(57)【要約】  レーザ駆動装置は、デジタル入力コードのビット数に対応する個数の複数の電流源と、複数の電流源に接続された、ビット数に対応する個数の複数のスイッチであって、各電流源からの制御電流の出力の有無を選択的に切り替える複数のスイッチとを備え、デジタル入力コードに対応する制御電流を各スイッチから各出力電流として出力するデジタル／アナログ変換器と、各出力電流に基づいて、各出力電流に対応する駆動電流を発生してレーザダイオードを駆動するカレントミラー回路を有するドライバ回路とを備える。ドライバ回路は、複数の電流源を複数組の電流源セットに分割し、各組の電流源セットに各スイッチを介してそれぞれ接続され複数のカレントミラー回路であって、各組の電流源セットからの各出力電流に対応する駆動電流を発生してレーザダイオードを駆動する複数のカレントミラー回路を備える。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
デジタル入力コードのビット数に対応する個数の複数の電流源と、前記複数の電流源にそれぞれ接続された、前記ビット数に対応する個数の複数のスイッチであって、前記各電流源からの制御電流の出力の有無を選択的に切り替える複数のスイッチとを備え、前記デジタル入力コードに対応する制御電流を前記各スイッチから各出力電流として出力するデジタル／アナログ変換器と、
前記各出力電流に基づいて、前記各出力電流に対応する駆動電流を発生してレーザダイオードを駆動するカレントミラー回路を有するドライバ回路とを備えるレーザ駆動装置において、
前記ドライバ回路は、
前記複数の電流源を複数組の電流源セットに分割し、前記各組の電流源セットに前記各スイッチを介してそれぞれ接続され複数のカレントミラー回路であって、前記各組の電流源セットからの各出力電流に対応する駆動電流を発生してレーザダイオードを駆動する複数のカレントミラー回路を備え、
前記ドライバ回路の負荷容量を、前記複数のカレントミラー回路により分散することを特徴とするレーザ駆動装置。
【請求項２】
前記ドライバ回路は、
前記各電流源に前記各スイッチを介してそれぞれ接続される複数のカレントミラー回路であって、前記各電流源からの各出力電流に対応する駆動電流を発生してレーザダイオードを駆動する複数のカレントミラー回路を備えることを特徴とする請求項１記載のレーザ駆動装置。
【請求項３】
前記各電流源からの各出力電流は、前記デジタル入力コードのビットに応じて重み付けされ、前記各電流源からの各出力電流と、前記各カレントミラー回路を有するドライバの負荷容量の比が、前記各電流源に対応する全てのビットで同じになるよう構成されることを特徴とする請求項２記載のレーザ駆動装置。
【請求項４】
前記各電流源からの各出力電流は、前記デジタル入力コードのビットに応じて重み付けされ、前記各電流源からの各出力電流と、前記各カレントミラー回路を有するドライバの負荷容量の比が、前記各電流源に対応する全ての電流源セットで同じになるよう構成されることを特徴とする請求項２記載のレーザ駆動装置。
【請求項５】
前記レーザ駆動装置は、
前記デジタル入力コード及び前記各電流源からの各出力電流に応じて、前記各カレントミラー回路毎に、発光時のステップアップのためのしきい値電流を発生して、前記駆動電流に加算するしきい値電流生成回路をさらに備える請求項１〜４のうちのいずれか１つに記載のレーザ駆動装置。
【請求項６】
請求項１〜５のうちのいずれか１つに記載のレーザ駆動装置を備えることを特徴とする映像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）などの映像表示装置用半導体レーザのためのレーザ駆動装置、及び前記レーザ駆動装置を備える映像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）などの、半導体レーザを用いたレーザ走査方式の映像表示装置は、ＲＧＢ各色の輝度を表現するために、映像信号としてビデオデータを用いる。ドットごとに制御されたビデオデータをレーザ駆動装置により電流変換し、レーザを駆動することで所定の光量を得る。また、ＲＧＢのレーザの光量を重ね合わせることで所定の色を表現することができる。このレーザ駆動方式をパワー変調方式という。【０００３】
映像表示装置の解像度は、ＭＥＭＳと画像のデータレートの周期に依存し、前記レーザ駆動装置の応答性によりドット周期の制約を受ける。そのため、前記映像表示装置の解像度を上げるためには、高速駆動が可能なレーザ駆動装置が必要になる。レーザ走査方式の映像表示装置は、ＲＧＢ各色の輝度を表現するために、映像信号としてビデオデータを用いる。ビデオデータをレーザ駆動装置により電流変換し、レーザを駆動する。映像表示装置の解像度は、前記レーザ駆動装置の応答性に制約を受ける。そのため、解像度を上げるためには、高速駆動が可能なレーザ駆動装置が必要になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３８８０９１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、今までのレーザ駆動装置はビデオデータに対応したビット数を持ち、ビデオデータを電流に変換するデジタル／アナログ変換器（以下、ＤＡ変換器という。）と、当該ＤＡ変換器の出力電流をカレントミラー回路で増幅し出力するドライバで構成されている。ここで、レーザ駆動装置に使用する電流出力型のＤＡ変換器は、面積効率を上げるために、ＤＡ変換器の出力をカレントミラー回路で折り返す構成を取ることが多い。【０００６】
ドライバの出力応答は、カレントミラー回路のゲート負荷容量へのチャージに要する時間で決まるが、ゲート充電電流であるＤＡ変換器の出力電流はビデオデータによって変わる。そのため、以下の問題点があった。
（１）レーザ駆動装置の応答性はビデオデータに依存し、色合わせが困難になり、非鮮明な映像となる。
（２）ビデオデータが小さい場合、応答性が顕著に下がるため、高解像度に対応する際のボトルネックになる。【０００７】
本発明の目的は以上の問題点を解決し、レーザ駆動装置の応答性を、従来技術に比較して上げることができるレーザ駆動装置、及び当該レーザ駆動装置を用いた映像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】
【０００８】
第１の発明に係るレーザ駆動装置は、
デジタル入力コードのビット数に対応する個数の複数の電流源と、前記複数の電流源にそれぞれ接続された、前記ビット数に対応する個数の複数のスイッチであって、前記各電流源からの制御電流の出力の有無を選択的に切り替える複数のスイッチとを備え、前記デジタル入力コードに対応する制御電流を前記各スイッチから各出力電流として出力するデジタル／アナログ変換器と、
前記各出力電流に基づいて、前記各出力電流に対応する駆動電流を発生してレーザダイオードを駆動するカレントミラー回路を有するドライバ回路とを備えるレーザ駆動装置において、
前記ドライバ回路は、
前記複数の電流源を複数組の電流源セットに分割し、前記各組の電流源セットに前記各スイッチを介してそれぞれ接続され複数のカレントミラー回路であって、前記各組の電流源セットからの各出力電流に対応する駆動電流を発生してレーザダイオードを駆動する複数のカレントミラー回路を備え、
前記ドライバ回路の負荷容量を、前記複数のカレントミラー回路により分散することを特徴とする。【０００９】
第２の発明に係る映像表示装置は、前記レーザ駆動装置を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
従って、本発明によれば、ドライバの負荷分散をすることにより、レーザ駆動装置の応答速度を、輝度（ビデオデータ）によらず一定にすることにより、色合わせを容易にし、鮮明な映像にすることができる。また、応答性のボトルネックである、ビデオデータが小さい場合の応答性を上げることにより、高解像度に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態及び比較例に係るレーザ駆動装置を備えた映像表示装置の構成例を示す概略ブロック図である。
【図２】図１のレーザ駆動装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図３】比較例に係るレーザ駆動装置のための、しきい値電流生成回路、ＤＡ変換器及びドライバ回路の構成例を示す回路図である。
【図４】実施形態１に係るレーザ駆動装置のための、しきい値電流生成回路、ＤＡ変換器及びドライバ回路の構成例を示す回路図である。
【図５】実施形態２に係るレーザ駆動装置のための、しきい値電流生成回路、ＤＡ変換器及びドライバ回路の構成例を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明にかかる実施形態について図面を参照して説明する。なお、同一又は同様の構成要素については同一の符号を付している。
【００１３】
（レーザ駆動装置）
図１は実施形態及び比較例に係る、例えばＨＵＤ等の映像表示装置のためのレーザ駆動装置１００を備えた映像表示装置の構成例を示す概略ブロック図であり、図２は図１のレーザ駆動装置の動作を示すタイミングチャートである。
【００１４】
図１において、レーザ駆動装置１００は、制御回路１０と、映像信号変換装置（Video Data Interface）２と、電流ステアリング型ＤＡ変換器（ＤＡＣ）１１，１２，１３と、しきい値電流生成回路２１，２２，２３と、ドライバ回路３１，３２，３３とを備えて構成される。レーザ駆動装置１００は、映像信号出力装置（Video Processor and Controller）１から入力されるビデオデータＶＤをクロック信号ＣＬＫに同期して入力し、３個の駆動電流を発生してそれぞれレーザダイオード４１，４２，４３を駆動することで、対応するレーザダイオード４１，４２，４３を発光させる。ここで、レーザダイオード４１，４２，４３はそれぞれ例えば赤色、緑色、青色の発光を行う。
【００１５】
映像信号変換装置２は、例えば１５ビットのビデオデータＶＤ［１４：０］をクロック信号ＣＬＫに同期して入力した後、当該ビデオデータＶＤ［１４：０］を、ＲＧＢの合計３０ビットのデジタル入力コード［２９：００］に変換する。次いで、映像信号変換装置２は、赤色に関する１０ビットのデジタル入力コードＤ［２９：２０］をＤＡ変換器１１に出力し、緑色に関する１０ビットのデジタル入力コードＤ［１９：１０］をＤＡ変換器１１に出力し、青色に関する１０ビットのデジタル入力コードＤ［９：０］をＤＡ変換器１１に出力する。ここで、［Ｘ：Ｙ］は、ビットＹからビットＸまでのビット数（Ｘ＋Ｙ）のデジタルデータを示す。
【００１６】
制御回路１０は、ビデオデータＶＤ［１４：０］、クロック信号ＣＬＫ、及びデジタル入力コードＤ［２９：００］に基づいて、例えば図２に示すように、赤色の駆動タイミングを示すタイミング信号ｓ１と、緑色の駆動タイミングを示すタイミング信号ｓ２と、青色の駆動タイミングを示すタイミング信号ｓ３とを発生して、それぞれしきい値電流生成回路２１，２２，２３に出力する。なお、タイミング信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３は、デジタル入力コードＤ［２９：００］のＲＧＢ各値が０であるときにＬレベルとなる一方、１以上であるときにＨレベルとなる。
【００１７】
しきい値電流生成回路２１はタイミング信号ｓ１のタイミングで、所定のしきい値電流（発光の立ち上り時に確実に発光させるためのステップアップ補助電流をいい、以下同様である。）Ｉｓｈ１／ａ（振幅値Ｉｓｈ１／ａ）を発生してドライバ回路３１に出力する。しきい値電流生成回路２２はタイミング信号ｓ２のタイミングで、所定のしきい値電流Ｉｓｈ２／ａ（振幅値Ｉｓｈ２／ａ）を発生してドライバ回路３２に出力する。しきい値電流生成回路２３はタイミング信号ｓ３のタイミングで、所定のしきい値電流Ｉｓｈ３／ａ（振幅値Ｉｓｈ３／ａ）を発生してドライバ回路３３に出力する。ここで、ａは後述するドライバ回路３１，３２，３３の増幅率（定数）である。
【００１８】
ＤＡ変換器１１は入力されるデジタル入力コードＤ［２９：２０］をアナログ駆動電流Ｉｃｏｌｏｒ１／ａ（振幅値Ｉｃｏｌｏｒ１／ａ）にＡＤ変換してドライバ回路３１に出力する。ＤＡ変換器１２は入力されるデジタル入力コードＤ［１９：１０］をアナログ駆動電流Ｉｃｏｌｏｒ２／ａ（振幅値Ｉｃｏｌｏｒ２／ａ）にＡＤ変換してドライバ回路３２に出力する。ＤＡ変換器１３は入力されるデジタル入力コードＤ［９：０］をアナログ駆動電流Ｉｃｏｌｏｒ３／ａ（振幅値Ｉｃｏｌｏｒ３／ａ）にＡＤ変換してドライバ回路３３に出力する。
【００１９】
ドライバ回路３１は、駆動電流Ｉｃｏｌｏｒ１／ａと、しきい値電流Ｉｓｈ１／ａを加算しかつ増幅率ａで増幅してなる駆動電流Ｉｏｐ１を用いてレーザダイオード４１を駆動する。ドライバ回路３２は、駆動電流Ｉｃｏｌｏｒ２／ａと、しきい値電流Ｉｓｈ２／ａを加算しかつ増幅率ａで増幅してなる駆動電流Ｉｏｐ２を用いてレーザダイオード４２を駆動する。ドライバ回路３３は、駆動電流Ｉｃｏｌｏｒ３／ａと、しきい値電流Ｉｓｈ３／ａを加算しかつ増幅率ａで増幅してなる駆動電流Ｉｏｐ３（図２参照）を用いてレーザダイオード４３を駆動する。
【００２０】
（比較例）
図３は比較例に係るレーザ駆動装置のための、しきい値電流生成回路２３、ＤＡ変換器１３及びドライバ回路３３の詳細構成例を示す回路図である。
【００２１】
図３において、しきい値電流生成回路２３はタイミング信号ｓ３に応答して所定のしきい値電流Ｄｓｈ［０］を発生してドライバ回路３３に供給する。
【００２２】
ＤＡ変換器１３は、１０個の電流源５０〜５９と、例えば複数のＭＯＳトランジスタで構成されるスイッチＳＷ０〜ＳＷ９とを備えて構成される。各スイッチＳＷ０〜ＳＷ９は、対応するデジタル入力コードＤ［９：０］の各値がＬレベルのとき、接点ａ側に切り替えられる一方、各値がＨレベルのとき、接点ｂ側に切り替えられる。ドライバ回路３３は、
（１）各スイッチＳＷ０〜ＳＷ９が接点ａ側に切り替えられて駆動電流を流さないときに各電流源５０〜５９に接続される、ダイオード接続されたＭＯＳトランジスタＱ１００と、
（２）各スイッチＳＷ０〜ＳＷ９が接点ｂ側に切り替えられて駆動電流を流すときに各電流源５０〜５９に接続される、ドライバＤＲＶ１００のカレントミラー回路Ｍ１００と
を備えて構成される。
【００２３】
ここで、カレントミラー回路Ｍ１００は１：４のミラー比を有し、制御側ＭＯＳトランジスタＱ１０１と、負荷側ＭＯＳトランジスタＱ１０２とを備えて構成され、制御側ＭＯＳトランジスタＱ１０１に流れる制御電流に比例する駆動電流を負荷側ＭＯＳトランジスタＱ１０２に流すように制御する。
【００２４】
以上の図３の回路は、レーザダイオード４３の発光に係る、しきい値電流生成回路２３、ＤＡ変換器１３及びドライバ回路３３について説明しているが、
（１）レーザダイオード４１の発光に係る、しきい値電流生成回路２１、ＤＡ変換器１１及びドライバ回路３１、並びに
（２）レーザダイオード４２の発光に係る、しきい値電流生成回路２２、ＤＡ変換器１２及びドライバ回路３２
の構成は、図３の回路と同様に構成される。
【００２５】
図３において、ＤＡ変換器１３からの出力基本電流をＩｃとし、しきい値電流生成回路２３からの出力基本電流をＩｓとし、ドライバの負荷基本容量をＣとし、＊は乗算記号を表して各電流値を表している、以下の図４〜図５においても同様である。
【００２６】
以上のように構成された図３の回路において、しきい値電流生成回路は、ドライバで定数ａ倍される前の、レーザダイオード４１，４２，４３の発光しきい値と等しくなるしきい値電流１０２３＊Ｉｓを生成してカレントミラー回路Ｍ１００に出力する。ＤＡ変換器１３は、入力されるデジタル入力コードＤ［９：０］を、これに対応する駆動電流に変換してカレントミラー回路Ｍ１００に出力する。従って、カレントミラー回路Ｍ１００には、（駆動電流＋しきい値電流）を定数ａ倍（図２において、ａ＝４）した駆動電流をレーザダイオード４３に流すように制御する。
【００２７】
なお、ドライバ回路３３において、ダイオード接続のＭＯＳトランジスタＱ１００を用いているが、本発明はこれに限られず、ダイオード接続のＭＯＳトランジスタＱ１００を用いず、直接に接地してもよい。
【００２８】
ＤＡ変換器１３の各ビットの電流源５０〜５９はデジタル入力コードＤ［９：０］に対応する駆動電流を出力するようにビット毎に重み付けをしている。ドライバ回路３３のドライバＤＲＶ１００の各ＭＯＳトランジスタはＤＡ変換器１３のフルコード時の最大出力電流に対応したサイズに設定される。すなわち、ＤＡ変換器１３の各ビット回路は、重み付け係数ｍに応じた駆動電流ｍ＊Ｉｃを出力する。ここで、ドライバ回路３３の負荷容量合計値は１０２３＊５＊Ｃと定義しており、「＊５」はドライバの容量対電流比によって決定される。
【００２９】
表１は図３の比較例に係る回路におけるビデオデータ毎のＤＡＣ出力電流、しきい値電流生成回路の出力電流、ドライバのカレントミラー比、ドライバ負荷容量とＤＡＣ出力電流の比の一例を表す。
【００３０】
【表１】
2020129238.tif 000003
【００３１】
表１において、Ｉｃ＝０．９＊Ｉ、Ｉｓ＝０．１＊Ｉとして計算している。
【００３２】
ビデオデータの各値が１以上のときのしきい値電流生成回路２３の出力電流Ｄｓｈ［０］は常にオンされている。ビデオデータの各値と連動してＤＡ変換器１３の出力電流は増減するが、ドライバ容量値は一定である。ビデオデータの各値が十分大きい場合は、負荷容量に対する電流の比は、ビデオデータの各値が小さい場合に比較して小さいため、レーザ駆動装置の応答性は良好であるが、ビデオデータの各値が小さくなるにつれ、負荷容量に対する比電流の比が小さいため、ドライバの容量充電時間が増大する。これにより、ドライバ回路ＤＲＶ１００のゲート電圧（ＭＯＳトランジスタＱ１０１，Ｑ１０２のゲート電圧）が安定するまでの時間が長くなり、レーザ駆動装置１００の電流出力の応答性が悪くなる。また、容量対電流比は最小が５対１に対し、最大で４４．６対１まで上がるため、応答性は大きくばらつく。
【００３３】
以上説明したように、比較例に係る構成では、ＤＡ変換器１３の出力電流がビデオデータの各値によって変化するのに対し、ドライバ負荷容量は一定のため、レーザ駆動装置１００の電流出力の応答性はビデオデータに依存する。
【００３４】
（実施形態１）
図４は実施形態１に係るレーザ駆動装置のための、しきい値電流生成回路２３Ａ、ＤＡ変換器１３及びドライバ回路３３Ａの構成例を示す回路図である。図４の回路は、図３の回路に比較して以下の点が異なる。
（１）しきい値電流生成回路２３に代えて、しきい値電流生成回路２３Ａを備える。
（２）ドライバ回路３３に代えて、ドライバ回路３３Ａを備える。
なお、ＤＡ変換器１３、図３と同一の構成を有する。
以下、上記相違点について説明する。
【００３５】
図４において、しきい値電流生成回路２３Ａはタイミング信号ｓ３に応答して、電流源５０〜５９にそれぞれ対応する所定のしきい値電流Ｄｓｈ［０］〜Ｄｓｈ［９］を発生してドライバ回路３３Ａに供給する。ここで、しきい値電流Ｄｓｈ［ｎ］（ｎ＝０，１，２，…，９）は、後述するドライバＤＲＶｎの制御側ＭＯＳトランジスタＱ（１０＋ｎ）に供給される。
【００３６】
ドライバ回路３３Ａは、
（１）各スイッチＳＷｎ（ｎ＝０，１，２，…，９）が接点ａ側に切り替えられて駆動電流を流さないときに各電流源（５０＋ｎ）にそれぞれ接続される、ダイオード接続されたＭＯＳトランジスタＱ（１０＋ｎ）と、
（２）各スイッチＳＷｎ（ｎ＝０，１，２，…，９）が接点ｂ側に切り替えられて駆動電流を流すときに各電流源（５０＋ｎ）にそれぞれ接続される、ドライバＤＲＶｎのカレントミラー回路Ｍｎと
を備えて構成される。
【００３７】
ここで、カレントミラー回路Ｍ０〜Ｍ９は１：４のミラー比を有し、制御側ＭＯＳトランジスタＱ（１０＋ｎ）と、負荷側ＭＯＳトランジスタＱ（２０＋ｎ）とを備えて構成され、制御側ＭＯＳトランジスタＱ（１０＋ｎ）に流れる制御電流に比例する駆動電流をそれぞれ，対応する負荷側ＭＯＳトランジスタＱ（２０＋ｎ）に流すように制御する。
【００３８】
従って、図４の回路では、各ドライバＤＲＶ０〜ＤＲＶ９が各電流源５０〜５９に対応してそれぞれ設けられ、しきい値電流生成回路２３Ａは各電流源５０〜５９（すなわち、デジタル入力コードの各ビット）に対応してそれぞれ異なるしきい値電流Ｄｓｈ［０］〜Ｄｓｈ［９］を生成して出力することを特徴としている。
【００３９】
以上の図４の回路は、レーザダイオード４３の発光に係る、しきい値電流生成回路２３Ａ、ＤＡ変換器１３及びドライバ回路３３Ａについて説明しているが、
（１）レーザダイオード４１の発光に係る、しきい値電流生成回路２１Ａ（図示せず）、ＤＡ変換器１１及びドライバ回路３１Ａ（図示せず）、並びに
（２）レーザダイオード４２の発光に係る、しきい値電流生成回路２２Ａ（図示せず）、ＤＡ変換器１２及びドライバ回路３２Ａ（図示せず）
の構成は、図４の回路と同様に構成される。
【００４０】
以上のように構成された図４の回路において、ＤＡ変換器１３の各ビットの電流源５０〜５９は、ビデオデータであるデジタル入力コードＤ［９：０］の各値に対応する電流を出力するようにビット毎に重み付けをしている。しきい値電流生成回路２３Ａの出力電流は、ＤＡ変換器１３の各ビットに対応するように駆動電流を分割している。また、ドライバＤＲＶ０〜ＤＲＶ９はＤＡ変換器１３の各ビットに対応するよう、分割して配置している。また、ＤＡ変換器１３の各出力電流と、しきい値電流生成回路２３Ａの出力電流と、ドライバＤＲＶ０〜ＤＲＶ９への入力電流はそれぞれ同じ重み付け同士で合流結合させている。
【００４１】
ここで、ビデオデータであるデジタル入力コードがフルコード入力時は、全てのドライバＤＲＶ０〜ＤＲＶ９が動作し、その負荷容量合計値は図３の比較例のドライバ回路３３と同一である。各ドライバＤＲＶ０〜ＤＲＶ９の出力は全て束ねている。従って、ＤＡ変換器１３の各ビットは、重み付けに応じた駆動電流を出力する。ＤＡＣ１３の各ビットの電流源５０〜５９に接続されているドライバＤＲＶ０〜ＤＲＶ９の負荷容量は、（ビット）＊５＊Ｃであり、ドライバ回路３３Ａの負荷容量合計値は１０２３＊５＊Ｃとなる。
【００４２】
表２は実施の形態１に係るレーザ駆動装置における、ビデオデータ毎のＤＡＣ出力電流、しきい値電流生成回路の出力電流、ドライバのカレントミラー比、ドライバ負荷容量とＤＡＣ出力電流の比の一例を表す。
【００４３】
【表２】
2020129238.tif 000004
【００４４】
ここで、Ｉｃ＝０．９＊Ｉ、Ｉｓ＝０．１＊Ｉとして計算している。
【００４５】
以上のように構成された図４の回路では、ビデオデータであるデジタル入力コードの各値が１以上のときのしきい値電流生成回路２３Ａの各出力電流は図４に示すように常に一定である。そして、デジタル入力コードと連動して、ＤＡ変換器１３の各出力電流と、ドライバＤＲＶ０〜ＤＲＶ９の負荷容量値は増減する。ビデオデータが１以上でのしきい値電流生成回路２３Ａの出力電流と、ＤＡ変換器１３の各出力電流と、ドライバ負荷容量値の比は常に一定である。すなわち、ドライバＤＲＶ０〜ＤＲＶ９の負荷が分散し、駆動電流に対するドライバＤＲＶ０〜ＤＲＶ９の負荷はどのビットでも同じになる。全ビットの応答性は同一になり、下位ビットは比較例に対し負荷が大幅に減少するため応答性が向上する。
【００４６】
このように、ビデオデータ（又はデジタル入力コード）によらず同一の応答速度で電流を供給するレーザ駆動装置が提供できる。これにより、レーザ駆動装置の応答性を、従来技術に比較して上げることができる。すなわち、本実施形態によれば、レーザ駆動装置の応答速度が、輝度（ビデオデータ）に依存せず一定になるよう構成することにより、色合わせを容易にし、鮮明な映像にすることができる。応答性のボトルネックであるビデオデータが小さい場合の応答性を上げることにより、高解像度に対応することができる。
【００４７】
（実施形態２）
図５は実施形態２に係るレーザ駆動装置のための、しきい値電流生成回路２３Ｂ、ＤＡ変換器１３及びドライバ回路３３Ｂの構成例を示す回路図である。図５の回路は、図３の回路に比較して以下の点が異なる。
（１）しきい値電流生成回路２３に代えて、しきい値電流生成回路２３Ｂを備える。
（２）ドライバ回路３３に代えて、ドライバ回路３３Ｂを備える。
なお、ＤＡ変換器１３、図３と同一の構成を有する。
以下、上記相違点について説明する。
【００４８】
図５において、しきい値電流生成回路２３Ｂはタイミング信号ｓ３に応答して、各互いに隣接する２個（一対の）の電流源（５０，５１；５２，５３；５４，５５；５６，５７；５８，５９；各一対の電流源は電流源セットを構成する）にそれぞれ対応する所定のしきい値電流Ｄｓｈ［０］〜Ｄｓｈ［４］を発生してドライバ回路３３Ｂに供給する。ここで、しきい値電流Ｄｓｈ［ｍ］（ｍ＝０，１，２，…，４）は、後述するドライバＤＲＶ（１０＋ｍ）の制御側ＭＯＳトランジスタＱ（１０＋ｍ）に供給される。
【００４９】
ドライバ回路３３Ｂは、
（１）各スイッチＳＷｎ（ｎ＝０，１，２，…，９）が接点ａ側に切り替えられて駆動電流を流さないときに各互いに隣接する２個（一対の）の電流源（５０，５１；５２，５３；５４，５５；５６，５７；５８，５９）にそれぞれ接続される、ダイオード接続されたＭＯＳトランジスタＱ（４０＋ｎ）と、
（２）各スイッチＳＷｎ（ｎ＝０，１，２，…，９）が接点ｂ側に切り替えられて駆動電流を流すときに各互いに隣接する２個（一対の）の電流源（５０，５１；５２，５３；５４，５５；５６，５７；５８，５９）にそれぞれ接続される、ドライバＤＲＶｍ（ｍ＝０，１，２，３，４）のカレントミラー回路Ｍ（１０＋ｍ）と
を備えて構成される。
【００５０】
ここで、カレントミラー回路Ｍ１０〜Ｍ１９は１：４のミラー比を有し、制御側ＭＯＳトランジスタＱ（４０＋ｍ）と、負荷側ＭＯＳトランジスタＱ（５０＋ｍ）（ｍ＝０，１，２，３，４）とを備えて構成され、制御側ＭＯＳトランジスタＱ（４０＋ｍ）に流れる制御電流に比例する駆動電流をそれぞれ、対応する負荷側ＭＯＳトランジスタＱ（５０＋ｍ）に流すように制御する。
【００５１】
従って、図５の回路では、各ドライバＤＲＶ１０〜ＤＲＶ１４が各互いに隣接する２個（一対の）の電流源（５０，５１；５２，５３；５４，５５；５６，５７；５８，５９）に対応してそれぞれ設けられ、しきい値電流生成回路２３Ｂは各電流源５０〜５９（すなわち、デジタル入力コードの各ビット）に対応してそれぞれ異なるしきい値電流Ｄｓｈ［０］〜Ｄｓｈ［４］を生成して出力することを特徴としている。
【００５２】
以上の図５の回路は、レーザダイオード４３の発光に係る、しきい値電流生成回路２３Ｂ、ＤＡ変換器１３及びドライバ回路３３Ｂについて説明しているが、
（１）レーザダイオード４１の発光に係る、しきい値電流生成回路２１Ｂ（図示せず）、ＤＡ変換器１１及びドライバ回路３１Ｂ（図示せず）、並びに
（２）レーザダイオード４２の発光に係る、しきい値電流生成回路２２Ｂ（図示せず）、ＤＡ変換器１２及びドライバ回路３２Ｂ（図示せず）
の構成は、図５の回路と同様に構成される。
【００５３】
以上のように構成された図５の回路において、ＤＡ変換器１３の各ビットはビデオデータであるデジタル入力コードに対応する駆動電流を出力するようにビット毎に重み付けをしている。しきい値電流生成回路２３Ｂの出力電流Ｄｓｈ［０］〜Ｄｓｈ「４］は、ＤＡ変換器１３の各電流源５０〜５９の各ビットに対応するよう、駆動電流を分割している。分割したドライバＤＲＶ１０〜ＤＲＶ１４は各ドライバの負荷の偏りを小さくするように、しきい値電流生成回路２３Ｂの出力電流と、ＤＡ変換器１３の各ビットの駆動電流とを例えば２個ずつ合流結合させている。ビデオデータのデジタル入力コードがフルコード入力時は、全てのドライバＤＲＶ１０〜ＤＲＶ１４が動作し、その負荷容量合計値は比較例に係るドライバ回路３３と同一である。ここで、各ドライバＤＲＶ１０〜ＤＲＶ１４の各出力は全て束ねて結合している。ＤＡ変換器１３の各ビットの電流源５０〜５９は、重み付けに応じた駆動電流を出力する。ＤＡ変換器１３の各各互いに隣接する２個（一対の）の電流源（５０，５１；５２，５３；５４，５５；５６，５７；５８，５９）毎の、各ドライバＤＲＶ１０〜ＤＲＶ１４の負荷容量はそれぞれ異なるが、ドライバ回路３３Ｂの負荷容量合計値は１０２３＊５＊Ｃである。
【００５４】
表３は、実施の形態２に係るレーザ駆動装置における、ビデオデータ毎のＤＡＣ出力電流、しきい値電流生成回路の出力電流、ドライバのカレントミラー比、ドライバ負荷容量、ドライバ負荷容量とＤＡＣ出力電流の比の一例を表す。
【００５５】
【表３】
2020129238.tif 000005
【００５６】
ここで、Ｉｃ＝０．９＊Ｉ、Ｉｓ＝０．１＊Ｉとして計算している。
【００５７】
ビデオデータであるデジタル入力コードの各値が１以上のときのしきい値電流生成回路２３Ｂの各出力電流Ｄｓｈ［０］〜Ｄｓｈ［４］は常に一定である。また、ビデオデータ（又はデジタル入力コード）のＲＧＢ各値と連動してＤＡＣ出力電流とドライバ負荷容量値は増減するが、４個のドライバＤＲＶ１０〜ＤＲＶ１４に分割しているため、負荷容量は分散される。容量とＤＡＣ容量の比は最小が５対１に対し、最大で１２．５対１なので、単一構成のドライバに対しレーザ駆動装置の応答性のばらつきは大幅に改善される。ここで、各電流源５０〜５９からの各出力電流は、デジタル入力コードのビットに応じて重み付けされ、各電流源５０〜５９からの各出力電流と、各カレントミラー回路Ｍ１０〜Ｍ１４を有するドライバＤＲＶ１０〜ＤＲＶ１４の負荷容量の比が、各電流源５０〜５９に対応する全ての電流源セットで同じになるよう構成される。
【００５８】
すなわち、本実施形態によれば、レーザ駆動装置の応答速度が、輝度（ビデオデータ）に依存せず一定になるよう構成することにより、色合わせを容易にし鮮明な映像にすることができる。応答性のボトルネックであるビデオデータが小さい場合の応答性を上げることにより、高解像度に対応することができる。
【００５９】
（実施形態２の変形例）
以上の実施形態２に係る図５の回路では、各ドライバＤＲＶ１０〜ＤＲＶ１４が各互いに隣接する２個（一対の）の電流源（５０，５１；５２，５３；５４，５５；５６，５７；５８，５９）に対応してそれぞれ設けられ、しきい値電流生成回路２３Ｂは各電流源５０〜５９（すなわち、デジタル入力コードの各ビット）に対応してそれぞれ異なるしきい値電流Ｄｓｈ［０］〜Ｄｓｈ［４］を生成して出力する。しかし、ドライバ回路３３Ｂの各ドライバを各互いに隣接する３個以上の（一セット毎の）の電流源に対応してそれぞれ設けてもよい。この場合において、しきい値電流生成回路２３Ｂは各セットの電流源に対応してそれぞれ異なるしきい値電流を生成して出力する。
【００６０】
（特許文献１との相違点）
特許文献１に係るレーザ駆動装置はＰＷＭ変調方式でレーザダイオードを駆動しており、パワー変調方式とは異なっている。当該特許文献１においては、半導体レーザの発光遅延時間を小さくする目的で、補助電流を用いたレーザ駆動装置について開示され、レーザを発光させるための電流Ｉｏｐを、ＤＡ変換器出力である発光電流Ｉｄａｃと、補助電流Ｉｓｈで生成している。ＤＡ変換器の面積を抑えるために、ＤＡ変換器の出力をカレントミラーで折り返す構成を有する。しかし従来構成をパワー変調方式に適用した場合、ビデオデータによりドライバの負荷容量への充電時間が変化するという問題は解消できていない。
【００６１】
これに対して、本実施形態では、上述のように、ドライバの負荷分散をすることにより、レーザ駆動装置の応答速度を、輝度（ビデオデータ）によらず一定にすることにより、色合わせを容易にし、鮮明な映像にすることができる。また、応答性のボトルネックである、ビデオデータが小さい場合の応答性を上げることにより、高解像度に対応することができる。
【産業上の利用分野】
【００６２】
以上詳述したように、本発明によれば、ドライバの負荷分散をすることにより、レーザ駆動装置の応答速度を、輝度（ビデオデータ）によらず一定にすることにより、色合わせを容易にし、鮮明な映像にすることができる。また、応答性のボトルネックである、ビデオデータが小さい場合の応答性を上げることにより、高解像度に対応することができる。
【符号の説明】
【００６３】
１  映像信号出力装置
２  映像信号変換装置
１０  制御回路
１１，１２，１３  ＤＡ変換器（ＤＡＣ）
２１〜２３，２１Ａ〜２３Ａ，２１Ｂ〜２３Ｂ  しきい値電流生成回路
３１〜３３，３１Ａ〜３３Ａ，３１Ｂ〜３３Ｂ  ドライバ回路
４１，４２，４３  レーザダイオード
５０〜５９  電流源
１００  レーザ駆動装置
ＤＲＶ１〜ＤＲＶ１００  ドライバ
Ｍ１〜Ｍ１００  カレントミラー回路
Ｑ１〜Ｑ１０２  ＭＯＳトランジスタ
ＳＷ１〜ＳＷ９  スイッチ
【図１】
2020129238.tif 000006
【図２】
2020129238.tif 000007
【図３】
2020129238.tif 000008
【図４】
2020129238.tif 000009
【図５】
2020129238.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成31年4月26日(2019.4.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（削除）
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
デジタル入力コードのビット数に対応する個数の複数の電流源と、前記複数の電流源にそれぞれ接続された、前記ビット数に対応する個数の複数のスイッチであって、前記各電流源からの制御電流の出力の有無を選択的に切り替える複数のスイッチとを備え、前記デジタル入力コードに対応する制御電流を前記各スイッチから各出力電流として出力するデジタル／アナログ変換器と、
前記各出力電流に基づいて、前記各出力電流に対応する駆動電流を発生してレーザダイオードを駆動するカレントミラー回路を有するドライバ回路とを備えるレーザ駆動装置において、
前記ドライバ回路は、前記各電流源に前記各スイッチを介してそれぞれ接続される複数のカレントミラー回路であって、前記各電流源からの各出力電流に対応する駆動電流を発生してレーザダイオードを駆動する複数のカレントミラー回路を備え、
前記デジタル入力コードは、入力されるビデオデータから変換されて、前記レーザ駆動装置により駆動されるレーザ走査方式の画像表示装置のためのＲＧＢの駆動電流を生成する前記デジタル／アナログ変換器に提供され、
前記各電流源からの各出力電流は、前記デジタル入力コードのビットに応じて重み付けされ、前記各電流源からの各出力電流と、前記各カレントミラー回路を有するドライバの負荷容量の比が、前記各電流源に対応する全てのビットで同じになるよう構成され、
前記ドライバ回路の負荷容量を、前記複数のカレントミラー回路により分散することを特徴とするレーザ駆動装置。
【請求項４】
デジタル入力コードのビット数に対応する個数の複数の電流源と、前記複数の電流源にそれぞれ接続された、前記ビット数に対応する個数の複数のスイッチであって、前記各電流源からの制御電流の出力の有無を選択的に切り替える複数のスイッチとを備え、前記デジタル入力コードに対応する制御電流を前記各スイッチから各出力電流として出力するデジタル／アナログ変換器と、
前記各出力電流に基づいて、前記各出力電流に対応する駆動電流を発生してレーザダイオードを駆動するカレントミラー回路を有するドライバ回路とを備えるレーザ駆動装置において、
前記ドライバ回路は、前記複数の電流源を複数組の電流源セットに分割し、前記各組の電流源セットに前記各スイッチを介してそれぞれ接続される複数のカレントミラー回路であって、前記各組の電流源セットからの各出力電流に対応する駆動電流を発生してレーザダイオードを駆動する複数のカレントミラー回路を備え、
前記デジタル入力コードは、入力されるビデオデータから変換されて、前記レーザ駆動装置により駆動されるレーザ走査方式の画像表示装置のためのＲＧＢの駆動電流を生成する前記デジタル／アナログ変換器に提供され、
前記各電流源からの各出力電流は、前記デジタル入力コードのビットに応じて重み付けされ、前記各電流源からの各出力電流と、前記各カレントミラー回路を有するドライバの負荷容量の比が、前記各電流源に対応する全ての電流源セットで同じになるよう構成され、
前記ドライバ回路の負荷容量を、前記複数のカレントミラー回路により分散することを特徴とするレーザ駆動装置。
【請求項５】
前記レーザ駆動装置は、
前記デジタル入力コード及び前記各電流源からの各出力電流に応じて、前記各カレントミラー回路毎に、発光時のステップアップのためのしきい値電流を発生して、前記駆動電流に加算するしきい値電流生成回路をさらに備える請求項３又は４に記載のレーザ駆動装置。
【請求項６】
請求項３〜５のうちのいずれか１つに記載のレーザ駆動装置を備えることを特徴とする映像表示装置。
【手続補正書】
【提出日】令和3年4月22日(2021.4.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
デジタル入力コードのビット数に対応する個数の複数の電流源と、前記複数の電流源にそれぞれ接続された、前記ビット数に対応する個数の複数のスイッチであって、前記各電流源からの制御電流の出力の有無を選択的に切り替える複数のスイッチとを備え、前記デジタル入力コードに対応する制御電流を前記各スイッチから各出力電流として出力するデジタル／アナログ変換器と、
前記各出力電流に基づいて、前記各出力電流に対応する駆動電流を発生してレーザダイオードを駆動するカレントミラー回路を有するドライバ回路とを備えるレーザ駆動装置において、
前記ドライバ回路は、前記各電流源に前記各スイッチを介してそれぞれ接続される複数のカレントミラー回路であって、前記各電流源からの各出力電流に対応する駆動電流を発生してレーザダイオードを駆動する複数のカレントミラー回路を備え、
前記デジタル入力コードは、入力されるビデオデータから変換されて、前記レーザ駆動装置により駆動されるレーザ走査方式の画像表示装置のためのＲＧＢの駆動電流を生成する前記デジタル／アナログ変換器に提供され、
前記各電流源からの各出力電流は、前記デジタル入力コードのビットに応じて重み付けされ、前記各電流源からの各出力電流と、前記各カレントミラー回路を有するドライバの負荷容量の比が、前記各電流源に対応する全てのビットで同じになるよう構成され、
前記ドライバ回路の負荷容量を、前記複数のカレントミラー回路により分散することを特徴とするレーザ駆動装置。
【請求項２】
デジタル入力コードのビット数に対応する個数の複数の電流源と、前記複数の電流源にそれぞれ接続された、前記ビット数に対応する個数の複数のスイッチであって、前記各電流源からの制御電流の出力の有無を選択的に切り替える複数のスイッチとを備え、前記デジタル入力コードに対応する制御電流を前記各スイッチから各出力電流として出力するデジタル／アナログ変換器と、
前記各出力電流に基づいて、前記各出力電流に対応する駆動電流を発生してレーザダイオードを駆動するカレントミラー回路を有するドライバ回路とを備えるレーザ駆動装置において、
前記ドライバ回路は、前記複数の電流源を複数組の電流源セットに分割し、前記各組の電流源セットに前記各スイッチを介してそれぞれ接続される複数のカレントミラー回路であって、前記各組の電流源セットからの各出力電流に対応する駆動電流を発生してレーザダイオードを駆動する複数のカレントミラー回路を備え、
前記デジタル入力コードは、入力されるビデオデータから変換されて、前記レーザ駆動装置により駆動されるレーザ走査方式の画像表示装置のためのＲＧＢの駆動電流を生成する前記デジタル／アナログ変換器に提供され、
前記各電流源からの各出力電流は、前記デジタル入力コードのビットに応じて重み付けされ、前記各電流源からの各出力電流と、前記各カレントミラー回路を有するドライバの負荷容量の比が、前記各電流源に対応する全ての電流源セットで同じになるよう構成され、
前記ドライバ回路の負荷容量を、前記複数のカレントミラー回路により分散することを特徴とするレーザ駆動装置。
【請求項３】
前記レーザ駆動装置は、
前記デジタル入力コード及び前記各電流源からの各出力電流に応じて、前記各カレントミラー回路毎に、発光時のステップアップのためのしきい値電流を発生して、前記駆動電流に加算するしきい値電流生成回路をさらに備える請求項１又は２に記載のレーザ駆動装置。
【請求項４】
請求項１〜３のうちのいずれか１つに記載のレーザ駆動装置を備えることを特徴とする映像表示装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
制御回路１０は、ビデオデータＶＤ［１４：０］、クロック信号ＣＬＫ、及びデジタル入力コードＤ［２９：００］に基づいて、例えば図２に示すように、赤色の駆動タイミングを示すタイミング信号ｓ１と、緑色の駆動タイミングを示すタイミング信号ｓ２と、青色の駆動タイミングを示すタイミング信号ｓ３とを発生して、それぞれしきい値電流生成回路２１，２２，２３に出力する。なお、タイミング信号ｓ１，ｓ２，ｓ３は、デジタル入力コードＤ［２９：００］のＲＧＢ各値が０であるときにＬレベルとなる一方、１以上であるときにＨレベルとなる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
ＤＡ変換器１１は入力されるデジタル入力コードＤ［２９：２０］をアナログ駆動電流Ｉｃｏｌｏｒ１／ａ（振幅値Ｉｃｏｌｏｒ１／ａ）にＤＡ変換してドライバ回路３１に出力する。ＤＡ変換器１２は入力されるデジタル入力コードＤ［１９：１０］をアナログ駆動電流Ｉｃｏｌｏｒ２／ａ（振幅値Ｉｃｏｌｏｒ２／ａ）にＤＡ変換してドライバ回路３２に出力する。ＤＡ変換器１３は入力されるデジタル入力コードＤ［９：０］をアナログ駆動電流Ｉｃｏｌｏｒ３／ａ（振幅値Ｉｃｏｌｏｒ３／ａ）にＤＡ変換してドライバ回路３３に出力する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
以上のように構成された図３の回路において、しきい値電流生成回路は、ドライバで定数ａ倍される前の、レーザダイオード４１，４２，４３の発光しきい値と等しくなるしきい値電流１０２３＊Ｉｓを生成してカレントミラー回路Ｍ１００に出力する。ＤＡ変換器１３は、入力されるデジタル入力コードＤ［９：０］を、これに対応する駆動電流に変換してカレントミラー回路Ｍ１００に出力する。従って、カレントミラー回路Ｍ１００は、（駆動電流＋しきい値電流）を定数ａ倍（図２において、ａ＝４）した駆動電流をレーザダイオード４３に流すように制御する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
ビデオデータの各値が１以上のときのしきい値電流生成回路２３の出力電流Ｄｓｈ［０］は常にオンされている。ビデオデータの各値と連動してＤＡ変換器１３の出力電流は増減するが、ドライバ容量値は一定である。ビデオデータの各値が十分大きい場合は、負荷容量に対する電流の比は、ビデオデータの各値が小さい場合に比較して小さいため、レーザ駆動装置の応答性は良好であるが、ビデオデータの各値が小さくなるにつれ、負荷容量に対する比電流の比が小さいため、ドライバの容量充電時間が増大する。これにより、ドライバＤＲＶ１００のゲート電圧（ＭＯＳトランジスタＱ１０１，Ｑ１０２のゲート電圧）が安定するまでの時間が長くなり、レーザ駆動装置１００の電流出力の応答性が悪くなる。また、容量対電流比は最小が５対１に対し、最大で４４．６対１まで上がるため、応答性は大きくばらつく。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
（実施形態１）
図４は実施形態１に係るレーザ駆動装置のための、しきい値電流生成回路２３Ａ、ＤＡ変換器１３及びドライバ回路３３Ａの構成例を示す回路図である。図４の回路は、図３の回路に比較して以下の点が異なる。
（１）しきい値電流生成回路２３に代えて、しきい値電流生成回路２３Ａを備える。
（２）ドライバ回路３３に代えて、ドライバ回路３３Ａを備える。
なお、ＤＡ変換器１３は、図３と同一の構成を有する。
以下、上記相違点について説明する。
【国際調査報告】
2020129238.tif 000011
2020129238.tif 000012
2020129238.tif 000013
2020129238.tif 000014