JP3148430B2 - 光通信装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、信号伝送装置からの
入力信号をディジタル処理し、送信レベルを変えながら
光データ伝送する光通信装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図５は従来の光通信装置の光送信部を示
す回路図であり、図６はその相手側となる光受信部を示
す回路図であり、図５において、１は光送信部に対する
入力信号の入力点を示しており、２は入力信号を光通信
に適するように符号化を行う符号器である。

【０００３】また、３は符号化された入力信号を受け後
段のトランジスタ４ａ，４ｂを駆動する駆動回路、５は
発光素子としての発光ダイオードであり、トランジスタ
４ａ，４ｂによる駆動電流にほぼ比例した発光強度をも
つ。６ａ，６ｂは発光ダイオード５の電流制限用の抵抗
器である。

【０００４】図６において、７は受信した光信号を電気
信号に変換するフォトダイオード、８はフォトダイオー
ド７のバイアス電流を設定する抵抗器、９は上記変換さ
れた電気信号を増幅する増幅器、１０は入力されたアナ
ログ信号を基準値と比較しディジタル信号（論理信号）
に変換する比較器である。

【０００５】さらに、１１は図５の符号器２において符
号化された信号を復元するための復号器、１３は光受信
部の出力点を示し、ここから入力点１への入力信号と等
しい信号が出力される。

【０００６】次に動作について説明する。まず、光送信
部の入力点１に入力された電気信号は、発光ダイオード
５およびフォトダイオード７の動作条件に適合するよう
に、符号器２によって符号化される。

【０００７】図７はこの符号化の一例を示しており、こ
れによれば、この符号器２の出力により、発光ダイオー
ド５は定常状態にて全点灯光出力の半分で発光してお
り、入力点１の値が論理｀０´→論理｀１´に変化する
時刻１４ａ，１４ｂにて、発光ダイオード５は全点灯出
力状態となり、ある一定時間経過した後、１／２点灯状
態に復帰する。

【０００８】同様に、時刻１５ａ，１５ｂにおいて、入
力点１の値が論理｀１´→論理｀０´に変化した時から
一定時間、発光ダイオード５は無点灯（消灯）状態とな
り、その後１／２点灯状態に復帰する。

【０００９】次に、先に述べた符号化が必要となる理由
を以下に説明する。仮に、符号器２の符号化則が入力点
１の値が論理｀１´ならば発光ダイオード５は点灯し、
入力点１の値が論理｀０´ならば発光ダイオード５は消
灯するとする。このような符号器２を用いた場合、入力
点１の値によっては、発光ダイオード５は非常に長い時
間点灯あるいは消灯する可能性がある。

【００１０】そこで、そのような光がフォトダイオード
７に入力されると、このフォトダイオード７の特性上、
これの動作点がずれてしまい、その後発生する短い時間
間隔での点灯から消灯への変化、あるいはその逆の変化
によって伝送された信号は、光受信によって正しく認識
されない可能性がある。従って、フォトダイオード７へ
入力される信号のパターンに依存しない光伝送を行うた
めには、上述したような符号化方式が必要となる。

【００１１】一方、駆動回路３は符号器２の出力を受け
て発光ダイオード５を図７のように点灯させ、発光ダイ
オード５を全点灯状態にするならば、トランジスタ４
ａ，４ｂの両方にベース電流を供給し、その両方ともタ
ーンオンさせる。また、発光ダイオード５を１／２点灯
状態にするならば、駆動回路３はトランジスタ４ａだけ
をターンオンさせる。

【００１２】このようにすることで、発光ダイオード５
を流れる電流は、トランジスタ４ａ，４ｂの両方ともタ
ーンオンした場合の１／２となり、発光ダイオード５は
全点灯状態の１／２の光出力で発光することになる。無
点灯状態とするには、各トランジスタ４ａ，４ｂの両方
にベース電流を供給しない。

【００１３】そして、図６の光受信部では、上記発光ダ
イオード５からのパルス光をフォトダイオード７に受け
て電気信号に変換し、この電気信号を増幅器９で増幅し
た後、比較器１０において、基準値と比較してディジタ
ル信号に変換し、さらに復号器１１で復号した後、出力
点１３から、入力点１への入力信号と等しい信号として
出力される。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】従来の光通信装置は以
上のように構成されているので、発光ダイオード５を１
／２点灯状態にするためにはそれに流れる電流を１／２
にしなければならず、このため発光ダイオード５を駆動
するのに２組のトランジスタ４ａ，４ｂが必要となり、
また、発光ダイオード５の光出力―順電流特性を利用し
ているため、経年変化等で長期に亘って発光ダイオード
５の１／２点灯光出力を、全点灯光出力の１／２として
正しく出力できなくなるなどの問題点があった。なお、
かかる従来の光通信装置に類似する技術が「光ファイバ
通信入門」，Ｐ２０６〜２０９，啓学出版に示されてい
る。

【００１５】請求項１の発明は上記のような問題点を解
消するためになされたもので、光送信部を構成する発光
ダイオードの特性の経年変化の影響を受けにくくすると
ともに、発光ダイオードの駆動回路を簡略化できる光通
信装置を得ることを目的とする。

【００１６】また、請求項２の発明は２値変換型の符号
器を用いて発光ダイオードの全点灯および１／２値点灯
を実現できる光通信装置を得ることを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る光
通信装置は、入力信号により、０，１の論理値からなる
切替信号を生成するとともに、入力信号をバイパスする
機能を兼ね備えた符号器と、パルス信号発生器からのデ
ューティ５０の繰り返しパルス信号、符号器からの入力
信号、及び切替信号を入力し、この切替信号の論理値に
応じて符号器からの入力信号とパルス信号発生器からの
繰り返しパルス信号とを選択的に切替出力する信号切替
器とを有し、駆動回路に、該信号切替器からのパルス出
力を受けさせて発光素子の駆動用信号を出力させるよう
にしたものである。

【００１８】請求項２の発明に係る光通信装置は、入力
信号に同期した送信許可，禁止信号を切替信号として受
けて、上記符号器からのデューティ５０のパルス信号ま
たはパルス信号発生器からのパルス信号を選択的に切替
出力する信号切替器を有し、駆動回路に、該信号切替器
からのパルス出力を受けさせて発光素子の駆動用信号を
出力させるようにしたものである。

【００１９】

【作用】請求項１の発明における光通信装置は、信号切
替器が、符号器より１／２点灯指示に対応する論理値の
切替信号を受けると駆動回路へパルス信号発生回路のデ
ューティ５０の繰り返しパルス信号を供給し、一方、１
／２点灯時以外に対応する論理値の切替信号を受ける
と、符号器がバイパスした入力信号を駆動回路へ供給す
る。また、パルス信号発生回路が発生するデューティ５
０の繰り返しパルス信号によって、１／２点灯時におい
て、発光ダイオードがそのパルスに対応してある時間内
の５０％で点灯し、残り５０％が消灯するように駆動回
路を制御する。

【００２０】また、請求項２の発明における光通信装置
は、２値変換型の符号器に対して入力信号に同期した送
信許可，禁止信号を信号切替器の切替信号として入力す
ることで、２値変換した信号を発光ダイオードの全点灯
および１／２点灯用信号として駆動回路へ出力可能にす
る。

【００２１】

【実施例】実施例１． 以下、この発明の一実施例を図について説明する。図１
において、１は光送信部に対する入力信号の入力点を示
しており、２は入力信号を光通信に適するように符号化
を行う符号器で、入力信号により、０，１の論理値から
なる切替信号を生成するとともに、入力信号をバイパス
させた信号を出力する。

【００２２】また、３は符号化された入力信号を受け後
段のトランジスタ４を駆動する駆動回路、５は発光素子
としての発光ダイオードであり、トランジスタ４による
駆動電流にほぼ比例した発光強度をもつ。６は発光ダイ
オード５の電流制限用の抵抗器である。

【００２３】また、１６は符号器２の出力である入力信
号及び０，１の論理値からなる切替信号、パルス信号発
生器１７の出力であるデューティ５０（デューティ比５
０％）のくり返しパルス信号を受けて、この切替信号の
論理値に応じて入力信号と繰り返しパルス信号とのどち
らかを選択して駆動回路３に供給する信号切替器であ
る。

【００２４】次に動作について、図２のタイミングチャ
ートを用いて説明する。まず、入力点１に図２に示すよ
うなパターンの入力信号２２が与えられた場合、符号器
２の出力側の信号線１８，１９には各々信号２３，２４
が得られるように符号器２を構成しておく。ここで、上
記信号２３は入力点１に与えられた入力信号２２に相当
する信号であり、符号器２は信号線１８を介して信号切
替器１６に入力信号２２に相当する信号２３を出力す
る。また、上記信号２４は符号器２が上記入力信号２２
を符号化するために生成した０，１の論理値からなる切
替信号であり、符号器２は信号線１９を介して信号切替
器１６に上記切替信号に相当する信号２４を出力する。

【００２５】このとき、パルス信号発生器１７は、信号
線２１を介してデューティ５０のパルスを光受信部がデ
ータとして認識できないくり返し周期で信号切替器１６
に出力する。駆動回路３は信号線２０を介して入力する
信号切替器１６からの出力信号が論理｀１´のときに発
光ダイオード５を点灯するように、トランジスタ４を制
御する。

【００２６】一方、信号切替器１６は符号器２から信号
線１９を介して入力した切替信号である信号２４が論理
｀０´のとき、符号器２から信号線１８を介して入力し
た入力信号２２に相当する信号２３を信号線２０へ出力
し、符号器２から信号線１９を介して入力した信号２４
が論理｀１´のとき、パルス信号発生器１７から信号線
２１を介して入力したパルス信号を信号線２０へ出力す
る。このとき、符号器２の生成した切替信号である信号
２４によって、入力点１の信号２２に対して信号線２０
上には信号２５が得られ、発光ダイオード５の発光パタ
ーンもこれと同様となる。

【００２７】従って、信号２５のような発光パターンの
光を外部の光受信部が受光すると、区間２６ａ，２６
ｂ，…２６ｅの光パターンは、上記のように光受信部の
応答性の限界を超えているため、データとしては認識さ
れない。さらに、点灯消灯の割合が５０％であるので、
発光ダイオード５が全点灯光出力の１／２で点灯してい
るように見えるため、光受信部にとっては、信号２５の
発光パターンと１／２点灯時の信号２７の発光パターン
とが同一として認識されるので、光受信部の正常動作が
可能となる。

【００２８】実施例２．なお、上記実施例では、光送信
部に対し送信データのみを入力し、符号器２において送
信データの立ち上がりエッジもしくは立ち下がりエッジ
を検出し、発光ダイオード５を全点灯，１／２点灯，無
点灯の３つの状態とする３値変換型の符号器を用いた
が、信号伝送装置からは通常、送信データの他に、送信
データに同期した送信クロック信号および送信許可，禁
止信号を得ることができるので、このような場合は３値
交換型の符号器を用いるかわりに、出力の直流分が無い
２値変換型の符号器を用いることができる。この型の符
号器を用いた一実施例を以下に説明する。

【００２９】図３はこの２値変換型符号器を用いた実施
例を示す。ここで、２８は信号伝送装置から得る送信ク
ロック信号の入力点であり、２９は同じく信号伝送装置
から得る送信許可／禁止信号の入力点である。

【００３０】次に動作について説明する。まず、信号伝
送装置から各入力点１，２８，２９に、送信データとし
とての入力信号３０，送信クロック信号３１，送信許可
／禁止信号３２が入力される。このとき、符号器２の信
号線１８には信号３３が生成されるようにする。この信
号３３は論理｀０´と論理｀１´が同じ割合で出現する
ので、直流分は持たない。

【００３１】信号切替器１６は送信許可された時におい
てのみ、符号器２の出力側の信号線１８の信号を駆動回
路３に供給し、送信禁止の時は、パルス信号発生器１７
の出力信号を駆動回路３に供給する。このため、信号線
２０の信号３４と発光ダイオード５の発光パターンは図
４に示すようになる。

【００３２】そして、発光パターンの平均光出力は常に
全点灯光出力の１／２となる。また、通常信号の伝送速
度に比べて、受信失敗する全点灯継続時間、あるいは無
点灯継続時間のほうがはるかに大きい値となるので、上
記信号３４による発光パターンにて光受信部は正常に動
作可能である。

【００３３】実施例３．また、上記実施例では発光素子
として発光ダイオード５を利用したものについて説明し
たが、レーザダイオードや他の電気―光変換素子であっ
てもよく、上記実施例と同様の効果を奏する。

【００３４】

【発明の効果】以上のように、請求項１の発明によれ
ば、入力信号により、０，１の論理値からなる切替信号
を生成するとともに、入力信号をバイパスする機能を兼
ね備えた符号器と、デューティ５０の繰り返しパルス信
号を発生するパルス信号発生器と、このパルス信号発生
器からの上記パルス信号、上記符号器からの上記入力信
号、及び上記切替信号を入力し、この切替信号の論理値
に応じて上記符号器からの入力信号と上記パルス信号発
生器からの上記パルス信号とを選択的に切替出力する信
号切替器と、この信号切替器からの上記出力信号に応じ
て発光素子の駆動用信号を出力する駆動回路とを備えた
ので、発光ダイオードの点灯，消灯の２つの状態を同じ
時間間隔でくり返すことで、光受信部に対し発光ダイオ
ードが１／２点灯状態となるよう見せかけることがで
き、従って駆動回路は発光ダイオードに点灯，消灯の２
値の制御信号を出力するだけの簡単な回路ですみ、ま
た、１／２点灯光出力は必ず全点灯光出力の１／２とな
るので、発光ダイオードの特性変化の影響を受けにくい
ものが得られる効果がある。

【００３５】また、請求項２の発明によれば、入力信号
に同期した送信許可，禁止信号を切替信号として受け
て、上記符号器からのデューティ５０のパルス信号また
はパルス信号発生器からのパルス信号を選択的に切替出
力する信号切替器を有し、駆動回路に、該信号切替器か
らのパルス出力を受けさせて発光素子の駆動用信号を出
力させるように構成したので、２値変換型の符号器を用
いて、発光ダイオードの全点灯および１／２点灯を簡単
な回路にて実現できるものが得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１の発明の一実施例による光通信装置を
示す回路図である。

【図２】図１における光通信装置各部の信号を示すタイ
ミングチャート図である。

【図３】請求項２の発明の一実施例による光通信装置を
示す回路図である。

【図４】図３における光通信装置各部の信号を示すタイ
ミングチャート図である。

【図５】従来の光通信装置の光送信部を示す回路図であ
る。

【図６】従来の光通信装置の光受信部を示す回路図であ
る。

【図７】図１における光送信部各部の信号を示すタイミ
ングチャート図である。

【符号の説明】

２ 符号器 ３ 駆動回路 ５ 発光ダイオード（発光素子） １６ 信号切替器 １７ パルス信号発生器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H03M 5/18

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力信号により、０，１の論理値からな
   る切替信号を生成するとともに、上記入力信号をバイパ
   スする機能を兼ね備えた符号器と、デューティ５０の繰
   り返しパルス信号を発生するパルス信号発生器と、この
   パルス信号発生器からの上記パルス信号、上記符号器か
   らの上記入力信号、及び上記切替信号を入力し、この切
   替信号の論理値に応じて上記符号器からの入力信号と上
   記パルス信号発生器からの上記パルス信号とを選択的に
   切替出力する信号切替器と、この信号切替器からの上記
   出力信号に応じて発光素子の駆動用信号を出力する駆動
   回路とを備えた光通信装置。
2. 【請求項２】 入力信号を光通信に適するように符号化
   する符号器と、デューティ５０のくり返しパルスを発生
   するパルス信号発生器と、上記入力信号に同期した送信
   許可，禁止信号を切替信号として受けて、上記符号器か
   らのパルス信号またはパルス信号発生器からのパルス信
   号を選択的に切替出力する信号切替器と、該信号切替器
   からのパルス出力を受けて発光素子の駆動用信号を出力
   する駆動回路とを備えた光通信装置。