JPH08316913A

JPH08316913A - 光ワイヤレス受信器

Info

Publication number: JPH08316913A
Application number: JP7123949A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiro Uchisawa; 克裕内沢
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1995-05-23
Filing date: 1995-05-23
Publication date: 1996-11-29

Abstract

(57)【要約】【目的】光ノイズの影響の低減化を簡単な構成によっ
て実現するとともに、設置場所が限定されず、受信可能
範囲が十分に確保できる光ワイヤレス受信器を提供す
る。【構成】広角受光レンズ２の中央部分を低透過率の材
質で形成して光量調整用レンズ部２ｂとなし、その他の
部分を高透過率の材質で製して（高透過率レンズ部２
ａ）、上記光量調整用レンズ部２ｂを入射光路とする光
ノイズｓ２の透過を減衰させる構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、オフィスや家庭などの
室内空間において、送信器から空間伝送された光信号を
受信して、照明等の機器制御等を行う光ワイヤレス受信
器の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】光空間伝送システムを照明制御に用いる
場合、リモコン等の送信器から光信号を空間伝送し、そ
の信号を光ワイヤレス受信器で受取り、照明制御用信号
に変換して、伝送ユニットが複数の照明装置の一斉制御
（全点灯、全消灯）やパターン制御等を行っている。

【０００３】図１０は、従来の照明制御システムを示し
た図であり、送信器１０１と、光信号の受信エリアを確
保するために、天井等に複数設けられた光ワイヤレス受
信器１０２と、これら光ワイヤレス受信器１０２のすべ
てを接続したリモコン中継器１０３と、照明装置１０５
を制御する伝送ユニット１０４とを備えている。光ワイ
ヤレス受信器１０２では、送信器１０１から送信された
光信号を受信して、この信号をリモコン中継器１０３に
送信し、リモコン中継器１０３では、この信号を照明制
御用信号に変換して、伝送ユニット１０４に送信する。
そうすれば、伝送ユニット１０４によって複数の照明装
置１０５を制御することができる。

【０００４】図１１には、上記従来の光ワイヤレス受信
器１０２の構造を示している。この光ワイヤレス受信器
１０２には、内面中央に凹所１１０ａを形成した広角受
光レンズ１１０と、フォトダイオード等の受光素子１１
２との間に照明装置１０５等の光の影響を除去する可視
光カットフィルタ１１１を介在させて、受光モジュ−ル
１１３を構成している。この構成によれば、可視光カッ
トフィルタ１１１を広角受光レンズ１１０に貼り付けて
いるので、太陽光、照明光等の光ノイズの影響を抑える
ことができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の光ワイヤレス受信器では、受光される太陽光、照明
光等の光ノイズのうち、可視光領域の波長である光は可
視光カットフィルタにより遮光できるが、送信器から送
信される光信号の波長成分に近く、近赤外光以上の波長
である光ノイズは、可視光カットフィルタを透過してし
まい、受光素子に対して入射していた。特にインバータ
方式の照明光は、点灯周波数が送信器の光信号の変調周
波数（３６．７ｋＨｚ）に近いので、受光素子に入射
し、誤動作を生じることがあった。

【０００６】ところで、このようになると、光ワイヤレ
ス受信器はリモコン中継器に並列に複数接続されている
ため、そのうちの１の受信器でも光ノイズの信号を出力
したときには、上記光ノイズによる信号が重畳され、誤
った信号波形がリモコン中継器に出力されることにな
り、伝送ユニットでは正常な信号が認識できず、照明装
置等の制御が不能となっていた。

【０００７】そこで、このような問題を解決するため
に、遮光性のよいフィルタを使用したり、受光モジュー
ル内の信号増幅回路のゲインを小さくして受光感度を下
げることが考えられたが、光信号の受信可能範囲が狭く
なるという問題が生じた。また、光ワイヤレス受信器に
対して、光ノイズが入射する場合の入射光路と、送信器
からの光信号が入射する場合の入射光路の違いに着目
し、光ノイズの入射光路となる部分に光量調整用フィル
タを挿入する方法が考えられたが、この光調整フィルタ
は固定や位置調整が難しいという問題があった。

【０００８】以上のことから、光空間伝送システムの施
工の際には、光ワイヤレス受信器と照明光等の光ノイズ
源との位置関係、距離等を考慮しなければならず、光ワ
イヤレス受信器の設置場所が限定されていた。本発明
は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、光ノイズ
の影響の低減化を簡単な構成によって実現するととも
に、設置場所が限定されず、受信可能範囲が十分に確保
できる光ワイヤレス受信器を提供することを目的として
いる。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するためになされたものであって、請求項１に記載の光
ワイヤレス受信器では、広角受光レンズの中央部分を低
透過率の材質で形成して光量調整用レンズ部となし、そ
の他の部分を高透過率の材質で製したことを特徴として
いる。

【００１０】この種のワイヤレス受信器は、天井面に取
り付けられて使用される。本発明者らの実験によれば、
照明の反射光ノイズは、小さい入射角で入射し、送信器
から送信する光信号は、大きい入射角で入射することが
多いことが判明した。そのため、本発明では、広角受光
レンズの小さい入射角の光路に該当する部分（中央部
分）には、照明光波長領域を減衰させる材質を用いてフ
ィルタ効果をもたせ、光信号の光路に該当する部分（上
記中央部分以外）には、高透過率の材質を用いている。
つまり、広角受光レンズを２種類の材質のレンズ部を組
み合わせて構成している。これらのレンズの接合部に
は、シリコン樹脂を埋め込めば、光信号の損失は十分に
回避できる。

【００１１】ところで、この種の広角受光レンズの内面
は、中央に凹所を形成して魚眼レンズを構成しており、
広範囲からの受光が可能になっている。請求項２に記載
の光ワイヤレス受信器では、請求項１に記載の光量調整
用レンズ部を、受光素子に向かって先すぼみとなる円錐
形状に形成している。請求項３，４に記載の光ワイヤレ
ス受信器では、広角受光レンズの中央部分を平面に形成
し、その部分に、請求項３では光量調整用フィルタを、
請求項４では、光ワイヤレス受信器の受信すべき信号成
分の周波数のみを通過させる帯域フィルタを貼着した構
造としている。

【００１２】

【作用】請求項１に記載の光ワイヤレス受信器によれ
ば、広角受光レンズの光ノイズの入射光路となる中央部
分は、光透過率の低い材質で形成しているので、光ノイ
ズの入射を効果的に防ぐことが出来る。ところが一方、
送信器からの光信号の入射光路となる周辺部分は、光透
過率の高い材質で形成しているので、光信号は受光素子
で確実に受信することができる。

【００１３】請求項２に記載の光ワイヤレス受信器によ
れば、広角受光レンズの光ノイズの入射光路となる部分
に用いた光量調整用レンズ部が、受光素子に向かって円
錐形になっているので、送信器から送信し、高透過率の
レンズ部から入射した光信号が、光量調整用レンズ部を
通過する場合がなくなり、光信号の受光素子への到達が
阻まれることがなくなる。

【００１４】請求項３に記載の光ワイヤレス受信器によ
れば、広角受光レンズの光ノイズの入射光路となる部分
の内側のレンズ形状を平面とすることで、光量調整用フ
ィルタの固定と位置調整が容易となる。これによって、
広角受光レンズは従来どおり単一の材質の構成のまま光
ノイズの入射を効果的に防ぐことができる。請求項４に
記載の光ワイヤレス受信器によれば、広角受光レンズの
光ノイズの入射光路となる平面部分に、帯域フィルタを
貼着するので、受光素子では、必要な信号成分の周波数
のみを受信することができる。

【００１５】

【実施例】以下に本発明の実施例を、実施例１，２とし
て、図面とともに説明する。［実施例１］図１に本発明の請求項１に記載の光ワイヤ
レス受信器の一実施例を示す。この光ワイヤレス受信器
１は、光信号を広い受信エリア（設置面に対して垂直に
引いた受信器の中心線を基準として±８５゜程度）で確
保するための広角受光レンズ２と、可視光カットフィル
タ３（波長８００ｎｍ以下の可視光域をカット）と、広
角受光レンズ２で集光した光信号を受信する受光素子４
ａを有し、この光信号を電気的に処理するための受光モ
ジュール４とを備えており、広角受光レンズ２は２種類
の材質のレンズ部、即ち、中央部分に形成され、全波長
域の光を吸収する樹脂から作成されている低透過率の光
量調整用レンズ部２ｂと、光量調整用レンズ部２ｂ以外
に形成され、アクリル樹脂等からなる高透過率レンズ部
２ａとで構成され、これらのレンズの接合部はシリコン
樹脂等により接続、接着されている。

【００１６】このように本発明では、広角受光レンズ２
の送信器（後述）からの光信号ｓ１（入射角ａ）の入射
光路となる部分を高透過率レンズ部２ａとし、光ノイズ
ｓ２（入射角ｂ）の入射光路となる部分を光量調整用レ
ンズ部２ｂとしたことに特徴がある。図２には、上記光
ワイヤレス受信器１の内部構成を示している。

【００１７】図に示すように、受光モジュール４は、光
信号ｓ１を電気信号に変換する受光素子４ａ、信号増幅
回路４ｂ、ダイナミックレンジを大きくし受信可能範囲
を広くするオートゲインコントロール回路４ｃ、変調信
号のみを取り出すためのバンドパスフィルタ４ｄ、検波
回路４ｅ、変化した受信パルス幅を調整するための波形
整形回路４ｆにより構成されており、入射した光信号ｓ
１を処理し、信号線Ｌを介して、リモコン中継器（後
述）に送信している。

【００１８】次に、上記した構成の光ワイヤレス受信器
１を用いた照明制御システムの構成の一例を図３に示
す。このシステムでは、図に示すように、光ワイヤレス
受信器１が、送信器１０から送信される光信号ｓ１の受
信範囲を広く確保するために、天井等に複数個設けられ
ており、これらの光ワイヤレス受信器１は信号線Ｌによ
ってリモコン中継器２０に対して並列に接続されてい
る。更に、このリモコン中継器２０は伝送ユニット２１
に接続されて、伝送ユニット２１によって、複数の照明
装置３０に対する制御が出来るようになっている。

【００１９】このようなシステムでは、光信号ｓ１に変
換された制御信号が、送信器１０から光ワイヤレス受信
器１に送信されると、リモコン中継器２０で照明制御用
信号に変換されて、伝送ユニット２１によって、複数の
照明装置３０に対する一斉制御（全点灯、全消灯）、パ
ターン制御等が行われる。送信器１０の内部構成は図４
に示すようになっており、キースイッチ１０ａを操作す
ると、マイコンよりなる信号処理部１０ｂがＬＥＤ１０
ｃから光信号ｓ１を送信する。

【００２０】図５は、送信器１０に使用されるＬＥＤ１
０ｃの発光スペクトル（中心波長：９４５ｎｍ）、図６
は、光ワイヤレス受信器１の受光素子４ａの分光感度
（中心感度波長：１０００ｎｍ）をそれぞれ示してお
り、これらによって、光信号ｓ１の空間伝送が実現して
いる。本発明の光ワイヤレス受信器１では、次のように
動作する。

【００２１】図３に示したように、光ワイヤレス受信器
１は、照明装置３０とともに天井に設置されており、こ
の設置場所がオフィスであったとすると、天井の高さは
約２．５ｍ〜３．０ｍであるので、照明装置３０から放
射された光は、床面、机上面等に反射して、定常的光ノ
イズｓ２として光ワイヤレス受信器１に小さい入射角ｂ
で入射する（図１参照）。一方、入射角が大きい反射光
は、距離が長くなり必然的に入射光量が少なくなるの
で、光ノイズｓ２として光ワイヤレス受信器１に入射す
ることがない。

【００２２】本発明によれば、上記光ノイズｓ２の入射
を減衰させるために、光ワイヤレス受信器１は、広角受
光レンズ２の光ノイズｓ２の入射光路となる部分を光量
調節用レンズ部２ｂとして形成して、光ノイズｓ２の受
光量を抑えているので、従来のように、光ノイズｓ２の
影響を小さくするために、オートゲインコントロール回
路４ｃを用いて信号増幅回路４ｂのゲインを小さくし、
受光感度を下げるような必要がなくなる。

【００２３】また、光量調節用レンズ２ｂでは、光透過
率を例えば５０％とすれば、光ノイズｓ２を１／２に低
減でき、光量調整用レンズ部２ｂのサイズは、光ノイズ
ｓ２の光路を考慮して、光ワイヤレス受信器１に対する
入射角（レンズ入射角）が２０°程度までの光ノイズｓ
２を抑えるように定めればよい。この場合、光線追跡に
より光線通過領域が予測できるので、このレンズの設定
位置は、サイズを計算し、受光素子４ａとの距離を考慮
して定めればよい。

【００２４】また、照明装置３０等による光ノイズｓ２
に対して、送信器１０による実際の遠距離操作を考えた
場合は、オフィスの天井の高さは２．５〜３．０ｍであ
り、操作者は送信器１０を手に持って操作することか
ら、光信号ｓ１の光ワイヤレス受信器１への入射角ａは
大きくなると考えられる（図１参照）ので、上記光量調
整用レンズ部２ｂには、ほとんど光は入射せず、光量は
減衰しない。

【００２５】しかし、近距離操作を考えた場合には、光
信号ｓ１の入射角が光ノイズｓ２の入射角ｂと同様にな
り、光量調整用レンズ部２ｂによって光量が減衰してし
まう場合があるが、近距離からの操作であるので、送信
した光信号ｓ１を受光素子４ａで十分に確保することが
できる。次に、請求項２では、図７に示すように、光量
調整用レンズ部２ｂを、受光素子４ａに向かって先すぼ
みとなる円錐形状にした光ワイヤレス受信器１を提案し
ている。

【００２６】これによれば、図８に示した光量調整用レ
ンズ部２ｂが円筒形の場合とは違って、送信器１０から
の光信号ｓ１が、その入射角によって、高透過率レンズ
部２ａから入射し、光量調整用レンズ部２ｂを通過する
場合（ア部分）がなくなり、そのため、光量が減衰して
光信号ｓ１の到達距離が短くなってしまうことがない。
この場合の円錐形状は、光信号ｓ１と光ノイズｓ２の入
射光路を考慮して定められる。

【００２７】また、光量調整用レンズ部２ｂを円錐形状
にすると、高透過率レンズ部２ａとの接着がしやすくな
り、この時の指向特性のばらつきも抑えることができ
る。なお、高透過率レンズ部２ａと光量調整用レンズ部
２ｂの接合部は、シリコン樹脂で埋めるようにすれば、
空気が取り除かれるので、空気層による反射で光が損失
することが回避でき、光の到達距離性能に影響を与えず
に済む。

【００２８】［実施例２］次に、請求項３，４に記載の
光ワイヤレス受信器１について説明する。ここでも、実
施例１と同様に照明制御システムで使用される例を示す
が、広角受光レンズ２を従来と同様に単一の材質（高透
過率の材質）で構成する。図９には、この光ワイヤレス
受信器１の構成を示すが、広角受光レンズ２の面形状に
おいて、光ノイズｓ２の入射光路となる部分のレンズ面
の内側を平面としていることに特徴がある。

【００２９】広角受光レンズ２と受光素子４ａの間に
は、可視光カットフィルタ３を挿入して可視光の入射を
防いでいるが、上記平面には、光量調整用フィルタ５を
貼着して、入射する光を減衰させる（請求項３）。ま
た、請求項４では、光量調整用フィルタ５に替えて、帯
域フィルタ（干渉フィルタ）を貼着し、受光素子４ａが
受信すべき、特定範囲の波長の光のみを透過するように
している。一例としては、波長が９００ｎｍから１００
０ｎｍまでの光を透過する帯域フィルタを、光ノイズｓ
２の入射光路となる部分の光線通過領域サイズにあわせ
て設置すればよい。送信器１０から送信する光信号ｓ１
は、波長が９４５ｎｍを中心とする光であるので（図５
参照）、帯域フィルタによっては、ほとんど減衰するこ
とがなく通過するが、照明光の光ノイズｓ２は、例え
ば、波長が８７０ｎｍや１０１０ｎｍ付近のものが存在
したとしても、帯域フィルタによって反射される。

【００３０】なお、この帯域フィルタは、光の入射角が
大きくなると波長特性が短波長側にシフトする特性があ
るので、光ノイズｓ２の光線通過領域を考慮せずに入射
光路となる部分の全域に帯域フィルタを挿入すると、送
信器１０からの光信号ｓ１の入射角が大きい時には、そ
の信号を透過しなくなる場合がある。この問題を解決す
るためには、帯域フィルタの大きさを定め、大きい入射
角の光信号ｓ１に対しては、帯域フィルタを通過しない
ようにすればよい。

【００３１】なお、送信器１０の近距離操作を考えた場
合には、送信した光信号ｓ１の入射角が、光ノイズｓ２
の入射角と同様になり、広角受光レンズ２の平面部分を
通過して光到達距離が短くなるが、送信器１０を近距離
から操作しているので光信号ｓ１は受光素子４ａにおい
て十分に確保でき、問題もない。

【００３２】

【発明の効果】以上の説明から理解できるように、請求
項１に記載の光ワイヤレス受信器によれば、光ノイズの
入射光路を考慮して、１の広角受光レンズを異なる透過
率の材質で構成することで、受信可能範囲を狭くするこ
となしに、光ノイズの影響を低減化することが可能とな
る。そのため、光ワイヤレス受信器の誤信号出力による
照明装置等の制御不能状態を回避でき、システムの信頼
性を向上させることができる。さらに、光ワイヤレス受
信器の設置位置の制限がなくなるので、施工時の手間が
省ける。

【００３３】請求項２に記載の光ワイヤレス受信器によ
れば、余程の近距離操作でない限り、送信器から送信し
た光信号が、光量調整用レンズ部を通過することがなく
なるので、受光素子への到達が阻まれることがない。請
求項３に記載の光ワイヤレス受信器によれば、広角受光
レンズの光ノイズの入射光路となる部分を平面とするこ
とで、光量調整用フィルタの固定と位置調整が容易とな
り、また、広角受光レンズを、従来どおり単一の材質で
構成しているので、製造が容易であり、また、美観を損
なうこともない。

【００３４】請求項４に記載の光ワイヤレス受信器によ
れば、広角受光レンズの光ノイズの入射光路となる平面
部分に、帯域フィルタを貼着できるので、受光素子が光
ノイズを受信する場合が減り、Ｓ／Ｎ比の大幅な向上が
実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の請求項１に記載の光ワイヤレス受信
器の基本構成の一例を示した図である。

【図２】本発明の光ワイヤレス受信器の内部構成の一
例を示したブロック図である。

【図３】本発明の光ワイヤレス受信器を用いた照明制
御システムの構成の一例を示した図である。

【図４】送信器の内部構成の一例を示したブロック図
である。

【図５】送信器のＬＥＤの発光スペクトルの一例を示
す図である。

【図６】光ワイヤレス受信器の受光素子の分光感度の
一例を示す図である。

【図７】本発明の請求項２に記載の光ワイヤレス受信
器の基本構成の一例を示した図である。

【図８】光ワイヤレス受信器の受光状態の一例を示し
た図である。

【図９】本発明の請求項３に記載の光ワイヤレス受信
器の基本構成の一例を示した図である。

【図１０】従来の照明制御システムの構成の一例を示
した図である。

【図１１】従来の光ワイヤレス受信器の基本構成の一
例を示した図である。

【符号の説明】

１・・・光ワイヤレス受信器２・・・広角受光レンズ２ａ・・・高透過率レンズ部２ｂ・・・光量調整用レンズ部３・・・可視光カットフィルタ４・・・受光モジュール４ａ・・・受光素子５・・・光量調整用フィルタ（帯域フィルタ）１０・・・送信器１０ｃ・・・ＬＥＤ２０・・・リモコン中継器２１・・・伝送ユニット３０・・・照明装置ｓ１・・・送信器からの光信号ｓ２・・・光ノイズａ・・・送信器からの光信号の入射角（大きい入射角）ｂ・・・光ノイズの入射角（小さい入射角）

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０４Ｑ 9/00 ３７１Ｈ０５Ｂ 37/02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】送信器から送信された光信号を、広角受光
レンズによって集光し、受光素子で受信する構成とした
光ワイヤレス受信器において、上記広角受光レンズの中央部分を低透過率の材質で形成
して光量調整用レンズ部となし、その他の部分を高透過
率の材質で製したことを特徴とする光ワイヤレス受信
器。
【請求項２】上記光量調整用レンズ部は、上記受光素子
に向かって先すぼみとなる円錐形状に形成されたことを
特徴とする請求項１に記載の光ワイヤレス受信器。
【請求項３】送信器から送信された光信号を、広角受光
レンズによって集光し、受光素子で受信する構成とした
光ワイヤレス受信器において、上記広角受光レンズの中央部分を平面に形成し、その部
分に光量調整用フィルタを貼着した構造とした光ワイヤ
レス受信器。
【請求項４】請求項３に記載の光ワイヤレス受信器にお
いて、上記光量調整用フィルタに替えて、光ワイヤレス受信器
の受信すべき信号成分の周波数のみを通過させる帯域フ
ィルタを貼着した構造とした光ワイヤレス受信器。