(57)【要約】【課題】シンプルな構成でありながら高精度な光量が得られる光源装置を提供する。【解決手段】本発明の光源装置２は、光源２０と、光源２０に階調値Ｄに応じた光を発生させる階調電流Ｉｄを光源２０に供給する第１の電界効果トランジスタ２１３と、光源２０に光を発生させるために最低限必要な閾値電流Ｉｄ２を光源２０に供給する第２の電界効果トランジスタ２１６と、光源２０で発生した光量を測定する光量測定部２２と、光量測定部により測定された光量測定値を階調値Ｄの非線形な関係式で表される光量目標値に近づけるように第１の電界効果トランジスタ２１３のゲート電圧と第２の電界効果トランジスタ２１６のゲート電圧とを補正する光量補正部３と、を含んでいる。【選択図】図３
2010205445.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源に階調値に応じた光を発生させる階調電流を前記光源に供給する第１の電界効果トランジスタと、
前記光源に光を発生させるために最低限必要な閾値電流を前記光源に供給する第２の電界効果トランジスタと、
前記光源で発生した光量を測定する光量測定部と、
前記光量測定部により測定された光量測定値を前記階調値に対して非線形な関係式で表される光量目標値に近づけるように前記第１の電界効果トランジスタのゲート電圧と前記第２の電界効果トランジスタのゲート電圧とを補正する光量補正部と、を含んでいることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記非線形な関係式が、前記階調値の二次式であることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記光量補正部は、前記第１の電界効果トランジスタのゲート電圧を規定する第１変数に対する、変数前記光量測定値と前記光量目標値との差分により規定される評価関数の微係数に基づいて前記第１変数を調整するとともに、
前記第２の電界効果トランジスタのゲート電圧を規定する第２変数に対する前記評価関数の微係数に基づいて前記第２変数を調整することを特徴とする請求項１又は２に記載の光源装置。
【請求項４】
前記光量補正部は、前記第１変数に対する前記評価関数の微係数の絶対値を減少させる方向に前記第１変数を逐次変化させるとともに、前記第２変数に対する前記評価関数の微係数の絶対値を減少させる方向に前記第２変数を逐次変化させることを特徴とする請求項３に記載の光源装置。
【請求項５】
前記評価関数は、前記光量測定値と前記光量目標値との差分により規定される関数が前記階調値を用いて規格化されている関数であることを特徴とする請求項３又は４に記載の光源装置。
【請求項６】
前記光源に発光用の電圧を印加する電源と、
前記電圧を低下させるとともに、前記電圧を低下させる前後における前記光量測定値の変化量を検出し、前記変化量が所定の設定値以下となる範囲内で前記発光用の電圧を最小値に設定する電源電圧調整部と、を含んでいることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項７】
前記光源に発光用の電圧を印加する電源と、
前記光量補正部の補正結果を用いて前記第１の電界効果トランジスタ及び前記第２の電界効果トランジスタの閾値電圧を算出するとともに、前記第１の電界効果トランジスタ及び前記第２の電界効果トランジスタが飽和状態となる条件を前記閾値電圧に基づいて算出し、前記飽和状態となる条件下で前記発光用の電圧を最小値に設定する電源電圧調整部と、を含んでいることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項８】
光源に階調値に応じた光を発生させる階調電流を前記光源に供給する第１の電界効果トランジスタに第１のゲート電圧を印加するとともに、前記光源に光を発生させるために最低限必要な閾値電流を前記光源に供給する第２の電界効果トランジスに第２のゲート電圧を印加する工程と、
前記階調電流と前記閾値電流とが供給された光源で発生した光量を測定する工程と、
前記光量測定部により測定された光量測定値を前記階調値の二次式で表される光量目標値に近づけるように前記第１の電界効果トランジスタのゲート電圧と前記第２の電界効果トランジスタのゲート電圧とを補正する工程と、を含んでいることを特徴とする光量補正方法。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の光源装置と、
前記光源装置から射出される光を変調する光変調装置と、
前記光変調装置により変調された光を被走査面にて走査させる走査光学系と、を含んでいることを特徴とするプロジェクター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置、プロジェクター、光量補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、レーザー光を被走査面上でラスタースキャンして画像を表示するレーザースキャンディスプレイ（走査型のプロジェクター）が注目されている。レーザースキャンディスプレイによれば、レーザー光の供給を停止することで完全な黒を表現することができる。したがって、例えば液晶ライトバルブを用いたプロジェクター等と比べてコントラストを格段に高くすることができる。また、レーザー光は、単一波長であるために色純度が高く、コヒーレンスが高いためにビームを整形しやすい（絞りやすい）等の特徴も有する。以上のようにレーザースキャンディスプレイは、高コントラスト、高色再現性及び高解像度を実現する高画質ディスプレイとして期待されている。
【０００３】
レーザースキャンディスプレイのレーザー光源としては、主にレーザーダイオード等の半導体レーザー素子が用いられている。半導体レーザー素子は、温度変化や経年劣化などにより、そのレーザー特性が変化するため、所望の画像輝度を得られるようにレーザー光量を補正する必要がある。レーザー光量を補正する方法としては、特許文献１、２に開示されている方法が挙げられる。
【０００４】
特許文献１では、半導体レーザー素子のバイアス電流値を２点以上変化させて、半導体レーザー素子の発光パワーを受光パワー検出手段によって検出している。半導体レーザー素子の閾値電流値と量子効率の変化等を検出することで、半導体レーザー素子の直流バイアス電流をバイアス電流制御手段に設定している。量子効率の変化等に対応したパルス電流をパルス電流制御手段に設定することでレーザー出力のレベルを一定に保持している。
特許文献２では、レーザー光源の検出光量と光出力の設定値との関係式を自動的に算出している。光記録媒体ドライブ装置にこの関係式のデータを設定して、レーザー光源の出力レベルを調整している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−１４７４４６号公報
【特許文献２】特開２００３−９１８５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、レーザー特性は、レーザー光源の動作中における温度変化によっても変化する。したがって、補正精度を向上させるためには、レーザー光源の動作中にリアルタイムでレーザー特性を補正することが望ましいと考えられる。しかしながら、レーザースキャンディスプレイ等に用いられるレーザー光源にあっては、動作中に階調（出力）を時間変化させるので、特許文献１、２の技術によりレーザー特性を補正することが難しい。
【０００７】
リアルタイムで光量補正を行うことが可能な光源装置の構成としては、以下のような構成が考えられる。半導体レーザー素子と直列に、電界効果トランジスタ（以下、ＦＥＴと称する）、及び抵抗要素を接続する。半導体レーザー素子に供給されるレーザー電流に応じて、抵抗要素に電圧降下を生じる。抵抗要素の両端電位差を差動アンプに入力し、差動アンプの出力すなわちレーザー電流に応じた電圧をゲインとしてゲインアンプに入力する。階調値をＤ／Ａ変換した電圧をゲインアンプに入力してゲイン調整する。ゲイン調整後の電圧をＦＥＴのゲート電極に入力する。これにより、レーザー電流をフィードバックさせる定電流回路が構成され、半導体レーザー素子の閾値電流と、光量の駆動電流に対する微係数との２つのパラメーターにより光量を調整することができる。しかしながら、前記の構成では、ＦＥＴと直列に抵抗要素が接続されているので、ＦＥＴのソースドレイン電圧が低下してしまう。レーザー電流の検出精度を確保する観点でＦＥＴを飽和領域で駆動させると、駆動電圧が高くなることによりＦＥＴの過熱や消費電力の増大を招いてしまう。
【０００８】
また、レーザースキャンディスプレイでは画素ごとに階調を変化させるので、定電流回路の動作帯域を数十ＭＨｚ以上とすることが必要になり、フィードバックループの安定性を確保することが難しい。本願発明者は、過去の出願（特願２００７−２６８００４）にて、複数の定電流源からの電流をスイッチングして半導体レーザー素子に供給する方式の光源装置を提案している。この光源装置によれば、高速駆動とフィードバックループの安定性とを両立することが可能であるが、駆動回路をシンプルな構成にする観点で改善すべき点もある。
【０００９】
本発明は、前記事情に鑑み成されたものであって、光源の光量を高精度に補正する方法を提供することを目的の１つとする。また、シンプルな構成でありながら高精度な光量が得られる光源装置を提供することを目的の１つとする。また、シンプルな構成でありながら高品質な画像が得られるプロジェクターを提供することを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の光源装置は、光源と、前記光源に階調値に応じた光を発生させる階調電流を前記光源に供給する第１の電界効果トランジスタと、前記光源に光を発生させるために最低限必要な閾値電流を前記光源に供給する第２の電界効果トランジスタと、前記光源で発生した光量を測定する光量測定部と、前記光量測定部により測定された光量測定値を前記階調値に対して非線形な関係式で表される光量目標値に近づけるように前記第１の電界効果トランジスタのゲート電圧と前記第２の電界効果トランジスタのゲート電圧とを補正する光量補正部と、を含んでいることを特徴とする。
【００１１】
このようにすれば、階調値により定義される光量目標値に、実際に光源にて発生した光量測定値を近づけるように、第１、第２の電界効果トランジスタのゲート電圧を調整するので、階調値が時間変化する場合にも光量をリアルタイムで補正することができる。
【００１２】
一般に、トランジスタのドレイン電流はゲート電圧の非線形な関係式で表され、光源の光量はドレイン電流の一次式で表される。ゲート電圧を規定する階調値の非線形な関係式で表される光量目標値に、光源の光量すなわち光量測定値が近づくようにゲート電圧を調整するので、光量目標値の階調値に対する感度と光量測定値に対する階調値の感度とを揃えることができ、良好に階調補正することができる。
【００１３】
光源に供給される電流を直接的に取り出して光量補正用のフィードバックループを構成する場合に比べて、光量補正に用いる回路部品が光源に供給される電流に及ぼす影響が小さくなり、光量補正を安定して行うことができる。また、端的には２つのトランジスタにより光量補正することができ、複数の定電流源からの電流をスイッチングする場合に比べて回路をシンプルな構成にすることができる。
以上のように、本発明の光源装置によれば、シンプルな構成でありながら高精度な光量が得られる。
【００１４】
また、前記非線形な関係式が、前記階調値の二次式であってもよい。
トランジスタのドレイン電流はゲート電圧の二次式で精度良く近似可能であることが知られている。非線形な関係式が階調値の二次式であれば、光量目標値の階調値に対する感度と光量測定値に対する階調値の感度とを略一致させることができ、良好に階調補正することができる。
【００１５】
また、記光量補正部は、前記第１の電界効果トランジスタのゲート電圧を規定する第１変数に対する、変数前記光量測定値と前記光量目標値との差分により規定される評価関数の微係数に基づいて前記第１変数を調整するとともに、前記第２の電界効果トランジスタのゲート電圧を規定する第２変数に対する前記評価関数の微係数に基づいて前記第２変数を調整することが好ましい。
【００１６】
第１変数に対する評価関数の微係数を用いると、第１変数の変化に対して評価関数の値が増加するか減少するかを評価することができ、評価関数の値が逐次小さくなるように第１変数の値を調整することができる。また、第２変数に対する評価関数の微係数を用いると、評価関数の値が小さくなるように第２変数の値を調整することができる。これにより、評価関数の値が小さくなるように、すなわち光量目標値に光量測定値が近づくようにゲート電圧を調整することができる。
【００１７】
また、前記光量補正部は、前記第１変数に対する前記評価関数の微係数の絶対値を減少させる方向に前記第１変数を逐次変化させるとともに、前記第２変数に対する前記評価関数の微係数の絶対値を減少させる方向に前記第２変数を逐次変化させるとよい。
所定の範囲内で変数の値を変化させた場合に最小値を有する関数、すなわち下に凸な関数は、最小値となる変数の値において関数の微係数が０になる。前記のようにすれば、前記第１変数に対する前記評価関数の微係数の絶対値が逐次０に近づくので、第１変数の変化に対して評価関数が最小値となる第１変数の値が得られる。同様にして、第２変数の変化に対して評価関数が最小値となる第２変数の値が得られる。これにより、光量目標値に対する光量測定値の差分が最小となるようにゲート電圧を調整することができる。
【００１８】
また、前記評価関数は、前記光量測定値と前記光量目標値との差分により規定される関数が前記階調値を用いて規格化されている関数であることが好ましい。
階調値が大きくなるほど、光源で発生する光量の絶対値が大きくなるので、光量測定値と光量目標値との差分の絶対値が大きくなる。前記のようにすれば、光源で発生する光量の絶対値が評価関数の絶対値に及ぼす影響を低減することができ、広い範囲の階調値に対して高精度に光量補正することができる。
【００１９】
また、前記光源に発光用の電圧を印加する電源と、前記電圧を低下させるとともに、前記電圧を低下させる前後における前記光量測定値の変化量を検出し、前記変化量が所定の設定値以下となる範囲内で前記発光用の電圧を最小値に設定する電源電圧調整部と、を含んでいる構成にしてもよい。
このようにすれば、光量測定値の変化量が所定の設定値以下となる範囲内で発光用の電圧が最小値に設定されるので、光量補正の精度を確保しつつ光源装置の駆動電力を最小化することができる。
【００２０】
また、前記光源に発光用の電圧を印加する電源と、前記光量補正部の補正結果を用いて前記第１の電界効果トランジスタ及び前記第２の電界効果トランジスタの閾値電圧を算出するとともに、前記第１の電界効果トランジスタ及び前記第２の電界効果トランジスタが飽和状態となる条件を前記閾値電圧に基づいて算出し、前記飽和状態となる条件下で前記発光用の電圧を最小値に設定する電源電圧調整部と、を含んでいる構成にしてもよい。
【００２１】
このようにすれば、光量補正部の補正結果を用いて第１、第２の電界効果トランジスタの閾値電圧を算出するので、製造交差等による閾値電圧のばらつきを加味して第１、第２の電界効果トランジスタが飽和状態となる条件を評価することができる。第１、第２の電界効果トランジスタが飽和状態となる条件下で発光用の電圧が最小値に設定されるので、光量補正の精度を確保しつつ光源装置の駆動電力を最小化することができる。
【００２２】
本発明の光量補正方法は、光源に階調値に応じた光を発生させる階調電流を前記光源に供給する第１の電界効果トランジスタに第１のゲート電圧を印加するとともに、前記光源に光を発生させるために最低限必要な閾値電流を前記光源に供給する第２の電界効果トランジスに第２のゲート電圧を印加する工程と、前記階調電流と前記閾値電流とが供給された光源で発生した光量を測定する工程と、前記光量測定部により測定された光量測定値を前記階調値の二次式で表される光量目標値に近づけるように前記第１の電界効果トランジスタのゲート電圧と前記第２の電界効果トランジスタのゲート電圧とを補正する工程と、を含んでいることを特徴とする。
【００２３】
このようにすれば、階調値により定義される光量目標値に、実際に光源にて発生した光量測定値を近づけるように、第１、第２の電界効果トランジスタのゲート電圧を調整するので、階調値が時間変化する場合にも光量をリアルタイムで補正することができる。また、光源に供給される電流を直接的に取り出して光量補正する場合に比べて、光量補正に用いる回路部品が光源に供給される電流に及ぼす影響が小さくなり、光量補正を安定して行うことができる。以上のように、本発明の光量補正方法によれば、高精度に光量を補正することができる。
【００２４】
本発明のプロジェクターは、前記の本発明の光源装置と、前記光源装置から射出される光を変調する光変調装置と、前記光変調装置により変調された光を被走査面にて走査させる走査光学系と、を含んでいることを特徴とする。
前記のように本発明の光源装置はシンプルな構成でありながら高精度な光量が得られるので、本発明のプロジェクターはシンプルな構成でありながら高品質な画像が得られる良好なものになっている。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１実施形態に係るプロジェクターの概略構成を示す模式図である
【図２】画像が表示される仕組みを示す説明図である。
【図３】第２実施形態に係る光源装置の概略構成を示す模式図である。
【図４】第２実施形態における光量補正部の構成を示すブロック図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）は電源電圧の調整方法を示す説明図である。
【図６】第３実施形態における光量補正部の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。説明に用いる図面において、特徴的な部分を分かりやすく示すために、図面中の構造の寸法や縮尺を実際の構造に対して異ならせている場合がある。また、実施形態において同様の構成要素については、同じ符号を付して図示し、その詳細な説明を省略する場合がある。
【００２７】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係るプロジェクター１の概略構成を示す模式図である。図１に示すように、プロジェクター１は、画像信号処理系１０、レーザー光源装置（光源装置）２、リレー光学系１２、走査光学系１３を含んでいる。レーザー光源装置２は、本発明の光源装置により構成されている。
【００２８】
プロジェクター１は、概略すると以下のように動作する。ＰＣ等の信号源８から供給された電気信号は、画像信号処理系１０により処理されて、レーザー光源装置２や走査光学系１３に出力される。レーザー光源装置２は電気信号に応じた光Ｌを射出し、光Ｌはリレー光学系１２を経て走査光学系１３に入射する。走査光学系１３に入射した光Ｌは、走査光学系１３により電気信号に応じた方向に射出され、壁やスクリーン等の被投射面９を走査する。これにより、光Ｌにより被投射面９に画像が描画（形成）される。以下、プロジェクター１の構成要素を詳しく説明する。
【００２９】
画像信号処理系１０は、インターフェース１０１、画像信号処理回路１０２、変調回路（光変調装置）１０３、タイミング生成回路１０４、及びミラー駆動回路１０５を含んでいる。インターフェース１０１は、信号源８から画像信号や同期信号を含んだ電気信号を受け取り、この電気信号を画像信号と同期信号とに分離する。分離された画像信号は画像信号処理回路１０２に出力され、分離された同期信号はタイミング生成回路１０４に出力される。
【００３０】
タイミング生成回路１０４は、画像の解像度や切換速度（フレームレート）、走査方式等に応じて、画像に含まれる複数の画素に対して画素ごとの表示タイミングを示すタイミング信号を生成する。タイミング信号により、信号源８から供給される画像信号をプロジェクター１の走査方式に整合した形式に変換することが可能になっている。タイミング信号は、画像信号処理回路１０２やミラー駆動回路１０５に出力される。ミラー駆動回路１０５は、走査光学系１３を構成する第１偏向ミラー１３１、第２偏向ミラー１３２の駆動信号をタイミング信号に基づいて生成し、駆動信号を走査光学系１３に出力する。
【００３１】
画像信号処理回路１０２は、画像信号にガンマ処理等の各種画像処理を行う。また、画像信号処理回路１０２は、画像信号に含まれる画素データが走査方式に整合した時間順次で変調回路１０３に出力されるように、タイミング信号に基づいて画像信号を調整する。例えば、１フレーム分の画像に含まれる複数の画素について階調等の画素データをフレームバッファに記憶させておき、この画素データを走査される時間順次で読出して、変調回路１０３に出力する。例えば、インターフェース１０１から受け取った画像信号において、画素データが主走査方向の一方に向かって並んでいる場合には、走査線１本分に相当する複数の画素の画素データをラインメモリに記憶させておく。走査線ごとに線順次で画素データを読出すとともに、次の走査では読出す方向を反転させる。
【００３２】
変調回路１０３は、レーザー光源装置２から射出される光Ｌの強度が画素ごとの階調に対応して時間変化するように、画像信号に基づいてレーザー光源装置２の出力を調整する。レーザー光源装置２の詳細な構成については後述するが、レーザー光源装置２は、射出光の波長が異なる複数の半導体レーザー素子を含んでいる。変調回路１０３は、複数の半導体レーザー素子のそれぞれに対して出力を調整する。複数の半導体レーザー素子から射出された光は、ダイクロイックミラー等の色合成素子により合成され、合成された光Ｌがレーザー光源装置２から射出される。
【００３３】
リレー光学系１２は、コリメート光学系１２１及び集光光学系１２２を含んでいる。レーザー光源装置２から射出された光Ｌは、コリメート光学系１２１により平行化された後に、集光光学系１２２により集光される。リレー光学系１２に関しては、レーザー光源装置２の配光特性等に応じて適宜変更することができる。例えば、光源装置から射出される光の平行度が極めて高い場合には、リレー光学系１２を簡略化、あるいは省略することもできる。また、光源から射出される光の光軸に直交する面における光束の断面形状や寸法を調整する機能（ビーム成形機能）等をリレー光学系１２に持たせてもよい。
【００３４】
走査光学系１３は、入射光の光軸を被投射面において主走査方向に変化させる第１偏向ミラー１３１と、入射光の光軸を被投射面において副走査方向に変化させる第２偏向ミラー１３２とを含んでいる。例えば、主走査方向は被投射面における水平方向であり、副走査方向は被投射面において水平方向と直交する垂直方向である。第１偏向ミラー１３１はＭＥＭＳ技術等により形成されるマイクロメカニカルミラー等により構成され、第２偏向ミラー１３２はガルバノミラー等により構成される。
【００３５】
第１偏向ミラー１３１は、ミラー駆動部（図示略）に駆動される。ミラー駆動部は、ミラー駆動回路１０５から駆動量を受け取り、所定の回転軸まわりに第１偏向ミラー１３１を駆動量に応じた角速度、振幅で回転させる。これにより、第１偏向ミラー１３１において光が入射する面の法線方向が、入射する光Ｌの光軸に対して変化し、この面で反射した光の光軸がタイミング信号に基づいて変化する。第２偏向ミラー１３２は、第１偏向ミラー１３１と同様にミラー駆動部により駆動される。
【００３６】
図２（ａ）は、走査方式の一例を示す説明図、図２（ｂ）はプロジェクター１により表示される画像の一例を示す平面図、図２（ｃ）は図２（ｂ）に示した画像を表示する際の光量目標値の時間変化、及びレーザー電流目標値の時間変化を示す図である。
【００３７】
図２（ａ）に示すように、走査光学系１３から射出された光は、画素Ｐｉｘの位置に対応して階調が変化しつつ主走査方向に沿ってスクリーンを走査して、第１走査線ＳＬ１を描画する。この光は、第１走査線ＳＬ１の描画が終了すると、副走査方向における位置が第２走査線ＳＬ２に対応する位置にシフトされた後、再度、主走査方向に沿って第２走査線ＳＬ２を描画する。以下同様に、主走査方向における走査線の描画と、副走査方向における位置のシフトとを交互に繰り返すことにより画像が表示される。ここでは、主走査方向の一方に向かう走査、他方に向かう走査のいずれにおいても画像が描画される。
【００３８】
例えば、図２（ｂ）に示すような画像Ｉｍを表示する場合には、図２（ｃ）に示すようにレーザー電流目標値を時間変化させて、光量目標値を時間変化させる。本例の画像Ｉｍは、輪郭が略矩形であり、１つの角（図中左上）からその対角（図中右下）に向かうにつれて明るさが増加するグラデーション状の画像である。画像Ｉｍを描画するためには、第１走査線ＳＬ１を描画する時間において、光量目標値を漸次高くする。第１走査線ＳＬ１と描画方向が反転した第２走査線ＳＬ２を描画する時間において、光量目標値を漸次低くする。光量目標値を漸次高くするには、レーザー電流目標値を漸次高くする。レーザー電流目標値は、レーザー発振を生じる最低限度の電流（閾値電流）に、光量目標値に対応する光量を生じさせる電流（階調電流）を加算すること等により設定される。
【００３９】
半導体レーザー素子に供給されるレーザー電流に対する実際に得られる光量の比率（発光効率）や閾値電流は、半導体レーザー素子の使用条件（例えば温度）や経年劣化等により変化する。本発明に係るレーザー光源装置２は、発光効率や閾値電流の変化をレーザー光源装置２の動作中にリアルタイムで補正することが可能になっている。これにより、実際に得られる光量を光量目標値に高精度に一致させることができ、プロジェクター１は高品質な画像を表示可能なものになっている。以下、本発明の第２実施形態としてレーザー光源装置２を説明する。
【００４０】
［第２実施形態］
図３は、本発明の第２実施形態に係るレーザー光源装置２の構成を示す模式図である。実際のレーザー光源装置２は、赤色、緑色、青色の３系統の光源系を含んでいる。３系統の光源系は、いずれも同様の構成になっており、ここでは１系統の光源系を代表的に説明する。図３に示すように、レーザー光源装置２を構成する１つの光源系は、半導体レーザー素子２０、駆動系２１、光量検出部２２、光量補正部３を含んでいる。
【００４１】
レーザー光源装置２は、概略すると以下のように動作する。駆動系２１は、変調回路１０３から階調値Ｄを受け取る。駆動系２１は、階調値Ｄ、階調オフセット値（第１変数）Ｄｏｆｆｓｅｔ、ゲイン（第１変数）Ａ、閾値電流値（第２変数）Ｄｓｅｔに基づいて半導体レーザー素子２０にレーザー電流を供給する。半導体レーザー素子２０は、供給された電流に応じた光量の光Ｌを射出する。
【００４２】
光Ｌのほとんどは外部に出力され、光Ｌの一部は光量検出部２２に入射する。光量検出部２２は、入射光の光量を検出する。光Ｌの光量検出値Ｐは、光量補正部３に出力される。光量補正部３は、光量検出値Ｐが光量目標値に近づくように階調オフセット値Ｄｏｆｆｓｅｔ、ゲインＡ、閾値電流値Ｄｓｅｔを補正する。これにより、レーザー光源装置２から外部に出力される光量がリアルタイムで補正される。以下、レーザー光源装置２の構成要素について説明する。
【００４３】
駆動系２１は、第１の電流源２１１、第２の電流源２１２、Ｖｄｓ測定器２１８、Ａ／Ｄ変換器２１９を含んでいる。第１の電流源２１１は、第２の電流源２１２と並列になっている。
【００４４】
第１の電流源２１１は、主として階調電流を供給する部分である。第１の電流源２１１は、第１のＦＥＴ２１３、ゲインアンプ２１４、第１のＤ／Ａ変換器２１５を含んでいる。第１の電流源２１１に入力された階調値Ｄは、階調オフセット値Ｄｏｆｆｓｅｔと加算された後、ゲインアンプ２１４によりゲイン調整される。ゲインアンプ２１４から出力されたデータは、第１のＤ／Ａ変換器２１５により電圧に変換される。
【００４５】
第１のＦＥＴ２１３は、ゲートが第１のＤ／Ａ変換器２１５の出力端子に接続されており、ソースがグランドラインに、ドレインが半導体レーザー素子２０の入力端子にそれぞれ接続されている。第１のＤ／Ａ変換器２１５から出力される電圧が第１のＦＥＴ２１３のゲートに印加されると、第１のＦＥＴ２１３のチャネルにゲート電圧に応じた第１のドレイン電流Ｉｄが流れ、第１のドレイン電流Ｉｄが半導体レーザー素子２０に供給される。
【００４６】
第２の電流源２１２は、主としてレーザー発振の閾値電流を供給する部分である。第２の電流源２１２は、第２のＦＥＴ２１６、第２のＤ／Ａ変換器を含んでいる。第２の電流源２１２に入力された閾値電流値Ｄｓｅｔは、第２のＤ／Ａ変換器２１７により電圧に変換される。第２のＦＥＴ２１６は、ゲートが第２のＤ／Ａ変換器２１７の出力端子に接続されており、ソースがグランドラインに、ドレインが半導体レーザー素子２０の入力端子にそれぞれ接続されている。第２のＤ／Ａ変換器２１７から出力される電圧が第２のＦＥＴ２１６のゲートに印加されると、第２のＦＥＴ２１６のチャネルにゲート電圧に応じた第２のドレイン電流Ｉｄ２が流れる。
【００４７】
第１のＦＥＴ２１３のドレインと半導体レーザー素子２０との間、第２のＦＥＴ２１６のドレインと半導体レーザー素子２０との間に共通して、Ｖｄｓ測定器２１８が接続されている。第１のＦＥＴ２１３、第２のＦＥＴ２１６は、いずれもグランドラインに接続されており、かつ互いのドレインが接続されているので、ソースドレイン間電圧が互いに略一致している。Ｖｄｓ測定器２１８は、ソースドレイン間電圧を測定するものであり、測定結果は、Ａ／Ｄ変換器２１９によりデジタルデータに変換される。Ｖｄｓ測定器２１８、Ａ／Ｄ変換器２１９は電源電圧調整部（後述する）を構成している。Ａ／Ｄ変換器２１９から出力されるデジタルデータは、半導体レーザー素子２０に印加される発光用の電圧Ｖｌａｓｅｒの調整に用いられる。
【００４８】
半導体レーザー素子２０には、レーザー電流として、第１のドレイン電流Ｉｄ及び第２のドレイン電流Ｉｄ２が供給される。半導体レーザー素子２０は、レーザー電流からレーザー発振を生じる最小限度の電流である閾値電流Ｉｔｈを差し引いた電流値に応じた光量の光Ｌを射出する。光Ｌは、主として外部に取り出されて画像表示等に用いられる。光Ｌの一部は、ハーフミラー等により分光されて光量検出部２２に入射する。
【００４９】
光量検出部２２は、受光素子２２１、ＩＶ変換器２２２を含んでいる。受光素子２２１は、フォトダイオード等により構成され、入射光の光量に応じた電流を発生させる。受光素子２２１に生じた電流は、ＩＶ変換器２２２に読出されて電圧値に変換され、この電圧値はデジタルデータに変換される。光Ｌの光量を示すデジタルデータは、光量補正部３に出力される。
【００５０】
光量補正部３は、本発明の光量補正方法を適用したものであり、デジタルフィルターにより構成されている。光量補正部３の構成を説明する前に、本発明の光量補正方法の実施形態を説明する。
【００５１】
本実施形態の光量補正方法は、概ね以下の方針に基づいている。階調値Ｄに対応する光量目標値をＴ、レーザー光量をＰとすると、ＰとＴとの差は光量誤差δで表される。光量誤差δを最小化するように、回路パラメーターである階調オフセット値Ｄｏｆｆｓｅｔ、ゲインＡ、閾値電流値Ｄｓｅｔを設定する。また、レーザー光量Ｐを測定しつつ、逐次的に回路パラメーターを更新することにより、温度等の環境変化や装置の特性変化に応じて、光量目標値Ｔを所望の値に収束させる。以下、回路パラメーターの設定方法を具体的に説明する。
【００５２】
第１のＦＥＴ２１３においてソースがグランドラインに接続されているので、ゲートソース間電圧Ｖｇｓはゲート電圧Ｖｇと同じである。ゲート電圧Ｖｇは、階調値Ｄ、階調オフセット値Ｄｏｆｆｓｅｔ、ゲインＡ、Ｄ／Ａ変換の変換係数Ｄｄａを用いて下記の式（１）で表される。ゲートソース間電圧Ｖｇｓに対する第１のドレイン電流Ｉｄは、閾値電圧Ｖｔｈ、係数βを用いて下記の式（２）で表される。レーザー光量を光量検出部２２の出力電圧で表現すると、レーザー光量（光量測定値）Ｐは、係数Ｋを用いて下記の式（３）で表される。
【００５３】
【数１】
2010205445.tif 000003
【００５４】
ここでは、階調値Ｄを設定して、レーザー光量を測定する手順をｋ番目まで繰り返したとき、各ステップにおける階調値｛Ｄ１、Ｄ２、・・、Ｄｉ、・・、Ｄｋ｝に対する、光量測定値を｛Ｐ１、Ｐ２、・・、Ｐｉ、・・、Ｐｋ｝、光量目標値を｛Ｔ１、Ｔ２、・・、Ｔｉ、・・、Ｔｋ｝とする。評価関数εｋを下記の式（８）のように光量誤差δｉの自乗和として表す。各ステップにおいて、評価関数εｋが減少する方向に変数ａ、ｂ、ｃを変化させることにより、評価関数εｋが最小となるような変数ａ、ｂ、ｃを逐次的に求める。具体的には、変数ａ、ｂ、ｃの変化による傾斜すなわち微係数（∂εｋ／∂ａ、∂εｋ／∂ｂ、∂εｋ／∂ｃ）を求めて、微係数に基づいてａ、ｂ、ｃを補正する最急降下法を用いる。例えば、微係数の絶対値が０に近づくようにａ、ｂ、ｃを変化させていってもよい。また、ａ、ｂ、ｃのうち、関係する微係数の絶対値の大きいものから順に補正をしていってもよい。このような補正を繰り返すことにより、傾斜が０に近づき、評価関数εｋが最小となるような変数ａ、ｂ、ｃを得ることができる。これにより、ａｋ、ｂｋ、ｃｋは下記の式（９）〜（１１）で表すことができる。
【００５５】
【数２】
2010205445.tif 000004
【００５６】
光量測定値Ｐは、式（６）から分かるように階調値Ｄの二次式になっている。したがって、前記のように光量目標値Ｔを定義すれば、光量目標値Ｔに対する階調値Ｄの感度を光量測定値Ｐに対する階調値Ｄの感度と整合させることができる。また、ウェーバー・フェヒナーの法則によれば、人の感覚は刺激の強さに対して対数的に応答する。前記のように光量目標値Ｔを定義すれば、相対的に暗い階調において明るい階調よりも光量目標値Ｔの刻み幅が細かくなるので、階調特性を人の感覚にあわせることができる。
【００５７】
光量誤差δを最小化するには、式（６）から分かるように、変数ａ〜ｃを調整すればよい。本実施形態では、主走査方向において画像を描画する描画期間や、副走査方向において走査線をシフトする帰線期間において、光量測定値Ｐに基づいて逐次的に変数ａ〜ｃを調整する。
【００５８】
ここでは、階調値Ｄを設定して、レーザー光量を測定する手順をｋ番目まで繰り返したとき、各ステップにおける階調値｛Ｄ１、Ｄ２、・・、Ｄｉ、・・、Ｄｋ｝に対する、光量測定値を｛Ｐ１、Ｐ２、・・、Ｐｉ、・・、Ｐｋ｝、光量目標値を｛Ｔ１、Ｔ２、・・、Ｔｉ、・・、Ｔｋ｝とする。評価関数εｋを下記の式（８）のように光量誤差δｉの自乗和として表す。各ステップにおいて、評価関数εｋが減少する方向に変数ａ、ｂ、ｃを変化させることにより、評価関数εｋが最小となるような変数ａ、ｂ、ｃを逐次的に求める。具体的には、変数ａ、ｂ、ｃの変化による傾斜すなわち微係数（∂εｋ／∂ａ、∂εｋ／∂ｂ、∂εｋ／∂ｃ）を求めて、傾斜が０に近づくようにａ、ｂ、ｃを補正する最急降下法を用いる。これにより、ａｋ、ｂｋ、ｃｋは下記の式（９）〜（１１）で表すことができる。
【００５９】
【数３】
2010205445.tif 000005
【００６０】
式（９）〜（１１）において、係数μａ、μｂ、μｃは変数ａ、ｂ、ｃを変化させる刻み幅を規定する値である。ここでは、ステップ０〜ｋにおいて係数μａ、μｂ、μｃを一定値にする。この他に係数μａ、μｂ、μｃを、例えば傾斜（∂εｋ／∂ａ、∂εｋ／∂ｂ、∂εｋ／∂ｃ）の関数として可変にする方法を用いてもよい。具体的には、以下のような方法が考えられる。
【００６１】
評価関数εｋが最小値に近づくにつれて、傾斜∂εｋ／∂ａの絶対値は０に近づく。傾斜∂εｋ／∂ａの絶対値が小さくなるにつれて係数μａが小さくなるように係数μａをステップごとに変化させるとにすれば、評価関数εｋが最小値となる付近で変数ａの刻み幅が細かくなり、評価関数εｋを高精度に最小化することや収束値の振動を回避することができる。また、最小値から離れた範囲では刻み幅が相対的に大きくなるので、収束を早めることができる。
【００６２】
式（６）を用いて、式（９）〜（１１）の微分部分を求めると、下記の式（１２）〜（１４）が得られる。
【００６３】
【数４】
2010205445.tif 000006
【００６４】
式（６）、（７）を比較すると、光量測定値Ｐが光量目標値Ｔに近づくにつれて、変数ａは係数Ｍに漸近し、変数ｂ、ｃは０に漸近すると考えられる。この仮定を用いると、式（１２）〜（１４）を下記の式（１５）〜（１７）のように近似・整理することができる。
【００６５】
【数５】
2010205445.tif 000007
【００６６】
式（１５）〜（１７）を逐次計算可能な形に書き下すと、下記の式（１８）〜（２１）が得られる。式（１８）〜（２１）においてａｋ、ｂｋ、ｃｋ以外の値は、公称値等であり既知であるので、式（１８）〜（２１）により、評価関数εｋが最小となるような変数ａ、ｂ、ｃが逐次的に求まる。なお、ａｋ、ｂｋ、ｃｋ以外の値が公称値と誤差がある場合でも、評価関数εｋが最小になることには変わりがなく、誤差を加味した変数ａｋ、ｂｋ、ｃｋが求まる。
【００６７】
【数６】
2010205445.tif 000008
【００６８】
ところで、実際に半導体レーザー素子２０を駆動するためには、変数ａ、ｂ、ｃを回路パラメーター（Ａ、Ｄｏｆｆｓｅｔ、Ｄｓｅｔ）に変換する必要がある。変数変換の方法としては、以下の２つの方法が考えられる。１つ目の方法は、評価関数εｋが最小となる変数ａ、ｂ、ｃを求めた後に、回路パラメーターを求める方法である。２つ目の方法は、回路パラメーターを逐次的に求める方法である。
【００６９】
まず、１つ目の方法について説明する。第２のＦＥＴ２１６において、ゲートソース間電圧Ｖｇ２に対する第２のドレイン電流Ｉｄ２は、閾値電圧Ｖｔｈ２、係数β２を用いると下記の式（２２）で表される。ゲート電圧Ｖｇ２は、閾値電流値Ｄｓｅｔ、Ｄ／Ａ変換の変換係数Ｄｄａを用いると、下記の式（２３）で表される。式（５）、（２２）、（２３）を用いると、ゲインＡ、階調オフセット値Ｄｏｆｆｓｅｔ、閾値電流値Ｄｓｅｔは、下記の式（２４）〜（２６）で表される。
【００７０】
【数７】
2010205445.tif 000009
【００７１】
次に、２つ目の方法について説明する。式（１６）〜（１７）に式（５）を用いて、逐次計算可能な形に書き下すと、下記の式（２７）〜（２８）が得られる。式（２７）〜（２８）を用いると、ゲインＡｋ、階調オフセット値Ｄｏｆｆｓｅｔｋ、閾値電流値Ｄｓｅｔｋを逐次的に計算することができ、その収束値を回路パラメーターとして用いればよい。
【００７２】
【数８】
2010205445.tif 000010
【００７３】
以上のような１つ目の方法、２つ目の方法のいずれによっても回路パラメーターを得ることができ、回路パラメーターを調整することにより光量補正を行うことができる。以上のような光量補正は、ソフトウェアにより実行させることもできるし、デジタルフィルター等のハードウェアにより実行させることもできる。以下、光量補正を行うデジタルフィルター（光量補正部３）の具体例を説明する。
【００７４】
図４は、光量補正部３の構成を示すブロック図である。光量構成部３は、乗算器３０１、３０２、３０８、加算器３０３、３１０、３１７、減算器３０６、３１３、３１６、３２０、増幅器３０５、３０９、３１２、３１５、３１９、フリップフロップ３０４、３０７、３１１、３１４、３１８、３２１を含んでいる。
【００７５】
増幅器３１５は、階調値ＤｉをゲインＭで増幅した値（Ｍ・Ｄｉ＝Ｔｉ）を減算器３１６に出力する。減算器３１６は、光量測定値ＰｉからＴｉを減算した値（光量誤差δｉ）を出力する。乗算器３０１は、階調値Ｄｉの自乗値を乗算器３０２に出力する。乗算器３０２は、階調値Ｄｉの自乗値に光量誤差δｉを乗算した値（δｉ・Ｄｉ２）を加算器３０３に出力する。加算器３０３は、乗算器３０２の出力値とフリップフロップ３０４の出力値との加算値をフリップフロップ３０４のＤ入力端子に出力する。フリップフロップ３０４は、Ｄ型フリップフロップであり、同期信号に同期してＤ入力端子の入力値を出力値として反映する。つまり、加算器３０３及びフリップフロップ３０４によって、階調値Ｄｉの自乗値と光量誤差δｉとの積を積算する積算回路が構成されている。フリップフロップ３０４は、積算値Ｓａｉ（＝δ０・Ｄ０２＋σ１・Ｄ１２＋・・＋δｉ・Ｄｉ２）を増幅器３０５に出力する。増幅器３０５は、積算値ＳａｉをゲインμＡで増幅した値を減算器３０６に出力する。減算器３０６は、フリップフロップ３０７の出力値から増幅器３０５の出力値を差し引いた値をフリップフロップ３０７のＤ入力端子に出力する。フリップフロップ３１１は、Ｄ型フリップフロップであり、同期信号に同期してＤ入力端子の入力値を出力値として反映する。減算器３０６及びフリップフロップ３０７によって、式（２７）で表されるＡｋ＝Ａｋ−１−μＡ・Ｓａｋを計算する補正回路が構成されており、フリップフロップ３０７の出力値はＡｋとなる。
【００７６】
乗算器３０８は、階調値Ｄｉに減算器３１６の出力値（δｉ）を乗算した値（Ｄｉ・δｉ）を増幅器３０９に出力する。増幅器３０９は、乗算器３０８の出力値をゲイン（２Ｍ）で増幅した値（２Ｍ・Ｄｉ・δｉ）を加算器３１０に出力する。加算器３１０及びフリップフロップ３１１は、加算器３０３及びフリップフロップ３０４と同様にして乗算器３０８の出力値を積算する。フリップフロップ３１１は、積算値Ｓｂｉ（＝２Ｍ・Ｄ０・δ０＋２Ｍ・Ｄ１・δ１＋・・＋２Ｍ・Ｄｉ・δｉ）を増幅器３１２に出力する。増幅器３１２は、積算値Ｓｂｉをゲインμｂで増幅した値を減算器３１３に出力する。減算器３１３は、フリップフロップ３１４の出力値から増幅器３１２の出力値を差し引いた値をフリップフロップ３１４のＤ入力端子に出力する。フリップフロップ３１４は、Ｄ型フリップフロップであり、同期信号に同期してＤ入力端子の入力値を出力値として反映する。減算器３１３及びフリップフロップ３１４によって、式（２８）で表されるＤｏｆｆｓｅｔｋ＝Ｄｏｆｆｓｅｔｋ−１−μｂ・Ｓｂｉを計算する補正回路が構成されており、フリップフロップ３１４の出力値はＤｏｆｆｓｅｔｋとなる。
【００７７】
加算器３１７及びフリップフロップ３１８は、加算器３０３及びフリップフロップ３０４と同様にして減算器３１６の出力値（δｉ）を積算する。フリップフロップ３１８は、積算値Ｓｃｉ（＝δ０＋δ１＋・・＋δｉ）を増幅器３１９に出力する。増幅器３１９は、積算値ＳｃｉをゲインμＤｓｅｔで増幅した値を減算器３２０に出力する。減算器３２０は、フリップフロップ３２１の出力値から増幅器３１９の出力値を差し引いた値をフリップフロップ３２１のＤ入力端子に出力する。フリップフロップ３２１は、Ｄ型フリップフロップであり、同期信号に同期してＤ入力端子の入力値を出力値として反映する。減算器３２０及びフリップフロップ３２１によって、式（２９）で表されるＤｓｅｔｋ＝Ｄｓｅｔｋ−１−μＤｓｅｔ・Ｓｃｉを計算する補正回路が構成されており、フリップフロップ３２１の出力値はＤｓｅｔｋとなる。
【００７８】
以上のようにして、光量補正部３からゲインＡとしてＡｋが出力され、階調オフセット値ＤｏｆｆｓｅｔとしてＤｏｆｆｓｅｔｋが、閾値電流値ＤｓｅｔとしてＤｓｅｔｋがそれぞれ出力される。出力されたゲインＡ、階調オフセット値Ｄｏｆｆｓｅｔは、図３に示したゲインアンプ２１４に入力される。出力された閾値電流値Ｄｓｅｔは、第２のＤ／Ａ変換器２１７に入力される。入力された回路パラメーターに基づいて半導体レーザー素子２０が駆動されることにより、光量目標値Ｔと光量測定値Ｐとの差分、すなわち実際の光量の誤差が最小になる。
【００７９】
本実施形態のレーザー光源装置２は、光量補正が可能な範囲内でレーザー電源電圧Ｖｌａｓｅｒが最小限度になるようにレーザー電源電圧Ｖｌａｓｅｒを調整する電源電圧調整部を含んでいる。以下、電源電圧調整部について説明する。
【００８０】
図５（ａ）は、ＦＥＴのＶＩ特性を示す説明図であり、図５（ｂ）はレーザー電源電圧Ｖｌａｓｅｒに対するレーザー光量Ｐの関係を示す説明図である。前記したレーザー光源装置２の動作説明は、レーザー電源電圧Ｖｌａｓｅｒが十分に大きく、第１、第２のＦＥＴ２１３、２１６が飽和状態で動作していることを前提にしている。詳しくは、図５（ａ）に示すように、ソースドレイン間電圧Ｖｄｓが十分に高い状態（Ｖｄｓ＝Ｖ０）からソースドレイン間電圧Ｖｄｓが低く（Ｖ０→Ｖ１→Ｖ２）なるにつれて、第１のドレイン電流Ｉｄは減少（Ｉ０→Ｉ１→Ｉ２）していく。ソースドレイン間電圧Ｖｄｓがある程度以下になると、ＦＥＴが飽和状態を脱してしまう。すると、第１のドレイン電流Ｉｄがゲートソース間電圧Ｖｇｓだけでは決まらなくなり、第１のドレイン電流Ｉｄが減少してしまう。このような状態では、第１のドレイン電流Ｉｄを良好に制御することが難しくなり、光量補正の精度が低下してしまう。
【００８１】
ＦＥＴが確実に飽和状態になるようにレーザー電源電圧Ｖｌａｓｅｒを高く設定することは可能である。また、ＦＥＴが飽和状態となる条件は下記の式（３０）で表され、式（３０）によればレーザー電源電圧Ｖｌａｓｅｒを最小限度にすることができるかのように思われる。しかしながら、ＦＥＴの閾値電圧Ｖｔｈは製造公差等によりばらつきを生じやすいため、実際にはレーザー電源電圧Ｖｌａｓｅｒにある程度のマージンを持たせることが必要となる。レーザー電源電圧Ｖｌａｓｅｒにマージンを持たせて高く設定すると、ＦＥＴでの電圧降下により電力効率が低下することやＦＥＴが過熱されること等の不都合を生じることがある。光量補正が可能な範囲内におけるレーザー電源電圧Ｖｌａｓｅｒの最小値を求める方法としては、以下の２つの方法が考えられる。
【００８２】
１つ目の方法は、ＦＥＴの閾値電圧Ｖｔｈを推定した後に、飽和条件を満たすようにレーザー電源電圧Ｖｌａｓｅｒを調整する方法である。光量補正のループが安定になった状態では、式（５）、（１６）より下記の式（３１）が成り立つ。式（３１）を解くと、下記の式（３２）が得られる。式（３０）、式（３２）を用いると、飽和条件を満たす範囲内でのソースドレイン間電圧Ｖｄｓの最小値が求まる。ソースドレイン間電圧Ｖｄｓが最小値になるように、レーザー電源電圧Ｖｌａｓｅｒを調整することにより、光量補正の精度を確保しつつレーザー電源電圧Ｖｌａｓｅｒを最小化することができる。ソースドレイン間電圧ＶｄｓをＶｄｓ測定器２１８により測定して、上記で求めた飽和条件を満たす範囲内でのソースドレイン間電圧Ｖｄｓの最小値に一致するようにレーザー電源電圧Ｖｌａｓｅｒを調整する。
【００８３】
【数９】
2010205445.tif 000011
【００８４】
２つ目の方法は、レーザー電源電圧Ｖｌａｓｅｒを変化させて、実際に光量補正を適切に行うことが可能な範囲を求める方法である。具体的には、図５（ｂ）に示すように、レーザー電源電圧Ｖｌａｓｅｒが異なる２以上の条件で光量測定値Ｐを求める。ここでは、階調値を最大階調、あるいは光量補正が保障される最大階調に設定する。そして、飽和状態を確実に満たす条件（Ｖｌａｓｅｒ＝Ｖ０）よりも、レーザー電源電圧Ｖｌａｓｅｒが低い２つの条件（Ｖｌａｓｅｒ＝Ｖ３、Ｖ４）にて光量測定値Ｐを求め、２つの条件での光量測定値の差分ΔＰを求める。差分ΔＰが予め設定される設定値以下となるレーザー電源電圧Ｖｌａｓｅｒの最小値を求め、この最小値にレーザー電源電圧Ｖｌａｓｅｒを調整する。
【００８５】
以上のような構成のレーザー光源装置２によれば、階調値Ｄと光量測定値Ｐとに基づいて逐次的に算出される回路パラメーターを第１、第２のＦＥＴ２１３、２１６にフィードバックすることにより、リアルタイムで光量補正することができる。階調値Ｄの自乗特性で光量目標値Ｔを定義しているので、光量目標値Ｔに対する階調値Ｄの感度を光量測定値Ｐに対する階調値Ｄの感度と整合させることができ、実際の光量を光量目標値Ｔに高精度に一致させることができる。半導体レーザー素子２０にレーザー電流を供給する供給経路において、光量補正用にレーザー電流を取り出す必要性がほとんどないので、レーザー電流を取り出す回路部品等を簡略化あるいは省略することができ、レーザー光源装置２をシンプルな構成にすることができる。また、光量補正に用いる光量検出部２２や光量補正部２３等を用いて、レーザー電源電圧を最小化することもでき、レーザー光源装置２を低消費電力にすることができる。
以上のように本発明のレーザー光源装置は、シンプルな構成でありながら高精度な光量が得られる良好なものになっている。
【００８６】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態に係るレーザー光源装置を説明する。第３実施形態が第２実施形態と異なる点は、階調値に対する光量誤差の相対誤差を最小化することにより光量補正する点である。以下、第３実施形態における光量測定方法を説明した後に、第３実施形態における光量補正部の構成を説明する。
【００８７】
本実施形態では、式（８）に示した評価関数εｋに代えて、以下の式（３３）に示す評価関数ε２ｋを最小化することにより光量補正する。第１実施形態と同様に、最急降下法を用いるとともに、変数ａは係数Ｍ、変数ｂ、ｃは０に漸近するという仮定を用いると、下記の式（３４）〜（３６）が得られる。
【００８８】
【数１０】
2010205445.tif 000012
【００８９】
図６は、第３実施形態のレーザー光源装置における光量補正部４の構成を示すブロック図である。光量補正部４は、式（３４）〜（３６）の逐次計算を実行するデジタルフィルターであり、第２実施形態と同様に回路パラメーターを逐次計算可能になっている。光量補正部４が光量補正部３と異なる点は、乗算部３０１、３０８が設けられていない点、除算部４０１が設けられている点である。光量補正部４において、加算部３０３、３１０、３１７よりも下流の構成については光量補正部３と同様である。
【００９０】
光量補正部４において、乗算部３０２は階調値Ｄｉに光量誤差σｉを乗算した値を加算部３０３に出力する。増幅部３０９は、減算部３１６から出力された値（σｉ）をゲイン２Ｍで増幅して加算部３１０に出力する。除算部４０１の第１入力Ｉｎ１には、減算部３１６から光量誤差σｉが入力される。除算部４０１の第２入力Ｉｎ２には、階調値Ｄｉが入力される。除算部４０１は、第１入力Ｉｎ１を第２入力Ｉｎ２で除算した値（σｉ／Ｄｉ）を加算部３１７に出力する。以下、加算部３０３、３１０、３１７よりも下流の回路部分により、それぞれＡｋ、Ｄｏｆｆｓｅｔｋ、Ｄｓｅｔｋが算出される。出力されたゲインＡ、階調オフセット値Ｄｏｆｆｓｅｔは、図３に示したゲインアンプ２１４に入力される。出力された閾値電流値Ｄｓｅｔは、第２のＤ／Ａ変換器２１７に入力される。入力された回路パラメーターに基づいて半導体レーザー素子２０が駆動されることにより、光量目標値Ｔに対する光量測定値、（実際の出力光量）の光量誤差が最小になる。
【００９１】
ところで、階調値が大きくなるほど、光源で発生する光量の絶対値が大きくなり、光量測定値と光量目標値との差分の絶対値が大きくなると考えられる。第３実施形態のレーザー光源装置にあっては、光量誤差にσに階調値Ｄの逆数の重みを掛けて評価関数を定義しているので、光源で発生する光量の絶対値が評価関数の絶対値に及ぼす影響を低減することができる。したがって、補正精度の階調値Ｄへの依存性を減らすことができ、階調値Ｄの広範囲にわたって高精度に光量補正することができる。
【符号の説明】
【００９２】
１・・・プロジェクター、２・・・レーザー光源装置（光源装置）、３・・・光量補正部、１３・・・走査光学系、１０３・・・変調回路（光変調装置）、２１３・・・第１のＦＥＴ（第１の電界効果トランジスタ）、２１６・・・第２のＦＥＴ（第２の電界効果トランジスタ）、Ｄｏｆｆｓｅｔ・・・階調オフセットデータ（第１変数）、Ａ・・・ゲイン（第１変数）、Ｄｓｅｔ・・・閾値データ（第２変数）
【図１】
2010205445.tif 000013
【図２】
2010205445.tif 000014
【図３】
2010205445.tif 000015
【図４】
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【図５】
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【図６】
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