CN110083002B - 光源装置、投影型显示装置以及半导体装置 - Google Patents

Abstract

提供光源装置、投影型显示装置以及半导体装置。该光源装置具有：半导体光源；开关元件，其与半导体光源串联连接；驱动电路，其在基于PWM信号的第1控制信号为第1逻辑状态时使开关元件成为导通状态；电源电路，其向半导体光源供给电流；电流检测元件，其对流过半导体光源的电流进行检测而生成电流检测信号；以及电流检测电路，其在比PWM信号的激活期间短的期间对电流检测信号进行采样保持；误差放大器，其对电流控制信号与电流检测电路的输出信号之差进行放大而生成误差信号；以及控制电路，其根据误差信号来生成对开关电源电路进行控制的第2控制信号。

Description

光源装置、投影型显示装置以及半导体装置

技术领域

本发明涉及使用了半导体光源的光源装置以及使用了这种光源装置的投影型显示装置。此外，本发明还涉及适合于在这种光源装置中使用的半导体装置等。

背景技术

作为在使用了激光二极管或发光二极管等半导体光源的光源装置中对明亮度进行调节的方法，公知有数字调光和模拟调光。例如，数字调光是通过以下方式实现的：对与半导体光源串联连接的开关元件进行PWM(脉宽调制)控制，从而对电流流过半导体光源的期间的长度进行调节。另一方面，模拟调光是通过如下方式实现的：对向半导体光源供给电流或电压的开关电源电路进行控制，从而对流过半导体光源的电流的大小进行调节。

作为相关的技术，在专利文献1的图2中，示出了在使开关电源101(图1)的输出电压保持恒定而使PWM控制的导通时间比发生变化时流过半导体激光二极管102(图1)的电流的波形。并且，在专利文献1的图3中，示出了使开关电源101的输出电压保持恒定的状态下的、半导体激光二极管102的平均电流值相对于PWM控制的导通时间比变化的变化。

如专利文献1的图2和图3所示，当PWM控制的导通时间比从100％减小到50％或20％时，流过半导体激光二极管102的电流的波形不是矩形波而是锯齿状的波形，由于平均电流值比目标平均电流值低，所以半导体激光二极管102的光输出(光束)比目标值小。

专利文献1：日本特开2016-225285号公报

在专利文献1中，目标值设定部使用实际的半导体光源驱动时的特性曲线对用于设定目标平均电流值的目标值表进行了设定。只要对该目标平均电流值和半导体激光二极管的平均电流值进行比较，并使用比较输出对开关电源进行反馈控制，则半导体激光二极管的平均电流值变得等于由目标值设定部与PWM控制的导通时间比对应地设定的目标平均电流值。

但是，在专利文献1中，流过半导体激光二极管的电流的波形没有被改善。为了根据PWM控制的导通时间比对半导体激光二极管的平均电流值进行线性控制，需要按照光源装置的每个型号来评价实际的半导体光源驱动时的特性曲线，从而设定目标值表。例如，为了将半导体激光二极管的平均电流值设为最大值的20％，需要按照光源装置的每个型号，将PWM控制的导通时间比设定为20％+α，并且需要按照每个型号对α进行调整。

发明内容

因此，鉴于上述方面，本发明的第1目的在于，使流过半导体光源的电流接近矩形波，在不必使用利用实际的半导体光源驱动时的特性曲线而设定的目标值表的情况下，改善流过半导体光源的平均电流值相对于PWM信号的占空比的线性度。并且，本发明的第2目的在于，提供使用了这种光源装置的投影型显示装置。进而，本发明的第3目的在于，提供适合于在这种光源装置中使用的半导体装置等。

为了解决以上课题的至少一部分，应用例1的光源装置具有：半导体光源；开关元件，其与半导体光源串联连接；驱动电路，其在基于PWM信号的第1控制信号为第1逻辑状态时使开关元件成为导通状态；开关电源电路，其向半导体光源供给电流；电流检测元件，其对流过半导体光源的电流进行检测而生成电流检测信号；电流检测电路，其包含采样保持电路，该采样保持电路在PWM信号被激活时，在比PWM信号的激活期间短的期间对电流检测信号进行采样保持；误差放大器，其对电流控制信号与电流检测电路的输出信号之差进行放大而生成误差信号；以及开关电源控制电路，其根据误差信号来生成对开关电源电路进行控制的第2控制信号。

根据应用例1，采样保持电路在PWM信号被激活时，在比PWM信号的激活期间短的期间对电流检测信号进行采样保持，因此在PWM信号的占空比较小的情况下，当流过半导体光源的电流的波形为锯齿状的波形时，能够在电流检测信号的采样值比电流检测信号的采样周期的平均值小的时候进行保持。

因此，根据电流检测信号的采样值对开关电源电路进行控制，由此，与不使用采样保持电路的情况相比，流过半导体光源的电流增大。其结果是，能够使流过半导体光源的电流接近矩形波，在不必使用利用实际的半导体光源驱动时的特性曲线而设定的目标值表的情况下，改善流过半导体光源的平均电流值相对于PWM信号的占空比的线性度。

这里，光源装置也可以具有定时生成电路，该定时生成电路根据PWM信号来生成采样脉冲并供给到采样保持电路。由此，PWM信号被激活而在半导体光源中开始流过电流，与此同步地能够使采样保持电路开始采样保持动作。

并且，优选采样保持电路的采样周期为PWM信号的激活期间以下。在该情况下，即使PWM信号的激活期间变短，也能够对电流检测信号进行更高精度地采样。

此外，优选开关电源控制电路生成第2控制信号，使得与在电流控制信号与电流检测电路的输出信号之差为第1值的情况下流过半导体光源的电流的增大量相比，在电流控制信号与电流检测电路的输出信号之差为大于第1值的第2值的情况下，流过半导体光源的电流的增大量更大。在该情况下，流过半导体光源的电流的波形越呈锯齿状，电流的增大量越大，从而能够改善流过半导体光源的电流的波形。

并且，也可以在PWM信号的非激活期间，使采样保持电路中的保持电荷接近零。由此，在PWM信号下一次被激活时，能够使采样保持电路的输出信号的电压接近零。或者，也可以在PWM信号的非激活期间，采样保持电路重置保持电荷。由此，在PWM信号下一次被激活时，能够使采样保持电路的输出信号的电压接近零。

以上，电流检测电路还可以包含电流检测放大器，该电流检测放大器对采样保持电路的输出信号进行放大。为了进行高速动作而具有较小的电容器的采样保持电路需要与电流检测元件直接连接，但通过设置电流检测放大器，能够将采样保持电路的输出信号的电压放大为足够的电压而供给到误差放大器。

应用例2的投影型显示装置具有上述任意的光源装置。根据应用例2，该光源装置不必使用利用实际的半导体光源驱动时的特性曲线而设定的目标值表，改善了流过半导体光源的平均电流值相对于PWM信号的占空比的线性度，通过使用该光源装置，简化了该投影型显示装置的电路结构，并且能够对所投影的图像的亮度进行高精度地控制。由此，能够在出厂前省略按照每个型号的对占空比的调整。

应用例3的半导体装置具有：驱动电路，其在基于PWM信号的第1控制信号为第1逻辑状态时，使与半导体光源串联连接的开关元件成为导通状态；开关电源控制电路，其生成对开关电源电路进行控制的第2控制信号，该开关电源电路向半导体光源供给电流；电流检测电路，其包含采样保持电路，该采样保持电路在PWM信号被激活时，在比PWM信号的激活期间短的期间对电流检测信号进行采样保持，该电流检测信号是对流过半导体光源的电流进行检测而生成的；以及误差放大器，其对电流控制信号与电流检测电路的输出信号之差进行放大而生成误差信号，开关电源控制电路根据误差信号来生成第2控制信号。

通过应用例3，根据由采样保持电路获得的电流检测信号的采样值对开关电源电路进行控制，从而能够使流过半导体光源的电流接近矩形波，不必使用利用实际的半导体光源驱动时的特性曲线而设定的目标值表，就能够改善流过半导体光源的平均电流值相对于PWM信号的占空比的线性度。

附图说明

图1是示出本发明一个实施方式的光源装置的结构例的电路图。

图2是用于对图1所示的光源装置的动作例进行说明的波形图。

图3是示出本发明一个实施方式的投影型显示装置的结构例的框图。

标号说明

10a、10b：内部调节器；11、12：电平移位器；20：驱动电路；30：驱动电流设定电路；40：电流检测电路；41：采样保持电路；42：电流检测放大器；43：定时生成电路；50：误差放大器；51：开关电路；52：比较器；60：斜率补偿电路；70：时钟信号生成电路；80：开关控制电路；90：驱动电路；100：半导体装置；110：半导体光源；200：投影型显示装置；210：电源电路；220：图像数据处理部；230：控制部；240：光源装置；250：面板；260：投射光学系统；300：屏幕；QN1、QN2：N沟道MOS晶体管；D1～D3：二极管；D4：齐纳二极管；L1：电感器；C1～C6：电容器；R1～R4：电阻。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。另外，对相同的结构要素赋予相同的参照标号并省略重复的说明。

<光源装置>

图1是示出本发明一个实施方式的光源装置的结构例的电路图。如图1所示，该光源装置包含半导体装置100、半导体光源110、N沟道MOS(Metal Oxide Semiconductor：金属氧化物半导体)晶体管QN1和QN2、二极管D1～D3、齐纳二极管D4、电感器L1、电容器C1～C6以及电阻R1～R4。

向光源装置的节点N1供给高电位侧的电源电位VDD(例如，50V)，向节点N2供给低电位侧的电源电位VSS。在图1中示出了电源电位VSS为接地电位(0V)的情况。在节点N1与节点N2之间串联连接有电阻R1、半导体光源110、晶体管QN1、电感器L1、晶体管QN2以及电阻R2。

电阻R1是连接在节点N1与半导体光源110的一端之间并且对流过半导体光源110的电流进行检测而生成电流检测信号的电流检测元件，例如，具有50mΩ～100mΩ左右的较小的电阻值。半导体光源110例如包含至少1个激光二极管(LD)或至少1个发光二极管(LED)等，按照与被供给的电流大小对应的明亮度进行发光。半导体光源110可以使用任何材料类。例如，可以使用InGaAlP类、AlGaN类、GaN类、InGaN类、GaAs类、AlGaAs类、InGaAs类、InGaAsP类、InP类、GaP类、AlGaP类、ZnCdSe类等半导体材料。

晶体管QN1是为了进行基于PWM控制的数字调光而与半导体光源110串联连接的开关元件，具有与半导体光源110的另一端连接的漏极、与电感器L1的一端连接的源极、以及经由电容器C5被施加第1控制信号DDRV的栅极。晶体管QN1在第1控制信号DDRV被激活为高电平时成为导通状态，在第1控制信号DDRV被去激活为低电平时成为非导通状态。

当第1控制信号DDRV被交替地激活和去激活时，晶体管QN1进行开关动作。因此，通过使第1控制信号DDRV的占空比发生变化，能够使电流流过半导体光源110的期间发生变化而进行数字调光。另外，也可以代替N沟道MOS晶体管QN1而使用P沟道MOS晶体管，但在该情况下，图1所示的电路的一部分被变更。

晶体管QN2是与二极管D1、电感器L1和电容器C4等一起构成开关电源电路的第2开关元件，具有与电感器L1的另一端连接的漏极、经由电阻R2与节点N2连接的源极、以及被施加第2控制信号GATE的栅极。晶体管QN2在第2控制信号GATE被激活为高电平时成为导通状态，在第2控制信号GATE被去激活为低电平时成为非导通状态。

当第2控制信号GATE被交替地激活和去激活时，晶体管QN2进行开关动作。晶体管QN2根据第2控制信号GATE来进行开关动作，由此，开关电源电路在晶体管QN1为导通状态时向半导体光源110供给电流。

因此，通过使第2控制信号GATE的占空比发生变化，能够使流过半导体光源110的电流的大小发生变化而进行模拟调光。另外，作为开关元件，除了MOS晶体管以外，还可以使用双极晶体管、IGBT(绝缘栅双极晶体管)或晶闸管等。

二极管D1具有与电感器L1的另一端连接的阳极和与节点N1连接的阴极。作为二极管D1，例如，可以使用与PN结二极管相比正向电压较低且开关速度较快的肖特基势垒二极管等。

电阻R2是连接在晶体管QN2的源极与节点N2之间并且对流过晶体管QN2的电流进行检测而生成第2电流检测信号的第2电流检测元件，例如，具有50mΩ～100mΩ左右的较小的电阻值。电容器C1连接在节点N1与节点N2之间，对电源电压(VDD-VSS)进行平滑化。电容器C4连接在电感器L1的一端与节点N1之间，对使电源电压(VDD-VSS)降压而得到的降压电压进行平滑化。

<半导体装置>

从外部的微计算机等向半导体装置100供给PWM信号(数字调光信号)PWM和电流控制信号(模拟调光信号)IADJ，从而对光源装置的晶体管QN1和QN2进行控制。另外，可以将图1所示的半导体装置100的结构要素的至少一部分设为分立部件或外设的IC，也可以将二极管D1、电阻R1或电阻R2等内置于半导体装置100。

如图1所示，半导体装置100包含内部调节器10a和10b、电平移位器(LS)11和12、驱动电路20、驱动电流设定电路30、电流检测电路40、定时生成电路43、误差放大器50、开关电路(SW)51、比较器52、斜率补偿电路60、时钟信号生成电路70、开关控制电路80以及驱动电路90。

内部调节器10a和10b例如包含由带隙参考电路等构成的基准电压生成电路，根据电源电位VDD来分别生成向半导体装置100的内部电路供给的内部电源电位VDA和VDR。电容器C2a连接在内部调节器10a的输出端子与节点N2之间并对内部电源电压(VDA-VSS)进行平滑化。电容器C2b连接在内部调节器10b的输出端子与节点N2之间并对内部电源电压(VDR-VSS)进行平滑化。

电平移位器11和12将从半导体装置100的外部供给的PWM信号的高电平的电位移位到适合于半导体装置100的内部电路的电位。驱动电路20例如包含驱动放大器等，根据从电平移位器11供给的PWM信号来生成第1控制信号DDRV。

例如，在PWM信号被激活时，驱动电路20将第1控制信号DDRV激活为高电平，从而使晶体管QN1为导通状态，在PWM信号被去激活时，驱动电路20将第1控制信号DDRV去激活为低电平，从而使晶体管QN1为非导通状态。

第1控制信号DDRV在低电平(例如，0V)与高电平(例如，7.5V)之间转换。当第1控制信号DDRV被激活为高电平时，从驱动电路20经由电容器C5向晶体管QN1的栅极流过电流，晶体管QN1的栅源间电压上升，晶体管QN1成为导通状态。齐纳二极管D4进行钳位以使晶体管QN1的栅源间电压不超过规定的电压(例如，7.5V)。

在第1控制信号DDRV维持为激活状态的期间，第3控制信号GATE'在低电平与高电平之间转换。由此，由于电容器C6与二极管D2和D3进行整流动作，所以晶体管QN1的栅源间电压维持为阈值电压以上。

当在第1控制信号DDRV的非激活期间将第2控制信号GATE维持为非激活状态的情况下，也可以将第2控制信号GATE作为第3控制信号GATE'来使用。另一方面，当在第1控制信号DDRV的非激活期间将第2控制信号GATE激活和去激活的情况下，也可以通过在开关控制电路80中设置AND电路而生成第3控制信号GATE'，其中，该AND电路求出PWM信号或第1控制信号DDRV与第2控制信号GATE的逻辑积。

当第1控制信号DDRV被去激活为低电平时，晶体管QN1的栅源间电压下降，晶体管QN1成为非导通状态。当在待机模式下等发光装置长时间停止发光的情况下，电阻R4使晶体管QN1的栅源间电压下降而将晶体管QN1维持为非导通状态。

驱动电流设定电路30向误差放大器50的同相输入端子供给表示目标驱动电流值的电流控制信号IADJ。在从外部向半导体装置100供给模拟的电流控制信号IADJ的情况下，驱动电流设定电路30例如包含缓冲放大器或运算放大器等，对从外部供给的模拟的电流控制信号IADJ进行缓冲或放大，然后供给到误差放大器50的同相输入端子。

或者，在从外部向半导体装置100供给数字的电流控制信号IADJ的情况下，驱动电流设定电路30例如包含DAC(数模转换器)等，将从外部供给的数字的电流控制信号IADJ转换成模拟的电流控制信号IADJ而供给到误差放大器50的同相输入端子。

电流检测电路40包含采样保持电路41，还可以包含电流检测放大器(currentsense amplifier)42。在PWM信号被激活时，采样保持电路41在比PWM信号的激活期间短的期间对具有与流过半导体光源110的电流成比例的电压的电流检测信号(电流检测用的电阻R1的两端间电压)进行采样保持。采样保持电路41的工作速度比运算放大器的速度快，能够对电流检测信号进行高精度地采样保持。

电流检测放大器42对采样保持电路41的输出信号进行放大。为了进行高速动作而具有较小的电容器的采样保持电路41需要与电流检测用的电阻R1直接连接，而通过设置电流检测放大器42，能够将采样保持电路41的输出信号的电压放大为足够的电压而供给到误差放大器50。电流检测电路40的输出信号被供给到误差放大器50的反相输入端子。

定时生成电路43根据从电平移位器12供给的PWM信号来生成采样脉冲并供给到采样保持电路41。由此，PWM信号被激活而使半导体光源110中开始流过电流，与此同步地能够使采样保持电路41开始采样保持动作。定时生成电路43可以通过逻辑电路的栅极延迟来生成采样脉冲，也可以与从时钟信号生成电路70供给的时钟信号CLK1同步地生成采样脉冲。

误差放大器50对表示目标驱动电流值的电流控制信号IADJ与电流检测电路40的输出信号之间的差进行放大而生成误差信号ERR，并将误差信号ERR供给到开关电路51。开关电路51、比较器52、斜率补偿电路60、时钟信号生成电路70、开关控制电路80以及驱动电路90构成了根据误差信号ERR来生成第2控制信号GATE的开关电源控制电路。

开关电路51例如由模拟开关等构成，在从电平移位器12供给的PWM信号被激活时成为导通状态，在PWM信号被去激活时成为非导通状态。由此，在晶体管QN1处于导通状态时生成的误差信号ERR的电压由电容器C3来保持并被供给到比较器52的反相输入端子。

斜率补偿电路60对电流检测用的电阻R2的两端间电压进行放大并与偏压相加，从而生成检测信号DET，将检测信号DET供给到比较器52的同相输入端子。比较器52通过对检测信号DET的电压和误差信号ERR的电压进行比较，在检测信号DET的电压比误差信号ERR的电压高时将复位信号RST激活。

时钟信号生成电路70例如包含CR振荡电路等，通过进行振荡动作而生成具有规定的频率的时钟信号CLK1和CLK2。CR振荡电路的振荡频率是由作为电容器的电容值与电阻的电阻值之积的时间常数来确定的。为了对CR振荡电路的振荡频率进行调整，对半导体装置100外设有电阻R3。时钟信号生成电路70可以对时钟信号CLK1进行分频而生成时钟信号CLK2，也可以将1个时钟信号作为时钟信号CLK1和CLK2来输出。

开关控制电路80例如包含RS触发器等，根据时钟信号CLK2和复位信号RST来生成用于控制晶体管QN2的第2控制信号GATE。经由由驱动放大器等构成的驱动电路90向晶体管QN2的栅极施加第2控制信号GATE。例如，开关控制电路80与时钟信号CLK2的上升同步地将第2控制信号GATE激活为高电平。由此，晶体管QN2成为导通状态。

在晶体管QN1和QN2为导通状态时，从节点N1经由半导体光源110和电感器L1等在节点N2中流过电流，将电能转换成磁能而储存在电感器L1中。并且，在晶体管QN1为非导通状态、晶体管QN2为导通状态时，电流从电容器C4经由电感器L1等流向节点N2，将能量储存在电感器L1中。

流过电感器L1的电流随着时间逐渐增大。随着经由电感器L1等流过电流检测用的电阻R2的电流增大，检测信号DET的电压也上升。当检测信号DET的电压超过误差信号ERR的电压时，复位信号RST被激活为高电平。开关控制电路80与复位信号RST的上升沿同步地将第2控制信号GATE去激活为低电平。由此，晶体管QN2成为非导通状态。

在晶体管QN1为导通状态、晶体管QN2为非导通状态时，储存在电感器L1中的磁能以电能的形式释放，在半导体光源110和二极管D1等中流过电流。并且，在晶体管QN1和QN2为非导通状态时，储存在电感器L1中的磁能以电能的形式释放，在电容器C4和二极管D1等中流过电流。

在这样的开关动作中，当表示目标驱动电流值的电流控制信号IADJ的电压上升时，第2控制信号GATE的占空比增大，晶体管QN2处于导通状态的期间延长，流过半导体光源110的电流增大。因此，通过使电流控制信号IADJ发生变化，能够使流过半导体光源110的电流发生变化，从而进行模拟调光。

或者，除了时钟信号CLK2和复位信号RST之外，开关控制电路80还可以根据从电平移位器11供给的PWM信号来生成第2控制信号GATE，从而在第1控制信号DDRV的非激活期间将第2控制信号GATE维持为非激活状态。

在该情况下，在数字调光用的晶体管QN1成为非导通状态而在半导体光源110中未流过电流的期间，模拟调光用的晶体管QN2为非导通状态。由此，能够抑制储存于电感器L1的能量未用于发光便被释放，从而能够降低电力损失。

<动作例>

图2是用于对图1所示的光源装置的动作例进行说明的波形图。在图2中示出了PWM信号的波形、流过半导体光源110的电流ILD的波形以及采样脉冲SMP的波形。在图2所示的例子中，PWM信号和采样脉冲SMP被激活为高电平，被去激活为低电平。

在使半导体光源110最亮地发光的情况下，PWM信号始终以100％的占空比被激活。在使半导体光源110比较暗地发光的情况下，根据PWM信号的占空比使晶体管QN1交替地处于导通状态和非导通状态，从而对电流流过半导体光源110的期间的长度进行调节。

例如，在PWM信号的频率为30kHz的情况下，PWM信号的周期大约为33μ秒。如果将PWM信号的占空比设定为50％，则PWM信号的激活期间TH和非激活期间TL分别大约为17μ秒，半导体光源110的明亮度大约为一半。在使半导体光源110的明亮度进一步下降的情况下，PWM信号的占空比被设定为小于50％。

在图2中示出了PWM信号的占空比较小的情况。以往，在这种情况下，流过半导体光源110的电流ILD的波形不是矩形波而是锯齿状的波形，流过半导体光源110的电流ILD的值比目标驱动电流值低，半导体光源110的明亮度比目标值低。

在本实施方式中，定时生成电路43在PWM信号的激活期间TH至少将采样脉冲SMP激活1次，在PWM信号的非激活期间TL将采样脉冲SMP维持为非激活状态。在图2中示出了在PWM信号的激活期间TH内采样脉冲SMP被多次激活的情况下的采样周期TS。

采样保持电路41根据由定时生成电路43生成的采样脉冲SMP，对具有与流过半导体光源110的电流ILD成比例的电压的电流检测信号进行采样保持。即，在采样脉冲SMP被激活为高电平的期间，采样保持电路41将根据电流检测信号供给的电荷储存在电容器中并生成表示采样值的输出信号。并且，在采样脉冲SMP被去激活为低电平后的规定的期间内，采样保持电路41对储存在电容器中的电荷进行保持而生成表示采样值的输出信号。

由于采样保持电路41为了进行高速动作而具有较小的电容器，所以在PWM信号的非激活期间TL，储存在电容器中的电荷也可以自然放电，能够使采样保持电路41中的保持电荷接近零。由此，在PWM信号下一次被激活时，能够使采样保持电路41的输出信号的电压接近零。或者，采样保持电路41也可以在PWM信号的非激活期间TL重置保持电荷。由此，在PWM信号下一次被激活时，能够使采样保持电路41的输出信号的电压接近零。

如图2所示，由于采样脉冲SMP的激活期间比PWM信号的激活期间TH短，所以采样保持电路41在比PWM信号的激活期间TH短的期间对电流检测信号进行采样保持。此外，优选采样保持电路41的采样周期TS为PWM信号的激活期间TH以下。

在该情况下，即使PWM信号的激活期间TH变短，也能够更高精度地对电流检测信号进行采样。例如，在PWM信号的激活期间TH的最小值大约为300纳秒的情况下，也可以将采样脉冲SMP的激活期间大约设定为200纳秒，将采样脉冲SMP的非激活期间设定为大约100纳秒。

根据本实施方式，在PWM信号被激活时，采样保持电路41在比PWM信号的激活期间TH短的期间对电流检测信号进行采样保持，因此在PWM信号的占空比较小的情况下，当流过半导体光源110的电流ILD的波形为锯齿状的波形时，电流检测信号的采样值比电流检测信号的采样周期TS的平均值小。

因此，根据电流检测信号的采样值对开关电源电路进行控制，由此，与不使用采样保持电路41的情况相比，流过半导体光源110的电流ILD增大。其结果是，能够使流过半导体光源110的电流接近矩形波，不必使用利用实际的半导体光源驱动时的特性曲线而设定的目标值表，就能够改善流过半导体光源110的平均电流值相对于PWM信号的占空比的线性度。

并且，在使用激光二极管作为半导体光源110的情况下，当流过激光二极管的电流未超过临界电流时，不会引起激光振荡，但通过使流过激光二极管的电流接近矩形波，能够使激光二极管开始激光振荡的定时提前。其结果是，提高了数字调光的精度。

这里，开关电源控制电路生成第2控制信号GATE，使得与在从驱动电流设定电路30供给的电流控制信号IADJ与电流检测电路40的输出信号之差为第1值的情况下流过半导体光源110的电流的增大量相比，在电流控制信号IADJ与电流检测电路40的输出信号之差为大于第1值的第2值的情况下，流过半导体光源110的电流的增大量更大。

在该情况下，与在电流控制信号IADJ与电流检测电路40的输出信号之差为第1值的情况下的第2控制信号GATE的占空比相比，电流控制信号IADJ与电流检测电路40的输出信号之差为第2值的情况下的第2控制信号GATE的占空比更大，晶体管QN2的接通时间(导通时间)变长。由此，流过半导体光源110的电流ILD的波形越呈锯齿状，电流的增大量越大，从而能够改善流过半导体光源110的电流的波形。

<投影型显示装置>

接着，对本发明一个实施方式的投影型显示装置(视频投影仪)进行说明。

图3是示出本发明一个实施方式的投影型显示装置的结构例的框图。从外部向投影型显示装置200供给电源电压，并且从个人计算机或视频播放器等图像数据供给装置向投影型显示装置200供给图像数据，投影型显示装置200根据图像数据将图像投射到屏幕(投射面)300。

如图3所示，投影型显示装置200包含电源电路210、图像数据处理部220、控制部230、光源装置240、面板250以及投射光学系统260。这里，光源装置240是本发明一个实施方式的光源装置，包含半导体装置100和半导体光源110。

电源电路210例如根据从外部供给的AC 100V的电源电压，生成DC的逻辑电源电压而供给到图像数据处理部220和控制部230等，并且生成比逻辑电源电压高的DC的电源电压而供给到光源装置240的半导体装置100等。

图像数据处理部220和控制部230例如由至少1个微计算机等构成。图像数据处理部220对从外部供给的图像数据进行处理而生成显示用的图像信号和同步信号，并将图像信号和同步信号供给到面板250，从而对面板250进行驱动而开始描绘。

控制部230根据操作者使用遥控器或操作面板(未图示)进行的操作，对投影型显示装置200的各部分进行控制。在操作者指示了调光的情况下，控制部230生成用于实现操作者所指示的调光的PWM信号和电流控制信号IADJ，并供给到光源装置240的半导体装置100。由此，半导体装置100对半导体光源110的发光动作进行控制。

光源装置240按照与从控制部230供给的PWM信号和电流控制信号IADJ对应的明亮度进行发光，将光照射到面板250上。例如，在半导体光源110包含发出蓝色光的多个激光二极管的情况下，光源装置240还可以包含：荧光体，其接受一部分激光二极管所发出的蓝色光而发出黄色光；以及分光部，其按照波长从黄色光中分离出红色光和绿色光。在该情况下，光源装置240可以发出R(红)、G(绿)、B(蓝)的3色的光。

面板250根据从图像数据处理部220供给的图像信号和同步信号，对从光源装置240照射的光进行调制。例如，面板250也可以包含与RGB的3色对应的3张液晶面板。各个液晶面板通过使呈矩阵状配置的多个像素中的光的透过率发生变化而形成图像。被面板250调制后的调制光被引导至投射光学系统260。

投射光学系统260包含至少1个透镜。例如，在投射光学系统260中设置有投射透镜和各种调整机构，其中，该投射透镜是用于将被面板250调制后的调制光投射到屏幕300上而成像的透镜组，该各种调整机构对投射透镜的光圈状态、变焦状态或移位位置等进行调整。这些调整机构被控制部230控制。通过投射光学系统260将调制光投射到屏幕300上，在屏幕300上显示图像。

根据本实施方式，该光源装置240在不必使用利用实际的半导体光源驱动时的特性曲线而设定的目标值表的情况下，改善了半导体光源110的平均电流值相对于PWM信号的占空比的线性度，通过使用该光源装置240，简化了投影型显示装置200的电路结构，并且能够对所投影的图像的亮度进行高精度地控制。由此，能够在出厂前省略按照每个型号的对占空比的调整。

本发明并不限定于以上说明的实施方式，在该技术领域中具有通常知识的技术人员能够在本发明的技术思想内进行多种变形。

Claims (9)

1.一种光源装置，其中，该光源装置具有：

半导体光源；

开关元件，其与所述半导体光源串联连接；

驱动电路，其在基于PWM信号的第1控制信号为第1逻辑状态时使所述开关元件成为导通状态；

开关电源电路，其向所述半导体光源供给电流；

电流检测元件，其对流过所述半导体光源的电流进行检测而生成电流检测信号；

电流检测电路，其包含采样保持电路，该采样保持电路在所述PWM信号被激活时，在比所述PWM信号的激活期间短的期间对所述电流检测信号进行采样保持；

误差放大器，其对电流控制信号与所述电流检测电路的输出信号之差进行放大而生成误差信号；以及

开关电源控制电路，其根据所述误差信号来生成对所述开关电源电路进行控制的第2控制信号。

2.根据权利要求1所述的光源装置，其中，

该光源装置还具有定时生成电路，该定时生成电路根据所述PWM信号来生成采样脉冲并供给到所述采样保持电路。

3.根据权利要求1或2所述的光源装置，其中，

所述采样保持电路的采样周期为所述PWM信号的激活期间以下。

4.根据权利要求1或2所述的光源装置，其中，

所述开关电源控制电路生成所述第2控制信号，使得：与在所述电流控制信号与所述电流检测电路的输出信号之差为第1值的情况下流过所述半导体光源的电流的增大量相比，在所述电流控制信号与所述电流检测电路的输出信号之差为大于所述第1值的第2值的情况下流过所述半导体光源的电流的增大量更大。

5.根据权利要求1或2所述的光源装置，其中，

在所述PWM信号的非激活期间，所述采样保持电路中的保持电荷接近零。

6.根据权利要求1或2所述的光源装置，其中，

在所述PWM信号的非激活期间，所述采样保持电路重置保持电荷。

7.根据权利要求1或2所述的光源装置，其中，

所述电流检测电路还包含电流检测放大器，该电流检测放大器对所述采样保持电路的输出信号进行放大。

8.一种投影型显示装置，其中，该投影型显示装置具有电源电路、图像数据处理部、控制部、面板、投射光学系统以及权利要求1～7中的任意一项所述的光源装置。

9.一种半导体装置，其中，该半导体装置具有：

驱动电路，其在基于PWM信号的第1控制信号为第1逻辑状态时，使与半导体光源串联连接的开关元件成为导通状态；

开关电源控制电路，其生成对开关电源电路进行控制的第2控制信号，该开关电源电路向所述半导体光源供给电流；

电流检测电路，其包含采样保持电路，该采样保持电路在所述PWM信号被激活时，在比所述PWM信号的激活期间短的期间对电流检测信号进行采样保持，该电流检测信号是对流过所述半导体光源的电流进行检测而生成的；以及

误差放大器，其对电流控制信号与所述电流检测电路的输出信号之差进行放大而生成误差信号，

所述开关电源控制电路根据所述误差信号来生成所述第2控制信号。

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