JP2008199172A - 空間光伝送装置およびそれを用いた空間光伝送システム - Google Patents

Abstract

【課題】フォーマットが異なるデータ信号とデジタル音声信号とを１台の送受信機で送受信する。
【解決手段】送信側では、データ信号１とデジタル音声信号２とを、データ信号側発光部５とデジタル音声信号側発光部６とによって異なる波長の光で送信する。受信側では、データ信号側発光部５からの光を透過させるデータ信号側波長選択素子７およびデータ信号側受光部９と、少なくともデジタル音声信号側発光部６からの光を透過させるデジタル音声信号側波長選択素子８およびデジタル音声信号側受光部１０とによって、データ信号１とデジタル音声信号２とに分離して出力する。このように、データ信号１とデジタル音声信号２とを波長分割多重化および波長分割分離によって区別することにより、フォーマットの異なるデータ信号１とデジタル音声信号２を１台の送受信機によって送信受信することができる。
【選択図】図２

Description

この発明は、電子機器に搭載されて用いられる空間光伝送装置およびそれを用いた空間光伝送システムに関する。

１９９４年に、光を使って異なる機器間での無線通信を可能にする赤外線空間通信機の規格ＩrＤＡ１.０，ＩrＤＡ１.１が制定されている。この規格での通信によれば、ネットワークを形成する必要がなく、簡単にピア・ツー・ピア(１対１)での通信を成立させることができるため、現在は主に携帯電話機に搭載されている。上記ＩrＤＡ１.１では、ＦＩＲ(fast infrared)(４Ｍbps)の物理層が制定されて、高速な通信が可能になっている。また、従来のＩrＤＡで制定された通信プロトコルを簡単化し、実効通信速度を上げたＩr‐Ｓimpleプロトコルが実用化され、小型で安価な赤外線通信機が提供されている(例えば、特開２００５‐２７７０５４号公報(特許文献１)や、特開２００５‐３１８３７５号公報(特許文献２)等)。

一方において、近年、搬送波に赤外線を使用する赤外線ヘッドホンが実用化され、搬送波が赤外線である方式は今後益々需要が高まって行くと考えられる。特に、音声信号をパルス密度変調した１ビット量子符号化変調方式は、デジタル音声をそのまま光信号に重畳できるため、近年のデジタル家電等への搭載が期待されている。この１ビット量子符号化変調方式では、要求される音質にもよるが１.５Ｍbps〜４.０Ｍbps相当の伝送速度が要求される。

ところで、上記従来の赤外線通信は、その手軽さから広範囲で利用されつつあり、同一の機器で多チャンネルの受信に対する要求がなされている。しかしながら、これまでそのような要求は実現されてはいない。

上記赤外線音声伝送方式の伝送速度は１.５Ｍbps〜４.０Ｍbpsであり、上記ＩrＤＡ１.１(ＭＩＲ(Medium Infrared)で１.１５Ｍbps，ＦＩＲで４.０Ｍbps)に程近く、赤外線受光デバイスと共有化することが可能である。そのため、同一の受信装置で音声信号の伝送とＩrＤＡデータの伝送とが可能になることが望まれている。しかしながら、光パルス幅が近いため、音声信号の伝送であるのかＩrＤＡデータの伝送であるのかを判別することが困難であると言う問題がある。
特開２００５‐２７７０５４号公報 特開２００５‐３１８３７５号公報

そこで、この発明の課題は、フォーマットが異なるデータ信号とデジタル音声信号とを１台の送受信機で送受信することができる安価で高精度な空間光伝送装置およびそれを用いた空間光伝送システムを提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の空間光伝送装置は、
第１データに基づいて第１波長の光を発光して、上記第１データを光信号によって送信する第１発光部と、
第２データに基づいて第２波長の光を発光して、上記第２データを光信号によって送信する第２発光部と、
上記第１発光部から送信された上記第１波長の光信号を受光すると共に、電気信号に変換して出力する第１受光部と、
上記第２発光部から送信された上記第２波長の光信号を受光すると共に、電気信号に変換して出力する第２受光部と、
上記第１受光部から出力された上記第１データを表す電気信号と、上記第２受光部から出力された上記第２データを表す電気信号とを、増幅し整形して出力するアンプ部と、
上記アンプ部から出力された信号に対して上記第１受光部および第２受光部の受光状態に応じた処理を行って、上記第１データと上記第２データとを個別に出力をする信号処理部と
を備えたことを特徴としている。

上記構成によれば、送信側では、第１発光部と第２発光部とによって、第１データに基づく第１波長の光信号と第２データに基づく第２波長の光信号とを送信する。そして、受信側では、第１受光部と第２受光部とによって、上記第１波長および上記第２波長の光信号を上記第１データおよび上記第２データを表す電気信号に変換し、信号処理部によって上記第１受光部および第２受光部の受光状態に応じた処理を行って、上記第１データと上記第２データとを個別に出力するようにしている。したがって、上記第１データと上記第２データとを波長分割多重化および波長分割分離によって区別することができ、フォーマットの異なる上記第１データと上記第２データとを１台の送受信機によって送信受信することが可能になる。

すなわち、この発明によれば、安価で高精度な空間光伝送装置を提供することができ、ユーザの煩雑性も低減することができる。

また、１実施の形態の空間光伝送装置では、
上記第１発光部から送信された上記第１波長の光のみを減衰させて、上記第２受光部が受光できないようにする光学フィルタを備えている。

この実施の形態によれば、上記第１発光部から送信されて上記第２受光部に向かって進む上記第１波長の光は、光学フィルタによって減衰される。したがって、上記第２受光部によって上記第１波長の光が受光されることを防止して、上記第１波長の光信号と上記第２波長の光信号とが混信するのを防止することができる。

また、１実施の形態の空間光伝送装置では、
上記第１波長は赤外線波長域に属している。

この実施の形態によれば、上記第１データとしてＩrＤＡデータを光伝送することが可能になる。

また、１実施の形態の空間光伝送装置では、
上記第１波長は８５０nm乃至９００nmである。

この実施の形態によれば、上記第１波長は８５０nm乃至９００nmであるので、従来からＩrＤＡデータ伝送システムで使用されているシステム構成を用いることができ、安価に実現することができる。

また、１実施の形態の空間光伝送装置では、
上記第２波長は７００nm以下の可視光域に属している。

この実施の形態によれば、第２波長の光は可視光である。したがって、ユーザは上記第２データが送信されていることを目視によって容易に認知することができる。こうして、ユーザにとって利便性の極めて高い空間光伝送装置を提供することが可能になる。

また、この発明の空間光伝送装置は、
第１データに基づく第１信号と第２データに基づく第２信号とを、所定の時間間隔で同期信号が挿入された基準信号における上記同期信号の間に交互に重畳させて変調信号を生成する時分割多重部と、
上記時分割多重部からの上記変調信号を光信号に変換して送信する発光部と、
上記発光部からの光信号を受光して電気信号に変換する受光部と、
上記受光部からの信号に基づいて上記同期信号を抽出すると共に、この抽出した同期信号に基づいて上記変調信号から第１信号と第２信号とを復調して、上記第１データと上記第２データとを分離して出力する時分割分離部と
を備えたことを特徴としている。

上記構成によれば、送信側では、時分割多重部によって、基準信号における同期信号の間に第１データに基づく第１信号と第２データに基づく第２信号とを交互に重畳させて生成した変調信号を、発光部によって光信号に変換して送信する。そして、受信側では、受光部からの信号に基づいて、時分割分離部によって、上記変調信号から抽出した同期信号に基づいて上記変調信号から第１信号と第２信号とを復調して、上記第１データと上記第２データとを分離して出力するようにしている。したがって、上記第１データと上記第２データとを時分割多重化および時分割分離によって区別することができ、フォーマットの異なる上記第１データと上記第２データとを１台の送受信機によって送信受信することが可能になる。

すなわち、この発明によれば、安価で高精度な空間光伝送装置を提供することができ、ユーザの煩雑性も低減することができる。

また、１実施の形態の空間光伝送装置では、
上記同期信号は、正論理あるいは負論理が所定時間連続した状態を表す信号である。

この実施の形態によれば、上記時分割分離部は、上記変調信号から上記同期信号を抽出する際には、上記変調信号中から正論理(例えばレベル「Ｈ」)あるいは負論理(例えばレベル「Ｌ」)が連続していることを検出することによって、容易に同期信号を抽出することができる。

また、１実施の形態の空間光伝送装置では、
上記時分割分離部は、上記抽出した同期信号に基づいて基本周波数信号を抽出する周波数検出回路を含み、この周波数検出回路によって得られた基本周波数信号に基づいて、上記変調信号から第１信号と第２信号とを復調するようになっている。

上記第１データに基づく第１信号および上記第２データに基づく第２信号中に、正論理(例えばレベル「Ｈ」)あるいは負論理(例えばレベル「Ｌ」)が連続している部分がある場合には、上記第１信号および上記第２信号における上記部分も上記同期信号として抽出されることになる。この実施の形態によれば、周波数検出回路によって、上記同期信号から基本周波数信号を抽出するので、周期性を有しない上記第１信号および上記第２信号における上記部分は基本周波数信号から除外される。

したがって、上記基本周波数信号に基づいて、上記変調信号から上記第１信号と上記第２信号とを正しく復調することができる。

また、１実施の形態の空間光伝送装置では、
上記時分割分離部は、上記抽出した同期信号を受信する毎に、状態が変化する二値のフリップフロップ回路を含み、このフリップフロップ回路から状態に応じて出力される二値の出力値に基づいて、上記変調信号から第１信号と第２信号とを復調するようになっている。

この実施の形態によれば、上記時分割分離部を、二値のフリップフロップ回路を含むデジタル回路によって、簡単に構成することが可能になる。

また、この発明の空間光伝送システムは、
上記空間光伝送装置を用いると共に、上記第１データはＩrＤＡデータであり、上記第２データは音声データであることを特徴としている。

上記構成によれば、フォーマットの異なるＩrＤＡデータと音声データとを１台の送受信機によって送信受信することが可能な空間光伝送システムを容易に構築することができる。

以上より明らかなように、この発明の空間光伝送装置は、送信側では、第１発光部と第２発光部とによって、第１データに基づく第１波長の光信号と第２データに基づく第２波長の光信号とを送信し、受信側では、第１受光部で上記第１波長の光信号を上記第１データを表す電気信号に変換する一方、第２受光部で上記第２波長の光信号を上記第２データを表す電気信号に変換し、信号処理部によって上記第１受光部および第２受光部の受光状態に応じた処理を行って、上記第１データと上記第２データとを個別に出力するので、上記第１データと上記第２データとを波長分割多重化および波長分割分離によって区別することができる。したがって、フォーマットの異なる上記第１データと上記第２データとを１台の送受信機によって送信受信することができる。

また、この発明の空間光伝送装置は、送信側では、時分割多重部によって、基準信号における同期信号の間に第１データに基づく第１信号と第２データに基づく第２信号とを交互に重畳させて生成した変調信号を、発光部によって光信号に変換して送信し、受信側では、受光部からの信号に基づいて、時分割分離部によって、上記変調信号から抽出した同期信号に基づいて上記変調信号から第１信号と第２信号とを復調して、上記第１データと上記第２データとを分離して出力するので、上記第１データと上記第２データとを時分割多重化および時分割分離によって区別することができる。したがって、フォーマットの異なる上記第１データと上記第２データとを１台の送受信機によって送信受信することができる。

すなわち、上記夫々の発明によれば、安価で高精度な空間光伝送装置を提供することができ、ユーザの煩雑性を低減することができる。さらに、これまで不可能であった光無線の多チャンネル化を図ることができ、携帯機器のより一層のワイヤレス化を推進することができる。

また、この発明の空間光伝送システムは、上記空間光伝送装置を用いると共に、上記第１データはＩrＤＡデータであり、上記第２データは音声データであるので、フォーマットの異なるＩrＤＡデータと音声データとを１台の送受信機によって送信受信することが可能な空間光伝送システムを容易に構築することができる。

以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。

・第１実施の形態
図１は、本実施の形態の空間光伝送装置の概念を示すブロック図である。尚、この空間光伝送装置は、搬送波の波長を変えることによって、データ信号とデジタル音声信号とを区別する通信方式を実現するものである。

図１において、波長多重送信機３は、データ信号１とデジタル音声信号２とを異なる波長によって送信する。そして、受信機側では、波長分離受信機４によって、データ信号１の波長とデジタル音声信号２の波長とを区別して、データ信号１とデジタル音声信号２とに分離して出力する。すなわち、図１においては、波長多重送信機３および波長分離受信機４によって、本空間光伝送装置を構成しているのである。

図２は、図１における波長多重送信機３および波長分離受信機４の実際の構成を示す図である。

図２において、上記波長多重送信機３は、データ信号側発光部５およびデジタル音声信号側発光部６を含んで構成されている。また、波長分離受信機４は、データ信号側波長選択素子７,デジタル音声信号側波長選択素子８,データ信号側受光部９,デジタル音声信号側受光部１０およびデジタル・アンプ１１,１２を含んで構成されている。

上記データ信号１とデジタル音声信号２とは、夫々データ信号側発光部５とデジタル音声信号側発光部６とに送られる。データ信号側発光部５とデジタル音声信号側発光部６とは異なる発光波長を有している。そして、データ信号１とデジタル音声信号２とは、データ信号側発光部５とデジタル音声信号側発光部６とによって、異なる波長の光で送信される。

上記データ信号側波長選択素子７は、データ信号側発光部５の発光波長帯を透過させる光学特性を有している。これに対して、デジタル音声信号側波長選択素子８は、少なくともデジタル音声信号側発光部６の発光波長帯を透過させる光学特性を有している。したがって、デジタル音声信号側発光部６で発光された光は、データ信号側波長選択素子７で反射・吸収されてデータ信号側受光部９には到達しない。同様に、データ信号側発光部５からの光は、デジタル音声信号側波長選択素子８で反射・吸収されてデジタル音声信号側受光部１０に到達することがない。こうして、データ信号１とデジタル音声信号２とが混信するのを防いでいる。

上記データ信号側受光部９に到達した光は、データ信号側受光部９によって電気信号に変換され、デジタル・アンプ１１によって増幅され、データ信号１に復号されて出力される。同様に、デジタル音声信号側受光部１０に到達した光は、デジタル音声信号側受光部１０によって電気信号に変換され、デジタル・アンプ１２によって増幅され、デジタル音声信号２に復号されて出力されるのである。

ところで、上述したような光の分離は、通常のバンドパス光学フィルタを用いれば簡単に実現することが可能である。このようなバンドパス光学フィルタを用いる方法は勿論本願発明の範囲に含まれるが、バンドパス光学フィルタを用いた場合には、光の到来方向によって光の透過率が変動したり、偏光状態によって急激に透過率が変化したりする。そこで、以下に示す実施例においては、バンドパス光学フィルタを使用せずに吸収端を有する樹脂材料を用いる例を示す。

(第１実施例)
図３は、上記ＩrＤＡ(Infrared Data Association)方式による信号光(以下、ＩrＤＡ信号光と言う)と音声伝送信号光との伝送装置に用いられる受信モジュールの断面を示す。この受信モジュールでは、波長分割によって波長分離を行うようにしている。

図３において、ガラスエポキシ基板１５上に、Ｓi系フォトダイオード１６,１７が実装されている。このＳi系フォトダイオード１６とＳi系フォトダイオード１７とは同一構造を有し、その感度は可視光から赤外域にまで及ぶ(約４００nm〜１０００nm)。そして、双方のフォトダイオード１６,１７は、夫々信号増幅・整形回路(図示せず)に接続されており、さらにデジタル信号処理回路１８に接続されている。

以下、本実施例の本質的な部分である光波長分離構造について説明する。上記Ｓi系フォトダイオード１６,１７およびデジタル信号処理回路１８が実装されたガラスエポキシ基板１５は、波長７５０nmをカットオフとする樹脂１９によってトランスファーモールドされ、Ｓi系フォトダイオード１７上の位置に樹脂１９によって集光レンズ２０が形成されている。さらに、樹脂１９上におけるＳi系フォトダイオード１６上の位置に、波長８５０nmをカットオフとする樹脂によって集光レンズ２１が形成されている。

上記構成を有する受信モジュールは、以下のように動作する。外部から波長８７０nmのＩrＤＡ信号光２２が入射されると、この波長８７０nmのＩrＤＡ信号光２２は双方の樹脂で成る集光レンズ２０,２１で透過・集光されて、Ｓi系フォトダイオード１６,１７によって電気信号に変換される。この電気信号は上記増幅・整形回路によってそのまま増幅・整形されてデジタル信号処理回路１８に送出される。そして、デジタル信号処理回路１８は、双方のＳi系フォトダイオード１６,１７から信号が検出された場合にはＩrＤＡ信号２２であると判断し、入力信号をそのまま外部回路に出力するのである。

また、外部から波長８００nmの音声伝送信号光２３が入射されると、この音声伝送信号光２３は上記光学フィルタとして機能する集光レンズ２１によって吸収されるため、Ｓi系フォトダイオード１７でのみ検出される。この場合、デジタル信号処理回路１８は、入力された１ビット量子化符号から音声信号を復調し、差動出力として上記外部回路に出力するのである。

すなわち、本実施例では、集光レンズ２０で上記デジタル音声信号側波長選択素子８を構成し、Ｓi系フォトダイオード１７で上記デジタル音声信号側受光部１０を構成し、集光レンズ２１で上記データ信号側波長選択素子７を構成し、Ｓi系フォトダイオード１６で上記データ信号側受光部９を構成し、上記増幅・整形回路で上記デジタル・アンプ１１,１２を構成するのである。

本実施例においては、上記Ｓi系フォトダイオード１７には、ＩrＤＡ信号光２２と音声伝送信号光２３との双方が入射されることになるが、送信側ではＩrＤＡ信号光２２と音声伝送信号光２３とを同時に送信しないことにすることによって、この問題は簡単に解消することができる。仮に、音声伝送信号光２３を受信中にＩrＤＡ信号光２２が混在した場合でも、ＩrＤＡ信号光２２用のＳi系フォトダイオード１６は音声伝送信号光２３を受信しないので、ＩrＤＡ信号光２２の伝送が妨害されることは無いのである。

本実施の形態における空間光伝送装置の構成は、この第１実施例の構成に限定されるものでは無く、例えば、ＩrＤＡ信号光２２の波長を８７０nmとし、音声伝送信号光２３の波長を９５０nmとして、樹脂のカットオフ波長を両信号光２２,２３に対して最適に設計することも可能である。

(第２実施例)
本実施例は、音声データの搬送波として波長が３８０nm〜７００nmの可視光を用いた受信モジュールに関する。図３に従って本実施例について説明する。ＩrＤＡデータの搬送波波長は、上記第１実施例におけるＩrＤＡ信号光２２の場合と同様に８７０nmである。また、音声データの搬送波波長は、上記第１実施例の場合と比較して短波長側にシフトしており、可視光となっている。このような音声データの搬送波は、送信側光源として白色ＬＥＤ(Light Emitting Diode)を用いることで実現できる。

そして、本実施例においては、集光レンズ２０を、可視光線を透過させる透明樹脂で形成する。また、集光レンズ２１を、可視光カット樹脂で形成する。その場合の上記可視光カット樹脂は、通常のＩrＤＡ方式の受信モジュールで用いられる樹脂材料を使用することができるため、新たな樹脂材料を用いる必要がない。

尚、上記構成を有する受信モジュールは、上記第１実施例の受信モジュールの場合と同様に動作する。

以上のごとく、本実施例においては、音声データの搬送波として可視光を用いている。したがって、ユーザは音声情報が送信されていることを目視によって容易に認知することができ、ユーザにとって利便性の極めて高い受信モジュールを得ることができる。

上述したように、本実施の形態においては、送信側では、データ信号１とデジタル音声信号２とを、データ信号側発光部５とデジタル音声信号側発光部６とによって、異なる波長の光で送信する。そして、受信側では、データ信号側発光部５からの光を透過させるデータ信号側波長選択素子７およびデータ信号側受光部９と、少なくともデジタル音声信号側発光部６からの光を透過させるデジタル音声信号側波長選択素子８およびデジタル音声信号側受光部１０とによって、データ信号１とデジタル音声信号２とに分離して出力するようにしている。

したがって、本実施の形態によれば、上記データ信号１とデジタル音声信号２とを波長分割多重化および波長分割分離によって区別することができ、フォーマットの異なるデータ信号１とデジタル音声信号２とを１台の送受信機によって送信受信することができる。

また、上記デジタル音声信号２の搬送波として可視光を用いれば、ユーザは音声情報が送信されていることを目視によって容易に認知することができ、ユーザにとって利便性の極めて高い受信モジュールを提供することができる。

・第２実施の形態
図４は、本実施の形態の空間光伝送装置の概念を示すブロック図である。尚、この空間光伝送装置は、送信側でデータ信号とデジタル音声信号とを遅延を持たせて送信することによって、受信側でデータ信号とデジタル音声信号とを時間的に分離できる通信方式を実現するものである。

図４において、通信側では、時分割多重部３３によって、データ信号３１とデジタル音声信号３２とを時分割多重化する。そして、この時分割多重化された信号を送信機３４によって送信する。受信側では、受信機３５によって上記時分割多重化された信号を受信する。そして、時分割分離部３６によって、夫々の時間領域における信号を抽出し、データ信号３１とデジタル音声信号３２とに分離して出力する。すなわち、図４においては、時分割多重部３３,送信機３４,受信機３５および時分割分離部３６によって、本空間光伝送装置を構成しているのである。

図５は、図４における送信機３４および受信機３５の実際の構成を示す図である。図５において、データ信号３１とデジタル音声信号３２とは、時分割多重部３３によって、夫々に割り当てられた時間領域で多重化される。こうして、時分割多重化された信号列は、送信機３４を構成する発光部３７によって電気信号から光信号に変換され、空間中に放射される。こうして放射された光信号は、受信機３５を構成する受光部３８によって電気信号に変換され、受信機３５を構成するデジタル・アンプ３９によって増幅される。そうした後、時分割分離部３６によって、データ信号３１とデジタル音声信号３２とに時間領域で分離されて出力される。

上記時分割多重部３３による時分割多重化と時分割分離部３６による時分割分離とは、以下のようにして行うのが望ましい。

図６は、上記時分割多重化の際における各種信号の波形を示す。但し、図６(a)は時分割多重化されるデータ信号であり、図６(b)は時分割多重化されるデジタル音声信号であり、図６(c)は基準信号であり、図６(d)は上記時分割多重化によって得られる変調信号である。図６(a)および図６(b)に示すように、データ信号とデジタル音声信号とは、パルス密度変調された波形が所定時間長ずつ時間軸に対して交互に出現する。そして、これらのデータ信号とデジタル音声信号とを、図６(c)に示すごとく所定の時間間隔で所定時間長の矩形波(同期信号)が挿入された上記基準信号における上記矩形波の間(タイムスロット)に交互に重畳することによって、図６(d)に示すように、データ信号とデジタル音声信号とが時分割多重化された上記変調信号が得られるのである。

こうすることによって、上記デジタル音声信号が「０」が続いた場合であっても、上記基準信号に基づいて時分割分離部３６によって同期を取ることができ、その同期信号(分離信号)に基づいて上記データ信号と上記デジタル音声信号を分離することができるのである。

図７は、上記時分割分離の際における各種信号の波形を示す。但し、図７(a)は分離信号であり、図７(b)は基本周波数信号であり、図７(c)はフリップフロップの出力信号である。以下、図７に従って、時分割分離法について説明する。

正論理あるいは負論理(つまり、「１」あるいは「０」)で成る信号が連続して入力された場合に同一値を連続して出力する回路を用いることによって、図６(d)に示すような上記変調信号から、図７(a)に示すような上記分離信号のみを抽出することができる。そして、こうして抽出された分離信号から周波数検出回路(図示せず)によって図７(b)に示すような基本周波数のみを抽出して上記基本周波数信号とし、この基本周波数信号に基づいて上記変調信号から上記データ信号と上記デジタル音声信号とを分離するのである。尚、上記周波数検出回路は、通常の位相同期ループ回路で構成することができる。また、上述した動作は総てアナログＩＣ(集積回路)によって実現可能であり、光受信ＩＣと整合することから時分割分離部３６の光受信ＩＣとのモノリシック化が容易である。

また、上記時分割分離部３６をデジタル回路で構成することにより、さらに簡単な構成によって上記データ信号とデジタル音声信号とを分離することが可能になる。すなわち、図７(a)に示すような上記分離信号の同期信号を検出して内部状態が変化する二値のフリップフロップ(図示せず)を用いて、上記分離信号から図７(c)に示すような出力信号を得る。そして、この出力信号に基づいて、図７(c)に示す例の場合には、上記フリップフロップの出力が「Ｈ」の場合には、例えば上記デジタル音声信号を受信していると判断する一方、上記出力が「Ｌ」の場合には上記データ信号を受信していると判断し、その判断結果に基づいて上記データ信号と上記デジタル音声信号とを分離するのである。

以上のごとく、本実施の形態においては、送信側では、データ信号３１とデジタル音声信号３２とを、時分割多重部３３によって夫々に割り当てられた時間領域で多重化し、発光部３７によって光信号に変換して空間中に放射する。そして、受信側では、時分割分離部３６によって、受光部３８によって受信された変調信号から夫々の時間領域における信号を抽出し、データ信号３１とデジタル音声信号３２とに分離して出力するようにしている。

したがって、本実施の形態によれば、上記データ信号３１とデジタル音声信号３２とを時分割多重化および時分割分離によって区別することができ、フォーマットの異なるデータ信号３１とデジタル音声信号３２とを１台の送受信機によって送信受信することができるのである。

・第３実施の形態
本実施の形態は、上記第１実施の形態における上記第２実施例で示した音声データの搬送波に可視光を用いた受信モジュールを用いた空間光伝送システムに関する。

図８は、本空間光伝送システムの概略構成を示す。図８において、室内に設置されたモニター４１は、映像を映し出すと共に、デジタル音声データを天井４３に配置された白色ＬＥＤを光源とする照明４４に配線４２を介して伝送する。

上記照明４４には、図２に示すデジタル音声信号側発光部６が搭載されており、デジタル音声信号側発光部６によって、白色ＬＥＤからの光を搬送波として、モニター４１からのデジタル音声データが室内空間に送信される。この場合、照明４４は、天井４３の略中央に設置されている。したがって、白色ＬＥＤからの可視光にデジタル音声データが重畳されて成る音声伝送信号光４５は、可視光と共に室内の隅々にまで送信される。

一方、ヘッドホンセット４６に接続されたコントローラ４７には、上記第２実施例における上記受信モジュールが搭載されている。そして、上記受信モジュールのＳi系フォトダイオード１７で検出された音声伝送信号光は、デジタル信号処理回路１８によってデジタル音声信号に復調され、この復調された音声信号に基づいてヘッドホンセット４６が駆動される。こうして、ユーザは、室内の何処に居てもワイヤレスで音声を聞くことができるのである。

また、上記コントローラ４７に搭載された上記受信モジュールには、データ信号側受光部９であるＳi系フォトダイオード１６が設けられている。そこで、例えば、室外で音楽のみを視聴する場合には、予めモニター４１からＩrＤＡ信号光４８によって音楽データをコントローラ４７に転送して、内部メモリ等に記録しておけばよい。その場合、上記コントローラ４７に、図２に示すデータ信号側発光部５を搭載している場合には、このデータ信号側発光部５から、音楽データの送信指示データをＩrＤＡ信号光(図示せず)によってモニター４１に送信することもできる。

ところで、上述の説明では、音声データの搬送波に可視光を用いた受信モジュールをコントローラ４７に搭載している。しかしながら、上記受信モジュールをヘッドホンセット４６の上部に搭載してもよい。特に、本実施の形態においては、十分な信号強度を確保して通信距離を長距離化可能にするために、デジタル音声信号側発光部６を天井４３の略中央に設置された照明４４に搭載して照明機器と音声データ伝送機器とを兼ねるようにしている。そのため、上記受信モジュールをヘッドホンセット４６の上部に搭載することによって、上部から到来する音声信号を効率良く受信することができ、死角の無い良好な受信が可能になる。

この発明の空間光伝送装置における概念を示すブロック図である。 図１における波長多重送信機および波長分離受信機の実際の構成を示す図である。 ＩrＤＡ信号光と音声伝送信号光との伝送を行う受信モジュールの断面を示す図である。 図１とは異なる空間光伝送装置の概念を示すブロック図である。 図４における送信機および受信機の実際の構成を示す図である。 時分割多重化の際における各種信号の波形を示す図である。 時分割分離の際における各種信号の波形を示す図である。 空間光伝送システムの概略構成を示す図である。

符号の説明

１,３１…データ信号、
２,３２…デジタル音声信号、
３…波長多重送信機、
４…波長分離受信機、
５…データ信号側発光部、
６…デジタル音声信号側発光部、
７…信号側波長選択素子、
８…デジタル音声信号側波長選択素子、
９…データ信号側受光部、
１０…デジタル音声信号側受光部、
１１,１２,３９…デジタル・アンプ、
１５…ガラスエポキシ基板、
１６,１７…Ｓi系フォトダイオード、
１８…デジタル信号処理回路、
１９…樹脂、
２０,２１…集光レンズ、
２２,４８…ＩrＤＡ信号光、
２３,４５…音声伝送信号光、
３３…時分割多重部、
３４…送信機、
３５…受信機、
３６…時分割分離部、
３７…発光部、
３８…受光部、
４１…モニター、
４２…配線、
４３…天井、
４４…照明、
４６…ヘッドホンセット、
４７…コントローラ。

Claims (10)

1. 第１データに基づいて第１波長の光を発光して、上記第１データを光信号によって送信する第１発光部と、
   第２データに基づいて第２波長の光を発光して、上記第２データを光信号によって送信する第２発光部と、
   上記第１発光部から送信された上記第１波長の光信号を受光すると共に、電気信号に変換して出力する第１受光部と、
   上記第２発光部から送信された上記第２波長の光信号を受光すると共に、電気信号に変換して出力する第２受光部と、
   上記第１受光部から出力された上記第１データを表す電気信号と、上記第２受光部から出力された上記第２データを表す電気信号とを、増幅し整形して出力するアンプ部と、
   上記アンプ部から出力された信号に対して上記第１受光部および第２受光部の受光状態に応じた処理を行って、上記第１データと上記第２データとを個別に出力をする信号処理部と
   を備えたことを特徴とする空間光伝送装置。
2. 請求項１に記載の空間光伝送装置において、
   上記第１発光部から送信された上記第１波長の光のみを減衰させて、上記第２受光部が受光できないようにする光学フィルタを備えたことを特徴とする空間光伝送装置。
3. 請求項１に記載の空間光伝送装置において、
   上記第１波長は、赤外線波長域に属していることを特徴とする空間光伝送装置。
4. 請求項３に記載の空間光伝送装置において、
   上記第１波長は、８５０nm乃至９００nmであることを特徴とする空間光伝送装置。
5. 請求項３に記載の空間光伝送装置において、
   上記第２波長は、７００nm以下の可視光域に属していることを特徴とする空間光伝送装置。
6. 第１データに基づく第１信号と第２データに基づく第２信号とを、所定の時間間隔で同期信号が挿入された基準信号における上記同期信号の間に交互に重畳させて変調信号を生成する時分割多重部と、
   上記時分割多重部からの上記変調信号を光信号に変換して送信する発光部と、
   上記発光部からの光信号を受光して電気信号に変換する受光部と、
   上記受光部からの信号に基づいて上記同期信号を抽出すると共に、この抽出した同期信号に基づいて上記変調信号から第１信号と第２信号とを復調して、上記第１データと上記第２データとを分離して出力する時分割分離部と
   を備えたことを特徴とする空間光伝送装置。
7. 請求項６に記載の空間光伝送装置において、
   上記同期信号は、正論理あるいは負論理が所定時間連続した状態を表す信号であることを特徴とする空間光伝送装置。
8. 請求項７に記載の空間光伝送装置において、
   上記時分割分離部は、上記抽出した同期信号に基づいて基本周波数信号を抽出する周波数検出回路を含み、この周波数検出回路によって得られた基本周波数信号に基づいて、上記変調信号から第１信号と第２信号とを復調するようになっていることを特徴とする空間光伝送装置。
9. 請求項７に記載の空間光伝送装置において、
   上記時分割分離部は、上記抽出した同期信号を受信する毎に、状態が変化する二値のフリップフロップ回路を含み、このフリップフロップ回路から状態に応じて出力される二値の出力値に基づいて、上記変調信号から第１信号と第２信号とを復調するようになっていることを特徴とする空間光伝送装置。
10. 請求項１乃至請求項９の何れか一つ記載の空間光伝送装置を用いると共に、上記第１データはＩrＤＡデータであり、上記第２データは音声データであることを特徴とする空間光伝送システム。

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