JP3143430B2 - 航空機用光信号伝送装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、航空機に搭載する
各種機器間を、光ファイバによって接続するための航空
機用光信号伝送装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、航空機では、機体の各部にセンサ
やアクチュエータを搭載し、高度かつ複雑な制御を行う
ようになっている。たとえば図６に示すように、複数の
機器１〜８が、航空機１０の機体の各部に搭載され、各
種制御が行われる。航空機１０においては、電気的なノ
イズの影響を受けにくいように、機器１〜８間のデータ
の伝送は、光ファイバ１１，１２，１３，…を介して行
われる。

【０００３】図７は、航空機用光データバスの形態とし
て、リニア・カプラ２１，２２，２３，２４，…によっ
て形成されるバスライン形式のトポロジを示す。光ファ
イバ１１，１２，１３，１４，…は、メイン・バス・ラ
インを構成し、Ｔカプラであるリニア・カプラ２１，２
２，２３，２４から各機器１，２，３，４，…との間で
データの送受信が行われる。

【０００４】複数の機器間の接続形態としては、図７に
示すようなメイン・バス・ラインにリニア・カプラ２
１，２２，２３，２４，…を追加していく構成の他に、
スター・カプラを用いることも一般的である。スター・
カプラを用いるトポロジでは、複数の機器が１つのスタ
ー・カプラに同等に接続される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図７に示すようなメイ
ン・バス・ライン方式のトポロジでは、メイン・バス・
ラインにリニア・カプラを追加接続していくことによっ
て、機器の増設が可能であり、拡張性に富んでいる。こ
れに対して、スター・カプラ方式では、接続機器を増設
するようなシステムの拡張については、カプラそのもの
を交換し、システム全体を再接続する必要がある。この
とき、場合によってはすべての接続機器で信号受信レベ
ル等についての再調整が必要となる可能性もある。

【０００６】これに対して、図７に示すようなメイン・
バス・ライン方式では、リニア・カプラを追加接続する
だけで機器の増設が可能となるので、拡張性という点で
はスター・カプラ方式よりも優れている。但し、メイン
・バス・ラインを通る光信号の強度は、リニア・カプラ
を通過する毎に減衰し、末端の機器に対しては極めて微
弱な信号となってしまうことが予想される。このため、
接続端末数が制限されたり、送受信にダイナミック・レ
ンジの広い高性能なトランシーバを必要とすることにな
り、拡張性に富むというメイン・バス・ライン方式の利
点を発揮することができない状況になってしまう。リニ
ア・カプラ２１，２２，２３，２４の部分で光増幅を行
えば、リニア・カプラ２１，２２，２３，２４の部分で
の光信号の減衰の問題は解消する。しかしながら、光増
幅用の電源を供給する必要が生じ、また光増幅器が故障
したりすると信頼性が低下してしまう。すなわち、リニ
ア・カプラ２１，２２，２３，２４の部分で光増幅を行
うことは、リニア・カプラ２１，２２，２３，２４の電
気／電子化を行うこととなり、光ファイバを採用して信
号伝達を行うことの利点が失われてしまうことになる。

【０００７】本発明の目的は、リニア・カプラ接続に近
い拡張性を有するとともに、多くの端末を接続すること
も可能な光データバス接続形態を実現するための航空機
用光信号伝送装置を提供することである。

【０００８】

【０００９】

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、航空機に搭載
される機器間を、光信号が伝達可能なように光ファイバ
によって接続する航空機用光信号伝送装置であって、光
ファイバを接続可能な入力側接続手段と、入力側接続手
段に入力される光信号が導かれ、機器からの電気信号を
光信号に変換して混合し、光信号の一部を分岐して電気
信号に変換して機器に入力する混合分岐手段と、機器か
ら供給される電力を利用し、混合分岐手段からの光信号
を増幅する光増幅手段と、光増幅手段の出力側に接続さ
れ、光ファイバを接続可能な出力側接続手段と、混合分
岐手段と光増幅手段との間に設けられ、混合分岐手段か
らの光信号を分岐する分岐手段と、分岐手段によって分
岐される光信号に、光増幅手段と同等の遅延を与える遅
延手段と、光増幅手段と出力側接続手段との間に設けら
れ、遅延手段によって与えられた光信号を、光増幅手段
から出力される光信号と混合して出力側接続手段に出力
する混合手段とをさらに含むことを特徴とする航空機用
光信号伝送装置である。

【００１１】本発明に従えば、混合分岐手段から光増幅
手段に入力する光信号の一部は、分岐手段によって分岐
され、光増幅手段と同等の遅延を与えられて、光分岐手
段の出力と混合手段によって混合される。機器の故障な
どによって光増幅手段に対する電源の供給が停止するよ
うな場合であっても、遅延手段を介して光信号を伝達す
ることができる。複数の機器が同時に故障を生じること
は極めて希であると考えられるので、他の航空機用光信
号伝達装置で光信号の増幅が行われ、機器の故障による
影響を補うことができる。機器が正常に動作していると
きには、機器から供給される電源で光増幅手段を動作さ
せ、遅延手段からの光信号と、混合手段で混合しても、
遅延手段で光増幅手段と同等の遅延が与えられているの
で、混合する際に信号としての波形が変化することはな
く、信頼性の高い光信号の伝達を行うことができる。

【００１２】また本発明は、前記混合分岐手段から分岐
される光信号と、前記光増幅手段から出力される光信号
とを比較し、比較結果に基づいて光増幅手段の故障の有
無を検出する故障検出手段を備えることを特徴とする。

【００１３】本発明に従えば、光増幅手段が故障して、
混合手段によって混合される光が歪むような場合には、
混合分岐手段から分岐される光信号と光増幅手段から出
力される光信号とに差が生じるので、故障検出手段の比
較結果で差を故障として検出することができる。故障が
検出される場合は、光増幅手段への電源供給停止などに
よって、故障の影響を除去することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の基礎となる形態
としての航空機用光信号伝送装置であるデータバス・イ
ンタフェイス３０の概略的な構成を示す。データバス・
インタフェイス３０には、入力側接続手段である入力側
コネクタ３１、混合分岐手段であるカプラ３２、光増幅
手段である光増幅器３３および出力側接続手段である出
力側コネクタ３４が含まれる。入力側コネクタ３１に
は、上流側からの光信号が伝達されるメインバス用光フ
ァイバ３５が接続可能である。出力側コネクタ３４に
は、下流側に光信号を伝達するメインバス用光ファイバ
３６が接続可能である。カプラ３２には、電気信号を光
信号に変換するＥＯトランシーバ３７からの光信号が混
合可能である。カプラ３２からは、光信号を電気信号に
変換するＯＥトランシーバ３８に入力するための光信号
が分岐可能である。データバス・インタフェイス３０内
で、入力側コネクタ３１からカプラ３２の入力側に対す
る光信号の伝送、カプラ３２の出力側から光増幅器３３
の入力側への光信号の伝送、光増幅器３３から出力側コ
ネクタ３４への光信号の伝送には、それぞれ光ファイバ
３９が用いられる。ＥＯトランシーバ３７で入力される
電気信号の出力と、ＯＥトランシーバ３８から出力され
る電気信号の入力とは、機器側回路４０に対して行われ
る。機器側回路４０からは、光増幅器３３に対する動作
用電源の供給も行われる。

【００１５】光増幅器３３では、ホトダイオードやホト
トランジスタなどの受光素子で光ファイバ３９を介して
入力される光信号を電気信号に変換し、電気的な増幅回
路を介して増幅した後、レーザダイオードなどで電気信
号を光信号に変換する。これらの変換および増幅の過程
で機器側回路４０からの電源を利用する。ＥＯトランシ
ーバ３７およびＯＥトランシーバ３８でも、機器側回路
４０から供給される電源を利用する。

【００１６】図２は、図１に示すデータバス・インタフ
ェイス３０を用いて、複数の機器４１〜４４を光バス方
式で接続している光データバス接続形態を示す。各機器
４１〜４４の前後間は、光ファイバ５１，５２，５３，
５４，５５によって接続される。データバス・インタフ
ェイス３０には光増幅器３３が含まれているので、機器
を増設しても光信号の減衰は生じない。したがって、多
くの機器を端末として接続することができ、システムの
拡張が容易である。

【００１７】図３は、図１に示すカプラ３２の概略的な
構成を示す。カプラ３２では、接続用の光ファイバ３９
に、他の光ファイバ３２ａの一部が融着する融着部３２
ｂを有し、融着部３２ｂで光ファイバ３２ａに入力され
る光信号と、光ファイバ３９を通過する光信号とが混合
され、光ファイバ３９を通過する光信号の一部が光ファ
イバ３２ａに分岐する。図１に示す光増幅器３３は、カ
プラ３２の部分での光信号の分岐による減衰を補うよう
に増幅を行う。

【００１８】図４は、本発明の実施の一形態によるデー
タバス・インタフェイス６０の概略的な構成を示す。本
実施形態で、図１に示す基礎形態に対応する部分には同
一の参照符を付し、重複する説明は省略する。本実施形
態のデータバス・インタフェイス６０には、第１カプラ
６１、第２カプラ６２および第３カプラ６３の３つのカ
プラが含まれる。第１カプラ６１は、図１のカプラ３２
と基本的には同等であり、ＥＯトランシーバ３７からの
光信号を入力側コネクタ３１から入力される光信号と混
合し、その一部をＯＥトランシーバ３８を介して機器側
回路４０に入力させる。分岐手段である第２カプラ６２
は、第１カプラ６１からの光信号を２系統に分岐する。
混合手段である第３カプラ６３では、２系統の光信号を
混合する。２系統の光信号のうちの１系統は、光増幅器
３３で増幅される。分岐される２系統のうちの他の系統
の光信号はそのまま進んで遅延ファイバ６４で時間を消
費する。遅延ファイバ６４は、光増幅器３３での光増幅
の際の時間遅れを模擬的に与えるのに必要な長さを有す
る光ファイバである。このため遅延ファイバ６４を通っ
た光信号は、光増幅器３３で増幅される光信号と同じ時
間遅れを有するので、第３カプラ６３で混合されて合流
する際に、信号としての波形が変化しないようにするこ
とができる。

【００１９】本実施形態では、第２カプラ６２と第３カ
プラ６３との間に、光増幅器３３および遅延ファイバ６
４の２系統を設け、光増幅器３３が機器側回路４０の故
障などによって電源が供給されなくなっても、ある程度
の強度の光信号を遅延ファイバ６４側の系統を介して次
のデータバス・インタフェイス６０に供給することがで
きる。航空機に搭載する機器は、信頼性が高いように構
成されているので、隣合う２つまたは３つ以上の機器が
同時に故障することは極めて希であると考えられる。遅
延ファイバ６４側の系統を介して、２〜３のデータバス
・インタフェイス６０を接続可能なように光信号の出力
レベルや受光感度などを設計しておくことによって、光
増幅器３３側の系統が機能しなくなっても、遅延ファイ
バ６４側の系統を介する光信号の伝達によって、光デー
タバスのメインバスに伝送される信号を下流側に伝送す
ることができる。

【００２０】図５は、本発明の実施の他の形態によるデ
ータバス・インタフェイス７０の構成を示す。本実施形
態で、図１の基礎形態または図４の実施形態に対応する
部分には同一の参照符を付し、重複する説明を省略す
る。本実施形態は、図４に示す実施形態の構成に、さら
にＯＥトランシーバ７１および故障検出回路７２を付加
する構成を有する。ＯＥトランシーバ７１は、光増幅器
３３から出力される光信号の一部を第４カプラ７４で分
岐して入力し、電気信号に変換する。故障検出回路７２
は、第１カプラ６１から分岐する光信号を電気信号に変
換するＯＥトランシーバ３８からの出力と、ＯＥトラン
シーバ７１からの出力とを比較し、光増幅器３３の故障
を検出する。故障検出回路７２における比較は、光増幅
器３３による光信号の遅延を考慮して行う。

【００２１】たとえば機器側回路４０から、ＥＯトラン
シーバ３７を介して第１カプラ６１に光信号を混合させ
ると、ＯＥトランシーバ３８には、混合された光信号の
一部がループバックして入力され、電気信号に変換され
る。第１カプラ６１で混合された光信号は、第２カプラ
６２で分岐して、光増幅器３３で増幅され、その出力の
一部がＯＥトランシーバ７１で電気信号に変換され、故
障検出回路７２に入力される。メインバス用光ファイバ
３５，３６を介して伝送される光信号はバスの使用権を
有する機器側回路４０のみから出力可能なように、シス
テム全体のプロトコルを定めておけば、データバス・イ
ンタフェイス７０が接続される機器側回路４０にメイン
バスの使用権があるときに、機器側回路４０から故障検
出回路７２で光増幅器３３の故障検出を行うための光信
号を導出し、光増幅器３３での時間遅延を考慮して信号
比較を行い、光増幅器３３の出力信号に変化が生じると
きに光増幅器３３の故障を検出することができる。故障
が検出されるときには、光増幅器３３への電源供給の遮
断等の処置を行って、光増幅器３３の機能を停止させ
る。故障後の処置は、メインバス用光ファイバ３５，３
６を介してシステム全体の制御装置が機器側回路４０か
ら情報収集を行って決定し、制御装置からの指令データ
に基づいて、機器側回路４０が電源を遮断するように構
成することも可能である。

【００２２】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、機器との
間での光信号による入出力を混合分岐手段のカプラで行
う。光増幅手段で光信号を増幅しながら光ファイバを介
して順次機器間の伝達を行うことができるので、光信号
が減衰することはなく、リニア・カプラ接続に近い拡張
性を有して、光データバス接続形態を実現することがで
きる。データバス・インタフェイスは、電源を含む機器
に装着されるので、光増幅手段に機器から容易に電源を
供給することができる。

【００２３】さらに、光増幅手段と並列に、光増幅手段
と同等の遅延を与える遅延手段が設けられて、光信号の
一部を分岐した後遅延させて混合するので、波形の歪み
を生じることなく光信号の伝達を行うことができる。機
器の故障などで光増幅手段の動作が停止しても、遅延手
段を介する光信号の伝達によって、下流側のデータバス
・インタフェイスに光信号を伝送し、下流側の光増幅手
段で光信号を増幅して、機器の故障で下流側の機器に光
信号が伝達されない事態を避けることができ、信頼性を
向上させることができる。

【００２４】また本発明によれば、故障検出手段を備え
て光増幅手段の故障の有無を検出することができるの
で、光増幅手段の故障時には、光増幅手段を停止させる
ことなどの対策を施し、光増幅手段の故障の影響を排除
して、信頼性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基礎形態のデータバス・インタフェイ
ス３０の概略的な構成を示すブロック図である。

【図２】図１の基礎形態のデータバス・インタフェイス
３０を用いて構成する光データバス接続形態を示す図で
ある。

【図３】図１の基礎形態のカプラ３２の構成を示す図で
ある。

【図４】本発明の実施の一形態によるデータバス・イン
タフェイス６０の概略的な構成を示すブロック図であ
る。

【図５】本発明の実施の他の形態によるデータバス・イ
ンタフェイス７０の概略的な構成を示すブロック図であ
る。

【図６】航空機に搭載される複数の機器間を光ファイバ
で接続する状態を示す図である。

【図７】光ファイバをリニア・カプラを用いて接続する
光データバス接続形態を示す図である。

【符号の説明】

６０，７０ データバス・インタフェイス ３１ 入力側コネクタ ３２ａ，３９ 光ファイバ ３２ｂ 融着部 ３３ 光増幅器 ３４ 出力側コネクタ ３５，３６ メインバス用光ファイバ ３７ ＥＯトランシーバ ３８，７１ ＯＥトランシーバ ４０ 機器側回路 ６１ 第１カプラ ６２ 第２カプラ ６３ 第３カプラ ６４ 遅延ファイバ ７２ 故障検出回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−160473（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−291317（ＪＰ，Ａ) 「航空宇宙電子システム」（社団法人 日本航空技術協会 1995年８月25日 第 １版第１刷 発行 ｐ．224−245) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B64D 47/00 H04B 10/00 H04B 10/22

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 航空機に搭載される機器間を、光信号が
   伝達可能なように光ファイバによって接続する航空機用
   光信号伝送装置であって、 光ファイバを接続可能な入力側接続手段と、 入力側接続手段に入力される光信号が導かれ、機器から
   の電気信号を光信号に変換して混合し、光信号の一部を
   分岐して電気信号に変換して機器に入力する混合分岐手
   段と、 機器から供給される電力を利用し、混合分岐手段からの
   光信号を増幅する光増幅手段と、 光増幅手段の出力側に接続され、光ファイバを接続可能
   な出力側接続手段と、 混合分岐手段と光増幅手段との間に設けられ、混合分岐
   手段からの光信号を分岐する分岐手段と、 分岐手段によって分岐される光信号に、光増幅手段と同
   等の遅延を与える遅延手段と、 光増幅手段と出力側接続手段との間に設けられ、遅延手
   段によって与えられた光信号を、光増幅手段から出力さ
   れる光信号と混合して出力側接続手段に出力する混合手
   段とをさらに含むことを特徴とする航空機用光信号伝送
   装置。
2. 【請求項２】 前記混合分岐手段から分岐される光信号
   と、前記光増幅手段から出力される光信号とを比較し、
   比較結果に基づいて光増幅手段の故障の有無を検出する
   故障検出手段を備えることを特徴とする請求項１記載の
   航空機搭載用光信号伝送装置。