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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur optischen Kommunikation
im freien Raum zur Durchführung
einer optischen Funkinformationsübertragung
mit Hilfe einer Fernsteuereinrichtung.
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Einschlägiger Stand
der Technik
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Eine
herkömmliche
optische Kommunikationsvorrichtung für den freien Raum zur Durchführung einer
optischen Funkinformationsübertragung, wie
sie zum Beispiel in der GB-A-2 131 245 offenbart ist, befindet sich
im allgemeinen auf dem Dach eines Gebäudes oder an einem ähnlichen
Ort, damit sie frei von hinderlichen Objekten im freien Raum zwischen sich
selbst und einer Partnerapparatur ist, die sich in einer vorbestimmten
Entfernung befindet. Wie in 1 gezeigt
ist, sind optische Raum-Kommunikationsvorrichtungen 1 und 2 auf
den Dächern
von Gebäuden
einander gegenüberliegend
installiert. Beispielsweise befinden sich auf der jeweiligen Rückseite
der Vorrichtungen 1 und 2 eine Anzeigeeinheit
zum Anzeigen der Betriebszustände,
beispielsweise der optischen Empfangsleistung, ferner eine Einstelleinrichtung
zur Einrichtung des Abstrahlwinkels eines Sende-Lichtstrahls und dergleichen, ferner
eine Manipuliereinheit zum Justieren des Sendewinkels des Lichtstrahls
und dergleichen.
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Wenn
die optischen Raum-Kommunikationsvorrichtungen 1 und 2 auf
den Dächern
oder dergleichen in der oben beschriebenen Weise installiert werden,
muß sich
das Betriebspersonal auf das Dach begeben, um den Betriebszustand
der Vorrichtung 1 oder 2 mit Hilfe von an den
Vorrichtungen 1 oder 2 angebrachten Anzeigegeräten zu überprüfen. Muß die Vorrichtung 1 oder 2 an
einem Ort installiert werden, der abhängig von der jeweiligen Situation
sehr schwierig zugänglich
ist, so bereitet es Schwierigkeiten, den Betriebszustand der Vorrichtung 1 oder 2 zu überprüfen.
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Um
dieses Problem zu lösen,
ist die optische Raum-Kommunikationsvorrichtung gemäß 2 bekannt.
Nach 2 ist eine Haupt-Kopfeinheit 3 funktionell
getrennt von einer Manipulier-Steuereinheit 4, wobei die
Kopfeinheit 3 auf dem Dach und die Manipulier-Steuereinheit 4,
die auch die Signalverarbeitung übernimmt,
zur Durchführung
einer optischen Nachrichtenübertragung
im Inneren eines Gebäudes installiert
ist. Bei dieser Vorrichtung ist die Kopfeinheit 3 über ein
Koaxialkabel 5 mit der Manipulier-Steuereinheit 4 verbunden.
Die korrespondierende Partnervorrichtung besitzt in ähnlicher
Weise eine Haupt-Kopfeinheit 6,
die über
ein Koaxialkabel 8 mit einer Manipulier-Steuereinheit 7 gekoppelt
ist.
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Mit
Hilfe der oben beschriebenen Anordnung werden über die Manipulier-Steuereinheiten 4 und 7 an
die Haupt-Kopfeinheiten 3 und 6 Übertragungsdatensignale
oder vormodulierte Übertragungsdatensignale,
Energiezufuhrinformation, Betriebsstart-Einricht/Manipulier-Information
und Einstell/Manipulier-Information während des Betriebs eingegeben. Die
Hauptempfangsdatensignale, vornehmlich modulierte Empfangssignale,
außerdem
Information über
die Zustände
der Haupt-Kopfeinheiten 3 und 6 werden von den
Kopfeinheiten 3 und 6 an die Manipulier-Steuereinheiten 4 und 7 geleitet.
Diese in Räumen
untergebrachten Manipulier-Steuereinheiten 4 und 7 zeigen
die Betriebszustände
der optischen Raum-Kommunikationsvorrichtungen für Einrichtvorgänge und
Manipulationen an. Man beachte, daß Datensignalschnittstellen
und -kabel zum Verbinden der Datensignal-Schnittstellen mit den
optischen Raum-Kommunikationsvorrichtungen in den 1 und 2 nicht
dargestellt sind.
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In
der oben beschriebenen herkömmlichen optischen
Raum-Kommunikationsvorrichtung
sind Beschränkungen
für die
Längen
der Koaxialkabel 5 und 8 gegeben, welche die Haupt-Kopfeinheiten 3 und 6 mit
den Manipulier-Steuereinheiten 4 bzw. 7 verbinden,
weil die Sende-/Empfangs-Datensignale und die vormodulierten Sende-/Empfangs-Datensignale
breitbandig sind. Die Manipulier-Steuereinheiten 4 und 7 zum
Anzeigen der Betriebszustände
der optischen Raum-Kommunikationsvorrichtungen
können
nicht an den von einer Bedienungsperson erwünschten Stellen der Datensignalschnittstellen
installiert werden.
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OFFENBARUNG
DER ERFINDUNG
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Ein
Ziel der Erfindung besteht darin, das dem Stand der Technik anhaftende
Problem zu lösen
und eine Vorrichtung für
die optische Kommunikation im freien Raum anzugeben, die es einer
Bedienungsperson ermöglicht,
den Betriebszustand von einer beliebigen Stelle aus zu überprüfen und
gleichzeitig von dieser Stelle aus eine Betriebsstart-Einricht/Manipulation
sowie eine Einricht-/Manipulation während des Betriebs vorzunehmen.
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Erreicht
wird dieses Ziel durch die optische Kommunikationsvorrichtung für den freien
Raum zur Durchführung
einer optischen Funkinformationsübertragung
gemäß Anspruch
1. Die abhängigen
Ansprüche
beziehen sich auf Weiterentwicklungen.
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Erfindungsgemäß wird eine
optische Kommunikationsvorrichtung für den freien Raum geschaffen,
die von einer entsprechenden optischen Raum-Kommunikationsvorrichtung in einer vorbestimmten
Entfernung installiert ist, um optische Funksignalübertragungen
durchzuführen,
wobei eine Fernsteuereinrichtung an einer beliebigen Stelle entfernt
von der optischen Raum-Kommunikationsvorrichtung
installiert ist. Eine Schnittstelleneinrichtung dient zum Übermitteln
von Betriebszustandsinformation der Vorrichtung, von Betriebsstart-Aufbau-/Manipulationsinformation
oder Aufbau-/Manipulationsinformation während des Betriebs der Vorrichtung,
eingerichtet in der optischen Raum-Kommunikationsvorrichtung, wobei die
zu der Fernsteuereinrichtung übermittelte
Betriebszustandsinformation mindestens eine von folgenden Größen ist:
Lichtstrahl-Übertragungswinkel,
Temperatur eines vorbestimmten Teil der Vorrichtung, Winkelfehler
zwischen Empfangslicht und einer optischen Achse einer Lichtempfangseinheit
der Vorrichtung, und Übertragungslichtstrahl-Divergenzwinkel,
wobei die Operationsstart-Aufbau-/Manipulationsinformation sowie
die Aufbau-/Manipulationsinformation während des Betriebs mindestens
eine der Größen Lichtstrahlübertragungswinkel
und Übertragungslichtstrahl-Divergenzwinkel ist.
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Erfindungsgemäß wird außerdem eine
optische Raum-Kommunikationsvorrichtung geschaffen, bei der eine
optische Sende-/Empfangskopfeinheit zum Umwandeln eines elektrischen
Signals in ein optisches Signal und zum Senden des optischen Signals
zu einer Partnervorrichtung, und zum Umwandeln des optischen Empfangssignals
von der Partnervorrichtung in ein elektrisches Signal getrennt von einer
Signalverarbeitungssteuereinheit ausgebildet ist, die zum Durchführen einer
Vormodulation, Demodulation und einer Signalpegelumwandlung dient,
um Datensignale in effizienter Weise zu übertragen, wobei die Fernsteuereinrichtung
sich an einer beliebigen Stelle entfernt von der optischen Raum-Kommunikationsvorrichtung
befindet, außerdem
eine Schnittstelleneinrichtung zur Übermittlung von Betriebszustandsinformation
der Vorrichtung, von Betriebsstart-Aufbau-/Manipulationsinformation und Aufbau-/Manipulationsinformation
während
des Betriebs der Vorrichtung in der optischen Raum-Kommunikationsvorrichtung
eingerichtet ist.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Ansicht der Anordnung von herkömmlichen optischen Raum-Kommunikationsvorrichtungen;
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2 ist
eine Ansicht der Ausgestaltung von weiteren herkömmlichen optischen Raum-Kommunikationsvorrichtungen;
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3 ist
ein Blockdiagramm einer optischen Raum-Kommunikationsvorrichtung
gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung;
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4 ist
ein Blockdiagramm einer weiteren Fernsteuereinrichtung;
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5 ist
ein Blockdiagramm einer noch weiteren Fernsteuereinrichtung;
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6 ist
eine Ansicht zum Erläutern
der Verbindung zwischen der optischen Raum-Kommunikationsvorrichtung
und der Fernsteuereinrichtung;
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7 ist
eine Ansicht zum Erläutern
der Verbindungen zwischen der Fernsteuereinrichtung und einer Mehrzahl
von optischen Raum-Kommunikationsvorrichtungen;
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8 ist
eine Ansicht zum Erläutern
des Bedienfelds einer Fernsteuereinrichtung einer optischen Raum-Kommunikationsvorrichtung;
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9 ist
eine Ansicht einer Rückwand;
und
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10 ist
eine Ansicht zum Erläutern
der Funkverbindung zwischen der optischen Raum-Kommunikationsvorrichtung
und der Fernsteuereinrichtung.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Im
folgenden wird die Erfindung detailliert anhand der in den 3 bis 8 dargestellten
Ausführungsformen
beschrieben.
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3 zeigt
die Ausgestaltung einer optischen Raum-Kommunikationsvorrichtung
gemäß einer
Ausführungsform.
Diese Vorrichtung für
die optische Kommunikation im freien Raum, im folgenden verkürzt als
Raum-Kommunikationsvorrichtung bezeichnet, enthält eine Haupt-Kopfeinheit 11,
eine Manipulationssteuereinheit 12 und ein Kabel 13,
das die Einheiten 11 und 12 miteinander verbindet.
Eine Vorrichtung mit der gleichen Ausgestaltung, wie sie oben angegeben
wurde, befindet sich in einer vorbestimmten Entfernung von der obigen
Vorrichtung, dieser gegenüberliegend,
damit eine optische Funkinformationsverbindung zustande kommt.
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Eine
Sendestrahlwinkel-Änderungseinrichtung 14 befindet
sich an einer Stelle, an der ein Lichtstrahl zu der Partnervorrichtung
gesendet oder von dieser empfangen wird. Ein Polarisations-Strahlaufspalter 15,
ein optisches System 16 und eine elektrooptische Wandlereinheit 17 befinden
sich hintereinander angeordnet in Reflexionsrichtung der Sendestrahlwinkel-Änderungseinrichtung 14.
Ein Strahlaufspalter 18 und eine Detektoreinrichtung für einen Winkelfehler
der optischen Achse sind sequentiell in Reflexionsrichtung des Polarisations-Strahlaufspalters 15 angeordnet.
Ein optisches System 20 und eine photoelektrische Wandlereinheit 21 sind
in Reflexionsrichtung des Strahlaufspalters 18 angeordnet.
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Eine
arithmetische Verarbeitungseinheit 22 ist in der Haupt-Kopfeinheit 11 angeordnet.
Sie ist mit dem optischen System 16, der elektrooptischen Wandlereinheit 17,
der photoelektrischen Wandlereinheit 21, einem Wellenlängenmultiplexer/-Demultiplexer 23,
einer Temperaturdetektoreinheit 24 zum Ermitteln der Temperatur
eines vorbestimmten Teil der Vorrichtung, und einer Sendestrahlwinkel-/Steuereinheit 25 verbunden.
Das Ausgangssignal der photoelektrischen Wandlereinheit 21 ist
mit dem Wellenlängenmultiplexer/-Demultiplexer 23 gekoppelt. Dessen
Ausgangssignal wird auf die elektrooptische Wandlereinheit 17 gegeben.
Das Ausgangssignal der Winkeldetektoreinheit 19 ist mit
der Sendestrahlwinkel-Änderungseinrichtung 14 über die
Sendestrahlwinkel-Steuereinheit 25 verbunden.
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In
der Manipuliersteuereinheit 12 wird das Ausgangssignal
von einer Signaleingabeeinheit 26 an eine Modulationseinheit 27 gegeben,
deren Ausgangssignal auf eine arithmetische Verarbeitungseinheit 28 und
einen Wellenlängenmultiplexer/-Demultiplexer 29 gegeben
wird. Die arithmetische Verarbeitungseinheit 28 ist mit
einer Demoduliereinheit 30, einer Manipulier- und Anzeigeeinheit 31 zur
Durchführung
von Einrichtungen und Anzeigen der Manipulation und des Zustands
der Vorrichtung und mit einer RS232C-Schnittstelle 32 verbunden.
Das Ausgangssignal des Wellenlängenmultiplexer/-Demultiplexers 29 ist über die
Demoduliereinheit 30 mit einer Signalausgabeeinheit 33 verbunden.
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Ein
Personal-Computer 37 ist über ein Modem 34,
ein als Privatleitung fungierendes Kabel 35 und eine öffentliche
Leitung oder einen öffentlichen Funkkanal
und ein Modem 36 mit der RS232C-Schnittstelle 32 verbunden.
Die Bedienungsperson kann mittels Fernbedienung die optische Raum-Kommunikationsvorrichtung über diese Schnittstelle 32 und
den Personal-Computer 37 fernsteuern.
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Mit
Hilfe der oben beschriebenen Anordnung wird in der Manipulationssteuereinheit 12 der
optischen Raum-Kommunikationsvorrichtung ein zu der Partnervorrichtung
zu sendendes abgehendes Hauptsignal über die Signaleingabeeinheit 26 eingegeben
und in der Modulationseinheit 27 einer Vormodulation unterzogen,
um das Hauptsignal effizient zu senden, und das Signal wird in den
Wellenlängenmultiplexer/-Demultiplexer 29 eingegeben.
Dieses Signal wird über
das Kabel 13 zu der Haupt-Kopfeinheit 11 der optischen
Raum-Kommunikationsvorrichtung
gesendet. Das Signal wird von dem Wellenlängenmultiplexer/-Demultiplexer 23 an
die elektrooptische Wandlereinheit 17 gegeben und in ein
optisches Signal umgewandelt. Das optische Signal besitzt wegen
des optischen Systems 16 einen vorbestimmten Divergenzwinkel.
Das optische Signal gelangt durch den Polarisations-Strahlaufspalter 15 und
wird als Sendelicht von der Sendestrahlwinkel-Änderungseinrichtung 14 zu
der Partnervorrichtung gesendet.
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Der
von der sendenden Partnervorrichtung gesendete ankommende Lichtstrahl
fällt als
Empfangslicht auf die Sendestrahlwinkel-Änderungseinrichtung 14 und
wird von dem Polarisations-Strahlaufspalter 15 und dem
anschließenden
Strahlaufspalter 18 abgelenkt. Der reflektierte Strahl
wird über das
optische System 20 auf die photoelektrische Wandlereinheit 21 fokussiert
und in ein elektrisches Signal umgewandelt. Das elektrische Signal
wird in den Wellenlängenmultiplexer/-Demultiplexer 23 eingegeben.
Dieses Signal erreicht den Wellenlängenmultiplexer/-Demultiplexer 29 der
Manipuliersteuereinheit 12 über das Kabel 13.
Das Signal wird dann von der Demoduliereinheit 30 demoduliert
und als Hauptsignal von der Signalausgabeeinheit 33 ausgebeben.
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Das über den
Strahlaufspalter 18 gelangende Empfangslicht wird zu der
Fehlerdetektoreinheit 19 zum Detektieren eines Fehlers
der optischen Achse geleitet, um einen Winkelfehler zwischen der Lichtübertragungsrichtung
der als Lichtempfangseinheit fungierenden Vorrichtung und dem optischen Weg
des Empfangslichts aus der Partnervorrichtung zu erfassen. Die Sendestrahlwinkel-Steuereinheit 25 treibt
die Sendestrahlwinkel-Änderungseinrichtung 14 anhand
der detektierten Information, um dadurch die optische Achse der
Lichtempfangseinheit anzupassen an diejenige des Empfangslichts.
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Die
arithmetische Verarbeitungseinheit 22 der Haupt-Kopfeinheit 11 empfängt Temperaturinformation
von einem vorbestimmten Teil der Vorrichtung aus der Temperaturdetektoreinheit 24, Übertragungssignal-Leistungsinformation
und Sendelicht-Leistungsinformation von der elektrooptischen Wandlereinheit 17,
Empfangssignal-Leistungsinformation und Empfangslicht-Leistungsinformation
von der photoelektrischen Wandlereinheit 21, und Divergenzwinkelinformation
des Sendelichtstrahls von dem optischen System 16, Sendelichtstrahl-Winkelinformation
und Achsenwinkel-Fehlerinformation von der Sendestrahlwinkel-Steuereinheit 25 und
dergleichen, um den Betriebszustand der optischen Raum-Kommunikationsvorrichtung
zu erfassen. Die arithmetische Verarbeitungseinheit 22 gibt
außerdem die
Sendesignal-Leistungsinformation und die Sendelicht-Leistungsinformation
an die elektrooptische Wandlereinheit 17, gibt die Sendestrahlwinkel-Divergenzwinkelinformation
an das optische System 16, gibt die Sendelichtstrahl-Winkelinformation
an die Sendelichtstrahl-Steuereinheit 25 und dergleichen, um
während
des Betriebs Operationsstart-Einrichtungen (Aufbau) und Manipulationen
durchzuführen.
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Die
arithmetische Verarbeitungseinheit 28 innerhalb der Manipulationssteuereinheit 12 empfängt vom
Bediener Einstell-(Aufbau-) und Manipulationssignale über die
Manipulations- und Anzeigeeinheit 31 und gibt das Betriebszustandssignal
an die Manipulier- und Anzeigeeinheit 31. Die arithmetische
Verarbeitungseinheit 28 prüft anhand der Modulationseinheit 27 und
der Demodulationseinheit 30 das Vorhandensein/Fehlen des
zu sendenden Hauptsignals und das Vorhandensein/Fehlen des empfangenen Hauptsignals.
Die arithmetische Verarbeitungseinheit 22 in der Haupt-Kopfeinheit 11 und
die arithmetische Verarbeitungseinheit 28 in der Manipulationssteuereinheit 12 tauschen
Signale über
die Wellenlängenmultiplexer/-Demultiplexer 23 und 29 sowie
das Kabel 13 aus. Wenn keine Signalleitungen zum Austauschen
dieser Signale innerhalb des Kabels 13 vorhanden sind,
wird die Trägerwelle
von diesen Signalen moduliert, um den Sende-/Empfangs-Hauptsignale
unterschiedliche Frequenzbänder
zuzuordnen.
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Die
modulierte Trägerwelle
wird mit dem Sende- oder Empfangs-Hauptsignal gemultiplext, und
das gemultiplexte Signal kann über
das Kabel 13 übertragen
werden.
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Bei
dieser allgemeinen Anordnung wird die Haupt-Kopfeinheit 11 der
optischen Raum-Kommunikationsvorrichtung auf dem Dach eines Gebäudes installiert,
die Manipulationssteuereinheit wird im inneren Raum installiert,
und die Haupt-Kopfeinheit 11 und
die Manipulationssteuereinheit 12 werden über das
Kabel 13 verbunden. Da die Länge des Kabels 13 begrenzt
ist, befindet sich die Manipulationssteuereinheit 12 häufig auf
der Seite der Schnittstelle.
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Die
optische Übertragung
im Raum hängt stark
von Regen oder Nebel ab. Da Licht in Form eines Strahls übertragen
wird, verschiebt sich möglicherweise
die Richtung des Hauptkörpers
der Vorrichtung aufgrund von Wind und Vibrationen, die auf die Vorrichtung
einwirken, so daß die
Kommunikation nicht immer im optimalen Zustand stattfindet. Aus diesem
Grund muß die
Bedienungsperson stets den Betriebszustand der optischen Kommunikation
im Raum überprüfen. Kommt
es zu Schwierigkeiten bei der Kommunikation, muß die Bedienungsperson dies sofort
erkennen und Gegenmaßnahmen
zur Korrektur der Anbringungsrichtung der Vorrichtung treffen. Im
schlimmsten Fall muß ein
Notsystem aktiviert werden.
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Bei
dieser Ausführungsform
sind zur Fernsteuerung der optischen Raum-Kommunikationsvorrichtung die RS232C-Schnittstelle 32,
die als Schnittstelle fungiert, und der Personal-Computer 37 vorgesehen,
oder die optische Raum-Kommunikationsvorrichtungs-Fernsteuereinrichtung
fungiert als Fernsteuereinrichtung bei der Bedienungsperson. Die Schnittstelle 32 empfängt die
Vorrichtungs-Betriebszustandsinformation von der arithmetischen
Verarbeitungseinheit 28 und gibt diese nach außen, und sie
sendet externe Eingangs-Betriebsstart-Aufbau-/Manipulations-Information
sowie Aufbau/Manipulationsinformation während des Betriebs der arithmetischen Verarbeitungseinheit 28.
Diese kann in beliebiger Weise die Prioritätsrangfolge für Befehle einrichten,
die von der den Aufbau besorgenden Manipulier- und Anzeigeeinrichtung 31 und
der Schnittstelle 32 kommen. Die Schnittstelle 32 kann
mit der Privatleitung des Kabels 35 und der öffentlichen
Telefonleitung oder einem öffentlichen
Funkkanal (zum Beispiel einer PBX-Leitung, einer Nebenstelle des PBX
oder einem Netzwerk wie zum Beispiel einem LAN) über das RS232C-Kabel und das
Modem 34 verbunden werden und Information mit einem beliebigen
Ort auf der Erde austauschen.
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Die
Betriebszustandsinformation der optischen Raum-Kommunikationsvorrichtung
von der RS232C-Schnittstelle 32 wird gut lesbar auf dem
Personal-Computer 37 angezeigt, der sich an einer für die Bedienungsperson
passenden Stelle befindet. Aufbau-/Manipulationsinformation für die Vorrichtung läßt sich über den
Personal-Computer 37 eingeben. Wenn
der Personal-Computer 37 über die RS232C-Schnittstelle des
Computers 37 und das Modem 36 mit einer öffentlichen
oder privaten Leitung verbunden ist, kann der Personal-Computer 37 Information
mit der in der Manipulationssteuereinheit 12 befindlichen
Schnittstelle 32 austauschen. Wenn es nicht effizient oder
wirtschaftlich ist, den Personal-Computer 37 stets mit
der Schnittstelle 32 über die öffentliche
oder private Leitung verbunden zu halten, kann man von folgender
Anordnung Gebrauch machen: wenn es zu Schwierigkeiten oder ähnlichem bei
der Kommunikation aufgrund schlechten Wetters oder eines äußeren Einflusses
kommt, kann die optische Raum-Kommunikationsvorrichtung
mit dem Personal-Computer 37 durch automatischen Aufruf über die
Schnittstelle 32 verbunden werden, und der Personal-Computer 37 kann
einen Alarmstrahl oder einen Alarmton generieren.
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4 und 5 zeigen
eine weitere Ausführungsform
der Fernsteuereinrichtung. Eine optische Raum-Kommunikationsvorrichtung
ist über
eine öffentliche
oder private digitale Leitung mittels DSU oder einen Anschlußadapter
an die Fernsteuereinrichtung angeschlossen. In 4 sind
eine optische Raum- Kommunikationsvorrichtung 40 und
eine Fernsteuereinrichtung 41 an DSUs 42 bzw. 43 angeschlossen,
und die DSUs 42 und 43 sind miteinander über eine
digitale Leitung 44 gekoppelt. In 5 befindet
sich zwischen einer optischen Raum-Kommunikationsvorrichtung 40 und
einer DSU 42 sowie zwischen einer Fernsteuereinrichtung 41 und
einer DSU 43 Anschlußadapter 45 bzw. 46.
Die Schnittstellen der optischen Raum-Kommunikationsvorrichtung 40 und
der Fernsteuereinrichtung 41 ändern sich abhängig davon,
ob die Vorrichtung 40 und die Fernsteuereinrichtung 41 direkt
mit den DSUs 42 und 43 verbunden sind, oder über die
Anschlußadapter 45 und 46.
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Bei
der optischen Kommunikation im Raum ist ein vorbestimmter Empfangssignal-Leistungspegel definiert,
der für
eine ordnungsgemäße optische Kommunikation
erreicht werden muß.
Angenommen, die Lichtmenge wird auf dem Übertragungsweg aufgrund von
Regen oder Nebel reduziert, und der Empfangssignal-Leistungspegel
fällt aufgrund
der Abnahme der Empfangslichtleistung und erreicht den definierten
Pegel. In diesem Fall kann beispielsweise der Sendelichtstrahl-Divergenzwinkel
auf der Sendeseite abnehmen, so daß die Empfangseffizienz auf
der Empfangsseite zunimmt. Innerhalb eines zulässigen Bereichs kann außerdem die
Sendelichtleistung zunehmen, oder der Modulationsgrad des optischen Sendehauptsignals
kann auf der Sendeseite zunehmen, so daß die Sendelichtleistung wesentlich
gesteigert wird.
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Wenn
sich die Übertragungsrichtung
geändert
hat aufgrund von Geräte-Anbringungsbedingungen
und/oder Windeinflüssen
oder Vibrationen, fällt der
Empfangssignalpegel in der Partnervorrichtung, und der Sendelichtstrahlwinkel
muß in
einen optimalen Zustand einjustiert werden. In einer Vorrichtung mit
der Funktion zum Nachweisen und Korrigieren jedes möglichen
Winkelfehlers zwischen der Lichtempfangseinheit einerseits und dem
optischen Weg des Empfangslichts von der Partnervorrichtung andererseits
kann die Änderung
innerhalb der Vorrichtung korrigiert werden, wenn die Lage der Vorrichtung
sich durch Wind- oder
Vibrationseinflüsse
geändert
hat. Ist allerdings das Ausmaß der Änderung
groß und wird
dabei der zulässige Änderungsbereich
für den Sendelichtstrahlwinkel
erreicht, so verringert sich der korrigierbare Winkelbereich in
einer gewissen Richtung.
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Selbst
wenn es während
des Betriebs zu einem derartigen Zustand kommt, wird dies von der Bedienungsperson
nicht bemerkt, da es kein sichtbares Zeichen hierfür gibt.
Wenn der korrigierbare Winkelbereich in einer gewissen Richtung
kleiner wird, so kann eine Korrektur für Vibrationen in dieser Richtung
nicht erfolgen, und es ist schwierig, daß die optische Raum-Kommunikationsvorrichtung
die gewünschte
Leistung erbringt. Um dies zu verhindern, muß der Zustand der Sendestrahlwinkel-Änderungseinrichtung 14 überwacht
werden, die Lage der Vorrichtung muß korrigiert werden, um das
obige Problem zu verhindern, und der Zustand der Sendestrahlwinkel-Änderungseinrichtung 14 muß dann im
optimalen Zustand gehalten werden. Bei der optischen Raum-Kommunikationsvorrichtung
ist es wichtig, den Betriebszustand, beispielsweise in Form der Empfangssignalleistung
oder des Sendelichtstrahlwinkels, die für die optische Übertragung über den freien
Raum einzigartig sind, die Sendelichtleistung, die Sendesignalleistung,
die Temperatur des vorbestimmten Bereichs innerhalb der Vorrichtung,
das Vorhandensein/Fehlen des Sende-Haupteingangssignals und das
Vorhandensein/Fehlen des Empfangs-Hauptausgangssignals erfaßt werden.
Kommt es zu einer beträchtlichen Änderung
des Betriebszustands, so ist es wichtig, eine entsprechende Gegenmaßnahme für eine solche Änderung
zu ergreifen. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird der Betriebszustand
der optischen Raum-Kommunikationsvorrichtung
ständig
mit Hilfe der Fernsteuereinrichtung überwacht, die sich an einer
für die
Bedienungsperson bequemen Stelle befindet. Deshalb läßt sich sofort
eine Gegenmaßnahme
bei Auftreten einer beträchtlichen
Betriebszustandsänderung
ergreifen.
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Die
Verbindung zwischen der optischen Raum-Kommunikationsvorrichtung
und der Fernsteuereinrichtung, die sich an einer beliebigen Stelle befindet,
läßt sich
erreichen durch direktes Anschließen der RS232C-Schnittstelle 32 an
den Personal-Computer 37 über ein RS232C-Querverbindungskabel.
Wenn die Schnittstelle 32 einen 10BASE-T-Anschluß aufweist,
läßt sich
die Schnittstelle 32 an eine Netzwerkplatine, beispielsweise
an eine Ethernet-Platine, anschließen und läßt sich über eine öffentliche oder private Leitung
an ein Netzwerk koppeln. Die obige Einrichtung läßt sich in einer mehrstufigen
Konfiguration verschalten.
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6 ist
eine Ansicht des Layouts für
zwei einander korrespondierende optische Raum-Kommunikationsvorrichtungen,
die von einer Fernsteuereinrichtung gesteuert werden. Die Ausgangssignale der
Haupt-Kopfeinheiten 51a und 51b der optischen Raum-Kommunikationsvorrichtungen 50a und 50b sind über vorbestimmte
Kabel 52a bzw. 52b mit den Manipulationssteuereinheiten 53a und 53b verbunden.
Die Ausgangssignale der Manipulationssteuereinheiten 53a und 53b sind
mit der Vorrichtung zum Austauschen des Hauptsignals 55a und 55b gekoppelt,
um die Hauptsignale über
die Hauptsignalkabel 54a und 54b bzw. über RS232C-Kabel 56a und 56b zu
Modems 57a bzw. 57b zu leiten. Der Ausgang der Fernsteuereinrichtung 58 ist über ein
RS232C-Kabel 59 mit einem Modem 60 verbunden.
Die Ausgänge der
Modems 57a, 57b und 60 sind mit einer öffentlichen
oder privaten Analogleitung 61 gekoppelt.
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Die
optischen Raum-Kommunikationsvorrichtungen 50a und 50b,
die einander gegenüber
installiert sind, werden von einer Fernsteuereinrichtung 58 gesteuert.
Eine optische Kommunikation im leeren Raum erfolgt mit Hilfe der
Haupt-Kopfeinheiten 51a und 51b.
Die Manipulationssteuereinheiten 53a und 53b tauschen
die Hauptsignale über
die Einrichtung zum Austauschen der Hauptsignale 55a bzw. 55b aus.
Zu dieser Zeit führt
die Fernsteuereinrichtung 58 eine Fernsteuerung mit der
Analogleitung 61 über
die Modems 57a, 57b und 60 durch.
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7 ist
eine Ansicht des Layouts für
den Fall, daß mehrere
optische Raum- Kommunikationsvorrichtungen
ferngesteuert werden. Die Ausgänge mehrerer
optischer Raum-Kommunikationsvorrichtungen 65, 66, 67 und 68,
deren Adressen an beispielsweise einem Netzwerk 64 bekannt
sind, sind mit einer Fernsteuereinrichtung 69 verbunden,
deren Adresse ebenfalls in der oben beschriebenen Weise bekannt
ist.
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Selbst
bei mehreren optischen Raum-Kommunikationsvorrichtungen, die über eine
Verbindungseinrichtung wie beispielsweise ein Netzwerk untereinander
verbunden sind, werden Information über den Vorrichtungs-Betriebszustand,
Information über
Aufbau/Manipulation des Betriebsstarts und Information über Aufbau/Manipulation
während
des Betriebsablaufs ausgetauscht. Der Austausch von Betriebszustandsinformation
jeder Vorrichtung, der Betriebsstart-Aufbau/Manipulationsinformation
jeder Vorrichtung und der Aufbau/Manipulationsinformation während des
Betriebs jeder Vorrichtung zwischen Fernsteuereinrichtung 69 und
den optischen Raum-Kommunikationsvorrichtungen 65 bis 68 läßt sich
auf der Seite der Bedienungsperson bestätigen.
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Angenommen,
bei dem Netzwerk 64 handele es sich um eine Analogleitung,
und es sei über
ein Modem mit einer öffentlichen
Analogleitung verbunden, wobei die Telefonnummern der optischen Raum-Kommunikationsvorrichtungen 65 bis 68 und der
Fernsteuereinrichtung 69 bekannt seien. Wenn in einem solchen
Fall die Bedienungsperson es für
notwendig erachtet, oder wenn das Auftreten von Störungen in
jeder Vorrichtung aufgrund schlechten Wetters oder eines äußeren Einflusses
als wahrscheinlich gelten, ruft die Fernsteuereinrichtung 69 automatisch
die optischen Raum-Kommunikationsvorrichtungen auf, oder jede dieser
Vorrichtungen 65 bis 68 ruft automatisch die Fernsteuereinrichtung 69 auf. Wenn
von der optischen Raum-Kommunikationsvorrichtung 65 eine
Leitungsaufbauanforderung an die Fernsteuereinrichtung 69 ergeht,
während
die Fernsteuereinrichtung 69 mit der optischen Raum-Kommunikationsvorrichtung 68 verbunden
ist, wird die Anforderung zurückgewiesen,
weil die Fernsteuereinrichtung 69 belegt ist. Im Hinblick
darauf muß eine Funktion
des Neuversuchs der Verbindung nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne
gegeben sein, oder es müssen
mehrere Telefonleitungen je nach Bedarf bereitgestellt werden.
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Wenn
eine Fernsteuereinrichtung der optischen Raum-Kommunikationsvorrichtung
gemäß 8 und 9 verwendet
wird, werden die Komponenten folgendermaßen ausgelegt: eine Zustandsanzeigeeinheit
zum Anzeigen des Betriebszustands der optischen Raum-Kommunikationsvorrichtung,
beispielsweise der Empfangslichtleistung, der Empfangssignalleistung,
der Sendelichtleistung, der Sendesignalleistung und des Sendelichtstrahlwinkels, eine
Aufbau und Manipulationseinheit zum Durchführen einer Betriebsstart-Aufbau/Manipulation
und einer Aufbau/Manipulation während
des Betriebs, beispielsweise bezüglich
des Sendelichtstrahlwinkels und des Sendelichtstrahl-Divergenzwinkels,
ein Alarmsummer 72 und dergleichen sind auf einer Front-Bedientafel 63 gemäß 8 angeordnet.
Die Energieversorgungseinheit der Fernbedienungsvorrichtung, eine
für Installationsplätze der
optischen Raum-Kommunikationsvorrichtung und der Fernsteuereinrichtung
und dergleichen geeignete Schnittstelle sind an einer Rückwand 74 angebracht,
wie in 9 dargestellt ist.
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Bei
der oben beschriebenen Anordnung bestehen keine Beschränkungen
bezüglich
des Verbindungsverfahrens zum Verbinden der optischen Raum-Kommunikationsvorrichtungen 65 bis 68 und der
Fernsteuereinrichtung 69 mit Hilfe eines handelsüblichen
Personal-Computers und im Hinblick auf den funktionellen Aspekt
der Fernsteuereinrichtung 69. Eine für die optischen Raum-Kommunikationsvorrichtungen 65 bis 68 geeignete
einfache Fernsteuereinrichtung 69 läßt sich mit einem hohen Maß an Entwurfsfreiheit
realisieren. Beispielsweise kann die optische Raum-Kommunikationsvorrichtung
mit der Fernsteuereinrichtung über
lediglich eine Signalleitung verbunden sein, wobei ein Kabel zwischen den
Teilen liegt, was eine billige Installation ermöglicht.
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10 ist
eine Ansicht des Layouts für
den Fall, daß eine
Fernsteuerung mittels Funkwellen oder Licht durchgeführt wird.
Dieses Layout ist effizient für optische
Raum-Kommunikationsvorrichtungen, die jeweils integriert eine Haupt-Kopfeinheit
und eine Manipulationssteuereinheit besitzen. Zwei optische Raum-Kommunikationsvorrichtungen 81 und 82 stehen
einander über
den freien Raum gegenüber.
In jeder optischen Raum-Kommunikationsvorrichtung ist eine Haupt-Kopfeinheit 83 mit
einer Vorrichtung zum Austauschen des Hauptsignals 84 über ein
vorbestimmtes Kabel 85 verbunden. Eine optische Raum-Kommunikationsvorrichtungs-Fernsteuereinrichtung 86 befindet
sich an einer vorbestimmten Stelle bei der Bedienungsperson.
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Die
Betriebszustands-Informationssignale, Betriebsstart-Aufbau/Manipulationsinformationssignale,
Aufbau/Manipulationsinformationssignale während des Betriebs der optischen
Raum-Kommunikationsvorrichtungen 81 und 82 werden
zwischen der Fernsteuereinrichtung 86 und den optischen Raum-Kommunikationsvorrichtungen 81 und 82 über Funkwellen
oder über
Licht übertragen.
Die optischen Raum-Kommunikationsvorrichtungen 81 und 82 brauchen
nicht immer mit der Fernsteuereinrichtung 86 verbunden
zu sein. Man kann die optischen Raum-Kommunikationsvorrichtungen 81 oder 82 immer
dann mit der Fernsteuereinrichtung 86 verbinden, wenn dies
die Bedienungsperson für
notwendig erachtet, oder wenn es zu Schwierigkeiten bei der Kommunikation
aufgrund schlechten Wetters oder eines äußeren Einflusses kommt. Die
Fernsteuereinrichtung kann eine Funktion zur Unterstützung der Bedienungsperson
aufweisen, damit diese einfach die Schwierigkeit erkennen kann anhand
eines Alarmstrahls oder eines Alarmtons.
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Bei
der vorliegenden Erfindung wird die optische Achse der Lichtsendeeinheit
vorab angepaßt
an die optische Achse einer Lichtempfangseinheit, und es gibt eine
Funktion zum Nachweisen und zum Korrigieren jedes möglichen
Winkelfehlers zwischen den optischen Achsen der Lichtempfangseinheit
und des empfangenen Lichts von der Partnervorrichtung, außerdem eine
Funktion zum Ändern
des Sendelichtstrahl-Divergenzwinkels. Ziel der vorliegenden Erfindung
ist eine Vorrichtung zum Durchführen
einer optischen Zweiwege-Verbindung (einer bidirektionalen Verbindung)
im Raum. Die Erfindung ist auch anwendbar bei einer optischen Raum-Kommunikationsvorrichtung,
die weder die Funktion zum Nachweisen und Korrigieren eines Winkelfehlers
noch die Funktion zum Ändern
des Sendelichtstrahl-Divergenzwinkels besitzt, bei einer optischen
Raum-Kommunikationsvorrichtung
zum Durchführen
einer optischen Einwegeverbindung im Raum oder einer optischen Raum-Kommunikationsvorrichtung,
die integriert eine Hauptkopfeinheit und eine Manipulationssteuereinheit
aufweist.
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Wie
oben ausgeführt
wurde, enthält
eine Kommunikationsvorrichtung zur Kommunikation im freien Raum
eine Schnittstelleneinrichtung zur Weiterleitung von Information
zwischen der Vorrichtung und einer Fernsteuereinrichtung, welche
sich an einer beliebigen Stelle entfernt von der Vorrichtung befindet.
Die Fernsteuereinrichtung läßt sich
an einer anderen Stelle als die Datensignalschnittstelle anordnen.
Der Betriebszustand der Vorrichtung läßt sich von der Bedienungsperson
an einer beliebigen Stelle überprüfen, und
an einer der Bedienungsperson genehmen Stelle können gleichzeitig die Operationsstart-Aufbau/Manipulation
und die Aufbau/Manipulation während
des Betriebsablaufs überprüft werden.
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In
der erfindungsgemäßen optischen Raum-Kommunikationsvorrichtung
ist eine optische Lichtsende-Kopfeinheit von einer Signalverarbeitungssteuereinheit
getrennt, und eine Fernsteuereinrichtung zum Austausch der Information
zwischen der Fernsteuereinrichtung und der Vorrichtung befindet
sich an einer beliebigen Stelle getrennt von der Vorrichtung. Man
kann Signale verwenden, die eine viel geringere Übertragungsgeschwindigkeit
und ein viel schmaleres Übertragungsband
als die Hauptsignale besitzen. Die Beschränkung der Kabellänge läßt sich abmildern,
und die Fernsteuereinrichtung läßt sich
an einer anderen Stelle über
eine öffentliche
Leitung oder eine Funkverbindung installieren. Die Bedienungsperson
kann sich über
den Betriebszustand an einer gewünschten
Stelle informieren, und an einer gewünschten Stelle läßt sich
ein Aufbau bzw. eine Manipulation beim Betriebsstart (Operationsstart)
sowie ein Aufbau und eine Manipulation während des Betriebs durchführen.