JP6783136B2 - Optical communication device - Google Patents

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本発明は、光通信装置に関する。 The present invention relates to an optical communication device.

出願人は、赤外線、可視光、紫外線等の光を使用した光通信システムの研究開発を進めている。この光通信システムでは、各光通信装置が相手方の光通信装置と光通信を行うための送信系統と受信系統を別個独立に有することで、光通信装置間の双方向通信が可能となっている。また、光通信システムでは電波を使わないので、免許、申請、従事者資格等が不要であるという利点がある。 The applicant is proceeding with research and development of an optical communication system using light such as infrared rays, visible light, and ultraviolet rays. In this optical communication system, each optical communication device has a transmission system and a reception system for performing optical communication with the other party's optical communication device independently, so that bidirectional communication between the optical communication devices is possible. .. In addition, since the optical communication system does not use radio waves, there is an advantage that a license, application, worker qualification, etc. are not required.

特開2002−124687号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2002-124387

光通信システムの光学的な性能(例えば通信速度や通信距離)は、信号対雑音比(SNR:Signal-to-Noise Ratio)により表すことができる。光通信システムにおけるSNRは、主に、次の3つの項目によって変化する。
・送信系統の送信側レンズ及び受信系統の受信側レンズのサイズ
・送信系統及び受信系統の焦点距離(前者は発光素子から送信側レンズまでの距離(光路長)、後者は受信側レンズから受光素子までの距離(光路長))
・送信系統の発光素子のサイズ
The optical performance (for example, communication speed and communication distance) of an optical communication system can be expressed by a signal-to-noise ratio (SNR). The SNR in the optical communication system mainly changes according to the following three items.
-Size of the transmitting side lens of the transmitting system and the receiving side lens of the receiving system-Focal length of the transmitting system and receiving system (the former is the distance from the light emitting element to the transmitting side lens (optical path length), and the latter is the receiving element from the receiving side lens. Distance to (optical path length))
・ Size of light emitting element of transmission system

送信系統においては、発光素子が理想点(面積ゼロの点)であれば、送信側レンズのサイズや焦点距離にかかわらず、優れたSNRを実現可能である。しかし、発光素子のサイズがゼロになることはあり得ないので、送信系統の焦点距離をなるべく長く確保することが優れたSNRを実現するために重要である。 In the transmission system, if the light emitting element is an ideal point (a point with an area of zero), excellent SNR can be realized regardless of the size and focal length of the transmitting lens. However, since the size of the light emitting element cannot be zero, it is important to secure the focal length of the transmission system as long as possible in order to realize an excellent SNR.

受信系統においては、焦点距離が短いほど、ノイズの悪影響を受けてSNRが低下する。また、受信エネルギーは受信側レンズの面積に比例し、受信側レンズの明るさは受信系統の焦点距離の二乗に反比例する。つまり、受信系統(光通信システム)にとっては、明るさはノイズと等価なものである。 In the receiving system, the shorter the focal length, the more adversely affected by noise and the lower the SNR. Further, the receiving energy is proportional to the area of the receiving lens, and the brightness of the receiving lens is inversely proportional to the square of the focal length of the receiving system. That is, for the receiving system (optical communication system), the brightness is equivalent to noise.

一方、光通信システムにおいては、光通信装置の小型化が要求されている。光通信装置を小型化するための手法として、送信系統の送信側レンズ及び受信系統の受信側レンズのサイズを小さくすることが考えられる。しかし、送信系統の送信側レンズ及び受信系統の受信側レンズのサイズはSNRに比例するので、送信系統の送信側レンズ及び受信系統の受信側レンズのサイズをむやみに小さくすると、SNRの低下に繋がってしまう。また、送信系統の送信側レンズ及び受信系統の受信側レンズのサイズを変えることなく焦点距離を短くすることが考えられるが、この場合も、送受信を合わせた通信区間でSNRが著しく低下する。 On the other hand, in optical communication systems, miniaturization of optical communication devices is required. As a method for reducing the size of the optical communication device, it is conceivable to reduce the size of the transmitting side lens of the transmitting system and the receiving side lens of the receiving system. However, since the size of the transmitting side lens of the transmitting system and the receiving side lens of the receiving system is proportional to the SNR, if the size of the transmitting side lens of the transmitting system and the receiving side lens of the receiving system is unnecessarily reduced, the SNR is lowered. I will end up. Further, it is conceivable to shorten the focal length without changing the size of the transmitting side lens of the transmitting system and the receiving side lens of the receiving system, but also in this case, the SNR is remarkably lowered in the communication section including the transmission and reception.

さらに、本発明者は、鋭意研究の結果、光通信システムの送信系統と受信系統では、その性質に違いがあることを見出した。すなわち、受信系統では、受信側レンズの直径に比べて光の伝送距離が十分に長いため、理想的な平行光が入射する(テレセントリック性が確保される)と考えられる。この場合、受信側レンズに入る光は、当該受信側レンズ上では全面で均等な強さとなる。これに対し、送信系統では、発光素子のサイズに起因して、送信側レンズから光が広がって(発散して)しまい、理想環境とはならない。一般的な発光素子の場合、送信側レンズに入る光は、中央部が強く周辺部が弱い(発光素子からの光に指向性がある)。本発明者は、このような発光素子の特性(指向性)を送信側レンズで吸収するのは技術的に難しくコストがかかるため、送信系統の焦点距離(発光素子から送信側レンズまでの距離(光路長))を稼ぐ(長くする)ことが、優れたSNRを達成しつつ小型化を図るために効果的であるとの着想に至った。 Furthermore, as a result of diligent research, the present inventor has found that there is a difference in the properties between the transmission system and the reception system of the optical communication system. That is, in the receiving system, since the light transmission distance is sufficiently longer than the diameter of the receiving lens, it is considered that ideal parallel light is incident (telecentricity is ensured). In this case, the light entering the receiving side lens has equal intensity over the entire surface on the receiving side lens. On the other hand, in the transmission system, due to the size of the light emitting element, light spreads (diverges) from the transmitting side lens, and the ideal environment is not achieved. In the case of a general light emitting element, the light entering the transmitting lens has a strong central portion and a weak peripheral portion (the light from the light emitting element has directivity). Since it is technically difficult and costly for the present inventor to absorb such characteristics (directivity) of the light emitting element by the transmitting side lens, the focal length of the transmitting system (the distance from the light emitting element to the transmitting side lens () I came up with the idea that earning (prolonging) the optical path length)) is effective for achieving excellent SNR and reducing the size.

本発明は、送信系統において発光素子から送信側レンズまでの距離(光路長)を長くすることにより、優れたSNRを達成しつつ小型化を図ることができる光通信装置を提供することを目的の1つとする。 An object of the present invention is to provide an optical communication device capable of miniaturization while achieving excellent SNR by increasing the distance (optical path length) from the light emitting element to the transmitting side lens in the transmission system. Let it be one.

本実施形態の光通信装置は、発光素子と、前記発光素子からの光を反射する反射部材と、前記反射部材からの光を相手方の光通信装置に導く送信側レンズと、受光素子と、前記相手方の光通信装置からの光を前記受光素子に導く受信側レンズと、を有し、前記発光素子から前記反射部材に至る反射前光路は、前記受信側レンズから前記受光素子に至る光路に対して交差している、ことを特徴としている。 The optical communication device of the present embodiment includes a light emitting element, a reflecting member that reflects light from the light emitting element, a transmitting side lens that guides light from the reflecting member to the other party's optical communication device, a light receiving element, and the like. It has a receiving side lens that guides light from the other party's optical communication device to the light receiving element, and the pre-reflection light path from the light emitting element to the reflecting member is relative to the light path from the receiving lens to the light receiving element. It is characterized by the fact that it intersects with each other.

前記反射部材は、前記発光素子からの光を略直角に反射して前記送信側レンズに導き、前記発光素子から前記反射部材に至る反射前光路は、前記受信側レンズから前記受光素子に至る光路に対して略直交しており、前記反射部材から前記送信側レンズに至る反射後光路は、前記受信側レンズから前記受光素子に至る光路に対して略平行であることができる。 The reflecting member reflects light from the light emitting element at a substantially right angle and guides the light to the transmitting side lens, and the prereflection optical path from the light emitting element to the reflecting member is an optical path from the receiving side lens to the light receiving element. The post-reflection optical path from the reflecting member to the transmitting side lens can be substantially parallel to the optical path from the receiving side lens to the light receiving element.

本実施形態の光通信装置は、前記受光素子を囲むように配置されて前記受信側レンズからの光を一次反射する一次反射部材と、前記受光素子に対向配置されて前記一次反射部材からの一次反射光を前記受光素子に向けて二次反射する二次反射部材と、をさらに有することができる。 The optical communication device of the present embodiment has a primary reflection member arranged so as to surround the light receiving element and primary reflecting light from the receiving lens, and a primary reflecting member arranged facing the light receiving element and primary from the primary reflecting member. It may further include a secondary reflection member that secondarily reflects the reflected light toward the light receiving element.

本実施形態の光通信装置は、前記発光素子と該発光素子を制御する発光制御部を送信側基板上に搭載してパッケージ化した送信側基板モジュールと、前記受光素子と該受光素子を制御する受光制御部を受信側基板上に搭載してパッケージ化した受信側基板モジュールと、前記送信側基板モジュールと前記受信側基板モジュールの一端部どうしを略L字型となるように接続する接続部と、をさらに有することができる。 The optical communication device of the present embodiment controls a transmitting side substrate module in which the light emitting element and a light emitting control unit for controlling the light emitting element are mounted on a transmitting side substrate and packaged, and the light receiving element and the light receiving element. A receiving side board module in which a light receiving control unit is mounted on a receiving side board and packaged, and a connecting part that connects the transmitting side board module and one end of the receiving side board module so as to be substantially L-shaped. , Can be further possessed.

前記送信側基板モジュールの前記送信側基板上または前記受信側基板モジュールの前記受信側基板上には、前記発光制御部からの発光制御信号と前記受光制御部からの受光制御信号を制御する信号処理部が搭載されてパッケージ化されていることができる。 Signal processing for controlling the light emission control signal from the light emission control unit and the light reception control signal from the light reception control unit on the transmission side board of the transmission side board module or on the reception side board of the reception side board module. The unit can be mounted and packaged.

前記反射部材は、ミラー又はプリズムから構成されていることができる。 The reflective member may be composed of a mirror or a prism.

本発明によれば、送信系統において発光素子から送信側レンズまでの距離(光路長)を長くすることにより、優れたSNRを達成しつつ小型化を図ることができる光通信装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an optical communication device capable of miniaturization while achieving excellent SNR by increasing the distance (optical path length) from the light emitting element to the transmitting side lens in the transmitting system. it can.

本実施形態による光通信装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the optical communication apparatus by this Embodiment. 送信側基板モジュールと受信側基板モジュールの概略構成図である。It is a schematic block diagram of a transmitting side board module and a receiving side board module. 送信側基板モジュールと受信側基板モジュールの機能ブロック図である。It is a functional block diagram of a transmitting side board module and a receiving side board module. 本実施形態による光通信装置(光通信システム)を電車の走行管理システムに適用した場合を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the case where the optical communication device (optical communication system) by this Embodiment is applied to the traveling management system of a train. 光通信装置どうしを接続した光通信システムの一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the optical communication system which connected each optical communication device.

≪光通信装置1の構成≫
図1〜図3を参照して、本実施形態による光通信装置1について説明する。
<< Configuration of optical communication device 1 >>
The optical communication device 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 3.

本実施形態による光通信装置1は、相手方の光通信装置と光通信を行うための送信系統と受信系統を別個独立に有している。例えば、光通信装置1と相手方の光通信装置を対向させて、光通信装置1の送信系統からの光を相手方の光通信装置の受信系統で受信し、且つ、相手方の光通信装置の送信系統からの光を光通信装置1の受信系統で受信することにより、光通信装置1と相手方の光通信装置の間での双方向通信が可能となる(光通信システムが構築される)。なお、相手方の光通信装置の構成には自由度があり、光通信装置1と同一の構成を有していてもよいし、光通信装置1と異なる構成を有していてもよい。 The optical communication device 1 according to the present embodiment has a transmission system and a reception system for performing optical communication with the other party's optical communication device separately and independently. For example, the optical communication device 1 and the other party's optical communication device are opposed to each other, the light from the transmission system of the optical communication device 1 is received by the reception system of the other party's optical communication device, and the transmission system of the other party's optical communication device. By receiving the light from the optical communication device 1 in the receiving system of the optical communication device 1, bidirectional communication between the optical communication device 1 and the other party's optical communication device becomes possible (an optical communication system is constructed). The configuration of the other party's optical communication device has a degree of freedom, and may have the same configuration as the optical communication device 1 or may have a configuration different from that of the optical communication device 1.

光通信装置1による光通信で用いる光は、例えば、赤外線、可視光、紫外線等とすることができる。本実施形態では、100Mbps〜500Mbpsの通信速度を持つLED通信(可視光通信)を例示して説明する。 The light used in the optical communication by the optical communication device 1 can be, for example, infrared rays, visible light, ultraviolet rays, or the like. In this embodiment, LED communication (visible light communication) having a communication speed of 100 Mbps to 500 Mbps will be described as an example.

光通信装置1は、送信系統として、送信側基板モジュール10と、ミラー(反射部材)20と、送信側レンズ30とを有している。 The optical communication device 1 has a transmission side substrate module 10, a mirror (reflection member) 20, and a transmission side lens 30 as a transmission system.

図2、図3に示すように、送信側基板モジュール10は、送信部10Tとして、送信側基板11と、発光素子(LED)12と、発光素子12を制御する発光制御部13とを有している。送信側基板モジュール10は、送信側基板11上に発光素子12と発光制御部13を搭載してパッケージ化されている。 As shown in FIGS. 2 and 3, the transmitting side substrate module 10 has a transmitting side substrate 11, a light emitting element (LED) 12, and a light emitting control unit 13 for controlling the light emitting element 12 as a transmitting unit 10T. ing. The transmitting side board module 10 is packaged by mounting a light emitting element 12 and a light emitting control unit 13 on the transmitting side board 11.

図1に示すように、ミラー20は、発光素子12からの光を略直角に反射して送信側レンズ30に導く。図1の例では、発光素子12が左方に発した光がミラー20で上方に反射される。以下では、発光素子12からミラー20に至る光路を「反射前光路LT1」と呼び、ミラー20から送信側レンズ30に至る光路を「反射後光路LT2」と呼ぶことがある。なお、反射部材としてのミラー20に代えてプリズムを設けることも可能である。 As shown in FIG. 1, the mirror 20 reflects the light from the light emitting element 12 at a substantially right angle and guides the light to the transmitting lens 30. In the example of FIG. 1, the light emitted to the left by the light emitting element 12 is reflected upward by the mirror 20. In the following, the optical path from the light emitting element 12 to the mirror 20 may be referred to as “pre-reflection optical path LT1”, and the optical path from the mirror 20 to the transmitting side lens 30 may be referred to as “post-reflection optical path LT2”. It is also possible to provide a prism instead of the mirror 20 as the reflecting member.

図1に示すように、送信側レンズ30は、ミラー20からの光を相手方の光通信装置に導く。図1では、送信側レンズ30が平行平面板であるかのように描いているが、これは作図の便宜上の理由によるものであり、実際の送信側レンズ30は、ミラー20からの光を相手方の光通信装置に導くための所定のパワーを発揮させる凹凸面を有している。 As shown in FIG. 1, the transmitting side lens 30 guides the light from the mirror 20 to the other party's optical communication device. In FIG. 1, the transmitting side lens 30 is drawn as if it were a parallel flat plate, but this is for convenience of drawing, and the actual transmitting side lens 30 receives the light from the mirror 20 as the other party. It has an uneven surface that exerts a predetermined power to guide the optical communication device.

光通信装置1は、受信系統として、受信側基板モジュール40と、受信側レンズ50と、一次反射ミラー(一次反射部材)60と、二次反射ミラー(二次反射部材)70とを有している。 The optical communication device 1 has a receiving side substrate module 40, a receiving side lens 50, a primary reflection mirror (primary reflection member) 60, and a secondary reflection mirror (secondary reflection member) 70 as a reception system. There is.

図2、図3に示すように、受信側基板モジュール40は、受信部40Rとして、受信側基板41と、受光素子(フォトダイオード)42と、受光素子42を制御する受光制御部43とを有している。また、受信側基板モジュール40は、送信側基板モジュール10の発光制御部13からの発光制御信号と受光制御部43からの受光制御信号を制御する信号処理部44を有している。受信側基板モジュール40は、受信側基板41上に受光素子42と受光制御部43と信号処理部44を搭載してパッケージ化されている。なお、信号処理部44は、送信側基板モジュール10の送信側基板11上に搭載してパッケージ化されていてもよい。 As shown in FIGS. 2 and 3, the receiving side board module 40 has a receiving side board 41, a light receiving element (photodiode) 42, and a light receiving control unit 43 for controlling the light receiving element 42 as a receiving unit 40R. doing. Further, the receiving side board module 40 has a signal processing unit 44 that controls a light emitting control signal from the light emitting control unit 13 of the transmitting side board module 10 and a light receiving control signal from the light receiving control unit 43. The receiving side board module 40 is packaged by mounting a light receiving element 42, a light receiving control unit 43, and a signal processing unit 44 on the receiving side board 41. The signal processing unit 44 may be mounted on the transmitting side board 11 of the transmitting side board module 10 and packaged.

図2に示すように、送信側基板モジュール10と受信側基板モジュール40は、両部材の一端部どうしを接続部80で接続することによって、略L字型となるように構成されている。これにより、送信側基板モジュール10と受信側基板モジュール40に囲まれた略L字型の空間内で、発光素子12から出射した光と受光素子に入射する光が略直交するように交差する。 As shown in FIG. 2, the transmitting side board module 10 and the receiving side board module 40 are configured to have a substantially L shape by connecting one ends of both members with a connecting part 80. As a result, in a substantially L-shaped space surrounded by the transmitting side board module 10 and the receiving side board module 40, the light emitted from the light emitting element 12 and the light incident on the light receiving element intersect so as to be substantially orthogonal to each other.

図1に示すように、受信側レンズ50は、相手方の通信装置からの光を受光素子42に導く。より具体的に、受信側レンズ50に入射した光は、その一部分が直接的に受光素子42に導かれ、その他部分が受光素子42の周辺部に導かれる。図1では、受信側レンズ50が平行平面板であるかのように描いているが、これは作図の便宜上の理由によるものであり、実際の受信側レンズ50は、相手方の通信装置からの光を受光素子42に導くための所定のパワーを発揮させる凹凸面を有している。 As shown in FIG. 1, the receiving lens 50 guides the light from the other party's communication device to the light receiving element 42. More specifically, a part of the light incident on the receiving lens 50 is directly guided to the light receiving element 42, and the other part is guided to the peripheral portion of the light receiving element 42. In FIG. 1, the receiving side lens 50 is drawn as if it were a parallel flat plate, but this is for convenience of drawing, and the actual receiving side lens 50 is the light from the communication device of the other party. It has an uneven surface that exerts a predetermined power for guiding the light receiving element 42 to the light receiving element 42.

一次反射ミラー60は、受信側基板モジュール40上に受光素子42を囲むように配置されている。一次反射ミラー60は、受信側レンズ50から受光素子42の周辺部に導かれた光を一次反射する。 The primary reflection mirror 60 is arranged on the receiving side substrate module 40 so as to surround the light receiving element 42. The primary reflection mirror 60 firstly reflects the light guided from the receiving lens 50 to the peripheral portion of the light receiving element 42.

二次反射ミラー70は、受信側レンズ50の裏側(出射面側)に受光素子42と対向するように配置されている。二次反射ミラー70は、一次反射ミラー60からの一次反射光を受光素子42に向けて二次反射する。 The secondary reflection mirror 70 is arranged on the back side (exit surface side) of the receiving side lens 50 so as to face the light receiving element 42. The secondary reflection mirror 70 secondarily reflects the primary reflected light from the primary reflection mirror 60 toward the light receiving element 42.

このように、相手方の通信装置から受信側レンズ50に入射した光は、その一部分が直接的に受光素子42に導かれ、その他部分が一次反射ミラー60と二次反射ミラー70を経由して受光素子42に導かれる。図1では光の反射の様子を誇張して描いているが、受信側レンズ50から受光素子42に至る光路は、概ね上下方向(鉛直方向)とみなすことができる。以下では、この概ね上下方向(鉛直方向)である受信側レンズ50から受光素子42に至る光路に「光路LR」の符号を付すことがある。 In this way, a part of the light incident on the receiving lens 50 from the communication device of the other party is directly guided to the light receiving element 42, and the other part receives the light via the primary reflection mirror 60 and the secondary reflection mirror 70. It is guided by the element 42. Although the state of light reflection is exaggerated in FIG. 1, the optical path from the receiving lens 50 to the light receiving element 42 can be regarded as being generally in the vertical direction (vertical direction). In the following, the optical path from the receiving lens 50 to the light receiving element 42, which is substantially in the vertical direction (vertical direction), may be designated by the reference "optical path LR".

図1に示すように、発光素子12からミラー20に至る反射前光路LT1は、受信側レンズ50から受光素子42に至る光路LRに対して交差している。より具体的に、発光素子12からミラー20に至る反射前光路LT1は、受信側レンズ50から受光素子42に至る光路LRに対して略直交している。一方、ミラー20から送信側レンズ30に至る反射後光路LT2は、受信側レンズ50から受光素子42に至る光路LRに対して略平行である。 As shown in FIG. 1, the pre-reflection optical path LT1 from the light emitting element 12 to the mirror 20 intersects with the optical path LR from the receiving lens 50 to the light receiving element 42. More specifically, the pre-reflection optical path LT1 from the light emitting element 12 to the mirror 20 is substantially orthogonal to the optical path LR from the receiving lens 50 to the light receiving element 42. On the other hand, the post-reflection optical path LT2 from the mirror 20 to the transmitting side lens 30 is substantially parallel to the optical path LR from the receiving side lens 50 to the light receiving element 42.

≪光通信装置1の作用効果≫
通信装置1の受信系統では、相手方の通信装置から受信側レンズ50に入射した光の大部分が、一次反射ミラー60と二次反射ミラー70の2回反射を経由して、受光素子42に導かれる。これにより、通信装置1の受信系統において、受信側レンズ50から受光素子42までの距離(光路長)を長くして、優れたSNRを達成しつつ小型化を図ることができる。SNRに関しては、レンズ側のミラー分の遮蔽とレンズ反射の減衰の影響を差し引いても、一次反射ミラー60と二次反射ミラー70を省略した場合よりも優れたSNRを達成することができる(短距離、大容量、瞬間転送システムが実現可能となる)。小型化に関しては、受信系統のサイズ(厚み)を焦点距離の約1/3に抑制できるので、通信装置1についてもこれと同等の小型化が可能となる。
<< Effects of optical communication device 1 >>
In the receiving system of the communication device 1, most of the light incident on the receiving lens 50 from the other communication device is guided to the light receiving element 42 via the double reflection of the primary reflection mirror 60 and the secondary reflection mirror 70. Be taken. As a result, in the receiving system of the communication device 1, the distance (optical path length) from the receiving lens 50 to the light receiving element 42 can be lengthened, and miniaturization can be achieved while achieving an excellent SNR. With regard to SNR, even if the effects of the shielding of the mirror on the lens side and the attenuation of the lens reflection are subtracted, a better SNR can be achieved than when the primary reflection mirror 60 and the secondary reflection mirror 70 are omitted (short). Distance, large capacity, instant transfer system becomes feasible). Regarding miniaturization, the size (thickness) of the receiving system can be suppressed to about 1/3 of the focal length, so that the communication device 1 can be miniaturized to the same extent.

通信装置1の送信系統では、発光素子12と送信側レンズ30の間にミラー20を設けたことによって、発光素子12が発した光が、発光素子12からミラー20に至る反射前光路LT1と、ミラー20から送信側レンズ30に至る反射後光路LT2とを経由して、送信側レンズ30から出射される。つまり、通信装置1の受信系統で反射式レンズ方式を採用しているので、当該受信系統における光の反射方向と交差(略直交)する方向を利用して、発光素子12から送信側レンズ30までの距離(光路長)を稼ぐことで、優れたSNRを達成している(短距離、大容量、瞬間転送システムが実現可能となる)。また、通信装置1では、発光素子12からミラー20に至る反射前光路LT1と、受信側レンズ50から受光素子42に至る光路LRとが、送信側基板モジュール10と受信側基板モジュール40に囲まれた略L字型の空間内でスペースを共有しているので、通信装置1の小型化を図ることができる。 In the transmission system of the communication device 1, by providing the mirror 20 between the light emitting element 12 and the transmitting side lens 30, the light emitted by the light emitting element 12 is transferred to the pre-reflection optical path LT1 from the light emitting element 12 to the mirror 20. It is emitted from the transmitting side lens 30 via the after-reflection optical path LT2 from the mirror 20 to the transmitting side lens 30. That is, since the reception system of the communication device 1 employs the reflection type lens system, the light emitting element 12 to the transmitting side lens 30 are used in the direction intersecting (substantially orthogonal to) the light reflection direction in the reception system. By gaining the distance (optical path length), an excellent SNR is achieved (a short-distance, large-capacity, instantaneous transfer system can be realized). Further, in the communication device 1, the pre-reflection optical path LT1 from the light emitting element 12 to the mirror 20 and the optical path LR from the receiving side lens 50 to the light receiving element 42 are surrounded by the transmitting side substrate module 10 and the receiving side substrate module 40. Since the space is shared in the substantially L-shaped space, the communication device 1 can be miniaturized.

≪光通信装置1(光通信システム)の適用例≫
図4は、光通信装置1(光通信システム)を電車の走行管理システムに適用した場合を示す概略構成図である。
<< Application example of optical communication device 1 (optical communication system) >>
FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing a case where the optical communication device 1 (optical communication system) is applied to a train travel management system.

図4では、電車の先頭車両の屋根に光通信装置1A(LED Backhaul)を搭載している。光通信装置1Aには、電車の車両内に設置されたセキュリティカメラやデジタルサイネージ等に関する各種情報が集約される。一方、電車の運行路の所定位置(例えば駅の停止位置に一致させた所定位置)にも光通信装置1B(LED Backhaul)と光通信装置1C(LED Backhaul)が設けられている。電車が駅に停止したときに光通信装置1Aと光通信装置1Bが光通信を行うことで、車両の駅間情報(例えば4分〜7分)、上述したセキュリティカメラやデジタルサイネージ等に関する各種情報を送受信することが可能である。光通信装置1Cは、光通信装置1Bとの光通信で情報を取得して、取得した情報を駅構内(改札売場内等)にあるサーバ、ルータ、光回線終端装置(ONU:Optical Network Unit)に転送する。この情報は、ファイバー・トゥ・ザ・ホーム(FTTH:Fiber to the Home)等の手段によりコントロールセンターに送信される。 In FIG. 4, an optical communication device 1A (LED Backhaul) is mounted on the roof of the leading car of the train. Various information related to the security camera, digital signage, etc. installed in the train car is collected in the optical communication device 1A. On the other hand, an optical communication device 1B (LED Backhaul) and an optical communication device 1C (LED Backhaul) are also provided at a predetermined position on the train operation path (for example, a predetermined position matching the stop position of the station). When the train stops at a station, the optical communication device 1A and the optical communication device 1B perform optical communication, so that information between stations of the vehicle (for example, 4 to 7 minutes), various information related to the above-mentioned security camera, digital signage, etc. It is possible to send and receive. The optical communication device 1C acquires information by optical communication with the optical communication device 1B, and the acquired information is used as a server, a router, or an optical network unit (ONU) in a station yard (inside a ticket gate, etc.). Transfer to. This information is transmitted to the control center by means such as Fiber to the Home (FTTH).

図5は、光通信装置1D(LED Backhaul)と光通信装置1E(LED Backhaul)を接続した光通信システムの一例を示すブロック図である。光通信装置1Dと光通信装置1Eは、所定のLED通信区間における光通信が可能である。光通信装置1Dと光通信装置1Eの間のLED通信区間は、カスケードによる延長が可能である。光通信装置1Dには、Hub1D−1を介して、IPカメラ1D−2と、デジタルサイネージ装置1D−3が接続されている。光通信装置1Eには、サーバ、ルータ、光回線終端装置(ONU:Optical Network Unit)等の装置1E−1が接続されており、装置1E−1は、ファイバー・トゥ・ザ・ホーム(FTTH:Fiber to the Home)等の手段によりコントロールセンターに接続されている。 FIG. 5 is a block diagram showing an example of an optical communication system in which an optical communication device 1D (LED Backhaul) and an optical communication device 1E (LED Backhaul) are connected. The optical communication device 1D and the optical communication device 1E are capable of optical communication in a predetermined LED communication section. The LED communication section between the optical communication device 1D and the optical communication device 1E can be extended by a cascade. The IP camera 1D-2 and the digital signage device 1D-3 are connected to the optical communication device 1D via the Hub1D-1. A device 1E-1 such as a server, a router, and an optical network unit (ONU) is connected to the optical communication device 1E, and the device 1E-1 is fiber to the home (FTTH:). It is connected to the control center by means such as Fiber to the Home).

図4、図5で例示したもの以外にも、本実施形態による光通信装置1(光通信システム)は、家庭用・業務用のエレベータ運行管理システム、街中の防犯カメラのバックホール回線、光ファイバが引き難いイベントや展示会等の一時的な回線として利用することができる。 In addition to the ones illustrated in FIGS. 4 and 5, the optical communication device 1 (optical communication system) according to the present embodiment includes an elevator operation management system for home and business use, a backhaul line for a security camera in the city, and an optical fiber. It can be used as a temporary line for events and exhibitions that are difficult to draw.

≪変形例≫
以上の実施形態では、送信系統の発光素子と送信側レンズの間にミラー(反射部材)を設けることにより、送信系統において発光素子から送信側レンズまでの距離(光路長)を長くする場合を例示して説明した。これに対し、受信系統の受信側レンズと受光素子の間にミラー(反射部材)を設けることにより、受信系統において受信側レンズから受光素子までの距離(光路長)を長くする態様も可能である。
≪Modification example≫
In the above embodiment, a case where a mirror (reflection member) is provided between the light emitting element of the transmitting system and the transmitting side lens to increase the distance (optical path length) from the light emitting element to the transmitting side lens in the transmitting system is exemplified. I explained. On the other hand, by providing a mirror (reflection member) between the receiving lens of the receiving system and the light receiving element, it is possible to increase the distance (optical path length) from the receiving lens to the light receiving element in the receiving system. ..

1 光通信装置
1A 1B 1C 1D 1E 光通信装置(LED Backhaul)
10 送信側基板モジュール
10T 送信部
11 送信側基板
12 発光素子(LED)
13 発光制御部
20 ミラー(反射部材)
30 送信側レンズ
40 受信側基板モジュール
40R 受信部
41 受信側基板
42 受光素子(フォトダイオード)
43 受光制御部
44 信号処理部
50 受信側レンズ
60 一次反射ミラー(一次反射部材)
70 二次反射ミラー(二次反射部材)
80 接続部
LT1 反射前光路
LT2 反射後光路
LR 光路
1 Optical communication device 1A 1B 1C 1D 1E Optical communication device (LED Backhaul)
10 Transmitter board module 10T Transmitter 11 Transmitter board 12 Light emitting element (LED)
13 Light emission control unit 20 Mirror (reflection member)
30 Transmitter lens 40 Receiver board module 40R Receiver 41 Receiver board 42 Receiver element (photodiode)
43 Light receiving control unit 44 Signal processing unit 50 Receiving side lens 60 Primary reflection mirror (primary reflection member)
70 Secondary reflection mirror (secondary reflection member)
80 Connection part LT1 Pre-reflection optical path LT2 Post-reflection optical path LR Optical path

Claims (6)

発光素子と、
前記発光素子からの光を反射する反射部材と、
前記反射部材からの光を相手方の光通信装置に導く送信側レンズと、
受光素子と、
前記相手方の光通信装置からの光を前記受光素子に導く受信側レンズと、
を有し、
前記発光素子から前記反射部材に至る反射前光路は、前記受信側レンズから前記受光素子に至る光路に対して交差している、
ことを特徴とする光通信装置。
Light emitting element and
A reflective member that reflects light from the light emitting element,
A transmitting lens that guides the light from the reflecting member to the other party's optical communication device,
With the light receiving element
A receiving lens that guides light from the other party's optical communication device to the light receiving element,
Have,
The pre-reflection optical path from the light emitting element to the reflecting member intersects the optical path from the receiving lens to the light receiving element.
An optical communication device characterized by this.
前記反射部材は、前記発光素子からの光を略直角に反射して前記送信側レンズに導き、
前記発光素子から前記反射部材に至る反射前光路は、前記受信側レンズから前記受光素子に至る光路に対して略直交しており、
前記反射部材から前記送信側レンズに至る反射後光路は、前記受信側レンズから前記受光素子に至る光路に対して略平行であることを特徴とする請求項1に記載の光通信装置。
The reflecting member reflects the light from the light emitting element at a substantially right angle and guides it to the transmitting side lens.
The pre-reflection optical path from the light emitting element to the reflecting member is substantially orthogonal to the optical path from the receiving lens to the light receiving element.
The optical communication device according to claim 1, wherein the post-reflection optical path from the reflecting member to the transmitting side lens is substantially parallel to the optical path from the receiving side lens to the light receiving element.
前記受光素子を囲むように配置されて前記受信側レンズからの光を一次反射する一次反射部材と、
前記受光素子に対向配置されて前記一次反射部材からの一次反射光を前記受光素子に向けて二次反射する二次反射部材と、をさらに有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の光通信装置。
A primary reflection member arranged so as to surround the light receiving element and first reflecting light from the receiving lens.
The first or second aspect of the present invention further comprises a secondary reflecting member which is arranged to face the light receiving element and secondarily reflects the primary reflected light from the primary reflecting member toward the light receiving element. The optical communication device described.
前記発光素子と該発光素子を制御する発光制御部を送信側基板上に搭載してパッケージ化した送信側基板モジュールと、
前記受光素子と該受光素子を制御する受光制御部を受信側基板上に搭載してパッケージ化した受信側基板モジュールと、
前記送信側基板モジュールと前記受信側基板モジュールの一端部どうしを略L字型となるように接続する接続部と、をさらに有することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の光通信装置。
A transmission-side substrate module in which the light-emitting element and a light-emitting control unit that controls the light-emitting element are mounted on a transmission-side substrate and packaged,
A receiving-side substrate module in which the light-receiving element and a light-receiving control unit that controls the light-receiving element are mounted on a receiving-side substrate and packaged.
The invention according to any one of claims 1 to 3, further comprising a connecting portion for connecting the transmitting side board module and one end of the receiving side board module so as to form a substantially L shape. Optical communication device.
前記送信側基板モジュールの前記送信側基板上または前記受信側基板モジュールの前記受信側基板上には、前記発光制御部からの発光制御信号と前記受光制御部からの受光制御信号を制御する信号処理部が搭載されてパッケージ化されていることを特徴とする請求項4に記載の光通信装置。 Signal processing for controlling the light emission control signal from the light emission control unit and the light reception control signal from the light reception control unit on the transmission side board of the transmission side board module or on the reception side board of the reception side board module. The optical communication device according to claim 4, wherein the unit is mounted and packaged. 前記反射部材は、ミラー又はプリズムから構成されていることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載の光通信装置。 The optical communication device according to any one of claims 1 to 5, wherein the reflective member is composed of a mirror or a prism.
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