JP2009071458A - 送信装置、受信装置、送受信装置、送信制御方法、受信制御方法、光伝送モジュール、電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】消費電力を低減することが可能な送信装置を提供する。
【解決手段】光送信装置１ａは、波形変形回路２を備える。この波形変形回路２は、“１”の信号と“０”の信号とを有する２値信号の立ち上がりに要する時間よりも立ち下がりに要する時間が長くなるような処理を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の電子部品間でのデータ通信を行うための信号を送信する送信装置、該信号を受信する受信装置等に関するものである。特に、本発明は、光通信網において、一方の電子部品から供給される信号を電気信号から光信号に変換して外部に送信する光送信装置、外部から受信した信号を光信号から電気信号に変換して他方の電子部品に供給する光受信装置等に関するものである。

現状、携帯電話機等の可搬できる電子機器（可搬機器）をはじめとする電子機器においては、主に電気配線を用いたデータ通信が行われている。しかしながら、近年では、こうした電子機器におけるデータ通信をより好適に実施するため、該電気配線と略同様の取り扱いが可能である光配線を用いたデータ通信、即ち、光通信網の開発が進められている。

光通信網は近年、高速で大容量のデータ通信が可能なデータ通信手段として、光通信、光ネットワーク、光インターコネクション等に幅広く適用されている。この光通信網では、電子機器を構成する複数の電子部品を光伝送モジュール（光配線）により接続し、該光伝送モジュールを介して、例えば１ＧＨｚの信号を伝送することにより、該複数の電子部品間でのデータ通信を行っている。なお、このデータ通信を行うための信号は、“１”の信号（高レベルの信号）と“０”の信号（低レベルの信号）からなる２値信号である。

光通信網には、以下の利点が存在する。１つ目の利点は、電子機器の設計において、光学特性および耐ノイズ性を考慮する必要がないということである。２つ目の利点は、光伝送モジュールを構成する光導波路との結合部等において、強靭な機械特性を有する電子機器の実現が可能であるということである。３つ目の利点は、複数の電子部品間の電気的接続（コネクタ接続）が可能であると共に、電子機器の小型化、低背化が可能であるということである。これらの利点を一言で述べれば、光通信網には、大容量のデータ通信を容易に実現でき、かつ大容量のデータ通信を行う電子機器の設計における自由度を向上させることができる、という利点が存在する。

この種の光通信網では、光伝送モジュールを用いて、下記の要領でデータ通信を実施する。

送信側の電子部品から出力される、データ通信を行うための信号は、電気信号として光伝送モジュールの光送信装置に入力される。光送信装置は、送信側の電子部品からの信号を、電気信号から光信号に変換し、光伝送媒体（例えば、光導波路）を介して、光伝送モジュールの光受信装置に伝送する。光受信装置は、光送信装置から受信した信号を、光信号から電気信号に変換し、受信側の電子部品に供給する。

上記データ通信の要領からもわかるとおり、光通信網では、データ通信の過程において、電気信号を処理する過程と光信号を処理する過程とが存在する。光通信網を容易に取り扱うと共に、該光通信網によりデータ通信を行う電子機器の小型化を促進するためには、電気信号を処理する手段および光信号を処理する手段を集積化することが好適である。
特開２００６−２２９９８１号公報（２００６年８月３１日公開） 渡邉裕人・桑原雅之・坂口征治・横山朝也・宮澤春夫・定方伸行：「ＦＰＣの高周波特性の一考察」， フジクラ技報，第１１０号，Ｐ１９〜２２，２００６年４月

２値信号を用いてデータ通信を行う送信装置では、低消費電力化が強く望まれているが、低消費電力化のために２値信号のレベルを低減させると、該２値信号に基づいて生成される電流量の総量が減少することで、２値信号によるデータ通信自体が適切に実施されなくなる虞がある。結果、２値信号を用いてデータ通信を行う送信装置では、低消費電力化が困難であるという問題が発生する。

以下、光伝送モジュールの光送信装置を例に、上記の問題について詳細に説明する。

光伝送モジュールの光送信装置において低消費電力化を図るためには、２値信号の“０”の信号を生成するバイアス電流の電流値を、できるだけ低い電流値、望ましくは、半導体レーザの閾値（即ち、図１６に示す「レーザ閾値」）付近の電流値にまで低減することが求められる。

ここで、バイアス電流の電流値を閾値付近の電流値にまで低減させた場合には、単位時間（２値信号の１パルスの相当する時間）あたりにおける、半導体レーザ（発光素子）に対する電流注入量が減少する。これにより、半導体レーザにおいて、誘導放出により２値信号が電気信号から光信号へと変換されて出力されてから、電子が基底状態から励起状態へと遷移するまでの遷移時間が長くなり、「Turn on delay」が発生する。なお、「Turn on delay」とは、半導体レーザの発振が開始する時間が遅延する現象である。この「Turn on delay」の発生は、半導体レーザから出力される光信号のジッタ（Jitter）を増大させる。なお、ここでジッタとは、図２３の参照符号「ｔｏｄ」に示すとおり、「Turn on delay」に起因する、２値信号の立ち上がり開始時間の遅延であるものとする。即ち、ジッタとは、「Turn on delay」に起因する、時間軸方向における２値信号の、波形品質の悪化である。

ここで、図２３に示すとおり、「Turn on delay」に起因する、ジッタの増大により、２値信号の立ち上がり期間（図２３の参照符号「Ｔｒ（ｔｏｄ）」）が、アイマスクＥＭの領域内と重なり合う場合、光送信装置では、ビットエラーが発生する。ビットエラーとは、２値信号における“１”の信号を“０”の信号と（または、“０”の信号を“１”の信号と）誤認識することである。光通信網をはじめとした通信においては、１０の１２乗個のパルスのうち、１個以上のパルスにビットエラーが発生している場合、通信エラーとなるため、上記バイアス電流の電流値の低減に起因するビットエラーの問題は、重大な問題となる。

以上のことから、光伝送モジュールの光送信装置においては、バイアス電流の電流値を、半導体レーザの閾値よりも十分に高くする必要があるため、低電流駆動が困難である。そして、これにより、光伝送モジュールの光送信装置においては、消費電力の低減が困難であるという問題が発生する。

本発明は、上記の問題に鑑みて為されたものであり、その目的は、消費電力を低減させることが可能な送信装置および送信制御方法等を提供することにある。

また、本発明の別の目的は、簡単な回路構成により、かつ容易に、上記送信装置が送信する信号を受信して外部に適切に出力すべく、波形の整形を実施することができる受信装置および受信制御方法等を提供することにある。

本発明に係る送信装置は、上記課題を解決するために、高レベルの信号と低レベルの信号とを有する２値信号を送信する送信装置であって、上記２値信号は、立ち下がりに要する時間が立ち上がりに要する時間よりも長いことを特徴としている。

また、本発明に係る送信制御方法は、上記課題を解決するために、高レベルの信号と低レベルの信号とを有する２値信号を送信する送信制御方法であって、上記２値信号を、立ち下がりに要する時間が立ち上がりに要する時間よりも長い波形で送信することを特徴としている。

上記の構成によれば、２値信号の立ち下がりに要する時間は、該２値信号の立ち上がりに要する時間よりも長くなる。これにより、単位時間あたりにおける、２値信号に基づいて生成される電流量の総量の減少度合いは、該２値信号の立ち下がりに要する時間が立ち上がりに要する時間と同一である場合と比較して小さくなる。なおこのとき、該電流量の総量の減少度合いをできるだけ小さくするためには、２値信号の立ち下がりに要する時間を可能な限り長くするのが好ましい。これにより、たとえ２値信号のレベルを大幅に低減させたとしても、２値信号によるデータ通信を適切に実施することができるため、本発明に係る送信装置は、従来技術に係る送信装置よりも低電流駆動に適している。

従って、消費電力を低減させることが可能であるという効果を奏する。

ここで、本発明に係る送信装置が送信する信号は、高レベルの信号と低レベルの信号とを有し、立ち下がりに要する時間が立ち上がりに要する時間よりも長いという特徴を有する、本発明に係る送信装置に特有の波形を有する信号となる。送受信装置間の光信号については、アイマスクを満たさないような程度まで、立下り時間を長くしても、受信装置から外部装置へ出力される電気信号ではアイマスクを満たした信号に変換された後に出力されるので、問題ない。

また、本発明に係る送信装置が送信する信号は、公知の送信装置が送信する信号と比較して、その波形が大きく異なっている。これにより、本発明に係る送信装置が送信し、受信装置にて受信した信号は、該受信装置から外部装置に送信する信号の規格に準拠しない信号となる虞がある。そのため、公知の受信装置を用いて該信号を受信する場合は、該受信装置側において、該受信装置から外部装置へのデータ通信に必要な信号が得られなくなる、即ち、該信号の品質がデータ通信に必要な品質を満足しない虞がある。従って、公知の受信装置では、本発明に係る送信装置が送信する信号を適切に受信できない虞がある。

そこで、本発明に係る送信装置が送信する信号を受信して外部に適切に出力する受信装置としては、波形の整形を実施する波形整形手段を備える受信装置を用いる必要がある。

ここで、従来、上記波形整形手段を備える受信装置としては、例えば、メモリ、ＣＤＲ（Clock Data Recovery）、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）等を用いる構成が考えられる。

しかしながら、上記従来技術に係る受信装置は、メモリ、ＣＤＲ、ＰＬＬにて消費する電力が非常に大きいため、受信装置側での消費電力が大幅に増大するという問題が発生する。本発明に係る送信装置を実現する目的はそもそも、消費電力の低減であるため、上記従来技術に係る受信装置を適用することは、好ましくない。

そこで、本発明者らは、上記の問題に鑑みて鋭意検討を行った結果、信号を受信し、受信した信号の波形を整形する波形整形手段を備える受信装置であって、上記受信した信号は、高レベルの信号と低レベルの信号とを有し、立ち下がりに要する時間が立ち上がりに要する時間よりも長い信号であり、上記波形整形手段は、上記受信した信号のレベルと閾値のレベルとを比較し、比較結果に基づいて、高レベルの信号と低レベルの信号とを有する２値信号を生成することにより、該受信した信号の波形を整形するものであることを特徴とする受信装置を適用することにより、消費電力を低減することができるということを独自に見出し、本発明を完成するに至った。

また、本発明者らは、上記の問題に鑑みて鋭意検討を行った結果、高レベルの信号と低レベルの信号とを有する２値信号を受信する受信装置による受信制御方法であって、上記受信装置は、上記２値信号を、立ち下がりに要する時間が立ち上がりに要する時間よりも長い状態で受信し、上記受信した信号のレベルと閾値のレベルとを比較し、比較結果に基づいて、高レベルと低レベルとを有する２値信号を生成することにより、該受信した信号の波形を整形することを特徴とする受信制御方法を適用することにより、消費電力を低減することができるということを独自に見出し、本発明を完成するに至った。

上記の構成によれば、波形整形手段は、受信した信号のレベルと閾値のレベルとを比較し、比較結果に基づいて、高レベルと低レベルとを有する２値信号を生成する。そのため、本発明に係る受信装置では、受信した信号を整形することができるため、本発明に係る送信装置が出力する信号を適切に受信することが可能である。

また、本発明に係る受信装置では、受信した信号のレベルと閾値のレベルとを比較し、比較結果に基づいて、高レベルの信号と低レベルの信号とを有する２値信号を生成することで、容易に整形処理ができる。そのため、メモリ、ＣＤＲ、ＰＬＬ等を用いる従来の構成に比べて、消費電力を大幅に低減することができる。

従って、簡単な回路構成により、かつ容易に、上記送信装置が送信する信号を受信して外部に適切に出力すべく、波形の整形を実施することができるという効果を奏する。

本発明に係る送信装置は、上記課題を解決するために、電気信号を光信号に変換して送信する発光素子と、上記発光素子に上記電気信号を供給することによって、該発光素子から上記光信号を出力させ、該発光素子を駆動する駆動手段と、を備える送信装置であって、上記駆動手段が上記発光素子に供給する電気信号は、高レベルの信号と低レベルの信号とを有する２値信号における、立ち下がりに要する時間が立ち上がりに要する時間よりも長い波形の波形変形信号であることを特徴としている。なお、波形変形信号を生成するための構成としては、上記２値信号を上記波形変形信号に変形して上記駆動手段に供給する波形変形手段をさらに備える構成であってもよいし、上記駆動手段は、上記２値信号を上記波形変形信号に変形して上記発光素子に供給する波形変形手段を備えることを特徴としている。

また、本発明に係る受信装置は、上記信号を光信号として受信し、該信号を光信号から電気信号に変換して上記波形整形手段に送信する受光素子をさらに備えることを特徴としている。

上記の構成によれば、本発明に係る送信装置の駆動手段は、立ち下がりに要する時間が立ち上がりに要する時間よりも長い波形の波形変形信号を、電気信号として発光素子に供給し、発光素子は、波形変形信号を電気信号から光信号に変換して送信する。このため、上記の構成によれば、たとえ発光素子に供給するバイアス電流の電流値を閾値付近の電流値にまで低減させたとしても、単位時間あたりにおける、発光素子に対する電流注入量の減少度合いは小さくなり、「Turn on delay」の発生を抑制することができる。これにより、光信号のジッタの増大によるビットエラーの発生を抑制することができる。結果、本発明に係る送信装置は、低電流駆動が可能であるため、消費電力の低減を実現することができる。

ここで、本発明に係る送信装置が出力する光信号は、高レベルの信号と低レベルの信号とを有すると共に、該光信号の基となる信号（例えば、外部から送信装置への入力信号）または発光素子（即ち、レーザ）が自ら備える光信号の出力特性と比較して、立ち下がりに要する時間が立ち上がりに要する時間よりも長いという特徴を有する、本発明に係る送信装置に特有の波形を有する信号となる。送受信装置間の光信号については、アイマスクを満たさないような程度まで、立下り時間を長くしても、受信装置から外部装置へ出力される電気信号ではアイマスクを満たした信号に変換された後に出力されるので、問題ない。

また、本発明に係る送信装置が送信する信号は、公知の送信装置が送信する信号と比較して、その波形が大きく異なっている。これにより、本発明に係る送信装置が送信し、受信装置にて受信した光信号は、該受信装置から外部装置に送信する信号の規格に準拠しない信号となる虞がある。なお、この受信装置側の規格に準拠しない信号とは例えば、上述したアイマスクの領域（該領域は、受信装置の仕様として決定されている）が大幅に変動した光信号である。そのため、公知の受信装置を用いて該光信号を受信する場合は、該受信装置側において、該受信装置から外部装置へのデータ通信に必要な信号が得られなくなる、即ち、該信号の品質がデータ通信に必要な品質を満足しない虞がある。従って、公知の受信装置では、本発明に係る送信装置が送信する光信号を適切に受信できない虞がある。

そこで、本発明に係る送信装置が送信する光信号を受信して外部に適切に出力する受信装置としては、波形の整形を実施する波形整形手段を備える受信装置を用いる必要がある。

上記の構成によれば、本発明に係る受信装置は、受光素子が光信号を受信し、電気信号に変換して波形整形手段に送信する。これらの構成は、本発明に係る送信装置および受信装置が、光信号を用いてデータ通信を行う場合に好適である。

また、本発明に係る送信装置は、上記波形変形信号は、上記高レベルの信号の期間が短くなっていることを特徴としている。

また、本発明に係る受信装置は、上記閾値のレベルを低く設定することで、上記整形を行うことを特徴としている。

上記の構成によれば、本発明に係る送信装置が送信する波形変形信号は、高レベルの信号の期間が短くなっている。つまり、該波形変形信号は、２値信号としての単位周期あたりの平均レベルが低下した状態となっているため、消費電力が低下している。そして、この消費電力が低下している波形変形信号を送信することにより、消費電力を低減することができる。

また、上記の構成によれば、本発明に係る受信装置は、閾値のレベルを低く設定することで、高レベルの信号の期間が長くすることができる。そのため、たとえ単位周期あたりの平均レベルが低下した信号を受信した場合であっても、該信号を整形することで、該信号を適切に受信することが可能である。

ここで、上記従来技術に係る波形整形手段を備える受信装置によって、単位周期あたりの平均レベルが低下した信号を整形するためには、メモリ等により受信した信号を保持し、ＣＤＲ、ＰＬＬ等を用いて、保持した信号を時間軸方向に伸長させる必要があった。

一方、本発明に係る受信装置では、上記の構成により、受信した信号のレベルと閾値のレベルとを比較し、比較結果に基づいて、高レベルの信号と低レベルの信号とを有する２値信号を生成することで、容易に整形処理ができる。

また、本発明に係る送信装置は、上記駆動手段は、カレントミラー回路を含んだ回路であり、上記発光素子と、上記カレントミラー回路のトランジスタとが接続されたものに電源電圧が印加されていることを特徴としている。

上記の構成によれば、１段のトランジスタ回路により駆動手段を実現することで、さらなる消費電力の低減が可能となる。

また、本発明に係る送信装置は、上記トランジスタは、上記高レベルの信号の期間が短くなるような閾値を有していることが好適である。

これにより、カレントミラー回路を構成するトランジスタの選定に応じて、上記信号の単位周期あたりの平均レベルを制御することができる。

また、本発明に係る受信装置は、受信したアナログ信号を取り扱うアナログ回路と、送信すべきデジタル信号を取り扱うデジタル回路と、を有しており、上記波形整形手段は、上記デジタル回路において、上記アナログ回路と接続する接続部に設けられることを特徴としている。

上記の構成によれば、アナログ回路により受信したアナログ信号を処理する場合において、受信した信号における波形の歪みを考慮する必要がなくなる。そのため、消費電流の大幅な低減が可能であり、これにより、アナログ回路における消費電力を大幅に低減することができる。

さらに、上記の構成によれば、波形整形手段から出力される２値信号は、歪みが大幅に低減されているため、デジタル回路による信号処理が可能となる。デジタル回路は一般的に、アナログ回路と比較して駆動電圧が低くなっているため、波形整形手段の後段（即ち、波形整形手段と２値信号を送信する部分との間）の回路をデジタル回路で実現することにより、さらに消費電力を低減することができる。

また、本発明に係る受信装置は、上記デジタル回路は、上記アナログ回路よりも高速応答性を有することを特徴としている。

上記の構成によれば、デジタル回路を高速に駆動することにより、上記波形整形回路による整形処理を容易に行うことができる。なお、デジタル回路をアナログ回路よりも高速で駆動させるためには、デジタル回路の配線の線幅を、アナログ回路の配線の線幅よりも細くすればよい。

本発明に係る受信装置は、上記課題を解決するために、受信したアナログ信号を取り扱うアナログ回路と、送信すべきデジタル信号を取り扱うデジタル回路と、を有しており、上記デジタル回路は、上記アナログ回路と接続する接続部において、上記アナログ回路からの信号の波形を整形する波形整形手段を備えることを特徴としている。

上記の構成によれば、アナログ回路により受信したアナログ信号を処理する場合において、受信した信号における波形の歪みを考慮する必要がなくなる。そのため、消費電流の大幅な低減が可能であり、これにより、アナログ回路における消費電力を大幅に低減することができる。

また、上記の構成によれば、波形整形手段から出力される２値信号は、歪みが大幅に低減されているため、デジタル回路による信号処理が可能となる。デジタル回路は一般的に、アナログ回路と比較して駆動電圧が低くなっているため、波形整形手段の後段（即ち、波形整形手段と２値信号を送信する部分との間）の回路をデジタル回路で実現することにより、さらに消費電力を低減することができる。

さらに、上記の構成によれば、受信した信号における波形の歪みを考慮する必要がなくなるため、アナログ回路を、自身が安定して駆動できる電流値よりも低い電流値により駆動した場合であっても、容易に波形の整形を実施することができる。

即ち、一般的にアナログ回路では、自身が十分安定して駆動することができる電流値が決定されている。しかしながら、本発明に係る受信装置では、アナログ回路を、上記自身が十分安定して駆動することができる電流値により駆動してもよい。なお、本発明に係る受信装置は、アナログ回路を、上記自身が十分安定して駆動することができる電流値により駆動することが困難である場合に使用されるのが好適である。

なお、上記波形整形手段としては、デジタル回路においては１または複数のインバータであり、アナログ回路においては１または複数の増幅器であることが好適である。

上記の構成によれば、上記波形整形手段による処理は、１または複数の、インバータおよび／または増幅器といった単純な回路により、容易に実施が可能である。なお、増幅器を用いて該波形整形手段による処理を実施する場合は、該増幅器の信号増幅率が十分大きく設定される。このインバータおよび／または増幅器は、設けられる個数が多ければ多いほど、上述した処理をより精緻に行うことができる。一方、インバータおよび／または増幅器は、設けられる個数が少なければ、当然ながら、消費電力の低減効果が大きい。つまり、インバータを備える個数、即ち、該２値信号の処理の精緻さの程度に応じて、受信装置の回路規模および設計における自由度を適宜設定することができる。

本発明に係る送受信装置は、上記課題を解決するために、高レベルの信号と低レベルの信号とを有し、立ち下がりに要する時間が立ち上がりに要する時間よりも長い２値信号を送信する送信装置と、高レベルの信号と低レベルの信号とを有し、立ち下がりに要する時間が立ち上がりに要する時間よりも長い信号を受信し、受信した信号の波形を整形する波形整形手段を備える受信装置とを備え、上記受信装置の波形整形手段は、上記受信した信号のレベルと閾値のレベルとを比較し、比較結果に基づいて、高レベルの信号と低レベルの信号とを有する２値信号を生成することにより、該受信した信号の波形を整形するものであることを特徴としている。

上記の構成によれば、２値信号の立ち下がりに要する時間は、該２値信号の立ち上がりに要する時間よりも長くなる。これにより、単位時間あたりにおける、２値信号に基づいて生成される電流量の総量の減少度合いは、該２値信号の立ち下がりに要する時間が立ち上がりに要する時間と同一である場合と比較して小さくなる。なおこのとき、該電流量の総量の減少度合いをできるだけ小さくするためには、２値信号の立ち下がりに要する時間を可能な限り長くするのが好ましい。これにより、たとえ２値信号のレベルを大幅に低減させたとしても、２値信号によるデータ通信を適切に実施することができるため、本発明に係る送受信装置が備える送信装置は、低電流駆動に適している。

また、上記の構成によれば、波形整形手段は、受信した信号のレベルと閾値のレベルとを比較し、比較結果に基づいて、高レベルと低レベルとを有する２値信号を生成する。そのため、本発明に係る受信装置では、受信した信号を整形することができるため、本発明に係る送信装置が出力する信号を適切に受信することが可能である。

さらに、本発明に係る受信装置では、受信した信号のレベルと閾値のレベルとを比較し、比較結果に基づいて、高レベルの信号と低レベルの信号とを有する２値信号を生成することで、容易に整形処理ができる。そのため、メモリ、ＣＤＲ、ＰＬＬ等を用いる従来の構成に比べて、消費電力を大幅に低減することができる。

従って、消費電力を低減させることが可能であると共に、簡単な回路構成により、かつ容易に、データ通信に必要な信号品質を満足すべく、波形の整形を実施することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る光伝送モジュールは、上記送信装置と、上記受信装置と、上記送信装置から上記受信装置に上記２値信号を伝送する伝送媒体を備えていてもよい。さらに、当該光伝送モジュールは、データ通信を行うため、電子機器に備えられてもよい。

これにより、光伝送モジュールまたは電子機器全体において、消費電力を低減することができる。

以上のとおり、本発明に係る送信装置は、高レベルの信号と低レベルの信号とを有する２値信号を送信する送信装置であって、上記２値信号は、立ち下がりに要する時間が立ち上がりに要する時間よりも長い構成である。

従って、消費電力を低減させることが可能であるという効果を奏する。

以上のとおり、本発明に係る受信装置は、信号を受信し、受信した信号の波形を整形する波形整形手段を備える受信装置であって、上記受信した信号は、高レベルの信号と低レベルの信号とを有し、立ち下がりに要する時間が立ち上がりに要する時間よりも長い信号であり、上記波形整形手段は、上記受信した信号のレベルと閾値のレベルとを比較し、比較結果に基づいて、高レベルの信号と低レベルの信号とを有する２値信号を生成することにより、該受信した信号の波形を整形するものである構成である。また、本発明に係る受信装置は、受信したアナログ信号を取り扱うアナログ回路と、送信すべきデジタル信号を取り扱うデジタル回路と、を有しており、上記デジタル回路は、上記アナログ回路と接続する接続部において、上記アナログ回路からの信号の波形を整形する波形整形手段を備える構成である。

従って、簡単な回路構成により、かつ容易に、データ通信に必要な信号品質を満足すべく、波形の整形を実施することができるという効果を奏する。

以上のとおり、本発明に係る送受信装置は、高レベルの信号と低レベルの信号とを有し、立ち下がりに要する時間が立ち上がりに要する時間よりも長い２値信号を送信する送信装置と、高レベルの信号と低レベルの信号とを有し、立ち下がりに要する時間が立ち上がりに要する時間よりも長い信号を受信し、受信した信号の波形を整形する波形整形手段を備える受信装置とを備え、上記受信装置の波形整形手段は、上記受信した信号のレベルと閾値のレベルとを比較し、比較結果に基づいて、高レベルの信号と低レベルの信号とを有する２値信号を生成することにより、該受信した信号の波形を整形するものである構成である。

従って、簡消費電力を低減させることが可能であると共に、単な回路構成により、かつ容易に、データ通信に必要な信号品質を満足すべく、波形の整形を実施することができるという効果を奏する。

〔実施の形態１〕
本発明の実施の一形態に係る送信装置について、図１〜図５・図１６を用いて説明する。

図１は、本実施の形態に係る送信装置の構成を示すブロック図である。

図１に示す光送信装置（送信装置）１ａは、波形変形回路（波形変形手段）２、レーザ駆動回路（駆動手段）３、および発光素子４を備える構成である。

なお、図１に示す光送信装置１ａ、および後述する光送信装置１ｂ（図７（ａ）参照）および光送信装置１ｃ（図８参照）は、前段に電子部品（図示しない）が接続され、該電子部品から、“１”の信号（高レベルの信号）と“０”の信号（低レベルの信号）とを有する２値信号（データ通信を行うための信号）が入力される。

図２は、本発明に係る送信装置に入力される２値信号の波形を示す図である。図２に示すとおり、２値信号は、様々な周波数成分を有する信号を重なり合わせて生成されるものであり、高い周波数の信号成分（高調波）が含まれる。

上記電子部品からの２値信号は、光送信装置１ａの波形変形回路２に入力される。

波形変形回路２は、入力される２値信号の立ち下がりに要する時間を立ち上がりに要する時間よりも長くする処理を行う。そして、波形変形回路２は、上記電子部品からの２値信号または発光素子４における光信号の出力特性と比較して、立ち下がりに要する時間を立ち上がりに要する時間よりも長くした波形変形信号を、レーザ駆動回路３に出力する。

なお、以下の説明では、入力される２値信号の立ち上がりに要する時間を「Ｔｒ」と称し、入力される２値信号の立ち下がりに要する時間を「Ｔｆ」と称する。また、以下の説明では、入力される２値信号のＴｆをＴｒよりも長くする処理を「波形を鈍らせる」または単に「鈍らせる」と称すると共に、該処理が為された状態を「波形の鈍り」または単に「鈍り」と称する。

なお、波形変形回路２は例えば、周知の微分回路（コンデンサＣ１および抵抗Ｒ１からなるＣＲ回路、図３参照）により実現することができるが、これに限定されるものではない。また、波形変形回路２は、２値信号のＴｆをＴｒよりも長くするのであれば、その処理としては、特に限定されない。

レーザ駆動回路３は、波形変形回路２からの２値信号を基にバイアス電流およびモジュレーション電流（駆動電流）を生成し、変調信号源（図示しない）からの変調信号によって、バイアス電流とバイアス電流にモジュレーション電流を重畳させた電流とを切り替えることで直接変調を行う（図４「パルス電流」参照）。そして、レーザ駆動回路３は、該直接変調により生成された信号（電気信号）に応じて、発光素子４を発光させて光信号を出力させる（図４「光出力」参照）ことで、発光素子４を駆動する（図４参照）。

発光素子４は、上記レーザ駆動回路３からの信号に応じて発光することで上記光信号を出力する（即ち、２値信号を電気信号から光信号に変換する）半導体レーザであり、該光信号を外部に送信する。なお、この発光素子４としては、レーザダイオード等が挙げられる。

また、半導体レーザとしての発光素子４の発光のタイプは、上記面発光半導体レーザであってもよいし、半導体ウエハ（図示しない）に対して平行にレーザ光を出射するタイプ（いわゆる、端面発光型）であってもよい。

ここで、図５を用いて、２値信号に対する波形変形回路２の処理について説明する。

図５（ａ）は、波形変形回路２に入力される前の、２値信号の波形を示すグラフである。図５（ｂ）は、波形変形回路２から出力される、２値信号の波形を示すグラフである。なお、図５（ａ）・（ｂ）のグラフにおいて、縦軸は２値信号のレベルを、横軸は時間（２値信号における“１”の信号および“０”の信号の間）を示す。また、本願図面における「ｓｉｇ１」はいずれも、２値信号の“１”の信号のレベルを示しており、「ｓｉｇ０」はいずれも、２値信号の“０”の信号のレベルを示している。

図５（ａ）に示す２値信号は、立ち上がりに要する時間がＴｒａであり、立ち下がりに要する時間がＴｆａであり、“１”の信号の期間がｓｉｇ１ａである。なお、ここではＴｒａとＴｆａとが概ね等しい時間となっている。

図５（ａ）に示す２値信号が波形変形回路２に入力されると、波形変形回路２は、該２値信号の波形を鈍らせる。具体的には、図５（ａ）に示す２値信号に対し、Ｔｆａを長くする処理を行う。

結果、図５（ａ）に示す２値信号は、波形変形回路２により、立ち下がりに要する時間がＴｆａよりも長いＴｆｂである、図５（ｂ）に示す２値信号に変形され、レーザ駆動回路３に出力される。そして、波形変形回路２は、この図５（ｂ）に示す２値信号を、レーザ駆動回路３、発光素子４を介して外部に送信する。

上記の構成によれば、「Turn on delay」による影響を抑制しつつ、送信装置全体における低消費電力化が期待できる。

この理由は、下記にある。

送信装置において低消費電力化を図るためには、２値信号の“０”の信号を生成するバイアス電流の電流値を、できるだけ低い電流値、望ましくは、半導体レーザの閾値（図１６の参照符号「レーザ閾値」）付近の電流値にまで低減することが求められる。

ここで、バイアス電流の電流値を閾値付近の電流値にまで低減させた場合には、単位時間（２値信号の１パルスの相当する時間）あたりの、半導体レーザに対する電流注入量が減少する。これにより、誘導放出により上記半導体レーザが２値信号を電気信号から光信号へと変換して出力してから、電子が基底状態から励起状態へと遷移するまでの遷移時間が長くなる。遷移時間が長くなると、上記半導体レーザから出力される光信号のジッタ（Jitter）が増大し、「Turn on delay」が発生する。

上記の構成のとおり、２値信号を鈍らせる場合には、２値信号を鈍らせない場合に比べてデューティー比自体は上昇するため、単位時間あたりの、半導体レーザに対する電流注入量の減少度合いは、２値信号を鈍らせない場合に比べて小さくなる。なお、本願では、「デューティー比」とは、信号の単位周期あたりの平均レベルのことを意味するものとする。そのため、たとえバイアス電流の電流値を閾値付近の電流値にまで低減させたとしても、「Turn on delay」による影響は最小限で済む。従って、「Turn on delay」による影響を抑制しつつ、送信装置全体における低消費電力化が期待できる（図１６参照）。

なお、本実施の形態では、波形変形回路２がレーザ駆動回路３の前段に設けられるが、これに限定されない。即ち、波形変形回路２は、光送信装置１ａにおいて、レーザ駆動回路３の後段かつ発光素子４の前段に設けられてもよい。

上記の場合、上記電子部品からの２値信号は、レーザ駆動回路３を介して波形変形回路２に入力される。波形変形回路２は、該２値信号の波形を鈍らせる処理を行い、波形を鈍らせた２値信号を発光素子４に出力する。発光素子４は、波形変形回路２からの２値信号に応じて発光し、光信号を外部に送信する。

ここで、例えば光通信網において、光信号を送信する送信装置では、２値信号を電気信号から光信号に変換して出力する、例えば、面発光半導体レーザ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser：ＶＣＳＥＬ）であるレーザと、送信側の電子部品から２値信号を受信し、該２値信号の識別および変調を行い、変調した２値信号をレーザに印加するレーザ駆動回路とを備える必要がある。また、従来、レーザとレーザ駆動回路とは、互いに異なる集積回路基板上に設けられるため、該集積回路基板同士を接続するワイヤまたは導線パターンがさらに必要となる。

光通信網では、高速で伝送される信号を取り扱う。そのため、送信装置側では、上記各集積回路基板、および、上記ワイヤまたは導線パターン間で、インピーダンス（交流的な抵抗値、コンデンサ成分とインダクタンス成分と抵抗成分との合成を意味する）の整合（以下、インピーダンスの整合のことを「マッチング」と称する）が実施されないと、上記２値信号の信号波形が大きく歪んでしまう。

また、送信装置側では、上記マッチングの不良に起因して発生する２値信号の歪み以外にも、レーザが生成する２次または高次の相互変調生成物に起因して発生する２値信号の歪みが存在する。

つまり、送信装置側では、伝送する信号の歪みを考慮すべきである。そして従来、該信号の歪みに対しては、それを減少させる試みが為されてきた。

上記マッチングの不良に係る２値信号の歪みを減少させるための技術としては、例えば、インピーダンス調整回路の挿入（非特許文献１参照）、上記ワイヤまたは導線パターンの配線距離および／または選択するレーザの変更、等があげられる。

また、特許文献１には、上記レーザが生成する２次または高次の相互変調生成物に起因して発生する２値信号の歪みを減少させるための技術として、該歪み成分と実質的に大きさが等しく、かつ該歪み成分と符号が逆になる、即ち、該歪み成分をキャンセルする歪み信号を生成する前置歪み回路を、レーザの前段に設ける技術が開示されている。

しかしながら、送信装置側で発生する２値信号の歪みを減少すべく、送信装置側に歪みを低減させる回路を挿入した場合は、送信装置側での回路規模が増大するという問題が発生する。一般的に、送信装置側における消費電力は、受信装置側における消費電力よりも大きくなる傾向がある。そのため、上記のとおり、送信装置側において回路規模が増大すると、電子機器全体での低消費電力化にとっては大きな障害となる。

また、上記ワイヤまたは導線パターンの配線距離および／または選択するレーザを変更して、マッチングの不良に係る２値信号の歪みに対応する場合は、非常に厳密な設計および製造を実施する必要がある。そのため、電子機器の設計における自由度が低減し、製造コストも増大するという問題が発生する。

一方、上記の構成によれば、２値信号は、立ち上がりに要する時間と立ち下がりに要する時間とが互いに異なる波形の波形変形信号として、電気信号として発光素子に供給し、該発光素子が該電気信号を光信号に変換して送信することができる。つまり、送信装置側で発生する２値信号の歪みを低減させる必要がないので、送信装置側に歪みを低減させる回路を挿入したり、ワイヤまたは導線パターンの配線距離および／または選択するレーザを変更して、厳密な設計および製造を実施したりする必要もない。

従って、回路規模を削減すると共に、電子機器の設計における自由度を確保し、かつ、製造コストの増大を抑制することが可能であるという効果を奏する。

〔実施の形態２〕
図６（ａ）は、基板上にて実現した、図１に示す送信装置の構成を示すブロック図である。

上述した光送信装置１ａを基板上にて実現した場合、図６（ａ）に示すとおり、波形変形回路２およびレーザ駆動回路３は同一基板（参照符号「Driver IC」）上にて実現される。

一方、発光素子４は、波形変形回路２およびレーザ駆動回路３とは異なる基板（図６（ａ）参照、参照符号「Laser」）上にて実現されてもよいし、波形変形回路２およびレーザ駆動回路３と同一の基板上にて実現されてもよい。

ここで、レーザ駆動回路３は具体的に、図６（ｂ）に示す回路により構成されるのが好適である。

図６（ｂ）は、上記送信装置に設けられる駆動手段の具体的な回路構成を示す図である。なお、ここでは、図６（ｂ）に示すとおり、発光素子４と、波形変形回路２およびレーザ駆動回路３とが、互いに異なる基板上にて実現される場合を例に説明を行うが、本実施の形態に係る送信装置の構成としてはこれに限定されない。即ち、例えば、発光素子４は、波形変形回路２およびレーザ駆動回路３と同一の基板に設けられてもよい。

図６（ｂ）に示すレーザ駆動回路３１は、光送信装置１ａのレーザ駆動回路３として用いられている。

図６（ｂ）に示すレーザ駆動回路３１は、トランジスタＴ１〜Ｔ４を備える構成である。なおここでは、トランジスタＴ１〜Ｔ４として、ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタを用いた場合について説明する。

トランジスタＴ１は、ベースが波形変形回路２に、トランジスタＴ１のベースにある電位（図示しない電源から供給される、レーザ駆動回路３１の駆動電圧）を供給するラインにより接続され、エミッタがグランド（参照符号「ＧＮＤ」）に接続され、コレクタがトランジスタＴ３のエミッタおよびトランジスタＴ４のエミッタに接続される。トランジスタＴ２は、ベースが波形変形回路２に接続され、エミッタがグランドに接続され、コレクタが発光素子４に接続される。また、トランジスタＴ３のコレクタは、波形変形回路２に接続され、トランジスタＴ４のコレクタは、発光素子４に接続される。

トランジスタＴ２のベースには、波形変形回路２からの信号が常時入力されている。これにより、トランジスタＴ２は、バイアス電流を生成する。

また、トランジスタＴ１のベースには、波形変形回路２からの信号が常時入力されている。これにより、トランジスタＴ１は、モジュレーション電流を生成する。但し、モジュレーション電流は、トランジスタＴ３およびトランジスタＴ４の切り替え、即ち、トランジスタＴ３およびトランジスタＴ４が導通するタイミングから、該２値信号の“１”の期間が終了するまでの間は、トランジスタＴ１のコレクタからトランジスタＴ４のエミッタへと流れ、それ以外の間は、トランジスタＴ１のコレクタからトランジスタＴ３のエミッタへと流れる。

２値信号が“０”の信号である場合、発光素子４は、バイアス電流のみにより駆動されるため、所望の出力パワーを出力しない。一方、２値信号が“１” の信号である場合、発光素子４は、バイアス電流にモジュレーション電流を重畳した電流により駆動されるため、所望の出力パワーを出力する。これら２つの場合を、２値信号を基に切り替える（即ち、直接変調する）ことにより、レーザ駆動回路３１は、発光素子４を該２値信号に応じて発光させる。

なお、本実施の形態では、レーザ駆動回路３１は、トランジスタＴ１〜Ｔ４として、ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタを備える構成であるが、これに限定されない。即ち、レーザ駆動回路３１は、トランジスタＴ１〜Ｔ４として、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等のＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）電界効果トランジスタを備える構成であってもよい。この場合、レーザ駆動回路３１は、上述したトランジスタＴ１〜Ｔ４としてＮＰＮ型のバイポーラトランジスタを備える構成において、ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタのベースのかわりにＭＯＳ電界効果トランジスタのゲートを、ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタのエミッタのかわりにＭＯＳ電界効果トランジスタのソースを、ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタのコレクタのかわりにＭＯＳ電界効果トランジスタのドレインを用いる構成とすればよい。

また、上記電源からの電源電圧は、使用する波長帯および電流量により構造的に決定される。また、トランジスタ１段あたりの駆動電圧（即ち、特定のＮＰＮ型のバイポーラトランジスタにおけるベース−エミッタ間電圧、または特定のＭＯＳ電界効果トランジスタにおけるソース−ゲート間電圧）は、使用するトランジスタＴ１〜Ｔ４のサイズおよびレーザ駆動回路３１の製造工程により構造的に決定される。

〔実施の形態３〕
本発明の別の実施の形態に係る送信装置について、図７を用いて説明する。

図７（ａ）は、本実施の形態に係る送信装置の構成を示すブロック図である。

図７（ａ）に示す光送信装置１ｂは、図１に示す光送信装置１ａの構成において、波形変形回路２のかわりに、波形変形回路２ａが、レーザ駆動回路３のかわりに設けられるレーザ駆動回路３ａの内部に設けられる構成である。

即ち、上記電子部品からの２値信号は、光送信装置１ｂのレーザ駆動回路３ａに入力される。２値信号が入力されると、レーザ駆動回路３ａは、波形変形回路２ａにて、該２値信号の波形を鈍らせ、鈍らせた２値信号（波形変形信号）を、発光素子４に出力する。発光素子４は、波形変形回路２ａによる処理が為された２値信号に応じて発光し、光信号を外部に送信する。

なお、図７（ａ）に示す光送信装置１ｂは、図６（ａ）に示す光送信装置１ａと同様に、波形変形回路２ａおよびレーザ駆動回路３ａが同一基板（参照符号「Driver IC」）上にて実現される。そして、発光素子４は、波形変形回路２ａおよびレーザ駆動回路３ａとは異なる基板（図７（ａ）参照、参照符号「Laser」）上にて実現されてもよいし、波形変形回路２ａおよびレーザ駆動回路３ａと同一の基板上にて実現されてもよい。

ここで、波形変形回路２ａおよびレーザ駆動回路３ａは具体的に、図７（ｂ）に示す回路により構成されるのが好適である。

図７（ｂ）は、上記送信装置に設けられる駆動手段の具体的な回路構成を示す図である。なお、ここでは、図７（ｂ）に示すとおり、発光素子４と、波形変形回路２ａおよびレーザ駆動回路３ａとが、互いに異なる基板上にて実現される場合を例に説明を行うが、本実施の形態に係る送信装置の構成はこれに限定されない。即ち、例えば、発光素子４は、波形変形回路２ａおよびレーザ駆動回路３ａと同一の基板に設けられてもよい。

図７（ｂ）に示す、レーザ駆動回路３２は、光送信装置１ｂのレーザ駆動回路３ａとして用いられている。

図７（ｂ）に示すレーザ駆動回路３２は、トランジスタＴ５〜Ｔ７を備える構成である。なお、ここでは、図６（ｂ）に示すレーザ駆動回路３１のトランジスタＴ１〜Ｔ４と同様に、トランジスタＴ５〜Ｔ７として、ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタを用いた場合について説明する。

トランジスタＴ５のエミッタＥ５、および、トランジスタＴ６のエミッタＥ６は共に、グランドに接続される。トランジスタＴ６のベースＢ６は、トランジスタＴ７のベースＢ７と接続される。また、トランジスタＴ７は、コレクタＣ７が発光素子４を備える基板（Laser）に接続され、エミッタＥ７がグランドに接続される。トランジスタＴ７は、カレントミラー回路を形成する。

トランジスタＴ５のコレクタＣ５は、トランジスタＴ６のコレクタＣ６と接続される。また、トランジスタＴ６のコレクタＣ６には、バイアス電流源（図示しない）が接続され、該バイアス電流源から、“０”の信号の元信号が入力される。また、トランジスタＴ５のコレクタＣ５、および、トランジスタＴ６のコレクタＣ６には、モジュレーション電流源（図示しない）が接続され、該モジュレーション電流源から、“１”の信号の元信号が入力される。

なお、図７（ｂ）に示す光送信装置１ｂは、上記バイアス電流源がトランジスタＴ６のコレクタＣ６のみに接続される構成であるが、これに限定されない。

即ち、該バイアス電流源は、トランジスタＴ５のコレクタＣ５と、トランジスタＴ６のコレクタＣ６と、の両方に接続される構成であってもよい。この場合、上記“０”の信号の元信号は、トランジスタＴ５のコレクタＣ５と、トランジスタＴ６のコレクタＣ６と、の両方に入力される。この構成によれば、２値信号が“０”の信号である場合においても、トランジスタＴ５のコレクタＣ５の電位がグランドレベルに近い電位となることを防ぐことができる。即ち、この構成によれば、トランジスタＴ５のエミッタ−コレクタ間電圧は常時、所定値以上の電圧値となるため、トランジスタＴ５のコレクタＣ５を流れる電流が一定である場合におけるバイアス電流の電流値は、概ね一定となる。これにより、バイアス電流源がトランジスタＴ５のコレクタＣ５のみに上記“０”の信号の元信号を入力する場合に比べて、２値信号の波形をより安定化させることができる。

２値信号が入力されると、レーザ駆動回路３２には、“０”の信号の元信号がバイアス電流源から継続的に、トランジスタＴ６のコレクタＣ６に流れる（または、トランジスタＴ５のコレクタＣ５、および、トランジスタＴ６のコレクタＣ６に流れる）。この“０”の信号は、トランジスタＴ７にて定倍されて発光素子４に流される。

また、２値信号の“１”の信号の元信号となるモジュレーション電流源からの信号は、２値信号が“０”の信号である場合、トランジスタＴ５のコレクタＣ５に流れるが、２値信号が“１”の信号である場合は、トランジスタＴ６を経由してトランジスタＴ７へと流れ、トランジスタＴ７にて定倍されて発光素子４に流される。

これにより、トランジスタＴ７は、バイアス電流のみが発光素子４に入力される状態とバイアス電流およびモジュレーション電流が発光素子４に入力される状態とを切り替える。即ち、２値信号が“０” の信号である場合、発光素子４は、バイアス電流のみにより駆動されるため、所望の出力パワーを出力しない。一方、２値信号が“１” の信号である場合、発光素子４は、バイアス電流にモジュレーション電流を重畳した電流により駆動されるため、所望の出力パワーを出力する。これら２つの場合を、２値信号を基に切り替える（即ち、直接変調する）ことにより、レーザ駆動回路３２は、発光素子４を該２値信号に応じて発光させる。

ここで、波形変形回路２ａは、レーザ駆動回路３２の構成する部材のうち、トランジスタＴ６およびトランジスタＴ７により構成される。

この波形変形回路２ａは、２値信号が入力されると、以下の処理を行うことにより、該２値信号の波形を鈍らせ、該鈍らせた２値信号（波形変形信号）を、発光素子４に出力する。即ち、トランジスタＴ７では、上述のとおり、“０”の信号および“１”の信号がそれぞれ定倍されて発光素子４に流されるが、このとき、トランジスタＴ７のコレクタＣ７側には、寄生容量が発生する。２値信号の立ち上がり時には、定倍された電流が該寄生容量に供給され、該寄生容量には電荷が蓄積される。一方、２値信号の立ち下がり時には、該寄生容量に蓄積された電荷は、行き場を失い、徐々に発光素子４へと放出される。以上の処理により、２値信号の波形は立ち下がりのタイミングにおいて、波形が鈍る。そして、発光素子４は、波形変形回路２ａから出力された２値信号に応じて発光し、光信号を外部に送信する。

上記の構成によっても、「Turn on delay」による影響を抑制しつつ、送信装置全体における低消費電力化が期待できる。

また、従来、レーザ駆動回路は、２段のトランジスタ回路で実現するのが一般的であった。

しかしながら、上記の構成によれば、１段のトランジスタ回路により、レーザ駆動回路を実現することができる。

従って、本実施の形態に係る光送信装置１ｂは、上述した実施の形態に係る光送信装置１ａ以上に消費電力を低減することができる。

なお、本実施の形態では、レーザ駆動回路３２は、トランジスタＴ５〜Ｔ７として、ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタを備える構成であるが、これに限定されない。即ち、レーザ駆動回路３２は、トランジスタＴ５〜Ｔ７として、ＣＭＯＳ等のＭＯＳ電界効果トランジスタを備える構成であってもよい。この場合、レーザ駆動回路３２は、上述したトランジスタＴ５〜Ｔ７としてＮＰＮ型のバイポーラトランジスタを備える構成において、ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタのベースのかわりにＭＯＳ電界効果トランジスタのゲートを、ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタのエミッタのかわりにＭＯＳ電界効果トランジスタのソースを、ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタのコレクタのかわりにＭＯＳ電界効果トランジスタのドレインを用いる構成とすればよい。

〔実施の形態４〕
電子機器に対しては従来、低消費電力化が強く望まれているが、電子機器の消費電力は一般的に、データ通信を行うための信号のデューティー比（２値信号における単位周期あたりの平均レベル）に依存する。例えば、データ通信を行うための信号のデューティー比と、電子機器全体での消費電力との関係を示す図２１を例に説明すると、デューティー比５０％における平均回路電流がＩａ１である信号が、デューティー比１０％に低下された場合、デューティー比低下後の該信号の平均回路電流は、Ｉａ１よりも低いＩａ２となる。つまり、データ通信を行うための信号のデューティー比が高ければ高い程、電子機器全体での平均電流は増大し、電子機器全体での消費電力は高くなる。

しかしながら、光通信網においては、データ通信を行う複数の電子部品を通過する信号のデューティー比を降下させることが困難である。以下、この理由について説明する。

２値信号においては、デューティー比を低下させると、「ＩＳＩ（inter-symbol interference：シンボル間干渉）」が発生する。「ＩＳＩ」とは、２値信号の“１”の信号と“０”の信号との干渉により、２値信号のレベル（特に、“１”の信号のレベル）が変化する現象を意味する。ここで、上述のとおり、データ通信を行うための信号は２値信号である。そのため、該信号のデューティー比を低下させると、該信号には「ＩＳＩ」が発生する。そして、該「ＩＳＩ」が発生すると、該信号には立ち上がり不全および／または立ち下がり不全が発生し、これにより、該信号のレベルは閾値（データ通信に最低限必要な信号のレベル）を下回り、結果的に、データ通信に支障をきたす虞があるという問題が発生する。電子機器を構成する電気インターフェース（電子機器における受信側の電子部品）にとって、上記「ＩＳＩ」に係る問題は、データ通信における伝送速度の高速化に伴い、大きな問題となる。

このため、電子機器では、８Ｂ１０Ｂ、マンチェスター符号等の符号化技術により、人為的に、上記複数の電子部品が処理する信号のデューティー比を概ね５０％としている。つまり、上記複数の電子部品を通過する信号のデューティー比を低減させ、該信号に起因した消費電力を削減することは困難である。

そこで電子機器全体での消費電力を低減するための技術としては、光伝送モジュールを通過する信号のデューティー比を降下させる技術が考えられる。これによれば、光伝送モジュールの伝送経路においては、データ通信を行うための信号のデューティー比を低くすることができるため、光伝送モジュールで消費される電力を低減することができる。結果として、電子機器全体で消費される電力を低減することができる。

上記の技術を実現するための構成としては、光送信装置においてデータ通信を行うための信号のデューティー比を降下させ、光受信装置において該信号のデューティー比を上昇させる構成が考えられる。そして、この種の構成としては、例えば、メモリ等によりデータ通信を行うための信号を保持し、ＣＤＲ（Clock Data Recovery）、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）等を用いて、保持した信号を時間軸方向に伸長させる構成が考えられる。

しかしながら、上記の構成の場合は、メモリ、および、ＣＤＲまたはＰＬＬにて消費する電力が非常に大きい。そのため、光受信装置側での消費電力が増大し、光伝送モジュールでの消費電力が増大する。この結果、電子機器全体での消費電力が増大するという問題が発生する。

光伝送モジュールを通過する信号のデューティー比を降下させる目的はそもそも、電子機器全体での消費電力の低減である。そのため、上記の技術を実現する場合は、光伝送モジュールを通過する信号のデューティー比を低消費電力により降下させることができる構成であることが求められる。そのため、上記の技術を実現するために、上記の構成を適用することは、好適ではない。

そこで、本実施の形態では、上記の問題に鑑み為された、回路規模を削減すると共に、電子機器の設計における自由度を確保し、かつ、製造コストの増大を抑制することが可能な送信装置について説明する。以下、この送信装置について、図８・図９を用いて説明する。

図８は、本実施の形態に係る送信装置の構成を示すブロック図である。

図８に示す光送信装置１ｃは、図１に示す光送信装置１ａの構成において、波形変形回路２の後段かつレーザ駆動回路３の前段に、デューティー比調整回路５をさらに備える構成である。

デューティー比調整回路５は、自身に入力される２値信号のデューティー比を調整する。具体的に、デューティー比調整回路５は、該２値信号の“１”の信号の期間を短くすることにより、デューティー比を低下させる処理を行う。

図９（ａ）は、本発明に係るデューティー比調整手段の回路構成例を示す図である。

デューティー比調整回路５は例えば、図９（ａ）に示す、フィードバック機能を有する帰還増幅器ＡＭＰ１からなるデューティー比調整回路５ａである。

図９（ｂ）は、上記デューティー比調整手段により、２値信号のデューティー比を低下させる原理を示す図である。

デューティー比調整回路５ａとしての帰還増幅器ＡＭＰ１は、図９（ｂ）に示すとおり、２値信号を所定のレベル（図９（ｂ）に示す「オフセットレベル」）でオフセットすることにより、該２値信号のデューティー比を調整させることができる。なお、「オフセットレベル」は、本発明に係るオフセット電圧に対応する。また、上記２値信号のデューティー比は、「オフセットレベル」の値を適宜調整することにより制御することができる。

帰還増幅器ＡＭＰ１等のアナログ増幅器では、周知のとおりＡＯＣ（Auto offset Control）等で「オフセットレベル」を無くして、デューティー比を５０％とするのが基本である。但し、本実施の形態では、帰還増幅器ＡＭＰ１における差動の一方の基準となる電圧を適宜設定することにより、２値信号のパルス幅を制御することが可能である。

上記の構成によれば、２値信号のデューティー比を、所望の値にまで低下させることができるため、さらなる消費電力の低減を実現することができる。

なお、本実施の形態では、デューティー比調整回路５ａとして、フィードバック機能を有する帰還増幅器ＡＭＰ１を用いているが、これは、デューティー比調整回路５の一例を示すものであり、デューティー比調整回路５の構成はこれに限定されるものではない。

即ち、例えば、デューティー比調整回路５は、上記「オフセットレベル」に相当する閾値（即ち、自身が導通する電流値）を有するトランジスタを用いて、２値信号のオフセットを行う構成であってもよい。また、デューティー比調整回路５は、閾値が上記「オフセットレベル」に設定されたインバータであってもよい。つまり、デューティー比調整回路５は、自身に設定される（もしくは、自身が有する）「オフセットレベル」や閾値に基づいて、２値信号における直流成分を制御することで、該２値信号のデューティー比を制御する構成であれば特に限定されるものではない。なお、特に、デューティー比調整回路５としてトランジスタを使用すると、２値信号の“１”の信号の期間を短くする処理を容易に実施することができる。

また、本実施の形態では、デューティー比調整回路５が波形変形回路２の後段かつレーザ駆動回路３の前段に設けられる。しかしながら、デューティー比調整回路５が設けられる部分はこれに限定されることはない。即ち、デューティー比調整回路５は、波形変形回路２の前段に設けられる構成であってもよいし、レーザ駆動回路３の後段かつ発光素子４の前段に設けられる構成であってもよい。

さらに、本実施の形態では、デューティー比調整回路５が図１に示す光送信装置１ａに設けられる構成であるが、これに限定されることはない。即ち、デューティー比調整回路５は、図７（ａ）に示す光送信装置１ｂに設けられる構成であってもよい。光送信装置１ｂにデューティー比調整回路５が設けられる場合の構成としては、光送信装置１ｂにデューティー比調整回路５がさらに設けられる構成であってもよいし、回路構成自体はそのままで、光送信装置１ｂのトランジスタＴ７がデューティー比調整回路５の機能を有する構成であってもよい。

〔実施の形態５〕
本発明の実施の一形態に係る受信装置について、図１０・図１１を用いて説明する。

図１０は、本実施の形態に係る受信装置の構成を示すブロック図である。

図１０に示す光受信装置（受信装置）１１ａは、受光素子１２、および波形整形回路（波形整形手段）１３を備える構成である。

なお、図１０に示す光受信装置１１ａおよび後述する光受信装置１１ｂ（図１２参照）、光受信装置１１ｃ（図１４参照）、および光受信装置１１ｄ（図１５参照）は、後段に電気インターフェース（図示しない）が接続され、該電気インターフェースに、“１”の信号と“０”の信号とからなる２値信号（データ通信を行うための信号）を供給する。

受光素子１２は、２値信号を光信号として受信し、該光信号を電気信号に変換し、波形整形回路１３に出力する。なお、受光素子１２として用いられる素子としては、フォトダイオード、ＣＣＤ（Charge Coupled Devices）、ＣＭＯＳイメージセンサー等が挙げられる。

波形整形回路１３は、受光素子１２からの２値信号のレベルを、所定の閾値と比較することにより、波形に歪みおよび／または鈍りが発生している２値信号の整形処理を行う。なお、このとき、上記整形処理では、ＴｒおよびＴｆを共に、伝達が可能な程度の時間としてもよい。また、波形整形回路１３では、該２値信号の“１”の信号の期間を長くする処理をさらに行ってもよい。

なお、図１０に示す光受信装置１１ａでは、波形整形回路１３として、インバータＩ１が使用されている。このインバータＩ１は、自身に入力される２値信号のレベルが上記所定の閾値以上の値であれば“１”の信号を出力し、該所定の閾値未満の値であれば“０”の信号を出力するデジタル増幅回路である。

なお、インバータＩ１は、自身の応答速度を十分に高めておくことにより、容易に２値信号の整形処理を行うことができる。また、インバータＩ１が２値信号のデューティー比を上昇させる程度は、上記所定の閾値を有するインバータを適宜用いることにより、容易に設定することができる。

ここで、図１１を用いて、２値信号に対する波形整形回路１３の整形処理について説明する。なお、該整形処理では、該２値信号の“１”の信号の期間を長くする処理が省略されても当然よい。また、該整形処理の具体的な処理方法は特に限定されるものではない。

図１１（ａ）は、波形整形回路１３に入力される前の、２値信号の波形を示すグラフである。また、図１１（ｂ）は、波形整形回路１３から出力される、２値信号の波形を示す図である。なお、図１１（ａ）・（ｂ）のグラフにおいて、縦軸は２値信号のレベルを、横軸は時間（２値信号における“１”の信号および“０”の信号の期間）を示す。

図１１（ａ）に示す２値信号には、鈍りが発生している。この場合、図１１（ａ）に示す２値信号は、立ち下がりに要する時間がＴｆｃであり、“１”の信号の期間がｓｉｇ１ｃである。Ｔｆｃは、立ち上がりに要する時間Ｔｒｃよりも長い。

図１１（ａ）に示す２値信号が波形整形回路１３に入力されると、波形整形回路１３は、インバータＩ１により、該２値信号のレベルを上記所定の閾値と比較することにより、Ｔｆが長くなっている２値信号を整形する。

結果、図１１（ａ）に示す２値信号は、波形整形回路１３により、図１１（ｂ）に示す２値信号に変形され、電気インターフェースに出力される。図１１（ｂ）に示す２値信号は、立ち下がりに要する時間Ｔｆｄが、Ｔｆｃよりも短く、かつ、Ｔｒｃと概ね等しい。また、図１１（ｂ）に示す２値信号は、“１”の信号の期間がｓｉｇ１ｃよりも長いｓｉｇ１ｄである。

図１１（ｂ）に示す２値信号は、図１１（ａ）に示す２値信号よりもデューティー比が高くなっている。そして、波形整形回路１３は、このデューティー比が高くなっている２値信号を上記電気インターフェースに供給するため、該電気インターフェースでは、該２値信号に「ＩＳＩ」が発生しない。

また、光受信装置１１ａは、１つの回路素子（インバータＩ１）により、２値信号のデューティー比を上昇させる構成である。そのため、光受信装置１１ａは、メモリ等によりデータ通信を行うための信号を保持し、ＣＤＲ、ＰＬＬ等を用いて、保持した信号を時間軸方向に伸長させてデューティー比を上昇させる構成に比べて、消費電力を低減することができる。

〔実施の形態６〕
本発明の別の実施の形態に係る受信装置について、図１２・図１３を用いて説明する。

図１２は、本実施の形態に係る受信装置の構成を示すブロック図である。

図１２に示す光受信装置１１ｂは、図１０に示す光受信装置１１ａの構成において、アナログ信号を取り扱うアナログ回路Ａ１が、受光素子１２の後段かつ波形整形回路１３の前段に設けられ、デジタル信号を取り扱うデジタル回路Ｄ１が、波形整形回路１３の後段かつ上記電気インターフェースの前段に、設けられる構成である。即ち、波形整形回路１３は、デジタル回路Ｄ１における、アナログ回路Ａ１とデジタル回路Ｄ１との接続部に設けられる。なお、アナログ回路Ａ１は、受光素子１２からの２値信号を増幅する増幅器（図示しない）を備える構成であってもよい。また、波形整形回路１３は、アナログ回路Ａ１とデジタル回路Ｄ１との接続部に設けられるのであれば、デジタル回路Ｄ１の一部として設けられてもよい。

なお、本発明に係る波形整形回路に設けられるインバータは、自身が構成されるトランジスタ（図示しない）のサイズに応じて、増幅率が変化する。また、該インバータを通過する信号の波形の整形レベルは、該インバータ自身が有する閾値、および、入力される該信号のレベルを調整する回路（図示しないレベル決定回路）に応じて変化する。つまり、該インバータによる波形整形が行われた後の信号のレベルは、該インバータ自身が有する閾値、該インバータの増幅率、および入力される該信号のレベルにより決定される。

ここで例えば、本実施の形態に係る受信装置において、アナログ回路Ａ１とデジタル回路Ｄ１との境界（即ち、例えば上記接続部）にコンデンサを接続（いわゆる、容量結合）する場合、アナログ回路Ａ１からデジタル回路Ｄ１へと流れる信号の直流レベルは、グランドレベルとなる。この場合、上記インバータによる波形整形が行われた後の信号のレベルは、該インバータ自身が有する閾値と、該インバータの増幅率とにより決定される。つまり、該インバータから出力される信号の直流レベルは、該インバータの特性のみに応じて制御される。従って、この場合は、該インバータから出力される信号の直流レベルを、容易に制御することができる。

受光素子１２は、波形に歪みおよび／または鈍りが発生している２値信号を光信号として受信し、該光信号を電気信号に変換し、アナログ回路Ａ１に出力する。

アナログ回路Ａ１は、受光素子１２からの２値信号を増幅し（即ち、該２値信号をアナログ的に処理し）、波形整形回路１３に出力する。

波形整形回路１３は、アナログ回路Ａ１からの２値信号に対し、上述した整形処理を行い、デジタル回路Ｄ１を介して上記電気インターフェースに出力する。

なお、本実施の形態に係る波形整形回路は、上述した図１０に示す実施の形態と同様に、インバータＩ１を有する波形整形回路１３が使用されている。しかしながら、本実施の形態に係る波形整形回路の構成はこれには限定されず、波形整形回路として例えば、バッファが用いられてもよいし、コンパレータが用いられてもよい。即ち、本実施の形態に係る波形整形回路としては、デジタル信号を増幅する（即ち、アナログ回路Ａ１からの２値信号をデジタル的に増幅する）ことが可能な回路素子を有する構成であれば、特に限定されるものではない。なお、これは、上述した図１０に係る波形整形回路１３および後述する図１４に係る波形整形回路１４においても同様である。つまり、本発明に係る波形整形回路１３および波形整形回路１４はいずれも、１または複数のインバータが設けられる構成に限らず、１または複数のデジタル信号を増幅することが可能な回路素子が設けられる構成でさえあればよい。

上記の構成によれば、光受信装置１１ｂは、デューティー比が高くなっている２値信号を上記電気インターフェースに出力するため、該電気インターフェースでは、該２値信号に「ＩＳＩ」が発生しない。

また、上記の構成によれば、光受信装置１１ｂは、メモリ等によりデータ通信を行うための信号を保持し、ＣＤＲ、ＰＬＬ等を用いて、保持した信号を時間軸方向に伸長させてデューティー比を上昇させる構成に比べて、消費電力を低減することができる。

また、上記の構成によれば、上記アナログ回路Ａ１の増幅器により２値信号を増幅する場合には、該２値信号の波形の歪みを考慮する必要がなくなる。そのため、消費電流の大幅な低減が可能であり、これにより、アナログ回路Ａ１における消費電力を大幅に低減することができる。

さらに、上記の構成によれば、波形整形回路１３は、２値信号を上述した整形処理により整形するが、該整形処理が為された２値信号は、波形の歪みが大幅に低減されているため、デジタル回路Ｄ１による信号処理が可能となる。デジタル回路Ｄ１は一般的に、アナログ回路Ａ１と比較して駆動電圧が低くなっている。そのため、波形整形回路１３の後段の回路をデジタル回路Ｄ１で実現することにより、光受信装置１１ｂは、さらに消費電力を低減することができる。

また、デジタル回路Ｄ１は、アナログ回路Ａ１よりも高速応答性を有すること、即ち、デジタル回路Ｄ１は、アナログ回路Ａ１よりも高速で駆動することが好適である。なお、デジタル回路Ｄ１をアナログ回路Ａ１よりも高速で駆動させるためには、デジタル回路Ｄ１の配線の線幅を、アナログ回路Ａ１の配線の線幅よりも細くすればよい。

上記の構成によれば、上記波形整形回路１３による２値信号の整形処理を容易に行うことができる。

また、本発明に係る受信装置は、アナログ信号を受信し、受信した信号を取り扱うアナログ回路Ａ１と、外部に送信するデジタル信号を取り扱うデジタル回路Ｄ１と、を有しており、アナログ回路Ａ１は、自身が安定して駆動できる電流値よりも低い電流値により駆動されるものである。

この具体例について、図１３を用いて説明する。

図１３は、上記アナログ回路の駆動電流値と該アナログ回路の駆動状況との関係を示すグラフである。

図１３のグラフに示すとおり、アナログ回路Ａ１では、自身が十分安定して駆動することができる電流値（図１３のグラフにおける「通常駆動」に該当する電流値）が決定されている。

しかしながら、本発明に係る受信装置では、アナログ回路Ａ１を、上記「通常駆動」以下の電流値（図１３のグラフにおける「不安定駆動」に該当する電流値）により駆動する。これにより、自身の消費電力を削減することができる。なお、該受信装置は、アナログ回路Ａ１を、上記「通常駆動」に該当する電流値により駆動することが困難である機器に使用されるのが好適である。

〔実施の形態７〕
本発明の別の実施の形態に係る受信装置について、図１４を用いて説明する。

図１４は、本実施の形態に係る受信装置の構成を示すブロック図である。

図１４に示す光受信装置１１ｃは、図１２に示す光受信装置１１ｂの構成において、波形整形回路１３のかわりに、波形整形回路１４が設けられる構成である。

波形整形回路１４は、インバータを複数（インバータＩ１〜Ｉ３）備える構成である。

即ち、波形整形回路１４は、上述した２値信号の整形処理を、上記複数のインバータ毎に行う。

従って、光受信装置１１ｃは、２値信号の整形処理をより精緻に行うことができる。また、インバータを備える個数、即ち、該２値信号の整形処理の精緻さの程度に応じて、光受信装置１１ｃの回路規模および設計における自由度を適宜設定することができる。

なお、本実施の形態では、波形整形回路１４は、インバータＩ１〜Ｉ３の３個を備える構成であるが、これに限定されない。即ち、波形整形回路１４は、インバータを２個備える構成であってもよいし、インバータを４個以上備える構成であってもよい。波形整形回路１４は、上記複数のインバータの個数に応じて、２値信号の増幅度合いを適宜制御することができる。

また、本実施の形態では、波形整形回路１４は、インバータにより構成されているがこれに限定されず、上述したとおり、デジタル信号を増幅することが可能な回路素子により構成されていれば、その構成に限りはない。

〔実施の形態８〕
本発明の別の実施の形態に係る受信装置について、図１５を用いて説明する。

図１５は、本実施の形態に係る受信装置の構成を示すブロック図である。

図１５に示す光受信装置１１ｄは、図１２に示す光受信装置１１ｂの構成において、波形整形回路１３のかわりに、波形整形回路１５が設けられる構成である。

波形整形回路１５は、増幅器ＡＭＰ２を備える構成である。なお、この増幅器ＡＭＰ２は、信号増幅率が十分大きく設定されている。なお、波形整形回路１５は、アナログ回路Ａ１とデジタル回路Ｄ１との接続部に設けられるのであれば、アナログ回路Ａ１の一部として設けられてもよい。この点については、波形整形回路１５は波形整形回路１３と異なる。

波形に歪みおよび／または鈍りが発生している２値信号が入力されると、増幅器ＡＭＰ２は、該２値信号を増幅することにより、該２値信号のデューティー比を上昇させる。また、増幅器ＡＭＰ２は、２値信号のＴｒとＴｆとを互いに同一の時間とする処理を行う。

上記の構成によれば、光受信装置１１ｄは、増幅器（増幅器ＡＭＰ２）により、２値信号のデューティー比を上昇させる構成である。そのため、光受信装置１１ｄは、メモリ等によりデータ通信を行うための信号を保持し、ＣＤＲ、ＰＬＬ等を用いて、保持した信号を時間軸方向に伸長させてデューティー比を上昇させる構成に比べて、消費電力を低減することができる。

なお、本実施の形態では、波形整形回路１５が増幅器を１個備える構成について説明したが、これに限定されない。即ち、波形整形回路１５は、増幅器ＡＭＰ２と略同一の性質を有する増幅器を２個以上備える構成であってもよい。また、波形整形回路１５は、波形整形回路１３で使用されている、１個または複数個のデジタル信号を増幅することが可能な回路素子（例えば、インバータＩ１）を、さらに備える構成であってもよい。

また、本実施の形態では、波形整形回路１５の増幅器ＡＭＰ２としてＬＩＡ（Limiting Amplifier）を備える構成であってもよい。即ち、波形整形回路１５は、２値信号が入力されると、上記ＬＩＡにより、該２値信号の“１”の信号を所定のレベル（上記電気インターフェースにとって好適な、該２値信号の“１”の信号のレベル）にまで増幅する構成であってもよい。なお、波形整形回路１５の増幅器ＡＭＰ２としてＬＩＡを備える構成を採用する場合、波形整形回路１５は、ＬＩＡを１個だけ備える構成であってもよいし、ＬＩＡを２個以上備える構成であってもよい。

また、アナログ回路Ａ１は、自身が安定して駆動できる電流値以下の電流値により駆動されてもよい。

〔実施の形態９〕
本発明の別の実施の形態に係る送信装置および受信装置について、図１７・図２２を用いて説明する。

図１７（ａ）は、本発明に係る送信装置により、光信号を外部に送信する場合、および、本発明に係る受信装置により、外部からの光信号を受信する場合の一例を示す図である。

図１７（ａ）に示す光送信装置１には、光受信装置１１が、光導波路（伝送媒体）４１により接続される。

なお、光送信装置１は、前段に電子部品（図示しない）が接続され、該電子部品から、“１”の信号と“０”の信号とからなる２値信号（データ通信を行うための信号）が入力される。また、光受信装置１１は、後段に電気インターフェース（図示しない）が接続され、該電気インターフェースに対して、上記２値信号を出力する。

光導波路４１としては例えば、以下に説明するものを使用することができる。この光導波路４１の一例について図２２（ａ）・（ｂ）を用いて説明する。

図２２（ａ）には、光導波路４１の側面図を示している。同図に示すとおり、光導波路４１は、光伝送方向を軸とする柱状形状のコア部４１αと、コア部４１αの周囲を囲むクラッド部４１Βとを備えた構成となっている。コア部４１αおよびクラッド部４１Βは透光性を有する材料によって構成されているとともに、コア部４１αの屈折率は、クラッド部４１Βの屈折率よりも高くなっている。これにより、コア部４１αに入射した光信号は、コア部４１α内部で全反射を繰り返して光伝送方向に伝送される。

なお、コア部４１αおよびクラッド部４１Βを構成する材料としては、ガラスやプラスチックなどを用いることが可能であるが、十分な可撓性を有する光導波路４１を構成するためには、アクリル系、エポキシ系、ウレタン系、およびシリコーン系等の樹脂材料を使用することが好ましい。また、クラッド部４１Βは、空気等の気体で構成してもよい。さらに、クラッド部４１Βをコア部４１αよりも屈折率の小さい液体の雰囲気下において使用しても同様の効果が得られる。

次に、光導波路４１による光伝送の仕組みについて、図２２（ｂ）を用いて説明する。図２２（ｂ）は、光導波路４１における光伝送の状態を模式的に示すものである。同図に示すとおり、光導波路４１は可撓性を有する柱状形状の部材によって構成される。また、光導波路４１の光入射側端部には光入射面４１Ａが設けられているとともに、光出射側端部には光出射面４１Ｂが設けられている。

発光素子４から出射された光は、光導波路４１の光伝送方向に対して直角または略直角となる方向から、光導波路４１の光入射側端部に入射される。入射された光は、光入射面４１Ａにおいて反射されることによって光導波路４１内に導入されコア部４１α内を進行する。光導波路４１内を進行して光出射側端部に到達した光は、光出射面４１Ｂにおいて反射されることによって、光導波路４１の光伝送方向に対して直角または略直角となる方向へ出射される。出射された光は、受光素子１２に照射され、受光素子１２において光電変換が行われる。

こうした構成によれば、光導波路４１における光伝送方向に対して直角または略直角となる方向に、光源としての発光素子４を配置する構成とすることが可能となる。よって、例えば基板面に平行に光導波路４１を配置することが必要とされる場合に、光導波路４１と基板面との間に、該基板面の法線方向に光を出射するように発光素子４を設置すればよいことになる。こうした構成は、例えば発光素子４を基板面に平行に光を出射するように設置する構成よりも、実装が容易であり、また、構成としてもよりコンパクトにすることができる。これは、発光素子４の一般的な構成が、光を出射する方向のサイズよりも、光を出射する方向に直角な方向のサイズの方が大きくなっていることによるものである。さらに、同一面内に電極と発光素子４とがある平面実装向け発光素子を使用する構成にも適用が可能である。

しかしながら、光導波路４１の構成は上記構成に限らず、周知の光導波路を使用することができる。

光送信装置１は、２値信号に歪み、または、鈍りが発生した状態で、該２値信号を外部に送信する。なお、光送信装置１は、上述した光送信装置１ａ〜１ｃのいずれかを備える構成であることが好適であるが、これに限定されるものではない。即ち、光送信装置１は、２値信号のＴｒとＴｆとが互いに異なる時間となる状態で、該２値信号を外部に送信することができる送信装置であれば、どのような送信装置が用いられてもよい。

また、光受信装置１１は、波形に歪みおよび／または鈍りが発生した２値信号を外部から受信し、該２値信号のＴｒとＴｆとを互いに同一の時間とする処理を行う。このとき、上記ＴｒとＴｆとを互いに同一の時間とする処理では、ＴｒとＴｆとが短い方の時間に揃えられる。なお、光受信装置１１は、上述した光受信装置１１ａ〜１１ｄのいずれかを備える構成であることが好適であるが、これに限定されるものではない。即ち、光受信装置１１は、ＴｒとＴｆとが互いに異なる時間となる状態である２値信号を外部から受信し、該２値信号のＴｒとＴｆとを互いに同一の時間とする処理を行うことができる受信装置であれば、どのような受信装置が用いられてもよい。

図１７（ｂ）は、上記電子部品から本発明に係る送信装置に入力される上記２値信号の波形を示す図である。図１７（ｃ）は、本発明に係る送信装置が外部に送信する上記２値信号の波形を示す図である。図１７（ｄ）は、本発明に係る送信装置が外部に送信する上記２値信号の別の波形を示す図である。図１７（ｅ）は、本発明に係る受信装置が出力する上記２値信号の波形を示す図である。

上記電子部品からの２値信号（波形は、図１７（ｂ）参照）は、光送信装置１に入力される。

光送信装置１は、上記電子部品からの２値信号に歪みが発生した状態（波形は、図１７（ｃ）参照）で、該２値信号を光導波路４１により外部に送信する。

なお、光送信装置１にて発生する２値信号の波形の歪みは、上述したマッチングの不良等、本発明に係る送信装置の構造的特徴により発生するものであってもよいし、光送信装置１により、該２値信号の波形を歪ませる処理を行った結果、発生するものであってもよい。

また、光送信装置１は、２値信号を鈍りが発生した状態（波形は、図１７（ｄ）参照）で光導波路４１により外部に送信してもよい。なお、光送信装置１にて発生する２値信号の波形の鈍りは、上述したマッチングの不良等、本発明に係る送信装置の構造的特徴により発生するものであってもよいし、光送信装置１により、該２値信号の波形を鈍らせる処理を行った結果、発生するものであってもよい。

光送信装置１では、２値信号の波形の歪みおよび／または鈍りを減少させる必要はない。そのため、光送信装置１には、該歪みおよび／または鈍りを減少させる回路を挿入する必要はないので、消費電力を抑制することができる。また、光送信装置１では、厳密な設計および製造を実施する必要がないので、設計における自由度を確保し、かつ製造コストの増大も抑制することができる。

光受信装置１１は、外部（即ち、光導波路４１）から、歪みおよび／または鈍りが発生している２値信号を受信する。そして、光受信装置１１は、該２値信号を、ＴｒとＴｆとを互いに同一の時間とする（波形は、図１７（ｅ）参照）処理を行い、該２値信号を上記電気インターフェースに出力する。

上記の構成によれば、光受信装置１１は、メモリ等によりデータ通信を行うための信号を保持し、ＣＤＲ、ＰＬＬ等を用いて、保持した信号を時間軸方向に伸長させてデューティー比を上昇させる構成に比べて、消費電力を低減することができる。

なお、本実施の形態では、伝送媒体として光導波路を用いているが、これに限定されるものではない。即ち、本実施の形態では、伝送媒体として光ファイバを用いる構成であってもよい。

また、本実施の形態では、送信装置および受信装置は、互いに伝送媒体により接続されており、該伝送媒体を介して２値信号を伝送する構成であるが、これに限定されるものではない。

即ち、本発明に係る送信装置は、該送信装置（または、該送信装置および上記伝送媒体）を備える光送信用デバイス（後述する光送信モジュール）として用いられてもよいし、本発明に係る受信装置は、該受信装置（または、該受信装置および上記光伝送媒体）を備える光受信用デバイス（後述する光受信モジュール）として用いられてもよい。

さらに、本発明に係る送信装置および受信装置は、図１７（ｆ）に示すとおり、光送信装置１と光受信装置１１とを併せ持ち、２値信号の送信および受信が可能な送受信装置５１として用いられてもよい。

〔実施の形態１０〕
上述した実施の形態で説明した本発明に係る送信装置および／または受信装置を備える光伝送モジュールについて、図１８を用いて説明する。

図１８（ａ）〜図１８（ｇ）は、本発明に係る光伝送モジュールの概略構成を示す図である。

図１８（ａ）に示す光伝送モジュール１００ａは、光送信装置１として、レーザ駆動回路３と、発光素子４とを備える構成である。なお、図１８（ａ）に示す光伝送モジュール１００ａは、ＣＰＵ（central processing unit）をさらに備える光伝送モジュール１００ｂであってもよい（図１８（ｂ）参照）。また、図１８（ｂ）に示す光伝送モジュール１００ｂは、電気信号をパラレル信号からシリアル信号に変換するシリアライザＳＥＲをさらに備える光伝送モジュール１００ｃであってもよい（図１８（ｃ）参照）。なお、光伝送モジュール１００ｃは、クロックエンベッディッド機能を有していても良い。

なお、図１８（ａ）〜（ｃ）に示す光伝送モジュール１００ａ〜１００ｃは、さらに、光送信装置１に伝送媒体（光導波路４１、光ファイバ等）が接続される構成であってもよい。

また、光伝送モジュール１００ａ〜１００ｃにおいて、光送信装置１は、上述した光送信装置１ａ〜１ｃのいずれかを備える構成であることが好適である。

光伝送モジュール１００ａ〜１００ｃは、光信号を外部に送信する光送信モジュールである。

また、図１８（ｄ）に示す光伝送モジュール１００ｄは、光受信装置１１として、受光素子１２と、アナログ回路Ａ１とを備える構成である。アナログ回路Ａ１は増幅器（図示しない）を備えていてもよい。なお、図１８（ｄ）に示す光伝送モジュール１００ｄは、ＣＰＵをさらに備える光伝送モジュール１００ｅであってもよい（図１８（ｅ）参照）。また、図１８（ｅ）に示す光伝送モジュール１００ｅは、電気信号をシリアル信号からパラレル信号に変換するデシリアライザＤＥＳをさらに備える光伝送モジュール１００ｆであってもよい（図１８（ｆ）参照）。なお、光伝送モジュール１００ｅは、クロックリカバリ機能を有していても良い。

なお、図１８（ｄ）〜（ｆ）に示す光伝送モジュール１００ｄ〜１００ｆは、さらに、光受信装置１１に上記伝送媒体が接続される構成であってもよい。

また、光伝送モジュール１００ｄ〜１００ｆにおいて、光受信装置１１は、上述した光受信装置１１ａ〜１１ｄのいずれかを備える構成であることが好適である。

光伝送モジュール１００ｄ〜１００ｆは、外部から光信号を受信する光受信モジュールである。

また、上記光受信モジュールにおいて、光受信装置１１のアナログ回路Ａ１の増幅器としては、ＬＩＡとＴＩＡ（Trance Impedance Amplifier）とが個別に設けられてもよいし、ＬＩＡおよびＴＩＡと略同一の機能を有する増幅器が１個または複数個設けられてもよい。

また、上記光受信モジュールにおいて、光受信装置１１の増幅器の後段以降には、ＣＤＲが設けられる構成であってもよい。また、上記光受信モジュールにおいて、光受信装置１１の増幅器の後段以降には、液晶駆動回路等が設けられる構成であってもよい。

さらに、本発明に係る光伝送モジュールは、光送信装置１または光受信装置１１に上記伝送媒体を内蔵した光伝送モジュールであってもよい。

また、本発明に係る光伝送モジュールは、光送信装置１と光受信装置１１とを、光導波路４１（または光ファイバ）により接続した光伝送モジュール１００ｇ（図１８（ｇ）参照）であってもよい。なおこの場合、光送信装置１および光受信装置１１としては、上述したいずれかの光送信装置１といずれかの光受信装置１１とを組み合わせることにより実現が可能である。

上記の構成によれば、消費電力を低減することが可能な光伝送モジュールを実現することができる。

〔実施の形態１１〕
上述した実施の形態で説明した本発明に係る光伝送モジュールを備える電子機器について、図１９・図２０を用いて説明する。

図１９（ａ）は、本発明に係る光伝送モジュールにより、データ通信を行う携帯電話の概略図である。また、図１９（ｂ）は、上記光伝送モジュールにより、データ通信を行う携帯電話の内部回路の斜視図である。

図１９（ａ）に示す携帯電話１３０は、信号処理回路基板１３１と、表示部１３３を備える液晶ドライバ回路基板１３２とを、光伝送モジュール１００により接続している。なお、具体的には、図１９（ｂ）に示すとおり、光送信装置１と信号処理回路基板１３１とを接続し、光受信装置１１と液晶ドライバ回路基板１３２とを接続し、さらに、光送信装置１と光受信装置１１とを光導波路４１（または光ファイバ）によって接続する構成である。

これにより、携帯電話１３０における、信号処理回路基板１３１と液晶ドライバ回路基板１３２との間でのデータ通信が可能になる。即ち、例えば、信号処理回路基板１３１側に格納した情報を、液晶ドライバ回路基板１３２側に備えられた表示部１３３に表示させることができる。

また、図１９（ｃ）は、上記光伝送モジュールにより、データ通信を行うプリンタの概略図である。そして、図１９（ｄ）は、上記光伝送モジュールにより、データ通信を行うプリンタの内部回路の斜視図である。

図１９（ｃ）に示すプリンタ１４０は、プリンタヘッド１４１とプリンタ本体側の基板１４３とを、光伝送モジュール１００により接続している。具体的には、図１９（ｄ）に示すとおり、光送信装置１とプリンタ本体側の基板１４３とを、光受信装置１１とプリンタヘッド１４１とを接続し、さらに、光送信装置１と光受信装置１１とを光導波路４１によって接続する構成である。

これによって、プリンタ１４０における、プリンタヘッド１４１とプリンタ本体側の基板１４３との間でのデータ通信が可能になる。即ち、例えば図１９（ｃ）において、プリンタ本体側の基板１４３側に格納した文字や画像に関する情報をプリンタヘッド１４１に送信する。そして、上記情報を受信したプリンタヘッド１４１は、当該情報から上記文字や画像を読み出す。これによって、プリンタヘッド１４１は、用紙１４２に上記文字や画像を印刷することができる。

図２０は、上記光伝送モジュールをハードディスク記録再生装置に適用した例を示す図である。

図２０に示すとおり、ハードディスク記録再生装置１６０は、ディスク（ハードディスク）１６１、ヘッド（読み取り、書き込み用ヘッド）１６２、基板導入部１６３、駆動部（駆動モータ）１６４、および光伝送モジュール１００を備えている。

駆動部１６４は、ヘッド１６２をディスク１６１の半径方向に沿って駆動させるものである。ヘッド１６２は、ディスク１６１上に記録された情報を読み取り、また、ディスク１６１上に情報を書き込むものである。なお、ヘッド１６２は、光伝送モジュール１００を介して基板導入部１６３に接続されており、ディスク１６１から読み取った情報を光信号として基板導入部１６３に伝搬させ、また、基板導入部１６３から伝搬された、ディスク１６１に書き込む情報の光信号を受け取る。

このとおり、ハードディスク記録再生装置１６０におけるヘッド１６２等の駆動部に、光伝送モジュール１００を適用することにより、高速、大容量通信が可能な電子機器を実現することができる。

この他にも、本発明に係る光伝送モジュールは、折り畳み式ＰＨＳ（Personal Handy phone System）、折り畳み式ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、折り畳み式ノートパソコン等の折り畳み式の電子機器のヒンジ部等に適用することもできる。本発明に係る光伝送モジュールを、これらの折り畳み式電子機器に適用することにより、限られた空間で高速、大容量の通信を実現できる。従って、本発明に係る光伝送モジュールは、例えば、折り畳み式液晶表示装置等の、高速、大容量のデータ通信が必要であって、小型化が求められる機器に特に好適である。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明は、複数の電子部品間でのデータ通信を行うための信号を送信する送信装置、該信号を受信する受信装置等に好適に利用することができる。

本発明の一実施形態を示す図であり、送信装置の構成を示すブロック図である。 上記送信装置に入力される２値信号の波形を示す図である。 コンデンサおよび抵抗からなるＣＲ回路の一般的な構成を示す図である。 バイアス電流およびモジュレーション電流と２値信号との関係を示すグラフである。 図５（ａ）は、本発明に係る波形変形回路に入力される前の、２値信号の波形を示すグラフであり、図５（ｂ）は、該波形変形回路から出力される、２値信号の波形を示すグラフである。 本発明の別の実施形態を示す図であり、図６（ａ）は、基板上にて実現した、上記送信装置の構成を示すブロック図であり、図６（ｂ）は、上記送信装置に設けられる駆動手段の具体的な回路構成を示す図である。 本発明の別の実施形態を示す図であり、図７（ａ）は、基板上にて実現した、送信装置の構成を示すブロック図であり、図７（ｂ）は、上記送信装置に設けられる駆動手段の具体的な回路構成を示す図である。 本発明の別の実施形態を示す図であり、送信装置の構成を示すブロック図である。 図９（ａ）は、本発明に係るデューティー比調整手段の回路構成例を示す図であり、図９（ｂ）は、上記デューティー比調整手段により、２値信号のデューティー比を低下させる原理を示す図である。 本発明の一実施形態を示す図であり、受信装置の構成を示すブロック図である。 図１１（ａ）は、本発明に係る波形整形回路に入力される前の、２値信号の波形を示すグラフであり、図１１（ｂ）は、該波形整形回路から出力される、２値信号の波形を示すグラフである。 本発明の別の実施形態を示す図であり、受信装置の構成を示すブロック図である。 アナログ回路の駆動電流値と該アナログ回路の駆動状況との関係を示すグラフである。 本発明の別の実施形態を示す図であり、受信装置の構成を示すブロック図である。 本発明の別の実施形態を示す図であり、受信装置の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態の送信装置の作用効果を説明するグラフである。 本発明の一実施形態を示す図であり、図１７（ａ）は、本発明に係る送信装置により、光信号を外部に送信する場合、および、本発明に係る受信装置により、外部からの光信号を受信する場合の一例を示す図であり、図１７（ｂ）は、上記電子部品から上記送信装置に入力される２値信号の波形を示す図であり、図１７（ｃ）は、上記送信装置が外部に送信する２値信号の波形を示す図であり、図１７（ｄ）は、上記送信装置が外部に送信する２値信号の別の波形を示す図であり、図１７（ｅ）は、上記受信装置が出力する２値信号の波形を示す図であり、図１７（ｆ）は、本発明の別の実施形態を示す図であり、送受信装置の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態を示す図であり、図１８（ａ）〜図１８（ｇ）は、本発明に係る光伝送モジュールの概略構成を示す図である。 図１９（ａ）は、上記光伝送モジュールにより、データ通信を行う携帯電話の概略図であり、図１９（ｂ）は、上記光伝送モジュールにより、データ通信を行う携帯電話の内部回路の斜視図であり、図１９（ｃ）は、上記光伝送モジュールにより、データ通信を行うプリンタの概略図であり、図１９（ｄ）は、上記光伝送モジュールにより、データ通信を行うプリンタの内部回路の斜視図である。 上記光伝送モジュールをハードディスク記録再生装置に適用した例を示す図である。 データ通信を行うための信号のデューティー比と、電子機器全体での消費電力との関係を示す図である。 図２２（ａ）は、光導波路の側面図であり、図２２（ｂ）は、光導波路における光伝送の状態を模式的に示している図である。 Turn on delayの概念を示す図である。

符号の説明

１、１ａ〜１ｃ 光送信装置（送信装置）
２、２ａ 波形変形回路（波形変形手段）
３、３ａ、３１、３２ レーザ駆動回路（駆動手段）
４ 発光素子
５、５ａ デューティー比調整回路
１１、１１ａ〜１１ｄ 光受信装置（受信装置）
１２ 受光素子
１３〜１５ 波形整形回路（波形整形手段）
１００、１００ａ〜１００ｇ
光伝送モジュール
１３０ 携帯電話（電子機器）
１６０ ハードディスク記録再生装置（電子機器）
Ａ１ アナログ回路
ＡＭＰ１ 帰還増幅器
ＡＭＰ２ 増幅器
Ｄ１ デジタル回路
Ｉ１〜Ｉ３ インバータ
Ｔ１〜Ｔ７ トランジスタ

Claims (20)

1. 高レベルの信号と低レベルの信号とを有する２値信号を送信する送信装置であって、
   上記２値信号は、立ち下がりに要する時間が立ち上がりに要する時間よりも長いことを特徴とする送信装置。
2. 電気信号を光信号に変換して送信する発光素子と、
   上記発光素子に上記電気信号を供給することによって、該発光素子から上記光信号を出力させ、該発光素子を駆動する駆動手段と、を備える送信装置であって、
   上記駆動手段が上記発光素子に供給する電気信号は、高レベルの信号と低レベルの信号とを有する２値信号における、立ち下がりに要する時間が立ち上がりに要する時間よりも長い波形の波形変形信号であることを特徴とする送信装置。
3. 上記波形変形信号は、上記高レベルの信号の期間が短くなっていることを特徴とする請求項２に記載の送信装置。
4. 上記２値信号を上記波形変形信号に変形して上記駆動手段に供給する波形変形手段をさらに備えることを特徴とする請求項２または３に記載の送信装置。
5. 上記駆動手段は、
   上記２値信号を上記波形変形信号に変形して上記発光素子に供給する波形変形手段を備えることを特徴とする請求項２または３に記載の送信装置。
6. 上記駆動手段は、カレントミラー回路を含んだ回路であり、
   上記発光素子と、上記カレントミラー回路のトランジスタとが接続されたものに電源電圧が印加されていることを特徴とする請求項５に記載の送信装置。
7. 上記トランジスタは、上記高レベルの信号の期間が短くなるような閾値を有していることを特徴とする請求項６に記載の送信装置。
8. 信号を受信し、受信した信号の波形を整形する波形整形手段を備える受信装置であって、
   上記受信した信号は、高レベルの信号と低レベルの信号とを有し、立ち下がりに要する時間が立ち上がりに要する時間よりも長い信号であり、
   上記波形整形手段は、上記受信した信号のレベルと閾値のレベルとを比較し、比較結果に基づいて、高レベルの信号と低レベルの信号とを有する２値信号を生成することにより、該受信した信号の波形を整形するものであることを特徴とする受信装置。
9. 上記信号を光信号として受信し、該信号を光信号から電気信号に変換して上記波形整形手段に送信する受光素子をさらに備えることを特徴とする請求項８に記載の受信装置。
10. 上記閾値のレベルを低く設定することで、上記整形を行うことを特徴とする請求項８または９に記載の受信装置。
11. 受信したアナログ信号を取り扱うアナログ回路と、送信すべきデジタル信号を取り扱うデジタル回路と、を有しており、
    上記波形整形手段は、上記デジタル回路において、上記アナログ回路と接続する接続部に設けられることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１項に記載の受信装置。
12. 上記デジタル回路は、上記アナログ回路よりも高速応答性を有することを特徴とする請求項１１に記載の受信装置。
13. 受信したアナログ信号を取り扱うアナログ回路と、送信すべきデジタル信号を取り扱うデジタル回路と、を有しており、
    上記デジタル回路は、上記アナログ回路と接続する接続部において、上記アナログ回路からの信号の波形を整形する波形整形手段を備えることを特徴とする受信装置。
14. 上記波形整形手段は、１または複数のインバータであることを特徴とする請求項８〜１３のいずれか１項に記載の受信装置。
15. 受信したアナログ信号を取り扱うアナログ回路と、送信すべきデジタル信号を取り扱うデジタル回路とを有しており、
    上記波形整形手段は、上記アナログ回路における１または複数の増幅器であることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１項に記載の受信装置。
16. 高レベルの信号と低レベルの信号とを有し、立ち下がりに要する時間が立ち上がりに要する時間よりも長い２値信号を送信する送信装置と、
    高レベルの信号と低レベルの信号とを有し、立ち下がりに要する時間が立ち上がりに要する時間よりも長い信号を受信し、受信した信号の波形を整形する波形整形手段を備える受信装置とを備え、
    上記受信装置の波形整形手段は、上記受信した信号のレベルと閾値のレベルとを比較し、比較結果に基づいて、高レベルの信号と低レベルの信号とを有する２値信号を生成することにより、該受信した信号の波形を整形するものであることを特徴とする送受信装置。
17. 高レベルの信号と低レベルの信号とを有する２値信号を送信する送信装置による送信制御方法であって、
    上記送信装置は、上記２値信号を、立ち下がりに要する時間が立ち上がりに要する時間よりも長い波形で送信することを特徴とする送信制御方法。
18. 高レベルの信号と低レベルの信号とを有する２値信号を受信する受信装置による受信制御方法であって、
    上記受信装置は、上記２値信号を、立ち下がりに要する時間が立ち上がりに要する時間よりも長い状態で受信し、
    上記受信した信号のレベルと閾値のレベルとを比較し、比較結果に基づいて、高レベルと低レベルとを有する２値信号を生成することにより、該受信した信号の波形を整形することを特徴とする受信制御方法。
19. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の送信装置と、
    請求項８〜１５のいずれか１項に記載の受信装置と、
    上記送信装置から上記受信装置に上記２値信号を伝送する伝送媒体と、を備えることを特徴とする光伝送モジュール。
20. 請求項１９に記載の光伝送モジュールによりデータ伝送を行う電子機器。

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