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JP2011044545A - Light emission device, temperature control method for the same, display device, and light irradiation device - Google Patents

Light emission device, temperature control method for the same, display device, and light irradiation device Download PDF

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JP2011044545A
JP2011044545A JP2009191032A JP2009191032A JP2011044545A JP 2011044545 A JP2011044545 A JP 2011044545A JP 2009191032 A JP2009191032 A JP 2009191032A JP 2009191032 A JP2009191032 A JP 2009191032A JP 2011044545 A JP2011044545 A JP 2011044545A
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JP
Japan
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temperature
light emitting
light source
light
temperature control
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Application number
JP2009191032A
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Japanese (ja)
Inventor
Tsunejiro Murakami
恒二郎 村上
Michio Oka
美智雄 岡
Kaoru Kimura
馨 木村
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

【課題】本発明は、制御する対象の出力が変更された場合、波長変動が抑制された安定した発光において、温度の静定時間を短縮することを可能にする。
【解決手段】光を射出する半導体発光素子21を有する光源11と、前記光源11の温度を測定する温度測定部22と、前記温度測定部22で測定した温度に基づいて前記光源11の温度を制御目標温度に制御する温度制御素子23に指示する温度制御部12を備え、前記温度制御部12は、前記光源11で少なくとも二値の出力変動を生じさせる場合に、その出力変動に伴う温度変動を抑制する指示を前記温度制御素子23にする。
【選択図】図1
The present invention makes it possible to shorten the temperature stabilization time in stable light emission in which wavelength fluctuation is suppressed when the output to be controlled is changed.
A light source having a semiconductor light emitting element that emits light, a temperature measuring unit for measuring a temperature of the light source, and a temperature of the light source based on a temperature measured by the temperature measuring unit. A temperature control unit 12 for instructing a temperature control element 23 to control to a control target temperature is provided. When the temperature control unit 12 causes at least binary output fluctuations in the light source 11, temperature fluctuations accompanying the output fluctuations The temperature control element 23 is instructed to suppress the temperature.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、光射出装置、光射出装置の温度制御方法、光射出装置を備えた表示装置、および光射出装置を備えた光照射装置に関するものである。   The present invention relates to a light emitting device, a temperature control method for the light emitting device, a display device including the light emitting device, and a light irradiation device including the light emitting device.

ランプを光源に用い、与えられた画像信号に応じて光源からの光を変調する光変調パネルの組み合わせを用いたプロジェクタがある。このようなプロジェクタでは、低輝度の画像を表示する場合、光変調パネルと投射レンズとの間の絞り機構の絞り径を、映像信号に応じて変更することで、コントラストを向上させる構造が取られることが多い(例えば、特許文献1参照。)。   There is a projector that uses a combination of a light modulation panel that uses a lamp as a light source and modulates light from the light source in accordance with a given image signal. In such a projector, when a low-brightness image is displayed, a structure that improves the contrast is obtained by changing the aperture diameter of the aperture mechanism between the light modulation panel and the projection lens according to the video signal. In many cases (for example, refer to Patent Document 1).

一例として、ランプ光源を用いたプロジェクタ装置の一般的な構成を示したブロック図を図28に示す。
図28に示すように、画像信号入力部から入力された画像信号は画像信号処理部で各色の画像信号に処理され、各色の画像信号に基づいてシステム制御部を介して光源制御部より光源部に該光源部から射出される光の強度が指示される。そして、光源部から射出された光は、液晶パネル部より、システム制御部からアイリス制御部に指示されたアイリス絞り値に設定されたアイリス絞り部を通してレンズ部に入射され、レンズ部から例えばスクリーン(図示せず)に投射される。
As an example, a block diagram showing a general configuration of a projector apparatus using a lamp light source is shown in FIG.
As shown in FIG. 28, the image signal input from the image signal input unit is processed into an image signal of each color by the image signal processing unit, and the light source unit from the light source control unit via the system control unit based on the image signal of each color The intensity of light emitted from the light source unit is instructed. The light emitted from the light source unit is incident on the lens unit from the liquid crystal panel unit through the iris diaphragm unit set to the iris diaphragm value instructed by the system control unit to the iris control unit. (Not shown).

光源を、ランプから高速に光量が変更可能な光源(レーザ、LEDなど)に変更した場合、特定の光源のみ変調が可能になる、また高速に画像の輝度を変更することができる、などの利点がある(例えば、特許文献2参照。)。この構成では、出力変調速度に対して温度制御の速度が追随できず、波長が設定波長よりずれ、画像のホワイトバランスが崩れる、寿命が劣化する等の問題がある。   When the light source is changed from a lamp to a light source (laser, LED, etc.) whose light quantity can be changed at high speed, only a specific light source can be modulated, and the brightness of the image can be changed at high speed. (For example, refer to Patent Document 2). With this configuration, there is a problem that the temperature control speed cannot follow the output modulation speed, the wavelength shifts from the set wavelength, the white balance of the image is lost, and the life is deteriorated.

一例として、レーザ光源を用いたプロジェクタ装置の一般的な構成を示したブロック図を図29に示す。
図29に示すように、画像信号入力部から入力された画像信号はシステム制御部で各色の画像信号に処理され、各色の画像信号に基づいて電流調整信号が電流制御回路に指示される。そして電流調整信号に基づいて決定された各色の電流が電流制御回路より赤光源、緑光源、青源部に供給される。各光源から射出された射出光(CW)は、上記システム制御部から液晶パネル駆動回路を介して指示された駆動信号による駆動される液晶パネルにより変調され、その後、各色の画像が合成されて、投射レンズに入射され、投射レンズから例えばスクリーン(図示せず)に投射される。
このように、前記したランプ光源とは異なり、三色の光源をそれぞれの電流制御回路から電流駆動し、光変調パネル(液晶パネル)で変調した後、各色の画像を合成し、投射レンズから射出する。
光源からの射出パワーは、表示する映像信号に応じて変調され、低い輝度の画像を出す場合は、各光源から射出するパワーを低くすることで、コントラストを向上させることが可能になる。
ランプ光源を用いたプロジェクタ装置と比較して、光量が高速で変調できるため、高速に画像の輝度を変えることができるが、ランプ光源には目立たなかった独自の問題も発生する。
すなわち、半導体レーザ素子は、発光する際に発生する熱量が多く、自然に放熱を行うには、放熱体の規模が大きくなるため、現実性に乏しい。
また、半導体レーザ素子の特性として、波長の温度依存性が著しいため、放熱体を設けずにそのまま半導体レーザ素子を使用することは、波長変動が大きくなり、プロジェクタなどの映像機器にとって致命的な問題となる。
As an example, FIG. 29 shows a block diagram showing a general configuration of a projector apparatus using a laser light source.
As shown in FIG. 29, the image signal input from the image signal input unit is processed into an image signal of each color by the system control unit, and a current adjustment signal is instructed to the current control circuit based on the image signal of each color. Then, the currents of the respective colors determined based on the current adjustment signal are supplied from the current control circuit to the red light source, the green light source, and the blue source unit. The emitted light (CW) emitted from each light source is modulated by a liquid crystal panel driven by a drive signal instructed from the system control unit via a liquid crystal panel drive circuit, and then an image of each color is synthesized, The light enters the projection lens, and is projected from the projection lens onto, for example, a screen (not shown).
In this way, unlike the lamp light source described above, the three color light sources are driven by current from the respective current control circuits, modulated by the light modulation panel (liquid crystal panel), and then the images of the respective colors are synthesized and emitted from the projection lens. To do.
The emission power from the light source is modulated according to the video signal to be displayed. When an image with low luminance is output, the contrast can be improved by reducing the power emitted from each light source.
Compared with a projector apparatus using a lamp light source, the amount of light can be modulated at a high speed, so that the brightness of the image can be changed at a high speed. However, a unique problem that is not conspicuous with the lamp light source also occurs.
In other words, the semiconductor laser element generates a large amount of heat when it emits light, and the scale of the heat dissipator becomes large in order to naturally dissipate heat.
In addition, since the temperature dependence of the wavelength is remarkable as a characteristic of the semiconductor laser element, using the semiconductor laser element as it is without providing a heat radiator increases the wavelength fluctuation, which is a fatal problem for video equipment such as a projector. It becomes.

上記半導体レーザ素子の波長温度依存性を調べた。例えば、図30に示すように、縦軸に半導体レーザ素子の発光強度、比視感度を取り、横軸に半導体レーザ素子の発光波長を取ると、半導体レーザ素子の温度が上がると、発光波長が長くなり、比視感度は低下する方向にあることがわかる。   The wavelength temperature dependence of the semiconductor laser device was examined. For example, as shown in FIG. 30, when the emission intensity and relative luminous sensitivity of the semiconductor laser element are taken on the vertical axis and the emission wavelength of the semiconductor laser element is taken on the horizontal axis, the emission wavelength is increased when the temperature of the semiconductor laser element rises. It turns out that it becomes long and the specific visibility is in the direction of decreasing.

ここで、高速変調可能な光源として、一般的な半導体レーザ素子を用いた高出力の光源の構造および光源駆動装置での制御方式を、図3のブロック図によって説明する。
図31に示すように、半導体レーザ素子が発光するために必要な電流は、光源駆動装置の電流供給部から供給される。
半導体レーザ素子の温度は、温度測定素子(サーミスタ、白金など)により光源駆動装置に取得され、光源駆動装置は、半導体レーザ素子の温度を一定に保つように、温度制御素子(ペルチェ素子など)に電力を供給する。制御方法は温度の静定時間を小さくするため、PIDサーボ制御などが使用される。
Here, the structure of a high-output light source using a general semiconductor laser element as a light source capable of high-speed modulation and the control method in the light source driving device will be described with reference to the block diagram of FIG.
As shown in FIG. 31, the current required for the semiconductor laser element to emit light is supplied from the current supply unit of the light source driving device.
The temperature of the semiconductor laser element is acquired by a light source driving device by a temperature measuring element (thermistor, platinum, etc.), and the light source driving device uses a temperature control element (Peltier element, etc.) to keep the temperature of the semiconductor laser element constant. Supply power. As a control method, PID servo control or the like is used in order to reduce the temperature stabilization time.

高出力の半導体レーザ素子では、熱を広く拡散させないと温度制御素子の効率が悪くなるため、構造上、熱拡散体となる放熱体を大きくかつ厚くする必要がある。放熱体を大きくかつ厚くすることにより、温度の時定数が大きくなり、サーボ制御の乗数や、方法を変更しても温度の静定時間、静定するまでの設定値からの温度の誤差を小さくするには限界がある。   In a high-power semiconductor laser element, the efficiency of the temperature control element deteriorates unless heat is diffused widely. Therefore, it is necessary to increase the thickness and thickness of the heat dissipating body as a heat diffusion body. By increasing the thickness and thickness of the radiator, the temperature time constant increases, and even if the servo control multiplier or method is changed, the temperature settling time and the temperature error from the set value until settling are reduced. There is a limit to it.

このように、光源として、半導体レーザ素子を用いた場合、温度制御方法として多くの制御方法がある(例えば、特許文献3参照。)。しかし、制御する対象の出力が変更された場合、温度の静定時間を短縮する方法までは考慮されていない。   Thus, when a semiconductor laser element is used as the light source, there are many control methods as temperature control methods (see, for example, Patent Document 3). However, when the output to be controlled is changed, a method for shortening the temperature stabilization time is not considered.

特開2008−46572号公報JP 2008-46572 A 特開2008−262167号公報JP 2008-262167 A 特開平10−178228号公報JP-A-10-178228

解決しようとする問題点は、制御する対象の出力が変更された場合、温度の静定時間を短縮する点である。   The problem to be solved is that the temperature stabilization time is shortened when the output to be controlled is changed.

本発明は、制御する対象の出力が変更された場合、波長変動が抑制された安定した発光において、温度の静定時間を短縮することを可能にする。   The present invention makes it possible to shorten the settling time of temperature in stable light emission in which wavelength fluctuation is suppressed when the output to be controlled is changed.

本発明の光射出装置は、光を射出する半導体発光素子を有する光源と、前記光源の温度を測定する温度測定部と、前記温度測定部で測定した温度に基づいて前記光源の温度を制御目標温度に制御する温度制御素子に指示する温度制御部を備え、前記温度制御部は、前記光源で少なくとも二値の出力変動を生じさせる場合に、その出力変動に伴う温度変動を抑制する指示を前記温度制御素子にする。
または、前記温度制御部は、前記温度制御素子の温度を変更する際に、温度の静定時間および変動幅を最小に制御する指示を前記温度制御素子に指示する。
または、前記温度制御部は、前記光源で少なくとも二値以上の出力変動を生じさせると同時に、前記温度制御素子の温度を変更する場合に、その出力変動に伴う変動した温度の静定時間を最小に抑制する指示を前記温度制御素子に指示する。
The light emitting device of the present invention includes a light source having a semiconductor light emitting element that emits light, a temperature measuring unit that measures the temperature of the light source, and a temperature control target for controlling the temperature of the light source based on the temperature measured by the temperature measuring unit. A temperature control unit for instructing a temperature control element to control the temperature, and when the temperature control unit causes at least binary output fluctuations in the light source, the instruction to suppress the temperature fluctuations associated with the output fluctuations is provided. A temperature control element is used.
Alternatively, when the temperature of the temperature control element is changed, the temperature control unit instructs the temperature control element to control the temperature stabilization time and the fluctuation range to a minimum.
Alternatively, the temperature control unit may cause at least a binary output fluctuation at the light source, and at the same time, when changing the temperature of the temperature control element, minimize the settling time of the fluctuating temperature due to the output fluctuation. The temperature control element is instructed to suppress the temperature.

本発明の光射出装置では、波長変動が抑制された安定した発光において、温度の静定時間を短縮される。   In the light emitting device of the present invention, the temperature stabilization time can be shortened in stable light emission with suppressed wavelength fluctuation.

本発明の表示装置は、光を射出する半導体発光素子を有する光射出装置を用いた発光部と、前記発光部から射出された光を変調する光変調素子と、前記光変調素子より変調した光を投射する投影光学部を有し、前記光射出装置は、光を射出する半導体発光素子を有する光源と、前記光源の温度を測定する温度測定部と、前記温度測定部で測定した温度に基づいて前記光源の温度を制御目標温度に制御する温度制御素子に指示する温度制御部を備え、前記温度制御部は、前記光源で少なくとも二値の出力変動を生じさせる場合に、その出力変動に伴う温度変動を抑制する指示を前記温度制御素子にする。
または、前記温度制御部は、前記温度制御素子の温度を変更する際に、温度の静定時間および変動幅を最小に制御する指示を前記温度制御素子に指示する。
または、前記温度制御部は、前記光源で少なくとも二値以上の出力変動を生じさせると同時に、前記温度制御素子の温度を変更する場合に、その出力変動に伴う変動した温度の静定時間を最小に抑制する指示を前記温度制御素子に指示する。
The display device of the present invention includes a light emitting unit using a light emitting device having a semiconductor light emitting element that emits light, a light modulating element that modulates light emitted from the light emitting unit, and light modulated by the light modulating element. A light source having a semiconductor light emitting element that emits light, a temperature measuring unit that measures the temperature of the light source, and a temperature measured by the temperature measuring unit. A temperature control unit for instructing a temperature control element that controls the temperature of the light source to a control target temperature, and the temperature control unit accompanies the output fluctuation when the light source causes at least binary output fluctuation. The temperature control element is instructed to suppress temperature fluctuation.
Alternatively, when the temperature of the temperature control element is changed, the temperature control unit instructs the temperature control element to control the temperature stabilization time and the fluctuation range to a minimum.
Alternatively, the temperature control unit may cause at least a binary output fluctuation at the light source, and at the same time, when changing the temperature of the temperature control element, minimize the settling time of the fluctuating temperature due to the output fluctuation. The temperature control element is instructed to suppress the temperature.

本発明の表示装置は、画像を表示する光変調パネルと、前記光変調パネルを照明するバックライトを有し、前記バックライトは光を射出する半導体発光素子を有する光射出装置の光源を用い、前記光射出装置は、光を射出する半導体発光素子を有する光源と、前記光源の温度を測定する温度測定部と、前記温度測定部で測定した温度に基づいて前記光源の温度を制御目標温度に制御する温度制御素子に指示する温度制御部を備え、前記温度制御部は、前記光源で少なくとも二値の出力変動を生じさせる場合に、その出力変動に伴う温度変動を抑制する指示を前記温度制御素子にする。
または、前記温度制御部は、前記温度制御素子の温度を変更する際に、温度の静定時間および変動幅を最小に制御する指示を前記温度制御素子に指示する。
または、前記温度制御部は、前記光源で少なくとも二値以上の出力変動を生じさせると同時に、前記温度制御素子の温度を変更する場合に、その出力変動に伴う変動した温度の静定時間を最小に抑制する指示を前記温度制御素子に指示する。
The display device of the present invention has a light modulation panel for displaying an image and a backlight for illuminating the light modulation panel, and the backlight uses a light source of a light emitting device having a semiconductor light emitting element for emitting light, The light emitting device includes: a light source having a semiconductor light emitting element that emits light; a temperature measuring unit that measures the temperature of the light source; and a temperature measured by the temperature measuring unit to set the temperature of the light source to a control target temperature. A temperature control unit for instructing a temperature control element to be controlled, and when the temperature control unit causes at least binary output fluctuations in the light source, the temperature control unit issues an instruction to suppress temperature fluctuations associated with the output fluctuations. Make an element.
Alternatively, when the temperature of the temperature control element is changed, the temperature control unit instructs the temperature control element to control the temperature stabilization time and the fluctuation range to a minimum.
Alternatively, the temperature control unit may cause at least a binary output fluctuation at the light source, and at the same time, when changing the temperature of the temperature control element, minimize the settling time of the fluctuating temperature due to the output fluctuation. The temperature control element is instructed to suppress the temperature.

また、本発明の各表示装置では、本発明の光射出装置を有する光源を用いることから、波長変動が抑制された安定した発光が得られる。   In addition, each display device of the present invention uses a light source having the light emitting device of the present invention, so that stable light emission with suppressed wavelength variation can be obtained.

本発明の光照射装置は、被加工物に光を照射して該被加工物を加工もしくは露光する光射出装置を有する発光部を備え、前記光射出装置は、光を射出する半導体発光素子を有する光源と、前記光源の温度を測定する温度測定部と、前記温度測定部で測定した温度に基づいて前記光源の温度を制御目標温度に制御する温度制御素子に指示する温度制御部を備え、前記温度制御部は、前記光源で少なくとも二値の出力変動を生じさせる場合に、その出力変動に伴う温度変動を抑制する指示を前記温度制御素子にする。
または、前記温度制御部は、前記温度制御素子の温度を変更する際に、温度の静定時間および変動幅を最小に制御する指示を前記温度制御素子に指示する。
または、前記温度制御部は、前記光源で少なくとも二値以上の出力変動を生じさせると同時に、前記温度制御素子の温度を変更する場合に、その出力変動に伴う変動した温度の静定時間を最小に抑制する指示を前記温度制御素子に指示する。
The light irradiation apparatus of the present invention includes a light emitting unit having a light emitting device that irradiates light to a workpiece to process or expose the workpiece, and the light emitting device includes a semiconductor light emitting element that emits light. A light source, a temperature measurement unit that measures the temperature of the light source, and a temperature control unit that instructs a temperature control element that controls the temperature of the light source to a control target temperature based on the temperature measured by the temperature measurement unit, The temperature control unit, when causing at least binary output fluctuations in the light source, instructs the temperature control element to suppress temperature fluctuations associated with the output fluctuations.
Alternatively, when the temperature of the temperature control element is changed, the temperature control unit instructs the temperature control element to control the temperature stabilization time and the fluctuation range to a minimum.
Alternatively, the temperature control unit may cause at least a binary output fluctuation at the light source, and at the same time, when changing the temperature of the temperature control element, minimize the settling time of the fluctuating temperature due to the output fluctuation. The temperature control element is instructed to suppress the temperature.

本発明の光照射装置では、本発明の光射出装置を有する光源を用いることから、波長変動が抑制された安定した発光において、温度の静定時間を短縮される。   In the light irradiation device of the present invention, since the light source having the light emitting device of the present invention is used, the temperature stabilization time is shortened in stable light emission in which the wavelength fluctuation is suppressed.

本発明の光射出装置の温度制御方法は、光を射出する半導体発光素子を有する光源の温度を温度測定部で測定し、前記温度測定部で測定した温度に基づいて前記光源の温度を温度制御部で制御する際に、前記温度制御部によって、前記光源で少なくとも二値の出力変動を生じさせる場合に、その出力変動に伴う温度変動を抑制する。
または、光を射出する半導体発光素子を有する光源の温度を温度測定部で測定し、前記温度測定部で測定した温度に基づいて前記光源の温度を温度制御部で制御する際に、前記温度制御部によって、温度制御素子温度制御対象の温度を変更する際に、温度の静定時間および変動幅を最小に制御する。
または、光を射出する半導体発光素子を有する光源の温度を温度測定部で測定し、
前記温度測定部で測定した温度に基づいて前記光源の温度を温度制御部で制御する際に、前記温度制御部によって、前記光源で少なくとも二値以上の出力変動を生じさせると同時に、前記温度制御素子温度制御対象の温度を変更する場合、その出力変動に伴う変動した温度の静定時間を最小に抑制する。
According to the temperature control method of the light emitting device of the present invention, the temperature of the light source having the semiconductor light emitting element that emits light is measured by the temperature measuring unit, and the temperature of the light source is controlled based on the temperature measured by the temperature measuring unit. When the temperature control unit causes at least binary output fluctuations with the light source, temperature fluctuations associated with the output fluctuations are suppressed.
Alternatively, when the temperature of the light source having a semiconductor light emitting element that emits light is measured by a temperature measurement unit and the temperature of the light source is controlled by the temperature control unit based on the temperature measured by the temperature measurement unit, the temperature control is performed. When the temperature of the temperature control element temperature control target is changed by the unit, the temperature stabilization time and the fluctuation range are controlled to the minimum.
Alternatively, the temperature of the light source having a semiconductor light emitting element that emits light is measured by the temperature measurement unit,
When the temperature control unit controls the temperature of the light source based on the temperature measured by the temperature measurement unit, the temperature control unit causes the light source to generate at least a binary or more output fluctuation, and at the same time, the temperature control When changing the temperature of the element temperature control target, the settling time of the fluctuating temperature accompanying the output fluctuation is minimized.

本発明の光射出装置の温度制御方法では、波長変動が抑制された安定した発光において、温度の静定時間を短縮される。   In the temperature control method for a light emitting device of the present invention, the temperature stabilization time is shortened in stable light emission in which wavelength fluctuation is suppressed.

本発明の光射出装置は、高周波で射出パワーを変調させた場合でも、光源の温度、出力変動が抑制されるため、安定した波長が得られる。   In the light emitting device of the present invention, even when the emission power is modulated at a high frequency, since the temperature and output fluctuations of the light source are suppressed, a stable wavelength can be obtained.

本発明の表示装置は、発振波長が安定するので、高画質な画像が得られる。   Since the display device of the present invention has a stable oscillation wavelength, a high-quality image can be obtained.

本発明の光照射装置は、発振波長が安定するので、加工バラツキを生じることなく安定した可能が行え、また露光では、露光ばらつきが低減されるので、高精度な露光が行える。   In the light irradiation apparatus of the present invention, since the oscillation wavelength is stable, it is possible to stably perform without causing processing variations, and in the exposure, since exposure variation is reduced, highly accurate exposure can be performed.

本発明の光射出装置の温度制御方法は、高周波で射出パワーを変調させた場合でも、光源の温度、出力変動が抑制されるため、安定した波長が得られる。   According to the temperature control method of the light emitting device of the present invention, even when the emission power is modulated at a high frequency, the temperature and output fluctuations of the light source are suppressed, so that a stable wavelength can be obtained.

本発明の光射出装置の一例を示したブロック図である。It is the block diagram which showed an example of the light emission apparatus of this invention. 本発明の光射出装置の駆動電流と温度と発振波長の関係の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the relationship between the drive current of the light emission apparatus of this invention, temperature, and an oscillation wavelength. 本発明の光射出装置の駆動電流と温度と発振波長の関係の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the relationship between the drive current of the light emission apparatus of this invention, temperature, and an oscillation wavelength. 比較例の光射出装置の駆動電流と温度と発振波長の関係の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the relationship between the drive current of the light emission apparatus of a comparative example, temperature, and an oscillation wavelength. 本発明の光射出装置の駆動電流と温度の関係の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the relationship between the drive current and temperature of the light emission apparatus of this invention. 本発明の光射出装置の一例を示したブロック図である。It is the block diagram which showed an example of the light emission apparatus of this invention. 運用前の各パラメータ取得のフローチャートである。It is a flowchart of each parameter acquisition before operation. 駆動電流変調時の半導体発光素子の温度変動を抑制する方法における運用前のパラメータの決定方法のフローチャートである。It is a flowchart of the determination method of the parameter before operation in the method of suppressing the temperature fluctuation of the semiconductor light emitting element at the time of drive current modulation. 制御目標温度の変調幅と遅延時間の決定方法の一例を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed an example of the determination method of the modulation width and delay time of control target temperature. 運用時の動作を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the operation | movement at the time of operation. 運用時の動作を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the operation | movement at the time of operation. 本発明の光射出装置の駆動電流と温度の関係の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the relationship between the drive current and temperature of the light emission apparatus of this invention. 本発明の光射出装置の駆動電流と温度の関係の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the relationship between the drive current and temperature of the light emission apparatus of this invention. 運用前の各パラメータ取得のフローチャートである。It is a flowchart of each parameter acquisition before operation. 設定温度の変調時の半導体発光素子の温度変動を抑制する方法における運用前のパラメータの決定方法を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the determination method of the parameter before an operation | movement in the method of suppressing the temperature fluctuation of the semiconductor light-emitting device at the time of modulation | alteration of setting temperature. 設定温度と射出パワーの関係の決定方法の一例を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed an example of the determination method of the relationship between preset temperature and injection power. 設定温度と射出パワーの決定方法の一例を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed an example of the determination method of preset temperature and injection | pouring power. 運用時の動作を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the operation | movement at the time of operation. 半導体発光素子の温度挙動を示した図である。It is the figure which showed the temperature behavior of the semiconductor light-emitting device. 制御電流と温度とを同時に変更するときの温度制御方法の運用時の動作を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the operation | movement at the time of operation | movement of the temperature control method when changing control current and temperature simultaneously. 本発明の制御対象装置の一例を示したブロック図である。It is the block diagram which showed an example of the control object apparatus of this invention. 本発明の制御対象装置の一例を示したブロック図である。It is the block diagram which showed an example of the control object apparatus of this invention. 運用前の各パラメータ取得のフローチャートである。It is a flowchart of each parameter acquisition before operation. 運用前のパラメータの決定方法のうち、制御目標温度の変調幅と遅延時間の決定方法の一例を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed an example of the determination method of the modulation width and delay time of control target temperature among the determination methods of the parameter before an operation | movement. 運用前のパラメータの決定方法のうち、制御目標温度の変調幅と遅延時間の決定方法の一例を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed an example of the determination method of the modulation width and delay time of control target temperature among the determination methods of the parameter before an operation | movement. 運用時の動作を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the operation | movement at the time of operation. 波長変換素子を用いた光源を有する制御対象装置のブロック図である。It is a block diagram of a controlled object device which has a light source using a wavelength conversion element. ランプ光源を用いたプロジェクタ装置の一般的な構成を示したブロック図である。It is the block diagram which showed the general structure of the projector apparatus using a lamp light source. レーザ光源を用いたプロジェクタ装置の一般的な構成を示したブロック図である。It is the block diagram which showed the general structure of the projector apparatus using a laser light source. 半導体レーザ素子の波長温度依存性を示した図である。It is the figure which showed the wavelength temperature dependence of a semiconductor laser element. 一般的な半導体レーザ素子を用いた高出力の光源の構造および光源駆動装置での制御方式を示したブロック図である。It is the block diagram which showed the structure of the high output light source using a general semiconductor laser element, and the control system in a light source drive device.

以下、発明を実施するための形態(以下、実施の形態とする)について説明する。   Hereinafter, modes for carrying out the invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described.

<実施の形態>
[光射出装置の第1例]
本発明の実施の形態に係る光射出装置の一例を、図1のブロック図等によって説明する。
<Embodiment>
[First example of light emitting device]
An example of the light emission apparatus according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the block diagram of FIG.

図1に示すように、光源11には、光を射出する半導体発光素子21を有する。この半導体発光素子21には、例えば半導体レーザ素子、発光ダイオード、等が挙げられる。
また、上記光源11には、その光源11の温度を測定する温度測定部22が設けられている。さらに、上記温度測定部22で測定した温度情報に基づいて上記光源11の温度(実質的には半導体発光素子21の温度)を制御目標温度に制御する温度制御素子23が設けられている。そして、上記温度制御素子23に制御目標温度を指示する温度制御部12が設けられている。
また、上記半導体発光素子21には、それを駆動するための駆動回路13が設けられている。
As shown in FIG. 1, the light source 11 includes a semiconductor light emitting element 21 that emits light. Examples of the semiconductor light emitting element 21 include a semiconductor laser element and a light emitting diode.
Further, the light source 11 is provided with a temperature measuring unit 22 that measures the temperature of the light source 11. Further, a temperature control element 23 is provided for controlling the temperature of the light source 11 (substantially the temperature of the semiconductor light emitting element 21) to a control target temperature based on the temperature information measured by the temperature measuring unit 22. And the temperature control part 12 which instruct | indicates a control target temperature to the said temperature control element 23 is provided.
The semiconductor light emitting element 21 is provided with a drive circuit 13 for driving it.

さらに、上記温度測定部22に設定温度を指示し、且つ上記駆動回路13に駆動電流を指示する制御部14が備えられている。この制御部14は、例えば、上記半導体発光素子21から射出される射出パワーが所望の値になるように上記駆動回路13に駆動電流値を指示し、また、上記光源11を所定の温度とする設定温度等を上記温度制御部12に指示している。   Further, a control unit 14 is provided for instructing a set temperature to the temperature measuring unit 22 and instructing a driving current to the driving circuit 13. For example, the control unit 14 instructs the drive circuit 13 to specify a drive current value so that the emission power emitted from the semiconductor light emitting element 21 becomes a desired value, and sets the light source 11 to a predetermined temperature. The set temperature or the like is instructed to the temperature control unit 12.

また、上記制御部14には、メモリ部15が接続されている。このメモリ部15には、半導体発光素子21の駆動電圧値と射出パワーのそれぞれの測定値が格納されている。
上記測定値を求める方法は、例えば、予め、測定しておいた半導体発光素子21の駆動電圧値と半導体発光素子21の射出パワーが駆動電流に依存することを利用している。
まず、駆動電流値を段階的に変更して半導体発光素子21を発光させる。そして半導体発光素子21の温度が十分に静定した後、半導体発光素子21の駆動電圧値と射出パワーのそれぞれを測定して求める。
A memory unit 15 is connected to the control unit 14. The memory unit 15 stores measured values of the driving voltage value and the emission power of the semiconductor light emitting element 21.
The method for obtaining the measured value utilizes, for example, that the driving voltage value of the semiconductor light emitting element 21 and the emission power of the semiconductor light emitting element 21 that are measured in advance depend on the driving current.
First, the semiconductor light emitting element 21 is caused to emit light by changing the drive current value stepwise. Then, after the temperature of the semiconductor light emitting element 21 is sufficiently settled, each of the driving voltage value and the emission power of the semiconductor light emitting element 21 is measured and obtained.

次に、光源11から光を射出する場合について説明する。
光源11の半導体発光素子21を発光させるために、半導体発光素子21に駆動電流が供給される。このとき、供給される駆動電流の電流値の変調と同時に、制御目標温度を変調させることにより、温度の静定時間および温度の変動幅を無くす、もしくは減少させる。
制御温度変調の一例として、制御目標温度の値を温度変化の方向と逆の方向に変調させ、時定数に応じた時間で元の一定の温度に戻すことが挙げられる。
すなわち、上記温度制御部12は、上記光源11で少なくとも二値の出力変動を生じさせる場合に、その出力変動に伴う温度変動を抑制する指示を上記温度制御素子23にすることになる。
Next, a case where light is emitted from the light source 11 will be described.
In order to cause the semiconductor light emitting element 21 of the light source 11 to emit light, a driving current is supplied to the semiconductor light emitting element 21. At this time, by modulating the control target temperature simultaneously with the modulation of the current value of the supplied drive current, the temperature stabilization time and the temperature fluctuation range are eliminated or reduced.
As an example of the control temperature modulation, the value of the control target temperature is modulated in the direction opposite to the direction of temperature change, and returned to the original constant temperature in a time corresponding to the time constant.
That is, when the temperature control unit 12 causes at least binary output fluctuations in the light source 11, the temperature control element 23 gives an instruction to suppress temperature fluctuations associated with the output fluctuations.

図2に駆動電流を下げた場合、図3に駆動電流を上げた場合に、この駆動電流に変化を加えた時の半導体発光素子の温度、半導体発光素子の設定温度、半導体発光素子の発振波長の挙動を示す。   When the drive current is lowered in FIG. 2, when the drive current is raised in FIG. 3, the temperature of the semiconductor light emitting element, the set temperature of the semiconductor light emitting element, the oscillation wavelength of the semiconductor light emitting element when the drive current is changed Shows the behavior.

図2に示すように、例えば映像信号の輝度変動に対応して、駆動電流が低下された場合、それと同時に半導体発光素子21の制御目標温度(図中、点線で示す)を高める方向に変調し、半導体発光素子21の温度が一定になるようにする。このように、半導体発光素子21の温度が一定になることから、半導体発光素子21の発振波長の変動は起こらない。したがって、駆動電流が低下されたことによる、半導体発光素子21が出力変動を起こしている変動時間も生じない。図中、2点鎖線で示した温度分布および発振波長分布は、制御目標温度を高くする方向に変調しなかった場合の半導体発光素子21の温度分布と発振波長分布の変動状態を示したものである。   As shown in FIG. 2, for example, when the drive current is reduced in response to the luminance fluctuation of the video signal, the control target temperature (indicated by a dotted line in the figure) of the semiconductor light emitting element 21 is simultaneously modulated to increase. The temperature of the semiconductor light emitting element 21 is made constant. Thus, since the temperature of the semiconductor light emitting element 21 is constant, the oscillation wavelength of the semiconductor light emitting element 21 does not vary. Accordingly, there is no fluctuation time during which the semiconductor light emitting element 21 fluctuates in output due to the decrease in the drive current. In the figure, the temperature distribution and the oscillation wavelength distribution indicated by the two-dot chain line show the fluctuation state of the temperature distribution and the oscillation wavelength distribution of the semiconductor light emitting element 21 when the control target temperature is not modulated in the increasing direction. is there.

また、図3に示すように、例えば映像信号の輝度変動に対応して、駆動電流が高められた場合、それと同時に半導体発光素子21の制御目標温度(図中、点線で示す)を低くする方向に変調し、半導体発光素子21の温度が一定になるようにする。このように、半導体発光素子21の温度が一定になることから、半導体発光素子21の発振波長の変動は起こらない。したがって、駆動電流が高められたことによる、半導体発光素子21が出力変動を起こしている変動時間も生じない。図中、2点鎖線で示した温度分布および発振波長分布は、制御目標温度を低くする方向に変調しなかった場合の半導体発光素子21の温度分布と発振波長分布の変動状態を示したものである。   Further, as shown in FIG. 3, for example, when the drive current is increased in response to the luminance fluctuation of the video signal, the control target temperature (indicated by the dotted line in the figure) of the semiconductor light emitting element 21 is lowered at the same time. So that the temperature of the semiconductor light emitting element 21 becomes constant. Thus, since the temperature of the semiconductor light emitting element 21 is constant, the oscillation wavelength of the semiconductor light emitting element 21 does not vary. Therefore, there is no fluctuation time during which the semiconductor light emitting element 21 is fluctuating in output due to the increased drive current. In the figure, the temperature distribution and the oscillation wavelength distribution indicated by the two-dot chain line show the fluctuation state of the temperature distribution and oscillation wavelength distribution of the semiconductor light emitting element 21 when the control target temperature is not modulated in the lowering direction. is there.

ここで比較例として、光源11(半導体発光素子21)に一定の駆動電流が供給され、温度制御がなされている状態から、映像信号の輝度変動に対応して、上記駆動電流を変化させ、半導体発光素子21の射出パワーを変更した場合について、図4によって説明する。図4は、半導体発光素子21の駆動電流を下げた場合の半導体発光素子21の温度および波長の挙動を示す。
図4に示すように、駆動電流の変調速度に対して、半導体発光素子21の温度変換の時定数が大きいため、駆動電流を変化させた直後は、半導体発光素子21の温度が設定温度より乖離する。このような温度の乖離により、半導体発光素子21から発振される光の波長が目的とする波長より乖離した状態で発振される期間が一定期間継続され、その後、温度の収束と共に波長も収束する。
Here, as a comparative example, from a state where a constant drive current is supplied to the light source 11 (semiconductor light emitting element 21) and the temperature is controlled, the drive current is changed in accordance with the luminance fluctuation of the video signal, and the semiconductor The case where the emission power of the light emitting element 21 is changed will be described with reference to FIG. FIG. 4 shows the temperature and wavelength behavior of the semiconductor light emitting device 21 when the drive current of the semiconductor light emitting device 21 is lowered.
As shown in FIG. 4, since the time constant of the temperature conversion of the semiconductor light emitting element 21 is large with respect to the modulation speed of the driving current, the temperature of the semiconductor light emitting element 21 deviates from the set temperature immediately after the driving current is changed. To do. Due to such temperature divergence, the oscillation period continues for a certain period in a state where the wavelength of the light oscillated from the semiconductor light emitting element 21 deviates from the target wavelength, and then the wavelength converges as the temperature converges.

次に、制御目標温度の変調幅ΔT-set、元の制御目標温度に戻すまでの遅延時間Δt-setは、駆動電流の変調幅で最適化した値を選択することにより、効果を上げることができることを、図5によって説明する。   Next, the modulation width ΔT-set of the control target temperature and the delay time Δt-set until returning to the original control target temperature can be improved by selecting values optimized by the modulation width of the drive current. What can be done will be described with reference to FIG.

図5(1)に示すように、駆動電流の変調幅ΔIopが小さい場合、制御目標温度の変調幅ΔT-setおよび遅延時間Δt-setが小さくなる。
一方、図5(2)に示すように、駆動電流の変調幅ΔIopが大きい場合、制御目標温度の変調幅ΔT-setおよび遅延時間Δt-setが大きくなる。
なお、図中、2点鎖線で示した温度分布は、制御目標温度を変調しなかった場合の半導体発光素子21の温度分布の変動状態を示したものである。
As shown in FIG. 5A, when the modulation width ΔIop of the drive current is small, the modulation width ΔT-set and the delay time Δt-set of the control target temperature are small.
On the other hand, as shown in FIG. 5B, when the modulation width ΔIop of the drive current is large, the modulation width ΔT-set and the delay time Δt-set of the control target temperature are large.
In the figure, the temperature distribution indicated by a two-dot chain line indicates a fluctuation state of the temperature distribution of the semiconductor light emitting element 21 when the control target temperature is not modulated.

もしくは、下記の(1)式で求められる駆動電流の変動時の余剰パワーPに比例して、制御目標温度の変調幅ΔT-set、元の制御目標温度に戻すまでの遅延時間Δt-setを求めても良い。   Alternatively, the modulation width ΔT-set of the control target temperature and the delay time Δt-set until returning to the original control target temperature are proportional to the surplus power P at the time of fluctuation of the drive current obtained by the following equation (1). You may ask.

P=[電流値変更後の発生パワー]−[電流値変更前の発生パワー]
=(Vop2×Iop2−Pout2)−(Vop1×Iop1−Pout1)…(1)
P = [Generated power after changing current value]-[Generated power before changing current value]
= (Vop2 * Iop2-Pout2)-(Vop1 * Iop1-Pout1) (1)

ここで、Vop1は変更前の駆動電圧、Iop1は変更前の駆動電流、Pout1は変更前の射出パワー、Vop2は変更後の駆動電圧、Iop2は変更後の駆動電流、Pout2は変更後の射出パワーを表す。   Here, Vop1 is the drive voltage before change, Iop1 is the drive current before change, Pout1 is the injection power before change, Vop2 is the drive voltage after change, Iop2 is the drive current after change, and Pout2 is the injection power after change. Represents.

半導体発光素子21の駆動電圧と射出パワーは、駆動電流に依存する。このため、運用前に、駆動電流値を段階ごとに変えながら、温度が十分静定した後にそれぞれ測定し、メモリに入れて置くことで、実際の運用時に参照して余剰パワーPを計算し、ΔT-set、Δt-setを求めることが可能になる。   The drive voltage and emission power of the semiconductor light emitting element 21 depend on the drive current. Therefore, before operation, while changing the drive current value for each stage, each measured after the temperature is sufficiently settled, put in the memory, calculate the surplus power P with reference to the actual operation, ΔT-set and Δt-set can be obtained.

この処理を加えた光射出装置の一構成図を図6に示す。また、実際の運用時の光射出装置の一構成は前記図1に示した通りである。   FIG. 6 shows a configuration diagram of the light emitting apparatus to which this processing is added. In addition, one configuration of the light emitting device during actual operation is as shown in FIG.

図6に示すように、光源11には、光を射出する半導体発光素子21を有する。この半導体発光素子21には、例えば半導体レーザ素子、発光ダイオード、等が挙げられる。
また、上記光源11には、その光源11の温度を測定する温度測定部22が設けられている。さらに、上記温度測定部22で測定した温度情報に基づいて上記光源11の温度(実質的には半導体発光素子21の温度)を制御目標温度に制御する温度制御素子23が設けられている。そして、上記温度制御素子23に制御目標温度を指示する温度制御部12が設けられている。
また、上記半導体発光素子21には、それを駆動するための駆動回路13が設けられている。
As shown in FIG. 6, the light source 11 includes a semiconductor light emitting element 21 that emits light. Examples of the semiconductor light emitting element 21 include a semiconductor laser element and a light emitting diode.
Further, the light source 11 is provided with a temperature measuring unit 22 that measures the temperature of the light source 11. Further, a temperature control element 23 is provided for controlling the temperature of the light source 11 (substantially the temperature of the semiconductor light emitting element 21) to a control target temperature based on the temperature information measured by the temperature measuring unit 22. And the temperature control part 12 which instruct | indicates a control target temperature to the said temperature control element 23 is provided.
The semiconductor light emitting element 21 is provided with a drive circuit 13 for driving it.

さらに、上記温度測定部22に設定温度を指示し、且つ上記駆動回路13に駆動電流を指示する制御部14が備えられている。この制御部14は、例えば、上記半導体発光素子21から射出される射出パワーが所望の値になるように上記駆動回路13に駆動電流値を指示し、また、上記光源11を所定の温度とする設定温度等を上記温度制御部12に指示している。   Further, a control unit 14 is provided for instructing a set temperature to the temperature measuring unit 22 and instructing a driving current to the driving circuit 13. For example, the control unit 14 instructs the drive circuit 13 to specify a drive current value so that the emission power emitted from the semiconductor light emitting element 21 becomes a desired value, and sets the light source 11 to a predetermined temperature. The set temperature or the like is instructed to the temperature control unit 12.

また、上記制御部14には、メモリ部15が接続されている。このメモリ部15には、半導体発光素子21の駆動電圧値と射出パワーのそれぞれの測定値が格納されている。
上記測定値を求める方法は、例えば、予め、測定しておいた半導体発光素子21の駆動電圧値と半導体発光素子21の射出パワーが駆動電流に依存することを利用している。
まず、駆動電流値を段階的に変更して半導体発光素子21を発光させる。そして半導体発光素子21の温度が十分に静定した後、半導体発光素子21の駆動電圧値と射出パワーのそれぞれを測定して求める。
A memory unit 15 is connected to the control unit 14. The memory unit 15 stores measured values of the driving voltage value and the emission power of the semiconductor light emitting element 21.
The method for obtaining the measured value utilizes, for example, that the driving voltage value of the semiconductor light emitting element 21 and the emission power of the semiconductor light emitting element 21 that are measured in advance depend on the driving current.
First, the semiconductor light emitting element 21 is caused to emit light by changing the drive current value stepwise. Then, after the temperature of the semiconductor light emitting element 21 is sufficiently settled, each of the driving voltage value and the emission power of the semiconductor light emitting element 21 is measured and obtained.

次に、光源11から光を射出する場合について説明する。
光源11の半導体発光素子21を発光させるために、半導体発光素子21に駆動電流が供給される。このとき、供給される駆動電流の電流値の変調と同時に、制御目標温度を変調させることにより、温度の静定時間および温度の変動幅を無くす、もしくは減少させる。
制御温度変調の一例として、制御目標温度の値を温度変化の方向と逆の方向に変調させ、時定数に応じた時間で元の一定の温度に戻すことが挙げられる。
すなわち、上記温度制御部12は、上記光源11で少なくとも二値の出力変動を生じさせる場合に、その出力変動に伴う温度変動を抑制する指示を上記温度制御素子23にすることになる。
Next, a case where light is emitted from the light source 11 will be described.
In order to cause the semiconductor light emitting element 21 of the light source 11 to emit light, a driving current is supplied to the semiconductor light emitting element 21. At this time, by modulating the control target temperature simultaneously with the modulation of the current value of the supplied drive current, the temperature stabilization time and the temperature fluctuation range are eliminated or reduced.
As an example of the control temperature modulation, the value of the control target temperature is modulated in the direction opposite to the direction of temperature change, and returned to the original constant temperature in a time corresponding to the time constant.
That is, when the temperature control unit 12 causes at least binary output fluctuations in the light source 11, the temperature control element 23 gives an instruction to suppress temperature fluctuations associated with the output fluctuations.

さらに、半導体発光素子21から射出された光の射出パワーを受光部41で測定し、駆動電圧測定部31で駆動電圧を測定し、駆動電流を段階的に変更して測定した値をメモリ15に格納し、運用時にこの格納された値を参照して計算に用いる。また、上記駆動電圧測定部31では、上記駆動回路13から供給された駆動電力(駆動電圧)を測定する。この駆動電圧測定部31で測定された駆動電圧値は、上記制御部14に伝達され、制御部14からメモリ部15に格納される。また、上記制御部14は、駆動電圧値の変化に見合った温度制御素子23の駆動電圧を引き出し、それを温度制御部12に指示する。そして、温度制御部12から温度制御素子駆動電力を温度制御素子23に供給する。   Further, the light emission power of the light emitted from the semiconductor light emitting element 21 is measured by the light receiving unit 41, the drive voltage is measured by the drive voltage measurement unit 31, and the measured value is obtained in the memory 15 by changing the drive current stepwise. Stored and used for calculation with reference to this stored value during operation. The drive voltage measurement unit 31 measures the drive power (drive voltage) supplied from the drive circuit 13. The drive voltage value measured by the drive voltage measuring unit 31 is transmitted to the control unit 14 and stored in the memory unit 15 from the control unit 14. Further, the control unit 14 extracts the drive voltage of the temperature control element 23 corresponding to the change of the drive voltage value, and instructs the temperature control unit 12 to extract it. Then, temperature control element driving power is supplied from the temperature control unit 12 to the temperature control element 23.

次に、運用前の各パラメータの決定方法を図7〜図9のフローチャートによって説明し、運用時の動作を図10のフローチャートによって説明する。   Next, a method for determining each parameter before operation will be described with reference to the flowcharts of FIGS. 7 to 9, and operations during operation will be described with reference to the flowchart of FIG.

図7は、駆動電流が変調した時の半導体発光素子の温度変動を抑制する方法を示すものであり、運用前の各パラメータ取得のフローチャートである。
図7に示すように、まず、「各パラメータの測定」S7−1で、駆動電流を段階的に変更した際の、半導体発光素子の射出パワー、半導体発光素子を駆動するための駆動電圧等を測定する。
次に、「設定電流値と射出パワーの関係を取得」S7−2で、半導体発光素子21を駆動する設定電流値と半導体発光素子から出力された射出パワーの関係を取得する。
FIG. 7 shows a method for suppressing temperature fluctuations of the semiconductor light emitting device when the drive current is modulated, and is a flowchart of parameter acquisition before operation.
As shown in FIG. 7, first, in “measurement of each parameter” S7-1, the emission power of the semiconductor light emitting element, the driving voltage for driving the semiconductor light emitting element, etc. when the drive current is changed stepwise are shown. taking measurement.
Next, in “obtain relationship between set current value and emission power” S7-2, the relationship between the set current value for driving the semiconductor light emitting element 21 and the emission power output from the semiconductor light emitting element is obtained.

次に、「制御目標温度の変調幅ΔT-setを決定」S7−3で、制御目標温度の変調幅ΔT-setを決定する。
続いて、「制御目標温度の遅延時間Δt-setを決定」S7−4で、制御目標温度の遅延時間Δt-setを決定する。
そして「終了」S7−5にて、上記フローを終了する。
上記手順で、制御目標温度の変調幅ΔT-setと制御目標温度の遅延時間Δt-setが決定される。
Next, in “Determine the modulation width ΔT-set of the control target temperature” S7-3, the modulation width ΔT-set of the control target temperature is determined.
Subsequently, in “determining the delay time Δt-set of the control target temperature” S7-4, the delay time Δt-set of the control target temperature is determined.
Then, in “END” S7-5, the above flow is ended.
By the above procedure, the modulation width ΔT-set of the control target temperature and the delay time Δt-set of the control target temperature are determined.

次に、駆動電流変調時の半導体発光素子の温度変動を抑制する方法における運用前のパラメータの決定方法を、図8のフローチャートによって説明する。
まず、「設定電流値と射出パワーの関係を取得」S8−1で、半導体発光素子21を駆動する設定電流値と半導体発光素子21から出力された射出パワーの関係を取得する。
Next, a method for determining parameters before operation in the method for suppressing temperature fluctuation of the semiconductor light emitting element during drive current modulation will be described with reference to the flowchart of FIG.
First, in “obtain relationship between set current value and emission power” S8-1, the relationship between the set current value for driving the semiconductor light emitting element 21 and the emission power output from the semiconductor light emitting element 21 is acquired.

次に、「電流値を最小値に設定」S8−2で、先に取得した設定電流値を最小値に設定する。   Next, in “set current value to minimum value” S8-2, the previously acquired set current value is set to the minimum value.

次に、「温度静定確認」S8−3で、半導体発光素子を発光させて、その温度が静定しているか否かを判断する。この判断で、温度静定していない場合には、一定時間を置いてから、再度、「温度静定確認」S8−3を行う。   Next, in “temperature stabilization confirmation” S8-3, the semiconductor light emitting element is caused to emit light, and it is determined whether or not the temperature is stabilized. In this determination, if the temperature is not settled, after a certain time, “temperature stabilization confirmation” S8-3 is performed again.

一方、温度静定されている場合には、「射出パワーを測定」S8−4で、半導体発光素子の温度静定時の射出パワーを測定する。   On the other hand, in the case where the temperature is stabilized, in “Measure injection power” S8-4, the emission power at the time of temperature stabilization of the semiconductor light emitting element is measured.

次に、「駆動電圧を測定」S8−5で、半導体発光素子の温度静定時の駆動電圧を測定する。   Next, in “Measure drive voltage” S8-5, the drive voltage when the temperature of the semiconductor light emitting element is stabilized is measured.

次に、「射出パワーと駆動電圧をメモリに記録」S8−6で、先に測定した射出パワーと駆動電圧をメモリ部に記録する。   Next, in “Record injection power and drive voltage in memory” S8-6, the previously measured injection power and drive voltage are recorded in the memory unit.

次に、「射出パワー、駆動電流が上限か」S8−7で、メモリ部に記録させた射出パワーおよび先に設定した駆動電流が上限値か否かを判断する。そして、いずれも上限の場合には、「終了」S8−9によってこのフローを終了する。   In step S8-7, it is determined whether the injection power recorded in the memory unit and the previously set drive current are upper limit values. If both are upper limits, the flow is terminated by “end” S8-9.

一方、上限になっていない場合には、「電流値を増加」S8−8で、駆動電流値を増加させ、上記「温度静定確認」S8−3から、上記フローを繰り返す。   On the other hand, if the upper limit is not reached, the drive current value is increased in “Increase current value” S8-8, and the above flow is repeated from “Confirm temperature stabilization” S8-3.

次に、駆動電流変調時の半導体発光素子の温度変動を抑制する方法における運用前のパラメータの決定方法のうち、制御目標温度の変調幅と遅延時間の決定方法の一例を、図9のフローチャートによって説明する。   Next, an example of a method for determining the modulation width and delay time of the control target temperature among the methods for determining the parameters before operation in the method for suppressing temperature fluctuations of the semiconductor light emitting element during drive current modulation is shown in the flowchart of FIG. explain.

図9に示すように、まず「制御目標温度の変調幅ΔT-setを決定」S9−1で制御目標温度の変調幅ΔT-setを決定する。   As shown in FIG. 9, first, the modulation width ΔT-set of the control target temperature is determined in “determining the modulation width ΔT-set of the control target temperature” S9-1.

次に、「変動させるパワーの幅を決定」S9−2で、半導体発光素子の射出パワーを変動させる幅を決定する。   Next, in “Determine the width of power to be varied” S9-2, the width for varying the emission power of the semiconductor light emitting element is determined.

次に、「制御目標温度の遅延時間Δt-setを決定」S9−3で、制御目標温度の遅延時間Δt-setを決定する。   Next, in “determining the delay time Δt-set of the control target temperature” S9-3, the delay time Δt-set of the control target temperature is determined.

次に、「制御目標温度の変調幅ΔT-setを決定」S9−4で、制御目標温度の変調幅ΔT-setを決定する。   Next, in “determining the modulation width ΔT-set of the control target temperature” S9-4, the modulation width ΔT-set of the control target temperature is determined.

次に、「制御目標温度、基準駆動電流で光源を動作」S9−5で、制御目標温度、基準駆動電流で光源の半導体発光素子を動作をさせる。   Next, in “operation of light source with control target temperature and reference drive current” S9-5, the semiconductor light emitting element of the light source is operated with control target temperature and reference drive current.

次に、「温度静定確認」S9−6で、半導体発光素子を発光させて、その温度が静定しているか否かを判断する。この判断で、温度静定していない場合には、一定時間を置いてから、再度、「温度静定確認」S9−6を行う。   Next, in “temperature stabilization confirmation” S9-6, the semiconductor light emitting element is caused to emit light, and it is determined whether or not the temperature is stabilized. If it is determined that the temperature is not settled, after a predetermined time, “temperature stabilization confirmation” S9-6 is performed again.

一方、温度静定されている場合には、「駆動電流を変調し、同時に目標設定温度を変調分(ΔT-set)、遅延時間(Δt-set)にして光源を動作」S9−7で、駆動電流を変調し、それと同時に制御目標温度を変調分(ΔT-set)および遅延時間(Δt-set)にして光源の半導体発光素子を動作させる。   On the other hand, if the temperature is statically set, “modulate the drive current and simultaneously operate the light source with the target set temperature as the modulation amount (ΔT-set) and the delay time (Δt-set)” in S9-7. The drive current is modulated, and at the same time, the control target temperature is set to the modulation amount (ΔT-set) and the delay time (Δt-set) to operate the semiconductor light emitting element of the light source.

次に、「静定までの温度と時間を測定」S9−8で、半導体発光素子の温度が静定するまでの温度と時間を測定する。   Next, in “Measure temperature and time until settling” S9-8, the temperature and time until the temperature of the semiconductor light emitting element is settled are measured.

次に、「ΔT-setの範囲が充分か」S9−9で、ΔT-setの範囲が充分か否かを判断する。   Next, “is the range of ΔT-set sufficient?” In S9-9, it is determined whether the range of ΔT-set is sufficient.

この判断で、ΔT-setの範囲が充分でない場合には、「ΔT-setを変更」S9−10を行い、再度、「制御目標温度、基準駆動電流で光源を動作」S9−5以下を行う。   If it is determined that the range of ΔT-set is not sufficient, “change ΔT-set” S9-10 is performed, and “operate the light source at the control target temperature and reference drive current” S9-5 and the following are performed again. .

上記判断で、ΔT-setの範囲が充分である場合には、「光源の温度変動が最も小さい変調分をこのパワー変動時の最適値とし、メモリ部に記憶」S9−11で、光源(半導体発光素子)の温度変動が最も小さい変調分を、半導体発光素子の射出パワー変動時の最適値とし、メモリ部に記憶する。   In the above judgment, if the range of ΔT-set is sufficient, “the modulation amount with the smallest temperature variation of the light source is set as the optimum value at the time of the power variation and stored in the memory unit” S9-11, the light source (semiconductor The modulation component with the smallest temperature variation of the light emitting element is stored in the memory unit as the optimum value when the emission power of the semiconductor light emitting element varies.

次に、「変動パワーの幅が充分か」S9−12で、半導体発光素子の射出パワー変動幅の範囲が充分か否かを判断する。   Next, it is determined whether or not the range of the emission power fluctuation range of the semiconductor light emitting element is sufficient in “Is the fluctuation power width sufficient?” S9-12.

上記「変動パワーの幅が充分か」S9−12で、充分である場合には、「終了」S9−14によってこのフローを終了する。   If the “variable power width is sufficient” S9-12, the flow is terminated by “end” S9-14.

上記「変動パワーの幅が充分か」S9−12で、変動パワーの幅が充分でない場合には、「変動パワー幅を変更」S9−13で変動パワー幅を変更して、再度、「制御目標温度の遅延時間Δt-setを決定」S9−3以下を行う。   If the width of the fluctuation power is not enough in S9-12, the fluctuation power width is changed in S9-13, and the control target is set again. “Determine temperature delay time Δt-set”.

次に、駆動電流変調時の半導体発光素子の温度変動を抑制する方法における運用前のパラメータの決定方法のうち、制御目標温度の変調幅と遅延時間の決定方法の一例を、図10のフローチャートによって説明する。   Next, an example of a method for determining the modulation width and delay time of the control target temperature among the methods for determining the parameters before operation in the method for suppressing temperature fluctuations of the semiconductor light emitting element during drive current modulation is shown in the flowchart of FIG. explain.

図10に示すように、まず「制御目標温度の遅延時間Δt-setを決定」S10−1で制御目標温度の遅延時間Δt-setを決定を決定する。   As shown in FIG. 10, first, “determination of control target temperature delay time Δt-set” is determined in S10-1 to determine the control target temperature delay time Δt-set.

次に、「変動させるパワーの幅を決定」S10−2で、半導体発光素子の射出パワーを変動させる幅を決定する。   Next, in “Determine the width of power to be varied” S10-2, the width for varying the emission power of the semiconductor light emitting element is determined.

次に、「制御目標温度の変調幅ΔT-setを決定」S10−3で、制御目標温度の変調幅ΔT-setを決定する。   Next, in “determining the modulation width ΔT-set of the control target temperature” S10-3, the modulation width ΔT-set of the control target temperature is determined.

次に、「制御目標温度の遅延時間Δt-setを決定」S10−4で、制御目標温度の遅延時間Δt-setを決定する。   Next, in “determining the delay time Δt-set of the control target temperature” S10-4, the delay time Δt-set of the control target temperature is determined.

次に、「制御目標温度、基準駆動電流で光源を動作」S10−5で、制御目標温度、基準駆動電流で光源の半導体発光素子を動作をさせる。   Next, in “operating light source with control target temperature and reference drive current” S10-5, the semiconductor light emitting element of the light source is operated with control target temperature and reference drive current.

次に、「温度静定確認」S10−6で、半導体発光素子を発光させて、その温度が静定しているか否かを判断する。この判断で、温度静定していない場合には、一定時間を置いてから、再度、「温度静定確認」S10−6を行う。   Next, in “temperature stabilization confirmation” S10-6, the semiconductor light emitting element is caused to emit light, and it is determined whether or not the temperature is stabilized. In this determination, when the temperature is not settled, after a predetermined time, the “temperature stabilization confirmation” S10-6 is performed again.

一方、温度静定されている場合には、「駆動電流を変調し、同時に目標設定温度を変調分(ΔT-set)、遅延時間(Δt-set)にして光源を動作」S10−7で、駆動電流を変調し、それと同時に制御目標温度を変調分(ΔT-set)および遅延時間(Δt-set)にして光源の半導体発光素子を動作させる。   On the other hand, if the temperature is statically set, “modulate the drive current and simultaneously operate the light source with the target set temperature as the modulation amount (ΔT-set) and the delay time (Δt-set)” in S10-7, The drive current is modulated, and at the same time, the control target temperature is set to the modulation amount (ΔT-set) and the delay time (Δt-set) to operate the semiconductor light emitting element of the light source.

次に、「静定までの温度と時間を測定」S10−8で、半導体発光素子の温度が静定するまでの温度と時間を測定する。   Next, in “Measure temperature and time until settling” S10-8, the temperature and time until the temperature of the semiconductor light emitting element settles are measured.

次に、「Δt-setの範囲が充分か」S10−9で、Δt-setの範囲が充分か否かを判断する。   Next, “is the range of Δt-set sufficient?” In S10-9, it is determined whether the range of Δt-set is sufficient.

この判断で、Δt-setの範囲が充分でない場合には、「Δt-setを変更」S10−10を行い、再度、「制御目標温度、基準駆動電流で光源を動作」S10−5以下を行う。   In this determination, if the range of Δt-set is not sufficient, “change Δt-set” S10-10 is performed, and “operate the light source at the control target temperature and the reference drive current” S10-5 and the following are performed again. .

上記判断で、Δt-setの範囲が充分である場合には、「光源の静定時間が最も短い遅延時間をこのパワー変動時の最適値をとし、メモリに記憶」S10−11で、光源(半導体発光素子)の静定時間が最も短い変調分を、半導体発光素子の射出パワー変動時の最適値をとし、メモリ部に記憶する。   In the above judgment, if the range of Δt-set is sufficient, “store the delay time with the shortest settling time of the light source as the optimum value at the time of power fluctuation and store it in the memory” S10-11, the light source ( The modulation amount with the shortest settling time of the semiconductor light emitting element) is stored in the memory unit as the optimum value when the emission power of the semiconductor light emitting element varies.

次に、「変動パワーの幅が充分か」S10−12で、半導体発光素子の射出パワー変動幅の範囲が充分か否かを判断する。   Next, it is determined whether or not the range of the emission power fluctuation range of the semiconductor light emitting element is sufficient in “Is the fluctuation power width sufficient?” S10-12.

上記「変動パワーの幅が充分か」S10−12で、充分である場合には、「終了」S10−14によってこのフローを終了する。   If the “variable power width is sufficient” S10-12, the flow is terminated by “end” S10-14.

上記「変動パワーの幅が充分か」S10−12で、変動パワーの幅が充分でない場合には、「変動パワー幅を変更」S10−13で変動パワー幅を変更して、再度、「制御目標温度の変調幅ΔT-setを決定」S10−3以下を行う。   If the width of the fluctuation power is not sufficient in the above “variable power width is enough” S10-12, the fluctuation power width is changed in “change the fluctuation power width” S10-13, and again “control target”. The temperature modulation width ΔT-set is determined.

次に、図11によって、運用時の動作を説明する。   Next, operation during operation will be described with reference to FIG.

図11に示すように、「運用時」S11−1では、「規定パワー、基準温度で光源が駆動」S11−2において、光源の半導体発光素子は、規定の射出パワーでかつ基準温度で駆動している。   As shown in FIG. 11, in “in operation” S11-1, “the light source is driven at the specified power and reference temperature” in S11-2, the semiconductor light emitting element of the light source is driven at the specified emission power and the reference temperature. ing.

次に、「パワー変動値指示」S11−3で、外部入力によってパワー変動値を指示する。   Next, in “power fluctuation value instruction” S11-3, a power fluctuation value is instructed by an external input.

この状態で、「メモリ部から現在の射出パワー(Pout1)での、駆動電流(Iop1)、駆動電圧(Vop1)を参照」S11−4で、メモリ部から変更後の射出パワー(Pout1)における駆動電流(Iop1)、駆動電圧(Vop1)を参照する。   In this state, “refer to the drive current (Iop1) and drive voltage (Vop1) at the current injection power (Pout1) from the memory unit”, and drive at the injection power (Pout1) after the change from the memory unit in S11-4. Reference is made to the current (Iop1) and the drive voltage (Vop1).

次に、「メモリ部から変更後の射出パワー(Pout2)での、駆動電流(Iop2)、駆動電圧(Vop2)を参照」S11−5で、メモリ部から変更後の射出パワー(Pout2)における駆動電流(Iop2)、駆動電圧(Vop2)を参照する。   Next, “refer to the drive current (Iop2) and drive voltage (Vop2) at the changed injection power (Pout2) from the memory unit”, and drive at the changed injection power (Pout2) from the memory unit at S11-5. Reference is made to the current (Iop2) and the drive voltage (Vop2).

次に、「余剰パワーの計算」S11−6で、余剰パワーを計算する。例えば、下記(2)式によって計算される。   Next, surplus power is calculated in “calculation of surplus power” S11-6. For example, it is calculated by the following equation (2).

P=[電流値変更後の発生パワー]−[電流値変更前の発生パワー]
=(Vop2×Iop2−Pout2)−(Vop1×Iop1−Pout1)…(2)
P = [Generated power after changing current value]-[Generated power before changing current value]
= (Vop2 * Iop2-Pout2)-(Vop1 * Iop1-Pout1) (2)

ここで、Vop1は変更前の駆動電圧、Iop1は変更前の駆動電流、Pout1は変更前の射出パワー、Vop2は変更後の駆動電圧、Iop2は変更後の駆動電流、Pout2は変更後の射出パワーを表す。   Here, Vop1 is the drive voltage before change, Iop1 is the drive current before change, Pout1 is the injection power before change, Vop2 is the drive voltage after change, Iop2 is the drive current after change, and Pout2 is the injection power after change. Represents.

次に、「メモリ部から余剰パワーPに応じた変調温度幅ΔT-set、遅延時間Δt-setを参照」S11−7で、メモリ部から余剰パワーPに応じた制御目標温度の変調幅ΔT-set、遅延時間Δt-setを参照する。   Next, in “refer to the modulation temperature width ΔT-set and delay time Δt-set according to the surplus power P from the memory unit” S11-7, the modulation width ΔT− of the control target temperature according to the surplus power P from the memory unit. Refer to set, delay time Δt-set.

次に、「駆動電流を変更すると共に、目標温度を遅延時間分、変調温度幅だけ変調」S11−8で、駆動電流を変更すると共に、制御目標温度を遅延時間Δt-set分、制御目標温度の変調幅ΔT-setだけ変調する。   Next, “change the drive current and modulate the target temperature by the delay time and by the modulation temperature width” in S11-8, change the drive current and set the control target temperature by the delay time Δt-set and the control target temperature. Is modulated by the modulation width ΔT-set.

そして、上記S11−2からS11−8を、半導体発光素子が温度静定しているように、繰り返し行う。   Then, S11-2 to S11-8 are repeated so that the temperature of the semiconductor light emitting element is stabilized.

次に、温度変調時の過剰な温度および波長変動を抑制する方法について説明する。
また、この方法は、制御対象の温度を変更する際にも応用可能である。
Next, a method for suppressing excessive temperature and wavelength fluctuation during temperature modulation will be described.
This method can also be applied when changing the temperature of the controlled object.

まず、半導体レーザ素子の温度制御について説明する。
温度の時定数が大きい制御系において、制御目標温度を変更しても、温度の追随には限界があり、静定時間が長く、変動も大きい。しかしながら、変化後の温度を考慮した値を制御目標温度に変えることにより、静定時間、温度変動共に小さくすることが可能になる。
First, temperature control of the semiconductor laser element will be described.
In a control system with a large temperature time constant, even if the control target temperature is changed, there is a limit to the temperature tracking, the settling time is long, and the fluctuation is large. However, by changing the value considering the changed temperature to the control target temperature, both the settling time and the temperature fluctuation can be reduced.

例えば、半導体発光素子の通常の温度挙動を図12に示す。また、上記処理を行った場合の半導体発光素子の温度挙動を図13に示す。   For example, the normal temperature behavior of a semiconductor light emitting device is shown in FIG. Further, FIG. 13 shows the temperature behavior of the semiconductor light emitting element when the above treatment is performed.

図12に示すように、温度の時定数が大きい制御系において、駆動電流が一定で、制御目標温度を変更しても、温度の追随には限界がある場合、半導体発光素子の温度が一定になる時間がかかり、また温度変動幅も大きくなる。このように、半導体発光素子21の温度が一定になる時間が長いことから、半導体発光素子21の発振波長の変動は大きくなる。   As shown in FIG. 12, in a control system with a large temperature time constant, if the drive current is constant and there is a limit to follow the temperature even if the control target temperature is changed, the temperature of the semiconductor light emitting element is kept constant. It takes a long time and the temperature fluctuation range becomes large. As described above, since the time during which the temperature of the semiconductor light emitting element 21 is constant is long, the fluctuation of the oscillation wavelength of the semiconductor light emitting element 21 increases.

一方、図13に示すように、温度の時定数が大きい制御系において、駆動電流が一定で、制御目標温度を変調させた場合、半導体発光素子の温度が一定になる時間が短くなり、また温度変動幅も小さくなる。このように、半導体発光素子21の温度が一定になる時間が短く、温度変動幅も小さいことから、半導体発光素子21の発振波長の変動は、ほとんど起こらなくなる、もしくは大幅に低減される。   On the other hand, as shown in FIG. 13, in a control system having a large temperature time constant, when the drive current is constant and the control target temperature is modulated, the time during which the temperature of the semiconductor light emitting element is constant is shortened. The fluctuation range is also reduced. As described above, since the time during which the temperature of the semiconductor light emitting element 21 is constant is short and the temperature fluctuation range is small, the fluctuation of the oscillation wavelength of the semiconductor light emitting element 21 hardly occurs or is greatly reduced.

制御目標温度の変調幅ΔT-set、元の制御目標温度に戻すまでの遅延時間Δt-setは、温度変更前後のパワーの差分に比例して求めることができる。余剰パワーPは下記(3)式になる。   The modulation width ΔT-set of the control target temperature and the delay time Δt-set until returning to the original control target temperature can be obtained in proportion to the power difference before and after the temperature change. The surplus power P is expressed by the following equation (3).

P=[温度変更後の発生パワー]−[温度変更前の発生パワー]
=(Vop2×Iop2−Pout2)−(Vop1×Iop1−Pout1)…(3)
P = [Generated power after temperature change]-[Generated power before temperature change]
= (Vop2 * Iop2-Pout2)-(Vop1 * Iop1-Pout1) (3)

ここで、Vop1は変更前の駆動電圧、Iop1は変更前の駆動電流、Pout1は変更前の射出パワー、Vop2は変更後の駆動電圧、Iop2は変更後の駆動電流、Pout2は変更後の射出パワーを表す。   Here, Vop1 is the drive voltage before change, Iop1 is the drive current before change, Pout1 is the injection power before change, Vop2 is the drive voltage after change, Iop2 is the drive current after change, and Pout2 is the injection power after change. Represents.

上記説明したように、半導体発光素子21の温度と射出パワーは、温度に依存する。このため、運用前に、駆動電流値を段階ごとに変えながら、温度が十分静定した後にそれぞれ測定し、メモリに入れて置くことで、実際の運用時に参照して余剰パワーPを計算し、ΔT-set、Δt-setを求めることが可能になる。   As described above, the temperature and emission power of the semiconductor light emitting element 21 depend on the temperature. Therefore, before operation, while changing the drive current value for each stage, each measured after the temperature is sufficiently settled, put in the memory, calculate the surplus power P with reference to the actual operation, ΔT-set and Δt-set can be obtained.

また、上記処理を可能にする構成は、前述の図6に示した構成と同じであり、運用前に受光部41を用いて、各温度の射出パワーをメモリ部15に蓄えておき、実際の運用時に参照する。
運用前の各パラメータの決定方法を図14に、運用時の動作説明を図15に示す。
Further, the configuration enabling the above processing is the same as the configuration shown in FIG. 6 described above. Before the operation, the light receiving unit 41 is used to store the injection power at each temperature in the memory unit 15 and the actual processing. Reference during operation.
FIG. 14 shows a method for determining each parameter before operation, and FIG. 15 shows an operation description during operation.

図14は、制御目標温度が変調した時の半導体発光素子21の温度変動を抑制する方法を示すものであり、運用前の各パラメータ取得のフローチャートである。
図14に示すように、まず、「各パラメータの測定」S14−1で、制御目標温度を段階的に変更した際の、半導体発光素子21の射出パワー、半導体発光素子21の温度等を測定する。
次に、「設定温度と射出パワーの関係を取得」S14−2で、半導体発光素子21を駆動する際の設定温度と半導体発光素子21から出力された射出パワーの関係を取得する。
FIG. 14 shows a method for suppressing temperature fluctuations of the semiconductor light emitting element 21 when the control target temperature is modulated, and is a flowchart for acquiring each parameter before operation.
As shown in FIG. 14, first, in “measurement of each parameter” S <b> 14-1, the emission power of the semiconductor light emitting element 21, the temperature of the semiconductor light emitting element 21, etc. when the control target temperature is changed stepwise are measured. .
Next, in “obtain relationship between set temperature and emission power” S14-2, the relationship between the set temperature when driving the semiconductor light emitting element 21 and the emission power output from the semiconductor light emitting element 21 is acquired.

次に、「制御目標温度の変調幅ΔT-setを決定」S14−3で、制御目標温度の変調幅ΔT-setを決定する。
続いて、「制御目標温度の遅延時間Δt-setを決定」S14−4で、制御目標温度の遅延時間Δt-setを決定する。
そして「終了」S14−5にて、上記フローを終了する。
上記手順で、制御目標温度の変調幅ΔT-setと制御目標温度の遅延時間Δt-setが決定される。
Next, in “determining the modulation width ΔT-set of the control target temperature” S14-3, the modulation width ΔT-set of the control target temperature is determined.
Subsequently, in “Determine delay time Δt-set of control target temperature” S14-4, the delay time Δt-set of control target temperature is determined.
Then, in “END” S14-5, the above flow is ended.
By the above procedure, the modulation width ΔT-set of the control target temperature and the delay time Δt-set of the control target temperature are determined.

次に、設定温度の変調時の半導体発光素子の温度変動を抑制する方法における運用前のパラメータの決定方法を、図15のフローチャートによって説明する。
まず、「設定温度と射出パワーの関係を取得」S15−1で、半導体発光素子を駆動する際の設定温度と半導体発光素子から出力された射出パワーの関係を取得する。
Next, a method for determining parameters before operation in the method for suppressing temperature fluctuations of the semiconductor light emitting element during modulation of the set temperature will be described with reference to the flowchart of FIG.
First, in “obtain relationship between set temperature and injection power” S15-1, the relationship between the set temperature when driving the semiconductor light emitting element and the injection power output from the semiconductor light emitting element is acquired.

次に、「設定温度を基準温度に設定」S15−2で、先に取得した設定温度を基準温度に設定する。   Next, in “Set temperature as reference temperature” S15-2, the previously acquired set temperature is set as the reference temperature.

次に、「温度静定確認」S15−3で、半導体発光素子を発光させて、その温度が静定しているか否かを判断する。この判断で、温度静定していない場合には、一定時間を置いてから、再度、「温度静定確認」S15−3を行う。   Next, in “temperature stabilization confirmation” S15-3, the semiconductor light emitting element is caused to emit light, and it is determined whether or not the temperature is stabilized. In this determination, when the temperature is not settled, after a certain period of time, “temperature stabilization confirmation” S15-3 is performed again.

一方、温度静定されている場合には、「射出パワーを測定」S15−4で、半導体発光素子の温度静定時の射出パワーを測定する。   On the other hand, in the case where the temperature is stabilized, in “Measure injection power” S15-4, the emission power at the time of temperature stabilization of the semiconductor light emitting element is measured.

次に、「駆動電圧を測定」S15−5で、半導体発光素子の温度静定時の駆動電圧を測定する。   Next, in “Measure drive voltage” S15-5, the drive voltage when the temperature of the semiconductor light emitting element is stabilized is measured.

次に、「射出パワーと駆動電圧をメモリに記録」S15−6で、先に測定した射出パワーと駆動電圧をメモリ部に記録する。   Next, in “record injection power and drive voltage in memory” S15-6, the previously measured injection power and drive voltage are recorded in the memory unit.

次に、「設定温度の全ての範囲を把握できたか」S15−7で、設定温度の全ての範囲を把握できたか否かを判断する。そして、いずれも把握できている場合には、「終了」S15−9によってこのフローを終了する。   Next, it is determined whether or not the entire range of the set temperature has been grasped in “Successfully grasped the entire range of the set temperature” S15-7. If both of them are grasped, this flow is ended by “END” S15-9.

一方、把握できていない場合には、「設定温度を変更」S15−8で、設定温度を変更し、再び、上記「温度静定確認」S15−3から以下フローを繰り返す。   On the other hand, if it is not grasped, the set temperature is changed in “change set temperature” S15-8, and the following flow is repeated again from the “confirm temperature confirmation” S15-3.

次に、制御目標温度変調時の半導体発光素子の温度変動を抑制する方法における運用前のパラメータの決定方法のうち、設定温度と射出パワーの関係の決定方法の一例を、図16のフローチャートによって説明する。   Next, an example of a method for determining the relationship between the set temperature and the injection power among the methods for determining the parameters before operation in the method for suppressing temperature fluctuation of the semiconductor light emitting element during the control target temperature modulation will be described with reference to the flowchart of FIG. To do.

図16に示すように、まず「目標温度の変調幅ΔT-setを決定」S16−1で制御目標温度の変調幅ΔT-setを決定する。   As shown in FIG. 16, first, in “Determine target temperature modulation width ΔT-set” S16-1, the control target temperature modulation width ΔT-set is determined.

次に、「変動させる温度の幅を決定」S16−2で、制御目標温度を変動させる幅を決定する。   Next, in “Determine the temperature range to be varied” S16-2, the width for varying the control target temperature is determined.

次に、「遅延時間Δt-setを仮定」S16−3で、制御目標温度の遅延時間Δt-setを仮定する。   Next, in “Assuming delay time Δt-set” S16-3, the delay time Δt-set of the control target temperature is assumed.

次に、「目標温度の過剰変調幅ΔT-setを決定」S16−4で、制御目標温度の過剰変調幅ΔT-setを決定する。   Next, in “determining the target temperature overmodulation width ΔT-set” S16-4, the control target temperature overmodulation width ΔT-set is determined.

次に、「目標温度、基準駆動電流で光源を動作」S16−5で、制御目標温度、基準駆動電流で光源の半導体発光素子を動作をさせる。   Next, in “activate light source with target temperature and reference drive current” S16-5, the semiconductor light emitting element of the light source is operated with the control target temperature and reference drive current.

次に、「温度静定確認」S16−6で、半導体発光素子を発光させて、その温度が静定しているか否かを判断する。この判断で、温度静定していない場合には、一定時間を置いてから、再度、「温度静定確認」S16−6を行う。   Next, in “temperature stabilization confirmation” S16-6, the semiconductor light emitting element is caused to emit light, and it is determined whether or not the temperature is stabilized. In this determination, when the temperature is not settled, after a certain period of time, “temperature stabilization confirmation” S16-6 is performed again.

一方、温度静定されている場合には、「目標温度に過剰変調分ΔT-setを加えて変調し、遅延時間(Δt-set)で光源を動作」S16−7で、制御目標温度に過剰変調分ΔT-setを加えて変調し、遅延時間(Δt-set)で光源の半導体発光素子を動作させる。   On the other hand, in the case where the temperature is statically set, “the target temperature is modulated by adding an excess modulation amount ΔT-set and the light source is operated with a delay time (Δt-set)”. In S16-7, the control target temperature is excessively exceeded. Modulation is performed by adding a modulation amount ΔT-set, and the semiconductor light emitting element of the light source is operated with a delay time (Δt-set).

次に、「静定までの温度と時間を測定」S16−8で、半導体発光素子の温度が静定するまでの温度と時間を測定する。   Next, in “Measure temperature and time until settling” S16-8, the temperature and time until the temperature of the semiconductor light emitting element settles are measured.

次に、「ΔT-setの範囲が充分か」S16−9で、ΔT-setの範囲が充分か否かを判断する。   Next, “is the range of ΔT-set sufficient?” In S16-9, it is determined whether the range of ΔT-set is sufficient.

この判断で、ΔT-setの範囲が充分でない場合には、「ΔT-setを変更」S16−10を行い、再度、「目標温度、基準電流で光源を動作」S16−5以下を行う。   If it is determined that the range of ΔT-set is not sufficient, “change ΔT-set” S16-10 is performed, and “operate the light source at the target temperature and reference current” S16-5 and the subsequent steps are performed again.

上記判断で、ΔT-setの範囲が充分である場合には、「光源の温度変動が最も小さい変調分をこのパワー変動時の最適値とし、メモリに記憶」S16−11で、光源(半導体発光素子)の温度変動が最も小さい変調分を、半導体発光素子の射出パワー変動時の最適値とし、メモリ部に記憶する。   In the above determination, if the range of ΔT-set is sufficient, “the modulation amount with the smallest temperature variation of the light source is set as the optimum value at the time of this power variation and stored in the memory” S16-11, the light source (semiconductor light emission) The modulation component with the smallest temperature variation of the element) is stored in the memory unit as the optimum value when the emission power of the semiconductor light emitting element varies.

次に、「温度変動範囲が充分か」S16−12で、半導体発光素子の温度変動範囲が充分か否かを判断する。   Next, it is determined whether or not the temperature variation range of the semiconductor light emitting element is sufficient in “Is the temperature variation range sufficient” S16-12.

上記「温度変動範囲が充分か」S16−12で、温度変動範囲が充分である場合には、「終了」S16−14によってこのフローを終了する。   If the “temperature variation range is sufficient” S16-12 and the temperature variation range is sufficient, the flow is terminated by “end” S16-14.

上記「温度変動範囲が充分か」S16−12で、温度変動範囲が充分でない場合には、「温度変動範囲を変更」S16−13で温度変動範囲を変更して、再度、「遅延時間Δt-setを仮定」S16−3以下を行う。   If the temperature fluctuation range is not sufficient in the above “Saturation fluctuation range is sufficient” S16-12, the temperature fluctuation range is changed in “Change temperature fluctuation range” S16-13, and again “delay time Δt− Assumes set "S16-3 and subsequent steps.

次に、制御目標温度変調時の半導体発光素子の温度変動を抑制する方法における運用前のパラメータの決定方法のうち、設定温度と射出パワーの決定方法の一例を、図17のフローチャートによって説明する。   Next, among the parameter determination methods before operation in the method for suppressing temperature fluctuation of the semiconductor light emitting element during the control target temperature modulation, an example of a method for determining the set temperature and the injection power will be described with reference to the flowchart of FIG.

図17に示すように、まず「目標温度の遅延時間Δt-setを決定」S17−1で制御目標温度の遅延時間Δt-setを決定を決定する。   As shown in FIG. 17, first, “determination of target temperature delay time Δt-set” is determined in S17-1 to determine the control target temperature delay time Δt-set.

次に、「変動させるパワーの幅を決定」S17−2で、半導体発光素子の射出パワーを変動させる幅を決定する。   Next, in “Determine the width of power to be varied” S17-2, the width for varying the emission power of the semiconductor light emitting element is determined.

次に、「目標温度の過剰変調幅ΔT-setを固定」S17−3で、制御目標温度の過剰変調幅ΔT-setを固定する。   Next, in “Fix target temperature overmodulation width ΔT-set” S17-3, the control target temperature overmodulation width ΔT-set is fixed.

次に、「遅延時間Δt-setを仮定」S17−4で、制御目標温度の遅延時間Δt-setを仮定する。   Next, in “Assuming delay time Δt-set” S17-4, the delay time Δt-set of the control target temperature is assumed.

次に、「制御目標温度、基準駆動電流で光源を動作」S10−5で、制御目標温度、基準駆動電流で光源の半導体発光素子を動作をさせる。   Next, in “operating light source with control target temperature and reference drive current” S10-5, the semiconductor light emitting element of the light source is operated with control target temperature and reference drive current.

次に、「温度静定確認」S17−6で、半導体発光素子を発光させて、その温度が静定しているか否かを判断する。この判断で、温度静定していない場合には、一定時間を置いてから、再度、「温度静定確認」S17−6を行う。   Next, in “temperature stabilization confirmation” S17-6, the semiconductor light emitting element is caused to emit light, and it is determined whether or not the temperature is stabilized. In this determination, when the temperature is not settled, after a predetermined time, the “temperature stabilization confirmation” S17-6 is performed again.

一方、温度静定されている場合には、「目標温度に過剰変調分(ΔT-set)を加えて変調し、遅延時間(Δt-set)で光源を動作」S17−7で、制御目標温度に過剰変調分(ΔT-set)を加えて変調し、遅延時間(Δt-set)で光源の半導体発光素子を動作させる。   On the other hand, in the case where the temperature is settled, “the target temperature is modulated by adding an overmodulation component (ΔT-set), and the light source is operated with a delay time (Δt-set)”. Is modulated by adding an excess modulation component (ΔT-set) to operate the semiconductor light emitting element of the light source with a delay time (Δt-set).

次に、「静定までの温度と時間を測定」S17−8で、半導体発光素子の温度が静定するまでの温度と時間を測定する。   Next, in “Measure temperature and time until settling” S17-8, the temperature and time until the temperature of the semiconductor light emitting element is settled are measured.

次に、「Δt-setの範囲が充分か」S17−9で、Δt-setの範囲が充分か否かを判断する。   Next, “whether the range of Δt-set is sufficient” is determined in S17-9 to determine whether the range of Δt-set is sufficient.

この判断で、Δt-setの範囲が充分でない場合には、「Δt-setを変更」S17−10を行い、再度、「目標温度、基準駆動電流で光源を動作」S17−5以下を行う。   If it is determined by this determination that the range of Δt-set is not sufficient, “change Δt-set” S17-10 is performed, and “operate the light source at the target temperature and reference drive current” S17-5 and subsequent steps are performed again.

上記判断で、Δt-setの範囲が充分である場合には、「光源の温度変動が最も小さい変調分をこのパワー変動時の最適値とし、メモリに記憶」S17−11で、光源(半導体発光素子)の温度変動が最も小さい変調分を、半導体発光素子の射出パワー変動時の最適値とし、メモリ部に記憶する。   In the above judgment, if the range of Δt-set is sufficient, “the modulation amount with the smallest temperature variation of the light source is set as the optimum value at the time of this power variation and stored in the memory” S17-11, the light source (semiconductor light emission The modulation component with the smallest temperature variation of the element) is stored in the memory unit as the optimum value when the emission power of the semiconductor light emitting element varies.

次に、「変動パワーの幅が充分か」S17−12で、半導体発光素子の射出パワー変動幅の範囲が充分か否かを判断する。   Next, it is determined whether or not the range of the emission power fluctuation range of the semiconductor light emitting device is sufficient in “Is the fluctuation power width sufficient?” S17-12.

上記「変動パワーの幅が充分か」S17−12で、充分である場合には、「終了」S17−14によってこのフローを終了する。   If the “variable power width is sufficient” S17-12, the flow is terminated by “end” S17-14.

上記「変動パワーの幅が充分か」S17−12で、変動パワーの幅が充分でない場合には、「変動パワー幅を変更」S17−13で変動パワー幅を変更して、再度、「目標温度の過剰変調幅ΔT-setを固定」S17−3以下を行う。   If the width of the fluctuation power is not enough in S17-12, the fluctuation power width is changed in "Change the fluctuation power width" S17-13, and again "Target temperature" The over-modulation width ΔT-set is fixed ”at S17-3 and thereafter.

次に、図18によって、運用時の動作を説明する。   Next, operation during operation will be described with reference to FIG.

図18に示すように、「運用時」S18−1では、「規定パワー、基準温度で光源が駆動」S18−2において、光源の半導体発光素子は、規定の射出パワーでかつ基準温度で駆動している。   As shown in FIG. 18, in “in operation” S18-1, “the light source is driven at the specified power and reference temperature” in S18-2, the semiconductor light emitting element of the light source is driven at the specified emission power and the reference temperature. ing.

次に、「温度変動値指示」S18−3で、外部入力によって温度変動値を指示する。   Next, in “temperature fluctuation value instruction” S18-3, a temperature fluctuation value is instructed by an external input.

この状態で、「メモリ部から現在の射出パワー(Pout1)での、駆動電流(Iop1)、駆動電圧(Vop1)を参照」S18−4で、メモリ部から変更後の射出パワー(Pout1)における駆動電流(Iop1)、駆動電圧(Vop1)を参照する。   In this state, “refer to the drive current (Iop1) and drive voltage (Vop1) at the current injection power (Pout1) from the memory unit”, and drive at the injection power (Pout1) after the change from the memory unit in S18-4. Reference is made to the current (Iop1) and the drive voltage (Vop1).

次に、「メモリ部から変更後の射出パワー(Pout2)での、駆動電流(Iop2)、駆動電圧(Vop2)を参照」S18−5で、メモリ部から変更後の射出パワー(Pout2)における駆動電流(Iop2)、駆動電圧(Vop2)を参照する。   Next, “refer to the drive current (Iop2) and drive voltage (Vop2) at the changed injection power (Pout2) from the memory unit”, and drive at the changed injection power (Pout2) from the memory unit at S18-5. Reference is made to the current (Iop2) and the drive voltage (Vop2).

次に、「余剰パワーの計算」S18−6で、余剰パワーを計算する。例えば、下記(4)式によって計算される。   Next, surplus power is calculated in “calculation of surplus power” S18-6. For example, it is calculated by the following equation (4).

P=[電流値変更後の発生パワー]−[電流値変更前の発生パワー]
=(Vop2×Iop2−Pout2)−(Vop1×Iop1−Pout1)…(4)
P = [Generated power after changing current value]-[Generated power before changing current value]
= (Vop2 * Iop2-Pout2)-(Vop1 * Iop1-Pout1) (4)

ここで、Vop1は変更前の駆動電圧、Iop1は変更前の駆動電流、Pout1は変更前の射出パワー、Vop2は変更後の駆動電圧、Iop2は変更後の駆動電流、Pout2は変更後の射出パワーを表す。   Here, Vop1 is the drive voltage before change, Iop1 is the drive current before change, Pout1 is the injection power before change, Vop2 is the drive voltage after change, Iop2 is the drive current after change, and Pout2 is the injection power after change. Represents.

次に、「メモリ部から余剰パワーPに応じた変調温度幅ΔT-set、遅延時間Δt-setを参照」S18−7で、メモリ部から余剰パワーPに応じた制御目標温度の変調幅ΔT-set、遅延時間Δt-setを参照する。   Next, “refer to the modulation temperature width ΔT-set and delay time Δt-set according to the surplus power P from the memory unit” in S18-7, the modulation width ΔT− of the control target temperature according to the surplus power P from the memory unit. Refer to set, delay time Δt-set.

次に、「目標温度に過剰変調分を加えた目標温度に、目標温度の遅延時間分だけ変調」S18−8で、制御目標温度に過剰変調分を加えた制御目標温度に、制御目標温度の遅延時間分だけ変調する。   Next, “modulate the target temperature obtained by adding the overmodulation amount to the target temperature by the delay time of the target temperature” in S18-8, the control target temperature is added to the control target temperature obtained by adding the overmodulation amount to the control target temperature. Modulate by the delay time.

そして、上記S18−2からS18−8を、半導体発光素子が温度静定しているように、繰り返し行う。   Then, S18-2 to S18-8 are repeated so that the temperature of the semiconductor light emitting element is stabilized.

次に、温度変調時の過剰な温度および波長変動を抑制する方法について説明する。
また、この方法は、制御対象の温度を変更する際にも応用可能である。
Next, a method for suppressing excessive temperature and wavelength fluctuation during temperature modulation will be described.
This method can also be applied when changing the temperature of the controlled object.

まず、半導体レーザ素子の温度制御について説明する。
温度の時定数が大きい制御系において、制御目標温度を変更しても、温度の追随には限界があり、静定時間が長く、変動も大きい。しかしながら、変化後の温度を考慮した値を制御目標温度に変えることにより、静定時間、温度変動共に小さくすることが可能になる。
例えば、上記処理を行った場合の半導体発光素子の温度挙動を図19に示す。
First, temperature control of the semiconductor laser element will be described.
In a control system with a large temperature time constant, even if the control target temperature is changed, there is a limit to the temperature tracking, the settling time is long, and the fluctuation is large. However, by changing the value considering the changed temperature to the control target temperature, both the settling time and the temperature fluctuation can be reduced.
For example, FIG. 19 shows the temperature behavior of the semiconductor light emitting element when the above processing is performed.

図19に示すように、駆動電流が変調されて、同時に制御目標温度を変調させた場合、半導体発光素子の温度が一定になる時間が短くなり、また温度変動幅も小さくなる。このように、半導体発光素子21の温度が一定になる時間が短く、温度変動幅も小さいことから、半導体発光素子21の発振波長の変動は、ほとんど起こらなくなる、もしくは大幅に低減される。   As shown in FIG. 19, when the drive current is modulated and the control target temperature is modulated at the same time, the time during which the temperature of the semiconductor light emitting element becomes constant is shortened, and the temperature fluctuation range is also reduced. As described above, since the time during which the temperature of the semiconductor light emitting element 21 is constant is short and the temperature fluctuation range is small, the fluctuation of the oscillation wavelength of the semiconductor light emitting element 21 hardly occurs or is greatly reduced.

次に、図20によって、制御電流と温度とを同時に変更するときの温度制御方法の運用時の動作を説明する。   Next, the operation at the time of operation of the temperature control method when the control current and the temperature are simultaneously changed will be described with reference to FIG.

図20に示すように、「運用時」S20−1では、「規定パワー、基準温度で光源が駆動」S20−2において、光源の半導体発光素子は、規定の射出パワーでかつ基準温度で駆動している。   As shown in FIG. 20, in “in operation” S20-1, “light source is driven at specified power and reference temperature” in S20-2, the semiconductor light emitting element of the light source is driven at the specified emission power and reference temperature. ing.

次に、「射出パワー、温度変動値指示」S20−3で、外部入力によって射出パワー、温度変動値を指示する。   Next, in “injection power and temperature fluctuation value instruction” S20-3, the injection power and temperature fluctuation value are instructed by an external input.

この状態で、「メモリ部から現在の射出パワー(Pout1)での、駆動電流(Iop1)、駆動電圧(Vop1)を参照」S20−4で、メモリ部から変更後の射出パワー(Pout1)における駆動電流(Iop1)、駆動電圧(Vop1)を参照する。   In this state, “refer to the drive current (Iop1) and drive voltage (Vop1) at the current injection power (Pout1) from the memory unit”, and drive at the injection power (Pout1) after the change from the memory unit in S20-4. Reference is made to the current (Iop1) and the drive voltage (Vop1).

次に、「メモリ部から出力変更後の射出パワー(Pout2)での、駆動電流(Iop2)、駆動電圧(Vop2)を参照」S20−5で、メモリ部から出力変更後の射出パワー(Pout2)における駆動電流(Iop2)、駆動電圧(Vop2)を参照する。   Next, “refer to the drive current (Iop2) and drive voltage (Vop2) at the injection power (Pout2) after the output change from the memory unit”, the injection power (Pout2) after the output change from the memory unit at S20-5. Reference is made to the drive current (Iop2) and the drive voltage (Vop2).

次に、「メモリ部から温度変更後の射出パワー(Pout3)での、駆動電流(Iop3)、駆動電圧(Vop3)を参照」S20−6で、メモリ部から温度変更後の射出パワー(Pout3)における駆動電流(Iop3)、駆動電圧(Vop3)を参照する。   Next, “See the drive current (Iop3) and the drive voltage (Vop3) at the injection power (Pout3) after temperature change from the memory unit”) In S20-6, the injection power (Pout3) after temperature change from the memory unit Reference is made to the drive current (Iop3) and the drive voltage (Vop3).

次に、「余剰パワーP1、P2の計算」S20−7で、余剰パワーを計算する。例えば、下記(5)、(6)式によって計算される。   Next, surplus power is calculated in “calculation of surplus power P1, P2” S20-7. For example, it is calculated by the following formulas (5) and (6).

P=[出力変更後の発生パワー]−[出力変更前の発生パワー]
=(Vop2×Iop2−Pout2)−(Vop1×Iop1−Pout1)…(5)
P = [Generated power after output change]-[Generated power before output change]
= (Vop2 * Iop2-Pout2)-(Vop1 * Iop1-Pout1) (5)

P=[温度変更後の発生パワー]−[温度変更前の発生パワー]
=(Vop3×Iop3−Pout3)−(Vop1×Iop1−Pout1)…(6)
P = [Generated power after temperature change]-[Generated power before temperature change]
= (Vop3 * Iop3-Pout3)-(Vop1 * Iop1-Pout1) (6)

ここで、Vop1は変更前の駆動電圧、Iop1は変更前の駆動電流、Pout1は変更前の射出パワー、Vop2は変更後の駆動電圧、Iop2は変更後の駆動電流、Pout2は変更後の射出パワー、Vop3は変更後の駆動電圧、Iop3は変更後の駆動電流、Pout3は変更後の射出パワーを表す。   Here, Vop1 is the drive voltage before change, Iop1 is the drive current before change, Pout1 is the injection power before change, Vop2 is the drive voltage after change, Iop2 is the drive current after change, and Pout2 is the injection power after change. , Vop3 represents the changed driving voltage, Iop3 represents the changed driving current, and Pout3 represents the changed ejection power.

次に、「メモリ部から余剰パワーP1,P2に応じた変調温度幅ΔT-set1、2、遅延時間Δt-set1、2を参照」S20−8で、メモリ部から余剰パワーP1、P2に応じた制御目標温度の変調幅ΔT-set1、2、遅延時間Δt-set1、2を参照する。   Next, in “S20-8, refer to modulation temperature width ΔT-set 1 and 2 and delay time Δt-set 1 and 2 according to surplus power P1 and P2 from the memory unit”, according to surplus power P1 and P2 from the memory unit. Reference is made to the modulation width ΔT-set 1 and 2 and the delay time Δt-set 1 and 2 of the control target temperature.

次に、「ΔT-set1、2、Δt-set1、2を加算し、変調分を算出する」S20−9で、制御目標温度の変調幅ΔT-set1、2、遅延時間Δt-set1、2を加算し、変調分を算出する。   Next, “ΔT-set 1, 2, Δt-set 1, 2 is added to calculate the modulation amount” S 20-9, the control target temperature modulation width ΔT-set 1, 2 and delay time Δt-set 1, 2 are set. Add and calculate the modulation.

次に、「駆動電流を変調すると共に、目標温度を過剰分に加えた温度に、遅延時間分だけ変調」S20−10で、駆動電流を変更すると共に、制御目標温度を遅延時間Δt-set分、制御目標温度の変調幅ΔT-setだけ変調する。   Next, “modulate the drive current and modulate the target temperature to an excessive amount by the delay time” in S20-10, change the drive current and change the control target temperature to the delay time Δt-set minutes. Then, modulation is performed by the modulation width ΔT-set of the control target temperature.

そして、上記S20−2からS20−10を、半導体発光素子が温度静定しているように、繰り返し行う。   Then, the above S20-2 to S20-10 are repeated so that the temperature of the semiconductor light emitting element is stabilized.

次に、温度制御対象が駆動対象と異なる場合の応用について以下に説明する。   Next, an application when the temperature control target is different from the drive target will be described below.

上記までの温度制御方法の応用として、温度制御対象に外部から与えるエネルギーが変動する場合に、制御対象の温度の静定時間と、変動時間幅を最小に制御する方法が挙げられる。   As an application of the temperature control method described above, there is a method of controlling the stabilization time of the temperature of the controlled object and the fluctuation time width to the minimum when the energy given to the temperature controlled object fluctuates.

例えば、図21のブロック図に、温度制御対象が駆動対象と異なる構成について示す。
図21に示すように、制御対象装置51には、光を射出する制御対象61を有する。この制御対象61には、例えば半導体レーザ素子、発光ダイオード、等が挙げられる。
また、上記制御対象装置51には、その制御対象装置51の温度を測定する温度測定部62が設けられている。さらに、上記温度測定部62で測定した温度情報に基づいて上記制御対象装置51の温度(実質的には制御対象61の温度)を制御目標温度に制御する温度制御素子63が設けられている。そして、上記温度制御素子63に制御目標温度を指示する温度制御部52が設けられている。
また、上記制御対象61には、それを駆動するためエネルギー供給を行う駆動対象56が設けられている。この駆動対象56には、駆動電力を供給する電力供給回路53が接続されている。
For example, the block diagram of FIG. 21 shows a configuration in which the temperature control target is different from the drive target.
As illustrated in FIG. 21, the control target device 51 includes a control target 61 that emits light. Examples of the control target 61 include a semiconductor laser element and a light emitting diode.
Further, the control target device 51 is provided with a temperature measuring unit 62 that measures the temperature of the control target device 51. Further, a temperature control element 63 is provided for controlling the temperature of the control target device 51 (substantially the temperature of the control target 61) to the control target temperature based on the temperature information measured by the temperature measuring unit 62. A temperature control unit 52 that instructs the temperature control element 63 to control the target temperature is provided.
The control object 61 is provided with a drive object 56 that supplies energy to drive the control object 61. A power supply circuit 53 that supplies drive power is connected to the drive target 56.

さらに、上記温度測定部52に設定温度を指示し、且つ上記電力供給回路53に電力値を指示する制御部54が備えられている。この制御部54は、例えば、上記制御対象装置51から放出されるエネルギーが所望の値になるように上記電力供給回路53に電流値を指示し、また、上記制御対象装置51を所定の温度とする設定温度等を上記温度制御部52に指示している。   Further, a control unit 54 is provided that instructs the temperature measurement unit 52 to set a temperature and instructs the power supply circuit 53 to supply a power value. For example, the control unit 54 instructs the power supply circuit 53 to set a current value so that the energy released from the control target device 51 becomes a desired value, and sets the control target device 51 to a predetermined temperature. The set temperature or the like is instructed to the temperature control unit 52.

次に、上記図21によって説明した制御対象装置の実際の温度制御運用時の構成について、図22のブロック図によって説明する。   Next, the configuration during actual temperature control operation of the control target apparatus described with reference to FIG. 21 will be described with reference to the block diagram of FIG.

図22に示すように、制御対象装置51には、光を射出する制御対象61を有する。この制御対象61には、例えば半導体レーザ素子、発光ダイオード、等が挙げられる。
また、上記制御対象装置51には、その制御対象装置51の温度を測定する温度測定部62が設けられている。さらに、上記温度測定部62で測定した温度情報に基づいて上記制御対象装置51の温度(実質的には制御対象61の温度)を制御目標温度に制御する温度制御素子63が設けられている。そして、上記温度制御素子63に制御目標温度を指示する温度制御部52が設けられている。
また、上記制御対象61には、それを駆動するためエネルギー供給を行う駆動対象56が設けられている。この駆動対象56には、駆動電力を供給する電力供給回路53が接続されている。
As illustrated in FIG. 22, the control target device 51 includes a control target 61 that emits light. Examples of the control target 61 include a semiconductor laser element and a light emitting diode.
Further, the control target device 51 is provided with a temperature measuring unit 62 that measures the temperature of the control target device 51. Further, a temperature control element 63 is provided for controlling the temperature of the control target device 51 (substantially the temperature of the control target 61) to the control target temperature based on the temperature information measured by the temperature measuring unit 62. A temperature control unit 52 that instructs the temperature control element 63 to control the target temperature is provided.
The control object 61 is provided with a drive object 56 that supplies energy to drive the control object 61. A power supply circuit 53 that supplies drive power is connected to the drive target 56.

さらに、上記温度測定部52に設定温度を指示し、且つ上記電力供給回路53に電力値を指示する制御部54が備えられている。この制御部54は、例えば、上記制御対象装置51から放出されるエネルギーが所望の値になるように上記電力供給回路53に電流値を指示し、また、上記制御対象装置51を所定の温度とする設定温度等を上記温度制御部52に指示している。   Further, a control unit 54 is provided that instructs the temperature measurement unit 52 to set a temperature and instructs the power supply circuit 53 to supply a power value. For example, the control unit 54 instructs the power supply circuit 53 to set a current value so that the energy released from the control target device 51 becomes a desired value, and sets the control target device 51 to a predetermined temperature. The set temperature or the like is instructed to the temperature control unit 52.

また、上記制御部54には、メモリ部55が接続されている。このメモリ部55には、制御目標温度変調値と遅延時間が格納されている。   Further, a memory unit 55 is connected to the control unit 54. The memory unit 55 stores a control target temperature modulation value and a delay time.

上記図21、図22によって説明した構成において、温度を一定に制御する場合について説明する。
電力供給回路53から駆動対象56に一定の電力が供給され、駆動対象56からの何らかのエネルギーが制御対象61に供給され、制御対象61が一定の温度に制御されている。この状態において、駆動対象56に供給される電力が変調されると同時に、制御対象61の目標温度を変調させることで、温度の静定時間と変動時間幅を最小に制御可能である。
A case where the temperature is controlled to be constant in the configuration described with reference to FIGS. 21 and 22 will be described.
A certain amount of power is supplied from the power supply circuit 53 to the drive target 56, some energy from the drive target 56 is supplied to the control target 61, and the control target 61 is controlled to a constant temperature. In this state, the electric power supplied to the drive target 56 is modulated, and at the same time, the target temperature of the control target 61 is modulated, whereby the temperature settling time and the fluctuation time width can be controlled to the minimum.

図23は、温度制御対象が駆動対象と異なる場合の駆動対象への供給電力変更時の温度変動を抑制する方法を示すものであり、運用前の各パラメータ取得のフローチャートである。
図23に示すように、まず、「各パラメータの測定」S23−1で、駆動電流を段階的に変更した際の、制御対象の放出エネルギー、制御対象を駆動するためのエネルギー等を測定する。
FIG. 23 is a flowchart of each parameter acquisition before operation, showing a method for suppressing temperature fluctuation when changing the power supplied to the drive target when the temperature control target is different from the drive target.
As shown in FIG. 23, first, in “measurement of each parameter” S23-1, the emission energy of the controlled object, the energy for driving the controlled object, etc. when the drive current is changed stepwise are measured.

次に、「目標温度の変調幅ΔT-setを決定」S23−2で、制御目標温度の変調幅ΔT-setを決定する。
続いて、「目標温度の遅延時間Δt-setを決定」S23−3で、制御目標温度の遅延時間Δt-setを決定する。
そして「終了」S23−4にて、上記フローを終了する。
上記手順で、制御目標温度の変調幅ΔT-setと制御目標温度の遅延時間Δt-setが決定される。
Next, in “Determine target temperature modulation width ΔT-set” S23-2, the control target temperature modulation width ΔT-set is determined.
Subsequently, in “Determine target temperature delay time Δt-set” S23-3, the control target temperature delay time Δt-set is determined.
Then, in “END” S23-4, the above flow is ended.
By the above procedure, the modulation width ΔT-set of the control target temperature and the delay time Δt-set of the control target temperature are determined.

次に、駆動対象への供給電力変更時の温度変動を抑制する方法における運用前のパラメータの決定方法のうち、制御目標温度の変調幅と遅延時間の決定方法の一例を、図24のフローチャートによって説明する。   Next, an example of a method for determining a modulation width and a delay time of a control target temperature among methods for determining a parameter before operation in a method for suppressing temperature fluctuation at the time of changing power supplied to a drive target is shown in the flowchart of FIG. explain.

図24に示すように、まず「目標温度の変調幅ΔT-setを決定」S24−1で制御目標温度の変調幅ΔT-setを決定する。   As shown in FIG. 24, first, the modulation width ΔT-set of the control target temperature is determined in “determining the modulation width ΔT-set of the target temperature” S24-1.

次に、「駆動対象に供給する電力の変動幅を決定」S24−2で、駆動対象に供給する電力の変動幅を決定する。   Next, in “Determine fluctuation range of power supplied to drive target” S24-2, the fluctuation width of power supplied to the drive target is determined.

次に、「遅延時間Δt-setを仮定」S24−3で、制御目標温度の遅延時間Δt-setを仮定する。   Next, in “Assuming Delay Time Δt-set” S24-3, the delay time Δt-set of the control target temperature is assumed.

次に、「目標温度の変調幅ΔT-setを決定」S24−4で、制御目標温度の変調幅ΔT-setを決定する。   Next, in “determine target temperature modulation width ΔT-set” S24-4, the control target temperature modulation width ΔT-set is determined.

次に、「目標温度、基準駆動電流で制御対象を動作」S24−5で、制御目標温度、基準駆動電流で制御対象装置の制御対象を動作をさせる。   Next, in “operate control target with target temperature and reference drive current” S24-5, the control target of the control target device is operated with the control target temperature and reference drive current.

次に、「温度静定確認」S24−6で、制御対象を動作させて、その温度が静定しているか否かを判断する。この判断で、温度静定していない場合には、一定時間を置いてから、再度、「温度静定確認」S24−6を行う。   Next, in “temperature stabilization confirmation” S24-6, the control target is operated to determine whether or not the temperature is stabilized. In this determination, if the temperature is not settled, after a predetermined time, the “temperature stabilization confirmation” S24-6 is performed again.

一方、温度静定されている場合には、「駆動対象に供給する電力を変更し、同時に制御対象の目標温度を、変調分(ΔT-set)、遅延時間(Δt-set)で動作」S24−7で、駆動対象に供給する電力を変更し、同時に制御対象の制御目標温度を、制御目標温度の変調分(ΔT-set)、遅延時間(Δt-set)で動作させる。   On the other hand, when the temperature is statically set, “the power supplied to the drive target is changed and the target temperature of the control target is simultaneously operated by the modulation amount (ΔT-set) and the delay time (Δt-set)” S24. In -7, the electric power supplied to the drive target is changed, and at the same time, the control target temperature of the control target is operated by the modulation amount (ΔT-set) and delay time (Δt-set) of the control target temperature.

次に、「静定までの温度と時間を測定」S24−8で、制御対象の温度が静定するまでの温度と時間を測定する。   Next, in “Measure temperature and time until settling” S24-8, the temperature and time until the temperature of the controlled object is settling are measured.

次に、「ΔT-setの範囲が充分か」S24−9で、ΔT-setの範囲が充分か否かを判断する。   Next, “is the range of ΔT-set sufficient” in S24-9, it is determined whether the range of ΔT-set is sufficient.

この判断で、ΔT-setの範囲が充分でない場合には、「ΔT-setを変更」S24−10を行い、再度、「制御目標温度、基準駆動電流で制御対象を動作」S24−5以下を行う。   In this determination, if the range of ΔT-set is not sufficient, “change ΔT-set” S24-10 is performed, and “activate the control target with the control target temperature and the reference drive current” S24-5 or less is performed again. Do.

上記判断で、ΔT-setの範囲が充分である場合には、「駆動対象の温度変動が最も小さい変調分をこの供給電力時の最適値とし、メモリ部に記憶」S24−11で、制御対象装置(制御対象)の温度変動が最も小さい変調分を、制御対象の放出エネルギー変動時の最適値とし、メモリ部に記憶する。   In the above determination, if the range of ΔT-set is sufficient, “the modulation amount with the smallest temperature fluctuation of the drive target is set as the optimum value at the time of the supplied power and stored in the memory unit” S24-11. The modulation component with the smallest temperature fluctuation of the device (control target) is stored in the memory unit as the optimum value when the emission energy of the control target is changed.

次に、「駆動対象に供給する電力の変更の幅が充分か」S24−12で、駆動対象に供給する電力の変更の幅が充分か否かを判断する。   Next, in “S24-12, whether the range of change in power supplied to the drive target is sufficient” is determined in S24-12, whether the range of change in power supplied to the drive target is sufficient.

上記「駆動対象に供給する電力の変更の幅が充分か」S24−12で、充分である場合には、「終了」S24−14によってこのフローを終了する。   In the above-mentioned “Will the range of change in the power supplied to the drive target is sufficient” S24-12, if sufficient, this flow is ended by “End” S24-14.

上記「駆動対象に供給する電力の変更の幅が充分か」S24−12で、変動パワーの幅が充分でない場合には、「供給電力を変更」S24−13で供給電力を変更して、再度、「制御目標温度の遅延時間Δt-setを決定」S24−3以下を行う。   If the range of change power is not enough in S24-12, the power supply is changed in S24-13, and the power supply is changed again. , “Determine delay time Δt-set of control target temperature” S24-3 and subsequent steps.

次に、駆動対象への供給電力変更時の温度変動を抑制する方法における運用前のパラメータの決定方法のうち、制御目標温度の変調幅と遅延時間の決定方法の一例を、図25のフローチャートによって説明する。   Next, an example of a method for determining a modulation width and a delay time of a control target temperature among methods for determining a parameter before operation in a method for suppressing temperature fluctuation at the time of changing power supply to a drive target is shown in the flowchart of FIG. explain.

図25に示すように、まず「制御目標温度の遅延時間Δt-setを決定」S25−1で制御目標温度の遅延時間Δt-setを決定を決定する。   As shown in FIG. 25, first, “determining the delay time Δt-set of the control target temperature” is determined in S25-1 to determine the delay time Δt-set of the control target temperature.

次に、「駆動対象に供給する電力の変動幅を決定」S25−2で、駆動対象に供給する電力の変動幅を決定する。   Next, in “Determine fluctuation range of power supplied to drive target” S25-2, the fluctuation width of power supplied to the drive target is determined.

次に、「目標温度の変調幅ΔT-setを決定」S25−3で、制御目標温度の変調幅ΔT-setを決定する。   Next, in “determining the target temperature modulation width ΔT-set” S25-3, the control target temperature modulation width ΔT-set is determined.

次に、「遅延時間Δt-setを仮定」S25−4で、制御目標温度の遅延時間Δt-setを仮定する。   Next, in “Assuming Delay Time Δt-set” S25-4, the delay time Δt-set of the control target temperature is assumed.

次に、「目標温度、基準駆動電流で制御対象を動作」S25−5で、制御目標温度、基準駆動電流で制御対象装置の制御対象を動作をさせる。   Next, in “operating the control target with the target temperature and the reference drive current” S25-5, the control target of the control target device is operated with the control target temperature and the reference drive current.

次に、「温度静定確認」S25−6で、制御対象を動作させて、その温度が静定しているか否かを判断する。この判断で、温度静定していない場合には、一定時間を置いてから、再度、「温度静定確認」S25−6を行う。   Next, in “temperature stabilization confirmation” S25-6, the control target is operated to determine whether or not the temperature is stabilized. If it is determined that the temperature is not settled, after a predetermined time, “temperature stabilization confirmation” S25-6 is performed again.

一方、温度静定されている場合には、「駆動対象に供給する電力を変更し、同時に制御対象の目標温度を、変調分(ΔT-set)、遅延時間(Δt-set)で動作」S25−7で、駆動対象に供給する電力を変更し、同時に制御対象の制御目標温度を、制御目標温度の変調分(ΔT-set)、遅延時間(Δt-set)で動作させる。   On the other hand, when the temperature is statically set, “the power supplied to the drive target is changed and the target temperature of the control target is simultaneously operated by the modulation amount (ΔT-set) and the delay time (Δt-set)” S25. In -7, the electric power supplied to the drive target is changed, and at the same time, the control target temperature of the control target is operated by the modulation amount (ΔT-set) and delay time (Δt-set) of the control target temperature.

次に、「静定までの温度と時間を測定」S25−8で、制御対象の温度が静定するまでの温度と時間を測定する。   Next, in “Measure temperature and time until settling” S25-8, the temperature and time until the temperature of the controlled object is settling are measured.

次に、「Δt-setの範囲が充分か」S25−9で、Δt-setの範囲が充分か否かを判断する。   Next, “is the range of Δt-set sufficient?” In S25-9, it is determined whether the range of Δt-set is sufficient.

この判断で、Δt-setの範囲が充分でない場合には、「Δt-setを変更」S25−10を行い、再度、「制御目標温度、基準駆動電流で制御対象を動作」S25−5以下を行う。   If it is determined that the range of Δt-set is not sufficient, “change Δt-set” S25-10 is performed, and “operate the control target at the control target temperature and the reference drive current” S25-5 or less again. Do.

上記判断で、Δt-setの範囲が充分である場合には、「温度の静定時間が最も小さい遅延時間をこのパワー変動時の最適値とし、メモリ部に記憶」S25−11で、制御対象の温度の静定時間が最も小さい遅延時間をこのパワー変動時の最適値とし、メモリ部に記憶する。   In the above determination, if the range of Δt-set is sufficient, “the delay time with the smallest temperature settling time is set as the optimum value at the time of power fluctuation and stored in the memory unit” in S25-11, the control target The delay time with the shortest settling time is set as the optimum value at the time of power fluctuation and stored in the memory unit.

次に、「駆動対象に供給する電力の変更の幅が充分か」S25−12で、駆動対象に供給する電力の変更の幅の範囲が充分か否かを判断する。   Next, it is determined whether or not the range of the change width of the power supplied to the drive target is sufficient in “Is the change width of the power supplied to the drive target sufficient” S25-12.

上記「駆動対象に供給する電力の変更の幅が充分か」S24−12で、充分である場合には、「終了」S24−14によってこのフローを終了する。   In the above-mentioned “Will the range of change in the power supplied to the drive target is sufficient” S24-12, if sufficient, this flow is ended by “End” S24-14.

上記「駆動対象に供給する電力の変更の幅が充分か」S24−12で、変動パワーの幅が充分でない場合には、「変動パワー幅を変更」S25−13で変動パワー幅を変更して、再度、「制御目標温度の遅延時間ΔT-setを決定」S25−3以下を行う。   If the width of change power is not enough in S24-12, the change power width is changed in S25-13. Again, “determine delay time ΔT-set of control target temperature” S25-3 and subsequent steps.

次に、図26によって、運用時の動作を説明する。   Next, operation during operation will be described with reference to FIG.

図26に示すように、「運用時」S26−1では、「規定パワー、基準温度で駆動対象が駆動しているか」S26−2において、駆動対象は、規定のパワーでかつ基準温度で駆動している。   As shown in FIG. 26, in “in operation” S26-1, “is the drive target driven at the specified power and the reference temperature” in S26-2, the drive target is driven at the specified power and the reference temperature. ing.

次に、「供給電力変動指示」S26−3で、外部入力によって供給電力変動を指示する。   Next, in “Supply power fluctuation instruction” S26-3, a supply power fluctuation is instructed by an external input.

この状態で、「余剰パワーPを計算」S26−4で、余剰パワーPを計算する。例えば、下記(7)式によって計算される。   In this state, the surplus power P is calculated in “calculate surplus power P” S26-4. For example, it is calculated by the following equation (7).

P=[変更後の供給電力]−[変更前の供給電力]…(7)   P = [Supply power after change]-[Supply power before change] (7)

次に、「メモリ部から余剰パワーPに応じた変調温度幅ΔT-set、遅延時間Δt-setを参照」S26−5で、メモリ部から余剰パワーPに応じた制御目標温度の変調幅ΔT-set、遅延時間Δt-setを参照する。   Next, “refer to the modulation temperature width ΔT-set and delay time Δt-set according to the surplus power P from the memory unit” in S26-5, the modulation width ΔT− of the control target temperature according to the surplus power P from the memory unit. Refer to set, delay time Δt-set.

次に、「駆動対象に供給する電力を変更すると共に、制御対象の目標温度を過剰時間分、変調温度幅だけ変調」S26−8で、駆動対象に供給する電力を変更すると共に、制御対象の目標温度を過剰時間分Δt-set、制御目標温度の変調温度幅ΔT-setだけ変調する。   Next, “change the power supplied to the drive target and modulate the target temperature of the control target by the modulation temperature width by an excessive amount of time” in S26-8, change the power supplied to the drive target, The target temperature is modulated by the excess time Δt-set and the modulation temperature width ΔT-set of the control target temperature.

そして、上記S26−2からS26−6を、駆動対象が温度静定しているように、繰り返し行う。   Then, the above S26-2 to S26-6 are repeated so that the drive target is temperature-settling.

以上、説明したように、本温度制御方法を光射出装置、制御対象装置等に用いることで、下記の効果がある。
高周波で射出パワーを変調させた場合でも、光源の温度、出力変動が抑制されるため、安定した波長が得られる。
また、制御温度を変更した場合、温度の変動幅が少なく、波長の過剰なずれも抑制される。
As described above, the following effects can be obtained by using this temperature control method for a light emitting device, a device to be controlled, and the like.
Even when the emission power is modulated at a high frequency, since the temperature and output fluctuations of the light source are suppressed, a stable wavelength can be obtained.
Further, when the control temperature is changed, the temperature fluctuation range is small, and an excessive shift in wavelength is suppressed.

また、光源の設計としても下記の利点が挙げられる。
本発明を用いることで、温度制御系のチューニングの時定数の設計を考慮する必要がなくなり、設計の制約が少なくなる。すなわち、時定数を持つ温度制御素子の制約が緩和できる。
加えて、温度サーボの制御系が変更できない場合にも、目標温度の設定を変更することにより、制御系の時定数の調整機構と成り得る。
In addition, the following advantages can be given as the design of the light source.
By using the present invention, it is not necessary to consider the design of the time constant for tuning the temperature control system, and design constraints are reduced. That is, the restriction of the temperature control element having a time constant can be relaxed.
In addition, even when the control system of the temperature servo cannot be changed, the time constant of the control system can be adjusted by changing the setting of the target temperature.

また、本発明は、光を射出する半導体発光素子を有する光射出装置を用いた発光部と、この発光部から射出された光を変調する光変調素子と、この光変調素子より変調した光を投射する投影光学部を有する表示装置に適用できる。
さらに、本発明は、画像を表示する光変調パネル(例えば液晶表示パネル)と、この光変調パネルを照明するバックライトを有し、このバックライトは光を射出する半導体発光素子を有する光射出装置の光源を用いた表示装置に適用できる。
例えば、高速変調可能な光源を用いたプロジェクタやテレビなどの映像機器において、本処理を用いた温度制御系を用いることにより、下記の効果が得られる。
画面輝度の切り替え時に、光源の波長変動や、意図した以外の出力変動がないため、色の再現性の良い、高コントラストな映像が再現できる。
さらに、効率の良い光源となる為、低消費電力となる。
また、画面輝度切り替え時に各光源の出力バラツキが抑制される。
さらにまた、高フレームレートの画像であっても、過度的な出力変動が小さいために、綺麗な映像が得られる。
The present invention also provides a light emitting unit using a light emitting device having a semiconductor light emitting element that emits light, a light modulating element that modulates light emitted from the light emitting unit, and light modulated by the light modulating element. The present invention can be applied to a display device having a projection optical unit for projecting.
Furthermore, the present invention includes a light modulation panel (for example, a liquid crystal display panel) that displays an image and a backlight that illuminates the light modulation panel, and the backlight includes a semiconductor light emitting element that emits light. It can be applied to a display device using the light source.
For example, in a video apparatus such as a projector or a television using a light source capable of high-speed modulation, the following effects can be obtained by using a temperature control system using this processing.
When the screen brightness is switched, there is no wavelength fluctuation of the light source or output fluctuation other than intended, so that a high-contrast image with good color reproducibility can be reproduced.
Furthermore, since it becomes an efficient light source, it becomes low power consumption.
In addition, the output variation of each light source is suppressed when the screen brightness is switched.
Furthermore, even a high frame rate image has a small output fluctuation, so that a beautiful image can be obtained.

また、被加工物に光を照射して該被加工物を加工もしくは露光する光射出装置を有する発光部を備えているような、加工、露光用などの照射装置の光源制御部に本発明を用いることで、電流変調により強度を変更する場合でも、安定した出力、波長が保てる。
加えて、温度制御対象に外部から与えるエネルギーが変動する場合にも、本方法が応用可能である。
Further, the present invention is applied to a light source control unit of an irradiation apparatus for processing, exposure or the like, which includes a light emitting unit having a light emitting device for irradiating the workpiece with light to process or expose the workpiece. By using it, stable output and wavelength can be maintained even when the intensity is changed by current modulation.
In addition, the present method can also be applied when the external energy applied to the temperature control object varies.

使用例としては、波長変換素子を用いた光源が挙げられる。
図27に示すように、光源は、基本波光源に電力が供給され、基本波光源より射出した光が、波長変換素子を経て、目的の波長として出力される。このような光源では、安定した波長に制御するために、波長変換素子の温度制御が必要となる。この波長変換素子の温度制御は、温度制御機構(測定素子、制御素子、制御部)によって、温度を一定に制御する場合が多い。
この光源において、基本波光源へ供給する電力を変更し、出力を変動する場合に、本方法により、基本波光の出力変動によらず波長変換素子の温度を一定に制御することで、安定した波長の出力光が得られる。
An example of use is a light source using a wavelength conversion element.
As shown in FIG. 27, in the light source, power is supplied to the fundamental wave light source, and light emitted from the fundamental wave light source is output as a target wavelength through the wavelength conversion element. In such a light source, in order to control to a stable wavelength, it is necessary to control the temperature of the wavelength conversion element. The temperature control of the wavelength conversion element is often controlled at a constant temperature by a temperature control mechanism (measurement element, control element, control unit).
In this light source, when the power supplied to the fundamental wave light source is changed and the output fluctuates, the wavelength of the wavelength conversion element is controlled to be constant regardless of fluctuations in the output of the fundamental wave light by this method. Output light is obtained.

1…光射出装置、11…光源、12…温度制御部、21…半導体発光素子、22…温度測定部、23…温度制素子   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Light emission apparatus, 11 ... Light source, 12 ... Temperature control part, 21 ... Semiconductor light-emitting device, 22 ... Temperature measurement part, 23 ... Temperature control element

Claims (20)

光を射出する半導体発光素子を有する光源と、
前記光源の温度を測定する温度測定部と、
前記温度測定部で測定した温度に基づいて前記光源の温度を制御目標温度に制御する温度制御素子に指示する温度制御部を備え、
前記温度制御部は、前記光源で少なくとも二値の出力変動を生じさせる場合に、その出力変動に伴う温度変動を抑制する指示を前記温度制御素子にする
光射出装置。
A light source having a semiconductor light emitting element that emits light;
A temperature measuring unit for measuring the temperature of the light source;
A temperature control unit that instructs a temperature control element that controls the temperature of the light source to a control target temperature based on the temperature measured by the temperature measurement unit;
When the temperature control unit causes at least binary output fluctuations in the light source, the light emission device uses the temperature control element as an instruction to suppress temperature fluctuations associated with the output fluctuations.
前記温度制御部は、前記半導体発光素子に供給される電流の電流値の変調と同時に、前記半導体発光素子の制御目標温度を変調させる
請求項1記載の光射出装置。
The light emitting apparatus according to claim 1, wherein the temperature control unit modulates a control target temperature of the semiconductor light emitting element simultaneously with modulation of a current value of a current supplied to the semiconductor light emitting element.
前記温度制御部は、前記半導体発光素子の波長変動を抑制する方向に前記半導体発光素子の温度を変動させる
請求項2記載の光射出装置。
The light emitting apparatus according to claim 2, wherein the temperature control unit varies the temperature of the semiconductor light emitting element in a direction to suppress wavelength fluctuation of the semiconductor light emitting element.
前記制御目標温度の値を前記半導体発光素子の温度変化とは逆の方向に変調させ、時定数に応じた時間で元の一定の温度に戻す
請求項3記載の光射出装置。
The light emitting device according to claim 3, wherein the value of the control target temperature is modulated in a direction opposite to the temperature change of the semiconductor light emitting element, and is returned to the original constant temperature in a time corresponding to a time constant.
光を射出する半導体発光素子を有する光源と、
前記光源の温度を測定する温度測定部と、
前記温度測定部で測定した温度に基づいて前記光源の温度を制御目標温度に制御する温度制御素子に指示する温度制御部を備え、
前記温度制御部は、前記温度制御素子の温度を変更する際に、温度の静定時間および変動幅を最小に制御する指示を前記温度制御素子に指示する
光射出装置。
A light source having a semiconductor light emitting element that emits light;
A temperature measuring unit for measuring the temperature of the light source;
A temperature control unit that instructs a temperature control element that controls the temperature of the light source to a control target temperature based on the temperature measured by the temperature measurement unit;
The temperature control unit, when changing the temperature of the temperature control element, instructs the temperature control element to instruct the temperature control element to minimize the temperature stabilization time and the fluctuation range.
光を射出する半導体発光素子を有する光源と、
前記光源の温度を測定する温度測定部と、
前記温度測定部で測定した温度に基づいて前記光源の温度を制御目標温度に制御する温度制御素子に指示する温度制御部を備え、
前記温度制御部は、前記光源で少なくとも二値以上の出力変動を生じさせると同時に、前記温度制御素子の温度を変更する場合に、その出力変動に伴う変動した温度の静定時間を最小に抑制する指示を前記温度制御素子に指示する
光射出装置。
A light source having a semiconductor light emitting element that emits light;
A temperature measuring unit for measuring the temperature of the light source;
A temperature control unit that instructs a temperature control element that controls the temperature of the light source to a control target temperature based on the temperature measured by the temperature measurement unit;
The temperature control unit causes at least binary output fluctuations at the light source, and at the same time, when changing the temperature of the temperature control element, suppresses the stabilization time of the fluctuating temperature accompanying the output fluctuations to the minimum. A light emitting device for instructing the temperature control element to perform an instruction.
光を射出する半導体発光素子を有する光射出装置を用いた発光部と、
前記発光部から射出された光を変調する光変調素子と、
前記光変調素子より変調した光を投射する投影光学部を有し、
前記光射出装置は、
光を射出する半導体発光素子を有する光源と、
前記光源の温度を測定する温度測定部と、
前記温度測定部で測定した温度に基づいて前記光源の温度を制御目標温度に制御する温度制御素子に指示する温度制御部を備え、
前記温度制御部は、前記光源で少なくとも二値の出力変動を生じさせる場合に、その出力変動に伴う温度変動を抑制する指示を前記温度制御素子にする
表示装置。
A light emitting unit using a light emitting device having a semiconductor light emitting element for emitting light;
A light modulation element for modulating the light emitted from the light emitting unit;
A projection optical unit that projects light modulated by the light modulation element;
The light emitting device is:
A light source having a semiconductor light emitting element that emits light;
A temperature measuring unit for measuring the temperature of the light source;
A temperature control unit that instructs a temperature control element that controls the temperature of the light source to a control target temperature based on the temperature measured by the temperature measurement unit;
The said temperature control part makes the said temperature control element the instruction | indication which suppresses the temperature fluctuation accompanying the output fluctuation, when producing the output fluctuation of at least binary with the said light source.
光を射出する半導体発光素子を有する光射出装置を用いた発光部と、
前記発光部から射出された光を変調する光変調素子と、
前記光変調素子より変調した光を投射する投影光学部を有し、
前記光射出装置は、
光を射出する半導体発光素子を有する光源と、
前記光源の温度を測定する温度測定部と、
前記温度測定部で測定した温度に基づいて前記光源の温度を制御目標温度に制御する温度制御素子に指示する温度制御部を備え、
前記温度制御部は、前記温度制御素子の温度を変更する際に、温度の静定時間および変動幅を最小に制御する指示を前記温度制御素子に指示する
表示装置。
A light emitting unit using a light emitting device having a semiconductor light emitting element for emitting light;
A light modulation element for modulating the light emitted from the light emitting unit;
A projection optical unit that projects light modulated by the light modulation element;
The light emitting device is:
A light source having a semiconductor light emitting element that emits light;
A temperature measuring unit for measuring the temperature of the light source;
A temperature control unit that instructs a temperature control element that controls the temperature of the light source to a control target temperature based on the temperature measured by the temperature measurement unit;
The said temperature control part instruct | indicates the instruction | indication which controls the settling time and fluctuation range of temperature to the minimum to the said temperature control element, when changing the temperature of the said temperature control element. The display apparatus.
光を射出する半導体発光素子を有する光射出装置を用いた発光部と、
前記発光部から射出された光を変調する光変調素子と、
前記光変調素子より変調した光を投射する投影光学部を有し、
前記光射出装置は、
光を射出する半導体発光素子を有する光源と、
前記光源の温度を測定する温度測定部と、
前記温度測定部で測定した温度に基づいて前記光源の温度を制御目標温度に制御する温度制御素子に指示する温度制御部を備え、
前記温度制御部は、前記光源で少なくとも二値以上の出力変動を生じさせると同時に、温度制御素子の温度を変更する場合に、その出力変動に伴う変動した温度の静定時間を最小に抑制する指示を前記温度制御素子に指示する
表示装置。
A light emitting unit using a light emitting device having a semiconductor light emitting element for emitting light;
A light modulation element for modulating the light emitted from the light emitting unit;
A projection optical unit that projects light modulated by the light modulation element;
The light emitting device is:
A light source having a semiconductor light emitting element that emits light;
A temperature measuring unit for measuring the temperature of the light source;
A temperature control unit that instructs a temperature control element that controls the temperature of the light source to a control target temperature based on the temperature measured by the temperature measurement unit;
The temperature control unit causes an output fluctuation of at least binary value at the light source, and at the same time, when changing the temperature of the temperature control element, suppresses the stabilization time of the fluctuating temperature due to the output fluctuation to a minimum. A display device for instructing the temperature control element.
画像を表示する光変調パネルと、
前記光変調パネルを照明するバックライトを有し、
前記バックライトは光を射出する半導体発光素子を有する光射出装置の光源を用い、
前記光射出装置は、
光を射出する半導体発光素子を有する光源と、
前記光源の温度を測定する温度測定部と、
前記温度測定部で測定した温度に基づいて前記光源の温度を制御目標温度に制御する温度制御素子に指示する温度制御部を備え、
前記温度制御部は、前記光源で少なくとも二値の出力変動を生じさせる場合に、その出力変動に伴う温度変動を抑制する指示を前記温度制御素子にする
表示装置。
A light modulation panel for displaying an image;
A backlight for illuminating the light modulation panel;
The backlight uses a light source of a light emitting device having a semiconductor light emitting element that emits light,
The light emitting device is:
A light source having a semiconductor light emitting element that emits light;
A temperature measuring unit for measuring the temperature of the light source;
A temperature control unit that instructs a temperature control element that controls the temperature of the light source to a control target temperature based on the temperature measured by the temperature measurement unit;
The said temperature control part makes the said temperature control element the instruction | indication which suppresses the temperature fluctuation accompanying the output fluctuation, when producing the output fluctuation of at least binary with the said light source.
画像を表示する光変調パネルと、
前記光変調パネルを照明するバックライトを有し、
前記バックライトは光を射出する半導体発光素子を有する光射出装置の光源を用い、
前記光射出装置は、
光を射出する半導体発光素子を有する光源と、
前記光源の温度を測定する温度測定部と、
前記温度測定部で測定した温度に基づいて前記光源の温度を制御目標温度に制御する温度制御素子に指示する温度制御部を備え、
前記温度制御部は、前記温度制御素子温度制御対象の温度を変更する際に、温度の静定時間および変動幅を最小に制御する指示を前記温度制御素子に指示する
表示装置。
A light modulation panel for displaying an image;
A backlight for illuminating the light modulation panel;
The backlight uses a light source of a light emitting device having a semiconductor light emitting element that emits light,
The light emitting device is:
A light source having a semiconductor light emitting element that emits light;
A temperature measuring unit for measuring the temperature of the light source;
A temperature control unit that instructs a temperature control element that controls the temperature of the light source to a control target temperature based on the temperature measured by the temperature measurement unit;
The temperature control unit, when changing the temperature of the temperature control element temperature control target, instructs the temperature control element to control the temperature stabilization time and the fluctuation range to a minimum.
画像を表示する光変調パネルと、
前記光変調パネルを照明するバックライトを有し、
前記バックライトは光を射出する半導体発光素子を有する光射出装置の光源を用い、
前記光射出装置は、
光を射出する半導体発光素子を有する光源と、
前記光源の温度を測定する温度測定部と、
前記温度測定部で測定した温度に基づいて前記光源の温度を制御目標温度に制御する温度制御素子に指示する温度制御部を備え、
前記温度制御部は、前記光源で少なくとも二値以上の出力変動を生じさせると同時に、温度制御素子の温度を変更する場合に、その出力変動に伴う変動した温度の静定時間を最小に抑制する指示を前記温度制御素子に指示する
表示装置。
A light modulation panel for displaying an image;
A backlight for illuminating the light modulation panel;
The backlight uses a light source of a light emitting device having a semiconductor light emitting element that emits light,
The light emitting device is:
A light source having a semiconductor light emitting element that emits light;
A temperature measuring unit for measuring the temperature of the light source;
A temperature control unit that instructs a temperature control element that controls the temperature of the light source to a control target temperature based on the temperature measured by the temperature measurement unit;
The temperature control unit causes an output fluctuation of at least binary value at the light source, and at the same time, when changing the temperature of the temperature control element, suppresses the stabilization time of the fluctuating temperature due to the output fluctuation to a minimum. A display device for instructing the temperature control element.
前記温度制御素子に外部から与えるエネルギーが変動する場合に、前記光源の温度の静定時間と変動幅を最小に制御する
請求項7乃至12のいずれか1項に記載の表示装置。
The display device according to any one of claims 7 to 12, wherein when the energy applied to the temperature control element from the outside fluctuates, the stabilization time and fluctuation range of the temperature of the light source are controlled to a minimum.
被加工物に光を照射して該被加工物を加工もしくは露光する光射出装置を有する発光部を備え、
前記光射出装置は、
光を射出する半導体発光素子を有する光源と、
前記光源の温度を測定する温度測定部と、
前記温度測定部で測定した温度に基づいて前記光源の温度を制御目標温度に制御する温度制御素子に指示する温度制御部を備え、
前記温度制御部は、前記光源で少なくとも二値の出力変動を生じさせる場合に、その出力変動に伴う温度変動を抑制する指示を前記温度制御素子にする
光照射装置。
A light emitting unit having a light emitting device for irradiating the workpiece with light to process or expose the workpiece;
The light emitting device is:
A light source having a semiconductor light emitting element that emits light;
A temperature measuring unit for measuring the temperature of the light source;
A temperature control unit that instructs a temperature control element that controls the temperature of the light source to a control target temperature based on the temperature measured by the temperature measurement unit;
When the temperature control unit causes at least binary output fluctuations with the light source, the light irradiation device uses an instruction to suppress temperature fluctuations associated with the output fluctuations as the temperature control element.
前記温度制御素子に外部から与えるエネルギーが変動する場合に、前記光源の温度の静定時間と変動幅を最小に制御する
請求項14記載の光照射装置。
The light irradiation apparatus according to claim 14, wherein when the energy applied from the outside to the temperature control element varies, the light settling time and the fluctuation range of the temperature of the light source are controlled to the minimum.
光を射出する半導体発光素子を有する光源の温度を温度測定部で測定し、
前記温度測定部で測定した温度に基づいて前記光源の温度を温度制御部で制御する際に、
前記温度制御部によって、前記光源で少なくとも二値の出力変動を生じさせる場合に、その出力変動に伴う温度変動を抑制する
光射出装置の温度制御方法。
Measure the temperature of the light source with a semiconductor light emitting element that emits light with a temperature measurement unit,
When controlling the temperature of the light source based on the temperature measured by the temperature measurement unit,
A temperature control method for a light emitting device that suppresses temperature fluctuations associated with output fluctuations when the temperature control unit causes at least binary output fluctuations in the light source.
前記温度制御部で、前記半導体発光素子に供給される電流の電流値の変調と同時に、前記半導体発光素子の制御目標温度を変調させる
請求項16記載の光射出装置の温度制御方法。
The temperature control method for a light emitting device according to claim 16, wherein the temperature control unit modulates a control target temperature of the semiconductor light emitting element simultaneously with modulation of a current value of a current supplied to the semiconductor light emitting element.
前記温度制御部で、前記半導体発光素子の波長変動を抑制する方向に前記半導体発光素子の温度を変動させる
請求項17記載の光射出装置の温度制御方法。
The temperature control method for a light emitting device according to claim 17, wherein the temperature controller changes the temperature of the semiconductor light emitting element in a direction to suppress the wavelength fluctuation of the semiconductor light emitting element.
光を射出する半導体発光素子を有する光源の温度を温度測定部で測定し、
前記温度測定部で測定した温度に基づいて前記光源の温度を温度制御部で制御する際に、
前記温度制御部によって、温度制御素子の温度を変更する際に、温度の静定時間および変動幅を最小に制御する
光射出装置の温度制御方法。
Measure the temperature of the light source with a semiconductor light emitting element that emits light with a temperature measurement unit,
When controlling the temperature of the light source based on the temperature measured by the temperature measurement unit,
A temperature control method for a light emitting device, wherein when the temperature of the temperature control element is changed by the temperature control unit, the temperature stabilization time and the fluctuation range are controlled to a minimum.
光を射出する半導体発光素子を有する光源の温度を温度測定部で測定し、
前記温度測定部で測定した温度に基づいて前記光源の温度を温度制御部で制御する際に、
前記温度制御部によって、前記光源で少なくとも二値以上の出力変動を生じさせると同時に、前記温度制御素子の温度を変更する場合、その出力変動に伴う変動した温度の静定時間を最小に抑制する
光射出装置の温度制御方法。
Measure the temperature of the light source with a semiconductor light emitting element that emits light with a temperature measurement unit,
When controlling the temperature of the light source based on the temperature measured by the temperature measurement unit,
When the temperature control unit causes the light source to generate at least a binary output fluctuation, and simultaneously changes the temperature of the temperature control element, the temperature stabilization time associated with the output fluctuation is minimized. Temperature control method for light emitting device.
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