JP2012134724A - Optical space transmitter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、赤外線通信や可視光通信などの光通信を用いて、情報を空間伝送する光空間伝送装置に関する。 The present invention relates to an optical space transmission device that spatially transmits information using optical communication such as infrared communication and visible light communication.
従来から、光通信を用いて情報を空間伝送する光空間伝送装置や光空間伝送システムにおいて、送信側の伝送装置からガイド用のパイロット光などを照射し、受信側の伝送装置がその受光量に基づいて自動的に受光方向を制御する技術がある。この技術によれば、受光感度を上げるために大口径レンズを用いたとしても、レンズを用いることにより指向性が狭くなる受光部を送信側の方向へ自動的に対向させることができるようになるため、方向合わせの手間が不要で高感度な受信が可能となる。 Conventionally, in an optical space transmission device or an optical space transmission system that spatially transmits information using optical communication, a pilot light for guide or the like is irradiated from the transmission device on the transmission side, and the transmission device on the reception side has the amount of received light. There is a technology for automatically controlling the direction of light reception based on this. According to this technique, even if a large-diameter lens is used to increase the light receiving sensitivity, the light receiving unit whose directivity is narrowed by using the lens can be automatically opposed to the transmitting side. Therefore, it is possible to perform highly sensitive reception without the need for direction alignment.
例えば、特許文献1の光空間伝送装置は、発光部が、情報を伝送する光信号を発光する発光素子とは別に、方向調整用の発光素子を有し、受光部が4つの受光素子を有している。この装置は、方向調整用の発光素子からの赤外光を4つの受光素子で受光し、各受光素子における受光量が一致するように受光部の向きを制御することで、受光部を送信側の方向へ自動的に対向させている。 For example, in the optical space transmission device of Patent Document 1, the light emitting unit has a light emitting element for direction adjustment separately from the light emitting element that emits an optical signal that transmits information, and the light receiving unit has four light receiving elements. is doing. This device receives infrared light from the light-emitting elements for direction adjustment with four light-receiving elements, and controls the direction of the light-receiving parts so that the amounts of light received by the respective light-receiving elements coincide with each other. Automatically facing in the direction of.
また、従来から、送信側の伝送装置から受信側の伝送装置に対して、波長の異なる複数の光を用いて、複数の信号を同時に伝送する技術がある。この技術は、波長の異なる光信号が干渉し合わず、分離が可能という特性を利用している。 Conventionally, there is a technique for simultaneously transmitting a plurality of signals from a transmission device on the transmission side to a transmission device on the reception side using a plurality of lights having different wavelengths. This technique uses the characteristic that optical signals having different wavelengths do not interfere with each other and can be separated.
例えば、特許文献2の装置は、送信装置が相異なる波長の光信号を出射する複数の光源を有し、それらの光源からの光を一つのビームに合波(多重化)させて送信する。受信側ではこの多重化されたビームを複数の受光素子によって受光し、各受光素子においてそれぞれ異なった波長の光信号を抽出している。 For example, the apparatus of Patent Document 2 has a plurality of light sources that emit optical signals having different wavelengths, and the transmission apparatus multiplexes (multiplexes) the light from these light sources into one beam for transmission. On the receiving side, the multiplexed beam is received by a plurality of light receiving elements, and optical signals having different wavelengths are extracted from the respective light receiving elements.
特許文献1に記載の光空間伝送装置は、情報を伝送する光信号用の発光素子と受光素子、及び光軸調整用のビーコン信号の発光素子と受光素子を有している。このように2種類の発光素子と受光素子とを設けることは、回路や制御の複雑化を招く問題がある。また、特許文献2に記載の波長多重光空間送信装置は、情報を伝送する複数の光信号を波長多重化し、多重化された光信号を同一の光軸上に合波できるようにしている。しかし、この装置は、送信側と受信側の光軸を調整することは考慮されていない。 The optical space transmission device described in Patent Document 1 includes a light-emitting element and a light-receiving element for optical signals that transmit information, and a light-emitting element and a light-receiving element for beacon signals for optical axis adjustment. Providing two types of light-emitting elements and light-receiving elements in this way has a problem of complicating circuits and control. In addition, the wavelength division multiplexing optical space transmitter described in Patent Document 2 wavelength-multiplexes a plurality of optical signals that transmit information, and can multiplex the multiplexed optical signals on the same optical axis. However, this apparatus does not consider adjusting the optical axes of the transmission side and the reception side.
本発明は、前記のような従来技術の問題点を解決するために提案されたもので、情報を伝送する波長多重光信号の送受信と、発光素子と受光素子の光軸を調整するためのビーコン信号の送受信とを、同一の発光素子と受光素子とで行うことができる光空間伝送システムの提供を目的とする。 The present invention has been proposed in order to solve the above-mentioned problems of the prior art, and is a beacon for transmitting / receiving wavelength-division multiplexed optical signals for transmitting information and adjusting the optical axes of light emitting elements and light receiving elements. It is an object of the present invention to provide an optical space transmission system capable of transmitting and receiving signals with the same light emitting element and light receiving element.
本発明の光空間伝送装置は、次のような特徴を有する。
(1)光空間伝送装置は、少なくとも光信号の送信部を有する第1の装置と少なくとも受信部を有する第2の装置からなる。
(2)前記送信部は、入力部より入力される伝送信号とは異なる周波数帯のビーコン信号を生成するビーコン生成回路と、前記伝送信号と前記ビーコン信号を重畳して重畳信号電圧とする重畳回路と、前記重畳信号電圧に基づいて光信号を発光する発光素子を有する発光部とを有する。
(3)前記受信部は、前記光信号を受光する3以上の受光素子を有する受光部と、前記3以上の各受光素子が受光した各光信号をそれぞれ重畳信号電圧に変換する受光回路と、前記各重畳信号電圧を各ビーコン信号に分離するフィルタとを有する。
(4)前記受信部は、前記分離された各ビーコン信号から各受光素子の受信レベルを検出するレベル検出回路と、前記検出された各受信レベルから前記光信号の入力方向を検出する方向検出回路と、前記受光部が送信部に対向する方向に向くよう光軸方向を調整する方向調整部とを有する。
(5)前記受信部は、前記重畳信号電圧から伝送信号を選択分離するフィルタと、前記選択分離された伝送信号を2値信号に変換するリミッティング増幅回路とを有する。
The optical space transmission apparatus of the present invention has the following characteristics.
(1) The optical space transmission device includes a first device having at least an optical signal transmission unit and a second device having at least a reception unit.
(2) The transmission unit generates a beacon signal in a frequency band different from the transmission signal input from the input unit, and a superimposition circuit that superimposes the transmission signal and the beacon signal to generate a superimposed signal voltage And a light emitting unit having a light emitting element that emits an optical signal based on the superimposed signal voltage.
(3) The receiving unit includes a light receiving unit having three or more light receiving elements that receive the optical signal, a light receiving circuit that converts each optical signal received by the three or more light receiving elements into a superimposed signal voltage, and And a filter for separating the superimposed signal voltages into beacon signals.
(4) The reception unit detects a reception level of each light receiving element from each separated beacon signal, and a direction detection circuit detects the input direction of the optical signal from each detected reception level And a direction adjusting unit that adjusts the optical axis direction so that the light receiving unit faces the direction facing the transmitting unit.
(5) The receiving unit includes a filter that selectively separates a transmission signal from the superimposed signal voltage, and a limiting amplifier circuit that converts the selectively separated transmission signal into a binary signal.
また、本発明において、下記の構成を適宜採用することができる。
(6)前記受信部は、前記フィルタが、前記各受光素子からの重畳信号電圧をそれぞれ伝送信号に分離し、前記分離されたそれぞれの伝送信号を加算する加算回路を有し、前記加算された伝送信号を前記リミッティング増幅回路が2値の出力信号に変換する。
(7)前記送信部は、入力された伝送信号を3以上のパラレル信号に変換するパラレル変換回路及び前記3つ以上のパラレル信号をそれぞれ低域周波数スペクトルの低下した符号に変換する符号変換回路を有し、前記発光部は、前記3以上のパラレル信号に対応した重畳信号電圧を異なる波長を用いて波長多重した光信号として発光する。
(8)前記受信部は、前記受光部の前面に配置された光学フィルタ部と、シリアル信号に変換し伝送信号を出力するシリアル変換回路とを有し、前記光学フィルタ部は、前記波長多重された光信号をその波長に応じて前記各受光素子に受光させ、前記シリアル変換回路は、前記各受光素子が受光した各光信号に対応したパラレル信号を伝送信号に変換する。
In the present invention, the following configurations can be employed as appropriate.
(6) In the receiving unit, the filter includes an adding circuit that separates the superimposed signal voltages from the light receiving elements into transmission signals, and adds the separated transmission signals. The limiting amplification circuit converts the transmission signal into a binary output signal.
(7) The transmission unit includes a parallel conversion circuit that converts an input transmission signal into three or more parallel signals, and a code conversion circuit that converts the three or more parallel signals into codes having a low low frequency spectrum respectively. And the light emitting unit emits light as an optical signal obtained by wavelength multiplexing the superimposed signal voltage corresponding to the three or more parallel signals using different wavelengths.
(8) The receiving unit includes an optical filter unit disposed on a front surface of the light receiving unit, and a serial conversion circuit that converts the signal into a serial signal and outputs a transmission signal, and the optical filter unit is wavelength-multiplexed. Each light receiving element receives the received optical signal in accordance with the wavelength, and the serial conversion circuit converts a parallel signal corresponding to each optical signal received by each light receiving element into a transmission signal.
本発明によれば、情報を伝送する光信号の発光素子と光軸を調整するための光信号の発光素子を同一のものとし、これらの光信号を重畳し伝送することにより、情報伝送のための受光素子とビーコン信号受信用の受光素子を共用することが可能になり、構成が簡単で信頼性に優れた光空間伝送装置を提供することができる。 According to the present invention, the light emitting element for transmitting an optical signal and the light emitting element for adjusting an optical axis are the same, and these optical signals are superimposed and transmitted to transmit information. It is possible to share the light receiving element and the light receiving element for receiving the beacon signal, and it is possible to provide an optical space transmission device that is simple in configuration and excellent in reliability.
以下、本発明の実施形態を説明する。なお、各実施形態において、同一の内容については、説明を省略する。 Embodiments of the present invention will be described below. In each embodiment, the description of the same contents is omitted.
[第1実施形態]
図1〜図4を用いて、第1実施形態の光空間伝送システムについて説明する。
[First Embodiment]
The optical space transmission system according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.
(構成)
図1に示すとおり、第1実施形態の光空間伝送システムは、2台の光空間伝送装置10を有し、これらの光空間伝送装置10が相互に、LED(Light Emitting Diode)などによる光通信を用いて情報の送受信を行う。光空間伝送装置10は、ネットワークなどから光ファイバーで送信するための規格である100BASE−FX信号の伝送信号が入力され、その伝送信号を光信号に変換し光通信で送信する送信部20と、光通信で送信された光信号を受信し、その光信号を伝送信号に変換しネットワークなどに出力する受信部40とを有している。
(Constitution)
As shown in FIG. 1, the optical space transmission system of the first embodiment includes two optical space transmission devices 10, and these optical space transmission devices 10 mutually communicate with each other by an LED (Light Emitting Diode) or the like. Send and receive information using. The optical space transmission device 10 receives a transmission signal of a 100BASE-FX signal that is a standard for transmission through an optical fiber from a network or the like, converts the transmission signal into an optical signal, and transmits the optical signal by optical communication. A
図2は、相互に送受信する2台の光空間伝送装置10において、1台目の送信部20と2台目の受信部40の構成を示している。なお、2台の光空間伝送装置10は、1台目の送信部20から送信する光信号を2台目の受信部40が受信する場合と、2台目の送信部20から送信する光信号を1台目の受信部40が受信する場合がある。この2つの場合は、機能的に同一であることより、便宜上、図2を用いて説明する。
FIG. 2 shows the configuration of the
送信部20の構成について以下説明する。伝送信号を受信する入力部21の出力及び入力伝送信号と異なる帯域幅のビーコン信号を生成するビーコン生成回路23の出力は、重畳回路24に接続されている。
The configuration of the
前記重畳回路24には、入力部21からの入力伝送信号とビーコン生成回路23で生成されたビーコン信号とが入力され、重畳回路24はそれらを重畳し、重畳信号電圧として駆動回路25に出力する。前記駆動回路25は、発光素子27に接続され、この発光素子27を重畳光信号として点滅させる。発光部26は、光信号を発光するLEDなどの発光素子27を有している。
The superimposing circuit 24 receives the input transmission signal from the
受信部40の構成について以下説明する。レンズ41は、他の光空間伝送装置10の発光部26から受光した重畳光信号を集束する。この集束されたスポット光は、受光部42に照射される。受光部42は、フォトダイオードなどの4つの受光素子43を有している。受光回路44は、4つの受光素子43からの出力である電流値を重畳信号電圧に変換し、分配器45に出力する。分配器45は、受光回路44からの4つの重畳信号電圧をローパスフィルタ46とハイパスフィルタ50に分配する。
The configuration of the
ローパスフィルタ46は、分配された4つの重畳信号電圧から、低周波信号、すなわち4つのビーコン信号を分離し、レベル検出回路47に出力する。レベル検出回路47は、これら4つのビーコン信号から受光部42で受光した光量に応じたそれぞれのレベルを検出し、その結果を方向検出回路48に出力する。
The low-
方向検出回路48は、レベル検出回路47で検出された4つの受光素子の受光レベルに基づいて、レンズ41及び受光部42の受光方向(以下、受光軸方向という)と、対向する装置の発光部26の方向(以下、発光軸方向という)との角度の差を検出し、その結果を方向調整部49に出力する。
Based on the light receiving levels of the four light receiving elements detected by the
方向調整部49は、方向検出回路48の検出結果に基づいて、モータなどを用いたアクチュエータで受光軸方向を調節する。この調整で、受光軸方向と発光軸方向を一致させる。例えば、方向調整部49は、方向検出回路48で検出された4つの受光素子の受光レベルが等しくなるように、受光部42全体をアクチュエータで傾斜させる。
The
分配器45で分配された4つの重畳信号電圧から、高周波信号、すなわち4つの伝送信号を分離するハイパスフィルタ50は、加算回路52に接続されている。前記4つの伝送信号を加算する加算回路52は、リミッティング増幅回路51に接続されている。このリミッティング増幅回路51は、加算されて1つになった伝送信号を2値のデジタル信号に変換して出力部55に出力し、この出力部55は、この伝送信号を送信する。
A high-
(作用)
第1実施形態の光空間伝送システムの作用について説明する。100BASE−FX規格の伝送信号は、入力部21で受信される。
(Function)
The operation of the optical space transmission system of the first embodiment will be described. A transmission signal of 100BASE-FX standard is received by the
次に、ビーコン生成回路23で生成されたビーコン信号と入力部21で受信された伝送信号とが、重畳回路24で重畳され、重畳信号電圧となる。ビーコン信号は、例えば、10kHz正弦波であり、受信部40の受信軸方向の調整に用いられる信号である。図3に示すように、伝送信号とビーコン信号とは、周波数帯域が異なっている。このように周波数帯域が異なっていることにより、これらの信号は、ローパスフィルタ46及びハイパスフィルタ50で分離することができる。
Next, the beacon signal generated by the
駆動回路25は、重畳回路24で重畳された重畳信号電圧が入力され、この入力された重畳信号電圧に基づいて発光素子27に流れる電流を制御し、この発光素子27を点滅させる。発光部26は、この点滅に応じた重畳光信号を光通信として送信する。発光部26から送信された重畳光信号は、他方の光空間伝送装置10のレンズ41に照射され集束され、スポット光として、受光部42、すなわち4つの受光素子43のそれぞれに照射される。
The
図4は、発光素子27、レンズ41、受光部42の関係を示す斜視図である。図4(a)に示すように、受光部42は4つの受光素子43で4分割されている。4つの受光素子43に光信号が照射されるとその光のエネルギーから変換された電流が発生し、受光回路44に入力される。受光回路44はこれらをデジタル信号である4つの重畳信号電圧に変換する。次に、これら4つの重畳信号電圧が、ローパスフィルタ46とハイパスフィルタ50とに入力されるように分配器45で分配される。分配器45で分配された4つの重畳信号電圧は、ローパスフィルタ46において、低周波信号である4つのビーコン信号に分離され通過する。そして、これら4つのビーコン信号がレベル検出回路47に入力され、受光部42で受光した光量に応じたそれぞれのレベルが検出される。
FIG. 4 is a perspective view showing the relationship among the light emitting element 27, the lens 41, and the light receiving unit 42. As shown in FIG. 4A, the light receiving unit 42 is divided into four by four
図4(a)は、発光素子27からの光信号がレンズ41を介して4つの受光素子43にスポット光として照射されていることを示している。このスポット光は、4つの受光素子に対して均等な光量が照射されている。これは、発光素子27からの光信号の光軸と、レンズ41の光軸が一致しているからである。
FIG. 4A shows that an optical signal from the light emitting element 27 is irradiated as spot light to the four
図4(b)は、発光素子27が、受光部42よりも上方に位置している場合を示している。この場合、図に示すように、スポット光は、4つの受光素子43に均等に照射されていない。例えば、上方の2つの受光素子43に照射される光量は小さく、一方、下方の2つの受光素子43に照射される光量は大きい。
FIG. 4B shows a case where the light emitting element 27 is positioned above the light receiving unit 42. In this case, as shown in the figure, the spot light is not evenly applied to the four
レベル検出回路47は、これら4つの受光素子43のそれぞれが受光した光量のレベルを検出し、方向検出回路48に供給する。方向検出回路48は検出されたそれぞれのレベルに基づいて、受光軸方向と発光軸方向のずれ量を検出する。
The
次に、方向検出回路48の検出結果に基づいて、方向調整部49により、レンズ軸方向を調節する。すなわち、レンズ軸方向が発光部26の方向と一致するように調整する。この調整は、同一平面上に対称形に配置された4つの受光素子43に均等に光が当たるように、受光面を傾斜させることにより、発光軸と受光軸の方向を一致させる。具体的には、前記レベル検出回路47からの4つの受光レベルが等しくなるように、アクチュエータによって受光面全体を傾斜させる。
Next, the lens axis direction is adjusted by the
図4(c)は、方向調整部49が受光軸方向を移動しレンズ41と受光部42の方向を調整した状態を示している。すなわち、図4(b)に示すような受光軸方向が、方向調整部49の調整により、図4(c)に示すような受光軸方向、すなわち発光軸方向と一致している方向に移動した状態になっている。
FIG. 4C shows a state in which the
一方、分配器45で分配されハイパスフィルタ50に入力された4つの重畳信号電圧は、このハイパスフィルタ50で高周波信号である伝送信号に分離される。ハイパスフィルタ50は、この分離された4つの伝送信号を、加算回路52に出力する。加算回路52はこの4つの伝送信号を加算する。すなわち、受光部42の4つの受光素子43で4分割された光信号に基づいたこの4つの伝送信号を加算し、4分割されたものを加算する。加算回路52で加算された伝送信号は、リミッティング増幅回路に出力される。リミッティング増幅回路51は、この伝送信号を2値デジタル信号に変換する。この2値デジタル信号は出力部55に入力され、この出力部55は、この2値デジタル信号をPC等のイーサネットポートを有する機器に送信する。
On the other hand, the four superimposed signal voltages distributed by the
(効果)
第1実施形態の光空間伝送システムは、次のような効果を奏する。
(1)発光部26は、情報を伝送する伝送信号と光軸を調整するためのビーコン信号を重畳し、両者を1つの光信号で送信することができる。従って、複数の発光素子を必要とせず、1つの発光素子27で伝送信号とビーコン信号を重畳して送信することができ、発光部の構成を単純化できる。
(2)第1実施形態の光空間伝送装置10は、受光部42が重畳された光信号を受光することができ、ビーコン信号専用の受光部を必要としないので、受光部42の構成を単純化できる。
(effect)
The optical space transmission system according to the first embodiment has the following effects.
(1) The light emitting unit 26 can superimpose a transmission signal for transmitting information and a beacon signal for adjusting the optical axis, and transmit both with a single optical signal. Therefore, a plurality of light emitting elements are not required, and a single light emitting element 27 can transmit a transmission signal and a beacon signal in a superimposed manner, thereby simplifying the configuration of the light emitting unit.
(2) The optical space transmission device 10 of the first embodiment can receive the optical signal on which the light receiving unit 42 is superimposed, and does not require a light receiving unit dedicated to the beacon signal, so the configuration of the light receiving unit 42 is simple. Can be
(3)伝送信号とビーコン信号の周波数帯を大きく異なるものとしたので、両者を重畳させた信号を受信する受信部40は、ローパスフィルタ46とハイパスフィルタ50により、重畳されている2つの異なる信号を簡単に分離することができる。
(4)4つの受光素子で受信した重畳信号電圧を加算回路により加算しているので、受信した信号の強度が高く、伝送信号の劣化が少ない。
(3) Since the frequency bands of the transmission signal and the beacon signal are greatly different, the receiving
(4) Since the superimposed signal voltages received by the four light receiving elements are added by the adder circuit, the received signal has high intensity and little deterioration of the transmission signal.
[第2実施形態]
図5〜図7を用いて、第2実施形態の光空間伝送システムについて説明する。なお、第2実施形態の光空間伝送装置10の基本的な構成は、第1実施形態と同様であり、説明は省略する。
[Second Embodiment]
The optical space transmission system according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. Note that the basic configuration of the optical space transmission device 10 of the second embodiment is the same as that of the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
(構成)
図5に示すとおり、第2実施形態の送信部20と受信部40は、第1実施形態の送信部20と受信部40に、パラレル変換回路28、シリアル変換回路53、光学フィルタ部54を追加した構成である。以下にこれらの構成について説明する。
(Constitution)
As illustrated in FIG. 5, the
入力部21にはPC等のイーサネット機器からの100BASE−T信号が入力され、入力部21の出力はパラレル変換回路28に入力され、パラレル変換回路28は、シリアル信号である伝送信号を4つからなるパラレル信号に変換する。パラレル信号はMIIインタフェース仕様に基づく信号であっても良い。このパラレル変換回路28の出力側は符号変換回路29に接続されている。この符号変換回路29は、パラレル変換回路28から入力された4つからなるパラレル信号のそれぞれを符号変換する。すなわち、符号変換回路29は、入力された25Mbps×4のパラレル信号に、スクランブル及び4B5B処理を施し、31.25Mbps×4のパラレル信号とする。
The
前記符号変換回路29の出力側に重畳回路24が接続されている。すなわち、この重畳回路24には、符号変換回路29の出力側とビーコン生成回路23の出力側が接続されている。この重畳回路24は、前記4つのパラレル信号と前記周波数が10kHzであるビーコン信号とを重畳して4つの重畳信号電圧を生成する。重畳される31.25Mbpsのパラレル信号は、スクランブル及び4B5B処理により低域周波数スペクトルを含まない信号であることから受信の際ビーコン信号と分離可能な状態で重畳が行われる。この重畳回路24の出力側は駆動回路25を介して発光部26が接続されている。発光部26は、光信号を発光するLEDなどである発光素子27R,27G,27B,27Yを有している。例えば、27Rは赤色、27Gは緑、27Bは青、27Yは黄色の光を発する。発光素子27R〜27Yは、それぞれの波長が異なる光信号を発光する。本実施形態において、駆動回路25は、発光素子27R〜27Yのそれぞれを、4つの重畳信号電圧に基づいて独立に点滅させ、異なる4つの波長で波長多重された重畳光信号として発光させる。
A superimposing circuit 24 is connected to the output side of the
図6は、本実施形態の発光部26の一例を示す斜視図である。この図が示すように、発光部26はステム状に形成され、各発光素子27R〜27Yは、このステムの先端の平面に均等間隔で取り付けられている。発光部26がこのように形成されていることより、発光素子27R〜27Yからの信号は、平行状態で発光されることになる。
FIG. 6 is a perspective view showing an example of the light emitting unit 26 of the present embodiment. As shown in this figure, the light emitting section 26 is formed in a stem shape, and the
一方、受信部40は、前記第1の実施形態と同様にレンズ41を有する。このレンズ41の出力側には、光学フィルタ部54が設けられている。この光学フィルタ部54は、4種類の光学フィルタ54R,54G,54B,54Yを有している。光学フィルタ54R〜54Yは、入射光に対して、特定の波長範囲の光だけを透過し、それ以外の光を透過しない光学素子である。発光素子27R、27G、27B、27Yからの光信号は、それぞれ光学フィルタ54R、54G、54B、54Yからのみ透過することにより、4波長の分離が行われる。
On the other hand, the receiving
本実施形態においても、受光部42は、前記レンズ41の出力側に4つの受光素子43R,43G,43B,43Yを有している。前記光学フィルタ54Rはこの受光素子43Rのレンズ41側の表面に貼り付けられている。同様に、光学フィルタ54Gは受光素子43Gに、光学フィルタ54Bは受光素子43Bに、光学フィルタ54Yは受光素子43Yに、それぞれ貼り付けられている。
Also in the present embodiment, the light receiving unit 42 includes four
図7は、レンズ41、光学フィルタ部54及び受光部42を示す斜視図である。図に示すように、受光部42は受光素子43R〜43Yで4分割されている。これら4分割の領域に対応して光学フィルタ54R〜54Yのそれぞれが貼り付けられる。
FIG. 7 is a perspective view showing the lens 41, the optical filter unit 54, and the light receiving unit 42. As shown in the figure, the light receiving unit 42 is divided into four by
受光回路44は、受光素子43R〜43Yの出力である電流値を4つの重畳信号電圧に変換する。分配器45は、受光回路44からの4つの重畳信号電圧が、ローパスフィルタ46とハイパスフィルタ50とに入力されるように分配する。ローパスフィルタ46は、4つの重畳信号電圧において、低周波信号、すなわち4つのビーコン信号のみを通過させる。この後の処理は、第1実施形態と同様である。
The
一方、ハイパスフィルタ50は、4つの重畳信号電圧において、高周波信号、すなわち4つの31.25Mbpsパラレル信号のみを通過させる。そして、リミッティング増幅回路51は、これらの4つのパラレル信号を2値信号に変換した後、5B4B変換、デスクランブルし、25Mbpsの4つのパラレル信号に変換し、シリアル変換回路53は、これらの4つのパラレル信号を100BASE−T信号に再構築したシリアル信号に変換し、出力部55に入力して、この出力部55から伝送信号として出力する。
On the other hand, the high-
(作用)
第2実施形態の光空間伝送システムの作用について説明する。入力部21に入力された100BASE−T規格の伝送信号は、この入力部21からパラレル変換回路28に入力され、このパラレル変換回路28は伝送信号をシリアル信号からパラレル信号に変換する。この変換は、例えば、入力された100Mbpsのシリアル信号を25Mbps×4のパラレル信号に変換する。この変換により、伝送速度100Mbpsが、4つの伝送速度25Mbpsで伝送されることになる。25Mbps×4に変換されたパラレル信号は、符号変換回路29に入力されて低域周波数スペクトルを低下させるためのスクランブル処理や4B5B処理などの符号化処理が施され、31.25Mbps×4のパラレル信号となる。
(Function)
The operation of the optical space transmission system of the second embodiment will be described. A 100BASE-T standard transmission signal input to the
次に、ビーコン生成回路23で生成されたビーコン信号とスクランブル処理などが施された4つのパラレル信号とが、重畳回路24で重畳され、4つの重畳信号電圧となる。次に、駆動回路25が、4つの重畳信号電圧に基づいて、発光素子27R,27G,27B,27Yのそれぞれを、点滅させ、4つに波長多重した重畳光信号として発光させる。光信号は波長の異なる他の光信号と干渉しないという特性があり、これらの光信号は、波長多重通信として情報を伝送することができる。発光素子27Rは,赤色であり波長620〜750nm,発光素子27Gは,緑色であり波長495〜570nm,発光素子27Bは,青色であり波長450〜495nm及び発光素子27Yは,黄色であり波長570〜590nmである。
Next, the beacon signal generated by the
送信部20の発光部26から送信された4つに波長多重された重畳光信号は、受信部40の受光部42に設けられたレンズ41に照射され集束され、スポット光として、光学フィルタ54R〜54Yを通過して、各受光素子43R〜43Yに照射される。受光素子43R〜43Yに光信号が照射されると、その光のエネルギーから変換された電流が発生し、受光回路44に入力される。受光回路44はこれらを4つの重畳信号電圧に変換する。次に、これらの4つの重畳信号電圧のそれぞれが、ローパスフィルタ46とハイパスフィルタ50とに入力されるように分配器45で分配される。
The four superimposed optical signals transmitted from the light emitting unit 26 of the transmitting
分配器45で分配された4つの重畳信号電圧の一方は、ローパスフィルタ46において、低周波信号である4つのビーコン信号に分離され通過する。そして、これらの4つのビーコン信号がレベル検出回路47に入力され、受光部42で受光した光量に応じたそれぞれのレベルが検出される。方向検出回路48及び方向調整部49における作用は、前述の第1実施形態の作用と同様であり、発光軸方向と受光部42の受光面のX軸とY軸との傾斜の差に基づいて、レンズ軸方向が調整される。
One of the four superimposed signal voltages distributed by the
分配器45で分配された4つの重畳信号電圧の他方は、ハイパスフィルタ50において、高周波信号である4つのパラレル信号に分離される。このとき、前記ビーコン信号に基づいて、方向調整部49によりレンズ軸方向が調整され、発光部26の方向と一致しており、これらの4つのパラレル信号においてそれぞれのレベルはほぼ同一のものとなっている。
The other of the four superimposed signal voltages distributed by the
この通過した4つのパラレル信号は、リミッティング増幅回路51により2値信号に変換した後4デスクランブル処理や5B4B処理が行われ、伝送信号として25Mbps×4の信号になる。この4つからなるパラレル信号は、シリアル変換回路53において、100BASE−T信号に再構築したシリアル信号に変換される。
The four parallel signals that have passed through are converted into binary signals by the limiting
(効果)
第2実施形態の光空間伝送システムは、前記第1実施形態と共通の効果に加え、特に、次のような効果を奏する。
(1)シリアル−パラレル変換により、送信部20から受信部40への光通信は、伝送速度が4分の1になるため、高速な伝送信号に対しても対応できる。すなわち、光空間伝送装置10に対して高速な伝送信号が送信され、その伝送信号を光通信で他の光空間伝送装置に送信する場合、この光通信の伝送速度を落とすことにより、確実な光通信ができる。
(2)多重化された光信号を光学フィルタ部で分離するだけの簡単な構成で、一つの光信号に4種類の伝送信号と1つのビーコン信号が重畳された光信号の送受が可能になるので、簡単な構成で、多量の伝送信号を送受信できる。
(effect)
The optical space transmission system of the second embodiment has the following effects in addition to the effects common to the first embodiment.
(1) The optical communication from the
(2) It is possible to send and receive optical signals in which four types of transmission signals and one beacon signal are superimposed on one optical signal with a simple configuration in which multiplexed optical signals are simply separated by an optical filter unit. Therefore, a large amount of transmission signals can be transmitted and received with a simple configuration.
[他の実施形態]
本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、以下のような他の実施形態も含有する。
[Other Embodiments]
The present invention is not limited to the above embodiment, and includes other embodiments as described below.
(1)第1実施形態は、加算回路52を有しているが、加算回路52を有しない構成であっても良い。加算回路52を有しないことにより光空間伝送装置10の構成をより簡易にできる。以下、この構成の光空間伝送装置10に使用される受光回路44、分配器45、ローパスフィルタ46、及びハイパスフィルタ50について図8を用いて説明する。
(1) Although the first embodiment includes the
受光回路44は、4つの受光素子43の出力である電流値を4つの重畳信号電圧に変換し分配器及びローパスフィルタ46に出力する。分配器45は、受光回路44からの4つの重畳信号電圧の1つを入力し、それをローパスフィルタ46とハイパスフィルタ50に分配する。分配器45からの1つの重畳信号電圧と受光回路44からの3つの重畳信号電圧が入力されたローパスフィルタ46は、低周波信号、すなわち4つのビーコン信号を分離する。一方、ハイパスフィルタ50は、分配器45で分配された1つの重畳信号電圧から、高周波信号、すなわち伝送信号を分離し、リミッティング増幅回路51に出力する。
The
(2)第1、第2実施形態の伝送信号は、100BASE−FX及び100BASE−Tであるがこれに限定されない。例えば、伝送信号は、LAN以外のアナログ信号やデジタル信号などであっても良い。
(3)第1、第2実施形態の方向調整部49は、受光軸方向の移動手段としてアクチュエータを用いているが、これに限定されず、例えば、受光軸方向を手動で移動しても良い。この場合、方向検出回路48の検出結果から傾ける方向を、液晶ディスプレイなどの表示手段を用いて矢印などで示しても良い。
(4)第1、第2実施形態の受光部42は、4つの受光素子から構成されているが、これに限定されず、3つ又は5以上の受光素子から構成されても良い。方向調整部49による調整は、最低3つの受光素子で光軸が定まる。この場合、第2実施形態においては、パラレル変換回路28で変換されるパラレル数と発光部26の発光素子数とは、受光部42の受光素子数と合わせたものとなる。
(2) The transmission signals of the first and second embodiments are 100BASE-FX and 100BASE-T, but are not limited thereto. For example, the transmission signal may be an analog signal or a digital signal other than the LAN.
(3) Although the
(4) The light receiving unit 42 of the first and second embodiments is configured by four light receiving elements, but is not limited thereto, and may be configured by three or five or more light receiving elements. In the adjustment by the
10…光空間伝送装置
20…送信部
21…入力部
23…ビーコン生成回路
24…重畳回路
25…駆動回路
26…発光部
27,27R,27G,27B,27Y…発光素子
28…パラレル変換回路
29…符号変換回路
40…受信部
41…レンズ
42…受光部
43、43R,43G,43B,43Y…受光素子
44…受光回路
45…分配部
46…ローパスフィルタ
47…レベル検出回路
48…方向検出回路
49…方向調整部
50…ハイパスフィルタ
51…リミッティング増幅回路
52…加算回路
53…シリアル変換回路
54…光学フィルタ部
54R,54G,54B,54Y…光学フィルタ
55…出力部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Optical
Claims (3)
前記送信部は、
入力された伝送信号とは異なる周波数帯のビーコン信号を生成するビーコン生成回路と、前記伝送信号と前記ビーコン信号を重畳して重畳信号電圧とする重畳回路と、前記重畳信号電圧に基づいて光信号を発光する発光素子を有する発光部と、を有し、
前記受信部は、
前記光信号を受光する3以上の受光素子を有する受光部と、前記3以上の各受光素子が受光した各光信号を各重畳信号電圧に変換する受光回路と、前記各重畳信号電圧を各ビーコン信号に分離するフィルタと、前記分離された各ビーコン信号から各受光素子の受信レベルを検出するレベル検出回路と、前記検出された各受信レベルから前記光信号の入力方向を検出する方向検出回路と、前記受光部が送信部に対向するように受光部の光軸方向を調整する方向調整部と、前記各重畳信号電圧の1つを伝送信号に分離するフィルタと、前記分離された伝送信号を出力する出力部と、を有する、
ことを特徴とする光空間伝送装置。 An optical space transmission device that performs communication between devices having at least an optical signal transmitter in one device and at least a receiver in the other device,
The transmitter is
A beacon generating circuit that generates a beacon signal in a frequency band different from the input transmission signal, a superimposing circuit that superimposes the transmission signal and the beacon signal to form a superimposed signal voltage, and an optical signal based on the superimposed signal voltage A light emitting unit having a light emitting element that emits light,
The receiver is
A light receiving unit having three or more light receiving elements that receive the optical signal, a light receiving circuit that converts each optical signal received by each of the three or more light receiving elements into each superimposed signal voltage, and each superimposed signal voltage for each beacon. A filter that separates signals, a level detection circuit that detects a reception level of each light receiving element from each of the separated beacon signals, and a direction detection circuit that detects an input direction of the optical signal from each detected reception level; A direction adjusting unit that adjusts the optical axis direction of the light receiving unit so that the light receiving unit faces the transmitting unit, a filter that separates one of the superimposed signal voltages into a transmission signal, and the separated transmission signal An output unit for outputting,
An optical space transmission device.
前記フィルタが、前記各受光素子からの重畳信号電圧をそれぞれ伝送信号に分離し、前記分離されたそれぞれの伝送信号を加算する加算回路を有し、
前記加算された伝送信号を前記出力部が出力する
ことを特徴とする請求項1に記載の光空間伝送装置。 The receiver is
The filter has an addition circuit that separates the superimposed signal voltage from each of the light receiving elements into transmission signals, and adds the separated transmission signals,
The optical space transmission apparatus according to claim 1, wherein the output unit outputs the added transmission signal.
入力された伝送信号を3以上のパラレル信号に変換するパラレル変換回路と、
前記3以上のパラレル信号を符号化する符号変換回路を有し、
前記発光部は、前記3以上のパラレル信号に対応した重畳信号電圧を、異なる波長を用いて波長多重した光信号として発光し、
前記受信部は、
前記受光部の前面に配置された光学フィルタ部と、パラレル信号をシリアル信号に変換して伝送信号を出力するシリアル変換回路と、を有し、
前記光学フィルタ部は、前記波長多重された光信号をその波長に応じて前記各受光素子に受光させ、
前記シリアル変換回路は、前記各受光素子が受光した各光信号に対応したパラレル信号を伝送信号に変換する、
ことを特徴とする請求項1に記載の光空間伝送装置。 The transmitter is
A parallel conversion circuit that converts an input transmission signal into three or more parallel signals;
A code conversion circuit for encoding the three or more parallel signals;
The light emitting unit emits a superimposed signal voltage corresponding to the three or more parallel signals as an optical signal wavelength-multiplexed using different wavelengths,
The receiver is
An optical filter unit disposed in front of the light receiving unit, and a serial conversion circuit that converts a parallel signal into a serial signal and outputs a transmission signal,
The optical filter unit causes the light receiving elements to receive the wavelength-multiplexed optical signal according to the wavelength,
The serial conversion circuit converts a parallel signal corresponding to each optical signal received by each light receiving element into a transmission signal;
The optical space transmission device according to claim 1.
Priority Applications (1)
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2020080477A (en) * | 2018-11-13 | 2020-05-28 | 電気興業株式会社 | Visible light communication system |
-
2010
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