(57)【要約】【課題】ソフトウエアによるリニア制御を実現できる制御装置、制御装置のための駆動回路及び制御装置を含む光モジュールを提供する。【解決手段】制御装置１ａは、駆動回路３ａと、センサ入力５と、駆動回路３ａを制御するための制御回路７ａとを備える。センサ入力５は、温度センサ９からの信号を受ける。温度センサ９は、半導体発光素子１１及び温度調整素子１３の少なくともいずれか温度を検出することができる。駆動回路３ａは温度調整素子１３を駆動するように動作する。温度調整素子１３は、第１の端子１３ａ及び第２の端子    １３ｂを有する。温度調整素子１３としては、ペルチェ素子が例示される。温度調整素子１３は、半導体発光素子１１の温度を変更する。半導体発光素子１１は、光導波路１４に光を提供する。【選択図】  図１
2004312110.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１及び第２の制御ノード間に設けられた温度調整素子を駆動するための駆動回路であって、
第１のノードに電気的に接続された第１の電流端子、前記第１の制御ノードに電気的に接続された第２の電流端子、及び前記第１の電流端子と前記第２の電流端子との間に流れる電流を制御しており第１の制御信号を受けるための制御端子を有する第１のトランジスタと、
第２のノードに電気的に接続された第１の電流端子、前記第２の制御ノードに電気的に接続された第２の電流端子、及び前記第１の電流端子と前記第２の電流端子との間に流れる電流を制御しており第２の制御信号を受けるための制御端子を有する第２のトランジスタと、
第１の電源線に電気的に接続された第１の電流端子、前記第１の制御ノードに電気的に接続された第２の電流端子、及び前記第１の電流端子と前記第２の電流端子との間に流れる電流を制御するための制御端子を有する第３のトランジスタと、
前記第１の電源線に電気的に接続された第１の電流端子、前記第２の制御ノードに電気的に接続された第２の電流端子、及び前記第１の電流端子と前記第２の電流端子との間に流れる電流を制御するための制御端子を有する第４のトランジスタと、
前記第１のノードに電気的に接続された一端と第２の電源線に電気的に接続された他端とを有する第１の抵抗と、
前記第２のノードに電気的に接続された一端と前記第２の電源線に電気的に接続された他端とを有する第２の抵抗と
を備え、
前記第１および第２のトランジスタが非飽和領域で動作しており、
前記第３および第４のトランジスタが相補的に飽和領域で動作する、
駆動回路。
【請求項２】
第１及び第２の制御ノード間に設けられた温度調整素子を駆動するための駆動回路であって、
第１のノードに電気的に接続された第１の電流端子、第１の制御ノードに電気的に接続された第２の電流端子、及び前記第１の電流端子と前記第２の電流端子との間に流れる電流を制御しており第１の制御信号を受けるための制御端子を有する第１のトランジスタと、
前記第１のノードに電気的に接続された第１の電流端子、第２の制御ノードに電気的に接続された第２の電流端子、及び前記第１の電流端子と前記第２の電流端子との間に流れる電流を制御しており第２の制御信号を受けるための制御端子を有する第２のトランジスタと、
第１の電源線に電気的に接続された第１の電流端子、前記第１の制御ノードに電気的に接続された第２の電流端子、及び前記第１の電流端子と前記第２の電流端子との間に流れる電流を制御しており前記第１の制御信号を受けるための制御端子を有する第３のトランジスタと、
前記第１の電源線に電気的に接続された第１の電流端子、前記第２の制御ノードに電気的に接続された第２の電流端子、及び前記第１の電流端子と前記第２の電流端子との間に流れる電流を制御しており前記第２の制御信号を受けるための制御端子を有する第４のトランジスタと、
前記第１のノードに電気的に接続された第１の電流端子、第２のノードに電気的に接続された第２の電流端子、及び前記第１の電流端子と前記第２の電流端子との間に流れる電流を第３の制御信号に応答して制御する制御端子を有する第５のトランジスタと、
前記第２のノードに電気的に接続された一端と前記第２の電源線に電気的に接続された他端とを有する抵抗素子と、
を備え、
前記第１〜４のトランジスタは飽和領域で動作しており、
前記第５のトランジスタは非飽和領域で動作する、駆動回路。
【請求項３】
請求項２に記載の駆動回路と、
前記駆動回路を制御するための制御回路と
を備え、
前記制御回路は、
温度センサからの温度信号と参照信号とを比較する比較手段と、
前記比較手段からの出力を受けて、前記第１〜第３の制御信号として、電流経路切替信号、相補電流経路切替信号および電流設定信号を生成する信号生成手段と
を含む、制御装置。
【請求項４】
前記温度信号は、前記温度センサからのセンサ信号をＡ／Ｄ変換することによって生成されている、請求項３に記載の制御装置。
【請求項５】
半導体発光素子と、
請求項３または請求項４に記載の制御装置と、
前記駆動回路に電気的に接続されており前記半導体発光素子の温度を変更するためのペルチェ素子と、
前記センサ信号を生成する温度センサと
を備える、光モジュール。
【請求項６】
前記制御装置と、前記半導体発光素子と、前記ペルチェ素子と、前記温度センサとを収容するハウジングを更に備える、請求項５に記載の光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動回路、制御装置および光モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
文献１には、レーザダイオードの自動温度制御回路が記載されている。この回路では、ペルチェ素子は、レーザダイオードの温度を変更するために利用される。サーミスタは、レーザダイオードの温度を検出して検出電圧を提供する。コンパレータは、検出電圧を所定値と比較して、誤差電圧を提供する。電流駆動トランジスタは、誤差電圧に対応してペルチェ素子に流れるの向きを制御する。電流検出回路は、ペルチェ素子に流れる駆動電流に対応する電圧をコンパレータの入力に帰還する（特許文献１）。
【０００３】
文献２には、ペルチェクーラ信号演算回路を備える光送信器が記載されている。ペルチェクーラ信号演算回路は、レーザダイオードを消光するための消光信号を受けたとき、サーミスタ検知信号の基準値と温度差情報信号との差異に応じて、ペルチェクーラを制御する信号を出力する。ペルチェクーラ信号演算回路は、ＡＤコンバータからの信号を受けて、演算結果をＤＡコンバータに提供している（例えば、特許文献２）。
【０００４】
文献３は、光伝送装置に使用されるレーザダイオードの温度を制御するための温度制御回路が記載されている。この制御回路では、ＰＷＭ制御が行われている。この温度制御回路では、トランジスタのｏｎ／ｏｆｆにより、ペルチェ素子に流れる１ミリアンペア程度の電流が切り替えられている（例えば、特許文献３）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−３２１３９２号公報
【特許文献２】
特開２００２−２０８７５２号公報
【特許文献３】
特許２，５４６，１４８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
光通信用及び励起用光源の分野では、半導体レーザ素子といった半導体発光素子の温度を、ペルチェ素子といった温度調整素子を用いて調整することが求められることがある。半導体発光素子の温度を調整する方法には、リニア制御及びＰＷＭ制御がある。リニア制御では、半導体発光素子の現在の温度と目標値との差が検出されて、その差に応じて温度調整素子に流れる電流値の大きさが制御される。ＰＷＭ制御では、半導体発光素子の現在の温度と目標値との差が検出されて、その差に応じて温度調整素子に流れる電流を印加する時間が調整される。
【０００７】
リニア制御では、温度調整素子に流す電流量を制御するために、トランジスタをリニア領域で動作させる。電流量を調整するために、トランジスタは余剰の電力を消費して発熱する。さらに、リニア制御において安定したフィードバック制御を行うためには、温度調整素子の応答速度に合わせて回路構成および素子定数を決定する必要がある。
【０００８】
ＰＷＭ制御では、トランジスタを導通及び非導通にして、温度調整素子に電流を流す時間を調整する。トランジスタのスイッチングが常に行われているので、このスイッチングによりノイズが生じる。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、リニア制御を実現できる制御装置、該制御装置のための駆動回路および該制御装置を含む光モジュールを提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の一側面によれば、第１及び第２の制御ノード間に設けられた温度調整素子を駆動するための駆動回路に係るであって、（ａ）第１のノードに電気的に接続された第１の電流端子、第１の制御ノードに電気的に接続された第２の電流端子、及び第１の電流端子と第２の電流端子との間に流れる電流を制御しており第１の制御信号を受けるための制御端子を有する第１のトランジスタと、（ｂ）第２のノードに電気的に接続された第１の電流端子、第２の制御ノードに電気的に接続された第２の電流端子、及び第１の電流端子と第２の電流端子との間に流れる電流を制御しており第２の制御信号を受けるための制御端子を有する第２のトランジスタと、（ｃ）第１の電源線に電気的に接続された第１の電流端子、第１の制御ノードに電気的に接続された第２の電流端子、及び第１の電流端子と第２の電流端子との間に流れる電流を制御するための制御端子を有する第３のトランジスタと、（ｄ）第１の電源線に電気的に接続された第１の電流端子、第２の制御ノードに電気的に接続された第２の電流端子、及び第１の電流端子と第２の電流端子との間に流れる電流を制御するための制御端子を有する第４のトランジスタと、（ｅ）第１のノードに電気的に接続された一端と第２の電源線に電気的に接続された他端とを有する第１の抵抗と、（ｆ）第２のノードに電気的に接続された一端と第２の電源線に電気的に接続された他端とを有する第２の抵抗とを備え、第１および第２のトランジスタが非飽和領域で動作しており、第３および第４のトランジスタが相補的に飽和領域で動作する。
【００１１】
この駆動回路では、第１及び第２のトランジスタは、温度調整素子に流れる電流の量を制御する。第３及び第４のトランジスタは、温度調整素子に流れる電流の向きを制御する。
【００１２】
本発明の一側面によれば、第１及び第２の制御ノード間に設けられた温度調整素子を駆動するための駆動回路であって、（ａ）第１のノードに電気的に接続された第１の電流端子、第１の制御ノードに電気的に接続された第２の電流端子、及び前記第１の電流端子と前記第２の電流端子との間に流れる電流を制御しており第１の制御信号を受けるための制御端子を有する第１のトランジスタと、（ｂ）前記第１のノードに電気的に接続された第１の電流端子、第２の制御ノードに電気的に接続された第２の電流端子、及び前記第１の電流端子と前記第２の電流端子との間に流れる電流を制御しており第２の制御信号を受けるための制御端子を有する第２のトランジスタと、（ｃ）第１の電源線に電気的に接続された第１の電流端子、前記第１の制御ノードに電気的に接続された第２の電流端子、及び前記第１の電流端子と前記第２の電流端子との間に流れる電流を制御しており前記第１の制御信号を受けるための制御端子を有する第３のトランジスタと、（ｄ）前記第１の電源線に電気的に接続された第１の電流端子、前記第２の制御ノードに電気的に接続された第２の電流端子、及び前記第１の電流端子と前記第２の電流端子との間に流れる電流を制御しており前記第２の制御信号を受けるための制御端子を有する第４のトランジスタと、（ｅ）前記第１のノードに電気的に接続された第１の電流端子、第２のノードに電気的に接続された第２の電流端子、及び前記第１の電流端子と前記第２の電流端子との間に流れる電流を第３の制御信号に応答して制御する制御端子を有する第５のトランジスタと、（ｆ）第２のノードに電気的に接続された一端と第２の電源線に電気的に接続された他端とを有する抵抗素子とを備え、第１〜４のトランジスタは飽和領域で動作しており、前記第５のトランジスタは非飽和領域で動作する。
【００１３】
本発明の別の側面によれば、（ａ）駆動回路と、（ｂ）駆動回路を制御するための制御回路とを備え、制御回路は、（ｂ１）温度センサからの温度信号と参照信号とを比較する比較手段と、（ｂ２）比較手段からの出力を受けて電流変更信号及び相補電流変更信号を生成する信号生成手段とを含む。
【００１４】
制御装置によれば、温度調整素子に流れる電流の向きを変える場合に、第１〜第４のトランジスタの導通及び非導通が制御される。温度調整素子に流れる電流の量を調整する場合に、第５のトランジスタに流れる電流量が調整される。
【００１５】
第１及び第２の制御信号は、駆動回路の第１〜第４のトランジスタの導通及び非導通を制御するためのものであり、第３の制御信号は、駆動回路の第５のトランジスタに流れる電流量を制御するためのものである。
【００１６】
上記の発明によれば、リニア制御を実現できる制御装置及び該制御装置のための駆動回路が提供される。
【００１７】
本発明の制御装置では、温度信号は、温度センサからのセンサ信号をＡ／Ｄ変換することによって生成されている。Ａ／Ｄ変換によれば、比較をデジタル処理で行うことができる。
【００１８】
本発明の更なる別の側面によれば、（ａ）半導体発光素子と、（ｂ）制御装置と、（ｃ）駆動回路に電気的に接続されており半導体発光素子の温度を変更するためのペルチェ素子と、（ｄ）センサ信号を生成する温度センサとを備える。この光モジュールによれば、ノイズの発生が低減される。
【００１９】
本発明に光モジュールでは、制御装置と、半導体発光素子と、ペルチェ素子と、温度センサとを収容するハウジングを更に備えることができる。この発明によれば、光モジュールの小型化が容易になる。
【００２０】
この光モジュールでは、制御装置により半導体発光素子の温度が制御される。リニア制御を採用すれば、制御回路のトランジスタが占める面積を縮小でき、また、制御装置からのノイズはＰＷＭ制御に比べて小さくできる。これらの特徴は、駆動回路及び／又は制御装置を光モジュールのハウジング内に内蔵するために好適である。
【００２１】
【発明の実施の形態】
添付図面を参照しながら、本発明の駆動回路、制御装置、光モジュール、及び温度調整素子のための制御装置を制御する方法のための実施の形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付する。
【００２２】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態に係る制御装置のブロック図を示す。制御装置１ａは、駆動回路３ａと、センサ入力５と、駆動回路３ａを制御するための制御回路７ａとを備える。センサ入力５は、温度センサ９からの信号を受ける。温度センサ９は、半導体発光素子１１及び温度調整素子１３の少なくともいずれか温度を検出することができる。温度センサ９としては、サーミスタが例示される。駆動回路３ａは温度調整素子１３を駆動するように動作する。温度調整素子１３は、第１の端子１３ａ及び第２の端子１３ｂを有する。温度調整素子１３としては、ペルチェ素子が例示される。温度調整素子１３は、半導体発光素子１１の温度を変更する。半導体発光素子１１は、光導波路１４に光を提供する。
【００２３】
駆動回路３ａは、第１〜第４のトランジスタ１５、１７、１９、２１と、第１及び第２の電子回路２７、２９と、第１〜第４の制御入力３３ａ〜３３ｄと、第１及び第２の入出力３６ａ、３６ｂとを備える。第１のトランジスタ１５は、ノードＮ１に電気的に接続された第１の電流端子１５ａ、ノードＮ２に電気的に接続された第２の電流端子１５ｂ、及び第１の電流端子１５ａと第２の電流端子１５ｂとの間に流れる電流を制御するための制御端子１５ｃを有する。第２のトランジスタ１７は、ノードＮ３に電気的に接続された第１の電流端子１７ａ、ノードＮ４に電気的に接続された第２の電流端子１７ｂ、及び第１の電流端子１７ａと第２の電流端子１７ｂとの間に流れる電流を制御する制御端子１７ｃを有する。第３のトランジスタ１９は、ノードＮ１に電気的に接続された第１の電流端子１９ａ、第１の電源線３１に電気的に接続された第２の電流端子１９ｂ、及び第１の電流端子１９ａと第２の電流端子１９ｂとの間に流れる電流を制御するための制御端子１９ｃを有する。第４のトランジスタ２１は、ノードＮ３に電気的に接続された第１の電流端子２１ａ、第１の電源線３１に電気的に接続された第２の電流端子２１ｂ、及び第１の電流端子２１ａと第２の電流端子２１ｂとの間に流れる電流を制御するための制御端子２１ｃを有する。
【００２４】
第１の電子回路２７は、ノードＮ２に電気的に接続された一端２７ａと、第２の電源線３５に電気的に接続された他端２７ｂとを有する。第２の電子回路２９は、ノードＮ４に電気的に接続された一端２９ａと、第２の電源線２５に電気的に接続された他端２９ｂとを有する。第１及び第２の電子回路２７、２９では、電流Ｉ１、Ｉ２に応じて両端間の電圧がそれぞれ変わる。例えば、第１及び第２の電子回路２７、２９は、抵抗素子２７ｃ、２９ｃを含むことができる。第１の入出力３６ａは、ノードＮ１に接続されており温度調整素子１３に接続される。第２の入出力３６ｂは、ノードＮ３に接続されており温度調整素子１３に接続される。
【００２５】
この駆動回路３ａでは、第１および第２のトランジスタ１５、１７は非飽和領域（リニア領域）で動作しており、第３および第４のトランジスタ１９、２１は相補的に飽和領域で動作している。
【００２６】
第１のトランジスタ１５の制御端子１５ｃは、制御入力３３ａに電気的に接続されている。制御端子１５ｃは、制御入力３３ａからの第１の制御信号Ｃ１を受ける。第２のトランジスタ１７の制御端子１７ｃは、制御入力３３ｂに電気的に接続されている。制御端子１７ｃは、制御入力３３ｂを介して第２の制御信号Ｃ２を受ける。
【００２７】
第３の制御入力３３ｃは、第３のトランジスタ１９の制御端子に電気的に接続され第３の制御信号Ｃ３を受ける。第４の制御入力３３ｄは、第４のトランジスタ２１の制御端子２１ｃに電気的に接続され第４の制御信号Ｃ４を受ける。
【００２８】
一実施例では、第１〜第４のトランジスタは、バイポーラトランジスタである。また、第１及び第２のトランジスタの導電型は、第３及び第４のトランジスタの導電型と異なっている。例示すれば、第１及び第２のトランジスタはｎｐｎトランジスタであり、第３及び第４のトランジスタはｐｎｐトランジスタである。
【００２９】
この駆動回路３ａでは、第１及び第２のトランジスタ１５、１７は、温度調整素子１３に流れる電流の量を制御しており、第３又は第４のトランジスタ１９、２１は、温度調整素子１３に流れる電流の向きを制御している。
【００３０】
駆動回路３ａの一変形例では、駆動回路は、第１及び第２の差動増幅器２３、２５を更に備えることができる。第１の差動増幅器２３は、制御入力３３ａを介して第１の制御信号Ｃ１を受ける第１の入力２３ａ、ノードＮ２に電気的に接続された第２の入力２３ｂ、及び第１のトランジスタ１５の制御端子１５ｃに電気的に接続された出力２３ｃを有する。第２の差動増幅器２５は、制御入力３３ｂを介して第２の制御信号Ｃ２を受ける第１の入力２５ａ、ノードＮ４に電気的に接続された第２の入力２５ｂ、及び第２のトランジスタ１７の制御端子１７ｃに電気的に接続された出力２５ｃを有する。差動増幅器２３、２５によれば、トランジスタ１５、１７に流れる電流の定電流特性が向上する。
【００３１】
図２（Ａ）及び図２（Ｂ）は、駆動回路の動作を説明する図面である。温度調整素子１３に流れる電流の向きに応じて、温度調整素子１３は、半導体発光素子１１の温度を調整できる。
【００３２】
図２（Ａ）を参照すると、駆動回路１ａは制御信号Ｃｏｎｔ１〜Ｃｏｎｔ４を受ける。トランジスタ１９は制御信号Ｃｏｎｔ３を受けて非導通になり、トランジスタ２１は制御信号Ｃｏｎｔ４を受けて導通になる。差動増幅器２３の＋入力は制御信号Ｃｏｎｔ１を受けて、トランジスタ１５のための制御信号を生成する。駆動回路１ａにおいては、トランジスタ２１からの電流ＩＵＰは、温度調整素子１３の第２の端子１３ｂに流れ込み、温度調整素子１３の第１の端子１３ａから流れ出す。電流ＩＵＰは、トランジスタ１５及び電子素子２７を流れる。電流ＩＵＰが電子素子２７に流れると、電子素子２７の両端に電位差ＶＭ１が生じて、ノードＮ１は電圧ＶＭ１になる。差動増幅器２３の−入力は、電圧ＶＭ１を受ける。差動増幅器２３は、制御信号Ｃｏｎｔ１と電圧ＶＭ１との差に応じて、トランジスタ１５のための制御信号の値を調整する。この調整により、制御信号Ｃｏｎｔ１により示された所望の電流を温度調整素子１３に流すことができる。
【００３３】
図２（Ｂ）を参照すると、駆動回路１ａは、制御信号Ｃｏｎｔ５〜Ｃｏｎｔ８を受ける。トランジスタ１９は制御信号Ｃｏｎｔ７を受けて導通になり、トランジスタ２１は制御信号Ｃｏｎｔ８を受けて非導通になる。差動増幅器２５の＋入力は制御信号Ｃｏｎｔ５を受けて、トランジスタ１７のためのトランジスタ制御信号を生成する。駆動回路１ａにおいては、トランジスタ１９からの電流ＩＤＯＷＮは、温度調整素子１３の第１の端子１３ａに流れ込み、温度調整素子１３の第２の端子１３ｂから流れ出す。電流ＩＤＯＷＮは、トランジスタ１７及び電子素子２９を流れる。電流ＩＤＯＷＮが電子素子２９に流れると、電子素子２９の両端に電位差ＶＭ２が生じて、ノードＮ４は、電圧ＶＭ２になる。差動増幅器２５の−入力は、電圧ＶＭ２を受ける。差動増幅器２５は、制御信号Ｃｏｎｔ５と電圧ＶＭ２との差に応じて、トランジスタ１７のためのトランジスタ制御信号の値を調整する。この調整により、制御信号Ｃｏｎｔ５により示された所望の電流を温度調整素子１３に流すことができる。
【００３４】
第３及び第４のトランジスタ１９、２１は、温度調整素子に流れる電流の向きを規定するように動作する。第３及び第４のトランジスタ１９、２１は飽和領域で動作しており、第１及び第２のトランジスタ１５、１７はリニア領域で動作している。この為、第３及び第４のトランジスタ１９、２１のタイプは、第１及び第２のトランジスタ１５、１７と異なるタイプであることができる。
【００３５】
再び図１を参照すると、制御回路７ａが示されている。制御回路７ａは、ＡＤ変換部３７、演算部３９ａ、インターフェース部４１及びＤＡ変換部４３ａを備える。ＡＤ変換部３７は、センサ入力５を介して温度センサ９からのセンス信号Ｓを受ける。ＡＤ変換部３７は、センス信号Ｓからセンサディジタル信号ＳＤを生成するＡＤ変換器３７ａを備える。演算部３９ａは、センス信号Ｓ、具体的にはセンサディジタル信号ＳＤに応答してディジタル応答信号ＲＤを生成して、該ディジタル応答信号ＲＤをインターフェース部４１及びＤＡ変換部４３に提供する。ディジタル応答信号ＲＤを生成するために、演算部３９ａは、センサディジタル信号ＳＤを基準値Ｒｅｆと比較して比較結果を生成するための比較手段４０ａと、駆動回路３ａをリニア制御するための複数のディジタル応答信号を比較結果に応答して生成するための信号生成手段４０ｂとを備える。信号生成手段４０ｂは、トランジスタ１９、２１の導通及び非導通を制御するためのディジタル応答信号ＲＤ１、並びにトランジスタ１５、１７のいずれかに流れる電流量を制御するためのディジタル応答信号ＲＤ２を生成する。インターフェース部４１は、演算部３９ｂからのディジタル応答信号ＲＤ１を受けて、トランジスタ１９及び２１のための制御信号Ｃ３、Ｃ４（例えば、電流経路切替信号及び相補電流経路切替信号）を生成する。ＤＡ変換部４３ａは、ＤＡ変換器４４ａ、４４ｂを備えており、ＤＡ変換器４２ａ、４２ｂは、それぞれ、演算部３９ａからのディジタル応答信号ＲＤ２を受けてトランジスタ１５及び１７のための制御信号Ｃ１、Ｃ２（例えば、電流設定信号及び相補電流設定信号）を生成する。
【００３６】
制御装置１ａによれば、トランジスタ１９、２１の導通及び非導通は、温度調整素子１３に流れる電流の向きを変えるときに変更される。温度調整素子１３への調整量は、トランジスタ１５、１７に流れる電流量によって調整される。
【００３７】
制御装置は、駆動回路と、駆動回路を制御するための制御回路とを備える。制御回路は、温度センサからの温度信号と参照信号とを比較する比較手段と、比較手段からの出力を受けて、制御信号Ｃ１〜Ｃ４として、電流設定信号及び相補電流設定信号と、電流経路切替信号及び相補電流経路切替信号を生成する信号生成手段とを含む。第１及び第２のトランジスタ１５、１７は電流設定信号及び相補電流設定信号を受けており、温度調整素子１３に流れる電流の量を制御している。第３又は第４のトランジスタ１９、２１は電流経路切替信号及び相補電流経路切替信号を受けており、温度調整素子１３に流れる電流の向きを制御している。
【００３８】
光モジュール１６ａは、制御回路７ａ、温度センサ９、半導体発光素子１１、温度調整素子１３、光導波路１４及びハウジング１５を備える。光モジュール１６ａでは半導体発光素子１１の温度が制御装置１ａにより制御される。
【００３９】
本実施形態によれば、ソフトウエアによるリニア制御を実現できる制御装置、制御装置のための駆動回路、及び制御装置を含む光モジュールが提供される。
【００４０】
（第２の実施の形態）
図３は、別の実施の形態に係る制御装置のブロック図を示す。制御装置１ｂは、駆動回路３ｂと、センサ入力５と、駆動回路３ｂを制御するための制御回路７ｂとを備える。
【００４１】
駆動回路３ｂは、第１〜第４のトランジスタ４５、４７、４９、５１と、第１及び第２の電子回路５７、５９と、第１及び第２の制御入力３３ｅ、３３ｆと、第１及び第２の入出力３６ａ、３６ｂとを備える。第４のトランジスタ５１の制御端子５１ｃは、ノードＮ５に電気的に接続されている。第１のトランジスタ４５の第２の電流端子４５ｂ、第１の電子素子５７の一端子５７ａは、ノードＮ４に電気的に接続されている。第２のトランジスタ４７の第２の電流端子４７ｂ、第２の電子素子５９の一端子５９ａは、ノードＮ６に電気的に接続されている。第３のトランジスタ４９の制御端子４９ｃは、ノードＮ７に電気的に接続されている。第１及び第２のトランジスタ４５、４７並びに第１及び第２の電子素子５７、５９は、第１及び第２のトランジスタ１５、１７並びに第１及び第２の電子素子１７、１９の接続と同じように接続されている。第１のトランジスタ４５は、第１及び第２の電流端子４５ａ、４５ｂ並びに制御端子４５ｃを有している。第２のトランジスタ４７は、第１及び第２の電流端子４７ａ、４７ｂ並びに制御端子４７ｃを有している。第３のトランジスタ４９は、第１及び第２の電流端子４９ａ、４９ｂ並びに制御端子４９ｃを有している。第２のトランジスタ５１は、第１及び第２の電流端子５１ａ、５１ｂ並びに制御端子５１ｃを有している。第３のトランジスタ４９の一電流端子４９ａは、ノードＮ７に電気的に接続されている。第４のトランジスタ５１の一電流端子５１ａは、ノードＮ７に電気的に接続されている。
【００４２】
この駆動回路３ｂでは、第１および第２のトランジスタ４５、４７は非飽和領域で動作しており、第３および第４のトランジスタ４９、５１は相補的に飽和領域で動作している。
【００４３】
トランジスタ４５の制御入力４５は、第１の制御入力３３ｅに電気的に接続されている。制御入力４５は、第１の制御入力３３ｅからの制御信号Ｃ５を受ける。トランジスタ４７の制御入力４７は、第２の制御入力３３ｆに電気的に接続されている、制御入力４７は、第２の制御入力３３ｆからの制御信号Ｃ６を受ける。
【００４４】
駆動回路３ｂでは、第１又は第２のトランジスタ４５、４７は、温度調整素子１３に流れる電流の量と温度調整素子１３に流れる電流の向きとを制御するために利用される。第３及び第４のトランジスタ４９、５１は、第１又は第２のトランジスタ４５、４７に流れる電流に応答して、温度調整素子１３に流れる電流の向きを制御するように動作する。
【００４５】
一実施例では、第１及び第２のトランジスタ４５、４７はＰチャネル電界効果トランジスタであり、第３及び第４のトランジスタ４９、５１はｎｐｎ型トランジスタである。また、第１及び第２のトランジスタ４５、４７はＮチャネル電界効果トランジスタであることができる。
【００４６】
駆動回路３ｂの一変形例では、駆動回路は、第１及び第２の差動増幅器５３、５５を更に備えることができる。第１の差動増幅器５３の第２の入力５３ｂは、ノードＮ４に電気的に接続されている。第２の差動増幅器５５の第２の入力５５ｂは、ノードＮ６に電気的に接続されている。第１の制御入力３３ｅは、第１の差動増幅器５３の第１の入力５３ａに電気的に接続されており、制御信号Ｃ５を受ける。第２の制御入力３３ｆは、第２の差動増幅器５５の第１の入力５５ａに電気的に接続されており、制御信号Ｃ６を受ける。第１及び第２の差動増幅器５３、５５によれば、トランジスタ４５、４７に流れる電流の定電流特性が向上する。
【００４７】
図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、駆動回路の動作を説明する図面である。温度調整素子１３に流れる電流の向きに応じて、温度調整素子１３は、半導体発光素子１１の温度を調整できる。
【００４８】
図４（Ａ）を参照すると、駆動回路１ｂは、制御信号Ｃｏｎｔ９及びＣｏｎｔ１０を受ける。差動増幅器５５の＋入力は制御信号Ｃｏｎｔ１０を受けて、トランジスタ４７を非導通にする。差動増幅器５３の＋入力は制御信号Ｃｏｎｔ９を受けてトランジスタ４５を導通にする。差動増幅器５３は、制御信号Ｃｏｎｔ９に応じてトランジスタ４５のためのトランジスタ制御信号を生成する。駆動回路１ｂにおいては、トランジスタ４５は電流ＩＵＰを流すように動作する。ノードＮ５の電位は低下して、この電位の変化に応答してトランジスタ５１は導通する。トランジスタ５１は電流ＩＵＰを流す。故に、電流ＩＵＰは、温度調整素子１３の第２の端子１３ｂに流れ込み、温度調整素子１３の第１の端子１３ａから流れ出す。電流ＩＵＰは、トランジスタ４５及び電子素子５７を流れる。電流ＩＵＰが電子素子５７に流れると、電子素子５７の両端に電位差ＶＭ１が生じて、ノードＮ４は電圧ＶＭ１になる。差動増幅器５３の−入力は、電圧ＶＭ１を受ける。差動増幅器５３は、制御信号Ｃｏｎｔ９と電圧ＶＭ１との差に応じて、トランジスタ４５のためのトランジスタ制御信号の値を調整する。この調整により、制御信号Ｃｏｎｔ５により示された所望の電流を温度調整素子１３に流すことができる。
【００４９】
図４（Ｂ）を参照すると、差動増幅器５３の＋入力は制御信号Ｃｏｎｔ１１を受けて、トランジスタ４５を非導通にする。差動増幅器５５の＋入力は制御信号Ｃｏｎｔ１２を受けてトランジスタ４７を導通にする。差動増幅器５５は、制御信号Ｃｏｎｔ１２に応じてトランジスタ４７のためのトランジスタ制御信号を生成する。駆動回路１ｂにおいては、トランジスタ４７は電流ＩＤＯＷＮを流すように動作する。ノードＮ６の電位は変化して、この電位低下に応答してトランジスタ４９は導通する。トランジスタ４９は電流ＩＤＯＷＮを流す。故に、電流ＩＤＯＷＮは、温度調整素子１３の第１の端子１３ａに流れ込んで温度調整素子１３の第２の端子１３ｂから流れ出す。電流ＩＤＯＷＮは、トランジスタ４７及び電子素子５９を流れる。電流ＩＤＯＷＮが電子素子５９に流れると、電子素子５９の両端に電位差ＶＭ２が生じて、ノードＮ６は、電圧ＶＭ２になる。差動増幅器５５の−入力は、電圧ＶＭ２を受ける。差動増幅器５５は、制御信号Ｃｏｎｔ１２と電圧ＶＭ２との差に応じて、トランジスタ４７のためのトランジスタ制御信号の値を調整する。この調整により、制御信号Ｃｏｎｔ１２により示された所望の電流を温度調整素子１３に流すことができる。
【００５０】
第３及び第４のトランジスタ４９、５１は、温度調整素子１３に流れる電流の向きを規定するように動作する。第３及び第４のトランジスタ４９、５１は飽和領域で動作しており、第１及び第２のトランジスタ４５、４７はリニア領域で動作している。第３及び第４のトランジスタ４９、５１のタイプは、第１及び第２のトランジスタ４５、４７と異なるタイプであることができる。
【００５１】
再び図３を参照すると、制御回路７ｂが示されている。制御回路７ｂは、ＡＤ変換部３７、演算部３９ｂ、ＤＡ変換部４３ｂを備える。演算部３９ｂは、センス信号Ｓ、具体的にはセンサディジタル信号ＳＤに応答してディジタル応答信号ＲＤを生成して、該ディジタル応答信号ＲＤをＤＡ変換部４３ｂに提供する。ディジタル応答信号ＲＤを生成するために、演算部３９ａは、センサディジタル信号ＳＤを基準値Ｒｅｆと比較して比較結果を生成するための比較手段４０ｃと、駆動回路３ｂをリニア制御するための複数のディジタル応答信号を比較結果に応答して生成するための信号生成手段４０ｄとを備える。信号生成手段４０ｄは、トランジスタ４５、４７の導通及び非導通及びトランジスタ４５、４７に流れる電流量を制御するためのディジタル応答信号ＲＤを生成する。ＤＡ変換部４３ｂは、ＤＡ変換器４２ｃ、４２ｄを備えており、ＤＡ変換器４４ｃ、４４ｄは、それぞれ、演算部３９ｂからのディジタル応答信号を受けて、トランジスタ４５及び４７のための制御信号Ｃ５、Ｃ６（例えば、電流変更信号及び相補電流変更信号）を生成する。制御装置１ｂによれば、トランジスタ４５、４７は、温度調整素子１３に流れる電流の向き及び電流量を変えるように動作する。
【００５２】
制御装置は、駆動回路と、駆動回路を制御するための制御回路とを備える。制御回路は、温度センサからの温度信号と参照信号とを比較する比較手段と、比較手段からの出力を受けて、制御信号Ｃ５、Ｃ６として、電流変更信号及び相補電流変更信号を生成する信号生成手段とを含む。トランジスタ４５、４７は、電流変更信号及び相補電流変更信号を受けており、温度調整素子１３に流れる電流の向き及び電流量を変えるように動作する。
【００５３】
光モジュール１６ｂは、光モジュール１６ａの制御回路７ａに代えて、制御回路７ｂを備える。光モジュール１６ｂでは、半導体発光素子１１の温度が制御装置１ｂにより制御される。
【００５４】
本実施形態によれば、ソフトウエアによるリニア制御を実現できる制御装置、制御装置のための駆動回路及び制御装置を含む光モジュールが提供される。
【００５５】
（第３の実施の形態）
図５は、別の実施の形態に係る制御装置のブロック図を示す。制御装置１ｃは、駆動回路３ｃと、センサ入力５と、駆動回路３ｃを制御するための制御回路７ｃとを備える。
【００５６】
駆動回路３ｃは、第１〜第４のトランジスタ６５、６７、６９、６１と、第５のトランジスタ７３と、電子回路７７と、第１〜第３の制御入力３３ｇ〜３３ｉと、第１及び第２の入出力３６ａ、３６ｂとを備える。駆動回路３ｃでは、第１のトランジスタ６５は、ノードＮ８に電気的に接続された第１の電流端子６５ａ、ノードＮ１０に電気的に接続された第２の電流端子６５ｂ、及び第１の電流端子６５ａと第２の電流端子６５ｂとの間に流れる電流を制御しており制御信号Ｃ７を受けるための制御端子６５ｃを有する。第２のトランジスタ６７は、ノードＮ９に電気的に接続された第１の電流端子６７ａ、ノードＮ１０に電気的に接続された第２の電流端子６７ｂ、及び第１の電流端子６７ａと第２の電流端子６７ｂとの間に流れる電流を制御しており、制御信号Ｃ８を受けるための制御端子６７ｃを有する。第３のトランジスタ６９は、第１の電源線３１に電気的に接続された第１の電流端子６９ｂ、ノードＮ８に電気的に接続された第２の電流端子６９ａ、及び第１の電流端子６９ａと第２の電流端子６９ｂとの間に流れる電流を制御しており制御信号Ｃ７を受けるための制御端子６９ｃを有する。第４のトランジスタ７１は、第１の電源線３１に電気的に接続された第１の電流端子７１ｂ、ノードＮ９に電気的に接続された第２の電流端子７１ａ、及び第１の電流端子７１ａと第２の電流端子７１ｂに流れる電流を制御しており制御信号Ｃ８を受けるための制御端子を有する。第５のトランジスタ７３は、ノードＮ１０に電気的に接続された第１の電流端子７３ａ、ノードＮ１１に電気的に接続された第２の電流端子７３ｂ、及び第１の電流端子７３ａと第２の電流端子７３ｂとの間に流れる電流を制御する制御端子７３ｃを有する。第５のトランジスタ７３の制御端子７３ｃは、制御入力３３ｉに電気的に接続されている。制御端子７３ｃは、制御入力３３ｉからの制御信号Ｃ９を受ける。電子回路７７は、ノードＮ１１に電気的に接続された一端７７ａと、第２の電源線３５に電気的に接続された他端７７ｂとを有しており、電子回路７７に流れる電流に応じて一端７７ａと他端７７ｂとの間の電圧が変わる。
【００５７】
この駆動回路３ｃでは、第１〜第４のトランジスタ６５、６７、６９、７１は、温度調整素子１３に流れる電流の向きを制御しており、第５のトランジスタ７３は、温度調整素子１３に流れる電流の量を制御している。
【００５８】
この駆動回路３ｃでは、第１〜第４のトランジスタ６５、６７、６９、７１は飽和領域で動作しており、第５のトランジスタ７３は非飽和領域で動作している。
【００５９】
駆動回路３ｃの一変形例では、駆動回路３ｃは、差動増幅器７５更にを備えることができる。差動増幅器７５は、制御信号Ｃ９を受ける第１の入力７５ａ、ノードＮ１１に電気的に接続された第２の入力７５ｂ、及び第５のトランジスタ７３の制御端子７３ｃに電気的に接続された出力を有する。差動増幅器７５によれば、トランジスタ７３に流れる電流の定電流特性が向上する。
【００６０】
一実施例では、トランジスタ６９、７１はｐチャネル電界効果トランジスタであり、トランジスタ６５、６７はｎチャネル電界効果トランジスタであり、トランジスタ７３はｎｐｎトランジスタである。
【００６１】
図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、駆動回路の動作を説明する図面である。駆動回路１ｃは、温度調整素子１３に流れる電流の向きを変更することにより、半導体発光素子１１の温度を調整できる。
【００６２】
図６（Ａ）を参照すると、駆動回路１ｃは、制御信号Ｃｏｎｔ１３〜Ｃｏｎｔ１５を受ける。トランジスタ６９は制御信号Ｃｏｎｔ１３を受けて非導通になり、トランジスタ６５は制御信号Ｃｏｎｔ１３を受けて導通になる。トランジスタ６７は制御信号Ｃｏｎｔ１４を受けて非導通になり、トランジスタ７１は制御信号Ｃｏｎｔ１４を受けて導通になる。差動増幅器７５の＋入力７５ａは制御信号Ｃｏｎｔ１５を受けて、トランジスタ７３のためのトランジスタ制御信号を生成する。駆動回路１ｃにおいては、トランジスタ７１からの電流ＩＵＰは、温度調整素子１３の第２の端子１３ｂに流れ込み、温度調整素子１３の第１の端子１３ａから流れ出す。電流ＩＵＰは、トランジスタ６５を流れる。電流ＩＵＰは、トランジスタ７３及び電子素子７７を流れる。電流ＩＵＰが電子素子７７に流れると、電子素子７７の両端に電位差ＶＭ１が生じて、ノードＮ１１は、電圧ＶＭ１になる。差動増幅器７５の−入力７５ｂは、電圧ＶＭ１を受ける。差動増幅器７７は、制御信号Ｃｏｎｔ１５と電圧ＶＭ１との差に応じて、トランジスタ７３のためのトランジスタ制御信号の値を調整する。この調整により、制御信号Ｃｏｎｔ１５により示された所望の電流を温度調整素子１３に流すことができる。
【００６３】
図６（Ｂ）を参照すると、駆動回路１ｃは、制御信号Ｃｏｎｔ１６〜Ｃｏｎｔ１８を受ける。トランジスタ６５は制御信号Ｃｏｎｔ１６を受けて非導通になり、トランジスタ６９は制御信号Ｃｏｎｔ１６を受けて導通になる。トランジスタ７１は制御信号Ｃｏｎｔ１７を受けて非導通になり、トランジスタ６７は制御信号Ｃｏｎｔ１７を受けて導通になる。差動増幅器７５の＋入力７５ａは制御信号Ｃｏｎｔ１８を受けて、トランジスタ７３のためのトランジスタ制御信号を生成する。駆動回路１ｃにおいては、トランジスタ６９からの電流ＩＤＯＷＮは、温度調整素子１３の第１の端子１３ａに流れ込み、温度調整素子１３の第２の端子１３ｂから流れ出す。電流ＩＤＯＷＮは、トランジスタ６７を流れる。電流ＩＤＯＷＮは、トランジスタ７３及び電子素子７７を流れる。電流ＩＤＯＷＮが電子素子７７に流れると、電子素子７７の両端に電位差ＶＭ２が生じて、ノードＮ１１は、電圧ＶＭ２になる。差動増幅器７５の−入力７５ｂは、電圧ＶＭ２を受ける。差動増幅器７５は、制御信号Ｃｏｎｔ１５と電圧ＶＭ２との差に応じて、トランジスタ７３のためのトランジスタ制御信号の値を調整する。この調整により、制御信号Ｃｏｎｔ１８により示された所望の電流を温度調整素子１３に流すことができる。
【００６４】
第１〜第４のトランジスタ６５、６７、６９、７１は、温度調整素子１３に流れる電流の向きを規定するように動作する。第１〜第４のトランジスタ６５、６７、６９、７１は飽和領域で動作しており、第５のトランジスタ７３はリニア領域で動作している。第１及び第２のトランジスタ６５、６７のタイプは、第３〜第５のトランジスタ６９、７１、７３と異なるタイプであることができる。
【００６５】
再び図５を参照すると、制御回路７ｃが示されている。制御回路７ｃは、ＡＤ変換部３７、演算部３９ｃ、インターフェース部４１ｃ及びＤＡ変換部４３ａｃ備える。演算部３９ｃは、センス信号Ｓ、具体的にはセンサディジタル信号ＳＤに応答してディジタル応答信号ＲＤを生成して、該ディジタル応答信号ＲＤをインターフェース部４１ｃ及びＤＡ変換部４３ｃに提供する。ディジタル応答信号ＲＤを生成するために、演算部３９ｃは、センサディジタル信号ＳＤを基準値Ｒｅｆと比較して比較結果を生成するための比較手段４０ｅと、駆動回路３ａをリニア制御するための複数のディジタル応答信号を比較結果に応答して生成するための信号生成手段４０ｆとを備える。信号生成手段４０ｆは、トランジスタ６５、６７、６９、７１の導通及び非導通を制御するためのディジタル応答信号ＲＤ３、並びにトランジスタ７３に流れる電流量を制御するためのディジタル応答信号ＲＤ４を生成する。インターフェース部４１ｃは、演算部３９ｃからのディジタル応答信号ＲＤ３を受けて、トランジスタ６５、６７、６９、７１のための制御信号Ｃ７、Ｃ８を生成する。ＤＡ変換部４３ｃは、ＤＡ変換器４２ｅを備えており、ＤＡ変換器４２ｅは、演算部３９ａからのディジタル応答信号ＲＤ４を受けて、トランジスタ７３のための制御信号Ｃ９を生成する。
【００６６】
制御装置１ｃによれば、トランジスタ６５、６７、６９、７１の導通及び非導通は、温度調整素子１３に流れる電流の向きを変えるときに変更される。温度調整素子１３への調整量はトランジスタ７３に流れる電流量によって調整される。
【００６７】
制御装置は、駆動回路と、駆動回路を制御するための制御回路とを備える。制御回路は、温度センサからの温度信号と参照信号とを比較する比較手段と、比較手段からの出力を受けて、第１〜第３の制御信号として、電流経路切替信号、相補電流経路切替信号および電流設定信号を生成する信号生成手段とを含む。
【００６８】
トランジスタ６５、６７、６９、７１は、電流経路切替信号、相補電流経路切替信号を受けており、温度調整素子１３に流れる電流の向きを変えるように動作する。トランジスタ７３は電流設定信号を受けており、温度調整素子１３に流れる電流量を調整する。
【００６９】
光モジュール１６ｃは、光モジュール１６ａの制御回路７ａに代えて、制御回路７ｃを備える。光モジュール１６ｃでは、制御装置１ｃにより半導体発光素子１１の温度が制御される。
【００７０】
本実施形態によれば、ソフトウエアによるリニア制御を実現できる制御装置、制御装置のための駆動回路、及び制御装置を含む光モジュールが提供される。
【００７１】
以上説明したように、光モジュールは、半導体発光素子と、制御装置と、ペルチェ素子と、温度センサとを備える。ペルチェ素子は、駆動回路に電気的に接続されており、半導体発光素子の温度を変更する。温度センサは、センサ信号を生成する。また、光モジュールは、制御装置と、半導体発光素子と、ペルチェ素子と、温度センサとを収容するハウジングを更に備えることができる。
【００７２】
（第４の実施の形態）
図７（Ａ）〜図７（Ｃ）は、演算部を示すブロック図である。図７（Ａ）は、図１、図３及び図５の駆動回路３ａ〜３ｃのために好適な演算部のブロックを例示する。演算部８３は、Ｐ制御及びＰＩ制御を実現できる。演算部８３は、センサ値取得手段８３ａ、比較値生成手段８３ｂ、第１の選択手段８３ｃ、Ｐ制御実行手段８３ｄ及びＰＩ制御実行手段８３ｅを備える。
【００７３】
引き続いて、各手段を説明する。センサ値取得手段８３ａは、ＡＤ変換手段３７からのＤ信号を取得する。比較値生成手段８３ｂは、第１の基準値とＤ信号を比較して、該比較結果を示すＣｏｍｐ信号を生成する。第１の選択手段８７ｃは、センサの温度が所望の温度より相対的に離れていることをＣｏｍｐ信号が示す場合にＰ制御実行手段８３ｄの実行を選択し、またセンサの温度が所望の温度より相対的に近いことをＣｏｍｐ信号が示す場合にＰＩ制御実行手段８３ｅを選択する。Ｐ制御実行手段８３ｄは、本実施の形態に係る駆動回路にＰ制御を実行するためのいくつかの信号を生成する。ＰＩ制御実現手段８３ｅは、本実施の形態に係る駆動回路にＰＩ制御を実行するためのいくつかの信号を生成する。
【００７４】
ＰＩ制御では、センサの温度を示す値と目標温度を示す値との差分値を算出して、時間と共に差分値を積分している。制御装置を動作させるときＰＩ制御のみを用いると、所望の値に収束するまでの時間がかかる。センサの温度が所望の温度より相対的に離れている場合、所望の値に対するオフセット値よりも現在値が大きい。この場合には、Ｐ制御を用いると、ＰＩ制御のみを用いる場合に比べて収束時間を短縮できる。センサの温度が所望の温度より相対的に近い場合、ＰＩ制御を用いると、オフセット値の発生を防ぐことができる。
【００７５】
図７（Ｂ）を参照すると、図１、図３及び図５の駆動回路３ａ〜３ｃのために好適な演算部のブロックを例示する。演算部８５は、ＰＩ制御及びＩ制御を行う。演算部８５は、センサ値取得手段８５ａ、第２の比較値生成手段８５ｄ、第２の選択手段８５ｃ、ＰＩ制御実行手段８５ｄ及びＩ制御実行手段８５ｅを備える。
【００７６】
引き続いて、各手段を説明する。比較値生成手段８５ｂは、センサ値取得手段８５ａからのＤ信号を第２の基準値と比較して、該比較結果を示すＣｏｍｐ信号を生成する。選択手段８５ｃは、センサの温度が所望の温度より相対的に離れていることをＣｏｍｐ信号が示している場合ＰＩ制御実行手段８５ｄの実行を選択し、またセンサの温度が所望の温度より相対的に近いことをＣｏｍｐ信号が示している場合、Ｉ制御実現手段８５ｅの実行を選択する。ＰＩ制御実現手段８５ｄは、本実施の形態に係る駆動回路にＰＩ制御を実行するためのいくつかの信号を生成する。Ｉ制御実現手段８５ｅは、本実施の形態に係る駆動回路にＩ制御を実行するためのいくつかの信号を生成する。
【００７７】
制御装置を動作させるときＰＩ制御のみを用いる制御では、比例項の比例係数が大きい値にして収束を速めている。ＰＩ制御では、ディジタル差分値を算出して、時間と共に差分値を積分している。収束状態では、差分値はゼロである。現在値が目標値からシフトすると、制御装置は、相対的に大きめの比例係数によりこのシフトに応答する。このＰＩ制御では、シフトの大きさに比べて応答が大きくなるので、収束状態における制御振動が大きくなる。しかし、センサの温度が所望の温度より相対的に近い場合、Ｉ制御を行うことにより制御振動の大きさを低減できる。一方、センサの温度が所望の温度より相対的に離れている場合、ＰＩ制御を用いて、収束時間を短縮すると共に、積分項を生成することができる。この積分項は、ＰＩ制御からＩ制御への移行をスムーズにするための役立つ。
【００７８】
図７（Ｃ）を参照すると、図１、図３及び図５の駆動回路３ａ〜３ｃのために好適な演算部のブロックを例示する。演算部８７は、Ｐ制御、ＰＩ制御及びＩ制御を行う。演算部８７は、センサ値取得手段８７ａ、第１及び第２の比較値生成手段８７ｂ、８７ｄ、第１及び第２の選択手段８７ｃ、８７ｅ、Ｐ制御実行手段８７ｆ、ＰＩ制御実行手段８７ｇ及びＩ制御実行手段８７ｈを備える。
【００７９】
引き続いて、各手段を説明する。第１の比較値生成手段８７ｂは、センサ値取得手段８７ａからのＤ信号を第１の基準値と比較して、該比較結果を示す第１のＣｏｍｐ信号を生成する。第１の選択手段８７ｃは、センサの温度が所望の温度より相対的に離れていることを第１のＣｏｍｐ信号が示している場合Ｐ制御実行手段８７ｆの実行を選択し、またセンサの温度が所望の温度より相対的に近いことを第１のＣｏｍｐ信号が示している場合、そのとき、第２の比較値生成手段８７ｄの実行を選択する。第２の比較値生成手段８７ｄは、Ｄ信号を第２の基準値と比較して、該比較結果を示す第２のＣｏｍｐ信号を生成する。第２の選択手段８７ｅは、センサの温度が所望の温度より相対的に離れていることを第２のＣｏｍｐ信号が示している場合ＰＩ制御実行手段８７ｇ実行を選択し、またセンサの温度が所望の温度より相対的に近いことを第２のＣｏｍｐ信号が示している場合、そのとき、Ｉ制御実現手段８７ｈの実行を選択する。Ｐ制御実行手段８７ｆは、本実施の形態に係る駆動回路にＰ制御を実行するためのいくつかの信号を生成する。ＰＩ制御実現手段８７ｇは、本実施の形態に係る駆動回路にＰＩ制御を実行するためのいくつかの信号を生成する。Ｉ制御実現手段８７ｈは、本実施の形態に係る駆動回路にＩ制御を実行するためのいくつかの信号を生成する。
【００８０】
制御回路においては、センサの温度が所望の温度より相対的に離れている場合、Ｐ制御を用いることが好適である。センサの温度が所望の温度に相対的に近い場合、Ｉ制御を用いることが好適である。しかしながら、Ｐ制御からＩ制御に直接に切り替えると、なめらかな切り替えが実現できない。なめらかな制御の切り替えを実現すると共に所望の制御を実現するために、センサの温度が所望の温度より相対的に離れている場合にはＰ制御を用いて、センサの温度が所望の温度に相対的に近い場合にはＰＩ制御を用いて、センサの温度が所望の温度に相対的に更に近い場合（実質的に収束状態の場合）にはＩ制御を用いる。
【００８１】
図８（Ａ）〜図８（Ｃ）は、それぞれ、Ｐ制御、ＰＩ制御及びＩ制御を実行するための構成を例示的に示す図面である。図８（Ａ）を参照すると、Ｐ制御実行手段９３は、例えば、偏差生成手段９１ａ、Ｐ項計算手段９１ｂ、電流方向決定手段９１ｃ、電流量決定手段９１ｄを備える。偏差生成手段９１ａは、センサディジタル値と目標値との偏差（符号付き）を生成する。Ｐ項計算手段９１ｂは、偏差を用いてＰ項（比例項）からなる制御量を計算する。制御量は、例えば、
制御量＝１００×偏差／比例帯
と表される。電流方向決定手段９１ｃは、温度調整素子に流すべき電流の方向を制御量から決定する。電流量決定手段９１ｄは、温度調整素子に流すべき電流の量を制御量から決定する。
【００８２】
図８（Ｂ）を参照すると、Ｉ制御手段９５は、例えば、偏差生成手段９１ａ、偏差積分手段９１ｅ、Ｉ項計算手段９１ｆ、電流方向決定手段９１ｃ、電流量決定手段９１ｄを備える。偏差積分手段９１ｅは偏差を用いて偏差積分を計算する。Ｉ項計算手段９１ｆは偏差積分からなる制御量を計算する。制御量は
制御量＝１００／比例帯×（（偏差の積分値）／（積分時間））
と例示的に表される。
【００８３】
図８（Ｃ）を参照すると、ＰＩ制御手段９７は、偏差生成手段９１ａ、電流方向決定手段９１ｃ、電流量決定手段９１ｄ、偏差積分手段９１ｅ、ＰＩ項計算手段９１ｇ及びＩ項初期化手段９１ｈを備える。ＰＩ項計算手段９１ｇは偏差及び偏差積分を用いてＰ項（比例項）及び積分項からなる制御量を計算する。制御量は
制御量＝１００／比例帯×（（偏差）＋（偏差の積分値）／（積分時間））
と例示的に表される。Ｉ項初期化手段９１ｈは、例えば、Ｐ制御手段からＰＩ制御手段へ移行するとき、積分項を初期化する。
【００８４】
以上説明したように、本実施の形態によれば、ソフトウエアによるリニア制御を実現できる制御回路及び制御装置が提供される。
【００８５】
（第５の実施の形態）
図９を参照すると、図１、図３及び図５の駆動回路３ａ〜３ｃのために好適な駆動回路を制御する方法を示すフローチャート１００を例示する。フローチャート１００はステップＳ１１７で始まる。ステップＳ１１９において、センサ値を取得する。ステップＳ１２１では、温度センサのセンス温度を示す信号を第１の基準値と比較して比較結果を生成する。ステップＳ１２１では、目標温度とセンス温度との差の絶対値が所定値より大きいことを第１の比較結果が示すとき、ステップＳ１２５に進む。ステップＳ１２５では、Ｐ制御のための信号を駆動回路に提供する。また、ステップ１２３では、目標温度とセンス温度との差の絶対値が所定値より小さいことを第２の比較結果が示すとき、ステップＳ１２７に進む。ステップＳ１２７では、温度センサのセンス温度を示す信号を第２の基準値と比較して比較結果を生成する。ステップＳ１２９では、目標温度とセンス温度との差の絶対値が所定値より大きいことを第２の比較結果が示すとき、ステップＳ１３１に進む。ステップＳ１３１では、ＰＩ制御のための信号を駆動回路に提供する。また、ステップＳ１２９では、目標温度とセンス温度との差の絶対値が所定値より小さいことを第２の比較結果が示すとき、ステップＳ１３３に進む。ステップＳ１３３では、Ｉ制御のための信号を駆動回路に提供する。Ｐ制御、ＰＩ制御及びＩ制御が終了すると、再び次の制御ステップに進む。
【００８６】
この方法では、Ｐ制御の制御特性は、所望の収束性を得るために決定される。目標温度とセンス温度との差の絶対値が所定値より大きいとき、Ｐ制御を用いて目標温度への収束を速めることができる。目標温度とセンス温度との差の絶対値が所定値より小さくなると、ＰＩ制御を用いて、センス温度の変動に対して駆動回路の動作が緩やかに変化するようにできる。また、目標温度とセンス温度との差の絶対値が所定値より大きいとき、ＰＩ制御を用いて目標温度への収束を進めるとともに、積分項を形成する。目標温度とセンス温度との差の絶対値が所定値より小さくなるとき、Ｉ制御を用いてセンス温度の変動に対する安定性が増す。
【００８７】
Ｐ制御及びＰＩ制御を用いる制御方法では、Ｐ制御の制御特性は、所望の収束性を得るために決定される。目標温度とセンス温度との差の絶対値が所定値より大きいとき、Ｐ制御を用いて目標温度への収束を速めることができる。目標温度とセンス温度との差の絶対値が所定値より小さくなると、ＰＩ制御を用いて、センス温度の変動に対して駆動回路の動作が緩やかに変化するようにできる。Ｐ制御及びＰＩ制御が終了すると、再び次の制御ステップに進む。
【００８８】
ＰＩ制御及びＩ制御のための制御方法では、目標温度とセンス温度との差の絶対値が所定値より大きいとき、ＰＩ制御を用いて目標温度への収束を進めるとともに、積分項を形成する。目標温度とセンス温度との差の絶対値が所定値より小さくなるとき、Ｉ制御を用いてセンス温度の変動に対する安定性が増す。ＰＩ制御及びＩ制御が終了すると、再び次の制御ステップに進む。
【００８９】
図１０（Ａ）〜図１０（Ｃ）は、それぞれ、Ｐ制御、ＰＩ制御及びＩ制御を実行するためのフローチャートの例を示す図面である。図１０（Ａ）を参照すると、ステップ１３５ａにおいて、偏差を計算する。ステップＳ１３５ｂでは、Ｐ項を含む制御量を計算する。ステップＳ１３５ｃでは、制御量に応じて電流方向を決定する。ステップＳ１３５ｄでは、制御量に応じて電流の量を決定する。図１０（Ｂ）を参照すると、ステップＳ１３７ａにおいて、偏差を計算する。ステップＳ１３７ｂでは、偏差積分を計算する。ステップＳ１３７ｃでは、ＰＩ項を含む制御量を計算する。ステップＳ１３７ｄでは、制御量に応じて電流方向を決定する。ステップＳ１３７ｅでは、制御量に応じて電流の量を決定する。図１０（Ｃ）を参照すると、ステップＳ１３９ａにおいて、偏差を計算する。ステップＳ１３９ｂでは、偏差積分を計算する。ステップＳ１３９ｃでは、Ｉ項を含む制御量を計算する。ステップＳ１３９ｄでは、制御量に応じて電流方向を決定する。ステップＳ１３９ｅでは、制御量に応じて電流の量を決定する。
【００９０】
以上、いくつかの実施の形態を説明している。好適な実施の形態を引き続き説明する。
【００９１】
本発明の実施の形態によれば、信号生成手段は、センス温度と目標温度との差の絶対値が収束に関する閾値より大きいことを比較結果が示すとき、Ｐ制御のための信号を生成しており、目標温度とセンス温度との差の絶対値が閾値より小さいことを比較結果が示すとき、ＰＩ制御のための信号を生成する。また、本発明の実施の形態によれば、信号生成手段は、センス温度と目標温度との差の絶対値が収束に関する閾値より大きいことを該比較結果が示すとき、ＰＩ制御のための信号を生成しており、目標温度とセンス温度との差の絶対値が前記閾値より小さいことを比較結果が示すとき、Ｉ制御のための信号を生成する。
【００９２】
温度調整素子のための制御回路を制御する方法は、温度センサのセンス温度を示す信号を収束に関する閾値と比較して比較結果を生成する工程と、目標温度とセンス温度との差の絶対値が所定値より大きいことを第１の比較結果が示すとき、Ｐ制御のための信号を駆動回路に提供する工程と、目標温度とセンス温度との差の絶対値が閾値より小さいことを比較結果が示すとき、ＰＩ制御のための信号を駆動回路に提供する工程とを備えることができる。この方法では、Ｐ制御の制御特性は、所望の収束性を得るために決定される。目標温度とセンス温度との差の絶対値が閾値より大きいとき、Ｐ制御を用いて目標温度への収束を速めることができる。目標温度とセンス温度との差の絶対値が閾値より小さくなると、ＰＩ制御を用いて、センス温度の変動に対して駆動回路の動作が緩やかに変化するようにできる。
【００９３】
本発明の実施の形態において、温度調整素子のための制御回路を制御する方法は、温度センサのセンス温度を示す信号を基準値と比較して比較結果を生成する工程と、目標温度とセンス温度との差の絶対値が収束に関する閾値より大きいことを第１の比較結果が示すとき、ＰＩ制御のための信号を駆動回路に提供する工程と、目標温度とセンス温度との差の絶対値が閾値より小さいことを比較結果が示すとき、Ｉ制御のための信号を駆動回路に提供する工程とを備えることができる。この方法では、目標温度とセンス温度との差の絶対値が閾値より大きいとき、ＰＩ制御を用いて目標温度への収束を進めるとともに、積分項を形成する。目標温度とセンス温度との差の絶対値が閾値より小さくなるとき、Ｉ制御を用いてセンス温度の変動に対する安定性が増す。
【００９４】
以上説明したように、実施の形態に記載されるように、リニア制御及びＰＷＭ制御に比べて利点がある。リニア制御では、ブリッジトランジスタ（バイポーラトランジスタ或いは電界効果トランジスタ）はリニア領域で動作して、温度調整素子に流れる電流を調整する。この制御は定常的に行われるので、トランジスタは、常に、余分な電力を消費して、消費した電力に応じた熱を放出する。また、安定した制御を行うためには、リニア制御のためのハードウエアは、個々の温度調整素子の負荷特性及び応答速度に合わせて回路構成及び回路定数を決定しなくてはならない。
【００９５】
また、ＰＷＭ制御では、トランジスタの導通／非導通によって、温度調整素子に電流が流れる時間を調整するが、これに伴って、ノイズを生成する。
【００９６】
しかし、本発明によれば、完全リニア制御及びＰＷＭ制御における短所を解消できる。本実施の形態に係る駆動回路では、電流の量及び向きの制御を別個のトランジスタを用いて行うので、許容電力の大きなトランジスタの数を低減できる。故に、完全リニア制御に比べて、回路素子のための実装面積を小さくできる。例えば、電力用のトランジスタは、信号処理用のトランジスタに比べて４倍から１０倍程度の実装面積を基板上に必要とする。本実施の形態に係る駆動回路では、電流の量及び向きの制御を別個にトランジスタを用いて行うので、ＰＷＭ制御に比べて、一般にトランジスタのスイッチの回数が少ない。故に、制御動作に際して発生するノイズが低減される。
【００９７】
上記の特徴は、駆動回路及び／又は制御装置を光モジュールのハウジング内に内蔵するために好適である。
【００９８】
好適な実施の形態において本発明の原理を図示し説明してきたが、本発明は、そのような原理から逸脱することなく配置および詳細において変更され得ることは、当業者によって認識される。本発明は、本実施の形態に開示された特定の構成に限定されるものではない。例えば、回路は、例示されたトランジスタの導電型と反対の導電型のトランジスタを備えることができる。したがって、特許請求の範囲およびその精神の範囲から来る全ての修正および変更に権利を請求する。
【００９９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、リニア制御を実現できる制御装置、該制御装置のための駆動回路、該制御装置を含む光モジュール、及び駆動回路を制御する方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る制御装置のブロック図を示す。
【図２】図２（Ａ）及び図２（Ｂ）は、駆動回路の動作を説明する図面である。
【図３】図３は、別の実施の形態に係る制御装置のブロック図を示す。
【図４】図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、駆動回路の動作を説明する図面である。
【図５】図５は、別の実施の形態に係る制御装置のブロック図を示す。
【図６】図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、駆動回路の動作を説明する図面である。
【図７】図７（Ａ）〜図７（Ｃ）は、演算部を示すブロック図である。
【図８】図８（Ａ）〜図８（Ｃ）は、それぞれ、Ｐ制御、ＰＩ制御及びＩ制御を実行するための構成を示す図面である。
【図９】図９は、駆動回路を制御する方法を示すフローチャートである。
【図１０】図１０（Ａ）〜図１０（Ｃ）は、それぞれ、Ｐ制御、ＰＩ制御及びＩ制御を実行するためのフローチャートの例を示す図面である。
【符号の説明】
１ａ…制御装置、３ａ、３ｂ、３ｃ…駆動回路、５…センサ入力、７ａ、７ｂ、７ｃ…制御回路、９…温度センサ、１１…半導体発光素子、１３…温度調整素子、１５、１７、１９、２１…第１〜第４のトランジスタ、１６ａ、１６ｂ、１６ｃ…光モジュール、２３、２５…第１及び第２の差動増幅器、２７、２９…第１及び第２の電子回路、３３ａ〜３３ｄ…第１〜第４の制御入力、３３ｅ、３３ｆ…第１及び第２の制御入力、３３ｇ〜３３ｉ…第１〜第３の制御入力、３６ａ、３６ｂ…第１及び第２の入出力、３７…ＡＤ変換部、３９ａ…演算部、４１…インターフェース部、４３ａ…ＤＡ変換部、４０ａ、４０ｃ、４０ｅ…比較手段、４０ｂ、４０ｄ、４０ｆ…信号生成手段、４５、４７、４９、５１…第１〜第４のトランジスタ、５３、５５…第１及び第２の差動増幅器、５７、５９…第１及び第２の電子回路、６５、６７、６９、６１…第１〜第４のトランジスタ、７３…第５のトランジスタ、７５…差動増幅器、７７…電子回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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