WO2018105182A1

WO2018105182A1 - 光モジュールの制御方法、光モジュールユニットおよび光モジュール

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Publication number: WO2018105182A1
Application number: PCT/JP2017/031830
Authority: WO
Inventors: 陽平塩谷; 中西　裕美
Original assignee: 住友電気工業株式会社
Priority date: 2016-12-08
Filing date: 2017-09-04
Publication date: 2018-06-14
Also published as: JPWO2018105182A1; DE112017006195T5; JP6927235B2; US20190334315A1; US10886700B2

Abstract

光モジュールの制御方法は、半導体発光素子と、半導体発光素子の温度を調整する電子冷却モジュールとを含む光モジュールの制御方法である。光モジュールの制御方法は、半導体発光素子を含む発光ユニットの温度を検出し、半導体発光素子の温度情報を出力するステップと、発光ユニットが配置された環境の温度である環境温度を検出し、環境温度の温度情報を出力するステップと、半導体発光素子の温度情報および環境温度の温度情報に基づいて、電子冷却モジュールの出力を制御し、発光ユニットの温度を調整するステップとを備える。発光ユニットの温度を調整するステップでは、環境温度が第１環境温度範囲にある場合には、半導体発光素子の温度範囲を第１半導体発光素子温度範囲とするように発光ユニットの温度を調整し、環境温度が第１環境温度範囲よりも高い第２環境温度範囲にある場合には、半導体発光素子の温度範囲を第１半導体発光素子温度範囲よりも高い第２半導体発光素子温度範囲とするように発光ユニットの温度を調整する。

Description

光モジュールの制御方法、光モジュールユニットおよび光モジュール

　本発明は、光モジュールの制御方法、および光モジュールユニットおよび光モジュールに関するものである。

　本出願は、２０１６年１２月８日出願の日本出願第２０１６－２３８６９５号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。

　パッケージ内に半導体発光素子を配置した光モジュールが知られている（たとえば、特許文献１～４参照）。

特開２００９－９３１０１号公報特開２００７－３２８８９５号公報特開２００７－１７９２５号公報特開２００７－６５６００号公報

　本発明に従った光モジュールの制御方法は、半導体発光素子と、半導体発光素子の温度を調整する電子冷却モジュールとを含む光モジュールの制御方法である。光モジュールの制御方法は、半導体発光素子を含む発光ユニットの温度を検出し、半導体発光素子の温度情報を出力するステップと、発光ユニットが配置された環境の温度である環境温度を検出し、環境温度の温度情報を出力するステップと、半導体発光素子の温度情報および環境温度の温度情報に基づいて、電子冷却モジュールの出力を制御し、発光ユニットの温度を調整するステップとを備える。発光ユニットの温度を調整するステップでは、環境温度が第１環境温度範囲にある場合には、半導体発光素子の温度範囲を第１半導体発光素子温度範囲とするように発光ユニットの温度を調整し、環境温度が第１環境温度範囲よりも高い第２環境温度範囲にある場合には、半導体発光素子の温度範囲を第１半導体発光素子温度範囲よりも高い第２半導体発光素子温度範囲とするように発光ユニットの温度を調整する。

　本発明に従った光モジュールユニットは、ベース部材と、ベース部材上に搭載される半導体発光素子とを含み、光を形成する発光ユニットおよび半導体発光素子の温度を調整する電子冷却モジュールを含む光モジュールと、半導体発光素子を含む発光ユニットの温度を検出して、半導体発光素子の温度情報を出力するよう処理する第１処理部と、発光ユニットが配置された環境の温度である環境温度を検出して、環境温度の温度情報を出力するよう処理する第２処理部と、第１処理部により出力するよう処理された半導体発光素子の温度情報および第２処理部により出力するよう処理された環境温度の温度情報に基づいて、電子冷却モジュールの出力を制御し、発光ユニットの温度を調整する第３処理部とを備える。第３処理部は、環境温度が第１環境温度範囲にある場合には、半導体発光素子の温度範囲を第１半導体発光素子温度範囲とするように発光ユニットの温度を調整し、環境温度が第１環境温度範囲よりも高い第２環境温度範囲にある場合には、半導体発光素子の温度範囲を第１半導体発光素子温度範囲よりも高い第２半導体発光素子温度範囲とするように発光ユニットの温度を調整する。

　本発明に従った光モジュールは、ベース部材およびベース部材上に搭載される半導体発光素子を含み、光を形成する発光ユニットと、発光ユニットからの光を透過する出射窓を有し、発光ユニットを取り囲む保護部材と、半導体発光素子の温度を調整する電子冷却モジュールと、半導体発光素子を含む発光ユニットの温度を検出する発光ユニット温度検出部と、発光ユニットが配置された環境の温度を検出する環境温度検出部とを備える。

図１は、光モジュールの構造を示す概略斜視図である。図２は、光モジュールの構造を示す概略斜視図である。図３は、光モジュールの構造を示す概略平面図である。図４は、光モジュールが取り付けられる放熱システムの構成を示す概略斜視図である。図５は、赤色レーザダイオードに供給される電流と赤色レーザダイオードの光出力との関係を温度毎に示すグラフである。図６は、緑色レーザダイオードに供給される電流と緑色レーザダイオードの光出力との関係を温度毎に示すグラフである。図７は、青色レーザダイオードに供給される電流と青色レーザダイオードの光出力との関係を温度毎に示すグラフである。図８は、環境温度と電子冷却モジュールの消費電力との関係を光形成部の温度毎に示すグラフである。図９は、本発明の実施の形態に係る光モジュールの制御方法における代表的なステップを示すフローチャートである。図１０は、環境温度と電子冷却モジュールの消費電力との関係を光形成部の温度毎に示すグラフである。図１１は、赤色レーザダイオード、緑色レーザダイオードおよび青色レーザダイオードの温度と消費電力との関係を示すグラフである。図１２は、光モジュールユニットの一例を示すブロック図である。図１３は、光モジュールユニットの構造を示す概略斜視図である。図１４は、コントローラの構成を示すブロック図である。図１５は、光モジュールユニットの構造を示す概略斜視図である。図１６は、光モジュールの構造を示す概略斜視図である。図１７は、光モジュールの構造を示す概略斜視図である。図１８は、光モジュールの構造を示す概略平面図である。図１９は、光モジュールユニットの構造を示す概略斜視図である。

　［本開示が解決しようとする課題］
　上記のような光モジュールについては、低温から高温といった広い温度範囲の環境下で用いられる場合がある。広い温度範囲の環境下においても高精度な光の出力を実現するためには、光モジュールの温度の調整を図る必要がある。

　光モジュールの作動時における消費電力はできるだけ少ないことが望ましい。さらに、光モジュールの温度を調整するシステム全体の小型化の要求もある。

　そこで、システムサイズの小型化を図りながら、消費電力の低減が可能な光モジュールの制御方法を提供することを目的の１つとする。

　また、システムサイズの小型化を図りながら、消費電力の低減が可能な光モジュールユニットを提供することを目的の１つとする。

　また、システムサイズの小型化および消費電力の低減をより適切に実現可能な光モジュールを提供することを目的の１つとする。

　［本開示の効果］
　上記光モジュールの制御方法によれば、システムサイズの小型化を図りながら、消費電力の低減を図ることができる。

　上記光モジュールユニットによれば、システムサイズの小型化を図りながら、消費電力の低減を図ることができる。

　上記光モジュールによれば、システムサイズの小型化および消費電力の低減をより適切に実現可能とすることができる。

　［本願発明の実施形態の説明］
　最初に本願発明の実施態様を列記して説明する。本願発明に係る光モジュールの制御方法は、半導体発光素子と、半導体発光素子の温度を調整する電子冷却モジュールとを含む光モジュールの制御方法である。光モジュールの制御方法は、半導体発光素子を含む発光ユニットの温度を検出し、半導体発光素子の温度情報を出力するステップと、発光ユニットが配置された環境の温度である環境温度を検出し、環境温度の温度情報を出力するステップと、半導体発光素子の温度情報および環境温度の温度情報に基づいて、電子冷却モジュールの出力を制御し、発光ユニットの温度を調整するステップとを備える。発光ユニットの温度を調整するステップでは、環境温度が第１環境温度範囲にある場合には、半導体発光素子の温度範囲を第１半導体発光素子温度範囲とするように発光ユニットの温度を調整し、環境温度が第１環境温度範囲よりも高い第２環境温度範囲にある場合には、半導体発光素子の温度範囲を第１半導体発光素子温度範囲よりも高い第２半導体発光素子温度範囲とするように発光ユニットの温度を調整する。

　このように、環境温度が第１環境温度範囲よりも高い第２環境温度範囲にある場合には、半導体発光素子の温度範囲を第１半導体発光素子温度範囲よりも高い第２半導体発光素子温度範囲とするように発光ユニットの温度を調整することにより、電子冷却モジュールによる温度調整の対象となる発光ユニットと環境温度との温度差を小さくすることができる。そうすると、電子冷却モジュールによる温度調整の際の消費電力の低減を図ることができる。すなわち、環境温度が比較的高い場合には、半導体発光素子の温度範囲を比較的高い温度範囲と設定して発光ユニットの温度調整を行い、温度調整時における環境温度と発光ユニットとの温度差を小さくすることとしている。その結果、電子冷却モジュールによる温度調整の際の消費電力の低減を図ることができる。ここで、半導体発光素子の温度範囲を高くした場合、同一の光出力を得るために必要な半導体発光素子への投入電力は大きくなる。しかし、半導体発光素子への投入電力の増加分と比較して、環境温度と発光ユニットとの温度差を小さくしたことに伴って電子冷却モジュールにより低減される消費電力の方が大きい。したがって、全体として消費電力の低減を図ることができる。

　電子冷却モジュールの作動時においては電子冷却モジュール自体も発熱する。電子冷却モジュールの効率的な作動を確保しながら、発熱した電子冷却モジュールの放熱を促進して発光ユニットの温度調整を図るために、ヒートシンクやヒートシンクに風を送るファン、ヒートシンクに蓄積された熱を効率的に取り除くヒートパイプを含む放熱システムが光モジュールに設けられる。このヒートシンクについては、基本的にその大きさに応じて、冷却能力が左右されるものである。具体的には、ヒートシンクの大きさが大きいほど、基本的に冷却対象物に対する冷却能力が高いものとなる。そして、上記したように、本願発明に係る光モジュールの制御方法によれば、電子冷却モジュールによる消費電力の低減を図ることができる。そうすると、放熱システムに備えられるヒートシンク自体の大きさを小さくして、光モジュールを含む放熱システム全体を小型化することができる。また、ヒートシンクを冷却させるために設けられているファンについても、ファンの作動時間を低減させて、消費電力の低減を図ることができる。さらに、使用される光モジュールの動作温度範囲によっては、ファンによる冷却が不要となり、ファン自体を省略できる可能性もある。そうすると、さらなる小型化を実現することもできる。また、電子冷却モジュールによる消費電力の低減を図ることができるため、放熱システムとしてヒートシンクに設けられるヒートパイプを省略し、さらに小型化を実現できる可能性がある。

　上記光モジュールの制御方法において制御される半導体発光素子は、半導体レーザであってもよい。このように構成することにより、光モジュールとして半導体レーザのレーザ光を利用する際に、システムサイズの小型化を図りながら、消費電力の低減を図ることができる。

　上記半導体レーザは、赤色の光を出射するレーザまたは赤外光を出射するレーザであるようにしてもよい。赤色の光を出射するレーザまたは赤外光を出射するレーザは、光出力に対する温度依存性が高い。そのため、半導体レーザが赤色の光を出射するレーザまたは赤外光を出射するレーザである光モジュールの制御に、本願の光モジュールの制御方法は好適である。なお、赤色の光としては、波長が６２０ｎｍ（ナノメートル）～７５０ｎｍ程度の光である。

　発光ユニットの温度を調整するステップにおいて調整される半導体発光素子の温度範囲に対応して、半導体発光素子に供給する電流を制御することにより、半導体発光素子の出力を調整するようにしてもよい。このように構成することにより、電流の制御によって半導体発光素子の光出力を一定にすることができる。

　また、第１半導体発光素子温度範囲および第２半導体発光素子温度範囲は、中心値に対して±３℃以内の温度範囲であるようにしてもよい。このように構成することにより、半導体発光素子の光出力への温度変化の影響を低減することができる。

　本願発明に係る光モジュールユニットは、ベース部材と、ベース部材上に搭載される半導体発光素子とを含み、光を形成する発光ユニットおよび半導体発光素子の温度を調整する電子冷却モジュールを含む光モジュールと、半導体発光素子を含む発光ユニットの温度を検出して、半導体発光素子の温度情報を出力するよう処理する第１処理部と、発光ユニットが配置された環境の温度である環境温度を検出して、環境温度の温度情報を出力するよう処理する第２処理部と、第１処理部により出力するよう処理された半導体発光素子の温度情報および第２処理部により出力するよう処理された環境温度の温度情報に基づいて、電子冷却モジュールの出力を制御し、発光ユニットの温度を調整する第３処理部とを備える。第３処理部は、環境温度が第１環境温度範囲にある場合には、半導体発光素子の温度範囲を第１半導体発光素子温度範囲とするように発光ユニットの温度を調整し、環境温度が第１環境温度範囲よりも高い第２環境温度範囲にある場合には、半導体発光素子の温度範囲を第１半導体発光素子温度範囲よりも高い第２半導体発光素子温度範囲とするように発光ユニットの温度を調整する。

　このような光モジュールユニットによると、第１処理部は、半導体発光素子の温度情報を出力するよう処理する。また、第２処理部は、発光ユニットが配置された環境温度の温度情報が出力するよう処理する。第３処理部は、第１処理部により出力するよう処理された半導体発光素子の温度情報および第２処理部により出力するよう処理された環境温度の温度情報に基づいて、電子冷却モジュールの出力を制御し、発光ユニットの温度を調整する。ここで、第３処理部は、電子冷却モジュールの出力を制御し、環境温度が第１環境温度範囲にある場合には、半導体発光素子の温度範囲を第１半導体発光素子温度範囲とするように発光ユニットの温度を調整し、環境温度が第１環境温度範囲よりも高い第２環境温度範囲にある場合には、半導体発光素子の温度範囲を第１半導体発光素子温度範囲よりも高い第２半導体発光素子温度範囲とするように発光ユニットの温度を調整する。そうすると、温度調整時における環境温度と発光ユニットとの温度差を小さくして、電子冷却モジュールによる温度調整の際の消費電力の低減を図ることができる。なお、半導体発光素子の温度範囲を高くした場合、同一の光出力を得るために必要な半導体発光素子への投入電力は大きくなる。しかし、半導体発光素子への投入電力の増加分と比較して、環境温度と発光ユニットとの温度差を小さくしたことに伴って電子冷却モジュールにより低減される消費電力の方が大きい。したがって、全体として消費電力の低減を図ることができる。

　上記光モジュールユニットにおいて、光モジュールは、発光ユニットを取り囲む保護部材と、保護部材の外周面に取り付けられ、発光ユニットが配置された環境の温度である環境温度を検出する環境温度検出部とをさらに含む構成としてもよい。このような構成の光モジュールユニットは、保護部材の外周面に取り付けられた環境温度検出部を利用して第２処理部により環境温度の温度情報を出力するよう処理する際に、発光ユニットが配置された環境温度をより正確に検出することができるため、より適切に消費電力の低減を図ることができる。

　本願発明に係る光モジュールは、ベース部材およびベース部材上に搭載される半導体発光素子を含み、光を形成する発光ユニットと、発光ユニットからの光を透過する出射窓を有し、発光ユニットを取り囲む保護部材と、半導体発光素子の温度を調整する電子冷却モジュールと、発光ユニットの温度を検出する発光ユニット温度検出部と、発光ユニットが配置された環境の温度を検出する環境温度検出部とを備える。

　このような光モジュールによると、電子冷却モジュールにより、半導体発光素子の温度を調整することができる。また、発光ユニット温度検出部により、発光ユニットの温度を検出することができる。また、環境温度検出部により、発光ユニットが配置された環境の温度を検出することができる。そして、検出された発光ユニットの温度および発光ユニットが配置された環境の温度を利用して、システムサイズの小型化および消費電力の低減をより適切に実現可能とすることができる。具体的には、例えば、発光ユニット温度検出部により検出された発光ユニットの温度から半導体発光素子の温度情報を出力し、環境温度検出部により検出された発光ユニットが配置された環境温度から温度情報を出力し、出力された半導体発光素子の温度情報および環境温度の温度情報に基づいて、電子冷却モジュールの出力を制御する。ここで、電子冷却モジュールの出力の制御に際し、環境温度が第１環境温度範囲にある場合には、半導体発光素子の温度範囲を第１半導体発光素子温度範囲とするように発光ユニットの温度を調整し、環境温度が第１環境温度範囲よりも高い第２環境温度範囲にある場合には、半導体発光素子の温度範囲を第１半導体発光素子温度範囲よりも高い第２半導体発光素子温度範囲とするように発光ユニットの温度を調整する。このようにすることにより、システムサイズの小型化および消費電力の低減をより適切に実現可能とすることができる。

　上記光モジュールは、環境温度検出部は、保護部材の外周面に取り付けられていてもよい。このような構成の光モジュールは、発光ユニットが配置された環境温度をより正確に検出することができ、より適切に消費電力の低減を図ることができる。

　［本願発明の実施の形態の詳細］
　次に、本願発明に係る光モジュールの制御方法の実施の形態を、図１～図１１を参照しつつ説明する。図２は、図１のキャップ４０を取り外した状態に対応する図である。以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照符号を付しその説明は繰り返さない。

　まず、本実施の形態における光モジュール１の制御方法において制御される光モジュール１の構成について説明する。図１および図２を参照して、本実施の形態における光モジュールの制御方法において制御される光モジュール１は、平板状の形状を有するステム１０と、ステム１０の一方の主面１０Ａ上に配置され、光を形成する発光ユニットとしての光形成部２０と、光形成部２０を覆うようにステム１０の一方の主面１０Ａ上に接触して配置されるキャップ４０と、ステム１０の他方の主面１０Ｂ側から一方の主面１０Ａ側まで貫通し、一方の主面１０Ａ側および他方の主面１０Ｂ側の両側に突出する複数のリードピン５１とを備えている。ステム１０とキャップ４０とは、たとえば溶接されることにより気密状態とされている。すなわち、光形成部２０は、ステム１０とキャップ４０とによりハーメチックシールされている。ステム１０とキャップ４０とにより取り囲まれる空間には、たとえば乾燥空気などの水分が低減（除去）された気体が封入されている。キャップ４０には、光形成部２０からの光を透過する出射窓４１が形成されている。出射窓４１は主面が互いに平行な平板状の形状を有していてもよいし、光形成部２０からの光を集光または拡散させるレンズ形状を有していてもよい。ステム１０およびキャップ４０は、保護部材を構成する。なお、平面的に見て（Ｚ軸方向から見た場合に）、ステム１０は、四隅の角が丸められた長方形形状である。キャップ４０についても、平面的に見て四隅の角が丸められた長方形形状である。そして、ステム１０の面積の方がキャップ４０の面積よりも大きく構成されており、キャップ４０をステム１０上に接触して配置させた際に、出射窓４１が設けられた側を除いて、ステム１０の外周がキャップ４０の外周から鍔状に突出している。なお、ステム１０の短辺の長さ（Ｙ軸方向の長さ）としては、たとえば１０ｍｍ（ミリメートル）が選択される。

　キャップ４０には、キャップ４０の温度を検出するための熱電対４２が樹脂モールドされて設けられている。熱電対４２は、キャップ４０のうち、出射窓４１が設けられた面に取り付けられている。すなわち、熱電対４２は、キャップ４０の外周面４０Ａに取り付けられている。この熱電対４２により、光形成部２０が配置された雰囲気の温度を環境温度として検出し、環境温度の温度情報として出力することができる。光形成部２０が配置された雰囲気の温度は、光モジュール１が配置された雰囲気の温度でもある。本実施形態においては、熱電対４２は、光形成部２０が配置された環境の温度を検出する環境温度検出部である。

　図２および図３を参照して、光形成部２０は、板状の形状を有するベース部材としてのベース板６０を含む。ベース板６０は、平面的に見て長方形形状を有する一方の主面６０Ａを有している。ベース板６０は、ベース領域６１と、チップ搭載領域６２と、サーミスタ搭載領域４４とを含んでいる。チップ搭載領域６２は、一方の主面６０Ａの一の短辺と、当該短辺に接続された一の長辺を含む領域に形成されている。チップ搭載領域６２の厚みは、ベース領域６１に比べて大きくなっている。その結果、ベース領域６１に比べて、チップ搭載領域６２の高さが高くなっている。チップ搭載領域６２において上記一の短辺の上記一の長辺に接続される側とは反対側の領域に、隣接する領域に比べて厚みの大きい（高さが高い）領域である第１チップ搭載領域６３が形成されている。チップ搭載領域６２において上記一の長辺の上記一の短辺に接続される側とは反対側の領域に、隣接する領域に比べて厚みの大きい（高さが高い）領域である第２チップ搭載領域６４が形成されている。

　第１チップ搭載領域６３上には、平板状の第１サブマウント７１が配置されている。そして、第１サブマウント７１上に、第１半導体発光素子としての半導体レーザである赤色の光を出射する赤色レーザダイオード８１が配置されている。一方、第２チップ搭載領域６４上には、平板状の第２サブマウント７２および第３サブマウント７３が配置されている。第２サブマウント７２から見て、上記一の長辺と上記一の短辺との接続部とは反対側に、第３サブマウント７３が配置されている。そして、第２サブマウント７２上には、第２半導体発光素子としての半導体レーザである緑色の光を出射する緑色レーザダイオード８２が配置されている。また、第３サブマウント７３上には、第３半導体発光素子としての半導体レーザである青色の光を出射する青色レーザダイオード８３が配置されている。赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３の光軸の高さ（ベース板６０の一方の主面６０Ａを基準面とした場合の基準面と光軸との距離；Ｚ軸方向における基準面との距離）は、第１サブマウント７１、第２サブマウント７２および第３サブマウント７３により調整されて一致している。なお、赤色の光としては、波長が６２０ｎｍ（ナノメートル）～７５０ｎｍ程度の光であり、緑色の光としては、波長が４９５ｎｍ～５７０ｎｍ程度の光であり、青色の光としては、波長が４２０ｎｍ～４９５ｎｍ程度の光である。

　サーミスタ搭載領域４４は、出射窓４１に近いベース板６０の一方の主面６０Ａの他の短辺と当該短辺に接続された長辺との交差部を含む領域に形成されている。サーミスタ搭載領域４４の厚みは、ベース領域６１の厚みに比べて小さくなっている。その結果、ベース領域６１に比べて、サーミスタ搭載領域４４の高さが低くなっている。サーミスタ搭載領域４４上には、サーミスタ４３が配置されている。サーミスタ４３は、赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３を含む光形成部２０の温度を検出し、光形成部２０の温度情報を出力する。本実施形態においては、サーミスタ４３は、光形成部２０の温度を検出する発光ユニット温度検出部である。

　ベース板６０のベース領域６１上には、第４サブマウント７４、第５サブマウント７５および第６サブマウント７６が配置されている。そして、第４サブマウント７４、第５サブマウント７５および第６サブマウント７６上には、それぞれ第１受光素子としての第１フォトダイオード９４、第２受光素子としての第２フォトダイオード９５および第３受光素子としての第３フォトダイオード９６が配置されている。第４サブマウント７４、第５サブマウント７５および第６サブマウント７６により、それぞれ第１フォトダイオード９４、第２フォトダイオード９５および第３フォトダイオード９６の高さ（赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３の光軸までの距離；Ｚ軸方向における距離）が調整される。第１フォトダイオード９４、第２フォトダイオード９５および第３フォトダイオード９６は、それぞれ赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオードからの光を直接受光する位置に配置される。このように構成することにより、光の強度を精度よく把握して、光の強度を高い精度で調整することができる。本実施の形態においては、全ての半導体発光素子のそれぞれに対応して受光素子が配置される。第１フォトダイオード９４、第２フォトダイオード９５および第３フォトダイオード９６は、それぞれ赤色、緑色および青色の光を受光可能なフォトダイオードである。第１フォトダイオード９４は、赤色レーザダイオード８１の光の出射方向において、赤色レーザダイオード８１と第１レンズ９１との間に配置される。第２フォトダイオード９５は、緑色レーザダイオード８２の光の出射方向において、緑色レーザダイオード８２と第２レンズ９２との間に配置される。第３フォトダイオード９６は、青色レーザダイオード８３の光の出射方向において、青色レーザダイオード８３と第３レンズ９３との間に配置される。

　ベース板６０のベース領域６１上には、それぞれ凸部である第１レンズ保持部７７、第２レンズ保持部７８および第３レンズ保持部７９が形成されている。そして、第１レンズ保持部７７、第２レンズ保持部７８および第３レンズ保持部７９上には、それぞれ第１レンズ９１、第２レンズ９２および第３レンズ９３が配置されている。第１レンズ９１、第２レンズ９２および第３レンズ９３は、それぞれ表面がレンズ面となっているレンズ部９１Ａ、９２Ａ、９３Ａを有している。第１レンズ９１、第２レンズ９２および第３レンズ９３は、それぞれレンズ部９１Ａ、９２Ａ、９３Ａとレンズ部９１Ａ、９２Ａ、９３Ａ以外の領域とが一体成型されている。第１レンズ保持部７７、第２レンズ保持部７８および第３レンズ保持部７９により、第１レンズ９１、第２レンズ９２および第３レンズ９３のレンズ部９１Ａ、９２Ａ、９３Ａの中心軸、すなわちレンズ部９１Ａ、９２Ａ、９３Ａの光軸は、それぞれ赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３の光軸に一致するように調整されている。第１レンズ９１、第２レンズ９２および第３レンズ９３は、それぞれ赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３から出射される光のスポットサイズを変換する。第１レンズ９１、第２レンズ９２および第３レンズ９３により、赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３から出射される光のスポットサイズが一致するようにスポットサイズが変換される。

　ベース板６０のベース領域６１上には、第１フィルタ９７と第２フィルタ９８とが配置される。第１フィルタ９７および第２フィルタ９８は、それぞれ互いに平行な主面を有する平板状の形状を有している。第１フィルタ９７および第２フィルタ９８は、例えば波長選択性フィルタである。第１フィルタ９７および第２フィルタ９８は、誘電体多層膜フィルタである。より具体的には、第１フィルタ９７は、赤色の光を透過し、緑色の光を反射する。第２フィルタ９８は、赤色の光および緑色の光を透過し、青色の光を反射する。このように、第１フィルタ９７および第２フィルタ９８は、特定の波長の光を選択的に透過および反射する。その結果、第１フィルタ９７および第２フィルタ９８は、赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３から出射された光を合波する。第１フィルタ９７および第２フィルタ９８は、それぞれベース領域６１上に形成された凸部である第１突出領域８８および第２突出領域８９上に配置される。

　図３を参照して、赤色レーザダイオード８１、第１フォトダイオード９４の受光部９４Ａ、第１レンズ９１のレンズ部９１Ａ、第１フィルタ９７および第２フィルタ９８は、赤色レーザダイオード８１の光の出射方向に沿う一直線上に並んで（Ｘ軸方向に並んで）配置されている。緑色レーザダイオード８２、第２フォトダイオード９５の受光部９５Ａ、第２レンズ９２のレンズ部９２Ａおよび第１フィルタ９７は、緑色レーザダイオード８２の光の出射方向に沿う一直線上に並んで（Ｙ軸方向に並んで）配置されている。青色レーザダイオード８３、第３フォトダイオード９６の受光部９６Ａ、第３レンズ９３のレンズ部９３Ａおよび第２フィルタ９８は、青色レーザダイオード８３の光の出射方向に沿う一直線上に並んで（Ｙ軸方向に並んで）配置されている。すなわち、赤色レーザダイオード８１の光の出射方向と、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３の光の出射方向とは交差する。より具体的には、赤色レーザダイオード８１の光の出射方向と、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３の光の出射方向とは直交する。緑色レーザダイオード８２の光の出射方向は、青色レーザダイオード８３の光の出射方向に沿った方向である。より具体的には、緑色レーザダイオード８２の光の出射方向と青色レーザダイオード８３の光の出射方向とは平行である。第１フィルタ９７および第２フィルタ９８の主面は、赤色レーザダイオード８１の光の出射方向に対して傾斜している。より具体的には、第１フィルタ９７および第２フィルタ９８の主面は、赤色レーザダイオード８１の光の出射方向（Ｘ軸方向）に対して４５°傾斜している。

　次に、本実施の形態における光モジュール１の制御方法によって制御される光モジュール１の動作について説明する。図３を参照して、赤色レーザダイオード８１から出射された赤色の光は、光路Ｌ_１に沿って進行する。このとき、第１フォトダイオード９４の受光部９４Ａに赤色の光の一部が直接入射する。これにより赤色レーザダイオード８１から出射された赤色の光の強度が把握され、把握された光の強度と出射されるべき目標の光の強度との差に基づいて赤色の光の強度が調整される。第１フォトダイオード９４上を通過した赤色の光は、第１レンズ９１のレンズ部９１Ａに入射し、光のスポットサイズが変換される。具体的には、たとえば赤色レーザダイオード８１から出射された赤色の光がコリメート光に変換される。第１レンズ９１においてスポットサイズが変換された赤色の光は、光路Ｌ_１に沿って進行し、第１フィルタ９７に入射する。第１フィルタ９７は赤色の光を透過するため、赤色レーザダイオード８１から出射された光は光路Ｌ_２に沿ってさらに進行し、第２フィルタ９８に入射する。そして、第２フィルタ９８は赤色の光を透過するため、赤色レーザダイオード８１から出射された光は光路Ｌ_３に沿ってさらに進行し、キャップ４０の出射窓４１を通って光モジュール１の外部へと出射する。

　緑色レーザダイオード８２から出射された緑色の光は、光路Ｌ_４に沿って進行する。このとき、第２フォトダイオード９５の受光部９５Ａに緑色の光の一部が直接入射する。これにより緑色レーザダイオード８２から出射された緑色の光の強度が把握され、把握された光の強度と出射されるべき目標の光の強度との差に基づいて緑色の光の強度が調整される。第２フォトダイオード９５上を通過した緑色の光は、第２レンズ９２のレンズ部９２Ａに入射し、光のスポットサイズが変換される。具体的には、たとえば緑色レーザダイオード８２から出射された緑色の光がコリメート光に変換される。第２レンズ９２においてスポットサイズが変換された緑色の光は、光路Ｌ_４に沿って進行し、第１フィルタ９７に入射する。第１フィルタ９７は緑色の光を反射するため、緑色レーザダイオード８２から出射された光は光路Ｌ_２に合流する。その結果、緑色の光は赤色の光と合波され、光路Ｌ_２に沿って進行し、第２フィルタ９８に入射する。そして、第２フィルタ９８は緑色の光を透過するため、緑色レーザダイオード８２から出射された光は光路Ｌ_３に沿ってさらに進行し、キャップ４０の出射窓４１を通って光モジュール１の外部へと出射する。

　青色レーザダイオード８３から出射された青色の光は、光路Ｌ_５に沿って進行する。このとき、第３フォトダイオード９６の受光部９６Ａに青色の光の一部が直接入射する。これにより青色レーザダイオード８３から出射された青色の光の強度が把握され、把握された光の強度と出射されるべき目標の光の強度との差に基づいて青色の光の強度が調整される。第３フォトダイオード９６上を通過した青色の光は、第３レンズ９３のレンズ部９３Ａに入射し、光のスポットサイズが変換される。具体的には、たとえば青色レーザダイオード８３から出射された青色の光がコリメート光に変換される。第３レンズ９３においてスポットサイズが変換された青色の光は、光路Ｌ_５に沿って進行し、第２フィルタ９８に入射する。第２フィルタ９８は青色の光を反射するため、青色レーザダイオード８３から出射された光は光路Ｌ_３に合流する。その結果、青色の光は赤色の光および緑色の光と合波され、光路Ｌ_３に沿って進行し、キャップ４０の出射窓４１を通って光モジュール１の外部へと出射する。

　光モジュール１は、電子冷却モジュール（以下、ＴＥＣ（Ｔｈｅｒｍｏ－Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｃｏｏｌｅｒ）と称する場合もある。）３０を含む。具体的には、光モジュール１は、光形成部２０に含まれるベース板６０とステム１０との間に配置されるＴＥＣ３０を含む。ＴＥＣ３０は、いわゆる熱電クーラーであり、吸熱板３１と、放熱板３２と、電極を挟んで吸熱板３１と放熱板３２との間にそれぞれ間隔を開けて並べて配置される複数の柱状の半導体柱３３とを含む。吸熱板３１および放熱板３２は、たとえばアルミナからなっている。吸熱板３１は、ベース板６０の他方の主面６０Ｂに接触して配置される。放熱板３２は、ステム１０の一方の主面１０Ａに接触して配置される。ＴＥＣ３０はペルチェモジュール（ペルチェ素子）である。そして、ＴＥＣ３０に電流を供給して電流を流すことにより、吸熱板３１に接触するベース板６０の熱がステム１０へと移動し、ベース板６０が冷却される。その結果、赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３の温度上昇を抑えることができる。なお、ＴＥＣ３０については、たとえば、光モジュール１がたとえば－（マイナス）４０℃（摂氏）といった極低温の環境に配置された場合等、光モジュール１を加熱した方が赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３の出力効率の観点から良い場合には、ＴＥＣ３０に逆方向の電流を流すことにより、温度の移動を逆転させてベース板６０を加熱することもできる。また、ＴＥＣ３０の作動時においてＴＥＣ３０自体も発熱する。ＴＥＣ３０の安定した作動を確保するために、ＴＥＣ３０の作動時に発生したＴＥＣ３０の熱を取り除く必要がある。

　次に、光モジュール１が取り付けられる放熱システム１０１の構成について説明する。図４を併せて参照して、放熱システム１０１は、ＴＥＣ３０の作動時にＴＥＣ３０に発生した熱を放熱により取り除くために設けられる。放熱システム１０１は、ヒートシンク１０２と、押さえ板１０３と、ファン１０４と、コネクタ１０５とを含む。ヒートシンク１０２の材質としては、たとえばアルミニウム、鉄、銅などの伝熱特性の良い金属材料が選択される。なお、図４中において、破線の矢印で光モジュール１の光の出射方向を示している。

　ヒートシンク１０２は、ベース部材１０６と、複数のフィン１０７とから構成されている。ベース部材１０６は、板状であって板厚方向（Ｚ軸方向）から見た場合に矩形状である。より具体的には、ベース部材１０６は、平面的に見て正方形形状である。本実施の形態においては、ベース部材１０６の一辺は、約５０ｍｍ（ミリメートル）である。

　ベース部材１０６の一方の主面１０６Ａ側には、光モジュール１が配置される。ベース部材１０６の中央領域において、光モジュール１がベース部材１０６の一方の主面１０６Ａ上に配置された際に複数のリードピン５１に対応する位置には、板厚方向に貫通する貫通孔（図示せず）が複数のリードピン５１の数だけ設けられている。したがって、ベース部材１０６の一方の主面１０６Ａ上に光モジュール１を配置した際に、複数のリードピン５１は、複数の貫通孔内に挿通するようにして配置されることとなる。なお、貫通孔の開孔の大きさについては、リードピン５１を貫通孔に挿通させた際に、リードピン５１とベース部材１０６とが接触しない大きさである。ベース部材１０６の一方の主面１０６Ａの中央領域において、リードピン５１を挿通させる複数の貫通孔のさらに外方側の領域には、押さえ板１０３を取り付けるために用いられる４つのねじ穴（図示せず）が設けられている。また、ベース部材１０６の四隅の角の領域には、板厚方向に貫通し、ファン１０４を取り付けるための４つのねじ穴１０８Ａ、１０８Ｂ、１０８Ｃ、１０８Ｄが設けられている。

　ベース部材１０６の他方の主面１０６Ｂ側には、複数のフィン１０７が配置されている。各々のフィン１０７は薄板状であって、各々間隔を開けてベース部材１０６の他方の主面１０６Ｂ側に設けられている。各々のフィン１０７は、ベース部材１０６の他方の主面１０６Ｂ側から矢印Ｄ_１と逆の向きで示すＺ軸方向の下側に向って延出するように設けられている。各々のフィン１０７の高さ、すなわち、ベース部材１０６の他方の主面１０６ＢからのＺ軸方向の長さは、各々同じとなるように構成されている。ベース部材１０６および複数のフィン１０７を含めたヒートシンク１０２の厚みは、約１０ｍｍである。これら複数のフィン１０７を設けることにより、ヒートシンク１０２全体の表面積を大きくして、ヒートシンク１０２の放熱の性能を高めることとしている。なお、上記したＴＥＣ３０は、ペルチェ素子によって構成されており、電流を流すことによりベース板６０を冷却する機構であるのに対し、放熱システム１０１は、伝熱特性の良好な材料から構成されるヒートシンク１０２により、ヒートシンク１０２に当接するＴＥＣ３０に発生した熱をヒートシンク１０２に伝熱させた後に放熱するものである。したがって、熱を取り除くシステムとして、ＴＥＣ３０と放熱システム１０１とは相違する。なお、放熱システム１０１については、ヒートシンク１０２におけるベース部材１０６および複数のフィン１０７の表面積が大きいほど、放熱の効率は高くなる。

　なお、ヒートシンク１０２については、ヒートシンク１０２自体の温度を検出するための熱電対が取り付けられている構成としてもよい。こうすることにより、取り付けられた熱電対によりヒートシンク１０２の温度を光形成部２０が配置された環境温度として検出し、環境温度の温度情報として出力することができる。すなわち、出力されたヒートシンク１０２の温度情報を後に詳述する環境温度として、光形成部２０の温度調整の際に利用することができる。取り付け箇所の一例としては、ベース部材１０６の主面１０６Ａ上側の所定の位置が挙げられる。

　光モジュール１は、ヒートシンク１０２に含まれるベース部材１０６の一方の主面１０６Ａの中央領域に位置するように、ベース部材１０６に取り付けられている。光モジュール１をベース部材１０６上に配置させた際に、一方の主面１０６Ａ側に突出する複数のリードピン５１に対応するベース部材１０６の位置には、上記した複数の貫通孔が設けられている。光モジュール１をベース部材１０６上に取り付けた際、複数のリードピン５１のそれぞれとベース部材１０６とが接触しないよう取り付けられる。

　光モジュール１は、押さえ板１０３によってベース部材１０６に取り付けられる。押さえ板１０３の構成について説明すると、押さえ板１０３は、第１ガイド部１０３Ａと、第２ガイド部１０３Ｂと、第３ガイド部１０３Ｃとを含む。第１ガイド部１０３Ａ、第２ガイド部１０３Ｂおよび第３ガイド部１０３Ｃはそれぞれ、細く延びる薄板状である。押さえ板１０３は、それぞれに対して直交する方向に延びるように設けられた第１ガイド部１０３Ａと第２ガイド部１０３Ｂとのそれぞれの端部同士、およびそれぞれに対して直交する方向に延びるように設けられた第２ガイド部１０３Ｂと第３ガイド部１０３Ｃとのそれぞれの端部同士が連なった形状である。押さえ板１０３のうち、第１ガイド部１０３Ａ、第２ガイド部１０３Ｂおよび第３ガイド部１０３Ｃのそれぞれの端部の相当する位置に、板厚方向に貫通する４つの貫通孔（図示せず）が設けられている。押さえ板１０３は、この４つの貫通孔に合計４つのねじ１０９Ａ、１０９Ｂ、１０９Ｃ、１０９Ｄを挿通させて、ベース部材１０６の一方の主面１０６Ａ側に設けられた上記の４つのねじ穴に取り付けることによって、ヒートシンク１０２に取り付けられている。

　光モジュール１は、ステム１０のうち、鍔状に突出した領域を押さえ板１０３とベース部材１０６とによって挟み込むようにして、ヒートシンク１０２に取り付けられている。第１ガイド部１０３Ａは、キャップ４０のうち、光の出射方向に直交する方向に位置する一方の側面（Ｙ軸方向における一方の側面）側に配置される。第２ガイド部１０３Ｂは、キャップ４０のうち、出射窓４１が位置する側と反対側に位置する側面に側に配置される。第３ガイド部１０３Ｃは、キャップ４０のうち、光の出射方向に直交する方向に位置する他方の側面（Ｙ軸方向における他方の側面）側に配置される。すなわち、光モジュール１は、ベース部材１０６の一方の主面１０６Ａ上において、押さえ板１０３によって、その位置決めがなされている。なお、光モジュール１の板厚方向の厚みは、押さえ板１０３の板厚方向の厚みよりも大きいため、光モジュール１は、押さえ板１０３よりもＺ軸方向に突出した構成となる。また、光モジュール１は、ステム１０の他方の主面１０Ｂ側とベース部材１０６の一方の主面１０６Ａとの間に放熱グリス（図示せず）を塗布して取り付けられる。こうすることにより、ステム１０の他方の主面１０Ｂとベース部材１０６の一方の主面１０６Ａとの接触状態を良好にして、ＴＥＣ３０により発生した熱を効率的にヒートシンク１０２側に伝熱させることができる。

　ファン１０４は、ベース部材１０６の他方の主面１０６Ｂ側に配置されている。より具体的には、ファン１０４は、複数のフィン１０７のうちのベース部材１０６の他方の主面１０６Ｂ側の端部と反対の端部側に取り付けられている。ファン１０４に電流を供給して回転させることにより、フィン１０７側、具体的には、矢印Ｄ_１で示すＺ軸方向の上側に向かって風を送ることができる。ファン１０４を作動させることにより、風をヒートシンク１０２側に送ってヒートシンク１０２を冷却させることができる。このファン１０４への電流の供給については、制御に基づいて行われる。もちろんファン１０４の作動時においても、電力を消費する。

　ヒートシンク１０２には、光モジュール１と外部との電気的な接続を確保するためのコネクタ１０５が設けられている。コネクタ１０５は、ヒートシンク１０２のうち、光モジュール１の光の出射方向と反対側に設けられている。図示はしないが、コネクタ１０５と光モジュール１に設けられている複数のリードピン５１とは、電気的に接続されている。このコネクタ１０５を利用して、光モジュール１と外部との電気的な接続を確保し、光モジュール１側に外部から電流を供給したり、検出された光形成部２０の温度情報等を取得することができる。

　次に、半導体発光素子である赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３に供給される電流とそれぞれの光出力との関係について説明する。図５は、赤色レーザダイオード８１に供給される電流と赤色レーザダイオード８１の光出力との関係を赤色レーザダイオード８１が配置される雰囲気の温度毎に示すグラフである。図５中、縦軸は、赤色レーザダイオード８１の光出力（ｍＷ（ミリワット））を示し、横軸は、赤色レーザダイオード８１に供給される電流（ｍＡ（ミリアンペア））を示す。図５において、線１１Ａは、雰囲気の温度が－４０℃の場合を示し、線１１Ｂは、雰囲気の温度が－２０℃の場合を示し、線１１Ｃは、雰囲気の温度が０℃の場合を示し、線１１Ｄは、雰囲気の温度が１０℃の場合を示し、線１１Ｅは、雰囲気の温度が２０℃の場合を示し、線１１Ｆは、雰囲気の温度が３０℃の場合を示し、線１１Ｇは、雰囲気の温度が４０℃の場合を示し、線１１Ｈは、雰囲気の温度が５０℃の場合を示し、線１１Ｊは、雰囲気の温度が６０℃の場合を示し、線１１Ｋは、雰囲気の温度が７０℃の場合を示す。

　図６は、緑色レーザダイオード８２に供給される電流と緑色レーザダイオード８２の光出力との関係を緑色レーザダイオード８２が配置される雰囲気の温度毎に示すグラフである。図６中、縦軸は、緑色レーザダイオード８２の光出力（ｍＷ）を示し、横軸は、緑色レーザダイオード８２に供給される電流（ｍＡ）を示す。図６において、線１２Ａは、雰囲気の温度が－４０℃の場合を示し、線１２Ｂは、雰囲気の温度が－２０℃の場合を示し、線１２Ｃは、雰囲気の温度が０℃の場合を示し、線１２Ｄは、雰囲気の温度が１０℃の場合を示し、線１２Ｅは、雰囲気の温度が２０℃の場合を示し、線１２Ｆは、雰囲気の温度が３０℃の場合を示し、線１２Ｇは、雰囲気の温度が４０℃の場合を示し、線１２Ｈは、雰囲気の温度が５０℃の場合を示し、線１２Ｊは、雰囲気の温度が６０℃の場合を示し、線１２Ｋは、雰囲気の温度が７０℃の場合を示す。

　図７は、青色レーザダイオード８３に供給される電流と青色レーザダイオード８３の光出力との関係を青色レーザダイオード８３が配置される雰囲気の温度毎に示すグラフである。図７中、縦軸は、青色レーザダイオード８３の光出力（ｍＷ）を示し、横軸は、青色レーザダイオード８３に供給される電流（ｍＡ）を示す。図７において、線１３Ａは、雰囲気の温度が－４０℃の場合を示し、線１３Ｂは、雰囲気の温度が７０℃の場合を示す。図７中のグラフにおいても、図５および図６と同様に雰囲気の温度が－２０℃の場合、雰囲気の温度が０℃の場合、雰囲気の温度が１０℃の場合、雰囲気の温度が２０℃の場合、雰囲気の温度が３０℃の場合、雰囲気の温度が４０℃の場合、雰囲気の温度が５０℃の場合、雰囲気の温度が６０℃の場合のそれぞれを線で表している。しかし、各線が重なっているため、理解の容易の観点からそれらに付する符号を省略する。なお、重なっている線については、雰囲気の温度が－２０℃の場合が最も線１３Ａに近く、雰囲気の温度が０℃の場合、雰囲気の温度が１０℃の場合、雰囲気の温度が２０℃の場合、雰囲気の温度が３０℃の場合、雰囲気の温度が４０℃の場合、雰囲気の温度が５０℃の場合、雰囲気の温度が６０℃の場合の順に線１３Ｂに近づいている。

　図５～図７を参照して、各色において程度の差はあるものの同じ光出力を得るために必要な電流は、各色とも温度が高くなるにつれて大きくなる。たとえば図５において、９０ｍＷの光出力を得たい場合、雰囲気の温度が１０℃の場合は、供給される電流は１４０ｍＡであるのに対し、雰囲気の温度が４０℃の場合は、供給される電流は１８０ｍＡとなる。そうすると、レーザダイオードの発熱量についても、温度が高くなるにつれて大きくなる。この傾向は、特に赤色レーザダイオード８１の場合において顕著である。ここで、たとえば上記した光モジュール１が自動車に搭載される場合には、－４０℃から１０５℃程度の広範な動作温度範囲において、安定して高精度な色彩の再現を図る必要がある。したがって、赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３を含む光形成部２０に対して、上記したＴＥＣ３０による温度の制御が必要となる。

　次に、光形成部２０が配置された環境の温度である環境温度とＴＥＣ３０の消費電力との関係について説明する。図８は、環境温度とＴＥＣ３０の消費電力との関係を光形成部２０の温度毎に示すグラフである。光形成部２０の温度は、上記したサーミスタ４３によって検出され、赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３の温度情報として出力されるものである。なお、サーミスタ４３によって検出される光形成部２０の温度は、赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３の温度がその温度となるように設定された温度である。すなわち、赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３の温度がサーミスタ４３によって検出される温度となるようにＴＥＣ３０を作動させ、その時にＴＥＣ３０によって消費される電力を図８においてプロットしている。ただし、光形成部２０上の温度には分布があり、厳密にはサーミスタ４３によって検出される温度と、実際の赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３の各々の温度は一致しない。図８中、縦軸はＴＥＣ３０の消費電力（Ｗ）を示し、横軸は環境温度（℃）を示す。環境温度については、上記の熱電対４２により検出された光形成部２０が配置された環境の温度であり、環境温度の温度情報として出力されたものである。線１４Ａは、光形成部２０の温度が１０℃の場合を示し、線１４Ｂは、光形成部２０の温度が３５℃の場合を示し、線１４Ｃは、光形成部２０の温度が５０℃の場合を示し、線１４Ｄは、光形成部２０の温度が６０℃の場合を示す。

　図８を参照して、たとえば光形成部２０の温度が３５℃であって環境温度が７０℃の場合、ＴＥＣ３０の消費電力は、５Ｗを超える程となり非常に大きくなる。すなわち、光形成部２０の温度と環境温度との温度差が大きくなれば、ＴＥＣ３０の消費電力が大きくなる。そうすると、ＴＥＣ３０の消費電力の増大に伴い、ＴＥＣ３０の発熱量も大きくなる。この傾向は、光形成部２０の温度が５０℃の場合および６０℃の場合も同様である。ＴＥＣ３０の発熱量が大きくなると、上記したファン１０４を頻繁に作動させる必要が生じる場合もあり、さらなる消費電力の増大となってしまう。また、ヒートシンク１０２のサイズの小型化を図ることが困難となる。したがって、ＴＥＣ３０の消費電力を小さくしてＴＥＣ３０からの発熱量を小さくするためには、環境温度と光形成部２０との温度差を小さくする必要がある。

　次に、本実施の形態に係る光モジュール１の制御方法について説明する。光モジュール１の制御方法は、半導体発光素子を含む発光ユニットとしての光形成部２０の温度をサーミスタ４３によって検出し、半導体発光素子としての赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３の温度情報を出力するステップと、光形成部２０が配置された環境の温度である環境温度を検出し、環境温度の温度情報を出力するステップと、赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３の温度情報および環境温度の温度情報に基づいて、ＴＥＣ３０の出力を制御し、光形成部２０の温度を調整するステップとを備える。

　図９は、本発明の実施の形態に係る光モジュール１の制御方法における代表的なステップを示すフローチャートである。図９を参照して、まず、赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３を含む発光ユニットである光形成部２０の温度を検出する（図９において、ステップＳ１１、以下、「ステップ」を省略する）。この場合、上記したサーミスタ４３によって光形成部２０の温度を検出する。次に、検出された温度から赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３の温度情報を出力する（Ｓ１２）。この温度情報については、サーミスタ４３によって検出された温度と同じ温度とする。スタートからこのステップまでが、赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３の温度情報を出力するステップである。

　その後、光形成部２０が配置された環境の温度である環境温度を検出する（Ｓ１３）。ここでは、上記した熱電対４２によって検出される。次に、熱電対４２によって検出された環境温度から環境温度の温度情報を出力する（Ｓ１４）。この温度情報については、熱電対４２によって検出された温度と同じ温度とする。赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３の温度情報を出力するステップが終わってからこのステップまでが、環境温度の温度情報を出力するステップである。

　その後、赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３の温度情報および環境温度の温度情報に基づいて、ＴＥＣ３０の出力を制御し、光形成部２０の温度を調整するステップへ進む。このステップを温度調整ステップとする。

　図１０は、環境温度とＴＥＣ３０の消費電力との関係を光形成部２０の温度毎に示すグラフである。図１０中、縦軸はＴＥＣ３０の消費電力（Ｗ）を示し、横軸は環境温度（℃）を示す。線１５Ａは、光形成部２０の温度が１０℃の場合を示し、線１５Ｂは、光形成部２０の温度が３５℃の場合を示し、線１５Ｃは、光形成部２０の温度が５０℃の場合を示し、線１５Ｄは、光形成部２０の温度が６０℃の場合を示す。図１０に示すグラフのデータを取得した光モジュール１の駆動条件については、以下の通りである。すなわち、電流としては、ＣＷ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　Ｗａｖｅ）（無変調連続波）を供給し、赤色レーザダイオード８１の光出力を９０ｍＷ、緑色レーザダイオード８２の光出力を６０ｍＷ、青色レーザダイオード８３の光出力を５０ｍＷとしている。環境温度は、キャップ４０に取り付けられた熱電対４２により検出された温度である。

　併せて図１０を参照して、温度調整ステップは、まず、環境温度が図１０に示す第１環境温度範囲１６Ａである－４０℃以上－２０℃未満にある場合には（Ｓ１５において、ＹＥＳ）、赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３の温度範囲を第１半導体発光素子温度範囲とするように光形成部２０の温度を調整する（Ｓ１６）。この場合の第１半導体発光素子温度範囲としては、１０℃が設定される。すなわち、赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３の温度範囲を１０℃とするように光形成部２０の温度を調整する。

　温度調整ステップは、環境温度が第１環境温度範囲１６Ａにない場合（Ｓ１５において、ＮＯ）であって、環境温度が第１環境温度範囲１６Ａよりも高い第２環境温度範囲１６Ｂである－２０℃以上７０℃未満にある場合（Ｓ１７において、ＹＥＳ）には、赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３の温度範囲を第１半導体発光素子温度範囲よりも高い第２半導体発光素子温度範囲とするように光形成部２０の温度を調整する（Ｓ１８）。この場合の第２半導体発光素子温度範囲としては、３５℃が設定される。すなわち、赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３の温度範囲を３５℃とするように光形成部２０の温度を調整する。

　なお、この実施の形態においては、温度調整ステップは、さらに多段階で光形成部２０の温度を調整している。具体的には、温度調整ステップは、以下に示すように合計４段階で光形成部２０の温度を調整している。

　温度調整ステップは、環境温度が第２環境温度範囲１６Ｂにない場合（Ｓ１７において、ＮＯ）であって、環境温度が第２環境温度範囲１６Ｂよりも高い第３環境温度範囲１６Ｃである７０℃以上９０℃未満にある場合（Ｓ１９において、ＹＥＳ）には、赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３の温度範囲を第２半導体発光素子温度範囲よりも高い第３半導体発光素子温度範囲とするように光形成部２０の温度を調整する（Ｓ２０）。この場合の第３半導体発光素子温度範囲としては、５０℃が設定される。すなわち、赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３の温度範囲を５０℃とするように光形成部２０の温度を調整する。

　さらに温度調整ステップは、環境温度が第３環境温度範囲１６Ｃにない場合（Ｓ１９において、ＮＯ）であって、環境温度が第３環境温度範囲１６Ｃよりも高い第４環境温度範囲１６Ｄである９０℃以上１０５℃以下にある場合（Ｓ２１において、ＹＥＳ）には、赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３の温度範囲を第３半導体発光素子温度範囲よりも高い第４半導体発光素子温度範囲とするように光形成部２０の温度を調整する（Ｓ２２）。この場合の第４半導体発光素子温度範囲としては、６０℃が設定される。すなわち、赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３の温度範囲を６０℃とするように光形成部２０の温度を調整する。

　温度調整ステップは、このようにして光形成部２０の温度を調整するよう制御する。この場合、第１環境温度範囲１６Ａ～第４環境温度範囲１６Ｄの広い温度範囲に亘って、ＴＥＣ３０における消費電力を５Ｗ未満とすることができる。

　その後、光形成部２０の温度を調整するステップにおいて調整される赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３の温度範囲に対応して、赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３に供給する電流を制御することにより、赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３の出力を調整する（Ｓ２３）。具体的には、赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３における光出力は、ＡＰＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｐｏｗｅｒ　Ｃｏｎｔｒｏｌ（自動電力制御回路））（図示せず）を駆動させ、電流を変えて一定にするようにする。

　ここで、出力が調整された赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３の消費電力と温度との関係について説明する。図１１は、赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３の消費電力と温度との関係を示すグラフである。縦軸は各レーザダイオードの消費電力（Ｗ）を示し、横軸はサーミスタ４３により検出される温度（℃）を示す。サーミスタ４３により検出される温度は、光形成部２０の温度であり、赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３の温度である。図１１を参照して、線１７Ａで示す赤色レーザダイオード８１の場合、光形成部２０の温度が上昇するにつれて、赤色レーザダイオード８１の消費電力もやや上昇する。しかし、その上昇分は、上記した光モジュール１の制御方法によって低減されたＴＥＣ３０の消費電力と比較して、非常に小さいものである。線１７Ｂで示す緑色レーザダイオード８２の場合については、光形成部２０の温度が上昇するにつれて、緑色レーザダイオード８２の消費電力も若干上昇するが、赤色レーザダイオード８１よりもその上昇の度合いは小さいものとなる。線１７Ｃで示す青色レーザダイオード８３の場合については、光形成部２０の温度が上昇しても、ほとんど青色レーザダイオード８３の消費電力は変わらない。そして、赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３の総消費電力についても、２Ｗ未満とすることができる。

　したがって、半導体発光素子温度範囲を上昇させたとしても、赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３の総消費電力は若干上昇するものの、ＴＥＣ３０の消費電力を大きく低減することができ、全体として消費電力の低減を図ることができる。具体的には、総消費電力を１０Ｗ未満に抑えることができ、ヒートシンク１０２の小型化を図ることができる。

　なお、上記した図９におけるＳ２１において、環境温度が第４環境温度範囲１６Ｄにない場合（Ｓ２１において、ＮＯ）には、環境温度が－４０℃から１０５℃までの範囲にないこととなる。この場合、たとえば、エラー処理を行う（Ｓ２４）。

　このように、本願発明の上記した実施の形態に係る光モジュール１の制御方法によれば、システムサイズの小型化を図りながら、消費電力の低減を図ることができる。

　また、上記した光モジュール１は、以下の構成を備える。すなわち、上記した光モジュール１は、ベース部材としてのベース板６０およびベース板６０上に搭載される半導体発光素子としての赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３を含み、光を形成する発光ユニットとしての光形成部２０と、光形成部２０からの光を透過する出射窓４１を有し、光形成部２０を取り囲む保護部材としてのキャップ４０およびステム１０と、赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３の温度を調整するＴＥＣ３０と、光形成部２０の温度を検出する発光ユニット温度検出部としてのサーミスタ４３と、光形成部２０が配置された環境の温度を検出する環境温度検出部としての熱電対４２とを備える。

　このような光モジュール１によると、ＴＥＣ３０により、赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３の温度を調整することができる。ここで、サーミスタ４３により、光形成部２０の温度を検出することができる。また、熱電対４２により、光形成部２０が配置された環境の温度を検出することができる。そして、検出された光形成部２０の温度および光形成部２０が配置された環境の温度を利用して、検出された発光ユニットの温度および発光ユニットが配置された環境の温度を利用して、システムサイズの小型化および消費電力の低減をより適切に実現可能とすることができる。

　具体的には、サーミスタ４３により検出された光形成部２０の温度から赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３の温度情報を出力し、熱電対４２により検出された光形成部２０が配置された環境温度から温度情報を出力し、出力された赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３の温度情報および環境温度の温度情報に基づいて、ＴＥＣ３０の出力を制御する。ここで、ＴＥＣ３０の出力の制御に際し、環境温度が第１環境温度範囲にある場合には、赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３の温度範囲を第１半導体発光素子温度範囲とするように光形成部２０の温度を調整し、環境温度が第１環境温度範囲よりも高い第２環境温度範囲にある場合には、赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３の温度範囲を第１半導体発光素子温度範囲よりも高い第２半導体発光素子温度範囲とするように光形成部２０の温度を調整する。このようにすることにより、ＴＥＣ３０による温度調整の際の消費電力の低減を図ることができる。なお、もちろんこの場合も、環境温度範囲を４つに分割して制御することとしてもよい。

　また、このような光モジュール１は、キャップ４０の外周面に熱電対４２が取り付けられているため、光形成部２０が配置された環境温度をより正確に検出することができ、より適切に消費電力の低減を図ることができる。

　なお、上記の実施の形態においては、環境温度範囲を４つに分割して制御することとしたが、これに限らず、環境温度範囲を３つに分割して制御することにしてもよいし、環境温度範囲を２つに分割して制御することにしてもよい。環境温度範囲を２つに分割する場合には、たとえば、第１環境温度範囲として、上記した第１環境温度範囲１６Ａおよび第２環境温度範囲１６Ｂを足し合わせた範囲、具体的には－４０℃以上７０℃未満とし、第２環境温度範囲を上記した第３環境温度範囲１６Ｃおよび第４環境温度範囲１６Ｄを足し合わせた範囲、具体的には７０℃以上１０５℃以下とすることもできる。また、環境温度範囲を５つ以上に分割して制御することにしてもよい。こうすることにより、より緻密な温度制御を行うことができ、消費電力の効率的な低減を図ることができる。

　また、上記の実施の形態においては、第１半導体発光素子温度範囲１等を１０℃といった範囲とすることとしたが、これに限らず、たとえば、５℃～１５℃といった温度の幅を持たせて制御することとしてもよい。

　なお、上記の実施の形態において、第１半導体発光素子温度範囲および第２半導体発光素子温度範囲は、中心値に対して±３℃以内の温度範囲であるようにしてもよい。すなわち、たとえば、上記した第２半導体発光素子温度範囲の場合、中心値３５℃に対して３２℃以上３８℃以下とする。こうすることにより、より適切な制御を行うことができる。

　また、上記の実施の形態において、赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３を含む光形成部２０の温度を検出し、赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３の温度情報を出力するステップと、光形成部２０が配置された環境の温度である環境温度を検出し、環境温度の温度情報を出力するステップとの順序については、特に限られず、逆の順序であってもよいし、同時に行ってもよい。より高精度な制御を行うためには、両ステップをできるだけ近い時間で行うことが好ましい。

　なお、上記の実施の形態において、赤色レーザダイオード８１のみを備える光モジュール１において上記した制御を行うこととしてもよいし、緑色レーザダイオード８２のみを備える光モジュール１や、青色レーザダイオード８３のみを備える光モジュール１において上記した制御を行ってもよい。さらには、赤外レーザダイオードを備える光モジュール１についても適用することができる。

　また、上記の実施形態において、熱電対４２によって検出される温度を環境温度としたが、ヒートシンク１０２の温度を環境温度としてもよいし、光モジュール１及び放熱システム１０１が設置された雰囲気温度を環境温度としてもよい。また、熱電対４２が取り付けられる位置については、出射窓４１が設けられている外周面４０Ａに限らず、例えば、キャップ４０のうちの出射窓４１が設けられている外周面４０Ａと垂直な方向に交差する面に取り付けられていてもよい。

　なお、上記の実施の形態においては、半導体発光素子は、半導体レーザであることとしたが、これに限らず、半導体発光素子は、たとえば発光ダイオードであってもよい。

　なお、上記した実施の形態に係る光モジュール１の制御方法を実現する光モジュールユニットについては、たとえば以下のような構成が挙げられる。図１２は、光モジュール１の制御方法を実現する光モジュールユニットの一例を示すブロック図である。図１２を参照して、光モジュールユニット１１０は、処理部としてのコントローラ１１１と、上記した光モジュール１と、上記した放熱システム１０１とを備える。コントローラ１１１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）等から構成されており、一時的にデータを記憶する記憶部としての主記憶メモリ（図示せず）等を含む。コントローラ１１１は、光モジュールユニット１１０全体の制御を行う。コントローラ１１１は、放熱システム１０１の制御、たとえば、ファン１０４の作動の制御を行う。コントローラ１１１は、放熱システム１０１に備えられるコネクタ１０５を通じて光モジュール１と電気的に接続されている。コントローラ１１１は、上記した光モジュール１の制御方法における処理を実現する。具体的には、コントローラ１１１は、半導体発光素子を含む発光ユニットの温度を検出し、半導体発光素子の温度情報を出力するよう処理する第１処理部１１１Ａと、発光ユニットが配置された環境の温度である環境温度を検出し、環境温度の温度情報を出力するよう処理する第２処理部１１１Ｂと、第１処理部１１１Ａにより出力するよう処理された半導体発光素子の温度情報および第２処理部１１１Ｂにより出力するよう処理された環境温度の温度情報に基づいて、電子冷却モジュールの出力を制御し、発光ユニットの温度を調整する第３処理部１１１Ｃとを備える。そして、発光ユニットの温度を調整する第３処理部１１１Ｃでは、環境温度が第１環境温度範囲にある場合には、半導体発光素子の温度範囲を第１半導体発光素子温度範囲とするように発光ユニットの温度を調整し、環境温度が第１環境温度範囲よりも高い第２環境温度範囲にある場合には、半導体発光素子の温度範囲を第１半導体発光素子温度範囲よりも高い第２半導体発光素子温度範囲とするように発光ユニットの温度を調整する。なお、この場合、第１処理部１１１Ａは、所定のタイミングにおいて光モジュール１に含まれるサーミスタ４３を利用して、半導体発光素子としての赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３を含む発光ユニットとしての光形成部２０の温度を検出し、赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３の温度情報を出力するよう処理する。また、第２処理部１１１Ｂは、所定のタイミングにおいて光モジュール１に含まれる熱電対４２を利用して、発光ユニットとしての光形成部２０が配置された環境の温度である環境温度を検出し、環境温度の温度情報を出力するよう処理する。このような構成としてもよい。

　また、光モジュールユニットは、上記した放熱システム１０１等を省略した以下のような構成であってもよい。図１３は、この発明の他の実施形態に係る光モジュールユニット３の構成を示す概略斜視図である。図１４は、図１３に示す光モジュールユニット３に含まれるコントローラの構成を示すブロック図である。

　図１３および図１４を参照して、この発明の他の実施形態に係る光モジュールユニット３は、上記した構成の光モジュール１、すなわち、ベース部材としてのベース板６０と、ベース板６０上に搭載される半導体発光素子としての赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３を含み、光を形成する発光ユニットとしての光形成部２０および赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３の温度を調整するＴＥＣ３０を含む光モジュール１と、光モジュール１を制御するコントローラ４とを含む。なお、図１３中において、コントローラ４を一点鎖線で示している。コントローラ４は、光形成部２０の温度を検出し、赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３の温度情報を出力するよう処理する第１処理部４Ａと、光形成部２０が配置された環境の温度である環境温度を検出し、環境温度の温度情報を出力する第２処理部４Ｂと、第１処理部４Ａにより出力された赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３の温度情報および第２処理部４Ｂにより出力された環境温度の温度情報に基づいて、ＴＥＣ３０の出力を制御し、光形成部２０の温度を調整する第３処理部４Ｃとを備える。第３処理部４Ｃは、環境温度が第１環境温度範囲にある場合には、赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３の温度範囲を第１半導体発光素子温度範囲とするように光形成部２０の温度を調整し、環境温度が第１環境温度範囲よりも高い第２環境温度範囲にある場合には、赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３の温度範囲を第１半導体発光素子温度範囲よりも高い第２半導体発光素子温度範囲とするように光形成部２０の温度を調整する。このような構成の光モジュールユニット３によっても、システムサイズの小型化を図りながら、消費電力の低減を図ることができる。

　また、この発明のさらに他の実施形態に係る光モジュールユニットは、以下の構成としてもよい。すなわち、図１５を参照して、光モジュールユニット５に含まれる光モジュール１は、上記した熱電対４２を備えない構成であり、その他の構成については、上記した図１に示す場合と同様である。この場合、第２処理部４Ｂは、光形成部２０が配置された環境の温度である環境温度を検出し、環境温度の温度情報を出力するに際し、光モジュール１が設置された箇所の雰囲気の温度を環境温度として検出し、環境温度の温度情報を出力するようにする。このように構成することによっても、システムサイズの小型化を図りながら、消費電力の低減を図ることができる。

　また、上記した光モジュールの構成については、以下に示す構成のものについても適用される。図１６、図１７および図１８は、この発明の他の実施形態に係る光モジュールの制御方法において制御される光モジュールの構成を示す図である。図１７は、図１６のキャップ１４０を取り外した状態に対応する図である。図１８は、図１７の線分ＸＶＩＩＩ－ＸＶＩＩＩに沿う断面図である。

　図１６～図１８を参照して、本実施の形態における光モジュール１０２は、円盤の形状を有するステム１１２と、ステム１１２の一方の主面１１２Ａ上に配置され、光を形成する発光ユニットとしての光形成部１２０と、光形成部１２０を覆うようにステム１１２の一方の主面１１２Ａ上に接触して配置され、一方の主面１１２Ａ側および他方の主面１１２Ｂ側の両側に突出する複数のリードピン１５１とを備えている。ステム１１２とキャップ１４０とは、たとえばＹＡＧ（Ｙｉｔｔｒｉｕｍ　Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ　Ｇａｒｎｅｔ）レーザ溶接、抵抗溶接などの手法により溶接され、気密状態とされている。すなわち、光形成部１２０は、ステム１１２とキャップ１４０とによりハーメチックシールされている。

　ステム１１２とキャップ１４０とにより取り囲まれる空間には、たとえば乾燥空気、乾燥窒素などの水分が低減（除去）された気体が封入されている。キャップ１４０には、光形成部１２０からの光を透過する貫通孔である出射窓１４１が形成されている。出射窓１４１には、主面が互いに平行な平板状の形状（円盤状の形状）を有し、光形成部１２０において形成された光を透過する透過板１４２が配置されている。透過板１４２は、たとえばガラスからなっている。ステム１１２およびキャップ１４０は、保護部材を構成する。

　キャップ１４０には、キャップ１４０の温度を検出するための熱電対１４６が樹脂モールドされて設けられている。熱電対１４６は、キャップ４０のうち、出射窓１４１が設けられた面に取り付けられている。すなわち、熱電対１４６は、キャップ１４０の外周面１４０Ａに取り付けられている。この熱電対１４６により、光形成部１２０が配置された雰囲気の温度を環境温度として検出し、環境温度の温度情報として出力することができる。光形成部１２０が配置された雰囲気の温度は、光モジュール１０２が配置された雰囲気の温度でもある。

　図１７を参照して、光形成部１２０は、矩形の板状のベース部材であるベース板１６０と、半円柱状の形状を有する、同じくベース部材であるベースブロック１６１とを含む。ベース板１６０とベースブロック１６１との間には、上記した図２等に示すＴＥＣ３０と同様の構成の電子冷却モジュールであるＴＥＣ１３０が配置されている。ベースブロック１６１は、半円形状を有する底面において、ステム１１２の一方の主面１１２Ａに固定されている。ベース板１６０は、ＴＥＣ１３０を介在させてベースブロック１６１に取り付けられている。すなわち、ベース板１６０とベースブロック１６１との間にＴＥＣ１３０が配置される構成である。ベース板１６０およびＴＥＣ１３０のそれぞれとステム１１２の一方の主面１１２Ａとの間には、微小の隙間が設けられており、ベース板１６０およびＴＥＣ１３０のそれぞれとステム１１２の一方の主面１１２Ａとが接触しないよう構成されている。搭載面１６０Ａは、ステム１１２の一方の主面１１２Ａに対して交差するように、より具体的には垂直に配置される。ステム１１２の一方の主面１１２Ａおよび他方の主面１１２Ｂは、Ｘ－Ｙ平面に沿う。搭載面１６０Ａは、Ｘ－Ｚ平面に沿う。

　搭載面１６０Ａ上には、平板状の第１サブマウント１７１が配置されている。そして、第１サブマウント１７１上に、赤色レーザダイオード１８１が配置されている。赤色レーザダイオード１８１は、赤色の光を出射する。第１サブマウント１７１および赤色レーザダイオード１８１は、赤色レーザダイオード１８１からの光が搭載面１６０Ａの一の辺に沿って出射されるように配置される。

　搭載面１６０Ａ上には、平板状の第２サブマウント１７２が配置されている。そして、第２サブマウント１７２上に、緑色レーザダイオード１８２が配置されている。緑色レーザダイオード１８２は、緑色の光を出射する。第２サブマウント１７２および緑色レーザダイオード１８２は、緑色レーザダイオード１８２からの光が搭載面１６０Ａの上記一の辺に交差する他の辺に沿って出射されるように配置される。第２サブマウント１７２および緑色レーザダイオード１８２は、緑色レーザダイオード１８２からの光が、赤色レーザダイオード１８１からの光と交差する方向（直交する方向）に出射されるように配置される。

　搭載面１６０Ａ上には、平板状の第３サブマウント１７３が配置されている。そして、第３サブマウント１７３上に、青色レーザダイオード１８３が配置されている。青色レーザダイオード１８３は、青色の光を出射する。第３サブマウント１７３および青色レーザダイオード１８３は、青色レーザダイオード１８３からの光が搭載面１６０Ａの上記他の辺に沿って出射されるように配置される。第３サブマウント１７３および青色レーザダイオード１８３は、青色レーザダイオード１８３からの光が、赤色レーザダイオード１８１からの光と交差する方向（直交する方向）に出射されるように配置される。第３サブマウント１７３および青色レーザダイオード１８３は、青色レーザダイオード１８３からの光が、緑色レーザダイオード１８２からの光に沿った方向（緑色レーザダイオード１８２からの光に平行な方向）に出射されるように配置される。

　赤色レーザダイオード１８１、緑色レーザダイオード１８２および青色レーザダイオード１８３の光軸の高さ（搭載面１６０Ａを基準面とした場合の基準面と光軸との距離；Ｙ軸方向における基準面との距離）は、第１サブマウント１７１、第２サブマウント１７２および第３サブマウント１７３により調整されて一致している。赤色レーザダイオード１８１は、Ｚ方向に光を出射する。緑色レーザダイオード１８２および青色レーザダイオード１８３は、Ｘ方向に光を出射する。赤色レーザダイオード１８１の光の出射方向と緑色レーザダイオード１８２および青色レーザダイオード１８３の光の出射方向とは交差する。より具体的には、赤色レーザダイオード１８１の光の出射方向と緑色レーザダイオード１８２および青色レーザダイオード１８３の光の出射方向とは直交する。青色レーザダイオード１８３の設置面である第３サブマウント１７３の主面、緑色レーザダイオード１８２の設置面である第２サブマウント１７２の主面および赤色レーザダイオード１８１の設置面である第１サブマウント１７１の主面は、互いに平行である。

　搭載面１６０Ａ上には、サーミスタ１４３が配置されている。サーミスタ１４３は、搭載面１６０Ａのうち、ステム１１２の一方の主面１２０Ａに近い側であって、第１サブマウント１７１、第２サブマウント１７２および第３サブマウント、後述する第１フィルタ１９１および第２フィルタ１９２が設けられた位置を避けた位置に配置されている。サーミスタ１４３は、赤色レーザダイオード１８１、緑色レーザダイオード１８２および青色レーザダイオード１８３を含む光形成部１２０の温度を検出し、光形成部１２０の温度情報を出力する。

　赤色レーザダイオード１８１を出射した光と緑色レーザダイオード１８２を出射した光とが交差する位置に対応する搭載面１６０Ａ上の領域に、第１フィルタ１９１が配置される。赤色レーザダイオード１８１を出射した光と青色レーザダイオード１８３を出射した光とが交差する位置に対応する搭載面１６０Ａ上の領域に、第２フィルタ１９２が配置される。第１フィルタ１９１および第２フィルタ１９２は、それぞれ互いに平行な主面を有する平板状の形状を有している。第１フィルタ１９１および第２フィルタ１９２は、たとえば波長選択性フィルタである。第１フィルタ１９１および第２フィルタ１９２は、誘電体多層膜フィルタである。

　第１フィルタ１９１は、赤色の光を透過し、緑色の光を反射する。第２フィルタ１９２は、赤色の光および緑色の光を透過し、青色の光を反射する。このように、第１フィルタ１９１および第２フィルタ１９２は、特定の波長の光を選択的に透過および反射する。その結果、第１フィルタ１９１および第２フィルタ１９２は、赤色レーザダイオード１８１、緑色レーザダイオード１８２および青色レーザダイオード１８３から出射された光を合波する。

　第１フィルタ１９１および第２フィルタ１９２の主面は、Ｚ方向およびＸ方向に対して傾斜している。より具体的には、第１フィルタ１９１および第２フィルタ１９２の主面は、Ｚ方向（赤色レーザダイオード１８１の出射方向）およびＸ方向（緑色レーザダイオード１８２および青色レーザダイオード１８３の出射方向）に対して４５°傾斜している。

　赤色レーザダイオード１８１から出射される光は、レンズを通過することなく第１フィルタ１９１および第２フィルタ１９２に到達する。緑色レーザダイオード１８２から出射される光は、レンズを通過することなく第１フィルタ１９１および第２フィルタ１９２に到達する。青色レーザダイオード１８３から出射される光は、レンズを通過することなく第２フィルタ１９２に到達する。すなわち、赤色レーザダイオード１８１と第１フィルタ１９１との間には、レンズは配置されない。また、緑色レーザダイオード１８２と第１フィルタ１９１との間には、レンズは配置されない。さらに、青色レーザダイオード１８３と第２フィルタ１９２との間には、レンズは配置されない。赤色レーザダイオード１８１、緑色レーザダイオード１８２および青色レーザダイオード１８３からの光は、レンズを通過することなく出射窓１４１に到達する。

　次に、本実施の形態における光モジュール１０２の動作について説明する。図１８を参照して、赤色レーザダイオード１８１から出射された赤色の光は、光路Ｌ_１１に沿って進行し、第１フィルタ１９１に入射する。第１フィルタ１９１は赤色の光を透過するため、赤色レーザダイオード１８１から出射された光は光路Ｌ_１２に沿ってさらに進行し、第２フィルタ１９２に入射する。そして、第２フィルタ１９２は赤色の光を透過するため、赤色レーザダイオード１８１から出射された光は光路Ｌ_１３に沿ってさらに進行し、キャップ１４０の出射窓１４１に配置された透過板１４２を通って光モジュール１０２の外部へと出射する。

　緑色レーザダイオード１８２から出射された緑色の光は、光路Ｌ_１４に沿って進行し、第１フィルタ１９１に入射する。第１フィルタ１９１は緑色の光を反射するため、緑色レーザダイオード１８２から出射された光は光路Ｌ_１２に合流する。その結果、緑色の光は赤色の光と同軸に合波され、光路Ｌ_１２に沿って進行し、第２フィルタ１９２に入射する。そして、第２フィルタ１９２は緑色の光を透過するため、緑色レーザダイオード１８２から出射された光は光路Ｌ_１３に沿ってさらに進行し、キャップ１４０の出射窓１４１に配置された透過板１４２を通って光モジュール１０２の外部へと出射する。

　青色レーザダイオード１８３から出射された青色の光は、光路Ｌ_１５に沿って進行し、第２フィルタ１９２に入射する。第２フィルタ１９２は青色の光を反射するため、青色レーザダイオード１８３から出射された光は光路Ｌ_１３に合流する。その結果、青色の光は赤色の光および緑色の光と合波され、光路Ｌ_１３に沿って進行し、キャップ１４０の出射窓１４１に配置された透過板１４２を通って光モジュール１０２の外部へと出射する。

　このようにして、キャップ１４０の出射窓１４１から、赤色、緑色および青色の光が合波されて形成された光が出射する。ここで、赤色レーザダイオード１８１、緑色レーザダイオード１８２および青色レーザダイオード１８３から出射される光は発散光である。そして、第１フィルタ１９１および第２フィルタ１９２は、レンズを通ることなく第１フィルタ１９１および第２フィルタ１９２に到達した光を同軸に合波する。すなわち、第１フィルタ１９１および第２フィルタ１９２は、赤色レーザダイオード１８１、緑色レーザダイオード１８２および青色レーザダイオード１８３からの発散光を直接受けて同軸に合波する。

　なお、第１フィルタ１９１および第２フィルタ１９２の位置および向きは、たとえばリファレンスレンズおよびＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ）カメラを用いて赤色レーザダイオード１８１、緑色レーザダイオード１８２および青色レーザダイオード１８３からの光が所定の基準点に一致するように、第１フィルタ１９１および第２フィルタ１９２が調整される。その後、キャップ１４０がステム１１２に取り付けられる。

　このような構成の光モジュール１０２の制御方法についても、上記した構成が採用される。すなわち、光モジュール１０２の制御方法は、半導体発光素子としての赤色レーザダイオード１８１、緑色レーザダイオード１８２および青色レーザダイオード１８３を含む発光ユニットとしての光形成部１２０の温度を検出し、赤色レーザダイオード１８１、緑色レーザダイオード１８２および青色レーザダイオード１８３の温度情報を出力するステップと、光形成部１２０が配置された環境の温度である環境温度を検出し、環境温度の温度情報を出力するステップと、赤色レーザダイオード１８１、緑色レーザダイオード１８２および青色レーザダイオード１８３の温度情報および環境温度の温度情報に基づいて、ＴＥＣ１３０の出力を制御し、光形成部１２０の温度を調整するステップとを備える。光形成部１２０の温度を調整するステップでは、環境温度が第１環境温度範囲にある場合には、赤色レーザダイオード１８１、緑色レーザダイオード１８２および青色レーザダイオード１８３の温度範囲を第１半導体発光素子温度範囲とするように光形成部１２０の温度を調整し、環境温度が第１環境温度範囲よりも高い第２環境温度範囲にある場合には、赤色レーザダイオード１８１、緑色レーザダイオード１８２および青色レーザダイオード１８３の温度範囲を第１半導体発光素子温度範囲よりも高い第２半導体発光素子温度範囲とするように光形成部１２０の温度を調整する。このような光モジュールの制御方法によっても、システムサイズの小型化を図りながら、消費電力の低減を図ることができる。なお、もちろんこの場合も、上記したように環境温度範囲を４つ等に分割して制御することとしてもよい。

　また、このような構成の光モジュール１０２を備える光モジュールユニットについては、以下の通りである。すなわち、図１９に示すように、光モジュールユニット５は、上記した構成の光モジュール１０２と、すなわち、ベース部材としてのベース板１６０およびベースブロック１６１と、ベース板１６０上に搭載される半導体発光素子としての赤色レーザダイオード１８１、緑色レーザダイオード１８２および青色レーザダイオード１８３を含み、光を形成する発光ユニットとしての光形成部１２０および赤色レーザダイオード１８１、緑色レーザダイオード１８２および青色レーザダイオード１８３の温度を調整するＴＥＣ１３０を含む光モジュール１０２と、光モジュール１０２を制御するコントローラ４とを含む。コントローラ４は、光形成部１２０の温度を検出し、赤色レーザダイオード１８１、緑色レーザダイオード１８２および青色レーザダイオード１８３の温度情報を出力するよう処理する第１処理部４Ａと、光形成部１２０が配置された環境の温度である環境温度を検出し、環境温度の温度情報を出力する第２処理部４Ｂと、第１処理部４Ａにより出力された赤色レーザダイオード１８１、緑色レーザダイオード１８２および青色レーザダイオード１８３の温度情報および第２処理部４Ｂにより出力された環境温度の温度情報に基づいて、ＴＥＣ１３０の出力を制御し、光形成部１２０の温度を調整する第３処理部４Ｃとを備える。第３処理部４Ｃは、環境温度が第１環境温度範囲にある場合には、赤色レーザダイオード１８１、緑色レーザダイオード１８２および青色レーザダイオード１８３の温度範囲を第１半導体発光素子温度範囲とするように光形成部１２０の温度を調整し、環境温度が第１環境温度範囲よりも高い第２環境温度範囲にある場合には、赤色レーザダイオード１８１、緑色レーザダイオード１８２および青色レーザダイオード１８３の温度範囲を第１半導体発光素子温度範囲よりも高い第２半導体発光素子温度範囲とするように光形成部１２０の温度を調整する。このような構成の光モジュールユニット５によっても、システムサイズの小型化を図りながら、消費電力の低減を図ることができる。

　今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、どのような面からも制限的なものではないと理解されるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、請求の範囲によって規定され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１，１０２　光モジュール、３，５，１１０　光モジュールユニット、４，１１１　コントローラ、４Ａ，１１１Ａ　第１処理部、４Ｂ，１１１Ｂ　第２処理部、４Ｃ，１１１Ｃ　第３処理部、１０，１１２　ステム、１０Ａ，１１２Ａ　一方の主面、１０Ｂ，１１２Ｂ　他方の主面、１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅ，１１Ｆ，１１Ｇ，１１Ｈ，１１Ｊ，１１Ｋ，１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｅ，１２Ｆ，１２Ｇ，１２Ｈ，１２Ｊ，１２Ｋ，１３Ａ，１３Ｂ，１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ，１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄ，１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ　線、１６Ａ　第１環境温度範囲、１６Ｂ　第２環境温度範囲、１６Ｃ　第３環境温度範囲、１６Ｄ　第４環境温度範囲、２０，１２０　光形成部、３０，１３０　電子冷却モジュール（ＴＥＣ）、３１　吸熱板、３２　放熱板、３３　半導体柱、４０，１４０　キャップ、４１，１４１　出射窓、４２，１４６　熱電対、４３，１４３　サーミスタ、４４　サーミスタ搭載領域、５１，１５１　リードピン、６０，１６０　ベース板、６０Ａ，１６０Ａ　一方の主面、６０Ｂ，１６０Ｂ　他方の主面、６１　ベース領域、６２　チップ搭載領域、６３　第１チップ搭載領域、６４　第２チップ搭載領域、７１，１７１　第１サブマウント、７２，１７２　第２サブマウント、７３，１７３　第３サブマウント、７４　第４サブマウント、７５　第５サブマウント、７６　第６サブマウント、７７　第１レンズ保持部、７８　第２レンズ保持部、７９　第３レンズ保持部、８１，１８１　赤色レーザダイオード、８２，１８２　緑色レーザダイオード、８３，１８３　青色レーザダイオード、８８　第１突出領域、８９　第２突出領域、９１　第１レンズ、９２　第２レンズ、９３　第３レンズ、９１Ａ，９２Ａ，９３Ａ　レンズ部、９４　第１フォトダイオード、９５　第２フォトダイオード、９６　第３フォトダイオード、９４Ａ，９５Ａ，９６Ａ　受光部、９７，１９１　第１フィルタ、９８，１９２　第２フィルタ、１０１　放熱システム、１０２　ヒートシンク、１０３　押さえ板、１０３Ａ　第１ガイド部、１０３Ｂ　第２ガイド部、１０３Ｃ　第３ガイド部、１０４　ファン、１０５　コネクタ、１０６　ベース部材、１０６Ａ　一方の主面、１０６Ｂ　他方の主面、１０７　フィン、１０８Ａ，１０８Ｂ，１０８Ｃ，１０８Ｄ　ねじ穴、１０９Ａ，１０９Ｂ，１０９Ｃ，１０９Ｄ　ねじ、１４２　透過板、１６１　ベースブロック。

Claims

　半導体発光素子と、前記半導体発光素子の温度を調整する電子冷却モジュールとを含む光モジュールの制御方法であって、
　前記半導体発光素子を含む発光ユニットの温度を検出し、前記半導体発光素子の温度情報を出力するステップと、
　前記発光ユニットが配置された環境の温度である環境温度を検出し、前記環境温度の温度情報を出力するステップと、
　前記半導体発光素子の温度情報および前記環境温度の温度情報に基づいて、前記電子冷却モジュールの出力を制御し、前記発光ユニットの温度を調整するステップとを備え、
　前記発光ユニットの温度を調整するステップでは、前記環境温度が第１環境温度範囲にある場合には、前記半導体発光素子の温度範囲を第１半導体発光素子温度範囲とするように前記発光ユニットの温度を調整し、前記環境温度が前記第１環境温度範囲よりも高い第２環境温度範囲にある場合には、前記半導体発光素子の温度範囲を前記第１半導体発光素子温度範囲よりも高い第２半導体発光素子温度範囲とするように前記発光ユニットの温度を調整する、光モジュールの制御方法。
　前記半導体発光素子は、半導体レーザである、請求項１に記載の光モジュールの制御方法。
　前記半導体レーザは、赤色の光を出射するレーザまたは赤外光を出射するレーザである、請求項２に記載の光モジュールの制御方法。
　前記発光ユニットの温度を調整するステップにおいて調整される前記半導体発光素子の温度範囲に対応して、前記半導体発光素子に供給する電流を制御することにより、前記半導体発光素子の出力を調整するステップをさらに備える、請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の光モジュールの制御方法。
　前記第１半導体発光素子温度範囲および前記第２半導体発光素子温度範囲は、中心値に対して±３℃以内の温度範囲である、請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の光モジュールの制御方法。
ベース部材と、前記ベース部材上に搭載される半導体発光素子とを含み、光を形成する発光ユニット、および前記半導体発光素子の温度を調整する電子冷却モジュールを含む光モジュールと、
　前記前記半導体発光素子を含む発光ユニットの温度を検出して、前記半導体発光素子の温度情報を出力するよう処理する第１処理部と、
　前記発光ユニットが配置された環境の温度である環境温度を検出して、前記環境温度の温度情報を出力するよう処理する第２処理部と、
　前記第１処理部により出力するよう処理された前記半導体発光素子の温度情報および前記第２処理部により出力するよう処理された前記環境温度の温度情報に基づいて、前記電子冷却モジュールの出力を制御し、前記発光ユニットの温度を調整する第３処理部とを備え、
　前記第３処理部は、前記環境温度が第１環境温度範囲にある場合には、前記半導体発光素子の温度範囲を第１半導体発光素子温度範囲とするように前記発光ユニットの温度を調整し、前記環境温度が前記第１環境温度範囲よりも高い第２環境温度範囲にある場合には、前記半導体発光素子の温度範囲を前記第１半導体発光素子温度範囲よりも高い第２半導体発光素子温度範囲とするように前記発光ユニットの温度を調整する、光モジュールユニット。
前記光モジュールは、前記発光ユニットを取り囲む保護部材と、前記保護部材の外周面に取り付けられ、前記発光ユニットが配置された環境の温度である前記環境温度を検出する環境温度検出部とをさらに含む、請求項６に記載の光モジュールユニット。
ベース部材、および前記ベース部材上に搭載される半導体発光素子を含み、光を形成する発光ユニットと、
　前記発光ユニットからの光を透過する出射窓を有し、前記発光ユニットを取り囲む保護部材と、
　前記半導体発光素子の温度を調整する電子冷却モジュールと、
　前記半導体発光素子を含む発光ユニットの温度を検出する発光ユニット温度検出部と、
　前記発光ユニットが配置された環境の温度を検出する環境温度検出部とを備える、光モジュール。
前記環境温度検出部は、前記保護部材の外周面に取り付けられている、請求項８に記載の光モジュール。