(57)【要約】【課題】半導体発光素子に、入力値に応じた強度の光を正確に射出させる技術を提供する。【解決手段】光源装置５０は、半導体レーザ５２と、画素データＤに応じて半導体レーザ５２を制御する制御回路５４とを備える。制御回路５４は、半導体レーザ５２の発光量実測値に応じて階調電流指令値Ｄａｐｃ２を算出する微分効率調整部３００と、階調電流指令値Ｄａｐｃ２と入力値Ｄと半導体発光素子の閾値電流Ｉｔｈの推定値とに基づいて駆動電流Ｉを半導体発光素子５２に供給する電流ドライバ１１０と、駆動電流Ｉと半導体発光素子５２から射出される光の量に関する光量検出値Ｌと階調電流指令値Ｄａｐｃ２とを用いて電流ドライバ１１０で用いられる閾値電流Ｉｔｈの推定値を求める閾値電流推定器１５０とを備える。【選択図】図４
2009212422.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源装置であって、
半導体発光素子と、
入力値に応じて前記半導体発光素子を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記半導体発光素子に関する測定値に応じて、前記半導体発光素子の入出力特性を表す特性値を算出する特性値算出部と、
前記特性値と、前記入力値と、前記半導体発光素子の閾値電流の推定値とに基づいて、駆動電流を前記半導体発光素子に供給する電流供給部と、
前記駆動電流の値と、前記半導体発光素子から射出される光の量に関する光量検出値と、前記特性値とを用いて、前記電流供給部で用いられる前記閾値電流の推定値を求める推定部と、
を備える、光源装置。
【請求項２】
請求項１記載の光源装置であって、
前記特性値は、前記駆動電流の変化量に対する前記光量検出値の変化量で定義される微分効率であり、
前記特性値算出部は、
前記入力値に応じて前記半導体発光素子が出力すべき目標光量と、前記光量検出値との差を光量誤差として算出し、
前記微分効率を前記光量誤差と前記入力値との積の積算値により算出する、光源装置。
【請求項３】
請求項２記載の光源装置であって、
前記電流供給部は、
前記閾値電流の推定値を用いて、前記駆動電流のうちの前記閾値電流を発生させるための第１の回路と、
前記特性値算出部が出力する電流指令信号に応じた電流値と前記入力値とを用いて、前記駆動電流のうちの前記閾値電流を超える電流を発生させるための第２の回路と、
を備え、
前記特性値算出部は、
前記微分効率に対応する第１の変数の今回値を、前記第１の変数の前回値から前記光量誤差と前記入力値との積の積算値に比例した数値を減算することで求め、前記第１の変数の今回値に応じた電流指令信号を前記電流供給部に出力する、光源装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３記載の光源装置であって、
前記特性値算出部は、
前記光量誤差と前記入力値との積の積算値を算出する際に使用する演算用入力値として、
前記入力値の平均値、または、
予め設定された初期設定入力値、または、
最小入力値から最大入力値までの中間値と前記入力値との差
を用いる、光源装置。
【請求項５】
請求項２ないし請求項４のいずれかに記載の光源装置であって、
前記特性値算出部は、
より過去に発生した前記光量誤差と前記入力値との積の値ほどより小さくなる重み付け定数を乗算することにより、前記光量誤差と前記入力値との積の積算値を求める、光源装置。
【請求項６】
請求項２ないし請求項５のいずれかに記載の光源装置であって、
前記推定部は、オブザーバであり、
第１の状態変数の推定値として、前記閾値電流の推定値を求め、
前記駆動電流と前記閾値電流の推定値との差に前記微分効率に応じた値を乗じて前記半導体発光素子の推定発光量を求め、
前記推定発光量を用いて前記閾値電流の推定値を求める、光源装置。
【請求項７】
請求項６記載の光源装置であって、
前記推定部は、さらに、第２の状態変数の推定値として、前記閾値電流の変化を示す１階微分方程式の定数項の値を求める、光源装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の光源装置であって、
前記推定部は、
前記駆動電流の値と、前記閾値電流の推定値と、を用いて、前記半導体発光素子から射出される光の量に関する推定値を求め、
前記光量検出値と前記光量に関する推定値との差分を、前記閾値電流の推定値を求めるために、前記推定部の入力側にフィードバックし、
前記制御部は、
前記半導体発光素子の発光が停止されると、前記差分の前記フィードバックを禁止する禁止部を備える、光源装置。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の光源装置であって、
前記制御部は、さらに、前記半導体発光素子に有意な発光を開始させる直前に、前記半導体発光素子を予備的に発光させる、光源装置。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の光源装置であって、
前記制御部は、さらに、
前記推定部で用いられる前記駆動電流の値を測定する測定部を備える、光源装置。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載の光源装置であって、
前記制御部は、さらに、
前記推定部で用いられる前記駆動電流の値を算出する算出部を備える、光源装置。
【請求項１２】
画像表示装置であって、
請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載の光源装置を備え、
前記入力値は、画像データに含まれる各画素データである、画像表示装置。
【請求項１３】
入力値に応じた駆動電流を供給して半導体発光素子を制御する方法であって、
（ａ）前記半導体発光素子に関する測定値に応じて、前記半導体発光素子の入出力特性を表す特性値を算出する工程と、
（ｂ）前記特性値と、前記入力値と、前記半導体発光素子の閾値電流の推定値とに基づいて、駆動電流を前記半導体発光素子に供給する工程と、
（ｃ）前記駆動電流の値と、前記半導体発光素子から射出される光の量に関する光量検出値と、前記特性値とを用いて、前記電流供給部で用いられる前記閾値電流の推定値を求める工程と、
を備える、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体発光素子を制御する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクタは、通常、光源装置として高圧水銀ランプを備えている。近年、プロジェクタの光源装置として、半導体レーザを用いることが試みられている。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２９４８７１号公報
【特許文献２】ＵＳＰ６２４３４０７号公報
【０００４】
半導体レーザが用いられる場合には、発熱に起因して、入力値が変化しないにも関わらず、半導体レーザから射出される光の強度（発光量）が変化し得る。この場合には、プロジェクタによって表示される画像が、原画像データによって表される原画像と異なり得る。この現象は、例えば、熱レンズ効果を利用する半導体レーザが用いられる場合に、顕著となる。
【０００５】
なお、上記の問題は、半導体レーザに限らず、発光ダイオードなどの他の半導体発光素子が利用される場合にも共通する。また、上記の問題は、プロジェクタに限らず、半導体発光素子を含む光源装置に共通する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この発明は、従来技術における上述の課題を解決するためになされたものであり、半導体発光素子に、入力値に応じた強度の光を正確に射出させることを目的とする。  
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００８】
［適用例１］
光源装置であって、
半導体発光素子と、
入力値に応じて前記半導体発光素子を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記半導体発光素子に関する測定値に応じて、前記半導体発光素子の入出力特性を表す特性値を算出する特性値算出部と、
前記特性値と、前記入力値と、前記半導体発光素子の閾値電流の推定値とに基づいて、駆動電流を前記半導体発光素子に供給する電流供給部と、
前記駆動電流の値と、前記半導体発光素子から射出される光の量に関する光量検出値と、前記特性値とを用いて、前記電流供給部で用いられる前記閾値電流の推定値を求める推定部と、
を備える、光源装置。
適用例１記載の光源装置によれば、半導体発光素子の特性がその温度変化とともに変化する場合であっても、その特性を示す特性値や、特性とともに変化する閾値電流の推定値が求められ、それらに応じた駆動電流が半導体発光素子に供給される。従って、温度変化等に起因して半導体発光素子の特性が変化する場合にも、半導体発光素子に、入力値に応じた強度の光を正確に射出させることができる。
【０００９】
［適用例２］
適用例１記載の光源装置であって、
前記特性値は、前記駆動電流の変化量に対する前記光量検出値の変化量で定義される微分効率であり、
前記特性値算出部は、
前記入力値に応じて前記半導体発光素子が出力すべき目標光量と、前記光量検出値との差を光量誤差として算出し、
前記微分効率を前記光量誤差と前記入力値との積の積算値により算出する、光源装置。
適用例２記載の光源装置によれば、半導体発光素子の微分効率をリアルタイムで検出することによって、その微分効率を反映した適切な駆動電流を半導体発光素子に供給することができる。
【００１０】
［適用例３］
適用例２記載の光源装置であって、
前記電流供給部は、
前記閾値電流の推定値を用いて、前記駆動電流のうちの前記閾値電流を発生させるための第１の回路と、
前記特性値算出部が出力する電流指令信号に応じた電流値と前記入力値とを用いて、前記駆動電流のうちの前記閾値電流を超える電流を発生させるための第２の回路と、
を備え、
前記特性値算出部は、
前記微分効率に対応する第１の変数の今回値を、前記第１の変数の前回値から前記光量誤差と前記入力値との積の積算値に比例した数値を減算することで求め、前記第１の変数の今回値に応じた電流指令信号を前記電流供給部に出力する、光源装置。
適用例３記載の光源装置によれば、リアルタイムで検出される半導体発光素子の微分効率と、リアルタイムで推定される閾値電流とを反映した適切な駆動電流を半導体発光素子に供給することができる。
【００１１】
［適用例４］
適用例２または適用例３記載の光源装置であって、
前記特性値算出部は、
前記光量誤差と前記入力値との積の積算値を算出する際に使用する演算用入力値として、
前記入力値の平均値、または、
予め設定された初期設定入力値、または、
最小入力値から最大入力値までの中間値と前記入力値との差
を用いる、光源装置。
適用例４記載の光源装置によれば、光量誤差と入力値との積の積算値を算出するときに、当該算出結果がほぼゼロとなってしまうことを抑制できる。
【００１２】
［適用例５］
適用例２ないし適用例４のいずれかに記載の光源装置であって、
前記特性値算出部は、
より過去に発生した前記光量誤差と前記入力値との積の値ほどより小さくなる重み付け定数を乗算することにより、前記光量誤差と前記入力値との積の積算値を求める、光源装置。
適用例５記載の光源装置によれば、直近のデータを重視して半導体発光素子の微分効率を求めることができる。従って、より精度の高い制御が可能となる。
【００１３】
［適用例６］
適用例２ないし適用例５のいずれかに記載の光源装置であって、
前記推定部は、オブザーバであり、
第１の状態変数の推定値として、前記閾値電流の推定値を求め、
前記駆動電流と前記閾値電流の推定値との差に前記微分効率に応じた値を乗じて前記半導体発光素子の推定発光量を求め、
前記推定発光量を用いて前記閾値電流の推定値を求める、光源装置。
適用例６記載の光源装置によれば、オブザーバによる閾値電流の推定に、半導体発光素子の特性変化を反映させるため、より精度の高い閾値電流の推定が可能となる。
【００１４】
［適用例７］
適用例６記載の光源装置であって、
前記推定部は、さらに、第２の状態変数の推定値として、前記閾値電流の変化を示す１階微分方程式の定数項の値を求める、光源装置。
このように、２つの状態変数を利用すれば、第１の状態変数である閾値電流を正確に推定することができる。
【００１５】
［適用例８］
適用例１ないし適用例７のいずれかに記載の光源装置であって、
前記推定部は、
前記駆動電流の値と、前記閾値電流の推定値と、を用いて、前記半導体発光素子から射出される光の量に関する推定値を求め、
前記光量検出値と前記光量に関する推定値との差分を、前記閾値電流の推定値を求めるために、前記推定部の入力側にフィードバックし、
前記制御部は、
前記半導体発光素子の発光が停止されると、前記差分の前記フィードバックを禁止する禁止部を備える、光源装置。
こうすれば、半導体発光素子の発光が停止された後に、オープンループで閾値電流の推定値を求めることができる。
【００１６】
［適用例９］
適用例１ないし適用例８のいずれかに記載の光源装置であって、
前記制御部は、さらに、前記半導体発光素子に有意な発光を開始させる直前に、前記半導体発光素子を予備的に発光させる、光源装置。
こうすれば、半導体発光素子が有意な発光を開始した直後に、閾値電流の推定値を正確に求めることができる。
【００１７】
［適用例１０］
適用例１ないし適用例９のいずれかに記載の光源装置であって、
前記制御部は、さらに、
前記推定部で用いられる前記駆動電流の値を測定する測定部を備える、光源装置。
【００１８】
［適用例１１］
適用例１ないし適用例１０のいずれかに記載の光源装置であって、
前記制御部は、さらに、
前記推定部で用いられる前記駆動電流の値を算出する算出部を備える、光源装置。
このように、推定部で用いられる駆動電流の値は、測定によって求められてもよいし、算出によって求められてもよい。
【００１９】
［適用例１２］
画像表示装置であって、
適用例１ないし適用例１１のいずれかに記載の光源装置を備え、
前記入力値は、画像データに含まれる各画素データである、画像表示装置。
【００２０】
なお、この発明は、半導体発光素子を含む光源装置、半導体発光素子のための制御装置および方法、光源装置を備える画像表示装置、該画像表示装置のための制御装置および方法、これらの方法または装置の機能を実現するためのコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した記録媒体、そのコンピュータプログラムを含み搬送波内に具現化されたデータ信号、等の種々の態様で実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．実施例：
Ａ−１．プロジェクタの構成：
Ａ−２．比較例：
Ａ−３．光源装置の構成：
Ａ−４．光源装置の動作：
Ａ−５．閾値電流推定器：
Ａ−６．微分効率調整部：
Ｂ．変形例：
【００２２】
Ａ．実施例：
Ａ−１．プロジェクタの構成：
図１は、プロジェクタＰＪの概略構成を示す説明図である。このプロジェクタＰＪは、いわゆるラスタスキャン方式のリアプロジェクタである。プロジェクタＰＪは、光源装置５０と、ポリゴンミラー６２と、ミラー駆動部６４と、スクリーン７０と、を備えている。
【００２３】
光源装置５０は、半導体レーザを備えており、レーザ光を射出する。具体的には、光源装置５０は、画像データを構成する各画素データ（画素値）に応じた強度の光を射出する。ポリゴンミラー６２は、複数のミラー面を含んでおり、各ミラー面は、光源装置５０から射出された光をスクリーン７０に向けて反射する。ミラー駆動部６４は、ポリゴンミラー６２を、中心軸Ｃを中心に回転させる。このため、スクリーン７０に形成される光のスポットは、スクリーン７０上をｘ方向に沿って走査する。また、ミラー駆動部６４は、ポリゴンミラー６２を、図中、ｘ方向と平行な軸を中心に回動させる。このため、光のスポットの走査ラインは、ｙ方向に沿って、次第に移動する。スクリーン７０は、拡散板であり、入射する光を拡散させる。この結果、スクリーン７０上に画像データによって表される画像が表示される。なお、観察者は、残像現象を利用して、画像を観察する。
【００２４】
図２は、プロジェクタＰＪの動作を模式的に示す説明図である。図２（Ａ）は、ポリゴンミラー６２の回転角度を示しており、図２（Ｂ）は、光源装置５０から射出される光の強度（発光量）を示している。
【００２５】
図２（Ａ）のポリゴンミラー６２の回転角度は、光源装置５０から射出された光が入射する対象ミラー面の回転角度を示している。図中、基準期間Ｔａは、光源装置５０から光が継続して射出されると仮定したときに、対象ミラー面にレーザ光が入射する期間を示す。基準期間Ｔａの始期は、対象ミラー面の回転開度の最小値（ｍｉｎ）に対応し、基準期間Ｔａの終期は、対象ミラー面の回転角度の最大値（ｍａｘ）に対応する。本実施例では、図２（Ｂ）に示すように、光源装置５０は、基準期間Ｔａのうちの一部の有効期間Ｔｂのみで、光を射出する。すなわち、有効期間Ｔｂにおける対象ミラー面の回転角度の増大に伴って、１走査ライン分の部分画像（ライン画像）が描画される。なお、図２（Ｂ）に示す期間Ｔ０については、後述する。
【００２６】
ところで、上記のようなラスタスキャン方式のプロジェクタＰＪでは、光源装置５０から射出される光の強度は、画素データ（画素値）に対応する強度であることが望ましい。しかしながら、前述したように、半導体レーザから射出される光の強度は、半導体レーザ５２の温度に依存して変化し得る。このため、光源装置５０から射出される光の強度は、画素データ（画素値）に対応しない強度になり得る。
【００２７】
Ａ−２．比較例：
図３は、比較例における光源装置の動作を示すタイミングチャートである。図３（Ａ）は、光源装置に与えられる画素データを示す。図３（Ｂ）は、半導体レーザに供給される駆動電流を示す。図３（Ｃ）は、半導体レーザの温度を示す。図３（Ｄ）は、半導体レーザの閾値電流を示す。図３（Ｅ）は、半導体レーザから射出される光の強度（発光量）を示す。
【００２８】
図３（Ａ）に示すように、画素データ（画素値）は、期間Ｔ１では、ゼロであり、期間Ｔ２では、比較的大きな値であり、期間Ｔ３では、比較的小さな値である。比較例では、半導体レーザの駆動電流は、図３（Ｂ）に示すように、画素データ（画素値）に対応する値に設定される。具体的には、半導体レーザの駆動電流は、期間Ｔ１では、ゼロに設定され、期間Ｔ２では、比較的大きな値に設定され、期間Ｔ３では、比較的小さな値に設定される。
【００２９】
駆動電流の変化に伴って、半導体レーザの温度は、例えば、図３（Ｃ）に示すように、変化する。具体的には、半導体レーザの温度は、駆動電流が有意な値に設定された後の期間Ｔ２において次第に上昇し、駆動電流が低減された後の期間Ｔ３において次第に下降する。そして、半導体レーザの温度の変化に伴って、半導体レーザの閾値電流は、図３（Ｄ）に示すように、変化する。具体的には、半導体レーザの閾値電流は、期間Ｔ２では、温度の上昇に伴って減少し、期間Ｔ３では、温度の下降に伴って増大する。この結果、図３（Ｅ）に示すように、半導体レーザの発光量は、期間Ｔ２では、急峻に増大した後に緩やかに増大し、期間Ｔ３では、急峻に減少した後に緩やかに減少する。
【００３０】
半導体レーザの発光量（図３（Ｅ））のプロファイルは、画素データ（図３（Ａ））のプロファイルと同等（相似）であることが望ましい。しかしながら、図３（Ａ），（Ｅ）を比較して分かるように、２つのプロファイルは、大きく異なっている。これは、図３（Ｄ）に示すように、半導体レーザの温度に応じて、閾値電流が大きく変化するためである。
【００３１】
比較例の光源装置が利用される場合には、スクリーン上にベタ画像（輝度が均一な画像）が表示されるべき場合にも、画像内に輝度の分布が発生し得る。具体的には、ベタ画像の第１の側から第２の側に向かって、各ライン画像が描かれると仮定する。各ライン画像の第１の側が描画される際には、半導体レーザの温度が比較的低く、閾値電流は比較的高いため、発光量は、比較的小さくなる。逆に、各ライン画像の第２の側が描画される際には、半導体レーザの温度が比較的高く、閾値電流は比較的低いため、発光量は、比較的大きくなる。この結果、スクリーン上に表示されるべきベタ画像の第１の側の輝度は、第２の側の輝度よりも低くなってしまう。
【００３２】
そこで、本実施例では、発光量のプロファイルが画素データのプロファイルと同等（相似）になるように、光源装置５０の構成を工夫している。
【００３３】
なお、図３に示す問題は、熱レンズ効果を利用する半導体レーザが用いられる場合に、顕著となる。具体的には、駆動電流に応じて、半導体レーザの温度が高くなると、閾値電流が小さくなり、半導体レーザの発光量が増大する。逆に、駆動電流に応じて、半導体レーザの温度が低くなると、閾値電流が大きくなり、半導体レーザの発光量が減少する。ここで、熱レンズ効果は、レーザ光の照射によって局所的に温度が上昇して屈折率分布が生じる現象を意味している。
【００３４】
Ａ−３．光源装置の構成：
図４は、光源装置５０（図１）の概略構成を示す説明図である。図示するように、光源装置５０は、半導体レーザ（ＬＤ）５２と、半導体レーザ５２の動作を制御する制御回路５４と、を備えている。半導体レーザ５２は、熱レンズ効果を利用する。制御回路５４は、電流ドライバ１１０と、受光素子（ＰＤ）１３０と、電流−電圧（Ｉ／Ｖ）変換器１４０と、閾値電流推定器１５０と、微分効率調整部３００とを備えている。
【００３５】
電流ドライバ１１０は、閾値電流指令値Ｄａｐｃ１と、階調電流指令値Ｄａｐｃ２と、画素データＤに応じた駆動電流Ｉを、半導体レーザ５２に供給する。なお、３つの信号Ｄａｐｃ１，Ｄａｐｃ２，Ｄについては後述する。
【００３６】
半導体レーザ５２は、電流ドライバ１１０から供給された駆動電流Ｉに応じて、レーザ光を射出する。
【００３７】
受光素子１３０は、半導体レーザ５２から射出された光の強度（発光量）に応じた電流を出力する。
【００３８】
Ｉ／Ｖ変換器１４０は、受光素子１３０から受け取った電流に応じた電圧を出力する。Ｉ／Ｖ変換器１４０から出力される電圧は、半導体レーザ５２から射出される光の強度（発光量）に依存する。このため、以下では、Ｉ／Ｖ変換器１４０から出力される電圧を、単に「発光量Ｌ」とも呼ぶ。
【００３９】
閾値電流推定器１５０は、Ｉ／Ｖ変換器１４０から出力される電圧（すなわち、発光量Ｌ）と、電流ドライバ１１０から半導体レーザ５２に供給される駆動電流Ｉと、を用いて、半導体レーザ５２の閾値電流Ｉｔｈを推定する。推定された閾値電流Ｉｔｈは、閾値電流指令値Ｄａｐｃ１としてリアルタイムで電流ドライバ１１０にフィードバックされる。
【００４０】
なお、本実施例における制御回路５４が本発明における制御部に相当する。そして、電流ドライバ１１０が本発明における電流供給部に相当し、閾値電流推定器１５０が本発明における推定部に相当する。
【００４１】
微分効率調整部３００は、発光量Ｌと画素データＤとを用いて階調電流指令値Ｄａｃｐ２を調整し、電流ドライバ１１０に送信する。また、調整された階調電流指令値Ｄａｃｐ２を用いて閾値電流推定器１５０が閾値電流Ｉｔｈを推定する際に用いる半導体レーザの微分効率特性値（後述）を調整する。
【００４２】
図５は、微分効率調整部３００の機能を説明するための説明図である。図５（Ａ）は、画素データＤとレーザの発光量との関係を示すグラフである。ここで、画素データＤに対して半導体レーザ５２が発光すべき目標光量ＴをＴ＝ｍ・Ｄと表す（グラフＧ１）。また、受光素子１３０及びＩ／Ｖ変換器１４０（図４）によって計測される発光量実測値ＹをＹ＝ａ・Ｄ＋ｂと表す。なお、ｍは係数であり、ａ，ｂは変数である。また、発光量実測値Ｙは、図１の発光量Ｌに相当する。
【００４３】
ところで、半導体レーザは一般に、閾値電流より大きい電流が供給されるとその発光量は供給された電流値に応じて線形的に増大する特性を有する。本明細書では、このレーザ特性の傾きを「微分効率η」と呼ぶ。なお、微分効率ηは、半導体レーザの温度等に応じて変化することが知られている。
【００４４】
図５（Ａ）に示すように、ある画素データＤｋに対応する目標光量をＴｋ、発光量実測値をＹｋとすると、ＹｋとＴｋとの差は光量誤差δｋで表される。図５（Ｂ）は、レーザ特性が変化して発光量実測値Ｙの変数ａが大きくなった場合、図５（Ｃ）は、レーザ特性が変化して発光量実測値Ｙの変数ａが小さくなった場合を示したものである。変数ａは微分効率ηに対応する変数であるので、図５（Ｂ）及び（Ｃ）の場合は微分効率ηを補正すれば良いことがわかる。微分効率調整部３００は、この光量誤差δｋを最小化するように階調電流指令値Ｄａｐｃ２を設定することによって微分効率ηを補正する。なお、変数ｂは、閾値電流Ｉｔｈに対応する変数であり、この閾値電流Ｉｔｈは閾値電流推定器１５０によって補正される。
【００４５】
図６は、電流ドライバ１１０（図４）の内部構成を示す説明図である。なお、図６では、半導体レーザ５２も示されている。電流ドライバ１１０は、駆動電流決定部１１０ａと、閾値電流決定部１１０ｂと、発光電流決定部１１０ｃと、を備えている。
【００４６】
周知のように、半導体レーザ５２は、駆動電流Ｉが閾値電流Ｉｔｈを超える場合に、発光する。すなわち、半導体レーザ５２の発光量Ｌは、駆動電流Ｉと閾値電流Ｉｔｈの差に依存する。このため、本実施例では、駆動電流Ｉと閾値電流Ｉｔｈの差分を、「発光電流」Ｉｄと呼ぶ。
【００４７】
駆動電流決定部１１０ａは、２つのｐＭＯＳトランジスタＴｍ１，Ｔｍ２を含むカレントミラー回路を備えている。第１のトランジスタＴｍ１のドレイン端子は、半導体レーザ５２に接続されており、第２のトランジスタＴｍ２のドレイン端子は、閾値電流決定部１１０ｂと発光電流決定部１１０ｃとに接続されている。
【００４８】
閾値電流決定部１１０ｂは、定電流源Ｓ１を備えている。定電流源Ｓ１には、閾値電流指令値Ｄａｐｃ１が与えられ、定電流源Ｓ１は、閾値電流指令値Ｄａｐｃ１に応じた電流ＳＩｔｈを流す。なお、電流ＳＩｔｈは、閾値電流Ｉｔｈに対応する。
【００４９】
発光電流決定部１１０ｃは、直列に接続された定電流源Ｓ２とｎＭＯＳトランジスタＴｉとを備えている。定電流源Ｓ２には、階調電流指令値Ｄａｐｃ２が与えられ、定電流源Ｓ２は、階調電流指令値Ｄａｐｃ２に応じた電流ＳＩｇを流す。なお、本実施例では、階調電流指令値Ｄａｐｃ２は一定の値であるため、電流ＳＩｇは一定の値である。
【００５０】
また、発光電流決定部１１０ｃは、並列に接続された４組のスイッチＳｗ１〜Ｓｗ４およびｎＭＯＳトランジスタＴｄ１〜Ｔｄ４を備えている。なお、各組のスイッチ（例えばＳｗ１）およびトランジスタ（例えばＴｄ１）は、直列に接続されている。４組のスイッチＳｗ１〜Ｓｗ４およびトランジスタＴｄ１〜Ｔｄ４は、閾値電流決定部１１０ｂと並列に設けられている。また、４つのトランジスタＴｄ１〜Ｔｄ４のゲート端子は、共に、トランジスタＴｉのゲート端子に接続されている。
【００５１】
４つのスイッチＳｗ１〜Ｓｗ４には、４ビットで構成される画素データＤが与えられる。なお、図６では、画素データＤは４ビットで構成されているが、より少数のビットで構成されていてもよいし、より多数のビットで構成されていてもよい。この場合には、画素データＤのビット数に対応する組数のスイッチおよびトランジスタが設けられていればよい。
【００５２】
画素データＤに従って、各スイッチＳｗ１〜Ｓｗ４がオン状態に設定されると、対応する各トランジスタＴｄ１〜Ｔｄ４に電流が流れる。画素データＤの第１のビット（最上位ビット）に従って第１のスイッチＳｗ１がオン状態に設定されると、第１のトランジスタＴｄ１には、電流１／２・ＳＩｇが流れる。同様に、画素データＤの第２のビットに従って第２のスイッチＳｗ２がオン状態に設定されると、第２のトランジスタＴｄ２には、電流１／４・ＳＩｇが流れる。画素データＤの第３のビットに従って第３のスイッチＳｗ３がオン状態に設定されると、第３のトランジスタＴｄ３には、電流１／８・ＳＩｇが流れる。画素データＤの第４のビット（最下位ビット）に従って第４のスイッチＳｗ４がオン状態に設定されると、第４のトランジスタＴｄ４には、電流１／１６・ＳＩｇが流れる。
【００５３】
４つのトランジスタＴｄ１〜Ｔｄ４を流れる電流の和である電流ＳＩｄは、すべてのスイッチＳｗ１〜Ｓｗ４がオン状態に設定される場合に最大（１５／１６・ＳＩｇ）となる。なお、電流ＳＩｄは、発光電流Ｉｄに対応する。
【００５４】
駆動電流決定部１１０ａの第２のトランジスタＴｍ２には、閾値電流決定部１１０ｂに供給される電流ＳＩｔｈと、発光電流決定部１１０ｃに供給される電流ＳＩｄと、の和である電流ＳＩが流れる。本実施例では、２つのトランジスタＴｍ１，Ｔｍ２のサイズ（Ｌ（チャネル長）／Ｗ（チャネル幅））は同じであるため、第１のトランジスタＴｍ１には、電流ＳＩの値と同じ値を有する駆動電流Ｉが流れる。そして、この駆動電流Ｉが、半導体レーザ５２に供給される。なお、２つのトランジスタＴｍ１，Ｔｍ２のサイズ（Ｌ／Ｗ）は異なっていてもよい。
【００５５】
上記のように、駆動電流Ｉは、閾値電流Ｉｔｈに対応する電流ＳＩｔｈと、発光電流Ｉｄに対応する電流ＳＩｄと、を用いて、決定されている。閾値電流Ｉｔｈに対応する電流ＳＩｔｈは、閾値電流指令値Ｄａｐｃ１に応じて決定されている。発光電流Ｉｄに対応する電流ＳＩｄは、２つの信号Ｄａｐｃ２，Ｄに応じて決定されている。  
【００５６】
図６の構成を採用すれば、電流ドライバ１１０は、閾値電流Ｉｔｈと、閾値電流Ｉｔｈを超える発光電流Ｉｄと、を含む駆動電流Ｉを、半導体レーザ５２に容易に供給することができる。
【００５７】
なお、本実施例における閾値電流決定部１１０ｂが本発明における第１の回路に相当し、発光電流決定部１１０ｃが本発明における第２の回路に相当する。
【００５８】
図４，図６で説明したように、閾値電流推定器１５０は、駆動電流Ｉと発光量Ｌとを用いて、閾値電流Ｉｔｈを推定し、推定された閾値電流Ｉｔｈをリアルタイムで電流ドライバ１１０にフィードバックしている。また、微分効率調整部３００は、発光量Ｌと画素データＤとを用いて階調電流指令値Ｄａｃｐ２を調整し、閾値電流推定器１５０及び電流ドライバ１１０にフィードバックする。そして、電流ドライバ１１０は、画素データＤと推定された閾値電流Ｉｔｈと、調整された階調電流指令値Ｄａｃｐ２とに基づいて、駆動電流Ｉを決定している。この構成により、半導体レーザ５２は、発光電流Ｉｄに対応する発光量Ｌでレーザ光を射出することができる。
【００５９】
なお、閾値電流推定器１５０及び微分効率調整部３００の動作帯域は、半導体レーザ５２の温度応答よりも速ければよい。例えば、半導体レーザ５２の温度応答の速度が数十μ秒である場合には、閾値電流推定器１５０及び微分効率調整部３００の動作帯域は、数μ秒（数百ｋＨｚ）であればよい。
【００６０】
Ａ−４．光源装置の動作：
図７は、光源装置５０の動作を示すタイミングチャートである。図７（Ａ）は、電流ドライバ１１０に与えられる画素データＤを示す。図７（Ｂ）は、発光電流決定部１１０ｃによって決定される画素データＤに応じた発光電流Ｉｄを示す。図７（Ｃ）は、閾値電流推定器１５０によって推定される半導体レーザ５２の閾値電流Ｉｔｈを示す。図７（Ｄ）は、電流ドライバ１１０から半導体レーザ５２に供給される駆動電流Ｉを示す。なお、図７（Ｄ）には、破線で図７（Ｃ）の閾値電流Ｉｔｈが示されている。図７（Ｅ）は、半導体レーザ５２の発光量Ｌを示す。
【００６１】
図７（Ａ）に示すように、画素データＤが変化すると、図７（Ｂ）に示すように、画素データＤに応じて発光電流Ｉｄが変化する。前述したように、半導体レーザ５２の閾値電流Ｉｔｈは、半導体レーザの温度に応じて、変化し得る。閾値電流Ｉｔｈは、例えば、図７（Ｃ）に示すように、変化する。駆動電流Ｉは、閾値電流Ｉｔｈ（図７（Ｃ））と発光電流Ｉｄ（図７（Ｂ））との和で表されるため、半導体レーザ５２には、図７（Ｄ）に示す駆動電流Ｉが供給される。この結果、半導体レーザ５２は、図７（Ｅ）に示す発光量Ｌで光を射出する。
【００６２】
上記のように、本実施例では、閾値電流Ｉｔｈと、画素データＤに応じた発光電流Ｉｄと、の和である駆動電流Ｉが半導体レーザ５２に供給されるため、画素データＤ（図７（Ａ））のプロファイルと、発光量Ｌのプロファイル（図７（Ｅ））と、を同等（相似）にすることができる。
【００６３】
Ａ−５．閾値電流推定器：
閾値電流推定器１５０を構築するために、まず、半導体レーザ５２の動作モデルを考慮する。
【００６４】
半導体レーザのレート方程式は、次の式（１），式（２）で表される。
【００６５】
【数１】
2009212422.tif 000003
【００６６】
【数２】
2009212422.tif 000004
【００６７】
ここで、Ｉは、発光領域（活性領域）に注入される電流（すなわち駆動電流）を示し、ｅは、電荷を示し、Ｖは、発光領域の体積を示す。Ｎは、注入されたキャリア密度を示し、Ｎｃは、光の増幅が始まるキャリア密度を示す。τｃは、キャリアの緩和時間（すなわち、キャリア密度が失われる時定数）を示す。Ｐは、レーザ光のエネルギー密度（光子数密度）を示す。τｐは、光子の緩和時間（すなわち、光子数密度が失われる時定数）を示す。Ａは、誘導放出に関する係数である。
【００６８】
式（１）は、キャリア数の時間変化が、注入された電流に応じたキャリア数から、緩和によって消滅するキャリア数と、有効な誘導放出に寄与するキャリア数と、を減算したものであることを示す。式（２）は、光子数の時間変化が、有効な誘導放出によって発生した光子数から、緩和によって消滅する光子数を減算したものであることを示す。
【００６９】
定常状態における光子数密度Ｐは、式（１），式（２）を用いて、以下の式（３）で表される。
【００７０】
【数３】
2009212422.tif 000005
【００７１】
次に、半導体レーザの熱レンズ効果を考慮する。熱レンズの効果に起因して、発光領域内の光子数密度が増加すると考えると、レート方程式は、次の式（４），式（５）で表される。なお、式（４），式（５）は、式（１），式（２）の誘導放出に関する係数Ａを、係数Ａ・Ｆで置換したものである。ここで、係数Ｆは、熱レンズの効果に関する係数である。
【００７２】
【数４】
2009212422.tif 000006
【００７３】
【数５】
2009212422.tif 000007
【００７４】
また、定常状態における光子数密度Ｐは、次の式（６）で表される。なお、式（６）は、式（３）の係数Ａを係数Ａ・Ｆで置換したものである。
【００７５】
【数６】
2009212422.tif 000008
係数Ｆは、熱レンズの効果に関する係数であるため、駆動電流Ｉの増大に伴って熱レンズ効果が大きくなると、係数Ｆの値は大きくなり、閾値電流Ｉｔｈは小さくなる。逆に、駆動電流Ｉの減少に伴って熱レンズ効果が小さくなると、係数Ｆの値は小さくなり、閾値電流Ｉｔｈは大きくなる。
【００７６】
ところで、発光領域から射出される光の割合と、受光素子１３０およびＩ／Ｖ変換器１４０の感度と、を考慮すると、半導体レーザの発光量Ｌは、係数Ｍを用いて、次の式（７）で表される。
【００７７】
【数７】
2009212422.tif 000009
【００７８】
駆動電流Ｉに応じた発光領域の温度の応答は、発熱量Ｑが駆動電流Ｉに比例すると仮定すると、次の式（８）で表される。
【００７９】
【数８】
2009212422.tif 000010
【００８０】
ここで、ａは、係数である。また、θは、発光領域の温度を示し、Ｃは、発光領域の熱容量を示し、ｋは、熱伝導係数を示す。
【００８１】
τ＝Ｃ／ｋとすると、式（８）から次の式（９）が得られる。
【００８２】
【数９】
2009212422.tif 000011
【００８３】
閾値電流Ｉｔｈは、熱レンズ効果（係数Ｆ）に依存し（式（６）参照）、熱レンズ効果は、発光領域の温度に依存する。したがって、閾値電流Ｉｔｈは、発光領域の温度に依存する。閾値電流Ｉｔｈが発光領域の温度θの一次関数であると考えると、次の式（１０）が成り立つ。なお、ｐ，ｑは定数である。
【００８４】
【数１０】
2009212422.tif 000012
【００８５】
式（１０）を式（９）に代入すると、式（１１）が得られる。なお、α，βは定数である。
【００８６】
【数１１】
2009212422.tif 000013
【００８７】
α，βは、電流−発光量の測定によって求められる。具体的には、直流で半導体レーザ５２を発光させる場合には、式（１１）の右辺がゼロに等しい。このため、Ｉｔｈ＝α−β・Ｉが成り立つ。したがって、直流で半導体レーザ５２を発光させる場合には、式（１２）が成り立つ（式（７）参照）。また、交流で半導体レーザ５２を発光させる場合には、より具体的には、半導体レーザ５２の温度応答よりも短い周期で半導体レーザを発光（点滅）させる場合には、式（１３）が成り立つ（式（７）参照）。
【００８８】
【数１２】
2009212422.tif 000014
【００８９】
【数１３】
2009212422.tif 000015
【００９０】
直流および交流での電流−発光量の測定を行えば、式（１２）と式（１３）とを利用して、定数α，βの値が求められる。
【００９１】
本実施例では、閾値電流推定器１５０は、現代制御のオブザーバを利用して構成される。数値計算による検討結果から、上記のパラメータαの精度が、閾値電流Ｉｔｈの推定精度に大きく影響することが分かっている。このため、本実施例では、オブザーバは、以下のように構成される。
【００９２】
状態変数として、閾値電流Ｉｔｈと、パラメータαと、が選択される。また、以下では、閾値電流Ｉｔｈの推定値を電流ドライバ１１０へ直接的にフィードバックできるように、スケーリングされた状態変数が用いられる。
【００９３】
電流ドライバ１１０の出力電流（駆動電流）Ｉは、定数Ｈ１，Ｈ２を用いて、式（１４）で表される（図５参照）。スケーリングされた電流値をｕ＝Ｉ／Ｈ１，ｘ＝Ｉｔｈ／Ｈ１とする。このとき、式（１４）から式（１５）が得られる。
【００９４】
【数１４】
2009212422.tif 000016
【００９５】
【数１５】
2009212422.tif 000017
【００９６】
また、式（７）から式（１６）が得られ、式（１１）から式（１７）が得られる。なお、Ｍ１＝Ｍ・Ｈ１であり、α１＝α／Ｈ１である。
【００９７】
【数１６】
2009212422.tif 000018
【００９８】
【数１７】
2009212422.tif 000019
【００９９】
状態変数を［ｘ，α１］Tとすると、プラントの状態方程式は、式（１６），式（１７）を用いて、式（１８）で表される。なお、プラントには、図４に示す半導体レーザ５２と、受光素子１３０と、Ｉ／Ｖ変換器１４０と、が含まれる。
【０１００】
【数１８】
2009212422.tif 000020
【０１０１】
式（１８）の状態方程式を利用してオブザーバ、すなわち、閾値電流推定器１５０を構成すれば、閾値電流Ｉｔｈを補正することができる。具体的には、閾値電流推定器１５０は、式（１９）で表される。
【０１０２】
【数１９】
2009212422.tif 000021
【０１０３】
なお、式中「^」は、推定値を示す。ｆ／τ，ｆ0／τは、フィードバック係数である。
【０１０４】
図８は、光源装置５０の具体的な構成を示す説明図である。なお、図８は、式（１５）と式（１９）とを用いて、図４を書き直したものであるが、便宜上、微分効率調整部３００の図示は省略されている。具体的には、電流ドライバ１１０は式（１５）で表され、閾値電流推定器１５０は式（１９）で表される。
【０１０５】
電流ドライバ１１０は、乗算器１１１と、２つの増幅器１１２，１１３と、加算器１１４と、を含んでいる。乗算器１１１は、閾値電流指令値Ｄａｐｃ２と画素データＤとを乗じて、信号Ｄａｐｃ２・Ｄを出力する。第１の増幅器１１２は、該信号Ｄａｐｃ２・Ｄを、Ｈ２／Ｈ１倍に増幅して、信号Ｈ２／Ｈ１・Ｄａｐｃ２・Ｄを出力する。なお、階調電流指令値Ｄａｐｃ２は、微分効率調整部３００によって調整されたている（後述）。
【０１０６】
第２の増幅器１１３は、信号Ｄａｐｃ１を１倍に増幅する。加算器１１４は、２つの増幅器１１２，１１３から出力される２つの信号Ｈ２／Ｈ１・Ｄａｐｃ２・Ｄ，Ｄａｐｃ１を加算する。この結果、加算器１１４からは、式（１５）で表される信号ｕが出力される。
【０１０７】
なお、本実施例では、第２の増幅器１１３が設けられているが、省略可能である。
【０１０８】
閾値電流推定器１５０は、５つの増幅器１５１〜１５５と、３つの演算器１５６〜１５８と、積分器１５９と、抽出器１５０ａと、を含んでいる。
【０１０９】
積分器１５９は、信号d(ｗ^)/dtを積分して、信号ｗ^を出力する。
【０１１０】
第１の増幅器１５１は、信号ｗ^をＡ倍に増幅して、信号Ａ・ｗ^を出力する。第２の増幅器１５２は、信号ｕをＢ倍に増幅して、信号Ｂ・ｕを出力する。第３の増幅器１５３は、信号ｗ^をＣ倍に増幅して、信号Ｃ・ｗ^を出力する。第４の増幅器１５４は、信号ｕをＤ倍に増幅して信号Ｄ・ｕを出力する。第５の増幅器１５５は、信号（ｙ−ｙ^）をＦ倍に増幅して、信号Ｆ・（ｙ−ｙ^）を出力する。
【０１１１】
第１の演算器１５６は、信号Ａ・ｗ^と信号Ｂ・ｕとを加算すると共に、信号Ｆ・（ｙ−ｙ^）を減算することによって、式（１９）で表される信号d(ｗ^)/dtを出力する。第２の演算器１５７は、信号Ｃ・ｗ^と信号Ｄ・ｕとを加算して、式（１９）で表される信号ｙ^を出力する。第３の演算器１５８は、信号ｙから信号ｙ^を減算し、信号（ｙ−ｙ^）を出力する。なお、信号ｙは、発光量Ｌの測定値を示し、信号ｙ^は、発光量Ｌの推定値を示す（式（１６）参照）。
【０１１２】
抽出器１５０ａは、信号ｗ^から信号ｘ^を抽出し、信号ｘ^を閾値電流指令値Ｄａｐｃ１として、電流ドライバ１１０にフィードバックする。
【０１１３】
式（１９）に係数Ａ〜Ｄ，Ｆを代入すると、式（２０）が得られる。そして、式（２０）を展開すると、式（２１）が得られる。
【０１１４】
【数２０】
2009212422.tif 000022
【０１１５】
【数２１】
2009212422.tif 000023
【０１１６】
図９は、光源装置５０の回路図を示す説明図である。なお、図９は、式（２１）を用いて、図４を書き直したものであるが、便宜上、微分効率調整部３００の図示は省略されている。
【０１１７】
図示するように、光源装置５０は、半導体レーザ５２に供給される駆動電流Ｉ（信号ｕ）を測定する駆動電流測定部１６０を備えている。駆動電流測定部１６０は、差動増幅器１６１と、増幅器１６２と、を備えている。差動増幅器１６１の２つの端子は、半導体レーザ５２のアノードに接続された抵抗器Ｒｓの両端に接続されている。差動増幅器１６１は、抵抗器Ｒｓの両端の電圧を受け取り、該両端の電圧の差を出力する。なお、電圧の差は、Ｉ・Ｒｓで表される。増幅器１６２は、該電圧の差を１／（Ｒｓ・Ｈ１）倍する。この結果、増幅器１６２は、信号Ｉ／Ｈ１すなわち信号ｕを出力する。
【０１１８】
閾値電流推定器１５０は、５つの差動増幅器２０１〜２０５と、５つの増幅器２１１〜２１５と、２つの積分器２２１〜２２２と、を含んでいる。
【０１１９】
第１の積分器２２１は、信号d(ｘ^)/dtを積分して、信号ｘ^を出力する。第２の積分器２２２は、信号d(α１^)/dtを積分して、信号α１^を出力する。
【０１２０】
第１の差動増幅器２０１は、信号α１^から信号ｘ^を減算して、信号（α１^−ｘ^）を出力する。第１の増幅器２１１は、信号（α１^−ｘ^）を１／τ倍に増幅して、信号１／τ・（α１^−ｘ^）を出力する。第２の増幅器２１２は、信号ｕをβ／τ倍に増幅して、信号β／τ・ｕを出力する。第２の差動増幅器２０２は、信号１／τ・（α１^−ｘ^）から信号β／τ・ｕを減算して、信号［１／τ・（α１^−ｘ^）−β／τ・ｕ］を出力する。第３の増幅器２１３は、信号（ｙ−ｙ^）をｆ／τ倍に増幅して、信号ｆ／τ・（ｙ−ｙ^）を出力する。第３の差動増幅器２０３は、信号［１／τ・（α１^−ｘ^）−β／τ・ｕ］から信号ｆ／τ・（ｙ−ｙ^）を減算して、式（２１）で表される信号d(ｘ^)/dtを出力する。
【０１２１】
第４の増幅器２１４は、信号（ｙ−ｙ^）を−ｆ0／τ倍に増幅して、式（２１）で表される信号d(α１^)/dtを出力する。
【０１２２】
第４の差動増幅器２０４は、信号ｕから信号ｘ^を減算して、信号（ｕ−ｘ^）を出力する。第５の増幅器２１５は、信号（ｕ−ｘ^）をＭ１倍に増幅して、式（２１）で表される信号ｙ^を出力する。Ｍ１は、半導体レーザ５２の微分効率ηを表す値であり、以後、「微分効率特性値Ｍ１」とも呼ぶ。即ち、信号ｙ＾は、推定値ｘ＾によって導出された半導体レーザ５２の発光量の推定値を表す。なお、この第５の増幅器２１５は、任意に利得が調整されうる可変利得増幅器によって構成されており、利得Ｍ１は、微分効率調整部３００によって調整された階調電流指令値Ｄａｐｃ２に応じて設定される（後述）。
【０１２３】
第５の差動増幅器２０５は、信号ｙから信号ｙ^を減算して、信号（ｙ−ｙ^）を出力する。
【０１２４】
上記のように、閾値電流推定器１５０は、２つの状態変数ｘ，α１を利用しているため、信号ｘ^の導関数である信号d(ｘ^)/dtを積分して信号ｘ^を求める第１の積分器２２１と、信号α１^の導関数である信号d(α１^)/dtを積分して信号α１^を求める第２の積分器２２２と、を備えている。閾値電流推定器１５０は、信号ｕと第１の積分器２２１から出力される信号ｘ^とを用いて、信号ｙ^を求める。そして、閾値電流推定器１５０は、信号（ｙ−ｙ^）を用いて、第２の積分器２２２に与えられる信号d(α１^)/dtを求める。また、閾値電流推定器１５０は、信号ｕと、信号（ｙ−ｙ^）と、第１の積分器２２１から出力される信号ｘ^と、第２の積分器２２２から出力される信号α１^と、を用いて、第１の積分器２２１に与えられる信号d(ｘ^)/dtを求める。
【０１２５】
このように、２つの状態変数ｘ，α１を利用すれば、閾値電流の推定値ｘ^を正確に求めることができる。また、閾値電流推定器１５０は、微分効率調整部３００によって調整された階調電流指令値Ｄａｐｃ２に応じて微分効率特性値Ｍ１とを用いているため、推定値に半導体発光素子の特性変化が反映されるため、その推定精度が向上する。
【０１２６】
光源装置５０は、さらに、比較器１７１とスイッチ１７２とを含んでいる。比較器１７１は、信号ｙ（発光量Ｌ）と、ゼロと、を比較する。比較器１７１は、信号ｙがゼロ以上である場合には、スイッチ１７２をオン状態に設定する。このとき、スイッチ１７２は、差動増幅器２０５の出力、すなわち、信号（ｙ−ｙ^）を通過させる。一方、比較器１７１は、信号ｙがゼロ未満である場合には、スイッチ１７２をオフ状態に設定する。このとき、スイッチ１７２は、差動増幅器２０５の出力（信号（ｙ−ｙ^））を通過させず、値ゼロを出力する。
【０１２７】
半導体レーザ５２の非発光期間では、信号（ｙ−ｙ^）は正確でないため、信号（ｙ−ｙ^）を閾値電流推定器１５０の２つの積分器２２１，２２２にフィードバックすることは好ましくない。このため、非発光期間では、比較器１７１とスイッチ１７２を利用して、フィードバックループの切断が行われている。この結果、非発光期間では、閾値電流推定器１５０には、駆動電流Ｉの測定値（ｕ）のみが入力される。そして、閾値電流推定器１５０は、オープンループで、閾値電流Ｉｔｈの推定値ｘ^を求める。
【０１２８】
このように、本実施例では、非発光期間において、閾値電流推定器１５０の入力側への信号（ｙ−ｙ^）のフィードバックが禁止されるため、閾値電流推定器１５０は、オープンループで閾値電流の推定値ｘ^を求めることができる。
【０１２９】
ところで、非発光期間が長い場合には、閾値電流の推定値（ｘ^）の誤差は、より具体的には、閾値電流の実際の値（ｘ）と推定値（ｘ^）の差分は、次第に大きくなる。しかしながら、半導体レーザ５２が再び発光を開始すれば、閾値電流推定器１５０は、正しい推定値（ｘ^）を出力することができる。ただし、閾値電流推定器１５０が正しい推定値（ｘ^）を出力するまでには、時間（復帰時間）を要する。この復帰時間を考慮して、本実施例では、図２に示すように、有効期間Ｔｂの直前に、予備期間Ｔ０が設けられている。なお、予備期間Ｔ０は、復帰時間以上の長さである。本実施例では、制御回路５４は、この予備期間Ｔ０において、電流ドライバ１１０に予備的に駆動電流Ｉを供給させることによって、半導体レーザ５２を予備的に発光させる。これにより、有効期間Ｔｂの始期を含むすべての期間において、閾値電流推定器１５０は、正しい推定値（ｘ^）を出力することができる。なお、予備期間Ｔ０において半導体レーザ５２から射出された光は、スクリーン７０に導かれないように、マスクされればよい。
【０１３０】
このように、半導体レーザ５２に有意な発光を開始させる直前に、半導体レーザ５２を予備的に発光させれば、半導体レーザ５２が有意な発光を開始した直後に、閾値電流の推定値ｘ^を正確に求めることができる。
【０１３１】
以上説明したように、本実施例では、閾値電流の推定値ｘ^が求められ、画素データＤと、該閾値電流の推定値ｘ^と、を用いて決定される駆動電流ｕが半導体レーザ５２に供給されるため、温度変化に起因して実際の閾値電流が変化する場合にも、半導体レーザ５２に、画素データＤに応じた強度（発光量）の光を正確に射出させることができる。
【０１３２】
ところで、上述した閾値電流推定器１５０は、デジタル回路として構成することも可能である。ここで、式（１９）に関し、台形近似を利用してサンプリング間隔Ｔｓで離散時間化すると、式（２０）に対応する式（２２）が得られる。そして、式（２２）を展開すると、式（２１）に対応する式（２３）が得られる。
【０１３３】
【数２２】
2009212422.tif 000024
なお、ｄｗ＾／ｄｔは、Ｗｋ＋１＾に対応し、ｗ＾はＷｋに対応する。また、ｙ及びｙ＾はそれぞれ、Ｙｋ及びＹｋ＾に対応し、ｘ＾及びα１＾はそれぞれ、Ｘｋ＾及びＸ０ｋ＾に対応する。
【０１３４】
【数２３】
2009212422.tif 000025
【０１３５】
図１０は、式（２３）を用いて、図４を書き直したものに相当する。図１０は、閾値電流推定器１５０がデジタル回路で構成されており、駆動電流測定部１６０に換えて駆動電流算出部１８０が設けられている点以外は、図９とほぼ同じである。なお、図１０と図９との他の相違点及び対応関係については適宜説明を付す。
【０１３６】
駆動電流算出部１８０は、乗算器１８１と増幅器１８２と加算器１８３とを備えている。乗算器１８１は、画素データＤと階調電流指令値Ｄａｐｃ２とを乗算して、信号Ｄａｐｃ２・Ｄを出力する。増幅器１８２は、信号Ｄａｐｃ２・ＤをＨ２／Ｈ１倍に増幅して、信号Ｈ２／Ｈ１・Ｄａｐｃ２・Ｄを出力する。加算器１８３は、信号Ｈ２／Ｈ１・Ｄａｐｃ２・Ｄと信号Ｄａｐｃ１とを加算して、信号（Ｄａｐｃ１＋Ｈ２／Ｈ１・Ｄａｐｃ２・Ｄ）すなわち信号Ｕkを出力する（式（１５）参照）。なお、信号Ｕkは、図９の信号ｕに対応する。
【０１３７】
上記の説明から分かるように、図９の閾値電流推定器１５０では、駆動電流測定部１６０によって得られる駆動電流Ｉの測定値（ｕ）を利用して、閾値電流Ｉｔｈを推定している。一方、図１０の閾値電流推定器１５０では、駆動電流算出部１８０によって得られる駆動電流Ｉの演算値（Ｕk）を利用して、閾値電流Ｉｔｈを推定している。
【０１３８】
図１０の光源装置５０は、さらに、Ｄ／Ａ変換器１１９と、Ａ／Ｄ変換器１４９と、を備えている。Ｄ／Ａ変換器１１９は、信号Ｘk^をＤ／Ａ（デジタル−アナログ）変換して、閾値電流指令値Ｄａｐｃ１を出力する。Ａ／Ｄ変換器１４９は、Ｉ／Ｖ変換器１４０から出力される信号ＬをＡ／Ｄ（アナログ−デジタル）変換して、信号Ｙkを出力する。なお、前述したように、半導体レーザの温度応答の速度は数十μ秒であるため、Ｄ／Ａ変換器１１９とＡ／Ｄ変換器１４９と後述する遅延器２８１，２８２とのサンプリングクロックは、１ＭＨｚ程度に設定されればよい。
【０１３９】
閾値電流推定器１５０は、５つの増幅器２６１〜２６５と、５つの演算器２７１〜２７５と、２つの遅延器２８１〜２８２と、を含んでいる。
【０１４０】
第１の遅延器２８１は、信号Ｘk+1^を遅延させて、信号Ｘk^を出力する。第２の遅延器２８２は、信号Ｘ０k+1^を遅延させて、信号Ｘ０k^を出力する。
【０１４１】
第１の増幅器２６１は、信号Ｕkをβ倍に増幅して、信号β・Ｕkを出力する。第１の演算器２７１は、信号Ｘ０k^ から信号Ｘk^および信号β・Ｕk を減算して、信号（Ｘ０k^−Ｘk^−β・Ｕk ）を出力する。第２の増幅器２６２は、該信号（Ｘ０k^−Ｘk^−β・Ｕk ）をＴｓ／τobs倍に増幅して、信号Ｔｓ／τobs ・（Ｘ０k^−Ｘk^−β・Ｕk ）を出力する。
【０１４２】
第３の増幅器２６３は、信号（Ｙk−Ｙk^）をｆ・Ｔｓ／τobs倍に増幅して、信号ｆ・Ｔｓ／τobs・（Ｙk−Ｙk^）を出力する。第２の演算器２７２は、信号Ｘk^と信号Ｔｓ／τobs ・（Ｘ０k^ −Ｘk^ −β・Ｕk ）とを加算すると共に、信号ｆ・Ｔｓ／τobs・（Ｙk−Ｙk^）を減算する。この結果、第２の演算器２７２は、式（２３）で表される信号Ｘk+1^を出力する。
【０１４３】
第４の増幅器２６４は、信号（Ｙk−Ｙk^）をｆ0・Ｔｓ／τobs倍に増幅して、信号ｆ0・Ｔｓ／τobs・（Ｙk−Ｙk^）を出力する。第３の演算器２７３は、信号Ｘ０k^から信号ｆ0・Ｔｓ／τobs・（Ｙk−Ｙk^）を減算する。この結果、第３の演算器２７３は、式（２３）で表される信号Ｘ０k+1^を出力する。
【０１４４】
第４の演算器２７４は、信号Ｕkから信号Ｘkを減算して、信号（Ｕk−Ｘk）を出力する。第５の増幅器２６５は、信号（Ｕk−Ｘk）をＭ１倍して、式（２３）で表される信号Ｙk^を出力する。
【０１４５】
第５の演算器２７５は、信号Ｙkから信号Ｙk^を減算して、信号（Ｙk−Ｙk^）を出力する。
【０１４６】
閾値電流推定器１５０は、２つの状態変数Ｘ，Ｘ０を利用しているため、時刻ｋ＋１での信号Ｘk+1^を遅延させて時刻ｋでの信号Ｘk^を求める第１の遅延器２８１と、時刻ｋ＋１での信号Ｘ０k+1^を遅延させて時刻ｋでの信号Ｘ０k^を求める第２の遅延器２８２と、を備えている。閾値電流推定器１５０は、信号Ｕkと信号Ｘk^とを用いて、信号Ｙk^を求める。そして、閾値電流推定器１５０は、信号（Ｙk−Ｙk^）と第２の遅延器２８２から出力される信号Ｘ０k^とを用いて、第２の遅延器２８２に与えられる信号Ｘ０k+1^を求める。また、閾値電流推定器１５０は、信号Ｕkと、信号（Ｙk−Ｙk^）と、第１の遅延器２８１から出力される信号Ｘk^と、第２の遅延器２８２から出力される信号Ｘ０k^と、を用いて、第１の遅延器２８１に与えられる信号Ｘk+1^を求める。
【０１４７】
このように、２つの状態変数Ｘ，Ｘ０を利用すれば、閾値電流の推定値Ｘk^を正確に求めることができる。
【０１４８】
光源装置５０は、比較器１７１とスイッチ１７２（図９）に換えて、比較器１９１とセレクタ１９２とを備えている。比較器１９１は、信号Ｙk^と、ゼロと、を比較する。比較器１９１は、信号Ｙk^がゼロ以上である場合には、セレクタ１９２に信号（Ｙk−Ｙk^）を選択させる。一方、比較器１９１は、信号Ｙk^がゼロ未満である場合には、セレクタ１９２に値ゼロを選択させる。
【０１４９】
これによって、図９で説明した光源装置５０と同様に、非発光期間において、閾値電流推定器１５０の入力側への信号（Ｙk−Ｙk^）のフィードバックが禁止されるため、閾値電流推定器１５０は、オープンループで閾値電流の推定値Ｘk^を求めることができる。
【０１５０】
なお、本実施例における比較器１９１とセレクタ１９２とが、本発明における禁止部に相当する。
【０１５１】
また、図９で説明したように、非発光期間が長い場合には、閾値電流の推定値（Ｘk^）の誤差は、次第に大きくなる。しかしながら、半導体レーザ５２が再び発光を開始すれば、閾値電流推定器１５０は、正しい推定値（Ｘk^）を出力することができる。ただし、閾値電流推定器１５０が正しい推定値（Ｘk^）を出力するまでには、復帰時間を要する。この復帰時間を考慮して、図１０の光源装置５０でも、図２に示すように、有効期間Ｔｂの直前の予備期間Ｔ０において、半導体レーザ５２を予備的に発光させる。このように、半導体レーザ５２に有意な発光を開始させる直前に、半導体レーザ５２を予備的に発光させれば、半導体レーザ５２が有意な発光を開始した直後に、閾値電流の推定値ｘ^を正確に求めることができる。
【０１５２】
Ａ−６．微分効率調整部：
図１１は、微分効率調整部３００の構成を示す概略ブロック図である。図５で説明したように、微分効率調整部３００は、階調電流指令値Ｄａｐｃ２を適宜調整した上で設定するが、そのために画素データＤに対応する目標光量Ｔと、実測値である発光量実測値Ｙとの光量誤差δ（＝Ｙ−Ｔ）を測定する。なお、この測定回数が少ない（例えば２〜３回程度の測定）と測定誤差による設定値の不正確さが生じるため、測定回数を増して逐次的に測定精度を改善することが望ましい。本実施形態では、光量誤差δの２乗和の最小値を逐次的に最速に探索可能な最急降下法を用いた最小２乗法を利用する。
【０１５３】
ここで、画素データ（「階調値」とも呼ぶ）Ｄを設定して、発光量実測値Ｙを測定する手順をｋ番目まで繰り返す場合を想定する。このとき、階調値｛Ｄ１、Ｄ２、・・、Ｄｉ、・・、Ｄｋ｝に対する、発光量実測値を｛Ｙ１、Ｙ２ 、・・、Ｙｉ、・・、Ｙｋ｝、目標光量を｛Ｔ１、Ｔ２、・・、Ｔｉ、・・、Ｔｋ｝とする。評価関数εｋを下記の式（２４）のように光量誤差の２乗和として表し、この評価関数εｋを最小化する変数ａを各ｉについて逐次的に求める。
【０１５４】
【数２４】
2009212422.tif 000026
【０１５５】
変数ａの変化による傾斜を求めて、その方向にａを補正する最急降下法を用いると、ａｋは下記の式（２５）で表すことができる。なお、式（２５）において、μａは係数である。
【０１５６】
【数２５】
2009212422.tif 000027
【０１５７】
上式（２４）において、δｉ＝Ｙｉ−Ｔｉとおくと、εｋ／∂ａは下記の式（２６）で表される。
【０１５８】
【数２６】
2009212422.tif 000028
【０１５９】
従って、上式（２５）及び上式（２６）から下記の式（２７）が導かれ、さらに、逐次的に計算できるように変形すると、下記の式（２８）〜式（３０）が得られる。
【０１６０】
【数２７】
2009212422.tif 000029
【数２８】
2009212422.tif 000030
【数２９】
2009212422.tif 000031
【数３０】
2009212422.tif 000032
【０１６１】
変数ａは微分効率ηに対応する変数であるので、上式（３０）に示すように、微分効率ηは光量誤差δｋと階調値Ｄｋとの積の積算値によって補正すれば良いことがわかる。
【０１６２】
ここで、駆動電流Ｉと閾値電流指令値Ｄａｐｃ１と階調電流指令値Ｄａｐｃ２との関係と、半導体レーザ５２の発光量Ｌと駆動電流Ｉと閾値電流Ｉｔｈとの関係とから、下記の式（３１）が得られる（式（１５），（１６）参照）。
【０１６３】
【数３１】
2009212422.tif 000033
【０１６４】
なお、Ｋは係数である。
また、Ｙ＝ａ・Ｄ＋ｂと定義しているため、変数ａは下記の式（３２）で表され、階調電流指令値Ｄａｐｃ２は、式（３３）で表される。
【０１６５】
【数３２】
2009212422.tif 000034
【０１６６】
【数３３】
2009212422.tif 000035
【０１６７】
以上の式（２８）〜（３３）に従って、微分効率調整部３００を構成すると図１１のようになる。微分効率調整部３００は、目標生成部３０１と、誤差計算部３０２と、演算部３１０とを備える。なお、制御対象４００は、図１０に示された光源装置５０における微分効率調整部３００以外の構成要素（電流ドライバ１１０，半導体レーザ５２，受光素子１３０，Ｉ／Ｖ変換器１４０，閾値電流推定器１５０等）である。即ち、制御対象４００は、閾値電流指令値Ｄａｐｃ１と階調電流指令値Ｄａｐｃ２と階調値Ｄとに応じて発光量実測値Ｙを出力する。
【０１６８】
誤差計算部３０２は、目標生成部３０１から供給される階調値Ｄに応じた目標発光量Ｔ（＝ｍ＊Ｄ）と、制御対象４００からの出力値である発光量実測値Ｙとの差を演算部３１０に出力する。演算部３１０は、モーメント算出部３０３と、モーメント積算部３０４と、微分効率算出部３０５と、階調指令値算出部３０６とを備える。モーメント算出部３０３は、誤差計算部３０２の出力した光量誤差δｋと階調値Ｄｋとを乗算する（δｋ＊Ｄｋ）。モーメント積算部３０４は、モーメント算出部３０３が出力した値を積算する（式（３０）参照）。微分効率算出部３０５は、モーメント算出部３０３が出力した積算値を用いて変数ａを算出する（式（２９）参照）。階調指令値算出部３０６は、変数ａから階調電流指令値Ｄａｃｐ２を算出し（式（３３）参照）、制御対象４００へとフィードバックする。
【０１６９】
図１２（Ａ）は、演算部３１０の一部を示す概略図であり、モーメント算出部３０３が省略されている。図１２（Ａ）の演算部３１０は、第１と第２の遅延要素３２１，３２３を使ってブロック図で表現すれば図１２（Ｂ）の様になる。この図を見ると利得要素３２０を移動し、図１２（Ｃ）の様に、利得要素３２０と利得要素３２２とが一体化された利得要素３２４を設けても入出力間の動作は変わらないことがわかる。これは、上記の式（２９）を下記の式（３４）に変形し、式（３５）で変数を置き換えて、式（３６）に書き換えることに対応する。なお、図１２（Ｃ）では、図１２（Ｂ）の第１の遅延要素３２１が第３の遅延要素３２５に置換されている。
【０１７０】
【数３４】
2009212422.tif 000036
【数３５】
2009212422.tif 000037
【数３６】
2009212422.tif 000038
【０１７１】
図１２（Ｃ）の回路に対して各所に利得を挿入した上で第２と第３の遅延要素３２３，３２５を第１と第２のフリップフロップ３２７，３２８で置き換えると図１２（Ｄ）が得られる。ここで各利得要素３２６ａ〜３２６ｄは回路の共通化のための利得調整用に挿入した。各利得が下記の式（３７）を満たせば図１２（Ｃ）と（Ｄ）は等価な動作となる。
【０１７２】
【数３７】
2009212422.tif 000039
【０１７３】
なお、フリップフロップ３２７の出力はＳａｋをスケーリングした変数であり、フリップフロップ３２８の出力はａｋをスケーリングした変数であるが、煩雑になるので、以後Ｓａｋと表現して説明する場合がある。
【０１７４】
以上のような本実施形態における光量補正の原理を前提とし、以下では、図１３を参照して微分効率調整部３００の詳細な構成について説明する。図１３に示すように、微分効率調整部３００は、ｍ乗算器３３１、減算器３３２、乗算器３３３、Ｇ７除算器３３４、Ｇ３除算器３３５、加算器３３６、フリップフロップ３３７、Ｇ２除算器３３８、減算器３４０、フリップフロップ３４１、Ｇ１除算器３４２から構成されている。
【０１７５】
ｍ乗算器３３１は、各色の階調データＤＲ、ＤＧ、ＤＢが示す階調値Ｄｉと係数ｍとの積を、目標光量Ｔｉ（＝ｍ・Ｄｉ）として減算器３３２に出力する。減算器３３２は、光量測定値Ｙｉから目標光量Ｔｉを差し引いた値を、光量誤差δｉ（＝Ｙｉ−Ｔｉ）として乗算器３３３及びＧ６除算器３３４に出力する。
【０１７６】
乗算器３３３は、階調値Ｄｉと光量誤差δｉとの積（以下、モーメントＭＴｉと称す）をＧ７除算器３３４に出力する。Ｇ７除算器３３４は、モーメントＭＴｉを係数Ｇ７で除算した値をＧ３除算器３３５に出力する。Ｇ３除算器３３５は、Ｇ７除算器３３４の出力値（ＭＴｉ／Ｇ７）を係数Ｇ３で除算した値を加算器３３６に出力する。
【０１７７】
加算器３３６は、Ｇ３除算器３３５の出力値（ＭＴｉ／（Ｇ７・Ｇ３））とフリップフロップ３３７の出力値との加算値をフリップフロップ３３７のＤ入力端子に出力する。フリップフロップ３３７は、Ｄ型フリップフロップであり、画素同期クロック信号ＣＬ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３３６及びフリップフロップ３３７によって、モーメントＭＴｉ（＝δｉ・Ｄｉ）の積算回路が構成されており、フリップフロップ３３７の出力値は、モーメントＭＴｉの積算値となる。以下、このモーメントＭＴｉの積算値をＳａｋとする。なお、Ｓａｋ＝δ１・Ｄ１＋・・＋δｉ・Ｄｉ＋・・＋δｋ・Ｄｋである。
【０１７８】
Ｇ２除算器３３８は、モーメントＭＴｉの積算値Ｓａｋを係数Ｇ２で除算した値を減算器３４０に出力する。減算器３４０は、フリップフロップ３４１の出力値からＧ２除算器３３８の出力値（＝Ｓａｋ／Ｇ２）を差し引いた値をフリップフロップ３４１のＤ入力端子に出力する。フリップフロップ３４１は、Ｄ型フリップフロップであり、画素同期クロック信号ＣＬ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、減算器３４０及びフリップフロップ３４１によって、上記の式（２９）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３４１の出力値はａｋとなる。
【０１７９】
Ｇ１除算器３４２は、フリップフロップ３４１の出力値ａｋを係数Ｇ１で除算した値を階調電流指令値Ｄａｐｃ２として出力する。階調電流指令値Ｄａｃｐ２は、電流ドライバ１１０及び閾値電流推定器１５０（図１０）に供給される。閾値電流推定器１５０は、この階調電流指令値Ｄａｃｐ２によって、第５の増幅器２６５による利得Ｍ１を調整する。この理由は、利得Ｍ１と階調電流指令値Ｄａｃｐ２とは以下に説明する関係を有するためである。
【０１８０】
ここで、閾値推定が適切に実行されていると想定し、推定値ｘ＾と閾値電流指令値Ｄａｐｃ１とは等しいものとする。すると式（１５），（１６）から下記の式（３８）が得られる。
【０１８１】
【数３８】
2009212422.tif 000040
【０１８２】
即ち、利得Ｍ１は、階調電流指令値Ｄａｃｐ２と反比例の関係に設定されることが好ましい。より具体的には、画素データＤが本実施例における最大値２５５のとき、その発光量Ｙが５１０となるように設定するためには、下記の式（３９）を満たす利得Ｍ１が設定されることが好ましい。
【０１８３】
【数３９】
2009212422.tif 000041
【０１８４】
ところで、目標光量Ｔに対する発光量実測値Ｙのズレが、図１４（Ａ）に示すような状態になった場合、光量誤差δｉと階調値Ｄｉとの積（モーメントＭＴｉ）の積算値Ｓａｋが、ほぼ零となってしまい、微分効率調整部３００による微分効率の調整機能が実質的に停止してしまう可能性がある。この場合には、図１４（Ｂ）に示すように、モーメントを求める際に使用する階調値Ｄを、最小階調値Ｄｍｉｎから最大階調値Ｄｍａｘまでの中間値とすることが好ましい。これにより、モーメントＭＴｉの積算値Ｓａｋがほぼ零となることを防止することができる。
【０１８５】
また、階調値の平均値を逐次的に計算して、この平均値をモーメントを求める際に使用する演算用階調値として使用することにより、上記と同様に、光量誤差と階調値との積（モーメント）の積算値Ｓａｋがほぼ零となることを防止することができる。これを式で説明すれば、式（３０）に代えて下記の式（４０）のように階調値Ｄｋと階調平均値Ｄａｖｅの差と光量誤差の積の積算値を計算することになる。
【０１８６】
【数４０】
2009212422.tif 000042
【０１８７】
この場合、図１５に示すように微分効率調整部３００を構成することができる。図１５は、乗算器３３３の前段に階調値Ｄｉの平均値を逐次的に計算する平均化回路３５０と、階調値からこの平均化回路３５０の出力値（階調平均値）を減算する減算器３５１とを設けれている点以外は、図１３とほぼ同じである。なお、演算用階調値としては、階調値の平均値だけでなく、予め設定された値、例えば８ビットの階調表現が可能であれば、階調値「１２８」をモーメントを求める際に使用しても良い。
【０１８８】
このように、第５の増幅器２１５の利得Ｍ１が階調電流指令値Ｄａｃｐ２によって調整されることによって、閾値電流推定器１５０による推定結果の精度がより向上する。以上説明したように、閾値電流推定器１５０と微分効率調整部３００とによって電流ドライバ１１０が半導体レーザ５２に供給する駆動電流Ｉが調整される。従って、温度変化に起因して実際の閾値電流が変化する場合にも、半導体レーザ５２に、画素データＤに応じた強度（発光量）の光を正確に射出させることができる。 
【０１８９】
Ｂ．変形例：
なお、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。
【０１９０】
Ｂ１．変形例１：
上記実施例において、微分効率調整部３００は、計測された半導体レーザ５２の発光量と画素データＤとに基づいて階調電流指令値Ｄａｐｃ２、即ち、微分効率ηの調整を実行していたが、他の計測値に基づいて微分効率ηの調整を実行するものとしても良い。例えば、一般に、半導体レーザの温度上昇に伴い、その微分効率ηは低下するため、制御部は、半導体レーザの温度に応じて電流ドライバの出力する電流が増加するように制御するものとしても良い。より具体的には、半導体レーザ５２の発光時における温度を測定し、予め準備されたマップ等によって、微分効率調整部３００が測定温度に応じた好適な階調電流指令値Ｄａｐｃ２を決定するものとしても良い。  
【０１９１】
Ｂ２．変形例２：
上記実施例において、閾値電流推定器１５０はオブザーバによって構成されていたが、閾値電流推定器１５０は他の方法によって閾値電流を推定するものとしても良い。例えば、予め準備されたマップ等を用いて、駆動電流に対する半導体レーザ５２の発光量実測値と微分効率調整部３００が算出した微分効率との関係から閾値電流を推定して出力するものとしても良い。
【０１９２】
Ｂ３．変形例３：
上記実施例では、説明の便宜上、プロジェクタＰＪ（図１）が１つの光源装置５０を備える場合について説明した。しかしながら、実際には、プロジェクタは、例えば、３種類の色光を射出する３つの光源装置と、３種類の色光を合成する合成光学系と、を備えている。そして、合成された光が、ポリゴンミラー６２に導かれる。この結果、スクリーン７０上にカラー画像が表示される。
【０１９３】
Ｂ４．変形例４：
上記実施例では、プロジェクタＰＪは、ポリゴンミラー６２を備えており、スクリーン７０上に表示される画像に含まれる各ライン画像は、常に、１方向に描かれる。しかしながら、これに代えて、スクリーン７０上に表示される画像に含まれる隣接するライン画像が、逆方向に描かれてもよい。なお、このようなプロジェクタは、例えば、特開２００６−２２７１４４号公報に開示されている。この場合にも、各ライン画像が描画される直前に、予備的な発光が行われる予備期間が設けられることが好ましい。
【０１９４】
Ｂ５．変形例５：
上記実施例では、表示動作中に光量補正を行っていたが、階調値に偏り、例えば非常に暗い画像があると正常に光量補正を行えない可能性がある。この対策として、画像表示を行わない期間に、所定の階調値（階調データ）や擬似的な画素同期クロック信号を発生することで半導体レーザを発光させて光量補正動作を行うようにしても良い。
【０１９５】
Ｂ６．変形例６：
上記実施例において、モーメントＭＴｉの積算値Ｓａｋを計算する際、直近のデータ（光量誤差と階調値との積の値）を重視することが望ましいため、過去のデータの重みを低くするようにしても良い。具体的には、図１３に示すフリップフロップ３３７の出力端子から加算器３３６に至るフィードバック経路に、重み付け定数乗算器を設ければ良い。この重み付け定数は、例えば７／８のように１より小さい値に設定する。これにより、積算値Ｓａｋを計算する際に、過去のデータから順次忘却されるため、直近のデータに重きを置くことができる。また、上記実施例において、光量誤差と階調値との積（モーメント）の積算値Ｓａｋに比例した値で、変数ａを逐次的に補正していたが、積算値Ｓａｋの符号により一定値の補正を変数ａに施してもよい。
【０１９６】
Ｂ７．変形例７：
上記実施例では、いわゆるラスタスキャン方式のプロジェクタに本発明の光源装置が適用されているが、これに代えて、液晶パネルやＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス：ＴＩ社の商標）などの光変調デバイスを備えるプロジェクタにも、本発明の光源装置を適用可能である。この場合には、例えば、信号Ｄとして、一定の値が与えられればよい。
【０１９７】
また、上記実施例では、投写型の画像表示装置に本発明が適用されているが、これに代えて、直視型の画像表示装置に本発明が適用されてもよい。
【０１９８】
Ｂ８．変形例８：
上記実施例では、光源装置５０は、プロジェクタＰＪに適用されているが、これに代えて、加工装置などの他の光学装置に適用されてもよい。
【０１９９】
Ｂ９．変形例９：
上記実施例では、光源装置５０は、半導体レーザを備えているが、これに代えて、発光ダイオード（ＬＥＤ）などの他の固体光源（半導体発光素子）を備えていてもよい。
【０２００】
Ｂ１０．変形例１０：
上記実施例において、ハードウェアによって実現されていた構成の一部をソフトウェアに置き換えるようにしてもよく、逆に、ソフトウェアによって実現されていた構成の一部をハードウェアに置き換えるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０２０１】
【図１】プロジェクタＰＪの概略構成を示す説明図。
【図２】プロジェクタＰＪの動作を模式的に示す説明図。
【図３】比較例における光源装置の動作を示すタイミングチャート。
【図４】光源装置の概略構成を示す説明図。
【図５】微分効率調整部の機能の説明のための説明図。
【図６】電流ドライバの内部構成を示す説明図。
【図７】光源装置の動作を示すタイミングチャート。
【図８】光源装置の具体的な構成を示す説明図。
【図９】光源装置の回路図を示す説明図。
【図１０】光源装置の回路図を示す説明図。
【図１１】微分効率調整部の概略構成を示すブロック図。
【図１２】微分効率調整部の演算部の概略構成を示す説明図。
【図１３】微分効率調整部の回路図を示す説明図。
【図１４】光量誤差と階調値との積の積算値の算出方法の他の例を説明するための説明図。
【図１５】微分効率調整部の回路図の他の例を示す説明図。
【符号の説明】
【０２０２】
５０…光源装置
５２…半導体レーザ
５４…制御回路
５４…制御部
６２…ポリゴンミラー
６４…ミラー駆動部
７０…スクリーン
１１０…電流ドライバ
１１０ａ…駆動電流決定部
１１０ｂ…電流決定部
１１０ｃ…発光電流決定部
１１１…乗算器
１１２，１１３…増幅器
１１４…加算器
１１９…Ｄ／Ａ変換器
１３０…受光素子
１４０…Ｉ／Ｖ変換器
１４９…Ａ／Ｄ変換器
１５０…電流推定器
１５０ａ…抽出器
１５１〜１５５…増幅器
１５６〜１５８…演算器
１５９…積分器
１６０…駆動電流測定部
１６１…差動増幅器
１６２…増幅器
１７１…比較器
１７２…スイッチ
１８０…駆動電流算出部
１８１…乗算器
１８２…増幅器
１８３…加算器
１９１…比較器
１９２…セレクタ
２０１〜２０５…差動増幅器
２１１〜２１５…増幅器
２２１〜２２２…積分器
２６１〜２６５…増幅器
２７１〜２７５…演算器
２８１〜２８２…遅延器
３００…微分効率調整部
３０１…目標生成部
３０２…誤差計算部
３０３…モーメント算出部
３０４…モーメント積算部
３０５…微分効率算出部
３０６…階調指令値算出部
３１０…演算部
３２０…利得要素
３２１，３２３，３２５…遅延要素
３２０，３２２，３２４，３２６ａ〜３２６ｄ…利得要素
３２７〜３２８，３３７，３４１…フリップフロップ
３３１…ｍ乗算器
３３２，３４０…減算器
３３３…乗算器
３３４，３３５，３３８，３１２…利得要素
３３６…加算器
３５０…平均化回路
３５１…減算機
４００…制御対象
ＰＪ…プロジェクタ
Ｒｓ…抵抗器
Ｓ１，Ｓ２…定電流源
Ｓｗ１〜Ｓｗ４…スイッチ
Ｔｄ１〜Ｔｄ４…トランジスタ
Ｔｉ…トランジスタ
Ｔｍ１〜Ｔｍ２…トランジスタ
【図１】
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【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】
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【図１４】
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【図１５】
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