JP2006310913A - Optical transmission apparatus and optical space transmission system - Google Patents

Optical transmission apparatus and optical space transmission system Download PDF

Info

Publication number
JP2006310913A
JP2006310913A JP2005127413A JP2005127413A JP2006310913A JP 2006310913 A JP2006310913 A JP 2006310913A JP 2005127413 A JP2005127413 A JP 2005127413A JP 2005127413 A JP2005127413 A JP 2005127413A JP 2006310913 A JP2006310913 A JP 2006310913A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical
power density
optical transmission
light
unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2005127413A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tomoaki Ieda
知明 家田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP2005127413A priority Critical patent/JP2006310913A/en
Publication of JP2006310913A publication Critical patent/JP2006310913A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve problems of a complicated mechanism for deflecting an optical transmission signal and an increased optical transmission power in order to carry out optical transmission within a wide optical reception installation range. <P>SOLUTION: A lens 204 is provided on a front side of a light emitting element unit 203, vertical drive sections 206a, 206b, and horizontal drive sections 207a, 207b move the lens 204 so as to deflect an optical transmission signal with a power density distribution wherein a plurality of optical power density maximum parts exist. Thus, the optical receivers can correctly reproduce information data within the optical receiver installation range being a two-dimensional wide range by having only to move the lens 204 within a small range. Since it is not necessary to send out optical transmission signal of power density more than the minimum power density, and transmission power can be supressed small. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、映像信号、音声信号、デジタルデータ信号などの情報データを、光送信装置と光受信装置との間で、自由空間を介して光信号で伝送する光空間伝送システムに関するものである。   The present invention relates to an optical space transmission system that transmits information data such as a video signal, an audio signal, and a digital data signal as an optical signal between an optical transmission device and an optical reception device through a free space.

光空間伝送システムでは、光受信装置の位置において、光伝送信号から情報データを再生できるような、一定値(最小受光電力密度)以上の光電力密度を得るようにしなければならない。また一方では、使用者が容易に使用できるように、光受信装置の設置できる範囲を広くすることが望まれる。   In the optical space transmission system, it is necessary to obtain an optical power density of a certain value (minimum received light power density) or higher so that information data can be reproduced from the optical transmission signal at the position of the optical receiver. On the other hand, it is desirable to widen the range in which the optical receiver can be installed so that the user can easily use it.

このため、従来の光空間伝送システムとしては、光送信装置からの光伝送信号が、広い範囲に亘って、ほぼ均一な光電力密度となるようにしているものがあった。(例えば、特許文献1参照)。図11は、前記特許文献1に記載された従来の光空間伝送システムの光送信装置の構成を示すものであり、図12は、前記特許文献1に記載された従来の光空間伝送システムの光送信装置から送出される光伝送信号の光電力密度分布を示している。   For this reason, as a conventional optical space transmission system, there has been a system in which an optical transmission signal from an optical transmission device has a substantially uniform optical power density over a wide range. (For example, refer to Patent Document 1). FIG. 11 shows the configuration of the optical transmitter of the conventional optical space transmission system described in Patent Document 1, and FIG. 12 shows the light of the conventional optical space transmission system described in Patent Document 1. The optical power density distribution of the optical transmission signal sent out from a transmitter is shown.

図11において、発光素子1a、1bからの光と、発光素子1c、1dからの光を、それぞれレンズ2a、2bを介して送信している。レンズ2aとレンズ2bからの送信光を重ね合わせ、図12のように、広い範囲に亘って光電力密度をほぼ均一としていた。これにより、広い範囲で最小受光電力密度以上の光電力密度を得ていた。   In FIG. 11, the light from the light emitting elements 1a and 1b and the light from the light emitting elements 1c and 1d are transmitted through the lenses 2a and 2b, respectively. The transmission light from the lens 2a and the lens 2b was superposed to make the optical power density almost uniform over a wide range as shown in FIG. As a result, an optical power density equal to or higher than the minimum received power density was obtained in a wide range.

一方これに対して、従来の光空間伝送システムとして、光受信装置での信号再生に必要な光信号の光受光電力を得るために、送信光の光軸を調整しているものもあった(例えば、特許文献2参照)。図13は、前記特許文献2に記載された従来の光空間伝送システムの光送受信装置を示すものである。   On the other hand, some conventional optical space transmission systems adjust the optical axis of the transmitted light in order to obtain the light receiving power of the optical signal necessary for signal reproduction in the optical receiver ( For example, see Patent Document 2). FIG. 13 shows an optical transmitter / receiver of a conventional optical space transmission system described in Patent Document 2. In FIG.

図13において、光送受信装置10は、光送信装置と光受信装置を兼ねたものであるが、ここでは光送信装置として説明する。送信レンズ11から光伝送信号を送出し、対向する受信装置(図示せず)で前記光伝送信号を受信する。この光伝送信号は、ほぼ送信レンズ11の光軸上に最大の電力密度を有しており、光軸付近の比較的狭い角度範囲で最小受光電力密度以上の電力密度が得られるようになっている。そして、対向する受信装置の方向に最大の電力密度の方向を合わせるため(したがって、送信レンズ11の光軸を対向する受信装置の方向に合わせるため)、直交する軸13、14で回転させ、送信レンズの方向を偏向する構成となっていた。
特開平11−150513号公報(第3頁、図1) 特開平10−276133号公報(第4頁、図11)
In FIG. 13, the optical transmission / reception device 10 serves as both an optical transmission device and an optical reception device, but here it will be described as an optical transmission device. An optical transmission signal is transmitted from the transmission lens 11, and the optical transmission signal is received by an opposing receiving device (not shown). This optical transmission signal has a maximum power density almost on the optical axis of the transmission lens 11, and a power density equal to or higher than the minimum received light power density can be obtained in a relatively narrow angle range near the optical axis. Yes. Then, in order to align the direction of the maximum power density with the direction of the opposing receiving device (thus, to align the optical axis of the transmitting lens 11 with the direction of the opposing receiving device), it is rotated by orthogonal axes 13 and 14 and transmitted. It was the structure which deflects the direction of a lens.
Japanese Patent Laid-Open No. 11-150513 (page 3, FIG. 1) Japanese Patent Laid-Open No. 10-276133 (page 4, FIG. 11)

しかしながら、前記特許文献1の様な従来の構成では、広い角度範囲に亘って、全ての位置で最小受光電力密度以上の受光電力密度が得られるように光伝送信号を送信しなければならず、また、その範囲を2次元的に広げる必要がある。このため、大きな光送信電力を必要とし、消費電力が極めて大きくなってしまうという課題を有していた。   However, in the conventional configuration such as Patent Document 1, an optical transmission signal must be transmitted so that a received light power density equal to or higher than the minimum received light power density can be obtained at all positions over a wide angle range. In addition, the range needs to be expanded two-dimensionally. For this reason, there is a problem that a large optical transmission power is required and the power consumption becomes extremely large.

また、前記特許文献2の様な従来の構成では、光送信電力はあまり大きくする必要はないが、光受信装置の設置される可能性のある広い方向範囲全体に、光伝送信号の軸を偏向する必要があった。このため、送信レンズの駆動のための機構が複雑化、大型化したり、光伝送信号の軸の偏向・調整に長時間を要したりするという課題を有していた。   In the conventional configuration such as Patent Document 2, it is not necessary to increase the optical transmission power so much, but the axis of the optical transmission signal is deflected over the wide range of directions in which the optical receiver may be installed. There was a need to do. For this reason, there has been a problem that the mechanism for driving the transmission lens becomes complicated and large, and it takes a long time to deflect and adjust the axis of the optical transmission signal.

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、小さな光送信電力と、簡単化・小型化可能な機構で、短時間で光受信装置に対する情報伝送を可能とした光空間伝送システムを提供することを目的とする。   The present invention solves the above-described conventional problems, and provides an optical space transmission system capable of transmitting information to an optical receiver in a short time with a small optical transmission power and a mechanism that can be simplified and miniaturized. For the purpose.

前記従来の課題を解決するために、本発明の第1の発明の光空間伝送システムは、光送信装置が、前記光伝送信号に複数の光電力密度極大部を持つ電力密度分布を与える光源部と、光伝送信号の全体の送出方向を偏向する光軸偏向部と、前記光軸偏向部を制御する光軸制御部とから成り、前記光軸制御部は、前記光伝送信号の複数の光電力密度極大部の内のいずれかを、前記光受信装置の方向に偏向するように、光軸偏向部を制御する。   In order to solve the above-described conventional problems, the optical space transmission system according to the first aspect of the present invention is a light source unit in which an optical transmission device gives a power density distribution having a plurality of optical power density maximum portions to the optical transmission signal. And an optical axis deflection unit that deflects the entire transmission direction of the optical transmission signal, and an optical axis control unit that controls the optical axis deflection unit, wherein the optical axis control unit includes a plurality of light beams of the optical transmission signal. The optical axis deflecting unit is controlled so as to deflect any one of the power density maximum portions in the direction of the optical receiver.

前記第1の発明の光空間伝送システムによれば、小さな光軸偏向範囲で、光受信装置の広い設置範囲に亘って最小受光電力密度以上の受光電力密度を得ることができる。   According to the optical space transmission system of the first aspect of the invention, it is possible to obtain a received light power density equal to or higher than the minimum received light power density over a wide installation range of the optical receiver with a small optical axis deflection range.

また本発明の第2の発明の光空間伝送システムは、第1の発明に従属する発明であって、前記光伝送信号の複数の光電力密度極大部の、隣り合う光電力密度極大部間の光電力密度極小部の電力密度を、前記光受信装置において伝送信号受信可能な最小受光電力密度レベルより小さくしている。   An optical space transmission system according to a second invention of the present invention is an invention dependent on the first invention, wherein a plurality of optical power density maximum parts of the optical transmission signal are between adjacent optical power density maximum parts. The power density at the minimum optical power density is set to be lower than the minimum received light power density level at which the transmission signal can be received in the optical receiver.

また本発明の第3の発明の光空間伝送システムは、第1の発明に従属する発明であって、前記光伝送信号の複数の光電力密度極大部の、隣り合う光電力密度極大部間の光電力密度極小部の電力密度を、光電力密度極大部の電力密度の1/4以下としている。   An optical space transmission system according to a third invention of the present invention is an invention dependent on the first invention, wherein a plurality of optical power density maximum parts of the optical transmission signal are adjacent to each other. The power density at the minimum portion of the optical power density is set to ¼ or less of the power density at the maximum portion of the optical power density.

前記第2および第3の発明の光空間伝送システムによれば、光伝送信号の送信電力を小さく抑えることができる。   According to the optical space transmission system of the second and third inventions, the transmission power of the optical transmission signal can be kept small.

また本発明の第4の発明の光空間伝送システムは、第1から第3のいずれかの発明に従属する発明であって、前記光伝送信号の複数の光電力密度極大部は、それぞれ略等間隔に配列しており、前記光軸制御部は、少なくとも隣り合う光電力密度極大部を超えない偏向範囲内で前記光軸偏向部を制御する構成を有している。   An optical space transmission system according to a fourth invention of the present invention is an invention dependent on any one of the first to third inventions, wherein the plurality of optical power density maximum portions of the optical transmission signal are substantially equal to each other. Arranged at intervals, the optical axis control unit controls the optical axis deflection unit within a deflection range that does not exceed at least the adjacent optical power density maximum.

また本発明の第5の発明の光空間伝送システムは、第1から第3のいずれかの発明に従属する発明であって、前記光伝送信号の複数の光電力密度極大部を、それぞれ略等間隔に配列し、前記光軸制御部は、隣り合う光電力密度極大部間の角度差の1/(2・cos45°)倍以下の半角の偏向角度範囲内で前記光軸偏向部を制御する構成を有している。   An optical space transmission system according to a fifth invention of the present invention is an invention dependent on any one of the first to third inventions, wherein a plurality of optical power density maximum portions of the optical transmission signal are substantially equal to each other. Arranged at intervals, the optical axis control unit controls the optical axis deflection unit within a half angle deflection angle range equal to or less than 1 / (2 · cos 45 °) times an angular difference between adjacent optical power density maximum portions. It has a configuration.

前記第4および第5の発明の光空間伝送システムによれば、小さな光軸偏向角度範囲で効率的に、光受信装置の広い設置範囲に亘って最小受光電力密度以上の受光電力密度を得ることができる。   According to the optical space transmission systems of the fourth and fifth inventions, a received light power density equal to or higher than the minimum received light power density can be obtained efficiently over a wide installation range of the optical receiver in a small optical axis deflection angle range. Can do.

また本発明の第6の発明の光空間伝送システムは、第1から第5のいずれかの発明に従属する発明であって、前記光源部を、複数の発光素子により構成している。   An optical space transmission system according to a sixth aspect of the present invention is an invention dependent on any one of the first to fifth aspects, wherein the light source section is constituted by a plurality of light emitting elements.

また本発明の第7の発明の光空間伝送システムは、第1から第6のいずれかの発明に従属する発明であって、前記光源部を、複数の発光素子と、前記複数の発光素子前面に設けたレンズにより構成している。   An optical space transmission system according to a seventh aspect of the present invention is an invention dependent on any one of the first to sixth aspects, wherein the light source unit includes a plurality of light emitting elements and a front surface of the plurality of light emitting elements. It is comprised by the lens provided in.

前記第6および第7の発明の光空間伝送システムによれば、簡単な構成で、光伝送信号に複数の光電力密度極大部を持つ電力密度分布を与える光源部を実現することができる。   According to the optical space transmission systems of the sixth and seventh inventions, it is possible to realize a light source unit that gives a power density distribution having a plurality of optical power density maximum portions to an optical transmission signal with a simple configuration.

また本発明の第8の発明の光空間伝送システムは、第7の発明に従属する発明であって、前記複数の発光素子との距離が、前記レンズの焦点距離にほぼ等しくして配置している。   An optical space transmission system according to an eighth aspect of the present invention is an invention dependent on the seventh aspect, wherein the distance from the plurality of light emitting elements is substantially equal to the focal length of the lens. Yes.

前記第8の発明の光空間伝送システムによれば、広がり角の小さなビームを複数有する形で、光伝送信号に複数の光電力密度極大部を持つ電力密度分布を与える光源部を実現し、広い範囲でエネルギー効率の良い伝送ができる。   According to the optical space transmission system of the eighth aspect of the present invention, a light source unit that provides a power density distribution having a plurality of light power density maximum portions to an optical transmission signal in a form having a plurality of beams having a small divergence angle is realized. Energy efficient transmission in a range.

また本発明の第9の発明の光空間伝送システムは、第1から第6のいずれかの発明に従属する発明であって、前記光源部を、複数の発光素子と、前記複数の発光素子前面に設け、発光素子の出射光を拡散した拡散放射光を放射する拡散板と、前記拡散板からの拡散放射光の広がり角を調整するレンズにより構成している。   An optical space transmission system according to a ninth invention of the present invention is an invention dependent on any one of the first to sixth inventions, wherein the light source unit includes a plurality of light emitting elements and a front surface of the plurality of light emitting elements. And a diffusing plate that radiates diffused radiation that diffuses the emitted light of the light emitting element, and a lens that adjusts the spread angle of the diffused radiation from the diffusion plate.

前記第9の発明の光空間伝送システムによれば、簡単な構成で、前記のような複数の光電力密度極大部を持つ電力密度分布を与え、かつ人体に対する悪影響の小さな光源部を実現することができる。   According to the optical space transmission system of the ninth aspect of the present invention, with a simple configuration, it is possible to provide a power density distribution having a plurality of optical power density maximum portions as described above, and to realize a light source portion having a small adverse effect on the human body. Can do.

また本発明の第10の発明の光空間伝送システムは、第9の発明に従属する発明であって、前記レンズを、前記拡散板との距離が、前記レンズの焦点距離にほぼ等しい位置に配置している。   An optical space transmission system according to a tenth aspect of the present invention is an invention dependent on the ninth aspect, wherein the lens is disposed at a position where the distance from the diffusion plate is substantially equal to the focal length of the lens. is doing.

前記第10の発明の光空間伝送システムによれば、広がり角の小さなビームを複数有する形で、前記複数の光電力密度極大部を持つ電力密度分布を与え、かつ人体に対する悪影響の小さな光源部を実現し、広い範囲でエネルギー効率の良い伝送が可能となる。   According to the optical space transmission system of the tenth aspect of the present invention, the light source unit that provides a power density distribution having the plurality of light power density maximum portions in a form having a plurality of beams having a small divergence angle and has a small adverse effect on the human body. Realized and enables energy efficient transmission over a wide range.

また本発明の第11の発明の光空間伝送システムは、第7から第10のいずれかの発明に従属する発明であって、前記光軸偏向部を、前記レンズを前記レンズの軸と略直角方向に移動するレンズ駆動部により構成している。   An optical space transmission system according to an eleventh aspect of the present invention is an invention dependent on any one of the seventh to tenth aspects, wherein the optical axis deflecting portion is substantially perpendicular to the lens axis. The lens driving unit moves in the direction.

前記第11の発明の光空間伝送システムによれば、前記複数の光電力密度極大部を持つ電力密度分布の光伝送信号を、簡単な構成で偏向することができる。   According to the optical space transmission system of the eleventh aspect, the power transmission signal having the power density distribution having the plurality of light power density maximum portions can be deflected with a simple configuration.

また本発明の第12の発明の光空間伝送システムは、第1から第10のいずれかの発明に従属する発明であって、前記光軸偏向部を、前記光源部から出射される前記光伝送信号を反射する可動反射鏡により構成し、可動反射鏡の角度変化により光伝送信号全体の反射方向を偏向して出射することを特徴としている。   An optical space transmission system according to a twelfth aspect of the present invention is an invention dependent on any one of the first to the tenth aspects, wherein the optical axis deflection unit is emitted from the light source unit. The movable reflection mirror is configured to reflect a signal, and the reflection direction of the entire optical transmission signal is deflected and emitted by changing the angle of the movable reflection mirror.

前記第12の発明の光空間伝送システムによれば、前記複数の光電力密度極大部を持つ電力密度分布の光伝送信号を、小さな可動反射鏡の角度変化で偏向することができる。   According to the optical space transmission system of the twelfth aspect of the present invention, an optical transmission signal having a power density distribution having the plurality of optical power density maximum portions can be deflected by changing the angle of a small movable reflector.

また本発明の第13の発明の光空間信号伝送システムは、第12の発明に従属する発明であって、前記複数の発光素子からの出射光を互いに交差させ、前記交差する箇所に前記可動反射鏡を設けた構成としている。   An optical space signal transmission system according to a thirteenth aspect of the present invention is an invention subordinate to the twelfth aspect, wherein light emitted from the plurality of light emitting elements intersects each other, and the movable reflection is applied to the intersecting portion. The mirror is provided.

前記第13の発明光空間伝送システムによれば、前記複数の光電力密度極大部を持つ電力密度分布の光伝送信号を、小さな面積の可動反射鏡で偏向することができる。   According to the optical space transmission system of the thirteenth aspect of the invention, the optical transmission signal having the power density distribution having the plurality of optical power density maximum portions can be deflected by the movable reflecting mirror having a small area.

また本発明の第14の発明の光空間伝送システムは、第1から第13のいずれかの発明に従属する発明であって、前記光受信装置は、前記光伝送信号を受光する受光部と、前記受光部の受光電力を検出する受光電力検出部と、前記受光電力検出部での受光電力情報を送出する受光情報送出部を有し、前記光送信装置は、さらに前記受光情報送出部からの受光電力情報を受信する受光情報受信部を有し、前記光軸制御部は、前記受光情報受信部が受信した受光情報に基づき、前記光軸偏向部を制御する構成としている。   An optical space transmission system according to a fourteenth aspect of the present invention is an invention dependent on any one of the first to thirteenth aspects, wherein the optical receiver includes a light receiving unit that receives the optical transmission signal, A light reception power detection unit that detects the light reception power of the light reception unit; and a light reception information transmission unit that transmits light reception power information in the light reception power detection unit. A light reception information reception unit that receives light reception power information is provided, and the optical axis control unit is configured to control the optical axis deflection unit based on the light reception information received by the light reception information reception unit.

前記第14の発明の光空間伝送システムによれば、前記複数の光電力密度極大部を持つ電力密度分布の光伝送信号の光電力密度極大部の一つを、精度良く光受信装置に向けて偏向することができる。   According to the optical space transmission system of the fourteenth aspect, one of the optical power density maximum portions of the optical transmission signal of the power density distribution having the plurality of optical power density maximum portions is directed to the optical receiver with high accuracy. Can be deflected.

本発明の光空間伝送システムによれば、小さな光送信電力と、簡単化・小型化可能な機構で、短時間で光受信装置に対して情報伝送することができる。   According to the optical space transmission system of the present invention, information can be transmitted to an optical receiver in a short time with a small optical transmission power and a mechanism that can be simplified and miniaturized.

以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1における光空間伝送システムの構成を示すブロック図である。図1において、光空間伝送システム100は、光送信装置101と光受信装置111から構成されている。光送信装置101は、変調回路103、光源部104、光軸偏向部105、光軸制御部106、受光情報受信部107から構成され、光受信装置111は、受光部113、受光電力検出部114、受光情報送出部115、復調部116から構成されている。なお、図15において、破線矢印は光信号を、実線矢印は電気信号を示している。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an optical space transmission system according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, an optical space transmission system 100 includes an optical transmitter 101 and an optical receiver 111. The optical transmission device 101 includes a modulation circuit 103, a light source unit 104, an optical axis deflection unit 105, an optical axis control unit 106, and a light reception information reception unit 107. The optical reception device 111 includes a light reception unit 113 and a light reception power detection unit 114. The light receiving information transmitting unit 115 and the demodulating unit 116 are configured. In FIG. 15, broken line arrows indicate optical signals, and solid line arrows indicate electrical signals.

つぎに、光空間伝送システム100の動作について説明する。伝送すべき情報データを含む入力信号は、光送信装置101の変調回路103に入力され、光源部104を変調するための電気信号に変換された後、光源部104に加えられる。光源部104は、複数の光電力密度極大部を持つ電力密度分布の光伝送信号を送出する光源であるが、これについては後で詳しく説明する。光源部104から送出された、複数の光電力密度極大部を持つ電力密度分布の光伝送信号は、光軸制御部106に制御される光軸偏向部105により、全体の方向に偏向を与えられて、光送信装置101から自由空間に放射される。放射された光伝送信号が、図1における破線矢印であり、図中に示したように、複数の光電力密度極大部を持つ電力密度分布となっている。自由空間に放射された光信号は、光受信装置111の受光部113で受光されて受光電力に応じた電気信号に変換される、受光電力検出部114は受光部113から電気信号を受け、増幅などを行って復調部116に信号出力する、そして復調部116で、情報データを含む出力信号が出力される。一方、受光情報送出部115も、受光電力検出部114からの信号を受け、受光電力情報を光送信装置101の受光情報受信部107に送信する(図中の一点鎖線)。この受光電力情報の送信経路は、例えば別途設けた電波による無線伝送経路を用いるが、光空間伝送経路や有線伝送経路などを用いてもよい。光軸制御部106は、受光情報受信部107からの受光電力情報に基づき、光伝送信号の複数の光電力密度極大部の内のいずれかを、光受信装置111の受光部113の方向に偏向するように、光軸偏向部105を制御する。これにより、光受信装置において、光伝送信号から情報データを再生できる最小受光電力密度以上の光電力密度を得ることができる。受光部113の方向に偏向する光電力密度極大部は、最も少ない偏向角で受光部113の方向に偏向できる極大部を用いればよい。   Next, the operation of the optical space transmission system 100 will be described. An input signal including information data to be transmitted is input to the modulation circuit 103 of the optical transmission device 101, converted into an electric signal for modulating the light source unit 104, and then added to the light source unit 104. The light source unit 104 is a light source that transmits an optical transmission signal having a power density distribution having a plurality of optical power density maximum portions, which will be described in detail later. An optical transmission signal with a power density distribution having a plurality of optical power density maximum portions sent from the light source unit 104 is deflected in the entire direction by an optical axis deflecting unit 105 controlled by the optical axis control unit 106. Thus, the light is emitted from the optical transmission device 101 to free space. The radiated optical transmission signal is a broken-line arrow in FIG. 1, and has a power density distribution having a plurality of optical power density maximums as shown in the figure. The optical signal radiated to the free space is received by the light receiving unit 113 of the optical receiving device 111 and converted into an electric signal corresponding to the received light power. The received light power detecting unit 114 receives the electric signal from the light receiving unit 113 and amplifies it. The signal is output to the demodulator 116. The demodulator 116 outputs an output signal including information data. On the other hand, the light reception information sending unit 115 also receives a signal from the light reception power detection unit 114 and transmits the light reception power information to the light reception information reception unit 107 of the optical transmission device 101 (a chain line in the figure). As the transmission path of the received light power information, for example, a wireless transmission path using a separately provided radio wave is used, but an optical space transmission path, a wired transmission path, or the like may be used. Based on the received light power information from the received light information receiving unit 107, the optical axis control unit 106 deflects one of a plurality of maximum optical power density portions of the optical transmission signal in the direction of the light receiving unit 113 of the optical receiving device 111. Thus, the optical axis deflecting unit 105 is controlled. As a result, in the optical receiver, it is possible to obtain a light power density that is equal to or higher than the minimum received light power density capable of reproducing information data from the optical transmission signal. The light power density maximum portion deflected in the direction of the light receiving portion 113 may be a maximum portion that can be deflected in the direction of the light receiving portion 113 with the smallest deflection angle.

以上のようにして、光送信装置101から光受信装置111に、自由空間を介して光信号で情報データの伝送ができるのである。   As described above, information data can be transmitted as an optical signal from the optical transmitter 101 to the optical receiver 111 through free space.

光受信装置の方向に合わせて光伝送信号を偏向し、情報データを伝送する点は、図13に示した従来の光空間伝送システムと同様であるが、かかる構成によれば、光源部104から複数の光電力密度極大部を持つ電力密度分布の光伝送信号を送出し、光軸制御部106が、光伝送信号の複数の光電力密度極大部の内のいずれかを、光受信装置111の受光部113の方向に偏向すればよい。例えば、少なくとも隣り合う光電力密度極大部を超えない偏向範囲内で偏向すれば良く、光軸偏向部105が小さな偏向角であっても、広い光受信装置111の設置範囲をカバーでき、光軸偏向部105を小型で簡易な構造とすることができる。また、図11に示した従来の光空間伝送システムと比較すると、光受信装置111の設置範囲全体に、最小受光電力密度以上のほぼ均一な電力密度を送出する必要が無く、光電力密度極大部付近が最小受光電力密度以上であれば、その間は最小受光電力密度より小さくてもかまわない。例えば、図1に示したような離散的な電力密度分布で良いので、光源部104の光送信電力を、大幅に低減することができる。   The point of deflecting the optical transmission signal in accordance with the direction of the optical receiver and transmitting the information data is the same as that of the conventional optical space transmission system shown in FIG. An optical transmission signal having a power density distribution having a plurality of optical power density maximum portions is transmitted, and the optical axis control unit 106 determines any one of the plurality of optical power density maximum portions of the optical transmission signal as the light receiving device 111. What is necessary is just to deflect in the direction of the light-receiving part 113. FIG. For example, the deflection may be performed within a deflection range that does not exceed at least the adjacent maximum optical power density maximum, and even if the optical axis deflection unit 105 has a small deflection angle, a wide installation range of the optical receiver 111 can be covered. The deflection unit 105 can be made small and simple. Compared with the conventional optical space transmission system shown in FIG. 11, it is not necessary to send a substantially uniform power density equal to or higher than the minimum received power density to the entire installation range of the optical receiver 111, and the optical power density maximum portion. If the vicinity is equal to or higher than the minimum light reception power density, the distance may be smaller than the minimum light reception power density. For example, since the discrete power density distribution as shown in FIG. 1 is sufficient, the optical transmission power of the light source unit 104 can be greatly reduced.

図2は、図1で説明した本発明の光空間伝送システムの光送信装置101の構成例における光送信装置201を示す側面断面図である。また、図3は、図1の2点差線における矢印A方向から見た背面断面図、図4は、図1の2点差線におけるおよび矢印B方向から見た正面断面図である。   FIG. 2 is a side sectional view showing an optical transmission device 201 in the configuration example of the optical transmission device 101 of the optical space transmission system of the present invention described in FIG. 3 is a rear sectional view as seen from the direction of arrow A in the two-point difference line in FIG. 1, and FIG. 4 is a front sectional view in the direction of the two-point difference line in FIG.

図2〜図4において、光送信装置201の筐体205に、2次元的に配列した複数(図においては7個)の発光素子203a〜203gから構成される発光素子ユニット203が固定されている。この発光素子ユニット203の複数の発光素子203a〜203gからは、互いの光軸がほぼ平行な複数のビーム光が出射している。発光素子ユニット203の前面には、レンズ204が設けられており、発光素子203a〜203gからの距離をレンズ204の焦点距離とほぼ等しくして配置している。これにより、発光素子203a〜203gからのビーム光を、各々がほぼ平行ビームで、互いに角度の異なる複数のビームに変換している。発光素子ユニット203とレンズ204が、図1の光伝送システム100における光源部104に相当しており、複数の光電力密度極大部を持つ電力密度分布の光伝送信号を送出する。レンズ204は、レンズ204をそれぞれ水平方向および垂直方向に移動する垂直駆動部206a、206bおよび水平駆動部207a、207bを介して筐体205に固定している。これにより、垂直駆動部206a、206bおよび水平駆動部207a、207bを用いて、レンズ204をレンズ204の軸に直角な面内で2次元的に移動させることができる。このようにレンズ204を移動することにより、複数の光電力密度極大部を持つ電力密度分布の光伝送信号全体の方向を偏向することができる。つまり、垂直駆動部206a、206bおよび水平駆動部207a、207bとレンズ204が、図1の光伝送システム100の光軸偏向部105に相当する。垂直駆動部206a、206bおよび水平駆動部207a、207bは、ボイスコイルなどを用いることにより実現できる。   2 to 4, a light emitting element unit 203 composed of a plurality of (seven in the figure) light emitting elements 203a to 203g arranged in a two-dimensional manner is fixed to a housing 205 of the optical transmission device 201. . A plurality of light beams whose optical axes are substantially parallel to each other are emitted from the plurality of light emitting elements 203 a to 203 g of the light emitting element unit 203. A lens 204 is provided on the front surface of the light emitting element unit 203, and the distance from the light emitting elements 203 a to 203 g is substantially equal to the focal length of the lens 204. As a result, the light beams from the light emitting elements 203a to 203g are converted into a plurality of beams, each of which is a substantially parallel beam and having different angles. The light emitting element unit 203 and the lens 204 correspond to the light source unit 104 in the optical transmission system 100 of FIG. 1 and transmit an optical transmission signal having a power density distribution having a plurality of optical power density maximum portions. The lens 204 is fixed to the housing 205 via vertical drive units 206a and 206b and horizontal drive units 207a and 207b that move the lens 204 in the horizontal direction and the vertical direction, respectively. Accordingly, the lens 204 can be moved two-dimensionally in a plane perpendicular to the axis of the lens 204 using the vertical driving units 206a and 206b and the horizontal driving units 207a and 207b. By moving the lens 204 in this manner, the direction of the entire optical transmission signal having a power density distribution having a plurality of optical power density maximum portions can be deflected. That is, the vertical drive units 206a and 206b, the horizontal drive units 207a and 207b, and the lens 204 correspond to the optical axis deflection unit 105 of the optical transmission system 100 in FIG. The vertical drive units 206a and 206b and the horizontal drive units 207a and 207b can be realized by using a voice coil or the like.

なお、図2〜図4の光送信装置201においては、図1における変調回路103、光軸制御部106、受光情報受信部107は省略し、図示していない。   2 to 4, the modulation circuit 103, the optical axis control unit 106, and the light reception information receiving unit 107 in FIG. 1 are omitted and not shown.

つぎに、光送信装置201の動作について説明する。   Next, the operation of the optical transmission apparatus 201 will be described.

前述のように、発光素子ユニット203とレンズ204により、複数の光電力密度極大部を持つ電力密度分布の光伝送信号を送出している。例えば、図2に示したように光受信装置設置面があるとすると、光受信装置設置面では図2に示したような電力密度分布となる。発光素子ユニット203の発光素子203a〜203gを等間隔に配列しているので、電力密度分布の光電力密度極大部も、ほぼ等間隔に並んでいる。この電力密度分布の中で、図2に示したような最小受光電力密度を超える部分(図2では電力密度分布の実線が、最小受光電力密度より右側になる部分)でのみ、光受信装置が情報データを正しく再生することができる。図5は、図2における受信装置設置面を矢印A側から見たときの受信装置の受信可能範囲を破線で示したものである。図2および図5のように、光受信装置213を設置すると、この状態では光受信装置213は、情報データを正しく再生することができない。そこで、図6に示したように、垂直駆動部206a、206bにより、レンズ204を図6における下方向にδだけ移動させると、複数の光電力密度極大部を持つ電力密度分布の光伝送信号が図6の下方向に偏向し、光受信装置213における電力密度分布を最小受光電力密度より大きくすることができ、情報データを正しく再生することができる。また、同様に、図2および図5のように、光受信装置213’を設置した場合は、図7に示したように、垂直駆動部206a、206bにより、レンズ204を図7における下方向にδ’だけ移動させ、光受信装置213で情報データを正しく再生できるようにすることができる。なお、この垂直駆動部206a、206bの駆動方向と駆動量は、図1における受光電力情報により決定することができる。   As described above, an optical transmission signal having a power density distribution having a plurality of light power density maximum portions is transmitted by the light emitting element unit 203 and the lens 204. For example, if there is an optical receiver installation surface as shown in FIG. 2, the power density distribution as shown in FIG. 2 is obtained on the optical receiver installation surface. Since the light emitting elements 203a to 203g of the light emitting element unit 203 are arranged at equal intervals, the light power density maximum portions of the power density distribution are also arranged at substantially equal intervals. In this power density distribution, the optical receiver is used only in a portion exceeding the minimum received light power density as shown in FIG. 2 (in FIG. 2, the solid line of the power density distribution is on the right side of the minimum received light power density). Information data can be reproduced correctly. FIG. 5 shows, in broken lines, the receivable range of the receiving device when the receiving device installation surface in FIG. 2 is viewed from the arrow A side. As shown in FIGS. 2 and 5, when the optical receiver 213 is installed, the optical receiver 213 cannot correctly reproduce the information data in this state. Therefore, as shown in FIG. 6, when the lens 204 is moved downward by δ in FIG. 6 by the vertical driving units 206a and 206b, an optical transmission signal having a power density distribution having a plurality of optical power density maximum portions is obtained. By deflecting downward in FIG. 6, the power density distribution in the optical receiver 213 can be made larger than the minimum received light power density, and the information data can be reproduced correctly. Similarly, when the optical receiver 213 ′ is installed as shown in FIGS. 2 and 5, the lens 204 is moved downward in FIG. 7 by the vertical drive units 206a and 206b as shown in FIG. The information data can be correctly reproduced by the optical receiver 213 by moving by δ ′. The driving direction and driving amount of the vertical driving units 206a and 206b can be determined by the received light power information in FIG.

以上は、垂直駆動部206a、206bだけを用いたが、水平駆動部207a、207bも同時に用いて、2次元的に光伝送信号の出射方向を偏向し、2次元的な光受信装置の設置範囲をカバーすることができる。例えば、図5の破線の円で示した電力密度の大きい範囲を、その中心が実線の円内で移動するように、垂直駆動部206a、206bおよび水平駆動部207a、207bでレンズ204を移動させ、2次元的な範囲での光受信装置設置範囲がカバーできる。この時の、光伝送信号の出射方向偏向角の半角は、隣り合う光電力密度極大部間の角度差(図2におけるα)の0.58(1/(2・cos30°))倍以上とすることにより、隣り合う光電力密度極大部の偏光方向を互いに重ね合うことができ、図5の7個の実線の円の全範囲内の光受信装置設置範囲がカバーできる。   In the above, only the vertical drive units 206a and 206b are used, but the horizontal drive units 207a and 207b are also used at the same time to deflect the emission direction of the optical transmission signal two-dimensionally, and the installation range of the two-dimensional optical receiver Can be covered. For example, the lens 204 is moved by the vertical drive units 206a and 206b and the horizontal drive units 207a and 207b so that the center moves within the solid circle in the range where the power density indicated by the broken-line circle in FIG. The optical receiver installation range in a two-dimensional range can be covered. At this time, the half angle of the deflection angle in the emission direction of the optical transmission signal is 0.58 (1 / (2 · cos 30 °)) times or more of the angle difference (α in FIG. 2) between adjacent optical power density maximum portions. By doing so, the polarization directions of the adjacent optical power density maximum portions can be overlapped with each other, and the optical receiver installation range within the entire range of the seven solid line circles in FIG. 5 can be covered.

なお、このように、光伝送信号に小さな偏向角を与えるだけでよいので、本発明の実施の形態1のように、レンズ204を垂直駆動部206a、206bおよび水平駆動部207a、207bでレンズ204で移動させるという簡単な構成の偏向方法の利用が可能となるのである。   Since only a small deflection angle needs to be given to the optical transmission signal in this way, the lens 204 is replaced with the vertical drive units 206a and 206b and the horizontal drive units 207a and 207b as in the first embodiment of the present invention. Therefore, it is possible to use a deflection method having a simple configuration in which the lens is moved by the movement.

また、図11〜12に示した従来の光伝送システムと比較すると、光受信装置範囲全体に、最小受光電力密度以上の電力密度分布で光伝送信号を送出する必要がないので、光伝送信号の送信電力を低減することができる。特に、図2に示したように、光電力密度極大部間に、電力密度がほぼ0になる部分を設けて、光電力密度分布を離散的にすれば、大幅な送信電力の低減が可能になるのである。   Compared with the conventional optical transmission system shown in FIGS. 11 to 12, it is not necessary to send an optical transmission signal to the entire optical receiver range with a power density distribution equal to or higher than the minimum received light power density. Transmission power can be reduced. In particular, as shown in FIG. 2, if the optical power density distribution is made discrete by providing a portion where the power density is almost zero between the optical power density maximum parts, the transmission power can be greatly reduced. It becomes.

以上のように本発明の実施の形態1によれば、発光素子ユニット203の前面にレンズ204を設け、垂直駆動部206a、206bと水平駆動部207a、207bでレンズ204を移動させて、複数の光電力密度極大部を持つ電力密度分布の光伝送信号を偏向することにより、レンズ204を、小さな範囲で移動させるだけで、2次元的な広い範囲の光受信装置設置範囲において、光受信装置で情報データを正しく再生できるようにすることができる。   As described above, according to the first embodiment of the present invention, the lens 204 is provided on the front surface of the light emitting element unit 203, and the lens 204 is moved by the vertical driving units 206a and 206b and the horizontal driving units 207a and 207b. By deflecting an optical transmission signal having a power density distribution having a maximum optical power density distribution, the lens 204 can be moved within a small range by moving the lens 204 within a small two-dimensional range. Information data can be reproduced correctly.

また、2次元的な広い範囲の光受信装置設置範囲全体に最小受光電力密度以上の電力密度の光伝送信号を送出する必要がないので、送信電力を小さく抑えることができる。   Further, since it is not necessary to transmit an optical transmission signal having a power density equal to or higher than the minimum received light power density over the entire two-dimensional wide range of optical receiver installation ranges, the transmission power can be kept small.

なお、本実施の形態1においては、発光素子ユニット203の発光素子203a〜203gを図4の様に配列して、レンズ204から複数の光電力密度極大部を持つ電力密度分布の光伝送信号を出射していたが、発光素子ユニット203の代わりに、図8の様に発光素子303a〜iをほぼ等間隔に配列した発光素子ユニット303を用い、レンズ204から複数の光電力密度極大部を持つ電力密度分布の光伝送信号を出射しても良い。この場合には、光伝送信号の出射方向偏向角の半角は、隣り合う光電力密度極大部間の角度差の0.71(1/(2・cos45°))倍以上とすることで、隣り合う光電力密度極大部の偏光方向を互いに重ね合うことができる。図8の場合を含めても、隣り合う光電力密度極大部間の角度差の0.71(1/(2・cos45°))倍程度の小さな偏向角があれば、2次元的な広い範囲の光受信装置設置範囲において、光受信装置で情報データを正しく再生できるようにすることができるのである。   In the first embodiment, the light emitting elements 203a to 203g of the light emitting element unit 203 are arranged as shown in FIG. 4, and an optical transmission signal having a power density distribution having a plurality of light power density maximum portions from the lens 204 is obtained. However, instead of the light emitting element unit 203, the light emitting element unit 303 in which the light emitting elements 303a to 303i are arranged at almost equal intervals as shown in FIG. An optical transmission signal having a power density distribution may be emitted. In this case, the half angle of the outgoing direction deflection angle of the optical transmission signal is set to 0.71 (1 / (2 · cos 45 °)) times or more of the angle difference between adjacent optical power density maximums. The polarization directions of the matching optical power density maxima can be superimposed on each other. Even if the case of FIG. 8 is included, if there is a small deflection angle of about 0.71 (1 / (2 · cos 45 °)) times the angular difference between adjacent optical power density maximums, a two-dimensional wide range. Thus, it is possible to correctly reproduce the information data in the optical receiver apparatus installation range.

また、本実施の形態1においては、発光素子ユニット203の発光素子203a〜203gからの出射光を、レンズ204によってほぼ平行光に変換していたが、必ずしも平行光とする必要がないことは言うまでもない。   In the first embodiment, the light emitted from the light emitting elements 203a to 203g of the light emitting element unit 203 is converted into substantially parallel light by the lens 204, but needless to say, it is not always necessary to use parallel light. Yes.

なお、本実施の形態1においては、光軸偏向部105の制御のために、光受信装置111からの受光情報を用いる構成としたが、他の制御方法を用いる場合でも、複数の光電力密度極大部を持つ電力密度分布の光伝送信号を偏向することにより、小さな偏向角で2次元的な広い範囲の光受信装置設置範囲をカバーできるという効果に変わりはない。   In the first embodiment, the light receiving information from the light receiving device 111 is used for controlling the optical axis deflecting unit 105. However, even when other control methods are used, a plurality of optical power densities are used. By deflecting the optical transmission signal having the power density distribution having the maximum portion, there is no change in the effect that it is possible to cover a wide two-dimensional optical receiver installation range with a small deflection angle.

(実施の形態2)
図9は、本発明の実施の形態2の光空間伝送システムの光送信装置401の構成図である。光空間伝送システムの構成を示すブロック図は図1と同様であるため省略する。また、図9において、図2と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
(Embodiment 2)
FIG. 9 is a configuration diagram of the optical transmission device 401 of the optical space transmission system according to the second embodiment of the present invention. A block diagram showing the configuration of the optical space transmission system is the same as FIG. In FIG. 9, the same components as those in FIG.

図9において、図2で示した本発明の実施の形態1における光送信装置201と異なる点は、発光素子ユニット403を、発光素子403a〜403g(図4と同様に発光素子403d〜403gも加えて2次元的に配置しているが、省略して図示していない)と、発光素子403a〜gの前面に設けた拡散板408から構成していることである。そして、レンズ204と拡散板408からの距離を、レンズ204の焦点距離とほぼ等しくしている。拡散板408は、入射した光をランバーシャン分布に準じた分布の拡散光に変換するものであり、例えば透明な樹脂材料に屈折率の異なる微細な粒状透明材料を混入させたり、透明な樹脂材料を微細発泡構造としたりして実現される。   9 is different from the optical transmission device 201 in the first embodiment of the present invention shown in FIG. 2 in that the light emitting element unit 403 is added with light emitting elements 403a to 403g (light emitting elements 403d to 403g are added similarly to FIG. 4). 2 is arranged in a two-dimensional manner, but not shown in the figure), and a diffusion plate 408 provided in front of the light emitting elements 403a to 403g. The distance between the lens 204 and the diffusion plate 408 is substantially equal to the focal length of the lens 204. The diffuser plate 408 converts incident light into diffused light having a distribution conforming to the Lambertian distribution. For example, a fine granular transparent material having a different refractive index is mixed into a transparent resin material, or a transparent resin material is used. Or a fine foam structure.

前述の本発明の実施の形態1においては、発光素子ユニット203の発光素子203a〜203gからの出射光の広がり角を直接、レンズ204で変換し、効率よく光伝送信号を発生させていた。しかし、発光素子403a〜403gの光出力の大きさによっては、光伝送信号が目等の人体に有害となる。このような場合には、本実施の形態2に示した構成とすることにより、人体への有害な影響を軽減することができる。本実施の形態2では、発光素子403a〜403gからの出射光を、拡散板408で拡散して可干渉性を低減させた後に、レンズ204で広がり角を変換することで、複数の光電力密度極大部を持つ電力密度分布の光伝送信号を送出している。このため、眼球の水晶体や、あるいは双眼鏡などの光学機器を用いて出射光を集光しても、微小なスポットに収束しにくくなり、人体への有害な影響を低減できるのである。この場合においても、複数の光電力密度極大部を持つ電力密度分布の光伝送信号を送出し、垂直駆動部206a、206bと水平駆動部207a、207b(図示していない)とでレンズ204を移動することにより、小さな角度範囲で光伝送信号を偏向するだけで、2次元的な広い光受信装置設置範囲において、光受信装置で情報データを正しく再生できるようにすることができるのである。また、2次元的な広い光受信装置設置範囲全体に最小受光電力密度以上の電力密度の光伝送信号を送出する必要がないので、送信電力を小さく抑えることができることも、発明の実施の形態1と同様である。   In Embodiment 1 of the present invention described above, the spread angle of the emitted light from the light emitting elements 203a to 203g of the light emitting element unit 203 is directly converted by the lens 204, and an optical transmission signal is generated efficiently. However, depending on the magnitude of the light output of the light emitting elements 403a to 403g, the optical transmission signal may be harmful to human eyes such as eyes. In such a case, the configuration shown in Embodiment 2 can reduce harmful effects on the human body. In the second embodiment, the light emitted from the light emitting elements 403a to 403g is diffused by the diffusion plate 408 to reduce coherence, and then the divergence angle is converted by the lens 204, whereby a plurality of optical power densities are obtained. An optical transmission signal with a power density distribution having a local maximum is transmitted. For this reason, even if the emitted light is collected using an optical device such as an eyeball lens or binoculars, it is difficult to converge on a minute spot, and harmful effects on the human body can be reduced. Even in this case, an optical transmission signal having a power density distribution having a plurality of optical power density maximum portions is transmitted, and the lens 204 is moved by the vertical driving units 206a and 206b and the horizontal driving units 207a and 207b (not shown). Thus, the information data can be correctly reproduced by the optical receiver in the two-dimensional wide optical receiver installation range only by deflecting the optical transmission signal within a small angle range. Further, since it is not necessary to transmit an optical transmission signal having a power density equal to or higher than the minimum received light power density over the entire two-dimensional wide optical receiver installation range, the transmission power can be suppressed to be small. It is the same.

以上のように本発明の実施の形態2によれば、発光素子403a〜403gと発光素子403a〜403gの前面に設けた拡散板408から構成する発光素子ユニット403の前面にレンズ204を設け、垂直駆動部206a、206bと水平駆動部207a、207bとでレンズ204を移動させて、複数の光電力密度極大部を持つ電力密度分布の光伝送信号を偏向することにより、レンズ204を、小さな範囲で移動させるだけで、2次元的な広い光受信装置設置範囲において、光受信装置で情報データを正しく再生できるとともに、光伝送信号の人体への悪影響を低減することができる。   As described above, according to the second embodiment of the present invention, the lens 204 is provided on the front surface of the light emitting element unit 403 including the light emitting elements 403a to 403g and the diffusion plate 408 provided on the front surface of the light emitting elements 403a to 403g. The lens 204 is moved by the driving units 206a and 206b and the horizontal driving units 207a and 207b to deflect an optical transmission signal having a power density distribution having a plurality of optical power density maximum portions, so that the lens 204 can be moved in a small range. By simply moving it, information data can be correctly reproduced by the optical receiver in the two-dimensional wide optical receiver installation range, and the adverse effect of the optical transmission signal on the human body can be reduced.

なお、本発明の実施の形態2においては、発光素子403a〜403gからの出射光を、拡散板408で拡散しているため、発光素子403a〜403gからの出射光の各々は、レンズ204を用いても広がりを小さくすることが難しくなる。このため、図2に示したような離散的な電力密度分布とはならず、図9に示したような連続した電力密度分布となる場合もある。このような場合でも、複数の光電力密度極大部の、隣り合う光電力密度極大部間の光電力密度極小部の電力密度を、例えば光電力密度極大部の電力密度の1/4以下とすれば、光受信装置設置範囲全体に最小受光電力密度以上の電力密度の光伝送信号を送出する場合に比べ、送信電力を約1/2以下に抑えることが可能となる。   In Embodiment 2 of the present invention, since the light emitted from the light emitting elements 403a to 403g is diffused by the diffusion plate 408, each of the light emitted from the light emitting elements 403a to 403g uses the lens 204. However, it becomes difficult to reduce the spread. For this reason, the discrete power density distribution as shown in FIG. 2 is not achieved, and the continuous power density distribution as shown in FIG. 9 may be obtained. Even in such a case, the power density of the light power density minimum portion between the adjacent light power density maximum portions of the plurality of light power density maximum portions should be, for example, ¼ or less of the power density of the light power density maximum portion. For example, the transmission power can be suppressed to about ½ or less compared to the case where an optical transmission signal having a power density equal to or higher than the minimum light reception power density is transmitted to the entire optical receiver installation range.

なお、本発明の実施の形態1および実施の形態2においては、レンズ204を移動させることにより、光伝送信号を偏向していた。しかし、本発明は、複数の光電力密度極大部を持つ電力密度分布の光伝送信号を偏向することにより、小さな偏向角で2次元的な広い光受信装置設置範囲をカバーできることと、光送信電力を低く抑えられることが特徴である。したがって、実施の形態1および実施の形態2のように、レンズ204を移動させる簡単な構成を用いることが可能となるのだが、光伝送信号を偏向する方法はこれに限定されるものではない。例えば、図13に示した従来の光伝送システムのように、直交する2軸の回転機構を用いて光伝送信号を偏向してもよい。このような変更方法を用いる場合においても、複数の光電力密度極大部を持つ電力密度分布の光伝送信号を偏向する構成とすることにより、回転機構の回転範囲を小さくすることができる。このため、回転機構を簡素化でき、またさらに、偏光方向の調整も短時間で完了できるという効果が得られるのである。   In the first and second embodiments of the present invention, the optical transmission signal is deflected by moving the lens 204. However, the present invention can cover a two-dimensional wide optical receiver installation range with a small deflection angle by deflecting an optical transmission signal having a power density distribution having a plurality of optical power density maximum portions, and optical transmission power. It is a feature that can be kept low. Therefore, as in the first and second embodiments, a simple configuration for moving the lens 204 can be used, but the method for deflecting the optical transmission signal is not limited to this. For example, as in the conventional optical transmission system shown in FIG. 13, the optical transmission signal may be deflected by using two orthogonal rotation mechanisms. Even when such a change method is used, the rotation range of the rotation mechanism can be reduced by deflecting the optical transmission signal having a power density distribution having a plurality of optical power density maximum portions. For this reason, the rotation mechanism can be simplified, and furthermore, the effect that the adjustment of the polarization direction can be completed in a short time can be obtained.

また、レンズ204を移動させて光伝送信号を偏向する代わりに、可動反射鏡により偏向しても良い。例えば図10は、図2と同様に複数の発光素子503a〜503cで構成される発光素子ユニット503から出射光を、レンズ504で変換して複数の光電力密度極大部を持つ電力密度分布の光伝送信号を送出しているが、光伝送信号を偏向するために、可動反射鏡509の角度を駆動部506a、506bで変化させる構成としている。このような場合においても、複数の光電力密度極大部を持つ電力密度分布の光伝送信号を偏向する構成とすることによって、可動反射鏡509の可動角度範囲を小さくすることができるので、簡単な構成で広い光受信装置設置範囲をカバーすることが可能になる。例えば、半導体製造技術を用いて作製した可動反射鏡(MEMS(Micro−Electro−Mechanical Systems)ミラー)を用いても、広い光受信装置設置範囲をカバーできるのである。なお、図10において、複数の発光素子503a〜503cとレンズ504との距離は、図2と同様にレンズ504の焦点距離とほぼ等しくして、各発光素子503a〜503cからの出射光を、それぞれにほぼ平行な複数の光ビームとしている。このとき、上記複数の光ビームは、互いに1カ所で交差することになる。可動反射鏡509は、この交差部分に設けることによって、可動反射鏡509に必要な反射面の面積を小さくすることができる。発光素子ユニット503の発光素子503a〜503cからの出射光が、互いに平行な光軸となっている場合には、この交差点とレンズ504との距離は、レンズ504の焦点距離になり、その位置に可動反射鏡509を設ければよいのである。ただし、発光素子ユニット503の発光素子503a〜503cからの出射光が、互いに平行な光軸でない場合は、この交差点とレンズ504との距離は、レンズ504の焦点距離とはならないが、やはり交差する部分に可動反射鏡509を設ければよい。   Further, instead of moving the lens 204 to deflect the optical transmission signal, it may be deflected by a movable reflecting mirror. For example, FIG. 10 shows a power density distribution light having a plurality of light power density maximum portions obtained by converting emitted light from a light emitting element unit 503 composed of a plurality of light emitting elements 503a to 503c by a lens 504 as in FIG. Although the transmission signal is sent out, the angle of the movable reflecting mirror 509 is changed by the driving units 506a and 506b in order to deflect the optical transmission signal. Even in such a case, the movable angle range of the movable reflecting mirror 509 can be reduced by adopting a configuration that deflects the optical transmission signal having a power density distribution having a plurality of optical power density maximum portions. It becomes possible to cover a wide optical receiver installation range with the configuration. For example, even if a movable reflecting mirror (MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) mirror) manufactured using a semiconductor manufacturing technique is used, a wide optical receiver installation range can be covered. In FIG. 10, the distance between the plurality of light emitting elements 503 a to 503 c and the lens 504 is substantially equal to the focal length of the lens 504, as in FIG. 2, and the emitted light from each of the light emitting elements 503 a to 503 c is A plurality of light beams that are substantially parallel to each other. At this time, the plurality of light beams intersect with each other at one point. By providing the movable reflecting mirror 509 at this intersection, the area of the reflecting surface necessary for the movable reflecting mirror 509 can be reduced. When the light emitted from the light emitting elements 503a to 503c of the light emitting element unit 503 has an optical axis parallel to each other, the distance between the intersection and the lens 504 is the focal length of the lens 504, and is at that position. A movable reflecting mirror 509 may be provided. However, when the light emitted from the light emitting elements 503a to 503c of the light emitting element unit 503 is not an optical axis parallel to each other, the distance between the intersection and the lens 504 is not the focal distance of the lens 504, but also intersects. A movable reflecting mirror 509 may be provided in the portion.

本発明にかかる光空間伝送システムは、小さな光送信電力と、簡単化・小型化可能な機構で、短時間で光受信装置に対して情報伝送できるという特徴を有し、自由空間を介して情報データを伝送する光空間伝送システム等として有用である。また映像信号や音声信号等の空間伝送やリモコン等の用途にも応用できる。   The optical space transmission system according to the present invention has a feature that information can be transmitted to an optical receiver in a short time with a small optical transmission power and a mechanism that can be simplified and miniaturized. It is useful as an optical space transmission system for transmitting data. It can also be used for spatial transmission of video signals and audio signals, and for applications such as remote control.

本発明の実施の形態1における光空間伝送システムの構成図Configuration diagram of optical space transmission system according to Embodiment 1 of the present invention 本発明の実施の形態1における光送信装置の構成を示す側面図1 is a side view showing the configuration of an optical transmission apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施の形態1における光送信装置の構成を示す背面断面図FIG. 3 is a rear cross-sectional view showing the configuration of the optical transmission device according to the first embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態1における光送信装置の構成を示す正面断面図Front sectional drawing which shows the structure of the optical transmitter in Embodiment 1 of this invention 本発明の実施の形態1における光受信装置設置面の受信可能範囲の説明図Explanatory drawing of the receivable range of the optical receiver installation surface in Embodiment 1 of this invention 本発明の実施の形態1における光送信装置の光伝送信号偏向例1を示す側面図Side view showing optical transmission signal deflection example 1 of the optical transmission apparatus in the first embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態1における光送信装置の光伝送信号偏向例2を示す側面図Side view showing an optical transmission signal deflection example 2 of the optical transmission device according to the first embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態1における発光素子ユニットの改変例を示す正面図The front view which shows the modification of the light emitting element unit in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2における光送信装置の構成を示す側面図Side view showing the configuration of the optical transmission apparatus according to the second embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態1における発送信装置の改変例を示す側面図The side view which shows the modification of the transmission / reception apparatus in Embodiment 1 of this invention 従来の光空間伝送システムの構成を示す側面図Side view showing the configuration of a conventional optical space transmission system 従来の光空間伝送システムの電力密度分布の特性図Characteristics diagram of power density distribution of conventional optical space transmission system 従来の光空間伝送システムの構成を示す斜視図A perspective view showing a configuration of a conventional optical space transmission system

符号の説明Explanation of symbols

100 光空間伝送システム
101 光送信装置
103 変調回路
104 光源部
105 光軸偏向部
106 光軸制御部
107 受光情報受信部
111 光受信装置
113 受光部
114 受光電力検出部
115 受光情報送出部
116 復調部
201 光送信装置
203 発光素子ユニット
203a〜203g 発光素子
204 レンズ
205 筐体
206a,206b 垂直駆動部
207a,207b 水平駆動部
213,213’ 光受信装置
303 発光素子ユニット
303a〜303i 発光素子
401 光送信装置
403 発光素子ユニット
403a〜403c 発光素子
408 拡散板
501 光送信装置
503 発光素子ユニット
503a〜503c 発光素子
504 レンズ
506a,506b 駆動部
509 可動反射鏡
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Optical space transmission system 101 Optical transmitter 103 Modulation circuit 104 Light source part 105 Optical axis deflection part 106 Optical axis control part 107 Light reception information reception part 111 Light reception apparatus 113 Light reception part 114 Light reception power detection part 115 Light reception information transmission part 116 Demodulation part DESCRIPTION OF SYMBOLS 201 Optical transmitter 203 Light emitting element unit 203a-203g Light emitting element 204 Lens 205 Case 206a, 206b Vertical drive part 207a, 207b Horizontal drive part 213,213 'Light receiving device 303 Light emitting element unit 303a-303i Light emitting element 401 Optical transmitter 403 Light-Emitting Element Units 403a to 403c Light-Emitting Element 408 Diffuser 501 Optical Transmitting Device 503 Light-Emitting Element Units 503a to 503c Light-Emitting Element 504 Lenses 506a and 506b Drive Unit 509 Movable Reflector

Claims (14)

自由空間を介して光伝送信号を送信する光送信装置であって、
前記光伝送信号に複数の光電力密度極大部を持つ電力密度分布を与える光源部と、
前記光伝送信号の全体の送出方向を偏向する光軸偏向部と、
前記光軸偏向部を制御する光軸制御部とを備え、
前記光軸制御部は、前記光伝送信号の複数の光電力密度極大部の内のいずれかを、前記光受信装置の方向に偏向するように、光軸偏向部を制御する光送信装置。
An optical transmitter that transmits an optical transmission signal through free space,
A light source unit that gives a power density distribution having a plurality of optical power density maximums to the optical transmission signal;
An optical axis deflector for deflecting the entire transmission direction of the optical transmission signal;
An optical axis control unit for controlling the optical axis deflection unit,
The optical axis control unit controls the optical axis deflecting unit so as to deflect any one of a plurality of maximum optical power density portions of the optical transmission signal in the direction of the optical receiving device.
前記光伝送信号の複数の光電力密度極大部の、隣り合う光電力密度極大部間の光電力密度極小部の電力密度を、前記光受信装置において伝送信号受信可能な最小受光電力密度レベルより小さくした請求項1に記載の光送信装置。 The power density of the optical power density minimum part between adjacent optical power density maximum parts of the plurality of optical power density maximum parts of the optical transmission signal is smaller than the minimum received light power density level at which the transmission signal can be received in the optical receiver. The optical transmission device according to claim 1. 前記光伝送信号の複数の光電力密度極大部の、隣り合う光電力密度極大部間の光電力密度極小部の電力密度を、光電力密度極大部の電力密度の1/4以下とした請求項1に記載の光送信装置。 The power density of the minimum optical power density between the adjacent maximum optical power density portions of the plurality of maximum optical power density portions of the optical transmission signal is set to ¼ or less of the power density of the maximum optical power density portion. 2. The optical transmission device according to 1. 前記光伝送信号の複数の光電力密度極大部は、それぞれ略等間隔に配列しており、前記光軸制御部は、少なくとも隣り合う光電力密度極大部を超えない偏向範囲内で前記光軸偏向部を制御する構成とした請求項1〜3のいずれか一項に記載の光送信装置。 The plurality of optical power density maximum portions of the optical transmission signal are arranged at substantially equal intervals, and the optical axis control unit is configured to deflect the optical axis within a deflection range that does not exceed at least the adjacent optical power density maximum portion. The optical transmission device according to claim 1, wherein the optical transmission device is configured to control a unit. 前記光伝送信号の複数の光電力密度極大部は、それぞれ略等間隔に配列しており、前記光軸制御部は、隣り合う光電力密度極大部間の角度差の1/(2・cos45°)倍以下の半角の偏向角度範囲内で前記光軸偏向部を制御する構成とした請求項1〜3のいずれか一項に記載の光送信装置。 The plurality of optical power density maximum portions of the optical transmission signal are arranged at substantially equal intervals, and the optical axis control section is 1 / (2 · cos 45 °) of the angle difference between adjacent optical power density maximum portions. The optical transmission device according to any one of claims 1 to 3, wherein the optical axis deflection unit is controlled within a half angle deflection angle range equal to or less than double. 前記光源部を、複数の発光素子により構成した請求項1〜5のいずれか一項に記載の光送信装置。 The optical transmission device according to claim 1, wherein the light source unit includes a plurality of light emitting elements. 前記光源部を、複数の発光素子と、前記複数の発光素子前面に設けたレンズにより構成した請求項1〜6のいずれか一項に記載の光送信装置。 The optical transmission device according to claim 1, wherein the light source unit includes a plurality of light emitting elements and a lens provided in front of the plurality of light emitting elements. 前記レンズを、前記複数の発光素子との距離が、前記レンズの焦点距離にほぼ等しくして配置した請求項7に記載の光送信装置。 The optical transmission device according to claim 7, wherein the lens is disposed such that a distance from the plurality of light emitting elements is substantially equal to a focal length of the lens. 前記光源部を、複数の発光素子と、前記複数の発光素子前面に設け、発光素子の出射光を拡散した拡散放射光を放射する拡散板と、前記拡散板からの拡散放射光の広がり角を調整するレンズにより構成した請求項1〜6のいずれか一項に記載の光送信装置。 The light source unit is provided on a plurality of light emitting elements, front surfaces of the plurality of light emitting elements, a diffusion plate that emits diffused radiation that diffuses light emitted from the light emitting elements, and a spread angle of the diffused radiation from the diffusion plate. The optical transmission device according to claim 1, wherein the optical transmission device is configured by a lens to be adjusted. 前記レンズを、前記拡散板との距離が、前記レンズの焦点距離にほぼ等しい位置に配置した請求項9に記載の光送信装置。 The optical transmission device according to claim 9, wherein the lens is disposed at a position where a distance from the diffusion plate is substantially equal to a focal length of the lens. 前記光軸偏向部は、前記レンズを前記レンズの軸と略直角方向に移動するレンズ駆動部により構成した、請求項7〜10のいずれか一項に記載の光送信装置。 The optical transmission device according to any one of claims 7 to 10, wherein the optical axis deflection unit includes a lens driving unit that moves the lens in a direction substantially perpendicular to the axis of the lens. 前記光軸偏向部は、前記光源部から出射される前記光伝送信号を反射する可動反射鏡により構成され、可動反射鏡の角度変化により光伝送信号全体の反射方向を偏向して出射することを特徴とした請求項1〜10のいずれか一項に記載の光送信装置。 The optical axis deflecting unit is configured by a movable reflecting mirror that reflects the optical transmission signal emitted from the light source unit, and deflects and emits the reflection direction of the entire optical transmission signal by changing the angle of the movable reflecting mirror. The optical transmission device according to claim 1, wherein the optical transmission device is characterized. 前記複数の発光素子からの出射光を互いに交差させ、前記交差する箇所に前記可動反射鏡を設けた請求項12記載の光送信装置。 The optical transmitter according to claim 12, wherein emitted light from the plurality of light emitting elements intersects each other, and the movable reflecting mirror is provided at the intersecting portion. 光送信装置と光受信装置から構成され、自由空間を介して光送信装置から光受信装置に光伝送信号を伝送する光空間伝送システムであって、
前記光送信装置は、
前記光伝送信号に複数の光電力密度極大部を持つ電力密度分布を与える光源部と、
前記光伝送信号の全体の送出方向を偏向する光軸偏向部と、
前記光軸偏向部を制御する光軸制御部とを備え、
前記光軸制御部は、前記光伝送信号の複数の光電力密度極大部の内のいずれかを、前記光受信装置の方向に偏向するように、光軸偏向部を制御し、
前記光受信装置は、
前記光伝送信号を受光する受光部と、
前記受光部の受光電力を検出する受光電力検出部と、
前記受光電力検出部での受光電力情報を送出する受光情報送出部を有し、
前記光送信装置は、
さらに前記受光情報送出部からの受光電力情報を受信する受光情報受信部を有し、前記光軸制御部は、前記受光情報受信部が受信した受光情報に基づき、前記光軸偏向部を制御する構成とした光空間伝送システム。
An optical space transmission system that includes an optical transmitter and an optical receiver, and transmits an optical transmission signal from the optical transmitter to the optical receiver via free space,
The optical transmitter is
A light source unit that gives a power density distribution having a plurality of optical power density maximums to the optical transmission signal;
An optical axis deflector for deflecting the entire transmission direction of the optical transmission signal;
An optical axis control unit for controlling the optical axis deflection unit,
The optical axis control unit controls the optical axis deflecting unit so as to deflect any one of the plurality of optical power density maximum portions of the optical transmission signal in the direction of the optical receiver;
The optical receiver is
A light receiving unit for receiving the optical transmission signal;
A received power detection unit for detecting the received power of the light receiving unit;
A light receiving information sending unit for sending received light power information in the received light power detecting unit;
The optical transmitter is
Furthermore, it has a light reception information reception unit that receives light reception power information from the light reception information transmission unit, and the optical axis control unit controls the optical axis deflection unit based on the light reception information received by the light reception information reception unit. Optical space transmission system configured.
JP2005127413A 2005-04-26 2005-04-26 Optical transmission apparatus and optical space transmission system Pending JP2006310913A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005127413A JP2006310913A (en) 2005-04-26 2005-04-26 Optical transmission apparatus and optical space transmission system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005127413A JP2006310913A (en) 2005-04-26 2005-04-26 Optical transmission apparatus and optical space transmission system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2006310913A true JP2006310913A (en) 2006-11-09

Family

ID=37477337

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005127413A Pending JP2006310913A (en) 2005-04-26 2005-04-26 Optical transmission apparatus and optical space transmission system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2006310913A (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8508976B2 (en) 2009-04-30 2013-08-13 Panasonic Corporation Nonvolatile memory element and nonvolatile memory device
JP2014525717A (en) * 2011-08-26 2014-09-29 ジョセフ,ジョン,アール. High-speed free space optical communication
US10038304B2 (en) 2009-02-17 2018-07-31 Trilumina Corp. Laser arrays for variable optical properties
US10244181B2 (en) 2009-02-17 2019-03-26 Trilumina Corp. Compact multi-zone infrared laser illuminator
US10615871B2 (en) 2009-02-17 2020-04-07 Trilumina Corp. High speed free-space optical communications
US11095365B2 (en) 2011-08-26 2021-08-17 Lumentum Operations Llc Wide-angle illuminator module

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10038304B2 (en) 2009-02-17 2018-07-31 Trilumina Corp. Laser arrays for variable optical properties
US10244181B2 (en) 2009-02-17 2019-03-26 Trilumina Corp. Compact multi-zone infrared laser illuminator
US10615871B2 (en) 2009-02-17 2020-04-07 Trilumina Corp. High speed free-space optical communications
US10938476B2 (en) 2009-02-17 2021-03-02 Lumentum Operations Llc System for optical free-space transmission of a string of binary data
US11075695B2 (en) 2009-02-17 2021-07-27 Lumentum Operations Llc Eye-safe optical laser system
US11121770B2 (en) 2009-02-17 2021-09-14 Lumentum Operations Llc Optical laser device
US11405105B2 (en) 2009-02-17 2022-08-02 Lumentum Operations Llc System for optical free-space transmission of a string of binary data
US8508976B2 (en) 2009-04-30 2013-08-13 Panasonic Corporation Nonvolatile memory element and nonvolatile memory device
JP2014525717A (en) * 2011-08-26 2014-09-29 ジョセフ,ジョン,アール. High-speed free space optical communication
US11095365B2 (en) 2011-08-26 2021-08-17 Lumentum Operations Llc Wide-angle illuminator module
US11451013B2 (en) 2011-08-26 2022-09-20 Lumentum Operations Llc Wide-angle illuminator module

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6923596B2 (en) High-speed free space optical communication
JP2023078283A (en) Transmitting device with scanning mirror covered by collimating cover element
US8611758B2 (en) Arrays, system and method for bi-directional data transmission
JP2006310913A (en) Optical transmission apparatus and optical space transmission system
US10180543B2 (en) Optical path control system and optical module
US6804465B2 (en) Wireless optical system for multidirectional high bandwidth communications
JP2011512729A (en) Free space optical interconnection
KR102013165B1 (en) Rotational scanning LiDAR
US7181143B2 (en) Free space optics communication apparatus and free space optics communication system
JP2008028614A (en) Optical space communication using vertical cavity surface emitting laser (vcsel)
JP2007068108A (en) Optical spatial transmission apparatus
JP4251294B2 (en) Optical wireless communication apparatus, optical axis adjustment method of optical wireless communication apparatus, optical wireless communication method, and optical wireless communication system
US9363015B2 (en) Optical module
JP3852457B2 (en) Photodetector
JP4281062B2 (en) Mirror tilt device
JPH10178393A (en) Light transmitter-receiver
JP4645326B2 (en) Light emitting / receiving device and transmitting / receiving device
US11394461B2 (en) Free space optical communication terminal with actuator system and optical relay system
US6697184B1 (en) Method and system for steering a collimated light beam with a pivotable mirror
JP7118421B2 (en) Wireless microphones and wireless transmitters
JP2004080253A (en) Optical space transmission apparatus and optical space transmission system
JP4328401B2 (en) Optical communication device
JP3757949B2 (en) Optical wireless transmission device, optical axis adjustment method of optical wireless transmission device, optical wireless communication method, and optical wireless transmission system
POLKOO IMAGING BASED BEAM STEERING FOR OPTICAL COMMUNICATION AND LIDAR APPLICATIONS
KR200289861Y1 (en) Receiver of Short distance laser transceiver