(57)【要約】【課題】距離方向の光強度変化を抑制し、受光装置に要求されるダイナミックレンジを緩和すること。【解決手段】光源１０１ａ〜ｄの光軸（Ｂ）を、光軸（Ａ）から傾き角度θ１だけ外側に傾けるとともに、光源１０１ａ〜ｄの放射強度分Ｐ（α）と傾き角度θ１に基づき、光源１０１ａ〜ｄを所定の半径Ｒの円上に離間して配置することにより、近距離に於いては光軸（Ａ）上で複数の光源１０１ａ〜ｄからの電力の重なり合いを低減して電力分布が増大を抑えることとなり、光空間受信装置での受光電力の距離による変化が小さい光空間伝送システムを構成できる。【選択図】図２
2007300200.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自由空間を介して光信号を送信する光空間送信装置であって、
光空間送信装置の光軸の周りに配置したｎ個（ｎは２以上の自然数）の光源からなり、前記光源のそれぞれの光軸は、前記光空間送信装置の光軸から傾き角度θ１だけ外側に傾けるとともに、前記光源の放射強度分布と前記傾き角度θ１に基づき、前記ｎ個の光源を所定の距離だけ離間して配置した、光空間送信装置。
【請求項２】
前記光源を、半径Ｒの円状に離間して配置し、前記光源の光軸からの角度α方向における光源の放射強度分布（単位立体角あたりの光電力）をＰ（α）で表し、Ｐ（α）の最大値がＰｍａｘ、前光空間送信装置の最小伝送距離がＬｍｉｎであるとき、前記ｎ個の光源の離間配置半径Ｒを、Ｐ（θ１＋ａｒｃｔａｎ（Ｒ／Ｌｍｉｎ））≦Ｐｍａｘ／ｎを満たす範囲の値とした、請求項１に記載の光空間送信装置。
【請求項３】
前光空間送信装置の最大伝送距離がＬｍａｘであるとき、前記ｎ個の光源の離間配置半径Ｒを、Ｐ（θ１＋ａｒｃｔａｎ（Ｒ／Ｌｍａｘ））≧Ｐｍａｘ／ｎを満たす範囲の値とした、請求項２に記載の光送信装置。
【請求項４】
前記光源は、αが０付近で最大値を有する放射強度分布Ｐ（α）である、請求項２又は３に記載の光空間送信装置。
【請求項５】
自由空間を介して光信号を送信する光空間送信装置であって、
光空間送信装置の光軸の周りに配置されたｎ個（ｎは２以上の自然数）の光源と、前記光源の放射光の放射方向に設けられた光学素子から構成され、前記光学素子は第１および第２の反射面を有し、前記第１の反射面で前記光源の放射光を、前記光空間送信装置の光軸から離れる方向に偏向し、前記第２の反射面で、前記偏向された放射光を前記光空間送信装置の光軸から所定の角度θ１外側の方向へ偏向する構成とした、光空間送信装置。
【請求項６】
前記複数の光源に対応して設けた前記第１の反射面を、角錐状に配置した、請求項５に記載の光空間送信装置。
【請求項７】
前記複数の光源に対応して設けた前記第２の反射面を、角錐状に配置した、請求項５に記載の光空間送信装置。
【請求項８】
前記光学素子の第１の反射面は入射光の広がり角より小さな広がり角の反射光となる凹面の反射面とし、前記第２の反射面は入射光の広がり角より大きな広がり角の反射光となる凸面の反射面とした、請求項５〜７のいずれかに記載の光空間送信装置。
【請求項９】
前記光源の第２の反射面からの反射光の放射分布から得られる仮想的な光源の位置（虚像の位置）を、前記光源の第２の反射面からの反射光の放射分布と前記角度θ１に基づき、所定の距離だけ離間して配置した、請求項５〜８のいずれかに記載の光空間送信装置。
【請求項１０】
前記ｎ個の光源の仮想的な位置を半径Ｒの円状に離間して配置し、前記第２の反射面からの反射光の光軸からの角度α方向における反射光の放射強度分布をＰ（α）で表し、Ｐ（α）の最大値がＰｍａｘ、前光空間送信装置の最小伝送距離がＬｍｉｎであるとき、前記ｎ個の光源の仮想的な位置の離間配置半径Ｒを、Ｐ（θ１+ａｒｃｔａｎ（Ｒ／Ｌｍｉｎ））≦Ｐｍａｘ／ｎを満たす範囲の値とした、請求項５〜９のいずれかに記載の光空間送信装置。
【請求項１１】
前光空間送信装置の最大伝送距離がＬｍａｘであるとき、前記半径Ｒを、Ｐ（θ１+ａｒｃｔａｎ（Ｒ／Ｌｍａｘ））≧Ｐｍａｘ／ｎを満たす範囲の値とした、請求項１０に記載の光送信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、映像信号、音声信号、デジタルデータ信号などの情報データを、光空間送信装置と光空間受信装置との間で、自由空間を介して光信号で伝送する光空間伝送システムにおける光空間送信装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の光空間送信装置としては、遠距離での受信電力確保や、光空間送信装置からの角度方向の伝送範囲拡大のため、複数の光源を複数配置しているものがあった（例えば、特許文献１参照）。図９は、特許文献１に記載された従来の光空間送信装置を示すものである。
【０００３】
図９において、光空間送信装置１０００は、複数の光源１００１ａ〜ｃを備えており、対向して設けられた受光装置（図示せず）に対して光信号を伝送する。複数の光源１００１ａ〜ｃは、遠方において、角度方向の光強度分布の均一性を高めるために、放射状に配置されていた。また、発光部を小型化し、開口１００２を小さくするために複数の光源１００１ａ〜ｃは、近接して配置されていた。
【特許文献１】特開２００１−１０３０１０号公報（第３頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の構成では、小さな開口１００２内に近接して設けられた光源１００１ａ〜ｃから光が放射する構成としているので、開口１００２から近い位置では光強度が極めて高くなり、距離方向の光強度変化が大きくなる。このため、近距離から遠距離までの伝送範囲を得るためには、受光装置に極めて広いダイナミックレンジが要求されるという課題を有していた。
【０００５】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、距離方向の光強度変化を抑制し、受光装置に要求されるダイナミックレンジを緩和することを可能とした光空間送信装置を提供することを目的とする。換言すれば、受光装置のダイナミックレンジが同じであれば、距離方向の伝送可能範囲を拡大することを可能とする光空間送信装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記従来の課題を解決するために、本発明の第１の発明の光空間送信装置は、光空間送信装置の光軸の周りに配置したｎ個（ｎは２以上の自然数）の光源からなり、光源のそれぞれの光軸は、光空間送信装置の光軸から傾き角度θ１だけ外側に傾けるとともに、光源の放射強度分布と傾き角度θ１に基づき、ｎ個の光源を所定の距離だけ離間して配置した構成を有している。
【０００７】
第１の発明の光空間送信装置によれば、近距離における光強度の集中を避け、距離方向の強度変化を抑えることができる。
【０００８】
また、本発明の第２の発明の光空間送信装置は、第１の発明に従属する発明であって、光源を、半径Ｒの円状に離間して配置し、光源の光軸からの角度α方向における光源の放射強度分布（単位立体角あたりの光電力）をＰ（α）で表し、Ｐ（α）の最大値がＰｍａｘ、前光空間送信装置の最小伝送距離がＬｍｉｎであるとき、ｎ個の光源の離間配置半径Ｒを、Ｐ（θ１+ａｒｃｔａｎ（Ｒ／Ｌｍｉｎ））≦Ｐｍａｘ／ｎを満たす範囲の値としている。
【０００９】
第２の発明の光空間送信装置によれば、最小伝送距離付近でｎ個の光源の発光電力重なりを少なくすることにより近距離における光強度の集中を避け、距離方向の強度変化を抑えることができる。
【００１０】
また、本発明の第３の発明の光空間送信装置は、第２の発明に従属する発明であって、前光空間送信装置の最大伝送距離がＬｍａｘであるとき、ｎ個の光源の離間配置半径Ｒを、Ｐ（θ１+ａｒｃｔａｎ（Ｒ／Ｌｍａｘ））≧Ｐｍａｘ／ｎを満たす範囲の値としている。
【００１１】
第３の発明の光空間送信装置によれば、最大伝送距離付近では、ｎ個の光源の発光電力重なりを大きくすることにより遠距離における光強度の集中を高め、距離方向の強度変化を抑えることができる。
【００１２】
また、本発明の第４の発明の光空間信号伝送装置は、第２または第３の発明に従属する発明であって、光源は、αが０付近で最大値を有する放射強度分布Ｐ（α）である。
【００１３】
第４の発明の光空間送信装置によれば、αが０付近における放射強度分布最大値と比較して、最小伝送距離付近でｎ個の光源の発光電力重なりを少なくすることにより近距離における光強度の集中を避け、距離方向の強度変化を抑えることができる。
【００１４】
また、本発明の第５の発明の光空間信号伝送装置は、光空間送信装置の光軸の周りに配置された複数のｎ個（ｎは２以上の自然数）の光源と、光源の放射光の放射方向に設けられた光学素子から構成され、光学素子は第１および第２の反射面を有し、第１の反射面で光源の放射光を、光空間送信装置の光軸から離れる方向に偏向し、第２の反射面で、偏向された放射光を光空間送信装置の光軸から所定の角度θ１外側の方向へ偏向する構成としている。
【００１５】
また、本発明の第６の発明の光空間信号伝送装置は、第５の発明に従属する発明であって、複数の光源に対応して設けた第１の反射面を、角錐状に配置している。
【００１６】
また、本発明の第７の発明の光空間信号伝送装置は、第５の発明に従属する発明であって、複数の光源に対応して設けた第２の反射面を、角錐状に配置している。
【００１７】
第５から第７の発明の光空間送信装置によれば、光源の光軸を仮想的に離間することができるので、光源を近接して配置することができ、光源間の配線を短縮し、高速駆動が可能な構成となる。
【００１８】
また本発明の第８の発明の光空間信号伝送装置は、第５から第７の発明に従属する発明であって、光学素子の第１の反射面は入射光の広がり角より小さな広がり角の反射光となる凹面の反射面とし、第２の反射面は入射光の広がり角より大きな広がり角の反射光となる凸面の反射面としている。
【００１９】
第８の発明の光空間送信装置によれば、光学素子内での光の広がりを抑えることができるので、光学素子を小型化、薄型化することができる。
【００２０】
また本発明の第９の発明の光空間信号伝送装置は、第５から第８のいずれかの発明に従属する発明であって、光源の第２の反射面からの反射光の放射分布から得られる仮想的な光源の位置（虚像の位置）を、光源の第２の反射面からの反射光の放射分布と傾き角度θ１に基づき、所定の距離だけ離間して配置している。
【００２１】
第９の発明の光空間送信装置によれば、光源を近接して配置できると共に、近距離における光強度の集中を避け、距離方向の強度変化を抑えることができる。
【００２２】
また、本発明の第１０の発明の光空間信号伝送装置は、第５から第９のいずれかの発明に従属する発明であって、ｎ個の光源の仮想的な位置を半径Ｒの円状に離間して配置し、第２の反射面からの反射光の光軸からの角度α方向における反射光の放射強度分布をＰ（α）で表し、Ｐ（α）の最大値がＰｍａｘ、前光空間送信装置の最小伝送距離がＬｍｉｎであるとき、ｎ個の光源の仮想的な位置の離間配置半径Ｒを、Ｐ（θ１+ａｒｃｔａｎ（Ｒ／Ｌｍｉｎ））≦Ｐｍａｘ／ｎを満たす範囲の値としている。
【００２３】
第１０の発明の光空間送信装置によれば、光源を近接して配置できると共に、最小伝送距離付近でｎ個の光源の発光電力重なりを少なくすることにより近距離における光強度の集中を避け、距離方向の強度変化を抑えることができる。
【００２４】
また、本発明の第１１の発明の光空間信号伝送装置は、第１０の発明に従属する発明であって、前光空間送信装置の最大伝送距離がＬｍａｘであるとき、半径Ｒを、Ｐ（θ１+ａｒｃｔａｎ（Ｒ／Ｌｍａｘ））≧Ｐｍａｘ／ｎを満たす範囲の値としている。
【００２５】
第１１の発明の光空間送信装置によれば、光源を近接して配置できると共に、最大伝送距離付近では、ｎ個の光源の発光電力重なりを大きくすることにより遠距離における光強度の集中を高め、距離方向の強度変化を抑えることができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の光空間送信装置によれば、近距離における光強度の集中を避け、距離方向の強度変化を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１および図２は、それぞれ本発明の実施の形態１における光空間送信装置１００の平面図および側面図である。
【００２８】
図１および図２において、光空間送信装置１００では、光源１０１ａ〜ｄが、基板１０２に光空間送信装置１００の光軸（Ａ）を中心とする半径Ｒの円状に実装されている。ただし、図面を見やすくするため、図２においては、光源１０１ａ、ｂのみ図示しており、光源１０１ｃ、ｄは図示していない。光空間送信装置１００の光源１０１ａ〜ｄは、光空間送信装置１００に入力される信号に応じて変調され、光信号を自由空間に出射する。この光信号は、対向する光空間受信装置(図示せず)で受光し、光空間送信装置１００に入力された信号に対応する信号に復調される。これにより、自由空間を介して光信号による信号伝送を行うことができる。
【００２９】
以上は、図９に示した従来の光空間送信装置と類似しているが、従来の光空間送信装置が光源を近接して配置しているのに対し、本発明の光空間送信装置の特徴的な点は、光源１０１ａ〜ｄを所定の半径Ｒのほぼ円上に離間して配置している点である。
【００３０】
次に、光源１０１ａ〜ｄの離間半径Ｒについて説明する。
図２に示すように、光源１０１ａ〜ｄの放射強度（単位立体角あたりの光電力）は、光源１０１ａ〜ｄそれぞれの光軸（Ｂ）からの角度αにより変化する。この放射強度の分布特性をＰ（α）とする。この放射強度分布Ｐ（α）は、図２に示すような、αが０付近で最大となり、αの絶対値が大きくなるほどＰ（α）が小さくなる場合が一般的であるが、必ずしもαが０付近で最大になるとは限らない。このＰ（α）の最大値をＰｍａｘとする。また、光空間送信装置１００から光空間受信装置までの最小伝送距離がＬｍｉｎであるとする。このとき、離間半径Ｒは、
Ｐ（θ１+ａｒｃｔａｎ（Ｒ／Ｌｍｉｎ））≦Ｐｍａｘ／ｎ  …  （式１）
を満たす値であることが望ましい。ただし、ｎは光源の数であり、図１及び図２においてはｎ＝４である。（式１）中の、θ１+ａｒｃｔａｎ（Ｒ／Ｌｍｉｎ）で表される角度は、光源１０１ａ〜ｄから光空間送信装置１００の光軸（Ａ）上の距離がＬｍｉｎの点への方向と、光源の光軸（Ｂ）とのなす角であり、図２にβ１で表した角度である。従って、（式１）の左辺は、空間送信装置１００の光軸（Ａ）上の距離がＬｍｉｎの点における、各光源１０１ａ〜ｄの放射強度を示している。このため、（式１）を満たす離間半径Ｒとすることにより、光空間送信装置１００の光軸（Ａ）上の距離Ｌｍｉｎにおいて、４個の光源１０１ａ〜ｄの放射電力の和が、光源１０１ａ〜ｄそれぞれの最大の放射電力に等しいか、それより小さくなる。これにより、近距離においては一般に電力密度（単位面積あたりの光電力）が大きくなり、受光電力が過大となりやすいが、近距離における光空間送信装置１００の光軸（Ａ）方向での電力密度の増加を抑えることができる。
【００３１】
また、光空間送信装置１００から光空間受信装置までの最大伝送距離がＬｍａｘであるとき、離間半径Ｒは、
Ｐ（θ１+ａｒｃｔａｎ（Ｒ／Ｌｍａｘ））Ｐｍａｘ／ｎ  …  （式２）
も満たす値であることが望ましい。（式２）中の、θ１+ａｒｃｔａｎ（Ｒ／Ｌｍａｘ）で表される角度は、光源１０１ａ〜ｄから光空間送信装置１００の光軸（Ａ）上の距離がＬｍａｘの点への方向と、光源の光軸（Ｂ）とのなす角であり、図２にβ２で表した角度である。従って、（式２）の左辺は、空間送信装置１００の光軸（Ａ）上の距離がＬｍａｘの点における、各光源１０１ａ〜ｄの放射強度を示している。このため、（式２）を満たす離間半径Ｒとすることにより、光空間送信装置１００の光軸（Ａ）上の距離Ｌｍａｘにおいて、４個の光源１０１ａ〜ｄの放射電力の和が、光源１０１ａ〜ｄそれぞれの最大の放射電力に等しいか、それより大きくなる。これにより、遠距離における光空間送信装置１００の光軸（Ａ）方向での電力密度を高め、受信電力の低下を抑えることができる。
【００３２】
つぎに、実際に光源１０１ａ〜ｄを離間して配置した場合の効果について、データに基づいて説明する。図３および図４は、市販されているＬＥＤを使用し、ｎ＝１２、θ１＝８．５°とし、それぞれＲ＝４ｍｍおよびＲ＝２５ｍｍとした場合の、Ｌｍｉｎ＝３０ｃｍとＬｍａｘ＝３００ｃｍでの電力密度分布を示している。なお、図１、図２においては、図面を簡単にするため、光源の数ｎ＝４の場合を示したが、図３、図４では、ｎ＝１２の場合を示している。
【００３３】
Ｒ＝２５ｍｍでは、（式１）、（式２）を共に満たすが、Ｒ＝４ｍｍでは、（式１）を満たさない場合となる。図３は従来の光空間送信装置に相当する特性であり、Ｒ＝４ｍｍと小さい場合は、電力密度が距離の２乗にほぼ反比例するため、Ｌｍｉｎ＝３０ｃｍとＬｍａｘ＝３００ｃｍで、電力密度に２０ｄＢ（１００倍）程度の差異が生じている。一方、図４は本発明の光空間送信装置の電力密度分布の例であり、Ｒ＝２５ｍｍと大きい場合には、近距離Ｌｍｉｎにおいて光空間送信装置１００の光軸（Ａ）方向（図４における０°）での電力密度を抑えることができる。これにより、光空間送信装置１００の光軸（Ａ）方向において、Ｌｍｉｎ＝３０ｃｍとＬｍａｘ＝３００ｃｍでの電力密度の差異は、１６ｄＢ（４０倍）程度になり、差異を約４ｄＢ圧縮するできることがわかる。このため、例えば、光空間受信装置のダイナミックレンジが図３に示した特性である場合、Ｒ＝４ｍｍ（図３）では、Ｌｍｉｎで光軸（Ａ）付近の電力密度が過大となり受信できなくなる。従って、光空間受信装置にはさらに大きなダイナミックレンジが要求されることになる。一方、光空間受信装置のダイナミックレンジが図３と同じであっても、Ｒ＝２５ｍｍ（図４）の場合には、Ｌｍｉｎにおいても十分受信可能となるのである。
【００３４】
以上のように、かかる構成によれば、光空間送信装置１００の光軸（Ａ）の周りに配置した光源１０１ａ〜ｄの光軸（Ｂ）を、光軸（Ａ）から傾き角度θ１だけ外側に傾けるとともに、光源１０１ａ〜ｄの放射強度分布Ｐ（α）と傾き角度θ１に基づき、光源１０１ａ〜ｄを所定の半径Ｒの円上に離間して配置した構成とすることにより、遠距離に於いては光軸（Ａ）上で複数の光源１０１ａ〜ｄからの電力が重なり合って電力分布の低下を抑え、近距離に於いては光軸（Ａ）上で複数の光源１０１ａ〜ｄからの電力の重なり合いを低減して電力分布が増大を抑えることとなり、光空間受信装置での受光電力の距離による変化が小さい光空間伝送システムを構成できる光空間送信装置を実現できるのである。
【００３５】
なお、本実施の形態において、図１及び図２では光源の数が４個の場合を示し、図３および図４では１２個の場合を示したが、光源の数は４個、１２個に限定されるものではない。
【００３６】
（実施の形態２）
図５および図６は、それぞれ本発明の実施の形態２の光空間送信装置の構成を示す平面図および側面断面図である。
【００３７】
図５および図６において、光空間送信装置２００は、光源２０１ａ〜ｄが、光空間送信装置２００の光軸（Ａ）を中心として円状に近接して、基板２０２に実装されている。ただし、図面を見やすくするため、図６においては、光源２０１ａ、ｂのみ図示しており、光源２０１ｃ、ｄは図示していない。光源２０１ａ〜ｄの出射方向側には光学部品２０３を配置している。光学部品２０３は、光源２０１ａ〜ｄのそれぞれに対応して、第１の反射面２０３ａと第２の反射面２０３ｂを備えている。４つの光源２０１ａ〜ｄに対応させるため、第１の反射面２０３ａと第２の反射面２０３ｂは、それぞれ四角錐状としている。光源２０１ａ〜ｄは、光空間送信装置２００に入力される信号に応じて変調され、光信号を出射する。この光信号は、光学部品２０３の第１の反射面２０３ａと第２の反射面２０３ｂで反射された後、自由空間に出射し、対向する光空間受信装置(図示せず)で受光される。そして、光空間送信装置２００に入力された信号に対応する信号に復調される。これにより、自由空間を介して光信号による信号伝送を行うことができる。光源２０１ａ〜ｄは、実施の形態１の光源１０１ａ〜ｄと同様、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）や、半導体レーザ（ＬＤ）、あるいはＬＥＤまたはＬＤとレンズを組み合わせた光源である。
【００３８】
光学部品２０３は、アクリルやガラス等、信号光に対して透明性の高い材料で形成し、第１の反射面２０３ａと第２の反射面２０３ｂは、境界面の全反射を利用するか、あるいは反射面に金属膜を形成する等によって作製することができる。
【００３９】
つぎに、実施の形態２における動作について以下に説明する。光源２０１ａ〜ｄは、円周上に近接して配置されており、また、光源２０１ａ〜ｄからの出射光は、基板２０２とほぼ直角な方向に出射している。光源２０１ａ〜ｄからの出射光は、光学部品２０３に入り、第１の反射面２０３ａにより、光空間送信装置２００の光軸（Ａ）の光軸から遠ざかる方向に偏向される、続いて第２の反射面２０３ｂで反射され、光学部品２０３から図６の上方へ出射される。このとき、光源２０１ａ〜ｄを出射源とする光学部品２０３からの出射光が、それぞれ光空間送信装置２００の光軸（Ａ）の光軸からθ１傾いて出射するよう、第１の反射面２０３ａと第２の反射面２０３ｂの傾きを設定している。すなわち、第１の反射面２０３ａと第２の反射面２０３ｂは平行ではなく、θ１／２に近い角度差としている。
【００４０】
このように、光信号を第１の反射面２０３ａと第２の反射面２０３ｂで反射させた後に出射することにより、光学部品２０３の出射側から見ると、図６に破線で示した仮想位置に光源２０１ａ、ｂを配置した場合と同様の出射光を得ることができる。図６には図示していないが、光源２０１ｃ、ｄも同様であり、光源２０１ａ〜ｄを図６の半径Ｒの円状に離間して、θ１傾けて配置した構成と同等となる。したがって、光源２０１ａ〜ｄの仮想位置の離間半径Ｒが、（式１）および（式２）を満たす値をとるようにすれば、実施の形態１と同様の効果が得られる。さらに、本実施の形態２に於いては、実施の形態１では得られない次のような効果も得られる。
【００４１】
複数の光源２０１ａ〜ｄからの出射光の放射強度分布を合成して使用する場合には、複数の光源２０１ａ〜ｄを同一の変調信号で駆動することになる。このため、例えば複数のＬＥＤを直列または並列に接続するなどして、同時に駆動する回路を適用する。この場合、図１および図２に示した実施の形態１のように複数の光源１０１ａ〜ｄが離間していると、基板１０２上の光源１０１ａ〜ｄ間の配線長が長くなり、この配線長に起因するインダクタ成分や容量成分が回路に加わり、高速な駆動が困難になる場合がある。これに対して、実施の形態２の構成を採れば、光源２０１ａ〜ｄを近接して配置することができるので、光源２０１ａ〜ｄの間の配線長を短くすることができ、高速な駆動が可能となるのである。
【００４２】
さらに、第１の反射面２０３ａと第２の反射面２０３ｂの傾きの差により、光源２０１ａ〜ｄを傾けて配置することと同等になるので、基板２０２上に光源２０１ａ〜ｄを傾けることなく実装できる。これにより、実装が容易になると共に、面実装タイプのＬＥＤやＬＤ等の発光素子を適用したり、ＬＥＤやＬＤのチップを直接基板２０２に実装するなどの方法が適用できる。したがって、さらに配線長を短くして、高速駆動に適した構成とすることが可能となるのである。
【００４３】
以上のように、かかる構成によれば、近接して配置した光源２０１ａ〜ｄからの出射光を、光学部品２０３の第１の反射面２０３ａと第２の反射面２０３ｂで反射させた後に光空間送信装置２００の光軸（Ａ）とθ１傾いた光軸で出射する構成とし、これによる光源２０１ａ〜ｄの仮想的な位置の離間半径Ｒを所定の値とすることにより、光空間受信装置での受光電力の距離による変化が小さい光空間伝送システムを構成できると共に、光源２０１ａ〜ｄを近接して、傾けることなく実装できるので、高速な駆動に適した構成の光空間送信装置を実現できるのである。
【００４４】
なお、本実施の形態２において、発光素子の個数が４の場合を例示したが、もちろん発光素子の個数は４個に限定されるものではない。
【００４５】
また、光学部品２０３を透明な樹脂やガラスの材料としたが、第１の反射面２０３ａを四角錐外面状の反射面、第２の反射面２０３ｂを四角錐内面状の反射面として、その間を空間として構成した光学部品であってもよい。
【００４６】
なお、図６に示した光学部品２０３の形状は、中央の穴状の空洞部や、また、外周部の三角形の空洞やその外部の支えのための壁状の部分を図示しているが、光学部品２０３において重要な部分は、第１の反射面２０３ａ、第２の反射面２０３ｂであり、その他の部分の形状を限定するものではない。
【００４７】
また、本実施の形態２では、第１の反射面２０３ａ、第２の反射面２０３ｂを一体化した単一の光学部品２０３で形成する構成としたが、複数の光学部品で構成しても良いことは言うまでもない。
【００４８】
（実施の形態３）
図７および図８は、それぞれ本発明の実施の形態３の光空間送信装置３００の構成を示す平面図および側面断面図である。図７および図８において、図５および図６と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００４９】
図７および図８の実施の形態３において、図５および図６の実施の形態２と異なる点は、実施の形態２における光学部品２０３の代わりに実施の形態３では光学部品３０３を用いていることである。実施の形態３で用いる光学部品３０３では、第１の反射面３０３ａを光路側から見て凹曲面、第２の反射面３０３ｂを光路側から見て凸曲面としている。
【００５０】
光学部品３０３は、実施の形態２における光学部品２０２と同様、アクリルやガラス等、信号光に対して透明性の高い材料で形成し、第１の反射面３０３ａと第２の反射面３０３ｂは、境界面の全反射を利用するか、あるいは反射面に金属膜を形成する等によって作製することができる。
【００５１】
発光素子２０１ａ〜ｄからの出射光は、第１の反射面３０３ａで光空間送信装置３００の光軸から遠ざかる方向に反射されると共に、凹面の第１の反射面３０３ａで広がり角の小さな光となる、続いて第２の反射面３０３ｂで反射され、光学部品３０３から図８の上方へ出射されるが、そのとき凸面の反射面３０３ｂにより、再び広がり角の広い光に変換されて出射する。これにより、光学部品３０３の出射側から見ると、図６に破線で示した仮想位置に光源２０１ａ、ｂを配置した場合と同様の出射光を得ることができる。図８には図示していないが、光源２０１ｃ、ｄも同様であり、光源２０１ａ〜ｄを図８の半径Ｒの円状に離間して、θ１傾けて配置した構成と同等となる。したがって、光源２０１ａ〜ｄの仮想位置の離間半径Ｒとして、（式１）および（式２）を満たす値をとるようにすれば、実施の形態１と同様の効果が得られる。また、光源２０１ａ〜ｄは、基板２０２上に近接して配置することができるので、実施の形態２と同様の効果が得られる。さらに、本実施の形態３に於いては、光信号を凹面の第１の反射面３０３ａで広がり角の小さな光とした上で、光学部品３０３内を伝搬させているので、光学部品３０３の薄型化が可能となるのである。
【００５２】
以上のように、かかる構成によれば、近接して配置した光源２０１ａ〜ｄからの出射光を、光学部品３０３の凹面の第１の反射面３０３ａと凸面の第２の反射面３０３ｂで反射させた後に光空間送信装置３００の光軸（Ａ）とθ１傾いた光軸で出射する構成とし、これによる光源２０１ａ〜ｄの仮想的な位置の離間半径Ｒを所定の値とすることにより、光空間受信装置での受光電力の距離による変化が小さい光空間伝送システムを構成できると共に、光源２０１ａ〜ｄを近接して、傾けることなく実装できるので、高速な駆動に適した構成の光空間送信装置を実現できる。さらに、光学部品３０３内での光信号の広がり角を小さくできるので、光学部品３０３の薄型化も可能となるのである。
【００５３】
なお、本実施の形態３において、発光素子の個数が４の場合を例示したが、もちろん発光素子の個数は４個に限定されるものではない。
【００５４】
また、光学部品３０３を透明な樹脂やガラスの材料としたが、第１の反射面３０３ａとを第２の反射面３０３ｂをそれぞれ凹面と凸面のミラーとして、その間を空間で構成した光学部品であってもよい。
【００５５】
なお、光学部品３０３において重要な部分は、第１の反射面３０３ａ、第２の反射面３０３ｂであり、その他の部分の形状を限定するものではない。
【００５６】
また、本実施の形態３では、第１の反射面３０３ａ、第２の反射面３０３ｂを一体化した単一の光学部品３０３で形成する構成としたが、複数の光学部品で構成しても良いことは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明にかかる光空間送信装置は、光空間受信装置での受光電力の距離による変化を小さく抑えられるという効果を有し、光信号によりデータを伝送する光空間伝送システムにおける光空間送信装置等として有用である。また、音声信号や映像信号等の空間伝送やリモコン等の用途にも応用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施の形態１における光空間送信装置の構成を示す平面図
【図２】本発明の実施の形態１における光空間送信装置の構成を示す側面図
【図３】従来の光空間送信装置に相当する電力密度分布の特性図
【図４】本発明の実施の形態１における光空間送信装置の電力密度分布の特性図
【図５】本発明の実施の形態２における光空間送信装置の構成を示す平面図
【図６】本発明の実施の形態２における光空間送信装置の構成を示す側面断面図
【図７】本発明の実施の形態３における光空間送信装置の構成を示す平面図
【図８】本発明の実施の形態３における光空間送信装置の構成を示す側面断面図
【図９】従来の光空間送信装置の側面断面図
【符号の説明】
【００５９】
１０１ａ〜ｄ  光源
１０２  基板
２０１ａ〜ｄ  光源
２０２  基板
２０３  光学部品
２０３ａ  第１の反射面
２０３ｂ  第２の反射面
３０３  光学部品
３０３ａ  第１の反射面
３０３ｂ  第２の反射面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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