激光光源装置制造方法

激光光源装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种激光光源装置，在成为高温暂停状态而使波长转换元件的温度控制陷于无法控制的情况下，能够迅速恢复为可控制状态，恢复较高的光输出。从半导体激光器射出的基本波光在波长转换元件中进行波长转换并射出。点亮电路点亮半导体激光器，温度控制单元控制加热器的馈电量，进行控制以使得波长转换元件成为最佳波长转换效率的温度。在加热器的馈电量为下限值或下限值以下的状态持续预定时间以上时、或者在成为波长转换元件的温度比其控制目标温度高的状态的时间宽度大于一定值的情况下，暂停抑制单元使激光器点亮电流减少预先规定的量，从高温暂停状态恢复。可以在控制部中设置暂停抑制单元，停止针对加热器的馈电。
【专利说明】激光光源装置

【技术领域】
[0001] 本发明涉及使用非线形光学晶体的波长转换型的激光光源装置。更详细地讲，涉 及如下的激光光源装置：在使用非线形光学晶体的波长转换型的激光光源中，进行温度控 制以使得该非线形光学晶体的转换效率最大的方法具有特征。

【背景技术】
[0002] 作为电影或家庭影院等中利用的投射型投影仪的光源，正在开发使用了激光的装 置。在作为这些光源的激光光源中，公知有使用从半导体激光器元件直接放射的光的情况、 以及通过非线形光学晶体将从该半导体激光器元件放射的光转换为其他波长进行使用的 情况。
[0003] 最近，作为蓝色或绿色的激光光源，开发了在该非线形光学晶体中使用周期性极 化反转型银酸锂（PPLN:Periodically Poled Lithium Niobate)或周期极化反转型组酸锂 (PPLT :Periodically Poled Lithium Tantalate)等的激光光源。
[0004] 作为这种技术，例如公知有专利文献1所记载的技术。根据该公报，记载了一种激 光光源装置，该激光光源装置具有由半导体激光器构成的光源、入射从该光源放射的激光 并将其转换为第2高次谐波的波长转换元件(例如使用PPLN作为非线形光学晶体的情况)、 以及选择从该波长转换元件放出的规定波长的光并使其朝向所述光源反射的外部谐振器 (例如体积布拉格光栅：VBG :Volume Bragg Grating)。
[0005] 并且，记载了在安装该波长转换元件的子基之间设置温度调节单元的技术。进而， 记载了如下技术：通过使用该温度调节单元来调节该波长转换元件的温度，能够对波长转 换元件的极化反转周期的间距进行调整，所以，能够提高光的转换效率。
[0006] 图14是示出激光光源装置的概略结构的框图。
[0007] 安装在激光光源单元LH上的波长转换元件(例如PPLN) 5具有进行使从激光光源 元件(例如半导体激光器，以下设为半导体激光器进行说明）2放出的光的波长比入射光的 波长短的波长转换的功能，例如，能够将红外线转换为绿色的光。
[0008] 点亮电路20由馈电电路U1以及供给脉冲状电力的脉冲电路U2构成，供给用于点 亮半导体激光器2的电压/电流。
[0009] 该波长转换元件5具有通过上升到规定温度而进行伪相位匹配来提高光转换效 率的特征，需要进行精度非常优良的温度控制。因此，具有用于对波长转换元件5进行加热 的加热单元7 (以下设为加热器7进行说明），配置用于检测加热器7的温度的温度检测单 元Thl、例如热敏电阻。
[0010] 并且，控制部21由控制单元21a、温度控制单元21b、以及驱动加热器7的驱动电 路U3构成。
[0011] 通过控制部21的控制单元21a对上述馈电电路U1进行控制，以使得对半导体激 光器2施加的电压或在半导体激光器2中流过的电流成为预先设定的值或从外部设定的 值。并且，进行该馈电的开始、停止等控制。上述控制部21的控制单元21a和温度控制单 元21b例如由运算处理装置（CPU或微处理器）构成。
[0012] 并且，通过控制单元21a对脉冲电路U2进行控制。控制单元21a接通/断开脉冲 电路U2的开关元件，产生用于驱动半导体激光器2的脉冲输出。
[0013] 温度控制单元21b根据由温度检测单元Thl检测到的温度与目标温度即设定温度 之差控制针对上述加热器7的馈电量，进行反馈控制，以使得波长转换元件的温度成为上 述设定温度。
[0014] 作为上述反馈控制方式，一般可以使用作为"接通/断开-PID控制"而公知的控制 方式。PID控制是组合比例要素、积分要素、微分要素进行控制以成为目标温度的方式。另 夕卜，本实施例中使用的PWM输出的频率例如应用大致数kHz程度的值。
[0015] 图15是示出上述控制部21的温度控制单元21b中的控制处理的一例的流程图。 图11的流程图可以通过安装在所述控制部21内的微计算机中的软件处理而实现，控制部 21的温度控制单元21b例如执行以下的流程图所示的处理，将波长转换元件5的温度控制 为设定温度。
[0016] 控制部21的温度控制单元21b为了将波长转换元件5的温度控制为目标温度，利 用温度检测单元Thl检测波长转换元件5的温度，通过对检测到的温度和作为目标温度的 上述设定温度进行比较，周期性地执行并控制针对加热器7的输出操作量。以作为其代表 手法的组合了比例要素和积分要素的PI控制为例对其进行说明。
[0017] 在图15中，在步骤（B01)中，开始进行加热器控制，首先，在步骤（B02)中，通过温 度检测单元Thl测定波长转换元件5的温度实测值（PPLN温度实测值)，得到温度实测值 (Tm_PPLN)。
[0018] 接着，在步骤（B03)中，读入波长转换元件5的目标温度、即波长转换元件5的温 度设定值（PPLN温度设定值)，得到温度设定值（Ts_PPLN)。
[0019] 然后，在步骤（B04)中，对上述温度设定值（Ts_PPLN)和由温度检测单元Thl测定 的温度实测值（Tm_PPLN)进行比较，求出其差分（en )。在步骤（B05 )中，使用该差分（en )进 行PI运算。在该PI运算中，通过数学式（1)求出针对加热器7的馈电量、即针对加热器7 的操作量。
[0020] MVn=MVn_!+Kp X en+Ki X en.! · · · (1)
[0021] 这里，MVn是本次的操作量，MVn_i是上一周期的操作量，％是本次计算出的温度的 差分值，e n_i是上一周期中的温度差分值，Kp、Ki是常数。
[0022] 通过PI运算而计算出的操作量（MVn)更新为由控制部21送出的PWM信号的接通 宽度，但是，在步骤（B06)、步骤（B07)中，在操作量（MV n)高于最大值（MVn上限值）的情况下 将该最大值作为操作量(MVn)，在操作量(MV n)低于最小值(MVn下限值）的情况下将最小值 作为操作量（MVn)，进行上下限限制(步骤（B08 )、步骤（B09 ))。
[0023] 然后，在步骤（B06?B9)中，将最终决定的操作量更新为由控制部21送出的PWM 信号的接通宽度（Duty (n))，结束该周期性的加热器控制(步骤（B10、B11))。
[0024] 以规定周期反复进行该步骤（B01)?步骤（B11)的一连串动作。通过周期性地 执行本流程图进行反馈控制，能够稳定地进行控制以使得所述波长转换元件5成为最佳温 度。
[0025] 这里说明的控制算法使用由比例控制和积分要素构成的PI控制方式，但是，例如 也可以使用包含如PID控制那样考虑了 Differential (微分）要素的控制在内的其他反馈 控制方式。
[0026] 另外，关于波长转换元件5 (例如PPLN)，激光的转换效率根据该波长转换元件的 温度而变化，存在能够使光转换效率最大的最佳温度。
[0027] 因此，上述温度控制单元21b -般控制加热器7来控制波长转换元件5的温度，以 使得由温度检测单元Thl检测到的波长转换元件5的温度成为上述光转换效率最大的温 度。
[0028] 在先技术文献
[0029] 专利文献
[0030] 专利文献1 :日本特开2009-54446号公报
[0031] 发明的概要
[0032] 发明所要解决的课题
[0033] 如上所述，在使用波长转换元件5 (例如PPLN)的激光光源装置中，由于激光的转 换效率根据该PPLN的温度而变化，所以，必须一边监视波长转换元件5的温度，一边通过加 热器电路等设定最佳温度。
[0034] 图16是示出波长转换元件的设定温度与对波长转换元件施加的热量的关系的 图。该图的横轴表示对波长转换元件的温度进行反馈控制时的设定温度，线A表示基于对 波长转换元件照射来自激光光源的基本波光时的辐射热的波长转换元件的加热量（以下称 为IR福射热量)，线B表示基于加热器7的加热量(针对加热器7的馈电量)，线C表示它们 的合计即总热量。
[0035] 另外，该图（a)示出未成为后述高温暂停状态的情况，（b)示出成为高温暂停状态 的情况。
[0036] 如图16 (a)所示，当波长转换元件的设定温度上升时，产生加热器的馈电量在某 个温度Tc处成为最大的现象。
[0037] -般地，在使波长转换元件5的温度上升的情况下，如果单纯地增加针对加热器 的馈电量，则波长转换元件的温度应该上升。但是，实际上，如图16 (a)所示，针对加热器 7的馈电量在某个设定温度处成为极大。
[0038] 该馈电量极大的波长转换元件的设定温度与激光光源的光输出最大（即波长转换 元件的转换效率最高）的设定温度一致。
[0039] 该现象可以如下说明。
[0040] 在针对加热器7的馈电量最大的温度（Tc)周边，从半导体激光器2输出的红外线 的大半部分被转换为可视光，但是，在红外线被转换为可视光的比例较低的温度区域中，其 绝大部分依然为红外线而被闭入，对波长转换元件5进行加热，即用于基于辐射热的加热 (基于所述IR辐射的加热)。
[0041] 如上所述，在图14所示的激光光源装置中，对波长转换元件5的温度进行反馈控 制以将其控制成所设定的目标温度，所以，还依赖于该红外线的外界干扰的增减而对针对 加热器7的馈电量进行增减控制。因此，在波长转换元件5受到较多辐射热的区域中，针对 加热器7的馈电量至少为充分设定的温度，相反，在针对可视光的转换效率较高的点(温度 Tc附近)，由于上述辐射热减少，所以，温度控制单元2 lb进行控制以增加针对加热器7的馈 电量。因此，认为馈电量最高的点成为波长转换元件的转换效率最高的温度区域。
[0042] 但是，一般地，在投影仪光源中，需要根据使用环境和点亮条件进行光量的调整。 例如，在晴天的野外投射影像的情况下和在电影院等室内较暗地投射影像的情况下，所需 要的光量不同。并且，在以省电模式点亮投影仪的情况下和以通常电力点亮的情况下，接通 光源的电力大大不同。这样，需要对作为光源的激光光源装置进行激光器点亮电流的增减 控制。
[0043] 但是，当根据激光器光量增加指令来增加激光器点亮电流时，如以下说明的那样， 可知有时成为波长转换元件的温度保持在比波长转换最佳温度高的高温的高温暂停状态， 无法得到期望的转换光输出，光量大幅减少。
[0044] 下面，对上述高温暂停进行说明。
[0045] 在所述激光光源装置中，当根据激光器光量增加指令来增加激光器点亮电流时， 基于激光的波长转换元件5的加热量也增加。因此，波长转换元件5的温度临时上升。
[0046] 当基于激光的波长转换元件5的加热量增加时，图16所示的IR辐射热量A、总热 量C增加。因此，温度控制单元21b进行控制以减少针对加热器7的馈电量，但是，当即使 遮断针对加热器电路的输出也无法降低波长转换元件5的温度时，如图16 (b)所示，无法 控制波长转换元件5的温度。其结果，波长转换元件5的温度上升，波长转换元件5的温度 进入图16 (b)所示的高温暂停状态的区域，成为高温暂停2的状态。
[0047] 即，在图16 (b)中，当控制针对加热器7的馈电量而使波长转换元件的温度上升 时，在高温暂停1的温度处，基于基本波光的波长转换元件5的加热量比维持温度所需要的 能量大。该情况下，即使停止针对加热器7的馈电，波长转换元件5的温度也持续上升，上 升到高温暂停2的温度停止。当陷于该高温暂停时，即使停止针对加热器7的馈电，也无法 降低波长转换元件（PPLN)的温度。
[0048] 图17是示出成为高温暂停状态时的动作的时序图。在该图中，（a)示出调光触发 (激光电流的增加指令）的定时，（b)示出激光电流的变化，（c)示出针对加热器的馈电量， (d)示出波长转换元件的温度。
[0049] 如图17 (a)所示，当存在增加激光器光量的指令(调光指令）时，如该图（b)所示， 图11所示的馈电电路U1立即增加激光电流，激光电流的电平从IL1成为IL2 (增加量A)。 由此，如该图（d)所示，S卩，波长转换元件5的温度上升。
[0050] 这里，在由于基于增加上述激光器光量的指令的激光电流的增加量较小等的理由 而使波长转换元件5的温度不怎么增加、波长转换元件的温度如该图（d)的虚线所示那样 上升的情况下，不会成为高温暂停状态。即，如该图（c)所示，从驱动电路U3针对加热器7 的馈电量临时降低，但是，然后，波长转换元件5的温度成为最大转换效率的温度(所述图 16中的馈电量最大的温度（Tc))，由此，如该图的虚线所示，加热器馈电量以大于0电平的 值推移。这是所述图16 (a)的可控制状态。
[0051] 另一方面，当基于增加上述激光器光量的指令的激光电流的增加量较大、波长转 换元件5的温度大幅增加、波长转换元件的温度如该图（d)的实线所示那样增加时，与维持 波长转换元件的温度所需要的热量相比，基于基本波光的加热量较大。因此，无法通过针对 加热器等加热单元的馈电量的增减来控制波长转换元件的温度。
[0052] S卩，在高温暂停1的温度处，基于基本波光的波长转换元件5的加热量比维持温度 所需要的能量大，即使停止针对加热器7的馈电，波长转换元件5的温度也持续上升，上升 到高温暂停2的温度停止。
[0053] 由于通过温度控制单元21b对波长转换元件的温度进行控制，所以，当成为上述 高温暂停状态时，如该图（c)所示，针对加热器7的馈电量成为0电平。即，当成为该状态 时，即使停止针对加热器的馈电，也无法降低波长转换元件5的温度。
[0054] 如上所述，当根据激光器光量增加指令来增加激光器点亮电流时，基于激光的波 长转换元件5的加热量也增加，有时波长转换元件5的温度不会降低到最佳温度，无法进行 控制(成为高温暂停状态)。
[0055] 在该高温暂停状态下，波长转换元件5的温度保持在比波长转换效率最大的最佳 温度高的高温，无法得到期望的转换光输出，光量大幅减少，维持光量反而比激光器光量增 加指令前减少的状态。


【发明内容】

[0056] 本发明用于解决上述问题点，本发明的课题在于，提供如下的激光光源装置：在成 为高温暂停状态而使波长转换元件的温度控制陷于无法控制的情况下，能够迅速恢复为可 控制状态，恢复较高的光输出。
[0057] 解决课题所采用的技术手段
[0058] 在使用转换效率根据温度而变化、存在光转换效率最大的最佳温度的波长转换元 件进行波长转换的激光光源装置中，在不使用珀耳帖元件这样的还能够进行冷却的单元而 利用加热器等加热单元进行波长转换元件的温度控制、并且不会使基本波光泄漏到封装外 的构造即未进行波长转换的基本波光的一部分有助于波长转换元件的加热的激光光源装 置中，如上所述，有时成为高温暂停状态。
[0059] 该高温暂停状态是指如下状态：在上述激光光源装置中，在比波长转换元件的转 换效率最大的温度高的高温区域中，与维持该温度所需要的热量相比，基于基本波光的加 热量（IR辐射热量）较大，由此，无法利用针对加热器等加热单元的馈电量的增减来控制波 长转换元件的温度，即使停止针对加热器等加热单元的馈电，也无法降低温度。
[0060] 在本发明中，在激光光源装置中设置高温暂停抑制单元，在成为高温暂停状态时， 使针对上述半导体激光器的馈电量减少预定量，能够从这种高温暂停状态恢复。
[0061] 例如，如下所述从高温暂停状态恢复。
[0062] 在基于温度控制单元的上述加热器的馈电量为预定下限值或下限值以下的状态 持续预定时间以上时，使针对半导体激光器的馈电量减少预定量。或者，检测成为波长转换 元件的实测温度比波长转换元件的控制目标温度高的状态的时间宽度，在该时间宽度大于 预先设定的一定值的情况下，使针对半导体激光器的馈电量减少预定量。
[0063] 由此，使基于激光的波长转换元件的加热量减少，使波长转换元件返回温度可控 制状态，稳定地得到较高转换效率的光量。
[0064] 并且，在针对上述半导体激光器的馈电量的增加后产生上述高温暂停状态时，针 对上述半导体激光器的馈电量的减少量也可以是与针对上述半导体激光器的馈电量的增 加量成比例的值。
[0065] 并且，为了抑制成为上述高温暂停状态，也可以设置以下的高温暂停抑制单元。
[0066] 即，高温暂停抑制单元临时停止针对加热器电路的馈电(或降低馈电量)，在从激 光器光量增加指令起的一定期间后增加激光器光量。
[0067] 由此，能够抑制波长转换元件的过升温，其结果，能够提供防止高温暂停、能够进 行稳定的波长转换元件的温度控制的激光光源装置。
[0068] gp，本发明如下所述解决所述课题。
[0069] (1) 一种激光光源装置，具有半导体激光器、对从该激光器放射的激光进行波长转 换的波长转换元件、用于对该波长转换元件进行加热的加热器、用于对该半导体激光器进 行馈电的馈电电路、用于对该加热器进行馈电的加热器馈电电路、以及控制用于对上述半 导体激光器进行馈电的馈电电路和上述加热器馈电电路的控制部，该控制部具有检测上述 波长转换元件的温度、控制针对上述加热器的馈电量并将该波长转换元件的温度控制为目 标温度的温度控制单元，其中，在上述控制部中设置高温暂停抑制单元，在比上述波长转换 元件的转换效率最大的温度高的高温区域中，在产生即使减少针对上述加热器的馈电量也 无法控制波长转换元件的温度的高温暂停状态时，该高温暂停抑制单元使针对上述半导体 激光器的馈电量减少预定量，抑制该高温暂停状态。
[0070] ( 2)在上述（1)中，在基于上述温度控制单元的上述加热器的馈电量为预定下限值 或下限值以下的状态持续预定时间以上时，视为产生了高温暂停状态，上述高温暂停抑制 单元使针对上述半导体激光器的馈电量减少预定量。
[0071] ( 3 )在上述（1)中，在上述波长转换元件的温度比上述目标温度高预定的一定温度 以上的状态持续预定时间以上时，视为产生了高温暂停状态，上述高温暂停抑制单元使针 对上述半导体激光器的馈电量减少预定量。
[0072] (4)在上述（1) (2) (3)中，在由于针对上述半导体激光器的馈电量增加而产生了 上述高温暂停状态时，上述高温暂停抑制单元使针对上述半导体激光器的馈电量减少与针 对上述半导体激光器的馈电量的增加量成比例的量。
[0073] (5)在上述（1) (2) (3) (4)中，作为波长转换元件，使用周期性极化反转型铌酸 锂。
[0074] (6) -种激光光源装置，具有半导体激光器、对从该激光器放射的激光进行波长转 换的波长转换元件、用于对该波长转换元件进行加热的加热器、用于对该半导体激光器进 行馈电的馈电电路、用于对该加热器进行馈电的加热器馈电电路、以及控制用于对上述半 导体激光器进行馈电的馈电电路和上述加热器馈电电路的控制部，该控制部具有检测上述 波长转换元件的温度、控制针对上述加热器的馈电量并将该波长转换元件的温度控制为期 望温度的温度控制单元，其中，在上述控制部中设置第2单元，在比上述波长转换元件的转 换效率最大的温度高的高温区域中，在产生即使减少针对上述加热器的馈电量也无法控制 波长转换元件的温度的高温暂停状态时，该第2单元抑制该高温暂停。
[0075] 上述第2暂停抑制单元相对于针对上述半导体激光器的馈电量的增加指令，在从 该增加指令起经过第1期间T2之前，停止针对上述加热器的馈电或使馈电量减少到规定 值，在从该增加指令起经过第2期间T1后，使针对上述半导体激光器的馈电量增加。
[0076] (7)在上述（6)中，上述第2高温暂停抑制单元根据上述增加指令中的针对半导体 激光器的馈电量的增加量，改变上述第1期间T2的长度。
[0077] (8)在上述（6) (7)中，上述第2高温暂停抑制单元根据上述增加指令中的针对半 导体激光器的馈电量的增加量，改变上述第2期间T1的长度。
[0078] (9)在上述（6) (7) (8)中，作为波长转换元件，使用周期性极化反转型铌酸锂。
[0079] 发明效果
[0080] 在本发明中，能够得到以下效果。
[0081] (1)伴随激光器光量增加（点亮电流增加)，波长转换元件的基于基本波光的加热 量增加，在比波长转换元件的转换效率最大的温度高的高温区域中，在产生即使减少针对 加热器的馈电量也无法控制波长转换元件的温度的高温暂停状态时，使针对半导体激光器 的馈电量减少预定量，所以，能够从高温暂停状态恢复。因此，使激光光源装置恢复为可控 制状态，能够得到转换效率较高的稳定的光量的射出光。
[0082] (2)通过加热器的馈电量为预定下限值或下限值以下的状态持续预定时间以上、 或波长转换元件的温度比目标温度高预定的一定温度以上的状态持续预定时间以上来检 测产生了高温暂停状态，所以，通过改良对波长转换元件的温度进行控制的处理的一部分， 能够比较简单地检测产生了高温暂停状态，而不用追加新的硬件等。
[0083] (3)在由于针对半导体激光器的馈电量增加而产生了高温暂停状态时，使针对半 导体激光器的馈电量减少与针对上述半导体激光器的馈电量的增加量成比例的量，由此， 在针对激光器的馈电量的增加较小时，能够减小射出光的减少量，肉眼不会注意到明亮度 减少。
[0084] (4)设置第2暂停抑制单元，通过激光器光量增加（点亮电流增加)，入射到波长转 换元件的基本波光增加，但是，相对于针对半导体激光器的馈电量的增加指令，在从该增加 指令起经过第1期间Τ2之前，停止针对上述加热器的馈电或使馈电量减少到规定值，在从 该增加指令起经过第2期间Τ1后，使针对上述半导体激光器的馈电量增加，由此，能够抑制 由于基于激光器光量增加的基本波光的增加而使波长转换元件成为比期望温度高的高温。 因此，在比波长转换元件的转换效率最大的温度高的高温域中，能够防止即使停止加热也 无法降低温度的不可控制状态(高温暂停状态)。
[0085] (5)如果根据基于激光器光量增加指令的针对半导体激光器的馈电量的增加量来 改变上述第1期间Τ2的长度、或者改变上述第2期间Τ1的长度，则在激光器光量增加量较 小时，能够缩短无法控制加热器温度的时间、或者能够缩短从激光器光量增加指令起到激 光器光量增加的延迟时间。

【专利附图】

【附图说明】
[0086] 图1是示出本发明的实施例的激光光源装置的结构的图。
[0087] 图2是示出本发明的第1实施例的激光光源装置中的控制部和点亮电路的结构的 框图。
[0088] 图3是示出馈电电路的具体化的结构例的图。
[0089] 图4是示出脉冲电路的简化的结构例的图。
[0090] 图5是示出驱动电路的结构以及控制部、加热器等的连接关系的图。
[0091] 图6是示出通过驱动电路对加热器进行馈电的电流波形的一例的时序图。
[0092] 图7是本发明的实施例的具有高温暂停抑制功能的温度控制处理的流程图（1)。
[0093] 图8是本发明的实施例的具有高温暂停抑制功能的温度控制处理的流程图（2)。
[0094] 图9是示出在成为高温暂停状态时降低激光电流而从高温暂停状态恢复时的动 作的时序图。
[0095] 图10是示出本发明的第2实施例的激光光源装置中的控制部和点亮电路的结构 的框图。
[0096] 图11是示出在第2实施例中设置暂停抑制单元的情况下的、存在激光器光量增加 指令(调光指令）时的激光电流和针对加热器的馈电量等的变化的时序图。
[0097] 图12是示出第2实施例的暂停抑制单元中的控制处理的一例的流程图。
[0098] 图13是示出在第2实施例中存在激光器光量增加指令(调光指令）时的激光电流 和针对加热器的馈电量等的变化(降低加热器馈电量）的时序图。
[0099] 图14是示出激光光源装置的概略结构的框图。
[0100] 图15是示出温度控制单元中的控制处理的一例的流程图。
[0101] 图16是示出波长转换元件的设定温度和对波长转换元件施加的热量的关系的 图。
[0102] 图17是示出成为高温暂停状态时的动作的时序图。

【具体实施方式】
[0103] 图1是示出本发明的实施例的激光光源装置的结构的图。
[0104] 如图1所示，激光光源装置具有激光光源单元LH、用于点亮半导体激光器的点亮 电路20以及控制部21。
[0105] 在激光光源单元LH中，在由热传导性高的材质例如铜（Cu)形成的作为底板(散热 器）的基板1上安装有遮断容器(例如铝制）3,该遮断容器3防止激光的泄漏，并且，遮断内 部收纳的部件与外部气体和尘埃并进行绝热。
[0106] 在遮断容器3内的上述基板1上设有放射红外光作为基本波光的半导体激光器2。 半导体激光器2例如是放射1064nm的外部谐振器型面发光激光器阵列。
[0107] 在与该半导体激光器2对置的位置配置有以高反射率(例如99. 5%)反射上述基本 波光的特定窄带波长域的光的基本波光反射元件4 (例如所述VBG)，相对于上述半导体激 光器2构成外部谐振器。另外，基本波光反射兀件4透射转换光。
[0108] 并且，在半导体激光器2与基本波光反射元件4之间配置有波长转换元件(例如所 述PPLN)5,该波长转换元件5对基本波光的波长中的一部分光(相位匹配的波长的光、相位 匹配温度例如为80°C?100°C)进行转换，使其成为波长转换光(第二次高次谐波：SHG)。该 波长转换元件5将上述半导体激光器2输出的基本波光即红外光转换为可视光或紫外光。 [0109] 在波长转换元件5上以热接触的方式配置有传热板6，在传热板6上设有对波长转 换元件5进行加热的单元即加热单元(例如加热器)7、以及检测波长转换元件5的温度的温 度检测单元Thl (例如热敏电阻)。
[0110] 通过上述半导体激光器2、波长转换元件5、基本波反射元件4构成外部谐振器型 垂直面发光激光器，这里，将由上述半导体激光器2、波长转换元件5、基本波反射元件4构 成的部分称为光源部12。
[0111] 在上述遮断容器3的与基板1对置的面上设有二色输出镜10,透射过所述基本波 光反射元件4并输出的波长转换光从该二色输出镜10射出。
[0112] 二色输出镜10使在所述基本波光反射元件4中透射而不反射的基本波光反射而 不透射。在二色输出镜10反射的基本波光入射到束流收集器11 (例如涂黑钝化处理铝板） 而被吸收。束流收集器11与上述遮断容器3热接触。
[0113] 并且，在半导体激光器2与上述波长转换元件5之间设有透射基本波光、反射波长 转换光并在横方向上取出的二色镜8,由该二色镜8反射的波长转换光在反射镜9中向与透 射过所述基本波光反射兀件4的波长转换光相同的方向反射，透射过上述二色输出镜10并 射出。
[0114] 即，本发明作为对象的激光光源装置的光源部12具有：波长转换元件5,其对从半 导体激光器2放射的基本波光进行波长转换；以及基本波光反射元件4 (例如VBG)，其配置 在该波长转换兀件5的射出侧，以1?反射率反射从该波长转换兀件5射出的光中的基本波 光的特定的窄带波长域的光，相对于上述半导体激光器2构成外部谐振器。
[0115] 另外，除此之外，还设有保持各部件的保持部件等，但是该图中未图示。
[0116] 在图1中，如该图的箭头所示，从半导体激光器2射出的基本波光经由二色镜8入 射到波长转换元件5。
[0117] 对入射到波长转换元件5的光中的一部分光进行波长转换，该波长转换后的光透 射过基本波光反射元件4,经由二色输出镜10射出。并且，波长转换元件5中未进行波长 转换的基本波光在基本波光反射元件4被反射而入射到波长转换元件5,在波长转换元件5 中进行波长转换。该波长转换后的光在二色镜8反射，经由反射镜9、二色输出镜10射出。
[0118] 并且，波长转换元件5中未进行波长转换而入射到二色镜8的基本波光透射过二 色镜8而入射到半导体激光器2。
[0119] 另一方面，如该图的箭头所示，基本波光反射元件4中不反射而透射过该元件的 基本波光、以及不透射上述二色镜8而反射且在反射镜9反射的基本波光在二色输出镜10 反射，入射到束流收集器11并被吸收。
[0120] 作为上述波长转换元件5,可以使用具有周期性极化反转构造的铌酸锂 (LiNb03)、掺杂了镁的铌酸锂（MgO :LiNb03)、钽铌酸锂（LiTaNb03)、钽酸锂（LiTa03)或磷酸 钛氧钾（KTi0P0 4)等，一般可以使用被称为周期性极化反转铌酸锂（PPLN)、周期极化反转掺 Mg铌酸锂（PPMgLN)、周期性极化反转钽酸锂（PPLT)、周期性极化反转磷酸钛氧钾（PPKTP) 的伪相位匹配型波长转换元件。
[0121] 如图1所示，在本实施例的光源装置中设有控制部21和点亮电路20。
[0122] 上述点亮电路20对上述半导体激光器2供给脉冲状电力，点亮半导体激光器2。 上述控制部21控制上述点亮电路20等，控制激光光源装置的动作，并且控制波长转换元件 5的温度，进行控制以使得波长转换元件5成为最佳波长转换效率的温度。
[0123] S卩，对控制部21输入由温度检测单元Thl检测到的波长转换元件5的温度，控制 部21将波长转换元件的转换效率最大时的波长转换元件的温度设为波长转换元件的最佳 设定温度，控制基于加热单元(例如加热器)7的加热量，对波长转换元件5的温度进行反馈 控制，以使得波长转换元件5的温度成为上述最佳设定温度。
[0124] 图2是示出本发明的第1实施例的激光光源装置中的控制部和点亮电路的结构的 框图。
[0125] 如该图所示，点亮电路20由馈电电路U1和供给脉冲状电力的脉冲电路U2构成， 该馈电电路U1例如由以降压斩波器或升压斩波器为代表的或其他方式的开关电路等构 成，点亮电路20根据半导体激光器2的状态或点亮顺序，将适合的电压/电流输出到半导 体激光器2。
[0126] 根据激光器种类，众所周知有对激光器施加大致数百kHz的矩形波状的脉冲电压 的方式。在本实施例中，脉冲电路U2配置在馈电电路U1的输出段，以期望频率生成脉冲， 将其输出到所述半导体激光器2。
[0127] 另外，根据与所述不同的激光器种类，不限于此，也可以省略脉冲电路U2,将来自 所述馈电电路U1的输出电压直接施加给相当于上述半导体激光器2的激光光源。
[0128] 本实施例所示的半导体激光器2发出红外线，具有对波长进行转换以将其转换为 可视光的元件即波长转换元件5 (例如PPLN)。
[0129] 该波长转换元件5具有通过上升到规定温度而进行伪相位匹配来提高光转换效 率的特征，需要进行精度非常优良的温度控制。因此，在激光光源单元LH中，也具有波长转 换元件5和用于使该波长转换元件5升温的加热单元7 (以下设为加热器7进行说明），配 置用于检测加热器7的温度（即波长转换元件5的温度）的元件温度检测单元Thl、例如热 敏电阻。
[0130] 并且，控制部21由控制单元21a、温度控制单元21b、驱动电路U3构成，通过温度 控制单元21b的输出，对驱动加热器7的驱动电路U3进行驱动。
[0131] 通过控制部21对上述馈电电路U1进行控制，以使得对半导体激光器2施加的电 压或在半导体激光器2中流过的电流成为预先设定的值或从外部设定的值。并且，进行该 馈电的开始、停止等控制。上述控制部21的控制单元21a和温度控制单元21b例如由运算 处理装置（CPU或微处理器）构成。
[0132] 并且，通过控制部21的温度控制单元21b对脉冲电路U2进行控制。温度控制单 元21b决定用于得到较高光输出效率的最佳脉冲频率和占空比，根据该值接通/断开脉冲 电路U2的开关元件，产生用于驱动半导体激光器2的脉冲输出。
[0133] 控制部21的温度控制单元21b具有高温暂停抑制单元21c，如后所述，在成为高温 暂停状态时，高温暂停抑制单元21c使针对上述半导体激光器的馈电量减少预定量，抑制 该高温暂停状态。由此，能够抑制波长转换元件的过升温，能够从高温暂停恢复。
[0134] 温度控制单元21b根据由元件温度检测单元Thl检测到的温度与波长转换元件的 转换效率最大的温度即设定温度之差，控制针对上述加热器7的馈电量，进行控制以使得 波长转换元件5的温度成为上述设定温度。
[0135] 即，温度控制单元2 lb对驱动电路U3进行驱动，控制针对加热器7的馈电量，进行 反馈控制以使得由元件温度检测单元Thl检测到的波长转换元件5的温度成为上述设定温 度。
[0136] 具体而言，温度控制单元21b将表示用于控制针对加热器7的馈电量的馈电量的 信号送出到驱动电路U3,驱动电路U3驱动加热器7,进行反馈控制以使得波长转换元件5 的温度成为上述设定温度。
[0137] 关于驱动电路U3的输出方式，可以输出电压电平，也可以使用PWM方式对馈电量 进行控制。
[0138] 图3是示出本发明的激光光源装置中的点亮电路20可使用的所述馈电电路U1的 具体化的一个结构例的图。
[0139] 以降压斩波器电路为基本的所述馈电电路U1从DC电源Ml接受电压的供给并进 行动作，进行针对所述半导体激光器2的馈电量调整。
[0140] 在馈电电路U1中构成为，通过所述控制部21对FET等开关元件Q1进行驱动，接 通/断开来自所述DC电源Ml的电流，经由扼流圈L1对平滑电容器C1进行充电，对所述半 导体激光器2供给电流。另外，在所述开关元件Q1为接通状态的期间内，根据通过所述开 关元件Q1的电流，直接进行针对所述平滑电容器C1的充电和针对作为负载的所述半导体 激光器2的电流供给，并且，在扼流圈L1中以磁通的形式蓄积能量，在所述开关元件Q1为 断开状态的期间内，通过所述扼流圈L1中以磁通的形式蓄积的能量，经由飞轮二极管D1进 行针对所述平滑电容器C1的充电和针对所述半导体激光器2的电流供给。
[0141] 另外，之前与图2相关联地说明的所述馈电电路U1的停止状态是指所述开关元件 Q1以断开状态停止的状态。
[0142] 在所述降压斩波器型的所述馈电电路U1中，根据所述开关元件Q1为接通状态的 期间相对于所述开关元件Q1的动作周期的比、即占空比，能够调整针对所述半导体激光器 2的馈电量。这里，通过所述控制部21生成具有某个占空比的栅极驱动信号，经由栅极驱动 电路G1对所述开关元件Q1的栅极端子进行控制，从而对来自所述DC电源的电流的接通/ 断开进行控制。
[0143] 构成为能够通过馈电电流检测单元II和馈电电压检测单元VI来检测针对所述半 导体激光器2的电流和电压。另外，所述馈电电流检测单元II可以使用并联电阻而简单地 实现，并且，所述馈电电压检测单元VI可以使用分压电阻而简单地实现。
[0144] 来自所述馈电电流检测单元II的馈电电流检测信号和来自所述馈电电压检测单 元VI的馈电电压检测信号被输入到所述控制部21，控制部21输出所述栅极驱动信号，对开 关元件Q1进行接通/断开控制，进行反馈控制以输出目标电流。由此，能够对激光器供给 适当的电力或电流。
[0145] 图4是示出本发明的激光光源装置中的点亮电路20可使用的脉冲电路U2的简化 的一个结构例的图。
[0146] 脉冲电路U2由使用FET等开关元件Q2的电路构成。
[0147] 经由栅极驱动电路G2,根据由控制部21生成的信号对开关元件Q2进行驱动。开 关元件Q2高速反复进行接通/断开的动作，每当接通时，从通过所述馈电电路U1的输出而 被充电的电容器群C2经由该开关元件Q2对半导体激光器2进行馈电。
[0148] 例如，在对激光器施加大致数百kHz的矩形波状的脉冲电压的方式中，与单纯的 DC驱动相比，脉冲驱动方式能够降低半导体元件例如激光二极管内的接合部温度(接合温 度)，其结果，具有提高光输出的效率的效果。这是因为，一般而言，当对激光二极管进行DC 驱动时，与脉冲驱动相比，顺方向电压降低，所以，当以相同程度的电力对激光二极管进行 馈电时，需要增加供给电流，其结果，由于电流增大而导致的损失增加，接合的温度增加。
[0149] 总之，控制部21决定用于得到更高光输出效率的最佳脉冲频率和占空比，能够根 据该值对半导体激光器2进行驱动。但是，根据成本上的综合考虑，也可以是如下方式：以 光输出效率的些许恶化为前提，删除脉冲电路U2,直接以DC方式对半导体激光器2等进行 驱动。
[0150] 图5是示出本发明的激光光源装置中的驱动电路U3、所述控制部21的温度控制单 元21b、波长转换元件5等的连接关系的简化的一个结构例的图。
[0151] 所述激光光源单元LH搭载波长转换元件5,存在光输出最大、即光波长转换的效 率最大的条件。该条件是所述波长转换元件5的温度，通过赋予适当的温度条件，能够得到 较高的转换效率。因此，需要通过从外部使波长转换元件5的温度升温而将波长转换元件 5调整为最佳温度的机构。因此，在该波长转换元件5附近设置加热器7,控制加热器7以 使得波长转换元件5的温度成为最佳温度是很重要的。
[0152] 对这里的波长转换元件5的适当温度条件进行补充时，由于制造上的要因或波长 转换元件5的结构或制造上的原因，其最佳值按照每个个体而不同，例如，在大致80°C? 100°C左右的温度下，存在相同范围程度的"偏差"。
[0153] 如上所述，构成控制部21的运算处理装置（CPU或微处理器)需要进行控制以成为 波长转换元件5的最佳温度条件。
[0154] 为了使波长转换元件5的温度恒定保持为期望温度，通过间接控制加热器7的温 度来实现。因此，将温度检测单元Thl配置在加热器7的附近的传热板6 (参照图1)上。
[0155] 如上所述，控制部21具有温度控制单元21b，温度控制单元21b通过温度检测单 元Thl取得波长转换元件5的温度信息。然后，对设定温度和由上述温度检测单元Thl检 测到的温度进行比较，对针对加热器7的馈电量进行反馈控制。
[0156] 作为这里的针对加热器7的馈电方法的方式，经由驱动电路U3的栅极驱动电路G3 将来自控制部21的温度控制单元21b的PWM信号的脉冲信号送出到所述开关元件Q3的栅 极端子，对该开关元件Q3进行接通/断开控制。
[0157] 其结果，例如从DC24V的DC电源以规定周期对所述加热器7馈电规定脉冲电压。 这样，控制部21控制加热器7的馈电量，其结果，稳定地进行控制以使得所述波长转换元件 5成为最佳温度。
[0158] 图6是本发明的实施例的激光光源装置的点亮电路中的、简化了通过驱动电路U3 对所述加热器7进行馈电的电流波形的时序图。
[0159] 为了对针对加热器7的馈电量进行反馈控制，控制部21的温度控制单元2lb决定 该图所示的PWM1周期和PWM接通宽度，生成PWM信号。
[0160] 另外，代替上述PWM信号，也可以生成频率调制信号等的表示与PWM信号相同的模 拟量的信号。
[0161] 通过该接通宽度的增减来调整针对加热器7的馈电量，对波长转换元件5的温度 进行控制。
[0162] 作为上述反馈控制方式，如上所述，一般可以使用作为"接通/断开-PID控制"而 公知的控制方式。PID控制是组合比例要素、积分要素、微分要素进行控制以成为目标温度 的方式。另外，本实施例中使用的PWM输出的频率例如应用大致数kHz程度的值。
[0163] 接着，对本发明的第1实施例的高温暂停抑制单元21c进行说明。
[0164] 如上所述，在比波长转换元件的转换效率最大的温度高的高温区域中，在产生了 即使减少针对上述加热器的馈电量也无法控制波长转换元件的温度的高温暂停状态时， 高温暂停抑制单元21c使针对上述半导体激光器的馈电量减少预定量，抑制该高温暂停状 态。
[0165] 例如如下所述检测成为上述高温暂停状态的情况，使针对半导体激光器的馈电量 减少预定量。
[0166] (1)在基于温度控制单元的上述加热器的馈电量为预定下限值或下限值以下的状 态持续预定时间以上时，视为成为高温暂停状态，使针对半导体激光器的馈电量减少预定 量。
[0167] (2)检测成为波长转换元件的实测温度比波长转换元件的控制目标温度高的状态 的时间宽度，在该时间宽度大于预先设定的一定值时，视为成为高温暂停状态，使针对半导 体激光器的馈电量减少预定量。
[0168] 上述（1) (2)的高温暂停抑制动作能够在将安装在控制部内的波长转换元件的温 度控制为目标温度的软件处理中实现，控制部21的温度控制单元21b通过执行以下处理， 在成为上述高温暂停时，能够从高温暂停状态恢复。
[0169] 图7是本发明的实施例的温度控制单元中执行的具有高温暂停抑制功能的温度 控制处理的流程图，该图示出如下情况下的处理：如上述（1)那样，在加热器的馈电量为预 定下限值或下限值以下的状态持续预定时间以上时，视为成为高温暂停状态，从高温暂停 状态恢复。
[0170] 在图7的处理中，检测加热器的温度(波长转换元件的温度)，对检测到的温度和目 标温度进行比较，根据其偏差，周期性地运算针对加热器的输出操作量(馈电量)，使用作为 其代表手法的PI控制进行说明。
[0171] 在图7中，在步骤（B01)中，开始进行加热器控制，首先，在步骤（B02)中，通过温 度检测单元Thl测定与波长转换元件5的温度相关的由加热器7加热的传热板6的当前温 度、即波长转换元件5的温度实测值（PPLN温度实测值)，得到温度实测值（Tm_PPLN)。
[0172] 接着，在步骤（B03)中，读入波长转换元件5的目标温度、即与波长转换元件 (PPLN)温度相关的加热器的目标温度(预先设定在控制部21内）即温度设定值（Ts_PPLN)。
[0173] 然后，在步骤（B04)中，对上述温度设定值（Ts_PPLN)和由温度检测单元Thl测定 的温度实测值（Tm_PPLN)进行比较，求出其差分（en )。在步骤（B05 )中，使用该差分（en )进 行所述PI运算。在该PI运算中，通过数学式（1)求出针对加热器7的馈电量、即针对加热 器7的操作量。
[0174] MVn=MVn_!+Kp X en+Ki X en.! · · · (1)
[0175] 这里，MVn是本次的操作量，MVn_i是上一周期的操作量，％是本次计算出的温度的 差分值，e n_i是上一周期中的温度差分值，Kp、Ki是常数。
[0176] 通过PI运算而计算出的操作量（MVn)更新为由控制部21送出的针对加热器7的 PWM信号的接通宽度，但是，在步骤（B06、B07)中，在操作量高于最大值（MV上限值）的情况 下将该最大值(MV上限值）作为操作量，在操作量低于最小值(MV下限值）的情况下将最小 值（MV下限值）作为操作量，进行上下限限制。步骤（B08、B10)。
[0177] 并且，为了对选择最小值(MV下限值）作为操作量的次数进行累计，在步骤B07中 选择了最小值的情况下，在步骤（B08)中对Counter加上1，在未选择最小值的情况下，在步 骤（B09)中将Counter复位为0。
[0178] 然后，在步骤（B11)中，将最终决定的操作量更新为由控制部21送出的PWM信号 的接通宽度（Duty (η))。
[0179] 在步骤（B12)中，对Counter的数值和预先设定在控制部21内的数值Μ进行比较， 在Counter的数值大于Μ的情况下，判定为即使将加热器加热降低到最小也不能降低到目 标温度的状态、即高温暂停状态，在步骤（Β13)中，使针对激光器的供给电流减少预先设定 在控制部21内的规定值AIL。并且，在Counter的数值不大于Μ的情况下，在步骤（Β14) 中结束处理。
[0180] 在通过减少IL而使针对波长转换元件的IR加热减少的状态下反复进行从步骤 (Β02)起的一连串控制，由此，能够从高温暂停状态恢复，供给电流也稳定在一定值。
[0181] 以规定周期反复进行该步骤（Β01)?步骤（Β14)的一连串动作。通过周期性地执 行本流程图并进行反馈控制，能够避免高温暂停，并且稳定地进行控制以使得所述波长转 换元件（PPLN)成为最佳温度。
[0182] 另外，这里说明的控制算法使用由比例控制和积分要素构成的ΡΙ控制方式，但 是，如上所述，例如也可以使用包含如PID控制那样考虑了 Differential (微分）要素的控 制在内的其他反馈控制方式。
[0183] 图8是本发明的实施例的温度控制单元中执行的具有高温暂停抑制功能的温度 控制处理的流程图，该图示出如下情况下的处理：如上述（2)那样，在成为比波长转换元件 的控制目标温度高的状态的时间宽度大于预先设定的一定值时，视为成为高温暂停状态， 从高温暂停状态恢复。
[0184] 在图8中，步骤B01?B11的处理与图7相同，在步骤（B01)中，开始进行加热器 控制，在步骤（B02)中，通过温度检测单元Thl测定温度实测值（PPLN温度实测值)，得到温 度实测值（Tm_PPLN)。接着，在步骤（B03)中，读入温度设定值（Ts_PPLN)，在步骤（B04)中， 对上述温度设定值（Ts_PPLN)和温度实测值（Tm_PPLN)进行比较，求出其差分（en)。
[0185] 在步骤（B05)中，通过所述（1)式进行PI运算。
[0186] 在步骤（B06、B07)中，在调查通过PI运算而计算出的操作量（MVn)高于最大值（MV 上限值）还是低于最小值（MV下限值)，在高于最大值(MV上限值）的情况下将该最大值(MV 上限值）作为操作量，并且，在低于最小值(MV下限值）的情况下将最小值(MV下限值）作为 操作量，进行上下限限制。步骤（B08、B10)。
[0187] 然后，在步骤（B11)中，将最终决定的操作量更新为由控制部21送出的PWM信号 的接通宽度（Duty (η))。
[0188] 接着，在步骤（Β15)中，调查温度实测值（Tm_PPLN)是否大于温度设定值（Ts_ PPLN)，在温度实测值（Tm_PPLN)不大于温度设定值（Ts_PPLN)的情况下，在步骤（B09)中， 将Counter复位为0。在温度实测值（Tm_PPLN)大于温度设定值（Ts_PPLN)的情况下，在步 骤（B16)中，对Counter加上1。
[0189] 在步骤（B12)中，对Counter的数值和预先设定在控制部21内的数值Μ进行比较， 在Counter的数值大于Μ的情况下，判定为即使将加热器加热降低到最小也不能降低到目 标温度的状态、即高温暂停状态，在步骤（Β13)中，使针对激光器的供给电流减少预先设定 在控制部21内的规定值AIL。并且，在Counter的数值不大于Μ的情况下，在步骤（Β14) 中结束处理。
[0190] 在通过减少IL而如上所述使针对波长转换元件（PPLN)的IR辐射加热减少的状 态下反复进行从步骤（B02)起的一连串控制，由此，能够从高温暂停状态恢复，供给电流也 稳定在一定值。
[0191] 以规定周期反复进行该步骤（B01)?步骤（B14)的一连串动作。通过周期性地执 行本流程图并进行反馈控制，能够避免高温暂停，并且稳定地进行控制以使得所述波长转 换元件（PPLN)成为最佳温度。
[0192] 另外，如上所述，代替由比例控制和积分要素构成的PI控制方式，例如也可以使 用包含PID控制在内的其他反馈控制方式。
[0193] 图9是示出在成为上述高温暂停状态时降低激光电流而从高温暂停状态恢复时 的动作的时序图。
[0194] 在该图中，（a)是调光触发，（b)是半导体激光器2的激光电流，（c)是IR加热量， (d)是针对加热器7的馈电量，（e)是波长转换元件(加热器）的温度。
[0195] 在图9中，（1)如该图（a)所示，当输入调光触发时，（2)如该图（b)所示，激光电 流从IL1增加到IL2 (增加量A)。
[0196] (3)在激光电流增加的同时，如该图（c)所示，与激光电流的增加量相当的基于IR 辐射的加热量增加。
[0197] (4)伴随基于IR辐射的加热量的增加，如该图（e)所示，波长转换元件5的温度 (加热器7的温度）上升。
[0198] (5)波长转换元件5的温度(加热器7的温度）上升，超过波长转换效率最大的波 长转换元件的最佳温度，由此，如该图（e)所示，基于IR辐射的加热量进一步增加，使波长 转换元件5的温度(加热器7的温度）进一步增加。
[0199] (6)在上述（3)?（5)的动作中，通过温度控制单元21b的反馈控制，如该图（d) 所示，针对加热器7的馈电量依次减小，但是，由于温度控制系统的应答延迟等，波长转换 元件5的温度(加热器7的温度）持续上升。
[0200] (7)当波长转换元件5的温度(加热器7的温度）超过该图（e)所示的高温暂停1 的温度时，即使停止针对加热器的馈电也无法降低温度，成为高温暂停状态。然后，波长转 换元件5的温度持续上升，上升到高温暂停2的温度。
[0201] (8)如上所述，当通过针对加热器的馈电量为下限的状态持续规定时间、或者波长 转换元件的温度大于设定值的状态持续规定时间以上而检测到成为高温暂停状态时，如该 图（b)所示，使激光电流降低规定量（AIL)。
[0202] (9)由此，如该图（c)所示，基于IR辐射的波长转换元件的加热量降低，如该图（e) 所示，加热器温度(波长转换元件的温度）也开始降低。
[0203] (10)波长转换元件的温度降低，当低于该图（e)的虚线所示的高温暂停1的电平 时，如该图（d)所示，针对加热器的馈电量从0电平恢复，并且，如该图（c)所示，基于IR辐 射的波长转换元件的加热量降低，从高温暂停状态恢复。
[0204] (11)当从高温暂停状态恢复时，进行复原处理。即，如该图（b)所示，使激光电流增 加到原来的电平即IL2。由此，如该图（d)所示，加热器温度(波长转换元件的温度)上升，但 是，由于激光电流的增加量小于调光触发时的增加量，所以，不会超过高温暂停1的电平， 通过温度控制单元21b的温度控制，进行控制以使得加热器温度(波长转换元件的温度）与 温度设定值一致。
[0205] 另外，也可以在检测到高温暂停后的预先设定的规定时间后进行上述复原处理， 并且，还可以在针对加热器的馈电量恢复到规定值、或者加热器的温度(波长转换元件的温 度）降低到温度设定值附近时进行上述复原处理。
[0206] 并且，在上述实施例中，为了从高温暂停状态恢复，示出了使激光电流降低Λ IL 的例子，但是，关于激光电流值的减少方法，除了降低电流值本身以外，例如，也可以接通/ 断开激光电流、或者周期性地降低电流值、或者使激光电流的减少量最初随着时间而大幅 减少等，只要使激光电流的平均值降低即可。总之，实质上降低基于IR辐射的波长转换元 件的加热量即可，可以使用任意手段，优选采用肉眼不会注意到射出光减少的方法。
[0207] 并且，也可以使检测到上述高温暂停状态时降低的激光电流量与通过调光触发而 增加半导体激光器的电流量时的电流增加量成比例，在激光电流的增加量较大时，增大激 光电流的降低量AIL，在激光电流的增加量较小时，减小激光电流的降低量AIL。
[0208] 由此，在激光电流的增加量较小时，能够减小射出光的减少量，肉眼不会注意到明 亮度减少。
[0209] 接着，对本发明的第2实施例的第2高温暂停抑制单元21d进行说明。
[0210] 图10是示出本发明的第2实施例的激光光源装置中的控制部和点亮电路的结构 的框图。
[0211] 本实施例的控制部和点亮电路具有与所述图2中说明的结构基本相同的结构。点 亮电路20由所述馈电电路U1、以及供给脉冲状电力的脉冲电路U2构成，根据半导体激光器 2的状态或点亮顺序，将适合的电压/电流输出到半导体激光器2。并且，控制部21由控制 单元21a、温度控制单元21b、驱动电路U3构成，通过温度控制单元21b的输出，对驱动加热 器7的驱动电路U3进行驱动。
[0212] 上述馈电电路U1、脉冲电路U2、驱动电路U3等的具体结构与所述图3、图4、图5 中说明的结构相同，通过驱动电路U3对所述加热器7进行馈电的电流波形与所述图6所示 的电流波形相同。
[0213] 在本实施例中，上述控制部21的控制单元21a具有高温暂停抑制单元21d。如后 所述，当存在增加激光器光量的指令时，高温暂停抑制单元21d临时停止针对对上述波长 转换元件5进行加热的加热器7的馈电，在一定期间后，通过上述馈电电路U1增加针对激 光器2的馈电量，增加激光器光量。由此，能够抑制波长转换元件的过升温，能够抑制高温 暂停。
[0214] 如上所述，温度控制单元21b根据由元件温度检测单元Thl检测到的温度与设定 温度之差，控制针对上述加热器7的馈电量，进行控制以使得波长转换元件5的温度成为上 述设定温度。
[0215] 作为针对加热器7的馈电方法的方式，如上所述，经由驱动电路U3的栅极驱动电 路G3将来自控制部21的温度控制单元21b的PWM信号的脉冲信号送出到所述开关元件Q3 的栅极端子，对该开关元件Q3进行接通/断开控制。
[0216] 其结果，例如从DC24V的DC电源以规定周期对所述加热器7馈电规定脉冲电压。 这样，控制部21控制加热器7的馈电量，其结果，稳定地进行控制以使得所述波长转换元件 5成为最佳温度。
[0217] 如上所述，控制部21的温度控制单元21b中的上述控制处理可以通过安装在控制 部21内的微计算机中的软件处理而实现，控制部21的温度控制单元21b例如执行所述图 15的流程图所示的处理，将波长转换元件5的温度控制为设定温度。
[0218] 接着，对本实施例的高温暂停抑制单元21d进行说明。
[0219] 如上所述，当存在增加激光器光量的指令时，高温暂停抑制单元21d不立即增加 激光器光量，在从上述增加指令起经过第1期间T2之前，停止针对对波长转换元件5进行 加热的加热器7的馈电或使馈电量减少到规定值。然后，在从该增加指令起经过第2期间 T1后，增加针对上述半导体激光器的馈电量。
[0220] 根据图11的时序图对高温暂停抑制单元21d的动作进行说明。图11是设置上述 高温暂停抑制单元的情况下的、存在增加激光器光量的指令(调光指令）时的动作时序图， 图11 (a)示出调光触发(激光电流的增加指令）的定时，（b)示出激光电流的变化，（c)示 出针对加热器的馈电量，（d)示出波长转换元件的温度(加热器的温度)。
[0221] 当存在该图（a)所示的增加激光器光量的指令(调光指令）时，如该图（c)所示，暂 停抑制单元21d在T2的期间内对驱动电路U3发出断开针对加热器7的馈电的指令，使针 对加热器的馈电量为〇电平。并且，与此同时，如该图（b)所示，相对于馈电电路U1，使激光 电流增加指令延迟T1的期间，使激光电流保持IL1的值。
[0222] 由此，如该图（d)所示，加热器7的温度降低。断开加热器7后经过期间T1，当加 热器7的温度降低到即使增加激光电流也不会成为高温暂停状态的温度时，如该图（b)所 示，使激光电流增加到IL2。
[0223] 通过激光电流的增加，加热器7 (波长转换元件5)的温度如该图（d)那样增加。然 后，在断开加热器7后经过期间T2后，再次接通加热器7。由于加热器7(波长转换元件5) 的温度在断开加热器7的期间内降低，所以，这里，即使接通加热器7,也不会成为高温暂停 状态，加热器7 (波长转换元件5)的温度由温度控制单元21b控制，维持在所述设定温度。
[0224] 关于上述期间ΤΙ、T2的时间，例如可以通过实验等求出能够抑制高温暂停的时间 并预先设定为该时间，但是，也可以根据激光电流的电流变化量(增加量）而变化。
[0225] 表1示出相对于激光电流变化量的ΤΙ、T2的值的一例。如该表所示，在激光电流 变化量较小的情况下，与其对应地将ΤΙ、T2的值设定为较小，在激光电流变化量变大时，与 其对应地增大ΤΙ、T2的值。即，在激光电流的变化量较大时，波长转换元件的加热量也变 大，所以，相应地增加断开加热器的时间，并且延迟增加激光电流的时间。通过这样构成，在 存在调光指令时，在激光电流的增加量较少的情况下，能够以较短的延迟时间增加激光器 光量。
[0226] 另外，这里说明了上述期间ΤΙ、T2为T1〈T2的情况，但是，如果时波长转换元件的 温度不怎么上升的范围内（未成为高温暂停状态的范围内），则也可以设定为TDT2。
[0227]【表1】
[0228]

【权利要求】
1. 一种激光光源装置，具有半导体激光器、对从该激光器放射的激光进行波长转换的 波长转换元件、用于对该波长转换元件进行加热的加热器、用于对该半导体激光器进行馈 电的馈电电路、用于对该加热器进行馈电的加热器馈电电路、以及控制用于对上述半导体 激光器进行馈电的馈电电路和上述加热器馈电电路的控制部，该控制部具有检测上述波长 转换元件的温度、控制针对上述加热器的馈电量并将该波长转换元件的温度控制为目标温 度的温度控制单元，所述激光光源装置的特征在于， 上述控制部具有高温暂停抑制单元，在比上述波长转换元件的转换效率最大的温度高 的高温区域中，在产生即使减少针对上述加热器的馈电量也无法控制波长转换元件的温度 的高温暂停状态时，该高温暂停抑制单元使针对上述半导体激光器的馈电量减少预定量， 抑制该高温暂停状态。
2. 如权利要求1所述的激光光源装置，其特征在于， 在基于上述温度控制单元的上述加热器的馈电量为预定下限值或下限值以下的状态 持续预定时间以上时，视为产生了高温暂停状态，上述高温暂停抑制单元使针对上述半导 体激光器的馈电量减少预定量。
3. 如权利要求1所述的激光光源装置，其特征在于， 在上述波长转换元件的温度比上述目标温度高预定的一定温度以上的状态持续预定 时间以上时，视为产生了高温暂停状态，上述高温暂停抑制单元使针对上述半导体激光器 的馈电量减少预定量。
4. 如权利要求1、2或3所述的激光光源装置，其特征在于， 在针对上述半导体激光器的馈电量增加后产生了上述高温暂停状态时，上述高温暂停 抑制单元使针对上述半导体激光器的馈电量减少与针对上述半导体激光器的馈电量的增 加量成比例的量。
5. 如权利要求1所述的激光光源装置，其特征在于， 上述波长转换元件是周期性极化反转型铌酸锂。
6. -种激光光源装置，具有半导体激光器、对从该激光器放射的激光进行波长转换的 波长转换元件、用于对该波长转换元件进行加热的加热器、用于对该半导体激光器进行馈 电的馈电电路、用于对该加热器进行馈电的加热器馈电电路、以及控制用于对上述半导体 激光器进行馈电的馈电电路和上述加热器馈电电路的控制部，该控制部具有检测上述波长 转换元件的温度、控制针对上述加热器的馈电量并将该波长转换元件的温度控制为期望温 度的温度控制单元，所述激光光源装置的特征在于， 上述控制部具有第2单元，在比上述波长转换元件的转换效率最大的温度高的高温区 域中，在产生即使减少针对上述加热器的馈电量也无法控制波长转换元件的温度的高温暂 停状态时，该第2单元抑制该高温暂停， 上述第2暂停抑制单元相对于针对上述半导体激光器的馈电量的增加指令，从该增加 指令起到经过第1期间T2为止，停止针对上述加热器的馈电或使馈电量减少到规定值，在 从该增加指令起经过第2期间T1后，使针对上述半导体激光器的馈电量增加。
7. 如权利要求6所述的激光光源装置，其特征在于， 上述第2高温暂停抑制单元根据上述增加指令中的针对半导体激光器的馈电量的增 加量，改变上述第1期间T2的长度。
8. 如权利要求6或7所述的激光光源装置，其特征在于， 上述第2高温暂停抑制单元根据上述增加指令中的针对半导体激光器的馈电量的增 加量，改变上述第2期间T1的长度。
9. 如权利要求6所述的激光光源装置，其特征在于， 上述波长转换元件是周期性极化反转型铌酸锂。
【文档编号】F21V29/00GK104061446SQ201410094998
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年3月14日 优先权日:2013年3月21日
【发明者】堀川好广, 小樱隆之, 小泽哲也, 西久保亨, 鲛岛贵纪, 吉田和弘 申请人:优志旺电机株式会社