(57)【要約】【課題】低消費電力のバッテリレス受信端末を構成要素とする光送受信システム及び低消費電力のバッテリレス受信端末を提供すること。【解決手段】駆動回路１６によって発光強度が変調される白色ＬＥＤ１５を有する送信器であるライト１１と、白色ＬＥＤ１５が放射する白色光を太陽電池１２によって電力に変換して動作のためのエネルギー源とし、前記白色光が搬送する信号を光強度検知器１４によって再生する受信端末である受信器１０とを構成要素とする光送受信システムを構成する。【選択図】    図１
2005005996.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光強度が信号によって変調される照明光を放射する送信器と、前記照明光を太陽電池で受け、該太陽電池で電力受給と信号受信とを同時に行う受信端末とを構成要素とする光送受信システム。
【請求項２】
請求項１記載の光送受信システムにおいて、上記送信器が、上記照明光を放射する手段として、発光強度が上記信号によって変調される白色発光ダイオードを有することを特徴とする光送受信システム。
【請求項３】
請求項１又は２記載の光送受信システムにおいて、上記信号の波形がＦＳＫ方式の信号波形もしくはＡＳＫ方式の信号波形であることを特徴とする光送受信システム。
【請求項４】
請求項１、２または３記載の光送受信システムにおいて、上記受信端末は上記太陽電池が出力する電力を、光強度検知器、ＣＰＵ及び表示器に、それぞれに適する電圧の電力として供給する電源変換回路を有し、前記光強度検知器はハイパスフィルタ、ゲインアンプ及びコンパレータからなり上記太陽電池の出力電圧の変化をディジタル信号に変換して前記ＣＰＵに入力することを特徴とする光送受信システム。
【請求項５】
光強度が信号によって変調される照明光を太陽電池で受け、該太陽電池で電力受給と信号受信とを同時に行う受信端末。
【請求項６】
請求項５記載の受信端末において、上記太陽電池が出力する電力を、光強度検知器、ＣＰＵ及び表示器に、それぞれに適する電圧の電力として供給する電源変換回路を有し、前記光強度検知器はハイパスフィルタ、ゲインアンプ及びコンパレータからなり上記太陽電池の出力電圧の変化をディジタル信号に変換して前記ＣＰＵに入力することを特徴とする受信端末。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光送受信システム及び受信端末に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】「特開２００１−９９９６４号公報」
【非特許文献１】「論文“ＳＯＩ  ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ｆｏｒ  Ｂａｔｔｅｒｙｌｅｓｓ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｗｉｔｈＧｒｅｅｎ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｓｏｕｒｃｅｓ，”Ｎｏｒｉｏ  Ｈａｍａ，Ａｒｉｔｓｕｇｕ  Ｙａｊｉｍａ，Ｙｏｓｈｉｆｕｍｉ  Ｙｏｓｈｉｄａ，Ｆｕｍｉｙａｓｕ  Ｕｔｓｕｎｏｍｉｙａ，Ｊｕｎｉｃｈｉ  Ｋｏｄａｔｅ，Ｔｓｕｎｅｏ  Ｔｓｕｋａｈａｒａ，ａｎｄ  Ｔａｋａｋｕｎｉ  Ｄｏｕｓｅｋｉ，２００２  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  Ｏｎ  ＶＬＳＩ  Ｃｉｒｃｕｉｔｓ  Ｄｉｇｅｓｔ  ｏｆ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｐａｐｅｒｓ，ｐｐ．２８０−２８３」
最近、環境光をエネルギー源とするバッテリレス端末（電池を使用しない端末）が開発されている。例えば、上記非特許文献１には、環境光をエネルギー源とするバッテリレス端末の一例が報告されている。
【０００３】
室内光をエネルギー源とした場合の従来のバッテリレス端末の構成を図６に示す。このバッテリレス端末である受信器１は太陽電池２、ＲＦ受信器３及び表示器４からなる。ライト５からの光を太陽電池２で受光し、太陽電池２はＲＦ受信器３及び表示器４に電力を給電している。
【０００４】
また、上記特許文献１には、環境光をエネルギー源とし、外部データ送信装置から入力される光信号を受け、その光信号からデータを抽出して記憶する、太陽電池を有する電子時計が記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図６に示した従来のバッテリレス端末（受信器１）では、ＲＦ受信器３を通して無線通信を行なうため、消費電力が１０ｍＷ以上と、バッテリレスシステムとして消費電力が大きくなる問題があった。
【０００６】
また、上記特許文献１に記載の、太陽電池を有する電子時計を使用する場合には環境光とは別の光信号を出射する外部データ送信装置が必要であり、その外部データ送信装置へエネルギーを供給しなければならないという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、低消費電力のバッテリレス受信端末を構成要素とする光送受信システム及び低消費電力のバッテリレス受信端末を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明においては、請求項１に記載したように、
光強度が信号によって変調される照明光を放射する送信器と、前記照明光を太陽電池で受け、該太陽電池で電力受給と信号受信とを同時に行う受信端末とを構成要素とする光送受信システムを構成する。
【０００９】
また、本発明は、請求項２に記載のように、
請求項１記載の光送受信システムにおいて、上記送信器が、上記照明光を放射する手段として、発光強度が上記信号によって変調される白色発光ダイオードを有することを特徴とする光送受信システムを構成する。
【００１０】
また、本発明は、請求項３に記載のように、
請求項１又は２記載の光送受信システムにおいて、上記信号の波形がＦＳＫ方式の信号波形もしくはＡＳＫ方式の信号波形であることを特徴とする光送受信システムを構成する。
【００１１】
また、本発明は、請求項４に記載のように、
請求項１、２または３記載の光送受信システムにおいて、上記受信端末は上記太陽電池が出力する電力を、光強度検知器、ＣＰＵ及び表示器に、それぞれに適する電圧の電力として供給する電源変換回路を有し、前記光強度検知器はハイパスフィルタ、ゲインアンプ及びコンパレータからなり上記太陽電池の出力電圧の変化をディジタル信号に変換して前記ＣＰＵに入力することを特徴とする光送受信システムを構成する。
【００１２】
また、本発明は、請求項５に記載のように、
光強度が信号によって変調される照明光を太陽電池で受け、該太陽電池で電力受給と信号受信とを同時に行う受信端末を構成する。
【００１３】
また、本発明は、請求項６に記載のように、
請求項５記載の受信端末において、上記太陽電池が出力する電力を、光強度検知器、ＣＰＵ及び表示器に、それぞれに適する電圧の電力として供給する電源変換回路を有し、前記光強度検知器はハイパスフィルタ、ゲインアンプ及びコンパレータからなり上記太陽電池の出力電圧の変化をディジタル信号に変換して前記ＣＰＵに入力することを特徴とする受信端末を構成する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の詳細を実施の形態例によって説明する。
【００１５】
以下の実施の形態例においては、光強度が信号によって変調される照明光を放射する送信器として、発光強度が信号によって変調される白色発光ダイオード（白色ＬＥＤ）を有する送信器を用いる。
【００１６】
本発明に係る光送受信システムは、無線通信に、光強度が信号によって変調される照明光を用いたことを特徴とし、電波を用いた従来の無線送受信システムとは大きく異なる。また、本発明に係る受信端末は従来の無線情報端末とは大きく異なる。
【００１７】
（実施の形態例１）
図１は、本発明の第１の実施の形態例である光送受信システムを説明する図である。本光送受信システムは、受信端末である受信器１０と、送信器であるライト１１とを構成要素とする。受信器１０は太陽電池１２、表示器１３及び光強度検知器１４からなる。ライト１１は白色ＬＥＤ１５を構成要素としており、白色ＬＥＤ１５の発光強度を変調するための駆動回路１６が付加されている。本構成では、白色ＬＥＤ１５の光強度を変調させながら、該光を太陽電池１２へ照射させる。太陽電池１２に入射した白色ＬＥＤ１５からの光は太陽電池１２によって電力に変換され、受信器１０を動作させるための電力として使われる。また、その光強度の変化は光強度検知器１４で電気信号に変換される。このようにして、ライト１１と受信器１０とを用いることによって、従来のＲＦ受信器なしに通信を行なうことができる。
【００１８】
特に、ライト１１側の駆動回路１６の消費電力は、ライト１１が消費する電力に比べて、十分に小さい。すなわち、白色ＬＥＤ１５が放射する白色光を信号搬送波として利用するために余分に必要となる電力は、ライト１１が消費する電力に比べて無視しうるほどに小さい。このように、本発明においては、光信号を発生する送信装置を別途設ける必要がなく、システムの簡素化と省エネルギー化が可能となる。
【００１９】
また、受信器１０の光強度検知器１４の消費電力は、太陽電池１２で発生した電位を検知するだけでよいので、消費電力は２〜３ｍＷと小さい。
【００２０】
表示器１３は、例えばＬＣＤ（液晶表示素子）等で構成され、受信した信号によってもたらされる情報等を表示する。
【００２１】
なお、駆動回路１６は、ＬＥＤ１５の直近に配置してもいいし、ライト１１のライト台に配置してもよい。
【００２２】
（実施の形態例２）
図２は、本発明の第２の実施の形態例である、本発明に係る光送受信システムの送信器の実施の形態例を説明する図である。本実施の形態例によって、電灯線あるいは別途の送信ケーブルから送信された送信データを信号変調回路１７で変調信号に変換し、その変調信号によってＬＥＤ駆動用トランジスタ１８のゲートを駆動することにより、白色ＬＥＤ１９に流す電流を制御して白色ＬＥＤ１９が放射する光強度を変調できる。なお、信号変調回路１７は、白色ＬＥＤ１９に照明用の光放射をさせるための電圧Ｖｒｅｆと、白色ＬＥＤ１９が放射する白色光を送信するデータに従って変調するための電圧ΔＶｒｅｆとの合計電圧を発生する。
【００２３】
（実施の形態例３）
図３は、本発明の第３の実施の形態例である、本発明に係る光送受信システムの受信端末の実施の形態例を説明する図である。図において、電源変換回路２３は太陽電池１２が出力する電力に電圧調整を施した後に各構成要素に供給するための回路であり、ＣＰＵ２４は各構成要素の制御するためのユニットであり、ＬＣＤ２５は表示器１３の構成要素である。
【００２４】
本実施の形態において、太陽電池１２を電源供給と信号伝搬に用いるため、要素ブロックも電源供給パスと信号供給パスとによって連結されている。電源供給パス部では、電源変換回路２３により、ＣＰＵ２４、ＬＣＤ２５及び光強度検知器１４に一定の電源を供給している。信号供給パス部において、光強度検知器１４は、光変調された太陽電池１２の出力から伝送データ信号を取り出す。光強度検知器１４はハイパスフィルタ２０、ゲインアンプ２１及びコンパレータ２２からなる。蛍光灯等、屋内照明による外部雑音の影響を除去するため、ハイパスフィルタ２０によって、太陽電池で発生した低周波のノイズを除去して所望の信号だけを取り出し、その信号を後段のゲインアンプ２１で増幅し、コンパレータ２２で“０”、“１”のディジタル信号に変換している。コンパレータ２２のディジタル出力はＣＰＵ２４に入力される。本回路構成では、主として太陽電池１２で発生した微小信号を増幅するだけですむので、光強度検知器１４の消費電力は１ｍＷ以下に抑えられる。なお、ここでは、太陽電池１２を電力供給と信号伝送に用いたが、信号伝送用に光応答が速い別の太陽電池を設けてもよい。
【００２５】
図４は、上記実施の形態例において、ディジタル通信方式を用いた場合の一例を示す図である。白色ＬＥＤの光を照明としても使用するため、光がちらつかないように、常に信号の強度の平均値が時間的に変動しないように、“０”、“１”データとして、立ち上がりあるいは立ち下がり波形を用いた。図４においては、立ち上がり波形を“０”とし、立ち下がり波形を“１”としている。
【００２６】
図５は、上記実施の形態例において、アナログ通信方式を用いた場合の例を、信号波形によって示す図である。図に示したように、ＦＳＫ方式やＡＳＫ方式のように信号強度の平均値が信号強度の中心値になる方式が有用である。
【００２７】
なお、上記太陽電池１２として、シリコン系のバルク型、多結晶型アモルファスシリコン太陽電池を用いることができる。
【００２８】
また、上記白色ＬＥＤ１５として、各ＬＥＤが白色光を放射するものを用いる必要はなく、例えば、赤、緑、青、それぞれに発光する単色ＬＥＤを組み合わせて用いてもよく、さらに、複数のＬＥＤのすべてについて発光強度の変調を行わなくてもよい。
【００２９】
以上説明したように、本発明に係る光送受信システム及び受信端末においては、照明光を照明、エネルギー供給及び信号搬送の３手段として用いることを特徴とし、この特徴によって、バッテリーレス端末における消費エネルギーの低減とシステムの簡素化とを可能としている。
【００３０】
【発明の効果】
本発明の実施によって、低消費電力のバッテリレス受信端末を構成要素とする光送受信システム及び低消費電力のバッテリレス受信端末を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態例である光送受信システムを説明する図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態例である、本発明に係る光送受信システムの送信器の実施の形態例を説明する図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態例である、本発明に係る光送受信システムの受信端末の実施の形態例を説明する図である。
【図４】本発明に係る光送受信システムにおいて、ディジタル通信方式を用いた場合の一例を示す図である。
【図５】本発明に係る光送受信システムにおいて、アナログ通信方式を用いた場合の例を示す図である。
【図６】室内光をエネルギー源とした場合の従来のバッテリレス端末の構成を示す図である。
【符号の説明】
１…受信器、２…太陽電池、３…ＲＦ受信器、４…表示器、５…ライト、１０…受信器、１１…ライト、１２…太陽電池、１３…表示器、１４…光強度検知器、１５…白色ＬＥＤ、１６…駆動回路、１７…信号変調回路、１８…ＬＥＤ駆動用トランジスタ、１９…白色ＬＥＤ、２０…ハイパスフィルタ、２１…ゲインアンプ、２２…コンパレータ、２３…電源変換回路、２４…ＣＰＵ、２５…ＬＣＤ。
【図１】
2005005996.tif 000003
【図２】
2005005996.tif 000004
【図３】
2005005996.tif 000005
【図４】
2005005996.tif 000006
【図５】
2005005996.tif 000007
【図６】
2005005996.tif 000008