JP2023547543A - アナログ信号の光伝送のための装置 - Google Patents

Abstract

２０ｋＨｚより低い第１周波数帯域にあるアナログ信号（１１）を送信するための光送信装置（１０）を備えた、アナログ信号（１１）を送信するためのアセンブリである。光送信装置（１０）は、送信ユニット（１２）を励起するように構成された励起ユニット（１４）とともに送信ユニット（１２）を備え、ここで前記励起の周波数又は持続期間は、前記アナログ信号（１１）の値の関数として決定され、ここで前記励起周波数は、１ＭＨｚより大きい第２周波数帯域に含まれる。送信アセンブリは、出力アナログ信号（１１）を発生するように構成された、光受信装置（３０）も備える。【選択図】図１

Description

既知の方法において、米国公開特許第２０１６／０２１８８０７号文献は、光を発生するための光源と、光源を使用して、光信号を変調し広帯域光データ送信ネットワークを提供するための広帯域発光素子制御電子機器と、広帯域光データ送信ネットワークから受信した光信号を復調するための広帯域光受信制御電子機器と、光データ送信ネットワーク及び有線回路（wired circuit）の間でデータを受信及び送信するための光送信機／受信機に結合された有線ネットワークトランシーバとを備えた、コミニュケーションシステムを記載する。

しかしこれらの解決策は、完全な満足には至らない。

実際、米国公開特許第２０１６／０２１８８０７号文献のコミニュケーションシステムは、その動作によって、高い計算能力を有する発光制御機器だけでなく、類似の受信制御機器も必要とする。そのような制御機器は、高いエネルギー消費を引き起こす。

本発明は、上で言及された欠点の全て又は一部を解決することを目的とする。

本発明は、米国公開特許第２０１６／０２１８８０７号文献において記載されているコミニュケーションシステムの代替物を提供することも目的とする。

この目的を達成するために、本発明は、２０ｋＨｚより低い第１周波数帯域にあるアナログ信号を送信するための光送信装置であって、前記光送信装置は、
可視光領域の光信号を送信するように構成された送信ユニットと、
励起を生成するように構成された励起ユニットであって、
前記励起は前記送信ユニットを励起するように構成された、
励起ユニットと、
を備え、
前記励起の、周波数又は期間は、前記アナログ信号の値に従って決定され、
前記励起周波数は、１ＭＨｚより大きい第２周波数帯域に含まれる、
光送信装置に関する。

そのような構成、より具体的には、１ＭＨｚより大きい第２周波数帯域に含まれる励起周波数によって、人間の目にとって許容され得る照明を確実なものにすることが可能になる。本発明の文脈内では、「人間の目にとって許容範囲内である」という語は、人間の目が点滅を認識できないくらい高い周波数を有することを意味する。

ある実施形態によれば、励起周波数は、２ＭＨｚに等しい。そのような励起周波数によって、高性能の励起ユニットを必要とすることなく、したがって、より多くのエネルギーを消費することなく、より良い品質のアナログ信号を得ることが可能になる。実際、励起周波数が高いほど、放射される光信号が、より正確に変化する。

そのような構成によって、可変強度を有する光信号の送信が可能になるので、アナログ光信号の送信が可能になる。

本発明の文脈内では、可視光領域は、380 nm及び780 nmの間に含まれる波長を有する電磁波を含む。

ある実施形態によれば、そのような構成によって、例えば、照明ネットワークにおける既存の送信ユニットを使用することが可能になる。そのような構成は、したがって、環境学的に効率が良い。

そのような構成によって、例えば、光ファイバーのようなガイドを必要とすることなく、光によるアナログ信号の送信を得ることが可能になる。

ある実施形態によれば、送信ユニットは、りん光発光ダイオードを備える。好ましい実施形態によれば、りん光発光ダイオードは、白色りん光発光ダイオードである。

そのような構成によって、例えば、白熱電球と比較して、より長い時間、２つの励起の間で光を放射することができる送信ユニットを得ることができる。

ある実施形態によれば、前記送信ユニットが、減少しつつある過渡状態にあるか、又は光強度がゼロである定常状態にある時、励起ユニットは、送信ユニットを励起するように構成される。

本発明の文脈内では、減少しつつある過渡状態は、放射ユニットによって放射される光の強度が減少しつつある過渡状態である。そのような過渡状態は、２つの励起群の間で得られる。

ある実施形態によれば、光送信装置は、電磁通信プロトコルに従って、遠隔の第２通信ユニットと通信するように構成された、第１通信ユニットを備える。

本発明の文脈内では、電磁信号は、無線信号である。

そのような構成によって、送信装置が、アナログ光信号を使用してデータを送信することを可能にし、電磁信号を使用してデータを受信することも可能にする。

ある実施形態によれば、第１通信ユニットは、「ＲＦＩＤ」、「ブルートゥース」又はさらに「ＢＬＥ」のような電磁通信プロトコルのうちのいずれかに従って通信するように構成される。

本発明は、出力アナログ信号を発生するように構成された光受信装置であって、前記光受信装置は、
光送信装置によって放射される前記光信号を受信するように構成された、１μsより短いレイテンシータイムを有する受信ユニットと、
前記受信ユニットによって受信される前記光信号の強度を測定し、２０ｋＨｚより低い第１周波数帯域にある出力アナログ信号を発生するように構成された強度測定ユニットと、
を備えた光受信装置にも関する。

そのような構成によって、光によって送信されたアナログ信号を得ることが可能になる。

１μsより短いレイテンシータイムを有する受信ユニットによって、１ＭＨｚより大きい周波数において、励起ユニットによって励起される送信ユニットによって放射される光信号を受信することを可能にする。

ある実施形態によれば、受信ユニットは、太陽電池を備える。

そのような構成、より具体的には、太陽電池のレイテンシーに関連付けられた、ダイオードのりん光特性によって、アナログ信号によって発生された出力の平滑化が可能になり、これは復調を必要としない。

ある実施形態によれば、そのような構成によって、エネルギーに関して受動的であるか、又はそれどころかエネルギーを発生する受信ユニットを得ることを可能にする。

ある実施形態によれば、太陽電池は、ＯＰＶ（Organic Photovoltaics）と呼ばれる有機薄膜太陽電池である。

ある実施形態によれば、そのような構成によって、受信した光信号の強度が、周囲光の強度よりはるかに低い時でも、高い受信利得を得て、良好な受信品質を得ることが可能になる。例として、本発明による装置は、10,000ルクスを超える周囲光において、40ルクスの信号を受信することができる。

ある実施形態によれば、光受信装置は、電磁通信プロトコルに従って、遠隔第１通信ユニットと通信するように構成された、第２通信ユニットを備える。

そのような構成によって、受信装置は、アナログ光信号を使用してデータを受信することが可能になり、電磁信号を使用してデータを送信することも可能になる。

ある実施形態によれば、第２通信ユニットは、「ＲＦＩＤ」、「ブルートゥース」又はさらに「ＢＬＥ」のような電磁通信プロトコルのうちのいずれかに従って通信するように構成される。

本発明は、アナログ信号を送信するためのアセンブリであって、前記アセンブリは、
２０ｋＨｚより低い第１周波数帯域にあるアナログ信号を送信するための光送信装置であって、前記光送信装置は、
可視光領域の光信号を送信するように構成された送信ユニットと、
前記送信ユニットを励起するように構成された励起ユニットと、
を備え、
前記励起の周波数又は持続期間は、前記アナログ信号の値の関数として決定され、前記励起周波数は、１ＭＨｚより大きい第２周波数帯域に含まれる、
光送信装置と、
出力アナログ信号を発生するように構成された光受信装置であって、前記光受信装置は、
前記光送信装置によって放射される前記光信号を受信するように構成された、１μsより短いレイテンシータイムを有する受信ユニットと、
前記受信ユニットによって受信される前記光信号の強度を測定し、前記第１周波数帯域にある出力アナログ信号を発生するように構成された強度測定ユニットと、
を備えた、光受信装置と、
を備えたアセンブリにも関する。

本発明は、２０ｋＨｚより低い第１周波数帯域にあるアナログ信号を送信するための方法であって、前記方法は、
可視光領域の光信号を送信するように構成された送信ユニットを励起することであって、ここで前記励起の周波数又は持続期間は、前記アナログ信号の値の関数として決定され、ここで前記励起周波数は、１ＭＨｚより大きい第２周波数帯域に含まれる、励起することと、
前記励起された送信ユニットによって、光信号を放射することと、
受信ユニットによって、光信号を受信することと、
強度測定ユニットを使用して、前記受信ユニットによって受信される前記光信号の強度を測定し、前記受信ユニットが１μsより短いレイテンシータイムを有する前記第１周波数帯域にある出力アナログ信号を発生することと、
を含む方法にも関する。

上で規定された、さまざまな両立し得るような局面は、組合せられ得る。

本発明は、添付の図面を参照して以下に述べる詳細な説明を参照することによって、さらによく理解されるであろう。
図１は、本発明による、光送信装置及び光受信装置を備えた、アナログ信号を送信するためのアセンブリの概略図を示す。 図２は、本発明による定常状態だけでなく過渡状態の第１の例を示す。 図３は、本発明による定常状態だけでなく過渡状態の第２の例を示す。 図４は、時間の関数としてのアナログ光信号の強度を示し、ここでアナログ信号は本発明による光送信装置によって送信される。

図１は、光送信装置１０及び光受信装置３０を備えた、アナログ信号１１を送信するためのアセンブリを示す。

光送信装置１０は、２０ｋＨｚより低い第１周波数帯域にあるアナログ信号１１を送信するように構成され、可視光領域の光信号２０を送信するように構成された送信ユニット１２を備える。本発明の文脈内では、可視光領域は、380 nm及び780 nmの間に含まれる波長を有する電磁波を含む。ある実施形態によれば、そのような構成によって、例えば、照明ネットワークにおける既存の送信ユニット１２を使用することが可能になる。そのような構成は、したがって、環境学的に効率が良い。

送信ユニット１２は、りん光発光ダイオード（diode electroluminescente phosphorescente）を備え、それによって、例えば、白熱電球と比較して、より長い時間、２つの励起１３の間で光を放射することができる送信ユニット１２を得ることができる。

光送信装置１０は、送信ユニット１２を励起するように構成された、励起ユニット１４も備える。そのような構成によって、可変強度を有する光信号の送信が可能になるので、図４において示されるように、アナログ光信号の送信が可能になる。本発明の文脈内では、励起１３は、送信ユニット１２に送られる電気信号である。この励起の周波数は、所与の時間の間に送られる、励起１３の数に対応する。

励起の周波数又は持続期間は、アナログ信号１１の値の関数として決定され、ここでこの励起周波数は、１ＭＨｚより大きい第２周波数帯域に含まれる。そのような構成、より具体的には、１ＭＨｚより大きい第２周波数帯域に含まれる励起周波数によって、人間の目にとって許容され得る照明を確実なものにすることが可能になる。本発明の文脈内では、「人間の目にとって許容範囲内である」という語は、人間の目が点滅を認識できないくらい高い周波数を有することを意味する。

ある実施形態によれば、励起周波数は一定であり、好ましくは、２ＭＨｚに等しい。そのような励起周波数によって、高性能の励起ユニット１４を必要とすることなく、したがって、より多くのエネルギーを消費することなく、より良い品質のアナログ信号を得ることが可能になる。実際、励起周波数が高いほど、放射される光信号が、より正確に変化する。アナログ光信号１１の発生は、よって、図４に示されるように、それぞれの励起１３の期間を調整することによって可能になる。このデューティ比を調整することによって、正確なアナログ信号１１を得ることが可能になる。そのような構成によって、送信ユニット１２が引き起こし得る、いかなるストロボ的なつまりちらつく効果を避けることも可能になる。実際、励起周波数が一定であれば、発光ダイオードである送信ユニット１２のインピーダンスは一定のままである。したがって、アナログ信号１１に対応する光強度の変化は、肉眼では見えない。換言すれば、励起ユニット１４は、パルス幅変調を実行し、このパルスは励起１３に対応する。

ある実施形態によれば、図２及び図３に示されるように、定常状態５０とは対照的に、前記送信ユニット１２が過渡状態５２にある時、励起ユニット１４は、送信ユニット１０を励起するように構成される。好ましい実施形態によれば、前記送信ユニット１２が、減少しつつある過渡状態５２にあるか、又は光強度がゼロである定常状態にある時、励起ユニット１４は、送信ユニット１０を励起するように構成される。本発明の文脈内では、減少しつつある過渡状態５２は、放射ユニット１２によって放射される光の強度が減少しつつある過渡状態である。そのような過渡状態は、２つの励起群１３の間で得られる。

光受信装置３０は、出力アナログ信号１１を発生するように構成され、１μsより短いレイテンシータイムを有する受信ユニット３２を備える。受信ユニット３２は、光送信装置１０によって放射される、光信号２０を受信するように構成される。１μsより短いレイテンシータイムを有する受信ユニット３２によって、１ＭＨｚより大きい周波数において、励起ユニット１４によって励起される送信ユニット１２によって放射される光信号を受信することが可能になる。

受信ユニット３２は、有機薄膜太陽電池を備える。そのような構成、より具体的には、薄膜太陽電池のレイテンシーに関連付けられた、ダイオードのりん光特性によって、アナログ信号１１によって発生された出力の平滑化が可能になり、これは復調を必要としない。そのような構成によって、エネルギーに関して受動的であるか、又はそれどころかエネルギーを発生する受信ユニット３２を得ることを可能にする。ある実施形態によれば、受信した光信号の強度が、周囲光の強度よりはるかに低い時でも、有機薄膜電池によって、高い受信利得を得て、良好な受信品質を得ることが可能になる。例として、本発明による装置は、10,000ルクスを超える周囲光において、40ルクスの信号を受信することができる。

光受信装置３０は、受信ユニット３２によって受信される光信号２０の強度を測定し、２０ｋＨｚより低い第１周波数帯域にある出力アナログ信号１１を発生するように構成された強度測定ユニット３４も備える。

ある実施形態によれば、光送信装置１０は、第２通信ユニット３６と通信するように構成された、第１通信ユニット１６を備える。第２通信ユニット３６は、光受信装置３０に含まれる。第１通信ユニット１６及び第２通信ユニット３６は、電磁通信プロトコル、すなわち、例えば、「ＲＦＩＤ」、「ブルートゥース」又はさらに「ＢＬＥ」のような無線プロトコルに従って、互いに通信する。そのような構成によって、送信装置１０は、アナログ光信号を使用してデータを送信することが可能になり、電磁信号を使用してデータを受信することも可能になる。逆に、そのような構成によって、受信装置３０が、アナログ光信号を使用してデータを受信することを可能にし、電磁信号を使用してデータを送信することも可能にする。

本発明は、２０ｋＨｚより低い第１周波数帯域にあるアナログ信号１１を送信するための方法にも関し、以下のステップを含む。すなわち、
可視光領域の光信号２０を送信するように構成された送信ユニット１２を励起し、そこで、励起の周波数又は持続期間は、アナログ信号１１の値の関数として決定され、励起周波数は、１ＭＨｚより大きい第２周波数帯域に含まれることと、
励起された送信ユニット１２によって、光信号２０を放射することと、
受信ユニット３２によって、光信号２０を受信することと、
強度測定ユニット３４を使用して、受信ユニット３２によって受信された光信号２０の強度を測定し、第１周波数帯域にある出力アナログ信号１１を発生し、そこで、受信ユニット３２は、１μsより短いレイテンシータイムを有することと、
を含む。

ある実施形態によれば、本送信方法は、前述の光送信装置１０を使用して実行される。よって、光送信装置１０を参照して記載された、さまざまな特徴及び実施形態は、送信方法にも適用される。

当然ながら、本発明は、上で示され、説明された実施形態に限定されるものではなく、むしろ、全ての変形例に及ぶものである。

Claims (10)

1. ２０ｋＨｚより低い第１周波数帯域にあるアナログ信号（１１）を送信するための光送信装置（１０）であって、前記光送信装置は、
   可視光領域の光信号（２０）を送信するように構成された送信ユニット（１２）と、
   励起（１３）を生成するように構成された励起ユニット（１４）であって、
   前記励起（１３）は前記送信ユニット（１２）を励起するように構成された、
   励起ユニット（１４）と、
   を備え、
   前記励起（１３）の周波数又は期間は、前記アナログ信号（１１）の値に従って決定され、
   前記励起の周波数は、１ＭＨｚより大きい第２周波数帯域に含まれる、
   光送信装置。
2. 前記送信ユニット（１２）は、りん光発光ダイオードを備えた、
   請求項１に記載の光送信装置（１０）。
3. 前記送信ユニット（１２）が、減少しつつある過渡状態にあるか、又は光強度がゼロである定常状態にある時、前記励起ユニット（１４）は、前記送信ユニット（１２）を励起するように構成される、
   請求項１又は２に記載の光送信装置（１０）。
4. 光送信装置（１０）は、電磁通信プロトコルに従って、第２遠隔通信ユニット（３６）と通信するように構成された第１通信ユニット（１６）を備えた、
   請求項１－３のいずれか１項に記載の光送信装置（１０）。
5. 出力アナログ信号（１１）を発生するように構成された光受信装置（３０）であって、前記光受信装置は、
   光送信装置（１０）によって放射される前記光信号（２０）を受信するように構成された、１μsより短いレイテンシータイムを有する受信ユニット（３２）と、
   前記受信ユニット（３２）によって受信される前記光信号（２０）の強度を測定し、２０ｋＨｚより低い第１周波数帯域にある出力アナログ信号（１１）を発生するように構成された強度測定ユニット（３４）と、
   を備えた光受信装置。
6. 前記受信ユニット（３２）は、太陽電池を備えた、
   請求項５に記載の光受信装置（３０）。
7. 前記太陽電池は、有機薄膜太陽電池である、
   請求項６に記載の光受信装置（３０）。
8. 前記光受信装置（３０）は、電磁通信プロトコルに従って、第１遠隔通信ユニット（１６）と通信するように構成された第２通信ユニット（３６）を備えた、
   請求項５－７のいずれか１項に記載の光受信装置（３０）。
9. アナログ信号（１１）を送信するためのアセンブリであって、前記アセンブリは、
   ２０ｋＨｚより低い第１周波数帯域にあるアナログ信号（１１）を送信するための光送信装置（１０）であって、前記光送信装置（１０）は、
   可視光領域の光信号（２０）を送信するように構成された送信ユニット（１２）と、
   前記送信ユニット（１２）を励起するように構成された励起ユニット（１４）と、
   を備え、
   前記励起の周波数又は持続期間は、前記アナログ信号（１１）の値の関数として決定され、前記励起の周波数は、１ＭＨｚより大きい第２周波数帯域に含まれる、
   光送信装置（１０）と、
   出力アナログ信号（１１）を発生するように構成された光受信装置（３０）であって、前記光受信装置は、
   前記光送信装置（１０）によって放射される前記光信号（２０）を受信するように構成された、１μsより短いレイテンシータイムを有する受信ユニット（３２）と、
   前記受信ユニット（３２）によって受信される前記光信号（２０）の強度を測定し、前記第１周波数帯域にある出力アナログ信号（１１）を発生するように構成された強度測定ユニット（３４）と、
   を備えた、光受信装置（３０）と、
   を備えたアセンブリ。
10. ２０ｋＨｚより低い第１周波数帯域にあるアナログ信号（１１）を送信するための方法であって、前記方法は、
    可視光領域の光信号（２０）を送信するように構成された送信ユニット（１２）を励起することであって、ここで前記励起の周波数又は持続期間は、前記アナログ信号（１１）の値の関数として決定され、ここで前記励起の周波数は、１ＭＨｚより大きい第２周波数帯域に含まれる、励起することと、
    前記励起された送信ユニット（１２）によって、光信号（２０）を放射することと、
    受信ユニット（３２）によって、光信号（２０）を受信することと、
    強度測定ユニット（３４）を使用して、前記受信ユニット（３２）によって受信される前記光信号（２０）の強度を測定し、前記受信ユニット（３２）が１μsより短いレイテンシータイムを有する前記第１周波数帯域にある出力アナログ信号（１１）を発生することと、
    を含む方法。