(57)【要約】【課題】偏光特性を有する外乱光の影響を低減して、自由空間を介して光信号を伝送する光送受信装置を提供する。【解決手段】偏光フィルタ部４は、受光部５の受光面を覆うように、受光面に直交する軸を中心として回動自在に取り付けられている。したがって、受光部５は特定の偏光面を有する光のみを受光する。また、外乱光検出部７は、受光部５から出力される受信信号１１２のうち、外乱光８８が変換された信号成分を検出し、検出した信号成分を外乱光信号１１３として出力する。偏光フィルタ調整部８は、外乱光検出部７から出力される外乱光信号１１３に基づいて、偏光フィルタ部４の角度を外乱光８８の偏光面の角度と直交するように調整する。一方、偏光調整部３は、信号光７７の偏光面の角度を偏光フィルタ部４の角度と一致させる。【選択図】図１
2007281882.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自由空間を通じて光信号を送受信する光送受信器であって、
送信信号を出力するデータ送信部と、
前記送信信号を所定の偏光角度を有する光信号に変換し、変換した光信号を出力する発光部と、
前記光信号の偏光角度を調整する偏光調整部と、
を含む光送信器と、
前記光信号を受光して電気信号に変換し、変換した電気信号を第１の電気信号として出力する受光部と、
前記受光部の受光面を覆うように回動自在に配置される第１の偏光フィルタ部と、
前記電気信号を受信信号に変換するデータ受信部と、
前記第１の偏光フィルタ部の角度を調整する偏光フィルタ調整部と、
を含む光受信器とを備える、光送受信器。
【請求項２】
前記光受信器は、前記第１の電気信号に含まれ、かつ前記自由空間から入射する外乱光が変換された電気信号成分を検出し、検出した電気信号成分を外乱光信号として出力する外乱光検出部を更に含み、
前記偏光フィルタ調整部は、前記外乱光信号に基づき、前記第１の偏光フィルタ部の角度を調整することを特徴とする、請求項１に記載の光送受信器。
【請求項３】
前記偏光フィルタ調整部は、前記外乱光信号のレベルが最大となる前記第１の偏光フィルタ部の角度を求め、求められた角度から更に略９０度だけ前記第１の偏光フィルタ部を回転させることを特徴とする、請求項２に記載の光送受信器。
【請求項４】
前記偏光フィルタ調整部は、前記外乱光信号のレベルが最小となる前記第１の偏光フィルタ部の角度を求め、求められた角度と略同じ角度に前記第１の偏光フィルタ部の角度を調整することを特徴とする、請求項２に記載の光送受信器。
【請求項５】
前記光受信器は、前記偏光フィルタ調整部が設定した前記第１の偏光フィルタ部の角度を角度情報として記憶する設定角度記憶部を更に含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の光送受信器。
【請求項６】
前記偏光調整部は、前記角度情報に基づき、前記光信号の偏光角度を前記第１の偏光フィルタ部の角度と略同じ角度に調整することを特徴とする、請求項１に記載の光送受信器。
【請求項７】
前記データ送信部は、所定の時間間隔で前記送信信号の出力を停止する無信号期間を設定し、
前記光受信器は、前記第１の電気信号に基づき、前記無信号期間を検出する無信号期間検出部を更に含み、
前記偏光フィルタ調整部は、検出された前記無信号期間において、前記第１の偏光フィルタ部の角度を調整することを特徴とする、請求項２に記載の光送受信器。
【請求項８】
前記光受信器は、
前記光信号を受光して電気信号に変換し、変換した電気信号を第２の電気信号として出力する第２の受光部と、
前記第２の受光部の受光面を覆うように回動自在に配置される第２の偏光フィルタ部と、
前記第２の受光部から出力される前記第２の電気信号に含まれ、かつ前記自由空間から入射する外乱光が変換された電気信号成分を検出し、検出した電気信号成分を外乱光信号として出力する外乱光検出部とを更に含み、
前記偏光フィルタ調整部は、前記外乱光信号に基づき、前記第１の偏光フィルタ部の角度と、前記第２の偏光フィルタ部の角度とを調整することを特徴とする、請求項１に記載の光送受信器。
【請求項９】
前記偏光フィルタ調整部は、前記外乱光信号のレベルが最大となる前記第２の偏光フィルタ部の角度を求め、求められた角度から更に略９０度の角度に前記第１の偏光フィルタ部を回転させることを特徴とする、請求項８に記載の光送受信器。
【請求項１０】
前記偏光フィルタ調整部は、前記外乱光信号のレベルが最小となる前記第２の偏光フィルタ部の角度を求め、求められた角度と略同じ角度に前記第１の偏光フィルタ部の角度を調整することを特徴とする、請求項８に記載の光送受信器。
【請求項１１】
前記光受信器は、前記偏光フィルタ調整部が設定した前記第１の偏光フィルタ部の角度を角度情報として記憶する設定角度記憶部を更に含むことを特徴とする、請求項８〜１０のいずれかに記載の光送受信器。
【請求項１２】
前記偏光調整部は、前記角度情報に基づき、前記光信号の偏光角度を前記第１の偏光フィルタ部の角度と略同じ角度に調整することを特徴とする、請求項８に記載の光送受信器。
【請求項１３】
前記データ送信部は、所定の時間間隔で前記送信信号の出力を停止する無信号期間を設定し、
前記光受信器は、前記電気信号に基づき、前記無信号期間を検出する無信号期間検出部を更に含み、
前記偏光フィルタ調整部は、検出された前記無信号期間において、前記第１の偏光フィルタ部の角度と、前記第２の偏光フィルタ部の角度とを調整することを特徴とする、請求項８〜１２に記載の光送受信器。
【請求項１４】
前記光受信器は、前記角度情報を前記光送信器へ送信する角度情報送信部を更に含み、
前記光送信器は、前記角度情報送信部から出力される前記角度情報を受信する角度情報受信部を更に含み、
前記偏光調整部は、前記角度情報受信部から出力される前記角度情報に基づき、前記光信号の偏光角度を調整することを特徴とする、請求項５及び１２のいずれかに記載の光送受信器。
【請求項１５】
前記角度情報送信部及び前記角度情報受信部は、無線信号を用いて前記角度情報を送受信することを特徴とする、請求項１４に記載の光送受信器。
【請求項１６】
前記角度情報送信部及び前記角度情報受信部は、光信号を用いて前記角度情報を送受信することを特徴とする、請求項１４に記載の光送受信器。
【請求項１７】
前記角度情報送信部及び前記角度情報受信部は、有線を用いて前記角度情報を送受信することを特徴とする、請求項１４に記載の光送受信器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光送受信器に関し、より特定的には、自由空間を通じて光信号を送受信する光送受信器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、データ通信のための光信号を、自由空間を通じて送受信することができる光送受信器が知られている。従来の光送受信器において、光受信器は、光信号と、太陽光や照明光などの外乱光とを併せて受光する。光信号に含まれる外乱光は、光送受信器の性能に悪影響を及ぼす。そこで、光送受信器の性能を改善するために、光受信器が受光した光信号から外乱光を除去する方法が考案、開発されている。
【０００３】
光通信の分野に用いられる信号光の波長は、可視光領域（約６００ｎｍ）から長波長領域（約１５００ｎｍ）の範囲の波長である。一方、太陽光などの外乱光のスペクトルは、約３００ｎｍから約３０００ｎｍと広い範囲に渡っている。
【０００４】
光受信器に用いる受光素子は、信号光の波長に比べて広い範囲の波長の光を検出するため、信号光が変換された電気信号と、外乱光が変換された電気信号とを出力する。したがって、屋外などで使用する光送受信器には、外乱光への対策を施す必要がある。
【０００５】
従来の光送受信器では外乱光による雑音を抑制するために、信号光に用いる光の波長には、太陽光や照明光などの可視光の影響を受ける波長を避け、長波長領域の波長を有する光を使用する。そして、信号光以外の光を遮断する光フィルタを通じて信号光を受光することによってＳ／Ｎ比を改善する方法が、用いられている。
【０００６】
特許文献１は、外乱光によって発生する雑音の影響を低減するために、特定の偏光面を有する光信号を用いてデータを伝送する方法を示している。特許文献１の光受信器は、外部から入射する光を受光する受光部と、外部から入射する光を偏光フィルタを介して受光する受光部とを用い、各受光部から出力される２つの信号の差分をとることによって外乱光成分を相殺する。
【０００７】
図８は、従来の光送受信器の構成を示すブロック図である。図８に示す光送受信器は、光送信器８９１と、光受信器８９２とから構成されている。
【０００８】
光送信器８９１は、データ信号を発光部８０２へ出力するデータ送信部８０１と、データ送信部８０１から出力されるデータを光信号へ変換する発光部８０２と、発光部８０２が出力する光のうち、特定の偏光角度を有する光のみを透過して信号光７７として放射する偏光フィルタ部８５１とを備える。
【０００９】
一方、光受信器８９２は、第１の受光部８４１と、第２の受光部８４２と、偏光フィルタ部８５２と、第１の増幅部８８１と、第２の増幅部８８２と、差動増幅部８８３と、データ受信部８０３とを備える。
【００１０】
偏光フィルタ部８５２は、第１の受光部８４１が受光する光の偏光面を調整するために、第１の受光部８４１の受光面に回動自在に取り付けられている。偏光フィルタ部８５２は、入射する光のうち、偏光フィルタ部８５２の角度と一致する偏光面を有する光のみを透過する。
【００１１】
第１の受光部８４１は、偏光フィルタ部８５２を透過した光を受光し、受光した光を第１の電気信号８６１に変換して出力する。第１の電気信号８６１には、信号光７７が変換された電気信号成分と、外乱光８８が変換された電気信号成分とが含まれる。
【００１２】
一方、第２の受光部８４２は、自由空間から入射する光を偏光フィルタ部を介すことなく受光し、受光した光を第２の電気信号８６２に変換して出力する。第２の電気信号８６２には、信号光７７が変換された電気信号成分と、外乱光８８が変換された電気信号成分とが含まれる。
【００１３】
第１の増幅部８８１は、第１の電気信号８６１を増幅し、増幅した第１の電気信号８６１を第１の増幅信号８７１として差動増幅部８８３へ出力する。
【００１４】
第２の増幅部８８２は、第２の電気信号８６２を増幅し、増幅した第２の電気信号８６２を第２の増幅信号８７２として差動増幅部８８３へ出力する。
【００１５】
差動増幅部８８３は、第１の増幅信号８７１と、第２の増幅信号８７２との差を増幅して、増幅した第１の増幅信号８７１と第２の増幅信号８７２との差を第３の電気信号８１１としてデータ受信部８０３へ出力する。
【００１６】
データ受信部８０３は、差動増幅部８８３から入力された第３の電気信号８１１を、データ信号へ変換する。
【００１７】
偏光フィルタ部８５２に入射する外乱光８８が無偏光である場合、偏光フィルタ部８５２における外乱光８８の減衰量は、偏光フィルタ部８５２の偏光角度に関わらずほぼ一定である。それに対して、偏光フィルタ部８５２に入射する信号光７７は、特定の偏光面を有する光であるため、偏光フィルタ部８５２における信号光７７の減衰量は、偏光フィルタ部８５２の偏光角度によって変化する。
【００１８】
第２の受光部８４２には、信号光７７及び外乱光８８が、偏光フィルタを介すことなくそのまま入射する。第２の受光部８４２は、入射した光を第２の電気信号８６２に変換して出力する。第２の受光部８４２は、減衰していない光を受光して電気信号に変換するので、第１の電気信号８６１のレベルと、第２の電気信号８６２のレベルとは異なる。
【００１９】
第１の増幅部８８１及び第２の増幅部８８２の増幅率は、第１の電気信号８６１に含まれる外乱光が変換された電気信号成分と、第２の電気信号８６２に含まれる外乱光が変換された電気信号成分とが、等しくなるように設定されている。
【００２０】
したがって、第１の増幅部８８１から出力される第１の増幅信号８７１と、第２の増幅部８８２から出力される第２の増幅信号８７２とは、外乱光に対応する電気信号成分を等しく含み、信号光７７に対応する成分はそれぞれ異なる量を含んでいる。
【００２１】
第１の増幅信号８７１と、第２の増幅信号８７２とに含まれる信号光７７に対応する成分のみが異なるので、差動増幅部８８３は、第１の増幅信号８７１と、第２の増幅信号８７２との差をとることによって、外乱光成分を除去し、かつ信号光７７に対応する成分の差を増幅して出力することができる。
【特許文献１】特開平５−１６７５３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
上記従来の光送受信器は、外乱光成分が無偏光であることを前提条件としている。一般的な光送受信器における外乱光の除去方法は、上記従来の光送受信器と同様に、外乱光が無偏光であるという前提条件に基づいて考えられている。
【００２３】
しかしながら、光送受信器は、実用上は直接光を避けて使用される場合が多い。そして、その場合は、無偏光の光を外乱光として考えるのではなく、ある偏光面を有する光を外乱光として考えなければならない。
【００２４】
具体的には、光受信器を太陽を見て左右に９０°の方向に向けて設置したときに入射する外乱光は、主に垂直な偏光面を有している。光受信器を太陽を見て真上の方向に向けて設置したときに入射する外乱光は、主に水平な偏光面を有している。光受信器を太陽を見て真後ろの方向に向けて設置したときに入射する外乱光は、垂直な偏光面と、水平な偏光面とを同程度有している。
【００２５】
従来の光送受信装置は、無偏光の光を外乱光と想定して考案されている。無偏光の外乱光の偏光フィルタ部８５２における減衰量は、偏光フィルタ部８５２の角度にかかわらず一定であるので、第１の増幅部８８１及び第２の増幅部８８２の増幅率を予め設定しても外乱光の影響を十分に低減できる。しかし、ある偏光面を有する光成分を多く含む光が外乱光として入射する場合は、偏光フィルタ部８５２における外乱光の減衰量が変化するので、その影響を十分に低減することができないという問題がある。
【００２６】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、ある偏光面を有する光が強い外乱光が入射する場合に、外乱光の影響を低減する光送受信器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】
【００２７】
上記の課題を解決するために、第１の発明は、自由空間を通じて光信号を送受信する光送受信器であって、送信信号を出力するデータ送信部と、送信信号を所定の偏光角度を有する光信号に変換し、変換した光信号を出力する発光部と、光信号の偏光角度を調整する偏光調整部とを含む光送信器と、光信号を受光して電気信号に変換し、変換した電気信号を第１の電気信号として出力する受光部と、受光部の受光面を覆うように回動自在に配置される第１の偏光フィルタ部と、電気信号を受信信号に変換するデータ受信部と、第１の偏光フィルタ部の角度を調整する偏光フィルタ調整部とを含む光受信器とを備えるものである
【００２８】
第２の発明は、第１の発明において、光受信器は、第１の電気信号に含まれ、かつ自由空間から入射する外乱光が変換された電気信号成分を検出し、検出した電気信号成分を外乱光信号として出力する外乱光検出部を更に含み、偏光フィルタ調整部は、外乱光信号に基づき、第１の偏光フィルタ部の角度を調整する。
【００２９】
第３の発明は、第２の発明において、偏光フィルタ調整部は、のレベルが最大となる第１の偏光フィルタ部の角度を求め、求められた角度から更に略９０度だけ第１の偏光フィルタ部を回転させる。
【００３０】
第４の発明は、第２の発明において、偏光フィルタ調整部は、外乱光信号のレベルが最小となる第１の偏光フィルタ部の角度を求め、求められた角度と略同じ角度に第１の偏光フィルタ部の角度を調整する。
【００３１】
第５の発明は、第１〜第４のいずれかの発明において、光受信器は、偏光フィルタ調整部が設定した第１の偏光フィルタ部の角度を角度情報として記憶する設定角度記憶部を更に含む。
【００３２】
第６の発明は、第１の発明において、偏光調整部は、角度情報に基づき、光信号の偏光角度を第１の偏光フィルタ部の角度と略同じ角度に調整する。
【００３３】
第７の発明は、第２の発明において、データ送信部は、所定の時間間隔で送信信号の出力を停止する無信号期間を設定し、光受信器は、第１の電気信号に基づき、無信号期間を検出する無信号期間検出部を更に含み、偏光フィルタ調整部は、検出された無信号期間において、第１の偏光フィルタ部の角度を調整する。
【００３４】
第８の発明は、第１の発明において、光受信器は、光信号を受光して電気信号に変換し、変換した電気信号を第２の電気信号として出力する第２の受光部と、第２の受光部の受光面を覆うように回動自在に配置される第２の偏光フィルタ部と、第２の受光部から出力される第２の電気信号に含まれ、かつ自由空間から入射する外乱光が変換された電気信号成分を検出し、検出した電気信号成分を外乱光信号として出力する外乱光検出部とを更に含み、偏光フィルタ調整部は、外乱光信号に基づき、第１の偏光フィルタ部の角度と、第２の偏光フィルタ部の角度とを調整する。
【００３５】
第９の発明は、第８の発明において、偏光フィルタ調整部は、外乱光信号のレベルが最大となる第２の偏光フィルタ部の角度を求め、求められた角度から更に略９０度の角度に第１の偏光フィルタ部を回転させる。
【００３６】
第１０の発明は、第８の発明において、偏光フィルタ調整部は、外乱光信号のレベルが最小となる第２の偏光フィルタ部の角度を求め、求められた角度と略同じ角度に第１の偏光フィルタ部の角度を調整する。
【００３７】
第１１の発明は、第８〜第１０の発明において、光受信器は、偏光フィルタ調整部が設定した第１の偏光フィルタ部の角度を角度情報として記憶する設定角度記憶部を更に含む。
【００３８】
第１２の発明は、第８の発明において、偏光調整部は、角度情報に基づき、光信号の偏光角度を第１の偏光フィルタ部の角度と略同じ角度に調整する。
【００３９】
第１３の発明は、第８〜第１２の発明において、データ送信部は、所定の時間間隔で送信信号の出力を停止する無信号期間を設定し、光受信器は、電気信号に基づき、無信号期間を検出する無信号期間検出部を更に含み、偏光フィルタ調整部は、検出された無信号期間において、第１の偏光フィルタ部の角度と、第２の偏光フィルタ部の角度とを調整する。
【００４０】
第１４の発明は、第５または第１２の発明において、光受信器は、角度情報を光送信器へ送信する角度情報送信部を更に含み、光送信器は、角度情報送信部から出力される角度情報を受信する角度情報受信部を更に含み、偏光調整部は、角度情報受信部から出力される角度情報に基づき、光信号の偏光角度を調整する。
【００４１】
第１５の発明は、第１４の発明において、角度情報送信部及び角度情報受信部は、無線信号を用いて角度情報を送受信する。
【００４２】
第１６の発明は、第１４の発明において、角度情報送信部及び角度情報受信部は、光信号を用いて角度情報を送受信する。
【００４３】
第１７の発明は、第１４の発明において、角度情報送信部及び角度情報受信部は、有線を用いて角度情報を送受信する。
【発明の効果】
【００４４】
本発明によれば、ある偏光面を有する光成分を多く含む光が外乱光として入射する環境においても、外乱光の影響を低減できる光送受信器を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００４６】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る光送受信器１００の構成を示すブロック図である。光送受信器１００は、光送信器１０１と、光受信器１０２とを備える。光送信器１０１は、データ送信部１と、発光部２と、偏光調整部３とを含む。
【００４７】
データ送信部１は、送信信号１１１を発光部２へ出力する。
【００４８】
発光部２は、データ送信部１から出力された送信信号１１１を所定の偏光角度を有する光信号に変調し、変調した光信号を信号光７７として自由空間へ出力する。一例として、発光部２は、特定の偏光面を有するレーザ光を出力するレーザ素子によって構成されてもよい。この場合、レーザ素子に送信信号１１１を与えることによって、送信信号１１１は、特定の偏光面を有する信号光７７に変換される。また、他の一例として、発光部２は、発光素子と偏光フィルタとから構成されてもよい。この場合、発光素子に送信信号１１１を与えることによって、偏光フィルタから特定の偏光面を有する信号光７７が出力される。
【００４９】
偏光調整部３は、発光部２が出力する信号光７７の偏光面の角度を調整する。発光部２が、特定の偏光面を有するレーザ光を出力するレーザ素子によって構成される場合、偏光調整部３は、発光部２をレーザ光の光軸を中心として回転させて信号光７７の偏光面の角度を調整する。一方、発光部２が、発光素子と偏光フィルタとによって構成される場合、偏光調整部３は、偏光フィルタを回転させて信号光７７の偏光面の角度を調整する。
【００５０】
なお、発光部２が、特定の偏光面を有する光を出力するレーザ素子によって構成される場合でも、発光部２は、更に偏光フィルタを含んでいてもよい。この場合、レーザ光を出力するレーザ素子と、偏光フィルタとを、偏光フィルタを透過するレーザ光の光量が最も多くなるように、位置関係を予め調整しておく。そして、偏光調整部３は、発光素子と、偏光フィルタとをレーザ光の光軸を中心として共に回転させて、信号光７７の偏光面の角度を調整する。
【００５１】
特定の偏光面を有するレーザ光を出力するレーザ素子からの出力光には、当該特定の偏光面とは異なる偏光面を有する光が、若干含まれている。そのレーザ光を更に偏光フィルタを通じて信号光７７として出力することで、信号光７７に含まれる当該特定の偏光面とは異なる偏光面を有する光を低減できる。
【００５２】
一方、光受信器１０２は、偏光フィルタ部４と、受光部５と、データ受信部６と、外乱光検出部７と、偏光フィルタ調整部８とを含む。
【００５３】
偏光フィルタ部４は、受光部５の受光面を覆うように、受光面に直交する軸を中心として回動自在に取り付けられている。偏光フィルタ部４には、光送信器１０１から出力された信号光７７と、外乱光８８とが自由空間を通じて入射する。偏光フィルタ部４は、入射した光のうち、偏光フィルタ部４の角度と一致する偏光面を有する光のみを透過する。
【００５４】
受光部５は、偏光フィルタ部４が透過した光を受光して受信信号１１２に変換し、変換した受信信号１１２をデータ受信部６及び外乱光検出部７へ出力する。
【００５５】
データ受信部６は、受光部５から出力された受信信号１１２を、データ送信部１が出力したデータ信号に変換して出力する。
【００５６】
外乱光検出部７は、受光部５から出力された受信信号１１２のうち、外乱光８８が変換された電気信号成分を検出し、検出した電気信号成分を外乱光信号１１３として偏光フィルタ調整部８へ出力する。
【００５７】
偏光フィルタ調整部８は、外乱光検出部７から出力される外乱光信号１１３に基づき、偏光フィルタ部４の角度を調整する。なお、偏光フィルタ調整部８が、偏光フィルタ部４の角度を調整する方法の詳細は、後述する。
【００５８】
ここで、受光部５が出力する受信信号１１２のＳ／Ｎ比を最大にするには、受光部５に入射する信号光７７の光量を最大にし、かつ受光部５に入射する外乱光８８の光量を最小にすればよい。
【００５９】
光送受信器１００を屋外で直接光を避けて使用する場合を想定すると、受光部５に入射する外乱光８８は、大気中で散乱した太陽光と考えることができる。この場合、外乱光８８は、ある偏光面を有する光であるとして考えなければならない。
【００６０】
具体的には、太陽を見て左右に９０°の方向に向けて光受信器１０２を設置したときに入射する外乱光は、主に垂直な偏光面を有している。太陽を見て真上の方向に向けて光受信器１０２を設置したときに入射する外乱光は、主に水平な偏光面を有している。太陽を見て真後ろの方向に向けて光受信器１０２を設置したときに入射する外乱光は、垂直な偏光面と、水平な偏光面とを同程度有している。
【００６１】
外乱光８８が特定の偏光面を有している場合、受光部５に入射する外乱光８８の光量は、偏光フィルタ部４の角度によって変化する。そして、外乱光８８の光量に応じて、外乱光検出部７から出力される外乱光信号１１３のレベルが変化する
【００６２】
偏光フィルタ調整部８は、外乱光検出部７から出力される外乱光信号１１３のレベルが最小となるように偏光フィルタ部４の角度を調整する。または、偏光フィルタ調整部８は、外乱光検出部７から出力される外乱光信号１１３のレベルが最大となる角度から更に略９０°だけ偏光フィルタ部４を回転させてもよい。ここで、略９０°とは、受光部５から出力される受信信号１１２のＳ／Ｎ比が、所定の値（例えば、設計上の許容値）より大きくなる角度であればよい。
【００６３】
偏光フィルタ調整部８が、このように偏光フィルタ部４の角度を調整することで、受光部５に入射する外乱光８８の光量を最小にすることができる。
【００６４】
一方、偏光調整部３は、信号光７７の偏光面の角度を偏光フィルタ部４の角度と一致するように調整して、受光部５に入射する信号光７７の光量を最大にする。
【００６５】
図２は、信号光７７と、外乱光８８との関係を示す図である。偏光調整部３が信号光７７の偏光面の角度の調整を完了し、かつ偏光フィルタ調整部８が偏光フィルタ部４の角度の調整を完了した後に偏光フィルタ部４を透過する信号光７７の偏光面と、外乱光８８の偏光面とはほぼ直交する。
【００６６】
したがって、光送受信器１００は、偏光フィルタ部４を透過する信号光７７の光量を最大にし、かつ偏光フィルタ部４を透過する外乱光８８の光量を最小にすることができる。よって、実施の形態１に係る光送受信器１００によれば、外乱光８８による雑音を低減して受光部５から出力される受信信号１１２のＳ／Ｎ比を改善することができる。
【００６７】
（実施の形態２）
図３は、実施の形態２に係る光送受信器２００の構成を示すブロック図である。実施の形態２の構成要素のうち、実施の形態１と同一の構成要素については、同一の参照符号を付して、説明を省略する。実施の形態２に係る光送受信器２００は、光送信器２０１と、光受信器２０２とを備える。
【００６８】
光送受信器２００を屋外で使用する場合を想定すると、受光部５に入射する外乱光８８を、大気中で散乱した太陽光と考えることができる。太陽は、時間の経過と共に位置を変えるため、受光部５に入射する外乱光８８の偏光面の角度が時間の経過と共に変化する。
【００６９】
したがって、光受信器２０２が、受光部５に入射する外乱光８８の光量を最小にして、受光部５から出力される受信信号１１２のＳ／Ｎ比を常に高くするために、外乱光８８の偏光面の角度の変化に応じて偏光フィルタ部４の角度を変化させることが有効である。
【００７０】
そこで、実施の形態２に係る光送受信器２００は、偏光フィルタ部４の角度を調整する期間として、所定の時間間隔毎にデータ送信部１が送信信号１１１の出力を停止する無信号期間を設けている。データ送信部１が、送信信号１１１の出力を停止すると、受光部５から出力される受信信号１１２のレベルが低下する。
【００７１】
光受信器２０２は、実施の形態１に係る光受信器１０２の構成に加えて、無信号期間を検出するために無信号期間検出部９を更に含む。無信号期間検出部９は、受光部５から出力される受信信号１１２のレベルに基づいて無信号期間を検出し、偏光フィルタ調整部８へ通知する。
【００７２】
無信号期間検出部９が、無信号期間を検出する方法としては、例えば、受光部５から出力される受信信号１１２をピークホールドし、ピーク値と、予め定めた閾値とを比較する方法が考えられる。ピーク値が、予め定めた閾値より低い場合に、無信号期間検出部９は、無信号期間であると判断する。
【００７３】
偏光フィルタ調整部８は、無信号期間検出部９から無信号期間の通知を受けると、外乱光検出部７から出力される外乱光信号１１３に基づき、偏光フィルタ部４の角度を調整する。偏光フィルタ調整部８が、偏光フィルタ部４の角度を調整する方法は、実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
【００７４】
データ送信部１は、送信信号１１１の出力を停止してから所定の時間が経過すると、送信信号１１１の出力を再開する。
【００７５】
以上より、偏光フィルタ調整部８は、時間の経過による外乱光８８の偏光面の角度の変化に対応して偏光フィルタ部４の角度を調整し、外乱光８８の影響を低減できる。
【００７６】
なお、無信号期間は、１以上の所定の数のパケットの送信毎、１０分に１度、あるいは１時間に１度というように所定の時間間隔毎に到来するように設けられてもよい。また、無信号期間の長さは、偏光フィルタ調整部８が、偏光フィルタ部４の偏光角度の調整を完了するのに十分な期間であれば任意の期間でよい。
【００７７】
ここで、外乱光８８の偏光面が変化して受光部５から出力される受信信号１１２のＳ／Ｎ比が低くなると、データ受信部６から出力されるデータ信号の符号誤り率が高くなる。そこで、データ受信部６から出力されるデータ信号の符号誤り率が、所定の値より高くなった場合に、その都度データ送信部１が送信信号１１１の出力を停止することによって無信号期間を設けてもよい。
【００７８】
（実施の形態３）
図４は、実施の形態３に係る光送受信器３００の構成を示すブロック図である。実施の形態３の構成要素のうち、実施の形態１と同一の構成要素については、同一の参照符号を付して、説明を省略する。
【００７９】
光送受信器３００は、光送信器３０１と、光受信器３０２とを備える。光送信器３０１は、実施の形態１に係る光送信器１０１の構成に加えて、角度情報受信部１２を更に含む。光受信器３０２は、実施の形態１に係る光受信器１０２の構成に加えて、設定角度記憶部１０と、角度情報送信部１１とを更に含む。
【００８０】
設定角度記憶部１０は、偏光フィルタ調整部８が調整した偏光フィルタ部４の角度を角度情報として記憶し、記憶した角度情報を角度情報送信部１１へ出力する。偏光フィルタ調整部８が、偏光フィルタ部４の角度を調整する方法は、実施の形態１で説明した方法と同様であるので説明を省略する。
【００８１】
角度情報送信部１１は、設定角度記憶部１０から出力された角度情報を角度情報受信部１２へ送信する。
【００８２】
角度情報受信部１２は、角度情報送信部１１から送信される角度情報を受信して、受信した角度情報を偏光調整部３へ出力する。
【００８３】
偏光調整部３は、角度情報受信部１２から出力される角度情報に基づいて、信号光７７の偏光面の角度を、偏光フィルタ部４の角度と同じ角度に調整する。
【００８４】
ここで、偏光調整部３が信号光７７の偏光面の角度を偏光フィルタ部４の角度と一致するように調整することによって、受光部５に入射する信号光７７の光量を最大にでき、受光部５から出力される受信信号１１２のＳ／Ｎ比を高くすることができるのは、実施の形態１で説明したとおりである。
【００８５】
更に、実施の形態３における光送受信器３００は、設定角度記憶部１０、角度情報送信部１１及び角度情報受信部１２を利用することによって、信号光７７の偏光面の角度と、偏光フィルタ部４の角度とを自動的に一致させることができる。
【００８６】
なお、角度情報の伝送方法は、角度情報を伝えられるのであればどのような方法であってもよい。角度情報を伝える手段には、無線信号、光信号及び有線信号等が考えられる。また、角度情報を伝える通信の速度は、角度情報を遅延することなく伝えられる速度であればよい。
【００８７】
（実施の形態４）
図５は、実施の形態４に係る光送受信器４００の構成を示すブロック図である。実施の形態４の構成要素のうち、実施の形態３と同一の構成要素については、同一の参照符号を付して、説明を省略する。
【００８８】
光送受信器４００は、光送信器４０１と、光受信器４０２とを備える。光送受信器４００は、実施の形態２における光送受信器２００と同様に、偏光フィルタ調整部８が、偏光フィルタ部４の角度を調整する期間として、所定の時間間隔毎にデータ送信部１が送信信号１１１の出力を停止する無信号期間を設けている。
【００８９】
光受信器４０２は、無信号期間を検出するために、実施の形態３に係る光受信器３０２の構成に加えて、無信号期間検出部９を更に含む。光受信器４０２が、無信号期間検出部９を利用して、偏光フィルタ部４の角度を調整する方法は、実施の形態２で説明した方法と同様であるので説明を省略する。
【００９０】
また、光送受信器４００が、設定角度記憶部１０、角度情報送信部１１及び角度情報受信部１２を利用して、信号光７７の偏光面の角度と、偏光フィルタ部４の角度とを調整する方法は、実施の形態３で説明した方法と同様なので説明を省略する。
【００９１】
以下、実施の形態４における光送受信器４００が、角度情報送信部１１及び角度情報受信部１２を利用して、無信号期間の長さを適切に設定する方法について説明する。
【００９２】
偏光フィルタ調整部８が、無信号期間を利用して、偏光フィルタ部４の角度の調整を完了すると、偏光フィルタ部４の角度情報を設定角度記憶部１０に出力すると共に、偏光フィルタ部４の角度の調整が完了した旨を、角度情報送信部１１に通知する。
【００９３】
角度情報送信部１１は、偏光フィルタ調整部８から偏光フィルタ部４の角度の調整が完了した旨の通知を受けると、データ送信の開始を許可する情報を生成する。そして、角度情報送信部１１は、設定角度記憶部１０から出力される角度情報と、データ送信の開始を許可する情報とを角度情報受信部１２へ送信する。
【００９４】
角度情報受信部１２は、角度情報送信部１１から送信された角度情報と、データ送信の開始を許可する情報とを受信する。角度情報受信部１２は、偏光フィルタ部４の角度情報を偏光調整部３に出力し、データ送信の開始を許可する情報をデータ送信部１に出力する。
【００９５】
偏光調整部３は、角度情報受信部１２から出力された角度情報に基づき、信号光７７の偏光面の角度を偏光フィルタ部４の角度と同じ角度に調整する。
【００９６】
データ送信部１は、角度情報受信部１２からデータ送信の開始を許可する情報が出力されると、送信信号１１１の出力を再開する。
【００９７】
ここで、上記の実施の形態２における光送受信器２００は、無信号期間を任意の間隔で予め設定していた。それに対して、実施の形態４に係る光送受信器４００は、以上に説明した方法によって、偏光フィルタ部４の角度と、信号光７７の偏光面の角度との調整を完了すると、速やかに送信信号１１１の出力を再開し、無信号期間を短縮することができる。
【００９８】
（実施の形態５）
図６は、実施の形態５に係る光送受信器５００の構成を示すブロック図である。実施の形態５の構成要素のうち、実施の形態１と同一の構成要素については、同一の参照符号を付して、説明を省略する。
【００９９】
光送受信器５００は、光送信器５０１と、光受信器５０２とを備える。光受信器５０２は、実施の形態１に係る光受信器５０２の構成に加えて、偏光フィルタ部１３と、受光部１４とを更に含む。
【０１００】
実施の形態１に係る光受信器１０２は、１つの受光部５から出力される受信信号１１２に基づいて、信号光７７に対応する成分と、外乱光８８に対応する成分とを検出する。一方、実施の形態５に係る光受信器５０２は、一方の受光部５から出力される受信信号１１２ａに基づいて信号光７７に対応する成分を検出し、他方の受光部１４から出力される受信信号１１２ｂに基づいて外乱光８８に対応する成分を検出する構成を有している。
【０１０１】
偏光フィルタ部１３は、受光部１４の受光面を覆うように、受光面に対して垂直な軸を中心として回動自在に取り付けられている。偏光フィルタ部１３には、外乱光８８が自由空間を通じて入射する。偏光フィルタ部１３は、入射した光のうち、偏光フィルタ部１３の角度と一致する偏光面を有する光のみを透過する。
【０１０２】
受光部１４は、偏光フィルタ部１３が透過した光を受光して受信信号１１２ｂに変換し、変換した受信信号１１２ｂを外乱光検出部７へ出力する。
【０１０３】
以下に、本実施形態における偏光フィルタ調整部８が、外乱光検出部７、偏光フィルタ部１３及び受光部１４を利用して、偏光フィルタ部４の角度を調整する方法を説明する。
【０１０４】
外乱光検出部７は、受光部１４から入力された受信信号１１２ｂのうち、外乱光８８が変換された電気信号成分を検出し、検出した電気信号成分を外乱光信号１１３として偏光フィルタ調整部８へ出力する。
【０１０５】
偏光フィルタ調整部８は、外乱光検出部７から出力される外乱光信号１１３のレベルが最大となるように偏光フィルタ部１３の角度を調整する。または、偏光フィルタ調整部８は、外乱光検出部７から出力される外乱光信号１１３のレベルが最小となるように偏光フィルタ部１３の角度を調整する。
【０１０６】
偏光フィルタ調整部８が、外乱光信号１１３のレベルが最大となるように偏光フィルタ部１３の角度を調整した場合、偏光フィルタ調整部８は、偏光フィルタ部１３の角度を調整すると同時に偏光フィルタ部４の角度を偏光フィルタ部１３の角度から更に略９０°だけ回転させて調整する。ここで、略９０°とは、受光部５から出力される受信信号１１２のＳ／Ｎ比が、所定の値（例えば、設計上の許容値）より大きくなる角度であればよい。
【０１０７】
一方、偏光フィルタ調整部８が、外乱光信号１１３のレベルが最小となるように偏光フィルタ部１３の角度を調整した場合、偏光フィルタ調整部８は、偏光フィルタ部１３の角度を調整すると同時に偏光フィルタ部４の角度を偏光フィルタ部１３の角度と略同じ角度に回転させて調整する。
【０１０８】
以上に説明した方法で、偏光フィルタ部４の角度を調整することによって、偏光フィルタ調整部８は、偏光フィルタ部４を透過する信号光７７の光量を最大にし、かつ偏光フィルタ部４を透過する外乱光８８の光量を最小にでき、外乱光８８による雑音を低減して受光部５から出力される受信信号１１２ａのＳ／Ｎ比を改善することができる。
【０１０９】
加えて、光送受信器５００は、実施の形態２に係る光送受信器２００及び実施の形態４に係る光送受信器４００のように無信号期間を設けなくとも、常に受光部１４から出力される受信信号１１２ｂに基づいて外乱光成分を検出して偏光フィルタ部４の角度を調整できる。
【０１１０】
なお、実施の形態５に係る光送受信器５００が、実施の形態２と同様に無信号期間を利用して偏光フィルタ部４の角度を調整してもよい。
【０１１１】
また、実施の形態５に係る光送受信器５００が、実施の形態３で説明した角度情報送信部１１及び角度情報受信部１２を利用して信号光７７の偏光角度を調整してもよい。
【０１１２】
更に、実施の形態５に係る偏光フィルタ調整部８は、偏光フィルタ部１３の角度を調整すると同時に偏光フィルタ部４の角度を調整するとしたが、偏光フィルタ調整部８は、偏光フィルタ部１３の角度の調整を完了した後に偏光フィルタ部４の角度を調整してもよい。
【０１１３】
（実施の形態５の変形例）
図７は、実施の形態５に係る光送受信器５００に、無信号期間検出部９、設定角度記憶部１０、角度情報送信部１１及び角度情報受信部１２を更に追加した光送受信器６００の構成の一例を示すブロック図である。
【０１１４】
図７に示す光送受信器６００の構成要素は、実施の形態４及び実施の形態５の構成要素と同様であるので、同一の参照符号を付して、説明を省略する。
【０１１５】
光送受信器６００が、設定角度記憶部１０、角度情報送信部１１及び角度情報受信部１２を利用して、信号光７７の偏光面の角度と、偏光フィルタ部４の角度とを一致させる方法は、実施の形態４で説明した方法と同様であるので説明を省略する。
【０１１６】
偏光フィルタ調整部８は、無信号期間において、偏光フィルタ部４の角度を調整する。偏光フィルタ調整部８が、受光部５及び受光部１４を用いて偏光フィルタ部４の角度を調整する方法は実施の形態５で説明した方法と同様であるので説明を省略する。
【０１１７】
図７に示す光送受信器６００は、実施の形態４及び実施の形態５の構成要素を組み合わせた構成を有している。光送受信器６００が、図７に示す構成を有することによって、無信号期間において、２つの受光部を利用して、信号光７７の偏光面の角度と、偏光フィルタ部４の角度を自動的に一致させることができる。
【０１１８】
したがって、光送受信器６００は、受光部５に入射する信号光７７の光量を最大にでき、受光部５から出力される受信信号１１２ａのＳ／Ｎ比を高くすることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１９】
本発明は、大気中で散乱した太陽光などの、偏光した外乱光が存在する環境において、光受信器に入射する外乱光の影響を低減できるので、例えば、自由空間中において光信号を送受信する機器及び装置の入出力インターフェースとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】実施の形態１に係る光送受信器の構成を示すブロック図
【図２】信号光と、外乱光との関係を示す図
【図３】実施の形態２に係る光送受信器の構成を示すブロック図
【図４】実施の形態３に係る光送受信器の構成を示すブロック図
【図５】実施の形態４に係る光送受信器の構成を示すブロック図
【図６】実施の形態５に係る光送受信器の構成を示すブロック図
【図７】実施の形態５の光送受信器の変形例の構成を示すブロック図
【図８】従来の光送受信器の構成を示すブロック図
【符号の説明】
【０１２１】
１  データ送信部
２  発光部
３  偏光調整部
４、１３、８５１、８５２  偏光フィルタ部
５、１４、８４１、８４２  受光部
６、８０３  データ受信部
７  外乱光検出部
８  偏光フィルタ調整部
９  無信号期間検出部
１０  設定角度記憶部
１１  角度情報送信部
１２  角度情報受信部
７７  信号光
８８  外乱光
１００、２００、３００、４００、５００、６００、８００  光送受信器
１０１、２０１、３０１、４０１、５０１、６０１、８９１  光送信器
１０２、２０２、３０２、４０２、５０２、６０２、８９２  光受信器
１１１  送信信号
１１２、１１２ａ、１１２ｂ  受信信号
１１３  外乱光信号
８８１  第１の増幅部
８８２  第２の増幅部
８８３  差動増幅部
【図１】
2007281882.tif 000003
【図２】
2007281882.tif 000004
【図３】
2007281882.tif 000005
【図４】
2007281882.tif 000006
【図５】
2007281882.tif 000007
【図６】
2007281882.tif 000008
【図７】
2007281882.tif 000009
【図８】
2007281882.tif 000010