(57)【要約】【課題】高速・高容量化の要求に対し、より多くのＮＲＺ信号を１の光伝送路を介して伝送可能な光伝送システムを提供できる。【解決手段】光信号伝送路を介して光信号を発信する複数の発光素子と、送信の対象となるＮＲＺ信号に基づいて、各発光素子の点灯、消灯を定める制御回路とを備える。各発光素子の放射する光の信号強度は、例えば互いに異なる強度値であって、かつ、任意の複数の強度値の和に基づいて、当該和に関わる複数の強度値が一意に定まる強度値に基づいて定められる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光信号伝送路を介して互いに接続される送信側装置と、受信側装置とを含む光伝送システムであって、
前記送信側装置は、
光信号伝送路を介して光信号を発信する複数の発光素子と、
送信の対象となる信号に基づいて、各発光素子の点灯、消灯を定める制御回路と、
前記発光素子の各々を、クロック信号の所定位相からクロック信号の半周期分だけ発光する第１グループと、クロック信号の前記所定位相より半周期だけずれた時点から発光し、クロック信号の半周期分だけ発光する第２グループとに分け、第１グループに属して、前記制御回路によって点灯させるべきとされた発光素子があれば、所定クロック信号の所定位相からクロック信号の半周期分だけ発光させ、第２グループに属して、前記制御回路によって点灯させるべきとされた発光素子があれば、クロック信号の前記所定位相より半周期だけずれた時点から発光し、クロック信号の半周期分だけ発光させるドライブ回路と、
を備え、
前記受信側装置は、
光信号伝送路を介して到来する光信号を受けて電気信号に変換する受光素子と、
前記電気信号に基づいて、前記送信側装置の各発光素子の点灯・消灯を判定し、送信の対象となった信号を復号する復号回路と、
を含むことを特徴とする光伝送システム。
【請求項２】
光信号伝送路を介して光信号を発信する複数の発光素子と、
送信の対象となる信号に基づいて、各発光素子の点灯、消灯を定める制御回路と、
前記発光素子の各々を、クロック信号の所定位相からクロック信号の半周期分だけ発光する第１グループと、クロック信号の前記所定位相より半周期だけずれた時点から発光し、クロック信号の半周期分だけ発光する第２グループとに分け、第１グループに属して、前記制御回路によって点灯させるべきとされた発光素子があれば、所定クロック信号の所定位相からクロック信号の半周期分だけ発光させ、第２グループに属して、前記制御回路によって点灯させるべきとされた発光素子があれば、クロック信号の前記所定位相より半周期だけずれた時点から発光し、クロック信号の半周期分だけ発光させるドライブ回路と、
を備えたことを特徴とする送信装置。
【請求項３】
請求項２に記載の送信装置において、
前記ドライブ回路は、各発光素子の放射する光の信号強度を、
互いに異なる強度値であって、
かつ、任意の複数の強度値の和に基づいて、当該和に関わる複数の強度値が一意に定まる
強度値に基づいて定め、当該定めた強度値によって、各発光素子を発光制御することを特徴とする送信装置。
【請求項４】
請求項３に記載の送信装置であって、
前記定められた強度値が低いものから略半数を、前記第２グループに属する発光素子とすることを特徴とする送信装置。
【請求項５】
光信号伝送路を介して光信号を発信する複数の発光素子と、
送信の対象となる信号に基づいて、各発光素子の点灯、消灯を定める制御回路と、
各発光素子の放射する光の信号強度を、互いに異なる強度値であって、かつ、任意の複数の強度値の和に基づいて、当該和に関わる複数の強度値が一意に定まる強度値に基づいて定め、当該定めた強度値によって、前記制御回路が点灯すると定めた発光素子を発光させるドライブ回路と、
を含むことを特徴とする送信装置。
【請求項６】
光信号伝送路を介して光信号を発信する複数の発光素子を備えた送信装置を用い、
送信の対象となる信号に基づいて、各発光素子の点灯、消灯を定める工程と、
前記発光素子の各々を、クロック信号の所定位相からクロック信号の半周期分だけ発光する第１グループと、クロック信号の前記所定位相より半周期だけずれた時点から発光し、クロック信号の半周期分だけ発光する第２グループとに分け、第１グループに属して、点灯させるべきとされた発光素子があれば、所定クロック信号の所定位相からクロック信号の半周期分だけ発光させ、第２グループに属して、点灯させるべきとされた発光素子があれば、クロック信号の前記所定位相より半周期だけずれた時点から発光し、クロック信号の半周期分だけ発光させる工程と、
を備えたことを特徴とする光信号の送信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光信号を伝達する光伝達システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ディジタルデータとして一般的な、ＮＲＺ（Non-Return Zero）符号による信号（ＮＲＺ信号）を伝達する伝送システムは、種々の情報処理装置間、または情報処理装置内部での情報伝達に用いられている。例えば、プリンタなどの画像形成装置などでは、装置内部で伝達するべきデータの量が大きいので、伝送システムの高速化、高容量化が求められている。
【０００３】
そこで、比較的高速で容量の大きい光伝送システムの利用が検討されている。光伝送システムは、一般に発光デバイスと、受光デバイスとを、光ファイバなどの光信号伝送路を介して接続し、発光デバイスをＮＲＺ信号に基づいて発光制御し、受光デバイス側で受光した光信号に基づいてＮＲＺ信号を復号するものである。
【０００４】
ここで光伝送システムでは、伝送レートなどの要求からＮＲＺ信号の周波数が定められる一方で、周波数応答特性により使用可能な発光デバイスや受光デバイスが限られてしまう。具体的な例として、一般的なＬＥＤ（発光ダイオード）などでは、たかだか１００メガビット毎秒程度の伝送レートに対応可能な周波数特性しか備えていないが、面発光レーザーなどでは３ギガビット毎秒程度の伝送レートに対応可能な周波数特性を備えるものがある。
【特許文献１】特開２００３−２５８７２２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、比較的高い伝送レートに対応する周波数特性を備えた発光デバイスなどは、比較的低い伝送レートに対応する周波数特性しかもたない発光デバイスなどに比して高価であり、安価に、かつ高い伝送レートに対応可能な光伝送システムが求められていた。
【０００６】
ここで、例えばクロック同期された２つのＮＲＺ信号に対して、一方のＮＲＺ信号を、クロック信号との論理積により変換して第１ＲＺ信号を得ておき、また他方のＮＲＺ信号を、反転したクロック信号との論理積により変換した第２ＲＺ信号を得て、これら第１、第２のＲＺ信号を合成して、一つの光伝送路を介して伝送するシステムが、特許文献１に開示されている。
【０００７】
しかしながら、この技術では、たかだか２つのＮＲＺ信号を１の光伝送路を介して伝送できるのみであり、高速・高容量化の要求に対して十分に応えることができていなかった。
【０００８】
本発明は上記実情に鑑みて為されたもので、安価な発光デバイスを用いつつ、高速・高容量化の要求に対し、より多くの信号を１の光伝送路を介して伝送可能な光伝送システムを提供することを、その目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記従来例の問題点を解決するための本発明は、光信号伝送路を介して互いに接続される送信側装置と、受信側装置とを含む光伝送システムであって、前記送信側装置は、光信号伝送路を介して光信号を発信する複数の発光素子と、送信の対象となる信号に基づいて、各発光素子の点灯、消灯を定める制御回路と、前記発光素子の各々を、クロック信号の所定位相からクロック信号の半周期分だけ発光する第１グループと、クロック信号の前記所定位相より半周期だけずれた時点から発光し、クロック信号の半周期分だけ発光する第２グループとに分け、第１グループに属して、前記制御回路によって点灯させるべきとされた発光素子があれば、所定クロック信号の所定位相からクロック信号の半周期分だけ発光させ、第２グループに属して、前記制御回路によって点灯させるべきとされた発光素子があれば、クロック信号の前記所定位相より半周期だけずれた時点から発光し、クロック信号の半周期分だけ発光させるドライブ回路と、を備え、前記受信側装置は、光信号伝送路を介して到来する光信号を受けて電気信号に変換する受光素子と、前記電気信号に基づいて、前記送信側装置の各発光素子の点灯・消灯を判定し、送信の対象となった信号を復号する復号回路と、を含むことを特徴としている。
【００１０】
また、上記従来例の問題点を解決するための本発明は、送信装置であって、光信号伝送路を介して光信号を発信する複数の発光素子と、送信の対象となる信号に基づいて、各発光素子の点灯、消灯を定める制御回路と、前記発光素子の各々を、クロック信号の所定位相からクロック信号の半周期分だけ発光する第１グループと、クロック信号の前記所定位相より半周期だけずれた時点から発光し、クロック信号の半周期分だけ発光する第２グループとに分け、第１グループに属して、前記制御回路によって点灯させるべきとされた発光素子があれば、所定クロック信号の所定位相からクロック信号の半周期分だけ発光させ、第２グループに属して、前記制御回路によって点灯させるべきとされた発光素子があれば、クロック信号の前記所定位相より半周期だけずれた時点から発光し、クロック信号の半周期分だけ発光させるドライブ回路と、を備えたことを特徴としている。
【００１１】
ここで前記ドライブ回路は、各発光素子の放射する光の信号強度を、互いに異なる強度値であって、かつ、任意の複数の強度値の和に基づいて、当該和に関わる複数の強度値が一意に定まる強度値に基づいて定め、当該定めた強度値によって、各発光素子を発光制御することとしてもよい。
【００１２】
この場合においては、前記定められた強度値が低いものから略半数を、前記第２グループに属する発光素子とすることとしてもよい。
【００１３】
さらに本発明の一態様は、送信装置であって、光信号伝送路を介して光信号を発信する複数の発光素子と、送信の対象となる信号に基づいて、各発光素子の点灯、消灯を定める制御回路と、各発光素子の放射する光の信号強度を、互いに異なる強度値であって、かつ、任意の複数の強度値の和に基づいて、当該和に関わる複数の強度値が一意に定まる強度値に基づいて定め、当該定めた強度値によって、前記制御回路が点灯すると定めた発光素子を発光させるドライブ回路と、を含むことを特徴としている。
【００１４】
また本発明の別の態様は、光信号の送信方法であって、光信号伝送路を介して光信号を発信する複数の発光素子を備えた送信装置を用い、送信の対象となる信号に基づいて、各発光素子の点灯、消灯を定める工程と、前記発光素子の各々を、クロック信号の所定位相からクロック信号の半周期分だけ発光する第１グループと、クロック信号の前記所定位相より半周期だけずれた時点から発光し、クロック信号の半周期分だけ発光する第２グループとに分け、第１グループに属して、点灯させるべきとされた発光素子があれば、所定クロック信号の所定位相からクロック信号の半周期分だけ発光させ、第２グループに属して、点灯させるべきとされた発光素子があれば、クロック信号の前記所定位相より半周期だけずれた時点から発光し、クロック信号の半周期分だけ発光させる工程と、を備えたことを特徴としている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。本発明の実施の形態に係る光伝送システムは、図１に示すように、送信装置１と、受信装置２と、これらを接続する光信号の伝送路である光ファイバ３とを含んで構成される。
【００１６】
送信装置１は、また、制御部１１と、ドライバ部１２と、発光素子アレイ１３と、結合部１４とを含み、受信装置２は、受光部２１と、復号部２２と、制御部２３とを含んで構成される。本実施の形態の送信装置１では、発光素子アレイ１３が複数（ｎ個）の発光素子を含む。
【００１７】
送信装置１の制御部１１は、マイクロコンピュータ等であり、送信の対象となるデータに基づき、ｎ個（ｎビット分）のＮＲＺ信号を生成して、ドライバ部１２に出力する。
【００１８】
ドライバ部１２は、図２に例示するように、クロック信号発生部３１と、論理演算部３２と、電流制御部３３とを含んで構成される。クロック信号発生部３１は、予め定められた周波数の矩形波信号を生成して出力する。この周波数は、発光素子アレイ１３に含まれる発光素子の応答周波数の最大値の１／２未満して設定される。
【００１９】
論理演算部３２は、ｎ／２個のバッファＢｐと、ｎ／２個の反転バッファ（ＮＯＴ回路）Ｂｎと、これらのいずれかに対応して設けられるｎ個のＡＮＤ回路Ｌとを備える。この論理演算部３２のバッファＢｐは、いずれもクロック信号を対応するＡＮＤ回路Ｌに出力する。ＡＮＤ回路Ｌは、バッファＢｐから入力される値と、ＮＲＺ信号で表現されるデータのうち対応するビットとの論理積を演算して電流制御部３３に出力する。すなわち、これらのＡＮＤ回路Ｌの出力により点灯制御される発光素子の群が、クロック信号の所定位相（ここでは立ち上がりの位相）からクロック信号の半周期分だけ発光する第１グループに属する。
【００２０】
また、反転バッファＢｎは、クロック信号を反転して、対応するＡＮＤ回路Ｌに出力する。そしてＡＮＤ回路Ｌは、バッファＢｎから入力される値と、ＮＲＺ信号で表されるデータにおいて対応するビットとの論理積を演算して電流制御部３３に出力する。すなわち、これらのＡＮＤ回路Ｌの出力により点灯制御される発光素子の群が、クロック信号の所定位相から半周期分だけずれた時点（ここでは立ち下がりの時点）からクロック信号の半周期分だけ発光する第２グループに属する。
【００２１】
なお、ｎが奇数の場合は、バッファＢｐの数を（ｎ＋１）／２個（または（ｎ−１）／２個）とし、反転バッファＢｎの数を（ｎ−１）／２個（または（ｎ＋１）／２）とすればよい。
【００２２】
電流制御部３３は、ＮＲＺ信号で表されるデータの各ビットに対応して設けられ、対応するビットに係る演算を行った論理演算部３２のＡＮＤ回路Ｌから入力される信号が「Ｈ」レベルにあるとき、各ビットごとに対応して予め設定された電流量の電流を、発光素子アレイ１３の対応する発光素子に出力する。
【００２３】
発光素子アレイ１３の各発光素子は、それぞれ対応する電流制御部３３が出力する電流で発光する。本実施の形態では、この発光素子はＬＥＤ（発光ダイオード）であり、電流制御部３３は、発光素子であるＬＥＤの発光強度のダイナミックレンジΔ内で、各ＬＥＤごとの電流量をばらつかせる。本実施の形態において特徴的なことの一つは、各ＬＥＤの発光強度を、互いに異なる強度値であって、かつ、任意の複数の強度値の和に基づいて、当該和に関わる複数の強度値が一意に定まる強度値に基づいて定めることである。
【００２４】
例えば、
【数１】
2007329585.tif 000003
を単位ｅとして、強度値が１ｅ，２ｅ，４ｅ，８ｅ…のいずれかに定められているとすれば、各ＬＥＤの点灯時の発光強度が１ｅ，２ｅ，４ｅ，８ｅ…となるよう、電流制御部３３が供給する電流量が予め設定される。
【００２５】
この結果、例えば強度１ｅ，２ｅに規定されたＬＥＤが点灯した場合には、強度３ｅの光信号が出力され、この強度３ｅの光信号を受信した側では、予め定められた発光強度のうち、１ｅ及び２ｅのＬＥＤが点灯していることを検出できる。
【００２６】
結合部１４は、発光素子アレイ１３内の各発光素子が放射する光を結合して、光伝送路である光ファイバ３内に導く。つまり光ファイバ３は、発光素子アレイにおいて発光しているＬＥＤの発光強度の和に相当する強度の光を伝達する。
【００２７】
受光装置２の受光部２１は、光センサなどであり、光ファイバ３を介して伝達される光信号の強度を表す電気信号を生成する。復号部２２は、受光部２１が生成した電気信号に基づいて、どの送信装置１において、どの発光素子が点灯し、消灯していたかを表す信号（復号信号）を生成して、出力する。制御部２３は、復号信号に基づいて伝送の対象となったデータを生成し、出力する。
【００２８】
本実施の形態の光伝送システムは、以上のように構成されており、次のように動作する。以下の説明では、説明の簡単のため、発光素子アレイ１３には、発光素子としてのＬＥＤが、Ｄ１からＤ４までの４つ設けられていることとし、Ｄ１の強度値が１ｅ、Ｄ２の強度値が２ｅ、Ｄ３の強度値が４ｅ、Ｄ４の強度値が８ｅに設定されているとする。また、強度値の低いものから略半数（ここではＤ１，Ｄ２の２つ）を第１グループに属する発光素子とする。これにより、クロックの立ち下がりから半周期（前半半周期）は比較的高輝度の光信号が出力されやすくなり、クロックの立ち上がりから半周期（後半半周期）は比較的低輝度の光信号が出力されやすくなって、この強度差を利用した処理を行うことができるようになっている。もっとも、クロックの前半半周期と後半半周期との輝度をなるべく近接させるよう、Ｄ１，Ｄ４を第１グループに属するものとし、Ｄ２，Ｄ３を第２グループに属するものとしても構わない。さらに、Ｄ４のみを第１グループに属し、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３を第２グループに属するものとしても構わない。
【００２９】
また、以下の例では、伝送するべきデータは「０ｘＥ９，０ｘ７０，０ｘＦＣ，０ｘ０１…」（０ｘは、１６進数であることを示す）となっているものとする。ここで、「０ｘＥ９」は二進数では「１１１０、１００１」と２つの４ビットで表すことができ、本実施の形態の伝送システムでは、４つのＬＥＤにより、１つのクロック周期あたり４ビットの信号を送信する。
【００３０】
制御部１１は、伝送するべき対象として入力されたデータに基づいて、４ビットのＮＲＺ信号を生成する。ここでＮＲＺ信号は、上記データの２進数表現に基づき「１１１０１００１０１１１…」となる。
【００３１】
ドライバ部１２のクロック信号発生部３１は、図３（ａ）に示すようなクロック信号を出力している。発光素子Ｄ１に対応する論理演算部は、クロック信号と対応するＮＲＺ信号のビットとの論理積を演算するＡＮＤ回路Ｌを含んで構成される。従って、この発光素子Ｄ１は、対応するビットが「１」（「Ｈ」レベルであるとする）であるとき、クロック信号が「Ｈ」レベルとなっている期間に発光する。発光素子Ｄ２も同様である。
【００３２】
発光素子Ｄ３に対応する論理演算部は、クロック信号の対応するビットを反転して出力する反転バッファＢｎと、当該反転されれたクロック信号と、ＮＲＺ信号が表すデータのうち対応するビットとの論理積を演算するＡＮＤ回路Ｌを含んで構成される。従って発光素子Ｄ３は、対応するビットが「１」（「Ｈ」レベルであるとする）であるとき、クロック信号が「Ｌ」レベルとなっている期間に発光する。発光素子Ｄ４も同様である。
【００３３】
既に説明したように、発光素子Ｄ１からＤ４は、それぞれ論理演算部３２により発光するよう指示されると、電流制御部３３により、それぞれ発光強度１ｅ、２ｅ、４ｅ、８ｅで発光するよう制御される。
【００３４】
上述のデータ、「０ｘＥ９，０ｘ７０，０ｘＦＣ，０ｘ０１…」の場合、当初の「Ｅ」のデータは、前半２ビット「１１」と後半２ビット「１０」とに分けられ、前半２ビット分のデータに基づいて、クロックの前半半周期において発光素子Ｄ３，Ｄ４が点灯制御される。この期間発光素子Ｄ１，Ｄ２は消灯している。また、後半２ビット分のデータに基づいて、クロックの後半半周期において発光素子Ｄ２のみが点灯制御され、発光素子Ｄ１，Ｄ３，Ｄ４は消灯した状態となる。この結果、クロックの前半半周期では強度４ｅ＋８ｅ＝１２ｅの光信号が光ファイバ３を介して伝送され、クロックの後半半周期では強度２ｅの光信号が光ファイバ３を介して伝送される。
【００３５】
以下同様に、次のクロックの前半半周期においては発光素子Ｄ４のみが点灯制御され、後半半周期では発光素子Ｄ１のみが点灯制御される。この結果、クロックの前半半周期では強度８ｅの光信号が光ファイバ３を介して伝送され、クロックの後半半周期では強度１ｅの光信号が光ファイバ３を介して伝送される。
【００３６】
すなわち光ファイバ３が伝送する光信号の強度は、図３（ｆ）に示すようなものとなる。
【００３７】
受信装置２では、光ファイバ３を介して伝送された光信号の強度を表す情報を生成する。上述の例からクロックの半周期分の時間ごとに、１２ｅ、２ｅ、８ｅ、１ｅ…という強度の情報を生成する。
【００３８】
受信装置２の復号部２２は、１周期分の情報の総和を得る。ここでは第１周期において「１２ｅ＋２ｅ＝１４ｅ」、第２周期において「８ｅ＋１ｅ＝９ｅ」との情報を得る。そして、これらの情報から送信装置１での各発光素子Ｄ１からＤ４の点灯・消灯状態を判定する。１４ｅの場合、各発光素子の発光強度が１ｅ，２ｅ，４ｅ，８ｅであることから、１４ｅ＝２ｅ＋４ｅ＋８ｅであることが判定され、発光素子Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４が点灯していたこと、すなわちデータが「１１１０」であったと判定される。復号部２２は、この判定結果に基づいてＮＲＺ信号「１１１０…」を生成して出力する。
【００３９】
制御部２３は、復号部２２が出力するＮＲＺ信号に基づいて、「０ｘＥ９…」と、伝送の対象となったデータを再生して出力する。
【００４０】
本実施の形態によると、発光素子の発光強度のダイナミックレンジ内における値であって、総和から分解可能な互いに異なる値が設定できる数だけの発光素子を用いて複数のビットのデータを１クロックの間に伝送できることとなって、ＬＥＤ等の安価な発光デバイスを用いつつ、高速・高容量化の要求に対し、より多くのＮＲＺ信号を１の光伝送路を介して伝送できることとなる。
【００４１】
なお、ここまでの説明では、クロック信号の前半半周期と後半半周期とで異なる信号を送信することでも伝送可能なデータ容量を増大させているが、論理演算部３２を設けずに、入力されたＮＲＺ信号により表現されるデータの各ビットに基づいて、対応する発光素子をそのまま発光制御してもよい。この場合、１クロックに亘って、発光素子アレイ１３に含まれる発光素子のうち、ＮＲＺ信号によって表現されるデータのビットのうち、「１」となっているビットに対応する発光素子が点灯し、点灯している発光素子によって放射される、互いに異なる強度の光信号が光ファイバ３を介して伝送されることとなる。
【００４２】
なお、ここまでの説明では、クロック信号の周期で変化する信号の一例として、ＮＲＺ信号を例として説明したが、これに限らず、例えば、ＮＲＺＩ信号のように信号値が「１」または「−１」となるような信号でも構わない。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施の形態に係る光伝送システムの構成ブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る送信装置の論理演算部の構成例を表すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る光伝送システムにおける発光素子の発光状況及び伝送される信号の例を表すタイミングチャート図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  送信装置、２  受信装置、３  光ファイバ、１１，２３  制御部、１２  ドライバ部、１３  発光素子アレイ、１４  結合部、２１  受光部、２２  復号部、３１  クロック信号発生部、３２  論理演算部、３３  電流制御部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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