JPH07297788A

JPH07297788A - 光無線データ伝送システム及び光無線データ送受信機

Info

Publication number: JPH07297788A
Application number: JP6113897A
Authority: JP
Inventors: Kazutoshi Hirohashi; 一俊広橋
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1994-04-28
Filing date: 1994-04-28
Publication date: 1995-11-10

Abstract

(57)【要約】【目的】簡単な回路構成で、照明光による妨害にも強
い光無線データ伝送システムを提供する。【構成】ＨＵＢ側送受信機１５の受光手段はなるべく
ＨＵＢ側送受信機１５の上方に配置するとともに、発光
手段はなるべくＨＵＢ側送受信機１５の下方に配置して
いる。そして、受光手段は、水平方向に長い受光基板１
８の受光面に蒲鉾型のシリンドリカルレンズ１９を設け
た構成となっており、発光手段は、ＬＥＤ２０を水平方
向に３個並べ、その発光面側に蒲鉾型のシリンドリカル
レンズ２１を設けた構成となっている。また、シリンド
リカルレンズ１９，２１の前面には、それぞれフィルタ
２２，２３が設けられており、さらに、発光手段と受光
手段とを仕切り板２４で完全に隔離することにより、発
光手段と受光手段とを光学的に分離している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数の送受信機の間で
データの無線伝送を行う無線データ伝送システムに係
り、特に、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）等の携帯型
情報処理端末機器とＬＡＮ等の有線ネットワークとの間
のデータ伝送を光無線により行うのに好適な光無線デー
タ伝送システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、複数のパーソナルコンピュー
タ（以下、パソコンまたはＰＣと表示する）等の情報処
理端末機器を相互に接続してＬＡＮ（Local Area Netwo
rk）を構築する場合、パソコン相互を同軸ケーブルや光
ケーブル等の有線によって接続していた。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
事の費用が高く、レイアウト変更毎に工事が必要等の問
題点もある。

【０００３】また、近年、ラップトップ型パソコン、ブ
ック型パソコンやパームトップ型パソコン、さらには、
電子手帳等の携帯型情報処理端末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が、これらの機器
は元々携帯移動して使用することを目的としているた
め、有線で接続した状態のままで使用することは、極め
て希である。このため、コネクタの抜き差しによる接続
部の機械的破損や接続作業が面倒であるなど、制約の多
いものであった。そこで、伝送路の全部または一部を無
線化して、パソコンの接続を簡単にしたいという要求が
ある。

【０００４】無線伝送の手段としては電波を媒体とした
ものと光を媒体としたものとがあるが、高速データ伝送
を行う場合は、法的規制のない光を媒体とした無線伝送
が有利である。また、有線ＬＡＮで最も普及率の高いイ
ーサネットＬＡＮは、１０Ｍｂｐｓの伝送速度を有して
いるので、無線伝送路は１０Ｍｂｐｓの伝送速度持つ事
が望ましく、さらに、無線伝送路によって有線伝送路の
完全置き換えを実現するためには、完全双方向通信路と
することが必須である。

【０００５】この光無線伝送では照明光による妨害を防
ぐ必要がある。近年使用されているインバータ式の蛍光
灯は、１ＭＨｚ前後までのノイズを発するため、伝送帯
域を数ＭＨｚ以上に設定することが望ましい。このため
データ伝送を行う場合に、ベースバンド信号を直接光強
度変調して送る方法は不適当であり、ＦＳＫ、ＰＳＫ、
ＡＳＫ変調により伝送帯域を高い周波数帯域に変換した
ブロードバンド信号で光強度変調を行う方法が行われて
いた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ブロードバンド伝送に
よる光無線伝送は、変復調手段を必要とするため回路規
模が大きくなり、コストもかかるものとなっていた。ま
た、受信側で正しい復号を行うために、データ信号から
データクロックを再生する必要があることから、ＨＤＬ
Ｃ（High-level Data Link Control）等の形でデータを
パケットに加工する必要があり、さらに複雑な回路とな
っていた。

【０００７】そこで本発明は、簡単な回路構成で、照明
光による妨害にも強い光無線データ伝送システムを提供
することを目的とし、さらに、ブック型パソコン等の携
帯型情報処理端末機器を机の上の自由な位置で使用する
のに好適な送受信機を提供する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の手段として、第１の送受信機と第２の送受信機との間
で光信号による双方向データ通信を行う光無線データ伝
送システムにおいて、前記第１の送受信機の発光手段と
受光手段とを光学的に分離すると共に、前記第２の送受
信機の発光手段と受光手段とを光学的に分離し、信号自
身からクロック信号を再生することのできるバイフェー
ズ符号信号で強度変調を行った光信号によって、前記第
１の送受信機と前記第２の送受信機との間で双方向のデ
ータ伝送を行うことを特徴とする光無線データ伝送シス
テムを提供しようとするものである。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の光無線データ伝送システムに
ついて、いくつかの実施例を挙げながら図面と共に説明
する。本発明の光無線データ伝送システムでは、第１の
送受信機の発光手段と受光手段とを光学的に分離すると
共に、第２の送受信機の発光手段と受光手段とを光学的
に分離し、信号自身からクロック信号を再生することの
できるバイフェーズ符号信号でベースバンド信号の強度
変調を行うことにより得られる光信号によって、第１の
送受信機と第２の送受信機との間で双方向のデータ伝送
を同時に行えるようにしている。

【００１０】イーサネットＬＡＮは信号形態としてバイ
フェーズ符号の一種であるマンチェスタ符号を用いてい
る。そして、光無線によるデータ伝送においても、この
マンチェスタ符号を用いることにより受信側で完全なク
ロック再生が可能となり、確実な復号を行うことができ
る。

【００１１】ここで、図１〜図３と共にマンチェスタ符
号信号について説明する。図１（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞ
れクロック信号、ＮＲＺ（Non Return-to Zero）信号及
びマンチェスタ符号信号の関係を示すグラフであり、同
図（Ａ）は符号０が続いた場合、同図（Ｂ）は符号１が
続いた場合、同図（Ｃ）は任意の符号列の場合について
それぞれ示している。

【００１２】同図（Ａ）及び（Ｂ）から判るように、Ｎ
ＲＺ信号は、同じ符号が続くと同じレベルの信号が続
き、ここからクロック信号を生成することはできない。
また、送信側と受信側とが別々の装置の場合、それぞれ
の装置で発生させたクロック信号を一致させるのは困難
であるので、正確な復号ができずに信号の読み誤りが生
じる虞れがある。しかしながら、マンチェスタ符号信号
は、クロックの立上がりのときにかならず変位するの
で、この変位点からクロック信号を生成することがで
き、送信側と受信側とが別々の装置であっても、正確に
同期を採って復号することができる。そして、同図
（Ｃ）から判るように、マンチェスタ符号信号は、同じ
レベルが１／２クロックまたは１クロックのいずれかの
期間しか続かないので、ノイズなどによる信号の乱れも
容易に検出することができる。

【００１３】また、マンチェスタ符号信号の符号化・復
号化は、図２（Ａ），（Ｂ）に示すような排他的論理和
（Exclusive-Or,EX-OR）回路によって簡単に実現するこ
とができる。ここで、同図（Ａ）は符号化回路を示す図
であり、クロック信号とＮＲＺ信号とをＥＸ−ＯＲ回路
１に入力することにより、マンチェスタ符号信号を得て
いる。また、同図（Ｂ）は復号化回路を示す図である。
同図において、クロック再生回路２はマンチェスタ符号
信号の変位点を立上がりとしたクロック信号を生成する
回路であり、このクロック再生回路２によって生成され
たクロック信号とマンチェスタ符号信号とをＥＸ−ＯＲ
回路１に入力することにより、ＮＲＺ信号を復号するこ
とができる。

【００１４】ここで、１０Ｍｂｐｓで伝送する場合のＮ
ＲＺ信号とマンチェスタ符号信号の伝送帯域と信号レベ
ルの関係を図３に示す。マンチェスタ符号信号は、ベー
スバンド信号（ＮＲＺ信号）に対して２倍の周波数帯域
を有するので、その伝送にも２倍の帯域を必要とする。
しかしながら、周波数の低域部分の信号レベルは下降し
ており、伝送にあたって信号レベルの低い部分を削除し
たとしても伝送性能に大きな劣化を与えないことから、
１ＭＨｚ前後までの周波数帯域の信号をフィルタにより
削除しても、伝送される信号への影響は少ない。

【００１５】したがって、マンチェスタ符号信号で光の
強度変調を行って無線伝送を行う場合に、インバータ方
式の蛍光灯等から１ＭＨｚ前後の周波数のノイズが流入
しても、１ＭＨｚ前後以下の周波数帯域の信号をハイパ
スフィルタによって削除することにより、照明光による
妨害成分を問題のないレベルに押さえて良好な伝送を行
うことができる。

【００１６】そして、伝送信号としてマンチェスタ符号
信号で光を直接強度変調したものを使用する場合、送信
側は単にイーサネットの有線を流れるマンチェスタ符号
信号をＥ−Ｏ変換（電気信号から光信号への変換）する
だけで良いので、送信側端末は、極めて簡易な構成で実
現することができる。また、受信側においては、受信光
をＯ−Ｅ変換（光信号から電気信号への変換）して信号
電圧をＴＴＬレベルに変換するだけでイーサネット上に
データを送信することができるので、受信側端末も極め
て簡易に構成することができる。

【００１７】ここで、送信側端末と受信側端末の構成例
を図４に示す。送信側端末にイーサネットからマンチェ
スタ符号信号として供給されるデータ信号は、トランス
３を介してレシーバ４に供給され、ここからＬＥＤドラ
イバ５に制御信号が出力される。ＬＥＤドライバ５は、
制御信号に基づいてＬＥＤ（発光ダイオード）６に流す
電流を強度変調させることにより、データ信号を光信号
として無線伝送する。

【００１８】受信側端末では、送信側端末から伝送され
る光信号をバイアス電圧のかけられたピンフォトダイオ
ード７で受信して電気信号に変換し、コンデンサで直流
成分を除去してから増幅回路（アンプ）８にて信号を増
幅する。そして、ＴＴＬレベル変換回路９に供給して、
信号をトランジスタで処理できる電圧（例えばＨを2.4V
以上、Ｌを0.4V以下）に変換して、ドライバ１０に出力
し、トランス１１を介してイーサネットに出力してい
る。

【００１９】次に、このような構成の送信側端末と受信
側端末の両方の構成を備えた送受信機同志で双方向の光
無線伝送を同時に行う場合について説明する。双方の送
受信機から完全に周波数帯域が同一であるマンチェスタ
符号信号を同時に伝送した場合、一方の送受信機から発
光した光が自分自身の受光部（ピンフォトダイオード
７）に入り込んで他方の送受信機から伝送される光のノ
イズとなることがある。しかしながら、この問題は、送
受信機の送信光と受信光とを光学的に完全に隔離するこ
とにより解決することができる。そして、このような構
成にすることにより、周波数変換を行って異なる帯域の
送信光を使用しなくても、干渉等を生じることなく完全
な双方向通信を行うことが可能となり、簡単な構成で実
現できるので、低価格化・小型化が可能となる。また、
光無線によって有線による伝送路を完全に置き換えるこ
とができる。

【００２０】そして、マンチェスタ符号に限らず、１つ
の符号の中にかならず変位点が存在するバイフェーズ符
号は、完全なクロック再生をすることができ、また、低
域スペクトルも下降特性を示すため、照明光によるノイ
ズをフィルタ除去しても伝送信号に影響を与えることが
ない。したがって、伝送信号として、マンチェスタ符号
に限らずバイフェーズ符号を同様に使用することができ
る。

【００２１】無線伝送を行う際の問題点の一つとして、
双方の送受信機間の距離が不特定であることから、受信
レベルがその都度異なり、一定の受信レベルが得られな
いことがあげられる。そして、受信レベルが低い場合に
適正な復号ができないのはもちろんのこと、受信レベル
が高すぎて飽和状態となった場合に、ＦＳＫ等の変調手
段のときは正しいデータ受信が可能であるが、バイフェ
ーズ符号信号で直接光を強度変調して送るときは飽和に
よって信号歪みが生じて正しいデータ受信が不可能とな
ってしまう。そこで、受信レベルに関わらず正しいデー
タ受信を可能とするために、受信側の増幅器の増幅率を
受信した信号を飽和させずにＴＴＬレベルにする値にコ
ントロールする必要がある。

【００２２】このコントロ−ル機能はＡＧＣ（Automati
c Gain Control）と呼ばれ、受信した信号レベルに合わ
せて増幅器の増幅率を変化させるものが従来から使用さ
れているが、このＡＧＣは入力信号が供給されてから増
幅率を変化させるため、そのコントロール特性には時定
数があり、入力信号の急激な振幅変化には対応すること
ができない。そして、図５（Ａ）に示すように、イーサ
ネット上ではデータは間欠送信されるパケットの状態で
伝送されるので、無信号の状態からデータ信号ａがいき
なり開始されることになり、ＡＧＣが追従できないの
で、データ信号ａの先頭部を正しく受信することができ
ない。

【００２３】そこで、本発明では非データ区間にデータ
信号ａと略同振幅の挿入信号ｂ，ｃを挿入した状態で光
信号を送り、ＡＧＣによる増幅器の増幅率を予めデータ
信号レベルに合わせておくことにより、データ先頭部を
正しく受信できるようにしている。

【００２４】そして、送受信器をバッテリー駆動する携
帯型情報処理端末と共に使用するために、消費電力をな
るべく削減する必要がある場合には、挿入信号ｂは図５
（Ｂ）に示すように、Ｈレベルの時間を短くして、なる
べくＬＥＤ６の発光している時間（ＯＮの期間）を少な
くするのが望ましい。しかし、点滅のサイクルをあまり
長くするとＡＧＣの時定数がきいてくる領域となり、Ｌ
ＥＤ６が消灯している間に増幅器の増幅率が上がって、
データ信号が送信されたときに飽和して正確な復号がで
きなくなる。また、受信機側の増幅回路はＡＣアンプで
構成されるため、微分応答による過度応答が大きくな
り、問題が生じる。したがってこの場合の点滅のサイク
ルは伝送レートに応じて設定する必要がある。

【００２５】また、消費電力を重視しない場合は、図５
（Ｃ）に示すように、挿入信号ｃをデューティー５０％
の単一周波数キャリアとするのが最も望ましく、この場
合がＡＧＣの時定数や増幅回路の過渡応答の影響を最も
受け難くすることができる。

【００２６】次に、ＰＣＭＣＩＡカードを挿入できるス
ロットが用意されているＰＣＭＣＩＡ対応のパソコンと
有線イーサネットＬＡＮとの接続を光無線により行う場
合の有線イーサネット側送受信機の形態とパソコン側送
受信機の形態のいくつかの実施例について説明する。

【００２７】図６に示すように、机Ａ〜Ｄ上でブック型
パソコン１７ａ〜１７ｄを使用してイーサネット１２と
データの双方向伝送を行う場合を考える。有線側は、イ
ーサネット１２上のトランシーバ１３と有線で接続され
たＨＵＢ１４と、このＨＵＢ１４にそれぞれ有線で接続
されたＨＵＢ側送受信機（第１の送受信機）１５ａ〜１
５ｄとで構成され、このＨＵＢ側送受信機１５ａ〜１５
ｄが各机Ａ〜Ｄ上にそれぞれ有線の届く範囲で移動可能
に設置されている。そして、イーサネット１２から供給
されるデータ信号（１０Ｍｂｐｓマンチェスタ符号）
は、ＨＵＢ側送受信機１５ａ〜１５ｄによりＥ−Ｏ変換
されて光信号として送出される。

【００２８】パソコン１７ａ〜１７ｄ側は、そのスロッ
トに一部または全部を挿入可能な形状のＰＣ側送受信機
（第２の送受信機）１６ａ〜１６ｄを挿入し、パソコン
１７ａ〜１７ｄからのデータ信号（１０Ｍｂｐｓマンチ
ェスタ符号）をＥ−Ｏ変換して光信号として送出する。

【００２９】また、各送受信機１５ａ〜１５ｄ，１６ａ
〜１６ｄによって光信号を受信したときは、Ｏ−Ｅ変換
を行って電気信号にし、上述した送信の場合と逆の経路
で、イーサネット１２またはパソコン１７ａ〜１７ｄに
データを供給する。なお、この場合、受信側の機能は、
基本的にＯ−Ｅ変換機能のみでＴＴＬレベルの信号を再
生して受信データ信号としている。

【００３０】ここで、ＨＵＢ側送受信機１５の一実施例
を図７に示し、その構造について説明する。なお、同図
（Ａ）は平面図、同図（Ｂ）は断面図、同図（Ｃ）は正
面図である。

【００３１】同図において、ＨＵＢ側送受信機１５の受
光手段はなるべくＨＵＢ側送受信機１５の上方に配置す
るとともに、発光手段はなるべくＨＵＢ側送受信機１５
の下方に配置している。これは、後述するように、パソ
コン１７のスロットに挿入されるＰＣ側送受信機１６の
高さ位置にかかわらず、良好な送受信をすることができ
るようにするためのものである。

【００３２】そして、受光手段は、水平方向に長い受光
基板（ピンフォトダイオード）１８の受光面に蒲鉾型の
シリンドリカルレンズ１９を設けた構成となっており、
発光手段は、ＬＥＤ２０を水平方向に３個並べ、その発
光面側に蒲鉾型のシリンドリカルレンズ２１を設けた構
成となっている。また、シリンドリカルレンズ１９，２
１の前面には、それぞれフィルタ２２，２３が設けられ
ており、さらに、発光手段と受光手段とを仕切り板２４
で完全に隔離することにより、発光手段と受光手段とを
光学的に分離している。

【００３３】この様に、発光手段と受光手段とを光学的
に分離することにより、ＨＵＢ側送受信機１５自身のＬ
ＥＤ２０から発光した光が受光基板１８に入り込んでノ
イズとなることを防止でき、干渉等を生じることなく完
全な双方向通信を行うことが可能となる。

【００３４】また、ＰＣ（パソコン）１７側の送受信機
１６の第１の実施例を図８（Ａ）〜（Ｃ）に示す。な
お、同図（Ａ）はＰＣ１７の斜視図、（Ｂ）はＰＣ側送
受信機１６の平面図、（Ｃ）はＰＣ側送受信機１６の断
面図である。

【００３５】本実施例のＰＣ側送受信機１６は、同図
（Ａ）に示すように、発光手段と受光手段とがＰＣ１７
の外部に突出した状態で、ＰＣ１７のＰＣＭＣＩＡカー
ドを挿入できるスロット２５に挿入され、コネクタ２６
がＰＣ１７と電気的に接続されてデータ信号の送受信を
可能にしている。そして、同図（Ｂ）及び（Ｃ）に示す
ように、発光手段を上側に受光手段を下側にして近接し
た状態で配置されている。また、発光手段は、発光面側
にシリンドリカルレンズ２１が設けられたＬＥＤ２０に
より構成され、受光手段は、受光面にシリンドリカルレ
ンズ１９が設けられた受光基板１８により構成されてい
る。そして、シリンドリカルレンズ１９，２１の前面に
は、ＩＲフィルタ２７が設けられており、さらに、発光
手段と受光手段とを仕切り板２４で完全に隔離すること
により、発光手段と受光手段とを光学的に分離してい
る。

【００３６】そして、ＰＣ（パソコン）１７側の送受信
機１６の第２の実施例を図９（Ａ）〜（Ｃ）に示す。な
お、同図（Ａ）はＰＣ側送受信機１６の平面図、同図
（Ｂ）は同側面図、同図（Ｃ）は同正面図である。

【００３７】本実施例のＰＣ側送受信機１６は、発光手
段と受光手段とを含めてスロット２５内に挿入されるも
のであり、スロット２５に収まる厚みで全てが構成され
ている。そして、同図（Ａ）〜（Ｃ）から判るように、
全体の厚みを薄くするため、発光手段と受光手段とが、
左右に位置されている。この発光手段は、ＬＥＤ２０を
水平方向に２個並べ、その発光面側に蒲鉾型のシリンド
リカルレンズ２１を設けた構成となっており、受光手段
は、水平方向に長い受光基板１８の受光面に蒲鉾型のシ
リンドリカルレンズ１９を設けた構成となっている。そ
して、発光手段と受光手段とは仕切り板２４により、光
学的に分離されている。

【００３８】以上に説明した、図７で説明したＨＵＢ側
送受信機１５と図８及び図９で説明したＰＣ側送受信機
１６を図６で示したように机Ａ〜Ｄ上で使用する場合の
それぞれの高さ位置について図１０（Ａ）〜（Ｃ）と共
に説明する。なお、同図において、ＰＣ側送受信機１６
は図９で説明した第２の実施例のものを使用している
が、図８のＰＣ側送受信機１６の場合でも全く同じであ
る。

【００３９】ＰＣ１７を机Ａ〜Ｄ上で使用する場合、使
用者は、ＨＵＢ側送受信機１５を机上のＰＣ１７のスロ
ット２５の近くの任意の位置に置いて使用する。このと
き、ＰＣ１７のスロット２５の高さ位置は、ＰＣ１７の
種類によって異なるが、ＨＵＢ側送受信機１５の高さが
ＰＣ１７とほぼ同じ高さで、ＨＵＢ側送受信機１５の受
光手段をなるべくＨＵＢ側送受信機１５の上方に配置す
るとともに、発光手段をなるべくＨＵＢ側送受信機１５
の下方に配置することにより、ＰＣ１７のスロット２５
の高さ位置にかかわらず、良好な送受信が可能となる。
なお、同図（Ａ）はスロット２５の高さ位置が、ＨＵＢ
側送受信機１５の高さのほぼ中央にある場合、同図
（Ｂ）は同じく上方にある場合、同図（Ｃ）は同じく下
方にある場合を示している。また、ＨＵＢ側送受信機１
５の外装２７は、蛍光灯等からの光が受光基板１８の受
光面に入るのを防止するためと、ＰＣ側送受信機１６に
近付き過ぎて、通信路が確保できなくなることを防止す
るために、フィルタ２２よりも前面に突き出ている。

【００４０】ＨＵＢ側送受信機１５とＰＣ側送受信機１
６は共に机上に置いた状態で使用している。このときの
相対的な高さ位置は、図１０に示した通りであり、それ
ほど極端に離れることはないが、相対的な水平位置は、
図６に示すように種々の場合があり、それぞれの発光手
段及び受光手段が直接対向する向きに置かれるとは限ら
ない。これらの事柄や蛍光灯等の照明が上方にあること
を考慮すると、ＨＵＢ側送受信機１５とＰＣ側送受信機
１６のそれぞれの発光手段及び受光手段の指向性は、水
平方向に広く鉛直方向に狭い（水平方向を最大）ものに
設定することにより、双方向光通信可能範囲（以下、サ
ービスエリアという）を最大にすることができる。

【００４１】図７〜図９で説明したＨＵＢ側送受信機１
５とＰＣ側送受信機１６のそれぞれの発光手段及び受光
手段ではシリンドリカルレンズ１９，２１を用いること
により、上記ような指向特性を確保し、サービスエリア
を拡大している。そして、ＨＵＢ側送受信機１５とＰＣ
側送受信機１６とが近接した場合は、お互いの送受光手
段間で上下方向の角度が大きくなるが、通信距離が短く
なることにより光量が増加する（受光量は通信距離の２
乗に反比例する）ので、受信は可能であり、このような
指向特性とすることにより、遠距離から近距離までのサ
ービスエリアの確保が可能となる。

【００４２】また、ＨＵＢ側送受信機１５とＰＣ側送受
信機１６とがサービスエリアの範囲内にあるか否かを、
ブザーで警告音を出したりＬＥＤ等で視覚的に表示した
りして（以下、合わせて表示手段という）知らせるよう
にすると、光通信可能範囲が容易に判ると共に、サービ
スエリアから外れて通信できない場合に故障と勘違いす
ることなどを防止することができるなど、より一層便利
なものとなる。この表示手段は、ＰＣ側送受信機１６に
設けても良いが、設置場所の制約や消費電力の制約など
の関係で、大きさの制限が緩く、電源のとり易いＨＵＢ
側送受信機１５に設けるほうがより良い。

【００４３】この表示手段をＨＵＢ側送受信機（第１の
送受信機）１５に設けたとき構成例を図１１のブロック
図に示す。ＨＵＢ側送受信機１５の受光基板１８にて受
信された光信号は、電気信号に変換されてＡＧＣアンプ
２８に供給される。ＡＧＣアンプ２８では、受信レベル
に応じて電気信号を増幅してから２値化回路２９に供給
し、コネクタを介してＨＵＢ１４へ出力している。ま
た、ＡＧＣアンプ２８からは、受信レベルに応じて変化
するＡＧＣコントロール電圧がコンパレータ３０の一入
力端に出力されている。

【００４４】また、コンパレータ３０の他入力端には、
良好な受信が可能な受信レベル時のＡＧＣコントロール
電圧に設定されたスレッショルド電圧が供給されてお
り、一入力端側に供給されるＡＧＣコントロール電圧と
比較した比較電圧が出力される。そして、この比較電圧
は、良好な受信が不可能な受信レベルとなると反転し、
ドライバー３１を介してブザーを鳴らしたり、ＬＥＤ等
を光らせて（表示手段３２を駆動させて）、利用者に通
信路未確立であり、送受信ができないことを知らせる。
なお、表示手段３２は、良好な受信が可能となった瞬間
や良好な受信が可能となっている間中駆動させるように
しても良く、ブザーの鳴らし方やＬＥＤ等の発光手段の
点灯の仕方はなどは、これらの方法に限らず自由であ
る。

【００４５】さらに、ＨＵＢ側送受信機１５からは、図
５（Ｂ），（Ｃ）で説明したような挿入信号ｂ，ｃを常
に出力するようにしておき、ＰＣ１７がサービスエリア
内ににきてＰＣ側送受信機１６がＨＵＢ側送受信機１５
からの光信号（挿入信号ｂ，ｃ）を受信したときに、初
めてＰＣ側送受信機１６から挿入信号ｂ，ｃを出力する
ようにする。そして、ＨＵＢ側送受信機１５では、ＰＣ
側送受信機１６からの挿入信号ｂ，ｃを受信したとき
に、通信可能であることを表示手段３２により表示する
ように構成しても良い。

【００４６】この場合、ＰＣ側送受信機１６からは、挿
入信号ｂ，ｃを受信するまで発光しないので、主にバッ
テリー駆動で使用されるＰＣ１７から電源をとる必要が
あるＰＣ側送受信機１６の消費電力を極力少なくするこ
とができる。

【００４７】次に、確実に通信路が確立されるので表示
手段３２を設ける必要のない光無線データ伝送システム
の他の実施例を図１２（Ａ）〜（Ｃ）に示す。なお、同
図（Ａ）は平面図、同図（Ｂ）は断面図、同図（Ｃ）は
正面図である。

【００４８】ＰＣ側送受信機１６はスロット２５の入り
口からやや突出するようにマグネット（第１のマグネッ
ト）３３ａ，３３ｂを設ける。ここでは、ＰＣ側送受信
機１６の両端に設けている。そして、ＨＵＢ側送受信機
１５のマグネット３３ａ，３３ｂに対向する位置には、
異極性のマグネット（第２のマグネット）３４ａ，３４
ｂを縦長に設けている。

【００４９】また、送受光手段はお互い対応する位置関
係となるようにに配置されており、ここでは、マグネッ
ト３３ａ，３３ｂとマグネット３４ａ，３４ｂとが接し
たときに、通信距離が最も近くなるように、ＰＣ側送受
信機１６のＬＥＤ２０に対向する位置にＨＵＢ側送受信
機１５の受光基板１８が来るようにし、ＰＣ側送受信機
１６の受光基板１８に対向する位置にＨＵＢ側送受信機
１５のＬＥＤ２０が来るようにする。このとき、ＰＣ１
７のスロット２５の高さ位置はＰＣ１７の種類によって
異なっているので、ＨＵＢ側送受信機１５のマグネット
３３ａ，３３ｂは上下方向に長く、ＨＵＢ側送受信機１
５の受光基板１８及びＬＥＤ２０は上下方向に複数個
（同図では３個づつ）並べることにより、各種ＰＣ１７
に対応している。

【００５０】そして、使用者は、ＰＣ１７のスロット２
５の有る側面とＨＵＢ側送受信機１５の送受光面とを接
した状態で前後方向に互いに滑らせて、最適位置を探
る。最適位置になるとマグネット３３ａ，３３ｂ，３４
ａ，３４ｂの吸引力により、ＰＣ側送受信機１６とＨＵ
Ｂ側送受信機１５とが固定されるので、良好な送受信が
可能な通信路を自然に確立することができる。

【００５１】この場合、使用中にＰＣ１７を多少動かし
ても、通信路は確立されたままであり、ＰＣ１７の位置
に関係なく、安心して使用することができる。また、マ
グネット３３ａ，３３ｂ，３４ａ，３４ｂの吸引力によ
る固定なので、従来の有線でＰＣ１７と固定するために
コネクタの抜き差しをする場合のように、機械的な力が
接続部分にかからないので、コネクタ等を破壊する虞れ
もない。また、通信路確立のための作業も比較的容易に
できる。

【００５２】ＰＣ側送受信機１６の送信手段及び受信手
段は、ＰＣ１７のスロット２５から多少突出していたほ
うが、サービスエリアが拡大し、都合が良い。しかしな
がら、ＰＣ側送受信機１６をスロット２５に挿入した状
態で、ＰＣ１７を運搬、保管するときには、ＰＣ側送受
信機１６の一部がスロット２５の外部に突出しているの
は破損等の事故を起こす原因となるので、好ましくな
い。

【００５３】そこで、運搬、保管時にはＰＣ１７のスロ
ット２５内に収まり、使用するときには、サービスエリ
アが拡大するように構成したＰＣ側送受信機１６の第１
及び第２の構成例を図１３（Ａ），（Ｂ）及び図１４
（Ａ），（Ｂ）に示す。

【００５４】ＰＣ側送受信機１６の第１の構成例を図１
３（Ａ），（Ｂ）に示す。なお、同図（Ａ）は運搬、保
管時の状態を示し、同図（Ｂ）は使用時の状態を示して
いる。本構成例では、ＰＣ側送受信機１６の一側面に把
手３５によって引き出されるミラー３６が設けられてお
り、運搬、保管時は同図（Ａ）に示すように、スロット
２５内に収まっているが、使用時は同図（Ｂ）に示すよ
うに、把手３５を引くことによりミラー３６がスロット
２５から引き出され、送受信光をこのミラー３６で反射
させて水平方向のサービスエリアを拡大するように構成
されている。

【００５５】また、図１４（Ａ），（Ｂ）はＰＣ側送受
信機１６の第２の構成例を示す平面図であり、同図
（Ａ）は運搬、保管時の状態を示し、同図（Ｂ）は使用
時の状態を示す図である。本構成例では、ＰＣ側送受信
機１６の側面に送信手段と受信手段とが設けられ、これ
らが把手３５によって引き出されるように構成されてい
る。そして、運搬、保管時は同図（Ａ）に示すように、
スロット２５内に収まっているが、使用時は同図（Ｂ）
に示すように、把手３５を引くことにより送信手段と受
信手段とがスロット２５から引き出されて、ＰＣ１７の
外部に突出し、サービスエリアを拡大するように構成さ
れている。

【００５６】

【発明の効果】本発明の光無線データ伝送システムは、
第１の送受信機の発光手段と受光手段とを光学的に分離
すると共に、第２の送受信機の発光手段と受光手段とを
光学的に分離し、信号自身からクロック信号を再生する
ことのできるバイフェーズ符号信号で強度変調を行った
光信号によって、第１の送受信機と第２の送受信機との
間で双方向のデータ伝送を行うようにしたので、第１の
送受信機及び第２の送受信機の構成を極めて簡易にする
ことができる。その結果、低価格化・小型化が可能とな
る。また、光無線によって有線による伝送路を完全に置
き換えることができる。

【００５７】そして、バイフェーズ符号信号で強度変調
を行った光信号によって情報データをパケット伝送する
際の非データ伝送期間中にデータ送信中と略同振幅の光
信号を送信するように構成した場合には、ＡＧＣによる
増幅器の増幅率を予めデータ信号レベルに合わせて、デ
ータ先頭部を正しく受信することができる。さらに、非
データ伝送期間中に送信される光信号を単一周波数キャ
リアを有する光信号とした場合には、ＡＧＣの時定数や
増幅回路の過渡応答の影響を最も受け難くすることがで
きる。

【００５８】また、第１の送受信機から非データ伝送期
間中に送信される光信号を第２の送受信機が受信してか
ら、第２の送受信機から非データ伝送期間中に送信され
る光信号を送信し、この光信号を第１の送受信機が受信
したときに通信可能であることを表示する表示手段を第
１の送受信機に備えた場合には、第２の送受信機の消費
電力を極力少なくすることができ、この第２の送受信機
をバッテリー駆動で使用される情報機器に接続して使用
する際に、極めて有効となる。

【００５９】そして、第１の送受信機の発光手段をこの
第１の送受信機の上端または下端の一方に配置すると共
に受光手段を他方に配置し、第２の送受信機の発光手段
と受光手段とを近接させて配置した場合は、机上にて第
２の送受信機の接続された情報機器を使用する際に良好
な送受信が可能となる。

【００６０】また、第１の送受信機及び第２の送受信機
の発光手段および受光手段の指向特性を水平方向に広く
かつ鉛直方向に狭く設定することにより、良好な送受信
が可能となるサービスエリアを最大にすることができ
る。

【００６１】さらに、第２の送受信機を、発光手段およ
び受光手段を含めた全体をコンピュータのスロット内部
に挿入されるカード状に構成すると共に、端面が前記ス
ロットの形成されたコンピュータ側面と面一または多少
突出するように第１のマグネットを設けた構成とし、第
１の送受信機の発光手段および受光手段の設けられた側
面の第１のマグネットの対向する位置に第２のマグネッ
トを設け、第１及び第２のマグネットを吸着させること
により通信路を形成するようにした場合には、マグネッ
トの吸引力により、第１の送受信機と第２の送受信機と
が固定されるので、良好な送受信が可能な通信路を自然
に確立することができる。また、この場合、使用中に第
２の送受信機の接続された情報機器を多少動かしても、
通信路は確立されたままであり、情報機器の位置に関係
なく、安心して使用することができる。さらに、マグネ
ットの吸引力による固定なので、従来の有線で情報機器
と固定するためにコネクタの抜き差しをする場合のよう
に、機械的な力が接続部分にかからないので、コネクタ
等を破壊する虞れもなく、通信路確立のための作業も比
較的容易にできる。

【００６２】そして、第２の送受信機が光通信可能範囲
にあるか否かを表示する表示手段を第１の送受信機に備
えた場合には、光通信可能範囲が容易に判ると共に、サ
ービスエリアから外れて通信できない場合に故障と勘違
いすることなどを防止することができるなど、より一層
便利なものとなる。

【００６３】また、光無線データ送受信機をコンピュー
タのスロット内部に挿入されるカード状に構成すると共
に、発光手段および受光手段のみをスロットの外部に露
出するように構成した場合には、サービスエリアを拡大
させることができる。

【００６４】そして、光無線データ送受信機を発光手段
及び受光手段を含めた全体をコンピュータのスロット内
部に挿入されるカード状に構成すると共に、水平方向の
光通信可能範囲を広げるために伝送に使用される光信号
を反射させるミラーをスロット外部に引きだし可能に設
けた場合には、運搬、保管するときには、スロット内に
収めて破損等の事故を防止し、使用するときには、ミラ
ーを引きだしてサービスエリアを拡大させることができ
る。

【００６５】さらに、光無線データ送受信機を発光手段
及び受光手段を含めた全体をコンピュータのスロット内
部に挿入されるカード状に構成すると共に、発光手段及
び受光手段をスロット外部に引きだし可能とした場合に
は、運搬、保管するときには、スロット内に収めて破損
等の事故を防止し、使用するときには、発光手段及び受
光手段をを引きだしてサービスエリアを拡大させること
ができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ本発明の光無線デー
タ伝送システムの一実施例で使用されるバイフェーズ符
号信号を説明するための図である。

【図２】（Ａ）はマンチェスタ符号信号の符号化回路の
例を示すブロック図、（Ｂ）はマンチェスタ符号信号の
復号化回路の例を示すブロック図である。

【図３】ＮＲＺ信号とマンチェスタ符号信号の伝送帯域
と信号レベルの関係を示すグラフである。

【図４】送信側端末と受信側端末の例を示す構成図であ
る。

【図５】（Ａ）はイーサネット上でのデータ送信状態を
示す状態図、（Ｂ）は消費電力を少なくした場合の光無
線伝送のデータ送信状態を示す状態図、（Ｃ）は望まし
い光無線伝送のデータ送信状態を示す状態図である。

【図６】本発明の光無線データ伝送システムの使用状態
例を示す構成図である。

【図７】本発明の第１の送受信機の構成例を示す図であ
り、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は断面図、（Ｃ）は正面図
である。

【図８】本発明の第２の送受信機の第１の実施例を示す
構成図であり、（Ａ）はＰＣの斜視図、（Ｂ）はＰＣ側
送受信機の平面図、（Ｃ）はＰＣ側送受信機の断面図で
ある。

【図９】本発明の第２の送受信機の第２の実施例を示す
構成図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図、
（Ｃ）は正面図である。

【図１０】第１の送受信機と第２の送受信機とを机上に
置いて使用したときの相対的な高さ位置を示す図であ
り、（Ａ）は高さ位置がほぼ中央にある場合、（Ｂ）は
同じく上方にある場合、（Ｃ）は同じく下方にある場合
を示す図である。

【図１１】表示手段を第１の送受信機に設けたとき構成
例を示すブロック図である。

【図１２】本発明の光無線データ伝送システムの他の実
施例を示す構成図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は断
面図、（Ｃ）は正面図である。

【図１３】本発明の第２の送受信機の第１の構成例を示
す平面図であり、（Ａ）は運搬・保管時の状態を示す
図、（Ｂ）は使用時の状態を示す図である。

【図１４】本発明の第２の送受信機の第２の構成例を示
す平面図であり、（Ａ）は運搬・保管時の状態を示す
図、（Ｂ）は使用時の状態を示す図である。

【符号の説明】１ＥＸ−ＯＲ回路（排他的論理和回路）２クロック再生回路３，１１トランス４レシーバ５ＬＥＤドライバ６ＬＥＤ（発光ダイオード）７ピンフォトダイオード８増幅回路（アンプ）９ＴＴＬレベル変換回路１０ドライバ１２イーサネット１３トランシーバ１４ＨＵＢ１５，１５ａ〜１５ｄＨＵＢ側送受信機（第１の送受
信機）１６，１６ａ〜１６ｄＰＣ側送受信機（第２の送受信
機）１７，１７ａ〜１７ｄパソコン（ＰＣ）

───────────────────────────────────────────────────── 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 10/10 10/22 10/00 10/24 Ｈ０４Ｂ 9/00 ＢＧ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の送受信機と第２の送受信機との間で
光信号による双方向データ通信を行う光無線データ伝送
システムにおいて、前記第１の送受信機の発光手段と受光手段とを光学的に
分離すると共に、前記第２の送受信機の発光手段と受光
手段とを光学的に分離し、信号自身からクロック信号を
再生することのできるバイフェーズ符号信号で強度変調
を行った光信号によって、前記第１の送受信機と前記第
２の送受信機との間で双方向のデータ伝送を行うことを
特徴とする光無線データ伝送システム。
【請求項２】バイフェーズ符号信号で強度変調を行った
光信号によって情報データをパケット伝送する際の非デ
ータ伝送期間中にデータ送信中と略同振幅の光信号を送
信することを特徴とする請求項１記載の光無線データ伝
送システム。
【請求項３】非データ伝送期間中に送信される光信号を
単一周波数キャリアを有する光信号とすることを特徴と
する請求項２記載の光無線データ伝送システム。
【請求項４】第１の送受信機から非データ伝送期間中に
送信される光信号を第２の送受信機が受信してから、前
記第２の送受信機から非データ伝送期間中に送信される
光信号を送信し、この光信号を前記第１の送受信機が受
信したときに通信可能であることを表示する表示手段を
前記第１の送受信機に備えたことを特徴とする請求項２
または請求項３記載の光無線データ伝送システム。
【請求項５】第１の送受信機の発光手段をこの第１の送
受信機の上端または下端の一方に配置すると共に受光手
段を他方に配置し、第２の送受信機の発光手段と受光手
段とを近接させて配置したことを特徴とする請求項１、
請求項２、請求項３または請求項４記載の光無線データ
伝送システム。
【請求項６】第１の送受信機及び第２の送受信機の発光
手段および受光手段の指向特性を水平方向に広くかつ鉛
直方向に狭く設定したことを特徴とする請求項１、請求
項２、請求項３、請求項４または請求項５記載の光無線
データ伝送システム。
【請求項７】第２の送受信機を、発光手段および受光手
段を含めた全体をコンピュータのスロット内部に挿入さ
れるカード状に構成すると共に、端面が前記スロットの
形成されたコンピュータ側面と面一または多少突出する
ように第１のマグネットを設けた構成とし、第１の送受信機の発光手段および受光手段の設けられた
側面の第１のマグネットの対向する位置に第２のマグネ
ットを設け、第１及び第２のマグネットを吸着させるこ
とにより通信路を形成することを特徴とする請求項１、
請求項２、請求項３、請求項４、請求項５または請求項
６記載の光無線データ伝送システム。
【請求項８】第２の送受信機が光通信可能範囲にあるか
否かを表示する表示手段を備えたことを特徴とする請求
項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５または
請求項６記載の光無線データ伝送システムの第１の送受
信機である光無線データ送受信機。
【請求項９】コンピュータのスロット内部に挿入される
カード状に構成すると共に、発光手段および受光手段の
みを前記スロットの外部に露出するように構成したこと
を特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項
４、請求項５または請求項６記載の光無線データ伝送シ
ステムの第２の送受信機である光無線データ送受信機。
【請求項１０】発光手段及び受光手段を含めた全体をコ
ンピュータのスロット内部に挿入されるカード状に構成
すると共に、水平方向の光通信可能範囲を広げるために
伝送に使用される光信号を反射させるミラーを前記スロ
ット外部に引きだし可能に設けたことを特徴とする請求
項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５または
請求項６記載の光無線データ伝送システムの第２の送受
信機である光無線データ送受信機。
【請求項１１】発光手段及び受光手段を含めた全体をコ
ンピュータのスロット内部に挿入されるカード状に構成
すると共に、前記発光手段及び前記受光手段を前記スロ
ット外部に引きだし可能としたことを特徴とする請求項
１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５または請
求項６記載の光無線データ伝送システムの第２の送受信
機である光無線データ送受信機。