JP6817801B2 - Light emitting element control device and light emitting element control method - Google Patents
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Description
本発明は、発光素子の制御装置、および発光素子の制御方法に関する。 The present invention relates to a control device for a light emitting element and a control method for the light emitting element.
非分散型赤外線分析式（ＮＤＩＲ式）ガス検知器では、赤外線を放射する光源を用いて測定対象ガスに含まれる特定ガスを検知する。このようなガス検知器では、多くのガスそれぞれが固有の赤外線波長を吸収する性質を利用して、試料ガスに赤外線を放射した時、どの波長がどれくらい吸収されたかを調べて、試料ガス中の成分と濃度を測る。また、このようなガス検知器では、機械式光チョッピングによりチョッピング周波数に応じた光を同期検波することでＳＮ（信号対ノイズ）比を上げ、外部環境ノイズの影響を低減している（例えば、特許文献１参照）。 The non-dispersive infrared analysis type (NDIR type) gas detector detects a specific gas contained in the gas to be measured by using a light source that emits infrared rays. In such a gas detector, by utilizing the property that each of many gases absorbs an inherent infrared wavelength, when infrared rays are radiated to the sample gas, it is investigated which wavelength is absorbed and how much, and the sample gas is contained. Measure the ingredients and concentration. Further, in such a gas detector, the SN (signal-to-noise) ratio is increased by synchronously detecting the light corresponding to the chopping frequency by mechanical optical chopping, and the influence of external environmental noise is reduced (for example). See Patent Document 1).
また、機械式光チョッピングの代わりに、赤外線発光素子への注入電流のオン状態とオフ状態を切り替えて測定する。このような機械式光チョッピングを用いない赤外線発光素子として、薄いダイヤフラム上へ発熱抵抗部を形成し、この発熱抵抗部を加熱して得られる輻射熱により赤外線を発する素子が開発されている（例えば、特許文献２参照）。 Further, instead of the mechanical optical chopping, the measurement is performed by switching between the on state and the off state of the injection current to the infrared light emitting element. As an infrared light emitting element that does not use such mechanical optical chopping, an element has been developed in which a heat generation resistance portion is formed on a thin diaphragm and infrared rays are emitted by radiant heat obtained by heating the heat generation resistance portion (for example). See Patent Document 2).
しかしながら、特許文献２に記載の技術では、熱絶縁構造による放熱のし難さがあり、ダイヤフラム周辺部からの放熱に依存するため、面内温度分布が生じて温度ドリフトが発生するという課題があった。
However, the technique described in
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、温度ドリフトを低減することができる発光素子の制御装置、および発光素子の制御方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a control device for a light emitting element capable of reducing temperature drift, and a method for controlling the light emitting element.
上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る発光素子の制御装置（２，２Ａ，２Ｂ）は、１つの基板（１１）に複数の発光素子ユニット（１０ａ〜１０ｄ）が互いに接触せずに配置されている発光素子であって、前記発光素子ユニットそれぞれが蓄熱層（１２）と発熱抵抗体（１３）を備える発光素子（１Ｃ）と、複数の前記発光素子ユニットのうち１つの前記発光素子ユニットを発光させているときに残りの前記発光素子ユニットを発光させないように、複数の前記発光素子ユニットのうちの１つを逐次発光させるように制御する制御部（クロック生成部２１，２１Ａ，２１Ｂ、温度制御部２３，２３Ａ，２３Ｂ、電源部２４、スイッチ部２５）と、を備え、前記発光素子（１Ｃ）は、基板（１１）と、前記基板の一方の面側に接して設けられたＮ個（ただしＮは２以上の整数）の蓄熱層であって、Ｎ個の前記蓄熱層それぞれは、前記基板の一方の面側に互いに接触せずに設けられた蓄熱層と、前記蓄熱層の面のうち、前記基板と接する面とは異なる面側に接して設けられたＮ個の発熱抵抗体であって、Ｎ個の前記発熱抵抗体それぞれは、Ｎ個の前記蓄熱層それぞれの前記基板と接する面とは異なる面側それぞれに設けられている発熱抵抗体と、を備える。
In order to achieve the above object, in the light emitting element control device (2, 2A, 2B) according to one aspect of the present invention, the plurality of light emitting element units (10a to 10d) do not come into contact with each other on one substrate (11). A light emitting element (1C) in which each of the light emitting element units has a heat storage layer (12) and a heat generating resistor (13), and one of the plurality of the light emitting element units. A control unit (
また、本発明の一態様に係る発光素子の制御装置（２，２Ａ，２Ｂ）において、前記制御部（クロック生成部２１，２１Ａ，２１Ｂ、温度制御部２３，２３Ａ，２３Ｂ、電源部２４、スイッチ部２５）は、複数の前記発光素子ユニット（１０ａ〜１０ｄ）が発光する波長が所定の波長になるように、複数の前記発光素子ユニットそれぞれを駆動するようにしてもよい。
Further, in the control device (2,2A, 2B) for the light emitting element according to one aspect of the present invention, the control units (
また、本発明の一態様に係る発光素子の制御装置（２，２Ａ，２Ｂ）において、前記制御部（クロック生成部２１，２１Ａ，２１Ｂ、温度制御部２３，２３Ａ，２３Ｂ、電源部２４、スイッチ部２５）は、複数の前記発光素子ユニット（１０ａ〜１０ｄ）それぞれが発光する波長それぞれが所定の波長になるように、複数の前記発光素子ユニットそれぞれを駆動するようにしてもよい。
Further, in the control device (2,2A, 2B) for the light emitting element according to one aspect of the present invention, the control units (
また、本発明の一態様に係る発光素子の制御装置（２，２Ａ，２Ｂ）において、前記制御部（クロック生成部２１，２１Ａ，２１Ｂ、温度制御部２３，２３Ａ，２３Ｂ、電源部２４、スイッチ部２５）は、複数の前記発光素子ユニット（１０ａ〜１０ｄ）それぞれが発光する波長に応じて、複数の前記発光素子ユニットそれぞれの発光タイミングを制御するようにしてもよい。
Further, in the control device (2,2A, 2B) for the light emitting element according to one aspect of the present invention, the control units (
また、本発明の一態様に係る発光素子の制御装置（２，２Ａ，２Ｂ）において、前記発光素子（１Ｃ）は、自素子に関する温度を検出する温度検出部（１８）を備え、前記制御部（クロック生成部２１，２１Ａ，２１Ｂ、温度制御部２３，２３Ａ，２３Ｂ、電源部２４、スイッチ部２５）は、前記温度検出部が検出した温度に基づいて、複数の前記発光素子ユニット（１０ａ〜１０ｄ）それぞれを駆動するようにしてもよい。
Further, in the light emitting element control device (2, 2A, 2B) according to one aspect of the present invention, the light emitting element (1C) includes a temperature detection unit (18) for detecting the temperature of the own element, and the control unit. (
上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る発光素子の制御装置（２Ｂ）は、基板（１１）と、前記基板の一方の面側に接して設けられた蓄熱層（１２）と、前記蓄熱層の面のうち、前記基板と接する面とは異なる面側に接して設けられた発熱抵抗体（１３）と、自素子に関する温度を検出する温度検出部（１８）と、を備える発光素子（１，１Ａ，１Ｂ）と、前記温度検出部が検出した温度に基づいて、前記発光素子を駆動する制御部（クロック生成部２１Ｂ、温度制御部２３Ｂ、電源部２４）と、を備え、前記蓄熱層は、前記基板の一方の面側に接して設けられたＮ個（ただしＮは２以上の整数）の蓄熱層であって、Ｎ個の前記蓄熱層それぞれは、前記基板の一方の面側に互いに接触せずに設けられ、前記発熱抵抗体は、前記蓄熱層の面のうち、前記基板と接する面とは異なる面側に接して設けられたＮ個の発熱抵抗体であって、Ｎ個の前記発熱抵抗体それぞれは、Ｎ個の前記蓄熱層それぞれの前記基板と接する面とは異なる面側それぞれに設けられている。
In order to achieve the above object, the control device (2B) for the light emitting element according to one aspect of the present invention includes a substrate (11), a heat storage layer (12) provided in contact with one surface side of the substrate, and a heat storage layer (12). Light emission including a heat generating resistor (13) provided in contact with a surface of the heat storage layer different from the surface in contact with the substrate, and a temperature detection unit (18) for detecting the temperature of the own element. The element (1,1A, 1B) and a control unit (
上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る発光素子の制御方法は、１つの基板（１１）に複数の発光素子ユニット（１０ａ〜１０ｄ）が互いに接触せずに配置されている発光素子（１Ｃ）であって、前記発光素子は、基板と、蓄熱層と、発熱抵抗体とを備え、前記蓄熱層は、前記基板の一方の面側に接して設けられたＮ個（ただしＮは２以上の整数）の蓄熱層であって、Ｎ個の前記蓄熱層それぞれは、前記基板の一方の面側に互いに接触せずに設けられ、前記発熱抵抗体は、前記蓄熱層の面のうち、前記基板と接する面とは異なる面側に接して設けられたＮ個の発熱抵抗体であって、Ｎ個の前記発熱抵抗体それぞれは、Ｎ個の前記蓄熱層それぞれの前記基板と接する面とは異なる面側それぞれに設けられ、前記発光素子ユニットそれぞれが前記蓄熱層と前記発熱抵抗体を備える前記発光素子の発光状態を制御する制御方法であって、制御部が、複数の前記発光素子ユニットのうち１つの前記発光素子ユニットを発光させているときに残りの前記発光素子ユニットを発光させないように、複数の前記発光素子ユニットのうちの１つを逐次発光させるように制御する手順、を含む。 In order to achieve the above object, the light emitting element control method according to one aspect of the present invention is a light emitting element in which a plurality of light emitting element units (10a to 10d) are arranged on one substrate (11) without contacting each other. (1C) , the light emitting element includes a substrate, a heat storage layer, and a heat generation resistor, and the heat storage layers are provided in contact with one surface side of the substrate (where N is N). (2 or more integers) of the heat storage layers, each of the N heat storage layers is provided on one surface side of the substrate without contacting each other, and the heat generation resistor is one of the surfaces of the heat storage layer. , N heat-generating resistors provided in contact with a surface different from the surface in contact with the substrate, and each of the N heat-generating resistors is a surface in contact with the substrate of each of the N heat storage layers. This is a control method in which each of the light emitting element units is provided on each of the different surface sides and controls the light emitting state of the light emitting element including the heat storage layer and the heat generating resistor , and the control unit is a plurality of the light emitting elements. A procedure for controlling one of the plurality of light emitting element units to sequentially emit light so that the remaining light emitting element units do not emit light when one of the light emitting element units is emitting light. Including.
本発明によれば、製造時の破損を低減でき熱応力により破損を低減することができる。 According to the present invention, breakage during manufacturing can be reduced, and breakage due to thermal stress can be reduced.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
＜第１実施形態＞
図１は、本実施形態に係る発光素子１の構成例を示す図である。図１（Ａ）は、本実施形態に係る発光素子１の上面図である。図１（Ｂ）は、本実施形態に係る発光素子１の図１（Ａ）のＡ−Ａ’における断面図である。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of the
図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示すように、発光素子１は、基板１１、蓄熱層１２、発熱抵抗体１３、配線１４ａ、配線１４ｂ、パッド１５ａ、パッド１５ｂ、および保護膜１６を備える。
蓄熱層１２は、基板１１の上面に形成されている。発熱抵抗体１３は、蓄熱層１２の面のうち、基板１１と接する面とは異なる面側であるの上面に接して形成されている。配線１４ａおよび配線１４ｂは、発熱抵抗体１３の例えば両端に接続されて形成されている。パッド１５ａには、配線１４ａが接続されている。パッド１５ｂには、配線１４ｂが接続されている。保護膜１６は、蓄熱層１２、発熱抵抗体１３、配線１４ａ、および配線１４ｂを覆い、発熱抵抗体１３、配線１４ａ、および配線１４ｂの上面（発熱抵抗体１３の面のうち、蓄熱層１２と接する面とは異なる面側）に接して形成されている。
As shown in FIGS. 1A and 1B, the
The
基板１１は、例えばＡｌ２Ｏ３（アルミナ）、Ｐ２Ｏ５（五酸化二リン）とＣｅＯ２（酸化セリウム）を主成分とするリン酸塩系ガラス、Ｓｉ（ケイ素）、ＳｉＣ（炭化ケイ素）、セラミック等の材料によって形成されている。
蓄熱層１２は、ガラス粉末を焼成したものであり、例えばＳｉＯ２（二酸化ケイ素）、ＳｉＯＮ（窒化酸化ケイ素）、ＳｉＮ（窒化ケイ素）等の材料によって形成されている。また、蓄熱層１２の熱伝導率は、少なくとも基板１１より低い。
The
The
発熱抵抗体１３は、基板と熱膨張係数の近い材料であり、例えばＴａＮ（窒化タンタル）、ＴａＳｉＯ（一酸化ケイ素タンタル）、ＴａＳｉＮＯ（酸化窒化ケイ素タンタル）、ＴａＳｉＣ（炭化ケイ素タンタル）、ＴｉＳｉＣＯ、ＮｂＳｉＯ（酸化ケイ素ニオブ）、ポリシリコン、ＴａＳｉＯ２（二酸化ケイ素タンタル）、ＴｉＯＮ（窒化酸化チタン）、酸化ルテニウム、Ｗ（タングステン）、Ｍｏ（モリブデン）、ＮｉＣｒ（ニッケルクロム）、Ｐｔ（白金）、アモルファスシリコンの少なくとも１つの材料によって形成されている。
The
配線１４ａ、配線１４ｂは、例えばＡｕ（金）、Ａｇ（銀）、Ｃｕ（銅）、Ｃｒ（クロム）、Ａｌ−Ｓｉ（シリコン含有アルミ合金）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｐｔなどの金属材料によって形成されている。配線１４ａ、配線１４ｂは、例えばスパッタリング、スクリーン印刷によって形成される。また、膜厚は、例えば０．１μｍ〜２．０μｍである。
パッド１５ａ、パッド１５ｂは、例えばＡｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ（シリコン、銅含有アルミ）、や積層膜（例えばＡｕ／Ｃｒ、Ａｕ／Ｎｉ／Ｃｒ）Ｃｕなどの金属材料によって形成されている。
The
The
保護膜１６は、ガラス粉末を焼成したものであり、例えばＳｉＯ（窒化ケイ素）、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＳｉＡｌＯＮ（サイアロン；Ｓｉ３Ｎ４−Ａｌ２Ｏ３）、ＳｉＯ２、ＴａＯ（酸化タンタル）、ダイヤモンドライクカーボンなどの金属材料によって形成されている。また、膜厚は、例えば４μｍ〜２０μｍである。
発光素子１は、配線１４ａ、配線１４ｂに電流を流すか電圧を印加することで、発熱抵抗体１３が発熱する。そして、発光素子１は、発熱によるジュール熱によって発熱抵抗体１３から熱輻射によって、例えばピーク波長が３μｍ以上の赤外線、またはピーク波長が１０μｍ以上の遠赤外線を放射する。
In the
図１に示した構成のように、本実施形態の発光素子１は、基板１１上へ蓄熱層１２と発熱抵抗体１３とを形成したので、従来のように薄いダイヤフラムが不要である。このため、本実施形態によれば、製造時に薄いダイヤフラムが破損したり、発熱時にダイヤフラム面内の急激な熱分布の片寄りにより熱応力によって破損することがない。この結果、本実施形態によれば、製造時の破損を低減でき熱応力により破損を低減することができる。また、上述したように、本実施形態の発光素子１は、この構成によって、セラミックの基板１１上に形成されている発熱抵抗体１３を赤外線または遠赤外線の発光に用いることができる。
As shown in the configuration shown in FIG. 1, in the
なお、発熱抵抗体１３と、配線１４ａ、配線１４ｂとは図２に示すように一体に形成されていてもよい。図２は、本実施形態に係る発熱抵抗体と配線とが一体に形成されている発光素子１Ａの構成例を示す図である。なお、図２では、保護膜１６（図１）を省略して示しているが、図１と同様に、発熱抵抗体１３の上面に保護膜１６が形成されている。
The
＜第２実施形態＞
図３は、本実施形態に係る発光素子１Ｂの構成例を示す図である。図３（Ａ）は、本実施形態に係る発光素子１Ｂの上面図である。図３（Ｂ）は、本実施形態に係る発光素子１の図３（Ａ）のＡ−Ａ’における断面図である。
<Second Embodiment>
FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of the
図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示すように、発光素子１は、基板１１、蓄熱層１２、発熱抵抗体１３、配線１４ａ、配線１４ｂ、パッド１５ａ、パッド１５ｂ、保護膜１６、赤外線放射層１７（放射層）を備える。すなわち、本実施形態の発光素子１Ｂは、第１実施形態で説明した発光素子１（または発光素子１Ａ）の保護膜１６の上面（保護膜１６の面のうち、発熱抵抗体１３と接する面とは異なる面側）に、さらに赤外線放射層１７が接して形成されている。
As shown in FIGS. 3A and 3B, the
赤外線放射層１７は、輻射率が例えば０．９以上の高輻射層であり、例えば黒体（プラチナブラック等）、炭素材料、カーボンナノファイバーなどによって形成されている。
なお、他の構成の材料は、第１実施形態の発光素子１と同様である。
The
The material having the other configuration is the same as that of the
図３に示した構成により、本実施形態では、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、本実施形態によれば、発熱抵抗体１３の上面に形成した赤外線放射層１７の黒体輻射のスペクトルに近いスペクトルで放射を行うことができる。換言すると、第１実施形態の発光素子１の構成と比較して、放射される赤外線の強度をさらに強くすることができる。
With the configuration shown in FIG. 3, in the present embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained. Further, according to the present embodiment, radiation can be performed with a spectrum close to the spectrum of blackbody radiation of the
＜第３実施形態＞
第１実施形態、第２実施形態では、蓄熱層１２の上面に発熱抵抗体１３を形成する例を説明した。このように発光素子を形成した場合、使用環境や使用状態によっては、蓄熱層１２に熱が蓄積され、定常時の温度が徐々にドリフトする場合もあり得る。
<Third Embodiment>
In the first embodiment and the second embodiment, an example in which the
図４は、蓄熱層１２の上面に発熱抵抗体１３を形成した発光素子を連続使用した場合のドリフトの例を示す図である。図４において、横軸は時刻、縦軸は温度を表す。また、図４は、発光を五回連続で行った場合の例である。
図４に示すように、一回目の発光の蓄熱層１２の温度はＴ１であり、二回目の発光の蓄熱層１２の温度はＴ１より高いＴ２である。また、三回目の発光の蓄熱層１２の温度はＴ２より高いＴ３であり、四回目の発光の蓄熱層１２の温度はＴ３より高いＴ４である。また、五回目の発光の蓄熱層１２の温度はＴ４より高いＴ５である。
FIG. 4 is a diagram showing an example of drift when a light emitting element having a
As shown in FIG. 4, the temperature of the
このように、発光を連続で行った場合、蓄熱層１２の熱が蓄積され、ドリフトにより温度が上昇していく場合もあり得る。
このため、本実施形態では、基板上に複数の発光素子ユニットを形成し、この複数の発光素子ユニットを制御部が交互に発光させることで、ドリフトの影響を低減する。
In this way, when light emission is continuously performed, the heat of the
Therefore, in the present embodiment, a plurality of light emitting element units are formed on the substrate, and the control unit alternately emits light from the plurality of light emitting element units to reduce the influence of drift.
まず、発光素子の構成例を説明する。
図５は、本実施形態に係る発光素子１Ｃの構成例を示す図である。
図５に示すように、本実施形態の発光素子１Ｃは、４つの発光素子ユニット１０ａ〜１０ｄを備えている。発光素子ユニット１０ａ〜１０ｄそれぞれは、発光素子１と同様に、基板１１、蓄熱層１２、発熱抵抗体１３、配線１４ａ、配線１４ｂ、パッド１５ａ、パッド１５ｂ、および保護膜１６を備える。以下の説明において、発光素子ユニット１０ａ〜１０ｄのうちの１つを特定しない場合は、発光素子ユニット１０という。また、図５に示すように、発光素子ユニット１０それぞれは互いに接触せずに形成されている。
First, a configuration example of the light emitting element will be described.
FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of the
As shown in FIG. 5, the
次に、発光素子を制御する回路の一例を説明する。
図６は、本実施形態に係る発光素子の制御装置２の構成例を示すブロック図である。図６に示すように、発光素子の制御装置２は、クロック生成部２１、操作部２２、温度制御部２３、電源部２４、スイッチ部２５、発光素子１Ｃ、受光素子２６、およびロックインアンプ２７を備える。
Next, an example of a circuit for controlling the light emitting element will be described.
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration example of the
発光素子の制御装置２は、例えばピーク波長が３μｍ以上の赤外線やピーク波長が１０μｍ以上の遠赤外線を放射し、気化しているガスの成分を分光により検出する。
The
クロック生成部２１は、所定の周波数のクロック信号ＣＬＫを生成し、生成したクロック信号をスイッチ部２５とロックインアンプ２７に出力する。
操作部２２は、例えば機械式スイッチ、タッチパネルセンサー等である。操作部２２は、利用者が操作した操作結果を検出し、検出した操作結果を温度制御部２３に出力する。例えば、利用者は、検体の検査を開始するとき、操作部２２を操作する。
The
The
温度制御部２３は、操作部２２が出力する操作結果に応じて、所定の期間、電源部２４から発光素子１Ｃの蓄熱層１２の温度がＴａとなる電圧値Ｖ１を出力する指示である制御信号を電源部２４へ出力する。なお、温度制御部２３が制御する温度のターゲットは、検出したい物質の波長に応じた温度である。
電源部２４は、温度制御部２３が制御信号を出力している期間、スイッチ部２５へ電圧値がＶ１の電力を供給する。
The
The
スイッチ部２５は、ＳＷ２５１〜ＳＷ２５４を備える。ＳＷ２５１は、電源部２４が電圧値Ｖ１の電圧Ｖａを出力している期間において、クロック生成部２１が出力するクロック信号ＣＬＫの１つ目のタイミング、５つ目のタイミング、・・・、｛１＋４ｎ（ｎは１以上の整数）｝つ目のタイミングで、電圧値がＶ１の電圧Ｖａを発光素子ユニット１０ａに供給する。ＳＷ２５２は、電源部２４が電圧値Ｖ１の電圧Ｖｂを出力している期間において、クロック信号ＣＬＫの２つ目のタイミング、６つ目のタイミング、・・・、（２＋４ｎ）つ目のタイミングで、電圧値がＶ１の電圧Ｖｂを発光素子ユニット１０ｂに供給する。ＳＷ２５３は、電源部２４が電圧値Ｖ１の電圧Ｖｃを出力している期間において、クロック信号ＣＬＫの３つ目のタイミング、７つ目のタイミング、・・・、（３＋４ｎ）つ目のタイミングで、電圧値がＶ１の電圧Ｖｃを発光素子ユニット１０ｃに供給する。ＳＷ２５４は、電源部２４が電圧値Ｖ１の電圧Ｖｃを出力している期間において、クロック信号ＣＬＫの４つ目のタイミング、８つ目のタイミング、・・・、（４＋４ｎ）つ目のタイミングで、電圧値がＶ１の電圧Ｖｄを発光素子ユニット１０ｄに供給する。
The
発光素子１Ｃは、図５に示したように４つの発光素子ユニット１０ａ〜１０ｄを備える赤外線を放射する素子である。発光素子ユニット１０ａは、ＳＷ２５１が出力した電圧Ｖａによって駆動され、赤外線を放射する。発光素子ユニット１０ｂは、ＳＷ２５２が出力した電圧Ｖｂによって駆動され、赤外線を放射する。発光素子ユニット１０ｃは、ＳＷ２５３が出力した電圧Ｖｃによって駆動され、赤外線を放射する。発光素子ユニット１０ｄは、ＳＷ２５４が出力した電圧Ｖｄによって駆動され、赤外線を放射する。
As shown in FIG. 5, the
受光素子２６は、発光素子１Ｃが放射する帯域の波長を受光することができる素子である。受光素子２６は、受光した光を電気信号に変換して、変換した電気信号をロックインアンプ２７に出力する。
The
ロックインアンプ２７は、掛算部とＬＰＦ（ローパスフィルタ）部を備える。ロックインアンプ２７は、ヘテロダイン技術を用いて、参照信号と周波数が等しい電気信号を検出する。ここで、参照信号は、クロック生成部２１が出力したクロック信号ＣＬＫである。また、測定信号は、受光素子２６が出力した電気信号である。具体的には、ロックインアンプ２７は、参照信号と測定信号とを掛算した後、ＬＰＦ処理を行う。これにより、ロックインアンプ２７は、測定信号に含まれる各種の信号のうち、参照信号の周波数と等しい成分のみを直流成分として、ＬＰＦを通過した信号のみを出力する。なお、ＬＰＦのカットオフ周波数は、検出する周波数に応じて予め設定されている。また、出力先は、例えば画像表示装置、印刷装置等である。
The lock-in
発光素子の制御装置２の動作例を説明する。
図７は、本実施形態に係る発光素子の制御装置２のタイミングチャートを示す図である。図７において、横軸は時刻、波形ｇ１〜ｇ６の縦軸は各信号のレベル、波形ｇ７〜ｇ１０の縦軸は温度を表す。また、波形ｇ１は制御信号、波形ｇ２はクロック信号ＣＬＫ、波形ｇ３は電圧Ｖａ、波形ｇ４は電圧Ｖｂ、波形ｇ５は電圧Ｖｃ、波形ｇ６は電圧Ｖｄを表す。また、波形ｇ７は発光素子ユニット１０ａの蓄熱層１２の温度上昇、波形ｇ８は発光素子ユニット１０ｂの蓄熱層１２の温度上昇、波形ｇ９は発光素子ユニット１０ｃの蓄熱層１２の温度上昇、波形ｇ１０は発光素子ユニット１０ｄの蓄熱層１２の温度上昇を表す。
An operation example of the
FIG. 7 is a diagram showing a timing chart of the
クロック生成部２１は、波形ｇ２に示すように生成したクロック信号ＣＬＫをスイッチ部２５へ出力する。
時刻ｔ１のとき、温度制御部２３は、波形ｇ１に示すように電源部２４が出力する電圧値がＴａとなる制御信号を出力開始する。
The
At time t1, the
制御信号が出力開始された後のクロック信号ＣＬＫの１つ目の立ち上がりの時刻ｔ２のとき、ＳＷ２５１は、波形ｇ３に示すように電圧値がＶ１の電圧Ｖａを発光素子ユニット１０ａへ出力を開始する。ＳＷ２５１は、クロック信号ＣＬＫがＨレベルの時刻ｔ２〜ｔ３の期間、電圧値がＶ１の出力を継続する。発光素子ユニット１０ａは、電圧Ｖａの電圧値がＶ１である時刻ｔ２〜ｔ３の期間、放射を行う。これにより、波形ｇ７に示すように発光素子ユニット１０ａの蓄熱層１２（図５）の温度が放射により上昇し、蓄熱層１２の温度が例えばＴａに達し、電圧Ｖａの出力が所定の値以下に変化した後の時刻ｔ３以降、徐々に温度が低下していく。
At the time t2 of the first rise of the clock signal CLK after the output of the control signal is started, the SW251 starts outputting the voltage Va having a voltage value of V1 to the light emitting
制御信号が出力開始された後のクロック信号ＣＬＫの２つ目の立ち上がりの時刻ｔ４のとき、ＳＷ２５２は、波形ｇ４に示すように電圧値がＶ１の電圧Ｖｂを発光素子ユニット１０ｂへ出力を開始する。ＳＷ２５２は、クロック信号ＣＬＫがＨレベルの時刻ｔ４〜ｔ５の期間、電圧値がＶ１の電圧Ｖｂの出力を継続する。発光素子ユニット１０ｂは、電圧Ｖｂの電圧値がＶ１である時刻ｔ４〜ｔ５の期間、放射を行う。これにより、波形ｇ８に示すように発光素子ユニット１０ｂの蓄熱層１２の温度が放射により上昇し、蓄熱層１２の温度が例えばＴａに達し、電圧Ｖｂの出力が所定の値以下に変化した後の時刻ｔ５以降、徐々に温度が低下していく。
At the time t4 of the second rising edge of the clock signal CLK after the output of the control signal is started, the SW252 starts outputting the voltage Vb having a voltage value of V1 to the light emitting
制御信号が出力開始された後のクロック信号ＣＬＫの３つ目の立ち上がりの時刻ｔ６のとき、ＳＷ２５３は、波形ｇ５に示すように電圧値がＶ１の電圧Ｖｃを発光素子ユニット１０ｃへ出力を開始する。ＳＷ２５３は、クロック信号ＣＬＫがＨレベルの時刻ｔ６〜ｔ７の期間、電圧値がＶ１の電圧Ｖｃの出力を継続する。発光素子ユニット１０ｃは、電圧Ｖｃの電圧値がＶ１である時刻ｔ６〜ｔ７の期間、放射を行う。これにより、波形ｇ９に示すように発光素子ユニット１０ｃの蓄熱層１２の温度が放射により上昇し、蓄熱層１２の温度が例えばＴａに達し、電圧Ｖｃの出力が所定の値以下に変化した後の時刻ｔ７以降、徐々に温度が低下していく。
At the time t6 of the third rising edge of the clock signal CLK after the output of the control signal is started, the SW253 starts outputting the voltage Vc having a voltage value of V1 to the light emitting
制御信号が出力開始された後のクロック信号ＣＬＫの４つ目の立ち上がりの時刻ｔ８のとき、ＳＷ２５４は、波形ｇ６に示すように電圧値がＶ１の電圧Ｖｄを発光素子ユニット１０ｄへ出力を開始する。ＳＷ２５４は、クロック信号ＣＬＫがＨレベルの時刻ｔ８〜ｔ９の期間、電圧値がＶ１の電圧Ｖｄの出力を継続する。発光素子ユニット１０ｄは、電圧Ｖｄの電圧値がＶ１である時刻ｔ８〜ｔ９の期間、放射を行う。これにより、波形ｇ１０に示すように発光素子ユニット１０ｄの蓄熱層１２の温度が放射により上昇し、蓄熱層１２の温度が例えばＴａに達し、電圧Ｖｄの出力が所定の値以下に変化した後の時刻ｔ９以降、徐々に温度が低下していく。
At the fourth rising time t8 of the clock signal CLK after the output of the control signal is started, the SW254 starts outputting the voltage Vd having a voltage value of V1 to the light emitting
制御信号が出力開始された後のクロック信号ＣＬＫの５つ目の立ち上がりの時のときのＳＷ２５１、発光素子ユニット１０ａの動作は、時刻ｔ２〜ｔ３と同様である。
制御信号が出力開始された後のクロック信号ＣＬＫの６つ目の立ち上がりの時のときのＳＷ２５２、発光素子ユニット１０ｂの動作は、時刻ｔ４〜ｔ５と同様である。
制御信号が出力開始された後のクロック信号ＣＬＫの７つ目の立ち上がりの時のときのＳＷ２５３、発光素子ユニット１０ｃの動作は、時刻ｔ６〜ｔ７と同様である。
制御信号が出力開始された後のクロック信号ＣＬＫの８つ目の立ち上がりの時のときのＳＷ２５４、発光素子ユニット１０ｄの動作は、時刻ｔ８〜ｔ９と同様である。
The operations of the SW251 and the light emitting
The operations of the SW252 and the light emitting
The operations of the SW253 and the light emitting
The operations of the SW254 and the light emitting
このように、本実施形態では、図７に示したように、制御部（クロック生成部２１、温度制御部２３、電源部２４、スイッチ部２５）が、複数の発光素子ユニット（１０ａ〜１０ｄ）のうち１つの発光素子ユニットを発光させているときに残りの発光素子ユニットを発光させないように、複数の発光素子ユニットのうちの１つを逐次発光させるように制御する手順、を含む。
As described above, in the present embodiment, as shown in FIG. 7, the control unit (
図７に示した例では、制御信号が出力開始されている期間、発光素子ユニット１０それぞれを２回ずつ放射させる例を示したが、放射回数はこれに限られない。１回ずつであってもよく、３回ずつ以上であってもよい。
In the example shown in FIG. 7, an example in which each of the light emitting
図８は、図７のように発光素子１Ｃを駆動したときの蓄熱層１２の温度の例を示す図である。図８に示す図は、発光素子１Ｃの蓄熱層１２の温度を示している。図７を用いて説明したように、発光素子ユニット１０が交互に放射されるため、蓄熱層１２に蓄積された温度が加算されず、蓄熱層１２の温度の最大値がＴａのままである。図８において、図７に示したクロック信号ＣＬＫのタイミング毎に発光素子ユニット１０ａを連続して放射させた場合、時刻ｔ１１のとき、蓄熱層１２の温度がΔＴであるため、２回目の放射によって蓄熱層１２の温度は、ΔＴ＋Ｔａにドリフトする。これにより、図４に示したように、放射毎に蓄熱層１２の温度が上昇していく。一方、本実施形態によれば、複数の発光素子ユニット１０を交互に放射させるようにしたので、蓄熱層１２の温度の最大値がＴａのままである。
なお、発光素子ユニット１０のオフ状態（放射していない状態）の時間は、放熱の時定数より十分長い時間に設定されている。
FIG. 8 is a diagram showing an example of the temperature of the
The time in the off state (non-radiating state) of the light emitting
なお、図５に示した発光素子１Ｃの構成は一例であり、これに限られない。例えば、発光素子１Ｃは、２つ以上の発光素子ユニットを備えていればよい。例えば、図５に示した構成において、発光素子１Ｃが２つの発光素子ユニット１０を備える場合は、対角線上、例えば発光素子ユニット１０ａと発光素子ユニット１０ｃ、または発光素子ユニット１０ｂと発光素子ユニット１０ｄを備えるようにすることが好ましい。この理由は、発光素子ユニット１０の蓄熱層１２に蓄積される熱の影響が少なくなる配置が好ましいためである。
また、発光素子ユニット１０は、第２実施形態と同様に赤外線放射層１７を備えていてもよい。
The configuration of the
Further, the light emitting
＜変形例＞
ここで、本実施形態の変形例を説明する。なお、発光素子１Ｃの構成は、図５と同様である。
図９は、本実施形態に係る変形例の発光素子の制御装置２Ａの構成例を示すブロック図である。図９に示すように、発光素子の制御装置２Ａは、クロック生成部２１Ａ、操作部２２、温度制御部２３Ａ、電源部２４、スイッチ部２５、発光素子１Ｃ、受光素子２６、およびロックインアンプ２７を備える。
<Modification example>
Here, a modified example of the present embodiment will be described. The configuration of the
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration example of the
クロック生成部２１Ａは、所定の周波数のクロック信号ＣＬＫを生成し、生成したクロック信号をスイッチ部２５と温度制御部２３Ａとロックインアンプ２７に出力する。
温度制御部２３Ａは、操作部２２が出力する操作結果に応じて、制御信号が所定の大きさ以上の期間、電源部２４から蓄熱層１２（図５）の温度がＴａ、Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄになるように電圧値（Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４）を出力する指示である制御信号を電源部２４へ出力する。
電源部２４は、温度制御部２３Ａが制御信号を出力している期間、スイッチ部２５へ電圧値がＶ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４の電力を供給する。
The
In the
The
このように、発光素子ユニット１０それぞれに印加される電圧が異なるため、発光素子ユニット１０それぞれが異なる温度になる。これにより、発光素子ユニット１０ａは、温度がＴａになり、温度Ｔａに応じたピーク波長λ１を放射する。発光素子ユニット１０ｂは、温度がＴｂになり、温度Ｔｂに応じたピーク波長λ２を放射する。発光素子ユニット１０ｃは、温度がＴｃになり、温度Ｔｃに応じたピーク波長λ３を放射する。発光素子ユニット１０ｄは、温度がＴｄになり、温度Ｔｄに応じたピーク波長λ４を放射する。これは、温度に応じて、ピーク波長λが異なり、かつ放射される強度が温度に応じて強くなるというプランクの法則によるものである。なお、温度制御部２３Ａが制御する温度のターゲットは、検出したい物質の波長に応じた温度である。
In this way, since the voltage applied to each of the light emitting
これにより、発光素子の制御装置２Ａは、複数の波長を放射することができるので、ガス中に含まれる複数の成分を検出することができる。例えば、図９に示したように、発光素子１Ｃが４つの発光素子ユニット１０を備える場合は、４つの波長を検出することができる。
As a result, the
次に、発光素子の制御装置２Ａの動作例を説明する。
図１０は、本実施形態に係る変形例の発光素子の制御装置２Ａのタイミングチャートを示す図である。図１０において、横軸は時刻、波形ｇ１〜ｇ６の縦軸は各信号のレベル、波形ｇ７〜ｇ１０の縦軸は温度を表す。また、波形ｇ１は制御信号、波形ｇ２はクロック信号ＣＬＫ、波形ｇ３は電圧Ｖａ、波形ｇ４は電圧Ｖｂ、波形ｇ５は電圧Ｖｃ、波形ｇ６は電圧Ｖｄを表す。また、波形ｇ７は発光素子ユニット１０ａの蓄熱層１２の温度上昇、波形ｇ８は発光素子ユニット１０ｂの蓄熱層１２の温度上昇、波形ｇ９は発光素子ユニット１０ｃの蓄熱層１２の温度上昇、波形ｇ１０は発光素子ユニット１０ｄの蓄熱層１２の温度上昇を表す。
Next, an operation example of the
FIG. 10 is a diagram showing a timing chart of the
クロック生成部２１Ａは、波形ｇ２に示すように生成したクロック信号ＣＬＫをスイッチ部２５へ出力する。
時刻ｔ２１〜ｔ２２の期間、温度制御部２３Ａは、波形ｇ１に示すように電源部２４が出力する電圧値がＴａとなる制御信号を出力する。
The
During the period from time t21 to t22, the
時刻ｔ２１〜ｔ２２の期間、ＳＷ２５１は、波形ｇ３に示すように電圧値がＶ１の電圧Ｖａを発光素子ユニット１０ａへ出力を開始する。ＳＷ２５１は、クロック信号ＣＬＫがＨレベルの時刻ｔ２１〜ｔ２２の期間、電圧値がＶ１の電圧Ｖａの出力を継続する。発光素子ユニット１０ａは、電圧Ｖａの電圧値がＶ１である時刻ｔ２１〜ｔ２２の期間、放射を行う。これにより、波形ｇ７に示すように発光素子ユニット１０ａの蓄熱層１２（図５）の温度が放射により上昇し、蓄熱層１２の温度が例えばＴａに達し、電圧Ｖａの出力が所定の値以下に変化した後の時刻ｔ２２以降、徐々に温度が低下していく。
During the period from time t21 to t22, SW251 starts outputting the voltage Va having a voltage value of V1 to the light emitting
時刻ｔ２３〜ｔ２４の期間、ＳＷ２５２は、波形ｇ４に示すように電圧値がＶ２の電圧Ｖｂを発光素子ユニット１０ｂへ出力を開始する。なお、図１０に示す例では、電圧値Ｖ２は、電圧値Ｖ１より大きい。ＳＷ２５２は、クロック信号ＣＬＫがＨレベルの時刻ｔ２３〜ｔ２４の期間、電圧値がＶ２の電圧Ｖｂの出力を継続する。発光素子ユニット１０ｂは、電圧Ｖｂの電圧値がＶ２である時刻ｔ２３〜ｔ２４の期間、放射を行う。これにより、波形ｇ８に示すように発光素子ユニット１０ｂの蓄熱層１２の温度が放射により上昇し、蓄熱層１２の温度が例えばＴｂに達し、電圧Ｖｂの出力が所定の値以下に変化した後の時刻ｔ２４以降、徐々に温度が低下していく。
During the period from time t23 to t24, SW252 starts outputting the voltage Vb having a voltage value of V2 to the light emitting
時刻ｔ２５〜ｔ２６の期間、ＳＷ２５３は、波形ｇ５に示すように電圧値がＶ３の電圧Ｖｃを発光素子ユニット１０ｃへ出力を開始する。なお、図１０に示す例では、電圧値Ｖ３は、電圧値Ｖ２より大きい。ＳＷ２５３は、クロック信号ＣＬＫがＨレベルの時刻ｔ２５〜ｔ２６の期間、電圧値がＶ３の電圧Ｖｃの出力を継続する。発光素子ユニット１０ｃは、電圧Ｖｃの電圧値がＶ３である時刻ｔ２５〜ｔ２６の期間、放射を行う。これにより、波形ｇ９に示すように発光素子ユニット１０ｃの蓄熱層１２の温度が放射により上昇し、蓄熱層１２の温度が例えばＴｃに達し、電圧Ｖｃの出力が所定の値以下に変化した後の時刻ｔ２６以降、徐々に温度が低下していく。
During the period from time t25 to t26, SW253 starts outputting the voltage Vc having the voltage value V3 to the light emitting
時刻ｔ２７〜ｔ２８の期間、ＳＷ２５４は、波形ｇ６に示すように電圧値がＶ４の電圧Ｖｄを発光素子ユニット１０ｄへ出力を開始する。なお、図１０に示す例では、電圧値Ｖ４は、電圧値Ｖ３より大きい。ＳＷ２５４は、クロック信号ＣＬＫがＨレベルの時刻ｔ２７〜ｔ２８の期間、電圧値がＶ４の電圧Ｖｄの出力を継続する。発光素子ユニット１０ｄは、電圧Ｖｄの電圧値がＶ４である時刻ｔ２７〜ｔ２８の期間、放射を行う。これにより、波形ｇ１０に示すように発光素子ユニット１０ｄの蓄熱層１２の温度が放射により上昇し、蓄熱層１２の温度が例えばＴｄに達し、電圧Ｖｄの出力が所定の値以下に変化した後の時刻ｔ２８以降、徐々に温度が低下していく。
During the period from time t27 to t28, SW254 starts outputting the voltage Vd having a voltage value of V4 to the light emitting
図１１は、図１０のように発光素子１Ｃを駆動したときの蓄熱層１２の温度の例を示す図である。図１１に示す図は、発光素子１Ｃの蓄熱層１２の温度を示している。図１０を用いて説明したように、発光素子ユニット１０が交互に放射されるため、蓄熱層１２に蓄積された温度が加算されず、蓄熱層１２の温度の最大値は、一回目の放射時がＴａ、二回目の放射時がＴｂ、三回目の放射時がＴｃ、四回目の放射時がＴｄである。なお、発光素子ユニット１０のオフ状態（放射していない状態）の時間は、放熱の時定数より十分長い時間に設定されている。
本実施形態の変形例によれば、図１０のように発光素子１Ｃを駆動することで、発光素子ユニット１０毎に電力量を変化させ、発光ピーク波長を変化させることができる。これに、本実施形態の変形例によれば、複数波長もしくは広帯域波長によるＮＤＩＲガス計測が簡易な構成で可能となる。
FIG. 11 is a diagram showing an example of the temperature of the
According to a modification of the present embodiment, by driving the
このように、本実施形態では、図１０に示したように、制御部（クロック生成部２１Ａ、温度制御部２３Ａ、電源部２４、スイッチ部２５）が、複数の発光素子ユニット（１０ａ〜１０ｄ）のうち１つの発光素子ユニットを発光させているときに残りの発光素子ユニットを発光させないように、複数の発光素子ユニットのうちの１つを逐次発光させるように制御する手順、を含む。
As described above, in the present embodiment, as shown in FIG. 10, the control unit (
なお、図１０に示した例では、発光素子ユニット１０それぞれに等間隔で制御信号を入力する例を示したが、これに限られない。発光素子ユニット１０それぞれの目標温度に応じて、発光素子ユニット１０それぞれの蓄熱層１２それぞれの温度の上昇が異なるため、制御信号Ｔａ〜Ｔｄを出力するタイミングをこのような蓄熱層１２の温度上昇に応じたタイミングにするようにしてもよい。例えば、制御信号ＴａとＴｂとの間隔をクロック信号ＣＬＫが１つ分、制御信号ＴｂとＴｃとの間隔をクロック信号ＣＬＫが２つ分、制御信号ＴｃとＴｄとの間隔をクロック信号ＣＬＫが３つ分になるように温度制御部２３Ａが制御するようにしてもよい。これにより、発光素子ユニット１０それぞれの蓄熱層１２それぞれの温度ドリフト間の影響や発光素子ユニット１０内の温度ドリフトの影響を、さらに抑えることができる。
In the example shown in FIG. 10, control signals are input to each of the light emitting
＜第４実施形態＞
本実施形態の発光素子は、第１実施形態〜第３実施形態の構成に加えて、さらに温度検出部を備える。
図１２は、本実施形態に係る発光素子１Ｄの構成例を示す図である。図１２（Ａ）は、本実施形態に係る発光素子１Ｄの上面図である。図１２（Ｂ）は、本実施形態に係る発光素子１Ｄの図１２（Ａ）のＡ−Ａ’における断面図である。
<Fourth Embodiment>
The light emitting element of the present embodiment further includes a temperature detection unit in addition to the configurations of the first to third embodiments.
FIG. 12 is a diagram showing a configuration example of the
図１２（Ａ）および図１２（Ｂ）に示すように、発光素子１Ｄは、基板１１、蓄熱層１２、発熱抵抗体１３、配線１４ａ、配線１４ｂ、パッド１５ａ、パッド１５ｂ、温度検出部１８、配線１９ａ、配線１９ｂ、パッド２０ａ、およびパッド２０ｂを備える。なお、発光素子１Ｄは、第１実施形態と同様に保護膜１６（図１）または赤外線放射層１７（図３）を備えていてもよい。なお、発光素子１、発光素子１Ｂと同じ機能を有するものには同じ符号を用いて、説明を省略する。
As shown in FIGS. 12A and 12B, the
蓄熱層１２は、基板１１の上面に形成されている。発熱抵抗体１３は、蓄熱層１２の上面に形成されている。配線１４ａおよび配線１４ｂは、発熱抵抗体１３の例えば両端に接続されて形成されている。パッド１５ａには、配線１４ａが接続されている。パッド１５ｂには、配線１４ｂが接続されている。温度検出部１８は、蓄熱層１２の上面かつ発熱抵抗体１３の例えば側面の近傍に形成されている。配線１９ａおよび配線１９ｂは、温度検出部１８の例えば両端に接続されて形成されている。パッド２０ａには、配線１９ａが接続されている。パッド２０ｂには、配線１９ｂが接続されている。
The
基板１１、蓄熱層１２、発熱抵抗体１３、配線１４ａ、配線１４ｂ、パッド１５ａ、およびパッド１５ｂの材料は、発光素子１と同様である。
配線１９ａおよび配線１９ｂの材料は、配線１４ａおよび配線１４ｂと同じである。
パッド２０ａおよびパッド２０ｂの材料は、パッド１５ａおよびパッド１５ｂと同じである。
The materials of the
The materials of the
The material of the
温度検出部１８は、例えば薄膜サーミスタである。温度検出部１８は、蓄熱層１２の温度を含む雰囲気温度を検出する。温度検出部１８は、検出した温度情報を出力する。なお、温度検出部１８は、発熱抵抗体１３と接触しないように設けられている。
The
なお、温度検出部１８は、図１３に示すように、第１の蓄熱層１２ａの上面にさらに第２の蓄熱層１２ｂを形成し、その上面に温度検出部１８を形成するようにしてもよい。
図１３は、本実施形態に係る発光素子の他の構成例を示す図である。図１３（Ａ）は、本実施形態に係る発光素子１Ｅの上面図である。図１３（Ｂ）は、本実施形態に係る発光素子１Ｅの図１３（Ａ）のＡ−Ａ’における断面図である。
As shown in FIG. 13, the
FIG. 13 is a diagram showing another configuration example of the light emitting device according to the present embodiment. FIG. 13A is a top view of the
図１３（Ａ）および図１３（Ｂ）に示すように、発光素子１Ｅは、基板１１、第１の蓄熱層１２ａ、第２の蓄熱層１２ｂ、発熱抵抗体１３、配線１４ａ、配線１４ｂ、パッド１５ａ、パッド１５ｂ、温度検出部１８、配線１９ａ、配線１９ｂ、パッド２０ａ、およびパッド２０ｂを備える。なお、発光素子１Ｅは、第１実施形態と同様に保護膜１６（図１）または赤外線放射層１７（図３）を備えていてもよい。なお、発光素子１、発光素子１Ｂと同じ機能を有するものには同じ符号を用いて、説明を省略する。
As shown in FIGS. 13A and 13B, the
第１の蓄熱層１２ａは、基板１１の上面に形成されている。発熱抵抗体１３は、第１の蓄熱層１２ａの上面に形成されている。配線１４ａおよび配線１４ｂは、発熱抵抗体１３の例えば両端に接続されて形成されている。パッド１５ａには、配線１４ａが接続されている。パッド１５ｂには、配線１４ｂが接続されている。第２の蓄熱層１２ｂは、第１の蓄熱層１２ａの上面に、発熱抵抗体１３と配線１４ａと配線１４ｂとの少なくとも一部を覆うように形成されている。温度検出部１８は、第２の蓄熱層１２ｂの上面に発熱抵抗体１３を覆わないように形成されている。配線１９ａおよび配線１９ｂは、温度検出部１８の例えば両端に接続されて形成されている。パッド２０ａには、配線１９ａが接続されている。パッド２０ｂには、配線１９ｂが接続されている。
The first
なお、発光素子は、第３実施形態と同様の複数の発光素子ユニットを備えていてもよい。この場合、図５において、４つの発光素子ユニット１０それぞれが発光素子１Ｄまたは発光素子１Ｅの構成であってもよい。このように、発光素子が複数の発光素子ユニットを備える場合は、温度検出部１８を少なくとも１つの発光素子ユニットが備えていればよい。
The light emitting element may include a plurality of light emitting element units similar to those in the third embodiment. In this case, in FIG. 5, each of the four light emitting
次に、発光素子１Ｄを用いて、測定対象の波長を計測する発光素子の制御装置２Ａの一例を説明する。
図１４は、本実施形態に係る発光素子の制御装置２Ｂの構成例を示すブロック図である。図１４に示すように、発光素子の制御装置２Ｂは、クロック生成部２１Ｂ、操作部２２、温度制御部２３Ｂ、電源部２４、発光素子１Ｄ、受光素子２６、およびロックインアンプ２７を備える。なお、第３実施形態の発光素子の制御装置２（図９）と同様の機能を有する機能部には同じ符号を用いて、説明を省略する。
Next, an example of the
FIG. 14 is a block diagram showing a configuration example of the light emitting
クロック生成部２１Ｂは、所定の周波数のクロック信号ＣＬＫを生成し、生成したクロック信号を温度制御部２３Ｂとロックインアンプ２７に出力する。
温度制御部２３Ｂは、操作部２２が出力する操作結果と発光素子１Ｄの温度検出部１８が出力する温度情報とに基づいて、所定の期間、電源部２４から発光素子１Ｄの蓄熱層１２の温度を所定の温度以内に保つように電圧値Ｖ２を出力する指示である制御信号を電源部２４へ出力する。
電源部２４は、温度制御部２３Ｂが制御信号を出力している期間、発光素子１Ｄの発熱抵抗体１３へ電圧値がＶ２の電力を供給する。
The
The
The
図１４に示した構成によれば、定常時の温度を計測し、電力をフィードバック制御により制御することでドリフトを抑制することができる。 According to the configuration shown in FIG. 14, drift can be suppressed by measuring the temperature at a steady state and controlling the electric power by feedback control.
なお、図１４に示した例では、発光素子が１つの場合を説明したが、これに限られず、第３実施形態と同様の複数の発光素子ユニットを備えていてもよい。この場合は、電源部２４と複数の発光素子ユニットを備える発光素子との間に、スイッチ部２５（図９）が接続されているようにしてもよい。そして、複数の発光素子ユニットそれぞれが温度検出部１８を備える場合、温度制御部２３Ｂは、温度検出部１８それぞれの出力に基づいて、対応する発光素子ユニットに対して電力をフィードバック制御により制御することでドリフトを抑制するようにしてもよい。また、複数の発光素子ユニットのうち、例えば１つの発光素子ユニットが温度検出部１８を備える場合、温度制御部２３Ｂは、１つ温度検出部１８の出力に基づいて、複数の発光素子ユニットに対して電力をフィードバック制御により制御することでドリフトを抑制するようにしてもよい。
この場合、複数の発光素子ユニットの制御タイミングは、図７または図１０と同様である。そして、温度制御部２３Ｂは、各制御タイミングにおいて、上述したように、温度検出部１８が検出した結果に基づいて、複数の発光素子ユニットそれぞれを駆動するようにしてもよい。
In the example shown in FIG. 14, the case where there is one light emitting element has been described, but the present invention is not limited to this, and a plurality of light emitting element units similar to those in the third embodiment may be provided. In this case, the switch unit 25 (FIG. 9) may be connected between the
In this case, the control timing of the plurality of light emitting element units is the same as in FIG. 7 or FIG. Then, at each control timing, the
なお、本発明における温度制御部２３（または２３Ａ、２３Ｂ）の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより発光素子１（または１Ｂ、１Ｃ）の放射の駆動の制御を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータシステム」は、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）を備えたＷＷＷシステムも含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。 A program for realizing the function of the temperature control unit 23 (or 23A, 23B) in the present invention is recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on the recording medium is read by the computer system. By executing this, the drive of the radiation of the light emitting element 1 (or 1B, 1C) may be controlled. The term "computer system" as used herein includes hardware such as an OS and peripheral devices. Further, the "computer system" shall also include a WWW system provided with a homepage providing environment (or display environment). Further, the "computer-readable recording medium" refers to a portable medium such as a flexible disk, a magneto-optical disk, a ROM, or a CD-ROM, or a storage device such as a hard disk built in a computer system. Furthermore, a "computer-readable recording medium" is a volatile memory (RAM) inside a computer system that serves as a server or client when a program is transmitted via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. In addition, it shall include those that hold the program for a certain period of time.
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。 Further, the program may be transmitted from a computer system in which this program is stored in a storage device or the like to another computer system via a transmission medium or by a transmission wave in the transmission medium. Here, the "transmission medium" for transmitting a program refers to a medium having a function of transmitting information, such as a network (communication network) such as the Internet or a communication line (communication line) such as a telephone line. Further, the above program may be for realizing a part of the above-mentioned functions. Further, a so-called difference file (difference program) may be used, which can realize the above-mentioned functions in combination with a program already recorded in the computer system.
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ…発光素子、２，２Ａ，２Ｂ…発光素子の制御装置、１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ…発光素子ユニット、１１…基板、１２…蓄熱層、１３…発熱抵抗体、１４ａ，１４ｂ…配線、１５ａ，１５ｂ…パッド、１６…保護膜、１７…赤外線放射層、１８…温度検出部、２１，２１Ａ，２１Ｂ…クロック生成部、２２…操作部、２３，２３Ａ，２３Ｂ…温度制御部、２４…電源部、２５…スイッチ部、２６…受光素子、２７…ロックインアンプ 1,1A, 1B, 1C, 1D, 1E ... light emitting element, 2,2A, 2B ... light emitting element control device, 10,10a, 10b, 10c, 10d ... light emitting element unit, 11 ... substrate, 12 ... heat storage layer, 13 ... Heat-generating resistor, 14a, 14b ... Wiring, 15a, 15b ... Pad, 16 ... Protective film, 17 ... Infrared radiation zone, 18 ... Temperature detection unit, 21,21A, 21B ... Clock generation unit, 22 ... Operation unit, 23, 23A, 23B ... Temperature control unit, 24 ... Power supply unit, 25 ... Switch unit, 26 ... Light receiving element, 27 ... Lock-in amplifier
Claims (7)
複数の前記発光素子ユニットのうち１つの前記発光素子ユニットを発光させているときに残りの前記発光素子ユニットを発光させないように、複数の前記発光素子ユニットのうちの１つを逐次発光させるように制御する制御部と、
を備え、
前記発光素子は、
基板と、
前記基板の一方の面側に接して設けられたＮ個（ただしＮは２以上の整数）の蓄熱層であって、Ｎ個の前記蓄熱層それぞれは、前記基板の一方の面側に互いに接触せずに設けられた蓄熱層と、
前記蓄熱層の面のうち、前記基板と接する面とは異なる面側に接して設けられたＮ個の発熱抵抗体であって、Ｎ個の前記発熱抵抗体それぞれは、Ｎ個の前記蓄熱層それぞれの前記基板と接する面とは異なる面側それぞれに設けられている発熱抵抗体と、
を備える発光素子の制御装置。 A light emitting element in which a plurality of light emitting element units are arranged on one substrate without contacting each other, and each of the light emitting element units has a heat storage layer and a heat generating resistor.
One of the plurality of light emitting element units is sequentially emitted so as not to emit the remaining light emitting element units when one of the plurality of the light emitting element units is emitting light. The control unit to control and
Equipped with a,
The light emitting element is
With the board
N heat storage layers (where N is an integer of 2 or more) provided in contact with one surface side of the substrate, and each of the N heat storage layers is in contact with each other on one surface side of the substrate. With the heat storage layer provided without
Of the surfaces of the heat storage layer, N heat generation resistors are provided in contact with a surface side different from the surface in contact with the substrate, and each of the N heat generation resistors has N heat storage layers. Heat storage resistors provided on each surface side different from the surface in contact with the substrate,
Control device of a light emitting element Ru with a.
前記制御部は、前記温度検出部が検出した温度に基づいて、複数の前記発光素子ユニットそれぞれを駆動する、請求項４に記載の発光素子の制御装置。 The light emitting element includes a temperature detection unit that detects the temperature of the own element.
The control device for a light emitting element according to claim 4, wherein the control unit drives each of the plurality of light emitting element units based on the temperature detected by the temperature detection unit.
前記温度検出部が検出した温度に基づいて、前記発光素子を駆動する制御部と、
を備え、
前記蓄熱層は、前記基板の一方の面側に接して設けられたＮ個（ただしＮは２以上の整数）の蓄熱層であって、Ｎ個の前記蓄熱層それぞれは、前記基板の一方の面側に互いに接触せずに設けられ、
前記発熱抵抗体は、前記蓄熱層の面のうち、前記基板と接する面とは異なる面側に接して設けられたＮ個の発熱抵抗体であって、Ｎ個の前記発熱抵抗体それぞれは、Ｎ個の前記蓄熱層それぞれの前記基板と接する面とは異なる面側それぞれに設けられている、
発光素子の制御装置。 A substrate, a heat storage layer provided in contact with one surface side of the substrate, and a heat generating resistor provided in contact with a surface of the heat storage layer different from the surface in contact with the substrate. A light emitting element including a temperature detection unit that detects the temperature of the element, and
A control unit that drives the light emitting element and a control unit that drives the light emitting element based on the temperature detected by the temperature detection unit.
Equipped with a,
The heat storage layer is N (where N is an integer of 2 or more) heat storage layers provided in contact with one surface side of the substrate, and each of the N heat storage layers is one of the substrates. Provided on the surface side without contacting each other
The heat generation resistors are N heat generation resistors provided in contact with a surface of the heat storage layer that is different from the surface in contact with the substrate, and each of the N heat generation resistors is Each of the N heat storage layers is provided on a surface side different from the surface in contact with the substrate.
Light emitting element control device.
制御部が、複数の前記発光素子ユニットのうち１つの前記発光素子ユニットを発光させているときに残りの前記発光素子ユニットを発光させないように、複数の前記発光素子ユニットのうちの１つを逐次発光させるように制御する手順、
を含む発光素子の制御方法。 A light emitting element in which a plurality of light emitting element units are arranged on one substrate without contacting each other. The light emitting element includes a substrate, a heat storage layer, and a heat generation resistor, and the heat storage layer is the said. N heat storage layers (where N is an integer of 2 or more) provided in contact with one surface side of the substrate, and each of the N heat storage layers is brought into contact with each other on one surface side of the substrate. The heat generation resistors are N heat generation resistors provided in contact with a surface of the heat storage layer different from the surface in contact with the substrate, and N heat generation resistors are provided. each resistor is provided on different side of the surface in contact with the N of the heat storage layer each of the substrate, the light emitting state of the light emitting element, each said light emitting unit is provided with the heating resistors and the heat storage layer It is a control method to control
One of the plurality of light emitting element units is sequentially generated so that the control unit does not emit the remaining light emitting element units when one of the plurality of the light emitting element units is emitting light. Procedure to control to emit light,
A method for controlling a light emitting element including.
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