JP2012124781A - データ伝送装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】小型化したデータ伝送装置を提供する。
【解決手段】外部から入力された電気信号を光信号に変換して送出する光源部160と、光源部160を駆動するためのバイアス電流と変調電流とを光源部160に供給する光源駆動部140と、を備える送信部100と、送信部から送出された光信号を伝送する光伝送路204と、前記光伝送路を伝送された光信号を受光して電気信号に変換する受信部300と、を備えるデータ伝送装置1であって、レーザ駆動部140bは、前記バイアス電流に対する前記変調電流の比が一定になるように前記バイアス電流と前記変調電流とを生成することを特徴とする。
【選択図】図25
【解決手段】外部から入力された電気信号を光信号に変換して送出する光源部160と、光源部160を駆動するためのバイアス電流と変調電流とを光源部160に供給する光源駆動部140と、を備える送信部100と、送信部から送出された光信号を伝送する光伝送路204と、前記光伝送路を伝送された光信号を受光して電気信号に変換する受信部300と、を備えるデータ伝送装置1であって、レーザ駆動部140bは、前記バイアス電流に対する前記変調電流の比が一定になるように前記バイアス電流と前記変調電流とを生成することを特徴とする。
【選択図】図25
Description
本発明は、データ伝送装置に関する。
カメラと処理装置間の信号を伝送する方式としてカメラリンクインタフェース(非特許文献1、特許文献1)が規格化されている。このカメラリンクインタフェースは、カメラからの映像信号(映像信号4対とクロック信号1対)用の信号線、シャッター信号用などの制御線(4対)、およびカメラとのシリアル信号線(送信信号と受信信号の2対)の計11対の信号線と複数のシールド線とを1本のケーブルに収納する。また、メタルケーブル内における信号伝送はノイズ耐性を高めるため、LVDS(Low Voltage Differential Signaling)と呼ばれる信号方式を用いて非反転信号と反転信号とを対で伝送する。
図27は、従来のカメラリンクインタフェースの一例(カメラリンク規格の1種であるBase Configuration)の内部配線図である。カメラリンクインタフェース2は、カメラ側コネクタケース部400と、メタルケーブル500と、処理装置側コネクタケース部600とを備える。同図において、カメラ側コネクタケース部400のそれぞれの端子は、カメラ側コネクタケース部400内部の信号線を介して、メタルケーブル500内のそれぞれの差動線またはシールド線に接続されている。また、メタルケーブル500内のそれぞれの差動線またはシールド線は、処理装置側コネクタケース部600内部の信号線を介して、処理装置側コネクタケース部600のそれぞれの端子に接続されている。また、カメラリンクインタフェース2のカメラ側コネクタケース部400および処理装置側コネクタケース部600は、それぞれ26ピンコネクタ端子を有する。
カメラリンク以外のインタフェースとしてUSB(Universal SerialBus)やIEEE1394といった高速シリアルバス規格もある。しかし、カメラリンクは、USBやIEEE1394と異なり、カメラ特有の撮像タイミングを伝送する制御線や露光時間を処理装置からカメラに指示する制御線を独立して有しているので、現在、カメラと処理装置間の信号を伝送する方式として一般的なインタフェースになりつつある。
カメラリンクインタフェース規格では伝送距離が最大10[m]と規定されているが、高解像度の映像信号を伝送しようとした場合、7〜8[m]が限界と言われている。また、伝送品質を上げようとするとケーブルの直径が太くなってしまい、ケーブルの柔軟性が損なわれる上、省スペース性と可動性を要求する用途には向かないという問題があった。
そこで、特許文献1では複数の差動信号線を時分割多重方式で1本にまとめ、信号線の本数を減らす提案がなされている。また、DVDレコーダ等のビデオ信号源と大型ディスプレイとの間の伝送において、DVIのコネクタケース内に電気光変換部を設けて映像信号を光化する方式(特許文献2参照)や、特許文献1の方式と特許文献2の方式とを組合せた方式も提案されている(特許文献3参照)。
図26に示すように、従来のカメラリンクは電気インタフェースと差動線またはシールド線とをコネクタケース内で接続するのみであった。しかし、特許文献3の方式を採用し、映像信号を光信号に変換し、光ファイバを伝送路としてその信号を伝送する場合、コネクタケース内にシリアライザ(パラレル−シリアル変換集積回路)、デシリアライザ(シリアル−パラレル変換集積回路)、光電気変換集積回路、光素子、電気光変換部、MCU(Micro Control Unit、マイクロコントローラ)等、多くの部品を搭載する必要がある。また、光素子と光ファイバとの結合のため、レンズ等の結合部品も搭載する必要がある。その場合、前述の集積回路や光素子等を搭載し、コネクタケースの大きさをなるべく小さくすることが問題となる。
そこで本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、小型化したデータ伝送装置を提供することを課題とする。
上記の課題を解決するために、本発明の一態様であるデータ伝送装置は、外部から入力された電気信号を光信号に変換して送出する光源部と、前記光源部を駆動するためのバイアス電流と変調電流とを前記光源部に供給する光源駆動部と、を備える送信部と、前記送信部から送出された光信号を伝送する光伝送路と、前記光伝送路を伝送された光信号を受光して電気信号に変換する受信部と、を備えるデータ伝送装置であって、前記光源駆動部は、前記バイアス電流の値に対する前記変調電流の値の比が一定になるように前記バイアス電流と前記変調電流とを生成することを特徴とする。
上記データ伝送装置の前記光源駆動部は、前記送信部は、前記バイアス電流の値に所定の値を乗じることにより前記変調電流の値を算出するか、または前記変調電流の値を前記所定の値で割ることにより前記バイアス電流の値を算出する送信側制御部を更に備えることを特徴とするものであってもよい。
上記データ伝送装置は、記光源駆動部は、第1のポートと第2のポートとを備えるドライバ部を備え、前記ドライバ部は、前記第1のポートを流れる第1の電流に所定の倍率を乗じた前記バイアス電流を生成し、前記第2のポートを流れる第2の電流に前記所定の倍率を乗じた前記変調電流を生成し、前記光源駆動部は、前記第1の電流に対する前記第2の電流の比を一定にすることにより前記バイアス電流の値に対する前記変調電流の値の比を一定にすることを特徴とするものであってもよい。
上記データ伝送装置の前記光源駆動部は、一端が前記第1のポートに接続され他端に電圧が印加される第1の抵抗と、一端が前記第2のポートに接続され他端に前記電圧と同じ電圧が印加される第2の抵抗と、を更に備え、前記第1の抵抗の抵抗値に対する前記第2の抵抗の抵抗値の比が前記第1の電流に対する前記第2の電流の比の逆数であることを特徴とするものであってもよい。
上記データ伝送装置は、前記送信部と前記受信部を接続し電気信号を伝送する電気伝送路を備え、前記受信部は、前記電気伝送路へバイアス電流の設定値を前記電気伝送路に送出する受信側制御部を更に備え、前記送信部は、前記電気伝送路を伝送された前記バイアス電流の設定値を受信し、該受信したバイアス電流の設定値に基づいて前記光源駆動部を制御する送信側制御部を更に備えることを特徴とするものであってもよい。
上記データ伝送装置の前記光源部は垂直共振器面発光レーザであることを特徴とするものであってもよい。
本発明によれば、バイアス電流と変調電流を生成する回路の規模を小さくすることができるので、データ伝送装置の大きさを小型化することができる。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
<第1の実施形態>
図1は、本発明の第1の実施形態におけるデータ伝送装置の機能ブロック図である。データ伝送装置1は、カメラ側コネクタケース部(送信部)100と、複合ケーブル200と、処理装置側コネクタケース部(受信部)300とを備える。また、光送受信部220は、レーザ駆動部(光源駆動部)140と、レーザ部(光源部)160と、光ファイバ(光伝送路)204と、受光部320と、電流電圧変換部330とを備える。また、制御部230は、カメラ側MCU(送信側制御部)130と、差動線(電気伝送路)205と、処理装置側MCU(受信側制御部)350とを備える。
<第1の実施形態>
図1は、本発明の第1の実施形態におけるデータ伝送装置の機能ブロック図である。データ伝送装置1は、カメラ側コネクタケース部(送信部)100と、複合ケーブル200と、処理装置側コネクタケース部(受信部)300とを備える。また、光送受信部220は、レーザ駆動部(光源駆動部)140と、レーザ部(光源部)160と、光ファイバ(光伝送路)204と、受光部320と、電流電圧変換部330とを備える。また、制御部230は、カメラ側MCU(送信側制御部)130と、差動線(電気伝送路)205と、処理装置側MCU(受信側制御部)350とを備える。
カメラ側コネクタケース部(送信部)100は、DC/DC変換器110と、LVDSシリアライザ120と、クロック生成部121と、カメラ側MCU(送信側制御部)130と、温度センサ138と、レーザ駆動部(光源駆動部)140と、レーザ部(光源部)160と、クロック生成部170と、デシリアライザ171とを備える。ここで、カメラ側MCU(送信側制御部)130のMCUとは、Micro Control Unit(マイクロコントローラー)の略である。カメラ側コネクタケース部(送信部)100の各部は、例えば、SDR−26コネクタケースに収容されている。
DC/DC変換器110は、不図示の処理装置からシールド線201を経由して供給された直流電圧(+12[V])を所定の電圧に変換し、変換後の電圧を正の電源電圧VCCとする。正の電源電圧VCCは、DC/DC変換器110とVCSEL161以外の各部の電源として用いられる。
LVDSシリアライザ120は、4つの入力映像信号Xi+/−(iは0から3)および映像信号用クロック信号XCLK+/−を時分割にて多重化し、シリアル信号に変換し、変換したシリアル信号をレーザ駆動部140へ出力する。
LVDSシリアライザ120は、4つの入力映像信号Xi+/−(iは0から3)および映像信号用クロック信号XCLK+/−を時分割にて多重化し、シリアル信号に変換し、変換したシリアル信号をレーザ駆動部140へ出力する。
続いて、カメラ側MCU(送信側制御部)130について説明する。図2は、カメラ側MCU(送信側制御部)の機能ブロック図である。カメラ側MCU(送信側制御部)130は、AD変換部131と、送信側制御信号送受信部(マスター)132と、DA変換部134と、メモリ135と、タイマー136と、演算部137とを備える。
カメラ側MCU(送信側制御部)の役割は、(1)レーザ部(光源部)160の周囲温度を示す情報である温度モニタAD値(アナログ・デジタル変換された値)を取得すること、(2)温度モニタAD値を送信側制御信号送受信部132から差動線(電気伝送路)205(以下、インナーリンクと称する)を経由して後述する処理装置側MCU(受信側制御部)350に送信すること、(3)レーザ部(光源部)160の光信号の強度を制御するためのバイアス電流の設定値をインナーリンクを経由して後述する処理装置側MCU(受信側制御部)350から取得すること、(4)バイアス電流の設定値をDA変換部134にてアナログ電圧に変換し、後述するレーザ駆動部(光源駆動部)140に出力し、バイアス電流(変調電流)を設定すること、(5)処理装置側コネクタケース部(受信部)300内の後述するLVDSデシリアライザ340の受信クロックの再生が完了したことを通知するLOCK情報をインナーリンクを経由して後述する処理装置側MCU(受信側制御部)350から取得すること、(6)LOCK情報をLVDSシリアライザ120に出力すること、である。
送信側制御信号送受信部(マスター)132は、インナーリンクを経由して処理装置側コネクタケース(受信部)300内の処理装置側MCU(受信側制御部)350にある後述する受信側制御信号送受信部(スレーブ)352との間で通信を行う。その通信において、カメラ側MCU(送信側制御部)130がマスター(要求を出す方)、処理装置側MCU(受信側制御部)350がスレーブ(要求を受けて処理をする方)の関係となる。なお、本実施形態では2線シリアルインタフェース(I2C:Inter−Integrated Circuit)を使用しているが、RS−422または独自規格の通信方式を使用しても良い。
AD変換部131は、温度センサ138から入力されたレーザ部(光源部)160の周囲温度を示すアナログの電圧を、レーザ周囲の温度を示す温度情報である温度モニタAD値に変換する。AD変換部131は、変換後の温度モニタAD値を演算部137を経由して後述のメモリ135内のRAMエリア(不図示)に格納する。
送信側制御信号送受信部(マスター)132は、処理装置側コネクタケース部(受信部)300内の処理装置側MCU(受信側制御部)350にデータを送信するために、もしくは処理装置側MCU(受信側制御部)350からのデータを受信するために、基準となるクロック信号CLKを出力し、当該クロック信号CLKに同期してデータ信号DATAを送信もしくは受信する。また、送信側制御信号送受信部(マスター)132は処理装置側MCU(受信側制御部)350からLVDSデシリアライザ340のクロックの再生が完了したことを通知するLOCK信号を取得し、そのLOCK信号を演算部137を経由してLVDSシリアライザ120へ出力する。
また、送信側制御信号送受信部(マスター)132は、温度モニタAD値をインナーリンクを経由して処理装置側MCU(受信側制御部)300に送信する。また、送信側制御信号送受信部(マスター)132は、処理装置側MCU(受信側制御部)300から受信したバイアス電流の設定値の情報を演算部137を経由して後述のメモリ135内のRAMエリア(不図示)に格納する。
DA変換部134は、演算部137を経由して後述のメモリ135内のRAMエリア(不図示)から取得したバイアス電流の設定値の情報をDA変換し、変換後の電流DACを後述するレーザ駆動部(光源駆動部)140へ出力する。
メモリ135は、RAM(Read Access Memory)エリア(不図示)とFlash ROM(Read Only Memory)エリア(不図示)とに分かれている。RAMエリア(不図示)には一次保管するデータ、ROMエリア(不図示)には、演算部137が処理を行うための所定のプログラムが記憶されている。
タイマー136は、所定の間隔(例えば、10[ms])毎に要求フラグを発生させる。演算部137は要求フラグの状態を常に監視しており、要求フラグをトリガにして前記データの授受やAD/DA変換、通信等の処理を開始する。
タイマー136は、所定の間隔(例えば、10[ms])毎に要求フラグを発生させる。演算部137は要求フラグの状態を常に監視しており、要求フラグをトリガにして前記データの授受やAD/DA変換、通信等の処理を開始する。
演算部137は、電源が投入されるとメモリ135内のROMエリア(不図示)からプログラムの読出しを開始し、プログラムの手順に従って演算部137の入出力信号端子を初期化し、AD変換部131、送信側制御信号送受信部(マスター)132、DA変換部134、タイマー136を初期化した後、タイマー136を起動する。
演算部137は、要求フラグをトリガにして、タイマー136のタイマー初期値をリセットする。また、演算部137は、要求フラグをトリガにしてAD変換部131の動作を開始させ、AD変換部131が出力する温度モニタAD値をメモリ135のRAMエリア(不図示)に格納する。また、演算部137は送信側制御信号送受信部(マスター)132を制御して、メモリ135のRAMエリア(不図示)に格納した温度モニタAD値を処理装置側MCU(受信側制御部)350に出力する。
また、演算部137は、送信側制御信号送受信部(マスター)132をプログラムに従って制御して、処理装置側MCU(受信側制御部)350から出力されたバイアス電流の設定情報を受け取り、受け取ったデータをメモリ135のRAMエリア(不図示)に格納する。
また、演算部137は、DA変換部134を制御して、メモリ135のRAMエリア(不図示)に格納されたバイアス電流の設定情報をアナログ電流値として出力する。
また、演算部137は、DA変換部134を制御して、メモリ135のRAMエリア(不図示)に格納されたバイアス電流の設定情報をアナログ電流値として出力する。
また、演算部137は、送信側制御信号送受信部(マスター)132を制御して、処理装置側MCU(受信側制御部)350から出力された処理装置側コネクタケース部(受信部)300内の後述するLVDSデシリアライザ340のLOCK情報を、LVDSシリアライザ120へ出力する。
続いて、レーザ駆動部140について説明する。図3は、レーザ駆動部の回路図の一例である。レーザ駆動部140は、コンデンサ141a、コンデンサ141bと、抵抗142と、電流入力部143と、VCSELドライバ(ドライバ部)150と、抵抗151a、抵抗151bと、コンデンサ152a、コンデンサ152bと、抵抗(Rs)153と、フェライトビーズ154とを備える。
コンデンサ141a、141bは、AC結合用コンデンサである。抵抗142は、インピーダンス整合のための終端抵抗である。抵抗151a、抵抗151bは、変調電流出力用プルアップ抵抗である。コンデンサ152a、コンデンサ152bは、AC結合用のコンデンサである。抵抗(Rs)153は、変調出力の負荷バランスを合わせるための抵抗である。フェライトビーズ154は、バイアス電流成分と変調電流成分を分離するためのフェライトビーズである。
ここで、まず一般的なレーザ駆動部内の電流入力部143cについて説明し、本発明の第1の実施形態における電流入力部143について説明する。図4は、一般的なレーザ駆動部内の通常の電流入力部の回路図の一例である。同図において、電流入力部143cは、抵抗145cと、抵抗145dと、バッファ146cと、バッファ146dと、抵抗(RBIASSET)147cと、抵抗(RMODSET)148cとを備える。
カメラ側MCU(送信側制御部)130から出力された電流DAC0は、電流電圧変換用の抵抗145cにて電圧VIN0に変換されて、その電圧VIN0がバッファ146cに入力される。バッファ146cは、入力された電圧VIN0を低インピーダンス電圧出力に変換し、抵抗(RMODSET)148cの一端に出力する。VCSELドライバ(ドライバ部)150のIMODSET端子の方がバッファ146cの出力端子よりも高電位であるため、抵抗148cを流れる電流IMODSETは、VCSELドライバ(ドライバ部)150のIMODSET端子からバッファ146cの出力端子へ流れる。
同様に、カメラ側MCU(送信側制御部)130から出力された電流DAC1は、電流電圧変換用の抵抗145dにて電圧VIN1に変換されて、その電圧VIN1がバッファ146dに入力される。バッファ146dは、入力された電圧VIN1を低インピーダンス電圧出力に変換し、抵抗(RBIASSET)147cの一端に出力する。VCSELドライバ(ドライバ部)150のIBIASSET端子の方がバッファ146dの出力端子よりも高電位であるため、抵抗148dを流れる電流IBIASSETは、VCSELドライバ(ドライバ部)150のIBIASSET端子からバッファ146dの出力端子へ流れる。
図4の電流入力部143cでは、カメラ側MCU(送信側制御部)130内に2つのDAC(デジタルアナログコンバータ)が必要であるため、回路規模が大きくなってしまい、その回路スペース(本実施形態では、カメラ側MCU(送信側制御部)130のサイズ)が大きくなってしまう問題がある。
そこで、本実施形態では、VCSELの特徴である(1)閾値電流が小さいこと、(2)閾値電流の温度変動が小さいこと、を利用して、バイアス電流設定値と変調電流設定値とを一定の比にすることで、DACを1つにする。
そこで、本実施形態では、VCSELの特徴である(1)閾値電流が小さいこと、(2)閾値電流の温度変動が小さいこと、を利用して、バイアス電流設定値と変調電流設定値とを一定の比にすることで、DACを1つにする。
図3に戻って、本実施形態における電流入力部143の詳細について説明する。電流入力部143は、抵抗145と、非反転増幅回路(バッファ)146と、第1の抵抗(RBIASSET)147と、第2の抵抗(RMODSET)148とを備える。電流入力部143は、カメラ側MCU(送信側制御部)130のDA変換部134から入力された電流DACを、変調電流を設定するための変調設定電流IMODSETおよびバイアス電流を設定するためのバイアス設定電流IBIASSETに変換し、VCSELドライバ(ドライバ部)150へ出力する。
カメラ側MCU(送信側制御部)130のDA変換部134から入力された電流DACが、抵抗145とバッファ146とへ入力され、バッファ146の非反転入力端子にVINの電圧が印加される。
バッファ146は、入力端子にかかる電圧VINを出力端子に出力し、第1の抵抗(RBIASSET)147の一端と第2の抵抗(RMODSET)148の一端とに電圧VIN’を印加する。
第1の抵抗(RBIASSET)147は、その一端がバッファ146と接続され、他端がVCSELドライバ(ドライバ部)150のIBIASSET端子(第1のポート)に接続されている。VCSELドライバ(ドライバ部)150のIBIASSET端子電圧(VBIASSET)は、内部リファレンス電圧(VBG、例えば1.25V)となっており、第1の抵抗(RBIASSET)147を流れる第1の電流IBIASSETは、以下の式(1)で表される。
IBIASSET=(VBG−VIN’)/RBIASSET …(1)
同様に、第2の抵抗(RMODSET)148は、その一端がバッファ146と接続され、他端がVCSELドライバ(ドライバ部)150のIMODSET端子(第2のポート)に接続されている。VCSELドライバ(ドライバ部)150のIMODSET端子電圧(VMODSET)は、内部リファレンス電圧(VBG、例えば1.25[V])となっており、第2の抵抗(RMODSET)148を流れる第2の電流IMODSETは、以下の式(2)で表される。
IMODSET=(VBG−VIN’)/RMODSET …(2)
VCSELドライバ(ドライバ部)150は、LVDSシリアライザ120から入力された差動のシリアル信号のうち、コンデンサ141aを介して入力された1つのシリアル信号(DataIN+)を、信号DIN+として受け取る。
また、VCSELドライバ(ドライバ部)150は、LVDSシリアライザ120から入力された差動のシリアル信号のうち、コンデンサ141bを介して入力された1つのシリアル信号(DataIN−)を、信号DIN−として受け取る。
また、VCSELドライバ(ドライバ部)150は、LVDSシリアライザ120から入力された差動のシリアル信号のうち、コンデンサ141bを介して入力された1つのシリアル信号(DataIN−)を、信号DIN−として受け取る。
ここで、VCSELドライバ(ドライバ部)150の信号DIN+の入力端子と、信号DIN−の入力端子は、インピーダンス整合のために100Ωの抵抗142で接続されている。
VCSELドライバ(ドライバ部)150は、カレントミラー回路により、ミラー倍率αとIBIASSET端子から入力された第1の電流IBIASSETの値とを乗じた値を示す電流を生成し、VCSELのバイアス電流IBIASとしてVCSEL161に供給する。従って、バイアス電流IBIASの値は、下記式(3)により表される。
IBIAS=α×IBIASSET=α×(VBG−VIN’)/RBIASSET …(3)
VCSELドライバ(ドライバ部)150は、生成後のバイアス電流IBIASをIBIASOUT端子からフェライトビーズ154を経由して後述するVCSEL161のアノード端子に供給する。
なお、本実施形態では、フェライトビーズ154の代わりに抵抗を用いてもよい。
なお、本実施形態では、フェライトビーズ154の代わりに抵抗を用いてもよい。
VCSELドライバ(ドライバ部)150は、カレントミラー回路により、上述したミラー倍率αとIMODSET端子から入力された第2の電流IMODSETの値とを乗じた値を示す電流を生成し、VCSELの変調電流IMODとしてVCSEL161に供給する。従って、変調電流IMODの値は、下記式(4)により表される。
IMOD=α×IMODSET=α×(VBG−VIN’)/RMODSET …(4)
上式(3)と(4)から、バイアス電流IBIASと変調電流IMODとの比は、1/RBIASSETと1/RMODSETとの比によって定まる。
つまりIBIASとIMODとの比を1:βとした時のRBIASSETとRMODSETの関係式は、下記の式で表される。
RMODSET=RBIASSET/β …(5)
VCSELドライバ(ドライバ部)150のIMODOUT +端子は、50Ωの抵抗151aとコンデンサ152aと接続されている。VCSELドライバ(ドライバ部)150は、IMODOUT +端子からコンデンサ152aの一端に電流を供給することにより、変調電流IMODをVCSEL161に供給するよう制御する。
VCSELドライバ(ドライバ部)150のIMODOUT −端子は、50Ωの抵抗151bとコンデンサ152bと接続されている。コンデンサ152bは、抵抗(Rs)153と接続されており、抵抗(Rs)153の他端は接地されている。
続いて、図1に戻って、レーザ部(光源部)160は、一例として垂直共振器面発光レーザ(Vertical Cavity Surface Emitting LASER、以下、VCSELと称する)161を備える。VCSEL161は、レーザ駆動部140から供給されたバイアス電流IBIASと、変調電流IMODとの和である入力電流信号を受け取る。VCSEL161は、供給された入力電流信号に応じて、レーザ光を光ファイバ(光伝送路)204へ出力する。
図5は、VCSELにおいて入力電流信号と光出力信号の関係を説明するための図である。同図において、横軸は、VCSELに入力される順方向電流Iであり、縦軸は、レーザ光の発光パワーPである。入力電流信号は、バイアス電流を中心として、変調電流の幅で、矩形波で変動する。その場合、レーザ光の発光パワーは、バイアス電流に応じた発光パワー(平均発光パワー)を中心として変動する。
同図の右下には、光信号の平均発光パワーを一定にするための入力電流信号の変化が示されている。常温時の入力電流信号は、常温時のバイアス電流を基準として常温時の変調電流の変調幅で変動している。同様に高温時の入力電流信号は、高温時のバイアス電流を基準として高温時の変調電流の変調幅で変動している。ここで、高温時のバイアス電流は、常温時のバイアス電流よりも大きく、高温時の変調電流は、常温時の変調電流よりも大きくなっている。
図1に戻って、レーザ駆動部140は、VCSELドライバ(ドライバ部)150の第1のポートを流れる電流IBIASSETを制御することにより、光出力信号の中点レベル(平均発光パワー)が一定になるように入力電流信号を制御する。例えば、VCSEL161の周囲温度が上昇すると、閾値電流が大きくなり、単位順方向電流Iあたりに変化する発光パワーPの量(図5における傾き)が小さくなる。その場合、レーザ駆動部140は、平均発光パワーを一定にするために、常温時より大きなバイアス電流をVCSEL161へ供給する必要がある。
図6は、VCSELのバイアス電流による光出力パワーの変化を示した図である。同図において、横軸はバイアス電流[mA]であり、縦軸は、波長850[nm]のVCSEL161の光出力パワー[mW]である。同図において、光出力パワーはバイアス電流に対して線形に変化している。また、VCSELの周囲温度が上昇すると、レーザ光を出力する最低バイアス電流である閾値電流が増加し、スロープ効率(バイアス電流に対する光出力パワーの傾き)は減少する。その結果、同じバイアス電流でも、VCSELの周囲温度Taの上昇に伴い、光出力パワーが減少する。
図7は、DFB−LD(Distributed−Feedbak Lazer Diode、分布帰還型半導体レーザ)のバイアス電流による光出力パワーの変化を示した図である。横軸はバイアス電流[mA]であり、縦軸は波長1490[nm]のDFB−LDの光出力パワー[mW]である。同図においても、VCSELの場合と同様に光出力パワーがバイアス電流に対して線形に変化している。また、同じバイアス電流でも、DFB−LDの周囲温度Taの上昇に伴い、光出力パワーが減少する。
DFB−LDの温度が上昇すると、温度の上昇に伴い、閾値電流が上昇する。例えば、DFB−LDの温度が0度から85度に上昇すると、閾値電流は8[mA]から38[mA]へ上昇し、その電流変化量は30[mA]である。
図6に戻って、一方、VCSELの場合、VCSELの温度が0度から90度に上昇すると、閾値電流は1.8[mA]から3.8[mA]へ上昇し、その電流変化量は2[mA]である。このように、周囲温度が0度の時のVCSELの閾値電流はDFB−LDのものと比べて約4分の1と小さく、VCSELの周囲温度による閾値電流の変化量は、DFB−LDのものと比べて一桁小さい。
図6に戻って、一方、VCSELの場合、VCSELの温度が0度から90度に上昇すると、閾値電流は1.8[mA]から3.8[mA]へ上昇し、その電流変化量は2[mA]である。このように、周囲温度が0度の時のVCSELの閾値電流はDFB−LDのものと比べて約4分の1と小さく、VCSELの周囲温度による閾値電流の変化量は、DFB−LDのものと比べて一桁小さい。
図8は、FP−LD(Fabry−Perot Lazer Diode、ファブリペロー型半導体レーザ)のバイアス電流による光出力パワーの変化を示した図である。横軸はバイアス電流[mA]であり、縦軸は、波長1310[nm]のFP−LDの光出力パワー[mW]である。同図においても、VCSELの場合と同様に光出力パワーはバイアス電流に対して線形に変化している。また、同じバイアス電流でも、FP−LDの周囲温度Taの上昇に伴い、光出力パワーが減少する。
FP−LDの温度が上昇すると、温度の上昇に伴い、閾値電流が上昇する。例えば、FP−LDの温度が0度から85度に上昇すると、閾値電流は4[mA]から17[mA]へ上昇し、その電流変化量は13[mA]である。
図6に戻って、一方、VCSELの場合、VCSELの温度が0度から90度に上昇すると、閾値電流は1.8[mA]から3.8[mA]へ上昇し、その電流変化量は2[mA]である。従って、周囲温度が0度の時のVCSELの閾値電流はFP−LDのものと比べて約2分の1と小さく、VCSELの周囲温度による閾値電流の変化量は、FP−LDのものと比べて約7分の1となっている。
図6に戻って、一方、VCSELの場合、VCSELの温度が0度から90度に上昇すると、閾値電流は1.8[mA]から3.8[mA]へ上昇し、その電流変化量は2[mA]である。従って、周囲温度が0度の時のVCSELの閾値電流はFP−LDのものと比べて約2分の1と小さく、VCSELの周囲温度による閾値電流の変化量は、FP−LDのものと比べて約7分の1となっている。
以上により、温度変動を含めたVCSELの閾値電流は、DFB−LDおよびFP−LDのものよりも小さい。仮にVCSELの閾値電流が0[mA]と仮定した場合、平均発光パワーおよび発光パワーを変化させた時の最大値と最小値との比である消光比を温度に対して一定となるようにバイアス電流および変調電流を調整したときには、温度に対するバイアス電流と変調電流の比は一定となる。実際のVCSELでは、閾値電流の値が小さくかつ温度が変動しても閾値電流の変動量が少ないので、温度に対するバイアス電流と変調電流の比はほぼ一定となる。
図9は、VCSELにおいて、平均発光パワー、消光比を一定とした時のバイアス電流と変調電流の関係を示したテーブルの一例である。同図において、VCSELの周囲温度Taが変化しても、バイアス電流と変調電流の比がほぼ一定に保たれることが示されている。
従って、VCSELでは、バイアス電流に対して一定倍率の変調電流を与えても消光比の変動が小さい。一方、長距離通信用に用いられているDFB−LDおよびFP−LDは、VCSELと比べて閾値電流の値が大きくかつ温度依存性も大きいので、バイアス電流に対して一定倍率の変調電流を与えた場合、消光比の変動が大きくなる。
レーザ部(光源部)160のレーザが動作する温度範囲が所定の範囲に限定されている場合には、DFB−LDやFP−LDも十分に使用することができる。一方、レーザ部(光源部)160のレーザが動作する温度範囲を限定しない場合、本実施形態のレーザ部(光源部)160のレーザとしては、上記3つの半導体レーザの中ではVCSELが最も適している。
レーザ部(光源部)160のレーザが動作する温度範囲が所定の範囲に限定されている場合には、DFB−LDやFP−LDも十分に使用することができる。一方、レーザ部(光源部)160のレーザが動作する温度範囲を限定しない場合、本実施形態のレーザ部(光源部)160のレーザとしては、上記3つの半導体レーザの中ではVCSELが最も適している。
図10は、VCSELの平均発光パワーを固定とした場合の、消光比分布を示した図である。同図において、横軸はスロープ効率[mW/mA]で、縦軸は閾値電流[mA]である。また、通常のVCSELのI−L特性(図7参照)を想定し、閾値電流範囲を1.6〜4.0[mA]とし、スロープ効率範囲を0.05〜0.10[mW/mA]としている。同図は、バイアス電流IBIASと変調電流IMODの比を1:0.8とし、平均発光パワーが−6[dBm]になるように調整した場合の消光比分布である。ここで、消光比Eは、以下の式(6)で表される。
E=10×log(PHigh/PLow) …(6)
PHighは、ある入力電流信号が供給された場合の最大発光パワーであり、PLowは、その入力電流信号が供給された場合の最小発光パワーである。
図10において、消光比が5から9[dB]の範囲となっている。レーザが4[Gbps]を超える直接変調を行う場合、消光比を極力低く(例として9[dB]以下に)することが望ましいが、VCSELはその条件を満たしている。なお、スロープ効率と閾値電流の関係(図6参照)から、領域D1内の点から導き出せるスロープ効率と閾値電流と組み合わせを取ることができない。そのため、消光比が9以上になることはない。
図10において、消光比が5から9[dB]の範囲となっている。レーザが4[Gbps]を超える直接変調を行う場合、消光比を極力低く(例として9[dB]以下に)することが望ましいが、VCSELはその条件を満たしている。なお、スロープ効率と閾値電流の関係(図6参照)から、領域D1内の点から導き出せるスロープ効率と閾値電流と組み合わせを取ることができない。そのため、消光比が9以上になることはない。
図11は、VCSELの平均発光パワーの温度変化を示した図である。同図において、横軸は、VCSELの周囲温度[℃]であり、縦軸はVCSELの平均発光パワー[dBm]である。ここで、IBIAS:IMOD=1:0.8とし、平均発光パワーが−6[dBm]になるように後述する処理装置側MCU(受信側制御部)350からバイアス電流IBIASを制御している。VCSELの周囲温度の変動に関わらず、VCSELの平均発光パワーがほぼ一定であることが示されている。
図12は、VCSELの消光比の温度変化を示した図である。同図において、横軸は、VCSELの周囲温度[℃]であり、縦軸はVCSELの消光比[dB]である。図11と同様に、IBIAS:IMOD=1:0.8とし、平均発光パワーが−6[dBm]になるように後述する処理装置側MCU(受信側制御部)350からバイアス電流IBIASを制御している。VCSELの周囲温度が下がると、最大2.5dB程度VCSELの消光比が下がることが示されている。
図13(a)は、温度に対して消光比が一定(7.5[dB])になるように調整した場合の低温時の光出力波形の模式図である。同図において、横軸は時間で、縦軸はVCSELの発光パワーである。発光パワーの波形が歪んだ形をしている。このように、周囲温度が0[℃]以下になると緩和振動周波数の低下に伴う変調特性の劣化が顕在化する。
図13(b)は、平均光出力パワーは図13(a)の時と同じ値とし、常温時と比べて消光比が下がるように設定した場合の低温時の光出力波形の模式図である。同図において、横軸は時間で、縦軸はVCSELの発光パワーである。消光比は5[dB]と小さくなるが、発光パワーの波形は整っている。このように、消光比を下げることで送信光波形の劣化は改善し、図13(a)に示すような送信光波形の劣化は改善する。
データ伝送装置1において、処理装置側コネクタケース(受信部)300内の光検出器320が、光信号を電気信号に変換できるほどの消光比であれば問題ない。例えば、図13(b)の例のように、消光比が5[dB]であっても、カメラリンクインタフェースでは伝送距離が10[m]程度であるため、十分に光信号が電気信号に変換できる範囲の消光比であり、データ伝送装置1は、カメラから供給された信号を処理装置へ問題なく伝送することができる。
従って、図12に示すような温度に対する消光比の変動が存在したとしても、所定の消光比以上が維持されていればよい。
従って、図12に示すような温度に対する消光比の変動が存在したとしても、所定の消光比以上が維持されていればよい。
また、本実施形態におけるVCSELの入力電流信号の設定方法では、VCSELのスロープ効率と閾値電流の関係から低温では消光比が小さく、高温では消光比が大きくなる。従来、VCSELは低温時(0[℃]以下)に緩和振動周波数の低下に伴う変調特性の劣化が顕在化するため、バイアス電流を大きくしてVCSEL161の平均発光パワーを上げる、もしくは消光比を小さくするといった対策が必要であった。
本実施形態のデータ伝送装置1は、後述するように光検出器320を用いて処理装置側MCU(受信側制御部)350は受信パワーを監視し、VCSEL161の劣化やVCSEL161と光ファイバ(光伝送路)204との結合の異常を検出する。そのため、データ伝送装置1がVCSEL161の平均発光パワーを上げた場合、その異常を検出することができなくなるので、低温時にVCSEL161の平均発光パワーを上げるようにすることは適当でない。従って、VCSEL161の低温時の変調特性の劣化を改善するには、データ伝送装置1は、消光比を小さくせざるをえない。
かかる状況下において、本実施形態のデータ伝送装置1は、データ伝送装置1を小型化するために本実施形態に示す構成を採用することにより、結果として、低温時に消光比を適切な値まで下げることができる。これにより、データ伝送装置1は、低温時における変調特性の劣化の問題を改善できるという付加的な効果が得られるという利点を有する。
続いて、VCSEL及びDFB−LDにおけるレーザの各種パラメータについて説明する。図14から図17には、平均発光パワーが−6[dBm]になるように調整された場合のVCSELとDFB−LDの各種パラメータの温度変化が示されている。VCSELでは変調電流はバイアス電流の0.8倍に設定されている。一方、DFB−LDでは変調電流はバイアス電流の0.3倍に設定されている。
図14は、周囲温度変動に関わらず平均発光パワーが一定になるように制御された場合のバイアス電流の温度変化を示した図である。同図において、横軸は、周囲温度[℃]、縦軸はバイアス電流[mA]である。同図には、平均発光パワーが−6[dBm]になるように調整された場合のVCSELとDFB−LDのバイアス電流の温度変化が示されている。
VCSELでは周囲温度が上昇しても、バイアス電流の変動が小さいのに対し、DFB−LDでは、周囲温度の上昇に伴ってバイアス電流が上昇している。また、同じ温度におけるDFB−LDのバイアス電流とVCSELのバイアス電流とを比べると、常にDFB−LDのバイアス電流の方が大きい。
図15は、周囲温度変動に関わらず平均発光パワーが一定になるように制御された場合の変調電流の温度変化を示した図である。同図において、横軸は、周囲温度[℃]、縦軸は変調電流[mA]である。平均発光パワーが−6[dBm]になるように調整された場合のVCSELとDFB−LDの変調電流の温度変化が示されている。
VCSELでは周囲温度が上昇するのに応じて線形に変調電流が上昇する。それに対し、DFB−LDでは周囲温度の上昇に伴って、2次関数的に変調電流が上昇している。また、同じ温度におけるDFB−LDの変調電流とVCSELの変調電流とを比べると、常にDFB−LDの変調電流の方が大きい。
図16は、周囲温度変動に関わらず平均発光パワーが一定(−6[dBm])になるように制御された場合の、VCSELとDFB−LDの消光比の温度変化を示した図である。同図において、横軸は、周囲温度[℃]、縦軸は消光比[dB]である。
VCSELでは周囲温度が上昇するのに応じて、ほぼ線形に消光比が上昇する。それに対し、DFB−LDでは周囲温度の上昇に伴って、2次関数的に消光比が上昇している。また、同じ温度におけるVCSELの消光比とDFB−LDの消光比とを比べると、90度以外の温度では、VCSELの消光比の方が高い。
同図から、VCSELではDFB−LDに比べて、温度変動に対して消光比の変動が小さいので、温度が変動しても伝送する光波形に乱れが生じず、伝送品質を一定に保つことができる。それに対し、DFB−LDでは温度変動に対して消光比の変動が大きく、温度が上昇した場合、伝送する光波形に乱れが生じ、伝送品質が低下する。
図17(a)は、周囲温度変動に関わらず平均発光パワーが一定(−6[dBm])になるように制御された場合の光変調振幅(Optical Modulation Amplitude、OMA)の温度変化を示した図である。同図において、横軸は、周囲温度[℃]、縦軸は光変調振幅(OMA)[μW]である。ここで、光変調振幅(OMA)とは、光出力信号がハイ(High)のときの発光パワーからロー(Low)のときの発光パワーを引いた値である。
VCSELでは周囲温度が上昇するのに応じて、ほぼ線形に光変調振幅が上昇する。それに対し、DFB−LDでは周囲温度の上昇に伴って、2次関数的に光変調振幅が上昇している。また、同じ温度におけるVCSELの光変調振幅とDFB−LDの光変調振幅とを比べると、90度以外の温度では、VCSELの光変調振幅の方が大きい。VCSELではDFB−LDに比べて、温度変動に対して光変調振幅の変動が小さい。
図17(b)は、周囲温度変動に関わらず平均発光パワーが一定(−6[dBm])になるように制御された場合に、周囲温度30度のときの光変調振幅を基準とした光変調振幅の変動の温度変化を示した図である。同図において、横軸は、周囲温度[℃]、縦軸は周囲温度30度のときの光変調振幅からの変動を示す光変調振幅変動[dB]である。ここで、光変調振幅変動Vは、以下の式(7)で表される。
V=10×log(OT/O30) …(7)
ここで、OTはT[℃]における光変調振幅である。
VCSELではDFB−LDに比べて、温度変動に対して光変調振幅変動が小さく、その光変調振幅変動は±0.5[dB]以内である。一方、DFB−LDは、周囲温度が0度から90度までの範囲で、その光変調振幅変動は−0.7[dB]から+2.6[dB]まで変化する。特に、周囲温度30度から90度にかけて、光変調振幅変動が2.6[dB]上昇している。
VCSELではDFB−LDに比べて、温度変動に対して光変調振幅変動が小さく、その光変調振幅変動は±0.5[dB]以内である。一方、DFB−LDは、周囲温度が0度から90度までの範囲で、その光変調振幅変動は−0.7[dB]から+2.6[dB]まで変化する。特に、周囲温度30度から90度にかけて、光変調振幅変動が2.6[dB]上昇している。
DFB−LDは周囲温度が上昇し、消光比、光変調振幅または光変調振幅変動が所定の範囲を超える場合、伝送される光波形が歪むことにより伝送品質が落ちる。そのため、伝送品質を一定に保ったままDFB−LDを使用する際には、所定の範囲の周囲温度での使用に制限される。
具体的には、例えば、図17(b)において、周囲温度30[℃]のときの光変調振幅を基準とした光変調振幅の変動が±0.7[dB]以内とする場合、VCSELは、周囲温度が−20[℃]から90[℃]までの範囲で使用可能である。一方、DFB−LDは、周囲温度が−20[℃]から50[℃]までの範囲でのみ使用することができる。
本発明の実施形態におけるレーザ部(光源部)160内のVCSEL161をDFB−LDに置換しても、データ伝送装置は、原理的に光通信することができるが、DFB−LDの場合、周囲温度が所定の範囲内においてのみ使用できる。VCSELは、温度に対する消光比の変動を小さく抑えることができ、伝送される光波形が歪まないことから、伝送品質を良好なまま維持することができるので、DFB−LDよりも本発明のレーザとして適している。
続いて、図1に戻って、クロック生成部170は、クロック信号をデシリアライザ171へ出力する。デシリアライザ171は、クロック信号に同期して、処理装置側コネクタケース部(受信部)300の後述するシリアライザ383から差動線208を介して出力された時分割多重された制御信号であるLVDS信号(SDI+/−)を、4対のLVDS信号に変換し、出力端子CCk+/−(kは1から4までの整数)に出力する。ここで、制御信号は、例えば、カメラのシャッタータイミングを制御するトリガ信号である。
続いて、複合ケーブル200について説明する。複合ケーブル200は、光ケーブルとメタルケーブルとを含むケーブルである。複合ケーブル200は、光ケーブル204と、メタル線であるシールド線201と、シールド線202と、差動線(電気伝送路)205と、差動線206と、差動線207と、差動線208とを備える。
シールド線201は処理装置(不図示)からカメラ(不図示)およびカメラ側コネクタケース部(送信部)100内の電子部品に電源を供給するための電源線である。また、シールド線202はカメラ(不図示)およびカメラ側コネクタケース部(送信部)100内の電子部品のシグナルグランド(GND)線である。
シールド線201は処理装置(不図示)からカメラ(不図示)およびカメラ側コネクタケース部(送信部)100内の電子部品に電源を供給するための電源線である。また、シールド線202はカメラ(不図示)およびカメラ側コネクタケース部(送信部)100内の電子部品のシグナルグランド(GND)線である。
光ファイバ(光伝送路)204は、一例として、コア径50[μm]、クラッド外径125[μm]のマルチモード光ファイバ(MMF)である。このMMFのコア径は、一般的なシングルモードファイバ(SMF)のコア径(例えば、10[μm])よりも太いので、VCSEL161から発光された光信号をコアに結合し易いという利点がある。
差動線(電気伝送路)205は、カメラ側MCU(送信側制御部)130から出力された情報を処理装置側MCU(受信側制御部)350へ伝送し、処理装置側MCU(受信側制御部)350から出力された情報をカメラ側MCU(送信側制御部)130に伝送する。
差動線206は、シリアル信号SerTC+/−を処理装置側コネクタケース部(受信部)300からカメラ側コネクタケース部(送信部)100へ伝送する。
差動線206は、シリアル信号SerTC+/−を処理装置側コネクタケース部(受信部)300からカメラ側コネクタケース部(送信部)100へ伝送する。
差動線207は、シリアル信号SerTFG+/−をカメラ側コネクタケース部(送信部)100から処理装置側コネクタケース部(受信部)300へ伝送する。
差動線208は、処理装置側コネクタケース部(受信部)300の後述するシリアライザ383から出力されたLVDS信号を、カメラ側コネクタケース部(送信部)100のデシリアライザ171へ伝送する。
差動線208は、処理装置側コネクタケース部(受信部)300の後述するシリアライザ383から出力されたLVDS信号を、カメラ側コネクタケース部(送信部)100のデシリアライザ171へ伝送する。
続いて、処理装置側コネクタケース部(受信部)300について説明する。処理装置側コネクタケース部(受信部)300は、DC/DC変換器310と、受光部320と、電流電圧変換部330と、LVDSデシリアライザ340と、クロック生成部341と、処理装置側MCU(受信側制御部)350と、外部表示LED360と、クロック生成部381と、シリアライザ383とを備える。処理装置側コネクタケース部(受信部)300の各部は、例えば、MDR−26コネクタケースに収容されている。
DC/DC変換器310は、処理装置(不図示)から供給された直流電圧(+12V)を所定の電圧に変換し、変換後の電圧を正の電源電圧VCCとする。正の電源電圧VCCは、DC/DC変換器310と受光部320と外部表示LED360以外の各部の電源として用いられる。
受光部320は、一例として、GaAsのPIN型フォトダイオード(PIN−PD)である。受光部320は、レーザ部(光源部)160から光ファイバ(光伝送路)204を介して入力されたレーザ光を受け取り、その光を変換効率γでフォトダイオード電流IPDに変換する。ここで、受光部320に入力されるレーザ光のパワーをPINとすると、変換後のフォトダイオード電流IPDは以下の式(8)で表される。
受光部320は、一例として、GaAsのPIN型フォトダイオード(PIN−PD)である。受光部320は、レーザ部(光源部)160から光ファイバ(光伝送路)204を介して入力されたレーザ光を受け取り、その光を変換効率γでフォトダイオード電流IPDに変換する。ここで、受光部320に入力されるレーザ光のパワーをPINとすると、変換後のフォトダイオード電流IPDは以下の式(8)で表される。
IPD=PIN/γ …(8)
続いて、電流電圧変換部330について説明する。電流電圧変換部330は、受光部320から供給されたフォトダイオード電流IPDが大きくなるほど小さくなる出力電圧VTIAOUTを生成し、さらにその出力電圧VTIAOUTを差動電気信号DataOUT+/−に変換する。電流電圧変換部330は、変換した差動電気信号DataOUT+/−をLVDSデシリアライザ340に出力する。
また、電流電圧変換部330は、受光部320から供給されたフォトダイオード電流IPDの平均値に比例したモニタ電圧VRXPWRMONを生成し、そのモニタ電圧VRXPWRMONを処理装置側MCU(受信側制御部)350へ出力する。
また、電流電圧変換部330は、受光部320から供給されたフォトダイオード電流IPDの平均値に比例したモニタ電圧VRXPWRMONを生成し、そのモニタ電圧VRXPWRMONを処理装置側MCU(受信側制御部)350へ出力する。
続いて、クロック生成部341はクロック信号を生成し、LVDSデシリアライザ340へ出力する。
LVDSデシリアライザ340は、入力されたクロック信号に同期して、電流電圧変換部330から入力された差動電気信号(DataOUT+/−)を4つのLVDS信号(X0+/−、X1+/−、X2+/−、X3+/−)に変換する。LVDSデシリアライザ340は、変換した4つのLVDS信号と、クロック信号(XCLK+/−)とを不図示の処理装置へ出力する。
LVDSデシリアライザ340は、入力されたクロック信号に同期して、電流電圧変換部330から入力された差動電気信号(DataOUT+/−)を4つのLVDS信号(X0+/−、X1+/−、X2+/−、X3+/−)に変換する。LVDSデシリアライザ340は、変換した4つのLVDS信号と、クロック信号(XCLK+/−)とを不図示の処理装置へ出力する。
続いて、処理装置側MCU(受信側制御部)350について説明する。処理装置側MCU(受信側制御部)350の役割は、(1)モニタ電圧VRXPWRMONをデジタル信号にした受信パワーAD値を取得すること、(2)受信パワーAD値と予め後述のメモリ353内のROMエリア(不図示)に保存しておいた初期状態の受信パワーAD値との比を計算すること、(3)(2)で計算した比が0.6倍以下もしくは1.6倍以上の時は後述の外部表示LED360を点灯させること、(4)LVDSデシリアライザ340からLOCK情報を取得すること、(5)カメラ側MCU(送信側制御部)130からインナーリンクを経由して後述のメモリ353内のRAMエリア(不図示)に格納されたVCSEL161の周囲温度を表すデジタル信号である温度モニタAD値から、バイアス電流の設定値を計算することである。
図18は、処理装置側MCU(受信側制御部)の機能ブロック図である。処理装置側MCU(受信側制御部)350は、AD変換部351と、受信側制御信号送受信部352と、メモリ353と、タイマー354と、演算部355とを備える。
AD変換部351は、電流電圧変換部330から入力されたモニタ電圧VRXPWRMONをデジタル信号である受信パワーAD値に変換し、演算部355を経由して変換した受信パワーAD値をメモリ353内のRAM領域(不図示)に格納する。
AD変換部351は、電流電圧変換部330から入力されたモニタ電圧VRXPWRMONをデジタル信号である受信パワーAD値に変換し、演算部355を経由して変換した受信パワーAD値をメモリ353内のRAM領域(不図示)に格納する。
受信側制御信号送受信部(スレーブ)352は、カメラ側コネクタケース部(送信部)100内のカメラ側MCU(送信側制御部)130から出力されたクロック信号CLKの立ち上がりエッジを基準にして、入力したデータ信号DATAの論理を識別する。
また、受信側制御信号送受信部(スレーブ)352は、演算部355を経由してカメラ側コネクタケース部(送信部)100内のカメラ側MCU(送信側制御部)130から受信した温度モニタAD値をメモリ353内のRAMエリア(不図示)に保存する。
また、受信側制御信号送受信部(スレーブ)352は、演算部355を経由してカメラ側コネクタケース部(送信部)100内のカメラ側MCU(送信側制御部)130から受信した温度モニタAD値をメモリ353内のRAMエリア(不図示)に保存する。
また、受信側制御信号送受信部(スレーブ)352はLVDSデシリアライザ340から入力されたLOCK信号と、バイアス電流の設定値の情報とをカメラ側コネクタケース部(送信部)100内のカメラ側MCU(送信側制御部)130からの要求に従って出力する。
メモリ353は、カメラ側MCU(送信側制御部)内のメモリ135と同様にRAMエリア(不図示)とFlash ROMエリア(不図示)とに分かれている。RAMエリア(不図示)には一次保管するデータ、ROMエリア(不図示)には、演算部355が処理を行うための所定のプログラムが記憶されている。また、メモリ353のROMエリア(不図示)には、データ伝送装置1の出荷前に予め測定された初期状態の受信パワーAD値(以下、初期受信パワーAD値と称する)が記憶されている。演算部355は前記プログラムに従ってメモリ353、タイマー354、受信側制御信号送受信部(スレーブ)352、AD変換部351に対して、データの授受や命令、状態の監視等を行う。
また、メモリ353のROMエリア(不図示)には、処理装置側MCU(受信側制御部)350が温度モニタAD値を用いてバイアス電流を温度によらず平均発光パワーを一定に保つよう補正するため、VCSEL161の周囲温度を示す温度情報とバイアス電流の設定値の情報とが関連付けられたルックアップテーブル(Look Up Table)が記憶されている。
図19は、処理装置側MCU(受信側制御部)のメモリに記憶されているルックアップテーブルの1例を示した図である。テーブルT1において、レーザ部(光源部)160の周囲温度[℃]とバイアス電流の設定値[mA]とが1対1に関係付けられている。バイアス電流の設定値は、レーザ部(光源部)160の平均発光パワーが一定になるように、テーブルT1で設定されている。例えば、メモリ353において、テーブルT1の各バイアス電流の設定値の情報は、1byteで記憶されている。前述のように本実施形態では、バイアス電流と変調電流の比を一定としているため、メモリ353のテーブルT1に変調電流の設定値の情報が記憶されている必要がない。
図18に戻って、タイマー354は、一定間隔(例えば、10ms)毎に要求フラグを発生する。演算部355はフラグの状態を常に監視しており、要求フラグをトリガにして前記データ授受やAD変換、演算等の処理を開始する。
演算部355は、電源が投入されるとメモリ353内のROMエリア(不図示)からプログラムの読出しを開始し、プログラムの手順に従って演算部355の入出力信号端子を初期化し、AD変換部351、受信側制御信号送受信部(スレーブ)352、タイマー354を初期化した後、タイマー354を起動する。
また、演算部355はタイマー354からの要求フラグを常に監視し、要求フラグの発生をトリガにして、タイマー354のタイマー初期値をリセットする。
また、演算部355は、AD変換部351の動作を開始し、AD変換部351が出力する受信パワーモニタAD値をメモリ353のRAMエリア(不図示)に格納する。
また、演算部355は、メモリ353内のROMエリア(不図示)に記憶されている初期受信パワーAD値を読出し、受信パワーAD値を初期受信パワーAD値で割り算する。
また、演算部355はタイマー354からの要求フラグを常に監視し、要求フラグの発生をトリガにして、タイマー354のタイマー初期値をリセットする。
また、演算部355は、AD変換部351の動作を開始し、AD変換部351が出力する受信パワーモニタAD値をメモリ353のRAMエリア(不図示)に格納する。
また、演算部355は、メモリ353内のROMエリア(不図示)に記憶されている初期受信パワーAD値を読出し、受信パワーAD値を初期受信パワーAD値で割り算する。
割り算後の値(受信パワーAD値/初期受信パワーAD値)が0.6以下または1.6以上である場合、演算部355は、レーザ部(光源部)160が異常であると判定し、外部表示LED360に電流を供給することにより、外部表示LED360を点灯させる。一方、割り算後の値(受信パワーAD値/初期受信パワーAD値)が0.6を超え、1.6未満である場合、レーザ部(光源部)160が正常であると判定し、演算部355は、外部表示LED360への電流を供給しないことにより、外部表示LED360を点灯させない。
また、演算部355は、カメラ側コネクタケース部(送信部)100内のカメラ側MCU(送信側制御部)130からの要求に応じて以下の処理をおこなう。
(1)カメラ側コネクタケース部(送信部)100内のカメラ側MCU(送信側制御部)130から送信された温度モニタAD値をメモリ353内のRAMエリア(不図示)に格納し、温度モニタAD値に対応するバイアス電流の設定値をメモリ353内のROMエリア(不図示)のテーブルT1から読み出し、メモリ353内のRAMエリア(不図示)に格納する。
(2)受信側制御信号送受信部(スレーブ)352を制御して、メモリ353内のRAMエリア(不図示)に格納されたバイアス電流の設定値をカメラ側コネクタケース部(送信部)100内のカメラ側MCU(送信側制御部)130に返送する。
(3)LVDSデシリアライザ340から出力されたLOCK信号を取得し、受信側制御信号送受信部(スレーブ)352を制御して、LOCK信号をカメラ側コネクタケース部(送信部)100内のカメラ側MCU(送信側制御部)130に返送する。
(1)カメラ側コネクタケース部(送信部)100内のカメラ側MCU(送信側制御部)130から送信された温度モニタAD値をメモリ353内のRAMエリア(不図示)に格納し、温度モニタAD値に対応するバイアス電流の設定値をメモリ353内のROMエリア(不図示)のテーブルT1から読み出し、メモリ353内のRAMエリア(不図示)に格納する。
(2)受信側制御信号送受信部(スレーブ)352を制御して、メモリ353内のRAMエリア(不図示)に格納されたバイアス電流の設定値をカメラ側コネクタケース部(送信部)100内のカメラ側MCU(送信側制御部)130に返送する。
(3)LVDSデシリアライザ340から出力されたLOCK信号を取得し、受信側制御信号送受信部(スレーブ)352を制御して、LOCK信号をカメラ側コネクタケース部(送信部)100内のカメラ側MCU(送信側制御部)130に返送する。
外部表示LED360は、レーザ部(光源部)160が異常である場合、演算部355から供給された電流により点灯する。
図20は、カメラ側MCU(送信側制御部)の処理の流れを示したフローチャートである。まず、カメラ側MCU(送信側制御部)130は、入出力信号を初期化する(ステップS101)。次に、カメラ側MCU(送信側制御部)130は、周辺機能(送信側制御信号送受信部(マスター)132、AD変換部131、DA変換部134、タイマー136)を初期化する(ステップS102)。次に、カメラ側MCU(送信側制御部)130は、カメラ側MCU(送信側制御部)130内部のタイマー136を起動する(ステップS103)。
カメラ側MCU(受信側制御部)は、以下に示すステップS104からステップS111までの処理を繰り返す。まず、カメラ側MCU(送信側制御部)130は、タイマー136が所定の時刻(例えば、10[ms])を過ぎた(タイマーオーバフロー)か否か判定する(ステップS104)。タイマー136がオーバフローしていていない場合(ステップS104 NO)、カメラ側MCU(送信側制御部)130は更に時刻が経過するのを待つ。一方、タイマー136がオーバフローしていた場合(ステップS104 YES)、カメラ側MCU(送信側制御部)130は、タイマー136を初期値にセットする(ステップS105)。
次に、カメラ側MCU(送信側制御部)130は、現在のレーザ部(光源部)160の温度モニタAD値を取得する(ステップS106)。次に、カメラ側MCU(送信側制御部)130は、温度モニタAD値のライト要求をインナーリンクを経由して処理装置側MCU(受信側制御部)350へ送信する(ステップS107)。
次に、カメラ側MCU(送信側制御部)130は、バイアス電流の設定値の情報のリード要求を処理装置側MCU(受信側制御部)350に送信し、処理装置側MCU(受信側制御部)350より返送される前記設定値の情報をメモリ135のRAMエリア(不図示)に保存する(ステップS108)。
次に、カメラ側MCU(送信側制御部)130は、前記メモリ135のRAMエリア(不図示)に保存された前記設定値の情報から、レーザ駆動部(光源駆動部)140が出力する目的のバイアス電流および変調電流に対応する電流DACを出力する(ステップS109)。
次に、カメラ側MCU(送信側制御部)130は、前記メモリ135のRAMエリア(不図示)に保存された前記設定値の情報から、レーザ駆動部(光源駆動部)140が出力する目的のバイアス電流および変調電流に対応する電流DACを出力する(ステップS109)。
次に、カメラ側MCU(送信側制御部)130は、LOCK情報のリード要求を処理装置側MCU(受信側制御部)350に送信し、処理装置側MCU(受信側制御部)350より返送される前記LOCK情報を受信する(ステップS110)。次に、カメラ側MCU(送信側制御部)130は、受信したLOCK情報をLVDSシリアライザ120に出力する(ステップS111)。これにより、LVDSシリアライザ120は、本来送信すべきデータをレーザ駆動部(光源駆動部)140に出力し、処理装置側コネクタケース部(受信部)300にデータを送信させる。以上で、本フローチャートの処理を終了する。
図21は、処理装置側MCU(受信側制御部)の処理の流れを示したフローチャートである。処理装置側MCU(受信側制御部)350は、入出力信号を初期化する(ステップS201)。次に、処理装置側MCU(受信側制御部)350は周辺機能(受信部制御信号受信部(スレーブ)352、AD変換部351、タイマー354)を初期化する。(ステップS202)。次に処理装置側MCU(受信側制御部)350は、処理装置側MCU(受信側制御部)350のタイマー354を起動する(ステップS203)。
処理装置側MCU(受信側制御部)は、以下に示すステップS204からステップS212までの処理を繰り返す。まず、処理装置側MCU(受信側制御部)350は、タイマー354が所定の時刻(10[ms])を過ぎた(タイマーオーバフロー)か否か判定する(ステップS204)。タイマーがオーバフローしていていない場合(ステップS204 NO)、処理装置側MCU(受信側制御部)350は更に時刻が経過するのを待つ。一方、タイマー354がオーバフローしていた場合(ステップS204 YES)、処理装置側MCU(受信側制御部)350は、タイマー354を初期値にセットする(ステップS205)。
次に、処理装置側MCU(受信側制御部)350は、受信したレーザ光の受信パワーに基づく受信パワーAD値を取得する(ステップS206)。次に、処理装置側MCU(受信側制御部)350は、メモリ353に記憶された初期受信パワーAD値を読み出す(ステップS207)。次に、処理装置側MCU(受信側制御部)350は、受信パワーAD値/初期受信パワーAD値を計算する(ステップS208)。
計算結果(受信パワーAD値/初期受信パワーAD値)が0.6以下または1.6以上である場合(ステップS209 YES)、処理装置側MCU(受信側制御部)350は、外部表示LED360に電流を供給し、点灯させる(ステップS210)。一方、計算結果(受信パワーAD値/初期受信AD値)が0.6を超えかつ1.6未満である場合(ステップS209 NO)、処理装置側MCU(受信側制御部)350は、外部表示LEDに電流を供給せず、外部表示LEDを点灯させない(ステップS211)。
次に、処理装置側MCU(受信側制御部)350は、インナーリンクを経由してカメラ側MCU(送信側制御部)130から送信される信号によって開始する、後述する割込み処理によってメモリ353内のRAMエリア(不図示)に格納された温度モニタAD値を用いて、その温度モニタAD値と受信パワーAD値とに対応するバイアス電流の設定値をメモリ353内のROMエリア(不図示)から読み出す(ステップS212)。以上で、本フローチャートの処理を終了する。
図22は、第1の実施形態における割込み時の処理装置側MCU(受信側制御部)の処理の流れを示したフローチャートである。カメラ側MCU(送信側制御部)130からインナーリンクを経由して送信された信号を処理装置側MCU(受信側制御部)350の受信側制御信号送受信部352が受信することによって割込み処理(例外処理)が開始する。まず、処理装置側MCU(受信側制御部)350は、カメラ側MCU(送信側制御部)140から送信された信号がリード要求か否かを判定する(ステップS301)。その信号がリード要求であり(ステップS301 YES)、かつ、LOCK情報の返送要求である場合は(ステップS302 YES)、処理装置側MCU(受信側制御部)350は、LVDSデシリアライザ340のLOCK情報をカメラ側MCU(送信側制御部)に返送する(ステップS303)。
一方、カメラ側MCU(送信側制御部)140から送信された信号がLOCK情報の返送要求でない場合(ステップS302 NO)、処理装置側MCU(受信側制御部)350は、カメラ側MCU(送信側制御部)140から送信された信号がバイアス電流の返送要求であるか否か判定する(ステップS304)。カメラ側MCU(送信側制御部)140から送信された信号がバイアス電流の返送要求である場合(ステップS304 YES)、処理装置側MCU(受信側制御部)350は、バイアス電流の設定値の情報をカメラ側MCU(送信側制御部)130へ返送する(ステップS305)。一方、カメラ側MCU(送信側処理部)からの要求がバイアス電流の返送要求ではない場合(ステップS304 NO)、処理装置側MCU(受信側制御部)350は、無効な要求であったことを示すデータ(例えば、0xFF)を返送する(ステップS306)。
ステップS301に戻って、カメラ側MCU(送信部制御部)140から送信された信号がリード要求ではない場合(ステップS301 NO)、処理装置側MCU(受信側制御部)350は、前記信号がライト要求か否かを判定する(ステップS307)。要求がライト要求ではない場合(ステップS307 NO)、処理装置側MCU(受信側制御部)350は、無効な要求であったことを示すデータ(例えば、0xFF)を返送する(ステップS310)。
一方、前記信号がライト要求であり(ステップS307 YES)、かつ温度モニタAD値の格納要求である場合(ステップS308 YES)、温度モニタAD値をメモリ353のRAMエリア(不図示)に格納する(ステップS309)。一方、温度モニタAD値の格納要求でない場合(ステップS308 NO)、無効な要求であったことを示すデータ(例えば、0xFF)を返送する(ステップS310)。以上で、本フローチャートの処理を終了する。
以上により、第1の実施形態によれば、バイアス電流および変調電流をそれぞれ調整するために2個必要であったDACを1個にすることができるので、カメラ側コネクタケース部(送信部)100のサイズを小さくすることができる。その結果、データ伝送装置1の小型化を実現することができる。
また、処理装置側コネクタケース部(受信部)300の処理装置側MCU(受信側制御部)350がバイアス電流の設定のみでレーザ部(光源部)160の光出力を制御することが出来る。そのため、メモリ353に記憶されているルックアップテーブルのサイズを小さくすることが出来るので、処理装置側MCU(受信側制御部)350のサイズを小さくすることが出来る。したがって、処理装置側コネクタケース部(受信部)300の回路規模を小さくすることができる。
なお、本実施形態では、第1の抵抗(RBIASSET)147の抵抗値に対する第2の抵抗(RMODSET)148の抵抗値の比が、バイアス電流に対する変調電流の比の逆数としたが、これに限らず、第1の電流IBIASSETに対する第2の電流IMODSETの比を一定にすればよい。
<第2の実施形態>
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。図23は、本発明の第2の実施形態におけるデータ伝送装置の機能ブロック図である。なお、図1と共通する要素には同一の符号を付し、その具体的な説明を省略する。
データ伝送装置1bの構成中のカメラ側コネクタケース部(光受信部)100bは、図1のカメラ側コネクタケース部(送信部)100のカメラ側MCU(送信側制御部)130をカメラ側MCU(送信側制御部)130bに差し替え、レーザ駆動部140をレーザ駆動部140bに差し替えたものである。
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。図23は、本発明の第2の実施形態におけるデータ伝送装置の機能ブロック図である。なお、図1と共通する要素には同一の符号を付し、その具体的な説明を省略する。
データ伝送装置1bの構成中のカメラ側コネクタケース部(光受信部)100bは、図1のカメラ側コネクタケース部(送信部)100のカメラ側MCU(送信側制御部)130をカメラ側MCU(送信側制御部)130bに差し替え、レーザ駆動部140をレーザ駆動部140bに差し替えたものである。
図24は、本発明の第2の実施形態におけるカメラ側MCU(送信側制御部)の機能ブロック図である。なお、図2と共通する要素には同一の符号を付し、その具体的な説明を省略する。
カメラ側MCU(送信側制御部)130bは、図2のDA変換部134を電流設定部139に差し替えたものである。
カメラ側MCU(送信側制御部)130bは、図2のDA変換部134を電流設定部139に差し替えたものである。
電流設定部139は、カメラ側MCU(送信側制御部)130b内の演算部137から取得した電流の設定情報から、抵抗値を調整するデータを生成し、そのデータを電流入力部143bの後述するポテンショメータ144bに出力する。
また、電流設定部139は、クロック信号を電流入力部143bの後述するポテンショメータ144bに出力する。
また、電流設定部139は、クロック信号を電流入力部143bの後述するポテンショメータ144bに出力する。
図25は、本発明の第2の実施形態におけるレーザ駆動部の回路図の一例である。なお、図3と共通する要素には同一の符号を付し、その具体的な説明を省略する。
レーザ駆動部140bは、図3の電流入力部143を電流入力部143bに差し替えたものである。
レーザ駆動部140bは、図3の電流入力部143を電流入力部143bに差し替えたものである。
電流入力部143bは、ポテンショメータ144bと、抵抗145bと、バッファ146と、第1の抵抗(RBIASSET)147と、第2の抵抗(RMODSET)148とを備える。
ポテンショメータ144bは、例えば、デジタルポテンショメータである。ポテンショメータ144bは、入力されたクロック信号に同期して、電流設定部139から取得したデータに応じて抵抗を変更する。ポテンショメータ144bと抵抗145bとによって、参照電圧VREFがポテンショメータ144bの抵抗値と抵抗145bの抵抗値の比率に応じて分圧され、バッファ146の入力端子に入力電圧VINが印加される。
以上により、第2の実施形態によれば、バイアス電流および変調電流をそれぞれ調整するために2個必要であったポテンショメータを1個にすることができるので、カメラ側コネクタケース部(送信部)100bのサイズを小さくすることができる。その結果、データ伝送装置1の小型化を実現することができる。
<第2の実施形態の変形例>
また、第2の実施形態におけるレーザ駆動部(光源駆動部)140bは、以下に示すレーザ駆動部(光源駆動部)140cに差し替えたものであってもよい。図26は、本発明の第2の実施形態におけるレーザ駆動部(光源駆動部)の回路図の変形例の一例である。なお、図3と共通する要素には同一の符号を付し、その具体的な説明を省略する。
レーザ駆動部(光源駆動部)140cは、図25の電流入力部143cを削除し、VCSELドライバ(ドライバ部)150cがカメラ側MCU(送信側制御部)130から出力されたクロックを示す情報とデータとを受け取るように変更されている。
また、第2の実施形態におけるレーザ駆動部(光源駆動部)140bは、以下に示すレーザ駆動部(光源駆動部)140cに差し替えたものであってもよい。図26は、本発明の第2の実施形態におけるレーザ駆動部(光源駆動部)の回路図の変形例の一例である。なお、図3と共通する要素には同一の符号を付し、その具体的な説明を省略する。
レーザ駆動部(光源駆動部)140cは、図25の電流入力部143cを削除し、VCSELドライバ(ドライバ部)150cがカメラ側MCU(送信側制御部)130から出力されたクロックを示す情報とデータとを受け取るように変更されている。
バイアス電流と変調電流を別々に設定した場合、処理装置側MCU(受信側制御部)350のメモリ353のメモリ量が増え、その結果処理装置側MCU(受信側制御部)350のサイズを大きくしなければならないという、他の実施形態と同様の課題がある。
そこで、第2の実施形態の変形例では、変調電流IMODの値として、下記の計算式(βは所定の値、例えば、0.7)で得られた値を用いる。
そこで、第2の実施形態の変形例では、変調電流IMODの値として、下記の計算式(βは所定の値、例えば、0.7)で得られた値を用いる。
IMOD=β×IBIAS …(9)
これにより、処理装置側MCU(受信側制御部)350は、変調電流IMODを示す情報を保持しておく必要がないので、処理装置側MCU(受信側制御部)350のサイズを抑えることができる。
VCSELドライバ(ドライバ部)150cは、図25の電流入力部143bに相当する回路を内蔵している。カメラ側MCU(送信側制御部)130bは、バイアス電流(IBIAS)の値を示す情報を処理装置側MCU(受信側制御部)350から受け取る。そして、カメラ側MCU(送信側制御部)130bは、式(9)により、バイアス電流(IBIAS)の値に所定の値βを乗じることにより、変調電流(IMOD)の値を算出する。
VCSELドライバ(ドライバ部)150cは、図25の電流入力部143bに相当する回路を内蔵している。カメラ側MCU(送信側制御部)130bは、バイアス電流(IBIAS)の値を示す情報を処理装置側MCU(受信側制御部)350から受け取る。そして、カメラ側MCU(送信側制御部)130bは、式(9)により、バイアス電流(IBIAS)の値に所定の値βを乗じることにより、変調電流(IMOD)の値を算出する。
カメラ側MCU(送信側制御部)130bは、クロック信号をVCSELドライバ(ドライバ部)150cのCLK端子に出力する。また、カメラ側MCU(送信側制御部)130bは、上記クロック信号に同期して、算出したバイアス電流(IBIAS)の値を示す情報と変調電流(IMOD)の値を示す情報(図26のデータ)とを、VCSELドライバ(ドライバ部)150cのDATA端子に出力する。これにより、バイアス電流(IBIAS)の値および変調電流(IMOD)の値がVCSELドライバ(ドライバ部)150cに入力される。
VCSELドライバ(ドライバ部)150cは、入力されたバイアス電流(IBIAS)の値を示す情報から、バイアス電流(IBIAS)を生成する。VCSELドライバ(ドライバ部)150cは、生成後のバイアス電流(IBIAS)をIBIASOUT端子からフェライトビーズ154を経由してVCSEL161のアノード端子に供給する。
同様に、入力された変調電流(IMOD)の値を示す情報から、変調電流(IMOD)を生成する。VCSELドライバ(ドライバ部)150cは、生成後の変調電流(IMOD)をIMODOUT +端子からコンデンサ152aの一端に供給することにより、変調電流IMODをVCSEL161に供給するよう制御する。
以上により、第2の実施形態の変形例によれば、処理装置側MCU(受信側制御部)350のメモリ量を減らすことができるので、そのサイズを小型化することができ、その結果処理装置側コネクタケース部(受信部)300を小型化することができる。
なお、第2の実施形態の変形例では、カメラ側MCU(送信側制御部)130bがバイアス電流の値に所定の値を乗じて変調電流の値を算出したが、カメラ側MCU(送信側制御部)130bが変調電流の値を示す情報を保持する処理装置側MCU(受信側制御部)350から変調電流の値を示す情報を受け取り、変調電流の値を所定の値で割ることにより、バイアス電流の値を算出してもよい。
以上、本発明の全ての実施形態に共通して、データ伝送装置(1、1b)は、バイアス電流IBIASの値に所定の値βを乗じて変調電流IMODの値を算出することにより、処理装置側MCU(受信側制御部)350内のメモリ353が変調電流IMODの値を示す情報を記憶する必要がないので、メモリ353のメモリ量を減らすことができる。これにより、処理装置側MCU(受信側制御部)350のメモリ353の面積を小さくすることができるので、処理装置側MCU(受信側制御部)350全体の大きさを小さくすることができる。その結果、処理装置側コネクタケース部(受信部)300を小型化することができるので、データ伝送装置(1、1b)を小型化することができる。
なお、全ての実施形態に共通して、処理装置側MCU(受信側制御部)350はバイアス電流IBIASの値を示す情報のみを保持し、インナーリンクを経由してレーザ部(光源部)160の光出力の制御を行っているが、インナーリンクを経由せずにカメラ側MCU(送信側制御部)(130、130b)にバイアス電流IBIASの値を示す情報を保持してレーザ部(光源部)160の光出力の制御を行ってもよい。その場合、カメラ側MCU(送信側制御部)(130、130b)にバイアス電流IBIASの値を示す情報と変調電流IMODの値を示す情報とを別々に保持するよりも、カメラ側MCU(送信側制御部)(130、130b)のメモリ量を減らすことができるので、そのサイズを小型化することができ、その結果カメラ側コネクタケース部(送信部)(100、100b)を小型化することができる。
従来の通信用光モジュールの場合、光インタフェースの仕様(例えば、平均発光パワー、消光比等)が厳密に決められているため、変調電流およびバイアス電流を正確に調整する必要があった。しかし、本発明のいずれか1つの実施形態の場合、光インタフェースがデータ伝送装置(1、1b)の内部にあり、かつ非常に短距離の伝送であることから、温度や電源電圧の変化に伴う多少の変動があっても伝送品質には影響しない。そのため、変調電流およびバイアス電流を正確に調整する必要がないので、レーザ駆動部(140、140b)を少ない電子部品で構成することができる。あるいは、処理装置側MCU(受信側制御部)350またはカメラ側MCU(送信側制御部)(130、130b)のサイズを小さくすることができるので、データ伝送装置(1、1b)を小型化することができる。
なお、本発明の全ての実施形態に共通して、レーザとしてVCSELを用いて説明したが、これに限らず、他の半導体レーザ(例えば、ファブリペローレーザダイオード(Fabry−Perot Lazer Diode、FP−LD)、分布帰還型レーザダイオード(Distributed−Feedbak Lazer Diode、DFB−LD))等を用いても良い。ただし、消光比の変動を小さく抑えたい場合や、使用可能温度を広げたい場合にはVCSELが好適である。
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
1、1b データ伝送装置(カメラリンクインタフェース)
2 カメラリンクインタフェース
100、100b カメラ側コネクタケース部(送信部)
110 DC/DC変換器
120 LVDSシリアライザ
121 クロック生成部
130、130b カメラ側MCU(送信側制御部)
131 AD変換部
132 送信側制御信号送受信部(マスター)
134 DA変換部
135 メモリ
136 タイマー
137 演算部
138 温度センサ
139 電流設定部
140、140b、140c レーザ駆動部(光源駆動部)
143、143c 電流入力部
150 VCSELドライバ(ドライバ部)
160 レーザ部(光源部)
170 クロック生成部
171 デシリアライザ
200 複合ケーブル
201、202 シールド線
205 差動線(電気伝送路)
206、207、208 差動線
204 光ファイバ(光伝送路)
220 光送受信部
230 制御部
300 処理装置側コネクタケース部(受信部)
310 DC/DC変換器
320 受光部
330 電流電圧変換部
340 LVDSデシリアライザ
341 クロック生成部
350 処理装置側MCU(受信側制御部)
351 AD変換部
352 受信側制御信号送受信部(スレーブ)
353 メモリ
354 タイマー
355 演算部
360 外部表示LED
381 クロック生成部
383 シリアライザ
400 カメラ側コネクタケース部
500 メタルケーブル
600 処理装置側コネクタケース部
2 カメラリンクインタフェース
100、100b カメラ側コネクタケース部(送信部)
110 DC/DC変換器
120 LVDSシリアライザ
121 クロック生成部
130、130b カメラ側MCU(送信側制御部)
131 AD変換部
132 送信側制御信号送受信部(マスター)
134 DA変換部
135 メモリ
136 タイマー
137 演算部
138 温度センサ
139 電流設定部
140、140b、140c レーザ駆動部(光源駆動部)
143、143c 電流入力部
150 VCSELドライバ(ドライバ部)
160 レーザ部(光源部)
170 クロック生成部
171 デシリアライザ
200 複合ケーブル
201、202 シールド線
205 差動線(電気伝送路)
206、207、208 差動線
204 光ファイバ(光伝送路)
220 光送受信部
230 制御部
300 処理装置側コネクタケース部(受信部)
310 DC/DC変換器
320 受光部
330 電流電圧変換部
340 LVDSデシリアライザ
341 クロック生成部
350 処理装置側MCU(受信側制御部)
351 AD変換部
352 受信側制御信号送受信部(スレーブ)
353 メモリ
354 タイマー
355 演算部
360 外部表示LED
381 クロック生成部
383 シリアライザ
400 カメラ側コネクタケース部
500 メタルケーブル
600 処理装置側コネクタケース部
上記の課題を解決するために、本発明の一態様であるデータ伝送装置は、外部から入力された電気信号を光信号に変換して送出する光源部と、前記光源部を駆動するためのバイアス電流と変調電流とを前記光源部に供給する光源駆動部と、を備える送信部と、前記送信部から送出された光信号を伝送する光伝送路と、前記光伝送路を伝送された光信号を受光して電気信号に変換する受信部と、を備えるデータ伝送装置であって、前記送信部と前記受信部を接続し電気信号を伝送する電気伝送路を備え、前記受信部は、前記電気伝送路へバイアス電流または変調電流の設定値を示すデジタル情報を送出する受信側制御部を更に備え、前記送信部は、前記電気伝送路を伝送された前記デジタル情報を受信し、該受信したデジタル情報に基づいて前記光源駆動部を制御する送信側制御部を更に備え、前記光源駆動部は、前記送信側制御部により制御されて、前記バイアス電流の値に対する前記変調電流の値の比が一定になるように前記バイアス電流と前記変調電流とを生成することを特徴とする。
上記データ伝送装置の前記電気伝送路は、I2CまたはRS−422の電気伝送路であることを特徴とするものであってもよい。
上記データ伝送装置の前記送信側制御部は、前記バイアス電流の値に所定の値を乗じることにより前記変調電流の値を算出するか、または前記変調電流の値を前記所定の値で割ることにより前記バイアス電流の値を算出することを特徴とするものであってもよい。
上記データ伝送装置の前記光源駆動部は、第1のポートと第2のポートとを備えるドライバ部を備え、前記ドライバ部は、前記第1のポートを流れる第1の電流に所定の倍率を乗じた前記バイアス電流を生成し、前記第2のポートを流れる第2の電流に前記所定の倍率を乗じた前記変調電流を生成し、前記光源駆動部は、前記第1の電流に対する前記第2の電流の比を一定にすることにより前記バイアス電流の値に対する前記変調電流の値の比を一定にすることを特徴とするものであってもよい。
上記データ伝送装置の前記光源駆動部は、一端が前記第1のポートに接続され他端に電圧が印加される第1の抵抗と、一端が前記第2のポートに接続され他端に前記電圧と同じ電圧が印加される第2の抵抗と、を更に備え、前記第1の抵抗の抵抗値に対する前記第2の抵抗の抵抗値の比が前記第1の電流に対する前記第2の電流の比の逆数であることを特徴とするものであってもよい。
Claims (6)
- 外部から入力された電気信号を光信号に変換して送出する光源部と、前記光源部を駆動するためのバイアス電流と変調電流とを前記光源部に供給する光源駆動部と、を備える送信部と、
前記送信部から送出された光信号を伝送する光伝送路と、
前記光伝送路を伝送された光信号を受光して電気信号に変換する受信部と、
を備えるデータ伝送装置であって、
前記光源駆動部は、前記バイアス電流の値に対する前記変調電流の値の比が一定になるように前記バイアス電流と前記変調電流とを生成することを特徴とするデータ伝送装置。 - 前記送信部は、前記バイアス電流の値に所定の値を乗じることにより前記変調電流の値を算出するか、または前記変調電流の値を前記所定の値で割ることにより前記バイアス電流の値を算出する送信側制御部を更に備えることを特徴とする請求項1に記載のデータ伝送装置。
- 前記光源駆動部は、第1のポートと第2のポートとを備えるドライバ部を備え、
前記ドライバ部は、前記第1のポートを流れる第1の電流に所定の倍率を乗じた前記バイアス電流を生成し、前記第2のポートを流れる第2の電流に前記所定の倍率を乗じた前記変調電流を生成し、
前記光源駆動部は、前記第1の電流に対する前記第2の電流の比を一定にすることにより前記バイアス電流の値に対する前記変調電流の値の比を一定にすることを特徴とする請求項1に記載のデータ伝送装置。 - 前記光源駆動部は、一端が前記第1のポートに接続され他端に電圧が印加される第1の抵抗と、一端が前記第2のポートに接続され他端に前記電圧と同じ電圧が印加される第2の抵抗と、を更に備え、
前記第1の抵抗の抵抗値に対する前記第2の抵抗の抵抗値の比が前記第1の電流に対する前記第2の電流の比の逆数であることを特徴とする請求項3に記載のデータ伝送装置。 - 前記送信部と前記受信部を接続し電気信号を伝送する電気伝送路を備え、
前記受信部は、前記電気伝送路へバイアス電流の設定値を前記電気伝送路に送出する受信側制御部を更に備え、
前記送信部は、前記電気伝送路を伝送された前記バイアス電流の設定値を受信し、該受信したバイアス電流の設定値に基づいて前記光源駆動部を制御する送信側制御部を更に備えることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のデータ伝送装置。 - 前記光源部は垂直共振器面発光レーザであることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のデータ伝送装置。
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JP2010274924A JP2012124781A (ja) | 2010-12-09 | 2010-12-09 | データ伝送装置 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2021501651A (ja) * | 2017-11-07 | 2021-01-21 | ディージェーオー,エルエルシー | 組み込まれた遠隔患者監視技術を有する装具およびその使用方法 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6294994A (ja) * | 1985-10-22 | 1987-05-01 | Fujitsu Ltd | レ−ザダイオ−ド駆動回路 |
JPH0334633A (ja) * | 1989-06-30 | 1991-02-14 | Toshiba Corp | 光伝送装置 |
JPH09116982A (ja) * | 1995-10-23 | 1997-05-02 | Fujitsu Ltd | 遠隔式光信号制御装置及び遠隔式光信号制御装置の光信号レベル制御方法並びに光信号送信装置及び光信号送信装置における監視信号光レベル制御方法 |
JP2009194508A (ja) * | 2008-02-13 | 2009-08-27 | Fuji Xerox Co Ltd | 信号伝送装置、信号送信装置及び画像表示システム |
JP2009194511A (ja) * | 2008-02-13 | 2009-08-27 | Sharp Corp | 信号伝送装置とコネクタユニット,コネクタシステムおよび接続アダプタ,接続アダプタシステムと電子機器 |
JP2009239879A (ja) * | 2008-03-05 | 2009-10-15 | Fujikura Ltd | 光伝送装置 |
JP2009284262A (ja) * | 2008-05-22 | 2009-12-03 | Sharp Corp | 光伝送システム |
-
2010
- 2010-12-09 JP JP2010274924A patent/JP2012124781A/ja active Pending
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6294994A (ja) * | 1985-10-22 | 1987-05-01 | Fujitsu Ltd | レ−ザダイオ−ド駆動回路 |
JPH0334633A (ja) * | 1989-06-30 | 1991-02-14 | Toshiba Corp | 光伝送装置 |
JPH09116982A (ja) * | 1995-10-23 | 1997-05-02 | Fujitsu Ltd | 遠隔式光信号制御装置及び遠隔式光信号制御装置の光信号レベル制御方法並びに光信号送信装置及び光信号送信装置における監視信号光レベル制御方法 |
JP2009194508A (ja) * | 2008-02-13 | 2009-08-27 | Fuji Xerox Co Ltd | 信号伝送装置、信号送信装置及び画像表示システム |
JP2009194511A (ja) * | 2008-02-13 | 2009-08-27 | Sharp Corp | 信号伝送装置とコネクタユニット,コネクタシステムおよび接続アダプタ,接続アダプタシステムと電子機器 |
JP2009239879A (ja) * | 2008-03-05 | 2009-10-15 | Fujikura Ltd | 光伝送装置 |
JP2009284262A (ja) * | 2008-05-22 | 2009-12-03 | Sharp Corp | 光伝送システム |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2021501651A (ja) * | 2017-11-07 | 2021-01-21 | ディージェーオー,エルエルシー | 組み込まれた遠隔患者監視技術を有する装具およびその使用方法 |
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