(57)【要約】【課題】  本発明は、大きな容量を必要とする映像、音声、文字，記号等の信号を迅速、かつ、スムーズに送信でき、しかも回路の簡略化を図ることができる光通信方法及び光通信装置を提供することを目的とする。【解決手段】  本発明光通信装置１によれば、入力される映像、音声、文字等の信号Ａを直接入力し、上記入・出力部４から入力されてくる電気信号Ａと発信経路Ｘ，Ｙ，Ｚとから発光される光信号Ａ，Ｂ，Ｃをフーリエ変換等の方式により一つの圧縮された高速の白色光である光信号Ｓに置き換え発信し、Ａ／Ｄ変換器やＤ／Ａ変換器などを用いない構成としため、回路構成の簡略化を図ることができる。また、大量のデータを圧縮し高速で送信できるため、映像、音声、文字，記号等の入力されてくる信号を迅速かつ、スムーズに送信できることになる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像、音声、文字，記号等の入力される信号を光信号に変換する変換工程と、
その後、この変換工程から発光される光信号を取り込み、かつ、他の光発信手段からの光信号を合成し高速の白色光あるいはほぼ同等の光信号に変換・圧縮して送信する光信号加速工程とを備えていることを特徴とする光通信方法。
【請求項２】
入力される映像、音声、文字，記号等の信号を直接入力し光信号に変換するため配設された光信号変換用発信手段と、
この光信号変換用発信手段から出力された上記光信号を合成し高速の白色光あるいはほぼ同等の光信号に変換するため配設された複数の光合成用発光手段を有する光合成信号出力制御部と、
を備えていることを特徴とする光通信装置。
【請求項３】
上記光信号変換用発信手段及び光合成信号出力制御部とが一つの筐体内に設けられていることを特徴とする請求項２記載の光通信装置。
【請求項４】
上記光信号変換用発信手段と上記複数の光合成用発光手段は光の３原色を合わせて白色光あるいはほぼ同等の光信号が出力されるように配設されていることを特徴とする請求項２又は３記載の光通信装置。
【請求項５】
上記光信号変換用発信手段と複数の光合成用発光手段とが固体レーザーのみ、あるいは固体レーザー及び半導体レーザーの組み合わせ、あるいは半導体レーザーのみにて構成されていることを特徴とする請求項２又は３又は４記載の光通信装置。
【請求項６】
上記光信号変換用発信手段と複数の光合成用発光手段とがフォトダイオード等の色違いの発光体にて構成され、白色光及びほぼ白色光に近似する高速の光信号に置き換えられることを特徴とする請求項２又は３又は４記載の光通信装置。
【請求項７】
送信対象の入力信号に応じた光信号で、所定の波長の光信号を出力する第１光信号出力手段と、
上記第１光信号出力手段が出力する光信号の波長と異なる波長の光信号を出力する第２光信号出力手段と、
上記第１光信号出力手段が出力する光信号の波長と異なるとともに、上記第２光信号出力手段が出力する光信号の波長とも異なる波長の光信号を出力する第３光信号出力手段と、
上記第１光信号出力手段から出力される光信号と、上記第２光信号出力手段から出力される光信号と、上記第３光信号出力手段から出力される光信号とを合成して、１つの光信号を生成する合成手段と、
を有することを特徴とする光通信装置。
【請求項８】
上記第１光信号出力手段が、光信号以外の状態の入力信号を上記所定の波長の光信号に変換し、該光信号を出力することを特徴とする請求項７に記載の光通信装置。
【請求項９】
上記第１光信号出力手段から出力される光信号の波長と、上記第２光信号出力手段から出力される光信号の波長と、上記第３光信号出力手段から出力される光信号の波長は、３つの光信号を合成することにより白色光の波長又はこれに近似した波長となるような波長であることを特徴とする請求項７又は８に記載の光通信装置。
【請求項１０】
上記第１光信号出力手段から出力される光信号の波長が、緑色の波長であり、また、上記第２光信号出力手段から出力される光信号の波長が、青色の波長であり、また、上記第３光信号出力手段から出力される光信号の波長は、赤色の波長であることを特徴とする請求項７又は８又は９に記載の光通信装置。
【請求項１１】
上記合成手段は、上記第１光信号出力手段から出力される光信号と、上記第２光信号出力手段から出力される光信号と、上記第３光信号出力手段から出力される光信号とをフーリエ合成することを特徴とする請求項７又は８又は９又は１０に記載の光通信装置。
【請求項１２】
上記合成手段には、光信号の伝送路が接続されていることを特徴とする請求項７又は８又は９又は１０又は１１に記載の光通信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アナログ信号をＡ／Ｄ変換器やＤ／Ａ変換器などの電気的な変換をしないで取り込み白色光及びほぼ白色光などの高速光信号に変換し光ファイバーなどの送信手段を介して送信することにより高速通信を可能とした光通信装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、映像、音声、文字等の情報を遠距離に送信する場合には、アナログ信号を一旦Ａ／Ｄ変換器によりデジタル信号に置き換え、そのデジタル信号に置き換えた情報を光ファイバーなどの送信手段で送信する際には、そのデジタル信号をＤ／Ａ変換器によりアナログ信号に置き換えて送信するようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この場合には、映像、音声、文字等の入力されてくるアナログ信号を、Ａ／Ｄ変換器や一旦Ｄ／Ａ変換器などの電気的な変換を行うため、信号を送信する際に電気的変換を行う（電気的スイッチ変換）ことが必要になりその分信号の送信時間が制約を受けてしまうという問題があった。
【０００４】
現状は、送信速度が最高１Ｇｂｐｓ程度で行われているため、大量の情報を高速で遠隔地に送信する場合に問題となるほか、例えば動いている映像などの情報を送信する場合は映像が飛んだり、あるいはスムーズな動きのある映像を（大量データを高速で送る必要がある場合）などに間欠的な動きの映像になったり、スムーズな動きのある映像として送信できなくなるという問題があった。
【０００５】
本発明は、こうした従来の問題を解決するために成されたもので、本発明の目的とするところは、大きな容量を必要とする映像、音声、文字等の信号を迅速、かつ、スムーズに送信でき、しかも回路の簡略化をはかることができる光通信装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成するため、請求項１記載の光通信方法は、映像、音声、文字，記号等の入力される信号を光信号に変換する変換工程と、その後、この変換工程から発光される光信号を取り込み、かつ、他の光発信手段からの光信号を合成し高速の白色光あるいはほぼ同等の光信号に変換・圧縮して送信する光信号加速工程とにより構成され、入力される映像、音声、文字，記号等の信号を光信号加速工程でフーリェ合成・フーリェ交換などを用いて信号を合成・圧縮し高速の白色光に変換し光信号として搬送することで順次入力されてくる大量のデータを迅速に処理する事が可能になりデータ搬送の高速化を実現することができることになる。
【０００７】
また、請求項２記載の本発明の光通信装置は、入力される映像、音声、文字，記号等の信号を直接入力し光信号に変換するため配設された光信号変換用発信手段と、この光信号変換用発信手段から出力された上記光信号を合成し高速の白色光あるいはほぼ同等の光信号に変換するため配設された複数の光合成用発光手段を有する光合成信号出力制御部とから構成され、光合成信号出力制御部でフーリェ合成・フーリェ交換などの方式を用い、必要とされる映像、音声、文字，記号等の信号を圧縮した上で光信号として送信するようにしたため、入力される映像、音声、文字，記号等の大きな容量の信号であっても迅速、かつ、スムーズに送信できる光通信装置を提供できることになる。
【０００８】
次に、請求項３記載の本発明の光通信装置は、上記光信号変換用発信手段及び光合成信号出力制御部とが一つの筐体内に設けられていることを特徴とし、入出力部と光発信手段及び光合成信号出力制御部とが装置内に納められた構成とすることで、装置そのもののコンパクト化を促進しスペースの省力化が図れることになる。
【０００９】
更に、請求項４記載の本発明の光通信装置は、光信号変換用発信手段と上記複数の光合成用発光手段は光の３原色を合わせて白色光あるいはほぼ同等の光信号が出力されるように配設されていることを特徴とし、光の３原色を合わせて紫外光や赤外光などに比べて最も波長が短く、高速化を可能にする白色光あるいはほぼ同等の光信号として光ファイバーなどの搬送手段を介して送信することを可能にしたため、大容量の情報をより迅速に送信できることになる。
【００１０】
また、請求項５記載の本発明の光通信装置は、上記光信号変換用発信手段と複数の光合成用発光手段とが固体レーザーあるいは固体レーザーと半導体レーザーあるいは半導体レーザーのみにて構成されているため、指向性が高くより遠方まで高速で大容量の情報を送信できる。
【００１１】
また、請求項６記載の本発明の光通信装置は、上記光信号変換用発信手段と複数の光合成用発光手段とがフォトダイオード等の色違いの発光体にて構成され白色光及びほぼ白色光に近似する高速の光信号に置き換えられるため、回路構成部品の低コスト化を実現することが出来、しかも装置そのもののコンパクト化が実現できるため、何処にでも設定でき、ローカルネットワークとして手軽に活用できる。
【００１２】
また、請求項７に記載の光通信装置は、送信対象の入力信号に応じた光信号で、所定の波長の光信号を出力する第１光信号出力手段と、上記第１光信号出力手段が出力する光信号の波長と異なる波長の光信号を出力する第２光信号出力手段と、上記第１光信号出力手段が出力する光信号の波長と異なるとともに、上記第２光信号出力手段が出力する光信号の波長とも異なる波長の光信号を出力する第３光信号出力手段と、上記第１光信号出力手段から出力される光信号と、上記第２光信号出力手段から出力される光信号と、上記第３光信号出力手段から出力される光信号とを合成して、１つの光信号を生成する合成手段と、を有することを特徴とする。
【００１３】
また、請求項８に記載の光通信装置は、請求項７に記載の光通信装置において、上記第１光信号出力手段が、光信号以外の状態の入力信号を上記所定の波長の光信号に変換し、該光信号を出力することを特徴とする。
【００１４】
また、請求項９に記載の光通信装置は、請求項７又は８に記載の光通信装置において、上記第１光信号出力手段から出力される光信号の波長と、上記第２光信号出力手段から出力される光信号の波長と、上記第３光信号出力手段から出力される光信号の波長は、３つの光信号を合成することにより白色光の波長又はこれに近似した波長となるような波長であることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項１０に記載の光通信装置は、請求項７又は８又は９に記載の光通信装置において、上記第１光信号出力手段から出力される光信号の波長が、緑色の波長であり、また、上記第２光信号出力手段から出力される光信号の波長が、青色の波長であり、また、上記第３光信号出力手段から出力される光信号の波長は、赤色の波長であることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項１１に記載の光通信装置は、請求項７又は８又は９又は１０に記載の光通信装置において、上記合成手段は、上記第１光信号出力手段から出力される光信号と、上記第２光信号出力手段から出力される光信号と、上記第３光信号出力手段から出力される光信号とをフーリエ合成することを特徴とする。
【００１７】
また、請求項１２に記載の光通信装置は、請求項７又は８又は９又は１０又は１１に記載の光通信装置において、上記合成手段には、光信号の伝送路が接続されていることを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以上の構成よりなる本発明光通信装置によれば、入力される映像、音声、文字等の信号を入力したあと、フーリエ変換などによりその光を合成し高速の白色光あるいはほぼ同等の光信号に圧縮して送信する光信号加速手段を備えた構成とすることで、従来のようなＡ／Ｄ変換器やＤ／Ａ変換器などの電気的変換を行なわないで済む光通信装置を提供することなり回路の簡略化をはかることができる。
【００１９】
また、大量のデータを高速で送信できるため、大きな容量を必要とする映像、音声、文字等の入力されてくる信号をフーリエ変換などにより圧縮し、高速送信を可能にしたため、迅速、、かつ、スムーズに送信できることになり、従来のように動いている映像などの情報を送信する場合に映像が飛んだり、あるいはスムーズな動きのある映像を（大量データを高速で送る必要がある場合）などに間欠的な動きの映像になったりすることもなくスムーズな動きのある映像を送信できる。
【００２０】
以下、本発明に係る光通信装置の一実施態様を図面に基づいて説明する。図１は、本発明光通信装置の一実施態様を示す回路ブロック図、図２は、図１で示した波長合成装置の内部構造の概略図、図３は波長合成装置によるフーリエ合成及びフーリエ変換により時間圧縮された光信号の信号波形図、図４は光通信装置の概略斜視図、図５は光通信装置の第二実施態様図、図６は光通信装置の第三実施態様図である。
【００２１】
図１で示すように、本発明光通信装置１は発光制御装置２及び波長合成装置３とから構成されている。
【００２２】
発光制御装置２は、映像、音声、文字，記号等の入力されてくる電気信号Ｏ（以下信号Ｏと称する）を入出力するための光信号変換用発信手段としての入・出力信号変換部４を有している。
【００２３】
この入・出力信号変換部４は、電気信号入力部５と赤・青・緑の光の周波数のうち中間周波数の緑色の光あるいはほぼ緑色の周波数帯に信号Ｏを置き換えて発信するための緑光を発光する半導体レーザー発振器６と増幅器（信号増幅器）７とから構成されている。この半導体レーザー発振器６は、入力信号（特に、電気信号）を上記所定の波長の光信号に変換して出力している。この光信号はアナログ信号の形で出力される。アナログ信号の形で出力する点は、固体レーザー発振器１０、半導体レーザー発振器１２も同様である。なお、この入・出力信号変換部４、特に、半導体レーザー発振器６は、上記第１光信号出力手段として機能する。
【００２４】
すなわち、波長合成装置３に上記映像、音声、文字，記号等の入力されてくる信号Ｏを半導体レーザー発振器６にて緑色などの光の中間周波数帯に置き換え増幅器７にて増幅し、ハーフミラー８及び９を介して光信号Ａとして出力する光送信経路Ｙが設けられている。
【００２５】
なお、ハーフミラー８及び９の代わりにプリズムを用いてもよいことは言うまでもない。
【００２６】
また、上記発光制御装置２は、所定の周波数の光（特に、青色の波長以外の波長を有する光）を発光する固体レーザー発振器１０と、固体レーザー発振器１０から発光される光の波長を変換する波長変換装置１１と、その波長変換装置１１からの変換された青色光を入力して波長合成装置３に反射するハーフミラー８とからなる光送信経路Ｘが設けられている。この波長変換装置１１では、固体レーザー発振器１０から入力された光を青色又はほぼ青色の波長の光に変換している。なお、この固体レーザー発振器１０と波長変換装置１１とは、上記第２光信号出力手段として機能する。なお、固体レーザー発振器１０の代わりに、青色（紫外光）あるいはほぼ青色を発光するレーザー発生装置を用いてもよい。その場合には、波長変換装置１１は不要となり、波長変換装置１１の代わりに増幅器を設ければよい。
【００２７】
更に、上記発光制御装置２には、赤色光を発光する半導体レーザー発振器１２および増幅器１３が配設されている。この半導体レーザー発振器１２は増幅器１３を介してハーフミラー８及び９を介して波長合成装置３に連繋されており、こうすることで光信号Ｃを入力する光送信経路Ｚが設定されている。なお、半導体レーザー発振器１２は、上記第３光信号出力手段として機能する。また、固体レーザー発振器１０や半導体レーザー発振器１２は、上記光合成用発光手段として機能し、また、発光制御装置２から入・出力信号変換部４を除いた構成が、上記光合成信号出力制御部として機能する。
【００２８】
波長合成装置３は、上記入・出力信号変換部４を介して光送信経路Ｙから入力されてくる光信号Ａと、光送信経路Ｘ，Ｚから発光される光信号Ｂ，Ｃが入力される光信号入力部３ａと入力された光信号Ａ，Ｂ，Ｃをフーリェ合成により合成し図７で示すようにフーリェ変換等の方式により図２及び図３で示すように圧縮した一つの光信号Ｓに置き換える光信号合成・圧縮部３ｂと、そうして圧縮した一つの光信号Ｓを出力する光信号出力部３ｃとから構成されている。
【００２９】
つまり、青色の光信号Ａと緑色の光信号Ｂと赤外光Ｃとを合成し波長が短く高速の白色光に置き換えて光信号出力部３ｃから後述する光ファイバーに発信するようになっている。
【００３０】
図２中Ｐ１，Ｐ２はプリズムで、プリズムＰ１では入力されてきた光信号Ａ，Ｂ，Ｃを波長合成装置３の内面側に張りつけられている反射鏡２３にて乱反射させながらプリズムＰ２にて収束させ、圧縮した一つの白色光である光信号Ｓとして光信号出力部３ｃから図１で示す光ファイバー１５に出力するように設定されている。
【００３１】
この際に、フーリェ合成、フーリェ変換が用いられるが、例えば、フーリェ変換による時間圧縮や変調の際には、主に図７に示した表の中から以下に示す数式などの計算式を用いる。
【００３２】
時間軸の伸縮については、以下の数１に示す数式を用いる。
【００３３】
【数１】
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【００３４】
この性質は、信号の伝送における伝送速度、通信路の帯域幅と密接に関連している。この結果、光信号Ｓは、Δｔ＝Ｔ１−Ｔ２に短縮される。
【００３５】
なお、実施態様ではプリズムＰ１，Ｐ２を用いたが、これらの代わりに反射レンズを用いてもよいことは勿論である。また、上記波長合成装置３は、上記合成手段として機能する。
【００３６】
図１及び図４で示す光通信装置１は、光ファイバー１５に接続されている。この光ファイバー１５が上記「光信号の伝送路」に当たる。
【００３７】
ここでは、圧縮された光信号Ｓが、光ファイバー１５を介して受光装置１６に入力される。
【００３８】
この受光装置１６は入力されてくる圧縮された光信号Ｓの波形を分解し元の信号Ｏに復元するデータ復元装置１７に接続されている。
【００３９】
このデータ復元装置１７は、波形分解装置１８を介して家庭や研究所あるいは工場などに配置された映像装置１９や音声出力装置２０及び文字表示装置２１に接続されている。
【００４０】
すなわち、光ファイバー１５及び受光装置１６を介して高速で送られてくる圧縮された光信号Ｓを元の入力された信号Ｏに復調し、その復調された信号Ｏは波形分解装置１８にて増幅され、家庭や研究所あるいは工場などに配置された映像装置１９や音声出力装置２０及び文字表示装置２１から出力されるように構成されている。
【００４１】
なお、この実施態様に用いられる光通信方法では、入力される映像、音声、文字，記号等の信号Ｏを直接入力し発信するための入・出力信号変換部４を用いた信号変換工程と、その後この変換工程から発光される光信号Ａを取り込み、かつ、他の固体レーザー発振器１０や半導体レーザー発振器１２からの光信号を合成し高速の白色光あるいはほぼ同等の光信号Ｓに圧縮して送信する波長合成装置３を用いた光信号加速工程とにより構成されている。
【００４２】
このように構成することにより、入力される映像、音声、文字，記号等の信号Ｏを光信号加速工程にフーリェ合成・フーリェ交換などを用いることで信号Ｏを圧縮された光信号Ｓに変換して白色光として搬送することが可能になることから大量のデータを高速で送信できることになる。
【００４３】
なお、映像、音声、文字，記号等の入力されてくる信号Ａを圧縮された光信号Ｓに変換する際に、複数の入力手段から信号Ｏを順次入力させることにより、所定時間により多くの映像、音声、文字，記号等の入力されてくる信号Ｏ，Ｏ，・・・を割り当て送信することもできる。
【００４４】
また、実施態様では固体レーザー発振器と半導体レーザーの組み合わせの例を説明しているが、固体レーザー発振器のみ、あるいは第二実施態様で説明するように半導体レーザーのみの組み合わせでも良いことは勿論である。
【００４５】
次に、図５は、本発明にかかる光通信装置の第二実施形態を示したもので、この光通信装置５１では、上記固体レーザー発振器１０の代わりに青色の光を発光する半導体レーザー発振器２２の半導体レーザーを用いた構成のため、固体レーザー発振器１０を使用するときに比べより小型化が図られ、例えば第一実施態様が机ほどの外形になるのに比べ第二実施態様のものは従来市販されているＦＡＸ形状にまで小型化が可能になる。なお、固体レーザー発振器１０の代わりに青色の光を発光する半導体レーザー発振器２２を用いるので、図５に示すように、半導体レーザー発振器１２、増幅器１３と同様に、この半導体レーザー発振器２２には増幅器２３を設ければよい（図５参照）。
【００４６】
さらに、図６は、本発明に係る光通信装置の第三実施形態を示したもので、この光通信装置５２の場合には、上記半導体レーザー発振器２２，６，１２の代わりにこれよりも小さな形状のフォトダイオード３１，３０，３２が用いられている。したがって、部品コストの低減化が図られる上に、市販されているターミナルアダプタ程度に小型・計量化が図れるため更にコンパクト化が促進され、使い勝手の面での向上が図られることになる。
【００４７】
なお、実施態様で示した白色光あるいはほぼ白色光の光を発光する発信装置があれば、これを発信手段として使用してもよいことは勿論である。
【００４８】
【発明の効果】
以上の構成よりなる本発明光通信装置１によれば、入力される映像、音声、文字等の信号Ａを直接取り込んで入力し、上記入・出力信号変換部４から出力されてくる信号Ａと固体レーザー発振器１０や半導体レーザー発振器１２からの光信号Ｂ，Ｃをフーリエ合成・フーリエ変換等の方式により圧縮した一つの光信号Ｓに置き換える。こうして置き換えられた光信号Ｓは、光ファイバー１５を介して受光装置１６に搬送される。受光装置１６に入力された光信号Ｓは、データ復元装置１７により元の信号Ｏに復元され、波形分解装置１８を介して家庭や研究所あるいは工場などに配置された映像装置１９や音声出力装置２０及び文字表示装置２１に送信される。
【００４９】
したがって、従来のようにＡ／Ｄ変換器やＤ／Ａ変換器などの電気的変換を行なわないで済む回路構成とすることができ回路の簡略化をはかることができる。
【００５０】
また、大量のデータを高速で送信できることになり、大きな容量を必要とする映像、音声、文字，記号等の入力されてくる信号を迅速、かつ、スムーズに送信できる。
【００５１】
また、大きな容量を必要とする映像、音声、文字，記号等の入力されてくる信号を迅速、かつ、スムーズに送信できるため、従来のような動いている映像などの情報を送信する場合にも映像が飛んだり、あるいはスムーズな動きのある映像を（大量データを高速で送る必要がある場合）などに間欠的な動きの映像になったりすることもなくスムーズで動きのある映像を送信できる等の諸々の効果を奏することになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光通信装置の一実施態様を示す回路ブロック図である。
【図２】図１で示した波長合成装置の内部構造の概略図である。
【図３】本発明に係る波長合成装置によるフーリエ合成・フーリエ変換により高速光信号に変換された状態を示す信号波形図である。
【図４】本発明に係る光通信装置の一実施態様を示す概略斜視図である。
【図５】本発明に係る光通信装置の二実施態様を示す概略斜視図である。
【図６】本発明に係る光通信装置の三実施態様を示す概略斜視図である。
【図７】フーリエ変換対について説明するための説明図である。
【符号の説明】
１，５１，５２・・・・・光通信装置
２・・・・・発光制御装置
３・・・・・波長合成装置
４・・・・・入・出力信号変換部
５・・・・・電気信号入力部
６・・・・・半導体レーザー発振器
７・・・・・増幅器
８・・・・・ハーフミラー
９・・・・・ハーフミラー
１０・・・・・固体レーザー発振器
１１・・・・・波長変換装置
１２・・・・・半導体レーザー発振器
１３・・・・・増幅器
２３・・・・・増幅器
３０，３１，３２・・・・・フォトダイオード
Ｏ・・・・・電気信号
Ａ・・・・・光信号
Ｂ・・・・・光信号
Ｃ・・・・・光信号
Ｓ・・・・・短縮された光信号
Ｘ・・・・・光送信経路
Ｙ・・・・・光送信経路
Ｚ・・・・・光送信経路
Ｐ１，Ｐ２・・・・プリズム
【図１】
2005311404.tif 000004
【図２】
2005311404.tif 000005
【図３】
2005311404.tif 000006
【図４】
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【図５】
2005311404.tif 000008
【図６】
2005311404.tif 000009
【図７】
2005311404.tif 000010