WO2011162298A1 - 光通信システム及び光信号中継装置 - Google Patents

Abstract

電気信号で行なわれていた所定のプロトコルに基づく通信を光通信でも実現することができる光通信システム及び光信号中継装置を提供する。 複数の光通信装置が光通信線、第１光信号中継装置１０及び第２光信号中継装置を介して光通信する。第１光信号中継装置１０は、いずれかのコネクタ部１１にて受信した光信号を、全てのコネクタ部１１から送信する。第２光信号中継装置は、いずれかのコネクタ部にて受信した光信号を所定のコネクタ部から送信し、所定のコネクタ部にて受信した光信号を他の全てのコネクタ部から送信する。第１光信号中継装置１０及び第２光信号中継装置は、複数の光通信装置から送信された複数の光信号を同時的に受信した場合に、複数の光信号を合成して送信する。

Description

光通信システム及び光信号中継装置

　本発明は、複数の電子機器が光信号を介して通信を行う光ネットワークの一構成要素をなし、複数の電子機器間又は複数の光ネットワーク間で光信号の中継を行う光信号中継装置、及びこの光信号中継装置を用いた光通信システムに関する。

　従来、車輌には多数の電子機器が搭載されており、各電子機器が通信線を介して接続され、相互に情報交換を行いながら協調動作することによって、車輌の走行に係る制御及び車室内などの快適性に係る制御等を実現している。車輌に搭載された電子機器が通信を行う場合、通信プロトコルとしてＣＡＮ（Controller Area Network）が広く採用されている（非特許文献１、２参照）。

　ＣＡＮの通信プロトコルでは、差動信号を伝送するツイストペアケーブルにて構成されたＣＡＮバスに複数の電子機器が接続され、各電子機器は差動信号によって表されるデジタル信号を送受信する構成が一般的である。また、ＣＡＮはシリアル通信のプロトコルであり、ＣＡＮバスに接続された複数の電子機器のうち、一の電子機器のみが送信処理を行うことができ、他の電子機器は一の電子機器の送信処理が終了するまで待機する必要がある。このため、複数の電子機器が同時的に送信処理を行った場合（即ち、通信の衝突が発生した場合）には、各電子機器にて通信の調停処理（アービトレーション）が行われ、優先度の高い通信が実行される。

　通信の衝突に対する調停処理を行うために、各電子機器は、ＣＡＮバスに送信信号の出力を行うと同時に、ＣＡＮバスの信号レベルの検出を行う。各電子機器は、自らが出力した送信信号に対して、検出した信号の信号レベルがレセシブ（劣性値）からドミナント（優性値）に変化した場合、通信の衝突が発生したと判断し、送信処理を停止する。ＣＡＮバス上の信号はレセシブよりドミナントが優位であるため、通信の衝突が発生してもドミナントを出力した電子機器は送信処理を継続して行うことができる。

　近年では、車輌に搭載する電子機器は増加する傾向にあるため、一つのＣＡＮバスに多くの電子機器を接続し、多くの電子機器間で相互に通信を行う必要が生じている。特にＥＶ（Electric Vehicle、電気自動車）又はＨＥＶ（Hybrid Electric Vehicle、ハイブリッド電気自動車）は、従来の車輌と比較して、搭載される電子機器の数が多く、より多くの電子機器が通信を行う必要がある。

　しかし、ＣＡＮバスに複数の電子機器を接続するためには、ＣＡＮバスに複数の分岐部分を設ける必要があり、この分岐部分でのインピーダンス不整合などの要因によって信号反射などが繰り返され、信号の伝送路上にリンギングが発生する虞がある。よって、ＣＡＮバスに多くの電子機器を接続するとリンギングなどが発生しやすくなり、通信障害の発生頻度が増加するという問題がある。また車輌のエンジンルームなど、多数の電子機器及び通信線等が集中して配設される箇所においては、特に高電圧の信号を扱う電子機器及び通信線の近傍にて、ＣＡＮバスに外乱のノイズが重畳されて通信障害が発生するという問題がある。

　通信システムに許容される信号の遅延は、ＣＡＮの通信回路による信号処理に要する遅延及びＣＡＮバス上での信号の伝送遅延のみでなく、上記のリンギングなどの影響を含めた遅延を考慮する必要がある。このため、リンギングなどが発生しやすい環境においては、通信システムが許容遅延の規定を満たすことができず、通信システムの通信速度を高速化することが困難化するという問題があった。

　そこで、リンギング及び外乱ノイズ等の影響を受けない光通信を、車輌内の電子機器が行う構成とすることが考えられる。例えば特許文献１においては、車輌に搭載された複数の電子機器を光通信線にてスター状に変換器に接続してスター型ネットワークを構成し、複数のスター型ネットワークの変換器間を電気通信線にて接続した構成の車輌用ネットワークシステムが提案されている。

ＩＳＯ　１１８９８－１：２００３　Road vehicles--Controller area network（ＣＡＮ）--Part1:Data link layer and physical signaling ＩＳＯ　１１５１９－１：１９９４　Road vehicles--Low-speed serial data communication--Part1:General and definitions

特開２００８－２１９３５３号公報

　特許文献１に記載の車輌用ネットワークシステムは、車輌内のネットワークの一部を光通信化した構成であるが、一部のみならず、車輌に搭載された複数の電子機器間の通信を全て光通信化することも考えうる。この場合、車載の電子機器を光通信に対応させる必要があるが、電子機器及び通信システムの高コスト化を抑制するためには、従来の電子機器の機能を可能な限り変更することなく光通信に対応させることが望ましい。よって車載の各電子機器が有する従来の通信プロトコルの通信機能を利用できるように、通信システムを実現することが求められる。

　上述のように車載の通信システムにおける通信プロトコルにはＣＡＮが広く採用されている。ＣＡＮのプロトコルでは特に、通信の衝突に対する調停処理を行なうために、各電子機器は通信線を常に監視する必要がある。各電子機器は自身が送信する場合も、通信線を送信されている信号と自身が送信した信号とを比較して一致する場合は送信処理を続行し、不一致の場合は送信処理を停止する。よってＣＡＮのプロトコルに対応した光通信システムを実現するためには、各電子機器間の光信号の送受信に係る構成を、自ら送信する信号も他からの信号をも全て電子機器が検出できるものとする必要がある。

　本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、電気信号で行なわれていた所定のプロトコルに基づく通信を光通信でも実現することができる光通信システム、及びこの光通信システムを構成する光信号中継装置を提供することにある。

　本発明に係る光通信システムは、優性値及び劣性値の２値で表される光信号の送受信を行う複数の光通信装置と、光信号を送受信するための送信用及び受信用の一組の光通信線がそれぞれ接続される接続部を複数備え、一の接続部にて受信した光信号を全ての接続部から送信する第１の光信号中継装置と、前記接続部を複数備え、所定の接続部にて受信した光信号を他の全ての接続部から送信し、他の接続部にて受信した光信号を前記所定の接続部から送信する複数の第２の光信号中継装置とを備え、前記第１の光信号中継装置の接続部に、光通信線を介して前記第２の光信号中継装置の所定の接続部が接続され、前記第２の光信号中継装置の他の接続部に、光通信線を介して前記光通信装置が接続されていることを特徴とする。

　また、本発明に係る光通信システムは、前記第１の光信号中継装置が、前記接続部毎に設けられ、受信した光信号を電気信号に変換して出力する受信部、及び、入力された電気信号を光信号に変換して送信する送信部と、優性値に対応する信号レベルの電気信号が前記接続部の受信部いずれかから出力された場合に、該電気信号を全ての前記接続部の送信部へ入力する信号分配部とを有することを特徴とする。

　また、本発明に係る光通信システムは、前記第２の光信号中継装置が、前記接続部毎に設けられ、受信した光信号を電気信号に変換して出力する受信部、及び、入力された電気信号を光信号に変換して送信する送信部と、優性値に対応する信号レベルの電気信号が前記他の接続部の受信部いずれかから出力された場合に、該電気信号を前記所定の接続部の送信部へ入力する信号合成部とを有し、前記所定の接続部の受信部から出力される電気信号を、全ての前記他の接続部の送信部へ入力してあることを特徴とする。

　また、本発明に係る光信号中継装置は、優性値及び劣性値の２値で表される光信号を送受信するための送信用及び受信用の一組の光通信線がそれぞれ接続される接続部を複数備え、一の接続部にて受信した光信号を全ての接続部から送信する光信号中継装置であって、前記接続部毎に設けられ、受信した光信号を電気信号に変換して出力する受信部、及び、入力された電気信号を光信号に変換して送信する送信部と、優性値に対応する信号レベルの電気信号が前記接続部の受信部いずれかから出力された場合に、該電気信号を全ての前記接続部の送信部へ入力する信号分配部とを備えることを特徴とする。

　また、本発明に係る光信号中継装置は、光信号の優性値に電気信号のハイレベル／ローレベルが対応付けてあり、前記信号分配部は、全ての前記接続部の受信部が出力する電気信号の論理和／論理積を、全ての前記接続部の送信部へ入力するようにしてあることを特徴とする。

　また、本発明に係る光信号中継装置は、光信号の優性値に電気信号のハイレベルが対応付けてあり、前記受信部は、変換した電気信号を出力する端子をそれぞれ有し、前記信号分配部は、各受信部の前記端子にアノードがそれぞれ接続され、カソードが共通のプルダウン抵抗にそれぞれ接続された複数のダイオードと、該ダイオードのカソードの電位及び基準電位を比較する比較器とを有し、該比較器の出力信号を全ての前記接続部の送信部へ入力するようにしてあることを特徴とする。

　また、本発明に係る光信号中継装置は、優性値及び劣性値の２値で表される電気信号を送受信する通信手段を更に備え、前記信号分配部は、前記接続部の受信部及び前記通信手段が出力する電気信号が入力され、優性値に対応する信号レベルの電気信号が前記接続部の受信部又は前記通信手段のいずれかから出力された場合に、該電気信号を全ての前記接続部の送信部及び前記通信手段へ入力するようにしてあることを特徴とする。

　また、本発明に係る光信号中継装置は、優性値及び劣性値の２値で表される光信号を送受信するための送信用及び受信用の一組の光通信線がそれぞれ接続される接続部を複数備え、所定の接続部にて受信した光信号を全ての他の接続部から送信し、他の接続部にて受信した光信号を前記所定の接続部から送信する光信号中継装置であって、前記接続部毎に設けられ、受信した光信号を電気信号に変換して出力する受信部、及び、入力された電気信号を光信号に変換して送信する送信部と、優性値に対応する信号レベルの電気信号が前記他の接続部の受信部いずれかから出力された場合に、該電気信号を前記所定の接続部の送信部へ入力する信号合成部とを備え、前記所定の接続部の受信部から出力される電気信号を、全ての前記他の接続部の送信部へ入力してあることを特徴とする。

　また、本発明に係る光信号中継装置は、光信号の優性値に電気信号のハイレベル／ローレベルが対応付けてあり、前記信号合成部は、全ての前記他の接続部の受信部が出力する電気信号の論理和／論理積を、前記所定の接続部の送信部へ入力するようにしてあることを特徴とする。

　また、本発明に係る光信号中継装置は、光信号の優性値に電気信号のハイレベルが対応付けてあり、前記受信部は、変換した電気信号を出力する端子をそれぞれ有し、前記信号合成部は、前記他の接続部の受信部が有する前記端子にアノードがそれぞれ接続され、カソードが共通のプルダウン抵抗にそれぞれ接続された複数のダイオードと、該ダイオードのカソードの電位及び基準電位を比較する比較器とを有し、該比較器の出力信号を前記所定の接続部の送信部へ入力するようにしてあることを特徴とする。

　また、本発明に係る光信号中継装置は、優性値及び劣性値の２値で表される電気信号を送受信する通信手段を更に備え、前記信号合成部は、前記他の接続部の受信部及び前記通信手段が出力する電気信号が入力され、優性値に対応する信号レベルの電気信号が前記他の接続部の受信部又は前記通信部のいずれかから出力された場合に、該電気信号を前記所定の接続部の送信部へ入力するようにしてあり、前記所定の接続部の受信部から出力される電気信号を、全ての前記他の接続部の送信部及び前記通信手段へ入力してあることを特徴とする。

　本発明においては、車輌などに搭載された複数の電子機器が、ツイストペアケーブルを介した差動信号による通信ではなく、光ファイバなどの光通信線（送信用及び受信用の一組の光通信線）を介した光信号による通信を行う構成とする。この光通信システムでは、複数の電子機器がそれぞれ光通信線を介して光信号中継装置へ接続され、この光信号中継装置と光通信線とがＣＡＮバスの役割を果たす。

　詳しくは、この光通信システムでは、第１の光信号中継装置を中心に第２の光信号中継装置を複数接続し、各第２の光信号中継装置に複数の電子機器（光通信装置）を接続する。第１の光信号中継装置は、光信号中継装置は光通信線を接続するための接続部を複数備えており、一の接続部にて受信した光信号を全ての接続部から送信する。第２の光信号中継装置は、同様に接続部を複数備えており、第１の光信号中継装置が接続される所定の接続部にて受信した光信号を他のすべての接続部から送信し、他の接続部にて受信した光信号を所定の接続部から送信する。これにより、光通信線と第１及び第２の光信号中継装置とがＣＡＮバスの役割を果たすことができる。

　第１の光信号中継装置は、受信した光信号を電気信号に変換して出力する受信部と、入力された電気信号を光信号に変換して送信する送信部とが接続部毎に設けられる。各接続部の受信部が出力した電気信号は信号分配部へ与えられ、光信号のドミナントに対応する電気信号がいずれかの受信部から出力された場合に信号分配部がこの電気信号（即ちドミナント）を全ての送信部へ入力する。またドミナントに対応する電気信号がいずれの受信部からも出力されていない場合、信号分配部はレセシブを全ての送信部へ入力すればよい。

　この第１の光信号中継装置に複数の電子機器を直接的に接続して光通信システムを構成してもよく、この第１の光信号中継装置に別の光信号中継装置（第２の光信号中継装置）を接続し、第２の光信号中継装置に複数の電子機器を接続して光通信システムを構成してもよい。この場合、第２の光信号中継装置は、所定の接続部にて受信した光信号を他のすべての接続部から送信し、他の接続部にて受信した光信号を所定の接続部から送信する構成とすればよい。

　第２の光信号中継装置は、受信した光信号を電気信号に変換して出力する受信部と、入力された電気信号を光信号に変換して送信する送信部とが接続部毎に設けられる。所定の接続部の受信部が出力した電気信号は、全ての他の接続部の送信部へ入力される。他の接続部の受信部が出力した電気信号は信号合成部へ与えられ、光信号のドミナントに対応する電気信号がいずれかの受信部から出力された場合に信号合成部がこの電気信号（即ちドミナント）を所定の接続部の送信部へ入力する。またドミナントに対応する電気信号がいずれの受信部からも出力されていない場合、信号合成部はレセシブを所定の接続部の送信部へ入力すればよい。

　上記の構成において、例えば光通信線における光の有／無をドミナント（優性値）／レセシブ（劣性値）の信号値に対応させることにより、各電子機器は差動信号による通信と同様にＣＡＮのプロトコルに従った光通信を実現できる。一の電子機器などが送信した光信号は、第２の光信号中継装置を介して第１の光信号中継装置へ送信され、第１の光信号中継装置から全ての第２の光信号中継装置へ分配され、各第２の光信号中継装置により全ての電子機器へ分配される。また同一の第２の光信号中継装置に接続された複数の電子機器が同時的に光信号の送信を行った場合には、ドミナントを優性とした光信号の合成が第２の光信号中継装置にて行われ、合成後の光信号が第１の光信号中継装置へ送信され、全ての電子機器へ送信される。なお異なる第２の光信号中継装置に接続された複数の電子機器が同時的に光信号の送信を行った場合には、第１の光信号中継装置にて光信号の合成を行う。これにより各電子機器は、自らが送信した光信号及び他の電子機器が送信した光信号を検出することができるため、ＣＡＮのプロトコルに規定された通信の調停（アービトレーション）を行うことが可能である。

　電子機器間の通信を光化することによって、リンギング及び外乱ノイズ等の影響なく通信を行うことができ、通信速度の高速化が可能となる。しかも、光通信化したとしても、光通信システムの各電子機器がＣＡＮのプロトコルによる通信を行うことができるため、ＣＡＮの通信機能を有する従来の通信装置に対して、光通信線に接続するためのインタフェース回路などを搭載するのみで、光通信に対応した電子機器を構成することが可能であり、低コストで光通信システムを開発することができる。

　また、本発明においては、光信号のドミナントに電気信号のハイレベルを対応付ける。第１の光信号中継装置の信号分配部は、全ての受信部が出力する電気信号のＯＲ（論理和）の演算を行って、演算結果を全ての送信部へ入力する。ＯＲ演算は、例えば２入力１出力又は４入力１出力等のロジック素子のＩＣ（Integrated Circuit）を用いて行うことができる。
　これにより信号分配部は、電気信号のハイレベルを優性とした信号の合成を行って、光通信システムを構成する全ての電子機器へ光信号の送信を行うことができる。
　なお光信号のドミナントに電気信号のローレベルを対応付けてもよく、この場合に信号分配部はＡＮＤ（論理積）の演算を行って信号の合成を行う構成とすればよい。

　また、本発明においては、信号分配部のＯＲ演算を実現するために、複数のダイオードと比較器とを用いた回路を構成する。詳しくは、光信号を変換した電気信号を出力する各受信部の端子にそれぞれダイオードのアノードを接続し、複数のダイオードのカソードを共通のプルダウン抵抗に接続する。比較器は、複数のダイオードのカソードの電位と、予め設定された基準電位とが入力され、これらの電位の比較結果を全ての送信部へ入力する。
　全ての受信部の出力がローレベルの場合、全てのダイオードは非導通状態であるため、プルダウン抵抗によって比較器へは接地電位が入力される。いずれかの受信部の出力がハイレベルの場合、対応するダイオードが導通状態となってプルダウン抵抗へ電流が流れるため、比較器への入力電位が上昇する。よって、プルダウン抵抗の抵抗値、ダイオードが導通状態の場合に流れる電流量、及び比較器へ入力する基準電位等を適切に設定することによって、比較器はいずれかの受信部の出力がハイレベルであることを検出することができる。
　この構成では、ＯＲ演算の対象となる入力信号の数に制限がないため、拡張性の高い第１の光信号中継装置を実現できる。

　また、光通信システムを構成する光通信装置の機能と、上述の第１の光信号中継装置の機能とを、１つの装置が兼ね備える構成としてもよい。この場合、光通信装置として通信を行うための通信手段を第１の光信号中継装置に備え、光信号のドミナントに対応する電気信号がいずれかの受信部又は通信手段から出力された場合に信号分配部がこの電気信号（即ちドミナント）を全ての送信部及び通信手段へ入力する。またドミナントに対応する電気信号がいずれの受信部からも出力されていない場合、信号分配部はレセシブを全ての送信部及び通信手段へ入力すればよい。

　また、本発明においては、光信号のドミナントに電気信号のハイレベルを対応付ける。第２の光信号中継装置の信号合成部は、複数の他の接続部の受信部が出力する電気信号のＯＲ（論理和）の演算を行って、演算結果を所定の接続部の送信部へ入力する。ＯＲ演算は、例えば２入力１出力又は４入力１出力等のロジック素子のＩＣ（Integrated Circuit）を用いて行うことができる。
　これにより信号合成部は、電気信号のハイレベルを優性とした信号の合成を行って、所定の接続部に接続された第１の光信号中継装置へ光信号の送信を行うことができる。
　なお光信号のドミナントに電気信号のローレベルを対応付けてもよく、この場合に信号合成部はＡＮＤ（論理積）の演算を行って信号の合成を行う構成とすればよい。

　また、本発明においては、信号合成部のＯＲ演算を実現するために、複数のダイオードと比較器とを用いた回路を構成する。詳しくは、光信号を変換した電気信号を出力する他の接続部の受信部の端子にそれぞれダイオードのアノードを接続し、複数のダイオードのカソードを共通のプルダウン抵抗に接続する。比較器は、複数のダイオードのカソードの電位と、予め設定された基準電位とが入力され、これらの電位の比較結果を所定の接続部の送信部へ入力する。
　他の接続部の受信部の出力が全てローレベルの場合、全てのダイオードは非導通状態であるため、プルダウン抵抗によって比較器へは接地電位が入力される。他の接続部の受信部のいずれかの出力がハイレベルの場合、対応するダイオードが導通状態となってプルダウン抵抗へ電流が流れるため、比較器への入力電位が上昇する。よって、プルダウン抵抗の抵抗値、ダイオードが導通状態の場合に流れる電流量、及び比較器へ入力する基準電位等を適切に設定することによって、比較器はいずれかの受信部の出力がハイレベルであることを検出することができる。
　この構成では、ＯＲ演算の対象となる入力信号の数に制限がないため、拡張性の高い第２光信号中継装置を実現できる。

　また、光通信システムを構成する光通信装置の機能と、上述の第２の光信号中継装置の機能とを、１つの装置が兼ね備える構成としてもよい。この場合、光通信装置として通信を行うための通信手段を第２の光信号中継装置に備え、所定の接続部の受信部が出力した電気信号は、全ての他の接続部の送信部及び通信手段へ入力される。他の接続部の受信部及び通信手段が出力した電気信号は信号合成部へ与えられ、光信号のドミナントに対応する電気信号がいずれかの受信部又は通信手段から出力された場合に信号合成部がこの電気信号（即ちドミナント）を所定の接続部の送信部へ入力する。またドミナントに対応する電気信号がいずれの受信部及び通信手段からも出力されていない場合、信号合成部はレセシブを所定の接続部の送信部へ入力すればよい。

　本発明による場合は、光信号の分配及び複数の光信号の合成を行うことができる光信号中継装置を用いて光通信システムを構成することにより、光通信であっても衝突検知及びアービトレーション等を必須とするＣＡＮなどのプロトコルによる通信を実現させることができる。また、車載の通信システムの光通信化を実現することによって、電気通信で発生するリンギング及び外乱ノイズ等の影響による通信障害を防止することができるため、通信システムに必要とされる信号の許容遅延を容易に満たすことができ、通信速度の高速化が実現できる。

　また、電子機器が送信する光信号を合成して第１の光信号中継装置へ送信すると共に、第１の光信号中継装置からの光信号を複数の電気器へ分配する第２の光信号中継装置を用いて光通信システムを構成することにより、第１の光信号中継装置のみを用いて光通信システムを構成する場合と比較して、より多くの電子機器を接続することができ、大規模な光通信システムを容易に実現することができる。

本発明に係る光通信システムの一構成例を示す模式図である。 光通信装置の構成を示すブロック図である。 第１光信号中継装置の構成を示すブロック図である。 第２光信号中継装置の構成を示すブロック図である。 光通信システムの通信手順を説明するための模式図である。 光通信システムの通信手順を説明するための模式図である。 本発明に係る光通信システムの他の構成例を示す模式図である。 実施の形態２の第１光信号中継装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態２の第２光信号中継装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態３に係る光通信システムの構成を示す模式図である。 実施の形態３の第１光信号中継装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態３の第２光信号中継装置の構成を示すブロック図である。

（実施の形態１）
　以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。図１は、本発明に係る光通信システムの一構成例を示す模式図である。図において破線で示す１は車輌であり、本実施の形態の光通信システムは、車輌１に搭載された複数の光通信装置３０を、光通信線５、第１光信号中継装置１０及び第２光信号中継装置２０を介して接続した構成である。なお図１においては、光通信装置３０を円形のシンボルで示し、第１光信号中継装置１０を八角形のシンボルで示し、第２光信号中継装置２０を正方形のシンボルで示してある。また光通信線５は、送信用及び受信用の２本の光ファイバを一組としたものであり、図１において二重線で示してある。

　本実施の形態に係る光通信システムは、１２個の光通信装置３０と、１つの第１光信号中継装置１０と、４つの第２光信号中継装置２０とを備えて構成されている。第１の光信号中継装置１０には、４つ（４組）の光通信線５を介して４つの第２光信号中継装置２０が接続され、各第２光信号中継装置２０には、３つの光通信線５を介して３つの光通信装置３０がそれぞれ接続されている。

　第１光信号中継装置１０は、光通信線５を介して接続されたいずれかの第２光信号中継装置２０から受信した光信号を、全ての第２光信号中継装置２０へ送信する。また第１光信号中継装置１０は、複数の第２光信号中継装置２０から同時的に光信号が入力された場合、複数の光信号を合成して送信する。

　各第２光信号中継装置２０は、光通信線５を介して接続されたいずれかの光通信装置３０から受信した光信号を第１光信号中継装置１０へ送信すると共に、第１光信号中継装置１０から受信した光信号を接続された３つの光通信装置３０へ送信する。また第２光信号中継装置２０は、複数の光通信装置１０から同時的に光信号が入力された場合、複数の光信号を合成して送信する。

　よって、一の光通信装置３０が送信した光信号は、まず第２光信号中継装置２０にて受信され、第２光信号中継装置２０により第１光信号中継装置１０へ送信される。第１光信号中継装置１０にて受信されたこの光信号は、第１光信号中継装置１０により全ての第２光信号中継装置２０へ送信され、各第２光信号中継装置２０により全ての光通信装置３０へ送信される。よって光信号の送信元の光通信装置３０は、自らが送信した光信号を受信することができるため、光信号の信号値に変化が生じたか否かを判定することによって、ＣＡＮのプロトコルに応じたアービトレーションを行うことができる。

　図２は、光通信装置３０の構成を示すブロック図である。本実施の形態に係る光通信装置３０は、車輌１に搭載されたＥＣＵ（Electronic Control Unit）などの電子機器に光通信の機能を搭載したものである。光通信装置３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３１、ＣＡＮコントローラ３２、コネクタ部３３及び光送受信モジュール４０等を備えて構成されている。光通信装置３０のＣＰＵ３１は、予めＲＯＭ（Read Only Memory）などに記憶されたプログラムを実行することによって、装置内の各部の動作制御及び制御に必要な各種の演算等の処理を行うものである。またＣＰＵ３１は、これらの処理過程において他の光通信装置３０との情報交換が必要と判断した場合には、ＣＡＮコントローラ３２へ通信指示を与えることによって、他の光通信装置３０との通信を行うことができる。ＣＰＵ３１は、他の光通信装置３０へデータを送信する場合、このデータをＣＡＮコントローラ３２へ与える。またＣＡＮコントローラ３２は、他の光通信装置３０からのデータを受信した場合、このデータをＣＰＵ３１へ与える。

　ＣＡＮコントローラ３２は、ＣＰＵ３１から送信するデータが与えられた場合、このデータをＣＡＮプロトコルのデータ形式に従った送信用データに変換し、光送受信モジュール４０の送信部４１へ与える。ＣＡＮプロトコルにて送受信されるデータは、アービトレーションフィールド、コントロールフィールド、データフィールド、ＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）フィールド及びＡＣＫ（ACKnowledgement）フィールド等の複数のフィールドで構成されており、ＣＰＵ３１から与えられたデータはデータフィールドに格納される。またアービトレーションフィールドは通信の衝突を調停するためのデータであり、送信データの優先度に応じた値が格納され、データ"０（ドミナント）"の方がデータ"１（レセシブ）"より優先度が高い。

　またＣＡＮコントローラ３２は、光送受信モジュール４０の受信部４２にて受信されたデータが与えられている。この受信データはＣＡＮプロトコルのデータ形式であるため、ＣＡＮコントローラ３２は受信データのデータフィールドから必要なデータを抽出してＣＰＵ３１へ与える。これによりＣＰＵ３１は、他の光通信装置３０からの受信データに応じた処理を行うことができる。

　光送受信モジュール４０は、送信部４１及び受信部４２を有しており、ＣＡＮコントローラ３２との間で授受する電気信号と、他の光通信装置３０との間で授受する光信号との相互変換を行うものである。光送受信モジュール４０の送信部４１は、例えば発光ダイオードなどの光源及びこの光源の点灯／消灯を行う駆動回路等を有して構成され、ＣＡＮコントローラ３２から電気信号として与えられた送信データを光信号に変換し、この光信号を送信用の光ファイバ５ａへ出力する。

　光送受信モジュール４０の受信部４２は、例えばフォトダイオードなどの受光素子を有して構成され、受信用の光ファイバ５ｂから出射される光を検出する。受信部４２は、受光素子にて検出した光に応じた電気信号を出力することができ、これにより他の光通信装置３０が送信した光信号を受信して電気信号に変換し、ＣＡＮコントローラ３２へ与えることができる。

　コネクタ部３３は、送信用の光ファイバ５ａ及び受信用の光ファイバ５ｂを一組とした光通信線５を、嵌合などの方法によって光通信装置３０に接続するためのものである。コネクタ部３３に光通信線５が接続された場合、送信用の光ファイバ５ａの端部が光送受信モジュール４０の送信部４１が有する発光素子に対向し、受信用の光ファイバ５ｂの端部が光送受信モジュール４０の受信部４２が有する受光素子に対向する。これにより光送受信モジュール４０は発光素子及び受光素子によって光信号の送受信を行うことができる。

　なお本実施の形態においては、送信部４１の発光ダイオードが発光して光通信線５内に光信号が導通している状態をＣＡＮプロトコルのドミナント（優性値）に対応付け、光通信線５内に光信号が導通していない状態をレセシブ（劣性値）に対応付けて、各光通信装置３０がＣＡＮプロトコルに従った光通信を行うものとする。

　図３は、第１光信号中継装置１０の構成を示すブロック図である。第１光信号中継装置１０は、４つのコネクタ部１１と、４つの光送受信モジュール５０と、１つのＯＲ素子１５とを備えて構成されている。第１光信号中継装置１０の各コネクタ部１１は、光通信装置３０のコネクタ部３３と同様に、送信用の光ファイバ５ａ及び受信用の光ファイバ５ｂを一組とした光通信線５を、嵌合などの方法によってそれぞれ接続するためのものである。本実施の形態の第１光信号中継装置１０は、４つのコネクタ部１１を備えているため、４組の光通信線５を介して、第２光信号中継装置２０又は光通信装置３０を４つ接続することができる。

　第１光信号中継装置１０の各光送受信モジュール５０は、光通信装置３０の光送受信モジュール４０と同様に、送信部５１及び受信部５２をそれぞれ有し、光信号と電気信号との相互変換をそれぞれ行うものである。４つの光送受信モジュール５０は、４つのコネクタ部１１にそれぞれ一対一に対応付けて設けられており、対応するコネクタ部１１に接続された光通信線５との間で光信号の送受信を行って、送受信に係る光信号と電気信号との相互変換を行う。

　各光送受信モジュール５０は、電気信号の入出力を行うための入力端子５１ａ及び出力端子５２ａをそれぞれ有している。ただし第１光信号中継装置１０では、光信号のドミナントと電気信号のハイレベルとが対応付けられており、光送受信モジュール５０の送信部５１は、入力端子５１ａにハイレベルの電気信号が入力された場合にドミナントの光信号を送信し、入力端子５１ａにローレベルの電気信号が入力された場合にレセシブの光信号を送信する。同様に光送受信モジュール５０の受信部５２は、ドミナントの光信号を受信した場合にハイレベルの電気信号を出力端子５２ａから出力し、レセシブの光信号を受信した場合にローレベルの電気信号を出力端子５２ａから出力する。

　第１光信号中継装置１０の４つの光送受信モジュール４０の出力端子５２ａは、４入力１出力のＯＲ素子１５の入力にそれぞれ接続されている。またＯＲ素子１５の出力は、４つの光送受信モジュール４０の入力端子５１ａに接続されている。ＯＲ素子１５は、４つの入力のいずれかにハイレベルの電気信号が入力された場合にハイレベルの電気信号を出力し、全ての入力にローレベルの電気信号が入力された場合にローレベルの電気信号を出力するロジックゲート回路である。よってＯＲ素子１５は、いずれかの受信部５２にてドミナントの光信号が受信されて出力端子５２ａからハイレベルの信号が出力された場合に、ドミナントの光信号に対応するハイレベルの電気信号を、全ての送信部５１へ与える。

　これにより第１光信号中継装置１０は、一のコネクタ部１１に接続された他の装置（第２光信号中継装置２０又は光通信装置３０）から受信した光信号を、コネクタ部１１に接続された全ての他の装置へ送信することができる。また第１光信号中継装置１０は、複数の他の装置から同時的に光信号を受信した場合に、ドミナントに対応する電気信号を優性としてＯＲ素子１５にて信号合成を行って、全ての他の装置へ送信することができる。

　図４は、第２光信号中継装置２０の構成を示すブロック図である。第２光信号中継装置２０は、第１光信号中継装置１０との接続を行うための１つのコネクタ部２１と、光通信装置３０との接続を行うための３つのコネクタ部２２と、４つの光送受信モジュール５０と、１つのＯＲ素子２５とを備えて構成されている。第２光信号中継装置２０のコネクタ部２１及び２２は、光通信装置３０のコネクタ部３３と同様に、送信用の光ファイバ５ａ及び受信用の光ファイバ５ｂを一組とした光通信線５を、嵌合などの方法によってそれぞれ接続するためのものである。本実施の形態の第２光信号中継装置２０は、１つのコネクタ部２１に１組の光通信線５を介して第１光信号中継装置１０を接続し、３つのコネクタ部２２に３組の光通信線５を介して３つの光通信装置３０を接続する。このため第２光信号中継装置２０では、１つのコネクタ部２１と３つのコネクタ部２２とを外観などで区別できる構成であることが望ましい。

　第２光信号中継装置２０の各光送受信モジュール５０は、送信部５１及び受信部５２をそれぞれ有し、光信号と電気信号との相互変換をそれぞれ行うものであり、第１光信号中継装置１０が有する光送受信モジュール５０と同じ機能を有するものである。４つの光送受信モジュール５０は、１つのコネクタ部２１及び３つのコネクタ部２２にそれぞれ一対一に対応付けて設けられており、対応するコネクタ部２１又は２２に接続された光通信線５との間で光信号の送受信を行う。

　３つのコネクタ部２２に対応付けられた３つの光送受信モジュール５０の出力端子５２ａは、４入力１出力のＯＲ素子２５の入力にそれぞれ接続されている。ＯＲ素子２５の残りの１つの入力は、接地電位に接続されている。またＯＲ素子２５の出力は、コネクタ部２１に対応付けられた１つの光送受信モジュール５０の入力端子５１ａに接続されている。コネクタ部２１に対応付けられた光送受信モジュール５０の出力端子５２ａは、コネクタ部２２に対応付けられた３つの光送受信モジュール５０の入力端子５１ａに接続されている。

　これにより第２光信号中継装置２０は、コネクタ部２２に接続された光通信装置３０から受信した光信号を、コネクタ部２１に接続された第１光信号中継装置１０へ送信することができると共に、コネクタ部２１に接続された第１光信号中継装置１０から受信した光信号を、コネクタ部２２に接続された３つの光通信装置３０の全てへ送信することができる。また第２光信号中継装置２０は、コネクタ部２２に接続された複数の光通信装置３０から同時的に光信号を受信した場合に、ドミナントに対応する電気信号を優性としてＯＲ素子２５にて信号合成を行って、コネクタ部２１に接続された第１光信号中継装置１０へ送信することができる。

　図５及び図６は、光通信システムの通信手順を説明するための模式図である。なお本図においては、図１と同様のシンボルを用いて第１光信号中継装置１０、第２光信号中継装置２０及び光通信装置３０を示すと共に、４つの第２光信号中継装置２０を２０ａ～２０ｄの符号を付して区別し、１２個の光通信装置３０を３０ａ～３０ｌの符号を付して区別して示す。また光通信システムにて行われる光通信を矢印で示すと共に、光通信の順序を矢印の種別で示し、実線の矢印、一点鎖線の矢印、二点鎖線の矢印、破線の矢印の順で光通信が行われるものとする。

　図５に示すように、例えば光通信装置３０ｂが送信した光信号は第２光信号中継装置２０ａにて受信され（実線の矢印参照）、第２光信号中継装置２０ａは受信した光信号を第１光信号中継装置１０へ送信する（一点鎖線の矢印参照）。第２光信号中継装置２０ａからの光信号を受信した第１光信号中継装置１０は、受信した光信号を４つの第２光信号中継装置２０ａ～２０ｄへ送信する（二点鎖線の矢印参照）。第１光信号中継装置１０からの光信号を受信した４つの第２光信号中継装置２０ａ～２０ｄは、受信した光信号をそれぞれ３つの光通信装置３０ａ～３０ｃ、３０ｄ～３０ｆ、３０ｇ～３０ｉ、３０ｊ～３０ｌへ送信する（破線の矢印参照）。これにより、最初に光通信装置３０ｂが送信した光信号は、第１光信号中継装置１０及び第２光信号中継装置２０ａ～２０ｄを介して、全ての光通信装置３０ａ～３０ｌにて受信される。

　また図示は省略するが、例えば光通信装置３０ａと光通信装置３０ｂとが同時的に光信号の送信を行った場合、これらからの光信号を受信した第２光信号中継装置２０ａは、２つの光信号を合成して第１光信号中継装置１０へ送信する。その後に行われる通信は、図５の二点鎖線の矢印及び破線の矢印にて示すものと同じである。

　図６に示すように、例えば光通信装置３０ｂと光通信装置３０ｈとが同時的に光信号の送信を行った場合、光通信装置３０ｂが送信した光信号は第２光信号中継装置２０ａにて受信され、光通信装置３０ｈが送信した光信号は第２光信号中継装置２０ｃにて受信される（実線の矢印参照）。第２光信号中継装置２０ａは受信した光信号を第１光信号中継装置１０へ送信すると共に、第２光信号中継装置２０ｃは受信した光信号を第１光信号中継装置１０へ送信する（一点鎖線の矢印参照）。これにより第１光信号中継装置１０では２つの第２光信号中継装置２０ａ及び２０ｃからの光信号が同時的に受信される。

　２つの光信号を同時的に受信した第１光信号中継装置１０は、２つの光信号を合成して４つの第２光信号中継装置２０ａ～２０ｄへ送信する（二点鎖線の矢印参照）。第１光信号中継装置１０からの光信号を受信した４つの第２光信号中継装置２０ａ～２０ｄは、受信した光信号をそれぞれ３つの光通信装置３０ａ～３０ｃ、３０ｄ～３０ｆ、３０ｇ～３０ｉ、３０ｊ～３０ｌへ送信する（破線の矢印参照）。これにより、最初に光通信装置３０ｂ及び３０ｈが送信した光信号は、第１光信号中継装置１０にて合成され、全ての光通信装置３０ａ～３０ｌにて受信される。

　以上の構成の光通信システムにおいては、車輌１に搭載されたＥＣＵなどの電子機器に光通信機能を搭載して光通信装置３０とし、複数の光通信装置３０が通信線５、第１光信号中継装置１０及び第２光信号中継装置２０を介して光通信する構成とすることにより、電気信号の通信にて生じるリンギング及び外乱ノイズ等の影響なく複数の光通信装置３０が通信を行うことができ、車輌１内における装置間の通信を高速化することができる。

　また、第１光信号中継装置１０は、いずれかのコネクタ部１１にて受信した光信号を、全てのコネクタ部１１から送信する構成とし、第２光信号中継装置２０は、いずれかのコネクタ部２２にて受信した光信号を所定のコネクタ部２１から送信すると共に、所定のコネクタ部２１にて受信した光信号を他の全てのコネクタ部２２から送信する構成とした。この構成により、各光通信装置３０は、自らが送信した光信号と他の光通信装置３０が送信した光信号とを受信することができる。また、第１光信号中継装置１０及び第２光信号中継装置２０は、複数の光通信装置３０から送信された複数の光信号を同時的に受信した場合に、複数の光信号を合成して送信する構成とした。これらの構成により、複数の光通信装置３０は、通信線５、第１光信号中継装置１０及び第２光信号中継装置２０をＣＡＮバスとして、ＣＡＮのプロトコルに従ったアービトレーションを行うことができ、ＣＡＮのプロトコルに従った光通信を実現することができる。

　第１光信号中継装置１０は、コネクタ部１１毎に光信号－電気信号の変換を行う光送受信モジュール５０が設けられ、各光送受信モジュール５０が出力する信号はＯＲ素子１５に入力され、ＯＲ素子１５の出力信号が全ての光送受信モジュール５０へ分配される。第２光信号中継装置２０は、第１光信号中継装置１０が接続されるコネクタ部２１と光通信装置３０が接続される複数のコネクタ部２２とを有し、コネクタ部２１、２２毎に光送受信モジュール５０が設けられ、コネクタ部２２に対応付けて設けられた光送受信モジュール５０が出力する信号がＯＲ素子２５に入力され、ＯＲ素子２５の出力信号がコネクタ部２１に対応付けて設けられた光送受信モジュール５０へ与えられる。また第２光信号中継装置２０のコネクタ部２１に対応付けて設けられた光送受信モジュール５０が出力する信号が、コネクタ部２２に対応付けて設けられた全ての光送受信モジュール５０へ与えられる。これらの構成により、光信号のドミナントに電気信号のハイレベルを対応付けることで、第１光信号中継装置１０及び第２光信号中継装置２０は、複数の光通信装置３０が同時的に送信した信号を受信して合成し、合成した信号を送信することができる。この第１光信号中継装置１０及び第２光信号中継装置２０を適宜に配置して光通信システムを構成することによって、多数の光通信装置３０を光通信によるＣＡＮバスに接続してＣＡＮのプロトコルに従った光通信を行うことができる。

　図７は、本発明に係る光通信システムの他の構成例を示す模式図である。図示の光通信システムでは、第１光信号中継装置１０に２つの第２光信号中継装置２０ａ、２０ｃ及び２つの光通信装置３０ａ、３０ｂが接続されている。第２光信号中継装置２０ａには、更に、別の第２光信号中継装置２０ｂ及び２つの光通信装置３０ｃ、３０ｄが接続されている。第２光信号中継装置２０ｂには、更に、３つの光通信装置３０ｅ～３０ｇが接続されている。また、第２光信号中継装置２０ｃには、更に別の第２光信号中継装置２０ｄ及び２つの光通信装置３０ｈ、３０ｉが接続されている。第２光信号中継装置２０ｄには、更に、３つの光通信装置３０ｊ～３０ｌが接続されている。

　このように、光通信システムは１つの第１光信号中継装置１０と、複数の第２光信号中継装置２０とを適宜に組み合わせることによって、様々な構成とすることが可能である。ただし光通信システムを構成するに当たっては、第１光信号中継装置１０を中心とし、第１光信号中継装置１０に複数の第２光信号中継装置２０（図７では第２光信号中継装置２０ａ、２０ｃ）を接続し、この第２光信号中継装置２０に複数の光通信装置３０を接続するか、若しくは、更に別の第２光信号中継装置２０（図７では第２光信号中継装置２０ｂ、２０ｄ）を接続することが好ましい。又は、第１光信号中継装置１０に複数の光通信装置３０（図７では光通信装置３０ａ、３０ｂ）を接続する構成としてもよい。

　このとき、図１に示すように、光通信装置３０と第１光信号中継装置１０との間に介在する第２光信号中継装置２０の数が、光通信システムに含まれる全ての光通信装置３０について同数となるように光通信システムを構成することが更に好ましい。これにより全ての光通信装置３０について、光信号の送受信に係る通信遅延などを均等化することができる。

　なお本実施の形態においては、第１光信号中継装置１０は４つのコネクタ部１１を備える構成としたが、これに限るものではなく、３つ以下又は５つ以上のコネクタ部１１を備える構成としてもよく、コネクタ部１１の数に応じてＯＲ素子１５の入力数を選択すればよい。同様に第２光信号中継装置２０は、１つのコネクタ部２１及び３つのコネクタ部２２を備える構成としたが、これに限るものではなく、２つ以下又は４つ以上のコネクタ部２２を備える構成としてもよい。また第１光信号中継装置１０及び第２光信号中継装置１０内においては、光信号のドミナントを電気信号のハイレベルに対応付ける構成としたが、これに限るものではなく、光信号のドミナントを電気信号のローレベルに対応付ける構成としてもよく、この場合には論理和演算を行うＯＲ素子１５、２５に代えて論理積演算を行うＡＮＤ素子を用いればよい。また、図１に示した光通信システムの構成、即ち光通信装置３０の数及び配置等は一例であって、これに限るものではない。

（実施の形態２）
　実施の形態２に係る光通信システムは、第１光信号中継装置１０及び第２光信号中継装置２０の内部回路構成が実施の形態１のものとは異なる構成である。図８は、実施の形態２の第１光信号中継装置２１０の構成を示すブロック図であり、図９は、実施の形態２の第２光信号中継装置２２０の構成を示すブロック図である。

　実施の形態２に係る光通信システムの第１光信号中継装置２１０は、実施の形態１の第１光信号中継装置１０のＯＲ素子１５に代えて、論理和演算回路２１５を備えている。論理和演算回路２１５は、４つのダイオードＤ１～Ｄ４と、抵抗Ｒと、ツェナーダイオードＺＤと、コンパレータ２１６とを備えて構成されている。４つのダイオードＤ１～Ｄ４は、アノードが第１光信号中継装置１０の４つの光送受信モジュール５０の出力端子５２ａにそれぞれ接続され、カソードが抵抗Ｒの一端及びコンパレータ２１６の一方の入力端子に接続されている。抵抗Ｒの他端は接地電位に接続されており、抵抗Ｒはコンパレータ２１６の入力を接地電位にプルダウンするためのプルダウン抵抗である。

　コンパレータ２１６は、図示しない基準電圧回路などが出力する基準電位が他方の入力端子に入力されており、一方の入力端子の入力電位が基準電位より高い場合に、ハイレベルの信号を出力する。またコンパレータ２１６の一方の入力端子はツェナーダイオードＺＤを介して接地電位に接続されている（即ち、コンパレータ２１６の一方の入力端子とツェナーダイオードＺＤのカソードが接続され、ツェナーダイオードＺＤのアノードが接地電位に接続されている）。またコンパレータ２１６の出力端子は、全ての光送受信モジュール５０の入力端子５１ａに接続されている。

　全ての光送受信モジュール５０の出力がローレベルの場合、論理和演算回路２１５の４つのダイオードＤ１～Ｄ４は導通せず、コンパレータ２１６の一方の入力端子には接地電位が入力されるため、コンパレータ２１６はローレベルを出力し、この信号が各光送受信モジュール５０の入力端子５１ａに入力される。

　いずれかの光送受信モジュール５０の出力がハイレベルの場合、対応するダイオードＤ１～Ｄ４が導通し、抵抗Ｒを介して接地電位へ電流が流れる。このためコンパレータ２１６の一方の入力端子の電位は、抵抗Ｒの抵抗値と電流量とに応じた電位に上昇し、この電位が基準電位を超えた時点でコンパレータ２１６はハイレベルを出力し、この信号が各光送受信モジュール５０の入力端子５１ａに入力される。よって論理和演算回路２１５は、抵抗Ｒの抵抗値と、ダイオードＤ１～Ｄ４が導通した場合に流れる電流量とに応じて適切に基準電位を設定することによって、いずれかの光送受信モジュール５０がハイレベルを出力した場合に、全ての光送受信モジュール５０へハイレベルの信号を与えることができる。

　また例えば全ての光送受信モジュール５０の出力が電流出力でハイレベルとなり、全てのダイオードＤ１～Ｄ４が導通した場合に、抵抗Ｒを流れる電流量は、１つのダイオードＤ１～Ｄ４が導通した場合と比較して約４倍となるため、コンパレータ２１６の入力電位も約４倍となる。この場合に入力電位の過度の上昇によってコンパレータ２１６が破壊されることを防止するためにツェナーダイオードＺＤが設けられており、コンパレータ２１６の入力電位の上昇はツェナーダイオードＺＤの降状電圧（ツェナー電圧）に制限されている。なお、光送受信モジュール５０の出力が電流出力でなく電圧出力である場合には、電圧が加算されることがないため、ツェナーダイオードＺＤを備えない構成であってもよい。

　同様に、実施の形態２に係る光通信システムの第２光信号中継装置２２０は、実施の形態１の第２光信号中継装置２０のＯＲ素子２５に代えて、論理和演算回路２２５を備えている。論理和演算回路２２５は、３つのダイオードＤ１～Ｄ３と、抵抗Ｒと、ツェナーダイオードＺＤと、コンパレータ２２６とを備えて構成されている。３つのダイオードＤ１～Ｄ３は、アノードがコネクタ部２２に対応する３つの光送受信モジュール５０の出力端子５１ａにそれぞれ接続され、カソードが抵抗Ｒの一端及びコンパレータ２２６の一方の入力端子に接続されている。抵抗Ｒの他端は接地電位に接続されており、抵抗Ｒはコンパレータ２２６の入力を接地電位にプルダウンするためのプルダウン抵抗である。

　コンパレータ２２６は、図示しない基準電圧回路などが出力する基準電位が他方の入力端子に入力されており、一方の入力端子の入力電位が基準電位より高い場合に、ハイレベルの信号を出力する。またコンパレータ２２６の一方の入力端子はツェナーダイオードＺＤを介して接地電位に接続されている。コンパレータ２２６の出力端子は、コネクタ部２１に対応する光送受信モジュール５０の入力端子５１ａに接続されている。またコネクタ部２１に対応する光送受信モジュール５０の出力端子５２ａは、コネクタ部２２に対応する３つの光送受信モジュール５０の入力端子５１ａに接続されている。

　コネクタ部２２に対応するいずれかの光通信モジュール５０の出力がハイレベルの場合、対応するダイオードＤ１～Ｄ３が導通し、抵抗Ｒを介して接地電位へ電流が流れる。このためコンパレータ２２６の一方の入力端子の電位は、抵抗Ｒの抵抗値と電流量とに応じた電位に上昇し、この電位が基準電位を超えた時点でコンパレータ２２６はハイレベルを出力し、この信号がコネクタ部２１に対応する光送受信モジュール５０の入力端子５１ａに入力される。よって論理和演算回路２１５は、抵抗Ｒの抵抗値と、ダイオードＤ１～Ｄ３が導通した場合に流れる電流量とに応じて適切に基準電位を設定することによって、コネクタ部２２に対応するいずれかの光送受信モジュール５０がハイレベルを出力した場合に、コネクタ部２１に対応する光送受信モジュール５０へハイレベルの信号を与えることができる。

　また、コネクタ部２１に対応する光送受信モジュール５０にて受信された光信号は、電気信号に変換されてコネクタ部２２に対応する全ての光送受信モジュール５０へ与えられる。

　また例えばコネクタ部２２に対応する全ての光送受信モジュール５０の出力がハイレベルとなり、全てのダイオードＤ１～Ｄ３が導通した場合に、抵抗Ｒを流れる電流量は、１つのダイオードＤ１～Ｄ３が導通した場合と比較して約３倍となるため、コンパレータ２２６の入力電位も約３倍となる。この場合に入力電位の過度の上昇によってコンパレータ２２６が破壊されることを防止するためにツェナーダイオードＺＤが設けられており、コンパレータ２２６の入力電位の上昇はツェナーダイオードＺＤの降状電圧（ツェナー電圧）に制限されている。なお、上述の第１光信号中継装置２１０の場合と同様に、第２光信号中継装置２２０についても、光通信モジュール５０の出力が電流出力でなく電圧出力である場合には、ツェナーダイオードＺＤを備えない構成であってもよい。

　以上の構成の実施の形態２に係る光通信システムは、実施の形態１に係る光通信システムと同様に、リンギング及び外乱ノイズ等の影響なく複数の光通信装置３０が通信を行うことができ、車輌１内における装置間の通信を高速化することができる。また光通信装置３０は、通信線５、第１光信号中継装置２１０及び第２光信号中継装置２２０をＣＡＮバスとして、ＣＡＮのプロトコルに従ったアービトレーションを行うことができ、ＣＡＮのプロトコルに従った光通信を実現することができる。

　また、実施の形態２の第１光信号中継装置２１０が備える論理和演算回路２１５は、コンパレータ２１６の入力端子に接続するダイオードを追加することで、入力信号数を増加させることができる。このため、コネクタ部１１及び光送受信モジュール５０を追加して第１光信号中継装置２１０に接続可能な装置の数を増加させることが容易であり、第１光信号中継装置２１０の拡張性を向上することができる。

　同様に、実施の形態２の第２光信号中継装置２２０が備える論理和演算回路２２５は、コンパレータ２２６の入力端子に接続するダイオードを追加することで、入力信号数を増加させることができる。このため、コネクタ部２２及び光送受信モジュール５０を追加して第２光信号中継装置２２０に接続可能な装置の数を増加させることが容易であり、第２光信号中継装置２２０の拡張性を向上することができる。

　なお本実施の形態においては、第１光信号中継装置２１０及び第２光信号中継装置２２０が論理和演算回路２１５及び２２５を備えて複数の光送受信モジュール５０が出力する信号の論理和演算を行う構成としたが、論理和演算回路２１５及び２２５の回路構成は、図８及び図９に示すものに限らない。例えば複数のトランジスタをプルアップ又はプルダウンの抵抗に接続したいわゆるワイヤードＯＲなどの論理和演算回路を用いる構成であってもよく、更に異なる回路構成の論理和演算回路を用いる構成であってもよい。また、第１光信号中継装置２１０及び第２光信号中継装置２２０が有するコンパレータ２１６及び２２６は、単純な論理バッファ又はインバータ等であってもよい。

　実施の形態２に係る光通信システムのその他の構成は、実施の形態１に係る光通信システムの構成と同様であるため、同様の箇所には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。

（実施の形態３）
　図１０は、本発明の実施の形態３に係る光通信システムの構成を示す模式図である。実施の形態３に係る通信システムは、図１に示した実施の形態１に係る光通信システムにおいて、第１光信号中継装置１０に代えて第１光信号中継装置３１０を用いると共に、３つの第２光信号中継装置２０に代えて３つの第２光信号中継装置３２０を用いた構成である。なお、図１０においては、第１光信号中継装置３１０を八角形及び円形を並べたシンボルで示し、第２光信号中継装置３２０を正方形及び円形を並べたシンボルで示してある。

　図示の光通信システムは、第１光信号中継装置３１０には、３つ（３組）の光通信線５を介して３つの第２光信号中継装置３２０が接続され、各第２光信号中継装置３２０には、２つの光通信線５を介して２つの光通信装置３０がそれぞれ接続されている。

　実施の形態３の第１光信号中継装置３１０は、実施の形態１の第１光信号中継装置１０の機能と１つの光通信装置３０の機能とを兼ね備えたものである。図１１は、実施の形態３の第１光信号中継装置３１０の構成を示すブロック図である。実施の形態３の第１光信号中継装置３１０は、３つのコネクタ部１１と、３つの光送受信モジュール５０と、ＣＰＵ３３１と、ＣＡＮコントローラ３３２と、ＯＲ素子１５とを備えて構成されている。

　実施の形態３の第１光信号中継装置３１０が備えるＣＰＵ３３１及びＣＡＮコントローラ３３２は、光通信装置３０が備えるＣＰＵ３１及びＣＡＮコントローラ３２（図２参照）と略同じものである。ただし、第１光信号中継装置３１０では、光信号のドミナントと電気信号のハイレベルとが対応付けられており、ＣＡＮコントローラ３３２は、ＣＡＮプロトコルのドミナントに対応するハイレベルの電気信号とレセシブに対応するローレベルの信号とを入出力する。

　第１光信号中継装置３１０の３つの光送受信モジュール５０の出力端子５２ａ及びＣＡＮコントローラ３３２の出力端子３３２ｂは、４入力１出力のＯＲ素子１５の入力にそれぞれ接続されている。またＯＲ素子１５の出力は、３つの光送受信モジュール５０の入力端子５１ａ及びＣＡＮコントローラ３３２の入力端子３３２ａに接続されている。これにより、光送受信モジュール５０又はＣＡＮコントローラ３３２のいずれかからドミナントに対応するハイレベルの信号が出力された場合、ＯＲ素子１５は、全ての光送受信モジュール５０及びＣＡＮコントローラ３３２へドミナントに対応するハイレベルの信号を与える。また光送受信モジュール５０及びＣＡＮコントローラ３３２の全てからレセシブに対応するローレベルの信号が出力された場合、ＯＲ素子１５は、全ての光送受信モジュール５０及びＣＡＮコントローラ３３２へレセシブに対応するローレベルの信号を与える。

　これにより第１光信号中継装置３１０は、一のコネクタ部１１に接続された他の装置から受信した光信号、又は、自らのＣＰＵ３３１の処理によりＣＡＮコントローラ３３２から出力した電気信号を、ドミナントに対応する電気信号を優性としてＯＲ素子１５にて信号合成を行って、コネクタ部１１に接続された全ての他の装置、及び、自らのＣＡＮコントローラ３３２へ送信することができる。

　同様に、実施の形態３の第２光信号中継装置３２０は、実施の形態１の第２光信号中継装置２０の機能と１つの光通信装置３０の機能とを兼ね備えたものである。図１２は、実施の形態３の第２光信号中継装置３２０の構成を示すブロック図である。実施の形態３の第２光信号中継装置３２０は、第１光信号中継装置３１０（又は第１光信号中継装置１０）との接続を行うためのコネクタ部２１と、光通信装置３０との接続を行うための２つのコネクタ部２２と、３つの光送受信モジュール５０と、ＣＰＵ３３１と、ＣＡＮコントローラ３３２と、ＯＲ素子２５とを備えて構成されている。

　実施の形態３の第２光信号中継装置３２０が備えるＣＰＵ３３１及びＣＡＮコントローラ３３２は、光通信装置３０が備えるＣＰＵ３１及びＣＡＮコントローラ３２（図２参照）と略同じものである。ただし、第２光信号中継装置３２０では、光信号のドミナントと電気信号のハイレベルとが対応付けられており、ＣＡＮコントローラ３３２は、ＣＡＮプロトコルのドミナントに対応するハイレベルの電気信号とレセシブに対応するローレベルの信号とを入出力する。

　第２光信号中継装置３２０のコネクタ部２２に対応付けられた２つの光送受信モジュール５０の出力端子５２ａ及びＣＡＮコントローラ３３２の出力端子３３２ｂは、４入力１出力のＯＲ素子２５の入力にそれぞれ接続されている。ＯＲ素子２５の残りの１つの入力は、接地電位に接続されている。またＯＲ素子２５の出力は、コネクタ部２１に対応付けられた光送受信モジュール５０の入力端子５１ａに接続されている。コネクタ部２１に対応付けられた光送受信モジュール５０の出力端子５２ａは、コネクタ部２２に対応付けられた２つの光送受信モジュール５０の入力端子５１ａ及びＣＡＮコントローラ３３２の入力端子３３２ａに接続されている。

　コネクタ部２２に対応付けられた光送受信モジュール５０又はＣＡＮコントローラ３３２のいずれかからドミナントに対応するハイレベルの信号が出力された場合、ＯＲ素子２５は、コネクタ部２１に対応付けられた光送受信モジュール５０へドミナントに対応するハイレベルの信号を与える。またコネクタ部２２に対応付けられた光送受信モジュール５０及びＣＡＮコントローラ３３２の全てからレセシブに対応するローレベルの信号が出力された場合、ＯＲ素子２５は、コネクタ部２１に対応付けられた光送受信モジュール５０へレセシブに対応するローレベルの信号を与える。またコネクタ部２１に対応付けられた光送受信モジュール５０から出力された信号は、コネクタ部２２に対応付けられた２つの光送受信モジュール５０及びＣＡＮコントローラ３３２へ与えられる。

　これにより第２光信号中継装置３２０は、コネクタ部２２に接続された他の装置から受信した光信号、又は、自らのＣＰＵ３３１の処理によりＣＡＮコントローラ３３２から出力した電気信号を、ドミナントに対応する電気信号を優性としてＯＲ素子２５にて信号合成を行って、コネクタ部２１に接続された第１光信号中継装置３１０へ送信することができると共に、コネクタ部２１に接続された第１光信号中継装置３１０から受信した光信号を、コネクタ部２２に接続された他の装置及び自らのＣＡＮコントローラ３３２へ与えることができる。

　以上の構成の実施の形態３に係る光通信システムは、第１光信号中継装置１０及び光通信装置３０の機能を兼ね備えた第１光信号中継装置３１０と、第２光信号中継装置２０及び光通信装置３０の機能を兼ね備えた第２光信号中継装置３２０とを用いる構成とすることにより、光通信システムの小型化及び省線化等を実現できる。第１光信号中継装置３１０及び第２光信号中継装置３２０は、例えばボディＥＣＵなどの既存のＥＣＵに光信号の中継機能を付加することで実現することができる。

　なお、本実施の形態においては、第１光信号中継装置３１０及び第２光信号中継装置３２０は、ＯＲ素子１５、２５を備える構成としたが、これに限るものではなく、実施の形態２の第１光信号中継装置２１０及び第２光信号中継装置２２０と同様に、コンパレータ２１６、２２６及びダイオードＤ１～Ｄ４等を用いた論理和演算回路２１５、２２５を備える構成としてもよい。また、実施の形態１の第１光信号中継装置１０及び第２光信号中継装置２０と、実施の形態３に係る第１光信号中継装置３１０及び第２光信号中継装置３２０とが混在した構成の光通信システムであってもよい。

　実施の形態３に係る光通信システムのその他の構成は、実施の形態１に係る光通信システムの構成と同様であるため、同様の箇所には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。

　１　車輌
　５　光通信線（一組の光通信線）
　５ａ　送信用の光ファイバ（送信用の光通信線）
　５ｂ　受信用の光ファイバ（受信用の光通信線）
　１０　第１光信号中継装置
　１１　コネクタ部（接続部）
　１５　ＯＲ素子（信号分配部）
　２０　第２光信号中継装置
　２１　コネクタ部（接続部）
　２２　コネクタ部（接続部）
　２５　ＯＲ素子
　３０　光通信装置
　３１　ＣＰＵ
　３２　ＣＡＮコントローラ
　３３　コネクタ部
　４０　光送受信モジュール
　４１　送信部
　４２　受信部
　５０　光送受信モジュール
　５１　送信部
　５１ａ　入力端子
　５２　受信部
　５２ａ　出力端子
　２１０　第１光信号中継装置
　２１５　論理和演算回路
　２１６　コンパレータ（比較器）
　２２０　第２光信号中継装置
　２２５　論理和演算回路
　２２６　コンパレータ（比較器）
　３１０　第１光信号中継装置
　３２０　第２光信号中継装置
　３３１　ＣＰＵ
　３３２　ＣＡＮコントローラ（通信手段）
　Ｄ１～Ｄ４　ダイオード
　Ｒ　抵抗
　ＺＤ　ツェナーダイオード


 

Claims (11)

1. 　優性値及び劣性値の２値で表される光信号の送受信を行う複数の光通信装置と、
   　光信号を送受信するための送信用及び受信用の一組の光通信線がそれぞれ接続される接続部を複数備え、一の接続部にて受信した光信号を全ての接続部から送信する第１の光信号中継装置と、
   　前記接続部を複数備え、所定の接続部にて受信した光信号を他の全ての接続部から送信し、他の接続部にて受信した光信号を前記所定の接続部から送信する複数の第２の光信号中継装置と
   　を備え、
   　前記第１の光信号中継装置の接続部に、光通信線を介して前記第２の光信号中継装置の所定の接続部が接続され、
   　前記第２の光信号中継装置の他の接続部に、光通信線を介して前記光通信装置が接続されていること
   　を特徴とする光通信システム。
2. 　前記第１の光信号中継装置は、
   　前記接続部毎に設けられ、受信した光信号を電気信号に変換して出力する受信部、及び、入力された電気信号を光信号に変換して送信する送信部と、
   　優性値に対応する信号レベルの電気信号が前記接続部の受信部いずれかから出力された場合に、該電気信号を全ての前記接続部の送信部へ入力する信号分配部と
   　を有すること
   　を特徴とする請求項２に記載の光通信システム。
3. 　前記第２の光信号中継装置は、
   　前記接続部毎に設けられ、受信した光信号を電気信号に変換して出力する受信部、及び、入力された電気信号を光信号に変換して送信する送信部と、
   　優性値に対応する信号レベルの電気信号が前記他の接続部の受信部いずれかから出力された場合に、該電気信号を前記所定の接続部の送信部へ入力する信号合成部と
   　を有し、
   　前記所定の接続部の受信部から出力される電気信号を、全ての前記他の接続部の送信部へ入力してあること
   　を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光通信システム。
4. 　優性値及び劣性値の２値で表される光信号を送受信するための送信用及び受信用の一組の光通信線がそれぞれ接続される接続部を複数備え、一の接続部にて受信した光信号を全ての接続部から送信する光信号中継装置であって、
   　前記接続部毎に設けられ、受信した光信号を電気信号に変換して出力する受信部、及び、入力された電気信号を光信号に変換して送信する送信部と、
   　優性値に対応する信号レベルの電気信号が前記接続部の受信部いずれかから出力された場合に、該電気信号を全ての前記接続部の送信部へ入力する信号分配部と
   　を備えること
   　を特徴とする光信号中継装置。
5. 　光信号の優性値に電気信号のハイレベル／ローレベルが対応付けてあり、
   　前記信号分配部は、全ての前記接続部の受信部が出力する電気信号の論理和／論理積を、全ての前記接続部の送信部へ入力するようにしてあること
   　を特徴とする請求項４に記載の光信号中継装置。
6. 　光信号の優性値に電気信号のハイレベルが対応付けてあり、
   　前記受信部は、変換した電気信号を出力する端子をそれぞれ有し、
   　前記信号分配部は、
   　各受信部の前記端子にアノードがそれぞれ接続され、カソードが共通のプルダウン抵抗にそれぞれ接続された複数のダイオードと、
   　該ダイオードのカソードの電位及び基準電位を比較する比較器とを有し、
   　該比較器の出力信号を全ての前記接続部の送信部へ入力するようにしてあること
   　を特徴とする請求項４に記載の光信号中継装置。
7. 　優性値及び劣性値の２値で表される電気信号を送受信する通信手段を更に備え、
   　前記信号分配部は、前記接続部の受信部及び前記通信手段が出力する電気信号が入力され、優性値に対応する信号レベルの電気信号が前記接続部の受信部又は前記通信手段のいずれかから出力された場合に、該電気信号を全ての前記接続部の送信部及び前記通信手段へ入力するようにしてあること
   　を特徴とする請求項４乃至請求項６のいずれか１つに記載の光信号中継装置。
8. 　優性値及び劣性値の２値で表される光信号を送受信するための送信用及び受信用の一組の光通信線がそれぞれ接続される接続部を複数備え、所定の接続部にて受信した光信号を全ての他の接続部から送信し、他の接続部にて受信した光信号を前記所定の接続部から送信する光信号中継装置であって、
   　前記接続部毎に設けられ、受信した光信号を電気信号に変換して出力する受信部、及び、入力された電気信号を光信号に変換して送信する送信部と、
   　優性値に対応する信号レベルの電気信号が前記他の接続部の受信部いずれかから出力された場合に、該電気信号を前記所定の接続部の送信部へ入力する信号合成部と
   　を備え、
   　前記所定の接続部の受信部から出力される電気信号を、全ての前記他の接続部の送信部へ入力してあること
   　を特徴とする光信号中継装置。
9. 　光信号の優性値に電気信号のハイレベル／ローレベルが対応付けてあり、
   　前記信号合成部は、全ての前記他の接続部の受信部が出力する電気信号の論理和／論理積を、前記所定の接続部の送信部へ入力するようにしてあること
   　を特徴とする請求項８に記載の光信号中継装置。
10. 　光信号の優性値に電気信号のハイレベルが対応付けてあり、
    　前記受信部は、変換した電気信号を出力する端子をそれぞれ有し、
    　前記信号合成部は、
    　前記他の接続部の受信部が有する前記端子にアノードがそれぞれ接続され、カソードが共通のプルダウン抵抗にそれぞれ接続された複数のダイオードと、
    　該ダイオードのカソードの電位及び基準電位を比較する比較器と
    　を有し、
    　該比較器の出力信号を前記所定の接続部の送信部へ入力するようにしてあること
    　を特徴とする請求項８に記載の光信号中継装置。
11. 　優性値及び劣性値の２値で表される電気信号を送受信する通信手段を更に備え、
    　前記信号合成部は、前記他の接続部の受信部及び前記通信手段が出力する電気信号が入力され、優性値に対応する信号レベルの電気信号が前記他の接続部の受信部又は前記通信部のいずれかから出力された場合に、該電気信号を前記所定の接続部の送信部へ入力するようにしてあり、
    　前記所定の接続部の受信部から出力される電気信号を、全ての前記他の接続部の送信部及び前記通信手段へ入力してあること
    　を特徴とする請求項８乃至請求項１０のいずれか１つに記載の光信号中継装置。

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