JP2018511196A - 光通信の発信装置及び受信装置 - Google Patents

Abstract

本発明は光通信発信装置及び受信装置に関わっている。そのうち、光通信発信装置は下記を含む：エンコーダー。入力信号の符号化と分岐処理を行い、同期した多チャンネル符号化信を作ることに使われる；ドライバ。多チャンネル符号化信号を増幅し、多チャンネル駆動信号を作ることに使われる；及び幾つかの光源。多チャンネル駆動信号の駆動により、同期した多チャンネル光信号を作ることに使われる。本発明により提供される光通信発信装置及び受信装置は、十分に可視光通信の優位性を利用し、通信速度が速く、安全性が高い。

Description

本発明は、より具体的に言えば、光通信の発信装置及び受信装置に関わっている。

光通信技術は、光を搬送波として信号を伝える通信技術であり、光ファイバー通信技術と可視光通信技術を含む。光ファイバー通信技術では、レーザダイオード又は発光ダイオードを光源とし、光ファイバーを光伝送の媒質とする。可視光通信では、蛍光灯又は発光ダイオードを光源とし、空気を光伝送の媒質とする。光ファイバー通信技術と可視光通信技術は、いずれも発信装置が情報を光搬送波にオーバーレイするか変調することにより、変調された光信号を発信し、受信装置で光信号を復調し、情報を獲得するのである。

近年、可視光通信はますます注目されつつある。可視光通信設備は、発信装置である光信号発信装置、及び受信装置である光信号受信装置を含む。可視光通信設備は、情報を光搬送波の強度変化に変調し、光の明滅信号を利用し情報を伝える。光搬送波の強度変化頻度が高いので、肉眼が光の明滅を感じられない。可視光通信は、室内照明設備を利用し無線ＬＡＮ基地局に取って代わり信号を発信できるので、照明と通信の機能を兼ね備えるのである。可視光通信の通信速度は数十メガないし数百メガ／秒である。明かりの当たるところであれば、高速にアップロードとダウンロードをすることができる。複数のパソコンを使っても、通信速度が影響されない。可視光通信技術は高度安全性の特徴があり、光を遮れば情報が漏れないのである。

本発明は、可視光通信技術による光通信の発信装置及び受信装置を提供している。

本発明の一つ目は、光通信の発信装置を提供し、下記を含む：
エンコーダー：入力信号の符号化と分岐処理に使われ、同期した多チャンネル符号化信号を作る；
ドライバ：多チャンネル符号化信号の増幅に使われ、多チャンネル駆動信号を作る；
及び複数の光源：多チャンネル信号の駆動に使われ、同期した多チャンネルの光信号を作る。

さらに、エンコーダーは下記を含む：
信号処理モジュール：入力信号のアナログ・デジタル変換と符号化処理に使われ、入力信号をシングルチャンネル符号化信号に変換する；
及び信号分岐モジュール：シングルチャンネル符号化信号を同期した多チャンネル符号化信号に変換することに使われる。

さらに、信号処理モジュールは下記を含む：
増幅器：入力信号の増幅に使われる；
アナログ・デジタル変換器：入力信号のデジタル信号変換に使われる；
及びマイクロコントロールユニット：デジタル信号を符号化し、シングルチャンネル符号化信号を作る。

さらに、信号分岐モジュールは多層式のＮＯＴゲートカスケード構造である。

さらに、信号分岐モジュールでは、第一層ＮＯＴゲート入力側から最終層ＮＯＴゲートのうち相応ＮＯＴゲートの出力側まで、各チャンネルの符号化信号は同じ数のＮＯＴゲートを通す。

さらに、信号分岐モジュールの第Ｋ層ＮＯＴゲートの数は第Ｋ−１層ＮＯＴゲートの数より大きい。そして、第Ｋ−１層ＮＯＴゲートにおける各ＮＯＴゲートは、少なくとも一つの第Ｋ層のＮＯＴゲートとつなぎ、Ｋは２より大きい整数である。

さらに、光信号発信装置は光子カードである。光子カードは下記を含む：
ケース；
ケースに密接する回路基板；
ケースの表面に組み込まれる指紋採集モジュール；指紋採集モジュールは回路基板と電気接続をする；
指紋採集モジュールは指紋を採集した後、回路基板駆動光源は、ユーザ身元情報込みの光線を出す；
しかも、エンコーダー、ドライバ、光源は回路基板上に設置されている。

さらに、回路基板には、光子カードの作動状態を示す表示ランプが溶接されてある。

さらに、測位モジュールと無線通信モジュールを含む。測位モジュールは光信号発信装置の位置情報を収集し、無線通信モジュールは測位モジュールの収集した位置情報を発信する。

さらに、緊急呼び出しモジュールを含む。緊急呼び出しモジュールは呼び出し信号を作り、無線通信モジュールにて呼び出し信号を発信する。

本発明のもう一つは、光電変換回路を含む光通信受信装置を提供する。光電変換回路は一級増幅回路、二級増幅回路と比較出力回路を含む。そのうち、一級増幅回路は光信号を受信し、光信号を電圧信号に変換する；二級増幅回路は一級増幅回路と直列接続し、電圧信号を受信し増幅出力をする；比較出力回路は二級増幅回路と直列接続し、増幅された電圧信号を受信し、整形出力をする。

さらに、一級増幅回路は下記を含む：
第一演算増幅器：第一演算増幅器は同位相入力側、逆位相入力側、及び出力側を含み、単一電源ＶＣＣの供給を受け取る；
光電ダイオード：その陽極側は第一演算増幅器の同位相入力側と接続し、アース接続をする。陰極側は第一演算増幅器の逆位相入力側と接続する；
第一電気抵抗と第一静電容量：第一演算増幅器の逆位相入力側と出力側の間に並列接続をする。

さらに、二級増幅回路は下記を含む：
第二演算増幅器：第二演算増幅器は同位相入力側、逆位相入力側、及び出力側を含み、単一電源ＶＣＣの供給を受け取り、同位相入力側はＶＣＣ／２の電圧を受け取る；
第二電気抵抗：第二演算増幅器の逆位相入力側と出力側の間に接続する；
第二静電容量と第三電気抵抗：一級増幅回路における第一演算増幅器の出力側と第二演算増幅器の逆位相入力側の間に直列接続をする；
第四電気抵抗：ＶＣＣ／２の電圧と第二演算増幅器の同位相入力側の間に接続する。

さらに、比較出力回路は下記を含む：
第三演算増幅器：第三演算増幅器は同位相入力側、逆位相入力側、及び出力側を含み、単一電源ＶＣＣの供給を受け取り、同位相入力側は比較電圧を受け取り、逆位相入力側は二級増幅回路における第二演算増幅器の出力側に接続する。

さらに、光信号受信装置は光制御ロックである。光制御ロックはロック本体を含む；
光電変換回路はロック本体にアンロック信号を発信する；
ロック本体はロックピン、ロックラッチ、及びドライバを含む。ドライバはロックピンと接続し、アンロック信号を受信した後、ロックピンがロックラッチから脱出することに使われる。

さらに、光信号受信装置は陳列キャビネットを含む。光制御ロックは陳列キャビネットに設置される。

本発明により提供される光通信発信装置と受信装置は、下記とおりの有益効果がある：可視光通信の優位性を十分に利用すること、通信速度が速いこと、安全性が高いこと。

図１は、本発明に関する良い実施例の光通信発信装置のブロック図である。 図２は、図１におけるエンコーダーのブロック図である。 図３は、図２における信号処理モジュールのブロック図である。 図４は、図２における信号分岐モジュールのブロック図である。 ５は、図１におけるドライバのブロック図である。 図６（ａ）〜（ｃ）は、ＬＥＤ駆動ユニットの回路図である。 図７は、本発明に関する良い実施例の光子カードの分解組立図である。 図８は、図７における光子カードのパネルの構造略図である。 図９は、図７における光子カードのパネル頂部の構造略図である。 図１０は、図７における光子カードのパネル側面の構造略図である。 図１１は、本発明に関する良い実施例の光子カードのパネル取り外し後の構造略図である。 図１２は、本発明に関する良い実施例の光制御ロックシステムの構造略図である。 図１３は、本発明に関する良い実施例の光制御ロックシステムの光キー、スマート端末の関係略図である。 図１４は、本発明に関する良い実施例の光制御ロックシステムの光キー、ドアロックの関係略図である。 図１５は、本発明に関する良い実施例の光制御ロックシステムの構造略図である。 図１６は、本発明に関する良い実施例の光電変換回路の回路図である。 図１７は、本発明に関する良い実施例の光電受信機の構造略図である。 図１８は、本発明に関する良い実施例の光制御ロックの機能モジュールの略図である。 図１９は、本発明に関する良い実施例の陳列キャビネットシステムの機能モジュールの略図である。

以下は実施例に基づき、本発明について説明するが、本発明はこれらの実施例に限らない。後述の本発明に関する細かい説明文には、特定の細かい部分を詳しく説明している。本分野の技術者は、細かい部分の説明がなくても本発明を完全に理解できる。本発明の実質を混乱させないために、周知の方法、プロセス、フロー、素子と回路に関して詳しく陳述していない。また、本分野の一般技術者なら、ここで提供した付図は説明を目的とし、必ずしも比例により描いていないと理解できる。

文の前後に明確的に要求されていない限り、説明書と権利要求書の全文における“含む”、“含まれる”のような言葉は包括の意味であり、排他又は徹底列挙ではない；即ち、“包括するがこれに限らない”という意味である。本発明の説明には、専門用語の“第一”、“第二”などは説明を目的とし、相対重要性の指示・暗示でないと理解する必要がある。また、本発明の説明には、ほかに説明していない限り、“複数”の意味は二つか二つ以上である。

図１は本発明提示の光信号発信装置の実施例のブロック図である。図１のように、光信号発信装置はエンコーダー１０１、ドライバ１０２及び複数の光源１０３を含む。

エンコーダー１０１は、入力信号を符号化し、符号化した信号の分岐処理をし、多チャンネルの符号化信号とした後、ドライバ１０２に出力する。ドライバ１０２は、多チャンネル符号化信号をそれぞれ増幅し、それ相応の光源１０３に出力する。光源１０３は、前述の多チャンネル駆動信号の駆動により、同期した多チャンネル光信号を作り出す。

入力信号は電気信号であり、オーディオ信号、ビデオ信号、オーディオ・ビデオ混合信号などでもよい。光源は、蛍光灯、発光ダイオード、レーザダイオードなどでもよい。本実施例では、入力信号は仮にオーディオ信号で、光源は仮に一般ＬＥＤ照明灯とする。

図２はエンコーダー１０１のブロック図である。エンコーダー１０１は、オーディオ入力インタフェース２０８、オーディオ入力モジュール２０３、信号処理モジュール２０２、信号分岐モジュール２０１、信号出力インタフェース２０９を含む。エンコーダー１０１は、さらに内部回路給電用の電源インタフェース２０５と電源変換器２０４、給電と停電用のスイッチ２０６、冷却用のファン２０７を含む。

電源変換器２０４はスイッチ２０６と電源インタフェース２０５により外部電源に接続する。外部電源は２２０Ｖ交流電気である。電源変換器２０４は２２０Ｖ交流電気を５Ｖ直流電気に変換し、信号分岐モジュール２０１、信号処理モジュール２０２、ファン２０７の給電に使われる。ファン２０７は放熱に使われる。

オーディオ入力モジュール２０３はオーディオ入力インタフェース２０８により、オーディオ信号を受信し、オーディオ信号の入力を実現し、信号処理モジュール２０２に出力する。オーディオ入力インタフェース２０８は標準のビデオ入力インタフェース（即ちＲＣＡインタフェース）であり、現在最も使われているオーディオとビデオ配線端子である。

信号処理モジュール２０２はオーディオ信号のアナログ・デジタル変換及び符号化処理を行い、変換したデジタル信号を符号化し、符号化信号を信号分岐モジュール２０１に出力する。

信号分岐モジュール２０１は、符号化信号を同期の多チャンネル符号化信号に分ける。本実施例では、信号分岐モジュール２０１はシングルチャンネル符号化信号を１２８チャンネルの同じ符号化信号に分ける。信号分岐モジュール２０１は幾つかの信号出力インタフェース２０９によりドライバ１０２に出力する。信号出力インタフェース２０９は９針Ｄ型データインタフェース（ＤＢ９）オス型プラグを優先的に薦める。

上述の実施例では、オーディオ入力インタフェース２０８とオーディオ入力モジュール２０３を説明した。しかし、そのエンコーダー１０１はオーディオ信号の処理に限らない。上述のように、入力信号は電気信号であるが、オーディオ信号、ビデオ信号、オーディオ・ビデオの混合信号などでもよい。従って、代替の実施例では、相応した種類の入力インタフェースと入力モジュールを使うことができるので、相応した電気信号を入力できる。

図３は信号処理モジュール２０２のブロック図である。信号処理モジュール２０２は増幅器３０１、アナログ・デジタル変換器（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ，ＡＤＣ）３０２及びマイクロコントロールユニット（Ｍｉｃｒｏ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ，ＭＣＵ）３０３を含む。オーディオ信号は増幅器３０１により増幅された後、アナログ・デジタル変換器３０２によりデジタル信号に変換される。マイクロコントロールユニット３０３は上述のデジタル信号を符号化処理し、シングルチャンネル符号化信号を出力する。アナログ・デジタル変換器３０２とマイクロコントロールユニット３０３の間の通信は、シリアル周辺機器インタフェースプロトコール（Ｓｅｒｉａｌ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ，ＳＰＩ）を採用することが望ましい。

図４は信号分岐モジュールのブロック図である。信号分岐モジュールは多層式ＮＯＴゲートカスケード構造である。同実施例では、信号分岐モジュールは四層ＮＯＴゲートを利用し分岐機能を実現する。

第一層は一つのＮＯＴゲート４０１を含み、シングルチャンネル符号化信号の受信に使われる。第二層は二つのＮＯＴゲートを含み、それぞれは上位層ＮＯＴゲート４０１につなぐＮＯＴゲート４０２、ＮＯＴゲート４０３であり、シングルチャンネル符号化信号を２チャンネルに分ける。第三層は１６個のＮＯＴゲート４０４を含み、それぞれは上位層ＮＯＴゲート４０２につなぐ８個のＮＯＴゲート、上位層ＮＯＴゲート４０３につなぐ８個のＮＯＴゲートであり、２チャンネルの符号化信号を１６チャンネルに分ける。第四層は１２８個のＮＯＴゲート４０５を含み、８個を一組とし、１６組に分けられる。各組のＮＯＴゲートがそれぞれ上位層の一つのＮＯＴゲートにつなぐことにより、１６チャンネルの符号化信号を１２８チャンネルに分ける。

信号分岐モジュールでは、シングルチャンネル符号化信号を１２８チャンネルの符号化信号に分ける。各チャンネルの符号化信号に対しては、入力側から出力側までは、全部第一層ＮＯＴゲートから第四層ＮＯＴゲートまでの四つのＮＯＴゲートがある。各ＮＯＴゲートの遅延が同じなので、入力側で入力したシングルチャンネル符号化信号に対しては、各チャンネルの出力符号化信号が同じ遅延を持つことにより、多チャンネル符号化信号の分岐と同期変調を実現した。

図５はドライバのブロック図である。ドライバは駆動ボード５０１、信号入力インタフェース５０８、信号出力インタフェース５０９を含む。ドライバ１０２はさらに内部回路給電用の電源インタフェース５０７と電源変換器５０２、給電と停電用のスイッチ５０６、及び冷却用のファン５０５を含む。

電源変換器５０２はスイッチ５０６と電源インタフェース５０７により外部の２２０Ｖ交流電源に接続し、２２０Ｖ交流電気を３０Ｖ直流電気に変換し、駆動ボード５０１の給電に使われる。

駆動ボード５０１は幾つかのＬＥＤ駆動ユニットを含み、符号化信号により駆動信号を作る。信号入力インタフェース５０８は幾つかのＤＢ９オス型プラグであり、信号出力インタフェース５０９は幾つかのＲＣＡメス型ソケットである。一つの実施例では、信号入力インタフェース５０８は４つのＤＢ９オス型プラグを含み、駆動ボード５０１は３２個のＬＥＤ駆動ユニットを含み、信号出力インタフェース５０９は３２個のＲＣＡインタフェースを含むことにより、ドライバ１０２は４チャンネルの入力信号で３２個の発光ダイオードを駆動できる。

図６（ａ）〜（ｃ）は駆動ボード５０１のＬＥＤ駆動ユニットＵ１の回路図である。一つの実施例では、ＬＥＤ駆動ユニットＵ１は米国のテキサス・インスツルメンツ社より購入できるゲートドライバＵＣＣ２７５３１ＤＢＶを採用する。ゲートドライバＵＣＣ２７５３１ＤＢＶのイネーブル側ＥＮは５Ｖ直流電気に接続、ＶＤＤ側は３０Ｖ直流電気に接続、ＧＮＤ側はアースし、ＩＮ側は入力側とし、ＯＵＴＨ側は出力側とし、ＯＵＴＬ側はエア接続をする。静電容量Ｃ４は５Ｖ直流電気とアースの間に直列接続し、静電容量Ｃ１、静電容量Ｃ２、静電容量Ｃ３は３０Ｖ直流電気とアースの間に並列接続をする。そのうち、静電容量Ｃ１の大きさは１ｎＦ、静電容量Ｃ２の大きさは０．１μＦ、静電容量Ｃ３の大きさは１０μＦ、静電容量Ｃ４の大きさは１μＦである。

同ＬＥＤ駆動ユニットＵ１のイネーブル側は常にハイレベルにおく。信号入力インタフェース５０８より多チャンネル符号化信号を受信した後、多チャンネル符号化信号の中のシングルチャンネル符号化信号を相応のＬＥＤ駆動ユニットＵ１の入力側に伝え、符号化信号を増幅し、駆動信号として出力側より出力する。

本発明提示の光信号発信装置は、幾つかの可視光信号を同期変調＆駆動することにより、大面積の光信号カバーを実現できる。同光信号発信装置のエンコーダーでは、入力信号の符号化と分岐処理を行う。望ましい実施例では、カスケードのＮＯＴゲート実現信号分岐モジュールを使い、各チャンネルの信号が同じ遅延を持つことにより、多チャンネル符号化信号の分岐と同期変調を実現した。同光信号は既存光通信システムの光信号カバー範囲が限られる問題を解決し、一般ＬＥＤ照明を光源とすることで通信と照明を一体化し、簡単な構造で実現しやすい。

上記光信号発信装置の具体実施例の一つとしては、ドアエントリシステムのカード型光キーの光子カードである。図７は、本発明に関する光子カードの良い実施例の分解構造図である。光子カードはパネル７０１と裏パネル７０２からなるカード式ケースを含み、ケース全体は角丸長方形の構造で、ケース内部は空洞となる。図７の上部は光子カードの頂部であり、ケース内に回路基板７０７が実装されている。回路基板７０７には、光子カードの頂部位置に身元情報込みの光線を出す発光体が設置されている。発光体はＬＥＤランプ７０４を使うことが望ましい。同ＬＥＤランプ７０４は溶接・粘着などにより回路基板の電極とつなぐ。回路基板７０７には、光子カードの作動状態を示す表示ランプも設置されている。同表示ランプはＬＥＤで作動する。光子カードはさらに中間区域における指紋採取モジュール７０５を含む。同指紋採取モジュール７０５は回路基板７０７における関連チップの回路と電気接続をする。指紋採取モジュール７０５と回路基板７０７の間には、ボタンシリカゲル７０６が挟まれている。同ボタンシリカゲル７０６の役割は、指紋採取モジュール７０５に押圧回復の効果を提供することにより、指紋採取モジュール７０５が未押圧の時に回路に接続させず、押圧後は指紋採取モジュール７０５を回復させることである。

光子カードで身元検証をする時に、カード保有者が指を指紋採取モジュール７０５に押すことにより、指紋採取モジュール７０５が回路に接続し作動し始める。指紋採取モジュール７０５は採取した指紋情報を電気信号に変換し、回路における関連チップの保存情報と比較・検証を行う。検証成功後、ＬＥＤランプ７０４が発光し、回路基板７０７における関連チップにより駆動し、カード保有者身元情報込みの光線を出す。

身元情報込みの光線の方法で作業するので、読取設備に近づかなくても身元情報の発受信を完成できる。遠隔作業を実現し、とりわけドアエントリ識別に適用できる。

さらに、上記実施例における各部品の具体構造は下記の通りである。図８は、図７の実施例におけるパネル７０１の正面構造略図である。パネルは金属製又はプラスチック製の未シーリング・ケースである。その中間部分に長方形のスルーホールを開け、指紋採取モジュールの取付け穴とする。その形状と大きさが指紋採取モジュールと合わせ、指紋採取モジュールがケースの表面に入るようにする。パネルにもう一つの小さい穴を開け、表示ランプの取り付け穴８０２とし、その形状と大きさが表示ランプと一致する。パネルには、回路基板のＬＥＤランプの位置に合わせ、半円形の突起８０１を作ってある。その突起８０１の役割はＬＥＤランプを守ることである。図９の通りに、パネル全体はＬＥＤランプのところだけが突起となり、パネルのほかの部分が薄い構造なので、光子カードの全体厚さを抑え、カード形状に近づき、携帯しやくなる。このような構造で設置したパネルには、カード保有者がワンキー操作ですべての操作を終わらせるので、操作しやくなる。

パネルの一つの側面では、図１０に示された充電孔１００１を開けることが望ましい。充電孔１００１の形状と位置は回路基板の充電インタフェースと合わせる。充電の便利さを保証し、カード保有者が適用の充電設備を入手しやすいために、本実施例では、充電インタフェースは標準化のＵＳＢインタフェースを採用し、充電孔１００１も標準のＵＳＢインタフェース形状となっている。

図１１は、本発明提示の光子カードのパネル外し後の構造略図である。図１１により、回路基板と電池１１０５がケース内部のスペースを緊密に充填していることが分かる。全体スペースをコンパクトにするために、回路基板における複数のチップ１１０４は集中実装でなく、回路基板の違うエリアに設置され、内部スペースの有効利用率を上げることにより、光子カードの全体体積を下げている。図１１には、回路基板の頂部にＬＥＤランプ１１０２と表示ランプ１１０１、底部にＵＳＢインタフェース１１０３、中間位置に指紋採取モジュールの押圧エリア、同押圧エリアの両側にそれぞれチップ１１０４を設置することにより、回路基板全体の部品は隙間なく並べられている。

上記複数のチップは下記種類を含むことが望ましい：採取された指紋を暗号化電気信号に変換するチップ、ＬＥＤ発光を駆動するチップなど。

さらに光子カードの体積を抑えるために、内部の回路基板と電池１１０５の固定方法につき、回路基板の縁に固定することでなく、回路基板のパネルに固定することを採用する。図１１の実施例では、回路基板と電池１１０５の幾つかのところに、ネジかリベットで回路基板と電池１１０５をケース内に固定し、回路基板と電池１１０５の縁はケースの内側に密接する。

本発明では、ケースの全体形状は内部回路基板などの部品と合わせ、薄いカード状となり、光子カードの全体厚さはＵＳＢインタフェースの高さとほぼ同じなので、携帯体験としては既存の感応式カードに近い；身元情報込みの光線で身元検証を行うので、操作距離は電磁感応式カードより大幅に遠いことで、遠隔の身元検証の優位性がある。

図１２は本発明の光制御ロックシステムの構造略図であり、光キー１２０１、スマート端末１２０３とドアロック１２０２を含む。光キー１２０１は測位モジュール１２０４、発光モジュール１２０７、マスターコントロールモジュール１２０５、駆動モジュール１２０６と無線通信モジュール１２０８を含む。ドアロックは光信号受信モジュール１２０９、コントロールモジュール１２１０とドアロック本体１２１１を含む。マスターコントロールモジュール１２０５は駆動モジュール１２０６をコントロールし、発光モジュール１２０７を駆動することで、情報込みの光信号を発信する。測位モジュール１２０４は光キーの位置情報を採取し，マスターコントロールモジュール１２０５は無線通信モジュール１２０８をコントロールし、位置情報をスマート端末１２０３に発信する；スマート端末１２０３は無線通信モジュール１２０８よりの位置情報を受信し、位置情報を表示する。本実施例の光キー１２０１は子供着用の光キーを使うことが望ましい。スマート端末１２０３の使用者は親（後見人、又は教師などでもよい）である。実施方法の一つでは、スマート端末１２０３が携帯電話であり、親は携帯電話に示される位置図を見ることで、子供の現在地理位置情報を入手できる。無線通信モジュールは光キーに関するほかの情報を発信できる。これらの情報が光キーの自己属性情報や光キー保有者の関連情報などでよい。

図１３は、本発明の光制御ロックシステムの光キーとスマート端末との関係略図である。図１２と図１３を結び合わせ、実施方法の一つでは、スマート端末１３０２の無線受発信モジュール１３０９は、無線通信モジュール１３０７からの位置情報を受信し、コントロール処理モジュール１３１１に発信する。スマート端末１３０２は無線受発信モジュール１３０９のほか、履歴トラッキングモジュール（図に未表示）をも含む。履歴トラッキングモジュールはコントロール処理モジュール１３１１と接続し、無線通信モジュール１３０７からの位置情報により、予定時間帯内の光キー１３０１の位置履歴トラッキングを計算する。コントロール処理モジュール１３１１は表示モジュール１３１０をコントロールし、予定時間帯内の光キー１３０１の位置履歴トラッキングを表示する。そうすることで、親は任意時間帯の子供の活動トラッキングを調べられる。

実施方法の一つでは、光キー１３０１は緊急呼び出しモジュール１３０４をも含む。緊急呼び出しモジュール１３０４は呼び出し信号の発信に使われる。マスターコントロールモジュール１３０５は無線通信モジュール１３０７をコントロールし、呼び出し信号を事前保存のスマート端末１３０２の無線受発信モジュール１３０９に発信する。コントロール処理モジュール１３１１は警報モジュール１３１３をコントロールし、緊急呼び出し信号により応答する。実施方法の一つでは、光制御ロックシステムは少なくとも一つの予備モバイル端末をも含む。緊急呼び出しモジュール１３０４の起動後、事前保存のスマート端末が未反応の場合、マスターコントロールモジュール１３０５は無線通信モジュール１３０７をコントロールし、予備モバイル端末に呼び出し信号を発信する。実施方法の一つでは、緊急呼び出しモジュール１３０４はＳＯＳボタンに設定される。危険状況の場合、子供はＳＯＳボタンを長押しすることだけで、連絡先につながるまでに順次に事前設定の番号をコールすると同時に、位置情報をショートメッセージ、Ｗｅｃｈａｔ、ＱＱ情報などの形で親に発信する。

実施方法の一つでは、スマート端末１３０２は傍受モジュール１３１２をも含み、光キー１３０１はオーディオ採取モジュール１３０６をも含む。オーディオ採取モジュール１３０６は光キー１３０１の予定範囲内のオーディオ情報を採取し、マスターコントロールモジュール１３０５は無線通信モジュール１３０７をコントロールし、オーディオ情報を無線受発信モジュール１３０９に発信し、コントロール処理モジュール１３１１は傍受モジュール１３１２をコントロールしオーディオ情報により相応した音を出す。一つの光キー１３０１に対しては、単一の傍受番号が異常で連絡が取れないことを防ぐために、複数のスマート端末の傍受管理を設定できる。実施方法の一つでは、傍受機能を開くと、スマート端末１３０２を持つ親は光キー１３０１の周囲１０メートル内の音が聞こえ、子供のいる環境の状況をリアルタイムに把握できる。

実施方法の一つでは、スマート端末１３０２は安全距離モジュール（図に未表示）をも含む。安全距離モジュールはマスターコントロールモジュール１３０５につなぎ、位置情報により光キー１３０１が予定距離範囲内にあるかを判断することに使われる。例えば、デパート、広場、にぎやかな町、地下鉄など人の多い場所では、子供が迷子にならないように、いったん子供が安全距離を越えると、安全距離モジュールは警告情報（スピーカかブザーなどの発声設備で警告を再生する）を出す。年齢の小さい子供には、安全エリアはスマート端末１３０２を中心とする半径５０メートルの範囲とし、年齢が大きくなるとともに範囲を徐々に増やす；自宅にいる場合は、安全エリアはスマート端末を中心とする半径３０メートルの範囲にし、人の多い町にいる場合は、安全エリアは２０メートルに調整する。

実施方法の一つでは、コントロール処理モジュール１３１１は予定時間内の子供の位置情報により予定時間内の子供の運動歩数を算出できることで、表示モジュール１３１０をコントロールし、相応した運動歩数状況を表示する。親は毎日子供の運動歩数を調べることで、子供がよく運動しない時に運動するよう子供を励ますことができる。

実施方法の一つでは、スマート端末１３０２は歩数カウント管理モジュール（図に未表示）をも含む。歩数カウント管理モジュールはコントロール処理モジュール１３１１につなぐ。光キー１３０１は運動歩数カウントモジュール（図に未表示）をも含む。運動歩数カウントモジュールは光キー１３０１の保有者の予定時間内運動歩数を収集する。マスターコントロールモジュール１３０５は無線通信モジュール１３０７をコントロールし、運動歩数情報を無線受発信モジュール１３０９に発信することにより、コントロール処理モジュール１３１１は表示モジュール１３１０をコントロールし、相応した運動歩数状況を表示する。親は毎日子供の運動歩数を調べることで、子供が運動しない時に運動するよう子供を励ますことができる。

実施方法の一つでは、スマート端末１３０２は情報編集モジュール（図に未表示。情報編集モジュールはコントロール処理モジュール１３１１とつなぐ）をも含み、光キー１３０１はオーディオ再生モジュール１３０８をも含む；情報編集モジュールは文字情報を作り、マスターコントロールモジュール１３０５は無線通信モジュール１３０７をコントロールし、文字情報を無線通信モジュール１３０７に発信し、オーディオ再生モジュールは文字情報を受信し、それを音声に変換した後に再生する；或いは、情報編集モジュールは音声情報を作り、マスターコントロールモジュール１３０５は無線通信モジュール１３０７をコントロールし、音声情報を無線通信モジュール１３０７に発信し、警報モジュールは音声情報を受信し再生する。

本発明の良い実施例の一つでは、光制御ロックシステムは上記の全機能を備える。また、親は設定により不要の機能を閉じることができる。

光キーは子供や学生が持ちやすいために、薄いカードに作ってよい。例えば学校のＩＣカードのように薄い。カードの表面には、状況により、子供がはっきり識別できるように、“ＳＯＳ緊急呼び出し”、“ワンキー通話”、“運動歩数カウント”などのタッチボタンを設定する。

図１４は本発明の光制御ロックシステムの光キーとドアロックの関係略図である。測位モジュール１４０６と無線通信モジュール１４０５のほか、光キー１４０１は発光モジュール１４０７をも含む。発光モジュール１４０７は情報込みの光信号の発信に使われる。また、光キー１４０１はパスワード設定モジュール１４０３、マスターコントロールモジュール１４０４、駆動モジュール１４０８をも含む。パスワード設定モジュール１４０３はアンロックのパスワードを設定することに使われ、ボタン式情報入力モジュール又はタッチパネルなどでよい；マスターコントロールモジュール１４０４はパスワード設定モジュール１４０３からのパスワード情報を受信し、パスワード情報により符号化データを作り、符号化データをマスターコントロールモジュール１４０４のメモリに保存する；駆動モジュール１４０８はマスターコントロールモジュール１４０４の電気レベル変調信号のコントロールにより、発光モジュール１４０７を駆動し、情報込みの光信号を発信する。

発光モジュール１４０７から出す光は可視光又は不可視光でよい。本実施例では、発光モジュール１４０７は可視光を出す発光ダイオードであり、駆動モジュール１４０８の駆動により絶えず高速度の明滅を行い、０と１信号を代表とする光信号となるので、本発明は通信の同時に照明を提供できる。発光ダイオードは半導体の発光光源であり、よい輝度、高い信頼性、省エネルギー、小さいサイズ、エコ的で、よい変調性能や高い応答感度などの優位性がある。

ドアロック１４０２は光信号受信モジュール１４０９、ドアロック本体１４１２、調整回路１４１３、マイクロコントローラー１４１０（即ちコントロールモジュール）及び表示モジュール１４１１を含む。光信号受信モジュール１４０９は光信号を受信し、ドアロック本体１４１２の開閉をコントロールする。光信号受信モジュール１４０９は光信号受信後、光信号を電流信号に変換する；調整回路３０３は電流信号を電圧信号に変換し、電圧信号を増幅することで、オリジナルデータを取り戻す；マイクロコントローラー１４１０は調整回路３０３の出力である電圧信号によりドアロック本体１４１２をコントロールする。ドアロック本体１４１２はリレー、電機、及び電機と伝動接続をするロックピンなどの部品からなる。ドアロック本体１４１２は既存技術なので、ここで細かく述べない。表示モジュール１４１１はドアロック本体１４１２の開閉回数を表示する。

パスワード設定モジュール１４０３はアンロックボタンを設置してある。アンロックボタンを押すと、マスターコントロールモジュール１４０４はそれをきっかけとし、符号化データにより電気レベル変調信号を駆動モジュール１４０８に送る。駆動モジュール１４０８は電気レベル変調信号により、発光モジュール１４０７を駆動し、情報込みの光信号を発信する。

マイクロコントローラー１４１０には、光キー１４０１からのデータと比較する標準データが保存されている。マイクロコントローラー１４１０は光キー１４０１からのデータを受信すると、同データをマイクロコントローラー１４１０における標準データと比較を行う。マイクロコントローラー１４１０内の標準データが受信データとマッチングする場合は、マイクロコントローラー１４１０はドアロック本体１４１２を制御しアンロック動作を行う。マイクロコントローラー１４１０の受信データと保存の標準データがマッチングしない場合は、データはパスワード設定モジュール１４０３の設定した新しいパスワードデータかどうかを判断する。新しいパスワードデータである場合は、元の標準データを入れ替え、同データを標準データとしてマイクロコントローラー１４１０に保存する。新しいパスワードデータでない場合は、アンロックしない。

本実施例の光制御ロックシステムを利用することにより、子供が光キーを持っていれば、親はリアルタイムに子供の現在位置情報、履歴トラッキング情報などを把握でき、子供のいる環境周囲の音を傍受でき、子供の位置が事前設定安全距離を越える時に警報をもらえ、子供が危ない時に緊急呼び出し機能を開き、必要な場合親は子供と通話できる。これらの実用的機能により、子供の安全を非常に確保でき、同時に光キー管理と子供安全管理を実現できる。また、光キーが紛失された場合、そのＧＰＳ測位情報により、タイムリーに光キーを見付け、潜在的安全問題と経済的損失を避けることができる。

図１５は本実施例の光制御ロックシステムの構造略図であり、光キー１５０２、光制御電子ロック１５０３、少なくとも一個のスマート端末１５０１を含む。光キー１５０２がＬＥＤ光信号を出力し、光制御電子ロック１５０３がそのＬＥＤ光信号を受信し、電子ロックを開閉するかを判断する。光キー１５０２の測位モジュール１５０６は光キー１５０２の位置情報を収集し、マスターコントロールモジュール１５０４は無線通信モジュール１５０５により位置情報をスマート端末１５０１に発信する；スマート端末１５０１が位置情報を受信し、位置情報の表示を行う。

実施方法の一つでは、スマート端末１５０１の無線受発信モジュールは無線通信モジュール１５０５からの位置情報を受信し、コントロール処理モジュールに発信する。スマート端末１５０１は無線受発信モジュールのほか、履歴トラッキングモジュールをも含む。履歴トラッキングモジュールはコントロール処理モジュールと接続し、無線通信モジュール１５０５からの位置情報により予定時間帯内の光キーの位置履歴トラッキングを計算することに使われる。コントロール処理モジュールは表示モジュールをコントロールし、予定時間帯内の光キーの位置履歴トラッキングを表示する。そうすると、親は任意時間帯内の子供運動トラッキングを調べられるのである。

実施方法の一つでは、光キーは緊急呼び出しモジュールをも含む。緊急呼び出しモジュールは呼び出し信号を発信することに使われる。マスターコントロールモジュール１５０４は無線通信モジュール１５０５をコントロールし、呼び出し信号を事前保存のスマート端末１５０１の無線受信モジュールに発信する。コントロール処理モジュールは警報モジュールをコントロールし、緊急呼び出し信号により応答をする。実施方法の一つでは、光制御ロックシステムは少なくとも一つのモバイル端末を含む。緊急呼び出しモジュール起動後、事前保存のスマート端末が未反応の場合、マスターコントロールモジュール１５０４は無線通信モジュール１５０５をコントロールし、予備のモバイル端末に呼び出し信号を送る。実施方法の一つでは、緊急呼び出しモジュールはＳＯＳボタンに設定される。危ない場合は、子供がＳＯＳボタンを長押しするだけで、連絡先につながるまで順次に事前設定の番号を呼び出す。同時に、位置情報がショートメッセージ、Ｗｅｃｈａｔ、ＱＱ情報などの形で親に発信される。

実施方法の一つでは、スマート端末１５０１は傍受モジュールをも含み、光キーはオーディオ採取モジュールをも含む。オーディオ採取モジュールは光キーからの予定範囲内のオーディオ情報を収集し、マスターコントロールモジュール１５０４は無線通信モジュール１５０５をコントロールしオーディオ情報を無線受発信モジュールに送る。コントロール処理モジュールは傍受モジュールをコントロールし、オーディオ情報により相応した音を再生する。一つの光キーに対しては、単一の傍受番号の異常で連絡を取れないことがないように、幾つかのスマート端末の傍受管理を設定できる。実施方法の一つでは、傍受機能を開くと、スマート端末１５０１を持つ親は光キーの周囲１０メートル以内の音が聞こえ、リアルタイムに子供のいる環境の状況を把握できる。

実施方法の一つでは、スマート端末１５０１は安全距離モジュール（図に未表示）をも含む。安全距離モジュールはマスターコントロールモジュール１５０４につなぎ、位置情報により光キーが予定距離範囲にあるかを判断し、光キーが予定距離範囲を超える場合は警告情報を発信する。例えば、デパート、広場、にぎやかな町、地下鉄など人の多い場所では、子供が迷子にならないように、いったん子供が安全距離を越えると、安全距離モジュールは警告情報（スピーカかブザーなどの発声設備で警告を再生する）を出す。年齢の小さい子供には、安全エリアはスマート端末１５０１を中心とする半径２００メートルの範囲とし、年齢が大きくなるとともに範囲を徐々に増やす；自宅にいる場合は、安全エリアはスマート端末１５０１を中心とする半径１００メートルの範囲にし、人の多い町にいる場合は、安全エリアは２０メートルに調整する。

実施方法の一つでは、コントロール処理モジュールは子供の予定時間帯内の位置情報により、子供の予定時間帯内の運動歩数を計算できることで、表示モジュールをコントロールし相応した運動歩数を表示する。親は毎日子供の運動歩数を調べることで、運動するよう子供を励ますことができる。

実施方法の一つでは、スマート端末１５０１は歩数カウント管理モジュール（図に未表示）をも含む。歩数カウント管理モジュールはコントロール処理モジュールにつなぐ。光キーは運動歩数カウントモジュール（図に未表示）をも含む。運動歩数カウントモジュールは光キー保有者の予定時間内の運動歩数を収集し、マスターコントロールモジュール１５０４は無線通信モジュールをコントロールし、運動歩数情報を無線受発信モジュールに送ることで、コントロール処理モジュールは表示モジュールをコントロールし相応した運動歩数状況を表示する。親は毎日子供の運動歩数を調べることで、子供が運動しない時に、運動するよう子供を励ますことができる。

実施方法の一つでは、スマート端末１５０１は情報編集モジュール（図に未表示。情報編集モジュールはコントロール処理モジュールとつなぐ）をも含み、光キーはオーディオ再生モジュールをも含む；情報編集モジュールは文字情報を作成し、マスターコントロールモジュール１５０４は無線通信モジュール１５０５をコントロールし文字情報を無線通信モジュール１５０５に送り、オーディオ再生モジュールは文字情報を受信し音声に変換して再生する；或いは、情報編集モジュールは音声情報を作り、マスターコントロールモジュール１５０４は無線通信モジュール１５０５をコントロールし音声情報を無線通信モジュール１５０５に送り、警報モジュールは音声情報を受信し再生する；或いは、情報編集モジュールは画像情報（例えば写真、図）をも作り、マスターコントロールモジュール１５０４は無線通信モジュール１５０５をコントロールし画像情報を無線通信モジュール１５０５に送り、警報モジュールは画像情報を受信し再生する。

本発明の良い実施例の一つでは、光制御ロックシステムは上記の全機能を備える。また、親は設定により、不要の機能を閉じることができる。

光キーは子供や学生が持ちやすいために、薄いカードに作ってよい。例えば学校のＩＣカードのように薄い。カードの表面には、状況により、子供がはっきり識別できるように、“ＳＯＳ緊急呼び出し”、“ワンキー通話”、“運動歩数カウント”などのタッチボタンを設定する。

光キー１５０２は単純に一定頻度明滅のＬＥＤ光を出力でき、一定頻度明滅のＬＥＤ光がアンロックのパスワードとなる。同時に、光キー１５０２はユーザ情報を受信し、二進法デジタルコードに符号化することもできる。光キー１５０２は同二進法デジタルコードに対応し一定頻度明滅のＬＥＤ光を出す。同ユーザ情報はユーザ指紋、ユーザ音声、ユーザの瞳情報などでよい。デジタルコードに対応した一定頻度明滅のＬＥＤ光の方式は、例えば二進法コードの“１”はＬＥＤ光の点灯を代表し、“０”はＬＥＤ光の消灯を代表することでよい。もちろん、上記“１”、“０”の対応したＬＥＤ光状態は逆でもよい。

光キー１５０２のマスターコントロールモジュール１５０４は、パスワードユニット１５０７をコントロールし、光制御電子ロックのパスワードを作成できる。光キーは下記をも含む：アンロックパスワードをＬＥＤ光信号に変換するアンロックパスワード変換モジュール１５０８、アンロックパスワード変換モジュール１５０８の変換した光信号を発信するＬＥＤ光信号発信モジュール、マスターコントロールモジュール１５０４・アンロックパスワード変換モジュール１５０８・ＬＥＤ光信号発信モジュールなどに給電する第一電源モジュール１５０９。

そのうち、パスワードユニット１５０７は下記を含む：コンパイルによりアンロックパスワードを作成するアンロックパスワードコンパイルモジュール、事前に入力したアンロックパスワードを保存するアンロックパスワード保存モジュール。本実施例は二種類のアンロックパスワード作成モジュールを設定し、それぞれは異なるアンロック方法に対応する。ユーザはユーザ情報（例えばユーザ指紋、ユーザ音声など）を使いアンロックパスワードとする場合は、ユーザ情報はまずパスワードコンパイルモジュールにより二進法デジタルコードに変換され、同二進法デジタルコードが変換モジュール１５０８によりＬＥＤ光信号に変換される；ユーザは直接に内部保存の二進法デジタルコードをアンロックパスワードとする場合は、ユーザが光キー１５０２を開くと、アンロックパスワード保存モジュールは保存された二進法デジタルコードをアンロックパスワード変換モジュール１５０８によりＬＥＤ光信号に変換する。

本発明の実施例における光キー１５０２は単独の設備として使えるし、携帯電話・タブレットなどＬＥＤランプを備える設備に集積してもよいことを認識していただきたい。

光制御電子ロック１５０３は、ＬＥＤ光信号を受信する光信号受信モジュール１５１１、コントロールモジュールとドアロック本体１５１０を含む。コントロールモジュールは下記を含む：上述ＬＥＤ光信号受信モジュール１５１１の受信したＬＥＤ光信号を二進法データにデコードする光信号デコードモジュール１５１２、上述光信号デコードモジュール１５１２のデコードした二進法データにより光制御電子ロックを開く開放モジュール１５１４、上述光信号受信モジュール１５１１・光信号デコードモジュール１５１２及び開放モジュール１５１４に給電する第二電源モジュール１５１５、第二電源モジュール１５１５の予備とする予備電源モジュール１５１３。

本発明の実施例では、光制御電子ロック１５０３はＬＥＤ光信号を受信すると、上述ＬＥＤ光信号をデコードする。デコードのプロセス：ＬＥＤ光信号を電流信号に変換した後、電流信号を電圧信号に変換し、電圧がハイレベル（立ち上がりエッジ）の場合、例えば５Ｖ又は３．３Ｖの場合、デジタル信号の立ち上がりエッジと見なし、電圧がローレベル（立ち下がりエッジ）の場合、即ち０Ｖの場合、デジタル信号のローレベルと見なし、ハイ・ローレベルからなるデジタル信号がマンチェスター・デコーディングにより二進法データとなる。同二進法データが光制御電子ロック内部保存の二進法データと同じかをチェックする結果、同じ場合は光制御電子ロックを開く。

同時に、本発明は予備電源モジュール１５１３を備える。光制御電子ロック１５０３の全作業の動力源は電気なので、停電の場合、光制御電子ロック１５０３は実用性がなくなる。予備電源モジュール１５１３は蓄電池か他形式の電気貯蔵モジュールでよい。停電時に、予備電源モジュール１５１３が光制御電子ロックに給電する。電気復帰後、予備電源モジュール１５１３が自動的に切れ、エネルギーを節約する。

本発明は光信号でロックコントロールを行う。ユーザは可視光の照射範囲が見えるので、正確にＬＥＤ光信号を発信でき、ＬＥＤ光信号が遮られパスワードを漏洩することを心配しなくてよく、大幅に安全性とユーザ体験を向上している。

図１４と図１５を比べてみれば、両実施例の違いは、光キー１５０２と光制御電子ロック１５０３の回路構造デザインである。図１５のパスワードユニット１５０７では、ユーザ情報はパスワードコンパイルモジュールにより二進法デジタルコードに変換され、同二進法デジタルコードは変換モジュール１５０８によりＬＥＤ光信号に変換されることで、パスワードの符号化と変換プロセスははっきりと際立っている；図１４のパスワード設定モジュール１４０３はアンロックボタンを設置してあり、アンロックボタンを押すと、マスターコントロールモジュールはそれをきっかけとし、符号化データにより電気レベル変調信号を駆動モジュールに送り、駆動モジュールは電気レベル変調信号のコントロールにより発光モジュールを駆動し情報込みの光信号を発信することで、アンロックボタンの役割が際立ち、ユーザがアンロックしたくない場合のアンロックを防げる。図１５は第二電源モジュール１５１５と組み合わせる予備電源モジュール１５１３の役割が際立ち、停電時に、予備電源モジュール１５１３が光制御電子ロックに給電し、電気復帰後、予備電源モジュール１５１３が自動的に切れてエネルギーを節約することで、ドアロックシステムの正常使用を保証している。

本発明のもう一つの面では、光通信受信装置を提供している。光通信受信装置は上述の光通信発信装置に応答し、それ相応の動作を行う。例えば、光制御ロック、光制御陳列キャビネット等。そのポイントは内部における光電変換回路である。

図１６は本発明の光電変換回路の回路図である。上述の光電変換回路は一級増幅回路１６０１、二級増幅回路１６０２及び比較出力回路１６０３を含む。回路は主に光電ダイオード、演算増幅器、電気抵抗、静電容量などからなる。

そのうち、一級増幅回路１６０１は単一電源ＶＣＣの供給を受ける演算増幅器ＯＡ１を含み、シングルエンド作業方式を使う。同位相入力側はアースし、逆位相入力側は光電流を受信し、出力側はＶｏｕｔ１を出力する。

一級増幅回路１６０１はさらに光電ダイオードＰＤ、電気抵抗Ｒ１、静電容量Ｃ１を含む。

そのうち、光電ダイオードＰＤの陽極側は演算増幅器ＯＡ１の同位相入力側とつなぐと同時にアースをする。陰極側は演算増幅器ＯＡ１の逆位相入力側、電気抵抗Ｒ１の第一端、及び静電容量Ｃ１の第一端と接続する；
電気抵抗Ｒ１の第一端及び静電容量Ｃ１の第一端は演算増幅器ＯＡ１の逆位相入力側とつなぎ、電気抵抗Ｒ１の第二端及び静電容量Ｃ１の第二端は演算増幅器ＯＡ１の出力側とつなぐ。

一級増幅回路１６０１では、光電ダイオードＰＤは光信号を受信し、電流信号に変換し、演算増幅器ＯＡ１に入力する。ＯＡ１と電気抵抗Ｒ１と静電容量Ｃ１から相互抵抗増幅回路となり、電流信号を電圧信号に変換した後、電圧信号を二級増幅回路１６０２に入力する。そのうち、Ｒ１の大きさ調整により電流から電圧までの増幅倍数を調整でき、Ｃ１の大きさ調整により信号のリップルを抑える。

望ましい実施例では、複数の光電ダイオードＰＤからアレーとなり光電流を強める。

二級増幅回路１６０２は単一電源ＶＣＣの供給を受ける演算増幅器ＯＡ２を含み、シングルエンド作業方式を使う。逆位相入力側は一級増幅回路の出力Ｖｏｕｔ１を受信し、同位相入力側は電圧ＶＣＣ／２を受信し、出力側はＶｏｕｔ２を出力する。

二級増幅回路１６０２はさらに静電容量Ｃ２、電気抵抗Ｒ２〜Ｒ４を含む。静電容量Ｃ２と電気抵抗Ｒ３は、一級増幅回路１６０１の出力側Ｖｏｕｔ１と演算増幅器ＯＡ２の逆位相入力側の間に直列接続をされる；電気抵抗Ｒ２は演算増幅器ＯＡ２の逆位相入力側と出力側の間に接続される；電気抵抗Ｒ４は電圧ＶＣＣ／２と演算増幅器ＯＡ２の同位相入力側の間に接続される。

二級増幅回路１６０２は電圧信号の増幅に使われる。静電容量Ｃ２は入力された電圧信号に対し高域フィルタリングを行い、Ｃ２の大きさ調整により、高域フィルタリングのカットオフ周波数、及び環境光強度変化に対する応答速度を調整できる。信号増幅は逆位相増幅を採用し、電気抵抗Ｒ２とＲ３の大きさ調整によりゲインシステムを調整できる。ゲインＧ＝１＋Ｒ２／Ｒ３。電気抵抗Ｒ４は平衡抵抗であり、Ｒ４の大きさはＲ２とＲ３の並列接続後の抵抗値である。

比較出力回路１６０３は、単一電源ＶＣＣの供給を受ける演算増幅器ＯＡ３を含み、シングルエンド作業方式を使う。逆位相入力側は二級増幅回路１６０２の出力Ｖｏｕｔ２を受信、同位相入力側は比較電圧Ｖｃｏｍｐａｒｅを受信し、出力側はＯＵＴＰＵＴを出力する。

比較出力回路１６０３は電圧信号の整形に使われる。Ｖｃｏｍｐａｒｅ調整により出力信号の波形を調整できる。整形した信号はプロセッサーに出力しデジタル信号処理を行う。

本発明提示の演算増幅器による光電変換回路は、構造が簡単、性能が良く、コストが安く、非照準可視光通信と白光ＬＥＤ光通信の需要を満足できる。

図１７は本発明の光電受信機の構造略図である。上述光電受信機は光電変換回路と光受信モジュールとを含む。

上述の光電変換回路は光信号を受信し、上述光信号を電圧信号に変換することに使われる；
上述の光受信モジュールは、上述光電変換回路からの電圧信号を受信することに使われる。

図１８の通り、本願の光制御ロックは、その実施方法の一つは光路キットとロック本体を含む。光路キットは光キーからの光信号を受信し、光信号をアンロック信号に変換し、ロック本体のドライバに出力する。ロック本体はロックピン、ロックラッチ、及びドライバを含む。ドライバはロックピンとつなぎ、アンロック信号を受信すると、ロックピンを駆動しロックラッチから脱出させる。

実施方法の一つでは、光路キットは光信号受信機と光信号変換器を含む。光信号受信機は光キーからの光信号を受信する。光信号変換器は光信号をアンロック信号に変換する。アンロック信号はアンロックパスワードを含む。アンロックパスワードは指紋、脈拍、心臓鼓動、虹彩などの生体情報、又は文字列を含んでよい。上述の光信号受信機と光信号変換器は光電変換器で代替できる。もう一つの実施方法では、光路キットは信号処理機を含んでもよい。アンロック信号を処理することで、その中に含まれた情報を入手することに使われる。

本願の光制御ロックはコントローラーを含んでもよい。コントローラーは光信号変換器からのアンロック信号を受信し、アンロックパスワードが正しい場合、アンロック信号をロック本体のドライバに出力する。本願の陳列キャビネットはいろんなアンロック方法を使えるように、その他受信機を含んでもよい。例えば無線周波数受信機、赤外線受信機など。

実施方法の一つでは、光制御ロックはメモリを含んでもよい。メモリはアンロック記録を保存し、それをサーバに送る。アンロック記録はアンロックパスワード番号、アンロック時間を含む。アンロック記録はさらにほかに登録したユーザ情報を含んでもよい。例えば名前、携帯電話番号、職位など。アンロックパスワード番号は当該アンロックパスワードを使う人と対応できるので、アンロックパスワードの番号を調べれば、だれがアンロックしたかを把握できる。光制御ロックは無線発信機を含んでもよい。それは無線信号の発信に使われることで、アンロック者とのインタラクティブとフィードバックができる。

上述の光制御ロックはいろんなセキュリティ場面に適用し、陳列キャビネットなどの設備として使われることができる。

図１９に示されたように、本願の陳列キャビネットシステムに関し、実施方法の一つは陳列キャビネットと光制御ロックを含む。光制御ロックは陳列キャビネットに設置される。そのうち、陳列キャビネットはキャビネット本体を含む；光制御ロックは光路キットとロック本体を含む。光路キットは光キーからの光信号を受信し、光信号をアンロック信号に変換しロック本体のドライバに出力する。ロック本体はロックピン、ロックラッチ、及びドライバを含む。ドライバはロックピンとつなぎ、アンロック信号を受信するとロックピンを駆動しロックラッチから脱出させる。

本願の光制御ロックはコントローラーを含んでもよい。コントローラーは光信号変換器からのアンロック信号を受信し、アンロックパスワードが正しい場合、アンロック信号をロック本体に出力する。本願の陳列キャビネットはいろんなアンロック方法を使えるように、ほかの受信機を含んでもよい。例えば無線周波数受信機、赤外線受信機など。

実施方法の一つでは、本願の陳列キャビネットシステムはサーバーを含んでもよい。サーバーは光信号変換器のアンロック信号を受信し、サーバーに事前保存のアンロックパスワードと比較し、アンロックパスワードが正しい場合、アンロック信号をコントローラーに出力し、コントローラーはさらにロック本体のドライバを駆動しロックピンをロックラッチから脱出させる。光制御ロックは、比較結果が正しいかにより、ロックピンをロックラッチから脱出させるかを決め、アンロック記録をサーバーに送る。サーバーはアンロック記録の受信にも使われる。異常アンロックの場合、サーバーが光キーに通知する。光キーの振動、光キーにおける警報機などにより通知を出す。

実施方法の一つでは、光路キットは光信号受信機と光信号変換器を含む。光信号受信機は光キーからの光信号を受信する。光信号変換器は光信号をアンロック信号に変換する。アンロック信号はアンロックパスワードを含んでよい。上述の光信号受信機と光信号変換器は光電変換器で代替できる。もう一つの実施方法では、光キットはアンロックパスワード番号、アンロック時間などを含む。そのうち、アンロックパスワード番号はアンロックパスワードを使う人と対応できるので、アンロックパスワード番号を調べることで、だれがアンロックしたかを把握できる。アンロック記録はサーバーだけに保存されるか、或いは光制御ロックとサーバーの両者に保存される。

本願の陳列キャビネットは多種類の商品の陳列や販売に使われる。例えば、宝石類陳列キャビネット、文物陳列キャビネット、香水陳列キャビネット、貴重品陳列キャビネット、その他陳列キャビネットでよい。本実施方法では、陳列キャビネットは宝石類陳列キャビネットである。

サーバーと陳列キャビネットはＴＣＰ／ＩＰプロトコルで接続してもよいし、無線接続（例えばＷｉＦｉ、ブルートゥースなど）をしてもよい。

本願の陳列キャビネットシステムは光キーを含んでもよい。光キーは光発信装置を含む。光発信装置はアンロック信号を光信号に変換し、光制御ロックに送る。アンロック信号はアンロックパスワードを含む。アンロックパスワードは指紋、脈拍、心臓鼓動、虹彩などの生体情報、又は文字列などを含む。光キーから発信されるパスワードは、サーバー又はコントローラーに保存される。光キーは専用設備でもよいし、リストバンドのようなウェアラブルデバイスでもよいし、携帯電話・ＰＡＤ・ノートＰＣなどの携帯式モバイル電子デバイスでもよい。

Claims (17)

1. 入力信号の符号化と分岐処理を行い、同期した多チャンネル符号化信号を生成するエンコーダーと、
   前記多チャンネル符号化信号を増幅して多チャンネルの駆動信号を生成するドライバと、
   前記多チャンネル駆動信号の駆動により、同期した多チャンネル光信号を生成する複数の光源と、を備える、
   ことを特徴とする光信号発信装置。
2. 前記エンコーダーは、
   入力信号のアナログ・デジタル変換と符号化処理のための信号処理モジュールであり、入力信号をシングルチャンネル符号化信号に変換する信号処理モジュールと、
   シングルチャンネル符号化信号を同期した多チャンネル符号化信号に変換する信号分岐モジュールと、を含む、
   ことを特徴とする請求項１に記載の光信号発信装置。
3. 前記信号処理モジュールは、
   前記入力信号を増幅するための増幅器と、
   入力信号をデジタル信号に変換するためのアナログ・デジタル変換器と、
   前記デジタル信号を符号化し、シングルチャンネル符号化信号を生成するマイクロコントロールユニットと、を含む、
   ことを特徴とする請求項２に記載の光信号発信装置。
4. 前記信号分岐モジュールは多層式ＮＯＴゲートカスケードである、
   ことを特徴とする請求項２に記載の光信号発信装置。
5. 前記信号分岐モジュールでは、第一層ＮＯＴゲートの入力側から最後層ＮＯＴゲートのうち相応ＮＯＴゲートの出力側まで、各チャンネルの符号化信号は全部同じ数のＮＯＴゲートを経ている、
   ことを特徴とする請求項４に記載の光信号発信装置。
6. 前記信号分岐モジュールの第Ｋ層ＮＯＴゲートの数が第Ｋ−１層ＮＯＴゲートの数より大きく、且つ、第Ｋ−１層ＮＯＴゲートの各々のＮＯＴゲートが第Ｋ層ＮＯＴゲートの少なくとも一つのＮＯＴゲートと接続しており、Ｋは２より大きい整数である、
   ことを特徴とする請求項５に記載の光信号発信装置。
7. 前記光信号発信装置は光子カードであり、
   前記光子カードは、
   ケースと
   前記ケース内に密着される回路基板と、
   前記ケースの面に嵌め込む指紋採取モジュールと、をさらに含み、
   前記指紋採取モジュールは前記回路基板と電気的に接続され、
   前記指紋採取モジュールが指紋を採取した後に、前記回路基板が前記光源を駆動してユーザ身元情報付きの光線を出し、
   前記エンコーダー、ドライバ、光源は前記回路基板上に設置される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の光信号発信装置。
8. 前記回路基板の上に前記光子カードの作動状態を指示するパイロットランプが溶接される、
   ことを特徴とする請求項７に記載の光信号発信装置。
9. 前記回路基板に充電インタフェースを溶接してある、
   ことを特徴とする請求項７に記載の光信号発信装置。
10. 測位モジュールと、無線通信モジュールとをさらに含み、
    前記測位モジュールは前記光信号発信装置の位置情報を収集するモジュールであり、
    前記無線通信モジュールは前記測位モジュールの収集した位置情報を発信する、
    ことを特徴とする請求項１に記載の光信号発信装置。
11. 緊急呼び出しモジュールをさらに含み、
    前記緊急呼び出しモジュールは呼び出し信号を生成し前記無線通信モジュールにより発信する、
    ことを特徴とする請求項１０に記載の光信号発信装置。
12. 光電変換回路を含み、
    前記光電変換回路は一級増幅回路、二級増幅回路、及び比較出力回路を含み、
    前記一級増幅回路は光信号を受信し、前記光信号を電圧信号に変換する回路であり、
    前記二級増幅回路は前記一級増幅回路と直列接続をし、前記電圧信号を受信し、増幅出力を行う回路であり、
    前記比較出力回路は前記二級増幅回路と直列接続し、増幅された電圧信号を受信し、整形出力を行う、
    ことを特徴とする光信号受信装置。
13. 前記一級増幅回路は、
    同位相入力側、逆位相入力側、及び出力側を備え、単一電源ＶＣＣの供給を受ける第一演算増幅器と、
    陽極が前記第一演算増幅器の同位相入力側と接続すると共に、アースし、陰極が前記第一演算増幅器の逆位相入力側と接続する光電ダイオードと、
    前記第一演算増幅器の逆位相入力側と出力側の間に並列接続する第一抵抗及び第一静電容量と、を含む、
    ことを特徴とする請求項１２に記載の光信号受信装置。
14. 前記二級増幅回路は、
    同位相入力側、逆位相入力側、及び出力側を備え、単一電源ＶＣＣの供給を受け、同位相入力側はＶＣＣ／２の電圧を受ける第二演算増幅器と、
    前記第二演算増幅器の逆位相入力側と出力側の間に接続する第二抵抗と、
    前記一級増幅回路における前記第一演算増幅器の出力側と前記第二演算増幅器の逆位相入力側の間に直列接続する第二静電容量及び第三抵抗と、
    前記ＶＣＣ／２の電圧と前記第二演算増幅器の同位相入力側の間に接続する第四抵抗と、を含む、
    ことを特徴とする請求項１３に記載の光信号受信装置。
15. 前記比較出力回路は、第三演算増幅器を含み、
    前記第三演算増幅器は同位相入力側、逆位相入力側、及び出力側を備え、単一電源ＶＣＣの供給を受け、同位相入力側は比較電圧を受信し、逆位相入力側は前記二級増幅回路における前記第二演算増幅器の出力側に接続する、
    ことを特徴とする請求項１４に記載の光信号受信装置。
16. 前記光信号受信装置は光制御ロックであり、
    前記光制御ロックはロック本体をさらに含み、
    前記光電変換回路は前記ロック本体にアンロック信号を送る回路であり、
    前記ロック本体はロックピン、ロックラッチ、及びドライバを含み、
    前記ドライバは前記ロックピンと接続し、アンロック信号を受信すると、前記ロックピンを駆動して前記ロックラッチから脱出させる、
    ことを特徴とする請求項１２に記載の光信号受信装置。
17. 前記光信号受信装置は陳列キャビネットをさらに含み、前記光制御ロックは前記陳列キャビネット上に設置される、
    ことを特徴とする請求項１６に記載の光信号受信装置。