JP6767314B2 - Laser control device - Google Patents
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Description
本発明は、レーザ制御装置に関し、特に、複数のレーザ半導体素子の温度および出力の制御に関する。 The present invention relates to a laser control device, and more particularly to control of temperature and output of a plurality of laser semiconductor elements.
光ファイバを伝わる光によって電気機器に電力を供給するシステムが実用化されている。このような光給電システムでは、光電源装置と電気機器との間が光ファイバで接続されている。光電源装置は、レーザダイオード等の発光素子を有し、発光素子から光ファイバに光を出力する。光ファイバは、発光素子から発せられた光を電気機器に伝送する。電気機器は、光ファイバから受信した光を電力に変換し、その電力によって動作する。 A system that supplies electric power to electrical equipment by light transmitted through an optical fiber has been put into practical use. In such an optical power supply system, an optical power supply device and an electric device are connected by an optical fiber. The optical power supply device has a light emitting element such as a laser diode, and outputs light from the light emitting element to an optical fiber. The optical fiber transmits the light emitted from the light emitting element to the electric device. An electric device converts light received from an optical fiber into electric power and operates by the electric power.
光給電システムには、ユーザから離れた場所に設置された電気機器を制御する遠隔制御システムに組み込まれたものがある。電気機器には、モータを用いた機械、監視カメラ、温度計、湿度計等がある。遠隔制御システムでは制御装置と電気機器が光ファイバによって接続されている。制御装置は、電力供給用の光を光ファイバを介して電気機器に送信する。電気機器は光ファイバから受信した光を電力に変換し、その電力によって動作する。また、制御装置は、光ファイバを介して制御信号を送信して電気機器を制御し、あるいは、電気機器から送信された情報を光ファイバを介して受信する。遠隔制御システムに光給電システムが組み込まれることで、制御装置と電気機器との間に、光ファイバに加えて電力供給用の電線を設ける必要がなくなる、これによって、制御装置と電気機器との間のケーブルの数が削減される。また、電線が用いられないため、落雷や外来の電磁波等によって制御装置および電気機器に生じるノイズが抑制される。以下の特許文献1には、計測装置に光ファイバを介して電力を供給すると共に、計測装置から光ファイバを介してデータを収集する光給電システムが記載されている。
Some optical power supply systems are incorporated into remote control systems that control electrical equipment installed in a location away from the user. Electrical equipment includes machines using motors, surveillance cameras, thermometers, hygrometers, and the like. In a remote control system, a control device and an electric device are connected by an optical fiber. The control device transmits light for power supply to an electric device via an optical fiber. An electric device converts light received from an optical fiber into electric power and operates by the electric power. Further, the control device transmits a control signal via the optical fiber to control the electric device, or receives the information transmitted from the electric device via the optical fiber. By incorporating an optical power supply system into the remote control system, it is not necessary to provide an electric wire for power supply in addition to the optical fiber between the control device and the electric device, thereby between the control device and the electric device. The number of cables is reduced. In addition, since electric wires are not used, noise generated in the control device and electrical equipment due to lightning strikes, external electromagnetic waves, or the like is suppressed. The following
光電源装置から電気機器に十分な電力を送信するため、光電源装置には複数の発光素子を備えるものがある。以下の特許文献2には、このような光電源装置として、複数のレーザ半導体素子(半導体レーザ)を備える半導体レーザ光源装置が記載されている。この文献には、各半導体レーザの温度を検出し、検出結果に応じて各半導体レーザに流れる電流を制御する技術が記載されている。
In order to transmit sufficient power from the optical power supply device to the electric device, some optical power supply devices are provided with a plurality of light emitting elements. The following
一般に、光給電システムに用いられる光電源装置等の光送信装置では、単位時間当たりに出力される光のエネルギー(以下、パワーという。)が一定であることが要求される。複数のレーザ半導体素子を備える光送信装置では、各レーザ半導体素子に流れる電流を調整することでパワーが制御される。そして、各レーザ半導体素子に流れる電流の調整に伴って、各レーザ半導体素子の温度が変化する。レーザ半導体素子に流れる電流と、レーザ半導体素子の温度との関係には、レーザ半導体素子ごとにばらつきがある。そのため、各レーザ半導体素子に流れる電流を同様に調整することでパワーを一定に制御した場合には、特定のレーザ半導体素子の温度が上昇し、そのレーザ半導体素子の寿命が短くなってしまうことがある。 In general, an optical transmission device such as an optical power supply device used in an optical power supply system is required to have a constant light energy (hereinafter referred to as power) output per unit time. In an optical transmitter including a plurality of laser semiconductor elements, the power is controlled by adjusting the current flowing through each laser semiconductor element. Then, the temperature of each laser semiconductor element changes as the current flowing through each laser semiconductor element is adjusted. The relationship between the current flowing through the laser semiconductor element and the temperature of the laser semiconductor element varies from laser semiconductor element to laser semiconductor element. Therefore, if the power is controlled to be constant by adjusting the current flowing through each laser semiconductor element in the same manner, the temperature of the specific laser semiconductor element may rise and the life of the laser semiconductor element may be shortened. is there.
本発明は、光送信装置に用いられる複数のレーザ半導体素子の温度を均一化することを目的とする。 An object of the present invention is to make the temperatures of a plurality of laser semiconductor elements used in an optical transmitter uniform.
本発明は、複数のレーザ半導体素子のそれぞれについて温度をモニタするモニタ部と、各前記レーザ半導体素子について得られた各モニタ温度と、所定の温度閾値との比較に基づいて、各前記レーザ半導体素子が低温であるか高温であるかを判定する判定部と、複数の前記レーザ半導体素子に対する合計出力目標値が一定であるという条件の下で、高温であると判定された前記レーザ半導体素子に対する出力目標値を減少させ、低温であると判定された前記レーザ半導体素子に対する出力目標値を増加させる目標値決定部と、各前記レーザ半導体素子に対して決定された出力目標値に基づいて、各前記レーザ半導体素子を制御するドライバと、を備え、高温であると判定された前記レーザ半導体素子の数が所定値以下であるときに、前記温度閾値を減少させる温度条件設定部、を備えることを特徴とする。 The present invention is based on a comparison between a monitor unit that monitors the temperature of each of a plurality of laser semiconductor elements, each monitor temperature obtained for each of the laser semiconductor elements, and a predetermined temperature threshold, and each of the laser semiconductor elements. The output to the laser semiconductor element determined to be high temperature under the condition that the determination unit for determining whether is low temperature or high temperature and the total output target value for the plurality of the laser semiconductor elements are constant. Based on the target value determination unit that reduces the target value and increases the output target value for the laser semiconductor element determined to be low temperature, and the output target value determined for each laser semiconductor element, each said includes a driver for controlling the laser semiconductor element, and when the number of the laser semiconductor device is determined to be high temperature is equal to or less than a predetermined value, the Rukoto includes a temperature condition setting unit, which reduces the temperature threshold It is a feature.
本発明は、複数のレーザ半導体素子のそれぞれについて温度をモニタするモニタ部と、各前記レーザ半導体素子について得られた各モニタ温度と、所定の温度閾値との比較に基づいて、各前記レーザ半導体素子が低温であるか高温であるかを判定する判定部と、複数の前記レーザ半導体素子に対する合計出力目標値が一定であるという条件の下で、高温であると判定された前記レーザ半導体素子に対する出力目標値を減少させ、低温であると判定された前記レーザ半導体素子に対する出力目標値を増加させる目標値決定部と、各前記レーザ半導体素子に対して決定された出力目標値に基づいて、各前記レーザ半導体素子を制御するドライバと、を備え、高温であると判定された前記レーザ半導体素子の数が所定値以上であるときに、前記温度閾値を増加させる温度条件設定部、を備えることを特徴とする。 The present invention is based on a comparison between a monitor unit that monitors the temperature of each of a plurality of laser semiconductor elements, each monitor temperature obtained for each of the laser semiconductor elements, and a predetermined temperature threshold, and each of the laser semiconductor elements. The output to the laser semiconductor element determined to be high temperature under the condition that the determination unit for determining whether is low temperature or high temperature and the total output target value for the plurality of the laser semiconductor elements are constant. Based on the target value determination unit that reduces the target value and increases the output target value for the laser semiconductor element determined to be low temperature, and the output target value determined for each laser semiconductor element, each said includes a driver for controlling the laser semiconductor element, and when the number of the laser semiconductor element determined to be a high temperature is a predetermined value or more, characterized in that it comprises a temperature-condition setting unit, increasing the temperature threshold And .
望ましくは、前記温度条件設定部は、高温であると判定された前記レーザ半導体素子の数が第2の所定値以下であるときに、前記温度閾値を減少させる。
Preferably, the temperature condition setting unit, when the number of the laser semiconductor device is determined to be Atsushi Ko is not more than a second predetermined value, decreases the temperature threshold.
望ましくは、前記温度条件設定部によって増加させた前記温度閾値が上限値に至り、かつ、高温であると判定された前記レーザ半導体素子の数が前記所定値以上であるときに、前記合計出力目標値を既定値から減少させる出力条件設定部、を備える。 Desirably, when the temperature threshold value increased by the temperature condition setting unit reaches the upper limit value and the number of the laser semiconductor elements determined to be high temperature is equal to or more than the predetermined value, the total output target It is provided with an output condition setting unit that reduces the value from the default value.
望ましくは、前記出力条件設定部は、前記合計出力目標値を減少させた後に、高温であると判定された前記レーザ半導体素子の数が前記所定値未満となったときに、前記合計出力目標値を前記既定値とする。 Desirably, when the number of the laser semiconductor elements determined to be high temperature becomes less than the predetermined value after the total output target value is reduced, the output condition setting unit determines the total output target value. Is the default value.
本発明によれば、光送信装置に用いられる複数のレーザ半導体素子の温度を均一化することができる。 According to the present invention, it is possible to make the temperatures of a plurality of laser semiconductor elements used in an optical transmitter uniform.
図1には、本発明の実施形態に係る光電源装置の構成が示されている。光電源装置は、発光部10、モニタ部12、制御部14、ドライバ16および電源部22を備える。発光部10は、レーザダイオード18−1〜18−n、およびバイポーラトランジスタ20−1〜20−n(以下、単にトランジスタというときはバイポーラトランジスタを指す。)を備える。レーザダイオード18−jのアノードは、電源部22の正極端子に接続され、レーザダイオード18−jのカソードはトランジスタ20−jのコレクタに接続されている(jは1〜nの整数である。)。トランジスタ20−jのベースはドライバ16に接続され、トランジスタ20−jのエミッタは接地導体に接続されている。
FIG. 1 shows a configuration of an optical power supply device according to an embodiment of the present invention. The optical power supply device includes a
電源部22は、正極端子から各トランジスタのコレクタに電源電圧を出力する。制御部14からは、レーザダイオード18−jに対する制御値Cjがドライバに出力される。ドライバ16は、制御値Cjに応じてトランジスタ20−jのベースの電圧を変化させて、トランジスタ20−jのコレクタに流れる電流を制御し、レーザダイオード18−jに流れる電流を制御する。このようにして、ドライバ16は、レーザダイオード18−1〜18−nが出力する光のパワーを制御する。レーザダイオード18−1〜18−nは、光ファイバーに光を放射する。ドライバ16が、レーザダイオード18−1〜18−nのそれぞれが出力するパワーを制御することで、光ファイバーに送信される光のパワーが制御される。
The
モニタ部12は、レーザダイオード18−1〜18−nの温度を測定し、それぞれの測定値であるモニタ温度T1〜Tnを制御部14に出力する。また、モニタ部12は、レーザダイオード18−1〜18−nが出力するパワーを測定し、それぞれの測定値であるモニタパワーM1〜Mnを制御部14に出力する。制御部14は、各モニタ温度および各モニタパワーに基づいて、ドライバ16に各トランジスタを制御させる。
The
レーザダイオード18−1〜18−nに流れる電流を制御する半導体素子としては、バイポーラトランジスタの他、電界効果トランジスタ等が用いられてもよい。この場合、バイポーラトランジスタのベース、コレクタ、およびエミッタが、電界効果トランジスタのゲート、ドレインおよびソースにそれぞれ対応する。 As the semiconductor element that controls the current flowing through the laser diodes 18-1 to 18-n, a field effect transistor or the like may be used in addition to the bipolar transistor. In this case, the base, collector, and emitter of the bipolar transistor correspond to the gate, drain, and source of the field effect transistor, respectively.
図2には、制御部14の構成が示されている。制御部14は、条件設定部24および目標値演算部28を備えている。制御部14は、予め記憶されたプログラムを実行することで各構成要素を構成するプロセッサによって構成されてもよい。
FIG. 2 shows the configuration of the
条件設定部24には、各レーザダイオードに対する温度閾値Tsについての初期値T0と、出力パワーに対する合計出力目標値Pの既定値P0がユーザの操作等によって入力される。条件設定部24は、温度閾値Tsの初期値T0と、目標値演算部28から与えられる高温素子数mに基づいて温度閾値Tsを求め、目標値演算部28に出力する。高温素子数mは、過去に目標値演算部28に出力された温度閾値Tsよりも高温であるレーザダイオードの個数として、目標値演算部28によって求められる。温度閾値Tsを求める具体的な処理については後述する。
The initial value T0 for the temperature threshold value Ts for each laser diode and the default value P0 for the total output target value P for the output power are input to the
条件設定部24は、合計出力目標値Pの既定値P0と高温素子数mとに基づいて、合計出力目標値Pを求め1/n倍器26に出力する。合計出力目標値Pは、光電源装置が出力するパワーに対する目標値である。合計出力目標値Pを求める具体的な処理については後述する。1/n倍器26は、合計出力目標値Pのn分の1である個別目標値Pa=P/nを求め、目標値演算部28に出力する。
The
目標値演算部28は、判定/目標値決定部30−1〜30−n、加算合計部32および制御値決定部34−1〜34−nを備えている。
The target
判定/目標値決定部30−1〜30−nには、個別目標値Paが入力されている。また、判定/目標値決定部30−1〜30−nには、それぞれ、モニタ温度T1〜Tnが入力されている。 The individual target value Pa is input to the determination / target value determination unit 30-1 to 30-n. Further, the monitor temperatures T1 to Tn are input to the determination / target value determination units 30-1 to 30-n, respectively.
判定/目標値決定部30−jおよび制御値決定部34−jが実行する処理について説明する。図3には、判定/目標値決定部30−jおよび制御値決定部34−jが実行する制御値決定処理のフローチャートが示されている。判定/目標値決定部30−jは、モニタ温度Tjと温度閾値Tsとを比較し、モニタ温度Tjが温度閾値Tsよりも大きいか否かを判定する(S101)。判定/目標値決定部30−jは、モニタ温度Tjが温度閾値Tsよりも大きいと判定したときは、(数1)に従ってパワー減算値Δjを求める(S102)。 The processing executed by the determination / target value determination unit 30-j and the control value determination unit 34-j will be described. FIG. 3 shows a flowchart of the control value determination process executed by the determination / target value determination unit 30-j and the control value determination unit 34-j. The determination / target value determination unit 30-j compares the monitor temperature Tj with the temperature threshold value Ts, and determines whether or not the monitor temperature Tj is larger than the temperature threshold value Ts (S101). When the determination / target value determination unit 30-j determines that the monitor temperature Tj is larger than the temperature threshold value Ts, the determination / target value determination unit 30-j obtains the power subtraction value Δj according to (Equation 1) (S102).
(数1)Δj=Kj・Pa (Equation 1) Δj = Kj · Pa
ここで、係数Kj(j=1〜n)は任意の定数であり、K1〜Knのそれぞれに個別に値が設定されていてもよいし、K1〜Knに対し同一の値が設定されていてもよい。すなわち、レーザダイオード18−1〜18−nのそれぞれに対して個別に値が設定されていてもよいし、同一の値が設定されていてもよい。 Here, the coefficient Kj (j = 1 to n) is an arbitrary constant, and a value may be set individually for each of K1 to Kn, or the same value is set for K1 to Kn. May be good. That is, a value may be set individually for each of the laser diodes 18-1 to 18-n, or the same value may be set.
判定/目標値決定部30−jは、(数1)に従って求めたパワー減算値Δjを加算合計部32に出力する(S103)。判定/目標値決定部30−jは、(数2)に従って出力目標値Pjを求め、制御値決定部34−jに出力する(S104)。 The determination / target value determination unit 30-j outputs the power subtraction value Δj obtained according to (Equation 1) to the addition total unit 32 (S103). The determination / target value determination unit 30-j obtains the output target value Pj according to (Equation 2) and outputs the output target value Pj to the control value determination unit 34-j (S104).
(数2)Pj=Pa−Δj (Equation 2) Pj = Pa−Δj
制御値決定部34−jは、出力目標値PjとモニタパワーMjとの差異に基づいて制御値Cjを求め(S105)、制御値Cjをドライバ16に出力する(S106)。制御値Cjは、トランジスタ20−jのコレクタに流れる電流をドライバ16に調整させるための値である。すなわち、ドライバ16は、出力目標値PjおよびモニタパワーMjに基づく制御値Cjに従いレーザダイオード18−jが出力する光のパワーが、出力目標値Pjに近付き、または一致するように、トランジスタ20−jのコレクタに流れる電流を調整する。
The control value determining unit 34-j obtains the control value Cj based on the difference between the output target value Pj and the monitor power Mj (S105), and outputs the control value Cj to the driver 16 (S106). The control value Cj is a value for causing the
判定/目標値決定部30−jは、ステップS101においてモニタ温度Tjが温度閾値Ts以下であると判定したときは、パワー減算値Δjを0とし(S107)、加算合計部32に出力する(S108)。 When the determination / target value determination unit 30-j determines in step S101 that the monitor temperature Tj is equal to or less than the temperature threshold value Ts, the power subtraction value Δj is set to 0 (S107) and output to the addition total unit 32 (S108). ).
加算合計部32は、判定/目標値決定部30−1〜30−nが、それぞれ、パワー減算値Δ1〜Δnを出力した後、総パワー減算値ΔPを求める。総パワー減算値ΔPは、パワー減算値Δ1〜Δnを加算合計した値である。
The addition
判定/目標値決定部30−jは、他の総ての判定/目標値決定部がパワー減算値を加算合計部32に出力した後(S103またはS108)、加算合計部32によって求められた総パワー減算値ΔPを取得する(S109)。
The determination / target value determination unit 30-j is the total obtained by the addition
判定/目標値決定部30−jは、(数3)に従って、パワー加算値δを求める(S110)。 The determination / target value determination unit 30-j obtains the power addition value δ according to (Equation 3) (S110).
(数3)δ=Pa/(n−m) (Equation 3) δ = Pa / (nm)
ここで、mは高温素子数であり、判定/目標値決定部30−1〜30−nのうち、ステップS101においてモニタ温度Tjが温度閾値Tsよりも大きいと判定されたものの個数である。すなわち、高温素子数mは、高温であると判定されたレーザダイオードの個数を示す。一方、n−mは低温素子数であり、判定/目標値決定部30−1〜30−nのうち、ステップS101においてモニタ温度Tjが温度閾値Ts以下であると判定されたものの個数である。すなわち、低温素子数n−mは、低温であると判定されたレーザダイオードの個数を示す。 Here, m is the number of high-temperature elements, and is the number of determination / target value determination units 30-1 to 30-n for which the monitor temperature Tj is determined to be larger than the temperature threshold value Ts in step S101. That is, the number of high-temperature elements m indicates the number of laser diodes determined to be high-temperature. On the other hand, nm is the number of low temperature elements, which is the number of determination / target value determination units 30-1 to 30-n for which the monitor temperature Tj is determined to be equal to or less than the temperature threshold Ts in step S101. That is, the number of low temperature elements nm indicates the number of laser diodes determined to be low temperature.
判定/目標値決定部30−jは、(数4)に従って出力目標値Pjを求め、制御値決定部34−jに出力する(S111)。 The determination / target value determination unit 30-j obtains the output target value Pj according to (Equation 4) and outputs the output target value Pj to the control value determination unit 34-j (S111).
(数4)Pj=Pa+δ (Equation 4) Pj = Pa + δ
制御値決定部34−jは、出力目標値PjとモニタパワーMjとの差異に基づいて制御値Cjを求め(S105)、制御値Cjをドライバ16に出力する(S106)。ドライバ16は、制御値Cjに従いレーザダイオード18−jが出力する光のパワーが、出力目標値Pjに近付き、または一致するように、トランジスタ20−jのコレクタに流れる電流を調整する。
The control value determining unit 34-j obtains the control value Cj based on the difference between the output target value Pj and the monitor power Mj (S105), and outputs the control value Cj to the driver 16 (S106). The
このように、判定/目標値決定部30−jは、モニタ温度Tjが温度閾値Tsを超えるときは、パワー減算値Δj=Kj・Paを加算合計部32に出力すると共に、出力目標値Pj=Pa−Δjを制御値決定部34−jに出力する。一方、モニタ温度Tjが温度閾値Ts以下であるときは、判定/目標値決定部30−jは、パワー減算値Δj=0を加算合計部32に出力する。さらに、他の総ての判定/目標値決定部がパワー減算値を加算合計部32に出力し、加算合計部32が総パワー減算値ΔPを求めた後に、加算合計部32から総パワー減算値ΔPを取得し、Pj=Pa+ΔP/(n−m)を制御値決定部34−jに出力する。制御値決定部34−jは、出力目標値PjおよびモニタパワーMjに基づいて制御値Cjを求め、制御値Cjをドライバ16に出力する。
In this way, when the monitor temperature Tj exceeds the temperature threshold value Ts, the determination / target value determination unit 30-j outputs the power subtraction value Δj = Kj · Pa to the addition
このような処理によれば、高温と判定されたレーザダイオード18−jに対する出力目標値Pjは、合計出力目標値Pのn分の1である個別目標値PaからKj・Paだけ減少する。そして、ドライバ16の制御によって、レーザダイオード18−jが発する光のパワーは、個別目標値PaからKj・Paだけ減少する。
According to such processing, the output target value Pj for the laser diode 18-j determined to have a high temperature is reduced by Kj · Pa from the individual target value Pa which is 1/1 n of the total output target value P. Then, by the control of the
一方、低温と判定されたレーザダイオード18−kに対する出力目標値は、個別目標値Paに対して、パワー加算値δ=Pa/(n−m)だけ増加する。そして、ドライバ16の制御によって、レーザダイオード18−kが発する光のパワーは、Pa/(n−m)だけ増加する。
On the other hand, the output target value for the laser diode 18-k determined to be low temperature increases by the power addition value δ = Pa / (nm) with respect to the individual target value Pa. Then, by the control of the
パワー加算値δは、高温のレーザダイオードのパワー減算値を加算合計したものである。したがって、高温のレーザダイオードが発するパワーが減少した分だけ、低温のレーザダイオードが発するパワーが増加する。そのため、光電源装置が発する光のパワーが合計出力目標値Pに維持されると共に、高温のレーザダイオードが発するパワーが減少し、低温のレーザダイオードが発するパワーが増加する。これによって、レーザダイオード18−1〜18−nの温度が均一となるように、各レーザダイオードが発する光のパワーが制御される。 The power addition value δ is the sum of the power subtraction values of the high temperature laser diode. Therefore, the power generated by the low temperature laser diode increases by the amount that the power generated by the high temperature laser diode decreases. Therefore, the power of the light emitted by the optical power supply device is maintained at the total output target value P, the power emitted by the high temperature laser diode decreases, and the power emitted by the low temperature laser diode increases. As a result, the power of light emitted by each laser diode is controlled so that the temperatures of the laser diodes 18-1 to 18-n become uniform.
次に、条件設定部24が実行する処理について説明する。条件設定部24は、温度条件としての温度閾値Tsを求める温度条件設定部としての機能と、出力条件としての合計出力目標値Pを求める出力条件設定部としての機能を有している。図4には、条件設定部24が実行する均一化処理のフローチャートが示されている。均一化処理では、温度閾値Tsを変化させて、高温のレーザダイオードの個数と、低温のレーザダイオードの個数とを近付けることで、複数のレーザダイオードの温度を均一化させる処理である。すなわち、均一化処理では、モニタ温度が温度閾値Tsよりも大きいレーザダイオードの個数と、モニタ温度が温度閾値Ts以下のレーザダイオードの個数とが近付くように、あるいは一致するように温度閾値Tsを変化させる。
Next, the process executed by the
最初に条件設定部24は、温度閾値Tsを初期値T0に設定し、合計出力目標値Pを既定値P0に設定する(S201)。条件設定部は24、高温素子数mが第1閾値a以上であるか否かを判定する(S202)。条件設定部24は、高温素子数mが第1閾値a以上であると判定したときは、温度閾値Tsに所定の加算値αを加算した値Ts+αが、上限値Tmaxを超えるか否かを判定する(S203)。条件設定部24は、Ts+αが上限値Tmax以下であるときは、温度閾値Tsに加算値αを加算した値Ts+αを新たな温度閾値Tsとし(S204)、ステップS202に戻る。一方、条件設定部24は、Ts+αが上限値Tmaxよりも大きいときは、合計出力目標値Pから減算値βを減算した値P−βを新たな合計出力目標値Pとし(S205)、ステップS202に戻る。
First, the
ステップS202〜S205によれば、高温素子数mが第1閾値a以上であるときは、温度閾値Tsが上限値Tmaxを超えないことを条件に、温度閾値Tsに加算値αが加算される。温度閾値Tsに加算値αを加算した値が上限値Tmaxを超えてしまうときは、代わりに合計出力目標値Pから減算値βを減算した値が、新たな合計出力目標値Pとされる。このように、温度閾値Tsを増加させる処理、または、合計出力目標値Pを減少させる処理が繰り返される。これによって高温素子数mが小さくなる場合には、高温素子数mは第1閾値a未満の値に至る。第1閾値aは、例えば、光電源装置が備えるレーザダイオードの数nである。この場合、高温素子数mが第1閾値a以上であるか否かの判定は、高温素子数mがnであるか否かの判定となる。 According to steps S202 to S205, when the number of high temperature elements m is equal to or higher than the first threshold value a, the added value α is added to the temperature threshold value Ts on condition that the temperature threshold value Ts does not exceed the upper limit value Tmax. When the value obtained by adding the addition value α to the temperature threshold value Ts exceeds the upper limit value Tmax, the value obtained by subtracting the subtraction value β from the total output target value P is set as the new total output target value P. In this way, the process of increasing the temperature threshold value Ts or the process of decreasing the total output target value P is repeated. As a result, when the number of high-temperature elements m becomes small, the number of high-temperature elements m reaches a value less than the first threshold value a. The first threshold value a is, for example, the number n of laser diodes included in the optical power supply device. In this case, the determination as to whether or not the number of high temperature elements m is equal to or greater than the first threshold value is the determination as to whether or not the number of high temperature elements m is n.
条件設定部24は、ステップ202において高温素子数mが第1閾値a未満であると判定したときは、合計出力目標値Pが既定値P0であるか否かを判定する(S206)。条件設定部24は、合計出力目標値Pが既定値P0でないと判定したときは、合計出力目標値Pを既定値P0に設定し(S209)、ステップS202に戻る。
When the
合計出力目標値Pが既定値P0でないときは、先に実行されたステップS205によって合計出力目標値Pが小さくなり、これによって高温素子数mが第1閾値a未満の値に至り、ステップS206に至った可能性が高い。合計出力目標値Pを既定値P0に再び設定することにより、合計出力目標値Pを減少させる処理が実行され、再び、高温素子数mが第1閾値a未満の値となってステップS209に至るという処理が繰り返される可能性が高い。 When the total output target value P is not the default value P0, the total output target value P becomes smaller by the previously executed step S205, whereby the number of high temperature elements m reaches a value less than the first threshold value a, and in step S206. It is highly possible that it was reached. By resetting the total output target value P to the default value P0, the process of reducing the total output target value P is executed, and the number of high temperature elements m becomes less than the first threshold value a again to reach step S209. There is a high possibility that the process will be repeated.
条件設定部24は、合計出力目標値Pが既定値P0であると判定したときは、高温素子数mが第2閾値b以下であるか否かを判定する(S207)。条件設定部24は、高温素子数mが第2閾値b以下であると判定したときは、温度閾値Tsから減算値γを減算した値を新たな温度閾値Tsとし(S208)、ステップS207に戻る。
When the
一方、条件設定部24は、高温素子数mが第2閾値bよりも大きいと判定したときは、ステップS202に戻る。
On the other hand, when the
ステップS207およびステップS208によれば、高温素子数mが第2閾値b以下であるという条件の下で、温度閾値Tsを減少させる処理が繰り返される。温度閾値Tsが小さくなることで高温素子数mは大きくなるため、高温素子数mは第2閾値bより大きい値に至り、条件設定部24の処理は、ステップS202に至る。第2閾値bは、例えば0である。この場合、高温素子数mが第2閾値b以下であるか否かの判定は、高温素子数mが0であるか否かの判定となる。
According to step S207 and step S208, the process of reducing the temperature threshold value Ts is repeated under the condition that the number of high temperature elements m is equal to or less than the second threshold value b. Since the number of high-temperature elements m increases as the temperature threshold value Ts decreases, the number of high-temperature elements m reaches a value larger than the second threshold value b, and the processing of the
このような均一化処理によれば、温度閾値Tsが上限値に至らず合計出力目標値Pが一定であるという条件の下で、高温素子数mが第2閾値bより大きく、第1閾値a未満となる状態に温度閾値Tsが収束する。これによって、光電源装置が発する光のパワーを一定としながら、n個のレーザダイオードの温度を均一にすることができる。そのため、特定のレーザダイオードが高温になって寿命が短縮してしまうこと回避される。 According to such a homogenization process, the number of high temperature elements m is larger than the second threshold value b and the first threshold value a is provided under the condition that the temperature threshold value Ts does not reach the upper limit value and the total output target value P is constant. The temperature threshold Ts converges to a state where it becomes less than. As a result, the temperature of the n laser diodes can be made uniform while the power of the light emitted by the optical power supply device is kept constant. Therefore, it is avoided that the specific laser diode becomes hot and its life is shortened.
なお、温度閾値Tsを増加させる過程において温度閾値Tsが上限値を超えてしまう場合には(S203)、合計出力目標値Pを既定値P0よりも小さくし、各レーザダイオードの温度を下げて、高温素子数mを減らす処理(S205)、および合計出力目標値Pを既定値に戻す処理(S209)が繰り返される。これによって、各レーザダイオードの温度が上限値Tmaxを超えないような制御が行われ、各レーザダイオードの寿命の短縮が回避される。 If the temperature threshold Ts exceeds the upper limit in the process of increasing the temperature threshold Ts (S203), the total output target value P is made smaller than the default value P0, and the temperature of each laser diode is lowered. The process of reducing the number of high-temperature elements m (S205) and the process of returning the total output target value P to the default value (S209) are repeated. As a result, control is performed so that the temperature of each laser diode does not exceed the upper limit value Tmax, and shortening of the life of each laser diode is avoided.
上記では、レーザ半導体素子(半導体レーザ)として、レーザダイオードが用いられる実施形態について説明した。レーザ半導体素子としては、レーザとして機能するその他の半導体素子が用いられてもよい。 In the above, an embodiment in which a laser diode is used as a laser semiconductor element (semiconductor laser) has been described. As the laser semiconductor element, another semiconductor element that functions as a laser may be used.
10 発光部、12 モニタ部、14 制御部、16 ドライバ、18−1〜18−n レーザダイオード、20−1〜20−n トランジスタ、22 電源部、24 条件設定部、26 1/n倍器、28 目標値演算部、30−1〜30−n 判定/目標値決定部、32 加算合計部、34−1〜34−n 制御値決定部。
10 light emitting unit, 12 monitor unit, 14 control unit, 16 driver, 18-1 to 18-n laser diode, 20-1 to 20-n transistor, 22 power supply unit, 24 condition setting unit, 26 1 / n multiplier, 28 Target value calculation unit, 30-1 to 30-n determination / target value determination unit, 32 addition total unit, 34-1 to 34-n control value determination unit.
Claims (5)
各前記レーザ半導体素子について得られた各モニタ温度と、所定の温度閾値との比較に基づいて、各前記レーザ半導体素子が低温であるか高温であるかを判定する判定部と、
複数の前記レーザ半導体素子に対する合計出力目標値が一定であるという条件の下で、高温であると判定された前記レーザ半導体素子に対する出力目標値を減少させ、低温であると判定された前記レーザ半導体素子に対する出力目標値を増加させる目標値決定部と、
各前記レーザ半導体素子に対して決定された出力目標値に基づいて、各前記レーザ半導体素子を制御するドライバと、を備え、
高温であると判定された前記レーザ半導体素子の数が所定値以下であるときに、前記温度閾値を減少させる温度条件設定部、を備えることを特徴とするレーザ制御装置。 A monitor unit that monitors the temperature of each of multiple laser semiconductor elements,
A determination unit for determining whether each of the laser semiconductor elements has a low temperature or a high temperature based on a comparison between each monitor temperature obtained for each of the laser semiconductor elements and a predetermined temperature threshold value.
Under the condition that the total output target value for the plurality of laser semiconductor elements is constant, the output target value for the laser semiconductor element determined to be high temperature is reduced, and the laser semiconductor determined to be low temperature is reduced. A target value determination unit that increases the output target value for the element,
A driver for controlling each laser semiconductor element based on an output target value determined for each laser semiconductor element is provided .
When the number of the laser semiconductor element determined to be a high temperature it is less than a predetermined value, laser control apparatus according to claim Rukoto includes a temperature condition setting unit, which reduces the temperature threshold.
各前記レーザ半導体素子について得られた各モニタ温度と、所定の温度閾値との比較に基づいて、各前記レーザ半導体素子が低温であるか高温であるかを判定する判定部と、
複数の前記レーザ半導体素子に対する合計出力目標値が一定であるという条件の下で、高温であると判定された前記レーザ半導体素子に対する出力目標値を減少させ、低温であると判定された前記レーザ半導体素子に対する出力目標値を増加させる目標値決定部と、
各前記レーザ半導体素子に対して決定された出力目標値に基づいて、各前記レーザ半導体素子を制御するドライバと、を備え、
高温であると判定された前記レーザ半導体素子の数が所定値以上であるときに、前記温度閾値を増加させる温度条件設定部、を備えることを特徴とするレーザ制御装置。 A monitor unit that monitors the temperature of each of multiple laser semiconductor elements,
A determination unit for determining whether each of the laser semiconductor elements is low temperature or high temperature based on a comparison between each monitor temperature obtained for each of the laser semiconductor elements and a predetermined temperature threshold value.
Under the condition that the total output target value for the plurality of laser semiconductor elements is constant, the output target value for the laser semiconductor element determined to be high temperature is reduced, and the laser semiconductor determined to be low temperature is reduced. A target value determination unit that increases the output target value for the element,
A driver for controlling each laser semiconductor element based on an output target value determined for each laser semiconductor element is provided.
A laser control device including a temperature condition setting unit that increases the temperature threshold value when the number of the laser semiconductor elements determined to be high temperature is equal to or higher than a predetermined value.
前記温度条件設定部は、
高温であると判定された前記レーザ半導体素子の数が第2の所定値以下であるときに、前記温度閾値を減少させることを特徴とするレーザ制御装置。 In the laser control device according to claim 2 ,
The temperature condition setting unit
When the number of the laser semiconductor device is determined to be Atsushi Ko is not more than a second predetermined value, the laser control device characterized by decreasing the temperature threshold.
前記温度条件設定部によって増加させた前記温度閾値が上限値に至り、かつ、高温であると判定された前記レーザ半導体素子の数が前記所定値以上であるときに、前記合計出力目標値を既定値から減少させる出力条件設定部、を備えることを特徴とするレーザ制御装置。 In the laser control device according to claim 2 or 3 .
When the temperature threshold value increased by the temperature condition setting unit reaches the upper limit value and the number of the laser semiconductor elements determined to be high temperature is equal to or more than the predetermined value, the total output target value is set as the default value. A laser control device including an output condition setting unit that reduces the value.
前記出力条件設定部は、
前記合計出力目標値を減少させた後に、高温であると判定された前記レーザ半導体素子の数が前記所定値未満となったときに、前記合計出力目標値を前記既定値とすることを特徴とするレーザ制御装置。 In the laser control device according to claim 4 ,
The output condition setting unit
After reducing the total output target value, when the number of the laser semiconductor elements determined to be high temperature becomes less than the predetermined value, the total output target value is set to the default value. Laser control device.
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