专利名称：图像显示装置及控制图像显示装置的方法
技术领域：
本发明涉及一种图像显示装置，尤其涉及一种使用激光进行图像投影的技术。
背景技术：
在例如日本专利特开No. 2007-121383、2007-043067、2007-004032 和 2001-189520中公开了在使用激光的图像显示装置(通常称为激光投影仪)中实现具有良 好的对比度、分辨率和线性的灰度色标(gray-scale)显示技术。考虑到对图像显示装置的光源的控制，例如，日本专利特开No. 2006-133558公开 了一种光源控制器，其有利于以精确的灰度色标显示高分辨率的图像和具有大量灰度色标 等级的图像。这种光源控制器控制对光源部的驱动，以提供根据图像信号调制的光。根据 一个方面的光源控制器120包括振幅转换部502和401，其分配图像信号的至少一个比特 并根据所分配的比特的数量转换脉冲信号的振幅；以及脉冲信号生成部504，其生成具有 经振幅转换部502和401转换后的振幅的脉冲信号(对照摘要的技术方案)。日本专利特开No. 2008-103511公开了一种发光元件驱动电路，其中可在发光元 件(例如激光二极管)上以相对小规模的电路精确地执行伽玛校正。根据这个发光元件 驱动电路，生成激光二极管43的光强度检测电压DET，并设置与从输入视频信号DIN0、 Dim、…和DINn-1的最小值到最大值的改变对应的基准电压VREF0、VREF1、…和VREF2m-l。 生成在各个基准电压和光强度检测电压DET之间的差分电压CM0、CM1、…和CM2m-l。由于 基于这些差分电压中与当前时间点的输入信号水平对应的差分电压来控制驱动电流ILD， 所以即使温度改变，激光二极管43的输出光强度始终相对于某个输入水平恒定。由于激光 二极管43的输出光强度具有与输入视频信号水平的功率2. 2成比例的伽玛特征，所以伽玛 校正得以精确执行(对照摘要的技术方案)。日本专利特开No. 2007-047355公开了一种能够而、减少相邻像素之间的串扰的 出现的光学扫描仪或类似装置，用于显示高分辨率图像。这种光学扫描仪根据图像信号照 射光束，并且包括光源部，用于提供光束；以及扫描部，用于使用来自光源部的光束沿第 一方向和基本垂直于第一方向的第二方向扫描待要照射的区域。对扫描部进行驱动，使得 用光束沿第一方向进行扫描的频率高于用光束沿第二方向进行扫描的频率。对光源进行驱 动，使得用于形成一个像素的光束的照明时间不长于用光束对通过这样的计算给出的距离 进行扫描的时间段，即从根据图像信号而形成的像素沿第一方向的长度Px减去由光束在 待要照射区域中形成的点SP沿第一方向的长度dx(对照摘要的技术方案)。
发明内容
根据一种使用激光源的图像显示装置，用于显示黑色光的光学功率可增加，从而 导致更低的分辨率。当光学功率处在较低水平时，光通过自发性光发射而发生散射，从而不 能够获得在点上的聚焦。因此，该点就变得比在激光源的振动期间更大，导致更低的分辨率。
本发明用于解决上述问题，并且本发明的目的在于提供一种图像显示装置，其中 对比度的降低得以避免。本发明的另一目的在于提供了一种图像显示装置，其中分辨率的 降低得以避免。本发明的另一目的还在于提供一种控制图像显示装置的方法，其中防止了 对比度的降低。本发明的另一方面提供了一种控制图像显示装置的方法，其中分辨率的降 低得以避免。概括而言，根据实施例的一种图像显示装置，包括激光源；以及控制器，用于控 制所述激光源的驱动。所述控制器被配置为基于光学功率水平并基于设置的阈值来改变所 述激光源的驱动形式，所述光学功率水平取决于提供给用于显示图像的所述图像显示装置 的数据。优选地，所述控制器被配置为以大于或等于偏流值的电流值驱动所述激光源。优选地，所述驱动形式包括第一驱动模式和第二驱动模式。所述控制器被配置为， 当所述光学功率水平落在所述阈值之下时，以所述第一驱动模式驱动所述激光源。所述控 制器被配置为，当所述光学功率水平超过所述阈值时，以所述第二驱动模式驱动所述激光 源。根据另一实施例，提供一种控制图像显示装置的方法。该方法包括以下步骤将用 于显示图像的数据加载到所述图像显示装置上；以及通过基于光学功率水平并基于设置的 阈值改变所述激光源的驱动形式来驱动激光源，所述光学功率水平取决于所述数据。优选地，所述驱动步骤包括以下步骤以大于或等于偏流值的电流值驱动所述激 光源。优选地，所述驱动形式包括第一驱动模式和第二驱动模式。所述驱动步骤包括当 所述光学功率水平落在所述阈值之下时，以所述第一驱动模式驱动所述激光源；以及当所 述光学功率水平超过所述阈值时，以所述第二驱动模式驱动所述激光源。优选地，所述第一驱动模式包括PAM (脉冲振幅调制)驱动和PWM (脉冲宽度调制) 驱动其中之一。所述第二驱动模式包括PAM驱动、PWM驱动、和CW(连续波)驱动其中之 一。在作为所述第二驱动模式的所述PAM驱动中的占空比大于在作为所述第一驱动模式的 所述PAM驱动中的占空比。用于作为所述第二驱动模式的所述PWM驱动的电流值大于用于 作为所述第一驱动模式的所述PWM驱动的电流值。根据本发明的激光投影仪，当发光时，始终使用大于或等于偏流值的电流值。这就 防止了由于自发的光发射而引起的点的尺寸的增加，并在不降低分辨率的情况下实现了对 比度的提高。由此，能够实现具有良好的对比度、分辨率和线性的灰度色标显示。当结合附图对本发明进行以下具体描述时，本发明的前述和其他目的、特征、方面 和优点将变得更加清楚。
图1是示出作为图像显示装置模式的激光投影仪10的配置的框图。图2是示出用于实现激光投影仪10的功能的配置的框图。图3是示出激光投影仪10的驱动控制器240的配置的框图。图4是示出由激光投影仪10中包含的系统控制器150执行的一系列处理的一部 分的流程图。
图5示出在激光投影仪10中的电流值和光学功率水平之间的关系。图6示出各像素在光学功率水平和电流输出值之间的差值。图7示出当将偏流值lb用作显示黑色光的光学功率水平的基准值时的驱动属性。图8示出使用比偏流值lb更低的电流值来发射黑色光的情况。
具体实施例方式以下将参照附图描述本发明的实施例。在下文中，类似的组件通过类似的附图标 记来指示。他们被相同地命名并具有相同的功能。因此，将不再重复其具体描述。[硬件配置]参照图1，将描述根据本发明实施例的图像显示装置。图1是示出作为图像显示 装置模式的激光投影仪10的配置的框图。激光投影仪10包括光学系统100、系统控制器 150、X驱动器130和Y驱动器132。光学系统100包括红蓝激光器110、绿色激光器112、偏振光束分离器114、准直透 镜116、激光功率检测器118、扫描镜120、激光器121和位置检测器122、系统控制器150包 括激光控制器152、驱动频率控制器154、位置检测控制器156、存储器158和CPU (中央处理 单元)160。由红蓝激光器110发出的每个颜色的激光从偏振光束分离器114反射，以进入准 直透镜116。由绿色激光器112发出的激光通过偏振光束分离器114，以进入准直透镜116。在接收到来自偏振光束分离器114的激光后，激光功率检测器118检测从红蓝激 光器110和绿色激光器112发出的激光的功率水平。将所述功率水平输入至激光控制器 152。激光控制器152基于所述功率水平和从CPU 160接收的命令来控制各个激光器的功 率。扫描镜120向预定投射方向反射通过准直透镜116的每个颜色的激光。由X驱动 器130和Y驱动器132沿水平和垂直方向驱动扫描镜120。激光器121用激光照射扫描镜120。从扫描镜120反射的光进入位置检测器122。 位置检测器122输出信号，所述信号用于基于该激光来识别扫描镜120的位置。将这个信 号输入至位置检测控制器156。在系统控制器150中，CPU 160被配置为基于从位置检测控制器156的输出而对激 光控制器152和驱动频率控制器154进行控制。CPU 160使得基于从位置检测控制器156 的输出而计算出的位置信息存储在存储器158中。存储器158由诸如闪存等非易失性存储 器实现。激光控制器152被配置为基于从CPU 160的输出或从激光功率检测器118的输出 而对红蓝激光器110、绿色激光器112和激光器121进行控制。激光控制器152将来自激光 功率检测器118的输出发送至CPU 160。驱动频率控制器154被配置为基于从CPU 160的输出来控制X驱动器130和Y驱 动器132。更具体而言，驱动频率控制器154向X驱动器130和Y驱动器132提供具有沿水 平方向限定驱动的频率的信号(以下称为“水平驱动信号”)和具有沿垂直方向限定驱动的 频率的信号(以下同样称为“垂直驱动信号”)，以根据来自CPU 160的命令沿水平或垂直 方向驱动扫描镜120。X驱动器130基于水平驱动信号沿水平方向驱动扫描镜120。Y驱动
6器132基于垂直驱动信号沿垂直方向驱动扫描镜120。位置检测控制器156基于来自位置检测器122的输出来对扫描镜120的位置信息 进行AD(模数)转换，并向CPU 160发送通过转换所获得的数字数据。CPU 160基于数字数 据使得扫描镜120的位置得以检测，并根据检测结果而对激光控制器152或驱动频率控制 器154进行控制。基于扫描镜120的大小、投射方向和X驱动器130或Y驱动器132的动作属性来 预先定义垂直驱动频率和水平驱动频率。一方面，将给出垂直驱动频率的数据和给出水平 驱动频率的数据存储在存储器158中。在该实施例中，系统控制器150由诸如电路元件的组合等硬件、或用于执行实现 各个操作的命令的处理器和存储所述命令的存储器来部分地或完全地实现。参照图2，将具体描述激光投影仪10的配置。激光投影仪10包括存储器210、计 算器220、驱动模式选择器230、驱动控制器240和激光发射器250。存储器210存储为了改变激光投影仪10的激光源的驱动模式而预定的阈值。计算 器220基于提供给激光投影仪10的数据来计算用于投射图像的光学功率水平。驱动模式 选择器230基于存储器210中存储的阈值和计算器220计算出的光学功率水平来选择用于 驱动激光源的模式。待要选择的驱动模式包括但不限于PAM(脉冲振幅调制)驱动、PWM(脉 冲宽度调制)驱动和CW(连续波)驱动。这里所用到的术语“连续的”表示在像素内没有 发生调制。驱动控制器240根据驱动模式选择器230选择的驱动模式向激光源发送信号。激 光源根据该信号发光。更具体而言，驱动控制器240打开/关闭在到达红蓝激光器110和 绿色激光器112的电流输出路径上提供的开关，以控制来自各个激光器的光的发射。激光 投影仪10基于来自激光发射器250的光学信号输出来投射图像。参照图3，现在将详细描述在激光器投影仪10中的驱动控制。图3是示出驱动控 制器240的配置的框图。驱动控制器240包括偏流控制器310、梯度流控制器320、脉冲控 制器330和开关340。偏流控制器310从提供给激光投影仪10的电源向各个激光器提供预先定义的恒 定偏流值。基于提供给用于显示图像的激光投影仪10的数据，梯度流控制器320与视频信 号成比例地控制光学功率水平。脉冲控制器330基于根据所选驱动模式而定义的占空比来 打开/关闭开关340。结果，将偏流和梯度流提供给红蓝激光器110和绿色激光器112中的
每一个。参照图4，现在将描述根据该实施例的激光投影仪10的控制结构。图4是示出由 激光投影仪10中包含的系统控制器150执行的一系列处理的一部分的流程图。在步骤S410，系统控制器150的CPU 160使得存储于存储器158中的阈值被加载 到存储器158的内部工作区中。在步骤S420，CPU 160使得提供给激光投影仪10的数据作 为用于显示图像的数据被加载到该工作区中。在步骤S430，CPU 160使得光学功率水平从被加载的数据导出。在步骤S440，CPU 160确定光学功率水平是否落于阈值之下。当CPU 160确定光学功率水平落于阈值之下 (在步骤S440为是)，则CPU 160使得控制前行到步骤S450。否则(在步骤S440为否)， 则CPU 160使得控制前行到步骤S460。
在步骤S450，CPU 160选择预先定义的驱动模式(驱动形式)作为激光投影仪10 的第一驱动模式。更具体而言，CPU 160选择PAM驱动模式和PWM驱动模式其中之一。在 步骤S460，CPU 160选择预先定义的驱动模式作为激光投影仪10的第二驱动模式。更具体 而言，CPU 160选择PAM驱动模式、PWM驱动模式和CW驱动模式其中之一。制造商在制造激 光投影仪10时预先指定由激光投影仪10实际使用的驱动形式，并提供所指定的驱动形式。 将所指定的驱动模式存储在存储器158中。CPU 160根据驱动形式并参考所存储的数据来 执行命令。在另一方面，选择为第一驱动模式或第二驱动模式的驱动形式可随后发生改变。应注意，第一驱动模式和第二驱动模式均包括PAM驱动模式和PWM驱动模式，然 而，稍后将描述它们的不同之处。首先，在PAM驱动下，输出调制是通过控制电流的振幅而 发生的。更具体而言，在设置占空比方面，将第二驱动模式下的占空比设置得大于第一驱动 模式下的占空比。由此，结果，第二驱动模式可包括占空比为100%的驱动模式(CW驱动)， 而第一驱动模式将不包括CW驱动。在PWM驱动下，输出调制是通过改变电流值的设置而发生的。更具体而言，将第二 驱动模式下的电流值设置得大于第一驱动模式下的电流值。由此，即使使用的是同一驱动 形式(PWM驱动或PAM驱动)，第一驱动模式和第二驱动模式在特定输出模式上都有不同之 处。因此，可根据预期目标来施加控制。在步骤S470，激光控制器152根据CPU 160选择的驱动模式向红蓝激光器110和 绿色激光器112提供信号。参照图5，将描述激光投影仪10的操作属性。激光投影仪10被配置为至少以偏流值lb或更大的偏流值运行。在这种情况下， 当光学功率水平小于或等于预定阈值TH时，激光投影仪10被配置为发出脉冲光。当基于 视频信号的光学功率水平超过阈值TH时，激光投影仪10被配置为将激光发射的驱动模式 从脉冲光发射改变到DC光发射，从而向红蓝激光器110和绿色激光器112中的每一个提供 大于或等于偏流值lb或更大偏流值的电流。改变驱动模式的时机可包括达到阈值TH的时 间。参照图6，将更具体地描述激光投影仪10的操作属性。图6说明通过光发射显示10个像素的情况。例如，对于需要光学功率水平的最低 值的像素来说，光学功率水平610是必要的。在这种情况下，电流输出值将是“0”，因此仅向 每个激光源提供偏流值lb。当通过光发射显示需要光学功率水平611、612、613、614和615的各个像素时，给 每个激光源提供电流输出值601、602、603、604和605。在这种情况下，当占空比被设置为 50%时，例如，从图6清楚可见，每个激光源在整个光发射时间的一半发光。然后，当光学功 率水平进一步增加以通过光发射来显示例如需要光学功率水平616、617、618和619的各个 像素时，激光投影仪10将驱动模式从脉冲光发射改变为DC光发射。激光投影仪10向每个 激光源输出电流输出值606、607、608和609，以通过光发射来显示各个像素。在这种情况 下，从图6清楚可见，在为了通过光发射而显示各个像素而提供的所有时间段执行驱动控 制(即，占空比为100%)。参照图7和图8，现在将描述在根据该实施例的激光投影仪10和根据另一模式的 激光投影仪之间的不同之处。图7示出当将偏流值lb用作显示黑色光的光学功率水平的基准值时的驱动属性。在这种情况下，提供给激光源的电流值从偏流值lb开始线性增加。 因此，在激光源的光发射中还确保了其线性。然而，在这个模式下，当光学功率水平为黑色 时，光学功率本身较高，从而导致与另一颜色的对比度的降低。图8示出使用比偏流值lb更低的电流值来发射黑色光的情况。在这种情况下，用 于发射黑色光的光学功率水平增加，导致更高的对比度。然而，通过这样的发光操作，自发 的光发射发生在比偏流值lb更低的电流值处，就会导致光的散射，从而不能够获得在由激 光投影仪投射的点上的聚焦。结果，降低了分辨率。当超过偏流值lb时，造成激光振动模 式，此时电流值与光学功率的关系不再保持线性。因此，为了保持光学功率的线性，需要增 加由梯度流控制器320提供的分辨率，从而可导致复杂的控制机制。然而，根据本实施例的激光投影仪，当发光时，始终使用大于或等于偏流值的电流 值。这就防止了由于自发的光发射而引起的点的尺寸的增加，并在不降低分辨率的情况下 实现了对比度的提高。由此，能够实现具有良好的对比度、分辨率和线性的灰度色标显示。此外，作为激光器驱动的控制模式的PAM驱动、PWM驱动等的使用消除了以下需 求当不发出激光时，流出小于或等于阈值(偏流值)的电流；从而降低了功耗。尽管已经对本发明进行了具体描述和示意，但是可清楚理解，其仅仅是示意性的 和示例性的，而不是限制性的，本发明的范围通过所附权利要求的术语来解释。
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权利要求
一种图像显示装置，包括激光源(110，112，121)；以及控制器(150)，用于控制所述激光源的驱动，所述控制器被配置为基于光学功率水平并基于设置的阈值来改变所述激光源的驱动形式，所述光学功率水平取决于提供给用于显示图像的所述图像显示装置的数据。
2.根据权利要求1所述的图像显示装置，其中所述控制器被配置为以大于或等于偏流 值的电流值驱动所述激光源。
3.根据权利要求1所述的图像显示装置，其中 所述驱动形式包括第一驱动模式和第二驱动模式；所述控制器被配置为，当所述光学功率水平落在所述阈值之下时，以所述第一驱动模 式驱动所述激光源；以及所述控制器被配置为，当所述光学功率水平超过所述阈值时，以所述第二驱动模式驱 动所述激光源。
4.根据权利要求3所述的图像显示装置，其中所述第一驱动模式包括PAM驱动和PWM驱动其中之一，其中所述PAM驱动为脉冲振幅 调制驱动，所述PWM驱动为脉冲宽度调制驱动；所述第二驱动模式包括PAM驱动、PWM驱动和CW驱动其中之一，其中所述CW驱动为连 续波驱动；在作为所述第二驱动模式的所述PAM驱动中的占空比大于在作为所述第一驱动模式 的所述PAM驱动中的占空比；以及用于作为所述第二驱动模式的所述PWM驱动的电流值大于用于作为所述第一驱动模 式的所述PWM驱动的电流值。
5.一种控制图像显示装置的方法，包括以下步骤将用于显示图像的数据加载到所述图像显示装置上；以及通过基于光学功率水平并基于设置的阈值改变所述激光源的驱动形式来驱动激光源， 其中所述光学功率水平取决于所述数据。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述驱动步骤包括以下步骤以大于或等于偏流 值的电流值驱动所述激光源。
7.根据权利要求5所述的方法，其中所述驱动形式包括第一驱动模式和第二驱动模式；以及 所述驱动步骤包括当所述光学功率水平落在所述阈值之下时，以所述第一驱动模式驱动所述激光源；以及当所述光学功率水平超过所述阈值时，以所述第二驱动模式驱动所述激光源。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述第一驱动模式包括PAM驱动和PWM驱动其中之一，其中所述PAM驱动为脉冲振幅 调制驱动，所述PWM驱动为脉冲宽度调制驱动；所述第二驱动模式包括PAM驱动、PWM驱动和CW驱动其中之一，其中所述CW驱动为连 续波驱动；在作为所述第二驱动模式的所述PAM驱动中的占空比大于在作为所述第一驱动模式 的所述PAM驱动中的占空比；以及用于作为所述第二驱动模式的所述PWM驱动的电流值大于用于作为所述第一驱动模 式的所述PWM驱动的电流值。
全文摘要
一种图像显示装置及控制图像显示装置的方法，其中对比度和分辨率的降低得以避免。作为图像显示装置的实施例的激光投影仪包括存储器，存储为了改变激光源的驱动模式而预定的阈值；计算器，计算用于投射图像的光学功率水平；驱动模式选择器，选择用于驱动激光源的模式；驱动控制器，根据所选的驱动模式向激光源发送信号；以及激光发射器。该激光投影仪至少以偏流值Ib或更大的偏流值运行。在这种情况下，当光学功率水平小于或等于预定阈值TH时，激光投影仪发出脉冲光。当基于视频信号的光学功率水平超过阈值TH时，激光投影仪将激光发射的驱动模式从脉冲光发射改变为DC光发射，以向每个激光源提供大于或等于偏流值Ib的电流。
文档编号G03B21/14GK101866600SQ201010167340
公开日2010年10月20日 申请日期2010年4月20日 优先权日2009年4月20日
发明者平野敦也, 西冈谦, 近冈笃彦, 长岛贤治 申请人:船井电机株式会社