JP4267787B2 - 光学コーディングシステム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学コーディングシステムに関係したものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の、特にシミュレーションを目的とした赤外線伝送システムは、多くの場合、レーザ送信機と、特別のディテクターを備えた少なくとも１つのレーザ受信機とを含んでいる。そのようなレーザ送信機は、レーザードライバーが１００Ｖまでの比較的高い供給電圧を必要とするように、パルス動作が可能でかつ、活性層の組成に対応する９０４．５ｎｍの波長で動作をすることができ、出力パワーＰｐ＝１Ｗ，電流Ｉ＝１０ＡのＧａＡｓ注入型半導体レーザダイオードを備えていなければならない。
【０００３】
また、米国特許５，７８８，５００に示されているように、波長８３０ｎｍのＣＷが可能な、出力パワーが例えばたった５５ｍＷのレーザダイオードを、レーザビームをバースト発振形態（バーストモード）でオン・オフ切り換えすることにより、使用することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
赤外線データ伝送の２つのタイプは、有利な面と不利な面を持っている。
しかしながら、前者に関しては経費が大きい。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、簡単な構成で、比較的大きいレンジの光学コーディングシステムを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明に係る請求項１に記載された事項により特定される光学コーディングシステムは、
少なくとも１つのレーザ送信機と少なくとも１つのレーザ受信機とを備えたデータ伝送デバイス用の光学コーディングシステムであって、
上記レーザ送信機（１）は、レーザデバイス（３）とコード発生器（４）を有し、
上記レーザ受信機（２）は、検出デバイス（５）と評価回路（６）とを有し、
上記検出デバイス（５）は、少なくとも反復レートＴの主系列バースト（Ｂ１，Ｂ２）を含み、１つのバーストのパルス長ｄは４００ｎｓ以上でありかつｂ個のパルスからなっている１つのバーストの長さＤは閾値Ｔｇ＝１０００μｓ以下であるバースト列（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，．．．）を検出するように構成されていることを特徴とする。
この請求項１に従って構成された本発明に係る光学コーディングシステムによって上記本発明の目的が達成される。
本発明の他の好ましい構成は、以下の従属請求項により特定される。
【０００７】
本発明に係るコーディングシステムは、請求項１記載の発明において、上記検出デバイス（５）はさらに、４００ｎｓ以下の長さｐを有しかつパルス（Ｐ１，Ｐ２）の主系列を含むパルス列（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，．．．）を検出するように構成されていることが好ましい。
【０００８】
また、本発明に係るコーディングシステムは、請求項１又は２記載の発明において、パルス（Ｐ１，Ｐ２）及び／又はバースト（Ｂ１，Ｂ２）の反復周期Ｔは、反復周期Ｔとして整数値Ｔ１，Ｔ２，．．．Ｔｎが得られるように所定のタイムユニットの中で変化させることができかつ、上記長さＤがこれらのタイムインターバルＴ１，．．．Ｔｎの最小値以下であることが好ましい。
【０００９】
さらに、本発明に係るコーディングシステムは、請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載のコーディングシステムにおいて、ｊ＝０，１，２．．．のうちの任意の値と所定のｎの値を有し、ｎ回繰返し周期Ｔ１＋ｊ，Ｔ２＋ｊ，Ｔ３＋ｊ，．．．の総合計が一定値であることが好ましい。
【００１０】
またさらに、本発明に係るコーディングシステムは、請求項１〜４のうちのいずれか１項に記載のコーディングシステムにおいて、多重化されたシーケンスが異なる時間間隔（ＴＭＰＸ１，ＴＭＰＸ２，ＴＭＰＸ３，．．．）で伝送され、ｂパルスからなるバーストの長さＤが、これらの時間間隔の最小値（ＴＭＰＸｍｉｎ）より小さいことが好ましい。
【００１１】
また、本発明に係るデコーディングシステムは、請求項１〜５のうちのいずれか１項に記載のコーディングシステム用のデコーディングデバイスであって、上記レーザ受信機（２）は、２つのデコーダー（７，８）を有し、かつ所定の仕様に合致した時に第１デコーダー（８）をアクティブにし、それ以外には第２デコーダー（７）をアクティブにするようにする、パルス列又はバースト列のための検出手段（９，１０）を含むことを特徴とする。
【００１２】
本発明に係るデコーディングシステムは、請求項６記載のデコーディングシステムにおいて、デコーダー（７，８）及び／又は検出手段（９，１０）は、少なくとも一部分がソフトウエアにより実現されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明に係るデコーディングシステムは、請求項１〜７のうちのいずれか１項に記載のコーディングシステムにおいて、上記レーザー受信機（２）は、少なくとも８００ｎｍ〜１１００ｎｍの間の波長に対して感度を有する少なくとも１つのディテクター（８）を有することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係るデコーディングシステムは、請求項１〜７のうちのいずれか１項に記載のコーディングシステムにおいて、上記レーザー受信機（２）は、少なくとも略８３０ｎｍ帯の波長に対して感度を有する少なくとも１つのディテクターと、少なくとも略９０４．５ｎｍ帯の波長に対して感度を有する少なくとも１つの別のディテクターとを有することを特徴とする。
【００１５】
さらに、本発明に係るデコーディングシステムは、請求項１〜９のうちのいずれか１項に記載のコーディングシステムにおいて、上記検出デバイス（５）及び／又は上記第１デコーダー（８）は、所定の周期タイムユニット内において繰り返しレートＴとして整数値Ｔ１，Ｔ２，．．．を得るために繰り返しレートＴが可変である場合にだけパルス（Ｐ１，Ｐ２，．．．；Ｂ１，Ｂ２，．．．）を処理するように構成されていることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明に係る光コーディングシステムは、少なくとも１つのレーザ送信機と少なくとも１つのレーザ受信機を有するデータ伝送デバイスを備えた光学コーディングシステムであって、そのレーザ送信機はレーザデバイスとコード発生器を有し、レーザ受信機は検出デバイスと評価回路とを有している。その検出デバイスは１つのバーストのパルスの長さｄが４００ｎｓ以上であり、ｂ個のパルスからなる１つのバーストの長さＤが１０００μｓ以下であるバースト列（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，．．．）を検出するように構成されている。
以下、図面を参照しながら実施の形態を通じてより詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明に係る高い出力電力を持った赤外線送信デバイスの可能なコーディングの略図である。
図１に示すように、実行できるコーディングは、例えば、パルス幅ｐ＜２００ｎｓの強いパルスＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５．．．．．を含んでいる。本例では、パルスＰ１，Ｐ４がメイン情報チャンネルに対応するメイン系列を構成し、１周期時間Ｔは、これらのパルス又はそれぞれパルスギャップを繰り返すように供給される。パルスＰ２，Ｐ３，Ｐ５，．．．は、多重動作において時間順に散在された任意の他の情報チャンネルに関係し、ここで、もし、多重化された列が図１に示すように時間間隔（タイムインターバル）ＴＭＰＸ１，ＴＭＰＸ２，ＴＭＰＸ３で転送されるとすれば、Ｐ２とＰ５はパルスギャップの例を示す。
実際には、そのパルスは１００ｎｓから２００ｎｓのパルス幅ｐをもつことができ、周期はＴ＝３３３．３３３μｓであるべきである。
【００１８】
図２は、本発明によって、どのようにしてこれらのパルスＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５，．．．，が、比較的弱く十分広いパルスグループ（バースト）Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ５，．．．，に置きかえられるかを示している。このバースト（図２）は、バースト列（図２）がパルス列（図１）と同じ情報を含むことができるように各パルス（図１）に割り当てられ、バーストギャップは、各パルスギャップに対応して設けられる。バーストは、ｂ個のパルスからなり、ｂは例えば３〜１２の間である。
【００１９】
コーディングはまた、そのような方法で多重化された列に対して可変時間間隔（タイムインターバル）で実行することができる。その時間間隔（タイムインターバル）Ｔ（図１）は、例えばミリセカントであらわされた予め決められた時間単位のなかで整数を得るために変化させることができる。
この方法では、周期Ｔは、Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３＝１０００μｓとするためにはＴ１＝３３３μｓ、Ｔ２＝３３４μｓ、Ｔ３＝３３３μｓの値を連続して有することができる。尚、この場合、従来の分配方法では、Ｔｋ＝３３３＋１／３μｓとしていた。
【００２０】
Ｔ１＝３３３μｓ、Ｔ２＝３３４μｓ、Ｔ３＝３３３μｓは、次の周期にも適用される。ｂパルスのバーストのμｓで表される長さＤに対しては、式Ｄ＝[（ｂ−１）・τ＋ｄ]を適用する。この場合、例えば、そのようなパルスの長さｄは、１μｓ以上であってもよく、バーストの長さＤは２２μｓ以下であってもよい。しかしながら、本発明に係る好ましい実施の形態では、長さｄ＝２μｓ、２つのパルス間のギャップは２μｓである。
【００２１】
図３は、特別のコーディング動作をするＣＷが可能なレーザダイオードを有する赤外線データ送信のための、本発明に係る光学コーディングシステムのブロック回路略図である。
図３に係るデータ伝送デバイスは、好ましくは赤外線放射により動作するレーザー送信機１とレーザー受信機２を含んでいる。レーザ送信機１は、レーザー送信機が、予め決められたパルス列に対応するバースト列Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，．．．，を送信するように構成されたレーザデバイス３とコード発生器４とを有している。受信機は、このバーストモードに対して最適化されている。長さｄは、少なくともパルスＰ１，Ｐ２，．．．，の幅ｐより２倍〜３倍大きい。ｂパルスを含んでいるバーストの長さＤは、長さＴより小さいか、又はＴＭＰＸｍｉｎより小さい。もし、ｋ多重化列が異なる時間間隔（タイムインターバル）ＴＭＰＸ１，ＴＭＰＸ２，ＴＭＰＸ３，．．．（図１）で送信されると、ｋは簡単に２又は３又は４等の４０まで又はそれ以上にすることができる。
【００２２】
レーザー受信機２は、検出装置５と予め選択された列において所望の情報信号を供給する評価回路６とを有している。
レーザーデバイス３は、パルスレーザーにおいて他の方法で通常使用されているものより出力のより小さいレーザーダイオード３を含んでいる。しかしながら、これは、トータルの放射エネルギーの増加に対応するかなり大きな長さＤによって補償されている。受信ディテクター５１が、蓄積した受信エネルギーとそれゆえ図３によるＣＷが可能なレーザーダイオードを有する赤外線データ伝送デバイスによって達成された範囲が比較的大きいことがテストによって示されている。
【００２３】
しかし、図３のデバイスは、レーザデバイス３を含んでいるレーザードライバーが電力デバイス部品及び高電圧電源を使用する必要がなく、レーザーダイオードに低電圧電流を供給すればよいことからレーザードライバーの信頼性（ＭＴＢＦ：平均故障間隔）を高くできるので、ＣＷが可能なレーザーダイオードが、ＧａＡｓ注入型レーザーダイオードより適しているという別の利点を有する。さらに、本発明に係るレーザーダイオードは、他の通常の９０４．５ｎｍの波長を使用した場合に比較してナイトビジョンデバイス（ナイトビジョンゴーグル）でよりよく認識できる８３０ｎｍの波長で動作することが好ましく、そのレーザダイオードはＣＷモードで発振されてもよい。これら２つの特性は、目標レーザーの使用において特に重要である。
【００２４】
本発明に係る光学コーディングシステム用の、図４に示された特定のデコーディングデバイスにおいて、２つのデコーダー７，８とスタート検出デバイス９とテスト回路１０とが、デバイス９の出力に接続されている。ここで、テスト回路１０の先の入力はデバイス９の出力に接続される。また、テスト回路１０はリリースパルス（イネーブル）Ｅｂをディテクター７とコード評価回路１１に対して供給するだけではなく、リリースパルス（イネーブル）Ｅｐをディテクター８とコード評価回路１１に供給する。さらにコード評価回路１１はデコーダー７，８の出力と入力側でさらに接続されている。
【００２５】
図４は、本発明に係るコーディングシステムの特別のデコーディングデバイスのブロック回路略図である。
図４に示したデコーディングデバイスは、次のように動作する。
ディテクター５１又は受信機２のディテクターは、パルスＰ１，Ｐ２，．．．．，（図１）又はＢ１，Ｂ２，．．．，（図２）を有する発光を検出することができる。しかしながら、パルスは常に検出デバイス５の出力に現れる。そのシステムは、例えば、各情報パッケージのスタート時には、主系列の２つのパルスが常に予め決められたタイムインターバルＴで伝送されるという特定の仕様に合致したコーディングで動作することが好ましい。デコーダー８は、その特定の仕様がパルスＰ１，Ｐ２，．．．．，から得られるか、Ｂ１，Ｂ２，．．．，から得られるかに関わらず、この特定の仕様に合致したパルスをデコーディングするために設けられている。スタート検出デバイス９が情報パッケージの先頭を検出するとすぐに、回路１０を起動する。後者が上述の特性が処理された後すぐであって、かつ情報パッケージが持続している限り、そのテスト回路１０は信号Ｅｐをデコーダー８とコード評価回路に送る。そして、システムはこの特別の仕様に従った方法により処理をする。もし、上記仕様に合致したパルスが到達しない場合は、主として、送信機５がバーストタイプのレーザー送信機ともに動作することを可能にすることを目的として、システムを他の動作に切り換えるために、テスト回路１０は信号Ｅｂを送る。しかしながら、シーケンスもまた受信することができる。
【００２６】
そのシステムは、ソフトウエアにより実現することができる。そして、インターバルＴは、予めプログラムされた特定の仕様に従って順次変化させることができる。しかしながら、Ｔの値は好ましくは、一定値又は、Ｔ１＋Ｔ２＋．．．＋Ｔｎ＝（Ｔｎ＋１）＋（Ｔｎ＋２）＋．．．＋（Ｔ２ｎ）等の合計が一定値となるように、例えば、上述の１／２ｋＨｚ，１／３ｋＨｚ，１／４ｋＨｚに対応したＴ１，Ｔ２，Ｔ３，．．．Ｔｎ，Ｔｎ＋１，Ｔｎ＋２，．．．，で変化させるか、又はそれらの倍数で変化させる。また、他の任意の値を使用することもできる。デコーダー８は、図１のパルスのＴｐ＝周期Ｔが一定値の時だけデコーディングするように設計されていてもよい。そして、ｎバーストの合計とｎ・Ｔｐが等しい場合に、周期Ｔ＝Ｔｂが可変である。
【００２７】
レーザー受信機２は、８００ｎｍ〜１１００ｎｍの間の波長で少なくとも感度を有する、少なくとも１つのディテクター５１をもっていればよい。ここで、レーザー受信機は、必要であれば、他の電子デバイスを保護するためにリミッティングデバイス（リミッター）を持っていてもよい。しかしながら、レーザー受信機は、少なくとも約８３０ｎｍ帯の波長のための少なくとも１つのディテクターと、少なくとも約９０４．５ｎｍ帯の波長のための少なくとも１つのディテクターを持っていればよい。
【００２８】
このように、レーザ受信機２は、その時にはディテクター（デコーダー）８がアクティブである所定の特別の仕様に適合するパルス列又はバースト列用の検出手段９，１０を含んでいる。他の状態では、ディテクター（デコーダー）７がアクティブである。この仕様は、検出されるべき、２つの絶えず繰り返されるパルス、又はそれぞれインターバルＴ又はそれぞれＴ１，Ｔ２，Ｔ３，．．．，のバースト、を有することが好ましい。これらのデコーダー手段であって検出手段となり得る手段は、少なくとも１部分をソフトウエアで構成することが好ましい。
【００２９】
例えば、本発明に係るコーディングシステムは、スポーツやおもちゃ用、警察又は軍隊の訓練目的の発砲訓練用のデバイスで実現してもよい。この場合、送信機は送信エレメントとしてＬＥＤ（発光ダイオード）を持っていてもよい。
【００３０】
上述した好ましい形態は、そのようなコーディングシステムの一例であると理解されるべきである。当業者にとってそこから直ちに導かれ、かつ本発明の基本的なコンセプトに含まれる、特に対応するコーディングシステム又はコーディングシステム等の他の形態もまた、個々に保護されるべきである。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、簡単な構成で、比較的大きいレンジの光学コーディングシステムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 高い出力電力を持った赤外線送信デバイスの可能なコーディングの略図である。
【図２】 連続波が可能なレーザダイオードを有する赤外線データ送信デバイスのレンジを増加させるための、本発明に係る特別のコーディングの略図である。
【図３】 特別のコーディング動作をするＣＷが可能なレーザダイオードを有する赤外線データ送信のための、本発明に係る光学コーディングシステムのブロック回路略図である。
【図４】 本発明に係るコーディングシステムの特別のデコーディングデバイスのブロック回路の略図である。
【符号の説明】
１…レーザ送信機、
２…レーザ受信機、
３…レーザデバイス
４…コード発生器、
５…検出デバイス
６…評価回路、
７，８…デコーダー（ディテクター）、
９，１０…検出手段。

Claims (12)

1. 光学コーディングシステムおよびデコーディングシステムを備えるデータ伝送デバイスであって、少なくとも１つのレーザ送信機（１）と、少なくとも１つのレーザ受信機（２）と、を備え、
   上記レーザ送信機（１）は、パルス列を発信するレーザデバイス（３）と、上記パルス列をコードするコード発生器（４）と、を有し、
   上記レーザ受信機（２）は、１００ｎｓ〜２００ｎｓの狭いパルス長の強いパルス列を受信するための検出デバイス（５）と、コードされたパルス列をデコードするための評価回路（６）と、を有し、
   上記レーザデバイス（３）は、ある波長の、連続発振が可能なレーザダイオードであって、レーザビームをバースト列でオン・オフ切り換えすることができ、当該バースト列（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，．．．）は、少なくとも反復周期Ｔの主系列バースト（Ｂ１，Ｂ２）を含み、１つのバーストのパルス長ｄは約４００ｎｓでありかつｂ個のパルスからなっているバースト列の長さＤは閾値Ｔｇ＝１０００μｓ以下であり、上記バースト列は、１００ｎｓ〜２００ｎｓの狭いパルス長の強いパルス列に対応することを特徴とする光学コーディングシステム。
2. 請求項１記載のデータ伝送システムのための光学コーディングシステムであって、多重化されたシーケンスが異なる時間間隔（ＴＭＰＸ１，ＴＭＰＸ２，ＴＭＰＸ３，．．．）で伝送され、多重化されたパルスからなるバーストの長さＤが、これらの時間間隔の最小値（ＴＭＰＸｍｉｎ）より小さいことを特徴とする請求項１に記載の光学コーディングシステム。
3. 上記検出デバイス（５）はさらに、４００ｎｓ以下の長さｐを有しかつパルス（Ｐ１，Ｐ４）の主系列を含むパルス列（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，．．．）を検出するように構成されている請求項２記載の光学コーディングシステム。
4. パルス（Ｐ１，Ｐ４）の反復周期Ｔは、反復周期Ｔとして整数値Ｔ１，Ｔ２，．．．Ｔｎが得られるように所定のタイムユニットの中で変化させることができかつ、上記長さＤがこれらのタイムインターバルＴ１，．．．Ｔｎの最小値以下であることを特徴とする請求項３記載のコーディングシステム。
5. バースト（Ｂ１，Ｂ４）の反復周期Ｔは、反復周期Ｔとして整数値Ｔ１，Ｔ２，．．．Ｔｎが得られるように所定のタイムユニットの中で変化させることができかつ、上記長さＤがこれらのタイムインターバルＴ１，．．．Ｔｎの最小値以下であることを特徴とする請求項２記載の光学コーディングシステム。
6. ｊ＝０，１，２．．．のうちの任意の値と所定のｎの値を有し、ｎ回繰返し周期Ｔ１＋ｊ，Ｔ２＋ｊ，，．．．Ｔｎ＋ｊの総合計が一定値であることを特徴とする請求項５に記載の光学コーディングシステム。
7. 請求項１に記載のデータ伝送システムのためのデコーディングシステムであって、上記レーザ受信機（２）は、第１デコーダー（７）と，第２デコーダー（８）と、を有し、かつ所定の仕様に合致した時に第１デコーダー（８）をアクティブにし、それ以外には第２デコーダー（７）をアクティブにするようにする、パルス列又はバースト列のための検出手段（９，１０）を含むことを特徴とするデコーディングシステム。
8. 上記レーザ受信機（２）は、第１デコーダー（７）と，第２デコーダー（８）と、を有し、かつ所定の仕様に合致した時に第１デコーダー（８）をアクティブにし、それ以外には第２デコーダー（７）をアクティブにするようにする、パルス列又はバースト列のための検出手段（９，１０）を含むことを特徴とする請求項７に記載のデコーディングシステム。
9. 上記レーザー受信機（２）は、少なくとも８００ｎｍ〜１１００ｎｍの間の波長に対して感度を有する少なくとも１つのディテクター（８）を有することを特徴とする請求項７に記載のデコーディングシステム。
10. 上記レーザー受信機（２）は、少なくとも略８３０ｎｍ帯の波長に対して感度を有する少なくとも１つのディテクターと、少なくとも略９０４．５ｎｍ帯の波長に対して感度を有する少なくとも１つの別のディテクターとを有することを特徴とする請求項７に記載のデコーディングシステム。
11. 上記検出デバイス（５）は、所定の周期タイムユニット内において反復周期Ｔとして整数値Ｔ１，Ｔ２，．．．を得るために反復周期Ｔが可変である場合にだけパルス（Ｐ１，Ｐ２，．．．；Ｂ１，Ｂ２，．．．）を処理するように構成されていることを特徴とする請求項７に記載のデコーディングシステム。
12. 上記デコーダー（７，８）は、所定の周期タイムユニット内において反復周期Ｔとして整数値Ｔ１，Ｔ２，．．．を得るために反復周期Ｔが可変である場合にだけパルス（Ｐ１，Ｐ２，．．．；Ｂ１，Ｂ２，．．．）を処理するように構成されていることを特徴とする請求項８に記載のデコーディングシステム。

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