JPH09247094A

JPH09247094A - ワイヤレス通信用光送受信器、能動型スターカプラ、携帯情報端末、及び光通信ネットワーク

Info

Publication number: JPH09247094A
Application number: JP8047056A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Ota; 猛史太田; Yutaka Ogawa; 裕尾河; So Sugino; 創杉野; Koichi Yoshimura; 浩一吉村; Kazunori Horikiri; 和典堀切
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1996-03-05
Filing date: 1996-03-05
Publication date: 1997-09-19
Anticipated expiration: 2016-03-05
Also published as: JP3026292B2

Abstract

(57)【要約】【課題】光無線ＬＡＮのようなバックボーンネットワ
ークと端末とがリンクするシステムと、ＩｒＤＡのよう
な端末間の通信を行うシステムとを融合した通信システ
ムを提供する。【解決手段】ワイヤレス送受信器１０は水平輻射系の
光通信を行う光源１および受光素子２と、垂直輻射系の
図り通信を行う光源５および受光素子６とを有してい
る。水平輻射系の通信により端末間の通信を行い、垂直
輻射系の通信によりバックボーンの能動型スターカプラ
との間で通信を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はワイヤレス通信用光
送受信器に関し、特に自由空間光伝送を用いたワイヤレ
ス通信用光送受信器に関する。また、本発明は能動型ス
ターカプラに関し、特に自由空間光伝送、光ファイバ伝
送、ツイストペアケーブルによる伝送に係わる能動型ス
ターカプラに関する。また本発明は光通信ネットワーク
に関し、特に自由空間光伝送、光ファイバ伝送、ツイス
トペアケープルによる伝送に係わる光通信ネットワーク
に関する。さらに本発明はローカルエリアネットワーク
（ＬＡＮ）に関する。

【０００２】

【従来の技術】自由空間光を用いた光無線ＬＡＮシステ
ムは既に商品化されている。また、自由空間光を用いた
１対１の光伝送システムはＩｒＤＡ（ｌｎｆｒａｒｅｄ
ＤａｔａＡｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）という標準規格
が作られている。

【０００３】特開平３−９１３２９号公報には光セルラ
とでも呼ぶべき通信システムが提案されている。この通
信システムは図１９に示すようなものである。移動局１
３０には自由空間光を用いたダイバシティ方式の通信手
段１３１が備えられている。要所に自由空間光通信用の
基地局である光ステーション１３２ａないし１３２ｂが
設けられている。光ステーション１３２ａないし１３２
ｂは有線網１３７で互いに接続され、光ステーション制
御局１３３に接続されている。光ステーション制御局１
３３は移動光電話交換局１３５を介して公衆網回線１３
６に接続されている。

【０００４】移動局１３０と光ステーション制御局１３
３は光ステーション１３２ａないし１３２ｂを介してネ
ゴシエーションを行い、リンクする光ステーションを決
定する。このプロセスはいわゆるハンドオーバーと呼ば
れる制御手順であり、電波を用いたセルラ通信網の制御
方式と基本的に同じである。ただし、電波を用いたセル
ラ通信網であは、隣接セル間では、周波数を変えるのに
対し、特開平３−９１３２９号公報に記載のシステムで
は、光ダイバシティによって隣接セル間の干渉を防いで
いる点が異なる。

【０００５】実開平３‐９２８４０号公報には、図２０
に示すようなシステムが開示されている。これは天井１
４０に複数の赤外送信装置１４１ａないし１４１ｃを複
数並べて設け、赤外送信装置１４１ａないし１４１ｃ間
では横方向の自由空間光１４３によって互いに連絡し、
下方の移動体１４２へ向けて縦方向の光信号１４４の中
継を行うシステムである。

【０００６】特開平３−１０８８２３号公報には指向角
の狭い遠距離通信用の送光光学系と指向角の広い近距離
用の送光光学系とを組み合わせた光通信装置が開示され
ている。

【０００７】特開平３−２９６３３２号公報には、相互
接続可能な能動型スターカプラが開示されている。これ
は図２１に示すように、ダイオードマトリクス１５５を
用いて対角成分がゼロとなるような伝達行列を実現した
スターカプラである。入力光ファイバ１５１からの信号
は受信器１５３、ダイオードマトリクス１５５、送信器
１５４を経て、出力光ファイバ１５２へと伝達される。
ダイオードマトリクス１５５はダイオード５３を複数用
いて構成しているが、対角成分に相当する部分５４にだ
けダイオードを設けないことによって、対角成分がゼロ
となるような伝達行列を実現している。このスターカプ
ラについては、文献ＴａｋｅｓｈｉＯｔａ，“Ｃｏｕ
ｐｌｅｄｓｔａｒｎｅｔｗｏｒｋ：Ａｎｅｗｃ
ｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｆｏｒｏｐｔｉｃａｌ
ｌｏｃａｌａｒｅａｎｅｔｗｏｒｋ”，ＩＥＩＣＥ
Ｔｒａｎｓ．Ｃｏｍｍｕｎ．，Ｖｏｌ．Ｅ７５−Ｂ，
Ｎｏ．２，ｐｐ６７−７５（１９９２）にも詳しく記載
されている。

【０００８】特開平５−３４５７号公報（米国特許明細
書第５，２８２，２５７号）には相互接続可能な受動型
スターカプラ２６が開示されている。これは図２２に示
すように、基板１６２上に形成した光導波路回路１６３
によって対角成分がゼロとなるような伝達行列を実現し
たものである。なお、図２２において１６１は光ファイ
バである。このスターカプラについては、文献Ｔａｋｅ
ｓｈｉＯｔａ，”Ｆｏｕｒ−ｐｏｒｔｍｕｌｔｉｍ
ｏｄｅｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔａｂｅｌｓｔａｒ
ｃｏｕｐｌｅｒ”，ＥＩｅｃｔｒｏｎ．Ｌｅｔｔ．．Ｖ
ｏｌ．２９，Ｎｏ．１０，ｐｐ９１９‐９２０（１９９
３）にも詳しく記載されている。

【０００９】相互接続可能なスターカプラと光ファイバ
とを組み合わせた光通信ネットワークについては前記文
献により公知である。

【００１０】ところで、前述のような、自由空間光を用
いた光無線ＬＡＮシステムや自由空間光を用いた１対１
の光伝送システムは既に商品化されている。しかしなが
ら、光無線ＬＡＮのようなバックボーンネットワークと
端末とがリンクするシステムと、ｌｒＤＡのような端末
間の通信を行うシステムの間には何ら互換性がなく、全
く別個のシステムとして構築されている。ユーザは別個
のシステムに対して個別に対処しなくてはならず不便で
あった。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述の事情
を考慮してなされたものであり、光無線ＬＡＮのような
バックボーンネットワークと端末とがリンクするシステ
ムと、ＩｒＤＡのような端末間の通信を行うシステムと
を融合した通信システムの提供を目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は上述の目的を達
成するためになされたものであり、本発明のワイヤレス
通信用光送受信器は、バックボーンネットワークとのリ
ンク用の鉛直方向のワイヤレス光通信手段と、端末間の
リンク用の水平方向のワイヤレス光通信手段とを備えた
ことを特徴とする。

【００１３】また、本発明の能動型スターカプラは、自
由空間を伝搬する光信号とのリンク用の送受信手段と、
光ファイバないし電気的信号線とのリンク用の送受信手
段と、伝達特性を表す行列の対角成分が全てゼロである
特性を有するマトリクス状論理回路とを備えたことを特
徴とする。

【００１４】また、本発明の携帯情報端末は、キーボー
ド部を備えた本体と、前記本体に折り畳み収納可能な表
示部を備えた蓋部と、前記蓋部に取り付けられた本発明
のワイヤレス通信用光送受信器とを備えたことを特徴と
する。

【００１５】また、本発明の光通信ネットワークは、本
発明のワイヤレス通信用光送受信器と本発明の能動型ス
ターカプラとを備えたことを特徴とする。

【００１６】前記構成のワイヤレス通信用光送受信器に
よれば、鉛直方向のワイヤレス光通信手段によってバッ
クボーンネットワークとリンクすることができ、水平方
向のワイヤレス光通信手段によって端末間のリンクを行
うことができる。

【００１７】また、前記構成の能動型スターカプラによ
れば、自由空間を伝搬する光信号と有線網を伝搬する光
信号もしくは電気信号との分配及び中継を行うことがで
きる。

【００１８】また、前記構成の携帯情報端末によれば、
前記鉛直方向のワイヤレス光通信手段及び前記水平方向
のワイヤレス光通信手段に係わる自由空間光信号を遮る
ことがない。

【００１９】また、前記構成の光通信ネットワークによ
れば、バックボーンネットワークとのリンク及び端末間
のリンクを任意に行うことができる。

【００２０】

【実施例】以下本発明の実施例について説明する。［ワイヤレス通信用光送受信器の第１実施例］図１に本
発明のワイヤレス通信用光送受信器１０の第１実施例を
示す。図１（ａ）はワイヤレス通信用光送受信器１０の
第１実施例の上面図であり、図１（ｂ）は同側面図であ
る。

【００２１】図１において、水平方向に自由空間光を放
射する光源１、水平方向からの自由空間光を受光する受
光素子２とは隔壁４に対して上下に分かれて設けれてい
る。各光源１および受光素子２にはそれぞれシリンドリ
カルレンズ３が設けれている。光源１、受光素子２はそ
れぞれ４個設けられており、水平方向の別々の方向をカ
バーしている。また、シリンドリカルレンズ３は合計８
個設けられている。光源１、受光素子２、シリンドリカ
ルレンズ３よりなる光学系を、以後、水平輻射系と呼ぶ
ことにする。この水平輻射系は、主にモバイル端末（移
動局）同士の交信に用いる。このことについては後述す
る。

【００２２】隔壁４の上側には光源５、受光素子６、レ
ンズ７、遮光筒８からなる光学系が設けられている。こ
の光学系は垂直（鉛直）方向に自由空間光を送受信する
ための光学系であり、この光学系を、以後、垂直輻射系
と呼ぶことにする。この垂直輻射系、主にモバイル端末
とバックボーンネットワークとのリンクのために用い
る。このことについては後述する。

【００２３】光源１、５は発光波長８５０ｎｍのＡｌＧ
ａＡｓ系ＬＥＤ、受光素子２、６はＳｉ−ＰＩＮフォト
ダイオードである。隔壁４、遮光筒８は黒く塗装された
プラスチック製であり、送信光が受信側に回り込まない
ようにする働きを有している。

【００２４】図２はワイヤレス通信用光送受信器１０の
送受信信号光の指向特性を示す概略図である。図２にお
いて、垂直輻射系の光信号１１は指向特性１２のような
円錐状の指向特性を有する。一方、水平輻射系の光信号
１３は指向特性１４のような円盤状の指向特性を有す
る。後述のように、垂直輻射系の光信号１１はバックボ
ーンネットワークとの交信用に用いられ、また、水平輻
射系の光信号１３はモバイル端末（移動局）同士の交信
及び、近接したモバイル端末（移動局）同士の衝突検出
のために用いられる。

【００２５】図３に、ワイヤレス通信用光送受信器１０
の回路回路構成のブロックダイヤグラムを示す。ワイヤ
レス通信用光送受信器１０は前述のように水平輻射系と
垂直輻射系の２系統の送受信系を有している。

【００２６】図３において、水平系への送信信号６６は
光源駆動回路６１に送られ、光源（ＡｌＧａＡｓ系ＬＥ
Ｄ）１を駆動する。光源駆動回路６１は４個設けられ、
４個の光源１をそれぞれ駆動する。４個の受光素子２で
受光きれた自由空間光信号は増幅器６２で増幅波形整形
された後ＯＲ回路６５を経て、水平輻射系からの受信信
号６７となる。垂直輻射系への送信信号６８は光源駆動
回路６８に送られ、光源（ＡｌＧａＡｓ系ＬＥＤ）５を
駆動する。受光素子６で受光された自由空間光信号は増
幅器６４で増幅波形整形されてから、垂直輻射系からの
受信信号６９となる。信号６６、６７、６８、６９はそ
れぞれホストとなるモバイルコンピュータなどとやりと
される。

【００２７】前記実施例においては、水平輻射系は４個
の光源と４個の受光素子を用いたが、この個数は４に限
定されない。任意の複数の光源ないし受光素子を用いる
ことができる。

【００２８】［ワイヤレス通信用光送受信器の第２実施
例］図４及び図５に本発明のワイヤレス通信用光送受信
器の第２実施例を示す。このワイヤレス通信用光送受信
器８１は図４に示すようなノートパソコン８０などのモ
バイル端末に取り付けるのに適した構成である。図４に
おいて、ノートパソコン８０は折畳み式構造であり、本
体底部８２と本体蓋部８３からなる。本体底部８２には
キーボード８４とトラックボール８５を備え、本体蓋部
８３にはディスプレイ８６、本実施例のワイヤレス通信
用光送受信器８１を備える。ワイヤレス通信用光送受信
器８１は本体蓋部８３の上部に設けられている。

【００２９】図５に本実施例のワイヤレス通信用光送受
信器８１の光学系を示す。図５は図１に対応する図であ
り、図１との違いは光源１とシリンドリカルレンズ３が
３つしか設けられていないことである。すなわち、人間
が座る側、すなわち、図４ないし図５のＸ−Ｘ’方向側
の光源１とシリンドリカルレンズ３を省いてある。これ
は、通常の動作時にはＸ−Ｘ’方向に必ず人間が座るた
め、この方向に信号光を輻射しても人間に遮られてしま
うことがひとつの理由である。また、もうひとつの理由
として、人間が座る側に光を輻射することは、ノートパ
ソコン８０（あるいは図６の９１ないし９４）の操作者
の目に不要な光を照射することになり、目への無用な健
康被害を惹起しかねないことがある。なお、図５におい
て、図１と対応する箇所には対応する符合を付して詳細
な説明を省略する。

【００３０】つぎに図６及び図７を用いて、本発明のワ
イヤレス通信用光送受信器の使い方を説明する。図６に
おいて、９１ないし９４はノートパソコンであり、第２
実施例のワイヤレス通信用光送受信器８１を備えてい
る。９５はプロキシ（代理）サーバであり、第１実施例
のワイヤレス通信用光送受信器１０を備えている。２１
は後述の能動型スターカプラである。能動型スターカプ
ラ２１は自由空間光によって他の能動型スターカプラ２
１とリンクしてバックボーンネットワーク３１を形成し
ている。このバックボーンネットワーク３１についても
後述する。ノートパソコン９１ないし９４及び、プロキ
シ（代理）サーバ９５は机９６の上に置かれている。能
動型スターカプラ２１は天井３０の近くに設けられてい
る。

【００３１】ノートパソコン９１ないし９４の間では水
平輻射光１８を用いて交信する。ノートパソコン９１か
らバックボーンネットワーク３１へはプロキシ（代理）
サーバ９５を介して行う。ノートパソコン９１とプロキ
シ（代理）サーバ９５が水平輻射光１３で交信し、プロ
キシ（代理）サーバ９５がバックボーンネットワーク３
１と垂直輻射光１１を用いてリンクする。プロキシ（代
理）サーバ９５はノートパソコン９１とバックボーンネ
ットワーク３１との中継を行うわけである。ノートパソ
コン９１がバックボーンネットワーク３１と垂直輻射光
１ｌａを介して直接リンクすることも、もちろん可能で
ある。

【００３２】プロキシ（代理）サーバ９５には次のふた
つの使い方がある。ひとつは、ノートパソコン９１がバ
ックボーンネットワーク３１と直接リンクできないよう
配置の時に、プロキシ（代理）サーバ９５が中継を行
う、という使い方である。もうひとつは、プロキシ（代
理）サーバ９５にブリッジやルータの機能を持たせてお
く、という使い方である。こうすると、バックボーンネ
ットワーク３１の信号トラフィックが、ノートパソコン
９１ないし９４に直接持ち込まれるのを防ぐことができ
るので、情報処理能力の限られているノートパソコンに
対する負荷を軽減できる。

【００３３】前記の第１実施例及び第２実施例のワイヤ
レス通信用光送受信器は衝突検出を確実にする機能を有
する。このことについて図８を参照して説明する。図８
において、バックボーンネット３１とリンクするために
はノートパソコン９１もしくは９２は垂直輻射系を用い
て天井３０付近に設けてある能動型スターカプラ２１に
信号を送れば良い。しかし、図８（ａ）に示すようにノ
ートパソコン９１と９２とが近接している場合は、垂直
輻射系からしか光信号を送信しないと衝突が検出できな
いことになる。図８（ａ）に示すように、ノートパソコ
ン９１と９２が、ほぼ同時に垂直輻射系からしか光信号
を送信しないとすると、互いに相手が送信していること
を知り得ないからである。これに対して、図８（ｂ）に
示すようにノートパソコン９１と９２が、垂直輻射系だ
けでなく水平輻射系からも光信号を送信するようにする
と、互いに相手が送信していることを知る事ができる。
すなわち、衝突検出が行えることになる。これは、本発
明のワイヤレス通信用光送受信器が水平輻射系と垂直輻
射系とを備えていることによる効果である。

【００３４】なお、この場合には垂直輻射系への送信内
容と同じ内容を水平輻射系に送信すれば、たまたま、交
信相手が同一のセル内に居た場合でも確実に交信を成功
させることができる。一方、水平輻射系には単純なジャ
ミング信号のみを送る構成としても良い。この場合は、
衝突検出のみが確実になる。

【００３５】［能動型スターカプラの第１実施例］図９
に本発明の能動型スターカプラの第１実施例を示す。図
９（ａ）は能動型スターカプラ２１の側面図、図９
（ｂ）は能動型スターカプラ２１の平面図（下面図）で
ある。能動型スターカプラ２１の下面にはひとつの自由
空間光送受信ポート４１が設けられている。能動型スタ
ーカプラ２１の各側面には自由空間光送受信ポート４２
がひとつずつ、合計４個設けられている。また、能動型
スターカプラ２１のひとつの側面には光ファイバ用ポー
ト４３がふたつ設けられている。能動型スターカプラ２
１の別の側面にはツイストペアケーブル用ポート４４が
ふたつ設けられている。

【００３６】図１０は図９に示した能動型スターカプラ
２１の内部構成を示す回路図である。図１０の回路図は
電気系と光ファイバ系とを併せて記した回路図となって
いることに注意されたい。図１０において、光ファイバ
用ポート４３（４３ａ、４３ｂ）とマトリクス回路４０
とを結ぶ線４７は光ファイバであり、ツイストペアケー
ブル用ポート４４とマトリクス回路４０とを結ぶ線４８
は電気的配線である。自由空間光送受信ポート４１ない
し４２（４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄ）とマトリク
ス回路４０とを結ぶ線４９も電気的配線である。

【００３７】図１１にマトリクス回路４０の内部構成を
示す。マトリクス回路４０の入力端子群５１と出力端子
群５２とをダイオード５３で接続した回路構成となって
いる。マトリクスの対角成分に相当する部分５４だけは
ダイオードがない構成になっており、これによって対角
成分がゼロの伝達特性を得ている。なお、図１１ではダ
イオードマトリクスによって対角成分がゼロの伝達特性
を実現したが、これはダイオードマトリクスに限らず、
任意のゲート回路構成によって構成してかまわない。

【００３８】図１０に戻ると、マトリクス回路４０は入
力側の前置増幅器群４５と出力駆動回路（ドライバアン
プ）群４６に挟まれた構成となっている。自由空間光送
受信ポート４１ないし４２には、受光器５５と光源５６
とが備えられている。同様に、光ファイバ用ポート４３
にも受光器５５と光源５６とが備えられている。光ファ
イバ用ポート４３にはさらに光カプラ５０が備えられて
いる。

【００３９】自由空間光送受信ポート４１で受信された
自由空間光は受光器５５ａによって電気信号に変換され
てから、前置増幅器群４５の中の増幅器Ｒ３によって増
幅された後、マトリクス回路４０、出力駆動回路（ドラ
イバアンプ）群４６を経て、自由空間光送受信ポート４
２ａないし４２ｄ、光ファイバ用ポート４３ａないし４
３ｂ、ツイストペアケーブル用ポート４４ａないし４４
ｂに中継される。ここで、自由空間光送受信ポート４１
で受信された信号は自由空間光送受信ポート４１自身に
は戻ってこないことに注意されたい。

【００４０】自由空間光送受信ポート４２ａで受信され
た自由空間光は、自由空間光送受信ポート４２ａ内に設
けられている受光器（図示せず）によって電気信号に変
換されてから、前置増幅器群４５の中の増幅器Ｒ３によ
って増幅された後、マトリクス回路４０、出力駆動回路
（ドライバアンプ）群４６を経て、自由空間光送受信ポ
ート４１、自由空間光送受信ポート４２ｂないし４２
ｄ、光フアイバ用ポート４３ａないし４３ｂ、ツイスト
ペアケーブル用ポート４４ａないし４４ｂに中継され
る。自由空間光送受信ポート４２ａで受信された信号は
自由空間光送受信ポート４２ａ自身にはやはり戻ってこ
ない。

【００４１】光ファイバ用ポート４３ａで受信された信
号光（導波光）は受光器５５によって電気信号に変換さ
れてから、前置増幅器群４５の中の増幅器Ｒ１によって
増幅された後、マトリクス回路４０、出力駆動回路（ド
ライバアンプ）群４６を経て、自由空間光送受信ポート
４１、自由空間光送受信ポート４２ａないし４２ｄ、光
ファイバ用ポート４３ｂ、ツイストペアケーブル用ポー
ト４４ａないし４４ｂに中継される。光ファイバ用ポー
ト４３ａで受信された信号は光ファイバ用ポート４３ａ
自身には戻ってこない。

【００４２】ツイストペアケーブル用ポート４４ａで受
信された電気信号は、前置増幅器群４５の中の増幅器Ｒ
２によって増幅された後、マトリクス回路４０、出力駆
動回路（ドライバアンプ）群４６を経て、自由空間光送
受信ポート４１、自由空間光送受信ポート４２ａないし
４２ｄ、光ファイバ用ポート４３ａないし４３ｂ、ツイ
ストバアケープル用ポート４４ｂに中継される。ツイス
トペアケーブル用ポート４４ａで受信された信号はツイ
ストぺアケーブル用ポート４４ａ自身には戻ってこな
い。

【００４３】［通信ネットワークの第１実施例］図１２
に本発明の通信ネットワークの実施例を示す。前述の能
動型スターカプラ２１を複数設けて、スターカプラ２１
間を自由空間光２５、光ファイバ２３、ツイストペアケ
ーブル２４で接続することによってバックボーンネット
ワーク３１を構成した。前述のワイヤレス光送受信器１
０を備えたモバイル端末（移動局）２２ａないし２２ｂ
は、モバイル端末同士の交信を前述の水平輻射光１３を
介して行い、バックボーンネットワーク３１との交信は
前述の垂直輻射光１１を介して行う。なお、モバイル端
末（移動局）２２ａないし２２ｂは前述のワイヤレス光
送受信器８１を備えたノートパソコン９１あるいは９２
であっても良い。

【００４４】バックボーンネットワーク３１の構成にあ
たって、互いに見通しの良いとるこに配置された能動ス
ターカプラ２１同士は自由空間光２５によって結ばれ、
途中に障害物２８があるような場合はツイストペアケー
ブル２４で障害物２８を迂回するように有線接続され
る。階下の部屋のスターカプラと接続するためには、例
えば、光ファイバ２３を用いる。能動型スターカプラ２
１に変えて一部受動型スターカプラ２６をネットワーク
中に混在させておいてもかまわない。受動型スターカプ
ラ２６は、前述の図２２に示すような構造をしている。
なお、図１３において、２９は床、３０は天井である。
能動型スターカプラ２１と受動型スターカプラ２６は、
いずれも全て相互接続可能なスターカプラであるので、
ネットワーク内での発振は発生しない。

【００４５】［ワイヤレス通信用光送受信器の第３実施
例］図１３に本発明のワイヤレス通信用光送受信器の第
３実施例を示す。第１実施例のワイヤレス通信用光送受
信器との違いは、水平輻射系及び垂直輻射系にダイバシ
ティを採用したことである。水平輻射系は第１実施例と
同様４個の光源１ａないし１ｄと４個の受光素子２ａな
いし２ｄを備えているが、後述するようにこれらは単純
に並列接続するのではなく、状況に応じて使用する光源
と受光素子を切り換えて使う。垂直輻射系は光源ユニッ
ト７１と受光ユニット７２とを備えている。光源ユニッ
ト７１は光源アレイ７３とレンズ７５とから成り立って
いる。受光ユニット７２は受光素子アレイ７４とレンズ
７５とから成り立っている。光源アレイ７３は図１４
（ａ）に示すように、７個の光源（波長８５０ｎｍのＡ
ｌＧａＡｓ系ＬＥＤ）７３ａないし７３ｇのアレイであ
る。受光素子アレイ７４は図１４（ｂ）に示すように７
個の受光素子（Ｓｉ−ＰＩＮ−ＰＤ）７４ａないし７４
ｇのアレイである。

【００４６】図１５に本実施例のワイヤレス通信用光送
受信器の送受信信号光の指向特性の概略を示す。水平輻
射系では１４ａないし１４ｄの４方向、垂直輻射系では
１２ａないし１２ｇの７方向である。垂直輻射系ではレ
ンズ７５によって各光源からの輻射される光の方向が変
化し、同様に、レンズ７５によって各受光素子が受光す
る光の方向が変化する。すなわち、本実施例では水平輻
射系４方向、垂直輻射系７方向のダイバシティが実現さ
れている。

【００４７】図１６に本実施例のワイヤレス通信用光送
受信器の回路構成を示す。水平輻射系光源１ａないし１
ｄとその駆動回路６１ａないし６１ｄ、受光素子２ａな
いし２ｄとその増幅器１０７ａないし１０７ｄ、送信信
号セレクタ１０１、受信信号セレクタ１０２、信号強度
データマルチプレクサ１０５から成り立っている。垂直
輻射系は光源７３ａないし７３ｇとその駆動回路６３ａ
ないし６３ｇ、受光素子７４ａないし７４ｇとその増幅
器１０８ａないし１０８ｇ、送信信号セレクタ１０３、
受信信号セレクタ１０４、信号強度データマルチプレク
サ１０６から成り立っている。

【００４８】増幅器１０７ａないし１０７ｄは、受光素
子ｌａないしｌｄからの信号を増幅整形して出力する機
能と共に、各受光素子で受光された光信号の強度データ
をデジタル化して出力する機能を有している。信号強度
データマルチプレクサ１０５はこの光信号の強度データ
をマルチプレクスしてホスト側に伝達する。送信信号セ
レクタ１０１は、セレクタ制御信号１１２によって水平
輻射系送信信号１１１を光源ｌａないしｌｄの内のどの
光源に送るかを制御される。同様に、受信信号セレクタ
１０２は、セレクタ制御信号１１４によって受光素子２
ａないし２ｄの内のどの受光素子で受信された信号を水
平輻射系受信信号１１３として取り出すかを決める。

【００４９】増幅器１０８ａないし１０８ｄは、受光素
子７４ａないし７４ｇからの信号を増幅整形して出力す
る機能と共に、各受光素子で受光された光信号の強度デ
ータをデジタル化して出力する機能を有している。信号
強度データマルチプレクサ１０６はこの光信号の強度デ
ータをマルチプレクスしてホスト側に伝達する。送信信
号セレクタ１０３は、セレクタ制御信号１１７によって
垂直輻射系送信信号１１６を光源１０８ａないし１０８
ｇの内のどの光源に送るかを制御される。同様に、受信
信号セレクタ１０４は、セレクタ制御信号１１９によっ
て受光素子２ａないし２ｄの内のどの受光素子で受信さ
れた信号を垂直輻射系受信信号１１８として取り出すか
を決める。

【００５０】本実施例では、水平輻射系と垂直輻射系双
方にダイバシティの機能を持たせたので、次のような効
果がある。

【００５１】まずダイバシティ化により送信電力の総量
が低減可能であり消費電力を減少させることができるこ
とである。通信開始においては、相手局がどこにいるか
わからないので、送信可能な全方向に向けて送信する必
要があるが、一度コネクションが設定されたなら（相手
からの返信があったなら）、信号強度データマルチプレ
クサ１０５ないしは１０６の出力から相手局の方向を検
知することが可能である。以後、検出された相手局の方
向へのみ光信号を送るようにすれば、送信電力を低減で
きるわけである。

【００５２】垂直輻射系双方にダイバシティの機能を持
たせることにより、さらにハンドオーバーの機能を付加
することができる。図１７に示すように、ふたつの能動
型スターカプラ２１ａと２１ｂの中間付近に第３実施例
のワイヤレス光送受信器１２０を備えた移動局２２があ
ったとする。この場合、移動局２２は垂直輻射の光信号
１ｌａで能動型スターカプラ２１ａにリンクするか、光
信号１ｌｂで能動型スターカプラ２１ｂにリンクするか
選ばなければならない。移動局２２は垂直輻射系の信号
強度データマルチプレクサ１０６からのデータによっ
て、最も強い光信号が受信される方向にリンクするよう
に制御することができる。一般にバックボーンネットワ
ークには平均的にある程度のトラフィックが必ずあるの
で、一定時間以上、垂直輻射系の信号強度データマルチ
プレクサ１０６からのデータを観測すれば、どちらの方
向から最も強い信号が来るのか、言い換えれば移動局２
２はどの基地局（能動型スターカプラ）に近いのかが判
定可能である。ハンドオーバは、先行技術例でも述べた
ように、通常はバックボーンネットワーク側（基地局
側）でのリンクの判断が必要である。これに対して、本
発明では移動局側だけでハンドオーバ制御が行えるとい
う顕著な効果がある。

【００５３】［ワイヤレス通信用光送受信器の第４実施
例］図１８に本発明のワイヤレス通信用光送受信器の第
４実施例を示す。本実施例は、水平輻射系にアキシコン
（円錐）ミラーを用いたことに特色がある。水平輻射系
の光源１及び受光素子２は１個ずつ設けられている。光
源１からの信号光はビームスプリッタ１２１を経て、ア
キシコンミラー１２２によって水平方向に拡散される。
一方、水平方向を伝搬してきた信号光はアキシコンミラ
ー１２２、ビームスプリッタ１２１を経て受光素子２に
送られる。その他の構成は図１の第１実施例と同様であ
る。

【００５４】本実施例では、水平輻射系の光源と受光素
子の数を減らすことができるという利点がある。なお、
ビームスプリッタ１２１に代えてハーフミラーを用いて
もよい。また、図１８においてはシリンドリカルレンズ
３やレンズ７を用いていないが、適宜用いても良いこと
はもちろんである。

【００５５】

【発明の効果】本発明によれば光無線ＬＡＮのようなバ
ックボーンネットワークと端末とがリンクするシステム
と、ＩｒＤＡのような端末間の通信を行うシステムとを
融合した通信システムが実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ワイヤレス通信用光送受信器１０の第１実施例
を示す図である。

【図２】ワイヤレス通信用光送受信器１０の送受信信号
光の指向特性を示す概略図である。

【図３】ワイヤレス通信用光送受信器１０の回路回路構
成のブロックダイヤグラムである。

【図４】ノートパソコンに第２実施例のワイヤレス通信
用光送受信器を取り付けた様子を示す斜視図である。

【図５】ワイヤレス通信用光送受信器８１の第２実施例
を示す図である。

【図６】ノートパソコンからプロキシ（代理）サーバを
介してバックボーンネットワークへリンクする様子を示
す斜視図である。

【図７】図６の概略の側面図である。

【図８】ノートパソコンからプロキシ（代理）サーバを
介してバックボーンネットワークへリンクする様子を示
す側面図である。

【図９】本発明の能動型スターカプラの第１実施例を示
す図である。

【図１０】図９の能動型スターカプラ２１の内部構成を
示す回路図である。

【図１１】図９のマトリクス回路４０の内部構成を示す
回路図である。

【図１２】本発明の通信ネットワークの実施例を示す側
面図である。

【図１３】本発明のワイヤレス通信用光送受信器の第３
実施例を示す図である。

【図１４】光源アレイ７３と受光素子アレイ７４を示す
平面図である。

【図１５】本発明の第３実施例のワイヤレス通信用光送
受信器の送受信信号光の指向特性を示す概略図である。

【図１６】本発明の第３実施例のワイヤレス通信用光送
受信器の回路構成を示す図である。

【図１７】移動局２２の能動型スターカプラ２１ａと２
１ｂに対するハンドオーバを説明するための概略図であ
る。

【図１８】本発明のワイヤレス通信用光送受信器の第４
実施例を示す概略図である。

【図１９】先行技術（特開平３−９１３２９号公報）に
記載の通信システムを示す概略図である。

【図２０】先行技術（実開平３−９２８４０号公報）に
記載の通信システムを示す概略図である。

【図２１】先行技術（特開平３−２９６３３２号公報）
に記載の相互接続可能な能動型スターカプラを示す概略
図である。

【図２２】先行技術（特開平５−３４５７号公報）に記
載の相互接続可能な受動型スターカプラを示す概略図で
ある。

【符号の説明】

１、１ａ−１ｄ・・・水平輻射系の光源（ＡｌＧａＡｓ
系ＬＥＤ）２、２ａ−２ｄ・・・水平輻射系の受光素子（Ｓｉ−Ｐ
ＩＮフォトダイオード）３・・・シリンドリカルレンズ４・・・隔壁５・・・垂直輻射系の光源（ＡｌＧａＡｓ系ＬＥＤ）６・・・垂直輻射系の受光素子（Ｓｉ−ＰＩＮフォトダ
イオード）７・・レンズ８・・・遮光筒１０・・・ワイヤレス通信用光送受信器１１、１１ａ・・垂直輻射系の光信号１２・・・垂直輻射系の光信号の指向特性１３・・・水平輻射系の光信号１４・・・水平輻射系の光信号性２１・・・能動型スターカプラ２２、２２ａ−２２ｂ・・・モバイル端末（移動局）２３・・・光ファイバ２４・・・ツイストペアケーブル２５・・・自由空間光２６・・・受動型スターカプラ２８・・・障害物２９・・・床（階下の天井）３０・・・天井３１・・・バックボーンネットワーク４０・・・マトリクス回路４１・・・自由空間光送受信ポート４２・・・自由空間光送受信ポート４３、４３ａ−４３ｂ・・・光ファイバ用ポート４４、４４ａ−４４ｂ・・・ツイストペアケーブル用ポ
ート４５・・・前置増幅器群４６・・・出力駆動回路（ドライバアンプ）群４７・・・光ファイバ４８、４９・・・電気的配線５０・・・光カプラ５１・・・入力端子群５２・・・出力端子群５３ダイオード６４・・・マトリクスの対角成分に相当する部分５５・・・受光器５６・・・光源６１、６１ａ−６１ｄ・・・光源駆動回路６２・・・増幅器６３、６３ａ−６１ｇ・・光源駆動回路６５・・・ＯＲ回路６６・・・水平輻射輻射系への送信信号６７・・・水平輻射輻射系からの受信信号６８・・・垂直輻射輻射系への送信信号６９・・・垂直輻射輻射系からの受信信号７１・・・光源ユニット７２・・・受光ユニット７３・・・光源アレイ７３ａ−ｇ・・・光源アレイの各要素７４・・・受光素子アレイ７４ａ−ｇ・・・受光素子アレイの各要素７５・・・レンズ８０・・・ノートバソコン８１・・・ワイヤレス通信用光送受信器の第２実施例８２・・・ノートパソコンの本体底部８３・・・ノートパソコンの蓋部８４・・・キーボード８５・・・トラックボール８６・・・ディスプレイ９１−９４・・・ノートパソコン９５・・・プロキシ（代理）サーバ９６・・・机１０１・・・送信信号セレクタ１０２・・・受信信号セレクタ１０３・・・送信信号セレクタ、１０４・・・受信信号セレクタ１０５・・・信号強度データマルチプレクサ１０６・・・信号強度データマルチプレクサ１０７ａ−１０７ｄ・・・増幅器１０８ａ−１０８ｇ・・増幅器１１１・・・平面輻射系送信信号１１２・・・セレクタ制御信号１１３・・・水平輻射系受信信号１１４・・・セレクタ制御信号１１６・・・垂直輻射系送信信号１１７・・・セレクタ制御信号１１８・・・垂直輻射系受信信号１１９・・・セレクタ制御信号１２０・・・第３実施例のワイヤレス光送受信器１２１・・・ビームスプリッタ１２２・・・アキシコンミラー１３０・・・移動局１３１・・・自由空間光を用いたダイバシティ方式の通
信手段１３２ａ−１３２ｂ・・・自由空間光通信用の基地局で
ある光ステーション１３３・・・光ステーション制御局１３５・・・移動光電話交換局１３７・・・有線網１４０・・・天井１４１ａ−１４１ｃ・・・天井に設けられた赤外送信装
置１４２・・・移動体１４３・・・横方向の自由空間光１４４・・・下方へ向けた縦方向の光信号１６１・・・入力光ファイバ１５２・・・出力光ファイバ１５３・・・受信器１５４・・・送信器１５５・・・ダイオードマトリクス１６１・・・光ファイバ１６２・・・基板１６３・・・光導波路回路Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３・・・前置増幅器Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３・・・出力駆動回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０４Ｂ 10/14 10/04 10/06 10/135 10/13 10/12 10/20 (72)発明者吉村浩一神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーンテクなかい富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者堀切和典神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーンテクなかい富士ゼロックス株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の基準平面に対して垂直方向の自由
空間へ光信号を送信する第１の光送信器と、前記基準平面に対して垂直方向の自由空間から伝搬して
きた光信号を受信する第１の光受信器と、前記基準平面内の水平方向の自由空間へ光信号を送信す
る第２の光送信器と、前記基準平面内の水平方向の自由空間から伝搬してきた
光信号を受信する第２の光受信器とを有することを特徴
とするワイヤレス通信用光送受信器。
【請求項２】前記第１の光送信器は複数方向に指向性
を有する光送信手段からなり、前記第１の光受信器は複数方向に指向性を有する光受信
手段からなり、さらに、前記複数方向から飛来した光信号強度を計測す
る計測手段と、前記計測手段によって前記第１の光送信器の指向性を切
り換える切換え手段とを有する請求項１記載のワイヤレ
ス通信用送受信器。
【請求項３】前記第２の光送信器は複数方向に指向性
を有する光送信手段からなり、前記第２の光受信器は複数方向に指向性を有する光受信
手段からなり、さらに、前記複数方向から飛来した光信号強度を計測す
る計測手段と、前記計測手段によって前記第２の光送信器の指向性を切
り換える切換え手段とを有する請求項１または２記載の
ワイヤレス通信用送受信器。。
【請求項４】電気信号を光信号に変換して自由空間へ
前記光信号を送信する機能及び、前記自由空間から伝搬
してきた光信号を受信して電気信号に変換する機能を有
するポートと、電気信号を光信号に変換して光ファイバへ前記光信号を
送信する機能及び、前記光ファイバを伝わって伝搬して
きた光信号を受信して電気信号に変換する機能を有する
ポートと、伝達特性を表す行列の対角成分が全てゼロである特性を
有するマトリクス状論理回路とを有することを特徴とす
る能動型スターカプラ。
【請求項５】電気信号を光信号に変換して自由空間へ
前記光信号を送信する機能及び、前記自由空間から伝搬
してきた光信号を受信して電気信号に変換する機能を有
するポートと、電気信号を信号線に向けて送信する機能及び、前記信号
線を伝わって伝搬してきた電気信号を受信する機能を有
するポートと、伝達特性を表す行列の対角成分が全てゼロである特性を
有するマトリクス状論理回路とを有することを特徴とす
る能動型スターカプラ。
【請求項６】少なくともキーボード部を備えた本体
と、少なくとも表示部を備え、かつ前記本体に折り畳み収納
可能な蓋部と、前記蓋部に取り付けられた請求項１記載のワイヤレス通
信用光送受信器とを有することを特徴とする携帯情報端
末。
【請求項７】請求項１、２または３記載のワイヤレス
通信用光送受信器と、請求項４または５記載の能動型スターカプラとを有する
ことを特徴とする光通信ネットワーク。
【請求項８】前記第１の光送信器から信号を送信する
際に、前記第２の光送信器からも光信号の送出を行うこ
とによって近隣の移動局との交信ないし、衝突検出を行
う請求項７記載の光通信ネットワーク。
【請求項９】前記ワイヤレス通信用光送受信器は請求
項２記載のワイヤレス通信用光送受信器であり、前記能
動型スターカプラへの送信に先立って、前記能動型スタ
ーカプラを介して流れるバツクボーンネツトワークの光
信号のトラフィックを監視することによって、前記第１
の光送信器の指向性を切り換える手順を含む通信手順を
備えた請求項７の光通信ネットワーク。
【請求項１０】代理サーバをさらに有し、前記代理サ
ーバは前記基準平面内の水平方向に自由空間へ輻射され
る光信号によって前記移動局と交信を行い、前記基準平
面に対して垂直方向に自由空間へ輻射される光信号によ
って前記能動型スターカプラと交信を行い、移動局とバ
ックボーンネットワークとの中継を行う代理サーバとを
有する請求項７の光通信ネットワーク。