用于光通信的光軸定向指示設備的制作方法

專利名稱：用于光通信的光軸定向指示設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于調整光無線通信系統的光軸的光軸定向指示設備。
背景技術：
在光無線通信系統中，光電發射器發射以數據信號進行了調制的紅外光束，然后，由光感受器接收并解調已調制的紅外光束，從而實現數據傳輸。
更高的傳送速率需要在光感受器接收到更大量的光，還需要來自光電發射器的聚焦束具有更高的光強。通過光電發射器與光感受器之間的光軸調整，滿足了這些要求。
如圖1所示的公知光無線通信系統采用了利用導向束的光軸調整。
在圖1中，光無線通信系統由基本單元1和本地單元2組成。
基本單元1具有光電發射器3，用于發射數據束(攜帶有數據)以進行數據傳輸；導向束發射器4，用于發射其頻率不同于數據束頻率的發散束(導向束)；以及數據接收器5，用于接收從本地單元2發射過來的數據束。
本地單元2具有光電發射器6和光感受器7，二者都可以沿水平和垂直方向旋轉。本地單元2在光電發射器6和光感受器7沿水平和垂直方向旋轉的同時，接收由基本單元1的導向束發射器4發射的導向束。針對基本單元1與本地單元2之間的光軸調整，光電發射器6和光感受器7在接收光的最大水平處停止。光感受器7同時接收數據束和導向束，但是，可以將光感受器7分為兩個接收部分，以分別接收數據束和導向束。
如圖2A到5B所示，本地單元2的光感受器7具有四分PD(光電二極管)8，所述四分PD 8具有沿水平和垂直方向的2×2PD單元。在封裝中，將四個PD單元PD_A、PD_B、PD_C和PD_D排列為2×2矩陣。每個PD單元執行光電轉換，以檢測由數據或導向束攜帶的電信號。
圖6示出了安裝在公知光無線通信系統(圖1)的本地單元2中的電路方框圖，以便在光軸調整中，沿水平和垂直方向旋轉單元2。
參照圖7所示的流程圖，對電路圖的操作進行解釋。
步驟S1，在光感受器7處在本地單元2的光感受器7接收從基本單元1發射過來的導向束。由四分PD 8的PD單元PD_A、PD_B、PD_C和PD_D從導向束中檢測電信號(Dir_A、Dir_B、Dir_C和Dir_D)。將電信號轉換為電壓并由放大器9進行放大。
步驟S2到S6，在控制器10處在微型計算機14的控制下，開關11選擇已放大信號(Dir_A、Dir_B、Dir_C和Dir_D)。由放大器12對每個選中的信號進行放大，并由檢測器13檢測其已放大的直流(DC)電平。將檢測到的DC電平順序提供給微型計算機14，以彼此進行比較。
步驟S7到S12，在電動機單元15處由微型計算機14驅動傾斜(垂直)電動機Mt和盤(水平)電動機Mp，以旋轉四分PD 8，從而使PD單元PD_A、PD_B、PD_C和PD_D能夠接收等量的光。
對步驟S5到S12進行詳細的解釋。
沿垂直方向TILT的光學調整(1)在PD單元PD_A和PD_D處接收到的光水平的和與在PD單元PD_B和PD_C處接收到的光水平的和之間進行比較(步驟S5)。
(2)如果在步驟S5中，兩者的和彼此相等，則必然沿垂直方向TILT在四分PD 8的中心處接收到導向束斑(步驟S5□步驟S9)。
(3)如果在步驟S5中，前者的和大于后者的和，則必然在四分PD 8的上部接收到導向束斑，如圖2A和2B所示。驅動傾斜電動機Mt，以向上傾斜四分PD 8，如圖2B中的箭頭所示(步驟S6□步驟S7)。
(4)如果在步驟S5中，前者的和小于后者的和，則必然在四分PD 8的下部接收到導向束斑，如圖3A和3B所示。驅動傾斜電動機Mt，以向下傾斜四分PD 8，如圖3B中的箭頭所示(步驟S6□步驟S8)。
(5)重復過程(3)和(4)，從而使其能夠沿垂直方向TILT在四分PD 8的中心處接收到導向束斑。
沿水平方向PAN的光學調整(6)在PD單元PD_A和PD_B處接收到的光水平的和與在PD單元PD_C和PD_D處接收到的光水平的和之間進行比較(步驟S9)。
(7)如果在步驟S9中，兩者的和彼此相等，則必然沿水平方向PAN在四分PD 8的中心處接收到導向束斑(步驟S9□結束)。
(8)如果在步驟S9中，前者的和大于后者的和，則必然在四分PD 8的右部接收到導向束斑，如圖4A和4B所示。驅動盤電動機Mp，將四分PD 8向右轉，如圖4B中的箭頭所示(步驟S10□步驟S11)。
(9)如果在步驟S9中，前者的和小于后者的和，則必然在四分PD 8的左部接收到導向束斑，如圖5A和5B所示。驅動盤電動機Mp，將四分PD 8向左轉，如圖5B中的箭頭所示(步驟S10□步驟S12)。
(10)重復過程(8)和(9)，從而使其能夠沿水平方向PAN在四分PD 8的中心處接收到導向束斑。
該公知光無線通信系統采用了上面所解釋的自動光軸調整技術，從而用戶可以容易地設置本地單元2。因此，該系統需要微型計算機和外圍電路，以便自動驅動電動機Mt和Mp的齒輪等，這使本地單元2體積較大而且昂貴。
在日本未審專利公開No.7(1995)-131422中公開了另一采用手動光軸調整技術的公知光無線通信系統。在該光軸調整技術中，檢測所發射光的水平并將其顯示在電平監視器上。
將通過顯示或者聲音來監視發射光水平的方法應用于對電視機天線方向朝著電視臺天線進行調整。
但是，如上述日本未審專利公開中所公開的通過顯示或者聲音來監視發射光水平迫使用戶通過試湊法來上下左右地調整光軸，因為他或她并不知道應當將光軸調整到哪個方向，這較為麻煩，并花費了大量的時間。

發明內容
本發明的目的是提供一種用戶友好的光軸定向指示設備，用于對光無線通信系統的光軸的調整。
本發明提供了一種用于光通信的光軸定向指示設備，包括光感受器，具有光接收表面以及沿第一方向和與第一方向正交的第二方向設置在該表面上的多個光接收元件，以接收已發射光束；檢測器，檢測在所述光接收元件處接收到的光束的水平；多個顯示元件，沿所述第一和第二方向設置，從而對應于所述光感受器的所述光接收元件；以及開關電路，依照由所述檢測器檢測到的光束的水平，有選擇地導通或斷開所述顯示元件，以指示所述光束的光軸是否沿所述光感受器的光接收表面上的第一和/或第二方向發生偏離。
此外，本發明提供了一種光無線通信系統，包括第一光無線通信設備，用于發射光束；以及第二光無線通信設備，用于接收所述光束，所述第二光無線通信設備包括光感受器，具有光接收表面和沿第一方向以及與第一方向正交的第二方向設置在該表面上的多個光接收元件，以接收所述光束；檢測器，檢測在所述光接收元件處接收到的光束的水平；多個顯示元件，沿所述第一和第二方向設置，從而對應于所述光感受器的所述光接收元件；以及開關電路，依照由所述檢測器檢測到的光束的水平，有選擇地導通或斷開所述顯示元件，以指示所述光束的光軸是否沿所述光感受器的光接收表面上的第一和/或第二方向發生偏離。
而且，本發明提供了一種光無線通信系統，包括第一光無線通信設備，用于發射光束；以及第二光無線通信設備，與監視器屏幕相連，用于接收所述光束，所述第二光無線通信設備包括光感受器，具有光接收表面以及沿第一方向和與第一方向正交的第二方向設置在該表面上的多個光接收元件，以接收所述光束；檢測器，檢測在所述光接收元件處接收到的光束的水平；以及屏幕信號發生器，依照由所述檢測器檢測到的光束的水平，產生屏幕信號，并將所述屏幕信號發送給所述監視器屏幕，以顯示沿所述第一和第二方向設置的多個指示，從而對應于所述光感受器的光接收元件，依照由所述檢測器檢測到的光束的水平，有選擇地導通或斷開所述指示，以指示所述光束的光軸是否沿所述光感受器的光接收表面上的第一和/或第二方向發生偏離。
另外，本發明提供了一種光無線通信系統，以用于具有彼此分離放置的視頻提供設備和視頻顯示設備的視頻系統，所述光無線通信系統包括第一光無線通信設備，設置用于所述視頻提供設備，用于向所述視頻顯示設備發射攜帶有視頻信號的光束；以及第二光無線通信設備，設置用于所述視頻顯示設備，用于接收所述光束，所述第二光無線通信設備包括光感受器，具有光接收表面以及沿第一方向和與第一方向正交的第二方向設置在該表面上的多個光接收元件，以接收所述光束；檢測器，檢測在所述光接收元件處接收到的光束的水平；以及屏幕信號發生器，依照由所述檢測器檢測到的光束的水平，產生屏幕信號，并將所述屏幕信號發送給所述視頻顯示設備，以顯示沿所述第一和第二方向設置的多個指示，從而對應于所述光感受器的光接收元件，依照由所述檢測器檢測到的光束的水平，有選擇地導通或斷開所述指示，以指示所述光束的光軸是否沿所述光感受器的光接收表面上的第一和/或第二方向發生偏離。


圖1示出了公知光無線通信系統；圖2A到圖5B示出了在公知光無線通信系統中，定位在四分PD的幾個部分上的導向束；圖6示出了公知光軸調整設備的電路方框圖；圖7示出了公知光軸調整設備的操作的流程圖；圖8示出了采用按照本發明的光軸定向指示設備的第一實施例的本地單元；圖9示出了安裝在圖8所示的本地單元中的光收發器的頂視圖和側視圖；圖10示出了按照本發明的光軸定向指示設備的第一實施例的電路方框圖；圖11示出了按照本發明的光軸定向指示設備的第一實施例的操作的流程圖；圖12示出了采用按照本發明的光軸定向指示設備的第一實施例的手動光軸調整；圖13示出了采用按照本發明的光軸定向指示設備的第一實施例的手動光軸調整；圖14示出了對按照本發明的光軸定向指示設備的第一實施例的修改；圖15示出了按照本發明的光軸定向指示設備的第二實施例的電路方框圖；圖16示出了采用按照本發明的光軸定向指示設備的第三實施例的手動光軸調整；圖17示出了按照本發明的光軸定向指示設備的第三實施例的電路方框圖；圖18示出了施加于安裝在按照本發明的光軸定向指示設備的第三實施例中的差分放大器上的電壓特性曲線；圖19示出了按照本發明的光軸定向指示設備的第四實施例；圖20示出了按照本發明的光軸定向指示設備的第五實施例；以及圖21示出了按照本發明的光軸定向指示設備的第六實施例。
具體實施例方式
接下來將參照附圖公開按照本發明的光軸定向指示設備的幾個實施例。每個實施例中與另一實施例相同或者相似的元件由相同的參考符號表示。

圖8所示是采用了按照本發明的光軸定向指示設備的第一實施例的本地單元15。
本地單元15由光收發器16和底座16a組成。其配備有手動旋轉機構，利用該機構，用戶可以自由地沿水平和垂直方向對其進行旋轉。具體地，光收發器16可以沿在底座16a上沿垂直方向手動旋轉，而底座16a可以沿水平方向手動旋轉。底座16a配備有定向指示LED(發光二極管)18，向用戶指示四個旋轉方向(上、下、右和左)。如圖8所示的指示四個旋轉方向的箭頭那樣，來形成LED 18。
圖9所示是光收發器16的頂視圖和側視圖。
在底層16b上設置具有光接收透鏡17a的四分PD 17和具有光發射透鏡16d的光電發射器16c。四分PD 17同時接收導向束和數據束(攜帶有數據)，但是，可以將其分為兩個接收部分，以分別接收導向束和數據束。光電發射器16c發射數據束。
四分PD 17具有2×2 PD單元，如頂視圖所示，相對于沿水平和垂直方向設置的公知四分PD 8(圖6)的對應部分移動了45度。具體地，沿使光收發器16選擇的方向設置四個PD單元PD單元PD_A(上)、PD_B(右)、PD_C(下)和PD_D(左)。
圖10示出了按照本發明的光軸定向指示設備的第一實施例的電路方框圖。
參照圖11所示的流程圖，對光軸定向指示設備的第一實施例的操作進行解釋。
步驟S11，在光接收器16中的光感受器19處在光感受器部分19接收外部發射的導向束。由四分PD 17的PD單元PD_A、PD_B、PD_C和PD_D從導向束中檢測電信號(Dir_A、Dir_B、Dir_C和Dir_D)。通過電阻器R，將電信號轉換為電壓，并由放大器20進行放大。
步驟S12到S27，在控制器21處由放大器22對已放大信號(Dir_A、Dir_B、Dir_C和Dir_D)進行進一步放大，并由電平檢測器23檢測其已放大DC電平。由比較器24和25將檢測到的DC電平彼此進行比較。將每個比較器的輸出提供給定向指示LED 18(圖8)的四個LED段28、29、30和31中的相應LED段，以指示用戶應當對光收發器16進行旋轉的方向。如同指示上、下、右和左的箭頭那樣，分別形成LED段28、29、30和31。
詳細解釋用戶手動調整以實現在四分PD 17的PD單元PD_A、PD_B、PD_C和PD_D處接收到等量光的步驟S14和S27。
(1)在PD單元PD_A接收到的光水平與在PD單元PD_C接收到的光水平之間進行比較(步驟S14)。同樣，在PD單元PD_B接收到的光水平與在PD單元PD_D接收到的光水平之間進行比較(步驟S15)。
(2)在步驟S14中，如果前者的水平大于后者的水平，則比較器24的輸出變為“高”，以導通用于指示向上的LED段28(步驟S16中的“否”□步驟S17中的“是”□步驟S20、21)。
(3)在步驟S14中，如果前者的水平小于后者的水平，則比較器24的輸出變為“低”，以接通用于指示向下的LED段29(步驟S16中的“否”□步驟S17中的“否”□步驟S18、19)。
(4)在步驟S14中，如果前者的水平等于后者的水平，則斷開LED段28和29(步驟S16中的“是”)。
(5)在步驟S15中，如果前者的水平大于后者的水平，則比較器25的輸出變為“高”，以導通用于指示向右的LED段30(步驟S22中的“否”□步驟S23中的“是”□步驟S26、27)。
(6)在步驟S15中，如果前者的水平小于后者的水平，則比較器25的輸出變為“低”，以導通用于指示向左的LED段31(步驟S22中的“否”□步驟S23中的“否”□步驟S24、25)。
(7)在步驟S15中，如果前者的水平等于后者的水平，則斷開LED段30和31(步驟S22中的“是”)。
在圖12和圖13中示出了步驟S14到S27。
圖12中的上圖示出了將導向束PB定位(spot)在四分PD 17的右上部，從而，在PD單元PD_A處接收到的光水平大于在PD_C處接收到的光水平，而且在PD單元PD_B處接收到的光水平大于在PD_D處接收到的光水平(PD_A＞PD_C、PD_B＞PD_D)，并導通定向指示LED 18的LED段28和30，以指示右上方。于是，用戶向上傾斜光收發器16。
圖12中的中圖示出了將導向束PB定位在四分PD 17的右下部，從而，在PD單元PD_A處接收到的光水平小于在PD_C處接收到的光水平，而在PD單元PD_B處接收到的光水平仍然大于在PD_D處接收到的光水平(PD_A＜PD_C、PD_B＞PD_D＝，并導通定向指示LED 18的LED段29和30，以指示右下方。于是，用戶向下傾斜光收發器16。
圖12中的下圖示出了將導向束PB定位在四分PD 17的右部，從而，在PD單元PD_A處接收到的光水平和在PD_C處接收到的光水平彼此相等，而在PD單元PD_B處接收到的光水平仍然大于在PD_D處接收到的光水平(PD_A＝PD_C、PD_B＞PD_D)，并只導通LED段30，以指示右方。
圖13的上圖等價于圖12的下圖。于是，用戶向右旋轉光收發器16。
圖13中的中圖示出了將導向束PB定位在四分PD 17的左部，從而，在PD單元PD_A處接收到的光水平和在PD_C處接收到的光水平彼此相等，而在PD單元PD_B處接收到的光水平小于在PD_D處接收到的光水平(PD_A＝PD_C、PD_B＜PD_D＝，并只導通定向指示LED 18的LED段31，以指示左方。于是，用戶向左旋轉光收發器16。
圖13中的下圖示出了將導向束PB定位在四分PD 17的中心，從而，在PD單元PD_A處接收到的光水平和在PD_C處接收到的光水平彼此相等，而且在PD單元PD_B處接收到的光水平和在PD_D處接收到的光水平彼此相等(PD_A＝PD_C、PD_B＝PD_D)，并斷開定向指示LED 18的所有LED段，以指示完成了光軸調整。
正如所公開的那樣，用戶依照定向指示LED 18的指示，沿垂直和/或水平方向手動旋轉光收發器16。然后，他或她可以將光收發器16固定在使定向指示LED 18的所有LED段28到31斷開的位置上。
在第一實施例中，當將導向束PB定位在四分PD 18的中心，或者完成光軸調整時，斷開定向指示LED 18的所有LED段28、29、30和31。但是，也可以在完成光軸調整時，導通所有LED段。
圖14所示是對按照本發明的光軸定向指示設備的第一實施例的修改。
該修改采用了可以設置在定向指示LED 18a的中心的通信可用顯示LED 32。或者，可以將其設置在本地單元15(圖8)的任何部分，使用戶易于注意到它。四個LED段28到31的輸入通過圖10所示的公知邏輯門與LED 32相連。
導通通信可用顯示LED 32，以指示用戶針對本地單元15已完成了光軸調整。然而，斷開其以指示用戶本地單元15需要光軸調整。
在圖14中，依照接收光水平的不同或者本地單元15與諸如基本單元之間沿垂直和/或水平方向的光軸的不匹配，有選擇地導通四分PD 17的四個PD單元，如同第一實施例。
只有在PD單元PD_A和PD_C在接收光量上彼此相等而且PD單元PD_B和PD_D在接收光量上也彼此相等時，才導通通信可用顯示LED 32，以表示光通信可用。
具體地，圖14中的上圖示出了將導向束PB定位在四分PD 17的左上部，從而，在PD單元PD_A處接收到的光水平大于在PD_C處接收到的光水平，而在PD單元PD_B處接收到的光水平小于在PD_D處接收到的光水平(PD_A＞PD_C、PD_B＜PD_D)，并導通定向指示LED 18a的LED段28和31，以指示左上方，而通信可用顯示LED 32斷開。于是，用戶向上傾斜并向左旋轉光收發器16。
圖14中的下圖示出了將導向束PB定位在四分PD 17的中心，從而，在PD單元PD_A處接收到的光水平和在PD_C處接收到的光水平彼此相等，而且在PD單元PD_B處接收到的光水平和在PD_D處接收到的光水平彼此相等(PD_A＝PD_C、PD_B＝PD_D)，并斷開定向指示LED 18的所有LED段，而導通通信可用顯示LED 32，以指示完成光軸調整。

圖15所示是按照本發明的光軸定向指示設備的第二實施例，可應用于更廣范圍的光水平的通信，其中不僅在將導向束定位在四分PD17的中心處而且在將其定位在靠近中心的部分時，通信是可用的。
如以下所公開的那樣，當在PD單元PD_A和PD_C處接收到的光水平的差以及在PD單元PD_B和PD_D處接收到的光水平的差位于特定的范圍內時，導通第二實施例中的通信可用顯示LED 32。
在光感受器19處在四分PD 17處接收外部發射的導向束。由四分PD 17的PD單元PD_A、PD_B、PD_C和PD_D從導向束中檢測電信號(Dir_A、Dir_B、Dir_C和Dir_D)。通過電阻R將電信號轉換為電壓，并由放大器20對其進行放大。
在控制器21a處由放大器22對已放大信號(Dir_A、Dir_B、Dir_C和Dir_D)進行進一步放大，并由電平檢測器23對已放大DC電平進行檢測。由差分放大器24a和25a檢測沿垂直和水平方向上的DC電平的差。
將DC電平的差(Dir_A-Dir_C)提供給比較器32，并與參考電平(Vsh+r)進行比較，并且也提供給比較器33，并與參考電平(Vsh-r)進行比較。將DC電平的差(Dir_B-Dir_D)提供給比較器34，并與參考電平(Vsh+r)進行比較，并且也提供給比較器35，并與參考電平(Vsh-r)進行比較。符號“Vsh”表示當垂直方向上的DC電平的差(Dir_A-Dir_C)和水平方向上的DC電平的差(Dir_B-Dir_D)為零時，從每個差分放大器24a或25a輸出的電壓。符號“r”表示根據依賴于所需通信光水平的通信容許范圍而給出的參考電壓電平。
如下所公開，處于參考電壓電平“±r”內的接收光的DC電平差允許進行通信。
(1)當在PD單元PD_A處接收到的光水平高于在PD_C處接收到的光水平“r”或更多，或(Dir_A-Dir_C)＞(Vsh+r)時，比較器32的輸出變為“高”，以導通用于指示向上的LED段28。
(2)當在PD單元PD_C處接收到的光水平高于在PD_A處接收到的光水平“r”或更多，或(Dir_A-Dir_C)＜(Vsh-r)時，比較器33的輸出變為“高”，以導通用于指示向下的LED段29。
(3)當PD單元PD_A和PD_C之間的光水平的差為“r”或更小，或(Vsh-r)≤(Dir_A-Dir_C)≤(Vsh+r)時，比較器32和33的輸出變為“低”，以斷開LED段28和29。
(4)當在PD單元PD_B處接收到的光水平高于在PD_D處接收到的光水平“r”或更多，或(Dir_B-Dir_D)＞(Vsh+r)時，比較器34的輸出變為“高”，以導通用于指示向右的LED段30。
(5)當在PD單元PD_D處接收到的光水平高于在PD_B處接收到的光水平“r”或更多，或(Dir_B-Dir_D)＜(Vsh-r)時，比較器35的輸出變為“高”，以導通用于指示向左的LED段31。
(6)當PD單元PD_B和PD_D之間的光水平的差為“r”或更小，或(Vsh-r)≤(Dir_B-Dir_D)≤(Vsh+r)時，比較器34和35的輸出變為“低”，以斷開LED段30和31。
(7)當PD單元PD_A和PD_C之間的光水平的差為“r”或更小，或(Vsh-r)≤(Dir_A-Dir_C)≤(Vsh+r)時，而且當PD單元PD_B和PD_D之間的光水平的差為“r”或更小，或(Vsh-r)≤(Dir_B-Dir_D)≤(Vsh+r)時，將比較器32到34的輸出提供給“或非”門36，以導通通信可用顯示LED，指示因為四分PD 17幾乎在其中心處接收導向束而使通信可用。
圖16所示是用在按照本發明的光軸定向指示設備的第三實施例中的定向指示LED 18b。
可以將定向指示LED設置在本地單元15(圖8)的底座16a上。LED 18b配備有幾個LED段28a到28c、29a到29c、30a到30c以及31a到31c，以依照光水平的級(stage)，精確地指示在PD單元PD_A和PD_C以及在PD_B和PD_D處接收到的光水平的差。定向指示LED18b可以是基于模擬或基于數字的指示器。
圖17示出了按照本發明的光軸定向指示設備的第三實施例的電路方框圖。
在光感受器19處在四分PD 17處接收外部發射的導向束。由四分PD 17的PD單元PD_A、PD_B、PD_C和PD_D從導向束中檢測電信號(Dir_A、Dir_B、Dir_C和Dir_D)。通過電阻R將電信號轉換為電壓，并由放大器20對其進行放大。
在控制器21b處由放大器22對已放大信號(Dir_A、Dir_B、Dir_C和Dir_D)進行進一步放大，并由電平檢測器23對已放大DC電平進行檢測。
由差分放大器24a和25a檢測沿垂直和水平方向上的DC電平的差，進行調整，以產生如圖18所示、依照導向束斑沿垂直和水平方向在四分PD 17上的位置而變化的輸出。
將DC電平的差(Dir_A-Dir_C)提供給比較器37到42，并分別與參考電平(Vsh+Va)、(Vsh+Vb)、(Vsh+Vc)、(Vsh-Vc)、(Vsh-Vb)以及(Vsh-Va)進行比較。
將DC電平的差(Dir_B-Dir_D)提供給比較器43到48，并分別與參考電平(Vsh+Va)、(Vsh+Vb)、(Vsh+Vc)、(Vsh-Vc)、(Vsh-Vb)以及(Vsh-Va)進行比較。
符號“Vsh”表示當垂直方向上的DC電平的差(Dir_A-Dir_C)或水平方向上的DC電平的差(Dir_B-Dir_D)為零時，從每個差分放大器24a或25a輸出的電壓。符號“Va”、“Vb”和“Vc”表示具有以下關系的參考電壓電平Vmax＞Va＞Vb＞Vc，其中Vmax是當導向束只入射到PD單元PD_A或PD_C上時，差分放大器的輸出。
如下所公開，處于參考電壓電平“±Vc”內的接收光的DC電平差允許進行通信。
(1)當在PD單元PD_A處接收到的光水平高于在PD_C處接收到的光水平“Va”或更多，或(Dir_A-Dir_C)＞(Vsh+Va)時，比較器37、38和39的輸出變為“高”，以導通每個均指示向上的LED段28a、28b和28c，如圖16所示。于是，用戶向上傾斜四分PD 17。
(2)當在PD單元PD_A處接收到的光水平高于在PD_C處接收到的光水平“Vb”或更多但小于“Va”，或(Vsh+Va)≥(Dir_A-Dir_C)＞(Vsh+Vb)時，比較器38和39的輸出變為“高”，以導通LED段28b和28c，而比較器37的輸出變為“低”，以斷開LED段28a。用戶向上傾斜四分PD 17。
(3)當在PD單元PD_A處接收到的光水平高于在PD_C處接收到的光水平“Vc”或更多但小于“Vb”，或(Vsh+Vb)≥(Dir_A-Dir_C)＞(Vsh+Vc)時，比較器39的輸出變為“高”，以導通LED段28c，而比較器37和38的輸出變為“低”，以斷開LED段28a和28b。用戶向上傾斜四分PD 17。
(4)當PD單元PD_A和PD_C處接收到的光水平的差等于或低于“Vc”，或(Vsh+Vc)≥(Dir_A-Dir_C)≥(Vsh+Vc)時，比較器37到42的輸出變為“低”，以斷開LED段28a到28c以及29a到29c。用戶確定四分PD 17沿垂直方向在可允許的范圍內接收導向束。
(5)當在PD單元PD_C處接收到的光水平高于在PD_A處接收到的光水平“Vc”或更多但小于“Vb”，或(Vsh-Vc)＜(Dir_A-Dir_C)≤(Vsh-Vb)時，比較器40的輸出變為“高”，以導通LED段29c，而比較器41和42的輸出變為“低”，以斷開LED段29b和29a。用戶向下傾斜四分PD 17。
(6)當在PD單元PD_C處接收到的光水平高于在PD_A處接收到的光水平“Vb”或更多但小于“Va”，或(Vsh-Vb)＜(Dir_A-Dir_C)≤(Vsh-Va)時，比較器40和41的輸出變為“高”，以導通LED段29b和29c，而比較器42的輸出變為“低”，以斷開LED段29a。用戶向下傾斜四分PD 17。
(7)當在PD單元PD_C處接收到的光水平高于在PD_A處接收到的光水平“Va”或更多，或(Vsh-Va)＜(Dir_A-Dir_C)時，比較器40、41和42的輸出變為“高”，以導通LED段29a、29b和29c。用戶向下傾斜四分PD 17。
在圖16中，上圖示出了將導向束PB定位在四分PD 17的稍微左上部一點，從而導通用于指示向上的LED段28b和28c以及用于指示向左的LED段31a、31b和31c。于是，用戶稍微向上傾斜光收發器16，并向左旋轉光收發器16。
圖16的中圖示出了將導向束PB定位在四分PD 17的稍微左部一點，從而仍然導通用于指示向左的LED段31b和31c。于是，用戶再稍微向左旋轉光收發器16。
圖16的下圖示出了將導向束PB定位在四分PD 17的中心，從而斷開所有LED段，以指示完成了光軸修正。
如上所公開，用戶可以根據導通了LED段28a到29c中的哪一些，向上或向下傾斜四分PD 17，以進行垂直方向上的精細光軸調整。用戶還可以根據導通了LED段30a到31c中的哪一些，向右或向左旋轉四分PD 17，以進行水平方向上的精細光軸調整。水平方向上的光軸調整過程基本上與過程(1)到(7)相同，因為本領域的技術人員對其能夠進行理解，將不再對其進行公開。
可以由如微型計算機等處理器代替圖17所示的電路來進行上述過程(1)到(7)。
盡管未示出，可以沿垂直和水平方向設置四個單一的PD，以代替第一到第三實施例中所公開的四分PD 17。
以下所公開的是按照本發明的光軸定向指示設備的第四和第五實施例，其中可以在監視器上顯示垂直和/或水平方向上的光軸不匹配。
在這些實施例中，光收發器16(圖8)配備有屏幕信號發生器，向屏幕信號發生器提供控制器21(圖10)、21a(圖15)或21b(圖17)的輸出信號。響應來自控制器21、21a或21b的輸出信號，屏幕信號發生器產生用于顯示箭頭的屏幕信號，如由LED段配置的圖12、13、14和16中所示的那樣，以指示垂直和/或水平方向上的光軸不匹配。也可以在監視器上進行通信可用指示，類似于對第一實施例的修改和第二實施例。
圖19所示是應用于其中光收發器16(圖8)與個人計算機45相連的LAN(局域網)的第四實施例。
在個人計算機45上示出的是如前述實施例中所公開的指示基本單元100和光收發器16之間的光軸不匹配的箭頭。也可以在個人計算機45上進行通信可用指示，類似于對第一實施例的修改和第二實施例。
用戶可以在監視計算機屏幕上的光軸不匹配和/或通信可用指示的同時，手動進行基本單元100與光收發器16之間的光軸調整。
圖20所示是應用于其中光電發射器48與如調諧器、VCR(視頻磁帶錄像機)或VDR(視頻盤錄像機)等視頻提供設備46相連而光感受器49與如等離子體或液晶顯示器等視頻顯示設備47相連的光無線視頻/音頻傳輸的第五實施例。
從光電發射器48通過光感受器49向視頻顯示設備47傳輸由視頻提供設備46提供的視頻和音頻信號。除了傳輸容量之外，光感受器49具有與前述實施例中公開的光收發器16(圖8)相同的功能。
在視頻顯示設備47上示出的是如前述實施例中所公開的指示光電發射器48與光感受器49之間的光軸不匹配那樣的箭頭。也可以在顯示設備47上進行通信可用指示，類似于對第一實施例的修改和第二實施例。
用戶可以在監視視頻顯示設備47上的光軸不匹配和/或通信可用指示的同時，手動進行光電發射器48與光感受器49之間的光軸調整。
在前述實施例中，手動旋轉或傾斜光收發器16和光感受器49。但是，可以通過如圖6所示的電動機等致動器對其進行旋轉或傾斜。
具體地，如圖21所示，視頻顯示設備47配備有用于接收從遙控器51發射過來的遙控信號的控制信號接收器50。可以將遙控信號接收器50安裝在光感受器49中。
用戶在監視視頻顯示設備47上的光軸不匹配和/或通信可用指示的同時，將遙控器51指向控制信號接收器50，發送對定向命令信號，針對光電發射器48與光感受器49之間的自動光軸調整，自動旋轉或傾斜光感受器49。
遙控器51也可以用于對視頻顯示設備47的其他調整。
正如詳細公開的那樣，按照本發明的光軸定向指示設備檢測和顯示垂直和/或水平方向上的光軸不匹配。因此，用戶可以在監視光軸不匹配的同時，容易地進行光軸調整。
權利要求
1.一種用于光通信的光軸定向指示設備，包括光感受器，具有光接收表面以及沿第一方向和與第一方向正交的第二方向設置在該表面上的多個光接收元件，以接收已發射光束；檢測器，檢測在所述光接收元件處接收到的光束的水平；多個顯示元件，沿所述第一和第二方向設置，從而對應于所述光感受器的所述光接收元件；以及開關電路，依照由所述檢測器檢測到的光束的水平，有選擇地導通或斷開所述顯示元件，以指示所述光束的光軸是否沿所述光感受器的光接收表面上的第一和/或第二方向發生偏離。
2.按照權利要求1所述的光軸定向指示設備，其特征在于所述開關電路包括比較器，用于將根據光束的光軸沿光感受器的光接收表面上的第一和第二方向上的偏離的可允許范圍而確定的給定參考值、與在沿第一方向設置的光接收元件處接收到的光束的水平的差的第一絕對值以及在沿第二方向設置的光接收元件處接收到的光束的水平的差的第二絕對值進行比較，所述開關電路依照比較的結果，有選擇地導通或斷開顯示元件，從而指示第一和/或第二方向上光軸的偏離是否處于或超出可允許的范圍。
3.按照權利要求2所述的光軸定向指示設備，其特征在于還包括通信可用指示顯示元件，當第一和第二絕對值小于參考值時，由開關電路導通所述通信可用指示顯示元件，以指示光通信可用。
4.按照權利要求2所述的光軸定向指示設備，其特征在于每個顯示元件均包括按照第一或第二方向設置的多個顯示段，由所述開關電路依照比較的結果有選擇地導通或斷開，從而按級指示第一或第二方向上光軸的偏離是否處于或超出第一或第二方向上可允許的范圍。
5.一種光無線通信系統，包括第一光無線通信設備，用于發射光束；以及第二光無線通信設備，用于接收所述光束，所述第二光無線通信設備包括光感受器，具有光接收表面和沿第一方向以及與第一方向正交的第二方向設置在該表面上的多個光接收元件，以接收所述光束；檢測器，檢測在所述光接收元件處接收到的光束的水平；多個顯示元件，沿所述第一和第二方向設置，從而對應于所述光感受器的所述光接收元件；以及開關電路，依照由所述檢測器檢測到的光束的水平，有選擇地導通或斷開所述顯示元件，以指示所述光束的光軸是否沿所述光感受器的光接收表面上的第一和/或第二方向發生偏離。
6.按照權利要求5所述的光無線通信系統，其特征在于所述開關電路包括比較器，用于將根據光束的光軸沿光感受器的光接收表面上的第一和第二方向上的偏離的可允許范圍而確定的給定參考值、與在沿第一方向設置的光接收元件處接收到的光束的水平的差的第一絕對值以及在沿第二方向設置的光接收元件處接收到的光束的水平的差的第二絕對值進行比較，所述開關電路依照比較的結果，有選擇地導通或斷開顯示元件，從而指示第一和/或第二方向上光軸的偏離是否處于或超出可允許的范圍。
7.按照權利要求6所述的光無線通信系統，其特征在于所述第二光無線通信設備還包括通信可用指示顯示元件，當第一和第二絕對值小于參考值時，由開關電路導通所述通信可用指示顯示元件，以指示光通信可用。
8.按照權利要求6所述的光無線通信系統，其特征在于每個顯示元件均包括沿第一或第二方向設置的多個顯示段，由所述開關電路依照比較的結果有選擇地導通或斷開，從而按級指示第一或第二方向上光軸的偏離是否處于或超出第一或第二方向上可允許的范圍。
9.一種光無線通信系統，包括第一光無線通信設備，用于發射光束；以及第二光無線通信設備，與監視屏幕相連，用于接收所述光束，所述第二光無線通信設備包括光感受器，具有光接收表面以及沿第一方向和與第一方向正交的第二方向設置在該表面上的多個光接收元件，以接收所述光束；檢測器，檢測在所述光接收元件處接收到的光束的水平；以及屏幕信號發生器，依照由所述檢測器檢測到的光束的水平，產生屏幕信號，并將所述屏幕信號發送給所述監視屏幕，以顯示按照所述第一和第二方向設置的多個指示，從而對應于所述光感受器的光接收元件，其中，依照由所述檢測器檢測到的光束的水平，有選擇地導通或斷開所述指示，以指示所述光束的光軸是否沿所述光感受器的光接收表面上的第一和/或第二方向發生偏離。
10.一種光無線通信系統，用于具有彼此分離放置的視頻提供設備和視頻顯示設備的視頻系統，所述光無線通信系統包括第一光無線通信設備，設置用于所述視頻提供設備，用于向所述視頻顯示設備發射攜帶有視頻信號的光束；以及第二光無線通信設備，設置用于所述視頻顯示設備，用于接收所述光束，所述第二光無線通信設備包括光感受器，具有光接收表面以及沿第一方向和與第一方向正交的第二方向設置在該表面上的多個光接收元件，以接收所述光束；檢測器，檢測在所述光接收元件處接收到的光束的水平；以及屏幕信號發生器，依照由所述檢測器檢測到的光束的水平，產生屏幕信號，并將所述屏幕信號發送給所述視頻顯示設備，以顯示沿所述第一和第二方向設置的多個指示，從而對應于所述光感受器的光接收元件，其中，依照由所述檢測器檢測到的光束的水平，有選擇地導通或斷開所述指示，以指示所述光束的光軸是否沿所述光感受器的光接收表面上的第一和/或第二方向發生偏離。
全文摘要
一種用于光通信的光軸定向指示設備，包括光感受器，具有光接收表面以及沿第一方向和與第一方向正交的第二方向設置在該表面上的多個光接收元件，以接收已發射光束；檢測器，檢測在所述光接收元件處接收到的光束的水平；多個顯示元件，沿所述第一和第二方向設置，從而對應于所述光感受器的所述光接收元件；以及開關電路，依照由所述檢測器檢測到的光束的水平，有選擇地導通或斷開所述顯示元件，以指示所述光束的光軸是否沿所述光感受器的光接收表面上的第一和/或第二方向發生偏離。
文檔編號H04B10/114GK1523789SQ20041000527
公開日2004年8月25日 申請日期2004年2月17日 優先權日2003年2月18日
發明者山田桐子, 笹生剛良, 良, 久保田潤一, 潤一 申請人:日本勝利株式會社