(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力される電流量に応じた光出力の第一光を射出する固体光源素子と、
温度に応じた変換効率で少なくとも一部の前記第一光を波長変換して第二光を生成する波長変換素子と、
前記波長変換素子の温度を検知する温度検知部と、
入力される電力に応じた熱出力を前記波長変換素子に供給する加熱部と、
前記固体光源素子及び前記加熱部を制御する制御部とを備え、
前記制御部は
前記温度検知部から与えられる前記波長変換素子の温度が目標温度と異なる場合に、当該波長変換素子の温度を前記目標温度に近づけるように前記加熱部の出力を調整する第一制御と、
前記加熱部の出力を停止又は所定の値まで低下させた状態の下で、前記温度検知部から与えられる前記波長変換素子の温度が前記目標温度より高い場合に、前記固体光源素子への入力電流を低下させる第二制御と、
前記加熱部の出力が前記所定の値より高い状態の下で、前記固体光源素子への入力電流が目標電流以下である場合には、前記固体光源素子への入力電流を前記目標電流に近づけるべく上昇させる第三制御と、
前記第二制御を所定回数以上実行した後に、前記目標電流を低下させる第四制御とを実行することを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記波長変換素子は、未変換の前記第一光に由来する輻射熱によって加熱される構成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】
前記固体光源素子が赤外光を射出する半導体レーザ素子で構成されてい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】
前記波長変換素子が擬似位相整合型の非線形光学素子で構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光源装置に関し、特に、固体光源素子から射出された光が波長変換素子によって波長変換されて出力される光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体レーザ素子から射出されたレーザ光を波長変換素子によって波長変換し、この変換後の光を出力する光源装置が開発されている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−４５０５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図８は従来の光源装置の構成を模式的に示すブロック図である。光源装置９０は、半導体レーザ素子で構成された固体光源素子１１と、固体光源素子１１から射出された光の少なくとも一部に対して波長変換を施す波長変換素子１３を備える。波長変換素子１３は、擬似位相整合型の非線形光学素子で構成されており、一例として周期的分極反転型ニオブ酸リチウム（ＰＰＬＮ）が用いられる。波長変換素子１３は、固体光源素子１１から射出される光の波長を短波長化する機能を有しており、例えば、赤外線を緑色の光に変換する。
【０００５】
波長変換素子１３は、温度に応じて、入射光に対する波長変換の効率が変化する性質を有しており、所定の温度範囲内で高い波長変換効率が実現される。このため、波長変換素子１３の温度を当該温度範囲内に保つことが重要となる。そこで、光源装置９０は、波長変換素子１３を加熱するための加熱部１５と、波長変換素子１３の温度を検知するための温度検知部１７とを備えている。
【０００６】
光源装置９０は制御部９１を備える。制御部９ｌは、不図示の点灯回路を備えており、点灯回路から固体光源素子１１に供給される電流量を制御する。また、制御部９１は、不図示のドライブ回路を備えており、加熱部１５に供給される電力を制御する。つまり、制御部９１は、固体光源素子１１から射出される光の光量、及び加熱部１５から波長変換素子１３に供給される熱量を制御する。
【０００７】
上述したように、波長変換素子１３は、当該波長変換素子１３の温度によって入射光に対する変換効率が変化する性質を有している。そして波長変換素子１３には、変換効率が最大となる温度が存在する。このような観点から、制御部９１は、温度検知部１７により検出された波長変換素子１３の温度を、上記変換効率が最大となる温度に保つようにフィードバック制御する。
【０００８】
図９は、波長変換素子１３の設定温度と、当該波長変換素子１３に加わる熱量との関係を示す図である。図９において、横軸は制御部９１によって設定されている波長変換素子１３の目標温度を示しており、縦軸は熱量を示している。
【０００９】
上述したように、波長変換素子１３は、固体光源素子１１から射出された光が入射され、その少なくとも一部に対して波長変換を施して出力する。ここで、固体光源素子１１から射出された光の輻射熱によっても波長変換素子１３は温度上昇する。つまり、波長変換素子１３は、加熱部１５から供給される熱と、固体光源素子１１から射出された光の輻射熱とによって加熱される。図９では、固体光源素子１１から射出された光の輻射熱に由来する波長変換素子１３の加熱量を線Ａで表し、加熱部１５から供給される熱に由来する波長変換素子１３の加熱量を線Ｂで表している。また、図９では、前記２つの熱の合計で表される、波長変換素子１３の総加熱量を線Ｃで表している。
【００１０】
まず、図９（ａ）を参照して説明する。図９（ａ）は、制御部９１によって波長変換素子１３の温度が目標温度を示すように制御ができている状態を示している。なお、以下では、固体光源素子１１からの射出光を「第一光」と呼び、この第一光が波長変換素子１３で変換された後の光を「第二光」と呼ぶ。
【００１１】
上述したように、波長変換素子１３は、固体光源素子１１から射出された光（第一光）の輻射熱によって加熱される。他方、波長変換素子１３によって波長変換された後の光（第二光）については、波長変換素子１３を加熱することはない（若しくは無視できる程度である）。つまり、波長変換素子１３における変換効率が高い温度領域においては、第一光の多くが波長変換されるため、当該第一光由来の輻射熱によって波長変換素子１３が加熱される熱量は低くなる。他方、波長変換素子１３における変換効率が低い温度領域においては、波長変換されずに第一光として光源装置９０内に存在する光量が多くなり、この結果、当該第一光由来の輻射熱によって波長変換素子１３が加熱される熱量は高くなる。
【００１２】
前述したように、制御部９１は、設定した目標温度に制御するために波長変換素子１３の温度をフィードバック制御しているため、この第一光由来の輻射熱の高低に依存して加熱部１５への給電量も調整される。従って、波長変換素子１３が第一光由来の輻射熱を多く受ける温度領域では、加熱部１５への給電量が少なくても、すなわち加熱部１５から波長変換素子１３への供給熱量が少なくても、波長変換素子１３を目標温度に維持することが可能となる。逆に、波長変換素子１３が第一光由来の輻射熱をあまり受けない温度領域、すなわち波長変換効率の高い温度領域では、波長変換素子１３を目標温度に維持するために、加熱部１５への給電量を高める必要がある。
【００１３】
つまり、加熱部１５から供給される熱に由来する波長変換素子１３の加熱量が最も高い温度、すなわち、図９における線Ｂの値が最も高い温度Ｔｃは、波長変換素子１３の変換効率が最も高い温度となるものと考えられる。図９（ａ）によれば、この温度Ｔｃの領域において線Ａの値が低くなっており、これは、波長変換素子１３が第一光由来の輻射熱をあまり受けていないこと、すなわち第一光が波長変換素子１３によって高い割合で第二光に変換されていることを示唆している。
【００１４】
ところで、例えば光源装置９０をプロジェクタ用の光源装置として用いる場合に、使用環境や点灯条件によって光量の調整が必要となる。例えば、晴れた日の野外で映像を投射する場合と、映画館等の屋内を暗くして投射する場合では、必要となる光量は異なる。また、プロジェクタを省電力モードで点灯する場合と、通常電力で点灯する場合とでは、光源に投入される電力が大きく異なる。このように、光源装置９０の用途や使用状況に応じて所望する光量が変化するため、これに伴って固体光源素子１１に対して供給される電流量は増減される。
【００１５】
しかし、必要な光量（第二光の光量）を増加させる指示に基づいて固体光源素子１１に対して供給される電流量を上昇させると、以下に説明するように、波長変換素子１３の温度が目標温度よりも高い温度で保持されてしまい、高い波長変換効率が実現できない場合があることが分かった。このような状態を、以下では「高温ハングアップ状態」と呼ぶことがある。
【００１６】
光源装置９０において、必要な光量を増加させる指示に基づいて固体光源素子１１に対して供給される電流量を上昇させると、固体光源素子１１から射出される第一光の輻射熱による波長変換素子１３の加熱量も増加する。このため波長変換素子１３の温度が上昇する。第一光の輻射熱による波長変換素子１３の加熱量が増加すると、波長変換素子１３の温度が上昇し、場合によっては目標温度よりも高い温度になる場合がある。このとき、制御部９１は、波長変換素子１３の温度を目標温度に近づけるべく、加熱部１５への供給電力を低下させるように制御する。
【００１７】
加熱部１５への供給電力が低下し、加熱部１５から波長変換素子１３に供給される熱量が低下することで、波長変換素子１３の温度が目標温度に到達すれば、正しい制御ができていることになる。しかし、加熱部１５に対する電力供給を停止した状態であっても、依然として波長変換素子１３の温度が目標温度より高い場合には、もはや制御部９１は波長変換素子１３の温度を目標温度に近づけるための制御を行うことができなくなる。この状態の下では、波長変換素子１３の変換効率が、図９（ａ）における温度Ｔｃの状態よりも低い。この結果、必要な光量を増加させる指令に基づいて固体光源素子１１に供給される電流量を上昇させる制御を行ったにも関わらず、十分な第二光の光量が実現できない場合が生じ得る。このような波長変換素子１３の状態が上記の高温ハングアップ状態に該当する。
【００１８】
なお、図９（ｂ）は、図９（ａ）にならって、波長変換素子１３の設定温度と、当該波長変換素子１３に加わる熱量との関係を示す図であり、上記のような高温ハングアップ状態に陥っている状態が図示されている。図９（ｂ）における領域Ｄ１が高温ハングアップ状態に対応している。
【００１９】
本発明は、上記の課題に鑑み、波長変換素子の温度制御が制御不能に陥った場合であっても、早急に制御可能状態に回復させ、高い光出力を回復させることのできる光源装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の光源装置は、
入力される電流量に応じた光出力の第一光を射出する固体光源素子と、
温度に応じた変換効率で前記第一光の少なくとも一部の光を波長変換して第二光を生成する波長変換素子と、
前記波長変換素子の温度を検知する温度検知部と、
入力される電力に応じた熱出力を前記波長変換素子に供給する加熱部と、
前記固体光源素子及び前記加熱部を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、
前記温度検知部から与えられる前記波長変換素子の温度が目標温度と異なる場合に、当該波長変換素子の温度を前記目標温度に近づけるように前記加熱部の出力を調整する第一制御と、
前記加熱部の出力を停止又は所定の値まで低下させた状態の下で、前記温度検知部から与えられる前記波長変換素子の温度が前記目標温度より高い場合に、前記固体光源素子への入力電流を低下させる第二制御とを実行することを特徴とする。
【００２１】
制御部は、加熱部の出力を停止又は所定の値まで低下させた状態の下で、温度検知部から与えられる波長変換素子の温度が目標温度より高い場合、波長変換素子が上記「高温ハングアップ状態」に陥っていると判断する。上記の光源装置は、このような状態下で、制御部が固体光源素子への入力電流を低下させる制御（第二制御）を行う構成である。
【００２２】
第二制御が行われると、固体光源素子から射出される第一光の光量が低下する。これにより、第一光由来の輻射熱の熱量が低下する。この結果、波長変換素子に供給される第一光由来の輻射熱の熱量が低下するため、波長変換素子の温度を低下させることができる。これにより、波長変換素子の温度を目標温度に近づけることが可能になる。
【００２３】
ところで、第二制御が行われると、固体光源素子から射出される第一光の光量が低下するため、波長変換素子で波長変換された後の光（第二光）の光量も低下するように思われる。しかし、高温ハングアップ状態の下では、波長変換素子の変換効率が低いため、この温度条件下において、波長変換素子に入射される第一光の光量が低下したことにより当該波長変換素子で生成される第二光の光量が低下する量は低い。むしろ、第二制御が行われて波長変換素子の温度が低下することで、波長変換素子の変換効率が上昇するため、波長変換素子に入射される第一光の光量が少し低下したとしても、波長変換素子によって生成される第二光の光量は増加する。
【００２４】
つまり、本発明は、一見すると、第二光の光量を低下させるような制御である、固体光源素子への入力電流を低下させる制御を実行させることで、高温ハングアップ状態から脱出させながら、第二光の光量を増加させることができるという本発明者の鋭意研究の結果に基づいてなされたものである。
【００２５】
前記波長変換素子は、未変換の前記第一光に由来する輻射熱によって加熱される構成であるものとしても構わない。
【００２６】
前記制御部は、前記加熱部の出力が前記所定の値より高い状態の下で、前記固体光源素子への入力電流が目標電流以下である場合には、前記固体光源素子への入力電流を前記目標電流に近づけるべく上昇させる第三制御を実行するものとしても構わない。
【００２７】
波長変換素子が高温ハングアップ状態に陥った場合において、制御部が上記第二制御を実行することで、上述したように当該波長変換素子の温度を低下させる効果が期待される。その後、波長変換素子の温度が目標温度以下にまで低下すると、波長変換素子は高温ハングアップ状態から脱し、正常な温度制御が可能な状態に遷移している。よって、この状態において、固体光源素子への入力電流が目標電流以下である場合には、固体光源素子への入力電流を上昇させても直ちに高温ハングアップ状態となるものではない。
【００２８】
この制御は、例えば、制御部が第二制御を実行することで、固体光源素子への入力電流を目標電流よりも低下させた場合において、高温ハングアップ状態から脱した後、固体光源素子への入力電流を再び目標電流に戻す制御に対応する。これにより、固体光源素子から射出される第一光が所望の光量となり、また、高温ハングアップ状態から脱した状態であるため、波長変換素子は高い変換効率を示すことから、高い光量の第二光を出力することが可能となる。
【００２９】
前記制御部は、前記第二制御を所定回数以上実行した後に、前記目標電流を低下させる第四制御を実行するものとしても構わない。
【００３０】
上述したように、制御部は第二制御を実行することで、高温ハングアップ状態下にある波長変換素子を通常の正常な温度制御が可能な状態に遷移させることができる。しかし、波長変換素子が高温ハングアップ状態に陥っている状態の下では、波長変換素子における波長変換効率が低下するため、高温ハングアップ状態に陥る頻度はなるべく低いのが好ましい。
【００３１】
そこで、制御部は、第二制御を所定回数以上実行した場合、波長変換素子が頻繁に高温ハングアップ状態に陥っているものと認識し、固体光源素子への入力電流の目標値である目標電流を低下させる制御を行う。これにより、高温ハングアップ状態から脱した後に制御部が上記第三制御を実行しても、固体光源素子に供給される入力電流の上昇幅が抑制される。よって、固体光源素子から射出される第一光の光量の上昇幅が抑制され、第一光由来の輻射熱に由来する波長変換素子の加熱量の上昇幅が抑制される。この結果、高温ハングアップ状態から脱した後の波長変換素子の温度上昇速度が緩和され、波長変換素子が再び高温ハングアップ状態に陥るのを抑制することができる。
【００３２】
前記固体光源素子が赤外光を射出する半導体レーザ素子で構成されているものとしても構わない。この場合において、固体光源素子から射出された赤外光が波長変換素子によって波長変換されることで、緑色の可視光が生成されるものとしても構わない。
【００３３】
前記波長変換素子が擬似位相整合型の非線形光学素子で構成されているものとしても構わない。一例として、波長変換素子を、周期分極反転ニオブ酸リチウム（ＰＰＬＮ）、ＭｇＯを添加したＰＰＬＮ（ＰＰＭｇＬＮ）、周期分極反転タンタル酸リチウム（ＰＰＬＴ）、周期分極反転チタン酸リン酸カリウム（ＰＰＫＴＰ）等の素子で実現することができる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明の光源装置によれば、波長変換素子の温度制御が制御不能に陥った場合であっても、早急に制御可能状態に回復させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の光源装置の一実施形態の構成を模式的に示すブロック図である。
【図２】制御部が行う制御内容を示すフローチャートの一例である。
【図３】制御部が行う制御内容を説明するためのタイミングチャートの一例である。
【図４】制御部が行う制御内容を示すフローチャートの一例である。
【図５】制御部が行う制御内容を説明するためのタイミングチャートの一例である。
【図６】制御部が行う制御内容を示すフローチャートの一例である。
【図７】制御部が行う制御内容を説明するためのタイミングチャートの一例である。
【図８】従来の光源装置の構成を模式的に示すブロック図である。
【図９】波長変換素子の設定温度と、波長変換素子に加わる熱量との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
［光源装置の構成］
図１は、本発明の光源装置の一実施形態の構成を模式的に示すブロック図である。なお、図８に示す光源装置９０と同一の構成要素については同一の符号を付している。
【００３７】
図１に示す光源装置１は、固体光源素子１１、波長変換素子１３、加熱部１５、温度検知部１７、及び制御部３を備える。なお、本実施形態においては、光源装置１は、更に波長選択素子１９、反射部材２５、及び反射部材２７を備えている。
【００３８】
固体光源素子１１は、例えば半導体レーザ素子で構成される。より具体的な一例としては、固体光源素子１１は、赤外光を射出する半導体レーザ素子で構成することができる。なお、複数の半導体レーザ素子がアレイ状に配置されることで固体光源素子１１が構成されていても構わない。以下では、固体光源素子１１から射出される光を「第一光４０」と呼ぶ。
【００３９】
固体光源素子１１から射出される第一光４０は、所定の波長分布を有する光である。波長選択素子１９は、第一光４０から特定の狭帯域の波長成分の光を選択して、固体光源素子１１側に向かって反射させる機能を有する素子であり、例えば体積ブラッググレーティング（ＶＢＧ：Volume Bragg Grating）で構成される。なお、この波長選択素子１９は、第一光４０に含まれる特定の狭帯域の波長の光を選択的に反射させると共に、この狭帯域の波長の範囲に含まれる一部の第一光４０が波長変換素子１３によって波長変換されることで生成された第二光５０を透過させる機能を有していれば、ＶＢＧ以外の光学素子で実現しても構わない。
【００４０】
波長選択素子１９から反射された第一光４０は、波長変換素子１３内を通過する。波長変換素子１３は、上述したように、特定の波長帯の光の一部に対して波長変換を施して射出する構成である。ここでは、波長変換素子１３は、第一光４０が有する波長成分の光の一部の波長を変換して、別の異なる波長の光（以下、「第二光５０」と呼ぶ。）を生成する。
【００４１】
波長変換素子１３は、擬似位相整合型の非線形光学素子（「ＱＰＭ素子」と呼ばれることもある。）で構成することができ、一例として、周期分極反転ニオブ酸リチウム（ＰＰＬＮ）で構成することができる。ＰＰＬＮは、ＬｉＮｂＯ３などのバルク結晶の内部に周期的な分極反転層を形成することで、所定波長の光に対して擬似的な位相整合を達成するものであり、分極反転層の周期を変えることで変換可能な波長帯域を調整することができる。バルク結晶の上面及び一側面に所定間隔（分極反転層の周期と同一）でスリット状の電極を形成しておき、この電極に高電圧を印加することで、電極の位置に対応したバルク結晶内部に分極反転層が形成される。
【００４２】
なお、擬似位相整合型の非線形光学素子としては、ＰＰＬＮの他、ＭｇＯを添加したＰＰＬＮ（ＰＰＭｇＬＮ）、周期分極反転タンタル酸リチウム（ＰＰＬＴ）、周期分極反転チタン酸リン酸カリウム（ＰＰＫＴＰ）等の素子で実現することもできる。
【００４３】
第一光４０の波長帯が波長変換素子１３による波長変換可能な波長帯内である場合であっても、入射される全ての第一光４０が一度に第二光５０に変換されるわけではなく、一部の第一光４０は変換されないまま波長変換素子１３を通過する。このため、波長変換素子１３からは、固体光源素子１１に向かって、波長変換素子１３によって生成された第二光５０と、波長変換素子１３で波長変換されなかった第一光４０が射出される。
【００４４】
図１に示されるように、本実施形態において光源装置１では、波長変換素子１３と固体光源素子１１の間に、反射部材２５及び２７が設けられている。これらの反射部材２５及び２７は、第二光５０が有する波長帯の光を反射し、少なくとも第一光４０が有する波長帯の光を透過するように構成されている。このため、波長変換素子１３から固体光源素子１１に向かって射出された第二光５０は、反射部材２５及び２７で反射されることで光の向きが変えられた後、光源装置１の外部へと射出される。
【００４５】
一方、波長変換素子１３によって波長変換されずにそのまま透過した第一光４０は、反射部材２５を透過して固体光源素子１１側へと進行する。固体光源素子１１は、不図示の反射ミラーを有しており、この反射ミラーに入射された第一光４０は、波長変換素子１３の方向に向かって反射する。なお、固体光源素子１１が半導体レーザ素子で構成される場合には、この反射ミラーを当該素子内の半導体多層膜（以下、「内部ミラー」と呼ぶことがある。）で構成することができる。
【００４６】
固体光源素子１１によって反射された第一光４０は、前述したのと同様、波長変換素子１３内を通過する際に、一部が波長変換されて第二光５０になる。この第二光５０は波長選択素子１９に入射される。上述したように、波長選択素子１９は、第二光５０が有する波長帯の光を透過する構成のため、入射された第二光５０はそのまま透過して光源装置１の外部へと射出される。一方、波長変換されなかった第一光４０は、再び波長選択素子１９で反射されて波長変換素子１３に向かう。
【００４７】
つまり、光源装置１は、固体光源素子１１内に形成された内部ミラーと波長選択素子１９との間で外部共振器が形成されており、第一光４０はこの両者間で反射が繰り返される。そして、この反射が繰り返されている間に、波長変換素子１３を通過した第一光４０が次々と第二光５０へと波長変換されて、波長選択素子１９又は反射部材２７から光源装置１の外部へと取り出される。
【００４８】
なお、光源装置１において、一例として、第一光４０をピーク波長が１０６５ｎｍ程度の赤外光とし、第二光５０をピーク波長が５３２．５ｎｍ程度の緑色可視光とすることができる。
【００４９】
図１に示されるように、光源装置１は制御部３を備えている。制御部３は、固体光源素子１１の光出力を制御する点灯回路４を備えている。すなわち、固体光源素子１１は、点灯回路４から供給される電流量に応じた出力の第一光４０を射出する。制御部３は、点灯回路４から固体光源素子１１に供給する電流量を制御する機能を有している。
【００５０】
また、「発明が解決しようとする課題」の項で上述したように、波長変換素子１３は、第一光４０に対する波長変換の効率に温度依存性を有している。そこで、波長変換素子１３において、高い変換効率で第一光４０から第二光５０が生成されるべく、波長変換素子１３の温度がほぼ一定の温度範囲になるように制御部３においてフィードバック制御がされている。温度検知部１７は、波長変換素子１３の温度に関する情報を制御部３に出力する構成であり、例えばサーミスタ等で構成される。また、加熱部１５は、制御部３からの信号に基づく出力で波長変換素子１３に対して熱を供給する構成であり、例えばヒータ等で構成される。
【００５１】
［制御部３の制御内容（１）］
以下、制御部３が行う制御内容につき、図２に示すフローチャートを参照しながら説明する。
【００５２】
光源装置１の駆動指示が与えられると、制御部３は、点灯回路４から目標電流に相当する電流を固体光源素子１１に入力させる制御を行う（ステップＳ１）。ここで、目標電流の値については、制御部３が予め記憶しているものとして構わない。また、この目標電流の値は、光源装置１からの光出力をどの程度にするかという指示に応じて定められているものとすることができる。例えば、通常モードであれば目標電流をＩ0とし、高輝度モードであれば目標電流をＩ1とし、省エネモードであれば目標電流をＩ2とする（ただしＩ2＜Ｉ0＜Ｉ1）等の情報が、予め制御部３に記憶されているものとすることができる。ここでは、一例として通常モードでの駆動指示が与えられた場合について説明する。この場合、制御部３は、固体光源素子１１に対して目標電流Ｉ0に相当する電流が流れるように点灯回路４を制御する。
【００５３】
ステップＳ１により、固体光源素子１１に対して電流が供給されると、固体光源素子１１からは当該電流に応じた出力の第一光４０が射出され、波長変換素子１３によって第二光５０へと変換されて、光源装置１の外部へと取り出される。
【００５４】
制御部３は、温度検知部１７より波長変換素子１３の現時点での温度情報を取得し、目標温度との比較を行う（ステップＳ２）。ここで、波長変換素子１３の目標温度としては、上述したように、波長変換素子１３における波長変換効率が高い値を示す温度が予め制御部３に記憶されているものとして構わない。
【００５５】
波長変換素子１３の温度が目標温度よりも低い場合（ステップＳ２においてＹｅｓ）、制御部３は加熱部１５の出力を上昇させる制御を行う（ステップＳ３）。これにより、加熱部１５から波長変換素子１３に供給される熱量が上昇するため、波長変換素子１３の温度は上昇して目標温度に近づく。
【００５６】
波長変換素子１３の温度が目標温度以上である場合（ステップＳ２においてＮｏ）、制御部３は加熱部１５の出力を低下させることができるかどうかの判断を行う（ステップＳ４）。そして、加熱部１５の出力が下限値より高い場合には（ステップＳ４においてＮｏ）、制御部３は加熱部１５の出力を低下させる制御を行う（ステップＳ５）。これにより、加熱部１５から波長変換素子１３に供給される熱量が低下するため、波長変換素子１３の温度は低下して目標温度に近づく。
【００５７】
以後、例えば光源装置１からの光出力を上昇させる等、目標電流の変更指示が与えられなければ（ステップＳ６においてＮｏ）、再びステップＳ２に戻り（ステップＳ７においてＮｏ）、制御部３は波長変換素子１３と目標温度との比較を行う。なお、駆動停止指示があった場合には（ステップＳ７においてＹｅｓ）、制御部３は点灯回路４を制御して固体光源素子１１への電流供給を停止する等、駆動を停止するための制御を行う。この後、光源装置１は駆動が停止する。
【００５８】
このように、制御部３は、上述したステップＳ２−Ｓ５の各制御を実行することで、加熱部１５から波長変換素子１３に供給される熱量を調整することにより、波長変換素子１３の温度を目標温度に近づける制御を行う。これらの制御が「第一制御」に対応する。
【００５９】
なお、目標電流の変更指示があった場合（ステップＳ６においてＹｅｓ）、制御部３は目標電流を変更した後、変更後の目標電流に相当する電流を点灯回路４から固体光源素子１１に入力させる制御を行う（ステップＳ１）。これは、例えば通常モードで駆動中であった光源装置１に対して、高輝度モードで駆動する旨の指示が外部より与えられた場合等に対応する。
【００６０】
このように外部から固体光源素子１１への入力電流を上昇させる旨の指示が与えられると、波長変換素子１３が高温ハングアップ状態に陥る場合がある。この場合につき、図３に示すタイミングチャートも併せて参照しながら説明を行う。図３のタイミングチャートは、（ａ）第二光５０の出力、（ｂ）固体光源素子１１への入力電流、（ｃ）加熱部１５への入力電力、（ｄ）波長変換素子１３の温度、のそれぞれの値の時間的な変化を関連付けて示している。なお、図３のタイミングチャートは、あくまで説明のために図示された模式的なものである。
【００６１】
制御部３は、時刻ｔ1までの間にわたって、固体光源素子１１への入力電流が通常モードにおける目標電流値であるＩ0になるよう、点灯回路４を制御していたとする。また、制御部３は、この時刻ｔ1までの間にわたって、波長変換素子１３の温度が目標温度値であるＴ1になるよう、上述したステップＳ２−Ｓ５に基づいて加熱部１５を制御していたとする。
【００６２】
時刻ｔ1において、光源装置１を高輝度モードで駆動する旨の指示が与えられたとする。上記の例によれば、高輝度モードにおける目標電流Ｉ1は、通常モードにおける目標電流Ｉ0よりも高いことから、光源装置１を高輝度モードで駆動する旨の指示は、外部から固体光源素子１１への入力電流を上昇させる旨の指示が与えられたことに対応する。この指示が与えられると（ステップＳ６においてＹｅｓ）、制御部３は、新たな目標電流に設定すると共に、点灯回路４からこの新たな目標電流に相当する電流を固体光源素子１１に入力させる制御を行う（ステップＳ１）。これにより、図３（ｂ）に示されるように、時刻ｔ1において固体光源素子１１への入力電流がＩ0からＩ1に上昇する。
【００６３】
ここで、固体光源素子１１への入力電流が上昇したため、固体光源素子１１から射出される第一光４０の光量が増加する。この結果、第一光４０由来の輻射熱の熱量が上昇し、波長変換素子１３の温度が上昇する。この内容は、図３（ｄ）において、時刻ｔ1で波長変換素子１３の温度が目標温度Ｔ1よりも高い値を示していることに対応する。
【００６４】
波長変換素子１３の温度が目標温度Ｔ1よりも上昇した結果、波長変換素子１３における第一光４０の変換効率が低下し、第二光５０の出力が低下する。この内容は、図３（ａ）において、時刻ｔ1で第二光５０の出力が低下していることに対応する。
【００６５】
なお、波長変換素子１３の温度や、固体光源素子１１への入力電流値によっては、固体光源素子１１に入射される第一光４０の光量が増加することで、第二光５０の出力が上昇する場合も考えられる。ただし、多くの場合では、波長変換素子１３の温度が目標温度に調整されている状態の下で、固体光源素子１１への入力電流を上昇させる制御を行うと、上記の理由によって第二光５０の出力は低下する。
【００６６】
図２に示すように、ステップＳ１が終了した後は、ステップＳ２において波長変換素子１３の温度と目標温度との比較が行われる。ここで、図３（ｄ）に示すように、時刻ｔ1で波長変換素子１３の温度が目標温度Ｔ1よりも高い値を示しているため（ステップＳ２においてＮｏ）、制御部３は加熱部１５の出力と下限値を比較する（ステップＳ４）。ここでは、説明の都合上、下限値を０とする。図３（ｃ）によれば加熱部１５に対して電力が供給されているため、加熱部１５から波長変換素子１３に対して熱が供給されていることが分かる。よって、制御部１３は、波長変換素子１３の温度を低下すべく、加熱部１５の出力を低下させる制御を行う（ステップＳ５）。ここでは、最も極端な例として、時刻ｔ2で制御部３が加熱部１５に対する給電を停止する制御を行っている場合を取り上げて説明する。
【００６７】
時刻ｔ2で加熱部１５に対する給電が停止されたため、波長変換素子１３に対して加熱部１５から供給される熱量は低下する。この結果、波長変換素子１３の温度は低下し始める。なお、図３（ｄ）では、波長変換素子１３の温度が時刻ｔ2以後急激に低下しているように示されているが、これは波長変換素子１３の温度が時刻ｔ2以後に低下することを模式的に示したものに過ぎない。なお、実際には、加熱部１５に対する給電を停止しても加熱部１５自体が熱を保持しているため、波長変換素子１３の温度は時間の経過と共に徐々に低下する。
【００６８】
ここで、時刻ｔ2より後の時刻ｔ3において、波長変換素子１３の温度が依然として目標温度Ｔ1よりも高い値を示しているものとする（ステップＳ２においてＹｅｓ）。時刻ｔ3の時点では、加熱部１５にはもはや給電がされていないため、加熱部１５の出力をこれ以上低下させることはできない（ステップＳ４においてＹｅｓ）。波長変換素子１３の温度が目標温度Ｔ1以上であって、且つ加熱部１５の出力が下限値以下である場合とは、加熱部１５の出力をこれ以上低下させることができない状態であるにも関わらず、波長変換素子１３が高温状態下にある場合に対応し、これは上述した「高温ハングアップ状態」にあることを意味している。制御部３は、波長変換素子１３が高温ハングアップ状態にあると判断すると、固体光源素子１１への入力電流を低下させる制御を行う（ステップＳ８）。この内容は、図３（ｂ）において、固体光源素子１１への入力電流が低下していることに対応する。本ステップＳ８が「第二制御」に対応する。
【００６９】
固体光源素子１１への入力電流が低下すると、固体光源素子１１から射出される第一光４０の光量が低下する。これにより、第一光４０由来の輻射熱の熱量が低下するため、波長変換素子１３の温度が低下する。この内容は、図３（ｄ）において、時刻ｔ3で波長変換素子１３の温度が低下していることに対応する。
【００７０】
波長変換素子１３の温度が低下すると、波長変換素子１３において第一光４０を第二光５０に変換する効率が上昇する。この結果、第二光５０の出力が上昇する。この内容は、図３（ａ）において、時刻ｔ3で第二光５０の出力が上昇していることに対応する。
【００７１】
ところで、時刻ｔ3において、固体光源素子１１への入力電流が低下させたため、固体光源素子１１から射出される第一光４０の光量が低下する。つまり、波長変換素子１３に入射される第一光４０の光量が低下するため、波長変換された後の光（第二光５０）の光量も低下するように思われる。しかし、高温ハングアップ状態の下では、波長変換素子１３の変換効率が低いため、この温度条件下において、入射される第一光４０の光量が低下したことによる第二光５０の光量の低下量は低い。高温ハングアップ状態の下では、波長変換素子１３の温度が低下することで、波長変換素子１３の変換効率が上昇するため、入射される第一光４０の光量が少し低下したとしても、波長変換素子１３によって生成される第二光５０の光量が増加したものと考えられる。
【００７２】
制御部３は、以下、同様にステップＳ２−Ｓ５を実行する。すなわち、図３（ｄ）によれば、時刻ｔ4で波長変換素子１３の温度が目標温度Ｔ1よりも下回っているため（ステップＳ２においてＹｅｓ）、制御部３は、加熱部１５の出力を上昇させる制御を行う（ステップＳ３）。これにより、波長変換素子１３の温度は目標温度Ｔ1に近づくように上昇する。この内容は、図３（ｄ）において、時刻ｔ４で波長変換素子１３の温度が上昇していることに対応する。更に、時刻ｔ４で波長変換素子１３の温度が目標温度Ｔ1に近づくように上昇したことで、波長変換素子１３の変換効率が更に上昇したため、波長変換素子１３によって生成される第二光５０の光量が増加する（図３（ａ））。
【００７３】
以上、説明したように、光源装置１が備える制御部３は、波長変換素子１３の温度が目標温度Ｔ1以上であって、且つ加熱部１５の出力が下限値以下である場合には、波長変換素子１３が高温ハングアップ状態、すなわち加熱部１５による温度制御が不能な状態であることを認識する。そして、かかる状態下においては、制御部３は、通常であれば固体光源素子１１への入力電流を目標電流よりも低下させる制御を行う構成であるため、固体光源素子１１から射出される第一光４０由来の輻射熱の熱量が低下し、波長変換素子１３の温度を低下させることができる。これにより、波長変換素子１３を高温ハングアップ状態から温度制御可能な状態に遷移させることができると共に、波長変換効率が上昇することで第二光５０の出力を上昇させることも可能である。
【００７４】
［制御部３の制御内容（２）］
制御部３は、上述した制御内容に加えて、更に以下の制御を行うものとすることができる。追加の制御内容につき、図４に示すフローチャート及び図５に示すタイミングチャートを参照して説明する。
【００７５】
上述した実施形態では、波長変換素子１３が高温ハングアップ状態に陥っていた場合、制御部３が、固体光源素子１１への入力電流を目標電流よりも低下させる制御を行う構成であった（ステップＳ８）。本実施形態では、制御部３は、波長変換素子１３が高温ハングアップ状態から脱出したことを確認した後に、再び固体光源素子１１への入力電流を目標電流に近づけるべく上昇させる制御を行う（ステップＳ１０）。このステップＳ１０が「第三制御」に対応する。
【００７６】
図５に示すタイミングチャートは、図３に示すタイミングチャートの続きに対応している。上述したように、時刻ｔ３において高温ハングアップ状態から脱すべく、制御部３は、固体光源素子１１への入力電流を低下させた（ステップＳ８）。そして、高温ハングアップ状態から脱した後は、加熱部１５に基づく通常の温度制御が行われる。しかし、この時点において、固体光源素子１１への入力電流は設定されている目標電流より低いため、所望している第二光５０の出力よりは低い可能性がある。そこで、高温ハングアップ状態から脱したことを条件に、すなわち、ステップＳ４においてＮｏになることを条件に、固体光源素子１１への入力電流が目標電流より低い場合には（ステップＳ９においてＮｏ）、制御部３が固体光源素子１１への入力電流を上昇させる制御を行う（ステップＳ１０）。この内容は、図５（ｄ）において、時刻ｔ5で固体光源素子１１への入力電流が上昇していることに対応する。
【００７７】
図５のタイミングチャートの例では、時刻ｔ5で固体光源素子１１への入力電流が上昇したことに起因して、固体光源素子１１から射出される第一光４０の光量が増加し、この第一光４０の輻射熱が増加したことで、波長変換素子１３の温度が上昇している（図５（ｄ））。ここでは、波長変換素子１３の温度が目標温度Ｔ1よりも高くなったため、制御部３は時刻ｔ6で加熱部１５の出力を下げる制御を行っている（ステップＳ５、図５（ｃ）参照）。
【００７８】
なお、図５の例では、時刻ｔ5で第二光５０の光量が低下している様子が示されている。これは、時刻ｔ1で第二光５０の光量が低下したのと同様の理由である。ただし、固体光源素子１１への入力電流の上昇幅と、波長変換素子１３の温度の目標温度Ｔ1からの乖離幅によっては、時刻ｔ5で第二光５０の光量が低下する場合も上昇する場合もあり得る。仮にステップＳ１０の実行直後に第二光５０の光量が低下したとしても、加熱部１５の出力を低下させる制御を行うことで、第二光５０の出力をステップＳ１０の実行前よりも上昇させることが可能な場合がある。
【００７９】
［制御部３の制御内容（３）］
制御部３は、上述した制御内容に加えて、更に以下の制御を行うものとすることができる。追加の制御内容につき、図６に示すフローチャート及び図７に示すタイミングチャートを参照して説明する。
【００８０】
本実施形態では、制御部３が、所定の回数以上波長変換素子１３が高温ハングアップ状態に陥っていることを検知すると、高温ハングアップ状態に陥る頻度を低下させるべく、目標電流を低下させる制御を行う。具体的には、制御部３は、ステップＳ８を実行するたびに当該実行回数をカウントアップする（ステップＳ１１）。そして、この実行回数ｎが予め定められた回数ｎ0以上になった場合には（ステップＳ１２においてＹｅｓ）、制御部３は、固体光源素子１１への入力電流としての目標値（すなわち目標電流）の値を低下させる（ステップＳ１３）。その後、ステップＳ２へと戻る。なお、制御部３は予め定められた回数ｎ0に関する情報を記憶しているものとして構わない。また、ステップＳ８の実行回数は、駆動指示が開始するとリセットされるものとして構わない。このステップＳ１１−Ｓ１３が、第四制御に対応する。
【００８１】
図７は、図５のフローチャートとほぼ共通であるが、説明の都合上、横軸が示す各時刻を異ならせている。図５を参照して説明した内容と重複する箇所は説明を割愛する。
【００８２】
時刻ｔ11の時点において、これまでに波長変換素子１３が高温ハングアップ状態に陥った回数が（ｎ0−１）回である場合を想定する。このとき、時刻ｔ11で固体光源素子１１への入力電流が上昇したことに起因して、制御部３は、時刻ｔ12で加熱部１５への給電を停止する制御を行う（ステップＳ５）。しかし、依然として波長変換素子１３の温度が目標温度Ｔ1よりも高いため、制御部３は、時刻ｔ13で固体光源素子１１への入力電流を低下させる制御を行う（ステップＳ８）。このとき、制御部３は、ステップＳ８の実行回数を１つカウントアップし（ステップＳ９）、現時点での回数がｎ0回になったことを確認する（ステップＳ１２においてＹｅｓ）。この時点で、制御部３は目標電流を現時点のＩ1からＩaに低下させ、その値を記憶しておく。
【００８３】
以後は、ステップＳ２−Ｓ５を繰り返す。ここで、制御内容（２）の構成によれば、制御部３は、波長変換素子１３が高温ハングアップ状態から脱出したことを確認した後に、再び固体光源素子１１への入力電流を目標電流に近づけるべく上昇させる制御を行う（ステップＳ１０）。本実施形態では、ステップＳ１３において目標電流の値が変更されているため、図７では、時刻ｔ14において、固体光源素子１１への入力電流は、当初の目標電流Ｉ1ではなく変更後の目標電流Ｉaに変更されている。
【００８４】
波長変換素子１３が頻繁に高温ハングアップ状態に陥るということは、それだけ波長変換素子１３における波長変換効率が低い状態が頻繁に生じていることを表すものである。これは、第二光５０の光量を上昇させるべく固体光源素子１１への入力電流を上昇させると、波長変換素子１３が高温ハングアップ状態に陥ったため、固体光源素子１１への入力電流を低下させるという制御が繰り返されていることを意味する。このような状態を脱却すべく、目標光量を下げることで、固体光源素子１１への入力電流の上昇幅を抑制する意図がある。
【００８５】
［別実施形態］
以下、別実施形態につき説明する。
【００８６】
〈１〉上述の実施形態では、波長変換素子１３の温度が目標温度よりも高くなるケース（ステップＳ２においてＮｏ）として、目標電流の変更指示があった場合（ステップＳ６においてＹｅｓ）を例に挙げて説明した。しかし、目標電流の変更指示が行われていない場合であっても、波長変換素子１３の温度が目標温度よりも高くなることは起こり得るものであり、このような場合も本発明の範囲内である。
【００８７】
〈２〉上記の実施形態の説明で参照したタイミングチャートはあくまで模式的なものである。例えば図３において、時刻ｔ1で固体光源素子１１への入力電流を上昇した場合、波長変換素子１３の温度がＴ1より高くなる時刻が、時刻ｔ1から微小な時間経過した後であるものとしても構わない。第二光５０の出力が低下する時刻についても、同様に、時刻ｔ1から微小な時間経過した後であるものとしても構わない。同様に、固体光源素子１１への入力電流を変更した時刻や、加熱部１５への入力電流を変更した時刻と、波長変換素子１３の温度が変更される時刻や第二光５０の出力が変更される時刻との間にタイムラグが発生しているものとしても構わない。
【００８８】
〈３〉上記の実施形態では、ステップＳ４における下限値を０であるものとして説明した。これは、言い換えれば、制御部３は、加熱部１５の出力が停止している状態、すなわち加熱部１５への電力供給が停止している状態の下で、波長変換素子１３の温度が目標温度Ｔ1より高い場合に、波長変換素子１３が高温ハングアップ状態下にあることを認識することを意味する。しかし、上述したように、ステップＳ４における下限値は、波長変換素子１３の温度を上昇させるには十分とはいえない所定の値とすることも可能である。これは、言い換えれば、制御部３は、加熱部１５への入力電力が所定の小さい値以下である場合において、波長変換素子１３の温度が目標温度Ｔ1より高い場合に、波長変換素子１３が高温ハングアップ状態下にあることを認識することを意味する。
【００８９】
〈４〉上記実施形態において、固体光源素子１１は、赤外光以外の波長域の光を射出する半導体レーザ素子で構成しても構わないし、半導体レーザ以外の他のレーザ素子で構成しても構わない。更に、固体光源素子１１は、ＬＥＤ素子で構成しても構わない。
【符号の説明】
【００９０】
１      ：    光源装置
３      ：    制御部
４      ：    点灯回路
１１      ：    固体光源素子
１３      ：    波長変換素子
１５      ：    加熱部
１７      ：    温度検知部
１９      ：    波長選択素子
２５      ：    反射部材
２７      ：    反射部材
４０      ：    第一光
５０      ：    第二光
９０      ：    光源装置
９１      ：    制御部
【図１】
0006489416.tif 000002
【図２】
0006489416.tif 000003
【図３】
0006489416.tif 000004
【図４】
0006489416.tif 000005
【図５】
0006489416.tif 000006
【図６】
0006489416.tif 000007
【図７】
0006489416.tif 000008
【図８】
0006489416.tif 000009
【図９】
0006489416.tif 000010