(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定波長の光を分離する分波器と、前記分波器で分離された光を特定波長毎に収束させるレンズと、前記レンズで収束された光を電気信号に変換するカラーＣＣＤ素子から構成されたカラーＣＣＤ回路と、前記カラーＣＣＤ回路の出力をシリアルデータに変換する復号装置を備える光波長多重復調装置において、
受光した光線を前記カラーＣＣＤ回路に投影し、前記カラーＣＣＤ素子で光の有無、赤、青、緑の色調、および濃淡の組み合わせによる５ビットの情報を判定し、前記復号装置で二次元パターン情報に変換する光波長多重復調装置。
【請求項２】
前記カラーＣＣＤ素子において、さらにマゼンタ、シアン、黄の光の色調を加えて、８ビットの情報を判定する請求項１に記載の光波長多重復調装置。
【請求項３】
光ファイバーのコア部とクラッド部の異なる屈折率による光反射を利用し、光の入射角度を制御することで、前記光の出射角度を変化させる光波長多重変調装置からの光線を受光する請求項１または請求項２に記載の光波長多重復調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光波長多重通信に適用する光波長多重復調装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、通信技術やコンピュータ技術の発達により、ネットワークの通信トラフィックは、飛躍的に増加している。このような通信トラフィックの増加に対応するため、光通信、特に、光波長多重通信はその重要性が増大している。
入力光を波長ごとに変調する変調部と、この波長ごとに変調された光を波長ごとの信号として出力する復調部とを有し、変調部は分光手段とディジタルミラーと、このディジタルミラーの反射素子を制御する制御手段とを備え、ディジタルミラーは制御に従って分光した光を波長ごとに制御された方向に反射することにより光波長多重変調を行う光波長多重変復調装置が開示されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１９４５９９号公報（段落［０００４］、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１開示発明では、復調部は波長ごとに変調された光をディジタルミラーの反射素子の位置に対応して、波長ごとにそれぞれ電気信号に変換する光電変換手段を備えているが、波長毎の光信号の有／無を検知して情報の有／無を判定している。この方法では、光信号の有／無でしか情報の有／無を判定できないため、光伝送の速度を上げるには、光信号のパルス幅の短縮、光受信素子の性能向上が必須となり、コスト高となる問題がある。
【０００５】
この発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、情報の圧縮率が高い光信号の復号を可能とする光波長多重復調装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る光波長多重復調装置は、特定波長の光を分離する分波器と、分波器で分離された光を特定波長毎に収束させるレンズと、レンズで収束された光を電気信号に変換するカラーＣＣＤ素子から構成されたカラーＣＣＤ回路と、カラーＣＣＤ回路の出力をシリアルデータに変換する復号装置を備える光波長多重復調装置において、受光した光線をカラーＣＣＤ回路に投影し、カラーＣＣＤ素子で光の有無、赤、青、緑の色調、および濃淡の組み合わせによる５ビットの情報を判定し、復号装置で二次元パターン情報に変換するものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明に係る光波長多重復調装置によれば、カラーＣＣＤ素子で光の有無、赤、青、緑の色調、および濃淡の組み合わせによる５ビットの情報を判定し、復号装置で二次元パターン情報に変換するものであるため、光伝送の速度を上げるために光信号のパルス幅の短縮、光受信素子の性能向上を図ることなく、情報の圧縮率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１の光波長多重復調装置に係るシステム構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１の光波長多重復調装置に係る機能説明図である。
【図３】この発明の実施の形態１の光波長多重復調装置に係る機能フロー図である。
【図４】この発明の実施の形態２の光波長多重復調装置に係るシステム構成図である。
【図５】この発明の実施の形態２の光波長多重復調装置に係る機能説明図である。
【図６】この発明の実施の形態３の光波長多重復調装置に係るシステム構成図である。
【図７】この発明の実施の形態３の光波長多重復調装置に係る機能説明図である。
【図８】この発明の実施の形態３の光波長多重復調装置の適用例の機能説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
実施の形態１は、特定波長の光を分離する分波器と、特定波長毎に光を収束させるレンズと、光を電気信号に変換するカラーＣＣＤ素子から構成されたカラーＣＣＤ回路と、カラーＣＣＤ回路の出力をシリアルデータに変換する復号装置を備え、ＣＣＤ素子で光の有無、光の色調（赤、青、緑）、濃淡の組み合わせによる５ビットの情報を判定する光波長多重復調装置に関するものである。
【００１０】
以下、実施の形態１に係る光波長多重復調装置１の構成、動作について、光波長多重復調装置に係るシステム構成図である図１、機能説明図である図２、および機能フロー図である図３に基づいて説明する。
【００１１】
図１は、実施の形態１の光波長多重復調装置１を中心とした光波長多重通信システム全体の構成を示す。
図２は、実施の形態１の光波長多重復調装置１の主要部であるカラーＣＣＤ回路および復号装置の機能および動作の詳細を説明する機能説明図である。図３は、光波長多重復調装置１の全体機能を時系列的にまとめた機能フロー図である。
【００１２】
まず、図１に基づいて、実施の形態１の光波長多重復調装置１を中心に光波長多重通信システムの構成と各部の機能を説明する。
光波長多重通信システムは、光波長多重復調装置１と、光波長多重変調装置２と、光ファイバー３とから構成される。
光波長多重復調装置１は、主要構成部として分波器１１と、レンズ１２と、カラーＣＣＤ回路１３と、復号装置１４とを備える。
【００１３】
光波長多重変調装置２から出力された光線、すなわち送信光信号は、光ファイバー３に入射され、光ファイバー３で搬送された光線が光波長多重復調装置１に入射される。
光波長多重復調装置１に入射された光線は、分波器１１およびレンズ１２を経由して、カラーＣＣＤ回路１３に投影される。投影された光線はカラーＣＣＤ回路１３で光信号から電気信号に変換される。この変換された電気信号を復号装置１４がシリアルデータとして取り出し、光波長多重変調装置２から出力された光線に含まれる情報を復号して、出力信号２４として出力する。
なお、実施の形態１では、光波長多重変調装置２から出力された光線には、２次元パターン上に、光の有無、光の原色（赤、青、緑）の色調、濃淡の組み合わせによる５ビットの情報が付加されているとする。
【００１４】
次に分波器１１とレンズ１２の機能について説明する。
分波器１１は、入射された光線のうち特定の波長範囲（例えば、赤色）の光だけを透過し、それ以外の光を透過しない光学素子を用い、特定波長の光を分離する。入射光が分波器１１を進行するに従い、この特定波長の分離が繰り返され、必要とする色調の光が全て分離される。
分離された特定波長の光は収束率が低下しているため、レンズ１２を通過させて分離した特定波長毎に収束させる。
したがって、光波長多重変調装置２から出力され、光ファイバー３を経由して、光波長多重復調装置１に入射された光線は、分波器１１で特定波長の光に分離され、レンズ１２で収束されて、カラーＣＣＤ回路１３に投影される。
【００１５】
次に、図２に基づいて、光波長多重復調装置１のカラーＣＣＤ回路１３および復号装置１４の機能および動作を説明する。
なお、カラーＣＣＤ回路１３は、ｍ行×ｎ列のカラーＣＣＤ素子１３Ｅから構成されている。各カラーＣＣＤ素子１３Ｅでは、フォトダイオードが受光した光を光電変換して電気信号に変換する。
【００１６】
カラーＣＣＤ回路１３に投影された光線（光信号）は、二次元平面で座標１行×１列〜座標ｍ行×ｎ列のマトリクス構造に配置された微小なカラーＣＣＤ素子１３Ｅ毎に、光線情報（光の有／無、色調（光の原色：赤、青、緑）、コントラスト（濃／淡））の判定がされる（光線情報判定２１）。カラーＣＣＤ素子１３Ｅは、光線情報（有／無、色調（赤、青、緑）、濃／淡）を５ビットの情報に変換する。
電気信号に変換された（光線／電気信号変換２２）５ビットの情報は、復号装置１４で二次元平面の座標１行×１列〜座標ｍ行×ｎ列の順に連結され、二次元パターン情報である連結情報２３が生成される。
生成された連結情報２３は、５ビット×ｍ行×ｎ列の連続したシリアルデータとなり、５×ｍ×ｎビットの出力信号２４として光波長多重復調装置１から出力される。
【００１７】
実施の形態１の光波長多重復調装置１では、光線の有／無、色調（光の原色：赤、青、緑）、コントラスト（濃／淡）を判定することで、光線の有／無以外の条件で情報を得ることができる。
従来方式では、光線の有／無のみに情報が付加されていたが、光波長多重復調装置１では、色調（赤、青、緑）、コントラスト（濃／淡）の情報も付加することができる。このため、光伝送の速度を上げるために光信号のパルス幅を短くしたり、光受信素子の性能を向上させたりする必要がなく、情報の圧縮率が高い光波長多重復調装置を得ることができる。
【００１８】
次に、図３の機能フロー図に基づいて、実施の形態１の光波長多重復調装置１の全体機能を時系列的に説明する。
ステップ１（Ｓ０１）の特定波長の分離では、分波器１１が入射された光線のうち特定の波長の光を分離する。
ステップ２（Ｓ０２）の特定波長の収束では、レンズ１２が収束率の低下している光を特定波長毎に収束する。
ステップ３（Ｓ０３）の光線情報の判定では、カラーＣＣＤ回路１３のカラーＣＣＤ素子１３Ｅが、光線情報（有／無、色調（赤、青、緑）、濃／淡）を５ビットの電気信号に変換する。
ステップ４（Ｓ０４）の二次元パターン情報の変換では、復号装置１４が５ビットの電気信号に変換された情報を二次元平面の（１、１）〜（ｍ、ｎ）の順に連結し、二次元パターン情報である連結情報２３を生成する。
【００１９】
以上説明したように、実施の形態１の光波長多重復調装置は、特定波長の光を分離する分波器と、特定波長毎に光を収束させるレンズと、光を電気信号に変換するカラーＣＣＤ素子から構成されたカラーＣＣＤ回路と、カラーＣＣＤ回路の出力をシリアルデータに変換する復号装置を備え、ＣＣＤ素子で光の有無、光の色調（赤、青、緑）、濃淡の組み合わせによる５ビットの情報を判定するものである。したがって、光伝送の速度を上げるために光信号のパルス幅の短縮、光受信素子の性能向上を図ることなく、情報の圧縮率を向上させることができる。
【００２０】
実施の形態２．
実施の形態１の光波長多重復調装置１では、カラーＣＣＤ回路１３は光線情報（有／無、色調（赤、青、緑）、濃／淡）を５ビットの情報に変換したが、実施の形態２の光波長多重復調装置１００では、さらに光の補色（マゼンタ、シアン、黄）の色調を追加し、８ビットの情報に変換するものである。
【００２１】
以下、実施の形態２の光波長多重復調装置１００の構成、動作について、光波長多重復調装置１００に係るシステム構成図である図４、および機能説明図である図５に基づいて、実施の形態１との差異を中心に説明する。
なお、実施の形態１の光波長多重復調装置１と区別するため、実施の形態２の光波長多重復調装置１００、カラーＣＣＤ回路１１３等としている。図４、５において、図１、２と同一あるいは相当部分は、同一の符号を付している。
【００２２】
まず、図４に基づいて、実施の形態２の光波長多重復調装置１００を中心に光波長多重通信システムの構成と各部の機能を説明する。
光波長多重通信システムは、光波長多重復調装置１００と、光波長多重変調装置１０２と、光ファイバー３とから構成される。
光波長多重復調装置１００は、主要構成部として分波器１１と、レンズ１２と、カラーＣＣＤ回路１１３と、復号装置１１４とを備える。
【００２３】
光波長多重変調装置１０２から出力された光線、すなわち送信光信号は、光ファイバー３に入射され、光ファイバー３で搬送された光線が光波長多重復調装置１００に入射される。
光波長多重復調装置１００に入射された光線は、分波器１１およびレンズ１２を経由して、カラーＣＣＤ回路１１３に投影される。投影された光線はカラーＣＣＤ回路１１３で光信号から電気信号に変換される。この変換された電気信号を復号装置１１４がシリアルデータとして取り出し、光波長多重変調装置１０２から出力された光線に含まれる情報を復号して、出力信号１２４として出力する。
なお、実施の形態２では、光波長多重変調装置１０２から出力された光線には、２次元パターン上に、光の有無、光の原色（赤、青、緑）および光の補色（マゼンタ、シアン、黄）の色調、濃淡の組み合わせによる８ビットの情報が付加されているとする。
【００２４】
分波器１１とレンズ１２の機能は、実施の形態１と同じであるため、次に、図４に基づいて、光波長多重復調装置１００のカラーＣＣＤ回路１１３および復号装置１１４の機能および動作を説明する。
【００２５】
カラーＣＣＤ回路１１３に投影された光線（光信号）は、二次元平面で座標１行×１列〜座標ｍ行×ｎ列のマトリクス構造に配置された微小なカラーＣＣＤ素子１１３Ｅ毎に、光線情報（光の有／無、色調（光の原色：赤、青、緑、光の補色：マゼンタ、シアン、黄）、コントラスト（濃／淡））の判定が行われる（光線情報判定１２１）。カラーＣＣＤ素子１１３Ｅは、光線情報（有／無、色調（赤、青、緑、マゼンタ、シアン、黄）、濃／淡）を８ビットの情報に変換する。
電気信号に変換された（光線／電気信号変換１２２）８ビットの情報は、復号装置１１４で二次元平面の座標１行×１列〜座標ｍ行×ｎ列の順に連結され、二次元パターン情報である連結情報１２３が生成される。
生成された連結情報１２３は、８ビット×ｍ行×ｎ列の連続したシリアルデータとなり、８×ｍ×ｎビットの出力信号１２４として光波長多重復調装置１００から出力される。
【００２６】
実施の形態２の光波長多重復調装置１００では、光線の有／無、色調（赤、青、緑、マゼンタ、シアン、黄）、コントラスト（濃／淡）を判定することで、光線の有／無以外の条件で情報を得ることができる。
実施の形態２の光波長多重復調装置１００では、実施の形態１の光波長多重復調装置１に対して、光の補色：マゼンタ、シアン、黄の３ビット分の情報がカラーＣＣＤ素子１１３Ｅ毎に追加でされている。このため、実施の形態２の光波長多重復調装置１００では、実施の形態１の光波長多重復調装置１よりも、さらに情報の圧縮率が高い光波長多重復調装置を得ることができる。
【００２７】
以上説明したように、実施の形態２の光波長多重復調装置１００は、実施の形態１の光波長多重復調装置１に対して、さらに光の補色（マゼンタ、シアン、黄）の色調を追加し、８ビットの情報に変換するものである。したがって、実施の形態１の光波長多重復調装置よりもさらに情報の圧縮率を高めることができる。
【００２８】
実施の形態３．
実施の形態３の光波長多重復調装置は、光ファイバーのコア部とクラッド部が異なる屈折率を有する場合、光線が反射する事象を利用して、光線情報（光の有無、色調、コントラスト）以外に光ファイバーへの入射角、すなわち光ファイバーからの出射角度にも情報を付加したものである。
【００２９】
以下、実施の形態３の光波長多重復調装置の構成、動作について、光波長多重復調装置２００に係るシステム構成図である図６、機能説明図である図７、および具体的な適用例の機能説明図である図８に基づいて、実施の形態１、２との差異を中心に説明する。
なお、実施の形態１の光波長多重復調装置１と区別するため、実施の形態３の光波長多重復調装置２００、カラーＣＣＤ回路２１３等としている。また、具体的適用例を説明する図８では、光波長多重復調装置３００、カラーＣＣＤ回路３１３等としている。
なお、図６〜図８において、図１、図２、図４、および図５と同一あるいは相当部分は、同一の符号を付している。
【００３０】
まず、図６に基づいて、実施の形態３の光波長多重復調装置２００を中心に光波長多重通信システムの構成と各部の機能を説明する。
光波長多重通信システムは、光波長多重復調装置２００と、光波長多重変調装置２０２と、光ファイバー２０３とから構成される。
光波長多重復調装置２００は、主要構成部としてレンズ１２と、カラーＣＣＤ回路２１３と、復号装置２１４とを備える。
【００３１】
光波長多重変調装置２０２から出力された光線、すなわち送信光信号は、光ファイバー２０３に入射され、光ファイバー２０３で搬送された光線が光波長多重復調装置２００に入射される。
光波長多重復調装置２００に入射された光線は、レンズ１２を経由して、カラーＣＣＤ回路２１３に投影される。投影された光線はカラーＣＣＤ回路２１３で光信号から電気信号に変換される。この変換された電気信号を復号装置２１４がシリアルデータとして取り出し、光波長多重変調装置２０２から出力された光線に含まれる情報を復号して、出力信号２２４として出力する。
まず、発明を分かり易くするために、光波長多重変調装置２０２から出力された光線自体には、光の有無の１ビットの情報のみが付加されているとする。このため、光波長多重復調装置２００は、特定波長の光を分離する分波器を省略している。
【００３２】
次に、図７に基づいて、実施の形態３の特徴である光波長多重変調装置２０２および光ファイバー２０３の機能および動作を中心に説明する。
【００３３】
光波長多重変調装置２０２が出力した光線は、光ファイバー２０３で搬送され、レンズ１２を経由して特定波長毎に収束させた光線がカラーＣＣＤ回路２１３の１点に投影される。
カラーＣＣＤ回路２１３に投影された光線は、二次元平面で座標１行×１列〜座標ｍ行×ｎ列のマトリクス構造に配置された微小なカラーＣＣＤ素子２１３Ｅの１点に集光される。
【００３４】
光波長多重変調装置２０２は、光ファイバー２０３のコア部とクラッド部が異なる屈折率を有するため、光線が反射する事象を利用できるほど十分に細い光線を出力できる機能を備える。この場合、光波長多重変調装置２０２から出力された光線は、光ファイバー２０３への入射角度（θ１）に対して出射角度（θ２）が確定する。すなわち、光ファイバー２０３のコア部とクラッド部の異なる屈折率による光反射を利用し、光の入射角度を制御することで、光の出射角度を変化させる。
入射角度（θ１）と出射角度（θ２）が１対１に対応するため、光波長多重変調装置２０２から出力された光線はカラーＣＣＤ回路２１３の二次元平面上のある一点に投影される。
【００３５】
カラーＣＣＤ回路２１３に投影された光線は、二次元平面で座標１行×１列〜座標ｍ行×ｎ列のマトリクス構造に配置された微小なカラーＣＣＤ素子２１３Ｅ毎に、光線情報判定２２１で、光線の有／無を１ビットの情報に変換される。
【００３６】
光線／電気信号変換２２２で電気信号に変換された１ビット情報は、復号装置２１４で二次元平面の座標１行×１列〜座標ｍ行×ｎ列の順に連結し、二次元パターン情報である連結情報２２３が生成される。
生成された連結情報２２３は、１ビット×ｍ行×ｎ列の連続したシリアルデータとなり、１×ｍ×ｎビットの出力信号２２４として出力される。
【００３７】
以上説明したように、実施の形態３では、光線情報判定２２１により光線の有／無以外に光線の出射角度（θ２）でも情報を得ることができる。
【００３８】
実施の形態１、２で説明した色調（光の原色：赤、青、緑、さらに光の補色：マゼンタ、シアン、黄）、コントラスト（濃／淡）で情報を細分化する技術（出力情報：８×ｍ×ｎビット）に、実施の形態３で説明した光線の出射角度（θ２）で情報を細分化する技術（出力情報：１×ｍ×ｎビット）を加えることにより、（８×ｍ×ｎ）×（１×ｍ×ｎ）ビットの更に細分化された情報を得ることができる。
【００３９】
上記で説明した光波長多重変調装置２０２と光ファイバー２０３を実施の形態２の光波長多重復調装置に適用した具体例について、図８の機能説明図に基づいて説明する。
なお、光波長多重変調装置３０２および光ファイバー２０３から出力された光線には、２次元パターン上に光の有無、光の色調（赤、青、緑、マゼンタ、シアン、黄）、濃淡の組み合わせによる８ビットの情報と、さらに光線の出射角度（θ２）の情報が付加されているとする。
【００４０】
光波長多重復調装置３００に入射された光線は、分波器１１およびレンズ１２を経由して、カラーＣＣＤ回路３１３に投影される。投影された光線はカラーＣＣＤ回路３１３で光信号から電気信号に変換される。この変換された電気信号を復号装置３１４がシリアルデータとして取り出し、光波長多重変調装置３０２および光ファイバー２０３から出力された光線に含まれる情報を復号して、出力信号３２４として出力する。
【００４１】
カラーＣＣＤ回路３１３に投影された光線（光信号）は、二次元平面で座標１行×１列〜座標ｍ行×ｎ列のマトリクス構造に配置された微小なカラーＣＣＤ素子３１３Ｅ毎に、光線情報（光の有／無、色調（赤、青、緑、マゼンタ、シアン、黄）、コントラスト（濃／淡））の判定が行われる（光線情報判定３２１）。カラーＣＣＤ素子３１３Ｅは、光線情報（有／無、色調（赤、青、緑、マゼンタ、シアン、黄）、濃／淡）を８ビットの情報に変換する。
電気信号に変換された（光線／電気信号変換３２２）８ビットの情報は、復号装置３１４で二次元平面の座標１行×１列〜座標ｍ行×ｎ列の順に連結され、二次元パターン情報である連結情報３２３が生成される。
生成された連結情報３２３は、８ビット×ｍ行×ｎ列の連続したシリアルデータとなり、（８×ｍ×ｎ）×（１×ｍ×ｎ）ビットの出力信号３２４として光波長多重復調装置３００から出力される。
【００４２】
以上説明したように、実施の形態３の光波長多重復調装置は、光ファイバーのコア部とクラッド部が異なる屈折率を有する場合、光線が反射する事象を利用して、光線情報（光の有無、色調、コントラスト）以外に光ファイバーからの出射角度にも情報を付加したものである。したがって、実施の形態１、２の光波長多重復調装置よりもさらに情報の圧縮率を高めることができる。
【００４３】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。
【符号の説明】
【００４４】
１，１００，２００，３００  光波長多重復調装置、
２，２０２，３０２  光波長多重変調装置、３，２０３  光ファイバー、１１  分波器、１２  レンズ、１３，１１３，２１３，３１３  カラーＣＣＤ回路、
１４，１１４，２１４，３１４  復号装置、
２１，１２１，２２１，３２１  光線情報判定、
２２，１２２，２２２，３２２  光線／電気信号変換、
２３，１２３，２２３，３２３  連結情報、２４，１２４，２２４，３２４  出力信号、１３Ｅ，１１３Ｅ，２１３Ｅ，３１３Ｅ  カラーＣＣＤ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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