(57)【要約】【課題】待機電力の消費量の低減と半導体レーザの短寿命化防止とを両立させることの可能なレーザ光出力装置、映像表示装置、および半導体レーザの駆動制御方法を提供する。【解決手段】半導体レーザ１０１が駆動されていない状態においてはペルチェ素子１０２を駆動しないようにし、ペルチェ素子１０２が動作することによる待機電力を不要とする。そして、半導体レーザ１０１の駆動開始時点における温度を温度検出部１０４により検出する。この時点において半導体レーザ１０１の温度が動作適温よりも高い場合には、定常電流Ｉ１より小さくレーザ発振を開始する最小値である閾値電流以上の開始電流Ｉ２で半導体レーザ１０１を駆動する。そうして、この状態から駆動電流を定常電流Ｉ１にまで徐々に増加させるとともに定常電流Ｉ１に至るまでの時間ｔ１を最小限にする。【選択図】    図３
2004356579.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動作適温を有する半導体レーザと、
この半導体レーザに駆動電流を与える駆動手段と、
前記半導体レーザの温度を検出する温度検出手段と、
少なくとも前記半導体レーザが駆動されている状態において、前記温度検出手段により検出される温度に基づいて前記半導体レーザの温度を前記動作適温に制御する電子的温度制御手段と、
前記半導体レーザの駆動開始時点では前記駆動電流を前記動作適温における定常値よりも低い初期値とし、前記電子的温度制御手段による制御のもとで前記半導体レーザの温度が前記動作適温へと変化することに追従して前記駆動電流を前記定常値へと変化させる駆動電流制御手段とを具備することを特徴とするレーザ光出力装置。
【請求項２】
動作適温を有する半導体レーザと、
この半導体レーザに駆動電流を与える駆動手段と、
前記半導体レーザの温度を検出する温度検出手段と、
少なくとも前記半導体レーザが駆動されている状態において、前記温度検出手段により検出される温度に基づいて前記半導体レーザの温度を前記動作適温に制御する電子的温度制御手段と、
前記半導体レーザの駆動開始時点では前記駆動電流を前記動作適温における定常値よりも低い初期値とし、前記駆動開始時点から時間の経過とともに当該駆動電流を前記定常値へと変化させる駆動電流制御手段とを具備することを特徴とするレーザ光出力装置。
【請求項３】
前記駆動電流制御手段は、前記半導体レーザの駆動開始時点において前記温度検出手段により検出される温度に応じて前記初期値を決定し、前記温度検出手段により検出される温度に応じて前記駆動電流を変化させることを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ光出力装置。
【請求項４】
前記初期値は、前記半導体レーザがレーザ発振を開始する閾値電流であることを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ光出力装置。
【請求項５】
さらに、前記駆動電流が前記定常値よりも低い場合にその旨を表示する表示手段を具備することを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ光出力装置。
【請求項６】
さらに、前記半導体レーザの駆動が停止された場合に当該駆動停止時点から一定の持続時間だけ前記電子的温度制御手段による温度制御動作を継続させる継続手段を具備することを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ光出力装置。
【請求項７】
表示部と、
互いに波長の異なる複数のレーザ光を発生出力する光源部と、
前記複数のレーザ光をそれぞれ映像信号に基づいて処理して前記表示部に投射する投射手段とを具備し、
前記光源部は、
前記レーザ光を個別に発生出力する複数のレーザ光出力部と、
これらのレーザ光出力部からそれぞれ出力されるレーザ光の強度バランスを一定に保つバランス保持手段とを備え、
前記複数のレーザ光出力部の各々は、
動作適温を有する半導体レーザと、
この半導体レーザに駆動電流を与える駆動手段と、
前記半導体レーザの温度を検出する温度検出手段と、
少なくとも前記半導体レーザが駆動されている状態において、前記温度検出手段により検出される温度に基づいて前記半導体レーザの温度を前記動作適温に制御する電子的温度制御手段と、
前記半導体レーザの駆動開始時点では前記駆動電流を前記動作適温における定常値よりも低い初期値とし、前記電子的温度制御手段による制御のもとで前記半導体レーザの温度が前記動作適温へと変化することに追従して前記駆動電流を前記定常値へと変化させる駆動電流制御手段とを具備することを特徴とする映像表示装置。
【請求項８】
表示部と、
互いに波長の異なる複数のレーザ光を発生出力する光源部と、
前記複数のレーザ光をそれぞれ映像信号に基づいて処理して前記表示部に投射する投射手段とを具備し、
前記光源部は、
前記レーザ光を個別に発生出力する複数のレーザ光出力部と、
これらのレーザ光出力部からそれぞれ出力されるレーザ光の強度バランスを一定に保つバランス保持手段とを備え、
前記複数のレーザ光出力部の各々は、
動作適温を有し前記レーザ光を出力する半導体レーザと、
この半導体レーザに駆動電流を与える駆動手段と、
前記半導体レーザの温度を検出する温度検出手段と、
少なくとも前記半導体レーザが駆動されている状態において、前記温度検出手段により検出される温度に基づいて前記半導体レーザの温度を前記動作適温に制御する電子的温度制御手段と、
前記半導体レーザの駆動開始時点では前記駆動電流を前記動作適温における定常値よりも低い初期値とし、前記駆動開始時点から時間の経過とともに当該駆動電流を前記定常値へと変化させる駆動電流制御手段とを備えることを特徴とする映像表示装置。
【請求項９】
前記複数のレーザ光出力部のそれぞれにおいて、前記駆動電流制御手段は前記半導体レーザの駆動開始時点において前記温度検出手段により検出される温度に応じて前記初期値を決定し、前記温度検出手段により検出される温度に応じて前記駆動電流を変化させ、
さらに前記バランス保持手段は、前記複数のレーザ光出力部の少なくとも一つにおいて前記駆動電流制御手段により前記半導体レーザの駆動電流が前記定常値よりも低く制御された場合に、他の全てのレーザ光出力部の半導体レーザの駆動電流を強制的に低下させることを特徴とする請求項７または８に記載の映像表示装置。
【請求項１０】
前記複数のレーザ光出力部のそれぞれにおいて、前記初期値は前記半導体レーザがレーザ発振を開始する閾値電流であることを特徴とする請求項７または８に記載の映像表示装置。
【請求項１１】
さらに、前記複数のレーザ光出力部の少なくとも一つにおいて前記半導体レーザの前記駆動電流が前記定常値よりも低い場合に、その旨を表示する表示手段を具備することを特徴とする請求項７または８に記載の映像表示装置。
【請求項１２】
動作適温を有する半導体レーザの駆動制御方法において、
前記半導体レーザを駆動する駆動電流を当該半導体レーザの駆動開始時点において前記動作適温における定常値よりも低い初期値とする駆動電流設定ステップと、
前記半導体レーザの温度を前記動作適温に制御する温度制御ステップと、
この温度制御ステップにより前記半導体レーザの温度が前記動作適温へと変化することに追従して前記駆動電流を前記定常値へと変化させる駆動電流可変ステップとを具備することを特徴とする半導体レーザの駆動制御方法。
【請求項１３】
動作適温を有する半導体レーザの駆動制御方法において、
前記半導体レーザを駆動する駆動電流を当該半導体レーザの駆動開始時点において前記動作適温における定常値よりも低い初期値とする駆動電流設定ステップと、
前記駆動開始時点から時間の経過とともに前記駆動電流を前記定常値へと変化させる駆動電流可変ステップとを具備することを特徴とする半導体レーザの駆動制御方法。
【請求項１４】
さらに、前記半導体レーザの温度を検出する温度検出ステップを具備し、
前記駆動電流設定ステップは、前記半導体レーザの駆動開始時点において前記温度検出ステップにおいて検出される温度に応じて前記初期値を決定するステップであり、
前記駆動電流可変ステップは、前記温度検出ステップにおいて検出される温度に応じて前記駆動電流を変化させるステップであることを特徴とする請求項１２または１３に記載の半導体レーザの駆動制御方法。
【請求項１５】
前記駆動電流設定ステップは、前記初期値を前記半導体レーザがレーザ発振を開始する閾値電流とすることを特徴とする請求項１２または１３に記載の半導体レーザの駆動制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えばプロジェクションディスプレイなどの映像表示装置に用いられるレーザ光出力装置と、このレーザ光出力装置を備える映像表示装置、および当該半導体レーザの駆動制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体レーザは、例えば光通信システムの局舎などに設置される光伝送装置の光源として用いられる。下記特許文献１に、この種の用途に半導体レーザを用いる光伝送装置が開示される。
【０００３】
一般に半導体レーザは動作適温を有し、特許文献１によればその温度範囲は０°Ｃ〜６０°Ｃの範囲であるとされる。一方、この文献に記載の光伝送装置はサーミスタ１８により半導体レーザ１０の温度を検出し、温度条件が上記温度範囲外に達する場合には吸熱発熱器１９により半導体レーザを加熱または冷却するようにしたものである。これにより半導体レーザ１０の動作温度範囲を例えば−４０°Ｃから８５°Ｃの範囲にまで拡張するとともに吸熱発熱器１９による消費電力の低減を図るようにしている。
【０００４】
近年では、プロジェクションディスプレイなどに代表される映像表示装置の光源として半導体レーザが着目されてきている。この種の映像表示装置は民生用機器として提供されることが多く、ベンダ用の機器として提供される光伝送装置に比べて厳しい環境下に置かれることが予想される。すなわち、映像表示装置は部屋の壁や隅を背にして設置されることが多いため内部で発生する熱が放熱されにくく、筐体内部の温度が上がりやすい。気温の高い季節や地域においてはこの傾向が特に顕著であり、閉め切った部屋や風通しの悪い場所などでは内部温度が著しく高くなって半導体レーザの動作適温を超えることがある。よって半導体レーザを適切な温度で動作させるために何らかの対処が必要となる。
【０００５】
ところで、連続稼働を前提とした光伝送装置などとは異なり、映像表示装置においては電源が比較的頻繁にオン／オフされることが予期される。これに対し特許文献１に記載の技術では、半導体レーザの温度が指定範囲外に達すると直ちに吸熱発熱器が動作される。このため特許文献１に記載の技術のもとで映像表示装置の半導体レーザの温度を管理しようとすると電源オフ時にも冷却素子などに電力が供給されることになり、本来必要でない電力が消費される。すなわち待機電力の消費量が多いという不具合が生じる。
【０００６】
これを避けるため電源オフ時に冷却素子の動作を停止させると、当然ながら半導体レーザの温度は上昇する。この状態から電源が再度オンされると、指定温度範囲外において半導体レーザにフルパワーの駆動電流が注入されるといった事態が起こり得る。良く知られているように半導体レーザは接合部の温度が高いほど、また注入電流が大きいほど劣化し、寿命が短くなる。よって、特に高温の環境下に置かれる装置にあってはこのような事態はぜひとも避けたい不具合となる。
【０００７】
【特許文献１】
特公平８−２１７４７号公報（第４カラム１８行目〜第５カラム１９行目、第１図、第２図）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べたように既存の技術には、待機時においても吸熱発熱器における電力消費が生じるという不具合がある。また、高温の環境下において半導体レーザがフルパワー駆動される虞が有り、劣化の進行が早まるといった不具合がある。すなわち既存の半導体レーザの温度管理手法によっては、民生機器のように電源を頻繁にオン／オフされる機器においては、待機電力の消費量を低減することと半導体レーザの短寿命化の防止とを両立させることが困難である。
【０００９】
本発明は上記事情によりなされたもので、その目的は、待機電力の消費量の低減と半導体レーザの短寿命化の防止とを両立させることの可能なレーザ光出力装置、映像表示装置、および半導体レーザの駆動制御方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明に係わるレーザ光出力装置は、動作適温を有する半導体レーザ（例えば半導体レーザ１０１）と、この半導体レーザに駆動電流を与える駆動手段（例えば定電流源１０７）と、前記半導体レーザの温度を検出する温度検出手段（例えばサーミスタ１０３および温度検出部１０４）と、少なくとも前記半導体レーザが駆動されている状態において、前記温度検出手段により検出される温度に基づいて前記半導体レーザの温度を前記動作適温に制御する電子的温度制御手段（例えば駆動回路１０５およびペルチェ素子１０２）と、前記半導体レーザの駆動開始時点では前記駆動電流を前記動作適温における定常値よりも低い初期値とし、前記電子的温度制御手段による制御のもとで前記半導体レーザの温度が前記動作適温へと変化することに追従して前記駆動電流を前記定常値へと変化させる駆動電流制御手段（例えば制御回路１０６）とを具備することを特徴とする。
【００１１】
このような手段を講じることにより、ペルチェ素子などの冷却素子は、半導体レーザがオフである状態においては基本的にオフされる。従って待機電力も不要となる。この状態が継続すると半導体レーザの温度は徐々に上昇して周囲温度にまで達する。この状態から電源がオンされ半導体レーザの駆動が再開される時点では、動作適温における定常値よりも低い初期駆動電流が駆動電流制御手段により半導体レーザに注入される。次いで駆動電流は、半導体レーザが電子的温度制御手段により冷却されることに追従して徐々に増加され、時間の経過とともに定常値に至る。従って半導体レーザが高温のままフルパワー電流で駆動されるといった事態を防ぐことができ、これにより半導体レーザに過度のストレスを与えないようにでき、よって寿命を縮めないことが可能になる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明に係わる映像表示装置の実施の形態を示す機能ブロック図である。図１の映像表示装置６８は、例えばプロジェクションディスプレイなどとして実現される。図１において、アンテナＡＮＴに到来する電波はチューナ６１において復調され、映像信号が生成される。この復調された映像信号、およびＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｋ）メディアなどの記憶媒体６７から読み出される映像信号は映像信号処理部６２に入力され、いずれか選択ののちＹ／Ｃ分離、色復調、順次走査変換などの処理を施されて液晶表示部（ＬＣＤ）６４に入力される。
【００１３】
一方、光源部６３により高出力のレーザ光が発生出力される。このレーザ光はＬＣＤに入射され、映像信号処理部６２から入力される映像信号に基づきＬＣＤにより空間変調されたのちスクリーン６５に投射される。チューナ６１、映像信号処理部６２、光源部６３、ＬＣＤ６４に対する各種動作制御はＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）６６により実施される。
【００１４】
図２は、図１の映像表示装置６８の要部をより詳細に示すブロック図である。映像表示装置６８は、Ｒ（Ｒｅｄ）、Ｇ（Ｇｒｅｅｎ）、Ｂ（Ｂｌｕｅ）の各３原色ごとにスクリーン６５への投射映像を生成する。例えばＲ（赤）に着目すると、レーザ光出力装置（図示せず）により発生された赤色レーザ光１６Ｒは偏光板５７Ｒを介して偏光ビームスプリッタ５８Ｒに入射され反射し、反射型液晶表示器６０Ｒへとその経路を変更される。反射型液晶表示器６０Ｒには赤色用の映像信号４１Ｒが入力され、レーザ光１６Ｒはこの映像信号４１Ｒに応じて空間変調され反射される。この反射レーザ光は１／４波長板５９Ｒを介して偏光ビームスプリッタ５８Ｒを透過し、合成プリズム６９に入力される。
【００１５】
同様に緑色レーザ光１６Ｇは偏光板５７Ｇ、偏光ビームスプリッタ５８Ｇを介して反射型液晶表示器６０Ｇに入射され、緑色用の映像信号４１Ｇに応じて空間変調され反射され、１／４波長板５９Ｇを介して偏光ビームスプリッタ５８Ｇを透過し、合成プリズム６９に入力される。青色レーザ光１６Ｂは偏光板５７Ｂ、偏光ビームスプリッタ５８Ｂを介して反射型液晶表示器６０Ｂに入射され、青色用の映像信号４１Ｂに応じて空間変調され反射され、１／４波長板５９Ｂを介して偏光ビームスプリッタ５８Ｂを透過し、合成プリズム６９に入力される。
【００１６】
合成プリズム６９は、各空間変調光を合成して投射光１７を生成し、これをスクリーン６５に投射する。これによりスクリーン６５にカラー映像が結ばれる。
【００１７】
（第１の実施形態）
図３は、本発明に関わるレーザ光出力装置の第１の実施形態を示す機能ブロック図である。図３において、半導体レーザ１０１からの出力光は、図示しない結合回路を経て図示しない光ファイバに入射される。半導体レーザ１０１の近傍にはペルチェ素子１０２と、この素子上にサーミスタ１０３が実装される。サーミスタ１０３の抵抗値は温度により大きく変化する。
【００１８】
サーミスタの特性は、例えば室温（２５°Ｃ＝２９８Ｋ）における抵抗値をＲ２５＝１０ｋΩとして、サーミスタのＢ定数（例えばＢ＝３４５０Ｋ）を用いて次式のように示される。すなわち任意の絶対温度Ｔにおけるサーミスタ１０３の抵抗値Ｒ（Ｔ）は、
Ｒ（Ｔ）＝Ｒ２５・ｅｘｐ｛Ｂ（１／Ｔ−１／２９８）｝    …（１）
のように表される。この抵抗値により半導体レーザ１０１の温度を温度検出部１０４により検出し、所定温度Ｔ１（例えば２５°Ｃ）との差に応じた信号を駆動回路１０５に与える。駆動回路１０５は入力された信号に従ってペルチェ素子１０２に駆動電流を流す。これにより半導体レーザ１０１の温度は所定温度Ｔ１にフィードバック制御される。
【００１９】
一方、温度検出部１０４は、検出温度を制御回路１０６へ送る。制御回路１０６は、送られた検出温度が動作温度範囲の上限としてのＴ２＝３０°Ｃ以上の場合には、電流低減指示状態となる。制御回路１０６は電流低減指示状態の有無に応じて定電流源１０７を制御する。すなわち制御回路１０６は、電流低減指示状態でないときは、半導体レーザ１０１に所定動作となる定常電流値Ｉ１が印加されるように定電流源１０７を制御する。一方、電流低減指示状態である場合には、制御回路１０６は定電流源１０７を制御して、半導体レーザ１０１に電流値Ｉ１より小さく閾値以上の電流Ｉ２を流す。
【００２０】
なお、電流低減指示状態となった場合には、電流低減指示状態は電流低減状態表示ランプ１０８にも反映される。すなわち電流低減状態表示ランプ１０８が点灯され、半導体レーザ１０１が定常値よりも低い駆動電流で駆動されている旨がユーザに通知される。
【００２１】
図４は、図３のレーザ光出力装置の駆動開始時点からの印加電流（太実線）と温度（細実線）との関係を示すグラフである。図４の時刻０においてレーザ光出力装置の電源がオンされると、まずサーミスタ１０３，温度検出部１０４，制御回路１０６が動作を開始する。この状態で、温度検出部１０４により動作温度範囲上限Ｔ２以上の温度Ｔ３が検出されたとする。そうすると、温度検出部１０４から送られた検出温度により制御回路１０６は電流低減状態となる。制御回路１０６は、直ちに定常電流値Ｉ１よりは小さく、閾値以上の電流値である開始電流Ｉ２を半導体レーザ１０１へ流すように定電流源１０７を制御する。したがって、この時点でただちに光出力され始める。この状態では、電流低減状態表示ランプ１０８により電流低減状態であることが表示される。
【００２２】
次に制御回路１０６は、初期の検出温度Ｔ３と動作温度範囲上限Ｔ２、定常状態における温度Ｔ１、駆動回路１０５とペルチェ素子１０２の吸熱能力、および、半導体レーザ１０１の熱容量と発熱特性（図５）から定常電流値Ｉ１に到達するまでの最短時間ｔ１を算出する。そして制御回路１０６は、定電流源１０７を制御し、半導体レーザ１０１への駆動電流を時間の経過とともに徐々に増加させる。従ってＴ３がＴ２に近いほど、ｔ１が小さくなり起動から定常状態へと至るまでの時間を短くできる。またｔ１を固定してＩ２を大きくすることもできる。
【００２３】
駆動回路１０５とペルチェ素子１０２の動作により検出温度は徐々に低下し、動作温度範囲上限Ｔ２以下となる。そうすると、制御回路１０６は、時刻ｔ１以降には半導体レーザ１０１へ定常電流値Ｉ１を流すよう定電流源１０７を制御するとともに、電流低減状態表示ランプ１０８を消灯する。
【００２４】
図５は、半導体レーザ１０１の駆動電流に対する発熱の関係を示すグラフである。図示されるように、一般に半導体レーザの発熱量は、閾値電流を超えてのち駆動電流の増大とともに単調に増加する。
【００２５】
図６は、図３のレーザ光出力装置の動作手順を示すフローチャートである。図６において、レーザ光出力装置の電源がオンされると（ステップＳ１）、温度検出部１０４により半導体レーザ１０１の温度が検出される（ステップＳ２）。このステップで検出された温度に応じて、制御回路１０６によりｔ１が設定される（ステップＳ３）
次に、半導体レーザ１０１はまず開始電流値Ｉ２で駆動され（ステップＳ４）、微小な時間Δｔだけこの状態で待機される（ステップＳ５）。こののち制御回路１０６は半導体レーザ１０１の駆動電流ＩをΔＩずつ徐々に増加させる（ステップＳ６）。そうして、駆動電流が定常値Ｉに達するまでこの手順が繰り返される（ステップＳ７、ステップＳ５、ステップＳ６のループ）。この過程において定常電流値Ｉ１を流すまでの時間ｔ１が微小時間Δｔのｍ倍（ｍは正の整数）とすると、定常電流値Ｉ１は、電流増分ΔＩとｍとの積に開始電流値Ｉ２を加算したものとなる。
【００２６】
上記過程において、レーザ光出力装置の電源がオフの状態、すなわち半導体レーザ１０１が駆動されていない状態においては、駆動回路１０５はペルチェ素子１０２を駆動しない。これによりペルチェ素子１０２が動作することによる待機電力は発生しない。その代わり待機状態においては半導体レーザ１０１の温度は周囲環境に応じて変動し、しばしば動作適温よりも高い状態となる。そこで本実施形態では、半導体レーザ１０１の駆動開始時点においてその温度を温度検出部１０４により検出する。この時点において半導体レーザ１０１の温度が動作適温よりも高い場合には、定常電流Ｉ１より小さく半導体レーザ１０１の閾値電流以上の電流Ｉ２で半導体レーザ１０１の駆動を開始する。そうして、この状態から駆動電流を定常電流Ｉ１にまで徐々に増加させるとともに、定常電流Ｉ１に至るまでの時間ｔ１を最小限にする。
【００２７】
このようにしたので本実施形態によれば、電源オフ時の待機電力を不要とし、かつ電源オン時点からただちに光出力され、定常の光出力になるまでの時間を最小限にすることができる。しかも動作温度範囲上限以上の温度においては半導体レーザ１０１の駆動電流を低減し、フルパワーよりも低い動作点で動作させるようにしているので、半導体レーザ１０１にストレスがかからず、その結果、半導体レーザ１０１の短寿命化を防止することができる。すなわち、待機電力の消費量の低減と半導体レーザの短寿命化防止とを両立させることができるようになる。さらに、フルパワー動作でないときには電流低減状態表示ランプ１０８が点灯するので、ユーザが装置の動作状態を認識することができる。
【００２８】
（第２の実施形態）
図７は、本発明に関わるレーザ光出力装置の第２の実施形態を示す図である。なお図７において図３と共通する部分には同一の符号を付して示し、ここでは異なる部分についてのみ説明する。
【００２９】
図７のレーザ光出力装置は、最終的に赤色光を出力する系である赤用半導体レーザ光源部２０１と、最終的に緑色光を出力する系である緑用半導体レーザ光源部２０２と、最終的に青色光を出力する系である青用半導体レーザ光源部２０３とを備える。各系の半導体レーザ光源部２０１，２０２，２０３は図３と同様の構成を有し、制御回路（符号２０４を付す）のみをレーザ光源部２０１，２０２，２０３で共用化するものとなっている。
【００３０】
各系の半導体レーザ光源部２０１，２０２，２０３の温度検出部１０４は、それぞれ制御回路２０４へ検出温度を送る。制御回路２０４は、送られた検出温度が動作温度範囲上限Ｔ２以上である場合、その系は電流低減指示状態となる。制御回路２０４は半導体レーザ光源部２０１，２０２，２０３のいずれの系についても電流低減指示状態でない場合には、各定電流源１０７を制御して各色用の半導体レーザ１０１の特性および図示しない後段の光学系を通過した各色の最終出力特性に応じて設定された定常値駆動電流Ｉ１Ｒ（赤色用），Ｉ１Ｇ（緑色用），Ｉ１Ｂ（青色用）を各半導体レーザ１０１に流す。なお以下においては、図３における参照符号にＲ，Ｇ，Ｂを付し、各色系統を区別する。
【００３１】
一方、半導体レーザ光源部２０１，２０２，２０３のうち少なくとも１つの系が電流低減指示状態であるときは、制御回路２０４は全ての系統の半導体レーザ光源部２０１，２０２，２０３における半導体レーザ１０１の駆動電流を、それぞれＩ１Ｒ，Ｉ１Ｇ，Ｉ１Ｂより小さく、かつ閾値以上となるようそれぞれの系の定電流源１０７を制御する。
【００３２】
図７のレーザ光出力装置の電源がオンされると、まず各色系のサーミスタ１０３，温度検出部１０４，駆動回路１０５がそれぞれ動作を開始する。仮に、この時点での赤系半導体レーザ１０１の温度のみが動作温度上限Ｔ２以上の周囲温度Ｔ３であるとして説明する。赤系の温度検出部１０４により検出温度が制御回路２０４に与えられる。
【００３３】
そうすると、制御回路２０４は、赤系が電流低減指示状態となり、緑系および青系の半導体レーザの１０１の温度がＴ２以下であっても、各系の半導体レーザの１０１の駆動電流を強制的に低下させる。すなわち制御回路２０４は、各系の定電流源１０７を制御して、定常電流値Ｉ１Ｒ，Ｉ１Ｇ，Ｉ１Ｂよりは小さく、閾値以上の電流値であるＩ２Ｒ，Ｉ２Ｇ，Ｉ２Ｂをそれぞれの半導体レーザ１０１に流す。ここで、Ｉ２Ｒ，Ｉ２Ｇ，Ｉ２Ｂは、それぞれの系の半導体レーザ１０１の特性および図示しない後段の光学系を通過した各色の最終出力特性に応じて、この状態における各色の光出力強度の比が一定に保たれるように設定される。したがって、電源オンの後ただちに光が出力され映像表示されることになる。
【００３４】
また、制御回路２０４はこの状態において電流低減状態表示ランプ１０８を点灯して、電流低減状態であることを示す。
【００３５】
各半導体レーザ光源部２０１，２０２，２０３の最終出力光強度は図示しない後段の光学系を通過後、それぞれ光センサ２０６，２０７，２０８により検出され、制御回路２０４に通知される。制御回路２０４は、それぞれの定電流源１０７を制御して、通知された出力光強度に応じて各色光出力強度の比を一定に保つ電流値で各系の半導体レーザ１０１を駆動し、かつ時間経過とともに徐々に増加させる。
【００３６】
この状態から駆動回路１０５とペルチェ素子１０２の動作により、検出温度は徐々に低下して全ての色の系における温度が動作温度範囲上限Ｔ２以下となる。そうすると、赤系の電流低減指示状態が解消され、各系の半導体レーザ１０１はそれぞれ定常電流値Ｉ１Ｒ，Ｉ１Ｇ，Ｉ１Ｂで駆動されるとともに電流低減状態表示ランプ１０８が消灯される。
【００３７】
このように本実施形態では、第１の実施形態により得られる効果に加え、各色の光強度の比を一定に保つことができるので、各系の出力光を合成した光における色度図上での座標が変化しないようにできる。すなわち、電流低減状態から、白の色温度を一定に保ちつつ輝度が高まり定常輝度へと至る自然な点灯動作となる。従って本実施形態のレーザ光出力装置は、図２に示されるようなプロジェクションディスプレイにおける３原色用の光源として好適に利用できる。
【００３８】
なお、３原色と異なる波長で発振する半導体レーザ１０１を用いて、図示しない後段の光学系に波長変換ファイバレーザなどの波長変換系を加えて３原色の波長に変換する構成としてもよい。
【００３９】
（第３の実施形態）
図８は、本発明に関わるレーザ光出力装置の第３の実施形態を示す図である。なお図８において図３と共通する部分には同一の符号を付して示し、ここでは異なる部分についてのみ説明する。図８において、ペルチェ素子１０２、サーミスタ１０３、温度検出部１０４、および駆動回路１０５をまとめて温度制御部３０２と総称する。また制御回路１０６および定電流源１０７をまとめて半導体レーザ駆動部３０３と総称する。
【００４０】
図８のレーザ光出力装置は、オン／オフ回路３０１を備える。オン／オフ回路３０１は、温度制御部３０２の動作と、半導体レーザ駆動部３０３の動作とを個別にオン／オフする。オフからオンに切り替える際には温度制御部３０２と半導体レーザ駆動部３０３とをほぼ同時にオンする。これに対し、オンからオフへと切り替える場合には、半導体レーザ駆動部３０３をオフした時点から所定の持続時間ｔｃが経過するまでは温度制御部３０２をオンしたままとし、持続時間ｔｃが経過した時点を待って温度制御部３０２をオフする。
【００４１】
図９は、図８のレーザ光出力装置の動作手順を示すタイミングチャートである。図９においても周囲環境温度が動作温度範囲上限以上であるとする。
図９において、時刻ｔ０にレーザ光出力装置の電源がオンされると、オン／オフ回路３０１は、温度制御部３０２と半導体レーザ駆動部３０３とをほぼ同時にオンする。そうすると、半導体レーザ１０１は電流低減状態から動作を開始し、時間ｔａが経過した後に、半導体レーザ１０１へ定常電流Ｉ１が流れ始める。
【００４２】
その後、任意の時間が経過した時刻ｔｆにおいてレーザ光出力装置がオフされ、持続時間ｔｃよりも短い、比較的短時間のｔｂ後に電源が再びオンされたとする。この再度オンされた時点では、温度制御部３０２はこの期間オフされずに動作を継続している。これにより半導体レーザ１０１は適温に保たれており、従ってその駆動電流値は、再度オンされた時点から定常値Ｉ１となり、半導体レーザ１０１は動作再開からフルパワーで駆動される。
【００４３】
なお電源オフの期間ｔｂが持続時間ｔｃより長い場合には、温度制御部３０２の動作もオフされ、これ以降は温度制御に必要な待機電力が一切不要となる。
【００４４】
このように本実施形態では、電源オフ時点から所定の持続時間ｔｃだけ温度制御部３０２の動作を継続させるようにしているので、ｔｃよりも短い時間内に電源が再度オンされた場合には半導体レーザ１０１を最初からフルパワーで動作させることができる。また持続時間ｔｃを越える電源オフの場合には、待機電力を不要にできる。
【００４５】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。図１０は、本発明に関わるレーザ光出力装置の他の動作手順を示すフローチャートである。このフローチャートは、図６のフローチャートにおけるステップＳ２，Ｓ３を排除したものである。すなわちこの手順では、電源オン時点における半導体レーザ１０１の温度を検出する処理を省略し、温度によらず、起動時点での駆動電流を強制的に開始電流Ｉ２とする（ステップＳ４）。また定常の駆動電流になるまでの時間は想定する最高の周囲環境温度で算出される最短時間以上の値ｔ１＝ｎ・Δｔで代表し固定する。なおｎは正の整数であり、Δｔは微小時間である。その後、図６と同様に、ステップＳ５〜ステップＳ７を経て駆動電流Ｉを徐々に増加させるようにする。
【００４６】
このような手順によれば、処理手順を一部省略しているにも拘わらず、高温時におけるフルパワー駆動を避けることができる。従って第１の実施形態と同様に、半導体レーザ１０１の短寿命化を防げる。また、処理手順を一部省略したことにより制御回路１０６の処理負担などを軽減でき、製造および運用コストの低下などの効果を得られる。
【００４７】
さらに、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【００４８】
【発明の効果】
以上詳しく述べたように本発明によれば、待機電力の消費量の低減と半導体レーザの短寿命化防止とを両立させることの可能なレーザ光出力装置、映像表示装置、および半導体レーザの駆動制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる映像表示装置の実施の形態を示す機能ブロック図。
【図２】図１の映像表示装置６８の要部をより詳細に示すブロック図。
【図３】本発明に関わるレーザ光出力装置の第１の実施形態を示す機能ブロック図。
【図４】図３のレーザ光出力装置の駆動開始時点からの駆動電流と温度との関係を示すグラフ。
【図５】半導体レーザ１０１の駆動電流に対する発熱の関係を示すグラフ。
【図６】図３のレーザ光出力装置の動作手順を示すフローチャート。
【図７】本発明に関わるレーザ光出力装置の第２の実施形態を示す機能ブロック図。
【図８】本発明に関わるレーザ光出力装置の第３の実施形態を示す機能ブロック図。
【図９】図８のレーザ光出力装置の動作手順を示すタイミングチャート。
【図１０】本発明に関わるレーザ光出力装置の他の動作手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
ＡＮＴ…アンテナ、１６Ｒ…赤色レーザ光、１６Ｇ…緑色レーザ光、１６Ｂ…青色レーザ光、１７…投射光、１８…サーミスタ、１９…吸熱発熱器、５７Ｒ，５７Ｇ，５７Ｂ…偏光板、５９Ｒ，５９Ｇ，５９Ｂ…１／４波長板、５８Ｒ，５８Ｇ，５８Ｂ…偏光ビームスプリッタ、６０Ｒ，６０Ｇ，６０Ｂ…反射型液晶表示器、６１…チューナ、６２…映像信号処理部、６３…光源部、６４…液晶表示部（ＬＣＤ）、６５…スクリーン、６６…ＣＰＵ、６７…記憶媒体、６８…映像表示装置、６９…合成プリズム、１０１…半導体レーザ、１０２…ペルチェ素子、１０３…サーミスタ、１０４…温度検出部、１０５…駆動回路、１０６…制御回路、１０７…定電流源、１０８…電流低減状態表示ランプ、２０１，２０２，２０３…半導体レーザ光源部、２０４…制御回路、２０６，２０７…光センサ、３０１…オン／オフ回路、３０２…温度制御部、３０３…半導体レーザ駆動部
【図１】
2004356579.tif 000003
【図２】
2004356579.tif 000004
【図３】
2004356579.tif 000005
【図４】
2004356579.tif 000006
【図５】
2004356579.tif 000007
【図６】
2004356579.tif 000008
【図７】
2004356579.tif 000009
【図８】
2004356579.tif 000010
【図９】
2004356579.tif 000011
【図１０】
2004356579.tif 000012