JPH062359Y2 - 光通信用受信回路 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［考案の目的］ （産業上の利用分野） 本考案は、光信号を受けて通信を行なうための光通信用
受信回路に係り、特にその省電力化を図ったものに関す
る。

（従来の技術） 近年、例えば、いわゆるファクトリーオートメーション
の分野では、光通信形のＩＤユニットを利用することに
より生産工程の自動化を図ることが行なわれている。こ
のようなＩＤユニットは、例えば、マイクロコンピュー
タ、光通信用送受信回路及びこれらの電源としての電池
等を内蔵してカード化されているもので、マイクロコン
ピュータのメモリには特定の製品の製造仕様等の情報が
格納されている。そして、このＩＤユニットを製品に付
して製造ラインを流すと、各組立ポートに近付いたとき
にそこに設置された光ターミナルとの間で光通信が行な
われ、その製品に対して記憶された製造仕様に応じた組
立てが自動的に行なわれる。

ところで、このような光通信を行なう場合、ＩＤユニッ
トは内蔵された電池を電源としているので、常に起動状
態に保持する場合には消費電力が大きくなってしまい、
電池の交換頻度が高くなってしまうため、従来では、次
に述べるようにして消費電力を低減させるようにしてい
た。

即ち、ＩＤユニットは、非通信時にはマイクロコンピュ
ータにクロック信号を与える発振回路が停止状態つまり
待機状態とされており、この状態ではメモリのバックア
ップ及び光通信用送受信回路の入力受付けに要する電源
のみを供給するようになっている。従って、待機状態で
は消費電力を節約して内蔵電池の消耗を抑制することが
できる。そして、ＩＤユニットが各組立ポートに近付い
て光ターミナルから出力されている起動信号がＩＤユニ
ットの受光素子に入射されると、ＩＤユニットは、受信
回路で起動信号を受付け、マイクロコンピュータは交信
可能な起動状態に切換わる。光ターミナルは、起動信号
の出力期間が終了すると、続いてＩＤユニットにコマン
ド或はデータ等を送信し、ＩＤユニットはこれに応じて
マイクロコンピュータの処理により必要な情報を光ター
ミナルに送信し、もって両者間での光通信が行なわれ
る。この場合、マイクロコンピュータは起動してから交
信が終了するまでの所定時間その起動状態を自己保持す
るようになっている。そして、光通信が終了するとＩＤ
ユニットは再び待機状態に戻る。従って、ＩＤユニット
の消費電力は低減され、電池交換の頻度を少なくするこ
とができるものである。

（考案が解決しようとする課題） しかしながら、上述のような構成においても、以下に示
すように、さらに電池の消耗が無駄になる不具合があ
る。

即ち、受光素子としてのフォトダイオードは、通常数ボ
ルト程度のバイアスを印加した状態で使用するため、受
光信号としてはパルス成分のみ検出すれば良いにも拘ら
ず、光ターミナルから受けた光の強度に応じてその分だ
け光電流を流したり或は周囲の光が入射して光電流が流
れることにより、電池の消耗が大きくなってしまうので
ある。

そこで、上述のような不具合を回避するために、フォト
ダイオードにバイアスを与えないで使用することが考え
られる。このような構成とすれば、光信号が入射された
ときにフォトダイオードに発生する光起電力により受光
信号を検出することができるので、フォトダイオードに
よる電池電力の消耗はなくなる。しかしながら、一般
に、ｐｎ接合における接合容量は無バイアス状態では大
きく、上述のようにフォトダイオードを無バイアス状態
で使用することは、大きい接合容量が並列に接続されて
いることと等価になり、ひいては受信回路として高速応
答が期待できなくなる不具合がある。特に、ＩＤユニッ
トは製造ラインを移動しながら光ターミナルの近傍を通
過する際に通信可能領域内に存在する間に、必要な情報
の伝達が確実に行なわれなければならないので、光通信
における応答速度が遅いことは情報の伝達量が減る等の
不都合を招くことになる。

本考案は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的
は、交信状態では必要な情報量の光通信を確実に行なう
ことができ、しかも、待機状態においては内蔵電池の消
耗を極力抑制し、電池の交換頻度を低減させることがで
きる光通信用受信回路を提供するにある。

［考案の構成］ （課題を解決するための手段） 本考案の光通信用受信回路は、光信号を受けるフォトダ
イオードと、このフォトダイオードにバイアスを与える
ための電源と、前記フォトダイオードをバイアスを与え
た状態で受光信号を取出す交信モード及び無バイアス状
態で光信号による起電力のみで受光信号を取出す待機モ
ードの切換えを行なうための切換手段とを設け、前記切
換手段を、常には前記フォトダイオードに対して前記待
機モードに設定し受光信号が検出されるとこれに基づい
て交信モードに切換えて受信するように構成したところ
に特徴を有する。

（作用） 本考案の光通信用受信回路によれば、フォトダイオード
は、常には切換手段により待機モードに設定されている
ので、電源電力を消費すること無く光信号を受信する状
態となっている。そして、この状態でフォトダイオード
に光信号を入力されると、その光起電力により受光信号
が検出される。切換手段は、これに基づいてフォトダイ
オードを電源によりバイアスを与える交信モードに切換
えて光信号を受信するようになる。

この場合、フォトダイオードは、待機モード即ち無バイ
アス状態においては、接合容量が大きいため応答速度は
遅いが、交信開始のための信号を受け付けるのには十分
であり、しかも入力される光信号の起電力により受光信
号を検出するので電源電力を消費しない。そして、交信
モード即ちバイアス印加状態では、光信号の入力に伴な
って流れる電流により電源電力を消費するが、接合容量
を小さくすることができるので応答速度が速くなり、通
信効率が低下することはない。

（実施例） 以下、本考案はＩＤユニットに適用した場合の一実施例
について図面を参照しながら説明する。

まず、全体のブロック構成を示す第２図において、受光
回路１は通信アンプ２を介してマイクロコンピュータ３
に受信信号を与えると共に、起動用アンプ４を介して起
動信号をマイクロコンピュータ３に与えるようになって
いる。マイクロコンピュータ４は、予め記憶されたプロ
グラムに基づいて制御を行なうようになっており、受光
回路１に対して切換信号を出力すると共に、データ等が
記憶されたメモリ５との間でデータの授受を行なうもの
で、受信信号に応じて投光回路６に投光信号を出力する
ようになっている。投光回路６は発光ダイオード等から
なる回路で、マイクロコンピュータ３からの投光信号に
応じて所定の光信号を投光するように構成されている。
また、ＩＤユニット内部には内蔵電池７が配設されてお
り、電源回路８を介してマイクロコンピュータ３及び他
の回路を駆動するための直流電源Ｖ_ＣＣを供給するよう
になっている。

さて、受光回路１は、フォトダイオード９により外部か
らの光信号を受けるようになっており、この場合に、フ
ォトダイオード９による光信号の検出は第１図に示すよ
うな回路構成により行なわれる。即ち、直流電源Ｖ_ＣＣ
とアースとの間に切換手段たるｐｎｐ形トランジスタ１
０、抵抗１１及び図示極性でフォトダイオード９を直列
に介して接続されており、トランジスタ１０のベースは
抵抗１２を介してマイクロコンピュータ３から切換信号
が与えられるようになっている。また、フォトダイオー
ド９と抵抗１１との共通接続点は抵抗１３及び切換手段
たるエンハンスメント形のｎチャンネルＭＯＳＦＥＴ１
４を介してアースされると共に、コンデンサ１５を介し
て前記通信アンプ２及び起動用アンプ４に接続されてい
る。また、ＭＯＳＦＥＴ１４のゲートはマイクロコンピ
ュータ３から切換信号が与えられるようになっている。
この場合、ＭＯＳＦＥＴ１４は、回路構成の都合上、通
常と異なりソース・ドレイン間の電流を逆に流す接続構
成としているが、考案者は、測定によりソース・ドレイ
ン間のスイッチング特性が寄生ダイオードの順方向電圧
以下の微小な信号に対しては、第４図に示すように略対
称な特性を呈しており実用上問題がないことを確認して
いる。

次に、本実施例の作用について第３図及び第４図をも参
照しながら説明する。

まず、ＩＤユニットに光信号が入射されない状態、即ち
待機状態にあるときには、マイクロコンピュータ３はク
ロックが停止されており、この状態で、マイクロコンピ
ュータ３は受光回路１に対して「Ｈ」レベルの信号を出
力するようになっている。これにより、受光回路１にお
いては、トランジスタ１０がオフ状態となりＭＯＳＦＥ
Ｔ１４がオン状態となる待機モードに設定されている。
つまり、この状態においては、フォトダイオード９には
直流電源Ｖ_ＣＣからバイアスが与えられず、等価的には
第３図（ａ）に示すような回路の接続状態になっている
とみなすことができる。従って、この待機モードではフ
ォトダイオード９及びマイクロコンピュータ３において
は殆ど内蔵電池７の電力消費がない。

次に、ＩＤユニットが図示しない光ターミナルに近付い
て、フォトダイオード９に光信号が入射されると、フォ
トダイオード９はその入射される光信号により光起電力
を発生し、コンデンサ１５を介して通信アンプ２及び起
動用アンプ４に起動信号として出力する。マイクロコン
ピュータ３は、起動用アンプ４からの信号に応じてクロ
ック信号が与えられる状態に切換わり、これと共に受光
回路１に対して切換信号を出力する。これにより、受光
回路１においては、トランジスタ１０がオンすると共に
ＭＯＳＦＥＴ１４がオフ状態となってフォトダイオード
９にバイアスが与えられた交信モードに設定される。フ
ォトダイオード９はバイアスが与えられると、接合容量
が小さくなるため高速応答が可能な状態となる。つま
り、この状態は等価的に第３図（ｂ）に示すように表わ
すことができ、バイアスが与えられた高速通信可能な状
態となるのである。この後、フォトダイオード９に光信
号が与えられると、受光信号はコンデンサ１５を介して
通信アンプ２で増幅されてマイクロコンピュータ３に入
力される。マイクロコンピュータ３は、これに基づいて
必要な情報を処理或はメモリ５との間で授受を行ない、
必要に応じて投光信号を出力して投光回路６により光タ
ーミナルに送信する。

さて、このようにして光ターミナルとの間の交信が終了
すると、マイクロコンピュータ３は再び待機状態にな
り、これと同時に、受光回路１には「Ｈ」レベルの信号
を与えるようになるので、フォトダイオード９は、前述
同様待機モードつまり内蔵電池７の電力を消耗しない第
３図（ａ）に示す状態に戻るのである。

このような本実施例によれば、フォトダイオード９を、
待機モードにおいては無バイアスで使用することにより
内蔵電池７の消耗を極力低減させ、交信モードにおいて
は直流電源Ｖ_ＣＣによりバイアスを与えた状態で使用す
ることにより通信効率を低下させないようにしたので、
交信の必要なときのみ高速応答を実施することができ、
従って、内蔵電池７の長寿命化を図ることができる。

尚、上記実施例においては受信回路１において切換信号
が与えられたときにトランジスタ１０及びＦＥＴ１４の
両素子により待機モード及び交信モードを切換えるよう
にしたが、これに限らず、ＦＥＴ１４を省いた構成とし
ても良い。即ち、第１図に示した構成のうちトランジス
タ１０及びＦＥＴ１４を切換信号が与えられると夫々オ
ン及びオフするスイッチ１０′及び１４′とみなして第
５図（ａ）のように表わすと、上述のＦＥＴ１４を省く
構成を、同図（ｂ）に示すように表わすことができる。
そして、この場合には、上記実施例と略同様の効果が得
られると共に、交信モード時に消費電力が少し増えるも
のの、部品点数を削減できる利点がある。

また、上記実施例においては、受信回路１の構成を第１
図に示す構成としたが、これに限らず、第６図（ａ），
（ｂ），（ｃ）に示すような構成（第５図（ａ）に対応
させた図）としても良いし、或はＦＥＴ１４を省いた構
成で第６図（ｄ），（ｅ），（ｆ）に示す構成としても
同様の作用効果が得られる等、本考案の要旨を逸脱しな
い範囲内で種々の変形が可能である。

［考案の効果］ 以上説明したように、本考案の光通信用受信回路によれ
ば、フォトダイオードに対して、待機モードにおいては
無バイアス状態とし、交信モードにおいては切換信号に
より電源からバイアスを与えて光通信を行なわせるよう
にしたので、交信モードにおいて通信効率を低下させる
ことなく、且つ待機モードでは電源電力の消費を極力低
減させることができるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は本発明の第１の実施例を示し、第１
図は受光回路の電気的構成図、第２図は全体構成のブロ
ック図、第３図（ａ），（ｂ）は受光回路の切換動作時
における等価回路図、第４図はＭＯＳＦＥＴの特性を示
す作用説明図であり、第５図（ａ）は第１図相当図、第
５図（ｂ）は変形例を示す同図（ａ）相当図、第６図
（ａ）乃至（ｆ）は種々の変形例を示す第５図相当図で
ある。 図面中、１は受光回路、３はマイクロコンピュータ、６
は投光回路、７は内蔵電池（電源）、８は電源回路、９
はフォトダイオード、１０はトランジスタ（切換手
段）、１４はＭＯＳＦＥＴ（切換手段）、１５はコンデ
ンサである。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】光信号を受けるフォトダイオードと、この
   フォトダイオードにバイアスを与えるための電源と、前
   記フォトダイオードをバイアスを与えた状態で受光信号
   を取出す交信モード及び無バイアス状態で光信号による
   起電力のみで受光信号を取出す待機モードの切換えを行
   なうための切換手段とを具備し、前記切換手段は、常に
   は前記フォトダイオードに対して前記待機モードに設定
   し受光信号が検出されるとこれに基づいて交信モードに
   切換えて受信することを特徴とする光通信用受信回路。