JP4379160B2 - Optical wireless transmission device - Google Patents
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Description
本発明は、光送信ユニットの光送信手段が送信する光信号を光受信ユニットが受信する光無線伝送装置に関する。 The present invention relates to an optical wireless transmission apparatus in which an optical reception unit receives an optical signal transmitted by an optical transmission unit of an optical transmission unit.
従来より、光を用いて情報の空間伝送を行う光無線伝送技術がある。この光無線伝送には、一般に赤外光が用いられ、その発光素子としては、発光ダイオードやレーザダイオードなどの半導体発光素子が用いられている。このような光無線伝送において、送受信間距離を十分にとりたい場合は、受信装置側に十分な光レベルの信号を入射させるために、送信装置より発する光ビームの出射角を鋭く、すなわち狭く絞る必要があるので、送信装置及び受信装置の光軸を合わせなくてはならない。そこで、出射角の狭い光ビームを用いることや、光ビームが目に見えない赤外光を用いることなどから、光無線伝送装置の光軸合わせは大変煩わしい作業となる。そこで、従来より、この光軸合わせを容易に行えるような光無線伝送装置の提案がなされている。 Conventionally, there is an optical wireless transmission technology that performs spatial transmission of information using light. In general, infrared light is used for the optical wireless transmission, and a semiconductor light emitting element such as a light emitting diode or a laser diode is used as the light emitting element. In such optical wireless transmission, when it is desired to provide a sufficient distance between transmission and reception, it is necessary to narrow the output angle of the light beam emitted from the transmission device sharply, that is, to narrow it so that a signal with a sufficient light level is incident on the reception device side. Therefore, the optical axes of the transmission device and the reception device must be aligned. Therefore, alignment of the optical axis of the optical wireless transmission apparatus is a very troublesome operation because a light beam having a narrow emission angle is used or infrared light whose light beam is invisible is used. Therefore, conventionally, there has been proposed an optical wireless transmission apparatus that can easily perform this optical axis alignment.
その1つの例として下記の特許文献1には、送信装置から可視光をピンポイントに絞って信号伝送用の赤外光と同一光軸、あるいは平行光軸にして一緒に送り、受信装置側に設けた可視光反射手段に当て、その可視光反射手段により反射させられた可視光を操作者が見ながら送信装置の光軸調整を行う光無線伝送装置が開示されている。また、この他の技術としては送信装置に照準機を設置して、その照準機を見ながら光軸を合わせる光無線伝送装置や、受信装置側に受光レベル検出用測定機を接続して操作者が2人一組で光軸合わせを行う光無線伝送装置もある。また、下記の特許文献2で開示されるように受信機側に光軸調整用の光源を用いて、送信機からの送信光の受信レベル情報を折り返し、それに応じて光軸を合わせるものもある。
しかしながら、上述の特許文献1で開示されたような光無線伝送装置は、送信装置に光無線伝送の目的以外に使用する可視光を発生させる構成を必要としている。また、送受信装置間の距離を十分にとりたい場合などは、この可視光の発光出力を十分大きいものにしなくてはならず、また、その構成を追加する必要があるため、送信装置のコストアップとなってしまう上に、装置が大型になってしまう。これは、送信装置に照準機を設置する場合も同じである。
However, the optical wireless transmission device as disclosed in the above-described
また、可視光の光軸や、照準機の照準と、信号伝送用の赤外光の光軸とを厳密に合わせておく必要があることもコストアップの原因となる。また、受光レベル検出用測定機を受信装置に接続して2人一組で操作を行う場合においても、受光レベル検出用測定機を用意する必要があったり、人手を要するなどの欠点があった。このように、従来の光無線伝送装置は、光軸合わせを簡単化しようとすると、送受信装置のコストアップや、大型化につながってしまい、逆に送受信装置のコストダウンや、小型化を行おうとすると、光軸合わせの作業に手間が掛かるなどの欠点を有していた。 Further, it is necessary to precisely match the optical axis of visible light, the aim of the sighting device, and the optical axis of infrared light for signal transmission, which causes a cost increase. In addition, even when a measuring device for detecting the received light level is connected to the receiving device and the operation is performed by one set of two people, there are disadvantages such as the need to prepare the measuring device for detecting the received light level and the need for manpower. . As described above, if the conventional optical wireless transmission device tries to simplify the optical axis alignment, it leads to an increase in the cost and size of the transmission / reception device, and conversely, an attempt to reduce the cost and size of the transmission / reception device. As a result, there is a drawback that it takes time and effort to align the optical axis.
また、特許文献2では上述した問題点の解決を図っているが、受信機に取り付けられた光軸調整用の光送信素子からのパイロット信号として送信光を送信機に搭載した単一の受光素子で受光し、その受光レベルと、送信機からの信号伝送用の送信光の受信機での受信レベルのみを基に光軸を調整している。このため、人がこの情報を基にレベル表示装置などを用いて光軸を調整する場合には十分その手間を簡単化できるが、自動で光軸を調整する場合は不要な動作が多くなってしまう。
Further,
その理由は、単純に単一の受光素子で得られる光軸調整用の送信光のレベルだけでは上下左右どちらに受信機が有るかを判別することはできないからである。そのため自動で光軸を調整するためには必ず一度やみくもに動き、受光レベルと比較して自身の動いた方向が正しいかどうかを判定しなくてはならず、動いてみてから判断しなければならない。これでは、無駄な動きが多くなってしまい、メカ駆動に要する時間を考えると、高速な自動光軸合わせの足かせとなってしまうという問題がある。さらに、自動光軸調整中は送信機が不特定な方向に送信光を送信することになり、他の周辺光学システムなどへの悪影響を招いたり、光源にレーザーなどが用いられた場合には周辺の人への影響が心配される。 The reason is that it is impossible to determine whether the receiver is located on the top, bottom, left, or right only by the level of the transmission light for adjusting the optical axis obtained by a single light receiving element. Therefore, in order to automatically adjust the optical axis, it must always move once and it must be judged whether the direction of its movement is correct compared to the light reception level, and it must be judged after moving. . In this case, there is a problem in that unnecessary movement increases, and considering the time required for mechanical driving, it becomes a drag on high-speed automatic optical axis alignment. Furthermore, during automatic optical axis adjustment, the transmitter will transmit the transmitted light in an unspecified direction, which may adversely affect other peripheral optical systems, etc., or if a laser is used as the light source, I'm worried about the impact on people.
また、以上のようなことを考慮して、受信機からの位置報知光を受信するための受信素子を送信機に複数持たせたり、送信機からの送信光の受信機側での受信レベルを基に光軸を合わせることが考えられる。しかし、このような送信光の受信機側での受信レベルで光軸を合わせることは、必ずしも最適条件としての光軸を保証するものではない。すなわち、光無線伝送システムでは送信機と受信機の距離によってその受信レベルが大きく変化することが予想され、光軸を一定のレベルで判断して調整することは容易なことではない。また、実際に光軸調整に求められることは、受光レベルの大きさではなく、送信データが誤り無く送られることを目的としており、こういった点から考えてもこのような受信レベルのみで光軸を合わせることは最良な方法とは言い切れない。 In consideration of the above, the transmitter is provided with a plurality of receiving elements for receiving position notification light from the receiver, or the reception level on the receiver side of the transmission light from the transmitter is set. It is conceivable to align the optical axis based on the base. However, matching the optical axis at the reception level of the transmitted light on the receiver side does not necessarily guarantee the optical axis as an optimum condition. That is, in the optical wireless transmission system, the reception level is expected to vary greatly depending on the distance between the transmitter and the receiver, and it is not easy to determine and adjust the optical axis at a certain level. In addition, what is actually required for optical axis adjustment is not the magnitude of the received light level, but the purpose is to send the transmitted data without error. Aligning the axes is not the best way.
そこで、本発明は上記の点に着目してなされたものであり、送信機が送信する出射角の比較的狭い光信号の光軸を受信機に簡単に向けることを可能とし、さらに、確実なデータ伝送路を保証することができる光無線伝送装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made paying attention to the above points, and it is possible to easily direct the optical axis of an optical signal having a relatively narrow emission angle transmitted by a transmitter to a receiver, and more reliably. An object of the present invention is to provide an optical wireless transmission apparatus that can guarantee a data transmission path.
本発明は上記目的を達成するために、光送信ユニットの光送信手段が送信する光信号を、光受信ユニットの光受信手段で受信させる光無線伝送装置であって、
前記光受信ユニットは、
前記光受信手段で受信された光信号のエラーレートを算出するエラーレート算出手段と、
前記エラーレート算出手段により算出された前記エラーレートを変調したパイロット光を送信するパイロット光送信手段と、
を備え、
前記光送信ユニットは、
前記パイロット光送信手段から送信されたパイロット光を、複数の受光素子を備えた受光部で受光するパイロット光受光手段と、
前記パイロット光受光手段で受光した前記複数の受光素子の各受光レベルを検出する受光レベル検出手段と、
前記パイロット光受光手段で受光された前記パイロット光を復調してエラーレートを得る復調手段と、
前記光送信手段及び前記パイロット光受光手段を一体的に保持する保持手段と、
前記受光レベル検出手段により検出される複数の受光素子による各受光レベルが等しくなるように前記保持手段の前記パイロット光に対する方向を変更させる第1の方向変更手段と、
前記復調手段により得られるエラーレートが所定値以下になるように、前記第1の方向変更手段により前記保持手段の方向が変更された位置における前記パイロット光受光手段の受光軸を開始位置として外側向きの螺旋状に前記保持手段の方向を変更させる第2の方向変更手段と、
を備えた構成とした。
The present invention in order to achieve the above object, the optical signal optical transmission means of the optical transmission unit to transmit, to an optical wireless transmission device which makes received by the optical receiving unit of the optical receiving unit,
The optical receiving unit is:
Error rate calculating means for calculating an error rate of an optical signal received by the optical receiving means ;
A pilot light transmitting means for transmitting a pilot light modulating the error rate calculated by the error rate calculating means,
With
The optical transmission unit includes:
Pilot light receiving means for receiving the pilot light transmitted from the pilot light transmitting means by a light receiving unit including a plurality of light receiving elements ;
A light receiving level detecting means for detecting each light receiving level of the plurality of light receiving elements received by the pilot light receiving means;
Demodulation means for demodulating the pilot light received by the pilot light receiving means to obtain an error rate;
Holding means for holding integrally said light transmitting means and before Kipa pilots light receiving means,
First direction changing means for changing the direction of the holding means with respect to the pilot light so that the light receiving levels of the plurality of light receiving elements detected by the light receiving level detecting means are equal ;
The light receiving axis of the pilot light receiving means at the position where the direction of the holding means has been changed by the first direction changing means is directed outward so that the error rate obtained by the demodulating means is below a predetermined value. Second direction changing means for changing the direction of the holding means in a spiral shape ;
It was set as the structure provided with .
また、本発明は上記目的を達成するために、光送信ユニットの光送信手段が送信する光信号を、光受信ユニットの光受信手段で受信させる光無線伝送装置であって、
前記光受信ユニットは、
前記光受信手段で受信された光信号のエラーレートを算出するエラーレート算出手段と、
前記エラーレート算出手段により算出されたエラーレートを変調したパイロット光を送信するパイロット光送信手段と、
を備え、
前記光送信ユニットは、
前記パイロット光送信手段から送信されたパイロット光を、複数の受光素子を備えた受光部で受光するパイロット光受光手段と、
前記パイロット光受光手段で受光した前記複数の受光素子の各受光レベルを検出する受光レベル検出手段と、
前記パイロット光受光手段で受光された前記パイロット光を復調してエラーレートを得る復調手段と、
前記光送信手段及び前記パイロット光受光手段を一体的に保持する保持手段と、
前記受光レベル検出手段により検出される複数の受光素子による各受光レベルが等しくなるように前記保持手段の前記パイロット光に対する方向を変更させる第1の方向変更手段と、
前記保持手段に一体的に保持された前記光送信手段と前記パイロット光受光手段との光軸のずれ量に対する補正量を記憶した記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された補正量に基づいて、前記第1の方向変更手段で変更した前記保持手段の方向を変更させる第2の方向変更手段と、
前記復調手段により得られるエラーレートが所定値以下になるように、前記第2の方向変更手段により前記保持手段の方向が変更された位置における前記パイロット光受光手段の受光軸を開始位置として外側向きの螺旋状に前記保持手段の方向を変更させる第3の方向変更手段と、
を備えた構成とした。
Further, the present invention in order to achieve the above object, the optical signal optical transmission means of the optical transmission unit to transmit, to an optical wireless transmission device which makes received by the optical receiving unit of the optical receiving unit,
The optical receiving unit is:
Error rate calculating means for calculating an error rate of an optical signal received by the optical receiving means ;
Pilot light transmitting means for transmitting pilot light obtained by modulating the error rate calculated by the error rate calculating means ;
With
The optical transmission unit includes:
Pilot light receiving means for receiving the pilot light transmitted from the pilot light transmitting means by a light receiving unit including a plurality of light receiving elements ;
A light receiving level detecting means for detecting each light receiving level of the plurality of light receiving elements received by the pilot light receiving means;
Demodulation means for demodulating the pilot light received by the pilot light receiving means to obtain an error rate;
Holding means for holding integrally said light transmitting means and before Kipa pilots light receiving means,
First direction changing means for changing the direction of the holding means with respect to the pilot light so that the light receiving levels of the plurality of light receiving elements detected by the light receiving level detecting means are equal ;
Storage means for storing a correction amount for the deviation amount of the optical axis of said light transmitting means and the front Kipa pilots light receiving means which is integrally held by the holding means,
Based on the correction amount stored in the storage means, a second direction changing means for changing the direction of said holding means modified by the first direction changing means,
The light receiving axis of the pilot light receiving means at the position where the direction of the holding means has been changed by the second direction changing means so that the error rate obtained by the demodulating means is a predetermined value or less. A third direction changing means for changing the direction of the holding means in a spiral shape ;
It was set as the structure provided with .
本発明によれば、送信機が無駄な動作を必要最低限に抑えて受信機の概略位置を素早く探し出した後に、受信機から送られてくるエラーレート情報に基づいてエラーが少なくなるように、かつエラーが比較的多い場合には比較的大きなステップ幅で、エラーが比較的少ない場合には比較的小さなステップ幅で光軸位置合わせするようにしたので、送信機が送信する出射角の比較的狭い光信号の光軸を受信機に簡単に向けることを可能とし、さらに、確実なデータ伝送路を保証することができる。 According to the present invention, after the transmitter quickly finds the approximate position of the receiver while minimizing unnecessary operations, the error is reduced based on the error rate information sent from the receiver. The optical axis is aligned with a relatively large step width when the error is relatively large, and with a relatively small step width when the error is relatively small. The optical axis of a narrow optical signal can be easily directed to the receiver, and a reliable data transmission path can be guaranteed.
<第1の実施の形態>
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図1は本発明の光無線伝送装置に係る光無線通信システムの第1の実施の形態におけるシステム構成例を示す図である。本システムはビデオやDVDプレーヤなどの画像再生装置1から、テレビやプロジェクタ、PDPなどのディスプレイ2へ画像信号を光無線通信システムを用いて送信するものであり、この光無線通信システムは、画像再生装置1側に設けられる送信ユニット100と、ディスプレイ2側に設けられる受信ユニット200により構成される。
<First Embodiment>
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an example of a system configuration in a first embodiment of an optical wireless communication system according to an optical wireless transmission apparatus of the present invention. This system transmits an image signal from an
図2は本発明の送信ユニット100の主要部を示すブロック図であり、送信ユニット100は、画像再生装置1からの画像データを受け取る画像受信手段102と、図1に示す受信ユニット200と光無線通信を行うためLEDなどの赤外線若しくはアイセーフなLDを利用した光送信手段103とを備えている。
FIG. 2 is a block diagram showing the main part of the
送信ユニット100はまた、光送信手段103の光軸を受信ユニット200の光受信手段201(図3参照)に合わせるために受信ユニット200からのパイロット信号及びそのパイロット信号内のエラーパケット信号を受信するパイロット光受信手段104と、パイロット光受信手段104の受信レベルを検出する受信レベル検出手段105と、受信ユニット200からのエラーパケット信号を復調する復調手段106と、その復調されたエラーパケットを解析するエラーパケット解析手段107と、パイロット光の受信レベル及びエラー情報を利用し、受信ユニット200に対する光送信手段103の光軸合わせを制御する制御手段101と、サーボ機構などにより光送信手段103及びパイロット光受信手段104を一体でパン、チルトさせるサーチ手段109と、サーチ手段109を駆動させる駆動制御手段108を備えている。
The
図3は本発明の受信ユニット200の主要部を示すブロック図である。受信ユニット200は、送信ユニット100の光送信手段103からの光信号を受信するためのPD(フォトディテクタ)などの光受信手段201と、その光信号で送られてきた画像データをディスプレイ2に表示させる画像表示手段202を備えている。
FIG. 3 is a block diagram showing the main part of the receiving
受信ユニット200はまた、光受信手段201で受信した光信号の信号レベルを検出する信号レベル検出手段203と、受信データの誤りを検出するエラー検出手段204と、信号レベル検出手段203及びエラー検出手段204からの信号を判断して送信ユニット100に現在のエラー量を通知するよう制御をする制御手段205と、そのエラー情報をパケット化するエラーパケット生成手段206と、その生成されたエラーパケットを光信号に乗せるため変調をかける変調手段207と、その変調された信号若しくは単一キャリアのパイロット信号を空間上に送出するパイロット光送信手段208を備えている。
The
次に図4を参照して送信ユニット100のパイロット光受信手段104として用いる受光素子の一例として、4個(=左右2個×上下2個)のPD素子を1つのレンズで封入した受光素子(4分割PD)を用いた場合について説明する。この4分割PDの原理を簡単に説明する。この図4にあるように、4分割PDとは4つのPD(受光素子:PD1、PD2、PD3、PD4)が1つの光学レンズ10の中に収められているものである。この素子は光の入射方向によって各受光素子(PD1、PD2、PD3、PD4)の受光レベルが変化するものであり、ここではその原理を図4(a)、(b)、(c)に示す3つのパターンを例に示している。
Next, referring to FIG. 4, as an example of the light receiving element used as the pilot light receiving means 104 of the
図4(a)の場合は4分割PDに対して光源29が左側(PD1、PD3側)に位置している場合であり、この場合には各PDが封入される光学レンズ10によって入射光はPD2、PD4側へ集光されることになり、その結果として各受光レベルはPD1<PD2、PD3<PD4の関係が得られる。図4(b)の場合には光源29が4分割PDの正面に位置する場合であり、この場合は各PDの位置する中心に集光されるため、その受信レベルの関係はPD1=PD2、PD3=PD4となる。図4(c)の場合は4分割PDに対して光源29が右側(PD2、PD4側)に位置している場合であり、この場合には各PDが封入される光学レンズ10によって入射光はPD1、PD3側へ集光されることになり、その結果として各受光レベルはPD1>PD2、PD3>PD4の関係が得られる。
In the case of FIG. 4A, the
このような原理によって、4分割PDは光源29の位置する方向を受光素子の各受信レベルを比較することで知ることができる。図5及び図6を用いてその動作の一例を説明する。図5は送信ユニット100が搭載するパイロット光受信手段104が、左右2個×上下2個に配置された4つの受光素子(PD1、PD2、PD3、PD4)からなる様子と、このパイロット光受信手段104から見て受信ユニット200がどこにあるかを示している(図5中では、受信ユニット200の位置を光源29として表記している)。
Based on such a principle, the quadrant PD can know the direction in which the
ここで、送信ユニット100から見て、図5に示す光源29の位置Aの方向に受信ユニット200が位置している場合、パイロット光受信手段104のPD1の受信レベルをSL1、PD2の受信レベルをSL2、PD3の受信レベルをSL3、PD4の受信レベルをSL4とすると、図6に示すように、おおよそSL1=SL2<SL3=SL4の関係となる。このことから制御手段101では、これらから得られる受信レベルを比較し、SL1=SL2<SL3=SL4の関係が得られている場合は、受信ユニット200が上方向にあると判断し、駆動制御手段108(及びサーチ手段109)に光送信手段103及びパイロット光受信手段104が上を向くように制御信号を出す。同様に各位置A〜Hに受信ユニット200がある場合には図6に示すような関係がSL1、SL2、SL3、SL4の間におおよそ発生し、制御手段101はこの関係を調べながら、図6に示した各方向に光送信手段103及びパイロット光受信手段104が向くように制御している。
Here, when the receiving
このような制御を何回か繰り返していくことで、送信ユニット100のパイロット光受信手段104の各受信レベルSL1〜SL4がすべて同じ値となる位置までパイロット光受信手段104を動かすことになり、そのような状態になったところで送信ユニット100は受信ユニット200の位置をおおよそ捉えたことになる。
By repeating such control several times, the pilot light receiving means 104 is moved to a position where the reception levels SL1 to SL4 of the pilot light receiving means 104 of the
ここで、もし送信ユニット100の光送信手段103の光送信角(指向性)が十分広いならば、この状態で送信ユニット100は受信ユニット200へ信号を光送信手段103を用いて伝送することが可能である。しかしながら、光送信手段103の出射角を広くすると光パワー(光量)が小さくなってしまい、伝送距離を十分に取ることができなくなることが多々発生し、十分な伝送距離を確保するためには光送信手段103の出射角を狭くすることが求められる。ところが、先に説明したパイロット光受信手段104を用いて受信ユニット200からのパイロット光の位置を探す手法の場合、この手法で出射角の狭い光送信手段103から放たれる光送信信号が受信ユニット200の光受信手段201を正確に捉えるためには、光送信手段103の発光軸と光受信手段201の受光軸が平行でなければならない。このことは図7を用いて説明する。
Here, if the optical transmission angle (directivity) of the
図7(a)は光送信手段103である発光素子9と光受信手段201である受光素子17の発光軸51と、パイロット光送信手段208である光源29とパイロット光受信手段104である光学レンズ10に封入される4分割PDの受光軸50が平行状態にある理想的な場合を示している。このような場合には4分割PDで光源29の位置を見つけることで、光源29に隣接して置かれる光受信手段201に光送信手段103から放たれる第1の光信号を当てることができる。ところが、実際の製造過程では部品のバラツキや組立・取付け時においてこの発光軸51及び受光軸50が必ずしも平行にならないケースが発生することがある。むしろこのように光軸が平行でないケースの方が多いものと思われる。
FIG. 7A shows the light emitting element 9 as the light transmitting means 103 and the
図7(b)ではそのような発光軸51と受光軸50が平行状態になく軸ずれ状態にある場合を示している。このような場合には4分割PDで光源29の位置を見つけても、光源29に隣接しておかれる光受信手段201に光送信手段103から放たれる光信号を正確に当てることができず、データ伝送が実現できない。
FIG. 7B shows a case where the
そこで、本発明では、送信ユニット100のパイロット光受信手段104で受信ユニット200のパイロット光送信手段208の位置を見つけた後に、受信ユニット200からエラー検出手段204で検出した受信エラーレート情報をパイロット光送信手段208を用いて通知し、送信ユニット100はこの情報を基に、なるべくエラーレート情報により示されるエラーが少なくなるように光軸を合わせることで、より正確な自動光軸合わせを実現している。
Therefore, in the present invention, after the pilot light receiving means 104 of the
次に、本発明では、受信ユニット200からパイロット光でパケット化されたエラーレート情報を送信しているが、図8にそのパケット構成例を紹介する。この図8に示すようにエラーレート情報を伝送するためにデータを識別するためのコマンドヘッダ40と、送信するデータ長41と、エラーレートデータ(情報)42と、データエンド43で構成されるようなパケット化を行ってパイロット光信号で送信している。
Next, in the present invention, error rate information packetized with pilot light is transmitted from the receiving
本発明ではまた、受信エラーレートの量によりサーチの移動ステップ量を可変させる。すなわち、エラーが多い場合は粗く動き、少ない場合は細かく動くことで、より高速で信頼性の高い光軸合わせを実現できる。図9はエラー情報を用いたサーチ動作の一例を示す説明図である。送信ユニット100は、受信ユニット200からのパイロット光レベルによるサーチ終了後、受信ユニット200からのエラー情報によるサーチ動作を行う。本サーチ動作では、4分割PDにより光軸位置合わせした位置を中心から外側に渦巻き状に移動しながらスタートポイントのエラーレートよりエラーの少なくなるポイントを探す。さらに、エラーの少なくなるポイントが見つかった場合、そのポイントをスタートポイントとして新規に渦巻き状のサーチ動作を行い、エラーレートがある閾値以下(例えば10の−9乗)になった場合、サーチを終了する。
In the present invention, the amount of search movement steps is varied according to the amount of reception error rate. That is, when the error is large, the optical axis is moved roughly, and when the error is small, the optical axis is aligned at higher speed and with higher reliability. FIG. 9 is an explanatory diagram showing an example of a search operation using error information. The
図10(a)、(b)はエラー量によるサーチ動作の違いを示したものである。スタートポイントでのエラーが多い場合、本来の光軸と大きく離れている可能性が大きいため、図10(a)のように1回に動くステップ幅を大きく(粗く)することで、本来の光軸近くに少ない動作回数で近づけるようにしている。また、図10(b)ではスタートポイントでのエラーが少なく本来の光軸の近くにいると想定される場合であり、1回の移動量を少なく(細かく)し、最適なポイントを外さないようにしている。 FIGS. 10A and 10B show the difference in search operation depending on the error amount. If there are many errors at the start point, there is a high possibility that it is far away from the original optical axis. Therefore, by increasing the step width that moves at one time (rough) as shown in FIG. It is designed to be close to the axis with a small number of operations. FIG. 10B shows a case where it is assumed that there are few errors at the start point and that it is close to the original optical axis. The amount of movement at one time is reduced (finely) so that the optimum point is not removed. I have to.
<第2の実施の形態>
図11は、光送信手段103である発光素子9とパイロット光受信手段104である光学レンズ10に封入される4分割PDの前面に設けた外装(カバー)60による発光軸51と、受光軸50の光軸ずれの様子を示している。図7(a)のように発光軸51と受光軸50が平行の状態であっても、外装(カバー)60による屈折率の違いにより光軸ずれが発生し、図7(b)同様、4分割PDで光源29の位置を見つけても、パイロット光送信手段208である光源29に隣接して置かれる光受信手段201である受光素子17に光送信手段103から放たれる光信号を正確に当てることができず、データ伝送が実現できない。
<Second Embodiment>
FIG. 11 shows a
図12は本発明の第2の実施の形態の光無線伝送装置に係る光無線通信システムを構成する送信ユニット100aを示し、図2に示す構成に対して補正量記憶手段110が追加されている。送信ユニット100aの他の構成及び第2の実施の形態の光無線通信システムを構成する受信ユニット200(図3参照)の構成は同じであるのでその詳細な説明は省略する。第2の実施の形態では、これらの光軸ずれ要因(カバー及び製造過程のバラツキ)をあらかじめ測定して、光軸ずれの補正量をマップとして補正量記憶手段110に記憶しておき、送信ユニット100aのパイロット光受信手段104で受信ユニット200のパイロット光送信手段208の位置を見つけた後に、その位置における光軸ずれ補正量を補正量記憶手段110から読み出し、光軸の補正を行うことで、より正確な光軸合わせを実現している。
FIG. 12 shows a transmission unit 100a constituting an optical wireless communication system according to the optical wireless transmission apparatus of the second embodiment of the present invention, and a correction amount storage means 110 is added to the structure shown in FIG. . Since the other configuration of the transmission unit 100a and the configuration of the reception unit 200 (see FIG. 3) constituting the optical wireless communication system of the second embodiment are the same, detailed description thereof is omitted. In the second embodiment, these optical axis misalignment factors (cover and manufacturing process variations) are measured in advance, and the optical axis misalignment correction amount is stored in the correction amount storage means 110 as a map, and the transmission unit. After finding the position of the pilot light transmitting means 208 of the receiving
図13は補正量記憶手段110に記憶する光軸補正量のマップ例を示し、サーチの可動範囲がパン・チルト共に±15度の場合、5度ごとに補正量を記憶している。パン位置が−10度、チルト位置が5度の場合の補正量は、パン2度、チルト1度となっている。この例では、補正量が5度ごとであるが、もちろんこれは1度ごとにするなど細かくとって精度を上げてもよい。 FIG. 13 shows an example of an optical axis correction amount map stored in the correction amount storage means 110. When the movable range of the search is ± 15 degrees for both pan and tilt, the correction amount is stored every 5 degrees. When the pan position is −10 degrees and the tilt position is 5 degrees, the correction amounts are 2 degrees pan and 1 degree tilt. In this example, the correction amount is every 5 degrees, but of course, this may be taken finely, for example, every 1 degree to increase the accuracy.
また、第2の実施の形態では、第1の実施の形態と同様に、上述の光軸ずれ補正後に、受信ユニット200からエラー検出手段204で検出した受信エラーレート情報をパイロット光送信手段208を用いて通知し、送信ユニット100aはこの情報を基に、なるべくエラーレート情報により示されるエラーが少なくなるように図9、図10に示した方法でサーチして光軸を合わせることで、より正確な自動光軸合わせを実現している。
Further, in the second embodiment, as in the first embodiment, after the optical axis deviation correction described above, the reception error rate information detected by the error detection means 204 from the
1 画像再生装置
2 ディスプレイ
9 発光素子
10 光学レンズ
17 受光素子
29 光源
40 コマンドヘッダ
41 データ長
42 エラーレートデータ
43 データエンド
50 受光軸
51 発光軸
60 外装(カバー)
100、100a 送信ユニット
101、205 制御手段
102 画像受信手段
103 光送信手段
104 パイロット光受信手段
105 受信レベル検出手段
106 復調手段
107 エラーパケット解析手段
108 駆動制御手段
109 サーチ手段(パン、チルト)
110 補正量記憶手段
200 受信ユニット
201 光受信手段
202 画像表示手段
203 信号レベル検出手段
204 エラー検出手段
205 制御手段
206 エラーパケット生成手段
207 変調手段
208 パイロット光送信手段
DESCRIPTION OF
100,
110 Correction amount storage means 200
Claims (2)
前記光受信ユニットは、
前記光受信手段で受信された光信号のエラーレートを算出するエラーレート算出手段と、
前記エラーレート算出手段により算出された前記エラーレートを変調したパイロット光を送信するパイロット光送信手段と、
を備え、
前記光送信ユニットは、
前記パイロット光送信手段から送信されたパイロット光を、複数の受光素子を備えた受光部で受光するパイロット光受光手段と、
前記パイロット光受光手段で受光した前記複数の受光素子の各受光レベルを検出する受光レベル検出手段と、
前記パイロット光受光手段で受光された前記パイロット光を復調してエラーレートを得る復調手段と、
前記光送信手段及び前記パイロット光受光手段を一体的に保持する保持手段と、
前記受光レベル検出手段により検出される複数の受光素子による各受光レベルが等しくなるように前記保持手段の前記パイロット光に対する方向を変更させる第1の方向変更手段と、
前記復調手段により得られるエラーレートが所定値以下になるように、前記第1の方向変更手段により前記保持手段の方向が変更された位置における前記パイロット光受光手段の受光軸を開始位置として外側向きの螺旋状に前記保持手段の方向を変更させる第2の方向変更手段と、
を備えた光無線伝送装置。 The optical signal optical transmission means of the optical transmission unit to transmit, to an optical wireless transmission device which makes received by the optical receiving unit of the optical receiving unit,
The optical receiving unit is:
Error rate calculating means for calculating an error rate of an optical signal received by the optical receiving means ;
A pilot light transmitting means for transmitting a pilot light modulating the error rate calculated by the error rate calculating means,
With
The optical transmission unit includes:
Pilot light receiving means for receiving the pilot light transmitted from the pilot light transmitting means by a light receiving unit including a plurality of light receiving elements ;
A light receiving level detecting means for detecting each light receiving level of the plurality of light receiving elements received by the pilot light receiving means;
Demodulation means for demodulating the pilot light received by the pilot light receiving means to obtain an error rate;
Holding means for holding integrally said light transmitting means and before Kipa pilots light receiving means,
First direction changing means for changing the direction of the holding means with respect to the pilot light so that the light receiving levels of the plurality of light receiving elements detected by the light receiving level detecting means are equal ;
The light receiving axis of the pilot light receiving means at the position where the direction of the holding means has been changed by the first direction changing means is directed outward so that the error rate obtained by the demodulating means is below a predetermined value. Second direction changing means for changing the direction of the holding means in a spiral shape ;
An optical wireless transmission device comprising:
前記光受信ユニットは、
前記光受信手段で受信された光信号のエラーレートを算出するエラーレート算出手段と、
前記エラーレート算出手段により算出されたエラーレートを変調したパイロット光を送信するパイロット光送信手段と、
を備え、
前記光送信ユニットは、
前記パイロット光送信手段から送信されたパイロット光を、複数の受光素子を備えた受光部で受光するパイロット光受光手段と、
前記パイロット光受光手段で受光した前記複数の受光素子の各受光レベルを検出する受光レベル検出手段と、
前記パイロット光受光手段で受光された前記パイロット光を復調してエラーレートを得る復調手段と、
前記光送信手段及び前記パイロット光受光手段を一体的に保持する保持手段と、
前記受光レベル検出手段により検出される複数の受光素子による各受光レベルが等しくなるように前記保持手段の前記パイロット光に対する方向を変更させる第1の方向変更手段と、
前記保持手段に一体的に保持された前記光送信手段と前記パイロット光受光手段との光軸のずれ量に対する補正量を記憶した記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された補正量に基づいて、前記第1の方向変更手段で変更した前記保持手段の方向を変更させる第2の方向変更手段と、
前記復調手段により得られるエラーレートが所定値以下になるように、前記第2の方向変更手段により前記保持手段の方向が変更された位置における前記パイロット光受光手段の受光軸を開始位置として外側向きの螺旋状に前記保持手段の方向を変更させる第3の方向変更手段と、
を備えた光無線伝送装置。 The optical signal optical transmission means of the optical transmission unit to transmit, to an optical wireless transmission device which makes received by the optical receiving unit of the optical receiving unit,
The optical receiving unit is:
Error rate calculating means for calculating an error rate of an optical signal received by the optical receiving means ;
Pilot light transmitting means for transmitting pilot light obtained by modulating the error rate calculated by the error rate calculating means ;
With
The optical transmission unit includes:
Pilot light receiving means for receiving the pilot light transmitted from the pilot light transmitting means by a light receiving unit including a plurality of light receiving elements ;
A light receiving level detecting means for detecting each light receiving level of the plurality of light receiving elements received by the pilot light receiving means;
Demodulation means for demodulating the pilot light received by the pilot light receiving means to obtain an error rate;
Holding means for holding integrally said light transmitting means and before Kipa pilots light receiving means,
First direction changing means for changing the direction of the holding means with respect to the pilot light so that the light receiving levels of the plurality of light receiving elements detected by the light receiving level detecting means are equal ;
Storage means for storing a correction amount for the deviation amount of the optical axis of said light transmitting means and the front Kipa pilots light receiving means which is integrally held by the holding means,
Based on the correction amount stored in the storage means, a second direction changing means for changing the direction of said holding means modified by the first direction changing means,
The light receiving axis of the pilot light receiving means at the position where the direction of the holding means has been changed by the second direction changing means is directed outward so that the error rate obtained by the demodulating means is below a predetermined value. A third direction changing means for changing the direction of the holding means in a spiral shape ;
An optical wireless transmission device comprising:
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