JP2001111491A - 双方向光空間伝送装置 - Google Patents

双方向光空間伝送装置

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JP2001111491A
JP2001111491A JP28846699A JP28846699A JP2001111491A JP 2001111491 A JP2001111491 A JP 2001111491A JP 28846699 A JP28846699 A JP 28846699A JP 28846699 A JP28846699 A JP 28846699A JP 2001111491 A JP2001111491 A JP 2001111491A
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optical axis
voltage
light
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Masatoshi Otsubo
雅俊 大坪
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 角度ずれを迅速に検出し送光角度を高い精度
で補正して正確な双方向光空間伝送を行う。 【解決手段】 光電変換部21の素子21a〜21dは
それぞれ受光した光量に比例する電流を発生し、これら
の電流信号は電流/電圧変換部22a〜22dによりそ
れぞれ電圧信号に変換される。次に、これらの電圧信号
は加算器23a〜23dにより加算され、その後に対数
増幅器24a〜24dにより増幅される。更に、これら
の電圧信号は減算器25a、25bにより減算されて、
受信光の光軸と受信部15の光軸とのX方向及びY方向
の角度ずれ信号が得られる。このように、加算、対数、
減算の順に演算を行うことによって、角度ずれ信号電圧
が光電変換部21からの出力の和の対数比で表され、実
際の受信光スポットを反映した信号出力を得ることがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、遠隔地に対して双
方向の情報伝送を行う双方向光空間伝送装置に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】一般に、遠隔地に対して光ビームにより
情報伝送を行う場合には、風や日射等による作用や人為
的作用などにより、相手側装置から伝送された受信光の
光軸と自装置の受光部の光軸とがずれて、信号のSN比
が劣化して通信が不可能になることがある。このため
に、双方向光空間伝送装置においては、自装置から伝送
する送信光の光軸と受光部の光軸とを予め装置内におい
て一致させ、運転中は常に相手側装置から伝送される受
信光の光軸と、自装置の受信部の光軸つまり送信光の光
軸との角度ずれを検出・補正することによって、光軸ず
れを防止している。
【0003】図6は従来例の角度誤差検出部の構成図を
示し、光電変換部1の光電変換素子1a〜1dはそれぞ
れ受光した光量に比例する電流を発生し、これらの電流
信号は電流/電圧変換部2a〜2dによりそれぞれ電圧
信号に変換される。次に、これらの電圧信号は対数増幅
器3a〜3dにより増幅された後に、加算器4a〜4d
と減算器5a、5bにより加減算が行われ、受信光の光
軸と受信部の光軸とのX方向及びY方向の角度ずれ信号
が得られる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述の従
来例においては、光電変換素子1a〜1dからの電気出
力を対数増幅器3a〜3dに入力した後で、加算と減算
を行っているために、受信光におけるX方向(Y方向)の
ずれを検出する際に、Y方向(X方向)に影響を与える角
度ずれ信号を共に出力することになる。図7はこのとき
のシミュレーションのグラフ図を示し、受信光スポット
Sが図8に示すようにX軸に沿って変化した場合に、Y
をパラメータにしたときのスポット移動量に対する角度
ずれ信号電圧を表している。この現象は光電変換出力を
対数増幅器3a〜3dで増幅してから、加減算すること
により生ずるものである。
【0005】光電変換素子1a〜1dからの出力を対数
増幅器3a〜3dで増幅した後に加算と減算を行うこと
は、数学的には乗算と除算を行っていることに等しく、
角度ずれ信号は各光電変換素子1a〜1dからの出力の
積の比で表されることになる。受信光スポットが図8に
示すようにX軸に沿って変化した場合には、中心に移動
するに従って積の成分は大きくなり、X方向にのみ移動
しているにも拘らず、Y方向成分が影響を受けて変動し
てしまう。この結果、角度検出の精度が低下して、相手
側装置に正確に光ビームを送信することができないとい
う問題点が生ずる。
【0006】本発明の目的は、上述の問題点を解消し、
角度ずれを迅速に検出し送光角度を高精度で補正して、
正確な光空間伝送を行う双方向光空間伝送装置を提供す
ることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る双方向光空間伝送装置は、遠隔地に対し
送受信光の光軸を共通として光ビームにより双方向の情
報伝送を行い、前記送受信光の角度ずれを補正する角度
補正機能を備えた双方向光空間伝送装置において、相手
側装置から伝送された受信光を受光する複数個に分割し
た光電変換素子と、該光電変換素子から入力される電流
信号を電圧信号に変換する電流/電圧変換部と、該電流
/電圧変換部から入力される電圧信号を加算する加算部
と、該加算部から出力される電圧信号を対数関数で増幅
する対数増幅器と、該対数増幅器の出力差から前記相手
側装置の光軸と自装置の光軸との角度ずれ量を検出する
検出手段とを備えたことを特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明を図1〜図5に図示の実施
例に基づいて詳細に説明する。図1は双方向光空間伝送
装置の構成図を示し、送信信号が入力される送光部の電
光変換部11の前方の光路上には、ビームスプリッタ1
2、光軸角度調節駆動機構部13が配列され、光軸角度
調節駆動機構部13の反射方向にレンズ14が配置され
ている。また、ビームスプリッタ12の反射方向には受
光部15が配置され、受光部15において、ハーフミラ
ー16の透過方向に主信号受光部17が配置され、反射
方向に角度誤差検出部18が配置されている。そして、
角度誤差検出部18の出力は、光軸角度調整駆動制御部
19を介して光軸角度調節駆動機構部13に接続されて
いる。
【0009】このような構成により、電光変換部11か
らの送信光は、ビームスプリッタ12及び光軸角度調節
駆動機構部13を通り、レンズ14を介して相手側装置
に向けて送出される。一方、相手側装置から伝送されて
きた受信光は、レンズ14を介して自装置内に取り込ま
れ、光軸角度調節駆動機構部13及びビームスプリッタ
12を通って受光部15に導かれ、ハーフミラー16に
より主信号受光部17と角度誤差検出部18に分割され
る。この角度誤差検出部18において、受信光の光軸と
受光部の光軸との角度ずれが検出され、この角度ずれ情
報により光軸角度調整駆動制御部19は、光軸角度調節
駆動機構部13を制御して角度ずれが補正される。
【0010】予め、装置内の送光部の光軸と受光部15
の光軸は一致させているので、相手側装置から伝送され
てきた受信光と同一の光軸で送光することになり、対向
する双方の装置において、このような操作を行うことに
よって、常に安定した双方向光空間伝送を行うことがで
きる。
【0011】図2は角度誤差検出部18の構成図を示
し、受光部15の光路上に4個の素子21a〜21dか
ら成る光電変換部21が設けられており、これらの素子
21a〜21dの出力は、電流信号を電圧信号に変換す
る電流/電圧変換部22a〜22dに接続されている。
【0012】電流/電圧変換部22a、22bの出力は
加算器23aに接続され、加算器23aの出力は対数増
幅器24aに接続されている。電流/電圧変換部22
c、22dの出力は加算器23bに接続されており、加
算器23bの出力は対数増幅器24bに接続されてい
る。更に、対数増幅器24a、24bの出力は減算器2
5aに接続され、減算器25aからはY方向誤差電圧が
出力されるようになっている。
【0013】また、電流/電圧変換部22b、22cの
出力は加算器23cに接続され、加算器23cの出力は
対数増幅器24cに接続されている。電流/電圧変換部
22a、22dの出力は加算器23dに接続されてお
り、加算器23dの出力は対数増幅器24dに接続され
ている。更に、対数増幅器24c、24dの出力は減算
器25bに接続され、減算器25bからはX方向誤差電
圧が出力されるようになっている。
【0014】光電変換部21の素子21a〜21dは、
それぞれ受光した光量に比例する電流を発生し、これら
の電流信号は電流/電圧変換部22a〜22dによりそ
れぞれ電圧信号に変換される。次に、これらの電圧信号
は加算器23a〜23dにより加算され、その後に対数
増幅器24a〜24dにより増幅される。更に、これら
の電圧信号は減算器25a、25bにより減算されて、
受信光の光軸と受信部15の光軸とのX方向及びY方向
の角度ずれ信号が得られる。
【0015】図3は光電変換部21の説明図を示し、実
施例の光電変換素子21は4個に分割されているが、こ
こでは左右に2分割されている素子A、Bとして説明す
る。素子A、Bは受信光の強度によって出力される電流
が異なるので、Aの出力とBの出力の減算では、受信光
スポットSの位置が同じでも、角度ずれ信号は一定には
ならない。例えば、受信光の強度を100とした場合
に、素子Aが80mA、素子Bが20mAを出力したと
する。一方、受信光の強度を10とした場合に、素子A
が8mA、素子Bが2mAを出力したとする。これらの
電流信号をそのまま減算すると、次式(1)、(2)に示すよ
うに、角度ずれ信号は光強度によって異なり一定になら
ない。 80−20=60 …(1) 8−2=6 …(2)
【0016】これに対して、図2に示すように対数増幅
器24を通してから減算する場合には、次式(3)、(4)に
示すようになる。 Log80−Log20=Log(80/20)=Log(8/2)…(3) Log8−Log2=Log(8/2) …(4)
【0017】即ち、素子A、Bの出力は対数比を求める
ことによって、その関係は比例関係となり、角度ずれ信
号電圧は受光量に拘らず、受信光のスポット位置に対し
て一定の電圧を出力する。
【0018】このように、加算、対数、減算の順に演算
を行うことによって、角度ずれ信号電圧が光電変換部2
1からの出力の和の比で表される。図4はこの演算によ
る角度ずれ信号電圧のシミュレーションのグラフ図を示
し、これは図8に示すように、受信光スポットSがX軸
に沿って変化した場合におけるYをパラメータにしたと
きのスポット移動量に対する角度ずれ信号を表してい
る。
【0019】従来例の場合は図7に示すように、X(Y)
方向の変化がY(X)方向の角度ずれ信号電圧に干渉して
いるが、本実施例では図4に示すように互いに垂直な成
分への干渉は殆ど見られない。このように、角度ずれ信
号電圧を和の対数比で表すことによって、実際の受信光
スポットを反映した信号出力を得ることができる。
【0020】また、光空間伝送装置においては、伝送す
る主信号の角度ずれ検出の際に、背景光の影響を無くす
ために、主信号に比較し占有帯域の狭い信号を重畳して
伝送する場合がある。この場合には、図5に示すように
対数増幅器24a〜24dの後段に検波回路31a〜3
1dをそれぞれ挿入することによって、同様の効果を得
ることができる。なお、検波回路31a〜31dは対数
増幅器24a〜24dの前段に設けてもよい。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る双方向
光空間伝送装置は、光電変換素子からの出力を加算して
から対数増幅器に入力することによって、各素子の出力
を和の対数比で表すことができ、実際の受信光スポット
の位置を反映した角度ずれ信号を出力することが可能と
なる。この結果、角度ずれ信号を受信光の光軸と、自装
置から伝送する送信光の光軸との角度ずれ量を精度良く
検出することができ、相手側装置に正確に光ビームを送
信することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】双方向光空間伝送装置の構成図である。
【図2】角度誤差検出部の構成図である。
【図3】光電変換部の説明図である。
【図4】水平方向の角度ずれ量に対する垂直方向の誤差
電圧のグラフ図である。
【図5】他の実施例の構成図である。
【図6】従来例の角度誤差検出部の構成図である。
【図7】水平方向の角度ずれ量に対する垂直方向の誤差
電圧のグラフ図である。
【図8】受信光スポットの位置の変化の説明図である。
【符号の説明】
13 光軸角度調節駆動機構部 17 主信号受光部 18 角度誤差検出部 19 光軸角度調整駆動制御部 21 光電変換部 22a〜22d 電流/電圧変換部 23a〜23d 加算器 24a〜24d 対数増幅器 25a、25b 減算器 31a〜31d 検波回路

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 遠隔地に対し送受信光の光軸を共通とし
    て光ビームにより双方向の情報伝送を行い、前記送受信
    光の角度ずれを補正する角度補正機能を備えた双方向光
    空間伝送装置において、相手側装置から伝送された受信
    光を受光する複数個に分割した光電変換素子と、該光電
    変換素子から入力される電流信号を電圧信号に変換する
    電流/電圧変換部と、該電流/電圧変換部から入力され
    る電圧信号を加算する加算部と、該加算部から出力され
    る電圧信号を対数関数で増幅する対数増幅器と、該対数
    増幅器の出力差から前記相手側装置の光軸と自装置の光
    軸との角度ずれ量を検出する検出手段とを備えたことを
    特徴とする双方向光空間伝速装置。
  2. 【請求項2】 前記対数増幅器の前段又は後段に検波器
    を備えた請求項1に記載の双方向光空間伝送装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7379674B2 (en) 2003-03-27 2008-05-27 Canon Kabushiki Kaisha Optical transmission device
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