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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Kommunikationssystem
und eine Kommunikationsbeleuchtungsvorrichtung, die Beleuchtungslicht verwenden,
um optische Kommunikation zu erreichen.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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In
den vergangenen Jahren gab es einen schnellen Fortschritt bei Breitband-,
Draht- oder Drahtlos-Kommunikationstechnologie hinsichtlich der
sich erhöhenden
Menge an persönlicher
Benutzerinformation. Insbesondere kam ein Kommunikationsdienst unter
Verwendung der existierenden Telefonleitungen, beispielsweise ADSL
(asymmetrische digitale Abonnentenleitung) in Verwendung. Kommunikation
kann daher mit hoher Geschwindigkeit und niedrigen Kosten erreicht
werden. Die Kommunikationseinrichtung der nächsten Generation ist optische Hochgeschwindigkeits-Kommunikation.
Lichtquellen, Kommunikationsmodule, Kommunikationsvorrichtungen
und Kommunikationssysteme, die alle im optischen häuslichen
Netzwerk oder FTTH-Netzwerk (Fiber-To-The-Home) erforderlich sind,
die jeweils Licht nutzen, sind nun in Entwicklung.
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Licht-emittierende
Einrichtungen, die verbreitet in unserem täglichen Leben verwendet werden,
sind Beleuchtungsvorrichtungen. Die Beleuchtungsvorrichtungen sind
für unser
Leben unentbehrbar. Sie sind überlall
installiert und werden Tag und Nicht verwendet. Die Beleuchtungsvorrichtungen,
die allgemein verwendet werden, sind Leuchtstofflampen und Glühlampen.
Sie finden ihre Anwendung in Häusern,
Arbeitsplätzen, öffentlichen
Einrichtungen und dgl.. Um Energie einzusparen wurden Beleuchtungsvorrichtungen,
welche licht-emittierende Dioden (LEDs) haben oder die organisches
EL (Elektrik-Lumininiszenz) verwenden, vor kurzem entwickelt.
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Es
gibt verschiedene Systeme, bei denen Licht zur Kommunikation verwendet
wird. Unter diesen verwendeten Systemen gibt es eines, um einen Roboter
zu steuern. Bei diesem System ist eine Einrichtung, die Licht emittiert
bzw. empfängt,
auf der Decke oder der Wand eines Raums, in welchem der Roboter
arbeitet, vorgesehen. Optische Kommunikation wird zwischen dem Roboter
und der Einrichtung, die Licht emittiert bzw. empfängt durchgeführt. Ein System
dieser Art ist beispielsweise im japanischen Patent Nr. 2668793
offenbart.
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Das
System, welches im japanischen Patent Nr. 2668793 offenbart ist,
ist jedoch lediglich für
eingeschränkte
Verwendung, beispielsweise in Fabriken, bestimmt. Die Information,
die empfangen und übertragen
wird, ist auf die Daten beschränkt,
um einen Roboter zu steuern. Dieses System nutzt Beleuchtungsvorrichtungen,
die licht-emittierende Einrichtungen sind, die verbreitet und allgemein
verwendet werden, nicht vollständig.
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Wie
oben herausgestellt werden Beleuchtungsvorrichtungen verbreitet
in unserem Lebensraum verwendet, um Licht zu gebrauchen. Das Licht, welches
sie emittieren, wird jedoch nicht bei optischer Kommunikation verwendet.
Dies bedeutet, dass die existierende Beleuchtungsinfrastruktur in unserem
täglichen
Leben nicht vollständig
genutzt wird.
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Die
US 2003/0043972 beschreibt ein drahtloses Unterhaltungssystem zur
Verwendung innerhalb eines Fahrzeugs. Dieses System nutzt eine duale
Funktionseinrichtung einschließlich
einer Beleuchtungseinheit (um Beleuchtung innerhalb eines Fahrzeugs
vorzusehen) und eine Infrarotübertragungseinheit
(um Ton zu einem Satz drahtloser Kopfhörer zu übertragen). Die US 2003/0043972
richtet sich nicht auf die Probleme, die sich mit der räumlichen Übertragung
von Information befassen.
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Die
WO02/25842 beschreibt verschiedene Multifunktions-Beleuchtungseinrichtungen
und Netzwerke. Eine Multifunktionseinrichtung, welche mit Hilfe
von 5 der WO02/25842 beschrieben wird, besitzt eine
Beleuchtungseinheit (um Beleuchtung für einen Raum bereitzustellen)
sowie zwei licht-emittierende Dioden (für die Kommunikation von Information
zwischen der Einrichtung und einem Beleuchtungsnetzwerk). Wiederum
richtet sich die WO02/25842 nicht auf die Probleme, die mit der räumlichen Übertragung
von Information befasst sind.
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Die
WO01/33747 beschreibt ein optisches Kommunikationsnetzwerk, bei
welchem optische Übertrager
auf Spannungsversorgungspolen oder Lampenpfosten befestigt sind
und die optischen Übertrager
Signale in Form von Laserstrahlen übertragen können.
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Die
US 6 292 744 beschreibt
ein Positionierungssystem, welches von Infrarot-Baken gebrauch macht,
welche in Lampen integriert sind, die auf Polen befestigt sind.
Die Infrarot-Baken übertragen
begrenzte Datenmengen über
Infrarot-LEDs.
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Überblick über die Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die obige Ausführung gemacht.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kommunikationssystem und eine
Kommunikationsbeleuchtungsvorrichtung bereitzustellen, die Beleuchtungslicht
nutzen, um optische Kommunikation zu erzielen.
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Um
die oben angegebene Aufgabe zu lösen, umfasst
ein Kommunikationssystem nach der vorliegenden Erfindung eine Kommunikationsbeleuchtungsvorrichtung,
welche in einer allgemeinen Vorrichtung eine erste Lichtquelleneinheit
hat, um Beleuchtungslicht zu emittierenden, und eine zweite Lichtquelleneinheit,
um Information in Form eines optischen Signals zu übertragen;
und eine mobile Endgeräteeinrichtung,
um das optische Signal, welches durch die zweite Lichtquelleneinheit
emittiert wird, zu empfangen; wobei die zweite Lichtquelleneinheit
zur räumlichen Übertragung
von Information eingerichtet ist, aufgrund dessen, dass sie eine
Quelle von kohärentem
Licht umfasst, ein Emissionsband im Nah-Infrarot-Band, im mittleren
Weit-Infrarot-Band oder einem längeren
Wellenlängenband
aufweist, und ausgebildet ist, das optische Signal über mehrere
Strahlen zu übertragen.
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Eine
Kommunikationsbeleuchtungsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung
umfasst in einer allgemeinen Vorrichtung eine erste Lichtquelleneinheit
zum Emittieren von Beleuchtungslicht; und eine zweite Lichtquelleneinheit
zum Übertragen
von Information in Form eines optischen Signals; die dadurch gekennzeichnet
sind, dass die zweite Lichtquelleneinheit für räumliche Übertragung von Information
aufgrund dessen, dass sie eine Quelle von kohärentem Licht umfasst, ein Emissionsband
im Nah-Infrarot-Band, im mittleren Weit-Infrarot-Band oder einem
längeren
Wellenlängenband
aufweist, und eingerichtet ist, das optische Signal über Mehrfachstrahlen
zu übertragen.
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Wie
oben beschrieben nutzt die vorliegende Erfindung Beleuchtungsvorrichtungen
der existierenden Art, um optische Information zu übertragen.
Da die Beleuchtungsvorrichtungen in unserem Lebensraum verbreitet
verwendet werden, kann mit der Erfindung optische Kommunikation
in verschiedenen Plätzen
erreicht werden.
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Die
Kommunikationsbeleuchtungsvorrichtung dieser Erfindung kann anstelle
einer herkömmlichen
Beleuchtungsvorrichtung verwendet werden. Damit kann sie preiswert
installiert werden, wobei die existierende Beleuchtungsinfrastruktur
verwendet wird.
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Außerdem kann
die Kommunikationsbeleuchtungsvorrichtung der Erfindung Information
mit hoher Geschwindigkeit und hoher Genauigkeit übertragen. Der Grund dafür ist der,
dass die zweite Lichtquelleneinheit Lichtquellen aufweist, welche
Lichtstrahlen unterschiedlicher Wellenlängen oder eine Kombination
eines Stirnflächen-Emissionshalbleiterlasers,
eines Vertikalemissions-Halbleiterlasers und einer Quantumkaskaden-Halbleiterlasers emittieren. Die
Kommunikationsbeleuchtungsvorrichtung kann daher Information mit
hoher Geschwindigkeit und hoher Genauigkeit übertragen. Außerdem kann
die zweite Lichtquelleneinheit klein sein.
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Kurzbeschreibung
von mehreren Ansichten der Zeichnung
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1 ist
ein schematisches Diagramm, welches ein Beleuchtungskommunikationssystem
gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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2 ist ein Diagramm, welches zeigt, wie eine
herkömmliche
Beleuchtungsvorrichtung Licht emittiert;
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2B ist
ein Diagramm, welches zeigt, wie eine optische Informations-Übertragungs-Beleuchtungsvorrichtung
gemäß der Erfindung
Licht emittiert, oder wie diese optische Information überträgt;
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3 ist
ein Blockdiagramm, welches den Innenaufbau der Informationsübertragungseinheit darstellt,
welche in der Beleuchtungsvorrichtung eingebaut ist, die in 2B gezeigt
ist;
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4A ist
ein schematisches Diagramm, welches erläutert, wie eine Informationsübertragungseinheit
Laserstrahlen der gleichen Welle emittiert, um optische Kommunikation
zu erreichen;
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4B ist
ein schematisches Diagramm, welches erläutert, wie eine Informationsübertragungseinheit
Laserstrahlen einer Wellenlänge
emittiert, und eine andere Informationsübertragungseinheit Laserstrahlen
einer anderen Wellenlänge
emittiert, um optische Kommunikation zu erzielen;
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5 ist
ein schematisches Diagramm, welches erläutert, wie eine Informationsübertragungseinheit,
welche ein Mehrfachstrahlenlaser oder ein Mehrfachwellenlängenlaser
ist, Laserstrahlen emittiert, um optische Kommunikation zu erzielen;
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6A ist
eine Querschnittsansicht eines licht-emittierenden Elements, welches
bei der Erfindung verwendet werden kann;
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6B ist
eine Querschnittsansicht einer anderen Art eines licht-emittierenden
Elements, welches bei dieser Erfindung verwendet werden kann;
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7A ist
ein schematisches Diagramm, welches erläutert, wie eine Beleuchtungslichtquelle ein
optisches Signal überträgt;
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7B ist
ein schematisches Diagramm, welches erläutert, wie eine Beleuchtungslichtquelle einer
anderen Art ein optisches Signal überträgt;
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8 ist
ein Blockdiagramm, welches eine Steuereinheit zeigt, um eine Beleuchtungslichtquelle und
eine Informationsübertragungseinheit
zu steuern; und
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9 zeigt
eine Beleuchtungsvorrichtung, die einen Laser hat, um sichtbare
Laserstrahlen zu emittieren, und einen Bereich zeigt, in welchem
optische Information empfangen werden kann.
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Ausführliche Beschreibung der Erfindung
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Ein
Beleuchtungskommunikationssystem 1 nach der vorliegenden
Erfindung wird beschrieben. Das Beleuchtungskommunikationssystem 1 nutzt eine
Beleuchtungsvorrichtung, welche ein Element der Beleuchtungsinfrastruktur
ist, um optische Kommunikation zu erreichen. Bei dem System 1 führt die Beleuchtungsvorrichtung
nicht nur ihre wesentliche Funktion aus, um Leute mit einem "Sichtfeld" zu versorgen, sondern
auch eine Zusatzfunktion zum Erzielen optischer Kommunikation.
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1 zeigt
ein Beleuchtungskommunikationssystem 1 nach der vorliegenden
Erfindung. Das Beleuchtungskommunikationssystem 1 besitzt
eine Beleuchtungsvorrichtung für
optische Informationsübertragung
und ein mobiles Endgerät 3.
Die Beleuchtungsvorrichtung 2 kann optische Information
in Form eines optischen Signals übertragen.
Das mobile Endgerät 3 kann
das optische Signal empfangen, welches die Beleuchtungsvorrichtung 2 emittiert
hat.
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Das
mobile Endgerät 3 hat
eine Lichtempfangseinheit 31 und eine Anzeigeeinheit 32.
Die Lichtempfangseinheit 31 kann das optische Signal, welches
von der Beleuchtungsvorrichtung 2 für optische Informationsübertragung übertragen
wird, empfangen. Die Anzeigeeinheit 32 kann eine Benutzerinformation
anzeigen, welche durch das optische Signal dargestellt wird. Das
mobile Endgerät 3 ist
beispielsweise ein Mobiltelefon, ein PDA (persönlicher digitaler Assistent)
oder ein Laptop-Computer. Das mobile Endgerät 3 kann einen Summer
oder eine LED zusätzlich
zur Anzeigeeinheit 32 aufweisen. In diesem Fall kann der
Summer oder die LED den Benutzer informieren, dass das Endgerät 3 ein
optisches Signal von der Beleuchtungsvorrichtung 2 für optische
Informationsübertragung
empfängt.
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Der
Aufbau der Beleuchtungsvorrichtung 2 zur optischen Informationsübertragung
wird ausführlich
beschrieben. 2A zeigt, wie eine herkömmliche
Beleuchtungsvorrichtung 100 Licht emittiert. 2B zeigt,
wie die Beleuchtungsvorrichtung 2 zur optischen Informationsübertragung
gemäß dieser
Erfindung Licht emittiert. Wie man aus 2B sieht,
ist die herkömmliche
Beleuchtungsvorrichtung 100 eine Lichtquelle, die ausgebildet
ist, lediglich Licht (Sehlicht) bereitzustellen. Im Gegensatz dazu
hat die Beleuchtungsvorrichtung 2 zur optischen Informationsübertragung
nicht nur eine Beleuchtungslichtquelle 4, sondern auch
eine Informationsübertragungseinheit 5.
Die Informationsübertragungseinheit 5 emittiert Licht
intermittierend. Es sei angemerkt, dass die Beleuchtungslichtquelle 4 beispielsweise
eine Fluoreszenzlampe, eine Glühlampe,
eine LED oder eine organische EL-Einrichtung ist.
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Die
Beleuchtungsvorrichtung 2 für optische Informationsübertragung
kann in der gleichen Weise wie jede Beleuchtungsvorrichtung, die
allgemein verwendet wird, installiert und angeordnet sein. Sie kann anstelle
der herkömmlichen
Beleuchtungsvorrichtung 100 verwendet werden, um einen
Bereich, bereitzustellen, in welchem optische Kommunikation ausgeführt werden
kann. Wie die herkömmliche
Beleuchtungsvorrichtung 100 kann die Beleuchtungsvorrichtung 2 in
verschiedenen Bereichen in unserem Lebensraum installiert sein.
Somit kann die Beleuchtungsvorrichtung 2 diese Bereiche
in optische Kommunikationsbereiche verwandeln. Es sollte angemerkt
sein, dass die Beleuchtungslichtquelle 4 nicht auf eine
Fluoreszenzlampe oder eine Glühlampe
beschränkt
ist, die verwendet wird, um Licht (Sehlicht) bereitzustellen. Vielmehr
kann die Beleuchtungslichtquelle 4 eine elektrische Anzeigetafel
oder ein licht-emittierender Markierer sein.
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Die
Informationsübertragungseinheit 5 ist eine
Einrichtung, welche auf der Beleuchtungslichtquelle 4 befestigt
ist, um die räumliche Übertragung optischer
Information zu bewirken (d.h., optische Datenkommunikation). Die
Einheit 5 ist eine Kombination von beispielsweise einem
Halbleiterlaser und einigen Komponenten. Sie ist eine Mehrfachstrahleinrichtung,
welche viele Strahlen unterschiedlicher Wellenlängen emittiert, um somit planare
Lichtemission zu erzielen. Außerdem
enthält
die Informationsübertragungseinheit 5 eine
integrierte Schaltung (IC), die den Laser (d.h., die Lichtquelle)
intermittierend ansteuert.
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3 ist
ein Blockdiagramm, welches den Innenaufbau der Informationsübertragungseinheit 5 zeigt.
Die Informationsübertragungseinheit 5 weist
einen Lichtquellenabschnitt 12, einen Aufzeichnungsabschnitt 11,
ein Aufzeichnungsmedium 6 und einen Steuerabschnitt 10 auf.
Der Lichtquellenabschnitt 12 liefert optische Signale.
Der Aufzeichnungsabschnitt 11 zeichnet optische Signale,
die Information zeigen, auf. Das Aufzeichnungsmedium 6 speichert
Information, von denen optische Signale erzeugt werden können. Der
Steuerabschnitt 10 steuert den Lichtquellenabschnitt 12.
Der Abschnitt 10 liest Information vom Aufzeichnungsabschnitt 11 oder
vom Aufzeichnungsmedium 6, erzeugt optische Signale entsprechend
der Information und veranlasst, dass der Lichtquellenabschnitt 12 die
optischen Signale liefert.
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Die
Informationsübertragungseinheit 5 weist außerdem einen
Leseabschnitt 61 auf, um Information vom Aufzeichnungsmedium 6 zu
lesen, um die Information, welche durch optische Signale dargestellt wird,
zu ändern.
Das Aufzeichnungsmedium 6 ist beispielsweise ein Halbleiterspeicher,
beispielsweise ein Speicher-Stick. Die Informationsübertragungseinheit 5 besitzt
eine Schnittstelle, um die Information, welche durch optische Signale
gezeigt wird, welche von externen Einrichtungen geliefert wird,
zu empfangen. Die Schnittstelle 7 ist beispielsweise ein USB-
oder ein optischer Anschluss. In der Informationsübertragungseinheit 5 zeichnet
der Aufzeichnungsabschnitt 11, der im oben erwähnten IC
vorgesehen ist, optische Signale, welche von den externen Einrichtungen
(beispielsweise Informationsendgeräten oder Servern) über die
Schnittstelle 7 geliefert werden, auf. Daher kann der Benutzer
der Informationsübertragungseinheit 5 die
Information, die durch optische Signale dargestellt wird, in der
gleichen Weise wie mit einem Personalcomputer ändern. Es sei angemerkt, dass
das Aufzeichnungsmedium 6 und der Leseabschnitt 61 eine
Informationsänderungseinrichtung
bilden, und dass die Schnittstelle 7 und der Aufzeichnungsabschnitt 11 eine
weitere Informationsänderungseinrichtung
bilden. Es genügt,
dass die Informationsübertragungseinheit 5 zumindest eine
dieser Informationsänderungseinrichtungen
hat.
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Der
Lichtquellenabschnitt 12 hat einen Halbleiterlaser oder
einen Quantum-Kaskaden-Laser, dessen Schwingungsbänder vom
Nah-Infrarot-Band (780 nm) zum mittleren Fern-Infrarot-Band reichen (1,5 μm oder mehr).
Ein Quantum-Kaskaden-Laser kann verwendet werden, da er einen sehr
kohärenten Strahl
emittiert, der sich geradlinig ausbreitet. Wenn man entweder einen
Halbleiterlaser oder einen Quantum-Kaskaden-Laser hat, kann der
Abschnitt 12 optische Signale emittieren, die intensiver
sind und folglich schneller empfangen werden können als Strahlen, welche von
einer Streulichtquelle emittiert werden. Der Quantum-Kaskaden-Laser
kann einen Strahl emittieren, der eine Wellenlänge hat, die in das mittlere
Weit-Infrarot-Band fällt
(insbesondere in einem Bereich von 3 bis 4 μm oder einem Bereich von 8 bis
13 μm).
Das mittlere Weit-Infrarot-Band ist als "Fenster in der Atmosphäre" bekannt. Licht,
welches eine Wellenlänge
innerhalb dieses Bands hat, wird durch Wasserdampf in der Atmosphäre kaum
absorbiert. Somit ermöglicht
die Verwendung dieses Bands es, die Verschlechterung des optischen
Signals zu unterdrücken.
Dies liefert schließlich
räumliche Übertragung
von optischen Signalen über
eine lange Entfernung.
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Die
Energie E des Lichts, welche bei der räumlichen Übertragung verwendet wird,
wird angegeben durch: E = hc/λwobei h die Plancksche-Konstante
ist, c die Lichtgeschwindigkeit ist und λ die Wellenlänge des verwendeten Lichts
ist.
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Da
der Lichtquellenabschnitt 12 ein Laserlicht hat, der einen
Strahl emittiert, der eine lange Wellenlänge hat, die in den oben angegebenen
Bereiche fällt,
ist die Informationsübertragungseinheit 5 für das menschliche
Auge eine sehr sichere Einrichtung.
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Die
Informationsübertragungseinheit 5 kann eine
Mehrfachstrahl-Lasereinrichtung haben, welche mehrere Laser aufweist
und mehrere Laserstrahlen emittiert. Die Mehrfachstrahl-Lasereinrichtung
kann ein Mehrfachstrahllaser sein, der für die Verwendung bei Hochgeschwindigkeits-Laserstrahldruckern
oder einem Zweiwellenlängenlaser
ausgebildet ist, Daten von CDs oder DVDs zu reproduzieren. Unter
den Mehrfachstrahl-Lasereinrichtungen, die verfügbar sind, gibt es eine Art,
die mehrere Laserstrahlen unabhängig
emittieren kann, und eine weitere Art, welche Laserstrahlen unterschiedlicher
Wellenlängen unabhängig emittieren
kann.
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4A ist
ein schematisches Diagramm, welches erläutert, wie eine Informationsübertragungseinheit 51,
welche in der Beleuchtungsvorrichtung 2 für optische
Informationsübertragung
vorgesehen ist, mehrere Laserstrahlen emittiert. Bei dieser Einheit 51 werden
die Laser unabhängig
angesteuert, wobei parallele Laserstrahlen der gleichen Welle emittiert
werden. Je mehr Strahlen emittiert werden, desto größer wird
die Informationsmenge, die übertragen
wird. Damit kann die Informationsübertragungseinheit 51 helfen,
optische Kommunikation mit Hochgeschwindigkeit zu erreichen, die
eine große
Informationsmenge beinhaltet, beispielsweise Bewegtbilddaten, die
in naher Zukunft zunehmend gewünscht
werden.
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4B ist
ein schematisches Diagramm, welches zeigt, wie zwei Informationsübertragungseinheiten 52 und 53,
die beide in der Beleuchtungsvorrichtung 2 zur optischen
Informationsübertragung vorgesehen
sind, Laserstrahlen emittieren. Wie in 4B gezeigt
ist, hat die Informationsübertragungseinheit 52 Laser,
die Strahlen emittieren, welche eine Wellenlänge λ1 haben, während die Informationsübertragungseinheit 53 Laser
hat, welche Strahlen emittieren, die eine Wellenlänge λ2 haben. Folglich
können
Laserstrahlen einer Wellenlänge
Information befördern,
welche durch Laserstrahlen der anderen Wellenlänge nicht befördert werden
können. Damit
arbeiten die Einheiten 52 und 53 funktionsmäßig zusammen,
um optische Hochgeschwindigkeitskombination zu erreichen, bei der
eine große
Informationsmenge beteiligt ist.
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5 ist
ein schematisches Diagramm, welches erläutert, wie eine Informationsübertragungseinheit 54,
welche in der Beleuchtungsvorrichtung 2 für optische
Informationsübertragung
vorgesehen ist, mehrere Laserstrahlen emittiert. Bei dieser Einheit 54 werden
die Laser unabhängig
angesteuert, wobei parallele Laserstrahlen unterschiedlicher Wellenlängen emittiert
werden. Somit arbeitet eine einzige Informationsübertragungseinheit, nämlich die Einheit 54,
in der gleichen Art und Weise wie die beiden Einheiten 52 und 53,
die in 4B gezeigt sind. Die Einheit 54 kann
alleinig optische Hochgeschwindigkeitskombination erzielen, wobei
eine große
Informationsmenge beteiligt ist.
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Die
Laser, welche in der Informationsübertragungseinheit 5 verwendet
werden, können
ein IC-Element 81 sein, welches in 6A gezeigt
ist, oder ein IC-Element 82, welches in 6B gezeigt ist. 6A ist
eine Querschnittsansicht des IC-Elements 81 der Art einer
vertikalen Aushöhlungsflächenemission
(VCSEL). Das Element 81 emittiert einen Laserstrahl in
der Richtung der Pfeile. Das IC-Element 81 ist ein Laser,
der einen Halbleiterwafer, eine licht-emittierende Schicht und Reflexionsschichten aufweist.
Die licht-emittierende Schicht und die reflektierenden Schichten
sind auf dem Halbleiterwafer vorgesehen, wobei eine auf der anderen
in einer Richtung senkrecht zur Fläche des Wafers aufgebracht
ist. Das IC-Element 81 emittiert Licht in dieser Richtung.
Dies kann Licht mit einer kleineren Leistung als das IC-Element 82 emittieren,
welches in 6B gezeigt ist.
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6B ist
eine Querschnittsansicht des IC-Elements 82 des rand-emittierenden
Typus nach Fabry-Perot (FP). Das IC-Element 82 emittiert
Laserstrahlen in der Richtung der Pfeile. Das IC-Element 82 besitzt
einen Laser, der einen Halbleiterwafer und streifenförmige licht-emittierende
Schichten aufweist. Die licht-emittierenden Schichten sind in einer
Richtung parallel zur Fläche
des Halbleiterwafers angeordnet und haben jeweils reflektierende
Flächen. Jede
licht-emittierende Schicht emittiert Licht von einem Ende, welches
an einer Fläche
des Wafers frei ist, in einer Richtung parallel zur Fläche des
Wafers. Das IC-Element 82 hat kleine licht-emittierende
Bereiche. Deren licht-emittierende Punkte können daher leicht begrenzt
werden. Da das IC-Element 83 mehrere Laserstrahlen emittiert,
ist jedes vom anderen unabhängig.
Daher müssen
nicht mehrere Lichtquellen in der Informationsübertragungseinheit 5 verwendet
werden. Dies hilft dazu, die Einheit 5 klein auszubilden
und die Anzahl von deren Komponenten zu reduzieren.
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Die
Beleuchtungsvorrichtung 2 zur optischen Informationsübertragung
kann einen Laser oder Laser unterschiedlicher Art haben, einschließlich der oben
erwähnten
beiden Arten. Um eine Art zur Verwendung bei optischer Informationsübertragung
auszuwählen,
sollten Betriebskenndaten der verschiedenen Arten, die verfügbar sind,
betrachtet werden, um zu bestimmen, welche Art dazu dient, die Beleuchtungsvorrichtung 2 einfach
herzustellen. Ein Verfahren zum Extrahieren von Licht vom Laser
oder von den Lasern sollte im Hinblick auf den Aufbau und den internen
Aufbau der Beleuchtungsvorrichtung 2 für die optische Informationsübertragung
betrachtet werden. Damit kann die Beleuchtungsvorrichtung 2 eine kleine
hochleistungsfähige
Vorrichtung sein.
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Es
wird nun eine weitere Art der Beleuchtungsvorrichtung 2 zur
optischen Informationsübertragung
beschrieben. Wie 7A zeigt, hat diese Beleuchtungsvorrichtung 2 eine
Beleuchtungslichtquelle 41, die bestimmt ist, "Licht" anzuwenden. Die Beleuchtungslichtquelle 41 emittiert
intermittierend Licht, um somit ein optisches Signal zu übertragen. Der
Lichtstrahl, den die Beleuchtungslichtquelle 41 emittiert,
ist inkohärent.
Die Informationsmenge, welche die Beleuchtungslichtquelle 41 übertragen
kann, ist begrenzt. Trotzdem breitet sich das Licht, welches sie
emittiert, durch Strahlung aus, was ein kennzeichnendes Merkmal
von Streulicht ist. Ein inkohärenter Lichtstrahl
kann optische Signale in einem breiten Bereich befördern.
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7B zeigt
eine noch weitere Art der Beleuchtungsvorrichtung 2 zur
optischen Informationsübertragung.
Diese Beleuchtungsvorrichtung 2 hat eine Beleuchtungslichtquelle 41 und
eine Informationsübertragungseinheit 5.
Die Lichtquelle 41 emittiert einen kohärenten Lichtstrahl. Die Informationsübertragungseinheit 5 emittiert
ebenfalls einen kohärenten
Lichtstrahl. Sowohl die Lichtquelle 41 als auch die Einheit 5 emittieren
nämlich
ein optisches Signal. Ein kohärenter
Lichtstrahl kann ermittelt werden, jedoch in einem begrenzten Bereich.
Trotzdem kann dieser in einem breiteren Bereich ermittelt werden, wenn
dieser mit einem anderen kohärenten
Lichtstrahl kombiniert ist. Inkohärente Lichtstrahlen haben eine
niedrige Intensität
und können
kaum ermittelt werden. Trotzdem kann ermittelt werden, wenn dieser
mit einem kohärenten
Lichtstrahl kombiniert ist, wodurch ein Übertragungsfehler oder Rauschen
des optischen Signals, das er überträgt, unterdrückt wird.
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Jede
der Beleuchtungslichtquellen 41, welche in 7A und 7B gezeigt
sind, muss in Kombination mit einer Steuereinheit verwendet werden,
welche die Lichtquelle 41 intermittierend ansteuert. Eine
derartige Steuereinheit 20 ist in 8 dargestellt.
Die Information, die über
ein optisches Signal befördert
werden soll, das die Lichtquelle 41 emittieren sollte,
wird in einer Aufzeichnungseinheit 21 oder einem Aufzeichnungsmedium 6 aufgezeichnet. Gemäß dieser
Information steuert die Steuereinheit 20 die Beleuchtungslichtquelle 41 intermittierend
an. Damit angetrieben emittiert die Lichtquelle 41 intermittierend
Licht. Die Steuereinheit 20 kann nicht nur die Beleuchtungslichtquelle 41 steuern,
sondern auch die Informationsübertragungseinheit 5.
Die weiteren Komponenten, welche in 8 gezeigt
sind, welche mit denjenigen identisch sind, die in 2 gezeigt
sind, sind mit gleichen Bezugszeichen versehen und werden nicht
beschrieben.
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9 zeigt
eine Beleuchtungsvorrichtung 2 für optische Informationsübertragung,
welche einen sichtbaren Lichtlaser 9 hat, um sichtbare
Laserstrahlen zu emittieren. 9 zeigt
ebenfalls einen Bereich, in welchem optische Information empfangen werden
kann. Die meisten Lichtquellen, welche bei optischer Kommunikation
verwendet werden, emittieren Licht, die eine Wellenlänge im Nah-Infrarot-Band (780
nm) oder eine längere
Wellenlänge
haben. Das Licht, dass sie emittieren, ist daher für das menschliche
Auge nicht sichtbar. Obwohl das Licht irgendeinen sichtbaren Lichtlaser
emittiert, der eine große Energie
hat, wird Licht, welches für
das menschliche Auge nicht sichtbar ist, bei der vorliegenden Ausführungsform
verwendet. Damit ist die Beleuchtungsvorrichtung 2 zur
optischen Informationsübertragung von 9 eine
sogenannte "Augen-Sicherheits-Konstruktion", die keine Lichtstrahlen
emittiert, die für
das menschliche Auge schädlich
sind.
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Die
Verwendung des Lichtkommunikationssystems wird beschrieben. Die
Beleuchtungsvorrichtung 2 für optische Informationsübertragung
kann Information in Form einer Ankündigung, eines Bulletins, eines
Memorandums, einer Anleitung und dgl. bereitstellen. Auf Gewinn
eingerichtete Organisationen, beispielsweise Firmen, können die
Beleuchtungsvorrichtung 2 zur Übertragung optischer Information
eine Ankündigung,
Geräteanleitung,
Dienstinformation und dgl. liefern. Öffentliche Institutionen können die
Beleuchtungsvorrichtung 2 verwenden, um Bulletins, Anleitung
und Information bereitzustellen. Leute können die Vorrichtung 2 verwenden,
um Ankündigung
zu liefern, Bulletins einzurichten und Information zu offenbaren,
beispielsweise persönliche Notizen.
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Die
Beleuchtungsvorrichtung 2 zur optischen Informationsübertragung,
welche optische Kommunikation erzielt, kann in herkömmlichen
Geschäften
installiert sein, auf Bahnsteigen und Drehkreuzen von Bahnhöfen, in
Zugwagen, an den Türen
zu Gebäuden,
in Parkplätzen,
auf Fahrzeug-Frontscheinwerfern, auf elektrischen Anzeigetafeln
und dgl.
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Alle
Beleuchtungsvorrichtungen können Licht
anwenden, welches "Information
von einem Sichtfeld" bereitstellt.
Aus der "Information
in einem Sichtfeld" kann
optisch der Raum erkannt werden, wo die Person sich befindet, und
jegliches Objekt, welches im Raum existiert. Die Beleuchtungsvorrichtung 2 zur
optischen Informationsübertragung
liefert einer Person die Information über den Platz, wo diese sich
befindet, und ein Objekt, welches an dem Platz angeordnet ist.
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Wenn
diese beispielsweise in einem Zugwagen, auf einem Bahnsteig eines
Bahnhofs oder an einem Drehkreuz des Bahnhofs installiert ist, kann
die Beleuchtungsvorrichtung 2 für optische Informationsübertragung
Leuten die Information über
die im Dienst stehenden Züge
und Information geben, um zu raten, wie sie die Zeit effizient in
den Zügen
verbringen können.
Die Information über
die Züge
kann die Daten über
den Bahnhof, Bahnhofplatzführungen,
Besichtungsführungen,
die Zeittafel, verzögernde
Abfahrten und Ankünfte,
Linien-Transfer-Führungen,
die Zeit, die erforderlich ist, einen speziellen Bestimmungsort
zu errei chen, und dgl. liefern. Die Information, welche eine effiziente
Nutzung der Zeit in den Zügen
berät,
kann eine Liste von Büchern
sein, die Leute in den Zügen
lesen können,
und eine Liste von Spielen, an denen sie sich in den Zügen erfreuen können. Die
Züge sind
eine Transporteinrichtung, welche durch eine große Anzahl von Leuten mit verschiedenem
Alter verwendet werden. Im Hinblick darauf kann die Beleuchtungsvorrichtung 2 Ankündigungen
bei der Anforderung von Betrieben und lokalen Regierungen bereitstellen.
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Wenn
die Beleuchtungsvorrichtung 2 außerhalb des Hauses installiert
ist, beispielsweise auf der Straße, am Tor zu einem Gebäude oder
in einem Parkplatz, kann sie Information über den Platz, wo sie installiert
ist, liefern. Die Information kann die Adresse des Orts sein, die
Regeln, die bei dem Platz gültig
sind, den Sicherheitszustands des Platzes, die Details des realen
Zustands, der im Platz verfügbar ist,
die Räume,
die gemietet werden können,
die Führung
zum Parkplatz, die Führung
zum nächsten Bahnhof
oder Ankündigung.
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Die
Beleuchtungsvorrichtung 2 für optische Informationsübertragung
kann in einem üblichen
Geschäft
installiert sein. In diesem Fall kann die Beleuchtungsvorrichtung 2 Information über den
Laden und Waren, welche im Laden verkauft werden, liefern, beispielsweise
Daten über
andere Waren, brandneue Artikel, die Preise der Waren und Kalorien der
Nahrungsmittel. Außerdem
kann die Beleuchtungsvorrichtung 2 Ankündigung (Werbung) anzeigen.
Wenn die Beleuchtungsvorrichtung 2 auf Fahrzeug-Frontscheinwerfern
installiert ist, kann sie die registrierte Fahrzeugnummer, die Fahrinspektionsaufzeichnung
und die persönliche
Ankündigung
des Fahrzeugeigners anzeigen. Man kann annehmen, dass die Beleuchtungseinrichtung 2 auf
einer elektrischen Anzeigetafel installiert ist. Dann kann sie Ankündigung,
eine Führung
zu verschiedenen Schulen und dgl. anzeigen.
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Wenn
die Beleuchtungsvorrichtung 2 zur optischen Informationsübertragung
außerhalb
des Hauses installiert ist, kann die optische Information, die sie
bereitstellen kann, nicht auf die Ankündigung beschränkt sein.
Vielmehr kann die Beleuchtungsvorrichtung 2 Information
angeben, welche für
die Öffentlichkeit
nützlich
ist, beispielsweise Sicherheitsbedingungen, Warnungen, Führung und
dgl.. Wenn die Beleuchtungsvorrichtung 2 in einem Haus
installiert ist, kann sie Information liefern, die durch Familienmitglieder
anteilig genutzt wird, beispielsweise wichtige Erinnerungen, persönliche Daten über Familienmitglieder,
Sicherheitszustände
und dgl..
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Zur
Zeit verwenden Leute Beleuchtungsvorrichtungen Tag und Nacht als
Einrichtung zum Bereitstellen von "Licht". Die Beleuchtungsvorrichtung liefert
Licht, und gibt uns somit "Information
von einem Sichtfeld".
Die Beleuchtungsvorrichtung 2 für optische Informationsübertragung
nach der vorliegenden Erfindung emittiert Beleuchtungslicht, klärt Übertragungsinformation
und trifft die psychologischen Fragen und Anfragen einer Person,
die im Begriff ist, etwas zu tun, an der Stelle, wo das Licht verfügbar ist. Das
heißt,
das Beleuchtungslicht wird effektiv genutzt, und zwar nicht nur
zum Beleuchten von Sachen, sondern auch, um Leuten zu helfen, ihre
Wünsche
zu erreichen.
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Die
Information, welche die Beleuchtungsvorrichtung 2 zur optischen
Informationsübertragung überträgt, gibt
den Leuten, welche in der Nähe
der Vorrichtung 2 stehen, das Gefühl von Sicherheit und Zufriedenheit.
Das Beleuchtungskommunikationssystem 1 kann im Ankündigungsgeschäft verwendet werden,
durch Verkauf der Beleuchtungsvorrichtung 2 zur optischen
Informationsübertragung
oder um Plätze
zur Installation der Beleuchtungsvorrichtung 2 anzubieten.
Sogar ein Mensch kann das Beleuchtungskommunikationssystem 1 verwenden,
um Information zu übertragen,
wobei dieser lediglich die existierende Beleuchtungsvorrichtung
mit der Beleuchtungsvorrichtung 2 für die optische Informationsübertragung
ersetzt.
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Eine
Quelle an kohärentem
Licht, beispielsweise ein Halbleiterlaser ist für das Beleuchtungskommunikationssystem 1 unverzichtbar,
um räumliche
Informationsübertragung
zu erreichen. Die räumliche Übertragung
wird durch die Verwendung einer Quelle erreicht, welche langwelliges
Licht emittiert. Eine Quelle von langwelligem Licht ist für optische Kommunikation
daher unverzichtbar. Das heißt,
dies ist der Grund, dass das Verfahren zu einem Zweiwellenlängenlaser
gehört,
oder einem Multistrahllaser, bei der vorliegenden Erfindung angewandt
wird, um die Hochgeschwindigkeits-Drahtlos-Kommunikation zu realisieren.
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Die
Quelle von kohärentem
Licht kann verbessert werden, um Licht längerer Wellenlängen zu emittieren.
Das mittlere Weit-Infrarot-Band (insbesondere ein Bereich von 3
bis 5 μm
oder ein Bereich von 8 bis 13 μm)
hat beispielsweise ein Teil, bei dem Licht durch Wasserdampf in
der Atmosphäre
kaum absorbiert wird. Dieser Teil des mittleren Weit-Infrarot-Bands
ist als "Fenster
in der Atmosphäre" bekannt. Die Verwendung
des Fensters der Atmosphäre
liefert eine optische Kommunikation über lange Entfernung.
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Das
mittlere Weit-Infrarot-Band besitzt einen Absorptionsbereich, bei
dem Licht aufgrund von Vibration oder Rotation verschiedener Gase
absorbiert wird. Licht, welches eine Wellenlänge innerhalb dieses Absorptionsbereichs
hat, kann daher verwendet werden, Gasabsorption bis zur Größenordnung
von ppm (Teile pro Million) zu ermitteln. Somit kann die Konzentration
von Gas in einem Haus oder in einer Fabrik durch Messen der Menge
des Lichts bestimmt werden, welche von der Informationsübertragungseinheit 5 kommt.
Dies kann Information liefern, welche für Leute hinsichtlich von Sicherheit
und Gesundheit wichtig ist.