JPS6155820B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電話機の機紐を除去して電話機の使用
上の制約を最小限にしたコードレス電話機に関す
るものである。

従来、この種の装置は電波（マイクロ波）を利
用して、機紐の機能を代行させ、コードレス電話
機を構成しているので、次のような欠点があつ
た。

電波を利用する場合に、螢光灯、モータなど
の電力機器、電子レンジ等から発生する雑音
や、自動車のイグニツシヨン雑音等の影響を受
け易く、通話品質が劣化する。

微弱電波以外の電波は認可を受けて利用する
ことになるので、規定枠の中で充分に管理して
利用する必要がある。

電波を用いる場合に、多くの利用者を収容す
るためのゾーンを構成し、一つのゾーンに一つ
の周波数を割り当て、これを空間的に繰り返し
て周波数の利用効率を高めている。

しかし環境条件によつては電波は遠くまで到達
してしまい、繰り返し距離を長くしてしまう。た
とえば800MHz帯の電波を利用する場合に、直径
20mのサービスエリアを考えると、このサービス
エリアの繰り返し距離は300m以上となる。

電波を利用する場合に、変復調回路は複雑と
なり、システム全体のコストを上昇させてい
る。

一方、光波を用いたコードレス電話機に対して
は、英国特許第1548145号（Improvements in or
relating to telephones）がある。しかしこの特
許では、以下のような欠点があり、光コードレス
電話機を構成することはできない。

○ア 英国特許で主張するように、光波を用いた場
合でも、光波の反射、回折によつて、通信が可
能と述べているが、光波の場合には、光波の伝
搬特性の性質から反射、回折では通信は不可能
である。英国特許では、このための対応が不十
分である。

○イ 英国特許では、光波に赤外光を用いるとして
いるが、これを検出する光検波器に対して可視
光を含めた各種の背景雑音を除去するための工
夫がなされていない。

○ウ 英国特許では、送受信号の衝突を防止するた
めに異なつた発光波長を用いると述べている
が、受信機でこれを分離して混信を防ぐ工夫が
なされていない。

○エ ○ウ項に関して、さらに送受信号の衝突防止の
ため、異なつたサブキヤリアを用いることが記
載されているが、受信機での処理が不明であ
る。

本発明はこれらの欠点を除去するため、電波の
代わりに光波を用いてコードレス電話機を構成し
たものである。以下図面により本発明を詳細に説
明する。

第１図は本発明の一実施例図であつて、１はペ
アケーブル、２はローゼツト、３は電源−信号分
離回路、４は電源回路、５はハイブリツド回路、
６は信号変換回路、７は光源駆動回路、８は光
源、９は光学レンズ、１０は光学回路、１１は光
検波器、１２は信号増幅回路、１３は信号変換回
路、１４は受話器、１５は送話機、１６はダイヤ
ル回路、１７は合成回路、１８は信号変換回路、
１９は光源駆動回路、２０は光源、２１は光学レ
ンズ、２２は光学回路、２３は光検波器、２４は
信号増幅回路、２５は信号変換回路、２６は電源
（電池）である。本発明の動作を以下に説明す
る。

ペアケーブル１によつて電話局等から送られた
受話信号はローゼツト２によつて電源と受話信号
に分離する。通常電話機には48ボルトの直流が送
られている。電源回路４は分離された電源電力を
信号変換回路６、光源駆動回路７、光源８または
光検波器２３、信号増幅回路２４、信号変換回路
２５の各回路を動作させるために必要な電力を供
給する。電源−信号分離回路３によつて分離され
た受話信号はハイブリツド回路５を通り信号変換
回路６に入力される。ハイブリツド回路５は送受
話信号の合成分離の働きをする。信号変換回路６
の動作は、二つに大別できる。その一つはデジタ
ル信号を取り扱う場合、他の一つのアナログ信号
を取り扱う場合である。

まず、前者では、入力された受話信号はアナロ
グ信号であるから、アナログ−デジタル変換す
る。さらに光源の寿命等を考慮してRZ（Return
to Zero）符号に変換する。

アナログ量をそのまま取り扱う後者では、たと
えばサブキヤリヤを用い、これを受話アナログ信
号で周波数変調を加える。光源駆動回路７は光源
８を駆動するための回路である。光源として、こ
こでは近赤外から赤外領域の半導体素子、たとえ
ば発光ダイオード（LED）やレーザダイオード
（LD）を用いた。このため、これらの素子は駆動
電流をON−OFFすることによつて、強度変調
（IM）が容易にできる。

また最近の発光素子は電流対発光量（IL）特
性にすぐれているので、アナログ量に対しても忠
実に発光する。光学レンズ９にはLEDやLDの発
光指向性を調整して充分に広い領域を一様に照明
するための開口数の大きな光学レンズを用いる。

光学回路１０は開口数の大きなレンズ、可視光
など背景雑音を除去するための光学フイルタと、
他の光源２０などからの光を充分に除去するため
の光学フイルタ（ここでは、光源の発光強度半値
幅内の光量を充分に取り入れ、かつ他の光源を除
去する機能が強く、設計の自由度がある回折格子
を用いた）から構成されている。光検波器１１は
光源波長によつて、次の二つの組み合わせが考え
られる。

可視光（0.7μｍ）から1.0μｍまでにはシ
リコン・フオトダイオードがよく、1.0〜1.8
μｍまでの赤外光にはゲルマニウム・フオトダイ
オードがよい。

信号増幅回路１２は光検波器１１からの信号を
増幅するためのものである。信号変換回路１３は
信号変換回路６の逆の動作をする。すなわちデジ
タル信号が入力された場合には、デジタル−アナ
ログ変換する。またアナログ信号の場合は復調し
て、元の受話信号であるアナログ信号を復元す
る。これらの受話信号によつて、受話器１４を動
作させる。信号変換回路１３にはリンガに代わる
音を受話器１４から発生させるための回路を含
む。次に送話信号を送るには、次の動作による。

送話器１５からの信号は合成回路１７を通り信
号変換回路１８に入力される。ここでダイヤルす
るときには、ダイヤル回路１６によつてダイヤル
信号を発生させ、合成回路１７を通つて信号変換
回路１８に入力される。送話器１５またはダイヤ
ル回路１６から発生した信号は、信号変換回路６
と同様の機能をもつ信号変換回路１８によつて処
理される。

以下、送話信号は光源駆動回路７、光源８、光
学レンズ９、光学回路１０、光検波器１１、信号
増幅回路１２、信号変換回路１３と同様の機能を
もつこれらに対応する光源駆動回路１９、光源２
０、光学レンズ２１、光学回路２２、光検波器２
３、信号増幅回路２４、信号変換回路２５によつ
て処理される。ただし光学回路２２は光学レンズ
９からの光波を除去するための光学フイルタをも
つ、光学回路１０、光検波器１１、信号増幅回路
１２、信号変換回路１３、受話器１４、送話器１
５、ダイヤル回路１６、合成回路１７、信号変換
回路１８、光源駆動回路１９、光源２０、光学レ
ンズ２１は電源２６によつて動作する。信号変換
回路２５によつて復元されたアナログ送話信号は
ハイブリツト回路５によつて合成され、電源−信
号分離回路３、ローゼツト２、ペアケーブル１を
通り電話局へ送られる。

さらに光学レンズ９と光学回路１０、光学レン
ズ２１と光学回路２２の光波区間について詳しく
述べる。光学回路１０と光学回路２２には0.7μ
ｍ以下の可視光を除去するために色カラス・フイ
ルタが挿入してある。光学レンズ９と光学レンズ
２１の光源の発光波長は互いに100nm違がつて、
光学レンズ９は0.85μｍ、また光学レンズ２１は
0.95μｍとした。100nmの違いはLEDを用いる場
合でも充分である。すべての発光素子をLDで構
成すると、波長差は10nm以下にすることができ
る。不要な光波を除去するには、前述のように回
折格子を用いた。

また光検波器１１と光学回路２２にはシリコン
−PINフオトダイオードを用いた。0.85〜0.9μｍ
における量子効率は90％以上、暗電流は1nA以下
であつた。そしてこれらの光素子を用いた場合の
通話可能な光レベル、サービスエリアについて述
べる。

いま送受信信号を64KB／Ｓに符号化したデジ
タル信号について考える。このパルス信号が誤り
率10^-3で受信できるための光レベルは−75dBm以
上である。いま出力10mWの光を±30度の指向角
で一様に放射する。このとき約1.7m離れた直径
2mの円内に、等価直径１cmの光を集める光検波
器の光量（光レベル）は−70dBm以上である。
従つてこのサービス・エリア内では充分に光波に
よつて通信ができる。

第１図において、電源−信号分離回路３、電源
回路４、ハイブリツド回路５、信号変換回路６、
光学駆動回路７、光源８、光学レンズ９、光学回
路２２、光検波器２３、信号増幅回路２４、信号
変換回路２５はローゼツト側の端末装置である。

一方、光学回路１０、光検波器１１、信号増幅
回路１２、信号変換回路１３、受話器１４、送話
器１５、ダイヤル回路１６、合成回路１７、信号
変換回路１８、光源駆動回路１９、光源２０、光
学レンズ２１、電源２６は機紐のないコードレス
電話機である。これを点線で囲んで示した。実施
例では、端末装置は天井に取り付けコードレス電
話機が見通せるところに配置した。

この状態を第２図に示した。第２図において、
２７は天井、２８は端末装置、２９はコードレス
電話機、３０はローゼツト、３１はコードレス電
話を置くための机である。端末装置からコードレ
ス電話機までの距離は1.7mである。そしてサー
ビスエリアは直径2mであるが、サービスエリア
を拡大するには第２図における端末装置を、いく
つか必要な個数だけ併置すればよい。この場合、
従属する端末装置には第１図の光源８、光学回路
２２、光検波器２３でもよい。ただし従属する端
末装置の光源８は主端末装置の光源駆動回路７に
直列に挿入すればよい。

一方、従属する端末装置における光検波器２３
の出力は、インピーダンスを十分低くして外部雑
音の影響を受けないようにして、主端末装置の信
号増幅回路２４に加えればよい。このように端末
装置の併置はきわめて簡単にできる。

次にコードレス電話機に光源の放射窓と光検波
器の受光窓を取り付けた位置の一つの実施例を第
３図に示す。第３図において、３２は光源の放射
窓、３３は光検波器の受光窓、３４は電話機、３
５はハンドセツトである。光源の放射角、光検波
器の受光角はすべて前記の端末装置のものと同じ
にした。

前記の実施例では光学レンズ９と光学レンズ２
１の光源の発光波長は互いに異なるようにして送
受話信号の衝突を防止しているが、ここで述べる
実施例では、第４図に示すように、RZ化された
パルスを送受話信号間で時間的にずらすことによ
つて衝突を防止した。この場合には光学レンズ９
と光学レンズ２１の光源の発光波長は同一ででよ
い。従つて互いの光波を除去するための回折格子
によるフイルタは不要になる。

しかし同一サービスエリア内に他のコードレス
電話機が存在する場合には、さらに光波の発光波
長を違えるか、またはベースバンドパルスに時間
分割多元接続（TDMA）技術を導入するかの工
夫が必要となる。時間的にパルスをずらしたり、
TDMAを利用した場合でも、サービスエリアが
小さいので、光波の伝ぱん経路差によるパルス列
の時間的不確定さはほとんど無視できた。

以上説明したように、本発明の光コードレス電
話機は、光波を用いてコードレス電話機を構成し
たので、以下のような利点がある。

(1) 光波を用いるので、種々の雑音が存在する劣
悪な電磁環境条件下でも、これらの影響を受け
ず、十分な通話品質を確保できる。

(2) 光波を用いるので、電波の場合と異なり、使
用周波数の割り当てを受けなくてもよい。

(3) サービスエリアは光の直進性によつて決まる
ので、ほとんど回折を考えなくてもよい。また
近赤外または赤外光は鏡面に近いもの以外はほ
とんど反射せず、限定された領域のみがサービ
スエリアとなる。

(4) 光の場合、光の強度変調でも十分に低いレベ
ルまで通信可能である。この強度変調のための
周辺回路、復調回路は十分安価に構成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例を示すブロツク
図、第２図は本発明装置の一配置例図、第３図は
本発明のコードレス電話機に取り付けた光源の放
射窓および光検波器の受光窓の配置を示す斜視
図、第４図は送受話信号の関係を示す図である。 １……ペアケーブル、２……ローゼツト、３…
…電源−信号分離回路、４……電源回路、５……
ハイブリツド回路、６……信号変換回路、７……
光源駆動回路、８……光源、９……光学レンズ、
１０……光学回路、１１……光検波器、１２……
信号増幅回路、１３……信号変換回路、１４……
受話器、１５……送話器、１６……ダイヤル回
路、１７……合成回路、１８……信号変換回路、
１９……光源駆動回路、２０……光源、２１……
光学レンズ、２２……光学回路、２３……光検波
器、２４……信号増幅回路、２５……信号変換回
路、２６……電源（電池）、２７……天井、２８
……端末装置、２９……コードレス電話機、３０
……ローゼツト、３１……机、３２……光源の放
射窓、３３……光検波器の受光窓、３４……電話
機、３５……ハンドセツト。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 電話局から送られたきた受話信号は、端末装
   置内の電源−信号分離回路３、ハイブリツド回路
   ５を経て、信号変換回路６でアナログ−デジタル
   変換し、この変換された信号で光源駆動回路７に
   より、近赤外領域または赤外領域の光波を発生す
   る光源８を変調し、この変調された光源８から発
   生した光波を光学レンズ９を経て送出し、光コー
   ドレス電話機では、前記光波を、可視光などの背
   景雑音となる光を除去するための光学フイルタを
   有する光学回路１０で受光し、光検波器１１で検
   波して得た受話信号を信号増幅器１２で増幅した
   後、信号変換回路１３でデジタル−アナログ変換
   して受話器１４で受話し、また送話機１５からの
   送話信号と、ダイヤル回路１６によつて発生させ
   たダイヤル信号とを、合成回路１７で合成し、送
   話信号とダイヤル信号は信号変換回路１８によつ
   てアナログ−デジタル変換し、この変換された信
   号で光源駆動回路１９により、近赤外領域または
   赤外領域の光波を発生する光源２０を変調し、こ
   の変調された光源20から発生した光波を光学レン
   ズ２１を経て送出し、この光波を前記端末装置内
   の可視光などの背景雑音となる光を除去するため
   の光学フイルタを有する光学回路２２で受光し、
   光検波器２３で検波して得た送話信号を信号増幅
   器２４で増幅した後、信号変換回路２５でデジタ
   ル−アナログ変換して前記ハイブリツド回路５、
   電源−信号分離回路３を経て送話し、かつ前記信
   号変換回路６，１８では送受話信号をRZ符号に
   変換して、送話信号のパルスと受話信号のパルス
   を時間的にずらすことによつて送受話信号の衝突
   を防止することを特徴とする光コードレス電話
   機。