JP5233235B2 - 半導体発光素子の制御 - Google Patents

Description

この発明は、半導体発光素子を制御する技術に関する。

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。

特開２０００−２９４８７１号公報 ＵＳＰ６２４３４０７号公報

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。

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。

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。

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。
本発明の第１の光源装置は、
半導体レーザと、
入力値に応じて前記半導体レーザを制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記入力値と、前記半導体レーザ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レーザに供給する供給部と、
前記駆動電流の値と、前記半導体レーザから射出される光の量に関する検出値と、を用いて、前記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、
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、前記半導体レーザから射出される光の量に関する推定値を求め、
前記光の量に関する検出値と前記光の量に関する推定値との差分を、前記推定部の入力側にフィードバックし、
前記制御部は、
前記半導体レーザ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停止する停止部を備える。
半導体レーザの温度が変化すると、半導体レーザの閾値電流が変化し得る。しかしながら、この装置では、閾値電流の推定値が求められ、入力値と該閾値電流の推定値とに基づいて、駆動電流が半導体レーザに供給されるため、温度変化に起因して閾値電流が変化する場合にも、半導体レーザに、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。また、この装置によれば、半導体レーザの発光が停止された後であっても、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。

［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検出値と、を用いて、前記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。

半導体発光素子の温度が変化すると、半導体発光素子の閾値電流が変化し得る。しかしながら、この装置では、閾値電流の推定値が求められ、入力値と該閾値電流の推定値とに基づいて、駆動電流が半導体発光素子に供給されるため、温度変化に起因して閾値電流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。

［適用例２］ 適用例１記載の光源装置であって、
前記供給部は、さらに、
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、
前記入力値を用いて、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、
を備える、光源装置。

こうすれば、閾値電流と閾値電流を超える電流とを含む駆動電流を、半導体発光素子に容易に供給することができる。

［適用例３］ 適用例１または２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、
前記推定部は、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る、光源装置。

［適用例４］ 適用例３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、他の推定値を求める、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。

［適用例５］ 適用例１ないし４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、
前記光量に関する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。

［適用例６］ 適用例１ないし５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。

［適用例７］ 適用例１ないし６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。

［適用例８］ 適用例１ないし６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。

［請求項９］ 画像表示装置であって、
適用例１ないし８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。

［他の適用例１］ 適用例４記載の光源装置であって、
前記推定部は、
前記閾値電流の推定値の導関数を積分して、前記閾値電流の推定値を求める第１の積分器と、
前記第２の状態変数の推定値の導関数を積分して、前記第２の状態変数の推定値を求める第２の積分器と、
を備え、
前記推定部は、
前記駆動電流の値と、前記第１の積分器から出力される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、
前記光量に関する検出値と前記光量に関する推定値との差分を用いて、前記第２の積分器に与えられる前記第２の状態変数の推定値の導関数を求め、
前記駆動電流の値と、前記差分と、前記第１の積分器から出力される前記閾値電流の推定値と、前記第２の積分器から出力される前記第２の状態変数の推定値と、を用いて、前記第１の積分器に与えられる前記閾値電流の推定値の導関数を求める、光源装置。

［他の適用例２］ 適用例４記載の光源装置であって、
前記推定部は、
時刻ｋ＋１での前記閾値電流の推定値を遅延させて、時刻ｋでの前記閾値電流の推定値を求める第１の遅延器と、
時刻ｋ＋１での前記第２の状態変数の推定値を遅延させて、時刻ｋでの前記第２の状態変数の推定値を求める第２の遅延器と、
を備え、
前記推定部は、
時刻ｋでの前記駆動電流の値と、前記第１の遅延器から出力される時刻ｋでの前記閾値電流の推定値と、を用いて、時刻ｋでの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、
時刻ｋでの前記光量に関する検出値と時刻ｋでの前記光量に関する推定値との差分と、前記第２の遅延器から出力される時刻ｋでの前記第２の状態変数の推定値と、を用いて、前記第２の遅延器に与えられる時刻ｋ＋１での前記第２の状態変数の推定値を求め、
時刻ｋでの前記駆動電流の値と、時刻ｋでの前記差分と、前記第１の遅延器から出力される時刻ｋでの前記閾値電流の推定値と、前記第２の遅延器から出力される時刻ｋでの前記第２の状態変数の推定値と、を用いて、前記第１の遅延器に与えられる時刻ｋ＋１での前記閾値電流の推定値を求める、光源装置。

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。

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．第１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：
Ｂ．第２実施例：

Ａ．第１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。

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上で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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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、を備えている。

電流ドライバ１１０は、３つの信号Ｄａｐｃ１，Ｄａｐｃ２，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。

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。

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。

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。

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、信号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。

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。

図５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５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。

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。

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。

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、信号Ｄａｐｃ１が与えられ、定電流源Ｓ１は、信号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。

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、信号Ｄａｐｃ２が与えられ、定電流源Ｓ２は、信号Ｄａｐｃ２に応じた電流ＳＩｇを流す。なお、本実施例では、信号Ｄａｐｃ２は一定の値であるため、電流ＳＩｇは一定の値である。

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。

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５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。

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。

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。

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。

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、信号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。なお、本実施例では、信号Ｄａｐｃ２は、一定の値であるため、発光電流Ｉｄに対応する電流ＳＩｄは、信号Ｄに応じて決定されていると言える。

図５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。

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。

図４，図５で説明したように、光源装置５０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。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。

なお、閾値電流推定器１５０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の動作帯域は、数μ秒（数百ｋＨｚ）であればよい。

Ａ−４．光源装置の動作：
図６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６（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６（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６（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６（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６（Ｄ）には、破線で図６（Ｃ）の閾値電流Ｉｔｈが示されている。図６（Ｅ）は、半導体レーザ５２の発光量Ｌを示す。

図６（Ａ）に示すように、画素データＤが変化すると、図６（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６（Ｃ）に示すように、変化する。駆動電流Ｉは、閾値電流Ｉｔｈ（図６（Ｃ））と発光電流Ｉｄ（図６（Ｂ））との和で表されるため、半導体レーザ５２には、図６（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６（Ｅ）に示す発光量Ｌで光を射出する。

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６（Ａ））のプロファイルと、発光量Ｌのプロファイル（図６（Ｅ））と、を同等（相似）にすることができる。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

τ＝Ｃ／ｋとすると、式（８）から次の式（９）が得られる。

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、ｍ，ｎは定数である。

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。

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）。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

図７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７は、式（１５）と式（１９）とを用いて、図４を書き直したものである。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。

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、２つの信号Ｄａｐｃ２，Ｄ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。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。

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。

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。

積分器１５９は、信号d(ｗ^)/dtを積分して、信号ｗ^を出力する。

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。

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）。

抽出器１５０ａは、信号ｗ^から信号ｘ^を抽出し、信号ｘ^を信号Ｄａｐｃ１として、電流ドライバ１１０にフィードバックする。

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。

図８は、光源装置５０の回路図を示す説明図である。なお、図８は、式（２１）を用いて、図４を書き直したものである。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

なお、本実施例における比較器１７１とスイッチ１７２とが、本発明における禁止部に相当する。

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。

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。

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。

Ｂ．第２実施例：
第２実施例では、閾値電流推定器１５０Ｂがデジタル回路で構成される。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。

図９は、第２実施例における光源装置５０Ｂの回路図を示す説明図である。なお、図９は、式（２３）を用いて、図４を書き直したものに相当する。

図示するように、光源装置５０Ｂは、半導体レーザ５２に供給される駆動電流Ｉ（信号Ｕ_k）を算出する駆動電流算出部１８０を備えている。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、信号Ｄと信号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Ｕ_kを出力する（式（１５）参照）。なお、信号Ｕ_kは、第１実施例の信号ｕに対応する。

上記の説明から分かるように、第１実施例（図８）では、閾値電流推定器１５０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、本実施例では、閾値電流推定器１５０Ｂ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（Ｕ_k）を利用して、閾値電流Ｉｔｈを推定している。

光源装置５０Ｂ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Ｘ_k^をＤ／Ａ（デジタル−アナログ）変換して、信号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Ｙ_k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。

閾値電流推定器１５０Ｂ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。

第１の遅延器２８１は、信号Ｘ_k+1^を遅延させて、信号Ｘ_k^を出力する。第２の遅延器２８２は、信号Ｘ０_k+1^を遅延させて、信号Ｘ０_k^を出力する。なお、信号Ｘ_k^，Ｘ_k+1^は、第１実施例の信号ｘ^に対応し、信号Ｘ０_k^，Ｘ０_k+1^は、第１実施例の信号α１^に対応する（図８参照）。

第１の増幅器２６１は、信号Ｕ_kをβ倍に増幅して、信号β・Ｕ_kを出力する。第１の演算器２７１は、信号Ｘ０_k^ から信号Ｘ_k^および信号β・Ｕ_k を減算して、信号（Ｘ０_k^−Ｘ_k^−β・Ｕ_k ）を出力する。第２の増幅器２６２は、該信号（Ｘ０_k^−Ｘ_k^−β・Ｕ_k ）をＴｓ／τ_obs倍に増幅して、信号Ｔｓ／τ_obs ・（Ｘ０_k^−Ｘ_k^−β・Ｕ_k ）を出力する。

第３の増幅器２６３は、信号（Ｙ_k−Ｙ_k^）をｆ・Ｔｓ／τ_obs倍に増幅して、信号ｆ・Ｔｓ／τ_obs・（Ｙ_k−Ｙ_k^）を出力する。第２の演算器２７２は、信号Ｘ_k^と信号Ｔｓ／τ_obs ・（Ｘ０_k^ −Ｘ_k^ −β・Ｕ_k ）とを加算すると共に、信号ｆ・Ｔｓ／τ_obs・（Ｙ_k−Ｙ_k^）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Ｘ_k+1^を出力する。

第４の増幅器２６４は、信号（Ｙ_k−Ｙ_k^）をｆ₀・Ｔｓ／τ_obs倍に増幅して、信号ｆ₀・Ｔｓ／τ_obs・（Ｙ_k−Ｙ_k^）を出力する。第３の演算器２７３は、信号Ｘ０_k^から信号ｆ₀・Ｔｓ／τ_obs・（Ｙ_k−Ｙ_k^）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Ｘ０_k+1^を出力する。

第４の演算器２７４は、信号Ｕ_kから信号Ｘ_kを減算して、信号（Ｕ_k−Ｘ_k）を出力する。第５の増幅器２６５は、信号（Ｕ_k−Ｘ_k）をＭ１倍して、式（２３）で表される信号Ｙ_k^を出力する。

第５の演算器２７５は、信号Ｙ_kから信号Ｙ_k^を減算して、信号（Ｙ_k−Ｙ_k^）を出力する。

上記のように、閾値電流推定器１５０Ｂ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Ｘ_k+1^を遅延させて時刻ｋでの信号Ｘ_k^を求める第１の遅延器２８１と、時刻ｋ＋１での信号Ｘ０_k+1^を遅延させて時刻ｋでの信号Ｘ０_k^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１５０Ｂは、信号Ｕ_kと信号Ｘ_k^とを用いて、信号Ｙ_k^を求める。そして、閾値電流推定器１５０Ｂは、信号（Ｙ_k−Ｙ_k^）と第２の遅延器２８２から出力される信号Ｘ０_k^とを用いて、第２の遅延器２８２に与えられる信号Ｘ０_k+1^を求める。また、閾値電流推定器１５０Ｂは、信号Ｕ_kと、信号（Ｙ_k−Ｙ_k^）と、第１の遅延器２８１から出力される信号Ｘ_k^と、第２の遅延器２８２から出力される信号Ｘ０_k^と、を用いて、第１の遅延器２８１に与えられる信号Ｘ_k+1^を求める。

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Ｘ_k^を正確に求めることができる。

光源装置５０Ｂは、さらに、比較器１９１とセレクタ１９２とを含んでいる。比較器１９１は、信号Ｙ_k^と、ゼロと、を比較する。比較器１９１は、信号Ｙ_k^がゼロ以上である場合には、セレクタ１９２に信号（Ｙ_k−Ｙ_k^）を選択させる。一方、比較器１９１は、信号Ｙ_k^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。

上記のように、本実施例では、第１実施例（図８）の比較器１７１およびスイッチ１７２に代えて、比較器１９１およびセレクタ１９２が用いられている。本実施例でも、比較器１９１およびセレクタ１９２を用いることによって、第１実施例と同様に、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（Ｙ_k−Ｙ_k^）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_k^を求めることができる。

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。

また、第１実施例で説明したように、非発光期間が長い場合には、閾値電流の推定値（Ｘ_k^）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１５０Ｂは、正しい推定値（Ｘ_k^）を出力することができる。ただし、閾値電流推定器１５０Ｂが正しい推定値（Ｘ_k^）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、本実施例でも、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。

図１０は、第２実施例における光源装置５０Ｂの動作のシミュレーション結果を示す説明図である。図１０（Ａ−１）〜（Ａ−３）は、比較例における光源装置の動作のシミュレーション結果を示す。図１０（Ａ−１）は、画素データＤを示し、図１０（Ａ−２）は、駆動電流Ｉを示し、図１０（Ａ−３）は、発光量Ｌを示す。一方、図１０（Ｂ−１）〜（Ｂ−３）は、本実施例における光源装置５０Ｂの動作のシミュレーション結果を示す。図１０（Ｂ−１）〜（Ｂ−３）は、図１０（Ａ−１）〜（Ａ−３）に対応する。なお、図１０（Ｂ−１）は、図１０（Ａ−１）と同じである。

比較例では、閾値電流Ｉｔｈは推定されていない。このため、図１０（Ａ−２）に示す駆動電流Ｉは、図１０（Ａ−１）に示す画素データＤとほぼ同様に変化しているが、図１０（Ａ−３）に示す発光量Ｌは、図１０（Ａ−１）に示す画素データＤと同様に変化していない。

一方、本実施例では、閾値電流Ｉｔｈは推定されている。このため、図１０（Ｂ−２）に示す駆動電流Ｉは、図１０（Ｂ−１）に示す画素データＤと同様に変化しないが、図１０（Ｂ−３）に示す発光量Ｌは、図１０（Ｂ−１）に示す画素データＤとほぼ同様に変化する。すなわち、本実施例では、発光量（図１０（Ｂ−２））のプロファイルを、画素データＤ（図１０（Ｂ−１））のプロファイルと同等（相似）にすることができる。

以上説明したように、本実施例でも、第１実施例と同様に、閾値電流の推定値Ｘ_k^が求められ、画素データＤと、該閾値電流の推定値Ｘ_k^と、を用いて決定される駆動電流Ｕ_k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。

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。

（１）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５０，５０Ｂ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。

（２）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。

（３）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。

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。

（４）上記実施例では、光源装置５０，５０Ｂ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。

（５）上記実施例では、光源装置５０，５０Ｂ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。

（６）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。

プロジェクタＰＪの概略構成を示す説明図である。 プロジェクタＰＪの動作を模式的に示す説明図である。 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。 光源装置５０（図１）の概略構成を示す説明図である。 電流ドライバ１１０（図４）の内部構成を示す説明図である。 光源装置５０の動作を示すタイミングチャートである。 光源装置５０の具体的な構成を示す説明図である。 光源装置５０の回路図を示す説明図である。 第２実施例における光源装置５０Ｂの回路図を示す説明図である。 第２実施例における光源装置５０Ｂの動作のシミュレーション結果を示す説明図である。

符号の説明

５０，５０Ｂ…光源装置
５２…半導体レーザ
５４…制御回路
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…閾値電流決定部
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
１５０，１５０Ｂ…閾値電流推定器
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
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

Claims (7)

1. 光源装置であって、
   半導体レーザと、
   入力値に応じて前記半導体レーザを制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、
   前記入力値と、前記半導体レーザ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レーザに供給する供給部と、
   前記駆動電流の値と、前記半導体レーザから射出される光の量に関する検出値と、を用いて、前記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、
   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、前記半導体レーザから射出される光の量に関する推定値を求め、
   前記光の量に関する検出値と前記光の量に関する推定値との差分を、前記推定部の入力側にフィードバックし、
   前記制御部は、
   前記半導体レーザ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停止する停止部を備える、
   光源装置。
2. 請求項１記載の光源装置であって、
   前記供給部は、さらに、
   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、
   前記入力値を用いて、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、
   を備える、光源装置。
3. 請求項１または２に記載の光源装置であって、
   前記制御部は、さらに、前記半導体レーザに有意な発光を開始させる前に、前記半導体レーザを予備的に発光させる、光源装置。
4. 請求項１から３までのいずれか一項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。
5. 請求項１から４までのいずれか一項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。
6. 画像表示装置であって、
   請求項１から５までのいずれか一項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。
7. 入力値に応じて半導体レーザを制御する方法であって、
   前記入力値と、前記半導体レーザ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レーザに供給する工程と、
   前記駆動電流の値と、前記半導体レーザから射出される光の量に関する検出値と、を用いて、前記供給する工程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、
   前記閾値電流の推定値を求める工程は、
   前記駆動電流の値と、前記閾値電流の推定値と、を用いて、前記半導体レーザから射出される光の量に関する推定値を求める工程と、
   前記光の量に関する検出値と前記光の量に関する推定値との差分とを、前記閾値電流の推定値を求める工程にフィードバックさせる工程と、を備え、
   更に、前記半導体レーザ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停止する工程、を備える
   方法。

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