JP4474763B2 - 光無線通信装置及び光無線通信システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光無線により信号を広範囲に伝送する拡散型の光無線通信装置と、その拡散型の光無線通信装置との間で光無線により情報を送受信する狭指向角型の光無線通信装置と、それら光無線通信装置からなる光無線通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、複数のパーソナルコンピュータ等の情報処理機器を相互に接続してＬＡＮ（Local Area Network）を構築する場合、それら情報処理機器は、例えば同軸ケーブルや光ケーブル等の有線によって接続されることが多い。有線による接続は、機械的に確実な接続が可能なので、外来雑音によるデータ誤りが少ないなどの点では有利であるが、配線工事が煩雑であり、レイアウト変更毎に工事が必要であるなどの問題点がある。
【０００３】
また、近年は、ラップトップ型、ブック型、パームトップ型等のパーソナルコンピュータや電子手帳等の携帯型情報処理機器を相互に接続してデータ伝送を行う要求も高まっている。一方で、これらの携帯型情報処理機器は、元々携帯移動して使用することを目的とした機器であり、有線により接続した状態のままで携帯移動するようなことは極めて希である。このため、これら携帯型情報処理機器を相互に接続してデータ伝送を行う場合は、その移動毎にコネクタの抜き差しが行われることになり、そのような接続作業は非常に面倒である。また、コネクタの抜き差しを繰り返すと、当該コネクタ等の接続部の機械的破損が発生する虞もある。
【０００４】
これらのことから、据置型、携帯型に限らず、各種の情報処理機器間でデータの送受信を行う場合には、伝送路の全部または一部を無線化して、有線による接続を減らしたいという要求がある。
【０００５】
ここで、当該無線伝送の手法としては、電波を伝送媒体としたものと、光を伝送媒体としたものとがある。これら電波、光の何れの伝送媒体を使用しても高速データ伝送を実現可能であるが、電波の場合は法的な規制があるため、法的規制のない光を伝送媒体とした無線伝送が有利である。
【０００６】
また、有線ＬＡＮで最も普及率の高いイーサネット（登録商標）ＬＡＮは例えば１０Ｍｂｐｓの伝送速度を有しているので、無線伝送路においても最低１０Ｍｂｐｓの伝送速度持つことが望ましい。
【０００７】
このようなことから、本件出願人は、特開平８−５６１９８号公報において、伝送媒体として光を用い、１０Ｍｂｐｓの伝送速度を実現する「光無線通信の戻り光打ち消し方法及びその装置」を開示している。
【０００８】
この公報記載の技術の要点を、図３を参照しながら簡単に説明する。
【０００９】
図３に示す光無線通信システムは、例えば天井に取り付けた光無線通信装置である親機１００と、例えば部屋内に設置された光無線通信装置である子機１１０との間で光無線による全二重通信を実現するものである。
【００１０】
親機１００の端子１０５には送信用の信号Ｐが入力されて駆動部１０１に送られる。駆動部１０１は、発光部１０２を信号Ｐにより駆動する。発光部１０２は、拡散光を発光する例えばＬＥＤ（発光ダイオード）等からなり、これにより、発光部１０２からは信号Ｐに対応する送信光ＬＰが自由空間へ送出される。この送信光ＬＰは、子機１１０の受光部１１１に入射して光電変換される。受光部１１１での光電変換により得られた信号Ｐは、端子１１３から子機１１０の図示しない信号処理部に送られることになる。
【００１１】
一方、子機１１０の発光部１１２は、図示しない駆動部から端子１１４を介して送られてきた送信用の信号Ｃにより駆動される。この発光部１１２は狭指向性の光ビームを発生する例えばＬＥＤ等からなり、発光部１１２からは送信光ビームＬＣが親機１００に向けて出射される。この送信光ビームＬＣは、親機１００の受光部１０４に入射して光電変換される。受光部１０４での光電変換により得られた信号Ｃは、信号処理部１０３に送られることになる。
【００１２】
ここで、親機１００の発光部１０２から出射された送信光ＬＰは上述のように拡散光であるため、親機１００の受光部１０４には、例えば何らかの物体（反射物）１０５により送信光ＬＰが反射された反射光ＬＰ’も入射する可能性がある。このように、親機１００の受光部１０４に反射光ＬＰ’が入射するような場合、受光部１０４から信号処理部１０３へ送られる信号は、上述のように子機１１０から送られてきた送信光ＬＣを光電変換した信号Ｃに、反射光ＬＰ’を光電変換した信号Ｐ’が重畳された信号（Ｃ＋Ｐ’）となる。
【００１３】
しかしながら、反射光ＬＰ’が光電変換された信号Ｐ’は、本来、不要な信号である。このため、信号処理部１０３では、駆動部１０１に入力された送信用の信号Ｐの一部の信号Ｐ’の位相を反転させたキャンセル信号（−Ｐ’）を、受光部１０４からの信号（Ｃ＋Ｐ’）へ加算することにより、反射光ＬＰ’に起因する不要な信号成分（Ｐ’）を除去するようにしている。
【００１４】
以上のように、上記公報記載の光無線通信の戻り光打ち消し方法及びその装置によれば、親機において、送信信号の一部を分岐し、この信号のレベル及び位相を調整して受信信号に加えることにより、戻り光による信号をキャンセルするようにしている。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年は伝送速度の高速化が望まれており、上述のような光無線通信方式においても、伝送速度の更なる高速化が要求されている。
【００１６】
ここで、伝送速度が例えば１００Ｍｂｐｓとなる光無線通信を考えてみる。
【００１７】
１００Ｍｂｐｓの伝送速度にて光無線通信を行う場合、変調の基本周波数の１波長は、３０００００Ｋｍ／１２５ＭＨｚ＝２．４ｍになる。
【００１８】
したがって、例えば光無線通信装置の送信部（発光部）からの送信信号光が、例えば１．２ｍ先で反射して同じく受信部（受光部）に戻ってきたとすると、この受光部に到達した当該反射による戻り光は、発光部が送出した送信信号光に対して１波長分のズレを生じたものとなる。このことを言い換えると、発光部と反射物体との間の距離（同じく反射物体と受光部との間の距離）、が何れであるかにより、当該反射による戻り光の位相が元信号（送信信号光）に対してどの様な位相になるのか予想がつかないことを意味している。また、例えば光無線通信装置の送信部からの送信信号光が例えば０．５ｍ先で反射して受信部に戻ってきた場合の反射戻り光の位相と、例えばその光無線通信装置の送受信部から１ｍ離れている別の光無線通信装置から送られてきた信号光の位相とは、同じものとなり、この場合、戻り光と信号光の区別が付かなくなる虞がある。
【００１９】
これらのことから、１００Ｍｂｐｓの伝送速度による光無線通信を実現するためには、様々な位相・振幅の光に対応可能な反射戻り光打ち消し回路が必要になる。
【００２０】
しかしながら、上述の如く様々な位相・振幅の光に対応可能な反射戻り光打ち消し回路を光無線通信装置に実装することは、装置の規模やコストの面から、現実的には非常に困難である。
【００２１】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、大規模な装置や高価な装置を使用することなく、反射光による影響や外乱光等のノイズによる影響を回避可能とする、光無線通信装置及び光無線通信システムの提供を目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る光無線通信装置は、他の光無線通信機器との間で光信号の送受を行う光無線通信装置であり、光信号に変換して送信すべき第１の送信用信号が入力される第１の演算増幅器と、前記第１の演算増幅器の出力端子に共通接続された第１及び第２の駆動素子と、前記第１及び第２の駆動素子によって同相駆動され、前記第１の送信用信号に応じて互いに異なる発光スペクトラムを有する第１及び第２の光信号を同相送信する第１及び第２の発光素子とを有する光送信部と、
光信号に変換して送信すべき第２の送信用信号が入力される第２の演算増幅器と、前記第２の演算増幅器の反転出力端子と非反転出力端子とに別々に接続された第３及び第４の駆動素子と、前記第３及び第４の駆動素子によって差動駆動され、前記第２の送信用信号に応じて互いに異なる発光スペクトラムを有する第３及び第４の光信号を差動送信する第３及び第４の発光素子とを有する前記他の光無線通信機器から送信された前記第３及び第４の光信号を選択的に受光してそれぞれ電気信号に変換する第１及び第２の受光素子と、前記第１の受光素子より出力された電気信号が反転入力端子に入力され、前記第２の受光素子より出力された電気信号が非反転入力端子に入力されて、前記非反転入力端子への入力から前記反転入力端子への入力を減算して出力する第３の演算増幅器とを有する光受信部とを備えることを特徴とする。
【００２３】
また、本発明に係る光無線通信装置は、他の光無線通信機器との間で光信号の送受を行う光無線通信装置であり、光信号に変換して送信すべき第１の送信用信号が入力される第１の演算増幅器と、前記第１の演算増幅器の反転出力端子と非反転出力端子とに別々に接続された第１及び第２の駆動素子と、前記第１及び第２の駆動素子によって差動駆動され、前記第１の送信用信号に応じて互いに異なる発光スペクトラムを有する第１及び第２の光信号を差動送信する第１及び第２の発光素子とを有する光送信部と、光信号に変換して送信すべき第２の送信用信号が入力される第２の演算増幅器と、前記第２の演算増幅器の出力端子に共通接続された第３及び第４の駆動素子と、前記第３及び第４の駆動素子によって同相駆動され、前記第２の送信用信号に応じて互いに異なる発光スペクトラムを有する第３及び第４の光信号を同相送信する第３及び第４の発光素子とを有する前記他の光無線通信機器から送信された前記第３及び第４の光信号双方を受光して電気信号に変換する受光素子と、前記受光素子より出力された電気信号を増幅して出力する第３の演算増幅器とを有する光受信部とを備えることを特徴とする。
【００２４】
さらに、本発明に係る光無線通信システムは、第１の光無線通信装置と第２の光無線通信装置との間で光信号の送受を行う光無線通信システムであり、前記第１の光無線通信装置は、光信号に変換して送信すべき第１の送信用信号が入力される第１の演算増幅器と、前記第１の演算増幅器の出力端子に共通接続された第１及び第２の駆動素子と、前記第１及び第２の駆動素子によって同相駆動され、前記第１の送信用信号に応じて互いに異なる発光スペクトラムを有する第１及び第２の光信号を同相送信する第１及び第２の発光素子とを有する光送信部を備え、前記第２の光無線通信装置は、前記第１の光無線通信装置が同相送信した前記第１及び第２の光信号を受光して電気信号に変換する受光素子と、前記受光素子より出力された電気信号を増幅して出力する第２の演算増幅器とを有する光受信部と、光信号に変換して送信すべき第２の送信用信号が入力される第３の演算増幅器と、前記第３の演算増幅器の反転出力端子と非反転出力端子とに別々に接続された第３及び第４の駆動素子と、前記第３及び第４の駆動素子によって差動駆動され、前記第２の送信用信号に応じて互いに異なる発光スペクトラムを有する第３及び第４の光信号を差動送信する第３及び第４の発光素子とを有する光送信部とを備え、前記第１の光無線通信装置は、さらに、前記第３及び第４の光信号を選択的に受光してそれぞれ電気信号に変換する第５及び第６の受光素子と、前記第５の受光素子より出力された電気信号が反転入力端子に入力され、前記第６の受光素子より出力された電気信号が非反転入力端子に入力されて、前記非反転入力端子への入力から前記反転入力端子への入力を減算して出力する第４の演算増幅器とを有する光受信部を備えることを特徴とする。
【００２５】
また、本発明に係る光無線通信システムは、複数の前記第２の光無線通信装置と、１台の前記第１の光無線通信装置とを、互いに光信号の受信可能距離内で対向して配置する。
【００２６】
さらに、本発明に係る光無線通信システムは、複数の前記第１の光無線通信装置と、１台の前記第２の光無線通信装置とを、互いに光信号の受信可能距離内で対向して配置する。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２８】
図１には、本発明の光無線通信装置及び光無線通信システムが適用される第１の実施の形態の空間光伝送システムの概略構成を示す。
【００２９】
図１に示す第１の実施の形態の空間光伝送システムは、例えば天井に取り付けた光無線通信装置である親機１と、例えば部屋内に設置された光無線通信装置である子機２との間で光無線による全二重通信を実現するものである。なお、以下では、親機１及び子機２ともに送受信信号を処理する信号処理部等の図示及びその動作説明については省略し、本発明に係る主要部のみ図示及び動作の説明を行うこととする。
【００３０】
親機１の端子１９には図示しない信号処理部から送信用の信号Ｐが入力され、光送信部４の演算増幅器１６の反転入力端子に供給される。また、この演算増幅器１６の非反転入力端子には所定電圧源ＢＡＴから所定の電圧が印加され、演算増幅器１６の出力端子と反転入力端子の間には増幅率設定用の負帰還抵抗Ｒが挿入接続されている。演算増幅器１６の出力端子は、接合型ＮチャネルＦＥＴ（電界効果トランジスタ）１７及び１８のゲートと接続されている。
【００３１】
これらＦＥＴ１７及び１８のソースは共に接地され、ＦＥＴ１７のドレインは発光素子としてのＬＥＤ（発光ダイオード）１４のカソードに接続され、ＦＥＴ１８のドレインはＬＥＤ１５のカソードに接続されている。また、これらＬＥＤ１４及び１５のアノードは定電圧源Ｖｃｃに接続されている。
【００３２】
ここで、ＬＥＤ１４と１５は、それぞれ異なる発光スペクトラムの拡散光を発生するものであるが、それらＬＥＤ１４及び１５の駆動素子としてのＦＥＴ１７，１８のゲートが上記演算増幅器１６の出力端子に共通接続されているため、これらＬＥＤ１４及び１５は、信号Ｐに応じて同相駆動されることになる。
【００３３】
これにより、親機１の光送信部４のＬＥＤ１４，１５からは、信号Ｐにより同相駆動された、それぞれ異なる発光スペクトラムの送信光が自由空間に拡散して送出される。なお、図１の例では、ＬＥＤ１４から出射される送信光をＬＰａとし、ＬＥＤ１５から出射される送信光をＬＰｂとして表し、これら送信光を示す指示符号ＬＰａ，ＬＰｂに付加されたａ，ｂは、それぞれ発光スペクトラムが異なることを表している。
【００３４】
この親機１から送出された異なる発光スペクトラムで且つ同相駆動による送信光ＬＰａ，ＬＰｂは、子機２の光受信部６の受光素子であるＰＤ（フォトダイオード）３７に入射する。子機２のＰＤ３７は、親機１の光送信部４のＬＥＤ１４，１５近傍の光のみを狭指向角で受光すると共に、少なくとも送信光ＬＰａ，ＬＰｂの略々両発光スペクトラムを受光して光電変換可能なものあり、カソードが定電圧源Ｖｃｃに接続され、アノードが演算増幅器３８の反転入力端子に接続されている。また、この演算増幅器３８の非反転入力端子には所定電圧源ＢＡＴから所定の電圧が印加され、演算増幅器３８の出力端子と反転入力端子の間には増幅率設定用の負帰還抵抗Ｒが挿入接続されている。
【００３５】
上記ＰＤ３７が送信光ＬＰａ，ＬＰｂを光電変換して得られた受光信号は、この演算増幅器３８により増幅され、端子３９から子機２の図示しない信号処理部へ送られる。なお、送信光ＬＰａ，ＬＰｂはそれぞれ発光スペクトラムの異なる光であるが、それら送信光ＬＰａとＬＰｂは同相送信されたものであり、また、ＰＤ３７はそれらの発光スペクトラムをカバーできる受光素子であるため、ＰＤ３７が光電変換して出力する受光信号は、それら送信光ＬＰａと送信光ＬＰｂの受光強度に応じた信号となる。すなわち、ＰＤ３７からは、送信光ＬＰａの受光信号（Ｐ）と送信光ＬＰｂの受光信号（Ｐ）が加算された信号（Ｐ＋Ｐ＝２Ｐ）が出力されることになる。
【００３６】
一方、子機２の端子３６には、図示しない信号処理部から送信用の信号Ｃが入力され、光送信部５の演算増幅器３５の反転入力端子に供給される。また、この演算増幅器３５の非反転入力端子には所定電圧源ＢＡＴから所定の電圧が印加されている。さらに、演算増幅器３５の反転出力端子は接合型ＮチャネルＦＥＴ３４のゲートと接続され、非反転出力端子は接合型ＮチャネルＦＥＴ３３のゲートと接続されている。すなわち、ＦＥＴ３４のゲートには、演算増幅器３５の反転出力端子から出力された信号（−Ｃ）が供給され、ＦＥＴ３３のゲートには、演算増幅器３５の非反転出力端子から出力され信号（＋Ｃ）が供給される。
【００３７】
これらＦＥＴ３３及び３４のソースは共に接地され、ＦＥＴ３３のドレインは発光素子としてのＬＥＤ３２のカソードに接続され、ＦＥＴ３４のドレインはＬＥＤ３１のカソードに接続されている。また、これらＬＥＤ３１及び３２のアノードは定電圧源Ｖｃｃに接続されている。
【００３８】
ここで、ＬＥＤ３１と３２は、それぞれ異なる発光スペクトラムの狭指向角光ビームを発生するものであるが、それらＬＥＤ３１及び３２の駆動素子としてのＦＥＴ３４，３３のゲートが、上記演算増幅器３５の反転出力端子と非反転出力端子にそれぞれ別々に接続されているため、これらＬＥＤ３１及び３２は、信号Ｃに対して差動駆動されることになる。
【００３９】
これにより、子機２の光送信部５のＬＥＤ３１，３２からは、信号Ｃに対して差動駆動がなされた、それぞれ異なる発光スペクトラムの送信光ビームが狭指向角で送出されることになる。なお、図１の例では、ＬＥＤ３１から出射される送信光ビームを（−ＬＣｂ）とし、ＬＥＤ３２から出射される送信光ビームを（＋ＬＣａ）として表し、これら送信光ビームを示す指示符号（＋ＬＣａ，−ＬＣｂ）に付加されたａ，ｂはそれぞれ発光スペクトラムが異なることを表している。
【００４０】
この子機２から送出された異なる発光スペクトラムで且つ差動駆動による狭指向角の送信光ビームＬＣａ，ＬＣｂは、親機１の光受信部３の受光素子であるＰＤ１２，１３へ入射する。
【００４１】
親機１のＰＤ１２は、カソードが定電圧源Ｖｃｃに接続され、アノードが演算増幅器１１の反転入力端子に接続されており、また、ＬＥＤ１２のアノードと演算増幅器１１の反転入力端子との接続点には接地抵抗Ｒも接続されている。さらに、このＰＤ１２の受光面上には、子機２のＬＥＤ３１から出射された発光スペクトラム（指示符号のｂで表すスペクトラム）に略々対応する波長光を通過帯域とする光学フィルタＦｂが設けられている。
【００４２】
また、親機１のＰＤ１３は、カソードが定電圧源Ｖｃｃに接続され、アノードが演算増幅器１１の非反転入力端子に接続されており、ＬＥＤ１３のアノードと演算増幅器１１の非反転入力端子との接続点には接地抵抗Ｒも接続されている。さらに、このＰＤ１３の受光面上には、子機２のＬＥＤ３２から出射された発光スペクトラム（指示符号のａで表すスペクトラム）に略々対応する波長光を通過帯域とする光学フィルタＦａが設けられている。
【００４３】
これにより、演算増幅器１１の反転入力端子には、子機２のＬＥＤ３１から出射されてＰＤ１２で光電変換された信号（−ＬＣｂを光電変換した信号）が入力され、非反転入力端子には、子機２のＬＥＤ３２から出射されてＰＤ１３で光電変換された信号（ＬＣａを光電変換した信号）が入力されることになる。但し、上記送信光ビームＬＣａ，ＬＣｂは、子機２において差動駆動により得られたものであるため、それぞれ反転した信号となる。すなわち図１の例では、ＰＤ１２で光電変換された信号は（−Ｃ）となり、ＰＤ１３で光電変換された信号は（＋Ｃ）となる。
【００４４】
演算増幅器１１では、非反転入力端子に入力されたＰＤ１３の出力信号から、反転入力端子に入力されたＰＤ１２の出力信号を減算し、得られた演算出力が、端子１４から親機１の図示しない信号処理部へ送られる。
【００４５】
なお、以上の説明では、ＰＤ１２の受光面上に設けられる光学フィルタＦｂを、子機２のＬＥＤ３１から出射された発光スペクトラム（指示符号のｂで表すスペクトラム）に略々対応する波長光を通過帯域とするものとし、一方、ＰＤ１３の受光面上に設けられる光学フィルタＦａを、子機２のＬＥＤ３２から出射された発光スペクトラム（指示符号のａで表すスペクトラム）に略々対応する波長光を通過帯域とするものとして説明したが、具体的には、それら光学フィルタの一方を短波長遮断特性を持つものとし、他方を長波長遮断特性を持つものとすることで、ＬＥＤ３１と３２から出射された発光スペクトラムを選択すればよい。この場合、ＰＤ１２，１３は同じ特性のＰＤとすることができる。
【００４６】
また、本実施の形態では、光学フィルタにより発光スペクトラムの選択を行う例を述べているが、受光素子であるＰＤとして光波長の受光感度特性が異なるものを用い、その受光感度特性の違いによって発光スペクトラムの選択を行うようにしても良い。
【００４７】
ところで、本発明の第１の実施の形態の空間光伝送システムの場合、親機１の光送信部４のＬＥＤ１４，１５から自由空間に送出される送信光ＬＰａ，ＬＰｂは拡散光であり、このため、何らかの反射物７により送信光ＬＰａ，ＬＰが反射され、親機１の光受信部３のＰＤ１２，１３に入射してしまうことがあり得る。また、親機１の光受信部３のＰＤ１２，１３には、例えば何らかの赤外線光源８やその他のランプ等の照明器具９から出射される様々なスペクトラムを含む外乱光ＬＮも入射することがあり得る。
【００４８】
これに対し、本実施の形態の空間光伝送システムによれば、上述した構成を備えていることにより、以下に説明するように、それら反射光や外乱光等のノイズの影響を除去可能となっている。
【００４９】
すなわち、本実施の形態の空間光伝送システムの場合、親機１が光送信部４から送信する光信号は、前述のようにＬＥＤ１４，１５が同相駆動された異なる発光スペクトラムの送信光ＬＰａ，−ＬＰｂであり、一方、子機２が光送信部５から送信する光信号は、前述のようにＬＥＤ３１，３２が差動駆動された異なる発光スペクトラムの送信光ビームＬＣａ，ＬＣｂであり、さらに、親機１の光受信部３のＰＤ１２からは前述したように指示符号のｂで表すスペクトラムの光を光電変換した信号が出力され、また、親機１の光受信部３のＰＤ１３からは指示符号のａで表すスペクトラムの光を光電変換した信号が出力されることになる。
【００５０】
したがって、親機１の光受信部３のＰＤ１２から演算増幅器１１の反転入力端子へ送られる信号は、子機２の光送信部５から送信された送信光ビーム（−ＬＣｂ）が光電変換された信号（−Ｃ）に対して、外乱光ＬＮ（指示符号のｂで表すスペクトラムのノイズ光）が光電変換されたノイズ成分（Ｎ）と、親機１の光送信部４から送信された送信光ＬＰｂが反射物７により反射された反射光が光電変換されたノイズ成分（Ｐ）とが重畳された信号（Ｎ＋（−Ｃ）＋Ｐ）となる。また、親機１の光受信部３のＰＤ１３から演算増幅器１１の非反転入力端子へ送られる信号は、子機２の光送信部５から送信された送信光ビーム（ＬＣａ）が光電変換された信号（＋Ｃ）に対して、外乱光ＬＮ（指示符号のａで表すスペクトラムのノイズ光）が光電変換されたノイズ成分（Ｎ）と、親機１の光送信部４から送信された送信光ＬＰａが反射物７により反射された反射光が光電変換されたノイズ成分（Ｐ）とが重畳された信号（Ｎ＋Ｃ＋Ｐ）となる。
【００５１】
一方、演算増幅器１１では、非反転入力端子に入力されたＰＤ１３の出力信号（Ｎ＋（−Ｃ）＋Ｐ）から、反転入力端子に入力されたＰＤ１２の出力信号（Ｎ＋Ｃ＋Ｐ）を減算する演算（Ｎ−Ｎ＋Ｃ−（−Ｃ）＋Ｐ−Ｐ＝２Ｃ）が行われることになる。
【００５２】
すなわち、この演算結果からわかるように、演算増幅器１１から出力されて端子１４から後段の信号処理部に送られる信号は、外乱光ＬＮに起因するノイズ成分（Ｎ）と、反射物７による反射光に起因するノイズ成分（Ｐ）が完全に除去された信号（２Ｃ）のみとなる。
【００５３】
上述したように、図１に示した本発明の第１の実施の形態の空間光伝送システムによれば、親機１の光送信部４において同相駆動された異なる発光スペクトラムの送信光ＬＰａ，ＬＰｂを自由空間に送出し、子機２の光受信部６においてそれら異なる発光スペクトラムの送信光ＬＰａ，ＬＰｂを受光して信号に変換することにより、親機１から送信された信号Ｐを受信可能となっている。すなわち、第１の実施の形態の空間光伝送システムによれば、子機２の光受信部６において、広範囲なスペクトラムを受光可能なＰＤ３７を用い、親機１からの異なる発光スペクトラムの送信光ＬＰａ，ＬＰｂを同相受信するようになされているため、それら異なるスペクトラムにそれぞれ対応する高価な光学フィルタや、異なるスペクトラムに個々に対応するＰＤとそれらに対応した回路部分も不要となるため、子機２の構成の小型化と低コスト化が可能となる。なお、子機２の光受信部６のＰＤ３７は、狭指向角で光を受光するものであり、親機１の光送信部４の略々ＬＥＤ近傍からの光のみを受光するようになされているため、上述のように同相受信を行っても、外乱光等のノイズの影響は受けない。
【００５４】
また、第１の実施の形態の空間光伝送システムによれば、親機１の光送信部４において複数のＬＥＤ１４，１５を同相駆動し、子機２の光受信部６において同相受信を行うようになされているため、例えば親機１の光送信部４に設けられている複数のＬＥＤのうち一つに、例えば経時変化等による特性劣化のために出力低下等が発生したとしても、子機２側では親機１から送信された信号を受信することができる。なお、親機１の光送信部４に設けられている複数のＬＥＤのうち一つの特性が劣化したとしての、他の残りのＬＥＤの特性が同時に劣化する確率は低く、このため本実施の形態のシステムでは、極めて安定した信頼性を確保することができる。
【００５５】
さらに、第１の実施の形態の空間光伝送システムによれば、子機２の光送信部５において差動駆動された異なる発光スペクトラムの送信光ビームＬＣａ，ＬＣｂを送出し、親機１の光受信部３においてそれら異なる発光スペクトラムの送信光ビームＬＣａ，ＬＣｂをそれぞれ選択的に受光し、その後、演算増幅器１１の演算処理を行うことにより、親機１は、子機２から送信された信号Ｃを受信可能であると共に、従来技術のように様々な位相・振幅の光に対応可能な反射戻り光打ち消し回路のような大規模で高価な装置を用いることなく、外乱光や反射光のノイズ成分を除去可能となり、不要輻射の低減を実現できる。
【００５６】
以上説明したように、本発明の第１の実施の形態の空間光伝送システムによれば、外乱光や反射光による影響を排除し、良好な通信環境を提供することが可能である。
【００５７】
次に、図２には、本発明の光無線通信装置及び光無線通信システムが適用される第２の実施の形態の空間光伝送システムの概略構成を示す。
【００５８】
図２に示す第２の実施の形態の空間光伝送システムは、第１の実施の形態の場合と同様に、例えば天井に取り付けた光無線通信装置である親機８０と、例えば部屋内に設置された光無線通信装置である子機９０との間で光無線による全二重通信を実現するものである。なお、第２の実施の形態においても、親機８０及び子機９０ともに送受信信号を処理する信号処理部等の図示及びその動作説明については省略し、主要部のみ図示及び動作の説明を行うこととする。
【００５９】
子機９０の端子６９には図示しない信号処理部から送信用の信号Ｃが入力され、光送信部８４の演算増幅器６６の反転入力端子に供給される。また、この演算増幅器６６の非反転入力端子には所定電圧源ＢＡＴから所定の電圧が印加され、演算増幅器６６の出力端子と反転入力端子の間には増幅率設定用の負帰還抵抗Ｒが挿入接続されている。演算増幅器６６の出力端子は、接合型ＮチャネルＦＥＴ６７及び６８のゲートと接続されている。
【００６０】
これらＦＥＴ６７及び６８のソースは共に接地され、ＦＥＴ６７のドレインは発光素子としてのＬＥＤ６４のカソードに接続され、ＦＥＴ６８のドレインはＬＥＤ６５のカソードに接続されている。また、これらＬＥＤ６４及び６５のアノードは定電圧源Ｖｃｃに接続されている。
【００６１】
ＬＥＤ６４と６５は、それぞれ異なる発光スペクトラムの狭指向角光ビームを発生するものであるが、それらＬＥＤ６４及び６５の駆動素子であるＦＥＴ６７，６８のゲートが上記演算増幅器６６の出力端子に共通接続されているため、これらＬＥＤ６４及び６５は、信号Ｃに応じて同相駆動されることになる。
【００６２】
子機９０の光送信部８４のＬＥＤ６４，６５からは、信号Ｃにより同相駆動された、それぞれ異なる発光スペクトラムの狭指向角の送信光ビームが親機８０の光受信部８６のＰＤ５７へ向けて送出される。なお、図２の例では、ＬＥＤ６４から出射される送信光ビームをＬＣａとし、ＬＥＤ６５から出射される送信光ビームをＬＣｂとして表し、これら送信光ビームを示す指示符号ＬＣａ，ＬＣｂに付加されたａ，ｂは、図１の例と同様に、それぞれ発光スペクトラムが異なることを表している。
【００６３】
この子機９０から送出された異なる発光スペクトラムで且つ同相駆動による送信光ビームＬＣａ，ＬＣｂは、親機８０の光受信部８６の受光素子であるＰＤ５７に入射する。親機８０のＰＤ５７は、広範囲な自由空間の光を受光可能であると共に、少なくとも子機９０の光送信部８４のＬＥＤ６４，６５が発生した送信光ビームＬＣａ，ＬＣｂの略々両発光スペクトラムを受光して光電変換可能なものあり、カソードが定電圧源Ｖｃｃに接続され、アノードが演算増幅器５８の反転入力端子に接続されている。また、この演算増幅器５８の非反転入力端子には所定電圧源ＢＡＴから所定の電圧が印加され、演算増幅器５８の出力端子と反転入力端子の間には増幅率設定用の負帰還抵抗Ｒが挿入接続されている。
【００６４】
上記ＰＤ５７が送信光ビームＬＣａ，ＬＣｂを光電変換して得られた受光信号は、この演算増幅器５８により増幅され、端子５９から親機８０の図示しない信号処理部へ送られる。なお、送信光ビームＬＣａ，ＬＣｂはそれぞれ発光スペクトラムの異なる光であるが、それら送信光ビームＬＣａ，ＬＣｂは同相送信されたものであり、また、ＰＤ５７はそれらの発光スペクトラムをカバーできる受光素子であるため、ＰＤ５７が光電変換して出力する受光信号は、それら送信光ビームＬＣａとＬＣｂの受光強度に応じた信号となる。すなわち、ＰＤ５７からは、送信光ビームＬＣａの受光信号（Ｃ）と送信光ビームＬＣｂの受光信号（Ｃ）が加算された信号（Ｃ＋Ｃ＝２Ｃ）が出力されることになる。
【００６５】
一方、親機８０の端子５６には、図示しない信号処理部から送信用の信号Ｐが入力され、光送信部８５の演算増幅器５５の反転入力端子に供給される。また、この演算増幅器５５の非反転入力端子には所定電圧源ＢＡＴから所定の電圧が印加されている。さらに、演算増幅器５５の反転出力端子は接合型ＮチャネルＦＥＴ５４のゲートと接続され、非反転出力端子は接合型ＮチャネルＦＥＴ５３のゲートと接続されている。すなわち、ＦＥＴ５４のゲートには、演算増幅器５５の反転出力端子から出力された信号（−Ｐ）が供給され、ＦＥＴ５３のゲートには、演算増幅器５５の非反転出力端子から出力され信号（＋Ｐ）が供給される。
【００６６】
これらＦＥＴ５３及び５４のソースは共に接地され、ＦＥＴ５３のドレインは発光素子としてのＬＥＤ５２のカソードに接続され、ＦＥＴ５４のドレインはＬＥＤ５１のカソードに接続されている。また、これらＬＥＤ５１及び５２のアノードは定電圧源Ｖｃｃに接続されている。
【００６７】
ここで、ＬＥＤ５１と５２は、それぞれ異なる発光スペクトラムの拡散光を自由空間に向けて放射するものであるが、それらＬＥＤ５１及び５２の駆動素子としてのＦＥＴ５４，５３のゲートが、上記演算増幅器５５の反転出力端子と非反転出力端子にそれぞれ別々に接続されているため、これらＬＥＤ５１及び５２は、信号Ｐに対して差動駆動されることになる。
【００６８】
これにより、親機８０の光送信部８５のＬＥＤ５１，５２からは、信号Ｐに対して差動駆動がなされた、それぞれ異なる発光スペクトラムの送信光が自由空間に拡散して送出されることになる。なお、図２の例では、ＬＥＤ５１から出射される送信光を（−ＬＰｂ）とし、ＬＥＤ５２から出射される送信光を（＋ＬＰａ）として表し、図１の例と同様に、これら送信光を示す指示符号（＋ＬＰａ，−ＬＰｂ）に付加されたａ，ｂはそれぞれ発光スペクトラムが異なることを表している。
【００６９】
この親機８０から送出された異なる発光スペクトラムで且つ差動駆動による送信光ＬＰａ，ＬＰｂは、子機９０の光受信部８３の受光素子であるＰＤ６２，６３へ入射する。
【００７０】
子機９０のＰＤ６２は、親機８０のＬＥＤ５１に対向して狭指向角で光を受光するものであり、カソードが定電圧源Ｖｃｃに接続され、アノードが演算増幅器６１の反転入力端子に接続されており、また、ＬＥＤ６２のアノードと演算増幅器６１の反転入力端子との接続点には接地抵抗Ｒも接続されている。さらに、このＰＤ６２の受光面上には、親機８０のＬＥＤ５１から出射された発光スペクトラム（指示符号のｂで表すスペクトラム）に略々対応する波長光を通過帯域とする光学フィルタＦｂが設けられている。
【００７１】
また、子機９０のＰＤ６３は、親機８０のＬＥＤ５２に対向して狭指向角で光を受光するものであり、カソードが定電圧源Ｖｃｃに接続され、アノードが演算増幅器６１の非反転入力端子に接続されており、また、ＬＥＤ６３のアノードと演算増幅器６１の非反転入力端子との接続点には接地抵抗Ｒも接続されている。さらに、このＰＤ６３の受光面上には、親機８０のＬＥＤ５２から出射された発光スペクトラム（指示符号のａで表すスペクトラム）に略々対応する波長光を通過帯域とする光学フィルタＦａが設けられている。
【００７２】
これにより、演算増幅器６１の反転入力端子には、親機８０のＬＥＤ５１から出射されてＰＤ６２で光電変換された信号（−ＬＰｂを光電変換した信号）が入力され、非反転入力端子には、親機８０のＬＥＤ５２から出射されてＰＤ６３で光電変換された信号（ＬＰａを光電変換した信号）が入力されることになる。但し、上記送信光ＬＰａ，ＬＰｂは、親機８０において差動駆動により得られたものであるため、それぞれ反転した信号となる。すなわち図２の例では、ＰＤ６２で光電変換された信号は（−Ｐ）となり、ＰＤ６３で光電変換された信号は（＋Ｐ）となる。
【００７３】
演算増幅器６１では、非反転入力端子に入力されたＰＤ６３の出力信号から、反転入力端子に入力されたＰＤ６２の出力信号を減算し、得られた演算出力が、端子６４から子機９０の図示しない信号処理部へ送られる。
【００７４】
なお、以上の説明では、ＰＤ６２の受光面上に設けられる光学フィルタＦｂを、親機８０のＬＥＤ５１から出射された発光スペクトラム（指示符号のｂで表すスペクトラム）に略々対応する波長光を通過帯域とするものとし、一方、ＰＤ６３の受光面上に設けられる光学フィルタＦａを、親機８０のＬＥＤ５２から出射された発光スペクトラム（指示符号のａで表すスペクトラム）に略々対応する波長光を通過帯域とするものとして説明したが、具体的には、それら光学フィルタの一方を短波長遮断特性を持つものとし、他方を長波長遮断特性を持つものとすることで、ＬＥＤ５１と５２から出射された発光スペクトラムを選択すればよい。この場合、ＰＤ６２，６３は同じ特性のＰＤとすることができる。
【００７５】
また、本実施の形態では、光学フィルタにより発光スペクトラムの選択を行う例を述べているが、受光素子であるＰＤとして光波長の受光感度特性が異なるものを用い、その受光感度特性の違いによって発光スペクトラムの選択を行うようにしても良い。
【００７６】
ここで、この第２の実施の形態の空間光伝送システムの場合、親機８０の光送信部８５のＬＥＤ５１，５２から自由空間に送出される送信光ＬＰａ，ＬＰｂは拡散光であり、このため、何らかの反射物８７により送信光ＬＰａ，ＬＰが反射され、親機８０の光受信部８６のＰＤ５７に入射してしまうことがあり得る。一方、子機９０の光受信部８３のＰＤ６２，６３には、例えば親機８０の光送信部８５のＬＥＤ５１，５２の略々近傍に存在する赤外線光源８８やその他のランプ等の照明器具８９から出射される様々なスペクトラムを含む外乱光ＬＮが入射することもあり得る。
【００７７】
これに対し、第２の実施の形態の空間光伝送システムによれば、上述した構成を備えていることにより、以下に説明するように、それら反射光や外乱光等のノイズの影響を除去可能となっている。
【００７８】
すなわち、本実施の形態の空間光伝送システムの場合、親機８０が光送信部８５から送信する光信号は、前述のようにＬＥＤ５１，５２が差動駆動された異なる発光スペクトラムの送信光ＬＰａ，−ＬＰｂであり、一方、子機９０が光送信部８４から送信する光信号は、前述のようにＬＥＤ６４，６５が同相駆動された異なる発光スペクトラムの送信光ビームＬＣａ，ＬＣｂであり、さらに、子機９０の光受信部８３のＰＤ６２からは前述したように指示符号のｂで表すスペクトラムの光のみを光電変換した信号が出力され、また、子機９０の光受信部８３のＰＤ６３からは指示符号のａで表すスペクトラムの光のみを光電変換した信号が出力されることになる。
【００７９】
したがって、子機９０の光受信部８３のＰＤ６２から演算増幅器６１の反転入力端子へ送られる信号は、親機８０の光送信部８５から送信された送信光（−ＬＰｂ）が光電変換された信号（−Ｐ）に対して、外乱光ＬＮ（指示符号のｂで表すスペクトラムのノイズ光）が光電変換されたノイズ成分（Ｎ）が重畳された信号（Ｎ＋（−Ｐ））となる。また、子機９０の光受信部８３のＰＤ６３から演算増幅器６１の非反転入力端子へ送られる信号は、親機８０の光送信部８５から送信された送信光（ＬＰａ）が光電変換された信号（＋Ｐ）に対して、外乱光ＬＮ（指示符号のａで表すスペクトラムのノイズ光）が光電変換されたノイズ成分（Ｎ）が重畳された信号（Ｎ＋Ｐ）となる。
【００８０】
一方、演算増幅器６１では、非反転入力端子に入力されたＰＤ６３の出力信号（Ｎ＋（−Ｐ））から、反転入力端子に入力されたＰＤ６２の出力信号（Ｎ＋Ｐ）を減算する演算（Ｎ−Ｎ＋Ｐ−（−Ｐ）＝２Ｐ）が行われることになる。
【００８１】
すなわち、この演算結果からわかるように、演算増幅器６１から出力されて端子６４から後段の信号処理部に送られる信号は、外乱光ＬＮに起因するノイズ成分（Ｎ）が完全に除去された信号（２Ｐ）のみとなる。
【００８２】
また、親機８０の光受信部８６のＰＤ５７から演算増幅器５８の反転入力端子へ送られる信号は、子機９０の光送信部８４のＬＥＤ６４，６５が同相駆動されて送出された光送信ビームＬＣａ，ＬＣｂが光電変化された信号（Ｃ＋Ｃ）に対して、親機８０の光送信部８５から自由空間に送出された送信光（−ＬＰｂ）が反射物８７にて反射された反射光が光電変換されたノイズ成分（−Ｐ）と、同じく親機８０の光送信部８５から送信された送信光ＬＰｂが反射物８７により反射された反射光が光電変換されたノイズ成分（Ｐ）とが重畳された信号（Ｃ＋Ｃ＋Ｐ＋（−Ｐ）＝２Ｃ）となる。
【００８３】
すなわち、この演算結果からわかるように、演算増幅器５８から出力されて端子５９から後段の信号処理部に送られる信号は、反射光に起因するノイズ成分（Ｐ＋（−Ｐ））が完全に除去された信号（２Ｃ）のみとなる。
【００８４】
上述したように、図２に示した本発明の第２の実施の形態の空間光伝送システムによれば、子機９０の光送信部８４において同相駆動された異なる発光スペクトラムの送信光ビームＬＣａ，ＬＣｂを狭指向角にて親機８０の光受信部８６のＬＥＤ５７へ向けて送出し、親機８０の光受信部８６においてそれら異なる発光スペクトラムの送信光ビームＬＣａ，ＬＣｂを受光して信号に変換することにより、子機９０から送信された信号Ｃを受信可能となっている。すなわち、第２の実施の形態の空間光伝送システムによれば、親機８０の光受信部８６において、広範囲なスペクトラムを受光可能なＰＤ５７を用い、子機９０からの異なる発光スペクトラムの送信光ビームＬＣａ，ＬＣｂを同相受信するようになされているため、それら異なるスペクトラムにそれぞれ対応する高価な光学フィルタや、異なるスペクトラムに個々に対応するＰＤとそれらに対応した回路部分も不要となるため、親機８０の構成の小型化と低コスト化が可能となる。
【００８５】
また、第２の実施の形態の空間光伝送システムによれば、子機９０の光送信部８４において複数のＬＥＤ８４，８５を同相駆動し、親機８０の光受信部８６において同相受信を行うようになされているため、例えば子機９０の光送信部８４に設けられている複数のＬＥＤのうち一つに、例えば経時変化等による特性劣化のために出力低下等が発生したとしても、親機８０側では子機９０から送信された信号を受信することができる。なお、子機９０の光送信部６４に設けられている複数のＬＥＤのうち一つの特性が劣化したとしての、他の残りのＬＥＤの特性が同時に劣化する確率は低く、このため本実施の形態のシステムでは、極めて安定した信頼性を確保することができる。
【００８６】
さらに、第２の実施の形態の空間光伝送システムによれば、親機８０の光送信部８５において差動駆動された異なる発光スペクトラムの送信光ＬＰａ，ＬＰｂを送出し、子機９０の光受信部８３においてそれら異なる発光スペクトラムの送信光ＬＰａ，ＬＰｂを受光し、演算増幅器６１にて演算処理を行うことにより、子機９０は、親機８０から送信された信号Ｐを受信可能であると共に、例えば、親機８０の光送信部８５のＬＥＤ５１，５２の略々近傍に存在する光源からの外乱光ＬＮが入射しても、その外乱光ＬＮによるノイズ成分を除去することが可能である。
【００８７】
またさらに、第２の実施の形態の空間光伝送システムによれば、親機８０の光送信部８５において、複数のＬＥＤを差動駆動するため、発生ノイズの低減を図ることも可能となり、不要輻射の低減を実現できる。その他、本実施の形態によれば、多数のＬＥＤを駆動する際の電気信号も安定して供給できるため、送信光のＳ／Ｎ向上を図ることができる。
【００８８】
以上説明したように、本発明の第２の実施の形態の空間光伝送システムによれば、外乱光や反射光による影響を排除し、良好な通信環境を提供することが可能である。
【００８９】
最後に、上述の実施の形態の説明は、本発明の一例である。このため、本発明は上述の各実施の形態に限定されることはなく、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
【００９０】
例えば、図１、図２の例では、空間光伝送システムを構成する一方の光無線通信装置が親機としての機能を有し、他方の光無線通信装置が子機としての機能を有するものとして、親機と子機の機能を分けて説明したが、本発明は空間光伝送システムを構成する各光無線通信装置の機能を必ずしもそれぞれ親機と子機に分けなくても良い。
【００９１】
また例えば、親機と子機が一対一に対応しているような場合には、前述の実施の形態のように親機が広角で光信号の送受信を行い、子機が狭指向角で光信号の送受を行う必要はなく、親機と子機の両方で広角の光送受信を行うようにしても良く、逆に狭指向角の光送受信を行っても良い。
【００９２】
さらに、上述の実施の形態では、親機、子機ともに光送信部がそれぞれ２つのＬＥＤを備えた例を挙げているが、光送信部が備えるＬＥＤは２つに限定されず、さらに多数であっても良い。なお、この場合、図１の子機２の光送信部５と図２の親機８０の光送信部８５では、それぞれ複数のＬＥＤを差動駆動することになる。また、この場合、図１の親機１の光受信部３には、対応する子機２の光送信部５のＬＥＤ数に対応した複数のＰＤが設けられ、演算増幅器１１では、それら複数のＰＤから得られた信号を用いて信号Ｃのみを取り出すための演算を行うことになる。同じく、図２の子機９０の光受信部８３には、対応する親機８０の光送信部８５のＬＥＤ数に対応した複数のＰＤが設けられ、演算増幅器６１では、それら複数のＰＤから得られた信号を用いて信号Ｐのみを取り出すための演算を行うことになる。
【００９３】
【発明の効果】
本発明に係る光無線通信装置によれば、送信すべき信号に応じて、複数の異なる波長の光信号を同相送信し、複数の異なる波長光をそれぞれ電気信号に変換し、その複数の電気信号から、他の光無線通信機器が差動送信した信号成分を演算により抽出することにより、大規模な装置や高価な装置を使用することなく、反射光による影響や外乱光等のノイズによる影響を回避可能である。
【００９４】
また、本発明に係る光無線通信装置によれば、送信すべき信号に応じて、複数の異なる波長の光信号を差動送信し、複数の異なる波長光を電気信号に変換し、その電気信号から、他の光無線通信機器が同相送信した信号成分を演算により抽出することにより、大規模な装置や高価な装置を使用することなく、反射光による影響や外乱光等のノイズによる影響を回避可能である。
【００９５】
さらに、本発明に係る光無線通信システムによれば、第１の光無線通信装置において、送信すべき信号に応じて複数の異なる波長の光信号を同相送信し、複数の異なる波長光をそれぞれ電気信号に変換し、その複数の電気信号から、第１の光無線通信機器が差動送信した信号成分を演算により抽出し、一方、第２の光無線通信装置において、送信すべき信号に応じて複数の異なる波長の光信号を差動送信し、複数の異なる波長光を電気信号に変換し、その電気信号から、第１の光無線通信機器が同相送信した信号成分を演算により抽出することにより、大規模な装置や高価な装置を使用することなく、反射光による影響や外乱光等のノイズによる影響を回避可能である。
【００９６】
また、本発明に係る光無線通信システムによれば、複数の第２の光無線通信装置と、１台の第１の光無線通信装置とを、互いに光信号の受信可能距離内で対向して配置することにより、１台の第１の光無線通信装置が複数の第２の光無線通信装置との間で全二重光通信を実現できる。
【００９７】
さらに、本発明に係る光無線通信システムによれば、複数の前記第１の光無線通信装置と、１台の前記第２の光無線通信装置とを、互いに光信号の受信可能距離内で対向して配置することにより、１台の第２の光無線通信装置が複数の第１の光無線通信装置との間で全二重光通信を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態の空間光伝送システムの概略構成を示す図である。
【図２】 本発明の第２の実施の形態の空間光伝送システムの概略構成を示す図である。
【図３】 従来の光無線通信システムの概略構成を示す図である。
【符号の説明】
１，８０…親機、２，９０…子機、３，６，８３，８６…光受信部、４，８４，５，８５…光送信部、１１，１６，３５，３８，６１，６６，８５，８６…演算増幅器、１２，１３，３７，５７，６２，６３…ＰＤ、１４，１５，３１，３２，５１，５２，６４，６５…ＬＥＤ、１７，１８，３３，３４，５３，５４，６７，６８…ＦＥＴ
【発明の属する技術分野】
本発明は、光無線により信号を広範囲に伝送する拡散型の光無線通信装置と、その拡散型の光無線通信装置との間で光無線により情報を送受信する狭指向角型の光無線通信装置と、それら光無線通信装置からなる光無線通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、複数のパーソナルコンピュータ等の情報処理機器を相互に接続してＬＡＮ（Local Area Network）を構築する場合、それら情報処理機器は、例えば同軸ケーブルや光ケーブル等の有線によって接続されることが多い。有線による接続は、機械的に確実な接続が可能なので、外来雑音によるデータ誤りが少ないなどの点では有利であるが、配線工事が煩雑であり、レイアウト変更毎に工事が必要であるなどの問題点がある。
【０００３】
また、近年は、ラップトップ型、ブック型、パームトップ型等のパーソナルコンピュータや電子手帳等の携帯型情報処理機器を相互に接続してデータ伝送を行う要求も高まっている。一方で、これらの携帯型情報処理機器は、元々携帯移動して使用することを目的とした機器であり、有線により接続した状態のままで携帯移動するようなことは極めて希である。このため、これら携帯型情報処理機器を相互に接続してデータ伝送を行う場合は、その移動毎にコネクタの抜き差しが行われることになり、そのような接続作業は非常に面倒である。また、コネクタの抜き差しを繰り返すと、当該コネクタ等の接続部の機械的破損が発生する虞もある。
【０００４】
これらのことから、据置型、携帯型に限らず、各種の情報処理機器間でデータの送受信を行う場合には、伝送路の全部または一部を無線化して、有線による接続を減らしたいという要求がある。
【０００５】
ここで、当該無線伝送の手法としては、電波を伝送媒体としたものと、光を伝送媒体としたものとがある。これら電波、光の何れの伝送媒体を使用しても高速データ伝送を実現可能であるが、電波の場合は法的な規制があるため、法的規制のない光を伝送媒体とした無線伝送が有利である。
【０００６】
また、有線ＬＡＮで最も普及率の高いイーサネット（登録商標）ＬＡＮは例えば１０Ｍｂｐｓの伝送速度を有しているので、無線伝送路においても最低１０Ｍｂｐｓの伝送速度持つことが望ましい。
【０００７】
このようなことから、本件出願人は、特開平８−５６１９８号公報において、伝送媒体として光を用い、１０Ｍｂｐｓの伝送速度を実現する「光無線通信の戻り光打ち消し方法及びその装置」を開示している。
【０００８】
この公報記載の技術の要点を、図３を参照しながら簡単に説明する。
【０００９】
図３に示す光無線通信システムは、例えば天井に取り付けた光無線通信装置である親機１００と、例えば部屋内に設置された光無線通信装置である子機１１０との間で光無線による全二重通信を実現するものである。
【００１０】
親機１００の端子１０５には送信用の信号Ｐが入力されて駆動部１０１に送られる。駆動部１０１は、発光部１０２を信号Ｐにより駆動する。発光部１０２は、拡散光を発光する例えばＬＥＤ（発光ダイオード）等からなり、これにより、発光部１０２からは信号Ｐに対応する送信光ＬＰが自由空間へ送出される。この送信光ＬＰは、子機１１０の受光部１１１に入射して光電変換される。受光部１１１での光電変換により得られた信号Ｐは、端子１１３から子機１１０の図示しない信号処理部に送られることになる。
【００１１】
一方、子機１１０の発光部１１２は、図示しない駆動部から端子１１４を介して送られてきた送信用の信号Ｃにより駆動される。この発光部１１２は狭指向性の光ビームを発生する例えばＬＥＤ等からなり、発光部１１２からは送信光ビームＬＣが親機１００に向けて出射される。この送信光ビームＬＣは、親機１００の受光部１０４に入射して光電変換される。受光部１０４での光電変換により得られた信号Ｃは、信号処理部１０３に送られることになる。
【００１２】
ここで、親機１００の発光部１０２から出射された送信光ＬＰは上述のように拡散光であるため、親機１００の受光部１０４には、例えば何らかの物体（反射物）１０５により送信光ＬＰが反射された反射光ＬＰ’も入射する可能性がある。このように、親機１００の受光部１０４に反射光ＬＰ’が入射するような場合、受光部１０４から信号処理部１０３へ送られる信号は、上述のように子機１１０から送られてきた送信光ＬＣを光電変換した信号Ｃに、反射光ＬＰ’を光電変換した信号Ｐ’が重畳された信号（Ｃ＋Ｐ’）となる。
【００１３】
しかしながら、反射光ＬＰ’が光電変換された信号Ｐ’は、本来、不要な信号である。このため、信号処理部１０３では、駆動部１０１に入力された送信用の信号Ｐの一部の信号Ｐ’の位相を反転させたキャンセル信号（−Ｐ’）を、受光部１０４からの信号（Ｃ＋Ｐ’）へ加算することにより、反射光ＬＰ’に起因する不要な信号成分（Ｐ’）を除去するようにしている。
【００１４】
以上のように、上記公報記載の光無線通信の戻り光打ち消し方法及びその装置によれば、親機において、送信信号の一部を分岐し、この信号のレベル及び位相を調整して受信信号に加えることにより、戻り光による信号をキャンセルするようにしている。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年は伝送速度の高速化が望まれており、上述のような光無線通信方式においても、伝送速度の更なる高速化が要求されている。
【００１６】
ここで、伝送速度が例えば１００Ｍｂｐｓとなる光無線通信を考えてみる。
【００１７】
１００Ｍｂｐｓの伝送速度にて光無線通信を行う場合、変調の基本周波数の１波長は、３０００００Ｋｍ／１２５ＭＨｚ＝２．４ｍになる。
【００１８】
したがって、例えば光無線通信装置の送信部（発光部）からの送信信号光が、例えば１．２ｍ先で反射して同じく受信部（受光部）に戻ってきたとすると、この受光部に到達した当該反射による戻り光は、発光部が送出した送信信号光に対して１波長分のズレを生じたものとなる。このことを言い換えると、発光部と反射物体との間の距離（同じく反射物体と受光部との間の距離）、が何れであるかにより、当該反射による戻り光の位相が元信号（送信信号光）に対してどの様な位相になるのか予想がつかないことを意味している。また、例えば光無線通信装置の送信部からの送信信号光が例えば０．５ｍ先で反射して受信部に戻ってきた場合の反射戻り光の位相と、例えばその光無線通信装置の送受信部から１ｍ離れている別の光無線通信装置から送られてきた信号光の位相とは、同じものとなり、この場合、戻り光と信号光の区別が付かなくなる虞がある。
【００１９】
これらのことから、１００Ｍｂｐｓの伝送速度による光無線通信を実現するためには、様々な位相・振幅の光に対応可能な反射戻り光打ち消し回路が必要になる。
【００２０】
しかしながら、上述の如く様々な位相・振幅の光に対応可能な反射戻り光打ち消し回路を光無線通信装置に実装することは、装置の規模やコストの面から、現実的には非常に困難である。
【００２１】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、大規模な装置や高価な装置を使用することなく、反射光による影響や外乱光等のノイズによる影響を回避可能とする、光無線通信装置及び光無線通信システムの提供を目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る光無線通信装置は、他の光無線通信機器との間で光信号の送受を行う光無線通信装置であり、光信号に変換して送信すべき第１の送信用信号が入力される第１の演算増幅器と、前記第１の演算増幅器の出力端子に共通接続された第１及び第２の駆動素子と、前記第１及び第２の駆動素子によって同相駆動され、前記第１の送信用信号に応じて互いに異なる発光スペクトラムを有する第１及び第２の光信号を同相送信する第１及び第２の発光素子とを有する光送信部と、
光信号に変換して送信すべき第２の送信用信号が入力される第２の演算増幅器と、前記第２の演算増幅器の反転出力端子と非反転出力端子とに別々に接続された第３及び第４の駆動素子と、前記第３及び第４の駆動素子によって差動駆動され、前記第２の送信用信号に応じて互いに異なる発光スペクトラムを有する第３及び第４の光信号を差動送信する第３及び第４の発光素子とを有する前記他の光無線通信機器から送信された前記第３及び第４の光信号を選択的に受光してそれぞれ電気信号に変換する第１及び第２の受光素子と、前記第１の受光素子より出力された電気信号が反転入力端子に入力され、前記第２の受光素子より出力された電気信号が非反転入力端子に入力されて、前記非反転入力端子への入力から前記反転入力端子への入力を減算して出力する第３の演算増幅器とを有する光受信部とを備えることを特徴とする。
【００２３】
また、本発明に係る光無線通信装置は、他の光無線通信機器との間で光信号の送受を行う光無線通信装置であり、光信号に変換して送信すべき第１の送信用信号が入力される第１の演算増幅器と、前記第１の演算増幅器の反転出力端子と非反転出力端子とに別々に接続された第１及び第２の駆動素子と、前記第１及び第２の駆動素子によって差動駆動され、前記第１の送信用信号に応じて互いに異なる発光スペクトラムを有する第１及び第２の光信号を差動送信する第１及び第２の発光素子とを有する光送信部と、光信号に変換して送信すべき第２の送信用信号が入力される第２の演算増幅器と、前記第２の演算増幅器の出力端子に共通接続された第３及び第４の駆動素子と、前記第３及び第４の駆動素子によって同相駆動され、前記第２の送信用信号に応じて互いに異なる発光スペクトラムを有する第３及び第４の光信号を同相送信する第３及び第４の発光素子とを有する前記他の光無線通信機器から送信された前記第３及び第４の光信号双方を受光して電気信号に変換する受光素子と、前記受光素子より出力された電気信号を増幅して出力する第３の演算増幅器とを有する光受信部とを備えることを特徴とする。
【００２４】
さらに、本発明に係る光無線通信システムは、第１の光無線通信装置と第２の光無線通信装置との間で光信号の送受を行う光無線通信システムであり、前記第１の光無線通信装置は、光信号に変換して送信すべき第１の送信用信号が入力される第１の演算増幅器と、前記第１の演算増幅器の出力端子に共通接続された第１及び第２の駆動素子と、前記第１及び第２の駆動素子によって同相駆動され、前記第１の送信用信号に応じて互いに異なる発光スペクトラムを有する第１及び第２の光信号を同相送信する第１及び第２の発光素子とを有する光送信部を備え、前記第２の光無線通信装置は、前記第１の光無線通信装置が同相送信した前記第１及び第２の光信号を受光して電気信号に変換する受光素子と、前記受光素子より出力された電気信号を増幅して出力する第２の演算増幅器とを有する光受信部と、光信号に変換して送信すべき第２の送信用信号が入力される第３の演算増幅器と、前記第３の演算増幅器の反転出力端子と非反転出力端子とに別々に接続された第３及び第４の駆動素子と、前記第３及び第４の駆動素子によって差動駆動され、前記第２の送信用信号に応じて互いに異なる発光スペクトラムを有する第３及び第４の光信号を差動送信する第３及び第４の発光素子とを有する光送信部とを備え、前記第１の光無線通信装置は、さらに、前記第３及び第４の光信号を選択的に受光してそれぞれ電気信号に変換する第５及び第６の受光素子と、前記第５の受光素子より出力された電気信号が反転入力端子に入力され、前記第６の受光素子より出力された電気信号が非反転入力端子に入力されて、前記非反転入力端子への入力から前記反転入力端子への入力を減算して出力する第４の演算増幅器とを有する光受信部を備えることを特徴とする。
【００２５】
また、本発明に係る光無線通信システムは、複数の前記第２の光無線通信装置と、１台の前記第１の光無線通信装置とを、互いに光信号の受信可能距離内で対向して配置する。
【００２６】
さらに、本発明に係る光無線通信システムは、複数の前記第１の光無線通信装置と、１台の前記第２の光無線通信装置とを、互いに光信号の受信可能距離内で対向して配置する。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２８】
図１には、本発明の光無線通信装置及び光無線通信システムが適用される第１の実施の形態の空間光伝送システムの概略構成を示す。
【００２９】
図１に示す第１の実施の形態の空間光伝送システムは、例えば天井に取り付けた光無線通信装置である親機１と、例えば部屋内に設置された光無線通信装置である子機２との間で光無線による全二重通信を実現するものである。なお、以下では、親機１及び子機２ともに送受信信号を処理する信号処理部等の図示及びその動作説明については省略し、本発明に係る主要部のみ図示及び動作の説明を行うこととする。
【００３０】
親機１の端子１９には図示しない信号処理部から送信用の信号Ｐが入力され、光送信部４の演算増幅器１６の反転入力端子に供給される。また、この演算増幅器１６の非反転入力端子には所定電圧源ＢＡＴから所定の電圧が印加され、演算増幅器１６の出力端子と反転入力端子の間には増幅率設定用の負帰還抵抗Ｒが挿入接続されている。演算増幅器１６の出力端子は、接合型ＮチャネルＦＥＴ（電界効果トランジスタ）１７及び１８のゲートと接続されている。
【００３１】
これらＦＥＴ１７及び１８のソースは共に接地され、ＦＥＴ１７のドレインは発光素子としてのＬＥＤ（発光ダイオード）１４のカソードに接続され、ＦＥＴ１８のドレインはＬＥＤ１５のカソードに接続されている。また、これらＬＥＤ１４及び１５のアノードは定電圧源Ｖｃｃに接続されている。
【００３２】
ここで、ＬＥＤ１４と１５は、それぞれ異なる発光スペクトラムの拡散光を発生するものであるが、それらＬＥＤ１４及び１５の駆動素子としてのＦＥＴ１７，１８のゲートが上記演算増幅器１６の出力端子に共通接続されているため、これらＬＥＤ１４及び１５は、信号Ｐに応じて同相駆動されることになる。
【００３３】
これにより、親機１の光送信部４のＬＥＤ１４，１５からは、信号Ｐにより同相駆動された、それぞれ異なる発光スペクトラムの送信光が自由空間に拡散して送出される。なお、図１の例では、ＬＥＤ１４から出射される送信光をＬＰａとし、ＬＥＤ１５から出射される送信光をＬＰｂとして表し、これら送信光を示す指示符号ＬＰａ，ＬＰｂに付加されたａ，ｂは、それぞれ発光スペクトラムが異なることを表している。
【００３４】
この親機１から送出された異なる発光スペクトラムで且つ同相駆動による送信光ＬＰａ，ＬＰｂは、子機２の光受信部６の受光素子であるＰＤ（フォトダイオード）３７に入射する。子機２のＰＤ３７は、親機１の光送信部４のＬＥＤ１４，１５近傍の光のみを狭指向角で受光すると共に、少なくとも送信光ＬＰａ，ＬＰｂの略々両発光スペクトラムを受光して光電変換可能なものあり、カソードが定電圧源Ｖｃｃに接続され、アノードが演算増幅器３８の反転入力端子に接続されている。また、この演算増幅器３８の非反転入力端子には所定電圧源ＢＡＴから所定の電圧が印加され、演算増幅器３８の出力端子と反転入力端子の間には増幅率設定用の負帰還抵抗Ｒが挿入接続されている。
【００３５】
上記ＰＤ３７が送信光ＬＰａ，ＬＰｂを光電変換して得られた受光信号は、この演算増幅器３８により増幅され、端子３９から子機２の図示しない信号処理部へ送られる。なお、送信光ＬＰａ，ＬＰｂはそれぞれ発光スペクトラムの異なる光であるが、それら送信光ＬＰａとＬＰｂは同相送信されたものであり、また、ＰＤ３７はそれらの発光スペクトラムをカバーできる受光素子であるため、ＰＤ３７が光電変換して出力する受光信号は、それら送信光ＬＰａと送信光ＬＰｂの受光強度に応じた信号となる。すなわち、ＰＤ３７からは、送信光ＬＰａの受光信号（Ｐ）と送信光ＬＰｂの受光信号（Ｐ）が加算された信号（Ｐ＋Ｐ＝２Ｐ）が出力されることになる。
【００３６】
一方、子機２の端子３６には、図示しない信号処理部から送信用の信号Ｃが入力され、光送信部５の演算増幅器３５の反転入力端子に供給される。また、この演算増幅器３５の非反転入力端子には所定電圧源ＢＡＴから所定の電圧が印加されている。さらに、演算増幅器３５の反転出力端子は接合型ＮチャネルＦＥＴ３４のゲートと接続され、非反転出力端子は接合型ＮチャネルＦＥＴ３３のゲートと接続されている。すなわち、ＦＥＴ３４のゲートには、演算増幅器３５の反転出力端子から出力された信号（−Ｃ）が供給され、ＦＥＴ３３のゲートには、演算増幅器３５の非反転出力端子から出力され信号（＋Ｃ）が供給される。
【００３７】
これらＦＥＴ３３及び３４のソースは共に接地され、ＦＥＴ３３のドレインは発光素子としてのＬＥＤ３２のカソードに接続され、ＦＥＴ３４のドレインはＬＥＤ３１のカソードに接続されている。また、これらＬＥＤ３１及び３２のアノードは定電圧源Ｖｃｃに接続されている。
【００３８】
ここで、ＬＥＤ３１と３２は、それぞれ異なる発光スペクトラムの狭指向角光ビームを発生するものであるが、それらＬＥＤ３１及び３２の駆動素子としてのＦＥＴ３４，３３のゲートが、上記演算増幅器３５の反転出力端子と非反転出力端子にそれぞれ別々に接続されているため、これらＬＥＤ３１及び３２は、信号Ｃに対して差動駆動されることになる。
【００３９】
これにより、子機２の光送信部５のＬＥＤ３１，３２からは、信号Ｃに対して差動駆動がなされた、それぞれ異なる発光スペクトラムの送信光ビームが狭指向角で送出されることになる。なお、図１の例では、ＬＥＤ３１から出射される送信光ビームを（−ＬＣｂ）とし、ＬＥＤ３２から出射される送信光ビームを（＋ＬＣａ）として表し、これら送信光ビームを示す指示符号（＋ＬＣａ，−ＬＣｂ）に付加されたａ，ｂはそれぞれ発光スペクトラムが異なることを表している。
【００４０】
この子機２から送出された異なる発光スペクトラムで且つ差動駆動による狭指向角の送信光ビームＬＣａ，ＬＣｂは、親機１の光受信部３の受光素子であるＰＤ１２，１３へ入射する。
【００４１】
親機１のＰＤ１２は、カソードが定電圧源Ｖｃｃに接続され、アノードが演算増幅器１１の反転入力端子に接続されており、また、ＬＥＤ１２のアノードと演算増幅器１１の反転入力端子との接続点には接地抵抗Ｒも接続されている。さらに、このＰＤ１２の受光面上には、子機２のＬＥＤ３１から出射された発光スペクトラム（指示符号のｂで表すスペクトラム）に略々対応する波長光を通過帯域とする光学フィルタＦｂが設けられている。
【００４２】
また、親機１のＰＤ１３は、カソードが定電圧源Ｖｃｃに接続され、アノードが演算増幅器１１の非反転入力端子に接続されており、ＬＥＤ１３のアノードと演算増幅器１１の非反転入力端子との接続点には接地抵抗Ｒも接続されている。さらに、このＰＤ１３の受光面上には、子機２のＬＥＤ３２から出射された発光スペクトラム（指示符号のａで表すスペクトラム）に略々対応する波長光を通過帯域とする光学フィルタＦａが設けられている。
【００４３】
これにより、演算増幅器１１の反転入力端子には、子機２のＬＥＤ３１から出射されてＰＤ１２で光電変換された信号（−ＬＣｂを光電変換した信号）が入力され、非反転入力端子には、子機２のＬＥＤ３２から出射されてＰＤ１３で光電変換された信号（ＬＣａを光電変換した信号）が入力されることになる。但し、上記送信光ビームＬＣａ，ＬＣｂは、子機２において差動駆動により得られたものであるため、それぞれ反転した信号となる。すなわち図１の例では、ＰＤ１２で光電変換された信号は（−Ｃ）となり、ＰＤ１３で光電変換された信号は（＋Ｃ）となる。
【００４４】
演算増幅器１１では、非反転入力端子に入力されたＰＤ１３の出力信号から、反転入力端子に入力されたＰＤ１２の出力信号を減算し、得られた演算出力が、端子１４から親機１の図示しない信号処理部へ送られる。
【００４５】
なお、以上の説明では、ＰＤ１２の受光面上に設けられる光学フィルタＦｂを、子機２のＬＥＤ３１から出射された発光スペクトラム（指示符号のｂで表すスペクトラム）に略々対応する波長光を通過帯域とするものとし、一方、ＰＤ１３の受光面上に設けられる光学フィルタＦａを、子機２のＬＥＤ３２から出射された発光スペクトラム（指示符号のａで表すスペクトラム）に略々対応する波長光を通過帯域とするものとして説明したが、具体的には、それら光学フィルタの一方を短波長遮断特性を持つものとし、他方を長波長遮断特性を持つものとすることで、ＬＥＤ３１と３２から出射された発光スペクトラムを選択すればよい。この場合、ＰＤ１２，１３は同じ特性のＰＤとすることができる。
【００４６】
また、本実施の形態では、光学フィルタにより発光スペクトラムの選択を行う例を述べているが、受光素子であるＰＤとして光波長の受光感度特性が異なるものを用い、その受光感度特性の違いによって発光スペクトラムの選択を行うようにしても良い。
【００４７】
ところで、本発明の第１の実施の形態の空間光伝送システムの場合、親機１の光送信部４のＬＥＤ１４，１５から自由空間に送出される送信光ＬＰａ，ＬＰｂは拡散光であり、このため、何らかの反射物７により送信光ＬＰａ，ＬＰが反射され、親機１の光受信部３のＰＤ１２，１３に入射してしまうことがあり得る。また、親機１の光受信部３のＰＤ１２，１３には、例えば何らかの赤外線光源８やその他のランプ等の照明器具９から出射される様々なスペクトラムを含む外乱光ＬＮも入射することがあり得る。
【００４８】
これに対し、本実施の形態の空間光伝送システムによれば、上述した構成を備えていることにより、以下に説明するように、それら反射光や外乱光等のノイズの影響を除去可能となっている。
【００４９】
すなわち、本実施の形態の空間光伝送システムの場合、親機１が光送信部４から送信する光信号は、前述のようにＬＥＤ１４，１５が同相駆動された異なる発光スペクトラムの送信光ＬＰａ，−ＬＰｂであり、一方、子機２が光送信部５から送信する光信号は、前述のようにＬＥＤ３１，３２が差動駆動された異なる発光スペクトラムの送信光ビームＬＣａ，ＬＣｂであり、さらに、親機１の光受信部３のＰＤ１２からは前述したように指示符号のｂで表すスペクトラムの光を光電変換した信号が出力され、また、親機１の光受信部３のＰＤ１３からは指示符号のａで表すスペクトラムの光を光電変換した信号が出力されることになる。
【００５０】
したがって、親機１の光受信部３のＰＤ１２から演算増幅器１１の反転入力端子へ送られる信号は、子機２の光送信部５から送信された送信光ビーム（−ＬＣｂ）が光電変換された信号（−Ｃ）に対して、外乱光ＬＮ（指示符号のｂで表すスペクトラムのノイズ光）が光電変換されたノイズ成分（Ｎ）と、親機１の光送信部４から送信された送信光ＬＰｂが反射物７により反射された反射光が光電変換されたノイズ成分（Ｐ）とが重畳された信号（Ｎ＋（−Ｃ）＋Ｐ）となる。また、親機１の光受信部３のＰＤ１３から演算増幅器１１の非反転入力端子へ送られる信号は、子機２の光送信部５から送信された送信光ビーム（ＬＣａ）が光電変換された信号（＋Ｃ）に対して、外乱光ＬＮ（指示符号のａで表すスペクトラムのノイズ光）が光電変換されたノイズ成分（Ｎ）と、親機１の光送信部４から送信された送信光ＬＰａが反射物７により反射された反射光が光電変換されたノイズ成分（Ｐ）とが重畳された信号（Ｎ＋Ｃ＋Ｐ）となる。
【００５１】
一方、演算増幅器１１では、非反転入力端子に入力されたＰＤ１３の出力信号（Ｎ＋（−Ｃ）＋Ｐ）から、反転入力端子に入力されたＰＤ１２の出力信号（Ｎ＋Ｃ＋Ｐ）を減算する演算（Ｎ−Ｎ＋Ｃ−（−Ｃ）＋Ｐ−Ｐ＝２Ｃ）が行われることになる。
【００５２】
すなわち、この演算結果からわかるように、演算増幅器１１から出力されて端子１４から後段の信号処理部に送られる信号は、外乱光ＬＮに起因するノイズ成分（Ｎ）と、反射物７による反射光に起因するノイズ成分（Ｐ）が完全に除去された信号（２Ｃ）のみとなる。
【００５３】
上述したように、図１に示した本発明の第１の実施の形態の空間光伝送システムによれば、親機１の光送信部４において同相駆動された異なる発光スペクトラムの送信光ＬＰａ，ＬＰｂを自由空間に送出し、子機２の光受信部６においてそれら異なる発光スペクトラムの送信光ＬＰａ，ＬＰｂを受光して信号に変換することにより、親機１から送信された信号Ｐを受信可能となっている。すなわち、第１の実施の形態の空間光伝送システムによれば、子機２の光受信部６において、広範囲なスペクトラムを受光可能なＰＤ３７を用い、親機１からの異なる発光スペクトラムの送信光ＬＰａ，ＬＰｂを同相受信するようになされているため、それら異なるスペクトラムにそれぞれ対応する高価な光学フィルタや、異なるスペクトラムに個々に対応するＰＤとそれらに対応した回路部分も不要となるため、子機２の構成の小型化と低コスト化が可能となる。なお、子機２の光受信部６のＰＤ３７は、狭指向角で光を受光するものであり、親機１の光送信部４の略々ＬＥＤ近傍からの光のみを受光するようになされているため、上述のように同相受信を行っても、外乱光等のノイズの影響は受けない。
【００５４】
また、第１の実施の形態の空間光伝送システムによれば、親機１の光送信部４において複数のＬＥＤ１４，１５を同相駆動し、子機２の光受信部６において同相受信を行うようになされているため、例えば親機１の光送信部４に設けられている複数のＬＥＤのうち一つに、例えば経時変化等による特性劣化のために出力低下等が発生したとしても、子機２側では親機１から送信された信号を受信することができる。なお、親機１の光送信部４に設けられている複数のＬＥＤのうち一つの特性が劣化したとしての、他の残りのＬＥＤの特性が同時に劣化する確率は低く、このため本実施の形態のシステムでは、極めて安定した信頼性を確保することができる。
【００５５】
さらに、第１の実施の形態の空間光伝送システムによれば、子機２の光送信部５において差動駆動された異なる発光スペクトラムの送信光ビームＬＣａ，ＬＣｂを送出し、親機１の光受信部３においてそれら異なる発光スペクトラムの送信光ビームＬＣａ，ＬＣｂをそれぞれ選択的に受光し、その後、演算増幅器１１の演算処理を行うことにより、親機１は、子機２から送信された信号Ｃを受信可能であると共に、従来技術のように様々な位相・振幅の光に対応可能な反射戻り光打ち消し回路のような大規模で高価な装置を用いることなく、外乱光や反射光のノイズ成分を除去可能となり、不要輻射の低減を実現できる。
【００５６】
以上説明したように、本発明の第１の実施の形態の空間光伝送システムによれば、外乱光や反射光による影響を排除し、良好な通信環境を提供することが可能である。
【００５７】
次に、図２には、本発明の光無線通信装置及び光無線通信システムが適用される第２の実施の形態の空間光伝送システムの概略構成を示す。
【００５８】
図２に示す第２の実施の形態の空間光伝送システムは、第１の実施の形態の場合と同様に、例えば天井に取り付けた光無線通信装置である親機８０と、例えば部屋内に設置された光無線通信装置である子機９０との間で光無線による全二重通信を実現するものである。なお、第２の実施の形態においても、親機８０及び子機９０ともに送受信信号を処理する信号処理部等の図示及びその動作説明については省略し、主要部のみ図示及び動作の説明を行うこととする。
【００５９】
子機９０の端子６９には図示しない信号処理部から送信用の信号Ｃが入力され、光送信部８４の演算増幅器６６の反転入力端子に供給される。また、この演算増幅器６６の非反転入力端子には所定電圧源ＢＡＴから所定の電圧が印加され、演算増幅器６６の出力端子と反転入力端子の間には増幅率設定用の負帰還抵抗Ｒが挿入接続されている。演算増幅器６６の出力端子は、接合型ＮチャネルＦＥＴ６７及び６８のゲートと接続されている。
【００６０】
これらＦＥＴ６７及び６８のソースは共に接地され、ＦＥＴ６７のドレインは発光素子としてのＬＥＤ６４のカソードに接続され、ＦＥＴ６８のドレインはＬＥＤ６５のカソードに接続されている。また、これらＬＥＤ６４及び６５のアノードは定電圧源Ｖｃｃに接続されている。
【００６１】
ＬＥＤ６４と６５は、それぞれ異なる発光スペクトラムの狭指向角光ビームを発生するものであるが、それらＬＥＤ６４及び６５の駆動素子であるＦＥＴ６７，６８のゲートが上記演算増幅器６６の出力端子に共通接続されているため、これらＬＥＤ６４及び６５は、信号Ｃに応じて同相駆動されることになる。
【００６２】
子機９０の光送信部８４のＬＥＤ６４，６５からは、信号Ｃにより同相駆動された、それぞれ異なる発光スペクトラムの狭指向角の送信光ビームが親機８０の光受信部８６のＰＤ５７へ向けて送出される。なお、図２の例では、ＬＥＤ６４から出射される送信光ビームをＬＣａとし、ＬＥＤ６５から出射される送信光ビームをＬＣｂとして表し、これら送信光ビームを示す指示符号ＬＣａ，ＬＣｂに付加されたａ，ｂは、図１の例と同様に、それぞれ発光スペクトラムが異なることを表している。
【００６３】
この子機９０から送出された異なる発光スペクトラムで且つ同相駆動による送信光ビームＬＣａ，ＬＣｂは、親機８０の光受信部８６の受光素子であるＰＤ５７に入射する。親機８０のＰＤ５７は、広範囲な自由空間の光を受光可能であると共に、少なくとも子機９０の光送信部８４のＬＥＤ６４，６５が発生した送信光ビームＬＣａ，ＬＣｂの略々両発光スペクトラムを受光して光電変換可能なものあり、カソードが定電圧源Ｖｃｃに接続され、アノードが演算増幅器５８の反転入力端子に接続されている。また、この演算増幅器５８の非反転入力端子には所定電圧源ＢＡＴから所定の電圧が印加され、演算増幅器５８の出力端子と反転入力端子の間には増幅率設定用の負帰還抵抗Ｒが挿入接続されている。
【００６４】
上記ＰＤ５７が送信光ビームＬＣａ，ＬＣｂを光電変換して得られた受光信号は、この演算増幅器５８により増幅され、端子５９から親機８０の図示しない信号処理部へ送られる。なお、送信光ビームＬＣａ，ＬＣｂはそれぞれ発光スペクトラムの異なる光であるが、それら送信光ビームＬＣａ，ＬＣｂは同相送信されたものであり、また、ＰＤ５７はそれらの発光スペクトラムをカバーできる受光素子であるため、ＰＤ５７が光電変換して出力する受光信号は、それら送信光ビームＬＣａとＬＣｂの受光強度に応じた信号となる。すなわち、ＰＤ５７からは、送信光ビームＬＣａの受光信号（Ｃ）と送信光ビームＬＣｂの受光信号（Ｃ）が加算された信号（Ｃ＋Ｃ＝２Ｃ）が出力されることになる。
【００６５】
一方、親機８０の端子５６には、図示しない信号処理部から送信用の信号Ｐが入力され、光送信部８５の演算増幅器５５の反転入力端子に供給される。また、この演算増幅器５５の非反転入力端子には所定電圧源ＢＡＴから所定の電圧が印加されている。さらに、演算増幅器５５の反転出力端子は接合型ＮチャネルＦＥＴ５４のゲートと接続され、非反転出力端子は接合型ＮチャネルＦＥＴ５３のゲートと接続されている。すなわち、ＦＥＴ５４のゲートには、演算増幅器５５の反転出力端子から出力された信号（−Ｐ）が供給され、ＦＥＴ５３のゲートには、演算増幅器５５の非反転出力端子から出力され信号（＋Ｐ）が供給される。
【００６６】
これらＦＥＴ５３及び５４のソースは共に接地され、ＦＥＴ５３のドレインは発光素子としてのＬＥＤ５２のカソードに接続され、ＦＥＴ５４のドレインはＬＥＤ５１のカソードに接続されている。また、これらＬＥＤ５１及び５２のアノードは定電圧源Ｖｃｃに接続されている。
【００６７】
ここで、ＬＥＤ５１と５２は、それぞれ異なる発光スペクトラムの拡散光を自由空間に向けて放射するものであるが、それらＬＥＤ５１及び５２の駆動素子としてのＦＥＴ５４，５３のゲートが、上記演算増幅器５５の反転出力端子と非反転出力端子にそれぞれ別々に接続されているため、これらＬＥＤ５１及び５２は、信号Ｐに対して差動駆動されることになる。
【００６８】
これにより、親機８０の光送信部８５のＬＥＤ５１，５２からは、信号Ｐに対して差動駆動がなされた、それぞれ異なる発光スペクトラムの送信光が自由空間に拡散して送出されることになる。なお、図２の例では、ＬＥＤ５１から出射される送信光を（−ＬＰｂ）とし、ＬＥＤ５２から出射される送信光を（＋ＬＰａ）として表し、図１の例と同様に、これら送信光を示す指示符号（＋ＬＰａ，−ＬＰｂ）に付加されたａ，ｂはそれぞれ発光スペクトラムが異なることを表している。
【００６９】
この親機８０から送出された異なる発光スペクトラムで且つ差動駆動による送信光ＬＰａ，ＬＰｂは、子機９０の光受信部８３の受光素子であるＰＤ６２，６３へ入射する。
【００７０】
子機９０のＰＤ６２は、親機８０のＬＥＤ５１に対向して狭指向角で光を受光するものであり、カソードが定電圧源Ｖｃｃに接続され、アノードが演算増幅器６１の反転入力端子に接続されており、また、ＬＥＤ６２のアノードと演算増幅器６１の反転入力端子との接続点には接地抵抗Ｒも接続されている。さらに、このＰＤ６２の受光面上には、親機８０のＬＥＤ５１から出射された発光スペクトラム（指示符号のｂで表すスペクトラム）に略々対応する波長光を通過帯域とする光学フィルタＦｂが設けられている。
【００７１】
また、子機９０のＰＤ６３は、親機８０のＬＥＤ５２に対向して狭指向角で光を受光するものであり、カソードが定電圧源Ｖｃｃに接続され、アノードが演算増幅器６１の非反転入力端子に接続されており、また、ＬＥＤ６３のアノードと演算増幅器６１の非反転入力端子との接続点には接地抵抗Ｒも接続されている。さらに、このＰＤ６３の受光面上には、親機８０のＬＥＤ５２から出射された発光スペクトラム（指示符号のａで表すスペクトラム）に略々対応する波長光を通過帯域とする光学フィルタＦａが設けられている。
【００７２】
これにより、演算増幅器６１の反転入力端子には、親機８０のＬＥＤ５１から出射されてＰＤ６２で光電変換された信号（−ＬＰｂを光電変換した信号）が入力され、非反転入力端子には、親機８０のＬＥＤ５２から出射されてＰＤ６３で光電変換された信号（ＬＰａを光電変換した信号）が入力されることになる。但し、上記送信光ＬＰａ，ＬＰｂは、親機８０において差動駆動により得られたものであるため、それぞれ反転した信号となる。すなわち図２の例では、ＰＤ６２で光電変換された信号は（−Ｐ）となり、ＰＤ６３で光電変換された信号は（＋Ｐ）となる。
【００７３】
演算増幅器６１では、非反転入力端子に入力されたＰＤ６３の出力信号から、反転入力端子に入力されたＰＤ６２の出力信号を減算し、得られた演算出力が、端子６４から子機９０の図示しない信号処理部へ送られる。
【００７４】
なお、以上の説明では、ＰＤ６２の受光面上に設けられる光学フィルタＦｂを、親機８０のＬＥＤ５１から出射された発光スペクトラム（指示符号のｂで表すスペクトラム）に略々対応する波長光を通過帯域とするものとし、一方、ＰＤ６３の受光面上に設けられる光学フィルタＦａを、親機８０のＬＥＤ５２から出射された発光スペクトラム（指示符号のａで表すスペクトラム）に略々対応する波長光を通過帯域とするものとして説明したが、具体的には、それら光学フィルタの一方を短波長遮断特性を持つものとし、他方を長波長遮断特性を持つものとすることで、ＬＥＤ５１と５２から出射された発光スペクトラムを選択すればよい。この場合、ＰＤ６２，６３は同じ特性のＰＤとすることができる。
【００７５】
また、本実施の形態では、光学フィルタにより発光スペクトラムの選択を行う例を述べているが、受光素子であるＰＤとして光波長の受光感度特性が異なるものを用い、その受光感度特性の違いによって発光スペクトラムの選択を行うようにしても良い。
【００７６】
ここで、この第２の実施の形態の空間光伝送システムの場合、親機８０の光送信部８５のＬＥＤ５１，５２から自由空間に送出される送信光ＬＰａ，ＬＰｂは拡散光であり、このため、何らかの反射物８７により送信光ＬＰａ，ＬＰが反射され、親機８０の光受信部８６のＰＤ５７に入射してしまうことがあり得る。一方、子機９０の光受信部８３のＰＤ６２，６３には、例えば親機８０の光送信部８５のＬＥＤ５１，５２の略々近傍に存在する赤外線光源８８やその他のランプ等の照明器具８９から出射される様々なスペクトラムを含む外乱光ＬＮが入射することもあり得る。
【００７７】
これに対し、第２の実施の形態の空間光伝送システムによれば、上述した構成を備えていることにより、以下に説明するように、それら反射光や外乱光等のノイズの影響を除去可能となっている。
【００７８】
すなわち、本実施の形態の空間光伝送システムの場合、親機８０が光送信部８５から送信する光信号は、前述のようにＬＥＤ５１，５２が差動駆動された異なる発光スペクトラムの送信光ＬＰａ，−ＬＰｂであり、一方、子機９０が光送信部８４から送信する光信号は、前述のようにＬＥＤ６４，６５が同相駆動された異なる発光スペクトラムの送信光ビームＬＣａ，ＬＣｂであり、さらに、子機９０の光受信部８３のＰＤ６２からは前述したように指示符号のｂで表すスペクトラムの光のみを光電変換した信号が出力され、また、子機９０の光受信部８３のＰＤ６３からは指示符号のａで表すスペクトラムの光のみを光電変換した信号が出力されることになる。
【００７９】
したがって、子機９０の光受信部８３のＰＤ６２から演算増幅器６１の反転入力端子へ送られる信号は、親機８０の光送信部８５から送信された送信光（−ＬＰｂ）が光電変換された信号（−Ｐ）に対して、外乱光ＬＮ（指示符号のｂで表すスペクトラムのノイズ光）が光電変換されたノイズ成分（Ｎ）が重畳された信号（Ｎ＋（−Ｐ））となる。また、子機９０の光受信部８３のＰＤ６３から演算増幅器６１の非反転入力端子へ送られる信号は、親機８０の光送信部８５から送信された送信光（ＬＰａ）が光電変換された信号（＋Ｐ）に対して、外乱光ＬＮ（指示符号のａで表すスペクトラムのノイズ光）が光電変換されたノイズ成分（Ｎ）が重畳された信号（Ｎ＋Ｐ）となる。
【００８０】
一方、演算増幅器６１では、非反転入力端子に入力されたＰＤ６３の出力信号（Ｎ＋（−Ｐ））から、反転入力端子に入力されたＰＤ６２の出力信号（Ｎ＋Ｐ）を減算する演算（Ｎ−Ｎ＋Ｐ−（−Ｐ）＝２Ｐ）が行われることになる。
【００８１】
すなわち、この演算結果からわかるように、演算増幅器６１から出力されて端子６４から後段の信号処理部に送られる信号は、外乱光ＬＮに起因するノイズ成分（Ｎ）が完全に除去された信号（２Ｐ）のみとなる。
【００８２】
また、親機８０の光受信部８６のＰＤ５７から演算増幅器５８の反転入力端子へ送られる信号は、子機９０の光送信部８４のＬＥＤ６４，６５が同相駆動されて送出された光送信ビームＬＣａ，ＬＣｂが光電変化された信号（Ｃ＋Ｃ）に対して、親機８０の光送信部８５から自由空間に送出された送信光（−ＬＰｂ）が反射物８７にて反射された反射光が光電変換されたノイズ成分（−Ｐ）と、同じく親機８０の光送信部８５から送信された送信光ＬＰｂが反射物８７により反射された反射光が光電変換されたノイズ成分（Ｐ）とが重畳された信号（Ｃ＋Ｃ＋Ｐ＋（−Ｐ）＝２Ｃ）となる。
【００８３】
すなわち、この演算結果からわかるように、演算増幅器５８から出力されて端子５９から後段の信号処理部に送られる信号は、反射光に起因するノイズ成分（Ｐ＋（−Ｐ））が完全に除去された信号（２Ｃ）のみとなる。
【００８４】
上述したように、図２に示した本発明の第２の実施の形態の空間光伝送システムによれば、子機９０の光送信部８４において同相駆動された異なる発光スペクトラムの送信光ビームＬＣａ，ＬＣｂを狭指向角にて親機８０の光受信部８６のＬＥＤ５７へ向けて送出し、親機８０の光受信部８６においてそれら異なる発光スペクトラムの送信光ビームＬＣａ，ＬＣｂを受光して信号に変換することにより、子機９０から送信された信号Ｃを受信可能となっている。すなわち、第２の実施の形態の空間光伝送システムによれば、親機８０の光受信部８６において、広範囲なスペクトラムを受光可能なＰＤ５７を用い、子機９０からの異なる発光スペクトラムの送信光ビームＬＣａ，ＬＣｂを同相受信するようになされているため、それら異なるスペクトラムにそれぞれ対応する高価な光学フィルタや、異なるスペクトラムに個々に対応するＰＤとそれらに対応した回路部分も不要となるため、親機８０の構成の小型化と低コスト化が可能となる。
【００８５】
また、第２の実施の形態の空間光伝送システムによれば、子機９０の光送信部８４において複数のＬＥＤ８４，８５を同相駆動し、親機８０の光受信部８６において同相受信を行うようになされているため、例えば子機９０の光送信部８４に設けられている複数のＬＥＤのうち一つに、例えば経時変化等による特性劣化のために出力低下等が発生したとしても、親機８０側では子機９０から送信された信号を受信することができる。なお、子機９０の光送信部６４に設けられている複数のＬＥＤのうち一つの特性が劣化したとしての、他の残りのＬＥＤの特性が同時に劣化する確率は低く、このため本実施の形態のシステムでは、極めて安定した信頼性を確保することができる。
【００８６】
さらに、第２の実施の形態の空間光伝送システムによれば、親機８０の光送信部８５において差動駆動された異なる発光スペクトラムの送信光ＬＰａ，ＬＰｂを送出し、子機９０の光受信部８３においてそれら異なる発光スペクトラムの送信光ＬＰａ，ＬＰｂを受光し、演算増幅器６１にて演算処理を行うことにより、子機９０は、親機８０から送信された信号Ｐを受信可能であると共に、例えば、親機８０の光送信部８５のＬＥＤ５１，５２の略々近傍に存在する光源からの外乱光ＬＮが入射しても、その外乱光ＬＮによるノイズ成分を除去することが可能である。
【００８７】
またさらに、第２の実施の形態の空間光伝送システムによれば、親機８０の光送信部８５において、複数のＬＥＤを差動駆動するため、発生ノイズの低減を図ることも可能となり、不要輻射の低減を実現できる。その他、本実施の形態によれば、多数のＬＥＤを駆動する際の電気信号も安定して供給できるため、送信光のＳ／Ｎ向上を図ることができる。
【００８８】
以上説明したように、本発明の第２の実施の形態の空間光伝送システムによれば、外乱光や反射光による影響を排除し、良好な通信環境を提供することが可能である。
【００８９】
最後に、上述の実施の形態の説明は、本発明の一例である。このため、本発明は上述の各実施の形態に限定されることはなく、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
【００９０】
例えば、図１、図２の例では、空間光伝送システムを構成する一方の光無線通信装置が親機としての機能を有し、他方の光無線通信装置が子機としての機能を有するものとして、親機と子機の機能を分けて説明したが、本発明は空間光伝送システムを構成する各光無線通信装置の機能を必ずしもそれぞれ親機と子機に分けなくても良い。
【００９１】
また例えば、親機と子機が一対一に対応しているような場合には、前述の実施の形態のように親機が広角で光信号の送受信を行い、子機が狭指向角で光信号の送受を行う必要はなく、親機と子機の両方で広角の光送受信を行うようにしても良く、逆に狭指向角の光送受信を行っても良い。
【００９２】
さらに、上述の実施の形態では、親機、子機ともに光送信部がそれぞれ２つのＬＥＤを備えた例を挙げているが、光送信部が備えるＬＥＤは２つに限定されず、さらに多数であっても良い。なお、この場合、図１の子機２の光送信部５と図２の親機８０の光送信部８５では、それぞれ複数のＬＥＤを差動駆動することになる。また、この場合、図１の親機１の光受信部３には、対応する子機２の光送信部５のＬＥＤ数に対応した複数のＰＤが設けられ、演算増幅器１１では、それら複数のＰＤから得られた信号を用いて信号Ｃのみを取り出すための演算を行うことになる。同じく、図２の子機９０の光受信部８３には、対応する親機８０の光送信部８５のＬＥＤ数に対応した複数のＰＤが設けられ、演算増幅器６１では、それら複数のＰＤから得られた信号を用いて信号Ｐのみを取り出すための演算を行うことになる。
【００９３】
【発明の効果】
本発明に係る光無線通信装置によれば、送信すべき信号に応じて、複数の異なる波長の光信号を同相送信し、複数の異なる波長光をそれぞれ電気信号に変換し、その複数の電気信号から、他の光無線通信機器が差動送信した信号成分を演算により抽出することにより、大規模な装置や高価な装置を使用することなく、反射光による影響や外乱光等のノイズによる影響を回避可能である。
【００９４】
また、本発明に係る光無線通信装置によれば、送信すべき信号に応じて、複数の異なる波長の光信号を差動送信し、複数の異なる波長光を電気信号に変換し、その電気信号から、他の光無線通信機器が同相送信した信号成分を演算により抽出することにより、大規模な装置や高価な装置を使用することなく、反射光による影響や外乱光等のノイズによる影響を回避可能である。
【００９５】
さらに、本発明に係る光無線通信システムによれば、第１の光無線通信装置において、送信すべき信号に応じて複数の異なる波長の光信号を同相送信し、複数の異なる波長光をそれぞれ電気信号に変換し、その複数の電気信号から、第１の光無線通信機器が差動送信した信号成分を演算により抽出し、一方、第２の光無線通信装置において、送信すべき信号に応じて複数の異なる波長の光信号を差動送信し、複数の異なる波長光を電気信号に変換し、その電気信号から、第１の光無線通信機器が同相送信した信号成分を演算により抽出することにより、大規模な装置や高価な装置を使用することなく、反射光による影響や外乱光等のノイズによる影響を回避可能である。
【００９６】
また、本発明に係る光無線通信システムによれば、複数の第２の光無線通信装置と、１台の第１の光無線通信装置とを、互いに光信号の受信可能距離内で対向して配置することにより、１台の第１の光無線通信装置が複数の第２の光無線通信装置との間で全二重光通信を実現できる。
【００９７】
さらに、本発明に係る光無線通信システムによれば、複数の前記第１の光無線通信装置と、１台の前記第２の光無線通信装置とを、互いに光信号の受信可能距離内で対向して配置することにより、１台の第２の光無線通信装置が複数の第１の光無線通信装置との間で全二重光通信を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態の空間光伝送システムの概略構成を示す図である。
【図２】 本発明の第２の実施の形態の空間光伝送システムの概略構成を示す図である。
【図３】 従来の光無線通信システムの概略構成を示す図である。
【符号の説明】
１，８０…親機、２，９０…子機、３，６，８３，８６…光受信部、４，８４，５，８５…光送信部、１１，１６，３５，３８，６１，６６，８５，８６…演算増幅器、１２，１３，３７，５７，６２，６３…ＰＤ、１４，１５，３１，３２，５１，５２，６４，６５…ＬＥＤ、１７，１８，３３，３４，５３，５４，６７，６８…ＦＥＴ
Claims (7)
- 他の光無線通信機器との間で光信号の送受を行う光無線通信装置において、
光信号に変換して送信すべき第１の送信用信号が入力される第１の演算増幅器と、前記第１の演算増幅器の出力端子に共通接続された第１及び第２の駆動素子と、前記第１及び第２の駆動素子によって同相駆動され、前記第１の送信用信号に応じて互いに異なる発光スペクトラムを有する第１及び第２の光信号を同相送信する第１及び第２の発光素子とを有する光送信部と、
光信号に変換して送信すべき第２の送信用信号が入力される第２の演算増幅器と、前記第２の演算増幅器の反転出力端子と非反転出力端子とに別々に接続された第３及び第４の駆動素子と、前記第３及び第４の駆動素子によって差動駆動され、前記第２の送信用信号に応じて互いに異なる発光スペクトラムを有する第３及び第４の光信号を差動送信する第３及び第４の発光素子とを有する前記他の光無線通信機器から送信された前記第３及び第４の光信号を選択的に受光してそれぞれ電気信号に変換する第１及び第２の受光素子と、前記第１の受光素子より出力された電気信号が反転入力端子に入力され、前記第２の受光素子より出力された電気信号が非反転入力端子に入力されて、前記非反転入力端子への入力から前記反転入力端子への入力を減算して出力する第３の演算増幅器とを有する光受信部と
を備えることを特徴とする光無線通信装置。 - 他の光無線通信機器との間で光信号の送受を行う光無線通信装置において、
光信号に変換して送信すべき第１の送信用信号が入力される第１の演算増幅器と、前記第１の演算増幅器の反転出力端子と非反転出力端子とに別々に接続された第１及び第２の駆動素子と、前記第１及び第２の駆動素子によって差動駆動され、前記第１の送信用信号に応じて互いに異なる発光スペクトラムを有する第１及び第２の光信号を差動送信する第１及び第２の発光素子とを有する光送信部と、
光信号に変換して送信すべき第２の送信用信号が入力される第２の演算増幅器と、前記第２の演算増幅器の出力端子に共通接続された第３及び第４の駆動素子と、前記第３及び第４の駆動素子によって同相駆動され、前記第２の送信用信号に応じて互いに異なる発光スペクトラムを有する第３及び第４の光信号を同相送信する第３及び第４の発光素子とを有する前記他の光無線通信機器から送信された前記第３及び第４の光信号双方を受光して電気信号に変換する受光素子と、前記受光素子より出力された電気信号を増幅して出力する第３の演算増幅器とを有する光受信部と
を備えることを特徴とする光無線通信装置。 - 第１の光無線通信装置と第２の光無線通信装置との間で光信号の送受を行う光無線通信システムにおいて、
前記第１の光無線通信装置は、
光信号に変換して送信すべき第１の送信用信号が入力される第１の演算増幅器と、前記第１の演算増幅器の出力端子に共通接続された第１及び第２の駆動素子と、前記第１及び第２の駆動素子によって同相駆動され、前記第１の送信用信号に応じて互いに異なる発光スペクトラムを有する第１及び第２の光信号を同相送信する第１及び第２の発光素子とを有する光送信部
を備え、
前記第２の光無線通信装置は、
前記第１の光無線通信装置が同相送信した前記第１及び第２の光信号を受光して電気信号に変換する受光素子と、前記受光素子より出力された電気信号を増幅して出力する第２の演算増幅器とを有する光受信部と、
光信号に変換して送信すべき第２の送信用信号が入力される第３の演算増幅器と、前記第３の演算増幅器の反転出力端子と非反転出力端子とに別々に接続された第３及び第４の駆動素子と、前記第３及び第４の駆動素子によって差動駆動され、前記第２の送信用信号に応じて互いに異なる発光スペクトラムを有する第３及び第４の光信号を差動送信する第３及び第４の発光素子とを有する光送信部と
を備え、
前記第１の光無線通信装置は、さらに、
前記第３及び第４の光信号を選択的に受光してそれぞれ電気信号に変換する第５及び第６の受光素子と、前記第５の受光素子より出力された電気信号が反転入力端子に入力され、前記第６の受光素子より出力された電気信号が非反転入力端子に入力されて、前記非反転入力端子への入力から前記反転入力端子への入力を減算して出力する第４の演算増幅器とを有する光受信部を
備える
ことを特徴とする光無線通信システム。 - 複数の前記第２の光無線通信装置と、１台の前記第１の光無線通信装置とを、互いに光信号の受信可能距離内で対向して配置することを特徴とする請求項３記載の光無線通信システム。
- 複数の前記第１の光無線通信装置と、１台の前記第２の光無線通信装置とを、互いに光信号の受信可能距離内で対向して配置することを特徴とする請求項３記載の光無線通信システム。
- 前記第１及び第２の受光素子それぞれの受光面上に、前記第３及び第４の光信号それぞれの発光スペクトラムに対応する波長光を通過帯域とする光学フィルタを備えることを特徴とする請求項１記載の光無線通信装置。
- 前記第５及び第６の受光素子それぞれの受光面上に、前記第３及び第４の光信号それぞれの発光スペクトラムに対応する波長光を通過帯域とする光学フィルタを備えることを特徴とする請求項３記載の光無線通信システム。
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