JP2005026929A - Optical radio transmitter - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、送信機が送信する出射角の比較的狭い光信号の光軸を受信機に向けて光無線伝送を行う光無線伝送装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、光を用いて情報の空間伝送を行う光無線伝送技術がある。この光無線伝送には、一般に赤外光が用いられ、その発光素子としては、発光ダイオードやレーザダイオードなどの半導体発光素子が用いられている。このような光無線伝送において、送受信間距離を十分にとりたい場合は、受信装置側に十分な光レベルの信号を入射させるために、送信装置より発する光ビームの出射角を鋭く、すなわち狭く絞る必要があるので、送信装置及び受信装置の光軸を合わせなくてはならない。そこで、出射角の狭い光ビームを用いることや、光ビームが目に見えない赤外光を用いることなどから、光無線伝送装置の光軸合わせは大変煩わしい作業となる。そこで、従来より、この光軸合わせを容易に行えるような光無線伝送装置の提案がなされている。
【0003】
その1つの例として下記の特許文献1には、送信装置から可視光をピンポイントに絞って信号伝送用の赤外光と同一光軸、あるいは平行光軸にして一緒に送り、受信装置側に設けた可視光反射手段に当て、その可視光反射手段により反射された可視光を操作者が見ながら送信装置の光軸調整を行う光無線伝送装置が開示されている。また、この他の技術としては送信装置に照準機を設置して、その照準機を見ながら光軸を合わせる光無線伝送装置や、受信装置側に受光レベル検出用測定機を接続して2人一組で光軸合わせを行う光無線伝送装置もある。また、下記の特許文献2で開示されるように受信器側に光軸調整用の光源を用いて、送信機からの送信光の受信レベル情報を折り返し、それに応じて光軸を合わせるものもある。
【0004】
【特許文献1】
特開昭62−110339号公報
【特許文献2】
特開平7−131422号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の特許文献1で開示されたような光無線伝送装置は、送信装置に光無線伝送の目的以外に使用する可視光を発生させる構成を必要としている。また、送受信装置間の距離を十分にとりたい場合などは、この可視光の発光出力を十分大きいものにしなくてはならず、また、その構成を追加する必要があるため、送信装置のコストアップとなってしまう上に、装置が大型になってしまう。これは、送信装置に照準機を設置する場合も同じである。
【0006】
また、可視光の光軸や、照準機の照準と、信号伝送用の赤外光の光軸とを厳密に合わせておく必要があることもコストアップとなる。また、受光レベル検出用測定機を受信装置に接続して2人一組で行う場合においても、受光レベル検出用測定機を用意する必要があったり、人手を要するなどの欠点があった。このように、従来の光無線伝送装置は、光軸合わせを簡単化しようとすると、送受信装置のコストアップや、大型化となってしまい、逆に送受信装置のコストダウンや、小型化を行おうとすると、光軸合わせの作業に手間が掛かるなどの欠点を有していた。
【0007】
また、特許文献2では上述した問題点の解決を図っているが、受信機に取り付けられた光軸調整用の光送信素子からのパイロット信号としての送信光を送信機に搭載した単一の受光素子で受光し、その受光レベルと、送信機からの信号伝送用の送信光の受信機での受信レベルのみを基に光軸を調整している。このため、人がこの情報を基にレベル表示装置などを用いて光軸を調整する場合には十分その手間を簡単化できるが、自動で光軸を調整する場合は不要な動作が多くなってしまう。
【0008】
その理由は、単純に単一の受光素子で得られる光軸調整用の送信光のレベルだけでは上下左右どちらに受信機が有るかを判別することはできない。そのため自動で光軸を調整するためには必ず一度やみくもに動き、受光レベルと比較して自身の動いた方向が正しいかどうかを判定しなくてはならず、動いてみてから判断しなければならない。これでは、無駄な動きが多くなってしまい、メカ駆動に要する時間を考えると、高速な自動光軸合わせの足かせとなってしまうという問題がある。さらに、自動光軸調整中は送信機が不特定な方向に送信光を送信することになり、他の周辺光学システムなどへの悪影響を招いたり、光源にレーザーなどが用いられた場合には周辺の人への影響が心配される。
【0009】
また、以上のようなことを考慮して、受信機からの位置報知光を受信するための受信素子を送信機に複数持たせたり、送信機からの送信光の受信機側での受信レベルを基に光軸を合わせることが考えられる。しかし、このような送信光の受信機側での受信レベルで光軸を合わせることは必ずしも最適条件として光軸を保証するものではない。つまり、光無線伝送システムでは送信機と受信機の距離によってその受信レベルが大きく変化することが予想され、光軸を一定のレベルで判断して調整することは容易なことではない。また、実際に光軸調整に求められることは、受光レベルの大きさではなく、送信データが誤り無く送れることを目的としており、こう言った点から考えてもこのような受信レベルのみで光軸を合わせることは最良な方法とは言い切れない。
【0010】
そこで、本発明は上記の点に着目してなされたものであり、送信機が送信する出射角の比較的狭い光信号の光軸を受信機に簡単に向けることを可能とし、さらに、確実なデータ伝送路を保証することができる光無線伝送装置を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、送信機が無駄な動作を必要最低限に抑えて受信機の概略位置を素早く探し出した後に、受信機から送られてくるエラーレート情報に応じて最終的にエラーの無い状態へと光軸合わせを行うようにしたものである。
すなわち本発明によれば、出射角の比較的狭い第1の光信号を送信する第1の光学送信手段を有する送信機と、前記第1の光信号を受信して電気信号に変換する第1の光学受信手段を有する受信機とを備えた光無線伝送装置であって、
前記受信機は、
前記第1の光学受信手段で受信した前記第1の光信号のエラーレートを算出するエラーレート算出手段と、
前記エラーレート算出手段により算出されたエラーレート情報を第2の光信号で送信する第2の光学送信手段を有し、
前記送信機は、
前記第2の光信号を各々が前記受信機の方向に応じたレベルで受光可能な複数の第2の光学受信手段と、
前記第1の光学送信手段及び前記複数の第2の光学受信手段を一体で前記受信機の方向に移動させて位置合わせを行うための駆動手段と、
前記複数の第2の光学受信手段により受光されたレベルの差がなくなるように前記駆動手段を制御して光軸位置合わせする第1の光軸位置合わせ手段と、
前記第1の光軸位置合わせ手段が光軸位置合わせした後、前記第2の光学受信手段より受光された信号内の前記エラーレート情報に基づいてエラーレートが少なくなるように前記駆動手段を制御して光軸位置合わせする第2の光軸位置合わせ手段とを有する光無線伝送装置が提供される。
【0012】
【発明の実施の形態】
<第1の実施の形態>
以下、本発明の好ましい実施の形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。図1は、本発明の光軸合わせ方法を実現する光無線伝送装置の第1の実施の形態を示した概略構成図である。
【0013】
まず、送信機1について説明する。送信機1は、ここには記載されていない外部のデータ発生機器から送られる信号(例えば映像信号)を受信し、光無線伝送を行うために、この信号を符号化回路(例えば8B10B変換回路2)によって符号化し、次いで二値化回路3によって光送信可能な二値化デジタル信号に変換し、これを発光素子ドライバ4へ送る。発光素子ドライバ4は二値化された信号を光伝送するために第1の光送信手段(例えばLEDやLD及び集光レンズなどで構成される)9をドライブして、出射角の比較的狭い送信光にして受信機16へ向けてデータを空間伝送する。
【0014】
また、この送信機1は受信機16において光軸調整用に搭載した第2の光送信手段29によって送信される第2の光信号を受信するための第2の光受信手段(複数の受光素子(例えばPD)で構成される)10を持ち、この第2の光受信手段10と第1の光送信手段9は一体で、チルト駆動手段8によりチルト可能であり、また、パン駆動手段7によりパン可能である。
【0015】
また、送信機1はこの第2の光受信手段10によって受信した各受光素子の受信信号を受光回路11で電気的に増幅するなどの処理を加え、この受光回路11で処理された各受光素子の受信信号から、信号セレクト回路12を用いて特定の受信信号のみを選択する。選択された特定の受信信号は受信レベル検出回路15でその受信レベルが検出され、検出結果は制御部5へ送られる。さらに、信号セレクト回路12で選択される受信信号は復調回路13によって復調される。復調された信号は受信機16側での第1の光信号の受信エラーレート情報を得るためにパケット検出・解析手段14に送られ、ここで受信機16からの受信エラーレート情報が検出され、その結果が制御部5へ送られる。
【0016】
ここで、制御部(例えば、MPUやDSPなど)5は、送信機1の光軸を受信機16へ合わせるために適時、信号セレクト回路12を用いて必要な第2の光受信手段10による受信信号を選択し、受信レベル検出回路15や受信機16から送られてくる受信エラーレート情報をパケット検出・解析手段14によって得て、これらの情報を基に駆動制御部6を制御し、パン駆動手段7及びチルト駆動手段8(例えば、ステッピングモータなど)を制御し、第1の光送信手段9及び第2の光受信手段10の向きを調整する。また、この制御部5は、受信レベル検出回路15からの情報を基に、光軸合わせ中に第1の光送信信号を周辺に不用意に放出させることを防止するように発光素子ドライバ4を制御している。
【0017】
次に受信機16について説明する。まず、受信機16の本体は、手動で可動部22、23を動かすことによりそれぞれパン、チルト可能であって、送信機1に対する大まかな向きを調整することができる。受信機16は送信機1の第1の光送信手段9によって空間伝送される第1の光送信信号を比較的広い入射角で受光する第1の光受信手段(例えばPDやAPD及び集光レンズなどで構成される)17を備え、第1の光受信手段17によって受信した信号を受光回路18で電気的に増幅するなどの処理を加え、二値化回路19によってデジタル信号化し、シンボル復号回路(例えば10B8B変換回路21)によって復号化を行い、ここでは記載されていない外部機器(例えば受像装置など)へ送信する。
【0018】
この受信機16は送信機1が光軸を調整するために、送信機1に対して第2の光信号(一般にこのような光をパイロット光などとも称している)を第2の光送信手段(例えばLED又はこれにレンズを加えたもの)29によって比較的広い出射角で送信する。さらに、この第2の光送信手段29は、第1の光受信手段17で受信した信号の受信エラーレート情報を送信する目的も兼ね備えており、このため受信機16では、第1の光受信手段17で受信され、二値化回路19でデジタル化された第1の光信号で受信したデータのエラー検出を行っている。
【0019】
この図1の例では、受信エラーの検出にシンボルエラー検出回路24を用いてデータ受信エラーを検出し、ここで検出するエラーをエラーレート算出回路25において一定時間監視(カウント)し、その結果を第2の光送信手段29で伝送するためにエラーレートパケット生成回路26でパケット化を行い、このパケットに応じて第2の光送信手段29への発光信号に変調回路27によって変調を加え、発光素子ドライバ28に送ることで、第2の光信号を用いて、受信機16での送信機1から送られてくる第1の光送信信号の受信状態を送信機1に対して送っている。
【0020】
また、この受信機l6が受信した第1の光信号のデータエラーを検出する際に、第1の光信号を一定レベル以上で受信していないときにはエラーレートの検出を見合わせるために、第1の光受信手段17及び受光回路18で受けた信号の受信レベルを信号レベル検出回路20によって監視し、エラーレートパケットの発生を停止させるようになっている。
【0021】
次に図2を参照して送信機1の第2の光受信手段10として用いる受光素子の一例として、4個(=左右2個×上下2個)のPD素子を1つのレンズで封入した受光素子(4分割PD)を用いた場合について説明する。この4分割PDの原理を簡単に説明する。この図2にあるように、分割PDとは4つのPD(受光素子:PD1、PD2、PD3、PD4)が1つの光学レンズ10の中に収められているものである。この素子は光の入射方向によって各受光素子(PD1、PD2、PD3、PD4)の受光レベルが変化するものであり、ここではその原理を図2(a)、(b)、(c)に示す3つのパターンを例に示している。
【0022】
図2(a)の場合は4分割PDに対して図1中の第2の光送信手段に相当する光源29が左側(PD1、PD3側)に位置している場合であり、この場合には各PDが封入される光学レンズ10によって入射光はPD2、PD4側へ集光することになり、その結果として各受光レベルはPD1<PD2、PD3<PD4の関係が得られる。図2(b)の場合には光源が4分割PDの正面に位置する場合であり、この場合は各PDの位置する中心に集光されるため、その受信レベルの関係はPD1=PD2、PD3=PD4となる。図2(c)の場合は4分割PDに対して光源29が右側(PD2、PD4側)に位置している場合であり、この場合には各PDが封入されるレンズ10によって入射光はPD1、PD3側へ集光することになり、その結果として各受光レベルはPD1>PD2、PD3>PD4の関係が得られる。
【0023】
このような原理によって、4分割PDは光源の位置する方向を受光素子の各受信レベルを比較することで知ることができる。図3及び図4を用いてその動作の一例を説明する。図3には送信機1が搭載する第2の光受信手段10が、四つの受光素子(PD1、PD2、PD3、PD4)が図3に示すように左右2個×上下2個に配置されたものとし、この第2の光受信手段10から見て受信機16がどこにあるかを示したものである(図3中では、受信機16の位置を光源29として表わしている)。
【0024】
ここで、送信機1から見て、図3に示す光源29の位置Aの方向に受信機16が位置している場合、送信機1の第2の光受信手段10のPD1の受信レベルをSL1、PD2の受信レベルをSL2、PD3の受信レベルをSL3、PD4の受信レベルをSL4と、図4に示すようにおおよそSL1=SL2<SL3=SL4の関係となる。このことから制御部5では、これら第2の光受信手段10から得られる受信レベルを比較し、SL1=SL2<SL3=SL4の関係が得られている場合は、受信機16が上方向にあると判断し、駆動手段7、8に第1の光送信手段9及び第2の光受信手段10が上を向くように制御信号を出す。同様に各位置A〜Hに受信機16がある場合には図4に示すような関係がSL1、SL2、SL3、SL4の間におおよそ発生し、制御部5はこの関係を調べながら、図4に示した各方向に第1の光送信手段9及び第2の光受信手段10が向くように制御している。
【0025】
このような制御を何回か繰り返していくことで、送信機1の第2の光受信信号の各受信レベルSL1〜SL4がすべて同じ値となる位置まで動かすことになり、そのような状態になったところで送信機1は受信機16の位置をおおよそ捉えたことになる。
【0026】
ここで、もし送信機1の第1の光送信手段9の光送信角が十分広い(指向性が十分低い)ならば、この状態で送信機1は受信機16へ信号を第1の光送信手段9を用いて伝送することが可能である。しかしながら、第1の光送信手段9の出射角を広くすると光パワー(光量)が小さくなってしまい、伝送距離を十分に取ることができなくなることが多々発生し、十分な伝送距離を確保するためには第1の光送信手段9の出射角を狭くすることが求められる。ところが、先に説明した第2の光受信手段10を用いての受信機16からの第2の光信号の位置を探す手法の場合、この手法で出射角の狭い第1の光送信手段9から放たれる第1の光送信信号が受信機16の第1の光受信手段17を正確に捉えるためには、送信機1の第1の光送信手段9の発光軸と第2の光受信手段10の受光軸が平行でなければならない。このことは図5を用いて説明する。
【0027】
図5(a)には第1の光送信手段9の発光軸51と第2の光受信手段10の受光軸50が平行状態にある理想的な場合を示している。このような場合には第2の光受信手段10で光源29の位置を見つけることで、光源29に隣接して置かれる第1の光受信手段17に第1の光送信手段9から放たれる第1の光信号を当てることができる。ところが、実際の製造過程では部品のバラツキや組立・取付け時においてこの発光軸51及び受光軸50が必ずしも平行にならないケースが発生することがある。むしろこのように光軸が平行でないケースの方が多いものと思われる。
【0028】
図5(b)ではそのような第1の光送信手段9の発光軸51と第2の光受信手段10の受光軸50が平行状態になく軸ずれ状態にある場合を示している。このような場合には第2の光受信手段10で光源29の位置を見つけても、光源29に隣接しておかれる第1の光受信手段17に第1の光送信手段9から放たれる第1の光信号を正確に当てることができず、データ伝送が実現できない。
【0029】
そこで、本発明では、このような第2の光受信手段10で光源29の位置を見つけた後に、受信機16から第1の光受信信号の受信エラーレート情報を第2の光送信手段29を用いて返信し、この情報を基に送信機1が光軸を合わせることで、正確かつ高速な自動光軸合わせを実現する。
【0030】
次に、本発明では、受信機16から送信機1へ第2の光送信信号でパケット化されたエラーレート情報を送信しているが、図6にそのパケット構成例を紹介する。この図6に示すようにエラーレート情報を伝送するためにデータを識別するためのコマンドヘッダ40と、送信するデータ長41と、エラーレートデータ(情報)42と、データエンド43で構成されるようなパケット化を行って第2の光信号で送信している。
【0031】
もちろん、ここでの構成例は至って簡単な構成であり、更に後述する第2の実施の形態のようにCRC符号を付加したり、他の情報を組込んだりすることもできることは言うまでも無い。また、実際の送信においてもこの構造化されたパケット構造をもつ一連のデータを連続して送信することも可能であるし、分割して(例えば1バイトごと)送ることもできる。つまり、これらの送り方は、送信側と受信側での約束事として定めればよいものである。
【0032】
次に図7を用いて送信機1の動作を説明する。まず、この送信機1では、ステップS101として制御部5は信号セレクト回路12を制御して、第2の光受信信号を順次選択し、ステップS102でその受信レベル検出回路15で検出された第2の光信号受信レベルをチェックする。このレベルが第1の判定レベル(受信機16からの第2の光信号と判定できるレベル)を超えていない場合には、受信機16の方を向いていないとして、ステップS103において第1の光信号を停止して、周辺への不必要な第1の光送信信号の送信を防止し、周りの機器や人などの周辺環境への悪影響の発生を防ぎ、ステップS104で第2の光受信手段10の各受光素子で得られる受光レベルに従って駆動手段7、8を制御して第1の光送信手段9及び第2の光受信手段10を受信機へ向けていく。
【0033】
ステップS102において第1の判定レベルを超えるものがある場合には、ステップS105でこれらすべての第2の光受信信号の受信レベルが一致する(実際には差がある定められた範囲内にある)かを判定し、一致しない場合にはステップS106において、第2の光受信信号の各レベルに応じて第2の光受信手段10の向きを周辺の上下左右へ変更させるように駆動し、第2の光受信信号の受信レベルが一致するようにしている。なお、第2の光受信手段10は第1の光送信手段9と一体であるので、第1の光送信手段9の向きも同様に変更される。
【0034】
このとき、送信機1において第2の受信光の受信レベルが一致するように第1の光送信手段9及び第2の光受信手段10の向きをどちらの方向に変更させるように駆動するかは、図3、図4を参照して説明したように、第2の光受信手段10の受信素子の各受信レベルに応じて駆動するものである。
【0035】
ステップS105で第2の受信光の各受信信号レベルがすべて一致した場合には、8B10B変換され二値化処理された信号を、ステップS107で発光素子ドライバ4を制御部5がONへ制御することにより第1の光送信信号として送信開始し、ステップS108において第2の送信光で送られる受信機16側での第1の光信号の受信エラーレート情報を受信し、ステップS109において得られたエラーレート情報を解析し、もし、エラーが有るとの情報を受けたならステップS110で第1の光送信手段9の向きをわずかに変更させるように微動させる。このとき、第1の光送信手段9と一体である第2の光受信手段10も微動させられる。ステップS110の終了後、ステップS107〜S110は必要に応じて繰り返され、再度受信機16からのエラーレート情報をステップS109で判定する。
【0036】
もし、このステップS109でエラーが無いとの情報を受けたなら、ステップS111で第1の光送信手段9及び第2の光受信手段10の向きを固定し、ステップS112によって受信機16からの第2の光信号送信時間が停止しているかを一定時間以上監視(検知)して確認する。これは、受信機16側では第1の光信号がエラー無く受信できるようになったら、第2の光信号の送信を停止するとしておくことで、エラー無く第1の光信号が送信できるように光軸が合ったかを最終的に確認しているものであり、もしこのステップS112で第2の光信号の停止が認められない場合には、再度光軸調整をステップS107(あるいはステップS101)から行うためのものである。
【0037】
次に、図8を用いて受信機16の動作を説明する。受信機16ではステップS201として第1の光受信手段17及び第2の光送信手段29を可動部22、23を手動で調整して送信機1の概略方向へ向ける。送信機1の概略方向へ向けられた受信機16は、ステップS202において第1の光受信手段17で受信される受信レベルをチェックし、送信機1から送られてくる第1の光信号と認められるレベル(一定レベル)以上でなければ、ステップS203において第2の光送信手段29から送信機1に対してその位置を知らせるための信号(パイロット光)を送信する。
【0038】
ステップS202で第1の光信号(第1の受信光とも言う)の受信レベルを一定レベル以上であるとして確認できた場合には、ステップS204で更に第1の光信号の受信レベルがデータ伝送が可能なレベル付近になるまで待機する。ここで、受信レベルがある程度、第1の光信号でデータが伝送できるレベルに到達すれば、ステップS205で第2の光送信手段29を停止し、第2の光信号(パイロット光)を停止する。次に、ステップS206で受信した第1の光信号によるデータを二値化及び10B8B変換(復号化)し、ステップS207において第1の光信号で受信したデータのシンボルエラーを検出し、ステップS208で一定時間経過するまでの間のエラーを数え、ステップS209でこの一定時間で検出したエラー数からエラーレートを算出し、ステップS210でエラーの有無を判定し、エラーが無い場合にはステップS211でエラー無しパケットを生成し、エラーがある場合にはステップS212でそのエラーレートを示すエラーパケットを生成し、ステップS213においてこの第2の光信号に生成されたパケットを変調して乗せ、送信機1へ伝送する。
【0039】
<第2の実施の形態>
次に、本発明の第2の実施の形態として図9に記載の光無線伝送装置における送信機1について説明する。送信機1は、ここには記載していない外部のデータ発生機器から送られる信号(例えば映像信号)を受信し、伝送後の受信機16側でデータの正誤を確認するためにCRC付加回路30によって送信データを一定のサイズごとに分割し、それぞれのデータにCRC符号を付加する。さらに光無線伝送を行うためにこの信号を符号化回路(例えば8B10B変換回路2)によって符号化した後、二値化回路3によって光送信可能な二値化デジタル信号に変換し、発光素子ドライバ4へ送る。発光素子ドライバ4は二値化された信号を光伝送するために第1の光送信手段(例えば、LEDやLD及び集光レンズなどで構成される)9をドライブして、出射角の狭い送信光として受信機16へ向けてデータを空間伝送する。
【0040】
また、この送信機1は受信機16の光軸調整用に搭載した第2の光送信手段29によって送信される第2の光信号を受信するための第2の光受信手段10を持ち、この第2の光受信手段10によって受信した各受光素子の受信信号を受光回路11で電気的に増幅するなどの処理を加える。この受光回路11で処理された各受光素子からの受信信号から、信号セレクト回路12を用いて制御部5によって特定の受信信号のみを選択し、受信レベル検出回路15でその受信レベルを検出し、制御部5へその結果を渡す。さらに、制御部5からの制御信号によって信号セレクト回路12で選択される受信信号は復調回路13によって復調され、受信機16側での第1の光信号の受信エラーレート情報を得るためにパケット検出・解析手段14において受信機16からの受信エラーレート情報を検出し、その結果を制御部5へ送る。
【0041】
制御部(例えば、MPUやDSPなど)5は、送信機1の光軸を受信機16へ合わせるために適時、信号セレクト回路12を用いて必要な第2の光受信手段10による受信信号を選択し、受信レベル検出回路15や受信機16から送られてくる受信エラーレート情報をパケット検出・解析手段14によって得て、これらの情報を基に駆動制御部6を制御し、駆動手段7、8(例えばステッピングモータなど)を制御し、第1の光送信手段9及び第2の光受信手段10の向きを調整する。また、この制御部5は、受信レベル検出回路15からの情報を基に、光軸合わせ中に第1の光送信信号を周辺に不用意に放出させることを防止するように発光素子ドライバ4を制御している。
【0042】
次に、図9に示した受信機16について説明する。受信機16は送信機1の第1の光送信手段9によって空間伝送される第1の光送信信号を受光するための比較的広い入射角の第1の光受信手段17によって受信し、受光回路18で電気的に増幅するなどの処理を加え、次いで二値化回路19によってデジタル信号化し、シンボル復号回路(例えば10B8B変換回路21)によって復号化を行い、ここでは記載されていない外部機器(例えば受像装置など)へ送信する。
【0043】
この受信機16は送信機1が光軸を調整するために、広い出射角を持つ第2の光送信手段(例えばLED又はこれにレンズを加えたもの)29によって、送信機1に対して第2の光信号(一般にこのような光をパイロット光などとも称している)を送信する。さらに、この第2の光送信手段29は、第1の光受信手段17で受信した信号の受信エラーレート情報を送信する目的も兼ね備えており、このため受信機16では、第1の光受信手段17で受信され、二値化回路19でデジタル化された第1の光信号で受信したデータのエラー検出を行っている。
【0044】
この図9の例では、受信エラーの検出にシンボルエラー検出回路24を用いてデータ受信エラーを検出し、更にエラー選出精度を高めるために受信した第1の光信号データに付加されたCRCC(巡回冗長検査符号:以下CRC符号とも言う)をCRC回路31においてチェックする。このシンボルエラー検出回路24で検出された結果とCRC回路31で検出した各エラー結果をエラーレート算出回路25において一定時間監視(カウント)し、その結果を第2の光送信手段で伝送するためにエラーレートパケット生成回路26でパケット化を行い、このパケットに応じて第2の光送信手段29への発光信号に変調回路27によって変調を加え、発光素子ドライバ28に送ることで、前記した第2の光信号を用いて受信機16での送信機1から送られてくる第1の光送信信号の受信状態を送信機1に対して送っている。
【0045】
また、この受信機16が受信した第1の光信号のデータエラーを検出する際に、第1の光信号を一定レベル以上で受信していないときにはエラーレートの検出を見合わせるために、第1の光受信手段17及びその受光回路18で受けた信号の受信レベルを信号レベル検出回路20によって監視し、エラーレートパケットの発生を停止させるようになっている。
【0046】
ここで、上記で説明した図1及び図9の二種類の実施の形態について、特徴を説明する。これら2つの実施の形態はいずれも送信機1と受信機16の光軸が正しく向き合っているか否かを、送信機1から送られる第1の光信号の受信機16での受信状況をデータエラーの有無を監視することで判断している。一方で、本発明のような光伝送システムでは、伝送できるデータの伝送速度(量)はその光学素子の性能や電気的信号処理回路の性能によって上限があり、用いられる用途や送りたいデータの種類などによってその性能を適切に選択してシステムの伝送性能を定めることになる。伝送速度を高くしようとすれば、当然そのことはコスト面などに反映されることになる。また、本発明のように伝送時のエラー検出などを行うためには、何らかの形でエラー発生を検出できるように送信データにその情報を付加しなくてはならない。
【0047】
しかし、先に述べたように伝送路の伝送性能(速度)に上限がある以上、送信データ量が本来のデータ以上に肥大化することはできる限り避けたい。そこで、本発明では、シンボルエラーとCRC符号の付加といういたって簡単なエラー検出手段を用いていることを特徴としている。特に、図1の例ではシンボルエラーを監視することを主としており、これは伝送データをエラー検出のために符号付加することなく実現している。
【0048】
一方で、第2の実施の形態では、シンボルエラーに加えてCRCエラーをも同時に監視している。これはシンボルエラーの検出ではすべてのエラーが検出できるわけではないためであり、その検出精度を高めるためにCRC符号を用いたエラー検出もあわせて利用している。つまり、シンボルエラーとは例えば8bits(ビット)のデータを10bitsの特定のシンボル(ビットパターン)に置き換えることで同一bit(1又は0)が4つ以上連続して発生しないようにするなどのための符号化であり、このため伝送データにエラーが生じていても定義シンボルに化けている場合にはエラーとして検出することができない。そこで、CRC符号を用いたエラーチエックと併用することでエラー検出精度を高めることで、より高精度の光軸合わせを実現している。
【0049】
また、第1、第2の実施の形態における受信機16において第1の光受信信号のエラーレートを算出するためには、一定時間エラー発生状況を監視しなければならない。しかし、やみくもに長時間監視することは監視手段の肥大化に繋がってしまったり、送信機1が方向調整した時の結果を返信するまでに時間がかかってしまう。このことから、このエラーレート算出のための監視時間はシステムに応じた適切な長さで監視することが望まれる。例えば、映像データの伝送を考えた場合その伝送データの再生において、画質が視覚上乱れるレベルのエラー発生はシステムとして許されない。そのようなシステムではエラーの視覚上の影響の有無が1つの判断材料となり、ハイビジョンデータのレベルではおおよそ10の−9乗ビット以上のエラーが発生すると視覚的に検知できるようになる。つまり、このような映像データの伝送で用いる場合にはこれ以上のエラー発生は許されないのでエラー検出精度としてもこの精度を必要とすることになり、最低でも10の9乗ビット時間はエラー発生を監視することが望ましい。
【0050】
このような光無線伝送装置においての光軸合わせ方法の概要について説明する。ここでは、前記した2つの実施の形態のうち図1を用いて説明する。この例で示したものによって室内などで光伝送を行う場合は、送信機1−受信機16間の距離はせいぜい数十m程度であるので、まず、受信機16の第1の光受信手段17の受光素子は比較的広い入射角を有するもので、送信機1の方向に目分量で合わせられる場合を想定している。送信機1からは、映像信号などが光信号に変換されて第1の光信号が出力される。受信機16では、この第1の光信号が受信され電気信号に変換され、外部に映像信号などのデータとして出力されるとともに、この第1の光信号の受信エラーが検出される。
【0051】
この受信エラー発生頻度からエラーレートを算出し、エラーレート情報としてパイロット信号としての役割も持つ第2の光信号に乗せて送信機1に向けて出力される。そして、送信機1では、このパイロット信号が送信機1の第2の光受信手段10で受信され電気信号に変換されて、その信号自身の受信レベル及びこの第2の光受信信号に乗せられた受信機16での第1の光受信信号のエラーレート情報が取り出されて、これら情報に応じて送信機1は制御部5によって駆動手段7、8を制御することで送信機1の光軸を受信機16へ自動で合わせる。
【0052】
上述したように、本発明の光無線伝送装置では、送信機1が受信機16へ光軸を自動で合わせることを特徴としており、そのために信号セレクト回路12や復調回路13、パケット検出・解析手段14、受信レベル検出回路15などを持ち、これらから制御部5が各種情報を得て、駆動制御部6及び発光素子ドライバ4を制御することで光軸を調整し、受信機16との間での光伝送を実現している。
【0053】
図10は第2の実施の形態の光伝送装置の送信機1の動作を示している。図10に示すように送信機1では、第1のステップS101として制御部5は信号セレクト回路12を制御して第2の光受信信号を順次選択し、ステップS102でその受信レベル検出回路15で検出された第2の光信号受信レベルをチェックする。このレベルが第1の判定レベル(受信機16からの第2の光信号と判定できるレベル)を超えていない場合には受信機16の方を向いていないとしてステップS103において第1の光信号を停止し、周辺に不必要な第1の光信号の送信を防止して、周りの機器や人などの周辺環境への悪影響の発生を防ぎ、ステップS104で第2の光受信手段10の各受光素子で得られる受信信号レベルに従って駆動手段7、8を制御して第1の光送信手段9及び第2の光受信手段10を受信機16へ向けていく。
【0054】
ステップS102において第1の判定レベルを超えるものがある場合には、ステップS105でこれらすべての第2の光受信信号の受信レベルが一致する(実際には差が所定範囲内にある)かを判定し、一致しない場合にはステップS106において、第2の光受信信号の各レベルに応じて第2の光受信手段10の向きを周辺の上下左右へ変更させるように駆動し、第2の光受信信号の受信レベルが一致するようにしている。なお、第2の光受信手段10は第1の光送信手段9と一体であるので、第1の光送信手段9の向きも同様に変更される。
【0055】
このとき、送信機1において第2の受信光の受信レベルが一致するように第1の光送信手段9及び第2の光受信手段10の向きをどちらの方向に変更させるように駆動するかは、第2の光受信手段10の受信素子の各受信レベルに応じて駆動するものである。
【0056】
ステップS105で第2の受信光の各受信信号レベルがすべて一致した場合には、ステップS113で送信データにCRCデータを付加し、ステップS107で8B10B変換され二値化処理された信号を第1の光送信信号として送信を開始し、ステップS108において第2の送信光で送られる受信機16側での第1の光信号受信のエラーレート情報を受信し、ステップS109において得られたエラーレート情報を解析し、もし、エラーが有るとの情報を受けたならステップS110で第1の光送信手段9の向きをわずかに変更させるように微動させる。このとき、第1の光送信手段9と一体である第2の光受信手段10も微動させられる。ステップS110の終了後、ステップS107〜S110は必要に応じて繰り返され、再度受信機16からのエラーレート情報をステップS109で判定する。
【0057】
もし、このステップS109でエラーが無いとの情報を受けたなら、ステップS111で第1の光送信手段9及び第2の光受信手段10の向きを固定し、ステップS112によって受信機16からの第2の光送信時間が停止しているかを一定時間以上監視(検知)して確認する。これは、受信機16側では第1の光信号がエラー無く受信できるようになったら、第2の光信号の送信を停止するとしておくことで、エラー無く第1の光信号が送信できるように光軸が合ったかを最終的に確認しているものであり、もしこのステップS112で第2の光信号の停止が認められない場合には、再度光軸調整をステップS101から行うためのものである。
【0058】
次に、図11を用いて第2の実施の形態の受信機16の動作を説明する。受信機16ではステップS201として第1の光受信手段17及び第2の光送信手段29を可動部22、23を手動で調整して送信機1の概略方向へ向ける。送信機1の概略方向へ向けられた受信機16は、ステップS202において第1の光受信手段17で受信される受信光レベルをチェックし、送信機1から送られてくる第1の光信号と認められるレベル(一定レベル)以上でなければ、ステップS203において第2の光送信手段29から送信機1に対してその位置を知らせるための信号(パイロット光)を送信する。
【0059】
ステップS202で第1の光信号の受信光レベルを一定レベル以上であると確認できた場合には、ステップS204で更に第1の光信号の受信レベルがデータ伝送が可能なレベル付近になるまで待機する。ここで、受信レベルがある程度、第1の光信号でデータが伝送できるレベルに到達すれば、ステップS205で第2の光送信手段29を停止して、第2の光信号(パイロット光)を停止する。次に、ステップS206で受信した第1の光信号によるデータを二値化及び10B8B変換(復号化)し、ステップS207において第1の受信信号のシンボルエラーを検出し、ステップS214でCRCによりエラーをチェックする。
【0060】
このステップS207及びステップS214で検出するエラー数をステップS208で一定時間経過するまでの間数え、ステップS209でこの一定時間で検出したエラー数からエラーレートを算出し、ステップS210でエラーの有無を判定し、エラーが無い場合にはステップS211でエラー無しパケットを生成し、エラーがある場合にはステップS212でそのエラーレートを示すエラーパケットを生成し、ステップS213においてこの第2の光信号に生成されたパケットを変調して乗せ、送信機1へ伝送する。
【0061】
なお、上述の実施の形態において説明した光無線伝送装置の送信装置、受信装置の構成は、本発明の技術思想を説明するための一例を示したものであり、その構成は、適宜変更可能である。
【0062】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、送信機が無駄な動作を必要最低限に抑えて受信機の概略位置を素早く探し出した後に、受信機から送られてくるエラーレート情報に応じて最終的にエラーの無い状態へと光軸合わせを行うようにしたので、高速かつ正確な自動光軸合わせが可能となる。
また、本発明では、受信機側での光受信レベルを参照にするのではなく実際のデータ伝送時のエラー発生状況を用いて、伝送エラーの発生しない伝送路を確保する光軸合わせをするので、受信機側の第1の光受信手段の性能バラツキや長時間使用による性能劣化などに関係なく、データ伝送が可能な光軸調整が可能となり、安定度の高い光伝送装置が実現可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明における光無線伝送装置の第1の実施の形態を示す概略構成図である。
【図2】光源位置と4分割PDの受信レベルの関係を示す説明図である。
【図3】本発明の第1の光軸合わせ方法を示す説明図である。
【図4】本発明の第1の光軸合わせ方法を詳しく示す説明図である。
【図5】光軸ずれを示す説明図である。
【図6】エラー情報送信パケットの構成例を示す説明図である。
【図7】図1の送信機の光軸合わせ動作の概略を示すフローチャートである。
【図8】図1の受信機の光軸合わせ動作の概略を示すフローチャートである。
【図9】本発明における光無線伝送装置の第2の実施の形態を示す概略構成図である。
【図10】図9の送信機の光軸合わせ動作の概略を示すフローチャートである。
【図11】図9の受信機の光軸合わせ動作の概略を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1 送信機
2 8B10B変換回路(符号化回路)
3、19 二値化回路
4、28 発光素子ドライバ
5 制御部
6 駆動制御部
7 パン駆動手段
8 チルト駆動手段
9 第1の光送信手段
10 第2の光受信手段(光学レンズ)
11、18 受光回路
12 信号セレクト回路
13 復調回路
14 パケット検出・解析手段
15 受信レベル検出回路
16 受信機
17 第1の光受信手段
20 信号レベル検出回路
21 10B8B変換回路(シンボル復号回路)
22、23 可動部
24 シンボルエラー検出回路
25 エラーレート算出回路
26 エラーレートパケット生成回路
27 変調回路
28 発光素子ドライバ
29 第2の光送信手段(光源)
30 CRC付加回路
31 CRC回路
40 コマンドヘッダ
41 データ長
42 データ(エラーレートデータ)
43 データエンド
50 受光軸
51 発光軸[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical wireless transmission apparatus that performs optical wireless transmission with an optical axis of an optical signal having a relatively narrow emission angle transmitted from a transmitter directed toward a receiver.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, there is an optical wireless transmission technology that performs spatial transmission of information using light. In general, infrared light is used for the optical wireless transmission, and a semiconductor light emitting element such as a light emitting diode or a laser diode is used as the light emitting element. In such optical wireless transmission, when it is desired to provide a sufficient distance between transmission and reception, it is necessary to narrow the output angle of the light beam emitted from the transmission device sharply, that is, to narrow it so that a signal with a sufficient light level is incident on the reception device side. Therefore, the optical axes of the transmission device and the reception device must be aligned. Therefore, alignment of the optical axis of the optical wireless transmission apparatus is a very troublesome operation because a light beam having a narrow emission angle is used or infrared light whose light beam is invisible is used. Therefore, conventionally, there has been proposed an optical wireless transmission apparatus that can easily perform this optical axis alignment.
[0003]
As an example, Patent Document 1 below discloses that the visible light from the transmission device is focused on the same optical axis as the signal transmission infrared light or parallel optical axis and sent together to the reception device side. An optical wireless transmission device is disclosed in which an operator adjusts the optical axis of a transmission device while observing visible light reflected by the visible light reflection means and being applied to the provided visible light reflection means. As another technique, an optical sight transmitter is installed in the transmitter and the optical axis is adjusted while looking at the sight, or a measuring device for detecting the received light level is connected to the receiver side. There is also an optical wireless transmission device that performs optical axis alignment in one set. In addition, as disclosed in Patent Document 2 below, there is a type that uses a light source for adjusting the optical axis on the receiver side to fold back the reception level information of the transmitted light from the transmitter and adjust the optical axis accordingly. .
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-62-110339
[Patent Document 2]
JP-A-7-131422
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the optical wireless transmission device as disclosed in the above-described Patent Document 1 requires a configuration that causes the transmission device to generate visible light used for purposes other than optical wireless transmission. In addition, when it is desired to keep a sufficient distance between the transmitting and receiving devices, the visible light emission output must be made sufficiently large, and it is necessary to add the configuration, thereby increasing the cost of the transmitting device. In addition, the device becomes large. This is the same when a sighting machine is installed in the transmission device.
[0006]
Further, it is necessary to strictly match the optical axis of visible light, the aim of the sighting device, and the optical axis of infrared light for signal transmission. In addition, even when the measurement device for detecting the received light level is connected to the receiving device and the measurement is performed by one person, there are disadvantages such as the need to prepare the measured device for detecting the received light level and the need for manpower. As described above, when the conventional optical wireless transmission device attempts to simplify the optical axis alignment, the cost of the transmission / reception device increases and the size of the transmission / reception device increases. Conversely, the cost of the transmission / reception device decreases and the size of the transmission / reception device decreases. As a result, there is a drawback that it takes time and effort to align the optical axis.
[0007]
In Patent Document 2, the above-described problem is solved. However, a single light receiving device in which transmission light as a pilot signal from an optical axis adjusting optical transmission element attached to a receiver is mounted on a transmitter. Light is received by the element, and the optical axis is adjusted based only on the received light level and the reception level of the transmission light for signal transmission from the transmitter. For this reason, when a person adjusts the optical axis using a level display device or the like based on this information, the effort can be simplified sufficiently, but when the optical axis is adjusted automatically, unnecessary operations increase. End up.
[0008]
The reason is that it is impossible to determine whether the receiver is located on the top, bottom, left, or right only by the level of the transmission light for adjusting the optical axis obtained by a single light receiving element. Therefore, in order to automatically adjust the optical axis, it must always move once and it must be judged whether the direction of its movement is correct compared to the light reception level, and it must be judged after moving. . In this case, there is a problem in that unnecessary movement increases, and considering the time required for mechanical driving, it becomes a drag on high-speed automatic optical axis alignment. Furthermore, during automatic optical axis adjustment, the transmitter will transmit the transmitted light in an unspecified direction, which may adversely affect other peripheral optical systems, etc., or if a laser is used as the light source, I'm worried about the impact on people.
[0009]
In consideration of the above, the transmitter is provided with a plurality of receiving elements for receiving position notification light from the receiver, or the reception level on the receiver side of the transmission light from the transmitter is set. It is conceivable to align the optical axis based on the base. However, matching the optical axis at the reception level of the transmitted light on the receiver side does not necessarily guarantee the optical axis as an optimum condition. That is, in the optical wireless transmission system, the reception level is expected to change greatly depending on the distance between the transmitter and the receiver, and it is not easy to determine and adjust the optical axis at a certain level. In addition, what is actually required for optical axis adjustment is not the magnitude of the light reception level, but the purpose is that transmission data can be transmitted without error. It is not the best way to match.
[0010]
Therefore, the present invention has been made paying attention to the above points, and it is possible to easily direct the optical axis of an optical signal having a relatively narrow emission angle transmitted by a transmitter to a receiver, and more reliably. An object of the present invention is to provide an optical wireless transmission apparatus that can guarantee a data transmission path.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention finally finds the approximate position of the receiver quickly while suppressing unnecessary operations to the minimum necessary, and finally determines the error rate information sent from the receiver. The optical axis is adjusted so that there is no error.
That is, according to the present invention, a transmitter having first optical transmission means for transmitting a first optical signal having a relatively narrow emission angle, and a first for receiving the first optical signal and converting it into an electrical signal. An optical wireless transmission apparatus comprising a receiver having the optical receiving means of
The receiver
Error rate calculating means for calculating an error rate of the first optical signal received by the first optical receiving means;
A second optical transmission unit configured to transmit the error rate information calculated by the error rate calculation unit using a second optical signal;
The transmitter is
A plurality of second optical receiving means each capable of receiving the second optical signal at a level corresponding to the direction of the receiver;
Driving means for moving the first optical transmitting means and the plurality of second optical receiving means together in the direction of the receiver to perform alignment;
First optical axis alignment means for controlling the drive means so as to eliminate the difference in level received by the plurality of second optical reception means, and for aligning the optical axis;
After the first optical axis alignment unit aligns the optical axis, the drive unit is controlled so that the error rate is reduced based on the error rate information in the signal received by the second optical reception unit. Thus, an optical wireless transmission apparatus having a second optical axis alignment means for aligning the optical axis is provided.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
<First Embodiment>
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a first embodiment of an optical wireless transmission apparatus that realizes the optical axis alignment method of the present invention.
[0013]
First, the transmitter 1 will be described. The transmitter 1 receives a signal (for example, a video signal) sent from an external data generation device not described here, and performs an optical wireless transmission on the signal to an encoding circuit (for example, an 8B10B conversion circuit 2). ), And then converted into a binary digital signal that can be optically transmitted by the
[0014]
The transmitter 1 also includes second light receiving means (a plurality of light receiving elements) for receiving a second optical signal transmitted by the second light transmitting means 29 mounted for adjusting the optical axis in the
[0015]
Further, the transmitter 1 performs processing such as electrically amplifying the received signal of each light receiving element received by the second light receiving means 10 by the
[0016]
Here, the control unit (for example, MPU, DSP, etc.) 5 receives the signal received by the second optical receiving means 10 necessary using the
[0017]
Next, the
[0018]
The
[0019]
In the example of FIG. 1, a data reception error is detected using a symbol
[0020]
In addition, when detecting a data error of the first optical signal received by the receiver l6, the first optical signal is used to cancel the error rate detection when the first optical signal is not received at a certain level or higher. The signal
[0021]
Next, referring to FIG. 2, as an example of a light receiving element used as the second optical receiving means 10 of the transmitter 1, light reception in which four (= left and right x 2 up and down) PD elements are enclosed by one lens. A case where an element (4-division PD) is used will be described. The principle of this quadrant PD will be briefly described. As shown in FIG. 2, the divided PD is one in which four PDs (light receiving elements: PD 1, PD 2,
[0022]
The case of FIG. 2A is a case where the
[0023]
Based on such a principle, the quadrant PD can know the direction in which the light source is located by comparing the reception levels of the light receiving elements. An example of the operation will be described with reference to FIGS. In FIG. 3, the second light receiving means 10 mounted on the transmitter 1 has four light receiving elements (PD1, PD2, PD3, PD4) arranged in two left and right and two above and below as shown in FIG. It is assumed that the
[0024]
Here, when the
[0025]
By repeating such control several times, the reception levels SL1 to SL4 of the second optical reception signal of the transmitter 1 are all moved to the same value, and such a state is obtained. By the way, the transmitter 1 roughly grasps the position of the
[0026]
Here, if the optical transmission angle of the first optical transmission means 9 of the transmitter 1 is sufficiently wide (the directivity is sufficiently low), the transmitter 1 sends a signal to the
[0027]
FIG. 5A shows an ideal case where the
[0028]
FIG. 5B shows a case where the
[0029]
Therefore, in the present invention, after the position of the
[0030]
Next, in the present invention, error rate information packetized by the second optical transmission signal is transmitted from the
[0031]
Of course, the configuration example here is a very simple configuration, and it goes without saying that a CRC code can be added or other information can be incorporated as in the second embodiment to be described later. . In actual transmission, a series of data having the structured packet structure can be transmitted continuously, or can be divided (for example, one byte) and transmitted. That is, these sending methods may be determined as a promise on the transmitting side and the receiving side.
[0032]
Next, the operation of the transmitter 1 will be described with reference to FIG. First, in the transmitter 1, the control unit 5 controls the
[0033]
If there is a signal exceeding the first determination level in step S102, the reception levels of all these second optical reception signals coincide with each other in step S105 (actually, they are within a predetermined range where there is a difference). In step S106, the second
[0034]
At this time, the transmitter 1 is driven to change the direction of the first
[0035]
If all the received signal levels of the second received light match in step S105, the control unit 5 controls the light emitting element driver 4 to be turned ON in step S107 for the signal subjected to the 8B10B conversion and binarization processing. To start transmission as the first optical transmission signal, receive the reception error rate information of the first optical signal on the
[0036]
If information indicating that there is no error is received in step S109, the orientations of the first optical transmission means 9 and the second optical reception means 10 are fixed in step S111, and the first signal from the
[0037]
Next, the operation of the
[0038]
If it is confirmed in step S202 that the reception level of the first optical signal (also referred to as first received light) is equal to or higher than a certain level, the reception level of the first optical signal is further transmitted in step S204. Wait until it is close to a possible level. If the reception level reaches a level at which data can be transmitted with the first optical signal to some extent, the second optical transmission means 29 is stopped and the second optical signal (pilot light) is stopped in step S205. . Next, the data of the first optical signal received in step S206 is binarized and 10B8B converted (decoded). In step S207, a symbol error of the data received by the first optical signal is detected, and in step S208. The number of errors until the fixed time elapses is counted. In step S209, the error rate is calculated from the number of errors detected in the fixed time. In step S210, whether there is an error is determined. If there is an error, an error packet indicating the error rate is generated in step S212. In step S213, the second optical signal is modulated and loaded, and then transmitted to the transmitter 1. To transmit.
[0039]
<Second Embodiment>
Next, a transmitter 1 in the optical wireless transmission apparatus shown in FIG. 9 will be described as a second embodiment of the present invention. The transmitter 1 receives a signal (for example, a video signal) sent from an external data generation device not described here, and checks the correctness of the data on the
[0040]
The transmitter 1 has a second optical receiving means 10 for receiving a second optical signal transmitted by the second optical transmitting means 29 mounted for adjusting the optical axis of the
[0041]
The control unit (for example, MPU, DSP, etc.) 5 selects a signal received by the second optical receiving means 10 necessary using the
[0042]
Next, the
[0043]
The
[0044]
In the example of FIG. 9, a symbol
[0045]
In addition, when the data error of the first optical signal received by the
[0046]
Here, the features of the two types of embodiments shown in FIGS. 1 and 9 described above will be described. In each of these two embodiments, whether or not the optical axes of the transmitter 1 and the
[0047]
However, as described above, since there is an upper limit on the transmission performance (speed) of the transmission path, it is desirable to avoid the amount of transmission data from becoming larger than the original data as much as possible. Therefore, the present invention is characterized in that simple error detection means is used for adding a symbol error and a CRC code. In particular, the example of FIG. 1 mainly monitors symbol errors, which is realized without adding codes to the transmission data for error detection.
[0048]
On the other hand, in the second embodiment, a CRC error is simultaneously monitored in addition to a symbol error. This is because not all errors can be detected by symbol error detection, and error detection using a CRC code is also used in order to improve the detection accuracy. In other words, the symbol error is, for example, to prevent four or more identical bits (1 or 0) from occurring continuously by replacing 8 bits (bits) of data with specific symbols (bit patterns) of 10 bits. For this reason, even if an error occurs in the transmission data, it cannot be detected as an error if it is converted into a defined symbol. Therefore, by using together with an error check using a CRC code, the error detection accuracy is increased, thereby realizing higher-precision optical axis alignment.
[0049]
Further, in order to calculate the error rate of the first optical reception signal in the
[0050]
An outline of an optical axis alignment method in such an optical wireless transmission apparatus will be described. Here, it demonstrates using FIG. 1 among two above-mentioned embodiment. When optical transmission is performed indoors or the like by the example shown in this example, the distance between the transmitter 1 and the
[0051]
An error rate is calculated from the frequency of occurrence of this reception error, and is output to the transmitter 1 as error rate information on a second optical signal that also serves as a pilot signal. In the transmitter 1, the pilot signal is received by the second optical receiving means 10 of the transmitter 1 and converted into an electric signal, and is put on the reception level of the signal itself and the second optical reception signal. The error rate information of the first optical reception signal at the
[0052]
As described above, the optical wireless transmission apparatus of the present invention is characterized in that the transmitter 1 automatically aligns the optical axis with the
[0053]
FIG. 10 shows the operation of the transmitter 1 of the optical transmission apparatus according to the second embodiment. As shown in FIG. 10, in the transmitter 1, as the first step S101, the control unit 5 controls the
[0054]
If there is a signal exceeding the first determination level in step S102, it is determined in step S105 whether the reception levels of all these second optical reception signals match (actually, the difference is within a predetermined range). If they do not coincide with each other, in step S106, the second optical receiving means 10 is driven so as to change the direction of the second optical receiving means 10 up, down, left and right in accordance with each level of the second optical reception signal. Signal reception levels are made to match. Since the second optical receiving means 10 is integrated with the first optical transmitting means 9, the direction of the first optical transmitting means 9 is similarly changed.
[0055]
At this time, the transmitter 1 is driven to change the direction of the first
[0056]
If all received signal levels of the second received light match in step S105, CRC data is added to the transmission data in step S113, and the 8B10B converted and binarized signal is added to the first signal in step S107. Transmission is started as an optical transmission signal, the error rate information of the first optical signal reception on the
[0057]
If information indicating that there is no error is received in step S109, the orientations of the first optical transmission means 9 and the second optical reception means 10 are fixed in step S111, and the first signal from the
[0058]
Next, the operation of the
[0059]
If it is confirmed in step S202 that the received light level of the first optical signal is equal to or higher than a certain level, it waits in step S204 until the received level of the first optical signal is close to a level at which data transmission is possible. To do. If the reception level reaches a level at which data can be transmitted with the first optical signal, the second optical transmission means 29 is stopped and the second optical signal (pilot light) is stopped in step S205. To do. Next, the data of the first optical signal received in step S206 is binarized and 10B8B converted (decoded), a symbol error in the first received signal is detected in step S207, and an error is detected by CRC in step S214. To check.
[0060]
The number of errors detected in step S207 and step S214 is counted until a predetermined time elapses in step S208, and an error rate is calculated from the number of errors detected in this predetermined time in step S209, and whether or not there is an error is determined in step S210. If there is no error, an error-free packet is generated in step S211, and if there is an error, an error packet indicating the error rate is generated in step S212, and the second optical signal is generated in step S213. The received packet is modulated and transmitted to the transmitter 1.
[0061]
Note that the configurations of the transmitting device and the receiving device of the optical wireless transmission device described in the above embodiment are examples for explaining the technical idea of the present invention, and the configurations can be changed as appropriate. is there.
[0062]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, after the transmitter quickly finds the approximate position of the receiver while minimizing unnecessary operations, it is finally determined according to the error rate information sent from the receiver. Since the optical axis alignment is performed so that there is no error, the automatic optical axis alignment can be performed at high speed and accurately.
Also, in the present invention, the optical axis alignment for ensuring a transmission path in which no transmission error occurs is performed by using the error occurrence state during actual data transmission instead of referring to the optical reception level at the receiver side. Regardless of performance variations of the first optical receiving means on the receiver side or performance deterioration due to long-term use, optical axis adjustment capable of data transmission is possible, and a highly stable optical transmission device can be realized. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a first embodiment of an optical wireless transmission apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a relationship between a light source position and a reception level of a 4-split PD.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a first optical axis alignment method of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory view showing in detail the first optical axis alignment method of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing optical axis misalignment.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a configuration example of an error information transmission packet.
7 is a flowchart showing an outline of an optical axis alignment operation of the transmitter of FIG. 1;
FIG. 8 is a flowchart showing an outline of an optical axis alignment operation of the receiver of FIG. 1;
FIG. 9 is a schematic configuration diagram illustrating a second embodiment of an optical wireless transmission apparatus according to the present invention.
10 is a flowchart showing an outline of an optical axis alignment operation of the transmitter of FIG. 9;
11 is a flowchart showing an outline of an optical axis alignment operation of the receiver of FIG. 9;
[Explanation of symbols]
1 Transmitter
2 8B10B conversion circuit (encoding circuit)
3, 19 Binarization circuit
4, 28 Light emitting device driver
5 Control unit
6 Drive controller
7 Pan drive means
8 Tilt drive means
9 First optical transmission means
10 Second light receiving means (optical lens)
11, 18 Light receiving circuit
12 signal select circuit
13 Demodulator circuit
14 Packet detection / analysis means
15 Reception level detection circuit
16 Receiver
17 First optical receiving means
20 Signal level detection circuit
21 10B8B conversion circuit (symbol decoding circuit)
22, 23 Movable parts
24 Symbol error detection circuit
25 Error rate calculation circuit
26 Error rate packet generation circuit
27 Modulation circuit
28 Light Emitting Element Driver
29 Second optical transmission means (light source)
30 CRC addition circuit
31 CRC circuit
40 Command header
41 Data length
42 data (error rate data)
43 Data End
50 Light receiving axis
51 Light emission axis
Claims (3)
前記受信機は、
前記第1の光学受信手段で受信した前記第1の光信号のエラーレートを算出するエラーレート算出手段と、
前記エラーレート算出手段により算出されたエラーレート情報を第2の光信号で送信する第2の光学送信手段を有し、
前記送信機は、
前記第2の光信号を各々が前記受信機の方向に応じたレベルで受光可能な複数の第2の光学受信手段と、
前記第1の光学送信手段及び前記複数の第2の光学受信手段を一体で前記受信機の方向に移動させて位置合わせを行うための駆動手段と、
前記複数の第2の光学受信手段により受光されたレベルの差がなくなるように前記駆動手段を制御して光軸位置合わせする第1の光軸位置合わせ手段と、
前記第1の光軸位置合わせ手段が光軸位置合わせした後、前記第2の光学受信手段より受光された信号内の前記エラーレート情報に基づいてエラーレートが少なくなるように前記駆動手段を制御して光軸位置合わせする第2の光軸位置合わせ手段とを、
有する光無線伝送装置。A transmitter having first optical transmission means for transmitting a first optical signal having a relatively narrow emission angle, and reception having first optical reception means for receiving the first optical signal and converting it into an electrical signal. An optical wireless transmission device equipped with a machine,
The receiver
Error rate calculating means for calculating an error rate of the first optical signal received by the first optical receiving means;
A second optical transmission unit configured to transmit the error rate information calculated by the error rate calculation unit using a second optical signal;
The transmitter is
A plurality of second optical receiving means each capable of receiving the second optical signal at a level corresponding to the direction of the receiver;
Driving means for moving the first optical transmitting means and the plurality of second optical receiving means together in the direction of the receiver to perform alignment;
First optical axis alignment means for controlling the drive means so as to eliminate the difference in level received by the plurality of second optical reception means, and for aligning the optical axis;
After the first optical axis alignment unit aligns the optical axis, the drive unit is controlled so that the error rate is reduced based on the error rate information in the signal received by the second optical reception unit. And second optical axis alignment means for aligning the optical axis,
An optical wireless transmission apparatus.
前記受信機は更に、前記エラーレート情報として前記第1の光学受信手段で受信した前記第1の光信号のシンボルエラー数とCRCエラー数を検出して送信し、
前記送信機は、前記シンボルエラー数と前記CRCエラー数に基づいて光軸位置合わせすることを特徴とする請求項1に記載の光無線伝送装置。The transmitter further transmits a CRC added to the first optical signal,
The receiver further detects and transmits the number of symbol errors and the number of CRC errors of the first optical signal received by the first optical receiving means as the error rate information,
The optical wireless transmission apparatus according to claim 1, wherein the transmitter performs optical axis alignment based on the number of symbol errors and the number of CRC errors.
Priority Applications (1)
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2003
- 2003-06-30 JP JP2003189053A patent/JP2005026929A/en active Pending
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