(57)【要約】【課題】  映像信号と音声信号とを１本の光信号で伝送するＡＶ信号の伝送装置を、単純な回路構成により低コストに実現する。【解決手段】    コンポジット信号とアナログ音声信号とをＬＥＤ１１の発光信号により伝送するＡＶ信号の伝送装置である。そして、送信機１０は、コンポジット信号を受けてＬＥＤ１１の駆動信号を生成する駆動回路１２と、コンポジット信号の周波数帯域を上回る周波数の搬送波を音声信号により周波数変調する電圧制御発振器１４と、電圧制御発振器１４の出力電圧に応じてターンオン・ターンオフするインバータ１５とを備え、インバータ１５のパルス信号によりＬＥＤ１１のオン・オフを切り換えられるとともにオン状態のときに駆動回路１２によりＬＥＤ１１が駆動されて発光がなされるように構成する。また、受信機２０には、受光手段として送信機１０のＬＥＤ１１と同一部品のＬＥＤ２１を用いている。【選択図】        図１
2006332847.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光信号によりコンポジット信号からなる映像信号とアナログの音声信号とを伝送する送信機および受信機を備えたＡＶ信号の伝送装置であって、
前記送信機は、
外部に光信号を出力するための第１発光ダイオードと、
前記映像信号を受けてこの信号の振幅に応じた前記第１発光ダイオードの駆動信号を生成する駆動回路と、
前記映像信号の周波数帯域の上限周波数を上回る第１周波数の搬送波を前記音声信号の電圧に応じて周波数変調する電圧制御発振器と、
該電圧制御発振器の出力電圧に応じてターンオン・ターンオフしてパルス信号を出力するスイッチング回路とを有し、
前記パルス信号により前記第１発光ダイオードのオン・オフが切り換えられるとともにオン状態のときに前記第１発光ダイオードが駆動されて前記駆動信号に応じた発光がなされるように構成され、
前記受信機は、
前記第１発光ダイオードからの出射光を受光して電気信号に変換する当該第１発光ダイオードと同一素子構造の第２発光ダイオードと、
前記第２発光ダイオードの出力信号から前記第１周波数の帯域成分を除去する第１フィルタと、
前記第２発光ダイオードの出力信号から前記第１周波数の帯域成分を抽出する第２フィルタと、
前記第２フィルタの出力に対して周波数変調されている信号を検波する復調回路とを有することを特徴とするＡＶ信号の伝送装置。
【請求項２】
光信号により映像信号と音声信号とを伝送する送信機および受信機を備えたＡＶ信号の伝送装置であって、
前記送信機は、
外部に光信号を出力するための発光手段と、
アナログの映像信号を受けてこの信号の振幅に応じた前記発光手段の駆動信号を生成する駆動回路と、
前記映像信号の周波数帯域の上限周波数を上回る第１周波数の搬送波を音声信号により第１変調方式で変調したパルス信号を生成するパルス変調回路とを有し、
前記パルス信号により前記発光手段のオン・オフが切り換えられるとともにオン状態のときに前記発光手段が駆動されて前記駆動信号に応じた発光がなされるように構成され、
前記受信機は、
前記発光手段からの出射光を受光して電気信号に変換する受光手段と、
前記受光手段の出力信号から前記第１周波数の帯域成分を除去する第１フィルタと、
前記出力信号から前記第１周波数の帯域成分を抽出する第２フィルタと、
前記第２フィルタの出力に対して前記第１変調方式に対応した復調処理を行う復調回路とを有することを特徴とするＡＶ信号の伝送装置。
【請求項３】
前記パルス変調回路は、
前記第１周波数の搬送波を音声信号の電圧に応じて周波数変調する電圧制御発振器と、
該電圧制御発振器の出力電圧に応じてターンオン・ターンオフして前記パルス信号を生成するスイッチング回路と、
から構成されることを特徴とする請求項１記載のＡＶ信号の伝送装置。
【請求項４】
前記発光手段と前記受光手段は同一素子構造の発光ダイオードであることを特徴とする請求項２又は３に記載のＡＶ信号の伝送装置。
【請求項５】
前記映像信号はコンポジット信号であり、前記音声信号はアナログの音声信号であることを特徴とする請求項２〜４の何れかに記載のＡＶ信号の伝送装置。
【請求項６】
光信号により映像信号と音声信号とを伝送するＡＶ信号の送信機であって、
外部に光信号を出力するための発光手段と、
アナログの映像信号を受けてこの信号の振幅に応じた前記発光手段の駆動信号を生成する駆動回路と、
前記映像信号の周波数帯域の上限周波数を上回る第１周波数の搬送波を音声信号により第１変調方式で変調したパルス信号を生成するパルス変調回路とを有し、
前記パルス信号により前記発光手段のオン・オフが切り換えられるとともにオン状態のときに前記発光手段が駆動されて前記駆動信号に応じた強度の発光がなされるように構成されていることを特徴とするＡＶ信号の送信機。
【請求項７】
外部に光信号を出力するための発光手段と、アナログの映像信号を受けてこの信号の振幅に応じた前記発光手段の駆動信号を生成する駆動回路と、前記映像信号の周波数帯域の上限周波数を上回る第１周波数の搬送波を音声信号により第１変調方式で変調したパルス信号を生成するパルス変調回路とを有し、前記パルス信号により前記発光手段のオン・オフが切り換えられるとともにオン状態のときに前記発光手段が駆動されて前記駆動信号に応じた強度の発光がなされるように構成された送信器から出力された光信号を受けて映像信号と音声信号とを復調するＡＶ信号の受信機であって、
前記発光手段からの出射光を受光して電気信号に変換する受光手段と、
前記受光手段の出力信号から前記第１周波数の帯域成分を除去する第１フィルタと、
前記出力信号から前記第１周波数の帯域成分を抽出する第２フィルタと、
前記第２フィルタの出力に対して前記第１変調方式に対応した復調処理を行う復調回路とを有することを特徴とするＡＶ信号の受信機。
【請求項８】
光の信号により映像信号と音声信号とを伝送するＡＶ信号の伝送方法であって、
送信側において、
アナログの映像信号の信号振幅に応じて変化する駆動信号を生成し、
前記映像信号の周波数帯域の上限周波数を上回る第１周波数の搬送波を音声信号により第１変調方式で変調したパルス信号を生成し、
前記パルス信号により発光素子のオン・オフを切り換えるとともにオン状態のときに前記駆動信号により前記発光素子を駆動する一方、
受信側において、
前記発光素子からの光信号を受光素子で受けて電気信号に変換し、
前記受光素子の出力信号から前記第１周波数の帯域成分を除去して映像信号を抽出し、
前記受光素子の出力信号から前記第１周波数の帯域成分を抽出するとともに前記第１変調方式に対応した復調方式で復調して音声信号を取り出すことを特徴とするＡＶ信号の伝送方式。
【請求項９】
前記第１変調方式は、前記搬送波を音声信号により周波数変調し、この変調信号の電圧に応じてスイッチング回路をターンオン・ターンオフさせて前記パルス信号を生成するものであることを特徴とする請求項８記載のＡＶ信号の伝送方法。
【請求項１０】
前記発光素子と前記受光素子は同一素子構造の発光ダイオードであることを特徴とする請求項８又は９に記載のＡＶ信号の伝送方法。
【請求項１１】
前記映像信号はコンポジット信号であり、前記音声信号はアナログの音声信号であることを特徴とする請求項８〜１０の何れかに記載のＡＶ信号の伝送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、映像信号および音声信号を光信号で伝送するＡＶ信号の伝送装置ならびにＡＶ信号の伝送方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
以前より、ＡＶ（audiovisual）信号を赤外線などにより離れたところの装置に伝送する技術について種々の提案がなされている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、ＬＥＤの発光によりＡＶ信号を伝送してフォトダイオードにより受信する装置において、複数のＬＥＤの中から一番効率の良い方向を向いているＬＥＤを見つけ出してこのＬＥＤに発光信号を送信させる技術が開示されている。また、特許文献２には、映像信号や音声信号をＳＷＦＭ方式で変調し、それを光信号に変換して光ケーブルを介して伝送する技術が開示されている。また、特許文献３には、周波数分割多重により複数の映像信号を重畳して１本の光ケーブルで伝送する技術が開示されている。
【特許文献１】特開平９−２１４４３２号公報
【特許文献２】特開平６−２２４８８１号公報
【特許文献３】特開平６−４６０３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来、映像信号と音声信号とを１本の光信号により伝送する場合には、映像信号と音声信号とを周波数分割多重等により１つの電気信号とし、この電気信号を光信号に変換して伝送する方式を用いるのが一般的である。
【０００５】
しかしながら、映像信号と音声信号とを周波数分割多重して伝送する方式では、周波数の異なる複数の信号を合成する回路が必要である。さらに、信号の伝送中は常に発光が行われた状態となるため消費電力も多くなるという課題がある。
【０００６】
この発明の目的は、映像信号と音声信号とを１本の光信号で伝送するとともに、複数の信号を合成する加算回路を不要とするなど送信回路を単純化してコストの低減を図ることができ、さらに、信号の伝送中に半分やそれ以上の割合で発光がなされていない期間を作ることで消費電力の低減や、時分割多重により同様の光を用いて同じ周波数帯の信号の送受信を並行して行うことも可能とするＡＶ信号の伝送装置および伝送方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記目的を達成するため、光信号により映像信号と音声信号（音響信号）とを伝送する送信機および受信機を備えたＡＶ信号の伝送装置であって、前記送信機は、外部に光信号を出力するための発光手段と、アナログの映像信号を受けてこの信号の振幅に応じた前記発光手段の駆動信号を生成する駆動回路と、前記映像信号の周波数帯域の上限周波数を上回る第１周波数の搬送波を音声信号により第１変調方式で変調したパルス信号を生成するパルス変調回路とを有し、前記パルス信号により前記発光手段のオン・オフが切り換えられるとともにオン状態のときに前記発光手段が駆動されて前記駆動信号に応じた発光がなされるように構成され、前記受信機は、前記発光手段からの出射光を受光して電気信号に変換する受光手段と、前記受光手段の出力信号から前記第１周波数の帯域成分を除去する第１フィルタと、前記出力信号から前記第１周波数の帯域成分を抽出する第２フィルタと、前記第２フィルタの出力に対して前記第１変調方式に対応した復調処理を行う復調回路とを有する構成とした。
【０００８】
このような手段によれば、音声信号は発光手段のオン・オフの切り換えにより伝送され、映像信号はオン状態のときの発光信号により伝送されるので、送信機において映像信号と音声信号とを重畳する回路が不要となり、送信機の回路構成が単純化されてコスト低減を図ることが出来る。また、映像信号と音声信号の伝送中に発光手段が発光しない期間を半分から半分以上生じさせることが出来るので、その分、発光手段で消費される電力の低減と、その期間を利用して時分割多重により他の信号の伝送を並行して行うことも可能となる。
【０００９】
具体的には、前記パルス変調回路は、前記第１周波数の搬送波を音声信号の電圧に応じて周波数変調する電圧制御発振器と、該電圧制御発振器の出力電圧に応じてターンオン・ターンオフして前記パルス信号を生成するスイッチング回路とから構成にすることが出来る。
【００１０】
このような構成により、簡単な回路構成によりパルス変調回路を構成することが出来るとともに、受信側もバンドパスフィルタやハイパスフィルタおよびＦＭ復調回路だけで音声信号の復調が可能となるなど、回路全体の単純化を図ることが出来る。
【００１１】
また具体的には、前記発光手段と前記受光手段は同一素子構造の発光ダイオードとしても良い。発光ダイオードは光を受光いて電気信号に変換する作用も有しており、送信側と受信側とで同一素子構造の発光ダイオードを用いて発光と受光とを行わせることで、部品の共通化により部品コストの低減を図ることが出来る。
【００１２】
また具体的には、前記映像信号はコンポジット信号であり、前記音声信号はアナログの音声信号とすることが出来る。このような構成とすることで、一般的に用いられている映像信号や音声信号をそのまま入力して１本の光信号で伝送し、受信機側でダイレクトにテレビ受像装置や録画装置等に出力させることが出来る。
【００１３】
また、本発明のＡＶ信号の伝送方法は、光の信号により映像信号と音声信号とを伝送するＡＶ信号の伝送方法であって、送信側において、アナログの映像信号の信号振幅に応じて変化する駆動信号を生成し、前記映像信号の周波数帯域の上限周波数を上回る第１周波数の搬送波を音声信号により第１変調方式で変調したパルス信号を生成し、前記パルス信号により発光素子のオン・オフを切り換えるとともにオン状態のときに前記駆動信号により前記発光素子を駆動する一方、受信側において、前記発光素子からの光信号を受光素子で受けて電気信号に変換し、前記受光素子の出力信号から前記第１周波数の帯域成分を除去して映像信号を抽出し、前記受光素子の出力信号から前記第１周波数の帯域成分を抽出するとともに前記第１変調方式に対応した復調方式で復調して音声信号を取り出すものである。
【００１４】
具体的には、上記の変調方式は、前記搬送波を音声信号により周波数変調し、この変調信号の電圧に応じてスイッチング回路をターンオン・ターンオフさせて前記パルス信号を生成するものとすることが出来る。
【００１５】
このような伝送方法によれば、送信側の回路構成の単純化が図れるとともに、発光素子の発光しない期間を半分から半分以上生じさせることができ、それにより発光による消費電力の低減と、時分割多重によりこの期間を利用した他の信号の伝送も可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように、本発明に従うと、１本の光信号により映像信号と音声信号の伝送が可能であるとともに、送信側の回路構成の単純化、および、発光にかかる消費電力の低減が図れるという効果がある。また、光信号の非出力期間を利用して他の信号の送受信を行うことも出来るという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１は、この実施の形態のＡＶ信号の伝送装置を示す回路図、図２は、送信機の各部の信号を示した信号波形図である。
【００１９】
この実施の形態のＡＶ信号の伝送装置は、発光手段としてのＬＥＤ（発光ダイオード）１１と、受光手段として機能するＬＥＤ２１とにより光信号を送受信してコンポジット信号とアナログ音声信号とを伝送するものであり、コンポジット信号とアナログ音声信号に基づきＬＥＤ１１を駆動して光信号を送信する送信機１０と、この光信号を受信してコンポジット信号とアナログの音声信号とを復調する受信機２０とから構成される。
【００２０】
送信機１０は、発光手段としてのＬＥＤ１１と、コンポジット信号を受けてＬＥＤ１１の駆動電流を生成する駆動回路１２と、アナログの音声信号を受けるアンプ１３と、所定周波数（第１周波数）で発振するとともにアンプ１３の出力電圧に応じて周波数を変位させる電圧制御発振器としてのＶＣＸＯ（電圧制御水晶発振器）１４と、入力電圧に応じてターンオン・ターンオフするインバータ１５等を備え、ＬＥＤ１１のアノードにインバータ１５の出力端子が接続され、ＬＥＤ１１のカソードに駆動回路１２の出力端子が接続された構成となっている。
【００２１】
ＶＣＸＯ１４は、発振信号の中心周波数が例えば十数ＭＨｚのもので、図２（Ｂ）に示すようにアンプ１３からの音声信号を変調信号として周波数変調がなされたＦＭ信号を出力する。ＶＣＸＯ１４の発振周波数は、コンポジット信号（図２（Ａ））の周波数帯域（０〜４．２ＭＨｚ）の上限周波数の２倍以上の大きさである。なお、上記中心周波数は１０ＭＨｚ〜３０ＭＨｚ程度であれば何れの周波数を用いても良い。
【００２２】
インバータ１５は、その閾値電圧がＶＣＸＯ１４の出力の中心電圧とほぼ同程度に設定されており、図２（Ｃ）に示すように、ＶＣＸＯ１４の発振信号を受けてこの発振信号と同一周波数でデューティ比がほぼ１／２のパルス信号を出力する。なお、閾値電圧を上げてデューティ比をもっと小さくしたり、閾値電圧を下げてデューティ比をもっと大きくしても同様の伝送処理を実行可能である。
【００２３】
駆動回路１２は、ＬＥＤ１１のアノードに駆動電圧が印加されている状態で、ＬＥＤ１１のカソードからグランド端子へ、コンポジット信号の振幅にほぼ比例した駆動電流を引き込むものである。
【００２４】
このような構成により、図２（Ｄ）に示すように、ＬＥＤ１１には、インバータ１５の出力がハイレベルの期間に駆動回路１２により生成された駆動電流が流れてＬＥＤ１１からこの駆動電流に比例した強度の発光がなされる一方、インバータ１５の出力がロウレベルの期間には駆動電流が流れずに発光が停止するようになっている。
【００２５】
受信機２０は、受光手段として機能するＬＥＤ２１と、ＬＥＤ２１の出力信号のうちＶＣＸＯ１４の発振周波数の成分を除去するローパスフィルタ２２と、ローパスフィルタ２２の出力を増幅するビデオ用アンプ２３と、ＬＥＤ２１の出力信号のうちＶＣＸＯ１４の発振周波数の成分をバンドパスフィルタ又はハイパスフィルタにより抽出してさらにＦＭ検波を行うＢＰＦ＆検波回路２４と、ＢＰＦ＆検波回路２４の出力を増幅する音声用アンプ２５等を備えている。
【００２６】
ＬＥＤ２１は、送信機１０のＬＥＤ１１と同一素子構造の同一部品であり、フォトダイオードと同様に送信機１０からの出射光を受光してその光量に応じた起電力を発生させることで電気信号に変換する。ＬＥＤはフォトダイオードと比較して受信感度は低くなるものの、例えば、高輝度ＬＥＤを数十センチ離して光信号の送受信を行わせた場合、受信側のＬＥＤにおいて数百ｍＶの電気信号を発生させることが出来る。このようなＬＥＤ２１により、送信機１０から送られた光信号とほぼ同波形の信号を得ることが出来る。
【００２７】
ローパスフィルタ２２からは、上記のＬＥＤ２１の出力信号からＶＣＸＯ１４の発振周波数以上の成分が除去されることで、コンポジット信号とほぼ同一波形の信号が出力される。上述したように、ＶＣＸＯ１４の発振周波数はコンポジット信号の周波数帯域上限の２倍以上の周波数であるため、ローパスフィルタ２２の作用によりコンポジット信号の波形をほぼ劣化なく抽出することが出来る。そして、この信号をビデオ用アンプ２３でゲイン調整することでコンポジット信号が復元される。
【００２８】
ＢＰＦ＆検波回路２４では、先ずそのフィルタ作用により図２（Ｃ）のパルス信号の立ち上がりと立下りがなだらかにされたほぼ正弦波の信号、すなわち図２（Ｂ）のＶＣＸＯ１４の出力とほぼ同一波形の信号が抽出される。そして、この信号がＦＭ検波されることでアナログの音声信号が復調される。
【００２９】
以上のように、この実施の形態のＡＶ信号の伝送装置によれば、１本の光信号により映像信号と音声信号の伝送が可能であるとともに、音声信号はＬＥＤ１１のオン・オフの切り換えの信号により伝送され、映像信号はＬＥＤ１１がオン状態のときの発光信号により伝送されるので、送信機１０において例えば音声信号と映像信号とを重畳する回路が不要になるなど、送信機１０の回路構成が単純化されてコストの低減を図ることが出来る。
【００３０】
また、ＡＶ信号の伝送中、ＬＥＤ１１を発光させる期間が半分や半分以下とすることが出来るので、それにより発光にかかる消費電力の低減を図ることが出来るし、また、ＬＥＤ１１が発光していない期間を利用して時分割多重により他のデータ送受信を行うことも可能となる。
【００３１】
また、送信機１０の発光素子と受信機２０の受光素子に同一素子構造のＬＥＤを用いることで部品の共通化により部品コストの削減を図ることが出来る。
【００３２】
なお、本発明は、上記実施の形態に限られるものではなく、様々な変更が可能である。例えば、音声信号の変調方式として正弦波信号をＦＭ変調して矩形波に整形する方式を用いているが、パルスの振幅やデューティ比の変化の少ない変調方式であれば、別の変調方式を用いても良い。
【００３３】
また、上記実施の形態では、受光素子となるＬＥＤを無バイアスで接続してアノード端子とカソード端子とから後段の回路に電気信号を出力する構成としているが、例えば、ＬＥＤ２１に逆バイアスを印加したり、ＬＥＤ２１の起電力を電圧に変換する回路を設けてこの電圧を後段の回路に出力するようにしたり、ＬＥＤ２１の出力を増幅するプリアンプを設けるようにしても良い。また、ＬＥＤの駆動回路として、ＬＥＤから電流を引き込む回路を例示したが、例えば、ビデオ信号の振幅にほぼ比例した駆動電圧を生成してこの駆動電圧によりＬＥＤにビデオ信号の振幅に応じた駆動電流が流れるように構成しても良い。
【００３４】
また、送受信されるビデオ信号としてコンポジット信号を例示したが、輝度信号のみを送ったり、輝度信号と色信号とを別方式で重畳した独自の信号を送るようにしても良く、また、光信号にレーザ光を用いたり、受光素子としてフォトダイオードを用いるようにしても良い。その他、実施の形態に示した細部構造は発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施の形態のＡＶ信号の伝送装置の全体構成を示す図である。
【図２】送信機の各信号を示す信号波形図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０    送信機
１１    ＬＥＤ
１２    駆動回路
１４    ＶＣＸＯ
１５    インバータ
２０    受信機
２１    ＬＥＤ
２２    ローパスフィルタ
２３    ビデオ用アンプ
２４    ＢＰＦ＆検波回路
２５    音声用アンプ
【図１】
2006332847.tif 000003
【図２】
2006332847.tif 000004