JP2002290335A - 光空間伝送装置 - Google Patents

光空間伝送装置

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照二 平田
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    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/11—Arrangements specific to free-space transmission, i.e. transmission through air or vacuum
    • H04B10/114—Indoor or close-range type systems
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】従来の光空間伝送装置は赤外線を用いていた
が、可視光でないため伝送経路を決定するのに不都合が
多く目にダメージを与える危険も存在していた。本発明
はこの問題を簡単な方法で解決し、安全で広範な光空間
伝送装置を実現する。 【解決手段】 照明用光源を情報送信装置として兼用す
ることにより解決をはかる。ＬＥＤ照明灯１と、この照
明灯１に供給される電力波形をパーソナル・コンピュー
タ２からの情報に応じて変調する変調手段とを設け、照
明灯を変調して情報を伝送し、この照明光を受光して受
光器３に接続されている装置（例えばプリンタ４）を駆
動させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光空間伝送装置に
関し、特に照明光を光伝送系に用いた光空間伝送装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】光を用いて自由空間に情報を伝送する光
空間伝送装置が提唱されている。例えば、特開平６−３
７７２０公報では天井などに設けられた照明手段の蛍光
灯の中に赤外線発光素子を組み込んで変調された赤外線
信号を発信する方法が提案されている。これにより、光
空間伝送装置の発光部として理想的な天井に発信部を設
けて伝送することができる。
【０００３】このようなこれまでの光空間伝送装置は、
赤外線を用いるものが多く、そのサービス範囲が肉眼で
はよく認識できないため、伝送がうまく成立しないこと
が多かった。さらに、可視光でないため強力な光が出て
いるにも関わらず、目に見えないため、目にダメージを
与える危険も含まれていた。また、現状では、あえて赤
外ＬＥＤを光伝送だけのために家庭やその他の場所に設
置するという動機付けは小さく、これらのシステムが普
及する可能性はきわめて小さくなる。しかし、ＬＥＤの
開発が進み、高輝度で多色の可視光のものが生まれ、Ｌ
ＥＤが照明や表示に多く使われるような時代をむかえた
ので、これらの可視光ＬＥＤを照明と兼用して有効に光
空間伝送にも利用する可能性が生まれた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述のごとく、従来の
光空間伝送装置では光源として赤外線が用いられていた
が、可視光でないため伝送経路を決定するのに不都合が
多く、目にダメージを与える危険も存在していた。本発
明は、この問題を比較的簡単な方法で解決して、伝送エ
リアが明確で、伝送の障害が少なく、通信と照明とを共
通化して設備を簡素化でき、安全で広範な利用が可能な
光空間伝送装置の実現を課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を達成するた
め、本発明は、光を用いて自由空間に情報を伝達する光
空間伝送装置において、照明用光源と、前記照明用光源
に電力を供給するを照明用電源手段と、前記照明用電源
手段から前記照明用光源に供給される電力波形を情報に
応じて変調する変調手段とを有し、前記照明用光源を点
灯して照明光を照射すると共にこの照明光を前記変調手
段によって変調して情報を発信する送信側装置と、前記
照明用光源からの前記照明光を受光する受光手段と、前
記受光手段が受光した照明光から前記情報を復調する復
調手段とを有する受信側装置とを具備することを特徴と
する。これにより、照明用光源を情報送信装置と兼用し
て、伝送エリアが明確で、伝送の障害が少なく、設備が
簡易で、安全で、広範な利用が可能な光空間伝送装置を
実現することができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる光空間伝送
装置を添付図面を参照にして詳細に説明する。
【０００７】本発明の光空間伝送装置の家庭内など屋内
で用いられる一実施の形態の構成の概念図を図１に示
す。図１において、符号１はＬＥＤ（発光ダイオード）
照明灯、符号２はＰＣ（パーソナル・コンピュータ）、
符号３は受光器、符号４はプリンタである。本実施の形
態では、ＰＣ２からの情報をＬＥＤ照明灯１と受光器３
からなる光空間伝送系を通じてプリンタ４に送り印字を
行わせる。
【０００８】照明に用いるＬＥＤ照明灯１は家庭の天井
に設置されている。ＬＥＤは照明光源の中で特に変調周
波数を高くすることが可能で、速いＬＥＤの変調限界は
５００ＭＨｚにまで達している。そこで、このＬＥＤ光
源を照明に使いながら、同時に目にちらつきを感じさせ
ない速さで強度変調し、この照明光を受けることで、送
り情報を受信して読み取り、受光器３に接続されている
装置（例えばプリンタ４）を駆動させるシステムを考え
ている。受光器３にはＰＤ（フォトダイオード）を用い
る。これにより小形な装置で効率的な受光が可能にな
る。
【０００９】図１には、例えば、ＬＥＤ照明灯１を変調
させるための接続ラインが、部屋の変調入力端子に設置
されている状況を示している。この端子をＩＥＥＥ１３
９４のように標準化しておけば、あらゆる情報を天井の
ＬＥＤ照明灯１から部屋内部に発することが可能にな
り、照明があたる領域で変調信号を受信し、情報を受け
取ることが可能になる。ＬＥＤ照明灯１が天井に設けら
れているため、受光器３の設置場所の自由度を広く取る
ことができる。
【００１０】図２に、本発明の送信部と受信部の構成の
一例を示した。図２において、符号１１はＬＥＤ、符号
１２は増幅器、符号１３は照明用電源、符号１４ａ、１
４ｂは抵抗、符号１５はインダクタンス、符号１６はコ
ンデンサ、符号２１はＰＤ（フォトダイオード）、符号
２２は増幅器、符号２３は電源、符号２５はインダクタ
ンス、符号２６はコンデンサである。
【００１１】この送信部は一般的なＬＥＤ変調回路であ
り、送信信号は入力端子（ｉｎｐｕｔ）から増幅器１２
を通して、ＬＥＤ変調回路に入力される。混信を防ぐた
めに、増幅器１２に入力信号受容可能スイッチをつけて
おくことが望ましい。受光部で変調光は受光器のＰＤ２
１によって受信されるが、Ｓ／Ｎを上げるために送信Ｌ
ＥＤ波長の波長フィルタを通すことも有効である。受信
光はＰＤ２１により電気信号に変換され、増幅器２２や
フィルタにより利用可能な信号レベルに整形されて出力
される。
【００１２】図３に、本発明で波長多重（ＷＤＭ）を行
う場合の構成の一例を示した。図３において、符号３１
は白色ＬＥＤ、符号３１ａは赤ＬＥＤ、符号３１ｂは緑
ＬＥＤ、符号３１ｃは青ＬＥＤ、符号３２はダイクロイ
ックミラー、符号３３は受光素子、符号３３ａは赤受光
素子、符号３３ｂは緑受光素子、符号３３ｃは青受光素
子である。
【００１３】白色ＬＥＤには蛍光材料を紫外光で励起し
て白色発光するタイプと、赤、緑、青の３原色ＬＥＤを
用いて波長混合により白色発光させる方法がある。ここ
では後者の３原色ＬＥＤ光源をもちいた場合のＷＤＭの
例を示す。各３色のＬＥＤ３１ａ〜３１ｃに独立な情報
１〜情報３を電流注入し、それぞれに変調をかける。こ
れらの光は照明光として白色化され、部屋内を照らすこ
とに使われる。受光器はダイクロイックミラー３２を用
いた波長弁別器により、各３色信号に選別され、各々の
受光素子（ＰＤ）３３ａ〜３３ｃに入る。これらのＰＤ
から、それぞれの情報１〜情報３が取り出せるため、波
長多重光空間伝送が、白色ＬＥＤ照明により実現できる
ことになる。この方法を用いると、通常の３倍の情報量
が送れるばかりか、波長選別フィルタにより、Ｓ／Ｎの
向上も期待することができる。
【００１４】以上の例以外にも、屋外でもこれらの応用
を実現することが可能である。例えば、交通信号器をＬ
ＥＤで作った場合、このＬＥＤの光に変調信号を重畳さ
せておき、車や歩行者が信号光を受光器で受信すること
で、交通情報を信号機から取り入れることが可能にな
る。これは、従来の信号ランプでは不可能だった応用例
である。さらに展示場などでもこの方法は応用可能であ
り、展示物をＬＥＤで照明し、この照明光に展示物の説
明情報を変調しておけば、見学者が受光器を展示物付近
にさらすだけで、照明光から情報を取り入れ（圧縮して
おけば、情報の伝送は一瞬で済む）、その説明を別の見
学者とは独立に聞くことが可能になる。
【００１５】屋外の巨大ＬＥＤディスプレイも、これか
らますます増えてくるが、このディスプレイの赤、緑、
青の３色に独立に変調信号を入れておくと、受光装置を
持っている人は、それをディスプレイに向けることで、
３チャンネルの信号を受信することが可能になる。従っ
て、音楽や情報を変調しておけば、他者にはわからな
い、情報を得ることが可能になり、若者や女性に人気を
呼びそうだ。以上のように、主として屋内での光空間伝
送に応用できる照明ＬＥＤによる空間伝送を、屋外の照
明等にも応用することで、屋外の広い空間でも各種デー
タ伝送を可能にすることができる。
【００１６】本発明によって、照明用のＬＥＤ光源を光
空間伝送に用いることで、 １）照明光源とは別に光通信用のＬＥＤ光源を設ける必
要がなくなる、 ２）照明によって伝送エリアが明確になる、 ３）３原色に別々の情報をのせて伝送することができ、
いわゆるＷＤＭ通信が可能である、 ４）光空間伝送装置の通信関連装置を部屋の内部に比較
的自由に配置することができる、 ５）屋外や公の展示場などでも容易に情報やデータを利
用者に伝送できる、 ６）情報端子の設置場所を選ぶことで、異なった部屋間
の通信も容易に実現することができる、 等のメリットが生まれる。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項１の
発明は、光空間伝送装置において、照明用光源と、照明
用光源に電力を供給するを照明用電源手段と、照明用電
源手段から照明用光源に供給される電力波形を情報に応
じて変調する変調手段とを有して、照明用光源を点灯し
て照明光を照射すると共にこの照明光を変調手段によっ
て変調して情報を発信する送信側装置と、照明用光源か
らの照明光を受光する受光手段と、受光手段が受光した
照明光から情報を復調する復調手段とを有する受信側装
置とを設ける。これにより、照明用光源を情報送信装置
と兼用して、伝送エリアが明確で、伝送の障害が少な
く、設備が簡易で、安全で、広範な利用が可能な光空間
伝送装置を実現することができる。
【００１８】本発明の請求項２の発明は、照明用光源は
３原色に対応する３種類の単色光源から構成される。本
発明の請求項３の発明は、照明用光源を構成する３種類
の単色光源は変調手段によってそれぞれ独立の情報に応
じた変調が施され、受光手段は照明光を各々の単色光に
分離して受光し、復調手段は受光手段が分離受光した単
色光から独立の情報を復調する。これらにより、３原色
光からなる白色光の照明用光源を情報送信装置として波
長多重通信を行うことができ、光空間伝送を効率的に行
うことができる。
【００１９】本発明の請求項４の発明は、照明用光源に
ＬＥＤ（発光ダイオード）光源を用いる。これにより、
変調周波数を高くすることができ、照明としてちらつき
を感じることなく、変調を行うことが可能になる。
【００２０】本発明の請求項５の発明は、受光手段にＰ
Ｄ（フォトダイオード）を用いる。これにより、小形な
構成で効率的な受信が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光空間伝送装置の一実施の形態の構成
を示す概念図。
【図２】本発明の送信部と受信部の構成を示す回路図。
【図３】本発明で波長多重（ＷＤＭ）を行う実施の形態
の構成を示すブロック図。
【符号の説明】
１…ＬＥＤ（発光ダイオード）照明灯、２…ＰＣ（パー
ソナル・コンピュータ）、３…受光器、４…プリンタ、
１１…ＬＥＤ、１２、２２…増幅器、１３…照明用電
源、１４ａ、１４ｂ…抵抗、１５、２５…インダクタン
ス、１６、２６…コンデンサ、２１…ＰＤ（フォトダイ
オード）、２３…電源、３１…白色ＬＥＤ、３１ａ…赤
ＬＥＤ、３１ｂ…緑ＬＥＤ、３１ｃ…青ＬＥＤ、３２…
ダイクロイックミラー、３３…受光素子、３３ａ…赤受
光素子、３３ｂ…緑受光素子、３３ｃ…青受光素子。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5F041 AA12 BB22 BB23 BB24 BB25 BB27 BB32 DA14 EE22 FF11 FF14 5K002 AA01 BA14 CA14 DA02 DA06 FA03 GA06

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光を用いて自由空間に情報を伝達する光
    空間伝送装置において、 照明用光源と、 前記照明用光源に電力を供給するを照明用電源手段と、 前記照明用電源手段から前記照明用光源に供給される電
    力波形を情報に応じて変調する変調手段とを有し、 前記照明用光源を点灯して照明光を照射すると共にこの
    照明光を前記変調手段によって変調して情報を発信する
    送信側装置と、 前記照明用光源からの前記照明光を受光する受光手段
    と、 前記受光手段が受光した照明光から前記情報を復調する
    復調手段とを有する受信側装置とを具備することを特徴
    とする光空間伝送装置。
  2. 【請求項２】 前記照明用光源は３原色に対応する３種
    類の単色光源から構成されることを特徴とする請求項１
    に記載の光空間伝送装置。
  3. 【請求項３】 前記照明用光源を構成する前記３種類の
    単色光源は前記変調手段によってそれぞれ独立の情報に
    応じた変調が施され、前記受光手段は前記照明光を各々
    の単色光に分離して受光し、前記復調手段は前記受光手
    段が分離受光した単色光から前記独立の情報を復調する
    ことを特徴とする請求項２に記載の光空間伝送装置。
  4. 【請求項４】 前記照明用光源はＬＥＤ（発光ダイオー
    ド）光源であることを特徴とする請求項１に記載の光空
    間伝送装置。
  5. 【請求項５】 前記受光手段はＰＤ（フォトダイオー
    ド）であることを特徴とする請求項１に記載の光空間伝
    送装置。
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