JP2006067333A - データ伝送方法及びシステム、携帯端末装置並びにデータ受信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡易に大量のデータを伝送できるようにする。
【解決手段】データ送信装置１０は、ビーム広がりの大きな光軸判定用ダミー光とビーム広がりの信号光とを同一光軸上で出力可能である。データ送信装置１０の出力光軸２０を、データ受信装置１２の受光部を横切るように走査する。制御回路３４は、フォトダイオード３２の出力から所定光レベル以上の当該光軸判定用ダミー光を受光したことを検出すると、送信回路３６に受信可能信号を送信させ、データ復調回路３８にデータ復調を準備させる。受信回路２８が送信回路３６からの受信可能信号を受信すると、駆動回路２４が、メモリ２２からデータを読み出し、レーザダイオード１４を駆動する。データ復調回路３８は、フォトダイオード３２の出力信号からデータを復調する。
【選択図】図１

Description

本発明は、データ伝送方法及びシステム、携帯端末装置並びにデータ受信装置に関する。

種々の携帯端末が画像を扱うようになったことにより、特に、カメラを装備するようになったことにより大量のデータを伝送する需要が生じている。特に、カメラを装備した携帯端末は、静止画像又は動画像を記録可能であり、これらの画像データを外部に送信する方法が望まれる。従来は、電子メールに添付する方法が採用されている。

しかし、１画面の画素数の増加に伴い、１画像データのデータ量が著しく増加しており、電子メールに添付することにより、他の装置に伝送する方法では、負担が重く、通信コストも高額になってしまう。

有線方式では高速の伝送が容易に可能になるが、信号線を接続する手間が煩雑であるだけでなく、自端末と相手装置の両方に適合する信号ケーブルを常時、携帯する必要があるなど、実際の利用には問題がある。

そこで、本発明は、光空間伝送により簡易に且つ大量のデータを他の装置に伝送するデータ伝送方法及びシステム、携帯端末装置ならびにデータ受信装置を提示することを目的とする。

本発明に係るデータ伝送方法では、先ず、光軸判定用ダミー光と、当該光軸判定用ダミー光のビーム広がりよりも小さいビーム広がりの信号光とを同一光軸上で出力可能なデータ送信装置が、データ受信装置の受光部を横切るように当該光軸判定用ダミー光を走査出力する。当該データ受信装置が、所定光レベル以上の当該光軸判定用ダミー光を受光すると、当該データ送信装置に受信可能を通知すると共にデータ受信を準備する。当該データ送信装置は、当該データ受信装置からの当該受信可能の通知に従い、当該信号光でデータを当該データ受信装置に向け出力する。当該データ受信装置が、当該データ送信装置からの当該信号光を受光して、当該データを受信する。

本発明に係るデータ伝送システムは、データ送信装置からデータ受信装置に空間伝送によりデータを伝送するデータ伝送システムである。当該データ送信装置が、信号光を発生するレーザ光源と、光軸判定用ダミー光を発生するダミー光源と、当該信号光のビーム広がりを当該光軸判定用ダミー光のビーム広がりよりも小さくして当該信号光と当該光軸判定用ダミー光を同一光軸上に出力する光学系と、当該データ受信装置からの受信可能信号を受信する受信回路と、当該受信回路による当該データ受信装置からの受信可能信号の受信に従って、当該データを搬送する当該信号光を当該レーザ光源に出力させる駆動回路とを具備し、当該信号光及び当該光軸判定用ダミー光の光軸を、当該データ受信装置の受光部を横切るように走査可能である。当該データ受信装置が、当該光軸判定用ダミー光及び当該信号光を受光する受光器と、当該受光器の出力電気信号が所定レベル以上か否かを検出するレベル検出器と、当該受光器の出力電気信号が所定レベル以上の場合に、当該レベル検出器の検出結果に従い、当該データ送信装置に当該受信可能信号を送信する送信回路と、当該受光器の出力電気信号が所定レベル以上の場合に、当該レベル検出器の検出結果に従い当該受光器の出力電気信号からのデータ復調を準備し、当該受光器の出力電気信号に含まれるデータを復調するデータ復調回路と、当該データの受信結果を通知する受信結果通知手段とを具備する。

本発明に係る携帯端末装置は、データ受信装置に空間伝送によりデータを送信する携帯端末装置であって、信号光を発生するレーザ光源と、光軸判定用ダミー光を発生するダミー光源と、当該信号光のビーム広がりを当該光軸判定用ダミー光のビーム広がりよりも小さくして当該信号光と当該光軸判定用ダミー光を同一光軸上に出力する光学系と、当該データ受信装置からの受信可能信号を受信する受信回路と、当該受信回路による当該データ受信装置からの受信可能信号の受信に従って、当該データを搬送する当該信号光を当該レーザ光源に出力させる駆動回路とを具備することを特徴とする。

本発明に係るデータ伝送方法は、データ送信待機状態でデータを搬送しないレーザ光を出力し、データ送信開始指令に従い、データを搬送するレーザ光である信号光を出力するデータ送信装置から、データ受信装置に当該データを空間伝搬により伝送するデータ伝送方法である。先ず、データ送信装置の出力する当該レーザ光がデータ受信装置の受光部を横切るように当該データ送信装置を横に振る。当該データ受信装置が、所定光レベル以上の当該レーザ光を受光すると、当該データ送信装置に受信可能を通知すると共にデータ受信を準備する。当該データ送信装置は、当該データ受信装置からの当該受信可能の通知に従い、当該信号光を当該データ受信装置に向け出力する。当該データ受信装置が、当該データ送信装置からの当該信号光を受光して、当該データを受信することを特徴とする。

本発明に係るデータ伝送システムは、データ送信装置からデータ受信装置に空間伝送によりデータを伝送するデータ伝送システムである。当該データ送信装置が、レーザ光を出力するレーザ光源と、当該レーザ光を外部に投射する光学系と、当該データ受信装置からの受信可能信号を受信する受信回路と、当該受信回路による当該データ受信装置からの受信可能信号の受信に従って、当該データを搬送するように当該レーザ光源を駆動する駆動回路とを具備する。当該データ受信装置が、当該レーザ光を電気信号に変換する受光器と、当該データ送信装置からのレーザ光を当該受光器に集光する集光光学系と、当該受光器の出力電気信号のレベルを判定するレベル判定器と、当該レベル判定器の判定結果に従い、当該受光器の出力電気信号が所定レベル以上の場合に、当該データ送信装置に当該受信可能信号を送信する送信回路と、当該レベル判定器の判定結果に従い、当該受光器の出力電気信号が所定レベル以上の場合に、当該受光器の出力電気信号からのデータ復調を準備し、当該受光器の出力電気信号に含まれるデータを復調するデータ復調回路と、当該データの受信結果を通知する受信結果通知手段とを具備する。

本発明に係るデータ受信装置は、データ送信装置からレーザ光の空間伝送により搬送されるデータを受信するデータ受信装置であって、当該レーザ光を電気信号に変換する受光器と、当該データ送信装置からのレーザ光を当該受光器に集光する集光光学系と、当該受光器の出力電気信号のレベルを判定するレベル判定器と、当該レベル判定器の判定結果に従い、当該受光器の出力電気信号が所定レベル以上の場合に、当該データ送信装置に当該受信可能信号を送信する送信回路と、当該レベル判定器の判定結果に従い、当該受光器の出力電気信号が所定レベル以上の場合に、当該受光器の出力電気信号からのデータ復調を準備し、当該受光器の出力電気信号に含まれるデータを復調するデータ復調回路と、当該データの受信結果を通知する受信結果通知手段とを具備することを特徴とする。

本発明によれば、光空間伝送を使って、高速且つ簡易にデータを伝送できる。狭ビームの信号光を利用できるので、高速なデータ伝送が可能である。光軸を走査し、受光部との間で光軸が合致するごく短時間の間に高速にデータを伝送するので、大量のデータをほぼ瞬時に伝送できる。光軸の微細な調整が不要になるので、簡易に利用できる。

以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。

図１は、本発明の第１実施例の概略構成ブロック図を示す。データ送信装置１０は、例えば、携帯電話器であり、光空間伝送によりデータ受信装置１２にデータを送信する。データ送信装置１０とデータ受信装置１２との間の光空間伝送路の光軸調整は、手動で行われる。しかし、後述するように、高速伝送が可能であるので、データ伝送自体は短時間で終了しうる。

データ送信装置１０の構成と基本的動作を説明する。データ送信装置１０は、データを搬送する信号光を発生するレーザダイオード１４と、データ受信装置１２の受光部との間の光軸が合いそうかどうかをデータ受信装置１２が判定するのに使用する光軸判定用ダミーレーザ光を出力するレーザダイオード１６を具備する。

レーザダイオード１４，１６の出力光は、投射光学系１８により同一光軸２０上に合波されて、外部に投射される。但し、レーザダイオード１４の出力信号光は、小さい広がり角でデータ送信装置１０から外部に出射され、レーザダイオード１６の出力ダミー光は、信号光よりも広い広がり角でデータ送信装置１０から外部に出射される。投射光学系１８は、レーザダイオード１４の出力信号光とレーザダイオード１６の出力ダミー光を合波するハーフミラー１８ａと、信号光とダミー光を所望のビーム広がり角で投射するための複数のレンズ１８ｂ，１８ｃ，１８ｄからなる。

ダミーレーザ光は、可視光であるのが好ましい。これにより、データ送信装置１０の使用者は、信号光の照射点を視覚的に確認できる。

メモリ２２には、送信すべきデータ、例えば、画像データが格納されている。駆動回路２４は、メモリ２２から読み出されたデータに従い、レーザダイオード１４を駆動する。これにより、レーザダイオード１４は、メモリ２２から読み出されたデータを強度変調により搬送する信号光を出力する。駆動回路２６は、レーザダイオード１６を直流駆動又は適当な周波数でパルス駆動する。

受信回路２８は、データ受信装置１２からの受信可能信号を受信する。受信回路２８は、受信可能信号を受信すると、駆動回路２４にデータ送信開始信号を印加する。駆動回路２４は、受信回路２８からのデータ送信開始信号に従い、メモリ２２からデータを読み出してレーザダイオード１４を駆動する。

データ受信装置１２の構成と基本的な動作を説明する。集光レンズ３０はデータ送信装置１０から出力される信号光及びダミー光を集光し、フォトダイオード３２に入射する。フォトダイオード３２は、入射光強度に応じた電気信号を出力する。制御回路３４は、フォトダイオード３２の出力電気信号レベルを検出し、その検出結果に従い、送信回路３６、データ復調回路３８及びスピーカ４４を制御する。

制御回路３４は、その第１の機能として、フォトダイオード３２の入射光レベルが所定値以上になると、送信回路３６には、受信可能をデータ送信装置１０（の受信回路２８）に通知するように指示し、且つ、データ復調回路３８には、データ復調の開始を指示する。即ち、制御回路３４は、データ送信装置１０から出力されるデータを受信できる程に、データ送信装置１０の出力光の光軸２０がデータ受信装置１２の受光部（３０，３２）に合っているかどうかを判定する受信可能性判定装置として機能する。

送信回路３６は、制御回路３４からの指令に応じて、データ送信装置１０の受信回路２８に受信可能信号を送信する。また、データ復調回路３８は、制御回路３４からの指令に応じて、フォトダイオード３２の出力電気信号で搬送されるデータの復調を開始する。制御回路３４は、表示装置４２に受信データの復調の開始を表示させる。なお、データ復調回路３８は、受信データの復調を終了すると、その旨を制御回路３４に通知し、制御回路３４は、受信データの復調の終了、即ち受信終了を表示装置４２に表示させる。

送信回路３６から受信回路２８への信号伝送媒体には、光、音及び無線の何れでもよい。受信可能信号はいわば送信開始のトリガー信号であるので、極めて低速の伝送媒体でも利用可能である。広い視野角の赤外線通信、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈに代表される近距離無線、及びパルス音等が利用可能である。

制御回路３４は、その第２の機能として、フォトダイオード３２の入射光レベルが所定値未満の段階でも、フォトダイオード３２の入射光レベルに応じた周波数又は音量の音をスピーカ４４から出力させる。例えば、フォトダイオード３２の入射光レベルが低い場合には、高い音を出力させ、フォトダイオード３２の入射光レベルが高くなると、低い音を出力させる。この音により、送信装置１０の使用者は、受信装置１２との光軸合せの程度を認識できる。

データ受信装置の受光レベルを使用者に通知する方法としては、音の高低以外に、音の大小、パルス音のパルス間隔、発光ダイオードの発光強度又は点滅周期、若しくは、受光レベルの数値表示等もある。

図２は、信号光とダミー光のビーム広がりの様子を示す模式図である。理解しやすいように、光軸２０に直交する断面上での光パワー分布を示す。５０は信号光の光パワー分布を示し、５２はダミー光の光パワー分布を示す。信号光のピークパワーは、ダミー光のピークパワーよりも高い。制御回路３４の閾値は、ダミー光のピークパワーより低く設定されている。データ伝送に際しては，光軸２０がデータ受信装置１２の受光部（レンズ３０及びフォトダイオード３２）を横切るように、データ送信装置１０の向きを横に回転させる。光軸２０は、データ受信装置１２の受光部（レンズ３０及びフォトダイオード３２）に入射するが、その前の光軸２０ａ及び後の光軸２０ｂは共に、データ受信装置１２の受光部に入射しない。光軸は、符号２０ａ，２０，２０ｂという順に移動する。この走査では、まず、ダミー光によりフォトダイオード３２の受光レベルが閾値を越え、次に、信号光がフォトダイオード３２に入射する。

本実施例の使用方法を具体的に説明する。本実施例では、データ送信装置１０は手持ちされており、光軸２０は、安定的にデータ受信装置１２の受光部に合致する訳ではない。データ受信装置１２もまた、手持ちの携帯端末でありえる。この場合、データ送信装置１０とデータ受信装置１２との間の空間伝送路の光軸を安定的に合せることは至難の技であり、従ってまた、大量のデータをデータ送信装置１０からデータ受信装置１２に伝送するのは難しくなる。この問題点を、本実施例では、図３に示すようなシーケンスにより解決している。

データ送信装置１０では、図示しない操作装置により、ダミー光を出力する送信準備状態に設定する。データ受信装置１２は、図示しない操作装置の操作により又は常時、受信準備状態にある。

データ送信装置１０がダミー光（Ｓ１）を出力している状態で、データ送信装置１０の保持者は、信号光の光軸２０が、データ受信装置１２の受光部（レンズ３０及びフォトダイオード３２）を横切るように、データ送信装置１０の向きを横に回転させる。ダミー光のビーム広がりが大きいので、ある程度、光軸２０がデータ受信装置１２の受光部に近くなるに従い、フォトダイオード３２の出力電気信号レベルが増大する。データ送信装置１０の利用者は、この受光状況の変化をデータ受信装置１２の受光レベルのモニタ出力音により確認可能である。

フォトダイオード３２の出力電気信号レベルが受信可能レベルを示す閾値を越えると、制御回路３４は、送信回路３６に受信可能信号（Ｓ２）を送信させ、データ復調回路３８にデータ復調を準備させる。データ送信装置１０の受信回路２８は、送信回路３６からの受信可能信号を受信すると、データ送信開始信号を駆動回路２４に印加する。駆動回路２４は、受信回路２８からのデータ送信開始信号に応じて、メモリ２２の記憶データを読み出し、読み出したデータに従いレーザダイオード１４を駆動する。これにより、レーザダイオード１４は、メモリ２２から読み出されたデータを搬送する信号光（Ｓ３）を出力する。勿論、光軸２０の平均的な走査速度を考慮し、光軸２０の走査の間に信号光がフォトダイオード３２に入射するようなタイミングで、駆動回路２４は、レーザダイオード１４を駆動する。

レーザダイオード１４から出力される信号光は、光学系１８及びレンズ３０を介してフォトダイオード３２に入射し、フォトダイオード３２により電気信号に変換される。データ復調回路３８は、制御回路３４からの時間的に先行する受信可能信号によりデータ復調の準備をしており、フォトダイオード３２から出力される電気信号からデータを復調する。復調されたデータは、メモリ４０に格納される。

データ受信装置１２に送信すべきデータを送信し終えると、駆動回路２４は、データ送信の終了を示すデータ送信終了信号でレーザダイオード１４を駆動する。これにより、レーザダイオード１４は、データ送信終了を示す信号光（Ｓ４）を出力する。この信号光は、光学系１８及びレンズ３０を介してフォトダイオード３２に入射し、フォトダイオード３２により電気信号に変換される。フォトダイオード３２から出力されるデータ送信終了信号に従い、データ復調回路３８はデータ復調を終了し、データ復調の正常終了を表示装置４２に表示させる。

本実施例では、データ送信装置１０の保持者は、ほぼ一定の走査速度で光軸２０を走査、即ち横に振れば良い。本実施例では、信号光のビーム広がりを小さくしてあるので、フォトダイオード３２には十分な光量の信号光が入射可能であり、その結果として、信号光の伝送レートを、例えば、１Ｇｂｐｓのように高速に設定できる。信号光は、フォトダイオード３２を刹那的に横切るので、極く短時間だけフォトダイオード３２に入射する。信号光がフォトダイオード３２に入射する時間がこのように短くても、データ伝送レートが十分に高いので、例えば、１ＭＢといった画像データであっても、本実施例の方法で、データ送信装置１０からデータ受信装置１２に伝送できる。

ダミー光によりデータ復調回路３８がデータ復調を準備しているので、データ復調回路３８は、フォトダイオード３２が信号光の入射に応じた電気信号を出力すると直ぐに、データ復調を開始できる。データ復調回路３８は、復調されたデータをメモリ４０に格納する。データ復調回路３８は、フォトダイオード３２の出力電気信号からデータ送信終了信号を検出すると、データ復調を終了する。必要なデータの復調を正常に終了している場合には、表示装置４２に正常受信が表示される。空間データ伝送が途切れた場合等、データを正常に受信できていない場合には、データ復調回路３８は、表示装置４２の画面にデータ受信の異常、即ち受信失敗を表示する。正常／異常受信の結果を、表示装置４２による表示に代えて音声による通知を採用しても良いし、又は、表示装置４２による表示と音声による通知を併用しても良い。

データ送信装置１０の利用者は、データ受信装置１２の表示装置４２に受信失敗が表示されたら、図３に示すシーケンスを再試行する。本実施例では、伝送レートを速くできるので、データ伝送に必要な時間が短くなる。従って、ごく短時間、データ送信装置１０とデータ受信装置１２との間の空間伝送路の光軸が合えば良く、データ送信装置１０からの出力信号光の光軸を手動で横に振る方法でも、大量のデータを確実にデータ受信装置１２に伝送できる。

データ送信装置１０とデータ受信装置１２との間の空間伝送路の光軸を合致させる別の簡易な方法として、フォトダイオード３２の受光レベルが必要値以上になるように、データ送信装置１０とデータ受信装置１２の配置関係を手動で設定し、データ送信装置１０、及び必要によりデータ受信装置１２を、その位置に静止させる方法がある。

図４は、本発明の第２実施例の概略構成ブロック図を示す。この実施例では、データ受信装置１１２の受光部に光軸のずれに強い光学系を採用することで、ダミーレーザ光を出力するレーザダイオード１６が省略されている。

データ送信装置１１０は、例えば、携帯電話器であり、光空間伝送によりデータ受信装置１１２にデータを送信する。データ送信装置１１０とデータ受信装置１１２との間の光空間伝送路の光軸調整は、手動で行われる。しかし、後述するように、高速伝送が可能であるので、データ伝送自体は短時間で終了しうる。

データ送信装置１１０の構成と基本的動作を説明する。データ送信装置１１０は、データを搬送する信号光を発生するレーザダイオード１１４と、レーザダイオード１１４の出力信号光を狭ビームで外部に出力する投射レンズ１１８を具備する。

メモリ１２２には、送信すべきデータ、例えば、画像データが格納されている。駆動回路１２４は、常時は、レーザダイオード１１４をパルス駆動し、後述する受信回路１２８からのデータ送信開始信号が入力すると、メモリ１２２からデータを読み出し、そのデータに従いレーザダイオード１１４を駆動する。レーザダイオード１１４は、データ送信前には、単なるパルスレーザ光を出力し、データ送信時には、メモリ１２２から読み出されたデータを強度変調により搬送する信号光を出力する。

受信回路１２８は、データ受信装置１１２からの受信可能信号を受信する。受信回路１２８は、受信可能信号を受信すると、駆動回路１２４にデータ送信開始信号を印加する。駆動回路１２４は、受信回路１２８からのデータ送信開始信号に従い、メモリ１２２からデータを読み出してレーザダイオード１１４を駆動する。

データ受信装置１１２の構成と基本的な動作を説明する。データ受信装置１１２は、受光手段として、パラボラ１３０又は凹面反射鏡と、その焦点に配置されたフォトダイオード１３２を具備する。パラボラ１３０は、データ送信装置１０から出力されるレーザ光を反射してフォトダイオード３２に入射する。パラボラ１３０を使用することで、光軸のずれに強くなる。即ち、後述するように、データ送信装置１１０の使用者が、データ送信装置１１０を横に振って光軸１２０を手動で走査した場合でも、レーザ光がフォトダイオード１３２に入射する期間を比較的長くすることができる。

フォトダイオード１３２は、入射光強度に応じた電気信号を出力する。制御回路１３４は、フォトダイオード１３２の出力電気信号レベルを検出し、その検出結果に従い、送信回路１３６、データ復調回路１３８、及びスピーカ１４４を制御する。

制御回路１３４は、その第１の機能として、フォトダイオード１３２の入射光レベルがデータ受信可能なレベル以上になると、受信可能をデータ送信装置１０（の受信回路２８）に通知するように送信回路１３６に指示し、且つ、データ復調回路３８には、データ復調の開始をデータ復調回路３８に指示する。本実施例では、信号光に先行するダミーレーザ光が無いので、フォトダイオード１３２に入手する信号光の光パワーがデータ受信に十分か否かが判定される。

送信回路１３６は、制御回路１３４からの指令に応じて、データ送信装置１１０の受信回路１２８に受信可能信号を送信する。また、データ復調回路１３８は、制御回路１３４からの指令に応じて、フォトダイオード１３２の出力電気信号で搬送されるデータの復調を開始する。制御回路１３４は、表示装置４２に受信データの復調の開始を表示させる。なお、データ復調回路１３８は、受信データの復調を終了すると、その旨を制御回路１３４に通知し、制御回路１３４は、受信データの復調の終了、即ち受信終了を表示装置１４２に表示させる。

送信回路１３６から受信回路１２８への信号伝送媒体には、光、音及び無線の何れでもよい。受信可能信号はいわば送信開始のトリガー信号であるので、極めて低速の伝送媒体でも利用可能である。広い視野角の赤外線通信、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈに代表される近距離無線、及びパルス音等が利用可能である。

制御回路１３４は、その第２の機能として、フォトダイオード１３２の入射光レベルが、データ受信に十分なレベル未満の段階でも、フォトダイオード１３２の入射光レベルに応じた周波数又は音量の音をスピーカ１４４から出力させる。例えば、フォトダイオード１３２の入射光レベルが低い場合には、高い音を出力させ、フォトダイオード１３２の入射光レベルが高くなると、低い音を出力させる。この音により、データ送信装置１１０の使用者は、データ受信装置１１２との光軸合せの程度を認識できる。

データ受信装置１１２の受光レベルを使用者に通知する方法としては、音の高低以外に、音の大小、パルス音のパルス間隔、発光ダイオードの発光強度又は点滅周期、若しくは、受光レベルの数値表示等もある。

本実施例では、信号光に先行するダミーレーザ光が無いので、データ送信装置１１０とデータ受信装置１１２との間の光軸が合う瞬間、即ち、実際に、データ送信装置１１０からデータ受信装置１１２に空間伝搬でデータを伝送できる瞬間を、フォトダイオード１３２の入射するレーザダイオード１１４の出力レーザ光強度で判定する。

本実施例の使用方法を具体的に説明する。本実施例でも、データ送信装置１１０は手持ちされており、光軸１２０は、安定的にデータ受信装置１１２の受光部に合致する訳ではない。データ受信装置１１２もまた、手持ちの携帯端末でありえる。

データ送信装置１１０を、レーザダイオード１１４がパルスレーザ光を出力する送信準備状態に設定する。データ受信装置１１２は、図示しない操作装置の操作により又は常時、受信準備状態にある。

データ送信装置１１０がパルスレーザ光を出力している状態で、データ送信装置１１０の保持者は、レーザ光の光軸１２０が、データ受信装置１１２の受光部の入射窓（図示せず）を横切るように、データ送信装置１１０の向きを横に回転させる。パラボラ１３０を使用することで、広い角度範囲からの入射光がフォトダイオード１３２に入射し得る。制御回路１３４は、フォトダイオード１３２の出力電気信号レベルに応じた周波数の音をスピーカ１４４から出力させる。

光軸１２０がほぼフォトダイオード１３２に合うと、フォトダイオード１３２の出力電気信号レベルがデータ受信の閾値を越える。すると、制御回路１３４は、送信回路１３６に受信可能信号を送信させ、データ復調回路１３８にデータ復調を準備させる。データ送信装置１１０の受信回路１２８は、送信回路１３６からの受信可能信号を受信すると、データ送信開始信号を駆動回路１２４に印加する。駆動回路１２４は、受信回路１２８からのデータ送信開始信号に応じて、メモリ１２２の記憶データを読み出し、読み出したデータに従いレーザダイオード１１４を駆動する。これにより、レーザダイオード１１４は、メモリ１２２から読み出されたデータを搬送する信号光を出力する。

レーザダイオード１１４から出力される信号光は、光学系１１８及びパラボラ１３０を介してフォトダイオード１３２に入射し、フォトダイオード１３２により電気信号に変換される。データ復調回路１３８は、制御回路１３４からの時間的に先行する受信可能信号によりデータ復調の準備をしており、フォトダイオード１３２から出力される電気信号からデータを復調する。復調されたデータは、メモリ１４０に格納される。

データ受信装置１１２に送信すべきデータを送信し終えると、駆動回路１２４は、データ送信の終了を示すデータ送信終了信号でレーザダイオード１１４を駆動する。これにより、レーザダイオード１１４は、データ送信終了を示す信号光を出力する。この信号光は、光学系１１８及びレンズ１３０を介してフォトダイオード１３２に入射し、フォトダイオード１３２により電気信号に変換される。フォトダイオード１３２から出力されるデータ送信終了信号に従い、制御回路１３４は、データ復調回路１３８のデータ復調を終了させ、データ受信の正常終了を表示装置１４２に表示させる。

データ送信装置１１０の向きを横に振る過程で、データ送信装置１１０からデータ受信装置１１２にデータを送信可能な程に、光軸１２０がフォトダイオード１３２に合っている期間は、例えば、１Ｇｂｐｓの信号光で１ＭＢ（バイト）程度のデータを伝送し終えるのに十分な程度の長さである。

本実施例では、データ送信装置１１０の保持者は、ほぼ一定の振れ速度で光軸１２０を横に振れば良い。本実施例では、パラボラ１３０を使用するので、信号光の光軸１２０が多少ずれても、フォトダイオード１３２に十分な光量の信号光が入射し得る。即ち、光軸１２０の移動に強い受光系である。

信号光のビーム広がりを小さくしてあるので、フォトダイオード１３２には十分な光量の信号光が入射可能であり、その結果として、信号光の伝送レートを、例えば、１Ｇｂｐｓのように高速に設定できる。信号光は、フォトダイオード１３２を刹那的ではあるが、第１実施例よりは長い時間で横切るので、第１実施例よりは長い時間、フォトダイオード１３２に信号光が入射しうる。信号光がフォトダイオード３２に入射する時間がこのように短くても、データ伝送レートが十分に高いので、例えば、１ＭＢといった画像データであっても、本実施例の方法で、データ送信装置１１０からデータ受信装置１１２に伝送できる。

必要なデータの復調を正常に終了している場合には、表示装置１４２に正常受信が表示される。空間データ伝送が途切れた場合等、データを正常に受信できていない場合には、制御回路１３４は、表示装置１４２の画面にデータ受信の異常、即ち受信失敗を表示する。正常／異常受信の結果を、表示装置１４２による表示に代えてスピーカ１４４による音声による通知を採用しても良いし、又は、表示装置１４２による表示とスピーカ１４４による音声通知を併用しても良い。

データ送信装置１１０の利用者は、データ受信装置１１２の表示装置４２及び／又はスピーカ１４４により受信失敗が通知されたら、上述のシーケンスを再試行する。本実施例では、伝送レートを速くできるので、データ伝送に必要な時間が短くなる。従って、第１実施例よりは長いが、ごく短時間、データ送信装置１１０とデータ受信装置１１２との間の空間伝送路の光軸が合えば良く、データ送信装置１１０の出力信号光の光軸を手動で横に振る方法でも、大量のデータを確実にデータ受信装置１１２に伝送できる。

データ受信装置１１２の受光部（パラボラ１３０及びフォトダイオード１３２）の構成は、信号光とは別の光源からのダミー光を使用する第１実施例にも適用できることは明らかである。

複数のフォトダイオードを並列に配置して、広い範囲からのレーザビームを受光できるようにしてもよい。図５は、そのように第２実施例のデータ受信装置１１２を変更した第３実施例の概略構成ブロック図を示す。

データ受信装置１１２ａでは、信号光を集光するレンズ１５０の集光面上に複数のフォトダイオード１５２−１〜１５２−ｎからあんるフォトダイオードアレイを配置し、加算器１５４が、フォトダイオード１５２−１〜１５２−ｎの出力電気信号を加算する。複数のフォトダイオード１５２−１〜１５２−ｎは例えば、ラインセンサのように、直線的に配置されるか、又は、カメラ機能撮像素子のように、二次元的に配置される。加算器１５４は、回路上は、いわゆるワイヤードオアで実現される。加算器１５４の出力電気信号が、制御回路１３４とデータ復調回路１３８に印加される。データ復調装置１１２ａのその他の構成要素の作用は、第２実施例と同じであるので、詳細な説明は省略する。

この実施例では、光軸１２０が、集光レンズ１５０の光軸から横にずれたり、角度を持っていても、信号光が何れかのフォトダイオード１５２−１〜１５２−ｎに入射する確率が高くなる。何れかのフォトダイオード１５２−１〜１５２−ｎに信号光が入射すれば、信号光に対応する電気信号が制御回路１３４及びデータ復調回路１３８に入射するので、データ受信装置１１２ａは、データ送信装置１１０から送信されたデータを受信できる。

本実施例では、信号光の光軸１２０が集光レンズ１５０を横切るように走査された場合でも、単一のフォトダイオードを使用する場合に比べて、長い時間、信号光を受光でき、かつまた、光軸ずれに強くなる。これにより、高速の信号光により、大量のデータをデータ送信装置１１０からデータ受信装置１１２ａに伝送できる。

データ受信装置１１２ａの受光部（集光レンズ１５０及び複数のフォトダイオード１５２−１〜１５２−ｎ）の構成は、信号光とは別の光源からのダミー光を使用する第１実施例にも適用できることは明らかである。

携帯電話器等の携帯情報機器、コンピュータ、プリンタ、ビデオ機器及び情報ボックス等が、データ送信装置１０，１１０及びデータ受信装置１２，１１２，１１２ａの何れとして利用可能である。情報ボックスは、電子書籍、音楽データ及び旅行ガイドデータ等をユーザに提供可能なデータ提供装置であり、ネットワークに接続する場合と、スタンドアローンで設置される場合とがある。

上述の各実施例は、携帯情報機器同士のデータ伝送、携帯情報機器からコンピュータ、プリンタ、ビデオ機器、情報家電又は情報ボックス等へのデータ伝送、並びに、情報ボックスから携帯情報機器へのデータ伝送に利用可能である。データ送信装置１０，１１０が情報ボックスである場合に、信号光の光軸２０，１２０を自動で往復走査し、ユーザは、所持する携帯端末の受光部がその光軸２０の走査範囲内に入るように、携帯端末を情報ボックスの信号光出力部に向ければ良い。

携帯情報機器同士で伝送されるデータは、例えば、画像データ、動画像データ、アドレス帳データ、及びその他データファイルである。また、情報ボックスから携帯端末に伝送されるデータは、例えば、音楽データ、動画像データ、書籍データ及び商品情報（旅行案内、不動産物件情報及びカタログなど）等であり、有償又は無償で情報ボックスから携帯端末にダウンロードする。逆に、携帯端末から情報ボックスに撮影画像データをアップロードするのにも使用できる。また、本実施例は、ＨＤＤビデオレコーダなどの映像記録機器から携帯端末への映像データの伝送、ＤＶＤ，ＣＤ又はＭＤ再生装置から携帯端末への音楽データの伝送、カーナビゲーション装置と携帯端末との間でのデータ伝送にも適用可能である。

更には、本実施例は、鉄道駅の改札口又はその近辺に設置される情報ボックスから携帯端末へのデータ伝送にも適用可能である。例えば、携帯端末の所持者が改札口等を通過する際に、情報ボックスから携帯端末に、周辺地図データ、出口案内地図、構内案内地図及び周辺店舗情報等の情報をダウンロードできる。

特定の説明用の実施例を参照して本発明を説明したが、特許請求の範囲に規定される本発明の技術的範囲を逸脱しないで、上述の実施例に種々の変更・修整を施しうることは、本発明の属する分野の技術者にとって自明であり、このような変更・修整も本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明の一実施例の概略構成ブロック図である。 信号光及びダミー光のビーム広がりと強度分布を例示する模式図である。 本実施例の動作シーケンスを示す図である。 本発明の第２実施例の概略構成ブロック図である。 本発明の第３実施例の概略構成ブロック図である。

符号の説明

１０：データ送信装置
１２：データ受信装置
１４：レーザダイオード
１６：レーザダイオード
１８：投射光学系
１８ａ：ハーフミラー
１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ，１８ｅ：レンズ
２０，２０ａ，２０ｂ：光軸
２２：メモリ
２４：駆動回路
２６：駆動回路
２８：受信回路
３０：集光レンズ
３２：フォトダイオード
３４：制御回路
３６：送信回路
３８：データ復調回路
４０：メモリ
４２：表示装置
４４：スピーカ
５０：信号光の光パワー分布
５２：光軸判定用ダミー光の光パワー分布
１１０：データ送信装置
１１２，１１２ａ：データ受信装置
１１４：レーザダイオード
１１８：光学系
１２０，１２０ａ，１２０ｂ：光軸
１２２：メモリ
１２４：駆動回路
１２８：受信回路
１３０：パラボラ
１３２：フォトダイオード
１３４：制御回路
１３６：送信回路
１３８：データ復調回路
１４０：メモリ
１４２：表示装置
１４４：スピーカ
１５０：集光レンズ
１５２−１〜１５２−ｎ：フォトダイオード

Claims (18)

1. 光軸判定用ダミー光と、当該光軸判定用ダミー光のビーム広がりよりも小さいビーム広がりの信号光とを同一光軸上で出力可能なデータ送信装置（１０）が、データ受信装置（１２）の受光部を横切るように当該光軸判定用ダミー光を走査出力し、
   当該データ受信装置（１２）が、所定光レベル以上の当該光軸判定用ダミー光を受光すると、当該データ送信装置（１０）に受信可能を通知すると共にデータ受信を準備し、
   当該データ送信装置（１０）は、当該データ受信装置（１２）からの当該受信可能の通知に従い、当該信号光でデータを当該データ受信装置（１２）に向け出力し、
   当該データ受信装置（１２）が、当該データ送信装置（１０）からの当該信号光を受光して、当該データを受信する
   ことを特徴とするデータ伝送方法。
2. 更に、当該データ受信装置（１２）が、当該データ送信装置（１０）からのデータを正常に受信すると、正常受信を示す情報を出力することを特徴とする請求項１に記載のデータ伝送方法。
3. 当該信号光の光パワーが当該光軸判定用ダミー光の光パワーより大きいことを特徴とする請求項１に記載のデータ伝送方法。
4. データ送信装置（１０）からデータ受信装置（１２）に空間伝送によりデータを伝送するデータ伝送システムであって、
   当該データ送信装置（１０）が、
   信号光を発生するレーザ光源（１４）と、
   光軸判定用ダミー光を発生するダミー光源（１６）と、
   当該信号光のビーム広がりを当該光軸判定用ダミー光のビーム広がりよりも小さくして当該信号光と当該光軸判定用ダミー光を同一光軸上に出力する光学系（１８）と、
   当該データ受信装置（１２）からの受信可能信号を受信する受信回路（２８）と、
   当該受信回路（２８）による当該データ受信装置（１２）からの受信可能信号の受信に従って、当該データを搬送する当該信号光を当該レーザ光源に出力させる駆動回路（２４）
   とを具備し、当該信号光及び当該光軸判定用ダミー光の光軸を、当該データ受信装置の受光部を横切るように走査可能であり、
   当該データ受信装置（１２）が、
   当該光軸判定用ダミー光及び当該信号光を受光する受光器（３２）と、
   当該受光器（３２）の出力電気信号のレベルを判定するレベル判定器（３４）と、
   当該レベル判定器（３４）の判定結果に従い、当該受光器（３２）の出力電気信号が所定レベル以上の場合に、当該データ送信装置（１０）に当該受信可能信号を送信する送信回路（３６）と、
   当該レベル判定器（３４）の判定結果に従い、当該受光器（３２）の出力電気信号が所定レベル以上の場合に、当該受光器（３２）の出力電気信号からのデータ復調を準備し、当該受光器（３２）の出力電気信号に含まれるデータを復調するデータ復調回路（３８）と、
   当該データの受信結果を通知する受信結果通知手段（４２）
   とを具備することを特徴とするデータ伝送システム。
5. 当該信号光の光パワーが当該光軸判定用ダミー光の光パワーより大きいことを特徴とする請求項４に記載のデータ伝送システム。
6. 当該データ送信装置（１０）が携帯端末である請求項４又は５に記載のデータ伝送システム。
7. データ受信装置（１２）に空間伝送によりデータを送信する携帯端末装置であって、
   信号光を発生するレーザ光源（１４）と、
   光軸判定用ダミー光を発生するダミー光源（１６）と、
   当該信号光のビーム広がりを当該光軸判定用ダミー光のビーム広がりよりも小さくして当該信号光と当該光軸判定用ダミー光を同一光軸上に出力する光学系（１８）と、
   当該データ受信装置（１２）からの受信可能信号を受信する受信回路（２８）と、
   当該受信回路（２８）による当該データ受信装置（１２）からの受信可能信号の受信に従って、当該データを搬送する当該信号光を当該レーザ光源に出力させる駆動回路（２４）
   とを具備することを特徴とする携帯端末装置。
8. 当該データ送信装置が携帯電話器であることを特徴とする請求項６に記載の携帯端末装置。
9. データ送信待機状態でデータを搬送しないレーザ光を出力し、データ送信開始指令に従いデータを搬送するレーザ光である信号光を出力するデータ送信装置（１１０）から、データ受信装置（１１２，１１２ａ）に当該データを空間伝搬により伝送するデータ伝送方法であって、
   データ送信装置（１１０）の出力する当該レーザ光がデータ受信装置（１１２，１１２ａ）の受光部を横切るように当該データ送信装置（１１０）を横に振り、
   当該データ受信装置（１１２，１１２ａ）が、所定光レベル以上の当該レーザ光を受光すると、当該データ送信装置（１１０）に受信可能を通知すると共にデータ受信を準備し、
   当該データ送信装置（１１０）が、当該データ受信装置（１１２、１１２ａ）からの当該受信可能の通知に従い、当該信号光を当該データ受信装置（１１２，１１２ａ）に向け出力し、
   当該データ受信装置（１１２，１１２ａ）が、当該データ送信装置（１１０）からの当該信号光を受光して、当該データを受信する
   ことを特徴とするデータ伝送方法。
10. 当該データ受信装置（１１２）は、当該データ送信装置（１１０）からのレーザ光を集光する凹面反射鏡（１３０）と、当該凹面反射鏡（１３０）により集光されたレーザ光を電気信号に変換する受光器（１３２）を具備することを特徴とする請求項９に記載のデータ伝送方法。
11. 当該データ受信装置（１１２ａ）は、当該データ送信装置（１１０）からのレーザ光を集光する集光光学系（１５０）と、当該集光光学系（１５０）の所定面上に配置され、レーザ光を電気信号に変換する複数の受光器（１５２−１〜１５２−ｎ）と、当該複数の受光器の出力電気信号を加算する加算器（１５４）とを具備することを特徴とする請求項９に記載のデータ伝送方法。
12. 更に、当該データ受信装置（１１２，１１２ａ）が、当該データ送信装置（１１０）からのデータを正常に受信すると、正常受信を示す情報を出力することを特徴とする請求項９に記載のデータ伝送方法。
13. データ送信装置（１１０）からデータ受信装置（１１２）に空間伝送によりデータを伝送するデータ伝送システムであって、
    当該データ送信装置（１１０）が、
    レーザ光を出力するレーザ光源（１１４）と、
    当該レーザ光を外部に投射する光学系（１１８）と、
    当該データ受信装置（１１２）からの受信可能信号を受信する受信回路（１２８）と、
    当該受信回路（１２８）による当該データ受信装置（１１２）からの受信可能信号の受信に従って、当該データを搬送するように当該レーザ光源を駆動する駆動回路（１２４）
    とを具備し、
    当該データ受信装置（１１２）が、
    当該レーザ光を電気信号に変換する受光器（１３２，１５２−１〜１５２−ｎ，１５４）と、
    当該データ送信装置（１１０）からのレーザ光を当該受光器（１３２，１５２−１〜１５２−ｎ，１５４）に集光する集光光学系（１３０，１５０）と、
    当該受光器（１３２，１５２−１〜１５２−ｎ，１５４）の出力電気信号のレベルを判定するレベル判定器（１３４）と、
    当該レベル判定器（１３４）の判定結果に従い、当該受光器（１３２，１５２−１〜１５２−ｎ，１５４）の出力電気信号が所定レベル以上の場合に、当該データ送信装置（１１０）に当該受信可能信号を送信する送信回路（１３６）と、
    当該レベル判定器（１３４）の判定結果に従い、当該受光器（１３２，１５２−１〜１５２−ｎ，１５４）の出力電気信号が所定レベル以上の場合に、当該受光器（１３２）の出力電気信号からのデータ復調を準備し、当該受光器（１３２，１５２−１〜１５２−ｎ，１５４）の出力電気信号に含まれるデータを復調するデータ復調回路（１３８）と、
    当該データの受信結果を通知する受信結果通知手段（１４２）
    とを具備することを特徴とするデータ伝送システム。
14. 当該集光光学系が、凹面反射鏡（１３０）からなることを特徴とする請求項１３に記載のデータ伝送システム。
15. 当該受光器が、複数の光電変換素子（１５２−１〜１５２−ｎ）と、当該複数の光電変換素子（１５２−１〜１５２−ｎ）の出力電気信号を加算する加算器（１５４）とからなることを特徴とする請求項１３に記載のデータ伝送システム。
16. データ送信装置（１１０）からレーザ光の空間伝送により搬送されるデータを受信するデータ受信装置であって、
    当該レーザ光を電気信号に変換する受光器（１３２，１５２−１〜１５２−ｎ，１５４）と、
    当該データ送信装置（１１０）からのレーザ光を当該受光器（１３２，１５２−１〜１５２−ｎ，１５４）に集光する集光光学系（１３０，１５０）と、
    当該受光器（１３２，１５２−１〜１５２−ｎ，１５４）の出力電気信号のレベルを判定するレベル判定器（１３４）と、
    当該レベル判定器（１３４）の判定結果に従い、当該受光器（１３２，１５２−１〜１５２−ｎ，１５４）の出力電気信号が所定レベル以上の場合に、当該データ送信装置（１１０）に当該受信可能信号を送信する送信回路（１３６）と、
    当該レベル判定器（１３４）の判定結果に従い、当該受光器（１３２，１５２−１〜１５２−ｎ，１５４）の出力電気信号が所定レベル以上の場合に、当該受光器（１３２）の出力電気信号からのデータ復調を準備し、当該受光器（１３２）の出力電気信号に含まれるデータを復調するデータ復調回路（１３８）と、
    当該データの受信結果を通知する受信結果通知手段（１４２）
    とを具備することを特徴とするデータ受信装置。
17. 当該集光光学系が、凹面反射鏡（１３０）からなることを特徴とする請求項１６に記載のデータ受信装置。
18. 当該受光器が、複数の光電変換素子（１５２−１〜１５２−ｎ）と、当該複数の光電変換素子（１５２−１〜１５２−ｎ）の出力電気信号を加算する加算器（１５４）とからなることを特徴とする請求項１６に記載のデータ受信装置。

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