JP2018018879A - 照明用レーザ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光検出器が有する色毎の受光感度のクロストークによる影響を受けずに各レーザ光源の出力強度を検出できる照明用レーザ装置を提供する。
【解決手段】異なる波長のレーザ光を出力する複数のレーザ光源１ａ〜ｄと、レーザ光源１を駆動する駆動回路２ａ〜ｄと、各レーザ光源１からのレーザ光を集光する集光用レンズ３と、集光用レンズ３により集光されたレーザ光の一部を反射して残りを透過する光分離素子４と、光分離素子４を透過したレーザ光を外部へ導光する導光部５と、光分離素子４により反射されたレーザ光を拡散する光拡散素子６と、光拡散素子６の出力面に対向配置され、入射されたレーザ光の強度を測定する光検出器７と、光検出器７による測定結果及び色毎の受光感度に基づき、各レーザ光源１ａ〜ｄの出力強度を算出する演算部８と、演算部８による算出結果に基づき、各駆動回路２ａ〜ｄを制御する制御回路９とを備えた。
【選択図】図１

Description

この発明は、互いに異なる波長のレーザ光を出力する複数のレーザ光源を有する照明用レーザ装置に関する。

互いに異なる波長（色）のレーザ光を出力する複数のレーザ光源を有する照明用レーザ装置では、各レーザ光源を制御する制御回路を有している（例えば特許文献１参照）。また、複数のレーザ光源を有する照明用レーザ装置には、各レーザ光源から出力されるレーザ光を外部へ結合する１本の光ファイバが設けられている。

この照明用レーザ装置では、一定の安定した出力が望まれる。そこで、従来のレーザ装置では、光ファイバの後段に１台の光検出器を設け、レーザ光の強度が既定値以下の場合には、そのレーザ光源を故障とみなして動作を停止させている。
また、このレーザ装置では、複数のレーザ光源からのレーザ光を１本の光ファイバに入射するため、レーザ光源毎に光学部品及び光ファイバが必要となる。

特開２００４−２０７４２０号公報

しかしながら、従来の照明用レーザ装置では、１台の光検出器でレーザ光の強度を検出する場合、光検出器では色毎の受光感度にクロストークが存在するため、各レーザ光源の出力強度を正確に検出できないという課題がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、互いに異なる波長のレーザ光を出力する複数のレーザ光源を有する照明用レーザ装置において、光検出器が有する色毎の受光感度のクロストークによる影響を受けずに各レーザ光源の出力強度を検出できる照明用レーザ装置を提供することを目的としている。

この発明に係るレーザ出力制御照明装置は、互いに異なる波長のレーザ光を出力する複数のレーザ光源と、レーザ光源毎に設けられ、対応するレーザ光源を駆動する駆動回路と、各々のレーザ光源により出力されたレーザ光を集光する光学素子と、光学素子により集光されたレーザ光の一部を反射して残りを透過する光分離素子と、光分離素子を透過したレーザ光を外部へ導光する導光部と、光分離素子により反射されたレーザ光を拡散する光拡散素子と、光拡散素子における出力面に対向配置され、入射されたレーザ光の強度を測定する光検出器と、光検出器による測定結果及び当該光検出器が有する色毎の受光感度に基づいて、各々のレーザ光源の出力強度を算出する演算部と、演算部による算出結果に基づいて、各々の駆動回路を制御する制御回路とを備えたことを特徴とする。

この発明によれば、上記のように構成したので、互いに異なる波長のレーザ光を出力する複数のレーザ光源を有する照明用レーザ装置において、光検出器が有する色毎の受光感度のクロストークによる影響を受けずに各レーザ光源の出力強度を検出できる。

この発明の実施の形態１に係る照明用レーザ装置の構成例を示す図である。 この発明の実施の形態１における光検出器が有する受光感度分光特性の一例を示すグラフである。 この発明の実施の形態１に係る照明用レーザ装置の動作例を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態２に係る照明用レーザ装置の構成例を示す図である。 この発明の実施の形態２における光学フィルタが有する透過率分光特性の一例を示すグラフである。 この発明の実施の形態２における各レーザ光源により出力されるレーザ光の波長例を示すグラフである。 この発明の実施の形態３に係る照明用レーザ装置の構成例を示す図である。 この発明の実施の形態４に係る照明用レーザ装置の構成例を示す図である。 この発明の実施の形態４における光学フィルタが有する透過率分光特性の一例を示すグラフである。 この発明の実施の形態５における照明用レーザ装置の構成例を示す図である。 図１１Ａ、図１１Ｂは、この発明の実施の形態１〜５における演算部及び制御回路のハードウェア構成例を示す図である。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る照明用レーザ装置の構成例を示す図である。
照明用レーザ装置は、図１に示すように、複数のレーザ光源１、複数の駆動回路２、単一の集光用レンズ（光学素子）３、光分離素子４、導光部５、単一の光拡散素子６、光検出器７、演算部８及び制御回路９を備えている。

複数のレーザ光源１は、互いに異なる波長（色）のレーザ光を出力する。なお図では、４台のレーザ光源１（１ａ〜１ｄ）を設けた場合を示している。また、実施の形態１では、レーザ光源１は、１つの色に対して単一の波長のレーザ光を出力する。このレーザ光源１としては、例えば半導体レーザ又は固定レーザが用いられる。この複数のレーザ光源１により出力されたレーザ光は集光用レンズ３に入射される。

駆動回路２は、レーザ光源１毎に設けられ、対応するレーザ光源１を駆動する。この際、駆動回路２は、制御回路９により指定された値でレーザ光を出力させるように、対応するレーザ光源１を駆動する。なお図では、４台の駆動回路２（２ａ〜２ｄ）を設けた場合を示している。

集光用レンズ３は、各レーザ光源１における出力端に対向配置され、当該各レーザ光源１により出力されたレーザ光を空間伝搬で集光する。この集光用レンズ３により集光されたレーザ光は光分離素子４に入射される。

光分離素子４は、集光用レンズ３における出力面に対向配置され、当該集光用レンズ３により集光されたレーザ光の一部を反射して残りを透過する。この光分離素子４を透過したレーザ光は導光部５に入射され、光分離素子４により反射されたレーザ光は光拡散素子６に入射される。

導光部５は、光分離素子４を透過したレーザ光を照明用レーザ装置の外部へ導光する。この導光部５としては、例えば光ファイバが用いられる。そして、導光部５により導光されたレーザ光は、照明用レーザ装置の本来の用途に用いられる。

光拡散素子６は、光分離素子４により反射されたレーザ光を拡散する。すなわち、光拡散素子６は、上記レーザ光をある決まった拡散角の中で乱反射させて均一化する。この光拡散素子６としては、例えば、入射された光を拡散させる拡散板が用いられる。この光拡散素子６により拡散されたレーザ光は光検出器７に入射される。

光検出器７は、光拡散素子６における出力面に対向配置され、入射されたレーザ光の強度を測定する。なお、実施の形態１では、光検出器７は単一である。この光検出器７としては、例えばフォトダイオードが用いられる。この光検出器７による測定結果を示す信号は演算部８に出力される。
なお、光検出器７は、例えば図２に示すように、色毎のチャンネルに受光感度（受光感度分光特性）を有し、クロストークが存在する。例えば図２に示す赤色のチャンネルの受光感度（Ｒ−ＣＨ）では、４００ｎｍ未満から約８００ｎｍの光に対して感度を持ち、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）の光にも感度を有している。

演算部８は、光検出器７による測定結果及び当該光検出器７が有する色毎の受光感度に基づいて、各レーザ光源１の出力強度を算出する。この演算部８による算出結果を示す信号は制御回路９に出力される。

制御回路９は、演算部８による算出結果に基づいて、各駆動回路２を制御する。この際、制御回路９は、演算部８により算出された出力強度と定格値との誤差が基準値より大きいレーザ光源１に対し、当該誤差が基準値以内となるように当該レーザ光源１の出力強度（当該レーザ光源１に対する印加電流の値）を調整する。

次に、上記のように構成された照明用レーザ装置の動作例について、図３を用いて説明する。
照明用レーザ装置の動作例では、図３に示すように、まず、制御回路９は、各駆動回路２を制御して、各レーザ光源１への電流値を定格値に設定し、各レーザ光源１からレーザ光を出力させる（ステップＳＴ３０１）。その後、各レーザ光源１から出力されたレーザ光は、集光用レンズ３により集光され、光分離素子４により一部が反射されて残りは透過する。そして、光分離素子４を透過したレーザ光は導光部５により照明用レーザ装置の外部へ導光される。

一方、光拡散素子６は光分離素子４により反射されたレーザ光を拡散し、光検出器７は当該拡散されたレーザ光の強度を測定する（ステップＳＴ３０２）。この際、光検出器７は、色毎にレーザ光の強度を測定する。この光検出器７による測定結果を示す信号は演算部８に出力される。

次いで、演算部８は、光検出器７による測定結果及び当該光検出器７が有する色毎の受光感度に基づいて、各レーザ光源１の出力強度を算出する（ステップＳＴ３０３）。この演算部８による算出結果を示す信号は制御回路９に出力される。

以下、演算部８による算出方法の詳細について説明する。
ここで、光検出器７におけるチャンネル（Ｒ−ＣＨ，Ｇ−ＣＨ，Ｂ−ＣＨ，Ｗ−ＣＨ）毎の検出値をそれぞれＷ_Ｒ，Ｗ_Ｇ，Ｗ_Ｂ，Ｗ_Ｗとする。また、各レーザ光源１の波長をそれぞれλ_Ｒ，λ_Ｇ，λ_Ｂ，λ_Ｗとする。また、光検出器７のＲ−ＣＨにおける各レーザ光源１の波長に対する受光感度をそれぞれＳ_Ｒ（λ_Ｒ），Ｓ_Ｒ（λ_Ｇ），Ｓ_Ｒ（λ_Ｂ），Ｓ_Ｒ（λ_Ｗ）とする。また、光検出器７のＧ−ＣＨにおける各レーザ光源１の波長に対する受光感度をそれぞれＳ_Ｇ（λ_Ｒ），Ｓ_Ｇ（λ_Ｇ），Ｓ_Ｇ（λ_Ｂ），Ｓ_Ｇ（λ_Ｗ）とする。また、光検出器７のＢ−ＣＨにおける各レーザ光源１の波長に対する受光感度をそれぞれＳ_Ｂ（λ_Ｒ），Ｓ_Ｂ（λ_Ｇ），Ｓ_Ｂ（λ_Ｂ），Ｓ_Ｂ（λ_Ｗ）とする。また、光検出器７のＷ−ＣＨにおける各レーザ光源１の波長に対する受光感度をそれぞれＳ_Ｗ（λ_Ｒ），Ｓ_Ｗ（λ_Ｇ），Ｓ_Ｗ（λ_Ｂ），Ｓ_Ｗ（λ_Ｗ）とする。また、各レーザ光源１の出力強度をそれぞれＰ（λ_Ｒ），Ｐ（λ_Ｇ），Ｐ（λ_Ｂ），Ｐ（λ_Ｗ）とする。また、レーザ光源１の出力強度と光拡散素子６を通過後の出力強度との比をそれぞれｕ_Ｒ，ｕ_Ｇ，ｕ_Ｂ，ｕ_Ｗとする。

この場合、演算部８は、下式（１）から、各レーザ光源１の出力強度を算出する。

なお、レーザ光源１の出力強度が式（１）より算出できるのは、レーザ光の特徴であるスペクトル幅が非常に狭いことに起因しており、光検出器７の色毎の受光感度は波長が決まると一意的に決まるためである。

次いで、制御回路９は、演算部８による算出結果に基づいて、各駆動回路２を制御する（ステップＳＴ３０４）。この際、制御回路９は、演算部８により算出された出力強度と定格値との誤差が基準値より大きいレーザ光源１に対し、当該誤差が基準値以内となるように当該レーザ光源１の出力強度（当該レーザ光源１に対する印加電流の値）を調整する。
すなわち、制御回路９は、各レーザ光源１の出力強度の定格値に対する誤差が基準値より大きく、且つ定格値より低い場合には、レーザ光源１に対する印加電流を増加させる。一方、制御回路９は、各レーザ光源１の出力強度の定格値に対する誤差が基準値より大きく、且つ定格値より高い場合には、レーザ光源１に対する印加電流を減少させる。

その後、光検出器７は再びレーザ光の強度を測定する（ステップＳＴ３０５）。このステップＳＴ３０５の処理は、ステップＳＴ３０２の処理と同様である。
次いで、演算部８は、光検出器７による測定結果及び当該光検出器７が有する色毎の受光感度に基づいて、各レーザ光源１の出力強度を算出する（ステップＳＴ３０６）。このステップＳＴ３０６の処理は、ステップＳＴ３０３の処理と同様である。

次いで、制御回路９は、演算部８により算出された各レーザ光源１の出力強度と定格値との誤差が全て基準値以内であるかを判定する（ステップＳＴ３０７）。
このステップＳＴ３０７において、制御回路９が、演算部８により算出された出力強度と定格値との誤差が基準値より大きいレーザ光源１があると判定した場合には、シーケンスはステップＳＴ３０４に戻り、上記動作を繰り返す。

一方、ステップＳＴ３０７において、制御回路９が、演算部８により算出された各レーザ光源１の出力強度と定格値との誤差が全て基準値以内であると判定した場合には、出力制御を終了し、シーケンスは終了する。

以上のように、この実施の形態１によれば、互いに異なる波長のレーザ光を出力する複数のレーザ光源１と、レーザ光源１毎に設けられ、対応するレーザ光源１を駆動する駆動回路２と、各レーザ光源１により出力されたレーザ光を集光する集光用レンズ３と、集光用レンズ３により集光されたレーザ光の一部を反射して残りを透過する光分離素子４と、光分離素子４を透過したレーザ光を外部へ導光する導光部５と、光分離素子４により反射されたレーザ光を拡散する光拡散素子６と、光拡散素子６における出力面に対向配置され、入射されたレーザ光の強度を測定する単一の光検出器７と、光検出器７による測定結果及び当該光検出器７が有する色毎の受光感度に基づいて、各レーザ光源１の出力強度を算出する演算部８と、演算部８による算出結果に基づいて、各駆動回路２を制御する制御回路９とを備えたので、互いに異なる波長のレーザ光を出力する複数のレーザ光源１を有する照明用レーザ装置において、光検出器７が有する色毎の受光感度のクロストークによる影響を受けずに各レーザ光源１の出力強度を検出できる。したがって、１台の光検出器７で各レーザ光源１の出力強度を検出でき、各レーザ光源１の出力強度を定格値誤差の基準値以内に調整できるので、レーザ出力の安定動作が可能となる。

また、単一の集光用レンズ３を用いることで、レーザ光源１毎に必要であった光学部品と光ファイバを使用せず、レーザ光源１の出力校正を行うことができるので、従来構成に対して、装置が簡易化できる。

更に、従来構成では、レーザ光の強度を検出する際に、各レーザ光源１を時系列に動作させているため、全てのレーザ光の強度を検出するために多くの時間を要する。それに対し、実施の形態１に係る照明用レーザ装置では、レーザ光源１の駆動方法がＣＷ動作の場合でも校正が行うことができ、各レーザ光源１の出力強度を同時にモニタすることができるので、出力校正に要する時間を短縮できる。

また、実施の形態１において、レーザ光源１として半導体レーザ又は固定レーザを用いることで、ランプを用いた場合と比較して波長域を狭くでき、演算部８により各レーザ光源１の出力強度を算出できる。
また、光分離素子４と光検出器７との間に光拡散素子６を配置することで、光検出器７の飽和を抑制できる。

なお図１では、４台のレーザ光源１を用いた場合を示したが、レーザ光源１の台数は複数であればよい。また、レーザ光源１の設置箇所は、レーザ光源１から出力されたレーザ光が導光部５に入射する位置であればどこに設置してもよい。また、光検出器７は、全色の受光感度に対し、クロストークがないものであってもよい。

実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２に係る照明用レーザ装置の構成例を示す図である。この図４に示す実施の形態２に係る照明用レーザ装置では、図１に示す実施の形態１に係る照明用レーザ装置に対し、光検出器７を２台の光検出器７ａ，７ｂに変更し、光学フィルタ１０を追加している。その他の構成は同様であり、同一の符号を付して異なる部分についてのみ説明を行う。

なお、実施の形態２におけるレーザ光源１は、１つの色に対して２つ以下の波長を有するレーザ光を出力するものとする。

光検出器７ａ，７ｂは、光拡散素子６における出力面に対向配置され、入射されたレーザ光の強度を測定する。なお、光検出器７ａ，７ｂは、同一の受光感度を有する。この光検出器７ａ，７ｂとしては、例えばフォトダイオードが用いられる。この光検出器７ａ，７ｂによる測定結果を示す信号は演算部８に出力される。

光学フィルタ１０は、光拡散素子６と光検出器７ａとの間に配置されている。光学フィルタは、基板材料に光を吸収する物質を混ぜたもの、又は、基板の表面に光学薄膜を成膜した光学素子である。この光学フィルタは、入射される光のうち、ある特定の性質をもつ光のみを透過し、それ以外の光を吸収又は反射する。なお、特定の条件とは、例えば波長又は偏光がある。一方、光学フィルタ１０では、光拡散素子６により拡散された光の一部を光学フィルタ１０が有する透過率分光特性に従って透過させる。図５は光学フィルタ１０が有する透過率分光特性の一例を示すグラフである。

なお、実施の形態２における演算部８では、光学フィルタ１０が有する透過率分光特性、光検出器７ａ，７ｂによる測定結果及び当該光検出器７ａ，７ｂが有する色毎の受光感度に基づいて、各レーザ光源１の出力強度を算出する。この演算部８による算出結果を示す信号は制御回路９に出力される。

上述したように、実施の形態２におけるレーザ光源１は、１つの色に対して２つ以下の波長を有するレーザ光を出力する。図６では、各レーザ光源１が、各色に対して２つの波長を有するレーザ光を出力する場合を示している。
この場合、実施の形態１で示した１台の光検出器７を備えた照明用レーザ装置では、各レーザ光源１の色毎の出力強度を合わせた値は算出できるが、個々のレーザ光源１の出力強度は算出できない。

そこで、実施の形態２では、一方の光検出器７ａでは、光拡散素子６により拡散されて光学フィルタ１０により透過率差が与えられたレーザ光の強度を測定し、他方の光検出器７ｂでは、光拡散素子６により散乱されたレーザ光の強度を測定する。
そして、演算部８では、２台の光検出器７ａ，７ｂによる測定結果から、各レーザ光源１の出力強度を算出する。以下、演算部８による算出方法について説明する。

ここで、光検出器７ａのチャンネル毎の検出値をそれぞれＷ^a _Ｒ，Ｗ^a _Ｇ，Ｗ^a _Ｂ，Ｗ^a _Ｗとする。また、光検出器７ｂのチャンネル毎の検出値をそれぞれＷ^ｂ _Ｒ，Ｗ^ｂ _Ｇ，Ｗ^ｂ _Ｂ，Ｗ^ｂ _Ｗとする。また、各レーザ光源１の波長をλ_Ｒ１，λ_Ｒ２，λ_Ｂ１，λ_Ｂ２，λ_Ｇ１，λ_Ｇ２，λ_Ｗ１，λ_Ｗ２とする。また、各レーザ光源１の出力強度をそれぞれＰ（λ_Ｒ１），Ｐ（λ_Ｒ２），Ｐ（λ_Ｇ１），Ｐ（λ_Ｇ２），Ｐ（λ_Ｂ１），Ｐ（λ_Ｂ２），Ｐ（λ_Ｗ１），Ｐ（λ_Ｗ２）とする。また、各波長のレーザ光に対する光学フィルタ１０の透過率をｔ_Ｒ１，ｔ_Ｒ２，ｔ_Ｇ１，ｔ_Ｇ２，ｔ_Ｂ１，ｔ_Ｂ２，ｔ_Ｗ１，ｔ_Ｗ２とする。また、レーザ光源１の出力強度と光拡散素子６を通過後の出力強度との比をそれぞれｕ_Ｒ１，ｕ_Ｒ２，ｕ_Ｇ１，ｕ_Ｇ２，ｕ_Ｂ１，ｕ_Ｂ２，ｕ_Ｗ１，ｕ_Ｗ２とする。

この場合、演算部８は、下式（２），（３）より、各レーザ光源１の出力強度を算出する。

したがって、一方の光検出器７ａで光学フィルタ１０の透過率分光特性に依存した各色の出力強度を測定し、他方の光検出器７ｂで各色の出力強度を測定することで、各レーザ光源１が色毎に２つ以下の波長を有するレーザ光を出力する場合であっても、演算部８で各レーザ光源１の出力強度を算出できる。

以上のように、この実施の形態２によれば、互いに同一の受光感度を有する２台の光検出器７ａ，７ｂと、透過率分光特性を有し、光拡散素子６と一方の光検出器７ａとの間に配置された光学フィルタ１０とを備え、演算部８は、光学フィルタ１０が有する透過率分光特性、各光検出器７ａ，７ｂによる測定結果及び当該光検出器７ａ，７ｂが有する色毎の受光感度に基づいて、各レーザ光源１の出力強度を算出するように構成したので、実施の形態１における効果に加え、各レーザ光源１が色毎に２つ以下の波長を有するレーザ光を出力する場合であっても、各レーザ光源１の出力強度が算出できる。

なお、光分離素子４と光検出器７ａ，７ｂとの間に光拡散素子６を配置することで、光検出器７ａ，７ｂの飽和を抑制でき、また、複数の光検出器７ａ，７ｂを並列に置いてレーザ光の強度を検出できる。

実施の形態３．
図７はこの発明の実施の形態３に係る照明用レーザ装置の構成例を示す図である。この図７に示す実施の形態３に係る照明用レーザ装置では、図１に示す実施の形態１に係る照明用レーザ装置に対し、光検出器７を２台の光検出器７ａ，７ｂに変更している。その他の構成は同様であり、同一の符号を付して異なる部分についてのみ説明を行う。

光検出器７ａ，７ｂは、光拡散素子６における出力面に対向配置され、入射されたレーザ光の強度を測定する。なお、光検出器７ａ，７ｂは、互いに異なる受光感度を有する。この光検出器７ａ，７ｂとしては、例えばフォトダイオードが用いられる。この光検出器７ａ，７ｂによる測定結果を示す信号は演算部８に出力される。

なお、実施の形態３における演算部８では、光検出器７ａ，７ｂによる測定結果及び当該光検出器７ａ，７ｂが有する色毎の受光感度に基づいて、各レーザ光源１の出力強度を算出する。この演算部８による算出結果を示す信号は制御回路９に出力される。以下、演算部８による算出方法について説明する。

ここで、光検出器７ａのＲ−ＣＨにおける各レーザ光源１の波長に対する受光感度をそれぞれＳ^ａ _Ｒ（λ_Ｒ１），Ｓ^ａ _Ｒ（λ_Ｇ１），Ｓ^ａ _Ｒ（λ_Ｂ１），Ｓ^ａ _Ｒ（λ_Ｗ１），Ｓ^ａ _Ｒ（λ_Ｒ２），Ｓ^ａ _Ｒ（λ_Ｇ２），Ｓ^ａ _Ｒ（λ_Ｂ２），Ｓ^ａ _Ｒ（λ_Ｗ２）とする。また、光検出器７ａのＧ−ＣＨにおける各レーザ光源１の波長に対する受光感度をそれぞれＳ^ａ _G（λ_Ｒ１），Ｓ^ａ _G（λ_Ｇ１），Ｓ^ａ _G（λ_Ｂ１），Ｓ^ａ _G（λ_Ｗ１），Ｓ^ａ _G（λ_Ｒ２），Ｓ^ａ _G（λ_Ｇ２），Ｓ^ａ _G（λ_Ｂ２），Ｓ^ａ _G（λ_Ｗ２）とする。また、光検出器７ａのＢ−ＣＨにおける各レーザ光源１の波長に対する受光感度をそれぞれＳ^ａ _Ｂ（λ_Ｒ１），Ｓ^ａ _Ｂ（λ_Ｇ１），Ｓ^ａ _Ｂ（λ_Ｂ１），Ｓ^ａ _Ｂ（λ_Ｗ１），Ｓ^ａ _Ｂ（λ_Ｒ２），Ｓ^ａ _Ｂ（λ_Ｇ２），Ｓ^ａ _Ｂ（λ_Ｂ２），Ｓ^ａ _Ｂ（λ_Ｗ２）とする。また、光検出器７ａのＷ−ＣＨにおける各レーザ光源１の波長に対する受光感度をそれぞれＳ^ａ _Ｗ（λ_Ｒ１），Ｓ^ａ _Ｗ（λ_Ｇ１），Ｓ^ａ _Ｗ（λ_Ｂ１），Ｓ^ａ _Ｗ（λ_Ｗ１），Ｓ^ａ _Ｗ（λ_Ｒ２），Ｓ^ａ _Ｗ（λ_Ｇ２），Ｓ^ａ _Ｗ（λ_Ｂ２），Ｓ^ａ _Ｗ（λ_Ｗ２）とする。また、光検出器７ｂのＲ−ＣＨにおける各レーザ光源１の波長に対する受光感度をそれぞれＳ^ｂ _Ｒ（λ_Ｒ１），Ｓ^ｂ _Ｒ（λ_Ｇ１），Ｓ^ｂ _Ｒ（λ_Ｂ１），Ｓ^ｂ _Ｒ（λ_Ｗ１），Ｓ^ｂ _Ｒ（λ_Ｒ２），Ｓ^ｂ _Ｒ（λ_Ｇ２），Ｓ^ｂ _Ｒ（λ_Ｂ２），Ｓ^ｂ _Ｒ（λ_Ｗ２）とする。また、光検出器７ｂのＧ−ＣＨにおける各レーザ光源１の波長に対する受光感度をそれぞれＳ^ｂ _G（λ_Ｒ１），Ｓ^ｂ _G（λ_Ｇ１），Ｓ^ｂ _G（λ_Ｂ１），Ｓ^ｂ _G（λ_Ｗ１），Ｓ^ｂ _G（λ_Ｒ２），Ｓ^ｂ _G（λ_Ｇ２），Ｓ^ｂ _G（λ_Ｂ２），Ｓ^ｂ _G（λ_Ｗ２）とする。また、光検出器７ｂのＢ−ＣＨにおける各レーザ光源１の波長に対する受光感度をそれぞれＳ^ｂ _Ｂ（λ_Ｒ１），Ｓ^ｂ _Ｂ（λ_Ｇ１），Ｓ^ｂ _Ｂ（λ_Ｂ１），Ｓ^ｂ _Ｂ（λ_Ｗ１），Ｓ^ｂ _Ｂ（λ_Ｒ２），Ｓ^ｂ _Ｂ（λ_Ｇ２），Ｓ^ｂ _Ｂ（λ_Ｂ２），Ｓ^ｂ _Ｂ（λ_Ｗ２）とする。また、光検出器７ｂのＷ−ＣＨにおける各レーザ光源１の波長に対する受光感度をそれぞれＳ^ｂ _Ｗ（λ_Ｒ１），Ｓ^ｂ _Ｗ（λ_Ｇ１），Ｓ^ｂ _Ｗ（λ_Ｂ１），Ｓ^ｂ _Ｗ（λ_Ｗ１），Ｓ^ｂ _Ｗ（λ_Ｒ２），Ｓ^ｂ _Ｗ（λ_Ｇ２），Ｓ^ｂ _Ｗ（λ_Ｂ２），Ｓ^ｂ _Ｗ（λ_Ｗ２）とする。

この場合、演算部８は、下式（４），（５）から、各レーザ光源１の出力強度を算出する。

したがって、２台の光検出器７ａ，７ｂで異なる受光感度に依存した各色の出力強度を測定することで、各レーザ光源１が色毎に２つ以下の波長を有するレーザ光を出力する場合であっても、演算部８で各レーザ光源１の出力強度を算出できる。

以上のように、この実施の形態３によれば、互いに異なる受光感度を有する２台の光検出器７ａ，７ｂを備え、演算部８は、各光検出器７ａ，７ｂよる測定結果及び当該光検出器７ａ，７ｂが有する色毎の受光感度に基づいて、各レーザ光源１の出力強度を算出するように構成したので、実施の形態１における効果に加え、光学フィルタ１０を使用せずに、各レーザ光源１が色毎に２つ以下の波長を有するレーザ光を出力する場合であっても、各レーザ光源１の出力強度が算出できる。

実施の形態４．
図８はこの発明の実施の形態４に係る照明用レーザ装置の構成例を示す図である。この図８に示す実施の形態４に係る照明用レーザ装置では、図４に示す実施の形態２に係る照明用レーザ装置に対し、光学フィルタ（第２の光学フィルタ）１０ｂを追加している。その他の構成は同様であり、同一の符号を付して異なる部分についてのみ説明を行う。

光学フィルタ１０ｂは、光学フィルタ１０とは異なる透過率分光特性を有し、光拡散素子６と光検出器７ｂとの間に配置されている。この光学フィルタ１０ｂでは、光拡散素子６により拡散された光の一部を光学フィルタ１０ｂの透過率分光特性に従って透過させる。
例えば、光学フィルタ１０は図５に示す透過率分光特性を有し、光学フィルタ１０ｂは図９に示す透過率分光特性を有する。

なお、実施の形態４における演算部８では、光学フィルタ１０，１０ｂが有する透過率分光特性、光検出器７ａ，７ｂによる測定結果及び当該光検出器７ａ，７ｂが有する受光感度に基づいて、各レーザ光源１の出力強度を算出する。この演算部８による算出結果を示す信号は制御回路９に出力される。以下、演算部８による算出方法について説明する。

ここで、光学フィルタ１０の透過率をｔ^ａ _Ｒ１，ｔ^ａ _Ｒ２，ｔ^ａ _Ｇ１，ｔ^ａ _Ｇ２，ｔ^ａ _Ｂ１，ｔ^ａ _Ｂ２，ｔ^ａ _Ｗ１，ｔ^ａ _Ｗ２とする。また、光学フィルタ１０ｂの透過率をｔ^ｂ _Ｒ１，ｔ^ｂ _Ｒ２，ｔ^ｂ _Ｇ１，ｔ^ｂ _Ｇ２，ｔ^ｂ _Ｂ１，ｔ^ｂ _Ｂ２，ｔ^ｂ _Ｗ１，ｔ^ｂ _Ｗ２とする。

この場合、演算部８は、下式（６），（７）から、各波長を有するレーザ光源１の出力強度を算出する。

したがって、一方の光検出器７ａで光学フィルタ１０の透過率分光特性に依存した各色の出力強度を測定し、他方の光検出器７ｂで光学フィルタ１０ｂの透過率分光特性に依存した各色の出力強度を測定することで、各レーザ光源１が色毎に２つ以下の波長を有するレーザ光を出力する場合であっても、演算部８で各レーザ光源１の出力強度を算出できる。また、２枚の光学フィルタ１０，１０ｂがレーザ光源１以外の波長を反射又は吸収する透過率分光特性を有する場合、外光が光検出器７ａ，７ｂに入射されることを防ぐこともできる。

以上のように、この実施の形態４によれば、光学フィルタ１０と異なる透過率分光特性を有し、光拡散素子６と他方の光検出器７ｂとの間に配置された光学フィルタ１０ｂを備え、演算部８は、光学フィルタ１０，１０ｂが有する透過率分光特性、各光検出器７ａ，７ｂによる測定結果及び当該光検出器７ａ，７ｂが有する色毎の受光感度に基づいて、各レーザ光源１の出力強度を算出するように構成したので、実施の形態１における効果に加え、各レーザ光源１が色毎に２つ以下の波長を有するレーザ光を出力する場合であっても、各レーザ光源１の出力強度が算出できる。更に、光学フィルタ１０，１０ｂがレーザ光源１以外の波長を反射又は吸収する透過率分光特性を有する場合には、外光が光検出器７ａ，７ｂに入射されることを防ぐこともできる。更に、同色の２つの波長を有するレーザ光の出力差が小さい場合でも、２種類の光学フィルタ１０，１０ｂを設けることで、実施の形態２に対し、各波長を有するレーザ出力に更に大きな透過率差を与えることもできる。

実施の形態５．
図１０はこの発明の実施の形態５に係る照明用レーザ装置の構成例を示す図である。この図１０に示す実施の形態５に係る照明用レーザ装置では、図１に示す実施の形態１に係る照明用レーザ装置に対し、光学フィルタ１０ｃを追加している。その他の構成は同様であり、同一の符号を付して異なる部分についてのみ説明を行う。

光学フィルタ１０ｃは、透過率分光特性を有し、光拡散素子６と光検出器７との間に移動可能に構成されている。この光学フィルタ１０ｃでは、光拡散素子６と光検出器７との間に位置する場合に、光拡散素子６により拡散された光の一部を光学フィルタ１０ｃの透過率分光特性に従って透過させる。
すなわち、光学フィルタ１０ｃは、光拡散素子６で拡散された光を透過させて光検出器７に入射する位置と、光拡散素子６で拡散された光を透過しない位置との間で稼働を行う。また、光学フィルタ１０ｃは、光検出器７の検出タイミングに合わせて稼働する。

なお、実施の形態５における演算部８では、光学フィルタ１０ｃが有する透過率分光特性、光検出器７による測定結果及び当該光検出器７が有する受光感度に基づいて、各レーザ光源１の出力強度を算出する。この際、演算部８は、光学フィルタ１０ｃが光拡散素子６と光検出器７との間に位置する場合での当該光検出器７による測定結果、及び当該光学フィルタ１０ｃが当該光拡散素子６と当該光検出器７との間に位置しない場合での当該光検出器７による測定結果を用いる。以下、演算部８による算出方法について説明する。

ここで、光学フィルタ１０ｃの透過率をｔ^ｃ _Ｒ１，ｔ^ｃ _Ｒ２，ｔ^ｃ _Ｇ１，ｔ^ｃ _Ｇ２，ｔ^ｃ _Ｂ１，ｔ^ｃ _Ｂ２，ｔ^ｃ _Ｗ１，ｔ^ｃ _Ｗ２とする。また、光学フィルタ１０ｃを透過した光に対する光検出器７におけるチャンネル毎の検出値をＷ^ｃ _Ｒ，Ｗ^ｃ _Ｇ，Ｗ^ｃ _Ｂ，Ｗ^ｃ _Ｗとする。

この場合、演算部８は、下式（８），（９）から、各レーザ光源１の出力強度を算出する。

したがって、１台の光検出器７で光学フィルタ１０ｃを通過したレーザ光と通過していないレーザ光の強度を測定することで、各レーザ光源１が色毎に２つ以下の波長を有するレーザ光を出力する場合であっても、演算部８はレーザ光源１の出力強度を算出できる。

以上のように、この実施の形態５によれば、透過率分光特性を有し、光拡散素子６と光検出器７との間に移動可能である光学フィルタ１０ｃを備え、演算部８は、光学フィルタ１０ｃが有する透過率分光特性、光検出器７による測定結果及び当該光検出器７が有する色毎の受光感度に基づいて、各レーザ光源１の出力強度を算出するように構成したので、実施の形態１における効果に加え、１台の光検出器７で、各レーザ光源１が色毎に２つ以下の波長を有するレーザ光を出力する場合であっても、各レーザ光源１の出力強度が算出できる。

最後に、図１１を参照して、実施の形態１〜５における照明用レーザ装置のハードウェア構成例を説明する。
照明用レーザ装置における演算部８及び制御回路９の各機能は、処理回路５１により実現される。処理回路５１は、図１１Ａに示すように、専用のハードウェアであっても、図１１Ｂに示すように、メモリ５３に格納されるプログラムを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）ともいう）５２であってもよい。

処理回路５１が専用のハードウェアである場合、処理回路５１は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（ＦｉｅＬＤ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、又はこれらを組み合わせたものが該当する。演算部８及び制御回路９の各部の機能それぞれを処理回路５１で実現してもよいし、各部の機能をまとめて処理回路５１で実現してもよい。

処理回路５１がＣＰＵ５２の場合、演算部８及び制御回路９の機能は、ソフトウェア、ファームウェア、又はソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアやファームウェアはプログラムとして記述され、メモリ５３に格納される。処理回路５１は、メモリ５３に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、各部の機能を実現する。すなわち、照明用レーザ装置は、処理回路５１により実行されるときに、例えば図３に示した各ステップが結果的に実行されることになるプログラムを格納するためのメモリ５３を備える。また、これらのプログラムは、演算部８及び制御回路９の手順や方法をコンピュータに実行させるものであるともいえる。ここで、メモリ５３とは、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ ＥＰＲＯＭ）等の、不揮発性又は揮発性の半導体メモリや、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）等が該当する。

なお、演算部８及び制御回路９の各機能について、一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェア又はファームウェアで実現するようにしてもよい。例えば、演算部８については専用のハードウェアとしての処理回路５１でその機能を実現し、制御回路９については処理回路５１がメモリ５３に格納されたプログラムを読み出して実行することによってその機能を実現することが可能である。

このように、処理回路５１は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はこれらの組み合わせによって、上述の各機能を実現することができる。

なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

１ レーザ光源、２ 駆動回路、３ 集光用レンズ（光学素子）、４ 光分離素子、５ 導光部、６ 光拡散素子、７，７ａ，７ｂ 光検出器、８ 演算部、９ 制御回路、１０，１０ｂ，１０ｃ 光学フィルタ、５１ 処理回路、５２ ＣＰＵ、５３ メモリ。

Claims (11)

1. 互いに異なる波長のレーザ光を出力する複数のレーザ光源と、
   前記レーザ光源毎に設けられ、対応する前記レーザ光源を駆動する駆動回路と、
   各々の前記レーザ光源により出力されたレーザ光を集光する光学素子と、
   前記光学素子により集光されたレーザ光の一部を反射して残りを透過する光分離素子と、
   前記光分離素子を透過したレーザ光を外部へ導光する導光部と、
   前記光分離素子により反射されたレーザ光を拡散する光拡散素子と、
   前記光拡散素子における出力面に対向配置され、入射されたレーザ光の強度を測定する光検出器と、
   前記光検出器による測定結果及び当該光検出器が有する色毎の受光感度に基づいて、各々の前記レーザ光源の出力強度を算出する演算部と、
   前記演算部による算出結果に基づいて、各々の前記駆動回路を制御する制御回路と
   を備えた照明用レーザ装置。
2. 前記光検出器は単一である
   ことを特徴とする請求項１記載の照明用レーザ装置。
3. 前記光検出器は、２台設けられ、互いに同一の受光感度を有し、
   透過率分光特性を有し、前記光拡散素子と一方の前記光検出器との間に配置された光学フィルタとを備え、
   前記演算部は、前記光学フィルタが有する透過率分光特性、各々の前記光検出器による測定結果及び当該光検出器が有する色毎の受光感度に基づいて、各々の前記レーザ光源の出力強度を算出する
   ことを特徴とする請求項１記載の照明用レーザ装置。
4. 前記光検出器は、２台設けられ、互いに異なる受光感度を有し、
   前記演算部は、各々の前記光検出器による測定結果及び当該光検出器が有する色毎の受光感度に基づいて、各々の前記レーザ光源の出力強度を算出する
   ことを特徴とする請求項１記載の照明用レーザ装置。
5. 前記光学フィルタと異なる透過率分光特性を有し、前記光拡散素子と他方の前記光検出器との間に配置された第２の光学フィルタを備え、
   前記演算部は、前記光学フィルタが有する透過率分光特性、前記第２の光学フィルタが有する透過率分光特性、各々の前記光検出器による測定結果及び当該光検出器が有する色毎の受光感度に基づいて、各々の前記レーザ光源の出力強度を算出する
   ことを特徴とする請求項３記載の照明用レーザ装置。
6. 前記光検出器は単一であり、
   透過率分光特性を有し、前記光拡散素子と前記光検出器との間に移動可能である光学フィルタを備え、
   前記演算部は、前記光学フィルタが有する透過率分光特性、前記光検出器による測定結果及び当該光検出器が有する色毎の受光感度に基づいて、各々の前記レーザ光源の出力強度を算出する
   ことを特徴とする請求項１記載の照明用レーザ装置。
7. 前記演算部は、前記光学フィルタが前記光拡散素子と前記光検出器との間に位置する場合での当該光検出器による測定結果、及び当該光学フィルタが当該光拡散素子と当該光検出器との間に位置しない場合での当該光検出器による測定結果を用いる
   ことを特徴とする請求項６記載の照明用レーザ装置。
8. 前記レーザ光源は半導体レーザ又は固定レーザである
   ことを特徴とする請求項１から請求項７のうちのいずれか１項記載の照明用レーザ装置。
9. 前記光拡散素子は、入射された光を拡散させる拡散板である
   ことを特徴とする請求項１から請求項８のうちのいずれか１項記載の照明用レーザ装置。
10. 前記制御回路は、前記演算部により算出された各々の前記レーザ光源の出力強度が既定範囲内となるように当該レーザ光源の出力強度を調整する
    ことを特徴とする請求項１から請求項９のうちのいずれか１項記載の照明用レーザ装置。
11. 前記光学素子は、各々の前記レーザ光源により出力されたレーザ光を空間伝搬で集光する
    ことを特徴とする請求項１から請求項１０のうちのいずれか１項記載の照明用レーザ装置。

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