JPH01292918A - 光空間伝送通信方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、自由空間を伝送経路として光信号による無線
通信を行う光空間伝送通信方式に関する。

従来の技術 第５図は、従来の光空間伝送通信方式の一例の概略構成
を示す系統図である０図において、送信機１は室内２の
壁などに取付けられ、信号源３から出力された音声、音
楽、データなどの信号ａは有線伝送経路を介して送信機
１に送られて電気的に変調され、その変調信号が光信号
すに変換されて送信機１から室内２の自由空間に送出さ
れる。

別に室内２では、たとえば机４の上などに受信機５が設
けられていて、送信機１から送出された光信号すは受信
機５で受光され、さらに復調されて一元の音声、音楽、
データなどの信号が再生される。

第６図（Ａ）は上記した送信機１の概略構成を示すブロ
ック図であり、第６図（Ｂ）は上記した受信機５の概略
構成を示すブロック図である。第６図（Ａ）に示°す送
信機１において、上記した信号源３から出力される信号
ａを入力してこれを増幅する増幅器６は、その出力をパ
ルス化された副搬送波の角度変調信号に変調する変調器
７に接続されている。変調器７はその出力に応じて発光
素子９を発光させるドライバ８に接続されている。

この発光素子９としては、応答性、効率などの点を考慮
して赤外光を発光する発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ　Ｅ
ｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ；以下、ＬＥＤと称する）
が適用される。

一方、第６１２１（Ｂ）に示す受信機５では、送信機１
の発光素子９から送信されてきた光信号ｂ（角度変調さ
れた赤外光）を受光し光電変換して増幅するホトダイオ
ードなどからなる受光器１０が、その出力を復調する復
調器１１に接続され、復調器１１は増幅器１２を介して
出力器１３に接続されている。

送信機１および受信ｆｉ５の動作を第６［Ｊ　（Ａ＞。

（Ｂ）に基づいて説明すれば以下のようになる。

上記した信号源３から出力された信号ａは、送ｆ３機１
の増幅器６に入力され、ここで適当なレベルに増幅され
、次の変調器７によって光空間伝送に適するパルス化さ
れた副搬送波の角度変調信号に変調される。変調器７か
ら出力される角度変調信号を受けるドライバ８では、そ
の角度変調信号に応じて発光素子９を発光させ、発光素
子９から角度ｇ：調された赤外光である光信号すが室内
２の自由空間に送出される。受信機５では、送信されて
きた光信号すが受光器１０で受光・増幅されたあと、復
調器１１によって変調前の信号に復調される。復調され
た信号は増幅器１２で増幅され出力器１３に送られる。

送受信の形態としては、第５図に示した場きのほかに、
机４などの上に移動可能に設けた送信機から壁などに取
付けた受信機へ光信号を伝送する場きや、２つの場所の
間で双方向伝送を行う場合なとがある。

発明が解決しようとする課題 ところで、上記した従来の光空間伝送通信方式では、第
５図に示すように室内２の照明器具１４の光Ｃが、光空
間伝送に対し外乱光として作用するという問題を有する
。

第７図は蛍光灯照明の赤外光（波長・９００〜１０１０
００ｎによる高調波スペクトルを示す分布図であり、そ
のうち第７図（Ａ）は点灯周波数が商用電源周波数＜６
０Ｈｚ）に等しい通常点灯型の蛍光灯の場きの高調波ス
ペクトルを示し、第７図（Ｂ）はインバータ方式の蛍光
灯の場なの高調波スペクトルを示す。

インバータ方式とは、交流電源を一旦、直流電源に変換
し、高周波発振回路で発振させた財波数（２０〜１００
ｋＨｚ）によって上記直流電源を再び交流に変換し、蛍
光灯を高周波点灯させる方式であり、第７１１２１（Ｂ
）の高周波スペクトルは点灯周波数が２７ｋＨｚの場き
を示す。

第７図（Ａ＞に示すように、通常点灯型の蛍光灯の場合
には、１００ｋＨｚ程度以上の高調波スペクトルは存在
しないのに対して、第７図（Ｂ）に示すインバータ方式
の蛍光灯の場合には、高調波スペクトルは線スペクトル
に近いものの５００ｋＨｚ程度まで存在し、しかもその
程度も大きい。

一方、光空間伝送に用いる副搬送波の周波数は、送信機
１における発光素子９や受信機５の受光器１０を構成す
る受光素子の応答性および取扱われる信号の周波数など
の点から１００〜５００ｋＨ２が適当であるとされるの
で、上記した通常点灯型の蛍光灯を第５図における照明
器具１−１として用いても光空間伝送のノイズ源とはな
らないが、インバータ方式の蛍光灯の場合には大きなノ
イズ源となって光空間伝送に支障を来すことになる。

したがって、本発明の目的は、照明器具から発する光が
光空間伝送のノイズ源として作用することのない光空間
通信方式を提供することである。

課題を解決するための手段 本発明は、音声などの信号を電気的に変調し、その変調
信号を光信号に変換して自由空間に送出する送信機と、
送信機からの光信号を受光し復調する機能を持つ受信機
との間で、自由空間を光信号の伝送経路として光通信を
行うようにした光空間伝送通信方式において、 前記自由空間の照明器具として他動インバータ方式の蛍
光灯を用い、 その蛍光灯を前記送信機の光送出部として兼用し、送信
機で変調された変調信号の周波数を点灯周波数として蛍
光灯を点灯駆動するようにしたことを特徴とする光空間
伝送通信方式である。

ｆヤ用 本発明に従えば、他励インバータ方式の蛍光灯が、送信
機で変調された変調信号の周波数を点灯周波数として点
灯駆動され、その蛍光灯の発光は魚明光であると同時に
送信機から送出される光信号でもあることになる。この
ため、蛍光灯が光空間伝送のノイズ源となることはない
。

実施例 第１図は、本発明の一実施例である光空間伝送通信方式
の概略構成を示すブロック図である。そのうち、第１図
（Ａ）は送信機１５を示し、第１図（Ｂ）は受信機１６
を示す、第２図は室内１７において上記光空間伝送通信
方式を適用した場合の構成の一例を示す系統図であり、
室内１７の天井部に送信機１５が取付けられる一方、机
１８の上に受信機１６が設けられ、音声、音楽、データ
などの信号ａを出力する信号源１９は有線伝送経路を介
して送信機１５に接続されている。

第１図（Ａ）に示す送信機１５において、上記した信号
源１９から出力される信号ａを入力して、これを増幅す
る増幅器？０は、その出力をパルス化された副搬送波の
角度変調信号に変調する変調器２１に接続されている。

信号源１９から出力される信号ａが音声、音楽などのア
ナログ信号の場合には、変調器２１として周波数変調（
Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）器が用い
られ、信号ａがＰ　ＣＭ　（Ｐｕ１ｓｅ　Ｃｏｄｅ　Ｍ
ｏｄｕｌａｔｉｏｎ）音楽やバイナリ・コードデータな
どのディジタル信号の場合には、変調器として周波数シ
フトキーイング変ｍ＜Ｆｒｅｑｕｅｎｅｙ　５ｈｉｆｔ
　Ｋｅｙｉｎｇ）器が用いられる。変調器２１はドライ
バ２２に接続され、ドライバ２２は蛍光灯２３に接続さ
れている。

ドライバ２２は外部から点灯周波数の制御ができる他動
式のインバータ回路からなり、□変調器２１からの出力
に応じた点灯周波数で蛍光灯２３を点灯駆動する機能を
有する。変調器２１は別にＬＥＤ発光器２４に接続され
ている。このＬＥＩ５発光器２４は、変調器２１からの
出力に応じて蛍光灯２３から送出される光信号すと同期
した赤外光の光信号ｂ゛を送出する機能を有する。

一方、第１図（Ｂ）に示す受信機１６では、送信機１５
の蛍光灯およびＬＥＤ発光器２４から送信されてきた光
信号す、ｂ−を受光し光電変換して増幅する受光素子な
どからなる受光器２５が、その出力を復調する復調器２
６に接続され、復調器２６はさらに増幅器２７を介して
出力器２８に接続されている。受光器２５を構成する受
光素子には、蛍光灯２３からの光信号すのうち赤外光成
分を特に受光できるように、赤外光にその感度ピークを
持つ素子が用いられる。

出力器２８としては、信号源１９から出力される信号ａ
が音声や音楽などの音響信号である場合にはスピーカが
用いられ、信号ａがバイナリ・コードデータなどの場合
には、たとえばコンピュータや表示器が用いられる。

第３図は、第１図（Ａ）に示す送信機１５の具体的構成
の一例を示す回路図である。第３図において、ドライバ
２２ではＡＣｌｏｏＶの商用電源を直流電源に変換する
交流−直流変換器２９が蛍光灯２３の一方の電極２３ａ
に接続されている。

この交流−直流変換器２９はコンデンサ３０、トランス
３１およびダイオードブリッジ３２によって構成されて
いる。また、変調器２１から出力されるパルス化された
角度変調信号を蛍光灯２３の点灯駆動に適したデユーテ
ィに変換するデユーティ調整器３３がスイッチングトラ
ンジスタ３４のベースに接続され、このスイッチングト
ランジスタ３４と点灯安定用のチョークコイル３５との
直列回路を介して蛍光灯２３の他方の１！極２３ｂがグ
ランドに接続されている。

スイッチングトランジスタ３４のベース・エミッタ間に
は逆電流バイパス用のダイオード３６が接続されている
。また、蛍光灯２３の画電極２３ａ。

２３ｂ間には点灯スタート用スイッチ３７が接続されて
いる。一方、ＬＥＤ発光器２４は、変調器２１から出力
された角度変調信号を蛍光灯２３の発光ダイオードに同
期させるための位相ｙＪ整が行われる位相調整器３８と
、その位相調整器３８の出力に応じて赤外発光ＬＥＤ４
０を発光させるＬＥＤドライバ３９などによって構成さ
れている。

次に上記した光空間伝送通信方式による通信動作につい
て説明する。

信号源１９から出力された音声、音楽、バイナリ・コー
ドデータなどの信号ａは、照明器具を兼ねた送信機１５
の増幅器２０に送られ、ここで適当なレベルに増幅され
たあと、次の変調器２１によってパルス化された角度変
調信号に変調される。

このときの中心周波数として、蛍光灯２３の点灯駆動に
適した２０〜１００ｋＨｚ程度の値が選ばれる。この中
心周波数の値は、周波数が１０ｋＨ２以下の音声や２０
ｋＨｚ以下の音楽や１０ｋｂｐｓ以下の低速データを周
波数変調や周波数シフトキーイング変調して光空間伝送
するのに十分な値である。

変調器２１から出力される角度変調信号を受けるドライ
バ２２では、その角度変調信号の周波数を点灯周波数と
して蛍光灯２３の点灯駆動が行われ、蛍光灯２３からは
角度変調された光が照明光および光信号すとして室内１
７の自由空間に送出される。このときのドライバ２３の
動作を第３図を９照して説明すれば以下のようになる。

変調器２１から出力されたパルス化された角度変調信号
はデユーティ調整器３３に送られ、ここで蛍光灯２３の
点灯駆動に適したデユーティに変換され、その信号をベ
ースに受けてスイッチングトランジスタ３６がオン・オ
フ動作する。一方、交流−直流変換器２９によって、商
用交流電源から変換された直流電源は蛍光灯２３の一方
の電極２３ａに加えられる０点灯スタート用スイッチ３
７をオンにすると、このとき蛍光灯２３の画電極２３ａ
、２３ｂに直流電源が加えられ、その直流電源がスイッ
チングトランジスタ３４の高速スイッチング動作に応じ
て放電されることによって蛍光灯２３が点灯駆動される
。

なお、蛍光灯２３の点灯スタートは、点灯スタート用ス
イッチ３７によらないで、サイリスクなどを用いて自動
的にスタートさせることもできる。

また、ＬＥＤ発光器２４では、変調器２１から出力され
た角度変調信号が位相ｔＩＭ整器３Ｓによって蛍光灯２
３の発光タイミングと同期するように位相調整される。

この位相調整器３８の出力を受けるＬＥＤドライバ３９
によＩつで、赤外発光ＬＥＤ４０が発光させられ、赤外
発光ＬＥＤ４０から蛍光灯２３の光信号すに同期した赤
外光である光信号す−が室内１７の自由空間に送出され
る。このＬＥＤ発光器２４は、蛍光灯２３による光信号
すだけでは光信号の発光強度が定まらない渇きや、蛍光
灯２３を消灯して光空間伝送を行う場りに動作させられ
る。

一方、受光器１６では、送信ｖ１１５の蛍光灯２３から
送信されてきた光信号すとＬＥＤ発光器２４から送信さ
れてきた光信号ｂ−とが受光器２５によって受光される
。蛍光灯２３からの光信号すは可視光と赤外光を含んで
いるけれども、前記したように受光器２５の受光素子と
して、赤外光の波長に対して感度ピークを持つ素子が用
いられているので、受光器２５は蛍光灯２３からの光信
号のうち赤外光成分を受光する。ＬＥＤ発光器２４から
の光信号ｂ−は赤外光であるからそのまま受光器２５に
よって受光される。

蛍光灯２３における発光の応答性については、蛍光体の
応答が非常に遅く、可視光の場きは１００ｋＨｚの応答
が不可能であるのに対し、プラズマから直接放出される
赤外光の場合は応答が非常に速く、１００ｋＨｚにも十
分追随できるという特性がある。このことから上記した
ように光信号すのうち赤外光成分を受光器２５で受光す
ることによって、光空間伝送が可能となる。受光器２５
で受光された光信号す、ｂ−は光電変換されたあと復調
器２６によって変調前の信号に復調される。

復調された信号は増幅器２７で増幅され出力器２８に送
られ、たとえば音声や音楽に再生され、あるいは表示さ
れ、あるいは他のデータ形成に変換されるなどの信号処
理が施される。

以上のように、室内１７の自由空間を光信号し。

ｂ゛の伝送経路として送信機１５と受信１ｆｌ１６の間
で光通信が行われる。蛍光灯２３は本来、室内１７すべ
てを照らすように設置されることから、室内１７のどこ
に受信機１６が置かれていても。

常に光通信が可能となる。なお、照明器具として上記し
た蛍光灯２３のほかに白熱球などを併用する場合、その
照明からは信号伝送帯域（２０〜１００　ｋ　Ｈｚ　）
’に対してノイズとなるような高調波はあまり出てこな
いので、それが大きなノイズ源となることはない、また
、送信機１５が照明器具に兼用されるので、照明器具と
送信機とを別々に設置するといった手間が省略される。

さらに、送信８１１５による照明の明るさは信号強度に
比例するので、その明るさから伝送状態の良否を判断で
きる利点もある。

第４図は、本発明の他の実施例である光空間伝送通信方
式の信号源４１と送信機４２の接続構成を示すブロック
図である。本実施例では、送信機４２を複数用いる（し
たがって蛍光灯４３も複数）場合の接続構成を示してい
る。第４図において、信号源４１は音声、音楽、バイナ
リ・コードデータなどの信号を出力する信号発生器４４
と、この信号発生器４４から出力される信号を角度変調
する変調器４５と、その変調器４５からの出力を受けて
それに応じた角度変調信号をインタフェース４７を介し
て出力するドライバ４６とによって構成されている。

この１つの信号源４１に対し、複数の送信機４２が電力
線４８を介して接続されている。各送信機４２は、上記
した電力線４８を介して信号源４１のインタフェース４
７に接続されたインタフェース４９と、そのインタフェ
ース４９を介して信号源４１から送られてくる角度変調
信号を増幅する増幅器５０と、増幅器５０から送られて
くる信号のうち角度変調信号の周波数帯域のみを通すフ
ィルタ５１と、先の実施例における送信機１５と同様の
ドライバ５２および蛍光灯４３とによって構成されてい
る。受信機については、先の実施例と同様であり、ここ
では説明を省略する。

上記した光空間伝送通信方式では、信号源４１の信号発
生器４４から出力された音声、音楽、バイナリ・コード
データなどの信号が変調器４５によって角度変調され、
その変調器４５から出力される角度変調信号はドライバ
４６、インターフェース４７を通して電力線４８に送出
される。各送信機４２においては、電力線４８を伝送経
路として送られてきた信号源４１からの角度変調信号が
それぞれのインターフェース４９を介して取込まれる。

取込まれた信号は増幅器５０で増幅されたあと、フィル
タ５１によってその信号の中から角度変調信号のみが取
出される。ドライバ５２は、取出された角度変調信号の
周波数を点灯周波数として蛍光灯４３を点灯駆動する。

これによって、各々の送信機４２の蛍光灯４３から角度
変調された光信号すが送出される。すなＡ）ち、電力線
搬送方式によって、１つの信号源４４から角度変調信号
が複数の送信機４２に伝送され、各々の送信１１！４２
から共通の光信号すが送出される。

各々の送信機４２の構成は同一であるから、それらを通
る信号は位相を含めて同期することになり、各々の送信
機４２から送出される光信号すの発光タイミングは一致
する。したがって、１つの部屋に上記した複数の送信機
４２を設置した場合には光信号すの強度が強調されて、
受信器による受信が容易になる。

なお、上記した複数の送信機４２を複数の各部屋毎に別
々に設置して使用しても良い、この実施例では、変調器
４５を信号源４１に１つ設けるだけで、複数の送信機４
２への変調器の設置を省略でき、構成が簡略化されると
ともに、信号源４１と各送信機４２とを結ぶ伝送経路と
して特別な配線を行う必要がないので設置も容易になる
。

発明の効果 以上のように本発明の光空間伝送通信方式によれば、送
信機で変調された変調信号の周波数を点灯周波数として
蛍光灯を点灯駆動するようにしているので、蛍光灯の発
光は照明光であると同時に送信機から送出される光信号
でもあることになり、したがって蛍光灯が光空間伝送の
ノイズ源として作用することはなく、ノイズの少ない効
率のよい光空間伝送通信を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である光空間伝送通借方式の
概略構成を示すブロック図、第２図はその光空間伝送通
信方式を室内に適用した場合の構成例を示す系統図、第
３図はその光空間伝送通信方式における送信機の具体的
な構成例を示す回路図、第４図は本発明の他の実施例で
ある光空間伝送通信方式の要部の概略構成を示すブロッ
ク図、第５図は従来の光空間伝送通信方式を室内に適用
した場合の構成例を示す系統図、第６図はその光空間伝
送通信方式の概略構成を示すブロック図、第７図は蛍光
灯照明の高調波スペクトルを示す分布図である。 １５．４１・・・送信機、１６・・・受信機、１７・・
・室内（自由空１？ｎ）、２３．４３・・・蛍光灯代理
人　　弁理士　西教　圭一部 第１０（Ａ） 第２図 Ｍ　５図 ／１ 第６０（Ａ） （Ａ） 用懐東ｋＨｚ） （Ｂ） 屑儂魚ｋＨｚ） 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 音声などの信号を電気的に変調し、その変調信号を光信
   号に変換して自由空間に送出する送信機と、送信機から
   の光信号を受光し復調する機能を持つ受信機との間で、
   自由空間を光信号の伝送経路として光通信を行うように
   した光空間伝送通信方式において、 前記自由空間の照明器具として他励インバータ方式の蛍
   光灯を用い、 その蛍光灯を前記送信機の光送出部として兼用し、送信
   機で変調された変調信号の周波数を点灯周波数として蛍
   光灯を点灯駆動するようにしたことを特徴とする光空間
   伝送通信方式。