JP4464888B2

JP4464888B2 - 光通信用送信機，光通信用受信機、光通信システム、及び通信装置

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Publication number: JP4464888B2
Application number: JP2005227477A
Authority: JP
Inventors: 雅司山田; 公亮中村
Original assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Current assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Priority date: 2005-08-05
Filing date: 2005-08-05
Publication date: 2010-05-19
Anticipated expiration: 2025-08-05
Also published as: JP2007043592A; US20070031157A1; US7650082B2

Description

本発明は、白色ＬＥＤを用いて信号を伝送する光通信用送信機，光通信用受信機、光通信システム、及び通信装置に関するものである。

近年、白色発光ダイオード（Light Emitting Diode：以下ＬＥＤと称する）の開発が盛んに行われており、その用途は、照明、車載用ランプ、液晶バックライト等多岐に亘る。白色ＬＥＤは、その他の例えば蛍光灯等の白色光源と比べ、On/Off時の応答速度が非常に速いといった特徴を持つ。この特性を利用して、例えば、白色ＬＥＤ照明にデータ伝送機能を持たせるシステムが提案されている（特許文献１参照）。

白色ＬＥＤによるデータ伝送システムは、データ伝送媒体としてＬＥＤによる白色光を用いるものである。白色ＬＥＤの発光強度を送信データに応じて変調し、受信側ではその光の強弱をフォトダイオード（Photo Diode：以下ＰＤと称する）等の光電気変換器（Ｏ／Ｅ変換器）にて受光して検波することでデータ伝送を実現する。

白色ＬＥＤは、その発光方式により主に３種類に分類することができる（例えば、特許文献２参照）。

白色ＬＥＤの１つ目の発光方式としては、青色ＬＥＤと黄色蛍光体を組み合わせたものが挙げられる。これは、青色ＬＥＤの周囲にＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系に代表されるような蛍光体を配置し、１つのパッケージに納めた形態をとっている。この方式では、中心に配置された青色ＬＥＤからの光により蛍光体が励起され、蛍光体から主に青色と補色関係のある光（主に黄色）を発光する。この蛍光と元々のＬＥＤによる青色光と混色することで擬似的に白色光を得ている（以下、この発光方式による白色ＬＥＤを「青色光励起型白色ＬＥＤ」とする）。「青色光励起型白色ＬＥＤ」の長所としては、(a)他の方式と比較してエネルギー利用効率が高く、高い照度が得易いこと、(b)構成が簡便なため、安価で作製が可能であること、が挙げられる。また、短所としては、演色性が悪いこと（演色性とは、照明による物体の色の見え方の特性を指し、色が自然光で見た場合に近いほど、演色性がよいという）、が挙げられる。

白色ＬＥＤの２つ目の発光方式としては、紫外ＬＥＤとＲＧＢ（赤、緑、青）の３原色を発光する蛍光体を組み合わせたものが挙げられる。これは、紫外光ＬＥＤの周囲にＲＧＢの３原色を発光する蛍光体を配置し、１つのパッケージに納めた形態をとっている。この方式では、中心に配置されたＬＥＤからの紫外光により励起された蛍光体がＲＧＢ３原色をそれぞれ発光させることで白色光を得ている（以下、この発光方式の白色ＬＥＤを「紫外光励起型白色ＬＥＤ」とする）。「紫外光励起型白色ＬＥＤ」の長所としては、演色性が良好であることが挙げられ、短所としては、(a)「青色光励起型白色ＬＥＤ」と比較してエネルギーの利用効率が低く、高い照度が得られにくいこと、(b)紫外発光であるためＬＥＤの駆動電圧が高いこと、が挙げられる。

白色ＬＥＤの３つ目の発光方式としては、赤色ＬＥＤと青色ＬＥＤと緑ＬＥＤの３種類のＬＥＤを１つのパッケージに収めたものが挙げられる。これは、３原色であるそれぞれのＬＥＤを同時に発光させることで、白色光を得るものである（以下、この発光方式の白色ＬＥＤを「３色発光型白色ＬＥＤ」とする）。

「３色発光型白色ＬＥＤ」方式による白色ＬＥＤの長所としては、「紫外光励起型白色ＬＥＤ」同様演色性が良いことが挙げられ、短所としては、３種類のＬＥＤを１つのパッケージに実装することになるので、他の方式と比較して高価となってしまうことが挙げられる。

それぞれの方式の白色ＬＥＤをデータ伝送に用いた際の特徴について述べる。

現在最も市場に出回っている「青色光励起型白色ＬＥＤ」を用いてデータ伝送を行った場合、蛍光体から出る光の応答速度が低速であるため、高々数Mbps程度の伝送速度しか得られない。また、この問題を解決するための手段として、Ｏ／Ｅ変換器の前に青色のみ透過するカラーフィルタを設け、蛍光体からの応答速度の遅い発光分をこのカラーフィルタで除去することにより、高速化を図る方法が提案されているが（上述の特許文献１）、この方法を用いても高々数１０Mbps程度の伝送速度しか得られない。

また、「紫外光励起型白色ＬＥＤ」を用いてデータ伝送を行う場合、「青色光励起型白色ＬＥＤ」を用いてデータ伝送を行った場合と同様な理由により、伝送速度は数Mbps程度となってしまうのに加えて、ＬＥＤの駆動電圧が高くなることから駆動回路の構成も難しくなるという問題がある。

「３色発光型白色ＬＥＤ」を用いてデータ伝送を行う場合には、蛍光体発光成分もなく、各ＬＥＤに異なる信号をのせるといった波長多重化をしてデータ伝送することが可能であるので高速化が可能であるが（非特許文献１参照）、ＬＥＤ自体が高価であるため、システムコストが高くなるという問題がある。
特開2003-318836号公報特開2002-290335号公報白色ＬＥＤ照明システム技術の応用と将来展望（シーエムシー出版）

上述の通り、白色ＬＥＤを用いてデータ伝送を行う際には、「３色発光型白色ＬＥＤ」を用いることで伝送速度の高速化が可能となるが、ＬＥＤ自体が高価であるため、汎用性の面から見てその利用が適しているとは言い難い。

また、「青色光励起型白色ＬＥＤ」を用いてデータ伝送を行う場合、「特許文献１」に挙げられるような、応答速度の遅い蛍光体からの発光を遮断するようなカラーフィルタを用いたとしても、高々数１０Mbps程度の伝送速度しか得られない。

図８は、従来技術による「青色励起型白色ＬＥＤ」を用いたデータ伝送システムの送信機１０及び受信機２０の構成の一例を示す図である。このシステムでは、変調器１１により、例えばＯＯＫ（On-Off Keying）などの変調方式で白色ＬＥＤ１２の出力光を変調すると、白色ＬＥＤ１２から出射される白色光は点滅する。そして、その点滅状態を送信機１０から離れた位置にある受信機２０の光検出器２１で検出し、復調器２２で復調すれば、送信機１０から受信機２０へ信号を伝送することができる。しかしながら、この構成で白色ＬＥＤ１２のOn/Offを高速に行うと、図９に示すように、蛍光体から発光される光出力の応答速度が遅いことに起因する波形の鈍りが発生し、符号間干渉が生じることになる。これが「青色励起型白色ＬＥＤ」を用いて高速伝送の実現する際の阻害要因となる。

また、図１０は、「青色励起型白色ＬＥＤ」を用いたデータ伝送システムの送信機１０及び受信機２０の別の構成例である。この構成では、受信機２０側に青色ＬＥＤの光の波長のみを透過させる光学フィルタ（以下、青色フィルタと称する）２３を設ける。この青色フィルタ２３により、光信号中の応答速度の遅い、蛍光体から発光される光を除去することで、光検出器２１には青色ＬＥＤの光のみが入射することになり、結果として図８の構成例より速いデータの伝送を行うことができる。しかしながら、一般のＬＥＤのカットオフ周波数は高々数１０MHz程度であり、この周波数を越える伝送速度でＯＯＫ変調すると、出力される光信号には上記と同様に図９のような鈍りが生じて符号間干渉が発生するため、やはり伝送速度の上限が制限されることとなる。

さらに、「紫外光励起型白色ＬＥＤ」を用いたデータ伝送においても、「青色光励起型白色ＬＥＤ」を用いたときと同様、蛍光体から発光される光の応答速度が遅いことにより伝送速度が遅くなる問題は回避できず、加えて紫外光ＬＥＤの駆動電圧が高くなることも駆動回路構成上問題となりうる。

また、蛍光体材料の改良により蛍光体から発光される光の応答速度を速くするといった方法もあるが、所望の照度が得られないことや、蛍光体材料自体のコストが高くなるといった問題が発生し得る。

よって、汎用で価格の安い「青色励起型白色ＬＥＤ」を用いて信号を高速伝送できることがシステム上好ましいと言える。

本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、多種の波長を含む光を用いて信号を高速伝送可能な光通信用送信機、光通信用受信機、光通信システム、及び通信装置を提供することである。

本発明は前記目的を達成するために、二値化された送信用電気信号に基づく電流が供給されたときに光源と、該光源からの光によって励起されて発光する蛍光体とから発光して複数の波長を含む光信号を出力する発光手段と、前記送信用電気信号を入力し、該送信用電気信号に対応した電流を前記発光手段に供給すると共に、該電流をピーキングして前記発光手段に入力する変調手段と、前記発光手段より出力される光信号から前記複数の波長を含む光信号のうち前記遅れ時間が最も少ない波長の光信号成分である特定波長の光信号成分を選択的に検出し、該光信号成分をモニタ用電気信号に変換して出力する検出手段と、前記検出手段によって検出された前記モニタ用電気信号の前記送信用電気信号に対する応答速度に基づいて、前記変調手段によるピーキングの量を調整する波形制御手段とを備えた光通信用送信機を提案する。

本発明の光通信用送信機によれば、二値化された送信用電気信号に対応した電流が発光手段に供給され、該発光手段が光源と、該光源からの光によって励起されて発光する蛍光体とから発光して複数の波長を含む光信号が出力される。また、発光手段から出力された光信号における前記複数の波長を含む光信号のうち前記遅れ時間が最も少ない波長の光信号成分である特定波長の光信号成分のみが検出手段によって選択的に検出されてモニタ用電気信号に変換されて出力される。さらに、波形制御手段及び変調手段によって、前記モニタ用電気信号の前記送信用電気信号に対する応答性に基づいて、前記変調手段によるピーキングの量が調整される。例えば、前記送信用電気信号の波形に対する前記モニタ用電気信号の波形の遅れ時間が所定値以下となるように前記発光手段への供給電流が補正される。従って、前記発光手段から出力された光信号の内の前記複数の波長を含む光信号のうち前記遅れ時間が最も少ない波長の光信号成分である特定波長の光信号成分のみを受信することにより、前記特定波長の光信号成分によって信号の歪みを最小限に抑えて信号を高速伝送することができる。

本発明は前記目的を達成するために、二値化された送信用電気信号に基づいて光源と、該光源からの光によって励起されて発光する蛍光体とから複数の波長を含む光信号を発すると共に該光信号のうちの特定波長の光信号成分の応答性を高速化させて前記光信号を出力する手段を備えた光通信用送信機から送信された光信号を受信する光通信用受信機であって、前記光通信用送信機から送信された光信号から前記複数の波長を含む光信号のうち前記遅れ時間が最も少ない波長の光信号成分である特定波長の光信号成分を選択的に検出して電気信号として出力する検出手段を備えた光通信用受信機を提案する。

本発明の光通信用受信機によれば、上記光通信用送信機より出力された光信号の内の前記複数の波長を含む光信号のうち前記遅れ時間が最も少ない波長の光信号成分である特定波長の光信号成分のみが検出手段によって検出されて電気信号として出力される。従って、前記光通信用送信機から出力された光信号の内の前記複数の波長を含む光信号のうち前記遅れ時間が最も少ない波長の光信号成分である特定波長の光信号成分のみを受信することにより、信号の歪みを最小限に抑えて高速伝送された信号を受信することができる。

本発明は前記目的を達成するために、上記光通信用送信機と光通信用受信機とから構成される光通信システムを提案する。

本発明の光通信システムによれば、上記のように前記光通信用送信機から出力された光信号の内の前記複数の波長を含む光信号のうち前記遅れ時間が最も少ない波長の光信号成分である特定波長の光信号成分のみを前記光通信用受信機によって受信することにより、信号の歪みを最小限に抑えて信号を高速伝送することができる。

本発明は前記目的を達成するために、光通信用送信機と光通信用受信機とからなる通信装置であって、前記光通信用送信機は、二値化された送信用電気信号に基づく電流が供給されたときに光源と、該光源からの光によって励起されて発光する蛍光体とから発光して複数の波長を含む第１の光信号を出力する発光手段と、前記送信用電気信号を入力し、該送信用電気信号に対応した電流を前記発光手段に供給すると共に、該電流をピーキングして前記発光手段に入力する変調手段と、前記発光手段より出力される光信号から前記複数の波長を含む光信号のうち前記遅れ時間が最も少ない波長の光信号成分である特定波長の光信号成分を選択的に検出し、該光信号成分をモニタ用電気信号に変換して出力する第１検出手段と、前記第１検出手段によって検出された前記モニタ用電気信号の前記送信用電気信号に対する応答性に基づいて、前記変調手段によるピーキング量を調整する波形制御手段とを備え、前記光通信用受信機は、外部から受信した第２の光信号に含まれる前記複数の波長を含む光信号のうち前記遅れ時間が最も少ない波長の光信号成分である特定波長の光信号成分を選択的に検出する第２検出手段と、該検出した光信号成分を二値化された受信電気信号に変換する変換手段とを備えている通信装置を提案する。

本発明の通信装置によれば、上記のように前記光通信用送信機から出力された光信号の内の前記複数の波長を含む光信号のうち前記遅れ時間が最も少ない波長の光信号成分である特定波長の光信号成分のみを前記光通信用受信機によって受信することにより、信号の歪みを最小限に抑えて信号を高速伝送することができる。

本発明の光通信用送信機によれば、光源と、該光源からの光によって励起されて発光する蛍光体とから発光手段から出力された複数種の波長を含む光信号の内の前記複数の波長を含む光信号のうち前記遅れ時間が最も少ない波長の光信号成分である特定波長の光信号を変換してモニタ用電気信号とし、送信用電気信号に対するモニタ用電気信号の応答性に基づいてピーキング量を調整しているので、前記特定波長の光信号成分の歪みを最小限に抑えることができると共に、前記複数の波長を含む光信号のうち前記遅れ時間が最も少ない波長の光信号成分である特定波長の光信号成分によって信号を高速伝送することができる。

本発明の光通信用受信機によれば、光通信用送信機から出力された光信号の内の応答性が高速化された前記複数の波長を含む光信号のうち前記遅れ時間が最も少ない波長の光信号成分である特定波長の光信号成分のみを受信することにより、信号の歪みを最小限に抑えて高速伝送された信号を受信することができる。

本発明の光通信システムによれば、光通信用送信機から出力された光信号の内の前記複数の波長を含む光信号のうち前記遅れ時間が最も少ない波長の光信号成分である特定波長の光信号成分のみを光通信用受信機によって受信するので、信号の歪みを最小限に抑えて信号を高速伝送することができる。

本発明の通信装置によれば、光源と、該光源からの光によって励起されて発光する蛍光体とから発光された複数の波長を含む光信号を送受信し、該光信号のなかの前記複数の波長を含む光信号のうち前記遅れ時間が最も少ない波長の光信号成分である特定波長の光信号のみを用い且つモニタ用電気信号の送信用電気信号に対する応答性に基づいてピーキング量を調整してデータ伝送を行うので、信号の歪みを最小限に抑えて信号を高速伝送することができる。

従って、本発明によれば、従来方法と比較して、安価で且つ高速な白色光ＬＥＤを用いたデータ伝送が可能となる。

以下、図面を参照しながら本発明の一実施形態の光通信システムについて詳細に説明する。

本実施形態における光通信システムは光通信用送信機と光通信用受信機とを備え、信号の歪みを最小限に抑えて信号を高速伝送するために、光通信用送信機には、二値化された送信用電気信号に基づく電流が供給されたときに発光して複数の波長を含む光信号を出力する発光手段と、送信用電気信号を入力して、この送信用電気信号に対応した電流を発光手段に供給すると共にこの電流をピーキングして発光手段に入力する変調手段と、発光手段より出力される光信号から特定波長の光信号成分を選択的に検出し、この光信号成分をモニタ用電気信号に変換して出力する検出手段と、検出手段によって検出されたモニタ用電気信号の送信用電気信号に対する応答性に基づいて、変調手段によるピーキングの量を調整する波形制御手段とを備えた。

以下にその詳細を説明する。図１は本発明の第１実施形態における光通信システムの構成を示すブロック図である。図において、100Aは光通信用送信機（以下、単に送信機と称する）、200Aは光通信用受信機（以下、単に受信機と称する）。

送信機100Aは、変調器101、白色ＬＥＤ102、光学フィルタ103、光検出器（Ｏ／Ｅ（光／電気）変換器）104、波形制御回路105を備えている。

変調器101は、外部から二値化された送信用電気信号を入力しこの送信用電気信号に対応して電流値が変化する駆動電流を白色ＬＥＤ102に供給する。

また、変調器101には送信用電気信号の波形に対する白色ＬＥＤ102の発光の応答性を高速化する機能が備えられている。このようなＬＥＤの発光の応答性を高速化する技術としては、例えば特開昭62-118585号公報に開示されるようなピーキングと称される技術が知られている。この技術は、図２のように二値化された信号の立ち上がりと立ち下がりを強調した波形の電流でＬＥＤを駆動することにより、高速変調を可能としている。しかし、この技術をそのまま白色ＬＥＤの駆動に利用した場合、モニターする光信号には蛍光体から発光される光の成分すなわち複数の波長成分が含まれることになるため、このモニター結果を踏まえて調整した駆動波形は、高速駆動を行う上で最適なものとはならない。本実施形態では、光信号の波形の歪みを最小限に抑えて高速通信を可能にするために、特定波長の光信号をモニタし、送信用電気信号の波形に対するモニタ用電気信号の波形の遅れ時間が所定値以下となるようにする波形制御手段を備えた。

図３は、前述したピーキングの機能を備えた本実施形態における変調器101の一具体例を示す回路図である。尚、図３に示す変調器101の回路構成は一実施例であって、本発明がこの回路構成に限定されることはない。図に示す一実施例の変調器101は、制御信号によって抵抗値を変化できる抵抗回路111,112と、制御信号によってキャパシタンスを変化できるコンデンサ回路113、ＮＰＮ型トランジスタ114とから構成されている。これらの抵抗回路111,112及びコンデンサ回路113は電気的に抵抗値あるいはキャパシタンスを変化できるものであっても良いし、機械的に変化できるものであっても良い。

抵抗回路111,112の一端には正の駆動電圧+Vcc（例えば＋５Ｖ）が印加されている。また、抵抗回路111にはコンデンサ回路113が並列接続され、抵抗回路111の他端は一方の出力端子117を介して白色ＬＥＤ102のアノード端子121に接続されている。

抵抗回路112の他端はトランジスタ104のコレクタに接続されると共に他方の出力端子118を介して白色ＬＥＤ102のカソード端子122に接続されている。

トランジスタ104のエミッタは接地され、ベースには入力端子116を介して二値化された送信用電気信号が入力される。これにより、トランジスタ104は送信用電気信号がハイレベルのときにオン状態となり、ローレベルのときにオフ状態になる。従って、送信用電気信号がハイレベルのときにのみ、白色ＬＥＤ102に通電されて白色ＬＥＤ102が発光する。

また、送信用電気信号がローレベルからハイレベルに立ち上がるときにコンデンサ回路113に充電されていた電気が放電されて図２のような立ち上がりが強調された駆動電流が白色ＬＥＤ102に流れ、発光開始の遅れ時間が低減される。また、送信用電気信号がハイレベルからローレベルに立ち下がるときに抵抗回路112によって白色ＬＥＤ102のカソード電位とアノード電位が急速に同一電位にされ、発光停止の遅れ時間が低減される。また、白色ＬＥＤ102の非発光時には抵抗回路111を介してコンデンサ回路113のコンデンサが充電される。

白色ＬＥＤ102は、青色励起型白色ＬＥＤからなり、前述したように変調器101から供給される駆動電流によって複数の波長を含む光を発光し、この光を空間に向けて放射する。この白色ＬＥＤ102から光が放射される空間には従来例と同様に太陽光や蛍光灯等の光が存在することもある。図４は一般的な「青色励起型白色ＬＥＤ」の出力光の波長スペクトルを示す図である。「青色励起型白色ＬＥＤ」では、青色ＬＥＤの光により励起された蛍光体が、補色関係にある黄色の光を発光する。この蛍光体による黄色の光と青色ＬＥＤによる青色の光が混色されて、白色の光を実現することになる。本システムでは、この白色ＬＥＤを用いている。

光学フィルタ103は、白色ＬＥＤ102から放射される光の一部を入射して、この光に含まれる青色ＬＥＤの発光する光のみを選択的に透過させる。

光検出器104は、光学フィルタ103を透過した青色の光信号を入射し、この光信号をモニタ用電気信号に変換して出力する。

波形制御回路105は、周知の演算回路或いは所定のプログラムによって動作するＣＰＵによって構成され、変調器101から送信用電気信号を入力すると共に光検出器104からモニタ用電気信号を入力し、送信用電気信号の波形とモニタ用電気信号の波形とを比較して、送信用電気信号の波形に対するモニタ用電気信号の波形の遅れ時間が最小値或いは予め設定した所定値以下になるように上記抵抗回路111,112の抵抗値及びコンデンサ回路113のキャパシタンス値を変化させるための制御信号を出力する。

一方、受信機200Aは、「青色励起型白色ＬＥＤ」の該白色ＬＥＤ内の青色ＬＥＤの発光する光を選択的に透過させる光学フィルタ201と、この光学フィルタ201を介して光を検出する光検出器（Ｏ／Ｅ（光／電気）変換器）202と、該光検出器202から出力される電気信号を復調して二値化信号を出力する復調器203とを備えている。

前述の構成よりなる光通信システムによれば、送信機100Aにおいて、光学フィルタ103を介して青色ＬＥＤによる光信号成分のみをモニターし、このモニターした結果を元に駆動波形を調整することで、高速な変調を行うことができる。

さらに、本実施形態の構成では、受信機200Aにも送信機100Aと同様の光学フィルタ201を備えているため、送信機100A側で高速化された青色ＬＥＤの光信号の成分のみを受信機200Aによって検出することになるので、さらに高速な伝送を実現することが可能となる。

従って、本実施形態によれば、送信機100A側で青色ＬＥＤの光信号を検出し、その検出結果を踏まえて高速変調を行うのに最適な駆動電流波形の生成と調整を行うことで、太陽光や蛍光灯の光が存在する空間においても、高速伝送に適した光信号が送信機100Aから出力されることから、従来技術と比較して、より高速なデータ伝送システムを構築することが可能となる。

なお、本実施形態の送信機100Aにおける白色ＬＥＤ102の駆動波形の調整については、適応型の駆動波形調整機能を組み込む構成をとっても良い。また、本システムが送信機100Aと受信機200Aを備えた光通信装置を２組以上備えて双方向伝送の形態をとるのであるならば、一方の通信装置の送信機100A側から光信号の応答速度（波形の立ち上がり（立ち下がり）開始から立ち上がり（立ち下がり）終了までの時間）に関する情報を含んだトレーニング信号を他方の通信装置の受信機200Aに送信し、その情報を元に他方の通信装置の送信機100Aにおいて白色ＬＥＤの駆動電流波形を調整する構成をとっても良い。

次に、本発明の第２実施形態を説明する。

図５は、本発明の第２実施形態における光通信システムの構成を示すブロック図であり、本実施形態の光通信システムも第１実施形態と同様に白色ＬＥＤを用いたデータ伝送システムである。

図において、前述した第１実施形態と同一構成部分は同一符号をもって表しその説明を省略する。また、第２実施形態における送信機100Aの構成は第１実施形態と同様な構成であるが、受信機200Bは、第１実施形態で用いていた光学フィルタ201に代えて、光検出器202と復調器203との間に介在して接続されたハイパスフィルタ回路204を設けた構成となっている。

本実施形態では、第１実施形態で説明した通り、送信機100A側にて青色ＬＥＤによる光信号成分が高速化されているので、通常の矩形波駆動の場合と比較して、蛍光体による光信号成分と青色ＬＥＤによる光信号成分の応答速度の差が大きくなっている。よって、受信機200B側において、光電変換された光信号をハイパスフィルタ回路204に通すことで、応答速度の遅い蛍光体の光信号成分を除去することが可能となり、その結果、高速データ伝送が実現可能となる。

従って、第２実施形態によれば、第１実施形態の作用に加えて、受信機側に電気的なフィルタ回路を用いているので、より簡便な形でデータ伝送システムを構築することが可能となる。

なお、本実施形態においては、第１実施形態と同様に、適応型の駆動波形調整機能を組み込む構成にしても良い。また、本システムが送信機100Aと受信機200Bを備えた光通信装置を２組以上備えて双方向伝送の形態をとるのであるならば、一方の通信装置の送信機100A側から光信号の応答速度に関する情報を含んだトレーニング信号を他方の通信装置の受信機200Bに送信し、その情報を元に他方の通信装置の送信機100Aにおいて白色ＬＥＤの駆動電流波形を調整する構成をとっても良い。

次に、本発明の第３実施形態を説明する。

図６は、本発明の第３実施形態における光通信システムの構成を示すブロック図であり、本実施形態の光通信システムも第１及び第２実施形態と同様に白色ＬＥＤを用いたデータ伝送システムである。

図において、前述した第１及び第２実施形態と同一構成部分は同一符号をもって表しその説明を省略する。また、第３実施形態における受信機200Bの構成は第２実施形態と同様な構成であるが、送信機100Bは、第１実施形態で用いていた光学フィルタ103に代えて、光検出器104と波形制御回路105との間に介在して接続されたハイパスフィルタ回路106を設けた構成となっている。

本実施形態では、第２実施形態における送信機100A側の光学フィルタ103に代えてハイパスフィルタ回路106を設けたので、蛍光体による光信号成分が青色ＬＥＤによる光信号成分に比べて十分遅ければ、このハイパスフィルタ回路106により、青色ＬＥＤによる光信号成分のみ検出することが可能となり、その結果、第１及び第２実施形態と同様に高速なデータ伝送を行うことができる。

尚、上記第１乃至第３実施形態の構成は本発明の一具体例であって、本発明がこれらの構成のみに限定されないことは言うまでもないことである。例えば、通信装置を構成する場合、送信機100A,100Bと受信機200A,200Bの組み合わせは自由である。

また、送信機と受信機とからなる通信装置を構成する場合、例えば図７に示す第４実施形態の通信装置300のように、一部を共用するようにしても良い。図７において前述した各実施形態と同一構成部分は同一符号をもって表しその説明を省略する。図７に示す通信装置300の場合は光検出器104を送信機100Cと受信機200Cの双方で共用している。この場合、外部からの切替制御信号に基づいて光検出器104の出力をモード切替回路107によって切り替える。即ち、送信モードのときはモード切替回路107によって光検出器104の出力を送信機100Cのハイパスフィルタ回路106に供給し、受信モードのときはモード切替回路107によって光検出器104の出力を受信機200Cのハイパスフィルタ回路204に供給する。さらに、ハイパスフィルタも共用するようにしても良い。

また、上記第１乃至第３実施形態の送信機100A,100B及び受信機200A,200B中の光検出器104,202を、例えば青色レーザーダイオードを用いた次世代ＤＶＤシステム用に開発されているような、「青色励起型白色ＬＥＤ」中の青色ＬＥＤの発光する青色光の波長に対して受光感度が高くなるよう設計されたＰＤ及びＯＥＩＣ（Opto-Electronic Integrated Circuit）を用いた構成としても良い。このように、青色光に対して受光感度の高い光検出器を用いた光通信システムを構成することにより、上記第１乃至第３実施形態の光通信システムよりもさらに通信距離を伸ばすことが可能となる。

また、光源として紫外線光源を備えた白色ＬＥＤ（紫外光励起型白色ＬＥＤ）を用いても良い。

また、上記実施形態では信号を伝送するための光の波長を青色の波長としたが、これに限定されることはなく、高い信号伝送速度を得られる波長であれば他の波長であっても良い。

また、上記各実施形態中のハイパスフィルタ回路106,204については、アナログ回路によるフィルタに限らず、ディジタルフィルタや離散時間信号処理により実現しても良いことは言うまでもない。

本発明の第１実施形態における光通信システムの構成を示すブロック図ピーキング技術を説明する波形図本発明の第１実施形態における変調器の一具体例を示す回路図一般的な「青色励起型白色ＬＥＤ」の出力光の波長スペクトルを示す図本発明の第２実施形態における光通信システムの構成を示すブロック図本発明の第３実施形態における光通信システムの構成を示すブロック図本発明の第４実施形態における通信装置の構成を示すブロック図従来例の光通信システムの構成を示すブロック図従来例における波形の鈍りを説明する図従来例の他の光通信システムの構成を示すブロック図

符号の説明

100A,100B…光通信用送信機、101…変調器、102…白色ＬＥＤ、103…光学フィルタ、104…光検出器（Ｏ／Ｅ（光／電気）変換器）、105…波形制御回路、106…ハイパスフィルタ回路、200A,200B…光通信用受信機、201…光学フィルタ、202…光検出器（Ｏ／Ｅ（光／電気）変換器）、203…復調器、204…ハイパスフィルタ回路。

Claims

二値化された送信用電気信号に基づく電流が供給されたときに
光源と、該光源からの光によって励起されて発光する蛍光体とから発光して複数の波長を含む光信号を出力する発光手段と、
前記送信用電気信号を入力し、該送信用電気信号に対応した電流を前記発光手段に供給すると共に、該電流をピーキングして前記発光手段に入力する変調手段と、
前記発光手段より出力される光信号から前記複数の波長を含む光信号のうち前記遅れ時間が最も少ない波長の光信号成分である特定波長の光信号成分を選択的に検出し、該光信号成分をモニタ用電気信号に変換して出力する検出手段と、
前記検出手段によって検出された前記モニタ用電気信号の前記送信用電気信号に対する応答性に基づいて、前記変調手段によるピーキングの量を調整する波形制御手段と、
を備えた
ことを特徴とする光通信用送信機。
前記波形制御手段は、前記ピーキングの量を調整することで、前記特定波長の光信号成分の応答性を高速化する
ことを特徴とする請求項１記載の光通信用送信機。
前記変調手段は、制御信号に基づいて前記発光手段に供給する電流の量を補正することによりピーキングを行う手段を備え、
前記波形制御手段は、前記送信用電気信号の波形に対する前記モニタ用電気信号の波形の遅れ時間が所定値以下となるように前記制御信号を出力する手段を備えている
ことを特徴とする請求項１に記載の光通信用送信機。
前記光源は、紫外線光源である
ことを特徴とする請求項１記載の光通信用送信機。
前記光源は、発光ダイオードである
ことを特徴とする請求項１記載の光通信用送信機。
前記検出手段は、前記発光手段の出力から特定波長の光信号成分を選択的に通過させる光学フィルタと、該光学フィルタを通過した光信号を電気信号に変換する手段とを含む
ことを特徴とする請求項１記載の光通信用送信機。
前記請求項１〜６の何れかに記載の光通信用送信機と、
二値化された送信用電気信号に基づいて
光源と、該光源からの光によって励起されて発光する蛍光体とから複数の波長を含む光信号を発すると共に該光信号のうちの前記複数の波長を含む光信号のうち前記遅れ時間が最も少ない波長の光信号成分である特定波長の光信号成分の応答性を高速化させて前記光信号を出力する手段を備えた光通信用送信機から送信された光信号を受信し、
前記光通信用送信機から送信された光信号から前記複数の波長を含む光信号のうち前記遅れ時間が最も少ない波長の光信号成分である特定波長の光信号成分を選択的に検出して電気信号として出力する検出手段を備えた
光通信用受信機とから構成されている
ことを特徴とする光通信システム。
光通信用送信機と光通信用受信機とからなる通信装置であって、
前記光通信用送信機は、
二値化された送信用電気信号に基づく電流が供給されたときに光源と、該光源からの光によって励起されて発光する蛍光体とから発光して複数の波長を含む第１の光信号を出力する発光手段と、
前記送信用電気信号を入力し、該送信用電気信号に対応した電流を前記発光手段に供給すると共に、該電流をピーキングして前記発光手段に入力する変調手段と、
前記発光手段より出力される光信号から前記複数の波長を含む光信号のうち前記遅れ時間が最も少ない波長の光信号成分である特定波長の光信号成分を選択的に検出し、該光信号成分をモニタ用電気信号に変換して出力する第１検出手段と、
前記第１検出手段によって検出された前記モニタ用電気信号の前記送信用電気信号に対する応答性に基づいて、前記変調手段によるピーキング量を調整する波形制御手段とを備え、
前記光通信用受信機は、
外部から受信した第２の光信号に含まれる前記特定波長の光信号成分を選択的に検出する第２検出手段と、
該検出した光信号成分を二値化された受信電気信号に変換する変換手段とを備えている
ことを特徴とする通信装置。
前記第１検出手段と前記第２検出手段は同一の検出手段からなり、該検出手段を前記第１の光信号を検出するために用いる前記送信モードと、前記検出手段を前記第２の光信号を検出するために用いる受信モードとを切り替えるモード切替手段を備えている
ことを特徴とする請求項８記載の通信装置。