特許 6010632 光源ユニット、光源ユニットの制御方法、プログラム及び記録媒体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6010632

(24)【登録日】2016年9月23日

(45)【発行日】2016年10月19日

(54)【発明の名称】光源ユニット、光源ユニットの制御方法、プログラム及び記録媒体

(51)【国際特許分類】

   H01S 5/0683 20060101AFI20161006BHJP

   G03B 21/14 20060101ALI20161006BHJP

   G03B 21/16 20060101ALI20161006BHJP

【ＦＩ】

   H01S5/0683

   G03B21/14 A

   G03B21/16

【請求項の数】10

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2014-551762(P2014-551762)

(86)(22)【出願日】2012年12月11日

(86)【国際出願番号】JP2012082047

(87)【国際公開番号】WO2014091551

(87)【国際公開日】20140619

【審査請求日】2015年6月2日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005016

【氏名又は名称】パイオニア株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107331

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 聡延

(72)【発明者】

【氏名】坪井 泰憲

(72)【発明者】

【氏名】武藤 明浩

(72)【発明者】

【氏名】濱 直材

【審査官】 村井 友和

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−１２３６１９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｓ ５／００− ５／５０

Ｈ０１Ｌ ３３／００−３３／６４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

同じ波長のレーザ光を出射する複数のレーザ素子と、
前記複数のレーザ素子から出射されるレーザ光の光量を検出する光量検出手段と、
前記複数のレーザ素子から出射されるレーザ光を合成した合成光が設定されるべき光量に関する情報を取得し、前記光量検出手段で検出される光量が前記情報に対応する光量となるように、電流又は電圧を入力するレーザ素子の数を設定し、設定した数のレーザ素子のそれぞれに入力する電流又は電圧を制御する制御手段と、
周辺の温度を検出する温度検出手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記温度検出手段により検出された温度に基づいて、電流又は電圧を入力するレーザ素子の数を変更することを特徴とする光源ユニット。

【請求項2】

前記制御手段は、前記レーザ素子に入力する電流又は電圧を、前記レーザ素子におけるキンクの影響が生じない電流値又は電圧値以上に保持することを特徴とする請求項１に記載の光源ユニット。

【請求項3】

前記制御手段は、前記レーザ素子におけるキンクの影響が生じる場合には、電流又は電圧を入力するレーザ素子の数を減らすことを特徴とする請求項１に記載の光源ユニット。

【請求項4】

前記制御手段は、前記複数のレーザ素子において故障しているレーザ素子がある場合には、前記複数のレーザ素子から前記故障しているレーザ素子を除いたレーザ素子に対して、入力する電流又は電圧を制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光源ユニット。

【請求項5】

前記制御手段は、前記レーザ素子に入力する電流又は電圧を断続的に切り替えて平均電流又は平均電圧を制御することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光源ユニット。

【請求項6】

同じ波長のレーザ光を出射する複数のレーザ素子と、前記複数のレーザ素子から出射されるレーザ光の光量を検出する光量検出手段と、周辺の温度を検出する温度検出手段とを有する光源ユニットによって実行される制御方法であって、
前記複数のレーザ素子から出射されるレーザ光を合成した合成光が設定されるべき光量に関する情報を取得し、前記光量検出手段で検出される光量が前記情報に対応する光量となるように、電流又は電圧を入力するレーザ素子の数を設定し、設定した数のレーザ素子のそれぞれに入力する電流又は電圧を制御する制御工程を備え、
前記制御工程は、前記温度検出手段により検出された温度に基づいて、電流又は電圧を入力するレーザ素子の数を変更することを特徴とする光源ユニットの制御方法。

【請求項7】

コンピュータを有すると共に、同じ波長のレーザ光を出射する複数のレーザ素子と、前記複数のレーザ素子から出射されるレーザ光の光量を検出する光量検出手段と、周辺の温度を検出する温度検出手段とを有する光源ユニットによって実行されるプログラムであって、
前記複数のレーザ素子から出射されるレーザ光を合成した合成光が設定されるべき光量に関する情報を取得し、前記光量検出手段で検出される光量が前記情報に対応する光量となるように、電流又は電圧を入力するレーザ素子の数を設定し、設定した数のレーザ素子のそれぞれに入力する電流又は電圧を制御する制御手段として前記コンピュータを機能させ、
前記制御手段は、前記温度検出手段により検出された温度に基づいて、電流又は電圧を入力するレーザ素子の数を変更することを特徴とするプログラム。

【請求項8】

請求項７に記載のプログラムを記録したことを特徴とする記録媒体。

【請求項9】

複数のレーザ素子から出射されるレーザ光の光量を検出する光量検出手段と、
前記複数のレーザ素子の周辺温度を検出する温度検出手段と、
前記周辺温度に基づいて、前記複数のレーザ素子のうちの駆動するレーザ素子の数を設定し、前記光量検出手段により検出された光量に基づいて、前記複数のレーザ素子から出射されるレーザ光を合成した合成光が所望の光量となるように、前記駆動するレーザ素子のそれぞれに入力する電流又は電圧を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする光源ユニット。

【請求項10】

複数のレーザ素子から出射されるレーザ光の光量を検出する光量検出手段と、前記複数のレーザ素子の周辺温度を検出する温度検出手段とを有する光源ユニットによって実行される制御方法であって、
前記周辺温度に基づいて、前記複数のレーザ素子のうちの駆動するレーザ素子の数を設定し、前記光量検出手段により検出された光量に基づいて、前記複数のレーザ素子から出射されるレーザ光を合成した合成光が所望の光量となるように、前記駆動するレーザ素子のそれぞれに入力する電流又は電圧を制御する制御工程を備えることを特徴とする光源ユニットの制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、レーザ素子を用いた光源ユニットの技術分野に関する。

【背景技術】

【0002】

この種の技術が、例えば特許文献１に提案されている。特許文献１には、ロッドレンズを用いた光路構成により、複数のレーザ素子からのレーザ光を合成する技術が提案されている。当該技術では、各レーザ素子の発熱を抑制しつつ、レーザ光の合成により高出力を得ることを図っている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００４−４００２１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記した特許文献１には、複数のレーザ素子のうちでレーザ光を出射させるレーザ素子の数を変えて制御を行うことについては開示されていない。レーザ光を出射させるレーザ素子の数を適宜変える制御を行えば、レーザ素子の発熱を抑制しつつ、レーザ素子の光量を安定させる上で効果的であると考えられる。なお、特許文献１に記載された技術は、複数のレーザ素子を用いることで、１個のレーザ素子では実現できないような高出力を得ることを図っており、出力される光量を長期間に渡って安定させることなどを図った技術ではない。

【0005】

本発明が解決しようとする課題は上記のようなものが例として挙げられる。本発明は、同じ波長のレーザ光を出射する複数のレーザ素子に対して適切な制御を行うことが可能な光源ユニットなどを提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

請求項に記載の発明では、光源ユニットは、同じ波長のレーザ光を出射する複数のレーザ素子と、前記複数のレーザ素子から出射されるレーザ光の光量を検出する光量検出手段と、前記複数のレーザ素子から出射されるレーザ光を合成した合成光が設定されるべき光量に関する情報を取得し、前記光量検出手段で検出される光量が前記情報に対応する光量となるように、電流又は電圧を入力するレーザ素子の数を設定し、設定した数のレーザ素子のそれぞれに入力する電流又は電圧を制御する制御手段と、周辺の温度を検出する温度検出手段と、を備え、前記制御手段は、前記温度検出手段により検出された温度に基づいて、電流又は電圧を入力するレーザ素子の数を変更することを特徴とする。

【0007】

また、請求項に記載の発明では、同じ波長のレーザ光を出射する複数のレーザ素子と、前記複数のレーザ素子から出射されるレーザ光の光量を検出する光量検出手段と、周辺の温度を検出する温度検出手段とを有する光源ユニットによって実行される制御方法は、前記複数のレーザ素子から出射されるレーザ光を合成した合成光が設定されるべき光量に関する情報を取得し、前記光量検出手段で検出される光量が前記情報に対応する光量となるように、電流又は電圧を入力するレーザ素子の数を設定し、設定した数のレーザ素子のそれぞれに入力する電流又は電圧を制御する制御工程を備え、前記制御工程は、前記温度検出手段により検出された温度に基づいて、電流又は電圧を入力するレーザ素子の数を変更することを特徴とする。

【0008】

また、請求項に記載の発明では、コンピュータを有すると共に、同じ波長のレーザ光を出射する複数のレーザ素子と、前記複数のレーザ素子から出射されるレーザ光の光量を検出する光量検出手段と、周辺の温度を検出する温度検出手段とを有する光源ユニットによって実行されるプログラムは、前記複数のレーザ素子から出射されるレーザ光を合成した合成光が設定されるべき光量に関する情報を取得し、前記光量検出手段で検出される光量が前記情報に対応する光量となるように、電流又は電圧を入力するレーザ素子の数を設定し、設定した数のレーザ素子のそれぞれに入力する電流又は電圧を制御する制御手段として前記コンピュータを機能させ、前記制御手段は、前記温度検出手段により検出された温度に基づいて、電流又は電圧を入力するレーザ素子の数を変更することを特徴とする。
また、請求項に記載の発明では、光源ユニットは、複数のレーザ素子から出射されるレーザ光の光量を検出する光量検出手段と、前記複数のレーザ素子の周辺温度を検出する温度検出手段と、前記周辺温度に基づいて、前記複数のレーザ素子のうちの駆動するレーザ素子の数を設定し、前記光量検出手段に検出された光量に基づいて、前記複数のレーザ素子から出射されるレーザ光を合成した合成光が所望の光量となるように、前記駆動するレーザ素子のそれぞれに入力する電流又は電圧を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。
また、請求項に記載の発明では、複数のレーザ素子から出射されるレーザ光の光量を検出する光量検出手段と、前記複数のレーザ素子の周辺温度を検出する温度検出手段とを有する光源ユニットによって実行される制御方法は、前記周辺温度に基づいて、前記複数のレーザ素子のうちの駆動するレーザ素子の数を設定し、前記光量検出手段に検出された光量に基づいて、前記複数のレーザ素子から出射されるレーザ光を合成した合成光が所望の光量となるように、前記駆動するレーザ素子のそれぞれに入力する電流又は電圧を制御する制御工程を備えることを特徴とする。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本実施例に係る光源ユニットの光学系を概略的に示した図である。

【図2】本実施例に係る光源ユニットの制御系を示すブロック図である。

【図3】本実施例に係る制御フローを示す図である。

【図4】変形例１に係る入力電流の制御方法の具体例を示す図である。

【図5】変形例２に係る光源ユニットの光学系を概略的に示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本発明の１つの観点では、光源ユニットは、同じ波長のレーザ光を出射する複数のレーザ素子と、前記複数のレーザ素子から出射されるレーザ光の光量を検出する光量検出手段と、前記複数のレーザ素子から出射されるレーザ光を合成した合成光が設定されるべき光量に関する情報を取得し、前記光量検出手段で検出される光量が前記情報に対応する光量となるように、電流又は電圧を入力するレーザ素子の数を設定し、設定した数のレーザ素子のそれぞれに入力する電流又は電圧を制御する制御手段と、を備える。

【0011】

上記の光源ユニットによれば、光量検出手段で検出される光量が所望の光量となるように、電流又は電圧を入力するレーザ素子の数を設定し、設定した数のレーザ素子のそれぞれに入力する電流又は電圧を制御する。これにより、同じ波長のレーザ光を出射する複数のレーザ素子に対して適切な制御を行うことが可能となる。

【0012】

上記の光源ユニットの一態様では、前記光源ユニットの内部又は周辺の温度を検出する温度検出手段を更に備え、前記制御手段は、前記温度検出手段により検出された温度に基づいて、電流又は電圧を入力するレーザ素子の数を変更する。

【0013】

この態様では、制御手段は、光源ユニットの内部又は周辺の温度が高い場合には、当該温度が低い場合よりも、電流又は電圧を入力するレーザ素子の数を増やす。これにより、レーザ素子の発熱を適切に抑えることができ、レーザ素子の劣化を抑制することが可能となる。言い換えると、レーザ素子を長寿命化することが可能となる。

【0014】

上記の光源ユニットの他の一態様では、前記制御手段は、前記レーザ素子に入力する電流又は電圧を、前記レーザ素子におけるキンクの影響が生じない電流値又は電圧値以上に保持する。これにより、キンクの影響が生じない電流値又は電圧値以上に保持することで、キンクの影響を適切に抑制することが可能となる。

【0015】

上記の光源ユニットの他の一態様では、前記制御手段は、前記キンクの影響が生じる場合には、電流又は電圧を入力するレーザ素子の数を減らす。これにより、キンクの影響が生じない電流値又は電圧値以上に効果的に保持することができる。

【0016】

上記の光源ユニットの他の一態様では、前記制御手段は、前記複数のレーザ素子において故障しているレーザ素子がある場合には、前記複数のレーザ素子から前記故障しているレーザ素子を除いたレーザ素子に対して、入力する電流又は電圧を制御する。これにより、故障したレーザ素子による種々の影響を適切に抑制することができる。

【0017】

上記の光源ユニットにおいて好適には、前記制御手段は、前記レーザ素子に入力する電流又は電圧を断続的に切り替えて平均電流又は平均電圧を制御することができる。

【0018】

本発明の他の観点では、同じ波長のレーザ光を出射する複数のレーザ素子と、前記複数のレーザ素子から出射されるレーザ光の光量を検出する光量検出手段とを有する光源ユニットによって実行される制御方法は、前記複数のレーザ素子から出射されるレーザ光を合成した合成光が設定されるべき光量に関する情報を取得し、前記光量検出手段で検出される光量が前記情報に対応する光量となるように、電流又は電圧を入力するレーザ素子の数を設定し、設定した数のレーザ素子のそれぞれに入力する電流又は電圧を制御する制御工程を備える。

【0019】

また、本発明の他の観点では、コンピュータを有すると共に、同じ波長のレーザ光を出射する複数のレーザ素子と、前記複数のレーザ素子から出射されるレーザ光の光量を検出する光量検出手段とを有する光源ユニットによって実行されるプログラムは、前記複数のレーザ素子から出射されるレーザ光を合成した合成光が設定されるべき光量に関する情報を取得し、前記光量検出手段で検出される光量が前記情報に対応する光量となるように、電流又は電圧を入力するレーザ素子の数を設定し、設定した数のレーザ素子のそれぞれに入力する電流又は電圧を制御する制御手段として前記コンピュータを機能させる。

【0020】

上記のプログラムは、記録媒体に記録した状態で好適に取り扱うことができる。

【実施例】

【0021】

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例について説明する。

【0022】

［光源ユニットの構成］
図１は、本実施例に係る光源ユニット１０の光学系を概略的に示した図である。図１に示すように、光源ユニット１０は、光学系として、レーザ素子ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３と、コリメータレンズＬｎ１１、Ｌｎ１２、Ｌｎ１３と、分光ミラーＭｒと、フォトダイオードＰＤと、を有する。例えば、光源ユニット１０は、投影装置（プロジェクタ）や、ヘッドアップディスプレイや、ヘッドマウントディスプレイや、光ピックアップなどに適用される。

【0023】

レーザ素子ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３（以下ではこれらを区別しない場合には単に「レーザ素子ＬＤ」と表記することがある。）は、それぞれで同じ波長のレーザ光を出射するレーザダイオードである。レーザ素子ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３から出射されたレーザ光は、それぞれ、コリメータレンズＬｎ１１、Ｌｎ１２、Ｌｎ１３に入射する。なお、図１では、説明の便宜上、レーザ素子ＬＤ１から出射された光を実線で表し、レーザ素子ＬＤ２から出射された光を破線で表し、レーザ素子ＬＤ３から出射された光を一点鎖線で表している。

【0024】

コリメータレンズＬｎ１１、Ｌｎ１２、Ｌｎ１３は、それぞれ、レーザ素子ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３から出射されたレーザ光を集光する。図１に示すように、レーザ素子ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３のそれぞれから出射されたレーザ光が光源ユニット１０の外部における１つの点Ｐ１に集光するように、レーザ素子ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３及びコリメータレンズＬｎ１１、Ｌｎ１２、Ｌｎ１３の位置や傾きなどが設定されている。

【0025】

分光ミラーＭｒには、コリメータレンズＬｎ１１、Ｌｎ１２、Ｌｎ１３を経由したレーザ光が入射される。分光ミラーＭｒは、所謂ハーフミラーとして機能する。具体的には、分光ミラーＭｒは、コリメータレンズＬｎ１１、Ｌｎ１２、Ｌｎ１３を経由したレーザ光のそれぞれを分割し、一部のレーザ光をそのまま透過させ、残りの一部のレーザ光を反射させる。この場合、分光ミラーＭｒは、フォトダイオードＰＤに向けてレーザ光を反射させる。より具体的には、分光ミラーＭｒは、コリメータレンズＬｎ１１、Ｌｎ１２、Ｌｎ１３のそれぞれを経由したレーザ光がフォトダイオードＰＤに向けて反射されるように、コリメータレンズＬｎ１１、Ｌｎ１２、Ｌｎ１３のそれぞれを経由したレーザ光が入射する面の傾きが設定されている。

【0026】

フォトダイオードＰＤには、分光ミラーＭｒで反射されたレーザ光が入射される。上記したような分光ミラーＭｒの機能により、フォトダイオードＰＤに入射されるレーザ光には、レーザ素子ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３のそれぞれから出射されたレーザ光が含まれている。フォトダイオードＰＤは、入射されたレーザ光の光量を検出する。具体的には、フォトダイオードＰＤは、レーザ光の光量に応じた信号（電流や電圧に相当する）を生成し、後述するコントローラＣｎｔに出力する。このようなフォトダイオードＰＤは、本発明における「光量検出手段」の一例に相当する。なお、「光量検出手段」としてフォトダイオードＰＤを用いることに限定はされず、これ以外にも種々の素子を用いることができる。

【0027】

図２は、本実施例に係る光源ユニット１０の制御系を示すブロック図である。図２に示すように、光源ユニット１０は、レーザ素子ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３を制御するための制御系として、上記したフォトダイオードＰＤの他に、コントローラＣｎｔと、レーザドライバＤｒ１、Ｄｒ２、Ｄｒ３と、サーミスタＴｈｒｍと、を有する。

【0028】

レーザドライバＤｒ１、Ｄｒ２、Ｄｒ３（以下ではこれらを区別しない場合には単に「レーザドライバＤｒ」と表記することがある。）は、それぞれ、コントローラＣｎｔの制御の元、レーザ素子ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３を駆動する。具体的には、レーザドライバＤｒ１、Ｄｒ２、Ｄｒ３は、それぞれ、コントローラＣｎｔによる制御に応じた電流をレーザ素子ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３に入力する。

【0029】

サーミスタＴｈｒｍは、光源ユニット１０の内部又は周辺の温度を検出する。サーミスタＴｈｒｍは、検出した温度に応じた信号をコントローラＣｎｔに出力する。なお、サーミスタＴｈｒｍは、本発明における「温度検出手段」の一例に相当する。

【0030】

コントローラＣｎｔは、フォトダイオードＰＤ及びサーミスタＴｈｒｍから入力される信号に基づいて、レーザドライバＤｒ１、Ｄｒ２、Ｄｒ３を制御する。具体的には、コントローラＣｎｔは、フォトダイオードＰＤが検出したレーザ光の光量、及びサーミスタＴｈｒｍが検出した光源ユニット１０の内部又は周辺の温度に基づいて、レーザドライバＤｒ１、Ｄｒ２、Ｄｒ３を介して、レーザ素子ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３のそれぞれに入力する電流を制御する。基本的には、コントローラＣｎｔは、光源ユニット１０から出射されるレーザ光の光量（レーザ素子ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３のうちで電流が入力されたレーザ素子ＬＤから出射されたレーザ光を合成した光（合成光）の光量であり、以下では「合成光量」と呼ぶ。）が設定されるべき所望の光量となるように、フォトダイオードＰＤが検出した光量に基づいてレーザ素子ＬＤに対してフィードバック制御を行う。なお、コントローラＣｎｔは、本発明における「制御手段」の一例に相当する。

【0031】

［制御方法］
次に、本実施例においてコントローラＣｎｔが行う制御について具体的に説明する。

【0032】

本実施例では、コントローラＣｎｔは、電流を入力するレーザ素子ＬＤの数（レーザ素子ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３のうちでレーザ光を出射させるレーザ素子ＬＤの数であり、以下では「使用ＬＤ数」と呼ぶ。）を設定し、設定した使用ＬＤ数に応じたレーザ素子ＬＤのそれぞれに対して入力する電流を制御する。この場合、コントローラＣｎｔは、レーザ素子ＬＤによる合成光量が所望の光量となるように、フォトダイオードＰＤが検出したレーザ光の光量、及びサーミスタＴｈｒｍが検出した光源ユニット１０の内部又は周辺の温度に基づいて、このような制御を行う。

【0033】

ここで、上記した「所望の光量」は、光源ユニット１０が出射するように設定されるべき合成光量である（以下では、この所望の光量のことを「所望の合成光量」とも呼ぶ。）。１つの例では、光源ユニット１０が画像表示装置に適用される場合には、所望の合成光量は、表示すべき画像に応じた光量に相当する。この例では、コントローラＣｎｔは、表示すべき画像に関する情報が入力され、その情報に基づいて所望の合成光量を設定する。他の例では、光源ユニット１０が光ピックアップに適用される場合には、所望の合成光量は、光ディスクに照射すべき光量に相当する。この例では、コントローラＣｎｔは、光ディスクに照射すべき光量の情報が入力され、その情報に基づいて所望の合成光量を設定する。

【0034】

具体的には、本実施例では、コントローラＣｎｔは、サーミスタＴｈｒｍが検出した光源ユニット１０の内部又は周辺の温度が高い場合に、当該温度が低い場合に比して、使用ＬＤ数を増やす。こうすると、所望の合成光量を満たすために各レーザ素子ＬＤから出射させるべき光量が減るため、各レーザ素子ＬＤに入力される電流が低くなる。その結果、レーザ素子ＬＤの発熱を抑えることができ（つまりレーザ素子ＬＤの発熱を分散させることができ）、レーザ素子ＬＤの劣化を抑制することが可能となる。他方で、光源ユニット１０の内部又は周辺の温度が高くなると、レーザ素子ＬＤの発光光量の上限が低下することで所望の合成光量を満たしにくくなるケースが生じ得るが、上記のように使用ＬＤ数を増やすと各レーザ素子ＬＤから出射させるべき光量が減るため、そのような発光光量の上限に制限されなくなる。よって、所望の合成光量を適切に満たすことが可能となる。

【0035】

１つの例では、コントローラＣｎｔは、光源ユニット１０の内部又は周辺の温度が所定温度以上である場合（つまり高温である場合）には、使用ＬＤ数を３個に設定し、電流を入力するレーザ素子ＬＤ（レーザ素子ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３のうちでレーザ光を出射させるレーザ素子ＬＤであり、以下では「使用ＬＤ」と呼ぶ。）をレーザ素子ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３に決定する。つまり、コントローラＣｎｔは、レーザ素子ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３の全てに電流を入力する制御を行う。この場合、コントローラＣｎｔは、レーザ素子ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３による合成光量が所望の合成光量となるように、所望の合成光量をレーザ素子ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３に対して分配する。具体的には、コントローラＣｎｔは、レーザ素子ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３のそれぞれが所望の合成光量の「１／３」の光量を出射するように、レーザ素子ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３のそれぞれに入力する電流を制御する。

【0036】

他方で、光源ユニット１０の内部又は周辺の温度が所定温度未満である場合（つまり常温である場合）には、コントローラＣｎｔは、例えば、使用ＬＤ数を２個に設定し、使用ＬＤをレーザ素子ＬＤ１、ＬＤ２に決定する。つまり、コントローラＣｎｔは、レーザ素子ＬＤ１、ＬＤ２のみに電流を入力する制御を行い、レーザ素子ＬＤ３には電流を入力しないように制御する。この場合、コントローラＣｎｔは、レーザ素子ＬＤ１、ＬＤ２による合成光量が所望の合成光量となるように、所望の合成光量をレーザ素子ＬＤ１、ＬＤ２に対して分配する。具体的には、コントローラＣｎｔは、レーザ素子ＬＤ１、ＬＤ２のそれぞれが所望の合成光量の「１／２」の光量を出射するように、レーザ素子ＬＤ１、ＬＤ２のそれぞれに入力する電流を制御する。

【0037】

また、本実施例では、コントローラＣｎｔは、レーザ素子ＬＤにおいてキンクの影響が生じるような場合には、使用ＬＤ数を減らす。ここで、「キンク」とは、レーザ素子ＬＤに入力される電流が所定値（以下では「キンク閾値」と呼ぶ。）未満になることでレーザ素子ＬＤの出力が不安定になるような現象である。本実施例では、コントローラＣｎｔは、上記したように温度に基づいて決定された使用ＬＤ数ではレーザ素子ＬＤに入力される電流がキンク閾値未満となるような場合に（例えば光源ユニット１０の内部又は周辺の温度が高温であるために使用ＬＤ数を増やしたことでレーザ素子ＬＤに入力される電流が低くなることにより生じ得る）、当該使用ＬＤ数を減らす。このように使用ＬＤ数を減らすと、所望の合成光量を満たすために各レーザ素子ＬＤから出射させるべき光量が増えるため、各レーザ素子ＬＤに入力される電流が高くなる。その結果、レーザ素子ＬＤに入力される電流をキンク閾値以上に適切に保持することができ、キンクの影響を抑制することが可能となる。

【0038】

更に、本実施例では、コントローラＣｎｔは、レーザ素子ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３において故障しているレーザ素子ＬＤ（以下では「故障ＬＤ」と呼ぶ。）がある場合には、故障ＬＤを駆動対象から外す。つまり、コントローラＣｎｔは、上記したような使用ＬＤを決定するに当たって故障ＬＤを除外する。これにより、故障ＬＤによる種々の影響を適切に抑制することが可能となる。なお、コントローラＣｎｔは、例えば光源ユニット１０の起動時などにおいてレーザ素子ＬＤの故障判定を行う。

【0039】

［制御フロー］
次に、図３を参照して、本実施例においてコントローラＣｎｔが行う制御の流れを説明する。図３は、本実施例に係る制御フローを示している。なお、図３に示すフローは、所定の周期で繰り返し実行される。

【0040】

まず、ステップＳ１１では、コントローラＣｎｔは、光源ユニット１０の起動時であるか否かを判定する。光源ユニット１０の起動時である場合（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）、コントローラＣｎｔは、レーザ素子ＬＤの故障判定を行う（ステップＳ１２）。これに対して、光源ユニット１０の起動時でない場合（ステップＳ１１：Ｎｏ）、故障判定を行わずにステップＳ１３に進む。

【0041】

ステップＳ１２では、コントローラＣｎｔは、レーザ素子ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３において故障しているレーザ素子ＬＤ（故障ＬＤ）があるか否かを判定する。１つの例では、コントローラＣｎｔは、レーザ素子ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３を個別に発光させ、その際にフォトダイオードＰＤから入力された信号に基づいて、レーザ素子ＬＤの故障判定を行う。この例では、コントローラＣｎｔは、フォトダイオードＰＤから入力された信号に対応する光量が所定の光量以下である場合に、その信号が得られたレーザ素子ＬＤが故障していると判定する。他の例では、コントローラＣｎｔは、レーザ素子ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３のそれぞれに所定電圧を印可し、その際に所定範囲内の電流が流れたか否かに応じて、レーザ素子ＬＤの故障判定を行う。この例では、コントローラＣｎｔは、所定範囲内の電流が流れなかったレーザ素子ＬＤが故障していると判定する。以上の故障判定の後、処理はステップＳ１３に進む。

【0042】

ステップＳ１３では、コントローラＣｎｔは、光源ユニット１０が出射すべき所望の合成光量を設定する。１つの例では、コントローラＣｎｔは、表示すべき画像に応じた光量を、所望の合成光量として設定する。この例では、コントローラＣｎｔは、表示すべき画像に対応する信号が入力され、その信号に基づいて所望の合成光量を設定する。そして、処理はステップＳ１４に進む。

【0043】

ステップＳ１４では、コントローラＣｎｔは、サーミスタＴｈｒｍが検出した光源ユニット１０の内部又は周辺の温度に基づいて、使用ＬＤ数を決定する。基本的には、コントローラＣｎｔは、光源ユニット１０の内部又は周辺の温度が高い場合には、当該温度が低い場合よりも、使用ＬＤ数を増やす。１つの例では、コントローラＣｎｔは、光源ユニット１０の内部又は周辺の温度に応じて設定すべき使用ＬＤ数が予め定められたテーブルなどを参照して、使用ＬＤ数を決定する。このテーブルでは、レーザ素子ＬＤの発熱による劣化を抑制する観点や、高温によるレーザ素子ＬＤの発光光量の上限の低下などを考慮して、使用ＬＤ数が定められている。以上のステップＳ１４の後、処理はステップＳ１５に進む。

【0044】

ステップＳ１５では、コントローラＣｎｔは、ステップＳ１２での故障判定結果、及びステップＳ１４で決定された使用ＬＤ数に基づいて、レーザ素子ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３の中から使用ＬＤを決定する。ステップＳ１２で故障ＬＤがないと判定された場合には、コントローラＣｎｔは、レーザ素子ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３の中から使用ＬＤ数に応じた使用ＬＤを決定する。他方で、ステップＳ１２で故障ＬＤがあると判定された場合には、コントローラＣｎｔは、レーザ素子ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３から故障ＬＤを除いたレーザ素子ＬＤの中から使用ＬＤ数に応じた使用ＬＤを決定する。以上のステップＳ１５の後、処理はステップＳ１６に進む。

【0045】

ステップＳ１６では、コントローラＣｎｔは、ステップＳ１５で決定された使用ＬＤに対して発光量を分配する。具体的には、コントローラＣｎｔは、使用ＬＤによる合成光量がステップＳ１３で設定された所望の合成光量となるように、所望の合成光量を使用ＬＤに対して分配する。そして、処理はステップＳ１７に進む。

【0046】

ステップＳ１７では、コントローラＣｎｔは、キンクの影響が生じるか否かを判定する。具体的には、コントローラＣｎｔは、ステップＳ１６で分配された発光量を実現するためにレーザ素子ＬＤに入力する電流がキンク閾値未満であるか否かに基づいて、キンクの影響が生じるか否かを判定する。

【0047】

レーザ素子ＬＤに入力する電流がキンク閾値未満である場合には、コントローラＣｎｔは、キンクの影響が生じると判定し（ステップＳ１７：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１８に進む。ステップＳ１８では、コントローラＣｎｔは、ステップＳ１４で決定された使用ＬＤ数を減らす。この場合、コントローラＣｎｔは、レーザ素子ＬＤに入力する電流がキンク閾値以上となるように、使用ＬＤ数を減らす度合いを決める。そして、コントローラＣｎｔは、減らした後の使用ＬＤ数に応じた使用ＬＤを決定する。具体的には、コントローラＣｎｔは、ステップＳ１５で決定された使用ＬＤの中から１以上のレーザ素子ＬＤを外したレーザ素子ＬＤを、新たな使用ＬＤとして決定する。この後、コントローラＣｎｔは、決定した使用ＬＤによる合成光量が所望の合成光量となるように、所望の合成光量を当該使用ＬＤに対して再分配し、処理はステップＳ１９に進む。一方で、ステップＳ１６で分配された発光量を実現するためにレーザ素子ＬＤに入力する電流がキンク閾値以上である場合には、コントローラＣｎｔは、キンクの影響が生じないと判定し（ステップＳ１７：Ｎｏ）、ステップＳ１８の処理を行わずにステップＳ１９に進む。

【0048】

ステップＳ１９では、コントローラＣｎｔは、上記のようにして分配した発光量に基づいて、使用ＬＤを制御する。具体的には、コントローラＣｎｔは、分配した発光量に応じた電流が使用ＬＤに入力されるように、レーザドライバＤｒを制御する。そして、処理は終了する。

【0049】

［本実施例の作用・効果］
以上説明した本実施例によれば、光源ユニット１０の内部又は周辺の温度が高い場合に使用ＬＤ数を増やすことで、レーザ素子ＬＤの発熱を適切に抑えることができ、レーザ素子ＬＤの劣化を抑制することが可能となる。言い換えると、レーザ素子ＬＤを長寿命化することが可能となる。また、本実施例によれば、キンクの影響が生じるような場合に使用ＬＤ数を減らすことで、レーザ素子ＬＤに入力される電流をキンク閾値以上に適切に保持することができ、キンクの影響を抑制することが可能となる。よって、レーザ素子ＬＤから出力される光量を安定させることができ、所望の合成光量を適切に満たすことが可能となる。更に、本実施例によれば、レーザ素子ＬＤが故障している場合に当該レーザ素子ＬＤ（故障ＬＤ）を駆動対象から除外することで、故障ＬＤによる種々の影響を適切に抑制することができる。例えば、レーザ素子ＬＤが故障により発光光量が低下しても、その故障ＬＤ以外のレーザ素子ＬＤの発光光量を上げることで、故障による発光光量の低下分を適切に補うことができる。その結果、長期間に渡り安定した光量を得ることが可能となる。

【0050】

［変形例］
以下では、上記した実施例に好適な変形例について説明する。なお、下記の変形例は、任意に組み合わせて上述の実施例に適用することができる。

【0051】

（変形例１）
上記した実施例では、入力電流の制御方法として、使用ＬＤ数に応じて各レーザ素子ＬＤに入力する電流を変更する方法を用いていた。具体的には、当該方法では、使用ＬＤ数が増えるのに応じて各レーザ素子ＬＤに入力する電流を減らし、使用ＬＤ数が減るのに応じて各レーザ素子ＬＤに入力する電流を増やしていた。変形例１では、このような方法の代わりに、入力電流の制御方法として、各レーザ素子ＬＤに入力する電流は変更せずに（つまりレーザ素子ＬＤに電流を入力する際の電流の大きさ自体は変更せずに）、電流を入力する時間のデューティを変更する方法を用いる。つまり、変形例１では、レーザ素子ＬＤに入力する平均電流を変更する。具体的には、変形例１では、使用ＬＤ数が増えるのに応じて電流を入力する時間のデューティを小さくすることで平均電流を減らし、使用ＬＤ数が減るのに応じて電流を入力する時間のデューティを大きくすることで平均電流を増やす。

【0052】

図４は、変形例１に係る入力電流の制御方法の具体例を示す図である。図４（ａ）及び（ｂ）では、横軸に時間を示しており、縦軸に各レーザ素子ＬＤの電流値を示している。図４（ａ）は、レーザ素子ＬＤ１、ＬＤ２に対して入力する電流を断続的に切り替える例を示している。この例では、電流値Ｉ_０の入力のオンとオフとを切り替える制御をレーザ素子ＬＤ１、ＬＤ２に対して順に行っている。図４（ｂ）は、レーザ素子ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３に対して入力する電流を断続的に切り替える例を示している。この例では、電流値Ｉ_０の入力のオンとオフとを切り替える制御をレーザ素子ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３に対して順に行っている。

【0053】

以上説明した変形例１によれば、各レーザ素子ＬＤに入力する電流値Ｉ_０が一定であるため、上記したキンクの影響を適切に抑制することが可能となる。具体的には、各レーザ素子ＬＤに入力する電流値Ｉ_０をキンク閾値以上の値に設定すれば、発光させる瞬間において常にキンク閾値以上の電流を各レーザ素子ＬＤに入力することができるため、キンクの影響を効果的に抑制することが可能となる。

【0054】

（変形例２）
上記した実施例では、レーザ素子ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３及びコリメータレンズＬｎ１１、Ｌｎ１２、Ｌｎ１３の位置や傾きなどを適切なものに設定することで、レーザ素子ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３からのレーザ光を合成していた（図１参照）。変形例２では、光導波路（１つの例では光ファイバー）を用いることで、レーザ素子ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３からのレーザ光を合成する。

【0055】

図５は、変形例２に係る光源ユニット１０ａの光学系を概略的に示した図である。図５に示すように、変形例２に係る光源ユニット１０ａは、光学系として、レーザ素子ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３と、レンズＬｎ２１、Ｌｎ２２、Ｌｎ２３と、光合成器Ｃｍｂと、レンズＬｎ３と、を有する。

【0056】

レンズＬｎ２１、Ｌｎ２２、Ｌｎ２３は、それぞれ、レーザ素子ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３から出射されたレーザ光を集光する。光合成器Ｃｍｂは、レンズＬｎ２１、Ｌｎ２２、Ｌｎ２３のそれぞれによって集光されたレーザ光が通過する光導波路ＷＧ１、ＷＧ２、ＷＧ３を有する。また、光合成器Ｃｍｂは、光導波路ＷＧ１、ＷＧ２、ＷＧ３を通過したレーザ光を合成する光導波路ＷＧ４を有する。レンズＬｎ３は、このようにして光合成器Ｃｍｂの光導波路ＷＧ４によって合成されたレーザ光が入射され、当該レーザ光を光源ユニット１０ａの外部の点Ｐ１に集光する。なお、変形例２に係る光源ユニット１０ａも、上記した実施例に係る光源ユニット１０と同様に、フォトダイオードＰＤなどの光量検出手段を有するが、説明の便宜上、図５では図示を省略している。

【0057】

以上説明した変形例２の構成によれば、光導波路を用いることで、より柔軟な光路配置を実現することができると共に、多数のレーザ素子ＬＤを容易に合成することができる。

【0058】

（変形例３）
上記した実施例では、光源ユニット１０の内部又は周辺の温度、及びキンクの影響の両方を考慮して、使用ＬＤ数を決定していたが、光源ユニット１０の内部又は周辺の温度、及びキンクの影響のいずれか一方のみに基づいて、使用ＬＤ数を決定しても良い。光源ユニット１０の内部又は周辺の温度のみに基づいて使用ＬＤ数を決定する場合には、当該温度に応じた使用ＬＤ数を決定することとなる。この場合、キンクの影響をある程度抑えられるような使用ＬＤ数を予め定めておき、そのような使用ＬＤ数を決定すると良い。他方で、キンクの影響のみに基づいて使用ＬＤ数を決定する場合には、レーザ素子ＬＤに入力される電流がキンク閾値以上に保持されるような使用ＬＤ数を決定することとなる。この場合、光源ユニット１０の内部又は周辺の温度が高くなったとしてもレーザ素子ＬＤの発熱をある程度抑えられるような使用ＬＤ数を予め定めておき、そのような使用ＬＤ数を決定すると良い。

【0059】

（変形例４）
上記した実施例では、レーザ素子ＬＤに入力する電流を制御することでレーザ光の光量を変化させていたが、電流を制御する代わりに、レーザ素子ＬＤに印加する電圧を制御しても良い。これによっても、電流を制御する場合と同様に、レーザ光の光量を適宜変化させることができる。

【0060】

（変形例５）
上記した実施例では、３個のレーザ素子ＬＤ（レーザ素子ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３）を用いる構成を示したが、本発明は、２個のレーザ素子ＬＤを用いる構成や、４個以上のレーザ素子ＬＤを用いる構成にも適用することができる。４個以上のレーザ素子ＬＤを用いた場合には、光源ユニット１０の内部又は周辺の温度がかなり高い場合に効果的に対応することが可能となる。

【0061】

また、赤色レーザ光、緑色レーザ光及び青色レーザ光を用いる表示装置に光源ユニット１０を適用する場合には、赤色レーザ光を出射するレーザ素子ＬＤ、緑色レーザ光を出射するレーザ素子ＬＤ及び青色レーザ光を出射するレーザ素子ＬＤのそれぞれに対して、本発明を適用することができる。

【符号の説明】

【0062】

１０、１０ａ 光源ユニット
Ｃｎｔ コントローラ
Ｄｒ１、Ｄｒ２、Ｄｒ３ レーザドライバ
ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３ レーザ素子
Ｌｎ１１、Ｌｎ１２、Ｌｎ１３ コリメータレンズ
Ｍｒ 分光ミラー
ＰＤ フォトダイオード
Ｔｈｒｍ サーミスタ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】