JP2004198571A - 光結合装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光信号の伝送時間に遅れが生じず、かつ簡易な構成でノードの形成、追加が容易な光結合装置を提供する。
【解決手段】端面３０ａ、３０ａ同士が所定の角度をなして対向する光ファイバ３０、３０と、該光ファイバ３０、３０の各端面３０ａ、３０ａに対向して配置された光モジュール２とを備える光結合装置１であって、
上記光モジュール２は、上記光ファイバ３０、３０の各端面３０ａ、３０ａに傾斜して対向し一部の光信号を透過させ残りの光信号を反射させるミラー部１０と、光信号の授受を行う光送受信部２０とからなり、
上記光送受信部２０は上記ミラー部１０を透過した光信号を受光する受光部２１と、上記ミラー部２０を介して上記光ファイバ３０、３０に対して光信号を発光する発光部２２とを有する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光ファイバを介して光信号の授受を行う光結合装置に関し、特に光ファイバを用いたローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）において使用される光結合装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、例えば車載オーディオ装置や、オフィスにおけるネットワーク等において、光ファイバを介して信号を送受信する光ＬＡＮが用いられている。この光ＬＡＮの先行例としては、例えば特許文献１に記載されたものがある。このような従来の光ＬＡＮにおいては、受光部と送光部からなる光モジュールと光ファイバを接続して従来の光結合装置を構成し、光モジュールを有する部分においてノードを形成して必要な端末を接続する。この光結合装置において、光ファイバを通じて他のノードから送られてきた光信号を、光モジュールの受光部によって電気信号に変換する。変換された電気信号は、信号処理装置において必要な情報のみが選択され、再び送光部において光信号に変換され、光ファイバを通じて次のノードへ送信される。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−２８４６４７号公報（図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来の光結合装置を用いた光ＬＡＮにおいては、光信号が各ノードを通過する度に必ず一度光結合装置の受光部において光電変換が行われ、また送光部において電光変換が行われるため、この変換処理の処理時間によって光信号の伝送時間に遅れが生じてしまう。これは、例えば光ＬＡＮを車載オーディオ装置に使用した場合には、音飛び等が発生する原因ともなり得る。また、双方向通信の場合は、各ノードの光モジュールに受光部と送光部が二つずつ必要となり、構成が複雑になると共に、装置自体が高価となる。さらに、このような従来の光結合装置はノードの形成、追加が難しい。
【０００５】
本発明は以上の問題点を鑑みてなされたものであり、光信号の伝送時間に遅れが生じず、かつ簡易な構成でノードの形成、追加が容易な光結合装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明は、端面同士が所定の角度をなして対向する光ファイバと、該光ファイバの各端面に対向して配置された光モジュールとを備える光結合装置であって、上記光モジュールは、上記光ファイバの各端面に傾斜して対向し一部の光信号を透過させ残りの光信号を反射させるミラー部と、光信号の授受を行う光送受信部とからなり、上記光送受信部は上記ミラー部を透過した光信号を受光する受光部と、上記ミラー部を介して上記光ファイバに対して光信号を発光する発光部とを有することを特徴として構成されている。
【０００７】
本発明によれば、ミラー部において一部の光信号を透過させて受光部に入射させて光電変換しつつ、他の大部分の光信号は反射して対向する光ファイバに入射し、次のノードへ送信される。また、光信号がミラー部を介して発光部から光ファイバに対して発光される。
【０００８】
また本発明は、上記光送受信部の受光部及び発光部を上記対向する光ファイバの各端面の上記ミラー部への投影面内に配置することを特徴として構成されている。
【０００９】
本発明によれば、光ファイバからの光信号が確実に受光部に入射し、また発光部から発光される光信号が確実に光ファイバに入射する。
【００１０】
また本発明は、上記対向する光ファイバの端面の所定の角度は９０度であることを特徴として構成されている。
【００１１】
本発明によれば、ミラー部によって反射された光信号が確実に対向する光ファイバに入射し、またミラー部を透過した光信号が確実に受光部に入射する。
【００１２】
また本発明は、上記ミラー部の一部に全反射部を設けたことを特徴として構成されている。
【００１３】
本発明によれば、光信号の一部が確実にミラー部において反射され、次のノードへ伝送される。
【００１４】
また本発明は、上記ミラー部は上記光ファイバの端面外周に接していることを特徴として構成されている。
【００１５】
本発明によれば、光モジュールの配置状態が安定する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は本発明の実施形態における光結合装置を示す側面図、図２は本発明の実施形態における光送受信部の正面図、図３は本発明の実施形態における光結合装置による光信号の受信状態を示す図、図４は本発明の実施形態における光結合装置による光信号の送信状態を示す図である。
【００１７】
光結合装置１は図１に示すように、光ファイバ３０と光モジュール２からなる。光ファイバ３０は、屈折率の高い中心部のファイバコア３１と、ファイバコア３１より屈折率が低い外周部のファイバクラッド３２からなる。
ここで本実施形態においては、光ファイバ３０にはプラスティックファイバを用いる。プラスティックファイバの特徴としては、径が大きいので加工しやすく、またガラスファイバに比べて非常に低コストで製造することができ、光ＬＡＮ等を安価に構成することができる。このプラスティックファイバは、伝送可能距離が数十ｍとガラスファイバに比べて短いが、本発明の光結合装置は車載オーディオ装置やオフィスネットワーク等、比較的伝送距離の短い光ＬＡＮ等を対象としているので、プラスティックファイバの伝送可能距離でも十分である。
【００１８】
本発明においては、この光ファイバ３０を、ノードを形成する部分において切断し、あるいは２本の光ファイバ３０、３０を用意し、光ファイバ端面３０ａ、３０ａを、その外周部分の一部を互いに接触させつつ、所定の角度をなして対向するように配置する。即ち、光ファイバ３０、３０が、ノードを形成する部分において略Ｖ字をなすように配置する。なおここでは、光ファイバ端面３０、３０が９０度をなして対向するように配置するものとする。この角度が大きすぎれば、後述するように光信号がミラー部１０で反射したときに、光信号の反射角が小さく、その大部分が対向する光ファイバ３０に到達しない。またこの角度が小さすぎれば、後述するように光信号がミラー部１０を透過したときに、光信号のミラー部１０への進入角度が浅すぎて、透過した光信号を受光するためには大きなフォトダイオード２１が必要となる。ただし、本実施形態では光ファイバ３０、３０の対向する角度を９０度としたが、特にこれに限る必要はない。また、必ずしも光ファイバ端面３０ａ、３０ａの外周部分の一部を互いに接触させなくともよい。
【００１９】
この略Ｖ字に配置した光ファイバ３０、３０の光ファイバ端面３０ａ、３０ａに対向する位置に、光モジュール２を配置する。光モジュール２は薄板状のミラー部１０と、同じく薄板状の光送受信部２０からなる。ミラー部１０は光ファイバ端面３０ａ、３０ａと対向する面の一部が光ファイバ端面３０ａ、３０ａの外周の一部と当接するように配置されており、光ファイバ端面３０ａ、３０ａとミラー部１０は傾斜して対向している。
また、ミラー部１０はハーフミラーとなっている。即ちミラー部１０は、ガラスの表面に金属を薄く塗布し、ある程度光の透過率をもたせたものであり、一部の光を透過すると共に、残りの光を反射する特性を有し、その透過率は金属の塗布具合を調整することにより自由に設定することができる。またこのミラー部１０は、全面を同じ透過率のハーフミラーにしてもよく、あるいは一部に全反射部を有するようにしてもよい。こうすることにより、光信号の一部を確実にミラー部１０において反射させることができ、これにより光信号を確実に次のノードへ伝送させることができる。
なお、本実施形態では、ミラー部１０を光ファイバ３０、３０と当接させる構成としたが、ミラー部１０を配置する位置は、光ファイバ３０、３０の対向する角度や配置状態によって異なり、ミラー部１０と光ファイバ３０、３０とを離して配置してもよい。
【００２０】
このミラー部１０の光ファイバ３０、３０と当接している面と反対の面に、光送受信部２０が配置されている。光送受信部２０は、光ファイバ端面３０ａ、３０ａをミラー部１０に投影した形状と略同じ略楕円形状をしている。この光送受信部２０は図２に示すように、光ファイバ３０の長手方向に沿って略中央で二分されており、一方にはファイバコア３１を通る光信号を受光して光電変換を行い、信号処理装置（図示せず）に電気信号を送信する受光部たるフォトダイオード２１を、他方には信号処理装置から送信されてきた電気信号を受信して電光変換を行い、ファイバコア３１に対して光信号を発光する発光部たるレーザダイオード２２をそれぞれ有している。
また、略Ｖ字状に配置された光ファイバ３０、３０と光モジュール２との間には、ファイバコア３１と同等の屈折率を有するプラスティックで形成された光透過部４０が、光ファイバ端面３０ａ、３０ａ、及びミラー部１０と当接するようにして配置されている。ただし、光ファイバ３０、３０と光モジュール２との間に光透過部４０を配置することなく、空間にしておいてもよい。
【００２１】
なお、本実施形態においては、光送受信部２０の形状を略楕円形状としたが、特にこれに限る必要はなく、どのような形状であってもよい。また、フォトダイオード２１とレーザダイオード２２の位置関係についても、それぞれがその機能を果たすような配置であれば、どのような位置関係でもよい。さらに、一つの光送受信部２０が複数のフォトダイオード２１またはレーザダイオード２２を有する構成としたり、一つの光結合装置１に複数の光モジュール２を配置したりしてもよい。この場合は、それぞれ対応する光の波長を異ならせることによって、送受信の段階で信号を振り分けることができる。
【００２２】
次に、このような光結合装置１を用いた光信号の送受信について説明する。まず光信号の受信について説明する。図３は光結合装置１による光信号の受信状態を示している。光信号は光ファイバ３０のファイバコア３１によって伝送されている。ここで、ファイバコア３１を通って光ファイバ端面３０ａに至った光信号は、そのまま光透過部４０へ直進する。
光透過部４０を直進してミラー部１０に至った光信号の一部は、ミラー部１０を透過して光送受信部２０のフォトダイオード２１に入射し、光信号から電気信号に変換される。変換された電気信号は、信号処理装置に送信され、このノードに取付けた端末に必要な情報のみが選択される。
また、ミラー部１０を透過しなかった残りの光信号は、ミラー部１０の光ファイバ３０、３０と当接している面において反射し、対向する光ファイバ３０のファイバコア３１に入射する。ミラー部１０が全反射部を有する場合には、この全反射部に至った光信号は、全て反射して対向する光ファイバ３０のファイバコア３１に入射する。
【００２３】
このような構成とすることにより、従来の光結合装置のように、全ての光信号を、各ノードを通過する度に光モジュールにおいて光電、電光変換を行うのではなく、一部の光信号をミラー部１０を透過させ、フォトダイオード２１に入射させて光電変換を行いつつ、他の大部分の光信号は反射して対向する光ファイバ３０のファイバコア３１に入射し、そのまま次のノードへ送信されるので、次のノードへ安定した光信号が送信されると共に、光電・電光変換による光信号の伝送時間の遅れが生じない。また、本発明は上述したように、比較的伝送距離の短い光ＬＡＮ等を対象としているので、このように一部の光信号が各ノードにおいて電気信号に変換され、その後再び光信号に変換されなくても問題は生じない。
さらにこのような構成であれば、両方のファイバコア３１、３１からの光信号をフォトダイオード２１で受光することができるので、双方向通信の場合でもフォトダイオード２１は一つでよく、従来の光結合装置よりも構成が簡易となると共に安価に構成することができ、またノードの形成、追加も容易に行うことができる。
【００２４】
なお、フォトダイオード２１に入射させる光信号の量は、ノードの数によって異なる。ノードの数が多ければ、各ノードに光信号を行き渡らせるために、一つのノードに割り振ることのできる信号量は少なくなる。一方で、各ノードの光モジュール２において、フォトダイオード２１が信号を感知するために最低限必要な信号量を受光する必要がある。ここで本発明における光結合装置１においては、フォトダイオード２１に入射する光信号の量を、ミラー部１０の透過率を調整することによって自由に変更することができるので、受光する光信号の量を最適な量に設定することができる。
【００２５】
次に、光信号の送信について説明する。図４は光結合装置１による光信号の送信状態を示している。各ノードに接続された端末から、電気信号が信号処理装置に送信され、レーザダイオード２２に適した信号に変換されてレーザダイオード２２に送信される。レーザダイオード２２に送られた電気信号は光信号に変換され、光ファイバ３０、３０に向かって発光される。発光された光信号はミラー部１０を透過し、ミラー部１０の光ファイバ３０、３０と当接している面において、一部の光信号は反射されるものの、大部分の光信号は光透過部４０を介して両方のファイバコア３１、３１に入射する。このようにして、端末からの信号が他の各ノードに送信される。また、双方向通信の場合でも、レーザダイオード２２は一つでよく、従来の光結合装置よりも構成が簡易となると共に安価に構成することができ、またノードの形成、追加も容易に行うことができる。
【００２６】
以上、本発明の実施形態について説明した。最後に、本発明の適用例について説明する。図５は本発明を適用したネットワークシステムの一例であり、車に搭載されるオーディオ装置を光ファイバで接続した図である。例えば、ＦＭチューナの音声信号をアンプに導きたい場合に、まずノードＤに接続されたコントローラからノードＡに接続されたＦＭチューナに対して制御信号が発信される。この制御信号の大部分は、ノードＤとノードＡの中間にあるノードＣ、ノードＢにおいて光電、電光変換されることなくそのまま通過してノードＡに届き、ＦＭチューナは制御信号を受けて音声信号をノードＣのアンプに送信する。この音声信号の大部分は、ノードＡとノードＣの中間にあるノードＢをそのまま通過してノードＣに届き、アンプによって信号が増幅されてスピーカから出力される。
このように、車載オーディオ装置に本発明を用いることにより、光電、電光変換による光信号の伝送時間の遅れが生じなくなり、この伝送時間の遅れによる音飛び等が発生しなくなる。なお、図５においてはバス型の接続を記載しているが、環状型の接続等、その他の接続方法においても同様の効果を奏することができる。また環状型の接続の場合は終端器が必要なく、より省スペースで光ＬＡＮを構成することができる。
【００２７】
【発明の効果】
以上本発明によれば、端面同士が所定の角度をなして対向する光ファイバと、光ファイバの各端面に対向して配置された光モジュールとを備える光結合装置であって、光モジュールは、光ファイバの各端面に傾斜して対向し一部の光信号を透過させ残りの光信号を反射させるミラー部と、光信号の授受を行う光送受信部とからなり、光送受信部はミラー部を透過した光信号を受光する受光部と、ミラー部を介して光ファイバに対して光信号を発光する発光部とを有することから、ミラー部において一部の光信号を透過させ受光部に入射させて光電変換しつつ、他の大部分の光信号を反射させて対向する光ファイバに入射させ、次のノードへ伝送することができるので、次のノードへ安定した光信号が送信されると共に、光電・電光変換による光信号の伝送時間の遅れが生じない。また、光信号がミラー部を介して発光部から光ファイバに対して発光されるので、各ノードにおける光信号の送信を容易に行うことができる。さらに、双方向通信の場合でも受光部及び発光部が一つずつあればよく、これにより光結合装置を簡易で安価な構成することができると共に、ノードの形成、追加も容易に行うことができる。
【００２８】
また本発明によれば、光送受信部の受光部及び発光部を対向する光ファイバの各端面のミラー部への投影面内に配置することから、光ファイバからの光信号を確実に受光部に入射させ、また発光部から発光される光信号を確実に光ファイバに入射させることができ、光信号の送受信をより確実に行うことができる。
【００２９】
また本発明によれば、対向する光ファイバの端面の所定の角度は９０度であることから、ミラー部によって反射させた光信号を確実に対向する光ファイバに入射させ、またミラー部を透過した光信号を確実に受光部に入射させることができる。
【００３０】
また本発明によれば、ミラー部の一部に全反射部を設けたことから、光信号の一部を確実にミラー部において反射させることができ、これにより光信号を確実に次のノードへ伝送させることができる。
【００３１】
また本発明によれば、ミラー部は光ファイバの端面外周に接していることから、光モジュールの配置状態が安定し、安定した光信号の受光状態あるいは発光状態を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態における光結合装置を示す側面図である。
【図２】本発明の実施形態における光送受信部の正面図である。
【図３】本発明の実施形態における光結合装置による光信号の受信状態を示す図である。
【図４】本発明の実施形態における光結合装置による光信号の送信状態を示す図である。
【図５】本発明を適用した実施例である。
【符号の説明】
１ 光結合装置
２ 光モジュール
１０ ミラー部
２０ 光送受信部
２１ フォトダイオード
２２ レーザダイオード
３０ 光ファイバ
３０ａ 光ファイバ端面
３１ ファイバコア
３２ ファイバクラッド
４０ 光透過部

Claims (5)

1. 端面同士が所定の角度をなして対向する光ファイバと、該光ファイバの各端面に対向して配置された光モジュールとを備える光結合装置であって、
   上記光モジュールは、上記光ファイバの各端面に傾斜して対向し一部の光信号を透過させ残りの光信号を反射させるミラー部と、光信号の授受を行う光送受信部とからなり、
   上記光送受信部は上記ミラー部を透過した光信号を受光する受光部と、上記ミラー部を介して上記光ファイバに対して光信号を発光する発光部とを有することを特徴とする光結合装置。
2. 上記光送受信部の受光部及び発光部を上記対向する光ファイバの各端面の上記ミラー部への投影面内に配置することを特徴とする請求項１記載の光結合装置。
3. 上記対向する光ファイバの端面の所定の角度は９０度であることを特徴とする請求項１又は２記載の光結合装置。
4. 上記ミラー部の一部に全反射部を設けたことを特徴とする請求項１乃至３記載の光結合装置。
5. 上記ミラー部は上記光ファイバの端面外周に接していることを特徴とする請求項１乃至４記載の光結合装置。

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