JPH0681101B2 - 光通信機器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は光通信媒体と情報処理装置間に接続される光通
信機器に関するものである。

［従来の技術］ 近年、従来の金属導体ケーブルを主体とした電気通信方
式に代つて、互いの装置間を光フアイバケーブル等で連
結し、光信号で情報伝送を行う光通信方式が用いられる
例が増えてきた。これは、大容量通信が可能であるこ
と、電磁気雑音等の影響を受けることが少ないこと等の
利点があるためである。特に特定回線網通信や公衆回線
網通信の分野において、広く採用されてきている。

更に最近では情報量の比較的少ない個別情報処理装置相
互間の情報伝送分野、例えばコンピュータと自動制御装
置、LANノードと端末装置、あるいはホストコンピユー
タと端末コンピュータ等の電子装置相互間の通信、また
これら各装置内部の信号伝送手段としての利用が図られ
つつある。

しかし、このような装置相互間、あるいは装置内部の信
号伝送に光通信を採用する場合、従来の電気通信方式の
インタフエースに替え、別途に専用の光通信に必要な光
通信機器を用意しなければならない。

この光通信機器を構成するためには、処理装置よりの電
気信号に対応して電気−光変換回路を駆動するための電
気−光変換回路駆動部、電気−光変換回路（発光素子
等）、光−電気変換回路（受光素子）、該回路よりの信
号を増幅する増幅回路等が必要であり、また以上の各構
成を動作させるための駆動電力源が別途必要であつた。

また、これらの各専用構成が必要なため、既存の電気通
信方式の装置をそのまま用いて、特別の構成の追加、電
源設備の追加等を行なわずに光通信することは不可能で
あつた。

どうしても既存の装置を用いて光通信をしようとすると
きには、別途に専用の商用電源より必要電力を得るため
等の電源設備等を備えた光通信用のアダプタ装置を接続
してから光フアイバケーブル等に接続しなければならな
かつた。

このような従来の光通信用のアダプタ装置の構成を第４
図に示す。

第４図において１は光通信用機器、8,9は光通信コネク
タ部、10a,10bは光通信用フアイバケーブル、14は電源
部、15はACアダプタ、16はプラグ、20は情報処理装置で
ある。

双方向光通信の場合、情報処理装置20からの情報送信用
電気信号S1は、電気接続コネクタ２、インタフエース回
路３のレシーバ回路3aを介して発光素子駆動回路４に送
られ、発光素子５により情報送信用電気信号S1に対応す
る光信号に変換して光通信用コネクタ部８を介して光フ
アイバケーブル10aに送出され、宛先電子装置の受光素
子へ送信される。

一方、相手方装置の発光素子から光フアイバケーブル10
bを介して伝送されてきた光信号は、光通信用コネクタ
部９を介して受光素子７で受光され、ここで対応する電
気信号に変換され、増幅回路６で増幅された後インタフ
エース部３のドライバ回路3b及び電気接続コネクタ２を
介し情報処理装置20の信号ラインS2に受信信号として送
られる。

かかる信号の送受信において、発光素子駆動回路４と発
光素子５を含む電気−光変換部、増幅回路６と受光素子
７を含む光−電気変換部、及び、インタフエース回路３
のレシーバ回路3a、ドライバ回路3bを駆動するために必
要とされる電力は、全て電源部14から供給される。

電源部14への電力供給は、商用交流電源をACアダプタ
（AC−DCコンバータ）15によりDC電源に変換した駆動用
DC電源を、プラグ16を介し光通信機器の電源部14の電源
レセプタ17に接続することにより行なわれる。あるい
は、情報処理装置20より専用の電源供給ラインＰの供給
を受け、上記のACアダプタ15よりのプラグ16の未挿入状
態では、この情報処理装置20よりの電源供給ラインから
必要とする電力の供給を受ける構成であつた。

そして、この供給電源ラインを電圧変換して、電源部14
の第１の端子に＋V₁電力を出力し、内蔵のインダクタＬ
とコンデンサC4,C5より成るフイルタ回路及びDC−DCコ
ンバータ18を介して±V₂電力を生成して供給していた。

＋V₁電力は、発光素子５及び受光素子７、及び発光素子
５を駆動する駆動回路４に供給されると共に、受光素子
７よりの電気信号を増幅する増幅回路６にも供給され
る。±V₂電力は、インタフエース回路３のレシーバ回路
3a及びドライバ回路3bに供給される。

そして、電気一光変換及び光一電気変換時の信号変復調
方式としては、回路構成の比較的単純な直接輝度変復調
方式が採用されている。

例えばこの直接輝度変復調方式は、第５図に示すよう
に、送信時には、情報処理装置20より送られ、レシーバ
回路3aで受けた送信電気信号は駆動回路４に送られ、駆
動回路４では入力された電気信号のパルスデユーテイ時
間をそのまま発光素子５の発光時間に対応させるよう発
光素子５を発光させる。また受信時には、受光素子７で
受光された光信号は、ここで受光デユーテイ時間に対応
したパルスデユーテイ時間の電気信号に変換され、増幅
回路６で増幅された後、ドライバ回路3bを介して情報処
理装置20に送られていた。

［発明が解決しようとする課題］ このように、これまでの光通信機器は、インタフエース
回路３及び駆動回路４と発光素子５より成る電気一光変
換回路、及び、増幅回路６と受光素子より成る光一電気
変換回路等を駆動するに必要な電力を、全て特別に備え
られた電源装置等を介して外部より別途調達せねばなら
なかつた。

即ち、情報処理装置20内より特別の駆動用電力を出力さ
せるか、別途商用AC電源より本装置駆動用DC電源を得る
ための構成を別途調達せねばならなかつた。

この結果、従来は、情報処理装置20に特別の光通信用の
構成を備る構成とするか、又は別途AC電源端子を備えさ
せ、専用のAC−DCコンバータ等を備える構成が必要であ
り、光通信機器全体としてコスト高を招きまた機器が大
型化するといつた欠点があつた。

また、従来の光通信機器は、信号変復調方式に直接輝度
変復調方式を採つているため、光通信機器の中で最も電
力消費の大きい発光素子が入力送信用電気信号のHigh又
はLowのパルスデユーテイ時間の間常時発光し続けてい
る必要があつた。

このため、数百mWから数Ｗに及ぶ電力を消費していた。
この消費電力節減も改善すべき課題であつた。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上述の課題を解決することを目的として成され
たもので、上述の課題を解決するために以下の構成を備
える。

即ち、光通信媒体と情報処理装置間に接続される光通信
機器であつて、前記接続情報処理装置よりの信号ライン
からの送信データ信号の立ち上がりタイミングと立ち下
がりタイミングとに同期してパルス幅が異なるパルスを
生成することにより前記信号ラインからの送信データ信
号を変調する変調手段と、前記変調手段での変調信号を
対応する光信号に変換して前記光通信媒体に出力し該光
通信媒体に接続された相手光通信機器に変調光信号を送
出する電気−光変換手段と、相手光通信機器より光通信
媒体を介して送られてくる前記変調手段の変調方法と同
様にして変調された変調光信号を受信して対応する電気
信号に変換する光−電気変換手段と、該光−電気変換手
段での変換電気信号を変調前の前記信号に復調して前記
接続情報処理装置に出力する復調手段と、前記接続情報
処理装置よりの信号ラインからの送信データ信号を受け
て該信号ラインからの送信データ信号のプラス極性電位
をプラス極性の直流電力に変換すると共に、マイナス極
性電位をマイナスレベルの直流電力に変換する第１の変
換部と、前記第１の変換部が変換した一方極性電位の変
換直流電力の一部を入力し、該入力変換直流電力の極性
とは逆の極性電位の直流電力に変換する第２の変換部と
を含み、変換した直流電力を前記各手段の駆動電力とし
て前記各手段に供給する電力変換手段とを備えることを
特徴とする。

［作用］ 以上の構成において、光通信機器の駆動用電力を直接情
報処理装置よりの信号ラインからの入力電気信号線より
得ることが可能となり、情報処理装置側に何ら特別の構
成を追加することなく光通信を可能とすることができ
る。しかも、いかなる送受信形態に対しても確実に対応
でき、且つ消費電力も少なく、伝送誤りを最小限に抑え
ることのできる信頼性の高い装置を提供できる。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明に係る実施例を詳細に説明
する。

第１図は本発明に係る一実施例のブロツク図であり、第
１図において、第４図と同様構成には同一番号を付し、
詳細説明は省略する。

送信側回路は、インタフエース回路３のレシーバ回路3
a、第２図（Ａ）における入力電気信号44をパルス幅に
変調する変調回路38、変調された入力信号45に従い発光
素子５を発光させる駆動回路４、及び発光素子５から成
る。

また、受信側回路は、送信されてきた変調光信号を受光
し電気信号に変換する受光素子７と、受光素子７よりの
信号を増幅する増幅回路６、この増幅回路６よりの例え
ば第２図の（Ｂ）に示す変調受信電気信号46を復調出力
信号48に示す様に復調する復調回路40、及びインタフエ
ース回路３のドライバ回路3bから成つている。

また、情報処理装置20の信号出力ドライバ回路（不図
示）より出力される送信情報信号である信号S1の一部エ
ネルギーは、安定化電源回路41にも入力され、安定化電
源回路41は該信号S1より装置に必要な＋V₁,±V₂の各電
力を生成している。なお、図中で説明が容易なよう信号
回路線は細線、電力回路線は太線で示す。

以上の構成より成る本実施例の動作を、第２図（Ａ），
（Ｂ）のタイミングチヤートも参照して以下に説明す
る。

情報処理装置20に内蔵する不図示のドライバ回路（信号
出力IC）より出力される送信用信号（送信情報信号）S1
は、コネクタ２を介してインタフエース回路３のレシー
バ回路3aに出力される。またこれと同時に送信用信号S1
の一部エネルギーは安定化電源回路41にも入力される。

先ず送信側回路について説明すると、レシーバ回路3aに
受信された電気信号44は変調回路38に入り、ここでクロ
ツク回路39から変調回路38に送られているクロツク信号
47の立ち上がりタイミングに同期して、入力電気信号に
変調をかけ、変調信号45を形成する。この変調された信
号は駆動回路４に入力され、発光素子５より対応する光
信号として発光され、コネクタ８を介して光フアイバケ
ーブル10aを経由し、相手方装置の受光素子へ送られ
る。

この入力信号44,変調信号45及びクロツク信号47のタイ
ミングチヤートを第２図（Ａ）に示す。本実施例では、
第２図（Ａ）の変調信号45がオンの間のみ発光素子５を
発光させることになる。

以上の様に、光信号機器の中で最も電力を消費する発光
素子５の駆動方式を従来の直接輝度変調方式からパルス
幅変調方式に改良し、発光素子５の発光時間を従来方式
の数十分の一乃至数百分の一に低減せしめている。

第２図（Ａ）に示す様に、入力電気信号は変調回路38に
おいて、クロツク信号回路39より送られるクロツク信号
47の立ち上がりタイミングにおいて前記入力電気信号44
の極性を検知し、入力電気信号が“Low"レベルより“Hi
gh"レベルに変化していることを検知した場合にはクロ
ツク信号47の２周期分の幅のパルス信号を生成し、また
入力電気信号44が“High"レベルから“Low"レベルに変
化していることを検知した場合にはクロツク信号47の１
周期分の幅のパルス信号を生成して、入力電気信号44の
立ち上がりタイミングと立ち下がりタイミングが特定で
きるように変調し、この変調された信号45を駆動回路４
へ送信する。この変調信号45に対応して駆動された発光
素子５は、従来のように入力電気信号44の全時間の間直
接駆動されるのに比較し、発光時間を数十分の一乃至数
百分の一に低減することができる。

次に、受信側回路について説明する。第１図に示すよう
に相手方装置から光フアイバケーブル10bを介して送ら
れてきた光信号は、上記同様の方法で変調された変調信
号である。受信側回路では、相手方装置の発光素子から
光フアイバケーブル10b、コネクタ９経由で送られてく
る、上記送信の場合と同様方式で変調伝送されてきた光
信号を受光素子７で受光し、対応する電気信号に変換す
る光一電気変換が行われる。

この変換された電気信号は増幅回路６で増幅され、変調
信号46として復調回路40へ入力される。復調回路40では
内蔵されたタイマの予め設定されたタイマ波形出力と入
力変調信号の極性を比較し、後述する復調方法に従つて
復調され、復調出力信号48として出力される。

復調された電気信号48は、インタフエース回路３のドラ
イバ回路3bで接続情報処理装置20のインタフェース規格
の電気信号に変換され、コネクタ２を介して受信データ
信号ラインS2として情報処理装置20に送出される。

この受信の変調信号46を復調して復調出力信号48を得る
処理のタイミングチヤートを第２図（Ｂ）に示す。

図示の復調回路40に内蔵されたタイマ回路よりの出力波
形の幅を、クロツク信号47の１周期より大きく、かつク
ロツク信号47の２周期より小さく設定し、変調信号46の
立上りタイミングでタイマを起動して、更にそのタイマ
よりの出力波形の消勢時（出力終了時点）に変調信号46
の極性を検知、識別し、その識別結果により変調信号の
極性が“High"レベルの時には復調すべき信号を立ち上
がらせ、“Low"レベルの時には復調すべき信号を立ち下
がらせることにより、出力信号に復調し、出力する。

以上の様にして復調される結果、互いの発光素子５によ
る発光時間は極小に抑えることができ、低消費電力化す
ることができる。

かつ、変調時に原信号の立上りと立下りのパルス幅を異
なつたものとするため、途中でノイズ等の影響があつた
場合や、入力信号が微少であつた場合等で誤動作が発生
した様な場合であつても、これを排除し、正しい変調信
号のみ有効として検知することができ、速やかにエラー
復帰できその影響を最小限に抑えることができる信頼性
の高い装置とできる。

なお、本実施例の変復調方式は以上の例に限るものでは
なく、例えば情報処理装置の立ち上り時（該装置内のモ
デム装置の立ち上り時で、DTR信号が立ち上がつた場合
等の様に制御信号の変化した時）に、キヤリヤ信号等の
区別の付く信号を出力する構成とすること等により、必
要な装置状態を相手に報知することも可能となる。

次にかかる送受信回路を駆動するための電力の供給手段
について第３図に従い説明する。

第３図は、本実施例装置の安定化電源回路41の詳細図で
あり、図中D1,D2は整流ダイオード、C1,C2は平滑コンデ
ンサ、12は電圧レギユレータ、13はDC一DCコンバータ、
D3,D4は保護用ダイオード、C3はフイルタ用コンデンサ
である。

情報処理装置20よりの信号ラインS1から電気接続コネク
タ２を介し入力された電気信号は、“＋”電位、“−”
電位に応じそれぞれ整流ダイオードD1,D2で整流され、
平滑コンデンサC1,C2によりリツプル分を除去されて平
滑される。そして、−V₂電源はこの平滑化された出力が
インタフェース回路３のレシーバ回路3a、ドライバ回路
3bに供給され、更に平滑化された“＋”電位はDC−DCコ
ンバータ13の作用で安定化されて＋±V₂電電源としてイ
ンタフェース回路３のレシーバ回路3a、ドライバ回路3b
に供給される。

また同時に、送信情報信号ラインS1の“＋”レベル入力
は、平滑コンデンサC1によりリツプル分を除去されて平
滑された後、電圧レギユレータ12で安定化されて＋V₁電
力に変換される。この＋V₁電力は、送信回路の変調回路
38、クロツク信号回路39及び発光素子５を含む駆動回路
４並びに受信回路の受光素子７を含む増幅回路６及び復
調回路40に供給される。

ここで、安定化電源回路41から供給される電力は、接続
された情報処理装置20における送信情報用信号出力ドラ
イバ回路の供給電流により制限されるものである。ま
た、送信情報用信号出力ドライバ回路以外の制御信号用
出力ドライバ回路も電力として利用可能である。例え
ば、インタフエース仕様がRS−232C仕様の場合には、RT
S、DTR信号等が利用可能である。

また、電圧レギユレータ12及びDC一CDコンバータ13はで
きるだけ低消費電力型のもので形成する必要があり、MO
S・FETタイプのものを用いるのが望ましく、本実施例の
他の回路部分はCMOSゲート構成として低消費電力化する
ことが望ましい。尚、発光素子５の駆動電力をより多く
必要とする場合は、電圧レギユレータ12を高能率のDC−
DCコンバータとすればよい。

以上の説明においては、送信情報信号ラインS1を利用し
て駆動電力を生成しているため、ASC II等の文字コード
データの送受信時は特に効果的であつたが、例えば、画
像データ等を送信する場合には、長時間“Low"レベル
（又は“Highとレベル）の状態が連続する場合も考えら
れる。この様な場合には“ー”電力（−V₂）が不足する
状態が発生するおそれがある。このような場合にはレベ
ル変換が十分行なえない場合が起こり得るため、係る伝
送データの考えられる場合には信号線の“＋”レベルの
時に必要とする“＋”電力を生成し、“−”レベルの時
に“−”電力を生成するのみでなく、“＋”レベルの時
においても“＋”電力に加え、必要とする“−”電力を
得るようコンバータ等の回路方式を設ければよい。これ
により、あらゆる信号線状態に対処することができる。

このように情報処理装置20よりの出力信号線の“＋”レ
ベルと“ー”レベルの両方から、もしくは上記した回路
方式から必要電力を生成することにより、送受信データ
の内容の如何にかかわらず確実かつ正確に光伝送するこ
とができる。

また、発光素子５等の駆動用電力を、電圧駆動する方式
に変え、定電流駆動を用いる方式とすることにより、更
に低消費電力化することができる。

情報処理装置20のデータ送出開始タイミングに特に制約
は無く、情報処理装置20の処理速度が速い場合にはデー
タ通信可能状態と成るとすぐに通信を開始することも考
えられる。この様な情報処理装置20の送信開始までの時
間が短い場合には、上述の電圧レギユレータ12の入力−
出力電位差が大きくては情報処理装置20よりの最初の送
信データが欠落するおそれがある。

これを防止するため、このような場合には電圧レギユレ
ータ12の入力電圧と出力電圧との電位差を小さくし、本
実施例装置の動作開始までの時間を短縮する。もしく
は、コンバータ回路等により、動作開始までの必要とす
る電力を“−”から作ることも可能である。

以上、説明した様に本実施例によれば、その信号駆動方
式に上述した変復調方式を採用して発光素子５の駆動電
力の低減化を図り、光通信機器の駆動電力を光通信機器
へ入力される信号ラインからの入力電気信号より得るこ
とを可能とする構成としたので、外部より別途専用の電
力源の供給を受ける必要がなくなり、電源設備も不要と
なり、既存の金属導体を介しての電気的な通信制御構成
を備える装置で光通信をすることが可能となつた。

このように、光通信機器のコスト低減、小型化及び省電
力化が図られ、その産業へ寄与する効果は極めて大きい
ものがある。

［発明の効果］ 以上説明した如く本発明によれば、既存の金属導体を介
しての電気的な通信制御構成を備える装置に何らの変更
を加え、何らの特別な構成を追加することなく光通信を
することが可能となる。

また、いかなる送受信形態の対しても確実に対応でき、
且つ消費電力も少なく、伝送誤りを最小限に抑えること
のできる信頼性の高い装置とすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る一実施例の光通信機器の回路図、 第２図（Ａ）は本実施例の変調処理を示すタイミングチ
ヤート、 第２図（Ｂ）は本実施例の復調処理を示すタイミングチ
ヤート、 第３図は本実施例の安定化電源回路図の詳細回路図、 第４図は従来の光通信機器の回路図、 第５図（Ａ）は従来の送信電気信号に対する発光タイミ
ングを示すタイミングチヤート、 第５図（Ｂ）は従来の受光タイミングに対する受信電気
信号を示すタイミングチヤートである。 図中、１……光通信用機器、２……電気接続コネクタ、
３……インタフエース回路、3a……レシーバ回路、3b…
…ドライバ回路、４……駆動回路、５……発光素子、６
……増幅回路、７……受光素子、8,9……光通信コネク
タ部、10a,10b……光通信用フアイバケーブル、12……
レギユレータ、13,18……DC一DCコンバータ、14,41……
安定化電源回路、15……ACアダプタ、16……プラグ、20
……情報処理装置、38……変調回路、39……クロツク信
号回路、40……復調回路である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−172039（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−198275（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−146152（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−84829（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光通信媒体と情報処理装置間に接続される
   光通信機器であつて、 前記接続情報処理装置よりの信号ラインからの送信デー
   タ信号の立ち上がりタイミングと立ち下がりタイミング
   とに同期してパルス幅が異なるパルスを生成することに
   より前記信号ラインからの送信データ信号を変調する変
   調手段と、 前記変調手段での変調信号を対応する光信号に変換して
   前記光通信媒体に出力し該光通信媒体に接続された相手
   光通信機器に変調光信号を送出する電気−光変換手段
   と、 相手光通信機器より光通信媒体を介して送られてくる前
   記変調手段の変調方法と同様にして変調された変調光信
   号を受信して対応する電気信号に変換する光−電気変換
   手段と、 該光−電気変換手段での変換電気信号を変調前の電気信
   号に復調して前記接続情報処理装置に出力する復調手段
   と、 前記接続情報処理装置よりの信号ラインからの送信デー
   タ信号を受けて該信号ラインからの送信データ信号のプ
   ラス極性電位をプラス極性の直流電力に変換すると共
   に、マイナス極性電位をマイナスレベルの直流電力に変
   換する第１の変換部と、前記第１の変換部が変換した一
   方極性電位の変換直流電力の一部を入力し、該入力変換
   直流電力の極性とは逆の極性電位の直流電力に変換する
   第２の変換部とを含み、前記第１及び第２の変換部で変
   換した直流電力を前記各手段の駆動電力として前記各手
   段に供給する電力変換手段とを備えることを特徴とする
   光通信機器。