KR100294666B1 - 적외선무선광통신시스템 - Google Patents

Abstract

적외선 무선 광통신시스템은 레이저 다이오드의 비대칭적인 방사형태를 렌즈와 거울을 이용하여 균일한 세기의 방사형태를 가지도록 하기 위한 것으로서, 각각 광 송신부와 수신부를 갖는 중계기와 복수개의 PC에 연결접속된 노드를 구비한 적외선 무선 광통신시스템에 있어서, 상기 광 송신부는 전기적인 신호를 광신호로 변환하여 전송하는 전광 변환수단과, 상기 전광 변환수단의 스템의 소정 위치에 형성되어 반사광을 확산시켜 전송하는 반사광 확산수단과, 상기 전광 변환수단 및 반사광 확산수단의 광을 소정 방사각으로 변환하여 전송하는 방사각 변환수단으로 구성되는데 그 요지가 있다.

Description

적외선 무선 광통신시스템{wireless optical communication system using infrared rays}

본 발명은 적외선 무선 광통신시스템에 관한 것으로, 특히 고른 광량 분포를 갖도록 한 적외선 무선 광통신시스템에 관한 것이다.

일반적으로 광무선 통신시스템(LAN)은 적외선 영역(약 0.84㎛의 이상)의 LED를 광원으로 사용하여 전기적 신호를 광신호로 변환하여 공기중으로 송신하고 이 광신호를 실리콘 핀 포토 다이오드(Si PIN Photo Diode)로 수신하여 다시 전기적 신호로 복원하여 통신하는 방식이다.

그리고 양방향 통신을 위해서 신호를 주고 받는 송신부 및 수신부 각각이 광원과 광검출기로 이루어진 시스템을 이용하여 서로간의 빛을 송수신하므로써 통신이 이루어진다.

이하, 종래 기술에 따른 적외선 무선 광통신시스템에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 종래 기술에 따른 적외선 무선 광통신시스템을 개략적으로 나타낸 도면으로서, 사무실의 천장 등에 고정되게 설치한 중계기(Satellite)(10)와 적어도 2개 이상의 PC(20)와 상기 PC(20)에 연결된 각각 연결된 적어도 2개 이상의 노드(node)(30)로 구성된다.

도 2 는 도 1 의 적외선 무선 광통신시스템에 사용되는 중계기를 나타낸 도면으로서, 상기 중계기(10)는 원통형의 지지체(1)와, 상기 지지체(1)의 상측면 중심부에 설치된 광검출기(2)와, 상기 상측면의 광검출기(2)를 포위하도록 형성된 고리모양의 반사거울(3)과, 상기 고리모양의 반사거울(3)의 상부에 설치된 복수개의 LED(4)로 구성된다.

도 3 는 도 2 의 중계기에 사용되는 광원의 다른 실시예를 나타낸 도면으로서, 광을 방출하는 레이저 다이오드(51)와, 상기 레이저 다이오드(51)에서 방출된 광을 소정 방사각으로 변환하여 방출하는 실린드리컬(cylindrical) 오목렌즈(52)로 구성된다.

도 4a 및 도 4b 는 도 3 의 레이저 다이오드에 있어서 광출력의 수평 및 수직 방향의 방사각 및 방사각에 따른 광의 분포도를 나타낸 도면이고, 도 5 는 도 3 에서 오목렌즈를 사용하였을 경우와 사용하지 않았을 경우의 광량 분포를 나타낸 도면이다.

이와 같이 구성된 종래 기술에 따른 적외선 무선 광통신시스템의 동작을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 각 PC(20)에 각각 연결된 적어도 2개 이상의 노드(30)는 통신하고자하는 신호를 무선이나, 또는 LAN(Local Area Network) 서버(sever)의 허브(HUB)에서 나오는 신호를 유선으로, 천정에 위치한 중계기(10)로 전송한다.

그러면 중계기(10)는 상기 전송된 신호를 도 2 에 도시된 바와 같은 광검출기(2)로 수신하여 주어진 공간에 널리 퍼뜨려 전송하기 위하여 광출력이 작은 LED(4)를 복수개(약 20개 이상) 조합하여 전체적인 출력을 크게 하여 상기 각PC(20)에 연결된 노드(30)로 전송한다.

즉 중계기(10)내 원통형으로 형성된 지지체(1)의 상측면 중심부에 설치된 광검출기(2)는 상기 각 노드(30)로부터 전송된 광신호를 고리모양의 반사거울(3)을 통해 수신한다.

이어 상기 고리모양의 반사거울(3)의 상부에 설치된 광출력이 작은 복수개의 LED(4)는 상기 광검출기(2)에서 수신된 광신호의 전체적인 출력을 크게 하여 주어진 공간에 널리 퍼드려 상기 각 노드(30)로 전송한다.

즉 상기 중계기(10)는 LED(4)를 통하여 방위각으로 전체 360°방향으로, 상하 각도로는 대략 천정면을 기준으로 20~90°까지의 각으로 전체적인 광량 분포를 균일하게 하여 광신호 즉 빛을 전송한다.

상기와 같이 광신호를 크게 하기 위하여 여러개의 LED를 조합하여 사용하여야 함으로써 중계기(10)의 부피가 커지게 된다.

그러한 문제점을 해결하기 위하여 도 2 에 도시된 바와 같이 광출력이 작은 복수개의 LED(4) 대신 도 3 에 도시된 바와 같이 광출력도 크고 변조(Modulation) 속도가 빠른 레이저 다이오드(51)를 광원으로써 사용한다.

즉 상기 레이저 다이오드(51)로부터 방출된 광은 실린드리컬(cylindrical) 오목렌즈(52)를 통해 소정 방사각으로 변환되어 방출된다.

상기 레이저 다이오드(51)로부터 방출되는 광의 파장이 780~850㎚인 경우 방사각은 도 4a 에 도시된 바와 같이 수평 및 수직 방향으로 다르며 그 값은 도 4b 에 도시된 바와 같이 각각 Θ⊥은 10~30°이고, Θ∥은 10~15°정도이다.

그러나 종래 기술에 따른 적외선 무선 광통신시스템은 도 5 에 도시된 바와 같이 레이저 다이오드에 오목렌드를 사용하지 않았을 때의 방사각(ⓐ)과 사용하여 방사각(ⓑ)을 크게 하였을 때에도 중심축 방향의 광량의 세기가 커서 전체적으로 고른 광량 분포를 얻을 수 없는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 레이저 다이오드의 비대칭적인 방사형태를 렌즈와 거울을 이용하여 균일한 세기의 방사형태를 가지도록 하기 위한 적외선 무선 광통신시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1 은 종래 기술에 따른 적외선 무선 광통신시스템을 개략적으로 나타낸 도면

도 2 는 도 1 의 적외선 무선 광통신시스템에 사용되는 중계기를 나타낸 도면

도 3 는 도 2 의 중계기에서 사용되는 광원의 다른 실시예를 나타낸 도면

도 4a 및 도 4b 는 도 3 의 레이저 다이오드에 있어서 광출력의 수평 및 수직 방향의 방사각 및 방사각에 따른 광의 분포도를 나타낸 도면

도 5 는 도 3 에서 오목렌즈를 사용하였을 경우와 사용하지 않았을 경우의 광량 분포를 나타낸 도면

도 6 은 본 발명에 따른 적외선 무선 광통신시스템에 적용되는 광원을 나타낸 도면

도 7 은 도 6 의 광원에 따른 방사각에 의한 광량의 분포를 나타낸 도면

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

101 : 전광 변환부 102 : 스템

103 : 반사광 확산부 104 : 광 확산부

105 : 방사각 변환부

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 적외선 무선 광통신시스템의 특징은, 각각 광 송신부와 수신부를 갖는 중계기와 복수개의 PC에 연결접속된 노드를 구비한 적외선 무선 광통신시스템에 있어서, 상기 광 송신부는 전기적인 신호를 광신호로 변환하여 전송하는 전광 변환수단과, 상기 전광 변환수단에서 변환된 광의 일부는 투과되고 일부는 임사각보다 큰 반사각으로 확산되게 반사하는 반사광 확산수단과, 상기 전광 변환수단의 스템의 주변부에 형성되어 상기 반사광 확산 수단으로 부터 반사되는 반사광을 다시 반사시켜 전송하는 반사수단과, 상기 전광 변환수단, 반사광 확산수단 및 수단의 광을 입사각보다 넓은 방사각으로 변환하여 전송하는 방사각 변환수단을 포함하여 구성되는데 있다.

상기 반사광 확산수단은 오목거울임을 특징으로 한다.

상기 광 확산수단은 볼록 형태의 반투명렌즈임을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 적외선 무선 광통신시스템의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 6 은 본 발명에 따른 적외선 무선 광통신시스템에 적용되는 광원을 나타낸 도면으로서, 도 1 에 도시된 바와 같은 각각 광 송신부와 수신부를 갖는 중계기(10)와 복수개의 PC(20)에 연결접속된 노드(30)를 구비한 적외선 무선 광통신시스템에 있어서, 상기 광 송신부는 전기적인 신호를 광신호로 변환하여 전송하는 전광 변환부(101)와, 상기 전광 변환부(101)에서 변환되어 입력되는 광의 일부는 투과시키고 나머지는 확산되게 반사시키는 반사광 확산부(103)와, 상기 전광 변환부(101)의 스템(102)의 주변부에 형성되어 상기 반사광 확산부(103)의 반사광을 재반사시키는 반사부(104)와, 상기 전광 변환부(101), 반사광 확산부(103) 및 반사부(104)의 광을 입사각보다 넓은 방사각으로 변환하여 전송하는 방사각 변환부(105)로 구성된다.

도 7 은 도 6 의 광원에 따른 방사각에 의한 광량의 분포를 나타낸 도면이다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 적외선 무선 광통신시스템의 동작을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 1 에 도시된 바와 같은 복수개의 PC(20)에 연결된 노드(30)로부터 광신호가 수신되면 광 수신부는 이를 전기적인 신호로 변환하여 광 송신부로 출력한다.

그러면 광 송신부내 전광 변환부(101)는 상기 전기적인 신호를 그에 상응하는 광신호로 변환하여 주어진 공간에 널리 퍼뜨려 전송한다.

상기 전광 변환부(101)는 레이저 다이오드이다.

이때 반사광 확산부(103)는 상기 전광 변환부(101)에서 변환전송된 광의 일부는 확산되도록 반사시키고 상기 광의 나머지 일부는 투과시킨다.

상기 반사광 확산부(103)는 볼록 형태의 반투명거울이다.

즉 반사광 확산부(103)는 상기 전광 변환부(101)에서 변환전송된 광중 방사각 변환부(105)로 입사각이 "0"에 가까운 50~60% 정도의 광(①)을 투과시키고 상기 방사각 변환부(105)를 통해 확산시켜서 주어진 공간에 널리 퍼뜨려 전송한다(②).

상기 반사광 확산부(103)를 투과하여 방사각 변환부(105)에서 전송된 광(②)은 도 7 에 도시된 ㉮와 같은 광량 분포를 갖게 된다.

한편, 상기 전광 변환부(101)에서 변환전송된 50~60% 이외의 광중 몇 퍼센트의 광(③)은 상기 반사광 확산부(103)로의 입사각보다 큰 반사각으로 반사된다.

그러면 상기 전광 변환부(101)의 스템(102)의 주변부에 형성된 반사부(104)는 상기 반사된 반사광의 입사각보다 훨씬 작은 반사각으로 다시 반사시켜 상기 방사각 변환부(105)로 전송한다(④).

이에 따라 방사각 변환부(105)는 상기 전송된 광을 입사각보다 넓은 방사각으로 변환하여 주어진 공간에 널리 퍼뜨려 전송한다(⑤).

상기 반사광 확산부(103)에서 반사되어 반사광은 다시 반사부(104)를 통해 집속 반사되어 방사각 변환부(105)로 전송되므로 이렇게 전송된 광(⑤)은 도 7 에도시된 ㉯와 같은 광량 분포를 갖게 된다.

상기 방사각 변환부(105)는 오목렌즈이다.

또한 상기 전광 변환부(101)에서 변환전송된 나머지 광(⑥)은 상기 광 확산부(103)를 통하지 않고 바로 방사각 변환부(105)로 전송된다.

그러면 방사각 변환부(105)는 상기 전송된 광을 입사각보다 넓은 방사각으로 변환하여 주어진 공간에 널리 퍼뜨려 전송한다(⑦).

상기 전광 변환부(101)에서 전송되어 바로 방사각 변환부(105)에서 전송된 광(⑦)은 도 7 에 도시된 ㉰와 같은 광량 분포를 갖게 된다.

상기와 같이 반사광 확산부(103) 및 반사부(104)를 통해 그리고 전광변환부(101)에서 직접 방사각 변환부(105)로 입사된 광이 입사각보다 넓은 방사각으로 변환되어 전송되므로 전송된 광들(②, ⑤, ⑦)에 의한 광량 분포(㉮, ㉯, ㉰)에 따른 전체적인 광량 분포는 도 7 에 도시된 ㉱와 같게 됨으로써 전체적으로 고른 광량 분포를 갖게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 적외선 무선 광통신시스템은 레이저 다이오드의 비대칭적인 방사형태를 렌즈와 거울을 이용하여 균일한 세기의 방사형태를 확산시켜 전체적으로 고른 광량 분포를 가지도록 할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 집속화된 빛의 세기를 전체적으로 고른 광량 분포를 갖도록 확산시켜 눈의 안전도를 높일 수 있는 이점도 있다.

Claims (5)

1. 각각 광 송신부와 수신부를 갖는 중계기와 복수개의 PC에 연결접속된 노드를 구비한 적외선 무선 광통신시스템에 있어서,

   상기 광 송신부는 전기적인 신호를 광신호로 변환하여 전송하는 전광 변환수단과;

   상기 전광변환수단으로 입력되는 광중일부는 투과시키고 나머지는 확산되게 반사시키는 반사광 확산수단과;

   상기 전광 변환수단의 스템의 주변부에 형성되어 상기 반사광 확산수단의 반사광을 다시 반사시키는 반사수단과

   상기 전광 변환수단, 반사광 확산수단및 상기 반사수단의 광을 각각의 입사각보다 넓은 방사각으로 변환하여 전체 방사광을 균일한세기로 확산시키는 방사각 변환수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 적외선 무선 광통신시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 반사광 확산수단은 볼록 형태의 반투명거울임을 특징으로 하는 적외선 무선 광통신시스템.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 전광 변환수단은 레이저 다이오드임을 특징으로 하는 적외선 무선 광통신시스템.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 반사수단은 오목거울임을 특징으로 하는 적외선 무선 광통신시스템.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 방사각 변환수단은 오목렌즈임을 특징으로 하는 적외선 무선 광통신시스템.