JPH08139674A - 光無線送受信装置 - Google Patents

光無線送受信装置

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JPH08139674A
JPH08139674A JP6302785A JP30278594A JPH08139674A JP H08139674 A JPH08139674 A JP H08139674A JP 6302785 A JP6302785 A JP 6302785A JP 30278594 A JP30278594 A JP 30278594A JP H08139674 A JPH08139674 A JP H08139674A
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receiver
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signal
light receiving
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Application number
JP6302785A
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Inventor
Kazutoshi Hirohashi
一俊 広橋
Atsushi Sakamoto
篤 坂本
Yoshiaki Yunoki
義明 柚木
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Victor Company of Japan Ltd
Original Assignee
Victor Company of Japan Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 光送受信装置のサーチ精度が向上すると共
に、信号の受信精度を高める。 【構成】 狭い指向角で光信号を送信する送光部と、狭
い指向角と広い指向角とで光信号を受信する受光部とを
備えた光送受信装置を備えてなり、他の光送受信装置よ
り送信された光信号を、前記光送受信装置の広い指向角
の受光部で受信した信号レベルを検出して第1のサーチ
を行った後、前記狭い指向角の受光部で第2のサーチに
より受光した信号レベルを検出して、その結果を基に前
記光送受信装置の方向を設定し、前記狭い指向角の受光
部で受信した信号を受信信号とする光無線送受信装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光無線を介して信号を
伝送する光無線送受信装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、構内情報通信システムはLAN
(ローカル・エリア・ネットワーク)と称され、例えば
同一建物内、同一敷地内、学校のキャンパス内など比較
的狭い限られた範囲内で、パソコン、プリンタなどの端
末機器間で有線または無線で信号の授受を行うことがで
きることは周知のことである。
【0003】これらの機器はもともと携帯用として利用
することを目的としているため、有線で接続したままで
使用するには使い勝手が悪い。そこで、伝送路の一部ま
たは全部を無線化して、相互通信を行うことが切望され
ている。
【0004】この種無線伝送手段としては、高速でデー
タの伝送を行うに際して法規制性のない光を媒体とした
無線伝送が有利である。また、有線LANで最も普及し
ているイーサネットLANは、10Mbpsの伝送速度
を有しているので、無線伝送路は10Mbpsの伝送速
度を持つことが望ましい。さらには、無線伝送路によっ
て有線伝送路の完全置き換えを実現すれば、双方向伝送
が可能となる。
【0005】この種の光無線送受信装置としては、一対
の送受信装置の内の一方の送受信装置を例えば送信側と
し、一対の内の他方を受信側とするならば、両機器は光
発信装置・光受信装置部及び制御部を有することが望ま
しい。
【0006】例えば送信側側の光発信装置は電気的な情
報信号を変調し、この変調された電気的な信号を光電変
換して光情報信号として発光素子より所定の空間(受信
側)に発信する。一方受信側は、送信側からの発信によ
り変調された光情報信号を光受信装置の受光素子を用い
て光電変換し、この光電変換した信号を元の電気的な信
号に復調するように構成されており、両送受信装置は共
に光発信装置・光受信装置を備えることにより双方向で
情報信号の授受を行うことができる。
【0007】例えば信号伝送方法としての光無線を介し
て信号を伝送する場合、送信側の発光素子としてLED
(発光ダイオード)やレーザダイオードが用いられる
が、レーザダイオードは、出射光のビームが細く長距離
を伝送しても広がらないので、ビル間の伝送や川を隔て
た伝送等に用いられている。しかしながら、ビーム径が
極めて細いので、人体特に目に入射すると、損傷を招く
おそれがあるので、オフィス等の構内においては用いる
ことができない。
【0008】他方、LEDは指向性が広く、距離ととも
に光ビームが広がるので長距離伝送には向かないが、L
EDと集束レンズを一体で形成することにより、伝送距
離を延ばすことができる。なお、照明光等により発生す
る光雑音は、主に低域の周波数スペクトルを有するの
で、データは一般に、FMやPM等の変調等によりブロ
ードバンド信号(マンチェスタ符号のように直流成分を
実質的に含まない信号)に変換されて送信される。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところで、光無線を利
用して広帯域伝送を行う場合や、同一空間内において同
一の帯域の複数の伝送路で光通信を行う場合には、発光
指向性及び受光指向性を狭くする必要があるが、指向性
が狭くなるほど設置時に光軸を正確に調整することは困
難であり、また通信時には振動等により多少の光軸ずれ
でエラーが発生する。
【0010】なお、狭い指向性の光を用いた従来の光軸
調整方法としては、例えば特公平2−37997号公報
に示されるように相手側にコーナキューブを設け、自己
から送出された狭い指向性の光が相手側のコーナキュー
ブから反射されて戻った光の受光レベルを最大にする方
法が提案されている。しかしながら、この方法では機構
的にも複雑になり、コストも高くなる。また、常時、自
動で微調整を行うことは困難である。さらに、方向調整
用光が受信端に達するまでの距離が径路となるため、片
路に対し受信レベルが1/4となってしまうという問題
がある。
【0011】本発明は、簡単かつ安価な構成で光軸調整
を自動的に、また微調整を行うことができる光無線送受
信装置を提供することを目的とする。
【0012】なお、本明細書では、送受信装置とは送信
装置と受信装置の両方を有するものを言い、装置とは送
信装置と受信装置の間で通信を行うものや、送受信装置
と送受信装置との間で双方向通信を行うものを言う。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題に鑑み
てなされたものであり、狭い指向角で光信号を送信する
送光部と、狭い指向角と広い指向角とで光信号を受信す
る受光部とを備えた光送受信装置を備えてなり、他の光
送受信装置より送信された光信号を、前記光送受信装置
の広い指向角の受光部で受信した信号レベルを検出して
第1のサーチを行った後、前記狭い指向角の受光部で第
2のサーチにより受光した信号レベルを検出して、その
結果を基に前記光送受信装置の方向を設定し、前記狭い
指向角の受光部で受信した信号を受信信号とすることを
特徴とする光無線送受信装置を提供するものである。
【0014】
【実施例】この種光無線送受信装置(以下、光送受信装
置と言う)は、例えば、図1に示すようにパソコン、プ
リンタなどの情報端末機1A,1Bとそれぞれ接続され
た光送受信装置2A,2Bは、相互に向かい合って光信
号(点線)で信号の授受を行なったり、あるいは例えば
一方の端末機1Bに接続された光送受信装置2Bより所
定の空間の天井に張り巡らされたイーサネット線3に接
続されたトランシーバ4A,4B,4Cを介して円盤状
の光送受信装置5A,5B,5Cとの間で光信号(実
線)で相互に信号の授受を行うものである。
【0015】また、他の利用方法としては、図2に示す
ように光無線テレビ会議の例で説明すると、上記実施例
と同様に端末機8A,8Bではマイクロホン付きTVカ
メラ7A,7BとTVモニタ6A,6Bとが接続され、
光送受信装置2A,2Bが互いに直接対向するように配
置され、画像信号と音声信号を変復調して伝送し双方向
で光通信を直接行なうことによりテレビ会議を行うこと
ができる。
【0016】そして、この種の光送受信装置の概要は例
えば図3に示す如く構成されている。
【0017】即ち、双方向光伝送を実現するために、各
光軸が平行となるよう、光送信装置9Aと光受信装置1
0Aとが上下一体で構成された一方の光送受信装置2A
及び、光受信装置10Bと光送信装置10Bとが上下一
体の光送受信装置2Bを備えることが望ましいものであ
る。そしてこれら一対の光送受信装置2A,2Bは送信
用と受信用の半円状のパラボラリフレクタの光軸が平行
となるよう組立られており、光送信装置9A,9Bと光
受信装置10A,10Bの一方の光軸を調整するのみで
他方の光軸を調整することができる。11A,11Bは
光送受信装置2A,2Bに配置されたステッピングモー
タを含む駆動機構であり、後述する走査によってモータ
制御回路により光送受信装置2A,2Bを上下方向及び
左右方向に所定角度ずつ回転駆動するものである。
【0018】上記した光送受信装置2A,2Bの具体的
な構成を図4,図5(a),(b)に示す。
【0019】上記したように双方向光通信を行うための
光送受信装置2A,2Bの構成は上下の態様が逆となっ
ているため一方の光送受信装置2Aについてのみ説明
し、送受信を行う他方側の装置には符号Bを付す。
【0020】光送受信装置2Aは光送信装置9Aと光受
信装置10Aとが上下一体で構成された筐体本体12A
内に配置されており、上部の光送信装置9Aは前面の中
央位置に広い指向角を有するサーチ用の光信号であるパ
イロット信号(例えば5MHzの単一波)を発光するレ
ンズ付きLED13Aを備えると共に、背部には信号送
信用のLED14Aを備えている。そして、上記信号送
信用のLED14Aから出射した情報信号である光信号
は半円状のパラボラリフレクタ15Aにて反射されて光
送信装置9Aの前方に平行光として出射される。
【0021】一方、下部の光受信装置10Aは上記した
ような光発信装置より送信された光情報信号及び上記送
信されたパイロット信号を受信するための受光素子16
Aを備えており、送信された光情報信号及び上記送信さ
れたパイロット信号は、半円状のパラボラリフレクタ1
7Aに反射されて光学的信号として受光素子16上に収
束される。この受光素子16Aは中央部に狭い指向角を
有する受光素子(受光部)16A1 と、これを囲繞する
ような広い狭い指向角を有する受光素子(受光部)16
2 とより構成されているものである。
【0022】そして、両LED13A,14A及び受光
素子16Aの光軸及びパラボラリフレクタ15A,17
Aの中心を一致させることが望ましい形態であるが、組
立て作業には非常に熟練を要し、この組立て精度が性能
に寄与し得る。このことは、後述する図6の形態にも言
えることである。
【0023】仮に、光送受信装置2Aに対して光送受信
装置2Bの構成が、光送信装置9A及び光受信装置10
Aが同一位置となっている場合、この両者で双方向通信
を行おうとする時、それぞれの送信信号(光軸)は途中
で交差することなる。そして、両者の設定距離より近く
して、一方の発光部と他方の受光部が一致した場合、一
方の受光部に他方の発光部が向かないことになる。
【0024】従って、上記構成の光送受信装置2A,2
Bは逆の態様となっていることにより、両者の距離に関
係なくなり、互いに受光部の光軸が相手側の発光部に一
致すれば、必ず発光部の光軸が相手側の受光部に向ける
ことができる。
【0025】上記光送信装置9A及び光受信装置10A
を備えた光送受信装置2Aは、図5に示すように固定の
支持台18上に左右の支柱19を介して載置され、回転
台20を駆動するステッピングモータM1 の駆動により
上下方向に所定角度回動し、またステッピングモータM
2 の駆動により歯車機構などの減速機構21を介して左
右方向に水平に所定角度回動する。上下及び左右水平方
向への駆動は、後述する回路のサーチコントロール回路
からの制御信号によつて制御され、その回動範囲は実施
例においては例えば15°にしてあるが、この回動範囲
は光送受信装置2A,2Bの距離に応じて適宜設定でき
ることは言うまでもないことである。
【0026】図6は光送受信装置の他の実施例を示すユ
ニットの概略断面図である。光送受信装置22は同軸構
造、即ち光学的信号を受信する受光素子24及び光学的
信号を送信する発光素子25が筐体23内で光軸を一に
する同軸配置された構造としてある。筐体23の前面の
上記光軸と一致する位置に広い指向角を有するサーチ用
の光信号であるパイロット信号(例えば5MHzの単一
波)を発光するレンズ付きLED26が配置されこれと
背中合わせに発光素子25が配置されている。発光素子
25から出射された光学的情報を含む光信号は後部のパ
ラボラリフレクタ27により反射されて平行光となって
前面より相手側の光送受信装置の光受信装置側にて受信
される。また筐体23の奥部に配置された受光素子24
は、上記パラボラリフレクタ27を囲むような大径なる
パラボラリフレクタ29の焦点位置に配置されている。
この上記と同様に受光素子24は中央部に狭い指向角を
有する受光素子(受光部)241 と、これを囲繞するよ
うな広い狭い指向角を有する受光素子(受光部)242
とより構成され、点線で示すように平行に入射するサー
チ用信号及び光学的情報信号はパラボラリフレクタ29
に反射され、上記パラボラリフレクタ27の背面に配置
された反射鏡28に反射された後、受光素子24にて所
定の信号として受信される。
【0027】上記図6に示した同軸構造の光送受信装置
22は図7(a),(b)に示す如く駆動機構と一体化
されて光送受信装置ユニット30として使用されること
が望ましい形態である。図7(a)正面断面図、図7
(b)側面断面図を概略示すものである。
【0028】即ち、図7(a),(b)において、上記
の如く構成された光送受信装置22は、箱型の筐体31
の上部に配置されて支軸32を中心として上下方向に回
動自在とされる一方、この筐体31が台座32の支軸3
3に軸受34を介して支持されることにより左右方向に
も回転自在としてある。上下方向の駆動はステッピング
モータM3 により駆動され、複数の歯車列からなる第1
の減速機構35により動作される。そして、光送受信装
置22の光学的中心軸が垂直方向(真上)に向いた時に
チルト・エンドを検出すためにスイッチTSWが設けら
れている。支軸32と固定部との間にはスプリング36
が張架され、これにより上記減速機構35のバックラッ
シュを吸収するようにしてあり、これにより送受信時に
双方の装置間の光学軸が保証される。
【0029】また、光送受信装置22の左右方向の駆動
は、ステッピングモータM4 の駆動により第2の減速機
構37を介した駆動により回転され、所定の回転角度位
置に配置したパンニング・エンドを検出するスイッチP
SW(図示せず)にて回動角度位置が検出される。
【0030】図7(a),(b)に示したような駆動機
構及び各種の検出スイッチは、当然先に説明した図4,
図5の光送受信装置2A,2Bにも取り付けられている
ものである。
【0031】ここで、上記の如く構成された光送受信装
置の動作について説明するに、ここでは先に説明した図
4,図5における光送受信装置2A,2B間おける双方
向光送受信の態様について説明し、サーチ状態を図8の
ブロック回路図及び図9にてそれぞれ説明する。そし
て、一方の光送受信装置2Aを送信側とし、他方の光送
受信装置2Bを受信側として説明する。
【0032】受信側である光送受信装置2Bの受光素子
16Bは上記の説明では狭い指向角を有する受光素子1
6B1 と広い指向角を有する受光素子16B2 の2種類
から構成したもので説明してあるが、本実施例にあって
は、中央に狭い指向角を有する受光素子16B1 と、こ
の上側に広い指向角を有する受光素子16B2 を、そし
て下側に広い指向角を有する受光素子16B3 を備えて
いるものを用いて説明する。
【0033】ここで、送信側となる光送受信装置2Aと
受信側の光送受信装置2Bとの光軸設定操作について説
明する。
【0034】先ず、送信側となる光送受信装置2Aより
LED13にてサーチ用の光信号である広い指向角を有
するパイロット信号(例えば5MHzの単一波)を発光
する。
【0035】そして、受信側の光送受信装置2Bの光軸
調整SWを操作すると、サーチモードを示すパイロット
ランプPB が点灯し、この光送受信装置2Bがサーチモ
ードとなりサーチコントロール回路40が動作する。こ
のサーチコントロール回路40では、サーチ動作に先だ
ってイニシャライズされ、そして例えば上下方向駆動用
のステッピングモータM1 を駆動して光送受信装置2B
を所定の上限(または下限)の回動初期位置に回動した
後に、このステッピングモータM1 を所定の角度範囲
(例えば15°)で上下方向に駆動し、所定の角度範囲
の駆動が終了すると、ステッピングモータM2 が駆動さ
れて光送受信装置2Bを水平方向に所定角度(細かくサ
ーチする時には例えば0.3°、また粗くサーチする時
には例えば3°)回動させ、この動作を所定角度(例え
ば15°)毎に順次駆動制御するように構成されてい
る。なお、サーチコントロール回路40によるサーチ方
向は必ずしも上下方向から行う必要はなく、ステッピン
グモータM2 が先に動作して水平方向から、次にステッ
ピングモータM1 により上下方向に順次所定角度毎に走
査しても良いことは勿論である。
【0036】サーチコントロール回路40からの制御信
号(ステップS1)によりモータ制御回路41が動作し
て光送受信装置2Bを動作させるためのステッピングモ
ータM1 、M2 が順次駆動する。そして受信側の光送受
信装置2Bを所定の角度範囲で上下方向及び左右方向を
順次走査する。例えば上下方向をステッピングモータM
1 で、また左右方向をステッピングモータM2 で、図9
に示すように例えば3°毎にマトリックス状に操作する
ものであるが、その操作順序は逆でも構わない。
【0037】即ち、受光素子16Bの全領域でサーチす
る粗いサーチ場合には、図9に示す如くのサーチ態様で
あっても良い。この図9では水平方向の粗いサーチを示
している。
【0038】上記走査により受信側の光送受信装置2B
における受光素子16Bの広い指向角を有する受光素子
16B2 ,16B3 により受信された信号の出力信号は
第1の光−電変換回路42に供給される一方、狭い指向
角を有する受光素子16B1により受信された信号の出
力は第2の光−電変換回路50に供給され、ここでそれ
ぞれが光学的信号を電気信号に変換され、両光電変換さ
れた信号は加算器43にて加算された後、第1のレベル
検出回路44に供給される。
【0039】この第1のレベル検出回路44では上記し
た送信側の光送受信装置2Aより出射されて検出された
信号を元に信号レベル検出(ステップS2)を行ない、
入力レベルに応じた直流電圧を発生し、その信号を第1
のA/D変換器45に供給する。A/D変換器45の出
力はCPU(中央演算処理装置)46を介して書替え可
能記憶装置47に所定レベル以上の番地をレベル情報マ
ップとしてRAM47に記憶する(ステップS3)。こ
のように受信側の光送受信装置2Aは可動範囲の全領域
において許容される角度範囲をサーチする。
【0040】そして、所定レベル以上のものが無ければ
(ステップS4)エラーメッセージを出したり(ステッ
プS5)、パイロットランプを点滅させたりして、サー
チコントロール回路40に制御信号を送ってサーチを停
止する。
【0041】上記サーチでRAM47に記憶されたもの
に所定レベル以上のものが有ったならば、RAM47よ
り所定以上の番地を読み出した(ステップS6)後、今
度は受光素子16Bにおける受信領域が切り替わり、狭
い指向角を有する受光素子16B1 によってサーチコン
トロール回路40の制御信号により細サーチを開始(ス
テップS7)する。この細サーチでは上記粗サーチによ
り予め信号受信領域が分かっているため、サーチ範囲は
当然狭い角度範囲となる。
【0042】細サーチ時は、狭い指向角を有する受光素
子16B1 にて受信された信号の出力は第2の光−電変
換回路50に供給され、ここで光学的信号を電気信号に
変換された後、第2のレベル検出回路49に供給され入
力レベルに応じた直流電圧を発生し、その信号を第2の
A/D変換器48に供給する。第2のA/D変換器48
の出力はCPU(中央演算処理装置)46を介して書替
え可能記憶装置47に所定レベル以上の番地をレベル情
報マップとしてRAM47に記憶する。
【0043】そして、上記細サーチによって得られたR
AM47に記憶された情報の内最大レベル位置(方向)
を検出し(ステップS8)、この方向にCPU46より
サーチコントロール回路40に信号を供給してモータ制
御回路41の制御により各ステッピングモータM1 ,M
2 を適宜駆動して光軸方向を設定する。
【0044】このように第1のサーチを受光素子16B
の全受光領域を用いることにより、サーチ速度が早く効
果的であり、その後予め信号受信領域が特定された範囲
内で第2のサーチが行なわれることによって、送信側の
装置と受信側の光送受信装置との送受信時の光軸が正確
に設定できる。
【0045】上記第弟1,第2のサーチによって送信側
の装置と受信側の送受信装置との光軸が一致した後の光
送受信装置2Bによって情報信号を受信する態様につい
て説明する。
【0046】狭い指向角の受光素子16B1 を通信信号
として受信に用いた受信時、送信された信号を受光素子
16B1 により受信し、第2の光−電気変換回路50に
て光電変換し、その出力を復調回路51に供給して元の
信号形態にもどして受信データとして受信する。
【0047】
【発明の効果】以上詳述した本発明に係る光無線送受信
装置によると、請求項1にあっては、1回目のサーチ時
広い指向角の受光素子を用いるため、サーチ速度が速く
効果的であり,引き続く狭い指向角の受光素子を用いた
2回目のサーチが行われることによりサーチ精度が良好
となり、送信側の送受信装置にの光軸に対して受信側の
光軸を正確に一致せしめることができると共に、情報受
信時には狭い指向角の受光素子を用いることにより、受
信精度が向上すると言う効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光無線送受信装置の一実施例を示す概
略説明図である。
【図2】本発明の光無線送受信装置を用いた光無線テレ
ビ会議の例の説明図である。
【図3】本発明の光無線送受信装置における送信側の光
送受信装置と受信側の光送受信装置との光軸調整態様を
説明する概念図である。
【図4】本発明の光無線送受信装置における光送受信装
置の上下、左右の動作状態を説明する説明図である。
【図5】本発明の光無線送受信装置における2軸型の送
信側の光送受信装置と受信側の光送受信装置との具体的
構成とで信号の授受を説明する図である。
【図6】本発明の光無線送受信装置における同軸型の光
送受信装置の構成図である。
【図7】図6に示す本発明の光無線送受信装置における
同軸型の光送受信装置の駆動機構を示す側断面図であ
る。
【図8】本発明の光無線送受信装置の受信側における光
送受信装置の光軸調整態様を示す回路のブロック図であ
る。
【図9】光軸調整態様を示す動作模式図である。
【図10】図8における動作のフローチャートである。
【符号の説明】
1A,1B…パソコン、 2A…光送受信装置(送信側),2B…光送受信装置
(受信側)、 3…イーサネット線、 4A,4B,4C…トランシーバ、 5A,5B,5C…光送受信装置、 7A,7B…TVカメラ、 9A,9B…光送信装置、 10A,10B…光受信装置、 11A,11B…駆動機構、 13…サーチ用のLED、 14…送信用のLED、 15,17…パラボラリフレクタ、 16A,16B…受光素子、 16A1 ,16B1 …狭い指向角の受光素子、 16A2 ,16B2 ,16B3 …広い指向角の受光素
子、 40…サーチコントロール回路、 41…モータ制御回路、 42,50…光−電変換回路、 44,49…レベル検出回路、 46…CPU、 47…RAM、 51…復調回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H04B 10/28 10/26 10/14 10/04 10/06

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】狭い指向角で光信号を送信する送光部と、
    狭い指向角と広い指向角とで光信号を受信する受光部と
    を備えた光送受信装置を備えてなり、他の光送受信装置
    より送信された光信号を、前記光送受信装置の広い指向
    角の受光部で受信した信号レベルを検出して第1のサー
    チを行った後、前記狭い指向角の受光部で第2のサーチ
    により受光した信号レベルを検出して、その結果を基に
    前記光送受信装置の方向を設定し、前記狭い指向角の受
    光部で受信した信号を受信信号とすることを特徴とする
    光無線送受信装置。
JP6302785A 1994-11-11 1994-11-11 光無線送受信装置 Pending JPH08139674A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6302785A JPH08139674A (ja) 1994-11-11 1994-11-11 光無線送受信装置

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