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JP4239357B2 - Diffuse light emitting device - Google Patents
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JP4239357B2 - Diffuse light emitting device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光信号を拡散させて送信する拡散発光装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、デジタル機器間でのデータ伝送において光無線を用いる技術が開発されている。
【0003】
図6は、従来の光無線に用いられる発光装置の構成を示す斜視図である。同図の発光装置は、天井3に設置可能に形成された薄い円柱形状の固定板61と、固定板61の下面にリード線68bを介して接続され環状に配列された複数のLED(Light Emitting Diode)64と、各LED64を固定する固定部67と、LED64が配列された環の外側でさらに環状に配列され固定板61の下面にリード線68aを介して接続された複数のLED62と、各LED62を固定する固定部66と、図示していない子機からの光信号を受信する受光部63と、受光部63を固定板61の下面であって各LED62,64が配列された環状の中央部に所定の高さで支持する円柱形状の支持部65と、天井裏に位置するように固定板61の上面に配置された信号処理装置69とを有する構成である。
【0004】
信号処理装置69は、天井裏に配置されたメタルケーブルや光ファイバ等により形成される伝送ケーブル70に接続され、伝送ケーブル70を介してサーバや情報ネットワークに接続される。なお、同図において天井裏に配置されるものについては点線で示してある。
【0005】
光信号の送信にあっては、信号処理回路69は、伝送ケーブル70から送信されてきたデータ信号に所定の処理を施して各LED62,64へ送信する。各LED62,64では電気的なデータ信号を光信号に変換して室内の子機へ送信する。
【0006】
光信号の受信にあっては、子機から送信されてきた光信号を受光部63で受信し、電気信号に変換する。光電変換されたデータ信号は、信号処理装置69、伝送ケーブル70を介してサーバ等に送信される。
【0007】
この発光装置は、各LED62,64のそれぞれのリード線68a,68bの形状を変更することによって、各LED62,64の向きを所望の角度に固定するようになっている。2重環状の外側に設けられたLED62は、光信号が遠方まで届くように向きが定められ狭指向角系で光信号を送信する。一方、2重環状の内側に設けられたLED64は、光信号が鉛直下方ないし近辺に届くように向きが定められ広指向角系で光信号を送信する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の発光装置では、以下のような問題点がある。
【0009】
(1)各LED62,64を環状に配列してリード線68a,68b及び固定部66,67で固定しなければならないため、製造行程が複雑で製造効率、位置精度が低い。
【0010】
(2)各LED62,64が熱を発生するため、放熱の対策が必要となる。
【0011】
(3)各LED62,64の向きを変更する際に、各LED62,64を固定するリード線68a,68bの形状を変更する必要があり、大変な手間がかかる。
【0012】
(4)リード線68a,68bが長いため、高速伝送時にリード線がインダクタンス成分をもち信号波形が劣化する。
【0013】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、生産性、放熱性、使用利便性等の向上に寄与し得る拡散発光装置を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る拡散発光装置は、平面を有した固定部のその平面上に、この平面に直交する軸を中心とした多重円環状に、複数の発光素子を、前記軸と各発光素子の光軸とが略並行となるように配列させて取り付けた発光手段と、前記複数の発光素子からの射出光を入射させるための第1の面と、前記軸上を光送信先側から光送信元側に近づくにつれて縮径する周面であって、その周面の前記軸に対する角度を、前記第1の面から入射された、円環状に配列された発光素子群からの入射光ごとに異ならせて反射させるための前記周面である第2の面と、この第2の面で反射された反射光を透過させて外部に射出するための第3の面と、を有する拡散レンズを設けた拡散手段と、を備えたことを特徴とする。
【0015】
本発明にあっては、複数の発光手段をリード線を介することなく固定板に直接取り付けるようにしたことで、従来のように発光手段をリード線や固定部材により固定することが不要となるので、生産性、位置精度を向上させることができる。
【0016】
また、発光手段が取り付けられた固定板によって、発光手段が発生する熱が放熱されるので、簡易な構成で放熱性を向上させることができる。
【0017】
さらに、リード線が不要となるので、リード線のインダクタンス成分による信号波形の劣化を防止することができる。
【0018】
また、所定の配光で光信号を拡散させる拡散手段を設けたことで、光信号の送信範囲を広指向角で確保できるとともに、所定の範囲では光信号の強度を略均一にすることができる。
【0020】
また、複数の発光手段を環状に配列することによって、光信号が周囲に略均一に送信されるようにしている。
【0022】
また、拡散手段を例えばアクリルやポリカーボネイト等の透明部材を用いた拡散レンズにより形成するようにしたことで、光信号が吸収されにくく、光信号を効率的に利用することができる。
【0024】
また、拡散レンズの入射面より入射した光信号が、反射面で反射されてから透過面を透過するようにしたことで、光信号が十分拡散され光信号の送信可能な範囲を広指向角で確保することができる。また、透過面を固定板に対して略垂直に配置するとともに環状にしたことで、光信号がもれなく略均一に拡散されるので、光信号を高効率で利用することができる。
【0027】
また、本発明は、上記拡散発光装置において、前記複数の発光素子からの入射光のうち一部の射出光が、前記第2の面から透過して外部に射出されるように導出するための入射角変更手段を、前記第1の面に設けたことを特徴とする。
【0028】
本発明にあっては、入射面に光信号の入射角を変えるための例えば溝等により形成される入射角変更手段を設けたことで、この溝等に入射した光信号については、反射面を透過させたり反射面での反射角度を変えることができ、光信号を鉛直下方向やその近辺へも拡散させることができる。
【0031】
また、本発明は、上記拡散発光装置において、前記発光手段の多重円環状に配列された複数の発光素子の内側である固定部の部分に、前記拡散レンズの第2の面から射出された射出光を反射させるための反射手段を、設けたことを特徴とする。
【0032】
本発明にあっては複数の発光手段が発した光信号が反射手段により吸収されることなく反射するので、光信号を高効率で利用することができる。
【0033】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【0034】
図1(a)は、本実施の形態に係る拡散発光装置の構成を示す斜視図であり、同図(b)は、拡散レンズ12を取り外したときの固定板11の下面の状態を示す斜視図である。
【0035】
同図に示す拡散発光装置1は、天井3に設置可能に形成された薄い円柱形状の固定板11と、固定板11の下面に2重環状に配列され面実装により直接取り付けられた複数のLED14と、図示していない子機からの光信号を受光する受光部13と、受光部13を固定板11の下面であってLED14の二重環状の中央部に所定の高さで支持する円柱形状の支持部15と、固定板11の下面であってLED14の二重環状の外側に着脱可能に配置された拡散レンズ12と、天井裏に位置するように固定板11の上面に配置された信号処理装置19とを有する構成である。
【0036】
支持部15は、遮蔽部材により形成され、その表面には光信号が反射されるように鏡面処理が施されている。
【0037】
拡散レンズ12は、例えばアクリルやポリカーボネイト等の屈折率が1.45〜1.65程度の透明部材により形成され、各LED14が発した光信号を拡散させる。
【0038】
信号処理装置19は、天井裏に配置されたメタルケーブルや光ケーブル等により形成された伝送ケーブル20に接続され、伝送ケーブル20を介してサーバや情報ネットワーク等に接続される。
【0039】
なお、同図(a)においては天井裏に配置されるものについては点線で示し、同図(b)においては信号処理装置19と伝送ケーブル20を省略して示してある。
【0040】
同図(b)に示すように、各LED14は、リード線や固定部材を介することなく固定板11に直接取り付けられている。このため、各LED14が光信号を送信する範囲は、鉛直下方への狭い範囲となってしまう。そこで、光信号を広い範囲に送信可能とすべく拡散レンズ12を設けている。
【0041】
図2は、拡散発光装置1の構成を示す断面図である。同図では、特に拡散レンズ12の望ましい形状について示してあり、その詳細については後述する。
【0042】
図3は、拡散発光装置1の利用態様を示す図である。拡散発光装置1は、天井3に設置され、同じ室内に子機2が配置されている。子機2は、光無線による送受信機能を有する例えばパソコンやデジタルカメラ、AV(Audio Visual)機器等に相当するものである。拡散発光装置1は、伝送ケーブル20を介してサーバ等から送信されてきたデータ信号を各LED14で光信号に変換して拡散レンズ12により子機2へ送信する。また、子機2から送信されてきた光信号については、受光部13で受光して光電変換し、伝送ケーブル20を介してサーバ等に送信する。
【0043】
図4は、光無線による光信号の通信範囲の一例を示す図である。いま、所定の範囲で均一な光信号の強度が得られるようにすることを考える。ここでは、拡散発光装置1の位置を指向角0°とし、この位置を中心に約±53°までの範囲では拡散発光装置1から鉛直下方へ距離3mの所にある床面4に沿った位置において、指向角が+53°〜+65°若しくは−53°〜−65°の範囲では拡散発光装置1から距離5mの位置において、光信号の強度が均一に得られるようにする。なお、同図においては、光信号の強度を均一とする範囲を太線で示してある。
【0044】
図5は、このような所定の範囲で均一な光信号の強度が得られるようにするために、拡散発光装置1が配光すべき必要放射強度の理論値を示すグラフである。同図では、横軸は拡散発光装置1を中心とする指向角(°)、左縦軸は必要放射強度(指向角0°に対する相対値)、右縦軸は拡散発光装置1(親機)と子機2との距離(m)をそれぞれ示す。
【0045】
床面4に配置された子機2の拡散発光装置1に対する指向角を0°から徐々に広げていくと、拡散発光装置1と子機2との距離が同図の破線に示すように徐々に増加していく。この距離の増加に伴って光信号の強度は、1/(距離)で減衰することが知られている。このことから、拡散発光装置1が配光すべき光信号の必要放射強度は同図の実線に示すように(距離)に比例して増加するものとなる。
【0046】
次に、このような配光曲線に従って光信号が配光されるようにするための拡散レンズ12の形状について図2に示した断面図を用いて説明する。
【0047】
同図の拡散レンズ12は、入射面e,dと、反射面a,bと、透過面cとを有する構成である。
【0048】
入射面eは、固定板11の下面に略平行であって上面が中抜きの円形状であり、各LED14が発した光信号を拡散レンズ12に入射させる。
【0049】
入射面dは、入射面eの外円周および固定板11の下面に接する面であり、固定板11に垂直な面に対して0〜90°程度の角度Dで設けられる。
【0050】
反射面aは、入射面eの内円周および反射面bに接する面であり、固定板11に垂直な面に対して30〜50°程度の角度Aだけ外側に向けられる。反射面aは、主に二重環状の内側に配置された各LED14により発せられ入射面eから入射した光信号を外方向へ反射させる。角度Aは、反射面aでの光信号の全反射が可能となるように拡散レンズ12と空気との屈折率の比に基づいて定められる。
【0051】
反射面bは、反射面aおよび透過面cに接する面であり、固定板11に垂直な面に対して35〜55°程度の角度Bだけ外側に向けられる。反射面bは、主に二重環状の外側に配置された各LED14により発せられて入射面eから入射した光信号を外方向へ反射させる。角度Bは、反射面bでの光信号の全反射が可能となるように拡散レンズ12と空気との屈折率の比に基づいて定められる。
【0052】
透過面cは、反射面bおよび固定板11の下面に接する環状の面であり、固定板11に垂直な面に対して0〜10°程度の角度Cだけ内側に向けられる。透過面cは、入射面dから入射した光信号および反射面a,bで反射された光信号を透過させる。
【0053】
また、入射面eには、光信号の入射角を変更するための断面がV字形の溝となっている切り欠け部16が設けられている。この切り欠け部16は、切り欠け部16から入射した光信号が反射面a,bを透過可能に、若しくは反射面a,bでの反射角を変更可能に、入射面eに対する切り欠け部16の壁面の角度が定められる。
【0054】
支持部15の外径は例えば40〜50mm程度、支持部15の中心軸から拡散レンズ12の内側までの距離D2は30〜60mm程度とする。拡散レンズの内側から外側までの距離D1は20〜50mm程度、拡散レンズ12の高さHは30〜50mm程度とする。支持部15の高さは、短い方が望ましいが短かすぎると子機からの光信号を受信し難くなるので、このことを考慮して高さHよりも短い範囲で適切な長さとする。
【0055】
このような拡散レンズ12においては、入射面eから入射した光信号であって反射面a,bへ向かった光信号は全反射され、透過面cを透過して外方向へ拡散する。入射面eから入射した光信号であって反射面a,bへ向かわなかった光信号は、透過面cで反射され、反射面bを透過して鉛直下方若しくはその近辺に拡散する。入射面dから入射した光信号は、透過面cを透過して外方向へ拡散する。切り欠け部16から入射した光信号であって反射面a,bへ向かった光信号は反射面a,bを透過して鉛直下方若しくはその近辺に拡散する。
【0056】
入射面d,eから拡散レンズ12に入射することなく支持部15へ向かった光信号は、支持部15の鏡面処理された表面で反射され、鉛直下方若しくはその近辺に拡散する。
【0057】
したがって、本実施の形態によれば、複数のLED14を固定板11の下面に直接取り付けるようにしたことで、従来のようにLEDをリード線や固定部材により固定することが不要となるので、生産性、位置精度を向上させることができる。
【0058】
また、本実施の形態によれば、各LED14が取り付けられた固定板11あるいは固定板11の上面に備え付けられた信号処理装置69の表面カバーによって、各LED14が発生する熱が放熱されるので、簡易な構成で放熱性を向上させることができる。
【0059】
さらに、本実施の形態によれば、LEDのリード線が不要となるので、リード線のインダクタンス成分による信号波形の劣化を防止することができる。
【0060】
また、本実施の形態によれば、所定の配光に従って光信号を拡散させる拡散レンズ12を設けたことで、光信号の送信範囲を広指向角で確保できるとともに、所定の範囲で光信号の強度を略均一にすることができる。
【0061】
さらに、本実施の形態によれば、透過面cを固定板11に対して略垂直に配置するとともに環状にしたことで、透過面cを透過した光信号がもれなく略均一に拡散されるので、光信号を高効率で利用することができる。
【0062】
また、本実施の形態によれば、反射面a,bの設置角度を、光信号が全反射するように拡散レンズ12と空気との屈折率の比に基づいて定めるようにしたことで、アルミ、金等を反射面に用いる場合に比較して反射面での光の吸収がなく、光信号を高効率で利用することができる。
【0063】
さらに、本実施の形態によれば、入射面eに光信号の入射角を変更するための切り欠け部16を設け、この切り欠け部16から入射した光信号が反射面a,bを透過可能に若しくは反射面a,bでの反射角を変更可能に、入射面eに対する切り欠け部16の壁面の角度を定めるようにしたことで、光信号が鉛直下方向若しくはその近辺へも拡散されるので、光信号の送信可能範囲を広く確保することができる。
【0064】
また、本実施の形態によれば、拡散レンズ12が固定板11の下面に着脱可能に設置されるようにしたことで、この拡散レンズを材質、形状の異なる拡散レンズに取り替えることによって、任意の範囲、強度での光信号の配光を容易に実現することができる。
【0065】
さらに、本実施の形態によれば、受光部13を所定の高さで支持する支持部15の表面を鏡面処理したことで、各LED14が発した光信号が支持部15の表面で吸収されることなく反射するので、光信号を高効率で利用することができる。
【0066】
なお、本実施の形態においては、各LED14を二重環状に配列することとしたが、拡散発光装置を配置する部屋の大きさに応じて一重環状としてもよいし、多重環状としてもよい。かかる場合には、その環状の大きさに合せた拡散レンズを用意するようにする。
【0067】
また、本実施の形態においては、拡散発光装置1が天井に配置されることとしたが、天井に限られるものではなく、例えば壁や所定の固定台等に配置されるようにしてもよい。
【0068】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば、複数の発光手段をリード線を介することなく固定板に直接取り付けるようにしたことで、従来のように発光手段をリード線や固定部材により固定することが不要となるので、生産性、位置精度を向上させることができる。
【0069】
また、発光手段が取り付けられた固定板によって、発光手段が発生する熱が放熱されるので、簡易な構成で放熱性を向上させることができる。
【0070】
さらに、リード線が不要となるので、リード線のインダクタンス成分による信号波形の劣化を防止することができる。
【0071】
また、所定の配光で光信号を拡散させる拡散手段を設けたことで、光信号の送信範囲を広指向角で確保できるとともに、所定の範囲では光信号の強度を略均一にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施の形態に係る拡散発光装置1の構成を示す斜視図である。
【図2】本実施の形態に係る拡散発光装置1の構成を示す断面図である
【図3】拡散発光装置1の利用態様を示す図である。
【図4】光無線による通信範囲の一例を示す図である。
【図5】拡散発光装置1が配光すべき必要放射強度の理論値を示すグラフである。
【図6】従来の発光装置の構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 拡散発光装置
2 子機
3 天井
4 床面
11 固定板
12 拡散レンズ
13 受光部
14 LED
15 支持部
19 信号処理装置
20 伝送ケーブル
61 固定板
62 狭指向角系のLED
63 受光部
64 広指向角系のLED
66 LED62の固定部
67 LED64の固定部
68a,68b リード線
69 信号処理装置
70 伝送ケーブル
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a diffusion light-emitting device that diffuses and transmits an optical signal.
[0002]
[Prior art]
In recent years, techniques using optical wireless in data transmission between digital devices have been developed.
[0003]
FIG. 6 is a perspective view showing a configuration of a light emitting device used in a conventional optical wireless. The light-emitting device shown in FIG. 1 includes a thin columnar fixing plate 61 that can be installed on the ceiling 3 and a plurality of LEDs (Light Emitting) connected to the lower surface of the fixing plate 61 via lead wires 68b and arranged in an annular shape. Diode) 64, a fixing portion 67 that fixes each LED 64, a plurality of LEDs 62 that are further annularly arranged outside the ring on which the LEDs 64 are arranged and are connected to the lower surface of the fixing plate 61 via lead wires 68a, A fixing portion 66 for fixing the LED 62, a light receiving portion 63 for receiving an optical signal from a slave unit (not shown), and an annular center where the light receiving portion 63 is disposed on the lower surface of the fixing plate 61 and the LEDs 62 and 64 are arranged. This is a configuration having a columnar support portion 65 supported at a predetermined height on the portion and a signal processing device 69 disposed on the upper surface of the fixed plate 61 so as to be located behind the ceiling.
[0004]
The signal processing device 69 is connected to a transmission cable 70 formed by a metal cable, an optical fiber, or the like arranged behind the ceiling, and is connected to a server or an information network via the transmission cable 70. In addition, what is arrange | positioned in the ceiling back in the figure is shown with the dotted line.
[0005]
In the transmission of the optical signal, the signal processing circuit 69 performs a predetermined process on the data signal transmitted from the transmission cable 70 and transmits it to the LEDs 62 and 64. Each LED 62, 64 converts an electrical data signal into an optical signal and transmits it to an indoor slave unit.
[0006]
In receiving the optical signal, the optical signal transmitted from the slave unit is received by the light receiving unit 63 and converted into an electric signal. The photoelectrically converted data signal is transmitted to a server or the like via the signal processing device 69 and the transmission cable 70.
[0007]
In this light emitting device, the direction of each LED 62, 64 is fixed to a desired angle by changing the shape of each lead wire 68a, 68b of each LED 62, 64. The LED 62 provided on the outer side of the double ring is oriented so that the optical signal reaches far away, and transmits the optical signal in a narrow directivity system. On the other hand, the LED 64 provided on the inner side of the double ring is oriented so that the optical signal reaches vertically below or in the vicinity thereof, and transmits the optical signal in a wide directivity system.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional light emitting device has the following problems.
[0009]
(1) Since the LEDs 62 and 64 must be arranged in a ring and fixed by the lead wires 68a and 68b and the fixing portions 66 and 67, the manufacturing process is complicated and the manufacturing efficiency and the position accuracy are low.
[0010]
(2) Since each LED 62 and 64 generates heat, it is necessary to take measures against heat dissipation.
[0011]
(3) When changing the orientation of the LEDs 62 and 64, it is necessary to change the shape of the lead wires 68a and 68b for fixing the LEDs 62 and 64, which takes a lot of trouble.
[0012]
(4) Since the lead wires 68a and 68b are long, the lead wire has an inductance component during high-speed transmission, and the signal waveform deteriorates.
[0013]
The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a diffused light-emitting device that can contribute to improvements in productivity, heat dissipation, and convenience of use.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a diffused light emitting device according to the present invention includes a plurality of light emitting elements on a plane of a fixed portion having a plane, in a multiple annular shape centering on an axis orthogonal to the plane. Light emitting means mounted so as to be arranged so that the axis and the optical axis of each light emitting element are substantially parallel, a first surface for entering light emitted from the plurality of light emitting elements, and light on the axis A circumferential surface that decreases in diameter as it approaches the optical transmission source side from the transmission destination side, and the angle of the circumferential surface with respect to the axis is from the light emitting element group that is incident from the first surface and arranged in an annular shape. A second surface that is the peripheral surface for reflecting the incident light differently for each of the incident light, and a third surface for transmitting the reflected light reflected by the second surface to be emitted to the outside, characterized by comprising a diffusion means having a diffusion lens having.
[0015]
In the present invention, since the plurality of light emitting means are directly attached to the fixing plate without using the lead wires, it becomes unnecessary to fix the light emitting means with the lead wires or the fixing members as in the prior art. , Productivity and position accuracy can be improved.
[0016]
Moreover, since the heat generated by the light emitting means is radiated by the fixing plate to which the light emitting means is attached, the heat dissipation can be improved with a simple configuration.
[0017]
Furthermore, since no lead wire is required, it is possible to prevent deterioration of the signal waveform due to the inductance component of the lead wire.
[0018]
Further, by providing a diffusing unit that diffuses the optical signal with a predetermined light distribution, the transmission range of the optical signal can be secured with a wide directivity angle, and the intensity of the optical signal can be made substantially uniform within the predetermined range. .
[0020]
Further, by arranging a plurality of light emitting means in a ring shape, an optical signal is transmitted substantially uniformly around.
[0022]
Further, since the diffusing means is formed by a diffusing lens using a transparent member such as acrylic or polycarbonate, the optical signal is hardly absorbed and the optical signal can be used efficiently.
[0024]
In addition, the optical signal incident from the incident surface of the diffusing lens is reflected by the reflecting surface and then transmitted through the transmitting surface, so that the optical signal is sufficiently diffused and the range in which the optical signal can be transmitted is wide. Can be secured. In addition, since the transmission surface is arranged substantially perpendicular to the fixed plate and formed into an annular shape, the optical signal is diffused substantially uniformly without leaking, so that the optical signal can be used with high efficiency.
[0027]
Further, in the above diffused light-emitting device, the plurality of the part of the incident light from the light emitting element emitted light, for deriving as is emitted to the outside through the second face Incident angle changing means is provided on the first surface .
[0028]
In the present invention, an incident angle changing means formed by, for example, a groove for changing the incident angle of the optical signal is provided on the incident surface. It can be transmitted or the angle of reflection on the reflecting surface can be changed, and the optical signal can be diffused vertically downward or in the vicinity thereof.
[0031]
Further, in the above diffused light-emitting device, a plurality of inner part of the fixed part is of light emitting elements arranged in multiple annular light emitting means is emitted from the second surface of the diffusion lens injection A reflection means for reflecting light is provided.
[0032]
In the present invention, since the reflected without optical signal emitted by the plurality of light emitting means is absorbed by the reflecting means, it is possible to utilize the optical signal with high efficiency.
[0033]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0034]
FIG. 1A is a perspective view showing the configuration of the diffusion light emitting device according to the present embodiment, and FIG. 1B is a perspective view showing the state of the lower surface of the fixing plate 11 when the diffusion lens 12 is removed. FIG.
[0035]
The diffuse light-emitting device 1 shown in FIG. 1 includes a thin columnar fixing plate 11 that can be installed on a ceiling 3, and a plurality of LEDs 14 that are arranged in a double ring shape on the lower surface of the fixing plate 11 and are directly attached by surface mounting. And a light receiving unit 13 that receives an optical signal from a slave unit (not shown), and a cylindrical shape that supports the light receiving unit 13 at a predetermined height on the lower surface of the fixing plate 11 and at the center of the double ring of the LED 14 , A diffusing lens 12 that is detachably arranged on the lower surface of the LED 14 on the lower surface of the fixed plate 11, and a signal that is disposed on the upper surface of the fixed plate 11 so as to be located behind the ceiling. The configuration includes a processing device 19.
[0036]
The support portion 15 is formed of a shielding member, and its surface is subjected to a mirror finish so that an optical signal is reflected.
[0037]
The diffusion lens 12 is formed of a transparent member having a refractive index of about 1.45 to 1.65, such as acrylic or polycarbonate, and diffuses an optical signal emitted from each LED 14.
[0038]
The signal processing device 19 is connected to a transmission cable 20 formed by a metal cable, an optical cable, or the like disposed behind the ceiling, and is connected to a server, an information network, or the like via the transmission cable 20.
[0039]
In FIG. 4A, those arranged behind the ceiling are indicated by dotted lines, and in FIG. 4B, the signal processing device 19 and the transmission cable 20 are omitted.
[0040]
As shown in FIG. 5B, each LED 14 is directly attached to the fixing plate 11 without a lead wire or a fixing member. For this reason, the range in which each LED 14 transmits an optical signal becomes a narrow range vertically downward. Therefore, a diffusing lens 12 is provided so that an optical signal can be transmitted over a wide range.
[0041]
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the diffuse light emitting device 1. In the drawing, a desirable shape of the diffusing lens 12 is shown, and details thereof will be described later.
[0042]
FIG. 3 is a diagram illustrating a usage mode of the diffuse light emitting device 1. The diffuse light-emitting device 1 is installed on a ceiling 3 and a slave unit 2 is arranged in the same room. The subunit | mobile_unit 2 is corresponded to the personal computer, digital camera, AV (Audio Visual) apparatus etc. which have the transmission / reception function by optical wireless. The diffuse light emitting device 1 converts a data signal transmitted from a server or the like via a transmission cable 20 into an optical signal by each LED 14 and transmits the optical signal to the slave unit 2 by the diffusion lens 12. In addition, the optical signal transmitted from the slave unit 2 is received by the light receiving unit 13, subjected to photoelectric conversion, and transmitted to a server or the like via the transmission cable 20.
[0043]
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a communication range of optical signals by optical radio. Now, consider that a uniform optical signal intensity can be obtained within a predetermined range. Here, the position of the diffuse light-emitting device 1 is set to a directivity angle of 0 °, and the position along the floor surface 4 at a distance of 3 m vertically downward from the diffuse light-emitting device 1 in the range up to about ± 53 ° around this position. When the directivity angle is in the range of + 53 ° to + 65 ° or −53 ° to −65 °, the intensity of the optical signal is uniformly obtained at a distance of 5 m from the diffuse light emitting device 1. In the figure, the range in which the intensity of the optical signal is uniform is indicated by a thick line.
[0044]
FIG. 5 is a graph showing the theoretical value of the required radiation intensity that the diffuse light-emitting device 1 should distribute in order to obtain a uniform optical signal intensity in such a predetermined range. In the figure, the horizontal axis indicates the directivity angle (°) with respect to the diffuse light-emitting device 1, the left vertical axis indicates the required radiation intensity (relative value with respect to the directivity angle 0 °), and the right vertical axis indicates the diffuse light-emitting device 1 (master unit). And the distance (m) between the slave unit 2 and the slave unit 2 respectively.
[0045]
When the directivity angle of the handset 2 disposed on the floor 4 with respect to the diffuse light emitting device 1 is gradually increased from 0 °, the distance between the diffuse light emitting device 1 and the handset 2 gradually increases as shown by the broken line in FIG. Will increase. It is known that as the distance increases, the intensity of the optical signal attenuates by 1 / (distance 2 ). From this, the required radiation intensity of the optical signal to be distributed by the diffuse light-emitting device 1 increases in proportion to (distance 2 ) as shown by the solid line in FIG.
[0046]
Next, the shape of the diffusing lens 12 for distributing an optical signal according to such a light distribution curve will be described with reference to the cross-sectional view shown in FIG.
[0047]
The diffusing lens 12 in the figure has a configuration having incident surfaces e and d, reflecting surfaces a and b, and a transmitting surface c.
[0048]
The incident surface e is a circular shape that is substantially parallel to the lower surface of the fixed plate 11 and has a hollow upper surface, and makes an optical signal emitted from each LED 14 enter the diffusing lens 12.
[0049]
The incident surface d is a surface in contact with the outer circumference of the incident surface e and the lower surface of the fixed plate 11, and is provided at an angle D of about 0 to 90 ° with respect to a surface perpendicular to the fixed plate 11.
[0050]
The reflection surface a is a surface in contact with the inner circumference of the incident surface e and the reflection surface b, and is directed outward by an angle A of about 30 to 50 ° with respect to a surface perpendicular to the fixed plate 11. The reflection surface a mainly reflects the optical signal emitted from each LED 14 arranged inside the double ring and incident from the incident surface e. The angle A is determined based on the refractive index ratio between the diffusing lens 12 and air so that the optical signal can be totally reflected on the reflecting surface a.
[0051]
The reflection surface b is a surface in contact with the reflection surface a and the transmission surface c, and is directed outward by an angle B of about 35 to 55 ° with respect to a surface perpendicular to the fixed plate 11. The reflection surface b mainly reflects the optical signal emitted from each LED 14 arranged outside the double ring and incident from the incident surface e. The angle B is determined based on the refractive index ratio between the diffusing lens 12 and air so that the optical signal can be totally reflected on the reflecting surface b.
[0052]
The transmission surface c is an annular surface in contact with the reflection surface b and the lower surface of the fixed plate 11, and is directed inward by an angle C of about 0 to 10 ° with respect to a surface perpendicular to the fixed plate 11. The transmission surface c transmits the optical signal incident from the incident surface d and the optical signal reflected by the reflection surfaces a and b.
[0053]
Further, the incident surface e is provided with a notch portion 16 having a V-shaped cross section for changing the incident angle of the optical signal. The notch 16 has a notch 16 with respect to the incident surface e so that an optical signal incident from the notch 16 can be transmitted through the reflecting surfaces a and b or the reflection angle at the reflecting surfaces a and b can be changed. The angle of the wall surface is determined.
[0054]
The outer diameter of the support portion 15 is about 40 to 50 mm, for example, and the distance D2 from the central axis of the support portion 15 to the inside of the diffusing lens 12 is about 30 to 60 mm. The distance D1 from the inside to the outside of the diffusing lens is about 20 to 50 mm, and the height H of the diffusing lens 12 is about 30 to 50 mm. The height of the support portion 15 is preferably shorter, but if it is too short, it becomes difficult to receive the optical signal from the slave unit. Therefore, the height is set to an appropriate length within a range shorter than the height H in consideration of this.
[0055]
In such a diffusing lens 12, an optical signal incident from the incident surface e and directed to the reflecting surfaces a and b is totally reflected, passes through the transmitting surface c, and diffuses outward. An optical signal incident from the incident surface e and not directed to the reflecting surfaces a and b is reflected by the transmitting surface c, passes through the reflecting surface b, and diffuses vertically below or in the vicinity thereof. The optical signal incident from the incident surface d is transmitted through the transmission surface c and diffused outward. The optical signal incident from the notch 16 and directed toward the reflection surfaces a and b is transmitted through the reflection surfaces a and b and diffused vertically downward or in the vicinity thereof.
[0056]
The optical signal directed from the incident surfaces d and e to the support unit 15 without entering the diffusing lens 12 is reflected by the mirror-treated surface of the support unit 15 and diffuses vertically downward or in the vicinity thereof.
[0057]
Therefore, according to the present embodiment, since the plurality of LEDs 14 are directly attached to the lower surface of the fixing plate 11, it is not necessary to fix the LEDs with lead wires or fixing members as in the prior art. And position accuracy can be improved.
[0058]
Further, according to the present embodiment, the heat generated by each LED 14 is radiated by the fixed plate 11 to which each LED 14 is attached or the surface cover of the signal processing device 69 provided on the upper surface of the fixed plate 11. Heat dissipation can be improved with a simple configuration.
[0059]
Furthermore, according to the present embodiment, the lead wire of the LED becomes unnecessary, so that the deterioration of the signal waveform due to the inductance component of the lead wire can be prevented.
[0060]
Further, according to the present embodiment, by providing the diffusion lens 12 that diffuses the optical signal according to the predetermined light distribution, the transmission range of the optical signal can be secured with a wide directivity angle, and the optical signal can be transmitted within the predetermined range. The strength can be made substantially uniform.
[0061]
Furthermore, according to the present embodiment, by arranging the transmission surface c substantially perpendicular to the fixed plate 11 and making it annular, the optical signal transmitted through the transmission surface c is diffused substantially uniformly without leaking. Optical signals can be used with high efficiency.
[0062]
In addition, according to the present embodiment, the installation angles of the reflecting surfaces a and b are determined based on the ratio of the refractive index of the diffusing lens 12 and air so that the optical signal is totally reflected. Compared with the case where gold or the like is used for the reflecting surface, there is no absorption of light on the reflecting surface, and an optical signal can be used with high efficiency.
[0063]
Furthermore, according to the present embodiment, the notch 16 for changing the incident angle of the optical signal is provided on the incident surface e, and the optical signal incident from the notch 16 can be transmitted through the reflecting surfaces a and b. Alternatively, the angle of the wall surface of the notch 16 with respect to the incident surface e is determined so that the reflection angle at the reflection surfaces a and b can be changed, so that the optical signal is diffused vertically downward or in the vicinity thereof. Therefore, a wide transmission range of the optical signal can be secured.
[0064]
In addition, according to the present embodiment, since the diffusion lens 12 is detachably installed on the lower surface of the fixed plate 11, by replacing the diffusion lens with a diffusion lens having a different material and shape, an arbitrary one can be obtained. The light distribution of the optical signal in the range and intensity can be easily realized.
[0065]
Furthermore, according to the present embodiment, the surface of the support unit 15 that supports the light receiving unit 13 at a predetermined height is mirror-finished, so that the optical signal emitted by each LED 14 is absorbed by the surface of the support unit 15. Therefore, the optical signal can be used with high efficiency.
[0066]
In the present embodiment, the LEDs 14 are arranged in a double ring shape, but may be a single ring or a multiple ring depending on the size of the room in which the diffused light emitting device is arranged. In such a case, a diffusing lens matched to the annular size is prepared.
[0067]
In the present embodiment, diffusion light emitting device 1 is arranged on the ceiling, but is not limited to the ceiling, and may be arranged, for example, on a wall or a predetermined fixed base.
[0068]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since the plurality of light emitting means are directly attached to the fixing plate without using the lead wires, the light emitting means are fixed by the lead wires or the fixing members as in the past. Therefore, productivity and position accuracy can be improved.
[0069]
Moreover, since the heat generated by the light emitting means is radiated by the fixing plate to which the light emitting means is attached, the heat dissipation can be improved with a simple configuration.
[0070]
Furthermore, since no lead wire is required, it is possible to prevent deterioration of the signal waveform due to the inductance component of the lead wire.
[0071]
Further, by providing a diffusing unit that diffuses the optical signal with a predetermined light distribution, the transmission range of the optical signal can be secured with a wide directivity angle, and the intensity of the optical signal can be made substantially uniform within the predetermined range. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a diffuse light-emitting device 1 according to the present embodiment.
2 is a cross-sectional view showing a configuration of a diffuse light-emitting device 1 according to the present embodiment. FIG. 3 is a diagram showing a use mode of the diffuse light-emitting device 1. FIG.
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of an optical wireless communication range.
FIG. 5 is a graph showing a theoretical value of necessary radiation intensity to be distributed by the diffuse light-emitting device 1;
FIG. 6 is a perspective view illustrating a configuration of a conventional light emitting device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Diffuse light-emitting device 2 Child machine 3 Ceiling 4 Floor surface 11 Fixed plate 12 Diffusing lens 13 Light-receiving part 14 LED
DESCRIPTION OF SYMBOLS 15 Support part 19 Signal processing apparatus 20 Transmission cable 61 Fixing plate 62 Narrow directivity angle type LED
63 Light-receiving unit 64 LED with wide directivity
66 Fixing portion 67 of LED 62 Fixing portions 68a and 68b of LED 64 Lead wire 69 Signal processing device 70 Transmission cable

Claims (3)

平面を有した固定部のその平面上に、この平面に直交する軸を中心とした多重円環状に、複数の発光素子を、前記軸と各発光素子の光軸とが略並行となるように配列させて取り付けた発光手段と、
前記複数の発光素子からの射出光を入射させるための第1の面と、前記軸上を光送信先側から光送信元側に近づくにつれて縮径する周面であって、その周面の前記軸に対する角度を、前記第1の面から入射された、円環状に配列された発光素子群からの入射光ごとに異ならせて反射させるための前記周面である第2の面と、この第2の面で反射された反射光を透過させて外部に射出するための第3の面と、を有する拡散レンズを設けた拡散手段と、
備えた拡散発光装置。
A plurality of light emitting elements are arranged on the plane of the fixed portion having a plane in a multiple annular shape around an axis orthogonal to the plane so that the axis and the optical axis of each light emitting element are substantially parallel to each other. Light emitting means arranged and mounted ;
A first surface on which light emitted from the plurality of light emitting elements is incident, and a peripheral surface that is reduced in diameter as it approaches the optical transmission source side from the optical transmission destination side on the axis, the peripheral surface of the peripheral surface A second surface which is the circumferential surface for reflecting the incident light from the light emitting element group incident from the first surface and having an angle with respect to the axis different from each other. A diffusing unit provided with a diffusing lens having a third surface for transmitting the reflected light reflected by the surface of 2 and emitting it to the outside ;
A diffused light emitting device comprising:
前記複数の発光素子からの入射光のうち一部の射出光が、前記第2の面から透過して外部に射出されるように導出するための入射角変更手段を、前記第1の面に設けたことを特徴とする請求項記載の拡散発光装置。Incident angle changing means for deriving a part of the incident light from the plurality of light emitting elements so as to be transmitted through the second surface and emitted to the outside is provided on the first surface. diffused light-emitting device according to claim 1, characterized in that provided. 前記発光手段の多重円環状に配列された複数の発光素子の内側である固定部の部分に、前記拡散レンズの第2の面から射出された射出光を反射させるための反射手段を、設けたことを特徴とする請求項2記載の拡散発光装置。Reflecting means for reflecting the emitted light emitted from the second surface of the diffusing lens is provided on a portion of the fixed portion that is inside the plurality of light emitting elements arranged in a multiple annular shape of the light emitting means. The diffuse light-emitting device according to claim 2.
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