JP2009260030A - レーザダイオードの駆動装置、駆動方法、光源装置、プロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】レーザダイオードをパルス状の駆動電流で駆動する場合に、不具合が発生することを抑制する技術を提供することを目的とする。
【解決手段】入力電極と出力電極とを有するレーザダイオードに並列に接続されて、前記入力電極と前記出力電極との間の電気的な接続をオン／オフする第１の電界効果トランジスタを利用する。ここで、レーザダイオードの駆動電流がハイレベルである時間範囲内では、第１の電界効果トランジスタの駆動信号のレベルを、第１の電界効果トランジスタによる接続をオフにするための第１レベルに設定する。駆動電流がローレベルである時間範囲内の少なくとも一部の範囲内では、駆動信号のレベルを、第１の電界効果トランジスタによる接続をオンにするための第２レベルに設定する。
【選択図】図４

Description

本発明は、レーザダイオードの駆動装置、駆動方法、光源装置、プロジェクタに関するものである。

近年、光源としてレーザダイオード（「半導体レーザ」とも呼ばれる）が普及しつつある。また、レーザダイオードを駆動する種々の技術も提案されている。

特開平５−７０３９号公報 特開平５−１３８５０号公報

レーザダイオードの駆動に、パルス状の駆動電流を利用可能である。パルス幅を調整することによって、レーザダイオードによって発せられる光の平均的な明るさを調整することができる。また、レーザダイオードを連続的に点灯させる場合と比べて、レーザダイオードの寿命を延ばすことができる。

ところが、レーザダイオードをパルス状の駆動電流で駆動すると、駆動電流の流れる電気回路が有するストレーインダクタンスによって、種々の不具合が生じる場合があった。例えば、ストレーインダクタンスによって生じる電圧が過剰に高くなる場合があった。

本発明は、上記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、レーザダイオードをパルス状の駆動電流で駆動する場合に、不具合が発生することを抑制する技術を提供することを目的とする。

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。

［適用例１］入力電極と出力電極とを有するレーザダイオードの駆動装置であって、前記レーザダイオードに、電流のハイレベルとローレベルとを繰り返すパルス状の駆動電流を供給する電流駆動部と、前記レーザダイオードに並列に接続されて、前記入力電極と前記出力電極との間の電気的な接続をオン／オフする第１の電界効果トランジスタと、前記第１の電界効果トランジスタに、前記接続を制御する駆動信号を供給するトランジスタ駆動部と、を備え、前記トランジスタ駆動部は、前記駆動電流がハイレベルである時間範囲内では、前記駆動信号のレベルを、前記第１の電界効果トランジスタによる接続をオフにするための第１レベルに設定し、前記駆動電流がローレベルである時間範囲内の少なくとも一部の範囲内では、前記駆動信号のレベルを、前記第１の電界効果トランジスタによる接続をオンにするための第２レベルに設定する、駆動装置。

この構成によれば、駆動電流がローレベルである時間範囲内の少なくとも一部の範囲内では、駆動信号のレベルが、第１の電界効果トランジスタによる接続をオンにするための第２レベルに設定されるので、ストレーインダクタンスの影響を抑えることができ、その結果、不具合が発生することを抑制することができる。

［適用例２］適用例１に記載の駆動装置であって、前記第１の電界効果トランジスタは、前記出力電極から前記第１の電界効果トランジスタを通って前記入力電極へ向かう電流を許容する寄生ダイオードを含む、駆動装置。

この構成によれば、レーザダイオードに過大な逆電圧が印加されることを抑制できる。

［適用例３］光源装置であって、適用例１または適用例２に記載の駆動装置と、前記レーザダイオードと、を備え、前記レーザダイオードは、互いに並列に接続された複数の発光素子を含む、光源装置。

この構成によれば、互いに並列に接続された複数の発光素子を含むレーザダイオードを利用する場合に、ストレーインダクタンスの影響を抑えることができ、その結果、不具合が発生することを抑制することができる。

［適用例４］適用例３に記載の光源装置であって、前記電流駆動部は、第１と第２の出力ラインを備え、前記第１出力ラインから前記第２出力ラインへ流れる電流を供給する電流供給部と、前記第１出力ラインと前記第２出力ラインとのいずれか一方と、前記レーザダイオードとの間に接続されて、前記電流供給部と前記レーザダイオードとの間の電気的な接続をオン／オフすることによって、前記パルス状の駆動電流を生成する第２の電界効果トランジスタと、を含む、光源装置。

この構成によれば、第２の電界効果トランジスタによってパルス状の駆動電流を生成する構成において、ストレーインダクタンスの影響を抑えることができ、その結果、不具合が発生することを抑制することができる。

［適用例５］プロジェクタであって、適用例１または適用例２に記載の駆動装置と、前記レーザダイオードと、前記レーザダイオードによって発せられた光を、画像を投写するための投写光に変調する空間光変調部と、前記投写光を投写する投写光学系と、を備える、プロジェクタ。

［適用例６］入力電極と出力電極とを有するレーザダイオードの駆動方法であって、前記レーザダイオードに、電流のハイレベルとローレベルとを繰り返すパルス状の駆動電流を供給する工程と、前記駆動電流がハイレベルである時間範囲内では、前記レーザダイオードに並列に接続されて前記入力電極と前記出力電極との間の電気的な接続をオン／オフする第１の電界効果トランジスタに供給される駆動信号のレベルを、前記第１の電界効果トランジスタによる接続をオフにするための第１レベルに設定する工程と、前記駆動電流がローレベルである時間範囲内の少なくとも一部の範囲内では、前記駆動信号のレベルを、前記第１の電界効果トランジスタによる接続をオンにするための第２レベルに設定する工程と、を備える方法。

なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、レーザダイオードの駆動方法および駆動装置、レーザダイオードとその駆動装置とを含む光源装置、その光源装置を含むプロジェクタ、背面投写型ディスプレイ、液晶パネルディスプレイのバックライト、照明装置、そ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、等の形態で実現することができる。

次に、この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．第１実施例：
Ｂ．第２実施例：
Ｃ．第３実施例：
Ｄ．変形例：

Ａ．第１実施例：
図１は、本発明の一実施例としての光源装置を示す説明図である。この光源装置９００は、第１出力ラインＬＮ１と第２出力ラインＬＮ２とを有する電流供給回路７００と、第１出力ラインＬＮ１にアノードＡＤが接続されたレーザダイオードＬＤと、レーザダイオードＬＤのカソードＣＤと第２出力ラインＬＮ２との間に接続された第２トランジスタＱ２と、レーザダイオードＬＤに並列に接続された第１トランジスタＱ１と、第１ゲート駆動回路７３０と、を有している。なお、レーザダイオードＬＤのアノードＡＤは、特許請求の範囲における「入力電極」に相当する。また、カソードＣＤは、「出力電極」に相当する。

図１には、レーザダイオードＬＤを表す等価回路ＬＣが示されている。レーザダイオードＬＤは、互いに並列に接続された複数の発光素子ＬＤｅを含んでいる（１つの発光素子ＬＤｅは、１つのレーザダイオードに相当する）。以下、このようなレーザダイオードＬＤを利用する技術を、「マルチエミッタ技術」とも呼ぶ。このように、複数の発光素子ＬＤｅを利用することによって、光量を容易に増大することができる。照明のためにレーザダイオードを利用する場合には、このようなマルチエミッタ技術を利用することが好ましい。このようなレーザダイオードＬＤを利用する場合には、並列に接続された各発光素子ＬＤｅに電流が流れるので、発光素子ＬＤｅの総数が多いほど、電流の合計値も大きくなる。例えば、点灯時にレーザダイオードＬＤを流れる電流が１０アンペアを超える場合もある。

第１と第２のトランジスタＱ１、Ｑ２は、いずれも、ＮチャネルＭＯＳ ＦＥＴ（metal oxide semiconductor field effect transistor）である。第１トランジスタＱ１のドレインＤは、レーザダイオードＬＤのアノードＡＤ（第１出力ラインＬＮ１）に接続され、第１トランジスタＱ１のソースＳは、レーザダイオードＬＤのカソードＣＤに接続されている。第２トランジスタＱ２のドレインＤはレーザダイオードＬＤのカソードＣＤ（第１トランジスタＱ１のソースＳ）に接続され、第２トランジスタＱ２のソースＳは第２出力ラインＬＮ２に接続されている。

各トランジスタＱ１、Ｑ２のそれぞれのゲートＧは、第１ゲート駆動回路７３０に接続されている。第１ゲート駆動回路７３０は、第１トランジスタＱ１のゲートＧに第１ゲート駆動信号ＧＤＳ１を供給する第１トランジスタ駆動回路７３１と、第２トランジスタＱ２のゲートＧに第２ゲート駆動信号ＧＤＳ２を供給する第２トランジスタ駆動回路７３２と、を有している。第１ゲート駆動回路７３０による制御については、後述する。なお、以下、第１トランジスタ駆動回路７３１を、「第１ＴＲ駆動回路７３１」とも呼ぶ。また、第２トランジスタ駆動回路７３２を、「第２ＴＲ駆動回路７３２」とも呼ぶ。

電流供給回路７００は、第１出力ラインＬＮ１から第２出力ラインＬＮ２へ流れる電流を供給する電源回路である。本実施例では、電流供給回路７００は、直流電源ＤＣＰＳと、ＤＣ／ＤＣコンバータ７１０と、第２ゲート駆動回路７２０と、を有している。ＤＣ／ＤＣコンバータ７１０は、直流電源ＤＣＰＳから得られる電圧を、レーザダイオードＬＤの駆動に適した所定の電圧Ｖｏｕｔに変換する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ７１０は、直流電源ＤＣＰＳのプラス極とマイナス極とを接続するキャパシタＣ１と、プラス極とマイナス極との間に直列に接続された２つのトランジスタ（ＮチャネルＭＯＳ ＦＥＴ）Ｑ３、Ｑ４とを有している。第３トランジスタＱ３のドレインＤは直流電源ＤＣＰＳのプラス極に接続されている。第３トランジスタＱ３のソースＳは、第４トランジスタＱ４のドレインＤに接続されている（以下、この接続点を「節点ＯＰ」と呼ぶ）。第４トランジスタＱ４のソースは、直流電源ＤＣＰＳのマイナス極に接続されている。このマイナス極には、第２出力ラインＬＮ２が接続されている。節点ＯＰと第１出力ラインＬＮ１とは、インダクタＬ（例えば、コイル）によって接続されている。また、第１出力ラインＬＮ１と第２出力ラインＬＮ２とは、キャパシタＣ２によって接続されている。

第２ゲート駆動回路７２０は、これらのトランジスタＱ３、Ｑ４のゲートＧに、互いに逆位相のパルス状のゲート駆動信号をそれぞれ供給することによって、節点ＯＰからパルス状の電力を出力する。出力された電力は、インダクタＬとキャパシタＣ２とによって平滑化される。この結果、第１出力ラインＬＮ１と第２出力ラインＬＮ２との間の電圧が、所定の電圧Ｖｏｕｔに設定される。

なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ７１０の構成としては、図１に示す構成に限らず、公知の種々の構成を採用可能である。また、直流電源ＤＣＰＳの構成としても、種々の構成を採用可能である。例えば、乾電池や充電池を直流電源ＤＣＰＳとして採用してもよい。また、交流電流を直流電流に変換する回路を有する電源回路を直流電源ＤＣＰＳとして採用してもよい。なお、電流供給回路７００の構成としては、このようなコンバータを利用する構成に限らず、レーザダイオードＬＤの駆動に適した所定の電圧の電力を出力可能な任意の構成を採用可能である。

なお、電流供給回路７００と、第２トランジスタＱ２と、第２トランジスタ駆動回路７３２との全体は、特許請求の範囲における「電流駆動部」に相当する。

次に、第１ゲート駆動回路７３０による制御について説明する。第２トランジスタ駆動回路７３２は、第２トランジスタＱ２による電気的な接続（ドレインＤとソースＳとの間の接続）をオン／オフすることによって、パルス状の駆動電流をレーザダイオードＬＤに供給する。以下、「トランジスタによる接続をオンにする」ことを、単に、「トランジスタをオンにする」とも表現する。「オフ」についても同様である。

図２は、レーザダイオードＬＤの駆動電流がオン（ハイレベル）である状態を示す説明図である。図２には、光源装置９００（図１）の一部分が示されている。図示するように、第２ＴＲ駆動回路７３２（図１）は、第２トランジスタＱ２をオンにし、第１ＴＲ駆動回路７３１は、第１トランジスタＱ１をオフにする。この状態では、レーザダイオードＬＤのアノードＡＤとカソードＣＤとの間の電圧ＶＬＤは、電流供給回路７００（図１）の出力電圧Ｖｏｕｔとほぼ同じである。すなわち、電流供給回路７００は、レーザダイオードＬＤに電圧を印加する。この電圧印加に従って、ゼロより大きな値Ｉｄの電流がレーザダイオードＬＤを流れ、レーザダイオードＬＤが光を発する。

なお、図２中のダイオードＰＤ１は、第１トランジスタＱ１の寄生ダイオード（「ボディダイオード」とも呼ばれる）を示している。本実施例では、寄生ダイオードＰＤ１は、第１トランジスタＱ１のソースＳからドレインＤへ流れる電流（すなわち、レーザダイオードＬＤのカソードＣＤから第１トランジスタＱ１を通ってアノードＡＤへ流れる電流）を許容する。

また、第１トランジスタＱ１のドレインＤとレーザダイオードＬＤのアノードＡＤとの間のインダクタンスＬｓ１は、いわゆるストレーインダクタンス（浮遊インダクタンス）を示している。このようなストレーインダクタンスＬｓ１は、光源装置９００の部品が実装されたプリント基板の配線や、レーザダイオードＬＤの内部配線のためのボンディングワイヤ等の種々の回路に起因する。なお、このようなストレーインダクタンスは、他の位置（例えば、カソードＣＤと第２トランジスタＱ２のドレインＤとの間）にも生じ得る。

図３は、レーザダイオードＬＤの駆動電流がオフ（ローレベル）である状態を示す説明図である。図３には、図２と同様の光源装置９００（図１）の一部が示されている。図示するように、第２ＴＲ駆動回路７３２（図１）は、第２トランジスタＱ２をオフにし、第１ＴＲ駆動回路７３１は、第１トランジスタＱ１をオンにする。第２トランジスタ駆動回路７３２が第２トランジスタＱ２の状態をオンからオフに切り替えると、レーザダイオードＬＤを流れる電流が値Ｉｄ（＞０）からゼロに変化する。この電流の変化に起因して、ストレーインダクタンスＬｓ１は、いわゆるフライバック電圧を発生させる。ここで、第１トランジスタＱ１が無いと仮定すると、フライバック電圧は、レーザダイオードＬＤや第２トランジスタＱ２に印加される。一方、本実施例では、第１ＴＲ駆動回路７３１は、第１トランジスタＱ１をオンにする。従って、電流が、レーザダイオードＬＤと第１トランジスタＱ１とを通るループ回路を、第１トランジスタＱ１のソースＳに入ってドレインＤから出る方向に流れる。その結果、ストレーインダクタンスＬｓ１によって生じる電圧が過剰に高くなることを抑制できる。なお、図３に示す状態では、レーザダイオードＬＤに電流が流れ得るが、電流供給回路７００（図１）によって供給される駆動電流はゼロである（第２トランジスタＱ２のドレイン電流が、この駆動電流に相当する）。

図４は、ゲート電圧とドレイン電流との変化を示すタイミングチャートである。横軸は時間を示している。第１ゲート電圧Ｖｇ１は、第１トランジスタＱ１のゲート電圧を示し、第１ドレイン電流Ｉｄ１は、第１トランジスタＱ１のドレイン電流を示している。なお、第１ゲート電圧Ｖｇ１は、第１ゲート駆動信号ＧＤＳ１（図１）のレベルに相当する。第２ゲート電圧Ｖｇ２は、第２トランジスタＱ２のゲート電圧を示し、第２ドレイン電流Ｉｄ２は、第２トランジスタＱ２のドレイン電流を示している。なお、第２ゲート電圧Ｖｇ２は、第２ゲート駆動信号ＧＤＳ２のレベルに相当する。プラスのドレイン電流は、ドレインＤからソースＳへ流れる電流を示し、マイナスのドレイン電流は、ソースＳからドレインＤへ流れる電流を示している。ゲート電圧に関しては、トランジスタをオンにするためのゲート電圧を「ＯＮレベル」で示し、トランジスタをオフにするためのゲート電圧を「ＯＦＦレベル」で示している。なお、「ＯＮレベル」と「ＯＦＦレベル」とのそれぞれの実際の値は、トランジスタＱ１、Ｑ２の特性に従って、実験的に決定すればよい。

第２トランジスタ駆動回路７３２（図１）は、所定の長さのオン時間Ｔｏｎ内では、第２ゲート電圧Ｖｇ２を「ＯＮレベル」に維持し、その後の所定の長さのオフ時間Ｔｏｆｆ内では、第２ゲート電圧Ｖｇ２を「ＯＦＦレベル」に維持する。第２トランジスタ駆動回路７３２は、オン時間Ｔｏｎとオフ時間Ｔｏｆｆとを交互に繰り返す。

第２ドレイン電流Ｉｄ２は、第２ゲート電圧Ｖｇ２が「ＯＦＦレベル」から「ＯＮレベル」に切り替えられたことに応答して、ゼロから値Ｉｄ（＞０）に変化する。その後、第２ゲート電圧Ｖｇ２が「ＯＮレベル」に維持される間（オン時間Ｔｏｎの間）、第２ドレイン電流Ｉｄ２は、値Ｉｄのままである。次に、第２ドレイン電流Ｉｄ２は、第２ゲート電圧Ｖｇ２が「ＯＮレベル」から「ＯＦＦレベル」に切り替えられたことに応答して、ゼロに変化する。その後、第２ゲート電圧Ｖｇ２が「ＯＦＦレベル」に維持される間（オフ時間Ｔｏｆｆの間）、第２ドレイン電流Ｉｄ２はゼロのままである。このように、第２ドレイン電流Ｉｄ２の波形は、ゼロと値Ｉｄ（＞０）とが周期的に繰り返す波形である。すなわち、レーザダイオードＬＤには、電流のハイレベル（値Ｉｄ）とローレベル（本実施例ではゼロ）とを繰り返すパルス状の駆動電流が供給される。

一方、第１ＴＲ駆動回路７３１（図１）は、オン時間Ｔｏｎ内では、第１ゲート電圧Ｖｇ１を「ＯＦＦレベル」に設定し、オフ時間Ｔｏｆｆ内では、第１ゲート電圧Ｖｇ１を「ＯＮレベル」に設定する。このように、第１ＴＲ駆動回路７３１は、第２トランジスタＱ２とは逆の位相で第１トランジスタＱ１を駆動する。

なお、第２トランジスタ駆動回路７３２によって第２ゲート電圧Ｖｇ２が「ＯＮレベル」から「ＯＦＦレベル」に切り替えられてから、第２ドレイン電流Ｉｄ２が値Ｉｄからゼロに切り替わるまでの時間Ｔａが、ゼロより大きい場合がある。このような時間の遅れは、種々のＦＥＴにみられる。ここで、この遅れ時間Ｔａの経過前に第１ＴＲ駆動回路７３１が第１ゲート電圧Ｖｇ１を「ＯＮレベル」に設定すると、過剰な電流が、第１出力ラインＬＮ１、第１トランジスタＱ１、第２トランジスタＱ２、第２出力ラインＬＮ２を流れる（このような電流は貫通電流とも呼ばれる）。

そこで、本実施例では、第１ＴＲ駆動回路７３１（図１）は、オフ時間Ｔｏｆｆの開始から、遅れ時間Ｔａよりも長い所定の待ち時間ＤＴａが経過した後に、第１ゲート電圧Ｖｇ１を「ＯＦＦレベル」から「ＯＮレベル」に切り替える（このような遅れ時間Ｔａを待つための時間は、「デッドタイム」とも呼ばれる）。その結果、貫通電流を防止できる。なお、このような待ち時間ＤＴａは、第２トランジスタＱ２の特性に従って、予め実験的に決定すればよい。

遅れ時間Ｔａが経過してから、待ち時間ＤＴａが経過するまでの時間Ｔｂ内では、第１トランジスタＱ１（図１）はオフである。ただし、図３に示すように、本実施例では、第１トランジスタＱ１は、寄生ダイオードＰＤ１を有している。従って、電流が第１トランジスタＱ１のソースＳから寄生ダイオードＰＤ１を通じてドレインＤに流れるので、ストレーインダクタンスＬｓ１によって生じる電圧が過剰に高くなることを抑制できる。また、レーザダイオードＬＤに印加される逆電圧を、寄生ダイオードＰＤ１の順方向電圧と同程度の電圧に抑えることができる。

待ち時間ＤＴａが経過したことに応答して、第１ＴＲ駆動回路７３１（図１）は、第１ゲート電圧Ｖｇ１を「ＯＦＦレベル」から「ＯＮレベル」に切り替える。これにより、電流が第１トランジスタＱ１を流れる。特に、第１トランジスタＱ１による接続の電気抵抗（ソースＳとドレインＤとの間のチャネルを通る電気抵抗）は、寄生ダイオードＰＤ１の順方向の電気抵抗と比べて十分に小さい（例えば、数ミリオーム）。従って、時間Ｔｂ内での電流よりも大きな電流が、第１トランジスタＱ１を流れ得る。また、第１トランジスタＱ１は、レーザダイオードＬＤに印加される逆電圧を、寄生ダイオードＰＤ１に電流を流すために要する順方向電圧よりも下げることができる。

その後、第１トランジスタＱ１を流れる電流Ｉｄ１は小さくなる。そして、第１ＴＲ駆動回路７３１は、第１ゲート電圧Ｖｇ１を「ＯＮレベル」から「ＯＦＦレベル」に切り替える。この切替は、第２トランジスタ駆動回路７３２が第２ゲート電圧Ｖｇ２を「ＯＦＦレベル」から「ＯＮレベル」に切り替えるタイミングよりも、所定の待ち時間ＤＴｂ（＞０）だけ早いタイミングで、行われる。この理由は、貫通電流を防止するためである。なお、待ち時間ＤＴｂは、第１トランジスタＱ１の特性に従って、予め実験的に決定すればよい。

以上説明した第１ＴＲ駆動回路７３１（図１）による制御は、以下のように表すこともできる。すなわち、駆動電流（第２ドレイン電流Ｉｄ２）がハイレベル（値Ｉｄ）である時間範囲内（オン時間Ｔｏｎと時間Ｔａ）では、第１ＴＲ駆動回路７３１は、第１ゲート電圧Ｖｇ１（第１ゲート駆動信号ＧＤＳ１のレベル）を「ＯＦＦレベル」に維持する。そして、駆動電流がローレベル（本実施例ではゼロ）である時間範囲内の最初の一部分（時間Ｔｂ）と最後の一部分（時間ＤＴｂ）を除く残りの範囲Ｔ１ｏｎ内では、第１ＴＲ駆動回路７３１は、第１ゲート電圧Ｖｇ１を「ＯＮレベル」に維持する。駆動電流がローレベルである時間範囲内の最初の一部分（時間Ｔｂ）と最後の一部分（時間ＤＴｂ）とのそれぞれにおいては、第１ＴＲ駆動回路７３１は、第１ゲート電圧Ｖｇ１を「ＯＦＦレベル」に維持する。

図５は、光源装置の比較例を示す説明図である。図１に示す光源装置９００との差違は、２点ある。第１の差違は、第１トランジスタＱ１の代わりにダイオードＤ１が設けられている点である。第２の差違は、第１ＴＲ駆動回路７３１が省略されている点である。この光源装置９００Ｃの他の部分の構成は、図１の光源装置９００と同じである。例えば、第１ゲート駆動回路７３０Ｃの第２トランジスタ駆動回路７３２は、図１の第２トランジスタ駆動回路７３２と同じである。

ダイオードＤ１のアノードＡＤ１は、レーザダイオードＬＤのカソードＣＤに接続され、ダイオードＤ１のカソードＣＤ１は、レーザダイオードＬＤのアノードＡＤに接続されている。従って、図３に示す実施例と同様に、第２トランジスタＱ２の状態がオンからオフに切り替えられた場合には、電流がダイオードＤ１のアノードＡＤ１からカソードＣＤ１に流れる。

図６は、比較例におけるゲート電圧とドレイン電流とダイオード電流との変化を示すタイミングチャートである。第２ゲート電圧Ｖｇ２と第２ドレイン電流Ｉｄ２とは、図４に示す実施例と同じである。ダイオード電流ＩＤＩは、ダイオードＤ１を流れる電流を示している（順方向電流）。

第２ドレイン電流Ｉｄ２がゼロに変化したことに応答して、図４に示す実施例と同様に、ダイオードＤ１に電流が流れる。その後、ダイオード電流ＩＤＩは、小さくなる。ただし、ダイオードＤ１に電流を流すためには、ゼロより大きな順方向電圧を要する。従って、本実施例と比べて、比較例では、レーザダイオードＬＤに、ダイオードＤ１の順方向電圧に相当する逆電圧が長時間にわたって印加され得る。

特に、本実施例では、レーザダイオードＬＤ（図１）が、互いに並列に接続された複数の発光素子ＬＤｅを含むので、点灯時にレーザダイオードＬＤを流れる電流の値Ｉｄが１０アンペアを超える場合がある。この場合、ストレーインダクタンスＬｓ１が小さくても、ストレーインダクタンスＬｓ１によって生じる電流値が数アンペアになり得る。この場合、ダイオードＤ１の順方向電圧は１ボルトを超え得る。１ボルトを超える逆電圧がレーザダイオードＬＤに長時間に亘って印加されることは、レーザダイオードＬＤにとって大きな負担である。一方、本実施例では、第１トランジスタＱ１（図３）をオンにすることによって、レーザダイオードＬＤに印加される逆電圧を、ダイオード（例えば、ダイオードＤ１や寄生ダイオードＰＤ１）に電流を流すために要する順方向電圧よりも下げることができる。その結果、レーザダイオードＬＤの負荷を軽減し、レーザダイオードＬＤの劣化を抑制することができる。

以上のように、本実施例では、駆動電流がローレベルである時間範囲の内の一部の範囲（図４：Ｔ１ｏｎ）内において、第１ゲート駆動信号ＧＤＳ１のレベル（第１ゲート電圧Ｖｇ１）が「ＯＮレベル」に設定されるので、レーザダイオードＬＤと第１トランジスタＱ１とを通るループ回路において、ストレーインダクタンスＬｓ１によって生じる電圧が過剰に高くなることを抑制できる。その結果、第２トランジスタＱ２に過剰な電圧が印加されることを抑制できる。また、レーザダイオードＬＤに過剰な電圧が印加されることを抑制できる。以上のように、本実施例の光源装置９００は、ストレーインダクタンスＬｓ１の影響を抑えることができ、その結果、不具合が発生することを抑制することができる。また、第１トランジスタＱ１（図３）が寄生ダイオードＰＤ１を有しているので、第１トランジスタＱ１がオフであっても、レーザダイオードＬＤに過大な逆電圧が印加されることを抑制できる。そして、ストレーインダクタンスＬｓ１によって生じる電圧が過剰に高くなることを抑制できる。また、第１トランジスタＱ１が寄生ダイオードＰＤ１を含むので、第１トランジスタＱ１に加えて別途ダイオードをレーザダイオードＬＤに接続せずに済む。その結果、光源装置９００の構成が過剰に複雑になることを抑制できる。

Ｂ．第２実施例：
図７は、光源装置の別の実施例を示す説明図である。図１に示す光源装置９００との差違は、第２トランジスタＱ２が、レーザダイオードＬＤのカソードＣＤと第２出力ラインＬＮ２との間の代わりに、レーザダイオードＬＤのアノードＡＤと第１出力ラインＬＮ１との間に接続されている点だけである。他の構成は、図１の光源装置９００と同じである。

本実施例の光源装置９１０では、第２トランジスタＱ２のドレインＤが第１出力ラインＬＮ１に接続されている。そして、第２トランジスタＱ２のソースＳがレーザダイオードＬＤのアノードＡＤに接続されている。第１トランジスタＱ１のソースＳ（すなわち、レーザダイオードＬＤのカソードＣＤ）は、第２出力ラインＬＮ２に接続されている。このような構成においても、第１実施例の光源装置９００と同様に、光源装置９１０は動作する。そして、第２実施例の光源装置９１０は、第１実施例の光源装置９００と同様の種々の効果を奏する。

Ｃ．第３実施例：
図８は、上述の光源装置を利用したプロジェクタ５００の説明図である。プロジェクタ５００は、赤色光を射出する赤色レーザ光源装置５０１Ｒと、緑色光を射出する緑色レーザ光源装置５０１Ｇと、青色光を射出する青色レーザ光源装置５０１Ｂと、を備えている。

各色のレーザ光源装置５０１Ｒ，５０１Ｇ，５０１Ｂは、それぞれ、対応する色のレーザ光ＬＢｒ、ＬＢｇ、ＬＢｂを射出する点を除いて、前述した第１実施例のレーザ光源装置９００（図１）と同じの構成を有している。これらのレーザ光源装置５０１Ｒ，５０１Ｇ，５０１Ｂには、図示しない波長変換素子が設けられている。また、本実施例では、レーザダイオードＬＤは、赤外光を生成する。波長変換素子は、赤外光を、青色や緑色、赤色などの可視レーザ光に変換する。なお、本実施例では、波長変換素子は、いわゆる第２高調波発生（Second Harmonic Generation：ＳＨＧ）を利用して波長を変換する素子である。このような波長変換素子としては、周知の種々の素子を採用可能である。

また、プロジェクタ５００は、各レーザ光源装置５０１Ｒ，５０１Ｇ，５０１Ｂの光路下流側に配置された、インテグレータ光学系５０２Ｒ，５０２Ｇ，５０２Ｂを備えている。各インテグレータ光学系５０２Ｒ，５０２Ｇ，５０２Ｂは、各レーザ光源装置５０１Ｒ，５０１Ｇ，５０１Ｂから射出されたレーザ光ＬＢｒ、ＬＢｇ、ＬＢｂの照度分布を均一化させる。インテグレータ光学系５０２Ｒ，５０２Ｇ，５０２Ｂとしては、例えば、ロッドレンズやレンズアレイ、ホログラム素子等の光学素子を採用可能である。

また、プロジェクタ５００は、空間光変調部としての液晶パネル（液晶ライトバルブ）５０４Ｒ，５０４Ｇ，５０４Ｂを備えている。各インテグレータ光学系５０２Ｒ，５０２Ｇ，５０２Ｂからの光は、液晶ライトバルブ５０４Ｒ，５０４Ｇ，５０４Ｂに、それぞれ入射する。各液晶パネル５０４Ｒ，５０４Ｇ，５０４Ｂは、入射光を、パソコン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。

また、プロジェクタ５００は、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。クロスダイクロイックプリズム５０６は、各液晶ライトバルブ５０４Ｒ，５０４Ｇ，５０４Ｂによって変調された３色の光を合成する。投写レンズ５０７は、合成された光を、スクリーン５１０に投写する。なお、クロスダイクロイックプリズム５０６と、投写レンズ５０７とのそれぞれの構成としては、周知の種々の構成を採用可能である。

以上のように構成されたプロジェクタ５００は、高出力のレーザ光源装置５０１Ｒ，５０１Ｇ，５０１Ｂを有している。その結果、高輝度の画像を表示することができる。なお、各光源装置５０１Ｒ，５０１Ｇ，５０１Ｂの構成としては、図７に示す光源装置９１０と同じ構成を採用してもよい。

なお、本実施例では、各液晶ライトバルブ５０４Ｒ，５０４Ｇ，５０４Ｂは透過型であるが、この代わりに、反射型の液晶ライトバルブを採用してもよい。また、上述の各実施例において、レーザダイオードＬＤによって発せられた光を、画像を投写するための投写光に変調する空間光変調部としては、液晶ライトバルブに限らず、任意の空間光変調装置を採用可能である。例えば、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ：ＴＩ社の商標）などのマイクロミラー型光変調装置を用いることもできる。また、空間光変調部の総数は、３に限らず、任意である。例えば、１つや２つや４以上を採用可能である。

Ｄ．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。

変形例１：
上述の各実施例において、駆動電流のローレベルは、ゼロよりも大きな値であってもよい。いずれの場合も、ローレベルがハイレベルよりも小さければ、レーザダイオードＬＤにかかる負荷を下げることができるので、レーザダイオードＬＤの寿命を延ばすことができる。また、パルス幅を調整することによって、レーザダイオードによって発せられる光の平均的な明るさを調整することができる。

変形例２：
上述の各実施例において、第１ＴＲ駆動回路７３１（図１、図７）による第１トランジスタＱ１の制御方法としては、種々の方法を採用可能である。例えば、第１ＴＲ駆動回路７３１は、駆動電流のパルスに同期する所定のタイミングに従って、第１トランジスタＱ１を制御してもよい。具体的には、第１ＴＲ駆動回路７３１は、第２トランジスタ駆動回路７３２による第２トランジスタＱ２の制御タイミング（すなわち、第２ゲート駆動信号ＧＤＳ２（第２ゲート電圧Ｖｇ２）の制御タイミング）に同期する所定のタイミングに従って、第１ゲート駆動信号ＧＤＳ１（第１ゲート電圧Ｖｇ１）を制御してもよい。ここで、図４に示す時間Ｔｂと時間ＤＴｂとのいずれか一方、あるいは、両方を、ゼロに設定してもよい。ただし、いわゆる貫通電流を防止するためには、これらの時間Ｔｂ、ＤＴｂをゼロより大きな値に設定することが好ましい。いずれの場合も、第２ゲート駆動信号ＧＤＳ２のパルス幅が可変であってもよい。この場合には、第１ＴＲ駆動回路７３１は、第２ゲート駆動信号ＧＤＳ２のパルス幅の変化に従って、第１ゲート駆動信号ＧＤＳ１（第１ゲート電圧Ｖｇ１）のパルス幅を制御すればよい。

変形例３：
上述の各実施例において、第１トランジスタＱ１としては、ＮチャネルのＭＯＳ ＦＥＴに限らず、種々の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を採用可能である。例えば、ＰチャネルのＭＯＳ ＦＥＴを採用してもよい。また、ＭＯＳ ＦＥＴの代わりに、ＪＦＥＴ（Junction FET）や、ＭＥＳ ＦＥＴ（Metal Semiconductor FET）を採用してもよい。ＦＥＴを利用すれば、ダイオードやバイポーラトランジスタを利用する場合と比べて、導通時の電圧降下を小さくできる。その結果、レーザダイオードＬＤと第１トランジスタＱ１とを通るループ回路において、ストレーインダクタンスによって生じる電圧が過剰に高くなることを適切に抑制することができる。また、レーザダイオードＬＤに印加される逆電圧を適切に下げることができる。なお、第１トランジスタＱ１として、寄生ダイオードＰＤ１の無い電界効果トランジスタを採用してもよい。また、第２トランジスタＱ２としても、種々のＦＥＴを採用可能である。

変形例４：
上述の各実施例において、レーザダイオードＬＤとしては、種々のレーザダイオード（半導体レーザ素子）を利用することができる。また、マルチエミッタ技術を利用せずに、１つの発光素子を有するレーザダイオードを利用してもよい。いずれの場合も、第１トランジスタＱ１（図１、図７）の利用は、上述の各実施例と同様に、種々の不具合を抑制できるという効果を奏する。なお、マルチエミッタ技術を利用する場合には、マルチエミッタ技術を利用しない場合と比べて、点灯時にレーザダイオードＬＤを流れる電流が大きい。従って、マルチエミッタ技術を利用する場合には、上述した種々の効果が特に顕著である。

変形例５：
上述の各実施例において、レーザダイオードＬＤの駆動装置の構成としては、図１、図７に示す構成に限らず、種々の構成を採用可能である。例えば、駆動電流の大きさを測定する電流センサが駆動装置に設けられてもよい。このような電流センサは、第１出力ラインＬＮ１からレーザダイオードＬＤと第２トランジスタＱ２とを通って第２出力ラインＬＮ２へ至る経路の任意の位置に挿入可能である。また、レーザダイオードＬＤと第１トランジスタＱ１とを通るループ経路の途中に電流センサが挿入されてもよい。また、電流センサに限らず、他の種々の回路を、これらの経路に挿入してもよい。このように、レーザダイオードＬＤと第１トランジスタＱ１とが、他の回路を介して間接的に接続されてもよい。また、レーザダイオードＬＤと第２トランジスタＱ２とが、他の回路を介して間接的に接続されてもよい。

変形例６：
上述の各実施例の光源装置（例えば、図１の光源装置９００や、図７の光源装置９１０）の用途としては、プロジェクタに限らず、任意の用途を採用可能である。例えば、背面投写型ディスプレイの光源や、液晶パネルディスプレイのバックライトや、照明装置として、上述の各実施例の光源装置を利用してもよい。

変形例７：
上記各実施例において、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あるいは全部をハードウェアに置き換えるようにしてもよい。例えば、図１の第１ＴＲ駆動回路７３１の機能を、ＣＰＵとメモリとを有するコンピュータによって実現してもよい。

また、本発明の機能の一部または全部がソフトウェアで実現される場合には、そのソフトウェア（コンピュータプログラム）は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納された形で提供することができる。この発明において、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭのような携帯型の記録媒体に限らず、各種のＲＡＭやＲＯＭ等のコンピュータ内の内部記憶装置や、ハードディスク等のコンピュータに固定されている外部記憶装置も含んでいる。

本発明の一実施例としての光源装置を示す説明図である。 レーザダイオードＬＤの駆動電流がオン（ハイレベル）である状態を示す説明図である。 レーザダイオードＬＤの駆動電流がオフ（ローレベル）である状態を示す説明図である。 ゲート電圧とドレイン電流との変化を示すタイミングチャートである。 光源装置の比較例を示す説明図である。 比較例におけるタイミングチャートである。 光源装置の別の実施例を示す説明図である。 上述の光源装置を利用したプロジェクタ５００の説明図である。

符号の説明

５００…プロジェクタ
５０１Ｂ…青色レーザ光源装置
５０１Ｇ…緑色レーザ光源装置
５０１Ｒ…赤色レーザ光源装置
５０２Ｒ，５０２Ｇ，５０２Ｂ…インテグレータ光学系
５０４Ｒ，５０４Ｇ，５０４Ｂ…液晶ライトバルブ（液晶パネル）
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
７００…電流供給回路
７２０…第２ゲート駆動回路
７３０、７３０Ｃ…第１ゲート駆動回路
７３１…第１トランジスタ駆動回路
７３２…第２トランジスタ駆動回路
９００、９００Ｃ、９１０…光源装置（レーザ光源装置）
Ｌ…インダクタ
Ｄ１…ダイオード
Ｑ１…第１トランジスタ
Ｑ２…第２トランジスタ
Ｑ３…第３トランジスタ
Ｑ４…第４トランジスタ
Ｃ１…キャパシタ
Ｃ２…キャパシタ
ＬＤ…レーザダイオード
ＰＤ１…寄生ダイオード
ＬＮ１…第１出力ライン
ＬＮ２…第２出力ライン
Ｌｓ１…ストレーインダクタンス
ＬＤｅ…発光素子

Claims (6)

1. 入力電極と出力電極とを有するレーザダイオードの駆動装置であって、
   前記レーザダイオードに、電流のハイレベルとローレベルとを繰り返すパルス状の駆動電流を供給する電流駆動部と、
   前記レーザダイオードに並列に接続されて、前記入力電極と前記出力電極との間の電気的な接続をオン／オフする第１の電界効果トランジスタと、
   前記第１の電界効果トランジスタに、前記接続を制御する駆動信号を供給するトランジスタ駆動部と、
   を備え、
   前記トランジスタ駆動部は、
   前記駆動電流がハイレベルである時間範囲内では、前記駆動信号のレベルを、前記第１の電界効果トランジスタによる接続をオフにするための第１レベルに設定し、
   前記駆動電流がローレベルである時間範囲内の少なくとも一部の範囲内では、前記駆動信号のレベルを、前記第１の電界効果トランジスタによる接続をオンにするための第２レベルに設定する、
   駆動装置。
2. 請求項１に記載の駆動装置であって、
   前記第１の電界効果トランジスタは、前記出力電極から前記第１の電界効果トランジスタを通って前記入力電極へ向かう電流を許容する寄生ダイオードを含む、
   駆動装置。
3. 光源装置であって、
   請求項１または請求項２に記載の駆動装置と、
   前記レーザダイオードと、
   を備え、
   前記レーザダイオードは、互いに並列に接続された複数の発光素子を含む、
   光源装置。
4. 請求項３に記載の光源装置であって、
   前記電流駆動部は、
   第１と第２の出力ラインを備え、前記第１出力ラインから前記第２出力ラインへ流れる電流を供給する電流供給部と、
   前記第１出力ラインと前記第２出力ラインとのいずれか一方と、前記レーザダイオードとの間に接続されて、前記電流供給部と前記レーザダイオードとの間の電気的な接続をオン／オフすることによって、前記パルス状の駆動電流を生成する第２の電界効果トランジスタと、を含む、
   光源装置。
5. プロジェクタであって、
   請求項１または請求項２に記載の駆動装置と、
   前記レーザダイオードと、
   前記レーザダイオードによって発せられた光を、画像を投写するための投写光に変調する空間光変調部と、
   前記投写光を投写する投写光学系と、
   を備える、プロジェクタ。
6. 入力電極と出力電極とを有するレーザダイオードの駆動方法であって、
   前記レーザダイオードに、電流のハイレベルとローレベルとを繰り返すパルス状の駆動電流を供給する工程と、
   前記駆動電流がハイレベルである時間範囲内では、前記レーザダイオードに並列に接続されて前記入力電極と前記出力電極との間の電気的な接続をオン／オフする第１の電界効果トランジスタに供給される駆動信号のレベルを、前記第１の電界効果トランジスタによる接続をオフにするための第１レベルに設定する工程と、
   前記駆動電流がローレベルである時間範囲内の少なくとも一部の範囲内では、前記駆動信号のレベルを、前記第１の電界効果トランジスタによる接続をオンにするための第２レベルに設定する工程と、
   を備える方法。

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