JP3648188B2 - 受光回路 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電界伝達媒体から検出した電界によって光学特性が変化してＰ波成分とＳ波成分に分離された光を受光して電気信号に変換する受光回路に関し、更に詳しくは、例えばウェアラブルコンピュータ（身体につけるコンピュータ）間のデータ通信のために使用されるトランシーバにおいて送信情報に基づき電界伝達媒体に誘起されて伝達される電界を検出し、この検出した電界によって光学特性の変化した光を受光して電気信号に変換する受光回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯端末の小型化および高性能化によりウェアラブルコンピュータが注目されてきているが、図４はこのようなウェアラブルコンピュータを人間に装着して使用する場合の例を示している。同図に示すように、ウェアラブルコンピュータ１はそれぞれトランシーバ３を介して人間の腕、肩、胴体などに装着されて互いにデータの送受信を行うとともに、更に手足の先端に取り付けられたトランシーバ３ａ，３ｂを介して外部に設けられたパソコン（ＰＣ）５と通信を行うようになっている。
【０００３】
このようにウェアラブルコンピュータ１間のデータ通信に使用されるトランシーバ３は、レーザ光と電気光学結晶を用いた電気光学的手法による信号検出技術を利用し、送信すべき情報に基づく電界を電界伝達媒体である生体に誘起させ、この誘起した電界を用いて情報の送受信を行っているが、図５に示すように、入出力（Ｉ／Ｏ）回路１０１を介してウェアラブルコンピュータ１に接続されるとともに、送信電極１０５および受信電極１０７が絶縁膜１０６，１０８をそれぞれ介して生体１００に近接して設けられ、送信情報に基づく電界を送信電極１０５から絶縁膜１０６を介して生体１００に誘起させ、また生体１００の他の部位に誘起されて伝達されてくる電界を絶縁膜１０８を介して受信電極１０７で受信するようになっている。
【０００４】
更に詳しくは、トランシーバ３は、ウェアラブルコンピュータ１からの送信情報を入出力回路１０１を介して受信すると、この送信情報のレベルをレベル調整回路１０２で調整して送信回路１０３に供給する。送信回路１０３は、レベル調整回路１０２でレベル調整された送信情報を送信電極１０５に供給し、これにより送信情報に基づく電界を送信電極１０５から絶縁膜１０６を介して生体１００に誘起させ、この誘起した電界を生体１００の他の部位に設けられたトランシーバ３に伝達するようにしている。
【０００５】
一方、絶縁膜１０８を介して生体１００に近接して設けられた受信電極１０７は、生体１００の他の部位から誘起されて伝達されてくる電界を受信すると、この受信した電界を電界検出光学部１１０に結合させ、電界検出光学部１１０においてレーザ光と電気光学素子を利用した電気光学手法によりＰ波成分およびＳ波成分からなる光の強度変化に変換し、受光回路１２０に供給する。
【０００６】
受光回路１２０は、電界検出光学部１１０からのＰ波成分およびＳ波成分からなる光信号を電気信号に変換する。この電気信号はバンドパスフィルタ１３１で雑音を除去され、更に波形整形回路１３３で波形整形されてから、入出力回路１０１を介してウェアラブルコンピュータ１に受信情報として供給される。
【０００７】
受光回路１２０は、従来図６に示すように、バイアス電源（＋Ｖ，−Ｖ）間に直列接続された第１、第２の２つのフォトダイオード９１，９３の中点を負荷抵抗９５を介して接地するとともに、アンプ９７の入力に接続したバランス受光＋シングルアンプ型と称する回路で構成されている。
【０００８】
この従来の受光回路１２０を構成している第１および第２のフォトダイオード９１，９３は、差動増幅器の役割を果たしているものであって、電界検出光学部１１０からのＰ波成分およびＳ波成分からなる逆相の強度変化の光信号を受光すると、第１および第２のフォトダイオード９１，９３はそれぞれ各光信号に感応して発生する電流を負荷抵抗９５において互いに加算するように倍増して流すことになり、この倍増された電流に相当する電圧が負荷抵抗９５の両端に発生してアンプ９７に入力電圧として供給される。
【０００９】
ところで、電気光学手法を利用した電界検出光学部１１０において発生するレーザ光には、一般にレーザダイオード自身から発生したりまたは電源から発生する雑音が混入している。このような雑音が混入したレーザ光を使用した電界検出光学部１１０から受光回路１２０の第１および第２のフォトダイオード９１，９３にそれぞれ入射する光信号にも同様に雑音が混入しているため、このような雑音を除去することが必要であるが、このようにレーザ光に混入している雑音は同相かつ同レベルであるため、第１および第２のフォトダイオード９１，９３と負荷抵抗９５からなるバランス受光では除去されてしまい、アンプ９７に入力されることがない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図６に示すような受光回路に混入する雑音としては、レーザ光に混入する雑音以外に、フォトダイオード９１，９３の例えば外観を覆っている金属ケースを介してフォトダイオードの出力電流信号に混入するような雑音があり、このような雑音はレーザ光に混入する雑音のように同相、同レベルとは限らず、雑音源とフォトダイオード９１，９３との位置関係や混入の仕方により雑音のレベルが異なるため、図６に示すような従来の受光回路では除去することができないという問題がある。
【００１１】
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、レーザ光に混入する雑音のみならず、それ以外にレベルなどが異なって混入してくる雑音をも適確に除去し得る受光回路を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の本発明は、電界伝達媒体から検出した電界によって光学特性が変化してＰ波成分とＳ波成分に分離された光を受光して電気信号に変換する受光回路であって、前記Ｐ波成分およびＳ波成分の光をそれぞれ受光して電流信号に変換する第１および第２の光電気変換手段と、該第１および第２の光電気変換手段にそれぞれ接続され、第１および第２の光電気変換手段からのそれぞれの電流信号を電圧信号に変換する第１および第２の変換手段と、該第１および第２の変換手段からの電圧信号のうち一方の電圧信号の大きさを調整する調整手段と、前記第１および第２の変換手段からの電圧信号のうち他方の電圧信号と前記調整手段で大きさを調整された一方の電圧信号を差動増幅する差動増幅器とを有することを要旨とする。
【００１３】
請求項１記載の本発明にあっては、第１および第２の光電気変換手段で光電変換された電流信号は電圧信号に変換されて差動増幅器に入力されるが、正規の入力光に相当する電圧信号は差動増幅器で倍増されて正規に出力され、入力光に混入した同相同レベルの雑音に相当する電圧は差動増幅器で除去されることに加えて、電流信号や電圧信号に混入するレベルの異なる雑音はこの雑音に相当する正規の電圧値と異なる分の電圧を調整手段で調整することにより確実に除去することができる。
【００１４】
また、請求項２記載の本発明は、電界伝達媒体から検出した電界によって光学特性が変化してＰ波成分とＳ波成分に分離された光を受光して電気信号に変換する受光回路であって、前記Ｐ波成分およびＳ波成分の光をそれぞれ受光して電流信号に変換する第１および第２の光電気変換手段と、該第１および第２の光電気変換手段の一方に接続され、該一方の光電気変換手段からの電流信号を電圧信号に変換する固定抵抗と、前記第１および第２の光電気変換手段の他方に接続され、該他方の光電気変換手段からの電流信号を電圧信号に変換するとともに、該電圧信号の大きさを調整する可変抵抗と、前記固定抵抗および可変抵抗の電圧信号を差動増幅する差動増幅器とを有することを要旨とする。
【００１５】
請求項２記載の本発明にあっては、第１および第２の光電気変換手段で光電変換された電流信号は固定抵抗および可変抵抗で電圧信号に変換されて差動増幅器に入力されるが、正規の入力光に相当する電圧信号は差動増幅器で倍増されて正規に出力され、入力光に混入した同相同レベルの雑音に相当する電圧は差動増幅器で除去されることに加えて、電流信号や電圧信号に混入するレベルの異なる雑音はこの雑音に相当する正規の電圧値と異なる分の電圧を可変抵抗で調整することにより確実に除去することができる。
【００１６】
更に、請求項３記載の本発明は、電界伝達媒体から検出した電界によって光学特性が変化してＰ波成分とＳ波成分に分離された光を受光して電気信号に変換する受光回路であって、前記Ｐ波成分およびＳ波成分の光をそれぞれ受光して電流信号に変換する第１および第２の光電気変換手段と、該第１および第２の光電気変換手段にそれぞれ接続され、第１および第２の光電気変換手段からのそれぞれの電流信号を電圧信号に変換する第１および第２の抵抗と、該第１および第２の抵抗の一方からの電圧信号を固定増幅する固定ゲイン増幅器と、前記第１および第２の抵抗の他方からの電圧信号を可変増幅する可変ゲイン増幅器と、前記可変ゲイン増幅器のゲインを制御するゲイン制御回路と、前記固定ゲイン増幅器および可変ゲイン増幅器からの出力信号を差動増幅する差動増幅器とを有することを要旨とする。
【００１７】
請求項３記載の本発明にあっては、第１および第２の光電気変換手段で光電変換された電流信号は固定抵抗で電圧信号に変換され、固定ゲイン増幅器および可変ゲイン増幅器を介して差動増幅器に入力されるが、正規の入力光に相当する電圧信号は差動増幅器で倍増されて正規に出力され、入力光に混入した同相同レベルの雑音に相当する電圧は差動増幅器で除去されることに加えて、電流信号や電圧信号に混入するレベルの異なる雑音はこの雑音に相当する正規の電圧値と異なる分の電圧を可変ゲイン増幅器のゲインで調整することにより確実に除去することができる。
【００１８】
請求項４記載の本発明は、電界伝達媒体から検出した電界によって光学特性が変化してＰ波成分とＳ波成分に分離された光を受光して電気信号に変換する受光回路であって、前記Ｐ波成分およびＳ波成分の光をそれぞれ受光して電流信号に変換する第１および第２の光電気変換手段と、該第１および第２の光電気変換手段の一方に接続され、該一方の光電気変換手段に所定の電圧の逆バイアスを印加する定電圧源と、前記第１および第２の光電気変換手段の他方に接続され、該他方の光電気変換手段に可変電圧の逆バイアスを印加する可変電圧源と、前記第１および第２の光電気変換手段にそれぞれ接続され、第１および第２の光電気変換手段からのそれぞれの電流信号を電圧信号に変換する第１および第２の抵抗と、該第１および第２の抵抗の電圧信号を差動増幅する差動増幅器とを有することを要旨とする。
【００１９】
請求項４記載の本発明にあっては、第１および第２の光電気変換手段で光電変換された電流信号は電圧信号に変換されて差動増幅器に入力されるが、正規の入力光に相当する電圧信号は差動増幅器で倍増されて正規に出力され、入力光に混入した同相同レベルの雑音に相当する電圧は差動増幅器で除去されることに加えて、電流信号や電圧信号に混入するレベルの異なる雑音はこの雑音に相当する正規の電圧値と異なる分の電圧を可変電圧源の電圧で調整することにより確実に除去することができる。
【００２０】
また、請求項５記載の本発明は、請求項１乃至４のいずれか１つに記載の発明において、前記第１および第２の光電気変換手段が、フォトダイオードであることを要旨とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る受光回路の構成を示す回路図である。同図に示す受光回路は、例えば図５で説明したようにウェアラブルコンピュータの間のデータ通信用に使用されるトランシーバの電界検出光学部からＰ波成分とＳ波成分に分離されて出射されるレーザ光を受光し、このレーザ光を電気信号に変換するものであり、電界検出光学部から出射されるＰ波成分およびＳ波成分からなる逆相の強度変化のレーザ光をそれぞれ受光して電流信号に変換する第１および第２の光電気変換手段である第１および第２のフォトダイオード１１，１２を有する。
【００２２】
この第１および第２のフォトダイオード１１，１２は、それぞれのカソードが第１および第２の定電圧源１５，２５に接続され、それぞれのアノードが固定抵抗１７および可変抵抗２７を介して接地され、これにより第１および第２のフォトダイオード１１，１２に逆バイアスが印加され、第１および第２のフォトダイオード１１，１２に光が入射すると、第１および第２のフォトダイオード１１，１２から電流が発生し、この電流は固定抵抗１７および可変抵抗２７に流れて電圧降下を生じるようになっている。
【００２３】
また、第１のフォトダイオード１１と固定抵抗１７との接続点および第２のフォトダイオード１２と可変抵抗２７との接続点は、差動増幅器２９の入力に接続され、上述したように第１および第２のフォトダイオード１１，１２からの電流により固定抵抗１７および可変抵抗２７に電圧降下として発生したそれぞれの電圧は差動増幅器２９に入力されるようになっている。
【００２４】
以上のように構成される受光回路において、第１および第２のフォトダイオード１１，１２は、電界検出光学部からのＰ波成分およびＳ波成分からなる逆相のレーザ光をそれぞれ受光すると、該レーザ光の強度変化に応じた電流を発生し、この電流はそれぞれ固定抵抗１７および可変抵抗２７に流れて、電圧降下を生じる。この固定抵抗１７および可変抵抗２７に生じた電圧は、それぞれ差動増幅器２９の非反転入力および反転入力に印加され、差動増幅器２９において差動増幅される。
【００２５】
差動増幅器２９における差動増幅において、第１および第２のフォトダイオード１１，１２に入射する両レーザ光の強度変化は逆相であるため、差動増幅器２９では逆相の差分に相当して倍増され、正常な出力信号として出力されるが、仮に両レーザ光自身に雑音が混入していたとすると、このような雑音は通常同相かつ同レベルであるため、差動増幅器２９で相殺されて除去され、差動増幅器２９から出力されない。
【００２６】
しかしながら、前述したように、第１および第２のフォトダイオード１１，１２の例えば金属ケースなどを介してフォトダイオードの出力電流に混入した雑音は雑音源と第１および第２のフォトダイオード１１，１２との位置関係などにより第１および第２のフォトダイオード１１，１２にそれぞれ混入する雑音のレベルが異なるため、そのままでは差動増幅器２９でも除去されず、差動増幅器２９からそのまま出力されてしまうことになる。
【００２７】
そこで、図１に示す実施形態では、フォトダイオードの金属ケースなどから混入した雑音により第１および第２のフォトダイオード１１，１２の出力電流が雑音の影響を受けない正規の電流値と異なり、これにより固定抵抗１７および可変抵抗２７に発生する電圧も正規の電圧値と異なるような場合、この異なる分の電圧を可変抵抗２７の抵抗値を調整することにより削減または相殺し、これにより固定抵抗１７および可変抵抗２７に発生する電圧を雑音の影響のない正規の電圧値に補正して、差動増幅器２９に入力し、第１および第２のフォトダイオード１１，１２の例えば缶などから混入したレベルの異なるような雑音でも除去してしまうものである。
【００２８】
次に、図２を参照して、本発明の他の実施形態に係る受光回路について説明する。
【００２９】
図２に示す受光回路は、図１に示した受光回路において可変抵抗２７で差動増幅器２９に入力される電圧を調整する代わりに、可変ゲイン増幅器を用いて差動増幅器２９に入力される電圧を調整するようにした点が異なるものであり、図１における可変抵抗２７の代わりに固定抵抗３７を使用するとともに、固定抵抗１７の電圧を固定ゲイン増幅器３１で増幅して差動増幅器２９に入力し、また固定抵抗３７の電圧を可変ゲイン増幅器３２で増幅して差動増幅器２９に入力し、この可変ゲイン増幅器３２のゲインをゲイン制御回路３５で調整するように構成され、その他の構成および作用は同じである。
【００３０】
このように構成することにより、上述したように第１および第２のフォトダイオード１１，１２の缶などからレベルの異なる雑音がフォトダイオードの出力電流に混入し、これにより固定抵抗１７，３７に発生する電圧が正規の電圧値と異なるような場合、この異なる分の電圧をゲイン制御回路３５で可変ゲイン増幅器３２のゲインを調整することにより削減または相殺し、差動増幅器２９に入力される電圧を雑音の影響のない正規の電圧値に補正して、第１および第２のフォトダイオード１１，１２の例えば缶などから混入したレベルの異なるような雑音でも除去してしまうものである。
【００３１】
全体の動作では、第１および第２のフォトダイオード１１，１２は、電界検出光学部からのＰ波成分およびＳ波成分からなる逆相のレーザ光をそれぞれ受光すると、該レーザ光の強度変化に応じた電流を発生し、この電流はそれぞれ固定抵抗１７，３７に流れて、電圧降下を生じる。この固定抵抗１７，３７に生じた電圧のうち、固定抵抗１７の電圧は固定ゲイン増幅器３１で増幅されて差動増幅器２９に入力され、また固定抵抗３７の電圧は可変ゲイン増幅器３２で増幅されて差動増幅器２９に入力されるが、この場合にレーザ光は逆相であるため、差動増幅器２９で倍増されて出力され、またレーザ光に混入したような雑音は同相かつ同レベルであるため、差動増幅器２９で相殺されて除去される。
【００３２】
また、第１および第２のフォトダイオード１１，１２の例えば缶などからレベルの異なる雑音がフォトダイオードの出力電流に混入し、この雑音の影響により固定抵抗１７，３７に発生する電圧が正規の電圧値と異なるような場合、この異なる分の電圧に相当する可変ゲイン増幅器３２のゲインをゲイン制御回路３５で調整することにより、その雑音分の電圧は除去または相殺され、差動増幅器２９には雑音の影響のない電圧が入力されることになる。
【００３３】
次に、図３を参照して、本発明の別の実施形態に係る受光回路について説明する。
【００３４】
図３に示す受光回路は、図１に示した受光回路において可変抵抗２７の代わりに固定抵抗３７を使用するとともに、第２の定電圧源２５の代わりに可変電圧源２５ａを使用し、この可変電圧源２５ａの電圧を可変することにより、フォトダイオードの変換効率を変化させ、結果的に固定抵抗３７に発生する電圧を調整するものであり、その他の構成および作用は同じである。
【００３５】
すなわち、図１で説明したように、第１および第２のフォトダイオード１１，１２の缶などからレベルの異なる雑音がフォトダイオードの出力電流に混入し、これにより固定抵抗１７，３７に発生する電圧が正規の電圧値と異なるような場合、この異なる分の電圧を可変電圧源２５ａの電圧を調整することにより削減または相殺し、差動増幅器２９に入力される電圧を雑音の影響のない正規の電圧値に補正して、第１および第２のフォトダイオード１１，１２の例えば缶などから混入したレベルの異なるような雑音でも除去してしまうものである。
【００３６】
上記実施形態では、可変抵抗２７、可変ゲイン増幅器３２、ゲイン制御回路３５、可変電圧源２５ａは第１および第２のフォトダイオード１１，１２のうちの第２のフォトダイオード１２の側に設ける場合について説明しているが、これに限定されるものでなく、第１のフォトダイオード１１の側に設けたり、または両方に設けてもよく、基本的には少なくともいずれか一方に設けられていればよいものである。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、第１および第２の光電気変換手段で光電変換された電流信号は電圧信号に変換されて差動増幅器に入力されるが、正規の入力光に相当する電圧信号は差動増幅器で倍増されて正規に出力され、入力光に混入した同相同レベルの雑音に相当する電圧は差動増幅器で除去されることに加えて、電流信号や電圧信号に混入するレベルの異なる雑音はこの雑音に相当する正規の電圧値と異なる分の電圧を可変抵抗、可変ゲイン増幅器、可変電圧源を含む調整手段で調整することにより確実に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る受光回路の構成を示す回路図である。
【図２】本発明の他の実施形態に係る受光回路の構成を示す回路図である。
【図３】本発明の別の実施形態に係る受光回路の構成を示す回路図である。
【図４】トランシーバを介してウェアラブルコンピュータを人間に装着して使用する場合の例を示す説明図である。
【図５】受光回路が適用されるトランシーバの回路構成を示すブロック図である。
【図６】従来の受光回路の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
１ ウェアラブルコンピュータ
３ トランシーバ
１１ 第１のフォトダイオード
１２ 第２のフォトダイオード
１５ 第１の定電圧源
１７，３７ 固定抵抗
２５ 第２の定電圧源
２５ａ 可変電圧源
２７ 可変抵抗
２９ 差動増幅器
３１ 固定ゲイン増幅器
３２ 可変ゲイン増幅器
３５ ゲイン制御回路
１１０ 電界検出光学部
【発明の属する技術分野】
本発明は、電界伝達媒体から検出した電界によって光学特性が変化してＰ波成分とＳ波成分に分離された光を受光して電気信号に変換する受光回路に関し、更に詳しくは、例えばウェアラブルコンピュータ（身体につけるコンピュータ）間のデータ通信のために使用されるトランシーバにおいて送信情報に基づき電界伝達媒体に誘起されて伝達される電界を検出し、この検出した電界によって光学特性の変化した光を受光して電気信号に変換する受光回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯端末の小型化および高性能化によりウェアラブルコンピュータが注目されてきているが、図４はこのようなウェアラブルコンピュータを人間に装着して使用する場合の例を示している。同図に示すように、ウェアラブルコンピュータ１はそれぞれトランシーバ３を介して人間の腕、肩、胴体などに装着されて互いにデータの送受信を行うとともに、更に手足の先端に取り付けられたトランシーバ３ａ，３ｂを介して外部に設けられたパソコン（ＰＣ）５と通信を行うようになっている。
【０００３】
このようにウェアラブルコンピュータ１間のデータ通信に使用されるトランシーバ３は、レーザ光と電気光学結晶を用いた電気光学的手法による信号検出技術を利用し、送信すべき情報に基づく電界を電界伝達媒体である生体に誘起させ、この誘起した電界を用いて情報の送受信を行っているが、図５に示すように、入出力（Ｉ／Ｏ）回路１０１を介してウェアラブルコンピュータ１に接続されるとともに、送信電極１０５および受信電極１０７が絶縁膜１０６，１０８をそれぞれ介して生体１００に近接して設けられ、送信情報に基づく電界を送信電極１０５から絶縁膜１０６を介して生体１００に誘起させ、また生体１００の他の部位に誘起されて伝達されてくる電界を絶縁膜１０８を介して受信電極１０７で受信するようになっている。
【０００４】
更に詳しくは、トランシーバ３は、ウェアラブルコンピュータ１からの送信情報を入出力回路１０１を介して受信すると、この送信情報のレベルをレベル調整回路１０２で調整して送信回路１０３に供給する。送信回路１０３は、レベル調整回路１０２でレベル調整された送信情報を送信電極１０５に供給し、これにより送信情報に基づく電界を送信電極１０５から絶縁膜１０６を介して生体１００に誘起させ、この誘起した電界を生体１００の他の部位に設けられたトランシーバ３に伝達するようにしている。
【０００５】
一方、絶縁膜１０８を介して生体１００に近接して設けられた受信電極１０７は、生体１００の他の部位から誘起されて伝達されてくる電界を受信すると、この受信した電界を電界検出光学部１１０に結合させ、電界検出光学部１１０においてレーザ光と電気光学素子を利用した電気光学手法によりＰ波成分およびＳ波成分からなる光の強度変化に変換し、受光回路１２０に供給する。
【０００６】
受光回路１２０は、電界検出光学部１１０からのＰ波成分およびＳ波成分からなる光信号を電気信号に変換する。この電気信号はバンドパスフィルタ１３１で雑音を除去され、更に波形整形回路１３３で波形整形されてから、入出力回路１０１を介してウェアラブルコンピュータ１に受信情報として供給される。
【０００７】
受光回路１２０は、従来図６に示すように、バイアス電源（＋Ｖ，−Ｖ）間に直列接続された第１、第２の２つのフォトダイオード９１，９３の中点を負荷抵抗９５を介して接地するとともに、アンプ９７の入力に接続したバランス受光＋シングルアンプ型と称する回路で構成されている。
【０００８】
この従来の受光回路１２０を構成している第１および第２のフォトダイオード９１，９３は、差動増幅器の役割を果たしているものであって、電界検出光学部１１０からのＰ波成分およびＳ波成分からなる逆相の強度変化の光信号を受光すると、第１および第２のフォトダイオード９１，９３はそれぞれ各光信号に感応して発生する電流を負荷抵抗９５において互いに加算するように倍増して流すことになり、この倍増された電流に相当する電圧が負荷抵抗９５の両端に発生してアンプ９７に入力電圧として供給される。
【０００９】
ところで、電気光学手法を利用した電界検出光学部１１０において発生するレーザ光には、一般にレーザダイオード自身から発生したりまたは電源から発生する雑音が混入している。このような雑音が混入したレーザ光を使用した電界検出光学部１１０から受光回路１２０の第１および第２のフォトダイオード９１，９３にそれぞれ入射する光信号にも同様に雑音が混入しているため、このような雑音を除去することが必要であるが、このようにレーザ光に混入している雑音は同相かつ同レベルであるため、第１および第２のフォトダイオード９１，９３と負荷抵抗９５からなるバランス受光では除去されてしまい、アンプ９７に入力されることがない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図６に示すような受光回路に混入する雑音としては、レーザ光に混入する雑音以外に、フォトダイオード９１，９３の例えば外観を覆っている金属ケースを介してフォトダイオードの出力電流信号に混入するような雑音があり、このような雑音はレーザ光に混入する雑音のように同相、同レベルとは限らず、雑音源とフォトダイオード９１，９３との位置関係や混入の仕方により雑音のレベルが異なるため、図６に示すような従来の受光回路では除去することができないという問題がある。
【００１１】
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、レーザ光に混入する雑音のみならず、それ以外にレベルなどが異なって混入してくる雑音をも適確に除去し得る受光回路を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の本発明は、電界伝達媒体から検出した電界によって光学特性が変化してＰ波成分とＳ波成分に分離された光を受光して電気信号に変換する受光回路であって、前記Ｐ波成分およびＳ波成分の光をそれぞれ受光して電流信号に変換する第１および第２の光電気変換手段と、該第１および第２の光電気変換手段にそれぞれ接続され、第１および第２の光電気変換手段からのそれぞれの電流信号を電圧信号に変換する第１および第２の変換手段と、該第１および第２の変換手段からの電圧信号のうち一方の電圧信号の大きさを調整する調整手段と、前記第１および第２の変換手段からの電圧信号のうち他方の電圧信号と前記調整手段で大きさを調整された一方の電圧信号を差動増幅する差動増幅器とを有することを要旨とする。
【００１３】
請求項１記載の本発明にあっては、第１および第２の光電気変換手段で光電変換された電流信号は電圧信号に変換されて差動増幅器に入力されるが、正規の入力光に相当する電圧信号は差動増幅器で倍増されて正規に出力され、入力光に混入した同相同レベルの雑音に相当する電圧は差動増幅器で除去されることに加えて、電流信号や電圧信号に混入するレベルの異なる雑音はこの雑音に相当する正規の電圧値と異なる分の電圧を調整手段で調整することにより確実に除去することができる。
【００１４】
また、請求項２記載の本発明は、電界伝達媒体から検出した電界によって光学特性が変化してＰ波成分とＳ波成分に分離された光を受光して電気信号に変換する受光回路であって、前記Ｐ波成分およびＳ波成分の光をそれぞれ受光して電流信号に変換する第１および第２の光電気変換手段と、該第１および第２の光電気変換手段の一方に接続され、該一方の光電気変換手段からの電流信号を電圧信号に変換する固定抵抗と、前記第１および第２の光電気変換手段の他方に接続され、該他方の光電気変換手段からの電流信号を電圧信号に変換するとともに、該電圧信号の大きさを調整する可変抵抗と、前記固定抵抗および可変抵抗の電圧信号を差動増幅する差動増幅器とを有することを要旨とする。
【００１５】
請求項２記載の本発明にあっては、第１および第２の光電気変換手段で光電変換された電流信号は固定抵抗および可変抵抗で電圧信号に変換されて差動増幅器に入力されるが、正規の入力光に相当する電圧信号は差動増幅器で倍増されて正規に出力され、入力光に混入した同相同レベルの雑音に相当する電圧は差動増幅器で除去されることに加えて、電流信号や電圧信号に混入するレベルの異なる雑音はこの雑音に相当する正規の電圧値と異なる分の電圧を可変抵抗で調整することにより確実に除去することができる。
【００１６】
更に、請求項３記載の本発明は、電界伝達媒体から検出した電界によって光学特性が変化してＰ波成分とＳ波成分に分離された光を受光して電気信号に変換する受光回路であって、前記Ｐ波成分およびＳ波成分の光をそれぞれ受光して電流信号に変換する第１および第２の光電気変換手段と、該第１および第２の光電気変換手段にそれぞれ接続され、第１および第２の光電気変換手段からのそれぞれの電流信号を電圧信号に変換する第１および第２の抵抗と、該第１および第２の抵抗の一方からの電圧信号を固定増幅する固定ゲイン増幅器と、前記第１および第２の抵抗の他方からの電圧信号を可変増幅する可変ゲイン増幅器と、前記可変ゲイン増幅器のゲインを制御するゲイン制御回路と、前記固定ゲイン増幅器および可変ゲイン増幅器からの出力信号を差動増幅する差動増幅器とを有することを要旨とする。
【００１７】
請求項３記載の本発明にあっては、第１および第２の光電気変換手段で光電変換された電流信号は固定抵抗で電圧信号に変換され、固定ゲイン増幅器および可変ゲイン増幅器を介して差動増幅器に入力されるが、正規の入力光に相当する電圧信号は差動増幅器で倍増されて正規に出力され、入力光に混入した同相同レベルの雑音に相当する電圧は差動増幅器で除去されることに加えて、電流信号や電圧信号に混入するレベルの異なる雑音はこの雑音に相当する正規の電圧値と異なる分の電圧を可変ゲイン増幅器のゲインで調整することにより確実に除去することができる。
【００１８】
請求項４記載の本発明は、電界伝達媒体から検出した電界によって光学特性が変化してＰ波成分とＳ波成分に分離された光を受光して電気信号に変換する受光回路であって、前記Ｐ波成分およびＳ波成分の光をそれぞれ受光して電流信号に変換する第１および第２の光電気変換手段と、該第１および第２の光電気変換手段の一方に接続され、該一方の光電気変換手段に所定の電圧の逆バイアスを印加する定電圧源と、前記第１および第２の光電気変換手段の他方に接続され、該他方の光電気変換手段に可変電圧の逆バイアスを印加する可変電圧源と、前記第１および第２の光電気変換手段にそれぞれ接続され、第１および第２の光電気変換手段からのそれぞれの電流信号を電圧信号に変換する第１および第２の抵抗と、該第１および第２の抵抗の電圧信号を差動増幅する差動増幅器とを有することを要旨とする。
【００１９】
請求項４記載の本発明にあっては、第１および第２の光電気変換手段で光電変換された電流信号は電圧信号に変換されて差動増幅器に入力されるが、正規の入力光に相当する電圧信号は差動増幅器で倍増されて正規に出力され、入力光に混入した同相同レベルの雑音に相当する電圧は差動増幅器で除去されることに加えて、電流信号や電圧信号に混入するレベルの異なる雑音はこの雑音に相当する正規の電圧値と異なる分の電圧を可変電圧源の電圧で調整することにより確実に除去することができる。
【００２０】
また、請求項５記載の本発明は、請求項１乃至４のいずれか１つに記載の発明において、前記第１および第２の光電気変換手段が、フォトダイオードであることを要旨とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る受光回路の構成を示す回路図である。同図に示す受光回路は、例えば図５で説明したようにウェアラブルコンピュータの間のデータ通信用に使用されるトランシーバの電界検出光学部からＰ波成分とＳ波成分に分離されて出射されるレーザ光を受光し、このレーザ光を電気信号に変換するものであり、電界検出光学部から出射されるＰ波成分およびＳ波成分からなる逆相の強度変化のレーザ光をそれぞれ受光して電流信号に変換する第１および第２の光電気変換手段である第１および第２のフォトダイオード１１，１２を有する。
【００２２】
この第１および第２のフォトダイオード１１，１２は、それぞれのカソードが第１および第２の定電圧源１５，２５に接続され、それぞれのアノードが固定抵抗１７および可変抵抗２７を介して接地され、これにより第１および第２のフォトダイオード１１，１２に逆バイアスが印加され、第１および第２のフォトダイオード１１，１２に光が入射すると、第１および第２のフォトダイオード１１，１２から電流が発生し、この電流は固定抵抗１７および可変抵抗２７に流れて電圧降下を生じるようになっている。
【００２３】
また、第１のフォトダイオード１１と固定抵抗１７との接続点および第２のフォトダイオード１２と可変抵抗２７との接続点は、差動増幅器２９の入力に接続され、上述したように第１および第２のフォトダイオード１１，１２からの電流により固定抵抗１７および可変抵抗２７に電圧降下として発生したそれぞれの電圧は差動増幅器２９に入力されるようになっている。
【００２４】
以上のように構成される受光回路において、第１および第２のフォトダイオード１１，１２は、電界検出光学部からのＰ波成分およびＳ波成分からなる逆相のレーザ光をそれぞれ受光すると、該レーザ光の強度変化に応じた電流を発生し、この電流はそれぞれ固定抵抗１７および可変抵抗２７に流れて、電圧降下を生じる。この固定抵抗１７および可変抵抗２７に生じた電圧は、それぞれ差動増幅器２９の非反転入力および反転入力に印加され、差動増幅器２９において差動増幅される。
【００２５】
差動増幅器２９における差動増幅において、第１および第２のフォトダイオード１１，１２に入射する両レーザ光の強度変化は逆相であるため、差動増幅器２９では逆相の差分に相当して倍増され、正常な出力信号として出力されるが、仮に両レーザ光自身に雑音が混入していたとすると、このような雑音は通常同相かつ同レベルであるため、差動増幅器２９で相殺されて除去され、差動増幅器２９から出力されない。
【００２６】
しかしながら、前述したように、第１および第２のフォトダイオード１１，１２の例えば金属ケースなどを介してフォトダイオードの出力電流に混入した雑音は雑音源と第１および第２のフォトダイオード１１，１２との位置関係などにより第１および第２のフォトダイオード１１，１２にそれぞれ混入する雑音のレベルが異なるため、そのままでは差動増幅器２９でも除去されず、差動増幅器２９からそのまま出力されてしまうことになる。
【００２７】
そこで、図１に示す実施形態では、フォトダイオードの金属ケースなどから混入した雑音により第１および第２のフォトダイオード１１，１２の出力電流が雑音の影響を受けない正規の電流値と異なり、これにより固定抵抗１７および可変抵抗２７に発生する電圧も正規の電圧値と異なるような場合、この異なる分の電圧を可変抵抗２７の抵抗値を調整することにより削減または相殺し、これにより固定抵抗１７および可変抵抗２７に発生する電圧を雑音の影響のない正規の電圧値に補正して、差動増幅器２９に入力し、第１および第２のフォトダイオード１１，１２の例えば缶などから混入したレベルの異なるような雑音でも除去してしまうものである。
【００２８】
次に、図２を参照して、本発明の他の実施形態に係る受光回路について説明する。
【００２９】
図２に示す受光回路は、図１に示した受光回路において可変抵抗２７で差動増幅器２９に入力される電圧を調整する代わりに、可変ゲイン増幅器を用いて差動増幅器２９に入力される電圧を調整するようにした点が異なるものであり、図１における可変抵抗２７の代わりに固定抵抗３７を使用するとともに、固定抵抗１７の電圧を固定ゲイン増幅器３１で増幅して差動増幅器２９に入力し、また固定抵抗３７の電圧を可変ゲイン増幅器３２で増幅して差動増幅器２９に入力し、この可変ゲイン増幅器３２のゲインをゲイン制御回路３５で調整するように構成され、その他の構成および作用は同じである。
【００３０】
このように構成することにより、上述したように第１および第２のフォトダイオード１１，１２の缶などからレベルの異なる雑音がフォトダイオードの出力電流に混入し、これにより固定抵抗１７，３７に発生する電圧が正規の電圧値と異なるような場合、この異なる分の電圧をゲイン制御回路３５で可変ゲイン増幅器３２のゲインを調整することにより削減または相殺し、差動増幅器２９に入力される電圧を雑音の影響のない正規の電圧値に補正して、第１および第２のフォトダイオード１１，１２の例えば缶などから混入したレベルの異なるような雑音でも除去してしまうものである。
【００３１】
全体の動作では、第１および第２のフォトダイオード１１，１２は、電界検出光学部からのＰ波成分およびＳ波成分からなる逆相のレーザ光をそれぞれ受光すると、該レーザ光の強度変化に応じた電流を発生し、この電流はそれぞれ固定抵抗１７，３７に流れて、電圧降下を生じる。この固定抵抗１７，３７に生じた電圧のうち、固定抵抗１７の電圧は固定ゲイン増幅器３１で増幅されて差動増幅器２９に入力され、また固定抵抗３７の電圧は可変ゲイン増幅器３２で増幅されて差動増幅器２９に入力されるが、この場合にレーザ光は逆相であるため、差動増幅器２９で倍増されて出力され、またレーザ光に混入したような雑音は同相かつ同レベルであるため、差動増幅器２９で相殺されて除去される。
【００３２】
また、第１および第２のフォトダイオード１１，１２の例えば缶などからレベルの異なる雑音がフォトダイオードの出力電流に混入し、この雑音の影響により固定抵抗１７，３７に発生する電圧が正規の電圧値と異なるような場合、この異なる分の電圧に相当する可変ゲイン増幅器３２のゲインをゲイン制御回路３５で調整することにより、その雑音分の電圧は除去または相殺され、差動増幅器２９には雑音の影響のない電圧が入力されることになる。
【００３３】
次に、図３を参照して、本発明の別の実施形態に係る受光回路について説明する。
【００３４】
図３に示す受光回路は、図１に示した受光回路において可変抵抗２７の代わりに固定抵抗３７を使用するとともに、第２の定電圧源２５の代わりに可変電圧源２５ａを使用し、この可変電圧源２５ａの電圧を可変することにより、フォトダイオードの変換効率を変化させ、結果的に固定抵抗３７に発生する電圧を調整するものであり、その他の構成および作用は同じである。
【００３５】
すなわち、図１で説明したように、第１および第２のフォトダイオード１１，１２の缶などからレベルの異なる雑音がフォトダイオードの出力電流に混入し、これにより固定抵抗１７，３７に発生する電圧が正規の電圧値と異なるような場合、この異なる分の電圧を可変電圧源２５ａの電圧を調整することにより削減または相殺し、差動増幅器２９に入力される電圧を雑音の影響のない正規の電圧値に補正して、第１および第２のフォトダイオード１１，１２の例えば缶などから混入したレベルの異なるような雑音でも除去してしまうものである。
【００３６】
上記実施形態では、可変抵抗２７、可変ゲイン増幅器３２、ゲイン制御回路３５、可変電圧源２５ａは第１および第２のフォトダイオード１１，１２のうちの第２のフォトダイオード１２の側に設ける場合について説明しているが、これに限定されるものでなく、第１のフォトダイオード１１の側に設けたり、または両方に設けてもよく、基本的には少なくともいずれか一方に設けられていればよいものである。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、第１および第２の光電気変換手段で光電変換された電流信号は電圧信号に変換されて差動増幅器に入力されるが、正規の入力光に相当する電圧信号は差動増幅器で倍増されて正規に出力され、入力光に混入した同相同レベルの雑音に相当する電圧は差動増幅器で除去されることに加えて、電流信号や電圧信号に混入するレベルの異なる雑音はこの雑音に相当する正規の電圧値と異なる分の電圧を可変抵抗、可変ゲイン増幅器、可変電圧源を含む調整手段で調整することにより確実に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る受光回路の構成を示す回路図である。
【図２】本発明の他の実施形態に係る受光回路の構成を示す回路図である。
【図３】本発明の別の実施形態に係る受光回路の構成を示す回路図である。
【図４】トランシーバを介してウェアラブルコンピュータを人間に装着して使用する場合の例を示す説明図である。
【図５】受光回路が適用されるトランシーバの回路構成を示すブロック図である。
【図６】従来の受光回路の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
１ ウェアラブルコンピュータ
３ トランシーバ
１１ 第１のフォトダイオード
１２ 第２のフォトダイオード
１５ 第１の定電圧源
１７，３７ 固定抵抗
２５ 第２の定電圧源
２５ａ 可変電圧源
２７ 可変抵抗
２９ 差動増幅器
３１ 固定ゲイン増幅器
３２ 可変ゲイン増幅器
３５ ゲイン制御回路
１１０ 電界検出光学部
Claims (5)
- 電界伝達媒体から検出した電界によって光学特性が変化してＰ波成分とＳ波成分に分離された光を受光して電気信号に変換する受光回路であって、
前記Ｐ波成分およびＳ波成分の光をそれぞれ受光して電流信号に変換する第１および第２の光電気変換手段と、
該第１および第２の光電気変換手段にそれぞれ接続され、第１および第２の光電気変換手段からのそれぞれの電流信号を電圧信号に変換する第１および第２の変換手段と、
該第１および第２の変換手段からの電圧信号のうち一方の電圧信号の大きさを調整する調整手段と、
前記第１および第２の変換手段からの電圧信号のうち他方の電圧信号と前記調整手段で大きさを調整された一方の電圧信号を差動増幅する差動増幅器と
を有することを特徴とする受光回路。 - 電界伝達媒体から検出した電界によって光学特性が変化してＰ波成分とＳ波成分に分離された光を受光して電気信号に変換する受光回路であって、
前記Ｐ波成分およびＳ波成分の光をそれぞれ受光して電流信号に変換する第１および第２の光電気変換手段と、
該第１および第２の光電気変換手段の一方に接続され、該一方の光電気変換手段からの電流信号を電圧信号に変換する固定抵抗と、
前記第１および第２の光電気変換手段の他方に接続され、該他方の光電気変換手段からの電流信号を電圧信号に変換するとともに、該電圧信号の大きさを調整する可変抵抗と、
前記固定抵抗および可変抵抗の電圧信号を差動増幅する差動増幅器と
を有することを特徴とする受光回路。 - 電界伝達媒体から検出した電界によって光学特性が変化してＰ波成分とＳ波成分に分離された光を受光して電気信号に変換する受光回路であって、
前記Ｐ波成分およびＳ波成分の光をそれぞれ受光して電流信号に変換する第１および第２の光電気変換手段と、
該第１および第２の光電気変換手段にそれぞれ接続され、第１および第２の光電気変換手段からのそれぞれの電流信号を電圧信号に変換する第１および第２の抵抗と、
該第１および第２の抵抗の一方からの電圧信号を固定増幅する固定ゲイン増幅器と、
前記第１および第２の抵抗の他方からの電圧信号を可変増幅する可変ゲイン増幅器と、
前記可変ゲイン増幅器のゲインを制御するゲイン制御回路と、
前記固定ゲイン増幅器および可変ゲイン増幅器からの出力信号を差動増幅する差動増幅器と
を有することを特徴とする受光回路。 - 電界伝達媒体から検出した電界によって光学特性が変化してＰ波成分とＳ波成分に分離された光を受光して電気信号に変換する受光回路であって、
前記Ｐ波成分およびＳ波成分の光をそれぞれ受光して電流信号に変換する第１および第２の光電気変換手段と、
該第１および第２の光電気変換手段の一方に接続され、該一方の光電気変換手段に所定の電圧の逆バイアスを印加する定電圧源と、
前記第１および第２の光電気変換手段の他方に接続され、該他方の光電気変換手段に可変電圧の逆バイアスを印加する可変電圧源と、
前記第１および第２の光電気変換手段にそれぞれ接続され、第１および第２の光電気変換手段からのそれぞれの電流信号を電圧信号に変換する第１および第２の抵抗と、
該第１および第２の抵抗の電圧信号を差動増幅する差動増幅器と
を有することを特徴とする受光回路。 - 前記第１および第２の光電気変換手段は、フォトダイオードであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の受光回路。
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