JP5146023B2

JP5146023B2 - 半導体発光素子の駆動回路を用いた光源装置、照明装置、モニタ装置、画像表示装置

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Description

本発明は、半導体発光素子を駆動するための駆動回路に関する。

ライトバルブやデジタルミラーデバイス（ＤＭＤ：Digital Mirror Device）等の空間光変調機器を、光源装置の照明光で照射して映像を表示する画像表示装置が利用されている。このような画像表示装置では、レーザ光を発するレーザ光源装置が用いられることがある。レーザ光光源装置には、入射光を入射光の１／２波長に変換する第２高調波発生素子を用いて、半導体レーザから出力された赤外光を、２次高調波発生素子を通して赤外光の１／２波長の光に変換し、光強度の強い可視光を得るものがある。

従来のレーザ光源装置は、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータとスイッチ回路を有する駆動回路を用いて、半導体レーザを駆動している。具体的には、ＤＣ／ＤＣコンバータで調整した電圧をスイッチ回路で制御して矩形波の電圧を生成し、半導体レーザに供給しており、半導体レーザは、供給された電圧に応じて流れる電流によって発光する。

特開２００４−３３４０８３号公報

第２高調波発生素子は、入射光の光強度を表す波形の傾きが急峻であるほど、入射光を高い変換効率で第２高調波に変換できる。しかしながら、矩形波の電圧を用いて半導体レーザを駆動させると、半導体レーザからは、矩形波であって傾きが緩やかなピーク波形のレーザ光が出力される。そのため、従来の駆動回路では、二次高調波発生素子による変換効率が低く、十分な光強度のレーザ光を得ることができないという問題がある。また、従来の駆動回路では、ＤＣ／ＤＣコンバータとスイッチ回路とを必要とするため、回路の構成が複雑になり、レーザ光源装置全体として発光効率が低いという問題があった。

上述の課題はレーザ光を発する光源装置を用いる画像表示装置に限定される課題ではなく、レーザ光源装置を用いるモニタ装置や照明装置においても生じうる課題である。

本発明は上述の課題に鑑みてなされたものであり、半導体発光素子の発光効率の向上および第２高調波発生素子の変換効率の向上を目的とする。

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、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］
二次高調波を発生する波長変換素子を用いて変換したレーザ光を出力する光源装置に用いられる半導体発光素子の駆動回路であって、電源に接続されているスイッチ素子と、一端が前記スイッチ素子を介して前記電源に接続され、他端がグランドに接続されているインダクタと、前記スイッチ素子と前記インダクタとの間に設置され、前記半導体発光素子のカソード端子を接続するための第１の端子と、前記インダクタの他端とグランドの間に設置され、前記半導体発光素子のアノード端子を接続するための第２の端子と、を備える半導体発光素子の駆動回路。

適用例１の駆動回路によれば、スイッチ素子がオン状態に設定されるとインダクタにエネルギーが蓄積され、スイッチ素子がオフ状態に設定されるとインダクタに蓄積されたエネルギー放出に応じて、半導体発光素子に急峻な立ち上がりを有する波形の電流が流れる。この結果、半導体発光素子が発光する。従って半導体発光素子から波長変換素子に対して、半導体発光素子に流れる電流波形に応じた立ち上がりが急峻なピーク波形のレーザ光を出力でき、波長変換素子におけるレーザ光の変換効率を向上できる。

適用例１の半導体発光素子の駆動回路は、更に、前記スイッチ素子を駆動させるための所定のデューティ比を有する矩形信号を前記スイッチ素子に供給する。適用例１の駆動回路によれば、矩形波のデューティ比を調整することにより、半導体発光素子に流れる電流を表す波形の高さすなわち電流値を制御できる。従って、半導体発光素子から出力されるレーザ光のピーク波形の高さを所望の高さに設定できる。従って、波長変換素子におけるレーザ光の光量を任意に調整できる。

［適用例２］
適用例２の光源装置は、適用例１の半導体発光素子の駆動回路と、電源と、前記半導体発光素子から出力されたレーザ光を二次高調波に変換する波長変換素子と、を備える光源装置。適用例２の光源装置によれば、半導体発光素子から出力されるレーザ光を急峻な立ち上がりのピーク波形にできる。従って、波長変換素子に対して、急峻な立ち上がりを有する波形で表されるレーザ光を入射させることができるので、波長変換素子の変換効率を向上できる。また、レーザ光の発光効率の良い駆動回路で半導体発光素子を駆動させているので、光源装置の発光効率を向上できるとともに、消費電力を抑制できる。

［適用例３］
適用例３の照明装置は、適用例２の光源装置を備える照明装置。適用例３の照明装置によれば、発光効率の良い光源装置を備えているので、消費電力を抑制できる。

［適用例４］
適用例４のモニタ装置は、適用例２の光源装置と、前記光源装置によって照射される被写体を撮影する撮像部と、を備えるモニタ装置。適用例４のモニタ装置によれば、発光効率の良い適用例２の光源装置を備えているので、消費電力を抑制できる。

［適用例５］
適用例５の画像表示装置は、適用例２の光源装置と、前記光源装置から射出された光を画像情報に応じて変調する光変調デバイスと、を備える画像表示装置。適用例５の画像表示装置によれば、発光効率の良い光源装置を備えているので、消費電力を抑制できる。

本発明において、上述した種々の態様は、適宜、組み合わせたり、一部を省略したりして適用することができる。

本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。
Ａ．第１実施例：
Ａ１．光源装置の構成：
図１は、実施例における光源装置１００の概略構成を例示する説明である。なお、図１には、光源装置１００に電力を供給するＡＣ／ＤＣコンバータ９０も示されている。図１に示すように、光源装置１００は、半導体レーザ駆動部１２０と、発光部１３０と、半導体レーザ駆動部１２０に含まれるスイッチ素子を駆動するためのスイッチ駆動回路１４０と、を備えている。

図２は、実施例における半導体レーザ駆動部１２０と発光部１３０の内部構成を例示する説明図である。発光部１３０に備えられている半導体レーザを駆動するための駆動回路について、図１，図２を参照しつつ以下に説明する。半導体レーザは、光源装置１００の光源として機能する。

ＡＣ／ＤＣコンバータ９０は、所定の電圧の交流電流を、異なる電圧の直流電流に変換する。

半導体レーザ駆動部１２０は、ＡＣ／ＤＣコンバータ９０から供給される電流の交流成分に応じてエネルギーを蓄積し、蓄積したエネルギーにより発光部１３０に電流を供給する。具体的には、図２に示すように、半導体レーザ駆動部１２０は、スイッチ回路１２２と、インダクタ１２４と、抵抗素子１２６と、コンデンサ１２８と、を備えている。スイッチ回路１２２と、インダクタ１２４と、抵抗素子１２６とはこの順序で直列に接続されている。また、コンデンサ１２８と、インダクタ１２４および抵抗素子１２６は並列に接続されている。スイッチ回路１２２は、ＡＣ／ＤＣコンバータ９０からインダクタ１２４および抵抗素子１２６への電圧の供給・供給停止を制御するためのトランジスタ１５２を備えている。また、半導体レーザ駆動部１２０は、トランジスタ１５２とインダクタ１２４との間に設置され、半導体レーザ１３２のカソード端子を接続するための第１の端子１６２と、半導体レーザ１３２のアノード端子をグランドに接続するための第２の端子１６４とを備える。

スイッチ駆動回路１４０は、所定のデューティ比を有する矩形の電圧制御信号Ｃｖを半導体レーザ駆動部１２０に対して供給する。

トランジスタ１５２のゲート端子には、電圧制御信号Ｃｖが入力される。トランジスタ１５２は、電圧制御信号Ｃｖに従ってオン状態、オフ状態に設定される。

発光部１３０は、図２に示すように、半導体レーザ１３２と、波長変換素子１３４と、外部共振器１３６とを備えており、可視光を射出する。半導体レーザ１３２は、アノード端子ａがスイッチ回路１２２とインダクタ１２４との間に接続されており、カソード端子ｃがグランドに接続されている。半導体レーザ１３２は、可視光よりも波長の短い赤外光を射出する。以降、カソード端子ｃが接続されている第１の端子１６２の位置をＡ点とし、アノード端子ａが接続されている第２の端子１６４の位置をＢ点とする。波長変換素子１３４は、第２高調波発生（Second harmonic generation：ＳＨＧ）現象を利用して二次高調波を発生させる。なお、外部共振器１３６は備えていなくても良く、半導体レーザ１３２から直接発振されたレーザ光を波長変換素子１３４で波長変換し、可視光を射出する構成としても良い。

光源装置１００のレーザ光の出力について説明する。トランジスタ１５２がオン状態に設定されると、インダクタ１２４には図２の矢印Ｘに示す方向に電流が流れる。インダクタ１２４には、流れた電流の交流成分に応じて磁気エネルギーが蓄積される。なお、半導体レーザ１３２のカソード端子ｃがＡ点に接続されアノード端子ａがＢ点に接続されているため、Ｂ点からＡ点に向かう方向が順方向となり、Ａ点からＢ点に対して電流は流れない。

一方、トランジスタ１５２がオフ状態に設定されると、インダクタ１２４と電源との接続が切断され、インダクタ１２４、抵抗素子１２６および半導体レーザ１３２が直列に接続された閉回路が構成される。この結果、インダクタ１２４には、磁界変化すなわち磁束を妨げる方向に誘起される誘導起電力が発生する。この誘導起電力により、抵抗素子１２６，半導体レーザ１３２の順で電流が流れる。インダクタ１２４の誘導起電力により流れる電流はフライバック電流とも呼ばれる。

半導体レーザ１３２は、半導体レーザ１３２に流れる電流の値に応じた光量の赤外レーザ光を、波長変換素子１３４に向けて射出する。波長変換素子１３４は、入射した赤外レーザ光を二次高調波に変換して可視光のレーザ光を射出する。このようにして、光源装置１００から可視光のレーザ光が出力される。

波長変換素子１３４は、入射する赤外レーザ光のピーク波形の立ち上がりが急峻なほど、入射した赤外レーザ光を高い変換効率で二次高調波に変換する。このため、波長変換素子１３４におけるレーザ光の二次高調波への変換効率を向上させるためには、波長変換素子１３４に入射させるレーザ光の波形を、急峻な立ち上がりを有するピーク波形とすればよい。

図３は、実施例における半導体レーザ１３２に流れる電流値と半導体レーザ１３２から出力されるレーザ光の光量について示すグラフである。図３において、横軸は半導体レーザ１３２に流れる電流の値を表しており、縦軸は半導体レーザ１３２から出力されるレーザ光の光量を示している。図３のグラフ２００に示すように、半導体レーザ１３２から出力されるレーザ光の光量は、電流値の増加に伴って増加する。よって、半導体レーザ１３２に対して、密度の高い電流を供給することにより、半導体レーザ１３２に、急峻な立ち上がりのピーク波形で表されるレーザ光を出力させることができる。

Ａ２．レーザ光のピーク波形について：
図４は、実施例における電流、電圧、光量の波形について説明する波形図である。図４において、波形図３００は、実施例におけるＡ点に印加される電圧の波形を表す波形図であり、波形図３５０は、実施例におけるＡ点に流れる電流の波形を表す波形図である。また、波形図４００は、半導体レーザ１３２に流れる電流の波形を表す波形図であり、波形図４５０は、半導体レーザ１３２から出力される赤外レーザ光のピーク波形を表す波形図である。波形図３００，３５０，４００および４５０において、横軸は経過時間を表している。実施例では、時刻ｔ１、ｔ３においてトランジスタ１５２がオン状態に設定され、時刻ｔ２，ｔ４においてトランジスタ１５２がオフ状態に設定される。また、波形図３００の縦軸は電圧を示しており、波形図３５０および４００の縦軸は電流を示しており、波形図４５０の縦軸は光量を示している。

波形図３００の矩形波３０１は、Ａ点に印加される電圧の波形を表しており、波形図３５０にはＡ点をインダクタ１２４の方向に流れる電流を表す波形３５１が示されている。また、波形図４００の波形４０１は、半導体レーザ１３２を流れる電流の値を表しており、波形図４５０のピーク波形４５１は、実施例における半導体レーザ１３２から射出されるレーザ光の波形を示している。

波形図３００に、抵抗素子１２６の両端の電圧を合わせて示した。なお、実施例では、抵抗素子１２６には、直流電圧が印加され、直流電流が流れる。波形図３００に示す抵抗素子１２６の両端の電圧値Ｖ_Rは、平均値を示している。抵抗素子１２６の両端に印加される電圧値の平均値Ｖ_Rは式１により表される。なお、実施例において、ＶはＡＣ／ＤＣコンバータ９０の電圧を表し、Ｖ_Rは抵抗素子１２６の両端の電圧を表し、Ｄはインダクタ１２４に印加される矩形波３０１の電圧のデューティ比を表す。

時刻ｔ１においてトランジスタ１５２がオン状態に設定されると、波形図３００に示すように、Ａ点には、矩形波３０１により表される電圧Ｖが印加される。トランジスタ１５２がオン状態に設定されている間、インダクタ１２４には電流が流れ、インダクタ１２４の周囲には磁界が発生する。より具体的には、トランジスタ１５２がＯＮ状態に設定されている間、インダクタ１２４には直流電流に重畳された交流成分が流れ、抵抗素子１２６には直流電流が流れる。インダクタ１２４に流れる交流電流の電流値ｉは式１を用いて式２のように表され、抵抗素子１２６に流れる直流電流の電流値Ｉは、式１を用いて式３のように表される。なお、実施例において、ｔはトランジスタ１５２がオン状態に設定されている時間を表し、Ｌは、インダクタ１２４のインダクタンスを表し、Ｒは、抵抗素子１２６の抵抗値を表す。

インダクタ１２４には、式４に示すように、式２、式３により表される電流値の合計値の電流ｉ_acが流れる。

トランジスタ１５２がオン状態に設定されている時間ｔ_maxは、矩形波電圧の周波数ｆとデューティ比Ｄを用いて、式５によって表される。

従って、式４および式５を用いて、インダクタ１２４に流れる電流の最大値ｉ_maxは式６により表される。

トランジスタ１５２が時刻ｔ１でオン状態に設定されると、波形図３５０の波形３５１に示すように、インダクタ１２４を流れる電流の値は徐々に上昇し、時刻ｔ２において、式６に示す最大値ｉ_maxまで上昇する。トランジスタ１５２がオン状態に設定されている間（時刻ｔ１〜ｔ２）、インダクタ１２４には、流れる電流により式７によって表される磁気エネルギーＰが蓄積される。

実施例では、以上のようにインダクタ１２４に蓄積された磁気エネルギーを利用して半導体レーザ１３２に電流を流す。時刻ｔ２においてトランジスタ１５２がオフ状態に設定されると、Ａ点の電圧は０となる。トランジスタ１５２がオフ状態に設定されると、インダクタ１２４には誘導起電力が発生し、この誘導起電力によって、インダクタ１２４から抵抗素子１２６，半導体レーザ１３２に電流を流すことができる。インダクタ１２４には、インダクタ１２４に流れる電流の変化を妨げるように作用する特性があるため、インダクタ１２４は、トランジスタ１５２がオフ状態に設定される直前にインダクタ１２４に流れていた電流と同じ方向に、オフ状態に設定される直前にインダクタ１２４に流れていた電流の電流値ｉ_maxと同じ電流値の電流を流そうと作用する。このため、波形図４００の波形４０１に示すように、トランジスタ１５２がオフ状態に設定された直後の時刻ｔ２では、半導体レーザ１３２には、インダクタ１２４に流れていた電流の最大値ｉ_maxの電流が流れ、時刻ｔ２〜ｔ３に示すように、インダクタ１２４に蓄積されている磁気エネルギーの放出とともに低下する。すなわち、半導体レーザ１３２には、波形４０１に示すように、急峻な立ち上がりを有するピーク波形の電流が供給される。なお、インダクタ１２４に蓄積されたエネルギーを短時間で放出することにより、半導体レーザ１３２に対して高い密度の電流を流すことができる。デューティ比Ｄが高いほど、半導体レーザ１３２に対して高い密度の電流を流すことができる。

半導体レーザ１３２は、電流が供給されるとレーザ光を発光する。波形図４５０に示すように、半導体レーザ１３２から出力されるレーザ光の光量は、半導体レーザ１３２に流れる電流値の増加に伴って増加する。よって、半導体レーザ１３２に対して、波形図４００に示したように急峻な立ち上がりの波形の電流が供給されると、半導体レーザ１３２からは、波形図４５０に示すように、急峻な立ち上がりのピーク波形４５１によって表されるレーザ光が出力される。

波形図４５０の波形４５２は、後述する従来の半導体レーザ駆動回路によって半導体レーザから出力されるレーザ光の波形を示している。従来の半導体レーザ駆動回路では、半導体レーザには矩形波の電流が供給されるため、波形４５２に示すように、半導体レーザから出力されるレーザ光の波形も矩形状となる。

Ａ３．デューティ比と磁気エネルギーとの関係について：
波形図４５０は、デューティ比Ｄ＝０．５の場合を示しているが、デューティ比Ｄを０．５より大きくすると、インダクタ１２４に流れる電流の値は高くなり、蓄積される磁気エネルギーも増加する。デューティ比の違いによる磁気エネルギーの変化について図５を参照して説明する。

図５は、実施例におけるデューティ比Ｄの変化時におけるピーク波形の変化について例示する説明図である。図５の波形図５００において、横軸は、波形図３００，３５０，４００および４５０と同様に時間ｔを表しており、縦軸は電流値を示している。波形４０１は、デューティ比Ｄ＝０．５の場合の半導体レーザ１３２に流れる電流の波形を表しており、波形５０１は、デューティ比Ｄ＝０．７の場合の半導体レーザ１３２に流れる電流の波形を示している。破線でしめす波形５０５は、インダクタ１２４に流れる電流を表す。また、波形図５５０において、横軸は、波形図３００，３５０，４００および４５０と同様に時間ｔを表しており、縦軸は半導体レーザ１３２から発光されるレーザ光の光量を示している。波形５５１は、デューティ比Ｄ＝０．７の場合の半導体レーザ１３２から出力されるレーザ光のピーク波形を示しており、波形４５１は、デューティ比Ｄ＝０．５の場合の半導体レーザ１３２から出力されるレーザ光のピーク波形を示している。

波形図５００に示すように、デューティ比Ｄ＝０．７の場合に、インダクタ１２４には、時刻ｔ２よりも後の時刻ｔ２’まで電流が流れる。この結果、インダクタ１２４には、デューティ比Ｄ＝０．５の場合に比して多く磁気エネルギーが蓄積される。トランジスタ１５２がオフ状態とされると、半導体レーザ１３２には電流が流れる。半導体レーザ１３２に流れる電流の波形５０１は、デューティ比Ｄ＝０．５の場合の半導体レーザ１３２に流れる電流の波形４０１に比して、高さの高い（電流値の高い）波形となる。この結果、デューティ比Ｄ＝０．７の場合の半導体レーザ１３２から出力されるレーザ光のピーク波形５５１は、デューティ比Ｄ＝０．５の場合に半導体レーザ１３２から出力されるレーザ光のピーク波形４５１に比して、高さの高いピーク波形となる。よって、デューティ比Ｄ＝０．７の場合の半導体レーザ１３２から出力されるレーザ光の光量ＰＷ３は、デューティ比Ｄ＝０．５の場合の半導体レーザ１３２から出力されるレーザ光の光量ＰＷ１より強くなる。

このように、デューティ比Ｄを変化させることにより、半導体レーザ１３２から出力されるレーザ光のピーク波形の高さ、すなわち、レーザ光の光量を調整できる。

Ａ４．従来例との比較：
実施例の半導体レーザ１３２の駆動回路と従来の半導体レーザの駆動回路との差異について、図６、図２および図４を適宜参照しつつ説明する。

図６は、従来例における半導体レーザ１３２の駆動回路１０ａを例示する説明図である。図６に示すように従来例の駆動回路１０ａは、半導体レーザ駆動部１２０ａと発光部１３０ａとを備える。半導体レーザ駆動部１２０ａは、２つのトランジスタ１５２，１５３とインダクタ１２４とコンデンサ１２８，１２９と、を備えるＤＣ／ＤＣコンバータとして構成されている。以降、半導体レーザ駆動部１２０ａをＤＣ／ＤＣコンバータ１２０ａと呼ぶ。半導体レーザ駆動部１２０ａは、ＡＣ／ＤＣコンバータ９０から供給された第１の直流電圧を第２の直流電圧に変換して出力する。発光部１３０ａは、トランジスタ１３１と半導体レーザ１３２とを備えるスイッチ回路として構成されている。以降、発光部１３０ａをスイッチ回路１３０ａと呼ぶ。トランジスタ１３１がオン状態に設定されるとＤＣ／ＤＣコンバータ１２０ａと半導体レーザ１３２とは接続され、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２０ａから供給される電圧に応じて、半導体レーザ１３２に直流電流が流れる。トランジスタ１３１がオフ状態に設定されるとＤＣ／ＤＣコンバータ１２０ａと半導体レーザ１３２との接続が切断され、半導体レーザ１３２に電流が流れなくなる。半導体レーザ１３２は、半導体レーザ１３２に流れる電流の値に応じた光量のレーザ光を出力する。従来の駆動回路１０ａでは、トランジスタ１３１がオン状態に設定されている間、半導体レーザ１３２に対して一定の電流が流れるため、半導体レーザ１３２から出力されるレーザ光のピーク波形は、図４の波形図４５０の波形４５２に示すようにほぼ矩形で高さの低い波形となる。従って、図６に示す従来の半導体レーザの駆動回路１０ａでは、図示しない波長変換素子におけるレーザ光の変換効率は低い。

実施例の駆動回路１０は、図２に示すように、インダクタ１２４の誘導起電力によって生じる電流を用いて半導体レーザ１３２を駆動するので、従来の駆動回路１０ａにおいて平滑化に用いられるコンデンサ１２９が不要となる。よって、実施例の駆動回路１０は、従来の駆動回路１０ａのコンデンサに代えて、インダクタから半導体レーザ１３２に流れる電流を規定するための抵抗素子１２６を設けるとともに、従来の駆動回路１０ａのスイッチ回路１３０ａを削除して半導体レーザ１３２をトランジスタ１５３の位置に設ければよい。

実施例の駆動回路１０は、半導体レーザ１３２への電力供給を制御するスイッチ回路１３０ａが不要であるので、駆動回路全体を簡略化できるとともに、スイッチ回路１３０ａのオン状態とオフ状態との切り換え処理に起因する半導体レーザ１３２への供給電力の損失を低減できる。

実施例の光源装置１００によれば、半導体レーザ１３２は、急峻な立ち上がりのピーク波形のレーザ光を波長変換素子１３４に対して出力される。波長変換素子１３４は、入射するレーザ光のピーク波形の立ち上がりが急峻であるほど、入射レーザ光を高い変換効率で二次高調波に変換するため、実施例の光源装置１００によれば、波長変換素子１３４におけるレーザ光の変換効率を向上させることができる。

また、実施例の光源装置によれば、従来の駆動回路に比して回路構成を簡略化できる。従って、従来の駆動回路における電力損失を抑制できる。この結果、光源装置において、電源から供給される電力に対する半導体レーザ１３２の出力光量を表す発光効率を向上できる。よって、光源装置１００の消費電力を低減できる。

Ｂ．光源装置の適用例：
Ｂ１．照明装置：
図７は、光源装置１００の第１の適用例としての照明装置６００を示す説明図である。図示するように、照明装置６００は、前述の光源装置１００と、光源装置１００から射出されたレーザ光を拡散させる拡散板６０２と、を備えている。

この照明装置６００には前述の光源装置１００が備えられているため、照明装置６００の効率を高め、消費電力を低減することができる。

Ｂ２．モニタ装置：
図８は、光源装置１００の第２の適用例としてのモニタ装置７００を示す説明図である。図示するように、モニタ装置７００は、装置本体７１０と、光伝送部７２０と、を備えている。装置本体７１０は、前述の光源装置１００と、カメラ７１１と、を備えている。

光伝送部７２０は、２つのライトガイド７２１，７２２と、拡散板７２３と、レンズ７２４と、を備えている。各ライトガイド７２１，７２２は、多数本の光ファイバを束ねたものである。光源装置１００から射出されたレーザ光は、第１のライトガイド７２１に導かれて、拡散板７２３に入射する。拡散板７２３で拡散された光は、被写体を照射する。被写体で反射された光は、レンズ７２４を介して、第２のライトガイド７２２に入射する。第２のライトガイド７２２に入射した光は、カメラ７１１へ導かれる。これにより、カメラ７１１によって被写体が撮像される。

このモニタ装置７００には前述の光源装置１００が備えられているため、モニタ装置７００の効率を高め、消費電力を低減することができる。なお、図８のカメラ７１１が本発明における撮像部に相当する。

Ｂ３．プロジェクタ：
図９は、光源装置１００の第３の適用例としてのプロジェクタ８００の概略構成を示す説明図である。図示するように、プロジェクタ８００は、３つの光源装置１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂと、３つの均一化光学系８０２Ｒ，８０２Ｇ，８０２Ｂと、３つの液晶ライトバルブ８０４Ｒ，８０４Ｇ，８０４Ｂと、クロスダイクロイックプリズム８０６と、投写レンズ８０７と、を備えている。

３つの光源装置１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂは、前述の光源装置１００と同様の構成を有している。ただし、第１の光源装置１００Ｒは、赤色レーザ光を射出する。第２の光源装置１００Ｇは、緑色レーザ光を射出する。第３の光源装置１００Ｂは、青色レーザ光を射出する。なお、レーザ光の波長は、光源装置１００内部の半導体レーザ１３２および／または波長変換素子１３４を変更することによって、変更される。

各均一化光学系８０２Ｒ，８０２Ｇ，８０２Ｂは、対応する光源装置１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂから射出された光の照度分布を均一化する。例えば、均一化光学系８０２Ｒ，８０２Ｇ，８０２Ｂは、ホログラムやフィールドレンズによって構成される。各液晶ライトバルブ８０４Ｒ，８０４Ｇ，８０４Ｂは、対応する均一化光学系８０２Ｒ，８０２Ｇ，８０２Ｂから射出された光を、画像情報に応じて変調する。クロスダイクロイックプリズム（色光合成手段）８０６は、３つの液晶ライトバルブ８０４Ｒ，８０４Ｇ，８０４Ｂから射出された３つの変調済みの光を合成する。投写レンズ８０７は、クロスダイクロイックプリズム８０６によって合成された光をスクリーン８１０上に投写する。この結果、スクリーン８１０上にカラー画像が表示される。

このプロジェクタ８００には前述の光源装置１００と同様の光源装置１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂが備えられているため、プロジェクタ８００の効率を高め、消費電力を低減することができる。なお、図９のプロジェクタが特許請求の範囲における画像表示装置にあたり、液晶ライトバルブが光変調デバイスにあたる。

図９では、プロジェクタ８００は、光変調デバイスとしての液晶ライトバルブを備えているが、これに代えて、ＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス：ＴＩ社の商標）などのマイクロミラー型光変調デバイスを備えていてもよい。また、図９では、光源装置１００の第３の適用例としてプロジェクタ８００が示されているが、一般には、光源装置は、画像表示装置に適用可能である。

Ｃ．変形例：
（１）上記実施例では、エネルギーを蓄積する素子としてインダクタを用いているが、インダクタに限らず、電流供給によりエネルギーを蓄積し、電流供給の停止により蓄積されたエネルギーを放出することでフライバック電流を流す素子であればよい。

（２）上記実施例では、半導体レーザ１３２に流れる電流の値を規定するために抵抗素子１２６を用いているが、例えば、抵抗素子１２６を設けなくてもよい。こうすれば、駆動回路１０をより簡素に構成でき、費用の削減を図ることができる。

（３）上記実施例では、ＡＣ／ＤＣコンバータ９０，スイッチ回路１２２、インダクタ１２４、抵抗素子１２６は、この順番で直列に接続されているが、インダクタ１２４と抵抗素子１２６とは順番を変えて配置しても実施例と同じ効果を得られる。

（４）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良く、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ても良い。

以上、本発明の種々の実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の構成をとることができる。

実施例における光源装置１００の概略構成を例示する説明図。実施例における半導体レーザ駆動部１２０と発光部１３０の内部構成を例示する説明図。実施例における半導体レーザ１３２に流れる電流値と半導体レーザ１３２から出力されるレーザ光の光量について示すグラフ。実施例における電流、電圧、光量の波形について説明する波形図。実施例におけるデューティ比Ｄ変化時におけるピーク波形の変化について例示する説明図。従来例における半導体レーザ１３２の駆動回路を例示する説明図。光源装置１００の第１の適用例としての照明装置６００を示す説明図。光源装置１００の第２の適用例としてのモニタ装置７００を示す説明図。光源装置１００の第３の適用例としてのプロジェクタ８００の概略構成を示す説明図。

符号の説明

１００…光源装置
１００Ｂ…第３の光源装置
１００Ｇ…第２の光源装置
１００Ｒ…光源装置
１００Ｒ…第１の光源装置
１２０…半導体レーザ駆動部
１２０ａ…ＤＣ／ＤＣコンバータ
１２２…スイッチ回路
１２４…インダクタ
１２６…抵抗素子
１２８、１２９…コンデンサ
１３０…発光部
１３０ａ…スイッチ回路
１３１…トランジスタ
１３２…半導体レーザ
１３４…波長変換素子
１３６…外部共振器
１４０…スイッチ駆動回路
１５２…トランジスタ
２００…グラフ
３０１…矩形波
３５１…波形
４０１…波形
４５１…ピーク波形
４５２…波形
５０１…波形
５５１…ピーク波形
６００…照明装置
６０２…拡散板
７００…モニタ装置
７１０…装置本体
７１１…カメラ
７２０…光伝送部
７２１…第１のライトガイド
７２２…第２のライトガイド
７２３…拡散板
７２４…レンズ
８００…プロジェクタ
８０２Ｒ、８０２Ｇ、８０２Ｂ…均一化光学系
８０４Ｒ、８０４Ｇ、８０４Ｂ…液晶ライトバルブ
８０６…クロスダイクロイックプリズム
８０７…投写レンズ
８１０…スクリーン

Claims

光源装置であって、
半導体発光素子と、
前記半導体発光素子の駆動回路と、
前記半導体発光素子から出力されたレーザ光を二次高調波に変換する波長変換素子と、を備え、
前記駆動回路は、
電源に接続されているスイッチ素子と、
一端が前記スイッチ素子を介して前記電源に接続され、他端がグランドに接続されているインダクタと、
前記スイッチ素子と前記インダクタとの間に設置され、前記半導体発光素子のカソード端子を接続するための第１の端子と、
前記インダクタの他端とグランドの間に設置され、前記半導体発光素子のアノード端子を接続するための第２の端子と、
前記インダクタの前記他端と前記第２の端子との間に接続されている抵抗素子と、
前記スイッチ素子を駆動させるための所定のデューティ比を有する波形信号を前記スイッチ素子に供給するスイッチ駆動回路と、を備える光源装置。
照明装置であって、
請求項１記載の光源装置を備える照明装置。
モニタ装置であって、
請求項１記載の光源装置と、
前記光源装置によって照射される被写体を撮影する撮像部と、を備えるモニタ装置。
画像表示装置であって、
請求項１記載の光源装置と、
前記光源装置から射出された光を画像情報に応じて変調する光変調デバイスと、を備える画像表示装置。