JP2008193054A - 光源装置、プロジェクタ装置、モニタ装置、照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザ光源出力の急激な低下の抑制。
【解決手段】光源装置１０の制御ユニット１７０は、温度センサ１３０から半導体レーザ装置１００ａのベースプレートの温度を光源装置の温度として取得し、半導体レーザ装置１００ａの出力パワーを、光源温度に対応する出力パワーとなるように、電源駆動回路１５０ａから半導体レーザ装置１００ａに供給される電力量を調整する。電源駆動回路１５０ａは、半導体レーザ装置１００ａにパルス電圧を印可することにより電力を供給しており、パルス変調によって、パルスの幅、振幅すなわち電圧、を変化させて半導体レーザ装置１００ａへ供給する電力を調整している。こうすれば、半導体レーザ装置の温度上昇を抑制できるため、半導体レーザ装置を冷却する冷却器が故障したり、製造時には想定外の高温環境で使用したりする場合にも、半導体レーザ装置の耐用期間の短縮を抑制できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、光源装置および光源装置を備える画像表示装置、モニタ装置、照明装置に関する。

ライトバルブやデジタルミラーデバイス（ＤＭＤ：Digital Mirror Device）等の空間光変調機器を、光源装置の照明光で照射して映像を表示する画像表示装置が利用されている。画像表示装置は、光源として、例えば、レーザ光を発するレーザ光源が用いられる。

レーザ光源は動作することで熱を発生し、動作時間に伴って装置本体の温度が上昇する。温度上昇によるレーザ光源装置の耐用年数の短化を抑制するために、画像表示装置は、例えば、レーザ光源を冷却する冷却器を備えている。

特開平５−３１３１１５号公報 特開２００６−９１１３２号公報

しかしながら、レーザ光源が安定して動作可能な許容温度を超える環境下での画像表示装置の利用や、冷却器の故障等により、レーザ光源の温度が許容温度を超えてしまう虞がある。レーザ光源の温度が許容温度を超えると、レーザ光源は安定して動作している場合に比べて出力が急激に低下するという問題がある。また、レーザ光源の動作温度が高いほど、レーザ光源が安定してレーザ光を発光できる期間は短くなる、すなわち、耐用年数が短くなる。

上述の課題はレーザ光源装置を用いる画像表示装置に限定される課題ではなく、レーザ光源装置を用いるモニタ装置や照明装置においても生じうる課題である。

本発明は上述の課題に鑑みてなされたものであり、レーザ光源出力の急激な低下の抑制を目的とする。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］
光源装置であって、レーザ光を射出する光源と、前記光源を駆動させるための電力を供給する駆動回路と、前記光源の温度を取得するための取得手段と、前記取得した光源温度が所定の第１の閾値より高い場合、前記駆動回路から前記光源へ供給する単位時間当たりの前記電力を低下させるように前記駆動回路を制御する制御部と、を備える光源装置。

適用例１の光源装置によれば、光源の温度に応じて光源に供給すべき電力を低下させて、光源の温度上昇を抑制できる。従って、光源から出力される光の明るさを、利用に耐えないほど短期間で急激に低下させることなく維持できる。

適用例１の光源装置は、更に、前記光源温度と前記光源に供給すべき電力である目標電力とを関連付ける関連情報を格納する格納部を備え、前記制御部は、前記取得した光源温度および前記関連情報を用いて前記駆動回路を制御する。

適用例１の光源装置によれば、関連情報に基づき駆動回路を制御できるため、処理速度を向上できる。

適用例１の光源装置において、前記関連情報は、前記光源温度と前記目標電力とを対応付ける目標電力テーブルを含み、前記制御部は、前記光源温度と前記目標電力テーブルとを用いて前記駆動回路を制御する。

適用例１の光源装置によれば、光源温度と目標電力テーブルとを用いて駆動回路を制御できるため、簡易な構成で処理速度の向上および処理負荷の軽減を図ることができる。

適用例１の光源装置において、前記制御部は、前記駆動回路から前記光源へ供給する単位時間当たりの前記電力の低下時に、前記光源の輝度変化量が、前記電力の低下前の前記光源の輝度値に対して、１／６０秒あたり２％以下の勾配の変化となるように、前記光源へ供給する単位時間当たりの電力を変化させるように前記駆動回路を制御する。

適用例１の光源装置において、前記制御部は、更に、前記第１の閾値よりも低い第２の閾値と前記取得した光源温度とを比較し、前記取得した光源温度が前記第２の閾値よりも低い場合、前記駆動回路から前記光源へ供給する単位時間当たりの前記電力を増加させるように前記駆動回路を制御する。

適用例１の光源装置によれば、光源の温度低下に応じて光源に供給すべき電力を増加させることができる。よって、光源から出力される光量の極端な低下を抑制できる。

また適用例１の光源装置において、前記制御部は、前記駆動回路から前記光源へ供給する単位時間当たりの前記電力の増加時に、前記光源の輝度変化量が、前記電力の増加前の前記光源の輝度値に対して、１／６０秒あたり２％以下の勾配の変化となるように、前記光源へ供給する単位時間当たりの電力を変化させるように前記駆動回路を制御する。

適用例１の光源装置によれば、制御部は、駆動回路から前記光源へ供給する単位時間当たりの電力の変化時に、光源の輝度変化量が、変化前の光源の輝度値に対して、１／６０秒あたり２％以下の勾配となるように電力変化を制御できる。１／６０秒あたり２％以下の勾配の輝度変化であれば、観察者の目には輝度変化をほぼ感じさせることなく電力を調整できるため、光源の温度変化を抑制するとともに、観察者に対して違和感の無い映像を提供できる。

適用例１の光源装置において、前記制御部は、前記駆動回路の起動時に、前記光源へ供給する単位時間当たりの電力が、前記目標電力となるように、前記駆動回路を制御する。

適用例１の光源装置によれば、簡易な構成で起動時の目標電力を設定できる。

適用例１の光源装置において、前記制御部は、前記光源の温度の所定の時間における変化量を用いて前記光源の温度が定常状態となる定常温度を予測し、前記光源へ供給する単位時間当たりの電力を、前記予測した定常温度および前記目標電力テーブルとにより規定される目標電力に対して、前記輝度が前記勾配で変化するように、前記駆動回路を制御する。

適用例１の光源装置によれば、予測した定常温度に応じた目標電力に対して、１／６０秒あたり２％以下の勾配で輝度が変化するように電力を調整できる。従って、定常温度となるまでに、急激に映像の輝度が変化することがなく、観察者に違和感のない映像を提供できる。

適用例１の光源装置において、前記制御部は、一定時間の間に前記光源温度が予め規定された変化量以上変化した場合に、前記変化後の光源温度に応じて前記駆動回路を制御する。

適用例１の光源装置によれば、一定時間無いに一定量以上光源温度が変化した場合に、目標電力を変更できる。従って、目標電力が頻繁に変動することを抑制でき光源装置の動作安定性を向上できる。

適用例１の光源装置において、前記関連情報は、第１の温度における前記目標電力を第１の目標電力とし、前記第１の温度より低い第２の温度における前記目標電力を第２の目標電力とし、前記第２の温度より低い第３の温度における前記目標電力を第３の目標電力とする場合、前記第１の目標電力と前記第２の目標電力の差分に対する前記第１の温度と前記第２の温度との差分の割合が、前記第２の目標電力と前記第３の目標電力との差分に対する前記第２の温度と前記第３の温度との差分の割合より大きくなる第１の部分を含む。

適用例１の光源装置によれば、温度が高くなるに連れ、電力低減量が増加するため、光源の温度低下を促進できる。

適用例１の光源装置において、前記関連情報は、前記第１の温度よりも高い第４の温度以上の温度に対する前記目標電力を０とする第２の部分を含む。

適用例１の光源装置によれば、光源の温度が所定値を超えた場合に、光源への電力の供給を停止できるため、温度上昇による光源の破損を抑制できる。

適用例１の光源装置において、前記取得手段は、前記光源の近傍に設置された温度センサを含む。

光源近傍の温度と光源の温度とは密接に関連しているため、上述の態様の光源装置によれば、精度良く光源の温度を特定できる。

適用例１の光源装置は、更に、前記光源を取り付けるためのベースプレートを備え、前記温度センサは、前記温度として前記ベースプレートの温度を測定する。

ベースプレートは光源の一部であるため、適用例１の光源装置によれば、簡易に温度センサを取り付けることができる。よって、発光素子そのものに直接温度センサを取り付けなくとも光源の温度を精度良く取得できる。

適用例１の光源装置は、更に、前記光源を固定するための光源取付用構造物を備え、前記温度センサは、前記温度として前記光源取付用構造物の温度を測定する。

適用例１の光源装置によれば、光源からの射出光の進行を阻害することなく、温度を取得できる。

適用例１の光源装置において、前記駆動回路は、前記電力をパルス変調によって供給し、前記制御部は、前記パルス変調により生成されるパルスの幅を狭くすること、および、前記パルスの振幅を小さくすることのいずれか一方を行うよう前記駆動回路を制御することにより、前記電力を低下させる。

適用例１の光源装置によれば、光源に供給すべき電力を簡易に制御できる。

適用例１の光源装置は、更に、前記光源からの射出光の光線強度を取得する光線強度取得手段を備え、前記制御部は、前記光源温度および前記光線強度に基づき、前記制御を行う。

適用例１の光源装置によれば、温度だけでなく光線強度も用いて光源へ供給すべき電力を制御できるため、制御の精度を向上できる。

適用例１の光源装置において、前記光源装置は、赤色光を出力するための赤色光源、緑色光を出力するための緑色光源および青色光を出力するための青色光源を備え、前記制御部は、前記赤色光源、前記緑色光源および前記青色光源の光源温度のうち、最も高い温度である基準温度に基づき、前記赤色光源、前記緑色光源、および前記青色光源のうち、前記基準温度を有する光源へ供給する前記電力を低下させると共に、他の光源へ供給する電力を低下させるように前記駆動回路を制御する。

適用例１の光源装置によれば、基準温度に連動させて各色光源への供給電力を制御できる。よって、光源からの出力光のバランスが急激に崩れることを抑制できる。

適用例１の光源装置において、前記制御部は、前記光源装置のホワイトバランスが一定に維持されるように、前記駆動回路を制御する。

適用例１の光源装置によれば、電力を変化させてもホワイトバランスを一定に保つことができる。従って、色再現性を向上できる。

適用例１の光源装置において、前記制御部は、前記各色光源へ供給する単位時間当たりの電力が、前記各色光源の最大光量時における電力以下となるように前記駆動回路を制御する。

適用例１の光源装置によれば、最大光量となる電力以下の電力を光源に供給できる。よって、不要な電力供給を抑制できるため、効率的に電力を供給できる。また、光源温度の上昇や駆動回路、光源の劣化を抑制できる。

適用例１の光源装置において、前記制御部は、前記各色光源のうち予め規定された光量が確保できない光源の電力に連動させて、他の光源の電力を変化させるように前記駆動回路を制御する。

適用例１の光源装置によれば、予め規定された光量が確保できない光源の電力に連動させて他の光源の電力を調整できるため、簡易な構成でホワイトバランスを一定に保つことができる。

適用例１の光源装置において、前記制御部は、前記赤色光源の光量を基準として前記ホワイトバランスを一定に維持するように前記駆動回路を制御する。

適用例１の光源装置によれば、赤色光源の光量に応じて他色光源の電力を調整できる。赤色光源は、青色光源、緑色光源に比べて温度変化に依存して光量が変化するため、適用例１の光源装置によれば、簡易な構成でホワイトバランスを一定に保つことができ、色再現性を向上できる。

適用例１によれば、赤色光、緑色光、青色光の３色のカラーバランスを考慮して全ての光源を制御しながら、基準温度に達した光源の温度上昇を抑制できる。よって、所望のカラーバランスを確保できるとともに、光源の耐用期間の短化を抑制できる。

適用例１の光源装置は、更に、前記温度により表される前記光源の温度が予め定められた所定値を超えたことを利用者に対して報知する報知手段を備える。

適用例１の光源装置によれば、光源の温度が所定地を超えたことを、光源の使用者に知らせることができ、利用者の利便性を向上できる。

［適用例２］
画像表示装置であって、適用例１の光源装置を備える画像表示装置。

適用例２の画像表示装置によれば、光源から出力される光のパワーを、急激に低下させることなく維持できる画像表示装置を構成できる。

［適用例３］
モニタ装置であって、適用例１の光源装置を備えるモニタ装置。

適用例３のモニタ装置によれば、光源から出力される光のパワーを、急激に低下させることなく維持できるモニタ装置を構成できる。

［適用例４］
照明装置は、適用例１の光源装置を備える照明装置。

適用例４の照明装置によれば、光源から出力される光のパワーを、急激に低下させることなく維持できる照明装置を構成できる。

本発明において、上述した種々の光源装置を備える画像表示装置、モニタ装置、照明装置としても構成できる。上述した種々の態様は、適宜、組み合わせたり、一部を省略したりできる。

Ａ．第１実施例：
Ａ１．システム概要：
第１実施例における画像表示装置としてのプロジェクタについて、図１〜図３を参照して説明する。図１は、第１実施例におけるプロジェクタの概略構成について例示する説明図である。図２は、第１実施例における光源装置の構成について例示するブロック図である。

図１に示すように、プロジェクタ１０００は、光源装置１０，２０，３０、均一化光学素子５０、ライトバルブ６０、ダイクロイックプリズム７０および投射レンズ８０を備える。

光源装置１０〜３０は、プロジェクタ１０００の光源として用いられる。光源装置１０は、約６５０ｎｍの波長を有する赤色レーザ光を出力し、光源装置２０は約５４０ｎｍの波長を有する緑色レーザ光を出力し、光源装置３０は約４３０ｎｍの波長を有する青色レーザ光を出力する。なお、レーザ光は光源装置内の種々の機器に吸収されるため、半導体レーザ装置から出力された光の光量と画像の投影に用いられる光の光量は若干異なる。光源装置１０〜３０の詳細な構成について、後に詳述する。

均一化光学素子５０は、入射する照射光を重畳して輝度ムラを平均化し、スクリーンの端部と中央部との光量差を低減する。均一化光学素子５０を配置することにより、スクリーン全体に明るい画像を投射できる。本実施例では、均一化光学素子５０に回折光学素子を用いる。

ライトバルブ６０は、高温ポリシリコン（ＨＴＰＳ：Ｈｉｇｈ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｐｏｌｙ−Ｓｉｌｉｃｏｎ）を用いて形成されており、アクティブマトリクス駆動方式の透過型液晶パネルである。ライトバルブ６０は、入射光を制御して画像を描画する。

ダイクロイックプリズム７０は、三角プリズムを４つ組み合わせて直方体とした構成を有しており、ライトバルブ６０を通過した赤色レーザ光、緑色レーザ光、および青色レーザ光を合成して画像を形成し、投射レンズ８０に投射する。

投射レンズ８０は、ダイクロイックプリズム７０から投射された画像を、スクリーン９０に投影する。

以上説明したように、プロジェクタ１０００は、光源装置１０〜３０からの射出光をそれぞれに対応するライトバルブ６０に入射させて画像を形成後、射出光を合成しスクリーン９０に投影する。鑑賞者は、スクリーン９０に投影された画像を視認する。

図２を参照して、第１実施例の光源装置の機能ブロックについて説明する。なお、光源装置２０および３０は、射出される光の波長が異なること以外は光源装置１０と同様の構成であるため、光源装置２０および３０の説明を省略する。

図２に示すように、光源装置１０は、筐体１０２と、レーザ光源としての半導体レーザ装置１００ａと、第２高調波発生素子１１０と、共振器１２０と、温度センサ１３０と、温調器１４０と、電源駆動回路１５０ａと、温調ユニット１６０ａと、制御ユニット１７０とを備える。制御ユニット１７０は、駆動信号制御部１７１と、警告報知部１７２とを備える。

光源装置１０の半導体レーザ装置１００ａは、赤色レーザ光のピーク波長である約６５０ｎｍの倍の約１３００ｎｍのピーク波長のレーザ光を出力する。なお、光源装置２０の半導体レーザ装置は、緑色レーザ光のピーク波長である約５４０ｎｍの倍の約１０８０ｎｍのピーク波長のレーザ光を出力し、光源装置３０の半導体レーザ装置は、青色レーザ光のピーク波長である約４３０ｎｍの倍の約８６０ｎｍのピーク波長のレーザ光を出力する。

第２高調波発生素子１１０は、入射光をほぼ半分の波長に変換する非線形光学素子である。半導体レーザ装置１００ａから出力され、共振器１２０に向かう光は、第２高調波発生素子１１０を通過することにより、ほぼ半分の波長の光に変換される。すなわち、光源装置１０〜３０の各半導体レーザ装置から出力された赤外レーザ光は第２高調波発生素子１１０を通過することにより可視光に変換される。第２高調波発生素子１１０による波長変換効率は非線形の特性を有しており、例えば、第２高調波発生素子１１０に入射するレーザ光の強度が強いほど、変換効率が向上する。また、第２高調波発生素子１１０の変換効率は約４０〜５０％程度である。

共振器１２０は、入射光の一部を反射する一対のミラー１２１，１２２を有する。これらのミラー１２１，１２２は、発光部１１１を挟むように設けられている。共振器１２０は、共振器のミラー１２１，１２２間の距離が、所定の波長の半波長の整数倍となるように構成されており、所定の波長を有する光を共振器のミラー間で共振して増幅する。具体的には、発光部１１１の光射出側に設けられたミラー１２１は、入射したレーザ光のうち所定の波長の光の一部（約９８〜９９％程度）をミラー１２２に向けて反射させるとともに、残りのレーザ光の一部を透過させる。ミラー１２２は、発光部１１１の光射出側に設けられたミラー１２２によって反射された光を当該ミラー１２２に向けて反射する。このように、共振器１２０に入射した光のうち、所定の波長の光は、ミラー１２１，１２２により繰り返し反射され増幅される。増幅されたレーザ光の強度は、他の波長の光の強度と比較して著しく高くなっているため、共振器のミラー１２１を透過する。増幅され共振器のミラー１２２を透過したレーザ光Ｗ２は、ほぼ単一波長の光とみなすことができる。ミラー１２１、１２２は、誘電体多層膜により形成されていてもよい。

温度センサ１３０は、半導体レーザ装置１００ａのベースプレート１０１ａに取り付けられており、ベースプレートの温度を、光源としての半導体レーザ装置１００ａの温度として測定する。温度センサ１３０は、半導体レーザ装置１００ａのどの部位に配置されていてもかまわないが、ベースプレートに設置すれば、発光部１１１から発光され第２高調波発生素子１１０に向かって進む光の進行を妨げることなく、また、半導体レーザ装置に形成された界面、例えば発光部１１１と共振器ミラー１２２の界面に温度センサを挿入することによる界面の脆弱性を増加させることなく、半導体レーザ装置１００ａの温度を測定できる。

電源駆動回路１５０ａは、関連情報としての対応付けテーブル５１０を備え、半導体レーザ装置１００ａに発光させるための電力を供給する。対応付けテーブル５１０については後述する。

温調器１４０は、レーザ光Ｗ２の進行方向に略平行な第２高調波発生素子１１０の側面を覆うように配置されており、第２高調波発生素子１１０の温度を調整する機能を有する。温調器１４０は、例えばペルチェ素子により形成されている。第２高調波発生素子１１０は、共振器１２０内で往復するレーザ光を吸収して温度が上昇し、これに伴い結晶温度が上昇して位相整合条件がずれることがある。この結果、第２高調波発生素子１１０の波長変換効率が低下することがあるため、温調器１４０を配置することにより、第２高調波発生素子１１０の温度変化を抑制している。

温調ユニット１６０ａは、温調器１４０の動作を制御して、第２高調波発生素子１１０の温度を所定の温度に調整する。

制御ユニット１７０は、温度センサ１３０から取得した半導体レーザ装置１００ａの温度に応じて、半導体レーザ装置１００ａの出力パワーを制御する。出力パワーの制御については後述する。また、警告報知部１７２は、温度センサ１３０から取得したベースプレートの温度が所定の閾値より高い場合に、ライトバルブ６０を介して、スクリーン９０に警告を表示する。

Ａ２．半導体レーザ装置の温度と出力パワーとの関係について：
第１実施例の光源装置の詳細処理を説明する前に、半導体レーザ装置の温度と出力パワーとの関係について図３を参照して説明する。図３は、半導体レーザ装置の温度と出力パワーとの関係を例示する相関グラフである。

相関グラフ５００は、３種類の温度Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３（Ｔ１＞Ｔ２＞Ｔ３）で動作している半導体レーザ装置１００ａの経過時間と出力パワーとの関係を表している。なお本実施例では、出力パワーは光量を表す。相関グラフ５００では、縦軸は半導体レーザ装置１００ａの出力パワーＰＷを表しており、横軸は経過時間ｔを表している。温度Ｔ１での半導体レーザ装置の出力パワーＰＷと経過時間との関係を実線で表し、温度Ｔ２での半導体レーザ装置の出力パワーＰＷと経過時間との関係を破線で表し、温度Ｔ３での半導体レーザ装置の出力パワーＰＷと経過時間との関係を一点鎖線で表す。

半導体レーザ装置は、継続的に使用されると、パッケージの破損、ベースプレートと共振器のミラー１２２との界面剥離、半導体チップの破損などが生じて発光できなくなる。半導体レーザ装置の使用可能な期間（本実施例では、使用可能な期間とは、所定の光量を発光できる期間を示す）は動作温度と相関があり、相関グラフ５００に示すように、温度Ｔ１で発光している半導体レーザ装置は、時刻ｔ１の時点で損傷が生じて出力が突然低下し始め、使用可能な期間が終わり、出力パワーが「０」となる。同様に、温度Ｔ２で発光している半導体レーザ装置は、時刻ｔ２の時点で損傷が生じて出力が低下し始め、温度Ｔ３で発光している半導体レーザ装置は、時刻ｔ３の時点で損傷が生じて出力が低下し始める（なお、第１実施例では、ｔ１＜ｔ２＜ｔ３である）。すなわち、高い温度で動作している半導体レーザ装置ほど、使用可能な期間が短い。

Ａ３．出力パワー制御処理：
図４〜図７を参照して、第１実施例の光源装置の処理詳細について説明する。図４は、第１実施例における光源装置の出力パワー制御処理を説明するフローチャートである。図５は、第１実施例における半導体レーザ装置の温度と出力パワーとの対応付けを例示する対応付けテーブルである。図６は、第１実施例における駆動回路が生成するパルスについて例示する説明図である。図７は、第１実施例における警告報知画面を例示する説明図である。出力パワー制御処理は、制御ユニット１７０が各機能ブロックを制御することにより実行される。

制御ユニット１７０は、温度センサ１３０から半導体レーザ装置１００ａの温度Ｔを取得する（ステップＳ１０）。具体的には、温度センサ１３０は、温度センサ１３０が取り付けられている半導体レーザ装置１００ａのベースプレートの温度Ｔｓを測定しており、制御ユニット１７０は、所定の時間間隔で温度センサ１３０から温度センサ１３０が測定した温度Ｔｓを取得する。なお、本明細書において、閾値Ｔ_th1は特許請求の範囲における「第２の閾値」にあたり、閾値Ｔ_th3は「第１の閾値」に当たる。各閾値は、例えば、予め規定されていてもよいし、経過時間など種々の要因に応じて適宜変化する値であってもよい。

制御ユニット１７０は、温度Ｔｓが、閾値Ｔ_th1以上かつ閾値Ｔ_th2以下の範囲に含まれるかを判断する（ステップＳ１１）。閾値Ｔ_th1以上かつ閾値Ｔ_th2以下の範囲に含まれる場合には（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、レーザの出力パワーの設定変更を不要と判断し、温度センサ１３０から繰り返し温度Ｔｓを取得する。制御ユニット１７０は、閾値Ｔ_th1以上かつ閾値Ｔ_th2以下の範囲に含まれない場合（ステップＳ１１：ＮＯ）、温度Ｔｓが閾値Ｔ_th1未満であるかを判断する（ステップＳ１２）。制御ユニット１７０は、温度Ｔｓが閾値Ｔ_th1未満である場合（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、レーザの出力パワーが所望の設定パワーよりも低いと判断し、半導体レーザ装置の出力パワーを増大させる（ステップＳ１３）。なお、制御ユニット１７０は、温度Ｔｓに基づいて出力パワーが所望のパワーであるかを判断しているが、直接出力パワーを測定して、温度Ｔｓと出力パワーの両方もしくは少なくとも一方に基づき半導体レーザ装置の出力パワーが所望のパワーであるかを判断してもよい。

制御ユニット１７０は、温度Ｔｓが閾値Ｔ_th1未満で無い場合（ステップＳ１２：ＮＯ）、温度Ｔｓと閾値Ｔ_th3とを比較し（ステップＳ１４）、温度Ｔｓが閾値Ｔ_th3より低い場合、すなわち、温度Ｔｓが温度Ｔ_th2より高くＴ_th3より低い場合には（ステップＳ１４：ＮＯ）、温度Ｔｓに応じて、半導体レーザ装置１００ａの出力パワーを低減させる（ステップＳ１５）。具体的には、駆動信号制御部１７１は、図５に示す対応付けテーブル５１０を参照して、半導体レーザ装置１００ａの出力パワーを、温度Ｔｓに対応する出力パワーとなるように、電源駆動回路１５０ａから半導体レーザ装置１００ａに供給される電力量を調整する。

対応付けテーブル５１０について、図５を参照して説明する。対応付けテーブル５１０では、縦軸がセンサ温度を表し、縦軸が半導体レーザ装置１００ａの出力パワーを示している。例えば、センサ温度Ｔｓが温度Ｔ３以下（図５に示す範囲Ｐ３）の場合には、半導体レーザ装置１００ａの単位時間当たりの出力パワーは出力パワーＰＷ３であることを示している。

また、センサ温度Ｔｓが、Ｔ３＜Ｔｓ≦Ｔ２（図５に示す範囲Ｐ２）の場合には、温度の上昇に伴い、半導体レーザ装置１００ａの出力パワーは、出力パワーＰＷ３からΔｄ１の割合で電力ＰＷ２まで低減される。なお、Δｄ１＝｜（ＰＷ２ーＰＷ３）／（Ｔ２−Ｔ３）｜である。

また、温度センサ１３０の温度Ｔｓが、Ｔ２＜Ｔｓ≦Ｔ１（図５に示す範囲Ｐ１）の場合には、温度の上昇に伴い、半導体レーザ装置１００ａの出力パワーは、出力パワーＰＷ２からΔｄ２の割合で出力パワーＰＷ１まで低減される。なお、Δｄ２＝｜（ＰＷ１ーＰＷ２）／（Ｔ１−Ｔ２）｜、かつ、Δｄ２＞Δｄ１である。

また、温度センサ１３０の温度Ｔｓが、Ｔｓ＞Ｔ１（図５に示す範囲Ｐ０）の場合には、半導体レーザ装置１００ａに供給する電力はＰＷ１であり、Ｔｓ≧Ｔ０の場合には、半導体レーザ装置１００ａに供給される電力は「０」、すなわち。半導体レーザ装置１００ａに電力は供給されない。

例えば、駆動信号制御部１７１は、センサ温度Ｔｓを取得すると、対応付けテーブル５１０を参照して、図５に示すように、センサ温度Ｔｓに対応付けられている出力パワーＰＷｓを取得し、半導体レーザ装置１００ａの単位時間当たりの出力パワーを出力パワーＰＷｓとなるように、電源駆動回路１５０ａを制御する。

ここで、電源駆動回路１５０ａの半導体レーザ装置１００への電力供給について、図６を参照して説明する。電源駆動回路１５０ａは、半導体レーザ装置１００ａにパルス電圧を印可することにより電力を供給している。また、電源駆動回路１５０ａは、パルス変調によって、パルスの幅、振幅すなわち電圧、を変化させて半導体レーザ装置１００ａへ供給する電力を調整している。

電源駆動回路１５０ａは、図６に示すように、通常動作時（図５に示す範囲Ｐ３）には、パルス波形２００を半導体レーザ装置１００ａに供給している。パルス波形２００は、周期Ｓ，パルス幅Ｄ＝Ｗ１、振幅Ａ＝Ａ１となるように生成される。振幅Ａは、電源駆動回路１５０ａの印加電圧を表している。パルス波形２００を半導体レーザ装置１００ａに１周期印可すると図６に斜線で示す電力ｐｗが半導体レーザ装置１００ａに供給される。

例えば、図５に示すように、出力パワーがセンサ温度Ｔｓに対応する出力パワーＰＷｓ（ＰＷｓ＜ＰＷ３）である場合、駆動信号制御部１７１は、電源駆動回路１５０ａから半導体レーザ装置１００ａに供給される電力を低下するように電源駆動回路１５０ａを制御する。電源駆動回路１５０ａは、駆動信号制御部１７１からの制御に応じて、パルス幅ＤをＷ１からＷ２（なお、Ｗ１＞Ｗ２）に狭めたパルス波形２１０を生成し、半導体レーザ装置１００ａに供給する。

図４に戻り説明を続ける。制御ユニット１７０は、半導体レーザ装置１００ａの出力パワーを調整し終えると、ステップＳ１０に戻り、処理を繰り返す。

制御ユニット１７０は、取得した温度Ｔと閾値Ｔ_th3とを比較し（ステップＳ１４）、温度Ｔが閾値Ｔ_th3以上場合には（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、警告報知部１７２が、半導体レーザ装置１００ａの出力を停止する旨の警告を、ライトバルブ６０を介してスクリーン９０に表示する（ステップＳ１６）。図７に示すように、スクリーン９０に警告報知メッセージ９１が表示される。表示時間は、報知に必要十分な時間、例えば、１０秒〜３０秒程度としてもよい。なお、本実施例では、温度Ｔ_th1＜温度Ｔ_th2＜温度Ｔ_th3であり、温度Ｔ_th2は温度Ｔ３、温度Ｔ_th3は温度Ｔ０である。

警告報知の表示時間経過後、駆動信号制御部１７１は、半導体レーザ装置１００ａへの電力供給を停止し、半導体レーザ装置１００ａの出力を停止する（ステップＳ１７）。

上述の第１実施例によれば、半導体レーザ装置への供給電力量を抑制して出力パワーを低下させることにより、半導体レーザ装置の温度上昇を抑制できる。従って、半導体レーザ装置を冷却する冷却器が故障したり、製造時には想定外の高温環境（例えば４０℃を超える環境）で使用したりする場合にも、半導体レーザ装置の耐用期間の短縮を抑制できる。また、第１実施例によれば、半導体レーザ装置の温度低下に応じて出力パワーを増大させることができるため、出力パワーの所望以上の低下を抑制できる。また、第１実施例によれば、温度センサが半導体レーザ装置のベースプレートに取り付けられているため、半導体レーザ装置の温度を精度良く測定できる。

温度上昇に伴って半導体レーザ装置からの出力パワーは低下するため明るさは低下するが、人間の眼は、微少な明るさの変化（例えば１０％程度の低下）を、明るさにほぼ変化ないものとして判断できることが知られている。よって、上述の第１実施例によれば、半導体レーザ装置の突然の破損や急な消灯を抑制でき、利用者・鑑賞者の利便性を向上できる。

また、上述の第１実施例によれば、センサ温度が閾値を超えると、半導体レーザ装置への電力供給を停止し、半導体レーザ装置の出力を停止できる。従って、高い温度で動作し続けることによる半導体レーザ装置の短寿命化を抑制できる。また、上述の第１実施例によれば、半導体レーザ装置の動作停止時に、スクリーン９０に停止した旨の警告表示を行えるため、利用者・鑑賞者の利便性を向上できる。

Ｂ．第２実施例：
第２実施例では、半導体レーザ装置が取り付けられている光源マウント用部材に温度センサを設る。

Ｂ１．光源装置詳細構成：
第２実施例における光源装置について、図８を参照して説明する。図８に示すように、第２実施例の光源装置は、第１実施例の光源装置の各機能ブロックに加えて、光源マウント用部材１８０と、センサカバー１３１とを備える。なお、第２実施例の光源装置の構成は、光源マウント用部材と温度センサの取付位置以外は第１実施例と同一の構成・機能を備えるため、重複部分については説明を省略する。

光源マウント用部材１８０は、耐熱性および高熱伝導率の樹脂により形成されており、黒色の塗装が施されている。光源マウント用部材１８０には、半導体レーザ装置１００ａと温度センサ１３０が取り付けられている。温度センサ１３０は、光源マウント用部材１８０のいずれの部位に取り付けられていても良い。

センサカバー１３１は、耐熱性のある樹脂により形成されており、光源装置１０の外部に出力されずに内部に留まるレーザ光（本明細書では迷光と呼ぶ）が温度センサ１３０に当たることを抑制する。センサが迷光であるレーザ光を受光すると、光源マウント用部材１８０の温度を正確に測定できなくなる虞がある。すなわち、測定された温度の精度が低下し、半導体レーザ装置１００ａの出力パワーの制御の精度が低下することがある。よって、センサカバー１３１を設けることにより、光源マウント用部材１８０の温度を精度良く測定できる。

Ｂ２．出力パワー制御：
第２実施例では、温度センサ１３０は、光源マウント用部材１８０の温度を測定する。制御ユニット１７０の駆動信号制御部１７１は、温度センサ１３０から光源マウント用部材１８０の温度を取得する。駆動信号制御部１７１は、取得した光源マウント用部材１８０の温度と、かかる温度に対応する半導体レーザ装置１００ａの出力パワーとを対応付ける対応付け情報を有している。対応付け情報は、例えば、第１実施例の対応付けテーブル５１０のように、温度と出力パワーとが対応付けられたテーブルでもよいし、出力パワーに対する温度の関数としてもよい。関数を利用する場合には、温度に対して上に突となる関数を利用することが好ましい。

光源マウント用部材１８０は高い熱伝導率を有するため、取り付けられている半導体レーザ装置１００ａの温度と高い相関を有している。よって、上述の第２実施例によれば、半導体レーザ装置の温度を精度良く取得できるため、半導体レーザ装置の出力パワーを精度良く制御でき、半導体レーザ装置の温度上昇を抑制できる。従って、半導体レーザ装置の短寿命化を抑制できる。

また、上述の第２実施例によれば、半導体レーザ装置が取り付けられている光源マウント用部材に温度センサを設置しているため、構造が緻密で耐衝撃性が低い半導体レーザ装置に設置するよりも、簡易にかつ半導体レーザ装置の破損を軽減して、設置できる。

Ｃ．第３実施例：
第３実施例では、半導体レーザ装置の温度を測定するとともに、光源装置から出力される可視光の光線強度を測定し、温度と光線強度に基づいて、３つの光源装置１０、２０，３０の半導体レーザ装置１００ａ、１００ｂ、１００ｃの出力パワーを制御する。第３実施例におけるプロジェクタの構成は、図１において説明した第１実施例のプロジェクタの構成とほぼ同一である。

Ｃ１．光源装置詳細構成：
図９を参照して、第３実施例の光源装置の機能ブロックについて説明する。なお、図を簡潔に表すため、光源装置２０および３０の電源駆動回路および温調ユニット以外の構成を省略する。

図９に示すように、光源装置１０は、レーザ光源としての半導体レーザ装置１００ａと、第２高調波発生素子１１０と、共振器１２０と、温度センサ１３０と、温調器１４０と、電源駆動回路１５０ａと、温調ユニット１６０ａと、制御ユニット１７０とを備える。制御ユニット２７０は、駆動信号制御部２７１と、警告報知部１７２と、光線強度測定手段としてのレーザパワーメーターを１９０備える。第３実施例の各構成において、第１実施例と同じ符号の構成は同じ構成・機能を有しているため、説明を省略する。

レーザパワーメーター１９０は、受光部を備え、受光部に入射したレーザ光のエネルギーを電気信号に変換する装置である。受光部は、例えばシリコンフォトダイオードで構成されている。レーザパワーメーター１９０は、第２高調波発生素子１１０と光源装置のカバーの開口部２０１との間の光の経路上に配置されていてもよいし、経路上でなくとも、経路上を通過する光のエネルギーと同等のエネルギーを有する光を受光できる部位に配置されていてもよい。

制御ユニット２７０の駆動信号制御部２７１は、各光源装置１０〜３０の対応付けテーブル５１０、５２０、５３０と、ホワイトバランステーブル５４０とを備える。駆動信号制御部２７１は、各光源装置の温度センサから各半導体レーザ装置の温度を取得し、最も低い温度を基準温度Ｔ_min、最も高い温度を基準温度Ｔ_maxとして、該基準温度と基準温度を有する光源装置の対応付けテーブルとに基づき、光源装置の電源駆動回路から発光素子への電力供給量を調整して半導体レーザ装置の出力パワーを制御する。

更に、駆動信号制御部２７１は、基準温度を有する光源装置の、出力パワー調整後の光線強度に基づき、ホワイトバランステーブル５４０を参照して、３つの光源装置から出力される光のホワイトバランスが確保されるように、他の光源装置の半導体レーザ装置の出力パワーを調整する。ホワイトバランスとは、赤色光、緑色光、青色光を合成して白色を発光させる際に、各色の発色具合すなわち色強度を調整して所望の白色を発光させることを示す。各色の色強度のバランスが崩れると、ホワイトバランスが偏り、赤色が強い白色となったり、青色が強い白色となったりするため、各色の色強度は、所定のバランスに保つことにより、色の偏りの少ない所望のカラーバランスの画像をスクリーン９０に表示できる。ホワイトバランステーブル５４０は、このホワイトバランスを定義するテーブルである。

なお、制御ユニット２７０は、３台の光源装置１０〜３０の全てを制御している。制御ユニット２７０は、いずれかの光源装置内に構成されていてもよいし、３台の光源装置の外部に構成されていてもよい。また、例えば、全ての光源装置内に制御ユニット２７０が構成され、最も温度の高い光源装置の制御ユニットが他の光源装置を制御してもよい。

Ｃ２．出力パワー制御処理：
第３実施例の出力パワー制御処理について、図１０および図１１を参照して説明する。図１０および図１１は、第３実施例における出力パワー制御処理を説明するフローチャートである。

制御ユニット２７０は、全光源装置の温度センサ１３０から各半導体レーザ装置の温度Ｔを取得する（ステップＳ２０）。

制御ユニット２７０は、各半導体レーザ装置の温度Ｔが、閾値Ｔ_th1以上かつ閾値Ｔ_th2以下の範囲に含まれるかを判断する（ステップＳ２１）。閾値Ｔ_th1以上かつ閾値Ｔ_th2以下の範囲に含まれる場合には（ステップＳ２１：ＹＥＳ）、レーザの出力パワーの設定変更を不要と判断し、温度センサ１３０から繰り返し温度Ｔを取得する。制御ユニット２７０は、温度Ｔが閾値Ｔ_th1以上かつ閾値Ｔ_th2以下の範囲に含まれない場合（ステップＳ２１：ＮＯ）、各半導体レーザ装置の温度Ｔのうち、最も温度の低い基準温度Ｔ_minが閾値Ｔ_th1未満であるかを判断する（ステップＳ２２）。制御ユニット２７０は、基準温度Ｔ_minが閾値Ｔ_th1未満である場合（ステップＳ２２：ＹＥＳ）、基準温度Ｔ_minの半導体レーザ装置の出力パワーが所望の設定パワーよりも低いと判断し、該半導体レーザ装置の出力パワーを増大させる（ステップＳ２３）。

制御ユニット２７０は、出力パワーを増大させた半導体レーザ装置から射出され、可視光に変換された光の光線強度を取得する（ステップＳ２４）。具体的には、制御ユニット２７０は、レーザパワーメーター１９０から可視光の光線強度を取得する。

駆動信号制御部２７１は、取得した光線強度に基づき、ホワイトバランステーブル５４０を参照して、３台の光源装置から出力される光のホワイトバランスが確保されるように、他の光源装置の半導体レーザ装置の出力パワーを調整する（ステップＳ２５）。具体的には、駆動信号制御部２７１は、光源装置１０から出力される赤色光、光源装置２０から出力される緑色光、および、光源装置３０から出力される青色光の３色のホワイトバランスを確保できるように、各色の光線強度の比率を定義したホワイトバランステーブル５４０を有しており、係るホワイトバランステーブル５４０を参照して、他の光源装置の出力パワーを制御する。

制御ユニット２７０は、基準温度Ｔ_minが閾値Ｔ_th1未満で無い場合（ステップＳ２２：ＮＯ）、取得した各半導体レーザ装置の温度Ｔのうち、基準温度Ｔ_maxと閾値Ｔ_th3とを比較し（ステップＳ２６）、基準温度Ｔ_maxが閾値Ｔ_th3よりも低い場合、すなわち、基準温度Ｔ_maxが温度Ｔ_th2より高くＴ_th3より低い場合には（ステップＳ２６：ＮＯ）、基準温度Ｔ_maxの半導体レーザ装置の出力パワーを低下させる（ステップＳ２７）。

制御ユニット２７０は、出力パワーを低下させた半導体レーザ装置から射出され、可視光に変換された光の光線強度を取得する。（ステップＳ２８）。

駆動信号制御部２７１は、取得した光線強度に基づき、ホワイトバランステーブル５４０を参照して、３台の光源装置から出力される光のホワイトバランスが確保されるように、他の光源装置の半導体レーザ装置の出力パワーを調整する（ステップＳ２９）。

制御ユニット１７０は、センサ温度Ｔｓに応じて半導体レーザ装置１００ａに供給する電力を制御して半導体レーザ装置１００ａの出力パワーを調整し終えると、ステップＳ２０に戻り、処理を繰り返す。

制御ユニット２７０の警告報知部１７２は、基準温度Ｔ_maxが閾値Ｔ_th3以上の場合には（ステップＳ２６：ＹＥＳ）、全ての半導体レーザ装置の動作を停止する旨の警告を、ライトバルブ６０を介してスクリーン９０に、所定の表示時間、表示する（ステップＳ３０）。

表示時間経過後、制御ユニット２７０の駆動信号制御部２７１は、全ての光源装置の半導体レーザ装置への電力供給を停止し、半導体レーザ装置の出力を停止する（ステップＳ３１）。

上述の第３実施例によれば、複数の光源装置を用いるプロジェクタにおいて、１の光源装置の半導体レーザ装置の温度上昇に基づく出力パワーの抑制に応じて、他の光源装置の半導体レーザ装置の出力パワーを、ホワイトバランスが確保されるように抑制できる。従って、半導体レーザの短寿命化を抑制するとともに、複数の半導体レーザ装置を用いたスクリーンへの画像投影時にホワイトバランスの確保された高画質の画像を投影できる。

Ｄ．第４実施例：
Ｄ１．モニタ装置の概略構成：
第４実施例では、光源装置を備えるモニタ装置について説明する。図１２は、第４実施例におけるモニタ装置４００を例示する説明図である。モニタ装置４００は、装置本体４１０と、光伝送部４２０とを備える。装置本体４１０は、前述した第１実施例の光源装置１０を備える。光源装置１０は、第１実施例において説明したように、半導体レーザ装置１００ａ、第２高調波発生素子１１０、共振器１２０を備える。ただし、本実施例では、半導体レーザ装置１００ａは、白色レーザ光を出力する。

光伝送部４２０は、光を送る側と受ける側の２本のライトガイド４２１，４２２を備える。各ライトガイド４２１，４２２は、多数本の光ファイバを束ねたもので、レーザ光を遠方に送ることができる。光を送る側のライトガイド４２１の入射側には光源装置１０が配設され、その出射側には、拡散板４２３が配設されている。光源装置１０から出力されたレーザ光は、ライトガイド４２１を伝って光伝送部４２０の先端に設けられた拡散板４２３に送られ、拡散板４２３により拡散されて被写体を照射する。

光伝送部４２０の先端には、結像レンズ４２４も設けられており、被写体からの反射光を結像レンズ４２４で受けることができる。その受けた反射光は、受け側のライトガイド４２２を伝って、装置本体４１０内に設けられた撮像手段としてのカメラ４１１に送られる。この結果。光源装置１０から射出されたレーザ光により被写体を照射したことで得られる反射光に基づく画像をカメラ４１１で撮像することができる。

以上のように構成されたモニタ装置４００によれば、半導体レーザ装置の温度上昇を抑制し、短寿命化を抑制できる。モニタ装置４００は医療現場などで利用されるため、半導体レーザ装置の突然の破損や急な消灯を抑制でき、利用者の利便性を向上できる。

Ｅ．第５実施例：
第１実施例〜第４実施例では、光源に供給すべき電力を低減することにより、光源装置の温度を低下させて光源装置の劣化を抑制している。第５実施例では、光源装置の起動以後、ホワイトバランスを一定に維持しながら、観察者に輝度変化を感じさせることなく光源装置へ供給する電力を調整する光源装置について説明する。

Ｅ１．光源装置詳細構成：
図１３は、第５実施例における光源装置の構成について例示するブロック図である。第５実施例の光源装置１１は、制御ユニット３７０による処理以外は、第１実施例の光源装置１０と同一の構成を備える。

Ｅ２．出力パワー制御処理：
図１４〜図１８を参照して、第５実施例における出力パワー制御処理について説明する。図１４は、第５実施例における出力パワー制御処理を説明するフローチャートである。図１５は、第５実施例における目標出力パワーテーブルを例示する説明図である。図１６は、第５実施例における光源装置の温度変化と出力パワーとの経時的な相関を表すグラフである。図１７は、第５実施例における各色光源の投入パワーと光量との特性を表す特性グラフである。図１８は、第５実施例における各色光源の光量の温度依存性を表すグラフである。

制御ユニット３７０は、光源装置１１の電源投入を検出すると（ステップＳ１００）、温度センサ１３０から半導体レーザ装置１００ａの温度を取得し、取得した温度に応じた規定される出力パワーである目標出力パワーを投入する（ステップＳ１０２）。具体的には、制御ユニット３７０は、半導体レーザ装置１００ａの温度と出力目標パワーが設定された目標出力パワーテーブル６００を参照して、目標出力パワーを半導体レーザ装置１００ａに投入する。

図１５に示すように、目標出力パワーテーブル６００は、「温度」と「目標出力パワー」との項目から構成されており、半導体レーザ装置１００ａの温度に応じて、赤色光源、青色光源および緑色光源のそれぞれの目標出力パワーが設定されている。例えば、温度センサ１３０により取得された温度が「Ｃ」である場合、赤色光源の目標出力パワーは「ｃＲ」、青色光源の目標出力パワーは「ｃＢ」、緑色光源の目標出力パワーは「ｃＧ」である。なお、第５実施例では、赤色レーザ装置の温度センサから取得した温度を基準として、他色レーザ装置の目標出力パワーを決めている。制御ユニット３７０は、このようにして、起動時の目標出力パワーを決定する。

制御ユニット３７０は、所定時間の温度変化量を算出し（ステップＳ１０４）、半導体レーザ装置１００ａの定常状態における温度（以降、第５実施例では定常温度と呼ぶ）を推測する（ステップＳ１０６）。

制御ユニット３７０は、一定時間の間に変化した温度変化量が所定以上であるかを判断する（ステップＳ１０８）。制御ユニット３７０は、温度変化量が所定以上である場合には（ステップＳ１０８：ＹＥＳ）、赤色光源、青色光源、緑色光源の各色の色温度のバランスであるホワイトバランスを一定に維持するように、電源駆動回路への供給電圧を変化させる（ステップＳ１１０）。制御ユニット３７０は、温度変化量が所定以上でない場合には（ステップＳ１０８：ＮＯ）、処理を終了する。

図１６のグラフ７００において、実線グラフは半導体レーザ装置の温度変化を表しており、破線グラフは投入パワーを表している。グラフ７００において、温度Ｔａが、一定の温度で安定動作を行う定常状態の温度である定常温度を表す。図１６に示すように、制御ユニット３７０は、一定時間Δｔ１の間の半導体レーザ装置の温度上昇量ΔＴ１を算出し、定常温度を推測し、推測した定常温度と目標出力パワーテーブル６００とを用いて、定常温度時の目標出力パワーを設定し、目標出力パワーとなるように電源駆動回路１５０ａへの供給電圧を制御する。ここで、制御ユニット３７０は、ホワイトバランスを維持しつつ、各光源の輝度変化が、１／６０ｓｅｃあたり２％以下の勾配となるように、すなわち、変化前の温度に対して変化後の温度の差分が１／６０ｓｅｃあたり約２％以下となるように、電源駆動回路１５０ａへの供給電圧を制御する。一定時間の間に変化した温度変化量が所定以上である場合に目標出力パワーを更新することにより、目標出力パワーが頻繁に変動することを抑制している。

図１７の特性グラフ８００において、縦軸は各色レーザ装置の光量を、横軸は投入パワーを表している。図１７に示すように、赤色レーザ装置は、投入パワーＷｒで最大光量となり、青色レーザ装置は、投入パワーＷｂで最大光量となり、緑色レーザ装置は、投入パワーＷｇで最大光量となり、投入パワーＷｒ、Ｗｇ、Ｗｂ以上のパワーが投入されても、各色レーザ装置の光量は上昇しなくなる（投入パワーＷｒ、Ｗｇ，Ｗｂを各色光源装置のロールオーバーポイントと呼ぶ）。各色レーザ装置はこのような特性を有しているため、制御ユニット３７０は、各色レーザ装置を、それぞれのロールオーバーポイント以下のパワーで駆動するように制御する。

また、図１８のグラフ９００において、縦軸は半導体レーザ装置の光量を表し、横軸は半導体レーザ装置の温度を表す。図１８に示すように、赤色レーザ装置が青色レーザ装置、緑色レーザ装置に比して温度上昇に対する光量低下率が高い。すなわち、赤色レーザ装置が最も温度依存性が悪い。従って、第５実施例では、制御ユニット３７０は、投入パワーの変化時にホワイトバランスを一定に維持する際に、赤色レーザ装置の変化量に連動して、青色レーザ装置および緑色レーザ装置への投入パワーを変化させる。

以上説明した第５実施例の光源装置によれば、半導体レーザ装置の輝度が１／６０ｓｅｃあたり２％以下の勾配に従って、半導体レーザ装置への供給電力を制御できる。この勾配での輝度変化とすることにより、観察者に輝度変化を感じさせることなく映像全体の輝度を変化させることができる。よって、観察者に違和感のない映像を提供しつつ、供給電力を制御できる。

また、第５実施例の光源装置によれば、複数の光源装置のうち、温度依存性の悪い光源装置に連動させて他の光源装置の目標出力パワーを調整できる。従って、簡易な構成で効率的にホワイトバランスを一定に維持できる。なお、第５実施例では、赤色光源に他色光源を連動させているが、これに限られない。

また、第５実施例の光源装置によれば、ロールオーバーポイント以下の電力で半導体レーザ装置を動作させることができるため、電力を効率的に供給でき、光源装置の劣化防止を図ることができる。

また、第５実施例では、一定時間内に温度変化が一定以上ある場合にのみ目標出力パワーを更新することができる。従って、若干の温度変化によって目標出力パワーが変動することを抑制できる。

Ｆ．変形例：
（１）上述の第１実施例では、電源駆動回路１５０ａは、パルス幅を変調しているが、例えば、電源駆動回路１５０ａは、振幅すなわち電圧を変調したパルス波形を生成し半導体レーザ装置に供給してもよい。係る変形例の場合、電源駆動回路１５０ａは、振幅（電圧）を変化させる手段を備えていることが好ましい。電源駆動回路１５０ａは、振幅すなわち電圧値を低下したパルス波形２２０を生成し（パルス幅Ａ＝Ａ２、Ａ１＞Ａ２）、半導体レーザ装置１００ａに供給してもよい。パルス幅を狭めても、パルスの振幅を小さくしても半導体レーザ装置１００ａに供給する電力量を低減できるが、パルス幅を狭めたパルス波形２１０は、パルス波形２２０に比べてピークエネルギーが高いため好ましい。

（２）上述の第１実施例では、半導体レーザ装置の温度の上昇に応じて、連続的に半導体レーザ装置の出力パワーを低減させるように制御しているが、例えば、半導体レーザ装置の出力パワーを不連続に低減させてもよい。

図１９は、本変形例における出力パワーとセンサ温度とを対応付ける対応付けテーブル５２０である。対応付けテーブル５２０では、縦軸がセンサ温度を示し、縦軸が半導体レーザ装置１００ａの出力パワーを示している。図１９に示すように、対応付けテーブル５２０では、センサ温度が複数の範囲Ｐ０（Ｔ１＜センサ温度Ｔｓ≦Ｔ０）、Ｐ１（Ｔ２＜センサ温度Ｔｓ≦Ｔ１）、Ｐ２（Ｔ３＜センサ温度Ｔｓ≦Ｔ２）、Ｐ３（Ｔ３≧センサ温度Ｔｓ）に分割され、センサ温度が各範囲に含まれる場合には、半導体レーザ装置を一定の出力パワーで出力するように制御する。例えば、図１９に示すように、センサ温度Ｔｓが範囲Ｐ１に含まれる場合、制御ユニット１７０は、半導体レーザ装置が出力パワーＰＷ４で出力するように、半導体レーザ装置に電力を供給する。

上述の変形例によれば、半導体レーザ装置へ供給する電力を生成するためのパルス信号の種類を、温度範囲に応じた数とすればよいため、制御ユニット１７０の負荷軽減および処理速度向上を図ることができる。また、本変形例では、温度範囲をＰ０〜Ｐ３の４区間に区切っているが、例えば、４区間未満でもよいし、４区間より多くてもよい。４区間未満とすれば、処理付加を軽減して処理速度を向上できるし、４区間より多くすれば、柔軟な制御を行える。

（３）上述の第３実施例では、半導体レーザ装置の温度に基づき半導体レーザ装置の出力パワーを制御後、光線強度に基づき他の光源装置の半導体レーザ装置についても制御しているが、例えば、温度センサとレーザパワーメーターを共に備えたプロジェクタにおいて、温度と光線強度のいずれか一方のみ利用して半導体レーザ装置の出力パワーを制御してもよい。また、レーザパワーメーターのみ備え、ホワイトバランステーブル５４０を参照して、光線強度のみに基づき半導体レーザ装置の出力パワーを制御してもよい。

（４）上述の第３実施例では、最も高い温度である基準温度の半導体レーザ装置の温度に基づきその半導体レーザ装置の出力パワーを制御後、光線強度に基づき他の光源装置の半導体レーザ装置を制御しているが、例えば、光線強度を参照せず、基準温度の光源装置の半導体レーザ装置の出力パワーを低減させるとともに、他の光源装置の半導体レーザ装置の出力パワーを低減させてもよい。係る場合、他の光源装置の半導体レーザ装置を基準温度に基づき制御してもよい。

（５）光源である半導体レーザ装置の温度を測定する温度センサは、光源装置のいずれの部位に設置してもよい。半導体レーザ装置と直接接触していなくとも、その温度が半導体レーザ装置の温度と相関のある部材や位置に配置すれば、半導体レーザ装置の温度を取得できる。

（６）温度センサを、直接半導体レーザ装置の発光素子に取り付けてもよい。こうすれば、半導体レーザ装置の正確な温度を測定でき、制御精度を向上できる。

（７）上述の第３実施例では、可視光に変換された光線強度を測定しているが、例えば、レーザパワーメーターを、半導体レーザ装置１００ａと２次高調波発生素子の間を通る光の光線強度が測定可能な部位に設置し、２次高調波発生素子で可視光に変換される前の光（例えば赤外光）の光線強度を測定して、半導体レーザ装置１００ａの出力制御に利用してもよい。光は、介在する光学素子の数に応じて損失量が増加するため、こうすれば、半導体レーザ装置１００ａの出力パワーをより精度良く測定できる。

（８）上述の第１実施例では、半導体レーザ装置の出力停止時に警告報知を行っているが、警告報知は停止時に限らずいつ行っても良い。例えば、半導体レーザ装置の出力低減開始時や、所定以上出力を下げた場合等に警告報知してもよい。報知の方法は、画面にメッセージを表示するだけでなく、画面を点滅させる、所定のマークを表示させるなど種々の態様を取ることができる。また、報知の方法は、画面表示に限らず警告音や音声により報知してもよい。

以上、本発明の種々の実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の構成をとることができる。

第１実施例におけるプロジェクタの概略構成について例示する説明図。 第１実施例における光源装置の構成について例示するブロック図。 半導体レーザ装置の温度と出力パワーとの関係を例示する相関グラフ。 第１実施例における光源装置の出力パワー制御処理を説明するフローチャート。 第１実施例における半導体レーザ装置の温度と出力パワーとの対応付けを例示する対応付けテーブル。 第１実施例における駆動回路が生成するパルスについて例示する説明図。 第１実施例における警告報知画面を例示する説明図。 第２実施例における光源装置の構成について例示するブロック図。 第３実施例における光源装置の構成について例示するブロック図。 第３実施例における出力パワー制御処理を説明するフローチャート。 第３実施例における出力パワー制御処理を説明するフローチャート。 第４実施例におけるモニタ装置を例示する説明図。 第５実施例における光源装置の構成について例示するブロック図。 第５実施例における出力パワー制御処理を説明するフローチャート。 第５実施例における目標出力パワーテーブルを例示する説明図。 第５実施例における光源装置の温度変化と出力パワーとの経時的な相関を表すグラフ。 第５実施例における各色光源の投入パワーと光量との特性を表す特性グラフ。 第５実施例における各色光源の光量の温度依存性を表すグラフ。 変形例における半導体レーザ装置の出力パワーとセンサ温度との対応付けテーブル。

符号の説明

１０、２０、３０…光源装置
５０…均一化光学素子
６０…ライトバルブ
７０…ダイクロイックプリズム
８０…投射レンズ
９０…スクリーン
９１…警告報知メッセージ
１００ａ…半導体レーザ装置
１０１…ベースプレート
１１０…第２高調波発生素子
１１１…発光部
１２０…共振器
１２１、１２２…ミラー
１３０…温度センサ
１３１…センサカバー
１４０…温調器
１５０…テーブル
１５０ａ…電源駆動回路
１６０ａ…温調ユニット
１７０…制御ユニット
１７１…駆動信号制御部
１７２…警告報知部
１８０…マウント用部材
１８０…光源マウント用部材
１９０…レーザパワーメーター
２００、２１０、２２０…パルス波形
２７０…制御ユニット
２７１…駆動信号制御部
４００…モニタ装置
４１０…装置本体
４１１…カメラ
４２０…光伝送部
４２１、４２２…ライトガイド
…ライトガイド
４２３…拡散板
４２４…結像レンズ
５００…相関グラフ
５１０、５２０…対応付けテーブル
１０００…プロジェクタ

Claims (21)

1. 光源装置であって、
   レーザ光を射出する光源と、
   前記光源を駆動させるための電力を供給する駆動回路と、
   前記光源の温度を取得するための取得手段と、
   前記取得した光源温度が所定の第１の閾値より高い場合、前記駆動回路から前記光源へ供給する単位時間当たりの前記電力を低下させるように前記駆動回路を制御する制御部と、を備える光源装置。
2. 請求項１記載の光源装置であって、更に、
   前記光源温度と前記光源に供給すべき電力である目標電力とを関連付ける関連情報を格納する格納部を備え、
   前記制御部は、前記取得した光源温度および前記関連情報を用いて前記駆動回路を制御する、光源装置。
3. 請求項２記載の光源装置であって、
   前記関連情報は、前記光源温度と前記目標電力とを対応付ける目標電力テーブルを含み、
   前記制御部は、前記光源温度と前記目標電力テーブルとを用いて前記駆動回路を制御する、光源装置。
4. 請求項１ないし請求項３いずれか記載の光源装置であって、
   前記制御部は、前記駆動回路から前記光源へ供給する単位時間当たりの前記電力の低下時に、前記光源の輝度変化量が、前記電力の低下前の前記光源の輝度値に対して、１／６０秒あたり２％以下の勾配の変化となるように、前記光源へ供給する単位時間当たりの電力を変化させるように前記駆動回路を制御する、光源装置。
5. 請求項１ないし請求項４いずれか記載の光源装置であって、
   前記制御部は、更に、前記第１の閾値より低い第２の閾値と前記取得した光源温度とを比較し、前記取得した光源温度が前記第２の閾値よりも低い場合、前記駆動回路から前記光源へ供給する単位時間当たりの前記電力を増加させるように前記駆動回路を制御する、光源装置。
6. 請求項５記載の光源装置であって、
   前記制御部は、前記駆動回路から前記光源へ供給する単位時間当たりの前記電力の増加時に、前記光源の輝度変化量が、前記電力の増加前の前記光源の輝度値に対して、１／６０秒あたり２％以下の勾配の変化となるように、前記光源へ供給する単位時間当たりの電力を変化させるように前記駆動回路を制御する、光源装置。
7. 請求項２記載の光源装置であって、更に、
   前記制御部は、前記駆動回路の起動時に、前記光源へ供給する単位時間当たりの電力が、前記目標電力となるように、前記駆動回路を制御する、光源装置。
8. 請求項４または請求項６記載の光源装置であって、
   前記制御部は、前記光源の温度の所定の時間における変化量を用いて前記光源の温度が定常状態となる定常温度を予測し、前記光源へ供給する単位時間当たりの電力を、前記予測した定常温度および前記目標電力テーブルとにより規定される目標電力に対して、前記輝度が前記勾配で変化するように、前記駆動回路を制御する、光源装置。
9. 請求１ないし請求項８いずれか記載の光源装置であって、
   前記制御部は、一定時間の間に前記光源温度が予め規定された変化量以上変化した場合に、前記変化後の光源温度に応じて前記駆動回路を制御する、光源装置。
10. 請求項２記載の光源装置であって、
    前記関連情報は、第１の温度における前記目標電力を第１の目標電力とし、前記第１の温度より低い第２の温度における前記目標電力を第２の目標電力とし、前記第２の温度より低い第３の温度における前記目標電力を第３の目標電力とする場合、前記第１の目標電力と前記第２の目標電力の差分に対する前記第１の温度と前記第２の温度との差分の割合が、前記第２の目標電力と前記第３の目標電力との差分に対する前記第２の温度と前記第３の温度との差分の割合より大きくなる第１の部分を含む、光源装置。
11. 請求項１０記載の光源装置であって、
    前記関連情報は、前記第１の温度よりも高い第４の温度以上の温度に対する前記目標電力を０とする第２の部分を含む、光源装置。
12. 請求項１記載の光源装置であって、
    前記駆動回路は、前記電力をパルス変調によって供給し、
    前記制御部は、前記パルス変調により生成されるパルスの幅を狭くすること、および、前記パルスの振幅を小さくすることのいずれか一方を行うよう前記駆動回路を制御することにより、前記電力を低下させる、光源装置。
13. 請求項１記載の光源装置であって、更に、
    前記光源からの射出光の光線強度を取得する光線強度取得手段を備え、
    前記制御部は、前記光源温度および前記光線強度に基づき、前記制御を行う、光源装置。
14. 請求項１記載の光源装置であって、
    前記光源装置は、前記光源として、赤色光を出力するための赤色光源、緑色光を出力するための緑色光源および青色光を出力するための青色光源を備え、
    前記制御部は、前記赤色光源、前記緑色光源および前記青色光源の光源温度のうち、最も高い温度である基準温度に基づき、前記赤色光源、前記緑色光源、および前記青色光源のうち、前記基準温度を有する光源へ供給する前記電力を低下させると共に、他の光源へ供給する電力を低下させるように前記駆動回路を制御する光源装置。
15. 請求項１４記載の光源装置であって、
    前記制御部は、前記各色光源から出力される光のホワイトバランスが一定に維持されるように、前記駆動回路を制御する、光源装置。
16. 請求項１４または請求項１５記載の光源装置であって、
    前記制御部は、前記各色光源へ供給する単位時間当たりの電力が、前記各色光源の最大光量時における電力以下となるように前記駆動回路を制御する光源装置。
17. 請求項１６記載の光源装置であって、
    前記制御部は、前記各色光源のうち予め規定された光量が確保できない光源の電力に連動させて、他の光源の電力を変化させるように前記駆動回路を制御する、光源装置。
18. 請求項１７記載の光源装置であって、
    前記制御部は、前記赤色光源の光量を基準として前記ホワイトバランスを一定に維持するように前記駆動回路を制御する、光源装置。
19. 請求項１ないし請求項１８いずれか記載の光源装置を備える画像表示装置。
20. 請求項１ないし請求項１８いずれか記載の光源装置を備えるモニタ装置。
21. 請求項１ないし請求項１８いずれか記載の光源装置を備える照明装置。

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