JP2000209156A - 光通信方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光通信を行う際に、他の光通信に対する影響
を及ぼしにくくする。 【解決手段】 赤外線に副搬送波を用いて光通信を行う
際に、副搬送波が存在しない時間Ｔ１で直流光を付加発
光させる。直流光を発光させるために発光素子を駆動す
る電力は、副搬送波が存在する時間Ｔ０で発光素子を駆
動する電力と等しくなるようにする。副搬送波がなくて
も発光素子は副搬送波があるときと同じ電力で駆動され
て直流光を発光するので、データ通信には不要な低い周
波数のベースバンドスペクトラムを低減させることがで
きる。付加発光させる直流光の変化時点をなまらせた
り、副搬送波をなまった波形にしたり正弦波にしたりす
ることによって、さらに副搬送波の上下に広がる不要ス
ペクトルや高調波の不要スペクトルを低減することもで
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、赤外線や可視光を
発光させてデータ通信を無線で行う光通信方法および装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、赤外線通信や家庭電化製品向
けの赤外線リモコンなどで、光通信、特に赤外線通信が
広く利用されている。赤外線通信には、汎用性を持たせ
るために、各種の規格が設けられている。たとえば最近
標準規格化されたＩｒＤＡ（IR Data Association）Ｃ
ｏｎｔｒｏｌでは、光の発光を簡単に行い、しかも安価
に製造するため、光をＯＮ／ＯＦＦしてスイッチング発
光させて通信することが規定されている。この規格で
は、ＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）変調されて光が
送信され、デジタルデータ通信が行われる。

【０００３】図１５は、ＩｒＤＡ Ｃｏｎｔｒｏｌ方式
での光通信波形を示す。この方式は、副搬送波の周波数
が１．５ＭＨｚであり、伝送速度は７５ｋｂｐｓであ
り、通信距離は最小で５ｍ、標準で８ｍとされている。
ＩｒＤＡ Ｃｏｎｔｒｏｌ方式では、一定の周期Ｔの送
信パケット時間ずつデータ区間が定められ、データ区間
に副搬送波が存在すればデータ「０」であり、存在しな
ければデータ「１」であることを示す。

【０００４】図１６は、図１５に示すようなＡＳＫ変調
された光信号を発生する発光素子駆動回路１の構成を示
す。赤外線発光ダイオード２などの発光素子は、スイッ
チングトランジスタ３によって駆動される。赤外線発光
ダイオード２には直列に、電流を制限するための抵抗４
が挿入される。また、スイッチングトランジスタ３のベ
ースには、入力保護用の抵抗５を介して入力信号が与え
られる。スイッチングトランジスタ３は赤外線発光ダイ
オード２をＯＮ／ＯＦＦさせて光信号を送信する。この
信号は、赤外線受信器で受信して復調される。送信信号
は、発光素子である赤外線発光ダイオード２をＯＮ／Ｏ
ＦＦさせるだけなので、全てデジタル回路で作り出すこ
とができ、安価で簡単な発光素子駆動回路１を構成する
ことができる。このような発光素子駆動回路１は、５〜
８ｍの距離で、電子機器をコントロールしたり、小規模
のデータ転送を行ったりすることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】近年、空間を利用した
赤外線通信機器が普及し、機器間の相互干渉の問題が発
生し始めている。図１７は、ＩＥＣ１６０３−１として
規定されている、副搬送波（sub-carrier）周波数割当
て状態を示す。前述のＩｒＤＡ Ｃｏｎｔｒｏｌは、１
〜２ＭＨｚの間のｈｉｇｈ ｓｐｅｅｄ ｒｅｍｏｔｅ
ｃｏｎｔｒｏｌとして割当てられている周波数帯域で
あるＢａｎｄ ＩＩＩを利用する。

【０００６】図１８は、ＩｒＤＡ Ｃｏｎｔｒｏｌ方式
でＡＳＫ変調を行ったときの一般的な発光周波数スペク
トラムの概要を示す。ＡＳＫ変調時の発光周波数スペク
トラムは、１．５ＭＨｚ付近のみが必要である。しかし
ながら、１．５ＭＨｚ付近のスペクトラム以外に、不要
なベースバンドスペクトル［Ａ］，［Ｂ］、１．５ＭＨ
ｚの整数倍の不要高周波［Ｃ］、１．５ＭＨｚの両脇の
復調にほとんど使われないスペクトラム［Ｄ］も発生す
る。これらの不要なスペクトル［Ａ］，［Ｂ］，
［Ｃ］，［Ｄ］は、図１７に示すＩＥＣの副搬送波周波
数割当てで、他の用途に割当てられている範囲以外のス
ペクトラムとなり、別の赤外線通信機器への干渉の原因
となる。

【０００７】たとえば、［Ａ］，［Ｂ］は、特に現在普
及している家庭電化製品向けのリモコン装置への干渉を
引起こす主原因となる。［Ｃ］は、特に赤外線オーディ
オヘッドホンシステムへの干渉を引起こす主原因とな
る。［Ｄ］は、そのスペクトルの広がりが１〜２ＭＨｚ
の周波数を外れると、１ＭＨｚ以下や２ＭＨｚ以上の赤
外線オーディオ通信システムへの干渉を引起こす主原因
となる。

【０００８】本発明の目的は、他の光通信装置が空間を
利用しているときであってもその光通信に対する影響を
少なくすることができる光通信方法および装置を提供す
ることである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、空間に赤外線
や可視光を発光させてデータ通信を行う光通信方法にお
いて、通信を行うためには不要となる周波数成分を低減
して発光させて、データ通信を行うことを特徴とする光
通信方法である。

【００１０】本発明に従えば、空間に赤外線や可視光を
発光させてデータ通信を行う際に、通信するためには不
要となる周波数成分を低減して発光させるので、別の装
置間で空間を利用する赤外線通信もしくは光通信が行わ
れていても、影響を及ぼしにくくすることができる。

【００１１】また本発明で前記データ通信は、副搬送波
を使用するＡＳＫ変調で行い、送信パケット時間内で副
搬送波が存在しない時間に直流光を付加発光してデータ
を送信し、その直流光の付加発光のための電力は、副搬
送波が存在する時間に発光に要する電力と等しくなるよ
うに設定することを特徴とする。

【００１２】本発明に従えば、データ通信を、副搬送波
を使用するＡＳＫ変調で行い、送信パケット時間内で副
搬送波が存在しない時間には直流光を付加発光させ、付
加発光のための電力を副搬送波が存在する時間に発光に
要する電力と等しくなるように設定するので、ベースバ
ンドスペクトラムなどの低い周波数成分の不要スペクト
ルを除去もしくは低減することができる。

【００１３】また本発明は、前記副搬送波が存在しない
時間に付加発光させる直流光の光量を副搬送波の発光ピ
ーク出力に対する比で設定し、その比を副搬送波の発光
デュティに連動させることを特徴とする。

【００１４】本発明に従えば、副搬送波が存在しない時
間に付加発光させる直流光の光量は、副搬送波の発光ピ
ーク出力に対する比で設定するので、副搬送波の発光デ
ュティが一定であれば、容易に電力を一致させることが
できる。副搬送波の発光デュティが変化するときには、
発光デュティに連動させて発光ピーク出力に対する直流
光の光量の比率を設定するので、副搬送波の発光デュテ
ィが変動しても不要スペクトルの発生を抑制することが
できる。

【００１５】また本発明は、前記直流光を付加発光させ
るにあたり、付加発光させる瞬間と発光を停止する瞬間
とでの高周波ノイズを低減するように、最小データビッ
ト時間以上の時間で発光および発光停止させることを特
徴とする。

【００１６】本発明に従えば、送信パケットの開始時と
終了時とに発生するベースバンドスペクトルの直流成分
に近い不要スペクトルを低減することができる。

【００１７】また本発明で前記データ通信は、副搬送波
を使用し、副搬送波の波形をなまらせて発光させること
を特徴とする。

【００１８】本発明に従えば、副搬送波の波形をなまら
せて発光させるので、副搬送波の高長波成分の不要スペ
クトルを低減することができる。

【００１９】また本発明で前記データ通信は、副搬送波
を使用するＡＳＫ変調で行い、副搬送波として正弦波を
使用することを特徴とする。

【００２０】本発明に従えば、副搬送波の周波数の高長
波成分を、副搬送波に正弦波を使用することで除去する
ことができる。

【００２１】また本発明で前記データ通信は、副搬送波
を使用するＡＳＫ変調で行い、副搬送波の包絡線をなま
らせて送信することを特徴とする。

【００２２】本発明に従えば、副搬送波の包絡線をなま
らせて送信するので、副搬送波の周波数の上下の周波数
帯域に広がる不要スペクトルを低減することができる。

【００２３】また本発明で前記副搬送波の包絡線をなま
らせるために、バンドパスフィルタを通して発光素子を
駆動することを特徴とする。

【００２４】本発明に従えば、さらにバンドパスフィル
タを通して発光素子を駆動するので、副搬送波周波数の
上下に連なる不要な周波数スペクトラムをさらに低減す
ることができる。

【００２５】さらに本発明は、空間に赤外線や可視光を
発光させてデータ通信を行うための光通信装置におい
て、発光素子と、発光素子に対して定電流で副搬送波の
ための駆動を行う第１の駆動回路と、発光素子に対して
定電流で、副搬送波のための駆動と直流光のための駆動
の両方か、もしくは直流光のみのための駆動を行う第２
の駆動回路とを含むことを特徴とする光通信装置であ
る。

【００２６】本発明に従えば、第１の駆動回路で発光素
子を定電流で副搬送波のために駆動し、第２の駆動回路
で副搬送波のための駆動と直流光のための駆動の両方
か、もしくは直流光のみのための駆動を行うので、副搬
送波が存在しないときにも直流光の駆動を行うことがで
き、不要なベースバンドスペクトラムの低減を行い、他
の装置間の光通信への影響を抑えることができる。

【００２７】また本発明で前記第１または第２の駆動回
路のうちの少なくとも一方は、前記発光素子の駆動信号
を、フィルタ回路を通して生成することを特徴とする。

【００２８】本発明に従えば、第１または第２の駆動回
路のうちの少なくとも一方はフィルタ回路を通して発光
素子を駆動する信号を生成するので、副搬送波とともに
発生する不要な周波数スペクトラム成分の低減を図るこ
とができる。

【００２９】さらに本発明は、空間に赤外線や可視光を
発光させてデータ通信を行うための光通信装置におい
て、発光素子と、発光素子に対して定電流で副搬送波の
ための駆動を行う信号を作成する第１の駆動回路と、発
光素子に対して被変調波自体をなまらせた波形で駆動を
行う信号を発生する第２の駆動回路と、第１および第２
の駆動回路からの信号間の乗算を行って、その結果で発
光素子を駆動する乗算回路とを含むことを特徴とする光
通信装置である。

【００３０】本発明に従えば、第１の駆動回路は、発光
素子に対して定電流で副搬送波のための駆動を行う信号
を発生する。第２の駆動回路は、発光素子に対して被変
調波自体をなまらせた波形で駆動を行う信号を発生す
る。乗算回路は、第１および第２の駆動回路からの信号
間の乗算を行って、その結果で発光素子を駆動するので
副搬送波で発光素子の出力を変調しても、不要な周波数
スペクトルの発生を抑制することができる。

【００３１】さらに本発明は、空間に赤外線や可視光を
発光させてデータ通信を行うための光通信装置におい
て、発光素子と、直線的に発光素子を駆動する定電流駆
動回路と、定電流駆動回路を、直流バイアスを付加する
バイアス回路、直流バイアスをゆっくり与えるためのバ
イアス回路とローパスフィルタとの組合わせ、または副
搬送波をなまらせるかもしくは正弦波にして駆動するた
めのローパスフィルタまたはバンドパスフィルタとを含
むことを特徴とする光通信装置である。

【００３２】本発明に従えば、発光素子を直線的に駆動
する定電流駆動回路を、直流バイアスを付加するバイア
ス回路、直流バイアスをゆっくり与えるバイアス回路と
ローパスフィルタとの組合わせ、または副搬送波をなま
らせるかもしくは正弦波にして駆動するためのローパス
フィルタまたはバンドパスフィルタを含むので、副搬送
波で変調するときに、不要な周波数スペクトル成分の発
生を抑制することができる。

【００３３】さらに本発明は、空間に赤外線や可視光を
発光させてデータ通信を行うための光通信装置におい
て、発光素子と、１次もしくは２次のフィルタと、フィ
ルタを通過させた信号を電流信号に変換する変換回路
と、変換回路からの電流信号のｎ乗演算を行って、その
結果で発光素子を駆動する演算回路とを含むことを特徴
とする光通信装置である。

【００３４】本発明に従えば、１次もしくは２次のフィ
ルタで高次のフィルタを通過させたと同様な信号を、ｎ
乗演算によって発生させ、発光素子を駆動することがで
きる。高次のフィルタを通過させた電流波形を容易に生
成することができるので、不要スペクトルの低減率を大
きくすることができる。

【００３５】またさらに本発明は、空間に赤外線や可視
光を発光させてデータ通信を行うための光通信装置にお
いて、複数の発光素子と、複数の発光素子を駆動する駆
動回路とを備え、複数の発光素子は、駆動回路が同じ波
形もしくは相似な波形で同時に駆動することによって、
発光光量を増加させたり、指向角を拡大させたりするこ
とが可能なように配置されることを特徴とする光通信装
置である。

【００３６】本発明に従えば、複数の発光素子を同じ波
形もしくは相似な波形で同時に駆動して、発光光量を増
加させたり指向角を拡大させたりして、他の機器に与え
る影響を少なくするように調整することができる。

【００３７】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の第１形態
での発光波形の例を示す。本実施形態では、ＩｒＤＡ
Ｃｏｎｔｒｏｌ方式に準じる赤外線データ通信用の波形
を発生させる。ＩｒＤＡ Ｃｏｎｔｒｏｌ方式では、副
搬送波を用いてＡＳＫ変調を行うので、データ「１」を
表す時間Ｔ１では、本来は副搬送波が存在しない。本実
施形態では、副搬送波が存在しない時間Ｔ１に直流光を
付加発光させてデータを送信する。データ「０」を表す
副搬送波が存在する時間Ｔ０は、従来と同様に副搬送波
のみを発光させる。これによって、図１８に示す発光周
波数スペクトラムで、［Ａ］で示すベースバンドスペク
トラムの不要周波数成分を低減することができる。図１
７の周波数割当てを参照すれば、Ｂａｎｄ ＩＩに基づ
く従来の家庭電化製品向けリモコン装置等への干渉を低
減可能であることが判る。

【００３８】さらに、副搬送波が存在する時間Ｔ０の発
光電力と、副搬送波が存在しない時間Ｔ１の発光電力と
が等しくなるように、直流光の発光レベルを設定すれ
ば、図１８のベースバンドスペクトラムのうちの［Ａ］
を除去することができる。さらに、副搬送波の発光のデ
ュティ比に連動させて直流光のレベルを設定すれば、発
光デュティが変動した場合でも、ベースバンドスペクト
ラムの［Ａ］が増加しないようにすることができる。

【００３９】副搬送波の発光デュティ比をｘ％とし、副
搬送波の発光ピーク出力をＰｌｅｄとし、直流光の発光
レベルをＰｌｅｄのｙ％とすると、次の第１式が成り立
つように設定すればよい。 ｘ＝ｙ …（１）

【００４０】図２は、図１に示すような波形で赤外線を
発生させるための発光素子駆動回路１０の概略的な電気
的構成を示す。第１の駆動回路１１および第２の駆動回
路１２は、発光素子である赤外線発光ダイオード１３
を、定電流で直線的もしくは非直線的に駆動することが
できる。一方の駆動回路である第１の駆動回路１１で、
副搬送波の駆動を行う。残りの第２の駆動回路１２で、
直流光の駆動を行う。なお、第２の駆動回路１２では、
直流光の駆動と副搬送波の駆動との両方を行わせるよう
にすることもできる。第１の駆動回路１１および第２の
駆動回路１２は、比較回路１４および比較回路１５と駆
動出力回路１６および駆動出力回路１７をそれぞれ備え
ている。比較回路１４は、基準信号ｒｅｆを基準に、デ
ータに応じてＡＳＫ変調されている副搬送波用の入力信
号Ｓｉｇｎａｌを比較し、比較結果を表す信号を駆動出
力回路１６に入力させる。比較回路１５は、基準信号ｒ
ｅｆを基準に、直流バイアス信号ＤＣ ｂｉａｓを比較
し、比較結果を表す信号を駆動出力回路１７に与える。
駆動出力回路１６，１７は、定電流でそれぞれ赤外線発
光ダイオード１３をスイッチング駆動することができ
る。図１に示すような発光波形を得るためには、副搬送
波がある時間Ｔ０では副搬送波信号Ｓｉｇｎａｌおよび
直流バイアス信号ＤＣ ｂｉａｓを与え、副搬送波がな
い時間Ｔ１では直流バイアス信号ＤＣ ｂｉａｓのみを
与えるようにすればよい。直流光の電力を副搬送波が存
在する時間Ｔ０のときの電力と等しくするには、直流バ
イアス信号ＤＣ ｂｉａｓと基準信号ｒｅｆとのレベル
差が、搬送波信号Ｓｉｇｎａｌのデュティ比に対応する
ようにすればよい。また搬送波信号Ｓｉｇｎａｌのデュ
ティ比が変動するときには、直流バイアス信号ＤＣ ｂ
ｉａｓのレベルも連動して変化させればよい。なお、直
流バイアス信号ＤＣ ｂｉａｓによる直流光の発光は、
送信パケットを用いてデータ通信を開始する前の時刻ｔ
ＯＮで開始し、データ通信を終了する時刻の後の時刻ｔ
ＯＦＦで終了させる。

【００４１】図３は、本発明の実施の第２形態の光通信
における発光波形の例を示す。本実施形態では、図１の
実施形態と同様に直流光を付加発光させるけれども、そ
の開始時である時刻ｔＯＮと終了時である時刻ｔＯＦＦ
とで、急激な信号の変化を避けてノイズを低減させる。
これによって、図１８のベースバンドスペクトラムの
［Ｂ］で示す定域成分を低減することができる。その際
に、最小データビット時間であるＴ０やＴ１の時間以上
の時間で発光開始および発光停止させれば、ベースバン
ドスペクトラムの［Ｂ］を低減することができる。逆に
最小データビット時間よりも短い時間で発光開始および
発光停止させると、その波形はベースバンドがもつ周波
数スペクトラムを含んでいるため、ほとんど不要周波数
スペクトル低減の効果を得ることができない。

【００４２】図４は、図３に示すような波形で発光素子
を駆動することができる発光素子駆動回路２０の概略的
な電気的構成を示す。本実施形態では、第１の駆動回路
２１と第２の駆動回路２２とで、赤外線発光ダイオード
１３を駆動する。第１の駆動回路２１は、搬送波信号Ｓ
ｉｎａｌに従って赤外線発光ダイオード１３を駆動す
る。第２の駆動回路２２は、直流バイアス信号ＤＣ ｂ
ｉａｓに従って赤外線発光ダイオード１３を駆動する。
本実施形態の第２駆動回路２２内には、比較回路１５の
出力と駆動出力回路１７の入力との間に、ローパスフィ
ルタ（ＬＰＦ）２３が挿入され、直流バイアス信号ＤＣ
ｂｉａｓ信号の立上りによる直流光の付加発光開始時
ｔＯＮと、立下りによる直流光の付加発光終了時ｔＯＦ
Ｆとで発生しやすいノイズを低減することができる。た
とえばローパスフィルタ２３のカットオフ周波数を低く
すれば、最小データビット時間よりも長い時間で発光開
始および発光停止するように、赤外線発光ダイオード１
３を駆動することができる。

【００４３】図５は、本発明の実施の第３形態としての
光通信の発光波形の例を示す。図５（ａ）は、副搬送波
の波形をなまらせて発光させることによって、副搬送波
よりも高い周波数の高調波を低減して送信する状態を示
す。これによって、図１８のデータスペクトラムの高調
波［Ｃ］として示す不要スペクトルを低減することがで
きる。図５（ｂ）は図５（ａ）の波形に、さらに図１に
示すような直流の付加発光を加えた波形を示す。図５
（ｃ）は、図５（ｂ）の直流光の発光の開始時と終了時
とに、図３に示すようなノイズ低減効果を加えている。

【００４４】図６は、図５（ｃ）に示すような波形で発
光素子から光を発光させるように駆動することができる
発光素子駆動回路３０の概略的な電気的構成を示す。本
実施形態の発光素子駆動回路３０は、第１の駆動回路３
１と第２の駆動回路３２とで赤外線発光ダイオード１３
を駆動する。第２の駆動回路３２は、実質的に図４に示
す第２の駆動回路２２と同等である。第１の駆動回路３
１は、比較回路１４の出力と駆動出力回路１６の入力と
の間に、ローパスフィルタ３３およびバンドパスフィル
タ（ＢＰＦ）３４とスイッチ３５，３６とを有してい
る。スイッチ３５，３６は、副搬送波信号Ｓｉｇｎａｌ
をなまらせるためにローパスフィルタ３３に通すか、正
弦波にするためにバンドパスフィルタ３４に通すかを切
換える。図５（ｃ）の実施形態では、スイッチ３５，３
６をローパスフィルタ３３側に切換えて、副搬送波をな
まらせるように発光させて、副搬送波よりも高い周波数
の高調波を低減して送信する。これによって、図１７に
示す周波数割当てで、高周波の赤外線オーディオ通信シ
ステムや赤外線映像通信システムへの干渉を低減するこ
とができる。

【００４５】なお、図５（ａ）に示すような波形を得る
ためには、第２の駆動回路３２は不要であり、第１の駆
動回路３１のみで、ローパスフィルタ３３を通して副搬
送波をなまらせればよい。図５（ｂ）に示すような波形
を得るには、第１の駆動回路３１でローパスフィルタ３
３を用い、第２の駆動回路３２でローパスフィルタ２３
を用いないで、比較回路１５の出力を直接駆動出力回路
１７に入力するようにすればよい。

【００４６】図７は、本発明の実施の第４形態での光通
信の発光波形の例を示す。図７（ａ）は、直流光の発光
は行わず、副搬送波のみ正弦波で駆動する波形を示す。
図７（ｂ）は、図７（ａ）に、副搬送波がない時間の直
流光の発光を加えた例を示す。図７（ｃ）は、図７
（ｂ）の直流光の発光開始時ｔＯＮと発光終了時ｔＯＦ
Ｆとにノイズ低減を図る波形の例を示す。図５では副搬
送波をローパスフィルタ３３を通してなまらせているの
だけなのに対し、本実施形態ではバンドパスフィルタ３
４を通して正弦波にすることによって、さらに高調波の
低減を図ることができる。すなわち、副搬送波の波形を
ならせて発光させる代りに、副搬送波が存在する時間の
副搬送波に正弦波を使用して、副搬送波よりも高い周波
数の高調波を除去もしくは低減して送信することができ
る。これによって、図１８に示すスぺクトラム［Ｃ］を
除去若しくは低減することができ、図１７に示す周波数
割当ての高周波の赤外線オーディオ通信システムや赤外
線映像通信システムへの干渉を低減することができる。

【００４７】図７（ｃ）に示す波形は、図６に示す発光
素子駆動回路３０で、スイッチ３５，３６をバンドパス
フィルタ３４側に切換えることによって発生させること
ができる。図７（ａ）に示す波形は、第１の駆動回路３
１でバンドパスフィルタ３４を通し、副搬送波を正弦波
にするだけで発生させることができる。図７（ｂ）に示
す波形は、さらに第２の駆動回路３２でローパスフィル
タ２３を用いないで、直流光の付加を行い、発生させる
ことができる。

【００４８】図８は、本発明の実施の第５形態として、
図９（ｃ）に示すような波形で発光素子から光を発光さ
せることができるように駆動することができる発光素子
駆動回路４０の概略的な構成を示す。本実施形態の発光
素子駆動回路４０は、第１の駆動回路４１と第２の駆動
回路４２との出力を乗算回路４３で乗算して、赤外線発
光ダイオード１３を駆動する。被変調波は、「１」のデ
ータに対してはローレベル、「０」のデータに対しては
ハイレベルとなる矩形波である。第１および第２の駆動
回路４１，４２は、図６の第１および第２の駆動回路３
１，３２とそれぞれ同等の構成を有する。図９（ｃ）に
示す波形は、第１の駆動回路４１内でスイッチ３５，３
６をバンドパスフィルタ３４側に切換えて発生させるこ
とができる。

【００４９】本実施形態では、第１の駆動回路４１から
変調されていない副搬送波を出力させ、第２の駆動回路
４２から被変調波をなまらせて出力させ、それらの乗算
を行って、その結果で発光素子を駆動するようにしてい
るので、直流光の付加なしで図１８に示す不要スペクト
ル［Ｂ］、［Ｃ］、［Ｄ］を低減することができる。こ
のような構成によって、直流光を付加しないでも、不要
スペクトルの発生を抑えることができる。なお、図９
（ａ）に示す波形は、第１の駆動回路４１内で、比較回
路１４の出力を駆動出力回路１６に直接与えて発生させ
ることができる。

【００５０】図１０は、本発明の実施の第６形態とし
て、図９（ｄ）に示すような波形で発光素子から光を発
光させることができるように駆動することができる発光
素子駆動回路５０の概略的な構成を示す。本実施形態の
発光素子駆動回路５０は、赤外線発光ダイオード１３を
大電流で駆動することができる駆動出力回路５１を１個
で構成することができる。直流光を付加するための直流
バイアス信号ＤＣ ｂｉａｓは、比較回路１５で基準信
号ｒｅｆと比較された後、ローバスフィルタ５２を通る
際に波形がなまり、副搬送波信号Ｓｉｇｎａｌを通過さ
せるためのローパスフィルタ５３またはバンドパスフィ
ルタ５４を介し、駆動出力回路５１に直流バイアスとし
て入力される。ローパスフィルタ５３およびバンドパス
フィルタ５４は、スイッチ３５，３６で選択的に切換可
能であり、駆動出力回路５１に入力信号を与える。本実
施形態では、スイッチ３５，３６がバンドパスフィルタ
５４側を選択するように切換えられる。このように、直
流バイアスを駆動出力回路５１の入力側に付加すること
によっても、副搬送波が存在しないＴ１の期間に直流光
を付加することができる。なお、図９（ｂ）に示す波形
は、比較回路１４の出力を駆動出力回路１６に直接与え
て発生させることができる。

【００５１】図９に示す各波形は、副搬送波の包絡線の
波形をなまらせて発光させているとも考えられる。この
ような包絡線の波形のなまりによって、図１８に示すス
ペクトラム［Ｄ］を低減することができ、そのスペクト
ルの広がりが１〜２ＭＨｚの周波数帯域を外れることを
抑制しうる。これによって、図１７に示す周波数割当て
の１ＭＨｚ以下や２ＭＨｚ以上の赤外線オーディオ通信
システムなどへの干渉を低減することができる。

【００５２】図１１は、本発明の実施の第７形態の光通
信にける発光波形の例を示す。本実施形態では、副搬送
波の包絡線の波形をなまらせ、かつ直流光を付加して発
光させる。発光信号をなまらせるために、発光信号にバ
ンドパスフィルタを通過させ、駆動信号を生成して直線
的に発光素子を駆動するようにする。これによって、図
１８に示すスペクトラム［Ｄ］を低減することができ、
スペクトルの広がりが１〜２ＭＨｚの周波数帯域を外れ
ないようにすることができるので、図１７に示す周波数
割当ての１ＭＨｚ以下や２ＭＨｚ以上の赤外線オーディ
オ通信システムへの干渉を低減することができる。ま
た、副搬送波自体もバンドパスフィルタを通過するので
正弦波に近い波形となる。これによって、図１８に示す
スペクトラム［Ｃ］を除去若しくは低減することがで
き、図１７に示す周波数割当ての高周波の赤外線オーデ
ィオ通信システムや赤外線映像通信システムへの干渉を
防ぐことができる。

【００５３】図１２は、図１１（ａ）に示すような波形
で発光素子から光を発光させるように駆動することがで
きる発光素子駆動回路６０の概略的な構成を示す。本実
施形態の発光素子駆動回路６０は、第１の駆動回路６１
と第２の駆動回路６２との出力を加算して、赤外線発光
ダイオード１３を駆動する。第２の駆動回路６２は、実
質的に図４および図６の第２の駆動回路２２，３２と同
等である。第１の駆動回路６１のスイッチ３５，３６
は、バンドパスフィルタ３４側を選択するように切換え
られる。第１の駆動回路６１には、駆動出力回路１６か
らの電流出力信号に対してｎ乗演算を行う演算回路６３
が設けられる。ｎは正の整数であり、ｎ≧２であること
が好ましい。

【００５４】ローパスフィルタ３３やバンドパスフィル
タ３４が１次もしくは２次などの低次のフィルタであっ
ても、フィルタを通過させた信号を電流信号に変換し、
その電流信号のｎ乗演算を行って、その結果で発光素子
を駆動すれば、高次のフィルタを通過させたと同様な効
果を得ることができる。一般に、高次のフィルタは、設
計の難易度が高く、周波数安定性も良くない。本実施形
態では、高次のフィルタを用いることなく、高次のフィ
ルタを通過させた場合と同様な電流波形を容易に生成す
ることができ、不要スペクトルの低減率を大きくとるこ
とができる。

【００５５】なお、図１１（ｂ）に示す波形は、第２の
駆動回路６２でローパスフィルタ２３を用いないで、比
較回路１５の出力を駆動出力回路１７に直接与えるよう
な構成で発生させることができる。また、図１２の第１
の駆動回路６１で、スイッチ３５，３６をローパスフィ
ルタ３３側を選択するように切換えると、図５（ｃ）に
示すような波形で、かつ副搬送波の包絡線の形状が図９
（ａ）のようになまる波形で発光させることができる。

【００５６】図１３は、本発明の実施の第７形態として
の発光素子駆動回路７０の概略的な構成を示す。本実施
形態では、独立した複数、たとえば３つの駆動出力回路
７１，７２，７３で、発光素子である赤外線発光ダイオ
ード８１，８２，８３をそれぞれ駆動する。駆動出力回
路７１，７２，７３の入力には、図１０の発光素子駆動
回路５０で駆動出力回路５１の入力側と同様の構成を有
する回路からの出力信号を与える。したがって、３つの
駆動出力回路７１，７２，７３の増幅度ｇｍが同一であ
れば、３つの赤外線発光ダイオード８１，８２，８３は
同じ波形で駆動される。３つの駆動出力回路７１，７
２，７３の増幅度ｇｍが同一でなければ、３つの赤外線
発光ダイオード８１，８２，８３は相似な波形で駆動さ
れる。３つの赤外線発光ダイオード８１，８２，８３
は、図１０と同様に、不要スペクトルの抑制が可能な図
９（ｄ）に示す波形で駆動することができる。

【００５７】本実施形態では、さらに、複数の発光素子
を同じ波形もしくは相似な波形で同時に駆動して、発光
光量を増加させたり、指向角を拡大させたりすることも
できる。また、発光素子の数は必要に応じて決めること
ができる。駆動出力回路がオープンコレクタやオープン
ドレインなどの出力形式であれば、１つの発光素子を複
数の駆動出力回路を並列に接続して駆動することもでき
る。また、大電流を出力可能であれば、１つの駆動出力
回路で複数の発光素子を駆動することもできる。

【００５８】図１４は、本発明の実施の第８形態として
の発光素子駆動回路９０の概略的な構成を示す。本実施
形態でも、図１３と同様に、３つの発光素子である赤外
線発光ダイオード８１，８２，８３を、同じ波形もしく
は相似な波形で同時に駆動する。３つの赤外線発光ダイ
オード８１，８２，８３に対して、それぞれ独立にＮＰ
Ｎ型の駆動用トランジスタ９１，９２，９３を設ける。
３つの駆動用トランジスタ９１，９２，９３のコレクタ
は各赤外線発光ダイオード８１，８２，８３のカソード
に個別に接続され、ベースおよびエミッタはそれぞれ共
通接続される。共通接続されるベースには、ＡＳＫ変調
された信号Ｓｉｇｎａｌを増幅器９４で増幅し、ローパ
スフィルタ９５を通過させて与える。共通接続されるエ
ミッタには、抵抗９６が接続され、３つの赤外線発光ダ
イオードの駆動電流の合計値に対応した電圧を発生す
る。抵抗９６に発生する電圧は増幅器９４に帰還される
ので、駆動電流の合計値を入力される信号Ｓｉｇｎａｌ
に応じて変化させることができる。

【００５９】本実施形態でも、複数の発光素子を同じ波
形もしくは相似な波形で同時に駆動して、発光光量を増
加させたり、指向角を拡大させたりすることができる。
また、増幅器９４の出力側にローパスフィルタ９５が接
続され、ローパスフィルタ９５を介して駆動用トランジ
スタ９１，９２，９３のベースに信号が与えられるの
で、不要なスペクトルを低減して発光させることができ
る。

【００６０】以上説明した各実施の形態では、発光素子
として赤外線発光ダイオード１３，８１，８２，８３を
用いて赤外線を発生させているけれども、可視光用の発
光ダイオードなどで可視光を発生させるときも同様であ
る。赤外線に関しては、図１７で示すように、国際的な
副搬送波の周波数割当てがなされるほど広く利用されて
おり、干渉の防止の必要性が高い。本発明を適用すれ
ば、赤外線通信装置において、その国際的周波数割当て
に合わせて割当て外の不要な発光周波数スペクトラムを
除去もしくは低減し、それによって空間を利用した別の
赤外線もしくは光通信機器への干渉を低減することがで
きる。また、各実施形態で示される方法および装置の構
成は、基本的にはデジタル制御が可能である。また、ロ
ーパスフィルタやバンドパスフィルタ等の簡単なアナロ
グ回路も用いているけれども、制御は簡単にデジタル化
することができる。したがって、高度なアナログ変調技
術は不要であり、安価な光通信方法および装置を実現す
ることができる。

【００６１】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、赤外線や
可視光による光通信を行う際に、他の光通信に影響を及
ぼすような不要な周波数成分を低減するので、他の装置
への干渉を低減することができる。

【００６２】また本発明によれば、副搬送波の周波数よ
りも低いベースバンドスペクトラムを低減することがで
きるので、家庭電化製品などで使用している赤外線リモ
コンなどへの干渉を低減することができる。

【００６３】また本発明によれば、副搬送波自身の発光
デュティが変動しても、ベースバンドスペクトラムの低
い周波数成分の不要スペクトルの発生を抑制し、家庭電
化製品向け赤外線リモコン装置などへの干渉を低減する
ことができる。

【００６４】また本発明によれば、送信パケットの開始
時と終了時とに発生する不要な低い周波数成分を低減す
ることができるので、従来から普及している家庭用電化
製品の赤外線リモコン装置などへの干渉をさらに低減す
ることができる。

【００６５】また本発明によれば、副搬送波をなまらせ
ることによって、副搬送波の周波数の高長波の不要スペ
クトルを除去することができるので、高周波の赤外線オ
ーディオ通信システムや赤外線映像通信システムへの干
渉を低減することができる。

【００６６】また本発明によれば、副搬送波に正弦波を
使用するので、高調波の不要スペクトルを除去すること
ができ、高周波の赤外線オーディオ通信システムや赤外
線映像通信システムへの干渉を非常に低減することがで
きる。

【００６７】また本発明によれば、副搬送波の包絡線を
なまらせるので、副搬送波周波数の上下の周波数帯域に
広がる不要なスペクトルを低減することができ、赤外線
オーディオ通信システムなどへの干渉を低減することが
できる。

【００６８】また本発明によれば、副搬送波の包絡線を
なまらせるために、バンドパスフィルタを通して発光素
子を駆動するので、不要なスペクトルをさらに低減する
ことができる。

【００６９】さらに本発明によれば、ベースバンドスペ
クトラムの不要な低い周波数成分を除去もしくは低減す
ることができる光通信装置を簡単に構成することができ
る。

【００７０】また本発明によれば、不要なスペクトルの
低減をより有効に行うことができる。

【００７１】さらに本発明によれば、直流光を付加しな
いでも不要な周波数スペクトルを低減することができ
る。

【００７２】さらに本発明によれば、発光素子を駆動す
る定電流回路を１つ備えるだけであっても、不要な周波
数を抑制して、他の装置への影響を及ぼさないようにす
ることができる。

【００７３】さらに本発明によれば、高次のフィルタを
用いないでも、不要なスペクトルの低減率を大きくし
て、装置の光通信に対する影響を抑制することができ
る。

【００７４】さらに本発明によれば、複数の発光素子で
発光光量を増加させたり指向角を拡大させたりすること
ができるので、他の装置に与える影響が少ないように光
通信の状態を設定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の第１形態での発光波形図であ
る。

【図２】図１の波形で発光させる発光素子駆動回路１０
の概略的な電気的構成を示すブロック図である。

【図３】本発明の実施の第２形態の発光波形図である。

【図４】図３の波形で発光素子を駆動する発光素子駆動
回路２０の概略的な電気的構成を示すブロック図であ
る。

【図５】本発明の実施の第３形態の発光波形図である。

【図６】図５の波形で発光素子を駆動する発光素子駆動
回路３０の概略的な電気的構成を示すブロック図であ
る。

【図７】本発明の実施の第４形態の発光波形図である。

【図８】図７の波形で発光素子を駆動する発光素子駆動
回路４０の概略的な電気的構成を示すブロック図であ
る。

【図９】本発明の実施の第５形態の発光波形図である。

【図１０】図９の波形などで発光素子を駆動するための
発光素子駆動回路５０の概略的な電気的構成を示すブロ
ック図である。

【図１１】本発明の実施の第６形態の発光波形図であ
る。

【図１２】図１１の波形などで発光素子を駆動するため
の発光素子駆動回路６０の概略的な電気的構成を示すブ
ロック図である。

【図１３】本発明の実施の第７形態の発光素子駆動回路
７０の概略的な電気的構成を示すブロック図である。

【図１４】本発明の実施の第８形態の発光素子駆動回路
９０の概略的な電気的構成を示すブロック図である。

【図１５】従来からのＩｒＤＡ Ｃｏｎｔｒｏｌ方式の
赤外線通信に用いる波形図である。

【図１６】図１５の波形で赤外線を発光させる発光素子
駆動回路の概略的な電気的構成を示すブロック図であ
る。

【図１７】ＩＥＣでの赤外線通信に対する副搬送波の周
波数割当てを示す図である。

【図１８】従来の赤外線通信におけるＡＳＫ変調時の一
般的な発光周波数スペクトラムを示す図である。

【符号の説明】

１０，２０，３０，４０，５０，６０，７０，９０ 発
光素子駆動回路 １１，２１，３１，４１，６１ 第１の駆動回路 １２，２２，３２，４２，６２ 第２の駆動回路 １３，８１，８２，８３ 赤外線発光ダイオード １４，１５，９４ 比較回路 １６，１７，５１，７１，７２，７３ 駆動出力回路 ２３，３３，５２，５３，９５ ローパスフィルタ ３４，５４ バンドパスフィルタ ４３ 乗算回路 ６３ 演算回路 ９１，９２，９３ 駆動トランジスタ

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 空間に赤外線や可視光を発光させてデー
   タ通信を行う光通信方法において、 通信を行うためには不要となる周波数成分を低減して発
   光させて、データ通信を行うことを特徴とする光通信方
   法。
2. 【請求項２】 前記データ通信は、副搬送波を使用する
   ＡＳＫ変調で行い、送信パケット時間内で副搬送波が存
   在しない時間に直流光を付加発光してデータを送信し、
   その直流光の付加発光のための電力は、副搬送波が存在
   する時間に発光に要する電力と等しくなるように設定す
   ることを特徴とする請求項１記載の光通信方法。
3. 【請求項３】 前記副搬送波が存在しない時間に付加発
   光させる直流光の光量を副搬送波の発光ピーク出力に対
   する比で設定し、その比を副搬送波の発光デュティに連
   動させることを特徴とする請求項２記載の光通信方法。
4. 【請求項４】 前記直流光を付加発光させるにあたり、
   付加発光させる瞬間と発光を停止する瞬間とでの高周波
   ノイズを低減するように、最小データビット時間以上の
   時間で発光および発光停止させることを特徴とする請求
   項２記載の光通信方法。
5. 【請求項５】 前記データ通信は、副搬送波を使用し、
   副搬送波の波形をなまらせて発光させることを特徴とす
   る請求項１〜４のいずれかに記載の光通信方法。
6. 【請求項６】 前記データ通信は、副搬送波を使用する
   ＡＳＫ変調で行い、副搬送波として正弦波を使用するこ
   とを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光通信
   方法。
7. 【請求項７】 前記データ通信は、副搬送波を使用する
   ＡＳＫ変調で行い、副搬送波の包絡線をなまらせて送信
   することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の
   光通信方法。
8. 【請求項８】 前記副搬送波の包絡線をなまらせるため
   に、バンドパスフィルタを通して発光素子を駆動するこ
   とを特徴とする請求項７記載の光通信方法。
9. 【請求項９】 空間に赤外線や可視光を発光させてデー
   タ通信を行うための光通信装置において、 発光素子と、発光素子に対して定電流で副搬送波のため
   の駆動を行う第１の駆動回路と、 発光素子に対して定電流で、副搬送波のための駆動と直
   流光のための駆動の両方か、もしくは直流光のみのため
   の駆動を行う第２の駆動回路とを含むことを特徴とする
   光通信装置。
10. 【請求項１０】 前記第１または第２の駆動回路のうち
    の少なくとも一方は、前記発光素子の駆動信号を、フィ
    ルタ回路を通して生成することを特徴とする請求項９記
    載の光通信装置。
11. 【請求項１１】 空間に赤外線や可視光を発光させてデ
    ータ通信を行うための光通信装置において、 発光素子と、 発光素子に対して定電流で副搬送波のための駆動を行う
    信号を作成する第１の駆動回路と、 発光素子に対して被変調波自体をなまらせた波形で駆動
    を行う信号を発生する第２の駆動回路と、 第１および第２の駆動回路からの信号間の乗算を行っ
    て、その結果で発光素子を駆動する乗算回路とを含むこ
    とを特徴とする光通信装置。
12. 【請求項１２】 空間に赤外線や可視光を発光させてデ
    ータ通信を行うための光通信装置において、 発光素子と、 直線的に発光素子を駆動する定電流駆動回路と、 定電流駆動回路を、直流バイアスを付加するバイアス回
    路、直流バイアスをゆっくり与えるためのバイアス回路
    とローパスフィルタとの組合わせ、または副搬送波をな
    まらせるかもしくは正弦波にして駆動するためのローパ
    スフィルタまたはバンドパスフィルタとを含むことを特
    徴とする光通信装置。
13. 【請求項１３】 空間に赤外線や可視光を発光させてデ
    ータ通信を行うための光通信装置において、 発光素子と、 １次もしくは２次のフィルタと、 フィルタを通過させた信号を電流信号に変換する変換回
    路と、 変換回路からの電流信号のｎ乗演算を行って、その結果
    で発光素子を駆動する演算回路とを含むことを特徴とす
    る光通信装置。
14. 【請求項１４】 空間に赤外線や可視光を発光させてデ
    ータ通信を行うための光通信装置において、 複数の発光素子と、 複数の発光素子を駆動する駆動回路とを備え、 複数の発光素子は、駆動回路が同じ波形もしくは相似な
    波形で同時に駆動することによって、発光光量を増加さ
    せたり、指向角を拡大させたりすることが可能なように
    配置されることを特徴とする光通信装置。