(57)【要約】【課題】  目に対する安全性が高く、高速の光通信を可能とした光送信装置および光無線装置を提供する。【解決手段】  親機１の送信部３は、送信光８を放射する赤外発光半導体レーザと、送信光８とほぼ等しい放射角を有する可視光７を放射する可視発光ダイオードとを備え、子機２の送信部５は、送信光１０を放射する赤外発光半導体レーザと、送信光１０に比べて十分狭い可視光９を放射する可視発光ダイオードとを備える。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤外通信光を放射する第１の光源と、
可視光を放射する第２の光源と、
前記第１の光源から放射された前記赤外通信光と前記第２の光源から放射された前記可視光をそれぞれの光軸が一致するように合成する合成光学系とを備えたことを特徴とする光送信装置。
【請求項２】
前記合成光学系は、前記第１の光源から放射された前記赤外通信光と前記第２の光源から放射された前記可視光を合成するダイクロイック・コンバイナーと、前記ダイクロイック・コンバイナーによって合成された光を相手機に向けて投射する投射レンズとを備えたことを特徴とする請求項１記載の光送信装置。
【請求項３】
前記第１の光源は、赤外発光半導体レーザであることを特徴とする請求項１記載の光送信装置。
【請求項４】
前記赤外発光半導体レーザは、端面発光型半導体レーザであってその出力分布が楕円錐状であることを特徴とする請求項３記載の光送信装置。
【請求項５】
前記赤外発光半導体レーザは、端面発光型半導体レーザであってその前方に前記端面発光型半導体レーザの出力分布をほぼ円錐状に整形するビーム整形素子を備えたことを特徴とする請求項３記載の光送信装置。
【請求項６】
前記赤外発光半導体レーザは、面発光型半導体レーザであってその出力分布が円錐状であることを特徴とする請求項３記載の光送信装置。
【請求項７】
前記赤外発光半導体レーザは、１５５０ｎｍ前後の波長を有する前記赤外光を発光するＩｎＧａＡｓ系の半導体レーザであることを特徴とする請求項３記載の光送信装置。
【請求項８】
前記赤外発光半導体レーザは、７８０〜９８０ｎｍの波長を有する前記赤外光を発光するＧａＡｓ系の半導体レーザであることを特徴とする請求項３記載の光送信装置。
【請求項９】
前記第２の光源は、非干渉性の前記可視光を放射することを特徴とする請求項１記載の光送信装置。
【請求項１０】
前記第２の光源は、発光ダイオードであることを特徴とする請求項１記載の光送信装置。
【請求項１１】
前記第２の光源は、有機ＥＬ発光素子であることを特徴とする請求項１記載の光送信装置。
【請求項１２】
前記第２の光源は、前記第１の光源の上に積層されていることを特徴とする請求項１記載の光送信装置。
【請求項１３】
前記第２の光源は、前記可視光の放射角が前記赤外通信光の放射角とほぼ等しいことを特徴とする請求項１記載の光送信装置。
【請求項１４】
前記第２の光源は、前記可視光の放射角が前記赤外通信光の放射角よりも広いことを特徴とする請求項１記載の光送信装置。
【請求項１５】
前記第２の光源は、前記可視光の放射角が前記赤外通信光の放射角よりも狭いことを特徴とする請求項１記載の光送信装置。
【請求項１６】
それぞれ送信部および受信部を有する親機と子機との間で赤外通信光を送受信する光無線装置において、
前記親機および前記子機の少なくとも一方の前記送信部は、前記赤外通信光を放射する第１の光源と、前記赤外通信光の光軸に一致する可視光を放射する第２の光源とを備えたことを特徴とする光無線装置。
【請求項１７】
前記親機および前記子機の双方の前記送信部の前記第２の光源は、前記赤外通信光の光軸に一致する前記可視光を放射することを特徴とする請求項１６記載の光無線装置。
【請求項１８】
前記親機および前記子機の一方の前記送信部は、前記赤外通信光の放射角とほぼ等しい放射角を有する前記可視光を放射し、他方の前記送信部は、前記赤外通信光の放射角よりも狭い放射角を有する前記可視光を放射することを特徴とする請求項１７記載の光無線装置。
【請求項１９】
前記親機は、ネットワーク端末等の固定機器に取り付けられ、
前記子機は、パーソナルコンピュータ、プリンタ、プロジェクタ、ＴＶ、携帯電話、ＰＤＡ等の半固定機器あるいはモバイル機器に取り付けられたことを特徴とする請求項１６記載の光無線装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外線等の非可視光を用いて親機と子機との間で情報の送受信を高速で行う光送信装置および光無線装置に関し、特に、目に対する安全性が高く、高速の光通信を可能とした光送信装置および光無線装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光無線は、電波無線と同様に配線が要らないこと、電波無線に比べて１００Ｍｂｐｓ以上といった高速の通信が比較的簡単にできること等の利点があることから、パーソナルコンピュータやプリンタ等の固定・半固定機器やＰＤＡ(Personal Data Assistance)機器等のモバイル機器とＬＡＮ(Local Area Network)とを繋ぐ方式として有望視されている。
【０００３】
一方、画像の高精細化や動画画像の増大に伴い、光無線においても高速化が求められており、現在でも１００Ｍｂｐｓ以上、将来は１〜１０Ｇｂｐｓといった通信の高速化が求められている。
【０００４】
このような高速通信を可能とする従来の光無線装置として、例えば、高速変調性に優れる赤外発光の半導体レーザを用いたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平６−２３２８１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来の光無線装置で用いる赤外線は、人の目には見えないことから、様々な不便さが生じている。第１に、親機、子機ともに出力方向が分からないことから、指向角固定の光送信装置では、相手機の存在する可能性のある位置をすべて含むように広指向角で送信する必要が生じ、そのため高出力の送信が必要となる。
【０００６】
第２に、走査型の光送信装置では、広範囲を走査しなければならず、このために装置が大きくなる、レンズが高価になる、送受信開始までに時間がかかる等の問題を招いている。
【０００７】
第３に、赤外送信光の方向が分からないため、他人が遮り易い。また、途中の机や壁等での反射・散乱状態が分からないため、外部から盗聴される危険性もある。
【０００８】
一方、可視光発光の半導体レーザを用いた場合、半導体レーザにはＩｎＧａＰ系の赤色レーザ、ＧａＮ系の青色レーザ等があるが、前者は熱特性が悪く、１ＧＨｚレベルの高速変調ができないという問題がある。後者では、短波長でフォトンエネルギーが高く、また、Ｓｉ光検出器の効率が悪いため、受信機への単位パワー入射時の電流量が少なく、高いパワーの送信が必要とされる等の問題がある。さらに、どちらも可干渉光であるため、目に障害を与え易いという問題もある。
【０００９】
これらを回避する手段としては、発光ダイオード等の非干渉光を使用する方法もあるが、この場合、変調速度はせいぜい１００ＭＨｚであり、これ以上の通信速度は期待できないという問題がある。
【００１０】
従って、本発明の目的は、目に対する安全性が高く、高速の光通信を可能とした光送信装置および光無線装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記目的を達成するため、赤外通信光を放射する第１の光源と、可視光を放射する第２の光源と、前記第１の光源から放射された前記赤外通信光と前記第２の光源から放射された前記可視光をそれぞれの光軸が一致するように合成する合成光学系とを備えたことを特徴とする光送信装置を提供する。
【００１２】
本発明は、上記目的を達成するため、それぞれ送信部および受信部を有する親機と子機との間で赤外通信光を送受信する光無線装置において、前記親機および前記子機の少なくとも一方の前記送信部は、前記赤外通信光を放射する第１の光源と、前記赤外通信光の光軸に一致する可視光を放射する第２の光源とを備えたことを特徴とする光無線装置を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の光送信装置および光無線装置によれば、赤外通信光の光軸に一致するように可視光が放射されるので、赤外通信光として非干渉光を用いた場合に不用意に目に入射して網膜を損傷するおそれが減り、目に対する安全性が高くなる。また、可視光により赤外通信光の位置を視認できるため、的確に親機と子機の連結を確保できる。さらに、赤外通信光を放射する第１の光源として高速変調可能な半導体レーザを用いることにより、高速の光通信が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る光無線装置を示し、同図（ａ）は、親機側の送信状態、同図（ｂ）は、子機側の送信状態を示す。この光無線装置は、親機１と子機２との間で情報を送受信するものであり、例えば、親機１は、ＬＡＮなどのネットワーク端末等の固定機器に取り付けられ、子機２は、パーソナルコンピュータ、プリンタ、プロジェクタ、ＴＶ、携帯電話、ＰＤＡ等の固定・半固定機器に取り付けられる。なお、親機１および子機２の双方を固定・半固定機器あるいはモバイル機器に取り付けてもよい。
【００１５】
親機１は、ベース１１上に送信部３および受信部４を備え、子機２も親機１と同様に、ベース１２上に送信部５および受信部６を備えるが、親機１とは送信部３が異なる。
【００１６】
親機１の送信部３は、図１（ａ）に示すように、赤外通信光としての送信光８を放射する赤外発光半導体レーザ（図示せず）と、送信光８とほぼ等しい放射角を有する非干渉性の可視光７を放射する可視発光ダイオード（図示せず）とを備える。
【００１７】
子機２の送信部５は、図１（ｂ）に示すように、赤外通信光としての送信光１０を放射する赤外発光半導体レーザ（図示せず）と、送信光１０に比べて十分狭い非干渉性の可視光９を放射する可視発光ダイオード（図示せず）とを備える。
【００１８】
親機１および子機２の受信部４，６は、送信光８，１０を集光する集光レンズ（図示せず）と、集光レンズによって集光された送信光８，１０を受光して電気信号に変換するフォトダイオード等の受光素子とを備える。
【００１９】
図２は、親機１の送信部３を示す。この送信部３は、赤外線を発光する赤外発光半導体レーザ２１と、その出力光をほぼ円錐状に整形するホログラムレンズ２２と、ドーム型の光取り出し面２４を有する可視発光ダイオード２３と、半導体レーザ２１と発光ダイオード２３のそれぞれの出力光２６、２７を光軸を合わせて合成するダイクロイック・コンバイナーとしてのダイクロイックプリズム２５と、ダイクロイックプリズム２５からの合成光を相手機に投射する投射レンズ２９とから構成される。なお、ホログラムレンズ２２は、出力光をほぼ円錐状に整形するものなら円筒レンズ、ビーム整形プリズム等の他のビーム整形素子を用いてもよい。また、ダイクロイックプリズムは、ダイクロックミラーでもよい。
【００２０】
赤外発光半導体レーザ２１として、波長１．５μｍのレーザ光を放射するＩｎＧａＡｓ系の半導体レーザ、あるいは波長０．７８〜０．９８μｍのレーザ光を放射するＧａＡｓ系の半導体レーザを用いることができる。ＩｎＧａＡｓ系の半導体レーザを用いることにより、波長１．５μｍはアイセーフの波長であるので、目に対する安全性が高くなる。また、ＧａＡｓ系の半導体レーザを用いることにより、ＣＤ等でも多用されて安価であるとともに、効率が良く、高出力のものを使用することができる。このＧａＡｓ系の半導体レーザの波長は、アイセーフではないが、可視光により放射位置を特定できるので、反射・散乱光が目に入る等の危険性を避けることができる。
【００２１】
また、赤外発光半導体レーザ２１として、端面発光型半導体レーザあるいは面発光型半導体レーザ（ＶＣＳＥＬ）を用いることができる。面発光型半導体レーザ（ＶＣＳＥＬ）を用いることにより、出力は低下するが、効率が端面発光レーザよりも高く、モバイル用の光源として適する。端面発光型半導体レーザおよび面発光型半導体レーザのいずれも、１０ＧＨｚ以上の変調が可能であるとともに、光通信において多用されているレーザであるため、比較的安価に入手することができる。端面発光型半導体レーザは、その出力分布が楕円錐状あるいは円錐状のものを用いることができる。面発光型半導体レーザは、その出力分布が円錐状のものを用いることができる。楕円錐状のものを用いた場合は、２次元上を走査する場合に効率的な発光を行うことができる。また、出力分布が円錐状の半導体レーザを用いて放射光の分布を楕円錐状とする場合は、出力光をほぼ円錐状に整形するビーム整形素子を組み合わせればよい。
【００２２】
可視発光ダイオード２３として、波長５３０ｎｍの可視放射光を発光するＩｎＧａＮ系の発光ダイオード、緑色の放射光を発光する有機発光ダイオード、あるいは赤色の放射光を発光するＩｎＧａＰ系の赤色発光ダイオードを用いることができる。ＩｎＧａＮ系の発光ダイオードを用いた場合、波長５３０ｎｍの可視放射光は、発光出力を抑えても視感度の高いため、十分視認することが可能となる。また、緑色の放射光を発光する有機発光ダイオードやＩｎＧａＰ系の赤色発光ダイオードを用いた場合、これらの放射光は、非干渉光であるため、目に入射して網膜において微小光スポットに集光されることはなく、安全である。
【００２３】
親機１の送信部３における投射レンズ２９は、赤外発光半導体レーザ２１と可視発光ダイオード２３の広がり角ほぼ３０度の各出力光２６、２７を約２０度に絞って可視光７および送信光８を投射している。
【００２４】
図３は、子機２の送信部５を示す。この子機２の送信部５は、親機１と同様に、半導体レーザ２１、発光ダイオード２３、ダイクロイックプリズム２５および投射レンズ２９を備えるが、発光ダイオード２３の位置を投射レンズ２９の焦点位置よりも十分後ろに配置することにより、発光ダイオード２３の可視光９の広がり角を数度まで狭めている。
【００２５】
このように構成された光無線装置において、親機１から子機２に向けて送信光８を送信するとともに可視光７も放射し、オペレータは、目視により可視光７の広がりの範囲に子機２の受信部６を挿入する。可視光７は送信光８とほぼ等しい放射角であるので、子機２は、確実に送信光を受信することができる。
【００２６】
この第１の実施の形態によれば、送信光８の到達位置を可視光７により認識することができるので、比較的狭い範囲に送信光８を送っても通信が可能となり、低出力・低消費パワーで高速の光通信が可能となる。また、その送信光８の領域内に子機２を入れて通信を行うことができるとともに、逆にその送信光８の領域に不用意に入り、通信を妨げることを避けることも可能となる。さらに、送信光８の方向が分かるため、外部から盗聴される危険性も減り、セキュリティ性が高くなる。
【００２７】
図３は、本発明の第２の実施の形態に係る送信部を示す。この送信部３０は、赤外発光の面発光型半導体レーザ（ＶＣＳＥＬ）３１の上に、透明電極３２、３４に挟まれた緑色発光の有機ＥＬ発光素子３３を積層したものである。ＶＣＳＥＬ３１と有機ＥＬ発光素子３３の両者の出力光３５の広がり角はほぼ２０度であり、投射レンズ２９により広がり角約２０度に絞られて投射される。
【００２８】
この第２の実施の形態によれば、赤外発光半導体レーザと可視発光ダイオードを積層することにより、ダイクロイックプリズムを不要にできるなど、送信部３０を簡素化、低価格化することが可能となる。
【００２９】
なお、上記各実施の形態では、子機から放射される可視光の放射角は、送信光の放射角よりも狭くしたが、送信光の放射角とほぼ等しくしてもよく、またビーム状としてもよい。ビーム状とすることにより、干渉性の可視光のパワーを低減することができる。
【００３０】
また、上記各実施の形態では、親機から放射される可視光は、送信光の放射角とほぼ等しくしたが、送信光の放射角よりも広くしてもよい。この場合、砲弾形の光取り出し面を有するエポキシ樹脂で埋め込んだ、通常の比較的指向角の広い発光ダイオードを使用できるため、低価格化が可能となる。
【００３１】
また、上記各実施の形態では、第２の光源として、非干渉性の可視光を放射する可視発光ダイオードについて説明したが、目に害を及ぼすほどパワーが高くなければ干渉性の可視光を放射する半導体レーザを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る光無線装置を示し、（ａ）は親機側の送信状態を示し、（ｂ）は子機側の送信状態を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る親機の送信部を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る子機の送信部を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る送信部を示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  親機
２  子機
３  送信部
４  受信部
５  送信部
６  受信部
７  可視光
８  送信光
９  可視投射光
１０  送信光
１１，１２  ベース
２１  赤外発光半導体レーザ
２２  ホログラムレンズ
２３  可視発光ダイオード
２４  光取り出し面
２５  ダイクロイックプリズム
２６，２７  出力光
２８  投射レンズ
３０  送信部
３１  面発光型半導体レーザ（ＶＣＳＥＬ）
３２，２４  透明電極
３３  有機ＥＬ発光ダイオード
３５  出力光
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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