JP2000077705A - 受光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、温度変化に係わらず常に所望の電流
像倍率が得られるようにする。 【解決手段】本発明は、第１のトランジスタ回路及び第
２のトランジスタ回路における温度特性の違いを利用し
て温度変化に応じた電位差を発生させ、当該電位差に応
じた所定電位のバイアス電圧を生成して受光素子に供給
するようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、受光装置に関し、
例えば光空間伝送装置において受光した光信号を電気信
号に変換して信号する受光装置に適用して好適なもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、一対の光空間伝送装置間において
光ビームを介して情報信号を伝送する光空間伝送システ
ムが提案されている。この光空間伝送システムにおいて
一方の光空間伝送装置は、所定の情報信号に基づいてレ
ーザダイオードを駆動することにより強度変調した光ビ
ームを、対向した位置に設置された他方の光空間伝送装
置に対して出射する。他方の光空間伝送装置は、この光
ビームを受光装置の受光素子によって受光してその出力
信号を復調することにより情報信号を復元し、かくして
光ビームを介して情報信号が伝送されることになる。

【０００３】この受光装置においては、アバランシェフ
ォトダイオード（以下、これをＡＰＤと呼ぶ）でなる受
光素子が用いられている。このＡＰＤは、通常のフォト
ダイオード（ＰＤ）に比べて電流増倍率が約 100倍程度
あり、遠距離間の光空間伝送において受光した光ビーム
が微弱であっても電流増倍率が高いことにより、信号成
分を十分抽出することができる。

【０００４】またＡＰＤは、ブレークダウン電圧（破壊
する程度のバイアス電圧）の近傍付近における所定のバ
イアス電圧（正確には逆バイアス電圧で例えば200[V]）
を与えたときに高い電流増倍率が得られるものである
が、ブレークダウン電圧には温度変動があるために使用
する温度条件に応じてバイアス電圧を調整する必要があ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところでかかる構成の
受光装置においては、温度によって最適なバイアス電圧
をＡＰＤに与える必要があるので、常にＡＰＤの使用環
境における温度を正確に検出し、その検出結果に基づい
てマイクロコンピュータでバイアス電圧を制御するため
の煩雑な計算処理をしなければならないという問題があ
った。

【０００６】またこの場合、ＡＰＤの温度を正確に検出
するための温度センサを当該ＡＰＤの近傍に設ける必要
があるが、温度センサを設ける分、受光装置の構成が全
体として大型化することを避け得ないという問題があっ
た。

【０００７】さらに受光装置においては、例えＡＰＤの
近傍に温度センサを設けたとしても、温度センサが必ず
しもＡＰＤの温度だけを検出するわけではなく、他の回
路によって発熱した温度を検出する場合もある。従って
受光装置は、温度センサによって常に正確に温度検出で
きるわけではないので最適なバイアス電圧をＡＰＤに与
えることができず、このため所望の電流増倍率を得るこ
とができないという問題があった。

【０００８】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、温度変化に係わらず常に所望の電流像倍率が得られ
る受光装置を提案しようとするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、受光した光信号を電気信号に変換
することにより受信信号を抽出する受光装置において、
温度に応じたバイアス電圧によって駆動すると共に受光
した光信号を電気信号に変換する受光素子と、当該受光
素子に接続された第１のトランジスタ回路によって電気
信号を増幅することにより出力信号を生成する増幅手段
と、第１のトランジスタ回路と、当該第１のトランジス
タ回路の温度特性とは異なる温度特性の第２のトランジ
スタ回路との間に接続された負荷抵抗を介して受光素子
の温度変化に応じて変化する電位差を発生させる電位差
発生手段と、電位差に応じたバイアス電圧を生成して受
光素子に供給するバイアス電圧生成手段とを設けるよう
にする。

【００１０】第１のトランジスタ回路及び第２のトラン
ジスタ回路における温度特性の違いを利用して温度変化
に応じた電位差を発生させ、当該電位差に応じたバイア
ス電圧を生成して受光素子に供給することにより、使用
時の温度に応じた最適なバイアス電圧を受光素子に供給
することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下図面について、本発明の一実
施の形態を詳述する。

【００１２】（１）光空間伝送システムの全体構成 図１において１は全体として光空間伝送システムを示
し、同一構成でなる光空間伝送装置１０及び１１が所定
距離を隔てた位置に対向して設置されている。光空間伝
送装置１０は、情報信号に基づいて変調された送信光ビ
ームＬ１を光空間伝送装置１１に対して送出し、同様に
光空間伝送装置１１は情報信号に基づいて変調された送
信光ビームＬ２を光空間伝送装置１０に対して送出する
ことにより、送信光ビームＬ１及びＬ２を介して互いに
情報信号を送受するようになされている。

【００１３】（２）光空間伝送装置の構成 図２において光空間伝送装置１０は、電源部３９が電源
（図示せず）から電源コネクタ２３を介して供給される
電流を所定の電圧に変換し、当該光空間伝送装置１０を
構成する各回路ブロックに供給する。

【００１４】光空間伝送装置１０のホルダ４０は、レー
ザダイオード４１、受光素子（ＡＰＤ）４２、位置検出
素子（ＰＳＤ：Position Sensitive Device ）４３、レ
ンズ４４〜４７、フィルタ４９、プリズム５０及びサー
ボミラー６０を収納保持すると共に、レンズホルダ６６
を介してレンズ４８を保持することにより全体として一
体化された光学系を構成している。

【００１５】レンズ４８は、光空間伝送装置１１から所
定の偏頗面を持って到来する受信光ビームＬ２を受光
し、レンズ４７及びサーボミラー６０を介してプリズム
５０に導く。

【００１６】サーボミラー６０は、平面鏡でなるミラー
６１、当該ミラー６１を回動駆動するアクチュエータ６
２及びスキューセンサ６３から構成されている。ミラー
６１は、ミラー支持部（図示せず）によってホルダ４０
に回動自在に支持されている。スキューセンサ６３は、
ミラー６１の角度情報をスキューセンサ角度検出部６５
を介してＣＰＵ(Central Processing Unit) ３６に送出
する。

【００１７】プリズム５０は、サイズの等しい第１の直
角プリズム５０Ａ及び第２の直角プリズム５０Ｂと、第
３の直角二等辺プリズム５０Ｃとからなり、第１の直角
プリズム５０Ａ及び第２の直角プリズム５０Ｂの斜面
と、第３の直角二等辺プリズム５０Ｃの直角面とがそれ
ぞれ同一形状に形成されている。

【００１８】すなわちプリズム５０は、第１の直角プリ
ズム５０Ａ及び第２の直角プリズム５０Ｂの各斜面をそ
れぞれ第３の直角二等辺プリズム５０Ｃの各直角面に接
着することにより、第１の直角プリズム５０Ａと第３の
直角二等辺プリズム５０Ｃとの接着面に偏光ビームスプ
リッタＭ１を形成すると共に、第２の直角プリズム５０
Ｂと第３の直角二等辺プリズム５０Ｃとの接着面にビー
ムスプリッタＭ２を形成するようになされている。

【００１９】偏光ビームスプリッタＭ１は、入射する光
ビームの偏波面に応じて当該光ビームを直角に反射させ
る。またビームスプリッタＭ２は、入射する光ビームの
一部を直角に反射すると共に、当該入射する光ビームの
一部を直進透過させる。

【００２０】プリズム５０の偏光ビームスプリッタＭ１
は、受信光ビームＬ２の偏波面に応じて当該受信光ビー
ムＬ２をビームスプリッタＭ２に導く。ビームスプリッ
タＭ２は、受信光ビームＬ２の一部を透過することによ
り受信光ビームＬ３としてレンズ４５に送出すると共
に、受信光ビームＬ２の一部を反射することにより受信
光ビームＬ４としてフィルタ４９に送出する。

【００２１】フィルタ４９は、受信光ビームＬ４の所定
の帯域のみを透過してレンズ４６を介して位置検出素子
４３に送出する。位置検出素子４３は、レンズ４６によ
って集光された受信光ビームＬ４を受光し、当該位置検
出素子４３の受光面（図示せず）における受信光ビーム
Ｌ４の強度重心位置に応じた電流レベルを有する位置信
号Ｓ４３を生成し、これをＰＳＤ受光回路３５に送出す
る。ＰＳＤ受光回路３５は、位置信号Ｓ４３を電流−電
圧変換処理することにより位置信号Ｓ３５を生成し、こ
れをＣＰＵ３６に送出する。

【００２２】ＣＰＵ３６は、位置信号Ｓ３５に基づいて
位置検出素子４３の受光面における受信光ビームＬ４の
焦点位置を算出し、所定の焦点基準点と受信光ビームＬ
４の焦点位置とが一致するようにサーボミラー６０を制
御することにより、光空間伝送装置１０に入出射する受
信光ビームＬ２及び送信光ビームＬ１の光軸を一致させ
るように調整する。

【００２３】すなわちＣＰＵ３６は、位置信号Ｓ３５の
電圧レベルに基づいて位置検出素子４３の受光面におけ
る受信光ビームＬ４の焦点位置と所定の焦点基準点との
位置差を算出し、かかる位置差に応じた駆動信号Ｓ６４
をアクチュエータ駆動部６４に送出する。アクチュエー
タ駆動部６４は、駆動信号Ｓ６４に応じてアクチュエー
タ６２を駆動してミラー６１を回動させることにより、
当該ミラー６１の回動によって受信光ビームＬ４の焦点
位置を焦点基準点に一致させる。

【００２４】一方ＡＰＤ４２は、レンズ４５によって集
光された受信光ビームＬ３を光−電流変換することによ
り出力信号Ｓ４２を生成し、これを受光装置としてのＡ
ＰＤ受光装置３４に送出する。ＡＰＤ受光装置３４は、
出力信号Ｓ４２を電流−電圧変換することにより出力信
号Ｓ３４を生成し、これを復調部３３に送出する。

【００２５】復調部３３は、出力信号Ｓ３４を復調する
ことにより情報信号Ｓ３３を生成し、これを出力コネク
タ２２を介して外部に出力する。これにより光空間転送
装置１０は、光空間転送装置１１から受信光ビームＬ２
を受信し、当該受信光ビームＬ２に基づいて情報信号を
復元する。

【００２６】また光空間転送装置１０において、変調部
３１は入力コネクタ２１を介して外部から供給される情
報信号Ｓ１に基づいて所定周波数のキャリアを変調する
ことにより変調信号Ｓ３１を生成し、これをレーザダイ
オード駆動回路３２に送出する。

【００２７】レーザダイオード駆動回路３２は、変調信
号Ｓ３１を電圧−電流変換することにより駆動電流Ｓ３
２を生成し、これをレーザダイオード４１に送出する。
レーザダイオード４１は、駆動電流Ｓ３２を電流−光変
換することにより所定の偏波面を有する送信光ビームＬ
１をレンズ４４に送出する。

【００２８】このときＣＰＵ３６は、外部から供給され
る光量制御情報に基づいて制御信号Ｓ３６を生成し、こ
れをレーザダイオード駆動回路３２に供給することによ
り、送信光ビームＬ１の出力を制御するようになされて
いる。

【００２９】レンズ４４は、送信光ビームＬ１を平行光
に変換してプリズム５０が有する偏光ビームスプリッタ
Ｍ１に送出する。偏光ビームスプリッタＭ１は、送信光
ビームＬ１の偏光面に応じて当該送信光ビームＬ１を反
射してサーボミラー６０に送出する。

【００３０】サーボミラー６０は、送信光ビームＬ１を
反射してレンズ４７に導く。レンズ４７及びレンズ４８
は、送信光ビームＬ１を所定の光束径を有する略線平行
光に変換し、これを光空間伝送装置１１に対して送出す
るようになされている。

【００３１】（３）ＡＰＤ受光装置の構成 図３に示すように、ＡＰＤ受光装置３４は増幅手段とし
てのアンプ部８１、電位差発生手段としての温度検出部
８２、バイアス電圧発生手段としてのカレントミラー部
８３、負荷抵抗ＲＢ及び可変電源ＶＰ、受光素子として
のＡＰＤ４２が一体になって全体が構成されている。

【００３２】アンプ部８１は、第１のトランジスタ回路
としてのトランジスタＱ１及びＱ２によって形成されて
おり、ＡＰＤ４２によって受信光ビームＬ３を光−電流
変換して得た出力信号Ｓ４２をトランジスタＱ１のベー
スに供給する。

【００３３】トランジスタＱ１は、コレクタが負荷抵抗
ＲＬ１を介して電源ラインＶ_CC1 に接続されると共に、
トランジスタＱ２のベースに接続されている。またトラ
ンジスタＱ１は、エミッタが負荷抵抗ＲＥ１を介して接
地されている。

【００３４】トランジスタＱ２は、コレクタが電源ライ
ンＶ_CC1 に接続され、エミッタが負荷抵抗ＲＥ２を介し
て接地されると共に、エミッタから抵抗Ｒ１を介してト
ランジスタＱ１のベースに負帰還ループするようになさ
れている。

【００３５】従ってアンプ部８１は、出力信号Ｓ４２が
トランジスタＱ１のベースに供給されると、トランジス
タＱ１及びＱ２によって所定の増幅率で増幅されてトラ
ンジスタＱ２のエミッタから出力信号Ｓ３４を出力す
る。

【００３６】温度検出部８２は、第２のトランジスタ回
路としてのトランジスタＱ３のベースが抵抗Ｒ２を介し
て電源ラインＶ_CC1 に接続されると共に、抵抗Ｒ３を介
して接地され、コレクタがカレントミラー部８３のトラ
ンジスタＱ４のエミッタに接続されている。なおトラン
ジスタＱ３のベースには、コンデンサＣ１が接続されて
おり、これによりノイズを除去すると共に、電源立ち上
げ時に過度電流が流れた場合でも当該過度電流をコンデ
ンサＣ１に逃がしてベースに過度電流が流れないように
している。

【００３７】またトランジスタＱ３は、エミッタが負荷
抵抗ＲＥを介してトランジスタＱ１のエミッタに接続さ
れている。このときトランジスタＱ３の温度特性ｄＶ
_BE3 ／ｄＴは、一般に次式

【００３８】

【数１】

【００３９】によって与えられる。

【００４０】一方、トランジスタＱ１は、トランジスタ
Ｑ２の出力がトランジスタＱ１のベースに負帰還されて
いることから、当該トランジスタＱ１のエミッタ電圧Ｖ
_E1は次式

【００４１】

【数２】

【００４２】によって表される。

【００４３】ここで、トランジスタＱ１のベース電流は
無視できる程小さく、またトランジスタＱ１及びＱ２は
同一性能のトランジスタであることにより、ベース及び
エミッタ間電圧Ｖ_BE1 とベース及びエミッタ間電圧Ｖ
_BE2 とはほぼ同じであると考えられるので、（２）式の
エミッタ電圧Ｖ_E1は次式、

【００４４】

【数３】

【００４５】に置き換えられ、これを変形するとエミッ
タ電圧Ｖ_E1は次式、

【００４６】

【数４】

【００４７】になる。

【００４８】ここで、負荷抵抗ＲＬ１の抵抗値Ｒ_L1＝30
0[Ω] 、負荷抵抗ＲＥ１の抵抗値Ｒ_E1＝47 [Ω] であっ
た場合、（４）式のエミッタ電圧Ｖ_E1は、次式

【００４９】

【数５】

【００５０】で表される。

【００５１】このとき（５）式のエミッタ電圧Ｖ_E1は、
Ｖ_CC1 の項が温度特性には関係なく、またトランジスタ
Ｑ１及びＱ３が同一性能のトランジスタであることによ
り、ベース及びエミッタ間電圧Ｖ_BE1 とベース及びエミ
ッタ間電圧Ｖ_BE3 とがほぼ同じであると考えられるの
で、Ｖ_BE1 の項にのみ注目すればエミッタ電圧Ｖ_E1は次
式

【００５２】

【数６】

【００５３】で表される。従って、トランジスタＱ１の
温度特性ｄＶ_BE1 ／ｄＴは、次式

【００５４】

【数７】

【００５５】となる。

【００５６】これは、トランジスタＱ１の温度特性ｄＶ
_BE1 ／ｄＴが、トランジスタＱ３の温度特性ｄＶ_BE3 ／
ｄＴに比べて 27[％] 程度でしかないことを表してお
り、この数値は負荷抵抗ＲＬ１の抵抗値Ｒ_L1及び負荷抵
抗ＲＥ１の抵抗値によって決定される。

【００５７】従って、トランジスタＱ１のエミッタ電圧
Ｖ_E1とトランジスタＱ３のエミッタ電圧Ｖ_E3との電位差
ΔＶ_BEは、次式

【００５８】

【数８】

【００５９】によって表される。

【００６０】この（８）式の電位差ΔＶ_BEは、温度に応
じて変化する値であり、トランジスタＱ３には電位差Δ
Ｖ_BEに応じたコレクタ電流Ｉ_C3が流れることになる。す
なわち温度変化に応じてコレクタ電流Ｉ_C3が変化するこ
とになる。

【００６１】カレントミラー部８３は、トランジスタＱ
４のベースが電源ラインＶ_CC1 に接続されると共に、エ
ミッタがトランジスタＱ３のコレクタに接続され、さら
にコレクタがトランジスタＱ５のコレクタに接続されて
いる。

【００６２】トランジスタＱ５は、ベースがトランジス
タＱ６と共通接続されると共にコレクタがベースに接続
され、エミッタが抵抗Ｒ４を介して電源ラインＶ_CC2 に
接続されている。トランジスタＱ６は、エミッタが抵抗
Ｒ５を介して電源ラインＶ_CC2 に接続され、コレクタが
所定の抵抗値に設定された負荷抵抗ＲＢ及び所定の電圧
値を基準とした可変電源ＶＰに接続されると共に、ＡＰ
Ｄ４２のカソードに接続されている。

【００６３】これによりカレントミラー部８３は、トラ
ンジスタＱ３のコレクタ電流Ｉ_C3がトランジスタＱ６の
コレクタにも流れることになる。実際上カレントミラー
部８３は、抵抗Ｒ５の抵抗値が抵抗Ｒ４の抵抗値よりも
１／Ｘ倍（この場合Ｒ５＝Ｒ４／1.68）に小さく設定さ
れていることにより、コレクタ電流Ｉ_C3のＸ倍のコレク
タ電流Ｉ_C6が流れることになる。

【００６４】従って、コレクタ電流Ｉ_C6及び負荷抵抗Ｒ
Ｂによって決まる電圧値と可変電源ＶＰの電圧値とによ
って決定される電位がＡ点に生じることになり、このと
きＡ点に発生する電位をバイアス電圧ＶＢ１としてＡＰ
Ｄ４２に供給するようになされている。

【００６５】ところでＡＰＤ受光装置３４においては、
可変電源ＶＰの電圧値を制御するマイクロコンピュータ
８４が設けられている。これによりＡＰＤ受光装置３４
は、例えばＡＰＤ４２に太陽光等の光パワーの強い光ビ
ームが入射すると、通常においては最適なバイアス電圧
ＶＢ１であってもＡＰＤ４２が熱破壊してしまうので、
このような場合にはマイクロコンピュータ８４の制御に
基づいて可変電源ＶＰの電圧値を下げることにより、Ａ
ＰＤ４２を熱破壊から防御するようになされている。

【００６６】このようなＡＰＤ受光装置３４において実
際に使用温度が２５[ °C]であった場合にシミュレーシ
ョンを行うと、図４に示すように、トランジスタＱ３の
ベース及びエミッタ間電圧Ｖ_BE3 が455[mV] となり、ト
ランジスタＱ１のベース及びエミッタ間電圧Ｖ_BE1 が36
9[mV] となる。この場合、負荷抵抗ＲＥの両端電圧すな
わち電位差ΔＶ_BE(25)は86[mV]となり、このとき負荷抵
抗ＲＥの抵抗値が620[Ω] だとすれば、コレクタ電流Ｉ
_C3は138[μA]となる。

【００６７】このコレクタ電流Ｉ_C3は、カレントミラー
部８３によって1.68倍（Ｘ＝1.68）されることになり、
この結果トランジスタＱ６のコレクタには232[μA]のコ
レクタ電流Ｉ_C6が流れることになる。ここで負荷抵抗Ｒ
Ｂの抵抗値が 200K[Ω] で、可変電源ＶＰの電圧値が 1
00[V] であった場合、負荷抵抗ＲＢの両端電圧Ｖ_RB（4
6.4[V] ）と可変電源ＶＰの 100[V] が加算された146.4
[V]の電位がＡ点に生じることになり、これをバイアス
電圧ＶＢ１としてＡＰＤ４２に供給することができる。

【００６８】すなわち、図６に示すように使用温度が２
５[ °C]であった場合に所望の電流増倍率（Ｍ＝100)を
得るには、約146[V]のバイアス電圧が必要であることか
ら、このシミュレーション結果によって最適なバイアス
電圧ＶＢ１が得られていることが分かる。

【００６９】同様に、ＡＰＤ受光装置３４において使用
温度が７５[ °C]であった場合にシミュレーションを行
うと、図５に示すように、トランジスタＱ３のベース及
びエミッタ間電圧Ｖ_BE3 が551[mV] となり、トランジス
タＱ１のベース及びエミッタ間電圧Ｖ_BE1 が399.5[mV]
となる。この場合、負荷抵抗ＲＥの両端電圧すなわち電
位差ΔＶ_BE(75)は151.5[mV] となり、このとき負荷抵抗
ＲＥの抵抗値が620[Ω] だとすれば、コレクタ電流Ｉ_C3
は243[μA]となる。

【００７０】このコレクタ電流Ｉ_C3は、カレントミラー
部８３によって1.68倍（Ｘ＝1.68）されることになり、
この結果トランジスタＱ６のコレクタには407[μA]のコ
レクタ電流Ｉ_C6が流れることになる。ここでも負荷抵抗
ＲＢの抵抗値が 200K[Ω] で、可変電源ＶＰの電圧値が
100[V] で同一の場合、負荷抵抗ＲＢの両端電圧Ｖ
_RB（81.4[V] ）と可変電源ＶＰの 100[V] が加算された
181.4[V]の電位がＡ点に生じることになり、これをバイ
アス電圧ＶＢ１としてＡＰＤ４２に供給することができ
る。

【００７１】すなわち、図６に示すように使用温度が７
５[ °C]であった場合に所望の電流増倍率（Ｍ＝100)を
得るには、約181[V]のバイアス電圧が必要であることか
ら、このシミュレーション結果によって最適なバイアス
電圧ＶＢ１が得られていることが分かる。

【００７２】ところで、使用温度が７５[ °C]であった
場合の電位差ΔＶ_BE(75)が151.5[mV] で、使用温度が２
５[ °C]であった場合の電位差ΔＶ_BE(25)が86[mV]であ
りその差分電圧ΔＶ_REは65.5[mV]となるが、同一性能の
トランジスタＱ１及びＱ３においては、流れる電流量が
変化するとそれに伴ってエミッタ電圧も変化する。

【００７３】従って差分電圧ΔＶ_REには、温度変化に応
じた電流変化分（243[μA]/138[ μA]）の電圧値Ｖ_BE´
が含まれていることになる。従って使用温度が７５[ °
C]の場合でも、２５[ °C]の場合と同様の138[μA]のコ
レクタ電流Ｉ_C3が流れていたと仮定すると、そのときに
増加した分の電圧値Ｖ_BE´は、次式

【００７４】

【数９】

【００７５】で表され、このときの電圧値Ｖ_BE´は17.1
[mV]となる。因みに、トランジスタＱ１及びＱ３の温度
特性が異なるので、厳密にはコレクタ電流Ｉ_C3が温度変
化に対して一定となることはない。

【００７６】このときの増加した分の電圧値Ｖ_BE´を含
んだ正確な差分電圧ΔＶ_RE´は、次式、

【００７７】

【数１０】

【００７８】で表され、そのときの差分電圧ΔＶ_RE´
は、82.6[mV]になり、これを１ [Ｃ°］当たりに換算す
ると、電位差ΔＶ_ＢＥ´は、次式

【００７９】

【数１１】

【００８０】によって、1.66[mV/C °] となる。

【００８１】ここで、このシミュレーションモデルに用
いられたＮＰＮトランジスタでなるトランジスタＱ３の
温度特性ｄＶ_BE3 ／ｄＴは、この場合−2.22[mV/C °]
であり、この電位差ΔＶ_BE´（＝1.66[mV/C °] ）がト
ランジスタＱ３の温度特性ｄＶ_BE3 ／ｄＴの約73 [％]
に相当することになり、かくして（８）式と一致するこ
とによりシミュレーション結果としては正しいことが証
明された。

【００８２】（４）動作及び効果 以上の構成において、ＡＰＤ受光装置３４はトランジス
タＱ１及びＱ２が２段接続されてなる負帰還増幅回路の
トランジスタＱ１のエミッタ電圧Ｖ_E1と、トランジスタ
Ｑ３のエミッタ電圧Ｖ_E3との間に負荷抵抗ＲＥを設けて
トランジスタの温度特性に応じた所定の電位差ΔＶ_BEを
生じさせると共に、当該電位差ΔＶ_BEに応じて負荷抵抗
ＲＢの抵抗値及び可変電源ＶＰの電圧値を設定するよう
にしたことにより、温度変化に応じて発生する電位差Δ
Ｖ_BEに基づいてＡＰＤ４２の使用温度に応じた最適なバ
イアス電圧ＶＢ１を生成する。

【００８３】すなわちＡＰＤ受光装置３４は、ＡＰＤ４
２の温度変化に係わらず常に所望の電流増倍率が得られ
るような最適なバイアス電圧ＶＢ１をＡＰＤ４２に供給
することができる。

【００８４】以上の構成によれば、ＡＰＤ受光装置３４
はアンプ部８１及び温度検出部８２における温度特性の
違いを利用して温度変化に応じた電位差を発生させ、当
該電位差に応じたバイアス電圧ＶＢ１を生成することに
より、使用時の温度に応じた最適なバイアス電圧ＶＢ１
をＡＰＤ４２に供給して常に所望の電流像倍率を得るこ
とができる。

【００８５】またＡＰＤ受光装置３４は、トランジスタ
Ｑ１のエミッタ及びトランジスタＱ２のエミッタ間に設
けられた負荷抵抗ＲＥの抵抗値を調整することにより、
バイアス電圧ＶＢ１を調整することができ、かくして性
能や温度特性の異なるトランジスタに合わせた最適なバ
イアス電圧ＶＢ１を生成することができる。

【００８６】またＡＰＤ受光装置３４は、ＡＰＤ４２の
カソードをトランジスタＱ１のベースに直接接続し、Ａ
ＰＤ４２で受光した光ビームの変化を電流の変化に変換
した出力信号Ｓ４２としてトランジスタＱ１のベースに
供給してドライブする電流駆動方式としたことにより、
ＡＰＤ４２の温度変化をトランジスタＱ１、負荷抵抗Ｒ
Ｅ及びトランジスタＱ３を介して得られる電位差ΔＶ_BE
として正確に検出することができる。

【００８７】さらにＡＰＤ受光装置３４は、電流駆動方
式にしたことにより、ＡＰＤ４２に過度の光ビームが入
射された場合でも、出力信号Ｓ４２の電流量に基づいて
トランジスタＱ１のエミッタ電圧Ｖ_E1が増加し、これに
よってトランジスタＱ３のエミッタ電圧Ｖ_E3との間に生
じる電位差ΔＶ_BEが減少することになるので、自動的に
バイアス電圧ＶＢ１を下げることになってＡＰＤ４２を
自動的に保護することができる。

【００８８】さらにＡＰＤ受光装置３４は、トランジス
タＱ３のベースにコンデンサＣ１を設けたことにより、
電源立ち上げ時に過度電流が流れた場合でも、過度電流
をコンデンサＣ１に逃がして直接ベースに供給しないよ
うにすることができ、かくしてＡＰＤ４２が破壊しない
ように保護することができる。

【００８９】さらにＡＰＤ受光装置３４は、ＡＰＤ４２
とトランジスタＱ１及びトランジスタＱ３を一体に形成
したことにより、ＡＰＤ４２の使用温度の変化に応じた
最適なバイアス電圧ＶＢ１を常に生成することができ、
かくして温度変化に対して所望の電流増倍率を得ること
ができる。

【００９０】（５）他の実施の形態 なお上述の実施の形態においては、受信光ビームＬ３を
受光する受光素子としてＡＰＤ４２を用いるようにした
場合について述べたが、本発明はこれに限らず、温度に
応じて供給するバイアス電圧ＶＢ１を変化させる必要の
ある受光素子であればフォトダイオード等の他の種々の
受光素子を用いるようにしても良い。

【００９１】また上述の実施の形態においては、トラン
ジスタＱ１及びＱ２が２段接続されてなる負帰還増幅回
路のトランジスタＱ１のエミッタ電圧Ｖ_E1と、トランジ
スタＱ３のエミッタ電圧Ｖ_E3との間に発生させた電位差
ΔＶ_BEを温度変化の差として検出するようにした場合に
ついて述べたが、本発明はこれに限らず、最初から温度
特性の異なるトランジスタＱ１とトランジスタＱ３とを
用いてエミッタ電圧Ｖ_E1とエミッタ電圧Ｖ_E3との間に生
じさせた電位差ΔＶ_BEを温度変化の差として検出するよ
うにしても良い。この場合、ＡＰＤ受光装置３４は微弱
な出力信号Ｓ４２を取り出せる程度に増幅できる増幅率
を有するトランジスタＱ１を用いるようにする。

【００９２】さらに上述の実施の形態においては、カレ
ントミラー部８３によってコレクタ電流Ｉ_C3の1.68倍の
コレクタ電流Ｉ_C6を発生させるようにした場合について
述べたが、本発明はこれに限らず、負荷抵抗ＲＥ、負荷
抵抗ＲＢの抵抗値及び可変電源ＶＰの電圧値の設定に応
じてコレクタ電流Ｉ_C3の１倍のコレクタ電流Ｉ_C6をカレ
ントミラー部８３によって発生させるようにしても良
い。

【００９３】

【発明の効果】上述のように本発明によれば、第１のト
ランジスタ回路及び第２のトランジスタ回路における温
度特性の違いを利用して温度変化に応じた電位差を発生
させ、当該電位差に応じたバイアス電圧を生成して受光
素子に供給することにより、使用時の温度に応じた最適
なバイアス電圧を受光素子に供給することができ、かく
して温度変化に係わらず常に所望の電流像倍率が得られ
る受光装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】光空間伝送システムの全体構成を示す略線図で
ある。

【図２】光空間伝送装置の構成を示すブロック図であ
る。

【図３】本発明によるＡＰＤ受光装置の構成を示す回路
図である。

【図４】２５Ｃ°におけるシミュレーション結果の説明
に供する回路図である。

【図５】７５Ｃ°におけるシミュレーション結果の説明
に供する回路図である。

【図６】ＡＰＤの温度特性を表す特性曲線図である。

【符号の説明】 １……光空間伝送システム、１０、１１……光空間伝送
装置、３４……ＡＰＤ受光装置、８１……アンプ部、８
２……温度検出部、８３……カレントミラー部、８４…
…マイコン。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｂ 10/04 10/06

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】受光した光信号を電気信号に変換すること
   により受信信号を取り出す受光装置において、 温度に応じたバイアス電圧によって駆動すると共に受光
   した上記光信号を上記電気信号に変換する受光素子と、 上記受光素子に接続された第１のトランジスタ回路によ
   って上記電気信号を増幅することにより出力信号を生成
   する増幅手段と、 上記第１のトランジスタ回路と、当該第１のトランジス
   タ回路の温度特性とは異なる温度特性の第２のトランジ
   スタ回路との間に接続された負荷抵抗を介して上記受光
   素子の温度変化に応じて変化する電位差を発生させる電
   位差発生手段と、 上記電位差に応じた所定電位の上記バイアス電圧を生成
   して上記受光素子に供給するバイアス電圧生成手段とを
   具えることを特徴とする受光装置。
2. 【請求項２】上記電位差発生手段は、上記負荷抵抗の抵
   抗値を任意に設定することにより上記電位差を調整する
   ことを特徴とする請求項１に記載の受光装置。
3. 【請求項３】上記受光素子は、アバランシェフォトダイ
   オードでなることを特徴とする請求項１に記載の受光装
   置。
4. 【請求項４】上記第２のトランジスタ回路は、ベースに
   バイパスコンデンサが接続されることを特徴とする請求
   項１に記載の受光装置。
5. 【請求項５】上記バイアス電圧生成手段は、上記電位差
   に応じて上記第２のトランジスタ回路に上記出力電流を
   発生させた後、当該出力電流を発生させるカレントミラ
   ー回路と、上記出力電流に応じた上記バイアス電圧を生
   成する電圧発生回路とでなることを特徴とする請求項１
   に記載の受光装置。
6. 【請求項６】上記電圧発生回路は、上記受光素子が受光
   する光信号の出力レベルに応じて上記出力電圧の電圧値
   を可変する可変電圧制御回路でなることを特徴とする請
   求項５に記載の受光装置。