JP3998927B2 - 双方向通信システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、双方向通信システムに関し、さらに詳しくは、単線の光ファイバにより双方通信を行なう双方向通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバを使った通信の形態としては、光信号の伝送方向が一方向のみである一方向型通信と、双方向から光信号の伝送を行なう双方向型通信がある。さらに、双方向型通信の中にも双方向半二重型と双方向全二重型がある。双方向半二重型は、一方側から光信号が送信されている場合には他方側はその光信号の受信を行ない、受信と送信を同時に行なわずに光信号の伝送方向を互いに切り替えながら伝送を行なう方式である。一方、双方向全二重型は、光信号の送受信を同時に行なう方式である。
【０００３】
一方向通信では、光信号の伝送される方向が常に一方向であるため光信号を伝送する光ファイバは単線であればよい。また、双方向半二重型の場合も光信号の伝送は同時行われることはないので光信号を伝送する光ファイバは単線であればよい。
しかし、双方向全二重型の場合は、光信号の送受信が同時に行なわれるので単線で相互に光信号の伝送を行なうと正しい伝送が行われない。そのため、図５に示すように、２本の光ファイバを用いて機器間を接続する必要があった。
【０００４】
すなわち、図示しない通信機器から送信された電気信号は、導線７１を介して発光素子５１に送られ光信号に変換されたのち、光ファイバ７５を通って図示しない別の通信機器側に伝送される。伝送された光信号は受光素子６１により再び光信号から電気信号に変換され導線７７により所定の処理回路に送られる。一方、導線８１を介して発光素子５３に送られた電気信号は光信号に変換されたのち光ファイバ８５を通って伝送され、受光素子６３により再び光信号から電気信号に変換され導線８７により所定の処理回路に送られる。このように、双方向全二重型通信を行なう場合には２本の光ファイバを用いる必要があった。
【０００５】
２つの通信機器間を２本の光ファイバで接続するとなると光ファイバのコストが２倍になると共に、単線の光ファイバを敷設する場合に比べて作業性に劣るという問題があった。そのため、単線の光ファイバを用いて双方向全二重型通信を実現するために図６に示すような光通信システムが提案されている。
この光通信システムは、一方側の図示しない通信機器から送信すべき電気信号を伝送する導線７１の端部に発光素子５１が配設され、その前方には直角プリズム９１が配置されている。さらに直角プリズム９１の前方には端部を光コネクタ７５ａに保持された光ファイバ７５の端面が発光素子５１により電気信号から変換された光信号を受信可能な位置に配置されている。また、直角プリズム９１の斜面により反射された光信号を受光可能な位置に受光素子６３が配設され光信号を電気信号に変換して導線８７により図示しない処理回路へ送られる。
【０００６】
一方、他方側の図示しない通信機器にも同様の構成からなる装置が備えられ、電気信号を伝送する導線８１の端部に配設された発光素子５３と、直角プリズム９３と、光ファイバ７５の反対側の端部を保持する光コネクタ７５ｂと、直角プリズム９３の斜面により反射された光信号を受光可能な位置に配設された受光素子６１と、光信号から変換された電気信号を図示しない処理回路へ送る導線７７とを備えている。
【０００７】
この構成により、一方側の図示しない通信機器から導線７１を介して送られてきた電気信号（実線で示す）は発光素子５１により光信号に変換され、その光信号は直角プリズム９１内を通過して光ファイバ７５の端面に達し、光ファイバ７５によって図示しない他方側の通信機器に伝送される。伝送された光信号は、直角プリズム９３の斜面によって９０°反射され、受光素子６１に送られる。光信号は受光素子６１により電気信号に変換され、そして導線７７により図示しない処理回路へ送られる。一方、他方側から送られてくる電気信号（破線で示す）も同様な経路を経ることにより双方向通信が行われる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述の双方向通信システムは直角プリズムにより反射された光信号を受光素子６１、６３が正確に受光する必要があることから極めて精密な構造が要求された。また、直角プリズムを配設することに加えて受光素子と発光素子とを互いに９０°の位置に配置する必要があることからコストも高く、且つシステムのコンパクト化が困難であった。
本発明はかかる問題点に鑑みなされたもので、従来の双方向通信システムとは異なる構造を採用することにより従来の双方向通信システムに比べて構造が簡単で且つコンパクト化を容易に行なうことが可能な双方向通信システムを提供することを目的とする。
本発明はまた、製造コストも押さえた双方向通信システムを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項１に記載の本発明は、単線の光ファイバにより双方向の通信を行なう双方向通信システムにおいて、一方側の端面から入射された拡散性を有する光信号をそれと対向する側の端面のほぼ全面に伝送する第一の透光性媒体の一方側の端面には第一の発光素子及び第一の受光素子がそれぞれ密接されて光学的に接続されると共に第一の透光性媒体の対向する側の端面には光信号を伝送する光ファイバの端面が密接されて光学的に接続され、それとは反対側の光ファイバの端面は一方側の端面から入射された拡散性を有する光信号をそれと対向する側の端面のほぼ全面に伝送する第二の透光性媒体の一方側の端面に密接されて光学的に接続されると共に第二の透光性媒体の対向する側の端面には第二の発光素子及び第二の受光素子が密接されて光学的に接続されて構成されていることを特徴とする。
【００１０】
上記課題を解決するために請求項２に記載の本発明は、単線の光ファイバにより双方向の通信を行なう双方向通信システムにおいて、一方側の端面から入射された光信号をそれと対向する側の端面のほぼ全面に均一に伝送する光拡散機能を有する第一の透光性媒体の一方側の端面には第一の発光素子及び第一の受光素子がそれぞれ密接されて光学的に接続されると共に第一の透光性媒体の対向する側の端面には光信号を伝送する光ファイバの端面が密接されて光学的に接続され、それとは反対側の光ファイバの端面は光拡散機能を有する第二の透光性媒体の一方側の端面に密接されて光学的に接続されると共に第二の透光性媒体の対向する側の端面には第二の発光素子及び第二の受光素子が密接されて光学的に接続されて構成されていることを特徴とする。
【００１１】
上記課題を解決するために請求項３に記載の本発明は、請求項１又は２に記載の双方向通信システムにおいて、第一の発光素子と第二の発光素子とはそれぞれ異なる波長の光を発生すると共に、第一の受光素子は第二の発光素子により発生された波長の光信号を受光し、第二の受光素子は第一の発光素子により発生された波長の光信号を受光するように構成されていることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る双方向通信システムの好ましい第一の態様における一実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。ここで、図１は本発明に係る双方向通信システムの一実施形態の構成図である。
【００１４】
図１に示された実施形態における双方向通信システム１は、概略として、電気信号を光信号に変換する第一の発光素子１１Ａと、光信号を電気信号に変換する受光素子１３Ａが光拡散機能を有する透光性媒体である光拡散膜３３Ａを備えた第一の光拡散シート３０Ａの一方側の端面に密接され光学的に接続されており、第一の光拡散シート３０Ａの対向する端面には光拡散膜３１Ａを介して光信号を伝送する光ファイバ１８の端部をフェルール２０Ａに保持された状態でその端面が密接されて光学的に接続されている。そして、発光素子１１Ａには電気配線１９ａが接続され、受光素子１３Ａには電気配線１９ｂが接続されている。尚、受光素子１３Ａが密接される第一の光拡散シート３０Ａの端面には光拡散膜３３Ａを配設することを要しない。
【００１５】
一方、第一の光拡散シート３０Ａの端面と密接された側とは反対側の光ファイバ１８の端面は光拡散機能を有する透光性媒体である光拡散膜３１Ｂを備えた第二の光拡散シート３０Ｂの端面と密接され光学的に接続されており、第二の光拡散シート３０Ｂの対向する端面には、電気信号を光信号に変換する第二の発光素子１１Ｂが光拡散膜３３Ｂを介して密接され光学的に接続されており、また、光信号を電気信号に変換する第二の受光素子１３Ｂが第二の光拡散シート３０Ｂの端面に密接され光学的に接続されている。そして、発光素子１１Ｂには電気配線１９ｄが接続され、受光素子１３Ｂには電気配線１９ｃが接続されている。尚、受光素子１３Ｂが密接される第二の光拡散シート３０Ｂの端面には光拡散膜３３Ｂを配設することを要しない。
【００１６】
第一の光拡散シート３０Ａ及び第二の光拡散シート３０Ｂは、一方側の端面（入射側端面）のある箇所から入射させた光信号をそれと対向する側に位置する端面（出射側端面）のほぼ全面に均一に分散させて伝達する光拡散機能を有する透光性媒体により構成されている。ここで、図３を参照しつつ光拡散機能の原理を簡単に説明する。まず、図３に示した光拡散シート３０は、光を透過する素材、例えば、ガラス、光学プラスチックであるＰＭＭＡ（Polymethylmethacrylate）やポリオレフィン等によりシート状に形成され、光３５が入射される入射側端面３２には光を拡散させる光拡散膜３１を備えている。光拡散シート３０に光拡散膜３１を設けるのは、入射される光の出射角が狭く、直進性が高い光（例えば、ＬＤ（Laser Diode）による光）である場合には、入射された光が光拡散シート３０内で拡散せず、出射側端面３３に均一に伝達しないからである。そのため、光拡散膜３１を設けて光を拡散させることが必要となる。これに対し、入射される光の出射角が広く、拡散性を有する光（例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Device）による光）である場合には、光拡散シート３０内で十分に拡散して出射側端面３３に均一に伝達するので、光拡散膜３１を設ける必要はない。尚、光拡散膜３１は物理的な接着に限らず光拡散シート３０の端面に一体成型によって形成することもできる。
【００１７】
この光拡散シート３０の入射側端面３２から光信号３５を入射すると、入射された光３５は（光の出射角が狭い場合は光拡散膜３１により）幅方向に広く拡散される。そして、拡散された光３６は、光拡散シート３０の内部で全反射を繰り返しながら出射側端面３３の全面に均一に到達する。これにより、出射側端面３３の任意の位置で出射光３７を得ることが可能となる。
【００１８】
この光拡散シート３０の端面３２に、図４に示すように、例えば、例えば４本の光ファイバ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄを密接させて光学的に接続する。一方、対向する出射側端面３３にも４本の光ファイバ５ｅ、５ｆ、５ｇ、５ｈを密接させて光学的に接続する。そして、入射側端面３２に密接された４本の光ファイバのうち１つの光ファイバ、例えば、光ファイバ５ｂから光３５を入射させると光３５は（光の出射角が狭い場合は光拡散膜３１により拡散され）光拡散シート３０内で全反射を繰り返し（反射光３６）、出射側端面３３に密接された４本の光ファイバ５ｅ、５ｆ、５ｇ、５ｈの全てから同じ出射光３７を取り出すことが可能となる。
【００１９】
また、出射側端面３３（光の出射角が狭い場合は光拡散膜３１を配設する）からも光ファイバ５ｅ、５ｆ、５ｇ、５ｈを介して光信号を入射可能とすれば、その出射光を光ファイバ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ側から取り出すこともできるので双方向光通信も可能となる。
【００２０】
上述したような光拡散機能を有する第一の光拡散シート３０Ａと第二の光拡散シート３０Ｂにそれぞれ密接され光学的に接続されている第一の発光素子１１Ａと第二の発光素子１１Ｂとは同一の波長の光を発生するものを用いることもできるが、異なる波長の光を発生するように構成することもできる。第一の発光素子１１Ａと第二の発光素子１１Ｂとが異なる波長の光を発生するように構成した場合には第一の受光素子１３Ａは第二の発光素子１１Ｂにより発生された波長の光信号を受光し、第二の受光素子１３Ｂは第一の発光素子１１Ａにより発生された波長の光信号を受光するように構成することにより、光信号が両方向から同時に光ファイバ１８の内部を伝送された場合でも互いに影響を受けずに光信号を確実に伝送することが可能となる。
【００２１】
第一の光拡散シート３０Ａと第二の光拡散シート３０Ｂを接続する光ファイバ１８は、その両端をフェルール２０Ａ、２０Ｂに保持されてそれぞれ第一の光拡散シート３０Ａ及び第二の光拡散シート３０Ｂに密接され光学的に接続されている。光ファイバ１８は、ガラス製の繊維の他、合成樹脂からなるＰＯＦ(Plastic
Optical Fiber)等が用いられる。
【００２２】
次に、上述した双方向通信システム１の動作について説明する。まず、送信すべきデータは電気配線１９ａにより電気信号として発光素子１１Ａに送られ、その電気信号は発光素子１１Ａにより光信号に変換される。変換された光信号は上述した光拡散機能を有する第一の光拡散シート３０Ａの光拡散膜３３Ａにより拡散され反対側の端面に均一に伝達される。そして、伝達された光信号は第一の光拡散シート３０Ａに密接された光ファイバ１８により第二の光拡散シート３０Ｂへ伝送される。
【００２３】
光ファイバ１８により第二の光拡散シート３０Ｂに伝送された光信号は、光拡散膜３１Ｂにより第二の光拡散シート３０Ｂ内を全反射を繰り返しながら反対側の端面に伝達され、受光素子１３Ｂによって再び電気信号に変換され電気配線１９ｃにより図示しない処理回路に伝送される。
【００２４】
一方、電気配線１９ｄにより送られてきた電気信号は発光素子１１Ｂにより光信号に変換される。変換された光信号は上述した光拡散伝送機能を有する第二の光拡散シート３０Ｂの光拡散膜３３Ｂにより拡散され反対側の端面に均一に伝達される。そして、伝達された光信号は第一の光拡散シート３０Ｂに密接された光ファイバ１８により第一の光拡散シート３０Ａへ伝送される。
【００２５】
光ファイバ１８により第一の光拡散シート３０Ａに伝送された光信号は、光拡散膜３１Ａにより第一の光拡散シート３０Ａ内を全反射を繰り返しながら反対側の端面に伝達され、受光素子１３Ａによって再び電気信号に変換され電気配線１９ｂにより図示しない処理回路に伝送される。これにより、単線でありながら極めて簡単な構造で双方向全二重型の通信を実現することが可能となる。
【００２６】
次に、本発明に係る双方向通信システムの第二の態様における一実施形態について説明する。図２は、本発明に係る双方向通信システムの第二の態様における一実施形態の構成図である。尚、基本的な構成は上述の第一の態様における実施形態のものと同様であるためその説明は省略し、異なる構成についてのみ説明する。
【００２７】
図２に示した双方向通信システム１'は、図１に示した双方向通信システム１の第一の光拡散シート３０Ａと第一の発光素子１１Ａとの間及び第二の拡散シート３０Ｂと第二の発光素子１１Ｂとの間の光拡散膜３３Ａ、３３Ｂが除去されて構成されている。また、第一の光拡散シート３０Ａと光ファイバ１８の端面との間及び第二の光拡散シート３０Ｂと光ファイバ１８の端面との間の光拡散膜３１Ａ、３１Ｂも除去されている。このように構成することにより発光素子１１Ａ、１１Ｂが、例えば出射角が広く拡散性を有する光を発するものである場合に第一の光拡散シート３０Ａ及び第二の光拡散シート３０Ｂを介して光信号を相互に伝達させることが可能となる。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る双方向通信システムによれば、単線の光ファイバにより双方通信を行なう双方向通信システムにおいて、従来の双方向通信システムとは異なる構造を採用すること、すなわち、光ファイバの両端に発光素子及び受光素子備えた光拡散機能を有する透光性媒体をそれぞれ配置することとしたので、従来の双方向通信システムに比べて構造が簡単で且つコンパクト化を容易に行なうことができるという効果がある。また、製造コストも押さえた双方向通信システムを提供することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る双方向通信システムの第一の態様における一実施形態の構成図である。
【図２】本発明に係る双方向通信システムの第二の態様における一実施形態の構成図である。
【図３】光拡散伝送の原理を説明するための説明図である。
【図４】光拡散伝送の原理を説明するために模式的に示した説明図である。
【図５】従来の双方向全二重型通信システムの一例を示す構成図である。
【図６】図５と異なる双方向全二重型通信システムを示す構成図である。
【符号の説明】
１ 双方向通信システム
１' 双方向通信システム
１１Ａ、１１Ｂ 発光素子
１３Ａ、１３Ｂ 受光素子
１８ 光ファイバ
１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄ 電気配線
２０Ａ、２０Ｂ フェルール
３０Ａ、３０Ｂ 光拡散シート
３１Ａ、３１Ｂ 光拡散膜
３３Ａ、３３Ｂ 光拡散膜

Claims (3)

1. 単線の光ファイバにより双方向の通信を行なう双方向通信システムにおいて、
   一方側の端面から入射された拡散性を有する光信号をそれと対向する側の端面のほぼ全面に伝送する第一の透光性媒体の一方側の端面には第一の発光素子及び第一の受光素子がそれぞれ密接されて光学的に接続されると共に該第一の透光性媒体の対向する側の端面には前記光信号を伝送する前記光ファイバの端面が密接されて光学的に接続され、それとは反対側の前記光ファイバの端面は一方側の端面から入射された拡散性を有する光信号をそれと対向する側の端面のほぼ全面に伝送する第二の透光性媒体の一方側の端面に密接されて光学的に接続されると共に該第二の透光性媒体の対向する側の端面には第二の発光素子及び第二の受光素子が密接されて光学的に接続されて構成されていることを特徴とする双方向通信システム。
2. 単線の光ファイバにより双方向の通信を行なう双方向通信システムにおいて、
   一方側の端面から入射された光信号をそれと対向する側の端面のほぼ全面に均一に伝送する光拡散機能を有する第一の透光性媒体の一方側の端面には第一の発光素子及び第一の受光素子がそれぞれ密接されて光学的に接続されると共に該第一の透光性媒体の対向する側の端面には光信号を伝送する前記光ファイバの端面が密接されて光学的に接続され、それとは反対側の前記光ファイバの端面は前記光拡散機能を有する第二の透光性媒体の一方側の端面に密接されて光学的に接続されると共に該第二の透光性媒体の対向する側の端面には第二の発光素子及び第二の受光素子が密接されて光学的に接続されて構成されていることを特徴とする双方向通信システム。
3. 請求項１又は２に記載の双方向通信システムにおいて、
   前記第一の発光素子と前記第二の発光素子とはそれぞれ異なる波長の光を発生すると共に、前記第一の受光素子は前記第二の発光素子により発生された波長の光信号を受光し、前記第二の受光素子は前記第一の発光素子により発生された波長の光信号を受光するように構成されていることを特徴とする双方向通信システム。

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