一种光源驱动电路及显示模组

摘要

本发明公开了一种光源驱动电路及显示模组，该光源驱动电路包括：红光驱动电路、绿光驱动电路和蓝光驱动电路；每种驱动电路均包括驱动电源、驱动芯片和多个颜色相同的激光器；所述驱动芯片包括多个电流输入端口；所述多个颜色相同的激光器并联，每个电流输入端口连接一个激光器的负极，多个激光器的正极均与所述驱动电源连接。上述方案用于解决现有技术中在光纤扫描显示技术的应用中，为了提升投影图像的亮度，直接提升激光器的输出功率，存在能量利用率较低的技术问题，提供一种既能获得大功率的有效激光光功率输出，又能同时提升光功率利用效率的方案。

权利要求

1.一种光源驱动电路，其特征在于，包括：红光驱动电路、绿光驱动电路和蓝光驱动电路；所述红光驱动电路、绿光驱动电路和蓝光驱动电路出射的光作为待显示图像的每个像素点对应的光；所述光源驱动电路中的激光器出射的每个像素点对应的光耦入光纤，作为显示图像光；

每种驱动电路均包括驱动电源、驱动芯片和多个颜色相同的激光器；所述驱动芯片包括多个电流输入端口；所述多个颜色相同的激光器并联，每个电流输入端口连接一个激光器的负极，多个激光器的正极均与所述驱动电源连接；

每种光源驱动电路均包括图像驱动器和微控制单元；

所述微控制单元用于配置每个激光器的阈值电流；

所述图像驱动器与所述驱动芯片的图像数据端口连接，所述图像驱动器通过所述图像数据端口输入每个所述驱动芯片对应的图像数据；

所述驱动芯片用于根据所述图像数据，计算每个激光器发出所述图像数据对应的光所需的调制电流，并控制每个所述电流输入端口驱动对应激光器的电流为所述阈值电流和所述调制电流的叠加电流。

2.如权利要求1所述的光源驱动电路，其特征在于，所述驱动芯片的型号为ISL58365。

3.如权利要求2所述的光源驱动电路，其特征在于，所述驱动芯片包括4个电流输入端口，每种所述驱动电路包括2至4个颜色相同的激光器。

4.一种光源驱动电路，其特征在于，包括：红光驱动电源、绿光驱动电源和蓝光驱动电源；

驱动芯片，包括多个电流输入端口；

红光光源模块，包括多个串联的红光激光器，所述红光光源模块一端与所述红光驱动电源连接，另一端与对应的电流输入端口连接；

绿光光源模块，包括多个串联的绿光激光器，所述绿光光源模块一端与所述绿光驱动电源连接，另一端与对应的电流输入端口连接；

蓝光光源模块，包括多个串联的蓝光激光器，所述蓝光光源模块一端与所述蓝光驱动电源连接，另一端与对应的电流输入端口连接；

所述红光光源模块、绿光光源模块和蓝光光源模块出射的光作为待显示图像的每个像素点对应的光；所述光源驱动电路中的激光器出射的每个像素点对应的光耦入光纤，作为显示图像光；

所述光源驱动电路包括图像驱动器和微控制单元；

所述微控制单元用于配置所述红光光源模块、绿光光源模块和蓝光光源模块的阈值电流；

所述图像驱动器与所述驱动芯片的图像数据端口连接，所述图像驱动器通过所述图像数据端口输入图像数据；

所述驱动芯片用于根据所述图像数据，计算各个光源模块发出所述图像数据对应的光所需的调制电流，并控制每个所述电流输入端口驱动对应光源模块的电流为各个光源模块的阈值电流和调制电流的叠加电流。

5.如权利要求4所述的光源驱动电路，其特征在于，所述驱动芯片的型号为ISL58365。

6.一种显示模组，其特征在于，包括如权利要求1‑5中任一项所述的光源驱动电路和光纤扫描器；所述光纤扫描器包括致动器和固定在所述致动器上的光纤，所述光纤的一端超出所述致动器形成光纤悬臂，所述光纤悬臂被所述致动器带动在三维空间中扫动，所述光源驱动电路中的激光器出射的光从所述光纤的另一端耦入，经所述光纤扫描器扫描输出后，作为显示图像光。

说明书

一种光源驱动电路及显示模组

技术领域

[0001] 本发明涉及投影显示领域，尤其涉及一种光源驱动电路及显示模组。

背景技术

[0002] 光纤扫描显示技术(fiber scanning display，FSD)的成像原理是，通过光纤扫描器带动扫描光纤进行预定二维扫描轨迹的运动，并调制光源出光，即调制出待显示图像的每个像素点对应的光，然后，通过扫描光纤将待显示图像的每个像素点对应的光逐一投射到投影面上，从而形成投射画面。

[0003] 激光器由于高亮度、高方向性、高单色性和高相干性等特点，常作为光纤扫描显示技术的光源。在一些需要增大出光功率的场景中，例如：工程投影，激光电视这些需要高亮度的投影场景，通常的做法是选用额定功率较大的激光器，同时选用具有大功率驱动能力的光源驱动方案。

[0004] 以激光器为半导体激光二级管为例，半导体激光二极管的功率增大，必定导致其出光口面积增大。在光纤扫描显示技术的应用中，为了提高分辨率和成像质量，需要获取较小的光纤出光光斑，对应的，也就需要尽量细的光纤截面，这导致直接使用大功率激光管时，由于高功率的激光器出光光斑很大，难以被整形耦入细窄的光纤中，无法获取尽量小的激光光斑，另一方面，由于激光器出射光束的模式与功率相关，当激光器的功率较大时，高阶模往往越多，对应的光束越发散，而激光器与光纤的耦合效率与模式匹配度相关，因此，相比低功率激光器而言，高功率激光器与光纤的耦合效率会下降，低耦合效率导致光源利用率低，并且，需要特别散热性能良好的散热设计，增加系统复杂度及设计成本。

[0005] 可见，在光纤扫描显示技术的应用中，为了提升投影图像的亮度，直接提升激光器的输出功率，存在能量利用率较低的问题，现有技术中亟需一种能够获得大功率的有效激光光功率输出，同时提升光功率利用效率，从而降低散热设计复杂度和成本的光源方案。

发明内容

[0006] 本发明的目的是提供一种光源驱动电路及显示模组，用于解决现有技术中在光纤扫描显示技术的应用中，为了提升投影图像的亮度，直接提升激光器的输出功率，存在能量利用率较低的技术问题，提供一种既能获得大功率的有效激光光功率输出，又能同时提升光功率利用效率的方案。

[0007] 为了实现上述发明目的，本发明实施例第一方面提供一种光源驱动电路，包括：红光驱动电路、绿光驱动电路和蓝光驱动电路；

[0008] 每种驱动电路均包括驱动电源、驱动芯片和多个颜色相同的激光器；所述驱动芯片包括多个电流输入端口；所述多个颜色相同的激光器并联，每个电流输入端口连接一个激光器的负极，多个激光器的正极均与所述驱动电源连接。

[0009] 可选的，所述驱动芯片的型号为ISL58365。

[0010] 可选的，所述驱动芯片包括4个电流输入端口，每种所述驱动电路包括2至4个颜色相同的激光器。

[0011] 可选的，每种光源驱动电路均包括图像驱动器和微控制单元；

[0012] 所述微控制单元用于配置每个激光器的阈值电流；

[0013] 所述图像驱动器与所述驱动芯片的图像数据端口连接，所述图像驱动器通过所述图像数据端口输入每个所述驱动芯片对应的图像数据；

[0014] 所述驱动芯片用于根据所述图像数据，计算每个激光器发出所述图像数据对应的光所需的调制电流，并控制每个所述电流输入端口驱动对应激光器的电流为所述激光器的阈值电流和所述调制电流的叠加电流。

[0015] 本发明实施例第二方面提供一种光源驱动电路，包括：红光驱动电源、绿光驱动电源和蓝光驱动电源；

[0016] 驱动芯片，包括多个电流输入端口；

[0017] 红光光源模块，包括多个串联的红光激光器，所述红光光源模块一端与所述红光驱动电源连接，另一端与对应的电流输入端口连接；

[0018] 绿光光源模块，包括多个串联的绿光激光器，所述绿光光源模块一端与所述绿光驱动电源连接，另一端与对应的电流输入端口连接；

[0019] 蓝光光源模块，包括多个串联的蓝光激光器，所述蓝光光源模块一端与所述蓝光驱动电源连接，另一端与对应的电流输入端口连接。

[0020] 可选的，所述驱动芯片的型号为ISL58365。

[0021] 可选的，所述光源驱动电路包括图像驱动器和微控制单元；

[0022] 所述微控制单元用于配置所述红光光源模块、绿光光源模块和蓝光光源模块的阈值电流；

[0023] 所述图像驱动器与所述驱动芯片的图像数据端口连接，所述图像驱动器通过所述图像数据端口输入图像数据；

[0024] 所述驱动芯片用于根据所述图像数据，计算各个光源模块发出所述图像数据对应的光所需的调制电流，并控制每个所述电流输入端口驱动对应光源模块的电流为各个光源模块的阈值电流和调制电流的叠加电流。

[0025] 本发明实施例第三方面提供一种显示模组，包括第一方面和第二方面所述的光源驱动电路和光纤扫描器；所述光纤扫描器包括致动器和固定在所述致动器上的光纤，所述光纤的一端超出所述致动器形成光纤悬臂，所述光纤悬臂被所述致动器带动在三维空间中扫动，所述光源驱动电路中的激光器出射的光从所述光纤的另一端耦入，经所述光纤扫描器扫描输出后，作为显示图像光。

[0026] 本发明实施例中的一个或者多个技术方案，至少具有如下技术效果或者优点：

[0027] 本发明实施例的方案中，光源驱动电路包括红光驱动电路、绿光驱动电路和蓝光驱动电路，每种驱动电路均包括驱动电源、驱动芯片和多个颜色相同的激光器；多个颜色相同的激光器并联，使得整个光源的光功率能够近似呈倍数叠加，由于小功率激光器的出光光斑较小，能够保证激光器与光纤的耦合效率，使得本发明实施例中的方案既能获得大功率的有效激光光功率输出，又能同时提升光功率利用效率，解决了现有技术中存在的为了提升投影图像的亮度，直接提升激光器的输出功率，导致光源能量利用率较低的技术问题，提供一种既能获得大功率的有效激光光功率输出，又能同时提升光功率利用效率的方案。

附图说明

[0028] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：

[0029] 图1为现有技术中使用SL58365芯片的激光驱动方案的示意图；

[0030] 图2A‑图2C为本发明实施例提供的光源驱动电路的示意图；

[0031] 图3为本发明实施例提供的另一种光源驱动电路的示意图；

[0032] 图4为本发明实施例提供的显示模组的示意图。

具体实施方式

[0033] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0034] 本发明实施例中，选用Intersil公司推出的激光驱动专用芯片方案ISL58365，作为光纤扫描显示中的激光驱动方案。如图1所示，ISL58365作为专用的光源驱动方案，其内部带有4个独立的电流调制驱动端口，可以实现RGGB的驱动方式，完成白光调制，官方推荐用法的如图1所示，ISL58365芯片连接激光二极管的对应管脚作为电流输入端口，图中仅示出三个电流输入端口，IOUT1，IOUT2和IOUT3。

[0035] 本发明实施例中，如图2A‑图2C所示，为本发明实施例中光源驱动电路的结构示意图，光源驱动电路包括：红光驱动电路、绿光驱动电路和蓝光驱动电路；每种驱动电路均包括驱动电源、驱动芯片和多个颜色相同的激光器；所述驱动芯片包括多个独立的电流输入端口，所述激光器的数量小于或等于电流输入端口的数量；所述多个颜色相同的激光器并联，每个电流输入端口连接一个激光器的负极，多个激光器的正极均与所述驱动电源连接。

[0036] 上述方案中，多个电流输入端口分别驱动多个颜色相同的激光器，让激光器实现并联叠加。其中，激光器可以为激光二极管，根据同种颜色的激光二极管的数量，整个系统光功率能够近似呈倍数增加，例如：假设为激光二极管的数量为N，则整体系统的光功率呈近似N倍叠加，N≥2。由于小功率激光器的出光光斑较小，能够保证激光器与光纤的耦合效率，这样，既能获得大功率的有效激光光功率输出，又能同时提升光功率利用效率，从而解决为了提升投影图像的亮度，直接提升激光器的输出功率，存在能量利用率较低的技术问题。

[0037] 本发明实施例中，为了实现白光的调制，需要三路类似的电路模块，分别实现红光、绿光和蓝光的输出，具体电路连接形式如图2A‑图2C所示。

[0038] 其中，图2A为红光驱动电路的示意图，红光驱动电路包括3个红光激光器，3个红光激光器的负极分别与3个电流输入端口IOUT1，IOUT2和IOUT3连接，红光激光器的正极与红光驱动电源VCC_R连接。图2B为绿光驱动电路的示意图，3个绿光激光器的负极分别与3个电流输入端口IOUT1，IOUT2和IOUT3连接，绿光激光器的正极与绿光驱动电源VCC_G连接。图2C为蓝光驱动电路的示意图，3个蓝光激光器的负极分别与3个电流输入端口IOUT1，IOUT2和IOUT3连接，蓝光激光器的正极与蓝光驱动电源VCC_B连接。

[0039] 本发明实施例中，根据实际需求，每种驱动电路中，颜色相同的激光器的数量可以为2个、3个或4个，本发明对此不做限制。

[0040] 本发明实施例中，每种光源驱动电路均包括图像驱动器(Video Driver)和微控制单元(MCU，Microcontroller Unit)。所述微控制单元用于配置每个激光器的阈值电流，激光器的阈值电流是指激光管开始产生激光振荡的电流，当输入的电流很小时，激光管输出功率基本没有，当输入电流增达到阈值电流后，随着输入电流增大，激光管输出功率增大。所述图像驱动器与驱动芯片的图像数据端口D[9..0]连接，所述图像驱动器通过所述图像数据端口D[9..0]向每个驱动芯片输入对应的图像数据，所述驱动芯片用于根据所述图像数据，计算每个激光器发出所述图像数据对应的光所需的调制电流，并根据阈值电流和调制电流共同控制每个电流输入端口的电流大小，也就是说，控制每个电流输入端口驱动对应激光器的电流为激光器的阈值电流和调制电流的叠加电流。本发明实施例中，微控制单元也用于配置其他驱动芯片正常工作相关的参数。

[0041] 基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种光源驱动电路，如图3所示，光源驱动电路包括红光驱动电源VCC_R、绿光驱动电源VCC_G和蓝光驱动电源VCC_B；驱动芯片，包括多个电流输入端口IOUT1，IOUT2和IOUT3；红光光源模块，包括多个串联的红光激光器，所述红光光源模块一端与所述红光驱动电源VCC_R连接，另一端与对应的电流输入端口连接；绿光光源模块，包括多个串联的绿光激光器，所述绿光光源模块一端与所述绿光驱动电源VCC_G连接，另一端与对应的电流输入端口连接；蓝光光源模块，包括多个串联的蓝光激光器，所述蓝光光源模块一端与所述蓝光驱动电源VCC_B连接，另一端与对应的电流输入端口连接。

[0042] 上述方案中，激光器可以为激光二极管，每个电流输入端口分别驱动两个或两个以上的同色激光二极管，由于激光二极管电流驱动特性，以达到使总的发光功率翻倍的目的。同时，由于激光器的功率较小，光源和光纤耦合效率很高，使得光纤实际的出光功率能大幅度增加。

[0043] 本发明实施例中，所述光源驱动电路包括图像驱动器(Video Driver)和微控制单元(MCU，Microcontroller Unit)，所述微控制单元用于配置所述红光光源模块、绿光光源模块和蓝光光源模块的阈值电流；所述图像驱动器与所述驱动芯片的图像数据端口D[9..0]连接，所述图像数据端口D[9..0]用于输入图像数据，所述驱动芯片用于根据所述图像数据，计算各个光源模块发出所述图像数据对应的光所需的调制电流，并根据各个光源模块的阈值电流和调制电流共同控制多个所述电流输入端口的电流大小，也就是说，控制每个所述电流输入端口驱动对应光源模块的电流为各个光源模块的阈值电流和调制电流的叠加电流。

[0044] 具体来讲，驱动红光光源模块的电流为红光光源模块的阈值电流和调制电流的叠加电流，驱动绿光光源模块的电流为绿光光源模块的阈值电流和调制电流的叠加电流，驱动蓝光光源模块的电流为蓝光光源模块的阈值电流和调制电流的叠加电流。

[0045] 本发明实施例中，还提供一种显示模组，如图4所示，为本发明实施例提供的显示模组的示意图，包括光源驱动电路1、光纤扫描器2和扫描驱动电路3，光纤扫描器2包括致动器21和固定在所述致动器21上的光纤22，所述光纤22的一端超出所述致动器21形成光纤悬臂220，扫描驱动电路3用于向致动器21提供驱动控制信号，所述光纤悬臂220被所述致动器21带动在三维空间中扫动，所述光源驱动电路1中的激光器出射的光从所述光纤22的另一端耦入，经所述光纤扫描器2扫描输出后，作为显示图像光。其中，光源驱动电路1可以为图
2A‑图3对应实施例中的任一种实施方式，本说明书在此不在赘述。

[0046] 本发明实施例中的显示模组可以应用至各种投影显示设备中，如：头戴式AR(英文全称：Augmented Reality；中文名称：增强现实)设备、头戴式VR英文全称：Virtual Reality；中文名称：虚拟现实)设备、投影电视、投影仪等等，在这些投影显示设备中，可以使用一个显示模组进行显示，也可以通过多个显示模组拼接的方式进行显示，本发明对此不做限制。

[0047] 本发明实施例中的一个或者多个技术方案，至少具有如下技术效果或者优点：

[0048] 1、小功率半导体激光管光纤耦合效率高，使用多只同色半导体激光管组合输出，能高效的达到大功率有效光功率输出，提供光耦合效果和光源利用率。

[0049] 2、由于大功率激光器导致的发热量大，需要额外复杂的散热设计，本发明实施例中的方案避免了使用单只大功率激光二极管，能够有效降低系统发热，减低散热设计难度，保证半导体激光光源的性能可靠性。

[0050] 本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

[0051] 本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

[0052] 本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。