(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチック光ファイバからの信号光に含まれる光信号を受信する光受信装置において、
第１の光感応領域を有し、前記第１の光感応領域によって検出した信号光に応じた第１の電気信号を出力する第１の光検出手段と、
前記第１の光感応領域の縁部の外方に近接して配置された第２の光感応領域を有し、前記第２の光感応領域に入射した信号光に応じた第２の電気信号を出力する第２の光検出手段と、
所定の動作電流または動作電圧に基づいて、前記第１の光検出手段から出力される前記第１の電気信号を増幅する信号増幅手段と、
前記第２の光検出手段から出力される前記第２の電気信号に基づいて、前記信号増幅手段に供給される前記動作電流または動作電圧を制御する電流制御手段と、
を備え、
前記第１の光検出手段は、拡がりを有する前記信号光のうち光軸付近の強度が強い部分を検出し、
前記第２の光検出手段は、拡がりを有する前記信号光のうち縁辺部の強度が弱い部分を検出し、
前記第１の光検出手段、前記第２の光検出手段、前記信号増幅手段及び前記電流制御手段は、モールド部によって樹脂封止されており、
前記モールド部は、前記プラスチック光ファイバの出射端に対向し、且つ、前記モールド部の表面であって前記第１の光検出手段に対向する位置に、前記信号光を前記第１の光検出手段に入射させるためのレンズ部を有し、
前記第１の光検出手段と前記第２の光検出手段とは、同一基板上に形成され、前記レンズ部の周囲は前記基板側に凹んでいる、
ことを特徴とする光受信装置。
【請求項２】
前記電流制御手段は、
前記第２の電気信号が所定の基準値以上となった場合に前記信号増幅手段に前記動作電流または動作電圧が供給されるように、前記信号増幅手段に供給される前記動作電流または動作電圧を制御することを特徴とする請求項１に記載の光受信装置。
【請求項３】
前記第１の光検出手段の前記第１の光感応領域は、略円形となっており、
前記第２の光検出手段の前記第２の光感応領域は、前記第１の光感応領域の縁部を取り囲む形状となっている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光受信装置。
【請求項４】
前記第１の光検出手段の前記第１の光感応領域は、略円形となっており、
前記第２の光検出手段の前記第２の光感応領域は、分離した複数の検出部を有し、前記複数の検出部それぞれは、前記第１の光感応領域の縁部に沿って配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光受信装置。
【請求項５】
前記第１の光検出手段と前記第２の光検出手段と前記信号増幅手段と前記電流制御手段とは、同一基板上に形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光受信装置。
【請求項６】
前記信号増幅手段は、プリアンプ、アンプ、比較回路及びＴＴＬインターフェース回路を順次接続してなり、
前記プリアンプは、前記第１の光検出手段から出力される信号電流を、信号電圧に変換するとともに増幅して前記アンプに出力し、
前記比較回路は、前記アンプから出力された信号電圧を所定の基準電圧と比較して、前記アンプから出力された信号電圧をデジタル信号に変換して前記ＴＴＬインターフェース回路に出力することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光受信装置
【請求項７】
前記電流制御手段は、前記第２の光検出手段に接続されたヒステリシスコンパレータを備え、前記ヒステリシスコンパレータの出力で前記信号増幅手段に入力される前記動作電流又は動作電圧が制御されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光受信装置。
【請求項８】
前記電流制御手段は、
前記第２の光検出手段から出力された第２の電気信号が入力されるＤＣアンプと、
前記ＤＣアンプの出力が入力されるバンドギャップ基準電圧源回路と、
を有しており、
前記ＤＣアンプは、ヒステリシスコンパレータ及びスイッチングトランジスタを直列接続してなり、
前記ヒステリシスコンパレータは、入力電圧が徐々に大きくなって第１の基準電圧Ｖ１以上となった時点で低電圧を出力し、入力電圧が徐々に小さくなって第２の基準電圧Ｖ２未満となった時点で高電圧を出力し、前記第２の基準電圧Ｖ２は前記第１の基準電圧Ｖ１よりも小さくなっており、
前記ヒステリシスコンパレータの出力端は前記スイッチングトランジスタのベースに接続されており、このスイッチングトランジスタのオンオフによって前記バンドギャップ基準電圧源回路は動作し、このバンドギャップ基準電圧源回路から前記信号増幅手段に供給される前記動作電流または動作電圧を制御することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光受信装置。
【請求項９】
前記第１の光検出手段、前記第２の光検出手段、前記信号増幅手段及び前記電流制御手段を有する基板は、リードフレーム上に固定された状態で、透明な樹脂によって封止されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光受信装置。
【請求項１０】
前記プラスチック光ファイバ用のファイバコネクタが、レセプタクルに形成されたファイバコネクタ用溝部に挿入され、且つ、前記光受信装置が、前記レセプタクルに形成された光受信装置用溝部に挿入されてこの光受信装置用溝部に前記モールド部が当たり、前記プラスチック光ファイバの出射端に対する光受信装置の位置決めが行われていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の光受信装置。
【請求項１１】
前記第１の光感応領域は、前記信号光の光軸上に配置され、その中心が信号光の光軸と一致していることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の光受信装置。
【請求項１２】
前記信号光の強度分布は、光軸を中心としたガウス分布であることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の光受信装置。
【請求項１３】
前記第１の光感応領域よりも大きい拡がりを有する信号光を出力する出力端を保持する第１の保持手段と、
請求項１乃至請求項１２のいずれか１項に記載の光受信装置を、前記信号光の光軸上に前記第１の光感応領域が位置するように保持する第２の保持手段と
を備えたことを特徴とする光受信装置の保持装置。
【請求項１４】
前記第１の光感応領域よりも大きい拡がりを有する信号光を出力する出力端を配置する第１の配置工程と、
請求項１乃至請求項１２のいずれか１項に記載の光受信装置を、前記信号光の光軸上に前記第１の光感応領域が位置するように配置する第２の配置工程と
を備えたことを特徴とする光受信装置の配置方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、信号光に含まれる光信号を受信する光受信装置、並びに、その保持装置及び配置方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光受信装置は、光送信装置とともに光通信の一翼を担う要素技術として広く利用されている。かかる光受信装置は、大容量かつ高速なデータの受信処理を行う必要があることから、必然的にその消費電力が大きくなり、近年、環境保護、ランニングコスト低減等の観点から、低消費電力への要求が高まっている。
【０００３】
かかる低消費電力への要求にこたえる光受信装置として、例えば、特許文献１には、信号光を光カプラによって分岐させ、当該分岐された２つの信号光を信号受信用、モニタ用それぞれのフォトダイオードに入力し、モニタ用フォトダイオードの入射光量が一定範囲に入る場合にのみ受信回路の電源を投入する光受信装置が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭６０−２４２７４０号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来技術にかかる光受信装置は、入力信号光を光カプラによって分岐させているため、信号受信用フォトダイオードに入射する入力信号光の光量が減少し、受信能力が低下してしまうという問題点がある。
【０００５】
そこで本発明は、上記問題点を解決し、受信能力が高く、かつ、消費電力の小さい光受信装置、並びに、その保持装置及び配置方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の光受信装置は、プラスチック光ファイバからの信号光に含まれる光信号を受信する光受信装置において、第１の光感応領域を有し、第１の光感応領域によって検出した信号光に応じた第１の電気信号を出力する第１の光検出手段と、第１の光感応領域の縁部の外方に近接して配置された第２の光感応領域を有し、第２の光感応領域に入射した信号光に応じた第２の電気信号を出力する第２の光検出手段と、所定の動作電流または動作電圧に基づいて、第１の光検出手段から出力される第１の電気信号を増幅する信号増幅手段と、第２の光検出手段から出力される第２の電気信号に基づいて、信号増幅手段に供給される動作電流または動作電圧を制御する電流制御手段とを備え、第１の光検出手段は、拡がりを有する信号光のうち光軸付近の強度が強い部分を検出し、第２の光検出手段は、拡がりを有する信号光のうち縁辺部の強度が弱い部分を検出し、第１の光検出手段、第２の光検出手段、信号増幅手段及び電流制御手段は、モールド部によって樹脂封止されており、モールド部は、プラスチック光ファイバの出射端に対向し、且つ、モールド部の表面であって第１の光検出手段に対向する位置に、信号光を第１の光検出手段に入射させるためのレンズ部を有し、第１の光検出手段と第２の光検出手段とは、同一基板上に形成され、レンズ部の周囲は前記基板側に凹んでいることを特徴とする。
【０００６】
光受信装置に入射する信号光は、通常、ある程度の拡がりを有しており、光軸付近で強度が強く、縁辺部で強度が弱くなっている。ここで、本発明の光受信装置は、拡がりを有する信号光のうち光軸付近の強度が強い部分を第１の光検出手段で検出することにより、光信号を受信するために十分な信号光を入射することができる。一方、第２の光検出手段に入射した信号光に応じた第２の電気信号に基づいて信号増幅手段に供給される動作電流または動作電圧を制御することで、動作電流または動作電圧の大きさを必要に応じた量に制御することができる。尚、第２の光検出手段は、拡がりを有する信号光のうち縁辺部の強度が弱い部分を検出するが、第２の光検出手段に入射する信号光は、光信号の伝達を目的とするものではなく、信号増幅手段に供給される動作電流または動作電圧を制御することを目的とするものであるため、その強度が弱くとも十分にその目的を達成できる。
【０００７】
また、本発明の光受信装置においては、上記電流制御手段は、上記第２の電気信号が所定の基準値以上となった場合に上記信号増幅手段に上記動作電流または動作電圧が供給されるように、上記信号増幅手段に供給される上記動作電流または動作電圧を制御することを特徴としてもよい。
【０００８】
第２の電気信号が所定の基準値以上となった場合に信号増幅手段に動作電流または動作電圧を供給することで、信号増幅手段にとって動作電流または動作電圧が必要な場合にのみ、動作電流または動作電圧を供給することができる。
【０００９】
また、本発明の光受信装置においては、上記第１の光検出手段の上記第１の光感応領域は、略円形となっており、上記第２の光検出手段の上記第２の光感応領域は、上記第１の光感応領域の縁部を取り囲む形状となっていることを特徴としてもよい。
【００１０】
第１の光感応領域を略円形とすることで、第１の光検出手段によって信号光を効率よく検出でき、第２の光感応領域を第１の光感応領域の縁部を取り囲む形状とすることで、第１、第２の光検出手段の光軸に対する位置がずれても、第２の光検出手段により信号光を効率よく検出できる。
【００１１】
また、本発明の光受信装置においては、上記第１の光検出手段の上記第１の光感応領域は、略円形となっており、上記第２の光検出手段の上記第２の光感応領域は、分離した複数の検出部を有し、上記複数の検出部それぞれは、上記第１の光感応領域の縁部に沿って配置されていることを特徴としてもよい。
【００１２】
第１の光感応領域を略円形とすることで、第１の光検出手段によって信号光を効率よく検出でき、第２の光感応領域を構成する複数の検出部それぞれを第１の光感応領域の縁部に沿って配置することで、第１、第２の光検出手段の光軸に対する位置がずれても、第２の光検出手段により信号光を効率よく検出できる。
【００１３】
また、本発明の光受信装置においては、上記第１の光検出手段と上記第２の光検出手段とは、同一基板上に形成されていることを特徴としてもよい。
【００１４】
第１の光検出手段と第２の光検出手段とを同一基板上に形成することで、第１の光感応領域と第２の光感応領域との間隙に形成されるデッドスペースを小さくすることができる。
【００１５】
また、本発明の光受信装置においては、上記第１の光検出手段と上記第２の光検出手段と上記信号増幅手段と上記電流制御手段とは、同一基板上に形成されていることを特徴としてもよい。
【００１６】
第１の光検出手段と第２の光検出手段と信号増幅手段と電流制御手段とを同一基板上に形成することで、光受信装置を小型に構成することができる。
【００１７】
また、本発明の光受信装置の保持装置は、上記第１の光感応領域よりも大きい拡がりを有する信号光を出力する出力端を保持する第１の保持手段と、請求項１に記載の光受信装置を、上記信号光の光軸上に上記第１の光感応領域が位置するように保持する第２の保持手段とを備えたことを特徴としている。また、本発明の光受信装置の配置方法は、上記第１の光感応領域よりも大きい拡がりを有する信号光を出力する出力端を配置する第１の配置工程と、請求項１に記載の光受信装置を、上記信号光の光軸上に上記第１の光感応領域が位置するように配置する第２の配置工程とを備えたことを特徴としている。
【００１８】
第１の光感応領域よりも大きい拡がりを有する信号光の光軸上に、第１の光感応領域が位置するように光受信装置を配置することにより、動作電流または動作電圧の制御を目的とする信号光を第２の光感応領域によって容易に検出することができる。
また、本発明の光受信装置において、信号増幅手段は、プリアンプ、アンプ、比較回路及びＴＴＬインターフェース回路を順次接続してなり、プリアンプは、第１の光検出手段から出力される信号電流を、信号電圧に変換するとともに増幅して前記アンプに出力し、比較回路は、アンプから出力された信号電圧を所定の基準電圧と比較して、アンプから出力された信号電圧をデジタル信号に変換してＴＴＬインターフェース回路に出力することを特徴とする。
また、本発明の光受信装置において、電流制御手段は、第２の光検出手段に接続されたヒステリシスコンパレータを備え、ヒステリシスコンパレータの出力で信号増幅手段に入力される前記動作電流又は動作電圧を制御することを特徴とする。
また、本発明の光受信装置において、電流制御手段は、第２の光検出手段から出力された第２の電気信号が入力されるＤＣアンプと、ＤＣアンプの出力が入力されるバンドギャップ基準電圧源回路と、を有しており、ＤＣアンプは、ヒステリシスコンパレータ及びスイッチングトランジスタを直列接続してなり、ヒステリシスコンパレータは、入力電圧が徐々に大きくなって第１の基準電圧Ｖ１以上となった時点で低電圧を出力し、入力電圧が徐々に小さくなって第２の基準電圧Ｖ２未満となった時点で高電圧を出力し、第２の基準電圧Ｖ２は第１の基準電圧Ｖ１よりも小さくなっており、ヒステリシスコンパレータの出力端はスイッチングトランジスタのベースに接続されており、このスイッチングトランジスタのオンオフによってバンドギャップ基準電圧源回路は動作し、このバンドギャップ基準電圧源回路から前記信号増幅手段に供給される前記動作電流または動作電圧を制御することを特徴とする。
また、本発明の光受信装置において、第１の光検出手段、第２の光検出手段、信号増幅手段及び電流制御手段を有する基板は、リードフレーム上に固定された状態で、透明な樹脂によって封止されていることを特徴とする。
また、本発明の光受信装置において、プラスチック光ファイバ用のファイバコネクタが、レセプタクルに形成されたファイバコネクタ用溝部に挿入され、且つ、光受信装置が、レセプタクルに形成された光受信装置用溝部に挿入されてこの光受信装置用溝部に前記モールド部が当たり、プラスチック光ファイバの出射端に対する光受信装置の位置決めが行われていることを特徴とする。
また、本発明の光受信装置において、第１の光感応領域は、信号光の光軸上に配置され、その中心が信号光の光軸と一致していることを特徴とする。
また、本発明の光受信装置において、信号光の強度分布は、光軸を中心としたガウス分布であることを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態に係る光受信装置、並びに、その保持装置及び配置方法について、図面を参照して説明する。まず、本実施形態に係る光受信装置の構成について説明する。図１は本実施形態に係る光受信装置の構成図である。
【００２０】
本実施形態にかかる光受信装置１０は、信号光に含まれる光信号を受信する光受信装置であって、特に、プラスチック光ファイバの出射端から出射される信号光に含まれる光信号を受信する光受信装置である。光受信装置１０は、図１に示すように、信号受信用のフォトダイオード１２（第１の光検出手段）と、光レベル検出用のフォトダイオード１４（第２の光検出手段）と、受信した信号を増幅する信号増幅部１６（信号増幅手段）と、信号増幅部１６に供給されるバイアス電流を制御するバイアス電流制御部１８（電流制御手段）とを、１つの基板２０上に形成して構成される。以下、各構成要素について詳細に説明する。
【００２１】
フォトダイオード１２は、検出すべき信号光の光軸上に配置されるとともに、当該信号光の拡がりよりも小さい略円形の光感応領域（第１の光感応領域）を有する。より詳細には、フォトダイオード１２は、光感応領域の中心が信号光の光軸と一致するように配置されている。フォトダイオード１２はまた、光感応領域に入射した信号光の強度に比例した信号電流（第１の電気信号）を出力する。
【００２２】
フォトダイオード１４は、上記フォトダイオード１２の光感応領域の縁部の外方に近接して配置された光感応領域（第２の光感応領域）を有する。より詳細には、当該光感応領域は、正方形から上記フォトダイオード１２の光感応領域に対応する円形をくり抜いた形状となっており、当該正方形の中心がフォトダイオード１２の光感応領域の中心と一致するように配置されている。フォトダイオード１４はまた、光感応領域によって検出した信号光の強度に比例した信号電流（第２の電気信号）を出力する。
【００２３】
信号増幅部１６は、プリアンプ２２、アンプ２４、比較回路２６、ＴＴＬインタフェース回路２８を順次接続してなり、バイアス電流制御部１８によって制御されるバイアス電流またはバイアス電圧（動作電流または動作電圧）に基づいて、フォトダイオード１２から出力される信号電流を増幅する。より詳細には、プリアンプ２２は、フォトダイオード１２から出力される信号電流を、信号電圧に変換するとともに増幅して出力する。アンプ２４は、プリアンプ２２から出力された信号電圧をさらに増幅して出力する。ここで、信号の増幅をプリアンプ２２とアンプ２４との２段で行うのは、一定の周波数帯域において十分な利得を確保するためである。比較回路２６は、アンプ２４から出力された信号電圧を所定の基準電圧と比較し、アンプ２４から出力された信号電圧が所定の基準電圧以上の場合は論理値１に対応する信号電圧を出力するとともに、アンプ２４から出力された信号電圧が所定の基準電圧より小さい場合は論理値０に対応する信号電圧を出力する。すなわち、比較回路２６は、アンプ２４から出力された信号電圧をデジタル信号に変換して出力する。また、ＴＴＬインタフェース回路２８は、比較回路２６から出力されたデジタル信号を、ＴＴＬロジックとして外部に出力するためのインタフェースを行う。
【００２４】
バイアス電流制御部１８は、ＤＣアンプ３０とバイアス回路３２とを有し、フォトダイオード１４から出力される信号電流に基づいて、信号増幅部１６に供給されるバイアス電流またはバイアス電圧（以下、バイアス電流等という）を制御する。より詳細には、ＤＣアンプ３０は、フォトダイオード１４から出力される信号電流を信号電圧に変換した後に増幅し、かかる増幅された信号電圧に基づいてバイアス回路３２を動作させる。具体的には、上記増幅された信号電圧が所定の基準値以上となった場合にＤＣアンプ３０はバイアス回路３２を動作させ、バイアス回路３２によって信号増幅部１６を構成するプリアンプ２２、アンプ２４、比較回路２６、ＴＴＬインタフェース回路２８それぞれにバイアス電流等が供給される。一方、上記増幅された信号電圧が所定の基準値未満となった場合には、ＤＣアンプ３０はバイアス回路３２の動作を停止させ、バイアス回路３２によって信号増幅部１６を構成するプリアンプ２２、アンプ２４、比較回路２６、ＴＴＬインタフェース回路２８それぞれに対するバイアス電流等の供給が停止される。尚、上記増幅された信号電圧の増加に伴いバイアス電流等を供給するための上記基準値は、上記増幅された信号電圧の減少に伴いバイアス電流等の供給を停止するための上記基準値よりも大きくなっており、いわゆるヒステリシスを有している。
【００２５】
図２は光受信装置１０の斜視図であり、図３は図２のＩ−Ｉ線に沿った断面図である。光受信装置１０は、図２及び図３に示すように、フォトダイオード１２，１４、信号増幅部１６、電流制御部１８が形成された基板２０を樹脂封止して構成される。より詳細には、基板２０はリードフレーム３４上に固定された状態で透明な樹脂によって樹脂封止されており、基板２０を樹脂封止するモールド部３６は、ほぼ直方体形状を有している。基板２０とリードフレーム３４とは、ワイヤ３８によって電気的に接続されており、また、リードフレーム３４と電気的に接続されたピン４０がモールド部３６の外部に突出して設けられている。従って、光受信装置１０によって受信された光信号は、ピン４０を介して外部に読み出される。また、モールド部３６の表面であってフォトダイオード１２に対向する位置には、信号光を効率よくフォトダイオード１２に入射させるべく、半球状のレンズ部３６ａが形成されている。
【００２６】
次に、光受信装置１０の使用形態（本実施形態にかかる光受信装置の保持装置及び配置方法）について説明する。光受信装置１０は、例えば図４に示すような形態で使用される。すなわち、光受信装置１０は、そのレンズ部３６ａが信号光を伝搬するプラスチック光ファイバ１００の出射端に対向するように配置されて使用される。ここで、プラスチック光ファイバ１００の先端部には、当該プラスチック光ファイバ１００の先端部を保護すべくフェルール１０２が設けられ、さらにファイバコネクタ１０４が設けられている。また、プラスチック光ファイバ１００の出射端に対する光受信装置１０の位置決めは、レセプタクル１０６に形成されたファイバコネクタ用溝部、光受信装置用溝部にそれぞれファイバコネクタ１０４、光受信装置１０を挿入することによって行われる。
【００２７】
続いて、本実施形態にかかる光受信装置の動作について説明する。プラスチック光ファイバ１００の出射端から出射される信号光は、図５に示すように、ある程度の拡がりを有して進行し、フォトダイオード１２、１４の双方は、かかる信号光を検出することができる。この場合、信号光の強度は、図５に示すように、光軸を中心としたガウス分布となる。従って、信号光の光軸上に配置されたフォトダイオード１２は、光信号を受信するために十分な信号光を検出し、また、外側に配置されたフォトダイオード１４は、信号増幅部１６に供給されるバイアス電流等を制御するために十分な信号光を検出する。以下、フォトダイオード１２，１４が信号光を検出した場合の光受信装置１０の動作について説明する。
【００２８】
図６は光受信装置１０の回路構成図であり、図７（図７A、図７B、図７C、図７D、図７E、図７F、図７G）は光受信装置１０の動作を示すタイミングチャートである。フォトダイオード１２,１４に図７のチャート２０１に示すようなパルス状の信号光が入射すると、フォトダイオード１４からは信号光強度に比例した電流が出力され、かかる電流はＤＣアンプ３０に入力される。
【００２９】
ＤＣアンプ３０は、より詳細には、電流増幅回路４２、電流電圧変換回路４４、ヒステリシスコンパレータ４６及びスイッチングトランジスタ４８を直列接続した構成となっている。フォトダイオード１４から出力された電流は、電流増幅回路４２に入力されて増幅され、さらに電流電圧変換回路４４に入力されて、電流を積分することによって電圧に変換されるとともに増幅される。その結果、電流電圧変換回路４４の出力側（図６中Ｐ１）の電圧は、図７のチャート２０２に示すようになる。
【００３０】
電流電圧変換回路４４によって増幅された電圧はヒステリシスコンパレータ４６に入力されて基準電圧Ｖ１と比較され、上記電圧が徐々に大きくなって基準電圧Ｖ１以上となった時点で、ヒステリシスコンパレータ４６からは論理値０に対応する低電圧が出力される。一方、上記電圧が徐々に小さくなって基準電圧Ｖ２未満となった時点で、ヒステリシスコンパレータ４６からは論理値１に対応する高電圧が出力されるが、この場合の基準電圧Ｖ２は上記基準電圧Ｖ１よりも小さくなっている。これは、基準電圧Ｖ１付近で信号光強度が微妙に変動した場合に、ヒステリシスコンパレータ４６からの出力信号が論理値０と１との間で振動することを防止するためである。ヒステリシスコンパレータ４６の出力端はスイッチングトランジスタ４８のベースと接続されており、ヒステリシスコンパレータ４６から出力される電圧により、スイッチングトランジスタ４８のオンオフが制御される。ヒステリシスコンパレータ４６の出力側（図６中のＰ２）の電圧は、図７のチャート２０３に示すようになる。
【００３１】
バイアス回路３２は、具体的にはバンドギャップ基準電圧源回路となっており、かかるバンドギャップ基準電圧源回路は、スイッチングトランジスタ４８のオンオフによって動作する。すなわち、スイッチングトランジスタ４８がオンの時は、基準電圧を決定するトランジスタ５０のコレクタ−エミッタ間に流れる電流がスイッチングトランジスタ４８のコレクタに接続される線路（図６中のＰ３）にバイパスされるため、トランジスタ５０のベース（図６中のＰ４）から出力される出力電圧は、ほぼ０Ｖとなる。一方、スイッチングトランジスタ４８がオフの時は、スイッチングトランジスタ４８のコレクタに接続される線路には電流が流れず、基準電圧を決定するトランジスタ５０のコレクタ−エミッタ間に電流が流れ、トランジスタ５０のベースから出力される出力電圧は、トランジスタ５０によって決定される基準電圧となる。スイッチングトランジスタ４８のコレクタに接続される線路（図６中のＰ３）に流れる電流、トランジスタ５０のベース（図６中のＰ４）電圧はそれぞれ図７のチャート２０４、チャート２０５に示すようになる。
【００３２】
バイアス回路３２の上記トランジスタ５０のベースは、信号増幅部１６を構成するプリアンプ２２、アンプ２４、比較回路２６、ＴＴＬインタフェース回路２８それぞれを動作させる素子に接続されている。ここでは、プリアンプ２２を例にとって詳細に説明する。プリアンプ２２は、具体的には差動増幅器となっており、かかる差動増幅器のバイアス電流を決定する定電流源を構成するトランジスタ５２のベースにバイアス回路３２からの出力電圧が入力される。すなわち、バイアス回路３２からプリアンプ２２のトランジスタ５２のベースに上記基準電圧が入力されれば、図７のチャート２０６に示すように、トランジスタ５２のコレクタ−エミッタ間（図６のＰ５）にバイアス電流が流れ、プリアンプ２２が動作する。一方、バイアス回路３２からプリアンプ２２のトランジスタ５２のベースに上記基準電圧が入力されなければ（すなわち０Ｖが入力されれば）、プリアンプ２２にはバイアス電流が流れず、プリアンプ２２は動作しない。尚、アンプ２４、比較回路２６、ＴＴＬインタフェース回路２８も同様に、バイアス回路３２から上記基準電圧が入力された場合のみ、バイアス電流等が供給されて動作する。その結果、ＴＴＬインタフェース回路２８から出力される出力信号は図７のチャート２０７に示すようになる。
【００３３】
続いて、本実施形態にかかる光受信装置の作用、効果について説明する。図５を用いて説明したように、光受信装置に入射する信号光は、通常、ある程度の拡がりを有しており、光軸付近で強度が強く、縁辺部で強度が弱くなっている。ここで、本実施形態にかかる光受信装置１０は、拡がりを有する信号光のうち光軸付近の強度が強い部分をフォトダイオード１２で検出する。従って、光カプラを用いる場合などと比較して、光信号を受信するために十分な信号光をフォトダイオード１２により検出することができ、その結果、受信能力が極めて高くなる。
【００３４】
また、拡がりを有する信号光のうち縁辺部の強度が弱い部分をフォトダイオード１４で検出し、フォトダイオード１４に入射した信号光に応じた信号電圧に基づいて、信号増幅部１６に供給されるバイアス電流を制御する。特に、上記信号電圧が所定の基準電圧以上になった場合にのみ信号増幅部１６を構成するプリアンプ２２、アンプ２４、比較回路２６、ＴＴＬインタフェース回路２８それぞれにバイアス電流等が供給されるように制御する。従って、信号光が入射してプリアンプ２２、アンプ２４、比較回路２６、ＴＴＬインタフェース回路２８を動作させる必要がある場合にのみ、これらの回路にバイアス電流等を供給することができ、その結果、常にこれらの回路を動作状態にして待機させておく場合と比較して、消費電力が極めて小さくなる。また、消費電力が極めて小さくなることから、発熱量が小さくなる。
【００３５】
ここで、フォトダイオード１４は、拡がりを有する信号光のうち縁辺部の強度が弱い部分を検出するが、フォトダイオード１４に入射する信号光は、光信号の伝達を目的とするものではなく、プリアンプ２２、アンプ２４、比較回路２６、ＴＴＬインタフェース回路２８を動作させるバイアス電流等を制御することを目的とするものであるため、その強度が弱くとも十分にその目的を達成できる。
【００３６】
また、本実施形態にかかる光受信装置１０は、フォトダイオード１２の光感応領域を略円形とすることで、フォトダイオード１２によって信号光を効率よく検出できる。また、フォトダイオード１２の光感応領域の縁部を取り囲むようにフォトダイオード１４の光感応領域を形成することで、光軸に対するフォトダイオード１２，１４の位置がずれても、フォトダイオード１４により信号光を効率よく検出できる。
【００３７】
また、本実施形態にかかる光受信装置１０は、フォトダイオード１２，１４、信号増幅部１６、バイアス電流制御部１８を同一の基板２０上に形成することで、フォトダイオード１２とフォトダイオード１４との間隙に形成されるデッドスペースを小さくすることができるとともに、光受信装置１０を小型に構成することができる。
【００３８】
上記実施形態にかかる光受信装置１０においては、フォトダイオード１４の光感応領域は、正方形から円形をくり抜いた形状となっていたが、これは、図８に示すように、フォトダイオード１２の光感応領域と中心を共通にするドーナツ型であってもよい。さらに、フォトダイオード１４の光感応領域は、図９に示すように、分離した複数（例えば４つ）の検出部１４ａからなり、検出部１４ａそれぞれをフォトダイオード１２の光感応領域の縁部に沿って配置したものであっても良い。尚、この場合は、複数の検出部１４ａそれぞれがフォトダイオード１２の光感応領域の縁部に沿って等間隔に配置され、また、複数の検出部１４ａそれぞれがフォトダイオード１２の光感応領域の中心から等距離に配置されることが好ましい。
【発明の効果】
【００３９】
本発明の光受信装置は、拡がりを有する信号光のうち光軸付近の強度が強い部分を第１の光検出手段で検出することにより、光信号を受信するために十分な信号光を入射することができ、その結果、光カプラを用いる場合などと比較して、受信能力を高めることが可能となる。また、第２の光検出手段に入射した信号光に応じた第２の電気信号に基づいて信号増幅手段に供給される動作電流または動作電圧を制御することで、動作電流または動作電圧の大きさを必要に応じた量に制御することができ、その結果、消費電力を低減することが可能となる。
【００４０】
また、本発明の光受信装置においては、第２の電気信号が所定の基準値以上となった場合に信号増幅手段に動作電流または動作電圧を供給することで、信号増幅手段にとって動作電流または動作電圧が必要な場合にのみ、動作電流または動作電圧を供給することができ、その結果、消費電力を極めて小さくすることが可能となる。
【００４１】
また、本発明の光受信装置においては、第１の光感応領域を略円形とすることで、第１の光検出手段によって信号光を効率よく検出できる。また、第２の光感応領域を第１の光感応領域の縁部を取り囲む形状とすること、あるいは、第２の光感応領域を構成する複数の検出部それぞれを第１の光感応領域の縁部に沿って配置することで、第１、第２の光検出手段の光軸に対する位置がずれても、第２の光検出手段により信号光を効率よく検出できる。
【００４２】
また、本発明の光受信装置においては、第１の光検出手段と第２の光検出手段とを同一基板上に形成することで、第１の光感応領域と第２の光感応領域との間隙に形成されるデッドスペースを小さくすることができ、さらに、信号増幅手段と電流制御手段をも同一基板上に形成することで、光受信装置を小型に構成することができる。
【００４３】
また、本発明の光受信装置の保持装置及び配置方法においては、光受信装置を、上記第１の光感応領域よりも大きい拡がりを有する信号光の光軸上に上記第１の光感応領域が位置するように配置することで、動作電流または動作電圧の制御を目的とする信号光を第２の光感応領域によって容易に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  光受信装置の構成図である。
【図２】  光受信装置の斜視図である。
【図３】  図２のＩ−Ｉ線に沿った断面図である。
【図４】  光受信装置の使用形態を説明する図である。
【図５】  信号光の出射の様子を示す図である。
【図６】  光受信装置の回路構成図である。
【図７】  光受信装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図８】  フォトダイオードの形状を示す図である。
【図９】  フォトダイオードの形状を示す図である。
【符号の説明】
１０…光受信装置、１２，１４…フォトダイオード、１６…信号増幅部、１８…バイアス電流制御部、２０…基板、２２…プリアンプ、２４…アンプ、２６…比較回路、２８…ＴＴＬインタフェース回路、３０…ＤＣアンプ、３２…バイアス回路。
【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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