JPH09214432A - 光空間伝送通信装置及びその方法並びにこれらに用いる複合光素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 消費電力が少なく、広い指向角がとれる光空
間伝送通信装置及び方向並びにこれらに用いる複合光素
子を得る。 【解決手段】 受信装置４側からパイロット光３５を送
信装置３側に出射させ、送信装置３側では複数の方向検
知用フォトダイオード３４で受光し、方向検知用フォト
ダイオード３４の方向に向いている送信用ＬＥＤ６だけ
を駆動して、映像信号（又はデータ）を送信装置３側か
ら受信装置４側に光空間伝送する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は互いに離間された同
一空間内に配設された電子機器間或いは電子機器とサテ
ライト装置間で映像データ等の授受を行なう光空間伝送
通信装置及び方法並びにこれらに用いられる複合光素子
に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子機器間に送信装置及び受信装置を付
加し、該電子機器間で信号の授受を行なう様に成したも
のは種々のものが提案されている。例えばＶＴＲからの
映像信号及び音声信号を離間した受像機に無線伝送した
り、図１３に示す様に撮像手段１からの撮像信号を離間
したモニタ装置２に赤外線等を用いて無線伝送するため
に撮像手段１に赤外線送信装置３を付加し、モニタ装置
２側に赤外線受信装置４を配設して、赤外線送信装置３
に撮像手段１から供給される映像信号（コンポジット信
号）Ｖ及び左右の音声信号Ｌ及びＲを光強度変調して空
間に伝送して、赤外線受信装置４側で受信し、モニタ装
置２に映像信号Ｖを映出すると共に音声信号Ｌ及びＲを
スピーカ５Ｌ及び５Ｒ等から放音する様に成されたもの
が知られている。

【０００３】この送受信装置は、撮像手段１側には撮像
手段１及び赤外線送信装置３内の赤外線ダイオード等の
赤外線発光素子（ＬＥＤ）６を駆動し、光強度変調信号
を空間伝送し、赤外線受信装置４側のピンフォトダイオ
ード等の赤外線受光素子（ＰＤ）７で受光し、モニタ装
置２側に映像信号等の映出を行なう様に成されている。

【０００４】図１４は光空間伝送装置の他の構成例を示
すものであり、事務所８等の所定空間内にパーソナルコ
ンピュータやプリンタ等の端末装置９を配し、これらの
データを光信号で送受信する送受信装置１０を設けると
共に天井又は壁等に複数のサテライト装置１１を設け、
これら複数のサテライト装置１１間は情報伝達ケーブル
１２で接続され、サテライト装置１１では送受信装置１
０との間で広範囲の送受信が可能な様に複数の発光素子
及び受光素子を放射状に配置している。

【０００５】上述の図１３で説明した送受信装置は図１
５及び図１６に示す様に構成させている。

【０００６】図１５は図１３で説明した赤外線送信装置
３の伝送回路部１３及びＬＥＤ駆動回路１４より成る送
信回路１６の詳細を示す系統図であり、図１６はモニタ
装置２側に配設された赤外線受信装置４の映像信号Ｖ及
び音声信号Ｌ及びＲの復調系を示す系統図であり、図１
７はこれら送受信装置に用いる周波数のアロケーション
を示している。

【０００７】図１５で入力端子Ｔ₁ ，Ｔ₂ ，Ｔ₃ には撮
像手段１のカメラ部で撮像され、且つ収音された画像信
号及び収音音声信号等が供給される。この画像信号はエ
ンコーダ等を介してコンポーネント信号をコンポジット
信号に変換した映像信号Ｖとしてクランプ及び中心周波
数シフタ回路１７で映像中心周波数ｆ₀ をシフトすると
共にクランプされる。

【０００８】クランプ及び中心周波数シフタ回路１７で
クランプ及びシフトされた映像信号はプリエンファシス
回路１８でプリエンファシスされ、次段のＦＭ変調回路
１９でＦＭ変調される。図１７の周波数アロケーション
に示す様にデビエーションが１１．５ＭＨｚ〜１３．５
ＭＨｚの２ＭＨｚ幅でＦＭ変調し、次段の帯域通過濾波
器（ＢＰＦ）２０で帯域幅を６ＭＨｚ乃至２０ＭＨｚに
帯域制限した後に駆動用増幅回路２１に供給し、ＬＥＤ
８Ｖを駆動する。ＬＥＤ８Ｖには駆動用のＢ電源Ｖ_CCが
供給されている。

【０００９】又、左右音声信号Ｌ及びＲは入力端子Ｔ₂
及びＴ₃ に夫々マイクロホンを介して入力され、プリエ
ンファシス回路２２Ｌ及び２２Ｒでプリエンファシスさ
れた後にＦＭ変調回路２３Ｌ及び２３ＲでＦＭ変調され
る。左右、音声信号は図１７の周波数アロケーションに
示す様に２．３ＭＨｚ及び２．８ＭＨｚの搬送波をＦＭ
変調して、左右の２．３ＭＨｚ及び２．８ＭＨｚのＢＰ
Ｆ２４Ｌ及び２４Ｒで帯域制限を行なった後に左右音声
信号Ｌ及びＲを加算回路２５で加算した後に駆動増幅回
路２６に供給されてＬＥＤ８Ｓを駆動するＬＥＤ８Ｓに
は駆動電圧Ｖ_CCが供給されている。

【００１０】図１６は赤外線受信装置側の復調系を示す
もので映像信号Ｖ用のＰＤ，９Ｖ及び左右音声信号Ｌ及
びＲ用のＰＤ，９Ｓで受光した変調光に対応した変化電
圧はプリアンプ２７Ｖ及び２７Ｓで増幅され、映像信号
Ｖは６〜２０ＭＨｚのＢＰＦ，２８Ｖに、左右音声信号
は夫々２．３ＭＨｚ及び２．８ＭＨｚのＢＰＦ，２８Ｓ
Ｌ及び２８ＳＲに供給されて帯域制限される。

【００１１】リミッタ回路２９Ｖ，２９ＳＬ及び２９Ｓ
Ｒでは映像信号Ｖ及び左右音声信号Ｌ及びＲのレベル制
限がされた後に復調回路３０Ｖ，３０ＳＬ，３０ＳＲで
復調された夫々の信号は低域通過濾波器（ＬＰＦ）３１
Ｖ，３１ＳＬ，３１ＳＲで低域を通過させた後にデイエ
ンファシス回路３２Ｖ，３２ＳＬ，３２ＳＲでデイエン
ファシスして駆動増幅回路３３Ｖ，３３ＳＬ，３３ＳＲ
で夫々増幅駆動されて、出力端子Ｔ₆ ，Ｔ₇ 及びＴ₈ に
夫々映像信号Ｖと左右音声信号Ｌ及びＲを出力し、モニ
タ装置２の表示部に撮像手段１で撮像した撮像信号を映
出すると共に収音した音声信号を放音する。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】従来の図１３及び図１
４で説明した光空間伝送通信装置或いは方法によると、
広い空間に亘って充分な到達距離を確保しながらデータ
の伝送を行なうためには送信装置側或いはサテライト側
に多数の発光素子（以下ＬＥＤと記す）を配設させ且つ
発光させなければならず、その分消費電力が増大してし
まう問題があった。

【００１３】更に、複数のＬＥＤ６を使用して指向性を
拡げ、指向性制御を行なう場合に複数の夫々のＬＥＤに
対して設けた複数の位置検出用の受光素子（以下方向検
知用ＰＤと記す）の出射光軸とＬＥＤの出射光軸とを合
わせなければならない面倒な工程を必要とする問題があ
った。

【００１４】本発明は叙上の問題点を解消した光空間伝
送通信装置及びその方法並びにこれらに用いる複合光素
子を提供しようとするものであり、その課題とするとこ
ろは少ない消費電力で広い指向性が確保出来る光空間伝
送通信装置及びその方法を得ると共に送信用のＬＥＤと
方向検知用ＰＤの光軸合わせ作業を必要としない発光手
段を得る様に成したものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の光空間伝送通信
装置はその例が図１に示されている様に、同一空間内で
電子機器間或いは電子機器とサテライト装置間で映像信
号等のデータを光信号で送受信する送信及び受信装置３
及び４を設けて成る光空間伝送通信装置に於いて、送信
装置３側に多方向に指向性を持たせたデータを光伝送す
る複数の発光手段６と送信装置３側には受信装置４側か
らのパイロット光３５を受光する方向検知用の多方向に
指向性を有する複数の受光手段３４とを具備し、複数の
受光手段３４のうちパイロット光３５を受光した受光手
段３４に対応した指向性を有する発光手段６を発光させ
てデータを伝送して成るものである。

【００１６】本発明の光空間伝送通信装置によれば受信
装置側から放出したパイロット光３５を送信装置（又は
サテライト装置）３側に出射し、送信装置３側に設けた
方向検知用ＰＤ３４によって受信装置側の出射方向を検
出し、ＰＤ３４で受光した方向に並べられた送信用のＬ
ＥＤ６のみを駆動する様にしたので送信時の消費電力を
大幅に低減可能なものが得られる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の光空間伝送通信装
置の一実施例として撮像手段の撮像信号及び収音信号を
コンポジット映像信号並びに左右音声信号として赤外線
送信装置を介してモニタ装置の赤外線受信装置側に空間
伝送する様に成した送信装置について図１乃至図１２を
用いて詳記する。

【００１８】図１以下の本例の図面で図１３乃至図１７
との対応部分には同一符号を付して重複説明を省略す
る。図１に於いては図１３と同様に撮像手段１側の赤外
線送信装置側に設けた複数の送信用のＬＥＤ（赤外線発
光素子）６を介して撮像手段（図示せず）で撮像した映
像信号並びに収音した音声信号を映像及び音声変調光３
８としてモニタ装置２に伝送し、モニタ装置２側に設け
た赤外線受信装置４を介して受光し、モニタ装置２のＣ
ＲＴ或いはＬＣＤ（液晶表示装置）等に映像信号を表示
させる様に成すと共に音声信号を図示しないスピーカ等
から放音させる様に成されている。

【００１９】本例ではモニタ装置２側の赤外線受信装置
４には所定の空間内でモニタ装置２の配置位置が撮像手
段１側の赤外線送信装置３内で解る様にパイロット信号
発光素子３６を設けて、パイロット光３５を発光させ
る。

【００２０】赤外線送信装置３側にはこのパイロット光
３５を受光するための方向検知用のフォトダイオード
（ＰＤ）等から複数の受光素子３４を有し、図１に示す
様に送信用のＬＥＤ６の数と同数の受光素子３４がＬＥ
Ｄ６上に配設されている。

【００２１】赤外線受光装置４側から発光させるパイロ
ット光３５は赤外線リモートコントローラやコードレス
ＡＶ伝送通信を行なう他のシステムに影響を与えない正
弦波信号により、図２の周波数アロケーションに示す様
に低域周波数側に選択したパイロット信号３７によって
パイロット信号発光素子３６を光強度変調し、パイロッ
ト光３５として空間に伝送する。

【００２２】上述の赤外線送信装置３に設けられた送信
用の複数のＬＥＤ６とパイロット光受光用の方向検知用
の複数のＰＤ３４とは同一数に選択され、図３Ａ及び図
３Ｂの様に凸面に放射状に受光及び発光方向が少しづつ
異なる様に、且つマトリックス状に配列されている。

【００２３】今、図３Ａの様に方向検知用のＰＤ３４に
正面からパイロット光３５が入射されたとすれば最大出
力のＰＤ３４Ｃを選択して、この選択出力によって同じ
方向及び位置にある送信用のＬＥＤ６Ｃだけを発光させ
て音声及び映像変調光３８を受信装置４側に伝送する。

【００２４】図５Ｂの場合は斜め下側から入射されたパ
イロット光３５によって、方向検知用ＰＤ３４Ｂが最大
出力ＰＤとなり、このＰＤ３４Ｂに対応した同一方向の
送信用ＬＥＤ６Ｂが選択されて、音声及び映像変調光３
８を受信装置４側に伝送する様に成される。

【００２５】即ち方向検知用ＰＤ３４により受信装置４
から伝送されて来る光の方向を検知し最大出力レベルの
得られる方向検知用ＰＤ３４と同じ方向に向いている送
信用ＬＥＤ６だけを発光させるために少ない消費電力で
広い指向角が確保できるものが得られる。

【００２６】上述の方向検知用ＰＤ３４での最大検出出
力レベル選択回路の一実施例を図４に示す。

【００２７】図４で放射状に配置された複数の方向検知
用ＰＤ３４で受光されたパイロット光３５によって光−
電気変換された夫々の出力は第１及び第２のスイッチ４
０ａ及び４０ｂの夫々の固定接点ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆに
並列的に供給される。

【００２８】スイッチ４０ａ及び４０ｂの可動接片ａ及
びａは固定接点ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆを自動的にスキャン
ニングして、その出力をバンドパスフィルタ４２ａ及び
４２ｂにより検出用信号のみを選択した後にレベル検出
回路４３ａ及び４３ｂに供給され、レベル検出が成され
る。

【００２９】レベル検出回路３４ａ及び３４ｂで検出さ
れた検出レベルは比較回路を構成するコンパレータ４４
の逆相及び同相入力端子に供給され、比較出力が選択回
路４５に供給されて、最大出力レベルが選択される。

【００３０】選択回路４５の出力はスイッチ４０ａ及び
４０ｂの可動接片ａを制御すると共にスイッチ４１の可
動接片ａをも制御し、方向検知用ＰＤ３４の最大出力レ
ベルが出力される固定接点位置（図４ではＰＤ３４ｄに
対応した固定接点ｄ）に対応したスイッチ４１の送信用
ＬＥＤ６（図４ではＬＥＤ６ｄに対応した固定接点ｄ）
に固定する。スイッチ４１の可動接点ａはドライブ回路
４６に接続されているため、送信用ＬＥＤ６ｄから音声
及び映像変調光３８が発光される。従って、送信用ＬＥ
Ｄ６ｄのみからパイロット光受光方向に音声及び映像変
調光３８が放射されるため、消費電力を減少出来ると共
に確実に受信装置４側に信号伝送が可能となる。

【００３１】図５に示すものは、本例の最大出力レベル
選択回路の他の実施例を示すものであり、図４との対応
部分には同一符号を付して重複説明を省略する。

【００３２】図５で、複数の方向検知用ＰＤ３４の夫々
の出力端は夫々複数の帯域通過濾波器（ＢＰＦ）４７ａ
〜４７ｅに接続され、所定の帯域に制限された方向検知
用ＰＤ３４の出力は複数の出力レベル検出回路４８ａ〜
４８ｅによって夫々の出力レベル検出が成される。

【００３３】出力レベル検出回路４８ａの出力端は複数
の比較回路４９ａ〜４９ｅの同相入力端子に並列的に接
続され、他の出力レベル検出回路４８ｂ〜４８ｅの夫々
の出力端は比較回路４９ａ〜４９ｅの複数の逆相入力端
子に夫々並列的に接続される。従って比較回路４９ａ〜
４９ｅ内では方向検知用ＰＤ３４ａと他の夫々の方向検
知用ＰＤ３４ｂ〜３４ｅとのレベル比較が同時に行なわ
れて、その差出力中の最大レベル出力がスイッチング手
段５０ａ〜５０ｅに夫々供給される。スイッチング手段
５０ａ〜５０ｅはスイッチングトランジスタ等で構成さ
れ、比較回路４９ａ〜４９ｅの出力でオン／オフ制御さ
れる。

【００３４】図５の例では比較回路４９ａ〜４９ｅの最
大出力レベルで「オン」されたスイッチ手段５０ｃを介
してドライブ回路４６からの駆動信号が供給されて送信
用ＬＥＤ６ｃのみ発光して音声及び映像変調光３８を受
信装置４側に伝送させている。この構成の選択回路の場
合も、伝送距離を充分にとり、且つ指向性を広くとるた
めに多くの送信用ＬＥＤ６を駆動する必要のない光空間
伝送通信装置及びその方法（システム）が得られる。

【００３５】上述の送信装置３側に設けられる方向検知
用ＰＤ３４（３４ａ〜３４ｅ）は図１及び図５の様に単
品のフォトダイオードの様な光−電気変換用の受光素子
を１個づつ凸面上に並設配置して指向性を持たせる様に
成してもよいが図６に示す様に平らな同一ウェハー上に
複数個のＰＤを並設して作製した１チップＰＤ５２の前
面に凸型のレンズ５１を配設してパイロット光３５の入
射方向に指向性を持たせる様に成してもよい。この構成
によれば単体のＰＤを曲面上に配設する手間が省け、方
向検知用ＰＤを廉価に構成出来る。

【００３６】更に、本例では方向検知用ＰＤ３４（３４
ａ〜３４ｅ）と送信用のＬＥＤ６（６ａ〜６ｅ）の夫々
の指向性を一致させる様な面倒な作業を必要とするが、
図７に示す様にＬＥＤ６とＰＤ３４とを一つのデバイス
として一体化し、ＬＥＤ６及びＰＤ３４の前面にレンズ
５３及び５４を配設し、ケーシング内からリードが導出
された一体型デバイス５５を作成し、これら一体型デバ
イス５５を図８に示す様に送信装置３の送受光アンテナ
５６上に並設する様に成せば夫々のＰＤ３４ａ〜３４ｅ
と夫々のＬＥＤ６ａ〜６ｅの光軸の指向性合わせを行な
う煩わしさを省くことが出来る。

【００３７】更にＰＤとＬＥＤの光軸を合わせる手間を
省くことの出来る他の一体型デバイス５５の例を図９乃
至図１１で説明する。

【００３８】図９及び図１０は凹状に形成された反射鏡
５７の凹面上に方向検知用ＰＤ３４を貼着等の方法で固
定し、更にＰＤ３４より小面積の送信用ＬＥＤ６を方向
検知用ＰＤ３４の略々中央位置に同じく貼着等の方法で
固定させ、集光用のレンズ５１を介してパイロット光３
５を集光し、ＬＥＤ６から音声及び映像変調光を発光さ
せて空間伝送する様に成されている。

【００３９】図９の場合は光軸が一致しているときの光
路系を図１０は光軸が一致していない時の光路系を示し
ている。上述の構成によると送信用のＬＥＤ６が出射さ
れる発光信号が方向検知用ＰＤ３４にある程度入射され
てしまうが、赤外線受信装置４側から送信されるパイロ
ット光３５とは図２の様にキャリア周波数が異なるた
め、光−電気信号に変換後にＬＰＦ等を用いて分離出来
るため実用上問題を生ずることはない。

【００４０】図１１はＰＤ３４上に二つのＬＥＤ６ａ及
び６ｂを配設した複合光素子の平面を示すものである。
送信用のＬＥＤ６ａ及び６ｂは電源電圧が５Ｖの場合２
個を直列に使用する場合が多いので２個分のＬＥＤのス
ペースが略々１個分になり、且つ直列にするＬＥＤ６ａ
及び６ｂの光軸を複合素子のレベルに位置する様にな
る。

【００４１】上述の様な複合光素子或いは一体型デバイ
スでは方向検知用ＰＤと送信用ＬＥＤの光軸が素子の段
階で一致しているので送受光アンテナ５６にマウント時
に指向性を合わせる作業をなくすことが出来る。又、指
向性が複合素子内で一致しているので経年変化を受け難
く、光学系を小さくすることが可能となる。

【００４２】図１２は赤外線受信装置４側に設けたパイ
ロット発光素子３６の駆動回路例を示すものであり、発
振回路５８は正弦波発振器でよく、パイロット信号発光
素子３６を駆動する駆動回路は駆動トランジスタ５９の
様な簡単な回路で構成出来るために、スペース、コス
ト、消費電力等に有利なものが得られる。

【００４３】尚、上述の各実施例に於いては撮像手段１
側に設けた赤外線送信装置３からモニタ装置に設けた赤
外線受信装置４に音声及び映像変調光を伝送する場合を
説明したが、図１４で説明した様な事務所８の空間内で
のＣＰＵ用の各種データをサテライト装置１１を介して
送受信する場合のサテライト装置１１側に設けた発光及
び受光素子等に本例の複合素子或いは一体型デバイスを
用いることが出来、本例の光空間伝送通信装置及びその
方法は他の種々の装置及びシステムに適用可能である。

【００４４】

【発明の効果】本発明の光空間伝送通信装置及びその方
法並びにこれらに用いる複合光素子によれば少ない消費
電力で広い指向角が確保できると共に必要の無い方向に
発光しないので他のシステムに悪影響を与えず、更に受
光装置側は単一キャリアの発光のみで良いので回路規模
が小さくてよく、そのため、既存のセットに後付けが簡
単である。また、受信装置のコスト増加が少ない構成が
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光空間伝送通信装置の構成図である。

【図２】本発明の周波数アロケーションである。

【図３】本発明に用いる送信装置内の方向検知用ＰＤ及
び送信用ＬＥＤの発光説明図である。

【図４】本発明に用いる最大出力レベル選択回路であ
る。

【図５】本発明に用いる最大出力レベル選択回路の他の
実施例である。

【図６】本発明に用いる方向検知用ＰＤの他の構成図で
ある。

【図７】本発明に用いる複合光素子の構成図である。

【図８】本発明の光空間伝送通信装置の他の構成図であ
る。

【図９】本発明の複合光素子の光軸説明図（Ｉ）であ
る。

【図１０】本発明の複合光素子の光軸説明図（II）であ
る。

【図１１】本発明に用いる複合素子の平面図である。

【図１２】本発明に用いるパイロット信号発光素子の駆
動回路である。

【図１３】従来の光空間伝送通信装置の構成図である。

【図１４】従来の光空間伝送通信装置の他の構成図であ
る。

【図１５】従来の赤外線送信装置の系統図である。

【図１６】従来の赤外線受信装置の系統図である。

【図１７】従来の赤外線送受信に用いる周波数アロケー
ションである。

【符号の説明】

１ 撮像手段、２ モニタ装置、３ 赤外線送信装置、
４ 赤外線受信装置、６ 送信用ＬＥＤ、３４ 方向検
知用ＰＤ、３６ パイロット信号発光素子

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 同一空間内で電子機器間或いは電子機器
   とサテライト装置間で映像信号等のデータを光信号で送
   受信する送信及び受信装置を設けて成る光空間伝送通信
   装置に於いて、 上記送信装置側に多方向に指向性を持たせた上記データ
   を光伝送する複数の発光手段と、 上記送信装置側には上記受信装置側からのパイロット光
   を受光する方向検知用の多方向に指向性を有する複数の
   受光手段とを具備し、 上記複数の受光手段のうち上記パイロット光を受光した
   受光手段に対応した指向性を有する上記発光手段を発光
   させてデータを伝送して成ることを特徴とする光空間伝
   送通信装置。
2. 【請求項２】 同一空間内で電子機器間或いは電子機器
   とサテライト装置間で映像信号等のデータを光信号で送
   受信する送信及び受信装置を設けた光空間伝送通信方法
   に於いて、 上記送信装置側に上記受信装置側へ上記データを伝送す
   る複数の発光方向を少しずつずらせた発光手段及び入射
   方向を少しずつずらせた受光手段から成る方向検出手段
   を設け、 上記受信装置側から放射されるパイロット光を上記方向
   検出手段で検出した上記受光手段に対応した上記発光手
   段を駆動して上記データを伝送して成ることを特徴とす
   る光空間伝送通信方法。
3. 【請求項３】 同一空間内で電子機器間或いは電子機器
   とサテライト装置間で映像信号等のデータを光信号で送
   信及び受信を行なう様に成した光空間伝送通信装置用の
   複合光素子に於いて、 上記複合光素子は上記受信側から放射されるパイロット
   光を受光する受光素子上に発光素子の光軸が一致する様
   に配設して成ることを特徴とする光空間伝送通信用の複
   合光素子。