(57)【要約】【課題】光送信部の消費電力を上げることなく、所定のエラーレートを実現する。【解決手段】光駆動指示部５８は、例えば光通信システム１００Ｂの電源オン時にエラーレート制御を行う。光駆動指示部５８は、駆動電流αおよび逆電圧Ｖr、デジタルレベル判定閾値Ａthを所定の設定範囲で変更しながら、各パラメータにおけるエラーレートを取得し、取得したエラーレートが所定の基準エラーレートを満たすか否かを判断する。そして、所定のエラーレートを満たす光信号における駆動電流αおよび逆電圧Ｖr、デジタルレベル判定閾値Ａthのうち、光送信部１４の消費電力が最小となるような駆動電流αおよび逆電圧Ｖr、デジタルレベル判定閾値Ａthを選択する。【選択図】図２１
2010093744.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光送信部から出力される光信号を受信する光受信部と、
前記光送信部を駆動するための電力パラメータを前記光送信部に設定すると共に、前記光受信部の受光感度に関する調整を行うための感度パラメータを前記光受信部に設定する光駆動指示部とを備え、
前記光駆動指示部は、
前記電力パラメータおよび前記感度パラメータの設定を変更して得られた前記光受信部により受信される前記光信号のうち、所定の基準エラーレートを満たす前記光信号における前記電力パラメータおよび前記感度パラメータを取得し、当該取得した前記電力パラメータおよび前記感度パラメータのうち前記光送信部の消費電力が最小となるような前記電力パラメータおよび前記感度パラメータを選択して設定する受信装置。
【請求項２】
前記光駆動指示部は、
前記光受信部に印加する逆電圧と前記光受信部で受信した前記光信号のビット判定を行うためのデジタルレベル判定閾値とにより前記感度パラメータを制御する
請求項１に記載の受信装置
【請求項３】
前記光駆動指示部は、
前記光送信部を駆動するための駆動電流により前記電力パラメータを制御する
請求項２に記載の受信装置
【請求項４】
前記光受信部はアバランシェフォトダイオードを有し、
前記光駆動指示部は、
前記アバランシェフォトダイオードに印加する前記逆電圧により生じる増幅効果とノイズとの関係から、前記逆電圧を逆電圧設定範囲において最大値に近づけた値に設定すると共に、前記デジタルレベル判定閾値を前記逆電圧の設定に連動して閾値設定範囲の中心値よりも大きい値に設定する
請求項３に記載の受信装置
【請求項５】
前記光受信部はＰＩＮ フォトダイオードを有し、
前記光駆動指示部は、
前記ＰＩＮ フォトダイオードに印加する前記逆電圧により生じる応答速度の変化とノイズとの関係から、前記逆電圧を逆電圧設定範囲において最大値に近づけた値に設定すると共に、前記デジタルレベル判定閾値を前記逆電圧の設定に連動して閾値設定範囲の中心値に設定する
請求項３に記載の受信装置
【請求項６】
前記光送信部は、
入射する光を変調して前記光受信部に前記光信号を出力する変調部を有し、
前記光受信部は、
前記変調部に光を発光する発光部と、
アバランシェフォトダイオードからなり、前記変調部により変調された前記光信号を受信する受光部とを有し、
前記光駆動指示部は、
前記アバランシェフォトダイオードに印加する前記逆電圧により生じる増幅効果とノイズとの関係から、前記逆電圧を逆電圧設定範囲において最大値に近づけた値に設定すると共に、前記デジタルレベル判定閾値を前記逆電圧の設定に連動して閾値設定範囲の中心値よりも大きい値に設定する
請求項３に記載の受信装置
【請求項７】
前記光送信部は、
入射する光を変調して前記光受信部に前記光信号を出力する変調部を有し、
前記光受信部は、
前記変調部に光を発光する発光部と、
ＰＩＮ フォトダイオードからなり、前記変調部により変調された前記光信号を受信する受光部とを有し、
前記光駆動指示部は、
前記ＰＩＮ フォトダイオードに印加する前記逆電圧により生じる応答速度の変化とノイズとの関係から、前記逆電圧を逆電圧設定範囲において最大値に近づけた値に設定すると共に、前記デジタルレベル判定閾値を前記逆電圧の設定に連動して閾値設定範囲の中心値に設定する
請求項３に記載の受信装置
【請求項８】
前記光受信部により受信された前記光信号に基づいて当該光信号のエラーレートを検出するエラーレート検出部をさらに備え、
前記光駆動指示部は、
前記エラーレート検出部により検出された前記光信号の前記エラーレートと前記基準エラーレートとを比較した結果、当該基準エラーレートを満たす前記光信号における前記電力パラメータおよび前記感度パラメータが存在する場合には、前記電力パラメータおよび前記感度パラメータを保持するように制御する
請求項３に記載の受信装置
【請求項９】
前記光送信部と前記光受信部との間でのデータ通信速度を設定する転送レート設定部をさらに備え、
前記光駆動指示部は、
前記転送レート設定部により設定された前記データ通信速度に応じて、前記電力パラメータおよび前記感度パラメータを選択して設定する
請求項３に記載の受信装置
【請求項１０】
前記光駆動指示部により選択された、前記基準エラーレートを満たし、前記光送信部の消費電力が最小となるような前記電力パラメータおよび前記感度パラメータを記憶する記憶部と、
前記光駆動指示部により、前記記憶部から前記電力パラメータが読み出されて前記光送信部に当該電力パラメータが設定され、前記記憶部から前記感度パラメータが読み出されて前記光受信部に当該電力パラメータが設定されることにより得られた前記光信号を用いて、前記光送信部と前記光受信部との間で通信が可能か否かを判断する通信可能判断部と
をさらに備える請求項３に記載の受信装置。
【請求項１１】
前記光送信部は、前記光信号の入出力を同期させる同期信号を前記光信号に重畳させて出力し、
前記エラーレート検出部は、前記光受信部により受信された前記光信号から前記同期信号を抽出し、当該抽出した前記同期信号に基づいて前記光送信部と前記光受信部との間で通信が確立しているか否かを判断する
請求項８に記載の受信装置
【請求項１２】
光送信部から出力される光信号を光受信部で受信する光受信ステップと、
前記光送信部を駆動するための電力パラメータを前記光送信部に設定すると共に、前記光受信部の受光感度に関する調整を行うための感度パラメータを前記光受信部に設定する光駆動指示ステップとを備え、
前記光駆動指示ステップでは、
前記電力パラメータおよび前記感度パラメータの設定を変更して得られた前記光受信部により受信される前記光信号のうち、所定の基準エラーレートを満たす前記光信号における前記電力パラメータおよび前記感度パラメータを取得し、当該取得した電力パラメータおよび前記感度パラメータのうち前記光送信部の消費電力が最小となるような前記電力パラメータおよび前記感度パラメータを選択して設定するパラメータ設定方法。
【請求項１３】
光送信部から出力される光信号を光受信部で受信する光受信ステップと、
前記光送信部を駆動するための電力パラメータを前記光送信部に設定すると共に、前記光受信部の受光感度に関する調整を行うための感度パラメータを前記光受信部に設定する光駆動指示ステップとを備え、
前記光駆動指示ステップでは、
前記電力パラメータおよび前記感度パラメータの設定を変更して得られた前記光受信部により受信される前記光信号のうち、所定の基準エラーレートを満たす前記光信号における前記電力パラメータおよび前記感度パラメータを取得し、当該取得した電力パラメータおよび前記感度パラメータのうち前記光送信部の消費電力が最小となるような前記電力パラメータおよび前記感度パラメータを選択して設定するためのプログラムを記録したコンピュータが読み取り可能な記録媒体。
【請求項１４】
電気信号を光信号に変換して出力する光送信部を有する固体撮像素子と、
前記固体撮像素子の前記光送信部から出力された前記光信号を受信する光受信部と、
前記光送信部を駆動するための電力パラメータを前記光送信部に設定すると共に、前記光受信部の受光感度に関する調整を行うための感度パラメータを前記光受信部に設定する光駆動指示部とを有する受信装置とを備え、
前記受信装置の前記光駆動指示部は、
前記電力パラメータおよび前記感度パラメータの設定を変更して得られた前記光受信部により受信される前記光信号のうち、所定の基準エラーレートを満たす前記光信号における前記電力パラメータおよび前記感度パラメータを取得し、当該取得した電力パラメータおよび前記感度パラメータのうち前記光送信部の消費電力が最小となるような前記電力パラメータおよび前記感度パラメータを選択して設定する光通信システム。
【請求項１５】
電気信号を光信号に変換して出力する光送信部と、
固有の識別情報を記憶する識別情報保持部とを有する固体撮像素子と、
前記固体撮像素子の前記光送信部から出力された前記光信号を受信する光受信部と、
所定の基準エラーレートを満たし、前記光送信部の消費電力が最小となるような前記光送信部を駆動するための前記電力パラメータおよび前記光受信部の受光感度に関する調整を行うための前記感度パラメータと、前記固体撮像素子の前記識別情報とを対応付けて記憶するパラメータ保持部と、
前記固体撮像素子の前記識別情報保持部から前記識別情報を取得し、当該取得した前記個別情報に対応する前記電力パラメータおよび前記感度パラメータを前記パラメータ保持部から読み出し、当該読み出した前記電力パラメータを前記光送信部に設定すると共に前記感度パラメータを前記光受信部に設定する光駆動指示部とを有する受信装置と
を備える光通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受信装置、パラメータ設定方法、記録媒体および光通信システムに関する。詳細には、光通信システムの電源投入時や工場出荷時、初期設定時、異常時などの再設定時（修正時）に、光受信部で受信した光信号のうち所定の基準エラーレートを満たす、光信号における電力パラメータおよび感度パラメータを取得し、取得した電力パラメータおよび感度パラメータのうち光送信部の消費電力が最小となるような電力パラメータおよび感度パラメータを選択して設定するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、データの大容量化に伴い、大容量、高速、低損失に優れた光通信が広く利用されている。光通信では、光送信部と光受信部との間の通信が所定のエラーレートを満たす必要がある。そのため、伝送路の距離の違い、部品の個体差などに起因する光量損失のばらつきを考慮して、発光素子毎に適切な発光量の設定を行っている。しかし、一度適切に設定した発光量が、発光素子の劣化などによる内部変化や周囲温度などの環境変化により、データ伝送が正常に行えず、ビットレートが要求仕様を下回ってしまう場合がある。
【０００３】
そこで、安定したデータ伝送を行う方法として、例えば、特許文献１には、マスタが各スレーブで共通に受信可能な光強度のうちＬＤの光強度が最低となるように、ＬＤの光強度を設定する光通信装置が提案されている。また、特許文献２には、スレーブ光伝送装置から位相の異なる実現すべき所定のエラー発生率に対応したデータ数のテストデータを受信し、エラーの有無に基づいてスレーブ光伝送装置から送信された光信号を取り込み可能な位相範囲を決定し、この決定された位相範囲の変化に基づいてスレーブ光伝送装置のデータ送信用発光素子の光量の変化を検出する光伝送装置が提案されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１８０２４１号公報
【特許文献２】特開２００６−２１７２８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１および２に開示される光通信装置は、消費電力を効果的に抑えると共に所定のエラーレートを満たすために、発光素子の発光量を調整するものである。そのため、一般的に消費電力が高くなりがちな発光素子への駆動電流を増加等させることで発光量を調整するので、調整による駆動電流の増加により発光素子側の消費電力が上がってしまうという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、光送信部の消費電力を上げることなく、所定のエラーレートを実現する受信装置、パラメータ設定方法、記録媒体および光通信システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る受信装置は、上記課題を解決するものであり、光送信部から出力される光信号を受信する光受信部と、前記光送信部を駆動するための電力パラメータを前記光送信部に設定すると共に、前記光受信部の受光感度に関する調整を行うための感度パラメータを前記光受信部に設定する光駆動指示部とを備え、前記光駆動指示部は、前記電力パラメータおよび前記感度パラメータの設定を変更して得られた前記光受信部により受信される前記光信号のうち、所定の基準エラーレートを満たす前記光信号における前記電力パラメータおよび前記感度パラメータを取得し、当該取得した前記電力パラメータおよび前記感度パラメータのうち前記光送信部の消費電力が最小となるような前記電力パラメータおよび前記感度パラメータを選択して設定するものである。
【０００８】
また本発明に係るパラメータ設定方法は、光送信部から出力される光信号を光受信部で受信する光受信ステップと、前記光送信部を駆動するための電力パラメータを前記光送信部に設定すると共に、前記光受信部の受光感度に関する調整を行うための感度パラメータを前記光受信部に設定する光駆動指示ステップとを備え、前記光駆動指示ステップでは、前記電力パラメータおよび前記感度パラメータの設定を変更して得られた前記光受信部により受信される前記光信号のうち、所定の基準エラーレートを満たす前記光信号における前記電力パラメータおよび前記感度パラメータを取得し、当該取得した電力パラメータおよび前記感度パラメータのうち前記光送信部の消費電力が最小となるような前記電力パラメータおよび前記感度パラメータを選択して設定するものである。
【０００９】
また本発明に係る光通信システムは、電気信号を光信号に変換して出力する光送信部を有する固体撮像素子と、前記固体撮像素子の前記光送信部から出力された前記光信号を受信する光受信部と、前記光送信部を駆動するための電力パラメータを前記光送信部に設定すると共に、前記光受信部の受光感度に関する調整を行うための感度パラメータを前記光受信部に設定する光駆動指示部とを有する受信装置とを備え、前記受信装置の前記光駆動指示部は、前記電力パラメータおよび前記感度パラメータの設定を変更して得られた前記光受信部により受信される前記光信号のうち、所定の基準エラーレートを満たす前記光信号における前記電力パラメータおよび前記感度パラメータを取得し、当該取得した電力パラメータおよび前記感度パラメータのうち前記光送信部の消費電力が最小となるような前記電力パラメータおよび前記感度パラメータを選択して設定するものである。
【００１０】
本発明に係る光通信システムにおいては、受信装置の光駆動指示部の制御により、固体撮像素子の光送信部に所定の電力パラメータが設定され、光受信部に所定の感度パラメータが設定される。電力パラメータは、例えば、光送信部を駆動するための駆動電流である。感度パラメータは、例えば、光受信部に印加する逆電圧および受信した光信号のビット判定を行うためのデジタルレベル判定閾値である。
【００１１】
光駆動指示部では、例えば光通信システムの電源オン時に、所定のエラーレートを満たすように電力パラメータ等の調整が行われる（以下、エラーレート制御という）。エラーレート制御では、電力パラメータおよび感度パラメータの設定が変更されて、各パラメータにおけるエラーレートが検出される。そして、所定の基準エラーレートを満たす光信号における電力パラメータおよび感度パラメータのうち、光送信部の消費電力が最小となるような電力パラメータおよび感度パラメータが選択される。選択された電力パラメータは光送信部に設定され、感度パラメータは光受信部に設定される。光受信部では、感度パラメータにより受光感度が調整されることで、例えば光信号の検出電圧量が増加する。これにより、光送信部の省電力化を図ることができると共に、光信号のビット判定等を正確に行うことができ、エラーレートの低減を図ることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、最小の電力パラメータであって基準エラーレートを満たすような感度パラメータを光受信部に設定することで、光送信部の消費電力を抑えることができる。これにより、固体撮像素子内の光送信部での熱の低減や電磁波によるノイズの低減を図ることができる。また、本発明によれば、各固体撮像素子に応じて最適化された感度パラメータおよび電力パラメータを予め保持しているため、光通信システムの電源オン時等に、最適な駆動電流等を自動的に設定することができ、エラーレート制御の処理時間の短縮化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための最良の形態（以下実施の形態とする）について説明する。本発明の一実施形態に係る光通信システム１００Ａは、光送信部１４と光受信部５２を備え（図１９参照）、光送信部１４と光受信部５２との間でデータ等の光通信を行うものである。光受信部５２には、例えばＡＰＤ（アバランシェフォトダイオード：avalanche photodiode）やＰＩＮ−ＰＤ（PIN photodiode）が用いられている。
【００１４】
＜受光素子の特性＞
［ＡＰＤの特性］
まず、ＡＰＤの特性について説明する。図１は、ＡＰＤの逆電圧と増倍率との関係を示す図である。縦軸は増倍率であり、横軸は逆電圧である。ＡＰＤは、印加される逆電圧が変化すると、これに伴い増幅作用も変化する。例えば、逆電圧を大きくすると、これに伴い受光増倍率が高くなる。一方、逆電圧を小さくすると、これに伴い受光増倍率が低くなる。本発明においては、このＡＰＤの特性を利用する。これにより、光送信部からの光信号が微弱光であっても、ＡＰＤに印加する逆電圧を大きくすることで光信号の受光増倍率を高くでき、微弱光の光信号についても受信することができる。また、固体撮像素子側の発光を極力押さえ、光信号を受光することができる。
【００１５】
図２は、ＡＰＤの逆電圧と暗電流との関係を示す図である。縦軸は暗電流であり、横軸は逆電圧である。逆電圧を上げていくと暗電流が徐々に増大し、逆電圧がある電圧値を越えるとこの電圧値を境に暗電流が急激に増大する。暗電流の増大によりノイズも増大するので、逆電圧の上げすぎは通信精度の劣化を引き起こす原因となる。そのため、ＡＰＤの受光感度の調整を行う場合には、暗電流を考慮して逆電圧を設定する必要がある。
【００１６】
［ＰＩＮ−ＰＤの特性］
次に、ＰＩＮ−ＰＤの特性について説明する。図３は、ＰＩＮ−ＰＤの電圧と容量の関係を示す図である。縦軸は容量であり、横軸は逆電圧である。図４は、ＰＩＮ−ＰＤの逆電圧と暗電流の関係を示す図である。縦軸は暗電流であり、横軸は逆電圧である。
【００１７】
逆電圧を大きくすることで、接合容量が小さくなり、遮断周波数が大きくなる。つまり、高速応答が可能となる。これにより、固体撮像素子の発光素子の強度が同じであっても、逆電圧を印加することで高速伝送時のエラー発生率を低下させることが可能となる。ただし、逆電圧を上げすぎると、図４に示すように、暗電流の増加によるノイズが増大し、通信精度が劣化してしまう。
【００１８】
図５は、ＰＩＮ−ＰＤの逆電圧と電流との関係を示す図である。縦軸は電流を示し、横軸は電圧を示す。図５に示すように、ＰＩＮ−ＰＤの場合には、逆電圧を大きくすることで応答速度は高速化するものの、上述したＡＰＤのように発生電流が大きくなることはない。
【００１９】
［ＡＰＤにおける逆電圧と受光感度の関係］
図６は、ＡＰＤの受光感度の特性を説明するための図である。図６（Ａ）は発光部の光信号の光量を示す図である。縦軸は光信号の光量であり、横軸は時間である。図６（Ｂ），図６（Ｃ），図６（Ｄ）は、ＡＰＤの光信号の（受光）検出電圧量を示す図である。図６（Ｅ）は、デジタルレベル判定閾値Ａthを説明するための図である。縦軸は受光検出電圧であり、横軸は時間である。
【００２０】
図６（Ａ）に示すように、発光部からは光量Ａの光信号が出力され、ＡＰＤにより光信号が受光される。ここで、受光素子としてのＡＰＤに印加する逆電圧を変えると、これに伴いＡＰＤの検出電圧量（受光感度）も変化する。例えば、図６（Ｂ），図６（Ｃ），図６（Ｄ）の順番でＡＰＤに印加する逆電圧を大きくしていくと、ＡＰＤの受光感度も増大するので、発光部から出力される光信号の検出電圧量も増大する。このとき、検出電圧量の増大に伴ってオフセットＡoffsetも増大するので、ビット判定に用いるデジタルレベル判定閾値Ａthも大きくなる方向に変更する必要がある。
【００２１】
デジタルレベル判定閾値Ａthを用いたビット判定においては、デジタルレベル判定閾値Ａthの値よりも光信号の検出電圧量が十分大きい場合にはデジタルレベルを「１」と判断し、デジタルレベル判定閾値Ａthの値よりも光信号の検出電圧量が十分小さい場合にはデジタルレベルを「０」と判断する。これは、逆電圧が小さい場合、デジタルレベル判定閾値Ａthを小さく設定しても、デジタルレベル判定閾値Ａthから検出電圧量までの大きさがある程度確保されていないと、後述するノイズ等の影響により、正確にビット判定を行うことができない場合があるからである。
【００２２】
デジタルレベル判定閾値Ａthは、後述するように、Ａoffset＜ＡthかつＡth＜Ａmaxの範囲で任意に設定される。ここで、Ａoffsetは想定される最小の逆電圧を印加したときの最小値であり、Ａmaxは想定される最大の逆電圧を印加したときの最大値である。このようにＡmax，Ａoffsetを定義したとき、上記設定範囲におけるデジタルレベル判定閾値の中央値Ａmdは、下記式（１）により記述される。なお、中央値Ａmdは、設定範囲における中間の逆電圧（図６（Ｅ）に示す一点鎖線）を印加したときに設定されるデジタルレベル判定閾値とする。
【００２３】
【数１】
2010093744.tif 000003
【００２４】
本発明においてＡＰＤで構成される受光部に印加する逆電圧（点線）は、発光部の消費電力を抑えるために、つまり想定される光量が小さくても検出できるように、図６（Ｅ）に示す中間の逆電圧（一点鎖線）よりも大きな値に設定し、検出電圧量を確保する。そして、正しくデジタルレベルを判断するために、デジタルレベル判定閾値Ａthは、増加する検出電圧量に応じて、デジタルレベル判定閾値の設定範囲における中央値Ａmdよりも大きい値に設定する。このとき、上述したように、デジタルレベル判定閾値Ａthは、デジタルレベル判定閾値Ａthから検出電圧量の最大値（最小値）までの大きさがある程度確保できるように設定することで、ビット判定の高精度化を図る。
【００２５】
図７は、発光部の光量とＡＰＤの逆電圧および検出電圧量との関係を示す図である。図７中の「大」，「中」，「小」はＡＰＤの検出電圧量の大きさを示す。逆電圧を設定範囲内で大きくしていくと、発光部の光量に関係なくＡＰＤの検出電圧量が大きくなっていく。また、逆電圧を大きくさせつつ、発光部の光量を大きくすることで、速い段階で大きな検出電圧量を得ることができる。ここで、逆電圧の設定範囲とは、例えばＡＰＤの場合、増幅率５から降伏電圧を少し超える程度で破壊されない範囲を意味している。逆電圧設定範囲のステップは、図１に示すように、逆電圧は指数関数的に増倍率が変化するので、増倍率が低い領域においては荒めにステップ幅を設定し、増倍率が急峻に変化する領域では細かくステップ幅に設定する。
【００２６】
図８は、ＡＰＤのデジタルレベル判定閾値Ａthと逆電圧の関係を示す図である。発光部の光量は一定とする。図８中の「○」はビット判定が可能であり、「×」はビット判定が不可能である場合を示す。例えば、ＡＰＤに印加する逆電圧を大きくし過ぎ、降伏電圧を超えると、ブレイクダウンが生じて急激にノイズ電流が増加することで、光信号が急激に増加したノイズ電流に埋もれてしまうので、ビット判定が困難（「×」）になる。また、逆電圧の値を大きくしていくと、検出電圧量の最小値も増大し、デジタルレベル判定閾値Ａthが小さい場合には、デジタルレベル判定閾値Ａthが検出電圧量に対する中央付近の値ではなく、最小値に近づいてしまうのでビット判定が「×」となる。また、デジタルレベル判定閾値Ａthが大きい場合には、逆電圧が小さい範囲では、光信号の検出電圧量の最大値よりもデジタルレベル判定閾値Ａthが大きくなってしまうのでビット判定は「×」となる。そこで、本発明では、逆電圧を設定範囲内においてノイズの影響を受けない範囲で最大値に近づける。デジタルレベル判定閾値Ａthは、逆電圧Ｖrに連動させて設定範囲内の中心よりも大きくなる方向に設定する。これにより、所定のエラーレートを満たしつつ、ＡＰＤの受光感度を増加させることができる。
【００２７】
図９は、発光部からの所定光量に対するＡＰＤの逆電圧とデジタルレベル判定閾値Ａthの関係を示すイメージ図である。縦軸はエラーレートを示し、横軸は逆電圧を示す。エラーレートは、例えば１０-11〜１０-12未満に設定される。上述したように、逆電圧は大き過ぎるとノイズ成分が増大してビット判定が困難となり、逆に逆電圧が小さ過ぎると検出電圧量が小さくなるので発光部側の消費電力を抑えることができない。そのため、逆電圧は、ノイズの影響を受けない範囲で最大値に近づけることが好ましい。デジタルレベル判定閾値Ａthは、逆電圧により増大した光信号の検出電圧量を正確にビット判定するために中央値よりも若干大きい値（図９のデジタルレベル判定閾値４）に設定することが好ましい。（図６（Ｅ）参照）
【００２８】
図１０は、ＡＰＤの逆電圧とデジタルレベル判定閾値Ａthと感度パラメータの関係を示す図である。発光部の光量は一定とする。感度パラメータとは、後述するように処理基板の光受信部の逆電圧Ｖｒとデジタルレベル判定閾値Ａthによって決定されるデジタル信号の復元のための指標である。また、後述するように、光通信システムを反射型で構成した場合には、処理基板の発光制御部を駆動する駆動電流も感度パラメータの指標の一つを構成する。図１０に示すように、逆電圧を設定範囲（１〜１１）において最大値に近づけた値に設定し、デジタルレベル判定閾値Ａthを逆電圧に連動させて設定範囲（１〜１１）の中央値よりも若干大きい値に設定すると、感度パラメータを最大に設定できる。これにより、所定のエラーレートを満たしつつ、発光部の消費電力を抑えることができるようになる。
【００２９】
［ＰＩＮ−ＰＤにおける逆電圧と受光感度の関係］
図１１は、時間が一定の場合のＰＩＮ−ＰＤの受光感度の特性を説明するための図である。図１１（Ａ），図１１（Ｂ），図１１（Ｃ）は、ＰＩＮ−ＰＤの光信号の（受光）検出電圧量を示す図である。図１１（Ｄ）は、デジタルレベル判定閾値Ａthを説明するための図である。縦軸は受光検出電圧であり、横軸は時間である。
【００３０】
ＰＩＮ−ＰＤの場合、ＰＩＮ−ＰＤに印加する逆電圧を変えると、これに伴いＰＩＮ−ＰＤの応答速度が変化する。例えば、図１１（Ａ）に示すように、ＰＩＮ−ＰＤに印加する逆電圧が小さいとＰＩＮ−ＰＤの応答速度が遅くなり、光信号のパルスが立ち上がる前に立ち下がってしまい、波形形状が三角波形状となる。そのため、図１１（Ａ）に示したＰＩＮ−ＰＤの検出電圧量は、後述する図１１（Ｂ），図１１（Ｃ）の場合と比べて小さいものとなる。一方、図１１（Ｂ），図１１（Ｃ）に示すように、図１１（Ａ）よりＰＩＮ−ＰＤに印加する逆電圧を大きくすると、ＰＩＮ−ＰＤの応答速度が速くなり、例えばパルス波形で光信号を検出できる。
【００３１】
このとき、逆電圧に応じて検出電圧量も変化するので、デジタルレベル判定閾値Ａthも逆電圧に連動して変更させる必要がある。このデジタルレベル判定閾値Ａthは、後述するように、Ａoffset＜ＡthかつＡth＜Ａmaxの範囲で任意に設定される。ここで、図１１（Ｄ）に示すように、Ａoffsetは想定される最小の逆電圧を印加したときの検出電圧量の最小値であり、Ａmaxは想定される最大の逆電圧を印加したときの検出電圧量の最大値である。このようにＡmax，Ａoffsetを定義したとき、ＡmaxとＡoffsetの設定範囲における検出電圧量の中央値Ａmdは、下記式（２）により記述される。
【００３２】
【数２】
2010093744.tif 000004
【００３３】
本発明においてＰＩＮ−ＰＤで構成される受光部に印加する逆電圧は、発光部の消費電力を抑えるため、つまり、光量が小さくても、正しくパルス状の波形を検出できるように、中間の逆電圧（例えば図１１（Ｄ）中の点線で示した逆電圧）よりも大きな値に設定される。これにより、応答速度が改善され、歪を抑えた波形（例えば図１１（Ｄ）中の実線）が得られる。そして、デジタルレベル判定閾値Ａthは、受光部において検出される受光電圧量に応じて、設定範囲における検出電圧量の中央値Ａmdに近づいた値に設定される。なお、ビット判定基準については、上述したＡＰＤと同様のビット判定基準を適用することができる。
【００３４】
図１２（Ａ），図１２（Ｂ），図１２（Ｃ）は、単位クロック時間を変化させたときの、ＰＩＮ−ＰＤの検出電圧量と時間との関係を示す図である。図１１と同じ現象をクロック時間の視点から見たものである。逆電圧を一定にした条件においては、クロック時間が長ければ、ＰＩＮ−ＰＤは速度に対応でき、パルス上の受信波形に対応できるが、クロック時間が短くなるにつれて、ＰＩＮ−ＰＤは、パルス上の受信波形に対応できなくなることがわかる。つまり、短いクロック時間に対応するためには、逆電圧を大きく設定する必要が生じる。
【００３５】
図１３は、発光部の光量とＰＩＮ−ＰＤの逆電圧の関係を示す図である。図１３中の「大」，「中」，「小」はＰＩＮ−ＰＤの受信波形の歪の大きさを示す。ＰＩＮ−ＰＤの逆電圧を設定範囲内で大きくすると、立ち上がりなどが急峻になるので、発光部の光量に係らずＰＩＮ−ＰＤの受信波形の歪の大きさは小さくなる。ただし、逆電圧を大きくしすぎると、前述の暗電流の説明からノイズが多く発生し、逆に受信波形の歪が大きくなってしまう。また、光量が少ない場合は、逆電圧を印加しても、ノイズに光電流が埋もれてしまうので、受信波形の歪は大きくなってしまう。一方、光量が十分入ってくる場合には、逆電圧を大きくすると、パルス状の波形を得ることができるので受信波形の歪みは小さくなる。また、逆電圧を大きくしつつ、発光部の光量を大きくしていくと、逆電圧の設定範囲数の中央値および中央値より大きい領域付近で、受信波形の歪が小さくなる。ここで、ＰＩＮ−ＰＤにおける逆電圧の設定範囲とは、逆電圧を掛けることで応答速度が変化する電圧の範囲を意味している。逆電圧設定範囲のステップは、例えば等間隔のステップ幅に設定する。以上のことから、光量がある程度小さい状態においても、受信波形の歪を小さくするには、逆電圧を大きめに設定する必要がある。
【００３６】
ここで、光信号の受信波形の歪は、ノイズに埋もれずに送信波形を観測できる程度を示したものであり、たとえば以下のような定量化もある。歪（信号処理ではＳＤＲ（信号対歪度）という）は、送信波形に対して、どの程度受信波形の波形形状が変化しているかを定量化したものである。光信号の受信波形の歪は、以下の式（３）で与えられる。
【００３７】
【数３】
2010093744.tif 000005
【００３８】
Ｔｘは、送信波形であり、０から１の範囲にレベルが収まるように正規化される。Ｒｘは、受信波形であり、Ｔｘが正規化された同じ値で正規化される。伝送遅延は補正しているものとする。
【００３９】
送信波形が暗電流にまぎれずにほぼ観測されるような所定光量におけるデジタルレベル判定閾値について考察する。図１４は、発光部からの所定光量に対するＰＩＮ−ＰＤのデジタルレベル判定閾値Ａthと逆電圧の関係を示す図である。図１４中の「○」はビット判定が可能であり、「×」はビット判定が困難である場合を示す。例えば、ＰＩＮ−ＰＤに印加する逆電圧が低い場合には、ＰＩＮ−ＰＤの応答速度も遅く、光信号の光信号のパルスの立ち上がり、立ち下がりに対応できず検出電圧量も小さくなるのでデジタルレベル判定閾値Ａthが大きい場合には、ビット判定は「×」となる。一方で、逆電圧を最大値に近づけた場合、逆電圧の増加に応じてノイズ成分も大きくなるのでビット判定を正確に行うことができるデジタルレベル判定閾値は、設定範囲内における中央値付近の狭い範囲になってしまう。
【００４０】
そこで、本発明では、逆電圧を設定範囲内においてノイズの影響がない範囲で最大値に近づける。これに応じてデジタルレベル判定閾値Ａthを連動させ、デジタルレベル判定閾値Ａthを設定範囲内の中心値に近づけて設定する。これにより、所定のエラーレートを満たしつつ、ＰＩＮ−ＰＤの受光感度を増加させることができる。
【００４１】
図１５は、発光部からの所定光量に対するＰＩＮ−ＰＤの逆電圧とデジタルレベル判定閾値Ａthの関係を示すイメージ図である。上述したように、逆電圧が大き過ぎるとノイズ成分が増大してビット判定が困難となり、逆に逆電圧が小さ過ぎると検出電圧量が微弱となりビット判定に影響を及ぼす。そのため、逆電圧は、中央値よりも大きい値に設定することが好ましい。デジタルレベル判定閾値Ａthは、逆電圧により増大した光信号の検出電圧量を正確にビット判定するために中央値に近づけた値（図１５のデジタルレベル判定閾値３）に設定することが好ましい。
【００４２】
図１６は、ＰＩＮ−ＰＤの逆電圧とデジタルレベル判定閾値Ａthと感度パラメータの関係を示す図である。発光部の光量は一定とする。図１６に示すように、逆電圧を設定範囲（１〜１１）において最大値に近づけた値に設定し、デジタルレベル判定閾値Ａthを逆電圧に連動させて設定範囲（１〜１１）の中央値に近づけた値に設定することにより、感度パラメータを最大に設定できる。
【００４３】
［電力パラメータおよび感度パラメータ］
次に、電力パラメータおよび感度パラメータについて説明する。電力パラメータαは、固体撮像素子内の光送信部（発光部）の電力Ｗであり、言い換えれば固体撮像素子内の光送信部または光変調部の消費電力を示す指標である。電力パラメータαは、以下の式（４）で定義することができる。
【００４４】
【数４】
2010093744.tif 000006
【００４５】
感度パラメータｒは、後述する処理基板の光受信部の逆電圧Ｖｒとデジタルレベル判定閾値Ａthによって決定されるデジタル信号の復元のための指標であって、下記の式（５）で定義することができる。
【００４６】
【数５】
2010093744.tif 000007
【００４７】
エラーレートＥrraは、出力側における光送信部の電力パラメータと受信側における光受信部の感度パラメータによって決まるものであって、下記の式（６）で定義することができる。
【００４８】
【数６】
2010093744.tif 000008
【００４９】
α＝αεで固定すると、後述する図１７に示すような挙動を示す。ここで、図１７のように各αに応じて所定エラーレートを満たす、感度パラメータ範囲として極大感度ｒsbottom(ｒsbottom_min≦ｒsbottom≦ｒsbottom_max)を定義する。電力パラメータαは、このときのエラーレートＥrraを用いて以下の式（７）で定義することができる。
【００５０】
【数７】
2010093744.tif 000009
【００５１】
この関数を最小とするｒsbottomが、本発明の記するところである最適受光感度ｒoptとなる。また、この最適受光感度ｒoptにより、本発明の最適電力パラメータαoptが決定される。つまり、この最適電力パラメータαoptにより、固体撮像素子内の光送信部の駆動が決定される。また、処理基板の光受信部における、逆電圧Ｖｒ、デジタルレベル判定閾値Ａthがｒoptを用いて図１６に示した関係により決定される。
【００５２】
図１７は、電力パラメータαに対する、感度パラメータｒおよびエラーレートＥrraの関係を示す図である。縦軸はエラーレートを示し、横軸は感度パラメータを示す。また図１７中の各曲線をエラーレート曲線と称する。本例では電力パラメータαをα1〜α5の５段階の大きさに設定し、これらはα1＜α2＜α3＜α4＜α5の関係を満たすものとする。
【００５３】
電力パラメータαを大きく設定した場合、例えばα5に設定した場合には、光受信部では広い受光感度範囲において低いエラーレートＥrraを実現することが可能となる（α5：実線）。一方、電力パラメータαを小さく設定した場合、例えばα1に設定した場合には、エラーレートＥrraを実現するためには、光受信部の受光感度範囲は上述したα5よりも狭い範囲となる。（α1：二点鎖線）。つまり、電力パラメータαを小さく抑え、エラーレートErraを実現するには、感度パラメータｒを大きく設定する必要がある。
【００５４】
また、各電力パラメータα1〜α5に応じたエラーレート曲線を含む曲線をエラーレート包絡線とすると、所定のエラーレートＥrraを満たす感度パラメータｒは電力パラメータαに応じて一定の広がりを持つことが分かる。また、所定のエラーレートを実現するには、いろいろな電力パラメータαと感度パラメータｒの組合せが存在することが分かる。さらに、電力パラメータαはエラーレートＥrraと感度パラメータｒによって変化することが分かる。
【００５５】
図１８は、微弱電流駆動における発光特性を示す図である。左縦軸は光出力値であり、右縦軸は電圧であり、横軸は駆動電流である。本発明においては、所定エラーレートを光受信部の感度パラメータｒの調整において実現することで、固体撮像素子における光送信部の電力パラメータを小さくすることが可能になる。電力パラメータα（駆動電流）は、図１８に示すように、線形領域ＴＲでの駆動により所定エラーレートを満たすように感度パラメータｒを調整できれば、固体撮像素子内の光送信部にとって最も効率良く駆動を行うことができる。つまり、非線形領域ＳＲよりも線形領域ＴＲにおいて発光素子（光送信部）の駆動を行ったほうが、電流対光出力において効率がよい。
【００５６】
＜第１の実施の形態＞
［光通信システムのブロック構成例］
次に、上述した電力パラメータαおよび感度パラメータｒが適用される光通信システム１００Ａについて説明する。図１９は、本発明の一実施形態に係る光通信システム１００Ａの構成例を示す図である。光通信システム１００Ａは、例えば、電源オン時にエラーレート制御を行い、所定のエラーレートを満たし、かつ、光送信部１４の消費電力を最小とするような電力パラメータαおよび感度パラメータｒを取得する。このエラーレート制御は、光通信システム１００Ａの電源オン時や転送レートが変更されたときなどに自動または手動で開始される。光通信システム１００Ａは、画像信号を生成する固体撮像素子１０と、固体撮像素子１０で生成された画像信号に復号等の所定処理を施す処理基板５０とを備えている。
【００５７】
固体撮像素子１０は、画素部１２と光送信部１４と光送信制御部１６とを有している。画素部１２は、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサから構成され、図示しないレンズ等を介して入射された撮像光を画素毎に電気信号に変換して画像信号を生成する。画像信号は、例えば、増幅部でゲイン調整が行われ、ＣＤＳ（Correlated Double Sampling circuit）によりノイズ除去される。ゲイン調整されたアナログの画像信号は、Ａ／Ｄ変換部によりデジタルの画像信号に変換されて光送信部１４に供給される。
【００５８】
光送信制御部１６は、処理基板５０の光駆動指示部５８から供給される光送信部１４を駆動するための電力パラメータ（駆動電流）αを光送信部１４に供給して光送信部１４を駆動させる。電力パラメータαは、光送信部１４の消費電力が最小となるような値である。また光送信制御部１６は、光駆動指示部５８からエラーレート制御の開始指示があると、処理基板５０側のテストパターン保持部１８からテストパターンを読み出して光送信部１４に供給する。テストパターンは、選択された撮像モードに基づく転送速度により、高速で光送信部１４に送信される。
【００５９】
光送信部１４は、発光素子として例えばレーザダイオード（LD：Laser Diode)を備える。光送信部１４は、光送信制御部１６から供給される電力パラメータαにより駆動され、画素部１２からの画像信号やテストパターン保持部１８からのテストパターンに応じた電気信号を光信号に変換して出力する。
【００６０】
処理基板５０は、受信装置の一例であり、光受信部５２と光受信制御部５４とエラーレート検出部５６と光駆動指示部５８と転送レート設定部６０とユーザ提示部６２とテストパターン保持部１８とを有している。ユーザ提示部６２は、次のタスクのための処理を行うためのものであり、例えば表示部と入力部との機能を兼ね備えたタッチパネル等から構成される。ユーザ提示部６２では、撮像モードの切り換え指示、光送信部１４の発光停止、電源のオン／オフなどの指示や、固体撮像素子１０の交換を促すメッセージや光通信システムが起動しない旨が提示（表示）される。撮像モードとしては、例えば、全画素読み出しモード、ドラフトモードまたは２×２の画素加算モード等が設定されている。
【００６１】
転送レート設定部６０は、撮像モードをユーザ提示部６２から取得し、取得した撮像モード毎の転送レート（通信速度）を光駆動指示部５８に設定する。ここで、転送レートとは、固体撮像素子１０と処理基板５０との間でのデータ通信の速度であり、例えば、全画素読み出しモード、ドラフトモードまたは２×２の画素加算モード等の撮像モード毎に設定されている。
【００６２】
光駆動指示部５８は、転送レート設定部６０から供給された転送レート毎に、実現すべき基準エラーレートを満たす、光送信部１４を駆動するための電力パラメータαおよび光受信部５２の受光感度に関する調整を行うための感度パラメータｒを取得（生成）する。感度パラメータｒは、所定の基準エラーレートを満たし、光送信部１４の消費電力（電力パラメータα）が最小となるような値に設定される。光駆動指示部５８は、取得した電力パラメータαを光送信制御部１６に設定すると共に、感度パラメータｒを光受信制御部５４およびエラーレート検出部５６に設定する。
【００６３】
光受信制御部５４は、光駆動指示部５８から供給される感度パラメータｒに基づいて光受信部５２の受光感度を調整する。例えば、感度パラメータｒとして逆電圧Ｖrを光受信部５２に印加する。
【００６４】
光受信部５２は、受光素子として例えばＡＰＤまたはＰＩＮ−ＰＤを備え、光送信部１４から出力された光信号を電気信号に変換して画像信号やテストパターンを得る。電気信号に変換されたテストパターンはエラーレート検出部５６に供給される。また光受信部５２は、光受信制御部５４から供給される感度パラメータｒにより、受信する光信号の検出電圧量が調整される。
【００６５】
エラーレート検出部５６は、光駆動指示部５８により設定される感度パラメータｒに基づいて光受信部５２から供給されたテストパターンのビット判定を行い、エラーレートを算出する。算出したエラーレートは光駆動指示部５８に供給され、基準エラーレートを満たすか否かが判断される。
【００６６】
テストパターン保持部１８は、例えば不揮発性メモリ等から構成され、エラーレート制御時に用いられるテストパターンを保持している。テストパターン保持部１８に保持されたテストパターンは、エラーレート制御時に、光送信制御部１６およびエラーレート検出部５６によって読み出される。なお、テストパターン保持部１８は固体撮像素子１０側に配置しても良い。
【００６７】
［光通信システムの動作例］
図２０は、光通信システム１００Ａのエラーレート制御時の動作の一例を示すフローチャートである。ステップＳ１０で転送レート設定部６０は、光駆動指示部５８に転送レートを設定する。例えば、転送レート設定部６０では、ユーザ提示部６２で設定された、全画素読み出しモード、ドラフトモードまたは２×２の画素加算モードの撮像モードに応じた転送レート（通信速度）を光駆動指示部５８に供給する。
【００６８】
ステップＳ１２で光駆動指示部５８は、転送レート設定部６０により設定された転送レートを光送信制御部１６に設定する。ステップＳ１４で光駆動指示部５８は、転送レート設定部６０により設定された撮像モードに応じた転送レートを光受信制御部５４に設定する。
【００６９】
ステップＳ１６で光駆動指示部５８は、光駆動指示部５８により設定された撮像モードの転送レートに対応した電力パラメータαを光送信制御部１６に設定する。ここでは、予め設定された電力パラメータαの制御範囲数の中から選択した所定の電力パラメータαを設定する。
【００７０】
ステップＳ１８で光駆動指示部５８は、光駆動指示部５８により設定された撮像モードの転送レートに対応した感度パラメータｒを光受信制御部５４に設定する。ここでは、予め設定された感度パラメータｒの設定範囲数の中から選択した所定の感度パラメータｒを設定する。
【００７１】
ステップＳ２０で光駆動指示部５８は、テストパターンの送出を光送信制御部１６に要求する。光送信制御部１６は、光駆動指示部５８からの要求を受けて、テストパターン保持部１８に保持されたテストパターンを読み出して光送信部１４に供給する。光送信部１４は、テストパターン保持部１８から読み出されたテストパターンに応じた光信号を発光する。テストパターンは、所定のエラー発生率に対応したデータ数を例えば１０11回送信する。
【００７２】
処理基板５０の光受信部５２は、光送信部１４からのテストパターンに応じた光信号を受光して電気信号に変換してエラーレート検出部５６に供給する。エラーレート検出部５６は、光受信部５２から供給されたテストパターンに基づいてビットエラーレートを算出する。ステップＳ２２で光駆動指示部５８は、エラーレート検出部５６からテストパターンに関するエラーレートを取得する。
【００７３】
ステップＳ２４で光駆動指示部５８は、エラーレート検出部５６から取得したテストパターンに関するエラーレートが所定の基準エラーレートを満たすか否かを判断する。基準エラーレートは、例えば１０-11〜１０-12未満に設定される。光駆動指示部５８は、所定の基準エラーレートを満たすと判断した場合にはステップＳ２６に進み、所定の基準エラーレートを満たさないと判断した場合にはステップＳ２８に進む。
【００７４】
ステップＳ２６で光駆動指示部５８は、所定の基準エラーレートを満たすと判断したテストパターンにおける電力パラメータαおよび感度パラメータｒをメモリに保持する。
【００７５】
ステップＳ２８で光駆動指示部５８は、所定の基準エラーレートを満たさない場合には、設定していた電力パラメータαを調整する。つまり、電力パラメータαの設定を変更して、変更した電力パラメータαに基づいたテストパターンのエラーレートを検出する。
【００７６】
ステップＳ３０で光駆動指示部５８は、所定の基準エラーレートを満たさない場合には、設定していた感度パラメータｒを調整する。つまり、感度パラメータｒの設定を変更して、変更した感度パラメータｒに基づいたテストパターンのエラーレートを検出する。
【００７７】
ステップＳ３２で光駆動指示部５８は、全ての電力パラメータαおよび感度パラメータｒでエラーレートを取得したか否かを判断する。光駆動指示部５８は、全ての電力パラメータαおよび感度パラメータｒでエラーレートを取得したと判断した場合にはステップＳ３４に進み、全ての電力パラメータαおよび感度パラメータｒでエラーレートを取得していないと判断した場合にはステップＳ１６に戻る。
【００７８】
ステップＳ３４で光駆動指示部５８は、全ての電力パラメータαおよび感度パラメータｒでエラーレートを取得した場合、所定の基準エラーレートを満たす電力パラメータαおよび感度パラメータｒが存在するか否かを判断する。つまり、ステップＳ２６で電力パラメータαおよび感度パラメータｒがメモリに保持されているか否かを判断する。光駆動指示部５８は、所定の基準エラーレートを満たす電力パラメータαおよび感度パラメータｒが存在すると判断した場合にはステップＳ３６に進み、所定の基準エラーレートを満たす電力パラメータαおよび感度パラメータｒが存在しないと判断した場合にはステップＳ３８に進む。
【００７９】
ステップＳ３６で光駆動指示部５８は、所定の基準エラーレートを満たす電力パラメータαおよび感度パラメータｒのうち、最小の電力パラメータαで、かつ、最良のエラーレートを与えた感度パラメータｒを選択する。例えば、図１７で示したように、電力パラメータα1〜α5において基準エラーレートＥrrを満たす場合には、電力パラメータαが最小となるα１が選択され、最良のエラーレートを与える感度パラメータｒsbottomが選択される。
【００８０】
ステップＳ３８で光駆動指示部５８は、ユーザ提示部６２に、通信に最適な電力パラメータαおよび感度パラメータｒが存在しない旨を通知する。このような一連の動作により、最適な電力パラメータαおよび感度パラメータｒを算出することができる。
【００８１】
以上説明したように、本実施の形態によれば、基準エラーレートを満たし、光送信部１４の消費電力（電力パラメータα）が最小となるような、感度パラメータｒを光受信部５２およびエラーレート検出部５６に設定することで、光送信部１４の消費電力を抑えることができる。つまり、最適な感度パラメータｒを選択することで、光送信部１４の発光状態（光量）を変更することなく、エラーレートを小さくすることができる。これにより、固体撮像素子１０内の光送信部１４での熱の低減や電磁波によるノイズの低減を図ることができる。また結果として機器の低劣化、長寿命化が期される。
【００８２】
また、本実施の形態によれば、光受信部５２において、読出し速度に応じた高速型、変調光量に応じた受光素子、増幅素子の選択が可能となり、光送信部１４の自由度を広げることができる。また、光送信部１４の低電力化により、低光量、汎用、安価なレーザダイオードの利用も可能となり、光送信部１４（発光型、変調型を含む）の自由度を向上させることができる。また、光受信部５２側の感度パラメータｒの調整により、エラーレートの制御が可能となるので、伝送路の自由度が広がる。
【００８３】
さらに従来のように発光量を調整することで所定のエラーレートを実現する方法では、光送信部１４の発光量が過多となり、制御に問題が生じるおそれがある。例えば撮像装置の場合には、撮像部の光電変換動作などに悪影響を与えてしまい、固体撮像素子としての動作・効果が保証されない場合がある。これに対し、本実施の形態によれば、光送信部１４側を低電力とすることができるので、撮像動作に悪影響を与えずに、所定のエラーレートを実現することが可能となる。
【００８４】
＜第２の実施の形態＞
［光通信システムのブロック構成例］
次に、本発明の第２の実施の形態に係る光通信システム１００Ｂについて説明する。なお、上述した第１の実施の形態の光通信システム１００Ａと共通する構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００８５】
図２１は、本発明の第２の実施形態に係る光通信システム１００Ｂの構成例を示す図である。光通信システム１００Ｂは、固体撮像素子１０と処理基板５０とを備えている。固体撮像素子１０は、画素部１２と光送信部１４と光送信制御部１６とテストパターン保持部１８とを有している。光送信部１４は、変調部３２と発光部３０とから構成されている。なお、テストパターン保持部１８は、処理基板５０側に配置しても良い。
【００８６】
光送信制御部１６は、処理基板５０の光駆動指示部５８から設定される、変調部３２を駆動するための駆動電流αを変調部３２に供給して変調部３２を駆動させる。駆動電流αは、変調部３２の消費電力が最小となるような値であり、電力パラメータαに対応している。また光送信制御部１６は、光駆動指示部５８からエラーレート制御の開始指示があると、テストパターン保持部１８からテストパターンを読み出して変調部３２に供給する。
【００８７】
変調部３２は、光送信制御部１６から供給される駆動電流αを、テストパターン保持部１８からのテストパターンや画素部１２からの画像信号に応じて変調して発光部３０に供給する。変調部３２では、光駆動指示部５８から設定される駆動電流により消費電力が最小限に抑えられて駆動される。発光部３０は、変調部３２からの駆動電流に基づいて画像信号やテストパターンに応じた光信号を発光する。
【００８８】
処理基板５０は、光受信部５２と光受信制御部５４とエラーレート検出部５６と光駆動指示部５８と転送レート設定部６０とユーザ提示部６２とを有している。
【００８９】
光駆動指示部５８は、転送レート毎に、実現すべき基準エラーレートを満たす、変調部３２を駆動するための駆動電流αおよび光受信部５２の受光感度に関する調整を行うための逆電圧Ｖr、デジタルレベル判定閾値Ａthを取得する。逆電圧Ｖrおよびデジタルレベル判定閾値Ａthは、感度パラメータｒを制御するためのパラメータである。光駆動指示部５８は、取得した駆動電流αを光送信制御部１６に設定すると共に、逆電圧Ｖrを光受信制御部５４に設定し、デジタルレベル判定閾値Ａthをエラーレート検出部５６に設定する。
【００９０】
ここで、デジタルレベル判定閾値Ａthは、光受信部５２に印加される逆電圧Ｖrの大きさに応じて変更され、正確にビット判定を行えるように設定される。これは、光受信部５２が例えばＡＰＤの場合には、逆電圧Ｖrを増加させると逆電圧Ｖrの出力値も増加するので、これに合わせてデジタルレベル判定閾値Ａthも調整（増加）させる必要があるからである（図６参照）。
【００９１】
光受信制御部５４は、光駆動指示部５８から設定された逆電圧Ｖrに基づいて光受信部５２の受光感度を調整する。光受信部５２は、受光素子として例えばＡＰＤまたはＰＩＮ−ＰＤを備え、光送信部１４から出力された光信号を電気信号に変換して画像信号やテストパターンを得る。また光受信部５２は、光受信制御部５４から設定される逆電圧Ｖrにより、光信号の検出電圧量等が調整される。例えば、逆電圧Ｖrが逆電圧設定範囲において最大値に近づいた値に設定される場合には、光受信部５２がＡＰＤの場合には光信号の検出電圧量が増大し（図６，図１０参照）、光受信部５２がＰＩＮ−ＰＤの場合には光信号を受信する際の応答速度の高速化が図られる（図１１，図１６参照）。
【００９２】
エラーレート検出部５６は、光駆動指示部５８により設定されるデジタルレベル判定閾値Ａthに基づいて光受信部５２から供給されたテストパターンのビット判定を行い、エラーレートを算出する。エラーレート検出部５６では、光受信部５２に印加される逆電圧Ｖrの大きさに応じてデジタルレベル判定閾値Ａthが変更されるので、高精度にビット判定を行うことができる。
【００９３】
［光通信システムの動作例］
図２２および図２３は、光通信システム１００Ｂの動作の一例を示すフローチャートである。なお、本例では、転送レートＴ（ｉ）の転送レート数をＮ＿ｔ個に設定する。また、光送信部１４の駆動電流α（ｍ）の制御範囲数をＮ＿αに設定し、光受信部５２のデジタルレベル判定閾値Ａth（ｊ）の設定範囲数をＮ＿Ａthに設定し、バイアス電圧Ｖr（ｋ）の設定範囲数をＮ＿Ｖｒに設定する。ここで、駆動電流αの電流制御範囲とは、発光部が光りだす閾値電流より大きく、発光部単体で規定される最大順方向電流までを意味している。実際には、本発明では電力パラメータの最小化を考えるので、システムにおいて許容される電力に応じて最大電流を規定する。駆動電流制御の範囲のステップ幅は一定に設定する。
【００９４】
ステップＳ５０で転送レート設定部６０は、転送レートＴ（ｉ）のパラメータｉを初期値の‘０’に設定して転送レートＴ（０）を取得する。例えば、上述した全画素読み出しモード、ドラフトモードおよび２×２の画素加算モードの撮像モードに応じた転送レートのうち１つの転送レートを取得する。
【００９５】
ステップＳ５２で転送レート設定部６０は、パラメータｉが転送レート数Ｎ＿ｔ未満であるか否かを判断する。つまり、転送レート設定部６０は、全転送レート数Ｎ＿ｔにおけるエラーレートおよび駆動電流α、バイアス電圧Ｖr、デジタルレベル判定閾値Ａthを取得したか否かを判断する。転送レート設定部６０は、パラメータｉが転送レート数Ｎ＿ｔ未満であると判断した場合にはステップＳ５４に進み、パラメータｉが転送レート数Ｎ＿ｔ以上であると判断した場合にはステップＳ９０に進む。ステップＳ９０の処理については後述する。
【００９６】
ステップＳ５４で転送レート設定部６０は、光駆動指示部５８に転送レートＴ（ｉ）を設定する。ここでは、ｉ＝０に設定されているので、光駆動指示部５８に転送レートＴ（０）を設定する。
【００９７】
ステップＳ５６で光駆動指示部５８は、転送レート設定部６０により設定された転送レートＴ（ｉ）を光送信制御部１６に設定する。ここでは、ｉ＝０に設定されているので、光送信制御部１６に転送レートＴ（０）を設定する。
【００９８】
ステップＳ５８で光駆動指示部５８は、転送レート設定部６０により設定された転送レートＴ（ｉ）を光受信制御部５４に設定する。ここでは、ｉ＝０に設定されているので、光受信制御部５４に転送レートＴ（０）を設定する。
【００９９】
ステップＳ６０で光駆動指示部５８は、転送レート（ｉ）の設定が終了したら、バイアス電圧Ｖr（ｋ）のパラメータｋを初期値の‘０’に設定してバイアス電圧Ｖr（０）を取得する。
【０１００】
ステップＳ６２で光駆動指示部５８は、パラメータｋがバイアス電圧数Ｎ＿Ｖｒ未満であるか否かを判断する。つまり、光駆動指示部５８は、転送レートＴ（ｉ）において、全バイアス電圧数Ｎ＿Ｖｒにおけるエラーレートおよび駆動電流α、デジタルレベル判定閾値Ａthを取得したか否かを判断する。光駆動指示部５８は、パラメータｋがバイアス電圧数Ｎ＿Ｖｒ未満であると判断した場合にはステップＳ６４に進み、パラメータｋがバイアス電圧数Ｎ＿Ｖｒ以上であると判断した場合にはステップＳ６３に進む。
【０１０１】
ステップＳ６３で光駆動指示部５８は、バイアス電圧Ｖr（ｋ）における駆動電流α等の取得が完了したと判断して、転送レートＴ（ｉ）のパラメータｉをインクリメントして転送レートをＴ（１）に設定し、ステップＳ５２に戻る。
【０１０２】
ステップＳ６４で光駆動指示部５８は、光受信制御部５４にバイアス電圧Ｖr（ｋ）を設定する。ここでは、ｋ＝０に設定されているので、光受信制御部５４にバイアス電圧Ｖr（０）を設定する。
【０１０３】
ステップＳ６６で光駆動指示部５８は、デジタルレベル判定閾値Ａth（ｊ）のパラメータｊを初期値の‘０’に設定してデジタルレベル判定閾値Ａth（０）を取得する。
【０１０４】
ステップＳ６８で光駆動指示部５８は、パラメータｊがデジタルレベル判定閾値数Ｎ＿Ａth未満であるか否かを判断する。つまり、光駆動指示部５８は、転送レートＴ（ｉ）、バイアス電圧Ｖr（ｋ）において、全デジタルレベル判定閾値数Ｎ＿Ａthにおけるエラーレートおよび駆動電流αを取得したか否かを判断する。光駆動指示部５８は、パラメータｊがデジタルレベル判定閾値数Ｎ＿Ａth未満であると判断した場合にはステップＳ７２に進み、パラメータｊがデジタルレベル判定閾値数Ｎ＿Ａth以上であると判断した場合にはステップＳ７０に進む。
【０１０５】
ステップＳ７０では、デジタルレベル判定閾値Ａth（ｊ）における駆動電流α等の取得が完了したと判断して、バイアス電圧Ｖr（ｋ）のパラメータｋをインクリメントしてバイアス電圧をＶr（１）に設定し、ステップＳ６２に戻る。
【０１０６】
ステップＳ７２で光駆動指示部５８は、光受信制御部５４にデジタルレベル判定閾値Ａth（ｊ）を設定する。ステップＳ６６においてｊが０に設定されているので、デジタルレベル判定閾値をＡth（０）に設定する。
【０１０７】
ステップＳ７４で光駆動指示部５８は、デジタルレベル判定閾値Ａth（ｊ）の設定が終了したら、続けて駆動電流α（ｍ）のパラメータｍを初期値の‘０’に設定して駆動電流α（０）を取得する。
【０１０８】
ステップＳ７６で光駆動指示部５８は、パラメータｍが駆動電流の制御範囲数Ｎ＿αよりも小さいか否かを判断する。つまり、光駆動指示部５８は、転送レートＴ（ｉ）、バイアス電圧Ｖr（ｋ）、デジタルレベル判定閾値Ａth（ｊ）において、駆動電流の全制御範囲数Ｎ＿αにおけるエラーレートを取得したか否かを判断する。光駆動指示部５８は、パラメータｍが駆動電流の制御範囲数Ｎ＿α未満であると判断した場合にはステップＳ７８に進み、パラメータｍが駆動電流の制御範囲数Ｎ＿α以上であると判断した場合にはステップＳ７７に進む。
【０１０９】
ステップＳ７７では、駆動電流（α）におけるエラーレート等の取得が完了したと判断して、デジタルレベル判定閾値Ａth（ｊ）のパラメータｊをインクリメントしてデジタルレベル判定閾値Ａth（１）に設定してステップＳ６８に戻る。
【０１１０】
ステップＳ７８で光駆動指示部５８は、光受信制御部５４に駆動電流α（ｍ）を設定する。ステップＳ７４においてｍが０に設定されているので、駆動電流をα（０）に設定する。
【０１１１】
ステップＳ８０で光駆動指示部５８は、光送信制御部１６にテストパターンの送出を要求する。このとき、光送信制御部１６には駆動電流α（０）が設定され、光受信制御部５４にはバイアス電圧Ｖr（０）が設定され、エラーレート検出部５６にはデジタルレベル判定閾値Ａth（０）が設定されている。このようなパラメータ条件の下において、光送信部１４はテストパターンを送出し、光受信部５２では光送信部１４から送出されたテストパターンを受信してエラーレート検出部５６に供給する。
【０１１２】
ステップＳ８２で光駆動指示部５８は、エラーレート検出部５６からテストパターンに関するエラーレートＥrrを取得する。
【０１１３】
ステップＳ８４で光駆動指示部５８は、エラーレート検出部５６から取得したエラーレートＥrrが予め設定した基準エラーレートＥrr_th未満であるか否かを判断する。光駆動指示部５８は、エラーレートＥrrが基準エラーレートＥrr_th未満であると判断した場合にはステップＳ８８に進む。
【０１１４】
一方、光駆動指示部５８は、エラーレートＥrrが基準エラーレートＥrr_th以上であると判断した場合にはステップＳ８６に進み、ステップＳ８６で駆動電流α（ｍ）のパラメータｍをインクリメントして駆動電流をα（１）に設定してステップＳ７６に戻る。
【０１１５】
ステップＳ８８で光駆動指示部５８は、基準エラーレートＥrr_thを満たす、現在のエラーレートＥrrと転送レートＴ（ｉ）とバイアス電圧Ｖr（ｋ）とデジタルレベル判定閾値Ａth（ｊ）と駆動電流α（ｍ）を対応付けて保持する。光駆動指示部５８は、パラメータ等を保持したらステップＳ８６に進み、ステップＳ８６で駆動電流α（ｍ）のパラメータｍをインクリメントして駆動電流をα（１）に設定してステップＳ７６に戻る。
【０１１６】
このような一連の処理を繰り返して行い、ステップＳ５２で転送レート設定部６０が全ての転送レートＴ（ｉ）、バイアス電圧Ｖｒ（ｋ）、デジタルレベル判定閾値Ａth（ｊ）、駆動電流α（ｍ）の組み合わせにおいてテストパターンのエラーレートＥrrおよび電力パラメータα等の取得が終了（ステップＳ５２に示すｉ＜Ｎ＿ｔ？）したと判断すると、図２３に示すステップＳ９０に進む。
【０１１７】
ステップＳ９０で光駆動指示部５８は、所定の基準エラーレートＥrr_thを満たす電力パラメータαおよび感度パラメータｒが存在するか否かを判断する。光駆動指示部５８は、所定の基準エラーレートＥrr_thを満たす電力パラメータαおよび感度パラメータｒが存在すると判断した場合にはステップＳ９２に進む。この場合、ステップＳ８８で電力パラメータαおよび感度パラメータｒが保持されているか否かにより判断する。一方、所定の基準エラーレートＥrr_thを満たす電力パラメータαおよび感度パラメータｒが存在しないと判断した場合にはステップＳ９４に進む。
【０１１８】
ステップＳ９２で光駆動指示部５８は、所定の基準エラーレートを満たす電力パラメータαおよび感度パラメータｒのうち、最小の電力パラメータαで、かつ、最良のエラーレートを与えた感度パラメータｒを選択する。
【０１１９】
例えば光受信部５２にＡＰＤを用いる場合、逆電圧Ｖrとしては設定範囲数において最大値に近い値が選択され、デジタルレベル判定閾値Ａthとしては逆電圧Ｖrの設定に応じて中央値Ａmdよりも大きい値が選択される（図６（Ｅ），図８〜図１０参照）。また光受信部５２にＰＩＮ−ＰＤを用いる場合、逆電圧Ｖrとしては設定範囲数において最大値に近い値が選択され、デジタルレベル判定閾値Ａthとしては逆電圧Ｖrの設定に応じて中央値近傍の値が選択される（図１１，図１４〜図１６参照）。
【０１２０】
ステップＳ９４で光駆動指示部５８は、ユーザ提示部６２に、通信に最適な電力パラメータαおよび感度パラメータｒが存在しない旨を通知する。
【０１２１】
このような一連の動作により、全ての転送レートＴ（ｉ）、駆動電流α（ｍ）等の組み合わせから、基準エラーレートＥrrを満たし、かつ、光送信部１４の消費電力を最小とするような、電力パラメータαおよび感度パラメータｒを算出することができる。
【０１２２】
以上説明したように、本実施の形態によれば、逆電圧Ｖrを設定範囲内において最大値に近い値に設定し、デジタルレベル判定閾値Ａthを設定範囲内において中央値よりも大きくまたは中央値に設定することで、ノイズの影響を受けずに光受信部５２の受光感度を大きくできる。光受信部５２の受光感度が大きくなることで、光送信部１４の低電力を図りつつ、所定の基準エラーレートＥrrを実現することができる。ここでは駆動電流α，デジタルレベル判定閾値Ａth，逆電圧Ｖrの順で設定していく例で説明をしたが、レーザー光駆動の熱定常安定時間を考慮して、駆動電流αの設定変更回数を最小となるよう、ステップＳ５２で駆動電流αの設定をするような手順で設定するようにしても良い。
【０１２３】
＜第２の実施の形態の変形例＞
［光通信システムのブロック構成例］
次に、本発明の第２の実施の形態の変形例に係る光通信システム１００Ｃについて説明する。本実施の形態では、光通信を行う通信部を変調型により構成している点において上記第１および第２の実施の形態と異なる。なお、上述した第１および第２の実施の形態の光通信システム１００Ａ，１００Ｂと共通する構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【０１２４】
図２４は、本発明の第３の実施形態に係る光通信システム１００Ｃの構成例を示す図である。光通信システム１００Ｃは、固体撮像素子１０と処理基板５０とを備えている。固体撮像素子１０は、画素部１２と変調部３２と光送信制御部１６とを有している。
【０１２５】
光送信制御部１６は、処理基板５０の光駆動指示部５８から供給される、変調部３２を駆動するための駆動電流α１を変調部３２に供給して変調部３２を駆動させる。駆動電流α１は、変調部３２の消費電力が最小となるような値であり、電力パラメータαに対応している。また光送信制御部１６は、光駆動指示部５８からエラーレート制御の開始指示があると、処理基板５０側のテストパターン保持部１８からテストパターンを読み出して変調部３２に供給する。
【０１２６】
変調部３２は、例えば電気光学効果を用いたものや電界吸収型のものが用いられ、処理基板５０側の発光部６４から発光される光を、テストパターン保持部１８からのテストパターンや画素部１２からの画像信号に応じて変調する。また変調部３２は、光送信制御部１６から供給される駆動電流α１により消費電力が最小限に抑えられて駆動される。変調により得られた光信号は処理基板５０の光受信部５２に出力される。
【０１２７】
処理基板５０は、光受信部５２と光受信制御部５４と発光部６４と発光制御部６８とエラーレート検出部５６と光駆動指示部５８と転送レート設定部６０とユーザ提示部６２とテストパターン保持部１８とを有している。なお、テストパターン保持部１８は固体撮像素子１０側に配置しても良い。
【０１２８】
光駆動指示部５８は、変調部３２を駆動するための駆動電流α１、発光部６４を駆動するための駆動電流α２および光受信部５２の受光感度を調整するための逆電圧Ｖrおよびデジタルレベル判定閾値Ａthを取得（生成）する。逆電圧Ｖrおよびデジタルレベル判定閾値Ａth、駆動電流α２は、感度パラメータｒを制御するためのパラメータである。取得した駆動電流α１は固体撮像素子１０の光送信制御部１６に供給され、駆動電流α２は発光制御部６８に供給され、逆電圧Ｖrは光受信制御部５４に供給され、デジタルレベル判定閾値Ａthはエラーレート検出部５６に供給される。なお、発光部６４は処理基板５０側に設けられているので、発光部６４の発光量を大きく取れるように駆動電流α２を設定することができる。これにより、ＡＰＤを利用した受光部における逆電圧を小さめに設定することができる。
【０１２９】
発光制御部６８は、光駆動指示部５８から供給された駆動電流α２を発光部６４に供給して発光部６４を駆動させる。発光部６４は、例えばレーザダイオードを備え、発光制御部６８から供給される駆動電流α２により固体撮像素子１０側の変調部３２に向かって光を発光する。
【０１３０】
光受信部５２は、例えばＡＰＤまたはＰＩＮ−ＰＤを備え、固体撮像素子１０側の変調部３２から出力された光信号を受光し、受光した光信号を電気信号に変換して画像信号やテストパターンを得る。また光受信部５２は、光受信制御部５４から設定される逆電圧Ｖrにより、光信号の検出電圧量等が調整される。例えば、逆電圧Ｖrが逆電圧設定範囲において最大値に近づいた値に設定される場合には、光受信部５２がＡＰＤの場合には光信号の検出電圧量が増大し（図６，図１０参照）、光受信部５２がＰＩＮ−ＰＤの場合には光信号を受信する際の応答速度の高速化が図られる（図１１，図１６参照）。
【０１３１】
［光通信システムの動作例］
図２５および図２６は、光通信システム１００Ｃのエラーレート制御の動作の一例を示すフローチャートである。なお、本例では、転送レートＴ（ｉ）の転送レート数をＮ＿ｔ個に設定する。変調部３２の駆動電流α（ｍ）の制御範囲数をＮ＿αに設定する。発光制御部６８の駆動電流Ｃ（ｌ）の駆動電流制御範囲をＮ＿Ｃに設定し、エラーレート検出部５６のデジタルレベル判定閾値Ａth（ｊ）の設定範囲数をＮ＿Ａthに設定し、バイアス電圧Ｖr（ｋ）の設定範囲数をＮ＿Ｖｒに設定する。反射型の場合の処理基板側にある発光部の駆動電流Ｃの電流制御範囲は、光りだす閾値電流より大きく、発光部単体で規定される最大順方向電流までを意味している。実際には、システムにおいて許容される電力などから最大電流は決定されるが、処理基板側の発光部では、固体撮像素子側に比べて電力最小化という視点は軽くなるので、制御できない状態とならない範囲で最大電流量は大きく設定される。
【０１３２】
ステップＳ１００で転送レート設定部６０は、転送レートＴ（ｉ）のパラメータｉを初期値の‘０’に設定して転送レートＴ（０）を取得する。
【０１３３】
ステップＳ１０２で転送レート設定部６０は、パラメータｉが転送レート数Ｎ＿ｔ未満であるかを判断する。つまり、転送レート設定部６０は、全転送レート数Ｎ＿ｔにおけるエラーレートおよび電力パラメータα、感度パラメータｒを取得したか否かを判断する。転送レート設定部６０は、パラメータｉが転送レート数Ｎ＿ｔ未満であると判断した場合にはステップＳ１０４に進み、パラメータｉが転送レート数Ｎ＿ｔ以上であると判断した場合には図２６に示すステップＳ１４６に進む。ステップＳ１４６の処理については後述する。
【０１３４】
ステップＳ１０４で転送レート設定部６０は、光駆動指示部５８に転送レートＴ（ｉ）を設定する。ここでは、ｉ＝０に設定されているので、光駆動指示部５８に転送レートＴ（０）を設定する。
【０１３５】
ステップＳ１０６で光駆動指示部５８は、転送レート設定部６０により設定された転送レートＴ（ｉ）を光送信制御部１６に設定する。ここでは、ｉ＝０に設定されているので、光送信制御部１６に転送レートＴ（０）を設定する。
【０１３６】
ステップＳ１０８で光駆動指示部５８は、転送レート設定部６０により設定された転送レートＴ（ｉ）を光受信制御部５４に設定する。ここでは、ｉ＝０に設定されているので、光受信制御部５４に転送レートＴ（０）を設定する。
【０１３７】
ステップＳ１１０で光駆動指示部５８は、転送レート（ｉ）の設定が終了したら、駆動電流Ｃ（ｌ）のパラメータｌを初期値の‘０’に設定して駆動電流Ｃ（０）を取得する。
【０１３８】
ステップＳ１１２で光駆動指示部５８は、パラメータｌが駆動電流制御範囲Ｎ＿ｃ未満であるか否かを判断する。つまり、光駆動指示部５８は、転送レートＴ（ｉ）において、全駆動電流制御範囲Ｎ＿ｃにおけるエラーレートおよび駆動電流α、バイアス電圧Ｖr、デジタルレベル判定閾値Ａthを取得したか否かを判断する。光駆動指示部５８は、パラメータｌが駆動電流制御範囲Ｎ＿ｃ未満であると判断した場合にはステップＳ１１４に進み、パラメータｌが駆動電流制御範囲Ｎ＿ｃ以上であると判断した場合にはステップＳ１１１に進む。
【０１３９】
ステップＳ１１１で光駆動指示部５８は、駆動電流Ｃ（ｉ）における駆動電流α等の取得が完了したと判断して、転送レートＴ（ｉ）のパラメータｉをインクリメントして転送レートをＴ（１）に設定し、ステップＳ１０２に戻る。
【０１４０】
ステップＳ１１４で光駆動指示部５８は、発光制御部６８に駆動電流Ｃ（ｌ）を設定する。ここでは、ｌ＝０に設定されているので、発光制御部６８に駆動電流Ｃ（０）を設定する。
【０１４１】
ステップＳ１１６で光駆動指示部５８は、駆動電流Ｃ（ｌ）の設定が終了したら、バイアス電圧Ｖr（ｋ）のパラメータｋを初期値の‘０’に設定してバイアス電圧Ｖr（０）を取得する。
【０１４２】
ステップＳ１１８で光駆動指示部５８は、パラメータｋがバイアス電圧数Ｎ＿Ｖｒ未満であるか否かを判断する。つまり、光駆動指示部５８は、転送レートＴ（ｉ）、駆動電流Ｃ（ｌ）において、全バイアス電圧数Ｎ＿Ｖｒにおけるエラーレートおよび駆動電流α、デジタルレベル判定閾値Ａthを取得したか否かを判断する。光駆動指示部５８は、パラメータｋがバイアス電圧数Ｎ＿Ｖｒ未満であると判断した場合にはステップＳ１２２に進み、パラメータｋがバイアス電圧数Ｎ＿Ｖｒ以上であると判断した場合にはステップＳ１２０に進む。
【０１４３】
ステップＳ１２０で光駆動指示部５８は、バイアス電圧Ｖr（ｉ）における駆動電流α等の取得が完了したと判断して、駆動電流Ｃ（ｌ）のパラメータｉをインクリメントして駆動電流をＣ（１）に設定し、ステップＳ１１２に戻る。
【０１４４】
ステップＳ１２２で光駆動指示部５８は、光受信制御部５４にバイアス電圧Ｖr（ｋ）を設定する。ここでは、ｋ＝０に設定されているので、光受信制御部５４にバイアス電圧Ｖr（０）を設定する。
【０１４５】
ステップＳ１２４で光駆動指示部５８は、デジタルレベル判定閾値Ａth（ｊ）のパラメータｊを初期値の‘０’に設定してデジタルレベル判定閾値Ａth（０）を取得する。
【０１４６】
ステップＳ１２６で光駆動指示部５８は、パラメータｊがデジタルレベル判定閾値数Ｎ＿Ａth未満であるか否かを判断する。つまり、光駆動指示部５８は、転送レートＴ（ｉ）、駆動電流Ｃ（ｌ）、バイアス電圧Ｖr（ｋ）において、全デジタルレベル判定閾値数Ｎ＿Ａthにおけるエラーレートおよび駆動電流αを取得したか否かを判断する。光駆動指示部５８は、パラメータｊがデジタルレベル判定閾値数Ｎ＿Ａth未満であると判断した場合にはステップＳ１２８に進み、パラメータｊがデジタルレベル判定閾値数Ｎ＿Ａth以上であると判断した場合にはステップＳ１２７に進む。
【０１４７】
ステップＳ１２７では、デジタルレベル判定閾値Ａth（ｊ）における駆動電流α等の取得が完了したと判断して、バイアス電圧Ｖr（ｋ）のｋをインクリメントしてバイアス電圧Ｖr（１）に設定し、ステップＳ１１８に戻る。
【０１４８】
ステップＳ１２８で光駆動指示部５８は、光受信制御部５４にデジタルレベル判定閾値Ａth（ｊ）を設定する。ステップＳ１２４においてｊが０に設定されているので、デジタルレベル判定閾値をＡth（０）に設定する。
【０１４９】
ステップＳ１３０で光駆動指示部５８は、デジタルレベル判定閾値Ａth（ｊ）の設定が終了したら、続けて駆動電流α（ｍ）のパラメータｍを初期値の‘０’に設定して駆動電流α（０）を取得する。
【０１５０】
ステップＳ１３２で光駆動指示部５８は、転送レートＴ（ｉ）、駆動電流Ｃ（ｌ）、場威圧電圧Ｖr（ｋ）、デジタルレベル判定閾値Ａth（ｊ）において、全駆動電流の制御範囲数Ｎ＿αにおけるエラーレートを取得したか否かを判断する。光駆動指示部５８は、パラメータｍが駆動電流の制御範囲数Ｎ＿α未満であると判断した場合にはステップＳ１３４に進み、パラメータｍが駆動電流の制御範囲数Ｎ＿α以上であると判断した場合にはステップＳ１３３に進む。
【０１５１】
ステップＳ１３３では、駆動電流αにおけるエラーレートの取得が完了したと判断して、デジタルレベル判定閾値Ａth（ｊ）のパラメータｊをインクリメントしてデジタルレベル判定閾値Ａth（１）に設定してステップＳ１２６に戻る。
【０１５２】
ステップＳ１３４で光駆動指示部５８は、光受信制御部５４に駆動電流α（ｍ）を設定する。ステップＳ１３０においてｍが０に設定されているので、駆動電流をα（０）に設定する。
【０１５３】
ステップＳ１３６で光駆動指示部５８は、光送信制御部１６にテストパターンの送出を要求する。このとき、光送信制御部１６には駆動電流α（０）が設定され、光受信制御部５４にはバイアス電圧Ｖr（０）が設定され、エラーレート検出部５６にはデジタルレベル判定閾値Ａth（０）が設定され、発光制御部６８には駆動電流Ｃ（０）が設定されている。このようなパラメータ条件の下において、光送信部１４はテストパターンを送出し、光受信部５２は光送信部１４から送出されたテストパターンを受信してエラーレート検出部５６に供給する。
【０１５４】
ステップＳ１３８で光駆動指示部５８は、エラーレート検出部５６からテストパターンに関するエラーレートＥrrを取得する。
【０１５５】
ステップＳ１４０で光駆動指示部５８は、エラーレート検出部５６から取得したエラーレートＥrrが予め設定した基準エラーレートＥrr_th未満であるか否かを判断する。光駆動指示部５８は、エラーレートＥrrが基準エラーレートＥrr_th未満であると判断した場合にはステップＳ１４４に進む。
【０１５６】
一方、光駆動指示部５８は、エラーレートＥrrが基準エラーレートＥrr_th以上であると判断した場合にはステップＳ１４２に進み、ステップＳ１４２で駆動電流α（ｍ）のパラメータｍをインクリメントして駆動電流をα（１）に設定してステップＳ１３２に戻る。
【０１５７】
ステップＳ１４４で光駆動指示部５８は、基準エラーレートＥrr_thを満たす、現在のエラーレートＥrrと転送レートＴ（ｉ）と駆動電流Ｃ（ｌ）とバイアス電圧Ｖr（ｋ）とデジタルレベル判定閾値Ａth（ｊ）と駆動電流α（ｍ）を対応付けて保持する。光駆動指示部５８は、パラメータ等を保持したらステップＳ１４２に進み、ステップＳ１４２で駆動電流α（ｍ）のパラメータｍをインクリメントして駆動電流をα（１）に設定してステップＳ１３２に戻る。
【０１５８】
このような一連の処理を全ての転送レートＴ（ｉ）、駆動電流Ｃ（ｌ）、バイアス電圧Ｖｒ（ｋ）、デジタルレベル判定閾値Ａth（ｊ）および駆動電流α（ｍ）の組み合わせについて行う。そして、ステップＳ１０２で全てのパラメータの組み合わせにおいてエラーレートＥrrおよび電力パラメータα等の取得が終了（ステップＳ１０２におけるｉ＜Ｎ＿ｔ？）したと判断すると、図２６に示すステップＳ１４６に進む。
【０１５９】
ステップＳ１４６で光駆動指示部５８は、所定の基準エラーレートＥrr_thを満たす電力パラメータαおよび感度パラメータｒが存在するか否かを判断する。光駆動指示部５８は、所定の基準エラーレートＥrr_thを満たす電力パラメータαおよび感度パラメータｒが存在すると判断した場合にはステップＳ１４８に進む。一方、所定の基準エラーレートＥrr_thを満たす電力パラメータαおよび感度パラメータｒが存在しないと判断した場合にはステップＳ１５０に進む。
【０１６０】
ステップＳ１４８で光駆動指示部５８は、所定の基準エラーレートＥrr_thを満たす電力パラメータαおよび感度パラメータｒのうち、最小の電力パラメータαで、かつ、最良のエラーレートを与えた感度パラメータｒを選択する。
【０１６１】
例えば、光受信部５２にＡＰＤを用いる場合、逆電圧Ｖrとしては設定範囲数において最大値に近い値が選択され、デジタルレベル判定閾値Ａthとしては逆電圧Ｖrの設定に応じて中央値Ａmdよりも大きい値が選択される（図６（Ｅ），図８〜図１０参照）。また光受信部５２にＰＩＮ−ＰＤを用いる場合、逆電圧Ｖrとしては設定範囲数において最大値に近い値が選択され、デジタルレベル判定閾値Ａthとしては逆電圧Ｖrの設定に応じて中央値近傍の値が選択される（図１１，図１４〜図１６参照）。
【０１６２】
ステップＳ１５０で光駆動指示部５８は、ユーザ提示部６２に、通信に最適な電力パラメータαおよび感度パラメータｒが存在しない旨を通知する。
【０１６３】
このような一連の動作により、全ての転送レートＴ（ｉ）、駆動電流α（ｍ）等の組み合わせから、基準エラーレートＥrrを満たし、かつ、光送信部１４の消費電力を最小とするような、電力パラメータαおよび感度パラメータｒを算出することができる。
【０１６４】
本変形例によれば、上記第２の実施の形態と同様に、逆電圧Ｖrを設定範囲内において最大値に近い値に設定し、デジタルレベル判定閾値Ａthを設定範囲内において中央値よりも大きく設定することで、光送信部１４の低電力を図りつつ、所定の基準エラーレートＥrrを実現することができる。
【０１６５】
［同期信号の重畳伝送構成例］
次に、上述した光通信システム１００Ｂにおける同期信号の抽出について説明する。図２７は、図２１で示した光通信システム１００Ｂの光送信部１４および光受信部５２の詳細な構成例を示す図であり、図２８は光送信部１４と光受信部５２との間で通信される光信号のタイミングチャートを示す図である。
【０１６６】
光通信システム１００Ｂの光送信部１４は、図示しない、Ａ／Ｄ変換部でＡ／Ｄ変換された画素データと、タイミングジェネレータで生成された同期信号を重畳するエンコード部２２を備える。
【０１６７】
また、光送信部１４は、同期信号が重畳された画素データをスクランブルするスクランブル部２４と、同期信号が重畳されてスクランブルされた画素データをシリアルデータに変換するパラレル／シリアル変換部２６を備える。更に、光送信部１４は、シリアル化された画素データと同期信号を光信号に変換して出力する変調部３２を備える。
【０１６８】
光通信システム１００Ｂは、シリアル化された画素データと同期信号が光信号として入力され、入力された光信号を電気信号に変換する光受信部５２を備える。また、光通信システム１００Ｂは、シリアル化された画素データと同期信号からクロックを再生し、画素データを検出するシリアル／パラレル変換部７０を備える。更に、光通信システム１００Ｂは、同期信号が重畳された画素データをデスクランブルするデスクランブル部７２と、同期信号を検出するデコード部７４を備える。シリアル／パラレル変換部７０、デスクランブル部７２およびデコード部７４は、光通信システム１００Ｂのエラーレート検出部５６において処理される。
【０１６９】
光通信システム１００Ｂにおいて、垂直走査回路を制御する図２８（ａ）に示す垂直同期信号φＶが生成される。また、水平走査回路を制御する図２８（ｂ）に示す水平同期信号φＨが生成される。
【０１７０】
また、ある水平走査期間Ｈ１に注目すると、図２８（ｃ）に示す水平同期信号φＨに対して、図２８（ｄ）に示す水平走査信号φｈが生成される。また、図２８（ｄ）に示す番号で、信号を読み出す画素が選択される。これにより、図２８（ｅ）に示すデータＤが読み出される。例えば、ドラフトモードでは、垂直方向の画素が間引かれて読み出される。
【０１７１】
Ａ／Ｄ変換部１１ＡでＡ／Ｄ変換された画素データはエンコード部２２に入力される。また、垂直同期信号φＶと、水平同期信号φＨと、フィールドを選択するフィールド信号Ｆがエンコード部２２に入力される。
【０１７２】
エンコード部２２は、図２８（ｅ），図２８（ｆ）に示すように、画素データが無い区間ＩＮに、フィールド信号Ｆ、垂直同期信号φＶ、水平同期信号φＨを示すデータを含める。
【０１７３】
図２９は、エンコード部２２の一例を示す機能ブロック図である。エンコード部２２は、例えば８ｂ／１０ｂ方式を採用する。８ｂ／１０ｂ方式は、８ビットのデータを変換テーブルに従って１０ビットに変換し、シリアルデータの中にクロックを重畳させる。
【０１７４】
図３０は、シリアル／パラレル変換部７０におけるクロック再生部の一例を示す機能ブロック図である。クロック再生部は、例えば位相同期回路（PLL; Phase-locked loop）で構成され、入力されたシリアルデータＤ１のエッジを利用して、クロックＣＬＫを再生する。
【０１７５】
クロック再生部は、入力された２つの信号の位相差を電圧に変換して出力する位相比較器７００と、位相補償を行うループフィルタ７０２を備える。また、クロック再生部は、入力された電圧によって出力パルスの周波数を制御する発振器（VCO； voltage controlled oscillator）７０４と、入力された周波数をＮ分割して出力する１／Ｎ分周器７０６を備える。
【０１７６】
図３１は、デコード部７４の一例を示す機能ブロック図である。デコード部７４は、エンコード部２２に対応して１０ｂ／８ｂ方式を採用する。１０ｂ／８ｂ方式は、１０ビットのデータを変換テーブルに従って変換して、元の８ビットのデータを得る。
【０１７７】
図３２は、図２１で示した光通信システム１００Ｂのエラーレート検出部５６の機能を説明するための図である。デコード部７４によりデコードされた垂直同期信号、水平同期信号等の同期信号は、所定のフォーマット（例えばＳＤＩ（Serial Digital Interface）信号のＳＭＰＴＥ２６０規格で重畳される。そのため、エラーレート検出部５６では、データを復元しながら同期信号を抽出し、この抽出した同期信号を用いて光送信部１４と光受信部５２との間で通信が確立しているか否かを判断する。
【０１７８】
また、エラーレート検出部５６では、信号の復元に応じて、エラーレートを検出しながら、同期信号の欠如等をステータスとして返すことで、通信の確保等に役立てることもできる。例えば、所定のエラーレートは超えていても、通信の同期だけは確立する。さらに、エラーレート検出部５６は、実際の画素データではなく、同期信号のデータ復元のみを行って、予め取得されている重畳されているはずの同期信号と比較し、簡易的なエラーレートを算出することで、光通信システム１００Ｂの通信状態を推定することができる。
【０１７９】
＜第３の実施の形態＞
［光通信システムのブロック構成例］
次に、本発明の第３の実施の形態に係る光通信システム１００Ｄについて説明する。本実施の形態では、エラーレート制御に先立って通信確立判断制御を行う点において上記第１〜第２の実施の形態と異なる。なお、上述した第１〜第２の実施の形態の光通信システム１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃと共通する構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【０１８０】
図３３は、本発明の第３の実施形態に係る光通信システム１００Ｄの構成例を示す図である。光通信システム１００Ｄは、上述したエラーレート制御に先立って、固体撮像素子１０内の発光部３０と処理基板５０の光受信部５２とが物理的に通信可能か否かを確認する（以下、通信確立判断制御という）。光通信システム１００Ａは、固体撮像素子１０と処理基板５０とを備えている。
【０１８１】
固体撮像素子１０は、画素部１２と光送信部１４と光送信制御部１６とテストパターン保持部１８とを有している。なお、テストパターン保持部１８は処理基板５０側に配置しても良い。光送信部１４は、変調部３２と発光部３０とから構成されている。光送信制御部１６は、処理基板５０の光駆動指示部５８から供給される、変調部３２を駆動するための駆動電流αを変調部３２に供給して変調部３２を駆動させる。駆動電流αは、変調部３２の消費電力が最小となるような値である。
【０１８２】
変調部３２は、通信可能判断制御時には、光送信制御部１６から供給される駆動電流αに基づいて例えば通信判断用の駆動信号を発光部３０に供給する。変調部３２は、光送信制御部１６から供給される駆動電流αにより消費電力が最小限に抑えられて駆動される。発光部３０は、通信判断用の光を光受信部５２に向けて発光する。
【０１８３】
処理基板５０は、光受信部５２と光受信制御部５４とエラーレート検出部５６と光駆動指示部５８と転送レート設定部６０とユーザ提示部６２と記憶部の一例を構成するデータ保持部８０と平均受光レベル検出部７６と通信可能判断部７８とを有している。
【０１８４】
データ保持部８０には、光通信システム１００において前回行われたエラーレート制御により得られた電力パラメータαおよび感度パラメータｒが記憶されている。このパラメータの保存処理はエラーレート制御が行われる、例えば電源投入時や工場出荷時、初期設定時、異常時などの再設定時（修正時）などに行われ、データ保持部８０には上述した所定の基準エラーレートＥrrを満たす最小の電力パラメータαでかつ最良のエラーレートを与えた感度パラメータｒが記憶される。例えば、異常調整時においては、テストパターンを外部からロードしたり、内部でテストパターンを生成することで、エラーレートの測定を行い、この測定により得られたパラメータを保持する。また、工場出荷前検査においては、エラーレート測定機能がある処理基板５０でエラーレートを測定し、この測定により得られたパラメータ（設定データ）を、出荷する光通信システムに実装される処理基板のデータ保持部に記憶しておく。
【０１８５】
光駆動指示部５８は、通信確立判断処理を行う場合、データ保持部８０に保存された前回の電源オン時における、駆動電流αを読み出して光送信制御部１６に供給し、逆電圧Ｖrを読み出して光受信制御部５４に供給し、デジタルレベル判定閾値Ａthを読み出してエラーレート検出部５６に供給する。
【０１８６】
平均受光レベル検出部７６は、光駆動指示部５８の各種パラメータの設定において光受信部５２で受信された光を検出し、検出した光の平均発光レベルを算出する。平均受光レベル検出部７６は、例えば増幅部と積分部と演算部とから構成され、入力された光に増幅処理、積分処理等を施すことにより、伝送信号に対して十分な平滑化かつノイズ除去された光信号を取得して通信可能判断部７８に供給する。
【０１８７】
通信可能判断部７８は、平均受光レベル検出部７６から供給された平均受光レベルに基づいて固体撮像素子１０内の光送信部１４と処理基板５０の光受信部５２とが物理的に通信可能か否かを判断する。例えば、平均受光レベルと通信可否情報とが対応付けられて記憶されたルックアップテーブルを用い、平均受光レベル検出部７６から供給された平均受光レベルに基づいてルックアップテーブルを参照することで通信の可否を判断する。
【０１８８】
［光通信システム１００Ｄの動作例］
図３４は、光通信システム１００Ｄの動作の一例を示すフローチャートである。ステップＳ１６０で光駆動指示部５８は、例えば光通信システム１００Ｄの電源がオンされると、エラーレート制御に先立って、データ保持部８０から前回の設定時における電力パラメータαおよび感度パラメータｒを読み出す。
【０１８９】
ステップＳ１６２で光駆動指示部５８は、光送信制御部１６に対して、データ保持部８０から読み出した電力パラメータαを設定する。詳細には、電力パラメータαに対応した変調部３２を駆動するための駆動電流αを設定する。
【０１９０】
ステップＳ１６４で光駆動指示部５８は、光受信制御部５４に対して、データ保持部８０から読み出した感度パラメータｒを設定する。詳細には、光受信部５２の受光感度を調整するための逆電圧Ｖrおよびエラーレート検出部５６の閾値を調整するデジタルレベル判定閾値Ａthを設定する。図示されないがこのステップにて、この設定に基づき光受信部５２が駆動されている。
【０１９１】
ステップＳ１６６で光送信制御部１６は、光駆動指示部５８から供給される電力パラメータαに基づいて光送信部１４の駆動を行う。電力パラメータαは前回の電源オン時に光送信部１４の消費電力が最小となるように設定されているので、光送信部１４は最小限の電力により駆動されて光信号を発光する。
【０１９２】
光受信部５２は光送信部１４からの光信号を受信し、平均受光レベル検出部７６では受信した光信号の平均受光レベルを算出して通信可能判断部７８に供給する。ステップＳ１６８で通信可能判断部７８は、平均受光レベル検出部７６から平均受光レベルＰを取得する。
【０１９３】
ステップＳ１７０で通信可能判断部７８は、平均受光レベル検出部７６から取得した平均受光レベルＰが、予め設定された通信を実現するための最低受光レベルＰthを超えたか否かを判断する。最低受光レベルＰthは、例えばデータ保持部８０や自身のメモリから読み出して参照する。通信可能判断部７８は、平均受光レベルＰが最低受光レベルＰthを超えたと判断した場合にはステップＳ１７２に進み、平均受光レベルＰが最低受光レベルＰth以下であると判断した場合にはステップＳ１７４に進む。
【０１９４】
ステップＳ１７２で通信可能判断部７８は、固体撮像素子１０と処理基板５０とが物理的に通信可能であると判断する。つまり、データ保持部８０に保存した前回設定時の電力パラメータαおよび感度パラメータｒにより通信が可能であると判断する。
【０１９５】
ステップＳ１７６で通信可能判断部７８は、固体撮像素子１０と処理基板５０との間の通信確立は確認したので、続けて光駆動指示部５８に対してエラーレート制御を開始するように通知する。
【０１９６】
一方、ステップＳ１７４で通信可能判断部７８は、固体撮像素子１０と処理基板５０とが物理的に通信が不可能であると判断する。つまり、データ保持部８０に保存した前回設定時の電力パラメータαおよび感度パラメータｒでは通信が不可能であると判断する。
【０１９７】
ステップＳ１７８で通信可能判断部７８は、固体撮像素子１０と処理基板５０との間で通信が不可能である旨を通知する。ユーザは、例えば、データ保持部８０に記憶された他のパラメータにより再度通信可能判断処理を行ったり、他の固体撮像素子１０に交換して通信可否判断を行う。
【０１９８】
このように、第３の実施の形態によれば、前回の電源オン時における、所定の基準エラーレートＥrrを満たす最小の電力パラメータαでかつ最良のエラーレートを与えた感度パラメータｒを使用するので、通信可能かどうかについては判断することができる。また、平均受光レベル検出部７６により光信号の平均受光レベルを取得することで、光送信部１４の劣化や死亡しているかどうかの判断に利用することができる。
【０１９９】
＜第３の実施の形態の変形例＞
［光通信システムのブロック構成例］
次に、本発明の第３の実施の形態の変形例に係る光通信システム１００Ｅについて説明する。本実施の形態では、光通信を行う通信部を変調型により構成している点において上記第３の実施の形態と異なる。なお、上述した第１〜第３の実施の形態の光通信システム１００Ａ〜１００Ｄと共通する構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【０２００】
図３５は、本発明の第３の実施形態の変形例に係る光通信システム１００Ｅの構成例を示す図である。光通信システム１００Ｅは、固体撮像素子１０と処理基板５０とを備えている。固体撮像素子１０は、画素部１２と変調部３２と光送信制御部１６とテストパターン保持部１８とを有している。なお、テストパターン保持部１８は処理基板５０側に配置しても良い。
【０２０１】
光送信制御部１６は、処理基板５０の光駆動指示部５８から供給される、変調部３２を駆動するための駆動電流α１を変調部３２に供給して変調部３２を駆動させる。駆動電流α１は、変調部３２の消費電力が最小となるような値である。
【０２０２】
変調部３２は、例えば電気光学効果を用いたものや電界吸収型のものが用いられ、処理基板５０側の発光部６４から発光される光を光受信部５２に向けて反射する。また変調部３２は、光送信制御部１６から供給される駆動電流α１により消費電力が最小限に抑えられて駆動される。
【０２０３】
処理基板５０は、光受信部５２と光受信制御部５４と発光部６４と発光制御部６８とエラーレート検出部５６と光駆動指示部５８と転送レート設定部６０とユーザ提示部６２とデータ保持部８０と平均受光レベル検出部７６と通信可能判断部７８とを有している。
【０２０４】
データ保持部８０には、光通信システム１００の電源投入時のエラーレート制御により得られた、駆動電流α１、駆動電流α２、逆電圧Ｖrおよびデジタルレベル判定閾値Ａthが記憶されている。これらのパラメータは、所定の基準エラーレートＥrrを満たす最小の駆動電流α１（電力パラメータα）で、かつ、最良のエラーレートを与える逆電圧Ｖrおよびデジタルレベル判定閾値Ａthおよび駆動電流α２（感度パラメータｒ）である。
【０２０５】
光駆動指示部５８は、通信確立判断処理を行う場合、データ保持部８０に保存された前回の電源オン時における、駆動電流α１を読み出して光送信制御部１６に供給する。また光駆動指示部５８は、データ保持部８０から、駆動電流α２を読み出して発光制御部６８に供給し、逆電圧Ｖrを読み出して光受信制御部５４に供給し、デジタルレベル判定閾値Ａthを読み出してエラーレート検出部５６に供給する。
【０２０６】
発光制御部６８は、光駆動指示部５８から供給された駆動電流α２を発光部６４に供給して発光部６４を駆動させる。発光部６４は、例えばレーザダイオードを備え、発光制御部６８から供給される駆動電流α２により固体撮像素子１０側の変調部３２に向かって光を発光する。
【０２０７】
光受信部５２は、例えばＡＰＤまたはＰＩＮ−ＰＤを備え、固体撮像素子１０側の変調部３２から出力された光を受光し、受光した光を電気信号に変換して画像信号やテストパターンを得る。また光受信部５２は、光駆動指示部５８から供給される逆電圧Ｖrにより受光感度が調整され、光信号の検出電圧量が多くなるように制御される。
【０２０８】
平均受光レベル検出部７６は、光受信部５２で受信された光を検出し、検出した光の平均発光レベルを算出する。算出された平均発光レベルは通信可能判断部７８に供給される。通信可能判断部７８は、平均受光レベル検出部７６から供給された平均受光レベルに基づいて固体撮像素子１０内の光送信部１４と処理基板５０の光受信部５２とが物理的に通信可能か否かを判断する。
【０２０９】
［光通信システム１００Ｅの動作例］
図３６は、光通信システム１００Ｅの動作の一例を示すフローチャートである。ステップＳ１９０で光駆動指示部５８は、例えば光通信システム１００Ｅの電源がオンされると、エラーレート制御に先立って、データ保持部８０から前回の電源オン時のエラーレート制御時に設定した電力パラメータαおよび感度パラメータｒを読み出す。
【０２１０】
ステップＳ１９２で光駆動指示部５８は、光送信制御部１６に対して、データ保持部８０から読み出した電力パラメータαを設定する。詳細には、電力パラメータαに対応した変調部３２を駆動するための駆動電流α１を設定する。
【０２１１】
ステップＳ１９４で光駆動指示部５８は、光受信制御部５４に対して、データ保持部８０から読み出した感度パラメータｒを設定する。詳細には、光受信部５２の受光感度に関する調整を行うための逆電圧Ｖrおよびデジタルレベル判定閾値Ａthを設定する。図示されないがこのステップにて、この設定に基づき光受信部５２が駆動されている。
【０２１２】
ステップＳ１９６で光駆動指示部５８は、発光制御部６８に発光部６４の駆動の指示を行う。光駆動指示部５８は発光制御部６８に駆動電流α２を供給して発光部６４を発光させる。
【０２１３】
ステップＳ１９８で光駆動指示部５８は、光送信制御部１６に変調部３２の駆動を指示する。光送信制御部１６は、光駆動指示部５８から供給される電力パラメータα１に基づいて変調部３２の駆動を行う。電力パラメータα１は前回の電源オン時に変調部３２の消費電力が最小となるように設定されているので、変調部３２は最小限の電力により駆動されて光を発光する。光受信部５２は光送信部１４からの光を受信し、平均受光レベル検出部７６では受信した光の平均受光レベルＰを算出して通信可能判断部７８に供給する。
【０２１４】
ステップＳ２００で通信可能判断部７８は、平均受光レベル検出部７６から平均受光レベルＰを取得する。ステップＳ２０２で通信可能判断部７８は、平均受光レベル検出部７６から取得した平均受光レベルＰが、予め設定された通信を実現するための最低受光レベルＰthを超えたか否かを判断する。通信可能判断部７８は、平均受光レベルＰが最低受光レベルＰthを超えたと判断した場合にはステップＳ２０４に進み、平均受光レベルＰが最低受光レベルＰth以下であると判断した場合にはステップＳ２０６に進む。
【０２１５】
ステップＳ２０４で通信可能判断部７８は、固体撮像素子１０と処理基板５０とが物理的に通信可能であると判断する。ステップＳ２０８で通信可能判断部７８は、固体撮像素子１０と処理基板５０との間の通信確立は確認したので、続けて光駆動指示部５８に対してエラーレート制御を開始するように通知する。
【０２１６】
一方、ステップＳ２０６で通信可能判断部７８は、固体撮像素子１０と処理基板５０とが物理的に通信が不可能であると判断する。ステップＳ２１０で通信可能判断部７８は、固体撮像素子１０と処理基板５０との間で通信が不可能である旨を通知する。
【０２１７】
この変形例によれば、上記第３の実施の形態と同様に、前回の電源オン時における、所定の基準エラーレートＥrrを満たす最小の電力パラメータαでかつ最良のエラーレートを与えた感度パラメータｒを使用するので、通信可能かどうかについて判断することができる。
【０２１８】
＜第４の実施の形態＞
［光通信システムのブロック構成例］
次に、本発明の第４の実施の形態の変形例に係る光通信システム１００Ｆについて説明する。本実施の形態では、予め最適な電力パラメータαおよび感度パラメータｒを保持している点において上記第１〜第３の実施の形態と異なる。なお、上述した第１〜第３の実施の形態の光通信システム１００Ａ〜１００Ｅと共通する構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【０２１９】
図３７は、本発明の第４の実施形態に係る光通信システム１００Ｆの構成例を示す図である。光通信システム１００Ｆは、処理基板５０と処理基板５０に対して着脱可能に取り付けられる固体撮像素子１０とを備えている。固体撮像素子１０は、使用状況に応じて他の固体撮像素子１０に交換したり、内部の発光素子が劣化した場合に新しい固体撮像素子１０に交換できるように構成されている。
【０２２０】
固体撮像素子１０は、画素部１２と光送信部１４と光送信制御部１６と識別情報保持部の一例を構成するＩＤ保持部４０とを有している。図３８（Ａ）はＩＤ保持部の構成例を示す図である。ＩＤ保持部４０は例えば不揮発性メモリにより構成され、このＩＤ保持部４０には固体撮像素子１０毎に割り当てられた固有の固体撮像素子ＩＤ値Ｎ（識別情報）が記憶されている。
【０２２１】
処理基板５０は、光受信部５２と光受信制御部５４とエラーレート検出部５６と光駆動指示部５８と転送レート設定部６０とパラメータ保持部９２とを有している。
【０２２２】
図３８（Ｂ）は、パラメータ保持部９２の構成例を示す図である。パラメータ保持部９２には、固体撮像素子１０の各固体撮像素子ＩＤに対応して、所定のエラーレートを満たす光送信部１４の駆動電流αおよび光受信部５２の逆電圧Ｖr、デジタルレベル判定閾値Ａthが各々対応付けられたテーブルＴＢが記憶されている。駆動電流α、逆電圧Ｖrおよびデジタルレベル判定閾値Ａthは、上記第１の実施の形態で説明したように、所定の基準エラーレートＥrrを満たし、かつ、光送信部１４の消費電力が最小となるような値を有する。またパラメータ保持部９２は、転送レートＲ＿１，Ｒ＿２，Ｒ＿３・・・毎にテーブルＴＢ１，ＴＢ２，ＴＢ３・・・を保持している。
【０２２３】
光駆動指示部５８は、光通信システム１００Ｆの電源オンに伴い、固体撮像素子１０の接続を検出してＩＤ保持部４０から固体撮像素子ＩＤを読み出す。そして、光駆動指示部５８は、ＩＤ保持部４０から読み出した固体撮像素子ＩＤに対応した、駆動電流α、逆電圧Ｖrおよびデジタルレベル判定閾値Ａthをパラメータ保持部９２から読み出す。読み出された駆動電流αは固体撮像素子１０の光送信制御部１６に供給され、逆電圧Ｖrは光受信制御部５４に供給され、デジタルレベル判定閾値Ａthはエラーレート検出部５６に供給される。
【０２２４】
［光通信システム１００Ｆの動作例］
図３９は、光通信システム１００Ｆの光駆動指示部５８の処理シーケンスの一例を示すフローチャートである。ステップＳ２２０では、光通信システム１００Ｆの電源オンに伴い、固体撮像素子１０の接続を検出し、固体撮像素子１０のＩＤ保持部４０から固体撮像素子ＩＤ値Ｎを取得する。ステップＳ２２２では、転送レート設定部６０から転送レートＲを取得する。
【０２２５】
ステップＳ２２４では、転送レートＲと固体撮像素子ＩＤ値Ｎとを利用し、パラメータ保持部９２からこれらに対応した電力パラメータαおよび感度パラメータｒを読み出す。例えば、転送レートＲがＲ＿１に設定され、固体撮像素子ＩＤ値Ｎが１００である場合には、駆動電流：１５ｍｖ，逆電圧：１１０Ｖ，デジタルレベル判定閾値：１５０ｍＶがパラメータ保持部９２から読み出される（図３８（Ｂ）参照）。
【０２２６】
ステップＳ２２６では、パラメータ保持部９２から読み出された電力パラメータαを光送信制御部１６に設定する。例えば、駆動電流を１５ｍｖに設定する。ステップＳ２２８では、パラメータ保持部９２から読み出された感度パラメータｒを光受信制御部５４に設定する。例えば、逆電圧Ｖrを１１０Ｖに設定し、デジタルレベル判定閾値Ａthを１５０ｍＶに設定する。
【０２２７】
以上説明したように、本実施の形態によれば、各固体撮像素子１０に応じて最適化された駆動電流α、逆電圧Ｖrおよびデジタルレベル判定閾値Ａthが予め処理基板５０に保持されている。そのため、光通信システム１００Ｆの電源オン時に、最適な駆動電流α等を自動的に設定することができ、エラーレート制御の処理時間の短縮化を図ることができる。
【０２２８】
＜第４の実施の形態の変形例＞
［光通信システムのブロック構成例］
次に、本発明の第４の実施の形態の変形例に係る光通信システム１００Ｇについて説明する。本実施の形態では、光通信を行う通信部を変調型により構成している点において上記第４の実施の形態と異なる。なお、上述した第４の実施の形態の光通信システム１００Ｆと共通する構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【０２２９】
図４０は、本発明の第４の実施形態の変形例に係る光通信システム１００Ｇの構成例を示す図である。光通信システム１００Ｇは、固体撮像素子１０と処理基板５０とを備えている。固体撮像素子１０は、画素部１２と変調部３２と光送信制御部１６とＩＤ保持部４０とを有している。
【０２３０】
変調部３２は、例えば電気光学効果を用いたものや電界吸収型のものが用いられ、処理基板５０側の発光部６４から発光される光を画素部１２からの画像信号等に応じて変調する。変調部３２は、光送信制御部１６から供給される駆動電流α１により消費電力が最小限に抑えられて駆動される。変調により得られた光信号は処理基板５０の光受信部５２に出力される。
【０２３１】
図４１（Ａ）はＩＤ保持部４０の構成例を示す図である。ＩＤ保持部４０は例えば不揮発性メモリにより構成され、このＩＤ保持部４０には固体撮像素子１０毎に割り当てられた固有の固体撮像素子ＩＤ値Ｎ（識別情報）が記憶されている。
【０２３２】
処理基板５０は、光受信部５２と光受信制御部５４と発光部６４と発光制御部６８とエラーレート検出部５６と光駆動指示部５８と転送レート設定部６０とパラメータ保持部９２とを有している。
【０２３３】
図４１（Ｂ）は、パラメータ保持部９２の構成例を示す図である。パラメータ保持部９２には、固体撮像素子１０の各固体撮像素子ＩＤに対応して、所定のエラーレートを満たす光送信部１４の駆動電流α１、光受信部５２の逆電圧Ｖr、デジタルレベル判定閾値Ａthおよび発光部６４の駆動電流α２が各々対応付けられたテーブルＴＢが記憶されている。駆動電流α１および逆電圧Ｖr、デジタルレベル判定閾値Ａth、駆動電流α２は、上記第１の実施の形態で説明したように、所定の基準エラーレートを満たし、かつ、光送信部１４の消費電力が最小となるような値を有する。またパラメータ保持部９２は、転送レートＲ＿１，Ｒ＿２，Ｒ＿３・・・毎にテーブルＴＢ１，ＴＢ２，ＴＢ３・・・を保持している。
【０２３４】
光駆動指示部５８は、光通信システム１００Ｇの電源オンに伴い、固体撮像素子１０の接続を検出してＩＤ保持部４０から固体撮像素子ＩＤを読み出す。そして、光駆動指示部５８は、固体撮像素子ＩＤに対応した、駆動電流α１、逆電圧Ｖr、デジタルレベル判定閾値Ａthおよび駆動電流α２をパラメータ保持部９２から読み出す。読み出された駆動電流α１は固体撮像素子１０の光送信制御部１６に供給され、駆動電流α２は発光制御部６８に供給され、逆電圧Ｖrは光受信制御部５４に供給され、デジタルレベル判定閾値Ａthはエラーレート検出部５６に供給される。
【０２３５】
本変形例に係る光通信システム１００Ｇの動作は、図３９で示した第４の実施の形態に係る光通信システム１００Ｆと同様の動作を採用することができる。本実施の形態においても、上記第４の実施の形態と同様に、光通信システム１００Ｇの電源オン時に、最適な駆動電流α１，α２、逆電圧Ｖrおよびデジタルレベル判定閾値Ａthを自動的に設定するので、エラーレート制御の処理時間の短縮化を図ることができる。
【０２３６】
なお、本発明の技術範囲は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。例えば、上述した本発明の一連の処理に対応したコンピュータプログラムが記録された光ディスクや半導体メモリ等の記録媒体をコンピュータ等のハードウエアで実行することで、光通信システムの電源投入時等に、所定の基準エラーレートを満たし、かつ、光送信部の消費電力が最小となるような電力パラメータおよび感度パラメータを設定することもできる。
【図面の簡単な説明】
【０２３７】
【図１】ＡＰＤの逆電圧と増倍率との関係を示す図である。
【図２】ＡＰＤの逆電圧と暗電流との関係を示す図である。
【図３】ＰＩＮ−ＰＤの電圧と容量の関係を示す図である。
【図４】ＰＩＮ−ＰＤの逆電圧と暗電流の関係を示す図である。
【図５】ＰＩＮ−ＰＤの逆電圧と電流との関係を示す図である。
【図６】ＡＰＤの受光感度の特性を説明するための図である。
【図７】発光部の光量とＡＰＤの逆電圧および受光光量レベルとの関係を示す図である。
【図８】ＡＰＤのデジタルレベル判定閾値と逆電圧の関係を示す図である。
【図９】発光部からの所定光量に対するＡＰＤの逆電圧とデジタルレベル判定閾値の関係を示す図である。
【図１０】ＡＰＤの逆電圧とデジタルレベル判定閾値と感度パラメータの関係を示す図である。
【図１１】時間が一定の場合のＰＩＮ−ＰＤの受光感度の特性を説明するための図である。
【図１２】単位クロック時間を変化させたときのＰＩＮ−ＰＤの検出電圧量と時間との関係を示す図である。
【図１３】発光部の光量とＰＩＮ−ＰＤの逆電圧の関係を示す図である。
【図１４】発光部からの所定光量に対するＰＩＮ−ＰＤのデジタルレベル判定閾値と逆電圧の関係を示す図である。
【図１５】発光部からの所定光量に対するＰＩＮ−ＰＤの逆電圧とデジタルレベル判定閾値の関係を示す図である。
【図１６】ＰＩＮ−ＰＤの逆電圧とデジタルレベル判定閾値と感度パラメータの関係を示す図である。
【図１７】電力パラメータαに対する、感度パラメータおよびエラーレートＥrraの関係を示す図である。
【図１８】微弱電流駆動における発光特性を示す図である。
【図１９】本発明の第１の実施の形態に係る光通信システムの構成例を示す図である。
【図２０】光通信システムの動作の一例を示すフローチャートである。
【図２１】本発明の第２の実施形態に係る光通信システムの構成例を示す図である。
【図２２】光通信システムの動作の一例を示すフローチャートである（その１）。
【図２３】光通信システムの動作の一例を示すフローチャートである（その２）。
【図２４】本発明の第３の実施形態に係る光通信システムの構成例を示す図である。
【図２５】光通信システムの動作の一例を示すフローチャートである（その１）。
【図２６】光通信システムの動作の一例を示すフローチャートである（その２）。
【図２７】光通信システムの光送信部および光受信部の構成例を示す図である。
【図２８】光送信部と光受信部との間で通信される光信号のタイミングチャートを示す図である。
【図２９】エンコード部の一例を示す機能ブロック図である。
【図３０】クロック再生部の一例を示す機能ブロック図である。
【図３１】デコード部の一例を示す機能ブロック図である。
【図３２】光通信システムの同期信号検出部の機能を説明するための図である。
【図３３】本発明の第３の実施形態に係る光通信システムの構成例を示す図である。
【図３４】光通信システムの動作の一例を示すフローチャートである。
【図３５】本発明の第３の実施形態の変形例に係る光通信システムの構成例を示す図である。
【図３６】光通信システムの動作の一例を示すフローチャートである。
【図３７】本発明の第４の実施形態に係る光通信システムの構成例を示す図である。
【図３８】ＩＤ保持部およびパラメータ保持部の構成例を示す図である。
【図３９】光通信システムの光駆動指示部の処理シーケンスの一例を示すフローチャートである。
【図４０】本発明の第４の実施形態の変形例に係る光通信システムの構成例を示す図である。
【図４１】ＩＤ保持部およびパラメータ保持部の構成例を示す図である。
【符号の説明】
【０２３８】
１０・・・固体撮像素子、１４・・・光送信部、１６・・・光送信制御部、３０・・・発光部、３２・・・変調部、４０・・・ＩＤ保持部、５０・・・処理基板、５２・・・光受信部、５４・・・光受信制御部、５６・・・エラーレート検出部、５８・・・光駆動指示部、６０・・・転送レート設定部、６４・・・発光部、６８・・・発光制御部、７６・・・平均受光レベル検出部、７８・・・通信可能判断部、８０・・・データ保持部、９２・・・パラメータ保持部、１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ，１００Ｅ，１００Ｆ，１００Ｇ・・・光通信システム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図２８】
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