(57)【要約】【課題】波長変換素子を備えるレーザー光源装置において、電力供給回路規模が非常に大きくなってしまうことを抑制する。また、用途に応じた好ましい制御モードで駆動することが可能な技術を提供する。【解決手段】レーザー光源装置は、供給される駆動電流に応じて第１と第２の基本波光を射出する第１と第２の基本光源と、第１と第２の基本波光を入射して波長変換を行うことによって第１と第２の変換光を生成する波長変換素子と、を有する光源部を備えており、また、各基本光源に供給される駆動電流を制御可能な駆動電流制御部と、を備えている。第１と第２の基本光源は、第１と第２の変換光が略同一色を有し、かつ、第１と第２の変換光の光量がピークとなるタイミングが互いに重ならないように基本波光を射出する。【選択図】図１
2012195611.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー光源装置であって、
供給される駆動電流に応じて第１と第２の基本波光を射出する第１と第２の基本光源と、前記第１と第２の基本波光を入射して波長変換を行うことによって第１と第２の変換光を生成する波長変換素子と、を有する光源部と、
各基本光源に供給される駆動電流を制御可能な駆動電流制御部と、
を備え、
前記第１と第２の基本光源は、前記第１と第２の変換光が略同一色を有し、かつ、前記第１と第２の変換光の光量がピークとなるタイミングが互いに重ならないように前記基本波光を射出する、レーザー光源装置。
【請求項２】
請求項１に記載のレーザー光源装置において、
前記駆動電流制御部は、前記第１と第２の基本光源にそれぞれ供給される駆動電流のピークのタイミングが重ならないように、各基本光源に供給される前記駆動電流を制御する、レーザー光源装置。
【請求項３】
請求項２に記載のレーザー光源装置において、
前記駆動電流制御部は、前記第１と第２の基本光源にそれぞれ供給する駆動電流合計値を、１つ分の基本光源のピーク電流値以下に収めるように制御する、レーザー光源装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載のレーザー光源装置であって、
第１の光源部と第２の光源部とを含む複数の前記光源部を備え、
前記第１の光源部と前記第２の光源部とは、前記変換光として互いに異なる色の光を射出し、
前記駆動電流制御部は、各光源部間において前記駆動電流が時間的に重ならないように、各基本光源に供給される前記駆動電流を制御する、レーザー光源装置。
【請求項５】
レーザー光源装置であって、
供給される駆動電流に応じて基本波光を射出する基本光源と、前記基本波光を入射して波長変換を行うことによって変換光を生成する波長変換素子と、を有する光源部と、
前記基本光源に供給される駆動電流を制御可能な駆動電流制御部と、
を備え、
前記駆動電流制御部は、前記駆動電流の制御モードとして、互いに前記駆動電流のパルス幅が異なる複数の制御モードを有する、レーザー光源装置。
【請求項６】
請求項５に記載のレーザー光源装置において、
前記複数の制御モードは、前記パルス幅を狭くすると共に前記ピーク電流を増加させる第１の制御モードを含み、
前記駆動電流制御部は、前記変換光の光量を増加させるために、前記第１の制御モードで前記駆動電流を制御する、レーザー光源装置。
【請求項７】
請求項６に記載のレーザー光源装置において、
前記複数の制御モードは、前記パルス幅は一定のままで前記ピーク電流を増加させる第２の制御モードを含み、
前記駆動電流制御部は、前記変換光の光量を増加させるために、前記第２の制御モードで前記駆動電流を制御する、レーザー光源装置。
【請求項８】
請求項７に記載のレーザー光源装置において、
前記駆動電流制御部は、前記変換光の光量が相対的に高い第１の光量範囲では前記第１の制御モードで前記駆動電流を制御し、前記変換光の光量が相対的に低い第２の光量範囲では前記第２の制御モードで前記駆動電流を制御する、
レーザー光源装置。
【請求項９】
請求項５ないし請求項８のいずれか一項に記載のレーザー光源装置において、
互いに異なる色の光を射出する複数の前記光源部を備え、
前記駆動電流制御部は、各色ごとに、その色の光を射出する前記光源部に供給される前記駆動電流のパルス幅とピーク電流とを制御する、
レーザー光源装置。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９のいずれか一項に記載のレーザー光源装置と、
前記レーザー光源装置により照射された被写体を撮像する撮像部と、
を備えるモニター装置。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項９のいずれか一項に記載のレーザー光源装置と、
前記レーザー光源装置から射出された光を画像信号に応じて変調する光変調部と、
前記光変調部により形成された画像を投写する投写光学系と、
を備える画像表示装置。
【請求項１２】
供給される駆動電流に応じて基本波光を射出する基本光源と、前記基本波光を入射して波長変換を行うことによって変換光を生成する波長変換素子と、を備えたレーザー光源装置において、前記変換光の光量を増加させるための、レーザー光源装置制御方法であって、
（ａ）前記駆動電流のパルス幅を狭くすると共に、前記駆動電流のピーク電流を増加させる工程
を備えるレーザー光源装置制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長変換素子を備えたレーザー光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プロジェクターやモニター装置等の照明用光源として、高効率なレーザー光源装置が用いられることがある。このレーザー光源装置として、非線形光学結晶等から成る波長変換素子を備え、この波長変換素子において赤外線を可視光（例えば、緑色光や青色光等）に波長変換して射出するものがある（下記特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１００７７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述のような波長変換素子を備えたレーザー光源装置では、より明るく照明するために、レーザー光源（例えば、半導体レーザーレイや固体レーザー装置等）に供給する電力量を増加させて、レーザー光源から射出する光量を増加させるようにしていた。それゆえ、より多くの電力を供給可能とするために、電力供給回路の規模が大きくなり、また、電力供給回路を構成する素子として、耐電流性能の高い素子を用いることとなり、製造コストの上昇を招いていた。また、レーザー光源装置を駆動するのに、用途に応じた好ましい制御モードで駆動させたいという要請があった。
【０００５】
本発明は、波長変換素子を備えるレーザー光源装置において、電力供給回路の規模が非常に大きくなってしまうことを抑制することを第１の目的とする。また、用途に応じた好ましい制御モードで駆動することが可能な技術を提供することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的の少なくとも一部を達成するために、本発明の第１のレーザー光源装置は、供給される駆動電流に応じて第１と第２の基本波光を射出する第１と第２の基本光源と、前記第１と第２の基本波光を入射して波長変換を行うことによって第１と第２の変換光を生成する波長変換素子と、を有する光源部と、各基本光源に供給される駆動電流を制御可能な駆動電流制御部と、
を備え、前記第１と第２の基本光源は、前記第１と第２の変換光が略同一色を有し、かつ、前記第１と第２の変換光の光量がピークとなるタイミングが互いに重ならないように前記基本波光を射出することを要旨とする。
【０００７】
本発明の第１のレーザー光源装置では、略同一色の光である第１と第２の変換光の光量がピークとなるタイミングが互いに重ならないので、これら第１と第２の変換光の光量がピークとなるタイミングが互いに重なる場合に比べて、電力供給回路規模が非常に大きくなってしまうことを抑制することができる。なお、「略同一色」とは、波長が略同一であることを意味し、さらには、人間として略同一と知覚できる所定の色の波長範囲に属していることをも含む広い意味を有する。
【０００８】
上記第１のレーザー光源装置において、前記駆動電流制御部は、前記第１と第２の基本光源にそれぞれ供給される駆動電流のピークのタイミングが重ならないように、各基本光源に供給される前記駆動電流を制御するようにしてもよい。
【０００９】
このような構成とすることで、第１と第２の基本光源に供給する駆動電流のピークのタイミングが互いに重なる場合に比べて、電力供給回路規模が非常に大きくなってしまうことを抑制することができる。
【００１０】
上記第１のレーザー光源装置において、前記駆動電流制御部は、前記第１と第２の基本光源にそれぞれ供給する駆動電流合計値を、１つ分の基本光源のピーク電流値以下に収めるように制御するようにしてもよい。
【００１１】
このような構成とすることで、必要とする電力量をより抑えることができ、電力供給回路規模が非常に大きくなってしまうことを抑制することができる。
【００１２】
上記第１のレーザー光源装置は、第１の光源部と第２の光源部とを含む複数の前記光源部を備え、前記第１の光源部と前記第２の光源部とは、前記変換光として互いに異なる色の光を射出し、前記駆動電流制御部は、各光源部間において前記駆動電流が時間的に重ならないように、各基本光源に供給される前記駆動電流を制御するようにしてもよい。
【００１３】
このような構成とすることで、第１と第２の光源部間において駆動電流が時間的に重ならないので、レーザー光源装置から同時に異なる色の光が射出されることを抑制することができる。なお、「異なる色」とは、上述した「略同一色」でない色を意味する。
【００１４】
本発明の第２のレーザー光源装置は、供給される駆動電流に応じて基本波光を射出する基本光源と、前記基本波光を入射して波長変換を行うことによって変換光を生成する波長変換素子と、を有する光源部と、前記基本光源に供給される駆動電流を制御可能な駆動電流制御部と、を備え、前記駆動電流制御部は、前記駆動電流の制御モードとして、互いに前記駆動電流のパルス幅が異なる複数の制御モードを有することを要旨とする。
【００１５】
本発明の第２のレーザー光源装置は、駆動電流のパルス幅が異なる複数の制御モードを有するので、用途に応じた好ましい制御モードを選択して第２のレーザー光源装置を制御することができる。
【００１６】
上記第２のレーザー光源装置において、前記複数の制御モードは、前記パルス幅を狭くすると共に前記ピーク電流を増加させる第１の制御モードを含み、前記駆動電流制御部は、前記変換光の光量を増加させるために、前記第１の制御モードで前記駆動電流を制御するようにしてもよい。
【００１７】
このような構成とすることで、第１の制御モードにおいて、駆動電流のピーク電流を増加させるので、より高いエネルギーの基本波を波長変換素子に入射することによって変換光の光量をより増加させることができると共に、駆動電流のパルス幅を狭くするので、第２のレーザー光源装置に供給する電力量の増加を抑制することができ、電力供給回路規模が非常に大きくなってしまうことを抑制することができる。
【００１８】
上記第２のレーザー光源装置において、前記複数の制御モードは、前記パルス幅は一定のままで前記ピーク電流を増加させる第２の制御モードを含み、前記駆動電流制御部は、前記変換光の光量を増加させるために、前記第２の制御モードで前記駆動電流を制御するようにしてもよい。
【００１９】
このような構成とすることで、第１の制御モードと第２の制御モードとを切り替えて駆動電流を制御することができる。そして、常に第２の制御モードで駆動電流を制御する場合に比べて、第２のレーザー光源装置に供給する電力量を低減することができる。
【００２０】
上記第２のレーザー光源装置において、前記駆動電流制御部は、前記変換光の光量が相対的に高い第１の光量範囲では前記第１の制御モードで前記駆動電流を制御し、前記変換光の光量が相対的に低い第２の光量範囲では前記第２の制御モードで前記駆動電流を制御するようにしてもよい。
【００２１】
このような構成とすることで、第１の光量範囲では比較的高いピーク電流を要することとなるので、第１の制御モードで駆動電流を制御することによって、第２のレーザー光源装置に供給する電力量が非常に大きくなってしまうことを抑制することができる。一方、第２の光量範囲では比較的低いピーク電流で所望の光量を得ることができるので、第２の制御モードで駆動電流を制御しても、第２のレーザー光源装置に供給する電力量が非常に大きくなることはない。したがって、このような構成とすることで、第２のレーザー光源装置に供給する電力量が非常に大きくなってしまうことを抑制することができる。
【００２２】
上記第２のレーザー光源装置は、互いに異なる色の光を射出する複数の前記光源部を備え、前記駆動電流制御部は、各色ごとに、その色の光を射出する前記光源部に供給される前記駆動電流のパルス幅とピーク電流とを制御するようにしてもよい。
【００２３】
このような構成とすることで、第２のレーザー光源装置を画像表示用照明として用いる際に、各色ごとに明るさを調整することができる。したがって、供給する電力量の増加を抑制しつつ明るさの調整によってホワイトバランスを調整することができる。それゆえ、各色の階調値をほとんど変更せずにホワイトバランスの調整を行うことができるので、画像本来の色味を維持したままホワイトバランスのとれた画像を表示することが可能となる。
【００２４】
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、上述した第１，２のレーザー光源装置としての構成の他、上記第１，２のレーザー光源装置を備えるモニター装置や画像表示装置として構成することもできる。また、これら装置発明の態様に限ることなく、レーザー光源装置制御方法や、レーザー光源装置制御方法又はレーザー光源装置及びモニター装置並びに画像表示装置の機能を実現するためのコンピュータープログラム、そのコンピュータープログラムを記録した記録媒体、そのコンピュータープログラムを含み搬送波内に具現化されたデータ信号、等の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施例としてのレーザー光源装置の概略構成と、半導体レーザー素子２１ａの概略構成と、を示す説明図である。
【図２】図１（Ａ）に示す波長変換素子２３の波長変換効率特性を模式的に示す説明図である。
【図３】図１（Ａ）に示す出力ミラー２４の反射特性を模式的に示す説明図である。
【図４】レーザー光源装置１００から射出する光量を増やし、通常状態よりも明るく照らす場合の駆動電流の経時変化と、さらに光量を増加してより明るく照らす場合の駆動電流の経時変化と、を示す説明図である。
【図５】第２の実施例における駆動電流の経時変化を示す説明図である。
【図６】図５の状態よりもさらに光量を増加してより明るく照らす場合の駆動電流の経時変化を示す説明図である。
【図７】第３の実施例における駆動電流の経時変化を示す説明図である。
【図８】第４の実施例におけるレーザー光源装置の概略構成を示す説明図である。
【図９】第４の実施例において、通常状態よりも明るく照らす場合における駆動電流の経時変化と、さらに明るく照らす場合の駆動電流の経時変化と、を示す説明図である。
【図１０】本発明のレーザー光源装置を適用したモニター装置の概略構成図である。
【図１１】本発明のレーザー光源装置を適用したプロジェクターの概略構成図である。
【図１２】第７の実施例における各半導体レーザー素子２１ａ〜２１ｄに供給される駆動電流の経時変化を示す説明図である。
【図１３】図１２に示す駆動電流が各半導体レーザー素子２１ａ〜２１ｄに供給された場合に射出される光Ｗ３ａ，Ｗ３ｂ，Ｗ３ｃ，Ｗ３ｄの光量変化を示す説明図である。
【図１４】半導体レーザー素子２１ａ〜２１ｄに供給される駆動電流の他のパターン例を模式的に示す説明図である。
【図１５】本発明のレーザー光源装置を適用したプロジェクターの概略構成図である。
【図１６】図１５に示す３つのレーザー光源装置９０Ｒ，９０Ｇ，９０Ｂと駆動電流制御回路２５との詳細構成を示す説明図である。
【図１７】図１６の各レーザー光源ユニットＲＳ１〜ＲＳｎ，ＧＳ１〜ＧＳｎ，ＢＳ１〜ＢＳｎに供給される駆動電流を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明を実施するための最良の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．第１の実施例：
Ｂ．第２の実施例：
Ｃ．第３の実施例：
Ｄ．第４の実施例：
Ｅ．第５の実施例：
Ｆ．第６の実施例：
Ｇ．第７の実施例：
Ｈ．第８の実施例：
Ｉ．変形例：
【００２７】
Ａ．第１の実施例：
図１（Ａ）は、本発明の一実施例としてのレーザー光源装置の概略構成を示す説明図である。このレーザー光源装置１００は、外部共振型のレーザー光源装置であって、４つの半導体レーザー素子２１ａ〜２１ｄと、各半導体レーザー素子２１ａ〜２１ｄに対応したトランジスター２２ａ〜２２ｄと、各トランジスター２２ａ〜２２ｄのベース電極と接続された駆動電流制御回路２５と、波長変換素子２３と、出力ミラー２４と、を備えている。４つの半導体レーザー素子２１ａ〜２１ｄはＸ軸方向に一列に並んでおり、一次元のアレイ構造を形成する。なお、半導体レーザー素子２１ａ〜２１ｄと、波長変換素子２３と、出力ミラー２４と、を含む装置部分を「光源部」とも呼ぶ。
【００２８】
図１（Ｂ）は、図１（Ａ）に示す半導体レーザー素子２１ａの概略構成を示す説明図である。半導体レーザー素子２１ａは、面発光型のレーザー素子であり、共振用ミラー３１と、内部共振用ミラー３２と、クラッド層及び活性層等からなるレーザー媒質３３と、を備えている。レーザー素子２１ａは、共振用ミラー３１と内部共振用ミラー３２との間で共振（以下、「内部共振」と呼ぶ）して得られるレーザー光（以下、「基本レーザー光」と呼ぶ。ただし、完全な共振ではなく非常に弱い共振により得られた自然放出に近い光も含む）をＹ軸方向に射出する。内部共振用ミラー３２は、内部共振した光の一部（基本レーザー光）を透過して、出力窓の役割を果たす。基本レーザー光は、波長が１０６４ｎｍの赤外線である。共振用ミラー３１は、全反射ミラーであり、内部共振に用いられると共に、出力ミラー２４（図１（Ａ））と対をなして外部共振器を構成する。半導体レーザー素子２１ａには、トランジスター２２ａ（図１（Ａ））を介して駆動電流が供給され、前述のように内部共振を行って基本レーザー光を射出する。このとき、供給される駆動電流の大きさに比例して基本レーザー光のエネルギーの大きさが変化する。すなわち、半導体レーザー素子２１ａは、より大きな駆動電流を供給されると、より大きなエネルギーの基本レーザー光を射出する。なお、他の半導体レーザー素子２１ｂ〜２１ｄは、以上説明した半導体レーザー素子２１ａの構成と同じ構成を有する。
【００２９】
駆動電流制御回路２５（図１（Ａ））は、各半導体レーザー素子２１ａ〜２１ｄに供給する駆動電流について制御を行う。具体的には、各トランジスター２２ａ〜２２ｄのベース電圧を制御することで、各半導体レーザー素子２１ａ〜２１ｄに供給される駆動電流を制御する。したがって、レーザー光源装置１００では、駆動電流制御回路２５を用いて駆動電流を制御することで、各半導体レーザー素子２１ａ〜２１ｄから射出される基本波光のエネルギーの大きさを制御することができる。なお、各トランジスター２２ａ〜２２ｄとして、バイポーラトランジスターや、電界効果トランジスター（FET, Field effect transistor）を採用することができる。
【００３０】
波長変換素子２３（図１（Ａ））は、第２高調波発生（ＳＨＧ：Second Harmonic Generation）の現象、すなわち、２個の光子が２倍の振動数をもつ１つの光子に変換される（１／２の波長の光に変換される）２次の非線形光学現象を引き起こす素子であり、強誘電体材料に分極反転構造が形成されたものである。例えば、波長変換素子２３として、ＰＰＬＮ（Periodically Poled LiNb3）を用いることができる。
【００３１】
図２は、図１（Ａ）に示す波長変換素子２３の波長変換効率特性を模式的に示す説明図である。波長変換素子２３は、入力される光のエネルギー密度に応じて波長変換効率が変化する。具体的には、波長変換素子２３は、入力光のエネルギー密度が高いほど、より多くの光について波長変換を行い、波長変換された光をより多く射出する。図２の例では、エネルギー密度がＤ１（Ｗ／ｍ2）からＤ２（Ｗ／ｍ2）（＞Ｄ１）に上昇した場合に、変換効率はＥ１（％）からＥ２（％）（＞Ｅ２）に上昇している。ここで、波長変換素子２３の変換特性において、エネルギー密度と変換効率とは線形比例しておらず、エネルギー密度の増加に伴い変換効率が指数的に増加している。図２の例では、エネルギー密度がＤ１（Ｗ／ｍ2）からＤ２（Ｗ／ｍ2）に２倍に増加した場合に、変換効率はＥ１（％）からＥ２（％）に４倍に増加している。したがって、波長変換素子２３では、エネルギー密度が２倍に増加すると、波長変換光の光量は４倍に増加することとなる。
【００３２】
図３は、図１（Ａ）に示す出力ミラー２４の反射特性を模式的に示す説明図である。出力ミラー２４は、ガラス基板に誘電体薄膜層（ＴｉＯ2層やＳｉＯ2層など）が形成されて構成されている。そして、出力ミラー２４は、１０６４ｎｍを中心波長とする所定の幅の波長域において局域的に高い反射率を示し、その他の波長域では低い反射率を示す。
【００３３】
上述したように、レーザー光源装置１００（図１（Ａ））は外部共振型のレーザー光源である。ここで、「外部共振型」とは、半導体レーザー素子２１ａ〜２１ｄから射出される光を、半導体レーザー素子２１ａ〜２１ｄの外部に設けられた共振器によって共振させて増幅する方式であることを示す。すなわち、レーザー光源装置１００では、半導体レーザー素子２１ａ〜２１ｄから射出される基本レーザー光を、出力ミラー２４と共振用ミラー３１（図１（Ｂ））とで構成される外部共振器を用いて更に共振して増幅させ、より高い出力のレーザー光として射出する。
【００３４】
具体的には、半導体レーザー素子２１ａについて代表して説明すると、半導体レーザー素子２１ａ（図１（Ａ））から射出した基本レーザー光Ｗ１ａ（波長：１０６４ｎｍ）は、波長変換素子２３に入力する。そして、波長変換素子２３において、基本レーザー光Ｗ１ａの一部は、波長が５３２ｎｍの光（緑色光）に変換される。なお、この波長変換は、基本レーザー光Ｗ１ａのエネルギー密度に応じた変換効率（＜１００％）で行われる。したがって、波長変換素子２３から射出される光Ｗ２ａには、波長変換後の光（波長：５３２ｎｍ）と波長変換されなかった光（波長：１０６４ｎｍ）とが含まれている。そして、光Ｗ２ａに含まれる波長が５３２ｎｍの光は、ほとんどが出力ミラー２４を透過して（図３参照）、光Ｗ３ａとしてレーザー光源装置１００の外部へと射出される。一方、光Ｗ２ａに含まれる波長が１０６４ｎｍの光は、出力ミラー２４において反射され（図３参照）、その反射光Ｒ１ａは、波長変換素子２３を透過して半導体レーザー素子２１ａに戻り、内部共振用ミラー３２（図１（Ｂ））で反射されて再び波長変換素子２３に向かって射出されることとなる。以上の動作は、半導体レーザー素子２１ｂ〜２１ｄについても同様に実行される。なお、各半導体レーザー素子２１ａ〜２１ｄは、波長変換後の光として完全に同一色の光を射出する構成に限らず、略同一色の光を射出する構成とすることもできる。「略同一色」とは、波長が略同一であることを意味し、さらには、人間として略同一と知覚できる所定の色の波長範囲に属していることをも含む広い意味を有する。例えば、上述したように波長変換後の光が緑色光であれば、光Ｗ３ａ〜Ｗ３ｄは、概ね４９５ｎｍ〜５８５ｎｍの波長域内の任意の波長の光である構成とすることもできる。
【００３５】
図４（Ａ）は、レーザー光源装置１００から射出する光量を増やし、通常状態よりも明るく照らす場合の駆動電流の経時変化を示す説明図である。図４（Ａ）において、横軸は時刻を示し、縦軸は駆動電流を示す。通常状態においては、駆動電流制御回路２５（図１（Ａ））は、トランジスター２２ａ〜２２ｄを常にオンさせて、一定の駆動電流を半導体レーザー素子２１ａ〜２１ｄに供給するように制御する。図４（Ａ）の例では、通常状態において、各半導体レーザー素子２１ａ〜２１ｄに対して駆動電流（電流値Ｉ０）を常に供給するようにしている。このとき、レーザー光源装置１００に対して射出する光量を増やして明るく照らす旨の指示があると、駆動電流制御回路２５は、パルス状の駆動電流を半導体レーザー素子２１ａ〜２１ｄに供給するようにトランジスター２２ａ〜２２ｄを制御する。図４（Ａ）の例では、デューティ比が０．５であり、ピーク電流値がＩ１のパルス状の駆動電流が半導体レーザー素子２１ａ〜２１ｄに供給されている。なお、電流値Ｉ１は、電流値Ｉ０の２倍であるものとする。また、各半導体レーザー素子２１ａ〜２１ｄには、互いに同じタイミングで同じ電流値の駆動電流が供給されるものとする。
【００３６】
この場合、駆動電流の値がＩ０からＩ１に増加するので、波長変換素子２３に入射する基本レーザー光のＷ１ａ〜Ｗ１ｄのエネルギーは増加する。このとき、波長変換素子２３において、基本レーザー光Ｗ１ａ〜Ｗ１ｄの照射面積はほとんど変わらないので、基本レーザー光Ｗ１ａ〜Ｗ１ｄのエネルギー密度は増加することとなる。したがって、図２に示すように、波長変換素子２３における波長変換効率は指数的に増加し、波長変換後の光（波長：５３２ｎｍ）の光量が増加することとなる。それゆえ、レーザー光源装置１００から射出される光Ｗ３ａ〜Ｗ３ｄの光量が増加して、より明るく照らすことが可能となる。
【００３７】
以上のようにしてレーザー光源装置１００から射出される光量を増加した場合の供給電力量について検討する。図４（Ａ）の例では、通常状態に比べて明るく照らす場合に、通常状態と比較して、デューティ比が１／２になり、電流は２倍となっている。したがって、電圧が一定であるとすると、供給電力量は通常状態と同じとなる。
【００３８】
図４（Ｂ）は、図４（Ａ）の状態よりもさらに光量を増加して、より明るく照らす場合の駆動電流の経時変化を示す説明図である。なお、図４（Ｂ）における横軸及び縦軸は、図４（Ａ）における横軸及び縦軸と同じである。レーザー光源装置１００に対して、さらに明るく照らす旨の指示があると、駆動電流制御回路２５は、図４（Ａ）に比べてさらにピーク電流を増加すると共に、パルス幅を狭く（デューティ比を小さく）するようにトランジスター２２ａ〜２２ｄを制御する。図４（Ｂ）の例では、ピーク電流の値Ｉ２は、電流値Ｉ１のおよそ１．５倍となり、デューティ比はおよそ２／３になっている。この場合、波長変換素子２３における基本レーザー光Ｗ１ａ〜Ｗ１ｄのエネルギー密度は、図４（Ａ）の場合に比べてより高くなり、波長変換素子２３における変換効率もより高くなる。それゆえ、出力ミラー２４から射出される光Ｗ３ａ〜Ｗ３ｄの光量が増加し、図４（Ａ）の場合に比べて、より明るく照らすことが可能となる。
【００３９】
以上説明したように、波長変換素子２３では、入射する光のエネルギー密度が高くなると波長変換効率が高くなる。それゆえ、レーザー光源装置１００では、半導体レーザー素子２１ａ〜２１ｄに供給する電流をパルス状とし、ピーク電流を増加させることで、基本レーザー光のエネルギーを増加させて、波長変換素子２３における変換効率を増加させるようにしている。それゆえ、波長変換された光の光量を増加することができ、レーザー光源装置１００から射出する光Ｗ３ａ〜Ｗ３ｄの光量を増加させることができる。このとき、駆動電流のパルス幅（デューティ比）を小さくするように制御するので、レーザー光源装置１００から射出する光量を増加しつつ、供給する電力量の増加を抑制することができる。
【００４０】
Ｂ．第２の実施例：
図５は、第２の実施例における駆動電流の経時変化を示す説明図である。図５における横軸及び縦軸は図４における横軸及び縦軸と同じである。また、図５では、各半導体レーザー素子２１ａ〜２１ｄごとの駆動電流の経時変化を示す。本実施例では、各半導体レーザー素子２１ａ〜２１ｄに供給される駆動電流のパルスの時間的位置が互いに異なる点において、第１の実施例と異なり、他の構成については第１の実施例と同じである。
【００４１】
図５に示すように、各半導体レーザー素子２１ａ〜２１ｄには、第１の実施例と同様に、パルス状の駆動電流が供給されている。しかしながら、第１の実施例と異なり、各半導体レーザー素子２１ａ〜２１ｄに供給される駆動電流のパルスの時間的位置は互いに異なり、各パルスは他のパルスと時間的に重なっていない。なお、各半導体レーザー素子２１ａ〜２１ｄに供給される駆動電流のデューティ比はいずれも０．２５であり、ピーク電流値はいずれもＩ３である。
【００４２】
このような構成とすることで、各半導体レーザー素子２１ａ〜２１ｄが並列接続している構成であっても、レーザー光源装置１００に供給されるピーク電流値は、Ｉ３に抑えられる。なお、仮に、第１の実施例のように、各半導体レーザー素子２１ａの駆動電流のパルスの時間的位置を一致させた場合には、半導体レーザー素子２１ａ〜２１ｄが並列接続しているので、レーザー光源装置１００に供給されるピーク電流値は、Ｉ３の４倍となってしまう。したがって、上記のような構成とすることで、駆動電流を供給するための回路を構成する素子として、耐電流性能が非常に高い素子を用いることなくレーザー光源装置１００を構成することができ、レーザー光源装置１００の製造コストの上昇を抑えることができる。
【００４３】
図６は、図５の状態よりもさらに光量を増加して、より明るく照らす場合の駆動電流の経時変化を示す説明図である。なお、図６における横軸及び縦軸は、図５における横軸及び縦軸と同じである。また、図５に示す駆動電流の経時変化を比較のために破線で示している。図６の例では、図５の場合に比べて、パルスのピーク電流値をＩ３からＩ５に増加している。従って、波長変換素子２３において波長変換される光の量が増加し、レーザー光源装置１００から射出する光量も増えることとなる。一方、デューティ比は、図５の場合に比べて小さくなっているので、レーザー光源装置１００に供給される電力量を図５の場合と同程度とすることができる。また、図５の場合に比べて、デューティ比が小さくなっているので、各半導体レーザー素子２１ａ〜２１ｄに供給される駆動電流のパルスは、図５の場合と同様に、互いに時間的に重ならないこととなる。したがって、図５の例と同様に、レーザー光源装置１００全体として供給される電流のピーク値が非常に高くなってしまうことを抑制することができる。
【００４４】
Ｃ．第３の実施例：
図７は、第３の実施例における駆動電流の経時変化を示す説明図である。図７における横軸及び縦軸は図６における横軸及び縦軸と同じである。また、図７では、各半導体レーザー素子２１ａ〜２１ｄごとの駆動電流の経時変化を示す。上述した各実施例では、レーザー光源装置１００がより明るく照らす場合には、駆動電流のピーク電流と、デューティ比（パルス幅）と、をいずれも変化させるようにしていた。なお、このように駆動電流のピーク電流とデューティ比とをいずれも変化させる駆動電流の制御モードを、以下において「デューティ比調整モード」と呼ぶ。これに対して、本実施例では、レーザー光源装置において、デューティ比調整モードの他に、デューティ比（パルス幅）は一定にしたままピーク電流のみ変化させる制御モード（以下、「ピーク電流値調整モード」が予め設定されている。そして、レーザー光源装置では、これらのピーク電流値調整モードとデューティ比調整モードとを切り替えて駆動電流を制御する。なお、その他の構成については、第２の実施例と同じである。
【００４５】
駆動電流の制御モードの切り替えは、以下のごとく行われる。すなわち、レーザー光源装置１００に対して明るく照らす旨の指示があった際に、その指示された明るさが、所定のしきい値よりも低い（暗い）場合には、ピーク電流値調整モードで駆動電流を制御し、指示された明るさがしきい値よりも高い（明るい）場合には、デューティ比調整モードで駆動電流を制御する。
【００４６】
図７の例では、第２の実施例（図５）と同様に、各半導体レーザー素子２１ａ〜２１ｄに対して、パルスの時間的位置が互いに異なる駆動電流が供給されており、通常状態（破線）におけるピーク電流値はＩ３である。かかる通常状態において明るく照らす旨の指示があり、指示された明るさが所定のしきい値よりも低い（暗い）場合には、駆動電流制御回路２５は、ピーク電流値調整モードで駆動電流を制御する。図７の例では、デューティ比はそのままで、ピーク電流値がＩ３からＩ４に上昇している。一方、通常状態において指示された明るさが所定のしきい値よりも高い（明るい）場合には、駆動電流制御回路２５は、第２の実施例と同様にデューティ比調整モードで駆動電流を制御する。図７の例では、デューティ比が小さくなり、ピーク電流値がＩ３からＩ５に上昇している。
【００４７】
以上説明した構成は、第２の実施例（図５）と同様に、各半導体レーザー素子２１ａ〜２１ｄに対して、パルスの時間的位置が互いに異なる駆動電流が供給される構成であった。これに限らず、第１の実施例（図４）と同様に、各半導体レーザー素子２１ａ〜２１ｄに対して、パルスの時間的位置が同一となる駆動電流が供給される構成においても、デューティ比調整モードとピーク電流値調整モードとを切り替えて駆動電流を制御するようにしてもよい。
【００４８】
なお、上述したデューティ比調整モードが請求項における第１の制御モードに相当し、ピーク電流値制御モードが請求項における第２の制御モードに相当する。また、明るさが所定のしきい値よりも低い（暗い）範囲が、請求項における第１の光量範囲に相当し、明るさが所定のしきい値よりも高い（明るい）範囲が、請求項における第２の光量範囲に相当する。
【００４９】
以上のように、指示された明るさに応じて、デューティ比調整モードとピーク電流値調整モードとを切り替えて駆動電流を制御する構成であっても、常にピーク電流値調整モードで駆動電流を制御する構成に比べて、レーザー光源装置１００に供給する電力量を減らすことが可能となる。
【００５０】
Ｄ．第４の実施例：
図８は、第４の実施例におけるレーザー光源装置の概略構成を示す説明図である。このレーザー光源装置１００ａは、半導体レーザー素子の数と、駆動電力供給用のトランジスターの数と、波長変換素子の数と、出力ミラーの数とが、いずれも３つである点、及び３つの半導体レーザー素子の射出する基本レーザー光の波長が互いに異なる点において、レーザー光源装置１００（図１）と異なり、他の構成については、第１の実施例と同じである。
【００５１】
半導体レーザー素子３１ｒは、波長が１２７０ｎｍの基本レーザー光Ｗ１１ｒを射出する。波長変換素子２３ｒにおいて、基本レーザー光Ｗ１１ｒの一部は、波長が６３５ｎｍの光（赤色光）に変換され、光Ｗ１２ｒとして射出される。ここで、ミラー２４ｒの反射特性は、局域的に高い反射率を示す中心波長が１２７０ｎｍである点において、出力ミラー２４（図１）の反射特性（図３）と異なる。従って、光Ｗ１２ｒのうち、波長が６３５ｎｍの赤色光はミラー２４ｒを透過して、レーザー光源装置１００ａの外部へと射出される。一方、光Ｗ１２ｒに含まれる１２７０ｎｍの光は、ミラー２４ｒにおいて反射されて半導体レーザー素子３１ｒに向かう。
【００５２】
半導体レーザー素子３１ｇは、半導体レーザー素子２１ａ〜２１ｄと同様に、波長が１０６４ｎｍの基本レーザー光Ｗ１１ｇを射出する。波長変換素子２３ｇにおいて、基本レーザー光Ｗ１１ｇの一部は、波長が５３２ｎｍの光（緑色光）に変換され、光Ｗ１２ｇとして射出される。ここで、ミラー２４ｇの反射特性は、出力ミラー２４（図１）の反射特性（図３）と同じである。従って、光Ｗ１２ｇのうち、波長が５３２ｎｍの緑色光はミラー２４ｇを透過して、レーザー光源装置１００ａの外部へと射出される。一方、光Ｗ１２ｇに含まれる１０６４ｎｍの光は、ミラー２４ｇにおいて反射されて半導体レーザー素子３１ｇに向かう。
【００５３】
半導体レーザー素子３１ｂは、波長が９００ｎｍの基本レーザー光Ｗ１１ｂを射出する。波長変換素子２３ｂにおいて、基本レーザー光Ｗ１１ｂの一部は、波長が４５０ｎｍの光（青色光）に変換され、光Ｗ１２ｂとして射出される。ここで、ミラー２４ｂの反射特性は、局域的に高い反射率を示す中心波長が９００ｎｍである点において、出力ミラー２４（図１）の反射特性（図３）と異なる。従って、光Ｗ１２ｂのうち、波長が４５０ｎｍの青色光はミラー２４ｂを透過して、レーザー光源装置１００ａの外部へと射出される。一方、光Ｗ１２ｂに含まれる９００ｎｍの光は、ミラー２４ｂにおいて反射されて半導体レーザー素子３１ｂに向かう。
【００５４】
このようにレーザー光源装置１００ａは、赤色光と緑色光と青色光とを射出するので、例えば、画像データ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）に基づいて液晶パネルで光を変調するプロジェクター等の画像表示装置用光源として、レーザー光源装置１００ａを用いることができる。
【００５５】
半導体レーザー素子３１ｒには、トランジスター２２Ｒが接続されている。そして、第１の実施例と同様に、駆動電流制御回路２５は、かかるトランジスター２２Ｒを制御することで、半導体レーザー素子３１ｒに供給される駆動電流を制御することができる。同様にして、半導体レーザー素子３１Ｇ（３１Ｂ）には、トランジスター２２Ｇ（２２Ｂ）が接続され、駆動電流制御回路２５は、トランジスター２２Ｇ（２２Ｂ）を制御することで、半導体レーザー素子３１Ｇ（３１Ｂ）に供給される駆動電流を制御することができる。
【００５６】
図９（Ａ）は、第３の実施例において、通常状態よりも明るく照らす場合における駆動電流の経時変化を示す説明図である。図９（Ａ）における横軸及び縦軸は、図４における横軸及び縦軸と同じである。図９（Ａ）の例では、各半導体レーザー素子３１ｒ，３１ｇ，３１ｂに供給される駆動電流のパルス（Ｒ，Ｇ，Ｂ）は、互いにパルス幅（デューティ比）及びピーク電流（Ｉ１１）が一致すると共に、パルスの時間的位置が一致している。
【００５７】
図９（Ｂ）は、レーザー光源装置１００ａから射出する光量を増やし、図９（Ａ）の状態よりも明るく照らす場合の駆動電流の経時変化を示す説明図である。なお、図９（Ａ）に示す駆動電流の経時変化を比較のために破線で示している。図９（Ｂ）の例では、半導体レーザー素子３１ｒに供給される駆動電流パルス（Ｒ）と、半導体レーザー素子３１ｂに供給される駆動電流パルス（Ｂ）とは、いずれも図９（Ａ）の状態に比べて、ピーク電流値（Ｉ１２）が大きくなり、かつ、デューティ比が小さくなっている。同様にして、半導体レーザー素子３１ｇに供給される駆動電流パルス（Ｇ）も、図９（Ａ）の状態に比べて、ピーク電流値（Ｉ１３）が大きくなり、かつ、デューティ比が小さくなっている。しかしながら、図９（Ａ）の状態と異なり、半導体レーザー素子３１ｇに供給される駆動電流パルスのピーク電流（Ｉ１３）は、他の半導体レーザー素子３１ｒ，３１ｂに供給される駆動電流パルスのピーク電流（Ｉ１２）よりも大きくなっている。このように駆動電流を制御するのは、以下の理由による。
【００５８】
すなわち、レーザー光源装置１００ａでは、光量を増加させて非常に明るく照らす場合に、照射光において赤み及び青みが強くなる特性を有している。そこで、レーザー光源装置１００ａでは、半導体レーザー素子３１ｇに供給する駆動電流のピーク電流値を、他の半導体レーザー素子３１ｒ，３１ｂに供給する駆動電流のピーク電流値よりも高くして、レーザー光源装置１００ａから射出する光Ｗ１３ｇ（緑色光）の光量をより増加することでホワイトバランスを調整するようにしている。
【００５９】
以上説明したように、レーザー光源装置１００ａでは、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色の光を射出するための半導体レーザー素子３１ｒ，３１ｇ，３１ｂを、それぞれ別々に設けており、各駆動電流のピーク電流値及びパルス幅（デューティ比）を個別的に調整するようにしている。従って、これらの半導体レーザー素子３１ｒ，３１ｇ，３１ｂに供給する駆動電流を制御することで、供給電力量の増加を抑制しつつ照射光のホワイトバランスを調整することが可能となる。
【００６０】
Ｅ．第５の実施例：
図１０は、本発明のレーザー光源装置を適用したモニター装置の概略構成図である。このモニター装置４００は、装置本体４１０と、光伝送部４２０と、を備えている。装置本体４１０は、上述した第１の実施例におけるレーザー光源装置１００（図１）を備えている。また、装置本体４１０は、集光レンズ３５０と、カメラ４１１と、を備えている。
【００６１】
光伝送部４２０は、光を送る側のライトガイド４２１と、光を受ける側のライトガイド４２２と、を備えている。各ライドガイド４２１，４２２は、多数本の光ファイバを束ねたものであり、レーザー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の入射側にはレーザー光源装置１００が配置され、他方の射出側には拡散板４２３が配置されている。光を受ける側のライトガイド４２２の入射側には結像レンズ４２４が配置されている。
【００６２】
レーザー光源装置１００から射出されたレーザー光は、集光レンズ３５０で集められ、ライトガイド４２１を伝って拡散板４２３により拡散されて被写体を照射する。そして、被写体からの反射光は、結像レンズ４２４に入射して、ライトガイド４２２を伝ってカメラ４１１に送られる。このようにして、レーザー光源装置１００により射出したレーザー光によって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。なお、モニター装置４００において、レーザー光源装置１００に代えて、上述したレーザー光源装置１００ａ（図８）を備えるようにしてもよい。
【００６３】
Ｆ．第６の実施例：
図１１は、本発明のレーザー光源装置を適用したプロジェクターの概略構成図である。このプロジェクター５００は、赤色光を射出するレーザー光源装置１００Ｒと、緑色光を射出するレーザー光源装置１００Ｇと、青色光を射出するレーザー光源装置１００Ｂと、を備えている。レーザー光源装置１００Ｒは、レーザー素子の射出する基本レーザー光の波長が１２７０ｎｍである点においてレーザー光源装置１００（図１）と異なる。さらに、レーザー光源装置１０００Ｒは、波長変換素子において波長が６３５ｎｍの赤色光に波長変換される点、出力ミラーにおいて局域的に高い反射率を示す中心波長が１２７０ｎｍである点において、レーザー光源装置１００と異なる。レーザー光源装置１００Ｇは、レーザー光源装置１００（図１）と同じ構成である。レーザー光源装置１００Ｂは、レーザー素子の射出する基本レーザー光の波長が９００ｎｍである点においてレーザー光源装置１００（図１）と異なる。さらに、レーザー光源装置１００Ｂは、波長変換素子において波長が４５０ｎｍの青色光に波長変換される点、出力ミラーにおいて局域的に高い反射率を示す中心波長が９００ｎｍである点において、レーザー光源装置１００と異なる。
【００６４】
また、プロジェクター５００は、各レーザー光源装置１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂから射出された各色のレーザー光ＬＢｒ，ＬＢｇ，ＬＢｂをパソコン（図示省略）等から送られてきた画像信号に応じてそれぞれ変調する液晶ライトバルブ５０４Ｒ，５０４Ｇ，５０４Ｂを備えている。また、プロジェクター５００は、液晶ライトバルブ５０４Ｒ，５０４Ｇ，５０４Ｂから射出された光を合成するクロスダイクロイックプリズム５０６と、投写レンズ５０７と、を備えている。
【００６５】
さらに、プロジェクター５００は、レーザー光源装置１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂから射出されたレーザー光の照度分布を均一化させるため、各レーザー光源装置１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂよりも光路下流側に、均一化光学系５０２Ｒ，５０２Ｇ，５０２Ｂが配置されている。プロジェクター５００は、これらの均一化光学系５０２Ｒ，５０２Ｇ，５０２Ｂによって照度分布が均一化された光で液晶ライトバルブ５０４Ｒ，５０４Ｇ，５０４Ｂを照射している。なお、均一化光学系５０２Ｒ，５０２Ｇ，５０２Ｂは、例えば、ホログラムとフィールドレンズとの組み合わせによって構成することができる。
【００６６】
各液晶ライトバルブ５０４Ｒ，５０４Ｇ，５０４Ｂによって変調された３つの色光は、クロスダイクロイックプリズム５０６に入射する。このクロスダイクロイックプリズム５０６は、４つの直角プリズムを貼り合わせて形成され、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に配置されている。そして、合成された光は投写レンズ５０７によってスクリーン５１０上に投写され、拡大された画像が表示される。
【００６７】
以上の構成を有するプロジェクター５００では、各レーザー光源装置１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂにおいて、供給電力量の増加を抑制しつつ、照射光の明るさを明るくすることができる。従って、プロジェクター５００全体としても、供給電力量の増加を抑えつつ、表示する画像の明るさをより明るくすることが可能となる。
【００６８】
Ｇ．第７の実施例：
図１２は、第７の実施例における各半導体レーザー素子２１ａ〜２１ｄに供給される駆動電流の経時変化を示す説明図である。本実施例では、各半導体レーザー素子２１ａ〜２１ｄに供給される駆動電流のパルスが互いに時間的に重なる点において、第２の実施例と異なり、他の構成については第２の実施例と同じである。
【００６９】
具体的には、例えば、半導体レーザー素子２１ｂに供給される駆動電流（図１２の上から２段目）を代表して説明すると、半導体レーザー素子２１ｂに供給される駆動電流のパルスは、半導体レーザー素子２１ａの駆動電流パルス（破線で示す）と時間的に重なっている。このとき、半導体レーザー素子２１ａの駆動電流パルスのピークとなる期間と、半導体レーザー素子２１ｂの駆動電流パルスのピークとなる期間とは互いに重なっていない。また、２つの駆動電流パルスが重なる期間（以下「重なり期間」と呼ぶ）において、２つ駆動電流の合計値は、１つ分の駆動電流パルスのピーク電流値Ｉ３（１００％）よりも低くなるように構成されている。ここで、「ピーク電流値」とは、各半導体レーザー素子２１ａ〜２１ｄの出力を変えたときに最大となる電流値を意味する。ただし、「ピーク電流値」を半導体レーザー素子２１ａ〜２１ｄに供給し得る最大電流値を意味するものとして、２つの駆動電流値の合計値がかかる最大電流値よりも低くなるように構成することもできる。
【００７０】
なお、重なり期間以外の期間においても、２つの駆動電流の合計値は、ピーク電流値Ｉ３よりも低くなっている。そして、半導体レーザー素子２１ｂに供給される駆動電流と同様に、半導体レーザー素子２１ｃに供給される駆動電流は、半導体レーザー素子２１ｂに供給される駆動電流と時間的に重なっており、半導体レーザー素子２１ｃに供給される駆動電流は、半導体レーザー素子２１ｄに供給される駆動電流と時間的に重なっている。また、各半導体レーザー素子２１ａ〜２１ｄに供給される駆動電流のピーク期間は互いに重なっていない。
【００７１】
図１３は、図１２に示す駆動電流が各半導体レーザー素子２１ａ〜２１ｄに供給された場合に射出される光Ｗ３ａ，Ｗ３ｂ，Ｗ３ｃ，Ｗ３ｄの光量変化を示す説明図である。なお、半導体レーザー素子２１ａ〜２１ｄに供給される駆動電流（図１２）を破線で記載している。各半導体レーザー素子２１ａ〜２１ｄに対して図１２に示す駆動電流を供給した場合に、レーザー光源装置１００から射出される各光Ｗ３ａ〜Ｗ３ｄの光量のピークとなるタイミングは、図１３に示すように互いに重なっていない。したがって、必要な電力が少なくて済み電力供給回路規模を小さくすることができる。
【００７２】
なお、各半導体レーザー素子２１ａ〜２１ｄに供給する駆動電流のパターンは、上述した図１２に示すパターンに限らず、他のパターンも想定し得る。
【００７３】
図１４は、半導体レーザー素子２１ａ〜２１ｄに供給される駆動電流の他のパターン例を模式的に示す説明図である。図１４では、重なり期間の合計電流値が異なる３つのパターンを記載している。具体的には、重なり期間の合計電流値が最大ピーク電流値以下のパターン（第１パターン）と、重なり期間の合計電流値が常に０であるパターン（第２パターン）と、重なり期間の合計電流値が最大ピーク電流値よりも大きいパターン（第３パターン）とを記載している。各パターンでは、出力の大きさに応じた３つの場合（出力＝大、中、小）について記載している。また、各パターンにおいて、横軸は時間を示しており、パルスは模式的な形状で記載している。また、互いに隣接する半導体レーザー素子に供給する２つのパルスを同じ時間軸上に重ねて記載している。ここで、出力＝小から中には、ピーク電流値はそのままでパルス幅を広げて出力を上げ、出力＝中から大には、パルス幅を狭くしつつピークを上げて出力を上げる（上述したデューティ比調整モード）ものとする。したがって、出力＝大の場合の方が、出力＝中の場合に比べて重なり期間が短くなっている。そして、いずれのパターンにおいても、２つの駆動電流のピークとなる期間は重なっていない。なお、図１４の例では、出力＝大の場合におけるピーク電流値が最大ピーク電流値となっている。
【００７４】
第１のパターンは、図１２に示すパターン同様に、出力＝中，大の場合において、重なり期間の合計電流値が最大ピーク電流値以下となっている。なお、出力＝小の場合には重なり部分は生じていないので、隣接する２つの半導体レーザー素子に供給する駆動電流の合計値は、最大ピーク電流値以下となっている。
【００７５】
第２のパターンは、出力の大きさに関わらず、常に重なり期間が生じないパターンである。このパターンにおいても、第１のパターンにおける出力＝小の場合と同様に、隣接する２つの半導体レーザー素子に供給する駆動電流の合計値は、常に最大ピーク電流値以下となっている。
【００７６】
第３のパターンは、出力＝中，大の場合において、重なり期間の合計電流値が最大ピーク電流値よりも大きくなっている。しかしながら、出力＝小の場合には、隣接する２つの半導体レーザー素子に供給する駆動電流パルスは時間的に重ならず、従って、これら２つの半導体レーザー素子に供給する駆動電流の合計値は最大ピーク電流値以下となっている。第３のパターンにおいても、ほとんどが出力＝小の状態での使用であり、突発的に定格電流値を超えて出力＝中，大となる場合があり得るといった使用を前提とするものであれば、耐電流性能の高い素子は必要とせず、レーザー光源装置の製造コストの上昇を抑制することができる。なお、この場合においても、定格電流値を超えた際の電流値として、絶対最大定格電流値以下に収まっていることが好ましい。
【００７７】
これらのパターンからも理解できるように、２つの駆動電流パルスの重なり期間の長短に関わらず、また、出力状態の如何に関わらず、隣接する半導体レーザー素子において駆動電流のピークとなる期間が重ならないので、レーザー光源装置全体として必要な電力量が非常に高くなってしまうことを抑制することができる。それゆえ、耐電流性能の高い素子は必要とせず、レーザー光源装置の製造コストの上昇を抑制することができる。そして、隣接する２つの半導体レーザー素子に供給する駆動電流の合計値が最大ピーク電流値以下であることが好ましい。
【００７８】
Ｈ．第８の実施例：
図１５は、本発明のレーザー光源装置を適用したプロジェクターの概略構成図である。第８の実施例におけるプロジェクター６００は、以下の４つの相違点において、第６の実施例のプロジェクター５００（図１１）と異なり、他の構成は第６の実施例と同じである。すなわち、液晶ライトバルブが１つである点と、各レーザー光源装置９０Ｒ，９０Ｇ，９０Ｂにおける具体的な構成と、駆動電流回路が１つのみであり各レーザー光源装置９０Ｒ，９０Ｇ，９０Ｂごとに用意されていない点と、各レーザー光源装置９０Ｒ，９０Ｇ，９０Ｂに供給される駆動電流の経時変化の態様と、が相違点である。
【００７９】
具体的には、プロジェクター６００は、クロスダイクロイックプリズム５０６の下流側に液晶ライトバルブ５０４を１つのみ備えており、各レーザー光源装置９０Ｒ，９０Ｇ，９０Ｂに対応して液晶ライトバルブが配置されていない。なお、レーザー光源装置９０Ｒは赤色光を射出し、レーザー光源装置９０Ｇは緑色光を射出し、レーザー光源装置９０Ｂは青色光を射出する。液晶ライトバルブ５０４では、一定期間ごとに、赤色用画像、緑色用画像、青色用画像が順次形成されている。そして、液晶ライトバルブ５０４に赤色用画像が形成されるタイミングでレーザー光源装置９０Ｒから赤色光が射出される。同様に、緑色用画像が形成されるタイミングでレーザー光源装置９０Ｂから緑色光が、青色画像が形成されるタイミングでレーザー光源装置９０Ｂから青色光が、それぞれ射出される。各色の画像の切替えは非常に短い期間で行われるので、ユーザには、プロジェクター６００からフルカラー画像が投写されるように見える。
【００８０】
図１６は、図１５に示す３つのレーザー光源装置９０Ｒ，９０Ｇ，９０Ｂと駆動電流制御回路２５との詳細構成を示す説明図である。なお、図１６では、３つのレーザー光源装置９０Ｒ，９０Ｇ，９０Ｂを便宜上並べて記載している。
【００８１】
レーザー光源装置９０Ｒは、ｎ個のレーザー光源ユニットＲＳ１〜ＲＳｎが互いに並列に接続された構成を有している。各レーザー光源ユニットＲＳ１〜ＲＳｎは、それぞれ、第４の実施例におけるトランジスター２２Ｒ（図８）と、半導体レーザー素子３１ｒと、波長変換素子２３ｒと、ミラー２４ｒとからなる。レーザー光源装置９０Ｇ及びレーザー光源装置９０Ｂも同様な構成を有しており、レーザー光源装置９０Ｇは、ｎ個のレーザー光源ユニットＧＳ１〜ＧＳｎを備え、レーザー光源装置９０Ｂは、ｎ個のレーザー光源ユニットＢＳ１〜ＢＳｎを備えている。なお、レーザー光源ユニットＲＳ１〜ＲＳｎは、波長変換後の光として互いに略同一色の光を射出する。同様に、レーザー光源ユニットＧＳ１〜ＧＳｎも波長変換後の光として互いに略同一色の光を射出する。また、レーザー光源ユニットＢＳ１〜ＢＳｎも波長変換後の光として互いに略同一色の光を射出する。例えば、レーザー光源ユニットＲＳ１〜ＲＳｎであれば、赤色光であって概ね５８５ｎｍ〜７８０ｎｍの波長域内の任意の波長の光を射出する。また、レーザー光源ユニットＧＳ１〜ＧＳｎであれば、緑色光であって概ね４９５ｎｍ〜５８５ｎｍの波長域内の任意の波長の光を射出する。また、レーザー光源ユニットＢＳ１〜ＢＳｎであれば、青色光であって概ね３８０ｎｍ〜４９５ｎｍの波長域内の任意の波長の光を射出する。ここで、各レーザー光源ユニットＲＳ１〜ＲＳｎ，ＧＳ１〜ＧＳｎ，ＢＳ１〜ＢＳｎは、いずれも１つの駆動電流制御回路２５に接続されている。そして、駆動電流制御回路２５は、これら３ｎ個のレーザー光源ユニットＲＳ１〜ＲＳｎ，ＧＳ１〜ＧＳｎ，ＢＳ１〜ＢＳｎに供給する駆動電流を制御する。
【００８２】
図１７は、図１６の各レーザー光源ユニットＲＳ１〜ＲＳｎ，ＧＳ１〜ＧＳｎ，ＢＳ１〜ＢＳｎに供給される駆動電流を示す説明図である。３つのレーザー光源装置９０Ｒ，９０Ｇ，９０Ｂには、それぞれこの順番で駆動電流が供給される。そして、各レーザー光源装置９０Ｒ，９０Ｇ，９０Ｂ内では、それぞれ、各レーザー光源ユニットに順番にピーク電流値となるように、駆動電流が供給される。具体的には、レーザー光源ユニットＲＳ１に供給する駆動電流がピーク電流値となった後に、そのとなりのレーザー光源ユニットＲＳ２に供給する駆動電流がピーク電流値となる。なお、このときの２つの駆動電流の詳細な経時変化は、第７の実施例における隣接する半導体レーザー素子に供給する２つの駆動電流の経時変化（図１２）と同じである。すなわち、隣接するレーザー光源ユニット間において駆動電流のピーク期間は重なっておらず、また、駆動電流パルスの重なり期間において駆動電流合計値はピーク電流値以下となっている。
【００８３】
そして、レーザー光源ユニットＲＳ１に駆動電流が供給されてから最後のレーザー光源ユニットＲＳｎに駆動電流が供給されるまでの期間（赤色駆動期間）が終了した後、今度は、緑色駆動期間が開始する。そして、緑色駆動期間が終了すると今度は青色駆動期間が開始し、青色駆動期間が終了すると再び赤色駆動期間に戻る。ここで、各色の駆動期間の間にはインターバルが設けられている。具体的には、例えば、赤色駆動期間が終了した後、緑色駆動期間が開始するまでに、いずれのレーザー光源ユニットにも駆動電流が供給されていない期間が存在する。すなわち、レーザー光源装置９０Ｒにおける最後のレーザー光源ユニットＲＳｎに供給される駆動電流パルスと、レーザー光源装置９０Ｇにおける最初のレーザー光源ユニットＧＳ１に供給される駆動電流パルスとは全く重なっていない。同様に、レーザー光源ユニットＧＳｎに供給される駆動電流パルスと、レーザー光源ユニットＢＳ１に供給される駆動電流パルスとは、全く重なっていない。
【００８４】
このような構成とすることで、プロジェクター６００が投写する画像において色のシフト（例えば、本来の画像では赤みの弱い箇所において赤みの強くなってしまうなど）の発生を抑制し、色の再現性向上を図ることができる。また、各レーザー光源装置９０Ｒ，９０Ｇ，９０Ｂ内では、それぞれ、各レーザー光源ユニットに順番にピーク電流値となるように、駆動電流が供給されるので、第６の実施例のプロジェクター５００と同様の効果を奏する。
【００８５】
Ｉ．変形例：
なお、上記各実施例における構成要素の中の、独立クレームでクレームされた要素以外の要素は、付加的な要素であり、適宜省略可能である。また、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００８６】
Ｉ１．変形例１：
上述した各実施例では、レーザー光源装置１００，１００ａ，９０Ｒ，９０Ｇ，９０Ｂが備える半導体レーザー素子２１ａ〜２１ｄ，３１ｒ，３１ｇ，３１ｂは、面発光型のレーザー素子であるものとしたが、面発光型のレーザー素子に代えて、光の共振する方向が基板面に対して平行となる端面発光型のレーザー素子であってもよい。また、光源は、内部共振を行う半導体レーザー素子から成るものでなくとも、内部共振を行わない固体レーザーやガスレーザー等を射出するレーザー装置から成るものであってもよい。例えば、光源がＹＡＧ（Yttrium Aluminum Garnet）レーザー装置で構成される場合、励起用光源（例えば半導体レーザー）からの光をＹＡＧ結晶のレーザーロッドに照射して得られた光を、外部共振器で共振して増幅させて射出することとなる。さらに、レーザー光源装置１００，１００ａ，９０Ｒ，９０Ｇ，９０Ｂにおいて外部共振を行わないようにしてもよい。すなわち、半導体レーザー素子から射出される基本レーザー光を波長変換素子において波長変換し、波長変換された光を照射に利用すると共に、波長変換されなかった光は外部共振に利用しない構成であってもよい。以上のような構成であっても、各光源にパルス状の駆動電流を供給し、駆動電流のパルス幅（デューティ比）とピーク電流値とを調整することで、供給電力の増加を抑制しつつ射出する光量を増加させることができる。
【００８７】
Ｉ２．変形例２：
上述した各実施例では、複数の半導体レーザー素子２１ａ〜２１ｄ，３１ｒ，３１ｇ，３１ｂは、一次元のアレイ構造を形成するものとしたが、二次元のアレイ構造を形成する構成であってもよい。また、レーザー光源装置１００，１００ａは、複数の半導体レーザー素子２１ａ〜２１ｄ，３１ｒ，３１ｇ，３１ｂを備える構成であったが、１つの半導体レーザー素子のみを備える構成であってもよい。このような構成であっても、レーザー光源装置１００，１００ａが備える少なくとも１つの半導体レーザー素子から射出される基本レーザー光の強さを、駆動電流のピーク電流値によって調整することができる。また、駆動電流のパルス幅（デューティ比）を調整することで、レーザー光源装置１００，１００ａへの供給電力量の増加を抑制することができる。
【００８８】
Ｉ３．変形例３：
上述した各実施例では、レーザー光源装置１００，１００ａ，９０Ｒ，９０Ｇ，９０Ｂから射出する光量を増加する場合に、レーザー光源装置１００，１００ａ，９０Ｒ，９０Ｇ，９０Ｂへの供給電力量が通常状態における供給電力量と一致するように、駆動電流のパルス幅（デューティ比）及びピーク電流値を制御していたが、これに限定するものではない。例えば、第１の実施例では、通常状態よりも明るく照らす場合として、図４の例では、ピーク電流値を通常状態の２倍とし、かつ、デューティ比を０．５としていたが、これに代えて、例えば、ピーク電流値を通常状態の２倍とし、かつ、デューティ比を０．６としてもよい。この場合、供給電力量は、通常状態に比べて増加する。また、例えば、ピーク電流値を通常状態の２倍とし、かつ、デューティ比を０．２５としてもよい。この場合、供給電力量は、通常状態に比べて減少する。これらの例からも理解できるように、通常状態に比べて供給電力量が増加又は減少することとなっても、ピーク電流値とパルス幅（デューティ比）とを調整して光量を増加させることで、駆動電流のピーク電流値を増加させて光量を増加させる構成に比べて、供給電力量の増加を抑制することが可能となる。
【００８９】
Ｉ４．変形例４：
上述した各実施例では、レーザー光源装置１００，１００ａ，９０Ｒ，９０Ｇ，９０Ｂから射出する光量を増加してより明るく照らす場合における駆動電流の制御について説明していたが、射出する光量を減少させてより暗く照らす場合においても同様にして駆動電流を制御することができる。具体的には、デューティ比調整モードであれば、通常状態よりも明るく照らしている状態から、通常状態に戻す場合に、ピーク電流値を減少させると共にデューティ比（パルス幅）を増加させるようにすることもできる。また、ピーク電流値調整モードであれば、より暗くするために、デューティ比は一定のままにしてピーク電流値のみを減少させるようにすることもできる。デューティ比調整モードとピーク電流値調整モードとを組み合わせて駆動電流を制御する構成では、より暗く照らすようにするために、例えば、以下のようにして駆動電流を制御するようにしてもよい。すなわち、より暗くするように指示があった際の駆動電流のデューティ比が０．２５よりも小さい場合には、デューティ比が０．２５となるまでは、デューティ比調整モードによってデューティ比を増加させると共にピーク電流値を減少させる。そして、デューティ比が０．２５に達した段階で、ピーク電流値制御モードに切り替えて、デューティ比を０．２５で一定としたままでピーク電流値のみを低下させるようにする。このように駆動電流を制御することで、各半導体レーザー素子２１ａ〜２１ｄ，３１ｒ，３１ｇ，３１ｂに供給される駆動電流のパルスが常に互いに時間的に重ならないようにすることができる。
【００９０】
Ｉ５．変形例５：
上述した第３の実施例では、指示された明るさが所定のしきい値よりも低い（暗い）場合にピーク電流値調整モードを採用し、所定のしきい値よりも高い（明るい）場合にデューティ比調整モードを採用していたが、これとは逆に、指示された明るさが所定のしきい値よりも低い場合にデューティ比調整モードを採用し、所定のしきい値よりも高い場合にピーク電流値調整モードを採用するようにしてもよい。また、駆動電流の制御モードは、指示された明るさが所定のしきい値よりも高いか否かによって決定されていたが、他の任意の要因で決定されるようにしてもよい。例えば、電源をオンしてからの経過時間がしきい値よりも短い場合にはピーク電流値調整モードを採用し、経過時間がしきい値よりも長くなった場合にはデューティ比調整モードを採用するようにしてもよい。また、例えば、ユーザがいずれかの制御モードを明示的に選択し得る構成であれば、かかる選択（選択情報）に基づいて制御モードを決定するようにしてもよい。
【００９１】
Ｉ６．変形例６：
上述した各実施例では、通常状態においては、各半導体レーザー素子２１ａ〜２１ｄ，３１ｒ，３１ｇ，３１ｂには、常に一定の駆動電流を供給するものとしたが、通常状態においてもパルス状の駆動電流を供給するようにしてもよい。
【００９２】
Ｉ７．変形例７：
上述した第６，８の実施例では、プロジェクター５００，６００における光変調手段としては、液晶ライトバルブを用いるものであったが、液晶ライトバルブに限らず、ＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス：米国Texas Instruments社の商標）など、他の任意の変調手段を用いる構成であってもよい。また、上述した第１〜第３の実施例におけるレーザー光源装置１００，１００ａは、モニター装置（第５の実施例）及びプロジェクター（第６，８の実施例）以外にも、照明装置など、光源を必要とする任意の装置に用いることができる。
【００９３】
Ｉ８．変形例８：
上述した第７，８の実施例では、全ての半導体レーザー素子に供給される駆動電流パルスのピーク期間は互いに重ならないものとしたが、これに代えて、一部の半導体レーザー素子間ではピーク期間が互いに重なるように構成することもできる。このような場合であっても、全ての半導体レーザー素子においてピーク期間が重なる場合に比べて必要な電力量が少なくて済み、耐電流性能の高い素子を不要とすることができる。以上の実施例及び変形例からも理解できるように、本発明のレーザー光源装置では、少なくとも２つの半導体レーザー素子（請求項における第１と第２の基本光源に相当）に供給される駆動電流パルスのピークのタイミングが重ならない任意の構成を採用することができる。
【００９４】
Ｉ９．変形例９：
上述した第７の実施例では、全ての半導体レーザー素子に供給される駆動電流パルスのピーク期間は互いに重ならず、また、波長変換後の各光の光量のピークも互いに重ならないものであったが、これに代えて、いずれかの半導体レーザー素子に供給される駆動電流パルスのピーク期間は重なるものの、波長変換後の各光の光量のピーク期間は互いに重ならないように構成することもできる。このような場合であっても波長変換後の各光の光量のピークが互いに重ならないので、必要とする電力量が少なくて済み、電力供給回路規模を小さくすることができる。以上の実施例及び変形例からも理解できるように、本発明のレーザー光源装置では、波長変換後の光量のピークとなるタイミングが互いに重ならない少なくとも２つの半導体レーザー素子（請求項における第１と第２の基本光源に相当）を有する任意の構成を採用することができる。
【００９５】
Ｉ１０．変形例１０：
上述した第３の実施例では、駆動電流の制御モードとして、デューティ比調整モードとピーク電流値調整モードとが予め設定されていたが、これらに限らず他の制御モードを予め設定しておくこともできる。具体的には、例えば、第７の実施例において、図１４の各パターンの出力＝小から中に変わる場合のように、ピーク電流値はそのままで駆動電流パルスのパルス幅を広げるような制御モードを設定しておくこともできる。このようにすることで、用途に応じたより好ましい制御モードを選択することが可能となる。以上の実施例及び変形例からも理解できるように、本発明のレーザー光源装置では、駆動電流の制御モードとして、互いに駆動電流のパルス幅が異なる複数の制御モードを採用することができる。
【符号の説明】
【００９６】
２１ａ〜２１ｄ，３１ｒ，３１ｇ，３１ｂ…半導体レーザー素子
２２ａ〜２２ｄ，２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂ…トランジスター
２３，２３ｒ，２３ｇ，２３ｂ…波長変換素子
２４，２４ｒ，２４ｇ，２４ｂ…出力ミラー
２５…駆動電流制御回路
３１…共振用ミラー
３２…内部共振用ミラー
３３…レーザー媒質
１００，１００ａ，１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂ，９０Ｒ，９０Ｇ，９０Ｂ…レーザー光源装置
３５０…集光レンズ
４００…モニター装置
４１０…装置本体
４１１…カメラ
４２０…光伝送部
４２１，４２２…ライトガイド
４２４…結像レンズ
５００…プロジェクター
５０２Ｒ，５０２Ｇ，５０２Ｂ…均一化光学系
５０４Ｒ，５０４Ｇ，５０４Ｂ，５０４…液晶ライトバルブ
５０６…クロスダイクロイックプリズム
５０７…投写レンズ
５１０…スクリーン
１０００Ｒ…レーザー光源装置
【図１】
2012195611.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2012195611.tif 000015
【図１４】
2012195611.tif 000016
【図１５】
2012195611.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年8月3日(2012.8.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー光源装置であって、
供給される駆動電流に応じて基本波光を射出する基本光源と、前記基本波光を入射して波長変換を行うことによって変換光を生成する波長変換素子と、を有する光源部と、
前記基本光源に供給される駆動電流を制御可能な駆動電流制御部と、
を備え、
前記駆動電流制御部は、前記駆動電流の制御モードとして、互いに前記駆動電流のパルス幅が異なる複数の制御モードを有する、レーザー光源装置。
【請求項２】
請求項１に記載のレーザー光源装置において、
前記複数の制御モードは、前記パルス幅を狭くすると共に前記ピーク電流を増加させる第１の制御モードを含み、
前記駆動電流制御部は、前記変換光の光量を増加させるために、前記第１の制御モードで前記駆動電流を制御する、レーザー光源装置。
【請求項３】
請求項２に記載のレーザー光源装置において、
前記複数の制御モードは、前記パルス幅は一定のままで前記ピーク電流を増加させる第２の制御モードを含み、
前記駆動電流制御部は、前記変換光の光量を増加させるために、前記第２の制御モードで前記駆動電流を制御する、レーザー光源装置。
【請求項４】
請求項３に記載のレーザー光源装置において、
前記駆動電流制御部は、前記変換光の光量が相対的に高い第１の光量範囲では前記第１の制御モードで前記駆動電流を制御し、前記変換光の光量が相対的に低い第２の光量範囲では前記第２の制御モードで前記駆動電流を制御する、
レーザー光源装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のレーザー光源装置において、
互いに異なる色の光を射出する複数の前記光源部を備え、
前記駆動電流制御部は、各色ごとに、その色の光を射出する前記光源部に供給される前記駆動電流のパルス幅とピーク電流とを制御する、
レーザー光源装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載のレーザー光源装置と、
前記レーザー光源装置により照射された被写体を撮像する撮像部と、
を備えるモニター装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載のレーザー光源装置と、
前記レーザー光源装置から射出された光を画像信号に応じて変調する光変調部と、
前記光変調部により形成された画像を投写する投写光学系と、
を備える画像表示装置。
【請求項８】
供給される駆動電流に応じて基本波光を射出する基本光源と、前記基本波光を入射して波長変換を行うことによって変換光を生成する波長変換素子と、を有する光源部を備えたレーザー光源装置の制御方法であって、
互いに前記駆動電流のパルス幅が異なる複数の制御モードにより、前記駆動電流を制御する工程を備える、方法。