JPH07202807A - 空間伝送赤外光通信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 コンピュータ端末機器間のデータ伝送におい
て、赤外光を用いた空間伝送をおこなう際に、外来光の
影響を押さえるとともに、赤外光のスイッチング速度を
あげることなく、伝送データの速度をあげる。 【構成】 本発明は、伝送データ４１により赤外光のパ
ルスの発生位置を伝送データ４１により赤外光のパルス
の発生位置を伝送データ４１の基本パルス周期以内で変
動させることにより、赤外光のスイッチング速度を高く
することなく、赤外光の周波数を一定させ、受信回路に
バンドパスフィルタの使用を可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、赤外光を用いた端末機
器間の非接触データ伝送方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】端末機器間のデータ通信には、一般的に
はケーブルにより接続して行われるが、携帯型端末の普
及などにより移動が容易で接続に手間を要しない非接触
通信に対する要求が高くなっている。非接触通信方法と
しては、高周波を使用したものが広く用いられている
が、高周波については、法的規制があり回路の複雑化、
データ伝送速度の制限があった。

【０００３】そのため、近年、赤外線を使用し空間伝送
を行うことが行われはじめた。赤外線を用いた空間伝送
をおこなう場合、安価なシステムを実現するためには、
発光ダイオード（ＬＥＤ）を使用することが望ましい。
その際、赤外光によって送信される信号（赤外線信号）
を発生する方式として従来用いられてきた方法について
図７の波形図を参照して説明する。

【０００４】ＮＲＺ符号の伝送データ４１を赤外光とし
て送信するため、従来は次の３つの信号４１、４２、４
３のいずれかの信号に変換して送信する。信号４２はパ
ルスの有無により’０’、’１’を示すパルス変調方式
によって得られた信号である。信号４３は一定時間内の
パルス数の変化により、’０’、’１’を示す擬似ＦＭ
方式によって得られた信号である。また、信号４４はバ
ーストパルスの有無により’０’、’１’を示すＡＭ方
式によって得られた信号である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図７における信号４２
のパルス変調方式を用いた場合には次の２つの欠点をも
つ。第一に伝送データにより赤外線信号の基本周波数が
変動する。そのため、受信回路にはバンドパスフィルタ
を使用することができない。第二に伝送データにより赤
外線信号のエネルギー密度が変動することとなるため、
受信回路において自動ゲイン調節やスレショルド調整が
困難となる。これにより、リモコンや蛍光燈などから発
生する妨害光の影響を受けやすくなり、遠距離のデータ
伝送は困難となる。

【０００６】図７における信号４３の擬似ＦＭ方式を用
いた場合、伝送データによらず基本周波数の変動が無
く、受信回路ではバンドパスフィルタや自動スレショル
ド回路を用いることができ、妨害光の影響を受けにくく
なり、遠距離のデータ伝送が可能となる。

【０００７】しかし、ＦＭの復調回路はアナログ回路と
なるため、小型化が困難になるという欠点をもつ。ま
た、データの伝送速度に対し、赤外光でのスイッチング
速度が高くなる。赤外光発光源として低価格のＬＥＤを
用いる場合、高速のものでも１Ｍｂ／ｓまでで高速での
スイッチングはできないため、データ転送速度が低く押
さえられることになる。

【０００８】図７における信号４４のＡＭ方式を用いた
場合も同様に、バーストパルスの周波数により、受信回
路にはバンドパスフィルタを使用し、妨害光の影響を押
さえることができる反面、赤外光でのスイッチング速度
が高くなるため、データ伝送速度が低く押さえられるこ
とができる。

【０００９】本発明の目的は、伝送データによる赤外線
信号の基本周波数の変動が少なく、赤外光でのスイッチ
ング速度を低く抑え、小型化できる赤外光通信装置を提
供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、「１」
と「０」のＮＲＺ符号の伝送データを赤外光で空間に送
信する赤外光送信回路において、伝送データの基本パル
ス周期をＴとすると、伝送データが「１」、「０」の同
じ符号が連続する場合、各符号「１」、「０」に対して
基本パルス周期Ｔのパルスを発生し、伝送データの符号
が「１」から「０」になる場合、符号「１」に対応する
パルスから２Ｔ−ｔ１（ｔ１＜Ｔ）時間後に符号「０」
に対応するパルスを発生し、伝送データの符号が「０」
から「１」になる場合、符号「０」に対応するパルスか
らｔ１時間後に符号「１」に対応するパルスを発生する
パルス変換回路と、パルス変換回路からの出力パルスに
よって赤外光発生素子を駆動する回路とを含む光送信回
路が得られる。

【００１１】さらに、本発明によれば、「１」と「０」
のＮＲＺ符号の伝送データを赤外光で空間を介して送受
信する赤外光伝送回路において、伝送データの基本パル
ス周期をＴとすると、伝送データが「１」、「０」の同
じ符号が連続する場合、各符号「１」、「０」に対して
基本パルス周期Ｔのパルスを発生し、伝送データの符号
が「１」から「０」になる場合、符号「１」に対応する
パルスから２Ｔ−ｔ１（ｔ１＜Ｔ）時間後に符号「０」
に対応するパルスを発生し、伝送データの符号が「０」
から「１」になる場合、符号「０」に対応するパルスか
らｔ１時間後に符号「１」に対応するパルスを発生する
パルス変換回路と、パルス変換回路で発生したパルスに
よって赤外光発生素子を駆動し送信する回路と、赤外光
発生素子から送信された赤外光を受信する受信回路と、
受信回路の出力パルスから前記伝送データを復元する復
元回路とを含む赤外光伝送回路が得られる。

【００１２】

【実施例】次に本発明の実施例について図面を参照し説
明する。

【００１３】図７は従来技術との実施例の赤外線信号を
示す波形図である。前述したＮＲＺ信号の伝送データ４
１は、本発明の実施例により信号４５に変換された後、
赤外線で空間伝搬される。伝送データ４１の基本パルス
周期をＴとすると、伝送データ４１が「１」、「０」の
同じ符号が連続する場合、信号４５は各符号「１」、
「０」に対して基本パルス周期Ｔのパルスとなり、伝送
データの符号が「１」から「０」になる場合、符号
「１」に対応するパルスから２Ｔ−ｔ１（ｔ１＜Ｔ）時
間後に符号「０」に対応するパルスを発生し、伝送デー
タ４１の符号が「０」から「１」になる場合、符号
「０」に対応するパルスからｔ１時間後に符号「１」に
対応するパルスを発生する。本実施例では、ｔ１＝Ｔ／
２に設定している。なお、図７では、伝送データの
「１」に対する信号４５のパルスが立上がり同期してい
るが、これは従来方式のパルス信号とのパルス間隔の差
を明らかにするためである。

【００１４】図７の信号４６は、本発明の別の実施例の
赤外光の信号である。信号４６は、信号４５の「１」と
「０」の関係が逆になったものである。すなわち、伝送
データ４１が「１」と「０」の同じ符号が連続する場
合、基本パルス周期Ｔのパルスとなり、伝送データ４１
の符号が「１」から「０」になる場合、符号「１」に対
応するパルスからｔ１時間後に符号「０」に対応するパ
ルスを発生し、伝送データ４１の符号が「０」から
「１」になる場合、符号「０」に対応するパルスから２
Ｔ−ｔ１時間後に符号「１」に対応するパルスを発生す
る。

【００１５】伝送データ４１に対し、赤外線信号４５,
４６のパルスのデューティを低くすると、データ伝送中
に必要となるエネルギーを小さくすることが可能とな
る。

【００１６】図１は本発明の実施例の赤外光送信回路を
示すブロック図である。図において、図７の伝送データ
４１は変換回路１１により、図７の信号４５に変換さ
れ、トランジスタ１３によって駆動されるＬＥＤ１２で
赤外光に変換される。赤外光のスイッチング速度は伝送
データ速度の倍程度であれば十分であり、低速のＬＥＤ
を使用することができる。

【００１７】図２は図１の変換回路１１の詳細回路図、
図３はその動作を示す波形図である。図７の伝送データ
４１はフリップフロップ１１０に供給され、ここで伝送
データ４１の立ち上がりが検出される。フリップフロッ
プ１１０、１１１と１６進カウンタ１１４には伝送デー
タ４１の基本パルスレートの１６倍の速度のクロックｃ
が供給されている。基本パルスレートは１００ｋｂ／ｓ
であるとする。フリップフロップ１１０は伝送データ４
１が「０」から「１」になったときの最初のクロック入
力で「１」を出力し、フリップフロップ１１１はフリッ
プフロップ１１０より１クロック遅れて「１」を出力す
る。ゲート１１２はフリップフロップ１１０の出力が
「１」になりフリップフロップ１１１の出力が「１」に
成る前にパルスを出力し、このパルスの立ち下がりによ
って１６進カウンター１１４がプリセットされる。ゲー
ト１１２の出力によるプリセット値は８である。

【００１８】伝送データ４１が「１」もしくは「０」の
ままであると、ゲート１１２、１１３の出力が変化しな
くなるので、１６進カウンタ１１５はプリセットもリセ
ットもされず、クロックｃを１６個計数（０〜１５まで
を計数）する毎にパルスを発生する。カウントアップし
たときのパルスの周期は伝送データ４１の基本データ速
度と一致する。

【００１９】伝送データ４１が「１」から「０」になる
と、フリップフロップ１１０の出力は「０」になりフリ
ップフロップ１１１に出力が「０」に成る前にゲート１
１３がパルスを発生し、このパルスがリセットパルスと
して１６進カウンタ１１５に供給されリセットされる。

【００２０】図３に示すように、伝送データ４１が最初
に「１」から「０」になるときの最初のリセットパルス
Ｒ０によって、１６進カウンタ１１４がリセットされる
と、伝送データ４１が「０」である間、０から１５まで
計数し続け、カウントアップするとパルスを発生する。
このパルスが伝送データ「０」に対応するパルスであ
る。このとき伝送データ４１が「０」から「１」にな
り、１６進カウンタ１１４はゲート１１２の出力の立ち
下がりで８にプリセットされる。１６進カウンタ１１４
は８から１５まで計数すると、伝送データ４１の「１」
に対応するパルスを発生する。従って、１６進カウンタ
１１４は、伝送データ４１の立ち上がりより８カウント
分遅れて「１」のパルスを出力する。伝送データ４１は
引き続き「１」であるので１６進カウンタ１１４は再び
０から１５までカウントし「１」に対応するパルスを発
生する。次に伝送データ４１が「１」から「０」になる
時点で、１６進カウンタ１１４はクロックｃを８個計数
したことになるが、ゲート１１３からのリセットパルス
によって直ちにリセットされるので、再び０から１５ま
でカウントする。したがって「０」に対応するパルスは
前の「１」のパルスからカウンタ１１４が合計２４個の
クロックｃを計数するまで発生しない。

【００２１】以上のように、伝送データ４１が「０」か
ら「１」になるときは１６進カウンタ１１４の８のプリ
セットにより信号４５のパルスの間隔が、基本パルス周
期の半周期分となり、「１」から「０」になるときはリ
セットによって、その間隔が基本パルス周期の１．５倍
になる。

【００２２】なお、図７の信号４６を赤外線信号にする
場合、伝送データ４１を反転させたものを図１の送信回
路に入力すればよい。

【００２３】図４は本実施例の受信回路を示すブロック
図、図６はその動作を示す波形図である。空間を伝搬し
た信号４５の赤外光は、フォトダイオード２１により電
気信号に変換される。受信した電気信号はアンプ２２に
よって増幅された後、バンドパスフィルタ２３によって
使用帯域の信号のみ抽出される。これにより、リモコン
や蛍光灯からの妨害光の影響を低く押さえる。ここで、
信号４５のパルスの基本帯域は、基本パルスレート（１
００ｋｂ／ｓ）の０．５倍で、信号４５は基本パルスレ
ートが０．５から１．５倍変動するので、バンドパスフ
ィルタ２３の通過帯域は、基本パルスレートの０．２５
から０．７５倍になる。信号４５のパルスの基本帯域は
１００ｋＨｚであるので、通過帯域は２５ｋＨｚから７
５ｋＨｚである。バンドパスフィルタ２３の出力は、ロ
ーパスフィルタ２４に入力され平均化したレベルが検出
される。この平均化したレベルがしきい値となってバン
ドパスフィルタ２３の出力とコンパレータ２５で比較さ
れ、信号４５が再現される。復元回路２６は再生された
信号４５からもとの伝送データ４１を復元する回路であ
る。

【００２４】図５は復元回路２６の詳細回路図である。
復元回路２６について図６の波形図を併用して説明す
る。図４のコンパレータ２５の出力は、エッジ検出器３
１に供給される。エッジ検出器３１は再生された信号４
５の立ち上がりを検出し、パルスを出力する。カウンタ
３２は、エッジ検出器３１からのパルスの間隔時間を計
数し、計数値を比較器３３に出力する。カウンタ３２は
信号４５の基本パルスレート（１００ｋｂ／ｓ）の１６
倍の速度のクロックｃｋを計数する。比較器３３は、カ
ウンタ３２によって計数されたパルス時間間隔が規定値
ｋ１より小さいとき、セットパルスＳを出力し、規定値
ｋ２より大きいときリセットパルスＲを出力する。ここ
で、規定値ｋ１は信号４５の基本パルス周期の１／２以
下の時間に対応する値で、規定値ｋ２は信号４５の基本
パルス周期の１以上の時間に対応する値である。

【００２５】したがって、セットパルスＳは、伝送デー
タ４１が「０」から「１」に変化したときに発生する信
号４５のパルスに対応し、リセットパルスＲは、伝送デ
ータ４１が「１」から「０」に変化したときに発生する
信号４５のパルスに対応する。Ｊ／Ｋフリッププロップ
３４は比較器３３からのセットパルスＳによってセット
され、リセットパルスＲによってリセットされる。Ｄフ
リップフロップ３５はＪ／Ｋフリップフロップ３４の出
力を整形して元の伝送データ４１を出力する。Ｄフリッ
プフロップ３５は、パルス幅発生回路３６からのクロッ
ク信号によって同期される。パルス幅発生回路３６は、
基本パルス周期と同じ周期を有しパルス幅がその周期の
１／２のクロック信号を発生し、比較器３３からのセッ
トパルスＳによってリセットされることで、セットパル
スに同期する。

【００２６】以上のように本実施例は、すべてディジタ
ル回路で構成されるので、集積化が容易で小型化でき
る。

【００２７】以上の実施例の赤外光送信回路と受信回路
は、信号４５がｔ１＝Ｔ／２として説明したが、ｔ１が
Ｔ／２以外の場合、赤外光送信回路の変換回路１１（図
２）の１６進カウンタ１１４のゲート１１２の出力によ
るプリセット値を、ｔ１に応じて８以外の値に設定すれ
ばよい。また受信回路では復元回路（図５）の比較器３
３の規定値ｋ１とｋ２の値を変えればよく、いづれも回
路そのものに大きな変更は必要としない。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は伝送デー
タにより赤外光のパルスの発生位置を変動させることに
より、赤外光のスイッチング速度を高くすることなく、
ほぼ均一な間隔で赤外光のパルスが発生するため赤外光
の周波数の変動が少なく、受信回路にバンドパルスフィ
ルタの使用を可能とし妨害光の影響を小さくすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の赤外光送信回路を示すブロッ
ク図

【図２】図１の送信回路における変換回路の詳細回路図

【図３】図２の変換回路の動作を示す波形図

【図４】本発明の実施例の受信回路のブロック図

【図５】図４の実施例における復元回路の詳細回路図

【図６】図４の受信回路と図５の復元回路の動作を示す
波形図

【図７】従来技術と本発明の実施例の赤外線信号を示す
波形図

【符号の説明】

１１ 変換回路 １２ ＬＥＤ ２６ 復元回路 ３１ エッジ検出器 ３２ カウンタ ３３ 比較器 ３４ ラッチ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 「１」と「０」のＮＲＺ符号の伝送デー
   タを赤外光で空間に送信する赤外光送信回路において、 前記伝送データの基本パルス周期をＴとすると、前記伝
   送データが「１」、「０」の同じ符号が連続する場合、
   各符号「１」、「０」に対して前記基本パルス周期Ｔの
   パルスを発生し、前記伝送データの符号が「１」から
   「０」になる場合、符号「１」に対応するパルスから２
   Ｔ−ｔ１（ｔ１＜Ｔ）時間後に符号「０」に対応するパ
   ルスを発生し、前記伝送データの符号が「０」から
   「１」になる場合、符号「０」に対応するパルスからｔ
   １時間後に符号「１」に対応するパルスを発生するパル
   ス変換回路と、前記パルス変換回路からの出力パルスに
   よって赤外光発生素子を駆動する回路とを含む光送信回
   路。
2. 【請求項２】 「１」と「０」のＮＲＺ符号の伝送デー
   タを赤外光で空間を介して送受信する赤外光伝送回路に
   おいて、 前記伝送データの基本パルス周期をＴとすると、前記伝
   送データが「１」、「０」の同じ符号が連続する場合、
   各符号「１」、「０」に対して前記基本パルス周期Ｔの
   パルスを発生し、前記伝送データの符号が「１」から
   「０」になる場合、符号「１」に対応するパルスから２
   Ｔ−ｔ１（ｔ１＜ｔ）時間後に符号「０」に対応するパ
   ルスを発生し、前記伝送データの符号が「０」から
   「１」になる場合、符号「０」に対応するパルスからｔ
   １時間後に符号「１」に対応するパルスを発生するパル
   ス変換回路と、 前記パルス変換回路で発生したパルスによって赤外光発
   生素子を駆動し送信する回路と、 前記赤外光発生素子から送信された赤外光を受信する受
   信回路と、 前記受信回路の出力パルスから前記伝送データを復元す
   る復元回路とを含む赤外光伝送回路。
3. 【請求項３】 「１」と「０」のＮＲＺ符号の伝送デー
   タを赤外光で空間に送信する赤外光送信回路において、 前記伝送データの基本パルス周期をＴとすると、前記伝
   送データが「１」、「０」の同じ符号が連続する場合、
   各符号「１」、「０」に対して前記基本パルス周期Ｔの
   パルスを発生し、前記伝送データの符号が「１」から
   「０」になる場合、符号「１」に対応するパルスからｔ
   １（Ｔ＞ｔ１）時間後に符号「０」に対応するパルスを
   発生し、前記伝送データの符号が「０」から「１」にな
   る場合、符号「０」に対応するパルスから２Ｔ−ｔ１時
   間後に符号「１」に対応するパルスを発生するパルス変
   換回路と、前記パルス変換回路からの出力パルスによっ
   て赤外光発生素子を駆動する回路とを含む光送信回路。