JP2010129552A - 光素子駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＰＷＭ駆動により発生するノイズが光素子の発光特性に与える影響を低減した光素子駆動装置を提供する。
【解決手段】第１の実施形態では、ＰＷＭ駆動部１１０が配置された第１領域１３１と、光素子駆動部１２０及びデジタル回路１０２が配置された第２領域との間を接続する配線パターンが、配線パターン１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ、１２ｃのみに限定されており、これによりＰＷＭ駆動部１１０で発生したノイズが光素子駆動部１２０に与える影響を低減している。また、電源系についても、領域を分けて配線パターンを配置している。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）駆動の熱電素子により温度制御される光素子駆動装置に関するものである。

従来より、半導体レーザ（ＬＤ）等の光素子は、ＴＥＣ等の熱電素子と一体にパッケージ化された光素子モジュールとして用いられており、熱電素子を利用して光素子の温度を一定に制御することで安定した光出力が得られるようにしている。光素子の温度制御は、熱電素子の駆動電流を制御することで行われるが、特許文献１では熱電素子であるペルチェ素子の駆動電流をＰＷＭ駆動により制御する温度制御回路が開示されている。

特許文献１に開示されている半導体レーザの温度制御回路は、所定のパルス幅信号（ＰＷＭ信号）に基づいてペルチェ素子に流れる電流を制御するＨブリッジ回路（ＰＷＭ回路）とＬＣフィルタを備えた構成となっており、このような構成とすることで低消費電力化、低発熱が実現できると記載されている。
特開Ｈ１０−３３５７２４号公報

しかしながら、ＰＷＭ駆動により熱電素子を制御した場合、ＰＷＭ回路でノイズが発生し、これが光素子を制御する回路系に影響すると、光素子の光出力に悪影響を与えてしまうといった問題があった。一例として、図９に示すように、ＬＤ駆動用回路９０１に電源供給を行う配線パターン９０４がＰＷＭ駆動用回路９０２を通過する（例えばＰＷＭ駆動用回路９０２の下を通過する）ように構成されている場合には、ＰＷＭ駆動用回路９０２で発生したノイズが該配線パターン９０４に印加されてしまう。その結果、ＬＤの光出力に雑音が付加されて品質が劣化してしまうといった問題があった。

そこで、本発明はこれらの問題を解決するためになされたものであり、ＰＷＭ駆動により発生するノイズが光素子の発光特性に与える影響を低減した光素子駆動装置を提供することを目的とする。

この発明の光素子駆動装置の第１の態様は、光素子と、前記光素子の駆動電圧もしくは駆動電流を制御する光素子駆動部と、前記光素子と一体にパッケージ化されて前記光素子の温度を調整する熱電素子と、ＰＷＭ回路及び整流回路を有して前記熱電素子をＰＷＭ駆動により制御するＰＷＭ駆動部と、を備えた光素子駆動装置であって、前記ＰＷＭ駆動部が配置される第１領域と、前記光素子駆動部が配置される第２領域とが、垂直方向において重なりがなく相互に電気的影響を及ぼさないように設けられていることを特徴とする。

この発明の光素子駆動装置の他の態様は、パッケージ化された前記光素子及び前記熱電素子は、前記第２領域に配置され、前記第１領域に配置された前記ＰＷＭ駆動部と前記熱電素子を接続する配線部のみが前記第１領域と前記第２領域の両方に配置されていることを特徴とする。

この発明の光素子駆動装置の他の態様は、外部の共用電源及び共用グランドから前記ＰＷＭ駆動部に電源供給する電源用配線部およびグランド用配線部が前記第２領域以外の領域に配置され、外部の共用電源及び共用グランドから前記光素子駆動部に電源供給する別の電源用配線部および別のグランド用配線部が前記第１領域以外の領域に配置されていることを特徴とする。

この発明の光素子駆動装置の他の態様は、前記光素子駆動部及び前記ＰＷＭ駆動部を制御するデジタル回路が前記第２領域に配置され、前記ＰＷＭ駆動部と前記デジタル回路を接続する配線部が、前記第１領域と前記第２領域の両方に配置されていることを特徴とする。

この発明の光素子駆動装置の他の態様は、前記第２領域がさらに垂直方向において重なりがない２つの領域に分けられ、前記光素子駆動部と前記デジタル回路のそれぞれの内部の配線部が前記２つの領域のそれぞれに配置され、前記光素子駆動部と前記デジタル回路とを接続する配線部が、前記２つの領域の両方に配置されていることを特徴とする。

この発明の光素子駆動装置の他の態様は、前記光素子駆動部及び前記ＰＷＭ駆動部を制御するデジタル回路が前記第１領域に配置され、前記デジタル回路と前記光素子駆動部とを接続する配線部が、前記第１領域と前記第２領域の両方に配置されていることを特徴とする。

この発明の光素子駆動装置の他の態様は、前記第１領域がさらに垂直方向において重なりがない２つの領域に分けられ、前記ＰＷＭ駆動部と前記デジタル回路のそれぞれの内部の配線部が前記２つの領域のそれぞれに配置され、前記ＰＷＭ駆動部と前記デジタル回路とを接続する配線部が、前記２つの領域の両方に配置されていることを特徴とする。

この発明の光素子駆動装置の他の態様は、前記第１領域と前記第２領域とが、１つの基板に設けられていることを特徴とする。

この発明の光素子駆動装置の他の態様は、少なくとも前記第２領域と垂直方向において重なりがなく電気的影響を及ぼさないように第３領域がさらに設けられ、前記電源用配線部および前記グランド用配線部が前記第３領域に配置されて外部の共用電源及び共用グランドに接続され、前記別の電源用配線部および前記別のグランド用配線部が前記第３領域を通過して前記共用電源及び前記共用グランドに接続されていることを特徴とする。

この発明の光素子駆動装置の他の態様は、前記電源用配線部および前記グランド用配線部は、前記第３領域で所定のフィルタを介して前記共用電源及び前記共用グランドに接続されていることを特徴とする。

この発明の光素子駆動装置の他の態様は、前記電源用配線部および前記グランド用配線部は、前記第３領域で所定の電圧変換部を介して前記共用電源及び前記共用グランドに接続されていることを特徴とする。

この発明の光素子駆動装置の他の態様は、前記別の電源用配線部および前記別のグランド用配線部は、前記第３領域で所定のフィルタを介して前記共用電源及び前記共用グランドに接続されていることを特徴とする。

この発明の光素子駆動装置の他の態様は、前記別の電源用配線部および前記別のグランド用配線部は、前記第３領域で所定の電圧変換部を介して前記共用電源及び前記共用グランドに接続されていることを特徴とする。

この発明の光素子駆動装置の他の態様は、前記電源用配線部および前記グランド用配線部が外部の第１電源及び第１グランドに接続され、前記別の電源用配線部および前記別のグランド用配線部が外部の第２電源及び第２グランドに接続されていることを特徴とする。

この発明の光素子駆動装置の他の態様は、前記熱電素子は、ＴＥＣ（Thermoelectric Cooler）であることを特徴とする。

この発明の光素子駆動装置の他の態様は、光素子と、前記光素子の駆動電圧もしくは駆動電流を制御する光素子駆動部と、前記光素子と一体にパッケージ化されて前記光素子の温度を調整する熱電素子と、ＰＷＭ回路及び整流回路を有して前記熱電素子をＰＷＭ駆動により制御するＰＷＭ駆動部と、を備えた光素子駆動装置であって、前記ＰＷＭ駆動部が配置される第１の基板と、前記光素子駆動部が配置される第２の基板とが、相互に電気的影響を及ぼさないように所定の間隔を設けて配置されていることを特徴とする。

この発明の光素子駆動装置の他の態様は、外部の共用電源及び共用グランドから前記ＰＷＭ駆動部に電源供給する電源用配線部およびグランド用配線部、並びに、外部の共用電源及び共用グランドから前記光素子駆動部に電源供給する別の電源用配線部および別のグランド用配線部、がともに第３の基板に配置され、前記第３の基板は、前記第１の基板および前記第２の基板から、相互に電気的影響を及ぼさないように所定の間隔を設けて配置されていることを特徴とする。

本発明の光素子駆動装置によれば、光素子駆動部とＰＷＭ駆動部とが相互に電気的影響を及ぼさない別の領域に配置されることにより、ＰＷＭ駆動部で発生するノイズが光素子の発光特性に与える影響を低減することが可能となる。

図面を参照して本発明の好ましい実施の形態における光素子駆動装置の構成について詳細に説明する。なお、同一機能を有する各構成部については、図示及び説明簡略化のため、同一符号を付して示す。
本発明の光素子駆動装置では、ＰＷＭ駆動部で発生するノイズが光素子駆動部に与える影響をできるだけ低減するために、ＰＷＭ駆動部を配置する第１領域と光素子駆動部を配置する第２領域とを、相互に電気的な影響を及ぼさないように設ける。本発明では、第１領域と第２領域とをそれぞれ別の基板に設けることで、相互に電気的な影響を及ぼさないようにすることができる。あるいは、同一基板において、第１領域と第２領域とを垂直方向に重なる部分がないように設けてもよい。以下では、同一基板に、垂直方向に重なりがない第１領域と第２領域とを設ける場合を例に説明するが、それぞれを別の基板に設ける場合でも同様に適用できる。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施の形態に係る光素子駆動装置を、図１〜３を用いて以下に説明する。図１は本実施形態の光素子駆動装置１００において、１つの基板を複数の領域に分けたときの領域間の配線パターンの配置図、図２は光素子駆動装置１００の回路構成図、図３は光素子駆動装置１００の（ａ）上面図、及び（ｂ）側面図を示している。

図２において、半導体レーザ（ＬＤ）等の光素子１２１は発光により発熱するため、これを加熱／冷却して温度を一定にする必要があり、そのために熱電素子１１１が用いられる。熱電素子１１１は、光素子１２１と一体にパッケージ化されて光素子モジュール１０１を形成している。

光素子１２１として、ＬＤ等の光発光素子のほか、光増幅器（ＳＯＡ）や光可変減衰器（ＶＯＡ）等であってもよい。また、熱電素子１１１として、加熱／冷却の双方向の特性を有するペルチェ素子等のＴＥＣ（Thermoelectric Cooler）や、加熱のみのヒータ等を用いることができる。ＴＥＣは、電流を流す方向により加熱／冷却（吸熱）を切り替えることができ、電流量を変えることにより加熱量、冷却量（吸熱量）を制御することができる。このＴＥＣを制御する方法の一つとして、ＰＷＭ駆動の制御回路が用いられる。

図２に示す本実施形態の光素子駆動装置１００は、光素子１２１と、これと一体にパッケージ化された熱電素子１１１と、熱電素子１１１をＰＷＭ駆動により制御するＰＷＭ駆動部１１０と、光素子１２１の駆動電流を制御する光素子駆動部１２０と、ＰＷＭ駆動部１１０及び光素子駆動部１２０を制御するデジタル回路１０２とを備えている。

ＰＷＭ駆動部１１０は、熱電素子１１１にＰＷＭ駆動された電流を供給しており、４つのＦＥＴ（Field effect transistor）１１５ａ〜１１５ｄを用いて構成されたＰＷＭ回路１１５と、２つのコイル１１６ａ，１１６ｂと２つのコンデンサ１１６ｃ、１１６ｄを用いて構成された整流回路１１６と、ＰＷＭ回路１１５を制御するＰＷＭ制御部１１２、及びこれらに電源供給するための第２電源部１１３及び第２グランド部１１４を有している。

また、光素子駆動部１２０は、例えば定電流制御回路（ＡＣＣ回路）を形成しており、光素子１２１を定電流に制御している。光素子駆動部１２０は、光素子１２１に駆動電流を供給するための第１電源部１２３及び第１グランド部１２４、駆動電流を制御するためのトランジスタ１２５、比較器１２６、フィードバック回路１２７、抵抗器１２８、及び駆動電流の目標値を比較器１２６に出力することで駆動電流を制御する光素子制御部１２２を有している。
さらに、光素子モジュール１０１は、制御の効率化、ノイズ対策の関係で、光素子駆動部１２０に実装されることになる。

光素子駆動装置１００は、図２に示した各構成要素が、光素子モジュール１０１を搭載した１枚の基板に配置されて構成されている。そのため、従来はＰＷＭ回路１１５でＰＷＭ駆動により発生するノイズが、光素子駆動部１２０の回路系に影響して光素子１２１の発光特性が劣化するといった問題があった。そこで、本実施形態では、各構成要素を１枚の基板に配置するにあたっては、ＰＷＭ回路１１５で発生するノイズが光素子駆動部１２０に与える影響をできるだけ低減するようにしている。

また、電源系についても、例えばＰＷＭ回路１１５で発生したノイズがグランドを伝搬して光素子駆動部１２０に影響するおそれがあることから、電源及びグランドについても、基板への配置方法を工夫している。本実施形態の光素子駆動装置１００は、ＰＷＭ回路１１５で発生するノイズが光素子駆動部１２０の回路系に影響しないような配置構成を実現しており、このような配置構成を図３（ａ）上面図、及び（ｂ）側面図を用いて説明する。

本実施形態の光素子駆動装置１００では、基板１３０を平面方向に、第１領域１３１、第２領域１３２、及び第３領域１３３の３つに区分して用いている。各領域は、基板垂直方向に重なる部分がないように分離されている。図３に示す実施例では、第１領域１３１にＰＷＭ駆動部１１０、第２領域１３２に光素子駆動部１２０、及び第３領域１３３には電源系、をそれぞれ配置している。また、光素子１２１と熱電素子１１１とをパッケージ化した光素子モジュール１０１は、光素子駆動部１２０に実装されて第２領域１３２に配置されている。なお、光素子モジュール１０１は光素子駆動部１２０に実装されていることから、以下では光素子モジュール１０１が光素子駆動部１２０に含まれるものとして説明する。

デジタル回路１０２については、本実施形態では光素子駆動部１２０と同じ第２領域１３２に配置している。図３では、デジタル回路１０２が、第２領域１３２の光素子駆動部１２０が配置されている面（以下では一方の面という）とは反対側の面（以下では他方の面という）に搭載されている。なお、上記の各構成要素を基板１３０のどちらの面に配置するかは、図３の実施例に限られず、適宜選択することができる。

図３に示す実施例では、基板１３０が信号層１３０ａ、１３０ｄ、電源層１３０ｂ、及びグランド層１３０ｃの４層構造で形成されているものとしており、電源層１３０ｂの電源用配線パターン１３ａ、１４ａが共用電源１０３に接続され、グランド層１３０ｃのグランド用配線パターン１３ｂ、１４ｂが共用グランド１０４に接続されている。図２に示した第２電源部１１３及び第２グランド部１１４は、それぞれ共用電源１０３と電源用配線パターン１３ａ、及び共用グランド１０４とグランド用配線パターン１３ｂで構成されている。同様に、第１電源部１２３及び第１グランド部１２４は、それぞれ共用電源１０３と電源用配線パターン１４ａ、及び共用グランド１０４とグランド用配線パターン１４ｂで構成されている。電源用配線パターン１３ａ、１４ａ及びグランド用配線パターン１３ｂ、１４ｂは、基板１３０の側面からそれぞれ電源層１３０ｂ及びグランド層１３０ｃに配線されている。

ＰＷＭ駆動部１１０、光素子駆動部１２０（光素子モジュール１０１を含む）、及びデジタル回路１０２を上記のように領域に分けて配置する場合、それぞれの領域内の構成要素間を接続する配線パターンは、それぞれの領域内のみに配置するようにし、別の領域に跨って配置されることのないようにする。図３に示す実施例では、光素子駆動部１２０内だけで駆動電流信号を伝送する配線パターン１５ａ、１５ｂが、第２領域１３２内の信号層１３０ａ、１３０ｄのみに配線され、第１領域１３１や第３領域を通過しないようにしている。また、同じ第２領域１３２内に配置される光素子駆動部１２０とデジタル回路１０２とを接続する配線パターンについても、同じ第２領域１３２内のみに配線されるようにする。

これに対し、第１領域１３１に配置されるＰＷＭ駆動部１１０と、第２領域１３２に配置される光素子駆動部１２０及びデジタル回路１０２との間を接続する配線パターンは、第１領域１３１と第２領域１３２の両方を通過することになる。本実施形態の光素子駆動装置１００では、後述するように、第１領域１３１と第２領域１３２の両方を通過する配線パターンをできるだけ限定することにより、光素子１２１の発光特性がノイズの影響を受けるのをできるだけ防止している。

電源系の配線パターンについても、ＰＷＭ駆動部１１０に電源供給する電源用配線パターン１３ａおよびグランド用配線パターン１３ｂが第２領域１３２を通過しないようにしており、第１領域１３１と第３領域１３３のみを通過させることで実現している。また、光素子駆動部１２０に電源供給する電源用配線パターン１４ａおよびグランド用配線パターン１４ｂが第１領域を通過しないようにしており、第２領域１３２と第３領域１３３のみを通過させることで実現している。

ＰＷＭ駆動部１１０に接続された電源用配線パターン１３ａ及びグランド用配線パターン１３ｂは、上記のように第１領域１３１から第３領域１３３を通過し、第３領域１３３において分岐点１０３ａ、１０４ａ経由で外部の共用電源１０３及び共用グランド１０４に接続されている。また、光素子駆動部１２０に接続された電源用配線パターン１４ａ及びグランド用配線パターン１４ｂも、第２領域１３２から第３領域１３３を通過し、第３領域１３３において分岐点１０３ａ、１０４ａ経由で外部の共用電源１０３及び共用グランド１０４に接続されている。

以下では、第１領域１３１と第２領域１３２の両方に跨って配置される配線パターンについて説明する。前述のように、本実施形態の光素子駆動装置１００では、第１領域１３１と第２領域１３２の両方に跨って配置される配線パターンを、第１領域１３１に配置されるＰＷＭ駆動部１１０と第２領域に配置される光素子駆動部１２０との間の配線パターン、及びＰＷＭ駆動部１１０と第２領域に配置されるデジタル回路１０２との間の配線パターンのみに限定している。

ＰＷＭ駆動部１１０と光素子駆動部１２０（光素子モジュール１０１を含む）とを接続して第１領域１３１と第２領域１３２の両方に跨がる配線パターンとして、光素子モジュール１０１内の熱電素子１１１をＰＷＭ駆動させるために、熱電素子１１１とＰＷＭ駆動部１１０内の整流回路１１６との間で２つの信号（ＴＥＣ＋信号、ＴＥＣ−信号）を伝送する配線パターン１１ａ、１１ｂがある。この配線パターン１１ａ、１１ｂは、本実施例では基板１３０の一方の面上に配線されている。また、ＰＷＭ駆動部１１０とデジタル回路１０２とを接続して第１領域１３１と第２領域１３２の両方に跨がる配線パターンとして、デジタル回路１０２とＰＷＭ制御部１１２との間で２つの制御信号（ＴＥＣ電流指示（＋）信号、ＴＥＣ電流指示（−）信号）を伝送する配線パターン１２ａ、１２ｂがある。この配線パターン１２ａ、１２ｂは、本実施例では基板１３０の他方の面上に配線されている。

さらに、ＰＷＭ駆動部１１０とデジタル回路１０２との間で伝送される制御信号として、例えば熱電素子用ＩＣのｅｎａｂｌｅ信号（リセット信号）がある場合には、これを伝送する配線パターン１２ｃを設けてもよい。これに加えて、たとえばＰＷＭ異常信号、アラーム信号、電源モニタ信号等がＰＷＭ駆動部１１０からデジタル回路１０２に出力される場合には、それぞれを伝送する配線パターンを設けることができる。これらの配線パターンも、第１領域１３１と第２領域１３２の両方を通過することになる。

上記のように、ＰＷＭ駆動部１１０と光素子駆動部１２０とを接続する配線パターン１１ａ、１１ｂ、及びＰＷＭ駆動部１１０とデジタル回路１０２とを接続する配線パターン１２ａ、１２ｂ、１２ｃが、それぞれ第１領域１３１と第２領域１３２の両方を通過してＰＷＭ駆動部１１０内の配線パターンや光素子駆動部１２０内の配線パターンと基板垂直方向において重なったり交差したりする。

本実施形態では、第１領域１３１と第２領域１３２の両方を通過する配線パターン１１ａ、１１ｂ、及び配線パターン１２ａ、１２ｂ、１２ｃを除くと、ＰＷＭ駆動部１１０内の配線パターンは第１領域１３１内のみに配置され、光素子駆動部１２０内の配線パターンも第２領域１３２内のみに配置されていることから、相互の配線パターンが重なったり交差することはなく、ＰＷＭ駆動部１１０で発生したノイズがこれらの配線パターンを経由して光素子駆動部１２０に影響することはない。

上記のように、ＰＷＭ駆動部１１０で発生したノイズが光素子駆動部１２０にできるだけ影響しないようにするためには、同一基板１３０上において、ＰＷＭ駆動部１１０内の配線パターンが配置される第１領域１３１と光素子駆動部１２０及びデジタル回路１０２内の配線パターンが配置される第２領域１３２とを明確に分けるのがよい。これにより、第１領域１３１と第２領域１３２の両方を通過する配線パターンを、ＰＷＭ駆動部１１０と光素子駆動部１２０とを接続する配線パターン及びＰＷＭ駆動部１１０とデジタル回路１０２とを接続する配線パターンのみに限定することができる。

また、電源系についても、ＰＷＭ駆動部１１０に電源供給するための電源用配線パターン１３ａ及びグランド用配線パターン１３ｂが、第１領域１３１と第３領域１３３のみを通過し、光素子駆動部１２０及びデジタル回路１０２に電源供給するための電源用配線パターン１４ａ及びグランド用配線パターン１４ｂが第２領域１３２と第３領域１３３のみを通過するように配置されている。このように、第１領域１３１と第２領域１３２をともに通過する電源用配線パターンおよびグランド用配線パターンがないように配置されていることから、電源系を介してＰＷＭ駆動部１１０で発生したノイズが光素子駆動部１２０に影響することはない。

なお、第１領域１３１に電源供給する電源用配線パターン１３ａ及びグランド用配線パターン１３ｂと、第２領域１３２に電源供給する電源用配線パターン１４ａ及びグランド用配線パターン１４ｂとが、第３領域１３３において分岐点１０３ａ、１０４ａで接続されていることから、これを経由してノイズが伝播するおそれがある場合には、例えば第３領域１３３内において、電源用配線パターン１３ａ及びグランド用配線パターン１３ｂの途中にフィルタ（ＬＣ回路）またはＤＣ−ＤＣコンバータやレギュレータなどの電圧変換部を接続するようにしてもよい。

本実施形態では、基板１３０を第１領域１３１、第２領域１３２、及び第３領域１３３の３つの領域に分割し、異なる領域間を接続する配線パターンを限定するようにしている。ＰＷＭ駆動部１１０で発生したノイズが光素子駆動部１２０に影響する可能性があるのは、このような異なる領域間を接続する配線パターンを経由してＰＷＭ駆動部１１０から光素子駆動部１２０にノイズが伝播される場合である。異なる領域間を接続する配線パターンの配置を図１を用いて説明する。図１では、各配線パターンを、信号の流れ方向を示す矢印で表示している

図１に示すように、本実施形態では、ＰＷＭ駆動部１１０が配置された第１領域１３１と、光素子駆動部１２０及びデジタル回路１０２が配置された第２領域１３２との間を接続する配線パターンを、ＰＷＭ駆動部１１０と光素子駆動部１２０とを接続する配線パターン（配線パターン１１ａ、１１ｂ）、及びＰＷＭ駆動部１１０とデジタル回路１０２とを接続する配線パターン（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）のみに限定しており、これによりＰＷＭ駆動部１１０で発生したノイズが光素子駆動部１２０に与える影響を低減している。

また、共用電源１０３及び共用グランド１０４から第１領域１３１のＰＷＭ駆動部１１０に電源供給するための電源用配線パターン１３ａ及びグランド用配線パターン１３ｂは、第１領域１３１と第３領域１３３のみを通過する。同様に、共用電源１０３及び共用グランド１０４から第２領域の光素子駆動部１２０及びデジタル回路１０２に電源供給するための電源用配線パターン１４ａ及びグランド用配線パターン１４ｂも、第２領域１３２と第３領域１３３のみを通過する。これにより、第１領域１３１と第２領域１３２の両方に跨って配置される電源用配線パターン及びグランド用配線パターンをなくしており、ＰＷＭ駆動部１１０で発生したノイズが電源系を経由して光素子駆動部１２０に影響する可能性を低減している。

本実施形態の光素子駆動装置１００を上記のような構成とすることにより、ＰＷＭ駆動部１１０からのノイズの影響を低減して光素子１２１の発光特性が劣化するのを防止している。以下では、光素子の発光特性のうち出力光のスペクトル線幅について、本実施形態の光素子駆動装置１００によるものと、図９に示した従来の光素子駆動装置によるものとを比較して図４に示す。図４（ａ）は従来の光素子駆動装置による出力光のスペクトル線幅を示し、図４（ｂ）は本実施形態の光素子駆動装置１００による出力光のスペクトル線幅を示している。

図４（ａ）より、従来の光素子駆動装置では、スペクトル線幅が拡がって所定の周波数におけるピークが見られなくなっている。これは、ＰＷＭ回路からのノイズが光素子の駆動電流に影響を及ぼしたため、駆動電流が変動して出力光の周波数がばらついたことによるものである。

これに対し、本実施形態の光素子駆動装置１００によれば、図４（ｂ）に示すように、所定の周波数でスペクトルのピークが見られ、スペクトル線幅が従来より小さくなっていることが分かる。これより、本実施形態の光素子駆動装置１００では、ＰＷＭ駆動部１１０からのノイズが光素子１２１の発光特性に与える影響を十分に低減できていることが確認できる。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施の形態に係る光素子駆動装置を、図５を用いて以下に説明する。図５は、本実施形態の光素子駆動装置２００における基板領域間の配線パターンの配置図を示している。本実施形態では、デジタル回路１０２を第１領域１３１側に配置するようにしており、第１領域１３１にＰＷＭ駆動部１１０とデジタル回路１０２とが配置され、第２領域１３２には光素子駆動部１２０のみが配置されている。さらに、第３領域１３３には、第１領域１３１のＰＷＭ駆動部１１０及びデジタル回路１０２に電源供給する電源用配線パターン１３ａとグランド用配線パターン１３ｂ、及び光素子駆動部１２０に電源供給する電源用配線パターン１４ａとグランド用配線パターン１４ｂが配線されている。

本実施形態では、デジタル回路１０２がＰＷＭ駆動部１１０と同じ第１領域１３１側に配置されていることから、ＰＷＭ駆動部１１０とデジタル回路１０２とを接続する配線パターン１２ａ、１２ｂ、１２ｃが第１領域１３１内のみに配置されるようにしている。本実施形態では、第１領域１３１と第２領域１３２の両方に跨って配置される配線パターンが、ＰＷＭ駆動部１１０と光素子駆動部１２０とを接続する配線パターン（配線パターン１１ａ、１１ｂ）と、デジタル回路１０２と光素子駆動部１２０とを接続する配線パターン（配線パターン２１とする）のみであり、ＰＷＭ駆動部１１０で発生したノイズが光素子駆動部１２０に伝播する可能性のあるルートを限定している。これにより、ＰＷＭ駆動部１１０で発生したノイズが光素子駆動部１２０に与える影響を低減している。なお、配線パターン２１として、例えばデジタル回路１０２から光素子駆動部１２０を制御する信号（温度検出部からの温度モニタ値等）を伝送する配線パターンがある。

（第３の実施形態）
本発明の第３の実施の形態に係る光素子駆動装置を、図６を用いて以下に説明する。図６は、本実施形態の光素子駆動装置３００における基板領域間の配線パターンの配置図を示している。第１の実施形態と同様に、第１領域１３１にＰＷＭ駆動部１１０を配置し、第２領域１３２に光素子駆動部１２０とデジタル回路１０２を配置している。

本実施形態では、基板３３０に電源用の配線パターンを配置する第３領域１３３を設けず、第１領域１３１及び第２領域１３２に対し、それぞれ別々に電源供給する電源及びグランドを設けている。すなわち、ＰＷＭ駆動部１１０に電源供給する第１電源部３１３及び第１グランド部３１４を、それぞれ第１領域１３１の電源用配線パターン１３ａ及びグランド用配線パターン１３ｂに直接接続し、光素子駆動部１２０及びデジタル回路１０２に電源供給する第２電源部３２３及び第２グランド部３２４を、それぞれ第２領域１３２の電源用配線パターン１４ａ及びグランド用配線パターン１４ｂに直接接続している。

本実施形態の光素子駆動装置３００では、第１領域１３１と第２領域１３２の両方に跨って配置される配線パターンが第１の実施形態の場合と同じものに限定されており、さらに電源部及びグランドが別々に設けられていることから、電源系を経由してＰＷＭ駆動部１１０で発生したノイズが光素子駆動部１２０に伝播する可能性をさらに低減している。

（第４の実施形態）
本発明の第４の実施の形態に係る光素子駆動装置を、図７を用いて以下に説明する。図７は、本実施形態の光素子駆動装置４００における基板領域間の配線パターンの配置図を示している。本実施形態では、第２の実施形態と同様に、第１領域１３１にＰＷＭ駆動部１１０とデジタル回路１０２を配置し、第２領域１３２に光素子駆動部１２０を配置している。また、電源系の構成を、第３の実施形態と同様に、第１領域１３１に電源供給する電源３１３及びグランド３１４と、第２領域１３２に電源供給する電源３２３及びグランド３２４とを、それぞれ別々に設けている。

本実施形態の光素子駆動装置４００でも、第１領域１３１と第２領域１３２の両方に跨って配置される配線パターンが第２の実施形態の場合と同じものに限定されており、さらに電源部及びグランドが別々に設けられていることから、ＰＷＭ駆動部１１０で発生したノイズが光素子駆動部１２０に与える影響をさらに低減するとともに、電源系を経由してノイズが光素子駆動部１２０に伝播する可能性をさらに低減している。

（第５の実施形態）
本発明の第５の実施の形態に係る光素子駆動装置を、図８を用いて以下に説明する。図８は、本実施形態の光素子駆動装置５００における基板領域間の配線パターンの配置図を示している。本実施形態では、第１の実施形態と同様に、第１領域１３１にＰＷＭ駆動部１１０を配置し、第２領域１３２に光素子駆動部１２０とデジタル回路１０２を配置している。また、電源系の構成を、第３の実施形態と同様に、第１領域１３１に電源供給する電源３１３及びグランド３１４と、第２領域１３２に電源供給する電源３２３及びグランド３２４とを、それぞれ別々に設けている。

本実施形態では、第２領域１３２に配置される光素子駆動部１２０及びデジタル回路１０２について、それぞれの内部に配線される配線パターンが相互に重なったり交差するのを防止するために、第２領域１３２を２つの領域１３２ａ、１３２ｂに分割し、それぞれに光素子駆動部１２０とデジタル回路１０２を配置している。これにより、光素子駆動部１２０がデジタル回路１０２から受ける影響を低減している。

本実施形態と同様に、第１の実施形態および第３の実施形態でも、第２領域１３２を２つに分割し、それぞれに光素子駆動部１２０とデジタル回路１０２を配置するようにしてもよい。また、第２の実施形態および第４の実施形態でも、第１領域１３１を２つに分割し、それぞれにＰＷＭ駆動部１１０とデジタル回路１０２を配置することも可能である。

なお、本実施の形態における記述は、本発明に係る光素子駆動装置の一例を示すものであり、これに限定されるものではない。本実施の形態における光素子駆動装置の細部構成及び詳細な動作等に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

第１の実施形態の光素子駆動装置における基板領域間の配線パターンの配置図である。 第１の実施形態の光素子駆動装置の回路構成図である。 第１の実施形態の光素子駆動装置の（ａ）上面図、及び（ｂ）側面図である。 第１の実施形態の光素子の出力光のスペクトル線幅を従来のものと比較する図である。 第２の実施形態の光素子駆動装置における基板領域間の配線パターンの配置図である。 第３の実施形態の光素子駆動装置における基板領域間の配線パターンの配置図である。 第４の実施形態の光素子駆動装置における基板領域間の配線パターンの配置図である。 第５の実施形態の光素子駆動装置における基板領域間の配線パターンの配置図である。 従来の光素子駆動装置における基板領域間の配線パターンの配置図である。

符号の説明

１０、１１、１２、１３、１４、１５、２１ 配線パターン
１００、２００、３００、４００、５００ 光素子駆動装置
１０１ 光素子モジュール
１０２ デジタル回路
１０３ 共用電源
１０４ 共用グランド
１１０ ＰＷＭ駆動部
１１１ 熱電素子
１１２ ＰＷＭ制御部
１２３、３１３ 第１電源部
１２４、３１４ 第１グランド部
１１５ ＰＷＭ回路
１１６ 整流回路
１２０ 光素子駆動部
１２１ 光素子
１２２ 光素子制御部
１１３、３２３ 第２電源部
１１４、３２４ 第２グランド部
１２５ トランジスタ
１２６ 比較器
１２７ フィードバック回路
１２８ 抵抗器
１３０、３３０ 基板
１３１ 第１領域
１３２ 第２領域
１３３ 第３領域

Claims (17)

1. 光素子と、前記光素子の駆動電圧もしくは駆動電流を制御する光素子駆動部と、前記光素子と一体にパッケージ化されて前記光素子の温度を調整する熱電素子と、ＰＷＭ回路及び整流回路を有して前記熱電素子をＰＷＭ駆動により制御するＰＷＭ駆動部と、を備えた光素子駆動装置であって、
   前記ＰＷＭ駆動部が配置される第１領域と、前記光素子駆動部が配置される第２領域とが、垂直方向において重なりがなく相互に電気的影響を及ぼさないように設けられている
   ことを特徴とする光素子駆動装置。
2. パッケージ化された前記光素子及び前記熱電素子は、前記第２領域に配置され、前記第１領域に配置された前記ＰＷＭ駆動部と前記熱電素子を接続する配線部のみが前記第１領域と前記第２領域の両方に配置されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の光素子駆動装置。
3. 外部の共用電源及び共用グランドから前記ＰＷＭ駆動部に電源供給する電源用配線部およびグランド用配線部が前記第２領域以外の領域に配置され、
   外部の共用電源及び共用グランドから前記光素子駆動部に電源供給する別の電源用配線部および別のグランド用配線部が前記第１領域以外の領域に配置されている
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の光素子駆動装置。
4. 前記光素子駆動部及び前記ＰＷＭ駆動部を制御するデジタル回路が前記第２領域に配置され、
   前記ＰＷＭ駆動部と前記デジタル回路を接続する配線部が、前記第１領域と前記第２領域の両方に配置されている
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光素子駆動装置。
5. 前記第２領域がさらに垂直方向において重なりがない２つの領域に分けられ、前記光素子駆動部と前記デジタル回路のそれぞれの内部の配線部が前記２つの領域のそれぞれに配置され、前記光素子駆動部と前記デジタル回路とを接続する配線部が、前記２つの領域の両方に配置されている
   ことを特徴とする請求項４に記載の光素子駆動装置。
6. 前記光素子駆動部及び前記ＰＷＭ駆動部を制御するデジタル回路が前記第１領域に配置され、
   前記デジタル回路と前記光素子駆動部とを接続する配線部が、前記第１領域と前記第２領域の両方に配置されている
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光素子駆動装置。
7. 前記第１領域がさらに垂直方向において重なりがない２つの領域に分けられ、前記ＰＷＭ駆動部と前記デジタル回路のそれぞれの内部の配線部が前記２つの領域のそれぞれに配置され、前記ＰＷＭ駆動部と前記デジタル回路とを接続する配線部が、前記２つの領域の両方に配置されている
   ことを特徴とする請求項６に記載の光素子駆動装置。
8. 前記第１領域と前記第２領域とが、１つの基板に設けられている
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光素子駆動装置。
9. 少なくとも前記第２領域と垂直方向において重なりがなく電気的影響を及ぼさないように第３領域がさらに設けられ、
   前記電源用配線部および前記グランド用配線部が前記第３領域に配置されて外部の共用電源及び共用グランドに接続され、
   前記別の電源用配線部および前記別のグランド用配線部が前記第３領域を通過して前記共用電源及び前記共用グランドに接続されている
   ことを特徴とする請求項３に記載の光素子駆動装置。
10. 前記電源用配線部および前記グランド用配線部は、前記第３領域で所定のフィルタを介して前記共用電源及び前記共用グランドに接続されている
    ことを特徴とする請求項９に記載の光素子駆動装置。
11. 前記電源用配線部および前記グランド用配線部は、前記第３領域で所定の電圧変換部を介して前記共用電源及び前記共用グランドに接続されている
    ことを特徴とする請求項９に記載の光素子駆動装置。
12. 前記別の電源用配線部および前記別のグランド用配線部は、前記第３領域で所定のフィルタを介して前記共用電源及び前記共用グランドに接続されている
    ことを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の光素子駆動装置。
13. 前記別の電源用配線部および前記別のグランド用配線部は、前記第３領域で所定の電圧変換部を介して前記共用電源及び前記共用グランドに接続されている
    ことを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の光素子駆動装置。
14. 前記電源用配線部および前記グランド用配線部が外部の第１電源及び第１グランドに接続され、
    前記別の電源用配線部および前記別のグランド用配線部が外部の第２電源及び第２グランドに接続されている
    ことを特徴とする請求項３に記載の光素子駆動装置。
15. 前記熱電素子は、ＴＥＣ（Thermoelectric Cooler）である
    ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光素子駆動装置。
16. 光素子と、前記光素子の駆動電圧もしくは駆動電流を制御する光素子駆動部と、前記光素子と一体にパッケージ化されて前記光素子の温度を調整する熱電素子と、ＰＷＭ回路及び整流回路を有して前記熱電素子をＰＷＭ駆動により制御するＰＷＭ駆動部と、を備えた光素子駆動装置であって、
    前記ＰＷＭ駆動部が配置される第１の基板と、前記光素子駆動部が配置される第２の基板とが、相互に電気的影響を及ぼさないように所定の間隔を設けて配置されていることを特徴とする光素子駆動装置。
17. 外部の共用電源及び共用グランドから前記ＰＷＭ駆動部に電源供給する電源用配線部およびグランド用配線部、並びに、
    外部の共用電源及び共用グランドから前記光素子駆動部に電源供給する別の電源用配線部および別のグランド用配線部、がともに第３の基板に配置され、
    前記第３の基板は、前記第１の基板および前記第２の基板から、相互に電気的影響を及ぼさないように所定の間隔を設けて配置されていることを特徴とする請求項１６に記載の光素子駆動装置。

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