JP4654264B2

JP4654264B2 - 光通信デバイスおよび電子機器

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Publication number: JP4654264B2
Application number: JP2008102546A
Authority: JP
Inventors: 克之松井
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2008-04-10
Filing date: 2008-04-10
Publication date: 2011-03-16
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Description

この発明は、光通信デバイスおよび電子機器に関し、詳しくは、ＬＥＤ照明を利用した民生用の可視光通信搭載機器や、ＬＥＤ信号機を利用した車載用可視光通信搭載機器などの可視光通信に好適な光通信デバイスおよび電子機器に関する。

ＬＥＤ(Light Emitting Diode：発光ダイオード)の高性能化、低価格化によりその低消費電力特性や高寿命特性の利点から照明への応用が急速に進んでおり、これを利用した可視光通信が提案されている(例えば、特開２００４−２２１７４７号公報(特許文献１)参照)。

また、この可視光通信の方法には、光の波長により異なる受光信号を分けて送信して多チャンネル化する方法(例えば、特開２００６−１０９４６１号公報(特許文献２)参照)や、音声をＡＭ変調して送信する方法(例えば、特開２００４−１９３９０８号公報(特許文献３)参照)や、４値ＰＰＭによるデジタル通信を行う方法(例えば、ＪＥＩＴＡＣＰ−１２２２(可視光IDシステム) (非特許文献１)参照)などの多くの方式が提案されている。これらの通信方式を実現する小型の光通信デバイスに対する要望がある。

ところが、可視光通信の方式に左右されないすべての方式に対応した汎用のデバイスが提案されておらず、使用する方式に応じた専用の光通信デバイスを用意する必要があった。例えば、アナログ出力とデジタル出力を合わせ持つ光通信デバイスは存在せず、両方式を切り替えて使用する場合は両方のデバイスを搭載する必要があった。また、Ｒ,Ｇ,Ｂに分かれた出力を持つ光通信デバイスは存在せず、Ｒ,Ｇ,Ｂの各波長領域で異なったデータを通信するには全可視光波長領域を受信する光通信デバイスを３個用意し、各光通信デバイスの全面に色フィルターを設けるなどの対策が必要であった。
特開２００４−２２１７４７号公報特開２００６−１０９４６１号公報特開２００４−１９３９０８号公報ＪＥＩＴＡ(Japan Electronics and Information Technology Industries Association；電子情報技術産業協会）)規格ＣＰ−１２２２(可視光IDシステム)

そこで、この発明の課題は、通信方式に関わらず、簡単な構成により可視光波長領域で通信が可能な汎用性のある光通信デバイスおよび電子機器を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の光通信デバイスは、
可視光領域において異なる波長領域に対して受光感度を有する受光部が複数設けられた１チップの受光素子を備え、
上記受光素子の受光面が複数の区域に分けられ、同じ波長領域に対して受光感度を有する受光部群について夫々の上記受光部が上記各区域に離散的に配置されており、
上記受光素子の上記複数の受光部のうち、上記同じ波長領域に対して受光感度を有する受光部群の上記受光部は、互いに接続部を介して繋がっていることを特徴とする。

上記構成の光通信デバイスによれば、上記受光素子の受光面の複数の区域に、同じ波長領域に対して受光感度を有する受光部群について夫々の上記受光部を離散的に配置することによって、各受光部群の受光部が受光素子の受光面の異なった位置に存在するため、正面からの送信光を受信した場合は、各受光部群の受光部が受信し、最も良好な受信が可能となる一方、受光素子の受光面に対して斜め上方からの送信光を受信して受光面の一部に送信光が当たる場合も、すべての受光部群の夫々の少なくとも一部の受光部に信号光が当たることから、斜め方向の受信限界角度を大きく取ることができる。したがって、通信方式に関わらず、簡単な構成により可視光波長領域で通信が可能な汎用性のある光通信デバイスを実現できる。
また、上記受光素子の複数の受光部のうち、同じ波長領域に対して受光感度を有する受光部群の受光部を互いに接続部を介して繋ぐことによって、１つの受光部群から１つの受光信号にまとめて出力端子を介して外部に取り出すことができる。
また、この発明の光通信デバイスは、可視光領域において異なる波長領域に対して受光感度を有する受光部が複数設けられた１チップの受光素子を備え、
上記受光素子の受光面が複数の区域に分けられ、同じ波長領域に対して受光感度を有する受光部群について夫々の上記受光部が上記各区域に離散的に配置されており、
上記受光素子の上記複数の受光部のうち、同じ波長領域に対して受光感度を有する３つの受光部を夫々有する上記受光部群が３組あって、
上記受光素子の受光面が３行３列の格子状の９つの区域に分けられ、第１の上記受光部群が１行１列目と２行２列目と３行３列目に配置され、第２の上記受光部群が１行２列目と２行３列目と３行１列目に配置され、第３の上記受光部群が１行３列目と２行１列目と３行２列目に配置されていることを特徴とする。
上記構成の光通信デバイスによれば、上記受光素子の受光面の複数の区域に、同じ波長領域に対して受光感度を有する受光部群について夫々の上記受光部を離散的に配置することによって、各受光部群の受光部が受光素子の受光面の異なった位置に存在するため、正面からの送信光を受信した場合は、各受光部群の受光部が受信し、最も良好な受信が可能となる一方、受光素子の受光面に対して斜め上方からの送信光を受信して受光面の一部に送信光が当たる場合も、すべての受光部群の夫々の少なくとも一部の受光部に信号光が当たることから、斜め方向の受信限界角度を大きく取ることができる。したがって、通信方式に関わらず、簡単な構成により可視光波長領域で通信が可能な汎用性のある光通信デバイスを実現できる。
また、受光素子の受光面が３行３列の格子状の９つの区域に分けられ、第１の受光部群を１行１列目と２行２列目と３行３列目に配置し、第２の受光部群を１行２列目と２行３列目と３行１列目に配置し、第３の受光部群を１行３列目と２行１列目と３行２列目に配置することによって、３波長に対応する受光部群を効率よく離散的に配置できる。

また、一実施形態の光通信デバイスでは、
上記受光素子の受光面が格子状の複数の区域に分けられており、
上記受光素子の行方向および列方向に沿って互いに隣接する上記受光部は、上記異なる波長領域に対して受光感度を有する。

上記実施形態によれば、上記受光素子の受光面の格子状配置の各区域に、受光部群について夫々の受光部が離散的に配置された状態で、行方向および列方向に沿って互いに隣接する受光部が、異なる波長領域に対して受光感度を有することによって、同じ波長領域に対して受光感度を有する受光部が隣接せずに離散的な配置になる。したがって、受光素子の受光面に対して斜め上方からの送信光を受信して受光面の一部に送信光が当たる場合に、すべての受光部群の夫々の少なくとも一部の受光部に信号光が確実に当たるようにできる。

また、一実施形態の光通信デバイスでは、
上記受光素子の上記複数の受光部のうち、上記同じ波長領域に対して受光感度を有する上記受光部群が複数あって、
上記受光部群毎の上記同じ波長領域に対して受光感度を有する受光部の合計面積が略等しい。

上記実施形態によれば、上記受光素子の受光部群毎の上記同じ波長領域に対して受光感度を有する受光部の合計面積が略等しくすることによって、正面からの送信光を受信した場合は、各波長領域に対応する受光部群が同じ面積で受信し、波長領域毎の送信光のレベルが同じであれば同一レベルの出力信号を得ることができる。

また、一実施形態の光通信デバイスでは、上記受光素子の上部に設けられ、外部からの光を上記複数の受光部に集光するための集光レンズを備えた。

上記実施形態によれば、上記受光素子の上部に設けられた集光レンズにより、外部からの光を上記複数の受光部に集光することによって、受光素子の受光面に送信光を効率よく受光することができ、通信距離を拡大することが可能となる。

また、一実施形態の光通信デバイスでは、
上記受光素子は、上記同じ波長領域に対して受光感度を有する上記受光部群毎に光電変換された複数の受光信号を出力し、
上記受光素子からの上記複数の受光信号を変換して所定の出力信号として出力する受信集積回路を備えた。

上記実施形態によれば、上記受光素子からの複数の受光信号を受信集積回路により変換して所定の出力信号として出力することによって、同じ波長領域に対して受光感度を有する受光部群毎の受光信号を得ることができる。

また、一実施形態の光通信デバイスでは、上記受信集積回路は、上記受光素子からの上記複数の受光信号をデジタル信号として外部に出力する。

上記実施形態によれば、上記受光素子からの複数の受光信号をデジタル信号として受信集積回路から外部に出力することによって、デジタル通信方式へ容易に適用できる。

また、一実施形態の光通信デバイスでは、上記受信集積回路は、上記受光素子からの上記複数の受光信号をアナログ信号として外部に出力する。

上記実施形態によれば、上記受光素子からの複数の受光信号をアナログ信号として受信集積回路から外部に出力することによって、アナログ通信方式へ容易に適用できる。

また、一実施形態の光通信デバイスでは、上記受信集積回路は、上記受光素子からの上記複数の受光信号を、デジタル信号として外部に出力すると共にアナログ信号として外部に出力する。

上記実施形態によれば、上記受光素子からの複数の受光信号をデジタル信号およびアナログ信号として受信集積回路から外部に出力することによって、デジタル通信方式とアナログ通信方式の両方に適用可能となり、汎用性が向上する。

また、一実施形態の光通信デバイスでは、上記受信集積回路は、上記受光素子からの上記複数の受光信号を、外部からの信号選択信号によりアナログ信号として出力するかまたはデジタル信号として出力するかを切り替える切替部を有する。

上記実施形態によれば、上記受光素子からの複数の受光信号を、外部からの信号選択信号によりアナログ信号として出力するかまたはデジタル信号として出力するかを切替部により切り替えることによって、デジタル通信方式とアナログ通信方式の両方に適用可能となり、汎用性が向上する。

また、一実施形態の光通信デバイスでは、上記受信集積回路の上記切替部は、上記複数の受光信号毎に、上記複数の受光信号を上記信号選択信号によりアナログ信号として出力するかまたはデジタル信号として出力するかを切り替える。

上記実施形態によれば、上記複数の受光信号毎に、複数の受光信号を信号選択信号によりアナログ信号として出力するかまたはデジタル信号として出力するかを切替部により切り替えることによって、受光信号毎にデジタル通信方式とアナログ通信方式に切り替えて適用することが可能となり、汎用性が向上する。

また、一実施形態の光通信デバイスでは、上記受信集積回路は、上記切替部により切り替えられた上記複数の受光信号のうちのいずれか１つを、外部からの出力選択信号により選択して外部に出力する出力選択部を備えた。

上記実施形態によれば、上記切替部により切り替えられた複数の受光信号のうちのいずれか１つを、外部からの出力選択信号により出力選択部により選択して外部に出力することによって、出力端子数を減らして、光通信デバイスの小型化、実装信頼性の向上が図れる。

また、この発明の電子機器では、上記のいずれか１つの光通信デバイスを搭載したことを特徴とする。

上記構成によれば、上記光通信デバイスを搭載することによって、通信方式に関わらず、簡単な構成により可視光波長領域で通信が可能な電子機器を実現することができる。

以上より明らかなように、この発明の光通信デバイスおよび電子機器によれば、通信方式に関わらず、簡単な構成により可視光波長領域で通信が可能な汎用性のある光通信デバイスおよび電子機器を実現することができる。

以下、この発明の光通信デバイスおよび電子機器を図示の実施の形態により詳細に説明する。

〔第１実施形態〕
図１は本発明の第１実施形態の光通信デバイス５の斜視図であり、ガラスエポキシ樹脂などからなる硬質基板１上に、受光素子の一例としてのフォトダイオード２と、受信集積回路の一例としての受信ＩＣ３とをダイボンドにより実装している。そして、Ａｕワイヤー４によるワイヤーボンドで図示しない基板パターンへ配線を行い、エポキシ樹脂などによるモールドでフォトダイオード２上に集光レンズ６を有するモールド部１０を形成する。この基板１に、外部と接続するための複数の接続端子７を設けている。

また、図２はフォトダイオード２の詳細を説明した図であり、フォトダイオード２の受光面には、可視光の赤色波長領域(６３０ｎｍ付近)を受光する３つの受光部Ｒ_ＰＤと可視光の緑色波長領域(５２０ｎｍ付近)を受光する３つの受光部Ｇ_ＰＤと可視光の青色波長領域(４７９ｎｍ付近)を受光する３つの受光部Ｂ_ＰＤが９個に区切られたエリアに、一部が繋がった形で形成されている。

詳しくは、上記フォトダイオード２の受光面が３行３列の格子状の９つの区域に分けられ、第１の受光部群(Ｒ_ＰＤ)が１行１列目と２行２列目と３行３列目に配置され、第２の受光部群(Ｇ_ＰＤ)が１行２列目と２行３列目と３行１列目に配置され、第３の受光部群(Ｂ_ＰＤ)が１行３列目と２行１列目と３行２列目に配置されている。上記第１の受光部群の３つの受光部Ｒ_ＰＤは、互いに接続部２１Ａ,２１Ｂを介して繋がっている。また、上記第２の受光部群の３つの受光部Ｇ_ＰＤは、互いに接続部２２Ａ,２２Ｂを介して繋がっている。さらに、上記第３の受光部群の３つの受光部Ｂ_ＰＤは、互いに接続部２３Ａ,２３Ｂを介して繋がっている。

この配置方法により、各波長領域の受光部は同じ面積を有しながらもフォトダイオード２上の異なった位置に離散的に存在する。このため、図３Ａ,図３Ｂに示すように、正面の送信部２０からの送信光を受信した場合(集光領域Ｓ0)は、Ｒ,Ｇ,Ｂの各波長受光部が同じ面積で受信し、最も良好な受信が可能である。

また、図４Ａ,図４Ｂに示すように、斜め上方の送信部２０からの送信光を受信した場合(集光領域Ｓ1)も受光面積は異なるものの、Ｒ,Ｇ,Ｂすべての波長領域に対して受光感度を有する受光部に信号光が夫々当たることから、斜め方向の受信限界角度を大きく取れるメリットがある。

これに対して、図５Ａ,図５ＢはＲ,Ｇ,Ｂの各波長受光部をＲ,Ｇ,Ｂ順に単に配置しただけの光通信デバイスを示している。図５Ａ,図５Ｂにおいて、１０１は基板、１０２はフォトダイオード、１０６は集光レンズ、１１０はモールド部である。この光通信デバイスの構成では、例えば斜め上方の送信部２０からの送信光を受信した場合(集光領域Ｓ2)、Ｒの波長受光部の全てに信号光が当たり、Ｇの波長受光部の一部に信号光が当たり、Ｂの波長受光部には信号光が当たらない。

この第１実施形態の光通信デバイス５では、図６Ａから図６Ｄに示すように、斜め上方からの送信光を全周方向から受信しても、Ｒ,Ｇ,Ｂすべての波長領域受光部に信号光が当たる(集光領域Ｓ11〜Ｓ14)。

また、図２において、８は各受光部Ｒ_ＰＤ,Ｇ_ＰＤ,Ｂ_ＰＤのアノードパッドであり、このアノードパッド８にそれぞれワイヤーボンドを行う。尚、各受光部Ｒ_ＰＤ,Ｇ_ＰＤ,Ｂ_ＰＤのカソードパッド(図示せず)は、チップの裏面にあり、ダイボンドにより接続を行う。さらに、このカソードパッドは、アノードパッド８と同じ面に設けても良い。さらに、アノードパッドとカソードパッドを逆にし、裏面をアノードとしてもよい。また、この第１実施形態では、波長領域をＲ,Ｇ,Ｂ３つに分けているが、さらに細かく波長領域を分けることにより、さらに通信するデータ数を増やすことが可能である。

図７はフォトダイオード２の各受光部Ｒ_ＰＤ,Ｇ_ＰＤ,Ｂ_ＰＤの分光感度を表したものである。図７において、横軸は波長(ｎｍ)を表し、縦軸はピーク受光感度に対する比感度(％)を表している。

図８は上記第１実施形態の光通信デバイス５のブロック図であり、フォトダイオード２にＲ,Ｇ,Ｂの各波長領域に受光感度を有する受光部Ｒ_ＰＤ,Ｇ_ＰＤ,Ｂ_ＰＤを設けている。受光部Ｒ_ＰＤが可視光赤色領域受光部であり、受光部Ｇ_ＰＤが可視光緑色領域受光部であり、受光部Ｂ_ＰＤが可視光青色領域受光部である。

各受光部Ｒ_ＰＤ,Ｇ_ＰＤ,Ｂ_ＰＤの出力は、増幅回路Ｒ_ａｍｐ,Ｇ_ａｍｐ,Ｂ_ａｍｐに入力されて、波形増幅が行われた後、外部接続用信号出力端子Ana_Ｒ_ＯＵＴ,Ana_Ｇ_ＯＵＴ,Ana_Ｂ_ＯＵＴによりアナログ信号として出力される。また、各受光部Ｒ_ＰＤ,Ｇ_ＰＤ,Ｂ_ＰＤの出力は、波形整形回路Ｒ_ｃｍｐ,Ｇ_ｃｍｐ,Ｂ_ｃｍｐに入力されて、デジタル信号として外部接続用信号出力端子Dig_Ｒ_ＯＵＴ,Dig_Ｇ_ＯＵＴ,Dig_Ｂ_ＯＵＴから出力される。

図９ＡはＲ領域の受光部Ｒ_ＰＤについて例示した回路図であり、図９Ｂ〜図９Ｄは図９Ａに示す各回路の信号を説明した図である。受光部Ｒ_ＰＤで光電変換された微弱信号(図９Ｂ)を増幅回路Ｒ_ａｍｐにて増幅して、アナログ信号として出力する(図９Ｃ)。このアナログ信号を波形整形回路Ｒ_ｃｍｐにてさらに波形整形を行って、デジタル信号として出力する(図９Ｄ)。

これにより、すべての可視光波長領域に対して、デジタル信号、アナログ信号を問わないすべての通信方式に対応した可視光通信デバイスを実現できる。

尚、この第１実施形態では、各受光部の信号をデジタル信号とアナログ信号の双方で出力しているが、使用する通信方式によりデジタル出力専用の光通信デバイスもしくはアナログ出力専用の光通信デバイスとすることも可能である。この場合、外部接続端子の数が少なくなり、光通信デバイスの小型化や実装信頼性の向上に寄与できる。

上記構成の光通信デバイスによれば、フォトダイオード２の受光面の格子状の９つの区域に、同じ波長領域に対して受光感度を有する受光部群について夫々の受光部Ｒ_ＰＤ,Ｇ_ＰＤ,Ｂ_ＰＤを離散的に配置することによって、各受光部群の受光部Ｒ_ＰＤ,Ｇ_ＰＤ,Ｂ_ＰＤがフォトダイオード２の受光面の異なった位置に存在するため、正面からの送信光を受信した場合は、各受光部群の受光部Ｒ_ＰＤ,Ｇ_ＰＤ,Ｂ_ＰＤが受信し、最も良好な受信が可能となる一方、フォトダイオード２の受光面に対して斜め上方からの送信光を受信して受光面の一部に送信光が当たる場合も、すべての受光部群の夫々の少なくとも一部の受光部Ｒ_ＰＤ,Ｇ_ＰＤ,Ｂ_ＰＤに信号光が当たることから、斜め方向の受信限界角度を大きく取ることができる。したがって、通信方式に関わらず、簡単な構成により可視光波長領域で通信が可能な汎用性のある光通信デバイスを実現することができる。

また、上記フォトダイオード２の受光面の格子状配置の各区域に、受光部群について夫々の受光部Ｒ_ＰＤ,Ｇ_ＰＤ,Ｂ_ＰＤが離散的に配置された状態で、行方向および列方向に沿って互いに隣接する受光部Ｒ_ＰＤ,Ｇ_ＰＤ,Ｂ_ＰＤが、異なる波長領域に対して受光感度を有することによって、同じ波長領域に対して受光感度を有する受光部が隣接せずに離散的な配置になる。これにより、フォトダイオード２の受光面に対して斜め上方からの送信光を受信して受光面の一部に送信光が当たる場合に、すべての受光部群の夫々の少なくとも一部の受光部Ｒ_ＰＤ,Ｇ_ＰＤ,Ｂ_ＰＤに信号光が確実に当たるようにできる。

また、上記フォトダイオード２の複数の受光部Ｒ_ＰＤ,Ｇ_ＰＤ,Ｂ_ＰＤのうち、同じ波長領域に対して受光感度を有する受光部群の受光部Ｒ_ＰＤ,Ｇ_ＰＤ,Ｂ_ＰＤを互いに接続部(２１Ａ,２１Ｂ,２２Ａ,２２Ｂ,２３Ａ,２３Ｂ)を介して繋ぐことによって、１つの受光部群から１つの受光信号にまとめて出力端子を介して外部に取り出すことができる。

また、上記フォトダイオード２の３つの受光部Ｒ_ＰＤの合計面積と３つの受光部Ｇ_ＰＤの合計面積と３つの受光部Ｂ_ＰＤの合計面積とを略等しくすることによって、正面からの送信光を受信した場合は、各波長領域に対応する受光部群が同じ面積で受信し、波長領域毎の送信光のレベルが同じであれば同一レベルの出力信号を得ることができる。

また、上記フォトダイオード２の受光面が３行３列の格子状の９つの区域に分けられ、第１の受光部群である受光部Ｒ_ＰＤを１行１列目と２行２列目と３行３列目に配置し、第２の受光部群である受光部Ｇ_ＰＤを１行２列目と２行３列目と３行１列目に配置し、第３の受光部群である受光部Ｂ_ＰＤを１行３列目と２行１列目と３行２列目に配置することによって、３波長に対応する受光部群を効率よく離散的に配置できる。

また、上記フォトダイオード２の上部に設けられた集光レンズ６により、外部からの光を受光部Ｒ_ＰＤ,Ｇ_ＰＤ,Ｂ_ＰＤに集光することによって、フォトダイオード２の受光面に送信光を効率よく受光することができ、通信距離を拡大することが可能となる。

また、上記フォトダイオード２からの複数の受光信号を受信ＩＣ３により変換して所定の出力信号として出力することによって、同じ波長領域に対して受光感度を有する受光部群毎の受光信号を得ることができる。

また、上記フォトダイオード２からの複数の受光信号をデジタル信号およびアナログ信号として受信ＩＣ３から外部に出力することによって、デジタル通信方式とアナログ通信方式の両方に適用可能となり、汎用性が向上する。

〔第２実施形態〕
図１０は本発明の第２実施形態の光通信デバイスを説明したブロック図であり、この第２実施形態の光通信デバイスは、受信集積回路の一例としての受信ＩＣを除いて第１実施形態の光通信デバイスと同一の構成をしている。

この第２実施形態の光通信デバイスでは、各波長領域の増幅回路Ｒ_ａｍｐ,Ｇ_ａｍｐ,Ｂ_ａｍｐから出力された受光信号を、切替部の一例としての選択回路Ｒ_ｍｕｌ,Ｇ_ｍｕｌ,Ｂ_ｍｕｌに入力している。この選択回路Ｒ_ｍｕｌ,Ｇ_ｍｕｌ,Ｂ_ｍｕｌを外部接続用信号入力端子A/D_SEL INから入力されるアナログ／デジタル選択信号(信号選択信号)により制御して、波形整形回路Ｒ_ｃｍｐ,Ｇ_ｃｍｐ,Ｂ_ｃｍｐへの接続と外部接続用信号出力端子Ana_OUTへの接続に切り替える。これにより、アナログ出力選択時には、波形整形回路Ｒ_ｃｍｐ,Ｇ_ｃｍｐ,Ｂ_ｃｍｐが動作しないことから消費電力の削減が可能となる。尚、選択回路Ｒ_ｍｕｌ,Ｇ_ｍｕｌ,Ｂ_ｍｕｌの制御は、単純なA/D_SEL IN端子のハイレベル／ローレベルの論理で各波長ラインを同時に制御することも可能である(例えば、アナログ／デジタル選択信号がハイレベルの場合はすべてがアナログ出力、アナログ／デジタル選択信号がローレベルの場合はすべてがデジタル出力)。また、外部接続用信号入力端子A/D_SEL INを各選択回路Ｒ_ｍｕｌ,Ｇ_ｍｕｌ,Ｂ_ｍｕｌ専用に設けて、各波長ラインに対して個別でデジタル出力とアナログ出力を制御することも可能である。

上記第２実施形態の光通信デバイスは、第１実施形態の光通信デバイスと同様の効果を有する。

また、上記フォトダイオード２からの複数の受光信号を、外部からの信号選択信号によりアナログ信号として出力するかまたはデジタル信号として出力するかを選択回路Ｒ_ｍｕｌ,Ｇ_ｍｕｌ,Ｂ_ｍｕｌにより切り替えることによって、デジタル通信方式とアナログ通信方式の両方に適用可能となり、汎用性が向上する。

〔第３実施形態〕
図１１は本発明の第３実施形態の光通信デバイスを説明したブロック図であり、この第３実施形態の光通信デバイスは、外部接続端子を除いて第２実施形態の光通信デバイスと同一の構成をしている。

図１０で説明した第２実施形態との違いは、外部接続端子をアナログ出力,デジタル出力兼用にして、外部接続用信号入力端子A/D_SEL INからのアナログ／デジタル選択信号(信号選択信号)で出力信号を切り替えるものである。この方式を採用すれば、光通信デバイスの端子数を削減でき、小型化に寄与するが、この方式は可視光通信デバイス５と接続するコントローラなどの回路入力部がデジタル出力とアナログ出力の兼用端子となっている場合に有効である。

上記第３実施形態の光通信デバイスは、第１実施形態の光通信デバイスと同様の効果を有する。

また、上記複数の受光信号毎に、複数の受光信号を信号選択信号によりアナログ信号として出力するかまたはデジタル信号として出力するかを選択回路Ｒ_ｍｕｌ,Ｇ_ｍｕｌ,Ｂ_ｍｕｌにより切り替えることによって、受光信号毎にデジタル通信方式とアナログ通信方式に切り替えて適用することが可能となり、汎用性が向上する。

〔第４実施形態〕
図１２は本発明の第３実施形態の光通信デバイスを説明したブロック図であり、この第３実施形態の光通信デバイスは、選択回路と外部接続端子を除いて第３実施形態の光通信デバイスと同一の構成をしている。

各波長領域の受光信号は、出力選択部の一例としての選択回路ｍｕｌに入力される。そして、選択回路ｍｕｌにおいて、外部接続用信号選択端子R/V_SEL INから入力された出力選択信号により一つの波長領域のみに対応する受光信号が選択されて、外部接続用信号出力端子Sig OUTから出力される。

これにより信号出力端子は１つとなり、光通信デバイスの小型化、実装信頼性の向上が図れる。この方式は、通信に使用する波長領域が１つに限定されている場合に有効である。

上記第４実施形態の光通信デバイスは、第１実施形態の光通信デバイスと同様の効果を有する。

以上説明したように、本発明の光通信デバイスによれば、非常に広い受信指向角(受信可能な限度角度)を得ながら、以下に列挙するあらゆる通信方式に対応した可視光通信デバイスが実現可能となり、電子機器の小型化、低価格化、信頼性の向上に寄与することが可能となる。
・白色光アナログ可視光通信
・白色光デジタル可視光通信
・Ｒ,Ｇ,Ｂの波長領域で信号内容を分けたアナログ可視光通信
・Ｒ,Ｇ,Ｂの波長領域で信号内容を分けたデジタル可視光通信
・Ｒ,Ｇ,Ｂの波長領域で信号内容を分けたアナログ可視光通信とデジタル赤外線通信の混在通信
・Ｒ,Ｇ,Ｂの波長領域で信号内容を分けたアナログ可視光通信とアナログ赤外線通信の混在通信

上記第１〜第４実施形態の光通信デバイスを、携帯電話やＰＤＡ(Personal Digital Assistant：パーソナル・デジタル・アシスタント)等の電子機器に適用することによって、通信方式に関わらず、簡単な構成により可視光波長領域で通信が可能な電子機器を実現することができる。

なお、上記第１〜第４実施形態では、光通信デバイスのフォトダイオードのＲ領域,Ｇ領域,Ｂ領域の図１３(a)に示す配置例-1のみについて詳細を説明したが、これに限定されるものではなく、図１３(b)〜(f)に示す配置例-2〜配置例-6としても同様の効果を有するものであることは言うまでもない。

この発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記第１〜第４実施形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。

図１はこの発明の第１実施形態の光通信デバイスの斜視図である。図２は上記光通信デバイスのフォトダイオードの平面図である。図３Ａは上記光通信デバイスの正面からの送信光を受信した場合の断面模式図である。図３Ｂは上記光通信デバイスの正面からの送信光を受信した場合の受光部を示す模式図である。図４Ａは上記光通信デバイスの斜め上方からの送信光を受信した場合の断面模式図である。図４Ｂは上記光通信デバイスの斜め上方からの送信光を受信した場合の受光部を示す模式図である。図５Ａは上記光通信デバイスの正面からの送信光を受信した場合の断面模式図である。図５Ｂは上記光通信デバイスの正面からの送信光を受信した場合の受光部を示す模式図である。図６Ａは上記光通信デバイスの正面からの送信光を受信した場合の受光部を示す模式図である。図６Ｂは上記光通信デバイスの正面からの送信光を受信した場合の受光部を示す模式図である。図６Ｃは上記光通信デバイスの正面からの送信光を受信した場合の受光部を示す模式図である。図６Ｄは上記光通信デバイスの正面からの送信光を受信した場合の受光部を示す模式図である。図７は上記光通信デバイスのフォトダイオードの各受光部の分光感度を表した図である。図８は上記光通信デバイスのブロック図である。図９ＡはＲ領域の受光部について例示した回路図である。図９ＢはＲ領域の受光部で光電変換された微弱信号の図である。図９Ｃは増幅回路にて増幅されたアナログ信号の図である。図９Ｄはアナログ信号を波形整形回路にて波形整形して出力されるデジタル信号の図である。図１０はこの発明の第２実施形態の光通信デバイスのブロック図である。図１１はこの発明の第３実施形態の光通信デバイスのブロック図である。図１２はこの発明の第４実施形態の光通信デバイスのブロック図である。図１３は上記光通信デバイスのフォトダイオードのＲ領域,Ｇ領域,Ｂ領域の配置例を示す図である。

１…基板
２…フォトダイオード
３…受信ＩＣ
４…Ａuワイヤー
５…光通信デバイス
６…集光レンズ
７…接続端子
８…アノードパッド
１０…モールド部
２０…送信部
Ｒ_ＰＤ,Ｇ_ＰＤ,Ｂ_ＰＤ…受光部
Ｒ_ａｍｐ,Ｇ_ａｍｐ,Ｂ_ａｍｐ…増幅回路
Ｒ_ｃｍｐ,Ｇ_ｃｍｐ,Ｂ_ｃｍｐ…波形整形回路
Ｒ_ｍｕｌ,Ｇ_ｍｕｌ,Ｂ_ｍｕｌ…波形選択回路
mul…選択回路
Dig_Ｒ_ＯＵＴ,Dig_Ｇ_ＯＵＴ,Dig_Ｂ_ＯＵＴ…外部接続用信号出力端子
Ana_Ｒ_ＯＵＴ,Ana_Ｇ_ＯＵＴ,Ana_Ｂ_ＯＵＴ…外部接続用信号出力端子
A/D_SEL IN…外部接続用信号入力端子
Sig OUT…外部接続用信号出力端子
R/V_SEL IN…外部接続用信号選択端子

Claims

可視光領域において異なる波長領域に対して受光感度を有する受光部が複数設けられた１チップの受光素子を備え、
上記受光素子の受光面が複数の区域に分けられ、同じ波長領域に対して受光感度を有する受光部群について夫々の上記受光部が上記各区域に離散的に配置されており、
上記受光素子の上記複数の受光部のうち、上記同じ波長領域に対して受光感度を有する受光部群の上記受光部は、互いに接続部を介して繋がっていることを特徴とする光通信デバイス。
可視光領域において異なる波長領域に対して受光感度を有する受光部が複数設けられた１チップの受光素子を備え、
上記受光素子の受光面が複数の区域に分けられ、同じ波長領域に対して受光感度を有する受光部群について夫々の上記受光部が上記各区域に離散的に配置されており、
上記受光素子の上記複数の受光部のうち、同じ波長領域に対して受光感度を有する３つの受光部を夫々有する上記受光部群が３組あって、
上記受光素子の受光面が３行３列の格子状の９つの区域に分けられ、第１の上記受光部群が１行１列目と２行２列目と３行３列目に配置され、第２の上記受光部群が１行２列目と２行３列目と３行１列目に配置され、第３の上記受光部群が１行３列目と２行１列目と３行２列目に配置されていることを特徴とする光通信デバイス。
請求項１または２に記載の光通信デバイスにおいて、
上記受光素子の受光面が格子状の複数の区域に分けられており、
上記受光素子の行方向および列方向に沿って互いに隣接する上記受光部は、上記異なる波長領域に対して受光感度を有することを特徴とする光通信デバイス。
請求項１から３までのいずれか１つに記載の光通信デバイスにおいて、
上記受光素子の上記複数の受光部のうち、上記同じ波長領域に対して受光感度を有する上記受光部群が複数あって、
上記受光部群毎の上記同じ波長領域に対して受光感度を有する受光部の合計面積が略等しいことを特徴とする光通信デバイス。
請求項１から４までのいずれか１つに記載の光通信デバイスにおいて、
上記受光素子の上部に設けられ、外部からの光を上記複数の受光部に集光するための集光レンズを備えたことを特徴とする光通信デバイス。
請求項１から４までのいずれか１つに記載の光通信デバイスにおいて、
上記受光素子は、上記同じ波長領域に対して受光感度を有する上記受光部群毎に光電変換された複数の受光信号を出力し、
上記受光素子からの上記複数の受光信号を変換して所定の出力信号として出力する受信集積回路を備えたことを特徴とする光通信デバイス。
請求項６に記載の光通信デバイスにおいて、
上記受信集積回路は、上記受光素子からの上記複数の受光信号をデジタル信号として外部に出力することを特徴とする光通信デバイス。
請求項６に記載の光通信デバイスにおいて、
上記受信集積回路は、上記受光素子からの上記複数の受光信号をアナログ信号として外部に出力することを特徴とする光通信デバイス。
請求項６に記載の光通信デバイスにおいて、
上記受信集積回路は、上記受光素子からの上記複数の受光信号を、デジタル信号として外部に出力すると共にアナログ信号として外部に出力することを特徴とする光通信デバイス。
請求項６に記載の光通信デバイスにおいて、
上記受信集積回路は、上記受光素子からの上記複数の受光信号を、外部からの信号選択信号によりアナログ信号として出力するかまたはデジタル信号として出力するかを切り替える切替部を有することを特徴とする光通信デバイス。
請求項１０に記載の光通信デバイスにおいて、
上記受信集積回路の上記切替部は、上記複数の受光信号毎に、上記複数の受光信号を上記信号選択信号によりアナログ信号として出力するかまたはデジタル信号として出力するかを切り替えることを特徴とする光通信デバイス。
請求項１１に記載の光通信デバイスにおいて、
上記受信集積回路は、上記切替部により切り替えられた上記複数の受光信号のうちのいずれか１つを、外部からの出力選択信号により選択して外部に出力する出力選択部を備えたことを特徴とする光通信デバイス。
請求項１から１２までのいずれか１つに記載の光通信デバイスを搭載したことを特徴とする電子機器。