(57)【要約】【課題】赤外線通信デバイスのサイズを従来サイズに維持しつつ、通信距離の長距離化を可能とする。【解決手段】赤外線発光素子１１と可視光発光素子１２とからなる発光部が基板１０（またはフレーム）上に実装され、透光性の樹脂によって樹脂モールド１５された構造において、前記赤外線発光素子１１及び可視光発光素子１２の周囲に散乱材１８ａの混入された光散乱領域１８を設けている。これにより、各発光素子１１，１２から照射された光がまず周囲の光散乱領域１８で散乱され、その後送信レンズ部１６で集光されて外部に放射されるため、赤外光と可視光の光源が光散乱領域１８全体となり、受信側装置の受光面上での結像点が赤外光も可視光も同じ位置となる。【選択図】図１
2010268218.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤外線発光と可視光発光とを行う発光部を備えた赤外線通信デバイスにおいて、
前記発光部に光散乱領域が設けられていることを特徴とする赤外線通信デバイス。
【請求項２】
請求項１に記載の赤外線通信デバイスにおいて、
前記光散乱領域の周囲に光反射部が設けられていることを特徴とする赤外線通信デバイス。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の赤外線通信デバイスにおいて、
前記発光部が赤外線発光素子と可視光発光素子とからなることを特徴とする赤外線通信デバイス。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の赤外線通信デバイスにおいて、
前記発光部が赤外線と可視光とで発光する２波長レーザであることを特徴とする赤外線通信デバイス。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載の赤外線通信デバイスにおいて、
前記発光部が可視光発光素子からなり、前記発光部の周囲に可視光を吸収して赤外線を発光する蛍光材料を混入させた領域が設けられていることを特徴とする赤外線通信デバイス。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の赤外線通信デバイスにおいて、
前記発光部が基板上またはフレーム上に実装され、樹脂によってモールドされていることを特徴とする赤外線通信デバイス。
【請求項７】
請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の赤外線通信デバイスにおいて、
前記発光部が基板上に形成された凹部内に実装され、透光性樹脂によってモールドされていることを特徴とする赤外線通信デバイス。
【請求項８】
請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の赤外線通信デバイスにおいて、
前記発光部の発光方向前方にレンズ部が設けられ、前記レンズ部は、曲率の小さいレンズ形状に形成されていることを特徴とする赤外線通信デバイス。
【請求項９】
請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の赤外線通信デバイスにおいて、
前記発光部の発光方向前方にレンズ部が設けられており、前記レンズ部は、曲率の大きいレンズ形状に形成されていることを特徴とする赤外線通信デバイス。
【請求項１０】
請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載の赤外線通信デバイスと、受光素子と、前記赤外線通信デバイスの発光部と前記受光素子とを駆動する駆動部とを搭載したことを特徴とする光空間伝送装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の光空間伝送装置を搭載した送信機と受信機との間で光通信を行う通信システムにおいて、
前記送信機は、前記受信機に向けて前記発光部から通信開始通知信号である可視光信号を送信し、
前記受信機は、前記可視光信号を受信すると受信待機モードに切り換わることを特徴とする通信システム。
【請求項１２】
請求項１０に記載の光空間伝送装置を搭載した送信機と受信機との間で光通信を行う通信システムにおいて、
前記送信機は、前記受信機に向けて前記発光部から通信開始通知信号である可視光信号を送信し、
前記受信機は、前記可視光信号を受信すると受信待機モードに切り換わり、前記送信機にデータ要求信号を送信し、
前記送信機は、前記データ要求信号を受信すると前記発光部から赤外線によるデータ信号を前記受信機に送信することを特徴とする通信システム。
【請求項１３】
請求項１０に記載の光空間伝送装置を搭載した送信機と受信機との間で光通信を行う通信システムにおいて、
前記送信機は、前記受信機に向けて前記発光部から通信開始通知信号である可視光信号を送信し、
前記受信機は、前記可視光信号を受信すると受信待機モードに切り換わる一方、受信した可視光の受光レベルを検出してそのレベル値のデータを前記送信機に送信し、
前記送信機は、前記レベル値のデータを受信すると、そのレベル値に基づいて前記発光部の放射強度やデューティを調整してから赤外線によるデータ信号を前記受信機に送信することを特徴とする通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外線発光と可視光発光とを行う発光部を備えた赤外線通信デバイス、この赤外線通信デバイスを搭載した光空間伝送装置、及びこの光空間伝送装置を搭載した送信機と受信機とからなる通信システムに係り、より詳細には、通信距離の長距離化技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
赤外線を用いたワイヤレス通信は、従来、携帯電話等の携帯端末同士のデータ通信が主な利用用途である。携帯端末同士でデータの送受信を行う場合、携帯端末に搭載するデバイスはサイズに制限があるため、それに応じて通信距離は制限され、現状では数十ｃｍ程度である。
【０００３】
近年、携帯端末間のデータ通信だけではなく、テレビやパソコン、プリンタ、デジタルカメラ等の家電製品と携帯端末等との間でデータのやり取りをするために赤外線通信デバイスを使用するケースが増えている。この場合、携帯端末同士でデータ通信を行う場合と異なり、少なくとも一方の機器（家電製品等）は移動させるのが困難な場合が多く、通信距離が数十ｃｍ程度の携帯端末との通信は実用的でない場合が多い。そのため、赤外線通信デバイスの通信距離の長距離化が望まれている。
【０００４】
例えば、携帯電話のカメラで撮影した電子データをテレビに転送する場合、テレビに搭載している受信デバイスのサイズを大きくすることにより、送信デバイスからの光を受ける受光面積を大きくとって受光量を増やし、通信距離を伸ばすことが行われている。受光面積の拡大によって、現在２ｍ以上の距離で携帯電話からテレビへのデータ転送が可能となっているが、今後更なる長距離化が望まれている。また、受信デバイスのサイズを維持したまま、受光感度の改善により通信距離を伸ばす技術も検討され、実施されている。
【０００５】
赤外線通信における長距離化技術において、受信部の受信感度の改善はノイズも拾いやすくなるため、限界がある。大幅に通信距離を伸ばすために最も重要なことは、受信部に入る光量を増やすことである。これには２つの方法が考えられる。
【０００６】
１つ目の方法は、受信部を大型化することである。携帯端末からテレビ等の家電製品にデータを転送する場合、この方法は有効である。しかし、携帯端末同士でデータ通信を行う場合、搭載する機器に対するサイズの制約が厳しいため、１つ目の方法は実現が困難である。
【０００７】
一方、２つ目の方法は、送信部から放射される光の放射分布を狭くし、デバイスの正面方向付近に強い光が分布するようにすることである。この２つ目の方法を実施する際に課題となるのが、送信デバイスと受信デバイスの光軸合わせの精度である。赤外線は人間の目では見えないため、送信デバイスと受信デバイスの光軸が合っているか認識できない。そのため、赤外線通信方式規格である、ＩｒＤＡ−ＳＩＲ（Serial Infrared）１．０の物理層に準拠した規格では±１５度以内で最低放射強度が規定されている。しかし、これは通信距離と相反する関係であり、通信距離の長距離化のためには、通信可能角度を狭めることが必要である。
【０００８】
上記課題を解決するため、赤外線発光素子とは別に可視光の発光素子を搭載し、通信前に可視光で送信デバイスと受信デバイスの光軸合わせを行うことが考えられる。ビル間通信など、数十ｍ〜数百ｍの長距離光通信では、赤外線等の信号伝送用光源とは別に、可視光光源を搭載して、送受信装置間の光軸を合わせているものがある（特許文献１参照）。また、赤外線と可視光の２つの発光源を同一パッケージ内に搭載したものも提案されている（特許文献２参照）。
【０００９】
特許文献１記載のものは、離間した一対の光空間通信装置の対向面にそれぞれ一対の発光器と受光器を備え、発受光装置に光送受話器の音声信号を内蔵した信号変換制御回路によって光信号に相互変換して情報伝達する光空間通信装置に設けた光軸調整用光学式照準器に関するものであり、発受光器の光軸と平行になるように、光軸調整用光学式照準器を固設し、照準器内に光軸と平行になるかまたは同軸上に位置して、細く絞った可視光の光束を照射する可視光発光器を内蔵し、可視光発光器からの光束を対向する光空間通信装置に照射し、その反射光束を照準器を覗いて位置マークとして視認することで、両光空間通信装置の光軸を調整するものである。
【００１０】
また、特許文献２に記載のものは、基板と、基板に搭載された発光手段と、基板に搭載された受光素子と、発光手段及び受光素子を駆動制御するための駆動ＩＣと、発光手段、受光素子、及び駆動ＩＣを覆う樹脂パッケージと、を備える赤外線データ通信モジュールであって、発光手段は、赤外線と可視光とを発光し、受光素子は、赤外線を受光可能な構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平６−１６５１２号公報
【特許文献２】特開２００７―２６６０４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし、上記特許文献１記載のものは、携帯電話等の携帯端末に搭載することを想定した場合、光軸合わせのための機構が別途必要になり、サイズが大きくなりすぎるため、現実問題として適用することは困難であった。また、上記特許文献２記載のもののように、赤外線と可視光の２つの発光源を同一パッケージ内に搭載したものもあるが、２つの光源を単に近接させただけでは、赤外線と可視光の放射強度分布がずれてしまい、一致しないため、正確に光軸を合わせることが困難であるといった問題があった。
【００１３】
本発明はかかる問題点を解決すべく創案されたもので、その目的は、赤外線と可視光の２つの発光源を同一パッケージ内に搭載した赤外線通信デバイスにおいて、デバイスのサイズを従来のサイズに維持しつつ、通信距離の長距離化を可能とした赤外線通信デバイス、この赤外線通信デバイスを搭載した光空間伝送装置、及びこの光空間伝送装置を搭載した送信機と受信機とからなる通信システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するため、本発明の赤外線通信デバイスは、赤外線発光と可視光発光とを行う発光部を備えた赤外線通信デバイスにおいて、前記発光部に光散乱領域が設けられていることを特徴としている。このような構成によれば、発光部から照射された赤外線と可視光は、周囲の光散乱領域において十分に散乱された後、送信レンズ部から外部に放射されることになる。すなわち、赤外線通信デバイスを発光方向前方側から見ると、赤外光も可視光も光散乱領域全体から均等に放射されるため、赤外線と可視光の光軸のズレが無くなることになる。従って、この可視光を送信機と受信機の光軸合わせのために使用することで、赤外線の放射強度分布を狭くしても光軸が一致するため、効率的に通信距離の長距離化を実現することができる。
【００１５】
また、本発明の赤外線通信デバイスは、上記構成に加え、前記光散乱領域の周囲に光反射部が設けられていることを特徴としている。このように、光散乱領域の周囲に、散乱光を反射し、送信レンズ部に光を送る役割を果たす光反射部を設けることで、光散乱領域で散乱された光を光反射部で反射し、反射光を効率的に送信レンズ部に送ることができる。これにより、発光部自体の光量を上げることなく、送信光量を増やすことができるため、通信距離をさらに伸ばすことが可能となる。
【００１６】
ここで、上記発光部は、赤外線発光素子と可視光発光素子の２素子で構成することが可能である。
【００１７】
また、上記発光部は、赤外線と可視光とで発光する２波長レーザを用いることも可能である。２波長レーザは、発光領域となる導波路を赤外線用と可視光用の２つ持っている。２つの導波路は、プロセス工程で同一基板上に近接して作製することができるため、１チップで赤外線光源と可視光光源の両方の役割を果たすことが可能である。
【００１８】
また、上記発光部は、可視光発光素子からなり、前記発光部の周囲に可視光を吸収して赤外線を発光する蛍光材料を混入させた領域が設けられた構成としてもよい。可視光発光素子の周囲に可視光を吸収して赤外光を発光する蛍光材料が混入された領域を設けることで、この領域を通過した送信光は可視光と赤外線の混ざった光になる。この赤外線と可視光は、同一光源から発光された光と同等であり、受信側から見た赤外線と可視光の放射強度分布は同一となる。また、蛍光材料の濃度を調整することにより、赤外線と可視光の光量の割合を変えることが可能であり、使用が想定される状況に応じて、適正な光量比の赤外線通信デバイスを作製することが可能である。
【００１９】
また、本発明の赤外線通信デバイスは、前記発光部を搭載するための基材として、基板またはリードフレーム（メタルフレーム：電極端子）を用いることができる。すなわち、前記発光部を基板上またはリードフレーム上に実装し、樹脂によってモールドした構造とすることができる。
【００２０】
また、本発明の赤外線通信デバイスは、前記発光部が基板上に形成された凹部内に実装され、樹脂によってモールドされた構造とすることができる。この場合、この凹部を光散乱材で埋め、さらに凹部の内周面に例えば金メッキを施すことで光反射部とすることができる。
【００２１】
また、本発明の赤外線通信デバイスは、前記発光部の発光方向前方にレンズ部が設けられており、前記レンズ部は、曲率の小さな急峻なレンズ形状に形成された構造としてもよい。このように、レンズ部（送信レンズ部）の曲率を調整することにより、送信光の放射強度分布の半値全角を１０度以内とすることができる。ここで言う半値全角とは、送信光の放射強度分布がピーク強度の半分になる角度範囲のことである。通常の赤外線空間伝送装置では、半値全角は３０度程度であり、通信距離は長距離品で７０ｃｍである。送信光の全発光量が変わらずに半値全角を１／３にした場合、通信可能距離はおよそ３倍になる。現行の通信距離が７０ｃｍとした場合、半値全角を１０度にすることにより、通信距離は約２１０ｃｍ以上になり、大幅な通信距離の増加が実現できる。半値全角を小さくすると言うことは、通信可能な角度範囲を小さくすることであるが、本発明の赤外線通信デバイスは、視認できる可視光をガイド光として利用するため、通信可能な角度範囲が小さくても、その角度範囲に受信デバイスを容易に配置することが可能となる。従って、半値全角を狭めることによるデメリットはない。
【００２２】
また、本発明の赤外線通信デバイスは、前記発光部の発光方向前方にレンズ部が設けられており、前記レンズ部は、曲率が特定の軸方向において緩やかなレンズ形状に形成された構造としてもよい。すなわち、上記とは逆に、送信光の放射強度がある特定の軸方向（例えば、デバイスの使用状態において水平方向）において半値全角６０度〜１２０度の範囲内となるようにレンズ部（送信レンズ部）を形成してもよい。その他の方向（例えば、デバイスの使用状態において垂直方向）の放射角度分布は従来の光空間伝送装置と同じとする。例えば、本発明の赤外線通信デバイスを携帯電話に搭載して通信する場合を考えると、携帯電話の使用状態において水平方向の放射強度分布を半値全角１２０度とし、垂直方向は従来のデバイスと同じ３０度の半値全角を持つものとする。従来の赤外線通信デバイスの通信距離を７０ｃｍとした場合、本発明の赤外線通信デバイスでの通信距離は１／２倍となり、約３５ｃｍとなる。これは携帯電話におけるデータ通信ＩｒＤＡ規格で定められたＬｏｗ・Ｐｏｗｅｒモード通信距離２０ｃｍを満たしており、かつ、送信者から見て水平方向１２０度の範囲にある複数の受信機に同時にデータ送信することが可能となる。
【００２３】
また、本発明の光空間伝送装置は、上記各構成の赤外線通信デバイスと、受光素子と、前記赤外線通信デバイスの発光部と前記受光素子とを駆動する駆動部とが基板上またはフレーム上に搭載された構成となっている。
【００２４】
また、本発明の通信システムは、上記構成の光空間伝送装置を搭載した送信機と受信機との間で光通信を行う通信システムであって、前記送信機は、前記受信機に向けて前記発光部から通信開始通知信号である可視光信号を送信し、前記受信機は、前記可視光信号を受信すると受信待機モードに切り換わる構成としている。すなわち、送信機と受信機を対向させた状態で、送信機から可視光信号を送ると、受信機は自動的に受信待機モードに切り換わり、データを受信する。送信機はデータを送信する前に可視光で受信機との光軸を合わせるが、その際に特定パターンの可視光信号を送信し、受信機がその特定パターンの可視光信号を受信することにより、自動的に受信待機モードに切り換わるようになっている。
【００２５】
また、本発明の通信システムは、上記構成の光空間伝送装置を搭載した送信機と受信機との間で光通信を行う通信システムであって、前記送信機は、前記受信機に向けて前記発光部から通信開始通知信号である可視光信号を送信し、前記受信機は、前記可視光信号を受信すると受信待機モードに切り換わり、前記送信機にデータ要求信号を送信し、前記送信機は、前記データ要求信号を受信すると前記発光部から赤外線によるデータ信号を前記受信機に送信する構成としている。
【００２６】
また、本発明の通信システムは、上記構成の光空間伝送装置を搭載した送信機と受信機との間で光通信を行う通信システムであって、前記送信機は、前記受信機に向けて前記発光部から通信開始通知信号である可視光信号を送信し、前記受信機は、前記可視光を受信すると受信待機モードに切り換わり、受光量から通信距離を計算してその通信距離データを前記送信機に送信し、前記送信機は、前記通信距離データを受信すると、その通信距離データに基づいて前記発光部の放射強度やデューティを調整してから赤外線によるデータ信号を前記受信機に送信する構成としている。すなわち、データ送信作業中に送信機と受信機の距離が変化した場合、受信機は受光量の変動を通信距離の変動値（通信距離データ）に変換して送信機に送信する。送信機は受信機から送られてきた通信距離データ（通信距離の変動値）に基づき、発光部を適正な放射強度に調整して発光し、赤外線によるデータ信号を送信する。このように、送信機と受信機の距離の変化に応じて、送信機側で発光部の発光量を調整することで、例えば通信距離が短くなった場合には、放射強度を小さくして消費電流を節約することが可能となる。
【００２７】
また、通信距離が長く、規定上限の放射強度では通信ができない場合には、送信信号の発光デューティを小さくすると同時に発光時の放射強度を大きくして、通信を可能とする。ここで言うデューティとは、発光素子の発光周期に対する発光時間の比率であり、一般的に発光素子の最大放射強度は発光時の放射強度と上記デューティの積で上限が決まる。つまり、デューティを大きくすると発光強度は小さい値しか取れないが、デューティを小さくすると発光強度を大きくできるので、通信距離を大きくすることが可能となる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、赤外線発光と可視光発光とを行う発光部に光散乱領域を設けたので、放射される赤外線と可視光の光軸を一致させることができる。これにより、可視光を送信デバイスと受信デバイスの光軸合わせに使用することで、赤外線の放射強度分布を狭くすることができるため、デバイスのサイズを維持しつつ、効率的に通信距離の長距離化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の赤外線通信デバイスが搭載された光空間伝送装置の実施形態１に係る概略断面図である。
【図２】本発明の赤外線通信デバイスが搭載された光空間伝送装置の実施形態２に係る概略断面図である。
【図３】本発明の赤外線通信デバイスが搭載された光空間伝送装置の実施形態３に係る概略断面図である。
【図４】（ａ）は、本発明の赤外線通信デバイスが搭載された光空間伝送装置の実施形態４に係る内部を透過した状態の概略上面図、（ｂ）は概略断面図である。
【図５】本発明の赤外線通信デバイスが搭載された光空間伝送装置の実施形態５に係る概略断面図である。
【図６】本発明の赤外線通信デバイスが搭載された光空間伝送装置の実施形態６に係る概略断面図である。
【図７】本発明の赤外線通信デバイスが搭載された光空間伝送装置の実施形態７に係る概略断面図である。
【図８】本発明の光空間伝送装置を搭載した送信機と受信機との間で光通信を行う通信システムの一例を示す概略ブロック図である。
【図９】本発明の光空間伝送装置を搭載した送信機と受信機との間で光通信を行う通信システムにおいて、実施形態８に係る通信手順を時系列的に示した説明図である。
【図１０】本発明の光空間伝送装置を搭載した送信機と受信機との間で光通信を行う通信システムにおいて、実施形態９に係る通信手順を時系列的に示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００３１】
＜実施形態１＞
図１は、本発明の赤外線通信デバイスが搭載された光空間伝送装置の実施形態１に係る概略断面図である。
【００３２】
本実施形態１の光空間伝送装置１Ａは、ガラスエポキシ樹脂等からなる基板１０上に、発光ダイオードや半導体レーザ等からなる赤外線発光素子１１、発光ダイオードや半導体レーザ等からなる可視光発光素子１２、変復調ＩＣチップ１３、ホトダイオード等からなる受光素子（ＰＤチップ）１４が実装され、これら素子及びチップの全体が透光性のモールド樹脂（例えば、シリコーン樹脂等）１５によって被覆された構成となっている。また、隣接配置された赤外線発光素子１１及び可視光発光素子１２の発光方向（照射方向）前方のモールド樹脂１５表面（信号送信面）には、送信レンズ部１６が形成されており、受光素子１４の受光方向前方のモールド樹脂１５表面（信号受信面）には、受信レンズ部１７が形成されている。なお、図示は省略しているが、送信レンズ部１６と受信レンズ部１７を除く全体が遮光性の樹脂によってモールドされている。
【００３３】
以上が本実施形態１に係る光空間伝送装置１Ａの基本構成であるが、本実施形態１では、上記構成において、赤外線発光素子１１と可視光発光素子１２の周囲を散乱材１８ａを含有（混入）した透光性樹脂（例えば、シリコーン樹脂等）によって被覆した構成としている。すなわち、赤外線発光素子１１と可視光発光素子１２の周囲には、透光性樹脂に散乱材１８ａを含有（混入）させた光散乱領域１８が形成されている。ここで、散乱材１８ａの材料としては、例えば粒径２μｍのアクリル樹脂を使用することができる。
【００３４】
このような構成の光空間伝送装置１Ａを送信機に搭載して使用する場合、まず最初に、送信機を受信側装置に対向させて可視光発光素子１２を発光させる。そして、送信機から照射される可視光の光軸（発光スポット）を、受信側装置に搭載された光空間伝送装置の受光面に一致させた後、赤外線発光素子１１を駆動して赤外線によるデータ送信を行う。赤外線発光素子１１によってデータ送信している間も可視光発光素子１２は発光し続け、可視光発光素子１２による発光スポットを常に受信側装置の受光面上に示し続ける。
【００３５】
この場合、赤外線発光素子１１と可視光発光素子１２の基板１０上の実装位置は異なるので、放射された光がそのまま送信レンズ部１６で集光されて外部に放射される場合、受信側装置の受光面上の発光スポットの結像点は赤外線発光素子１１と可視光発光素子１２とで異なることになる。しかし、本実施形態１の光空間伝送装置１Ａでは、各発光素子１１，１２から照射された光はまず周囲の光散乱領域１８で散乱され、その後送信レンズ部１６で集光されて外部に放射されるため、送信機の光空間伝送装置１Ａの発光方向前方側から見たとき、赤外線も可視光も光源は光散乱領域１８全体になる。その結果、受信側装置の受光面上での結像点は赤外線も可視光も同じ位置となる。すなわち、本実施形態１の赤外線通信デバイスを搭載した光空間伝送装置１Ａによれば、送信側と受信側の光軸を高精度で合わせることが可能となる。
【００３６】
＜実施形態２＞
図２は、本発明の赤外線通信デバイスが搭載された光空間伝送装置の実施形態２に係る概略断面図である。
【００３７】
本実施形態２の光空間伝送装置１Ｂは、ガラスエポキシ樹脂等からなる基板１０上に赤外線発光素子１１、可視光発光素子１２、変復調ＩＣチップ１３、受光素子１４が実装され、これら素子及びチップの全体が透光性のモールド樹脂１５によって被覆され、モールド樹脂１５表面に送信レンズ部１６と受信レンズ部１７とが形成され、送信レンズ部１６と受信レンズ部１７を除く全体が遮光性の樹脂によってモールドされた構成となっている点は、上記実施形態1と同様である。
【００３８】
本実施形態２では、基板１０にザグリ穴（凹部）２１を形成し、赤外線発光素子１１と可視光発光素子１２とをこのザグリ穴２１の底面２２に配置したものである。また、本実施形態２では、このザグリ穴２１内部に、上記実施形態１と同様の散乱材１８ａを含有（混入）した透光性樹脂を充填した構造としている。すなわち、本実施形態２では、ザグリ穴２１の内部が光散乱領域１８となっている。
【００３９】
さらに、本実施形態２では、ザグリ穴２１の内周面２４を底面２２から上部開口部２３に行くに従って漸次拡開する断面逆ハの字形状の傾斜面に形成し、底面２２及び内周面（傾斜面）２４の表面に金メッキを施すことによって、この底面２２及び内周面２４を光反射部としたものである。これにより、散乱材１８ａにより散乱された光はザグリ穴２１の底面２２や内周面２４で上方（前方）に向かって反射され、送信レンズ部１６に集光されることになる。
【００４０】
＜実施形態３＞
図３は、本発明の赤外線通信デバイスが搭載された光空間伝送装置の実施形態３に係る概略断面図である。
【００４１】
本実施形態３の光空間伝送装置１Ｃは、ガラスエポキシ樹脂等からなる基板１０上に赤外線発光素子１１、可視光発光素子１２、変復調ＩＣチップ１３、受光素子１４が実装され、これら素子及びチップの全体が透光性のモールド樹脂１５によって被覆され、モールド樹脂１５表面に送信レンズ部１６と受信レンズ部１７とが形成され、送信レンズ部１６と受信レンズ部１７を除く全体が遮光性の樹脂によってモールドされた構成となっている点は、上記実施形態１と同様である。
【００４２】
本実施形態３では、基板１０にザグリ穴（凹部）２１を形成し、赤外線と可視光とで発光する２波長レーザ光源２５をこのザグリ穴２１の底面２２中央部に配置したものである。
【００４３】
また、本実施形態３でも、上記実施形態２と同様に、このザグリ穴２１内部に、上記実施形態２と同様の散乱材１８ａを含有（混入）した透光性樹脂を充填した構造としている。すなわち、本実施形態３も、ザグリ穴２１の内部が光散乱領域１８となっている。
【００４４】
さらに、本実施形態３でも、ザグリ穴２１の内周面２４を底面２２から上部開口部２３に行くに従って漸次拡開する断面逆ハの字形状の傾斜面に形成し、底面２２及び内周面（傾斜面）２４の表面に金メッキを施すことによって、この底面２２及び内周面２４を光反射部としたものである。これにより、散乱材１８ａにより散乱された光はザグリ穴２１の表面（底面２２及び内周面２４）で上方（前方）に向かって反射され、送信レンズ部１６に集光されることになる。
【００４５】
本実施形態３によれば、２波長レーザ光源２５から放射された赤外線及び可視光は、光散乱領域１８での散乱を繰り返して、送信レンズ部１６に集光され、送信レンズ部１６から受信側装置に送信されることになる。
【００４６】
＜実施形態４＞
図４（ａ）は、本発明の赤外線通信デバイスが搭載された光空間伝送装置の実施形態３に係る概略上面図であり、内部を透過した状態で図示している。また、図４（ｂ）は概略断面図である。
【００４７】
本実施形態４の光空間伝送装置１Ｄは、ガラスエポキシ樹脂等からなる基板１０の代わりに、リードフレームを使用した場合を例示している。
【００４８】
すなわち、一方のリードフレーム３１上に赤外線発光素子１１と可視光発光素子１２とをダイボンドし、ワイヤボンドする一方、他方のリードフレーム３２上に変復調ＩＣチップ１３と受光素子１４とをダイボンドし、ワイヤボンドした後、これら素子及びチップの全体が透光性のモールド樹脂１５によって被覆されている。モールド樹脂１５表面には送信レンズ部１６と受信レンズ部１７とが形成されている。なお、図示は省略しているが、送信レンズ部１６と受信レンズ部１７を除くモールド樹脂１５の全体が遮光性の樹脂によってさらにモールドされている。
【００４９】
以上が、リードフレーム３１，３２を使用した光空間伝送装置１Ｄの基本構成であるが、本実施形態４では、上記構成において、赤外線発光素子１１と可視光発光素子１２の周囲を散乱材１８ａを含有（混入）した透光性樹脂によって被覆した構成としている。すなわち、赤外線発光素子１１と可視光発光素子１２の周囲に光散乱領域１８が形成されている。
【００５０】
本実施形態４のようにリードフレームを用いた場合でも、動作性能上は基板を使用した場合と同等の性能が得られる一方で、工程の簡略化、コストの削減を実現することができる。
【００５１】
＜実施形態５＞
図５は、本発明の赤外線通信デバイスが搭載された光空間伝送装置の実施形態５に係る概略断面図である。
【００５２】
本実施形態５の光空間伝送装置１Ｅは、ガラスエポキシ樹脂等からなる基板１０上に可視光発光素子１２、変復調ＩＣチップ１３、受光素子１４が実装され、これら素子及びチップの全体が透光性のモールド樹脂１５によって被覆された構成となっている。また、可視光発光素子１２の発光方向（照射方向）前方のモールド樹脂１５表面（信号送信面）には、送信レンズ部１６が形成されており、受光素子１４の受光方向前方のモールド樹脂１５表面（信号受信面）には、受信レンズ部１７が形成されている。なお、図示は省略しているが、送信レンズ部１６と受信レンズ部１７を除く全体が遮光性の樹脂によってモールドされている。
【００５３】
以上が本実施形態５に係る光空間伝送装置１Ｅの基本構成であるが、本実施形態５では、上記構成において、可視光発光素子１２の周囲に、可視光を吸収して赤外線を発光する蛍光材料１９ａを含有（混入）させた領域（蛍光領域）１９を設けた構成としている。
【００５４】
このような構成とすれば、可視光発光素子１２から照射された送信光は、周囲の蛍光物質１９ａが混入された蛍光領域１９を通過する際に、その一部が蛍光物質１９ａによって吸収され、赤外線として再放出される。そのため、対向配置された受信機には、赤外線と可視光の混合光が照射されるため、実質的に上記実施形態１〜４と同様の効果（赤外線と可視光の光軸の一致）を得ることができるものである。ここで、混入させる蛍光物質１９ａとしては、例えばぺリレン、アントアントレン、３−メチルコラントレン等を用いることができる。
【００５５】
なお、本実施形態５では、基板１０上に可視光発光素子１２を実装した構成（実質的に上記実施形態１と同様の構成）として説明しているが、上記実施形態２，３のように、基板１０にザグリ穴（凹部）２１を形成し、このザグリ穴２１の底面２２に可視光発光素子１２を配置した構成（凹部内周面の表面に金メッキを施して光反射部とした構成も含む）に適用することも可能である。
【００５６】
また、本実施形態５では、基板１０上に可視光発光素子１２、変復調ＩＣチップ１３、受光素子１４を実装した構成として説明しているが、基板１０ではなく上記実施形態４に示すようなリードフレーム上に可視光発光素子１２、変復調ＩＣチップ１３、受光素子１４を実装した構成の光空間伝送装置に本実施形態５の構成を適用することも可能である。
【００５７】
＜実施形態６＞
図６は、本発明の赤外線通信デバイスが搭載された光空間伝送装置の実施形態６に係る概略断面図である。
【００５８】
本実施形態６は、送信レンズ部１６に特徴を有するものであり、送信レンズ部１６以外の構成については、上記実施形態１〜５のいずれの構成にも適用できるものであるが、ここでは上記実施形態１の構成に適用した場合を例に挙げて説明する。
【００５９】
すなわち、本実施形態６の光空間伝送装置１Ｆは、ガラスエポキシ樹脂等からなる基板１０上に赤外線発光素子１１、可視光発光素子１２、変復調ＩＣチップ１３、受光素子１４が実装され、これら素子及びチップの全体が透光性のモールド樹脂１５によって被覆された構成となっている。また、隣接配置された赤外線発光素子１１及び可視光発光素子１２の発光方向（照射方向）前方のモールド樹脂１５表面（信号送信面）には、送信レンズ部１６が形成されており、受光素子１４の受光方向前方のモールド樹脂１５表面（信号受信面）には、受信レンズ部１７が形成され、さらに、図示は省略しているが、送信レンズ部１６と受信レンズ部１７を除く全体が遮光性の樹脂によってモールドされている。また、赤外線発光素子１１と可視光発光素子１２の周囲は、散乱材１８ａを含有（混入）した透光性樹脂によって被覆された光散乱領域１８に形成されている。
【００６０】
上記構成において、本実施形態６では、送信レンズ部１６の表面形状を、曲率を小さくした急峻なレンズ形状としたものである。これによって、半値全角１０度以内の放射強度分布を実現している。
【００６１】
ここで、送信者及び受信者共に、本実施形態６に係る光空間伝送装置１Ｆを搭載した携帯電話を使用して通信を行う場合を考える。この場合、通信距離を１ｍ、放射強度の半値全角を１０度とすると、受信側の携帯電話での送信光のスポット（放射強度の半値全角内の領域）の大きさは直径５〜６ｃｍ程度である。従って、受信側の携帯電話をこの直径数ｃｍ内の領域にセットすれば通信が可能である。携帯電話を直径５〜６ｃｍの円内にセットすることは容易であるので、半値全角１０度は通信するために十分な放射強度分布を持っていると言える。このように半値全角を小さくすると言うことは、通信可能な角度範囲を小さくすることであるが、本発明の赤外線通信デバイスは、視認できる可視光をガイド光として利用するため、通信可能な角度範囲が小さくても、その角度範囲（直径５〜６ｃｍの円内）に受信側の携帯電話を容易に配置することが可能である。
【００６２】
＜実施形態７＞
図７は、本発明の赤外線通信デバイスが搭載された光空間伝送装置の実施形態７に係る概略断面図である。
【００６３】
本実施形態７は、送信レンズ部１６に特徴を有するものであり、送信レンズ部１６以外の構成については、上記実施形態１〜５のいずれの構成にも適用できるものであるが、ここでは上記実施形態１の構成に適用した場合を例に挙げて説明する。
【００６４】
すなわち、本実施形態７の光空間伝送装置１Ｇは、ガラスエポキシ樹脂等からなる基板１０上に赤外線発光素子１１、可視光発光素子１２、変復調ＩＣチップ１３、受光素子１４が実装され、これら素子及びチップの全体が透光性のモールド樹脂１５によって被覆された構成となっている。また、隣接配置された赤外線発光素子１１及び可視光発光素子１２の発光方向（照射方向）前方のモールド樹脂１５表面（信号送信面）には、送信レンズ部１６が形成されており、受光素子１４の受光方向前方のモールド樹脂１５表面（信号受信面）には、受信レンズ部１７が形成され、さらに、図示は省略しているが、送信レンズ部１６と受信レンズ部１７を除く全体が遮光性の樹脂によってモールドされている。また、赤外線発光素子１１と可視光発光素子１２の周囲は、散乱材１８ａを含有（混入）した透光性樹脂によって被覆された光散乱領域１８に形成されている。
【００６５】
上記構成において、本実施形態６では、送信レンズ部１６の表面形状を、曲率が特定の軸方向において緩やかな（大きくした）レンズ形状に形成したものである。
【００６６】
すなわち、本実施形態７は、上記実施形態６とは逆に、送信光の放射強度がある特定の軸方向（例えば、デバイスの使用状態において水平方向）において半値全角６０度〜１２０度の範囲内となるように送信レンズ部１６を形成したものである。また、その他の方向（例えば、デバイスの使用状態において垂直方向）の放射角度分布は従来の光空間伝送装置と同じとする。
【００６７】
ここで、本実施形態７の光空間伝送装置１Ｆを携帯電話に搭載して通信する場合を考えると、携帯電話の使用状態において水平方向の放射強度分布を半値全角１２０度とし、垂直方向は従来の装置と同じ３０度の半値全角を持つように送信レンズ部１６を形成する。従来の赤外線通信デバイスの通信距離を７０ｃｍとした場合、本実施形態７の光空間伝送装置１Ｆを搭載した携帯電話での通信距離は１／２倍となり、約３５ｃｍとなる。これは、携帯電話におけるデータ通信ＩｒＤＡ規格で定められたＬｏｗ・Ｐｏｗｅｒモード通信距離２０ｃｍを満たしている。
【００６８】
従って、本実施形態７の光空間伝送装置１Ｆを搭載した携帯電話によれば、送信者から見て水平方向１２０度の範囲にある複数の受信機（ただし、各受信機までの距離は３５ｃｍ以内である）に同時にデータ送信することが可能となる。例えば、１台の携帯電話から複数台の携帯電話に赤外線通信によって同時にデータを送信することが可能となり、携帯電話同士のデータ交換作業の効率を向上させることができる。
【００６９】
＜実施形態８＞
図８は、上記実施形態１〜７のいずれか一つの光空間伝送装置を搭載した送信機と受信機との間で光通信を行う通信システムの一例を示す概略ブロック図、図９は、上記実施形態１〜７のいずれか一つの光空間伝送装置を搭載した送信機と受信機との間で光通信を行う通信システムにおいて、本実施形態８に係る通信手順を時系列的に示した説明図である。ただし、図８は、本発明に係わる要部のみを示しており、その他の機能ブロック（機器に特有の機能ブロック）については図示を省略している。
【００７０】
図８において、送信機１００は、赤外線発光素子１１、可視光発光素子１２、受光素子１４、発光側駆動回路１３ａ、受光側駆動回路１３ｂからなる光空間伝送装置１（１Ａ〜１Ｇのいずれか一つ）を搭載しており、発光側駆動回路１３ａ及び受光側駆動回路１３ｂが、送信機１００の全体を制御する送信側制御部１０１と双方向に接続された構成となっている。なお、送信機１００が携帯電話である場合、送信側制御部１０１には、図示は省略しているが、携帯電話に必要な各種デバイス（表示装置、カメラ、マイク、スピーカ、テンキーや機能キーを備えた操作パネル部等）が接続されている。
【００７１】
受信機２００は、発光素子２０２、受光素子２０３、発光側駆動回路２０４ａ、受光側駆動回路２０４ｂからなる光空間伝送装置２０１を搭載しており、発光側駆動回路２０４ａ及び受光側駆動回路２０４ｂが、受信機２００の全体を制御する受信側制御部２０５と双方向に接続された構成となっている。なお、受信機２００が液晶テレビである場合、受信側制御部２０５には、図示は省略しているが、液晶テレビに必要な各種デバイス（液晶パネル、液晶駆動回路、スピーカ等）が接続されている。なお、本実施形態８では、受信機側にサイズ制限がないため、受信機側に本発明の光空間伝送装置を搭載している必要はないが、受信機２００が同じ携帯電話である場合には、受信機２００にも本発明の光空間伝送装置１が搭載されることになる。
【００７２】
上記構成の通信システムにおいて、本実施形態８に係る通信手順は、送信機１００から受信機２００に向けて通信開始通知信号である可視光信号を送信し、受信機２００は、前記可視光信号を受信すると受信待機モードに切り換わる（遷移する）ようになっている。ここで、受信待機モードとは、受光側駆動回路２０４ｂ及び受信側制御部２０５がアクティブな状態であり、送信機１００からの信号が受信可能な状態のことである（以下同じ）。
【００７３】
具体的に説明すると、送信機１００を受信機２００に向けた状態で、送信機１００の可視光発光素子１２から特定パターンの可視光信号を送信する（ステップＳ１）。この際、送信機の使用者は、可視光を目視により確認しながら、可視光の光軸（発光スポット）を受信機２００の受光面上に位置させるように光軸合わせを行う。この光軸合わせによって、赤外線発光素子１１の光軸も受信機２００の受信面上に一致することになる。
【００７４】
受信機２００は、この特定パターンの可視光信号を受信すると、自動的に受信待機モードに切り換わる（ステップＳ２）。この後、受信機２００は、送信機１００にデータ要求信号を送信する（ステップＳ３）。
【００７５】
このデータ要求信号を光空間伝送装置１の受光素子１４で受信した送信機１００の送信側制御部１０１は、発光側駆動回路１３ａを介して赤外線発光素子１１を駆動し、赤外線発光素子１１から赤外線によるデータ信号を受信機２００に向けて送信する（ステップＳ４）。このとき、上記したように赤外線発光素子１１の光軸は受信機２００の受光面上に一致していることから、受信機２００は、送信されてきたデータ信号を確実に受信することができる（ステップＳ５）。
【００７６】
＜実施形態９＞
図１０は、上記実施形態１〜７のいずれか一つの光空間伝送装置を搭載した送信機と受信機との間で光通信を行う通信システムにおいて、本実施形態９に係る通信手順を時系列的に示した説明図である。なお、本実施形態９においても、通信システムは図８に示した構成と同じであるので、ここでも図８に示した通信システムの機能ブロックを用いて説明を行うものとする。
【００７７】
本実施形態９に係る通信手順は、送信機１００から受信機２００に向けて通信開始通知信号である可視光信号を送信し、受信機２００は、前記可視光信号を受信すると受信待機モードに切り換わり（遷移し）、次に、受光量から通信距離を計算してその通信距離データを送信機１００に送信し、送信機１００は、通信距離データを受信すると、その通信距離データに基づいて赤外線発光素子１１の放射強度やデューティを調整してから赤外線によるデータ信号を受信機２００に送信するようになっている。
【００７８】
具体的に説明すると、送信機１００を受信機２００に向けた状態で、送信機１００の可視光発光素子１２から特定パターンの可視光信号を送信する（ステップＳ１１）。この際、送信機の使用者は、可視光を目視により確認しながら、可視光の光軸（発光スポット）を受信機２００の受光面上に位置させるように光軸合わせを行う。この光軸合わせによって、赤外線発光素子１１の光軸も受信機２００の受信面上に一致することになる。
【００７９】
受信機２００の受信側制御部２０５は、受光素子２０３を介してこの特定パターンの可視光信号を受信すると、自動的に受信待機モードに切り換わる（ステップＳ１２）。この後、受信機２００の受信側制御部２０５は、可視光信号の受信を継続して行い、受光量の受光レベルを検出して（ステップS１３）、その受光レベルのデータを送信機１００に送信する（ステップS１４）。
【００８０】
送信機１００の送信側制御部１０１は、受光レベルデータを受信すると、その受光レベルデータと送信機１００の発光強度データとに基づいて赤外線発光素子１１の放射強度やデューティを調整してから（ステップＳ１５）、赤外線によるデータ信号を受信機２００に送信する（ステップＳ１６）。このとき、上記したように赤外線発光素子１１の光軸は受信機２００の受光面上に一致していることから、受信機２００は、送信されてきたデータ信号を確実に受信することができる（ステップＳ１７）。
【００８１】
このような通信途中において、データ送信作業中に送信機１００と受信機２００の距離が変化した場合、受信機２００の受信側制御部２０５は、その変動した受光レベルを検出して（ステップＳ１３）、その受光レベルデータを発光素子２０２を介して送信機１００に送信する（ステップＳ１４）。送信機１００の送信側制御部１０１は、受信機２００から送られてきた受光レベルデータと自身の発光強度データから算出した通信距離データ（通信距離の変動値）に基づいて、赤外線発光素子１１を適正な放射強度に調整して発光し、赤外線によるデータ信号を受信機２００に向けて送信する（ステップＳ１６）。
【００８２】
このように、送信機１００と受信機２００の距離の変化に応じて、送信機１００側で赤外線発光素子１１の発光量を調整することで、例えば通信距離が短くなった場合には、放射強度を小さくして消費電流を節約することが可能となる。
【００８３】
また、通信距離が長く、規定上限の放射強度では通信ができない場合、送信機１００の送信側制御部１０１は、ステップＳ１５において、送信信号の発光デューティを小さくすると同時に発光時の放射強度を大きくして、通信を可能とする。ここで言うデューティとは、発光素子の発光周期に対する発光時間の比率であり、一般的に発光素子の最大放射強度は発光時の放射強度と上記デューティの積で上限が決まる。つまり、デューティを大きくすると発光強度は小さい値しか取れないが、デューティを小さくすると発光強度を大きくできるので、通信距離を大きくすることが可能となる。
【００８４】
以上説明したように、本発明によれば、赤外線通信デバイスのサイズを従来のサイズに維持しつつ、通信距離の長距離化を実現することができる。すなわち、赤外線と可視光との光軸を一致させることができるので、可視光を送信機と受信機の光軸合わせのために使用し、赤外線の放射強度分布を狭くすることにより、効率的に通信距離の長距離化を実現することができる。従って、本発明の赤外線通信デバイス及び光空間伝送装置を小型の携帯端末（携帯電話等）に搭載した場合には、通信距離を十分に確保しつつ確実に赤外線通信を行うことができるため、携帯端末とテレビやパソコン、プリンタ、デジタルカメラなどとの長距離データ通信が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
本発明の赤外線通信デバイス及び光空間伝送装置を小型の携帯端末（携帯電話等）に搭載することにより、携帯端末とテレビやパソコン、プリンタ、デジタルカメラなどとの長距離データ通信が可能となる。そのため、例えばワイヤレスホームネットワーク等への今後の利用が期待される。
【符号の説明】
【００８６】
１，１Ａ、1Ｂ、1Ｃ、1Ｄ，1Ｆ、１Ｇ  光空間伝送装置
１０  基板
１１  赤外線発光素子
１２  可視光発光素子
１３  変復調ＩＣチップ（駆動部）
１３ａ  発光側駆動回路
１３ｂ  受光側駆動回路
１４  受光素子（ＰＤチップ）
１５  モールド樹脂
１６  送信レンズ部
１７  受信レンズ部
１８  光散乱領域
１８ａ  散乱材
１９  蛍光材料を混入（含有）させた領域（蛍光領域）
１９ａ  蛍光材料
２１  ザグリ穴
２２  底面
２３  上部開口部
２４  内周面（傾斜面）
２５  ２波長レーザ光源
３１，３２  リードフレーム（メタルフレーム：電極端子）
１００  送信機
１０１  送信側制御部
２００  受信機
２０１  光空間伝送装置
２０２  発光素子
２０３  受光素子
２０４ａ  発光側駆動回路
２０４ｂ  受光側駆動回路
２０５  受信側制御部
【図１】
2010268218.tif 000003
【図２】
2010268218.tif 000004
【図３】
2010268218.tif 000005
【図４】
2010268218.tif 000006
【図５】
2010268218.tif 000007
【図６】
2010268218.tif 000008
【図７】
2010268218.tif 000009
【図８】
2010268218.tif 000010
【図９】
2010268218.tif 000011
【図１０】
2010268218.tif 000012