JPH11266252A - 光空間伝送装置および光空間伝送方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光空間伝送において、背景光ノイズの影響を
取り除き、良好なデータ伝送を可能とすること。 【解決手段】 データを光データ信号に変換して空間に
出射し、空間を伝搬する光データ信号を受光素子1-3 で
取り込んで再生する光空間伝送装置において、データは
バースト信号であり、また、バースト信号による光デー
タ信号の非送受信時に受光素子にて取り込んだ背景光ノ
イズ信号(Snz) を記憶保持する記憶手段(MEM)1-11 と、
この蓄積されたSnz を読み出して、光データ信号の受信
時での当該光データ信号重畳のSnz 成分除去する除去手
段1-10,1-7とを具備し、光データ信号の非送受信時に受
光素子で取り込んだSnz をMEM に蓄積し、この蓄積され
たSnz に関する信号を、光データ信号受信時における光
データ信号に重畳されたSnz成分の除去に用いることを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば空間を介し
てデータ信号を送受信する光空間伝送装置および方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、煩雑な配線が不要で設置が簡単と
の理由から、通信システムのワイヤレス化が普及してい
る。それは光による空間伝送の分野においても例外では
なく、拡散型光ＬＡＮやＩｒＤＡ(Infra-red Data Assc
iation) 機器等として急速に普及している。

【０００３】図５に従来技術による光空間伝送装置の第
１の構成を示す。図５において５‐１ａ〜５‐１ｄは発
光素子、５‐２ａ〜５‐２ｄは受光素子、５‐３ａ、５
‐３ｂはパーソナルコンピュータ（以下、ＰＣと略称す
る）及びその周辺機器、５‐４は光中継器、５‐５ａ，
５‐５ｂは光信号、５‐６は照明、５‐７は背景光を示
す。

【０００４】ＰＣ ５‐３ａは光通信用のインタフェー
スとして、光送受信器を構成する発光素子５‐１ａと受
光素子５‐２ｂを備えており、送信対象のデータを発光
素子５‐１ａにて光信号に変調して送信し、受光素子５
‐２ｂは変調して送信されてきた光信号を受信して復調
し、データとしてＰＣ ５‐３ａのプロセッサに渡す機
能を有する。

【０００５】また、周辺機器５‐３ｂも同様に、光通信
用のインタフェースとして、光送受信器を構成する発光
素子５‐１ｄと受光素子５‐２ｄを備えており、送信対
象のデータを発光素子５‐１ｄにて光信号に変調して送
信し、受光素子５‐２ｄは変調して送信されてきた光信
号を受信して復調し、データとして当該周辺機器５‐３
ｂの制御部に渡す機能を有する。

【０００６】光中継器５‐４は、室内天井等に設置され
ており、これも周辺機器５‐３ｂ等と同様に、光通信用
のインタフェースとして、光送受信器を構成する発光素
子５‐１ｂ，５‐１ｃと受光素子５‐２ｂ，５‐２ｃを
備えており、受光素子５‐２ｂ，５‐２ｃは変調して送
信されてきた光信号を受信して電気信号に変換するもの
であり、発光素子５‐１ｂ，５‐１ｃは受光素子５‐２
ｂ，５‐２ｃの受信し、電気信号に戻した信号を増幅し
たものを受けて光信号に変換して送信するものである。

【０００７】なお、図５の例は、ＰＣ ５‐３ａと周辺
機器５‐３ｂが離れた位置にある場合、両者間を直接結
ぶように光信号を伝送するのではなく、光中継器５‐４
を介して中継させて伝送する方式とした例を示してあ
る。

【０００８】従って、光中継器５‐４は、光送受信器を
構成する発光素子５‐１ｂと受光素子５‐２ｂのペア
と、別の光送受信器を構成する発光素子５‐１ｃと受光
素子５２ｃペアはある程度の指向性を以て到来する光信
号を授受できるように、中継対象の機器の方向にそれぞ
れ送受光面を向けて配置されているものとする。

【０００９】以下に、ＰＣ ５‐３ａから離れた位置に
ある周辺機器５‐３ｂに、当該ＰＣ５‐３ａからデータ
を送る場合の動作について説明する。まず、ＰＣ ５‐
３ａからデータを発光素子５‐１ａで光信号５‐５ａに
変換して空間に放出する。空間に放出された光信号５‐
５ａは光中継器５‐４内のＰＣの方向を向いた受光素子
５‐２ｂで受信され、一旦、電気信号に変換される。変
換された電気信号は光中継器５‐４内の周辺機器の方向
に向いている発光素子５‐１ｃで再び光信号５‐５ｂに
変換されて空間に送出される。周辺機器５‐３ｂ内の受
光素子５‐２ｄは光信号５‐５ｂを受信し、周辺機器５
‐３ｂ本体でＰＣ５‐３ａからのデータを認識する。

【００１０】このような構成により、ＰＣ ５‐３ａは
周辺機器５‐３ｂに対してワイヤレスでのデータの送信
を可能としている。このように、光通信機能を採用する
システムの場合、一般にはＰＣ、周辺機器、光中継器等
は発光素子、受光素子の両方を備えて、双方向の光空間
伝送を行うことが多い。

【００１１】ところで、ＰＣや周辺機器等の情報機器が
設置される場所は、殆どが室内であり、天井に設置され
た蛍光灯や白熱灯などによる人工照明設備からの光であ
る背景光５‐７が存在する場所である。文献「アイトリ
プルイートランザクションズオンコミュニケーションズ
２０８５頁〜２０９４頁（１９９５年）」等の記述によ
ると、人工照明による背景光５‐６から放出される蛍光
性のノイズ、特に最近普及しているインバータ型蛍光灯
によるノイズは、ＤＣ（直流成分）付近から１００ｋＨ
ｚ程度にまでもの範囲に達している。

【００１２】一方、上述の如きの光通信伝送に用いられ
る光信号はベースバンドのデータ信号のスペクトル６‐
１は図６に示すように、周波数の低域から高域にまで達
している。

【００１３】このため、蛍光灯や白熱球等による背景光
ノイズ６‐２が空間で伝送信号に重畳され、受信時のＳ
／Ｎが劣化して良好な伝送が困難となる。背景光ノイズ
を除去するために背景光ノイズの帯域よりも高い周波数
をキャリアとして予変調する方式がある。しかし、１０
［Ｍｂｐｓ］を越えるような高速データを伝送する場
合、キャリア周波数６‐３は数１０［ＭＨｚ］に達し、
発光素子や受光素子の帯域が不足するため予変調を実現
することは困難となる。

【００１４】また、ＰＣや周辺機器等の情報機器に取り
付けられている発受光部は情報機器本体に一体的に取り
付けられている場合が多い。このため、データの光空間
伝送を行うには発受光部を通信相手の方向に向けるため
に、本体そのものを動かす必要が生じ、簡便性に欠け
る。

【００１５】更に図７に示す構成のように、天井や壁面
等に据え付けられる光中継器７‐４もあるが、これも発
光素子と受光素子のペアからなる複数の発受光部７‐１
ａ，〜，７‐１ｄが光中継器７‐４に一体的に取り付け
られた構造としている。そのため、光中継器７‐４に取
り付けられた１つの発受光部７‐１ａを第１の情報機器
７‐３ａに最適な方向に向けると、光中継器７‐４内の
別の発受光部は第２の情報機器７‐３ｂに対して、最適
な方向に向けられない場合が生じる。この場合、第２の
情報機器が光中継器７‐４と通信するには、複数の発受
光部７‐１ｂ，７‐１ｃが候補となる。

【００１６】そして、この場合、候補のうちのどれを使
用するかが光通信の品位を確保する上で重要となるが、
そのためには、複数の候補の中で最もＳ／Ｎが高い発受
光部を選択するようなアルゴリズムを用いて決定するこ
とが考えられる。

【００１７】しかし、最良のものを選択できたとしても
所詮は光中継器７‐４内の発受光部７‐１ｂと第２の情
報機器７‐３ｂ内の発受光部７‐２ｂの光軸が合ってい
ないことから、光軸が合っている場合に比べてやはりＳ
／Ｎが劣化する。

【００１８】また、通信できる発受光部を全て使用し、
それら各発受光部に重み付けをして足し算することも考
えられるが、任意の方向に存在する情報機器に対処する
ためにはアルゴリズムが複雑となる。

【００１９】このような簡便性の欠損への対策として、
例えば特公平７−１２３２４１号（赤外線データ通信装
置）に記載の方法がある。本方法では発受光部が本体に
露出した形態で取り付けられており、また、発受光部は
本体とは独立に上下左右に可動な構造となっている。そ
して、これにより、発受光部を本体とは独立に可動して
所望の方向に向けて光空間伝送を可能ならしめている。

【００２０】しかし、本方法では発受光部が本体に露出
した形態で取り付けられている。このため、光空間伝送
を行っていない時にも、発受光部が露出したままであ
り、ＰＣや周辺機器の操作性の点で邪魔になることが多
い。また、可搬型ＰＣのように本体そのものを運ぶ場合
に発受光部が露出しているために、他の物体と発受光部
がぶつかる危険性が拭えず、ぶつかった場合に発受光部
等を破損して故障の原因にもなる。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、光通信
機能を持たせたパソコンシステムなどが普及している
が、このようなシステムにおける光空間伝送を実施する
場合において、特にベースバンド信号を伝送する場合、
システムが室内に設置されている関係で、背景光ノイズ
の影響を受け易く、そのために、十分なＳ／Ｎが得られ
ず、良好な伝送が困難となる問題があった。

【００２２】従って、本発明の第一の目的は、光空間伝
送において背景光ノイズの影響を取り除き、良好なデー
タ伝送を可能にすることである。また、発受光部は情報
機器本体に一体的に取り付けられている。このため、デ
ータの光空間伝送を行うには発受光部を通信相手の方向
に向けるために、本体そのものを動かす必要が生じ、簡
便性に欠ける。従って本発明の第二の目的は、発受光部
の配置によって簡便性を損なうこと無く、良好な光空間
伝送を可能にすることにある。

【００２３】

【課題を解決するための手段】上記第一の課題を解決す
るために本発明は、データを発光素子で光データ信号に
変換して空間に出射し、前記空間を伝搬する前記光デー
タ信号を受光素子で取り込んで、前記データを再生する
光空間伝送装置において、前記データはバースト信号で
あり、前記光データ信号を送受信していない時に前記受
光素子で取り込んだ背景光ノイズをメモリに蓄積し、こ
のメモリに蓄積された前記背景光ノイズに関する信号
を、前記光データ信号受信時での当該光データ信号に重
畳された背景光ノイズ成分の除去に用いることを特徴と
する。

【００２４】本発明の光空間伝送装置の構成によれば、
背景光ノイズに関する波形情報を通信を行っていない時
に取り込んでメモリに蓄積し、この情報を元に通信を行
っている時の背景光ノイズの除去に用いる。従って、良
好なデータ伝送を行うことができる。

【００２５】また、上記第二の課題を解決するために本
発明は、データを発光素子で光データ信号に変換して、
前記光データ信号を空間に出射ずる光送信部と、空間を
伝搬する光データ信号を受光素子で取り込む光受信部の
両方もしくは片方を備えた光空間伝送装置において、前
記光空間伝送装置は情報機器に備えられ、前記光送信部
と光受信部の両方もしくは片方が光の入出力方向と直交
する方向に引き上げられ、前記光送信部と前記光受信部
の両方もしくは片方が水平方向と垂直方向の両方もしく
は片方が回転自在であるとともに静止機能を有すること
を特徴とする。

【００２６】本発明の光空間伝送装置の構成によれば、
通常は発光部と受光部の両方もしくは片方が情報機器に
埋め込まれた構成で物理的衝撃による故障が生じにく
い。また、データの通信時には発受光部を持ち上げて、
情報機器本体とは独立に任意の通信相手の方向に向ける
ことができるので、簡便性を損なうことなく良好なデー
タ伝送を行うことができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の施
形態を説明する。 （第１の実施形態）以下、詳細を説明する。図１は本発
明の第１の実施形態を示す構成図である。図１において
１‐１は背景光、１‐２は信号光、１‐３は受光素子、
１‐４はフロントエンド増幅器、１‐７は識別器、１‐
８はしきい値設定端子、１‐１０はディジタルシグナル
プロセッサ（ＤＳＰ；Digital Signal Processor) 、１
‐１１はメモリ、１‐１２はクロック抽出回路、１‐１
３はＡ／Ｄ変換装置、１‐１４はＤ／Ａ変換装置であ
る。

【００２８】これらのうち、受光素子１‐３は、空間を
伝搬してきた信号光１‐２や背景光１‐１を受光して電
気信号に変換するものであり、フロントエンド増幅器１
‐４はこの受光素子１‐３にて変換された電気信号を増
幅して出力するものである。

【００２９】また、クロック抽出回路１‐１２は、フロ
ントエンド増幅器１‐４から増幅されて出力された電気
信号からクロック信号を抽出する回路であり、Ａ／Ｄ変
換装置１‐１３は、フロントエンド増幅器１‐４から増
幅されて出力された電気信号をディジタル信号に変換す
る回路であり、メモリ１‐１１はこの、Ａ／Ｄ変換装置
１‐１３の出力するディジタル信号を保持し、また、Ｄ
ＳＰ １‐１０の処理したデータの保持などに用いられ
るメモリである。

【００３０】また、ＤＳＰ １‐１０は、クロック抽出
回路１‐１２からのクロック信号が得られないとき、Ａ
／Ｄ変換装置１‐１３を駆動させてフロントエンド増幅
器１‐４からの電気信号をサンプリングさせると共に、
当該Ａ／Ｄ変換装置１‐１３でサンプリングされ、背景
光ノイズが時間波形としてメモリ１‐１１に一旦貯えら
れたディジタル信号を読み出して波形解析し、前記クロ
ック信号の受信時にＤ／Ａ変換装置１‐１４に与えると
云ったことを行う信号処理プロセッサである。

【００３１】識別器１‐７は、フロントエンド増幅器１
‐４から出力された電気信号を入力とし、Ｄ／Ａ変換装
置１‐１４の出力をしきい値として、当該フロントエン
ド増幅器１‐４からの出力を識別して出力する回路であ
る。

【００３２】次に、上記構成の本システムの作用を説明
する。空間を伝搬してきた信号光１‐２及び背景光１‐
１は、受光素子１‐３で電気信号に変換され、フロント
エンド増幅器１‐４に導かれる。フロントエンド増幅器
１‐４では入力された信号を増幅して識別器１‐７およ
びクロック抽出回路１‐１２およびＡ／Ｄ変換装置１‐
１３に送られる。

【００３３】クロック抽出回路１‐１２はこのフロント
エンド増幅器１‐４で増幅されて入力された信号からク
ロック信号を抽出するが、ＤＳＰ １‐１０ではこのク
ロック信号が得られていないとき、Ａ／Ｄ変換装置１‐
１３にサンプリング指令を出す。

【００３４】これにより、Ａ／Ｄ変換装置１‐１３で
は、フロントエンド増幅器１‐４で増幅されて入力され
た信号をサンプリングし、ディジタル信号に変換してメ
モリ１‐１１に与え、ここに記憶させる。伝送される光
信号にはクロック信号成分を重畳させてあり、従って、
クロック信号が抽出されないときは光信号が伝送されて
いないことになる。従って、この状態のときにサンプリ
ングされてメモリ１‐１１に記憶されたディジタル信号
は受光素子１‐３で検出された背景光ノイズ成分である
と云える。

【００３５】このようにして、メモリ１‐１１には背景
光ノイズが時間波形として一旦貯えられることになる。
ＤＳＰ １‐１０では、メモリ１‐１１に蓄積された時
間波形を波形解析する。例えば、波形周期や振幅等の波
形解析である。そして、ＤＳＰ １‐１０はクロック信
号が得られているとき、波形解析結果のデータをＤ／Ａ
変換装置１‐１４にてアナログ変換した後に、しきい値
信号として識別器１‐７のしきい値設定端子１‐８に与
える。

【００３６】識別器１‐７では、フロントエンド増幅器
１‐４から出力された電気信号を入力とし、Ｄ／Ａ変換
装置１‐１４の出力をしきい値として、当該フロントエ
ンド増幅器１‐４からの出力のうち、このしきい値以上
のレベルの信号についてクロック抽出回路１‐１２から
クロック信号に同期させて通す。

【００３７】この構成と作用とによって、受信した光信
号のうち、ベースバンドのデータ信号に重畳された背景
光ノイズ１‐１の影響を取り除くことが可能となる。光
空間伝送においては、送信側のリークが受信側に影響を
及ぼすため、半二重の通信でデータはバースト信号であ
ることが一般的である。従って、データ信号無送受信
（オフサービス）時とデータ信号送受信（インサービ
ス）時の２通りの状況がある。

【００３８】従って、データ無送受信時に波形情報を取
り入れ、ノイズ成分としてその後のデータ信号受信時で
のノイズキャンセルに用いるようにした。データ信号無
送受信時とは、受信器の電源立ち上げ直後のまだ通信を
開始していない時や通信が中断されている合間で送信も
受信も行っていない状態を指すもので、この場合、フロ
ントエンド出力はデータ信号を含まず背景光ノイズやフ
ロントエンドの熱雑音と見なせるので、容易に背景光ノ
イズの時間波形を得ることができる。

【００３９】この場合、フロントエンド出力はデータ信
号を含まず背景光ノイズやフロントエンドの熱雑音と見
なせるので、容易に背景光ノイズの時間波形を得ること
ができ、従って、この実施形態のように、データ信号受
信（インサービス）時に、データ信号無送受信時に得ら
れた時間波形を用いてデータ信号受信時の識別器におけ
るしきい値レベルの調整や識別器入力前の信号振幅の調
整を行ってノイズキャンセルを行えば、良好なデータ伝
送が実現できる。

【００４０】ただし、受信器の配置移動や照明によって
受信される背景光ノイズは時間的に変化する。このた
め、時間波形の取り入れはデータ無受信時に逐次行い、
常に最新の波形を取り入れることが好ましい。また、Ｄ
ＳＰ １‐１０がデータ信号（ベースバンド信号）を背
景光ノイズと間違って誤動作することが考えられる。

【００４１】データ受信開始の認識には、クロック抽出
回路１‐１２からクロック信号が発生した時とすればよ
い。クロック信号の有無をＤＳＰ１‐１０に知らせるよ
うにすれば、誤動作が防げる。例えば、クロック有りの
時に、ＤＳＰ１‐１０はＡ／Ｄ変換装置１‐１３に動作
停止命令を出し、無しの時に動作開始命令を出せば良
い。

【００４２】尚、第１の実施形態では、識別器のしきい
値レベルを調整しているが、信号レベルを調整しても良
い。以上の、第１の実施形態は、送信データを発光素子
により光データ信号に変換して空間に出射し、空間を伝
搬する光データ信号を受光素子で取り込んで、前記デー
タを再生する光空間伝送装置において、前記データはバ
ースト信号とすると共に、記憶手段を設けて、バースト
信号による光データ信号の非送受信時に前記受光素子に
て取り込んだ背景光ノイズを記憶保持し、この記憶され
た前記背景光ノイズ信号を読み出して、光データ信号の
受信時での当該光データ信号重畳の背景光ノイズ成分除
去することを特徴とするものであり、前記バースト信号
による光データ信号はベースバンド信号とし、また、前
記光データ信号の非送受信時に、前記受光素子で取り込
んだ背景光ノイズをＡ／Ｄ変換手段にてサンプリング
し、これを記憶手段に保持し、この保持された前記サン
プリング値を演算装置で波形解析し、前記波形解析した
信号をＤ／Ａ変換し、前記Ｄ／Ａ変換した信号を前記光
データ信号を受信している時の信号識別器のしきい値レ
ベル設定に用い、前記受光素子で取り込んだ信号の一部
はクロック抽出回路に導いてクロック信号の有無を前記
演算装置に知らせ、前記記憶手段に蓄積する前記サンプ
リング値を、前記光データ信号を送受信していない時に
逐次、更新することにより、最新の環境ノイズを常に保
持して環境ノイズの影響を除去した信号成分を識別器か
ら取り出すことができるようにしたものである。

【００４３】すなわち、第１の実施形態は、サンプリン
グしたノイズ成分を識別器で信号成分から除去すること
でキャンセルするものであったが、これは識別器の前段
でノイズ分をキャンセルするようしても実現可能であ
る。その例を第２の実施形態として次に説明する。

【００４４】（第２の実施形態）図に本発明の第２の実
施形態を示す。図２において２‐１は背景光、２‐２は
信号光、２‐３は受光素子、２‐４はフロントエンド、
２‐７は識別器、２‐８は減算器、２‐９は波形解析装
置、２‐１０はＤＳＰ、２‐１１はメモリ、２‐１３は
Ａ／Ｄ変換装置、２‐１４はＤ／Ａ変換装置である。

【００４５】これらのうち、受光素子２‐３は、空間を
伝搬してきた信号光２‐２や背景光２‐１を受光して電
気信号に変換するものであり、フロントエンド増幅器２
‐４はこの受光素子２‐３にて変換された電気信号を増
幅して出力するものである。

【００４６】また、クロック抽出回路２‐１２は、フロ
ントエンド増幅器２‐４から増幅されて出力された電気
信号からクロック信号を抽出する回路であり、Ａ／Ｄ変
換装置２‐１３は、フロントエンド増幅器２‐４から増
幅されて出力された電気信号をディジタル信号に変換す
る回路であり、メモリ２‐１１はこの、Ａ／Ｄ変換装置
２‐１３の出力するディジタル信号を保持し、また、Ｄ
ＳＰ ２‐１０の処理したデータの保持などに用いられ
るメモリである。

【００４７】また、ＤＳＰ ２‐１０は、クロック抽出
回路２‐１２からのクロック信号が得られないとき、Ａ
／Ｄ変換装置２‐１３を駆動させてフロントエンド増幅
器２‐４からの電気信号をサンプリングさせると共に、
当該Ａ／Ｄ変換装置２‐１３でサンプリングされ、背景
光ノイズが時間波形としてメモリ２‐１１に一旦貯えら
れたディジタル信号を読み出して波形解析し、前記クロ
ック信号の受信時にＤ／Ａ変換装置２‐１４に与えると
云ったことを行う信号処理プロセッサである。

【００４８】減算器２‐８は、フロントエンド増幅器２
‐４から出力された電気信号からＤ／Ａ変換装置２‐１
４の出力信号分を減算して出力するものであり、識別器
２‐７は、この減算器２‐８から出力された電気信号を
入力とし、クロック抽出回路２‐１２からのクロック信
号に同期させて前記入力を識別して出力する回路であ
る。

【００４９】次に、上記構成の本システムの作用を説明
する。空間を伝搬してきた信号光２‐２及び背景光２‐
１は受光素子２‐３で電気信号に変換され、フロントエ
ンド増幅器２‐４に導かれて増幅される。フロントエン
ド増幅器２‐４の出力は識別器２‐７とＡ／Ｄ変換装置
２‐１３およびクロック抽出回路２‐１２に送られる。

【００５０】クロック抽出回路２‐１２はこのフロント
エンド増幅器２‐４で増幅されて入力された信号からク
ロック信号を抽出するが、ＤＳＰ ２‐１０ではこのク
ロック信号が得られていないとき、Ａ／Ｄ変換装置２‐
１３にサンプリング指令を出す。

【００５１】これにより、Ａ／Ｄ変換装置２‐１３で
は、フロントエンド増幅器２‐４で増幅されて入力され
た信号をサンプリングし、ディジタル信号に変換してメ
モリ２‐１１に与え、ここに記憶させる。伝送される光
信号にはクロック信号成分を重畳させてあり、従って、
クロック信号が抽出されないときは光信号が伝送されて
いないことになるから、この状態のときにサンプリング
されてメモリ２‐１１に記憶されたディジタル信号は受
光素子２‐３で検出された背景光ノイズ成分であると云
える。

【００５２】このようにして、メモリ２‐１１には背景
光ノイズが時間波形として一旦蓄えられることになる。
ＤＳＰ ２‐１０は、メモリ２‐１１のデータを読み出
し、波形解析する。すなわち、メモリ２‐１１に蓄積さ
れた背景光ノイズの時間波形を解析することにより波形
の周期を解析し、背景光ノイズを除去するのに最も適し
た周期とタイミングを求め、クロック信号に同期させて
メモリ２‐１１のデータを雑音信号成分データとして読
み出し、Ｄ／Ａ変換装置２‐１４へ送出し、アナログの
雑音信号に変換した後に減算器２‐８に入力する。

【００５３】減算器２‐８にはフロントエンド増幅器２
‐４で増幅されて入力された受光素子２‐３の受光信号
が入力されており、減算器２‐８は両者を減算して受光
信号から雑音成分を除去する。そして、これを識別器１
‐７へ入力する。

【００５４】識別器２‐７は、この減算器２‐８から出
力された電気信号をクロック抽出回路２‐１２からのク
ロック信号に同期させて識別して出力する。この実施形
態では、雑音信号成分を光信号無送信時に検出してお
き、光信号受信時には減算器２‐８により識別器１‐７
への入力の前段で受光信号からこの雑音成分を減算した
上で与えるようにしたことで、信号に重畳された背景光
ノイズ２‐１の影響を取り除くことが可能になる。

【００５５】本実施形態でも第１の実施形態と同じく、
クロック信号の有無をＤＳＰ ２‐１０に知らせること
で、データ信号受信開始や終了を認識できる。従来技術
で述べたように、背景光ノイズのスペクトルはＤＣ〜１
００［ｋＨｚ］程度である。５倍の５００［ｋＨｚ］程
度で８ビットのサンプリングを仮定すれば、５００［ｋ
ｂｙｔｅ］程度の容量のメモリ、５００［ｋＨｚ］程度
のＤＳＰが必要となる。これらのメモリ、ＤＳＰ等は現
在既に市場で安価に供給されているので、低コストで背
景光ノイズを除去できる。

【００５６】以上、この実施形態は光伝送するデータは
ベースバンド信号とし、また、前記光データの信号を送
受信していない時に前記受光素子で取り込んだ背景光ノ
イズをＡ／Ｄ変換装置でサンプリングし、前記サンプリ
ング値をメモリに蓄積し、前記メモリに蓄積された前記
サンプリング値を演算装置で波形解析し、前記波形解析
した信号をＤ／Ａ変換し、前記Ｄ／Ａ変換した信号を前
記光データ信号を受信している時の識別器の入力前段で
信号から減算し、前記受光素子で取り込んだ信号の一部
はクロック抽出回路に導いて、クロック信号の有無を前
記演算装置に知らせ、これにより前記メモリに蓄積する
前記サンプリング値を前記光データ信号を送受信してい
ない時に逐次、更新するようにした。

【００５７】このようにしても、第１の実施形態と同様
の効果が得られる。尚、本システムにおいて、発光素子
には例えば、ＬＤ（レーザダイオード）やＬＥＤ（発光
ダイオード）、受光素子には例えば、ＰＤ（フォトダイ
オード）等を採用するのが小型、低コスト等の点から一
般的である。

【００５８】しかし、ＰＤでは当該ＰＤ周辺のグラウン
ド（接地）が構造的に不十分であったり、ＰＤの受光面
が大きいと、ラジオや電化製品からの周期性を持つ電磁
的なノイズを拾ってしまう場合がある。この場合におい
ても、適宜な帯域までのサンプリングを行えば、本発明
により電磁ノイズを打ち消すことができる。

【００５９】また本発明について、ベースバンド伝送の
場合を主に説明したが、サブキャリア伝送の場合も本発
明は有効である。この場合、従来は背景光ノイズを避け
るために高域にキャリア周波数を選んでいたが、本発明
によりキャリア周波数をより低域に設定することが可能
となる。

【００６０】次に、光軸を合わせ易くして、光送受信を
効率良く実施できるようにすると共に、光送信部や光受
信部の機械的保護を図る構造とする例を第３の実施形態
として説明する。

【００６１】（第３の実施形態）本実施例に於いては、
光送信部と光受信部の通信端末やパソコン本体への取り
付け構造を工夫することにより、光軸を合わせ易くし
て、光送受信を効率良く実施できるようにすると共に、
光送信部や光受信部の機械的保護を図る構造を示す。

【００６２】ここでは、光送信部と光受信部の両方もし
くは片方が光の入出力方向と直交する方向に引き上げら
れ、前記光送信部と前記光受信部の両方もしくは片方が
水平方向と垂直方向の両方もしくは片方が回転自在であ
るとともに静止機能を有する構造とするもので、その詳
細を図３に示す。

【００６３】図３において、３‐１は情報機器、３‐２
は発受光部、３‐３はつまみ、３‐４は軸であり、情報
機器３‐１にはその側面に上方と前面の２面が開放され
たコの字型の角溝３‐７が形成されている。発受光部３
‐２は長方形箱体状であり、その底面側に円柱状の軸３
‐４が設けられていて、この円柱状の軸３‐４上に長方
形箱体状発受光部３‐２が保持される如きの構造となっ
ている。

【００６４】発受光部３‐２の一側面である正面には、
発光素子と受光素子が取り付けられており、また、発受
光部３‐２の頭頂部近傍におけるこれら素子取り付け側
の面に、外部にひさし状に突出するつまみ３‐３が形成
されている。つまみ３‐３は人の指先が掛かる程度の小
さなサイズであり、情報機器３‐１を移動した際などに
おいて、他とぶつかるなどの障害にならないようにして
ある。

【００６５】長方形箱体状の発受光部３‐２は角溝３‐
７内に収納できるようにするために、軸３‐４は角溝３
‐７の底面に形成された挿通口に挿通されて軸方向に摺
動可能に保持されており、発受光部３‐２をその頭部３
‐５から角溝３‐７の底部方向に押し込むと当該発受光
部３‐２は図３（ａ）の如く角溝３‐７内にぴたりと収
納された状態になり、当該発受光部３‐２をそのつまみ
３‐３部分を指先で引っかけて上方に引き上げることに
より、当該発受光部３‐２は角溝３‐７内から引き出さ
れて図３（ｂ）の如き状態に引き出せる構成となってい
る。また、この状態で、当該発受光部３‐２は軸３‐４
を軸に回動可能になっており、また、上下方向に首振り
角度を変えることができると共に、調整した位置や向き
仰角などを保持できる支持構造となっていて、発受光面
を所望の方向に向けることが可能な構造となっている。
つまり、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の３軸回りに自由度を持たせ、か
つ、調整した位置や状態は保持できる静止機能を有した
支持構造となっている。

【００６６】このような構成において、情報機器３‐１
に取り付けられた発受光部３‐２は、通常は情報機器３
‐１本体にほぼ埋め込まれた形態とすることができる。
この状態で通信相手との向きが合っている場合、すなわ
ち、相手との光軸が合っている場合は、そのまま光空間
伝送が行える。しかし、向きが合っていない場合は、発
受光部３‐２に付いているつまみ３‐３を持ち上げる。
発受光部３‐２はつまみ３‐３を持ち上げると、水平・
垂直方向に回転可能で向きを調整できる構成となってい
る。また、持ち上げられ、向きを調整された発受光部３
‐２は、そのままの姿勢で静止する機構も備えている。

【００６７】このような構成により発受光部を未使用の
時は情報機器本体にほぼ埋め込まれているので邪魔にな
らず、使用時は本体とは独立に任意の通信相手の方向に
発受光部を向けることができる。

【００６８】発受光部３‐２を支える軸３‐４は円柱状
にこだわらないが、回転若しくは回動可能な構造を採り
易くするためには、円柱形であることが望ましい。ま
た、つまみ３‐３は必ずしも必要無い。例えば、次のよ
うな機構が考えられる。発受光部３‐２の頭部３‐５を
一度押すと発受光部が少し、持ち上がる。発受光部３‐
２が持ち上がることで少し露出した側面部３‐６をつま
んで持ち上げる。通信が終了すると、頭部３‐５を再度
押して発受光部３‐２を元の情報機器３‐１本体に格納
された状態に戻す。このような構造にすれば情報機器の
表面がつまみが無い分、より凹凸が少ない構成ができ
る。

【００６９】図３では発光部と受光部を具備し、しかも
２つが一体となっている場合を示している。しかし、発
光部と受光部がそれぞれ独立に向きを調整できる情報機
器や、発光部と受光部のどちらか一方だけを備えて且つ
向きを調整できる情報機器であつてもよい。

【００７０】尚、発受光部を取り付ける情報機器３‐１
としてはＰＣやその周辺機器であるプリンタやファック
ス、更にはＰＨＳ（パーソナルハンディホンシステム）
やＰＤＡ（携帯型データ端末）のような携帯端末であっ
てもよい。

【００７１】第３の実施形態は、情報機器側における発
受光部３‐２に３軸の自由度を持たせて発受光部３‐２
の方向を相手に向けて変えることができるようにしたも
のであるが、情報機器３‐１側の発受光部３‐２は固定
として、光中継器側の発受光部について、３軸の自由度
を持たせる構成とすることにより、光通信の光軸を合わ
せ易くする構造とすることができる。その例を次の第４
の実施形態にて説明する。

【００７２】（第４の実施形態）図４は、本発明の第４
の実施形態を示す図である。構成について説明する。図
４において、４‐４は光中継器、４‐１ａ〜４‐１ｄは
この光中継器４‐４の備える光信号送受信用の発受光
部、４‐３ａおよび４‐３ｂは移動可能な第１のおよび
第２の情報機器、４‐２ａ，４‐２ｂはこれら第１およ
び第２の情報機器４‐３ａ，４‐３ｂの備える光信号送
受信用の発受光部である。

【００７３】図４に示すように、本発明の第４の実施形
態のシステムは、光中継器４‐４に複数の発受光部４‐
１ａ〜４‐１ｄを設けて光信号の中継をできるようにし
てあり、これら複数の発受光部４‐１ａ〜４‐１ｄはそ
れぞれ図３の如き構造を採用することにより、３軸回り
の自由度を持つ構造としてある。

【００７４】但し、複数の発受光部４‐１ａ〜４‐１ｄ
は通常は、光中継器４‐４本体にほぼ埋め込まれた形態
で保持されている。４‐３ａは第１の情報機器、４‐３
ａは第２の情報機器であり、これらはそれぞれ光通信の
ための発受光部４‐２ａ，４‐２ｂを備えている。

【００７５】光中継器４‐４は複数の発受光部４‐１ａ
〜４‐１ｄを備えて光信号の中継をできるようにしてあ
り、これら複数の発受光部４‐１ａ〜４‐１ｄは向きを
変更しない状態であっても、相手情報機器の発受光部と
光軸が合っていれば通信可能である。

【００７６】図４の状態では、通信相手である第１の情
報機器４‐３ａとの向きが合っているのでこの場合は、
そのまま光空間伝送が行える。しかし、第２の情報機器
４‐３ａと光中継器４‐４の発受光部４‐１ｂは向きが
合っていないので通信ができなかったとする。

【００７７】この場合は、光中継器４‐４の向きが合っ
ていない発受光部のうち、他で使用していない発受光部
例えば、発受光部４‐１ｂに付いているつまみを持ち上
げるそして、３軸回りに方向を調整することで、発受光
部４‐１ｂの発光素子および受光素子の光軸を第２の情
報機器４‐３ｂの発受光部４‐２ｂに光軸を合わせる。

【００７８】発受光部４‐１ａ〜４‐１ｄは第３の実施
形態と同じく、つまみを持ち上げると、水平・垂直方向
に回転可能で向きを調整できる構成となっている。従っ
て、光中継器４‐４は複数の発受光部４‐１ａ〜４‐１
ｄのうち、どの発受光部も、相手発受光部に合わせて光
軸方向を変えることができる。

【００７９】このような構成により、光中継器４‐１が
サポートするすべての情報機器に対して、良好なデータ
の送受信を可能にする。なお、第３の実施形態および第
４の実施形態では光ビームの方向を確認するために、デ
ータを送信するための発光素子の光軸とあわせて可視光
源をオプションとして備えてもよい。可視光源としては
安価なＬＥＤを用いれば低コストでできる。

【００８０】また、発受光部を物体との衝突から保護す
る観点から、情報機器の表面に凹凸を持たせないために
平板の光フィルタで発受光部をふさいだ形態も好まし
い。この場合、ビーム方向確認用の可視光源は光フィル
タの外に配置する必要があり、構成が複雑となってしま
う。これを避けるため可視光源を用いる代わりに受信レ
ベルを表示するインジケータを備えても良い。インジケ
ータにはＬＥＤ（発光ダイオード）表示素子や液晶表示
素子を用いれば低コストで実現できる。

【００８１】以上、この第３および第４の実施形態は、
データを発光素子で光データ信号に変換して、前記光デ
ータ信号を空間に出射する光送信部と、前記空間を伝搬
する光データ信号を受光素子で取り込む光受信部を具備
する光空間伝送装置において、前記光空間伝送装置は情
報機器若しくは中継器に備えられ、前記光送信部と前記
光受信部は光の入出力方向と直交する方向に引き上げら
れ、前記光送信部と前記光受信部は水平方向及び垂直方
向に回転自在であるとともに静止機能を有して光通信の
相手と光軸を一致させて通信できるようにしたものであ
り、また、通信の不要時は情報機器あるいは中継器本体
に収納して他の物体と衝突する危険を排除するようにし
たものである。また、前記光データ信号の受信レベルを
表示するインジケータを備えることにより、受信状態が
最良となるように、光軸合わせを行い易くしたものであ
る。従って、衝突による安全性を確保しつつ、最良の状
態での光通信を可能にするシステムを構築できる。

【００８２】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明の光空間
伝送装置によれば、データの送受信を行っていないオフ
サービス時に背景光ノイズの時間波形をメモリに蓄積す
るようにし、この蓄積した信号をデータ受信時の背景光
ノイズの除去に用いてノイズキャンセルするようにし
た。従って、背景光の影響を受ける環境下においても、
良好なデータ伝送を行うことができるシステムが実現で
きる。

【００８３】また、本発明の光空間伝送装置によれば、
発受光部が情報機器本体とは独立に水平・垂直に回転自
在であり、光送受信を行っていない時には、本体に埋め
込まれた構成となっている。従って、非通信時は発受光
部が邪魔になることが無く、通信時には本体とは独立に
発受光部の向きを通信相手の方向に調整することで簡便
性を損なうこと無く、容易に良好なデータ伝送を行うこ
とができる。従って、使い易い光伝送装置を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を説明するための図であって、本発明の
第１の実施形態を示すブロック図。

【図２】本発明を説明するための図であって、本発明の
第２の実施形態を説明するためのブロック図。

【図３】本発明を説明するための図であって、本発明の
第３の実施形態を示す図。

【図４】本発明を説明するための図であって、本発明の
第４の実施形態を示す図。

【図５】従来技術を説明するための図。

【図６】従来技術を説明するための図。

【図７】背景光ノイズ、信号のスペクトルを説明する
図。

【符号の説明】

５‐１ａ〜５‐１ｄ…発光素子 ５‐２ａ〜５‐２ｄ…受光素子 ５‐３ａ，５‐３ｂ…ＰＣ、周辺機器 ５‐４…光中継器 ５‐５ａ，５‐５ｂ…光信号 ５‐６…照明 ５‐７…背景光 ６‐１…背景光ノイズ ６‐２…ベースバンド信号 ６‐３…予変調信号 ７‐１ａ〜７‐１ｄ…発受光部 ７‐２ａ，ｂ…発受光部 ７‐３ａ，ｂ…第１、第２の情報機器 ７‐４…光中継器 １‐１…背景光 １‐２…信号光 １‐３…受光素子 １‐４…フロントエンド １‐７…識別器 １‐８…しきい値設定端子 １‐１０…ＤＳＰ(Digital Signal Processor) １‐１１…メモリ １‐１２…クロック抽出回路 １‐１３…Ａ／Ｄ装置 １‐１４…Ｄ／Ａ装置 ２‐１…背景光 ２‐２…信号光 ２‐３…受光索子 ２‐４…フロントエンド ２‐７…識別器 ２‐８…足算器 ２‐９…波形解析装置 ２‐１０…ＤＳＰ ２‐１１…メモリ ２‐１３…Ａ／Ｄ装置 ２‐１４…Ｄ／Ａ装置 ３‐１…情報機器 ３‐２…発受光部 ３‐３…つまみ ３‐４…軸 ３‐５…頭部 ３‐６…側面部 ４‐１ａ〜４‐１ｄ…発受光部 ４‐２ａ、ｂ…発受光部 ４‐３ａ、ｂ…第１、第２の情報機器 ４‐４…光中継器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｂ 10/18

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】バースト信号からなるデータを発光素子に
   より光データ信号に変換して空間に出射し、空間を伝搬
   する光データ信号を受光素子で取り込んで、前記データ
   を再生する光空間伝送装置において、 前記バースト信号による光データ信号の非送受信時に前
   記受光素子にて取り込んだ背景光ノイズを記憶保持する
   記憶手段と、 この記憶された前記背景光ノイズ信号を読み出して、光
   データ信号の受信時での当該光データ信号重畳の背景光
   ノイズ成分除去する除去手段とを具備することを特徴と
   する光空間伝送装置。
2. 【請求項２】ベースバンド信号からなるデータを発光素
   子により光データ信号に変換して空間に出射し、空間を
   伝搬する光データ信号を受光素子で取り込んで、前記デ
   ータを再生する光空間伝送装置において、 前記光データ信号の非送受信時に、前記受光素子で取り
   込んだ背景光ノイズをサンプリングする手段と、 前記サンプリングにより得たサンプリング値を保持する
   記憶手段と、 この保持された前記サンプリング値を波形解析し、この
   波形解析した信号を前記光データ信号受信時での信号識
   別のしきい値レベル設定に用いる演算手段と、 前記光データ信号の識別に前記しきい値レベルを用い、
   前記記憶手段に記憶する前記サンプリング値を前記光デ
   ータ信号の非送受信時に逐次、更新する手段とを具備す
   ることを特徴とする光空間伝送装置。
3. 【請求項３】データを発光素子で光データ信号に変換し
   て空間に出射し、前記空間を伝搬する前記光データ信号
   を受光素子で取り込んで、前記データを再生する光空間
   伝送装置において、 前記データはベースバンド信号とすると共に、 また、前記光データ信号の非送受信時に前記受光素子で
   取り込んだ背景光ノイズのサンプリング値を記憶する記
   憶手段と、 前記記憶手段に記憶された前記サンプリング値を波形解
   析し、この波形解析した信号を前記光データ信号の受信
   時に出力する演算手段と、 この演算手段の出力する信号を前記光データ信号から減
   算する減算手段と、を具備し、前記受光素子で取り込ん
   だ信号の一部はクロック抽出回路へ導かれ、クロック信
   号の有無を前記演算手段に知らせることを特徴とする光
   空間伝送装置。
4. 【請求項４】データを発光素子で光データ信号に変換し
   て、前記光データ信号を空間に出射する光送信部と、空
   間を伝搬する光データ信号を受光素子で取り込む光受信
   部との少なくとも一方を備えた光空間伝送装置におい
   て、 前記光空間伝送装置は情報機器に備えられると共に、当
   該情報機器に対して垂直方向若しくは水平方向の少なく
   とも一方向について回転自在であると共に、静止機能を
   有することを特徴とする光空間伝送装置。
5. 【請求項５】データを発光素子で光データ信号に変換し
   て、前記光データ信号を空間に出射する光送信部と、空
   間を伝搬する光データ信号を受光素子で取り込む光受信
   部との少なくとも一方を備えた光空間伝送装置におい
   て、 前記光空間伝送装置は情報機器に備えられると共に、当
   該情報機器に対して挿抜方向に進退可能で光軸方向可変
   構造を有し、前記光データ信号の受信レベルを表示する
   表示手段を備えることを特徴とする光空間伝送装置。
6. 【請求項６】データを発光素子で光データ信号に変換し
   て、前記光データ信号を空間に出射する光送信部と、前
   記空間を伝搬する光データ信号を受光素子で取り込む光
   受信部を具備する光空間伝送装置において、 前記光空間伝送装置には前記光送信部と前記光受信部と
   がそれぞれ複数備えられ、 前記光送信部と前記光受信部の両方若しくは片方が光の
   入出力方向と直交する方向に引き上げられ、前記光送信
   部と前記光受信部の両方若しくは片方が水平方向と垂直
   方向の両方若しくは片方に回転自在であると共に、静止
   機能を有し、 前記受光部が前記光信号を受信すると、前記光送信部は
   前記光データ信号と同じ情報の光データ信号を送信し
   て、前記光データ信号を中継することを特徴とする光空
   間伝送装置。
7. 【請求項７】送信データを光データ信号に変換して空間
   に出射し、空間を伝搬する光データ信号を取り込んで、
   前記データを再生する光空間伝送において、 前記データはバースト信号とすると共に、 バースト信号による光データ信号の非送受信時に背景光
   ノイズ信号成分を記憶し、 この記憶された前記背景光ノイズ信号成分を光データ信
   号の受信時での当該光データ信号重畳の背景光ノイズ成
   分除去に用いることを特徴とする光空間伝送方法。