CN114303328A - 空间光传输装置 - Google Patents

Abstract

为提供使发送和接收的光轴共同化而以1轴就能进行发送接收的空间光传输装置，使得该装置具有：光环行器，其将输入至第一端口的光信号从第二端口输出，将输入至第二端口的光信号从第三端口输出；投射光用可动透镜，其在与通过第二端口的光信号的光轴大致垂直的平面内能进行位置调整；接收光用可动透镜，其在与通过第三端口的光信号的光轴大致垂直的平面内能进行位置调整；分光器，其将通过了接收光用可动透镜的光信号分光为透射光和反射光；位置传感器，其使用来自分光器的透射光或反射光中的任意一方进行光轴的位置检测；控制部，其根据由位置传感器检测出的光轴位置进行接收光用可动透镜及/或投射光用可动透镜的位置调整，进行光轴调整的控制以使得来自分光器的透射光或反射光中的任意另一方的光恰当的入射到接收用光缆中。

Description

空间光传输装置

技术领域

本发明涉及一种能够对范围较广的光轴偏移自动地进行光轴调整的控制的空间光传输装置。

背景技术

作为一种两点间的非接触的通信手段，存在有空间光传输的技术。这种空间光传输是基于光的数据通信，因此是能够进行高速且大容量的传输的技术。为了在距离较远的两点间可靠的进行通信，需要使用指向性高的光信号，需要正确的进行光轴对准。

针对空间光传输装置，例如公开有专利文献1。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP特开2018-170647号公报。

发明内容

发明要解决的问题

专利文献1中记载的空间光传输装置，能够对范围较广的光轴偏移自动地进行光轴调整的控制，由于用于发送的发送端装置和用于接收的接收端装置是必须的构成，因此在单方向上的数据发送的情况下是没有问题的，但为了实现双向的数据通信，需要准备两个数据通信用的光轴。当准备两个光轴时，在光轴对准之际难以在控制中采用辊的运动，结果是，存在有光轴对准的困难度增加这样的问题。

本发明是鉴于上述问题点而提出的，其目的在于提供一种空间光传输装置，能够使发送和接收的光轴共同化而以1轴进行发送接收。

用于解决问题的手段

本发明的空间光传输装置，将从发送用光缆射出的光信号向对方侧发送，接受来自对方侧的光信号并入射到接收用光缆中，通过空间光传输实现通信，其特征是，具有：光环行器(Optical Circulator)，其构成为，将输入至第一端口的从所述发送用光缆射出的光信号从第二端口输出并向对方侧投射，将输入至第二端口的来自对方侧的光信号从第三端口输出；至少一个以上的投射光用可动透镜，其在所述光环行器的所述第二端口的外侧，在与通过该第二端口的光信号的光轴大致垂直的平面内能够进行位置调整；至少一个以上的接收光用可动透镜，其在所述光环行器的所述第三端口的外侧，在与通过该第三端口的光信号的光轴大致垂直的平面内能够进行位置调整；至少一个以上的分光器，其将通过了所述接收光用可动透镜的光信号分光为透射光和反射光；至少一个以上的位置传感器，其使用来自所述分光器的透射光或者反射光中的任意一方进行光轴的位置检测；控制部，其根据由所述位置传感器检测出的光轴位置进行所述接收光用可动透镜以及/或者所述投射光用可动透镜的位置调整，进行光轴调整的控制，以使得来自所述分光器的透射光或者反射光中的任意另一方的光恰当的入射到所述接收用光缆中。

另外，本发明的空间光传输装置的特征是，通过所述投射光用可动透镜被确定并控制为与在直至从所述第三端口输出并入射至所述接收用光缆的光信号路径上最接近于所述光环行器的所述接收用可动透镜的驱动量相同的驱动量，从而所述投射光用可动透镜和该接收用可动透镜联动而被驱动。

另外，本发明的空间光传输装置的特征是，在直至从所述第三端口输出并入射至所述接收用光缆的光信号路径上，按顺序设置第一接收用可动透镜、第一分光器、第二接收用可动透镜以及第二分光器，将通过所述第一分光器而从路径分支的光输入到第一位置传感器，将通过所述第二分光器而从路径分支的光输入到第二位置传感器，所述控制部根据由所述第一位置传感器检测出的光轴位置执行对所述第一接收用可动透镜进行PID控制(比例-积分-微分控制)的第一PID控制，根据由所述第二位置传感器检测出的光轴位置执行对所述第二接收用可动透镜进行PID控制的第二PID控制。

另外，本发明的空间光传输装置的特征是，设定为在所述第一PID控制和所述第二PID控制中，相对于距离由位置传感器检测出的光轴位置的中心的偏移量的可动透镜的一次的控制量不同。

另外，本发明的空间光传输装置的特征是，还具有：激光光源，其向对方侧发送信标光；高速相机，其检测从对方侧发送的信标光；电子云台，其配置在框体的下部，在规定范围内使框体整体移动而能够进行位置调整；所述控制部计算出由所述高速相机检测出的信标光的光重心坐标，控制所述电子云台，以使得高速相机的拍摄轴位于光重心中央。

本发明的空间光传输装置，将从发送用光缆射出的光信号向对方侧发送，接受来自对方侧的光信号并入射到接收用光缆中，通过空间光传输来实现通信，其特征是，具有：光环行器，其构成为，将输入至第一端口的从所述发送用光缆射出的光信号从第二端口输出并向对方侧投射，将输入至第二端口的来自对方侧的光信号从第三端口输出；至少一个以上的投射光用可动透镜，其在所述光环行器的所述第二端口的外侧，在与通过该第二端口的光信号的光轴大致垂直的平面内能够进行位置调整；至少一个以上的接收光用可动透镜，其在所述光环行器的所述第三端口的外侧，在与通过该第三端口的光信号的光轴大致垂直的平面内能够进行位置调整；至少一个以上的分光器，其将通过了所述接收光用可动透镜的光信号分光为透射光和反射光；光功率探测器(Optical Power Detector)，其测定入射至所述接收用光缆的通信光的光接收强度；控制部，其在控制对象的所述接收光用可动透镜的当前的控制位置以及从当前的控制位置仅驱动规定控制量的一个以上的测定位置，通过所述光功率探测器来测定光接收强度，控制所述接收光用可动透镜，以使得该接收光用可动透镜位于光接收强度最强的测定位置。

发明的效果

根据本发明，由于采用光环行器而使投射光光轴和接收光光轴1轴化，因此能够降低进行双向的空间光传输的情况下的光轴对准的困难度。另外，通过使投射光用可动透镜的控制与接收用可动透镜的控制联动，从而能够同时实现接收光轴的控制和投射光轴的控制。另外，由于在接收光光轴路径中设置第一接收用可动透镜和第二接收用可动透镜这两者，以第一PID控制和第二PID控制两个阶段进行控制，因此提高了光轴对准的精度。另外，通过相应于信标光的光重心位置来控制电子云台，从而进一步提高光轴对准的精度，另外，由于在与移动体的通信等可能存在光轴偏移的状况下，通过信标光能够把握距离中心的偏移，因此提高了即使光轴偏移的方向发生变化也使光轴返回到原状的追踪能力。

另外，根据本发明，由于在控制对象的接收光用可动透镜的当前的控制位置以及从当前的控制位置仅驱动规定控制量的一个以上的测定位置，通过光功率探测器来测定接收用光缆的光接收强度，控制接收光用可动透镜而使其位于光接收强度最强的测定位置，因此能够进行控制而使得实际的光接收强度最大化。

附图说明

图1是表示本发明的空间光传输装置100的构成的例子的说明图。

图2是表示光环行器的结构的说明图。

图3是示出PID控制的一个例子的方框线路图。

图4是表示进行两阶段的PID控制的情况下的流程的一个例子的流程图。

图5是表示使用了信标光的电子云台控制的流程的一个例子的流程图。

图6是表示本发明的空间光传输装置100的构成的例子的说明图。

图7是表示基于光接收强度的可动透镜的位置控制处理的流程的一个例子的流程图。

图8是表示光接收强度的测定位置的一个例子的说明图。

具体实施方式

[第一实施方式]

以下，参照附图针对空间光传输装置的例子进行说明。图1是表示本发明的空间光传输装置100的构成的例子的说明图。在图1中，是作为在空间光传输装置100A与空间光传输装置100B之间进行双向的空间光传输通信的结构来进行说明。空间光传输装置100A和空间光传输装置100B由于是以相同性能的两台装置的情况为例进行说明，因此除了特别区别说明的情况以外，赋予相同的附图标记的构成具有相同的功能。

空间光传输装置100包括有框体10和支撑框体的电子云台11。在框体10的内部容纳有各种各样的构成。发送用光缆12用于传输发送用的光信号。接收用光缆13用于传输接收用的光信号。光学天线透镜14是最初接收来自对方侧的光的构成。投射光用可动透镜15是在与光信号的光轴大致垂直的平面内能够进行位置调整的可动透镜，用于投射光光轴的调整。光环行器16是构成为使输入到第一端口中的从发送用光缆12射出的光信号从第二端口输出而向对方侧投射，使输入到第二端口中的来自对方侧的光信号从第三端口输出的光学装置。透镜17是用于对从发送用光缆12射出的光信号进行聚光的透镜。第一接收光用可动透镜18是在与光信号的接收光光轴大致垂直的平面内能够进行位置调整的可动透镜，用于接收光光轴的调整。分光器19是将通过了第一接收光用可动透镜18的光信号分光为透射光和反射光的构成，例如使用分束器等。透镜20是对分光器19的反射光进行聚光的透镜。第一位置传感器21是使用来自分光器19的反射光进行光轴的位置检测的构成，例如使用QPD(quadrant photodetector：四象限光电探测器)等。第二接收光用可动透镜22是在与光信号的接收光光轴大致垂直的平面内能够进行位置调整的可动透镜，用于接收光光轴的调整。分光器23是将通过了第二接收光用可动透镜22的光信号分光为透射光和反射光的构成，例如使用分束器等。透镜24是对分光器23的反射光进行聚光的透镜。第二位置传感器25是使用来自分光器23的反射光进行光轴的位置检测的构成，例如使用QPD(quadrantphotodetector：四象限光电探测器)等。透镜26是对入射至接收用光缆13的光信号进行聚光的透镜。激光光源27是发送信标光的构成。高速相机28是用于检测来自对方侧的信标光的构成。控制部29是用于在空间光传输装置100中执行必要的各种控制的构成。另外，图1中，作为第一位置传感器21和第二位置传感器25采用QPD的情况下的区域设定的图像，记载有在将圆分切为四部分而构成的四个区域设定了A～D区域的图，而如图1所示，在作为通信对象的两个空间光传输装置100A和空间光传输装置100B，通过设定成四个区域为相互的镜像，从而具有以下效果：在进行基于同一控制程序的控制之际使得控制稳定。

图2是表示光环行器的结构的说明图。如图2中的(a)所示，作为发送时的路径，输入到第一端口中的非偏振光的发送光，利用偏振光分束器被分离为垂直的P偏振光和S偏振光这两种偏振光，分别利用法拉第转子和1/2波长板向着相同方向各旋转45°，合计旋转90°，P偏振光转换为S偏振光，S偏振光转换为P偏振光，之后，利用另一个偏振光分束器合并在一起，从第二端口输出。另外，如图2中的(b)所示，作为接收时的路径，输入到第一端口中的非偏振光的发送光，利用偏振光分束器被分离为垂直的P偏振光和S偏振光这两种偏振光，利用1/2波长板旋转45°之后的光利用法拉第转子的非互易性而反向旋转45°而返回到原状，因此P偏振光和S偏振光不发生变化，为此，在利用偏振光分束器进行合并之际不是向第一端口而是向第三端口输出。通过使用这样的结构的光环行器，使得在空间光传输时发送光和接收光的通信光被1轴化，而在空间光传输装置100的内部能够分开使用发送用的端口和接收用的端口。另外，光环行器只要具有相同的功能即可，并不必须是基于图2所示的原理的结构。

图3是表示PID控制的一个例子的方框线路图。空间光传输装置100中的投射光用可动透镜15、第一接收光用可动透镜18、第二接收光用可动透镜22分别是为了通过某种控制方法进行光轴调整而使用的，作为这些控制的一个方法，可考虑进行PID控制(比例-积分-微分控制器(Proportional-Integral-Differential Controller))。如图2所示，首先，输入关于光轴的目标值。具体而言，在假设以由对应的位置传感器检测出的光轴的检测位置为中心的情况下接收光或者发送光的路径为最佳时，将光轴来到该位置传感器的中心时的坐标位置作为“0”而设定为目标值。

接着，在求和点30，计算由正前面的位置传感器检测出的光轴位置的信息(来自提取点35的反馈)与目标值之间的差，并输入到PID控制器31中。在PID控制器31，根据与目标值的差(偏差)、其积分及微分这三个要素进行PID控制，确定对可动透镜的控制量。根据该控制量，通过控制用控制器33进行可动透镜的驱动，进行使光轴位置靠近中心的控制，而实际上，由于存在有干扰的影响，来自干扰电路36的干扰造成的光轴的位移量，在求和点34被加算到由控制用控制器33驱动后的光轴位置上，来确定实际的光轴位置。

作为反馈控制的问题，存在有以下的点：由于是在因干扰的影响(利用位置传感器检测出的光轴位置的位移)而使得光轴位置发生偏移之后开始控制，因此修正偏移会产生时间上的延迟。因此，在检测出干扰的影响的阶段，在控制量修正计算部37，计算出由该干扰的影响造成的相对于光轴的位置位移的方向和移动距离，预测下一个单位时间的位置，在消除该位移的方向上计算控制量的修正值，在求和点32将来自控制量修正计算部37的修正值与来自PID控制器31的控制量相加，确定实际的控制量。由此，虽然是微小的修正值，也能够使干扰的影响立刻反映到控制量中。

投射光用可动透镜15、第一接收光用可动透镜18、第二接收光用可动透镜22可以是分别独立的PID控制，例如投射光用可动透镜15的控制也可以是通过被确定并控制为与第一接收光用可动透镜18的驱动量相同的驱动量，从而投射光用可动透镜15和第一接收光用可动透镜18联动的被驱动。另外，也可以是与第一接收光用可动透镜18的驱动相关的第一PID控制和与第二接收光用可动透镜22的驱动相关的第二PID控制交替执行。

图4是表示进行两阶段的PID控制的情况下的流程的一个例子的流程图。首先，针对在图4的上侧示出的投射光轴控制的情况下的的流程图进行说明。投射光轴控制首先在控制部29，通过将投射光用可动透镜设定在初始位置而开始(步骤S101)。接着，控制部29判定PID控制是否开始(步骤S102)。只要PID控制没有开始(S102-否)，控制部29就在初始位置维持投射光用可动透镜。当PID控制开始时(S102-是)，控制部29使得与第一接收光用可动透镜的驱动量联动的驱动投射光用可动透镜(步骤S103)。以后，只要PID控制持续执行(S102-是)，就维持与第一接收光用可动透镜的驱动量联动的驱动投射光用可动透镜的处理(步骤S103)。

针对在图4的下侧示出的接收光轴控制的情况下的流程图进行说明。接收光轴控制是首先在控制部29，判定第一PID控制是否开始(步骤S201)。当第一PID控制开始时(S201-是)，控制部29获取在第一位置传感器(第一QPD)取得的光轴位置数据(步骤S202)。接着，控制部29判定取得的光轴位置是否存在于光斑位置中央(步骤S203)。在所取得的光轴位置位于光斑位置中央的情况下(S203-是)，控制部29不执行驱动控制，返回到步骤S202，再次取得由第一位置传感器获取的光轴位置数据。在所取得的光轴位置从光斑位置中央偏离的情况下(S203-否)，作为第一PID控制的具体的处理，控制部29以使得光轴位置移动到中央的方式确定第一接收光用可动透镜的驱动量来执行驱动控制(步骤S204)。接着，判定第二PID控制是否开始(步骤S205)。当第二PID控制开始时(S205-是)，控制部29获取在第二位置传感器(第二QPD)取得的光轴位置数据(步骤S206)。接着，控制部29判定所取得的光轴位置是否存在于光斑位置中央(步骤S207)。在所取得的光轴位置位于光斑位置中央的情况下(S207-是)，控制部29不执行驱动控制，返回到步骤S206，再次取得由第二位置传感器获取的光轴位置数据。在所取得的光轴位置从光斑位置中央偏离的情况下(S207-否)，作为第二PID控制的具体的处理，控制部29以使得光轴位置移动至中央的方式确定第二接收光用可动透镜的驱动量来执行驱动控制(步骤S208)。在第二接收光用可动透镜的驱动控制完成之后，控制部29使得返回到步骤S201，从最初开始反复执行接收光轴控制。

通过交替执行图4所示那样的第一PID控制和第二PID控制，并且与在第一PID控制中确定的第一接收光用可动透镜的驱动量联动的驱动投射光用可动透镜，从而能够使得光轴对准可靠的聚束。另外，若设定为在第一PID控制和第二PID控制中使控制幅度不同，例如，第一PID控制承担粗略的控制，而第二PID控制承担精细的控制，则也能够期待缩短至聚束为止的时间。

图5是表示使用了信标光的电子云台控制的流程的一个例子的流程图。通过第一位置传感器21及第二位置传感器25能够检测出光轴位置是在利用光学天线透镜14能够捕捉到来自对方侧的通信光的情况下，在光轴偏移到完全不能捕捉到通信光程度的情况下，需要另外的光轴位置调整单元。因此，如图1所示，也可以在空间光传输装置100设置激光光源27和高速相机28，通过根据在与对方侧之间相互利用高速相机28接收由激光光源27产生的信标光之际距离中心的偏移量来驱动控制电子云台11，从而实现更粗略的光轴位置调整。另外，如在图1中也表现的那样，需要进行光轴的设定，以使得在高速相机28的中心拍摄来自对方侧的信标光时，自身发送的信标光在对方侧的高速相机28的中心被拍摄。在此，通信光需要是指向性高的光信号，而通过仅用于光轴调整的信标光广角的射出，能够提高在对方侧被捕捉的概率。

如图5所示，信标光的接收光控制是通过在控制部29开始进行信标光的检测而开始(步骤S301)。在利用高速相机28检测到信标光的情况下(S301-是)，控制部29获取检测到的信标光的光重心坐标(通过运算来确定)(步骤S302)。具体而言，通过计算出能够由高速相机28拍摄到拍摄图像中的信标光的各像素的信标光的光强度，能够确定在拍摄图像内光强度最强的像素(或者区域)。若将在拍摄图像内光强度最强的像素(或者区域)考虑为信标光的光重心坐标，则光重心坐标能够推定为信标光直线前进的部位，即，激光光源27的中心光轴与拍摄图像平面相碰的部位。接着，控制部29判定信标光的光重心坐标是否位于高速相机的拍摄范围的中心(步骤S303)。在信标光的光重心坐标位于高速相机28的拍摄范围的中心的情况下(S303-是)，由于不需要进行光轴调整，因此控制部29不执行电子云台11的驱动控制，返回到步骤S302，再次获取信标光的光重心坐标。在信标光的光重心坐标从高速相机28的拍摄范围的中心偏离的情况下(S303-否)，以使得信标光的光重心坐标移动至中央的方式确定电子云台11的驱动量来执行驱动控制(步骤S304)。在电子云台11的驱动控制完成之后，控制部29返回到步骤S301，从最初开始反复执行信标光的接收光控制。

这样，通过设置使用了信标光的更广范围的光轴对准和使得利用位置传感器检测出的光轴位置通过PID控制而向中心移动的光轴对准这两方，具有以下这样的效果：能够可靠的进行光轴对准，另外，即使是在由于光轴已经对准的状态下的不正规的变化而使光轴偏离的状况下，也能够再次容易的使光轴对准。

另外，也可以是在信标光的光重心坐标的距拍摄中心的偏移量为规定值以上时，利用电子云台11进行光轴调整，在偏移量为规定值以内的情况下，根据状态切换控制对象，以使得不进行电子云台11的控制，而是切换为利用可动透镜进行光轴调整。

如以上所述，根据本发明的空间光传输装置100，由于采用光环行器使得投射光光轴和接收光光轴1轴化，因此能够减轻在进行双向的空间光传输的情况下的光轴对准的困难度。另外，通过使得投射光用可动透镜的控制与接收用可动透镜的控制联动，从而能够同时实现接收光轴的控制和投射光轴的控制。另外，由于在接收光光轴路径中设置有第一接收用可动透镜和第二接收用可动透镜这两个透镜，以第一PID控制和第二PID控制两个阶段来进行控制，因此提高光轴对准的精度。另外，通过使得相应于信标光的光重心位置来控制电子云台，从而进一步提高光轴对准的精度，另外，由于在与移动体的通信等可能存在光轴偏移的状况下能够通过信标光来把握距离中心的偏移，因此提高了即使光轴偏移的方向发生变化也使光轴返回到原状的追踪能力。

在上述的实施方式中，针对可动透镜是至少在与光信号的光轴大致垂直的平面(X-Y平面)内能够进行位置调整的结构的情况进行了说明，但也可以是进一步在光轴方向(Z轴方向)上能够调整的结构。通过使可动透镜具有光轴方向上的调整功能，从而一边观测接收用光缆13的接收强度一边进行可动透镜在Z轴方向上的微调整，能够设定在得到最大的接收强度的位置。

[第二实施方式]

图6是表示本发明的空间光传输装置100的构成的例子的说明图。图6所示的例子是在作为相同构成的空间光传输装置100C以及100D之间利用同一光轴进行双向的空间光传输的构成。另外，以下说明的空间光传输装置100C以及100D的特征是，利用光功率探测器来测定所接收的光信号的光接收强度，根据测定结果控制接收光用可动透镜光，从而进行接收光光轴的调整，光学装置的细节部分的构成并不限定于图6所示的例子。

空间光传输装置100C以及100D是在框体10的内部容纳有各种各样的构成。发送用光缆12用于传输发送用的光信号。接收用光缆13用于传输接收用的光信号。光学天线透镜14是用于最初接受来自对方侧的光的构成。投射光用可动透镜15是在与光信号的光轴大致垂直的平面内能够进行位置调整的可动透镜，用于投射光光轴的调整。光环行器16是构成为将输入至第一端口的从发送用光缆12射出的光信号从第二端口输出而向对方侧投射，将输入至第二端口的来自对方侧的光信号从第三端口输出的光学装置。透镜17是用于将从发送用光缆12射出的光信号聚光的透镜。关于该透镜17也可以是可动式透镜。分光器19是将从光环行器16的第三端口输出的光信号分光为透射光和反射光的构成，例如使用分束器等。透镜20是用于将分光器19的反射光聚光的透镜。第一位置传感器21是使用来自分光器19的反射光进行光轴的位置检测的构成，例如使用QPD(quadrant photodetector：四象限光电探测器)等。控制部29是在空间光传输装置100中执行必要的各种控制的构成。后向反射器(Retroreflector)38是将入射的光向着与入射方向平行且相反的方向反射的构成。该后向反射器38设置成针对光学天线透镜14的前面能够任意的执行插入以及取出。光功率探测器39是用于测定入射到接收用光缆13中的光信号的光接收强度的构成。接收光用可动透镜40是在与光信号的接收光光轴大致垂直地平面内能够进行位置调整的可动透镜，用于接收光光轴的调整。光轴调整用云台41是在框体10的内部中为了进行光轴调整而使光学装置系统整体的姿势变化的构成。

针对图6所示的空间光传输装置100C以及100D的光轴调整进行说明。首先，在设置空间光传输装置100C和空间光传输装置100D的场所，调整框体10整体的设置位置，以使得成为向着存在有对方侧的光学天线透镜14的位置射出光信号的方向。接着，将对方侧的空间光传输装置100D的后向反射器38插入到光学天线透镜14的前面。接着，从进行光轴调整一侧的空间光传输装置100C的发送用光缆12输出光信号而向对方侧的空间光传输装置100D射出。所射出的光信号若入射到对方侧的后向反射器38的接收光范围，则光信号从后向反射器38反射而返回，但在不能入射到对方侧的后向反射器38的接收光范围的情况下光信号完全不返回。在光信号被反射而返回的情况下，能从光学天线透镜14经由分光器19而在第一位置传感器21接收光信号。即，在第一位置传感器21中寻找接收光信号的位置来调整框体10整体的设置位置。另外，也可以利用在框体内部设置的光轴调整用云台41调整光信号的射出方向，以接收来自对方侧的后向反射器38的反射光。而在与来自其中一方的光信号的射出相关的光轴调整完成之后，同样的执行与来自其中另一方的光信号的射出相关的光轴调整。这样，当两侧的光轴调整完成时，轴大致成为重合的状态，但需要进一步的微调整。作为初始设定的光轴的微调整是，针对投射光用可动透镜15、采用可动式透镜的情况下的透镜17等，也执行光轴调整。在作为初始设定的光轴调整中，也可以以光功率探测器39测定的光接收强度为基准进行调整。

在使用了后向反射器38的光轴调整之后，能够进行实际的双向通信。在进行实际的双向通信的过程中，如在第一实施方式中也进行的那样，根据第一位置传感器21中的光信号的接收位置，通过PID控制来进行投射光用可动透镜15的位置控制，以使得光信号的接收光位置向着中心接近。而且，第二实施方式的空间光传输装置100C及100D具有以下特征：根据由光功率探测器39测定的光接收强度的测定结果，进行接收光用可动透镜40的位置调整的控制。

图7是表示基于光接收强度的接收光用可动透镜40的位置控制处理的流程的一个例子的流程图。如图7所示，位置控制处理是在控制部29通过取得接收光用可动透镜40的当前的控制位置信息而开始的(步骤S501)。接着，控制部29在当前的控制位置以及从该位置使可动透镜每次移动规定的控制量而得到的多个位置执行由光功率探测器39进行的接收用光缆13的光接收强度的测定(步骤S502)。然后，控制部29进行控制以使得接收光用可动透镜40移动到光接收强度最强的位置(步骤S503)，结束处理。图7所示的位置控制处理可考虑例如以一定时间间隔执行，或者在由光功率探测器39测定的接收用光缆13的光接收强度变化规定值以上的情况下执行。

图8是表示光接收强度的测定位置的一个例子的说明图。该图8用圆的大小来表现光接收强度的强弱，当前的接收光用可动透镜40的位置的光接收强度在中心表示。关于进行光接收强度的测定的多个位置，怎样设定都可以，而在图8的例子中，在进行接收光用可动透镜40的驱动控制的X-Y平面中，进行针对X轴和Y轴的每一个从中心位置向着“+方向”仅移动规定驱动量、不移动、向着“－方向”仅移动规定驱动量这三个模式中的任一个的控制，将在此情况下的组合的总数、即9点(包含当前的接收光用可动透镜40的位置)设定为光接收强度的测定位置。作为针对9点进行光接收强度的测定的结果，在图8所示的例子中，表示出仅在X轴上向着“－方向”移动规定驱动量的位置处的光接收强度最强。即，在得到图8那样的光接收强度的测定结果的情况下，针对接收光用可动透镜40，执行向着“－方向”仅移动规定驱动量的控制。通过这样的控制，能够控制接收光用可动透镜40，以使得接收用光缆13的光接收强度更强。

如以上所述那样，根据本发明的第二实施方式的空间光传输装置，由于在控制对象的接收光用可动透镜的当前的控制位置以及从当前的控制位置仅驱动规定控制量而得到的一个以上的测定位置，通过光功率探测器来测定光接收强度，控制接收光用可动透镜，使其位于光接收强度最强的测定位置，因此能够进行控制而使得实际的光接收强度最大化。

另外，第二实施方式中的基于光功率探测器39的接收光用可动透镜40的驱动控制，作为在X-Y平面(与通信光轴垂直的平面)上进行调整的结构进行了说明，但并不限定于此，也可以进行控制以使得针对Z方向(通信光轴方向)也进行调整。在此情况下，也可以是分开执行X-Y平面上的控制和Z轴上的控制的构成，也可以是同时执行X-Y平面上的控制和Z轴上的控制，即将XYZ空间中的多个测定位置的光接收强度进行比较的构成。

另外，在第二实施方式中，以通过基于光功率探测器39的光接收强度的测定进行控制的对象为接收光用可动透镜40进行了说明，但并不限定于此。例如，也可以是在作为初始设定的光轴调整的阶段，针对投射光用可动透镜15、采用可动式透镜的情况下的透镜17、光轴调整用云台41等，也根据基于光功率探测器39的光接收强度的测定，进行控制以使得位置调整到光接收强度更大的位置。

附图标记的说明

100、100A、100B 空间光传输装置

10 框体

11 电子云台

12 发送用光缆

13 接收用光缆

14 光学天线透镜

15 投射光用可动透镜

16 光环行器

17 透镜

18 第一接收光用可动透镜

19 分光器(分束器)

20 透镜

21 第一位置传感器(第一QPD)

22 第二接收光用可动透镜

23 分光器(分束器)

24 透镜

25 第二位置传感器(第二QPD)

26 透镜

27 激光光源

28 高速相机

29 控制部

38 后向反射器

39 光功率探测器

40 接收光用可动透镜

41 光轴调整用云台

Claims (6)

1.一种空间光传输装置，将从发送用光缆射出的光信号向对方侧发送，接受来自对方侧的光信号并入射到接收用光缆中，通过空间光传输实现通信，其中，具有：

光环行器，其构成为，将输入至第一端口的从所述发送用光缆射出的光信号从第二端口输出并向对方侧投射，将输入至第二端口的来自对方侧的光信号从第三端口输出；

至少一个以上的投射光用可动透镜，其在所述光环行器的所述第二端口的外侧，在与通过该第二端口的光信号的光轴大致垂直的平面内能够进行位置调整；

至少一个以上的接收光用可动透镜，其在所述光环行器的所述第三端口的外侧，在与通过该第三端口的光信号的光轴大致垂直的平面内能够进行位置调整；

至少一个以上的分光器，其将通过了所述接收光用可动透镜的光信号分光为透射光和反射光；

至少一个以上的位置传感器，其使用来自所述分光器的透射光或者反射光中的任意一方进行光轴的位置检测；

控制部，其根据由所述位置传感器检测出的光轴位置进行所述接收光用可动透镜以及/或者所述投射光用可动透镜的位置调整，进行光轴调整的控制，以使得来自所述分光器的透射光或者反射光中的任意另一方的光恰当的入射到所述接收用光缆中。

2.根据权利要求1所述的空间光传输装置，其中，通过所述投射光用可动透镜被确定并控制为与在直至从所述第三端口输出并入射至所述接收用光缆中的光信号路径上最接近于所述光环行器的所述接收用可动透镜的驱动量相同的驱动量，从而所述投射光用可动透镜和该接收用可动透镜联动而被驱动。

3.根据权利要求1或2所述的空间光传输装置，其中，在直至从所述第三端口输出并入射至所述接收用光缆中的光信号路径上，按顺序设置第一接收用可动透镜、第一分光器、第二接收用可动透镜以及第二分光器，

将通过所述第一分光器而从路径分支的光输入到第一位置传感器，将通过所述第二分光器而从路径分支的光输入到第二位置传感器，

所述控制部根据由所述第一位置传感器检测出的光轴位置来执行对所述第一接收用可动透镜进行PID控制的第一PID控制，根据由所述第二位置传感器检测出的光轴位置执行对所述第二接收用可动透镜进行PID控制的第二PID控制。

4.根据权利要求3所述的空间光传输装置，其中，设定为在所述第一PID控制和所述第二PID控制中，相对于距离中心的偏移量的可动透镜的一次的控制量不同，所述中心是由位置传感器检测出的光轴位置的中心。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的空间光传输装置，其中，还具有：

激光光源，其向对方侧发送信标光；

高速相机，其检测从对方侧发送的信标光；

电子云台，其配置在框体的下部，在规定范围内使框体整体移动而能够进行位置调整；

所述控制部计算出由所述高速相机检测出的信标光的光重心坐标，控制所述电子云台，以使得高速相机的拍摄轴位于光重心中央。

6.一种空间光传输装置，将从发送用光缆射出的光信号向对方侧发送，接受来自对方侧的光信号并入射到接收用光缆中，通过空间光传输来实现通信，其中，具有：

光环行器，其构成为，将输入至第一端口的从所述发送用光缆射出的光信号从第二端口输出并向对方侧投射，将输入至第二端口的来自对方侧的光信号从第三端口输出；

至少一个以上的投射光用可动透镜，其在所述光环行器的所述第二端口的外侧，在与通过该第二端口的光信号的光轴大致垂直的平面内能够进行位置调整；

至少一个以上的接收光用可动透镜，其在所述光环行器的所述第三端口的外侧，在与通过该第三端口的光信号的光轴大致垂直的平面内能够进行位置调整；

至少一个以上的分光器，其将通过了所述接收光用可动透镜的光信号分光为透射光和反射光；

光功率探测器，其测定入射至所述接收用光缆的通信光的光接收强度；

控制部，其在作为控制对象的所述接收光用可动透镜的当前的控制位置以及从当前的控制位置仅驱动规定控制量的一个以上的测定位置，通过所述光功率探测器来测定光接收强度，控制所述接收光用可动透镜，以使得该接收光用可动透镜位于光接收强度最强的测定位置。

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