JPH10322275A - 空間光伝送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】装置の外形を光軸方向に薄く形成することがで
き、邪魔にならず、設置や光軸合わせを容易に行うこと
ができる空間光伝送装置を提供する。 【解決手段】空間光伝送装置は、投光用のリフレクタレ
ンズ４と、そのリフレクタレンズ４の背後に配設された
投光素子６と、受光用のリフレクタレンズ５と、そのリ
フレクタレンズ５の背後に配設された受光素子７と、投
光素子６に接続される発信回路と、受光素子７に接続さ
れる受信回路と、を備え、空間に放射した光によりデー
タを伝送する。投光用と受光用のリフレクタレンズ４、
５は、レンズ体の正面中央に凸面鏡１５が内側を向けて
形成され、レンズ体の背面外周部に凹面鏡１６が内側を
向けて形成されると共に、レンズ体の背面中央に凸レン
ズ部１７が形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空間に放射した光
によりデータを伝送する空間光伝送装置に関し、特に、
ＬＡＮ（local area network）等に好適に使用可能な空
間光伝送装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、オフィースや工場内でＬＡＮを
構築する場合、各端末装置を結ぶ伝送ケーブルを各所に
敷設するが、ケーブルを露出して敷設すると、美観を損
ねたり、ケーブルが邪魔になる等の問題がある。そこ
で、伝送ケーブルを床内等に埋設することになるが、伝
送ケーブルの床内埋設には大掛かりな工事を必要とする
問題があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このため、従来、空間
に放射された光によりデータを伝送する空間光伝送装置
を使用して各端末装置を結び、伝送ケーブルの使用を最
小限にしてＬＡＮ等を構築する技術が、特開平６−１３
２９０２号公報等で提案されている。

【０００４】しかし、従来の空間光伝送装置は、ある程
度の距離を光を介して確実にデータを伝送するために
は、受光器と投光器の光軸を正確に合わせ、受光側であ
る程度の強度の光を投・受光する必要がある。このため
に、光学系を装置内に内蔵するが、投光素子から放射さ
れた光を平行光として放射し、平行光を受光して受光素
子上に集光させるために、凸レンズを使用した場合、凸
レンズから投光素子、受光素子までの距離が長くなり、
装置の形状、特に装置の光軸方向の厚さが非常に厚くな
る。このため、装置を壁面や端末装置上等の任意の箇所
に設置した場合、装置が突出することにより邪魔になっ
たり、光軸合わせのための装置の位置合わせが難しい等
の不具合があった。

【０００５】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
で、装置の外形を光軸方向に薄く形成することができ、
邪魔にならず、設置や光軸合わせを容易に行うことがで
きる空間光伝送装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の空間光伝送装置は、投光用のリフレクタレ
ンズと、そのリフレクタレンズの背後に配設された投光
素子と、受光用のリフレクタレンズと、そのリフレクタ
レンズの背後に配設された受光素子と、投光素子に接続
される発信回路と、受光素子に接続される受信回路と、
を備え、空間に放射した光によりデータを伝送する空間
光伝送装置であって、投光用と受光用のリフレクタレン
ズは、レンズ体の正面中央に凸面鏡が内側を向けて形成
され、レンズ体の背面外周部に凹面鏡が内側を向けて形
成されると共に、レンズ体の背面中央に凸レンズ部が形
成されていることを特徴とする。

【０００７】

【作用・効果】このような構成の空間光伝送装置は、例
えば１対の装置が空間を介し対向して配置され、送信デ
ータを入力した送信回路が送信データに基づき投光素子
を駆動し、光を投光用リフレクタレンズを通して空間に
向けて投光する。同時に、他方の空間光伝送装置の受光
素子は、その光を受光用のリフレクタレンズを通して受
光し、受光信号が受光素子から受信回路に入力され、伝
送データが取り出される。

【０００８】この空間光伝送装置には、レンズ体の正面
中央に凸面鏡が内側を向けて形成され、レンズ体の背面
外周部に凹面鏡が内側を向けて形成されると共に、レン
ズ体の背面中央に凸レンズ部が形成されてなるリフレク
タレンズが、投光用と受光用に使用されるため、投光素
子とリフレクタレンズ間、及び受光素子とリフレクタレ
ンズ間の距離を、通常の凸レンズに比べ、大幅に短くす
ることができる。

【０００９】このため、装置本体つまりケースを少なく
ともリフレクタの直径より薄い薄型に形成することがで
き、装置を壁面や端末装置上等の任意の箇所に設置する
際、装置が突出しないため邪魔にならずに配置すること
ができる。

【００１０】また、装置本体のケースを取付ベースに対
し傾動調整可能に枢支した構造とすれば、光軸合わせの
ための角度調整を容易に行うことができる。

【００１１】更に、受光素子とそこに接続される受信回
路をシールド板により包囲し、受光素子の前面に設けら
れる開口部には金属網を取付ける構成とすれば、電磁誘
導ノイズが侵入しやすい受光素子や受信回路をノイズの
影響から保護することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は空間光伝送装置の斜視図を
示し、図２はその断面図を示している。この装置は、薄
形で矩形箱形のケース１内に、投光部２と受光部３を配
設すると共に、信号変換回路、送信回路、受信回路等を
内蔵して構成される。

【００１３】ケース１の正面上部に開口部が形成され、
その開口部に近赤外線のみを透過させる近赤外線透過フ
ィルタ１４が取り付けられ、その内側に投光部２と受光
部３が並べて配置される。投光部２はリフレクタレンズ
４とその背後中央に配設された投光素子６とからなり、
受光部３は同様のリフレクタレンズ５とその背後中央に
配設された受光素子７とからなる。投光素子６には近赤
外線を放射する発光ダイオード等が使用され、受光素子
７には近赤外線を受光して信号を出力するフォトダイオ
ード等が使用され、発光ダイオード、フォトダイオード
は複数個集合配置することもできる。図７に示すよう
に、投光素子６と受光素子７は基板８上に実装・固定さ
れる。

【００１４】リフレクタレンズ４、５は、図６〜図８に
示すように、略円すい台状のレンズ体の正面側中央に、
小形の凸面鏡１５を内側に向けて形成し、レンズ体の背
面側中央に凹部を設けることによって、小形の凸レンズ
部１７を形成すると共に、レンズ体の背面に凹面鏡１６
を内側に向けて配設して構成される。凸面鏡１５と凹面
鏡１６はレンズ体の所定箇所表面に金属蒸着膜を取着し
て各々内側を反射面として形成される。凹面鏡１６は放
物面鏡又は楕円面鏡とされる。

【００１５】投光用のリフレクタレンズ４の場合、凸レ
ンズ部１７が光の入射部となり、正面のレンズ体の外周
部が出射部となり、逆に、受光用のリフレクタレンズ５
の場合、正面のレンズ体の外周部が入射部となり、凸レ
ンズ部１７が光の出射部となる。受光用のリフレクタレ
ンズ５は投光用のリフレクタレンズ４より若干大きく形
成される。

【００１６】投光素子６は投光用リフレクタレンズ４の
凸レンズ部１７の焦点位置に配置され、受光素子７は受
光用リフレクタレンズ５の凸レンズ部１７の焦点位置に
配置されるが、その焦点位置とレンズとの間隔は、通常
の凸レンズに比べ、遥かに短くなる。凸面鏡１５と凹面
鏡１６を有するリフレクタレンズ４、５はそれ自体が薄
く形成されるが、レンズ４、５と素子６、７間の距離
は、少なくともレンズ４、５の厚さ以下に短くすること
ができる。従って、図に示す如く、装置本体つまりケー
ス１の厚さは、少なくともリフレクタレンズ４、５の直
径以下にすることができる。

【００１７】受光素子７とその受信回路は電磁誘導ノイ
ズを拾い易い。そこで、ノイズを遮断するために、受光
素子７とその受信回路は電磁的にシールドするシールド
板９により包囲される。受光素子７前面の受光部は入射
光のために開口する必要があるが、単純に開口した場
合、その開口部から電磁ノイズが侵入する。このため
に、図９に示すように、シールド板９の入射光用開口部
には、金属網１０が設けられる。金属網１０には例えば
線径０．０９mm、 間隔約２mmの金属メッシュが使用され
る。

【００１８】装置本体のケース１は、その底部を板状の
取付ベース２１上に枢支して回動可能とされ、ベース２
１に対しケース１の角度を変えることにより、投光部
２、受光部３の光軸方向を微妙に調整することができ
る。また、ケース１の厚さが薄く形成されているため、
ベース２１に対する回動角度範囲が大きく、ベース２１
をテーブル上だけではなく、壁面に取り付けた場合に
も、投光部２、受光部３の光軸方向を任意の方向に向け
ることができる。

【００１９】空間光伝送装置の伝送方式には、例えばベ
ースバンド方式が採用される。その送・受信回路の構成
ブロックは、図１０に示す如くであり、送信回路は信号
変換回路１１と投光駆動回路１２とからなる。信号変換
回路１１は、コネクタ２２を通して入力された伝送デー
タ信号を例えばマンチェスタ符号変換方式によりデジタ
ル値に対応した電圧信号に変換し、投光駆動回路１２に
送る。

【００２０】受信回路は、受光素子７から出力される受
光電流を電圧に変換する受光回路１３、その電圧信号を
増幅する増幅回路１８、その出力信号を波形整形する波
形整形回路１９、及び波形整形された信号からデジタル
値を復号化する信号変換回路２０から構成される。信号
変換回路２０の出力側は、コネクタ２２に接続される。

【００２１】ベースバンド方式は、ブロードバンド方式
に比べ、変調を行わずに信号を送るため、変調・復調回
路等が不要となって回路がより簡単となる。また、伝送
形式をＪＩＳＸ5252-1995 で規定する10BaseT とすれ
ば、コネクタ２２から外部の線路を同軸ケーブルではな
く、ツイストペア線とすることができ、光伝送以外の伝
送線路の敷設が容易となる。

【００２２】このように構成される空間光伝送装置３０
は、例えば壁を隔てて配置された２台の端末装置３１、
３２間でデータ伝送を行う場合、図１１に示すように、
オフィースの壁面、端末装置３１、３２上、或はテーブ
ル、棚の上等に設置される。壁面に取り付けた空間光伝
送装置３０、３０間にはツイストペア線等による伝送線
路が敷設され、端末装置３１側の空間光伝送装置３０は
端末装置３１の入出力端子にツイストペア線等の線路で
接続され、端末装置３２側の空間光伝送装置３０は端末
装置３２の入出力端子にツイストペア線等の線路で接続
される。対向して設置される空間光伝送装置３０、３０
の各対の投光部２と受光部３は各々光軸を合わせるよう
に配置され、角度調整される。

【００２３】端末装置３１から端末装置３２にデータを
伝送する場合、伝送データは、空間光伝送装置３０の信
号変換回路１１に送られ、そこで例えばマンチェスタ符
号変換方式によりデジタル値に対応した電圧信号に変換
され、投光駆動回路１２に送られ、投光駆動回路１２は
投光素子６を駆動し、デジタル値に対応したパルス状の
近赤外線が投光素子６から放射される。投光素子６から
投光された近赤外線は、リフレクタレンズ４を通して、
対向する他方の空間光伝送装置３０の受光部３のリフレ
クタレンズ５を通して、受光素子７に受光される。

【００２４】受光素子７から出力される受光電流は受光
回路１３で電圧信号に変換され、増幅回路１８でその電
圧信号が増幅され、その信号が波形整形回路１９で波形
整形され、波形整形された信号が信号変換回路２０でデ
ジタル値に復号化される。復号化されたデジタル信号は
その空間光伝送装置３０から端末装置３２に送られる。
また、端末装置３２から端末装置３１へのデータ伝送
は、上記とは異なったタイミングで、上記と同様に実施
される。

【００２５】なお、本発明の空間光伝送装置は、上記の
実施形態に限定されるものではなく、以下のような態様
でも実施することができる。

【００２６】光伝送方式は、上記のベースバンド方式
の他、ブロードバンド方式を採用することもできる。

【００２７】ケース１は取付ベース２１に対し水平軸
を介して一方向にのみ傾動可能としたが、ボールジョイ
ント等を介して任意の方向に傾動調整可能な構造とする
こともできる。

【００２８】空間が連続した場所に位置する２台の端
末装置間でデータ伝送を行う場合、２台の空間光伝送装
置のみを対向配置してデータ伝送を行うこともできる。

【００２９】１つの部屋に配置された複数の端末装置
に対し、特定の端末装置との間でデータ伝送を行う場
合、部屋の天井等に、例えば半球面上に投光部２、受光
部３を多数個配置した広範囲形空間光伝送装置を設置
し、複数の端末装置上には上記実施例の空間光伝送装置
３０を各々配置し、広範囲形空間光伝送装置と複数の空
間光伝送装置３０間でデータ伝送を行うようにすること
もできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す空間光伝送装置の斜
視図である。

【図２】同装置の断面図である。

【図３】同装置内に内蔵されるリフレクタレンズ、基板
等の部品の斜視図である。

【図４】同部品の平面図である。

【図５】同部品の側面図である。

【図６】リフレクタレンズ４、５の正面図である。

【図７】図６の VII− VII断面図である。

【図８】同リフレクタレンズ４、５の平面図である。

【図９】シールド板９と金属網１０の斜視図である。

【図１０】空間光伝送装置のブロック図である。

【図１１】空間光伝送装置の使用形態を示す斜視図であ
る。

【符号の説明】

１−ケース ２−投光部 ３−受光部 ４、５−リフレクタレンズ ６−投光素子 ７−受光素子 １５−凸面鏡 １６−凹面鏡 １７−凸レンズ部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 投光用のリフレクタレンズと、該リフレ
   クタレンズの背後に配設された投光素子と、受光用のリ
   フレクタレンズと、該リフレクタレンズの背後に配設さ
   れた受光素子と、該投光素子に接続される発信回路と、
   該受光素子に接続される受信回路と、を備え、空間に放
   射した光によりデータを伝送する空間光伝送装置であっ
   て、 該投光用と受光用のリフレクタレンズは、レンズ体の正
   面中央に凸面鏡が内側を向けて形成され、該レンズ体の
   背面外周部に凹面鏡が内側を向けて形成されると共に、
   該レンズ体の背面中央に凸レンズ部が形成されているこ
   とを特徴とする空間光伝送装置。
2. 【請求項２】 前記投光用のリフレクタレンズ、受光用
   のリフレクタレンズ、投光素子、受光素子、受信回路、
   及び送信回路がケース内に収納され、該ケースが取付ベ
   ースに対し傾動調整可能に枢支されたことを特徴とする
   空間光伝送装置。
3. 【請求項３】 前記受光素子とそこに接続される受信回
   路がシールド板により包囲され、該受光素子の前面に設
   けた開口部に金属網が設けられたことを特徴とする空間
   光伝送装置。