(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有線ネットワークに接続され、複数の端末装置と光を用いて情報伝達を行う光アクセスステーションにおいて、
前記有線ネットワークとのデータ授受を行なうステーション側トランシーバと、
前記端末装置側から送信されてくる光信号を分割して変調及び反射させる光変調手段と、
前記端末装置側から送信されてくる光信号の一部を受信する光受信手段と、
これらの光変調手段や光受信手段と前記ステーション側トランシーバとの間でデータフレーム信号とその他の信号との入出力を制御するステーション側ゲート手段と
を備えることを特徴とする光アクセスステーション。
【請求項２】
端末装置が送信した光信号を、光アクセスステーション内の光受信手段、ステーション側トランシーバ又はステーション側ゲート手段を経由して送信されてくる信号に基づき光変調手段により変調して折り返すことで当該端末装置に伝送させるとともに、前記端末装置が発光させた光信号の一部を前記光受信手段で受信して、ステーション側ゲート手段とステーション側トランシーバを経由して有線ネットワークへ送信させることを特徴とする請求項１記載の光アクセスステーション。
【請求項３】
少なくとも複数個の光変調手段を有し、光受信手段で受信する信号をこれらの複数個の光変調手段により変調して折り返すことで端末装置に伝送させることを特徴とする請求項１又は２記載の光アクセスステーション。
【請求項４】
光アクセスステーションの１つの光変調手段に対して複数個の端末装置を割り当てて、１つの端末装置からの光信号を前記光受信手段で受信し、前記光アクセスステーションの光受信手段で受信した前記光信号を前記光変調手段で変調し、他の端末装置へ伝送させることを特徴とする請求項１ないし３の何れか一に記載の光アクセスステーション。
【請求項５】
光変調手段は、コーナキューブミラーと伝送する光の方向を変える光偏向器とを備えることを特徴とする請求項１ないし４の何れか一に記載の光アクセスステーション。
【請求項６】
光変調手段は、コーナキューブミラーと光偏向器との間に集光光学系を有し、この集光光学系により収束状態の光信号を前記光偏向器により偏向させることを特徴とする請求項５記載の光アクセスステーション。
【請求項７】
光変調手段は、少なくとも複数個のコーナキューブミラーを有し、これらのコーナキューブミラーが光偏向器上に配設されていることを特徴とする請求項５記載の光アクセスステーション。
【請求項８】
光変調手段の開口径ｄが端末装置から出射されるビーム光径の２倍より大きく、当該端末装置側の送信光学系の開口径ｄt の周囲に受信光学系の開口を配設し、この受信光学系の開口径をＤとしたとき、
３・ｄt ≦Ｄ≦２・ｄ＋ｄt
なる関係を満たすことを特徴とする請求項５記載の光アクセスステーション。
【請求項９】
光アクセスステーションは、光受信手段の直前に少なくとも２段階以上の減衰レベルを有する光学的減衰手段を備えることを特徴とする請求項１ないし８の何れか一に記載の光アクセスステーション。
【請求項１０】
光アクセスステーションは、少なくとも複数個の光受信手段を有し、これらの光受信手段で受信される各端末装置からの光信号に基づき点灯表示する表示手段を備えることを特徴とする請求項１ないし９の何れか一に記載の光アクセスステーション。
【請求項１１】
有線ネットワークに接続され、光アクセスステーションと光を用いて情報伝達を行う端末装置であって、
前記光アクセスステーションに向けて光信号を送信するとともに、その戻り光信号を受信する光送受信手段と、
情報処理装置とのデータ授受を行う端末装置側トランシーバと、
これらの光送受信手段と端末装置側トランシーバとの間でデータフレーム信号とその他の信号との入出力を制御する端末装置側ゲート手段と
を備えることを特徴とする端末装置。
【請求項１２】
光アクセスステーションとの双方間のリンク接続を確認するために送出される信号を端末装置側ゲート手段で折り返し、かつ、当該端末装置の光送受信手段から発光され、光アクセスステーションで折り返された光信号を当該端末装置側の光送受信手段で受光させることを特徴とする請求項１１記載の端末装置。
【請求項１３】
光送受信手段に１４００ｎｍ以上の波長域を有する半導体レーザと可視光領域の波長を有する発光素子とを備え、前記発光素子の発光パターンの中心を前記半導体レーザの光軸に合わせて配設し、前記発光素子からの光を光アクセスステーションに照射させることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の端末装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光を伝送媒体とする光アクセスステーション及び端末装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、オフィス等におけるパーソナルコンピュータの普及とともに、ＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）等の通信網の普及が進んでおり、あらゆる情報、データがＬＡＮを介してやりとりされている。
【０００３】
ここで、従来から端末装置をネットワークに接続するためには、銅線に代表される有線のケーブルを用いているので、端末装置の台数が増えてくると接続するためのケーブルがオフィス内に溢れたり、設置の自由度を阻害してしまう等の不具合がある。
【０００４】
このようなことから、美観を損なわない、設置の自由度が高い等の理由から、ケーブルを使用しないワイヤレスな無線方式が要望されている。特に、光を伝送媒体とする方式によれば、電波を利用する方式に比べ、高速化、低コスト化、秘話性、人体への影響等の点で有利である。
【０００５】
その一例として、特開平５−１９１３５７号公報に示されるような光空間伝送システムがある。このシステムでは、天井面に設置するサテライト装置（又は、光アクセスステーション）と机上に設置される送受信装置（端末装置）との間の１：多通信の光軸合わせに関して開示されている。即ち、光軸合わせ時に連続的な光信号を送信する連続信号送信手段をサテライト装置に設け、光軸調整モードにおいて光信号の受信レベルを判定して光信号の受信状態を表示する受信状態表示手段が各送受信装置に設けられている。これによれば、送受信装置側で光軸合わせのためのモード設定を個別に行なう必要がなく、送受信装置側では方向の調整のみを行なえばよいものである。
【０００６】
また、他例として、特開平７−５８６９５号公報に示されるような光空間伝送方式がある。この方式では、送信部から情報伝達用ビームとこの情報伝達用ビームを囲むように方向調整用ビームとを出射させ、受信部によって情報伝達用ビームを受光させ情報信号を再生させるとともに方向調整用ビームを受光させ、この方向調整用ビームに基づいて情報伝達用ビームの方向ずれを検出させ、この検出結果に基づいて送信部から出射される情報伝達用ビーム及び方向調整用ビームの出射方向を制御することにより、情報伝達用ビームを細く絞っても受信部においてビームを確実に受光し得るようにし、これにより、方向調整を容易にすることでビーム追尾機構を簡素化している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前者の光空間伝送システムは、基本的に、送受信装置（端末装置）がある範囲の机上のどこにあっても、天井に設置するサテライト装置（光アクセスステーション）が通信できるようにしたシステムであり、サテライト装置には複数個の発光素子が３６０°に渡って発光できるように構成され、サテライト装置からの送信（ダウンリンク）はそれらの発光素子群を同時に駆動させて行なう構成とされている。これは、広い通信エリアと同時速報性とを確保するためである。この場合、ダウンリンクの光軸合わせは不要となり、逆方向のアップリンクの光軸合わせのみが課題となる。
【０００８】
ところが、周囲３６０°方向に拡散させて発光させているので、送受信装置の受光部で高速化のための十分な受光パワーを確保できない、という理由により、必然的に高速化には不利となる。また、高速化を図るために発光素子の発光ビームを絞り、指向性を強めて光パワーの伝送効率を上げる方法もあるが、上述したように周囲３６０°に渡って均一な投光状態にするためには多数の発光素子が必要となり、消費電力の増大、コスト増、熱等に起因する信頼性の低下等を考えると、実用的ではない。また、マルチパス（多光路干渉）の問題から、自ずと高速性に問題を生ずる。
【０００９】
このようなことから、サテライト装置と送受信装置との１：１通信構成が考えられる。この場合、高速化のためには、ダウンリンクとアップリンクとの双方向ともに、ある程度以上に絞り込んだビームを用いる必要があり、サテライト装置が複数の送受信装置（携帯型を含む）と実用的な通信を行なうためにはサテライト装置と個々の送受信装置との１：１の光軸合わせが可能とならなければならない。特に、天井面据付け型のサテライト装置を中心とする１：多通信においては、送受信装置の方は手動で合わせることとしても、天井面に据付けたサテライト装置については、下方に位置する各送受信装置との位置合わせ、即ち、光軸合わせが必須となる。
【００１０】
一方、後者の光空間伝送方式は、細く絞ったビームの方向調整を容易にしてビーム追尾機構を簡素化しているものの、ユニット毎にデータ用と光軸合わせ用との２種類のビーム束を使用しており、オフィス内で用いるシステムとしては構成が複雑である。例えば、光アクセスステーションに適用させた場合、机上で使用される複数の端末装置毎に常時光軸を合わせていたのでは、時間がかかってしまうとか、端末装置に適用させた場合には、大口径レンズ等の使用により端末装置側が重量的に重いものとなってしまうとか、端末装置の数より多くの発光素子を含む光学系ユニットを搭載しているので、光アクセスステーション側が過大な装置構成になってしまう、といった不具合があり、実用的でない。また、携帯型のように非固定の端末装置を用いている場合には、使用中又は使用する毎にその位置がずれる場合がある。従って、通信を継続させるためには、その度に光軸合わせが必要となり、利用者にとって使い勝手の悪いものとなる。
【００１１】
これらの点について、図３６を参照して説明する。図３６は従来の光空間伝送システムを示すイメージ図である。基本的には、天井面に据付けられた光アクセスステーション（又は、サテライト装置）１０１側の発光は、通信エリア１０２を確保するために、図３６（ｂ）に示すように多数の光源１０３を配置し、できるだけ下方周囲に投光されるように構成されている。なお、多数の光源１０３は図３６（ｃ）に示すように共通の回路基板１０４上に実装され、共通の駆動回路によって駆動される構成とされている。また、光アクセスステーション１０１は有線ネットワークである有線ＬＡＮ１０５に接続されている。１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃ，…は机上に設置される種々の端末装置である。
【００１２】
このような構成では、伝送される光パワーの分散化による伝送効率の悪化と、多光路（マルチパス）による時間遅延との点から、例えば、数１０Ｍbps 或いはそれを超えるような高速なデータ転送（ダウンリンク）は不可能となる。
【００１３】
このようなシステムでは、より効率よく通信を行なうために、アップリンクの方位をできるだけ合わせる必要が有り、通常は、図３７（ａ）に示すような手法が採られている。即ち、光アクセスステーション１０１からは常時ダウンリンク光が投光されつつ、或る端末装置１０６ａ側でその受光パワーが最大となるような方向になるまで、端末装置１０６ａ側の光送受信部をサーチさせる手法である。１０７は中継装置である。最適な方向になった時点でその状態を表示する手段について記述したのが、前者の特開平５−１９１３５７号公報に示される光空間伝送システムである。
【００１４】
一方、より高速化を目指すために、空間を伝播する光をビーム状に絞って行なう手法もあるが、この場合には、特にダウンリンクの位置（方向）合わせが問題となる。つまり、図３７（ｂ）（ｃ）に示すように光アクセスステーション１０１側に端末装置１０６の位置追尾機構１０８を付加する必要がある（図３７（ｂ）は追尾中、図３７（ｃ）は追尾終了後の伝送方向設定完了状態を示す）。従来と同じ方法では、光アクセスステーション１０１側に端末装置１０６側から送信されてくるアップリンク光の光パワーを見ながら、その受光パワーが最大になったところで最適な方向設定とする。例えば、光アクセスステーション１０１及び端末装置１０６側には、受発光部を有する各投光ユニット毎に相手との方向を制御する機構を設けて、相手からの送信光パワーが最大になる方向までサーチする。端末装置１０６側では小型化が要求され、偏向制御機構などのメカ的な要素を省いて簡略化したいので、その場合には、手動操作方式とすることで、偏向制御機構を省略し得る。この場合でも、光アクセスステーション１０１側については手動操作で行なうことは現実的ではなく、端末装置１０６からの光パワーの大小を自動的に判別すると同時に偏向制御機構へフィードバックしながら適正な送信方向に近づいていくが、両者に偏向制御機構を設けた場合と同様に時間がかかってしまう。
【００１５】
そこで、本発明は、有線ネットワークへのアクセス手段として、光アクセスステーションと簡易な位置合わせができる実用的な光情報通信システムを提供することを目的とする。
【００１６】
より具体的には、第１に、有線ネットワークへのアクセスの際に、天井面等に設置された光アクセスステーションから各端末装置への光軸合わせを不要にするとともに、光アクセスステーション側に発光素子を要しない光情報通信システムを提供することを目的とする。
【００１７】
第２に、光アクセスステーションを中心としてこの光アクセスステーションにアクセスする複数の端末装置間において、光アクセスステーションへのアクセスの際の衝突を防止し得る光情報通信システムを提供することを目的とする。
【００１８】
第３に、既存の有線ネットワークの通信プロトコルに違反せずに光アクセスステーションと端末装置との間におけるリンクテスト信号の伝送が可能な光情報通信システムを提供することを目的とする。
【００１９】
第４に、既存の有線ネットワークの通信プロトコルに違反せずに、光伝送路部分の光信号を断ち切って発光素子の寿命等の信頼性向上に寄与し得る光情報通信システムを提供することを目的とする。
【００２０】
第５に、簡易な構成で高速化を図れる光情報通信システムを提供することを目的とする。
【００２１】
第６に、光偏向器によるさらなる高速変調が可能な光情報通信システムを提供することを目的とする。
【００２２】
第７に、光変調手段の構成を簡略化し得る光情報通信システムを提供することを目的とする。
【００２３】
第８に、位置合わせにおいて端末装置の設置許容範囲を大きくとれる光情報通信システムを提供することを目的とする。
【００２４】
第９に、光アクセスステーションの受光部や光変調手段を有効活用し得る光情報通信システムを提供することを目的とする。
【００２５】
第１０に、ユーザの使い勝手を向上させ得る光情報通信システムを提供することを目的とする。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、有線ネットワークに接続され、複数の端末装置と光を用いて情報伝達を行う光アクセスステーションにおいて、前記有線ネットワークとのデータ授受を行なうステーション側トランシーバと、前記端末装置側から送信されてくる光信号を分割して変調及び反射させる光変調手段と、前記端末装置側から送信されてくる光信号の一部を受信する光受信手段と、これらの光変調手段や光受信手段と前記ステーション側トランシーバとの間でデータフレーム信号とその他の信号との入出力を制御するステーション側ゲート手段とを備える。請求項２記載の発明は、端末装置が送信した光信号を、光アクセスステーション内の光受信手段、ステーション側トランシーバ又はステーション側ゲート手段を経由して送信されてくる信号に基づき光変調手段により変調して折り返すことで当該端末装置に伝送させるとともに、前記端末装置が発光させた光信号の一部を前記光受信手段で受信して、ステーション側ゲート手段とステーション側トランシーバを経由して有線ネットワークへ送信させる。
【００２７】
即ち、光アクセスステーションは、データの授受を行なう従来通りのステーション側トランシーバに加えて、光源の替わりに光変調手段とステーション側ゲート手段とを備え、端末装置側には光アクセスステーション側とのデータ伝送のやりとりを円滑に行なわせる端末側ゲート手段を備えている。よって、高速化のために光ビームを用いる場合に、天井面等に設置される光アクセスステーションのダウンリンク用の送信用光源を使うことなく、また、端末装置からの光アクセスステーションへの位置合わせのみで両リンクの送受信方向合わせを行なうことができる。動作的には、アップリンクでは端末装置から発した光信号を使用し、ダウンリンクでは端末装置からのアップリンク用とは異なる光信号を光アクセスステーションが接続されている有線ネットワークから伝送されてくる信号に基づき変調したものを使用する。両リンクの伝送媒体として端末装置の光源が発する光信号を用いる。この場合、システム全体として成立させるため、各ゲート手段（ステーション側ゲート手段、端末側ゲート手段）と光変調手段、光送受信部間での信号のやりとりが制御される。このようにして、光アクセスステーション側に光源を用いず、かつ、光アクセスステーション側から端末装置側への光ビームの方向合わせを不要にしているので、光アクセスステーション側の低消費電力化を図りつつ高速データ伝送可能な光情報通信システムを構築できる。
【００２８】
請求項３記載の発明は、光アクセスステーションは、少なくとも複数個の光変調手段を有し、光受信部で受信する信号によりこれらの複数個の光変調手段により変調して折り返すことで端末装置の光送受信部に伝送させる。即ち、光アクセスステーション側の光受信部で受信された場合には、その信号を直接複数個の光変調手段に送って、各端末装置へダウンリンクさせる。
【００２９】
また、請求項４記載の発明は、光アクセスステーションの１つの光変調手段に対して複数個の端末装置を割り当てて、１つの端末装置からの光信号を前記光受信手段で受信し、前記光アクセスステーションの光受信手段で受信した前記光信号を前記光変調手段で変調し、他の端末装置へ伝送させる。即ち、複数個の端末装置に対して光変調手段が１個の場合に、複数個の端末装置からのアップリンクがあったときには、本データを送る前に送信要求信号を送ってその信号により光変調信号を生成して他の端末装置に送出することで、送信要求があることを知らせる。
【００３０】
従って、これらの請求項３又は４記載の発明によれば、光アクセスステーションへのアクセスの際の信号の衝突が防止され、信頼性の高い光情報通信システムとなる。
【００３３】
請求項５記載の発明は、光変調手段は、コーナキューブミラーと光偏向器とを備える。従って、コーナキューブミラーで入射方向に折り返される光の方向を光偏向器で方向を変えることにより、端末装置側での受光可否状態を発生させる。
即ち、端末装置からの方向合わせを簡単な構成で実現できるコーナキューブミラーと高速変調が可能な光偏向器とを備えているので、光変調手段として簡易かつ高速化が可能となる。
【００３４】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の光情報通信システムの光変調手段は、コーナキューブミラーと光偏向器との間に集光光学系を有し、この集光光学系により収束状態の光信号を前記光偏向器により偏向させる。従って、偏向させる前に集光光学系によってビーム光を絞ることによって、光偏向器上での可動部分を小さくすることができる。即ち、光偏向器の小型化を図れるので、高速化が可能となる。
【００３５】
請求項７記載の発明は、請求項５記載の光アクセスステーションの光変調手段は、少なくとも複数個のコーナキューブミラーを有し、これらのコーナキューブミラーが光偏向器上に配設されている。従って、光偏向器上にコーナキューブミラーを配設し、光偏向器を偏向又は振動させてコーナキューブミラー全体を可動させることで反射光の方向が変えられる。このように光偏向器上にコーナキューブミラーを搭載した構成とすることで、光変調手段が簡易化される。
【００３６】
請求項８記載の発明は、請求項５記載の光アクセスステーションにおいて、光変調手段の開口径ｄが端末装置から出射されるビーム光径の２倍より大きく、当該端末装置側の送信光学系の開口径ｄt の周囲に受信光学系の開口を配設し、この受信光学系の開口径をＤとしたとき、
３・ｄt ≦Ｄ≦２・ｄ＋ｄt
なる関係を満たす。従って、伝送されるビーム径がコーナキューブミラーの開口径ｄの半分よりも小さい場合、端末装置における受光開口の開口径Ｄが必要な受光パワーを得るための必要最小限の大きさにて適正化される。即ち、端末装置側の受光開口の開口径Ｄが光アクセスステーション側のコーナキューブミラーの開口径ｄに基づき設定されるので、光アクセスステーションに対する設置自由度が大きくなる上に、効率のよい受光状態が得られる。
【００３７】
請求項９記載の発明は、光アクセスステーションは、光受信手段の直前に少なくとも２段階以上の減衰レベルを有する光学的減衰手段を備える。従って、複数個の端末装置に対してそれ以下の光アクセスステーション側の受光部を設定する場合には、複数個の光ビーム強度を光学的減衰手段によって光学的に減衰させる。減衰レベルは端末装置の個数に合わせればよい。即ち、光学的に受信レベルを調整しているので、受信回路側の負担を少なくすることができる。
【００３８】
請求項１０記載の発明は、光アクセスステーションは、少なくとも複数個の光受信手段を有し、これらの光受信手段で受信される各端末装置からの光信号に基づき点灯表示する表示手段を備える。従って、端末装置から光アクセスステーションの光受信手段に光信号が送信されている場合には表示手段により表示される。請求項１３記載の発明は、端末装置は、光送受信手段に１４００ｎｍ以上の波長域を有する半導体レーザと可視光領域の波長を有する発光素子とを備え、前記発光素子の発光パターンの中心を前記半導体レーザの光軸に合わせて配設し、前記発光素子からの光を光アクセスステーションに照射させる。従って、端末装置側の送信用の半導体レーザとは別に、光アクセスステーションとの位置合わせを行なうための可視光領域の波長の発光スペクトルを有する発光素子を備え、この発光素子により発光される光パターンの中心を半導体レーザのレーザ光の光軸に合わせて、ユーザが自己の端末装置の方向を光アクセスステーションの方向に合わせる際に、可視光領域の光を見ながら光変調手段の開口部へ合わせることができる。即ち、これらの請求項１０又は１３記載の発明によれば、端末装置側から見て、端末装置の光ビームを通信チャンネルの空いているところへ簡単に投光させるための表示とサーチ用可視光とを利用しているので、ユーザが自己の端末装置を簡単に光アクセスステーションに合わせることができ、使い勝手が向上する。
【００３９】
【発明の実施の形態】
本発明の第一の実施の形態を図１ないし図４に基づいて説明する。本実施の形態は、請求項１及び２記載の発明に相当し、有線ＬＡＮとして、現在最も一般的に使用されているＣＳＭＡ／ＣＤ方式のＥthernet（イーサネット）を利用した光情報通信システムへの適用例を示す。前提をなすこの光情報通信システムは、基本的には、ＩＥＥＥ８０２．３に従い、図４に示すように、通信機能を備えた有線ＬＡＮであるイーサネット１に接続する装置と、複数のＬＡＮ接続装置間を相互に接続させる撚り対線ケーブル（Ｔwisted Ｐair Ｃable） ２とで構成されている。もっとも、現実的な配置関係では、図４中の左側がオフィス内天井面側となり、右側が地上側（机上）となる。各ＬＡＮ接続装置は、撚り対線ケーブル２を介してマンチェスタ符号を伝送させることにより通信を行なう。ここでは、イーサネット１にリピータ型のハブ（Ｈub；集線装置）３を接続し、各端末装置が撚り対線ケーブル２によりハブ３に接続したシステム（Ｅthernet 10BASE-T）に適応させたものである。このシステムにより、ハブ３に接続されたＤＴＥ（Ｄata Ｔerminal Ｅquipment）による端末装置４は、同じハブ３に接続された他の端末装置やイーサネット１を介して他の端末装置との通信を行なうことができる。図中、ＭＡＵ（Ｍedium Ａttachment Ｕnit） ５，６はトランシーバに相当し、トランシーバケーブル周りのインタフェース規格（ＡＵＩ＝Ａttachment Ｕnit Ｉnterface） を提供する通信メディアアクセス装置である。ＭＤＩ（ＭediumＤependent Ｉnterface） ７，８は通信メディアへの直接接続に関するインタフェース部分で、通信メディアに依存する。Ｅthernet 10BASE-Tの場合であれば、ＲＪ−４５コネクタが相当する。
【００４０】
このような前提の下、本実施の形態の光情報通信システムの構成例を図１により説明する。この光情報通信システムでは、図４に示したＣＳＭＡ／ＣＤ方式の10BASE-Tシステムにおいて、撚り対線ケーブル２とＭＤＩ７，８とを光伝送機構（光リンク設定部分１１）に置き換えた構造とされている（なお、本実施の形態では端末装置２１が１台の例とする）。つまり、光アクセスステーションとして機能する光ハブ１２は、リピータ１３と、トランシーバ（ステーション側トランシーバ）１４と、このトランシーバ１４に接続されてその入出力を制御する電子回路構成のゲート手段（ステーション側ゲート手段）１５と、端末装置２１側から送信されてくる光信号の光強度を分割するハーフミラー１６と光の透過／非透過を制御する空間光変調器１７と反射用のミラー１８とにより構成された光変調手段１９と、この光変調手段１９により強度分割された光信号を受信する光受信部２０と、端末装置２１から送られてくる信号の方向に従ってミラー１８とハーフミラー１６とを一体的に可動させる駆動機構（図示せず）とにより構成されている。光変調手段１９においては入出射用の開口１９ａが形成されている。
【００４１】
一方、端末装置２１側は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）２２のＰＣＩバス２３に接続されたＭＡＵ（トランシーバ）内蔵イーサネットのインタフェースボード２４と、光ハブ（光アクセスステーション）１２側の光変調手段１９に対して光信号を送信し、かつ、その戻り光信号を分割する光学的分離手段２５と、その分割された分離光を受信する光受信部２６ａと光送信部２６ｂとによる光送受信部２６と、これらの光送受信部２６とインタフェースボード２４内のトランシーバ２４ａとの間の信号の入出力を制御する電子回路構成のゲート手段（端末側ゲート手段）２７とにより構成されている。光学的分離手段２５は本実施の形態では偏光ビームスプリッタ２８と１／４波長板２９とにより構成されている。
【００４２】
このような構成において、図１は光変調手段１９の向きと端末装置２１の送信方向とが合致した場合を示す。端末装置２１側からのアップリンクは、端末装置２１のインタフェースボード２４経由で送られてきた信号をゲート手段２７を通過させた後で、端末装置２１側の光送信部２６ｂから送信する。この光送信部２６ｂの光源としては半導体レーザが使用されており、光学系によりコリメートされた光ビームとして送出される。この光送信部２６ｂから送出される光信号は、光ハブ１２側の光変調手段１９における開口１９ａに入射し、ハーフミラー１６で半分の光パワー分だけ光受信部２０へ入力され、電気信号に変換された後、ゲート手段１５及びトランシーバ１４経由でリピータ１３へ送られる。
【００４３】
逆に、光ハブ１２側からのダウンリンクは、端末装置２１側の光送信部２６ｂから連続点灯させた光ビームを送信させておく。光ハブ１２のリピータ１３及びトランシーバ１４経由で送られてきた信号はゲート手段１５から変調部１５ａへ送られ、空間光変調器１７を変調駆動させてダウンリンク用の伝送信号に変換する。
【００４４】
つづいて、図２及び図３は何れも端末装置２１との方向が合っていない場合を示し、各々の場合の合わせ方について説明する。ここでは、光ハブ１２側のミラー１８とハーフミラー６と光受信部２０とを一体に配置し、回転可動させる場合にもその配置構成を変えずに行なう駆動機構３１を用いるものとする。光受信部２０は受光素子として多分割されたフォトダイオード、ここでは、図２（ｂ）（ｃ）に示すように４分割フォトダイオード３２を使用しており、４分割フォトダイオード３２の各々の分割出力のレベルを差動アンプ３３，３４等を利用して処理した後、その位置ずれ情報（可動方向と可動量）を駆動機構３１へフィードバックさせて制御する構成とされている。また、使用する光ビームのビーム径は開口１９ａの開口径よりも大きいものとする。
【００４５】
図２に示すケースでは、端末装置２１の向きが光ハブ１２に対してやや上向きとなっているので、光ハブ１２の開口１９ａ部分に送信してもミラー１８で反射した後、戻ってこない。このとき、光受信部２０の４分割フォトダイオード３２での受光例は図２（ｂ）又は（ｃ）に示す如くなっている。そこで、その出力レベルの比較処理によって駆動機構３１にフィードバック制御をかけることで、その出力が図３（ｂ）に示すように０となるようにミラー１８とハーフミラー６と光受信部２０とを駆動機構３１により一体的に回転させれば、最終的には、図３（ｂ）に示すように端末装置２１への戻り光の方向が送られてくる光の方向と一致する状態が得られる。端末装置２１側ではこの戻り光を光学的分離手段２５で分離して端末装置２１側の光受信部２６ａで受光させる（図３（ｂ）参照）。即ち、この光受信部２６ａも４分割フォトダイオード３５により構成されており、各々の分割出力のレベルを差動アンプ３６，３７等を利用して処理することになる。
【００４６】
よって、本実施の形態によれば、高速化のために光ビームを用いる場合に、天井面等に設置される光ハブ１２のダウンリンク用の送信用光源を使うことなく、また、端末装置２１からの光ハブ１２への位置合わせのみで両リンクの送受信方向合わせを行なうことができる。即ち、光ハブ１２側に光源を用いず、かつ、光ハブ１２側から端末装置２１側への光ビームの方向合わせを不要にしているので、光ハブ１２側の低消費電力化を図りつつ高速データ伝送可能な光情報通信システムを構築することができる。
【００４７】
なお、光ハブ１２に対する端末装置２１側の位置合わせは図２及び図３で説明したような方式に限らず、適宜他の方式を用い得る。
【００４８】
本発明の第二の実施の形態を図５及び図６に基づいて説明する。なお、前記実施の形態で示した部分と同一部分は同一符号を用いて示し、説明も省略する（以降の各実施の形態でも、順次、同様とする）。本実施の形態では、光ハブ１２における光変調手段１９において、ミラー１８に代えて、コーナキューブミラー４１が用いられている。本実施の形態では、コーナキューブミラー４１を用いることにより、光変調手段１９の反射機能と端末装置２１の方向合わせとを同時に実現し得る構成とされている。即ち、コーナキューブミラー４１は入射する光の方向と同じ方向へ光を反射させる性質を持つ光学素子であり、図示の如く、空間光変調器１７の後に配設すれば、図６に示すように、或る範囲内で端末装置２１の方向と合わせることが可能となる。また、端末装置２１側の光送受信部２６の構成については、伝送されるビーム径がコーナキューブミラー４１の径の半分以下であれば、図１等に示した光学的分離手段２５は必ずしも必要ではなくなる。
【００４９】
本発明の第三の実施の形態を図５ないし図９に基づいて説明する。本実施の形態は、請求項２記載の発明に相当する。即ち、本実施の形態では、構造的には前記第二の実施の形態で説明したコーナキューブミラー４１を用いた構造とされている。
【００５０】
まず、図７を参照して、光ハブ１２と端末装置２１とが正しく接続されているかどうかを確認するためのリンクテスト動作（リンクパルス確認）について説明する。この機能は、ＣＳＭＡ／ＣＤ方式の10BASE-Tシステムの特長の一つで、トランシーバ１４，２４ａが、接続を確認するために、データフレームが送信されていない状態において、或る一定時間間隔の下に送信しているリンクパルスに対して、自回路上で監視するものである。ここでは、10BASE-Tに準じたリンクテストとして説明するが、リンクテストと同様な機能を実施している他のＬＡＮ方式でも適用できる。
【００５１】
リンクテストにおいては、まず、トランシーバ１４，２４ａから出力されるリンクパルス信号を光ハブ１２と端末装置２１の各々のゲート手段１５，２７で折り返すようにする。即ち、図７（ｂ）（ｃ）に示すように、▲１▼で入力されたリンクパルス信号を判断して▲２▼へ出力する。このようにすれば、各トランシーバ１４，２４ａは正常なリンクパルス信号を受信することになるので、光ハブ１２と端末装置２１とが正しく接続されていると判断する。一方、光伝送路においては、ゲート手段２７の▲３▼からの信号により端末装置２１側の光送信部２６ｂからリンク接続用の連続光（ＣＷ光）を送信させ、この光が光変調手段１９で折り返され、端末装置２１側の光受信部２６ａへ入力されることでリンクが成立する。この際、本実施の形態のようにコーナキューブミラー４１を用いる構成では、光変調手段１９を含む光ハブ１２全体を固定したままで、端末装置２１の送信方向へ光を戻すことが可能となる。端末装置２１側のゲート手段２７では、自己の送信した光信号が戻ってくることを光受信部２６ａを介して確認することで、光ハブ１２とのリンクが確立されたと判断する（光リンク設定部分１１のリンクテスト確認）。この状態になって始めて、以下のダウンリンクやアップリンクへと遷移することが可能となる。つまり、リンクパルス確認の判断が行なわれないと端末装置２１から送信要求が出てゲート手段２７の▲１▼に入力されても、このゲート手段２７でキャンセルされることになる。即ち、各トランシーバ１４，２４ａでのリンクテストの強制的な成立に加えて、ゲート手段１５，２７を介する光リンクテストの接続が成立することによって、光ハブ１２と端末装置２１とが正しく接続されているものとする。
【００５２】
次に、光ハブ１２側から端末装置２１側ヘのダウンリンクについて図８を参照して説明する。このダウンリンクについては、前述した如く、リンクパルスが正常に送られている状態（端末装置２１側の光送信部２６ｂから連続点灯させた光（ＣＷ光）が送信されている）から、光ハブ１２のリピータ１３及びトランシーバ１４経由で送られてきた信号がゲート手段１５から変調部１５ａへ送られ、空間光変調器１７を変調駆動させることでダウンリンク用の伝送信号に変換する。この場合、ゲート手段１５における信号伝送用のゲートは少なくとも４つあればよい（実際には、制御信号用のゲートなどが含まれる）。そして、イーサネット１から送られてくるデータフレーム信号は、リピータ１３とトランシーバ１４とを経由して、ゲート手段１５の▲１▼に入力後、イーサネットのフレームフォーマットに準ずるデータフレーム信号であることを周波数等に基づき調べてから、スイッチング動作により、データフレーム信号であれば通過させて▲３▼から出力し（図８（ｂ））、データフレーム信号でなければ通過させないないようにする。また、光ハブ１２の光受信部２０には連続光（ＣＷ光）による信号が入力されるが、同様な手法で、ゲート手段１５を通過させないようにする（図８（ｂ）の▲４▼→▲２▼参照）。また、イーサネット１から送られてきたデータフレーム信号は、10BASE-Tシステムのトランシーバ１４のループバック機能によりリピータ１３に戻される。
【００５３】
一方、端末装置２１側では、送られてきたデータフレーム信号を光受信部２６ａで受信してゲート手段２７で前述した場合と同様にデータフレーム信号であることを周波数等に基づき調べてから、スイッチング動作により通過させ（図８（ｃ）の▲４▼→▲２▼参照）、ＰＣ２２に装着されているインタフェースボード２４へ送られ、内部のイーサネットコントローラ２４ｂで処理されてＰＣ２２へと伝送される。この間は、ゲート手段２７の▲１▼にどのような信号が入っても、▲３▼へは出力させない。但し、ダウンリンクのデータフレーム信号がゲート手段２７の▲４▼に入力するまでは、▲１▼に入力するリンクテストパルスは▲２▼から折り返されて出力される。
【００５４】
ダウンリンクはゲート手段２７の▲４▼にデータフレーム信号が入力されなくなり、トランシーバ２４ａからリンクテストパルスが送られてくることにより終了し、図７で示したようなリンクテスト状態へ遷移する。
【００５５】
逆に、端末装置２１側から光ハブ１２側への信号送信（アップリンク）について図９を参照して説明する。このアップリンクについては、前述した如く、リンクパルスが正常に送られている状態（端末装置２１側の光送信部２６ｂから連続点灯させた光（ＣＷ光）が送信されている）で、端末装置２１からトランシーバ２４ａを介して送られてくるデータフレーム信号に対して、ゲート手段２７では上記の場合と同様に、イーサネットのフレームフォーマットに準ずるデータフレーム信号であることを周波数等に基づき調べてから、スイッチング動作により、データフレーム信号であれば通過させて▲３▼から出力し（図９（ｃ））、データフレーム信号でなければ通過させないないようにする。通過したデータフレーム信号に基づき光送信部２６ｂの駆動回路及び光源で光信号に変換されて光ハブ１２の開口１９ａへ伝送される。そして、光変調手段１９のハーフミラー１６を介して光受信部２０により受光されて再生される電気信号は、ゲート手段１５の▲４▼に入力されてデータフレーム信号であることを周波数等により調べてから、スイッチング動作により通過させて（図９（ｂ）の▲４▼→▲２▼参照）、トランシーバ１４、リピータ１３へ送られた後、イーサネット１又は他の端末装置へと伝送される。このようなアップリンクは、ゲート手段２７の▲１▼にデータフレーム信号が入力されなくなれば終了し、その後、図７で示したようなリンクテスト状態へ遷移する。
【００５６】
このように、本実施の形態によれば、リンク接続確認のために、各端末装置２１から送出されるリンクテスト信号を各ゲート手段２７で折り返して擬似的にリンク接続を成立させるとともに、光伝送路上の接続（光リンク）を端末装置２１側から発光させている光信号を光変調手段１９で折り返して端末装置２１側の光送受信部２６で受信させることにより確立させているので、リンク接続の安定性を図ることができる。
【００５７】
本発明の第四の実施の形態を図１０に基づいて説明する。本実施の形態は請求項３記載の発明に相当する。本実施の形態では、１個の光ハブ１２に対して複数個、ここでは２個の端末装置２１Ａ，２１Ｂが存在する場合を想定している。このような想定の下、光ハブ１２内においては、光変調手段が１９Ａ，１９Ｂで示す如く複数個（ここでは、２個）並列的に設けられている。これに対応して、トランシーバ１４Ａ，１４Ｂも複数個とされている。さらに、光変調手段１９Ａ側の光受信部２０の出力は自己側のゲート手段１５とともに光変調手段１９Ｂ側の変調器１５ａに対しても与えられている。
【００５８】
このような構成とするのは、各端末装置２１Ａ，２１Ｂから光ハブ１２へアクセスする際に衝突（Ｃollison） が発生しないようにするためである。そこで、光ハブ１２に対して複数の端末装置２１Ａ，２１Ｂが存在した場合に、各端末装置２１Ａ，２１Ｂから光ハブ１２へアクセスする際に衝突が発生しないように、前もってキャリア検知（Ｃarrier Ｓense） する方法について説明する。これは、イーサネットでは、ＣＳＭＡ／ＣＤ方式を採用しているので、このような１：多通信システムに応用する場合には、各端末装置２１Ａ，２１Ｂへは常時かつ同時にチャンネルの使用状況を知らせる必要があり、或る端末装置２１Ａ又は２１Ｂから受け取った光信号を、ほぼリアルタイムで他の端末装置２１Ｂ又は２１Ａへ光信号で折り返し送信することで、全ての端末装置２１Ａ，２１Ｂがキャリア検知できるようにしなければならないからである。
【００５９】
ここでは、端末装置２１Ａ側で送信要求が発生した場合に、それを他の端末装置２１Ｂへ伝える必要があり、通常であれば、端末装置２１Ａに相対する光ハブ１２内の光変調手段１９Ａの光受信部２０で受信された信号がゲート手段１５とトランシーバ１４Ａ経由でリピータ１３へ伝送され、そこから、他のトランシーバ１４Ｂと光変調手段１９Ｂ内のゲート手段１５へと伝送されて、前述したダウンリンクのプロセスに従い、光変調手段１９Ｂの変調により他の端末装置２１Ｂへ送られることになる。これにより、端末装置２１Ｂは端末装置２１Ａ側で通信していることが判り（キャリア検知）、その信号を検知している間は待機することになる。ところが、このようなルートを経る場合には、電子回路構成の２つのゲート手段１５や２個のトランシーバ１４Ａ，１４Ｂやリピータ１３を経由するので、時間がかかってしまう。即ち、端末装置２１Ａが送信を開始してから端末装置２１Ｂがその信号を検知するまでの時間が長くなってしまうので、端末装置２１Ｂが送信を開始して衝突が発生する確率が高くなってしまう。そこで、本実施の形態では、光受信部２０での受信信号を隣接する光変調手段１９Ｂの変調部１５ａへ直接的に送って空間光変調器１７を変調駆動させることで、同じデータを端末装置２１Ｂへ伝送させるように制御する。
【００６０】
即ち、本実施の形態では、光ハブ１２側の光受信部２０で受信された場合には、その信号を直接複数個の光変調手段１９Ａ，１９Ｂに送って、各端末装置２１Ａ，２１Ｂへダウンリンクさせるものである。よって、光ハブ１２へのアクセスの際の信号の衝突が防止され、信頼性の高い光情報通信システムとなる。
【００６１】
本発明の第五の実施の形態を図１１ないし図１４に基づいて説明する。本実施の形態では、リンクテストに伴い光送信部２６ｂに関して発光停止、発光再開等の制御を行なう。また、本実施の形態では、光ハブ１２側において制御信号伝達手段として機能するＬＥＤを光源として有する光送信部４２がゲート手段１５の（５）に接続されて設けられている。
【００６２】
まず、リンクテスト動作時には前述したように、端末装置２１Ａ又は２１Ｂ側からの光ビームだけを送信させて光リンクを確立させるようにしている。前述した説明では、連続光（ＣＷ光）を用いているが、連続光に限らず、何らかの変調された光信号であっても構わない。連続光は一番簡単であり、ダウンリンクの変調を考慮した場合最も処理しやすい信号ではあるが、光送信部２６ｂにおける光源の実用的な負担を考えると、その消費電力や素子寿命等の点で不利となるので、実際に端末装置２１Ａ又は２１Ｂ側でネットワーク（イーサネット１）を使用しないときには発光させておかないほうがよいといえる。
【００６３】
そこで、本実施の形態では、一度光リンクを成立させた後、或る一定時間データフレーム信号が伝送されずにリンクパルスのみがトランシーバ２４ａからゲート手段２７に送られた場合には、光送受信部２６の光送信部２６ｂの発光を停止させる。図１１はこの状態を示す。その後、端末装置２１Ａ又は２１Ｂからデータフレーム信号がゲート手段２７の▲１▼に入力された場合には、▲３▼から光送信部２６ｂへ伝送されてこの光送信部２６ｂの光源の駆動が再開されることにより、アップリンクの再開となる。
【００６４】
一方、ダウンリンクは光ハブ１２内に配設された光送信部４２からの通知（発光指示信号）によって再開される。即ち、光ハブ１２のゲート手段１５の▲１▼にデータフレーム信号が入力されると同時に、▲５▼から光送信部４２のＬＥＤが駆動されて、図１２に示すように、端末装置２１Ａ，２１Ｂ側に向けて投光される。これに対応して、端末装置２１Ａ又は２１Ｂ側の光受信部２６ａで受光されゲート手段２７で検知されると、光送信部２６ｂに対して発光信号が与えられ、この光送信部２６ｂが連続光の発光を再開するので、光リンクが再び確立する（図１３）。このとき、ゲート手段１５の▲１▼に入力されたデータフレーム信号はその▲３▼から変調部１５ａへ送られ、直前に確立した光リンクの連続光を空間光変調器１７で変調させることにより、図１４に示すように、各端末装置２１Ａ，２１Ｂへデータフレーム信号を伝送することができる。
【００６５】
このように、本実施の形態によれば、端末装置２１Ａ，２１Ｂが光ハブ１２へのアクセスを停止しているリンクテスト状態の場合には、その光送信部２６ｂの光源をオフにしておき、送信要求が生じた場合、又は、光ハブ１２側に設置された光送信部４２からダウンリンクの要求があった場合には、光送信部２６ｂの光源の発光を再開させるので、端末装置２１Ａ，２１Ｂの光送受信部２６の低消費電力化及び発光素子の信頼性の向上を図ることができる。
【００６６】
本発明の第六の実施の形態を図１５ないし図１９に基づいて説明する。本実施の形態は、請求項４記載の発明に相当する。本実施の形態では、１個の光ハブ１２に対して複数個、ここでは２個の端末装置２１Ａ，２１Ｂが存在する場合を想定している。このような想定の下、光ハブ１２内においては、１個の光変調手段１９のみが設けられている。即ち、１個の光変調手段１９で複数個の端末装置２１Ａ，２１Ｂに対応させるシステム構成とされている。
【００６７】
このようなシステム構成の下、各端末装置２１Ａ，２１Ｂから光ハブ１２へのアクセスの際に、衝突が発生しないように、前もってキャリア検知する方法について説明する。
【００６８】
まず、ダウンリンクの場合には、図１５に示すように、２つの端末装置２１Ａ，２１Ｂが１個の光変調手段１９を共用している。これは、複数の端末装置を対応させている点を除けば、前述した図７の場合と同様である。図１６はリンクパルス時の動作を示し、これも基本的には図７で説明した場合と同様であり、各端末装置２１Ａ，２１Ｂが各々リンクテストを行なって光リンクを成立させている。
【００６９】
次に、アップリンクの場合について図１７ないし図１９を参照して説明する。まず、端末装置２１Ａが送信する場合には、いきなりデータフレーム信号を伝送させるのではなく、図１７に示すように、直前に送信要求信号Ｔreq を送出する。このとき、トランシーバ２４ａから送信したいデータフレーム信号はゲート手段２７に入力される。ゲート手段２７ではこのデータフレーム信号を一時的にメモリにバッファリングし、その間に送信要求信号Ｔreq を送出させる。この間、端末装置２１Ｂは端末装置２１Ａ側で送信要求を出していることは認識しない。送信要求信号Ｔreq は光ハブ１２の光受信部２０へ入力され、ゲート手段１５の▲４▼から入力された後、送信要求信号Ｔreq であると判断されて▲３▼より変調部１５ａへ出力される。このとき、光受信部２０では端末装置２１Ａ，２１Ｂ側の連続光によるＤＣバイアス成分が受信信号として得られるが、変調部１５ａへ送られるときにはこのＤＣ成分は除去される。
【００７０】
変調部１５ａからの信号で空間光変調器１７を変調すれば、端末装置２１Ｂに対して端末装置２１Ａ側の変調された送信要求信号Ｔreq′ を転送することができる（図１８）。端末装置２１Ｂ側ではこの送信要求信号Ｔreq′ を受信すると、自己以外の端末装置２１Ａが送信要求状態にあることが判るので、衝突を回避するために一定時間待機する。この際、望ましくは端末装置２１Ａから最初のデータフレーム信号が到着するまでの時間待機する。
【００７１】
一方、端末装置２１Ａ側では、送信要求信号Ｔreq が端末装置２１Ｂ側に転送されるまでの時間を待ってから、実際に送りたいデータフレーム信号を送信する（図１９）。これらの時間は、光信号の往復にかかる時間や電子的処理時間等に依存するので、システムの規模によって左右される要因となる。
【００７２】
端末装置２１Ａからデータフレーム信号が送信されると、光ハブ１２の光受信部２０で受信された後、ゲート手段１５を経由して一部がトランシーバ１４、リピータ１３へ伝送され、一部がゲート手段１５によりループバックされて、端末装置２１Ａの送信が終了するのを待ってから変調部１５ａへ伝送して空間光変調器１７を変調することで、端末装置２１Ｂからの連続光を変調し、端末装置２１Ａから端末装置２１Ｂへのデータフレーム信号とする。この後、端末装置２１Ｂではこのデータフレーム信号が自己宛でなければ破棄する。
【００７３】
このように、本実施の形態によれば、複数個の端末装置２１Ａ，２１Ｂに対して光変調手段１９が１個の場合に、複数個の端末装置２１Ａ又は２１Ｂからのアップリンクがあったときには、本データ（データフレーム信号）を送る前に送信要求信号Ｔreq を送ってその信号により光変調信号を生成して他の端末装置２１Ｂ又は２１Ａに送出することで、送信要求があることを知らせるので、光ハブ１２へのアクセスの際の信号の衝突を防止することができ、信頼性の高い光情報通信システムとなる。
【００７４】
本発明の第七の実施の形態を図２０及び図２１に基づいて説明する。本実施の形態は、請求項４記載の発明に相当する構成の下に、アップリンク時のキャリア検知の方法を示すものである。まず、図１６に示した状況から端末装置２１Ａ側で送信要求を出した場合、端末装置２１Ｂ側ではリンクパルスに基づきリンクが成立しているので、図１７ないし図１９で示したように処理される。
【００７５】
これに対して、ここでは端末装置２１Ａが送信要求を出したときに、端末装置２１Ｂ側の光送信部２６ｂの発光が停止している場合を考える。この場合、端末装置２１Ａから送出された送信要求信号Ｔreq は光ハブ１２の光受信部２０で受信された後、ゲート手段１５に対して▲４▼から入力されて処理され、▲５▼から光送信部４２のＬＥＤを発光駆動する。これにより、図２０に示すように、発光を停止している端末装置２１Ｂ側に対して発光指示信号として投光される（このとき、端末装置２１Ｂは光送信部４２の光照射エリア内に存在するものとする）。これに対応して、端末装置２１Ｂ側の光受信部２６ａで受光されゲート手段２７へ伝送されることで、自己以外の端末装置２１Ａが送信しようとしていることを認識できる（キャリア検知）。この認識後、ゲート手段２７は直ちに光送信部２６ｂに発光指令を出す。
【００７６】
発光指令を受けた光送信部２６ｂは、図２１に示すように、連続光を発光して光ハブ１２側に向けて送出する。このとき、端末装置２１Ｂでは元々光リンクが成立しているので、光送信部２６ｂの再発光により、すぐに光リンクが成立することになる。この後は、図１９で説明した場合と同様に、端末装置２１Ａ側が送りたいデータフレーム信号の送信を開始する。
【００７７】
本発明の第八の実施の形態を図２２に基づいて説明する。本実施の形態は、請求項５記載の発明に相当する。本実施の形態は、光変調手段の構造に関する。本実施の形態の光変調手段５１は、コーナキューブミラー４１と伝送する光の方向を変える偏向器５２とハーフミラー１６の組合せとして構成されている。ここで、偏向器５２は、偏光ビームスプリッタ５３と１／４波長板５４，５５，５６と反射ミラー５７，５８と変調部１５ａの変調信号を受けて反射ミラー５７を可動変位させる駆動機構５９とにより構成されている。また、端末装置２１側の光送信部２６ｂの光源には直線偏光光を出射するものが用いられている。
【００７８】
このような構成の光変調手段５１によれば、反射ミラー５７を駆動機構５９によって微変動させることにより、端末装置２１側の光受信部２６ａで受信させたり、受信させなかったりさせることができる。この場合の反射ミラー５７の微変動は０．２°の半分程度で十分である。
【００７９】
即ち、前述した実施の形態の如く、内部透過型の空間光変調器１７等を用いた光変調手段１９による場合には、所謂、液晶構造を利用したものであり、その変調速度は速くても数μ秒であり高速化への対応には限界がある。また、空間光変調器１７を透過した光がコーナキューブミラー４１等で反射されて戻ってくるまでの時間遅延や、光路的に２回通過することによる光利用効率の低下なども生じ得る。この点、基本的に、コーナキューブミラー４１と伝送する光の方向を変える偏向器５２との組合せによれば、コーナキューブミラー４１は送信されてくる光信号の方向と同じ方向に返すことができるので、偏向器５２によってその方向を少し偏向させることで、端末装置２１の光受信部２６ａに受光させたり受光させないことを簡単に実現できる。ちなみに、本実施の形態等では、オフィス内で使用することを想定しており、例えば５ｍ程度の伝送距離で、端末装置２１の受光開口の大きさが仮に１ｃｍ程度であるとした場合でも、偏向器５２によって０．２°程度（図２２の構成による場合は、この半分程度）偏向させれば受光／非受光を分離でき、この偏向切換えで光受信部２６ａへの受信信号のオン・オフを制御することができる。
【００８０】
本発明の第九の実施の形態を図２３に基づいて説明する。本実施の形態も、請求項５記載の発明に相当する。本実施の形態の光変調手段６１は、コーナキューブミラー４１と、このコーナキューブミラー４１の一面の可動的とされたミラー面６２による偏向器と、このミラー面６２を微変動させる駆動機構６３と、ハーフミラー１６とにより構成されている。よって、本実施の形態によれば、ミラー面６２を微変動させることにより、反射後の光ビームの方向を光受信部２６ａに向けたり外れたりするように切換えられる。
【００８１】
本発明の第十の実施の形態を図２４に基づいて説明する。本実施の形態も、請求項５記載の発明に相当する。本実施の形態の光変調手段６５は、コーナキューブミラー４１と、このコーナキューブミラー４１の大きさの半分でその片側前面に配設されて光路を折り曲げるプリズム状のミラー６６と、このミラー６６からの光を受ける可動的で偏向器となる反射ミラー６７と、この反射ミラー６７を微変動させる駆動機構６８と、ハーフミラー１６とにより構成されている。この場合、図示の如く、端末装置２１側にあっては、光受信部２６ａが光送信部２６ｂに隣接しているので、反射ミラー６７の偏向角θは大きめに設定される。
【００８２】
本実施の形態の場合、図示した１つのユニットに対する端末装置２１側の位置の自由度が小さいので、多数個の小型化されたユニットを用いたシステムとするのがよい。この場合、そのユニットの向きを僅かながら異なるようにして光ハブ１２に設置する。
【００８３】
本発明の第十一の実施の形態を図２５に基づいて説明する。本実施の形態は、請求項６記載の発明に相当する。本実施の形態では光変調手段６５において、ミラー６６・反射ミラー６７間に複数個のレンズの組合せによる集光光学系６８が付加されている。これにより、反射ミラー６７は格段に小型化されている。
【００８４】
よって、本実施の形態によれば、反射ミラー６７上に照射されるビーム径が小さくなり、反射ミラー６７が小さくてよいため、この反射ミラー６７の微変動させる変調駆動速度を高速化できる。例えば、シリコン基板を用いたマイクロマシニング技術で反射ミラー６７に相当するマイクロミラーを作製すればよく、その大きさも半導体プロセスにより小さくできる。
【００８５】
本発明の第十二の実施の形態を図２６に基づいて説明する。本実施の形態は、請求項７記載の発明に相当する。本実施の形態は、複数個のコーナキューブミラーを用いて構成される光変調手段におけるコーナキューブミラーの実装構造に関する。即ち、本実施の形態の光変調手段７１は複数個（例えば、３個）のコーナキューブミラー４１ａ，４１ｂ，４１ｃと、対応するハーフミラー１６ａ，１６ｂ，１６ｃと、可動的に設けられた偏向器７２とにより構成されているが、全てのコーナキューブミラー４１ａ，４１ｂ，４１ｃは偏向器７２上に１列に配列されて搭載されている。
【００８６】
このような構成において、偏向器７２の変動（図面上は、変動状態を誇張して大きめに示しているが、現実には微変動でよい）によってコーナキューブミラー４１全体（４１ａ，４１ｂ，４１ｃ）を変動させることで、端末装置２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃから伝送されてくる光ビームを各々偏向させることができる。本実施の形態によれば、複数個のコーナキューブミラー４１ａ，４１ｂ，４１ｃを１つの偏向器７２でまとめて駆動することにより、個々に変調駆動機構を設ける必要がなく、複数個のコーナキューブミラー４１ａ，４１ｂ，４１ｃを用いる場合でも光ハブ１２の構成を簡易化できる。
【００８７】
本発明の第十三の実施の形態を図２７及び図２８に基づいて説明する。本実施の形態は、請求項８記載の発明に相当する。本実施の形態は、端末装置２１における光送受信部８１の開口径の大きさの適正条件を示すものである。その前提として、ここでは、コーナキューブミラー４１を用いた場合の光変調手段（１９等）の開口径ｄ（この開口径ｄが端末装置２１側からの光ビームが狙う窓となる）が、端末装置２１から出射されるビーム光径の２倍よりも大きい場合で、コーナキューブミラー４１の数が２個以下（このようなビーム光径の制約条件下では、３個のコーナキューブミラー４１を跨ぐようなことはないためである）の場合とする。いま、端末装置２１の光送受信部８１の光送信部８２の光学系の開口径をｄt とし、その周囲に図２８に示すようにパラボラ集光光学系８３と受光レンズ８４とによる光受信部８５を配設し、開口径ｄt を含む光受信部８５の光学系の開口径をＤとしたとき、
３・ｄt ≦Ｄ≦２・ｄ＋ｄt
なる関係を満たすように開口径Ｄが設定されている。
【００８８】
まず、図２７（ａ）では、端末装置２１側の光受信部８５の光学系の開口径ＤをＤ＝３・ｄt とした場合を示している。この大きさ関係では、光送信部８２から送出されるビーム径φはｄt と同じであると見做してよい。図示例では、コーナキューブミラー４１で折り返された光ビームは受光用の開口径Ｄ内に収まっており、最適な状態にあるといえる。仮に、受光用の開口径がＤ′で示すように３・ｄt よりも小さければ、一部受光されない光が発生してしまい、十分な受光パワーが得られなくなってしまう。従って、受光用の開口径Ｄの下限条件は３・ｄt ≦Ｄとなる。
【００８９】
次に、光送受信部８１をやや上方にずらしていく（即ち、端末装置２１が移動することと同義）と、次第に最適状態から外れ、端末装置２１側の受光パワーが減少していく。この減少を補うには受光用の開口径Ｄを大きくすればよく、例えば、図２７（ｂ）に示すように、光送信部８２の端部が開口径ｄの端部と一致した場合、図示の如く、受光用の開口径ＤをＤ＝２・ｄ−ｄt とすれば、効率よく受光できる。つまり、図２７（ｂ）に示す状態では、光送信部８２の位置がコーナキューブミラー４１による開口径ｄ内であれば、全ての反射ビームを受光することが可能となる。さらに、光送受信部８１を上方にずらすと、今度は、図２７（ｃ）に示すように２個目のコーナキューブミラー４１に一部の光が伝送されることになる。この光をも受光するようにするためには、さらに受光用の開口径Ｄを大きくする必要がある。図２７（ｃ）の場合であれば、Ｄ＝２・ｄで十分となっているが、光送受信部８１の位置を少しでもずらすと、受光できない部分が生じてしまう。そこで、図２７（ｄ）に示すように、受光用の開口径ＤをＤ＝２・ｄ＋ｄt とすれば、光送受信部８１（従って、端末装置２１）の位置がどのようにずれても、最適な光パワーを得ることができる。もっとも、開口径Ｄをこれ以上大きくしても３個以上のコーナキューブミラー４１上では同時には光が伝送されないので、受光効率が変わることがない上に、受光デバイスの小型化が阻害されてしまう。従って、受光用の開口径Ｄの上限条件はＤ≦２・ｄ＋ｄt とするのがよく、これにより、端末装置２１側の受光系の効率のよい設計が可能となる。
【００９０】
本発明の第十四の実施の形態を図２９に基づいて説明する。本実施の形態は請求項９記載の発明に相当する。本実施の形態では、光ハブ１２内の１個の光変調手段１９に対して複数個、ここでは２個の端末装置２１Ａ，２１Ｂが存在する場合を想定している。このような想定の下、本実施の形態では、光変調手段１９中の光受信部２０の直前位置に光学的減衰手段となる回転式のアッテネータ（光強度減衰器）８５が介在されている。このアッテネータ８５は減衰レベルを複数段階、ここでは２段階に可変し得るものが用いられている。
【００９１】
このような構成において、図２９は１個の光変調手段１９と複数個の端末装置２１Ａ，２１Ｂとの間で、リンクパルスの送受信を行なっている様子を示す。この場合、光ハブ１２側の光受信部２０は２個の端末装置２１Ａ，２１Ｂの光送信部２６ｂからの連続光を受光することになる。光ハブ１２側の光受信部２０は、一般に、フォトダイオード（光電変換素子）と電気的な増幅回路、比較回路などで構成されており（図２（ｂ）等参照）、最終的には、デジタル信号として出力される。ここに、通常は最小の入力レベルに合わせるように比較器の閾値（スレッシュレベル）を決めておくので、複数の入射光が同時にあった場合にはフォトダイオードからの出力電流が増大してしまう。この状態でアップリンク動作に移行すると、送られてくるデータパルス信号に対して、比較器ではバイアス成分を持った信号が受信されるので、上記のように設定された閾値では間違った信号が出力されてしまう。この点、本実施の形態では、この光受信部２０の直前にアッテネータ８５が介在されているので、その減衰レベルを切換えることにより、光受信部２０ら入射する光量は１つの入射光の場合と複数の入射光の場合とで一定に保たれる。よって、唯一の閾値で間違いのない信号を出力できる。実際には、端末装置２１Ａ，２１Ｂを設置するときに、リンクテストを行なうと同時に、連続光によるレベルを調べることによりアッテネータ８５の減衰レベルを設定する。また、この減衰レベルの設定（ここでは、２段階の減衰レベルを持つアッテネータ８５を回転させる）は、端末装置２１Ａ，２１Ｂ、…を設置又は追加するときにリモコン等の別の手段によって光ハブ１２へそのレベル設定に関する指令を伝送させて行なうこともできる。
【００９２】
本発明の第十五の実施の形態を図３０に基づいて説明する。本実施の形態は請求項１０記載の発明に相当する。本実施の形態では、光ハブ１２内の１個の光変調手段１９に対して１個の端末装置２１が対応する場合を想定しており、光ハブ１２内には、光受信部２０の出力に基づき直接駆動されて所定の点灯表示を行なう表示手段９１が付加されている。即ち、この表示手段９１は表示用であるので、光受信部２０の信号によって発光するような簡単な構成のものでよく、具体的には、可視光域のＬＥＤ等がよい。なお、本実施の形態では、端末装置２１側においても光受信部２６ａの出力に基づき直接駆動されて所定の点灯表示を行なう表示手段９２が付加されている。
【００９３】
従って、或る端末装置２１と既に通信状態にあり、光受信部２０が受信した場合にその出力により表示手段９１が点灯表示するので、ユーザはその点灯表示を見ることにより、当該光変調手段１９が使用中であることが判る。
【００９４】
本発明の第十六の実施の形態を図３１ないし図３４に基づいて説明する。本実施の形態では、端末装置２１側の光送信部２６ｂにおける送信用光源には波長１５５０ｎｍの半導体レーザ光を発するものが用いられ、かつ、光軸合わせ用のサーチ光源９３が付加され、このサーチ光源９３としては可視光域（例えば、７８０ｎｍ）の光を発する発光素子（ＬＥＤ）が用いられている。このサーチ光源９３の点灯駆動はスイッチング回路９４により制御される。９５は１４００ｎｍ以上の長波長光を透過させるとともにサーチ光源９３からの可視光を光ハブ１２側に偏向反射させる長波長透過ミラーである。
【００９５】
一般に、波長８００ｎｍ前後のＬＥＤを用いて送信用とした場合、ＬＥＤは変調速度が遅いことから高速化には不向きであり、かつ、インコヒーレントな光であるため、十分な光パワーを利用できない等の不利な点があるため、多数個のＬＥＤを用いなくてはならず、装置構成が大きくなってしまう。一方、波長８００ｎｍ前後の光を半導体レーザにより射出させると、眼に対する安全性の点から、水晶体での集光作用による眼底での単位面積当たりの光強度が大きくなってしまうので、その発光出力が低く制限されている。逆に、１４００ｎｍ以上の長波長域に対しては、眼底での光吸収率が短波長より小さいので、たとえ、この波長の光が眼底に到達しても、エネルギーの吸収量が小さいので問題とはならない。このような点を考慮すると、本実施の形態のように、送信用光源には波長１５５０ｎｍの半導体レーザ光を用いることで、データ送信用としては大きなパワーを利用でき、高速変調も可能で、小型化の点でも有利となる。この場合、波長１５５０ｎｍの半導体レーザ光だけでは眼に見えないのでユーザが端末装置２１から光ハブ１２に向けて光軸合わせを行なう場合に困難となり、手探り状態となるが、本実施の形態では、可視光を発するサーチ光源９３を備えているので、その可視光を利用することで支障なく位置合わせを行なえる。但し、データ伝送用の光送信部２６ｂの光軸に沿って照射パターン（ここでは、円形）が合致するようにして、光ハブ１２での光変調手段１９の開口１９ａに合わせることにより、自動的に長波長域のデータ伝送光が開口１９ａへ入射される。よって、本実施の形態によれば、光ハブ１２と端末装置２１との距離が変化しても可視光による照射パターンを見ながら位置合わせが可能となる。
【００９６】
本発明の第十七の実施の形態を図３５に基づいて説明する。本実施の形態は、前述した各実施の形態を集大成したシステム構成の概要を示すもので、光ハブ１２には例えば図１１等に示した光送信部（制御信号伝達手段）４２が設置されている。本システムでは、この光送信部４２から照射されるＬＥＤ光のエリア内に存在する複数の端末装置２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃと通信を行なう。図示例では、端末装置２１Ａ，２１Ｂは既に光ハブ１２とリンクが成立しており、端末装置２１Ｃについては光ハブ１２をサーチしている様子を示している。即ち、端末装置２１Ｃからのサーチ用の可視光により光ハブ１２の未使用表示（図中、表示手段９１に関して、○状態は使用中、●状態は未使用を示している）に対応する開口１９ａを狙うことによりリンクを確立させる。
【００９７】
【発明の効果】
請求項１及び２記載の発明によれば、光アクセスステーションは、データの授受を行なう従来通りのステーション側トランシーバに加えて、光源の替わりに光変調手段とステーション側ゲート手段とを備え、端末装置側には光アクセスステーション側とのデータ伝送のやりとりを円滑に行なわせる端末側ゲート手段を備えることで、光アクセスステーション側に光源を用いず、かつ、光アクセスステーション側から端末装置側への光ビームの方向合わせを不要にしているので、光アクセスステーション側の低消費電力化を図りつつ高速データ伝送可能な光情報通信システムを構築できる。
【００９８】
請求項３記載の発明によれば、光アクセスステーション側の光受信部で受信された場合には、その信号を直接複数個の光変調手段に送って、各端末装置へダウンリンクさせるようにしたので、光アクセスステーションへのアクセスの際の信号の衝突を防止することができ、信頼性の高い光情報通信システムを構築できる。
【０１０１】
請求項４記載の発明によれば、複数個の端末装置に対して光変調手段が１個の場合に、複数個の端末装置からのアップリンクがあったときには、本データを送る前に送信要求信号を送ってその信号により光変調信号を生成して他の端末装置に送出することで、送信要求があることを知らせるようにしたので、光アクセスステーションへのアクセスの際の信号の衝突を防止することができ、信頼性の高い光情報通信システムを構築できる。
【０１０２】
請求項５記載の発明によれば、光変調手段は、端末装置からの方向合わせを簡単な構成で実現できるコーナキューブミラーと高速変調が可能な光偏向器とを備えているので、光変調手段として簡易かつ高速化が可能となる。
【０１０３】
請求項６記載の発明によれば、請求項５記載の光情報通信システムの光変調手段は、コーナキューブミラーと光偏向器との間に集光光学系を有し、この集光光学系により収束状態の光信号を前記光偏向器により偏向させるようにしたので、光偏向器上での可動部分を小さくすることができ、高速化も可能となる
【０１０４】
請求項７記載の発明によれば、請求項５記載の光情報通信システムの光変調手段は、少なくとも複数個のコーナキューブミラーを有し、これらのコーナキューブミラーが光偏向器上に配設されているので、光変調手段を簡易化することができる。
【０１０５】
請求項８記載の発明によれば、請求項５記載の光情報通信システムにおいて、光変調手段の開口径ｄが端末装置から出射されるビーム光径の２倍より大きく、当該端末装置側の送信光学系の開口径ｄt の周囲に受信光学系の開口を配設し、この受信光学系の開口径をＤとしたとき、
３・ｄt ≦Ｄ≦２・ｄ＋ｄt
なる関係を満たすので、伝送されるビーム径がコーナキューブミラーの開口径ｄの半分よりも小さい場合、端末装置における受光開口の開口径Ｄが必要な受光パワーを得るための必要最小限の大きさにて適正化でき、光アクセスステーションに対する設置自由度が大きくなる上に、効率のよい受光状態を得ることができる。
【０１０６】
請求項９記載の発明によれば、光アクセスステーションは、光受信手段の直前に少なくとも２段階以上の減衰レベルを有する光学的減衰手段を備えるので、複数個の端末装置に対してそれ以下のステーション側の受光部を設定する場合に、複数個の光ビーム強度を光学的減衰手段によって光学的に減衰させることで、受信回路側の負担を少なくすることができる。
【０１０７】
請求項１０記載の発明によれば、端末装置から光アクセスステーションの光受信手段に光信号が送信されている場合には表示手段により表示されるので、ユーザにとって使い勝手が向上する。
【０１０８】
請求項１３記載の発明によれば、端末装置側の送信用の半導体レーザとは別に、光アクセスステーションとの位置合わせを行なうための可視光領域の波長の発光スペクトルを有する発光素子を備え、この発光素子により発光される光パターンの中心を半導体レーザのレーザ光の光軸に合わせて、ユーザが自己の端末装置の方向を光アクセスステーションの方向に合わせる際に、可視光領域の光を見ながら光変調手段の開口部へ合わせることができるので、ユーザが自己の端末装置を簡単に光アクセスステーションに合わせることができ、使い勝手を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態を示すシステム構成図である。
【図２】光ハブと端末装置との方向が合っていない状態を示すシステム構成図である。
【図３】その方向調整後の状態を示すシステム構成図である。
【図４】前提となるイーサネット１０ＢＡＳＥ−１０を示すシステム構成図である。
【図５】本発明の第二の実施の形態を示すシステム構成図である。
【図６】その作用を示すシステム構成図である。
【図７】本発明の第三の実施の形態のリンクテスト動作を示すシステム構成図である。
【図８】そのダウンリンク時を示すシステム構成図である。
【図９】アップリンク時を示すシステム構成図である。
【図１０】本発明の第四の実施の形態を示すシステム構成図である。
【図１１】本発明の第五の実施の形態の端末側発光停止時を示すシステム構成図である。
【図１２】光ハブ側からダウンリンク信号を受信する状態を示すシステム構成図である。
【図１３】光リンク確立直後を示すシステム構成図である。
【図１４】ダウンリンク中を示すシステム構成図である。
【図１５】本発明の第六の実施の形態のダウンリンク動作時を示すシステム構成図である。
【図１６】そのリンクパルス時の動作を示すシステム構成図である。
【図１７】端末側送信要求時を示すシステム構成図である。
【図１８】キャリア検知時を示すシステム構成図である。
【図１９】データ送受信時を示すシステム構成図である。
【図２０】本発明の第七の実施の形態の端末側送信要求時を示すシステム構成図である。
【図２１】その光リンク確立直後を示すシステム構成図である。
【図２２】本発明の第八の実施の形態を示すシステム構成図である。
【図２３】本発明の第九の実施の形態を示す光変調手段を主体とした構成図である。
【図２４】本発明の第十の実施の形態を示す光変調手段を主体とした構成図である。
【図２５】本発明の第十一の実施の形態を示す光変調手段を主体とした構成図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。
【図２６】本発明の第十二の実施の形態を示すシステム構成図である。
【図２７】本発明の第十三の実施の形態のコーナキューブミラーと光送受信部との寸法関係を示す側面図である。
【図２８】その光送受信部の構造を示す側面図である。
【図２９】本発明の第十四の実施の形態を示すシステム構成図である。
【図３０】本発明の第十五の実施の形態を示すシステム構成図である。
【図３１】本発明の第十六の実施の形態を示すシステム構成図である。
【図３２】システム構成のイメージを示す斜視図である。
【図３３】光送受信部を示す斜視図である。
【図３４】その光送受信部の構造を示す側面図である。
【図３５】本発明の第十七の実施の形態のシステム構成のイメージを示す斜視図である。
【図３６】従来の一例をイメージ的に示し、（ａ）はシステム全体の斜視図、（ｂ）はサテライト装置付近の斜視図、（ｃ）は光源群の側面図である。
【図３７】サテライトと端末装置との方向合わせを説明するための斜視図である。
【符号の説明】
１      有線ネットワーク
１２      光アクセスステーション
１４      ステーション側トランシーバ
１５      ステーション側ゲート手段
１９      光変調手段
２０      光受信部
２１      端末装置
２４ａ    端末側トランシーバ
２６      光送受信部
２７      端末側ゲート手段
４１      コーナキューブミラー
５１      光変調手段
５２      偏向器
６１      光変調手段
６２      偏向器
６５      光変調手段
６７      偏向器
６８      集光光学系
７２      偏向器
８１      光送受信部
８５      光学的減衰手段
９１      表示手段
９３      発光素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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