JP4011294B2 - 光信号受信装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光信号受信装置に関し、特に、１台の局側装置で複数の加入者装置と通信を行うことができるポイント・ツウ・マルチポイント光通信システムにおいて、時分割多重方式を使用した光バースト信号を受信する光信号受信装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、時分割多重方式を使用し、１台の局側装置で複数の加入者装置とデジタル光通信が可能なポイント・ツウ・マルチポイント光通信システムが考案され、伝送コストの大幅な低減を実現している。ポイント・ツウ・マルチポイント光通信システムとしては、たとえばITU-T G.983.1として国際標準化されたＡＴＭ−ＰＯＮ（Asynchronous Transfer Mode − Passive Optical Network）伝送方式として実現される。
【０００３】
図７は、従来のポイント・ツウ・マルチポイント光通信システムに用いられる光信号受信装置の構成を示す図である（電子情報通信学会 Ｂ−８９７（１９９４年９月）参照）。図７において、この光信号受信装置は、受光素子１、前置増幅器２、リミッタ３、ピーク検出器４、ゼロレベル検出器５、および閾値演算回路６を有する。
【０００４】
受光素子１は、入力された光信号Ｓ１を受信し、光強度を電流信号に変換して前置増幅器２に出力する。前置増幅器２は、受光素子１で発生した電流信号を電圧信号に変換し、信号Ｓ２として、リミッタ３、ピーク検出器４およびゼロレベル検出器５に出力する。ピーク検出器４は、前置増幅器２およびリセットパルス入力端子Ｔ１に接続され、前置増幅器２が出力する信号Ｓ２のピーク値（最小値）を検出し、信号Ｓ３として、この検出したピーク値を閾値演算回路６に送出する。ピーク検出器４から出力される信号Ｓ３の値は、光信号が示す２値のうちの論理「Ｈ」を示す「１」のレベルに対応する。また、ピーク検出器４は、リセットパルス入力端子Ｔ１からリセットパルスＳ７を受信した場合、検出したピーク値をリセットする。なお、光信号Ｓ１は、バースト信号であり、ピーク検出器４は、このバースト信号の先頭部分で検出される。また、リセットパルスＳ７は、バースト信号の受信が終了した時点で生成される。
【０００５】
ゼロレベル検出器５は、前置増幅器２に接続され、前置増幅器２が出力する信号Ｓ２のゼロレベル（最大値）を検出し、信号Ｓ１４として、この検出したゼロレベルを閾値演算回路６に送出する。ゼロレベル検出器５から出力される信号Ｓ１４の値は、光信号が示す２値のうちの論理「Ｌ」を示す「０」のレベルに対応する。
【０００６】
閾値演算回路６は、ゼロレベル検出器５から出力された信号Ｓ１４の値とピーク検出器４から出力された信号Ｓ３の値との中間値を算出し、信号Ｓ５として、この中間値を閾値としてリミッタ３に出力する。リミッタ３は、閾値演算回路６から出力された信号Ｓ５が示す閾値と、前置増幅器２が出力する信号Ｓ２の値とを比較し、信号Ｓ５が示す閾値に比して信号Ｓ２の値が大きい場合、信号Ｓ２を「０」と識別し、信号Ｓ５が示す閾値に比して信号Ｓ２が示す値が小さい場合信号Ｓ２を「１」と識別し、この識別結果を光信号Ｓ１が示す２値の信号Ｓ６として出力する。
【０００７】
つぎに、図８を参照して、図７に示した光信号受信装置の動作について説明する。図８（ａ）は、信号Ｓ２，Ｓ３，Ｓ１４，Ｓ５の波形図を示し、図８（ｂ）は、信号Ｓ６の波形図を示す。信号Ｓ２（Ｓ１）としては、最初に電力の小さなバースト信号ＳＢ１が受信され、このバースト信号ＳＢ１の受信終了後に、電力の大きなバースト信号ＳＢ２が受信される。バースト信号ＳＢ１の受信終了後に、リセットパルス入力端子Ｔ１からリセットパルスＳ６が時点ｔｒでピーク検出器４に入力される。
【０００８】
受光素子１が、最初のバースト信号ＳＢ１を受信した場合、前置増幅器２は、受信したバースト信号ＳＢ１の光強度に応じたパルス状の信号Ｓ２を出力する。ピーク検出器４は、前置増幅器２が出力する信号Ｓ２のピーク値を検出し、信号Ｓ３を閾値演算回路６に出力する。ピーク検出器４が検出するピーク値は、信号Ｓ２の立ち上がりの１〜数ビットでピーク値に達し、ピーク検出器４はその値を保持する。このピーク値は、上述した論理「Ｈ」に対応する「１」のレベルをもつ。
【０００９】
ゼロレベル検出器５の出力である信号Ｓ１４の値は、前置増幅器２から出力される信号Ｓ２のうちの論理「Ｌ」に対応する「０」のレベルと、検出誤差の範囲で一致しており、バースト信号ＳＢ１，ＳＢ２の受信中の値と、待機（アイドル期間）中の値とで等しい。閾値演算回路６は、ピーク検出器４が出力した信号Ｓ３の値とゼロレベル検出器が出力する信号Ｓ１４の値との中間値（中央値）を演算し、信号Ｓ５としてリミッタ３に出力する。したがって、閾値演算回路６から出力された信号Ｓ５は、ピーク検出器４が出力する信号Ｓ３の出力値に対応して立ち上がり、ピーク検出器４の出力がピークに達した場合に、論理「Ｈ」の「１」レベルと論理「Ｌ」の「０」レベルとの中間値に収束する。
【００１０】
リミッタ３は、閾値演算回路６が出力した信号Ｓ５が示す閾値を基準として、前置増幅器２が出力する信号Ｓ２の大小を判断し、信号Ｓ２が示す２値、すなわち「０」と「１」とを識別し、図８（ｂ）に示すように、信号Ｓ６が示すデジタル信号として出力する。
【００１１】
ここで、最初のバースト信号ＳＢ１の受信が終了し、リセットパルス入力端子Ｔ１にリセットパルスＳ７が時点ｔｒで入力された場合、ピーク検出器４は、保持していたピーク値を初期化し、待機状態となる。
【００１２】
さらに、リセットパルスＳ７入力後に、次のバースト信号ＳＢ２を受信した場合、前置増幅器２は、このバースト信号ＳＢ２の光強度に応じたパルス状の信号Ｓ２を出力する。ピーク検出器４は、信号Ｓ２のピーク値を検出して、この検出したピーク値を信号Ｓ３として閾値演算回路６に出力する。ピーク検出器４が検出する信号Ｓ３の値は、立ち上がりの１〜数ビットでピーク値に達し、ピーク検出器４はその値を保持する。
【００１３】
ゼロレベル検出器５が検出する信号Ｓ１４の値は、前置増幅器２から出力される信号Ｓ２のうちの論理「Ｌ」である「０」に対応する値と検出誤差の範囲で一致しているので、ゼロレベル検出器５が出力する信号Ｓ１４の値は、待機中とバースト信号ＳＢ２受信中とで等しい。閾値演算回路６から出力される信号Ｓ５の値は、ピーク検出器４の出力に対応して立ち上がり、ピーク検出器４の出力がピークに達した場合に、ピーク検出器４が出力する値とゼロレベル検出器５が出力する値との新しい中間値に収束する。
【００１４】
リミッタ３は、閾値演算回路６が出力する信号Ｓ５が示す値を閾値として用い、前置増幅器２が出力する信号を、「０」と「１」とに識別し、デジタル信号である信号Ｓ６として出力する。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の光信号受信装置では、時点ｔｒにおいてリセットパルスＳ７によってピーク検出器４を初期化する場合、領域１１１に示すように、ピーク検出器４が出力する信号Ｓ５が過渡応答状態を呈し、これによってピーク検出器４の信号Ｓ３の出力が、前置増幅器２が出力する信号Ｓ２が示す「０」の電位を上回る状態が発生した。ピーク検出器４の出力が、前置増幅器２が出力する「０」の電位を上回ると、閾値演算回路６が出力する閾値が、前置増幅器２が出力する信号Ｓ２の「０」の電位に比して低くなり、前置増幅器２の信号Ｓ２出力が「０」を示す信号状態であるにもかかわらず、リミッタ３が「１」を出力するという不正パルス１０１が生成されるという問題点があった。
【００１６】
しかも、前置増幅器２が「０」に対応する信号Ｓ２を連続して出力し、「０」に対応する信号Ｓ２の連続期間がピーク検出器４の保持能力を超えた場合に、ピーク検出器４の信号Ｓ３出力が、「０」の電位に収束する現象が発生する。ピーク検出器４の信号Ｓ３出力が、「０」の電位に収束すると、閾値演算回路６が出力する閾値である信号Ｓ５出力が、「０」の電位に収束し、前置増幅器２の信号Ｓ２出力が「０」の状態であるにもかかわらず、リミッタ３が「１」を出力する不正パルス１０２を生じる可能性があるという問題点があった。
【００１７】
さらに、前置増幅器２の信号Ｓ２出力に、サグまたはオーバーシュートが存在する場合、ゼロレベル検出器５の信号Ｓ１４出力は、サグおよびオーバーシュートによる電位をもとにゼロレベルを決定するため、閾値演算回路６が出力する閾値（信号Ｓ３）に誤差が生じ、リミッタ３の信号Ｓ６出力にパルス幅歪みが発生するという問題点があった。
【００１８】
この発明は上記に鑑みてなされたものであって、リセットパルス入力時および「０」レベルの連続入力時における不正パルスを除去し、バースト的な光信号入力に対して、適正なパルス幅をもつデジタル信号出力を高精度に行うことができる光信号受信装置を得ることを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明にかかる光信号受信装置は、２値の情報を示す光信号を受光して電気信号に変換する変換手段と、前記２値のうちの「Ｈ」レベルの電位に対応する値であって前記変換手段が変換した電気信号のピーク値を検出する第１ピーク値検出手段と、前記２値のうちの「Ｌ」レベルの電位に対応する値であって前記変換手段が変換した電気信号のピーク値を検出する第２ピーク値検出手段と、前記第１ピーク値検出手段および前記第２ピーク値検出手段が検出した各ピーク値をもとに前記変換手段が変換した電気信号の２値を判定出力する判定手段と、前記第１ピーク値検出手段によって検出されたピーク値が予め設定された第１の所定値を越えたか否かを判定する第１レベル判定手段と、前記変換手段によって変換された電気信号の値が予め設定された第２の所定値を越えたか否かを判定する第２レベル判定手段と、前記判定手段の出力側に接続され、前記第１レベル判定手段において前記第１ピーク検出手段によって検出されたピーク値が前記第１の所定値を越えていない場合、かつ、前記第２レベル判定手段において前記変換手段によって変換された電気信号の値が前記第２の所定値を越えていない場合に前記判定手段の判定出力を遮断し、前記第１レベル判定手段において前記第１ピーク検出手段によって検出されたピーク値が前記第１の所定値を越えている場合、または、前記第２レベル判定手段において前記変換手段によって変換された電気信号の値が前記第２の所定値を越えている場合に前記判定手段の判定出力を通過させるゲート回路と、を備えたことを特徴とする。
【００２２】
この発明によれば、変換手段が、２値の情報を示す光信号を受光して電気信号に変換し、この変換された電気信号は、第１ピーク値検出手段によって、前記２値のうちの「Ｈ」レベルの電位に対応する値であって前記変換手段が変換した電気信号のピーク値が検出され、第２ピーク値検出手段によって、前記２値のうちの「Ｌ」レベルの電位に対応する値であって前記変換手段が変換した電気信号のピーク値が検出され、さらに、第２レベル判定手段および判定手段に入力される。判定手段は、前記第１ピーク値検出手段および前記第２ピーク値検出手段が検出した各ピーク値をもとに前記変換手段が変換した電気信号の２値を判定出力する。第１レベル判定手段は、前記第１ピーク値検出手段によって検出されたピーク値が予め設定された第１の所定値を越えたか否かを判定し、第２レベル判定手段は、前記変換手段によって変換された電気信号の値が予め設定された第２の所定値を越えたか否かを判定する。ゲート回路は、前記前記判定手段の出力側に接続され、前記第１レベル判定手段において前記第１ピーク検出手段によって検出されたピーク値が前記第１の所定値を越えていない場合、かつ、前記第２レベル判定手段において前記変換手段によって変換された電気信号の値が前記第２の所定値を越えていない場合に前記判定手段の判定出力を遮断し、前記第１レベル判定手段において前記第１ピーク検出手段によって検出されたピーク値が前記第１の所定値を越えている場合、または、前記第２レベル判定手段において前記変換手段によって変換された電気信号の値が前記第２の所定値を越えている場合に前記判定手段の判定出力を通過させ、最終的なデジタル信号として出力するようにしている。
【００２３】
つぎの発明にかかる光信号受信装置は、上記の発明において、前記レベル判定手段または前記第１レベル判定手段は、ヒステリシス特性を有することを特徴とする。
【００２４】
この発明によれば、第１レベル判定手段または前記第１レベル判定手段の判定出力にヒステリシス特性をもたせ、ゲート回路の開閉を安定化させている。
【００２５】
つぎの発明にかかる光信号受信装置は、上記の発明において、前記２値の情報を示す光信号は、バースト信号であり、前記第１ピーク検出手段および前記第２ピーク検出手段は、前記各バースト信号の終了時点を示すリセット信号によってリセットされることを特徴とする。
【００２６】
この発明によれば、前記第１ピーク検出手段および前記第２ピーク検出手段が、前記各バースト信号の終了時点を示すリセット信号によってリセットされ、バースト信号の終了時点を確実に認識するようにしている。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明に係る光信号受信装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００２８】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１である光信号受信装置の構成を示す図である。図１において、この光信号受信装置は、受光素子１、前置増幅器２、リミッタ３、ピーク検出器４、ゼロレベル検出器５、閾値演算回路６、レベル検出回路７およびゲート回路８を有している。すなわち、図７に示した光信号受信装置に対して、レベル検出回路７とゲート回路８とが付加された構成となっている。
【００２９】
受光素子１は、２値の値をもつデジタル信号に対応した光信号Ｓ１を受信し、光強度を電流信号に変換し、前置増幅器２に出力する。前置増幅器２は、受光素子１で発生した電流信号を電圧信号である信号Ｓ２に変換し、リミッタ３、ピーク検出器４およびゼロレベル検出器５に出力する。ピーク検出器４は、前置増幅器２およびリセットパルス入力端子Ｔ１に接続され、前置増幅器２が出力する信号Ｓ２のピーク値（最小値）を、信号Ｓ３として閾値演算回路６およびレベル検出回路７に送出する。ピーク検出器４からの信号Ｓ３出力は、２値を示す光信号の論理「Ｈ」の「１」に対応する。また、ピーク検出器４は、リセットパルス入力端子Ｔ１から時点ｔｒにおいてリセットパルスＳ７を受信した場合、信号Ｓ２のピーク値をリセットする。
【００３０】
ゼロレベル検出器５は、前置増幅器２およびリセットパルス入力端子Ｔ１に接続され、前置増幅器２が出力する信号Ｓ２のゼロレベル（最大値）を、信号Ｓ４として、閾値演算回路６に送出する。また、ゼロレベル検出器５は、リセットパルス入力端子Ｔ１からリセットパルスＳ７を受信した場合、このリセットパルスＳ７を受信した時点ｔｒにおける前置増幅器２からの信号Ｓ２出力を、閾値演算回路６に送出する。ゼロレベル検出器５の信号Ｓ４出力は、２値の光信号における「０」レベルに対応する。
【００３１】
閾値演算回路６は、ゼロレベル検出器５の信号Ｓ４出力とピーク検出器４の信号Ｓ３出力との中間値を算出し、この算出した信号Ｓ５を、閾値としてリミッタ３に出力する。リミッタ３は、閾値演算回路６が算出した閾値である信号Ｓ５の値と、前置増幅器２が出力する信号Ｓ５の値とを比較し、前置増幅器２が出力する信号Ｓ２が、閾値である信号Ｓ５に比して大きい場合に、この信号Ｓ２のレベルを「０」と識別し、小さい場合に「１」と識別し、この識別結果をゲート回路８に出力する。
【００３２】
レベル検出回路７は、ピーク検出器４および定電圧入力端子Ｔ２と接続され、定電圧入力端子Ｔ２から入力される所定の電圧Ｖｔｈ１と、ピーク検出器４の信号Ｓ３出力との比較を行う。所定の電圧Ｖｔｈ１は、光信号受信装置の受信レベルのピーク値に対してマージンを有するように設定する。レベル検出回路７は、ピーク検出器４の信号Ｓ３出力が所定の電圧Ｖｔｈ１に比して小さい場合、「光信号受信中」と判定し、判定結果を信号Ｓ８としてゲート回路８に出力する。また、レベル検出回路７は、ピーク検出器４の信号Ｓ３出力が所定の電圧Ｖｔｈ１に比して大きい場合、「光信号待機中」と判定し、判定結果を信号Ｓ８としてゲート回路８に出力する。
【００３３】
ゲート回路８は、リミッタ３の出力側に接続されるとともに、レベル検出回路７に接続され、レベル検出回路７の信号Ｓ８出力が「光信号受信中」の場合、リミッタ３の信号Ｓ６出力を通過出力する。また、レベル検出回路７の信号Ｓ８出力が「光信号待機中」の場合、リミッタ３の信号Ｓ６出力を遮断する。
【００３４】
ここで、図２を参照して、この実施の形態１における光信号受信装置の動作について説明する。図２は、受光素子１が、最初に電力の小さいバースト信号ＳＢ１を受信し、このバースト信号ＳＢ１の受信終了時に、リセットパルス入力端子Ｔ１からリセットパルスＳ７を受信し、つぎに受光素子１が、電力の大きいバースト信号ＳＢ２を受信した場合における光信号受信装置の各部における波形図を示している。
【００３５】
受光素子１が、最初のバースト信号ＳＢ１を受信した場合、前置増幅器２は、受信した光信号Ｓ１の光強度に応じたパルス状の電圧信号Ｓ２を出力する。ピーク検出器４は、前置増幅器２が出力する電圧信号Ｓ２のピーク値を検出し、信号Ｓ３として閾値演算回路６に出力する。ピーク検出器４が検出する値は、立ち上がりの１〜数ビットでピーク値に達し、ピーク検出器４はその値を保持する。
【００３６】
ゼロレベル検出器５の信号Ｓ４出力は、前置増幅器２の信号Ｓ２出力の「０」レベルに対応する値と検出誤差の範囲で一致しており、バースト信号ＳＢ１を受信中の場合と待機中の場合とで等しい値を出力する。閾値演算回路６は、ピーク検出器４が出力する値とゼロレベル検出器５が出力する値との中間値を算出して出力する。したがって、閾値演算回路６の信号Ｓ５出力は、ピーク検出器４の信号Ｓ３出力に対応して立ち上がり、ピーク検出器４の信号Ｓ３出力がピークに達した場合に、ピーク検出器４が出力する値とゼロレベル検出器５が出力する値との中間値に収束する。
【００３７】
リミッタ３は、閾値演算回路６が出力する信号Ｓ５が示す閾値をもとに、前置増幅器２が出力する電圧信号Ｓ２を「０」と「１」とに識別する。レベル検出回路７は、所定電圧Ｖｔｈ１とピーク検出器４の信号Ｓ３出力との比較を行い、ピーク検出器４の信号Ｓ３出力が所定電圧Ｖｔｈ１を越える場合、「光信号受信中」と判定し、ゲート回路８に信号Ｓ８として出力する。また、レベル検出回路７は、ピーク検出器４の出力が所定電圧Ｖｔｈ１を越えない場合、「光信号待機中」と判定し、ゲート回路８に信号Ｓ８として出力する。
【００３８】
ゲート回路８は、レベル検出回路７の判定が「光信号待機中」の場合、リミッタ３の判定出力を遮断し、レベル検出回路７の判定が「光信号受信中」の場合、リミッタ３の判定出力をそのまま通過出力させる。
【００３９】
バースト信号ＳＢ１の受信が終了し、リセットパルス入力端子Ｔ１にリセットパルスＳ７が時点ｔｒで入力された場合、ピーク検出器４は、保持していたピーク値を初期化し、待機状態となる。レベル検出回路７は、ピーク検出器４の信号Ｓ３出力が所定電圧Ｖｔｈ１に比して大きくなるので、「光信号待機中」と判定し、ゲート回路８に出力する。
【００４０】
ゲート回路８は、レベル検出回路７の出力が「光信号待機中」となるので、リミッタ３の判定出力、すなわち信号Ｓ６を遮断する。また、ゼロレベル検出器５は、リセットパルス入力端子Ｔ１からリセットパルスＳ７の立ち下がりを受信した場合、リミッタ３の判定出力、すなわち信号Ｓ６をそのまま通過出力させる。
【００４１】
その後、次のバースト信号ＳＢ２を受信した場合、前置増幅器２は、受光した光信号の光強度に応じたパルス状の電圧信号Ｓ２を出力する。ピーク検出器４は、前置増幅器２が出力する電圧信号Ｓ２のピーク値を検出して、信号Ｓ３として閾値演算回路６に出力する。ピーク検出器４が検出する値は、立ち上がりの１〜数ビットでピーク値に達し、ピーク検出器４はその値を保持する。
【００４２】
ゼロレベル検出器５は、リセットパルス入力時における前置増幅器２の信号Ｓ２出力を「０」に対応する値として閾値演算回路６に出力する。したがって、閾値演算回路６の信号Ｓ４出力は、ピーク検出器４の信号Ｓ３出力に対応して立ち上がり、ピーク検出器４の信号Ｓ３出力がピークに達した場合に、ピーク検出器４が出力する値とゼロレベル検出器５が出力する値との新しい中間値に収束する。
【００４３】
リミッタ３は、閾値演算回路６が出力する信号Ｓ５が示す閾値をもとに、前置増幅器２が出力する電圧信号Ｓ２を、「０」と「１」とに識別し、信号Ｓ６のデジタル信号として出力する。レベル検出回路７は、所定電圧Ｖｔｈ１とピーク検出器４の信号Ｓ３出力との比較を行い、ピーク検出器４の信号Ｓ３出力が所定電圧Ｖｔｈ１を越える場合、「光信号受信中」と判定し、ゲート回路８に出力する。また、レベル検出回路７は、ピーク検出器４の出力が所定電圧Ｖｔｈ１を越えない場合、「光信号待機中」と判定し、ゲート回路８に出力する。
【００４４】
ゲート回路８は、レベル検出回路７の判定が「光信号待機中」の場合、リミッタ３からの判定出力である信号Ｓ６の出力を遮断する。また、ゲート回路８は、レベル検出回路７の判定が「光信号受信中」の場合、リミッタ３からの判定出力である信号Ｓ６の出力をそのまま通過出力させる。
【００４５】
ここで、ピーク検出器４は、充電時定数を有する低域通過特性を有する。したがってピーク検出器４の出力が含む雑音は、前置増幅器２の信号Ｓ２出力が含む雑音に比して小さくなる。このため、レベル検出回路７が、ピーク検出器４の出力をもとに、バースト信号の有無を判断することで、リミッタ３が前置増幅器２の信号Ｓ２出力をもとに信号の有無を判断した場合に比して、正確な判断を行うことができる。
【００４６】
この実施の形態１では、受光した光信号Ｓ１のピーク値を検出するピーク検出器４の信号Ｓ３出力をもとに、光信号Ｓ１の受信中であるか否かを判定するレベル検出回路７を備え、レベル検出回路７が「光信号受信中」と判定した場合、リミッタ３の判定出力をそのまま通過出力し、レベル検出回路７が「光信号待機中」と判定した場合、リミッタ３の判定出力を遮断するようにしているので、リセットパルスＳ７入力時に過渡応答状態が生じてピーク検出器４の信号Ｓ３出力が前置増幅器２の「０」レベルの電位を上回る場合においても、不正なパルスの発生を防ぐことができる。
【００４７】
また、前置増幅器２が「０」レベルに対応する電圧信号Ｓ２を連続して出力し、「０」レベルに対応する電圧信号Ｓ２の連続がピーク検出器４の保持能力を超えた場合（期間ｔ１１）においても、不正なパルスの発生を防ぐことができる。
【００４８】
さらに、ゼロレベル検出器５にリセットパルスＳ７を入力し、リセットパルス入力時の前置増幅器２の出力を「０」レベルに対応する値として用いるので、前置増幅器２の出力にサグまたはオーバーシュートが存在する場合においても、サグやオーバーシュートによる誤差を防ぎ、パルス幅歪みの発生を防ぐことができる。
【００４９】
実施の形態２．
つぎに、この発明の実施の形態２について説明する。この実施の形態２では、バースト信号の先頭位置を確実に検出し、バースト信号の先頭パルスを、パルス幅歪みなく確実に出力するようにしている。
【００５０】
図３は、この発明の実施の形態２である光信号受信装置の構成を示す図である。図３において、この光信号受信装置は、レベル検出回路９および保持回路１０をさらに有し、その他の構成は、実施の形態１と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。
【００５１】
受光素子１は、光信号Ｓ１を受光し、光強度を電流信号に変換し、前置増幅器２に出力する。前置増幅器２は、受光素子１で発生した電流信号を電圧信号Ｓ２に変換し、リミッタ３、ピーク検出器４、ゼロレベル検出器５およびレベル検出回路９に出力する。ピーク検出器４は、前置増幅器２およびリセットパルス入力端子Ｔ１に接続され、前置増幅器２が出力する電圧信号Ｓ２のピーク値を検出し、このピーク値を信号Ｓ３として閾値演算回路６およびレベル検出回路７に送出する。ピーク検出器４の信号Ｓ３出力は、光信号の「１」レベルに対応する。また、ピーク検出器４は、リセットパルス入力端子Ｔ１からリセットパルスＳ７を受信した場合、ピーク値をリセットする。
【００５２】
ゼロレベル検出器５は、前置増幅器２およびリセットパルス入力端子Ｔ１に接続され、前置増幅器２が出力する電圧信号Ｓ２のピーク値（最大電圧値）を、信号Ｓ４として閾値演算回路６に送出する。また、ゼロレベル検出器５は、リセットパルス入力端子Ｔ１からリセットパルスＳ７を受信した場合、リセットパルスＳ７を受信した時点ｔｒにおける前置増幅器２の信号Ｓ２出力を閾値演算回路６に送出する。ゼロレベル検出器５の信号Ｓ４出力は、光信号の「０」レベルに対応する。
【００５３】
閾値演算回路６は、ゼロレベル検出器５の信号Ｓ４出力とピーク検出器４の信号Ｓ３出力との中間値を算出し、閾値である信号Ｓ５としてリミッタ３に出力する。リミッタ３は、閾値演算回路６が算出した閾値と、前置増幅器２が出力する電圧信号Ｓ２とを比較し、前置増幅器２が出力する電圧信号Ｓ２が、閾値を越えない場合に「０」と識別し、越えた場合に「１」と識別し、この識別結果をゲート回路８に信号Ｓ６として出力する。
【００５４】
レベル検出回路７は、ピーク検出器４および定電圧入力端子Ｔ２に接続され、定電圧入力端子Ｔ２から入力される所定電圧Ｖｔｈ１と、ピーク検出器４の信号Ｓ３出力との比較を行う。所定電圧Ｖｔｈ１は、信号Ｓ２が示す「１」レベルのピーク値に対してマージンを有するように設定する。レベル検出回路７は、ピーク検出器４の信号Ｓ３出力が所定電圧Ｖｔｈ１を越える場合、「光信号受信中」と判定し、判定結果を信号Ｓ８として保持回路１０に出力する。また、レベル検出回路７は、ピーク検出器４の出力が所定電圧Ｖｔｈ１を越えない場合、「光信号待機中」と判定し、判定結果を信号Ｓ８として保持回路１０に出力する。
【００５５】
レベル検出回路９は、前置増幅器２および定電圧入力端子Ｔ３に接続され、定電圧入力端子Ｔ３から入力される所定電圧Ｖｔｈ２と前置増幅器２の信号Ｓ２出力との比較を行う。レベル検出回路９は、前置増幅器２の信号Ｓ２出力が所定電圧Ｖｔｈ２を越えた場合、「光信号受信中」と判定し、判定結果を信号Ｓ１０として保持回路１０に出力する。また、レベル検出回路９は、前置増幅器２の信号Ｓ２出力が所定電圧Ｖｔｈ２を越えない場合、「光信号待機中」と判定し、判定結果を信号Ｓ１０として保持回路１０に出力する。
【００５６】
保持回路１０は、レベル検出回路７およびレベル検出回路９に接続され、レベル検出回路７，９の少なくとも一方から「光信号受信中」の信号を受信した場合、「光信号受信中」の状態を記憶し、ゲートを「開」とする信号Ｓ１１をゲート回路８に出力する。また、保持回路１０は、レベル検出回路７，９のいずれからも「光信号受信中」の信号を受信しない場合、「光信号受信中」の記憶をリセットし、「光信号待機中」の状態を記憶し、ゲートを「閉」とする信号Ｓ１１をゲート回路８に出力する。
【００５７】
ゲート回路８は、リミッタ３および保持回路１０に接続され、保持回路１０の信号Ｓ１１が「開」を示す場合、リミッタ３から出力された信号Ｓ６をそのまま通過出力し、保持回路１０の信号Ｓ１１が「閉」を示す場合、リミッタ３から出力された信号Ｓ６を遮断し、出力させない。
【００５８】
ここで、図４を参照して、この実施の形態２における光信号受信装置の動作について説明する。図４は、受光素子１が、最初に電力の小さいバースト信号ＳＢ１を受信する。このバースト信号ＳＢ１の受信終了時に、リセットパルス入力端子Ｔ１からリセットパルスＳ７が入力される。その後、受光素子１に電力が大きいバースト信号ＳＢ２を受信する。
【００５９】
受光素子１が、最初のバースト信号ＳＢ１を受信した場合、前置増幅器２は、受信した光信号Ｓ１の光強度に応じたパルス状の電圧信号Ｓ２を出力する。ピーク検出器４は、前置増幅器２が出力する電圧信号Ｓ２のピーク値を検出し、このピーク値を信号Ｓ３として閾値演算回路６に出力する。ピーク検出器４が検出する値は、立ち上がりの１〜数ビットでピーク値に達し、ピーク検出器４はその値を保持する。
【００６０】
ゼロレベル検出器５の信号Ｓ４出力は、前置増幅器２の信号Ｓ２出力の「０」レベルに対応する値と検出誤差の範囲で一致しており、バースト信号を受信中の場合と待機中の場合とで等しい値を出力する。閾値演算回路６は、ピーク検出器４が出力する値とゼロレベル検出器５が出力する値との中間値を算出して出力する。したがって、閾値演算回路６の出力は、ピーク検出器４の出力に対応して立ち上がり、ピーク検出器４の出力がピークに達した場合に、ピーク検出器４が出力する値とゼロレベル検出器５が出力する値との中間値に収束する。
【００６１】
リミッタ３は、閾値演算回路６が出力する閾値をもとに、前置増幅器２が出力する電圧信号Ｓ２を、「０」と「１」とに識別する。レベル検出回路９は、所定電圧Ｖｔｈ２と前置増幅器２の出力とを比較し、前置増幅器２の信号Ｓ２出力が所定電圧Ｖｔｈ２を越えた場合、「光信号受信中」と判定し、信号Ｓ１０として保持回路１０に出力する。
【００６２】
保持回路１０は、レベル検出回路９の判定が「光信号受信中」の場合、「光信号受信中」の状態を記憶し、「光信号受信中」に対応して、ゲートを「開」にする信号Ｓ１１をゲート回路８に出力する。ゲート回路８は、保持回路１０の判定が「光信号受信中」の場合、リミッタ３の信号Ｓ６出力をそのまま通過出力させる。
【００６３】
最初のバースト信号ＳＢ１の受信が終了し、リセットパルス入力端子Ｔ１にリセットパルスＳ７が時点ｔｒで入力された場合、ピーク検出器４は、保持していたピーク値を初期化し、待機状態となる。レベル検出回路７は、ピーク検出器４の出力がＶｔｈ１を越えなくなるので、「光信号待機中」と判定し、信号Ｓ８として保持回路１０に出力する。
【００６４】
保持回路１０は、レベル検出回路７，９の出力のいずれも「光信号受信中」でない場合、「光信号待機中」の状態を記憶し、ゲートを「閉」にする信号Ｓ１１をゲート回路８に出力する。ゲート回路８は、保持回路１０の出力が「閉」となった場合、リミッタ３から出力される信号Ｓ６出力を遮断する。
【００６５】
さらに、リセットパルスＳ７入力後に、次のバースト信号ＳＢ２を受信した場合、前置増幅器２は、新しく受信した光信号Ｓ１の光強度に応じたパルス状の電圧信号Ｓ２を出力する。ピーク検出器４は、前置増幅器２が出力する電圧信号Ｓ２のピーク値を検出して、このピーク値を信号Ｓ３として閾値演算回路６に出力する。ピーク検出器４が検出する値は、立ち上がりの１〜数ビットでピーク値に達し、ピーク検出器４はその値を保持する。
【００６６】
ゼロレベル検出器５は、リセットパルス入力時における前置増幅器２の信号Ｓ２出力を「０」レベルに対応する値として閾値演算回路６に出力する。したがって、閾値演算回路６の出力は、ピーク検出器４の出力に対応して立ち上がり、ピーク検出器４の出力がピークに達した場合に、ピーク検出器４が出力する値とゼロレベル検出器５が出力する値との新しい中間値に収束する。
【００６７】
リミッタ３は、閾値演算回路６が出力する閾値をもとに、前置増幅器２が出力する電圧信号Ｓ２を、「０」と「１」とに識別し、デジタル信号である信号Ｓ６として出力する。レベル検出回路９は、所定電圧Ｖｔｈ２と前置増幅器２の信号Ｓ２出力との比較を行い、前置増幅器２の信号Ｓ２出力が所定電圧Ｖｔｈ２を越えた場合、「光信号受信中」と判定し、保持回路１０に出力する。
【００６８】
保持回路１０は、レベル検出回路９から「光信号受信中」の出力を受信し、「光信号受信中」の状態を記憶し、「光信号受信中」に対応し、ゲートを「開」にする信号Ｓ１１をゲート回路８に出力する。この場合、ゲート回路８は、リミッタ３から出力された信号Ｓ６をそのまま通過出力する。
【００６９】
ゲート回路８は、保持回路１０の出力が「光信号待機中」、すなわちゲートを「閉」にする信号Ｓ１１を受けると、ゲートを閉めて、リミッタ３から出力された信号Ｓ６を遮断する。保持回路１０の出力が「光信号待機中」となるのは、レベル検出回路７，９のいずれからも、「光信号受信中」を示す信号が入力されない場合である。
【００７０】
ここで、ピーク検出器４は、受信レベル全体に対して線形な特性が要求されるため、その速度に限界が生じる。したがって、ピーク検出器４の出力をもとに光信号の受信開始を判定した場合、判定に遅れが発生する可能性がある。レベル検出回路９は、前置増幅器２の出力をもとに、光信号の受信開始を判定するので、速度の限界を持たず、高速に判定することができる。
【００７１】
一方、光信号の受信終了の判定においては、ピーク検出器４の出力が含む雑音は、前置増幅器２の出力が含む雑音に比して小さいので、レベル検出回路７が、ピーク検出器４の出力をもとに光信号の受信終了を判断することで、前置増幅器２の出力をもとに光信号の受信終了を判定した場合に比して正確な判断を行うことができる。
【００７２】
この実施の形態２において光信号受信装置は、前置増幅器２の出力をもとに光信号の受信開始を判定するレベル検出回路９と、ピーク検出器４の出力をもとに光信号の受信終了を判定するレベル検出回路７と、レベル検出回路９および７をもとに光信号の受信状態を保持する保持回路１０とを備え、保持回路１０が「光信号受信中」と判定した場合、ゲート回路８は、リミッタ３の判定出力を通過出力し、「光信号待機中」と判定した場合、ゲート回路８は、リミッタ３の判定出力を遮断するので、リセットパルス入力時の過渡応答において、ピーク検出器４の出力が前置増幅器２の「０」レベルの電位を上回る場合においても不正なパルスの発生を防ぐことができる。
【００７３】
また、前置増幅器２が「０」レベルに対応する電圧信号Ｓ２を連続して出力し、「０」レベルに対応する電圧信号Ｓ２の連続がピーク検出器４の保持能力を超えた場合においても、不正なパルスの発生を防ぐことができる。
【００７４】
さらに、前置増幅器２から出力される信号Ｓ２の立ち上がりを高速に判定し、バースト信号の１ビット目から正確に再現することができる。
【００７５】
また、この実施の形態２において光信号受信装置は、ゼロレベル検出器５にリセットパルスＳ７を入力し、リセットパルス入力時の前置増幅器２の出力を「０」レベルに対応する値として用いるので、前置増幅器２の出力にサグまたはオーバーシュートが存在する場合においても、サグやオーバーシュートによる誤差を防ぎ、パルス幅歪みの発生を防ぐことができる
【００７６】
実施の形態３．
つぎに、この発明の実施の形態３について説明する。図５は、この発明の実施の形態３である光信号受信装置の構成を示す図である。この実施の形態３では、レベル検出回路７に抵抗Ｒ１〜Ｒ４を接続している。その他の構成は、実施の形態１と同様であり、同一の構成要素には同一の符号を付している。
【００７７】
レベル検出回路７は、抵抗Ｒ１〜Ｒ４と接続され、レベル検出回路７には正帰還がかかる。したがって、レベル検出回路７は、ヒステリシス効果によって、チャタリングを防止し、安定に動作する。すなわち、ピーク検出器４の出力が所定電圧Ｖｔｈ１を越えた場合、レベル検出回路７の出力は「光信号受信中」で固定され、リセットパルスＳ７が入力されるまでの間、「光信号待機中」への移行を防止することができる。
【００７８】
また、実施の形態２に示した光信号受信装置においてレベル検出回路７に抵抗Ｒ１〜Ｒ４を接続しても良い。図６に実施の形態２に示した光信号受信装置のレベル検出回路７に抵抗を接続した場合における構成を示す図である。この構成においてレベル検出回路７は抵抗Ｒ１〜Ｒ４と接続される。その他の構成は実施の形態２と同様であり、同一の構成要素には同一の符号を付している。
【００７９】
レベル検出回路７は、抵抗Ｒ１〜Ｒ４と接続され、レベル検出回路７には正帰還がかかる。したがって、レベル検出回路７は、ヒステリシス効果によって、チャタリングを防止し、安定に動作する。すなわち、ピーク検出器４の出力が所定電圧Ｖｔｈ１を越えた場合、レベル検出回路７の出力は「光信号受信中」で固定され、リセットパルスＳ７が入力されるまでの間、「光信号待機中」への移行を防止することができる。
【００８１】
【発明の効果】
以上説明したとおり、この発明によれば、変換手段が、２値の情報を示す光信号を受光して電気信号に変換し、この変換された電気信号は、第１ピーク値検出手段によって、前記２値のうちの「Ｈ」レベルの電位に対応する値であって前記変換手段が変換した電気信号のピーク値が検出され、第２ピーク値検出手段によって、前記２値のうちの「Ｌ」レベルの電位に対応する値であって前記変換手段が変換した電気信号のピーク値が検出され、さらに、第２レベル判定手段および判定手段に入力される。判定手段は、前記第１ピーク値検出手段および前記第２ピーク値検出手段が検出した各ピーク値をもとに前記変換手段が変換した電気信号の２値を判定出力する。第１レベル判定手段は、前記第１ピーク値検出手段によって検出されたピーク値が予め設定された第１の所定値を越えたか否かを判定し、第２レベル判定手段は、前記変換手段によって変換された電気信号の値が予め設定された第２の所定値を越えたか否かを判定する。ゲート回路は、前記前記判定手段の出力側に接続され、前記第１レベル判定手段において前記第１ピーク検出手段によって検出されたピーク値が前記第１の所定値を越えていない場合、かつ、前記第２レベル判定手段において前記変換手段によって変換された電気信号の値が前記第２の所定値を越えていない場合に前記判定手段の判定出力を遮断し、前記第１レベル判定手段において前記第１ピーク検出手段によって検出されたピーク値が前記第１の所定値を越えている場合、または、前記第２レベル判定手段において前記変換手段によって変換された電気信号の値が前記第２の所定値を越えている場合に前記判定手段の判定出力を通過させることにより、最終的なデジタル信号として出力するようにしているので、バースト信号の終了時点を示すリセットパルスの入力時の過渡現象によって生起する不正パルスの生成や、「Ｌ」レベルの連続入力時に生起する不正パルスの生成をなくし、受光した光信号が示す２値のデジタル信号のパルス幅歪みが軽減されたデジタル信号を出力することができるとともに、第２レベル判定手段がバースト信号の先頭位置を高速に検出してゲート回路を通過させることができ、バースト信号の先頭パルスの検出を欠けることなく、適正なパルス幅をもった精度の高いデジタル信号を出力することができるという効果を奏する。
【００８２】
つぎの発明によれば、第１レベル判定手段または前記第１レベル判定手段の判定出力にヒステリシス特性をもたせ、ゲート回路の開閉を安定化させているので、安定したデジタル信号の判定出力を行うことができるという効果を奏する。
【００８３】
つぎの発明によれば、前記第１ピーク検出手段および前記第２ピーク検出手段が、前記各バースト信号の終了時点を示すリセット信号によってリセットされ、バースト信号の終了時点を確実に認識するようにしているので、不安定な判定出力を排除することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１である光信号受信装置の構成を示す図である。
【図２】 図１に示した光信号受信装置の各部の信号波形を示したタイミングチャートである。
【図３】 この発明の実施の形態２である光信号受信装置の構成を示す図である。
【図４】 図３に示した光信号受信装置の各部の信号波形を示したタイミングチャートである。
【図５】 この発明の実施の形態３である光信号受信装置の構成を示す図である。
【図６】 この発明の実施の形態３である光信号受信装置の変形例を示す図である。
【図７】 従来の光信号受信装置の構成を示す図である。
【図８】 図７に示した光信号受信装置の各部の信号波形を示したタイミングチャートである。
【符号の説明】
１ 受光素子、２ 前置増幅器、３ リミッタ、４ ピーク検出器、５ ゼロレベル検出器、６ 閾値演算回路、７，９ レベル検出回路、８ ゲート回路、１０ 保持回路、Ｔ１ リセットパルス入力端子、Ｔ２，Ｔ３ 定電圧入力端子、Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２ 所定電圧。
【発明の属する技術分野】
この発明は、光信号受信装置に関し、特に、１台の局側装置で複数の加入者装置と通信を行うことができるポイント・ツウ・マルチポイント光通信システムにおいて、時分割多重方式を使用した光バースト信号を受信する光信号受信装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、時分割多重方式を使用し、１台の局側装置で複数の加入者装置とデジタル光通信が可能なポイント・ツウ・マルチポイント光通信システムが考案され、伝送コストの大幅な低減を実現している。ポイント・ツウ・マルチポイント光通信システムとしては、たとえばITU-T G.983.1として国際標準化されたＡＴＭ−ＰＯＮ（Asynchronous Transfer Mode − Passive Optical Network）伝送方式として実現される。
【０００３】
図７は、従来のポイント・ツウ・マルチポイント光通信システムに用いられる光信号受信装置の構成を示す図である（電子情報通信学会 Ｂ−８９７（１９９４年９月）参照）。図７において、この光信号受信装置は、受光素子１、前置増幅器２、リミッタ３、ピーク検出器４、ゼロレベル検出器５、および閾値演算回路６を有する。
【０００４】
受光素子１は、入力された光信号Ｓ１を受信し、光強度を電流信号に変換して前置増幅器２に出力する。前置増幅器２は、受光素子１で発生した電流信号を電圧信号に変換し、信号Ｓ２として、リミッタ３、ピーク検出器４およびゼロレベル検出器５に出力する。ピーク検出器４は、前置増幅器２およびリセットパルス入力端子Ｔ１に接続され、前置増幅器２が出力する信号Ｓ２のピーク値（最小値）を検出し、信号Ｓ３として、この検出したピーク値を閾値演算回路６に送出する。ピーク検出器４から出力される信号Ｓ３の値は、光信号が示す２値のうちの論理「Ｈ」を示す「１」のレベルに対応する。また、ピーク検出器４は、リセットパルス入力端子Ｔ１からリセットパルスＳ７を受信した場合、検出したピーク値をリセットする。なお、光信号Ｓ１は、バースト信号であり、ピーク検出器４は、このバースト信号の先頭部分で検出される。また、リセットパルスＳ７は、バースト信号の受信が終了した時点で生成される。
【０００５】
ゼロレベル検出器５は、前置増幅器２に接続され、前置増幅器２が出力する信号Ｓ２のゼロレベル（最大値）を検出し、信号Ｓ１４として、この検出したゼロレベルを閾値演算回路６に送出する。ゼロレベル検出器５から出力される信号Ｓ１４の値は、光信号が示す２値のうちの論理「Ｌ」を示す「０」のレベルに対応する。
【０００６】
閾値演算回路６は、ゼロレベル検出器５から出力された信号Ｓ１４の値とピーク検出器４から出力された信号Ｓ３の値との中間値を算出し、信号Ｓ５として、この中間値を閾値としてリミッタ３に出力する。リミッタ３は、閾値演算回路６から出力された信号Ｓ５が示す閾値と、前置増幅器２が出力する信号Ｓ２の値とを比較し、信号Ｓ５が示す閾値に比して信号Ｓ２の値が大きい場合、信号Ｓ２を「０」と識別し、信号Ｓ５が示す閾値に比して信号Ｓ２が示す値が小さい場合信号Ｓ２を「１」と識別し、この識別結果を光信号Ｓ１が示す２値の信号Ｓ６として出力する。
【０００７】
つぎに、図８を参照して、図７に示した光信号受信装置の動作について説明する。図８（ａ）は、信号Ｓ２，Ｓ３，Ｓ１４，Ｓ５の波形図を示し、図８（ｂ）は、信号Ｓ６の波形図を示す。信号Ｓ２（Ｓ１）としては、最初に電力の小さなバースト信号ＳＢ１が受信され、このバースト信号ＳＢ１の受信終了後に、電力の大きなバースト信号ＳＢ２が受信される。バースト信号ＳＢ１の受信終了後に、リセットパルス入力端子Ｔ１からリセットパルスＳ６が時点ｔｒでピーク検出器４に入力される。
【０００８】
受光素子１が、最初のバースト信号ＳＢ１を受信した場合、前置増幅器２は、受信したバースト信号ＳＢ１の光強度に応じたパルス状の信号Ｓ２を出力する。ピーク検出器４は、前置増幅器２が出力する信号Ｓ２のピーク値を検出し、信号Ｓ３を閾値演算回路６に出力する。ピーク検出器４が検出するピーク値は、信号Ｓ２の立ち上がりの１〜数ビットでピーク値に達し、ピーク検出器４はその値を保持する。このピーク値は、上述した論理「Ｈ」に対応する「１」のレベルをもつ。
【０００９】
ゼロレベル検出器５の出力である信号Ｓ１４の値は、前置増幅器２から出力される信号Ｓ２のうちの論理「Ｌ」に対応する「０」のレベルと、検出誤差の範囲で一致しており、バースト信号ＳＢ１，ＳＢ２の受信中の値と、待機（アイドル期間）中の値とで等しい。閾値演算回路６は、ピーク検出器４が出力した信号Ｓ３の値とゼロレベル検出器が出力する信号Ｓ１４の値との中間値（中央値）を演算し、信号Ｓ５としてリミッタ３に出力する。したがって、閾値演算回路６から出力された信号Ｓ５は、ピーク検出器４が出力する信号Ｓ３の出力値に対応して立ち上がり、ピーク検出器４の出力がピークに達した場合に、論理「Ｈ」の「１」レベルと論理「Ｌ」の「０」レベルとの中間値に収束する。
【００１０】
リミッタ３は、閾値演算回路６が出力した信号Ｓ５が示す閾値を基準として、前置増幅器２が出力する信号Ｓ２の大小を判断し、信号Ｓ２が示す２値、すなわち「０」と「１」とを識別し、図８（ｂ）に示すように、信号Ｓ６が示すデジタル信号として出力する。
【００１１】
ここで、最初のバースト信号ＳＢ１の受信が終了し、リセットパルス入力端子Ｔ１にリセットパルスＳ７が時点ｔｒで入力された場合、ピーク検出器４は、保持していたピーク値を初期化し、待機状態となる。
【００１２】
さらに、リセットパルスＳ７入力後に、次のバースト信号ＳＢ２を受信した場合、前置増幅器２は、このバースト信号ＳＢ２の光強度に応じたパルス状の信号Ｓ２を出力する。ピーク検出器４は、信号Ｓ２のピーク値を検出して、この検出したピーク値を信号Ｓ３として閾値演算回路６に出力する。ピーク検出器４が検出する信号Ｓ３の値は、立ち上がりの１〜数ビットでピーク値に達し、ピーク検出器４はその値を保持する。
【００１３】
ゼロレベル検出器５が検出する信号Ｓ１４の値は、前置増幅器２から出力される信号Ｓ２のうちの論理「Ｌ」である「０」に対応する値と検出誤差の範囲で一致しているので、ゼロレベル検出器５が出力する信号Ｓ１４の値は、待機中とバースト信号ＳＢ２受信中とで等しい。閾値演算回路６から出力される信号Ｓ５の値は、ピーク検出器４の出力に対応して立ち上がり、ピーク検出器４の出力がピークに達した場合に、ピーク検出器４が出力する値とゼロレベル検出器５が出力する値との新しい中間値に収束する。
【００１４】
リミッタ３は、閾値演算回路６が出力する信号Ｓ５が示す値を閾値として用い、前置増幅器２が出力する信号を、「０」と「１」とに識別し、デジタル信号である信号Ｓ６として出力する。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の光信号受信装置では、時点ｔｒにおいてリセットパルスＳ７によってピーク検出器４を初期化する場合、領域１１１に示すように、ピーク検出器４が出力する信号Ｓ５が過渡応答状態を呈し、これによってピーク検出器４の信号Ｓ３の出力が、前置増幅器２が出力する信号Ｓ２が示す「０」の電位を上回る状態が発生した。ピーク検出器４の出力が、前置増幅器２が出力する「０」の電位を上回ると、閾値演算回路６が出力する閾値が、前置増幅器２が出力する信号Ｓ２の「０」の電位に比して低くなり、前置増幅器２の信号Ｓ２出力が「０」を示す信号状態であるにもかかわらず、リミッタ３が「１」を出力するという不正パルス１０１が生成されるという問題点があった。
【００１６】
しかも、前置増幅器２が「０」に対応する信号Ｓ２を連続して出力し、「０」に対応する信号Ｓ２の連続期間がピーク検出器４の保持能力を超えた場合に、ピーク検出器４の信号Ｓ３出力が、「０」の電位に収束する現象が発生する。ピーク検出器４の信号Ｓ３出力が、「０」の電位に収束すると、閾値演算回路６が出力する閾値である信号Ｓ５出力が、「０」の電位に収束し、前置増幅器２の信号Ｓ２出力が「０」の状態であるにもかかわらず、リミッタ３が「１」を出力する不正パルス１０２を生じる可能性があるという問題点があった。
【００１７】
さらに、前置増幅器２の信号Ｓ２出力に、サグまたはオーバーシュートが存在する場合、ゼロレベル検出器５の信号Ｓ１４出力は、サグおよびオーバーシュートによる電位をもとにゼロレベルを決定するため、閾値演算回路６が出力する閾値（信号Ｓ３）に誤差が生じ、リミッタ３の信号Ｓ６出力にパルス幅歪みが発生するという問題点があった。
【００１８】
この発明は上記に鑑みてなされたものであって、リセットパルス入力時および「０」レベルの連続入力時における不正パルスを除去し、バースト的な光信号入力に対して、適正なパルス幅をもつデジタル信号出力を高精度に行うことができる光信号受信装置を得ることを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明にかかる光信号受信装置は、２値の情報を示す光信号を受光して電気信号に変換する変換手段と、前記２値のうちの「Ｈ」レベルの電位に対応する値であって前記変換手段が変換した電気信号のピーク値を検出する第１ピーク値検出手段と、前記２値のうちの「Ｌ」レベルの電位に対応する値であって前記変換手段が変換した電気信号のピーク値を検出する第２ピーク値検出手段と、前記第１ピーク値検出手段および前記第２ピーク値検出手段が検出した各ピーク値をもとに前記変換手段が変換した電気信号の２値を判定出力する判定手段と、前記第１ピーク値検出手段によって検出されたピーク値が予め設定された第１の所定値を越えたか否かを判定する第１レベル判定手段と、前記変換手段によって変換された電気信号の値が予め設定された第２の所定値を越えたか否かを判定する第２レベル判定手段と、前記判定手段の出力側に接続され、前記第１レベル判定手段において前記第１ピーク検出手段によって検出されたピーク値が前記第１の所定値を越えていない場合、かつ、前記第２レベル判定手段において前記変換手段によって変換された電気信号の値が前記第２の所定値を越えていない場合に前記判定手段の判定出力を遮断し、前記第１レベル判定手段において前記第１ピーク検出手段によって検出されたピーク値が前記第１の所定値を越えている場合、または、前記第２レベル判定手段において前記変換手段によって変換された電気信号の値が前記第２の所定値を越えている場合に前記判定手段の判定出力を通過させるゲート回路と、を備えたことを特徴とする。
【００２２】
この発明によれば、変換手段が、２値の情報を示す光信号を受光して電気信号に変換し、この変換された電気信号は、第１ピーク値検出手段によって、前記２値のうちの「Ｈ」レベルの電位に対応する値であって前記変換手段が変換した電気信号のピーク値が検出され、第２ピーク値検出手段によって、前記２値のうちの「Ｌ」レベルの電位に対応する値であって前記変換手段が変換した電気信号のピーク値が検出され、さらに、第２レベル判定手段および判定手段に入力される。判定手段は、前記第１ピーク値検出手段および前記第２ピーク値検出手段が検出した各ピーク値をもとに前記変換手段が変換した電気信号の２値を判定出力する。第１レベル判定手段は、前記第１ピーク値検出手段によって検出されたピーク値が予め設定された第１の所定値を越えたか否かを判定し、第２レベル判定手段は、前記変換手段によって変換された電気信号の値が予め設定された第２の所定値を越えたか否かを判定する。ゲート回路は、前記前記判定手段の出力側に接続され、前記第１レベル判定手段において前記第１ピーク検出手段によって検出されたピーク値が前記第１の所定値を越えていない場合、かつ、前記第２レベル判定手段において前記変換手段によって変換された電気信号の値が前記第２の所定値を越えていない場合に前記判定手段の判定出力を遮断し、前記第１レベル判定手段において前記第１ピーク検出手段によって検出されたピーク値が前記第１の所定値を越えている場合、または、前記第２レベル判定手段において前記変換手段によって変換された電気信号の値が前記第２の所定値を越えている場合に前記判定手段の判定出力を通過させ、最終的なデジタル信号として出力するようにしている。
【００２３】
つぎの発明にかかる光信号受信装置は、上記の発明において、前記レベル判定手段または前記第１レベル判定手段は、ヒステリシス特性を有することを特徴とする。
【００２４】
この発明によれば、第１レベル判定手段または前記第１レベル判定手段の判定出力にヒステリシス特性をもたせ、ゲート回路の開閉を安定化させている。
【００２５】
つぎの発明にかかる光信号受信装置は、上記の発明において、前記２値の情報を示す光信号は、バースト信号であり、前記第１ピーク検出手段および前記第２ピーク検出手段は、前記各バースト信号の終了時点を示すリセット信号によってリセットされることを特徴とする。
【００２６】
この発明によれば、前記第１ピーク検出手段および前記第２ピーク検出手段が、前記各バースト信号の終了時点を示すリセット信号によってリセットされ、バースト信号の終了時点を確実に認識するようにしている。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明に係る光信号受信装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００２８】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１である光信号受信装置の構成を示す図である。図１において、この光信号受信装置は、受光素子１、前置増幅器２、リミッタ３、ピーク検出器４、ゼロレベル検出器５、閾値演算回路６、レベル検出回路７およびゲート回路８を有している。すなわち、図７に示した光信号受信装置に対して、レベル検出回路７とゲート回路８とが付加された構成となっている。
【００２９】
受光素子１は、２値の値をもつデジタル信号に対応した光信号Ｓ１を受信し、光強度を電流信号に変換し、前置増幅器２に出力する。前置増幅器２は、受光素子１で発生した電流信号を電圧信号である信号Ｓ２に変換し、リミッタ３、ピーク検出器４およびゼロレベル検出器５に出力する。ピーク検出器４は、前置増幅器２およびリセットパルス入力端子Ｔ１に接続され、前置増幅器２が出力する信号Ｓ２のピーク値（最小値）を、信号Ｓ３として閾値演算回路６およびレベル検出回路７に送出する。ピーク検出器４からの信号Ｓ３出力は、２値を示す光信号の論理「Ｈ」の「１」に対応する。また、ピーク検出器４は、リセットパルス入力端子Ｔ１から時点ｔｒにおいてリセットパルスＳ７を受信した場合、信号Ｓ２のピーク値をリセットする。
【００３０】
ゼロレベル検出器５は、前置増幅器２およびリセットパルス入力端子Ｔ１に接続され、前置増幅器２が出力する信号Ｓ２のゼロレベル（最大値）を、信号Ｓ４として、閾値演算回路６に送出する。また、ゼロレベル検出器５は、リセットパルス入力端子Ｔ１からリセットパルスＳ７を受信した場合、このリセットパルスＳ７を受信した時点ｔｒにおける前置増幅器２からの信号Ｓ２出力を、閾値演算回路６に送出する。ゼロレベル検出器５の信号Ｓ４出力は、２値の光信号における「０」レベルに対応する。
【００３１】
閾値演算回路６は、ゼロレベル検出器５の信号Ｓ４出力とピーク検出器４の信号Ｓ３出力との中間値を算出し、この算出した信号Ｓ５を、閾値としてリミッタ３に出力する。リミッタ３は、閾値演算回路６が算出した閾値である信号Ｓ５の値と、前置増幅器２が出力する信号Ｓ５の値とを比較し、前置増幅器２が出力する信号Ｓ２が、閾値である信号Ｓ５に比して大きい場合に、この信号Ｓ２のレベルを「０」と識別し、小さい場合に「１」と識別し、この識別結果をゲート回路８に出力する。
【００３２】
レベル検出回路７は、ピーク検出器４および定電圧入力端子Ｔ２と接続され、定電圧入力端子Ｔ２から入力される所定の電圧Ｖｔｈ１と、ピーク検出器４の信号Ｓ３出力との比較を行う。所定の電圧Ｖｔｈ１は、光信号受信装置の受信レベルのピーク値に対してマージンを有するように設定する。レベル検出回路７は、ピーク検出器４の信号Ｓ３出力が所定の電圧Ｖｔｈ１に比して小さい場合、「光信号受信中」と判定し、判定結果を信号Ｓ８としてゲート回路８に出力する。また、レベル検出回路７は、ピーク検出器４の信号Ｓ３出力が所定の電圧Ｖｔｈ１に比して大きい場合、「光信号待機中」と判定し、判定結果を信号Ｓ８としてゲート回路８に出力する。
【００３３】
ゲート回路８は、リミッタ３の出力側に接続されるとともに、レベル検出回路７に接続され、レベル検出回路７の信号Ｓ８出力が「光信号受信中」の場合、リミッタ３の信号Ｓ６出力を通過出力する。また、レベル検出回路７の信号Ｓ８出力が「光信号待機中」の場合、リミッタ３の信号Ｓ６出力を遮断する。
【００３４】
ここで、図２を参照して、この実施の形態１における光信号受信装置の動作について説明する。図２は、受光素子１が、最初に電力の小さいバースト信号ＳＢ１を受信し、このバースト信号ＳＢ１の受信終了時に、リセットパルス入力端子Ｔ１からリセットパルスＳ７を受信し、つぎに受光素子１が、電力の大きいバースト信号ＳＢ２を受信した場合における光信号受信装置の各部における波形図を示している。
【００３５】
受光素子１が、最初のバースト信号ＳＢ１を受信した場合、前置増幅器２は、受信した光信号Ｓ１の光強度に応じたパルス状の電圧信号Ｓ２を出力する。ピーク検出器４は、前置増幅器２が出力する電圧信号Ｓ２のピーク値を検出し、信号Ｓ３として閾値演算回路６に出力する。ピーク検出器４が検出する値は、立ち上がりの１〜数ビットでピーク値に達し、ピーク検出器４はその値を保持する。
【００３６】
ゼロレベル検出器５の信号Ｓ４出力は、前置増幅器２の信号Ｓ２出力の「０」レベルに対応する値と検出誤差の範囲で一致しており、バースト信号ＳＢ１を受信中の場合と待機中の場合とで等しい値を出力する。閾値演算回路６は、ピーク検出器４が出力する値とゼロレベル検出器５が出力する値との中間値を算出して出力する。したがって、閾値演算回路６の信号Ｓ５出力は、ピーク検出器４の信号Ｓ３出力に対応して立ち上がり、ピーク検出器４の信号Ｓ３出力がピークに達した場合に、ピーク検出器４が出力する値とゼロレベル検出器５が出力する値との中間値に収束する。
【００３７】
リミッタ３は、閾値演算回路６が出力する信号Ｓ５が示す閾値をもとに、前置増幅器２が出力する電圧信号Ｓ２を「０」と「１」とに識別する。レベル検出回路７は、所定電圧Ｖｔｈ１とピーク検出器４の信号Ｓ３出力との比較を行い、ピーク検出器４の信号Ｓ３出力が所定電圧Ｖｔｈ１を越える場合、「光信号受信中」と判定し、ゲート回路８に信号Ｓ８として出力する。また、レベル検出回路７は、ピーク検出器４の出力が所定電圧Ｖｔｈ１を越えない場合、「光信号待機中」と判定し、ゲート回路８に信号Ｓ８として出力する。
【００３８】
ゲート回路８は、レベル検出回路７の判定が「光信号待機中」の場合、リミッタ３の判定出力を遮断し、レベル検出回路７の判定が「光信号受信中」の場合、リミッタ３の判定出力をそのまま通過出力させる。
【００３９】
バースト信号ＳＢ１の受信が終了し、リセットパルス入力端子Ｔ１にリセットパルスＳ７が時点ｔｒで入力された場合、ピーク検出器４は、保持していたピーク値を初期化し、待機状態となる。レベル検出回路７は、ピーク検出器４の信号Ｓ３出力が所定電圧Ｖｔｈ１に比して大きくなるので、「光信号待機中」と判定し、ゲート回路８に出力する。
【００４０】
ゲート回路８は、レベル検出回路７の出力が「光信号待機中」となるので、リミッタ３の判定出力、すなわち信号Ｓ６を遮断する。また、ゼロレベル検出器５は、リセットパルス入力端子Ｔ１からリセットパルスＳ７の立ち下がりを受信した場合、リミッタ３の判定出力、すなわち信号Ｓ６をそのまま通過出力させる。
【００４１】
その後、次のバースト信号ＳＢ２を受信した場合、前置増幅器２は、受光した光信号の光強度に応じたパルス状の電圧信号Ｓ２を出力する。ピーク検出器４は、前置増幅器２が出力する電圧信号Ｓ２のピーク値を検出して、信号Ｓ３として閾値演算回路６に出力する。ピーク検出器４が検出する値は、立ち上がりの１〜数ビットでピーク値に達し、ピーク検出器４はその値を保持する。
【００４２】
ゼロレベル検出器５は、リセットパルス入力時における前置増幅器２の信号Ｓ２出力を「０」に対応する値として閾値演算回路６に出力する。したがって、閾値演算回路６の信号Ｓ４出力は、ピーク検出器４の信号Ｓ３出力に対応して立ち上がり、ピーク検出器４の信号Ｓ３出力がピークに達した場合に、ピーク検出器４が出力する値とゼロレベル検出器５が出力する値との新しい中間値に収束する。
【００４３】
リミッタ３は、閾値演算回路６が出力する信号Ｓ５が示す閾値をもとに、前置増幅器２が出力する電圧信号Ｓ２を、「０」と「１」とに識別し、信号Ｓ６のデジタル信号として出力する。レベル検出回路７は、所定電圧Ｖｔｈ１とピーク検出器４の信号Ｓ３出力との比較を行い、ピーク検出器４の信号Ｓ３出力が所定電圧Ｖｔｈ１を越える場合、「光信号受信中」と判定し、ゲート回路８に出力する。また、レベル検出回路７は、ピーク検出器４の出力が所定電圧Ｖｔｈ１を越えない場合、「光信号待機中」と判定し、ゲート回路８に出力する。
【００４４】
ゲート回路８は、レベル検出回路７の判定が「光信号待機中」の場合、リミッタ３からの判定出力である信号Ｓ６の出力を遮断する。また、ゲート回路８は、レベル検出回路７の判定が「光信号受信中」の場合、リミッタ３からの判定出力である信号Ｓ６の出力をそのまま通過出力させる。
【００４５】
ここで、ピーク検出器４は、充電時定数を有する低域通過特性を有する。したがってピーク検出器４の出力が含む雑音は、前置増幅器２の信号Ｓ２出力が含む雑音に比して小さくなる。このため、レベル検出回路７が、ピーク検出器４の出力をもとに、バースト信号の有無を判断することで、リミッタ３が前置増幅器２の信号Ｓ２出力をもとに信号の有無を判断した場合に比して、正確な判断を行うことができる。
【００４６】
この実施の形態１では、受光した光信号Ｓ１のピーク値を検出するピーク検出器４の信号Ｓ３出力をもとに、光信号Ｓ１の受信中であるか否かを判定するレベル検出回路７を備え、レベル検出回路７が「光信号受信中」と判定した場合、リミッタ３の判定出力をそのまま通過出力し、レベル検出回路７が「光信号待機中」と判定した場合、リミッタ３の判定出力を遮断するようにしているので、リセットパルスＳ７入力時に過渡応答状態が生じてピーク検出器４の信号Ｓ３出力が前置増幅器２の「０」レベルの電位を上回る場合においても、不正なパルスの発生を防ぐことができる。
【００４７】
また、前置増幅器２が「０」レベルに対応する電圧信号Ｓ２を連続して出力し、「０」レベルに対応する電圧信号Ｓ２の連続がピーク検出器４の保持能力を超えた場合（期間ｔ１１）においても、不正なパルスの発生を防ぐことができる。
【００４８】
さらに、ゼロレベル検出器５にリセットパルスＳ７を入力し、リセットパルス入力時の前置増幅器２の出力を「０」レベルに対応する値として用いるので、前置増幅器２の出力にサグまたはオーバーシュートが存在する場合においても、サグやオーバーシュートによる誤差を防ぎ、パルス幅歪みの発生を防ぐことができる。
【００４９】
実施の形態２．
つぎに、この発明の実施の形態２について説明する。この実施の形態２では、バースト信号の先頭位置を確実に検出し、バースト信号の先頭パルスを、パルス幅歪みなく確実に出力するようにしている。
【００５０】
図３は、この発明の実施の形態２である光信号受信装置の構成を示す図である。図３において、この光信号受信装置は、レベル検出回路９および保持回路１０をさらに有し、その他の構成は、実施の形態１と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。
【００５１】
受光素子１は、光信号Ｓ１を受光し、光強度を電流信号に変換し、前置増幅器２に出力する。前置増幅器２は、受光素子１で発生した電流信号を電圧信号Ｓ２に変換し、リミッタ３、ピーク検出器４、ゼロレベル検出器５およびレベル検出回路９に出力する。ピーク検出器４は、前置増幅器２およびリセットパルス入力端子Ｔ１に接続され、前置増幅器２が出力する電圧信号Ｓ２のピーク値を検出し、このピーク値を信号Ｓ３として閾値演算回路６およびレベル検出回路７に送出する。ピーク検出器４の信号Ｓ３出力は、光信号の「１」レベルに対応する。また、ピーク検出器４は、リセットパルス入力端子Ｔ１からリセットパルスＳ７を受信した場合、ピーク値をリセットする。
【００５２】
ゼロレベル検出器５は、前置増幅器２およびリセットパルス入力端子Ｔ１に接続され、前置増幅器２が出力する電圧信号Ｓ２のピーク値（最大電圧値）を、信号Ｓ４として閾値演算回路６に送出する。また、ゼロレベル検出器５は、リセットパルス入力端子Ｔ１からリセットパルスＳ７を受信した場合、リセットパルスＳ７を受信した時点ｔｒにおける前置増幅器２の信号Ｓ２出力を閾値演算回路６に送出する。ゼロレベル検出器５の信号Ｓ４出力は、光信号の「０」レベルに対応する。
【００５３】
閾値演算回路６は、ゼロレベル検出器５の信号Ｓ４出力とピーク検出器４の信号Ｓ３出力との中間値を算出し、閾値である信号Ｓ５としてリミッタ３に出力する。リミッタ３は、閾値演算回路６が算出した閾値と、前置増幅器２が出力する電圧信号Ｓ２とを比較し、前置増幅器２が出力する電圧信号Ｓ２が、閾値を越えない場合に「０」と識別し、越えた場合に「１」と識別し、この識別結果をゲート回路８に信号Ｓ６として出力する。
【００５４】
レベル検出回路７は、ピーク検出器４および定電圧入力端子Ｔ２に接続され、定電圧入力端子Ｔ２から入力される所定電圧Ｖｔｈ１と、ピーク検出器４の信号Ｓ３出力との比較を行う。所定電圧Ｖｔｈ１は、信号Ｓ２が示す「１」レベルのピーク値に対してマージンを有するように設定する。レベル検出回路７は、ピーク検出器４の信号Ｓ３出力が所定電圧Ｖｔｈ１を越える場合、「光信号受信中」と判定し、判定結果を信号Ｓ８として保持回路１０に出力する。また、レベル検出回路７は、ピーク検出器４の出力が所定電圧Ｖｔｈ１を越えない場合、「光信号待機中」と判定し、判定結果を信号Ｓ８として保持回路１０に出力する。
【００５５】
レベル検出回路９は、前置増幅器２および定電圧入力端子Ｔ３に接続され、定電圧入力端子Ｔ３から入力される所定電圧Ｖｔｈ２と前置増幅器２の信号Ｓ２出力との比較を行う。レベル検出回路９は、前置増幅器２の信号Ｓ２出力が所定電圧Ｖｔｈ２を越えた場合、「光信号受信中」と判定し、判定結果を信号Ｓ１０として保持回路１０に出力する。また、レベル検出回路９は、前置増幅器２の信号Ｓ２出力が所定電圧Ｖｔｈ２を越えない場合、「光信号待機中」と判定し、判定結果を信号Ｓ１０として保持回路１０に出力する。
【００５６】
保持回路１０は、レベル検出回路７およびレベル検出回路９に接続され、レベル検出回路７，９の少なくとも一方から「光信号受信中」の信号を受信した場合、「光信号受信中」の状態を記憶し、ゲートを「開」とする信号Ｓ１１をゲート回路８に出力する。また、保持回路１０は、レベル検出回路７，９のいずれからも「光信号受信中」の信号を受信しない場合、「光信号受信中」の記憶をリセットし、「光信号待機中」の状態を記憶し、ゲートを「閉」とする信号Ｓ１１をゲート回路８に出力する。
【００５７】
ゲート回路８は、リミッタ３および保持回路１０に接続され、保持回路１０の信号Ｓ１１が「開」を示す場合、リミッタ３から出力された信号Ｓ６をそのまま通過出力し、保持回路１０の信号Ｓ１１が「閉」を示す場合、リミッタ３から出力された信号Ｓ６を遮断し、出力させない。
【００５８】
ここで、図４を参照して、この実施の形態２における光信号受信装置の動作について説明する。図４は、受光素子１が、最初に電力の小さいバースト信号ＳＢ１を受信する。このバースト信号ＳＢ１の受信終了時に、リセットパルス入力端子Ｔ１からリセットパルスＳ７が入力される。その後、受光素子１に電力が大きいバースト信号ＳＢ２を受信する。
【００５９】
受光素子１が、最初のバースト信号ＳＢ１を受信した場合、前置増幅器２は、受信した光信号Ｓ１の光強度に応じたパルス状の電圧信号Ｓ２を出力する。ピーク検出器４は、前置増幅器２が出力する電圧信号Ｓ２のピーク値を検出し、このピーク値を信号Ｓ３として閾値演算回路６に出力する。ピーク検出器４が検出する値は、立ち上がりの１〜数ビットでピーク値に達し、ピーク検出器４はその値を保持する。
【００６０】
ゼロレベル検出器５の信号Ｓ４出力は、前置増幅器２の信号Ｓ２出力の「０」レベルに対応する値と検出誤差の範囲で一致しており、バースト信号を受信中の場合と待機中の場合とで等しい値を出力する。閾値演算回路６は、ピーク検出器４が出力する値とゼロレベル検出器５が出力する値との中間値を算出して出力する。したがって、閾値演算回路６の出力は、ピーク検出器４の出力に対応して立ち上がり、ピーク検出器４の出力がピークに達した場合に、ピーク検出器４が出力する値とゼロレベル検出器５が出力する値との中間値に収束する。
【００６１】
リミッタ３は、閾値演算回路６が出力する閾値をもとに、前置増幅器２が出力する電圧信号Ｓ２を、「０」と「１」とに識別する。レベル検出回路９は、所定電圧Ｖｔｈ２と前置増幅器２の出力とを比較し、前置増幅器２の信号Ｓ２出力が所定電圧Ｖｔｈ２を越えた場合、「光信号受信中」と判定し、信号Ｓ１０として保持回路１０に出力する。
【００６２】
保持回路１０は、レベル検出回路９の判定が「光信号受信中」の場合、「光信号受信中」の状態を記憶し、「光信号受信中」に対応して、ゲートを「開」にする信号Ｓ１１をゲート回路８に出力する。ゲート回路８は、保持回路１０の判定が「光信号受信中」の場合、リミッタ３の信号Ｓ６出力をそのまま通過出力させる。
【００６３】
最初のバースト信号ＳＢ１の受信が終了し、リセットパルス入力端子Ｔ１にリセットパルスＳ７が時点ｔｒで入力された場合、ピーク検出器４は、保持していたピーク値を初期化し、待機状態となる。レベル検出回路７は、ピーク検出器４の出力がＶｔｈ１を越えなくなるので、「光信号待機中」と判定し、信号Ｓ８として保持回路１０に出力する。
【００６４】
保持回路１０は、レベル検出回路７，９の出力のいずれも「光信号受信中」でない場合、「光信号待機中」の状態を記憶し、ゲートを「閉」にする信号Ｓ１１をゲート回路８に出力する。ゲート回路８は、保持回路１０の出力が「閉」となった場合、リミッタ３から出力される信号Ｓ６出力を遮断する。
【００６５】
さらに、リセットパルスＳ７入力後に、次のバースト信号ＳＢ２を受信した場合、前置増幅器２は、新しく受信した光信号Ｓ１の光強度に応じたパルス状の電圧信号Ｓ２を出力する。ピーク検出器４は、前置増幅器２が出力する電圧信号Ｓ２のピーク値を検出して、このピーク値を信号Ｓ３として閾値演算回路６に出力する。ピーク検出器４が検出する値は、立ち上がりの１〜数ビットでピーク値に達し、ピーク検出器４はその値を保持する。
【００６６】
ゼロレベル検出器５は、リセットパルス入力時における前置増幅器２の信号Ｓ２出力を「０」レベルに対応する値として閾値演算回路６に出力する。したがって、閾値演算回路６の出力は、ピーク検出器４の出力に対応して立ち上がり、ピーク検出器４の出力がピークに達した場合に、ピーク検出器４が出力する値とゼロレベル検出器５が出力する値との新しい中間値に収束する。
【００６７】
リミッタ３は、閾値演算回路６が出力する閾値をもとに、前置増幅器２が出力する電圧信号Ｓ２を、「０」と「１」とに識別し、デジタル信号である信号Ｓ６として出力する。レベル検出回路９は、所定電圧Ｖｔｈ２と前置増幅器２の信号Ｓ２出力との比較を行い、前置増幅器２の信号Ｓ２出力が所定電圧Ｖｔｈ２を越えた場合、「光信号受信中」と判定し、保持回路１０に出力する。
【００６８】
保持回路１０は、レベル検出回路９から「光信号受信中」の出力を受信し、「光信号受信中」の状態を記憶し、「光信号受信中」に対応し、ゲートを「開」にする信号Ｓ１１をゲート回路８に出力する。この場合、ゲート回路８は、リミッタ３から出力された信号Ｓ６をそのまま通過出力する。
【００６９】
ゲート回路８は、保持回路１０の出力が「光信号待機中」、すなわちゲートを「閉」にする信号Ｓ１１を受けると、ゲートを閉めて、リミッタ３から出力された信号Ｓ６を遮断する。保持回路１０の出力が「光信号待機中」となるのは、レベル検出回路７，９のいずれからも、「光信号受信中」を示す信号が入力されない場合である。
【００７０】
ここで、ピーク検出器４は、受信レベル全体に対して線形な特性が要求されるため、その速度に限界が生じる。したがって、ピーク検出器４の出力をもとに光信号の受信開始を判定した場合、判定に遅れが発生する可能性がある。レベル検出回路９は、前置増幅器２の出力をもとに、光信号の受信開始を判定するので、速度の限界を持たず、高速に判定することができる。
【００７１】
一方、光信号の受信終了の判定においては、ピーク検出器４の出力が含む雑音は、前置増幅器２の出力が含む雑音に比して小さいので、レベル検出回路７が、ピーク検出器４の出力をもとに光信号の受信終了を判断することで、前置増幅器２の出力をもとに光信号の受信終了を判定した場合に比して正確な判断を行うことができる。
【００７２】
この実施の形態２において光信号受信装置は、前置増幅器２の出力をもとに光信号の受信開始を判定するレベル検出回路９と、ピーク検出器４の出力をもとに光信号の受信終了を判定するレベル検出回路７と、レベル検出回路９および７をもとに光信号の受信状態を保持する保持回路１０とを備え、保持回路１０が「光信号受信中」と判定した場合、ゲート回路８は、リミッタ３の判定出力を通過出力し、「光信号待機中」と判定した場合、ゲート回路８は、リミッタ３の判定出力を遮断するので、リセットパルス入力時の過渡応答において、ピーク検出器４の出力が前置増幅器２の「０」レベルの電位を上回る場合においても不正なパルスの発生を防ぐことができる。
【００７３】
また、前置増幅器２が「０」レベルに対応する電圧信号Ｓ２を連続して出力し、「０」レベルに対応する電圧信号Ｓ２の連続がピーク検出器４の保持能力を超えた場合においても、不正なパルスの発生を防ぐことができる。
【００７４】
さらに、前置増幅器２から出力される信号Ｓ２の立ち上がりを高速に判定し、バースト信号の１ビット目から正確に再現することができる。
【００７５】
また、この実施の形態２において光信号受信装置は、ゼロレベル検出器５にリセットパルスＳ７を入力し、リセットパルス入力時の前置増幅器２の出力を「０」レベルに対応する値として用いるので、前置増幅器２の出力にサグまたはオーバーシュートが存在する場合においても、サグやオーバーシュートによる誤差を防ぎ、パルス幅歪みの発生を防ぐことができる
【００７６】
実施の形態３．
つぎに、この発明の実施の形態３について説明する。図５は、この発明の実施の形態３である光信号受信装置の構成を示す図である。この実施の形態３では、レベル検出回路７に抵抗Ｒ１〜Ｒ４を接続している。その他の構成は、実施の形態１と同様であり、同一の構成要素には同一の符号を付している。
【００７７】
レベル検出回路７は、抵抗Ｒ１〜Ｒ４と接続され、レベル検出回路７には正帰還がかかる。したがって、レベル検出回路７は、ヒステリシス効果によって、チャタリングを防止し、安定に動作する。すなわち、ピーク検出器４の出力が所定電圧Ｖｔｈ１を越えた場合、レベル検出回路７の出力は「光信号受信中」で固定され、リセットパルスＳ７が入力されるまでの間、「光信号待機中」への移行を防止することができる。
【００７８】
また、実施の形態２に示した光信号受信装置においてレベル検出回路７に抵抗Ｒ１〜Ｒ４を接続しても良い。図６に実施の形態２に示した光信号受信装置のレベル検出回路７に抵抗を接続した場合における構成を示す図である。この構成においてレベル検出回路７は抵抗Ｒ１〜Ｒ４と接続される。その他の構成は実施の形態２と同様であり、同一の構成要素には同一の符号を付している。
【００７９】
レベル検出回路７は、抵抗Ｒ１〜Ｒ４と接続され、レベル検出回路７には正帰還がかかる。したがって、レベル検出回路７は、ヒステリシス効果によって、チャタリングを防止し、安定に動作する。すなわち、ピーク検出器４の出力が所定電圧Ｖｔｈ１を越えた場合、レベル検出回路７の出力は「光信号受信中」で固定され、リセットパルスＳ７が入力されるまでの間、「光信号待機中」への移行を防止することができる。
【００８１】
【発明の効果】
以上説明したとおり、この発明によれば、変換手段が、２値の情報を示す光信号を受光して電気信号に変換し、この変換された電気信号は、第１ピーク値検出手段によって、前記２値のうちの「Ｈ」レベルの電位に対応する値であって前記変換手段が変換した電気信号のピーク値が検出され、第２ピーク値検出手段によって、前記２値のうちの「Ｌ」レベルの電位に対応する値であって前記変換手段が変換した電気信号のピーク値が検出され、さらに、第２レベル判定手段および判定手段に入力される。判定手段は、前記第１ピーク値検出手段および前記第２ピーク値検出手段が検出した各ピーク値をもとに前記変換手段が変換した電気信号の２値を判定出力する。第１レベル判定手段は、前記第１ピーク値検出手段によって検出されたピーク値が予め設定された第１の所定値を越えたか否かを判定し、第２レベル判定手段は、前記変換手段によって変換された電気信号の値が予め設定された第２の所定値を越えたか否かを判定する。ゲート回路は、前記前記判定手段の出力側に接続され、前記第１レベル判定手段において前記第１ピーク検出手段によって検出されたピーク値が前記第１の所定値を越えていない場合、かつ、前記第２レベル判定手段において前記変換手段によって変換された電気信号の値が前記第２の所定値を越えていない場合に前記判定手段の判定出力を遮断し、前記第１レベル判定手段において前記第１ピーク検出手段によって検出されたピーク値が前記第１の所定値を越えている場合、または、前記第２レベル判定手段において前記変換手段によって変換された電気信号の値が前記第２の所定値を越えている場合に前記判定手段の判定出力を通過させることにより、最終的なデジタル信号として出力するようにしているので、バースト信号の終了時点を示すリセットパルスの入力時の過渡現象によって生起する不正パルスの生成や、「Ｌ」レベルの連続入力時に生起する不正パルスの生成をなくし、受光した光信号が示す２値のデジタル信号のパルス幅歪みが軽減されたデジタル信号を出力することができるとともに、第２レベル判定手段がバースト信号の先頭位置を高速に検出してゲート回路を通過させることができ、バースト信号の先頭パルスの検出を欠けることなく、適正なパルス幅をもった精度の高いデジタル信号を出力することができるという効果を奏する。
【００８２】
つぎの発明によれば、第１レベル判定手段または前記第１レベル判定手段の判定出力にヒステリシス特性をもたせ、ゲート回路の開閉を安定化させているので、安定したデジタル信号の判定出力を行うことができるという効果を奏する。
【００８３】
つぎの発明によれば、前記第１ピーク検出手段および前記第２ピーク検出手段が、前記各バースト信号の終了時点を示すリセット信号によってリセットされ、バースト信号の終了時点を確実に認識するようにしているので、不安定な判定出力を排除することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１である光信号受信装置の構成を示す図である。
【図２】 図１に示した光信号受信装置の各部の信号波形を示したタイミングチャートである。
【図３】 この発明の実施の形態２である光信号受信装置の構成を示す図である。
【図４】 図３に示した光信号受信装置の各部の信号波形を示したタイミングチャートである。
【図５】 この発明の実施の形態３である光信号受信装置の構成を示す図である。
【図６】 この発明の実施の形態３である光信号受信装置の変形例を示す図である。
【図７】 従来の光信号受信装置の構成を示す図である。
【図８】 図７に示した光信号受信装置の各部の信号波形を示したタイミングチャートである。
【符号の説明】
１ 受光素子、２ 前置増幅器、３ リミッタ、４ ピーク検出器、５ ゼロレベル検出器、６ 閾値演算回路、７，９ レベル検出回路、８ ゲート回路、１０ 保持回路、Ｔ１ リセットパルス入力端子、Ｔ２，Ｔ３ 定電圧入力端子、Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２ 所定電圧。
Claims (3)
- ２値の情報を示す光信号を受光して電気信号に変換する変換手段と、
前記２値のうちの「Ｈ」レベルの電位に対応する値であって前記変換手段が変換した電気信号のピーク値を検出する第１ピーク値検出手段と、
前記２値のうちの「Ｌ」レベルの電位に対応する値であって前記変換手段が変換した電気信号のピーク値を検出する第２ピーク値検出手段と、
前記第１ピーク値検出手段および前記第２ピーク値検出手段が検出した各ピーク値をもとに前記変換手段が変換した電気信号の２値を判定出力する判定手段と、
前記第１ピーク値検出手段によって検出されたピーク値が予め設定された第１の所定値を越えたか否かを判定する第１レベル判定手段と、
前記変換手段によって変換された電気信号の値が予め設定された第２の所定値を越えたか否かを判定する第２レベル判定手段と、
前記判定手段の出力側に接続され、前記第１レベル判定手段において前記第１ピーク検出手段によって検出されたピーク値が前記第１の所定値を越えていない場合、かつ、前記第２レベル判定手段において前記変換手段によって変換された電気信号の値が前記第２の所定値を越えていない場合に前記判定手段の判定出力を遮断し、前記第１レベル判定手段において前記第１ピーク検出手段によって検出されたピーク値が前記第１の所定値を越えている場合、または、前記第２レベル判定手段において前記変換手段によって変換された電気信号の値が前記第２の所定値を越えている場合に前記判定手段の判定出力を通過させるゲート回路と、
を備えたことを特徴とする光信号受信装置。 - 前記レベル判定手段または前記第１レベル判定手段は、ヒステリシス特性を有することを特徴とする請求項１に記載の光信号受信装置。
- 前記２値の情報を示す光信号は、バースト信号であり、
前記第１ピーク検出手段および前記第２ピーク検出手段は、前記各バースト信号の終了時点を示すリセット信号によってリセットされることを特徴とする請求項１または２に記載の光信号受信装置。
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