(57)【要約】【課題】光源を駆動する電流の値が急変しても、表示される画像の均一度が劣化しない光源駆動装置、プロジェクタ装置及び表示装置を提供する。【解決手段】光源駆動装置１００におけるスイッチング方式のレーザ駆動電源部１１０は、入力される画像信号に応じて発光量を変化させて、表示する画像を形成するレーザダイオード１１を駆動する。レーザ駆動電源部１１０は、画像の輝度情報の変化によって発生するレーザダイオード１１への駆動電圧の変動を、スイッチング周波数又は補償量を変化させて補償する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力される画像信号に応じて発光量を変化させて表示する画像を形成する光源を駆動するスイッチング方式の安定化電源部を備え、
前記画像の輝度情報の変化によって発生する前記光源への駆動電圧の変動を、前記安定化電源部のスイッチング周波数又は補償量を変化させて補償する
ことを特徴とする光源駆動装置。
【請求項２】
前記安定化電源部は、前記画像信号が示す輝度情報の変化から前記光源の駆動電流の変化を予測して、該検出された変化の量に基づいてフィードフォワード制御されて出力電圧を補償する
ことを特徴とする請求項１に記載の光源駆動装置。
【請求項３】
前記安定化電源部は、前記輝度情報の変化が前記光源の駆動電流の変化によって検出され、該検出された駆動電流の変化を示す信号が帰還されて出力電圧を補償する
ことを特徴とする請求項１に記載の光源駆動装置。
【請求項４】
入力される画像信号に応じて発光量を変化させて表示する画像を形成する光源の光源駆動装置であって、
前記画像信号に応じて前記光源を駆動する電流を制御する電流制御部と、
前記画像の輝度変化に基づく情報を検出する輝度情報検出部と、
前記輝度情報検出部によって検出された情報に応じて補償した前記駆動電圧により前記光源を駆動する安定化電源部と、
を備えることを特徴とする光源駆動装置。
【請求項５】
前記輝度情報検出部は、
前記画像信号を平均化した信号が予め定められた変化量を示すことを検出する変化点検出処理部と、
を備えることを特徴とする請求項４に記載の光源駆動装置。
【請求項６】
前記輝度情報検出部は、
前記画像信号と該画像信号を遅延させた信号に基づき輝度が変化するタイミングを検出する時間差差分演算処理部と、
を備えることを特徴とする請求項４に記載の光源駆動装置。
【請求項７】
前記輝度情報検出部は、
さらに前記差分演算処理部における処理時間に応じて入力された前記画像信号を遅延させる遅延処理部と、
を備えることを特徴とする請求項５又は請求項６のいずれかに記載の光源駆動装置。
【請求項８】
前記輝度情報検出部は、
前記電流制御部によって駆動される前記光源の駆動電流の変化量に基づいて前記検出輝度情報を検出する電流検出部と
を備えることを特徴とする請求項４に記載の光源駆動装置。
【請求項９】
前記安定化電源部は、
前記検出輝度情報に基づく補償量を制御量に加算して前記駆動電圧を補償する
ことを特徴とする請求項４に記載の光源駆動装置。
【請求項１０】
前記安定化電源部は、
前記駆動電圧に応じて変化する電圧と予め定められる目標電圧とを比較して導かれる誤差信号を増幅する増幅率を、前記検出輝度情報に応じて変化させて出力する制御量を制御する帰還補償部と、
前記帰還補償部が出力する前記制御量に応じて出力する前記駆動電圧を制御する操作量を変化させ、前記検出輝度情報に応じて前記操作量の出力周期を変化させるＳＷ信号発生部と、
を備えることを特徴とする請求項４に記載の光源駆動装置。
【請求項１１】
前記輝度情報検出部は、
前記画像信号の時間軸における相関処理の演算を行う時間差差分演算処理部と、
前記時間差差分演算処理部における処理時間に応じて入力された前記画像信号を遅延させる遅延処理部と、
前記遅延させた画像信号と前記相関処理のそれぞれの演算結果に基づいて前記画像信号が描画範囲であるか否かを判定する判定部と、を備え、
前記安定化電源部は、
前記駆動電圧に基づいて変化する電圧と予め定められる目標電圧とから導かれる誤差信号に基づいて増幅する帰還補償部と、
帰還補償部の出力と、入力される前記検出輝度情報に応じて変化する補正信号を加算する加算器と、
前記判定信号に応じて前記加算器が出力する制御量に応じてスイッチングさせるＤＵＴＹを切り換えるＤＵＴＹ選択部と、
前記ＤＵＴＹ選択部が出力するＤＵＴＹに応じて該スイッチングさせる信号を出力するＳＷ信号発生部と、
を備えることを特徴とする請求項４に記載の光源駆動装置。
【請求項１２】
前記光源は、レーザダイオード又はＬＥＤのいずれかによって構成される
ことを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれかに記載の光源駆動装置。
【請求項１３】
請求項１から請求項１１のいずれかに記載の光源駆動装置を備え、光源に供給する電源電圧を該光源の駆動電流に応じて制御する
ことを特徴とするプロジェクタ装置。
【請求項１４】
請求項１から請求項１１のいずれかに記載の光源駆動装置を備え、光源に供給する電源電圧を該光源の駆動電流に応じて制御する
ことを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に光源を駆動する電圧を補償する光源駆動装置、プロジェクタ装置及び表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクタ装置及び表示装置において、その光源にレーザダイオードを備えるものがある。このようなプロジェクタ装置などでは、表示する画像の階調を表現するために、レーザダイオードを駆動する電流を制御して発光量を制御する。レーザダイオードにおける発光量の制御は、電流制御により行われるので、レーザダイオードの駆動電圧は安定化されていることが必要になる。
図２０に示されるような構成によって、一般にレーザダイオードを駆動する電源部（レーザ駆動電源部６１０）は、変換効率のよいＤＣＤＣコンバータによって構成されている。それにより、変換効率を確保して安定化された駆動電圧を得ることができる。
ＤＣＤＣコンバータを利用した場合に、レーザダイオードを駆動する電流の急激な変動に追従することができないことがある。そのように電流が急激に変動することによって電源部の駆動電圧が変動し、それに伴って駆動電流の精度が落ちて表示の均一度が劣化するという問題が発生する。
このようなＤＣＤＣコンバータの出力変動を低減するための技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
また、図２１に示すような光学系をプロジェクタ装置は備えている。プロジェクタ装置における走査ミラー（例えば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems））を用いると、上下に隣接する走査線は、交互に逆方向から走査され描画されることになる（図２２参照）。そのため、走査線１本ごとに輝度変動が生じると描画結果に輝度ムラが発生して、視覚的な違和感が大きくなる。
【特許文献１】特開平５−２９９７４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、図２３及び図２５に示されるような、輝度値が低い黒と輝度値が高い白を表示するときには、レーザダイオードを駆動する電流が急に変化することになる。図２３及び図２５に示した画像を表示させたときのレーザダイオードを駆動する電流などを示したタイミングチャートを図２４及び図２６に示す。図２３に示した画面は、画面全体に同じ階調の白が表示されたものであり、図２５に示した画面は、画面右側に白が表示され、左側に黒が表示されたものである。映像信号は、それぞれの走査線として表示される輝度情報表示期間は、表示されないブランキング期間の信号を含んでいる。図２４ではブランキング期間から輝度情報表示期間に切り替わるタイミングで、図２６では輝度情報表示期間において黒から白に表示が切り替わるタイミングでもレーザダイオードの駆動電流に変動が生じる。この駆動電流に影響され、駆動電流に変動が生じることにより、描画光量にも同様の変動が現れる。
この走査線ごとに生じる駆動電流の変動を、十分に大きな容量を有するコンデンサを設けることにより平滑化させ、出力電圧Ｖｏｕｔの変動を小さい値とする方法がある。この方法では、容量の値が１ｍＦ（ミリファラッド）程度にできれば、走査線周波数（約５０ｋＨｚ）に依存する電圧変動は数ｍＶ（ミリボルト）になり、許容できる程度となる。しかし、このような大容量コンデンサでは、その周波数特性において高周波側の特性が良くないため、実現が困難となる。
また、特許文献１では、スイッチング素子のスイッチングタイミングを三角波によって構成される基準信号に基づいて出力電圧を制御する。出力電圧が変動する場合には、その三角波の周波数を高めて応答性を改善するとしている。しかしながら、周波数を高めただけでは十分な改善度が得られないという問題がある。
【０００４】
本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、光源を駆動する電流の値が急変しても、表示される画像の均一度が劣化しない光源駆動装置、プロジェクタ装置及び表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記問題を解決するために、本発明は、入力される画像信号に応じて発光量を変化させて表示する画像を形成する光源を駆動するスイッチング方式の安定化電源部を備え、前記画像の輝度情報の変化によって発生する前記光源への駆動電圧の変動を、前記安定化電源部のスイッチング周波数又は補償量を変化させて補償することを特徴とする光源駆動装置である。
これにより、光源駆動装置は、安定化電源部の負荷となる光源を駆動する電流が発光量に応じて変化することによって生じる安定化電源部が出力する駆動電圧の変動を、発光量に応じて安定化電源部のスイッチング周波数又は補償量を変化させて補償して安定化させることができる。
また、これにより、安定化電源部が出力する駆動電圧の変動によって生じる輝度のバラツキを防ぐことができ、光源駆動装置によって表示される画像の均一度の低下を防ぐことができる。
【０００６】
また、本発明は、上記発明において、前記安定化電源部は、前記画像信号が示す輝度情報の変化から前記光源の駆動電流の変化を予測して、該検出された変化の量に基づいてフィードフォワード制御されて出力電圧を補償することとする。
これにより、安定化電源部は、光源の駆動電流の変化を、画像信号が示す輝度情報の変化から予測することができ、その予測情報に基づいて出力電圧を補償して安定化させることができる。
また、これにより、予測情報に基づいて補償量の制御を行うので、出力電流の変化に遅れることなく追従させることが容易になる。
【０００７】
また、本発明は、上記発明において、前記安定化電源部は、前記輝度情報の変化が前記光源の駆動電流の変化によって検出され、該検出された駆動電流の変化を示す信号が帰還されて出力電圧を補償することとする。
これにより、安定化電源部は、実際に駆動されている電流の値に基づいて、出力電圧を補償して安定化させることができる。
また、これにより、検出された電流値に基づいて補償量の制御を行うので、出力電流の変化に応じて追従させることが容易になる。
【０００８】
また、本発明は、入力される画像信号に応じて発光量を変化させて表示する画像を形成する光源の光源駆動装置であって、前記画像信号に応じて前記光源を駆動する電流を制御する電流制御部と、前記画像の輝度変化に基づく情報を検出する輝度情報検出部と、前記輝度情報検出部によって検出された情報に応じて補償した前記駆動電圧により前記光源を駆動する安定化電源部と、を備えることを特徴とする光源駆動装置である。
これにより、光源駆動装置は、電流制御部によって光源が駆動され、その駆動される電流が発光量に応じて変化する。その電流の変化によって安定化電源部が出力する駆動電圧が変動する。その駆動電圧の変動を、輝度情報検出部によって検出される画像信号が示す輝度情報の変化から予測することができ、その予測情報に基づいて安定化電源部が出力電圧を補償して安定化させることができる。
また、これにより、安定化電源部が出力する駆動電圧の変動によって生じる輝度のバラツキを防ぐことができ、光源駆動装置によって表示される画像の均一度の低下を防ぐことができる。
【０００９】
また、本発明は、上記発明において、前記輝度情報検出部は、前記画像信号を平均化した信号が予め定められた変化量を示すことを検出する変化点検出処理部と、を備えることとする。
これにより、輝度情報検出部が、光源を駆動する電流の変化をその平均値を導いて、その変化率が所定の値より大きな値となったときに画像信号が示す輝度情報の変化が生じると予測した検出輝度情報を予測できる。
また、これにより、安定化電源部が出力する駆動電圧の変動において、その平均値の変化が大きな値を示す輝度の変化によって生じる輝度のバラツキを防ぐことができ、光源駆動装置によって表示される画像の均一度の低下を防ぐことができる。
【００１０】
また、本発明は、上記発明において、前記輝度情報検出部は、前記画像信号と該画像信号を遅延させた信号に基づき輝度が変化するタイミングを検出する時間差差分演算処理部と、を備えることとする。
これにより、輝度情報検出部が、光源を駆動する電流の変化を、前記画像信号と該画像信号を遅延させた信号の位相差から前記画像信号の輝度が変化するタイミングを検出することができる。
また、これにより、光源の駆動電流を直接検出することなく、画像信号の輝度が変化するタイミングを、光源を駆動する輝度情報から検出することができる。その検出は、光源を駆動する前に行うことができ、安定化電源部が出力する駆動電圧の変動を防ぐことができ、光源駆動装置によって表示される画像の均一度の低下を防ぐことができる。
【００１１】
また、本発明は、上記発明において、前記輝度情報検出部は、さらに前記差分演算処理部における処理時間に応じて入力された前記画像信号を遅延させる遅延処理部と、を備えることとする。
これにより、輝度情報検出部によって行われる輝度情報の検出処理によって生じる遅延時間に応じて、表示する画像信号の遅延時間を最適化して同期させることができる。
また、これにより、輝度情報の検出処理に必要な処理時間を設けることができ、フィードフォワード制御による安定化電源部が出力する駆動電圧を補償するタイミングと、光源の発光量を制御するタイミングを整合させることができる。
【００１２】
また、本発明は、上記発明において、前記輝度情報検出部は、前記電流制御部によって駆動される前記光源の駆動電流の変化量に基づいて前記検出輝度情報を検出する電流検出部とを備えることとする。
これにより、安定化電源部は、電流検出部が検出した実際に駆動されている電流の値に基づいて、出力電圧を補償して安定化させることができる。
また、これにより、検出された電流値に基づいて補償量の制御を行うので、出力電流の変化に応じて追従させることが容易になる。
【００１３】
また、本発明は、上記発明において、前記安定化電源部は、前記検出輝度情報に基づく補償量を制御量に加算して駆動電圧を補償することとする。
これにより、安定化電源部は、制御量の補償を加算演算で行うことができる。
また、これにより、演算処理を簡素化することができる。
【００１４】
また、本発明は、上記発明において、前記安定化電源部は、前記駆動電圧に応じて変化する電圧と予め定められる目標電圧とを比較して導かれる誤差信号を増幅する増幅率を、前記検出輝度情報に応じて変化させて出力する制御量を制御する帰還補償部と、前記帰還補償部が出力する前記制御量に応じて出力する駆動電圧を制御する操作量を変化させ、前記検出輝度情報に応じて前記操作量の出力周期を変化させるＳＷ信号発生部と、を備えることとする。
これにより、帰還補償部は、駆動電圧に応じて変化する電圧と目標電圧とを比較して導かれる誤差信号を増幅する増幅率を、検出輝度情報に応じて変化させた制御量を出力する。そして、ＳＷ信号発生部は、出力された制御量に応じて出力する駆動電圧を変化させるとともに、検出輝度情報に応じて駆動電圧を制御する出力周期を変化させる。
また、これにより、駆動電流の変化が急なときには、その駆動電圧に応じて変化する電圧と目標電圧とを比較して導かれる誤差信号に応じて、電圧制御を行う帰還制御における利得を高めることができる。また、駆動電圧を制御する出力周期を短くすることができるので、電圧制御を行う帰還制御における利得を高めた場合にも安定性を確保することができる。
【００１５】
また、本発明は、上記発明において、前記輝度情報検出部は、前記画像信号の時間軸における相関処理の演算を行う時間差差分演算処理部と、前記時間差差分演算処理部における処理時間に応じて入力された前記画像信号を遅延させる遅延処理部と、前記遅延させた画像信号と前記相関処理のそれぞれの演算結果に基づいて前記画像信号が描画範囲であるか否かを判定する判定部と、を備え、前記安定化電源部は、前記駆動電圧に基づいて変化する電圧と予め定められる目標電圧とから導かれる誤差信号に基づいて増幅する帰還補償部と、帰還補償部の出力と、入力される前記検出輝度情報に応じて変化する補正信号を加算する加算器と、前記判定信号に応じて前記加算器が出力する制御量に応じてスイッチングさせるＤＵＴＹを切り換えるＤＵＴＹ選択部と、前記ＤＵＴＹ選択部が出力するＤＵＴＹに応じて該スイッチングさせる信号を出力するＳＷ信号発生部と、を備えることとする。
【００１６】
これにより、判定部が、遅延させた画像信号と相関処理のそれぞれの演算結果に基づいて画像信号が描画範囲であるか否かを判定する。
判定の結果、描画範囲である場合には、検出輝度情報に応じて変化する補正信号を制御量に加算する。ＤＵＴＹ選択部は、加算された制御量を描画範囲として高い利得によって設定されたＤＵＴＹ変換特性で変換して出力する。ＳＷ信号発生部は、出力されたＤＵＴＹによって安定化電源部の駆動電圧を制御する。
判定の結果、描画範囲でない場合には、検出輝度情報に応じて変化する補正信号を制御量に加算する。ＤＵＴＹ選択部は、加算された制御量を描画範囲外として低い利得によって設定されたＤＵＴＹ変換特性で変換して出力する。ＳＷ信号発生部は、出力されたＤＵＴＹによって安定化電源部の駆動電圧を制御する。
また、これにより、描画範囲では描画される画像情報に応じて光源の駆動電流が大きく変化する。この描画範囲における制御回路の利得を高く設定することができ、駆動電圧を補償する際の追従性を高く設定することができる。また、描画範囲外では、その利得を低く設定し、また切り換え周期を長くすることができ、安定化電源部における損失を低減することができる。
【００１７】
また、本発明は、上記発明において、前記光源は、レーザダイオード又はＬＥＤのいずれかによって構成されることとする。
これにより、光源には、レーザダイオード又はＬＥＤのいずれかを選択することができる。
また、これにより、解像度、発光量、投射するスクリーンまでの距離などの仕様に応じて最適な光源を選択することができる。
【００１８】
また、本発明は、上記に記載の光源駆動装置を備え、光源に供給する電源電圧を該光源の駆動電流に応じて制御することを特徴とするプロジェクタ装置である。
これにより、光源駆動装置は、表示される画像の輝度変化により応じて光源の駆動電流を制御する。駆動電流の変化を検出し光源に供給する電源電圧変動を抑圧して、該光源の駆動電流を安定化する。
また、これにより、プロジェクタ装置に表示される画像に急峻な輝度変化のある信号が入力されても、表示される画像には輝度のバラツキを生じることなく表示することができる。
【００１９】
また、本発明は、上記に記載の光源駆動装置を備え、光源に供給する電源電圧を該光源の駆動電流に応じて制御することを特徴とする表示装置である。
これにより、光源駆動装置は、表示される画像の輝度変化により応じて光源の駆動電流を制御する。駆動電流の変化を検出し光源に供給する電源電圧変動を抑圧して、該光源の駆動電流を安定化する。
また、これにより、表示装置に表示される画像に急峻な輝度変化のある信号が入力されても、表示される画像には輝度のバラツキを生じることなく表示することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
（第１実施形態）
以下、本発明の一実施形態によるプロジェクタ装置について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１実施形態によるプロジェクタ装置を示すブロック図である。
この図に示されるプロジェクタ装置１は、レーザダイオード１１、光線合成部１２、反射鏡１３、走査駆動部１４、タイミング信号処理部１５（走査位置センサ１５ａ、タイミング信号発生部１５ｂを含む）、画素同期クロック発生部１６、映像信号共通処理部１７及び光源駆動装置１００を備える。また、この図にはプロジェクタ１から画像情報を投射するスクリーン２が合わせて示されている。
【００２１】
プロジェクタ装置１におけるレーザダイオード１１は、光の３原色（赤Ｒ、緑Ｇ、青Ｂ）ごとに設けられ、それぞれの色成分における輝度に応じて発光量が制御される。
光線合成部１２は、３つのレーザダイオード１１がそれぞれ出力する光を合成して出力する。光線合成部１２が出力する光は、３原色の光が一点となって同じ光軸上に集光される。光線合成部１２は、クロスダイクロイックプリズムなどにより構成される。
反射鏡１３は、水平走査する鏡と垂直走査する鏡の２枚を備える。それぞれの鏡は、プロジェクタ装置１のフレームに固定された走査駆動部１４に揺動自在に固定され、走査駆動部１４によって駆動された方向に向けられる。また、反射鏡１３は、走査駆動部１４によって向けられた方向に応じて、光線合成部１２から入射された合成光を所定の角度で反射する。反射された光は、スクリーン２に投射され、結像して表示される画像情報が示される。反射される角度は、レーザダイオード１１から出力された光によって示される画素の位置に応じて定められる角度になる。投射中は、表示される画素が逐次切り換えられ、その表示位置が走査線に沿って移動する。その間、反射鏡１３は、常時揺動することになる。
走査駆動部１４は、入力される映像信号の同期信号に同期して反射鏡１３を揺動する。
【００２２】
タイミング信号処理部１５は、スクリーン上に表示される画素が表示されている位置を検出し、画素が走査されている位置を示す情報を出力する走査位置センサ１５ａと、走査位置センサ１５ａが出力した画素が走査されている位置を示す情報に基づいてタイミング信号を発生するタイミング信号発生部１５ｂを含んで構成される。
画素同期クロック発生部１６は、タイミング信号発生部１５ｂが出力するタイミング信号に基づいて、表示される画像の描画クロックを生成し出力する。
映像信号共通処理部１７は、入力される映像信号の入力処理を行い、入力される描画クロックに同期して描画データを出力する。その描画データは、３原色を示す色成分ごとに生成され、描画クロックに同期した信号として出力される。
【００２３】
光源駆動装置１００は、３原色を示す色成分ごとに設けられ、それぞれ赤色成分の処理をする光源駆動装置１００Ｒ、緑色成分の処理をする光源駆動装置１００Ｇ及び青色成分の処理をする光源駆動装置１００Ｂによって構成される。以下、それらをまとめて示すときは代表して光源駆動装置１００という。
光源駆動装置１００は、入力される描画クロックに同期した描画データが入力され、入力された描画データに応じてレーザダイオード１１の駆動電流を変調して、表示する画像の階調を制御する。
【００２４】
図を参照し、光源駆動装置１００の構成について示す。
図２は、第１実施形態における光源駆動装置１００を示すブロック図である。
図に示される光源駆動装置１００は、レーザ駆動電源部１１０、映像信号処理部１２０、ＰＷＭ信号変調部１３０及びドライバ部１４０を備えて構成される。また、この図には、光源駆動装置１００に接続されるレーザダイオード１１が合わせて示されている。
光源駆動装置１００におけるレーザ駆動電源部１１０は、目標電圧発生部１１０ａ、制御電源１１０ｂ、コンデンサ１１０ｃ、ダイオード１１０ｄ、演算増幅器１１０ｅ、インダクタ１１０ｌ、スイッチＡ１１０ｓ、帰還補償部１１１及びＰＷＭ制御部１１２を備える。
【００２５】
レーザ駆動電源部１１０において目標電圧発生部１１０ａは、レーザ駆動電源部１１０が出力する電圧を示す基準電圧を出力電圧として出力する。その出力電圧は、レーザダイオード１１を駆動する電圧に設定される。目標電圧発生部１１０ａは、レーザ駆動電源部１１０の制御目標を示す基準電圧を演算増幅器１１０ｅの非反転入力に入力する。
演算増幅器１１０ｅは、レーザ駆動電源部１１０が出力する電圧と、目標電圧発生部１１０ａによって示される基準電圧とを比較する。演算増幅器１１０ｅの反転入力端子には、光源駆動装置１００の出力電圧が帰還信号として入力される。そして、演算増幅器１１０ｅは、その帰還信号と目標電圧発生部１１０ａが出力する基準電圧との誤差を検出し、誤差信号を出力する。
帰還補償部１１１は、フィードバック制御が行われるレーザ駆動電源部１１０の応答特性を設定する。帰還補償部１１１は、演算増幅器１１０ｅが出力した誤差信号を入力し、周波数特性として示される伝達関数によって定められる所定の増幅率で増幅し制御量を出力する。また、帰還補償部１１１は、複数の伝達関数を備え、入力される特性選択信号の状態に応じてその伝達関数を切り換えることができる。
ＰＷＭ制御部１１２は、帰還補償部１１１が出力した制御量に応じてＰＷＭ制御を行い、スイッチＡ１１０ｓのオン状態とオフ状態を切り換える制御を行う。また、ＰＷＭ制御部１１２は、入力される特性選択信号に応じて出力するＤＵＴＹを切り換える。
【００２６】
フィードバック路を形成する演算増幅器１１０ｅ、帰還補償部１１１及びＰＷＭ制御部１１２、並びに、制御電源１１０ｂ、コンデンサ１１０ｃ、ダイオード１１０ｄ、インダクタ１１０ｌ及びスイッチＡ１１０ｓからなる構成によって示される回路は、降圧型のＤＣＤＣコンバータ回路になる。
図に示される構成において、基準電位に接続された制御電源１１０ｂの出力端は、スイッチＡ１１０ｓを介して、アノードが基準電位に接続されたダイオード１１０ｄのカソードと、インダクタ１１０ｌの一端に接続される。インダクタ１１０ｌの他端には、一端が基準電位に接続されたコンデンサ１１０ｃの他端、出力端子ＴＯＵＴ及び演算増幅器１１０ｅの反転入力端子に接続される。
【００２７】
また、光源駆動装置１００における映像信号処理部１２０は、映像データバッファ１２１、輝度情報検出部１２２及び第１遅延部１２３を備える。
映像信号処理部１２０において映像データバッファ１２１は、描画クロックに同期して入力される描画データの入力処理並びにバッファリング処理を行う。バッファリング処理は、内部に備える記憶領域に一時的に記憶し、表示される画素の順に読出しを行う。１２２は、入力される描画データが示す輝度情報の変化を検出する。
【００２８】
輝度情報検出部１２２は、平均化フィルタ部１２２ａ、変化点検出部１２２ｂを備える。
輝度情報検出部１２２における平均化フィルタ部１２２ａは、表示される画像の走査順にしたがって入力される描画データによって示される輝度情報を、所定の時間幅によって定められる時間範囲を対象とする移動平均化処理を行う。この移動平均化処理により、所定の時間範囲が示す輝度情報の平均値を導くことができる。
変化点検出部１２２ｂは、平均化フィルタ部１２２ａによって導かれた移動平均化処理結果の平均値により所定の時間範囲ごとに示される平均輝度情報に基づいて、平均輝度情報の変化を検出する。その平均輝度情報の変化は、レーザダイオード１１を駆動する電流値の変化を発生させる要因となる。これにより、レーザダイオード１１を駆動する電流値の変化を事前に検出することができる。その検出結果により、レーザダイオード１１を駆動する電流値に急激な変化が見込まれる場合には、特性選択信号をレーザ駆動電源部１１０に入力する。
第１遅延部１２３は、輝度情報検出部１２２における信号処理に必要な処理時間に応じて表示される描画データを遅延させて出力する。
【００２９】
光源駆動装置１００におけるＰＷＭ信号変調部１３０は、輝度情報検出部１２２における第１遅延部１２３によって遅延処理された描画データが示す輝度情報に応じて、レーザダイオード１１を発光させるＰＷＭ制御のデューティ（ＤＵＴＹ）を制御する制御信号を出力する。
ドライバ部１４０は、入力される制御信号に応じて、レーザダイオード１１を発光させる。
【００３０】
図５は、第１実施形態におけるドライバ部を示すブロック図である。
この図に示されるドライバ部１４０は、ソースが基準電位に接続され、ドレインがそれぞれ電流制限抵抗１４０ｃ及び１４０ｄを介してレーザダイオード１１のカソードに接続されるｎチャネル型電界効果トランジスタ（以下、ｎＭＯＳＦＥＴという。）１４０ａ及び１４０ｂを備える。
また、この図には、ドライバ部１４０に接続されるＰＷＭ信号変調部１３０、レーザダイオード１１及びレーザダイオード１１に駆動電源圧を供給するレーザ駆動電源部１１０が合わせて示されている。
【００３１】
ｎＭＯＳＦＥＴ１４０ａのゲートには、内部に備える図示されないバイアス回路から供給されるバイアス電流制御信号が入力される。そのバイアス電流制御信号が活性化すると、ｎＭＯＳＦＥＴ１４０ａは、レーザダイオード１１の閾値電流に対応した電流を供給する。この閾値電流の値では、レーザダイオード１１から十分な発光量を得ることができず、表示される映像は、輝度の低い状態、すなわち黒レベルでの表示になる。
この駆動回路では、レーザダイオード１１には、ふたつの経路に分流される電流の和電流が流れる。その一方は、前述のｎＭＯＳＦＥＴ１４０ａと電流制限抵抗１４０ｃを介する電流であり、レーザダイオード１１の閾値電流に対応したバイアス電流が供給される。他方はｎＭＯＳＦＥＴ１４０ｂと電流制限抵抗１４０ｄを介するものである。ｎＭＯＳＦＥＴ１４０ｂは描画データに応じたパルス幅のＰＷＭ信号によりオン状態とオフ状態を切り換える制御が行われる。この経路の電流によりレーザダイオード１１から放出されるレーザ光が、描画データに応じた光量で変調される。また、描画しないタイミングでは、ｎＭＯＳＦＥＴ１４０ａによって供給されるバイアス電流を遮断できる。駆動電流の大きさはレーザ駆動電源部１１０の出力電圧Ｖｏｕｔに依存し、その出力電圧が適切な値になるようにレーザ駆動電源部１１０によりその電圧が制御される。なお、ｎＭＯＳＦＥＴ１４０ａを介しての電流経路を設けずに、ｎＭＯＳＦＥＴ１４０ｂによって全駆動電流を制御することもできる。
このような構成により、レーザダイオード１１の発光では、駆動される電流の値に応じて発光量が変化する。ドライバ１４０が制御する電流は、ＰＷＭ変調されたパルス状に変化する電流であり、そのＤＵＴＹによって表示される画像の階調が表現されることになる。
【００３２】
図３は、第１実施形態におけるレーザ駆動電源部の動作を示す図である。
図に示されるブロック図は、レーザ駆動電源部１１０の構成の一部を簡略化して示したものである。レーザ駆動電源部１１０と同じ構成には、同じ符号を付し、レーザ駆動電源部１１０との相違点について説明する。
負荷回路１１ａは、レーザ駆動電源部１１０の負荷となり、レーザダイオード１１及びドライバ部１４０に相当する。
帰還補償部１１１ａは、帰還補償部１１１と同じく演算増幅器１１０ｅが出力した誤差信号を入力し、伝達関数によって示される周波数に依存する所定の増幅率で増幅し制御量を出力する。帰還補償部１１１ａは、帰還補償部１１１と異なり、帰還補償部１１１のように外部から入力される特性選択信号の状態に応じてその伝達関数を切り換える制御は行われず、定められた特性で動作する。
ＰＷＭ制御部１１２ａは、ＰＷＭ制御部１１２と同じく、帰還補償部１１１ａが出力した制御量に応じてＰＷＭ制御を行い、スイッチＡ１１０ｓのオン状態とオフ状態を切り換える制御を行う。ＰＷＭ制御部１１２ａは、ＰＷＭ制御部１１２と異なり、入力される特性選択信号に応じて出力するＤＵＴＹを切り換える制御は行われない。
コンデンサ１１０ｃ、ダイオード１１０ｄ、インダクタ１１０ｌ及び負荷回路１１ａに流れる電流を、それぞれ電流ＩＣ、電流Ｉｄ、電流ＩＬ及び出力電流Ｉｏｕｔによって示し、図示される矢印の方向を正として示す。
【００３３】
図４は、図３に示したレーザ駆動電源部の動作を示す図である。
図４（ａ）は、スイッチＡ１００ｓをオン状態とオフ状態とを切り換える制御信号を示す。この図に示されるパルスは、スイッチＡ１００ｓをオン状態とする期間を示し、定められた周期（Ｔ）で繰り返される。
図４（ｂ）は、ダイオード１１０ｄに流れる電流Ｉｄを示す。スイッチＡ１１０ｓがオン状態にあるときには、ダイオード１１０ｄは逆バイアスされるため、電流が流れず、スイッチＡ１１０ｓがオフ状態になると、還流電流が流れる。
図４（ｃ）は、負荷に供給される出力電流Ｉｏｕｔとインダクタ１１０ｌに流れる電流ＩＬの関係を示す。出力電流Ｉｏｕｔに対し、インダクタ１１０ｌに流れる電流ＩＬは追従するようにスイッチＡ１１０ｓが制御される。
図４（ｄ）は、コンデンサ１１０ｃが充放電される電流ＩＣを示す。
図４（ｅ）は、出力電圧Ｖｏｕｔを示す。
時刻ｔ１までは、出力電流Ｉｏｕｔは一定の値を示し、インダクタ１１０ｌに流れる電流ＩＬ及び出力電圧Ｖｏｕｔも追従する。
時刻ｔ１において、出力電流Ｉｏｕｔが急に増加し、安定していたインダクタ１１０ｌに流れる電流ＩＬでは補いきれずに、出力電圧Ｖｏｕｔが低下する。
【００３４】
図４に示した現象を、図３に示した回路に基づいてモデル化して説明する。
図３に示される回路動作について、スイッチＡ１１０ｓの導通時（オン状態）と遮断時（オフ状態）とに分けて示す。スイッチＡ１１０ｓにおける導通時（オン状態）と遮断時（オフ状態）とを切り換える制御信号は、その周期（Ｔ）により繰り返される。すなわち、インダクタ１１０ｌに入力される信号（電圧Ｖｉｎ）は、スイッチＡ１１０ｓが導通時に電圧Ｖｂ、遮断時に０となる。この入力される信号の条件を式（１）に示す。
【００３５】
【数１】
2010117496.tif 000003
【００３６】
式（１）において、ダイオード１１０ｄの電圧降下を無視することとし、導通時の時間をδで示す。
インダクタ１１０ｌに流れる電流（ＩＬ）とコンデンサ１１０ｃに蓄積される電荷（Ｃ）の時間変化を式（２）と式（３）に示す。
【００３７】
【数２】
2010117496.tif 000004
【００３８】
【数３】
2010117496.tif 000005
【００３９】
式（２）と式（３）に示される微分方程式を解くために、出力電流Ｉｏｕｔが一周期中は一定であると仮定する。また、出力電圧ＶｏｕｔのＰＷＭ制御による脈動を抑えるため、ＰＷＭ制御の周期Ｔは、インダクタ１１０ｌとコンデンサ１１０ｃの決まる時定数より充分に短くなるよう選ばれるので、式（４）が成り立つ。
【００４０】
【数４】
2010117496.tif 000006
【００４１】
式（４）に示した近似条件により式（２）と式（３）の解を整理すると、一周期の間のインダクタ１１０ｌに流れる電流（ＩＬ）と出力電圧（Ｖｏｕｔ）を式（５）と式（６）によって示すことができる。
【００４２】
【数５】
2010117496.tif 000007
【００４３】
【数６】
2010117496.tif 000008
【００４４】
式（５）と式（６）において、変数ｄは、周期（Ｔ）とパルス幅（δ）により式（７）として示され、すなわちＰＷＭ制御におけるＤＵＴＹを示す値になる。
【００４５】
【数７】
2010117496.tif 000009
【００４６】
式（５）と式（６）を状態変数で表現すると式（８）と式（９）によって示される。
【００４７】
【数８】
2010117496.tif 000010
【００４８】
【数９】
2010117496.tif 000011
【００４９】
離散時間系によって示された式（８）と式（９）について、周期（Ｔ）を短い時間とみなすことにより、連続時間系として近似することができる。連続時間系として近似した式を式（１０）と式（１１）に示す。
【００５０】
【数１０】
2010117496.tif 000012
【００５１】
【数１１】
2010117496.tif 000013
【００５２】
状態変数を示す式（１０）と式（１１）から、伝達関数を求めて式（１２）に示す。
【００５３】
【数１２】
2010117496.tif 000014
【００５４】
式（１２）において、ｈ１（ｓ）、ｈ２（ｓ）は、周波数依存性のある係数を示す。それらの係数を用いて整理すると、出力電圧Ｖｏｕｔは、ＤＵＴＹ（ｄ）と出力電流Ｉｏｕｔによる関数として示すことができる。
【００５５】
このように、出力電圧Ｖｏｕｔは、係数ｈ１（ｓ）、ｈ２（ｓ）を適正に設定することにより、出力電流Ｉｏｕｔに影響されることなく、ＤＵＴＹ（ｄ）によって制御することが可能となる。
式（１２）に示した伝達関数によって同定されたモデルに基づいて、負荷電流Ｉｏｕｔが急変したときの出力電圧Ｖｏｕｔを求める。負荷電流Ｉｏｕｔの急変は、周波数が高い領域の特性として捉えることができ、式（１３）として示すことができる。
【００５６】
【数１３】
2010117496.tif 000015
【００５７】
式（１３）は、コンデンサ１１０ｃから電流が放電されるときのコンデンサ１１０ｃの端子間電圧の変化を表す式である。これから、負荷電流Ｉｏｕｔの急変が生じた場合における出力電圧Ｖｏｕｔは、一次遅れ系で近似された式（１３）によって示されるので、経過時間に依存して電圧変化が発生することになる。
【００５８】
帰還補償部１１１は、比例演算としての利得設定のほかに、定常誤差を抑えるために積分補償演算を行う。また、式（１２）に示されるように、この制御系は２次遅れ系であることを考慮してインダクタ１１０ｌとコンデンサ１１０ｃで形成されるＬＣ回路の共振点以上の周波数での位相補償を行なう。比例演算と積分補償演算と位相補償を行う場合の帰還補償部１１１の伝達関数を、式（１４）に示す。
【００５９】
【数１４】
2010117496.tif 000016
【００６０】
更に、スイッチＡ１１０ｓは、周期（Ｔ）毎に制御される。この離散時間制御による時間遅れ（Ｔ／２）を見込んだ位相遅れ量φを式（１５）に示す。
【００６１】
【数１５】
2010117496.tif 000017
【００６２】
また、出力電圧Ｖｏｕｔは、負荷電流Ｉｏｕｔと負荷抵抗ＲＬによって式（１６）に示すことができる。
【００６３】
【数１６】
2010117496.tif 000018
【００６４】
式（１６）に示した関係を用いて、伝達関数を整理すると、式（１７）として示すことができる。
【００６５】
【数１７】
2010117496.tif 000019
【００６６】
また、フィードバックされた出力電圧ＶｏｕｔとＰＷＭ制御部１１２が出力するＤＵＴＹ（ｄ）との関係、及び、式（１２）から式（１８）が導かれる。
【００６７】
【数１８】
2010117496.tif 000020
【００６８】
図を参照し、光源駆動装置１００における詳細の処理について示す。
図６と図７は、第１実施形態における光源駆動装置の周波数特性を示す図である。
光源駆動装置１００は、レーザダイオード１１を駆動する信号の状態に応じて、フィードバック制御の特性を切り換えることができる。図６と図７は、特性を切り換えるそれぞれの周波数特性を示している。最初に示す図６は、レーザダイオード１１の駆動電流の変化が小さな状態における特性を示し、図７は、その駆動電流の変化が大きな状態における特性を示す。
図６と図７に示される特性を決定する条件として、次に示す条件を共通とする。その共通とされる条件は、１１０を構成するコンデンサ１１０ｃの容量（Ｃ）及びインダクタ１１０ｌの容量（Ｌ）、帰還補償部１１１の特性を示す式（１６）の変数（極ωＰ１、零ωＺ１及び零ωＺ２）である。それぞれの容量並びに変数の一例として、次に示す値に設定する。すなわち、Ｌ＝３．３μＨ（マイクロヘンリー）、Ｃ＝１００μＦ（マイクロファラッド）, ωＺ１＝８ｋＨｚ（キロヘルツ）、ωＺ２＝８．８ｋＨｚ（キロヘルツ）、ωＰ１＝８８ｋＨｚ（キロヘルツ）である。
また、図６と図７に示される特性を決定する条件として、次に示す条件を異なる値とする。異なる値としたのは、ＰＷＭ制御の周期（Ｔ）及び利得（Ｇ）である。それぞれの値の一例として、図６では、Ｔ＝３００ｋＨｚ（キロヘルツ）、Ｇ＝１．５とし、図７では、 Ｔ＝３ＭＨｚ（メガヘルツ）、Ｇ＝１５とする。
【００６９】
図６（ａ）、（ｂ）（図７（ａ）、（ｂ））は、式（１４）に示される伝達関数と実線がＴ／２の時間遅れによる位相遅れを考慮して、前述の条件に示される値によるシステム同定に基づいた開ループ伝達関数の周波数応答特性を示すグラフＭ６１（Ｍ７１）と位相特性を示すグラフＰ６１（Ｐ７１）である。また、式（１７）に示したＬＣ回路における周波数応答特性を示すグラフＭ６０と位相特性を示すグラフＰ６０として合わせて示す。
また、図６（ｃ）、（ｄ）（図７（ｃ）、（ｄ））は、式（１８）に示されるレーザ駆動電流Ｉｏｕｔからレーザ駆動電圧となる出力電圧Ｖｏｕｔまでの閉ループ特性の周波数応答特性を示すグラフＭ６２（Ｍ７２）と位相特性を示すグラフＰ６２（Ｐ６２）である。
それぞれのグラフの横軸は周波数（Ｈｚ（ヘルツ））を示し、周波数特性を示すグラフの縦軸は利得（倍率）を示し、位相特性を示すグラフの縦軸は位相（度）を示す。
【００７０】
グラフＭ６１とグラフＰ６１において、周波数は２０ｋＨｚ（キロヘルツ）において利得が１を示し、その周波数における位相余裕は２５度となる。また、周波数７０ｋＨｚ（キロヘルツ）において位相が１８０度を示し、その周波数における利得余裕は８ｄＢ（デシベル）が示される。
グラフＭ６２に示される周波数５０ｋＨｚ（キロヘルツ）における応答性を示す利得は、４．５ｅ−２になる。
また、グラフＭ７１とグラフＰ７１において、周波数は２０ｋＨｚ（キロヘルツ）において利得が１を示し、その周波数における位相余裕は２５度となる。また、周波数７０ｋＨｚ（キロヘルツ）において位相が１８０度を示し、その周波数における利得余裕は８ｄＢ（デシベル）が示される。
グラフＭ７２に示される周波数５０ｋＨｚ（キロヘルツ）における応答性を示す利得は、１．５ｅ−２になる。
【００７１】
負荷電流の変動は、走査線の描画周波数で発生する。これは、一走査の中で画面の両側では描画が行なわれないためレーザ駆動電流が減るためである。また、フレームレート６０ＨｚのＶＧＡ規格では、走査線数が４８０であるため、走査線描画の周波数は５０ｋＨｚ（キロヘルツ）程度となる。この周波数におけるグラフＭ６２とＭ７２によって示された値によると、グラフＭ７２はグラフＭ６２より、この周波数における変動を約１／３に抑圧できることが示される。
【００７２】
常時高いＳＷ信号の周波数にしておくと切り換え時のＳＷ素子の充放電電流やＳＷ信号発生回路の損失などがより大きくなるため、普段は低い周波数（例えば３００ｋＨｚ（キロヘルツ））で動作させ、負荷電流の急変時に高い周波数に切り換えることにする。単にＳＷ信号を高い周波数にしただけではループ特性は変わらないので応答性は改善しない。そのため、同時にループ利得も高くする必要がある。本実施例では、図７は図６の１０倍のループ利得に設定した。
【００７３】
図８は、第１実施形態における光源駆動装置の応答特性を示す図である。
この図に示される応答特性は、図６に例示した条件における周波数特性で同定されたモデルを用いて、過度応答特性をシミュレーションした結果である。
このグラフの横軸が時間（秒）を示し、縦軸がレーザダイオード１１の駆動電流Ｉｄ（Ｉ８１）、ＰＷＭ制御のＤＵＴＹ（Ｄ８１）及び出力電圧Ｖｏｕｔの電圧偏差ΔＶ（Ｅ８１）を示す。
レーザダイオード１１の駆動電流（Ｉ８１）が、周期を２４マイクロ秒、ＤＵＴＹを０．５として、バイアス電流０．４Ａからピーク電流１．４Ａの間で変化するときの状態が示されている。グラフＥ８１が示す出力電圧には、３５ｍＶｐｐ程度の変動が電圧偏差ΔＶとして示される。その電圧偏差ΔＶは、グラフＩ８１に示す駆動電流（Ｉ８１）が変化した時刻から５μ秒程度経過するまでは、電圧偏差ΔＶの値が変動することが確認できる。この電圧偏差ΔＶの値の変動が大きく現れる範囲において、図６に示された特性から図７に示された特性に切り換えることにより、電圧偏差ΔＶの値を抑圧できることが示される。
以上に示したように、負荷電流Ｉｏｕｔが急に変化するタイミングは、描画データに基づいて導かれる。描画データによて示される輝度情報から、大きな変化が発生するタイミングを平均化フィルタと変化点検出回路で検出する。変化点検出回路は、変化点から一定時間継続する切り換え信号を出力し、その切り換え信号はＳＷ信号発生回路の周波数と帰還補償回路の利得を切り換える。これにより、レーザ電流の急変時点でＤＣＤＣコンバータのループ特性は高速なり負荷電流の出力電圧への影響は軽減される。尚、描画クロックと映像データは各走査線の描画しない領域でもダミーデータが供給されるよう構成されている。
【００７４】
（第２実施形態）
図を参照し、負荷電流の変化を直接的に検出し、その値の変化による出力電圧への影響を抑制する異なる形態を説明する。
図９は、第２実施形態によるプロジェクタ装置を示すブロック図である。
この図に示されるプロジェクタ装置１ａは、レーザダイオード１１、光線合成部１２、反射鏡１３、走査駆動部１４、タイミング信号処理部１５（走査位置センサ１５ａ、タイミング信号発生部１５ｂを含む）、画素同期クロック発生部１６、映像信号共通処理部１７及び光源駆動装置２００を備える。
この図に示される構成において、図１と同じ構成には同じ符号を付し、構成が異なる光源駆動装置２００について説明する。
【００７５】
図１０は、第２実施形態における光源駆動装置を示すブロック図である。
図に示される光源駆動装置２００は、レーザ駆動電源部２１０、映像信号処理部２２０、ＰＷＭ信号変調部１３０、ドライバ部１４０及び電流検出部２５０を備えて構成される。
この図に示される構成において、図２と同じ構成には同じ符号を付し、構成が異なるレーザ駆動電源部２１０、映像信号処理部２２０及び電流検出部２５０について説明する。
光源駆動装置２００におけるレーザ駆動電源部２１０は、目標電圧発生部１１０ａ、制御電源１１０ｂ、コンデンサ１１０ｃ、ダイオード１１０ｄ、演算増幅器１１０ｅ、インダクタ１１０ｌ、スイッチＡ１１０ｓ、帰還補償部２１１、ＰＷＭ制御部１１２及び加算器２１３を備える。同じく、構成が異なる帰還補償部２１１及び加算器２１３について説明する。
レーザ駆動電源部２１０において帰還補償部２１１は、フィードバック制御が行われるレーザ駆動電源部２１０の応答特性を設定する。帰還補償部２１１は、演算増幅器１１０ｅが出力した誤差信号を入力し、伝達関数によって示される周波数に依存する所定の増幅率で増幅し制御量を出力する。また、帰還補償部２１１は、予め定められた伝達関数によってその特性が定められる。
加算器２１３は、帰還補償部２１１からの出力と電流検出部２５０からの帰還信号を加算してＰＷＭ制御部１１２に入力する。
【００７６】
光源駆動装置２００における電流検出部２５０は、レーザダイオード１１と直列に接続され、ドライバ部１４０が駆動する電流を検出する。電流検出部２５０は、レーザダイオード１１と直列に接続される抵抗２５０ａと、抵抗２５０ａの端子電圧を検出して、定められた帯域微分特性での微分演算をした結果を出力する増幅器２５０ｂを備える。
【００７７】
前述の式（１２）によると、その分子を零とすることにより、ＩｏｕｔによるＶｏｕｔへの影響を削減ができる。その条件によって導かれる関係を式（１９）に示す。
【００７８】
【数１９】
2010117496.tif 000021
【００７９】
式（１９）により、負荷電流Ｉｏｕｔを微分してＤＵＴＹ信号を補償すればよいことが分かる。純粋な微分操作では、高周波領域の影響が出るため、帯域微分を利用する。帯域微分の特性を、式（２０）に示す。
【００８０】
【数２０】
2010117496.tif 000022
【００８１】
抵抗２５０ａによって検出されたレーザダイオード１１の駆動電流の値に、式（２０）に示した微分演算処理が行われ、レーザ駆動電源部２１０への帰還信号として出力される。その出力を帰還補償部１１０ｅの出力に、加算器２１３によって加算してＤＵＴＹ信号とする。
【００８２】
この構成により、ＤＵＴＹ信号にはレーザ駆動波形が変化したときにその影響を補正する波形が現われ出力電圧Ｖｏｕｔの駆動電流変化による変動は抑えられる。
【００８３】
図を参照し、帯域微分のカットオフ周波数を３００ｋＨｚに設定した場合の効果を説明する。
図１１は、第２実施形態における光源駆動装置の応答特性を示す図である。
図１１（ａ）と（ｂ）は、本実施形態に示したフィードバックを適用した場合の特性と、適用しなかった場合の特性をそれぞれ示す。
このグラフの横軸が時間（秒）を示し、縦軸がレーザダイオード１１の駆動電流Ｉｄ（Ｉ１１１）、ＰＷＭ制御のＤＵＴＹ（Ｄ１１１及びＤ１１２）及び出力電圧Ｖｏｕｔの電圧偏差ΔＶ（Ｅ１１１及びＤ１１２）を示す。
レーザダイオード１１の駆動電流（Ｉ１１１）が、周期を２４マイクロ秒、ＤＵＴＹを０．５として、バイアス電流０．４Ａからピーク電流１．４Ａの間で変化するときの状態が示されている。グラフＥ１１１が示す出力電圧には、１５ｍＶｐｐ程度の変動が電圧偏差ΔＶとして示される。また、本実施形態に示したフィードバックを適用しなかったグラフＥ１１２が示す出力電圧には、７５ｍＶｐｐ程度の変動が電圧偏差ΔＶとして示される。これらを比較することにより、本実施形態を適応することによって、電圧偏差ΔＶの値を抑圧できることが示される。
【００８４】
（第３実施形態）
図を参照し、負荷電流の変化を直接的に検出し、その値の変化による出力電圧への影響を抑制する異なる形態を説明する。
第３実施形態によるプロジェクタ装置１ｂは、前述の図１に示したプロジェクタ装置１のブロック図を参照し、プロジェクタ装置１及び光源駆動装置１００をプロジェクタ装置１ｂ及び光源駆動装置３００に読み替える。以下構成が異なる光源駆動装置３００について説明する。
【００８５】
図１２は、第３実施形態における光源駆動装置を示すブロック図である。
図に示される光源駆動装置３００は、レーザ駆動電源部３１０、映像信号処理部３２０、ＰＷＭ信号変調部１３０及びドライバ部１４０を備えて構成される。
この図に示される構成において、図２と同じ構成には同じ符号を付し、構成が異なるレーザ駆動電源部３１０及び映像信号処理部３２０について説明する。
光源駆動装置３００におけるレーザ駆動電源部３１０は、目標電圧発生部１１０ａ、制御電源１１０ｂ、コンデンサ１１０ｃ、ダイオード１１０ｄ、演算増幅器１１０ｅ、インダクタ１１０ｌ、スイッチＡ１１０ｓ、帰還補償部３１１、ＰＷＭ制御部１１２及び加算器３１３を備える。図２と構成が異なる帰還補償部３１１及び加算器３１３について説明する。
レーザ駆動電源部３１０において帰還補償部３１１は、フィードバック制御が行われるレーザ駆動電源部３１０の応答特性を設定する。帰還補償部３１１は、演算増幅器１１０ｅが出力した誤差信号を入力し、伝達関数によって示される周波数に依存する所定の増幅率で増幅し制御量を出力する。また、帰還補償部３１１は、予め定められた伝達関数によってその特性が定められる。
加算器３１３は、帰還補償部３１１からの出力と映像信号処理部３２０からの制御信号を加算してＰＷＭ制御部１１２に入力する。
【００８６】
映像信号処理部３２０は、映像データバッファ１２１、電流変化算定部３２２及び第１遅延部３２３を備える。図２と構成が異なる電流変化算定部３２２及び第１遅延部３２３について説明する。
映像信号処理部３２０において電流変化算定部３２２は、第２遅延部３２２ａ、差算出部３２２ｂ、フィルタ部３２２ｃ及び増幅器３２２ｄを備える。
第２遅延部３２２ａは、入力された描画データが入力され、予め定められた時間の遅延処理が行われる。
差算出部３２２ｂは、入力された描画データと、その描画データに基づいて第２遅延部３２２ａが遅延処理した遅延データが入力され、比較した結果を出力する。
フィルタ部３２２ｃは、差算出部３２２ｂが出力した比較結果が入力され、予め定められる特性を有するフィルタ処理が行われる。所定の特性は、例えば、周波数の高域成分に含まれるノイズを除去する特性などが適用できる。
増幅器３２２ｄは、フィルタ部３２２ｃによってフィルタ処理された信号を増幅し、レーザ駆動電源部３１０に入力する。
第１遅延部３２３は、電流変化算定部３２２並びにレーザ駆動電源部３１０による処理遅延の影響を回避するための遅延時間を調整する。
この結果から電流変化算定部３２２は、式（１９）により表されるレーザ駆動電流の変化を補償するＰＷＭ制御部への補償信号を出力することになる。入力される描画データに基づいてレーザダイオード１１に流れる電流の微分を差分演算により代用したものである。
式（１９）によって示される微分演算を差分演算式で表すと式（２１）として示される。
【００８７】
【数２１】
2010117496.tif 000023
【００８８】
式（２１）において、ｄｅｌａｙ２は、第２遅延部３２２ａに設定される遅延時間を示し、ＩｏｕｔとＩｏｕｔ（ｄｅｌａｙ２）はそれぞれ現在とｄｅｌａｙ２時間前のレーザダイオード１１の駆動電流を示す。また、Ｇｄは、式（２２）に示される係数である。
【００８９】
【数２２】
2010117496.tif 000024
【００９０】
図１３は、第３実施形態における光源駆動装置の応答特性を示す図である。
図１３は、本実施形態に示したフィードバックを適用した場合の特性を示す。
このグラフの横軸が時間（秒）を示し、縦軸がレーザダイオード１１の駆動電流Ｉｄ（Ｉ１３１）、ＰＷＭ制御のＤＵＴＹ（Ｄ１３１）及び出力電圧Ｖｏｕｔの電圧偏差ΔＶ（Ｅ１３１）を示す。
レーザダイオード１１の駆動電流（Ｉ１３１）が、周期を２４マイクロ秒、ＤＵＴＹを０．５として、バイアス電流０．４Ａからピーク電流１．４Ａの間で変化するときの状態が示されている。
【００９１】
なお、ＤＵＴＹ（Ｄ１３１）によって示される波形（グラフＤ１３１）の平均値に対し、正負に突出する部分が、電流変化算定部３２２からの補償信号が入力されているタイミングと補償量を示している。このタイミングは、第１遅延回路３２３の遅延時間を１（マイクロ秒）、第２遅延回路３２２ａの遅延時間を４（マイクロ秒）として設定している。そのため、ＤＵＴＹ信号（Ｄ１３１）が、駆動電流（Ｉ１３１）が変化するタイミングより１（マイクロ秒）前に立ち上がり、４（マイクロ秒）継続する矩形となる。この効果でグラフＥ１３１が示す出力電圧変動が１４（ｍＶｐｐ）程度に抑えられることが分かる。前述の図１１（ａ）と比較することにより、本実施形態を適応することによって、電圧偏差ΔＶの値を抑圧できることが示される。
【００９２】
第３実施形態として示した方法は、画像データとその遅延をしたデータ間で差分を取り遅延時間で割った信号を補正信号としてＤＵＴＹ信号に加える方法である。この方法では、描画データと補正信号のタイミングを任意に設定することができるので、描画データの変化によりレーザ駆動電流が変化する少し前に補正信号をＤＵＴＹ信号に加えることにより補正の効果を調整することが可能となる。
【００９３】
（第４実施形態）
図を参照し、負荷電流の変化を直接的に検出し、その値の変化による出力電圧への影響を抑制する異なる形態を説明する。
第４実施形態によるプロジェクタ装置１ｃは、前述の図１に示したプロジェクタ装置１のブロック図を参照し、プロジェクタ装置１及び光源駆動装置１００をプロジェクタ装置１ｃ及び光源駆動装置４００に読み替える。以下構成が異なる光源駆動装置４００について説明する。
【００９４】
図１４は、第４実施形態における光源駆動装置を示すブロック図である。
図に示される光源駆動装置４００は、レーザ駆動電源部４１０、映像信号処理部４２０、ＰＷＭ信号変調部１３０及びドライバ部１４０を備えて構成される。
この図に示される構成において、図２と同じ構成には同じ符号を付し、構成が異なるレーザ駆動電源部４１０及び映像信号処理部４２０について説明する。
光源駆動装置４００におけるレーザ駆動電源部４１０は、目標電圧発生部１１０ａ、制御電源１１０ｂ、コンデンサ１１０ｃ、ダイオード１１０ｄ、演算増幅器１１０ｅ、インダクタ１１０ｌ、スイッチＡ１１０ｓ、帰還補償部３１１、ＰＷＭ制御部１１２、加算器３１３及びＤＵＴＹ選択部４１４を備える。図２並びに図１２と構成が異なる帰還補償部４１１、加算器４１３及びＤＵＴＹ選択部４１４について説明する。
【００９５】
レーザ駆動電源部４１０において帰還補償部４１１は、図１２における帰還補償部３１１に相当する。
加算器４１３は、帰還補償部４１１からの出力と映像信号処理部４２０からの制御信号を加算してＤＵＴＹ選択部４１４を介してＰＷＭ制御部１１２に入力する。
本実施形態では、画面表示が黒の時にレーザダイオード１１に流す電流が遮断される。
ＤＵＴＹ選択部４１４は、電流変化算定部４２２から入力される０バイアスタイミング信号に基づいて、レーザダイオード１１をバイアス電流によって駆動する間は、加算器４１３が出力する信号を０（Ｄｕｔｙ＝０）に切り換える。この状態は、スイッチＡ１１０ｓを遮断状態にすることを意味する。
【００９６】
映像信号処理部４２０は、映像データバッファ１２１、電流変化算定部４２２及び第１遅延部３２３を備える。図２並びに図１２と構成が異なる電流変化算定部４２２について説明する。
映像信号処理部４２０において電流変化算定部４２２は、第２遅延部３２２ａ、差算出部３２２ｂ、フィルタ部３２２ｃ、増幅器３２２ｄ及び判定部４２２ｅを備える。図１２と構成が異なる判定部４２２ｅについて説明する。
判定部４２２ｅは、増幅器３２２ｄと第１遅延部３２３の出力信号が入力され、レーザダイオード１１を駆動するバイアス電流とするタイミングを検出し、０バイアスタイミング信号を出力する。
【００９７】
図１５は、第４実施形態における光源駆動装置の応答特性を示す図である。
図１５（ａ）と（ｂ）は、本実施形態に示したフィードバックを適用した場合の特性と、適用しなかった場合の特性をそれぞれ示す。
このグラフの横軸が時間（秒）を示し、縦軸がレーザダイオード１１の駆動電流Ｉｄ（Ｉ１５１）、ＰＷＭ制御のＤＵＴＹ（Ｄ１５１及びＤ１５２）及び出力電圧Ｖｏｕｔの電圧偏差ΔＶ（Ｅ１５１及びＥ１５２）を示す。
【００９８】
レーザダイオード１１の駆動電流（Ｉ１５１）が、周期を２４マイクロ秒、ＤＵＴＹを０．５として、バイアス電流０．４Ａからピーク電流１．４Ａの間で変化するときの状態が示されている。グラフＥ１５１が示す出力電圧には、５ｍＶｐｐ程度の変動が電圧偏差ΔＶとして示される。また、本実施形態に示したフィードバックを適用しなかったグラフＥ１５２が示す出力電圧には、３５ｍＶｐｐ程度の変動が電圧偏差ΔＶとして示される。これらを比較することにより、本実施形態を適応することによって、電圧偏差ΔＶの値を抑圧できることが示される。
【００９９】
第４実施形態に示した構成は、第３実施形態に示した構成から変形した形態である。
第４実施形態に示す構成では、第３実施形態に示した構成に加えて、補正信号と描画データに依存して判定回路によりＤＵＴＹ信号の切り換え回路への制御信号を発生しＤＵＴＹ信号を切り換える構成にした。
図１５（ａ）に示されるように、描画データが零を示す状態、或いは、走査時のブランキング信号によって示される状態で、かつ補正信号の符号が負の時にはＤＵＴＹ信号を零（ｄ＝０）に切り換えて、スイッチＡ１１０ｓを遮断状態にするよう制御する。
なお、ＤＵＴＹ信号を零にする代わりに、零近傍の小さな値に切り換えてもよい。そのようにすることにより、表示する範囲の画像において黒が連続する場合にＤＣＤＣコンバータの電圧制御が利かなくなることを避けることができる。
【０１００】
図１６は、第４実施形態における光源駆動装置の応答特性を示す図である。
図１６は、図１５（ｂ）の場合の特性を示す。
このグラフの横軸が時間（秒）を示し、縦軸がインダクタ１１０ｌに流れる電流（ＩＬ１６１）及びレーザ駆動電源部４１０から出力されるレーザダイオード１１への駆動電流Ｉｏｕｔ１６１を示す。このグラフの縦軸は、定格時の値を１として規格化して表している。
レーザ駆動電源部４１０の駆動電流Ｉｏｕｔ１６１が、ＰＷＭ変調されその電流が流れない０と、電流が流れている１とが繰り返されている。インダクタ１１０ｌに流れる電流（ＩＬ１６１）は、レーザ駆動電源部４１０におけるＰＷＭ制御部１１２によってスイッチＡ１１０ｓがオン状態とオフ状態が切り換えられ、それに応じた周期で短周期の変動が現れる。また、インダクタ１１０ｌに流れる電流（ＩＬ１６１）は、レーザ駆動電流が流れるときにはその平均値が多くなり、レーザ駆動電流が遮断されているときにはその平均値が低くなり、駆動電流Ｉｏｕｔ１６１に応じて変動していることが示されている。駆動電流Ｉｏｕｔ１６１が０の時にインダクタ１１０ｌに流れる電流はいつも正の方向である。これは、ダイオード１１０ｄの特性がその順方向にしか電流を流さないことを反映している。このインダクタ１１０ｌに流れる電流により、駆動電流Ｉｏｕｔ１６１が０の時にコンデンサ１１０ｃが充電されるため、出力電圧Ｖｏｕｔが必ず上昇してしまう。これを抑えるため、ＤＵＴＹ信号を零（ｄ＝０）に切り換え、スイッチＡ１１０ｓを遮断状態にする。
【０１０１】
（第５実施形態）
図を参照し、負荷電流の変化を直接的に検出し、その値の変化による出力電圧への影響を抑制する異なる形態を説明する。
本実施形態では、画面表示が黒の時にレーザダイオード１１に流す電流が遮断される。
第５実施形態によるプロジェクタ装置１ｄは、前述の図１に示したプロジェクタ装置１のブロック図を参照し、プロジェクタ装置１及び光源駆動装置１００をプロジェクタ装置１ｄ及び光源駆動装置５００に読み替える。以下構成が異なる光源駆動装置５００について説明する。
【０１０２】
図１７は、第５実施形態における光源駆動装置を示すブロック図である。
図に示される光源駆動装置５００は、レーザ駆動電源部５１０、映像信号処理部３２０、ＰＷＭ信号変調部１３０及びドライバ部１４０を備えて構成される。
この図に示される構成において、図２及び図１２と同じ構成には同じ符号を付し、構成が異なるレーザ駆動電源部５１０について説明する。
光源駆動装置５００におけるレーザ駆動電源部５１０は、目標電圧発生部１１０ａ、制御電源１１０ｂ、コンデンサ１１０ｃ、演算増幅器１１０ｅ、インダクタ１１０ｌ、スイッチＡ１１０ｓ、スイッチＢ１１０ｔ、帰還補償部３１１、ＰＷＭ制御部１１２及び加算器３１３を備える。図１２と構成が異なるスイッチＢ１１０ｔについて説明する。
レーザ駆動電源部５１０において帰還補償部スイッチＢ１１０ｔは、図２におけるダイオード１１０ｄに代わりに設けられている。また、スイッチＡ１１０ｓとスイッチＢ１１０ｔは、ＰＷＭ制御部１１０ｐの出力信号によって制御され、互いにＯＮ状態とＯＦＦ状態が相補の関係で制御される。
【０１０３】
第５実施形態に示した構成も、第３実施形態に示した構成から変形した形態である。
レーザダイオード１１の駆動電流Ｉｏｕｔを小さな値としたときに、出力電圧Ｖｏｕｔが上昇させないことができる。すなわち、第４実施形態に示した構成によると、インダクタ電流ＩＬは、ダイオード１１０ｄの影響で、一方方向（図で左から右のみ）の電流しか流れない。そのため、駆動電流Ｉｏｕｔが流れないタイミングで、コンデンサ１１０ｃが充電されることにより、出力電圧が上昇する。
本実施形態では、ダイオード１１０ｄの代わりにスイッチＢ１１０ｔを設けることにより、インダクタ電流ＩＬを、双方向に流せるようにした。このスイッチＢ１１０ｔは、ＭＯＳＦＥＴなどを適用して構成することができる。
【０１０４】
図１８は、第５実施形態における光源駆動装置の応答特性を示す図である。
図１８は、本実施形態に示したフィードバックを適用した場合の特性を示す。
このグラフの横軸が時間（秒）を示し、縦軸がレーザダイオード１１の駆動電流Ｉｄ（Ｉ１８１）、ＰＷＭ制御のＤＵＴＹ（Ｄ１８１）及び出力電圧Ｖｏｕｔの電圧偏差ΔＶ（Ｅ１８１）を示す。
レーザダイオード１１の駆動電流（Ｉ１８１）が、周期を２４マイクロ秒、ＤＵＴＹを０．５として、バイアス電流０．４Ａからピーク電流１．４Ａの間で変化するときの状態が示されている。
【０１０５】
ＤＵＴＹ（Ｄ１８１）によって示される波形は、前述図１３におけるＤＵＴＹ（Ｄ１３１）に相当する。本実施形態によって、グラフＥ１８１が示す出力電圧変動が１０（ｍＶｐｐ）程度に抑えられることが分かる。前述の図１３（ａ）に示されたグラフＥ１３１と対比することで、本実施形態の方が、追従性が高くすることができ、電圧偏差ΔＶの値を抑圧できることが示される。
【０１０６】
図１９は、第５実施形態における光源駆動装置の応答特性を示す図である。
このグラフの横軸が時間（秒）を示し、縦軸がインダクタ１１０ｌに流れる電流（ＩＬ１９１）及びレーザ駆動電源部５１０から出力されるレーザダイオード１１への駆動電流Ｉｏｕｔを示す。このグラフの縦軸は、定格時の値を１として規格化して表している。
レーザ駆動電源部５１０の駆動電流Ｉｏｕｔ１９１は、前述の図１６の駆動電流Ｉｏｕｔ１６１に相当する。
また、インダクタ１１０ｌに流れる電流（ＩＬ１９１）は、レーザ駆動電流が流れるときにはその平均値が多くなり、レーザ駆動電流が遮断されているときにはその平均値が低くなり、駆動電流Ｉｏｕｔ１９１に応じて変動していることが示されている。インダクタ１１０ｌに流れる電流（ＩＬ１９１）は、前述の図１６に示したインダクタ１１０ｌに流れる電流（ＩＬ１６１）と比べると、駆動電流Ｉｏｕｔ１９１が遮断されているときに、正と負に振動する波形になる。これにより、コンデンサ１１０ｃは、インダクタ１１０ｌに流れる電流（ＩＬ１９１）によって充放電され、出力電圧Ｖｏｕｔの上昇を防ぐことが可能となる。
【０１０７】
なお、本発明は、上記の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
【０１０８】
なお、本発明光源駆動装置は、光源駆動装置１００、２００、３００、４００、５００に相当する。また、本発明の安定化電源部は、レーザ駆動電源部１１０、２１０、３１０、４１０、５１０に相当する。また、本発明の電流制御部は、ドライバ部１４０に相当する。また、本発明の輝度情報検出部は、輝度情報検出部１２２に相当する。また、本発明の変化点検出処理部は、電流変化算定部１２２、３２２、４２２に相当する。また、本発明の時間差差分演算処理部は、時間差算出部３２２ｂに相当する。また、本発明の遅延処理部と、第１遅延部１２３、２２３、３２３、４２３に相当する。また、本発明の電流検出部は、電流検出部２５０に相当する。また、本発明の帰還補償部は、帰還補償部１１１、２１１、３１１、４１１、５１１に相当する。また、本発明のＳＷ信号発生部は、ＰＷＭ制御部１１２に相当する。また、本発明の時間差差分演算処理部と、差算出部３２２ｂに相当する。また、本発明の遅延処理部と、第２遅延部３２２ａに相当する。また、本発明の判定部は、判定部４２２ｅに相当する。また、本発明の加算器は、加算器２１３、３１３に相当する。また、本発明のＤＵＴＹ選択部は、ＤＵＴＹ選択部４１４に相当する。また、本発明のＳＷ信号発生部は、ＰＷＭ制御部１１２に相当する。また、本発明の光源は、レーザダイオード１１に相当する。また、本発明のプロジェクタ装置或いは表示装置は、プロジェクタ装置１、１ａ、１ｂ又は１ｃに相当する。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】本発明の第１実施形態によるプロジェクタ装置を示すブロック図である。
【図２】第１実施形態における光源駆動装置を示すブロック図である。
【図３】第１実施形態におけるレーザ駆動電源部の動作を示す図である。
【図４】第１実施形態におけるレーザ駆動電源部の動作を示す図である。
【図５】第１実施形態におけるドライバ部を示すブロック図である。
【図６】第１実施形態における光源駆動装置の周波数特性を示す図（その１）である。
【図７】第１実施形態における光源駆動装置の周波数特性を示す図（その２）である。
【図８】第１実施形態における光源駆動装置の応答特性を示す図である。
【図９】第２実施形態によるプロジェクタ装置を示すブロック図である。
【図１０】第２実施形態における光源駆動装置を示すブロック図である。
【図１１】第２実施形態における光源駆動装置の応答特性を示す図である。
【図１２】第３実施形態における光源駆動装置を示すブロック図である。
【図１３】第３実施形態における光源駆動装置の応答特性を示す図である。
【図１４】第４実施形態における光源駆動装置を示すブロック図である。
【図１５】第４実施形態における光源駆動装置の応答特性を示す図（その１）である。
【図１６】第４実施形態における光源駆動装置の応答特性を示す図（その２）である。
【図１７】第５実施形態における光源駆動装置を示すブロック図である。
【図１８】第５実施形態における光源駆動装置の応答特性を示す図（その１）である。
【図１９】第５実施形態における光源駆動装置の応答特性を示す図（その２）である。
【図２０】従来技術における光源駆動装置を示すブロック図である。
【図２１】従来技術における光源駆動装置の動作を示す図（その１）である。
【図２２】従来技術における光源駆動装置の動作を示す図（その２）である。
【図２３】従来技術における光源駆動装置の動作を示す図（その３）である。
【図２４】従来技術における光源駆動装置の応答特性を示す図（その１）である。
【図２５】従来技術における光源駆動装置の動作を示す図（その４）である。
【図２６】従来技術における光源駆動装置の応答特性を示す図（その２）である。
【符号の説明】
【０１１０】
１  プロジェクタ装置、２  スクリーン、
１１  レーザダイオード、１２  光線合成部、１３  反射鏡、１４  走査駆動部、
１５  タイミング信号処理部、１５ａ  走査位置センサ、
１５ｂ  タイミング信号発生部、１６  画素同期クロック発生部、
１７  映像信号共通処理部、
１００、１００Ｒ、１００Ｇ、１００Ｂ  光源駆動装置、１１０  レーザ駆動電源部、
１２０  映像信号処理部、１３０  ＰＷＭ信号変調部、１４０  ドライバ部
【図１】
2010117496.tif 000025
【図２】
2010117496.tif 000026
【図３】
2010117496.tif 000027
【図４】
2010117496.tif 000028
【図５】
2010117496.tif 000029
【図６】
2010117496.tif 000030
【図７】
2010117496.tif 000031
【図８】
2010117496.tif 000032
【図９】
2010117496.tif 000033
【図１０】
2010117496.tif 000034
【図１１】
2010117496.tif 000035
【図１２】
2010117496.tif 000036
【図１３】
2010117496.tif 000037
【図１４】
2010117496.tif 000038
【図１５】
2010117496.tif 000039
【図１６】
2010117496.tif 000040
【図１７】
2010117496.tif 000041
【図１８】
2010117496.tif 000042
【図１９】
2010117496.tif 000043
【図２０】
2010117496.tif 000044
【図２１】
2010117496.tif 000045
【図２２】
2010117496.tif 000046
【図２３】
2010117496.tif 000047
【図２４】
2010117496.tif 000048
【図２５】
2010117496.tif 000049
【図２６】
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