CN1527506B

CN1527506B - 光无线通讯系统

Info

Publication number: CN1527506B
Application number: CN200410003735.6A
Authority: CN
Inventors: 山田桐子; 笹生刚良; 境雅久; 久保田润一
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 2003-02-07
Filing date: 2004-02-04
Publication date: 2010-05-05
Anticipated expiration: 2024-02-04
Also published as: CN1527506A; EP1458121A3; EP1458121B1; EP1458121A2; US20040190898A1; US7356261B2; DE602004028772D1

Abstract

一种光无线通信系统，具有：第一光无线通信设备，用于发射导频束；以及第二光无线通信设备，用于接收所述导频束，以使第一光无线通信设备的光轴与第二光无线通信设备的另一光轴相匹配。所述第一光无线通信设备包括调制器，用于以特定信号对导频束进行调制。第二光无线通信设备包括解调器，用于对已调制并发射的导频束进行解调，以再现特定信号，并至少向第二光无线通信设备或与第二光无线通信设备相连的设备发送已再现的特定信号。

Description

光无线通讯系统

技术领域

本发明涉及一种光无线通讯系统，用于将如视频信号等发射到其中视频提供设备和视频显示设备彼此分离的视频系统。

背景技术

图1所示是一种其中视频提供设备1和视频显示设备2彼此分离的公知的分离型视频系统。将视频和音频信号通过专用连接器电缆3从视频提供设备1发射到视频显示设备2。

当用户购买如家用等离子体显示电视等分离型视频系统时，将长约3m连接器电缆附加于每个电视，作为附件。因此，如果需要，他或她必须购买另一更长的连接器电缆。这样的连接器电缆是有弹性的并且其直径通常为大约10mm。因此，当放置连接器电缆3时必须注意。

可以将公知的分离型视频系统的薄型视频显示设备悬挂在墙上，但是需要将较粗的连接器电缆置于墙上，将会影响美观。此外，由于要将连接器电缆置于墙上，如调谐器等视频提供设备的放置位置将受到限制。因而，视频提供设备和视频显示设备不能够自由的相互分离放置。

代替这种连接器电缆的公知的电磁视频/音频发射接口受到传输速度的限制，并需要信号压缩。

图2所示是一种如在日本未审专利公开No.2000-22632中所公开的光无线通讯系统。

该系统配备有设置在视频提供设备1上的光发射器4和设置在视频显示设备2上的光接收器5。光发射器4发射以视频和音频信号进行了调制的光信号。光接收器5接收并解调光信号以再现视频和音频信号。用于光发射器4的作为光电发射器的激光二极管用于高速地发射光信号，从而实现未压缩信号的传输，即使是对于高版本的视频信号。

光无线通讯系统需要光发射器和光接收器之间的光轴调整。例如，日本专利No.3059870公开了一种光轴调整方法，该方法除采用了用于信号传输的光束之外，还采用了引导(导频)束。

在将视频提供设备与视频显示设备集成在一起的普通一体化电视中，使用者将遥控器对准视频显示设备，以便对视频显示设备进行某些调整，如频道转换和音量控制等。

与一体化电视相比，在如图2所示的分离型电视中，使用者必须将遥控器对准视频提供设备1，而非视频显示设备2，以便对视频提供设备1进行调整，如频道转换和音量控制等。

然而，由于大多数用户习惯于将遥控器对准视频显示设备，他或她通常会情不自禁地将遥控器指向视频显示设备2，而不是视频提供设备1，即使是在图2所示的视频系统中。这对于用户是非常不方便的。

为了避免这种问题，视频显示设备2可以配备有控制信号接收器，用于接收从遥控器发送的遥控信号的接收器.

将所接收到的遥控信号从光接收器5通过光发射器4向视频提供设备1发射。

虽然如此，这种系统在光接收器5处需要控制信号发射器，而在光发射器4处需要控制信号接收器。这使得系统更为复杂和昂贵。

此外，为了确认视频显示设备2和光接收器5是否正常工作，必须从光接收器5向光发射器4发射与这些设备是否正常工作相关的信息。这种机制需要用于在光接收器5处发射这种信息的发射器，而需要用于在光发射器4处接收这种信息的接收器。这也使得系统更为复杂和昂贵。

发明内容

本发明的目的是提供一种光无线通信系统，其中可以按照简单的结构将遥控信号或其他信息从光无线通信设备发射到另一光无线通信设备。

本发明提供了一种光无线通信系统，包括：第一光无线通信设备，用于发射导频束；以及第二光无线通信设备，用于接收所述导频束，以使第一光无线通信设备的光轴与第二光无线通信设备的另一光轴相匹配，其中，所述第一光无线通信设备包括调制器，用于以特定信号对导频束进行调制，以及一控制信号接收器，用于接收外部遥控信号，作为所述特定信号来至少控制第二光无线通信设备或与第二光无线通信设备相连的设备；以及第二光无线通信设备包括解调器，用于对已调制并发射的导频束进行解调，以再现特定信号，并至少向第二光无线通信设备或与第二光无线通信设备相连的所述设备发送已再现的特定信号。

此外，本发明提供了一种光无线通信系统，用于具有彼此分离放置的视频提供设备和视频显示设备的视频系统，所述光无线通信系统包括：可与视频显示设备通信的第一光无线通信设备，用于发射导频束；以及可与视频提供设备通信的第二光无线通信设备，用于通过第一光无线通信设备，向视频显示设备发射携带有视频信号的光信号，以及用于接收导频束，以使第一光无线通信设备的光轴与第二光无线通信设备的光轴相匹配，其中，所述第一光无线通信设备包括调制器，用于以特定信号对导频束进行调制，一控制信号接收器，用于接收外部遥控信号，作为所述特定信号来至少控制第二光无线通信设备或与第二光无线通信设备相连的所述视频提供设备；以及第二光无线通信设备包括解调器，用于对已调制并发射的导频束进行解调，以再现特定信号，并至少向第二光无线通信设备或与第二光无线通信设备相连的所述视频提供设备发送已再现的特定信号。

附图说明

图1示出了公知的分离型视频系统；

图2示出了公知的光无线通信系统；

图3示出了按照本发明的光无线通信系统的第一实施例；

图4A和4B示出了图3所示光发射器的主要结构；

图5A和5B示出了图3所示光接收器的主要结构；

图6示出了用于实现第一实施例中的光轴调整的电路方框图；

图7示出了用在第一实施例中的光轴调整中的束斑的运动；

图8示出了第一实施例中光轴调整程序的流程图；

图9A到9E示出了由日本家用电器协会所推荐的遥控信号的格式；

图10示出了针对ASK调制的典型电路方框图；

图11示出了针对ASK解调的典型电路方框图；以及

图12示出了按照本发明的光无线通信系统的第三实施例。

具体实施方式

接下来，将参照附图，对应用于其中视频提供设备与视频显示设备彼此分离放置的分离型光视频系统的光无线通信系统的几个实施例进行公开。分离型视频系统可以是等离子体显示器、液晶显示器、背投投射机等。

[第一实施例]

图3所示是应用于其中视频提供设备10与视频显示设备20彼此分离放置的分离型视频系统的本发明的光无线通信系统的第一实施例。将携带有视频和音频信号的光信号从视频提供设备10通过光无线通信系统向视频显示设备20发射。

此系统配备有与视频提供设备10相连的光收发器40和与视频显示设备20相连的光收发器50。

光收发器40将由视频提供设备10提供的视频和音频信号转换为光信号，并发射所述光信号。光收发器50接收并解调光信号，以再现视频和音频信号，并向视频显示设备20发送已再现的视频和音频信号。

为了确保光通信，光收发器50向光收发器40发射导频束P。光收发器40接收导频束P，以进行光轴调整。

视频显示设备20配备有控制信号接收器2a，用于从无线遥控器17接收如红外遥控信号R等的接收器，以便对视频提供设备10进行控制。也可以由遥控器17对光收发器40进行控制。可以将遥控信号接收器2a安装在光收发器50中。

光收发器50以在控制信号收发器2a接收到的遥控信号R对导频束(pilot beam)P进行调制，并通过安装在光收发器50中的导频束发射器(稍后将对其进行公开)向光收发器40发射已调制导频束P。

光收发器40通过安装在其中的导频束接收器(稍后将对其进行公开)接收已调制导频束P，再现远程控制信号R，并向视频提供设备10发送已再现信号R。

如图4A所示，光收发器40配备有光电发射器80和发散光感受器(导频束接收器)14。

光电发射器80将由视频提供设备10提供的视频和音频信号转换为光信号，并将该光信号发射给光收发器50。发散光感受器14将从光收发器50发射过来的发散光信号(用于光轴调整的导频束P)转换为电信号。

光电发射器80包括如LED或LD(激光二极管)等光发射器件60以及如透镜等光学元件70。发散光感受器14包括光接收器件12(稍后将对其进行描述)和如透镜等光学元件13。

如图4B所示，使光电发射器80和发散光感受器14沿水平(PAN)和垂直(TILT)方向旋转，如箭头所示，从而可以使其指向光收发器50。

同样，如图5A所示，光收发器50配备有光感受器11和发散光发射器(导频束发射器)16。

光感受器11从由光收发器40发射的光信号中再现视频和音频信号，并向视频显示设备20发送视频和音频信号。发散光发射器16以在控制信号接收器2a接收到的遥控信号R对用于光轴调整的导频束P进行调制，并发射已调制发散导频束P。

光感受器11包括如PD(光电二极管)或APD(雪崩光电二极管)等光接收器件90以及如透镜等光学元件10。发散光发射器16包括如LED等用于发射发散光的光发射器件15。

如图5B所示，使光感受器11和发散光发射器16沿水平(PAN)和垂直(TILT)方向旋转，如箭头所示，从而可以使其指向光收发器40。

在操作中，使光收发器50大体上指向光收发器40。光收发器50的发散光发射器16发射用于进行光轴调整的发散导频束P。发散光感受器14捕获从发散光发射器16发射过来的导频束P，同时光收发器40旋转，以使光收发器40与50之间的光轴相匹配。

接下来，参照图6、图7和图8，对以四分PD 18作为发散光感受器14的光接收器件12的光轴调整方法进行公开。图6示出了安装在光收发器40中以利用导频束P实现光轴调整的电路方框图。图7示出了导频束P在光收发器40的光接收器件12上的斑点的运动，以恒定的频率fc对束P进行调制，并从光收发器50发射出去。图8示出了利用导频束P进行光轴调整的程序的流程图。

在步骤S1中，由四分PD 18的四个PD单元PD_A、PD_B、PD_C和PD_D将以恒定频率fc进行调制并从发散光发射器16发射过来的导频束P转换为具有与光量相一致的幅度的电信号SIG_A、SIG_B、SIG_C和SIG_D。

在步骤S2中，分别由放大器19、20、21和22对电信号SIG_A、SIG_B、SIG_C和SIG_D进行放大。在如微型计算机或DSP(数字信号处理器)等微处理器26的控制之下，由开关23对放大电信号SIG_A、SIG_B、SIG_C和SIG_D进行切换。在步骤S3中，由整流器24对转换后的信号顺序地进行整流，从而从导频束P中提取出频率分量fc。在步骤S4中，将频率分量fc发送到电平检测器25，从而将所接收到的光的电平转换为直流(DC)电平。

作为微处理器26的替代，可以设置四个整流器和四个电平检测器，以同时处理电信号SIG_A、SIG_B、SIG_C和SIG_D。

向微处理器26发送在四个PD单元中的每一个接收到的光的DC电平。在步骤S5中，微处理器26计算来自PD单元PD_B的DC电平(SIG_B)与来自PD单元PD_D的DC电平(SIG_D)之间的差，将这两个单元沿水平(PAN)方向设置在四分PD 18上。

如果所接收到的光的电平的差不为零(步骤S5中的否)，在步骤S6中，微处理器26计算驱动力的量，以沿方向PAN旋转光收发器40，以使其具有零电平差。

在步骤S7中，由数模(D/A)转换器27将驱动力的计算量转换为模拟信号，并将模拟信号发送给调节器29。在步骤S8中，调节器29依照驱动力的计算量，沿方向PAN旋转光收发器40。

如果所接收到的光的电平差为零(步骤S5中的是)，在步骤S9中，微处理器26计算来自PD单元PD_A的DC电平(SIG_A)与来自PD单元PD_C的DC电平(SIG_C)之间的差，将这两个单元沿垂直(TILT)方向设置在四分PD 18上。

如果所接收到的光的电平的差不为零(步骤S9中的否)，在步骤S10中，微处理器26计算驱动力的量，以沿方向TILT旋转光收发器40，以使其具有零电平差。

在步骤S11中，由D/A转换器28将驱动力的计算量转换为模拟信号，并将模拟信号发送给调节器30。在步骤S12中，调节器30依照驱动力的计算量，沿方向TILT旋转光收发器40。

在示出了导频束P定位在四分PD 18的左上部分的图7中，示出了步骤S5到S12。

在步骤[1]中(步骤S5到S8)：计算来自沿水平(PAN)方向设置在四分PD 18上的PD单元PD_B的DC电平与来自PD单元PD_D的DC电平之间的差。沿方向PAN旋转光收发器40，从而将导频束P向右移动，以具有零电平差。

在步骤[2]中(步骤S9到S12)：计算来自沿垂直(TILT)方向设置在四分PD 18上的PD单元PD_A的DC电平与来自PD单元PD_C的DC电平之间的差。沿方向TILT旋转光收发器40，从而将导频束P向下移动，以使其具有零电平差。

正如所公开的那样，旋转光收发器40，从而可以将导频束P的斑点定位在由四个PD单元所接收到的光量相等的四分PD 18的中心。这种调整提供了对光收发器40与光收发器50之间的光轴的匹配。

光接收器件12可以是单一PD，以代替上面所公开的四分PD 18。在利用这种单一PD的光轴调整中，光收发器40旋转以捕获导航束P，并在其捕获束P时停止。

此外，光接收器件12可以是如CCD(电荷耦合器件)等二维成像器件。在利用这种CCD而进行的光轴调整中，光收发器40可以立即捕获导频束P，并沿束P的方向旋转。

在图3所示的分离型视频系统中，还向视频提供设备10发射从遥控器17向视频显示设备20的控制信号接收器2a发射的遥控信号R。

详细地，在利用由光收发器50的发散光发射器16以遥控信号R进行调制并发射的导频束P完成光收发器50与光收发器40之间的光轴调整之后，从光收发器50向光收发器40发射遥控信号R。

图9A到图9E所示是由日本家用电器协会(AEHA)推荐的遥控信号R的格式。

详细地，图9A到图9E所示的格式如下：图9A中遥控信号R的整个格式；图9B中的引导字段；图9C中的比特结构；图9D中的尾部字段；以及图9E中的重复代码。

AEHA推荐的格式由引导字段、自定义码字段、自定义码字段的奇偶字段和数据字段组成。对于自定义码字段，必须利用向AEHA登记的代码。相反，对于数据字段，可以自由地选择字节数和定义。

图10所示是安装在光收发器50中利用遥控信号R、按照ASK(幅移键控)对导频束P进行调制的典型电路方框图。以遥控信号R或g(t)所调制的是具有比遥控信号R的最大频率分量高得多得单一频率的导频束P的符号载波A*cosω_ct。

作为ASK调制的替代，可以按照FM或PM调制对导频束P进行调制。此外，可以不使用遥控信号R本身，而使用表示了由控制信号R所携带的命令的内容或其他信息的信号进行调制。这种携带有命令内容或其他信息的信号可以由视频显示设备20或光收发器50产生。

图11所示是安装在光收发器40中、从按照ASK调制进行了调制的导频束P中解调遥控信号R的典型电路方框图.当按照FM或PM调制，对导频束P进行调制时，按照FM或PM解调，对控制信号R进行解调.将已调制并发射的导频束P或r(t)＝s(t)+n(t)与具有与以上所公开的调制中所丢失的载波相同频率和相位的本地振荡符号波B*cosω_ct相乘，从而通过同步检测，对遥控信号R或A*g(t)+n(t)进行解调。作为ASK解调的替代，可以按照FM或PM解调，对导频束P进行解调。

[第二实施例]

按照本发明的光无线通信系统的第二实施例相对于上面所公开的第一实施例具有以下附加特征。

可以利用携带有几类信息的信号对由光收发器50的发散光发射器16发射的用于光轴调整的导频束进行调制。

这样的信息可以是关于其是否接收到了足够量的携带有视频和音频信号的光的针对光收发器50的调整信息，与光收发器50以及关于在其上是否显示了图像等的视频显示设备20的状态有关的信息。

例如，利用这种信息对导频束P的调制允许将在光收发器50处的接收状态信息发射给光收发器40，从而实现更为精确的光轴调整。

在光轴调整结束时，实现下述双向通信：从视频提供设备10向视频显示设备20发射视频和音频信号；以及向视频提供设备10和光收发器40发射视频显示设备20和/或光收发器50的状态。

这些特征允许用户在视频提供设备侧处理在视频显示设备侧所产生的问题。

[第三实施例]

图12所示是应用于其中VTR(磁带录像机)31与电视机32彼此分离放置的分离型视频系统的按照本发明的光无线通信系统的第三实施例。通过光无线通信系统，从VTR 31向电视机32发射携带有视频和音频信号的光信号。

该系统配备有与VTR 31相连的光收发器40a以及与电视机32相连的光收发器50a。光收发器40发射以视频和音频信号进行了调制的光信号。光收发器50a接收并解调光信号，以再现视频和音频信号。向电视机32发送视频和音频信号。

光无线通信系统的第三实施例允许用户不需要任何连接器电缆地在电视机32上观看在VTR 31处再现的图像，即使VTR 31与电视机32彼此分离放置。

在已知的分离型视频系统中，根据他或她所要调整的设备，用户必须将遥控器指向电视机或VTR。

相反，在光无线通信系统的第三实施例中，与第一实施例一样，用户只将遥控器17a指向电视机32。安装在电视机32中的控制信号接收器2b接收从遥控器17a发射过来的遥控信号Rv。光收发器50a利用在控制信号接收器2b处接收到的遥控信号Rv，对用于光轴调整的导频束P进行调制，并向光收发器40a发射已调制导频束P。光收发器40a对导频束P进行解调，以再现遥控信号Rv。向VTR 31发送已再现遥控信号Rv。

作为对第三实施例的修改，可以将控制信号接收器2b修改为既接收用于控制VTR 31的遥控信号Rv也接收用于控制电视机32的遥控信号Rt。

根据用户想要调整的VTR 31或电视机32，用户只需将遥控器17a或17b指向电视机32。

光收发器50a只利用在遥控信号接收器2b处接收到的遥控信号Rv对用于光轴调整的导频束P进行调制，并向光收发器40a发射已调制导频束P.光收发器40a对导频束P进行解调，以再现遥控信号Rv.向VTR 31发送已再现遥控信号Rv。

在遥控信号接收器2b处接收到的遥控信号Rt被用于控制电视机32。

上面所公开的实施例涉及用于向其中视频提供设备与视频显示设备彼此分离放置的视频系统发射视频和音频信号的光无线通信系统。

然而，本发明也可以应用于在其中一个设备可以向另一设备发射以用于控制后一设备的控制信号进行了调制的用于光轴调整的导频束的两个或多个通信设备之间只发射音频信号或数据信号的光无线通信系统。

如上详细公开的那样，利用遥控信号对由第一光收发器使用的用于调整第一光收发器与第二光收发器之间的光轴的导频束进行调制，并从第二光收发器向第一光收发器发射。

因此，本发明以简单的结构实现了如从视频显示设备向视频提供设备等发射遥控信号。

这对于用户在使用其中视频提供设备和视频显示设备彼此分离放置的分离型视频系统时是非常方便的。

此外，按照本发明，可以利用关于第二光收发器和/或视频显示设备是否工作正常的信息对由第一光收发器使用的用于调整第一光收发器与第二光收发器之间的光轴的导频束进行调制，并从第二光收发器向第一光收发器发射。

因此，以简单的结构实现了从第二光收发器向第一光收发器发射关于第二光收发器和/或视频显示设备是否工作正常的信息，提供了依照系统条件的精确控制。

此外，本发明实现了从一个光无线通信设备向另一光无线通信设备发射控制信号，以对后者进行控制。

Claims

1.一种光无线通信系统，包括：

第一光无线通信设备，用于发射导频束；以及

第二光无线通信设备，用于接收所述导频束，以使第一光无线通信设备的光轴与第二光无线通信设备的另一光轴相匹配，

其中，所述第一光无线通信设备包括调制器，用于以特定信号对导频束进行调制，以及一控制信号接收器，用于接收外部遥控信号，作为所述特定信号来至少控制第二光无线通信设备或与第二光无线通信设备相连的设备；以及

第二光无线通信设备包括解调器，用于对已调制并发射的导频束进行解调，以再现特定信号，并至少向第二光无线通信设备或与第二光无线通信设备相连的所述设备发送已再现的特定信号。

2.一种光无线通信系统，用于具有彼此分离放置的视频提供设备和视频显示设备的视频系统，所述光无线通信系统包括：

与视频显示设备连接的第一光无线通信设备，用于发射导频束；以及

与视频提供设备连接的第二光无线通信设备，用于通过第一光无线通信设备，向视频显示设备发射携带有视频信号的光信号，以及用于接收导频束，以使第一光无线通信设备的光轴与第二光无线通信设备的光轴相匹配，

其中，所述第一光无线通信设备包括调制器，用于以特定信号对导频束进行调制，以及一控制信号接收器，用于接收外部遥控信号，作为所述特定信号来至少控制第二光无线通信设备或与第二光无线通信设备相连的所述视频提供设备；以及

第二光无线通信设备包括解调器，用于对已调制并发射的导频束进行解调，以再现特定信号，并至少向第二光无线通信设备或与第二光无线通信设备相连的所述视频提供设备发送已再现的特定信号。