JPH01307326A - 光空間伝送通信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、自由空間を伝送経路として光信号による無線
通信を行うようにした光空間伝送通信装置に関する。

従来の技術 光空ｒ８Ｉ伝送通信装置の応用例としては、テレビジョ
ン受信機、ビデオ・テープレコーダ、オーディオ機器、
エア・コンディショナなどのリモート・コントロール装
置が周知である。

第５図はそのリモート・コントロール装置に適用された
従来の光空間伝送通信装置の一例の概略構成を示すブロ
ック図であり、そのうち第二図（１）は送信機１を示し
、第５１１２１（２＞は受信機２を示す。第５［２Ｉ（
１）に示す送信機１において、信号源から送られてくる
送信目的の信号ａを変調する変調器３は、その出力に応
じて赤外発光素子５を駆動するドライバ４に接続されて
いる。変調器３には発振器６が接続され、この発振器６
から出力される一定の周波数ｆ、（通常３８ｋＨｚ）を
中心周波数として変調器３で変調が行われる。

一方、第５図（２）に示す受信＠２では、送信機１の赤
外発光素子５から自由空間に送出される光信号ｂ（変調
された赤外光）を透過させ、可視光を減衰させる光学フ
ィルタ７が設けられ、その光学フィルタ７を透過した光
信号すを受光し光電変換する受光素子８は、その光電変
換によって得られる光電流を増幅する増幅器９に接続さ
れている。増幅器９は、その出力から周波数１゜を中心
とする一定の必要周波数帯域以外のノイズを除去する帯
域通過フィルタ１０に接続され、帯域通過フィルタ１０
はその出力を復調して受信信号Ｃを得る復調器１１に接
続されている。

上記構成の光空間伝送通信装置において、第５（２Ｉ（
１）に示す送信機１側では、図示しない信号源から送ら
れてきた送信目的の信号ａが変調器３によって周波数Ｉ
０を中心周波数とする変調信号に周波数変換される。そ
のｇ：調信号を受けるドライバ４は、その変調信号に応
じて赤外発光素子５を駆動し、赤外発光素子から自由空
間に赤外光による変調信号が光信号すとして送出される
。

一方、第５図（２）に示す受信機２では、自由空間を伝
送経路として送信機１の赤外発光素子５から送信されて
きた光信号すが光学ソイ１ルタ７を透過し、その光信号
すは受光素子８で受光される。

この受光素子８によって光電変換されて得られた光電流
は増幅器って増幅されたあと、帯゛域通過フィルタ１０
によってノイズを除去され、さらに復調器１１によって
変調前の信号に復調され、受信信号Ｃとして取り出され
る。

上記した光空間伝送通信において、送信機１と受信機２
との間の自由空間には、大陽光や人工の照明光など光信
号し以外の光が存在し、これらの光は光信号すに対して
外乱光として作用することになる。これらの外乱光の影
響を抑え、光信号すのＳ／Ｎ　（信号対ノイズ比）を改
善するために、上記の光空間伝送通信装置では、送信８
！１側の光信号発生手段として赤外発光素子５が用いら
れ、赤外光の光信号すとすることによって外乱光と区別
できるようにしである。また、受信機２側では、光信号
すである赤外光よりも波長の短い可視域の波長の光を減
衰させる光フィルタ７が設けられているほか、受光素子
８として光信号すとなる波長の光に感度ピークを持つ素
子が用いられる。さらに、受光される光信号すのうち、
周波数ｆ０を中心とする必要周波数帯域以外の周波数成
分は、ノイズとして帯域通過フィルタ１０によって除去
される。したがって、太陽の直射光が受信機２の受光部
に入射するｊｆ、きや、蛍光灯照明が受信ＪＲ２°の受
光部のごく近くに存在するなど極端に悪い条件下で「重
用する場合を除いて、上記した外乱光が実用上問題とな
ることはほとんどない。

発明が解決しようとする課題 ところが、近年一般家庭において急速に背反し始めた電
子制御式の高周波点灯蛍光灯（以下、インバータ式蛍光
灯と呼ぶ）の場合、従来の通常点灯型の蛍光灯の点灯周
波数が商用電源周波数の２倍（１００Ｈｚまたは１２０
Ｈｚ）であったのに対して、その点灯周波数が数１０ｋ
Ｈｚ程度となっており、光空間伝送通信装置を適用した
リモートコントロール装置などに用いられる搬送波周波
数と一致する可能性が高く、したがってインバータ式蛍
光灯の照明が光空間伝送通信装置に対する大きな外乱光
となる。

第６図は蛍光灯照明のスペクトル図であり、そのうち第
６図（１）は通常点灯型の蛍光灯の場合のスペクトルを
示し、第６図（２）は第６図（１）の場合と同一照度条
件下におけるインバータ式蛍光灯の場きのスペクトルを
示す、第６図く１）に示すように、通常点灯型の蛍光灯
の場きには、１００ｋＨｚ程度以上の高調波スペクトル
は存在しないのに対して、第６図（２）に示すインバー
タ式蛍光灯の場合には、高調波スペクトルは線スペクト
ルに近いとはいえ５００ｋＨｚ程度まで存在し、しかも
その強度も大きい。

テレビジョン受信機、ビデオ・テープレコーダ、オーデ
ィオ機器、エア・コンディショナなどのリモート・コン
トロール装置に適用される光空間伝送通信装置に用いら
れることの多い搬送波周波数３８　ｋ　ｌ−１ｚの光信
号に対して蛍光灯照明が外乱光とならないように、点灯
周波数を配慮して設定したインバータ式蛍光灯も多いが
、そのようなインバータ式蛍光灯が照明器具として用い
られる場きでも、３８ｋＨｚを除く数１０〜数１００ｋ
）（ｚの搬送波周波数を用いて光空間伝送通信を行う場
合には、やはりインバータ式蛍光灯の照明は大きい外乱
光となる可能性がある。また、インバータ式蛍光灯の点
灯周波数は、照明器具のメーカ、礪牲、さらに調光ｔｉ
能を持つものに関してはその調光状！ぷによって異なり
、しかも同一メーカ、同一機種、同−調光状聾のインバ
ータ式蛍光灯でも個々の間で最大数ｋ　Ｈｚ程度のバラ
ツキが認められるので、−ｍ、インバータ式蛍光灯に対
するノイズ対電を立てにくいという問題がある。

したがって、本発明の目的は、インバータ式蛍光灯など
の照明器具から発する光が光空間伝送通信のノイズ源と
して作用することのない光空間伝送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 本発明は、送信目的の信号を電気的に変調し、その変調
信号を光信号に変換して自由空間に送出する送信機と、
送信機からの光信号を受光し復調する受信機との間で、
自由空間を光信号の伝送経路として光通信を行うように
した光空間伝送通信装置において、 複数の周波数帯域のうちから１つの周波数帯域を；Ｘん
でその周波数帯域による変調信号を生成する変調手段と
、 前記した自由空間に光信号に対して外乱光となる光が含
まれているか否かを判別し、含まれているときは他の周
波数帯域を前記変調手段に選ばせる送信周波数選択制御
手段と、 光信号を識別するための識別信号を送信目的の信号と混
きする信号混合手段とを前記送信機に設ける一方、 前記した複数の周波数帯域のうちから１つの周波数帯域
を選んでその周波数帯域の光を受光する受光手段と、 受光された光に前記した識別信号が含まれているか否か
を判別し、含まれているときはそのときの周波数帯域を
前記受光手段の受信周波数帯域として固定し、含まれて
いないときには他の周波数帯域を前記受光手段に選ばせ
る受信周波数選択制（卸手段と、 受光された光の中から識別信号を分＾Ｉする信号分離手
段とを前記受信機に設けたことを特徴とする光空間伝送
通信装置である。

作　　用 本発明にｂ′Ｃえば、自由空間に存在する光が光信号の
外乱光とならないような周波数帯域が送信周波数選択制
御手段によって選択され、光信号を識別するだめの識別
信号が信号混合手段によって送１ｇ目的の信号に混きさ
れるとともに、変調手段によってその信号が選択された
周波数帯域による変調信号に変調され、その変調信号に
応じた光信号が送信機から自由空間に送出される一方、
受信機側では受光手段によって異なる周波数帯域の光が
順次受光され、受光された光に識別信号が含まれている
と受信周波数選択手段によって判定されると、そのとき
の周波数帯域が受光手段の受信周波数帯域として固定さ
れ、これによって送信機から送信される実質上の光信号
（光信号以外の光の周波数から外れた周波数帯域で変調
されている）が受信機で受信さ°れ、さらにその光信号
の中から識別信号が信号分離手段によって分離され、光
信号はｙＫ調前の信号に復調されて受信機から取り出さ
れる。

実施例 第１図は、本発明の一実施例である光空間伝送通信装置
の概略構成を示すブロック図である。そのうち、第１図
（１）は送信機１２を示し、第１図（２）は受信機１３
を示す、第１図（１）に示す送信機１２において、干渉
光検出回路１４は送信機１２から送出される光信号すを
含む自由空間に存在する光つまり外周光ｄを受光して、
外周光ｄの中に光信号すに対して外乱光となる成分が存
在するか否かを判別するための回路であり、送信機１２
の外側に向けて受光面が設置された外周光受光素子１４
ａと、その外周光受光素子１４ａによって受光され光電
変換されて得られる光電流を増幅する増幅器１５と、そ
の増幅器１５の出力のうち必要周波数帯域の成分のみを
通す帯域通過フィルタ１６と、この帯域通過フィルタ１
６の出力に光信号す以外の外周光成分が含まれているが
否かを検出するうなり検出回路１７とで構成されている
。

上記した帯域通過フィルタ１６は、第２図に示すように
帯域幅が共に等しい複数の周波数帯域Ｐ１〜・Ｐヨのう
ちから１：［：念の１つの周波数帯域を通過帯域として
選択できる機能を持つ、ここでは、上記した周波数帯域
Ｐ、〜Ｐ、の帯域幅として、第３図に示すようにインバ
ータ式蛍光灯の点灯周波数の１次高調波（ｎ＝１．２，
３．・・・）の周波数エイとｒＩ−１次高調波の周波数
Ｉい１．の差（Ｉ。

＝■、−，）すなわちインバータ式蛍光灯の基本点灯周
波数１１よりも小さい値に設定して、インバータ式蛍光
灯の高調波が含まれない周波数帯域が必ず生じるように
しである。

第４図は、上記した帯域通過フィルタ１６の任意の通過
帯域Ｐｎの通過帯域特性を示す図であり、ここでは現在
市販されているインバータ式蛍光灯の点灯周波数を考慮
して、周波数ｆ０を中心に±１０ｋＨｚの帯域幅をなす
フラットな特性を示し、それ以外の周波数において７０
ｄＢの減衰特性を示すように設定されている。また帯域
通過フィルタ１６の各通過帯域Ｐ１〜ＰＩｌの中心周波
数ｆ１〜．７１？工は、送信４１１１２において選択的
に切′換え設定される光信号すの搬送波周波数つまり通
信周波数となっている。送信周波数制御回路１８はその
通信周波数を切換え設定するための回路であり、帯域通
過フィルタ１６では、この送信周波数制御回路１８によ
って設定された通信周波数を中心周波数として持つ通過
帯域が選択される。

送信周波数制御回路１８の次段には、その送信周波数制
御回路１８によって設定された通信周波数の信号を発生
させるための発振器１９が接続されている。識別信号発
生回路２０は、送信機１２から送出される光信号すを自
由空間に存在する他の外周光と識別するための識別信号
を発生する回路であり、発生した識別信号を図示しない
信号源から送られてくる送信目的の信号ａに混合する信
号混合回路２１に接続されている。この信号混合回路２
１と上記した発振！Ｓ１９とは、発振器１９の発振周波
数（通信周波数）を中心周波数として信号混合回路２１
からの出力を角度変調する変調器２２に接続され、変調
器２２はその出力に応じて赤外発光素子２４を駆動する
ドライバ２３に接続されている。ドライバ２３は、変調
器２２から送られてくる変調信号を常に一定の振幅に制
御するオート・ゲイン・コントロール機能を持つ。

一方、第１図（２）に示す受信機１３においては、送信
機１２からの光信号すを含む外周光ｄを透過させ、その
うちの可視光成分を減衰させる光学フィルタ２５が設け
られ、その光学フィルタ２５を透過した光を受光し光電
変換する受光素子２６は、その光電変換によって得られ
る光電流を増幅する増幅器２７に接続されている。上記
受光素子２６には、送信機１２の赤外発光素子２４の発
光波長と同じ波長に感度ピークを持つ素子が用いられて
いる。

増幅器２７は、その出力から一定の周波数帯域以外のノ
イズを除去する帯域３ｉｎ″Ｉｈフイルタ２８に接続さ
れている。この帯域通過フィルタ２８は、送信機１２の
帯域通過フィルタ１６と同一機能、すなわち第２図に示
す複数の周波数帯域２１〜Ｐイのうちから任意の１つの
周波数帯域を通過帯域としてｉｌ沢できる機能を持つ、
受信周波数制御回路２９は帯域通過フィルタ２８の通過
帯域を選択的に切換え設定するための回路であり、帯域
通過フィルタ２８およびそのフィルタからの出力を変調
前の信号に復調する復調器３０に接続されている。

復調器３０は、その出力に識別信号が含まれているかど
うかを判別する識別信号検出器３１と、復調器３０の出
力から識別信号を分離する信号分離回路３２に接続され
ている。信号分離回路３２はその出力を増幅して受信信
号として取り出す増幅器３３に接続され、また増幅器３
３と上記した識別信号検出器３１は、識別信号検出器３
１の出力に応じて増幅器３３からの出力を阻止するミュ
ート回路３４に接続されている。

次に上記した光空間伝送通信装置の動作について説明す
る。

図示しない信号源から送信機１２の信号混き回路２１に
送られてきた送信目的の信号ａは、識別信号発生回路２
０から入力されてくる識別信号と混きされたあと、変調
回路２２に送られる。送信周波数制御回路１８は、電源
投入によって通信周波数として先ず１１を指定するため
、このとき発Ｊｌｉ　２５１９からその通信周波数１１
の信号が出力される。信号混合回路２１から変調回路２
２に入力されたｆ３号は、ここで上記通信周波数％Ｉ　
を中心周波数とする変調信号に角度変調される。一方、
帯域通過フィルタ１６では送信周波数制御回路１８の指
定によって通信周波数ｆ、を中心周波数に持つ通過帯域
Ｐ１が選択設定される。

変調回路２２からの変調信号を受けるドライバ２３は、
その変調信号に応じて赤外発光素子２４を駆動し、赤外
発光素子２４から自由空間に赤外光による角度変調信号
が光信号すとして送出される。すなわち、赤外発光素子
２４からは角度変調に応じて発光・非発光が繰り返され
る。ドライバ２３がオート・ゲイン・コントロール機能
を持つため発光時の強度は常に一定となる。

干渉光検出回路１４の外周光受光素子１４ａによってこ
のときの外周光ｄが受光される。外周光受光素子１４ａ
によって受光された外周光ｄは光Ｔ；、変換され、得ら
れた光電流は増幅器１５で増幅されて帯域通過フィルタ
１６に入力される。帯域通過フィルタ１６の通過帯域と
して上記したようにＰｌが設定されているため、外周光
ｄに含まれる振幅一定の光信号すの成分は帯域通過フィ
ルタ１６を透過してうなり検出回路１７に入力される。

このとき、自由空間の照明器具としてたとえばインバー
タ式蛍光灯が用いられているものとすると、そのインバ
ータ式蛍光灯などの赤外光成分も少なくとも帯域通過フ
ィルタ１６の入口までは入力される０通過帯域Ｐ１の範
囲内にインバータ式蛍光灯の赤外成分（周波数ｒ＋）な
どの干渉光がある場合には、その干渉光の成分も帯域通
過フィルタ１６を透過するため、その帯域通過フィルタ
１６の出力には周波数ＩＪｌ−Ｉ、ｌの振幅変化すなわ
ちうなりが生じる。

このうなりはうなり検出回路１７によって検出され、そ
の検出出力は送信周波数制御回路１８に入力される。こ
のため、通信周波数は送信周波数制御回路１８によって
初めのＩ、からｆ、に切換え設定され、発ｆｉ器１９か
らその通信周波数Ｊ：２の信号が出力される一方、帯域
通過フィルタ１６では通（２周波数！、を中心周波数に
持つ通過帯域Ｐ。

が選択設定される２゛そのあとは１通信周波数がｆ、の
とさと同様にしてうなり検出回路１７によるうなり検出
が行われる１以上の動作が、うなりのない状態に至るま
で、つまり光信号すに対してインバータ式蛍光灯の赤外
光成分の高調波などが干渉光とならない通信周波数ｆｈ
が指定されるまで、順次通信周波数を切換え設定して繰
り返される。

うなりの生じない通信周波数１１に達すると、その通信
周波数は固定される。また、通信周波数１、に固定され
たあとで、照明器具がそれまでのインバータ式蛍光灯と
点灯周波数の異なる別のインバータ式蛍光灯に取り替え
られるなどして外周光ｄの条件が変わったような場合に
は１通信周波数は！。からｆ　ｌｌ＆＋　＋　ｆ　ｈ、
２と順次切換え設定されて上記した動作力（繰り返され
、通信周波数としてｆ、が切換え設定されてもうなりが
生じるときは、通信周波数は１１に戻って同様の動作が
行われる。

一方、受信機１３においても、電源投入によって通信周
波数として先ず１１が受信周波数制御回路２９によって
指定され、帯域通過フィルタ２８の通過帯域としてＰ、
が選択設定される。送信機１２からの光信号すを含む外
周光ｄは光学フィルタ２５によって可視光成分を減衰さ
せられたあと、受光素子２６によって光電変換され、得
られた光電流は増幅器２７によって増幅され帯域通過フ
ィルタ２８に送られる。帯域通過フィルタ２８の通過帯
域として上記したようにＰｌが選択設定されているので
、その通過帯域Ｐ１の成分が帯域通過フィルタ２８を経
て抽出され、次段の復調器３゜に送られる。

復調器３０では、このとき指定されている通信周波数Ｉ
、を中心周波数とする変調信号に対する復調動作が行わ
れる。復調器３０によって復調された信号は識別信号検
出器３１に送られ、送られてきた信号に送信器１２にお
いて与えられる識別信号が含まれているか否かが判別さ
れる。識別信号検出器３１によって識別信号が含まれて
いないと判断されると、つまり受信された信号が光信号
すではないと判別されると、その判別信号が受信周波数
制御回路２つに送られる。このため、帯域通過フィルタ
２８の通過帯域は、受信周波数制御回路２つによって初
めの通過帯域Ｐ、がら通過周波数ｆ２を中心周波数に持
つ通過帯域Ｐ２に切換え設定される。

また、識別信号検出器３１の判別信号は信号分離回路３
２およびミュート回路３４にも送られ、上記した識別信
号が含まれていないとの判別がされたとき、信号分離回
路３２では信号分離動作が行われない一方、ミュート回
路３４では増幅３３３の動作を停止させて、増幅器３３
からノイズが出力されるのを阻止する。

帯域通過フィルタ２８の通過帯域としてＰ２が設定され
たときの動作も先の動作と同様にして行われ、以後、識
別信号検出器３１が識別信号を検出するまで、順次帯域
通過フィルタ２８１の通過帯域を切換え設定して同様の
動作が繰り返される。

送信器１２側において固定された通信周波数Ｉ７に対応
する通過帯域Ｐ９が設定された状態のもとでは、送信器
１２から送出される光信号すの成分のみが帯域通過フィ
ルタ２８を透過してｆ３［調器３０で角度変調前の信号
に復調されるため、識別信号検出器３１では送られてく
る復調信号の中に識別信号を検出し、識別信号が含まれ
ているとの判別信号が受信周波数制御回路２９に送られ
る。これによって、このときの通過帯域Ｐ１は固定され
る。また、このときの識別信号検出器３１からの判別信
号を受けて、信号分離回路３２では復調器３０から送ら
れてくる復調信号から識別信号が分離され、さらに増幅
器３３で増幅されて受信信号Ｃとして取り出される。こ
のとき、ミュート回路３４による増幅器３３の動作停止
は行われない。

以上のようにして、送信８１１２側ではインバータ式蛍
光灯などの干渉光の影響を受けない通信周波数Ｉ。を選
択して光信号すの送出が行われ、受信機１３（１ｍでは
その通信周波数に対応する通過帯域Ｐ７を帯域通過フィ
ルタ２８に選択設定して光信号すが受信される。

発明の効果 以上のように本発明の光空間伝送通信装置によれば、イ
ンバータ式蛍光灯などの照明が干渉光とならない周波数
帯域を自動的に選択し、その周波数帯域による変調信号
を光信号に変換して光空間伝送通信な行うようにしてい
るので、インパーク式蛍光灯の照明などがノイズ源とな
らず、ノイズの少ない効率のよい光空間伝送通信を行う
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である光空間伝送通信装置の
概略構成を示すブロック図、第２図はその光空間伝送装
置の帯域通過フィルタの各通過帯域を示す説明図、第３
図はその通過帯域とインバータ式蛍光灯の高調波スペク
トルとの関係を示す＝見明図、第４図は帯域通過フィル
タの通過帯域特性図、第５図は従来の光空間伝送通信装
置の概略構成を示すブロック図、第６（２Ｉは蛍光灯照
明の高調波成分の分布を示すスペクトル図である。 １２・・・送信機、１３・・・受信機、１４・・・干渉
光検出回路、１８・・・送信周波数制御回路、２１・・
・信号１ｎ会回路、２２・・・変調器、２４・・・赤外
発光素子、２６・・・受光素子、２８・・・帯域通過フ
ィルタ、２つ・・・受信周波数制御回路、３ｏ・・・復
調器、３１・・・識別信号検出器、３２・・・信号分離
回路代理人　　弁理士　西教　圭一部 第２図 第３図 Ｎ４．　　　　　　　　　ｆｎ：１０ｋＨｚ　　　周漬
数Ｊ！Ｉ液数（ｋＨｚ） 周涙数（ｋ）−１ｚ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　送信目的の信号を電気的に変調し、その変調信号を光
   信号に変換して自由空間に送出する送信機と、送信機か
   らの光信号を受光し復調する受信機との間で、自由空間
   を光信号の伝送経路として光通信を行うようにした光空
   間伝送通信装置において、 複数の周波数帯域のうちから１つの周波数帯域を選んで
   その周波数帯域による変調信号を生成する変調手段と、 前記した自由空間に光信号に対して外乱光となる光が含
   まれているか否かを判別し、含まれているときは他の周
   波数帯域を前記変調手段に選ばせる送信周波数選択制御
   手段と、 光信号を識別するための識別信号を送信目的の信号と混
   合する信号混合手段とを前記送信機に設ける一方、 前記した複数の周波数帯域のうちから１つの周波数帯域
   を選んでその周波数帯域の光を受光する受光手段と、 受光された光に前記した識別信号が含まれているか否か
   を判別し、含まれているときはそのときの周波数帯域を
   前記受光手段の受信周波数帯域として固定し、含まれて
   いないときには他の周波数帯域を前記受光手段に選ばせ
   る受信周波数選択制御手段と、 受光された光の中から識別信号を分離する信号分離手段
   とを前記受信機に設けたことを特徴とする光空間伝送通
   信装置。