JPH04235424A - 光による情報伝達のための受光装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、空中や水中などにおい
て、光導波路などの特定の通信路のない自由空間で行わ
れる光通信や記号読取装置の受光系などに適用される光
による情報伝達のための受光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば、家電製品におけるリモコン装
置に見られるように、光ファイバなどの光導波路を持た
ず、空中や水中などの自由空間を媒介として光通信を行
う光通信装置が従来から用いられている。このような光
通信装置では、送信側から、情報に対応して点滅させた
り強弱をつけたりした光を発生させ、この光を受信側の
受光装置で受光するようになっている。

【０００３】この自由空間を媒介とした光通信装置では
、一般に、■外乱光の影響を防ぐこと、および■広い指
向性が必要であること、が要求される。このため、一般
には、送信側から発生させる光に外乱光の周波数よりも
充分に高い周波数でパルス変調を施すことにより外乱光
の影響を低減して上記■の要求に対応し、さらに広い指
向性を有する光素子を用いることで上記■に要求に対応
している。

【０００４】一方、最近では、通信情報量を増大させる
ために、家電製品などのリモコン装置のような１回線の
通信ではなく、複数回線による並行通信の実現が要望さ
れるに至っている。複数回線による並行通信を実現する
ためには、回線相互間の混線を防ぐことが重要な課題で
ある。この方法として、送信側から発生させる光をパル
ス変調させ、各回線毎にパルス変調周波数を異ならせる
技術が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、パルス変調
を用いた通信では、送信側では変調のための回路が必要
であり、受信側では復調のための回路が必要である。こ
のため、回路構成が複雑化し、特に多回線での並行通信
を行う場合には大きな問題となる。外乱光の影響の低減
のためには、所定波長域の光を発生する光源を用い、受
信側では上記所定波長域の光のみを透過させる、いわば
光のバンドパスフィルタを用いることが考えられる。複
数回線での並行通信の場合には、各回線毎に異なる波長
域の光を発生させる発光素子を用い、受信側では各回線
の発光素子からの光の波長域の光のみを透過させる光の
バンドパスフィルタを各回線毎に設け、各バンドパスフ
ィルタを介した光を受光素子で受光させればよい。この
ような構成であれば、パルス変調のための回路は不要で
ある。

【０００６】しかしながら、上記の光のバンドパスフィ
ルタは、金属やガラスに蒸着を施して作製されるもので
あり、単価が高く、コスト高となるという問題がある。 さらに、このような光のバンドパスフィルタは、光の入
射角によって透過波長が変化するので、広い指向性を持
たすことができないという問題があり、上記■の要求を
満足することができない。

【０００７】そこで、本発明の目的は、上述の技術的課
題を解決し、簡単な構成で外乱光を抑制し、さらに広い
指向性を実現した安価な光による情報伝達のための受光
装置を提供することである。また、本発明の他の目的は
、簡単な構成で複数回線で並行して情報伝達を行うこと
ができ、また広い指向性を実現した安価な光による情報
伝達のための受光装置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの請求項１記載の光による情報伝達のための受光装置
の構成は、図１に示されている。この受光装置は、所定
波長域の光を発生する光源１からの光の点滅または強弱
によって情報を伝達する装置に用いられ、上記情報を表
す光を受光するものであり、光源１から発生される光の
波長域以上の波長の光を受光して電気信号に変換する第
１の受光手段２と、光源１から発生される光の波長域よ
りも長い波長の光を受光して電気信号に変換する第２の
受光手段３と、この第１および第２の受光手段２，３の
各出力信号の差を検出する検出手段４とを備えている。

【０００９】また、請求項２および３記載の光による情
報伝達のための受光装置の構成は図２に示されている。 この受光装置は、相互に異なる波長域の光を発生させる
複数の光源１１−１〜１１−ｎ（ｎは２以上の自然数、
たとえば昇順に出力光の波長が長くなる。）からの光の
点滅または強弱によって情報を複数回線で並行して伝達
する装置に用いられ、上記情報を表す光を受光するもの
であり、各光源１１−１〜１１−ｎに対応して設けられ
、各光源１１−１〜１１−ｎから発生される光の波長域
以上の波長の光を受光して電気信号に変換する複数の受
光手段１２−１〜１２−ｎと、隣接する波長域の光を発
生させる光源１１−ｋ，１１−（ｋ＋１）（ｋはｎ以下
の自然数）に対応した２個の受光手段１２−ｋ，１２−
（ｋ＋１）の出力信号の差をそれぞれ検出する複数の検
出手段１３−１〜１３−（ｎ−１）とを備えている。

【００１０】上記複数の光源１１−１〜１１−ｎのうち
最も長い波長域の光を発生させる光源１１−ｎからの光
の波長域よりも長い波長の光を受光して電気信号に変換
する外乱光除去用受光手段と１４、この外乱光除去用受
光手段１４の出力信号と、上記最も長い波長域の光を発
生させる光源１１−ｎに対応した上記受光手段１２−ｎ
の出力信号との差を検出する外乱光除去用検出手段１５
とが備えられてもよい。

【００１１】

【作用】図１に示された請求項１記載の構成によれば、
第１の受光手段２は光源１から発生される光の波長域以
上の光を受光するので、光源１からの光５と、光５の波
長以上の波長の外乱光６とが受光される。また第２の受
光手段３は、光源１から発生される光５の波長よりも長
い波長の光を受光するので、光源１からの光５は受光さ
れずに、この光４よりも高い波長の外乱光６のみが受光
されて電気信号に変換される。

【００１２】したがって、上記第１および第２の受光手
段２，３の出力信号の差を検出手段４で検出すれば、外
乱光６の成分が除去され、光５に対応した信号が得られ
る。図２に示された請求項２および３記載の構成によれ
ば、各光源１１−１〜１１−ｎに対応して設けた受光手
段１２−１〜１２−ｎは、それぞれ対応する光源１１−
１〜１１−ｎの出力光の波長以上の光を受光する。すな
わち、たとえば受光手段１２−ｋは、光源１１−ｋ〜１
１ｎの出力光を受光して電気信号に変換し、受光手段１
２−（ｋ＋１）は、光源１１−（ｋ＋１）〜１１−ｎの
出力光を受光して電気信号に変換する。

【００１３】したがって、この２つの受光手段１２−ｋ
，１２−（ｋ＋１）の出力信号の差を検出手段１３−ｋ
で検出することにより、光源１１−ｋからの光にのみ対
応した信号を抽出することができる。もちろん、光源１
１−ｋからの光の波長域以外の波長域の外乱光１６に対
応する信号成分も同時に除去されることになる。最も長
い波長の光を発生する光源１１−ｎに対応した受光手段
１２−ｎの出力信号に関しては、光源１１−ｎの出力光
の波長域よりも長い波長の光を受光して電気信号に変換
する外乱光除去用受光手段１４を設け、受光手段１２−
ｎの出力信号と外乱光除去用受光手段１４の出力信号と
の差を、外乱光除去用検出手段１５で検出させれば、外
乱光１６の成分を除去できる。

【００１４】

【実施例】以下実施例を示す添付図面によって詳細に説
明する。図３は、本発明の一実施例の光による情報伝達
のための受光装置の基本的な構成を示す電気回路図であ
る。発光ダイオードや半導体レーザ光源などで構成され
、所定波長域の光を発生する光源２１からは、この光源
２１を伝達すべき情報に対応して点滅させたり出力光の
強度を変化させたりして得た光Ｌが発生される。この光
Ｌが第１受光部２２および第２受光部２３ならびに検出
部２４を含む本実施例の受光装置で受光されることによ
って光通信が達成される。

【００１５】第１受光部２２は、光源２１からの光Ｌの
波長域以上の波長の光を透過させるフィルタ２５と、こ
のフィルタ２５の透過光を受光して電気信号に変換する
フォトダイオード２６とを有している。また、第２受光
部２３は、光源２１からの光Ｌの波長域よりも長い波長
の光を透過させる（すなわち、光Ｌは透過しない。）フ
ィルタ２７と、このフィルタ２７の透過光を受光して電
気信号に変化するフォトダイオード２８とを有している
。そして、第１受光部２２のフォトダイオード２６には
正側電源電圧＋Ｖが供給されており、第２受光部２３の
フォトダイオード２８には負側電源電圧−Ｖが供給され
ている。

【００１６】さらに、フォトダイオード２６，２７は直
列に接続されており、この両者を接続する接続点２９は
、検出部２４を構成する演算増幅器３０の反転入力端子
に接続されている。検出部２４は、演算増幅器３０を用
いた反転増幅回路により構成されている。接続点２９で
は、フォトダイオード２６での受光光量に対応した電流
Ｉ１が流れ込み、またフォトダイオード２８での受光光
量に対応した電流Ｉ２が流れ出すから、これらの電流の
差（Ｉ１−Ｉ２）が検出部２４の抵抗Ｒ１を通って流れ
ることになる。この結果、検出部２４の出力信号は、フ
ォトダイオード２６，２８の出力の差に対応することに
なる。

【００１７】図４は、第１受光部２２のフィルタ２５と
第２受光部２３のフィルタ２７との各光透過特性を示す
図である。曲線Ａ１はフィルタ２５の特性を示し、曲線
Ａ２はフィルタ２７の特性を示している。また、光源２
１からの光Ｌの波長λが同時に示されている。このよう
な光透過特性を有するフィルタ２５，２７の適用により
、フォトダイオード２６では、波長域Δ１の光が受光さ
れ、フォトダイオード２８では波長域Δ２の光が受光さ
れるから、両者の出力信号の差に対応する検出部２４の
出力信号は、波長λの周辺の狭い波長域Δの範囲の光に
対応することになる。

【００１８】上記のような特定の波長以上の光のみを透
過させる特性のフィルタはたとえば、色フィルタとか、
シャープカットフィルタとか呼ばれているもので、ガラ
スやアクリルなどの光学材料に顔料を加えることによっ
て安価に構成することができる。このようなフィルタは
、光の入射角に依らずに等しい光透過特性を示す。また
、プラスチックを用いることもできるので、ほぼ任意の
形状に成形することが可能である。このようなフィルタ
は、たとえばフォトダイオード２６，２８のケースとし
て成形することもできる。

【００１９】第１受光部２２では光源２１からの光Ｌと
この光Ｌの波長以上の波長を有する外乱光ＬＲとが検出
され、第２受光部２３では光Ｌの波長よりも長い波長の
外乱光ＬＲが検出されるが、検出部２４の出力は第２受
光部２３で受光された外乱光ＬＲに対応する成分を除去
した信号となる。この結果、外乱光の影響を除去して、
光源２１からの光Ｌに対応した信号を得ることができる
。

【００２０】以上のように本実施例の構成によれば、光
源光にパルス変調を施さず、また光のバンドパスフィル
タを用いることなく外乱光ＬＲの影響を良好に除去する
ことができる。したがって、簡単でかつ安価な構成で良
好な光通信を実現することができるようになる。また、
受光部２２，２３に適用されるフィルタ２５，２７は、
上記のように光の入射方向に依らずに等しい光透過特性
を示すので、広い指向性を実現することができる。

【００２１】図５は本発明の他の実施例の光による情報
伝達のための受光装置の基本的な構成を示す電気回路図
である。本実施例は、複数回線で異なる情報を並行して
伝送するためのもので、たとえば順に出力光の波長域が
長くなる光源３１−１〜３１−ｎ（ｎは２以上の自然数
）から、異なる情報に対応して点滅させたり強弱をつけ
たりした光Ｌ１〜Ｌｎが同時に発生され得る。光源３１
−１〜３１−ｎには、発光ダイオードや半導体レーザ光
源が適用でき、波長が隣接したものとしては、発光ダイ
オードでは波長６３０ｎｍ，６６０ｎｍ，７００ｎｍの
ものが市販されており、半導体レーザ光源では波長６７
０ｎｍ，７２０ｎｍ，７８０ｎｍのものが市販されてい
る。

【００２２】光源３１−１〜３１−ｎに対応してｎ個の
受光部３２−１〜３２−ｎが設けられ、さらに外乱光除
去用の受光部３２−（ｎ＋１）が設けられている。受光
部３２−ｋ（ｋは自然数であり、１≦ｋ≦ｎ＋１である
。）は、光源３１−ｋからの光Ｌｋの波長以上の波長域
の光を受光して電気信号に変換するもので、このような
波長域の光を透過させるフィルタＦｋと、フィルタＦｋ
の透過光を検出するフォトダイオードＰＤｋと、このフ
ォトダイオードＰＤｋの出力を増幅する演算増幅器ＡＰ
ｋとで構成されている。

【００２３】受光部３２−ｋの出力信号は、隣接する受
光部３２−（ｋ＋１）の出力信号との差を検出する検出
部３３−ｋ（ただし、検出部については１≦ｋ≦ｎであ
る。）に与えられる。検出部３３−ｋは、反転入力端子
に受光部３３−ｋの出力信号が入力され、非反転入力端
子に受光部３３−（ｋ＋１）の出力信号が入力される演
算増幅器ＯＰｋにより構成されている。

【００２４】たとえば受光部３２−ｋは光源３１−ｋか
らの光Ｌｋの波長以上の波長の光を電気信号に変換する
から、その出力信号は光源３１−ｋ〜３１−ｎからの光
Ｌｋ〜Ｌｎの成分と、光Ｌｋの波長以上の外乱光ＬＲの
成分とを含んでいる。これに対して、受光部３２−（ｋ
＋１）の出力信号は、光Ｌ（ｋ＋１）〜Ｌｎの成分と光
Ｌ（ｋ＋１）の波長以上の波長の外乱光ＬＲの成分とを
含むことになる。したがって、受光部３２−ｋ、３２−
（ｋ＋１）の出力信号の差を検出する検出部３３−ｋの
出力は、光Ｌｋの波長の近傍の狭い波長域の光に対応す
ることになる。このようにして、他の回線の光から分離
され、さらに外乱光ＬＲの影響を低減した信号が検出部
３３−ｋから導出されることになる。

【００２５】さらに最も長い波長の光Ｌｎについては、
外乱光除去用の受光部３２−（ｎ＋１）と受光部３２−
ｎとの各出力信号の差を外乱光除去用の検出部３３−ｎ
で検出することより、光Ｌｎの波長よりも長い波長の外
乱光ＬＲの影響を除去できる。このように本実施例によ
れば、検出部３３−１〜３３−ｎからは、光源３１−１
〜３１−ｎからの光Ｌ１〜Ｌｎのそれぞれに対応した信
号のみが出力されることになり、混線を生じさせること
なく、また外乱光の影響を除去して、良好に複数回線に
よる並行通信が実現される。しかも、パルス変調を用い
ていない点、および特定波長以上の波長の光のみを透過
させる特性のフィルタを用いている点において、上記の
第１の実施例の場合と同様であり、安価でかつ簡単な構
成で、広い指向性の受光装置が実現される。

【００２６】図６は本発明のさらに他の実施例の構成を
示す分解斜視図であり、図７は組み立てた状態の一部の
構成を示す断面図である。本実施例は、双方向通信を可
能とするものであり、基板４１には、発光ダイオードな
どで構成された送信用の光源４２と、受信用のフォトダ
イオード４３が交互に配列されている。この基板４１に
は、光源４２およびフォトダイオード４３に対応した透
孔４４を形成した仕切り部材４５が取り付けられる。こ
の仕切り部材４５はたとえばゴムなどの弾性材料で構成
されている。フォトダイオード４３に関連する回路構成
は、図５に示された実施例と同様である。

【００２７】仕切り部材４５に形成した透孔４４のうち
、フォトダイオード４３に対応する透孔には、当該フォ
トダイオード４３で受光しようとする回線光の波長以上
の波長の光を透過させるフィルタ４６が配置され、この
上から筐体４７が取り付けられる。筐体４７は、光源４
２からの光を外部に導出し、また外部からの光をフォト
ダイオード４３の受光面に導入するための透孔４８を形
成したものである。

【００２８】このような構成を一対設けることにより、
一方の装置の光源４２を点滅させたり出力光の強弱を付
けたりして他方の装置に情報を伝達することができ、ま
た当該他方の装置の光源４２からの光を上記一方の装置
のフォトダイオード４３で受光させることによって当該
他方の装置から上記一方の装置への情報の伝達が行える
。このようにして、双方向通信が実現される。なお、弾
性材料で構成した仕切り部材４５は、自己の装置の光源
４２からの光が隣接するフォトダイオード４３で受光さ
れることを防ぐためのものであり、筐体４７を取り付け
ることによって僅かに弾性変形させることにより、光源
４２とフォトダイオード４３との間を良好に遮蔽するこ
とができる。

【００２９】なお、本発明は上記の実施例に限定される
ものではない。たとえば、上記の実施例では、受光手段
はフォトダイオードを用いて構成されることとしている
が、フォトトランジスタなどの他の受光素子が適用され
てもよい。また、上記の実施例では、検出手段は演算増
幅器を用いて構成されているが、受光部からの出力をデ
ィジタル値に変換し、このディジタル値の減算演算を行
う構成であってもよい。

【００３０】また、本発明は、各種のリモコン装置のほ
か、ハンディターミナルなどと称される携帯型情報機器
と所定位置に設置した比較的大型の端末装置などとの間
の光通信による情報伝送などにも適用することができる
。さらにバーコード読取装置や光学式文字読取装置など
のような光学的記号読取装置の受光系などとして適用す
ることもでき、所定波長の光を発生する光源を読取用光
源に適用することにより、外乱光の影響を良好に低減で
きる。さらには、光学式の物体検知装置の受光系などに
も適用可能であり、外乱光の影響を低減して、正確な検
知を期することができる。

【００３１】その他本発明の要旨を変更しない範囲で種
々の設計変更を施すことが可能である。

【００３２】

【発明の効果】請求項１記載の構成によれば、光源から
発生される光の波長域以上の波長の光を受光する第１の
受光手段と、光源からの光の波長域よりも長い波長の光
を受光する第２の受光手段との各出力の差を検出手段で
検出することにより、いわば電気的に外乱光成分が除去
される。第１の受光手段および第２の受光手段には、所
定の波長以上の波長の光のみを受光するものが適用され
ればよいので、光のバンドパスフィルタのような高価で
しかも指向性が狭いものを用いる必要がない。したがっ
て、第１および第２の受光手段は安価に、しかも広い指
向性に構成され得る。また、パルス変調などのための回
路構成が不要であるから全体の回路構成も複雑になるこ
とはない。

【００３３】請求項２および３記載の構成によれば、隣
接する波長域の光を発生する光源に対応する２個の受光
手段の出力信号の差を検出手段で検出することによって
、他の回線の光の影響を受けずに特定の回線の光に対応
する信号を良好に分離できる。この結果、複数回線で並
行して情報伝達を行うことができる。しかも、請求項１
記載の場合と同様に、受光手段は安価にしかも広い指向
性を有することができ、さらには回路構成が複雑になる
こともない。

【００３４】また、最も長い波長域の光を発生する光源
からの光よりも長い波長の光を受光して電気信号に変換
する外乱光除去用受光手段と、上記最長波長域の光を発
生する光源に対応した受光手段との各出力信号の差を、
外乱光除去用検出手段で検出するようにすれば、最長波
長の光を用いた回線の情報伝達が、外乱光の影響を除去
して良好に行われる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光による情報伝達のための受光装置の
基本構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の光による情報伝達のための受光装置の
基本構成を示すブロック図である。

【図３】本発明の一実施例の光による情報伝達のための
受光装置の基本的な構成を示す電気回路図である。

【図４】上記実施例に適用されるフィルタの光透過特性
を示す図である。

【図５】本発明の他の実施例の基本的な構成を示す電気
回路図である。

【図６】本発明のさらに他の実施例の基本的な構成を示
す分解斜視図である。

【図７】組み立てた状態の一部の構成を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１　　　　光源 ２　　　　第１の受光手段 ３　　　　第２の受光手段 ４　　　　検出手段 １１−１，１１−２，・・・・，１１−ｎ　　　　光源
１２−１，１２−２，・・・・，１２−ｎ　　　　受光
手段１３−１，１３−２，・・・・，１３−（ｎ−１）
　　　　検出手段 １４　　外乱光除去用受光手段 １５　　外乱光除去用検出手段 ２１　　光源 ２２　　第１受光部 ２３　　第２受光部 ２４　　検出部 ３１−１，３１−２，・・・・，３１−ｎ　　　　光源
３２−１，３２−２，・・・・，３２−ｎ　　　　受光
部３２−（ｎ＋１）　　　　外乱光除去用受光部３３−
１，３３−２，・・・・，３３−（ｎ−１）　　　　検
出部 ３３−ｎ　　　　外乱光除去用検出部 ４２　　光源 ４３　　フォトダイオード ４６　　フィルタ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定波長域の光を発生する光源からの光の
   点滅または強弱によって情報を伝達する装置のための受
   光装置であって、上記光源から発生される光の波長域以
   上の波長の光を受光して電気信号に変換する第１の受光
   手段と、上記光源から発生される光の波長域よりも長い
   波長の光を受光して電気信号に変換する第２の受光手段
   と、上記第１の受光手段と第２の受光手段との各出力信
   号の差を検出する検出手段とを含むことを特徴とする光
   による情報伝達のための受光装置。
2. 【請求項２】相互に異なる波長域の光を発生させる複数
   の光源からの光の点滅または強弱によって情報を複数回
   線で並行して伝達する装置のための受光装置であって、
   各光源に対応して設けられ、各光源から発生される光の
   波長域以上の波長の光を受光して電気信号に変換する複
   数の受光手段と、隣接する波長域の光を発生させる光源
   に対応した２個の受光手段の出力信号の差をそれぞれ検
   出する複数の検出手段とを含むことを特徴とする光によ
   る情報伝達のための受光装置。
3. 【請求項３】上記複数の光源のうち最も長い波長域の光
   を発生させる光源からの光の波長域よりも長い波長の光
   を受光して電気信号に変換する外乱光除去用受光手段と
   、この外乱光除去用受光手段の出力信号と、上記最も長
   い波長域の光を発生させる光源に対応した上記受光手段
   の出力信号との差を検出する外乱光除去用検出手段とを
   さらに含むことを特徴とする請求項２記載の光による情
   報伝達のための受光装置。