光信号伝送装置
【課題】 データ信号と制御用信号とを重畳して送信するとともに、受信した信号からデータ信号と制御用信号とを分離させる光信号伝送装置において、高速で駆動する偏向光学系の動きによる波形変化をも考慮して、より安定したデータ伝送が可能となる光信号伝送装置を提供する。
【解決手段】 データ信号Ｄの変調を直流成分を持たない信号に変調する変調方式を用いて行い、受信側の光信号伝送装置の偏向光学系を制御する制御用信号Ｓを重畳し、データ信号Ｄよりも低い周波数帯域に、制御用信号Ｓのスペクトル及び偏向光学系の動作制御帯域Ａが存在するようにする。
【解決手段】 データ信号Ｄの変調を直流成分を持たない信号に変調する変調方式を用いて行い、受信側の光信号伝送装置の偏向光学系を制御する制御用信号Ｓを重畳し、データ信号Ｄよりも低い周波数帯域に、制御用信号Ｓのスペクトル及び偏向光学系の動作制御帯域Ａが存在するようにする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、データ信号等により変調された光信号を送信・受信することによりデータ伝送を行う光信号伝送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報信号の伝送手段として、光を用いた光信号伝送技術が提案されている。このような光信号伝送技術としては、例えば、複数のコンピュータ間で通信を行ういわゆる「光無線ＬＡＮ」や、映像情報や音声情報をＡＶ（Audio-Visual）機器に伝送する技術などが提案されている。このような光信号伝送は、受発光装置により構成された機器間において、データ信号（デジタル情報）に応じて変調された光信号（光ビーム）を送受信することにより行われる。
【０００３】
このような光信号伝送装置において、光信号の伝送のためには、送信側の発光素子として、ＬＥＤ（発光ダイオード）やＬＤ（レーザダイオード）が用いられている。発光素子としてＬＥＤを用いる場合には、ＬＥＤからの光ビームは指向性が広いため、この光ビームを集束レンズによって集光させなければならない。しかし、集束レンズによって集光させることには限界があるため、発光素子としてＬＥＤを用いた装置では、長距離に亘って光信号を伝送するとビーム径が広がってしまい、受信されるパワーが減少してしまう。
【０００４】
これに対し、発光素子としてＬＤを用いた場合には、出射光ビームの指向性をより狭くすることができ、長距離に亘る光信号の伝送が可能となる。しかしながら、この場合には、狭指向性の光ビームを正確に伝送相手となる装置の受光部に当てなければならない。そのため、例えば、特許文献１、特許文献２及び特許文献３に記載されているように、可動ミラーを有する偏向光学系を用いて、送信側の装置と受信側の装置との間の光軸調整が行われている。
【０００５】
すなわち、このような光信号伝送装置の送受信部においては、図７に示すように、外部インターフェイス１０１から供給されるデータ信号にデータ供給部１０２により制御用信号（パイロット信号）を重畳し、この信号に基づいて、発光素子１０３の発光強度を変調する。発光素子１０３から出射された光ビームは、コリメータレンズ１０４によって平行光束となされて、ビームスプリッタ１０５，１０６を透過し、偏向光学系１０７に入射する。この偏向光学系１０７は、偏向制御可能な反射ミラーを有して構成され、ビームスプリッタ１０５，１０６を透過した光ビームを反射する。この反射ミラーにより反射された光ビームは、光信号伝送装置より出射される。
【０００６】
一方、通信相手となる光信号伝送装置から送信された光ビームは、偏向光学系１０７において反射され、ビームスプリッタ１０６，１０５においてそれぞれ一部が反射され、集光レンズ１０８，１０９によりそれぞれ集光され、受光素子１１０，１１１によって受光される。
【０００７】
データ受信用の受光素子１１０から出力される光検出信号は、受信信号処理部１１２によって波形整形及びデジタルデータ化され、外部インターフェイス１１３に供給される。また、制御用の受光素子１１１から出力される光検出信号は、偏向角制御信号供給部１１４において、偏向光学系１０７を制御するための信号処理がなされる。この偏向角制御信号供給部１１４は、制御用の受光素子１１１から出力される光検出信号に基づいて、偏向光学系１０７を制御し、送受信する光ビームの光軸を通信相手となる光信号伝送装置の光軸に一致させる。
【０００８】
【特許文献１】特開平６−１５２５４１号公報
【特許文献２】特開２００１−７７７６０号公報
【特許文献３】特開２００１−７７７６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述したように、光信号伝送装置においては、データ供給部１０２から発光素子１０３に対しては、データ信号と制御用信号とが重畳された信号が供給される。外部インターフェイス１０１から供給されるデータ信号は、図８中の（ａ）に示すように、直流（ＤＣ）成分を含む広いスペクトルを有するものとなっている。そして、制御用信号としては、背景光の影響を受けないようにするため、特定周波数（ｆｐｓ）の信号を用いている。
【００１０】
送信される光信号は、図８中の（ｂ）に示すように、データ信号に特定周波数の制御用信号が重畳された波形であり、このままでは安定なデータ受信が困難になる虞れがあった。
【００１１】
なお、ここで、背景光の影響を受けないようにするためには、受信側の光信号伝送装置において、受信された信号から直流成分を除いてしまうことも考えられる。しかし、上述のように、データ信号のスペクトルが直流成分を含んでいるため、受信された信号から直流成分を除いてしまうと、データ信号が正確に復調できなくなってしまう。
【００１２】
従来の光信号伝送装置においては、前述の特許文献２及び特許文献３に記載されているように、受信側の光信号伝送装置において、図９中の（ａ）に示す受信された信号から制御用信号を分離させた後、図９中の（ｂ）に示す分離された制御用信号の逆極性の信号を受信された信号に加算することによって、図９中の（ｃ）に示すように、データ信号の波形整形を行っていた。
【００１３】
しかし、このような従来の光信号伝送装置においては、高速に駆動する偏向光学系の動きによる波形変化が考慮されておらず、移動中の通信が困難となる虞れがある。
【００１４】
なお、従来の光信号伝送装置のデータ供給部１０２においては、図１０に示すように、制御用信号が重畳されたデータ信号が入力され、これらに応じた駆動電流を変調電流生成器１１５によって生成し、発光素子１０３に供給する。一方、バイアス電流（ＤＣ）生成器１１６により、一定のバイアス電流を生成し、データ信号に影響を与えないように、ローパスフィルタ１１７を介して、発光素子１０３に供給するようにしている。
【００１５】
そこで、本発明は、上述の実情に鑑みて提案されるものであって、データ信号と制御用信号とを重畳して送信するとともに、受信した信号からデータ信号と制御用信号とを分離させる光信号伝送装置において、高速で駆動する偏向光学系の動きによる波形変化をも考慮して、より安定したデータ伝送が可能となる光信号伝送装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上述の課題を解決するため、本発明に係る光信号伝送装置は、以下の構成を有するものである。
【００１７】
〔構成１〕
データ信号に基づいて変調した光信号を送信するとともにデータ信号に基づいて変調された光信号を受信して復調することによってデータ伝送を行う光信号伝送装置において、直流成分を持たない信号に変調する変調方式を用いて変調されたデータ信号に基づいて変調した光信号と偏向光学系を介して光信号を受信する他の光信号伝送装置の該偏向光学系を制御する制御用信号に基づいて変調した光信号とを重畳して送出する送信部を備え、他の光信号伝送装置の偏向光学系の動作制御帯域をｆ１とし、この偏向光学系を制御する制御用信号の搬送波周波数をｆ２とし、データ伝送を行う光信号の低域制限周波数をｆ３としたとき、
１００・ｆ１＜１０・ｆ２＜ｆ３
という関係が成立しており、データ信号に基づく変調を行い光信号を発する発光素子に対してデータ信号に基づいて変調した信号に応じた駆動電流を供給するデータ発光制御部と、発光素子に対してローパスフィルタを介して接続され発光素子の直流発光量を制御する直流発光制御部と、発光素子に対してローパスフィルタを介して接続され制御用信号に基づく変調を行い発光素子に対して制御用信号に基づいて変調した信号に応じた駆動電流を供給する制御用信号発光制御部とを有することを特徴とするものである。
【００１８】
この光信号伝送装置においては、伝送するデータ信号を直流成分を持たない信号に変調し、この信号よりも低い周波数帯域に、他の光信号伝送装置の偏向光学系を制御する制御用信号のスペクトル及び該偏向光学系の動作制御帯域が存在するようにしたので、偏向光学系の動作中においても、安定して制御用信号を受信することができる。また、データ信号と制御用信号との分離は、周波数フィルタによって容易に行うことが可能となる。
【００１９】
また、この光信号伝送装置においては、一つの発光素子により、データ信号と制御用信号とを重畳した信号に応じた変調発光を行うので、送信部の構成を簡素化することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の実施形態に係る光信号伝送装置においては、伝送するデータ信号を直流成分を持たない信号に変調し、この光信号よりも低い周波数帯域に、他の光信号伝送装置の偏向光学系を制御する制御用信号のスペクトル及び該偏向光学系の動作制御帯域が存在するようにしている。
【００２１】
したがって、この光信号伝送装置においては、偏向光学系の動作中においても、安定した制御用信号の受信を実現することができ、高速動作可能な偏向光学系の動作中においても、データ信号と制御用信号とを重畳して伝送することが可能となる。また、データ信号と制御用信号との分離は、周波数フィルタによって容易に行うことが可能である。
【００２２】
また、この光信号伝送装置においては、一つの発光素子により、データ信号と制御用信号とを重畳した信号に応じた変調発光を行うので、送信部の構成を簡素化することができる。
【００２３】
すなわち、本発明は、データ信号と制御用信号とを重畳して送信するとともに、受信した信号からデータ信号と制御用信号とを分離させる光信号伝送装置において、高速で駆動する偏向光学系の動きによる波形変化をも考慮して、より安定したデータ伝送が可能となる光信号伝送装置を提供することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【００２５】
本発明に係る光信号伝送装置は、通信の相手方となる光信号伝送装置の方向、換言するならば、光ビームの入射方向を検出し、また、発光素子の光軸を受光素子の光軸に常に追従させる機能を有する光信号伝送装置である。
【００２６】
〔光信号伝送装置の実施の形態における構成〕
図１は、本発明に係る光信号伝送装置の実施の形態における構成を示す側面図である。
【００２７】
本発明に係る光信号伝送装置においては、図１に示すように、外部インターフェイス１から供給されるデータ信号にデータ供給部２により制御用信号（パイロット信号）を重畳し、この信号に基づいて、発光素子３の発光強度を変調する。すなわち、発光素子３における発光強度は、データ信号に基づいて変調した光信号と、制御用信号に基づいて変調した光信号とを重畳した光信号となる。この発光素子３としては、例えば、レーザダイオード（Laser Diode）が使用される。
【００２８】
外部インターフェイス１から供給されるデータ信号は、後述するように、直流成分を持たない信号に変調する変調方式を用いて変調されたものである。そして、制御用信号は、特定周波数の信号である。
【００２９】
発光素子３から出射された光ビームは、コリメータレンズ４によって平行光束となされて、ビームスプリッタ５，６を透過し、偏向光学系７に入射する。この偏向光学系７は、例えば、電磁的駆動機構によって、２軸方向に偏向制御可能な反射ミラーを有して構成されている。この偏向光学系７は、ビームスプリッタ５，６を透過した光ビームを反射し、入射した光ビームを２軸方向に偏向させて出射することができる。この反射ミラーにより反射された光ビームは、この光信号伝送装置より出射される。
【００３０】
そして、この光信号伝送装置は、通信相手となる他の光信号伝送装置から送信された光ビームを受信する。この受信光ビームは、この光信号伝送装置から送信される光ビームと同様に、データ信号と制御用信号（パイロット信号）とが重畳された信号に基づいて変調された光信号である。
【００３１】
通信相手となる他の光信号伝送装置から送信され受信された受信光ビームは、偏向光学系７において反射され、ビームスプリッタ６，５においてそれぞれ一部が反射され、集光レンズ８，９によりそれぞれ集光され、受信部となる第１及び第２の受光素子１０，１１によって受光される。
【００３２】
データ受信用の第１の受光素子１０から出力される光検出信号は、受信信号処理部１２によって波形整形及びデジタルデータ化され、外部インターフェイス１３に供給される。また、制御用の第２の受光素子１１から出力される光検出信号は、偏向角制御信号供給部１４において、偏向光学系７を制御するための信号処理がなされる。この偏向角制御信号供給部１４は、制御用の受光素子１１から出力される光検出信号に基づいて、偏向光学系７を制御し、送受信する光ビームの光軸を通信相手となる光信号伝送装置の光軸に一致させる。
【００３３】
この光信号伝送装置の光学系は、通信相手となる他の光信号伝送装置から送信された受信光ビームが第２の受光素子１１の受光面の中心に入射する状態において、送信する光ビームと受信光ビームとが同軸となるように調整されている。すなわち、この光学系において、第２の受光素子１１の受光面の中心と、発光素子３の発光点とは、ビームスプリッタ５の反射面について共役な位置となっている。このように送信する光ビームと受信光ビームとが同軸となっている状態においては、受信側の光信号伝送装置の信号受信用の受光素子に対して、送信する光ビームを正確に入射させることができる。
【００３４】
図２は、第２の受光素子１１の構成を示す正面図である。
【００３５】
第２の受光素子１１は、図２に示すように、入射された光ビームの入射位置を二次元的に検出することができる二次元ＰＳＤ（Position Sensitive Detector）素子であり、例えば、受光部が中心より放射状に４つの領域に分割された４分割ＰＤ（Photo Detector）となっている。この第２の受光素子１１は、光学的な位置計測において一般的に使用されている素子である。この第２の受光素子１１は、受光面（位置検出部）１１ａに入射した光ビームのこの受光面１１ａ内における入射位置に応じて４つの受光領域に対応する４つの出力信号を４本の出力端子から出力する。これら出力信号のそれぞれのレベルにより、受光面１１ａ内における光ビームの入射位置が表現される。
【００３６】
この第２の受光素子１１により受光される光ビームは、受光面１１ａ上において、偏向光学系７を介して送信される光ビームの光軸と偏向光学系７を介して受信される受信光ビームの光軸とのズレに応じた位置に、光スポットを形成する。
【００３７】
なお、第２の受光素子１１は、４分割ＰＤに限定されるものではなく、例えば、Ｃ−ＭＯＳＳセンサなどに代えることができる。
【００３８】
図３Ａは、偏向角制御信号供給部１４の構成を示すブロック図である。
【００３９】
第２の受光素子１１の各受光領域PD-A，PD-B，PD-C，PD-Dからの出力信号SIG-A，SIG-B，SIG-C，SIG-Dは、図３Ａに示すように、それぞれ独立した可変ゲイン増幅回路となるＡＧＣアンプ２１，２２，２３，２４により、それぞれ増幅される。増幅された信号は、検波・整流回路２５，２６，２７，２８により、それぞれの受光領域PD-A，PD-B，PD-C，PD-Dにおける受光光量に応じた直流（ＤＣ）電圧に変換される。これら受光光量に応じた直流電圧は、演算処理部２９に送られる。この演算処理部２９は、第２の受光素子１１の各受光領域PD-A，PD-B，PD-C，PD-Dにおける受光光量に応じて、偏向光学系７の反射ミラーの偏向角及び偏向方向を適切に制御する信号を生成する。
【００４０】
この演算処理部２９により生成された信号によって偏向光学系７の反射ミラーが偏向制御されることにより、偏向光学系７を介して送信される光ビームの光軸と偏向光学系７を介して受信される受信光ビームの光軸とが一致される。このとき、第２の受光素子１１により受光される光ビームは、受光面１１ａの中心に光スポットを形成する。
【００４１】
この偏向角制御信号供給部１４において、各ＡＧＣアンプ２１，２２，２３，２４のゲイン設定は、可変ゲイン設定部３０により、互いに同一値のゲインに設定される。可変ゲイン設定部３０は、各ＡＧＣアンプ２１，２２，２３，２４により増幅された信号が入力され、これらＡＧＣアンプ２１，２２，２３，２４により増幅された信号の総和が一定となるように、各ＡＧＣアンプ２１，２２，２３，２４のゲイン設定を行う。
【００４２】
これにより、送信される光ビームと受信光ビームとの光軸のズレによる第２の受光素子１１からの出力信号の変化と、各ＡＧＣアンプ２１，２２，２３，２４におけるゲイン変動による出力信号の変化とを分離することが可能となる。
【００４３】
図３Ｂは、偏向角制御信号供給部１４の構成の他の例を示すブロック図である。
【００４４】
なお、この偏向角制御信号供給部１４において、各ＡＧＣアンプ２１，２２，２３，２４のゲイン設定を行う可変ゲイン設定部３０には、図３Ｂに示すように、検波・整流回路２５，２６，２７，２８の出力が入力されるようにしてもよい。
【００４５】
この場合にも、可変ゲイン設定部３０は、各ＡＧＣアンプ２１，２２，２３，２４のゲインを互いに同一値のゲインに設定するとともに、各ＡＧＣアンプ２１，２２，２３，２４により増幅され検波・整流回路２５，２６，２７，２８を経た信号が入力され、これら検波・整流回路２５，２６，２７，２８を経た信号の総和が一定となるように、各ＡＧＣアンプ２１，２２，２３，２４のゲイン設定を行う。
【００４６】
図４は、信号変調方式における変調信号のスペクトルを示すグラフである。
【００４７】
そして、外部インターフェイス１からのデータ信号は、直流成分を持たない信号に変調する変調方式を用いて変調されている。このような変調方式としては、図４に示すように、「８Ｂ１０Ｂ変調」（任意の８ビットの信号を正負の割合の等しい１０ビット信号へ変換する変調方式）などが挙げられる。
【００４８】
すなわち、「ＮＲＺ変調」など、直流成分を持つ信号に変調される変調方式を採用している従来の光信号伝送装置に対し、本発明に係る光信号伝送装置においては、光信号伝送が十分な伝送帯域を有している特性を利用して、「８Ｂ１０Ｂ変調」などにより直流成分を持たない信号に変調し、送信データとしている。
【００４９】
したがって、従来の光信号伝送装置においては受信信号に対して波形整形等の信号処理等が必要となっていたのに対し、本発明に係る光信号伝送装置においては、利用されない低周波数帯域のスペクトルを制御用信号やＡＧＣアンプの帯域に割り振ることにより、周波数フィルタ等の簡単な構成によって、安定して制御用信号及びデータ信号を分離させて得ることができる。
【００５０】
また、高速のデータ伝送においては、直流成分を持たない変調方式を用いることが、伝送性能の向上にも効果がある。直流成分を持たないことは、直流（ＤＣ）バランス性能が高いことを意味し、ＤＣバランスがとれた変調符号は、長さＮのすべての期間において、０と１との数がほぼ等しくなる。例えば、「マンチェスタ符号」は、論理１を１０、論理０を０１と表記するため、完全なＤＣバランスを実現している。また、「８Ｂ１０Ｂ符号」は、８ビットの符号を１０ビットの符号に変換することにより、ＤＣバランスを改善している。さらに、受光回路のアンプを交流結合とすることができるため、可変ゲイン増幅回路（ＡＧＣ）の設計が容易となる。なお、本発明において「直流成分を持たない変調方式」とは、前記２種類に限られるものではない。
【００５１】
図５は、この光信号伝送装置におけるデータ信号及び制御用信号のスペクトルを示すグラフである。
【００５２】
この光信号伝送装置においては、図５に示すように、直流成分を持たない信号に変調されたデータ信号Ｄのスペクトルと、偏向光学系７の動作する制御帯域Ａとの間に、制御用信号Ｓのスペクトルが存在するように設定する。
【００５３】
偏向光学系７の動作する制御帯域Ａの周波数ｆ１は、せいぜい１ｋＨｚ程度である。この制御帯域Ａと制御用信号Ｓとのゲイン交点の周波数を１ｋＨｚに設定した場合には、制御用信号Ｓの中心周波数ｆ２は、その１０倍以上の周波数である必要がある。さらに、検波回路等の動作を考慮すると、制御用信号Ｓの中心周波数ｆ２は、制御帯域Ａの周波数ｆ１の２０倍以上が好ましく、２０ｋＨｚ以上ということになる。なお、制御用信号Ｓの変調方式は、ＦＭ変調、ＡＭ変調、ＰＳＫ変調など、特に限定されるものではない。
【００５４】
さらに、データ信号Ｄの周波数帯域ｆ３を、制御用信号Ｓの中心周波数ｆ２の１０倍以上に設定すれば、データ信号Ｄと制御用信号Ｓとは、簡単な周波数フィルタで分離することができる。すなわち、データ信号Ｄは、例えば、２００ｋＨｚ以下の信号をＨＰＦにより除くことによって分離することができる。ＨＰＦの構成としては、受光回路を交流結合によるアンプ構成とすることによっても、ＨＰＦ特性を得られる。さらには、受光素子の素子面積によっても、交流結合アンプのＨＰＦ特性を調整することが可能である。
【００５５】
また、制御用信号ＳのためのＡＧＣアンプ２１，２２，２３，２４における可変ゲインの周波数特性は、偏向光学系７の動作する制御帯域Ａの周波数ｆ１であれば十分であることになる。
【００５６】
このような検討から、本発明に係る光信号伝送装置においては、各信号の周波数スペクトルの分布について以下の関係を成立させていることにより、小規模な回路構成により、制御用信号Ｓ及びデータ信号Ｄを重畳させて送受信を行い、送信光及び受信光の光軸を制御する光信号伝送装置を構成することができる。
１００・ｆ１＜１０・ｆ２＜ｆ３
【００５７】
なお、偏向光学系７の制御にデジタル制御系を用いる場合には、制御用信号のサンプリング（Ａ／Ｄ）が必要となる。サンプリングは、制御ループ内においては位相遅れ要素となる。零次ホールドによる伝達関数は、サンプリング周期Ｔにより、次式にて表現される。
（１−ｅ−Ｔｓ）／ｓ
【００５８】
この式より、サンプリング周期Ｔにより、所望のゲイン交点周波数における位相遅れが変化することがわかる。したがって、十分に高いサンプリング周波数が必要となる。サンプリング周波数をゲイン交点周波数に対して１０倍以上に設定することにより、位相遅れを数度とすることができることから、制御用信号Ｓの中心周波数ｆ２を偏向光学系７の制御帯域Ａの周波数ｆ１の１０倍とするという数値は、デジタル制御系を用いる場合においても、設計時の一つの目安として用いることができる。
【００５９】
図６は、この光信号伝送装置におけるデータ供給部の構成を示す回路図である。
【００６０】
この光信号伝送装置のデータ供給部２においては、図６に示すように、データ信号が入力され、このデータ信号に応じた駆動電流がデータ発光制御部となる変調電流生成器１５によって生成され、発光素子３に供給される。すなわち、この変調電流生成器１５は、データ信号に基づく変調を行い、発光素子３に対して、データ信号に基づいて変調した信号に応じた駆動電流を供給することとなる。
【００６１】
一方、直流発光制御部となるバイアス電流（ＤＣ）生成器１６により、一定のバイアス電流が生成され、データ信号に影響を与えないように、ローパスフィルタ１７を介して、発光素子３に供給される。このバイアス電流生成器１６は、発光素子３に対して、ローパスフィルタ１７を介して接続されており、発光素子３の直流発光量を制御する。
【００６２】
さらに 発光素子３に対しては、ローパスフィルタ１７を介して、制御用信号発光制御部となる制御用信号生成器１８が接続されている。この制御用信号生成器１８は、制御用信号に基づく変調を行い、発光素子３に対して、制御用信号に基づいて変調した信号に応じた駆動電流を供給する。
【００６３】
このデータ供給部２においては、バイアス電流と、制御用信号に基づいて変調された信号に応じた駆動電流とは、加算されて、ローパスフィルタ１７を経て、発光素子３に供給される。ローパスフィルタ１７の特性は、制御用信号に応じた駆動電流を通過させ、データ信号の帯域の信号を通過させないものとなっており、データ信号の品質を良好に維持しつつ、制御用信号に応じた駆動電流を重畳させることが可能となっている。
【００６４】
なお、この光信号伝送装置においては、データ信号及び制御用信号の周波数スペクトルの分布が前述の関係を成立させていることにより、ローパスフィルタ１７を構成することが容易となっている。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明に係る光信号伝送装置の実施の形態における構成を示す側面図である。
【図２】前記光信号伝送装置における第２の受光素子の構成を示す正面図である。
【図３Ａ】前記光信号伝送装置における偏向角制御信号供給部の構成を示すブロック図である。
【図３Ｂ】前記光信号伝送装置における偏向角制御信号供給部の構成の他の例を示すブロック図である。
【図４】前記光信号伝送装置において使用される信号変調方式における変調信号のスペクトルを示すグラフである。
【図５】前記光信号伝送装置におけるデータ信号及び制御用信号のスペクトルを示すグラフである。
【図６】前記光信号伝送装置におけるデータ供給部の構成を示す回路図である。
【図７】従来の光信号伝送装置の構成を示す側面図である。
【図８】従来のデータ信号と制御用信号を示す図である。
【図９】従来のデータ信号と制御用信号の分離方法を示した図である。
【図１０】従来の光信号伝送装置におけるデータ供給部の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
【００６６】
１ 外部インターフェイス
２ データ供給部
３ 発光素子
４ コリメータレンズ
５，６ ビームスプリッタ
７ 偏向光学系
８，９ 集光レンズ
１０ 第１の受光素子
１１ 第２の受光素子
１３ 外部インターフェイス
１４ 偏向角制御信号供給部
１５ 変調電流生成器
１６ バイアス電流生成器
１７ ローパスフィルタ
１８ 制御用信号生成器
２１，２２，２３，２４ ＡＧＣアンプ
２５，２６，２７，２８ 検波・整流回路
２９ 演算処理部
３０ 可変ゲイン設定部
Ａ 動作制御帯域
Ｓ 制御用信号帯域
Ｄ データ信号帯域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、データ信号等により変調された光信号を送信・受信することによりデータ伝送を行う光信号伝送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報信号の伝送手段として、光を用いた光信号伝送技術が提案されている。このような光信号伝送技術としては、例えば、複数のコンピュータ間で通信を行ういわゆる「光無線ＬＡＮ」や、映像情報や音声情報をＡＶ（Audio-Visual）機器に伝送する技術などが提案されている。このような光信号伝送は、受発光装置により構成された機器間において、データ信号（デジタル情報）に応じて変調された光信号（光ビーム）を送受信することにより行われる。
【０００３】
このような光信号伝送装置において、光信号の伝送のためには、送信側の発光素子として、ＬＥＤ（発光ダイオード）やＬＤ（レーザダイオード）が用いられている。発光素子としてＬＥＤを用いる場合には、ＬＥＤからの光ビームは指向性が広いため、この光ビームを集束レンズによって集光させなければならない。しかし、集束レンズによって集光させることには限界があるため、発光素子としてＬＥＤを用いた装置では、長距離に亘って光信号を伝送するとビーム径が広がってしまい、受信されるパワーが減少してしまう。
【０００４】
これに対し、発光素子としてＬＤを用いた場合には、出射光ビームの指向性をより狭くすることができ、長距離に亘る光信号の伝送が可能となる。しかしながら、この場合には、狭指向性の光ビームを正確に伝送相手となる装置の受光部に当てなければならない。そのため、例えば、特許文献１、特許文献２及び特許文献３に記載されているように、可動ミラーを有する偏向光学系を用いて、送信側の装置と受信側の装置との間の光軸調整が行われている。
【０００５】
すなわち、このような光信号伝送装置の送受信部においては、図７に示すように、外部インターフェイス１０１から供給されるデータ信号にデータ供給部１０２により制御用信号（パイロット信号）を重畳し、この信号に基づいて、発光素子１０３の発光強度を変調する。発光素子１０３から出射された光ビームは、コリメータレンズ１０４によって平行光束となされて、ビームスプリッタ１０５，１０６を透過し、偏向光学系１０７に入射する。この偏向光学系１０７は、偏向制御可能な反射ミラーを有して構成され、ビームスプリッタ１０５，１０６を透過した光ビームを反射する。この反射ミラーにより反射された光ビームは、光信号伝送装置より出射される。
【０００６】
一方、通信相手となる光信号伝送装置から送信された光ビームは、偏向光学系１０７において反射され、ビームスプリッタ１０６，１０５においてそれぞれ一部が反射され、集光レンズ１０８，１０９によりそれぞれ集光され、受光素子１１０，１１１によって受光される。
【０００７】
データ受信用の受光素子１１０から出力される光検出信号は、受信信号処理部１１２によって波形整形及びデジタルデータ化され、外部インターフェイス１１３に供給される。また、制御用の受光素子１１１から出力される光検出信号は、偏向角制御信号供給部１１４において、偏向光学系１０７を制御するための信号処理がなされる。この偏向角制御信号供給部１１４は、制御用の受光素子１１１から出力される光検出信号に基づいて、偏向光学系１０７を制御し、送受信する光ビームの光軸を通信相手となる光信号伝送装置の光軸に一致させる。
【０００８】
【特許文献１】特開平６−１５２５４１号公報
【特許文献２】特開２００１−７７７６０号公報
【特許文献３】特開２００１−７７７６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述したように、光信号伝送装置においては、データ供給部１０２から発光素子１０３に対しては、データ信号と制御用信号とが重畳された信号が供給される。外部インターフェイス１０１から供給されるデータ信号は、図８中の（ａ）に示すように、直流（ＤＣ）成分を含む広いスペクトルを有するものとなっている。そして、制御用信号としては、背景光の影響を受けないようにするため、特定周波数（ｆｐｓ）の信号を用いている。
【００１０】
送信される光信号は、図８中の（ｂ）に示すように、データ信号に特定周波数の制御用信号が重畳された波形であり、このままでは安定なデータ受信が困難になる虞れがあった。
【００１１】
なお、ここで、背景光の影響を受けないようにするためには、受信側の光信号伝送装置において、受信された信号から直流成分を除いてしまうことも考えられる。しかし、上述のように、データ信号のスペクトルが直流成分を含んでいるため、受信された信号から直流成分を除いてしまうと、データ信号が正確に復調できなくなってしまう。
【００１２】
従来の光信号伝送装置においては、前述の特許文献２及び特許文献３に記載されているように、受信側の光信号伝送装置において、図９中の（ａ）に示す受信された信号から制御用信号を分離させた後、図９中の（ｂ）に示す分離された制御用信号の逆極性の信号を受信された信号に加算することによって、図９中の（ｃ）に示すように、データ信号の波形整形を行っていた。
【００１３】
しかし、このような従来の光信号伝送装置においては、高速に駆動する偏向光学系の動きによる波形変化が考慮されておらず、移動中の通信が困難となる虞れがある。
【００１４】
なお、従来の光信号伝送装置のデータ供給部１０２においては、図１０に示すように、制御用信号が重畳されたデータ信号が入力され、これらに応じた駆動電流を変調電流生成器１１５によって生成し、発光素子１０３に供給する。一方、バイアス電流（ＤＣ）生成器１１６により、一定のバイアス電流を生成し、データ信号に影響を与えないように、ローパスフィルタ１１７を介して、発光素子１０３に供給するようにしている。
【００１５】
そこで、本発明は、上述の実情に鑑みて提案されるものであって、データ信号と制御用信号とを重畳して送信するとともに、受信した信号からデータ信号と制御用信号とを分離させる光信号伝送装置において、高速で駆動する偏向光学系の動きによる波形変化をも考慮して、より安定したデータ伝送が可能となる光信号伝送装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上述の課題を解決するため、本発明に係る光信号伝送装置は、以下の構成を有するものである。
【００１７】
〔構成１〕
データ信号に基づいて変調した光信号を送信するとともにデータ信号に基づいて変調された光信号を受信して復調することによってデータ伝送を行う光信号伝送装置において、直流成分を持たない信号に変調する変調方式を用いて変調されたデータ信号に基づいて変調した光信号と偏向光学系を介して光信号を受信する他の光信号伝送装置の該偏向光学系を制御する制御用信号に基づいて変調した光信号とを重畳して送出する送信部を備え、他の光信号伝送装置の偏向光学系の動作制御帯域をｆ１とし、この偏向光学系を制御する制御用信号の搬送波周波数をｆ２とし、データ伝送を行う光信号の低域制限周波数をｆ３としたとき、
１００・ｆ１＜１０・ｆ２＜ｆ３
という関係が成立しており、データ信号に基づく変調を行い光信号を発する発光素子に対してデータ信号に基づいて変調した信号に応じた駆動電流を供給するデータ発光制御部と、発光素子に対してローパスフィルタを介して接続され発光素子の直流発光量を制御する直流発光制御部と、発光素子に対してローパスフィルタを介して接続され制御用信号に基づく変調を行い発光素子に対して制御用信号に基づいて変調した信号に応じた駆動電流を供給する制御用信号発光制御部とを有することを特徴とするものである。
【００１８】
この光信号伝送装置においては、伝送するデータ信号を直流成分を持たない信号に変調し、この信号よりも低い周波数帯域に、他の光信号伝送装置の偏向光学系を制御する制御用信号のスペクトル及び該偏向光学系の動作制御帯域が存在するようにしたので、偏向光学系の動作中においても、安定して制御用信号を受信することができる。また、データ信号と制御用信号との分離は、周波数フィルタによって容易に行うことが可能となる。
【００１９】
また、この光信号伝送装置においては、一つの発光素子により、データ信号と制御用信号とを重畳した信号に応じた変調発光を行うので、送信部の構成を簡素化することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の実施形態に係る光信号伝送装置においては、伝送するデータ信号を直流成分を持たない信号に変調し、この光信号よりも低い周波数帯域に、他の光信号伝送装置の偏向光学系を制御する制御用信号のスペクトル及び該偏向光学系の動作制御帯域が存在するようにしている。
【００２１】
したがって、この光信号伝送装置においては、偏向光学系の動作中においても、安定した制御用信号の受信を実現することができ、高速動作可能な偏向光学系の動作中においても、データ信号と制御用信号とを重畳して伝送することが可能となる。また、データ信号と制御用信号との分離は、周波数フィルタによって容易に行うことが可能である。
【００２２】
また、この光信号伝送装置においては、一つの発光素子により、データ信号と制御用信号とを重畳した信号に応じた変調発光を行うので、送信部の構成を簡素化することができる。
【００２３】
すなわち、本発明は、データ信号と制御用信号とを重畳して送信するとともに、受信した信号からデータ信号と制御用信号とを分離させる光信号伝送装置において、高速で駆動する偏向光学系の動きによる波形変化をも考慮して、より安定したデータ伝送が可能となる光信号伝送装置を提供することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【００２５】
本発明に係る光信号伝送装置は、通信の相手方となる光信号伝送装置の方向、換言するならば、光ビームの入射方向を検出し、また、発光素子の光軸を受光素子の光軸に常に追従させる機能を有する光信号伝送装置である。
【００２６】
〔光信号伝送装置の実施の形態における構成〕
図１は、本発明に係る光信号伝送装置の実施の形態における構成を示す側面図である。
【００２７】
本発明に係る光信号伝送装置においては、図１に示すように、外部インターフェイス１から供給されるデータ信号にデータ供給部２により制御用信号（パイロット信号）を重畳し、この信号に基づいて、発光素子３の発光強度を変調する。すなわち、発光素子３における発光強度は、データ信号に基づいて変調した光信号と、制御用信号に基づいて変調した光信号とを重畳した光信号となる。この発光素子３としては、例えば、レーザダイオード（Laser Diode）が使用される。
【００２８】
外部インターフェイス１から供給されるデータ信号は、後述するように、直流成分を持たない信号に変調する変調方式を用いて変調されたものである。そして、制御用信号は、特定周波数の信号である。
【００２９】
発光素子３から出射された光ビームは、コリメータレンズ４によって平行光束となされて、ビームスプリッタ５，６を透過し、偏向光学系７に入射する。この偏向光学系７は、例えば、電磁的駆動機構によって、２軸方向に偏向制御可能な反射ミラーを有して構成されている。この偏向光学系７は、ビームスプリッタ５，６を透過した光ビームを反射し、入射した光ビームを２軸方向に偏向させて出射することができる。この反射ミラーにより反射された光ビームは、この光信号伝送装置より出射される。
【００３０】
そして、この光信号伝送装置は、通信相手となる他の光信号伝送装置から送信された光ビームを受信する。この受信光ビームは、この光信号伝送装置から送信される光ビームと同様に、データ信号と制御用信号（パイロット信号）とが重畳された信号に基づいて変調された光信号である。
【００３１】
通信相手となる他の光信号伝送装置から送信され受信された受信光ビームは、偏向光学系７において反射され、ビームスプリッタ６，５においてそれぞれ一部が反射され、集光レンズ８，９によりそれぞれ集光され、受信部となる第１及び第２の受光素子１０，１１によって受光される。
【００３２】
データ受信用の第１の受光素子１０から出力される光検出信号は、受信信号処理部１２によって波形整形及びデジタルデータ化され、外部インターフェイス１３に供給される。また、制御用の第２の受光素子１１から出力される光検出信号は、偏向角制御信号供給部１４において、偏向光学系７を制御するための信号処理がなされる。この偏向角制御信号供給部１４は、制御用の受光素子１１から出力される光検出信号に基づいて、偏向光学系７を制御し、送受信する光ビームの光軸を通信相手となる光信号伝送装置の光軸に一致させる。
【００３３】
この光信号伝送装置の光学系は、通信相手となる他の光信号伝送装置から送信された受信光ビームが第２の受光素子１１の受光面の中心に入射する状態において、送信する光ビームと受信光ビームとが同軸となるように調整されている。すなわち、この光学系において、第２の受光素子１１の受光面の中心と、発光素子３の発光点とは、ビームスプリッタ５の反射面について共役な位置となっている。このように送信する光ビームと受信光ビームとが同軸となっている状態においては、受信側の光信号伝送装置の信号受信用の受光素子に対して、送信する光ビームを正確に入射させることができる。
【００３４】
図２は、第２の受光素子１１の構成を示す正面図である。
【００３５】
第２の受光素子１１は、図２に示すように、入射された光ビームの入射位置を二次元的に検出することができる二次元ＰＳＤ（Position Sensitive Detector）素子であり、例えば、受光部が中心より放射状に４つの領域に分割された４分割ＰＤ（Photo Detector）となっている。この第２の受光素子１１は、光学的な位置計測において一般的に使用されている素子である。この第２の受光素子１１は、受光面（位置検出部）１１ａに入射した光ビームのこの受光面１１ａ内における入射位置に応じて４つの受光領域に対応する４つの出力信号を４本の出力端子から出力する。これら出力信号のそれぞれのレベルにより、受光面１１ａ内における光ビームの入射位置が表現される。
【００３６】
この第２の受光素子１１により受光される光ビームは、受光面１１ａ上において、偏向光学系７を介して送信される光ビームの光軸と偏向光学系７を介して受信される受信光ビームの光軸とのズレに応じた位置に、光スポットを形成する。
【００３７】
なお、第２の受光素子１１は、４分割ＰＤに限定されるものではなく、例えば、Ｃ−ＭＯＳＳセンサなどに代えることができる。
【００３８】
図３Ａは、偏向角制御信号供給部１４の構成を示すブロック図である。
【００３９】
第２の受光素子１１の各受光領域PD-A，PD-B，PD-C，PD-Dからの出力信号SIG-A，SIG-B，SIG-C，SIG-Dは、図３Ａに示すように、それぞれ独立した可変ゲイン増幅回路となるＡＧＣアンプ２１，２２，２３，２４により、それぞれ増幅される。増幅された信号は、検波・整流回路２５，２６，２７，２８により、それぞれの受光領域PD-A，PD-B，PD-C，PD-Dにおける受光光量に応じた直流（ＤＣ）電圧に変換される。これら受光光量に応じた直流電圧は、演算処理部２９に送られる。この演算処理部２９は、第２の受光素子１１の各受光領域PD-A，PD-B，PD-C，PD-Dにおける受光光量に応じて、偏向光学系７の反射ミラーの偏向角及び偏向方向を適切に制御する信号を生成する。
【００４０】
この演算処理部２９により生成された信号によって偏向光学系７の反射ミラーが偏向制御されることにより、偏向光学系７を介して送信される光ビームの光軸と偏向光学系７を介して受信される受信光ビームの光軸とが一致される。このとき、第２の受光素子１１により受光される光ビームは、受光面１１ａの中心に光スポットを形成する。
【００４１】
この偏向角制御信号供給部１４において、各ＡＧＣアンプ２１，２２，２３，２４のゲイン設定は、可変ゲイン設定部３０により、互いに同一値のゲインに設定される。可変ゲイン設定部３０は、各ＡＧＣアンプ２１，２２，２３，２４により増幅された信号が入力され、これらＡＧＣアンプ２１，２２，２３，２４により増幅された信号の総和が一定となるように、各ＡＧＣアンプ２１，２２，２３，２４のゲイン設定を行う。
【００４２】
これにより、送信される光ビームと受信光ビームとの光軸のズレによる第２の受光素子１１からの出力信号の変化と、各ＡＧＣアンプ２１，２２，２３，２４におけるゲイン変動による出力信号の変化とを分離することが可能となる。
【００４３】
図３Ｂは、偏向角制御信号供給部１４の構成の他の例を示すブロック図である。
【００４４】
なお、この偏向角制御信号供給部１４において、各ＡＧＣアンプ２１，２２，２３，２４のゲイン設定を行う可変ゲイン設定部３０には、図３Ｂに示すように、検波・整流回路２５，２６，２７，２８の出力が入力されるようにしてもよい。
【００４５】
この場合にも、可変ゲイン設定部３０は、各ＡＧＣアンプ２１，２２，２３，２４のゲインを互いに同一値のゲインに設定するとともに、各ＡＧＣアンプ２１，２２，２３，２４により増幅され検波・整流回路２５，２６，２７，２８を経た信号が入力され、これら検波・整流回路２５，２６，２７，２８を経た信号の総和が一定となるように、各ＡＧＣアンプ２１，２２，２３，２４のゲイン設定を行う。
【００４６】
図４は、信号変調方式における変調信号のスペクトルを示すグラフである。
【００４７】
そして、外部インターフェイス１からのデータ信号は、直流成分を持たない信号に変調する変調方式を用いて変調されている。このような変調方式としては、図４に示すように、「８Ｂ１０Ｂ変調」（任意の８ビットの信号を正負の割合の等しい１０ビット信号へ変換する変調方式）などが挙げられる。
【００４８】
すなわち、「ＮＲＺ変調」など、直流成分を持つ信号に変調される変調方式を採用している従来の光信号伝送装置に対し、本発明に係る光信号伝送装置においては、光信号伝送が十分な伝送帯域を有している特性を利用して、「８Ｂ１０Ｂ変調」などにより直流成分を持たない信号に変調し、送信データとしている。
【００４９】
したがって、従来の光信号伝送装置においては受信信号に対して波形整形等の信号処理等が必要となっていたのに対し、本発明に係る光信号伝送装置においては、利用されない低周波数帯域のスペクトルを制御用信号やＡＧＣアンプの帯域に割り振ることにより、周波数フィルタ等の簡単な構成によって、安定して制御用信号及びデータ信号を分離させて得ることができる。
【００５０】
また、高速のデータ伝送においては、直流成分を持たない変調方式を用いることが、伝送性能の向上にも効果がある。直流成分を持たないことは、直流（ＤＣ）バランス性能が高いことを意味し、ＤＣバランスがとれた変調符号は、長さＮのすべての期間において、０と１との数がほぼ等しくなる。例えば、「マンチェスタ符号」は、論理１を１０、論理０を０１と表記するため、完全なＤＣバランスを実現している。また、「８Ｂ１０Ｂ符号」は、８ビットの符号を１０ビットの符号に変換することにより、ＤＣバランスを改善している。さらに、受光回路のアンプを交流結合とすることができるため、可変ゲイン増幅回路（ＡＧＣ）の設計が容易となる。なお、本発明において「直流成分を持たない変調方式」とは、前記２種類に限られるものではない。
【００５１】
図５は、この光信号伝送装置におけるデータ信号及び制御用信号のスペクトルを示すグラフである。
【００５２】
この光信号伝送装置においては、図５に示すように、直流成分を持たない信号に変調されたデータ信号Ｄのスペクトルと、偏向光学系７の動作する制御帯域Ａとの間に、制御用信号Ｓのスペクトルが存在するように設定する。
【００５３】
偏向光学系７の動作する制御帯域Ａの周波数ｆ１は、せいぜい１ｋＨｚ程度である。この制御帯域Ａと制御用信号Ｓとのゲイン交点の周波数を１ｋＨｚに設定した場合には、制御用信号Ｓの中心周波数ｆ２は、その１０倍以上の周波数である必要がある。さらに、検波回路等の動作を考慮すると、制御用信号Ｓの中心周波数ｆ２は、制御帯域Ａの周波数ｆ１の２０倍以上が好ましく、２０ｋＨｚ以上ということになる。なお、制御用信号Ｓの変調方式は、ＦＭ変調、ＡＭ変調、ＰＳＫ変調など、特に限定されるものではない。
【００５４】
さらに、データ信号Ｄの周波数帯域ｆ３を、制御用信号Ｓの中心周波数ｆ２の１０倍以上に設定すれば、データ信号Ｄと制御用信号Ｓとは、簡単な周波数フィルタで分離することができる。すなわち、データ信号Ｄは、例えば、２００ｋＨｚ以下の信号をＨＰＦにより除くことによって分離することができる。ＨＰＦの構成としては、受光回路を交流結合によるアンプ構成とすることによっても、ＨＰＦ特性を得られる。さらには、受光素子の素子面積によっても、交流結合アンプのＨＰＦ特性を調整することが可能である。
【００５５】
また、制御用信号ＳのためのＡＧＣアンプ２１，２２，２３，２４における可変ゲインの周波数特性は、偏向光学系７の動作する制御帯域Ａの周波数ｆ１であれば十分であることになる。
【００５６】
このような検討から、本発明に係る光信号伝送装置においては、各信号の周波数スペクトルの分布について以下の関係を成立させていることにより、小規模な回路構成により、制御用信号Ｓ及びデータ信号Ｄを重畳させて送受信を行い、送信光及び受信光の光軸を制御する光信号伝送装置を構成することができる。
１００・ｆ１＜１０・ｆ２＜ｆ３
【００５７】
なお、偏向光学系７の制御にデジタル制御系を用いる場合には、制御用信号のサンプリング（Ａ／Ｄ）が必要となる。サンプリングは、制御ループ内においては位相遅れ要素となる。零次ホールドによる伝達関数は、サンプリング周期Ｔにより、次式にて表現される。
（１−ｅ−Ｔｓ）／ｓ
【００５８】
この式より、サンプリング周期Ｔにより、所望のゲイン交点周波数における位相遅れが変化することがわかる。したがって、十分に高いサンプリング周波数が必要となる。サンプリング周波数をゲイン交点周波数に対して１０倍以上に設定することにより、位相遅れを数度とすることができることから、制御用信号Ｓの中心周波数ｆ２を偏向光学系７の制御帯域Ａの周波数ｆ１の１０倍とするという数値は、デジタル制御系を用いる場合においても、設計時の一つの目安として用いることができる。
【００５９】
図６は、この光信号伝送装置におけるデータ供給部の構成を示す回路図である。
【００６０】
この光信号伝送装置のデータ供給部２においては、図６に示すように、データ信号が入力され、このデータ信号に応じた駆動電流がデータ発光制御部となる変調電流生成器１５によって生成され、発光素子３に供給される。すなわち、この変調電流生成器１５は、データ信号に基づく変調を行い、発光素子３に対して、データ信号に基づいて変調した信号に応じた駆動電流を供給することとなる。
【００６１】
一方、直流発光制御部となるバイアス電流（ＤＣ）生成器１６により、一定のバイアス電流が生成され、データ信号に影響を与えないように、ローパスフィルタ１７を介して、発光素子３に供給される。このバイアス電流生成器１６は、発光素子３に対して、ローパスフィルタ１７を介して接続されており、発光素子３の直流発光量を制御する。
【００６２】
さらに 発光素子３に対しては、ローパスフィルタ１７を介して、制御用信号発光制御部となる制御用信号生成器１８が接続されている。この制御用信号生成器１８は、制御用信号に基づく変調を行い、発光素子３に対して、制御用信号に基づいて変調した信号に応じた駆動電流を供給する。
【００６３】
このデータ供給部２においては、バイアス電流と、制御用信号に基づいて変調された信号に応じた駆動電流とは、加算されて、ローパスフィルタ１７を経て、発光素子３に供給される。ローパスフィルタ１７の特性は、制御用信号に応じた駆動電流を通過させ、データ信号の帯域の信号を通過させないものとなっており、データ信号の品質を良好に維持しつつ、制御用信号に応じた駆動電流を重畳させることが可能となっている。
【００６４】
なお、この光信号伝送装置においては、データ信号及び制御用信号の周波数スペクトルの分布が前述の関係を成立させていることにより、ローパスフィルタ１７を構成することが容易となっている。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明に係る光信号伝送装置の実施の形態における構成を示す側面図である。
【図２】前記光信号伝送装置における第２の受光素子の構成を示す正面図である。
【図３Ａ】前記光信号伝送装置における偏向角制御信号供給部の構成を示すブロック図である。
【図３Ｂ】前記光信号伝送装置における偏向角制御信号供給部の構成の他の例を示すブロック図である。
【図４】前記光信号伝送装置において使用される信号変調方式における変調信号のスペクトルを示すグラフである。
【図５】前記光信号伝送装置におけるデータ信号及び制御用信号のスペクトルを示すグラフである。
【図６】前記光信号伝送装置におけるデータ供給部の構成を示す回路図である。
【図７】従来の光信号伝送装置の構成を示す側面図である。
【図８】従来のデータ信号と制御用信号を示す図である。
【図９】従来のデータ信号と制御用信号の分離方法を示した図である。
【図１０】従来の光信号伝送装置におけるデータ供給部の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
【００６６】
１ 外部インターフェイス
２ データ供給部
３ 発光素子
４ コリメータレンズ
５，６ ビームスプリッタ
７ 偏向光学系
８，９ 集光レンズ
１０ 第１の受光素子
１１ 第２の受光素子
１３ 外部インターフェイス
１４ 偏向角制御信号供給部
１５ 変調電流生成器
１６ バイアス電流生成器
１７ ローパスフィルタ
１８ 制御用信号生成器
２１，２２，２３，２４ ＡＧＣアンプ
２５，２６，２７，２８ 検波・整流回路
２９ 演算処理部
３０ 可変ゲイン設定部
Ａ 動作制御帯域
Ｓ 制御用信号帯域
Ｄ データ信号帯域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
データ信号に基づいて変調した光信号を送信するとともに、データ信号に基づいて変調された光信号を受信して復調することによって、データ伝送を行う光信号伝送装置において、
直流成分を持たない信号に変調する変調方式を用いて変調されたデータ信号に基づいて変調した光信号と、偏向光学系を介して光信号を受信する他の光信号伝送装置の該偏向光学系を制御する制御用信号に基づいて変調した光信号とを重畳して送出する送信部を備え、
前記他の光信号伝送装置の偏向光学系の動作制御帯域をｆ１とし、この偏向光学系を制御する制御用信号の搬送波周波数をｆ２とし、データ伝送を行う光信号の低域制限周波数をｆ３としたとき、
１００・ｆ１＜１０・ｆ２＜ｆ３
という関係が成立しており、
前記データ信号に基づく変調を行い、前記光信号を発する発光素子に対して、データ信号に基づいて変調した信号に応じた駆動電流を供給するデータ発光制御部と、
前記発光素子に対して、ローパスフィルタを介して接続され、前記発光素子の直流発光量を制御する直流発光制御部と、
前記発光素子に対して、前記ローパスフィルタを介して接続され、前記制御用信号に基づく変調を行い、前記発光素子に対して、制御用信号に基づいて変調した信号に応じた駆動電流を供給する制御用信号発光制御部と
を有することを特徴とする光信号伝送装置。
【請求項１】
データ信号に基づいて変調した光信号を送信するとともに、データ信号に基づいて変調された光信号を受信して復調することによって、データ伝送を行う光信号伝送装置において、
直流成分を持たない信号に変調する変調方式を用いて変調されたデータ信号に基づいて変調した光信号と、偏向光学系を介して光信号を受信する他の光信号伝送装置の該偏向光学系を制御する制御用信号に基づいて変調した光信号とを重畳して送出する送信部を備え、
前記他の光信号伝送装置の偏向光学系の動作制御帯域をｆ１とし、この偏向光学系を制御する制御用信号の搬送波周波数をｆ２とし、データ伝送を行う光信号の低域制限周波数をｆ３としたとき、
１００・ｆ１＜１０・ｆ２＜ｆ３
という関係が成立しており、
前記データ信号に基づく変調を行い、前記光信号を発する発光素子に対して、データ信号に基づいて変調した信号に応じた駆動電流を供給するデータ発光制御部と、
前記発光素子に対して、ローパスフィルタを介して接続され、前記発光素子の直流発光量を制御する直流発光制御部と、
前記発光素子に対して、前記ローパスフィルタを介して接続され、前記制御用信号に基づく変調を行い、前記発光素子に対して、制御用信号に基づいて変調した信号に応じた駆動電流を供給する制御用信号発光制御部と
を有することを特徴とする光信号伝送装置。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００８−１６０３４９（Ｐ２００８−１６０３４９Ａ）
【公開日】平成２０年７月１０日（２００８．７．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３４５３４３（Ｐ２００６−３４５３４３）
【出願日】平成１８年１２月２２日（２００６．１２．２２）
【出願人】（０００００４３２９）日本ビクター株式会社 (3,896)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月１０日（２００８．７．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月２２日（２００６．１２．２２）
【出願人】（０００００４３２９）日本ビクター株式会社 (3,896)
【Ｆターム（参考）】
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