JP2004186991A - 端末側光無線伝送装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】2次元センサ11hに複数方向から照射される上部位置に設置された親機側光無線伝送装置の送信光を用い、子機11と通信可能な親機の位置を検出し、確立した一通信路が遮蔽された時、高速にて駆動軸11eを動作させ、レーザダイオード11aから照射された送信光を通信可能な他の親機の位置方向に動かすことにより、通信を再確立することができるようにする。
【選択図】 図3
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、空間を通じて光信号の送受信を行う光無線伝送装置に係り、特に通信路が遮蔽された場合に直ちに他の通信路にに切り替える端末側光無線伝送装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来光無線を用いた通信には、拡散型通信方式と狭ビーム型通信方式とが用いられている。拡散型通信方式では受発光部の指向性を広く設定し、通信相手を意識することなく、または、多少通信相手の受発光部を向ける程度で通信が可能である。また、反射光も利用できるため、遮蔽にも強くリモコン装置などに利用されている。反面、受光部に達する発光パワーが弱くなり、従って周りのノイズに影響されやすいことから、高速データ通信には向いていない。
【0003】
狭ビーム型通信方式は、受発光部の指向性を狭くすることで、受光面に到達する発光パワーの減衰が抑えられ、受光部での外乱光等のノイズを抑えることができるため、高速無線LANに代表される高速データ通信に利用されている。反面、発光を相手受光部に当てる必要があるため、光路(通信路)を遮蔽されると、全く通信が出来なくなってしまう。
【0004】
そこで、狭ビーム型通信方式において、遮蔽対策として常に複数の通信路(以下パスと記す)を確保しておき、遮蔽された場合、直ちに他のパスに切り替えることが考案できる。しかし、そのためには独立して異なる通信相手と、パスが確保された複数の送受信部が必要となる。これは、送受信装置のコストアップ、サイズアップにつながるという問題があった。
【0005】
上述の遮蔽により通信が切れた場合、高速にて他の通信相手を捜し、新たに光路を確保する方法として、発光と同軸上に配置された受光素子ピンフォトダイオード(以下PDと記す)を用いる方法が提案されている。これは、モータ等を使用し、可動範囲を細かく走査することで、自動的に相手からの光軸調整用に設けられた比較的広い発光に対して、受光ピークレベルの検出を行いパスを回復するというものである。指向角の広い受光部をさらにもうけ、粗くスキャンし、だいたいの位置を特定した後、指向性の狭い受光部にて細かいスキャンをする2段階方式も考えられる。これをさらに進めた、分割PDを使った手法も提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
【0006】
別の方法として、サービスエリアを走査する代わりに2次元センサを用いる方法が提案されている(例えば、特許文献2参照。)。この特許文献2では1対1でのパス確立を目的としており、パスを切り替えるために、移動体に複数の2次元センサ付き送受信ユニットを取り付け、複数のパスを確保することで切り替えをスムーズに行う構成が示されている。
【0007】
【特許文献1】
特許第3059870号公報(第12図)
【0008】
【特許文献2】
特開平6−11559号公報(第4−7頁)
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、特許文献1に提案されているような自動的にパス検出を行う方法の場合、スキャン範囲にもよるが、相手を検出するまでに数〜十数秒を要するのが実情であり、ユーザはストレスを感じてしまい使い勝手がよくないという問題が合った。
また、特許文献2に提案されているような複数のパスを確保しておく方法は、コスト面、サイズ面からも小型端末に用いるのは困難であるという問題があった。
【0010】
本発明は、以上の点に鑑みなされたもので、端末側光無線伝送装置のパスを検出するための2次元センサと、前記2次元センサに複数方向から照射される上部位置に設置された親機側光無線伝送装置の送信光とから、複数の通信可能な親機側光無線伝送装置の位置、及びその中で通信路を確立する親機側光無線伝送装置を決定するための信号処理部を有することで、パス遮蔽時、高速にて他のパスを確立するための親機側光無線伝送装置にビームを向け、通信を確立することが可能な端末側光無線伝送装置を提供する。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために以下に記載の手段よりなる。
すなわち、
上部位置に複数設けられた親機側光無線伝送装置の一つと通信路を確立して光信号の送受信を行うための端末側光無線伝送装置であって、
前記親機側光無線伝送装置の送信データを受信するための受光部と、
前記受光部で受信した送信データを処理する通信制御部と、
前記光信号を送信するための発光部と、
前記発光部の方向を変更するための方向変更手段と、
前記複数の親機側光無線伝送装置の光信号を受光するための2次元受光手段と、
前記2次元受光手段の受光データに基づき前記通信路を確立するための親機側光無線伝送装置を選択する選択手段と、
前記選択した親機側光無線伝送装置に前記発光部の方向を変更するために、前記方向変更手段に方向変更制御信号を供給する方向変更制御信号発生手段と
を有し、
前記通信制御部において前記送信データの遮蔽が検出された時、前記選択手段により新たな通信路を確立するための親機側光無線伝送装置を選択し、前記選択結果に基づき、前記方向変更制御信号発生手段により前記方向変更手段に方向変更制御信号を供給するようにしたことを特徴とする端末側光無線伝送装置。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の端末側光無線伝送装置の発明の実施の形態につき、好ましい実施例により説明する。
図1、図2は、その実施例に適用される光無線伝送装置の配置例を示したものである。図1において、子機である端末側光無線伝送装置11は端末側に設置された光無線伝送装置であり、発光には狭指向性のビームを用いている。親機である複数のサテライト型光無線伝送装置12は天井部に設置され、前記子機11を含む複数の子機と通信を行う光無線伝送装置である。
たとえば現在、子機11とある親機12とでパスを確立し通信している状態にあるとき、人等によりパスが遮蔽された場合、後述する構成により子機11は高速にて他の親機12にビームを向けパスを確保することで通信の再確立が可能となる。
【0013】
従って、他のパスを確保するためには図2に示すように、サービスエリア20内(例えば高速無線LANが構築されているオフィス等)では、どの位置に置かれた子機11の子機通信可能エリア21においても、複数の親機12と通信が可能なように親機12を配置している。
【0014】
図3に子機11の一実施例をを示す。この子機11は、概略データ送信用のレーザダイオード11a(以下LDと記す)、データ受信用のアバランシェフォトダイオード11c(以下APDと記す)、LD11aとAPD11cとの光軸を同じにするためのハーフミラー11f、及びこれら光無線伝送装置全体を可動させるため図示しないモータで駆動する駆動軸11eから構成されている。
【0015】
また、親機12の位置を検出するための検出部は、位置情報検出用2次元センサとして使用するCMOSセンサ11h、親機12の発信光を法線方向のみ透過集光させ、2次元CMOSセンサ上の決められた1点に集光するための集光レンズ11gから構成されており、駆動軸11eとは独立しており可動しないようになっている。
受信部は、通信相手の親機12の送信光をハーフミラー11fを介し、集光レンズ11dにてスポット状に集光され、受信するためのAPD11cに導くように構成されている。
送信部は、レーザーダイオード11aの送信光を通信相手の親機12の受光部に受光させるため、送信レンズ11bを介し数度程度の広がりを持つようにしている。
【0016】
図4に親機であるサテライト型光無線伝送装置の構成の概略を示す。受光部12bは、相手ビームを受信するためのAPDから構成されており、受光部12bには親機12の受光エリア内にある子機11のビームを集光するようにレンズを取りつけている。
複数の送信部12aは、親機受光エリア内の範囲全体にデータを送信するために、受光部12bの周辺に近接して取り囲むように配置され、赤外発光素子LEDを用いている。送信部12aである赤外発光素子LEDからの送信光は、子機11における位置検出用ガイド光としても使用する。
【0017】
次に、図5に子機11の概略ブロック図を、下図6に子機11の動作のフローチャートの一例を示し詳細に子機11と親機とのパスの確立、及び前記パスが遮蔽された場合新たなパスを再確立する動作について説明する。
子機11は図示しない子機制御部により、電源投入時あるいは親機サーチの指示であるリセット(S60)後、2次元CMOSセンサ11hにより複数の親機12から常時発光されるビームを検出する(s61)。次にビーム数の検出(S62)を行うが、前述の図2で示したサービスエリア20内では、どの位置に置かれた子機11の子機通信可能エリア21においても、複数の親機12と通信が可能なように親機12を配置しているので、通常は2以上のビームが検出される(S62:2以上)。
【0018】
次に親機選択部51において、検出された複数のビームの内、後述するCMOSセンサ11hの各特定ブロックの加算データより、1番加算データが大きいビームの方向を最適パスと判断する(S64)。最初の親機サーチは、パスが確立されていないので、再接続要求が発生しており(S65Yes)、最適パス方向に方向変更制御信号発生部52が制御信号を発生し、その制御信号に基づき方向変更モータ53を駆動し方向を変更する(S66)。
【0019】
こうして確保されたパスを通し、送信部は、通信制御部54からの送信データをドライバ55に供給し発光部LD56にて光信号として送信する。受光部は、親機12のビームを受光部APD58にて受光しレシーバ57にて整形した後通信制御部54に供給する。
また、確保したパスが遮蔽され受信データが途切れた場合、通信制御部54からは、受信が途切れた状態を示す信号である再接続要求信号を親機選択部51に供給することにより、2次元CMOSセンサ50で得られた第2のパスを選択して新たな親機方向を方向変更制御信号発生部52に供給する。方向変更制御信号発生部52は、新たな親機方向に方向変更モータ53を駆動し、パスを再確立する。
【0020】
すでに現状のビームにてパスが確保されているにもかかわらず、遮蔽等により、新たに検出したビームのレベルのほうが大きくなった場合においても、通信制御部54からの再接続要求が無い限り、方向変更モータ53を動かすことはしない。方向変更モータ53を動かすことは一時的にパスを遮断することになるため、パスが確保されている限り、無駄に子機11を動かすことは有効ではないためである。通信制御部54より再接続要求がきた場合に、親機選択部51は、最適パスの方向に発光部が向くように方向変更モータ53を動作させるようにしている。
【0021】
ビーム数の検出(S62)において、検出ビーム数が1であるということは、検出したビーム以外のパスが遮蔽その他の理由により遮断されていることを意味するので、検出した唯一のパスに子機11を方向変更(S63)させる。ビーム数の検出(S62)において、検出ビーム数が0であるということは、全てのパスが遮蔽されていることを意味するので、CMOSセンサビーム検出(S61)にもどりビーム検出を繰り返すようにする。
【0022】
図7を用いて、CMOSセンサ50からのデータより方向を特定する手段を、説明する。同図(a)では450×450pixelsのセンサを想定している。まず、信号処理部51では、25×25pixelsを1ブロックとし、撮像面を18×18ブロックに分割し、各ブロックの加算データ値が最も大きいエリアを相手方向と判断する。子機11では90°のエリアをカバーすることから、1ブロックの分解能はほぼ5°となる。拡大図(b)で示すように、第2のステップとして、さらに特定ブロックを5×5pixelsのブロックに分け、同様の処理をすることで分解能をほぼ1°とするようにしてもよい。各ブロックに相当する正確な方向をあらかじめ信号処理部51にテーブルとして保存しておき、参照する構成としている。
【0023】
ビームが複数箇所から照射されるので、ピークが複数箇所に発生するが、各ピークにて同様の処理をすることで、それぞれの方向を決定することが出来る。
検出したビーム1とビーム2とのパワーに大きな差がある場合、ビーム1特定ブロックの周辺ブロックの加算データ値>ビーム2特定ブロックの加算データ値という事態が発生する場合があるが、広がりを持ったビーム1の中心を特定ブロックと検出するなどのマスク処理を行うようにする。
【0024】
ビーム検出を行うタイミングであるが、常時行うことで遮蔽時はすぐに通信可能なパスの内、順位の1番高いパスを確保することが可能となる。
また、電源投入時あるいは任意にresetを行い、検出した複数ビームのパスを記憶しておき、パスが遮蔽された時順位の次に高いパスに切り替えるようにしてもよい。
【0025】
本実施例では親機の送信光に広指向の光を想定しており、PDに比較して感度の高いAPDを使用しているが、通信相手の発光強度が大きいかまたはレンズにより集光することで、PDを用いてもよい。
【0026】
本実施例では子機の送信部と受信部を同軸上に配置して、両方とも可動な構成としたが、受信部を固定設置とし、送信部を可動可能な構成としてもよい。
【0027】
また、本実施例では送受信装置を例にとっているが、片方向通信のみのアプリケーションでは、信号受信部を削除しても問題ない。この場合、通信制御部より再接続要求は無いので、2次元CMOSセンサのデータにより遮蔽を検出し、方向を切り替えるようにすればよい。
【0028】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、端末側光無線伝送装置のパスを検出するための2次元センサと、前記2次元センサに複数方向から照射される上部位置に設置された親機側光無線伝送装置の送信光とから、複数の通信可能な親機側光無線伝送装置の位置、及びその中で通信路を確立する親機側光無線伝送装置を決定するための親機選択部を有することで、パス遮蔽時、高速にて他のパスを確立するための親機側光無線伝送装置にビームを向け、通信を確立することが可能な端末側光無線伝送装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に適用される光無線伝送装置の配置例を示したものである。
【図2】本発明の実施例に適用される光無線伝送装置が配置されるサービスエリア例を示したものである。
【図3】本発明の実施例に適用される子機である端末側光無線伝送装置の概略構成図である。
【図4】本発明の実施例に適用される親機であるサテライト型光無線伝送装置の概略構成図である。
【図5】本発明の実施例に適用される子機の概略ブロック図である。
【図6】本発明の実施例に適用される子機の動作を説明するためのフローチャートの一例である。
【図7】親機の送信ビームの方向を検出する特定ブロックを示した図である。
【符号の説明】
11…子機である端末側光無線伝送装置
12…親機であるサテライト型光無線伝送装置
20…サービスエリア
21…子機通信可能エリア
11a、56…レーザーダイオード(LD)
11h,50…2次元CMOSセンサ
11g,11d…集光レンズ
11c,58…アバランシェフォトダイオード(APD)
11f…ハーフミラー
11e…駆動軸
12a…赤外発光素子LED
51…親機選択部
52…方向変更制御信号発生部
53…方向変更モータ
54…通信制御部
55…ドライバ
57…レシーバ
Claims (1)
- 上部位置に複数設けられた親機側光無線伝送装置の一つと通信路を確立して光信号の送受信を行うための端末側光無線伝送装置であって、
前記親機側光無線伝送装置の送信データを受信するための受光部と、
前記受光部で受信した送信データを処理する通信制御部と、
前記光信号を送信するための発光部と、
前記発光部の方向を変更するための方向変更手段と、
前記複数の親機側光無線伝送装置の光信号を受光するための2次元受光手段と、
前記2次元受光手段の受光データに基づき前記通信路を確立するための親機側光無線伝送装置を選択する選択手段と、
前記選択した親機側光無線伝送装置に前記発光部の方向を変更するために、前記方向変更手段に方向変更制御信号を供給する方向変更制御信号発生手段と
を有し、
前記通信制御部において前記送信データの遮蔽が検出された時、前記選択手段により新たな通信路を確立するための親機側光無線伝送装置を選択し、前記選択結果に基づき、前記方向変更制御信号発生手段により前記方向変更手段に方向変更制御信号を供給するようにしたことを特徴とする端末側光無線伝送装置。
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