DE112017006195T5 - Verfahren zum steuern eines optischen moduls, optische moduleinheit und optisches modul - Google Patents

Verfahren zum steuern eines optischen moduls, optische moduleinheit und optisches modul Download PDF

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Yohei ENYA
Hiromi Nakanishi
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Abstract

Ein Verfahren zur Steuerung eines optischen Moduls ist ein Verfahren zur Steuerung eines optischen Moduls, das ein lichtemittierendes Halbleiterelement und ein elektronisches Kühlmodul umfasst, das ausgebildet ist, um eine Temperatur des lichtemittierenden Halbleiterelements einzustellen. Das Verfahren zur Steuerung eines optischen Moduls umfasst die Schritte: Erfassen einer Temperatur einer lichtemittierenden Einheit, die das lichtemittierenden Halbleiterelement umfasst, und Ausgeben von Temperaturinformationen des lichtemittierenden Halbleiterelements; Erfassen einer Umgebungstemperatur und Ausgeben von Temperaturinformationen über die Umgebungstemperatur, wobei die Umgebungstemperatur eine Umgebungstemperatur ist, in der sich die lichtemittierenden Einheit befindet; und Steuern einer Ausgabe des elektronischen Kühlmoduls auf der Grundlage der Temperaturinformationen des lichtemittierenden Halbleiterelements und der Temperaturinformationen der Umgebungstemperatur, und Einstellen der Temperatur der lichtemittierenden Einheit. In dem Schritt zum Einstellen der Temperatur der lichtemittierenden Einheit, wenn die Umgebungstemperatur in einem ersten Umgebungstemperaturbereich liegt, wird die Temperatur der lichtemittierenden Einheit so eingestellt, dass ein Temperaturbereich des lichtemittierenden Halbleiterelements ein erster lichtemittierender Halbleiterelementtemperaturbereich ist, und wenn die Umgebungstemperatur in einem zweiten Umgebungstemperaturbereich liegt, der höher als der erste Umgebungstemperaturbereich ist, wird die Temperatur der lichtemittierenden Einheit so eingestellt, dass der Temperaturbereich des lichtemittierenden Halbleiterelements ein zweiter lichtemittierender Halbleiterelementtemperaturbereich ist, der höher als der erste lichtemittierenden Halbleiterelementtemperaturbereich ist.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines optischen Moduls, eine optische Moduleinheit und ein optisches Modul.
  • Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der am 8. Dezember 2016 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2016-238695 , deren gesamter Inhalt hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist.
  • Stand der Technik
  • Es sind optische Module bekannt, in denen ein lichtemittierendes Halbleiterelement in einem Gehäuse angeordnet ist (siehe beispielsweise Patentliteraturen 1 bis 4).
  • Zitationsliste
  • Patentliteratur
    • PTL 1: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung Veröffentlichungs-Nr. 2009-93101
    • PTL 2: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung Veröffentlichungs-Nr. 2007-328895
    • PTL 3: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung Veröffentlichungs-Nr. 2007-17925
    • PTL 4: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung Veröffentlichungs-Nr. 2007-65600
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Ein Verfahren zum Steuern eines optischen Moduls gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Steuern eines optischen Moduls, das ein lichtemittierendes Halbleiterelement und ein elektronisches Kühlmodul umfasst, das konfiguriert ist, um eine Temperatur des lichtemittierenden Halbleiterelements einzustellen. Das Verfahren zum Steuern des optischen Moduls umfasst das Erfassen einer Temperatur einer lichtemittierenden Einheit, die das lichtemittierende Halbleiterelement umfasst, und das Ausgeben von Temperaturinformationen des lichtemittierenden Halbleiterelements; das Erfassen einer Umgebungstemperatur und das Ausgeben von Temperaturinformationen über die Umgebungstemperatur, wobei die Umgebungstemperatur eine Temperatur einer Umgebung ist, in der sich die lichtemittierende Einheit befindet; und Steuern einer Ausgabe des elektronischen Kühlmoduls auf der Grundlage der Temperaturinformationen des lichtemittierenden Halbleiterelements und der Temperaturinformationen der Umgebungstemperatur, und Einstellen der Temperatur der lichtemittierenden Einheit. In dem Schritt des Einstellens der Temperatur der lichtemittierenden Einheit, wenn die Umgebungstemperatur in einem ersten Umgebungstemperaturbereich liegt, wird die Temperatur der lichtemittierenden Einheit so eingestellt, dass ein Temperaturbereich des lichtemittierenden Halbleiterelements ein erster lichtemittierender Halbleiterelementtemperaturbereich ist, und wenn die Umgebungstemperatur in einem zweiten Umgebungstemperaturbereich liegt, der höher als der erste Umgebungstemperaturbereich ist, wird die Temperatur der lichtemittierenden Einheit so eingestellt, dass der Temperaturbereich des lichtemittierenden Halbleiterelements ein zweiter lichtemittierender Halbleiterelementtemperaturbereich ist, der höher als der erste lichtemittierende Halbleiterelementtemperaturbereich ist.
  • Eine optische Moduleinheit gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst ein optisches Modul, das eine lichtemittierenden Einheit und ein elektronisches Kühlmodul umfasst, wobei die lichtemittierenden Einheit ein Basiselement und ein auf dem Basiselement montiertes lichtemittierendes Halbleiterelement umfasst, wobei die lichtemittierende Einheit zum Erzeugen von Licht konfiguriert ist und das elektronische Kühlmodul zum Einstellen einer Temperatur des lichtemittierenden Halbleiterelements konfiguriert ist; eine erste Verarbeitungseinheit, die konfiguriert ist, um eine Temperatur der lichtemittierenden Einheit, die das lichtemittierende Halbleiterelement umfasst, und Prozesstemperaturinformationen des lichtemittierenden Halbleiterelements zu erfassen, um Temperaturinformationen auszugeben; eine zweite Verarbeitungseinheit, die konfiguriert ist, um eine Umgebungstemperatur zu erfassen, die eine Temperatur der Umgebung ist, in der sich die lichtemittierende Einheit befindet, und um Temperaturinformationen der Umgebungstemperatur zu verarbeiten, um Temperaturinformationen auszugeben; und eine dritte Verarbeitungseinheit, die konfiguriert ist, um eine Ausgabe des elektronischen Kühlmoduls auf der Grundlage der Temperaturinformationen des von der ersten Verarbeitungseinheit ausgegebenen lichtemittierenden Halbleiterelements und der Temperaturinformationen der von der zweiten Verarbeitungseinheit ausgegebenen Umgebungstemperatur zu steuern und die Temperatur der lichtemittierenden Einheit einzustellen. Wenn die Umgebungstemperatur in einem ersten Umgebungstemperaturbereich liegt, stellt die dritte Verarbeitungseinheit die Temperatur der lichtemittierenden Einheit so ein, dass ein Temperaturbereich des lichtemittierenden Halbleiterelements ein erster lichtemittierender Halbleiterelementtemperaturbereich ist, und wenn die Umgebungstemperatur in einem zweiten Umgebungstemperaturbereich liegt, der höher als der erste Umgebungstemperaturbereich ist, stellt die dritte Verarbeitungseinheit die Temperatur der lichtemittierenden Einheit so ein, dass der Temperaturbereich des lichtemittierenden Halbleiterelements ein zweiter lichtemittierender Halbleiterelementtemperaturbereich ist, der höher als der erste lichtemittierende Halbleiterelementtemperaturbereich ist.
  • Ein optisches Modul gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine lichtemittierende Einheit, die ein Basiselement und ein auf dem Basiselement montiertes lichtemittierendes Halbleiterelement umfasst, wobei die lichtemittierende Einheit konfiguriert ist, um Licht zu erzeugen; ein Schutzelement mit einem Austrittsfenster, das das Licht aus der lichtemittierenden Einheit durchlässt, wobei das Schutzelement konfiguriert ist, um die lichtemittierenden Einheit zu umgeben; ein elektronisches Kühlmodul, das konfiguriert ist, um eine Temperatur des lichtemittierenden Halbleiterelements einzustellen; einen Temperaturdetektor für die lichtemittierende Einheit, der konfiguriert ist, um eine Temperatur der lichtemittierenden Einheit mit dem lichtemittierenden Halbleiterelement zu erfassen; und einen Umgebungstemperaturdetektor, der konfiguriert ist, um eine Temperatur einer Umgebung zu erfassen, in der sich die lichtemittierende Einheit befindet.
  • Figurenliste
    • [1] 1 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Struktur eines optischen Moduls.
    • [2] 2 zeigt eine weitere schematische perspektivische Ansicht der Struktur des optischen Moduls.
    • [3] 3 zeigt eine schematische Draufsicht der Struktur des optischen Moduls.
    • [4] 4 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Konfiguration eines Wärmeableitungssystems, an dem das optische Modul befestigt ist.
    • [5] 5 zeigt ein Diagramm, das für jede Temperatur eine Beziehung zwischen dem einer roten Laserdiode zugeführten Strom und der optischen Ausgabe der roten Laserdiode darstellt.
    • [6] 6 zeigt ein Diagramm, das für jede Temperatur eine Beziehung zwischen dem einer grünen Laserdiode zugeführten Strom und der optischen Ausgabe der grünen Laserdiode darstellt.
    • [7] 7 zeigt ein Diagramm, das für jede Temperatur eine Beziehung zwischen dem einer blauen Laserdiode zugeführten Strom und einer optischen Ausgabe der blauen Laserdiode darstellt.
    • [8] 8 zeigt ein Diagramm, das für jede Temperatur einer Lichtbildungseinheit eine Beziehung zwischen der Umgebungstemperatur und dem Stromverbrauch eines elektronischen Kühlmoduls darstellt.
    • [9] 9 zeigt ein Flussdiagramm mit den Hauptschritten eines Verfahrens zum Steuern eines optischen Moduls gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • [10] 10 zeigt ein Diagramm, das für jede Temperatur der Lichtbildungseinheit eine Beziehung zwischen der Umgebungstemperatur und dem Stromverbrauch des elektronischen Kühlmoduls darstellt.
    • [11] 11 zeigt ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen der Temperatur und dem Stromverbrauch der roten, der grünen sowie der blauen Laserdiode darstellt.
    • [12] 12 zeigt ein Blockdiagramm eines Beispiels einer optischen Moduleinheit.
    • [13] 13 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Struktur einer optischen Moduleinheit.
    • [14] 14 zeigt ein Blockdiagramm einer Konfiguration einer Steuerung.
    • [15] 15 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Struktur einer weiteren optischen Moduleinheit.
    • [16] 16 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Struktur eines optischen Moduls.
    • [17] 17 zeigt eine weitere schematische perspektivische Ansicht der Struktur des optischen Moduls.
    • [18] 18 zeigt eine schematische Draufsicht der Struktur des optischen Moduls.
    • [19] 19 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Struktur einer optischen Moduleinheit.
  • Beschreibung der Ausführungsformen
  • [Die durch die vorliegende Offenbarung zu lösenden Probleme]
  • Das zuvor beschriebene optische Modul kann in einer Umgebung mit einem breiten Spektrum von niedrigen bis hohen Temperaturen eingesetzt werden. Um auch in einer Umgebung mit einem großen Temperaturbereich eine optische Leistung mit hoher Genauigkeit zu erzielen, ist es erforderlich, die Temperatur des optischen Moduls anzupassen.
  • Es ist wünschenswert, dass der Stromverbrauch des optischen Moduls während des Betriebs so gering wie möglich ist. Zudem besteht der Bedarf, die Größe des gesamten Systems, mit dem die Temperatur des optischen Moduls eingestellt wird, zu verringern.
  • Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Steuern eines optischen Moduls bereitzustellen, das den Stromverbrauch und gleichzeitig die Systemgröße reduzieren kann.
  • Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine optische Moduleinheit bereitzustellen, die den Stromverbrauch sowie die Systemgröße reduzieren kann.
  • Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein optisches Modul bereitzustellen, das in geeigneter Weise die Systemgröße und den Stromverbrauch verringern kann.
  • [Vorteilhafte Wirkungen der vorliegenden Erfindung]
  • Das zuvor beschriebene Verfahren zur Steuerung eines optischen Moduls kann den Stromverbrauch und gleichzeitig die Systemgröße verringern.
  • Die zuvor beschriebene optische Moduleinheit kann den Stromverbrauch und gleichzeitig die Systemgröße verringern.
  • Das zuvor beschriebene optische Modul kann in geeigneter Weise die Systemgröße und den Stromverbrauch verringern.
  • [Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung der vorliegenden Anmeldung]
  • Zunächst werden Ausführungsformen der Erfindung der vorliegenden Anmeldung zusammengefasst. Ein optisches Modulsteuerverfahren gemäß der Erfindung der vorliegenden Anmeldung ist ein Verfahren zur Steuerung eines optischen Moduls, das ein lichtemittierendes Halbleiterelement und ein elektronisches Kühlmodul umfasst, das konfiguriert ist, um eine Temperatur des lichtemittierenden Halbleiterelements einzustellen. Das Verfahren zum Steuern des optischen Moduls umfasst die Schritte: Erfassen einer Temperatur einer lichtemittierenden Einheit, die das lichtemittierende Halbleiterelement umfasst, und Ausgeben von Temperaturinformationen des lichtemittierenden Halbleiterelements; Erfassen einer Umgebungstemperatur und Ausgeben von Temperaturinformationen über die Umgebungstemperatur, wobei die Umgebungstemperatur eine Temperatur der Umgebung ist, in der sich die lichtemittierende Einheit befindet; und Steuern einer Ausgabe des elektronischen Kühlmoduls auf der Grundlage der Temperaturinformationen des lichtemittierenden Halbleiterelements und der Temperaturinformationen der Umgebungstemperatur, und Einstellen der Temperatur der lichtemittierenden Einheit. Im Schritt des Einstellens der Temperatur der lichtemittierenden Einheit, wenn die Umgebungstemperatur in einem ersten Umgebungstemperaturbereich liegt, wird die Temperatur der lichtemittierenden Einheit so eingestellt, dass ein Temperaturbereich des lichtemittierenden Halbleiterelements ein erster Temperaturbereich des lichtemittierenden Halbleiterelements ist, und wenn die Umgebungstemperatur in einem zweiten Umgebungstemperaturbereich liegt, der höher als der erste Umgebungstemperaturbereich ist, wird die Temperatur der lichtemittierenden Einheit so eingestellt, dass der Temperaturbereich des lichtemittierenden Halbleiterelements ein zweiter Temperaturbereich des lichtemittierenden Halbleiterelements ist, der höher als der erste Temperaturbereich des ersten lichtemittierenden Halbleiterelements ist.
  • Wie zuvor beschrieben, wenn die Umgebungstemperatur im zweiten Umgebungstemperaturbereich liegt, der höher als der erste Umgebungstemperaturbereich ist, wird die Temperatur der lichtemittierenden Einheit derart angepasst, dass der Temperaturbereich des lichtemittierenden Halbleiterelements der zweite Temperaturbereich des lichtemittierenden Halbleiterelements ist, der höher als der erste Temperaturbereich des lichtemittierenden Halbleiterelements ist. Dadurch kann eine Temperaturdifferenz zwischen der lichtemittierenden Einheit, deren Temperatur durch das elektronische Kühlmodul eingestellt werden soll, und der Umgebungstemperatur verringert werden. Dadurch ist es möglich, den Stromverbrauch des elektronischen Kühlmoduls während der Temperatureinstellung zu verringern. Das heißt, wenn die Umgebungstemperatur relativ hoch ist, wird die Temperatur der lichtemittierenden Einheit angepasst, indem der Temperaturbereich des lichtemittierenden Halbleiterelements auf einen relativ hohen Temperaturbereich eingestellt wird, um eine Temperaturdifferenz zwischen der Umgebungstemperatur und der lichtemittierenden Einheit während der Temperatureinstellung zu verringern. Dadurch ist es möglich, den Stromverbrauch des elektronischen Kühlmoduls während der Temperatureinstellung zu verringern. Wenn der Temperaturbereich des lichtemittierenden Halbleiterelements höher eingestellt wird, muss dem lichtemittierenden Halbleiterelement eine größere Menge an Energie zugeführt werden, um die gleiche optische Leistung zu erzielen. Im Vergleich zu der Erhöhung der Strommenge, die dem lichtemittierenden Halbleiterelement zugeführt wird, ist jedoch die Verringerung des Stromverbrauchs des elektronischen Kühlmoduls, die erzielt wird, indem die Temperaturdifferenz zwischen der Umgebungstemperatur und der lichtemittierenden Einheit verringert wird, größer. Auf diese Weise wird eine Verringerung des gesamten Stromverbrauchs erzielt.
  • Während des Betriebs des elektronischen Kühlmoduls erzeugt das elektronische Kühlmodul selbst Wärme. Um das Abführen der erzeugten Wärme des elektronischen Kühlmoduls zu erleichtern und die Temperatur der lichtemittierenden Einheit unter Aufrechterhaltung eines effizienten Betriebs des elektronischen Kühlmoduls einzustellen, ist das optische Modul mit einem Wärmeableitungssystem ausgestattet, das eine Wärmesenke, einen Lüfter, der Luft zur Wärmesenke bläst, und ein Wärmerohr, das die in der Wärmesenke angesammelte Wärme effizient abführt, aufweist. Die Kühlleistung der Wärmesenke hängt im Grunde von deren Größe ab. Insbesondere hat eine größer dimensionierte Wärmesenke grundsätzlich eine höhere Fähigkeit, einen zu kühlenden Gegenstand zu kühlen. Wie zuvor beschrieben, kann das Verfahren zur Steuerung des optischen Moduls gemäß der Erfindung der vorliegenden Anmeldung den Stromverbrauch des elektronischen Kühlmoduls verringern. In diesem Fall kann eine Verringerung der Größe der Wärmesenke, die in dem Wärmeableitungssystem enthalten ist, die Größe des gesamten Wärmeableitungssystems einschließlich des optischen Moduls verringern. Auch hinsichtlich des Lüfters, der zum Kühlen der Wärmesenke vorgesehen ist, verringert eine Verkürzung der Betriebszeit des Lüfters den Stromverbrauch. In Abhängigkeit von dem Betriebstemperaturbereich des optischen Moduls, das verwendet werden soll, ist eine Kühlung durch den Lüfter nicht unbedingt erforderlich, und es ist sogar möglich, auf den Lüfter selbst zu verzichten. In diesem Fall ist eine zusätzliche Größenverringerung möglich. Da der Stromverbrauch des elektronischen Kühlmoduls verringert werden kann, kann auch auf die für die Wärmesenke im Wärmeableitungssystem vorgesehene Wärmeleitung verzichtet werden, um eine weitere Größenreduzierung zu erzielen.
  • Das lichtemittierende Halbleiterelement, das mit dem zuvor beschriebenen Verfahren zum Steuern des optischen Moduls gesteuert wird, kann ein Halbleiterlaser sein. Diese Konfiguration, bei der das optische Modul Laserlicht des Halbleiterlasers verwendet, ermöglicht eine Verringerung des Stromverbrauchs bei gleichzeitiger Verringerung der Systemgröße.
  • Der zuvor beschriebene Halbleiterlaser kann ein Laser sein, der rotes Licht emittiert, oder er kann ein Laser sein, der Infrarotlicht emittiert. Die optische Ausgabe eines Lasers, der rotes Licht emittiert, oder eines Lasers, der Infrarotlicht emittiert, hängt stark von der Temperatur ab. Daher eignet sich das Verfahren zum Steuern eines optischen Moduls gemäß der vorliegenden Erfindung zur Verwendung bei der Steuerung des optischen Moduls, in dem der Halbleiterlaser ein Laser ist, der rotes Licht emittiert, oder ein Laser ist, der Infrarotlicht emittiert. Das rote Licht kann Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von etwa 620 Nanometer (nm) bis ungefähr 750 nm sein.
  • Eine Ausgabe des lichtemittierenden Halbleiterelements kann durch Steuern des dem lichtemittierenden Halbleiterelement zugeführten Stroms entsprechend dem Temperaturbereich des lichtemittierenden Halbleiterelements, das in dem Schritt des Einstellens der Temperatur der lichtemittierenden Einheit eingestellt wurde, geregelt werden. Mit dieser Konfiguration kann die optische Ausgabe des lichtemittierenden Halbleiterelements durch Steuern des Stroms konstant gehalten werden.
  • Der erste Temperaturbereich des lichtemittierenden Halbleiterelements und der zweite Temperaturbereich des lichtemittierenden Halbleiterelements kann jeweils innerhalb von ±3° C eines Mittelwertes liegen. Diese Konfiguration kann den Einfluss von Temperaturschwankungen auf die optische Ausgabe des lichtemittierenden Halbleiterelements verringern.
  • Eine optische Moduleinheit gemäß der Erfindung der vorliegenden Anmeldung umfasst ein optisches Modul, das eine lichtemittierende Einheit und ein elektronisches Kühlmodul umfasst, wobei die lichtemittierende Einheit ein Basiselement und ein lichtemittierendes Halbleiterelement, das am dem Basiselement befestigt ist, umfasst, wobei die lichtemittierende Einheit derart ausgebildet ist, dass sie Licht bildet und das elektronische Kühlmodul konfiguriert ist, um eine Temperatur des lichtemittierenden Halbleiterelements einzustellen; eine erste Verarbeitungseinheit, die konfiguriert ist, um eine Temperatur der lichtemittierenden Einheit, die das lichtemittierende Halbleiterlaserelement umfasst, und Prozesstemperaturinformationen des lichtemittierenden Halbleiterelements zu erfassen, um Temperaturinformationen auszugeben; eine zweite Verarbeitungseinheit, die konfiguriert ist, um eine Umgebungstemperatur zu erfassen, die eine Temperatur einer Umgebung ist, in der sich die lichtemittierende Einheit befindet, und um Temperaturinformationen der Umgebungstemperatur zu verarbeiten, um Temperaturinformationen auszugeben; und eine dritte Verarbeitungseinheit, die konfiguriert ist, um eine Ausgabe des elektronischen Kühlmoduls auf der Grundlage der Temperaturinformationen des von der ersten Verarbeitungseinheit 30 ausgegebenen lichtemittierenden Halbleiterelements und der Temperaturinformationen der von der zweiten Verarbeitungseinheit ausgegebenen Umgebungstemperatur zu steuern und die Temperatur der lichtemittierenden Einheit einzustellen. Wenn die Umgebungstemperatur in einem ersten Umgebungstemperaturbereich liegt, stellt die dritte Verarbeitungseinheit die Temperatur der lichtemittierenden Einheit so ein, dass ein Temperaturbereich des lichtemittierenden Halbleiterelements ein erster Temperaturbereich des lichtemittierenden Halbleiterelements ist, und wenn die Umgebungstemperatur in einem zweiten Umgebungstemperaturbereich liegt, der höher als der erste Umgebungstemperaturbereich ist, stellt die dritte Verarbeitungseinheit die Temperatur der lichtemittierenden Einheit so ein, dass der Temperaturbereich des lichtemittierenden Halbleiterelements ein zweiter Temperaturbereich des lichtemittierenden Halbleiterelements ist, der höher als der erste Temperaturbereich des lichtemittierenden Halbleiterelements ist.
  • In der zuvor beschriebenen optischen Moduleinheit verarbeitet die erste Verarbeitungseinheit die Temperaturinformationen des lichtemittierenden Halbleiterelements so, dass die Temperaturinformationen ausgegeben werden. Auch verarbeitet die zweite Verarbeitungseinheit die Temperaturinformationen der Umgebungstemperatur der lichtemittierenden Einheit derart, dass die Temperaturinformationen ausgegeben werden. Die dritte Verarbeitungseinheit steuert eine Ausgabe des elektronischen Kühlmoduls auf der Grundlage der Temperaturinformationen des lichtemittierenden Halbleiterelements, die von der ersten Verarbeitungseinheit verarbeitet werden, derart, dass sie ausgegeben werden, und verarbeitet die Temperaturinformationen der Umgebungstemperatur, die von der zweiten Verarbeitungseinheit verarbeitet werden, derart, dass sie ausgegeben werden, und stellt die Temperatur der lichtemittierenden Einheit ein. Die dritte Verarbeitungseinheit steuert eine Ausgabe des elektronischen Kühlmoduls, und wenn die Umgebungstemperatur in einem ersten Umgebungstemperaturbereich liegt, stellt die dritte Verarbeitungseinheit die Temperatur der lichtemittierenden Einheit derart ein, dass ein Temperaturbereich des lichtemittierenden Halbleiterelements ein erster Temperaturbereich des lichtemittierenden Halbleiterelements ist, während in dem Fall, in dem die Temperatur in einem zweiten Umgebungstemperaturbereich liegt, der höher als der erste Umgebungstemperaturbereich ist, stellt die dritte Verarbeitungseinheit die Temperatur der lichtemittierenden Einheit derart ein, dass der Temperaturbereich des lichtemittierenden Halbleiterelements ein zweiter Temperaturbereich des lichtemittierenden Halbleiterelements ist, der höher als der erste Temperaturbereich des lichtemittierenden Halbleiterelements ist. Dadurch kann eine Temperaturdifferenz zwischen der Umgebungstemperatur und der lichtemittierenden Einheit während der Temperatureinstellung verringert werden, und es kann der Stromverbrauch der elektronischen Kühleinheit während der Temperatureinstellung verringert werden. Wenn der Temperaturbereich des lichtemittierenden Halbleiterelements höher eingestellt wird, ist eine höhere Strommenge erforderlich, die dem lichtemittierenden Halbleiterelement zugeführt werden soll, um die gleiche optische Ausgabe zu erzielen. Jedoch ist im Vergleich zu einer Erhöhung der Strommenge, die dem lichtemittierenden Halbleiterelement zugeführt wird, die Verringerung des Stromverbrauchs des elektronischen Kühlmoduls, die erzielt wird, indem die Temperaturdifferenz zwischen der Umgebungstemperatur und der lichtemittierenden Einheit verringert wird, größer. Dadurch wird eine Verringerung des gesamten Stromverbrauchs erzielt.
  • In der zuvor beschriebenen optischen Moduleinheit kann das optische Modul ferner ein Schutzelement, das konfiguriert ist, um die lichtemittierende Einheit zu umgeben, und einen Umgebungstemperaturdetektor, der an einem Außenumfang des Schutzelements angebracht und konfiguriert ist, um die Umgebungstemperatur zu erfassen, die eine Temperatur einer Umgebung ist, in der sich die lichtemittierende Einheit befindet, umfassen. In der optischen Moduleinheit gemäß diesem Aufbau kann bei Verwendung des am Außenumfang des Schutzelements angebrachten Umgebungstemperaturdetektors und bei Verarbeitung der Temperaturinformationen der Umgebungstemperatur durch die zweite Verarbeitungseinheit derart, dass Temperaturinformationen ausgegeben werden, die Temperatur der Umgebung, in der sich die lichtbildende Einheit befindet, genauer erfasst werden, und dadurch ist es möglich, eine geeignete Verringerung des Stromverbrauchs zu erzielen.
  • Ein optisches Modul gemäß der Erfindung der vorliegenden Anmeldung umfasst eine lichtemittierende Einheit, die ein Basiselement und ein auf dem Basiselement montiertes lichtemittierendes Halbleiterelement umfasst, wobei die lichtemittierende Einheit konfiguriert ist, um Licht zu erzeugen; ein Schutzelement mit einem Austrittsfenster, das das Licht aus der lichtemittierenden Einheit durchlässt, wobei das Schutzelement konfiguriert ist, um die lichtemittierende Einheit zu umgeben; ein elektronisches Kühlmodul, das konfiguriert ist, um eine Temperatur des lichtemittierenden Halbleiterelements einzustellen; einen Temperaturdetektor für die lichtemittierende Einheit, der konfiguriert ist, um eine Temperatur der lichtemittierenden Einheit mit dem lichtemittierenden Halbleiterelement zu erfassen; und einen Umgebungstemperaturdetektor, der konfiguriert ist, um eine Temperatur einer Umgebung zu erfassen, in der sich die lichtemittierende Einheit befindet.
  • In dem zuvor beschriebenen optischen Modul kann das elektronische Kühlmodul die Temperatur des lichtemittierenden Halbleiterelements einstellen. Zudem kann der Temperaturdetektor für die lichtemittierende Einheit die Temperatur der lichtemittierenden Einheit erfassen. Zudem kann der Umgebungstemperaturdetektor die Temperatur der Umgebung erfassen, in der sich die lichtemittierende Einheit befindet. Durch Verwenden der erfassten Temperatur der lichtemittierenden Einheit und der erfassten Temperatur der Umgebung, in der sich die lichtemittierende Einheit befindet, kann eine geeignete Systemgrößenverringerung und eine Verringerung des Stromverbrauchs in geeigneter Weise erzielt werden. Insbesondere werden beispielsweise Temperaturinformationen des lichtemittierenden Halbleiterelements von der Temperatur der lichtemittierenden Einheit, die durch den Temperaturdetektor für die lichtemittierende Einheit erfasst wurde, ausgegeben, die Temperaturinformationen von der Umgebungstemperatur der lichtemittierenden Einheit, die durch den Umgebungstemperaturdetektor erfasst wurde, ausgegeben und wird die Ausgabe des elektronischen Kühlmoduls auf der Grundlage der ausgegebenen Temperaturinformationen des lichtemittierenden Halbleiterelements und der ausgegebenen Temperaturinformation der Umgebungstemperatur gesteuert. Bei der Steuerung der Ausgabe des elektronischen Kühlmoduls wird, wenn sich die Umgebungstemperatur in einem ersten Umgebungstemperaturbereich befindet, die Temperatur der lichtemittierenden Einheit derart eingestellt, dass der Temperaturbereich des lichtemittierenden Halbleiterelements ein erster Temperaturbereich des lichtemittierenden Halbleiterelements ist, und wenn sich die Umgebungstemperatur in einem zweiten Umgebungstemperaturbereich befindet, der höher als der erste Umgebungstemperaturbereich ist, wird die Temperatur der lichtemittierenden Einheit derart eingestellt, dass der Temperaturbereich des lichtemittierenden Halbleiterelements ein zweiter Temperaturbereich des lichtemittierenden Halbleiterelements ist, der höher als der erste Temperaturbereich des lichtemittierenden Halbleiterelements ist. Dadurch ist es möglich, eine geeignete Verringerung der Systemgröße und des Stromverbrauchs zu erzielen.
  • In dem optischen Modul kann der Umgebungstemperaturdetektor an einem Außenumfang des Schutzelements befestigt sein. Das optische Modul mit diesem Aufbau kann die Temperatur der Umgebung, in der sich die lichtemittierende Einheit befindet, genauer erfassen und noch besser den Stromverbrauch verringern.
  • [Ausführliche Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung der vorliegenden Anmeldung]
  • Im Nachfolgenden werden die Ausführungsformen eines Verfahrens zur Steuerung eines optischen Moduls gemäß der Erfindung der vorliegenden Anmeldung mit Bezug auf die 1 bis 11 beschrieben. 2 zeigt eine Ansicht der 1, bei der der Deckel 40 entfernt wurde. In den Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird, werden gleiche oder entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen, und es wird auf eine wiederholte Beschreibung verzichtet.
  • Zunächst wird eine Konfiguration des optischen Moduls 1 beschrieben. Das optische Modul 1 wird durch ein Verfahren zum Steuern eines optischen Moduls zum Steuern des optischen Moduls 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform gesteuert. Mit Bezug auf 1 und 2 umfasst das optische Modul 1, das durch das Verfahren zum Steuern des optischen Moduls gemäß der vorliegenden Ausführungsform gesteuert wird, einen Sockel 10 mit einer flachen plattenähnlichen Form, eine Lichtbildungseinheit 20, die auf einer Hauptfläche 10A des Sockels 10 angeordnet ist und als eine lichtemittierende Einheit, die Licht bildet, dient, den Deckel 40, der auf der einen Hauptfläche 10A des Sockels 10 angeordnet und mit diesem in Kontakt ist, um die Lichtbildungseinheit 20 zu bedecken, und mehrere Anschlussstifte 51, die von der anderen Hauptfläche 10B zu der einen Hauptfläche 10A durch den Sockel 10 hindurchführen und aus sowohl der einen Hauptfläche 10A als auch der anderen Hauptfläche 10B ragen. Der Sockel 10 und der Deckel 40 sind beispielsweise luftdicht verschweißt. Das heißt, die Lichtbildungseinheit 20 ist durch den Sockel 10 und den Deckel 40 hermetisch abgedichtet. Ein feuchtigkeitsreduziertes (oder feuchtigkeitsabführendes) Gas, wie beispielsweise Trockenluft, wird in dem Raum, der von dem Sockel 10 und dem Deckel umgeben ist, abgedichtet. Der Deckel 40 weist ein Austrittsfenster 41 auf, durch das das Licht aus der Lichtbildungseinheit 20 hindurchtreten kann. Das Austrittsfenster 41 kann die Form einer flachen Platte mit parallelen Hauptflächen, oder die Form einer Linse, die Licht aus der Lichtbildungseinheit 20 bündelt oder streut, aufweisen. Der Sockel 10 und der Deckel 40 bilden ein Schutzelement. In der Draufsicht (das heißt, in der Z-Achsenrichtung) weist der Sockel 10 die Form eines Rechtecks mit vier abgerundeten Ecken auf. Der Deckel 40 weist in Draufsicht ebenfalls die Form eines Rechtecks mit vier abgerundeten Ecken auf. Der Sockel 10 ist derart ausgebildet, dass er eine größere Fläche als der Deckel 40 aufweist. Wenn der Deckel 40 auf dem Sockel 10 in Kontakt mit diesem angeordnet wird, steht die Außenkante des Sockels 10 mit der Ausnahme einer Seite, die das Austrittsfenster 41 aufweist, von dem Außenumfang des Deckels 40 flanschartig vor. Die Länge der kurzen Seiten des Sockels 10 (das heißt, die Länge in Y-Achsenrichtung) ist so gewählt, dass sie 10 Millimeter (mm) beträgt.
  • Der Deckel 40 weist ein harzgegossenes Thermoelement 42 zum Erfassen der Temperatur des Deckels 40 auf. Das Thermoelement 42 ist an der Oberfläche des Deckels 40 mit dem Austrittsfenster 41 befestigt. Das heißt, das Thermoelement 42 ist an einem Außenumfang 40A des Deckels 40 befestigt. Mit dem Thermoelement 42 kann die Umgebungstemperatur der Lichtbildungseinheit 20 als Umgebungstemperatur erfasst und als Temperaturinformation der Umgebungstemperatur ausgegeben werden. Die Umgebungstemperatur der Lichtbildungseinheit 20 ist gleichzeitig die Umgebungstemperatur des optischen Moduls 1. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Thermoelement 42 ein Umgebungstemperaturdetektor, der die Temperatur der Umgebung erfasst, in der sich die Lichtbildungseinheit 20 befindet.
  • Wie in 2 und 3 gezeigt, umfasst die Lichtbildungseinheit 20 eine Basisplatte 60, die eine plattenähnliche Form aufweist und als ein Basiselement dient. Die Basisplatte 60 weist in Draufsicht eine rechteckige Hauptfläche 60A auf. Die Basisplatte 60 umfasst einen Basisbereich 61, einen Chip-Montagebereich 62 und einen Thermistor-Montagebereich 44. Der Chip-Montagebereich 62 ist in einem Bereich ausgebildet, der eine kurze Seite (erste kurze Seite) der einen Hauptfläche 60A und eine lange Seite (erste lange Seite), die mit der ersten kurzen Seite verbunden ist, auf. Der Chip-Befestigungsbereich 62 weist eine größere Dicke als der Basisbereich 61 auf. Der Chip-Montagebereich 62 hat somit eine größere Höhe als der Basisbereich 61. Der erste Chip-Befestigungsbereich 63, der eine größere Dicke (oder größere Höhe) als seine benachbarten Bereiche aufweist, ist in einem Bereich gegenüber einer Seite des Chip-Montagebereichs 62 ausgebildet, in dem die erste kurze Seite mit der ersten langen Seite verbunden ist. Ein zweiter Chip-Montagebereich 64, der eine größere Dicke (oder größere Höhe) als seine benachbarten Bereiche aufweist, ist in einem Bereich gegenüber einer Seite des Chip-Montagebereichs 62 ausgebildet, in dem die erste lange Seite mit der ersten kurzen Seite verbunden ist.
  • Ein flacher plattenartiger erster Submount 71 ist auf dem ersten Chip-Montagebereich 63 angeordnet. Eine rote Laserdiode 81, die rotes Licht emittiert, ist auf dem ersten Submount 71 angeordnet. Die rote Laserdiode 81 ist ein Halbleiterlaser, der als ein erstes lichtemittierendes Halbleiterelement dient. Ein zweiter Submount 72 und ein dritter Submount 73 mit einer flachen plattenähnlichen Form sind auf dem zweiten Chip-Montagebereich 64 angeordnet. Der dritte Submount 73 ist gegenüber dem Verbindungsabschnitt zwischen der ersten langen Seite und der ersten kurzen Seite, aus Sicht des zweiten Submounts 72, angeordnet. Eine grüne Laserdiode 82, die grünes Licht emittiert, ist auf dem zweiten Submount 72 angeordnet. Die grüne Laserdiode 82 ist ein Halbleiterlaser, der als ein zweites lichtemittierendes Halbleiterelement dient. Eine blaue Laserdiode 83, die blaues Licht emittiert, ist auf dem dritten Submount 73 angeordnet. Die blaue Laserdiode 83 ist ein Halbleiterlaser, der als ein drittes lichtemittierendes Halbleiterelement dient. Die Höhen der optischen Achsen der roten Laserdiode 81, der grünen Laserdiode 82 und der blauen Laserdiode 83 (das heißt, die Abstände zwischen der einen Hauptfläche 60A der Basisplatte 60 (Bezugsfläche) und der optischen Achsen, oder die Abstände mit Bezug auf die Bezugsfläche in der Z-Achsenrichtung) sind durch den ersten Submount 71, den zweiten Submount 72 und den dritten Submount 73 auf der gleichen Höhe eingestellt. Das rote Licht ist Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von etwa 620 Nanometer (nm) bis ungefähr 750 nm, das grüne Licht ist Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von etwa 495 nm bis etwa 570 nm, und das blaue Licht ist Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von etwa 420 nm bis etwa 495 nm.
  • Der Thermistor-Montagebereich 44 ist in einem Bereich ausgebildet, der einen Schnittpunkt der anderen kurzen Seite (zweite kurze Seite) der einen Hauptfläche 60A der Basisplatte 60 in der Nähe des Austrittsfensters 41 und einer langen Seite der einen Hauptfläche 60A, die mit der zweiten kurzen Seite verbunden ist, aufweist. Der Thermistor-Montagebereich 44 hat eine geringere Dicke als der Basisbereich 61. Der Thermistor-Montagebereich 44 hat somit eine geringere Höhe als der Basisbereich 61. Ein Thermistor 43 ist auf dem Thermistor-Montagebereich 44 angeordnet. Der Thermistor 43 erfasst die Temperatur der Lichtbildungseinheit 20, die die rote Laserdiode 81, die grüne Laserdiode 82 und die blaue Laserdiode 83 umfasst, und gibt die Temperaturinformationen der Lichtbildungseinheit 20 aus. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Thermistor 43 ein Temperaturdetektor für die lichtemittierende Einheit, der die Temperatur der Lichtbildungseinheit 20 erfasst.
  • Ein vierter Submount 74, ein fünfter Submount 75 und ein sechster Submount 76 sind auf dem Basisbereich 61 der Basisplatte 60 angeordnet. Eine erste Fotodiode 94, die als ein erstes Lichtempfangselement dient, eine zweite Fotodiode 95, die als ein zweites Lichtempfangselement dient, und eine dritte Fotodiode 96, die als ein drittes Lichtempfangselement dient, sind jeweils auf dem vierten Submount 74, dem fünften Submount 75 und dem sechsten Submount 76 angeordnet. Der vierte Submount 74, der fünfte Submount 75 und der sechste Submount 76 stellen die Höhen der ersten Fotodiode 94, der zweiten Fotodiode 95 und der dritten Fotodiode 96 ein (das heißt, die Abstände der optischen Achsen der roten Laserdiode 81, der grünen Laserdiode 82 und der blauen Laserdiode 83, oder die Abstände in der Z-Achsenrichtung). Die erste Fotodiode 94, die zweite Fotodiode 95 und die dritte Fotodiode 96 sind derart positioniert, dass sie jeweils das Licht von der roten Laserdiode 81, der grünen Laserdiode 82 und der blauen Laserdiode direkt empfangen. Diese Konfiguration ermöglicht eine genaue Erfassung der Lichtintensität und eine hochgenaue Einstellung der Lichtintensität. In der vorliegenden Ausführungsform sind alle lichtemittierenden Halbleiterelemente mit den entsprechenden Lichtempfangselementen ausgestattet. Die erste Fotodiode 94, die zweite Fotodiode 95 und die dritte Fotodiode 96 sind in der Lage, jeweils rotes Licht, grünes Licht und blaues Licht zu empfangen. Die erste Fotodiode 94 ist zwischen der roten Laserdiode 81 und einer ersten Linse 91 in der Lichtemissionsrichtung der roten Laserdiode 81 angeordnet. Die zweite Fotodiode 95 ist zwischen der grünen Laserdiode 82 und einer zweiten Linse 92 in der Lichtemissionsrichtung der grünen Laserdiode 82 angeordnet. Die dritte Fotodiode 96 ist zwischen der blauen Laserdiode 83 und einer dritten Linse 93 in der Lichtemissionsrichtung der blauen Laserdiode 83 angeordnet.
  • Ein erster Linsenhalter 77, ein zweiter Linsenhalter 78 und ein dritter Linsenhalter 79, die erhöhte Abschnitte bilden, sind auf dem Basisbereich 61 der Basisplatte 60 angeordnet. Die erste Linse 91, die zweite Linse 92 und die dritte Linse 93 sind jeweils auf dem ersten Linsenhalter 77, dem zweiten Linsenhalter 78 und dem dritten Linsenhalter 79 angeordnet. Die erste Linse 91, die zweite Linse 92 und die dritte Linse 93 weisen jeweils Linsenabschnitte 91A, 92A und 93A auf, deren Oberflächen Linsenflächen sind. Die Linsenabschnitte 91A, 92A und 93A sind mit den entsprechenden anderen Bereichen der ersten Linse 91, der zweiten Linse 92 und der dritten Linse 93 einstückig ausgebildet. Die Mittelachsen der Linsenabschnitte 91A, 92A und 93A der ersten Linse 91, der zweiten Linse 92 und der dritten Linse 93, das heißt, die optischen Achsen der Linsenabschnitte 91A, 92A und 93A, werden durch den ersten Linsenhalter 77, den zweiten Linsenhalter 78 und den dritten Linsenhalter 79 eingestellt, so dass sie mit den entsprechenden optischen Achsen der roten Laserdiode 81, der grünen Laserdiode 82 und der blauen Laserdiode 83 ausgerichtet sind. Die erste Linse 91, die zweite Linse 92 und die dritte Linse 93 wandeln jeweils die Punktgröße des Lichts um, das von einer entsprechenden der roten Laserdiode 81, der grünen Laserdiode 82 und der blauen Laserdiode 83 ausgegeben wird. Durch die erste Linse 91, die zweite Linse 92 und die dritte Linse 93 werden die Punktgrößen der Lichtstrahlen, die aus der roten Laserdiode 81, der grünen Laserdiode 82 und der blauen Laserdiode 83 ausgegeben werden, auf die gleiche Punktgröße umgewandelt.
  • Ein erster Filter 97 und ein zweiter Filter 98 sind auf dem Basisbereich 61 der Basisplatte 60 angeordnet. Der erste Filter 97 und der zweite Filter 98 weisen jeweils die Form einer flachen Platte mit parallelen Hauptflächen auf. Der erste Filter 97 und der zweite Filter 98 sind beispielsweise Wellenlängenauswahlfilter. Der erste Filter 97 und der zweite Filter 98 sind dielektrische Mehrschichtfilter. Genauer gesagt, überträgt der erste Filter 97 rotes Licht und reflektiert grünes Licht. Der zweite Filter 98 überträgt rotes Licht und grünes Licht und reflektiert blaues Licht. Der erste Filter 97 und der zweite Filter 98 übertragen und reflektieren somit selektiv Licht einer bestimmten Wellenlänge. Der erste Filter 97 und der zweite Filter 98 kombinieren somit Lichtstrahlen, die aus der roten Laserdiode 81, der grünen Laserdiode 82 und der blauen Laserdiode 83 ausgegeben werden. Der erste Filter 97 und der zweite Filter 98 sind jeweils auf einem ersten erhöhten Bereich 88 und einen zweiten erhöhten Bereich 89 angeordnet, die erhöhte Bereiche sind, die auf dem Basisbereich 61 ausgebildet sind.
  • Wie in 3 gezeigt, sind die rote Laserdiode 81, ein Lichtempfangsabschnitt 94A der ersten Fotodiode 94, der Linsenabschnitt 91A der ersten Linse 91, der erste Filter 97 und der zweite Filter 98 in einer geraden Linie entlang der Lichtemissionsrichtung der roten Laserdiode 81 (das heißt, in der X-Achsenrichtung angeordnet) angeordnet. Die grüne Laserdiode 82, ein Lichtempfangsabschnitt 95A der zweiten Fotodiode 95, der Linsenabschnitt 92A der zweiten Linse 92 und der erste Filter 97 sind in einer geraden Linie entlang der Lichtemissionsrichtung der grünen Laserdiode 82 angeordnet (das heißt, in der Y-Achsenrichtung angeordnet). Die blaue Laserdiode 83, ein Lichtempfangsabschnitt 96A der dritten Fotodiode 96, der Linsenabschnitt 93A der dritten Linse 93 und der zweite Filter 98 sind in einer geraden Linie entlang der Lichtemissionsrichtung der blauen Laserdiode 83 angeordnet (das heißt, in der Y-Achsenrichtung angeordnet). Das heißt, die Lichtemissionsrichtung der roten Laserdiode 81 schneidet die Lichtemissionsrichtungen der grünen Laserdiode 82 und der blauen Laserdiode 83. Genauer gesagt ist die Lichtemissionsrichtung der roten Laserdiode 81 orthogonal zu Lichtemissionsrichtungen der grünen Laserdiode 82 und der blauen Laserdiode 83. Die Lichtemissionsrichtung der grünen Laserdiode 82 ist eine Richtung entlang der Lichtemissionsrichtung der blauen Laserdiode 83. Genauer gesagt verläuft die Lichtemissionsrichtung der grünen Laserdiode 82 parallel zu der Lichtemissionsrichtung der blauen Laserdiode 83. Die Hauptflächen des ersten Filters 97 und des zweiten Filters 98 sind mit Bezug auf die Lichtemissionsrichtungen der roten Laserdiode 81 geneigt. Genauer gesagt, neigen sich die Hauptflächen des ersten Filters 97 und des zweiten Filters 98 um 45° von der Lichtemissionsrichtung der roten Laserdiode 81 (das heißt, von der X-Achsenrichtung).
  • Im Nachfolgenden wird der Betrieb des optischen Moduls 1, das durch das Verfahren zur Steuerung des optischen Moduls 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform gesteuert wird, beschrieben. Wie in 3 gezeigt, bewegt sich das von der roten Laserdiode 81 emittierte rote Licht entlang eines optischen Pfads L1. Während der Fortbewegung tritt ein Teil des roten Lichts direkt in den Lichtempfangsabschnitt 94A der ersten Fotodiode 94 ein. Dadurch kann die Intensität des von der roten Laserdiode 81 emittierten roten Lichts erfasst und auf der Grundlage der Differenz zwischen der erfassten Lichtintensität und einer Zielintensität bzw. Sollintensität des zu emittierenden Lichts eingestellt werden. Nach der Fortbewegung durch die erste Fotodiode 94 gelangt das rote Licht in den Linsenabschnitt 91A der ersten Linse 91, in dem die Punktgröße des Lichts umgewandelt wird. Insbesondere wird beispielsweise das aus der roten Laserdiode 81 emittierte rote Licht in kollimiertes Licht umgewandelt. Nach der Punktgrößenumwandlung in der ersten Linse 91 bewegt sich das rote Licht entlang des optischen Pfads L1 und tritt in den ersten Filter 97 ein. Da der erste Filter 97 rotes Licht überträgt, bewegt sich das von der roten Laserdiode 81 emittierte Licht weiter entlang eines optischen Pfads L2 und tritt in den zweiten Filter 98 ein. Da der zweite Filter 98 rotes Licht überträgt, bewegt sich das von der roten Laserdiode 81 emittierte Licht weiter entlang eines optischen Pfads L3, tritt durch das Austrittsfenster 41 des Deckels 40 hindurch und tritt aus dem optischen Modul 1 aus.
  • Das von der grünen Laserdiode 82 emittierte grüne Licht bewegt sich entlang eines optischen Pfads L4. Während der Fortbewegung tritt ein Teil des grünen Lichts direkt in den Lichtempfangsabschnitt 95A der zweiten Fotodiode 95 ein. Dadurch kann die Intensität des von der grünen Laserdiode 82 emittierten grünen Lichts erfasst werden und auf der Grundlage der Differenz zwischen der erfassten Lichtintensität und einer Sollintensität des auszusendenden Lichts eingestellt werden. Nach dem Hindurchtreten durch die zweite Fotodiode 95 tritt das grüne Licht in den Linsenabschnitt 92A der zweiten Linse 92 ein, in dem die Punktgröße des Lichts umgewandelt wird. Insbesondere wird beispielsweise das von der grünen Laserdiode 82 emittierte grüne Licht in kollimiertes Licht umgewandelt. Nach der Punktgrößenumwandlung in der zweiten Linse 92 bewegt sich das grüne Licht entlang des optischen Pfads L4 und tritt in den ersten Filter 97 ein. Da der erste Filter 97 grünes Licht reflektiert, tritt das von der grünen Laserdiode 82 emittierte grüne Licht in den optischen Pfad L2 ein. Das grüne Licht verbindet sich so mit dem roten Licht, bewegt sich entlang des optischen Pfads L2 und tritt in den zweiten Filter 98 ein. Da der zweite Filter 98 grünes Licht überträgt, bewegt sich das von der grünen Laserdiode 82 emittierte Licht weiter entlang des optischen Pfads L3, tritt durch das Austrittsfenster 41 des Deckels 40 hindurch und tritt aus dem optischen Modul 1 aus.
  • Das von der blauen Laserdiode 83 emittierte blaue Licht bewegt sich entlang eines optischen Pfads L5. Während der Fortbewegung tritt ein Teil des blauen Lichts direkt in den Lichtempfangsabschnitt 96A der dritten Fotodiode 96 ein. Dadurch kann die Intensität des von der blauen Laserdiode 83 emittierten blauen Lichts erfasst und auf der Grundlage der Differenz zwischen der erfassten Lichtintensität und einer Sollintensität des auszusendenden Lichts eingestellt werden. Nach dem Hindurchtreten durch die dritte Fotodiode 96 tritt das blaue Licht in den Linsenabschnitt 93A der dritten Linse 93 ein, in dem die Punktgröße des Lichts umgewandelt wird. Insbesondere wird beispielsweise das von der blauen Laserdiode 83 emittierte blaue Licht in kollimiertes Licht umgewandelt. Nach der Punktgrößenumwandlung in der dritten Linse 93 bewegt sich das blaue Licht entlang des optischen Pfads L5 und tritt in den zweiten Filter 98 ein. Da der zweite Filter 98 blaues Licht reflektiert, tritt das von der blauen Laserdiode 83 emittierte Licht in den optischen Pfad L3 ein. Das blaue Licht verbindet sich somit mit dem roten Licht und dem grünen Licht, bewegt sich entlang des optischen Pfads L3, tritt durch das Austrittsfenster 41 des Deckels 40 hindurch und tritt aus dem optischen Modul 1 aus.
  • Das optische Modul 1 umfasst ein elektronisches Kühlmodul (im Nachfolgenden als ein thermoelektrischer Kühler oder TEC bezeichnet) 30. Insbesondere umfasst das optische Modul 1 den TEC 30, der zwischen der Basisplatte 60, die in der Lichtbildungseinheit 20 enthalten ist, und dem Sockel 10 angeordnet ist. Der TEC 30 ist ein sogenannter thermoelektrischer Kühler und umfasst eine Wärmeabsorptionsplatte 31, eine Wärmeableitplatte 32 und mehrere Halbleitersäulen 33, die voneinander beabstandet sind und zwischen der Wärmeabsorptionsplatte 31 und der Wärmeableitplatte angeordnet sind, wobei eine Elektrode zwischen sowohl zwischen der Wärmeabsorptionsplatte 31 und der Wärmeableitplatte 32 als auch den Halbleitersäulen 33 angeordnet ist. Die Wärmeabsorptionsplatte 31 und Wärmeableitplatte 32 sind beispielsweise aus Aluminiumoxid gebildet. Die Wärmeabsorptionsplatte 31 ist in Kontakt mit der anderen Hauptfläche 60B der Basisplatte 60 angeordnet. Die Wärmeableitplatte 32 ist in Kontakt mit der einen Hauptfläche 10A des Sockels 10 angeordnet. Der TEC 30 ist ein Peltier-Modul (Peltier-Element). Indem dem TEC 30 Strom zugeführt wird, damit Strom hindurchfließen kann, wird die Wärme der Basisplatte 60 in Kontakt mit der Wärmeabsorptionsplatte 31 auf den Sockel 10 übertragen, so dass die Basisplatte 60 gekühlt wird. Dies verringert den Temperaturanstieg in der roten Laserdiode 81, der grünen Laserdiode 82 und der blauen Laserdiode 83. Wird beispielsweise das optische Modul 1 in einer Umgebung mit einer sehr niedrigen Temperatur, wie beispielsweise minus 40 Grad Celsius (-40° C) angeordnet, und ist das Erwärmen des optischen Moduls 1 hinsichtlich des Ausgabewirkungsgrades der roten Laserdiode 81, der grünen Laserdiode 82 und der blauen Laserdiode 83 besser, kann die Basisplatte 60 erwärmt werden, indem Strom durch den TEC 30 in die entgegengesetzte Richtung fließt, um die Temperaturübertragung umzukehren. Während des Betriebs des TECs 30 erzeugt der TEC 30 selbst Wärme. Zur Gewährleistung eines stabilen Betriebs des TECs 30 ist es erforderlich, die Wärme des TECs 30, die während des Betriebs des TECs 30 erzeugt wird, abzuführen.
  • Im Nachfolgenden wird eine Konfiguration eines Wärmeableitungssystems 101, an dem das optische Modul 1 befestigt ist, beschrieben. Wie in 4 gezeigt, ist das Wärmeableitungssystem 101 vorgesehen, um die in dem TEC 30 während des Betriebs des TECs 30 erzeugte Wärme in dem TEC 30 zu verteilen und abzuführen. Das Wärmeverteilungssystem 101 umfasst eine Wärmesenke 102, eine Halteplatte 103, einen Lüfter 104 und einen Verbinder 105. Ein Metallmaterial mit guten Wärmeleiteigenschaften, wie beispielsweise Aluminium, Eisen oder Kupfer, wird als Material für die Wärmesenke 102 gewählt. In 4 zeigt ein gestrichelter Pfeil die Lichteinstrahlrichtung des optischen Moduls 1 an.
  • Die Wärmesenke 102 umfasst ein Basiselement 106 und mehrere Rippen 107. Das Basiselement 106 ist ein plattenähnliches Element und weist in der Dickenrichtung (oder der Z-Achsenrichtung) eine rechteckige Form auf. Genauer gesagt ist das Basiselement 106 in Draufsicht quadratisch. In der vorliegenden Ausführungsform beträgt jede Seite des Basiselements 106 etwa 50 Millimeter (mm).
  • Das optische Modul 1 ist auf der einen Hauptfläche 106A des Basiselements 106 angeordnet. Das Basiselement 106 weist in einem mittleren Bereich davon viele Durchgangslöcher (nicht dargestellt) auf, die sich, wie die Anschlussstifte 51 durch diese in der Dickenrichtung an Positionen erstrecken, die den entsprechenden Anschlussstiften 51 entsprechen, wenn das optische Modul 1 auf der einen Hauptfläche 106A des Basiselements 106 angeordnet wird. Wenn somit das optische Modul 1 auf der anderen Hauptfläche 106A des Basiselements 106 angeordnet wird, werden die Anschlussstifte 51 derart positioniert, dass sie in die entsprechenden Durchgangslöcher eingesetzt werden. Die Öffnungen der Durchgangslöcher sind so bemessen, dass sie verhindern, dass die Anschlussstifte 51 das Basiselement 106 berühren, wenn die Anschlussstifte 51 in die Durchgangslöcher eingesetzt werden. In einem mittleren Bereich der einen Hauptfläche 106A des Basiselements 106 sind vier Schraubenlöcher (nicht dargestellt) zum Befestigen der Halteplatte 103 in einem Bereich außerhalb der Durchgangslöcher zum Einsetzen der Anschlussstifte 51 vorgesehen. Darüber hinaus sind Bereiche an den vier Ecken des Basiselements 106 mit vier Schraubenlöchern 108A, 108B, 108C und 108D ausgebildet, die durch das Basiselement 106 in der Dickenrichtung führen und zur Befestigung des Lüfters 104 verwendet werden.
  • Die Rippen 107 sind auf der anderen Hauptfläche 106B des Basiselements 106 angeordnet. Die Rippen 107 sind dünne plattenähnliche Elemente und in Abständen auf der anderen Hauptfläche 106B des Basiselements 106 angeordnet. Die Rippen 107 sind derart angeordnet, dass sie sich von der anderen Hauptfläche 106B des Basiselements 106 in der Z-Richtung nach unten erstrecken, das heißt, in die Richtung gegenüber des Pfeils D1. Die Rippen 107 sind derart konfiguriert, dass sie von der anderen Hauptfläche 106B des Basiselements 6 die gleiche Höhe oder Länge in der Z-Achsenrichtung aufweisen. Die Wärmesenke 102, die das Basiselement 106 und die Rippen 107 aufweist, weist eine Dicke von etwa 10 mm auf. Die Rippen 107 vergrößern die gesamte Oberflächenfläche der Wärmesenke 102 und verbessern die Wärmeableitleistung der Wärmesenke 102. Der zuvor beschriebene TEC 30 wird durch ein Peltier-Element gebildet und weist einen Mechanismus auf, der die Basisplatte 60 kühlt, indem Strom durch den TEC 30 fließen kann. Im Gegensatz dazu weist das Wärmeableitungssystem 101 einen Mechanismus auf, in dem durch die Wärmesenke 102, die aus einem Material mit guter Wärmeleitfähigkeit gebildet ist, Wärme, die in dem TEC 30 erzeugt wird, der in Kontakt mit der Wärmesenke 102 ist, auf die Wärmesenke 102 übertragen und von dieser abgeführt wird. Das heißt, der TEC 30 und das Wärmeableitungssystem 101 sind Wärmeableitsysteme verschiedener Art. Je größer die Oberflächenfläche des Basiselements 106 und der Rippen 107 der Wärmesenke 102 ist, desto höher ist die Wärmeabführleistung des Wärmeableitungssystems 101.
  • Die Wärmesenke 102 kann ein Thermoelement zum Erfassen der Temperatur der Wärmesenke 102 aufweisen. Mit dieser Konfiguration kann die Temperatur der Wärmesenke 102 durch das befestigte Thermoelement als Umgebungstemperatur der Lichtbildungseinheit 20 erfasst und als Temperaturinformationen der Umgebungstemperatur ausgegeben werden. Das heißt, die ausgegebenen Temperaturinformationen der Wärmesenke 102 können als Umgebungstemperatur, die im Nachfolgenden ausführlich beschrieben wird, verwendet werden, um die Temperatur der Lichtbildungseinheit 20 einzustellen. Das Thermoelement kann beispielsweise an einer vorbestimmten Position auf der einen Hauptfläche 106A des Basiselements 106 befestigt werden.
  • Das optische Modul 1 ist an dem Basiselement 106 derart befestigt, dass es sich in dem mittleren Bereich der einen Hauptfläche 106A des Basiselements 106, der in der Wärmesenke 102 enthalten ist, befindet. Das Basiselement 106 weist die Durchgangslöcher an Positionen auf, die den Anschlussstiften 51 entsprechen, die in Richtung der einen Hauptfläche 106A des Basiselements 106 vorstehen, wenn das optische Modul 1 auf dem Basiselement 106 angeordnet wird. Das optische Modul 1 ist auf dem Basiselement 106 derart befestigt, dass die Anschlussstifte 51 nicht in Kontakt mit dem Basiselement 106 gebracht werden.
  • Das optische Modul 1 ist durch die Halteplatte 103 an dem Basiselement 106 befestigt. Die Halteplatte 103 umfasst einen ersten Führungsabschnitt 103A, einen zweiten Führungsabschnitt 103B und einen dritten Führungsabschnitt 103C. Der erste Führungsabschnitt 103A, der zweite Führungsabschnitt 103B und der dritte Führungsabschnitt 103C sind schmale, dünne plattenähnliche Elemente. Die Halteplatte 103 hat eine Form, in der Endabschnitte des ersten Führungsabschnitts 103A und des zweiten Führungsabschnitts 103B, die sich in Richtungen orthogonal zueinander erstrecken, durchgehend verlaufen, und in der Endabschnitte des zweiten Führungsabschnitts 103B und des dritten Führungsabschnitts 103C, die sich in Richtungen orthogonal zueinander erstrecken, ebenfalls durchgehend verlaufen. Die Halteplatte 103 weist vier Durchgangslöcher (nicht dargestellt) auf, die durch diese in der Dickenrichtung an Positionen verlaufen, die den Endabschnitten des ersten Führungsabschnitts 103A, des zweiten Führungsabschnitts 103B und des dritten Führungsabschnitts 103C entsprechen. Die Halteplatte 103 ist an der Wärmesenke 102 befestigt, indem insgesamt vier Schrauben 109A, 109B, 109C und 109D in die vier Durchgangslöcher eingesetzt und in die vier Durchgangslöcher in der einen Hauptfläche 106A der Basiselements 106 eingepasst werden.
  • Das optische Modul 1 ist an der Wärmesenke 102 befestigt, wobei ein flanschartig vorstehender Bereich des Sockels 10 zwischen der Halteplatte 103 und dem Basiselement 106 sandwichartig aufgenommen ist. Der erste Führungsabschnitt 103A ist auf der einen Seite des Deckels 40 in einer Richtung orthogonal zu der Lichtemissionsrichtung (das heißt, der einen Seite in der Y-Achsenrichtung) angeordnet. Der zweite Führungsabschnitt 103B ist auf einer Seite des Deckels 40 gegenüber dem Austrittsfenster 41 angeordnet. Der dritte Führungsabschnitt 103C ist auf der anderen Seite des Deckels 40 in der Richtung orthogonal zu der Lichtemissionsrichtung (das heißt, auf der anderen Seite in der Y-Achsenrichtung) angeordnet. Das heißt, das optische Modul 1 wird durch die Halteplatte 103 auf der einen Hauptfläche 106A des Basiselements 106 positioniert. Da die Dicke des optischen Moduls 1 in der Dickenrichtung größer ist als die Dicke der Halteplatte 103 in der Dickenrichtung ist, steht das optische Modul 1 in der Z-Achsenrichtung von der Halteplatte 103 nach außen vor. Das optische Modul 1 wird durch Auftragen von wärmeableitendem Fett (nicht dargestellt) zwischen der anderen Hauptfläche 10B des Sockels 10 und der einen Hauptfläche 106A des Basiselements 106 befestigt. Dies verbessert den Kontakt zwischen der anderen Hauptfläche 10B des Sockels 10 und der anderen Hauptfläche 106A des Basiselements 106 und ermöglicht eine effiziente Übertragung der durch den TEC 30 erzeugten Wärme zur Wärmesenke 102.
  • Der Lüfter 104 ist benachbart zu der anderen Hauptfläche 106B des Basiselements 106 angeordnet. Genauer gesagt ist der Lüfter 104 an den Endabschnitten der Rippen 107 gegenüber jenen, die sich neben der anderen Hauptfläche 106B des Basiselements 106 befinden, befestigt. Indem dem Lüfter 104 Strom zugeführt wird, damit sich der Lüfter 104 drehen kann, wird Luft in Richtung der Rippen 107, genauer gesagt, in der Z-Achsenrichtung, die durch den Pfeil D1 angegeben ist, nach oben geblasen. Durch die Betätigung des Lüfters 104 wird Luft in Richtung der Wärmesenke 102 geblasen, und die Wärmesenke 102 kann gekühlt werden. Der Strom wird dem Lüfter 104 gemäß der Steuerung zugeführt. Während des Betriebs des Lüfters 104 wird Strom verbraucht.
  • Die Wärmesenke 102 ist mit dem Verbinder 105 ausgestattet, der eine elektrische Verbindung zwischen dem optischen Modul 1 und einem externen Gerät gewährleistet. Der Verbinder 105 ist auf einer Seite des optischen Moduls 102 gegenüber der Lichtemissionsrichtung des optischen Moduls 1 angeordnet. Obwohl nicht dargestellt, ist der Verbinder 105 elektrisch mit den Anschlussstiften 51 des optischen Moduls 1 verbunden. Der Verbinder 105 stellt die elektrische Verbindung zwischen dem optischen Modul 1 und einem externen Gerät sicher, ermöglicht die Zufuhr von Strom von außen in das optische Modul 1 und ermöglicht die Erfassung der erfassten Temperaturinformationen der Lichtbildungseinheit 20.
  • Im Nachfolgenden wird eine Beziehung zwischen dem Strom, der der roten Laserdiode 81, der grünen Laserdiode 82 sowie der blauen Laserdiode 83 zugeführt wird, die als lichtemittierendes Halbleiterelement dienen, und der daraus resultierenden optischen Ausgabe beschrieben. 5 zeigt ein Diagramm, das für jede Umgebungstemperatur der roten Laserdiode 81 eine Beziehung zwischen dem der roten Laserdiode 81 zugeführten Strom und der optischen Ausgabe der roten Laserdiode 81 darstellt. In 5 ist auf der vertikalen Achse die optische Ausgabe (in Milliwatt (mW)) der roten Laserdiode 81, und auf der horizontalen Achse den Strom (in Milliampere (mA)), der der roten Laserdiode 81 zugeführt wird, aufgetragen. In 5 stellt eine Linie 11A eine optische Ausgabe bei einer Umgebungstemperatur von -40° C, eine Linie 11B eine optische Ausgabe bei einer Umgebungstemperatur von -20° C, eine Linie 11C eine optische Ausgabe bei einer Umgebungstemperatur von 0° C, eine Linie 11D die optische Ausgabe bei einer Umgebungstemperatur von 10° C, eine Linie 11E die optische Ausgabe bei einer Umgebungstemperatur von 20° C, eine Linie 11F die optische Ausgabe bei einer Umgebungstemperatur von 30° C, eine Linie 11G die optische Ausgabe bei einer Umgebungstemperatur von 40° C, eine Linie 11H die optische Ausgabe bei einer Umgebungstemperatur von 50° C, eine Linie 11J die optische Ausgabe bei einer Umgebungstemperatur von 60° C und eine Linie 11K die optische Ausgabe bei einer Umgebungstemperatur von 70° C dar.
  • 6 zeigt ein Diagramm, das für jede Umgebungstemperatur der grünen Laserdiode 82 eine Beziehung zwischen dem der grünen Laserdiode 82 zugeführten Strom und der optischen Ausgabe der grünen Laserdiode 82 darstellt. In 6 ist auf der vertikalen Achse die optische Ausgabe (mW) der grünen Laserdiode 82 und auf der horizontalen Achse der Strom (mA), der der grünen Laserdiode 82 zugeführt wird, aufgetragen. In 6 stellt eine Linie 12A die optische Ausgabe bei einer Umgebungstemperatur von -40° C, eine Linie 12B die optische Ausgabe bei einer Umgebungstemperatur von -20° C, eine Linie 12C die optische Ausgabe bei einer Umgebungstemperatur von 0° C, eine Linie 12D die optische Ausgabe bei einer Umgebungstemperatur von 10° C, eine Linie 12E die optische Ausgabe bei einer Umgebungstemperatur von 20° C, eine Linie 12F die optische Ausgabe bei einer Umgebungstemperatur von 30° C, eine Linie 12G die optische Ausgabe bei einer Umgebungstemperatur von 40° C, eine Linie 12H die optische Ausgabe bei einer Umgebungstemperatur von 50° C, eine Linie 12J die optische Ausgabe bei einer Umgebungstemperatur von 60° C und eine Linie 12K die optische Ausgabe bei einer Umgebungstemperatur von 70° C dar.
  • 7 zeigt ein Diagramm, das für jede Umgebungstemperatur der blauen Laserdiode 83 eine Beziehung zwischen dem der blauen Laserdiode 83 zugeführten Strom und der optischen Ausgabe der blauen Laserdiode 83 darstellt. In 7 ist auf der vertikalen Achse die die optische Ausgabe (mW) der blauen Laserdiode 83 und auf der horizontalen Achse der Strom (mA), der der blauen Laserdiode 83 zugeführt wird, aufgetragen. In 7 stellt eine Linie 13A die optische Ausgabe bei einer Umgebungstemperatur von -40° C und eine Linie 13B die optische Ausgabe bei einer Umgebungstemperatur von 70° C dar. In dem Diagramm der 7 sind, wie in den 5 und 6, die optische Ausgabe bei einer Umgebungstemperatur von 20° C, die optische Ausgabe bei einer Umgebungstemperatur von 0° C, die optische Ausgabe bei einer Umgebungstemperatur von 10°C, die optische Ausgabe bei einer Umgebungstemperatur von 20°C, die optische Ausgabe bei einer Umgebungstemperatur von 30°C, die optische Ausgabe bei einer Umgebungstemperatur von 40°C, die optische Ausgabe bei einer Umgebungstemperatur von 50°C und die optische Ausgabe bei einer Umgebungstemperatur von 60° C alle durch die entsprechenden Linien dargestellt. Da sich jedoch die Linien überlappen, wird zum einfacheren Verständnis auf die dazugehörigen Bezugszeichen verzichtet. Von den sich überlappenden Linien liegt die Linie, die die optische Ausgabe bei einer Umgebungstemperatur von -20°C darstellt, der Linie 13A am nächsten, und die anderen Linien, die die optischen Ausgaben bei einer Umgebungstemperatur von 0°C, einer Umgebungstemperatur von 10°C, bei einer Umgebungstemperatur von 20°C, bei einer Umgebungstemperatur von 30°C, bei einer Umgebungstemperatur von 40°C, bei einer Umgebungstemperatur von 50° C und bei einer Umgebungstemperatur von 60° C darstellen, in dieser Reihenfolge dargestellt, wobei die Linie, die die optische Ausgabe bei einer Umgebungstemperatur von 60° C darstellt, der Linie 13B am nächsten liegt.
  • Die 5 bis 7 zeigen, dass, obwohl es einige Unterschiede zwischen den Farben gibt, der Strom, der benötigt wird, um die gleiche optische Ausgabe zu erhalten, mit steigender Temperatur in jeder Farbe zunimmt. So erfordert beispielsweise in 5 das Erzielen einer optischen Ausgabe von 90 mW eine Stromversorgung von 140 mA bei einer Umgebungstemperatur von 10° C, aber eine Stromversorgung von 180 mA bei einer Umgebungstemperatur von 40°C. Auch die Höhe der Wärmeerzeugung der Laserdiode nimmt mit zunehmender Temperatur zu. Diese Tendenz ist bei der roten Laserdiode 81 besonders ausgeprägt. Wenn beispielsweise das optische Modul 1 auf einem Fahrzeug montiert wird, ist es erforderlich, die Farben mit hoher Genauigkeit über einen weiten Betriebstemperaturbereich von etwa -40° C bis etwa 105° C konstant wiederzugeben. Dies bedeutet, dass die Temperatur der Lichtbildungseinheit 20, die die rote Laserdiode 81, die grüne Laserdiode 82 und die blaue Laserdiode 83 aufweist, durch den TEC 30 gesteuert werden muss.
  • Im Nachfolgenden wird eine Beziehung zwischen der Umgebungstemperatur, die eine Temperatur der Umgebung ist, in der sich die Lichtbildungseinheit 20 befindet, und dem Stromverbrauch des TECs 30 beschrieben. 8 zeigt ein Diagramm, der für jede Temperatur der Lichtbildungseinheit 20 eine Beziehung zwischen der Umgebungstemperatur und dem Stromverbrauch des TECs 30 darstellt. Die Temperatur der Lichtbildungseinheit 20 wird durch den Thermistor 43 erfasst und als Temperaturinformation der roten Laserdiode 81, der grünen Laserdiode 82 und der blauen Laserdiode 83 ausgegeben. Die Temperatur der Lichtbildungseinheit 20, die von dem Thermistor 43 erfasst wird, ist eine Temperatur, auf die die Temperaturen der roten Laserdiode 81, der grünen Laserdiode 82 und der blauen Laserdiode 83 eingestellt werden. Das heißt, der TEC 30 wird derart betrieben, dass die Temperaturen der roten Laserdiode 81, der grünen Laserdiode 82 und der blauen Laserdiode 83 der Temperatur entsprechen, die von dem Thermistor 43 erfasst wird, und der daraus resultierenden Stromverbrauch des TECs ist in 8 graphisch dargestellt. Es sollte beachtet werden, dass jedoch die Temperatur an der Lichtbildungseinheit 20 eine Verteilung aufweist, und dass die Temperatur, die vom Thermistor 43 erfasst wird, nicht genau mit den jeweiligen Temperaturen der roten Laserdiode 81, der grünen Laserdiode 82 und der blauen Laserdiode 83 übereinstimmt. In 8 ist auf der vertikalen Achse der Stromverbrauch (W) des TECs 30 aufgetragen, und auf der horizontalen Achse ist die Umgebungstemperatur (° C) aufgetragen. Die Umgebungstemperatur ist die Temperatur der Umgebung, in der sich die Lichtbildungseinheit 20 befindet. Die Umgebungstemperatur wird von dem Thermoelement 42 erfasst und als Temperaturinformation der Umgebungstemperatur ausgegeben. Eine Linie 14A stellt den Strom dar, der verbraucht wird, wenn die Temperatur der Lichtbildungseinheit 20 10° C beträgt, eine Linie 14B stellt den Strom dar, der verbraucht wird, wenn die Temperatur der Lichtbildungseinheit 20 35° C beträgt, eine Linie 14C stellt den Strom dar, der verbraucht wird, die die Temperatur der Lichtbildungseinheit 20 50° C beträgt, und eine Linie 14D stellt den Strom dar, der verbraucht wird, wenn die Temperatur der Lichtbildungseinheit 20 60° C beträgt.
  • 8 zeigt beispielsweise, dass, wenn die Temperatur der Lichtbildungseinheit 20 35° C und die Umgebungstemperatur 70° C betragen, der Stromverbrauch des TECs 30 sogar über 5 W liegt, was sehr hoch ist. Das heißt, eine große Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur der Lichtbildungseinheit 20 und der Umgebungstemperatur bedeutet einen hohen Stromverbrauch des TECs 30. Mit zunehmendem Stromverbrauch des TECs 30, nimmt auch Stromerzeugungsmenge des TECs 30 zu. Das gleiche gilt in den Fällen, in denen die Temperatur der Lichtbildungseinheit 20 50° C und 60° C beträgt. Wenn der Wärmeerzeugungswert des TECs 30 steigt, muss der Lüfter 104 häufig in Betrieb genommen werden. Dies führt zu einer weiteren Erhöhung des Stromverbrauchs, und es wird zudem schwierig, die Größe der Wärmesenke 102 zu verringern. Zur Verringerung des Stromverbrauchs des TECs 30 und zur Verringerung der Wärmeerzeugungsmenge des TECs 30, ist es erforderlich, die Temperaturdifferenz zwischen der Umgebungstemperatur und der Lichtbildungseinheit 20 zu verringern.
  • Im Nachfolgenden wird ein Verfahren zur Steuerung des optischen Moduls 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Das Verfahren zur Steuerung des optischen Moduls 1 umfasst unter Verwendung des Thermistors 43 das Erfassen der Temperatur der Lichtbildungseinheit 20, die als eine lichtemittierende Einheit dient, die ein lichtemittierendes Halbleiterelement umfasst, und das Ausgeben der Temperaturinformationen der roten Laserdiode 81, der grünen Laserdiode 82 und der blauen Laserdiode 83, die als das lichtemittierende Halbleiterelement dienen; das Erfassen einer Umgebungstemperatur und das Ausgeben von Temperaturinformationen der Umgebungstemperatur, wobei die Umgebungstemperatur die Temperatur der Umgebung ist, in der sich die Lichtbildungseinheit 20 befindet; und das Steuern der Ausgabe des TECs 30 auf der Grundlage der Temperaturinformationen der roten Laserdiode 81, der grünen Laserdiode 82 und der blauen Laserdiode 83 und der Temperaturinformationen der Umgebungstemperatur, und das Einstellen der Temperatur der Lichtbildungseinheit 20.
  • 9 zeigt ein Flussdiagramm, das die Hauptschritte des Verfahrens zur Steuerung des optischen Moduls 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Wie in 9 gezeigt, wird zunächst die Temperatur der Lichtbildungseinheit 20, die als eine lichtemittierende Einheit dient und die rote Laserdiode 81, die grüne Laserdiode 82 und die blaue Laserdiode 83 umfasst, erfasst (Schritt S11 in 9; im Nachfolgenden wird der Begriff „Schritt“ weggelassen). Der Thermistor 43 erfasst hier die Temperatur der Lichtbildungseinheit 20. Anschließend werden die Temperaturinformationen der roten Laserdiode 81, der grünen Laserdiode 82 und der blauen Laserdiode 83 von der erfassten Temperatur (S12) ausgegeben. Die Temperaturinformation entspricht der durch den Thermistor 43 erfassten Temperatur. Der Prozess von START bis zu diesem Schritt entspricht dem Schritt des Ausgebens von Temperaturinformationen der roten Laserdiode 81, der grünen Laserdiode 82 und der blauen Laserdiode 83.
  • Anschließend wird eine Umgebungstemperatur, die die Temperatur der Umgebung ist, in der der sich die Lichtbildungseinheit 20 befindet, erfasst (S13). Die Umgebungstemperatur wird hier durch das Thermoelement 42 erfasst. Anschließend werden die Temperaturinformationen der Umgebungstemperatur von der Umgebungstemperatur, die von dem Thermoelement 42 erfasst wurde, ausgegeben (S14). Diese Temperaturinformationen entsprechen der von dem Thermoelement 42 erfassten Temperatur. Der Prozess von der Beendigung des Schritts des Ausgebens der Temperaturinformationen der roten Laserdiode 81, der grünen Laserdiode 82 und der blauen Laserdiode 83 bis zu diesem Schritt entspricht dem Schritt des Ausgebens von Temperaturinformationen der Umgebungstemperatur.
  • Anschließend wird die Ausgabe des TECs 30 auf der Grundlage der Temperaturinformationen der roten Laserdiode 81, der grünen Laserdiode 82 und der blauen Laserdiode 83 und der Temperaturinformationen der Umgebungstemperatur gesteuert, und der Prozess fährt mit dem Schritt des Einstellens der Temperatur der Lichtbildungseinheit 20 fort. Dieser Schritt ist ein Temperatureinstellschritt.
  • 10 zeigt ein Diagramm, das für jede Temperatur der Lichtbildungseinheit 20 eine Beziehung zwischen der Umgebungstemperatur und dem Stromverbrauch des TECs 30 darstellt. In 10 ist auf der vertikalen Achse der Stromverbrauch (W) des TECs 30 und auf der horizontalen Achse die Umgebungstemperatur (° C) aufgetragen. Eine Linie 15A stellt den Stromverbrauch dar, wenn die Temperatur der Lichtbildungseinheit 20 10° C beträgt, eine Linie 15B stellt den Stromverbrauch dar, wenn die Temperatur der Lichtbildungseinheit 20 35° C beträgt, eine Linie 15C stellt den Stromverbrauch dar, wenn die Temperatur der Lichtbildungseinheit 20 50° C beträgt, und eine Linie 15D stellt den Stromverbrauch dar, wenn die Temperatur der Lichtbildungseinheit 20 60° C beträgt. Die Ansteuerbedingungen des optischen Moduls 1, unter denen die in dem Diagramm der 10 gezeigten Daten erfasst werden, sind wie folgt. Das heißt, es wird eine kontinuierliche Welle (CW oder eine nicht modulierte kontinuierliche Welle) als Strom zugeführt, und die optische Ausgabe der roten Laserdiode 81 beträgt 90 mW, die optische Ausgabe der grünen Laserdiode 82 beträgt 60 mW und die Ausgabe der blauen Laserdiode 83 beträgt 50 mW. Die Umgebungstemperatur ist eine Temperatur, die von dem an Thermoelement 42 erfasst wird, das an dem Deckel 40 befestigt ist.
  • Wie in 10 gezeigt, wenn sich die Umgebungstemperatur in einem ersten Umgebungstemperaturbereich 16A von -40° C oder höher und weniger als -20° C befindet, wie in 10 gezeigt (JA in S15), stellt der Temperatureinstellschritt die Temperatur der Lichtbildungseinheit 20 derart ein, dass der Temperaturbereich der roten Laserdiode 81, der grünen Laserdiode 82 und der blauen Laserdiode 83 ein erster Temperaturbereich des lichtemittierenden Halbleiterelements ist (S16). Der erste Temperaturbereich des lichtemittierenden Halbleiterelements ist in diesem Fall auf 10° C festgelegt. Das heißt, die Temperatur der Lichtbildungseinheit 20 wird derart eingestellt, dass der Temperaturbereich der roten Laserdiode 81, der grünen Laserdiode 82 und der blauen Laserdiode 83 10° C beträgt.
  • Wenn sich die Umgebungstemperatur außerhalb des ersten Umgebungstemperaturbereichs 16A befindet (NEIN in S15) und sich die Umgebungstemperatur in einem zweiten Umgebungstemperaturbereich 16B von -20° C oder mehr und weniger als 70° C befindet (JA in S17), der höher als der erste Umgebungstemperaturbereich 16A ist, stellt der Temperatureinstellschritt die Temperatur der Lichtbildungseinheit 20 derart ein, dass der Temperaturbereich der roten Laserdiode 81, der grünen Laserdiode 82 und der blauen Laserdiode 83 ein zweiter Temperaturbereich des lichtemittierenden Halbleiterelements ist, der höher als der erste Temperaturbereich des lichtemittierenden Halbleiterelements ist (S18). Der zweite Temperaturbereich des lichtemittierenden Halbleiterelements ist in diesem Fall auf 35° C festgelegt. Das heißt, die Temperatur der Lichtbildungseinheit 20 wird derart eingestellt, dass der Temperaturbereich der roten Laserdiode 81, der grünen Laserdiode 82 und der blauen Laserdiode 83 35° C beträgt.
  • In dieser Ausführungsform umfasst der Temperatureinstellschritt weitere Schritte, um die Temperatur der Lichtbildungseinheit 20 einzustellen. Insbesondere umfasst der Schritt zur Temperatureinstellschritt insgesamt vier Schritte, wie im Nachfolgenden beschrieben, um die Temperatur der Lichtbildungseinheit 20 einzustellen.
  • Befindet sich die Umgebungstemperatur außerhalb des zweiten Umgebungstemperaturbereichs 16B (NEIN in S17) und befindet sich die Umgebungstemperatur in einem dritten Umgebungstemperaturbereich 16C von 70° C oder mehr und weniger als 90° C (JA in S19), der höher als der zweite Umgebungstemperaturbereich 16B ist, stellt der Temperatureinstellschritt die Temperatur der Lichtbildungseinheit 20 derart ein, dass der Temperaturbereich der roten Laserdiode 81, der grünen Laserdiode 82 und der blauen Laserdiode 83 ein dritter Temperaturbereich des lichtemittierenden Halbleiterelements ist, der höher als der zweite Temperaturbereich des lichtemittierenden Halbleiterelements ist (S20). Der dritte Temperaturbereich des lichtemittierenden Halbleiterelements ist in diesem Fall auf 50° C festgelegt. Das heißt, die Temperatur der Lichtbildungseinheit 20 wird derart eingestellt, dass der Temperaturbereich der roten Laserdiode 81, der grünen Laserdiode 82 und der blauen Laserdiode 83 50° C beträgt.
  • Wenn die Umgebungstemperatur außerhalb des dritten Umgebungstemperaturbereichs 16C liegt (NEIN in S19) und die Umgebungstemperatur in einem vierten Umgebungstemperaturbereich 16D 90° C oder mehr und 105° C oder weniger beträgt (JA in S21), die höher als der dritte Umgebungstemperaturbereich 16C ist, stellt der Temperatureinstellschritt die Temperatur der Lichtbildungseinheit 20 derart ein, dass der Temperaturbereich der roten Laserdiode 81, der grünen Laserdiode 82 und der blauen Laserdiode 83 ein vierter Temperaturbereich des lichtemittierenden Halbleiterelements ist, der höher als der dritte Temperaturbereich des lichtemittierenden Halbleiterelements ist (S22). Der vierte Temperaturbereich des lichtemittierenden Halbleiterelements ist in diesem Fall auf 60° C eingestellt. Das heißt, die Temperatur der Lichtbildungseinheit 20 wird so eingestellt, dass der Temperaturbereich der roten Laserdiode 81, der grünen Laserdiode 82 und der blauen Laserdiode 83 60° C beträgt.
  • Der Temperatureinstellschritt führt somit eine Steuerung zum Einstellen der Temperatur der Lichtbildungseinheit 20 durch. Dies ergibt einen Stromverbrauch der TEC 30 von weniger als 5 W über einen weiten Temperaturbereich vom ersten Umgebungstemperaturbereich 16A bis zum vierten Umgebungstemperaturbereich 16D.
  • Anschließend wird durch Steuern des Stroms, der der roten Laserdiode 81, der grünen Laserdiode 82 und der blauen Laserdiode 83 zugeführt wird, gemäß dem Temperaturbereich der roten Laserdiode 81, der grünen Laserdiode 82 und der blauen Laserdiode 83, der im Schritt des Einstellens der Temperatur der Lichtbildungseinheit 20 eingestellt wurde, die Ausgabe der roten Laserdiode 81, der grünen Laserdiode 82 und der blauen Laserdiode 83 geregelt (S23). Insbesondere wird die optische Ausgangsleistung der roten Laserdiode 81, der grünen Laserdiode 82 und der blauen Laserdiode 83 konstant gehalten, indem eine APC-Schaltung (Automatic Power Control) (nicht dargestellt) zur Änderung des Stroms angesteuert wird.
  • Im Nachfolgenden wird eine Beziehung zwischen dem Stromverbrauch und der Temperatur von sowohl der roten Laserdioden 81, der grünen Laserdiode 82 als auch der blauen Laserdiode 83, deren Ausgänge eingestellt wurden, beschrieben. 11 zeigt ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen dem Stromverbrauch und der Temperatur der roten Laserdioden 81, der grünen Laserdiode 82 sowie der blauen Laserdiode 83 darstellt. Auf der vertikalen Achse ist der Stromverbrauch (W) einer jeden Laserdiode und auf der horizontalen Achse die Temperatur (° C), die von dem Thermistor 43 erfasst wird, aufgetragen. Die von dem Thermistor 43 erfasste Temperatur ist die Temperatur der Lichtbildungseinheit 20, das heißt, die Temperatur von sowohl der roten Laserdioden 81, der grünen Laserdiode 82 als auch der blauen Laserdiode 83. Wie in 11 gezeigt, nimmt der Stromverbrauch der roten Laserdiode 81, der durch eine Linie 17A dargestellt ist, mit steigender Temperatur der Lichtbildungseinheit 20 bis zu einem gewissen Wert zu. Jedoch ist der Anstieg bezogen auf eine Verringerung des Stromverbrauchs des TECs 30, die durch das Verfahren zur Steuerung des optischen Moduls 1 erzielt wird, sehr klein. Der Stromverbrauch der grünen Laserdiode 82, der durch eine Linie 17B dargestellt wird, nimmt mit steigender Temperatur der Lichtbildungseinheit 20 leicht zu, aber der Wert des Anstiegs ist geringer als jener der roten Laserdiode 81. Der Stromverbrauch der blauen Laserdiode 83, der durch eine Linie 17C dargestellt wird, ändert sich mit steigender Temperatur der Lichtbildungseinheit 20 nur sehr gering. Der gesamte Stromverbrauch der roten Laserdiode 81, der grünen Laserdiode 82 und der blauen Laserdiode 83 kann auf weniger als 2 W eingestellt werden.
  • Selbst wenn der Temperaturbereich des lichtemittierenden Halbleiterelements erhöht wird und der gesamte Stromverbrauch der roten Laserdiode 81, der grünen Laserdiode 82 und der blauen Laserdiode 83 nur leicht ansteigt, kann der Stromverbrauch des TECs 30 erheblich verringert und der gesamte Stromverbrauch reduziert werden. Insbesondere kann der gesamte Stromverbrauch auf weniger als 10 W eingestellt und die Größe der Wärmesenke 102 verringert werden.
  • Liegt die Umgebungstemperatur außerhalb des vierten Umgebungstemperaturbereichs 16D in S21 der 9 (NEIN in S21), liegt die Umgebungstemperatur nicht in dem Bereich von -40° C bis 105° C. In diesem Fall wird beispielsweise eine Fehlerverarbeitung durchgeführt (S24).
  • Wie zuvor beschrieben, kann mit dem Verfahren zur Steuerung des optischen Moduls 1 gemäß der zuvor erwähnten Ausführungsform der Erfindung der vorliegenden Anmeldung der Stromverbrauch und gleichzeitig die Systemgröße verringert werden.
  • Das zuvor beschriebene optische Modul 1 weist die nachfolgende Konfiguration auf. Das heißt, das optische Modul 1 umfasst die Lichtbildungseinheit 20 mit der Basisplatte 60, die als ein Basiselement dient, und die rote Laserdiode 81, die grüne Laserdiode 82 und die blaue Laserdiode 83, die auf der Basisplatte 60 montiert und als ein lichtemittierendes Halbleiterelement dienen, wobei die Lichtbildungseinheit 20 konfiguriert ist, um Licht zu erzeugen und als eine lichtemittierende Einheit zu dienen; den Deckel 40 und den Sockel 10, wobei der Deckel 40 das Austrittsfenster 41 aufweist, so dass Licht von der Lichtbildungseinheit 20 hindurchtreten kann, wobei der Deckel 40 konfiguriert ist, um die Lichtbildungseinheit 20 zu umgeben und als ein Schutzelement zu dienen; den TEC 30, der konfiguriert ist, um die Temperaturen der roten Laserdiode 81, der grünen Laserdiode 82 und der blauen Laserdiode 83 einzustellen; den Thermistor 43, der konfiguriert ist, um die Temperatur der Lichtbildungseinheit 20 zu erfassen und als ein Temperaturdetektor für die lichtemittierende Einheit zu dienen; und das Thermoelement 42, das konfiguriert ist, um die Temperatur der Umgebung, in der sich die Lichtbildungseinheit 20 befindet, zu erfassen, wobei das Thermoelement 42 als ein Umgebungstemperaturdetektor dient.
  • In dem zuvor beschriebenen optischen Modul 1 kann der TEC 30 die Temperatur der roten Laserdiode 81, der grünen Laserdiode 82 und der blauen Laserdiode 83 einstellen. Zudem kann der Thermistor 43 die Temperatur der Lichtbildungseinheit 20 erfassen, und das Thermoelement 42 kann die Temperatur der Umgebung, in der sich Lichtbildungseinheit 20 befindet, erfassen. Durch Verwenden der erfassten Temperatur der Lichtbildungseinheit 20 und der erfassten Temperatur der Umgebung, in der sich die Lichtbildungseinheit 20 befindet, das heißt, in der die erfasste Temperatur der lichtemittierenden Einheit und die erfasste Temperatur der Umgebung, in der sich die lichtemittierende Einheit befindet, verwendet werden, kann eine geeignete Verringerung der Systemgröße und des Stromverbrauchs erzielt werden.
  • Insbesondere werden die Temperaturinformationen der roten Laserdiode 81, der grünen Laserdiode 82 und der blauen Laserdiode 83 von der Temperatur der Lichtbildungseinheit 20, die durch den Thermistor 43 erfasst wird, ausgegeben, werden die Temperaturinformationen von der Umgebungstemperatur der Lichtbildungseinheit 20, die von dem Thermoelement 42 erfasst wird, ausgegeben und wird die Ausgabe des TECs 30 auf der Grundlage der ausgegebenen Temperaturinformationen der roten Laserdiode 81, der grünen Laserdiode 82 und der blauen Laserdiode 83 sowie der ausgegebenen Temperaturinformationen der Umgebungstemperatur gesteuert. Bei der Steuerung der Ausgabe des TECs 30, wenn sich die Umgebungstemperatur in einem ersten Umgebungstemperaturbereich befindet, wird die Temperatur der Lichtbildungseinheit 20 derart eingestellt, dass der Temperaturbereich der roten Laserdiode 81, der grünen Laserdiode 82 und der blauen Laserdiode 83 ein erster Temperaturbereich des lichtemittierenden Halbleiterelements ist, und wenn sich die Umgebungstemperatur in einem zweiten Umgebungstemperaturbereich befindet, der höher als der erste Umgebungstemperaturbereich ist, wird die Temperatur der Lichtbildungseinheit 20 derart eingestellt, dass der Temperaturbereich der roten Laserdiode 81, der grünen Laserdiode 82 und der blauen Laserdiode 83 der zweite Temperaturbereich des lichtemittierenden Halbleiterelements ist, der höher als der erste Temperaturbereich des lichtemittierenden Halbleiterelements ist. Dadurch kann der Stromverbrauch des TECs 30 während der Temperatureinstellung verringert werden. Auch hier kann die Steuerung durchgeführt werden, indem der Umgebungstemperaturbereich in vier Abschnitte unterteilt wird.
  • In dem zuvor beschriebenen optischen Modul 1 ist das Thermoelement 42 am Außenumfang des Deckels 40 befestigt. Dadurch sind eine genaue Erfassung der Temperatur der Umgebung, in der sich die Lichtbildungseinheit 20 befindet, sowie eine geeignete Verringerung des Stromverbrauchs möglich.
  • Obwohl die Steuerung durchgeführt wird, indem der Umgebungstemperaturbereich gemäß der zuvor beschriebenen Ausführungsform in vier Abschnitte unterteilt wird, ist der Aufbau nicht darauf beschränkt. Die Steuerung kann durchgeführt werden, indem der Umgebungstemperaturbereich in drei Abschnitte unterteilt wird, oder indem der Umgebungstemperaturbereich in zwei Abschnitte unterteilt wird. Wird der Umgebungstemperaturbereich in zwei Abschnitte unterteilt, kann zum Beispiel ein erster Umgebungstemperaturbereich in einem Bereich liegen, der erhalten wird, indem der erste Umgebungstemperaturbereich 16A und der zweite Umgebungstemperaturbereich 16B kombiniert werden, oder genauer gesagt, ein Bereich von -40° C und mehr und weniger als 70° C, und ein zweiter Umgebungstemperaturbereich kann ein Bereich sein, der erhalten wird, indem der dritte Umgebungstemperaturbereich 16C und der vierte Umgebungstemperaturbereich 16D kombiniert werden, oder genauer gesagt, ein Bereich von 70° C oder mehr und 105° C oder weniger. Die zuvor beschriebene Steuerung kann durchgeführt werden, indem der Umgebungstemperaturbereich in fünf oder mehr Abschnitte unterteilt wird. Dadurch ist es möglich, eine genauere Temperatursteuerung und eine wirksame Verringerung des Stromverbrauchs zu erzielen.
  • Obwohl beispielsweise der erste Temperaturbereich des ersten lichtemittierenden Halbleiterelements 1 auf einen Bereich von 10° C in der zuvor beschriebenen Ausführungsform eingestellt wird, ist der Temperaturbereich nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann die Steuerung über einen weiteren Temperaturbereich von 5° C bis 15° C durchgeführt werden.
  • In der zuvor beschriebenen Ausführungsform kann der erste Temperaturbereich des lichtemittierenden Halbleiterelements und der zweite Temperaturbereich des lichtemittierenden Halbleiterelements jeweils innerhalb von ±3° C eines Mittelwertes liegen. Das heißt, beispielsweise ist der zweite Temperaturbereich des lichtemittierenden Halbleiterelements, wie zuvor beschrieben, ein Temperaturbereich von 32° C oder mehr und 38° C oder weniger, wobei 35° C den mittleren Wert bilden. Dies ermöglicht eine noch bessere Steuerung.
  • Zudem ist in der zuvor beschriebenen Ausführungsform die Reihenfolge, in der der Schritt des Erfassens der Temperatur der Lichtbildungseinheit 20 mit der roten Laserdiode 81, der grünen Laserdiode 82 und der blauen Laserdiode 83 und des Ausgebens der Temperaturinformationen der roten Laserdiode 81, der grünen Laserdiode 82 und der blauen Laserdiode 83, und der Schritt des Erfassens der Umgebungstemperatur, die die Temperatur der Umgebung ist, in der sich die Lichtbildungseinheit 20 befindet, und des Ausgebens der Temperaturinformationen der Umgebungstemperatur durchgeführt werden, nicht besonders beschränkt. Diese Schritte können in umgekehrter Reihenfolge oder gleichzeitig durchgeführt werden. Für eine sehr genaue Steuerung können diese Schritte in so kurzen Abständen wie möglich durchgeführt werden.
  • In der zuvor beschriebenen Ausführungsform kann die Steuerung in dem optischen Modul 1 mit nur der roten Laserdiode 81 durchgeführt werden. Die Steuerung kann in dem optischen Modul 1 mit nur der grünen Laserdiode 82 oder in dem optischen Modul 1 mit nur der blauen Laserdiode 83 durchgeführt werden. Das Gleiche gilt für die optische Modul 1, das eine Infrarotlaserdiode umfasst.
  • Obwohl die durch das Thermoelement 42 erfasste Temperatur als die Umgebungstemperatur in der zuvor beschriebenen Ausführungsform definiert ist, kann die Temperatur der Wärmesenke 102 als die Umgebungstemperatur definiert werden, oder die Umgebungstemperatur des optischen Moduls 1 und des Wärmeableitungssystems 101 können als die Umgebungstemperatur definiert werden.
  • Die Position, an der das Thermoelement 42 befestigt wird, ist nicht auf den Außenumfang 40A mit dem Austrittsfenster 41 beschränkt. Beispielsweise kann das Thermoelement 42 an eine Oberfläche des Deckels 40, die normal zum Außenumfang 40A mit dem Austrittsfenster 41 ist, befestigt werden.
  • Obwohl das lichtemittierende Halbleiterelement ein Halbleiterlaser in der zuvor beschriebenen Ausführungsform ist, ist das lichtemittierende Halbleiterelement nicht darauf beschränkt und kann beispielsweise eine Leuchtdiode sein.
  • Eine optische Moduleinheit, die das Verfahren zur Steuerung des optischen Moduls 1 gemäß der zuvor beschriebenen Ausführungsform verwendet, kann beispielsweise wie folgt ausgebildet sein. 12 ist ein Blockdiagramm eines Beispiels der optischen Moduleinheit, die das Verfahren zur Steuerung des optischen Moduls 1 verwendet. Wie in 12 gezeigt, umfasst die optische Moduleinheit 110 eine Steuerung 111, die als eine Verarbeitungseinheit dient, das optische Modul 1 und das zuvor beschriebene Wärmeableitungssystem 101. Die Steuerung 111 ist beispielsweise durch eine Zentraleinheit (CPU) gebildet und umfasst einen Hauptspeicher (nicht dargestellt), der als eine Speichereinheit dient, die vorübergehend Daten speichert. Die Steuerung 111 steuert den gesamten Betrieb der optischen Moduleinheit 110. Die Steuerung 111 steuert das Wärmeableitungssystem 101. Beispielsweise steuert die Steuerung 111 den Betrieb des Lüfters 104. Die Steuerung 111 ist mit dem optischen Modul 1 über den Verbinder 105, der in dem Wärmeableitungssystem 101 enthalten ist, elektrisch verbunden Die Steuerung 111 realisiert die Verarbeitung mit dem Verfahren zur Steuerung des optischen Moduls 1. Insbesondere umfasst die Steuerung 111 eine erste Verarbeitungseinheit 111A, die ausgebildet ist, um die Temperatur der lichtemittierenden Einheit mit dem lichtemittierenden Halbleiterlaserelement zu erfassen und die Temperaturinformationen der lichtemittierenden Halbleitereinheit derart zu verarbeiten, dass die Temperaturinformationen ausgegeben werden; eine zweite Verarbeitungseinheit 111B, die konfiguriert ist, um eine Umgebungstemperatur zu erfassen, die die Temperatur der Umgebung ist, in der sich die lichtemittierende Einheit befindet, und um die Temperaturinformationen der Umgebungstemperatur derart zu verarbeiten, dass die Temperaturinformationen ausgegeben werden; und eine dritte Verarbeitungseinheit 111C, die konfiguriert ist, um die Ausgabe des elektronischen Kühlmoduls auf der Grundlage der Temperaturinformationen des lichtemittierenden Halbleiterelements, die durch die erste Verarbeitungseinheit 111A derart verarbeitet werden, dass sie ausgegeben werden, und der Temperaturinformationen der Umgebungstemperatur, die durch die zweite Verarbeitungseinheit 111B derart verarbeitet werden, dass sie ausgegeben werden, zu steuern und die Temperatur der lichtemittierenden Einheit einzustellen. Wenn die Umgebungstemperatur in einem ersten Umgebungstemperaturbereich liegt, stellt die dritte Verarbeitungseinheit 111C, die ausgebildet ist, um die Temperatur der lichtemittierenden Einheit einzustellen, die Temperatur der lichtemittierenden Einheit derart ein, dass der Temperaturbereich des lichtemittierenden Halbleiterelements ein erster Temperaturbereich des lichtemittierenden Halbleiterelements ist, und wenn die Umgebungstemperatur in einem zweiten Umgebungstemperaturbereich liegt, der höher als der erste Umgebungstemperaturbereich ist, stellt die dritte Verarbeitungseinheit 111C die Temperatur der lichtemittierenden Einheit derart ein, dass der Temperaturbereich des lichtemittierenden Halbleiterelements ein zweiter Umgebungstemperaturbereich ist, der höher als der erste Temperaturbereich des lichtemittierenden Halbleiterelements ist. In diesem Fall kann die erste Verarbeitungseinheit 111A ausgebildet sein, um zu einem vorbestimmten Zeitpunkt unter Verwendung des Thermistors 43, der in dem optischen Modul 1 enthalten ist, die Temperatur der Lichtbildungseinheit 20 zu erfassen, die als die lichtemittierende Einheit dient und die rote Laserdiode 81, die grüne Laserdiode 82 und die blaue Laserdiode 83, die als das lichtemittierende Halbleiterelement dienen, umfasst, und die Temperaturinformationen der roten Laserdiode 81, der grünen Laserdiode 82 und der blauen Laserdiode 83 derart zu verarbeiten, dass die Temperaturinformationen ausgegeben werden. Auch die zweite Verarbeitungseinheit 111B kann ausgebildet sein, um zu einem vorbestimmten Zeitpunkt unter Verwendung des Thermoelements 42, das in dem optischen Modul 1 enthalten ist, die Umgebungstemperatur zu erfassen, die die Temperatur der Umgebung ist, in der sich die Lichtbildungseinheit 20 als die lichtemittierende Einheit befindet, und die Temperaturinformationen der Umgebungstemperatur derart zu verarbeiten, dass die Temperaturinformationen ausgegeben werden.
  • Die optische Moduleinheit kann die nachfolgende Konfiguration aufweisen, die nicht das Wärmeableitungssystem 101 und dergleichen, wie zuvor beschrieben, umfasst. 13 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Konfiguration einer optischen Moduleinheit 3 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 14 zeigt ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Steuerung darstellt, das die optische Moduleinheit 3, die in 13 gezeigt ist, umfasst.
  • Mit Bezug auf die 13 und 14 umfasst die optische Moduleinheit 3 gemäß dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das optische Modul 1, das wie zuvor beschrieben ausgebildet ist, und eine Steuerung 4, die ausgebildet ist, um das optische Modul 1 zu steuern. Das optische Modul 1 umfasst die Lichtbildungseinheit 20 und den TEC 30. Die Lichtbildungseinheit 20 dient als eine lichtemittierende Einheit, die ausgebildet ist, um Licht zu erzeugen, und umfasst die Basisplatte 60, die als ein Basiselement dient, und die rote Laserdiode 81, die grüne Laserdiode 82 und die blaue Laserdiode 83, die auf der Basisplatte 60 montiert sind und als ein lichtemittierendes Halbleiterelement dienen. Der TEC 30 stellt die Temperaturen der roten Laserdiode 81, der grünen Laserdiode 82 und der blauen Laserdiode 83 ein. In 13 ist die Steuerung 4 durch eine punktgestrichelte Linie dargestellt. Die Steuerung 4 umfasst eine erste Verarbeitungseinheit 4A, die konfiguriert ist, um die Temperatur der Lichtbildungseinheit 20 zu erfassen und die Temperaturinformationen der roten Laserdiode 81, der grünen Laserdiode 82 und der blauen Laserdiode 83 derart zu verarbeiten, dass die Temperaturinformation ausgegeben werden; eine zweite Verarbeitungseinheit 4B, die konfiguriert ist, um eine Umgebungstemperatur zu erfassen, die die Temperatur der Umgebung ist, in der sich die Lichtbildungseinheit 20 befindet, um die Temperaturinformationen der Umgebungstemperatur auszugeben; und eine dritte Verarbeitungseinheit 4C, die konfiguriert ist, um die Ausgabe des TECs 30 auf der Grundlage der Temperaturinformationen der roten Laserdiode 81, der grünen Laserdiode 82 und der blauen Laserdiode 83 zu steuern, die von der ersten Verarbeitungseinheit 4A ausgegeben werden, und die Temperaturinformationen der Umgebungstemperatur, die von der zweiten Verarbeitungseinheit 4B ausgegeben werden, zu steuern und die Temperatur der Lichtbildungseinheit 20 einzustellen. Wenn die Umgebungstemperatur in einem ersten Umgebungstemperaturbereich liegt, stellt die dritte Verarbeitungseinheit 4C die Temperatur der Lichtbildungseinheit 20 derart ein, dass der Temperaturbereich der roten Laserdiode 81, der grünen Laserdiode 82 und der blauen Laserdiode 83 ein erster Temperaturbereich des lichtemittierenden Halbleiterelements ist, und wenn die Umgebungstemperatur in einem zweiten Umgebungstemperaturbereich liegt, der höher als der erste Umgebungstemperaturbereich ist, stellt die dritte Verarbeitungseinheit 4C die Temperatur der Lichtbildungseinheit 20 derart ein, dass der Temperaturbereich der roten Laserdiode 81, der grünen Laserdiode 82 und der blauen Laserdiode 83 ein zweiter Temperaturbereich des lichtemittierenden Halbleiterelements ist, der höher als der erste Temperaturbereich des lichtemittierenden Halbleiterelements ist. Die optische Moduleinheit 3, die wie zuvor beschrieben ausgebildet ist, kann auch den Stromverbrauch und gleichzeitig die Systemgröße verringern.
  • Eine optische Moduleinheit gemäß einer noch weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann den nachfolgenden Aufbau aufweisen. Das heißt, mit Bezug auf 15, ist das optische Modul 1, das in der optischen Moduleinheit 5 enthalten ist, ohne Thermoelement 42 ausgebildet, aber ansonsten ähnlich wie in 1 gezeigt. Wenn in diesem Fall eine Umgebungstemperatur, die die Temperatur der Umgebung ist, in der sich die Lichtbildungseinheit 20 befindet, erfasst wird und die Temperaturinformationen der Umgebungstemperatur ausgegeben werden, erfasst die zweite Verarbeitungseinheit 4B die Umgebungstemperatur des optischen Moduls 1 als die Umgebungstemperatur und gibt die Temperaturinformationen der Umgebungstemperatur aus. Dieser Aufbau kann ebenfalls den Stromverbrauch und gleichzeitig die Systemgröße verringern.
  • Die Konfiguration des zuvor beschriebenen optischen Moduls gilt auch für die nachfolgend beschriebene Konfiguration. Die 16, 17 und 18 veranschaulichen eine Konfiguration eines optischen Moduls, das durch ein Steuerverfahren für optische Module gesteuert wird, gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 17 zeigt eine Ansicht der 16, ohne einen Deckel 140. 18 zeigt eine Querschnittsansicht entlang einer Linie XVIII-XVIII in 17.
  • Wie in 16 bis 18 gezeigt, umfasst ein optisches Modul 102 gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen Sockel 112 mit einer Scheibenform; eine Lichtbildungseinheit 120, die auf einer Hauptfläche 112A des Sockels 112 angeordnet ist und als eine lichtemittierende Einheit dient, die konfiguriert ist, um Licht zu erzeugen; und eine Vielzahl von Anschlussstiften 151, die auf der einen Hauptfläche 112A des Sockels 112 in Kontakt damit angeordnet ist, um die Lichtbildungseinheit 20 zu bedecken und von sowohl der ersten Hauptfläche 112A als auch der anderen Hauptfläche 112B des Sockels 112 vorzustehen. Der Sockel 112 und der Deckel 140 werden durch ein Verfahren, wie Yttrium-Aluminium-Granat (YAG) - Laserschweißen oder Widerstandsschweißen luftdicht miteinander verschweißt. Das heißt, die Lichtbildungseinheit 120 ist durch den Sockel 112 und den Deckel 140 hermetisch abgedichtet.
  • Ein feuchtigkeitsreduziertes (oder feuchtigkeitsabführendes) Gas, wie beispielsweise Trockenluft oder Trockenstickstoff, wird in dem vom Sockel 112 und dem Deckel 140 umgebenen Raum abgedichtet. Der Deckel 140 weist ein Austrittsfenster 141 auf, das ein Durchgangsloch ist, durch das das Licht der Lichtbildungseinheit 120 hindurchtreten kann. Das Austrittsfenster 141 ist mit einer durchlässigen Platte 142 in der Form einer flachen Platte (oder Scheibe) mit parallelen Hauptflächen ausgebildet und derart konfiguriert, dass das von der Lichtbildungseinheit 120 gebildete Licht durchgelassen wird. Die durchlässige Platte 142 ist beispielsweise aus Glas gebildet. Der Sockel 112 und der Deckel 140 bilden ein Schutzelement.
  • Der Deckel 140 weist ein harzgegossenes Thermoelement 146 zum Erfassen der Temperatur des Deckels 140 auf. Das Thermoelement 146 ist an der Oberfläche des Deckels 40 mit dem Austrittsfenster 141 befestigt. Das heißt, das Thermoelement 146 ist an dem Außenumfang 140A des Deckels 140 befestigt. Mit dem Thermoelement 146 kann die Umgebungstemperatur der Lichtbildungseinheit 120 als eine Umgebungstemperatur erfasst werden und als Temperaturinformationen der Umgebungstemperatur ausgegeben werden. Die Umgebungstemperatur der Lichtbildungseinheit 120 ist auch die Umgebungstemperatur des optischen Moduls 102.
  • Wie in 17 gezeigt, umfasst die Lichtbildungseinheit 120 eine Basisplatte 160, die eine rechteckige Plattenform und als das Basiselement dient, und einen Basisblock 161, der eine halbkreisförmige Säulenform aufweist und als das Basiselement dient. Ein TEC 130, der als das elektronische Kühlmodul dient, ist zwischen der Basisplatte 160 und dem Basisblock 161 angeordnet. Der TEC 130 weist die gleiche Konfiguration wie der in 2 gezeigte TEC 30 auf. Der Basisblock 161 ist an der halbkreisförmigen Bodenfläche mit der anderen Hauptfläche 112A des Sockels 112 befestigt. Die Basisplatte 160 ist an dem Basisblock 161 befestigt, wobei der TEC 130 dazwischen angeordnet ist. Der TEC 130 ist somit zwischen der Basisplatte 160 und dem Basisblock 161 angeordnet. Die eine Hauptfläche 112A des Sockels 112 und die Basisplatte 160 sowie der TEC 130 sind mit einem kleinen Spalt dazwischen vorgesehen. Dies dient dazu, einen Kontakt der Basisplatte 160 und des TECs 130 mit der einen Hauptfläche 112A des Sockels 112 zu verhindern. Eine Montagefläche 160A ist derart angeordnet, dass sie die eine Hauptfläche 112A des Sockels 112 schneidet, oder genauer gesagt, ist sie senkrecht zu der einen Hauptfläche 112A angeordnet. Die eine Hauptfläche 112A und die andere Hauptfläche 112B des Sockels 112 verlaufen entlang der XY-Ebene. Die Montagefläche 160A verläuft entlang der XZ-Ebene.
  • Ein erster Submount 171 mit einer flachen Plattenform ist auf der Montagefläche 160A vorgesehen. Eine rote Laserdiode 181 ist auf dem ersten Submount 171 angeordnet. Die rote Laserdiode 181 emittiert rotes Licht. Der erste Submount 171 und die rote Laserdiode 181 sind derart angeordnet, dass sich das Licht von der roten Laserdiode 181 entlang einer Seite (einer ersten Seite) der Montagefläche 160A bewegen kann.
  • Ein zweiter Submount 172 mit einer flachen Plattenform ist auf der Montagefläche 160A angeordnet. Eine grüne Laserdiode 182 ist auf dem zweiten Submount 172 vorgesehen. Die grüne Laserdiode 182 emittiert grünes Licht. Der zweite Submount 172 und die grüne Laserdiode 182 sind derart angeordnet, dass sich das Licht von der grünen Laserdiode 182 entlang einer anderen Seite (einer zweiten Seite) der Montagefläche 160A, die die zuvor beschriebene erste Seite schneidet, bewegen kann. Der zweite Submount 172 und die grüne Laserdiode 182 sind derart angeordnet, dass sich das Licht von der grünen Laserdiode 182 in eine Richtung bewegen kann, die das Licht der roten Laserdiode 181 schneidet (orthogonal dazu).
  • Ein dritter Submount 173 mit einer flachen Plattenform ist auf der Montagefläche 160A vorgesehen. Die blaue Laserdiode 183 ist auf dem dritten Submount 173 angeordnet. Die blaue Laserdiode 183 emittiert blaues Licht. Der dritte Submount 173 und die blaue Laserdiode 183 sind derart angeordnet, dass sich das Licht von der blauen Laserdiode 183 entlang der zweiten Seite der Montagefläche 160A bewegen kann. Der dritte Submount 173 und die blaue Laserdiode 183 sind derart angeordnet, dass sich das Licht von der blauen Laserdiode 183 in eine Richtung bewegen kann, die sich mit dem Licht von der roten Laserdiode 181 schneidet (orthogonal dazu). Der dritte Submount 173 und die blaue Laserdiode 183 sind derart angeordnet, dass sich das Licht von der blauen Laserdiode 183 in eine Richtung entlang des Lichts von der grünen Laserdiode 182 bewegen kann (das heißt, in einer Richtung parallel zu dem Licht von der grünen Laserdiode 182).
  • Die Höhen der optischen Achsen der roten Laserdiode 181, der grünen Laserdiode 182 und der blauen Laserdiode 183 (die Abstände zwischen der Montagefläche 160A (Bezugsfläche) und den optischen Achsen oder die Abstände mit Bezug auf die Bezugsfläche in der Y-Achsenrichtung) werden durch den ersten Submount 171, den zweiten Submount 172 und den dritten Submount 173 auf die gleiche Höhe eingestellt. Die rote Laserdiode 181 emittiert Licht in der Z-Richtung. Die grüne Laserdiode 182 und die blaue Laserdiode 183 emittieren Licht in der X-Richtung. Die Lichtemissionsrichtung der roten Laserdiode 181 schneidet die Lichtemissionsrichtungen der grünen Laserdiode 182 und der blauen Laserdiode 183. Genauer gesagt ist die Lichtemissionsrichtung der roten Laserdiode 181 orthogonal zu den Lichtemissionsrichtungen der grünen Laserdiode 182 und der blauen Laserdiode 183. Eine Hauptfläche des dritten Submounts 173, auf dem der die blaue Laserdiode 183 montiert ist, eine Hauptfläche des zweiten Submounts 172, auf der die grüne Laserdiode 182 montiert ist, und eine Hauptfläche des ersten Submounts 171, auf der die rote Laserdiode 181 montiert ist, sind parallel zueinander.
  • Ein Thermistor 143 ist auf der Montagefläche 160A angeordnet. Der Thermistor 143 ist auf einer Seite der Montagefläche 160A benachbart zu der einen Hauptfläche 120A des Sockels 112 angeordnet und derart positioniert, um den ersten Submount 171, den zweiten Submount 172, den dritten Submount und einen ersten Filter 191 und einen zweiten Filter 192, wie im Nachfolgenden beschrieben, zu vermeiden. Der Thermistor 143 erfasst die Temperatur der Lichtbildungseinheit 120, die die rote Laserdiode 181, die grüne Laserdiode 182 und die blaue Laserdiode 183 umfasst, und gibt die Temperaturinformationen der Lichtbildungseinheit 120 aus.
  • Der erste Filter 191 ist in einem Bereich der Montagefläche 160A entsprechend einer Position, an das Licht, das von der roten Laserdiode 181 emittiert wird, das Licht, das von der grünen Laserdiode 182 emittiert wird, schneidet, angeordnet. Der zweite Filter 192 ist in einem Bereich der Montagefläche 160A entsprechend einer Position, an der das Licht von der roten Laserdiode 181 das Licht von der blauen Laserdiode 183 schneidet, angeordnet. Der erste Filter 191 und der zweite Filter 192 weisen jeweils eine flache Plattenform mit parallelen Hauptflächen zueinander auf. Der erste Filter 191 und der zweite Filter 192 sind beispielsweise Wellenlängenauswahlfilter. Der erste Filter 191 und der zweite Filter 192 sind dielektrische Mehrschichtfilter.
  • Der erste Filter 191 überträgt rotes Licht und reflektiert grünes Licht. Der zweite Filter 192 überträgt rotes Licht und grünes Licht und reflektiert blaues Licht. Der erste Filter 191 und der zweite Filter 192 übertragen und reflektieren somit selektiv Licht einer bestimmten Wellenlänge. Der erste Filter 191 und der zweite Filter 192 verbinden somit Lichtstrahlen, die von der roten Laserdiode 181, der grünen Laserdiode 182 und der blauen Laserdiode 183 ausgegeben werden.
  • Die Hauptflächen des ersten Filters 191 und des zweiten Filters 192 sind mit Bezug auf die Z-Richtung und die X-Richtung geneigt. Genauer gesagt sind die Hauptflächen des ersten Filters 191 und des zweiten Filters 192 um 45° von der Z-Richtung (das heißt, die Lichtemissionsrichtung der roten Laserdiode 181) und der X-Richtung (das heißt, die Lichtemissionsrichtung der grünen Laserdiode 182 und der blauen Laserdiode 183) geneigt.
  • Das von der roten Laserdiode 181 emittierte Licht erreicht den ersten Filter 191 und den zweiten Filter 192, ohne durch eine Linse zu verlaufen. Das von der grünen Laserdiode 182 emittierte Licht erreicht den ersten Filter 191 und den zweiten Filter 192, ohne eine Linse zu durchlaufen. Das von der blauen Laserdiode 183 emittierte Licht erreicht den zweiten Filter 192, ohne eine Linse zu durchlaufen. Das heißt, es ist keine Linse zwischen der roten Laserdiode 181 und dem ersten Filter 191, keine Linse zwischen der grünen Laserdiode 182 und dem ersten Filter 191, und keine Linse zwischen der blauen Laserdiode 183 und dem zweiten Filter angeordnet. Das Licht von der roten Laserdiode 181, der grünen Laserdiode 182 sowie der blauen Laserdiode 183 erreicht das Austrittsfenster 141, ohne irgendeine Linse zu durchlaufen.
  • Im Nachfolgenden wird der Betrieb des optischen Moduls 102 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Wie in 18 gezeigt, bewegt sich das rote Licht, das von roten Laserdiode 181 emittiert wird, entlang eines optischen Pfads L11 und tritt in den ersten Filter 191 ein. Da der erste Filter 191 rotes Licht überträgt, bewegt sich das von der roten Laserdiode 181 emittierte Licht weiter entlang eines optischen Pfads L12 und tritt in den zweiten Filter 192 ein. Da der zweite Filter 192 rotes Licht überträgt, bewegt sich das von der roten Laserdiode 181 emittierte Licht weiter entlang eines optischen Pfads (L13), tritt durch die durchlässige Platte 142, die in dem Austrittsfenster 141 des Deckels 140 angeordnet ist, und verlässt das optische Modul 102.
  • Das von der grünen Laserdiode 182 emittierte grüne Licht bewegt sich entlang eines optischen Pfads L14 und tritt in den ersten Filter 191 ein. Da der erste Filter 191 grünes Licht reflektiert, verbindet sich das von der grünen Laserdiode 182 emittierte grüne Licht mit dem optischen Pfad L12. Das grüne Licht verbindet sich somit koaxial mit dem roten Licht, bewegt sich entlang des optischen Pfads L12 und tritt in den zweiten Filter 192 ein. Da der zweite Filter 192 grünes Licht überträgt, bewegt sich das von der grünen Laserdiode 182 emittierte Licht weiter entlang des optischen Pfads (L13), tritt durch die durchlässige Platte 142, die in dem Austrittsfenster 141 des Deckels 140 ist, hindurch und verlässt das optische Modul 102.
  • Das von der blauen Laserdiode 183 emittierte blaue Licht bewegt sich entlang eines optischen Pfads L15 und tritt in den zweiten Filter 192 ein. Da der zweite Filter 192 blaues Licht reflektiert, verbindet sich das von der blauen Laserdiode 183 emittierte Licht mit dem optischen Pfad L13. Das blaue Licht verbindet sich somit mit dem roten Licht und dem grünen Licht, bewegt sich entlang des optischen Pfads L13, tritt durch die durchlässige Platte 142 hindurch, die in dem Austrittsfenster 141 des Deckels 140 vorgesehen ist, und verlässt das optische Modul 102.
  • Somit wird Licht, das durch die Kombination des roten, grünen und blauen Lichts gebildet wird, durch das Austrittsfenster 141 des Deckels 140 abgegeben. Das von der roten Laserdiode 181, der grünen Laserdiode 182 und der blauen Laserdiode 183 abgegebene Licht ist divergentes Licht. Licht, das den ersten Filter 191 erreicht, ohne durch eine Linse zu verlaufen, und Licht, das den zweiten Filter 192 erreicht, ohne eine Linse zu durchlaufen, werden durch den ersten Filter 191 und den zweiten Filter 192 koaxial kombiniert. Das heißt, divergente Lichtstrahlen von der roten Laserdiode 181, der grünen Laserdiode 182 und der blauen Laserdiode 183 werden direkt empfangen und koaxial durch den ersten Filter 191 und dem zweiten Filter 192 kombiniert.
  • Der erste Filter 191 und der zweite Filter 192 werden hinsichtlich der Position und Ausrichtung unter Verwendung von beispielsweise einer Bezugslinse und einer CCD-Kamera (Charge Coupled Device) so eingestellt, dass Lichtstrahlen der roten Laserdiode 181, der grünen Laserdiode 182 und der blauen Laserdiode 183 mit einem vorgegebenen Bezugspunkt übereinstimmen. Anschließend wird der Deckel 140 am Sockel 112 befestigt.
  • Die zuvor beschriebene Konfiguration wird auch für das Verfahren zur Steuerung des optischen Moduls 102 mit diesem Aufbau verwendet. Das heißt, das Verfahren zur Steuerung des optischen Moduls 102 umfasst einen Schritt des Erfassens der Temperatur der Lichtbildungseinheit 120, die als eine lichtemittierende Einheit dient und die rote Laserdiode 181, die grüne Laserdiode 182 und die blaue Laserdiode 183, die als ein lichtemittierendes Halbleiterelement dienen, umfasst und des Ausgebens der Temperaturinformationen der roten Laserdiode 181, der grünen Laserdiode 182 und der blauen Laserdiode 183; einen Schritt des Erfassens einer Umgebungstemperatur, die eine Temperatur der Umgebung ist, in der sich die Lichtbildungseinheit 120 befindet, und des Ausgebens der Temperaturinformationen der Umgebungstemperatur; und einen Schritt des Steuerns der Ausgabe des TECs 130 auf der Grundlage der Temperaturinformationen der roten Laserdiode 181, der grünen Laserdiode 182 und der blauen Laserdiode 183 und der Temperaturinformationen der Umgebungstemperatur, sowie des Einstellens der Temperatur der Lichtbildungseinheit 120. In dem Schritt des Einstellens der Temperatur der Lichtbildungseinheit 120, wenn sich die Umgebungstemperatur in einem ersten Umgebungstemperaturbereich befindet, wird die Temperatur der Lichtbildungseinheit 120 derart eingestellt, dass der Temperaturbereich der roten Laserdiode 181, der grünen Laserdiode 182 und der blauen Laserdiode 183 ein erster Temperaturbereich des lichtemittierenden Halbleiterelements ist, und wenn die Umgebungstemperatur in einem zweiten Umgebungstemperaturbereich liegt, der höher als der erste Umgebungstemperaturbereich ist, wird die Temperatur der Lichtbildungseinheit 120 derart eingestellt, dass der Temperaturbereich der roten Laserdiode 181, der grünen Laserdiode 182 und der blauen Laserdiode 183 ein zweiter Temperaturbereich des lichtemittierenden Halbleiterelements ist, der höher als der erste Temperaturbereich des lichtemittierenden Halbleiterelements ist. Dieses Verfahren zur Steuerung des optischen Moduls kann den Stromverbrauch und gleichzeitig die Systemgröße verringern. Auch hier kann, wie zuvor beschrieben, die Steuerung durchgeführt werden, indem der Umgebungstemperaturbereich in vier Abschnitte unterteilt wird.
  • Eine optische Moduleinheit mit dem optischen Modul 102, das wie zuvor beschrieben konfiguriert ist, ist wie folgt. Das heißt, wie in 19 gezeigt, umfasst die optische Moduleinheit 5 das wie zuvor beschrieben konfigurierte optische Modul 102 und die Steuerung 4 zum Steuern des optischen Moduls 102. Das optische Modul 102 umfasst die Lichtbildungseinheit 120 und den TEC 130. Die Lichtbildungseinheit 120 dient als lichtemittierende Einheit, die zum Bilden von Licht konfiguriert ist, und umfasst die Basisplatte 160 und den Basisblock 161, der als Grundelement dient, und die rote Laserdiode 181, die grüne Laserdiode 182 und die blaue Laserdiode 183, die auf der Grundplatte 160 montiert sind und als lichtemittierendes Halbleiterelement dienen. Der TEC 130 passt die Temperaturen der roten Laserdiode 181, der grünen Laserdiode 182 und der blauen Laserdiode 183 an. Die Steuerung 4 umfasst die erste Verarbeitungseinheit 4A, die konfiguriert ist, um die Temperatur der Lichtbildungseinheit 120 zu erfassen und die Temperaturinformationen der roten Laserdiode 181, der grünen Laserdiode 182 und der blauen Laserdiode 183 derart zu steuern, dass die Temperaturinformationen ausgegeben werden; die zweite Verarbeitungseinheit 4B ist konfiguriert, um eine Umgebungstemperatur zu erfassen, die die Temperatur der Umgebung ist, in der sich die Lichtbildungseinheit 120 befindet, und die Temperaturinformationen der Umgebungstemperatur auszugeben; und die dritte Verarbeitungseinheit 4C ist konfiguriert, um die Ausgabe des TECs 130 auf der Grundlage der Temperaturinformationen der roten Laserdiode 181, der grünen Laserdiode 182 und der blauen Laserdiode 183, die von der ersten Verarbeitungseinheit 4A ausgegeben werden, und den Temperaturinformationen der Umgebungstemperatur, die von der zweiten Verarbeitungseinheit 4B ausgegeben werden, zu steuern, und die Temperatur der Lichtbildungseinheit 120 einzustellen. Wenn die Umgebungstemperatur in einem ersten Umgebungstemperaturbereich liegt, stellt die dritte Verarbeitungseinheit 4C die Temperatur der Lichtbildungseinheit 120 derart ein, dass der Temperaturbereich der roten Laserdiode 181, der grünen Laserdiode 182 und der blauen Laserdiode 183 ein erster Temperaturbereich des lichtemittierenden Halbleiterelements ist, und wenn die Umgebungstemperatur in einem zweiten Umgebungstemperaturbereich liegt, der höher als der erste Umgebungstemperaturbereich ist, stellt die dritte Verarbeitungseinheit 4C die Temperatur der Lichtbildungseinheit 120 derart ein, dass der Temperaturbereich der roten Laserdiode 181, der grünen Laserdiode 182 und der blauen Laserdiode 183 ein zweiter Temperaturbereich des lichtemittierenden Halbleiterelements ist, der höher als der erste Temperaturbereich des lichtemittierenden Halbleiterelements ist. Die optische Moduleinheit 5 mit dieser Konfiguration kann ebenfalls den Stromverbrauch und gleichzeitig die Systemgröße verringern.
  • Es versteht sich, dass die hierin offenbarten Ausführungsformen und Beispiele in allen Aspekten der Veranschaulichung dienen und in keinerlei Hinsicht einschränkend sind. Der Umfang der vorliegenden Erfindung wird vielmehr durch die beigefügten Ansprüche als durch die obige Beschreibung definiert. Alle Änderungen, die innerhalb der beigefügten Ansprüche und deren Bedeutung und Umfang vorgenommen werden, fallen unter den Umfang der vorliegenden Erfindung.
  • Bezugszeichenliste
  • 1, 102: optisches Modul, 3, 5, 110: optische Moduleinheit, 4, 111: Steuerung, 4A, 111A: erste Verarbeitungseinheit, 4B, 111B: zweite Verarbeitungseinheit, 4C, 111C: dritte Verarbeitungseinheit, 10, 112: Sockel, 10A, 112A: eine Hauptfläche, 10B, 112B: die andere Hauptfläche, 11A, 11B, 11C, 11D, 11E, 11F, 11G, 11H, 11J, 11K, 12A, 12B, 12C, 12D, 12E, 12F, 12G, 12H, 12J, 12J, 12K, 13A, 13B, 14A, 14B, 14C, 14D, 15A, 15B, 15C, 15D, 17A, 17B, 17C: Linie, 16A: erster Umgebungstemperaturbereich, 16B: zweiter Umgebungstemperaturbereich, 16C: dritter Umgebungstemperaturbereich, 16D: vierter Umgebungstemperaturbereich, 20, 120: Lichtbildungseinheit, 30, 130: elektronisches Kühlmodul (oder thermoelektrischer Kühler (TEC)), 31: Wärmeabsorptionsplatte, 32: Wärmeabführplatte, 33: Halbleitersäule, 40, 140: Deckel, 41, 141: Austrittsfenster, 42, 146: Thermoelement, 43, 143: Thermistor, 44: Thermistor-Montagebereich, 51, 151: Anschlussstift, 60, 160: Basisplatte, 60A, 160A: eine Hauptfläche, 60B, 160B: die andere Hauptfläche, 61: Basisbereich, 62: Chip-Montagebereich, 63: erster Chip-Montagebereich, 64: zweiter Chip-Montagebereich, 71, 171: erster Submount, 72, 172: zweiter Submount, 73, 173: dritter Submount, 74: vierter Submount, 75: fünfter Submount, 76: sechster Submount, 77: erster Linsenhalter, 78: zweiter Linsenhalter, 79: dritter Linsenhalter, 81, 181: rote Laserdiode, 82, 182: grüne Laserdiode, 83, 183: blaue Laserdiode, 88: erster erhöhter Bereich, 89: zweiter erhöhter Bereich, 91: erste Linse, 92: zweite Linse, 93: dritte Linse, 91A, 92A, 93A: Linsenabschnitt, 94: erste Fotodiode, 95: zweite Fotodiode, 96: dritte Fotodiode, 94A, 95A, 96A: Lichtempfangsabschnitt, 97, 191: erster Filter, 98, 192: zweiter Filter, 101: Wärmeableitungssystem, 102: Wärmesenke, 103: Halteplatte, 103A: erster Führungsabschnitt, 103B: zweiter Führungsabschnitt, 103C: dritter Führungsabschnitt, 104: Lüfter, 105: Verbinder, 106: Basiselement, 106A: eine Hauptfläche, 106B: die andere Hauptfläche, 107: Rippe, 108A, 108B, 108C, 108D: Schraubenloch, 109A, 109B, 109C, 109D: Schraube, 142: durchlässige Platte, 161: Basisblock
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Claims (9)

  1. Verfahren zur Steuerung eines optischen Moduls, das ein lichtemittierendes Halbleiterelement und ein elektronisches Kühlmodul umfasst, das ausgebildet ist, um eine Temperatur des lichtemittierenden Halbleiterelements einzustellen, wobei das Verfahren umfasst: Erfassen einer Temperatur einer lichtemittierenden Einheit, die das lichtemittierende Halbleiterelement umfasst, und Ausgeben von Temperaturinformationen des lichtemittierenden Halbleiterelements; Erfassen einer Umgebungstemperatur und Ausgeben von Temperaturinformationen über die Umgebungstemperatur, wobei die Umgebungstemperatur eine Temperatur einer Umgebung ist, in der sich die lichtemittierenden Einheit befindet; und Steuern einer Ausgabe des elektronischen Kühlmoduls auf der Grundlage der Temperaturinformationen des lichtemittierenden Halbleiterelements und der Temperaturinformationen der Umgebungstemperatur und Einstellen der Temperatur der lichtemittierenden Einheit, wobei in dem Schritt des Einstellens der Temperatur der lichtemittierenden Einheit, wenn die Umgebungstemperatur in einem ersten Umgebungstemperaturbereich liegt, die Temperatur der lichtemittierenden Einheit so eingestellt wird, dass ein Temperaturbereich des lichtemittierenden Halbleiterelements ein erster lichtemittierender Halbleiterelementtemperaturbereich ist, und wenn die Umgebungstemperatur in einem zweiten Umgebungstemperaturbereich liegt, der höher als der erste Umgebungstemperaturbereich ist, die Temperatur der lichtemittierenden Einheit so eingestellt wird, dass der Temperaturbereich des lichtemittierenden Halbleiterelements ein zweiter lichtemittierender Halbleiterelementtemperaturbereich ist, der höher als der erste lichtemittierenden Halbleiterelementtemperaturbereich ist.
  2. Verfahren zur Steuerung des optischen Moduls nach Anspruch 1, wobei das lichtemittierende Halbleiterelement ein Halbleiterlaser ist.
  3. Verfahren zur Steuerung des optischen Moduls nach Anspruch 2, wobei der Halbleiterlaser ein Laser, der rotes Licht emittiert, oder ein Laser, der Infrarotlicht emittiert, ist.
  4. Verfahren zur Steuerung des optischen Moduls nach einem der Ansprüche 1 bis 3, das ferner einen Schritt zum Regeln einer Ausgabe des lichtemittierenden Halbleiterelements umfasst, indem der dem lichtemittierenden Halbleiterelement zugeführten Strom gemäß dem Temperaturbereich des lichtemittierenden Halbleiterelements, der im Schritt des Einstellens der Temperatur der lichtemittierenden Einheit eingestellt wurde, gesteuert wird.
  5. Verfahren zur Steuerung des optischen Moduls nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Temperaturbereich des ersten lichtemittierenden Halbleiterelements und der Temperaturbereich des zweiten lichtemittierenden Halbleiterelements jeweils innerhalb von ± 3°C eines Mittelwertes liegen.
  6. Optische Moduleinheit, umfassend: ein optisches Modul, das eine lichtemittierenden Einheit und ein elektronisches Kühlmodul umfasst, wobei die lichtemittierenden Einheit ein Basiselement und ein auf dem Basiselement montiertes lichtemittierendes Halbleiterelement umfasst, wobei die lichtemittierenden Einheit zum Erzeugen von Licht ausgebildet ist und das elektronische Kühlmodul zum Einstellen einer Temperatur des lichtemittierenden Halbleiterelements ausgebildet ist; eine erste Verarbeitungseinheit, die ausgebildet ist, um eine Temperatur der lichtemittierenden Einheit, die das lichtemittierenden Halbleiterelement umfasst, und Prozesstemperaturinformationen des lichtemittierenden Halbleiterelements zu erfassen, um Temperaturinformationen auszugeben; eine zweite Verarbeitungseinheit, die ausgebildet ist, um eine Umgebungstemperatur zu erfassen, die eine Umgebungstemperatur ist, in der sich die lichtemittierenden Einheit befindet, und um Temperaturinformationen der Umgebungstemperatur zu verarbeiten, um Temperaturinformationen auszugeben; und eine dritte Verarbeitungseinheit, die ausgebildet ist, um eine Ausgabe des elektronischen Kühlmoduls auf der Grundlage der Temperaturinformation des von der ersten Verarbeitungseinheit ausgegebenen lichtemittierenden Halbleiterelements und der Temperaturinformation der von der zweiten Verarbeitungseinheit ausgegebenen Umgebungstemperatur zu steuern und die Temperatur der lichtemittierenden Einheit einzustellen, wobei, wenn die Umgebungstemperatur in einem ersten Umgebungstemperaturbereich liegt, die dritte Verarbeitungseinheit die Temperatur der lichtemittierenden Einheit so einstellt, dass ein Temperaturbereich des lichtemittierenden Halbleiterelements ein erster lichtemittierender Halbleiterelementtemperaturbereich ist, und wenn die Umgebungstemperatur in einem zweiten Umgebungstemperaturbereich liegt, der höher als der erste Umgebungstemperaturbereich ist, die dritte Verarbeitungseinheit die Temperatur der lichtemittierenden Einheit so einstellt, dass der Temperaturbereich des lichtemittierenden Halbleiterelements ein zweiter lichtemittierender Halbleiterelementtemperaturbereich ist, der höher als der erste lichtemittierenden Halbleiterelementtemperaturbereich ist.
  7. Optische Moduleinheit nach Anspruch 6, wobei das optische Modul ferner ein Schutzelement, das ausgebildet ist, um die lichtemittierenden Einheit zu umgeben, und einen Umgebungstemperaturdetektor, der an einem Außenumfang des Schutzelements angebracht und ausgebildet ist, um die Umgebungstemperatur zu erfassen, die eine Temperatur einer Umgebung ist, in der sich die lichtemittierenden Einheit befindet, umfasst.
  8. Optisches Modul, umfassend: eine lichtemittierenden Einheit, die ein Basiselement und ein auf dem Basiselement montiertes lichtemittierendes Halbleiterelement umfasst, wobei die lichtemittierenden Einheit ausgebildet ist, um Licht zu bilden; ein Schutzelement mit einem Austrittsfenster, das das Licht aus der lichtemittierenden Einheit durchlässt, wobei das Schutzelement ausgebildet ist, um die lichtemittierenden Einheit zu umgeben; ein elektronisches Kühlmodul, das ausgebildet ist, um eine Temperatur des lichtemittierenden Halbleiterelements einzustellen; einen Temperaturdetektor für die lichtemittierenden Einheit, der ausgebildet ist, um eine Temperatur der lichtemittierenden Einheit mit dem lichtemittierenden Halbleiterelements zu erfassen; und einen Umgebungstemperaturdetektor, der ausgebildet ist, um eine Temperatur einer Umgebung zu erfassen, in der sich die lichtemittierende Einheit befindet.
  9. Optisches Modul nach Anspruch 8, wobei der Umgebungstemperaturdetektor an einem Außenumfang des Schutzelements befestigt ist.
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