JP2008244774A - 光通信送信回路、光通信受信回路および光通信回路 - Google Patents

Abstract

【課題】光インターコネクションなどの極近距離通信において、部品コスト、実装面積、消費電力等を低減しつつ、高品位の光通信を行う。
【解決手段】送信部として機能する通信部３６は、受信部として機能する通信部４２により電気通信線を介して送信されたレベル検出信号に基づいて、パワー制御信号を生成してレーザダイオードの出力光パワー制御を行いつつ光送信信号を生成し、光通信線を介して通信部４２に送信する。
【選択図】図２

Description

本発明は、光通信送信回路、光通信受信回路および光通信回路に係り、特に装置内の回路基板間あるいは回路基板上の素子間で通信を行うための光インターコネクションに用いられる光通信送信回路、光通信受信回路および光通信回路に関する。

近年、装置内の回路基板間あるいは回路基板上の素子（例えば、ＬＳＩ）間で通信を行う場合に、信号量の増加や高速化が進んだ結果、伝送経路による信号劣化やＥＭＣなどの影響を考慮し、電気通信線を介した伝送に代わる技術が求められている。
このような伝送技術の一つとして、光信号を利用した光データ通信技術が期待されている。
光データ通信技術においては、送信装置側のレーザダイオードにより出射される光パワーの制御は、受信装置の特性や伝送線路特性が不明であるため、送信装置側で通信規格に併せた送信出力となるように、レーザダイオードの出力光のパワーをモニターし、所定の送信出力を維持するようにされていた（たとえば、特許文献１参照）。

ここで、従来の光データ通信における送信装置側のレーザダイオードにより出射される光パワーの制御について詳細に説明する。
図４は、従来の光データ通信システムの要部説明図である。
光データ通信システム１００を構成している送信装置１００Ｔは、入力信号Ｓｉｎ０およびパワー制御信号Ｓｐ０に基づいてレーザダイオード１０１を駆動するレーザ駆動アンプ１０２と、レーザダイオード１０１から出射されるレーザ光の一部を図示しないハーフミラー等を利用して受光し、レーザ光の出力パワーに相当するパワーモニター信号Ｓｍを出力するフォトディテクタ１０３と、パワーモニター信号Ｓｍに基づいてレーザ光の出力パワーを所定の規格に合ったパワーとするための自動パワー制御（ＡＰＣ）を行うためのパワー制御信号Ｓｐ０を生成し、出力するパワー制御部１０４と、を備えている。
一方、光データ通信システム１００を構成している受信装置１００Ｒは、光ファイバ通信線１０５を介して入力された光データ信号ＳＤ０を受光して電気データ信号ＳＲ０に変換して出力するフォトディテクタ１１０と、増幅率を設定するためのフィードバック抵抗１１１が並列接続され、電気データ信号ＳＲ０を増幅して増幅電気データ信号ＳＲＡ０として出力するオペアンプ１１２と、増幅電気データ信号ＳＲＡ０が入力され、後段に増幅電気データ信号ＳＲＡ０を出力するバッファアンプ１１３と、バッファアンプ１１３における増幅電気データ信号ＳＲＡ０の入力レベルを検出し、検出した入力レベルに対応してオペアンプ１１２の自動ゲインコントロールを行うＡＧＣ回路１１４と、を備えている。

次に光データ通信システム１００の動作について説明する。
レーザ駆動アンプ１０２は、入力信号Ｓｉｎ０およびパワー制御信号Ｓｐ０に基づいてレーザダイオード１０１を駆動する。
これと並行して、フォトディテクタ１０３は、レーザダイオード１０１から出射されるレーザ光の一部を図示しないハーフミラー等を利用して受光し、レーザ光の出力パワーに相当するパワーモニター信号Ｓｍをパワー制御部１０４に出力する。
パワー制御部１０４は、パワーモニター信号Ｓｍに基づいてレーザ光の出力パワーを所定の規格に合ったパワーとするための自動パワー制御（ＡＰＣ）を行うためのパワー制御信号Ｓｐ０を生成し、レーザ駆動アンプ１０２に出力する。
これらの結果、送信装置１００Ｔから出力される光データ信号ＳＤ０のレベルは、所定の規格に則したものとなっている。

一方、受信装置１００Ｒのフォトディテクタ１１０は、光ファイバ通信線１０５を介して入力された光データ信号ＳＤ０を受光して電気データ信号ＳＲ０に変換してオペアンプ１１２に出力する。
オペアンプ１１２は、電気データ信号ＳＲ０を増幅して増幅電気データ信号ＳＲＡ０としてバッファアンプ１１３に出力し、バッファアンプ１１３は、後段に増幅電気データ信号ＳＲＡ０を出力する。
これと並行して、ＡＧＣ回路１１４は、バッファアンプ１１３における増幅電気データ信号ＳＲＡ０の入力レベルを検出し、検出した入力レベルに対応してオペアンプ１１２の自動ゲインコントロールを行う。
したがって、常に所定レベルを有する増幅電気データ信号ＳＲＡ０が得られることとなる。
特開２００４−３４３２０９号

上記従来の光データ通信システムにおいては、所定の規格に則って送信装置側でレーザ光のパワーを制御していたため、送信装置が制御回路やフォトディテクタなどの周辺部品を備えている必要がある。
上記構成は、大規模な通信システムであれば問題とはならないが、これをそのまま光インターコネクションに用いようとした場合には、部品コスト、実装面積、消費電力等の観点から好ましくないという問題点があった。
そこで、本発明の目的は、光インターコネクションなどの極近距離通信において、部品コスト、実装面積、消費電力等を低減しつつ、高品位の光通信を行うことが可能な光通信送信回路、光通信受信回路および光通信回路を提供することにある。

上記課題を解決するため、外部の光通信受信回路と一組の光通信線および電気通信線を介して接続され、前記一組の光通信線および電気通信線を介して前記光通信受信回路に対し光送信信号を送信する光通信送信回路であって、入力信号およびパワー制御信号に基づいて発光部を駆動し、前記光送信信号を生成し、前記光通信線を介して出力する発光駆動部と、前記光通信受信回路側から前記電気通信線を介して入力されるレベル検出信号に基づいて前記パワー制御信号を生成し、出力するパワー制御部と、を備えたことを特徴としている。

上記構成によれば、発光駆動部は、入力信号およびパワー制御信号に基づいて発光部を駆動し、光送信信号を生成し、光通信線を介して出力する。
これと並行して、パワー制御部は、光通信受信回路側から電気通信線を介して入力されるレベル検出信号に基づいてパワー制御信号を生成し、出力する。
したがって、光インターコネクションなどの極近距離通信において、発光部の出力光のパワーモニターを行うための部品を設ける必要がないので、部品コストや実装面積を低減することができ、出力光のパワーモニターを行うことによる信号レベルの低下もなく、発光部の出力する光送信信号の信号レベルは、必要かつ十分なレベルで一定に保つことが可能となるので、消費電力等を低減しつつ、高品位の光通信を行うことができる。

この場合において、前記レベル検出信号は、前記電気通信線を介した通信の伝送線路特性および前記光通信受信回路の通信特性に合わせて予め設定されているようにしてもよい。
上記構成によれば、光送信信号の信号レベルを、より確実に必要かつ十分なレベルで一定に保つことが可能となり、より一層の消費電力の低減が図れる。

また、外部の光通信送信回路と一組の光通信線および電気通信線を介して接続され、前記一組の光通信線および電気通信線を介して接続され、前記光・電気複合ケーブルを介して前記光通信送信回路からの光送信信号を受信する光通信受信回路であって、前記光通信線を介して入力された前記光送信信号を受光して電気信号に変換して出力する受光部と、前記受光部の出力信号レベルを検出し、出力信号レベルに対応するレベル検出信号を前記電気通信線を介して出力するレベル検出部と、を備えたことを特徴としている。
上記構成によれば、受光部は、光通信線を介して入力された光送信信号を受光して電気信号に変換して出力し、レベル検出部は、受光部の出力信号レベルを検出し、出力信号レベルに対応するレベル検出信号を電気通信線を介して出力する。

したがって、光通信送信回路では、レベル検出信号に基づいて発光部の出力光のパワー制御を行えるため、発光部のパワーモニターを行うための部品を設ける必要がないので、部品コストや実装面積を低減することができ、出力光のパワーモニターを行うことによる信号レベルの低下もなく、発光部の出力する光送信信号の信号レベルは、必要かつ十分なレベルで一定に保つことが可能となるので、消費電力等を低減しつつ、高品位の光通信を行うことができる。
この場合において、前記光通信送信回路は、発光部を駆動して前記光送信信号を生成する発光駆動部を備え、前記レベル検出信号は、前記光／電気複合ケーブルを介した通信の伝送線路特性および前記発光駆動部の特性に合わせて予め設定されているようにしてもよい。
上記構成によれば、光送信信号の信号レベルを、より確実に必要かつ十分なレベルで一定に保つことが可能となり、より一層の消費電力の低減が図れる。

また、送信部と受信部とが光通信線および電気通信線が一体となった光・電気複合ケーブルを介して接続された通信回路であって、前記送信部は、入力信号およびパワー制御信号に基づいて発光部を駆動し、前記光送信信号を生成し、出力する発光駆動部および前記受信部から前記電気通信線を介して入力されるレベル検出信号に基づいて前記パワー制御信号を生成し、出力するパワー制御部とを備え、前記受信部は、前記光通信線を介して入力された前記光送信信号を受光して電気信号に変換して出力する受光部と、前記受光部の出力信号レベルを検出し、出力信号レベルに対応する前記レベル検出信号を前記電気通信線を介して出力するレベル検出部と、を備えたことを特徴としている。

上記構成によれば、送信部の発光駆動部は、入力信号およびパワー制御信号に基づいて発光部を駆動し、光送信信号を生成し、光通信線を介して出力する。
一方、受信部の受光部は、光通信線を介して入力された光送信信号を受光して電気信号に変換して出力し、レベル検出部は、受光部の出力信号レベルを検出し、出力信号レベルに対応するレベル検出信号を電気通信線を介して送信部側に出力する。
これにより、送信部のパワー制御部は、受信部から電気通信線を介して入力されるレベル検出信号に基づいてパワー制御信号を生成し、発光駆動部に出力する。

したがって、光インターコネクションなどの極近距離通信において、発光部の出力光のパワーモニターを行うための部品を設ける必要がないので、部品コストや実装面積を低減することができ、出力光のパワーモニターを行うことによる信号レベルの低下もなく、発光部の出力する光送信信号の信号レベルは、必要かつ十分なレベルで一定に保つことが可能となるので、消費電力等を低減しつつ、高品位の光通信を行うことができる。

以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
以下の説明においては、本発明の光通信回路をプリンタの光インターコネクションに適用した場合を例として説明する。
図１は、プリンタの要部を示す外観斜視図である。
プリンタ１０は、プリンタ１０全体を制御するプリンタコントローラが搭載されたプリンタコントローラ基板１１と、プリントエンジンを構成する印字ヘッド１２と、印字対象の用紙Ｐを搬送するための搬送機構１３と、印字ヘッド１２を搭載し、駆動するためのキャリッジ機構１４と、を備えている。
プリンタコントローラ基板１１に搭載されたプリンタコントローラは、いわゆる、マイクロコンピュータとして構成されており、外部から受信した印刷データに基づいて、キャリッジに搭載される各機器を実際に駆動する。

印字ヘッド１２は、複数のインクカートリッジを装着するカートリッジ装着部１５と一体に設けられ、キャリッジ１６に載置されている。本実施形態の印字ヘッド１２は、インクジェット式であり、用紙Ｐと対向する面、すなわち、図１では、キャリッジ１６の下面側に取り付けられている。
搬送機構１３は、用紙Ｐを搬送するための紙送りローラ１８および紙送りローラ１８をプリンタコントローラの制御下で駆動する紙送りモータ１９を備えている。
キャリッジ機構１４は、キャリッジ１６、キャリッジモータ２０およびタイミングベルト２１を備えている。キャリッジモータ２０は、タイミングベルト２１を介してキャリッジ１６を駆動する。キャリッジ１６は、ガイド部材としてのガイド軸２２に案内されており、キャリッジモータ２０の正逆回転により、主走査方向（用紙Ｐの紙幅方向）に往復動する。

ここで、キャリッジ１６には、印字ヘッド１２を駆動するための回路が搭載されたキャリッジ側基板２３が載置されており、このキャリッジ側基板２３とプリンタコントローラ基板１１とは、光通信を行う光ファイバおよび電気通信線が形成された光・電気複合フレキシブルフラットケーブル（ＦＦＣ）１７を介して接続されている。

図２は、プリンタコントローラ基板およびキャリッジ側基板の概要構成説明図である。
プリンタコントローラ基板１１は、マイクロコンピュータとして構成されており、プリンタ全体を制御するためのＣＰＵ３１と、プリンタ制御用の制御プログラムなどを予め記憶したＲＯＭ３２と、各種データを一時的に記憶するＲＡＭ３３と、印刷制御専用のカスタムＩＣチップ３４と、ホスト装置として通信ネットワークあるいはケーブルを介して接続されるパーソナルコンピュータなどとの間のインタフェース動作を行うインタフェース部３５と、光・電気複合フレキシブルフラットケーブル１７を介してキャリッジ側基板２３との間で光通信を行う通信部３６と、光・電気複合フレキシブルフラットケーブル１７と通信部３６との間に介装され、光・電気複合フレキシブルフラットケーブル１７の一端に設けられた光・電気複合オスコネクタ１７Ａが接続される光・電気複合メスコネクタ３７と、を備えている。

キャリッジ側基板２３は、印字ヘッド１２を駆動するためのヘッド駆動部４１と、光・電気複合フレキシブルフラットケーブル１７を介してプリンタコントローラ基板１１との間で光通信を行う通信部４２と、光・電気複合フレキシブルフラットケーブル１７と通信部４２との間に介装され、光・電気複合フレキシブルフラットケーブル１７の一端に設けられた光・電気複合オスコネクタ１７Ｂが接続される光・電気複合メスコネクタ４３と、を備えている。

図３は、プリンタコントローラ基板およびキャリッジ側基板の通信部の概要構成説明図である。
本実施形態において、プリンタコントローラ基板１１の通信部３６は、データ送信のみを行っており、キャリッジ側基板２３の通信部４２は、データ受信のみを行っている。
通信部３６は、入力信号Ｓｉｎおよびパワー制御信号Ｓｐに基づいてレーザダイオード５１（発光部）を駆動するレーザ駆動アンプ５２（発光駆動部）と、キャリッジ側基板２３側から電気通信線１７Ｍを介して入力されるレベル検出信号ＳＬＶに基づいて自動パワー制御（ＡＰＣ）を行うためのパワー制御信号Ｓｐを生成し、出力するパワー制御部５３（発光駆動部）と、を備えている。
通信部４２は、プリンタコントローラ基板１１のレーザダイオード５１から光ファイバ通信線１７Ｌを介して入力された光データ信号ＳＤを受光して電気データ信号ＳＲに変換して出力するフォトディテクタ６１と、増幅率を設定するためのフィードバック抵抗６２が並列接続され、電気データ信号ＳＲを増幅して増幅電気データ信号ＳＲＡとして出力するオペアンプ６３と、増幅電気データ信号ＳＲＡが入力され、ヘッド駆動部４１へ増幅電気データ信号ＳＲＡを出力するバッファアンプ６４と、オペアンプ６３における電気データ信号ＳＲの入力レベルを検出し、検出した入力レベルに対応するレベル検出信号ＳＬＶを電気通信線１７Ｍを介して出力するレベル検出部６５と、を備えている。

次にプリンタコントローラ基板１１の通信部３６およびキャリッジ側基板２３の通信部４２の動作について説明する。
通信開始時においては、通信部３６のレーザ駆動アンプ５２は、入力信号Ｓｉｎに基づいて、所定の初期駆動パワーでレーザダイオード５１を駆動する。
これにより、レーザダイオード５１は、光データ信号ＳＤを生成し、光ファイバ通信線１７Ｌを介して通信部４２に送信する。
これにより通信部４２のフォトディテクタ６１は、光ファイバ通信線１７Ｌを介して入力された光データ信号ＳＤを受光して電気データ信号ＳＲに変換してオペアンプ６３の入力端子に出力する。
これによりオペアンプ６３は、フィードバック抵抗６２等により定まる所定の増幅率で電気データ信号ＳＲを増幅して増幅電気データ信号ＳＲＡとしてバッファアンプ６４に出力する。バッファアンプ６４は、入力された増幅電気データ信号ＳＲＡをヘッド駆動部４１へ出力し、ヘッド駆動部４１は、印字ヘッド１２を駆動することとなる。

これと並行して、通信部４２のレベル検出部６５は、オペアンプ６３の入力端子における電気データ信号ＳＲの入力レベルを検出し、検出した入力レベルに対応するレベル検出信号ＳＬＶを電気通信線１７Ｍを介して通信部３６のパワー制御部５３に出力する。
これにより、パワー制御部５３は、入力されたレベル検出信号ＳＬＶに基づいて自動パワー制御（ＡＰＣ）を行うためのパワー制御信号Ｓｐを生成し、レーザ駆動アンプ５２に出力する。
レーザ駆動アンプ５２は、次回以降の通信においては、光データ信号ＳＤの信号レベルがパワー制御信号Ｓｐに対応する信号レベルとなるようにレーザダイオード５１を駆動することとなる。

したがって、レーザダイオード５１の出力する光データ信号ＳＤの信号レベルは、必要かつ十分なレベルで一定に保つことが可能となり、消費電力を低減することができる。
また、自動パワー制御（ＡＰＣ）を行うに際し、従来のように送信側（プリンタコントローラ基板側）でレーザダイオードの出力光レベルを検出し、出力高レベルが所定の規格を満たしているか否かを判別するためのフォトディテクタを設ける必要がなく、部品点数、通信部としての専有面積、消費電力および部品コストの低減を図ることができる。
さらに、レーザダイオード５１の出力する光データ信号ＳＤの信号レベルは、光ファイバ通信線１７Ｌにおける伝送線路損失を考慮して設定されるものとなり、製造時の調整精度を低くし、あるいは、製造時の調整項目を減らしても通信が可能となり、製造時の調整コストおよび部品コスト、ひいては、製造コストの低減が図れる。
以上の説明においては、プリンタコントローラ基板１１とキャリッジ側基板２３との間で制御を行う場合について説明したが、他の種類の基板同士あるいは同一基板上であっても本発明の適用が可能である。

プリンタの要部を示す外観斜視図である。 プリンタコントローラ基板およびキャリッジ側基板の概要構成説明図である。 プリンタコントローラ基板およびキャリッジ側基板の通信部の概要構成説明図である。 従来の光データ通信システムの要部説明図である。

符号の説明

１０…プリンタ、１１…プリンタコントローラ基板、１２…印字ヘッド、１３…搬送機構、１４…キャリッジ機構、１５…カートリッジ装着部、１６…キャリッジ、１７…光・電気複合フレキシブルフラットケーブル（光通信線、電気通信線）、１７Ａ、１７Ｂ…光・電気複合オスコネクタ、１７Ｌ…光ファイバ通信線、１７Ｍ…電気通信線、１８…ローラ、１９…モータ、２０…キャリッジモータ、２１…タイミングベルト、２２…ガイド軸、２３…キャリッジ側基板、３１…ＣＰＵ、３２…ＲＯＭ、３３…ＲＡＭ、３４…カスタムＩＣチップ、３５…インタフェース部、３６…通信部、３７…光・電気複合メスコネクタ、４１…ヘッド駆動部、４２…通信部、４３…光・電気複合メスコネクタ、５１…レーザダイオード（発光部）、５２…レーザ駆動アンプ（発光駆動部）、５３…パワー制御部（発光駆動部）、６１…フォトディテクタ、６２…フィードバック抵抗、６３…オペアンプ、６４…バッファアンプ、６５…レベル検出部、ＳＤ…光データ信号、ＳＬＶ…レベル検出信号、ＳＲ…電気データ信号、ＳＲＡ…増幅電気データ信号、Ｓｉｎ…入力信号、Ｓｍ…パワーモニター信号、Ｓｐ…パワー制御信号。

Claims (5)

1. 外部の光通信受信回路と一組の光通信線および電気通信線を介して接続され、前記一組の光通信線および電気通信線を介して前記光通信受信回路に対し光送信信号を送信する光通信送信回路であって、
   入力信号およびパワー制御信号に基づいて発光部を駆動し、前記光送信信号を生成し、前記光通信線を介して出力する発光駆動部と、
   前記光通信受信回路側から前記電気通信線を介して入力されるレベル検出信号に基づいて前記パワー制御信号を生成し、出力するパワー制御部と、
   を備えたことを特徴とする光通信送信回路。
2. 請求項１記載の光通信送信回路において、
   前記レベル検出信号は、前記電気通信線を介した通信の伝送線路特性および前記光通信受信回路の通信特性に合わせて予め設定されていることを特徴とする光通信送信回路。
3. 外部の光通信送信回路と一組の光通信線および電気通信線を介して接続され、前記一組の光通信線および電気通信線を介して前記光通信送信回路からの光送信信号を受信する光通信受信回路であって、
   前記光通信線を介して入力された前記光送信信号を受光して電気信号に変換して出力する受光部と、
   前記受光部の出力信号レベルを検出し、出力信号レベルに対応するレベル検出信号を前記電気通信線を介して出力するレベル検出部と、
   を備えたことを特徴とする光通信受信回路。
4. 請求項３記載の光通信受信回路において、
   前記光通信送信回路は、発光部を駆動して前記光送信信号を生成する発光駆動部を備え、
   前記レベル検出信号は、前記光／電気複合ケーブルを介した通信の伝送線路特性および前記発光駆動部の特性に合わせて予め設定されていることを特徴とする光通信受信回路。
5. 送信部と受信部とが一組の光通信線および電気通信線を介して接続された光通信回路であって、
   前記送信部は、入力信号およびパワー制御信号に基づいて発光部を駆動し、前記光送信信号を生成し、出力する発光駆動部および前記受信部から前記電気通信線を介して入力されるレベル検出信号に基づいて前記パワー制御信号を生成し、出力するパワー制御部とを備え、
   前記受信部は、前記光通信線を介して入力された前記光送信信号を受光して電気信号に変換して出力する受光部と、前記受光部の出力信号レベルを検出し、出力信号レベルに対応する前記レベル検出信号を前記電気通信線を介して出力するレベル検出部と、
   を備えたことを特徴とする光通信回路。

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