特許 7041081 光送信機、光受信機及び光リンク

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-03-14

(45)【発行日】2022-03-23

(54)【発明の名称】光送信機、光受信機及び光リンク

(51)【国際特許分類】

   A61B 1/00 20060101AFI20220315BHJP

   H04B 10/80 20130101ALI20220315BHJP

   H04B 10/2581 20130101ALI20220315BHJP

【ＦＩ】

A61B1/00 681

H04B10/80 160

H04B10/2581

【請求項の数】 16

(21)【出願番号】P 2018566584

(86)(22)【出願日】2017-06-17

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2019-08-08

(86)【国際出願番号】 EP2017064855

(87)【国際公開番号】W WO2017220454

(87)【国際公開日】2017-12-28

【審査請求日】2020-06-12

(31)【優先権主張番号】16175971.7

(32)【優先日】2016-06-23

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】590000248

【氏名又は名称】コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ

【氏名又は名称原語表記】Ｋｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ．

【住所又は居所原語表記】Ｈｉｇｈ Ｔｅｃｈ Ｃａｍｐｕｓ ５２， ５６５６ ＡＧ Ｅｉｎｄｈｏｖｅｎ，Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ

(74)【代理人】

【識別番号】110001690

【氏名又は名称】特許業務法人Ｍ＆Ｓパートナーズ

(72)【発明者】

【氏名】ワイブランズ クラス コーネリス ジャン

(72)【発明者】

【氏名】ルカッセン ゲラルドス ウィルヘルムス

(72)【発明者】

【氏名】バン ダー マーク マルティヌス ベルナルドゥス

【審査官】増渕 俊仁

(56)【参考文献】

【文献】特開２０００－０２２６４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－３５４５５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－２８９３１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０１－０２８８７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－２９７６３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－０５０３５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－２１５０８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－０７０１８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０４６２３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５８－００５０４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１５－５３６１９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１７０１１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－１３８１８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６２－１２８２３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００９／０１１０１４８（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ １／００－１／３２

Ｇ０２Ｂ ２３／２４－２３／２６

Ｇ０２Ｂ ６／２６－６／２７

Ｇ０２Ｂ ６／３０－６／３４

Ｇ０２Ｂ ６／４２－６／４３

Ｈ０４Ｂ １０／００－１０／９０

Ｈ０４Ｊ １４／００－１４／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光電子デバイスと、前記光電子デバイスに接続された回路要素とを有する光変換器回路であって、前記光電子デバイスが、個々の光電子セグメントを複数有する、光変換器回路と、
第１の端部において前記光電子デバイスに光学的に接続され、前記光電子デバイスから離れる光を送信する、単一の光ファイバーを有する細長い光ガイドであって、前記個々の光電子セグメントは、前記光電子セグメントによって放射される光ビームが異なる角度の下で前記光ファイバーに入力されるように、前記光ファイバーの前記第１の端部に対して異なる位置を有する、光ガイドとを備え、
前記光電子デバイスは、前記光電子セグメントのうちの少なくともいくつかで前記回路要素から複数のデータストリームを受信し、前記光電子セグメントのうちの前記少なくともいくつかによって放射される光ビームを介して、前記複数のデータストリームを空間的に多様なデータストリームとして前記光ガイドに光学的に送り、
前記光電子デバイスが更に、前記光ガイドを通して光エネルギーを受信し、前記光エネルギーを電気エネルギーに変換する、光送信機。

【請求項2】

前記光変換器回路の前記回路要素が、元の単一のデータストリームを複数の別個のデータストリームにスプリットするデータストリームスプリッタを有し、前記別個のデータストリームの各々が、前記光電子セグメントのうちの前記少なくともいくつかのうちの１つに入力され、前記回路要素が更に、前記データストリームスプリッタの出力部において及び前記光電子デバイスの前記光電子セグメントのうちの前記少なくともいくつかの入力部において変調器を有し、前記変調器が、前記光電子セグメントのうちの前記少なくともいくつかで前記別個のデータストリームを変調する、請求項１に記載の光送信機。

【請求項3】

前記データストリームスプリッタが更に、前記別個のデータストリームの各々にプリアンブルを追加する、請求項２に記載の光送信機。

【請求項4】

別個のデータストリームが入力される、前記光電子デバイスの前記光電子セグメントのうちの前記少なくともいくつかが、光放射の異なる中心波長を有する、請求項１に記載の光送信機。

【請求項5】

前記光電子デバイスの前記光電子セグメントのうちの少なくともいくつかが直列に接続されている、請求項１に記載の光送信機。

【請求項6】

前記光電子デバイスが、前記複数の個々の光電子セグメントを形成する複数の光ダイオードセグメントにセグメント化された発光ダイオードである、請求項１に記載の光送信機。

【請求項7】

前記複数の個々の光電子セグメントが単一の発光ダイオードである、請求項１に記載の光送信機。

【請求項8】

前記光電子デバイスから放射される光を前記光ガイドに光学的に入力するための、前記光電子デバイスと前記光ガイドとの間に配置された屈折率分布型（ＧＲＩＮ）レンズを更に備える、請求項１に記載の光送信機。

【請求項9】

請求項１から８のいずれか一項に記載の光送信機と、
異なる伝搬角度の下で伝搬し、光ガイドから複数のデータストリームを搬送する、複数の光ビームを光学的に受信する複数の光検出器セグメントを有する光検出器構成部と、前記光検出器構成部に関連して、前記光検出器構成部から複数のデータストリームを抽出する、処理ユニットと、を含む光受信機と、
を備える、光リンク。

【請求項10】

前記処理ユニットが更に、抽出された前記複数のデータストリームを単一のデータストリームに合成する、請求項９に記載の光リンク。

【請求項11】

前記処理ユニットが、光検出器又は前記光検出器セグメントにわたる最大比合成を使用することによって、前記光検出器構成部から前記複数のデータストリームを抽出する、請求項９に記載の光リンク。

【請求項12】

光プローブを備え、、前記光変換器回路が、前記光プローブの遠位端部分中に組み込まれる、請求項９から１１のいずれか一項に記載の光リンク。

【請求項13】

前記光受信機を含む光コンソールを備える、請求項９から１２のいずれか一項に記載の光リンク。

【請求項14】

前記光コンソールが光源を更に備える、請求項１３に記載の光リンク。

【請求項15】

個々の光電子セグメントを複数有する光電子デバイス及び前記光電子デバイスに接続された回路要素を有する光変換器回路を含む光送信機と、複数の光ビームを光学的に受信する複数の光検出器セグメントを有する光検出器構成部を含む光受信機と、を備える光リンクの作動方法であって、
前記光送信機が、前記光電子セグメントのうちの少なくともいくつかに複数のデータストリームを供給するステップと、
前記光送信機が、前記光電子セグメントのうちの前記少なくともいくつかから、異なる角度の下で光ガイドの単一のファイバーに光を放射することによって、前記複数のデータストリームを空間的に多様なデータストリームとして光学的に送るステップと、
前記光送信機が、前記光ガイドを通して光エネルギーを受信し、前記光エネルギーを電気エネルギーに変換するステップと、
前記光受信機が、前記光検出器構成部で前記光ガイドを通して前記光電子デバイスから前記複数のデータストリームを受信するステップと、
前記光受信機が、前記光検出器構成部から前記複数のデータストリームを抽出するステップと
を有する、光リンクの作動方法。

【請求項16】

コンピュータプログラムがコンピュータ上で実行されたとき、請求項１５に記載の光リンクの作動方法の前記ステップをコンピュータに実行させるためのプログラムコード手段を含む、コンピュータプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光送信機、光受信機及び光リンク並びに光リンクを動作させる方法に関する。光リンクは、リモート電子デバイスにエネルギーを光学的に供給するために、及び／又はリモート電子デバイスとの間でのデータ送信のために使用される。

【背景技術】

【0002】

光送信機及び光受信機を有する光リンクは、特に電力配信及び／又はデータ送信経路のサイズ制限により、電気ワイヤを介した電力配信及び／又はデータ送信が問題になる適用例において有用である。本発明は、医療適用例における使用に限定されないが、本発明は、医療適用例に関して本明細書で説明される。

【0003】

従来の外科処置の代わりに最小限に侵襲的な介入を使用する明確な及び進行中の傾向がある。低減された外傷、より短い病院滞在及び低減された費用は、最小限に侵襲的な技法の採用の最も重要な推進要因である。医療器具の更なる革新を可能にするために、したがって、より高度な及びより困難な最小限に侵襲的な介入を可能にするために、カテーテル及びガイドワイヤのような器具中に体内撮像及び生理的測定のための小型センサーを組み込む必要がある。

【0004】

撮像、検知、増感、更にはアブレーションのための医療カテーテル又はガイドワイヤなど、長く、細いデバイスの先端へのデータ及び電力配信は、難しいことがある。それに加えて、遠位端から近位端への高データレート戻りチャネルを含めることは、なお一層問題がある。これは、いくつかの理由に起因する。

【0005】

第１に、ガイドワイヤ又はカテーテルの長い長さと組み合わせられた、医療介入のために必要な小さい横断面（すなわち小さい直径）の組合せが、そのような器具中に組み込まれ得る電気ワイヤの総数を厳しく限定する。

【0006】

第２に、複数の電気ワイヤの組込みは器具のフレキシビリティを損なうが、フレキシビリティは、このタイプの器具の重要な性質である。

【0007】

第３に、たとえば、先端における超音波トランスデューサのために、又は高感度測定のために必要とされるなど、高データレートの場合、しばしば、シングルコアワイヤと比較して更により多くの空間を必要とする同軸ケーブルを必要とする。

【0008】

第４に、電気ワイヤをもつ器具は、一般に、接続された電子機器における電磁干渉につながり、また、場合によっては組織加熱につながる、電気配線中の／の共鳴により、磁気共鳴撮像の使用に適合しない。また更に、細い電気ケーブルは、一般に、カテーテルの遠位端における使用のための比較的高い電力量をサポートすることができない。

【0009】

また、それらの使い捨て使用のために、カテーテル及びガイドワイヤは、比較的単純な及びコスト効果的な方法で製造されなければならない。

【0010】

Ｓａｋａｇｕｃｈｉらによる「１９－ｃｏｒｅ ｆｉｂｅｒ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｏｆ １９ｘ１００ｘ１７２－Ｇｂ／ｓ ＳＤＭ－ＷＤＭ－ＰＤＭ－ＱＰＳＫ ｓｉｇｎａｌｓ ａｔ ３０５Ｔｂ／ｓ」、Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｘｐｏｓｉｔｉｏｎ、２０１２ ａｎｄ ｔｈｅ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｆｉｂｅｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ、ＩＥＥ、２０１２年３月４日、１～３ページは、１９のレコード空間分割多重化チャネル数へのアップスケールを可能にするマルチコアファイバーと組み合わせられた自由空間結合システムに関して報告する。

【0011】

Ｓｌｅｉｆｆｅｒらによる「Ｍｏｄｅ－ｄｉｖｉｓｉｏｎ－ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｄ ３ｘ１１２－Ｇｂ／ｓ ＤＰ－ＱＰＳＫ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｏｖｅｒ ８０－ｋｍ ｆｅｗ－ｍｏｄｅ ｆｉｂｅｒ ｗｉｔｈ ｉｎｌｉｎｅ ＭＭ－ＥＤＦＡ ａｎｄ Ｂｌｉｎｄ ＤＳＰ」、２０１２年、３８ｔｈ Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｘｈｉｂｉｔｉｏｎ ｏｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ、２０１２年９月１６日、１～３ページは、ブラインド６×６ＭＩＭＯデジタル信号処理を使用する、マルチモードＥＤＦＡを用いた及び用いない、最高８０ｋｍの３×１１２Ｇｂ／ｓ ＤＰ－ＱＰＳＫモード分割多重化信号の送信について説明する。

【0012】

Ｒｏｌａｎｄ Ｒｙｆらによる「Ｍｏｄｅ－Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ Ｏｖｅｒ ９６ ｋｍ ｏｆ Ｆｅｗ－Ｍｏｄｅ Ｆｉｂｅｒ Ｕｓｉｎｇ Ｃｏｈｅｒｅｎｔ ６ ｘ ６ ＭＩＭＯ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ」、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ＩＥＥＥ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｃｅｎｔｅｒ， Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，ＵＳ， ｖｏｌ．３０， ｎｏ．４， ２０１２年２月１日、５２１～５３１ページは、各々が９６ｋｍ超の低差動群遅延少数モードファイバーにわたって４０Ｇｂ／ｓ直角位相シフトキーチャネルを搬送する、６つの空間及び偏波モードの同時送信について説明する。ＵＳ５，９６３ ３４９Ａは、単一マルチモードファイバーを使用する光波長分割多重化双方向データリンクを開示する。

【0013】

ＷＯ２０１４／０７２８９１Ａ１は、光変換器回路及び１つ又は複数の電子デバイスに電力供給するために光エネルギーを電気エネルギーに変換する発光ダイオード（ＬＥＤ）の形態の光電子デバイスを有するリモート遠位光電子変換器へ、光エネルギーが光ガイドを通って送信される、当該光ガイドを備える光リンクについて説明する。一方では、この知られている光リンクは、光電子デバイスが、必要な電力出力を達成するのに必要な大きい表面積を有するので、超音波カテーテルを作動させるための十分な電力配信能力を提供するのに有効である。他方では、光電子デバイスの大きい表面積は、データ送信の帯域幅、したがって、データレートを限定する。この理由で、そこでは、遠位端から近位端への戻り経路中でのデータ送信のために別個の光電子デバイスを使用することが更に提案されている。しかしながら、データ送信のための別個の光電子デバイスとエネルギーハーベスティングのための別個の光電子デバイスとが、光リンクを使用する介入器具の電子部分と光部分の両方に著しい複雑さを追加する。

【0014】

したがって、十分な電力出力を達成する能力を保持するが、戻り経路中の帯域幅及びデータレートを増加させる、改善された光送信機、光受信機及び光リンクが必要である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0015】

本発明の目的は、高いデータレートをもつデータを送信しながら、１つ又は複数の電子デバイスに電力供給するのに十分な電力出力を達成する能力を維持することが可能である、光送信機及び光受信機を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0016】

本発明の第１の態様では、
－ 光電子デバイスと、光電子デバイスに接続された回路要素とを有する光変換器回路であって、光電子デバイスが、個々の光電子セグメントを複数有する、光変換器回路と、
－ 第１の端部において光電子デバイスに光学的に接続され、光電子デバイスから離れる光を送信するように設定された、単一の光ファイバーを有する細長い光ガイドであって、個々の光電子セグメントは、光電子セグメントによって放射される光ビームが異なる角度の下で光ファイバーに入力されるように、光ファイバーの第１の端部に対して異なる位置を有する、光ガイドとを備え、
－ 光電子デバイスは、光電子セグメントのうちの少なくともいくつかで回路要素から複数のデータストリームを受信し、光電子セグメントのうちの少なくともいくつかによって放射される光ビームを介して、複数のデータストリームを空間的に多様なデータストリームとして細長い光ガイドに光学的に送るように設定された、光送信機が提供される。

【0017】

本発明による光送信機は、したがって、個々の光電子セグメントを複数有する光電子デバイスを使用する。個々の光電子セグメントは、単一のセグメント化された発光ダイオード（ＬＥＤ）のセグメントであるか、又は光電子デバイスをともに形成する単一のＬＥＤである。複数の個々の光電子セグメントを有する光電子デバイスを使用することは、いくつかの利点を有する。広い表面積の光電子デバイスは、高いキャパシタンスを有し、これは、帯域幅、したがって、データレートを限定する。複数の個々のセグメントを有する光電子デバイスを使用するとき、セグメントの各々は、低減された表面積を有し、したがって、低減されたキャパシタンスを有する。したがって、光電子デバイスの単一のセグメントは、より大きい帯域幅及びより高いデータレートを用いてデータを送信することができる。

【0018】

本発明によれば、光電子デバイスのセグメントのうちの少なくともいくつかが、光電子デバイスから受信機への戻り経路中でのデータ送信のために使用される。したがって、これらのセグメントの各々は、単一のデータ送信チャネルを形成する。それにより、空間分割多重化によってデータレートを増加させることが可能である。本明細書で説明されるように、光電子デバイスは、セグメントのうちの少なくともいくつか又はすべてで複数の別個のデータストリームを空間的に変調することによって、特に空間分割多重化に好適である。この場合、少なくともいくつかのセグメントの各々又はすべてのセグメントの各々が、データストリームを送信するために、それぞれのデータストリームで変調された光信号を異なる角度の下で光ガイドの光ファイバーに送ることができる。そのような角度ダイバーシティは、単一のデータストリームが受信機上で区別され得るように、少なくとも数メートルにわたって光ファイバー中で維持される。

【0019】

光電子デバイスは、複数のデータストリームを空間的に多様なデータストリームとして送るように設定される。複数のデータストリームは、光電子デバイスのセグメント上に空間的に変調され、セグメントは、次いで、データストリームを、光ガイド、たとえば光ファイバーを通して受信機に送る。したがって、空間多重化を使用するＷｉＦｉ８０２．１１ｎ／８０２．１１ａｃ規格において使用される技法と同様の空間分割多重化が達成される。

【0020】

複数のデータストリームは、複数の異なるデータソースから、たとえば複数の測定デバイスから、又は複数のデータストリームにスプリットされた後に単一のデータソースから来る。

【0021】

本発明による光送信機の光ガイドは、シングルコア又はマルチプルコア光ファイバーである光ファイバーを有する。シングルコア光ファイバーの場合、光ファイバーは、好ましくはマルチモード光ファイバーである。

【0022】

複数の個々のセグメントを有する光電子デバイスを使用することは、上記で説明された従来技術において提案されるような、エネルギーハーベスティング及びデータ送信のための別個の光変換器と比較して、あまり複雑でなく、よりコスト効果的であるという、更なる利点を有する。すなわち、複数の個々の光電子セグメントを有する光電子デバイスは、高いレートをもつデータ送信のために及びエネルギーハーベスティングのために使用され得る。

【0023】

特に、好ましい実施形態において提供されるように、光電子デバイスのセグメントのうちの少なくともいくつかが直列に接続される場合、１つ又は複数の電子デバイス及び／又は光変換器回路に電力供給するために十分な高い電力出力が得られ得る。

【0024】

本発明による光送信機は、光電子デバイスのセグメントのうちの少なくともいくつかは、エネルギーハーベスティングのために、すなわち光エネルギーを電気エネルギーに変換するために使用され、セグメントのうちの少なくともいくつかの他のもの又は少なくともいくつかの同じものは、戻り経路中でのデータ送信のために使用されるように設定される。ここでも、大きい帯域幅及び高いデータレートの利点は、単一のセグメントの低減された表面積により得られる。

【0025】

したがって、光電子デバイスは、更に好ましくは、光ガイドを通して光エネルギーを受信し、光エネルギーを電気エネルギーに変換するように設定される。

【0026】

この実施形態では、本発明による光送信機は、同時に、電子変換器回路及び／又は他の電子デバイスに十分な電気エネルギーを供給するための高いデータレート及び電力連続性をもつ光出力を提供する。

【0027】

上述の実施形態の別の利益があり、これによれば、光電子デバイスは、入射光からエネルギーをハーベスティングし、戻り経路中でデータを送信するように設定される。特に、光誘起エレクトロルミネッセンスが使用される場合、エネルギーが受信され、同時にデータが返送され得る。

【0028】

上述の実施形態の更なる利点は、光電子デバイスのセグメントが戻り経路中で差動シグナリングのために使用されることである。差動シグナリングは、第１の変調に従ってセグメントを変調することと、第１の変調の逆である第２の変調を用いて、異なる（１つ又は複数の）角度の下で光ガイドに（その）それらの光を送る、１つ又は複数の他のセグメントを変調することとを意味する。利点は、光電子デバイスのより一定の総電力消費量及び光検出器構成部側におけるよりロバストな復調である。

【0029】

更に好ましくは、光変換器回路の回路要素は、元の単一のデータストリームを複数の別個のデータストリームにスプリットするように設定されたデータストリームスプリッタを有し、別個のデータストリームの各々が、光電子セグメントのうちの少なくともいくつかのうちの１つに入力され、回路要素は、更に好ましくは、データストリームスプリッタの出力部において及び光電子セグメントのうちの少なくともいくつかの入力部において変調器を有し、変調器は、光電子デバイスの光電子セグメントのうちの少なくともいくつかの上に別個のデータストリームを変調し、特に空間的に変調するように設定される。

【0030】

このようにして、元の単一のデータストリームは、複数の単一のデータストリームに分解され、複数の単一のデータストリームは、次いで、光電子デバイスのセグメントで変調され得る。変調器は、元の連続データストリームから分解された単一のデータストリームを単一のセグメントで変調し、したがって、光電子デバイスでの別個のデータストリームの空間変調を可能にする。

【0031】

更に有利なことに、データストリームスプリッタは、更に、受信機によって受信されたとき、空間的に多様なデータストリームの認識を可能にするために、別個のデータストリームの各々にプリアンブルを追加するように設定される。

【0032】

この実施形態では、光電子デバイスのセグメントのうちの少なくともいくつか又はすべては、認識可能であるプリアンブルを使用してデータストリームを送る。後で説明されるが、複数の光検出器セグメントを有する光検出器構成部を有する受信機において、最大信号が各プリアンブルについて達成されるような、プリアンブルに対する複数の光検出器セグメント間の相関、及び他の光検出器セグメントの信号の抑圧が実行される。これは、認識される必要がある異なるデータストリームを与えることになる。その場合、特定のセグメントのデータストリームを再構築するために実際のデータが送られているときに同じ相関が使用される。したがって、多重化は、光が送られる角度が、少しだけ又はファイバーの長さを超えずに変化するので、セグメントが、異なる角度の下でそれらの光を送ることと、次いで、光検出器セグメントからそれらを再構築することとに基づく。

【0033】

更なる実施形態では、別個のデータストリームが入力される、送信機の光電子デバイスのセグメントのうちの少なくともいくつかが、光放射の異なる中心波長を有する。この実施形態は、光電子デバイス側での波長ベースの多重化と、受信機側における波長ベースの多重分離とを可能にする。したがって、波長多重化／多重分離は、好ましくは、前述の空間分割多重化と組み合わせられる。

【0034】

すでに上述したように、光電子セグメントのうちの少なくともいくつかが、好ましくは、直列に接続される。更に好ましくは、光電子セグメントのすべてが直列に接続される。光電子セグメントの直列接続は、入って来る光エネルギーを電気エネルギーに変換するとき、高電圧出力を提供するという利点を有する。

【0035】

更に好ましくは、光電子デバイスは、複数の光ダイオードセグメントにセグメント化された発光ダイオードである。この実施形態では、ＬＥＤは、複数の単一マイクロＬＥＤにスプリットされ、各マイクロＬＥＤは、従来のＬＥＤと比較して低減された表面積を有する。セグメント化されたＬＥＤを使用することは、本発明において使用するために極めてコスト効果的である。光電子デバイスが、複数の単一光電子デバイス、たとえば光ファイバーの光入口端部に関して異なる位置において構成された複数の単一ＬＥＤによって形成されることも可能である。

【0036】

本発明による光送信機は、更に好ましくは、光電子デバイスから放射される光を光ガイドに光学的に入力するための、及びその逆のための、光電子デバイスと光ガイドとの間に配置された屈折率分布型（ＧＲＩＮ）レンズを備える。

【0037】

ＧＲＩＮレンズは、有利には、光ガイドを通って伝搬する光を光電子デバイス上にコリメートし、それにより、光電子デバイスのセグメントのうちの少なくともいくつか又はすべてへの一様な電力分配を保証し、これは、光送信機がエネルギーハーベスティングのためにも使用されるとき、高電圧出力のために有用である。更に、ＧＲＩＮレンズは、光電子デバイスによって放射された光をデータ送信のために光ガイドに入力する。特に、光ガイドがシングルコアファイバーであるとき、ＧＲＩＮレンズは、光電子デバイスによって放射された光をファイバーコアに投影する。ＧＲＩＮレンズは、好ましくは、たとえば０．２よりも高い、又は０．３よりも高い、又は０．４よりも高い、又は０．５よりも高い、又は０．６よりも高い、又は０．７よりも高い、高い開口数（ＮＡ）を有する。更に、ＧＲＩＮレンズに隣接する光ガイドの光入口端部／出力端部の開口数は、ＧＲＩＮレンズの開口数に一致する。ＧＲＩＮレンズは、それが小さくロバストな実装を可能にするので好ましいが、光ガイドの光ファイバーは、従来のレンズによって、更には光電子デバイスに対して光ファイバーを正確に位置付けることによってレンズなしに、光電子デバイスに結合され得ることを理解されたい。

【0038】

本発明の第２の態様では、
－ 異なる伝搬角度の下で伝搬し、光ガイドから複数のデータストリームを搬送する、複数の光ビームを光学的に受信するように構成された複数の光検出器セグメントを有する光検出器構成部と、
－ 光検出器構成部に関連して、光検出器構成部から複数のデータストリームを抽出するように設定された、処理ユニットと
を備える、光受信機が提供される。

【0039】

本発明による光受信機の光検出器構成部は、特に本発明による光送信機の光電子デバイスによって送られるような、データストリームを光学的に受信するように設定された複数の光検出器セグメントを有する。本発明による光受信機の処理ユニットは、更なる分析のために光検出器構成部から１つ又は複数のデータストリームを抽出するように設定される。

【0040】

複数のデータストリームが光検出器構成部によって受信される場合、処理ユニットは、更に好ましくは、複数の抽出されたデータストリームを単一のデータストリームに合成するように設定され、したがって、処理ユニットは、光検出器構成部から抽出されるデータストリームを多重化するように設定される。

【0041】

処理ユニットは、好ましくは、光検出器セグメントにわたる最大比合成を使用することによって、光検出器構成部からデータストリームを抽出するように設定される。

【0042】

最大比合成は、複数の受信されたデータストリームを単一の連続データストリームに合成するための一般的な技法であり、有利には、本発明では、複数の光検出器から別個のデータストリームを抽出し、それらを単一の高いレートのデータストリームに合成するために使用され得る。

【0043】

本発明の第３の態様では、第１の態様による光送信機と、第２の態様による光受信機とを備える、光リンクが提供される。

【0044】

第４の態様によれば、第２の態様による光受信機を備える、光コンソールが提供される。

【0045】

本発明による光コンソールは、好ましくは、送信のための光ビームを光ガイドを通して送信機の光電子デバイスに放射するように設定された光源を備える。そのような光源は、ＶＣＳＥＬ（垂直共振器面発光レーザー）、又は高い光エネルギーをもつ光を放射するのに好適な任意の他の光源である。光源の光放射はまた、制御データを、光ガイドを通して、変換器回路及び／又はそれを制御するための１つ又は複数の電子デバイスに送信するために変調される。エネルギーハーベスティング及び制御データ送信が必要とされない場合、光源は省略され得る。

【0046】

本発明の第５の態様では、第１の態様による光送信機を備える、光プローブであって、光変換器回路が、光プローブの遠位端部分中に組み込まれる、光プローブが提供される。好ましくは、光プローブの近位端は、第２の態様による受信機の光検出器構成部に接続可能である。

【0047】

光プローブは、たとえばカテーテル又はガイドワイヤである。

【0048】

本発明による光送信機の利点は、本発明による光プローブにも当てはまる。光プローブは、本発明による光送信機と同様の及び／又は同等の好ましい実施形態を有する。

【0049】

本発明の第６の態様では、
－ 光電子デバイスと、光電子デバイスに接続された回路要素とを有する光変換器回路を提供するステップであって、光電子デバイスが、個々の光電子セグメントを複数有する、提供するステップと、
－ 光電子セグメントのうちの少なくともいくつかに複数のデータストリームを供給するステップと、光電子セグメントのうちの少なくともいくつかから、異なる角度の下で光ガイドの単一のファイバーに光を放射することによって、複数のデータストリームを空間的に多様なデータストリームとして光学的に送るステップと、
－ 複数の光検出器を有する光検出器構成部で光ガイドを通して光電子デバイスから複数のデータストリームを受信するステップと、
－ 光検出器構成部から複数のデータストリームを抽出するステップと
を有する、光リンクを動作させる方法が提供される。

【0050】

クレームされる方法は、クレームされる光リンクと、上記で説明されたものと、及び従属請求項において定義されるものと、同様の及び／又は同等の好ましい実施形態を有することを理解されよう。

【0051】

本発明の第７の態様では、コンピュータプログラムがコンピュータ上で実行されたとき、第６の態様による方法のステップをコンピュータに実行させるためのプログラムコード手段を備える、コンピュータプログラムが提供される。

【0052】

クレームされる方法は、クレームされるデバイスと、及び従属請求項において定義されるものと、同様の及び／又は同等の好ましい実施形態を有することが理解されよう。

【0053】

本発明のこれら及び他の態様は、以下で説明される（１つ又は複数の）実施形態から明らかになり、それらに関して解明されるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0054】

【図1】本発明による光送信機、光受信機、光リンク、光プローブ及びコンソールの概略的な実施形態を示す図である。

【図2】図１中の光送信機の詳細の一実施形態を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0055】

図１は、光送信機１１と光受信機１５とを備える、一般的な参照番号１０で標示された光リンクを示す。図１には更に、受信機１５と光源１２とを備えるコンソール１３が示されている。

【0056】

光源１２は、光エネルギーを有する光を放射することが可能である。光源１２は、好ましくはＶＣＳＥＬである。ＶＣＳＥＬによって放射された光は、制御データを送信するために変調される。光源の光はまた、後で説明されるように、エネルギーハーベスティングのために使用される。制御データ送信及びエネルギーハーベスティングが必要とされない場合、光源は省略され得る。

【0057】

光リンク１０は、更に、単一の光ファイバーを有する光ガイド１４を備える。光ファイバーは、シングルコアマルチモード光ファイバーであり得るが、マルチプルコア光ファイバーでもあり得る。光ガイド１４の少なくとも一部は、光送信機１１の一部である。

【0058】

光送信機１１は、更に、光変換器回路１６を備える。光変換器回路１６は、光電子デバイス１８と回路要素２０とを備える。回路要素２０は、たとえば光電子デバイス１８からの電力抽出及び制御データ抽出のための、電子機器２２を備える。電子機器２２は、したがって、光電子デバイス１８に電気的に接続される。回路要素２０は、更に、データストリームスプリッタ２４と、データストリームスプリッタ２４の出力部と光電子デバイス１８の入力部との間に１つ又は複数の変調器２６とを備える。変調器２６は、したがって、データストリームスプリッタ２４と光電子デバイス１８とに電気的に接続される。

【0059】

光受信機１５は、光を検出し、光を電気信号に変換するように設定された光検出器構成部２８を備える。光検出器構成部２８に電気的に接続された処理ユニット３０は、１つ又は複数の復調器３２と、データストリームコンバイナ３４とを備える。

【0060】

光リンク１０は、更に、ダイクロイックミラーとして設定される光ビームスプリッタ３６を備える。光ビームスプリッタ３６は、一方では、光源１２と光電子デバイス１８との間の、他方では、光電子デバイス１８と光検出器構成部２８との間の、光ガイド１４の光路中に配置される。ここでも、エネルギーハーベスティング及び制御データ送信が必要とされない場合、ビームスプリッタ３６は省略され得、光検出器構成部２８は、図１において光源１２が位置する位置において構成され得る。

【0061】

光送信機１１は、更に、光ガイド１４の第１の端部４０と光電子デバイス１８との間に配置された第１のＧＲＩＮレンズ３８を備える。ＧＲＩＮレンズ３８は、好ましくは、高いＮＡ、特にＮＡ＞０．３を有する。

【0062】

光受信機１５は、光ガイド１４の第２の端部４４と光検出器構成部２８との間に配置された第２のＧＲＩＮレンズ４２を有する。ＧＲＩＮレンズ４２は、ＮＡ＞０．２である、高いＮＡを有する。

【0063】

光電子デバイス１８は、図１中の文字ａからｉで標示された複数の個々の光電子セグメント１８ａ～１８ｉを有する。特に、光電子デバイス１８は、セグメント化された発光ダイオード（ＬＥＤ）であり、セグメント１８ａ～１８ｉは、各々、単一マイクロＬＥＤを形成し、ＬＥＤセグメント１８ａ～１８ｉの各々は、光を電気信号に変換し、電気信号を光に変換するように設定される。言い換えれば、セグメント１８ａ～１８ｉの各々は、それ自体によってＬＥＤとして機能する。他の実施形態では、光電子デバイス１８は、複数の単一ＬＥＤを備え、各ＬＥＤは、光電子デバイス１８のセグメントを形成する。変換器回路１６は、セグメント１８ａ～１８ｉの各々を駆動するための複数の電子回路を備えることを理解されたい。１つのセグメントのための電子回路の一例が、後で説明される図２に示されている。

【0064】

セグメント１８ａ～１８ｉのサブセット又はいくつかのセグメント１８ａ～１８ｉ或いはすべてのセグメント１８ａ～１８ｉが、互いと直列に接続される。

【0065】

光送信機１１、特に光電子デバイス１８及び回路要素２０は、カテーテル又はガイドワイヤ或いは任意の他の介入器具である、光プローブ４６に組み込まれ得る。特に、光変換器回路１６は、光プローブ４６の遠位先端部分４８に組み込まれる。光プローブ４６は、遠位先端部分４８中に、１つ又は複数の追加の電子デバイス（図示せず）、たとえば超音波トランスデューサ、カメラ、測定デバイスを有する。これらのデバイスは、後でより詳細に説明されるように、一般に、送信機１１によって受信機１５に送られるべきであるデータストリームを提供する。ＧＲＩＮレンズ３８、及びＧＲＩＮレンズ３８から光ビームスプリッタ３６までの光ガイド１４の一部も、遠位先端部分４８から延びる光プローブ４６の部分５０中で光プローブ４６に組み込まれる。

【0066】

以下では、光リンク１０及びそれを動作させる方法が更に説明される。

【0067】

光リンク１０の１つの機能は、光が光源１２から光変換器回路１６に送信されるという点で、電源機能であり、送信機１１の光電子デバイス１８は、光変換器回路１６の構成要素に電力供給するために、及び／又はプローブ４６の遠位先端部分４８中の任意の他の電子デバイスに電力供給するために、光によって伝達された光エネルギーを電気エネルギーに変換する。図１では、光源１２から放射された光が、矢印５２を用いて示されている。この光は、光ガイド１４を通して、光ビームスプリッタ３６を通して、更に光ガイド１４を通して誘導され、次いで、ＧＲＩＮレンズ３８を通過する。ＧＲＩＮレンズ３８は、光源１２からの光を光電子デバイス１８のセグメント１８ａ～１８ｉのうちのいくつか又はすべての上にコリメートする。セグメント１８ａ～１８ｉの各々又はセグメント１８ａ～１８ｉのうちの少なくともいくつかが、光エネルギーを電気エネルギーに変換し、電気エネルギーは、光変換器回路１６の構成要素のいずれか又はプローブ４６の遠位部分中の（１つ又は複数の）他のデバイスへの電源としての更なる使用のために、電子機器２２のキャパシタ（図示せず）に蓄積される。特に、セグメント１８ａ～１８ｉが直列に接続されるか、又はセグメント１８ａ～１８ｉのうちの少なくともいくつかが直列に接続されるとき、光エネルギーの、電気エネルギーへの変換の後の出力電圧は高くなり得る。高い電圧は、プローブ４６の特定の超音波使用にとって有利である。ＩＩＩ／Ｖ ＬＥＤが光電子デバイスの単一のセグメントとして使用される場合、単一のセグメントは、たとえば変換器回路１６の電子機器に十分な電圧を提供する。

【0068】

光電子デバイス１８を、エネルギー変換器として、又は言い換えれば光電池として使用するとき、光源１２によって放射される光の波長は、光電子デバイス１８のセグメント１８ａ～１８ｉの光放射の中心波長よりも短いべきである。

【0069】

光リンク１０の更なる機能は、光ガイド１４を通した、光変換器回路１６及び／又は遠位先端部分４８中の他の電子デバイスへの制御データ送信である。この目的で、光源１２の光放射は、光源１２から光電子デバイス１８に放射される光によって送信される制御データで変調され、変調された光の、電気信号への変換の後に、制御データは電子機器２２によって抽出され得る。このようにして送信された制御データは、上述のように、光変換器回路１６を制御するために、及び／又は遠位先端部分４８中の１つ又は複数の電子デバイスを制御するために使用され得る。

【0070】

光リンク１０、特に光送信機１１の更なる及び有利な機能は、光プローブ４６の遠位先端部分４８から光ガイド１４を通してデータを光学的に送信することである。複数の個々のセグメント１８ａ～１８ｉをもつ、送信機１１の光電子デバイス１８の設定により、光電子デバイス１８は、「戻り経路中で」としても示される、逆方向において、すなわち光電子デバイス１８から光ガイド１４を通して受信機１５の光検出器構成部２８にデータを光学的に送るのに特に適している。特に、複数の個々のセグメントを有する光電子デバイス１８の設定により、光電子デバイス１８は、以下で説明されるように、複数の空間的に多様なデータストリームを送るのに特に適している。更に、複数の小さい表面積のセグメントとしての光電子デバイス１８の設定は、セグメント１８ａ～１８ｉの各々のキャパシタンスが、大きい表面積の光電子デバイスと比較して低下させられるという利点を有する。低いキャパシタンスが、データ送信におけるより大きい帯域幅及びより高いデータレートを可能にする。

【0071】

単一のデータストリームが、矢印５４によって示されるように、データストリームスプリッタ２４に入力される。入って来るデータストリームは、たとえば、プローブ４６の遠位先端部分４８中の電子デバイスから、たとえば超音波画像をキャプチャするための超音波トランスデューサから、カメラなどから来る。データストリームスプリッタ２４は、入って来るデータストリームを複数の別個のデータストリームにスプリットし、言い換えれば入って来るデータストリームを複数の別個のデータストリームに分解する。次いで、別個のデータストリームは、別個のデータストリームを光電子デバイス１８のセグメント１８ａ～１８ｉ上に空間的に変調するための変調器２６に入力される。セグメント１８ａ～１８ｉのうちの少なくともいくつか又はすべてが、戻り経路中でのデータ送信のために使用され、したがって、セグメント１８ａ～１８ｉのうちの少なくともいくつか又はすべてが、対応する変調器２６に接続される。

【0072】

光電子デバイス１８の各単一のセグメント１８ａ～１８ｉは、光ガイド１４の光ファイバーの隣接端部に関して各異なる位置を有する。これは、セグメント１８ａ～１８ｉが、異なる角度の下で光ファイバーにデータストリームを搬送する、それらのそれぞれの光ビームを放射することを意味する。各セグメント１８ａ～１８ｉは、その光を、他のセグメント１８ａ～１８ｉの光放射の他のすべての角度とは異なる角度において光ファイバーに放射する。しかしながら、セグメント１８ａ～１８ｉの第１のサブセットが同じ角度においてファイバーに光を放射することも可能である。この場合、このサブセットのセグメントは、好ましくは、単一のデータストリームを送るために使用される。別のデータストリームを送るために、第１のサブセットとは異なる角度においてファイバーに光を放射する別のサブセットが使用される。データストリームを空間多重化することによって、データレートは著しく増加させられる。

【0073】

変調器２６は、セグメント１８ａ～１８ｉのうちのどれが戻り経路中でのデータ送信のために使用されるかに応じて、光電子デバイス１８のセグメント１８ａ～１８ｉのうちの少なくともいくつか又はすべてに別個のデータストリームを入力する。

【0074】

セグメント１８ａ～１８ｉの行列又はアレイ構成として設定され得る、複数のセグメント１８ａ～１８ｉを有する光電子デバイス１８の設定により、変調器２６から来る別個のデータストリームが、前述のように、セグメント１８ａ～１８ｉ又はセグメントの対応するサブセット上に空間的に変調される。

【0075】

したがって、本明細書で説明される光電子デバイス１８は、データストリームの空間分割多重化を可能にし、これは、元の単一の連続データストリームに基づく。しかしながら、別個のデータストリームが、複数の異なるデータソースから、たとえば複数の電子デバイスから来ることも考えられる。

【0076】

図２は、光電子デバイス１８のセグメント１８ａのための電子回路の実施形態を示す。前述のように、セグメント１８ａ～１８ｉの各々は、それ自体マイクロＬＥＤを形成する。図２は、変調器２６が光放射（矢印５６）をデータで変調する回路を示す。光電子デバイス１８のセグメントの光放射の変調は、セグメントの負荷をピンチする（ｐｉｎｃｈ）ことによって実行される。セグメントの光放射は、たとえば、データビット「０」の場合はダブルフラッシュにあり、データビット「１」の場合はシングルフラッシュにある。実際には、より単純な変調方式が使用され得、セグメントによって放射された光の量の減少が「０」を示し、セグメントによって放射された光の増加が「１」を示し、又はその逆も同様であり、これは、より高いデータレートを可能にする。更に、「０」又は「１」ビットの長いシーケンスがないが、代わりに経時的な平衡負荷があるように、データを修正することによって、何らかの種類の「白色化」方式が採用され得る。

【0077】

セグメント１８ａ～１８ｉ又はセグメント１８ａ～１８ｉのサブセットは、矢印５８を用いて示されるように、空間的に多重化されたデータストリームをＧＲＩＮレンズ３８を通して光ガイド１４に光学的に送る。異なるセグメント１８ａ～１８ｉの光信号は、別個のデータストリームが、光ガイド１４を通して空間的に多重化されたデータストリームとして送信されるように、異なる角度の下で、すなわち角度ダイバーシティを用いて、ＧＲＩＮレンズ３８及び光ガイド１４、特に光ファイバーのコアに入る。光ビームスプリッタ３６において、データストリームを搬送する光が、光検出器構成部２８に向けられる。

【0078】

光検出器構成部２８は、図１中の文字ａ～ｉで標示された複数の光検出器セグメント２８ａ～２８ｉを有し、光検出器構成部２８の光検出器セグメントの数は、光電子デバイス１８のセグメント１８ａ～１８ｉの数と同じである。ＧＲＩＮレンズ４２は、光電子デバイス１８のセグメント１８ａ～１８ｉから来る光信号を光検出器構成部２８の光検出器セグメント２８ａ～２８ｉ上に一様にコリメートする。原則として、すべてのセグメント２８ａ～２８ｉが、光電子デバイス１８から光信号を受信するために使用される。光ガイド１４を通して特定の角度の下で光を送るとき、これは、固有モードに対応する。異なるモードは、ファイバー中で異なる遅延を有し、より高次の及びより低次のモードへの何らかの漏洩がある。受信された信号を相関させることによって、個々のモード遅延を再構築することができ、したがって、元の信号の最良の再構築を有するようにすべての光検出器セグメント２８ａ～２８ｉからの信号を有利に組み合わせることができる。これは、差動シグナリングの概念が適用される場合、更に改善され得、このことは、以下で更に説明される。

【0079】

光検出器構成部２８の光検出器セグメント２８ａ～２８ｉは、光電子デバイス１８から送られた空間的に多重化されたデータストリームをもつ光ビームを光学的に受信し、光信号を電気信号に変換する。

【0080】

光電子デバイス１８のセグメント１８ａ～１８ｉのように、光検出器構成部２８の光検出器セグメント２８ａ～２８ｉは、行列又はアレイで構成される。

【0081】

光信号が光検出器構成部２８によって受信されるとき、空間多重化は、光電子デバイス１８のセグメント１８ａ～１８ｉによって放射された光信号が、光検出器構成部２８までのそれらの異なる伝搬角度を維持するので、依然として維持される。

【0082】

光検出器構成部２８、すなわちそれのセグメント２８ａ～２８ｉにおける受信された空間的に多様なデータストリームの認識を可能にするために、データストリームスプリッタ２４は、入って来るデータストリームを別個のデータストリームにスプリットするだけでなく、また、別個のデータストリームの各々にプリアンブルを追加する。ここで、いくつかのオプションが可能である。あるオプションは、個々のデータストリームのために異なる擬似ランダムプリアンブルを使用することである。別のオプションは、時間的に多重化し、個々に各チャネルにおいて同じプリアンブルを使用することである。プリアンブルからチャネル特性を学習した後に、これらの特性は、実際のデータを復号するために、データ送信（パケット）の持続時間の間使用される。

【0083】

処理ユニット３０は、単一の光検出器セグメント２８ａ～２８ｉからの光検出器信号から別個のデータストリームを抽出するとき、これらのプリアンブルを使用する。これは、各データストリームのプリアンブルを使用する最大比合成の技法によって有利に行われ得る。最大信号が各プリアンブルについて達成されるような、プリアンブルに対する光検出器２８ａ～２８ｉの間の相関、並びに光検出器構成部２８の他のセグメント２８ａ～２８ｉの信号の抑圧が実行される。相関は、ある時間的瞬間における単純な相関であり得るが、時間遅延を考慮に入れ、最高相関を与える時間遅延を探索する相関でもあり得る。

【0084】

次いで、復調器３２は、光検出器信号からの抽出されたデータストリームを復調し、データストリームコンバイナ３４は、別個のデータストリームを単一の連続データストリームに合成し、すなわち多重分離する。この合成されたデータストリームは、次いで、更なる処理のために、たとえばこのデータストリームに基づく画像の可視化のために、矢印６０に従って出力される。

【0085】

データストリームの空間多重化及び光電子デバイス１８から光検出器構成部２８へのデータストリームの空間的に多重化された送信に加えて、波長に基づいて、データストリームスプリッタから出力されたデータストリームを多重化することも想定され得る。この目的で、光電子デバイス１８の単一のセグメント１８ａ～１８ｉは、セグメントアレイ又は行列にわたって変動する光放射の中心波長を有する。

【0086】

更に、光リンク１０の主要な利点のうちの１つは、光電子デバイス１８によるエネルギーハーベスティング及びデータ送信が、同時に実行され得、すなわち、光エネルギーが電気エネルギーに連続的に変換され、同時に、複数の空間データストリームが光電子デバイスから返送され得ることである。

【0087】

更に、この点について、光リンク１０は、光誘起エレクトロルミネッセンスを使用するように有利に設定される。

【0088】

光誘起エレクトロルミネッセンスの場合、光源１２から光電子デバイス１８によって受信された光は、セグメント１８ａ～１８ｉによって受信された情報を、ハーベスティングされたエネルギーから抽出され得るコモンモード信号として送るために変調される。

【0089】

概して、光誘起エレクトロルミネッセンス（ＰＥＬ）は、ＬＥＤが、それのリード線が、ＬＥＤがＬＥＤのバンドギャップよりも高い電圧を堆積するのに十分高い抵抗に接続される間、光で照明されるときに生じるタイプの、ルミネッセンスである。結果として、ＬＥＤは、従来のエレクトロルミネッセンスにおいてＬＥＤが行うように、光を伝導及び放射することを開始する。したがって、ＬＥＤに入る光は、ＬＥＤにおける電圧を誘起し、その電圧は、ＬＥＤを通る電流を誘起し、その電流は、ＬＥＤによる光放射を誘起する。効率的なＬＥＤの場合、これは、電流源なしに強い光放射を提供し、ＬＥＤの負荷の変動は、ＰＥＬ出力レベルを変調する。

【0090】

更にこの点について、同時のエネルギーハーベスティングのそれらの能力に関して、光電子デバイス１８のセグメント１８ａ～１８ｉのうちの少なくともいくつか又はすべてが、戻り経路中での差動シグナリングのために使用される。これは、以下で説明される。

【0091】

単一のＬＥＤの場合、照明されたＬＥＤ上の負荷を変調することによってＰＥＬが生成され、ＬＥＤは、ＬＥＤによって受信された入射光とは異なる波長において光を戻す。戻される光の量は、ＬＥＤ上の負荷に依存し、すなわち、より少ない電流が引き出される場合、電圧は上がり、ＬＥＤはより多くの光を放射する。負荷の変動は、ＬＥＤによって放射される光の量を変更する。しかしながら、デバイスのために総負荷を一定に保つことが望ましい。これは、差動シグナリングによって、複数のセグメント１８ａ～１８ｉを有する光電子デバイス１８を用いて達成され得る。

【0092】

光電子デバイス１８は、複数のセグメント１８ａ～１８ｉを有する。セグメント１８ａ～１８ｉは、エネルギーハーベスティングと同時の戻り経路中でのシグナリングとのために使用される。ある電力消費量において、セグメントは、セグメント上のある負荷（たとえば、５０％の負荷）である、ある動作点にある。通常、単一のデータ送信チャネルのための信号を送るとき、セグメントによって放射される光の量は、バイナリの場合、値「１」の場合は増加され、値「０」の場合は減少される。ＰＥＬでは、これは、個々のセグメント上の負荷を変更することによって行われる。したがって、信号を送るとき、電力消費量は、「１」を送るとき、増加されており、「０」を送るとき、減少されている。個々のセグメント１８ａ～１８ｉは、互いと相関していないので、同時発生的にすべてのチャネルが同時に「１」又は「０」を送る場合、総電力消費量の大きい変動があり得る。

【0093】

差動シグナリングでは、総電力消費量が一定のままであるように、セグメント１８ａ～１８ｉのうちのいくつかが相関様式で変調される。（「０」及び「１」を送る）単純なバイナリ変調の場合、これは、たとえばセグメント１８ａ～１８ｉのうちの２つが逆位相で変調され、すなわち一方が「１」で変調される場合、他方は「０」で変調され、その逆も同様であることを意味する。

【0094】

一例として、たとえば、各々が、異なる角度においてそれの光ビームを光ガイド１４の光ファイバーに放射し、各々が、個々のデータ送信チャネル（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４）を形成する、セグメント１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄについて考える。差動シグナリングによれば、「１」がチャネルＣ３上で送信され、たとえば、同じく「０」がチャネルＣ４上で送信される場合、これによりＣ３とＣ４とが逆位相で送信した結果、総電力消費量は同じままとなり、更なる利点は、データストリームが異なる角度の下で及び逆位相で送られ、検出器構成２８におけるよりロバストな復調をもたらすことである。更に、「１」がチャネルＣ２上で送信される場合、「０」はチャネルＣ１上で送信される、などである。セグメントが逆位相でペアとして変調されるので、総負荷は、負荷がより少ないあるセグメントは負荷がより多い別のセグメントによって補償されるので、すべてのセグメントにわたって一定のままである。

【0095】

光ガイド１４の光ファイバーでは、これは、ある角度の下で光の量の増加を生じ、別の角度の下で光の量の減少を生じる。これはまた、検出器構成２８中で「１」及び「０」を確実に検出するために、あるチャネル中の光の増加及び別のチャネル中の光の減少を「探す」ことができるので、データストリームのよりロバストな送信につながる。全体で、本明細書で開示される差動シグナリングは、一定の負荷において一定の電力消費量を有する能力と戻り経路中でのデータ送信のロバストネスとの両方を改善する。

【0096】

セグメント１８ａ～１８ｉのうちの２つが逆位相でペアリングされ、変調される、バイナリ変調の単純な場合について、差動シグナリングの一例が上記で与えられたが、差動シグナリングの概念は、多値変調の場合にも採用され得る。上記の例に関する一例として、１００％の出力（５０％の負荷）をもつチャネルＣ３（セグメント１８ｃ）上で「１」を送ること、及びセグメント１８ｂ（チャネルＣ２）及び１８ｄ（チャネルＣ４）の出力を５０％から２５％に、各場合において（２＊－２５％＝－５０％の負荷）にすることが、多値変調において行われ得る。この場合も、ここで、複数のチャネルにわたって相関させることによって、データ送信のロバストネスの増加とともに一定の負荷が得られる。これは、ロバストネスを増加させるために複数のチャネルにわたって信号を拡散することを可能にする。

【0097】

本発明は、図面及び上記の説明において、詳細に示され、説明されてきたが、そのような例示及び説明は、例示的（ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｖｅ）又は例示的（ｅｘｅｍｐｌａｒｙ）と見なされるべきであり、限定的でなく、本発明は、開示された実施形態に限定されるものではない。開示された実施形態に対する他の変形形態が、クレームされる本発明を実施する際に当業者によって、図面、本開示、及び添付の特許請求の範囲の検討により理解され、実施され得る。

【0098】

特許請求の範囲において、「備える、有する、含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という単語は他の要素又はステップを除外せず、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」は複数を除外しない。単一の要素又は他のユニットは、本特許請求の範囲において列挙されるいくつかの項目の機能を遂行し得る。いくつかの方策が、相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これらの方策の組合せが有利には使用され得ないことを示しているわけではない。

【0099】

コンピュータプログラムは、他のハードウェアとともに又はそれの一部として供給される光記憶媒体又はソリッドステート媒体など、好適な媒体上に記憶／配信されるが、インターネット或いは他のワイヤード又はワイヤレス電気通信システムを介してなど、他の形態でも配信される。

【0100】

特許請求の範囲中のいかなる参照符号も、その範囲を限定するものと解釈されるべきではない。

【図1】

【図2】