JPH11355211A - 受発光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 広範囲な光放射角および受光角を持った受発
光装置を実現する。 【解決手段】 この発明は、光通信に用いる受発光装置
に関する。乱反射用光反射物質（１２）を混入した円筒
状の透明ファイバ（２）の一方の端面に発光素子（４）
を配置し、透明ファイバ（２）の他方の端面にまたは発
光素子（４）と同一端面に発光素子（４）と並置する形
で受光素子（６）を配置し、透明ファイバ（２）の後方
に反射鏡（１０）を配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信に用いられ
る受発光装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来からコンピュータ相互間の通信手段
としてＲＳ−２３２などの有線式の通信手段が広く用い
られている。しかしながら、有線式通信手段では、コネ
クタ接続作業の煩わしさや、独自のコネクタ形状規格の
乱立などから、形状が一致しないものが現れたりすると
いった不都合があった。これらの問題を解消するため、
赤外線などを通信媒体とした無線の光通信方式の開発が
盛んである。その一例としてＩｒＤＡ（Infrared Data
Association）方式があり、この通信方式の物理規格お
よびそれに準拠した製品、例えばテミック社からＴＦＤ
Ｓ３０００（商品名）と称する製品が市場に出ている。
この製品は発光素子としてのＬＥＤ（発光ダイオード）
と受光素子としてのフォトセンサが並置された形で樹脂
パッケージ内に収納され封止されている。

【０００３】上述の規格に限らず、一般に、これら受発
光素子はＳ／Ｎ比を大きくするために、光放射角および
受光角をできるだけ小さなものにしている。一般的には
素子内部のチップを支持するアルミニウム支持体に凹部
を形成し凹面鏡式にすることによって狭角度化を達成し
ている。上述のテミック社ＴＦＤＳ３０００の受発光装
置では、発光素子および受光素子の前面に樹脂で集光用
レンズを形成して同様の目的を達成している。いずれに
しても、上述の狭角度化を達成した受発光装置、すなわ
ち指向性の強い受発光装置は、長い通信距離をとること
ができる一方、通信角度は狭い。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述の規格のような光
通信機能を携帯機器などに組み込む場合、机上に配置さ
れたコンピュータなどとの通信が想定される。携帯機器
を人間が操作するとき機器の配置方向は通常決まってい
るが、相手側の機器がどちらの方向に向けて配置される
かは、その都度の状況で様々である。従って、種々の態
様で配置され得る相手側の機器と通信しなければならな
いことを考慮すると、従来の受発光装置は光放射角が狭
く、上述の用途に適用するには不向きである。強いて使
用しようとすれば、発光側（送信側）で光放射方向を調
整する必要が生ずる。このため受発光の角度範囲を拡大
するため種々の提案がなされている。

【０００５】例えば、特開平８−２４２２０５号公報の
ものでは受発光部を直方体形状の電子機器の４側面に設
け、通信相手機器と対向する受発光部を手動で選択す
る。特開平８−２５１１０６号公報のものでは受発光部
を首振り機構内に配置し、受発光部を手動で所望方向に
向ける。特開平７−９５１５７号公報のものではパネル
面前面から拡散して発光させる。

【０００６】しかしながら特開平８−２４２２０５号公
報のものでは受発光部を４側面に配置するのでコスト上
昇になる。また、相手機器と対向する受発光部をその都
度選択するのも煩雑である。特開平８−２５１１０６号
公報のものではコスト問題は解消されるが、受発光部を
相手機器と対向するように動かすのが煩雑である。さら
に、特開平７−９５１５７号公報のものでは光がパネル
前面に広範囲に広がってしまい、パネルが水平配置され
ている電子機器では通常、相手側の機器は自機器と同一
の水平面内にあるので、水平面内のみを考えると光強度
が低下してしまい不利である。

【０００７】図６は光通信機能のある携帯電子機器３０
と机上に設けられた電子機器３２との間で光通信を行う
場合の模式図である。自機器の周りには通常、ほぼ水平
面上に相手側の機器があり、水平面から大きくずれた相
手機器と通信することはあまりない。また、相手機器は
左右後方に広範囲に配置される。従って、角度として広
角度範囲の受発光角度に対応できることが求められる。

【０００８】図７は前述のテミック社のＴＦＤＳ３００
０というＩｒＤＡ用の光モジュールの外観を示すもので
ある。発光素子としてのＬＥＤ３４と受光素子としての
フォトセンサ３６が受発光面を前面にして樹脂パッケー
ジ３８内に並置された形で配置されており、ＬＥＤ３４
およびフォトセンサ３６の前面には受発光範囲を狭める
ため樹脂製のレンズ４０，４２が配置されている。

【０００９】図８は図７に示す光モジュールの受発光平
面分布特性を示すものである。通常ＩｒＤＡ用のものは
光放射角度が３０度と定められ、ＬＥＤ３４からの光放
射特性は特性線Ｅ１で示され、それに対してフォトセン
サ３６の受光特性は特性線Ｒ２で示されている。このよ
うに従来の受発光装置の受発光角度は狭いものであっ
た。受発光素子を支えるアルミニウム製支持体の凹部平
面形状を調整することにより特性線Ｌ１のような特性を
得ることができるが、放射角度に関しては前記ＩｒＤＡ
仕様に対し全く不十分である。通常構造の光放射特性は
発光源を中心とした円錐形状の広がりを呈しており、放
射特性からいうと光放射点上下に無駄な光を放射してい
るばかりでなく、立体角も従来構造では大幅に広げるこ
とはできない。図６に示すような状況下での光放射特性
は発光源の左右方向に集中させればよく、上下方向に放
射させる必要はあまりない。

【００１０】以上から明らかなように、携帯電子機器の
光通信角度範囲は広範囲なものとし、かつ素子を手動で
動かすなどの人為的な操作を伴わないほうが好ましい。

【００１１】本発明は広角の受発光特性を実現し得る受
発光装置を提供することを目的とするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係る発明の受発光装置は、乱反射用光反
射物質を混入した円筒状の透明ファイバと、この透明フ
ァイバの一方の端面に配置された発光素子と、透明ファ
イバの他方の端面に配置された受光素子とを備えたこと
を特徴とするものである。

【００１３】請求項２に係る発明の受発光装置は、乱反
射用光反射物質を混入した円筒状の透明ファイバと、こ
の透明ファイバの一方の端面に並置された発光素子およ
び受光素子と、透明ファイバの他方の端面に発光素子か
らの光を反射するように配置された反射板とを備えたこ
とを特徴とするものである。

【００１４】請求項３に係る発明は、請求項１または２
に記載の受発光装置において、発光素子、受光素子およ
び透明ファイバを封止する透明な樹脂パッケージを備え
たことを特徴とするものである。

【００１５】請求項４に係る発明は、請求項１から３の
いずれかに記載の受発光装置において、透明ファイバの
後方に、透明ファイバの後方へ放射された光を前方へ向
けて反射する反射手段を備えたことを特徴とするもので
ある。

【００１６】請求項５に係る発明は、請求項１から４の
いずれかに記載の受発光装置において、透明ファイバが
直線形状又は光放射方向へ凸に円弧状に湾曲して形成さ
れていることを特徴とするものである。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の原理を、図１および図２
を参照して説明する。図示のように、透明ファイバ２を
放射対象側に凸に円弧状に湾曲させ、その一方の端面に
発光用のＬＥＤ４を配置し、他方の端面に受光用のフォ
トダイオード（ＰＤ）６を配置する。透明ファイバ２の
後方には支え８を介して反射鏡１０を配置し、透明ファ
イバ２から後方に漏れた光を前方に反射する。ＬＥＤ４
からの放射光は透明ファイバ２内を通過するが、透明フ
ァイバ２には光反射物質１２、例えばアルミ箔片を混入
しており、透明ファイバ２内を軸方向に導かれた光は光
反射物質１２によって乱反射させられ、その一部は透明
ファイバ２の後方向に向かう。しかし、後方への放射光
は反射鏡１０で反射され前方へ放射される。

【００１８】図１に示すように、透明ファイバ２を円弧
状に湾曲させたことにより水平方向の放射角度θｈを非
常に大きくすることができ、その放射角度は透明ファイ
バ２の湾曲度の調節により容易に調節することができ
る。また、図２に示すように、透明ファイバ２の後方の
反射鏡１０の湾曲度で垂直方向の放射角度θｖの調節も
極めて容易である。

【００１９】フォトダイオード６による受光作用は、上
述の光放射作用とは反対であり、外部からの光は前方、
または反射鏡１０で反射されて透明ファイバ２内に入る
が、透明ファイバ２内には光反射物質があるため、透明
ファイバ２の軸方向にも光が反射し、フォトダイオード
６に入射して受光される。

【００２０】以上の原理的構成を基にしモジュールとし
て構成された受発光装置の実施の一形態を図３に示す。
モジュール中央には樹脂製の円弧状に湾曲した透明ファ
イバ２があり、その一方の端面にはＬＥＤ４が、また他
方の端面にはフォトダイオード６がそれぞれアルミニウ
ム製の基板に取付けられている。透明ファイバ２の後方
には反射鏡１０の機能を果たす反射面１００が形成され
ている。反射面１００は例えば樹脂面へのアルミ蒸着に
よって形成することができる。ＬＥＤ４およびフォトダ
イオード６は全体が樹脂パッケージ１４で封止されてい
る。樹脂パッケージ１４は図７に示すようなレンズ４
０，４２を不要とし、前方に広範囲に発光し、前方から
広範囲に受光することができる。

【００２１】図４は本発明の他の実施形態を示すもので
ある。図４のモジュールは、ＬＥＤ４およびフォトダイ
オード６を透明ファイバ２の一端面に集約して並置する
形で配置し、透明ファイバ２の他方の端面に反射板１６
を配置したものである。この実施の形態では、透明ファ
イバ２をトンネル形状の外形をした透明な樹脂パッケー
ジ１８によって封止しており、受発光角としては樹脂パ
ッケージ１８の下面を除く側面方向および上面方向をほ
ぼ全面的にカバーする。

【００２２】電子機器の側面方向全周を受発光範囲とし
たい場合は図５のような配置を考えることができる。す
なわち、ディスプレイ２２を有する電子機器２０の筐体
面上に垂直に透明ファイバ２４を樹立し、筐体内におい
て透明ファイバ２４の下端面に発光素子および受光素子
を含む受発光モジュール２６を取付ける。この場合、樹
脂パッケージは受発光モジュール２６の部分以外は不要
な場合もあり得る。透明ファイバ２４の上端面には反射
面を下にした反射板２８を配置する。このようにすれ
ば、受発光特性として、上方への不要な放射を避け、透
明ファイバ２４の水平方向全周を受発光範囲とすること
ができる。

【００２３】

【発明の効果】本発明の受発光装置はＬＥＤやフォトセ
ンサ等の受発光素子数を増加させることなく、従って大
きなコスト上昇を伴うことなく、立体的で広角度の受発
光特性を得ることができる。さらに本発明の受発光装置
は部品点数が少なく、透明ファイバやアルミ箔片などの
安価な材料で安価に構成することができる。さらに、本
発明の受発光装置は構造が比較的簡単なため配置の自由
度が大きく、構造自体の自由度も大きく、広範囲の応用
分野に適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による受発光装置の原理的構成を説明す
るための斜視図。

【図２】図１のＡ−Ａ線から見た断面図。

【図３】本発明による受発光装置の実施の一形態を示す
斜視図。

【図４】本発明による受発光装置の他の実施形態を示す
斜視図。

【図５】本発明による受発光装置のさらに他の実施形態
を示す斜視図。

【図６】一般的な光送受信の形態を示す模式図。

【図７】従来の光送受信モジュールの一例を示す斜視
図。

【図８】従来の光送受信モジュールの光放射／感度特性
を示す線図。

【符号の説明】

２ 透明ファイバ ４ ＬＥＤ ６ フォトダイオード（ＰＤ） ８ 支え １０ 反射鏡 １２ 光反射物質 １４ 樹脂パッケージ １６ 反射板 １８ 樹脂パッケージ ２０ 電子機器 ２４ 透明ファイバ ２６ 受発光モジュール ２８ 反射板 １００ 反射面

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】乱反射用光反射物質を混入した円筒状の透
   明ファイバと、この透明ファイバの一方の端面に配置さ
   れた発光素子と、透明ファイバの他方の端面に配置され
   た受光素子とを備えたことを特徴とする受発光装置。
2. 【請求項２】乱反射用光反射物質を混入した円筒状の透
   明ファイバと、この透明ファイバの一方の端面に並置さ
   れた発光素子および受光素子と、透明ファイバの他方の
   端面に発光素子からの光を反射するように配置された反
   射板とを備えたことを特徴とする受発光装置。
3. 【請求項３】請求項１または２に記載の受発光装置にお
   いて、発光素子、受光素子および透明ファイバを封止す
   る透明な樹脂パッケージを備えたことを特徴とする受発
   光装置。
4. 【請求項４】請求項１から３のいずれかに記載の受発光
   装置において、透明ファイバの後方に、透明ファイバの
   後方へ放射された光を前方へ向けて反射する反射手段を
   備えたことを特徴とする受発光装置。
5. 【請求項５】請求項１から４のいずれかに記載の受発光
   装置において、透明ファイバが直線形状又は光放射方向
   へ凸に円弧状に湾曲して形成されていることを特徴とす
   る受発光装置。