(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024150263
(43)【公開日】2024-10-23
(54)【発明の名称】水中光無線通信装置
(51)【国際特許分類】
H04B 10/80 20130101AFI20241016BHJP
H04B 10/69 20130101ALI20241016BHJP
【ＦＩ】
H04B10/80
H04B10/69
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023063595
(22)【出願日】2023-04-10
(71)【出願人】
【識別番号】000001993
【氏名又は名称】株式会社島津製作所
(74)【代理人】
【識別番号】100104433
【弁理士】
【氏名又は名称】宮園 博一
(74)【代理人】
【識別番号】100172362
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 達哉
(72)【発明者】
【氏名】瀬尾 真之助
【テーマコード（参考）】
5K102
【Ｆターム（参考）】
5K102AA52
5K102AH26
5K102KA13
5K102KA39
5K102MA02
5K102MB08
5K102MB13
5K102MC23
5K102MD01
5K102MD03
5K102MH03
5K102MH14
5K102MH16
5K102MH22
5K102PB01
5K102PH31
5K102RD05
5K102RD26
5K102RD28
(57)【要約】
【課題】通信光とともに外乱光が受光された場合でも、外乱光によって通信光による通信が阻害されることを抑制することが可能な水中光無線通信装置を提供する。
【解決手段】この水中光無線通信装置１は、他の無線通信装置２から照射された通信光９０を受光する第１受光部１１と、通信光９０以外の光である外乱光９１を受光する第２受光部１３と、第１受光部１１によって受光された通信光９０の強度と、第２受光部１３によって受光された外乱光９１の強度３５とに基づいて、第１受光部１１のゲインを調整する制御を行う制御部１４と、を備える。
【選択図】図２
【解決手段】この水中光無線通信装置１は、他の無線通信装置２から照射された通信光９０を受光する第１受光部１１と、通信光９０以外の光である外乱光９１を受光する第２受光部１３と、第１受光部１１によって受光された通信光９０の強度と、第２受光部１３によって受光された外乱光９１の強度３５とに基づいて、第１受光部１１のゲインを調整する制御を行う制御部１４と、を備える。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
他の無線通信装置から照射された通信光を受光する第１受光部と、
前記通信光以外の光である外乱光を受光する第２受光部と、
前記第１受光部によって受光された前記通信光の強度と、前記第２受光部によって受光された前記外乱光の強度とに基づいて、前記第１受光部のゲインを調整する制御を行う制御部と、を備える、水中光無線通信装置。
前記通信光以外の光である外乱光を受光する第２受光部と、
前記第１受光部によって受光された前記通信光の強度と、前記第２受光部によって受光された前記外乱光の強度とに基づいて、前記第１受光部のゲインを調整する制御を行う制御部と、を備える、水中光無線通信装置。
【請求項2】
前記第１受光部によって受光された前記通信光の強度に基づいてゲインにより増幅された電流値を取得する電流値取得部をさらに備え、
前記制御部は、前記第２受光部によって受光された前記外乱光の強度に基づいて、前記電流値取得部によって取得される前記通信光の強度に基づく前記電流値が、予め設定された目標値に近づくように、前記第１受光部のゲインを調整する制御を行うように構成されている、請求項１に記載の水中光無線通信装置。
前記制御部は、前記第２受光部によって受光された前記外乱光の強度に基づいて、前記電流値取得部によって取得される前記通信光の強度に基づく前記電流値が、予め設定された目標値に近づくように、前記第１受光部のゲインを調整する制御を行うように構成されている、請求項１に記載の水中光無線通信装置。
【請求項3】
前記制御部は、前記第１受光部によって受光された前記通信光の強度に基づく前記電流値が、設定された前記目標値に近づくように、前記第１受光部に印加するゲイン制御電圧を調整することにより、前記第１受光部のゲインを調整する制御を行うように構成されている、請求項２に記載の水中光無線通信装置。
【請求項4】
前記制御部は、前記外乱光の強度が大きい場合には、前記目標値を大きくする制御を行い、前記外乱光の強度が小さい場合には、前記目標値を小さくする制御を行うように構成されている、請求項３に記載の水中光無線通信装置。
【請求項5】
前記制御部は、前記外乱光の強度が大きく、前記目標値を大きくする制御を行う場合には、前記第１受光部から出力される前記電流値が、前記第１受光部の定格電流以下となるように、前記目標値を設定する制御を行うように構成されている、請求項２に記載の水中光無線通信装置。
【請求項6】
前記第１受光部は、複数の受光素子を含み、
前記制御部は、前記複数の受光素子の各々によって受光された前記通信光の強度に基づく前記電流値と、前記目標値と、前記外乱光の強度とに基づいて、前記複数の受光素子の各々のゲインを独立して調整する制御を行うように構成されている、請求項２に記載の水中光無線通信装置。
前記制御部は、前記複数の受光素子の各々によって受光された前記通信光の強度に基づく前記電流値と、前記目標値と、前記外乱光の強度とに基づいて、前記複数の受光素子の各々のゲインを独立して調整する制御を行うように構成されている、請求項２に記載の水中光無線通信装置。
【請求項7】
複数の受光素子から出力された電流を電圧に変化する複数の電流電圧変換部をさらに備え、
前記制御部は、ゲインが調整された後の前記複数の受光素子から出力され、前記複数の電流電圧変換部によって変換された電圧の合計値を、前記通信光の信号として取得する制御を行うように構成されている、請求項６に記載の水中光無線通信装置。
前記制御部は、ゲインが調整された後の前記複数の受光素子から出力され、前記複数の電流電圧変換部によって変換された電圧の合計値を、前記通信光の信号として取得する制御を行うように構成されている、請求項６に記載の水中光無線通信装置。
【請求項8】
前記第１受光部によって受光された前記通信光の強度に基づく前記電流値の前記目標値と、前記外乱光の強度との相関関係を示す目標値相関情報を記憶する記憶部をさらに備え、
前記制御部は、前記第２受光部によって受光された前記外乱光の強度と、前記目標値相関情報とに基づいて、前記目標値を調整する制御を行うように構成されている、請求項２に記載の水中光無線通信装置。
前記制御部は、前記第２受光部によって受光された前記外乱光の強度と、前記目標値相関情報とに基づいて、前記目標値を調整する制御を行うように構成されている、請求項２に記載の水中光無線通信装置。
【請求項9】
前記第１受光部と、前記第２受光部と、前記制御部とを収容する筐体をさらに備え、
前記第１受光部および前記第２受光部の各々は、前記筐体において、前記外乱光の入射方向が等しくなる位置に設けられる、請求項１に記載の水中光無線通信装置。
前記第１受光部および前記第２受光部の各々は、前記筐体において、前記外乱光の入射方向が等しくなる位置に設けられる、請求項１に記載の水中光無線通信装置。
【請求項10】
前記第１受光部は、光電子増倍管を含み、
前記第２受光部は、前記光電子増倍管よりも強度の高い光を受光することが可能なフォトダイオードを含む、請求項１に記載の水中光無線通信装置。
前記第２受光部は、前記光電子増倍管よりも強度の高い光を受光することが可能なフォトダイオードを含む、請求項１に記載の水中光無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、水中光無線通信装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、水中光無線通信装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【0003】
上記特許文献１には、第１の水中通信装置と、第２の水中通信装置とを備える水中光無線通信装置が開示されている。第１の水中通信装置は、可視光を照射する照射部と、可視光を受光する受光部と、照射部および受光部を制御する制御部と、を有する。第２の水中通信装置は、可視光を照射する照射部と、可視光を受光する受光部と、照射部および受光部を制御する制御部と、を有する。第１の水中通信装置は、第２の水中通信装置から照射された可視光を受光することにより、第２の水中通信装置と通信を行うように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１７－２２８８８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ここで、上記特許文献１には開示されていないが、第１の水中通信装置（水中光無線通信装置）が配置される位置（水深）によっては、水中光無線通信装置に対して、可視光（通信光）とともに、通信光以外の外乱光が入射される場合がある。すなわち、水中光無線通信装置の受光部（第１受光部）において、水中光無線通信装置が配置される水深が浅い場合には、通信光および外乱光の両方が受光される場合がある。この場合、通信光とともに受光された外乱光によって、通信光による通信が阻害されるという不都合がある。そこで、通信光とともに外乱光が受光された場合でも、外乱光によって通信光による通信が阻害されることを抑制することが可能な水中光無線通信装置が望まれている。
【0006】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、通信光とともに外乱光が受光された場合でも、外乱光によって通信光による通信が阻害されることを抑制することが可能な水中光無線通信装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記目的を達成するために、この発明の一の局面における水中光無線通信装置は、他の無線通信装置から照射された通信光を受光する第１受光部と、通信光以外の光である外乱光を受光する第２受光部と、第１受光部によって受光された通信光の強度と、第２受光部によって受光された外乱光の強度とに基づいて、第１受光部のゲインを調整する制御を行う制御部と、を備える。
【発明の効果】
【0008】
本発明の一の局面による水中光無線通信装置では、上記のように、第１受光部によって受光された通信光の強度と、第２受光部によって受光された外乱光の強度とに基づいて、第１受光部のゲインを調整する制御を行う制御部を備える。これにより、第１受光部によって受光された通信光の強度と、第２受光部によって受光された外乱光の強度とに基づいて第１受光部のゲインが調整されるので、外乱光が大きい場合には、通信光の振幅を大きくすることができる。したがって、通信光に含まれる外乱光によるノイズに対して、通信光の振幅の比率を大きくすることが可能となるので、通信光のＳＮ比を向上させることができる。その結果、通信光とともに外乱光が受光される場合でも、外乱光によって通信光９０による通信が阻害されることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】一実施形態による第１水中光無線通信装置を備える水中光無線通信システムの概略を示した模式図である。
【図2】一実施形態による第１水中光通信装置の概略を示したブロック図である。
【図3】一実施形態による第２水中光通信装置の概略を示したブロック図である。
【図4】第１水中光通信装置において、第１受光部のゲインを調整する構成を説明するための模式図である。
【図5】第１受光部のゲインを調整する前の第１受光部が出力する電流信号を説明するためのグラフである。
【図6】第１受光部のゲインを調整した後の第１受光部が出力する電流信号を説明するためのグラフである。
【図7】面積を小さくした複数の受光素子を含む第１受光部のゲインを調整する前の第１受光部が出力する電流信号を説明するためのグラフである。
【図8】面積を小さくした複数の受光素子を含む第１受光部のゲインを調整した後の第１受光部が出力する電流信号を説明するためのグラフである。
【図9】外乱光によるオフセットを含む通信光に基づく電圧信号を説明するためのグラフである。
【図10】外乱光によるオフセットを除外した通信光に基づく電圧信号を説明するためのグラフである。
【図11】外乱光によるオフセットを除外した通信光に基づく複数の電圧信号を加算した後の電圧信号を説明するためのグラフである。
【図12】通信光の信号を取得する処理を説明するためのフローチャートである。
【図13】第１受光部のゲインを調整する処理を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
【0011】
【0012】
図１に示すように、水中光無線通信システム１００は、第１水中光無線通信装置１と、第２水中光無線通信装置２とを備える。第１水中光無線通信装置１と第２水中光無線通信装置２とは、同時に双方向の光通信が可能なように構成されている。水中光無線通信システム１００は、洋上風力発電機、いけすなどの、水中に設けられた構造物の検査に用いられる。
【0013】
第１水中光無線通信装置１は、水中に配置されている。具体的には、第１水中光無線通信装置１は、水中を移動する移動体８０に設けられている。移動体８０は、たとえば、ＡＵＶ（Ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ Ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ Ｖｅｈｉｃｌｅ：自律型無人潜水機）を含む。また、移動体８０は、推進機構８０ａを備える。また、移動体８０は、照明光９１ｂを照射可能に構成されている。
【0014】
推進機構８０ａは、制御部１４（図２参照）の制御の下、移動体８０に対して推進力を与えるように構成されている。推進機構８０ａは、たとえば、プロペラ（図示せず）と、プロペラを駆動する駆動源（図示せず）とを含む。推進機構８０ａは、プロペラを回転させることによって水をかき推進力を得る、いわゆるスクリュー構成であってもよいし、後方に高圧の水流を噴出することにより推進力を得る、いわゆるウォータージェット推進機構であってもよい。
【0015】
第２水中光無線通信装置２は、水中に配置されている。具体的には、第２水中光無線通信装置２は、水中に固定された固定体８１に設けられている。固定体８１は、保持部材８１ａを介して海底８２に設置されることにより、水中に固定されている。
【0016】
なお、図１に示すように、第１水中光無線通信装置１、および、第２水中光無線通信装置２は、外乱光９１が入射する環境下において、通信光９０を用いて通信を行う。外乱光９１は、たとえば、太陽８３から照射される太陽光９１ａ、および、移動体８０から照射される照明光９１ｂが含まれる。すなわち、第１水中光無線通信装置１および第２水中光無線通信装置２は、比較的水深が浅い位置において、通信光９０を用いた無線通信を行う。
【0017】
図２に示すように、第１水中光無線通信装置１は、発光部１０と、第１受光部１１と、第２受光部１３と、制御部１４とを備える。また、本実施形態では、第１水中光無線通信装置１は、記憶部１５を備える。また、第１水中光無線通信装置１は、と、ゲイン調整部１６と、信号取得部１７とを備える。
【0018】
発光部１０は、通信光９０（図１参照）を信号光として発光するように構成されている。通信光９０は、青色または紫色の波長帯域を中心波長とする光である。青色の波長帯域とは、４３５ｎｍから４８０ｎｍの範囲の波長帯域である。また、紫色の波長帯域とは、４００ｎｍから４３５ｎｍの範囲の波長帯域である。発光部１０は、半導体レーザ光源、または、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を含む。なお、信号光とは、所定のタイミングで光源の強度を変化させることによって情報を伝達するための光である。
【0019】
第１受光部１１は、他の無線通信装置（第２水中光無線通信装置２（図１参照））から照射された通信光９０を受光するように構成されている。本実施形態では、第１受光部１１は、光電子増倍管を含む。また、本実施形態では、第１受光部１１は、複数の受光素子１２を含む。すなわち、複数の受光素子１２の各々は、光電子増倍管である。なお、第１受光部１１には、通信光９０以外の波長帯域の光を除去するフィルタ（図示せず）が設けられている。したがって、第１受光部１１は、通信光９０の波長帯域と等しい波長帯域の光を受光する。なお、外乱光９１には、様々な波長帯域の光が含まれる。そのため、外乱光９１の一部は、通信光９０以外の波長帯域の光を除去するフィルタを透過し、通信光９０とともに第１受光部１１に受光される。
【0020】
第２受光部１３は、通信光９０以外の光である外乱光９１を受光するように構成されている。本実施形態では、第２受光部１３は、光電子増倍管よりも強度の高い光を受光することが可能なフォトダイオードを含む。なお、第２受光部１３には、通信光９０の波長帯域の光を除去するフィルタ（図示せず）が設けられている。したがって、第２受光部１３は、通信光９０以外の外乱光９１を受光する。
【0021】
制御部１４は、第１水中光無線通信装置１の各部の制御、および、移動体８０（図１参照）の移動の制御を行うように構成されている。また、制御部１４は、第１受光部１１のゲインを調整する制御を行うように構成されている。制御部１４は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、または、回路（ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ）などのプロセッサ、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、および、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などを含んで構成されたコンピュータである。また、制御部１４は、機能ブロックとしての第１ゲイン演算部１４ａ、および、第２ゲイン演算部１４ｂを含む。制御部１４は、ＣＰＵが所定の制御プログラムを実行することにより、第１水中光無線通信装置１の各部の制御、移動体８０の制御を行う制御部として機能する。制御部１４が第１受光部１１のゲインを調整する構成の詳細については、後述する。
【0022】
第１ゲイン演算部１４ａ、および、第２ゲイン演算部１４ｂは、制御部１４が記憶部１５に記憶された各種プログラムを実行することにより実現される機能ブロックとしてソフトウェア的に構成される。第１ゲイン演算部１４ａ、および、第２ゲイン演算部１４ｂは、専用のプロセッサ（処理回路）を設けて、互いに個別のハードウェアにより構成されてもよい。第１ゲイン演算部１４ａの機能の詳細、および、第２ゲイン演算部１４ｂの機能の詳細については、後述する。
【0023】
記憶部１５は、制御部１４が実行する各種プログラムを記憶している。また、記憶部１５は、目標値相関情報３４を記憶するように構成されている。記憶部１５は、たとえば、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、または、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）などの不揮発性の記憶装置を含む。
【0024】
目標値相関情報３４は、第１受光部１１によって受光された通信光９０の強度に基づく電流値３０（図４参照）の目標値３１と、外乱光９１の強度３５との相関関係を示す情報である。本実施形態では、記憶部１５は、データテーブルの形式で、目標値相関情報３４を記憶するように構成されている。なお、通信光９０の強度に基づく電流値３０の目標値３１と、外乱光９１の強度３５との相関関係を示す情報であれば、目標値相関情報３４を記憶する形式は問わない。また、目標値相関情報３４は、予め実験的に取得され、記憶部１５に記憶されている。
【0025】
ゲイン調整部１６は、制御部１４の制御の下、第１受光部１１のゲインを調整するように構成されている。ゲイン調整部１６の構成の詳細、および、ゲイン調整部１６が第１受光部１１のゲインを調整する構成の詳細については、後述する。
【0026】
信号取得部１７は、制御部１４の制御の下、第１受光部１１によって受光された通信光９０に基づく信号を取得するように構成されている。信号取得部１７の構成の詳細、および、信号取得部１７が信号を取得する構成の詳細については、後述する。
【0027】
また、本実施形態では、第１水中光無線通信装置１は、筐体１ａを備える。筐体１ａは、発光部１０と、第１受光部１１と、第２受光部１３と、制御部１４と、記憶部１５と、ゲイン調整部１６と、信号取得部１７と、を収容する。第１受光部１１および第２受光部１３の各々は、筐体１ａにおいて、外乱光９１の入射方向が等しくなる位置に設けられる。また、複数の受光素子１２の各々は、受光する光の入射角度が略等しくなるように、筐体１ａに設けられている。
【0028】
また、本実施形態では、第１水中光無線通信装置１は、発光部１０から発光された通信光９０を透過する窓部（図示せず）、第１受光部１１に照射される光を透過する窓部（図示せず）、および、第２受光部１３に照射される光を透過する窓部（図示せず）を備える。各窓部は、たとえば、アクリル板、またはガラス板などによって形成されている。
【0029】
図３に示すように、第２水中光無線通信装置２は、発光部２０と、第１受光部２１と、第２受光部２３と、制御部２４と、記憶部２５と、ゲイン調整部２６と、信号取得部２７と、を備える。第２水中光無線通信装置２は、固定体８１（図１参照）に設けられている点を除いて、第１水中光無線通信装置１（図２参照）と同様の構成である。
【0030】
すなわち、発光部２０、第１受光部２１、第２受光部２３、制御部２４、記憶部２５、ゲイン調整部２６、および、信号取得部２７は、それぞれ、発光部１０（図１参照）、第１受光部１１（図１参照）、第２受光部１３（図１参照）、制御部１４（図１参照）、記憶部１５（図１参照）、ゲイン調整部１６（図１参照）、および、信号取得部１７（図１参照）と同様の構成である。また、第１受光部２１は、複数の受光素子２２を含む。受光素子２２の構成は、受光素子２２の構成と同様である。また、制御部２４は、機能ブロックとしての第１ゲイン演算部２４ａおよび第２ゲイン演算部２４ｂを含む。また、記憶部２５は、目標値相関情報３４を記憶するように構成されている。
【0031】
【0032】
第１水中光無線通信装置１は、制御部１４（図２参照）の制御の下、ゲイン調整部１６および信号取得部１７によって、通信光９０の信号を取得する。
【0033】
図４に示すように、ゲイン調整部１６は、ＡＤ変換部１６ａと、電流電圧変換部１６ｂと、ＡＤ変換部１６ｃと、ＤＡ変換部１６ｄとを含む。ＡＤ変換部１６ａは、第１受光部１１によって受光された通信光９０の強度に基づいてゲインにより増幅された電流値３０を取得するように構成されている。ＡＤ変換部１６ａ、および、ＡＤ変換部１６ｃは、たとえば、アナログの電流値をデジタルの電流値に変換するＡＤコンバーターを含む。また、電流電圧変換部１６ｂは、たとえば、電流電圧コンバーターを含む。また、ＤＡ変換部１６ｄは、デジタルの電圧値をアナログの電圧値に変換するＤＡコンバーターを含む。なお、ＡＤ変換部１６ａは、特許請求の範囲の「電流値取得部」の一例である。また、本実施形態では、第１受光部１１が、複数の受光素子１２を含むため、ＡＤ変換部１６ａ、および、ＤＡ変換部１６ｄは、受光素子１２の個数に応じた数のチャネルを含む。本実施形態では、第１受光部１１が４つの受光素子１２を含むため、ＡＤ変換部１６ａ、および、ＤＡ変換部１６ｄの各々は、４つのチャネルを含む。
【0034】
また、図４に示すように、信号取得部１７は、電流電圧変換部１７ａと、直流成分除去部１７ｂと、電圧加算部１７ｃと、電圧ゲイン調整部１７ｄと、ＡＤ変換部１７ｅと、ＤＡ変換部１７ｆと、直流成分除去部１７ｇと、リミットアンプ１７ｈとを含む。電流電圧変換部１７ａは、たとえば、電流電圧コンバーターを含む。また、直流成分除去部１７ｂおよび直流成分除去部１７ｂは、コンデンサを含む。また、電圧加算部１７ｃは、電圧加算回路を含む。また、電圧ゲイン調整部１７ｄは、ゲイン調整回路を含む。また、ＡＤ変換部１７ｅは、アナログの電圧値をデジタルの電圧値に変換するＡＤコンバーターを含む。また、ＤＡ変換部１７ｆは、デジタルの電圧値をアナログの電圧値に変換するＤＡコンバーターを含む。
【0035】
信号取得部１７は、第１受光部１１によって受光され、出力された電流の電流信号を電圧信号に変換し、通信光９０の信号を取得する。また、ゲイン調整部１６は、第１受光部１１から出力された電流を通信光９０の信号として処理し、第１受光部１１のゲインを調整する。
【0036】
図４に示すように、複数の受光素子１２の各々は、受光した通信光９０の強度に応じた電流値３０の電流を出力する。複数の受光素子１２の各々から出力された電流は、ＡＤ変換部１６ａ、および、電流電圧変換部１７ａに入力される。
【0037】
本実施形態では、電流電圧変換部１７ａは、複数の受光素子１２の数に応じた複数の電流電圧変換部を含む。また、直流成分除去部１７ｂについても、複数の受光素子１２の数に応じた複数の直流成分除去部を含む。
【0038】
電流電圧変換部１７ａは、複数の受光素子１２から出力された電流を電圧に変化する。電流電圧変換部１７ａによって変換された電圧信号の各々は、対応する直流成分除去部１７ｂによって直流成分が除去される。第１受光部１１によって受光される光には、通信光９０および外乱光９１が含まれる。外乱光９１は、直流成分であるため、直流成分除去部１７ｂによって直流成分を除去することにより、通信光９０の電圧信号を取得することができる。その後、通信光９０の電圧信号は、電圧加算部１７ｃによって加算される。そして、電圧加算部１７ｃによって加算された後の通信光９０の電圧信号は、直流成分除去部１７ｇによって直流成分が除去された後、リミットアンプ１７ｈに入力される。リミットアンプ１７ｈに入力された通信光９０の電圧信号は、所定の振幅に変換され、制御部１４に出力される。このようにして、通信光９０の信号が取得される。
【0039】
なお、本実施形態では、第２ゲイン演算部１４ｂは、電圧ゲイン調整部１７ｄを制御することにより、リミットアンプ１７ｈに入力される通信光９０の電圧信号の増幅率を調整するように構成されている。具体的には、第２ゲイン演算部１４ｂは、電圧ゲイン調整部１７ｄから出力され、ＡＤ変換部１７ｅにおいてデジタル値に変換された電圧の合計値３３を取得する。そして、第２ゲイン演算部１４ｂは、電圧の合計値３３が、リミットアンプ１７ｈの入力許容電圧の範囲内に収まるように、電圧ゲイン調整部１７ｄに対して制御電圧を印加する。具体的には、第２ゲイン演算部１４ｂは、ＤＡ変換部１７ｆによってデジタルアナログ変換を行ったアナログの第２ゲイン制御電圧７０を電圧ゲイン調整部１７ｄに対して印加する。電圧ゲイン調整部１７ｄは、印加された第２ゲイン制御電圧７０に基づいて、出力する電圧のゲインを調整する。すなわち、第２ゲイン演算部１４ｂは、ＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ Ｉｎｔｅｇｒａｌ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）制御などのフィードバック制御により、電圧ゲイン調整部１７ｄの制御を行う。
【0040】
ここで、太陽８３（図１参照）から照射される太陽光９１ａ（図１参照）の強度、および、移動体８０（図１参照）から照射される照明光９１ｂ（図１参照）の強度は、通信光９０の強度よりも大きい。したがって、太陽光９１ａおよび照明光９１ｂなどの外乱光９１が通信光９０とともに受光された場合、第１受光部１１によって受光される光の強度のうちの、通信光９０の強度の比率が小さくなる。そのため、外乱光９１が通信光９０とともに受光された場合、通信光９０を用いた無線通信が阻害される。
【0041】
（第１受光部のゲイン調整）
そこで、本実施形態では、制御部１４（図２参照）は、外乱光９１が通信光９０とともに受光された場合でも、第１水中光無線通信装置１と第２水中光無線通信装置２との間において、通信光９０を用いた無線通信を行うことが可能なように制御するように構成されている。なお、制御部２４（図３参照）についても、制御部１４と同様の構成によって、外乱光９１が通信光９０とともに受光された場合における制御を行う。そのため、外乱光９１が通信光９０とともに受光された場合の制御について、制御部１４を代表して説明する。
そこで、本実施形態では、制御部１４（図２参照）は、外乱光９１が通信光９０とともに受光された場合でも、第１水中光無線通信装置１と第２水中光無線通信装置２との間において、通信光９０を用いた無線通信を行うことが可能なように制御するように構成されている。なお、制御部２４（図３参照）についても、制御部１４と同様の構成によって、外乱光９１が通信光９０とともに受光された場合における制御を行う。そのため、外乱光９１が通信光９０とともに受光された場合の制御について、制御部１４を代表して説明する。
【0042】
本実施形態では、制御部１４（第１ゲイン演算部１４ａ）は、第１受光部１１によって受光された通信光９０の強度と、第２受光部１３によって受光された外乱光９１の強度３５（図２参照）とに基づいて、第１受光部１１のゲインを調整する制御を行うように構成されている。具体的には、本実施形態では、第１ゲイン演算部１４ａは、第２受光部１３によって受光された外乱光９１の強度３５に基づいて、ＡＤ変換部１６ａによって取得される通信光９０の強度に基づく電流値３０が、予め設定された目標値３１（図２参照）に近づくように、第１受光部１１のゲインを調整する制御を行うように構成されている。
【0043】
図４に示すように、制御部１４は、ゲイン調整部１６を制御することにより、第１受光部１１のゲインを調整するように構成されている。なお、図４に示す例では、第１受光部１１（図２参照）は、複数の受光素子１２として、４つの受光素子１２を含む。ＡＤ変換部１６ａは、複数の受光素子１２の各々から出力された電流の電流値３０を、アナログ値からデジタル値に変換する。そして、ＡＤ変換部１６ａは、デジタル値に変換した電流値３０を、第１ゲイン演算部１４ａに対して出力する。
【0044】
また、第１ゲイン演算部１４ａは、外乱光９１の強度３５を取得する。具体的には、第１ゲイン演算部１４ａは、電流電圧変換部１６ｂによって変換された外乱光電圧値３６を取得する。なお、第１ゲイン演算部１４ａは、ＡＤ変換部１６ｃによってデジタル値からアナログ値に変換された後の外乱光電圧値３６を取得する。
【0045】
そして、第１ゲイン演算部１４ａは、電流値３０と、外乱光電圧値３６と、記憶部１５（図２参照）に記憶された目標値相関情報３４（図２参照）とに基づいて、複数の受光素子１２の各々に印加する第１ゲイン制御電圧３２を取得する。そして、第１ゲイン演算部１４ａは、取得した第１ゲイン制御電圧３２を、複数の受光素子１２の各々に対して印加する。すなわち、本実施形態では、第１ゲイン演算部１４ａは、第２受光部１３によって受光された外乱光９１の強度３５と、目標値相関情報３４とに基づいて、目標値３１を調整する制御を行うように構成されている。
【0046】
なお、本実施形態では、第１ゲイン演算部１４ａは、第１受光部１１によって受光された通信光９０の強度に基づく電流値３０が、設定された目標値３１に近づくように、第１受光部１１に印加する第１ゲイン制御電圧３２を調整することにより、第１受光部１１のゲインを調整する制御を行うように構成されている。すなわち、第１ゲイン演算部１４ａは、通信光９０の強度に基づく電流値３０と、目標値３１と、外乱光９１の強度３５とに基づいて、ＰＩＤ制御などのフィードバック制御を行うことにより、第１受光部１１のゲインを調整するように構成されている。
【0047】
また、本実施形態では、第１ゲイン演算部１４ａは、複数の受光素子１２の各々によって受光された通信光９０の強度に基づく電流値３０と、目標値３１と、外乱光９１の強度３５とに基づいて、複数の受光素子１２の各々のゲインを独立して調整する制御を行うように構成されている。
【0048】
なお、第１ゲイン演算部１４ａは、外乱光９１の強度３５が大きい場合には、目標値３１を大きくする制御を行い、外乱光９１の強度３５が小さい場合には、目標値３１を小さくする制御を行うように構成されている。
【0049】
上記のように、制御部１４は、ゲインが調整された後の複数の受光素子１２から出力され、複数の電流電圧変換部１７ａによって変換された電圧の合計値３３を、通信光９０の信号として取得する制御を行うように構成されている。したがって、外乱光９１が通信光９０とともに受光された場合でも、外乱光９１の強度３５に応じて第１受光部１１（複数の受光素子１２の各々）のゲインを調整することにより、通信光９０に基づく信号によって通信を行うことができる。
【0050】
（ゲイン調整前の電流値）
図５に示すグラフ４０は、ゲイン調整を行う前の第１受光部１１（図４参照）から出力される電流の電流信号４１を示すグラフである。グラフ４０は、縦軸が電流値であり、横軸が時間である。
図５に示すグラフ４０は、ゲイン調整を行う前の第１受光部１１（図４参照）から出力される電流の電流信号４１を示すグラフである。グラフ４０は、縦軸が電流値であり、横軸が時間である。
【0051】
通信光９０（図１参照）に基づく信号は、通信光９０のオンオフによって、情報を伝達する。そのため、グラフ４０に示すように、ゲイン調整を行う前の第１受光部１１から出力された電流に基づく電流信号４１は、山部分４１ａと、谷部分４１ｂとを有する、いわゆる、パルス信号となる。なお、光を用いた通信の場合、数十Ｍｂｐｓの通信速度で通信光９０による通信が行われる。そのため、電流信号４１の平均値４１ｃの強度を、電流信号４１の強度として扱う。なお、本実施形態では、第１ゲイン演算部１４ａ（図４参照）は、電流信号４１の平均値４１ｃの値が、設定された目標値３１（図２参照）に近づくように、第１受光部１１のゲインを調整する制御を行うように構成されている。
【0052】
外乱光９１（図１参照）が通信光９０とともに受光された場合、グラフ４０に示すように、電流信号４１は、外乱光９１の強度３５（図２参照）に応じた電流値３７の分だけオフセットされる。そのため、外乱光９１の強度３５を考慮せずに第１受光部１１のゲインを調整した場合、ゲイン調整後の第１受光部１１から出力される電流に基づく電流信号４１が、定格電流３８ａを超える可能性がある。
【0053】
（ゲイン調整後の電流値）
そこで、本実施形態では、第１ゲイン演算部１４ａは、外乱光９１の強度３５が大きく、目標値３１を大きくする制御を行う場合には、第１受光部１１から出力される電流値３０が、第１受光部１１の定格電流３８ａ以下となるように、目標値３１を設定する制御を行うように構成されている。
そこで、本実施形態では、第１ゲイン演算部１４ａは、外乱光９１の強度３５が大きく、目標値３１を大きくする制御を行う場合には、第１受光部１１から出力される電流値３０が、第１受光部１１の定格電流３８ａ以下となるように、目標値３１を設定する制御を行うように構成されている。
【0054】
図６に示すグラフ４２は、ゲイン調整後の第１受光部１１（図２参照）から出力される電流の電流信号４３を示すグラフである。グラフ４２は、縦軸が電流値であり、横軸が時間である。電流信号４３も、電流信号４１（図５参照）と同様に、山部分４３ａおよび谷部分４３ｂを有するパルス信号である。なお、図６に示すグラフ４２は、第１受光部１１のゲインを増加させた場合における電流信号４３のグラフである。
【0055】
グラフ４２に示すように、第１受光部１１のゲインが調整されたため、電流信号４３の平均値４３ｃは、電流信号４１の平均値４１ｃ（図５参照）よりも大きい値となる。また、第１受光部１１のゲインが調整されたため、第１受光部１１によって受光される光量が増加する。そのため、外乱光９１の強度３５に応じた電流値３７ａも、第１受光部１１のゲインが調整される前の外乱光９１の強度３５に応じた電流値３７よりも大きくなる。
【0056】
本実施形態では、第１ゲイン演算部１４ａ（図４参照）は、目標値相関情報３４（図２参照）に基づいて、定格電流３８ａを超えないように、第１受光部１１のゲインを調整する。これにより、第１受光部１１から出力される電流の電流信号４３の振幅６１は、ゲインを調整する前の第１受光部１１から出力される電流の電流信号４１（図５参照）の振幅６０（図５参照）よりも大きくなる。この場合、通信光９０に含まれるノイズ成分に起因する電流値も大きくなる。しかしながら、ノイズ成分に対する電流信号４１の振幅６０の比率よりも、ノイズ成分に対する電流信号４３の振幅６１の比率を向上させることができる。すなわち、第１受光部１１のゲインを調整することにより、第１受光部１１によって受光される通信光９０の信号成分のＳＮ比を高めることができる。なお、電流信号４３の振幅６１とは、電流信号４３の山部分４３ａの値と、谷部分４３ｂの値との差である。
【0057】
（受光素子の受光面積を小さくした場合におけるゲイン調整前の電流値）
ここで、第１受光部１１を第１水中光無線通信装置１に設ける場合、スペースなどによって、第１受光部１１の受光面積は制限を受ける。そこで、第１受光部１１が複数の受光素子１２を含む構成において、複数の受光素子１２の受光面積を小さくした場合について説明する。たとえば、第１受光部１１が４つの受光素子１２を含む場合、第１受光部１１が１つの受光素子１２を含む場合と比較して、受光素子１２の各々の受光面積を１／４にする。受光素子１２によって受光される光の強度は、受光素子１２の受光面積に比例するため、受光素子１２の受光面積を小さくした場合、受光素子１２において受光される光の強度も小さくなる。
ここで、第１受光部１１を第１水中光無線通信装置１に設ける場合、スペースなどによって、第１受光部１１の受光面積は制限を受ける。そこで、第１受光部１１が複数の受光素子１２を含む構成において、複数の受光素子１２の受光面積を小さくした場合について説明する。たとえば、第１受光部１１が４つの受光素子１２を含む場合、第１受光部１１が１つの受光素子１２を含む場合と比較して、受光素子１２の各々の受光面積を１／４にする。受光素子１２によって受光される光の強度は、受光素子１２の受光面積に比例するため、受光素子１２の受光面積を小さくした場合、受光素子１２において受光される光の強度も小さくなる。
【0058】
この場合、図７に示すグラフ４４のように、受光面積を小さくした受光素子１２（図４参照）から出力される電流の電流信号４５の振幅６２は、受光素子１２の面積を小さくしない場合の信号の振幅よりも小さくなる。たとえば、受光素子１２の受光面積を１／４にした場合、電流信号４５の振幅６２は、受光素子１２の面積を小さくしない場合の信号の振幅の１／４となる。この場合、電流信号４５の平均値４５ｃと定格電流３８ａの値との差３８ｂが大きくなり、第１受光部１１のゲインを調整する際の調整幅が広がる。なお、グラフ４４は、縦軸が電流値であり、横軸が時間である。また、電流信号４５は、山部分４５ａおよび谷部分４５ｂを有する、いわゆる、パルス信号となる。
【0059】
（受光素子の受光面積を小さくした場合におけるゲイン調整後の電流値）
図８に示すグラフ４６は、受光素子１２（図４参照）の受光面積を１／４にし、受光素子１２のゲインを調整した後の、受光素子１２から出力される電流の電流信号４７を示している。グラフ４６は、縦軸が電流値であり、横軸が時間である。また、電流信号４７は、山部分４７ａおよび谷部分４７ｂを有する、いわゆる、パルス信号である。
図８に示すグラフ４６は、受光素子１２（図４参照）の受光面積を１／４にし、受光素子１２のゲインを調整した後の、受光素子１２から出力される電流の電流信号４７を示している。グラフ４６は、縦軸が電流値であり、横軸が時間である。また、電流信号４７は、山部分４７ａおよび谷部分４７ｂを有する、いわゆる、パルス信号である。
【0060】
受光素子１２のゲインが調整されているため、電流信号４７の平均値４７ｃは、受光素子１２のゲインを調整する前の電流信号４５の平均値４５ｃよりも大きい値となっている。また、電流信号４７の山部分４７ａの値と谷部分４７ｂの値との差の大きさである振幅６３についても、受光素子１２のゲインを調整する前の電流信号４５（図７参照）の山部分４５ａ（図７参照）の値と谷部分４５ｂ（図７参照）の値との差の大きさである振幅６２（図７参照）よりも大きくなっている。
【0061】
（ゲイン調整後の信号値の加算）
また、本実施形態では、信号取得部１７（図４参照）は、複数の受光素子１２（図４参照）の各々から出力された電流値３０（図４参照）に基づく電圧の合計値３３（図４参照）を、通信光９０（図１参照）の信号を含む信号の電圧として取得する。図９に示すグラフ５０は、１つの受光素子１２から出力され、電流電圧変換部１７ａ（図４参照）によって変換された電圧信号５１を示している。グラフ５０は、縦軸が電圧値であり、横軸が時間である。また、電圧信号５１は、山部分５１ａおよび谷部分５１ｂを有する、いわゆる、パルス信号である。
また、本実施形態では、信号取得部１７（図４参照）は、複数の受光素子１２（図４参照）の各々から出力された電流値３０（図４参照）に基づく電圧の合計値３３（図４参照）を、通信光９０（図１参照）の信号を含む信号の電圧として取得する。図９に示すグラフ５０は、１つの受光素子１２から出力され、電流電圧変換部１７ａ（図４参照）によって変換された電圧信号５１を示している。グラフ５０は、縦軸が電圧値であり、横軸が時間である。また、電圧信号５１は、山部分５１ａおよび谷部分５１ｂを有する、いわゆる、パルス信号である。
【0062】
グラフ５０に示すように、第１受光部１１によって受光された光に基づく電圧信号５１は、外乱光９１の強度３５に応じた電圧値３９の分だけオフセットしている。電圧信号５１が外乱光９１の強度３５に応じた電圧値３９の分だけオフセットしているため、外乱光９１の強度３５に応じた電圧値３９を考慮せずに第１受光部１１のゲインを調整した場合、定格電圧３７ｃを超える場合がある。第１受光部１１から出力された電流に基づく電圧の合計値３３が定格電圧３７ｃを超えた場合、通信光９０に基づく電圧信号が飽和し、通信光９０に基づく通信を行うことができなくなる。
【0063】
そこで、本実施形態では、制御部１４（図２参照）は、信号取得部１７（図４参照）を制御することにより、直流成分除去部１７ｂによって外乱光９１に基づく電圧値３９を除去する。これにより、図１０のグラフ５２において示す電圧信号５３を得ることができる。グラフ５２は、縦軸が電圧値であり、軸が時間である。また、電圧信号５３は、山部分５３ａおよび谷部分５３ｂを有する、いわゆる、パルス信号である。グラフ５２に示す電圧信号５３は、グラフ５０（図９参照）に示す電圧信号５１（図９参照）から、外乱光９１の強度３５に応じた電圧値３９を除去した信号であるため、電圧信号５３の振幅６５は、電圧信号５１の振幅６４（図９参照）と同様の振幅を有する。
【0064】
本実施形態では、第１受光部１１（図２参照）は、複数の受光素子１２(図４参照)を含んでおり、信号取得部１７は、複数の受光素子１２の各々から出力された電流に基づいて、通信光９０の信号を取得する。具体的には、信号取得部１７は、複数の受光素子１２の各々から出力された電流を、複数の電流電圧変換部１７ａによって電圧に変換する。そして、複数の受光素子１２から出力された電流に対応する電圧の各々から、直流成分除去部１７ｂによって外乱光９１の強度３５に応じた電圧値３９を除去した後、電圧加算部１７ｃによって加算する。なお、本実施形態では、制御部１４は、加算後の電圧値（電圧の合計値３３（図４参照））が、定格電圧３７ｃを超えないように、第１受光部１１のゲインを調整する。
【0065】
図１１に示すグラフ５４は、複数の受光素子１２（図４参照）から出力された電流値３０（図４参照）に対応する複数の電圧を合計した後の電圧信号５５を示している。言い換えると、電圧信号５５は、電圧の合計値３３の信号である。グラフ５４は、縦軸が電圧であり、横軸が時間である。また、電圧信号５５は、山部分５５ａおよび谷部分５５ｂを有する、いわゆる、パルス信号である。グラフ５４に示すように、複数の電圧を合計した後の電圧信号５５の振幅６６は、電圧を合計する前の電圧信号５３（図１０参照）の振幅６５（図１０参照）よりも大きくなっている。本実施形態では、４つの受光素子１２を含むため、電圧信号５５の振幅６６は、電圧信号５３の振幅６５の４倍となる。
【0066】
（通信光の信号取得処理）
次に、図１２を参照して、制御部１４（図２参照）が、通信光９０（図１参照）の信号を取得する構成について説明する。なお、図１２に示す処理は、第１水中光無線通信装置１（図２参照）が第２水中光無線通信装置２（図１参照）から、通信光９０を受信することにより通信を行っている間、所定の間隔で継続して行われ、通信が終了する際に終了する。
次に、図１２を参照して、制御部１４（図２参照）が、通信光９０（図１参照）の信号を取得する構成について説明する。なお、図１２に示す処理は、第１水中光無線通信装置１（図２参照）が第２水中光無線通信装置２（図１参照）から、通信光９０を受信することにより通信を行っている間、所定の間隔で継続して行われ、通信が終了する際に終了する。
【0067】
ステップ１０１において、制御部１４は、通信光９０による通信を行えるか否かを判定する。具体的には、制御部１４は、通信光９０の強度が、所定の強度よりも大きいか否かに基づいて、通信光９０による通信を行えるか否かを判定する。通信光９０による通信を行える場合、処理は、ステップ１０２へ進む。通信光９０による通信を行えない場合、処理は、ステップ１０４へ進む。
【0068】
ステップ１０２において、制御部１４は、第１受光部１１（図４参照）から出力された電流を、電流電圧変換部１７ａ（図４参照）によって電圧に変換する。本実施形態では、制御部１４は、複数の受光素子１２（図４参照）の各々から出力された電流を、複数の電流電圧変換部１７ａによって電圧に変換する。
【0069】
ステップ１０３において、制御部１４は、信号取得部１７（図４参照）を制御することにより、ステップ１０２において変換された電圧の合計値３３を、通信光９０の信号の電圧値として取得する。その後、処理は、終了する。
【0070】
ステップ１０１からステップ１０４に処理が進んだ場合、ステップ１０４において、制御部１４（第１ゲイン演算部１４ａ（図４参照））は、ゲイン調整部１６（図４参照）を制御することにより、第１受光部１１のゲインを調整する。第１ゲイン演算部１４ａが第１受光部１１のゲインを調整する処理の詳細については、後述する。
【0071】
ステップ１０５において、制御部１４は、ゲイン調整後の第１受光部１１から出力された電流を、電流電圧変換部１７ａによって電圧に変換する。本実施形態では、制御部１４は、ゲイン調整後の複数の受光素子１２の各々から出力された電流を、複数の電流電圧変換部１７ａによって電圧に変換する。その後、処理は、ステップ１０３へ進む。
【0072】
なお、ステップ１０５からステップ１０３へ処理が進んだ場合、ステップ１０３において、制御部１４は、信号取得部１７を制御することにより、ステップ１０５において変換された電圧の合計値３３を、通信光９０の信号の電圧値として取得する。
【0073】
【0074】
ステップ１０４ａにおいて、第１ゲイン演算部１４ａは、複数の受光素子１２のゲインにより増幅された電流値３０（図４参照）を取得する。本実施形態では、第１ゲイン演算部１４ａは、複数の受光素子１２からゲインにより増幅され、ＡＤ変換部１６ａ（図４参照）によってアナログ値からデジタル値に変換された電流値３０を、複数の受光素子１２の各々から取得する。
【0075】
ステップ１０４ｂにおいて、第１ゲイン演算部１４ａは、外乱光９１（図１参照）の強度３５（図２参照）を取得する。本実施形態では、第１ゲイン演算部１４ａは、第２受光部１３（図４参照）から出力され、電流電圧変換部１６ｂ（図４参照）によって電流から電圧に変換された電圧のアナログ値を、ＡＤ変換部１６ｃによってデジタル値に変換することにより、外乱光９１の強度３５を取得する。
【0076】
ステップ１０４ｃにおいて、第１ゲイン演算部１４ａは、目標値３１（図２参照）を取得する。具体的には、第１ゲイン演算部１４ａは、既に設定されている目標値３１を取得する。なお、目標値３１が設定されていない場合、第１ゲイン演算部１４ａは、規定値を目標値３１として設定する。
【0077】
ステップ１０４ｄにおいて、第１ゲイン演算部１４ａは、外乱光９１の強度３５が大きいか否かを取得する。具体的には、第１ゲイン演算部１４ａは、ステップ１０４ｃにおいて取得した目標値３１と、ステップ１０４ａにおいて取得した電流値３０との値を比較する。電流値３０の値が目標値３１よりも小さい場合、第１ゲイン演算部１４ａは、外乱光９１の強度３５が大きいと判定する。また、電流値３０の値が目標値３１よりも大きい場合、第１ゲイン演算部１４ａは、外乱光９１の強度３５が小さいと判定する。外乱光９１の強度が大きい場合、処理は、ステップ１０４ｅへ進む。外乱光９１の強度３５が小さい場合、処理は、ステップ１０４ｆへ進む。
【0078】
ステップ１０４ｅにおいて、第１ゲイン演算部１４ａは、目標値３１を大きくする。具体的には、第１ゲイン演算部１４ａは、ステップ１０４ａにおいて取得した電流値３０の値と、ステップ１０４ｂにおいて取得した外乱光９１の強度３５と、記憶部１５（図２参照）に記憶された目標値相関情報３４（図２参照）とに基づいて、目標値３１を取得する。なお、外乱光９１の強度３５が大きい場合、目標値相関情報３４に基づいて目標値３１を取得することにより、通信光９０によって通信可能な目標値３１が取得される。すなわち、ステップ１０４ｅの処理によって、目標値３１を大きくすることができる。その後、処理は、ステップ１０４ｇへ進む。
【0079】
また、ステップ１０４ｄからステップ１０４ｆへ処理が進んだ場合、第１ゲイン演算部１４ａは、目標値３１を小さくする。具体的には、第１ゲイン演算部１４ａは、ステップ１０４ａにおいて取得した電流値３０の値と、ステップ１０４ｂにおいて取得した外乱光９１の強度３５と、記憶部１５に記憶された目標値相関情報３４とに基づいて、目標値３１を取得する。なお、外乱光９１の強度３５が小さい場合に目標値相関情報３４に基づいて目標値３１を取得することにより、結果として、ステップ１０４ｃにおいて取得した目標値３１よりも、目標値３１を小さくすることができる。その後、処理は、ステップ１０４ｇへ進む。
【0080】
ステップ１０４ｇにおいて、第１ゲイン演算部１４ａは、ステップ１０４ｅまたはステップ１０４ｆにおいて取得（変更）した目標値３１に基づいて、複数の受光素子１２の各々に対して、第１ゲイン制御電圧３２（図４参照）を印加する。本実施形態では、第１ゲイン演算部１４ａは、複数の受光素子１２の各々に対して、個別に設定された第１ゲイン制御電圧３２を印加することにより、複数の受光素子１２の各々に対して個別にゲイン調整を行う。その後、処理は、ステップ１０５へ進む。
【0081】
なお、ステップ１０４ａの処理と、ステップ１０４ｂの処理とは、どちらが先に実行されてもよい。また、本実施形態では、ステップ１０４ｄ～ステップ１０４ｇの処理は、複数の受光素子１２の各々に対して個別に行われる。
【0082】
また、第２水中光無線通信装置２（図３参照）においても、第１水中光無線通信装置１（図２参照）から発光された通信光９０（図１参照）を受光する際に、通信光９０とともに外乱光９１（図１参照）が受光される場合がある。したがって、第２水中光無線通信装置２の制御部２４（図３参照）も、第１水中光無線通信装置１の制御部１４（図２参照）と同様に、第１受光部２１（図３参照）のゲインを調整するように構成されている。これにより、第１水中光無線通信装置１および第２水中光無線通信装置２において、通信光９０を用いた双方向通信を行うことができる。
【0083】
（本実施形態の効果）
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【0084】
本実施形態では、上記のように、第１水中光無線通信装置１は、他の無線通信装置（第２水中光無線通信装置２）から照射された通信光９０を受光する第１受光部１１と、通信光９０以外の光である外乱光９１を受光する第２受光部１３と、第１受光部１１によって受光された通信光９０の強度と、第２受光部１３によって受光された外乱光９１の強度３５とに基づいて、第１受光部１１のゲインを調整する制御を行う制御部１４と、を備える。
【0085】
これにより、第１受光部１１によって受光された通信光９０の強度と、第２受光部１３によって受光された外乱光９１の強度３５とに基づいて第１受光部１１のゲインが調整されるので、外乱光９１が大きい場合には、通信光９０の振幅を大きくすることができる。したがって、通信光９０に含まれる外乱光９１によるノイズに対して、通信光９０の振幅の比率を大きくすることが可能となるので、通信光９０のＳＮ比を向上させることができる。その結果、通信光９０とともに外乱光９１が受光される場合でも、外乱光９１によって通信光９０による通信が阻害されることを抑制することができる。
【0086】
また、上記実施形態では、以下のように構成したことによって、下記のような更なる効果が得られる。
【0087】
すなわち、本実施形態では、上記のように、第１受光部１１によって受光された通信光９０の強度に基づいてゲインにより増幅された電流値３０を取得するＡＤ変換部１６ａ（電流値取得部）をさらに備え、制御部１４は、第２受光部１３によって受光された外乱光９１の強度３５に基づいて、ＡＤ変換部１６ａによって取得される通信光９０の強度に基づく電流値３０が、予め設定された目標値３１に近づくように、第１受光部１１のゲインを調整する制御を行うように構成されている。これにより、外乱光９１の強度３５に基づいて、予め設定された目標値３１に近づくように第１受光部１１のゲインが調整されるので、目標値３１を算出することなく、第１受光部１１のゲインの調整を行うことができる。その結果、第１受光部１１のゲインの調整を行う際の制御部１４（第１ゲイン演算部１４ａ）の処理負担を軽減することができる。
【0088】
また、本実施形態では、上記のように、制御部１４は、第１受光部１１によって受光された通信光９０の強度に基づく電流値３０が、設定された目標値３１に近づくように、第１受光部１１に印加する第１ゲイン制御電圧３２（ゲイン制御電圧）を調整することにより、第１受光部１１のゲインを調整する制御を行うように構成されている。これにより、第１ゲイン制御電圧３２によって第１受光部１１のゲインを調整することにより、第１受光部１１によって受光された通信光９０の強度に基づく電流値３０を、設定された目標値３１に容易に近づけることができる。その結果、第１受光部１１のゲインを容易に調整することができる。
【0089】
また、本実施形態では、上記のように、制御部１４は、外乱光９１の強度３５が大きい場合には、目標値３１を大きくする制御を行い、外乱光９１の強度３５が小さい場合には、目標値３１を小さくする制御を行うように構成されている。ここで、外乱光９１の強度３５が大きい場合、第１受光部１１において受光された光の強度のうち、通信光９０の強度が相対的に小さくなる。すなわち、外乱光９１の強度３５が大きい場合、通信光９０による通信が困難になる。一方、外乱光９１の強度３５が小さい場合、第１受光部１１において受光された光の強度のうち、通信光９０の強度が相対的に大きくなる。すなわち、外乱光９１の強度３５に基づかずに目標値３１を設定した場合、第１受光部１１のゲインを増加させすぎる場合がある。そのため、上記のように構成することにより、外乱光９１の強度３５に応じて、第１受光部１１のゲインによる電流値３０の増加率が適切な値となるような目標値３１に設定することができる。その結果、外乱光９１の強度３５が変化した場合でも、第１受光部１１のゲインによる電流値３０の増加率が適切な増加率となるように、第１受光部１１のゲイン調整を容易に行うことができる。
【0090】
また、本実施形態では、上記のように、制御部１４は、外乱光９１の強度３５が大きく、目標値３１を大きくする制御を行う場合には、第１受光部１１から出力される電流値３０が、第１受光部１１の定格電流３８ａ以下となるように、目標値３１を設定する制御を行うように構成されている。これにより、第１受光部１１のゲインを大きくする際に、第１受光部１１から出力される電流値３０が定格電流３８ａを超えることを防止することができる。その結果、第１受光部１１のゲインを大きくしすぎることに起因して、第１受光部１１から出力される電流値が飽和することを防止することが可能となるので、第１受光部１１から出力される電流値が飽和することに起因して、通信光９０による通信が阻害されることを防止することができる。
【0091】
また、本実施形態では、上記のように、第１受光部１１は、複数の受光素子１２を含み、制御部１４は、複数の受光素子１２の各々によって受光された通信光９０の強度に基づく電流値３０と、目標値３１と、外乱光９１の強度３５とに基づいて、複数の受光素子１２の各々のゲインを独立して調整する制御を行うように構成されている。ここで、たとえば、受光素子１２の受光面積を小さくしつつ、受光素子１２の数を増やした場合、１つ当たりの受光素子１２に受光される光の強度を低くすることができる。また、受光素子１２の定格電流３８ａの値は変化しないため、複数の受光素子１２の各々において受光される光の強度に基づく電流値３０と定格電流３８ａとの差を大きくすることができる。その結果、受光素子１２のゲインを調整する際の調整範囲を広げることができる。この場合、複数の受光素子１２の各々を、互いに異なる方向に向けて配置することにより、複数の方向から通信光９０を受光することが可能となる。この場合、複数の受光素子１２の各々のゲインを独立して調整するため、通信光９０が入射する方向に対応した受光素子１２において受光する光に通信光９０および外乱光９１が含まれる場合でも、対応する受光素子１２のゲインを個別に適切に調整することができる。その結果、複数の方向から受光する通信光９０によって通信する場合でも、外乱光９１に起因して通信光９０による通信が阻害されることを抑制することができる。
【0092】
また、本実施形態では、上記のように、複数の受光素子１２から出力された電流を電圧に変化する複数の電流電圧変換部１７ａをさらに備え、制御部１４は、ゲインが調整された後の複数の受光素子１２から出力され、複数の電流電圧変換部１７ａによって変換された電圧の合計値３３を、通信光９０の信号として取得する制御を行うように構成されている。これにより、たとえば、１つの受光素子１２から出力される電流を変換した電圧に基づく信号の振幅が小さい場合でも、複数の受光素子１２から出力される電流を変換した電圧が合計されるため、電圧の合計値３３に基づく信号の振幅を大きくすることができる。したがって、個々の受光素子１２のゲインを調整した後に得られる電圧に基づく信号の振幅を大きくすることが困難な場合でも、複数の電圧を合計することによって得られる電圧の合計値３３に基づく信号によって、通信光９０に基づく信号の振幅を大きくすることができる。その結果、通信光９０に基づく信号の振幅を大きくすることが可能となるので、通信光９０による通信の強度を向上させることができる。
【0093】
また、本実施形態では、上記のように、第１受光部１１によって受光された通信光９０の強度に基づく電流値３０の目標値３１と、外乱光９１の強度３５との相関関係を示す目標値相関情報３４を記憶する記憶部１５をさらに備え、制御部１４は、第２受光部１３によって受光された外乱光９１の強度３５と、目標値相関情報３４とに基づいて、目標値３１を調整する制御を行うように構成されている。これにより、目標値相関情報３４と外乱光９１の強度３５とにより、外乱光９１の強度３５に応じて第１受光部１１のゲインを適切なゲインに調整するための目標値３１を容易に取得することができる。その結果、外乱光９１の強度３５に応じて、第１受光部１１のゲインを適切なゲインに容易に調整することができる。
【0094】
また、本実施形態では、上記のように、第１受光部１１と、第２受光部１３と、制御部１４とを収容する筐体１ａをさらに備え、第１受光部１１および第２受光部１３の各々は、筐体１ａにおいて、外乱光９１の入射方向が等しくなる位置に設けられる。これにより、第１受光部１１によって受光される外乱光９１の強度３５と、第２受光部１３によって受光される外乱光９１の強度３５との差異が大きくなることを抑制することができる。その結果、外乱光９１の強度３５に基づいて第１受光部１１のゲインを調整する際の精度が低下することを抑制することができる。
【0095】
また、本実施形態では、上記のように、第１受光部１１は、光電子増倍管を含み、第２受光部１３は、光電子増倍管よりも強度の高い光を受光することが可能なフォトダイオードを含む。ここで、フォトダイオードは、光電子増倍管と比較して、受光可能な光量の上限値が大きい。また、水中においては、一般的に、外乱光９１は、通信光９０よりも強度が大きい。そのため、上記のように、光電子増倍管よりも受光可能な光量の上限が大きいフォトダイオードを含む第２受光部１３によって、通信光９０よりも強度が大きい外乱光９１を受光するように構成することにより、第２受光部１３が光電子増倍管を含む構成と比較して、第２受光部１３によって受光することが可能な外乱光９１の強度３５の上限値を大きくすることができる。その結果、外乱光９１の強度３５が高くなり、通信光９０による通信がより行いにくい環境においても、外乱光９１の強度３５に応じて第１受光部１１のゲインを精度よく調整することが可能となるので、外乱光９１の影響がより強い環境においても、通信光９０による通信が可能な第１水中光無線通信装置１（水中光無線通信装置）を提供することができる。
【0096】
［変形例］
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。
【0097】
たとえば、上記実施形態では、制御部１４（第１ゲイン演算部１４ａ）が、第１受光部１１から出力される電流値３０の値を目標値３１に近づけるように、第１受光部１１のゲインを調整する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、制御部１４は、第１受光部１１のゲインを直接変更するように構成されていてもよい。
【0098】
また、上記実施形態では、第１ゲイン演算部１４ａが、第１受光部１１から出力された電流値３０に基づいて、第１受光部１１のゲインを調整する構成の例を示したが本発明はこれに限られない。たとえば、第１ゲイン演算部１４ａは、第１受光部１１から出力された電流を電流電圧変換部１７ａによって変換した電圧値に基づいて、第１受光部１１のゲインを調整するように構成されていてもよい。この場合、目標値相関情報は、第１受光部１１から出力される電圧値の目標値と、外乱光９１の強度３５との相関関係を示す情報とすればよい。
【0099】
また、上記実施形態では、複数の受光素子１２の各々が、第１受光部１１が１つの受光素子１２を含む場合と比較して、１／４の受光面積を有する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、複数の受光素子１２の各々が、第１受光部１１が１つの受光素子１２を含む場合と同様の受光面積を有し、受光部全体として４倍の受光面積を有するように構成されていてもよい。このように構成した場合、受光素子１２の各々の受光面積を１／４にする構成と比較して、電流信号の平均値と定格電流３８ａの値との差が小さくなり、第１受光部１１のゲインを調整する際の調整幅が狭まる。しかしながら、第１受光部１１が１つの受光素子１２を含む場合と異なり、各受光素子１２によって受光した通信光９０の信号を加算することが可能であるため、信号取得部１７によって取得される信号（電圧信号）の振幅を大きくすることができる。
【0100】
また、上記実施形態では、第１受光部１１が、４つの受光素子１２を含む構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。第１受光部１１が含む受光素子１２の数は、４つ以外であってもよい。たとえば、第１受光部１１は、１つの受光素子１２を含むように構成されていてもよい。また、第１受光部１１は、４つ未満の複数の受光素子１２を含んでいてもよいし、４つよりも多い受光素子１２を含んでいてもよい。
【0101】
また、上記実施形態では、複数の受光素子１２の各々を、互いに等しい向きに配置する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、複数の受光素子１２の各々を、互いに異なる向きに配置するように構成されていてもよい。このように構成すれば、複数の受光素子１２の各々によって、複数の方向から入射する通信光９０による通信を行うことができる。
【0102】
また、上記実施形態では、第１水中光無線通信装置１が、１つの第１受光部１１を備える構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、第１水中光無線通信装置１は、複数の第１受光部１１を備えていてもよい。この場合、複数の第１受光部１１をそれぞれ異なる方向に配置することにより、複数の方向から入射する通信光９０による通信を行うことができる。
【0103】
また、上記実施形態では、第２受光部１３が、フォトダイオードを含む構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。第２受光部１３が、第１受光部１１よりも強度の高い光を受光することが可能であれば、第２受光部１３はどのような受光素子を含んでいてもよい。
【0104】
また、上記実施形態では、第１水中光無線通信装置１が移動体８０であるＡＵＶに設けられる構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、第１水中光無線通信装置１は、有人潜水艇（ＨＯＶ：Ｈｕｍａｎ Ｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ）に設けられてもよい。また、第１水中光無線通信装置１は、ケーブルを介して人が操縦する遠隔操縦ロボット（ＲＯＶ：Ｒｅｍｏｔｅｌｙ Ｏｐｅｒａｔｅｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ）に設けられてもよい。
【0105】
また、上記実施形態では、第２水中光無線通信装置２が固定体８１に設けられ、第１水中光無線通信装置１が移動体８０に設けられる構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、第１水中光無線通信装置１が移動体８０に設けられ、第２水中光無線通信装置２が固定体８１に設けられていてもよい。また、第１水中光無線通信装置１および第２水中光無線通信装置２の各々が、互いに異なる移動体８０に設けられてもよい。
【0106】
［態様］
上述した例示的な実施形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。
上述した例示的な実施形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。
【0107】
（項目１）
他の無線通信装置から照射された通信光を受光する第１受光部と、
前記通信光以外の光である外乱光を受光する第２受光部と、
前記第１受光部によって受光された前記通信光の強度と、前記第２受光部によって受光された前記外乱光の強度とに基づいて、前記第１受光部のゲインを調整する制御を行う制御部と、を備える、水中光無線通信装置。
他の無線通信装置から照射された通信光を受光する第１受光部と、
前記通信光以外の光である外乱光を受光する第２受光部と、
前記第１受光部によって受光された前記通信光の強度と、前記第２受光部によって受光された前記外乱光の強度とに基づいて、前記第１受光部のゲインを調整する制御を行う制御部と、を備える、水中光無線通信装置。
【0108】
（項目２）
前記第１受光部によって受光された前記通信光の強度に基づいてゲインにより増幅された電流値を取得する電流値取得部をさらに備え、
前記制御部は、前記第２受光部によって受光された前記外乱光の強度に基づいて、前記電流値取得部によって取得される前記通信光の強度に基づく前記電流値が、予め設定された目標値に近づくように、前記第１受光部のゲインを調整する制御を行うように構成されている、項目１に記載の水中光無線通信装置。
前記第１受光部によって受光された前記通信光の強度に基づいてゲインにより増幅された電流値を取得する電流値取得部をさらに備え、
前記制御部は、前記第２受光部によって受光された前記外乱光の強度に基づいて、前記電流値取得部によって取得される前記通信光の強度に基づく前記電流値が、予め設定された目標値に近づくように、前記第１受光部のゲインを調整する制御を行うように構成されている、項目１に記載の水中光無線通信装置。
【0109】
（項目３）
前記制御部は、前記第１受光部によって受光された前記通信光の強度に基づく前記電流値が、設定された前記目標値に近づくように、前記第１受光部に印加するゲイン制御電圧を調整することにより、前記第１受光部のゲインを調整する制御を行うように構成されている、項目２に記載の水中光無線通信装置。
前記制御部は、前記第１受光部によって受光された前記通信光の強度に基づく前記電流値が、設定された前記目標値に近づくように、前記第１受光部に印加するゲイン制御電圧を調整することにより、前記第１受光部のゲインを調整する制御を行うように構成されている、項目２に記載の水中光無線通信装置。
【0110】
（項目４）
前記制御部は、前記外乱光の強度が大きい場合には、前記目標値を大きくする制御を行い、前記外乱光の強度が小さい場合には、前記目標値を小さくする制御を行うように構成されている、項目２または３に記載の水中光無線通信装置。
前記制御部は、前記外乱光の強度が大きい場合には、前記目標値を大きくする制御を行い、前記外乱光の強度が小さい場合には、前記目標値を小さくする制御を行うように構成されている、項目２または３に記載の水中光無線通信装置。
【0111】
（項目５）
前記制御部は、前記外乱光の強度が大きく、前記目標値を大きくする制御を行う場合には、前記第１受光部から出力される前記電流値が、前記第１受光部の定格電流以下となるように、前記目標値を設定する制御を行うように構成されている、項目２～４のいずれか１項に記載の水中光無線通信装置。
前記制御部は、前記外乱光の強度が大きく、前記目標値を大きくする制御を行う場合には、前記第１受光部から出力される前記電流値が、前記第１受光部の定格電流以下となるように、前記目標値を設定する制御を行うように構成されている、項目２～４のいずれか１項に記載の水中光無線通信装置。
【0112】
（項目６）
前記第１受光部は、複数の受光素子を含み、
前記制御部は、前記複数の受光素子の各々によって受光された前記通信光の強度に基づく前記電流値と、前記目標値と、前記外乱光の強度とに基づいて、前記複数の受光素子の各々のゲインを独立して調整する制御を行うように構成されている、項目２～５のいずれか１項に記載の水中光無線通信装置。
前記第１受光部は、複数の受光素子を含み、
前記制御部は、前記複数の受光素子の各々によって受光された前記通信光の強度に基づく前記電流値と、前記目標値と、前記外乱光の強度とに基づいて、前記複数の受光素子の各々のゲインを独立して調整する制御を行うように構成されている、項目２～５のいずれか１項に記載の水中光無線通信装置。
【0113】
（項目７）
複数の受光素子から出力された電流を電圧に変化する複数の電流電圧変換部をさらに備え、
前記制御部は、ゲインが調整された後の前記複数の受光素子から出力され、前記複数の電流電圧変換部によって変換された電圧の合計値を、前記通信光の信号として取得する制御を行うように構成されている、項目６に記載の水中光無線通信装置。
複数の受光素子から出力された電流を電圧に変化する複数の電流電圧変換部をさらに備え、
前記制御部は、ゲインが調整された後の前記複数の受光素子から出力され、前記複数の電流電圧変換部によって変換された電圧の合計値を、前記通信光の信号として取得する制御を行うように構成されている、項目６に記載の水中光無線通信装置。
【0114】
（項目８）
前記第１受光部によって受光された前記通信光の強度に基づく前記電流値の前記目標値と、前記外乱光の強度との相関関係を示す目標値相関情報を記憶する記憶部をさらに備え、
前記制御部は、前記第２受光部によって受光された前記外乱光の強度と、前記目標値相関情報とに基づいて、前記目標値を調整する制御を行うように構成されている、項目２～７のいずれか１項に記載の水中光無線通信装置。
前記第１受光部によって受光された前記通信光の強度に基づく前記電流値の前記目標値と、前記外乱光の強度との相関関係を示す目標値相関情報を記憶する記憶部をさらに備え、
前記制御部は、前記第２受光部によって受光された前記外乱光の強度と、前記目標値相関情報とに基づいて、前記目標値を調整する制御を行うように構成されている、項目２～７のいずれか１項に記載の水中光無線通信装置。
【0115】
（項目９）
前記第１受光部と、前記第２受光部と、前記制御部とを収容する筐体をさらに備え、
前記第１受光部および前記第２受光部の各々は、前記筐体において、前記外乱光の入射方向が等しくなる位置に設けられる、項目１～８のいずれか１項に記載の水中光無線通信装置。
前記第１受光部と、前記第２受光部と、前記制御部とを収容する筐体をさらに備え、
前記第１受光部および前記第２受光部の各々は、前記筐体において、前記外乱光の入射方向が等しくなる位置に設けられる、項目１～８のいずれか１項に記載の水中光無線通信装置。
【0116】
（項目１０）
前記第１受光部は、光電子増倍管を含み、
前記第２受光部は、前記光電子増倍管よりも強度の高い光を受光することが可能なフォトダイオードを含む、項目１～９のいずれか１項に記載の水中光無線通信装置。
前記第１受光部は、光電子増倍管を含み、
前記第２受光部は、前記光電子増倍管よりも強度の高い光を受光することが可能なフォトダイオードを含む、項目１～９のいずれか１項に記載の水中光無線通信装置。
【符号の説明】
【0117】
１ 第１水中光無線通信装置（水中光無線通信装置）
２ 第２水中光無線通信装置（他の無線通信装置）
１１、２１ 第１受光部
１２、２２ 受光素子（複数の受光素子）
１３、２３ 第２受光部
１４、２４ 制御部
１５、２５ 記憶部
１６ａ ＡＤ変換部（電流値取得部）
３２ 第１ゲイン制御電圧（ゲイン制御電圧）
３３ 電圧の合計値
３８ａ 定格電流
９０ 通信光
９１ 外乱光
２ 第２水中光無線通信装置（他の無線通信装置）
１１、２１ 第１受光部
１２、２２ 受光素子（複数の受光素子）
１３、２３ 第２受光部
１４、２４ 制御部
１５、２５ 記憶部
１６ａ ＡＤ変換部（電流値取得部）
３２ 第１ゲイン制御電圧（ゲイン制御電圧）
３３ 電圧の合計値
３８ａ 定格電流
９０ 通信光
９１ 外乱光
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】