JP2009071542A

JP2009071542A - Illumination light receiver and illumination light communication system

Info

Publication number: JP2009071542A
Application number: JP2007237196A
Authority: JP
Inventors: Ryuzo Shiraki; 隆三白木
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2007-09-12
Filing date: 2007-09-12
Publication date: 2009-04-02

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an illumination light receiver capable of eliminating the necessity of a filter for transmitting light corresponding to wavelength, which has been conventionally required, and easily raising ability in a wavelength dissolving mechanism part, and to provide an illumination light communication system. <P>SOLUTION: The illumination light receiver 100 (or 200) includes: the wavelength dissolving mechanism 160 (or 170) for dissolving the illumination light 4 which includes optical signal data assigned to the wavelengths of three primary colors, for each wavelength of the three primary colors; and light receiving parts 3a/3b/3c which are singly irradiated with each dissolved wavelength of the three primary colors and take out the optical signal data by performing conversion into an electric signal. The wavelength dissolving mechanism 160 (or 170) includes a prism 2 or a diffraction grating 9. The light receiving parts 3a/3b/3c are a photodiode array. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、照明光を利用して信号を伝達する照明光受信装置及び照明光通信システムに関するものである。 The present invention relates to an illumination light receiving apparatus and an illumination light communication system that transmit signals using illumination light.

従来の照明光通信システムについて、図３に基づいて説明すると以下の通りである。 A conventional illumination light communication system will be described below with reference to FIG.

すなわち、図３は、従来の照明光通信システムを示す。従来の照明光通信システムは、変調器１１０、照明光送信装置１２０、照明光受信装置１３０、および復調器１５０を備える。照明光受信装置１３０は、それぞれ赤フィルタ１３０ａ、緑フィルタ１３０ｂ、青フィルタ１３０ｃ、および各フィルタを介して受光する受光素子１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃを有する。赤フィルタ１３０ａ、緑フィルタ１３０ｂ、青フィルタ１３０ｃは、それぞれ、照明光の波長成分を選択的に透過させる構造を備えている。受光素子１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃは、それぞれ赤フィルタ１３０ａ、緑フィルタ１３０ｂ、青フィルタ１３０ｃを介して受光した赤い光、緑の光、青い光を電気信号に変換する。復調器１５０は、赤い光、緑の光、青い光に対応する、異なるレートで変調された電気信号を入力して、それぞれ復調して元のデータに変換して出力する。 That is, FIG. 3 shows a conventional illumination light communication system. The conventional illumination light communication system includes a modulator 110, an illumination light transmitter 120, an illumination light receiver 130, and a demodulator 150. The illumination light receiving device 130 includes a red filter 130a, a green filter 130b, a blue filter 130c, and light receiving elements 140a, 140b, and 140c that receive light through the filters, respectively. Each of the red filter 130a, the green filter 130b, and the blue filter 130c has a structure that selectively transmits the wavelength component of the illumination light. The light receiving elements 140a, 140b, and 140c convert red light, green light, and blue light received through the red filter 130a, the green filter 130b, and the blue filter 130c, respectively, into electrical signals. The demodulator 150 receives electrical signals modulated at different rates corresponding to red light, green light, and blue light, demodulates them, converts them into original data, and outputs them.

このように構成された従来の照明光通信システムの動作を説明する。 The operation of the conventional illumination light communication system configured as described above will be described.

送信する元データが変調器１１０に入力される。次に、変調器１１０は、照明光送信装置１２０内に設けられた図示しない赤ＬＥＤ、緑ＬＥＤ、青ＬＥＤの発光電力に応じた多重数となるように入力された直列データを並列の３つのデータに分配し、その分配した並列データを各ＬＥＤに割り当て、それぞれの多重数に応じたレートで出力する。 Original data to be transmitted is input to the modulator 110. Next, the modulator 110 converts the serial data input in parallel so as to be a multiplex number corresponding to the emission power of the red LED, green LED, and blue LED (not shown) provided in the illumination light transmitting device 120 in parallel. The data is distributed to the data, and the distributed parallel data is assigned to each LED and output at a rate according to the number of multiplexing.

変調器１１０を用いて照明光送信装置１２０に入力されたデータは、照明光にデータを乗せるために、照明光送信装置１２０より照明光と同時に発信され、照明光受信装置１３０に照射される。照明光受信装置１３０は、照明光の波長成分を選択的に透過させる赤フィルタ１３０ａ、緑フィルタ１３０ｂ、青フィルタ１３０ｃを備えた構造となっており、照明光に混在して発信された光信号データを各フィルタ１３０ａないし１３０ｃを介して波長毎に受信し、それを受光素子１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃによって電気信号に変換する。復調器１５０は、赤い光、緑の光、青い光に対応する、異なるレートで変調されている電気信号を並列に入力し、それぞれ復調して元の直列データに変換して出力する。 Data input to the illumination light transmitting device 120 using the modulator 110 is transmitted simultaneously with the illumination light from the illumination light transmitting device 120 and is applied to the illumination light receiving device 130 in order to place the data on the illumination light. The illumination light receiving device 130 has a structure including a red filter 130a, a green filter 130b, and a blue filter 130c that selectively transmit the wavelength component of the illumination light, and optical signal data transmitted in a mixed manner with the illumination light. Is received for each wavelength through the filters 130a to 130c, and converted into electrical signals by the light receiving elements 140a, 140b, and 140c. The demodulator 150 inputs in parallel electric signals modulated at different rates corresponding to red light, green light, and blue light, respectively demodulates them, converts them into original serial data, and outputs them.

特許文献１は、図３に示す構成を備えた照明光通信システムを用いて、異なる波長によって送信されたデータにそれぞれ役割を持たせている。より具体的には、高帯域な伝送が必要なリアルタイム画像情報などを緑色ＬＥＤで送信し、それほどの帯域を必要としないデータを赤色ＬＥＤで送信する。受信側においては光フィルタを用いて色ごとに波長を分解し、それぞれのデータに応じた処理を行っている。つまり、３原色それぞれの通信品質が異なることを利用して、データの重要度に応じて送信に使用する波長を変え、異なる伝送速度要求に応じたデータ伝送を可能としている。一方で、たとえば音声とコンピュータ用データなど要求される通信品質が異なる場合に、それらのデータ種別に応じて異なる品質でデータを多重することも可能にしている。 Patent Document 1 uses an illumination light communication system having the configuration shown in FIG. 3 to assign roles to data transmitted at different wavelengths. More specifically, real-time image information or the like that requires high-bandwidth transmission is transmitted using a green LED, and data that does not require such a band is transmitted using a red LED. On the receiving side, the wavelength is decomposed for each color using an optical filter, and processing corresponding to each data is performed. That is, by utilizing the fact that the communication qualities of the three primary colors are different, the wavelength used for transmission is changed according to the importance of data, and data transmission according to different transmission speed requirements is made possible. On the other hand, when required communication qualities such as voice and computer data are different, it is possible to multiplex data with different qualities according to their data types.

特許文献２は、照明装置の制御を行う照明制御装置が、配信情報の内容と照明装置の位置に応じて、情報配信の要否、および付加情報の要否を判定して照明装置の制御を行い、その制御によって携帯電話通信可能エリア外に設置された照明装置が可視光を出射し、携帯電話通信可能エリア外にある携帯通信端末がその可視光を受信することにより、緊急／警告情報の配信を行う情報配信システム、照明制御装置、携帯通信端末、及び情報配信方法を提供している。そして、携帯通信端末は、受光した可視光（照明光と信号光とからなる）から信号光のみを取得するための波長選択フィルタを受光部に備えた構成を有している。 In Patent Document 2, the lighting control device that controls the lighting device determines whether information distribution is necessary and whether additional information is necessary according to the content of the distribution information and the position of the lighting device, and controls the lighting device. The illuminating device installed outside the mobile phone communicable area emits visible light by the control, and the mobile communication terminal outside the mobile phone communicable area receives the visible light. An information distribution system, a lighting control device, a mobile communication terminal, and an information distribution method for performing distribution are provided. The mobile communication terminal has a configuration in which the light receiving unit includes a wavelength selection filter for obtaining only the signal light from the received visible light (consisting of illumination light and signal light).

特許文献３は、光学レンズによって可視光画像と不可視光画像とを含む光学画像を取り込んで、これを波長分解光学系によって近赤外光光学画像と、可視光光学画像と、紫外光光学画像と、に分離すると共に、撮像部によってこれら近赤外光光学画像、可視光光学画像、紫外光光学画像を映像信号に変換した後、増幅部によって赤色映像信号、緑色映像信号、青色映像信号に変換してモニタに供給し、疑似カラー画像として表示している。 In Patent Document 3, an optical image including a visible light image and an invisible light image is captured by an optical lens, and the near-infrared light optical image, visible light optical image, and ultraviolet light optical image are captured by a wavelength resolving optical system. In addition, the near-infrared optical image, visible light optical image, and ultraviolet optical image are converted into video signals by the imaging unit, and then converted into red video signals, green video signals, and blue video signals by the amplification unit. Then, it is supplied to the monitor and displayed as a pseudo color image.

特許文献４は、入射光を偏光方向分解・波長分解する機能を有するフィルタ部と、偏光方向が変化しない第１のモードと、偏光方向を他の偏光方向に変化、または上記他の偏光方向を上記偏光方向に変化させる第２のモードとを切り換える切換部と、を有するフィルタ手段と、第１のモードと第２のモードにより透過した複数の透過波長光をそれぞれ受光し、電気信号に変換して記録手段に出力する光電変換手段と、記録手段からの複数の電気信号に基づいて映像信号を出力する信号処理手段とを備えたテレビカメラ装置を提供している。 Patent Document 4 discloses a filter unit having a function of decomposing incident light with polarization direction decomposition and wavelength decomposition, a first mode in which the polarization direction does not change, changing the polarization direction to another polarization direction, or changing the other polarization direction. Filter means having a switching unit for switching between the second mode for changing the polarization direction, and a plurality of transmission wavelength light beams transmitted in the first mode and the second mode, respectively, and convert them into electric signals. There is provided a television camera apparatus including a photoelectric conversion means for outputting to a recording means and a signal processing means for outputting a video signal based on a plurality of electrical signals from the recording means.

特許文献５は、回析格子と、レンズと、導波路アレイ素子と、を用いた光合分波器において、合・分波される光信号を伝搬させる各導波路の間隔が数十μｍ以下に狭められるように火炎堆積法、反応性イオンエッチングの技法によって製作された導波路アレイ素子を利用することによって、回析格子のピッチの細線化やレンズの長焦点距離化を図ることなく、高分解能な特性の合分波器を提供している。
特開２００３−３１８８３６号公報（平成１５年１１月７日（２００３．１１．７）公開）特開２００６−１３５８５９号公報（平成１８年５月２５日（２００６．５．２５）公開）特開平６−１２１３２５号公報（平成６年（１９９４）４月２８日公開）特開平９−２４７６９３号公報（平成９年（１９９７）９月１９日公開）特開平７−７７６２７号公報（平成７年（１９９５）３月２０日公開） In Patent Document 5, in an optical multiplexer / demultiplexer using a diffraction grating, a lens, and a waveguide array element, the interval between each waveguide for propagating optical signals to be combined / demultiplexed is several tens of μm or less. By using waveguide array elements fabricated by flame deposition and reactive ion etching techniques to reduce the resolution, high resolution is achieved without reducing the pitch of the diffraction grating and increasing the focal length of the lens. Provides a multiplexer / demultiplexer with unique characteristics.
JP 2003-318836 A (published November 7, 2003 (2003. 11.7)) JP 2006-135859 A (published May 25, 2006 (2006.25.25)) JP-A-6-121325 (published April 28, 1994) Japanese Patent Laid-Open No. 9-247693 (published on September 19, 1997) JP-A-7-77627 (published March 20, 1995)

しかしながら、例えば、特許文献１に記載される従来の照明光受信システムは、全ての波長の照明光が受信装置１３０に同時に照射されるため、信号の分解のため、それぞれの波長に対応した光を透過させるフィルタ１３０ａ〜１３０ｃの形成が不可欠であった。 However, for example, the conventional illumination light receiving system described in Patent Document 1 irradiates the receiving device 130 with illumination light of all wavelengths at the same time, so that light corresponding to each wavelength is emitted for signal decomposition. The formation of the filters 130a to 130c to be transmitted was indispensable.

このフィルタ１３０ａ〜１３０ｃは、通常は樹脂によって形成されており、機械的な外力に対して弱いという欠点がある。また、受光素子１４０ａ〜１４０ｃの表面にキズが入った場合に、特性不良を起こす危険性がある。また、フィルタ１３０ａ〜１３０ｃの形成工程が付加されるため、受光素子１４０ａ〜１４０ｃの製造工程が長くなり、製造コストが高くなる、あるいはチップの良品率が低下する、という問題があった。 These filters 130a to 130c are usually made of resin and have a drawback of being weak against mechanical external force. Further, when the surface of the light receiving elements 140a to 140c is flawed, there is a risk of causing characteristic defects. In addition, since the formation process of the filters 130a to 130c is added, there is a problem that the manufacturing process of the light receiving elements 140a to 140c becomes long, the manufacturing cost increases, or the yield rate of chips decreases.

また、特許文献３に記載される波長分解光学機構は、不可視光画像と可視光画像とを同時に取り込みかつ分離するために、特殊な干渉機構を利用した光学フィルタを介して波長分離を行う必要があった。 Further, the wavelength resolving optical mechanism described in Patent Document 3 needs to perform wavelength separation via an optical filter using a special interference mechanism in order to simultaneously capture and separate an invisible light image and a visible light image. there were.

また、回折格子を用いて光信号を合・分波する特許文献５では、分解した光を波長ごとに導波するために導波路アレイが必要不可欠な要素であり、また光ファイバーにより導いた光を照射する必要があった。 Further, in Patent Document 5 in which optical signals are multiplexed / demultiplexed using a diffraction grating, a waveguide array is an indispensable element for guiding the decomposed light for each wavelength. It was necessary to irradiate.

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、従来必要とされてきたそれぞれの波長に対応した光を透過させるフィルタが不要となり、照明光受信装置に使用する受光素子の製造工程を簡略化することにより製造コストを抑えることができ、さらにチップの良品率を高い水準で確保することができ、さらに波長分解機構部の能力向上が容易であり、必要とされる分解能に応じたシステム能力の向上が簡便にできる照明光受信装置及び照明光通信システムを実現することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to eliminate the need for a filter that transmits light corresponding to each wavelength conventionally required, and to receive light used in an illumination light receiving apparatus. By simplifying the device manufacturing process, the manufacturing cost can be reduced, the yield rate of chips can be secured at a high level, and the capability of the wavelength resolving mechanism can be easily improved. An object of the present invention is to realize an illumination light receiving apparatus and an illumination light communication system that can easily improve the system capability according to the resolution.

本発明に係る照明光受信装置及び照明光通信システムは、前記課題を解決するために、３原色の波長に割り当てられた光信号データを含む可視光を前記３原色に係る波長ごとに分解する波長分解機構と、分解した前記３原色の波長ごとに単独で照射され、上記光信号データを電気信号に変換して取り出す受光部と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the illumination light receiving apparatus and the illumination light communication system according to the present invention have a wavelength that decomposes visible light including optical signal data assigned to the wavelengths of the three primary colors for each wavelength of the three primary colors. And a light receiving unit that irradiates each wavelength of the three primary colors separately and converts the optical signal data into an electrical signal.

前記の構成によれば、照明光受信装置が可視光を３原色の波長ごとに分解する機構を備えていることにより、照明光受信装置に入射した照明光は、３原色の波長ごとに分解され、分解された各波長に対応した位置に配置された受光部に単独で照射される。従って、受光部には特定の波長を透過させるためのフィルタが必要なく、受光素子の製造過程においてフィルタ形成工程は不要となり、チップ製造プロセスの簡略化を図ることができるため製造コストを抑えることができ、チップの良品率を高い水準で確保することもできる。 According to the above configuration, the illumination light receiving device includes a mechanism for decomposing visible light for each wavelength of the three primary colors, so that the illumination light incident on the illumination light receiving device is decomposed for each wavelength of the three primary colors. The light receiving unit arranged at a position corresponding to each resolved wavelength is irradiated alone. Therefore, the light receiving portion does not require a filter for transmitting a specific wavelength, and a filter forming process is not necessary in the manufacturing process of the light receiving element, and the chip manufacturing process can be simplified, thereby reducing the manufacturing cost. It is also possible to ensure a high yield rate of chips.

本発明に係る照明光受信装置及び照明光通信システムでは、前記波長分解機構は、プリズムを含むことが好ましい。 In the illumination light receiving apparatus and the illumination light communication system according to the present invention, it is preferable that the wavelength resolution mechanism includes a prism.

前記照明光受信装置がプリズムによって波長を分解する機構を備えることにより、波長に応じた角度で光信号データを含む可視光が各受光部に照射され、その結果、該受光部は特定の波長を透過させるためのフィルタを必要とせず、受光素子の製造過程においてフィルタ形成工程が不要となる。また波長の分解機構にプリズムを用いることにより、波長の分解能を向上させることが可能となる。 By providing the illumination light receiving device with a mechanism for decomposing the wavelength by the prism, visible light including optical signal data is irradiated to each light receiving unit at an angle corresponding to the wavelength, and as a result, the light receiving unit has a specific wavelength. A filter for transmitting light is not required, and a filter forming step is not necessary in the manufacturing process of the light receiving element. In addition, the wavelength resolution can be improved by using a prism for the wavelength resolution mechanism.

本発明に係る照明光受信装置及び照明光通信システムでは、前記波長分解機構は、回折格子と、回折格子に入射する光を平行光にするレンズと、を含むことが好ましい。 In the illumination light receiving apparatus and the illumination light communication system according to the present invention, it is preferable that the wavelength resolving mechanism includes a diffraction grating and a lens that collimates light incident on the diffraction grating.

前記照明光受信装置が、照明光発信装置から入射した光を平行光にするレンズと、入射した光を波長ごとに分解する回折格子と、を備えることにより、光信号データを含む可視光は、３原色の波長ごとに分解され、分解された各波長に対応した位置に配置された受光部にそれぞれ照射され、その結果、該受光部は特定の波長を透過させるためのフィルタを必要とせず、受光素子の製造過程においてフィルタ形成工程は不要となる。また波長の分解機構に回折格子を用いることにより、波長の分解能を向上させることが可能となる。 The illumination light receiving device includes a lens that collimates the light incident from the illumination light transmitting device, and a diffraction grating that decomposes the incident light for each wavelength. Each of the three primary colors is decomposed and irradiated to the light receiving unit disposed at a position corresponding to each of the decomposed wavelengths. As a result, the light receiving unit does not need a filter for transmitting a specific wavelength, The filter forming step is not necessary in the manufacturing process of the light receiving element. Further, by using a diffraction grating for the wavelength resolution mechanism, it is possible to improve the wavelength resolution.

本発明に係る照明光受信装置及び照明光通信システムでは、前記受光部は、フォトダイオードアレイであることが好ましい。 In the illumination light receiving device and the illumination light communication system according to the present invention, the light receiving unit is preferably a photodiode array.

前記受光部がフォトダイオードアレイであることにより、必要とされる分解能に応じて、システムの能力を向上させ、より正確なデータ通信を実現することができる。また、将来的に３原色ではなくより多くの波長を発信することのできる素子が開発され利用できるようになった場合に、利用可能な波長の種類に応じてデータ量を増やすことができ、より効率的な通信を簡便に実現することができる。 Since the light receiving unit is a photodiode array, the system performance can be improved and more accurate data communication can be realized according to the required resolution. In addition, when an element capable of transmitting more wavelengths instead of the three primary colors is developed and can be used in the future, the amount of data can be increased according to the types of wavelengths that can be used. Efficient communication can be easily realized.

本発明に係る照明光通信システムでは、照明光受信装置が、上述した照明光受信装置であることが好ましい。 In the illumination light communication system according to the present invention, the illumination light reception device is preferably the illumination light reception device described above.

照明光通信システムが上述した照明光受信装置であることにより、照明光受信装置に可視光が入射する部分に波長の分解機構を有しているため、従来必要とされてきた特定の波長を透過させるためのフィルタが不要となり、受光部に使用する受光素子の製造工程を簡略化できるため製造コストを抑えることができるとともに、チップの良品率を高い水準で確保することができ、また波長の分解機構の能力向上が容易であり、必要とされる分解能に応じたシステム能力の向上が簡便な照明光通信システムを実現することができる。 Since the illumination light communication system is the illumination light receiving device described above, it has a wavelength decomposing mechanism at a portion where visible light is incident on the illumination light receiving device, and thus transmits a specific wavelength that has been conventionally required. This eliminates the need for a filter, and simplifies the manufacturing process of the light-receiving element used in the light-receiving section, thereby reducing manufacturing costs and ensuring a high level of non-defective chips and wavelength decomposition. It is easy to improve the capability of the mechanism, and it is possible to realize an illumination light communication system that can easily improve the system capability according to the required resolution.

本発明に係る照明光受信装置は、以上のように、従来必要とされてきたフィルタが不要となり、照明光受信装置に使用する受光素子の製造工程を簡略化できるため製造コストを抑えることができるとともに、チップの良品率を高い水準で確保することができる。さらに、波長の分解機構の能力向上が容易であり、必要とされる分解能に応じたシステム能力の向上が簡便にできる照明光受信装置を実現できる。 As described above, the illumination light receiving apparatus according to the present invention does not require a conventionally required filter, and the manufacturing process of a light receiving element used in the illumination light receiving apparatus can be simplified, so that the manufacturing cost can be suppressed. At the same time, the yield rate of chips can be secured at a high level. Furthermore, it is possible to realize an illumination light receiving device that can easily improve the capability of the wavelength resolution mechanism and can easily improve the system capability in accordance with the required resolution.

（実施の形態１）
本発明の実施の形態１について、図１に基づいて説明すると以下の通りである。すなわち、図１は、本実施の形態に係るプリズム２を含む波長分解機構１６０を備えた照明光受信装置１００の概略図を示す。本実施の形態に係る照明光受信装置１００は、波長分解機構１６０と、受光部３ａ・３ｂ・３ｃと、を備える。そして、波長分解機構１６０は、集光レンズ１と、プリズム２と、を備える。 (Embodiment 1)
The first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. That is, FIG. 1 shows a schematic diagram of an illumination light receiving device 100 including a wavelength resolving mechanism 160 including the prism 2 according to the present embodiment. The illumination light receiving apparatus 100 according to the present embodiment includes a wavelength resolving mechanism 160 and light receiving units 3a, 3b, and 3c. The wavelength resolving mechanism 160 includes the condenser lens 1 and the prism 2.

集光レンズ１は、照明光送信装置１２０から照射され３原色の波長に割り当てられた光信号データを含む照射光４を集光し、集光した照射光４をプリズム２に照射する。プリズム２は、集光レンズ１から入射する入射光５ａを３原色の波長ごとに分解し、波長に応じた角度で分散光６を射出する。なお、本実施の形態において、入射光５ａは、赤・緑・青（ＲＧＢ）の３原色に分解される。受光部３ａ・３ｂ・３ｃは、３原色の波長ごとに分解された前記光信号データを受光し、それぞれ電気信号に変換する。なお、図３を参照して前述した構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付している。従って、これらの構成要素の詳細な説明は省略する。 The condensing lens 1 condenses the irradiation light 4 including the optical signal data irradiated from the illumination light transmitting device 120 and assigned to the wavelengths of the three primary colors, and irradiates the condensed irradiation light 4 on the prism 2. The prism 2 decomposes the incident light 5a incident from the condenser lens 1 for each wavelength of the three primary colors, and emits the dispersed light 6 at an angle corresponding to the wavelength. In the present embodiment, the incident light 5a is decomposed into three primary colors of red, green, and blue (RGB). The light receiving units 3a, 3b, and 3c receive the optical signal data decomposed for each of the wavelengths of the three primary colors, and convert them into electrical signals, respectively. It should be noted that the same components as those described above with reference to FIG. Therefore, detailed description of these components is omitted.

上記構成において、３原色の波長に割り当てられた光信号データが、プリズム２を含む波長分解機構１６０によって３原色の波長ごとに分解され、分解された波長に対応した受光部３ａ・３ｂ・３ｃにおいて電気信号に変換して取り出される際の動作を、図１に基づき説明すると、以下の通りである。 In the above configuration, the optical signal data assigned to the wavelengths of the three primary colors is decomposed for each wavelength of the three primary colors by the wavelength separation mechanism 160 including the prism 2, and in the light receiving units 3a, 3b, and 3c corresponding to the decomposed wavelengths. The operation when the electric signal is converted and taken out will be described with reference to FIG.

上記の構成によれば、変調器１１０を用いて照明光送信装置１２０に入力されたデータは、照明光４と共に照明光送信装置１２０から発信される。３原色の波長に割り当てられた光信号データを含む照射光４は集光レンズ１で集光され、入射光５ａとなってプリズム２に入射する。そして、光は波長によって屈折率が異なる特性を有するため、入射光５ａはプリズム２において３原色の波長ごとに分解される。そして、分散光６が波長に応じた角度でプリズム２から射出され、角度に応じた位置に配置された受光部３ａ・３ｂ・３ｃにそれぞれ単独で照射される。受光部３ａ・３ｂ・３ｃに照射された光信号データは、電気信号に変換され、復調器１５０においてそれぞれ復調して元のデータに信号化され出力される。 According to the above configuration, the data input to the illumination light transmitting device 120 using the modulator 110 is transmitted from the illumination light transmitting device 120 together with the illumination light 4. Irradiation light 4 including optical signal data assigned to the wavelengths of the three primary colors is collected by the condenser lens 1 and enters the prism 2 as incident light 5a. Since the light has a characteristic that the refractive index differs depending on the wavelength, the incident light 5a is decomposed in the prism 2 for each wavelength of the three primary colors. Then, the dispersed light 6 is emitted from the prism 2 at an angle corresponding to the wavelength, and individually irradiated to the light receiving portions 3a, 3b, and 3c arranged at positions corresponding to the angle. The optical signal data irradiated to the light receiving units 3a, 3b, and 3c is converted into electric signals, demodulated by the demodulator 150, converted into original data, and output.

上記構成において、３原色の波長に割り当てられた光信号データが、プリズム２を含む波長分解機構１６０によって３原色の波長ごとに分解され、分解された波長に対応した受光部３ａ・３ｂ・３ｃにおいて電気信号に変換して取り出される際の効果を、図１に基づき説明すると、以下の通りである。 In the above configuration, the optical signal data assigned to the wavelengths of the three primary colors is decomposed for each wavelength of the three primary colors by the wavelength separation mechanism 160 including the prism 2, and in the light receiving units 3a, 3b, and 3c corresponding to the decomposed wavelengths. The effects when converted into electric signals and taken out will be described with reference to FIG.

上記の構成によれば、照明光受信装置１００が、照明光４を３原色の波長ごとに分解する波長分解機構１６０を有しているため、照明光受信装置１００に入射した照明光４は、プリズム２において３原色の波長ごとに分解される。そして、分散光６が波長に応じた角度でプリズム２から射出され、角度に応じた位置に配置された受光部３ａ・３ｂ・３ｃにそれぞれ単独で照射される。従って、受光部３ａ・３ｂ・３ｃには、従来のように特定の波長を透過させるためのフィルタが必要なく、受光素子の製造過程においてフィルタ形成工程は不要となり、チップ製造プロセスの簡略化を図ることができる。その結果、製造コストを抑えることができ、チップの良品率を高い水準で確保することもできる。 According to the above configuration, the illumination light receiving device 100 has the wavelength resolution mechanism 160 that decomposes the illumination light 4 for each of the wavelengths of the three primary colors, so that the illumination light 4 incident on the illumination light receiving device 100 is The prism 2 is decomposed for each wavelength of the three primary colors. Then, the dispersed light 6 is emitted from the prism 2 at an angle corresponding to the wavelength, and individually irradiated to the light receiving portions 3a, 3b, and 3c arranged at positions corresponding to the angle. Therefore, the light receiving portions 3a, 3b, and 3c do not require a filter for transmitting a specific wavelength as in the prior art, and a filter forming step is not necessary in the light receiving element manufacturing process, thereby simplifying the chip manufacturing process. be able to. As a result, the manufacturing cost can be suppressed, and the yield rate of chips can be secured at a high level.

あるいは、受光部３ａ・３ｂ・３ｃにおいて、ＲＧＢの波長に割り当てられた光信号を個別に電気信号に変換して取り出すことができるため、信号の種類は通常のデジタル信号データ、画像データ、パルス信号データ等をもって通信を行うことができる。さらに、一定の波長ごとに付加された光信号データは、補完的なものに限定されず、ＲＧＢの波長ごとに独立したデータを送信し、個別に受信することができる。従って、従来の方法に比べてデータ量を飛躍的に増大させることが可能となる。 Alternatively, in the light receiving units 3a, 3b, and 3c, since the optical signals assigned to the RGB wavelengths can be individually converted into electrical signals and extracted, the types of signals are normal digital signal data, image data, and pulse signals. Communication is possible with data. Furthermore, the optical signal data added for each fixed wavelength is not limited to complementary data, and independent data can be transmitted for each RGB wavelength and received individually. Therefore, it is possible to dramatically increase the amount of data compared to the conventional method.

また、受光部３ａ・３ｂ・３ｃにおいて、フォトダイオードを複数個並べたフォトダイオードアレイを用いることにより、将来的に３原色ではなくより多くの波長を発信することのできる素子が開発され利用できるようになった場合に、利用可能な波長の種類に応じてデータ量を増やすことができ、より効率的な通信を簡便に実現することができる。
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２について、図２に基づいて説明すると以下の通りである。すなわち、図２は、本実施の形態に係る回折格子９を含む波長分解機構１７０を備えた照明光受信装置２００の概略図を示す。本実施の形態に係る照明光受信装置２００は、波長分解機構１７０と、受光部３ａ・３ｂ・３ｃと、を備える。また、本実施の形態に係る波長分解機構１７０は、フレネルレンズ７と、集光鏡８と、回折格子９と、を備える。 Further, by using a photodiode array in which a plurality of photodiodes are arranged in the light receiving portions 3a, 3b, and 3c, an element capable of transmitting more wavelengths instead of the three primary colors can be developed and used in the future. In this case, the amount of data can be increased according to the types of wavelengths that can be used, and more efficient communication can be easily realized.
(Embodiment 2)
Embodiment 2 of the present invention will be described below with reference to FIG. That is, FIG. 2 shows a schematic diagram of the illumination light receiving apparatus 200 including the wavelength resolving mechanism 170 including the diffraction grating 9 according to the present embodiment. The illumination light receiving apparatus 200 according to the present embodiment includes a wavelength resolving mechanism 170 and light receiving units 3a, 3b, and 3c. The wavelength resolving mechanism 170 according to the present embodiment includes a Fresnel lens 7, a condenser mirror 8, and a diffraction grating 9.

フレネルレンズ７は、通常のレンズを同心円状に切り厚みを減らしたレンズである。照明光送信装置１２０から照射され、３原色の波長に割り当てられた光信号データを含む照射光４はフレネルレンズ７によって入射光（平行光）５ｂを獲得し、次に集光鏡８に照射される。回折格子９は、プリズムと同じように、光の回折現象を利用して特定の波長（スペクトル）を得るための装置であり、微細な溝が平行に刻まれた板状の素子となっている。この回折格子９を回転して入射角と反射角を選択することにより、特定波長の光が取り出される。本実施の形態においては、回折格子９への入射光（集光１０）は、回折格子９においてＲＧＢの３原色の波長に分解される。なお、図３を参照して前述した構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付している。従って、これらの構成要素の詳細な説明は省略する。 The Fresnel lens 7 is a lens in which a normal lens is concentrically cut to reduce the thickness. Irradiation light 4 radiated from the illumination light transmitting device 120 and including optical signal data assigned to the wavelengths of the three primary colors acquires incident light (parallel light) 5b by the Fresnel lens 7, and then irradiates the condensing mirror 8. The Like the prism, the diffraction grating 9 is a device for obtaining a specific wavelength (spectrum) by utilizing a light diffraction phenomenon, and is a plate-like element in which fine grooves are engraved in parallel. . By rotating the diffraction grating 9 and selecting an incident angle and a reflection angle, light having a specific wavelength is extracted. In the present embodiment, the incident light (collected light 10) to the diffraction grating 9 is decomposed into the wavelengths of the three primary colors of RGB in the diffraction grating 9. It should be noted that the same components as those described above with reference to FIG. Therefore, detailed description of these components is omitted.

上記構成において、３原色の波長に割り当てられた光信号データが、回折格子９による波長分解機構１７０によって３原色の波長ごとに分解され、分解された波長に対応した受光部３ａ・３ｂ・３ｃにおいて電気信号に変換して取り出される際の動作を、図２に基づき説明すると、以下の通りである。 In the above configuration, the optical signal data assigned to the wavelengths of the three primary colors is decomposed for each wavelength of the three primary colors by the wavelength separation mechanism 170 by the diffraction grating 9, and in the light receiving units 3a, 3b, and 3c corresponding to the decomposed wavelengths. The operation when the electric signal is converted and taken out will be described with reference to FIG.

上記の構成によれば、変調器１１０を用いて照明光送信装置１２０に入力されたデータは、照明光４と共に照明光送信装置１２０から発信される。３原色の波長に割り当てられた光信号データを含む照射光４はフレネルレンズ７で集光され、入射光（平行光）５ｂとなって集光鏡８に照射される。入射光（平行光）５ｂは、集光鏡８によって回折格子９に向かって反射し、集光１０となって回折格子９に照射される。集光１０は、回折格子９において３原色の波長ごとに分解され、分解された各波長に対応した位置に配置された受光部３ａ・３ｂ・３ｃに、回折光１１としてそれぞれ照射される。各受光部３ａ・３ｂ・３ｃに照射した光信号データは、電気信号に変換され、復調器１５０においてそれぞれ復調して元のデータに信号化され出力される。 According to the above configuration, the data input to the illumination light transmitting device 120 using the modulator 110 is transmitted from the illumination light transmitting device 120 together with the illumination light 4. Irradiation light 4 including optical signal data assigned to the wavelengths of the three primary colors is condensed by the Fresnel lens 7 and is incident on the condensing mirror 8 as incident light (parallel light) 5b. Incident light (parallel light) 5 b is reflected by the condensing mirror 8 toward the diffraction grating 9 to be condensed 10 and applied to the diffraction grating 9. The condensed light 10 is decomposed for each wavelength of the three primary colors in the diffraction grating 9, and is irradiated as diffracted light 11 to the light receiving portions 3 a, 3 b, and 3 c disposed at positions corresponding to the decomposed wavelengths. The optical signal data irradiated to the light receiving units 3a, 3b, and 3c is converted into an electrical signal, demodulated by the demodulator 150, converted into the original data, and output.

上記構成において、３原色の波長に割り当てられた光信号データが、回折格子９による波長分解機構１７０によって３原色の波長ごとに分解され、分解された波長に対応した受光部３ａ・３ｂ・３ｃにおいて電気信号に変換して取り出される際の効果は、図１を参照して前述した効果と同一であり、その詳細な説明は省略する。なお、本実施の形態で用いるフレネルレンズ７は、レンズの軽量化、コンパクト化に大きな効果を有するものであり、従って、回折格子９を含む波長分解機構１７０を備えた照明光受信装置２００自体の軽量化、コンパクト化にも有効である。なお、平行光を獲得できるレンズ系であれば、本実施の形態に用いるレンズはフレネルレンズに限定されることはない。 In the above configuration, the optical signal data assigned to the wavelengths of the three primary colors is decomposed for each wavelength of the three primary colors by the wavelength separation mechanism 170 by the diffraction grating 9, and in the light receiving units 3a, 3b, and 3c corresponding to the decomposed wavelengths. The effect when converted into an electrical signal and taken out is the same as the effect described above with reference to FIG. 1, and detailed description thereof is omitted. Note that the Fresnel lens 7 used in the present embodiment has a great effect on reducing the weight and size of the lens, and accordingly, the illumination light receiving device 200 including the wavelength resolving mechanism 170 including the diffraction grating 9 is used. It is also effective for reducing weight and size. Note that the lens used in this embodiment is not limited to a Fresnel lens as long as it is a lens system that can acquire parallel light.

本発明によって、照明光を利用して信号を伝達する照明光受信装置及び照明光通信システムに適用することができる。 The present invention can be applied to an illumination light receiving apparatus and an illumination light communication system that transmit signals using illumination light.

本発明の実施の形態を示すものであり、プリズムによる波長分解機構を用いた照明光通信システムの模式図である。1, showing an embodiment of the present invention, is a schematic diagram of an illumination light communication system using a wavelength resolving mechanism using a prism. FIG. 本発明の実施の形態を示すものであり、回折格子による波長分解機構を用いた照明光通信システムの模式図である。1, showing an embodiment of the present invention, is a schematic diagram of an illumination light communication system using a wavelength resolving mechanism using a diffraction grating. FIG. 従来の照明光通信システムの模式図である。It is a schematic diagram of the conventional illumination light communication system.

符号の説明Explanation of symbols

１集光レンズ（波長分解機構）
２プリズム（波長分解機構）
３ａ、３ｂ、３ｃ受光部
４照明光（可視光）
５ａ、５ｂ入射光
６分散光
７フレネルレンズ（波長分解機構）
８集光鏡（波長分解機構）
９回折格子（波長分解機構）
１０集光
１１回折光
１００、２００照明光受信装置
１１０変調器
１２０照明光送信装置
１３０照明光受信装置
１３０ａ赤フィルタ
１３０ｂ緑フィルタ
１３０ｃ青フィルタ
１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃ受光素子
１５０復調器
１６０プリズムによる波長分解機構（波長分解機構）
１７０回折格子による波長分解機構（波長分解機構） 1 Condensing lens (wavelength resolution mechanism)
2 Prism (wavelength resolution mechanism)
3a, 3b, 3c Light-receiving part 4 Illumination light (visible light)
5a, 5b Incident light 6 Dispersed light 7 Fresnel lens (wavelength resolution mechanism)
8 Focusing mirror (wavelength resolution mechanism)
9 Diffraction grating (wavelength resolution mechanism)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Condensing 11 Diffracted light 100, 200 Illumination light receiving device 110 Modulator 120 Illumination light transmitting device 130 Illumination light receiving device 130a Red filter 130b Green filter 130c Blue filter 140a, 140b, 140c Light receiving element 150 Demodulator 160 Wavelength decomposition by prism Mechanism (wavelength resolution mechanism)
170 Wavelength resolution mechanism by diffraction grating (wavelength resolution mechanism)

Claims

３原色の波長に割り当てられた光信号データを含む可視光を前記３原色に係る波長ごとに分解する波長分解機構と、分解した前記３原色の波長ごとに単独で照射され、上記光信号データを電気信号に変換して取り出す受光部と、を備えることを特徴とする照明光受信装置。 A wavelength resolving mechanism that decomposes visible light including optical signal data assigned to the wavelengths of the three primary colors for each wavelength of the three primary colors, and the optical signal data that is irradiated individually for each wavelength of the decomposed three primary colors An illumination light receiving device comprising: a light receiving unit that converts the electrical signal into a light receiving unit.

前記波長分解機構は、プリズムを含むことを特徴とする請求項１に記載の照明光受信装置。 The illumination light receiving apparatus according to claim 1, wherein the wavelength resolving mechanism includes a prism.

前記波長分解機構は、回折格子と、回折格子に入射する光を平行光にするレンズと、を含むことを特徴とする請求項１に記載の照明光受信装置。 The illumination light receiving apparatus according to claim 1, wherein the wavelength resolving mechanism includes a diffraction grating and a lens that collimates light incident on the diffraction grating.

前記受光部は、フォトダイオードアレイであることを特徴とする請求項１に記載の照明光受信装置。 The illumination light receiving apparatus according to claim 1, wherein the light receiving unit is a photodiode array.

前記照明光受信装置が、請求項１ないし４の何れかに記載の照明光受信装置であることを特徴とする照明光通信システム。 The illumination light communication system, wherein the illumination light reception apparatus is the illumination light reception apparatus according to any one of claims 1 to 4.