JP2000201136A

JP2000201136A - 光空間通信用受信機及びこの受信機を用いた光空間通信装置

Info

Publication number: JP2000201136A
Application number: JP11000716A
Authority: JP
Inventors: Susumu Yoshikawa; 進吉川
Original assignee: Toa Corp
Current assignee: Toa Corp
Priority date: 1999-01-05
Filing date: 1999-01-05
Publication date: 2000-07-18

Abstract

(57)【要約】【課題】複数の送信機から送られてくる光信号を１台
の受信機で受信する。【解決手段】各送信機１、２、３は、それぞれが伝送
の対象とする信号により、それぞれ周波数ｆ₁、ｆ₂、
ｆ₃の異なる副搬送波を周波数変調し、この変調後の信
号により光を輝度変調して受信機４側に送信する。受信
機４は、各送信機１、２、３から送られてくる光信号を
受信して、これを電気信号に変換する。そして、この電
気信号から、上記各副搬送波を抽出し、この抽出して得
た各副搬送波を復調することにより、各送信機１、２、
３が伝送の対象としている各信号を再生する。なお、上
記各副搬送波の各周波数ｆ₁、ｆ₂、ｆ₃は、それぞれ
相互変調の関係にない周波数とする。これにより、相互
変調の影響を受けない、信頼性の高い光空間通信を実現
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば赤外線等の
光を直接空間に放射して情報を伝送する光空間通信装置
に関し、特に、伝送の対象となる信号により副搬送波を
変調し、この変調後の信号で光を輝度変調する所謂予変
調方式の光空間通信装置、及びこの光空間通信装置を構
成する光空間通信用受信機（以下、単に受信機と言
う。）に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記光空間通信装置は、ケーブルを用い
る有線通信装置とは異なり送受信機間での配線工事が不
要であり、また、電波を用いる無線通信装置に比べて広
帯域性及び耐電磁雑音性に優れる、等の理由から、様々
な分野に応用されている。その一例として、例えば店舗
や工場内等に監視カメラを設置して、この監視カメラで
捉えた映像をそこから離れた場所にあるモニタテレビで
監視するシステムがある。このような監視システムで
は、通常、監視カメラ、即ち光空間通信用送信機（以
下、単に送信機と言う。）側を、複数台設置することが
多い。

【０００３】しかし、従来の光空間通信装置は、これを
構成する送信機と受信機とが、それぞれ１台ずつ対を成
すものであり、複数の送信機からそれぞれ光という形態
で出力される各信号を、１台の受信機で同時に受信する
ものはなかった。従って、上記監視システムのように、
複数台の送信機、例えば図３に示すように３台の送信機
１０１、１０２、１０３を設置する場合には、これら各
送信機１０１、１０２、１０３に対して、それぞれと対
を成す複数の受信機１１１、１１２、１１３を設置する
必要がある。これは、各送信機１０１、１０２、１０３
の各信号を、例えば監視室等のような同一の場所に伝送
する場合も、同様である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
光空間通信装置によれば、複数の送信機１０１、１０
２、１０３の各信号を、上記監視室等の１箇所に伝送す
る場合でも、各送信機１０１、１０２、１０３と同じ台
数の受信機１１１、１１２、１１３が必要となる。従っ
て、システムが高コスト化すると共に、各受信機１１
１、１１２、１１３を設置するための比較的に広いスペ
ースを上記監視室等に確保しなければならないという問
題がある。これらの問題は、送信機１０１、１０２、１
０３の設置台数が多いほど、顕著になる。

【０００５】また、各送受信機１０１及び１１１、１０
２及び１１２、１０３及び１１３間で使用する光が、空
間内で互いに妨害（干渉）し合わないように、各送信機
１０１、１０２、１０３及び各受信機１１１、１１２、
１１３の設置場所や設置角度に注意する必要がある。場
合によっては、それぞれの光の指向性を制御するための
光学レンズ等の光学部品が必要となり、その分、高コス
ト化に拍車が掛かる問題もある。

【０００６】そこで、本発明は、上記各問題を解決すべ
く、複数の送信機からそれぞれ送られてくる複数の信号
を１台で同時に受信できる受信機、及びこの受信機を用
いた光空間通信装置を提供することを目的とする。ま
た、各送信機の各信号（光）が互いに干渉しても、この
干渉により生じる相互変調の影響を受けないようにする
ことも、本発明の目的とするところである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のうちで請求項１に記載の発明は、伝送の対
象とする信号により副搬送波を変調し、この変調後の信
号を光に変換して空間に出力する送信機であって、上記
副搬送波の周波数がそれぞれ異なる複数の送信機、と光
空間通信が可能な受信機であって、上記各送信機からそ
れぞれ送られてくる上記各光を同時に受信してこれを電
気信号に変換する光−電気変換部と、この光−電気変換
部によって変換して得た電気信号から希望の送信機で使
用している上記副搬送波の周波数に対応する信号を選択
して出力する周波数選択部と、この周波数選択部の出力
信号を復調して上記希望の送信機が伝送の対象としてい
る信号を再現する復調部と、を具備するものである。

【０００８】なお、ここで言う上記送信機が伝送の対象
としている信号とは、例えば動画像や静止画像、或いは
文字や図形等の視覚情報、若しくは、音声や音楽等の聴
覚情報を、電気信号に変換した信号を言う。

【０００９】本請求項１に記載の発明によれば、光−電
気変換部が、各送信機からそれぞれ送られてくる光を同
時に受信して、これを電気信号に変換する。この変換に
より得られる電気信号は、各送信機において、それぞれ
が伝送の対象とする信号によりそれぞれ周波数の異なる
副搬送波を変調して得た信号が、混合されたもの、即ち
一種の周波数分割多重化されたものである。そして、こ
の電気信号の中から、周波数選択部により、希望の送信
機の副搬送波を選択し、この選択して得た副搬送波を、
復調部で復調することによって、上記希望の送信機が伝
送の対象としている信号を再生する。

【００１０】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明の受信機において、上記周波数選択部と上記復調
部とを、それぞれ複数設けたものである。

【００１１】本請求項２に記載の発明によれば、各周波
数選択部により、それぞれ異なる副搬送波を選択し、こ
れら選択して得た各副搬送波を、それぞれ各復調部で復
調することによって、複数の送信機がそれぞれ伝送の対
象としている各信号を、それぞれ同時に再生できる。

【００１２】請求項３に記載の発明は、請求項１に記載
の発明の受信機において、上記各副搬送波の各周波数
を、それぞれ相互変調の関係にない周波数としたもので
ある。

【００１３】なお、ここで言う上記相互変調の関係にな
い周波数とは、例えば上記各副搬送波の各周波数が、そ
れぞれ三次相互変調積（歪）の関係にないことを言う。
詳しくは、全ての副搬送波において、任意の３つの副搬
送波の各周波数ｆ₁、ｆ₂、ｆ₃が、それぞれ次の数１
で表す関係にないことを言う。

【００１４】

【数１】ｆ₃＝｜２・ｆ₁±ｆ₂｜ｆ₃＝｜ｆ₁±２・ｆ₂｜

【００１５】本請求項３に記載の発明によれば、各副搬
送波の各周波数が、それぞれ相互変調の関係にない周波
数とされている。従って、各送信機の各信号（光）が、
互いに空間内で干渉することにより生じる相互変調の影
響を受けない。

【００１６】請求項４に記載の発明は、伝送の対象とな
る信号により副搬送波を変調する変調部と、この変調部
による変調後の信号を光に変換して空間に出力する電気
−光変換部と、をそれぞれ備え、上記副搬送波の周波数
がそれぞれ異なる複数の送信機と、請求項１、２または
３に記載の受信機と、から成るものである。

【００１７】請求項５に記載の発明は、請求項４に記載
の発明の光空間通信装置において、上記各送信機と上記
受信機とを、それぞれ所定の場所に固定して使用する状
態に構成したものである。

【００１８】なお、ここで言う上記固定とは、必ずし
も、各送信機と受信機とを、何らかの固定構造物にネジ
や接着剤等の固定手段により半永久的に固定しなければ
ならないという意味ではない。例えば、各送信機と受信
機とを上記所定の場所に置いたり掛けたりする等、単
に、持ち運んだり動かしたりしないという状態も、上記
固定という意味に含まれる。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明に係る光空間通信装置の一
実施の形態について、図１及び図２を参照して説明す
る。監視システムに応用する。

【００２０】図１に、本実施の形態の概略構成を示す。
同図に示すように、本実施の形態は、複数の、例えば３
台の送信機１、２、３からそれぞれ光という形態で伝送
される各信号を、１台の受信機４で同時に受信するもの
である。この点が、各送信機１０１、１０２、１０３に
対して、それぞれと対を成す複数の受信機１１１、１１
２、１１３を必要とする上述した従来の光空間通信装置
と大きく異なる。

【００２１】各送信機１、２、３は、それぞれ同じ構成
のもので、後述する副搬送波信号の周波数ｆ₁、ｆ₂、
ｆ₃のみ、それぞれ異なる。各送信機１、２、３の内部
構成を、図２（ａ）に示す。同図に示すように、各送信
機１、２、３は、それぞれが伝送の対象としている信
号、例えばこれら各送信機１、２、３が上述した監視カ
メラに用いられるものである場合には、各監視カメラで
捉えた映像信号を、一旦変調し、この変調後の信号によ
り光を輝度変調してこれを空間に出力するという所謂予
変調方式を採用するものである。

【００２２】即ち、各送信機１、２、３は、それぞれ、
上記映像信号が入力される副搬送波変調部１１を有して
いる。この副搬送波変調部１１には、上記映像信号とは
別に、副搬送波発生部１２から、各送信機１、２、３毎
にそれぞれ異なる周波数ｆ₁、ｆ₂、ｆ₃の上記副搬送
波信号も入力される。そして、副搬送波変調部１１は、
上記映像信号により副搬送波信号を例えば周波数（Ｆ
Ｍ）変調し、この変調後の信号を輝度変調部１３に入力
する。輝度変調部１３は、これに入力される上記変調後
の信号により光を輝度変調し、詳しくは、上記変調後の
信号の信号レベルに応じて発光部１４を発光させるよう
に、この発光部１４を駆動するための駆動信号を生成す
る。これにより、発光部１４の光が、空間に出力され
る。

【００２３】なお、上記輝度変調部１３と発光部１４と
の組み合わせから成る部分が、特許請求の範囲に記載の
電気−光変換部に対応する。また、上記発光部１４とし
ては、例えば波長λ＝８００ｎｍ乃至１０００ｎｍの赤
外線を発光する発光ダイオード（ＬＥＤ）或いはレーザ
ダイオード（ＬＤ）等を用いる。そして、各送信機１、
２、３でそれぞれ使用する上記各副搬送波信号の各周波
数ｆ₁、ｆ₂、ｆ₃としては、それぞれ、所定の周波数
帯、例えば１０ＭＨｚ帯（近傍）の周波数であって、上
述した数１で表す相互変調の関係にない周波数を用い
る。

【００２４】これに対して、受信機４は、図１（ｂ）に
示すように構成されている。同図に示すように、受信機
４は、上記各送信機１、２、３からそれぞれ送られてる
光を同時に受光して電気信号に変換する例えばホトダイ
オード構成の受光変換部４１を有している。この受光変
換部４１が、特許請求の範囲に記載の光−電気変換部に
対応する。そして、この受光変換部４によって変換して
得た電気信号は、分配部４２によって、例えば３系統に
分配され、これら分配された各電気信号は、それぞれ、
上記各送信機１、２、３に対応する３つの周波数選択部
４３、４４、４５にそれぞれ入力される。

【００２５】ところで、各周波数選択部４３、４４、４
５に入力される上記電気信号は、各送信機１、２、３側
において、それぞれの映像信号により周波数ｆ₁、
ｆ₂、ｆ ₃なる副搬送波信号をそれぞれ変調して得た信
号が混合されたもの、即ちこれら変調後の各信号が一種
の周波数分割多重化されたものである。各周波数選択部
４３、４４、４５は、この電気信号の中から、それぞれ
に対応する送信機１、２、３の副搬送波信号と同じ周波
数ｆ₁、ｆ₂、ｆ₃領域の信号を選択し、これにより、
各送信機１、２、３側でそれぞれ予変調して得た信号を
抽出する。そして、これら各周波数選択部４３、４４、
４５の各出力信号を、それぞれ別個の復調部４６、４
７、４８で復調することにより、各送信機１、２、３側
で捉えた各映像信号を同時に再生する。

【００２６】このように、本実施の形態によれば、複数
の送信機１、２、３からそれぞれ送られてくる複数の信
号を、１台の受信機４で同時に受信することができる。
従って、送信機と同じ台数の受信機が必要となる上述し
た従来の通信装置に比べて、装置全体の低コスト化、及
び受信機４側の設置スペースの省スペース化を実現でき
る。

【００２７】更に、本実施の形態では、上記各副搬送波
の各周波数ｆ₁、ｆ₂、ｆ₃を、それぞれ相互変調の関
係にない周波数としている。従って、各送信機１、２、
３からそれぞれ送られてくる信号が、この相互変調の影
響を互いに受け合うことはなく、信頼性の高い光空間通
信を実現できる。

【００２８】ただし、各送信機１、２、３から受信機４
までの各距離が略同一であって、各送信機１、２、３か
ら受信機４側に到達する各光のレベル（輝度）が、それ
ぞれ略同等である等、各送受信機１及び４、２及び４、
３及び４間での通信条件が略同等である場合には、上記
各副搬送波の各周波数ｆ₁、ｆ₂、ｆ₃を、それぞれ上
記相互変調の関係にない周波数としなくてもよい。この
ような条件下では、上記相互変調による影響が、各送受
信機１及び４、２及び４、３及び４間での通信上、特に
問題となることはないからである。

【００２９】なお、本実施の形態においては、３台の送
信機１、２、３を設けたが、これに限らない。即ち、３
台を越える送信機を設置する場合にも、本発明を応用で
きる。ただし、各送信機から受信機までの各距離がそれ
ぞれ異なる等、各送受信機間での通信条件に差異がある
場合には、各送受信機間で使用する各副搬送波の各周波
数を、それぞれ互いに相互変調の影響を受けない関係と
しなければならないことは言うまでもない。

【００３０】また、各送信機１、２、３において、それ
ぞれ上記副搬送波を周波数変調したが、これに限らな
い。例えば、一般に知られている直交振幅変調（ＱＡ
Ｍ）や残留側帯波振幅変調（ＶＳＢ−ＡＭ）等の他の変
調方式を採用してもよい。

【００３１】更に、各送信機１、２、３に対応させて、
それぞれ３つの周波数選択部４３、４４、４５及び復調
部４６、４７、４８を設けたが、これに限らない。例え
ば、周波数選択部を１つのみとし、この周波数選択部に
より希望の送信機１または２または３で予変調して得た
信号を抽出し、これを１つの復調部で復調するよう構成
してもよい。このように構成すれば、受信機４側の構成
を簡素化できる。ただし、各送信機１、２、３に対応す
る複数の周波数選択部４３、４４、４５及び復調部４
６、４７、４８を設けることによって、各送信機１、
２、３側で捉えた各映像信号を同時に再生できるという
利点が生じることは言うまでもない。

【００３２】また、本実施の形態では、本発明を監視シ
ステムに応用する場合について説明したが、これに限ら
ない。例えば、ワイヤレスマイクロホンシステム等のよ
うに、音声という聴覚情報を伝送の対象とするシステム
についても、本発明を応用できる。ただし、監視システ
ムにおいては、一般に、送信機（監視カメラ）１、２、
３及び受信機４共に、所定の場所に固定した状態で使用
するので、フェージング等の影響を受け難い。従って、
ワイヤレスマイクロホンシステム等の他のシステムに本
発明を応用する場合においても、送信機１、２、３及び
受信機４共に、所定の場所に固定した状態で使用すれ
ば、フェージング等の影響を受け難い、信頼性の高い光
空間通信を実現できる。

【００３３】そして、各副変調波の各周波数ｆ₁、
ｆ₂、ｆ₃をそれぞれ１０ＭＨｚ帯の周波数としたが、
これ以外の周波数帯としてもよい。また、通信に使用す
る光を、波長λ＝８００ｎｍ乃至１０００ｎｍの赤外線
としたが、この波長λ以外の光を使用してもよい。

【００３４】

【発明の効果】以上のように、請求項１に記載の発明の
受信機によれば、本請求項１に記載の発明の受信機１台
で、複数の送信機からそれぞれ送られてくる複数の信号
を、同時に受信することができる。従って、送信機と同
じ台数の受信機が必要となる従来の通信装置に比べて、
装置全体の低コスト化、及び受信機側の設置スペースの
省スペース化を実現できるという効果がある。

【００３５】請求項２に記載の発明の受信機によれば、
複数の送信機の各信号を同時に受信して、これら各信号
に基づいて各送信機が送信の対象としている各信号を同
時に再生できる。これは、例えば、上述した監視システ
ム等において、各監視カメラで捉えた映像を同時にテレ
ビモニタに映し出したい場合等に特に有効である。

【００３６】請求項３に記載の発明の受信機によれば、
各副搬送波の各周波数が、それぞれ相互変調の関係にな
い周波数とされている。従って、各送信機からそれぞれ
送られてくる信号が、この相互変調の影響を互いに受け
合うことのない、信頼性の高い光空間通信を実現できる
という効果がある。

【００３７】請求項４に記載の発明の光空間通信装置
は、上記請求項１、２または３に記載の発明の受信機
と、これと光空間通信が可能な送信機と、から成るもの
である。従って、上記請求項１、２または３に記載の発
明と同様の効果が得られる。

【００３８】請求項５に記載の発明の光空間通信装置
は、これを構成する各送信機と受信機とをそれぞれ固定
して使用するものである。従って、フェージング等の影
響を受け難い信頼性の高い光空間通信を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光空間通信装置の一実施の形態を
示す図である。

【図２】同実施の形態の概略構成を示す図で、（ａ）
は、送信機側のブロック図、（ｂ）は、受信機側のブロ
ック図である。

【図３】従来の光空間通信装置の一例を示す図である。

【符号の説明】

１送信機２受信機１１副搬送波変調部１２副搬送波発生部１３輝度変調部１４発光部４１受光変換部４３、４４、４５周波数選択部４６、４７、４８復調部

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】伝送の対象とする信号により副搬送波を
変調し、この変調後の信号を光に変換して空間に出力す
る光空間通信用送信機であって、上記副搬送波の周波数
がそれぞれ異なる複数の光空間通信用送信機、と光空間
通信が可能な光空間通信用受信機であって、上記各光空間通信用送信機からそれぞれ送られてくる上
記各光を同時に受信してこれを電気信号に変換する光−
電気変換部と、この光−電気変換部によって変換して得た電気信号から
希望の光空間通信用送信機で使用している上記副搬送波
の周波数に対応する信号を選択して出力する周波数選択
部と、この周波数選択部の出力信号を復調して上記希望の光空
間通信用送信機が伝送の対象としている信号を再現する
復調部と、を具備する光空間通信用受信機。
【請求項２】上記周波数選択部と、上記復調部とを、
それぞれ複数設けた請求項１に記載の光空間通信用受信
機。
【請求項３】上記各副搬送波の各周波数を、それぞれ
相互変調の関係にない周波数とした請求項１に記載の光
空間通信用受信機。
【請求項４】伝送の対象となる信号により副搬送波を
変調する変調部と、この変調部による変調後の信号を光
に変換して空間に出力する電気−光変換部と、をそれぞ
れ備え、上記副搬送波の周波数がそれぞれ異なる複数の
光空間通信用送信機と、請求項１、２または３に記載の光空間通信用受信機と、
から成る光空間通信装置。
【請求項５】上記各光空間通信用送信機と上記光空間
通信用受信機とを、それぞれ所定の場所に固定して使用
する状態に構成した請求項４に記載の光空間通信装置。