JPH1114935A - 光空間伝送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】発光素子の光パワーを安全性を保持しつつ通信
に有効利用させること。 【解決手段】光強度分布がほぼガウス分布状の光ビーム
を所定の光放射角内の広がりで放射するレーザ発光素子
(LD)21を用い、送信データ対応にこのLDを駆動して光ビ
ームを変調してデータを光送信する光空間伝送装置にお
いて、透明体で形成され、前記LDからの光ビーム光路中
に配置されて、その光ビームを透過させることにより光
強度分布について整形する放射パターン整形素子41であ
って、該放射パターン整形素子は自己に入射する光ビー
ムの放射パターン内での光強度が半値となる光放射角以
上の角度範囲の光を屈折あるいは反射を利用して前記半
値となる光放射角以下の立体角内に導く構造とし、前記
立体角内は光強度分布が前記ガウス分布よりも均一分布
に近づけた光ビームに整形することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば空間を介し
てデータ信号を送受信する光空間伝送装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、煩雑な配線が不要であり、設置が
簡単との理由から、企業内や家庭内などの限られたエリ
ア内での通信システムのワイヤレス化が普及している。
光による空間伝送においても例外でなく、ＩｒＤＡ（In
fra-red Data Association）機器や拡散型光ＬＡＮ等が
急速に普及している。

【０００３】図１０に従来技術による光空間伝送装置の
第１の構成を示す。図１０において、１１はＬＥＤ（発
光ダイオード；Light Emitting Diode）、１２はドライ
バ、１３は受光素子、１４は受信回路、１５はカバーエ
リア、１６は光送信器、１７は光受信器、１８はレンズ
を示す。ＬＥＤ１１，ドライバ１２，レンズ１８は光送
信器６の構成要素であり、受光素子１３，受信回路１７
は光受信器１７の構成要素である。

【０００４】これらのうち、ドライバ１２は入力される
データ対応の駆動信号を送り出すものであり、ＬＥＤ１
１はドライバ１２から送られてきたデータ対応の駆動信
号にて変調駆動制御されて発光し、データ対応の光信号
を出力するものである。また、レンズ１８はこのＬＥＤ
１１からの光信号を所定の範囲に広げるためのものであ
り、この所定の範囲に広げられた光信号の到達エリアが
図に示すカバーエリア１５である。

【０００５】また、受光素子１３はカバーエリア等１５
内において、受光した光信号を電気信号に変換して出力
するものであり、受信回路１４はこの受光素子１３の出
力信号を増幅して復調段へと出力するためのものであ
る。

【０００６】このような構成の従来装置の作用を説明す
ると、まず、送信しようとするデータをドライバ１２に
入力する。すると、このドライバ１２では、このデータ
対応に駆動信号を発生し、この駆動信号はＬＥＤ１１に
変調信号として印加する。すると、ＬＥＤ１１はこの駆
動信号対応に駆動されて発光して光信号として出力す
る。ＬＥＤ１１から出力されたこの光信号は、レンズ１
８を通して空間に放出され、この光信号はカバーエリア
１５内を伝搬する。

【０００７】カバーエリア１５内に配置された光受信器
１７内の受光素子１３は前記光信号を光電変換し、受信
回路１４でデータとして取り出す。

【０００８】このように、ＬＥＤ１１から所定の光パワ
ーでの出射光を、所定のカバーエリア１５に向けて照射
することで、光送信器１６と光受信器１７の間で、ワイ
ヤレスでのデータの送受信を可能としている。

【０００９】ＬＥＤにはレンズを付加したもの（レンズ
付のＬＥＤ）や、面発光型のものなどがあるが、これら
のうち、レンズ付ＬＥＤにおける光の放射パターン（光
の放射角度対放射強度）は概ね矩形である。また、面発
光型のＬＥＤであれば放射パターンの水平・垂直のアス
ペクト比も“１”に近い。すなわち、カバーエリア１５
の横断面の横と縦の方向を水平と垂直とした場合に、放
射パターンの水平・垂直のアスペクト比は、面発光型Ｌ
ＥＤでは“１”に近い。

【００１０】このため、面発光型ＬＥＤでは、カバーエ
リアは概ね真円で、カバーエリア内の光放射強度分布も
ほぼ平坦である。従って、ＬＥＤの光パワーを無駄にす
ること無く、有効に通信に利用できる。しかし、５０
［Ｍbps］や１００［Ｍbps］を超える高速のデータ伝送
を実施するためには、高速変調が不可欠であり、当該高
速変調が可能で高効率という点から考えると、発光素子
としてはその特性上、ＬＥＤよりもＬＤ（レーザ・ダイ
オード；Laser Diode）を使用する方が有利である。

【００１１】図１１に、ＬＤを用いた従来技術での光空
間伝送装置の構成例を示す。図１１において、１２はド
ライバ、２１はＬＤ、２２はレンズ及び拡散板を示し、
これらは光送信器１６を構成する。拡散板はこのＬＤ２
１からのレーザ光を光散乱させるものである。また、１
３は受光素子、１４は受信回路であり、これらは光受信
器１７を構成する。また、１５は光信号の受信可能なエ
リアであるレーザ光のカバーエリアである。

【００１２】これらのうち、図１０と同一の符号と名称
を付したものは同一のものを指している。動作は図１０
と殆ど同じである。但し、ＬＤ２１の放射ビームは空間
的コヒーレンシィが高いため、人体保護の観点からＬＤ
光を拡散板２２で一旦拡散させている。また、カバーエ
リア１５内に有効に光パワを照射するためにレンズ２２
で集光している。

【００１３】このような構成のシステムは、送信しよう
とするデータをドライバ１２に入力する。すると、この
ドライバ１２では、このデータ対応に駆動信号を発生
し、この駆動信号はＬＤ２１に変調信号として印加す
る。すると、ＬＤ２１はこの駆動信号対応に駆動されて
発光してレーザ光による光信号として出力する。ＬＤ２
１から出力されたこの光信号はレンズ及び拡散板２２を
通して拡散されることにより、コヒーレンシィが弱めら
れて空間に放出され、カバーエリア１５内に伝搬され
る。

【００１４】カバーエリア１５内に配置された光受信器
１７では当該光受信器１７内の受光素子１３は前記光信
号を光電変換し、受信回路１４でデータとして取り出
す。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】このように、ＬＤを用
いた従来の光空間伝送装置では、ＬＤからの光信号を拡
散板で拡散させて空間に放射しているが、ＬＤの光ビー
ムの横断面が楕円形状で、光強度分布の変化が大きいと
いう点で解決すべき問題を抱えている。

【００１６】すなわち、光信号はその光強度が所定レベ
ル以上ないと、受信側での受信ができない。従って、光
受信器は光信号の強度が所定レベル以上あるエリア（こ
れがすなわちカバーエリアである）において受信に供す
るが、光強度が位置により大きく変化すると云うこと
は、使用できない光強度のエリアがあることを意味し、
これはＬＤの光ビームのうち、活用できない部分がある
ことを意味する。

【００１７】このことについて、考察してみる。ここ
で、ＬＤの放射パターンとカバーエリアの関係につい
て、図１２を用いて説明する。ＬＤの放射パターンは概
ねガウス分布で近似され、図１２に示したような形とな
る。このＬＤの放射光がレンズを通過した後でのその光
束の放射パターンは、光束の横断面で見た場合、縦軸や
横軸を伸縮した形、例えば、楕円形状となる。この時、
カバーエリア１５は光受信器１７で所定のＳ／Ｎ（信号
／雑音比）を満たす光強度Ｐ以上の値を持つ±θ_cov内
の領域で規定される。

【００１８】すなわち、レーザ光束の分布領域のうち、
所定のＳ／Ｎを満たすＰなる光強度レベルを持つ領域の
境界を|θ_cov|とすると、±θ_cnv内の領域がカバーエリ
アと定義される領域である。

【００１９】例えば、図１３に示すように、放射パター
ン（ガウスパターン）の半値半角±θ₀で光強度Ｐを持
つとする。この時、通信に寄与するカバーエリア内の光
パワーは約５０％であり、従って、通信に寄与しないカ
バーエリア外の光パワーはＬＤの全光パワーの約５０％
にも達し、光パワーの無駄が多い。

【００２０】つまり、ＬＤの発光するレーザ光の５０％
は利用されないことになる。そのため、５０％分の光パ
ワーで光伝送を行うことになるから、ＬＤに必要な発光
レーザビームのパワーも５０％のロスを見込んだ十分に
大きなレベルが要求されることになる。

【００２１】そして、必要とするＬＤの光パワーが大き
いと、高価なＬＤやドライバが必要となり、コストアッ
プや装置の大型化、さらにはエネルギ浪費の原因とな
る。

【００２２】また、カバーエリア内光強度の平坦度が良
くないので、光受信器に要求されるダイナミック・レン
ジも大きくなり、これもコストアップに繋がる。

【００２３】またＬＤやドライバの放熱対策も講じなけ
ればならない。また、安全面の見地から、放射パターン
のピーク・レベルは所定の光強度以下に抑えられる必要
があるが、この要求に逆行することになる。

【００２４】一方、カバーエリアの端である±θ₀付近
では安全面からの所定光強度よりもかなり小さい値をと
ることになる。

【００２５】このため、安全性を確保した上で、所定の
カバーエリアを満たすことが困難となる。更にＬＤの放
射パターン（ＬＤから放射されるレーザ光の光束の断面
形状）はその水平軸方向（ｘ軸方向）と垂直軸方向（ｙ
軸方向）とで、例えば半値全角で“１０°”と“２５
°”というように、楕円である。この楕円は、通常、よ
く使用される球面レンズを用いる限り、楕円のままであ
る。しかし、放射パターンが楕円であると、受光側にレ
ンズを設けてこのレンズで絞って結像させたとしても、
この絞られた像も楕円であり、受光素子の受光面との整
合性が良くない。

【００２６】つまり、受光素子において有効に光信号が
照射される受光面積は受光面の一部となってしまう。こ
の場合、受光素子の浮遊容量が必要以上に大きくなるた
め、受信できるデータ速度が低くなってしまう。また、
受光面で楕円の一部しか受光面で受光できないと、受光
パワーが小さくなってしまう。

【００２７】結局、放射パターンが楕円であると、光パ
ワーを無駄にしてしまい、高速化を阻む要因にもなる。

【００２８】従って、発光素子の光パワーを有効に活用
できるようにする技術の確立が、嘱望されるところであ
る。

【００２９】そこで、この発明の目的とするところは、
発光素子から出力される光パワーを無駄にすることな
く、その殆どを安全性を確保した上で、通信に有効に寄
与させることができるようにした空間伝送用の光伝送装
置を提供することにある。

【００３０】そして、これにより、安価で小型の光伝送
装置を提供することにある。

【００３１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の光伝送装置は、光強度分布がほぼガウス分
布状の光ビームを所定の光放射角内の広がりで放射する
レーザ発光素子を用い、送信データ対応にこのレーザ発
光素子を駆動して光ビームを変調することにより、デー
タを光送信する光空間伝送装置において、前記レーザ・
ダイオードからの光ビーム光路中に配置されて、光を拡
散することにより光の空間的コヒーレンスを低減する拡
散板と、前記レーザ・ダイオードからの光ビーム光路中
に配置されて、その光ビームを透過させることにより光
強度分布について整形する放射パターン整形素子であっ
て、当該放射パターン整形素子は自己に入射する光ビー
ムの放射角度対光強度特性である放射パターン内での光
強度がピーク値の半値となる光放射角以上の角度範囲の
光を屈折あるいは反射を利用して前記半値となる光放射
角以下の立体角内に導く構造とし、前記立体角内は光強
度分布が前記ガウス分布よりも均一分布に近づけた光ビ
ームに整形することを特徴とするものである。

【００３２】このような構成において、光源として例え
ば、レーザ・ダイオードのようなレーザ発振素子を用い
てデータを光信号として送信する場合、レーザ・ダイオ
ードの特性として、光強度分布がほぼガウス分布状とな
り、しかも、ビーム形状が楕円形状の光ビームとなる。
本発明では、レーザ発光素子からの光ビーム光路中に光
強度分布を整形する放射パターン整形素子を配置する。

【００３３】放射パターン整形素子は、透明体であり、
当該放射パターン整形素子は自己に入射する光ビームに
おける放射パターン内での光強度が放射パターン内のピ
ーク値の半値となる光放射角以上の角度範囲の光を屈折
あるいは反射を利用して前記半値となる光放射角以下の
立体角内に導く構造とであり、この放射パターン整形素
子を透過した光ビームは前記立体角内において光強度分
布が前記ガウス分布よりも均一な分布になる。前記立体
角内は、受信側において、光信号として受信可能な領域
であり、この領域が従来と同じとすれば、送信側のレー
ザ・ダイオードは従来構成の装置より、出力の小さいも
のを使用できることになり、また、従来装置と同じ出力
のレーザ・ダイオードを使用したとすれば、上記立体角
の範囲は広くできることになる。

【００３４】すなわち、本発明の空間伝送用光伝送装置
によれば、レーザ・ダイオードから出力される光パワー
の無駄を極力減らすことができる。つまり、本来はカバ
ーエリア外に照射されていた光を屈折や反射を利用して
カバーエリア内に入射させるので発光素子から出力され
る光パワーの殆ど全てを通信に寄与させることができ
る。そして、これにより、安価で小型の光送受信器を提
供することができる。また、カバ一エリア内光強度の平
坦度が良くなるので、人体に対する安全性も容易に確保
できる。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について図
面を参照して説明する。

【００３６】（第１の実施例）図１は本発明の第１の実
施例を示す構成図である。図１において、４１は放射パ
ターン整形素子を示す。１２はドライバ、２１はＬＤ、
４１は放射パターン生計素子を示し、これらは光送信器
１６を構成する。

【００３７】また、１３は受光素子、１４は受信回路で
あり、これらは光受信器１７を構成する。また、１５は
光信号の受信可能なエリアであるレーザ光のカバーエリ
アである。

【００３８】これらのうち、ドライバ１２は入力される
データ対応の駆動信号を送り出すものであり、ＬＤ２１
はドライバ１２から送られてきたデータ対応の駆動信号
にて変調駆動制御されてレーザ発光し、データ対応の光
信号を出力するものである。また、放射パターン整形素
子４１はＬＤ２１から出射された光信号を整形して空間
に放射するものであり、ＬＤ２１からの光信号を所定の
範囲に広げる役割も持つと共に、この所定の範囲に広げ
られた光信号の到達エリアが図に示すカバーエリア１５
である。放射パターン整形素子４１は、カバーエリア１
５外に放出される光信号を、カバーエリア１５内におけ
る光パワーの分布密度の低い領域に導くことによって、
光パワーの分布密度の平準化を図ると共に、カバーエリ
ア１５外に放出される光信号量を少なくするように光放
射パターンを整形するものである。

【００３９】また、受光素子１３はカバーエリア等１５
内において、受光した光信号を電気信号に変換して出力
するものであり、受信回路１４はこの受光素子１３の出
力信号を増幅して復調段へと出力するためのものであ
る。

【００４０】このような構成のシステムは、送信しよう
とするデータをドライバ１２に入力する。すると、この
ドライバ１２では、このデータ対応に駆動信号を発生
し、この駆動信号はＬＤ２１に変調信号として印加す
る。すると、ＬＤ２１はこの駆動信号対応に駆動されて
発光し、これはレーザ光による光信号として出力され
る。ＬＤ２１から出力されたこの光信号は、光信号出射
口側に設けられた放射パターン整形素子４１を透過する
ことによって放射パターンを整形された後に、空間に放
射される。空間に放射された光信号は、カバーエリア１
５内に配置された受光素子１３にて光電変換され、受信
回路１４でデータとして取り出される。

【００４１】放射パターン整形素子４１を介した時と介
さない時との光送信器１６からの光信号の放射パターン
（光信号の光強度分布）を図２に示す。図２において、
Ｉは放射パターン整形素子４１を介さない時の光送信器
１６からの光信号の放射パターンを示し、IIは放射パタ
ーン整形素子４１を介した時の光送信器１６からの光信
号の放射パターンを示す。

【００４２】放射パターン整形素子４１は、放射パター
ン整形素子を介さない場合においてカバーエリア１５外
に放射される光パワーを、屈折もしくは反射を利用して
カバーエリア１５内に入射させる働きを有する光学素子
であり、本実施例の場合、カバーエリア１５内にほぼ全
体の光信号が均等な光放射強度で分布する矩形状の放射
パターンIIを確保するような放射パターン整形機能を持
たせてある。

【００４３】すなわち、放射パターン整形素子４１は、
カバーエリア外からカバーエリア１５内に入射する光パ
ワーの方向を制御して、カバーエリア１５内での光強度
分布が平坦になるように光学的に設計された光学素子で
あり、このようにすれば、放射パターン整形素子４１を
透過させた光信号の放射パターンは、図２に符号IIを付
して示す特性図の如き矩形のものが得られる。そして、
このような矩形の放射パターンが得られると、ＬＤ２１
からの光ビームのうち、カバーエリア外に放射されるも
のは殆どなくなり、ＬＤ２１の出力光は殆どすべてがカ
バーエリア１５内にあることになって、ＬＤ２１の出力
光の殆どすべてを通信に寄与させることが可能になり、
光パワーの無駄を無くすことができるようになる。

【００４４】従って、従来に比べて、より小出力のＬＤ
の使用が可能となり、その分、素子が安価で済み、しか
も、放熱装置が小型のものを適用できる。また、光受信
器も大きなダイナミック・レンジを必要としない安価な
装置が適用できるようになる。

【００４５】また、レーザ光に対する安全面について
も、カバーエリア内光強度の平坦度が良いので、容易に
安全性を確保できる。更にカバーエリア外に放射される
信号光が殆ど無くなるので、他の光空間伝送装置との干
渉特性や秘話特性にも優れたものになる。

【００４６】＜放射パターン整形素子４１の具体例(1)
＞次に図３に、本発明を実現するに重要な素子である放
射パターン整形素子４１の具体的な構成の第１の例を示
す。

【００４７】図３において、２１はＬＤ、４１は放射パ
ターン整形素子である。図３（ｂ）に斜視図を示すよう
に、放射パターン整形素子４１はガラスやプラスチック
等の光学的に透明な材料を用いて四角錐台形状に形成し
た構造の素子である。

【００４８】図３（ａ）に光学的作用の関係を示す。図
において、ｘはｘ方向軸、ｙはｙ方向軸、ｚはｚ方向軸
であり、θはＬＤ２１のレーザ光出射方向（ｚ方向）と
放射パターン整形素子４１の斜めの面（四角錐台の側周
面）４１ａとが成す角度である。この放射パターン整形
素子４１をＬＤ２１のレーザ光出射方向（ｚ方向）に対
して図３（ａ）のように円錐台形の底部４１ｂをＬＤ２
１に光信号出射面側に向け、かつ、円錐台形の中心軸線
をｚ軸に合わせて配置する。

【００４９】次に上記構成の本システムの動作について
説明する。ＬＤ２１からの光信号の放射角を“θ_LD”、
放射パターン整形素子４１通過後の光信号の放射角を
“θ_OUT”、カバーエリア１５の最大放射角度を“θ₀”
とする。また、ＬＤ２１自身の放射パターンの半値半角
も“θ₀”とする。

【００５０】いま、θ_LD＝θ₀の時に光が放射パターン
整形素子４１の点Ａに到達するとする。ここで、点Ａ
は、放射パターン整形素子４１の傾斜面４１ａと上面４
１ｃの境界におけるある点である。

【００５１】θ_LDとθ₀との関係は、Snell（スネル）の
法則を基本に、光線追跡を行うことで得られる。ＬＤ２
１からの光信号の放射角“θ_LD”が“０”〜“θ₀”よ
り小さい範囲にある時は、光は放射パターン整形素子４
１中の平行平板の部分（平らな底部４１ｂと上面４１ｃ
との織りなす部分）を通過するので、θ_LD ＝ θ₀で
ある。

【００５２】θ_LDがθ₀より大きくなると、放射パター
ン整形素子４１中に入射された信号光は放射パターン整
形素子４１の斜めの面（傾斜した側周面）４１ａのエリ
アに到達する。

【００５３】θ_LD ＝ θ₀ の時に、放射パターン整
形素子４１中の光が、光軸との間とで成す角度θ₁は、S
nellの法則により、 θ₁ ＝ sin^-1（sinθ₀ ／ ｎ） となる。ここで、ｎは放射パターン整形素子４１の屈折
率であり、放射パターン整形素子として光学材料の一種
である例えばＢＫ−７を用いた場合は、この屈折率ｎは
“約１．５”である。次にレンズから出射された光が四
角錐台形の放射パターン整形素子４１の斜面の法線（傾
斜した側周面の法線）と成す角度をθ₂とすると、この
θ₂は、 θ₂ ＝ sin^-1［ｎ×cos（θ＋θ₁）］ となる。従って、θ_OUTは、 θ_OUT ＝ （π／２）−θ₂＋θ となる。但し、πは円周率である。θ_OUTは、負の値を
とるようにθを設定する。つまり、 θ_OUT ＝ −θ₀ となる“θ”に設定すれば、放射パターン整形素子４１
から出射される光は−ｘ方向に進み、カバーエリア１５
に有効に光パワーを集めることができる。

【００５４】これらをまとめると、θとθ₀の間には以
下のような関係が成り立つ。

【００５５】θ₀＝θ−（π／２）＋sin^-1［ｎ×cos
｛θ＋sin^-1（sinθ₀／ｎ）｝］ そして、それぞれのパラメータの数値誤差は、±１０％
以下程度であれば、良好な特性が得られる。

【００５６】あるθの場合のθ_LDとθ_OUTの関係の一例
を、図４にグラフとして示す。カバーエリア１５である
“−θ₀”〜“＋θ₀”の範囲では、θ_LDがそのままθ
_OUTとして出力される。θ_LDが＋θ₀を超えると、−θ₀
に振れ込んで徐々に増加していく。

【００５７】θ_LDが−θ₀よりも小さくなった場合は逆
になる。

【００５８】図５に、ＬＤ２１からのレーザ光の放射パ
ターンが、放射パターン整形素子４１を通すことによっ
て変化する様子を示す。

【００５９】図５について説明する。課題で述べたよう
に、ＬＤ２１からのレーザ光の放射パターンはガウス型
で近似される。図５に符号Ｐｇを付して示したパターン
がＬＤ２１のレーザ光の光強度分布を示すガウス型パタ
ーンの放射パターンであり、符号Ｐｒを付して示したパ
ターンがガウス型パターンを整形して、最終的に得たい
分布形状である矩形パターンである。

【００６０】矩形パターンＰｒはガウス型パターンＰｇ
での放射角−θ₀〜θ₀の範囲をエリアとする矩形であ
り、ガウス型パターンＰｇと矩形パターンＰｒと比較し
てみると、両者の差の部分はガウス型パターンＰｇにお
ける放射角−θ₀〜θ₀外の領域部分とほぼ一致する。従
って、ガウス型パターンＰｇにおける放射角−θ₀〜θ₀
の外の領域の成分を、ガウス型パターンＰｇにおける放
射角−θ₀〜θ₀内の傾斜部分に埋め込めば、放射角−θ
₀〜θ₀の範囲において矩形の光強度分布を呈する放射パ
ターンにすることができる。

【００６１】すなわち、カバーエリア１５外で、かつ−
θ₀に近い順に大きな光パワーΔＰ１，ΔＰ２、ΔＰ
３、…を、カバーエリア１５内で最も放射強度の小さい
部分から順に対応させて導いて補充していくことで、カ
バーエリア１５内での光パワーの分布の平準化ができ
る。また、＋θ₀よりも大きいカバーエリア１５外の光
も同様に、カバーエリア１５内に導いて埋めることで平
準化ができる。

【００６２】このようにすれば、従来はカバーエリア１
５内で最も光強度の小さかった±θ₀付近の領域での光
強度を、大きくすることができる。そして、場合によっ
ては放射パターンをほぼ矩形にすることができる。

【００６３】従って、放射パターン整形素子４１を用い
ることによって、出力する光信号の光パワーを効率よく
利用することができるようになり、光信号の出力源であ
るＬＤ２１自身の光出力を小さく抑えても十分なＳ／Ｎ
で光信号の伝送が可能になる。

【００６４】以上は、四角錐台形の形状の放射パターン
整形素子４１を用いて、カバーエリア外の光信号を、カ
バーエリア内に導くようにし、これによって、ＬＤ２１
の出力する光信号の光パワーを、効率よく利用できるよ
うにしたものであった。

【００６５】そして、以上においては、放射パターンの
振る舞いを２次元的に説明し、この２次元空間上での効
率の良い放射パターン整形素子４１の形状と、その作用
を説明した。しかし、実際には放射パターンは３次元的
である。

【００６６】そこで、３次元空間で見た場合での効率の
良い放射パターン整形素子４１の形状と、その作用を次
に説明する。

【００６７】＜放射パターン整形素子４１の具体例(2)
＞四角錐台形の放射パターン整形素子４１の場合、図３
におけるｘ及びｙ座標に沿った光の成分は、斜めの面
（傾斜した側周面４１ａ）と一致するので、ｚ軸を通る
子午面内の方向に向かう。しかし、ｘ，ｙ両方の成分を
持った光はｚ軸を通らず、子午面以外の方向に飛ぶ。

【００６８】これを回避するためには、斜めカットする
面数を増やせば良い。

【００６９】例えば、８面、１６面カットを施した角錐
台形状のものを用いるようにすれば、より多くの成分の
光にも対応できるようになる。そして、カットする面数
を極限にすると、図６の（ａ）に示すような円錐台の形
になる。また、図３では放射パターン整形素子を横から
見た時、斜めの面を直線で構成したが、曲面であっても
良い。

【００７０】このようにすれば、設計の自由度が広が
り、更に積極的な放射パターンの整形ができる。

【００７１】図６の（ｃ）に、θ_LDとθ_OUTの関係の一
例を示す。斜めの面（傾斜した側周面）を直線で構成し
た場合、θ_LDが＋θ₀を超えると、θ_OUTが減少して、θ
_OUT＝０を横切る。しかし、斜めの面（傾斜した側周
面）を曲面で構成することで、カバーエリア１５中で最
も光強度の大きいθ（θ_OUT＝０）を超えない様に設計
できる。

【００７２】θ_LDが−θ₀より小さくなった場合も同様
である。斜めの面（側周面）を曲面で構成する具体的な
例としては、半球面レンズの頂点付近をカットしたよう
な図６（ｂ）の形が考えられる。

【００７３】ところで、従来技術でも述べたように、Ｌ
Ｄ２１の放射パターンは垂直と水平とで異なっており、
楕円である。すなわち、光ビームの形状の縦横方向の光
強度分布とその分布範囲が異なっており、楕円である。
垂直と水平とのアスペクト比Ａ（光ビーム形状の縦横
比）を“１”に近づけるために、シリンドリカルレンズ
を使用しても良い。

【００７４】ここで、便宜的にＬＤ２１の発光するレー
ザ光の光強度分布である放射パターンの垂直方向（光軸
方向（ｚ軸方向）から見てｙ軸方向）の半値半角を“θ
_｜0”、そして、ＬＤ２１の発光するレーザ光の放射パ
ターンの水平方向（光軸から見てｘ軸方向）の半値半角
を“θ_//0”と表すこととし、これらの関係が今、 θ _｜0 ＞ θ_//0 であったとする。すなわち、レーザ光の放射パターン
は、ｙ軸方向が長く、ｘ軸方向が短い楕円形状である。
そして、この楕円形状を円形状に修正するには、例え
ば、凸型のシリンドリカルレンズを用いて、θ _｜0位置
をレンズ効果で縮め、θ_//0位置は縮めずにそのまま出
力するようにする。

【００７５】このようにして、アスペクト比Ａを改善
し、円形の放射パターンに近づけることができる。

【００７６】凸型のシリンドリカルレンズの位置につい
て述べる。レンズの焦点距離を“ｆ”（但し、ｆ＞
０）、アスペクト比を“Ａ”（但し、Ａ＝（θ _｜0／θ
_//0）＞１）、そして、ＬＤ２１とレンズの間の距離を
“Ｌ”とする。

【００７７】この時、θ_//0の方の光線行列は、光軸か
らの距離を“ｘ”、光線の傾きを“ｘ′”として、

【数１】

【００７８】上の２式でそれぞれ光線の傾きを示すｘ′
と −（１／ｆ）ｙ＋（（−Ｌ／ｆ）＋１）ｙ′ とについて、ｙ＝０として、アスペクト比Ａでθ _｜0方
向のビームが絞られるので、 １ ： Ａ ＝ （−Ｌ／ｆ）＋１ ： １ ∴Ｌ＝ｆ＊（１−（１／Ａ） 凸型のシリンドリカルレンズはＬＤ２１に対して、上記
の距離Ｌで配置すればよい。また、シリンドリカルレン
ズは必ずしも、凸型レンズでなくても良く、凹型レンズ
であっても良い。

【００７９】この場合、凹型のシリンドリカルレンズを
用いて、θ_//0をレンズの効果で広げるようにし、θ _｜0
はそのまま出力して、アスペクト比Ａを調整する。凹型
のシリンドリカルレンズの位置について上と同様に述べ
る。

【００８０】レンズの焦点距離を“ｆ”（但し、ｆ＜
０）、アスペクト比を“Ａ”（但し、Ａ＝θ _｜0／θ_//0
＞ １）、ＬＤ２１とレンズとの間の距離を“Ｌ”と
する。この時、θ _｜0の方の光線行列は、光軸からの距
離を“ｘ”、光線の傾きを“ｘ′”として、

【数２】

【００８１】同様に、θ_//0の方の光線行列は、光軸か
らの距離を“ｙ”、光線の傾きを“ｙ′”として、

【数３】

【００８２】上記２つの式で、それぞれ光線の傾きを示
すｘ′と、−（１／ｆ）ｙ＋（（−Ｌ／ｆ）＋１）ｙ′
とについて、ｙ＝０として、アスペクト比Ａでθ_//0方
向のビームが広げられるので、 Ａ ： １ ＝ （−Ｌ／ｆ）＋１ ： １ ∴ Ｌ＝ｆ＊（１−Ａ） 従って、凹型のシリンドリカルレンズはＬＤ２１に対し
て、上式で求められる距離Ｌを以て配置すれば良い。

【００８３】しかし、上述の方法では、アスペクト比Ａ
は改善できるが、ガウスパターンのままとなる。従っ
て、更に、放射パターン整形を行うには、今までに述べ
た方法を組み合わせて使用することができる。それにつ
いて説明する。

【００８４】＜放射パターン整形素子４１の具体例(3)
＞アスペクト比Ａを改善し、かつ、ガウスパターンを呈
している放射パターンを所望に整形できるようにする放
射パターン整形素子４１の具体的構成例を図７（ｂ）に
示す。図７（ｂ）の構成は、四角錐台上に凸型のシリン
ドリカル面を形成した形状の構成である。そして、放射
パターン整形素子４１は図７（ａ）に示すように、ＬＤ
２１に対して、そのθ _｜0をレンズ効果が得られる方向
に沿うように配置する。

【００８５】更に凸型のシリンドリカル面の位置は、上
述の凸型のシリンドリカルレンズ単体の場合と同様であ
る。尚、θ_//0の方については、図３の場合と同様に考
えればよい。

【００８６】次に、θ _｜0の方について、図３と同様な
動作の説明をする。ＬＤ２１における光の放射角を
θ_LD、放射パターン整形素子４１通過後の放射角をθ
_OUT、カバーエリア１５の最大放射角度をθ_covとする。

【００８７】θ_LD＝θ _｜0の時に光が点Ｂに到達するも
のとする。但し、点Ｂは、放射パターン整形素子４１の
傾斜した側周面４１ａと上面４１ｃの境界におけるある
点である。

【００８８】θ′は、光軸と放射パターン整形素子４１
の斜めの面（側周面）４１ａとが成す角度である。

【００８９】アスペクト比を“Ａ”（Ａ＝θ _｜0／θ_//0
＞ １）とする。θ_LDが、“０”〜“θ _｜0より小”
なる範囲の時は、光ビームはシリンドリカルレンズ面を
通過するので、θ_OUTは元のθ_LDよりも絞られる。

【００９０】これによって、アスペクト比Ａが改善され
る。近似的にはθ_LD＝θ _｜0の時、 θ_OUT＝θ_cov である。

【００９１】θ_LDがθ _｜0より大きくなると、光は斜め
の面（側周面）４１ａに到達し、図３の場合と同様な振
る舞いをする。

【００９２】このような構成にすれば、放射パターンの
水平・垂直のアスペクト比を概ね“１”に近づけた上
に、ビームの強度分布形状を矩形に近づけることができ
る。

【００９３】以上から分かるように、四角錐台の側面が
ｚ軸と成す角度は、ＬＤ２１の放射パターンが楕円であ
るため、垂直と水平では異なる値をとり、 θ′＜θ なる関係となる。

【００９４】尚、図７の場合においても、凸型の代わり
に凹型のシリンドリカル面を形成してもよい。この場
合、放射パターン整形素子４１はＬＤ２１に対して、θ
_//0をレンズ効果がある面に、合うように配置するよう
にすれば良く、また、シリンドリカル面の位置は、上述
の凹型のシリンドリカルレンズ単体の場合と同様であ
る。

【００９５】別の例として、図６で述べたのと同様に、
カットする面数を増やした８面カットの例を図８に示
す。図８において、（Ｉ）、（II）はそれぞれ、凸型、
凹型のシリンドリカル面を配置した構造の放射パターン
整形素子４１を示している。そして、図８の（Ｉ）にお
いて、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面
図である。８１は凸型のシリンドリカル面を示してお
り、放射パターン整形素子４１の上面部を、蒲鉾状に形
成して、シリンドリカル面に形成したものである。

【００９６】また、図８の（II）において、（ａ）は上
面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。８２は
凹型のシリンドリカル面を示しており、放射パターン整
形素子４１の上面部を、断面Ｕ字状に形成して、シリン
ドリカル面に形成したものである。

【００９７】このような放射パターン整形素子４１を図
８の紙面に垂直な軸であるｘ軸について、ＬＤ２１の光
ビーム出射方向と一致させて配置することで、所望の放
射パターンが得られる。放射パターン整形素子４１は、
その側周面において、カットする面数を極限にすると、
楕円錐台状で、上部がシリンドリカルレンズであるよう
な形状の構造となる。

【００９８】図９にそのような放射パターン整形素子４
１の例を図９の（Ｉ），（II）に示す。図９（Ｉ）、
（II）の（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側
面図であり、図９（Ｉ）に示すように、楕円錐台形状の
放射パターン整形素子４１は、その凸型のシリンドリカ
ル面は、上面部は楕円形状を成し、その長手方向に緩く
湾曲する凸面となっている。

【００９９】また、図９（II）に示すように、楕円錐台
形状の放射パターン整形素子４１は、その凹型のシリン
ドリカル面は上面部は楕円形状を成し、その短手方向断
面がＵ字状をなす凹面となっている。

【０１００】そして、これら放射パターン整形素子４１
はそのシリンドリカル面の楕円の形状、及び底部の楕円
形状はアスペクト比に依存する。また、側面の傾斜角度
についても、図７と同様に考えることができる。

【０１０１】また、従来技術で述べたように、ＬＤの放
射ビームは空間的コヒーレンシィが高い。

【０１０２】このため、人体保護の観点からＬＤ２１か
らのレーザ光を拡散板で一旦拡散させて空間に放出する
必要がある。従って、放射パターン整形素子４１に当該
拡散のための領域（拡散領域）を組み込むことが考えら
れる。

【０１０３】そして、拡散領域としては、ガラス表面を
研磨材を使ってスリガラス状にしたフロスト型や、ガラ
ス表面に微粒子の光拡散物質を分散させたオパール型等
が適用できる。

【０１０４】拡散領域は放射パターン整形素子４１の前
面、すなわち、底面部側の表面に形成して、拡散領域通
過後の放射角θ′_//0が、カバーエリアθ₀と等しくなる
ようにすれば良い。あるいは、後に配置して放射パター
ン整形素子４１通過後の放射角がカバーエリアよりも若
干、小さくなるようにし、拡散板通過後にカバーエリア
を満たすようにしても良い。

【０１０５】このように放射パターン整形素子４１と拡
散領域を組み合わせることで、ＬＤ光の空間的コヒーレ
ンシィを小さくし、かつ、ＬＤの光出力を低減すること
ができる。従って、人体に対する安全性を容易に確保で
きる。

【０１０６】＜放射パターン整形素子４１の具体例(4)
＞今まではカバーエリア１５の放射パターン形状を従来
の楕円から真円に近づけるようにし、かつ、カバーエリ
ア１５内で光強度のレベルが最小であった領域に、カバ
ーエリア外の光を導いてレベルを増加させる、あるいは
カバーエリア１５内での光強度分布を平坦にすることに
ついて主に述べた。

【０１０７】しかし、カバーエリア１５に対する別の要
求も存在し得る。例えば、カバーエリア１５の断面形状
を、長方形にしたり、あるいは、任意の形にする等であ
る。このような場合にも本発明では、要求されるカバー
エリアに適した放射パターンを、屈折や反射を利用して
作ることができる。例えば、反射を利用する場合は、凹
面状の反射鏡を使用できる。この凹面状の反射鏡の鏡面
に向け、ＬＤ２１からの光を放出させる。

【０１０８】凹面反射鏡の凹面空間内にＬＤ２１等を配
置すると、送信器側の占有体積が小さくなるが、この場
合、ＬＤ２１やドライバ等の送信器自身の“影”がカバ
ーエリアに映らないように設計する必要がある。尚、放
射パターン整形素子はプラスチックで構成すれば、大量
生産、低コスト化に適する。

【０１０９】以上、詳述したように、本発明は、光強度
分布がほぼガウス分布状の光ビームを所定の光放射角内
の広がりで放射するレーザ発光素子を用い、送信データ
対応にこのレーザ発光素子を駆動して光ビームを変調す
ることにより、データを光送信する光空間伝送装置にお
いて、透明体で形成され、前記レーザ発光素子からの光
ビーム光路中に配置されて、その光ビームを透過させる
ことにより光強度分布について整形する放射パターン整
形素子であって、当該放射パターン整形素子は自己に入
射する光ビームの放射角度対光強度特性である放射パタ
ーン内での光強度が全体での最大値の半値となる光放射
角以上の角度範囲の光を屈折あるいは反射を利用して前
記半値となる光放射角以下の立体角内に導く構造とし、
前記立体角内は光強度分布が前記ガウス分布よりも均一
分布に近づけた光ビームに整形することを特徴とするも
のであり、光源として例えば、レーザ・ダイオードのよ
うなレーザ発光素子を用いてデータを光信号として送信
する場合、レーザ・ダイオードの特性として、光強度分
布がほぼガウス分布状となり、しかも、ビーム形状が楕
円形状の光ビームとなるのを、本発明では、光ビームの
光路中に光強度分布を整形する放射パターン整形素子を
配置したて構成したものである。

【０１１０】放射パターン整形素子は、透明体であり、
当該放射パターン整形素子は自己に入射する光ビームに
おける放射パターン内での光強度が半値となる光放射角
以上の角度範囲の光を屈折あるいは反射を利用して前記
半値となる光放射角以下の立体角内に導く構造とであ
り、この放射パターン整形素子を透過した光ビームは前
記立体角内において光強度分布が前記ガウス分布よりも
均一な分布になる。前記立体角内は、受信側において、
光信号として受信可能な領域であり、この領域が従来と
同じとすれば、送信側のレーザ・ダイオードは従来構成
の装置より、出力の小さいものを使用できることにな
り、また、従来装置と同じ出力のレーザ・ダイオードを
使用したとすれば、上記立体角の範囲は広くするなるこ
とになる。

【０１１１】すなわち、本発明の空間伝送用光伝送装置
によれば、レーザ・ダイオードから出力される光パワー
の無駄を極力減らすことができる。つまり、本来はカバ
ーエリア外に照射されていた光を屈折や反射を利用して
カバーエリア内に入射させるので発光素子から出力され
る光パワーの殆ど全てを通信に寄与させることができ
る。そして、これにより、安価で小型の光送受信器を提
供することができるようになる他、カバ一エリア内光強
度の平坦度が良くなるので、人体に対する安全性も容易
に確保できる。

【０１１２】尚、本発明は上述した実施例に限定される
ものではなく、種々変形して実施可能である。

【０１１３】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明の光空間
伝送装置によれば、ＬＤから出力される光パワーの無駄
を極力減らし、光パワーの殆どを通信に寄与させること
ができる。つまり、ＬＤの放射パターンがガウス分布で
あるため、本来はカバーエリア外に照射されていた光を
屈折や反射を利用してカバーエリア内に入射させる。従
って、無効な光パワーが無い分、ＬＤの光出力を低減す
ることができ、人体に対する安全性を容易に確保でき
る。

【０１１４】以上により、より低光出力なため安価で安
全、かつ放熱装置が小型の光送受信器を適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を説明するための図であって、本発明の
第１の実施例の概略的構成を説明するための図。

【図２】本発明を説明するための図であって、本発明の
重要な構成要素である放射パターン整形素子を介した場
合と、介さない場合の光送信器からの放射パターンを比
較して説明するための図。

【図３】本発明を説明するための図であって、本発明の
放射パターン整形素子の第１の具体的構成例を説明する
図。

【図４】本発明を説明するための図であって、θ_LDとθ
_OUTの関係を説明するための図。

【図５】本発明を説明するための図であって、放射パタ
ーンが本発明の放射パターン整形素子によって変化する
様子を説明するための図。

【図６】本発明を説明するための図であって、本発明の
放射パターン整形素子の第２の具体的構成例を説明する
図。

【図７】本発明を説明するための図であって、本発明の
放射パターン整形素子の第３の具体的構成例を説明する
図。

【図８】本発明を説明するための図であって、本発明の
放射パターン整形素子の第４の具体的構成例を説明する
図。

【図９】本発明を説明するための図であって、本発明の
放射パターン整形素子の第４の具体的構成例を説明する
図。

【図１０】従来技術を説明するための図。

【図１１】従来技術を説明するための図。

【図１２】ＬＤの放射パターンとカバーエリアの関係を
説明するための図。

【図１３】ＬＤの放射パターンとカバーエリアの関係を
説明するための図。

【符号の説明】

１１…ＬＥＤ １２…ドライバ １３…受光素子 １４… １５…カバーエリア １６…光送信器 １７…光受信器 １８…レンズ ２１…ＬＤ ２２…レンズ及び拡散板 ４１…放射パターン整形素子 ４１ａ…傾斜した側周面 ４１ｂ…底部 ４１ｃ…上面。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光強度分布がほぼガウス分布状の光ビーム
   を所定の光放射角内の広がりで放射するレーザ・ダイオ
   ードを用い、送信データ対応にこのレーザ・ダイオード
   を駆動して光ビームを変調することにより、データを光
   送信する光空間伝送装置において、 前記レーザ・ダイオードからの光ビーム光路中に配置さ
   れて、光を拡散することにより光の空間的コヒーレンス
   を低減する拡散板と、 前記レーザ・ダイオードからの光ビーム光路中に配置さ
   れて、その光ビームを透過させることにより光強度分布
   について整形する放射パターン整形素子であって、当該
   放射パターン整形素子は自己に入射する光ビームの放射
   角度対光強度特性である放射パターン内での光強度が半
   値となる光放射角以上の角度範囲の光を屈折あるいは反
   射を利用して前記半値となる光放射角以下の立体角内に
   導く構造とし、前記立体角内は光強度分布が前記ガウス
   分布よりも均一分布に近づけた光ビームに整形すること
   を特徴とする光空間伝送装置。
2. 【請求項２】前記放射パターン整形素子は軸対称もしく
   は面対称の形であり、前記放射パターン整形素子に入射
   する光ビームの中心が前記放射パターン整形素子の対称
   軸もしくは対称面を通るように、前記放射パターン整形
   素子を配置してなることを特徴とする請求項１記載の光
   空間伝送装置。
3. 【請求項３】前記放射パターン整形素子は凸型のシリン
   ドリカルレンズであり、入射する光ビームの放射パター
   ンに対する当該放射パターン整形素子の配置は、前記半
   値となる光放射角の広い方が前記シリンドリカルレンズ
   におけるレンズ効果の得られる方向に沿うように配置
   し、前記シリンドリカルレンズの焦点距離ｆ、前記シリ
   ンドリカルレンズに入射する光の形状の縦横比であるア
   スペクト比Ａ（Ａ＞１）に対して、前記レーザ発光素子
   と前記シリンドリカルレンズとの距離Ｌは、ほぼ Ｌ＝ｆ×（１−（１／Ａ）） を満たす配置構成とすることを特徴とする請求項１もし
   くは請求項２いずれか一項記載の光空間伝送装置。
4. 【請求項４】前記放射パターン整形素子は凹型のシリン
   ドリカルレンズであり、入射する光ビームの放射パター
   ンに対する当該放射パターン整形素子の配置は、前記半
   値となる光放射角が狭い方を前記シリンドリカルレンズ
   のレンズ効果が得られる方向になるようにし、前記シリ
   ンドリカルレンズの焦点距離ｆ、前記シリンドリカルレ
   ンズに入射する光の形状の縦横比であるアスペクト比Ａ
   （Ａ＞１）に対して、前記レーザ・ダイオードと前記シ
   リンドリカルレンズとの距離Ｌは、ほぼ Ｌ＝ｆ×（１−Ａ） を満たす配置構成とすることを特徴とする請求項１もし
   くは請求項２いずれか一項記載の光空間伝送装置。
5. 【請求項５】前記放射パターン整形素子は、側面を持つ
   台状の立体であり、かつ、その立体に凸型のシリンドリ
   カルレンズ面を形成した構造であり、 当該放射パターン整形素子は、自己に入射する光ビーム
   のパターン形状の前記半値となる光放射角のうち、狭い
   方をθ_//0、広い方をθ _｜0とし、当該広い方を前記シリ
   ンドリカル面のレンズ効果が得られる方向に沿うように
   配置すると共に、当該放射パターン整形素子の屈折率
   ｎ、前記シリンドリカル面の焦点距離ｆ（ｆ＞０）、当
   該放射パターン整形素子に入射する光の形状の縦横比で
   あるアスペクト比Ａ（Ａ＞１）に対して、前記レーザ・
   ダイオードと前記シリンドリカルレンズ面との距離Ｌ
   は、ほぼ Ｌ＝ｆ×（１−（１／Ａ）） を満たしており、当該放射パターン整形素子におけるシ
   リンドリカルレンズ面のレンズ効果が得られる方向に沿
   う側面が前記レーザ・ダイオードの光軸と成す角度θ′
   は、 θ_//0＝θ′−（π/2）＋sin^-1［ｎ×cos｛θ′＋sin^-1
   （sinθ _｜0／ｎ）｝］ なる関係を概ね満たし、前記放射パターン整形素子のレ
   ンズ効果が無い方の側面が前記レーザ・ダイオードの光
   軸と成す角度θは、 θ_//0＝θ−（π/2）＋sin^-1［ｎ×cos｛θ＋sin^-1（si
   nθ_//0／ｎ）｝］ なる関係を概ね満たしており、前記レーザ・ダイオード
   の光軸と前記θ′、θの角度を成す側面は、前記放射パ
   ターン整形素子に入射する光の、それぞれθ_//0、θ _｜0
   以上の角度位置領域の光を取り込む構造であることを特
   徴とする請求項１もしくは請求項２いずれか一項記載の
   光空間伝送装置。
6. 【請求項６】前記放射パターン整形素子は、側面を持つ
   台状の立体であって、当該立体には凹型のシリンドリカ
   ルレンズ面を形成した構造であり、 当該放射パターン整形素子は、自己に入射する光ビーム
   のパターン形状の前記半値となる光放射角のうち、狭い
   方をθ_//0、広い方をθ _｜0とし、当該狭い方を前記シリ
   ンドリカル面のレンズ効果が得られる方向に沿うように
   配置すると共に、当該放射パターン整形素子の屈折率
   ｎ、前記シリンドリカルレンズ面の焦点距離ｆ（ｆ＜
   ０）、前記放射パターン整形素子に入射する光の形状の
   縦横比であるアスペクト比Ａ（Ａ＞１）に対して、前記
   レーザ・ダイオードと前記シリンドリカルレンズ面との
   距離Ｌは、ほぼ Ｌ＝ｆ×（１−Ａ） を満たしており、放射パターン整形素子における前記レ
   ンズ効果が得られる方向に沿う側面が前記レーザ・ダイ
   オードの光軸と成す角度θ′は、 θ _｜0＝θ′−（π/2）＋sin^-1［ｎ×cos｛θ′＋sin^-1
   （sinθ_//0／ｎ）｝］ なる関係を概ね満たし、放射パターン整形素子における
   前記レンズ効果の無い方向に沿う側面が前記レーザ・ダ
   イオードの光軸と成す角θは θ _｜0＝θ−（π/2）＋sin^-1［ｎ×cos｛θ＋sin^-1（si
   nθ _｜0／ｎ）｝］ なる関係を概ね満たしており、 前記レーザ発光素子の光軸と前記θ′、θの角度を成す
   側面は、前記放射パターン整形素子に入射する光の、そ
   れぞれθ_//0、θ _｜0以上の角度位置領域の光を取り込む
   構成とすることを特徴とする請求項１もしくは請求項２
   いずれか一項記載の光空間伝送装置。