JP2002026823A - 赤外光伝送システム - Google Patents
赤外光伝送システムInfo
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- JP2002026823A JP2002026823A JP2000246032A JP2000246032A JP2002026823A JP 2002026823 A JP2002026823 A JP 2002026823A JP 2000246032 A JP2000246032 A JP 2000246032A JP 2000246032 A JP2000246032 A JP 2000246032A JP 2002026823 A JP2002026823 A JP 2002026823A
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- transmission system
- emitting element
- light emitting
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 赤外線伝送において、不可抗力による受発光
の光信号の干渉や、経路毎の中心発光波長での光電変換
量子効率の考慮や、同時双方向通信時の光軸のずれへの
考慮が必要で、かつ不特定支持通信相手への配慮や考慮
も余儀なくされた。 【解決手段】 赤外光伝送システムを、赤外発光素子を
赤外受光素子としても共用させた唯一単独の赤外発光素
子４１と、切換え部４２と、切換制御部４３と、増幅器
４４と、送信部４５と、受信部４６とからなり、切換え
部４２は増幅器４４と送信部４５との電気的な接続を切
換え、この切換え部４２の切換えを切換制御部４３によ
り制御するようにした。
の光信号の干渉や、経路毎の中心発光波長での光電変換
量子効率の考慮や、同時双方向通信時の光軸のずれへの
考慮が必要で、かつ不特定支持通信相手への配慮や考慮
も余儀なくされた。 【解決手段】 赤外光伝送システムを、赤外発光素子を
赤外受光素子としても共用させた唯一単独の赤外発光素
子４１と、切換え部４２と、切換制御部４３と、増幅器
４４と、送信部４５と、受信部４６とからなり、切換え
部４２は増幅器４４と送信部４５との電気的な接続を切
換え、この切換え部４２の切換えを切換制御部４３によ
り制御するようにした。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、空間を任意に利用して
データ伝送を行える赤外光伝送システムに関するもので
ある。
データ伝送を行える赤外光伝送システムに関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】従来、可逆的光電装置としては、発光特
性と受光特性を共に満足させるために、材料としてＧａ
ＡｌＡｓを用い、第１導電型の透明表面領域と異種導電
型によって受発光特性を規定する活性領域の結合体とか
ら構成し、活性領域の禁止帯幅を透明表面領域の禁止帯
幅よりも狭くした狭波長帯域に用い、この透明表面領域
を同一組成低ドーピングレベルの堆積層中に局部的に高
ドープ領域とし、堆積層と活性領域結合体相互の境界接
合深度を第１導電型活性領域の少数キャリアの拡散長の
１／２乃至１／４とし、結合体の材料を拡散長の１／３
と第２導電型活性領域の少数キャリアの拡散長との和が
波長範囲の光吸収長の１乃至３倍としたものが特公昭５
６−４２１４９号公報に記載されている。
性と受光特性を共に満足させるために、材料としてＧａ
ＡｌＡｓを用い、第１導電型の透明表面領域と異種導電
型によって受発光特性を規定する活性領域の結合体とか
ら構成し、活性領域の禁止帯幅を透明表面領域の禁止帯
幅よりも狭くした狭波長帯域に用い、この透明表面領域
を同一組成低ドーピングレベルの堆積層中に局部的に高
ドープ領域とし、堆積層と活性領域結合体相互の境界接
合深度を第１導電型活性領域の少数キャリアの拡散長の
１／２乃至１／４とし、結合体の材料を拡散長の１／３
と第２導電型活性領域の少数キャリアの拡散長との和が
波長範囲の光吸収長の１乃至３倍としたものが特公昭５
６−４２１４９号公報に記載されている。
【０００３】また、活性層とその両側にダブルヘテロ接
合を成す異種導電型の局部化層とから成り、局部化層へ
の印加バイアス方向によって受発光特性を得るものであ
って、材料としてのＧａＡｌＡｓのＧａ：Ａｌ配合比率
を活性層で９：１、局部化層で６：１乃至８：２とし、
不純物濃度を活性層でｅｘｐ１８乃至１９、局部化層で
ｅｘｐ１７乃至１８並びにｅｘｐ１８乃至１９とした発
光受光両用ダイオードが特公昭５７−５４９５２号公報
に記載されている。
合を成す異種導電型の局部化層とから成り、局部化層へ
の印加バイアス方向によって受発光特性を得るものであ
って、材料としてのＧａＡｌＡｓのＧａ：Ａｌ配合比率
を活性層で９：１、局部化層で６：１乃至８：２とし、
不純物濃度を活性層でｅｘｐ１８乃至１９、局部化層で
ｅｘｐ１７乃至１８並びにｅｘｐ１８乃至１９とした発
光受光両用ダイオードが特公昭５７−５４９５２号公報
に記載されている。
【０００４】また、受光素子として発光素子を用いた光
伝達装置を対向配置させて光送受信を相互に切換えて行
う光通信装置が特開平３−７６１６７号公報に記載され
ている。これらは共に単一装置である前提に立つもので
あることから、その製造工程、部品調達、共通の部品使
用、性能安定性、操作性の自由度，販売手数量等の点で
相互補完的、或いは相関整合性の面で有利であるという
性格を有しているので、部品点数の削減が効果的に働く
利点を有している。
伝達装置を対向配置させて光送受信を相互に切換えて行
う光通信装置が特開平３−７６１６７号公報に記載され
ている。これらは共に単一装置である前提に立つもので
あることから、その製造工程、部品調達、共通の部品使
用、性能安定性、操作性の自由度，販売手数量等の点で
相互補完的、或いは相関整合性の面で有利であるという
性格を有しているので、部品点数の削減が効果的に働く
利点を有している。
【０００５】また、単一素子時分割光双方向通信の送受
信の切り換え回路として特開平４−１９９８２１号公報
にあるものや、送受信の切り換えのための同期タイミン
グパルスを設けたものとして特開平５−７５５４８号公
報にあるものや、送受信切り換え時のガード時間を短縮
するために半導体レーザのバイアス電流を発振閾値付近
に設定し、半導体レーザの端子間に現れる接合電圧変化
を受信信号として取り出し、送受信切り換え時の残留電
圧の放電時間を減少させものとして特開平６−１２５３
１４号公報にあるものや、受信時に利得可変制御を行
い、送信時にこの利得可変制御を低利得に切り換えるＡ
ＧＣ回路とし特開平４−２５２５２９号公報にあるもの
等が種々提案されている。
信の切り換え回路として特開平４−１９９８２１号公報
にあるものや、送受信の切り換えのための同期タイミン
グパルスを設けたものとして特開平５−７５５４８号公
報にあるものや、送受信切り換え時のガード時間を短縮
するために半導体レーザのバイアス電流を発振閾値付近
に設定し、半導体レーザの端子間に現れる接合電圧変化
を受信信号として取り出し、送受信切り換え時の残留電
圧の放電時間を減少させものとして特開平６−１２５３
１４号公報にあるものや、受信時に利得可変制御を行
い、送信時にこの利得可変制御を低利得に切り換えるＡ
ＧＣ回路とし特開平４−２５２５２９号公報にあるもの
等が種々提案されている。
【０００６】また、車両の感知、地上から車両へのデー
タ送信、車両と地上とのデータ送受信等を所定の周期内
の時分割方式で行い、更に車両が通過すべき地上に設け
た赤外光受発信部により感知した通過車両との信号受発
信を所定の時間内に行うようにしたものとして特開平６
−２５２８５４号公報に記載されている。
タ送信、車両と地上とのデータ送受信等を所定の周期内
の時分割方式で行い、更に車両が通過すべき地上に設け
た赤外光受発信部により感知した通過車両との信号受発
信を所定の時間内に行うようにしたものとして特開平６
−２５２８５４号公報に記載されている。
【０００７】また、時分割双方向光通信用モジュールで
あって受光素子を受信用と送信モニター用で共用させた
特開平１１−６８１２９号公報に記載されている。
あって受光素子を受信用と送信モニター用で共用させた
特開平１１−６８１２９号公報に記載されている。
【０００８】また、見かけ上の全二重通信を実現する時
分割方向制御伝送方式（ｔｉｍｅｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏ
ｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ方式、いわゆるピンポン伝送、
以下、ＴＣＭ方式と呼ぶ）としては、ＮＴＴＴＭのＩＳ
ＤＮサービス「ＩＮＳネット６４ＴＭ」や、同じくＮＴ
ＴＴＭの開発した低速アクセスの光加入者系システムの
ような有線伝送路に適用したものや、ＰＨＳＴＭのよう
な無線の電磁波伝送路に適用したもの等が一般に知られ
ている。
分割方向制御伝送方式（ｔｉｍｅｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏ
ｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ方式、いわゆるピンポン伝送、
以下、ＴＣＭ方式と呼ぶ）としては、ＮＴＴＴＭのＩＳ
ＤＮサービス「ＩＮＳネット６４ＴＭ」や、同じくＮＴ
ＴＴＭの開発した低速アクセスの光加入者系システムの
ような有線伝送路に適用したものや、ＰＨＳＴＭのよう
な無線の電磁波伝送路に適用したもの等が一般に知られ
ている。
【０００９】また、光空間伝送としてはＩｒＤＡ（Ｉｎ
ｆＲａｒｅｄ Ｄａｔａ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）規
格のような赤外線データ通信方式が一般的に知られるよ
うになってきた。
ｆＲａｒｅｄ Ｄａｔａ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）規
格のような赤外線データ通信方式が一般的に知られるよ
うになってきた。
【００１０】ここで従来の技術による光伝送システムを
図１及び図２に従って説明する。図１において、送信信
号は、入力端子からベース抵抗を介してトランジスタ１
１のベースに印加され、トランジスタ１１の導通のＯＮ
／ＯＦＦに従って、受発光素子としての発光ダイオード
１２への通電のＯＮ／ＯＦＦが制御されて、送信信号が
発光ダイオード１２の発光／消灯により光信号に変えら
れる。また、発光ダイオード１２が受光した光信号は電
位差信号として、増幅器１３の反転端子に印加されて、
非反転端子電圧と比較されて出力端子に受信信号として
現れる。尚、増幅器１３の入出力間の抵抗はリニアＩＣ
（増幅用ＩＣ、Ｖ−Ｆ変換ＩＣ、アナログＳＷ等）の帰
還抵抗である。ここで、送受信のバイアス電圧−Ｖ１と
＋Ｖ２の電位差に一定条件を与える事によって、送信と
受信を切換えている。
図１及び図２に従って説明する。図１において、送信信
号は、入力端子からベース抵抗を介してトランジスタ１
１のベースに印加され、トランジスタ１１の導通のＯＮ
／ＯＦＦに従って、受発光素子としての発光ダイオード
１２への通電のＯＮ／ＯＦＦが制御されて、送信信号が
発光ダイオード１２の発光／消灯により光信号に変えら
れる。また、発光ダイオード１２が受光した光信号は電
位差信号として、増幅器１３の反転端子に印加されて、
非反転端子電圧と比較されて出力端子に受信信号として
現れる。尚、増幅器１３の入出力間の抵抗はリニアＩＣ
（増幅用ＩＣ、Ｖ−Ｆ変換ＩＣ、アナログＳＷ等）の帰
還抵抗である。ここで、送受信のバイアス電圧−Ｖ１と
＋Ｖ２の電位差に一定条件を与える事によって、送信と
受信を切換えている。
【００１１】また、図２には、従来の赤外線通信用ＩＣ
モジュール２０の断面図を示した。赤外発光ダイオード
２１と、赤外受光用フォトダイオード（アバランシェや
ｐｉｎダイオード等）２２と周辺回路ＩＣ２３とが、配
線基板２４とスルーホールやワイヤーによって電気的に
配線されて、配線基板２４上に配置されている。赤外発
光ダイオード２１には配光方向に光回折子２５が設けら
れ、受光用フォトダイオード２２の集光方向には光反射
回折子２６が設けられている。
モジュール２０の断面図を示した。赤外発光ダイオード
２１と、赤外受光用フォトダイオード（アバランシェや
ｐｉｎダイオード等）２２と周辺回路ＩＣ２３とが、配
線基板２４とスルーホールやワイヤーによって電気的に
配線されて、配線基板２４上に配置されている。赤外発
光ダイオード２１には配光方向に光回折子２５が設けら
れ、受光用フォトダイオード２２の集光方向には光反射
回折子２６が設けられている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】従来、半導体光電変換
素子の量子効率の改善として半導体材料や半導体プロセ
スからアプローチするものにあっては、開発期間や開発
コストが膨大となってしまうという問題があった。
素子の量子効率の改善として半導体材料や半導体プロセ
スからアプローチするものにあっては、開発期間や開発
コストが膨大となってしまうという問題があった。
【００１３】また、光通信用とした場合、半導体光電変
換素子の量子効率と、光電変換による信号の再現性とは
別次元で、各波長毎のダイオード特性の線形性に依存す
るものであることから、波長領域毎に取組まなければな
らないという課題があった。
換素子の量子効率と、光電変換による信号の再現性とは
別次元で、各波長毎のダイオード特性の線形性に依存す
るものであることから、波長領域毎に取組まなければな
らないという課題があった。
【００１４】また、赤外光伝送システムにおいて、光フ
ァイバーのような固有の光伝送路を用いない自由空間で
の光空間伝送にあっては、送受信の一方が可搬型のもの
であるような場合には、装置として送受信モジュールと
謂えども小型化が必要となってきて、このためにこれを
一体化させたような場合には、発光素子による発光と受
光素子による受光との間で干渉がおきないような対策を
とることが必須となってくるという課題があった。
ァイバーのような固有の光伝送路を用いない自由空間で
の光空間伝送にあっては、送受信の一方が可搬型のもの
であるような場合には、装置として送受信モジュールと
謂えども小型化が必要となってきて、このためにこれを
一体化させたような場合には、発光素子による発光と受
光素子による受光との間で干渉がおきないような対策を
とることが必須となってくるという課題があった。
【００１５】また、赤外領域において同時双方向通信を
行おうとすると、各送受信装置内の赤外発光素子と赤外
受光素子との素子間配置距離をなるべく一致させ、更に
両素子の受発光の軸アスペクト方向をもなるべく平行し
て一致させる、ひいては発光素子と受光素子を近接して
配置することが要件となってしまうという問題点があっ
た。
行おうとすると、各送受信装置内の赤外発光素子と赤外
受光素子との素子間配置距離をなるべく一致させ、更に
両素子の受発光の軸アスペクト方向をもなるべく平行し
て一致させる、ひいては発光素子と受光素子を近接して
配置することが要件となってしまうという問題点があっ
た。
【００１６】また、発光素子と受光素子とを別個に備え
た同時双方向通信としての赤外線双方向通信装置にあっ
ては、発光素子を含む送信部と受光素子を含む受信部と
は独立に設けられなければならなかった為、装置が複雑
となり製造価格が高くなってしまうので、これを低く抑
える必要が生じるという課題があった。
た同時双方向通信としての赤外線双方向通信装置にあっ
ては、発光素子を含む送信部と受光素子を含む受信部と
は独立に設けられなければならなかった為、装置が複雑
となり製造価格が高くなってしまうので、これを低く抑
える必要が生じるという課題があった。
【００１７】また、赤外発光素子の発光中心波長と、赤
外受光素子の受光中心波長とを揃える為に、受発光の２
経路４素子に渡って特性の揃ったものが必要となってく
るという課題があった。
外受光素子の受光中心波長とを揃える為に、受発光の２
経路４素子に渡って特性の揃ったものが必要となってく
るという課題があった。
【００１８】また、これらのことから、単一装置である
前提に立った、その製造工程、部品調達、共通の部品使
用、性能安定性、操作性の自由度，販売手数量等の相互
補完性や相関整合性の有利な性格を生かせないという従
前の課題に留まってしまうという課題があった。
前提に立った、その製造工程、部品調達、共通の部品使
用、性能安定性、操作性の自由度，販売手数量等の相互
補完性や相関整合性の有利な性格を生かせないという従
前の課題に留まってしまうという課題があった。
【００１９】
【課題を解決するための手段】本発明は、赤外発光素子
を、その発光中心波長と同一の中心波長における赤外受
光素子としても共用して用いた単一素子型赤外光伝送シ
ステムであって、送信部と、受信部と、赤外発光素子
と、これら送信部と、受信部と、赤外発光素子との電気
的な接続を切り換える切換え部と、送信時には前記赤外
発光素子と前記送信部とが電気的に接続されるように前
記切換え部を切換え制御し、受信時には前記赤外発光素
子と前記受信部とが電気的に接続されるように前記切換
え部を切換え制御する切換え制御部とからなる単一素子
型方向制御赤外光伝送システムにおいて、前記受信部の
前段に増幅器を備えた赤外光伝送システムとした。
を、その発光中心波長と同一の中心波長における赤外受
光素子としても共用して用いた単一素子型赤外光伝送シ
ステムであって、送信部と、受信部と、赤外発光素子
と、これら送信部と、受信部と、赤外発光素子との電気
的な接続を切り換える切換え部と、送信時には前記赤外
発光素子と前記送信部とが電気的に接続されるように前
記切換え部を切換え制御し、受信時には前記赤外発光素
子と前記受信部とが電気的に接続されるように前記切換
え部を切換え制御する切換え制御部とからなる単一素子
型方向制御赤外光伝送システムにおいて、前記受信部の
前段に増幅器を備えた赤外光伝送システムとした。
【００２０】また、赤外発光素子を、その発光中心波長
と同一の中心波長における赤外受光素子としても共用し
て用いた単一素子型赤外光伝送システムであって、送信
部と、受信部と、赤外発光素子と、これら送信部と、受
信部と、赤外発光素子との電気的な接続を切り換える切
換え部とからなる単一素子型方向制御赤外光伝送システ
ムにおいて、前記切換え部を前記赤外発光素子が入光し
た光を検知して発生する起電力に従って切換え制御する
赤外光伝送システムとした。
と同一の中心波長における赤外受光素子としても共用し
て用いた単一素子型赤外光伝送システムであって、送信
部と、受信部と、赤外発光素子と、これら送信部と、受
信部と、赤外発光素子との電気的な接続を切り換える切
換え部とからなる単一素子型方向制御赤外光伝送システ
ムにおいて、前記切換え部を前記赤外発光素子が入光し
た光を検知して発生する起電力に従って切換え制御する
赤外光伝送システムとした。
【００２１】また、赤外発光素子を、その発光中心波長
と同一の中心波長における赤外受光素子としても共用し
て用いた単一素子型赤外光伝送システムであって、送信
部と、受信部と、赤外受発光素子と、これら送信部と、
受信部と、赤外発光素子との電気的な接続を切り換える
切換え部とからなる単一素子型方向制御赤外光伝送シス
テムにおいて、前記切換え部を所定の周期で切換える制
御部を備えた赤外光伝送システムとした。
と同一の中心波長における赤外受光素子としても共用し
て用いた単一素子型赤外光伝送システムであって、送信
部と、受信部と、赤外受発光素子と、これら送信部と、
受信部と、赤外発光素子との電気的な接続を切り換える
切換え部とからなる単一素子型方向制御赤外光伝送シス
テムにおいて、前記切換え部を所定の周期で切換える制
御部を備えた赤外光伝送システムとした。
【００２２】また、前記増幅器に基準電圧を与える基準
電圧発生回路を備えた赤外光伝送システムとした。
電圧発生回路を備えた赤外光伝送システムとした。
【００２３】また、前記赤外発光素子への送信信号と受
信信号電圧の少なくとも一方に直流オフセットを与える
オフセット電圧加算回路を備えた赤外光伝送システムと
した。
信信号電圧の少なくとも一方に直流オフセットを与える
オフセット電圧加算回路を備えた赤外光伝送システムと
した。
【００２４】また、前記赤外発光素子に入光した発光波
長と同一の波長光を検知して前記赤外光伝送システムを
非動作状態から動作状態に切り換える第２の切替制御手
段とを備えた赤外光伝送システムとした。
長と同一の波長光を検知して前記赤外光伝送システムを
非動作状態から動作状態に切り換える第２の切替制御手
段とを備えた赤外光伝送システムとした。
【００２５】また、前記赤外発光素子が受光する光強度
に従って前記増幅器の増幅率を適応的に制御する受信信
号制御手段を備えた赤外光伝送システムとした。
に従って前記増幅器の増幅率を適応的に制御する受信信
号制御手段を備えた赤外光伝送システムとした。
【００２６】また、送受信での両赤外発光素子間の離間
距離を固定した赤外光伝送システムとした。
距離を固定した赤外光伝送システムとした。
【００２７】
【発明の実施の形態】以上の本発明による実施の形態を
図３乃至図５に従って説明する。図３において、赤外線
通信用ＩＣモジュール３０は、赤外発光ダイオード３１
と周辺ＩＣ３２とが配線基板３３とスルーホールやワイ
ヤーによって電気的に配線されて、配線基板３４上に配
置されていることが分かる。赤外発光ダイオード３１の
集配光方向には、光反射回折子３５が設けられている。
図３乃至図５に従って説明する。図３において、赤外線
通信用ＩＣモジュール３０は、赤外発光ダイオード３１
と周辺ＩＣ３２とが配線基板３３とスルーホールやワイ
ヤーによって電気的に配線されて、配線基板３４上に配
置されていることが分かる。赤外発光ダイオード３１の
集配光方向には、光反射回折子３５が設けられている。
【００２８】また、図４において、赤外光伝送システム
４０において、赤外発光素子を赤外受光素子としても共
用させた赤外受発光素子４１は、切替え部４２に接続さ
れ、その一方が増幅器４４に接続されている。また切替
え部４２は切替制御部４３によってその出力の電気的な
切替えが制御されるようにしている。切替え部４２の他
方は送信部４５に接続され、増幅器は受信部４６に接続
されている。
４０において、赤外発光素子を赤外受光素子としても共
用させた赤外受発光素子４１は、切替え部４２に接続さ
れ、その一方が増幅器４４に接続されている。また切替
え部４２は切替制御部４３によってその出力の電気的な
切替えが制御されるようにしている。切替え部４２の他
方は送信部４５に接続され、増幅器は受信部４６に接続
されている。
【００２９】
【実施例】本発明の実施例について、図５を参照しなが
ら具体的に説明する。図５には本発明による赤外光伝送
システム５１、５２を互いに対向させて配置して相互に
信号の授受を行うことが図示されている。ここで、送信
信号としてＡＳＣＩＩコードをＲＳ２３２Ｃ Ｉ／Ｆに
よって赤外光伝送システム５１に供給して赤外線発光ダ
イオード（８７０ｎｍ）を発光させて信号送信し、これ
に対向配置させた同じ赤外光伝送システム５２の赤外線
ダイオード（８７０ｎｍ）によって受光して信号データ
を観測したところ、送出された電気信号と同じ信号で観
測され、送出されたＡＳＣＩＩコードと同じコードが再
現された。
ら具体的に説明する。図５には本発明による赤外光伝送
システム５１、５２を互いに対向させて配置して相互に
信号の授受を行うことが図示されている。ここで、送信
信号としてＡＳＣＩＩコードをＲＳ２３２Ｃ Ｉ／Ｆに
よって赤外光伝送システム５１に供給して赤外線発光ダ
イオード（８７０ｎｍ）を発光させて信号送信し、これ
に対向配置させた同じ赤外光伝送システム５２の赤外線
ダイオード（８７０ｎｍ）によって受光して信号データ
を観測したところ、送出された電気信号と同じ信号で観
測され、送出されたＡＳＣＩＩコードと同じコードが再
現された。
【００３０】本発明において赤外受発光素子として発光
ダイオードを用いた場合には、図１１に示すように、発
光ダイオード１１７のアノード−カソード間は並列にバ
イアス抵抗１１６を介し微分回路１１２、１１５を経て
増幅器１１１の非反転入力端子に入力される。反転端子
には抵抗分圧回路１１３、１１４によって所定電圧が印
加されている。また、赤外受発光素子としてフォトダイ
オード１２５を用いた場合には、同様に図１２に示すよ
うに、フォトダイオード１２５は電流制限抵抗１２６と
共に、増幅器１２１の反転端子に入力され、反転端子に
は抵抗分圧回路１２３、１２４によって基準電圧が印加
されている。これらは赤外受発光素子の特性に従ったＩ
−Ｖ変換回路の特性を規定するものである。何れを採用
した場合にも、送信時にはこの受信部の増幅器への入力
は開放されるようにする。
ダイオードを用いた場合には、図１１に示すように、発
光ダイオード１１７のアノード−カソード間は並列にバ
イアス抵抗１１６を介し微分回路１１２、１１５を経て
増幅器１１１の非反転入力端子に入力される。反転端子
には抵抗分圧回路１１３、１１４によって所定電圧が印
加されている。また、赤外受発光素子としてフォトダイ
オード１２５を用いた場合には、同様に図１２に示すよ
うに、フォトダイオード１２５は電流制限抵抗１２６と
共に、増幅器１２１の反転端子に入力され、反転端子に
は抵抗分圧回路１２３、１２４によって基準電圧が印加
されている。これらは赤外受発光素子の特性に従ったＩ
−Ｖ変換回路の特性を規定するものである。何れを採用
した場合にも、送信時にはこの受信部の増幅器への入力
は開放されるようにする。
【００３１】図４において、赤外光伝送システム４０の
切換え部４２としては、赤外発光素子４１が入光した光
を検知して発生する直接の起電力に従って動作するＭＯ
ＳＦＥＴ出力の光絶縁型リレー或いはアナログＳＷを用
いる。一般に出力ＦＥＴはソースを共通に２個のＦＥＴ
の直列接続構造にした場合、ドレイン−ソース間のオフ
セット電圧が発光素子出力に比して十分無視できるもの
であり、オン抵抗次第で数百ｍＡの電流容量も可能であ
る等により有利である。これにより、システムの非動作
状態において、信号光の受光を受けて受信モードに切換
えられる。
切換え部４２としては、赤外発光素子４１が入光した光
を検知して発生する直接の起電力に従って動作するＭＯ
ＳＦＥＴ出力の光絶縁型リレー或いはアナログＳＷを用
いる。一般に出力ＦＥＴはソースを共通に２個のＦＥＴ
の直列接続構造にした場合、ドレイン−ソース間のオフ
セット電圧が発光素子出力に比して十分無視できるもの
であり、オン抵抗次第で数百ｍＡの電流容量も可能であ
る等により有利である。これにより、システムの非動作
状態において、信号光の受光を受けて受信モードに切換
えられる。
【００３２】更に図４に示す増幅器４４に与える基準電
圧発生回路としては、特に集積回路、ＩＣ化する場合の
例として、一般受動素子の例えば抵抗分圧によるより
も、導電型が同じで、閾値電圧の違うＤ型とＥ型ＦＥＴ
を直列接続した接続点から基準電圧出力を得るようにす
ればよい。例えば図６に示すように、一方のｎ−ｃｈａ
ｎｎｅｌ ＭＯＳ ＦＥＴをゲート−ソース−ｐ基板を
直結したデプレッション型としたＤ型ｎ−ＭＯＳＦＥＴ
６１とし、他方のｎ−ｃｈａｎｎｅｌ ＭＯＳＦＥＴを
ゲート−ドレイン−ｐ基板−ソースを直結したエンハン
スメント型としたＥ型ｎ−ＭＯＳＦＥＴ６２として、Ｄ
型ｎ−ＭＯＳＦＥＴ６１とＥ型ｎ−ＭＯＳＦＥＴ６２の
両ゲートを共にＤ型ｎ−ＭＯＳＦＥＴ６１のソースとＥ
型ｎ−ＭＯＳＦＥＴ６２のドレインの直列接続出力端に
結んで分圧点とする。また、Ｅ型ｎ−ＭＯＳＦＥＴ７１
とＤ型ｎ−ＭＯＳＦＥＴ７２を図７のように直列接続し
ても分圧電圧を除いてＤ型ｎ−ＭＯＳＦＥＴの定電流特
性によって、定電圧特性は同じく得られる。
圧発生回路としては、特に集積回路、ＩＣ化する場合の
例として、一般受動素子の例えば抵抗分圧によるより
も、導電型が同じで、閾値電圧の違うＤ型とＥ型ＦＥＴ
を直列接続した接続点から基準電圧出力を得るようにす
ればよい。例えば図６に示すように、一方のｎ−ｃｈａ
ｎｎｅｌ ＭＯＳ ＦＥＴをゲート−ソース−ｐ基板を
直結したデプレッション型としたＤ型ｎ−ＭＯＳＦＥＴ
６１とし、他方のｎ−ｃｈａｎｎｅｌ ＭＯＳＦＥＴを
ゲート−ドレイン−ｐ基板−ソースを直結したエンハン
スメント型としたＥ型ｎ−ＭＯＳＦＥＴ６２として、Ｄ
型ｎ−ＭＯＳＦＥＴ６１とＥ型ｎ−ＭＯＳＦＥＴ６２の
両ゲートを共にＤ型ｎ−ＭＯＳＦＥＴ６１のソースとＥ
型ｎ−ＭＯＳＦＥＴ６２のドレインの直列接続出力端に
結んで分圧点とする。また、Ｅ型ｎ−ＭＯＳＦＥＴ７１
とＤ型ｎ−ＭＯＳＦＥＴ７２を図７のように直列接続し
ても分圧電圧を除いてＤ型ｎ−ＭＯＳＦＥＴの定電流特
性によって、定電圧特性は同じく得られる。
【００３３】次に、増幅器としては図１０に示すような
プッシュプル（ｐ−ｐ）型電力増幅回路１００とする。
この増幅器１００はデプレッション型のｎ−ＭＯＳＦＥ
Ｔ１０１のドレインに接続された負荷ドレイン抵抗１０
２が正電圧電源に、エンハンスメント型のｎ−ＭＯＳＦ
ＥＴ１０３のドレインに接続された負荷ドレイン抵抗１
０４が負電圧電源に、夫々接続され、デプレッション型
のｎ−ＭＯＳＦＥＴ１０１のソースと、エンハンスメン
ト型のｎ−ＭＯＳＦＥＴ１０３のソースとが共通のバイ
アス用ソース抵抗１０５によってコンプリメンタリーに
直結されている。ここで、共通のソース抵抗１０５は可
変抵抗であり基準電位に落されている。また、このソー
ス抵抗１０５には所定電流を供給する定電流源１０６、
１０７が正逆方向で夫々接続されている。
プッシュプル（ｐ−ｐ）型電力増幅回路１００とする。
この増幅器１００はデプレッション型のｎ−ＭＯＳＦＥ
Ｔ１０１のドレインに接続された負荷ドレイン抵抗１０
２が正電圧電源に、エンハンスメント型のｎ−ＭＯＳＦ
ＥＴ１０３のドレインに接続された負荷ドレイン抵抗１
０４が負電圧電源に、夫々接続され、デプレッション型
のｎ−ＭＯＳＦＥＴ１０１のソースと、エンハンスメン
ト型のｎ−ＭＯＳＦＥＴ１０３のソースとが共通のバイ
アス用ソース抵抗１０５によってコンプリメンタリーに
直結されている。ここで、共通のソース抵抗１０５は可
変抵抗であり基準電位に落されている。また、このソー
ス抵抗１０５には所定電流を供給する定電流源１０６、
１０７が正逆方向で夫々接続されている。
【００３４】図１０の増幅器１００に用いる定電流源１
０６、１０７としては、デプレッション型ＭＯＳ ＦＥ
Ｔを用いるか、図８に示す負荷抵抗接続共通ベース並列
トランジスタ回路の−のエミッタ−コレクタ間を同電位
に固定したカレントミラー構成とするか、図９に示す導
電型が交互に異なり互いにｐｎ接合をなして順次設けら
れたｐｎｐｎｐ構造一体のものとし、端のｐｎｐをトラ
ンジスタ９１構造として、両端のｐ層、即ちＥ端子Ｐ層
（エミッタ）及びＣ２端子のＰ層（コレクタ）にバイア
スをかけ中央のｐ層、即ちＣ１端子（コレクタ、エミッ
タ接続点）から所定負荷へ所定電流出力を得るようにす
る。ここで、所定負荷を接続した電流経路の数は少ない
程、消費電力としては少なく抑えられる。
０６、１０７としては、デプレッション型ＭＯＳ ＦＥ
Ｔを用いるか、図８に示す負荷抵抗接続共通ベース並列
トランジスタ回路の−のエミッタ−コレクタ間を同電位
に固定したカレントミラー構成とするか、図９に示す導
電型が交互に異なり互いにｐｎ接合をなして順次設けら
れたｐｎｐｎｐ構造一体のものとし、端のｐｎｐをトラ
ンジスタ９１構造として、両端のｐ層、即ちＥ端子Ｐ層
（エミッタ）及びＣ２端子のＰ層（コレクタ）にバイア
スをかけ中央のｐ層、即ちＣ１端子（コレクタ、エミッ
タ接続点）から所定負荷へ所定電流出力を得るようにす
る。ここで、所定負荷を接続した電流経路の数は少ない
程、消費電力としては少なく抑えられる。
【００３５】図４の赤外線通信用ＩＣモジュール３０の
赤外発光ダイオード３１へのバイアスとしては、同じく
図６、図７に示した基準電圧発生回路を用いるが、正逆
を切換えるには、前述したＭＯＳ ＦＥＴ出力の光絶縁
型リレーを用いて、赤外発光素子への送信経路と赤外発
光素子からの受信経路を切換えるようにする。
赤外発光ダイオード３１へのバイアスとしては、同じく
図６、図７に示した基準電圧発生回路を用いるが、正逆
を切換えるには、前述したＭＯＳ ＦＥＴ出力の光絶縁
型リレーを用いて、赤外発光素子への送信経路と赤外発
光素子からの受信経路を切換えるようにする。
【００３６】
【変形例】また、本実施例ではＩＣ化する場合、ＭＯＳ
ＦＥＴを用いたが、これに限定するものではなく、こ
れに代えて絶縁ゲート型ＭＩＳ（Ｍｅｔａｌ Ｉｎｓｕ
ｌａｔｅｒ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｅｒ） ＦＥＴを
用いてもよい。しかし、この際には、出力段へのバック
ゲートバイアス効果を抑える回路構成にすることが必要
となるので、前記ＭＯＳ ＦＥＴの負荷抵抗１０２、１
０９はＭＩＳ ＦＥＴによって図１３に示す接続構造を
とるようにする。こうすることより、消費電力のみなら
ず、負荷インピーダンスの安定にも有利で赤外受発光素
子の動特性上有利となる。また、ｐ型ｎ型は任意に反転
選択し、これに合わせてエンハンスメント型、デプレッ
ション型を適宜選択するようにしてもよい。
ＦＥＴを用いたが、これに限定するものではなく、こ
れに代えて絶縁ゲート型ＭＩＳ（Ｍｅｔａｌ Ｉｎｓｕ
ｌａｔｅｒ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｅｒ） ＦＥＴを
用いてもよい。しかし、この際には、出力段へのバック
ゲートバイアス効果を抑える回路構成にすることが必要
となるので、前記ＭＯＳ ＦＥＴの負荷抵抗１０２、１
０９はＭＩＳ ＦＥＴによって図１３に示す接続構造を
とるようにする。こうすることより、消費電力のみなら
ず、負荷インピーダンスの安定にも有利で赤外受発光素
子の動特性上有利となる。また、ｐ型ｎ型は任意に反転
選択し、これに合わせてエンハンスメント型、デプレッ
ション型を適宜選択するようにしてもよい。
【００３７】また、赤外発光素子に入光した発光波長と
同一の波長光を検知してシステムを非動作状態から動作
状態への急速な立ち上げが可能なようにスタンバイの状
態を設計し、また、赤外発光素子が受光する光強度に従
って増幅器の増幅率を適応的に制御するか、送受信の離
間距離を固定して信号の各種変動要因によらないデジタ
ルデータ伝送や光強度変調等によるアナログ伝送を可能
としてもよい。
同一の波長光を検知してシステムを非動作状態から動作
状態への急速な立ち上げが可能なようにスタンバイの状
態を設計し、また、赤外発光素子が受光する光強度に従
って増幅器の増幅率を適応的に制御するか、送受信の離
間距離を固定して信号の各種変動要因によらないデジタ
ルデータ伝送や光強度変調等によるアナログ伝送を可能
としてもよい。
【００３８】また、切換え部の制御としては赤外発光素
子４１が入光した光を検知して発生する直接の起電力に
従って動作するＭＯＳ ＦＥＴ出力の光絶縁型リレー或
いはアナログＳＷを用いるとしたが、通常の制御信号に
よって任意或いは所定の周期で切換えるようにしてもよ
い。
子４１が入光した光を検知して発生する直接の起電力に
従って動作するＭＯＳ ＦＥＴ出力の光絶縁型リレー或
いはアナログＳＷを用いるとしたが、通常の制御信号に
よって任意或いは所定の周期で切換えるようにしてもよ
い。
【００３９】また、前述のＦＥＴ、ゲート入力又は、Ｏ
Ｐアンプ等、高入力インピーダンス特性の能動素子をア
クティブフィルター構成として用い、低域通過型（ロー
パス）、或いは帯域通過型（バンドパス）フィルタを多
段構成として、高感度、且つＳ／Ｎの優れた赤外光増幅
器としてもよい。
Ｐアンプ等、高入力インピーダンス特性の能動素子をア
クティブフィルター構成として用い、低域通過型（ロー
パス）、或いは帯域通過型（バンドパス）フィルタを多
段構成として、高感度、且つＳ／Ｎの優れた赤外光増幅
器としてもよい。
【００４０】
【発明の効果】本発明によれば、赤外光伝送システムに
おいて、光ファイバーのような固有の光伝送路を用いな
い自由空間での光空間伝送にあって、小型化のために送
受信モジュールを一体化させたような場合でも、発光素
子による発光と受光素子による受光との間で干渉がおき
ず、送受信の一方が可搬型のものであるような場合等で
は、装置全体としても小型化できるという効果がある。
おいて、光ファイバーのような固有の光伝送路を用いな
い自由空間での光空間伝送にあって、小型化のために送
受信モジュールを一体化させたような場合でも、発光素
子による発光と受光素子による受光との間で干渉がおき
ず、送受信の一方が可搬型のものであるような場合等で
は、装置全体としても小型化できるという効果がある。
【００４１】また、赤外領域において同時双方向通信を
行おうとした場合でも、赤外発光モジュールとして赤外
発光素子と赤外受光素子との素子配置や素子間距離や光
軸方向等への依存等から解放されるという効果がある。
行おうとした場合でも、赤外発光モジュールとして赤外
発光素子と赤外受光素子との素子配置や素子間距離や光
軸方向等への依存等から解放されるという効果がある。
【００４２】また、赤外線同時双方向通信を行おうとし
た場合、システムとして共通な送信部と受信部との接続
切替えによって受発光モジュールを共用するために、装
置が簡略化でき製造価格を低く抑えて品質の安定したシ
ステムとできるという効果がある。
た場合、システムとして共通な送信部と受信部との接続
切替えによって受発光モジュールを共用するために、装
置が簡略化でき製造価格を低く抑えて品質の安定したシ
ステムとできるという効果がある。
【００４３】また、赤外発光素子の発光中心波長と、赤
外受光素子の受光中心波長とを揃える為に、受発光の２
経路４素子に渡って素子相互の特性を揃えなければなら
ないといったことを、システム設計として原理的に排除
できるという効果がある。
外受光素子の受光中心波長とを揃える為に、受発光の２
経路４素子に渡って素子相互の特性を揃えなければなら
ないといったことを、システム設計として原理的に排除
できるという効果がある。
【００４４】基準電圧発生回路によって電圧や温度変化
に対して強く出来、電力増幅回路によって赤外発光素子
への送信信号や受信信号に対する直流オフセット電圧を
０まで調整できるとともに、正逆バイアスを共に正確に
クランプできるという効果がある。
に対して強く出来、電力増幅回路によって赤外発光素子
への送信信号や受信信号に対する直流オフセット電圧を
０まで調整できるとともに、正逆バイアスを共に正確に
クランプできるという効果がある。
【００４５】また、一般の発光素子の特性として、電流
を取り出そうとした時に雑音が発生するという問題につ
いても、高入力インピーダンスの素子を用いて発光素子
の出力信号を受けるようにすることにより対応でき、更
に以上の回路手段により、低消費電力への対応も可能と
なるという効果がある。
を取り出そうとした時に雑音が発生するという問題につ
いても、高入力インピーダンスの素子を用いて発光素子
の出力信号を受けるようにすることにより対応でき、更
に以上の回路手段により、低消費電力への対応も可能と
なるという効果がある。
【図１】 従来の光伝送システム
【図２】 従来の光伝送システムにおける光送受信モ
ジュール
ジュール
【図３】 本発明による赤外光通信用ＩＣモジュール
【図４】 本発明による赤外光伝送システム
【図５】 本発明による赤外光伝送システム
【図６】 基準電圧発生回路
【図７】 基準電圧発生回路
【図８】 カレントミラー回路
【図９】 定電流源
【図１０】 増幅器
【図１１】 受信部
【図１２】 受信部
【図１３】 ＭＩＳ ＦＥＴ インバーター回路
１１ トランジスタ １２ 発光ダイオード １３ 増幅器 ２０ 赤外線通信用ＩＣモジュール ２１ 赤外発光ダイオード ２２ 赤外受光用フォトダイオード ２３ 周辺回路ＩＣ ２４ 配線基板 ２５ 光回折子 ２６ 光反射回折子 ３０ 赤外線通信用ＩＣモジュール ３１ 赤外発光ダイオード ３２ 周辺ＩＣ ３３ 配線基板 ３４ 光反射回折子 ４１ 赤外発光素子 ４２ 切換部 ４３ 切換制御部 ４４ 増幅器 ４５ 送信部 ４６ 受信部 ５１，５２ 赤外光伝送システム ６１、７２、 Ｄ型ｎ−ｃｈａｎｎｅｌ ＭＯＳ Ｆ
ＥＴ ６２、７１、 Ｅ型ｎ−ｃｈａｎｎｅｌ ＭＯＳ Ｆ
ＥＴ
ＥＴ ６２、７１、 Ｅ型ｎ−ｃｈａｎｎｅｌ ＭＯＳ Ｆ
ＥＴ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｂ 10/06
Claims (8)
- 【請求項１】 赤外発光素子を、その発光中心波長と同
一の中心波長における赤外受光素子としても共用して用
いた単一素子型赤外光伝送システムであって、送信部
と、受信部と、赤外発光素子と、これら送信部と、受信
部と、赤外発光素子との電気的な接続を切り換える切換
え部と、送信時には前記赤外発光素子と前記送信部とが
電気的に接続されるように前記切換え部を切換え制御
し、受信時には前記赤外発光素子と前記受信部とが電気
的に接続されるように前記切換え部を切換え制御する切
換え制御部とからなる単一素子型方向制御赤外光伝送シ
ステムにおいて、前記受信部の前段に増幅器を備えたこ
とを特徴とする赤外光伝送システム。 - 【請求項２】 赤外発光素子を、その発光中心波長と同
一の中心波長における赤外受光素子としても共用して用
いた単一素子型赤外光伝送システムであって、送信部
と、受信部と、赤外発光素子と、これら送信部と、受信
部と、赤外発光素子との電気的な接続を切り換える切換
え部とからなる単一素子型方向制御赤外光伝送システム
において、前記切換え部を前記赤外発光素子が入光した
光を検知して発生する起電力に従って切換え制御するこ
とを特徴とする赤外光伝送システム。 - 【請求項３】 赤外発光素子を、その発光中心波長と同
一の中心波長における赤外受光素子としても共用して用
いた単一素子型赤外光伝送システムであって、送信部
と、受信部と、赤外受発光素子と、これら送信部と、受
信部と、赤外発光素子との電気的な接続を切り換える切
換え部とからなる単一素子型方向制御赤外光伝送システ
ムにおいて、前記切換え部を所定の周期で切換える制御
部を備えたことを特徴とする赤外光伝送システム。 - 【請求項４】 請求項１記載の赤外光伝送システムにお
いて、前記増幅器に基準電圧を与える基準電圧発生回路
を備えたことを特徴とする赤外光伝送システム。 - 【請求項５】 請求項４記載の赤外光伝送システムにお
いて、前記赤外発光素子への送信信号と受信信号電圧の
少なくとも一方に直流オフセットを与えるオフセット電
圧加算回路を備えたことを特徴とする赤外光伝送システ
ム。 - 【請求項６】 請求項１乃至請求項３記載の赤外光伝送
システムにおいて、前記赤外発光素子に入光した発光波
長と同一の波長光を検知して前記赤外光伝送システムを
非動作状態から動作状態に切り換える第２の切替制御手
段とを備えたことを特徴とする赤外光伝送システム。 - 【請求項７】 請求項１記載の赤外光伝送システムにお
いて、前記赤外発光素子が受光する光強度に従って前記
増幅器の増幅率を適応的に制御する受信信号制御手段を
備えたことを特徴とする赤外光伝送システム。 - 【請求項８】 請求項１記載の赤外光伝送システムにお
いて、送受信の両赤外発光素子間の離間距離を固定した
ことを特徴とする赤外光伝送システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000246032A JP2002026823A (ja) | 2000-07-11 | 2000-07-11 | 赤外光伝送システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000246032A JP2002026823A (ja) | 2000-07-11 | 2000-07-11 | 赤外光伝送システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002026823A true JP2002026823A (ja) | 2002-01-25 |
Family
ID=18736438
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000246032A Pending JP2002026823A (ja) | 2000-07-11 | 2000-07-11 | 赤外光伝送システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002026823A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006246085A (ja) * | 2005-03-03 | 2006-09-14 | Sharp Corp | 光通信デバイスおよび光通信システム |
| US9166069B2 (en) | 2012-01-27 | 2015-10-20 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Light receiving circuit |
-
2000
- 2000-07-11 JP JP2000246032A patent/JP2002026823A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006246085A (ja) * | 2005-03-03 | 2006-09-14 | Sharp Corp | 光通信デバイスおよび光通信システム |
| US9166069B2 (en) | 2012-01-27 | 2015-10-20 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Light receiving circuit |
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