JP2007134775A - 光送信装置、光送受信装置及び光伝送方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複雑な回路を必要とせず、余計なビットを付加することなく信号のハイレベルとローレベルの個数を略同数に保つことにより、エラーが少なく且つ高速の光データ伝送が可能となる光送信装置を提供する。
【解決手段】光送信装置１は、光を発光する送信側発光素子６と、１ビットがハイレベル又はローレベルで表わされるデジタル信号のハイレベルの個数とローレベルの個数とを所定区間毎に演算する演算回路３と、演算回路３で演算された個数に基づいて、所定区間のデジタル信号のハイレベルの個数とローレベルの個数との差が０を含む所定範囲内の値になるように、デジタル信号の１ビットを表わす信号と区別できるデータ長のハイレベル又はローレベルのダミー信号を発生するダミー信号発生回路４と、所定区間のデジタル信号にダミー信号を付加して送信側発光素子６を駆動するドラーバー回路５と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、光送信装置、光送受信装置及び光伝送方法に係り、特にエラーが少なく、かつ高速に光伝送を行う光送信装置、光送受信装置及び光伝送方法に関する。

近年、高速化・高画質化の進む画像記録装置において、光ファイバを用いた光伝送によるデータ転送が考えられている。しかし、光伝送に用いる回路は、一般に高速化するためにＡＣカップリングされた回路により直流成分を除去する。そのため、直流成分（データなし（ローレベル）、データあり（ハイレベル）のどちらかが長く続く状態）が存在すると回路が不安定になり、電位が変化しない状態が長く続くとパルスの立ち上がりが遅くなることがあり、従って、高速伝送の場合には読取りエラーなどのデータエラーが起きやすくなる。

この問題を回避するために従来より、ビットを追加したり、符号化処理するなどハイレベルとローレベルの比率を略５０％にするための工夫がなされてきた。具体的には、閾値調整回路により「１」又は「０」信号が長時間連続するデータを含むデータを受信しても誤検出することなく伝送速度の高速化を図れる技術（例えば、特許文献１参照。）、双方向伝送システムで８ビットのデータ毎に２ビットの冗長ビットを付加してＤＣバランスの取れたダミーデータを受信できるようにする技術（例えば、特許文献２参照。）などが提案されている。
特開２００１−２５１５０８公報 特開２００５−３３６９０公報

しかしながら、これらの技術は、回路が複雑であったり、所定ビットのデータ毎に余分なビットを付加してデータ長を長くすることによってデータ量が増加するためにデータ転送速度を犠牲にしている、という問題点がある。

本発明は、上記問題点を解決するために成されたものであり、複雑な回路を必要とせず、データ長を長くする余計なビットを付加することなく信号のハイレベルとローレベルの個数を略同数に保つことにより、エラーが少なく、かつ高速の光データ伝送が可能となる光送信装置、光送受信装置及び光伝送方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１記載の光送信装置は、光を発光する発光手段と、１ビットがハイレベル又はローレベルで表わされたデジタル信号のハイレベルの個数とローレベルの個数を所定区間毎に演算する演算手段と、前記演算手段で演算された前記個数に基づいて、前記所定区間の前記デジタル信号のハイレベルの個数とローレベルの個数との差が０を含む所定範囲内の値になるように、前記デジタル信号の１ビットを表わす信号と区別できるデータ長のハイレベル又はローレベルのダミー信号を発生するダミー信号発生手段と、前記所定区間のデジタル信号に前記ダミー信号を付加して前記発光手段を駆動する駆動手段と、を備えたことを特徴とする。

このような光送信装置によって、送信するデータの所定区間毎のデジタル信号のハイレベルの個数とローレベルの個数に基づいてダミー信号を発生し、ハイレベルの個数とローレベルの個数との差０を含む所定範囲内にすることができる。また、所定区間内にダミー信号を付加するため、データ量が増加することはない。

なお、請求項２に記載したように、ダミー信号を発生することによりデジタル信号のハイレベルの個数とローレベルの個数とを比率で表わしたときに、該比率（以下「Ｈ／Ｌ比率」という。）を３０％乃至７０％として、例えば５０％に近づけることにより、エラーの発生をより確実に防止することができる。

また、請求項３に記載したように、ダミー信号の幅をデジタル信号の１ビットを表わす信号の半分以下とすることで、通常の信号とダミー信号とが識別しやすくなる。

更に、請求項４に記載したように、デジタル信号のハイレベル又はローレベルが所定数以上連続したときに、ダミー信号を発生する構成とすることができる。このような構成とすることでデジタル信号の直流成分を除去することができる。

請求項５記載の光送受信装置は、光を発光する発光手段と、１ビットがハイレベル又はローレベルで表わされたデジタル信号のハイレベルの個数とローレベルの個数を所定区間毎に演算する演算手段と、前記演算手段で演算された前記個数に基づいて、前記所定区間の前記デジタル信号のハイレベルの個数とローレベルの個数との差が０を含む所定範囲内の値になるように、前記デジタル信号の１ビットを表わす信号と区別できるデータ長のハイレベル又はローレベルのダミー信号を発生するダミー信号発生手段と、前記所定区間のデジタル信号に前記ダミー信号を付加して前記発光手段を駆動する駆動手段と、を備えた光送信装置と、光を受光してデジタル信号に変換する光電変換手段と、前記光電変換手段で変換されたデジタル信号の１ビットのデータ長に基づいて、デジタル信号から前記ダミー信号を除去するダミー信号除去手段と、を備えた光受信装置と、を備えたことを特徴とする。

請求項１記載の光送信装置に加えて、このような光受信装置を備えることによって、ダミー信号を含むデジタル信号からダミー信号を除去し、元のデータを復元することが可能となる。

なお、請求項６に記載したように、ダミー信号を発生することによりデジタル信号のＨ／Ｌ比率を３０％乃至７０％として５０％に近づけることにより、エラーの発生をより確実に防止することができる。

また、請求項７に記載したように、ダミー信号の幅をデジタル信号の１ビットを表わす信号の半分以下とすることで、通常の信号とダミー信号とが識別しやすく、ダミー信号の除去が容易になる。

更に、請求項８に記載したように、デジタル信号のハイレベル又はローレベルが所定数以上連続したときに、ダミー信号を発生する構成とすることができる。このような構成とすることでデジタル信号の直流成分を除去することができる。

請求項９記載の光伝送方法は、光送信装置から光受信装置へデータをデジタル信号として伝送する光伝送方法において、前記光送信装置から送信される１ビットがハイレベル又はローレベルで表わされたデジタル信号のハイレベルの個数とローレベルの個数を所定区間毎に演算し、前記演算された前記個数に基づいて、前記所定区間の前記デジタル信号のハイレベルの個数とローレベルの個数との差が０を含む所定範囲内の値になるように、前記デジタル信号の１ビットを表わす信号と区別できるデータ長のハイレベル又はローレベルのダミー信号を発生し、前記所定区間のデジタル信号に前記ダミー信号を付加し、前記光受信装置で受信したデジタル信号の１ビットのデータ長に基づいて、デジタル信号から前記ダミー信号を除去することを特徴とする。

この発明に係る光伝送方法は、光送信装置から送信するデータの所定区間毎のハイレベルの個数とローレベルの個数に基づいてダミー信号を発生し、光受信装置でダミー信号を除去する。このように送信する際にＤＣ伝送とならないように送信するデジタル信号のハイレベルの個数とローレベルの個数との差が０を含む所定範囲内の値になるようにデータにダミー信号を付加する。そして、受信後にダミー信号を除去して元のデータを復元することにより、データ中に直流成分が存在するために発生するエラーを回避することができる。

なお、請求項１０に記載したように、ダミー信号を発生することによりデジタル信号のＨ／Ｌ比率を３０％乃至７０％として５０％に近づけることにより、エラーの発生をより確実に防止することができる。

また、請求項１１に記載したように、ダミー信号の幅をデジタル信号の１ビットを表わす信号の半分以下とすることで、通常の信号とダミー信号とが識別しやすく、ダミー信号の除去が容易になる。

更に、請求項１２に記載したように、デジタル信号のハイレベル又はローレベルが所定数以上連続したときに、ダミー信号を発生する構成とすることができる。このような構成とすることでデジタル信号の直流成分を除去することができる。

また、請求項１３記載の光送信装置は、光を発光する発光手段と、デジタル信号のハイレベルとローレベルとに応じて前記発光手段を点滅させるように制御するとともに、前記デジタル信号のハイレベル又はローレベルが、例えば所定時間以上連続している場合には、前記デジタル信号に応じて前記発光手段が点滅する最も短い点滅時間よりも短い点滅時間となるように点滅を前記発光手段にさせるように制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。

以上説明したように、本発明によれば、光伝送におけるデジタル信号のハイレベルの個数とローレベルの個数を略同数に保つことにより、エラーの少ない光データ伝送が可能となり、かつ、ビットを付加して符号化処理する方法に比べて、データ長を長くする余分なビットを付加しない分だけ高速な光データ伝送が可能となる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。本実施の形態は、図１に示す画像読取装置１で読み取ったデータを、光ファイバ１０を用いて画像出力装置１１にデータ伝送する場合の適用例である。

図１には、本実施の形態に係る光伝送装置のブロック図が示されている。同図（Ａ）は送信側の画像読取装置１を示し、同図（Ｂ）は受信側の画像出力装置１１を示す。画像読取装置１及び画像出力装置１１は、それぞれ全体の動作を司るＣＰＵ（中央演算処理装置）を有するコンピュータを含んで構成される。

図１（Ａ）において、バッファメモリ２は画像読取装置１が読み取った画像を読取データとして一旦蓄積する記憶領域であり、演算回路３はバッファメモリ２に蓄積された画像データのある一定時間のデジタル信号のハイレベルの個数とローレベルの個数をリアルタイムで演算する。演算の結果、ハイレベルの個数とローレベルの個数の差が所定の範囲内の場合には、ダミー信号は発生せず読取データをそのまま伝送データとする。差が所定の範囲外の場合には、ダミー信号発生回路４がダミー信号を発生させ、ハイレベルとローレベルの差が所定の範囲内となるように読取データにダミー信号を付加して伝送データを生成する。ドライバー回路５は送信側発光素子６を駆動し、送信側発光素子６は伝送データを光信号に変換し、光ファイバ１０を介して受信側の画像出力装置１１に送信する。

一方、図１（Ｂ）の画像出力装置１１においては、光ファイバ１０を介して受信した光信号である伝送データが受信側受光素子１２によって電気信号（電流）に変換され、アンプ回路１３によって増幅される。その後、画像読取装置１において発生されたダミー信号がダミー信号除去回路１４によって伝送データから除去され、画像読取装置１による読取データと同じ出力データが復元される。

次に、ダミー信号の発生及び除去によるデータ変換方法について、図２乃至図４に示した読取画像、読取データ、伝送データ及び出力データの関係図に沿って説明する。

図２は、読取データ２１のデジタル信号がハイレベル又はローレベルが所定数以上連続する直流成分が存在せず、ハイレベルとローレベルの個数の差が所定の範囲内、即ち、Ｈ／Ｌ比率が略５０％である場合の、読取画像、読取データ及び伝送データの関係を示す。画像読取装置が読み取った読取画像２０に画像データ（図の黒丸）が存在する場合には読取データはハイレベルとなり、画像データが存在しない空白の場合には読取データはローレベルとなる。同図においては、ハイレベル又はローレベルが所定数以上続くことはなく、ハイレベルとローレベルの個数は略同数であるので補正は不要となる。従って、ダミー信号は発生せず、伝送データ２２及び出力データ２３は読取データ２１と同じとなる。

図３は、読取データ３１にローレベルが所定数以上続き、ハイレベルとローレベルの個数の差が所定の範囲外となる場合の図である。このように所定数以上ローレベルが続く場合、即ち、読取画像３０に空白データが続く場合には、１ビットを表わす信号と区別できる（例えば、１ビット長の半分以下の）パルスを発生させてハイレベル部分を作ることでダミー信号３５を発生して、ハイレベルとローレベルの個数の差が所定の範囲内となるように補正して伝送データ３２を生成する。このようにダミー信号３５を１ビットを表わす信号と区別できるようにすることで、ダミー信号３５を「１」を示す通常の信号として誤って検出することがなくなる。

ダミー信号３５を発生した伝送データ３２を受け取った受信側では、伝送データ３２からダミー信号３５を除去することによって読取データ３１と同じ出力データ３３を再生する。この際、上述のようにパルス幅により通常の信号とダミー信号３５の識別が可能であるので、ダミー信号３５を除去するフィルター処理が容易になる。

ダミー信号３５の除去は、本実施の形態では一定パルス幅以下の信号をカットすることによって行うが、立ち上がりが一定時間以上遅れている信号をカットする等の方法でもよい。

図４は、読取データ４１にハイレベルが所定数以上続き、ハイレベルとローレベルの個数の差が所定の範囲外となる場合の図である。このように所定数以上ハイレベルが続く場合、即ち、読取画像４０に空白でない画像データが続く場合には、１ビットを表わす信号と区別できるようにパルス幅を短くして（例えば、１ビット長の半分以下として）単位パルス内にローレベル部分を作ることでダミー信号４５を発生する。このようにダミー信号４５を１ビットを表わす信号と区別できるようにすることで、ダミー信号４５を「０」を示す通常の信号として誤って検出することがなくなる。

ダミー信号４５を発生した伝送データ４２を受け取った受信側では、伝送データ４２からダミー信号４５を除去し、除去した部分をハイレベルに修正することによって読取データ４１と同じ出力データ４３を再生する。この際、パルス幅により通常の信号とダミー信号４５の識別が可能であるので、ダミー信号４５を除去するフィルター処理が容易になる。

ここで、送信側のダミー信号発生回路４で実行されるダミー信号を発生する処理の流れを図５及び図６に示すフローチャートに沿って説明する。

図５のステップ５００では、読取データを予め長さを定めた所定区間毎に演算回路３で演算されたデジタル信号のハイレベルとローレベルの個数を取り込む。

ステップ５１０では、演算したハイレベルとローレベルの個数の差が予め定めた所定範囲内か否か、例えばＨ／Ｌ比率が３０％乃至７０％かを判断する。差が所定範囲内であれば当該区間内のデジタル信号にはダミー信号を発生せずステップ５５０に進み、差が所定範囲外であればダミー信号を発生するためステップ５２０に進む。

ステップ５２０では、当該区間内のデジタル信号のハイレベルとローレベルのどちらが多いかを判定し、ローレベルが多い場合にはステップ５３０に進み、ハイレベルが多い場合にはステップ５４０に進む。

ステップ５３０では、ローレベルの信号が所定数以上連続しているため、ハイレベルとなるダミー信号を発生し、ステップ５４０では、ハイレベルの信号が所定数以上連続しているため、ローレベルとなるダミー信号を発生した後、ステップ５５０に進む。また、ステップ５３０及びステップ５４０では、ダミー信号の発生により所定区間内のＨ／Ｌ比率が３０％乃至７０％、好ましくは５０％となる個数のダミー信号を発生する。

ステップ５５０では、全読取データの演算を終了したか否かを判定する。終了した場合にはダミー信号を発生したデータを伝送データとして処理を終え、終了してない場合にはステップ５００に戻って次の区間の読取データに対して上述の処理を繰り返す。

図６は、図５のステップ５３０の所定範囲を超えてローレベルの個数がハイレベルの個数よりも多い場合にダミー信号を発生する処理の流れを更に詳細に示したフローチャートである。

ステップ６００では、所定区間の読取データを１ビット毎にハイレベルかローレベルかをチェックする。

ステップ６１０では、チェック対象のビットがハイレベルであれば該ビットにはダミー信号は不要であるのでステップ６４０に進み、チェック対象のビットがローレベルであればダミー信号発生の要否を判定するためにステップ６２０に進む。

ステップ６２０では、ローレベルが予め定めた所定数以上連続しているかを判定し、連続していない場合には該ビットにはダミー信号を発生せずにステップ６４０に進み、連続している場合には該ビットにダミー信号を発生するためにステップ６３０に進む。

ステップ６３０では、対象ビットにダミー信号を発生した後に、ステップ６４０に進む。ダミー信号の発生は、ローレベルである対象ビットに１ビットを表わす信号と区別できるデータ長の短い（本実施の形態では、１ビット長の半分以下とする。）ハイレベル部分を生成することによって行う。また、ダミー信号の発生により所定区間内のＨ／Ｌ比率を３０％乃至７０％、好ましくは５０％とするために必要な個数のダミー信号を発生する。

ステップ６４０では、所定区間内の全ビットの処理を終了したか否かを判定する。終了した場合には処理を終え、終了してない場合にはステップ６００に戻って次のビットについて上述の処理を繰り返す。

なお、図６は、図５のステップ５３０の所定範囲を超えてローレベルの個数がハイレベルの個数よりも多い場合にダミー信号を発生する処理の流れを示すが、ステップ５４０の所定範囲を超えてハイレベルの個数がローレベルの個数よりも多い場合にも、図示は省略するがハイレベルが所定数以上連続している場合には、ローレベル部分を生成することで同様にダミー信号を発生する。

次に、受信側でダミー信号を除去する処理の流れを図７に示すフローチャートに沿って説明する。

ステップ７００では、受信した伝送データを１ビット長毎にダミー信号の有無をチェックする。チェックは各ビット内に所定幅より短い（本実施の形態では、１ビット長の半分以下とする。）ハイレベル部分又はローレベル部分の有無を判断することによって行う。

ステップ７１０では、対象ビットにダミー信号が存在していない場合にはステップ７３０に進み、対象ダミー信号がある場合にはダミー信号を除去して元のデータを復元するためステップ７２０に進む。

ステップ７２０では、ダミー信号（即ち、所定幅より狭いハイレベル又はローレベルの信号）の除去を行う。ダミー信号の除去は、ダミー信号がハイレベルの場合にはステップ７００で検出した所定幅より狭いハイレベル部分をローレベルに戻し、ダミー信号がローレベルの場合には所定幅より狭いローレベル部分をハイレベルに戻すことによって行う。このようにダミー信号を１ビット長より短くすることにより、ダミー信号を除去するフィルター処理が容易になる。

ステップ７３０では、受信した伝送データの全ビットの処理を終了したか否かを判断する。終了した場合にはダミー信号の除去処理を終え、終了してない場合にはステップ７００に戻って次のビットに対して上述の処理を繰り返す。

以上、本実施の形態では、図１に示すような画像読取装置で読み取った信号を、光ケーブルを用いて画像出力装置にデータ伝送する場合の適用例を説明したが、適用範囲はこれに限定するものではなく、様々な箇所のデータ伝送に適用できる。例えば、図８に示すように、（Ａ）スキャナからメイン基板へのデータ伝送、（Ｂ）複合機の操作パネル等のユーザインタフェースからメイン基板へのデータ伝送、（Ｃ）メイン基板からプリンタ等の画像出力装置へのデータ伝送等である。

本発明の実施の形態に係る光送信装置及び光受信装置のブロック図である。 ハイレベルとローレベルが略同数の場合のデータ関連図である。 ローレベルが所定数以上続く場合のデータ関連図である。 ハイレベルが所定数以上続く場合のデータ関連図である。 ダミー信号を発生する処理の流れを示すフローチャートである。 ダミー信号を発生する詳細な処理の流れを示すフローチャートである。 ダミー信号を除去する処理の流れを示すフローチャートである。 本発明の他の実施の形態に係る構成図である。

符号の説明

１ 画像読取装置
２ バッファメモリ
３ 演算回路
４ ダミー信号発生回路
５ ドライバー回路
６ 送信側発光素子
１０ 光ファイバ
１１ 画像出力装置
１２ 受信側受光素子
１３ アンプ回路
１４ ダミー信号除去回路
２０，３０，４０ 読取画像
２１，３１，４１ 読取データ
２２，３２，４２ 伝送データ
２３，３３，４３ 出力データ
３５，４５ ダミー信号

Claims (13)

1. 光を発光する発光手段と、
   １ビットがハイレベル又はローレベルで表わされたデジタル信号のハイレベルの個数とローレベルの個数を所定区間毎に演算する演算手段と、
   前記演算手段で演算された前記個数に基づいて、前記所定区間の前記デジタル信号のハイレベルの個数とローレベルの個数との差が０を含む所定範囲内の値になるように、前記デジタル信号の１ビットを表わす信号と区別できるデータ長のハイレベル又はローレベルのダミー信号を発生するダミー信号発生手段と、
   前記所定区間のデジタル信号に前記ダミー信号を付加して前記発光手段を駆動する駆動手段と、
   を備えた光送信装置。
2. 前記差が前記所定範囲内の値になるハイレベルの個数とローレベルの個数とを比率で表わしたとき、該比率を３０％乃至７０％とした請求項１記載の光送信装置。
3. 前記ダミー信号の幅は前記デジタル信号の１ビットを表わす信号の幅の半分以下である請求項１又は請求項２記載の光送信装置。
4. 前記ダミー信号発生手段は、前記デジタル信号のハイレベル又はローレベルが所定数以上連続したときに、ダミー信号を発生する請求項１乃至請求項３の何れか１項記載の光送信装置。
5. 光を発光する発光手段と、１ビットがハイレベル又はローレベルで表わされたデジタル信号のハイレベルの個数とローレベルの個数を所定区間毎に演算する演算手段と、前記演算手段で演算された前記個数に基づいて、前記所定区間の前記デジタル信号のハイレベルの個数とローレベルの個数との差が０を含む所定範囲内の値になるように、前記デジタル信号の１ビットを表わす信号と区別できるデータ長のハイレベル又はローレベルのダミー信号を発生するダミー信号発生手段と、前記所定区間のデジタル信号に前記ダミー信号を付加して前記発光手段を駆動する駆動手段と、を備えた光送信装置と、
   光を受光してデジタル信号に変換する光電変換手段と、前記光電変換手段で変換されたデジタル信号の１ビットのデータ長に基づいて、デジタル信号から前記ダミー信号を除去するダミー信号除去手段と、を備えた光受信装置と、
   を含む光送受信装置。
6. 前記差が前記所定範囲内の値になるハイレベルの個数とローレベルの個数とを比率で表わしたとき、該比率を３０％乃至７０％とした請求項５記載の光送受信装置。
7. 前記ダミー信号の幅は前記デジタル信号の１ビットを表わす信号の幅の半分以下である請求項５又は請求項６記載の光送受信装置。
8. 前記ダミー信号発生手段は、前記デジタル信号のハイレベル又はローレベルが所定数以上連続したときに、ダミー信号を発生する請求項５乃至請求項７の何れか１項記載の光送受信装置。
9. 光送信装置から光受信装置へデータをデジタル信号として伝送する光伝送方法において、
   前記光送信装置から送信される１ビットがハイレベル又はローレベルで表わされたデジタル信号のハイレベルの個数とローレベルの個数を所定区間毎に演算し、
   前記演算された前記個数に基づいて、前記所定区間の前記デジタル信号のハイレベルの個数とローレベルの個数との差が０を含む所定範囲内の値になるように、前記デジタル信号の１ビットを表わす信号と区別できるデータ長のハイレベル又はローレベルのダミー信号を発生し、
   前記所定区間のデジタル信号に前記ダミー信号を付加し、
   前記光受信装置で受信したデジタル信号の１ビットのデータ長に基づいて、デジタル信号から前記ダミー信号を除去する光伝送方法。
10. 前記差が前記所定範囲内の値になるハイレベルの個数とローレベルの個数とを比率で表わしたとき、該比率を３０％乃至７０％とした請求項９記載の光伝送方法。
11. 前記ダミー信号の幅は前記デジタル信号の１ビットを表わす信号の幅の半分以下である請求項９又は請求項１０記載の光伝送方法。
12. 前記ダミー信号は、前記デジタル信号のハイレベル又はローレベルが所定数以上連続したときに発生する請求項９乃至請求項１１の何れか１項記載の光伝送方法。
13. 光を発光する発光手段と、
    デジタル信号のハイレベルとローレベルとに応じて前記発光手段を点滅させるように制御するとともに、
    前記デジタル信号のハイレベル又はローレベルが連続している場合には、前記デジタル信号に応じて前記発光手段が点滅する最も短い点滅時間よりも短い点滅時間となるように点滅を前記発光手段にさせるように制御する制御手段と、
    を備えた光送信装置。

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