JP2765859B2 - 光通信装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は光通信装置に関するものであり、特に、一
本の光ファイバーで双方向に光信号の送信及び受信が可
能な光通信装置に関するものである。

［従来の技術］ 第５図は、例えば、特開昭62-73225号公報の『光スイ
ッチ』に示された従来の光通信装置の分岐通信装置であ
り、第５図（ａ）は透過プリズムを光路に入れた状態、
第５図（ｂ）は透過プリズムを光路から外した状態を示
す平面図である。第６図は従来の光伝送システムを示す
構成図である。以下、『通信ノード』とは通信装置また
は通信装置局をいい、単に局ともいう。

第５図において、１は光信号の進行方向である光路を
切換える光スイッチ、２は光スイッチ１内に移動可能に
装着されている光透過性に優れた光学的な透過プリズム
である。この透過プリズム２は複数の局のうちのいずれ
かの局が故障を起した場合等に、当該局内を光信号が透
過できるように光路部に配設してある。３及び４は光ス
イッチ１の上り光入力端及び下り光入力端、５及び６は
光スイッチ１の下り光出力端及び上り光出力端である。

第６図において、７から10は各々通信装置（局）であ
り、７はＢ局、８はＣ局、９はＤ局、10はＡ局である。
11は光信号を伝達する光ファイバーである。

従来の光通信装置は上記のように構成されており、光
通信装置の分岐通信装置として透過プリズム２を用いた
光スイッチ１を使用していた。この動作について以下に
説明する。

光スイッチ１の上り光入力端３に入った光は透過プリ
ズム２を通過し、下り光出力端５から出る（第５図
（ａ）参照）。この光が、例えば、第６図のＢ局７を通
って、再び光スイッチ１の下り光入力端４に入り、透過
プリズム２を通過後、上り光出力端６から次の局である
Ｃ局８の光スイッチ１に光伝送される。このようにし
て、Ａ局10からの光信号は光ファイバー11を通し、順次
各局を通りＤ局９へと伝送される。そして、正常時に
は、Ｂ局７、Ｃ局８、Ｄ局９の各局において、光信号を
増幅して、光路での光の吸収及び散乱等による減衰を補
償している。

もし、これらの各局のうちのいずれかの局で故障等が
生じた場合には、当該局用の光スイッチ１内の透過プリ
ズム２を駆動装置（図示せず）を用いて移動させ、光ス
イッチ１の上り光入力端３に入った光を直接上り光出力
端６から出していた（第５図（ｂ）参照）。そして、故
障した局で光を分岐及び増幅することなく次の正常な局
に伝送していた。

このように、従来の装置ではＡ局10→Ｂ局７→Ｃ局８
→Ｄ局９→Ａ局10というように光信号が一方向に伝送す
るループを形成していた。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のような従来の光通信装置では、複数の局を接続
して一つの光伝送システムを形成する場合に、いずれか
の局が故障したときには、光スイッチ１により、当該局
を通過（パススルー）させて、隣局に光信号を伝送して
いた。

しかし、従来の装置では、光通信装置の分岐通信装置
である光スイッチ１には高価で量産し難い光学的透過プ
リズム２が使用されていた。また、光伝送システムを形
成する場合に、各局間を連結し一方向のループを形成す
る必要があり、光信号の送信方向に方向性が要求されて
いた。更に、いずれかの局が故障等した場合に、透過プ
リズム２を移動させる駆動機構が必要であり、装置自体
が高価で大型になっていた。

このために、この種の光通信装置では、高価な光学的
透過プリズムを用いることなく、簡易で光信号の送信及
び受信が双方向にできる光分岐通信が可能な光通信装置
とすることが課題となっていた。

一方、他の先行技術に特開昭60-117832号公報に掲載
の技術がある。即ち、光通信用の光ファイバーと接続す
る両接続部に、両接続部間を双方向からの光信号が通過
可能である第１の光方向性結合器と、両接続部からの光
信号を各々受光する第２の光方向性結合器と、両接続部
に各々光信号を送光する第３の光方向性結合器と、第２
の光方向性結合器からの光信号を受け電気信号に変換す
る受光素子と、第３の光方向性結合器に光信号を発光す
る発光素子とを具備し、１本の光ファイバーで双方向に
光信号の送信及び受信を可能とする光通信装置が開示さ
れている。

しかし、前記両接続部間を双方向からの光信号が通過
可能である第１の光方向性結合器、両接続部からの光信
号を各々受光する第２の光方向性結合器、両接続部に各
々光信号を送光する第３の光方向性結合器は、光方向性
結合器を使用しており、高価な光学的光分岐回路を必要
としており、前述の公報に掲載の技術同様に、簡易で光
信号の送信及び受信が双方向にできる光ファイバー等に
よる光導光路を用いた光分岐通信が不可能であった。

そこで、この発明はかかる課題を達成するためになさ
れたものであり、簡易に光信号の送信及び受信が双方向
に光通信ができ、しかも、いずれかの局が故障等した場
合にも当該局を通過させて、隣局に光信号の伝送が可能
な光通信装置を得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］ この発明に係る光通信装置は、他の２以上の通信ノー
ド局と一本の光ファイバーを介して接続され、その他の
通信ノード局と双方向光通信を行う通信ノード局とで構
成された光通信装置において、前記通信ノード局が、前
記通信ノード局の一方からの前記１本の光ファイバーと
接続する第１の接続端部、前記通信ノード局の他方から
の前記１本の光ファイバーと接続する第２の接続端部、
前記第１および第２の接続端部からのそれぞれの光信号
を受光する第１および第２の光ファイバー受光路、前記
第１および第２の接続端部のそれぞれへ光信号を送光す
る前記第１および第２の光ファイバー送光路、および前
記第１の接続端部と第２の接続端部とを接続する光ファ
イバー通過光路を具備した分岐導光路部と、この分岐導
光路部の第１および第２の光ファイバー受光路からの光
信号を受光する受光素子部、並びに前記第１および第２
の光ファイバー送光路へ光信号を送光する発光素子部を
具備したエネルギー変換部と、を備え、前記通信ノード
局の第１および第２の光ファイバー送光路、受光路、通
過光路の各３路を、前記第１および第２の接続端部を介
してそれぞれ前記１本の光ファイバーと接続させ、当該
通信ノード局の発光素子部及び受光素子部と他の通信ノ
ード局の受光素子部及び発光素子部との間で光信号を送
受信させるものである。

［作用］ 以上のように構成された光通信装置は、前記通信ノー
ド局の第１および第２の光ファイバー送光路、受光路、
通過光路の各３路を、前記第１および第２の接続端部を
介してそれぞれ前記１本の光ファイバーと接続させ、当
該通信ノード局の発光素子部及び受光素子部と他の通信
ノード局の受光素子部及び発光素子部との間で光信号を
送受信させるもので、少ない構成部品で、接続結合箇所
が少く、隣接する通信ノード局が故障しても、この故障
した通信ノード局を介して他の通信ノード局と通信でき
るマルチドロップバス通信が可能になる。

［実施例］ 第１図はこの発明の一実施例である光通信装置の通信
ノードを示す回路図、第２図は第１図の通信ノードの分
岐導光路部の接続部近傍を示す断面図である。

図において、11は従来同様の光信号を伝送する光ファ
イバー、12はこの実施例の通信装置である通信ノードで
ある。この通信ノード12は分岐導光路部Ａと光電変換部
Ｂとからなっている。13は光信号を電気信号に変換する
フォトダイオード等の受光素子、14は受光素子13により
光電変換された電気信号を増幅する増幅回路、15は定電
圧電源、16は増幅回路14からの信号により作動する出力
用のトランジスタである。17は各種の電気信号を光信号
に光電変換する発光ダイオード（LED）等の発光素子、1
8は発光素子17への電流を制限する抵抗である。上記の
光信号を電気信号に光電変換し増幅する動作と、電気信
号を光信号に光電変換する動作との両動作を通信ノード
12の光電変換部Ｂが行なう。19は双方向に光信号が通過
可能な通過光用導光路であり、光信号のバイパス的な役
割を果す。20は双方向からの光信号を各々受光する受信
光用導光路であり、第１の受光口20a及び第２の受光口2
0bを有する。21は双方向に光信号を各々送光する送信光
用導光路であり、第１の送光口21a及び第２の送光口21b
を有する。上記の通過光用導光路19と受信光用導光路20
と送信光用導光路21とで通信ノード12の分岐導光路部Ａ
を構成している。22及び23は光ファイバー11と分岐導光
路部Ａとの接続部である。この光ファイバー11と分岐導
光路部Ａとの関係は第２図のようになっており、この両
接続部は通過光用導光路19と受信光用導光路20と送信光
用導光路21との三分岐状態になっている。

この実施例の光通信装置は上記のように構成されてお
り、左右両隣に位置する各通信ノード局（図示せず）と
は単線からなる光ファイバー11で接続されている。

ここで、この実施例の光通信装置である通信ノード12
の動作について以下に説明する。

例えば、第１図の左隣りに位置する局より光信号が伝
送される場合について述べる。光ファイバー11内を伝送
された光信号は、一部が通過光用導光路19内を通り、反
対側の光ファイバー11を介して、そのまま右隣に位置す
る局に伝送される。また、一部は受信光用導光路20内を
通り、第１の受光口20aから受光素子13に伝達される。
そして、この受光素子13で光電変換され電気信号とな
り、増幅回路14で増幅され、出力ドライバートランジス
タ16を介してコレクター出力として受信信号入力端子RD
に伝達する。

一方、送光発信の場合には、送信信号出力端子TDから
の電気信号により発光素子17が発光する。この発光素子
17で光電変換された光信号は、送信光用導光路21の第１
の送光口21a及び第２の送光口21bから両接続部22,23を
通り左右の光ファイバー11に各々送光される。そして、
左右の両隣りに位置する局に各々送信される。

上記事例では、左隣りに位置する局より光信号が伝送
される場合について述べたが、反対側に位置する局より
光信号が伝送される場合も同様の動作を行なう。

このように、この実施例の光通信装置では、左右双方
向からの光信号を受信することができ、しかも、双方向
に対して光信号を送信することができる。

このため、この実施例では、単線からなる光ファイバ
ー通信においても光通信用のループを形成する必要性が
なく双方向光通信が可能であり、マルチドロップバス通
信が可能になる。

しかも、光信号の一部はそのまま通過光用導光路19内
を通過して、反対側に位置する局に伝送することが相互
にできるので、当該局が故障したり、電源が落ちたりし
ても、隣りに位置する局に光信号を伝送することができ
る。このため、いずれかの局が故障した場合にも当該局
を通過させて、隣局に光信号を確実に伝送することがで
きる。

故に、沢山の通信ノード12で通信システムを構成する
場合で、しかも、この通過光が光損失等により一局部し
か通過させることができない場合であっても、連続する
二局が故障しない限り、当該通信システム全体の制御を
行なうことができる。特に、連続する二つの局が同時に
故障する確率は、一局のみが故障する確率に比べ、理論
的に極めて少ない。このため、この実施例の光通信装置
を採用すれば、通信システムの信頼度を飛躍的に向上さ
せることができる。

また、この実施例の光通信装置は双方向通信が可能な
ために、例えば、電気式の同軸ケーブル等による従来の
電気信号マルチドロップバス通信と、同一の通信プロト
コルを利用することができる。即ち、通信ノード12をこ
れ等の同軸ケーブル系等の電気信号通信システムの各局
に取付けることにより、容易に双方向の光通信を行なう
ことができる。

更に、この実施例では、上記のような光信号の分岐、
信号の取出し、及び送光等の各動作を高価な透過プリズ
ム２を使用することなく、分岐導光路部Ａで構成でき
る。この分岐導光路部Ａは光ファイバー等で形成するこ
とができるので、非常に安価な装置となり、小形化も促
進できる。

次に、この実施例の光通信装置による通信システムの
使用例について説明する。第３図はこの発明の光通信装
置の一使用例である空調機の制御システムを示す回路図
である。これは、前記第１図で説明した通信ノード12を
１本の光ファイバー11で複数個接続して構成した通信シ
ステムである。なお、図中、11,12は上記従来例の構成
部分と同一または相当する構成部分である。

図において、30は通信ノードＡ（以下、Ａ局という）
に接続された空調機調節用のリモートコントロール（以
下、リモコンという）である。このＡ局の左隣りをＢ
局、その隣りをＣ局とし、Ａ局の右隣りの局をＤ局とし
て配したものである。31はＢ、Ｃ、Ｄ局の各局に各々接
続したエアコン室内機であり、各々マイコン32を内蔵し
ている。33はマイコン32により作動するトランジスタで
あり、各通信ノード12の送信信号出力端子TDに送信信号
を出力する。34は各エアコン室内機31の駆動用の電源で
ある商用電源、35はリモコン30用の電池、36はリモコン
30内に内蔵するマイコン、37はマイコン36からの信号に
より作動するトランジスタである。38はエアコン室内機
31の吸気口等に設置され室温を検出するサーミスタ、39
は各エアコン室内機31と対になって作動するエアコン室
外機である。

この空調機の制御システムは、例えば、大きな部屋に
Ｂ、Ｃ、Ｄ局に接続されたエアコン室内機31を３台別れ
て配置し、１台のリモコン30で温度等に応じて運転を制
御するものである。リモコン30での制御信号はＡ局で光
信号に変換され、左右双方向のＢ、Ｄ局に送信される。

上記のように構成された制御システムにおける通信動
作について、以下に説明する。

まず、リモコン30で設定した温度信号により、マイコ
ン36がトランジスタ37を作動させ、通信ノード12の送信
信号出力端子TDに電気信号として出力される。この電気
信号は、上記第１図の説明で述べたように通信ノード12
内の発光素子17で光電変換される。そして、光信号とし
て第１の送光口21a及び第２の送光口21bから、Ａ局の左
右の両隣りに位置するＢ局及びＤ局に光ファイバー11を
通して光送信される。

この光信号を受け、Ｂ局の通信ノード12では、一部の
光信号が通過光用導光路19内を通過し、そのまま隣りに
位置するＣ局に送信される。また、一部は受信光用導光
路20を通り受光口から受光素子13に伝達される。そし
て、この受光素子13で電気信号に変換され、更に、増幅
回路14で増幅されて、受信信号入力端子RDに入力され
る。この入力信号は、エアコン室内機31内のマイコン32
が受信する。マイコン32はこの受信信号と同期して、予
め定められた所定の通信速度で、且つ、定められた一定
のパルス幅の信号を発生する。そして、トランジスタ33
を作動させ、各通信ノード12の送信信号出力端子TDに送
信信号を出力する。この後、送信信号は光電変換され
て、光信号が光ファイバー11を通してＢ局の左右両隣り
に位置するＣ局及びＡ局に光送信される。

したがって、Ｃ局にもＢ局と同様にリモコン30からの
温度設定信号が伝送される。しかも、Ｂ局で附勢されて
伝送される。このため、Ｃ局の左隣りにいくつかの局を
連接させても、同様にして順次同じ通信情報を伝送する
ことができる。しかも、これ等の各局は、通過光用導光
路19を有するので、例えば、Ｂ局が故障したり、或いは
商用電源34が入っていなくても、Ａ局からの通信信号は
隣りの局に伝送される。

一方、エアコン室内機31のマイコン32の入力にサーミ
スタ38等を接続することにより、このサーミスタ38で検
出した温度データを光信号に変換してＡ局にフィードバ
ックすることもできる。

Ａ局ではこの光信号は光電変換した後、増幅してリモ
コン30のマイコン36に入力される。そして、この受信し
た温度データとリモコン30の設定温度データとを比較し
て、ファンモータ（図示せず）或いはエアコン室外機39
等の運転状態を適宜制御することにより、適正な空調を
行なうことができる。

また、Ｂ局のサーミスタ38が検出した温度を、例え
ば、27℃というようにリモコン30に表示させることもで
きる。

このように、この実施例の光通信装置を採用すれば、
複数の各局間を単線からなる光ファイバー11で連結する
だけで、各局間で相互に双方向に各種の光通信を行なう
ことができる。

なお、上記実施例では通信ノード12として分岐導光路
部Ａと光電変換部Ｂを一体としたものについて説明をし
た。しかし、この分岐導光路部Ａと光電変換部Ｂとを分
離してもよい。第４図はこの発明の他の実施例である光
通信装置の通信ノードを示す回路図である。この図は分
岐導光路部Ａ及び光電変換部Ｂを各々分離して導光路部
12a及び光電変換部12bとしたものである。なお、図中、
11から23は上記従来例の構成部分と同一または相当する
構成部分である。

図において、40は導光路部12aの受信光用導光路20の
第１の受光口20a及び第２の受光口20bと光電変換部12b
の受光素子13部とを接続する受光接続部である。41は導
光路部12aの送信光用導光路21の第１の送光口21a及び第
２の送光口21bと光電変換部12bの発光素子17部とを接続
する送光接続部である。

この実施例の通信ノード12も、導光路部12aと光電変
換部12bとを接続すれば、前記実施例の通信ノード12と
同一構成となり、光通信動作も同一となる。したがっ
て、この実施例の光通信装置も、左右双方向からの光信
号を受信することができ、双方向に対して光信号を送信
することができる。そして、光信号の一部がそのまま通
過光用導光路19内を通過するので、上記実施例の同一の
効果を奏する。

特に、この実施例のような導光路部12aと光電変換部1
2bとが分離式の通信ノード12を用いれば、通信システム
の構成の範囲が拡大され、使用目的に応じてユーザが適
宜選択することができる。

上記各実施例にかかる光通信装置は、光通信用の光フ
ァイバー11と接続する両接続部22,23が三系統に分岐さ
れ、前記三系統のうちの一つが前記両接続部22,23間を
双方向からの光信号が通過可能な通過光用導光路19、他
の一つが前記両接続部22,23方向からの光信号を各々受
光する第１の受光口20a及び第２の受光口20bを有する受
信光用導光路20、残りの一つ系統が前記両接続部22,23
方向へ光信号を各々送光する第１の送光口21a及び第２
の送光口21bを有する送信光用導光路21とし、更に、前
記受信光用導光路20の第１の受光口20a及び第２の受光
口20bからの光信号を受け電気信号に変換する受光素子1
3、受光素子13からの電気信号を増幅する増幅回路14、
電気信号を光信号に変換して前記送信光用導光路21の第
１の送光口21a及び第２の送光口21bに光信号を発光する
発光素子17とを有する光電変換部Ｂからなるものであ
る。

したがって、光通信用の光ファイバー11と接続する両
接続部22,23間を双方向からの光信号が通過可能な通過
光用導光路19と、両接続部22,23方向からの光信号を各
々受光する第１の受光口20a及び第２の受光口20bを有す
る受信光用導光路20と、両接続部22,23方向へ光信号を
各々送光する第１の送光口21a及び第２の送光口21bを有
する送信光用導光路21との三系統に分岐し、光電変換部
Ｂで受信光用導光路20の第１の受光口20a及び第２の受
光口20bからの光信号を受光素子13により電気信号に変
換し、この電気信号を増幅回路14で増幅するとともに、
発光素子17で電気信号を光信号に変換して送信光用導光
路21の第１の送光口21a及び第２の送光口21bに発光する
から、単線からなる光ファイバー11内を伝送する光信号
を双方向で受信でき、その光信号を電気信号に光電変換
することができる。そして、各種の電気信号を光電変換
して光信号として双方向に送信することができる。しか
も、光信号の一部はそのまま通過光用導光路19内を通過
して、隣局等に伝送することができる。

ところで、上記の各実施例では、光通信装置の使用例
として空調機の制御システムに使用する場合について説
明したが、このシステムに限定されるものではない。例
えば、電磁ノイズの影響を受けない光通信の特徴からし
て、パーソナルコンピュータ等の情報機器、NCマシン等
の工場通信システム、或いは、家庭用ホームオートメー
ション通信システム等に広く使用でき、広く各種の通信
産業に利用し得るものである。

［発明の効果］ この発明は、以上説明したように構成されているの
で、以下に記載されるような効果を奏する。

前記通信ノード局の第１および第２の光ファイバー送
光路、受光路、通過光路の各３路を、前記第１および第
２の接続端部を介してそれぞれ前記１本の光ファイバー
と接続させ、当該通信ノード局の発光素子部及び受光素
子部と他の通信ノード局の受光素子部及び発光素子部と
の間で光信号を送受信させるので、少ない構成部品で、
接続結合箇所が少なく、隣接する通信ノード局が故障し
ても、この故障した通信ノード局を介して他の通信ノー
ド局と通信できるマルチドロップバス通信が可能になる
ため、通信光損出が少なく、経済的で、使い勝手が良
く、信頼性の高い光通信装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例である光通信装置の通信ノ
ードを示す回路図、第２図は第１図の通信ノードの分岐
導光路部の接続部近傍を示す断面図、第３図はこの発明
の光通信装置の一使用例である空調機の制御システムを
示す回路図、第４図はこの発明の他の実施例である光通
信装置の通信ノードを示す回路図、第５図は従来の光通
信装置に用いられている光スイッチの透過プリズムを光
路に入れた状態及び透過プリズムを光路から外した状態
を示す平面図、第６図は従来の光伝送システムを示す構
成図である。 図において、 11:光ファイバー、13:受光素子 14:増幅回路、17:発光素子 19:通過光用導光路、20:受信光用導光路 20a:第１の受光口、20b:第２の受光口 21:送信光用導光路、21a:第１の送光口 21b:第２の送光口、22:接続部 23:接続部、A:分岐導光路部 B:光電変換部 である。 なお、図中、同一符号及び記号は同一または相当する構
成部分を示すものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 敏保 神奈川県横浜市緑区竹山2401―138 (72)発明者 向原 彰司 静岡県静岡市小鹿３丁目18番１号 三菱 電機株式会社静岡製作所内 (56)参考文献 特開 昭60−117832（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−163914（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−169108（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】他の２以上の通信ノード局と一本の光ファ
   イバーを介して接続され、その他の通信ノード局と双方
   向光通信を行う通信ノード局とで構成された光通信装置
   において、前記通信ノード局が、前記通信ノード局の一
   方からの前記１本の光ファイバーと接続する第１の接続
   端部、前記通信ノード局の他方からの前記１本の光ファ
   イバーと接続する第２の接続端部、前記第１および第２
   の接続端部からのそれぞれの光信号を受光する第１およ
   び第２の光ファイバー受光路、前記第１および第２の接
   続端部のそれぞれへ光信号を送光する前記第１および第
   ２の光ファイバー送光路、および前記第１の接続端部と
   第２の接続端部とを接続する光ファイバー通過光路を具
   備した分岐導光路部と、この分岐導光路部の第１および
   第２の光ファイバー受光路からの光信号を受光する受光
   素子部、並びに前記第１および第２の光ファイバー送光
   路へ光信号を送光する発光素子部を具備したエネルギー
   変換部と、を備え、前記通信ノード局の第１および第２
   の光ファイバー送光路、受光路、通過光路の各３路を、
   前記第１および第２の接続端部を介してそれぞれ前記１
   本の光ファイバーと接続させ、当該通信ノード局の発光
   素子部及び受光素子部と他の通信ノード局の受光素子部
   及び発光素子部との間で光信号を送受信させることを特
   徴とする光通信装置。