JP2003198481A - 光通信システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 送信部と受信部との間における光軸調整の容
易な光通信システムを提供する。 【解決手段】 送信部１２は機器本体１１に搭載され
る。送信部１２からは、鉛直方向に長く、水平方向に短
い楕円形状をした配光パターンの光信号が送信される。
送信部１２は受信部１３の方向に向けられており、送信
部１２から送信された光信号は受信部１３により受信さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信システムに
関する。特に、テレビや液晶プロジェクタ、パーソナル
コンピュータ等の機器とリモートコントローラ等の機器
との間で光通信を行うための光通信システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】図１はリモートコントローラ（以下、リ
モコンという。）１とテレビ（受像器）３との間で赤外
光データ通信を行っている様子を表している。リモコン
１の送信部２からは、配光パターン（光束断面）が円形
をしていて光軸のまわりに均等に広がる、赤外光による
データ信号が投光されており、リモコン１から送信され
た赤外光はテレビ３に設けられた受信部４により受光さ
れている。テレビ３とそのリモコン１との間で赤外光デ
ータ通信を行う場合には、送信されるデータ量が少な
く、短い時間で通信が完了されるので、受信部４で必要
とされる受光量は少なくてよい。そのため、リモコン１
の送信部２から送信される赤外光は、十分広い領域に広
がるように設計されており、送信部２と受信部４との光
軸調整はほとんど必要ない。

【０００３】しかし、たとえば赤外通信機能付きハンデ
ィビデオカメラのような場合には、３ｍ程度の距離で画
像などの大量のデータを連続的に送信するので、受信部
で十分な受光量を確保するため、送信部より投光される
光の広がる範囲を狭く絞って光強度が高くなるようにし
ている。そのため、ハンディビデオカメラ等の送信部か
ら受信部へ送信する際には、受信部における受信状態を
確認しながら送信部を動かして受信部の受光面に対して
水平方向と鉛直方向で光軸調整を行ない、送信部の光軸
を受信部に一致させる必要があり、赤外光は目に見えな
いので、その調整に時間が掛かっていた。また、このよ
うなハンディビデオカメラのような機器の場合、その機
器底面は平らになっているので、送信部の光軸が受信部
と一致するように調整したとしても、その機器を光軸調
整された姿勢に保持しておくのは容易でなかった。

【０００４】

【発明の開示】本発明は、上記の従来例の問題点に鑑み
てなされたものであり、その目的とするところは、送信
部と受信部との間における光軸調整の容易な光通信シス
テムを提供することにある。

【０００５】本発明にかかる光通信システムは、一方向
に長い光束断面を有する光信号を送信する送信部と、前
記光信号を受信する受信部とを備えたことを特徴として
いる。

【０００６】本発明にかかる光通信システムにあって
は、送信部から出力される光信号の光束断面が一方向に
長くなっているので、光束断面が長くなっている方向で
は、送信部からの送信方向を受信部の位置する方向に合
わせる際に極めてラフに行うことができ、光束断面が短
い方向でのみ送信部と受信部との光軸合わせを行えばよ
く、送信部と受信部との光軸合わせを容易にすることが
できる。特に、送信部もしくは送信部を搭載した機器が
安定に保持されたままで方向を変えられる方向と直交す
る方向に長い光束断面の光信号を出力させるようにする
ことで、送信部と受信部との光軸合わせを容易にすると
共に光軸合わせを行った後の送信部の保持も容易にする
ことができる。

【０００７】なお、このような光通信システムの送信部
で用いる発光素子ないし発光光源としては、発光チップ
や発光素子から出射される光がもともと一方向に長い光
束断面を有しているものを用いるか、光の進路を非対称
に変化させて光束断面を一方向に長いものに変換するも
のを用いるのが望ましい。これらの発光素子ないし発光
光源によれば、マスク等で光束の一部を遮ることによっ
て光束断面を一方向に長いものにする場合と比較して、
受光部における受光感度を低下させることなく、光軸合
わせを容易にすることができる。

【０００８】本発明の実施態様にあっては、前記送信部
は第１の機器から受け取った電気信号を光信号に変換し
て送信するものであり、前記受信部は受信した光信号を
電気信号に変換して第２の機器に送り出すものである。
よって、この実施態様では、第１の機器からの信号を光
通信システムを介して第２の機器に伝達することがで
き、その際の光通信システムの送信部と受信部との間の
光軸合わせも容易にすることができる。

【０００９】本発明の別な実施態様にあっては、前記送
信部は第１の機器から受け取った電気信号を光信号に変
換して送信するものであり、該送信部は、その光信号の
光束断面が長く延びた方向とほぼ平行な回転軸の周りに
回動できるようにして第１の機器に取り付けられている
ことを特徴としている。この実施態様によれば、送信部
は、光束断面が長く延びた方向とほぼ平行な回転軸の周
りに回動できるようにして第１の機器に回動自在に取り
付けられているので、第１の機器を動かすことなく送信
部だけを回動させて送信部と受信部との光軸合わせを行
うことができ、光軸合わせの作業を容易にできる。ま
た、光軸合わせを行った後の送信部の姿勢の保持も容易
に行える。

【００１０】さらには、当該実施態様においては、前記
第１の機器に取り付けられた前記送信部を回転させるた
めの手段と、前記受信部から受け取った受光感度信号に
基づいて前記送信部回転手段により送信部の方向を制御
する手段とを備えていてもよい。この実施態様によれ
ば、受信部から受け取った受光感度信号に基づいて受光
感度が良好となるように送信部の方向を自動調整するこ
とができるので、送信部と受信部との光軸合わせがきわ
めて簡単になる。

【００１１】なお、この発明の以上説明した構成要素
は、可能な限り任意に組み合わせることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】（第１の実施形態）図２は本発明
の第１の実施形態による光通信システムを示す概略斜視
図である。ビデオカメラ等の機器本体１１には、赤外光
による光信号を送信するための送信部１２が内蔵されて
いる。機器本体１１の前面から出射される光信号は、図
２で斜線を施して表しているように、鉛直方向に長い楕
円状をした配光パターン（光束断面）を有しており、送
信部１２から出射された光信号は、鉛直方向では大きな
（光軸調整が不要になるほど広い角度）広がり角となる
が、水平方向には小さな広がり角となっていて、長軸／
短軸の比の大きな光束断面を有している。ＬＥＤ等の発
光素子から楕円状の配光パターンを有する光を出射させ
る方法については、後述する。受信部１３は、例えばテ
レビやディスプレイ装置等の機器に内蔵されたものや、
これらの機器に接続するアダプタに内蔵されたものであ
る。

【００１３】図３は送信部１２及び受信部１３の構成例
を表している。即ち、送信部１２は信号源２１、変調部
２２、増幅器２３、ＬＥＤ等の発光素子２４からなり、
信号源２１から出力されたデータ（デジタル信号）に対
して変調部２２で所定の変調方式により変調を施し、こ
の変調信号を増幅器２３で増幅した後、発光素子２４に
当該信号を印加することによって発光素子２４を発光さ
せ、発光素子２４から光信号を出力する。また、受信部
１３は、フォトダイオード等の受光素子２５、フィルタ
２６、復調部２７、増幅器２８、データ出力部２９より
なり、受光素子２５で光信号を受信すると、受光素子２
５から出力された受信信号（電気信号）をフィルタ２６
に通過させてノイズを除去し、復調部２７で受信信号を
復調して元の信号を再生した後、この再生信号を増幅器
２８で増幅してデータ出力部２９からテレビ等の機器へ
出力する。

【００１４】この実施形態では、送信部１２は機器本体
１１に固定されているが、送信部１２から投光される光
信号の配光パターンが鉛直方向に長くなっているので、
鉛直方向では送信部１２と受信部１３との光軸調整がほ
とんど必要なくなるほど容易となり、そのため受信部１
３との光軸調整は水平方向のみで行えばよくなる。例え
ば、図４はテレビ１４の上に受信部１３を設置した様子
を表しているが、この受信部１３に対して図のように機
器本体１１を上下に動かしても、いずれの場合も受信部
１３には光信号が達するので、機器本体１１の向きを上
下に調整する必要はなく、機器本体１１の左右の向きだ
けを調整すればよいことが分かる。よって、この実施形
態では、機器本体１１の向きを水平方向に回して受信部
１３との光軸調整を行うことになり、例えばビデオカメ
ラ等のように、その構造上水平方向に動かして光軸調整
を行った後にその姿勢を保持し易いが、鉛直方向には調
整後の姿勢を保持しにくい場合に有用である。

【００１５】（第２の実施形態）図５は本発明の第２の
実施形態による光通信システムを示す概略斜視図であ
る。この実施形態にあっては、機器本体３０に内蔵され
た送信部１２から出射される光信号は、図５で斜線を施
して表しているように、水平方向に長い楕円状をした配
光パターンを有しており、送信部１２から出射された光
信号は、水平方向では大きな広がり角となるが、鉛直方
向には小さな広がり角となっている。

【００１６】この実施形態では、送信部１２は機器本体
３０に固定されているが、送信部１２から投光される光
信号の配光パターンが水平方向に長くなっているので、
水平方向では送信部１２と受信部１３との光軸調整がほ
とんど必要なく、受信部１３との光軸調整は鉛直方向の
みで行えばよくなる。この実施形態では、機器本体１１
の向きを鉛直方向に回動させて受信部１３との光軸調整
を行うことになり、その構造上鉛直方向に動かして光軸
調整を行った後にその姿勢を保持し易い場合に有用であ
る。

【００１７】図６（ａ）（ｂ）は送信部１２を搭載した
ノート型パソコン１５の正面側からの斜視図と側面図を
表している。ノート型パソコン１５は、ディスプレイ部
３１をヒンジ部３３でパソコン本体（キーボード部分）
３２に回動自在に取り付けたものであり、ディスプレイ
部３１の額縁部分の上部に送信部１２が取り付けられて
いる。この送信部１２から出射される光信号の配光パタ
ーンは、水平方向に長い楕円形状になっている。したが
って、送信部１２からの送信方向がほぼ受信部側へ向け
られていれば、水平方向では送信部１２から出射される
光信号の方向を特に調整する必要はなく、鉛直方向での
み調整すればよい。光信号の方向を鉛直方向で調整する
には、図６（ｂ）に示すように、ディスプレイ部３１を
傾けることによって容易に行うことができ、また、調整
後の位置もディスプレイ部３１によって容易に保持でき
る。

【００１８】なお、上記実施形態では、光信号の配光パ
ターンは楕円形状をしていたが、図７に示すように、配
光パターンが鉛直方向に長い長方形状になっていてもよ
い。また、図示しないが、水平方向に長い長方形状にな
っていてもよい。

【００１９】（第３の実施形態）図８は本発明の第３の
実施形態による光通信システムに用いられる機器本体３
５を表している。この実施形態にあっては、図９に示す
ように、送信部１２は、機器本体３５内に立てられた回
転軸３７によって水平方向に回動自在に保持されてい
る。送信部１２は、平面視で扇形をした柱状に形成され
ており、後部を回転軸３７によって保持され、前面の湾
曲した光出射面３８からは鉛直方向に長い配光パターン
の光信号が投光される。送信部１２は、図１０に示すよ
うに、機器本体３５に設けられた凹部３６内に納められ
ており、凹部３６内で回転軸３７によって回動自在に保
持されている。

【００２０】送信部１２から出射される光信号は、図９
に示しているように、鉛直方向に長い楕円形となってい
るので、上下方向には細かな光軸調整をする必要が無
く、しかも、送信部１２を手で動かすことによって左右
に首を振ることができるようになっているので、左右方
向では容易に光軸調整をすることができる。よって、水
平方向の光軸調整を行うのに、機器本体３５全体を動か
す必要が無く、送信部１２だけを動かせばよいので、光
軸調整を容易に行える。

【００２１】また、このように送信部１２を回転軸３７
で回動自在に支持され、光信号の配光パターンが回転軸
３７の長さ方向に長くなった実施形態では、送信部１２
の形状は実装上の都合や回転角度の都合などにより任意
の形状にすることができる。

【００２２】例えば、図１１及び図１２（ａ）（ｂ）に
示す実施形態では、送信部１２が平面視で長方形又は正
方形となっており、その前部が凹部３６から飛び出すよ
うにして機器本体３５の凹部３６内に納められている。

【００２３】また、図１３及び図１４（ａ）（ｂ）に示
す実施形態では、送信部１２は円柱状に形成されてお
り、一部が凹部３６から飛び出すようにして機器本体３
５の凹部３６内に納められている。この実施形態では送
信部１２が回動する角度に制限が無く、回転軸３７の周
りに３６０°回転させることも可能である。

【００２４】（第４の実施形態）図１５は本発明の第４
の実施形態による光通信システムに用いられる送信部１
２の構成を示す斜視図であって、この光通信システムで
は、モータによって送信部１２を動かすようにしてい
る。すなわち、送信部１２を回転自在に支持している回
転軸３７の下端部にはプーリー３９が固定されており、
パルスステップモータ４０の回転軸４１に取り付けられ
たプーリー４２と回転軸３７のプーリー３９との間には
駆動ベルト４３が掛け回されている。

【００２５】図１６はモータドライバ４４でパルスステ
ップモータ４０を駆動することによって送信部１２の光
軸調整を行う方法を説明するフロー図である。このフロ
ー図に示すように、送信部１２の光軸調整が開始する
と、操作者は例えばテレビ等の受光側機器の状態を監視
することによって受信部における受光感度を判断し（Ｓ
１）、受光感度が良好であれば光軸調整を行わない。こ
れに対し、受光感度が不良であれば、モータドライバ４
４からパルスステップモータ４０へプラスのパルス出力
を送信させ（Ｓ２）パルスステップモータ４０を正回転
させる（Ｓ３）。そして、操作者は、送信部１２を正方
向に回動させながら受光感度を判断し（Ｓ４）、受光感
度が良好となる方向に変化していれば、そのままモータ
ドライバ４４からプラスのパルス信号を出力し続け、受
光感度が低下する方向に変化すればプラスのパルス出力
を終了させる（Ｓ５）。

【００２６】ついで、モータドライバ４４からパルスス
テップモータ４０へマイナスのパルス出力を送信させ
（Ｓ６）パルスステップモータ４０を逆回転させる（Ｓ
７）。そして、操作者は、送信部１２を逆方向に回動さ
せながら受光感度を判断し（Ｓ８）、受光感度が良好と
なる方向に変化していれば、そのままモータドライバ４
４からマイナスのパルス信号を出力し続け、受光感度が
低下する方向に変化したらマイナスのパルス出力を終了
させ（Ｓ９）、光軸調整を終了する。

【００２７】従って、この実施形態では、送信部１２を
手で動かすことなく、モータで自動的に送信部１２を動
かして送信部１２と受信部との光軸調整を行うことがで
きる。なお、後述のように、受光感度判断を自動化して
送信部１２と受信部との光軸調整をより自動化すること
もできる。

【００２８】（配光パターン実現手段の第１の実施形
態）次に、鉛直方向または水平方向に長い配光パターン
の光（光信号）を送信部１２から出力させるための光源
を説明する。図１７に示すものは、送信部１２に用いら
れているＬＥＤ等の発光素子３４であって、ＬＥＤチッ
プ等の発光チップ４５を断面楕円形状をした透明なモー
ルド樹脂４６中に封止した砲弾型素子である。この発光
素子３４は、モールド樹脂４６が断面楕円形状をしてい
るので、発光素子３４から出射された光の配光パターン
も楕円形状となる。なお、この発光素子３４において、
発光チップ４５の背後の反射板も楕円形状にしておいて
もよい。

【００２９】（配光パターン実現手段の第２の実施形
態）図１８は鉛直方向または水平方向に長い配光パター
ンの光（光信号）を出力させる発光素子４７の別な構造
を示す斜視図、図１９（ａ）はその正面図、図１９
（ｂ）は図１９（ａ）のＸ１−Ｘ１線断面図、図１９
（ｃ）は図１９（ａ）のＹ１−Ｙ１線断面図である。こ
の実施形態によれば、ＬＥＤチップ等の発光チップ４５
は透光性樹脂材料からなるモールド樹脂４６中に封止さ
れている。モールド樹脂４６中に封止された発光チップ
４５はリードフレーム４８の先端に設けられたステム４
９上に搭載され、ボンディングワイヤ５０によってもう
一方のリードフレーム５１に接続されており、光出射側
を発光素子４７の前方へ向けて配置されている。

【００３０】光反射部５２は、金属部材をプレス加工等
でパラボラ状に成形したものであり、その表面はアルミ
ニウムや銀のメッキを施すことによって鏡面加工されて
いる。あるいは、アルミニウムや銀等のプレス加工品に
化学処理を施すことによって表面に光沢を持たせたもの
を光反射部５２として用いてもよい。光反射部５２の中
心部にはステム４９を納めるための開口５３があいてお
り、発光チップ４５を実装されたステム４９を開口５３
に納めた状態で、光反射部５２はリードフレーム５１及
び４８と共にモールド樹脂４６内に封止されている。

【００３１】この光反射部５２は、図１９（ａ）に示す
ように、正面から見た状態では長軸方向と短軸方向とを
有しており、この実施形態では略楕円形をしている。ま
た、光反射部５２の外周縁は、モールド樹脂４６の前面
と平行となるように形成されているので、光反射部５２
の外周縁とモールド樹脂４６の前面との間に大きな隙間
が発生せず、この隙間から光が漏れてロスになるのを防
止することができる。

【００３２】この発光素子４７は光反射部５２を備えて
いるので、後方へ出射された光を利用しない一般的な砲
弾型発光ダイオードや図１７に示した楕円断面の発光素
子３４と比較して光の利用効率が２倍となる。よって、
一般的な砲弾型発光ダイオードを光源として利用した場
合と比較して、受信部から離れた位置からでも良好な光
通信が可能となる。また、同一パワー密度の場合には、
照射範囲を拡大できるので、光軸調整がより容易にな
る。

【００３３】図１９（ｂ）に示す長軸方向の断面と図１
９（ｃ）に示す短軸方向の断面とでは、光反射部５２は
いずれも凹状に湾曲しているが、互いに形状が異なって
いる。すなわち、長軸方向における断面の曲率の分布範
囲と、短軸方向における断面の曲率の分布範囲とが互い
に異なっている。即ち、長軸方向における断面の曲率分
布は短軸方向における断面の曲率分布よりも小さな値の
側にずれている。

【００３４】例えば、長軸方向における断面でも、短軸
方向における断面でも、光反射部５２の断面が円弧であ
るとすれば、長軸方向における断面の半径をＲl、短軸
方向における断面の半径をＲsとしたとき、 （１／Ｒl） ＜ （１／Ｒs） つまり、長軸方向断面における半径Ｒlが短軸方向断面
における半径Ｒsよりも大きくなっている（Ｒl＞Ｒ
s）。

【００３５】また、光反射部５２の断面が円弧でない場
合には、長軸方向断面においても、短軸方向断面におい
ても、曲率は場所によって異なるため拡がり（分布）を
有している。このような場合には、たとえば曲率の分布
の中心値によって特徴づけることができる。即ち、長軸
方向断面における曲率の最小値が(ρl)min、最大値が
(ρl)maxであるとし、短軸方向断面における曲率の最小
値が(ρs)min、最大値が(ρs)maxであるとすれば、それ
ぞれの中心値(ρl)c、(ρs)cは、 長軸方向： (ρl)c＝｛(ρl)min＋(ρl)max｝／２ 短軸方向： (ρs)c＝｛(ρs)min＋(ρs)max｝／２ で表される。そして、本発明にかかる発光素子４７に用
いられる光反射部５２では、長軸方向断面における曲率
の中心値(ρl)cを短軸方向断面における曲率の中心値
(ρs)cよりも小さくし、 (ρl)c＜(ρs)c とすればよい。

【００３６】あるいは、曲率の分布の両端、すなわち最
小値と最大値によって特徴付け、 (ρl)min ≦ (ρs)min (ρl)max ≦ (ρs)max としてもよい。ただし、この等号は同時に成り立たない
ものとする。

【００３７】モールド樹脂４６の前面中央部には、凸レ
ンズ形状をした直接出射領域５４が形成されており、そ
の周囲には直接出射領域５４を囲むようにして平面状を
した全反射領域５５が形成されている。また、直接出射
領域５４は、その光軸が発光チップ４５の光軸と一致す
るように形成されており、全反射領域５５は発光チップ
４５の光軸と垂直な平面となっている。発光チップ４５
は、この直接出射領域５４の焦点もしくはその近傍に位
置している。また、発光チップ４５から直接出射領域５
４と全反射領域５５との境界を見た方向が光軸となす角
度は、モールド樹脂４６と空気との間の全反射の臨界角
θcと等しいか、それよりも大きくなっている。

【００３８】このレンズ状をした直接出射領域５４にお
いても、正面から見ると、図１９（ａ）に示すように長
軸方向と短軸方向を有する略楕円状をしており、長軸方
向及び短軸方向はそれぞれ光反射部５２の長軸方向及び
短軸方向に一致している。直接出射領域５４も、長軸方
向における断面の曲率の分布範囲と、短軸方向における
断面の曲率の分布範囲とは互いに異なっており、特に、
長軸方向における断面の曲率分布は短軸方向における断
面の曲率分布よりも小さな値の側にずれている。ここ
で、直接出射領域５４で長軸方向における断面の曲率分
布が短軸方向における断面の曲率分布よりも小さな値の
側にずれているというのは、光反射部５２の場合と同じ
意味である。

【００３９】しかして、発光チップ４５から出射された
光のうち、直接出射領域５４へ放射された光は、ほぼ平
行光化されて直接モールド樹脂４６の前面から前方へ出
射される。また、発光チップ４５から出射された光のう
ち、全反射領域５５へ出射された光は樹脂界面で全反射
され、樹脂界面で全反射された光のほぼ全てが光反射部
５２で反射されることにより、全反射領域５５から前方
へ出射される。よって、発光チップ４５から前面側へ出
射されたほぼ全ての光を（すなわち、全反射領域５５で
全反射された光も）発光素子４７の前方へ取り出すこと
ができ、光利用効率を高くすることができる。しかも、
発光チップ４５から前方へ出射された光は、何物にも遮
られることなく直接出射領域５４から出射されるので、
前記従来例のように光軸上が暗くなることがなく、指向
特性が改善される。

【００４０】さらに、発光チップ４５から斜め方向へ出
射された光は、全反射領域５５で全反射され、光反射部
５２でも反射されて前方へ出射されるので、光路長が長
くなり、その分だけ収差を小さくして発光素子４７を高
精度化することができる。

【００４１】また、光反射部５２は略楕円形状をしてい
るので、このとき光反射部５２で反射されて前方へ出射
される光も、図２０に示すように出射プロファイルが略
楕円形状のビームとなる。しかも、直接出射領域５４も
略楕円形状をしていて長軸方向が光反射部５２の長軸方
向と一致しているから、直接出射領域５４から出射され
る光ビームも断面略楕円状となり、図２１に示すよう
に、直接出射領域５４から出射される光が全反射領域５
５から出射される光を補完し、直接出射領域５４から出
射される光と全反射領域５５から出射される光とを合わ
せると、ほぼ強度均一な楕円プロファイルの出射光が実
現される。

【００４２】なお、一方向に拡がった略楕円状の光を出
射させようとすれば、任意の方向で曲率が一定な半球面
状の金属部材を用意し、その左右両側をカットして縦に
長くした光反射部を考えると、このカットした部分でモ
ールド樹脂の前面との間に大きな隙間が発生し、ここか
ら光が漏れて光の利用効率が悪くなる。これに対し、方
向によって曲率を異ならせることによってこのような隙
間を小さくすることができ、発光素子４７の輝度を高く
できる。また、正面視で円形をした光反射部５２におい
て、直交２方向で曲率を異ならせた場合には、反射した
光の広がりを異ならせることができるので、一方向に拡
がった略楕円状プロファイルの出射光を得ることができ
る。もっとも、光反射部５２も楕円状にしておくことに
より、光反射部５２の設計は容易になる。

【００４３】特に、光反射部５２は、非球面のトーリッ
ク面、バイコニック面として実現することができ、より
均一なビームプロファイルの設計が可能となる。図２２
（ａ）はバイコニック面で形成された光反射部５２を表
しており、図２２（ｂ）のように光反射部５２の長軸方
向にＸ軸、短軸方向にＹ軸、前方に向けてＺ軸をとると
き、このバイコニック面を有する光反射部５２の光反射
面は次の(1)式で表される。

【００４４】

【数１】

【００４５】但し、このバイコニック面のＸＺ平面にお
ける断面の形状をＺ＝ｇ_１（Ｘ）と表すとき、この曲線
の曲率をｃｖ、コーニック係数をｃｃとし、ＹＺ平面に
おける断面の形状をＺ＝ｇ_２（Ｙ）と表すとき、この曲
線の曲率をｃｖｘ（≠ｃｖ）、コーニック係数をｃｃｘ
としている。また、ａ、ｂ、ｃ、ｄはいずれも高次項の
係数である。

【００４６】（配光パターン実現手段の第３の実施形
態）図２３は鉛直方向または水平方向に長い配光パター
ンの光を出力させる発光素子５６のさらに別な構造を示
す概略断面図である。この発光素子５６にあっては、ス
テム５７に複数個の発光チップ４５を一方向に長くなる
ように一列又は複数列に並べて実装し、当該ステム５７
及び発光チップ４５等を透明樹脂からなるモールド樹脂
４６内に封止したものである。このような構造の発光素
子５６にあっては、個々の発光チップ４５から出射され
る光の配光パターンが円形をしていても、一方向に長く
配列された複数個の発光チップ４５から出射された光が
重なり合うことによって一方向に長い配光パターンが得
られる。また、複数個の発光チップ４５を用いているの
で、強い光信号を送信部１２から出射することができ、
通信距離を長くでき、あるいは光信号の広がりを広げる
ことが可能になる。

【００４７】（配光パターン実現手段の第４の実施形
態）図２４は鉛直方向または水平方向に長い配光パター
ンの光を出力させる発光素子５８のさらに別な構造を示
す概略図である。この発光素子５８にあっては、反射板
６０の前面に対向させてステム５９を設け、ステム５９
の裏面に発光チップ４５を実装し、ステム５９や反射板
６０、発光チップ４５等をモールド樹脂４６内に封止し
ている。この実施形態でも、ステム５９の裏面には複数
個の発光チップ４５が一方向に長くなるように一列ない
し複数列に並べて実装されている。しかして、発光チッ
プ４５から後方へ出射された光は、反射板６０で反射さ
れた後、発光素子５８から前方へ向けて出射され、複数
の発光チップ４５から出射された光が重なり合うことで
全体として一方向に長い配光パターンとなる。また、複
数個の発光チップ４５を用いているので、強い光信号を
送信部１２から出射することができ、通信距離を長くで
き、あるいは光信号の広がりを広げることが可能にな
る。

【００４８】（配光パターン実現手段の第５の実施形
態）図２５は鉛直方向または水平方向に長い配光パター
ンの光を出力させる発光光源６１の構造を示す概略図で
ある。この発光光源６１にあっては、発光素子６２の前
方にシリンドリカルレンズ６３を配置している。従っ
て、発光素子６２から出射された断面円形の配光パター
ンを有する光は、シリンドリカルレンズ６３を通過する
ことによって一方向に長い、例えば楕円状の配光パター
ンの光に変換される。また、一般的に用いられるいる安
価な砲弾型の発光ダイオード等とシリンドリカルレンズ
とを組み合わせることで安価に発光光源６１を構成する
ことができる。

【００４９】（配光パターン実現手段の第６の実施形
態）図２６は鉛直方向または水平方向に長い配光パター
ンの光を出力させる発光光源６４の別な構造を示す概略
図である。この発光光源６４にあっては、複数個の発光
素子６５を一方向に長くなるように、例えば一列に配列
している。従って、各発光素子６５から出射された光が
重なり合うことにより、全体としては一方向に長い配光
パターンの光が出射されることになる。また、複数個の
発光素子６５を用いているので、強い光信号を送信部１
２から出射することができ、通信距離を長くでき、ある
いは光信号の広がりを広げることが可能になる。

【００５０】ここで述べたような発光素子もしくは発光
光源にあっては、いずれもマスクなどで光を遮ることに
よって配光パターン（光束断面）を一方向に長い形状に
整形していないので、全出射光量を減らすことなく一方
向、例えば水平方向や鉛直方向に長い配光パターンの出
射光を得ることができ、受信部における受光感度を低下
させることなく送信部と受信部との光軸合わせを容易に
することができる。

【００５１】（具体的な実施形態）図２７はノート型パ
ソコン１５に送信部１２を搭載した光通信システムを示
す概略斜視図、図２８はノート型パソコン１５のディス
プレイ部３１を示す拡大斜視図である。このノート型パ
ソコン１５にあっては、ディスプレイ部３１の額縁部分
の上部（ディスプレイ部３１のヒンジ部と反対側）に回
転軸３７によって送信部１２が回転自在に取り付けられ
ており、回転軸３７の方向は、上部（ディスプレイ部３
１のヒンジ部の回転軸と平行になっている。また、送信
部１２からは水平方向に長い楕円状をした光が出射され
る。

【００５２】このノート型パソコン１５では、図２９に
示すように、入力信号に応じて発光素子ドライバ６７で
発光素子２４を駆動することによって光信号を発光素子
２４から送信するようになっている。また、回転軸３７
及び送信部１２は、モータを用いた回転駆動部６６（例
えば、図１５に示したようなもの）をモータドライバ４
４で制御することによって回転駆動されるようになって
いる。送信部１２からの光信号を受信する受信部１３内
の受光素子２５は、受光した光信号に応じて光電流を出
力すると共に受光強度出力送信器６９へ受光強度信号を
出力する。受光強度信号を受け取った受光強度出力送信
器６９は、送信部１２内の受光強度出力受信器６８に向
けて無線通信又は有線通信により受光強度信号を送信す
る。

【００５３】この受光強度信号を受信した送信部１２
は、回転駆動部６６によって発光素子２４を回動させな
がら、受信部１３における受光強度が最大となる位置を
見つけ、受光強度が最大となる位置で送信部１２を停止
させる。この動作は、図１６のフロー図により説明した
通りであるが、操作者が受光感度を監視していた点が、
受光強度出力受信器６８及び受光強度出力送信器６９に
よって受光感度が検知され、操作者が送信部１２の回転
と停止を操作していたのが、受光強度出力受信器６８か
らの信号によって自動的に送信部１２が回転及び停止の
制御を行われるようになる。

【００５４】すなわち、図１６のフロー図を再度参照し
て説明すると、送信部１２の光軸調整が開始すると、受
信部１３の受光強度出力送信器６９は、送信部１２の受
光強度出力受信器６８へ受光強度信号を送信する。送信
部１２のモータドライバ４４は受光強度信号に基づいて
受信部１３における受光感度を判断し（Ｓ１）、受光感
度が良好であれば光軸調整を行わない。これに対し、受
光感度が不良であれば、モータドライバ４４からパルス
ステップモータ４０へプラスのパルス出力を送信し（Ｓ
２）パルスステップモータ４０を正回転させる（Ｓ
３）。そして、モータドライバ４４は、送信部１２を正
方向に回動させながら受光強度信号を監視し（Ｓ４）、
受光強度信号が大きくなる方向に変化していれば、その
ままモータドライバ４４からプラスのパルス信号を出力
し続け、受光強度信号が低下する方向に変化すればプラ
スのパルス出力を終了させる（Ｓ５）。

【００５５】ついで、モータドライバ４４からパルスス
テップモータ４０へマイナスのパルス出力を送信し（Ｓ
６）パルスステップモータ４０を逆回転させる（Ｓ
７）。そして、モータドライバ４４は、送信部１２を逆
方向に回動させながら受光強度信号を監視し（Ｓ８）、
受光強度信号が良好となる方向に変化していれば、その
ままモータドライバ４４からマイナスのパルス信号を出
力し続け、受光強度信号が低下する方向に変化したらマ
イナスのパルス出力を終了させ（Ｓ９）、光軸調整を終
了する。

【００５６】よって、この実施形態によれば、自動的に
送信部１２と受信部１３との光軸合わせを行うことがで
きる。

【００５７】なお、ノート型パソコン１５において送信
部１２を取り付ける位置は、図３０及び図３１に示すよ
うに、ディスプレイ部３１の額縁部分の右側部または左
側部であってもよい。その場合には、送信部１２から出
射される光信号は鉛直方向に長い配光パターンを有する
ものとし、回転軸３７によって送信部１２を左右に回動
させられるようにする。すなわち、回転軸３７の方向は
ディスプレイ部３１のヒンジ部の回転軸と直交してい
る。

【００５８】また、図３２に示すものは、手の平サイズ
のパソコンや電子手帳等の携帯情報端末７０に送信部１
２を搭載された光通信システムを表わしている。この実
施形態では、ディスプレイ画面７２を囲む額縁部分のう
ち、ボタン等の操作部分７１と反対側に位置している部
分に送信部１２を設けている。図３３（ａ）（ｂ）に示
すように、送信部１２は回転軸３７によって携帯情報端
末７０に回動自在に取り付けられている。回転軸３７
は、送信部１２の取り付けられている辺と平行に配設さ
れており、携帯情報端末７０を水平に保持した状態で
は、送信部１２は回転軸３７を中心として上下に回動す
るようになっている。さらに、このて携帯情報端末７０
は、例えば図１５に示したような構造の回転駆動部によ
って送信部１２をモータ駆動できるようになっており、
操作部分７１に設けられたボタンの操作で送信部１２を
回転させられるようにしている。また、送信部１２から
出射される光信号は、水平方向に長い（つまり、回転軸
３７の長さ方向に長くなった）配光パターンを有してい
る。

【００５９】一方、受信側の機器７３の前面には、受信
部１３と共に受光状態を表示するための表示器７４、例
えばランプ等が設けられており、送信部１２と受信部１
３の光軸が一致して受信部１３が所定レベル以上の感度
で受光すると、表示器７４が動作（例えば、ランプの点
灯）するようになっている。

【００６０】しかして、この携帯情報端末７０によれ
ば、光信号の配光パターンが水平方向に長くなっている
ので、携帯情報端末７０を手に持った人が体の向きをほ
ぼ受信部１３側に向けるだけで簡単に光軸調整を行うこ
とができる。また、鉛直方向の光軸調整を行うには、受
信側の機器７３の表示器７４を見ながら操作部分７１の
ボタン操作で送信部１２を上下に動かし、表示器７４が
点灯したら送信部１２を停止させればよい。このように
送信部１２は上下方向に回動するようになっているの
で、鉛直方向の光軸調整を行うために携帯情報端末７０
を上下に動かす必要が無く、光軸調整を行った後も携帯
情報端末７０のディスプレイ画面７２が見にくい角度に
なることがない。

【００６１】

【発明の効果】本発明にかかる光通信システムにあって
は、送信部から出力される光信号の光束断面が一方向に
長くなっているので、光束断面が長くなっている方向で
は、送信部からの送信方向と受信部との光軸合わせを極
めてラフに行うことができ、光束断面が短い方向でのみ
送信部と受信部との光軸合わせを行えばよく、送信部と
受信部との光軸合わせを容易にすることができる。特
に、送信部もしくは送信部を搭載した機器が安定に保持
されたままで方向を変えられる方向と直交する方向に長
い光束断面の光信号を出力させるようにすることで、送
信部と受信部との光軸合わせを容易にすると共に光軸合
わせを行った後の送信部の保持も容易にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】リモートコントローラとテレビとの間で赤外光
データ通信を行っている様子を表した概略図である。

【図２】本発明の第１の実施形態による光通信システム
を示す概略斜視図である。

【図３】同上の光通信システムにおける送信部と受信部
の構成例である。

【図４】テレビの上に設置された受信部に対してビデオ
カメラ等の機器本体の送信部から光信号を送信する様子
を表わした図である。

【図５】本発明の第２の実施形態による光通信システム
を示す概略斜視図である。

【図６】（ａ）（ｂ）は送信部を搭載したノート型パソ
コンの正面側からの斜視図と側面図である。

【図７】長方形状をした配光パターンの光信号を出射す
る光通信システムを示す概略斜視図である。

【図８】本発明の第３の実施形態による光通信システム
に用いられる機器本体を表わした斜視図である。

【図９】同上の実施形態において、送信部を機器本体に
回動自在に取り付けた様子を示す斜視図である。

【図１０】同上の送信部を機器本体内の凹部に納めてい
る様子を表わした概略断面図である。

【図１１】平面視で長方形又は正方形となった直方体状
の送信部を示す斜視図である。

【図１２】（ａ）（ｂ）は同上の送信部を機器本体内の
凹部に納めている様子を表わした概略水平断面図及び概
略縦断面図である。

【図１３】円柱状をした送信部を示す斜視図である。

【図１４】（ａ）（ｂ）は同上の送信部を機器本体内の
凹部に納めている様子を表わした概略水平断面図及び概
略縦断面図である。

【図１５】本発明の第４の実施形態による光通信システ
ムに用いられる送信部の構成を示す斜視図である。

【図１６】モータドライバでパルスステップモータを駆
動するための手順を表わしたフロー図である。

【図１７】（ａ）（ｂ）は鉛直方向または水平方向に長
い配光パターンの光を出射させる発光素子の正面図及び
斜視図である。

【図１８】送信部に用いられる別な発光素子の構造を示
す斜視図である。

【図１９】（ａ）は図１８の発光素子の正面図、（ｂ）
は（ａ）のＸ１−Ｘ１線断面図、（ｃ）は（ａ）のＹ１
−Ｙ１線断面図である。

【図２０】図１８の発光素子から出射される光ビームの
プロファイルを示す図である。

【図２１】図１８の発光素子から出射される光の強度分
布を示す図である。

【図２２】（ａ）はバイコニック面となるように形成さ
れた光反射部の斜視図、（ｂ）はバイコニック面と座標
との関係を示す図である。

【図２３】送信部に用いられるさらに別な発光素子の構
造を示す概略断面図である。

【図２４】送信部に用いられるさらに別な発光素子の構
造を示す概略断面図である。

【図２５】送信部に用いられる発光光源の構造を示す概
略図である。

【図２６】送信部に用いられる別な発光光源の構造を示
す概略図である。

【図２７】ノート型パソコンに送信部を搭載した光通信
システムを示す概略斜視図である。

【図２８】図２７に示したノート型パソコンのディスプ
レイ部を示す拡大斜視図である。

【図２９】図２７に示した光通信システムの構成を示す
ブロック図である。

【図３０】ノート型パソコンに送信部を搭載した別な光
通信システムを示す概略斜視図である。

【図３１】図３０に示したノート型パソコンのディスプ
レイ部を示す拡大斜視図である。

【図３２】携帯情報端末に送信部を搭載された光通信シ
ステムを示す概略図である。

【図３３】（ａ）は同上の携帯情報端末の斜視図、
（ｂ）はその一部を破断して示す拡大斜視図である。

【符号の説明】

１１ 機器本体 １２ 送信部 １３ 受信部 １５ ノート型パソコン ２１ 信号源 ２４ 発光素子 ２５ 受光素子 ２９ データ出力部 ３０ 機器本体 ３１ ディスプレイ部 ３５ 機器本体

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｑ 9/00 ３１１ ３３１ (72)発明者 安田 成留 京都府京都市下京区塩小路通堀川東入南不 動堂町801番地 オムロン株式会社内 Ｆターム(参考） 5C056 AA05 BA01 EA20 5K002 BA12 FA04 GA04 5K048 AA04 BA02 BA10 DB04 HA05

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一方向に長い光束断面を有する光信号を
   送信する送信部と、前記光信号を受信する受信部とを備
   えた光通信システム。
2. 【請求項２】 前記送信部は第１の機器から受け取った
   電気信号を光信号に変換して送信するものであり、前記
   受信部は受信した光信号を電気信号に変換して第２の機
   器に送り出すものであることを特徴とする、請求項１に
   記載の光通信システム。
3. 【請求項３】 前記送信部は第１の機器から受け取った
   電気信号を光信号に変換して送信するものであり、該送
   信部は、その光信号の光束断面が長く延びた方向とほぼ
   平行な回転軸の周りに回動できるようにして第１の機器
   に取り付けられていることを特徴とする、請求項１に記
   載の光通信システム。
4. 【請求項４】 前記第１の機器に取り付けられた前記送
   信部を回転させるための手段と、 前記受信部から受け取った受光感度信号に基づいて前記
   送信部回転手段により送信部の方向を制御する手段とを
   備えた、請求項３に記載の光通信システム。