JP2001292105A - 光空間伝送装置 - Google Patents
光空間伝送装置Info
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- JP2001292105A JP2001292105A JP2000107514A JP2000107514A JP2001292105A JP 2001292105 A JP2001292105 A JP 2001292105A JP 2000107514 A JP2000107514 A JP 2000107514A JP 2000107514 A JP2000107514 A JP 2000107514A JP 2001292105 A JP2001292105 A JP 2001292105A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 対向する装置間距離が変更しても常に最適な
受光径を維持する。 【解決手段】 主信号入力部２０に入力した主信号は、
電気−光変換部２３で光信号に変換され、ビーム拡がり
角調節用レンズ２６を通って送信ビーム角可変部２８に
出力され、レンズ２９、３０を通って、対向装置に出力
される。光ビームは対向装置の１／４波長板４３を通り
反射部４５で反射される。反射光は送信部に戻り、位置
検出用受光素子３２で電気変換された信号は、フィルタ
部３３において距離検出用信号が抽出されて位相比較部
３４に出力され、フィルタ部３３から入力した距離検出
用信号と、角度誤差及び距離検出用信号発生部２１で発
生した距離検出用信号の位相差を電圧信号に変換して、
ビーム拡がり角可変制御部３５において、位相比較部３
４から入力した電圧情報と、予め入力されている距離検
出用信号の周波数情報とを基に装置間距離を解析し、ビ
ーム拡がり角調節用レンズ２６を光軸方向に動かして、
送信する光ビーム拡がり角を最適値に調節する。
受光径を維持する。 【解決手段】 主信号入力部２０に入力した主信号は、
電気−光変換部２３で光信号に変換され、ビーム拡がり
角調節用レンズ２６を通って送信ビーム角可変部２８に
出力され、レンズ２９、３０を通って、対向装置に出力
される。光ビームは対向装置の１／４波長板４３を通り
反射部４５で反射される。反射光は送信部に戻り、位置
検出用受光素子３２で電気変換された信号は、フィルタ
部３３において距離検出用信号が抽出されて位相比較部
３４に出力され、フィルタ部３３から入力した距離検出
用信号と、角度誤差及び距離検出用信号発生部２１で発
生した距離検出用信号の位相差を電圧信号に変換して、
ビーム拡がり角可変制御部３５において、位相比較部３
４から入力した電圧情報と、予め入力されている距離検
出用信号の周波数情報とを基に装置間距離を解析し、ビ
ーム拡がり角調節用レンズ２６を光軸方向に動かして、
送信する光ビーム拡がり角を最適値に調節する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、遠隔地に対して光
無線により情報伝達を行う光空間伝送装置に関するもの
である。
無線により情報伝達を行う光空間伝送装置に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】従来の光空間伝送装置は、送信側におい
て送信信号を光信号に変調し、この光信号を受信側に向
かって大気空間中を伝送し、受信側において送信側から
の光信号を復調することにより、情報信号の伝達を大気
空間を介して行っている。
て送信信号を光信号に変調し、この光信号を受信側に向
かって大気空間中を伝送し、受信側において送信側から
の光信号を復調することにより、情報信号の伝達を大気
空間を介して行っている。
【０００３】このとき、対向装置の移動や大気の揺らぎ
又は移動時における振動により、光ビームの径路が変化
するために、光ビームの出射方向が常に変動する。この
送信側への外的要因による光ビームの出射方向の変動を
少しでも解決するために、受信側での光ビーム径を大き
くして、送信ビームが受信装置から外れないようにする
必要がある。また、受信側に安定した光パワーを供給す
るために、送信側の光出力レベルを高く設定する必要が
ある。
又は移動時における振動により、光ビームの径路が変化
するために、光ビームの出射方向が常に変動する。この
送信側への外的要因による光ビームの出射方向の変動を
少しでも解決するために、受信側での光ビーム径を大き
くして、送信ビームが受信装置から外れないようにする
必要がある。また、受信側に安定した光パワーを供給す
るために、送信側の光出力レベルを高く設定する必要が
ある。
【０００４】一方で、人体に対する悪影響を防ぐために
出力レベルが規制されており、送信側で十分な光出力レ
ベルを用意できるとは限らない。従って、遠隔地で十分
な光パワーを受信できるように、受信側での光ビーム径
をできるだけ小さくし、かつ送信光ビームが対向装置か
ら外れないようにするために、送信光ビーム角度誤差を
補正する機能を有する光空間伝送装置が実用されてい
る。
出力レベルが規制されており、送信側で十分な光出力レ
ベルを用意できるとは限らない。従って、遠隔地で十分
な光パワーを受信できるように、受信側での光ビーム径
をできるだけ小さくし、かつ送信光ビームが対向装置か
ら外れないようにするために、送信光ビーム角度誤差を
補正する機能を有する光空間伝送装置が実用されてい
る。
【０００５】図５は従来例の光空間伝送装置の構成図を
示し、主信号入力部１の出力はパイロット信号発生器２
の出力と共に合波部３に接続され、合波部３の出力は電
気−光変換部４に接続されている。電気−光変換部４の
光路上にはレンズ５、ビームスプリッタ６、送信ビーム
角度可変部７が順次に配列されている。ビームスプリッ
タ６の送信ビーム角度可変部７からの方向の光束の反射
方向の光路上には、ビームスプリッタ８、主信号受光部
９が配列され、主信号受光部９の出力は主信号出力部１
０に接続されている。また、ビームスプリッタ８の反射
方向には送信ビーム角度誤差検出部１１が配置され、送
信ビーム角度誤差検出部１１の出力は、光軸角度調整駆
動制御部１２を介して送信ビーム角度可変部７に接続さ
れている。
示し、主信号入力部１の出力はパイロット信号発生器２
の出力と共に合波部３に接続され、合波部３の出力は電
気−光変換部４に接続されている。電気−光変換部４の
光路上にはレンズ５、ビームスプリッタ６、送信ビーム
角度可変部７が順次に配列されている。ビームスプリッ
タ６の送信ビーム角度可変部７からの方向の光束の反射
方向の光路上には、ビームスプリッタ８、主信号受光部
９が配列され、主信号受光部９の出力は主信号出力部１
０に接続されている。また、ビームスプリッタ８の反射
方向には送信ビーム角度誤差検出部１１が配置され、送
信ビーム角度誤差検出部１１の出力は、光軸角度調整駆
動制御部１２を介して送信ビーム角度可変部７に接続さ
れている。
【０００６】送信側で主信号入力部１から入力された対
向配置の光空間伝送装置に伝送する主信号に、パイロッ
ト信号発生器２から出力された送信光ビーム角度誤差検
出のための狭帯域信号、例えば正弦波のパイロット信号
が合波部３において重畳され、受信側においては、送信
ビーム角度誤差検出部１１で検波され、その情報により
光軸角度調整駆動制御部１２が送信ビーム角度可変部７
を駆動して、運転開始時や運転中の角度補正が行われ
る。
向配置の光空間伝送装置に伝送する主信号に、パイロッ
ト信号発生器２から出力された送信光ビーム角度誤差検
出のための狭帯域信号、例えば正弦波のパイロット信号
が合波部３において重畳され、受信側においては、送信
ビーム角度誤差検出部１１で検波され、その情報により
光軸角度調整駆動制御部１２が送信ビーム角度可変部７
を駆動して、運転開始時や運転中の角度補正が行われ
る。
【０００７】従来例の光空間伝送装置では、予め自装置
内において送信部と受信部の光軸を一致させておき、自
装置の受信部の光軸と相手装置から伝送される受信光の
光軸との角度誤差を検出して補正している。このような
操作を対向するそれぞれの装置において行うことによ
り、予め装置内の送信部の光軸と受信部の光軸が一致す
るように調節されるので、相手側装置から伝送される受
信光と同一光軸で送信光を投光することができ、常に安
定した光空間伝送を行うことができる。
内において送信部と受信部の光軸を一致させておき、自
装置の受信部の光軸と相手装置から伝送される受信光の
光軸との角度誤差を検出して補正している。このような
操作を対向するそれぞれの装置において行うことによ
り、予め装置内の送信部の光軸と受信部の光軸が一致す
るように調節されるので、相手側装置から伝送される受
信光と同一光軸で送信光を投光することができ、常に安
定した光空間伝送を行うことができる。
【０００８】このような送光部の光ビーム角度を補正す
る機能を備えた光空間伝送装置では、主信号にパイロッ
ト信号を送信側で重畳して送信するのが一般的である。
このパイロット信号は主信号に比べて狭帯域なために、
微弱信号でも高いＳＮ比で検出することができる。従っ
て、主信号が所要の品質で伝送できなくなった場合で
も、制御機能が維持できる程度のレベルは必要である
が、通常は主信号に比べて遥かに低いレベルでパイロッ
ト信号を設定することができる。更に、直流光ではない
パイロット信号を使用して角度誤差を検出するので、背
景光による影響を低減することができる。
る機能を備えた光空間伝送装置では、主信号にパイロッ
ト信号を送信側で重畳して送信するのが一般的である。
このパイロット信号は主信号に比べて狭帯域なために、
微弱信号でも高いＳＮ比で検出することができる。従っ
て、主信号が所要の品質で伝送できなくなった場合で
も、制御機能が維持できる程度のレベルは必要である
が、通常は主信号に比べて遥かに低いレベルでパイロッ
ト信号を設定することができる。更に、直流光ではない
パイロット信号を使用して角度誤差を検出するので、背
景光による影響を低減することができる。
【０００９】
【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、ビーム拡がり角が通信時に一定である
ために、対向する装置間の距離が遠い場合に合わせてビ
ーム拡がり角を設定すると、対向する装置の両方又は片
方が移動して対向する装置間距離が近くなったときに、
受光径が小さくなって僅かな振動又は移動によって送信
光ビームが対向装置から外れてしまう。また、対向装置
が光軸に対して垂直方向に同じ速度で移動する場合に
は、装置間距離が近い方が遠い場合に比べて、光ビーム
の出射方向の変動が大きくなるために、近距離通信時の
送信光ビーム角度補正が困難になるという問題点があ
る。
来例においては、ビーム拡がり角が通信時に一定である
ために、対向する装置間の距離が遠い場合に合わせてビ
ーム拡がり角を設定すると、対向する装置の両方又は片
方が移動して対向する装置間距離が近くなったときに、
受光径が小さくなって僅かな振動又は移動によって送信
光ビームが対向装置から外れてしまう。また、対向装置
が光軸に対して垂直方向に同じ速度で移動する場合に
は、装置間距離が近い方が遠い場合に比べて、光ビーム
の出射方向の変動が大きくなるために、近距離通信時の
送信光ビーム角度補正が困難になるという問題点があ
る。
【００１０】更に、対向する装置間距離が近い場合に合
わせてビーム拡がり角を設定すると、対向する装置の両
方又は片方が移動して対向する装置間の距離が遠くなっ
たときに、受光径が広がり過ぎてしまい、受信側で十分
な光パワーを受信することができなくなるという問題点
が生ずる。
わせてビーム拡がり角を設定すると、対向する装置の両
方又は片方が移動して対向する装置間の距離が遠くなっ
たときに、受光径が広がり過ぎてしまい、受信側で十分
な光パワーを受信することができなくなるという問題点
が生ずる。
【００１１】本発明の目的は、上述の問題点を解消し、
対向する装置間距離が変更しても常に最適な受光径を維
持することができる光空間伝送装置を提供することにあ
る。
対向する装置間距離が変更しても常に最適な受光径を維
持することができる光空間伝送装置を提供することにあ
る。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る光空間伝送装置は、送信部と受信部とを
有し、所定の距離を隔てて対向配置した対向装置と光無
線で情報伝送を行う光空間伝送装置において、対向する
装置間距離を測定する距離測定手段と、該距離測定手段
により測定した距離に応じて送信する光束のビーム拡が
り角を自動的に変更するビーム拡がり角自動変更手段と
を有することを特徴とする。
の本発明に係る光空間伝送装置は、送信部と受信部とを
有し、所定の距離を隔てて対向配置した対向装置と光無
線で情報伝送を行う光空間伝送装置において、対向する
装置間距離を測定する距離測定手段と、該距離測定手段
により測定した距離に応じて送信する光束のビーム拡が
り角を自動的に変更するビーム拡がり角自動変更手段と
を有することを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明を図１〜図４に図示の実施
例に基づいて詳細に説明する。図１は第１の実施例の構
成図を示し、送信部においては、対向装置に伝送するデ
ータを入力する主信号入力部２０の出力は、角度誤差及
び距離検出用信号発生部２１の出力と共に、本信号と角
度誤差検出用信号を合波する合波部２２に接続されてい
る。合波部２２の出力は合波された電気信号を光信号に
変更する電気−光変換部２３に接続され、電気−光変換
部２３は例えばレーザー駆動回路２４とレーザーダイオ
ード光源２５から構成されている。
例に基づいて詳細に説明する。図１は第１の実施例の構
成図を示し、送信部においては、対向装置に伝送するデ
ータを入力する主信号入力部２０の出力は、角度誤差及
び距離検出用信号発生部２１の出力と共に、本信号と角
度誤差検出用信号を合波する合波部２２に接続されてい
る。合波部２２の出力は合波された電気信号を光信号に
変更する電気−光変換部２３に接続され、電気−光変換
部２３は例えばレーザー駆動回路２４とレーザーダイオ
ード光源２５から構成されている。
【００１４】レーザーダイオード光源２５の前方の光路
上には、光軸方向に移動してビーム拡がり角を調整する
ビーム拡がり角調整用レンズ２６、送信光と受信光を分
離するための偏光ビームスプリッタ２７が配列されてお
り、偏光ビームスプリッタ２７の左反射方向には、送信
ビーム角可変部２８、レンズ２９、３０が順次に配列さ
れている。
上には、光軸方向に移動してビーム拡がり角を調整する
ビーム拡がり角調整用レンズ２６、送信光と受信光を分
離するための偏光ビームスプリッタ２７が配列されてお
り、偏光ビームスプリッタ２７の左反射方向には、送信
ビーム角可変部２８、レンズ２９、３０が順次に配列さ
れている。
【００１５】また、偏光ビームスプリッタ２７の右方向
には、レンズ３１、送信ビーム方向のずれ量を検出する
ための位置検出用受光素子３２が配列されている。位置
検出用受光素子３２の出力は、距離検出用信号を抽出す
るためのフィルタ部３３を介して、角度誤差及び距離検
出用信号発生部２１で発生した信号と共に送り返されて
きた距離検出用信号の位相差を検出するための例えばア
ナログ乗算機のような位相比較部３４に接続されてい
る。位相比較部３４の出力は送信光のビーム拡がり角を
可変するためのビーム拡がり角可変制御部３５を介し
て、拡がり角調節用レンズ２６に接続されている。ま
た、位置検出用受光素子３２の出力は、送信ビーム角度
を制御するための光軸角調整駆動制御部３６を介して、
送信ビーム角可変部２８に接続されている。
には、レンズ３１、送信ビーム方向のずれ量を検出する
ための位置検出用受光素子３２が配列されている。位置
検出用受光素子３２の出力は、距離検出用信号を抽出す
るためのフィルタ部３３を介して、角度誤差及び距離検
出用信号発生部２１で発生した信号と共に送り返されて
きた距離検出用信号の位相差を検出するための例えばア
ナログ乗算機のような位相比較部３４に接続されてい
る。位相比較部３４の出力は送信光のビーム拡がり角を
可変するためのビーム拡がり角可変制御部３５を介し
て、拡がり角調節用レンズ２６に接続されている。ま
た、位置検出用受光素子３２の出力は、送信ビーム角度
を制御するための光軸角調整駆動制御部３６を介して、
送信ビーム角可変部２８に接続されている。
【００１６】受信部においては、受信光の光路上にレン
ズ４０、４１、入射した光束を分離するためのハーフミ
ラー４２、紙面に垂直な方向に偏光された光束を紙面に
水平方向に偏光して送信部に送り返すための１／４波長
板４３、レンズ４４、送信部から送られてきた光束を反
射して送り返すための反射部４５が順次に配列されてい
る。ハーフミラー４２の反射方向には、レンズ４６、受
信光を電気信号に変換する光−電気変換部４７が配列さ
れており、この光−電気変換部４７は受光素子４８と受
光回路４９から構成されている。また、受光回路４８の
出力は、対向装置から送られてきた主信号成分を抽出す
るためのフィルタ部５０を介して主信号出力部５１に順
次に接続されている。
ズ４０、４１、入射した光束を分離するためのハーフミ
ラー４２、紙面に垂直な方向に偏光された光束を紙面に
水平方向に偏光して送信部に送り返すための１／４波長
板４３、レンズ４４、送信部から送られてきた光束を反
射して送り返すための反射部４５が順次に配列されてい
る。ハーフミラー４２の反射方向には、レンズ４６、受
信光を電気信号に変換する光−電気変換部４７が配列さ
れており、この光−電気変換部４７は受光素子４８と受
光回路４９から構成されている。また、受光回路４８の
出力は、対向装置から送られてきた主信号成分を抽出す
るためのフィルタ部５０を介して主信号出力部５１に順
次に接続されている。
【００１７】このような構成により、本実施例では送信
している信号と対向装置から折り返してきた信号の位相
差によって距離を検出する。送信している信号と対向装
置から折り返してくる信号とは、装置間を往復してくる
時間分ずれが発生する。このずれは装置間距離に比例す
るので、この位相のずれを検出することによって装置間
距離を検出することができる。ここで、距離検出用の周
波数を高くすると距離測定の分解能は上がるが、位相の
ずれが１波長分を越えてしまうために長距離の測定を行
うことができない。逆に、周波数を低くすると長距離の
測定を行うことができるが分解能は下がる。
している信号と対向装置から折り返してきた信号の位相
差によって距離を検出する。送信している信号と対向装
置から折り返してくる信号とは、装置間を往復してくる
時間分ずれが発生する。このずれは装置間距離に比例す
るので、この位相のずれを検出することによって装置間
距離を検出することができる。ここで、距離検出用の周
波数を高くすると距離測定の分解能は上がるが、位相の
ずれが１波長分を越えてしまうために長距離の測定を行
うことができない。逆に、周波数を低くすると長距離の
測定を行うことができるが分解能は下がる。
【００１８】主信号入力部２０に入力した主信号は、角
度誤差及び距離検出用信号発生部２１から出力された検
出用信号と合波部２２で合波される。ここで、角度誤差
及び距離検出用信号発生部２１から出力される信号は、
角度誤差検出用信号と距離検出用信号が共通であるが、
別の信号であっても支障はない。合波部２２で合波され
た信号は電気−光変換部２３で光信号に変換される。こ
こで、電気−光変換部２３から出力された光信号は紙面
に垂直に偏光されているために、ビーム拡がり角調節用
レンズ２６を通って偏光ビームスプリッタ２７で反射さ
れて送信ビーム角可変部２８に出力される。更に、レン
ズ２９、３０を通って、対向装置に出力される。
度誤差及び距離検出用信号発生部２１から出力された検
出用信号と合波部２２で合波される。ここで、角度誤差
及び距離検出用信号発生部２１から出力される信号は、
角度誤差検出用信号と距離検出用信号が共通であるが、
別の信号であっても支障はない。合波部２２で合波され
た信号は電気−光変換部２３で光信号に変換される。こ
こで、電気−光変換部２３から出力された光信号は紙面
に垂直に偏光されているために、ビーム拡がり角調節用
レンズ２６を通って偏光ビームスプリッタ２７で反射さ
れて送信ビーム角可変部２８に出力される。更に、レン
ズ２９、３０を通って、対向装置に出力される。
【００１９】レンズ３０から出力した光ビームは、対向
する受信部のレンズ４０、４１を通り、ハーフミラー４
２により２分割され、一方はレンズ４６を通り、光−電
気変換部４７に入力して電気信号に変換され、フィルタ
部５０で主信号成分が抽出されて主信号出力部５１から
外部に出力される。ハーフミラー４２で分割された他方
の光ビ−ムは、１／４波長板４３を通りレンズ４４で集
光し反射部４５で反射される。ここで、光ビームはレン
ズ４４により集光し、その焦点で反射されるために、反
射部４５の表面が入射した光軸に完全に垂直でなくて
も、レンズ４４から１／４波長板４３に出力される光束
は、対向する送信部から入射した光軸と平行になる。
する受信部のレンズ４０、４１を通り、ハーフミラー４
２により２分割され、一方はレンズ４６を通り、光−電
気変換部４７に入力して電気信号に変換され、フィルタ
部５０で主信号成分が抽出されて主信号出力部５１から
外部に出力される。ハーフミラー４２で分割された他方
の光ビ−ムは、１／４波長板４３を通りレンズ４４で集
光し反射部４５で反射される。ここで、光ビームはレン
ズ４４により集光し、その焦点で反射されるために、反
射部４５の表面が入射した光軸に完全に垂直でなくて
も、レンズ４４から１／４波長板４３に出力される光束
は、対向する送信部から入射した光軸と平行になる。
【００２０】図２はこのときの様子を表しており、集光
レンズ４４で集光した光ビームは、反射部４５に傾き角
θで反射される。ここで、反射部４５の代りに受光素子
４８の表面による反射を利用して距離検出用信号を送り
返しても、装置間距離がそれほど離れていなければ同等
の効果を得ることができる。また、レンズ４４と反射部
４５の代りにコーナーキューブを使用してもよい。反射
部４５で反射された光束は、レンズ４４、１／４波長板
４３、ハーフミラー４２、レンズ４１、４０を戻って、
対向する送信部に送信される。このとき、送信部に送信
された光束は１／４波長板４３を２回通過しているの
で、偏波面が紙面と垂直方向から紙面と水平方向に偏光
されている。
レンズ４４で集光した光ビームは、反射部４５に傾き角
θで反射される。ここで、反射部４５の代りに受光素子
４８の表面による反射を利用して距離検出用信号を送り
返しても、装置間距離がそれほど離れていなければ同等
の効果を得ることができる。また、レンズ４４と反射部
４５の代りにコーナーキューブを使用してもよい。反射
部４５で反射された光束は、レンズ４４、１／４波長板
４３、ハーフミラー４２、レンズ４１、４０を戻って、
対向する送信部に送信される。このとき、送信部に送信
された光束は１／４波長板４３を２回通過しているの
で、偏波面が紙面と垂直方向から紙面と水平方向に偏光
されている。
【００２１】反射光は送信部のレンズ３０、２９を通
り、送信ビーム角可変部２８、偏光ビームスプリッタ２
７に至る。ここで、受信部から反射された光ビームは紙
面と水平に偏向されているために、偏光ビームスプリッ
タ２７を透過し、レンズ３１を通って位置検出用受光素
子３２に入力する。位置検出用受光素子３２から得られ
た光軸誤差情報は光軸角調整駆動制御部３６に出力さ
れ、送信ビーム可変部２８を動かして光軸の補正が行わ
れる。
り、送信ビーム角可変部２８、偏光ビームスプリッタ２
７に至る。ここで、受信部から反射された光ビームは紙
面と水平に偏向されているために、偏光ビームスプリッ
タ２７を透過し、レンズ３１を通って位置検出用受光素
子３２に入力する。位置検出用受光素子３２から得られ
た光軸誤差情報は光軸角調整駆動制御部３６に出力さ
れ、送信ビーム可変部２８を動かして光軸の補正が行わ
れる。
【００２２】また、位置検出用受光素子３２で電気変換
された信号は、フィルタ部３３において距離検出用信号
が抽出されて位相比較部３４に出力される。位相比較部
３４においてはフィルタ部３３から入力した対向装置の
受信部から送り返されてきた距離検出用信号と、角度誤
差及び距離検出用信号発生部２１で発生した距離検出用
信号の位相差を電圧信号に変換して、ビーム拡がり角可
変制御部３５に出力する。ビーム拡がり角可変制御部３
５は、位相比較部３４から入力した電圧情報と、予め入
力されている距離検出用信号の周波数情報とを基に装置
間距離を解析し、ビーム拡がり角調節用レンズ２６を光
軸方向に動かして、送信する光ビーム拡がり角を最適値
に調節する。
された信号は、フィルタ部３３において距離検出用信号
が抽出されて位相比較部３４に出力される。位相比較部
３４においてはフィルタ部３３から入力した対向装置の
受信部から送り返されてきた距離検出用信号と、角度誤
差及び距離検出用信号発生部２１で発生した距離検出用
信号の位相差を電圧信号に変換して、ビーム拡がり角可
変制御部３５に出力する。ビーム拡がり角可変制御部３
５は、位相比較部３４から入力した電圧情報と、予め入
力されている距離検出用信号の周波数情報とを基に装置
間距離を解析し、ビーム拡がり角調節用レンズ２６を光
軸方向に動かして、送信する光ビーム拡がり角を最適値
に調節する。
【００２３】図３は第２の実施例の構成図を示し、距離
測定用信号の反射部に受光素子を使用した場合である。
対向装置に伝送するデータを入力する主信号入力部６０
の出力は、距離検出用信号発生部６１の出力と共に、本
信号と距離検出用信号を合波するための合波部６２に接
続されている。合波部６２の出力は合成された電気信号
を光信号に変換する電気−光変換部６３に接続されてお
り、電気−光変換部６３は例えばレーザー駆動回路６４
とレーザーダイオード光源６５から構成されている。レ
ーザーダイオード光源６５の前方の光路上には、ビーム
拡がり角調節用レンズ６６、送信光と受信光を分離する
ための偏光ビームスプリッタ６７が配列され、偏光ビー
ムスプリッタ６７の左反射方向にレンズ６８、６９が配
列されている。
測定用信号の反射部に受光素子を使用した場合である。
対向装置に伝送するデータを入力する主信号入力部６０
の出力は、距離検出用信号発生部６１の出力と共に、本
信号と距離検出用信号を合波するための合波部６２に接
続されている。合波部６２の出力は合成された電気信号
を光信号に変換する電気−光変換部６３に接続されてお
り、電気−光変換部６３は例えばレーザー駆動回路６４
とレーザーダイオード光源６５から構成されている。レ
ーザーダイオード光源６５の前方の光路上には、ビーム
拡がり角調節用レンズ６６、送信光と受信光を分離する
ための偏光ビームスプリッタ６７が配列され、偏光ビー
ムスプリッタ６７の左反射方向にレンズ６８、６９が配
列されている。
【００２４】偏光ビームスプリッタ６７の右方向には、
レンズ７０、受信光を電気信号に変換する光−電気変換
部７１が配列され、光−電気変換部７１は例えば受光素
子７２と受光回路７３から構成されている。受光回路７
３の出力は距離検出用信号を抽出するためのフィルタ部
７４、距離検出用信号発生部６１で発生した信号と受信
装置から送り返されてきた距離検出用信号の位相差を検
出するための位相比較部７５に順次に接続され、位相比
較部７５の出力は送信光のビーム拡がり角を可変するた
めのビーム拡がり角可変制御部７６を介して、光軸方向
に移動可能なビーム拡がり角調節用レンズ６６に接続さ
れている。
レンズ７０、受信光を電気信号に変換する光−電気変換
部７１が配列され、光−電気変換部７１は例えば受光素
子７２と受光回路７３から構成されている。受光回路７
３の出力は距離検出用信号を抽出するためのフィルタ部
７４、距離検出用信号発生部６１で発生した信号と受信
装置から送り返されてきた距離検出用信号の位相差を検
出するための位相比較部７５に順次に接続され、位相比
較部７５の出力は送信光のビーム拡がり角を可変するた
めのビーム拡がり角可変制御部７６を介して、光軸方向
に移動可能なビーム拡がり角調節用レンズ６６に接続さ
れている。
【００２５】対向する装置の受信部において、受信光が
入射する光路上にレンズ８０、８１、紙面と垂直方向に
偏光された光束を紙面と水平方向に偏光して送信部に送
り返すための１／４波長板８２、レンズ８３、受信光を
電気信号に変換する光−電気変換部８４が順次に配列さ
れており、光−電気変換部８４は例えば受光素子８５と
受光回路８６から構成されており、受光回路８６の出力
は対向装置から送られてきた主信号成分を抽出するため
のフィルタ部８７を介して主信号出力部８８に順次に接
続されている。
入射する光路上にレンズ８０、８１、紙面と垂直方向に
偏光された光束を紙面と水平方向に偏光して送信部に送
り返すための１／４波長板８２、レンズ８３、受信光を
電気信号に変換する光−電気変換部８４が順次に配列さ
れており、光−電気変換部８４は例えば受光素子８５と
受光回路８６から構成されており、受光回路８６の出力
は対向装置から送られてきた主信号成分を抽出するため
のフィルタ部８７を介して主信号出力部８８に順次に接
続されている。
【００２６】このような構成により、主信号入力部６０
に入力された主信号は、距離検出用信号発生部６１から
出力された距離検出用信号と合波部６２で合波される。
合波部６２で合波された信号は電気−光変換部６３で光
信号に変換される。電気−光変換部６３から出力された
光信号は角度調整用レンズ６６を通り、紙面と垂直方向
に偏光されているために偏光ビームスプリッタ６７で反
射され、レンズ６８、６９を通って対向装置に出力され
る。
に入力された主信号は、距離検出用信号発生部６１から
出力された距離検出用信号と合波部６２で合波される。
合波部６２で合波された信号は電気−光変換部６３で光
信号に変換される。電気−光変換部６３から出力された
光信号は角度調整用レンズ６６を通り、紙面と垂直方向
に偏光されているために偏光ビームスプリッタ６７で反
射され、レンズ６８、６９を通って対向装置に出力され
る。
【００２７】レンズ６９から出力された光ビームは、対
向する受信部のレンズ８０、８１、１／４波長板８２を
通り、レンズ８３により受光素子８５に集光し、一部の
光ビームは光−電気変換部８４で電気信号に変換され、
フィルタ部８７で主信号が抽出されて、主信号出力部８
８から外部に出力される。
向する受信部のレンズ８０、８１、１／４波長板８２を
通り、レンズ８３により受光素子８５に集光し、一部の
光ビームは光−電気変換部８４で電気信号に変換され、
フィルタ部８７で主信号が抽出されて、主信号出力部８
８から外部に出力される。
【００２８】また、レンズ８３で集光した光ビームの他
の一部は、受光素子８５の表面で反射され、この受光素
子８５で反射された光束は、レンズ８３、１／４波長板
８２、レンズ８１、８０を通って、対向する送信部に送
信される。ここで、送信部に送信された光束は１／４波
長板８２を２度通ってきたために、偏波面が紙面と垂直
方向から紙面と水平方向に偏光されている。
の一部は、受光素子８５の表面で反射され、この受光素
子８５で反射された光束は、レンズ８３、１／４波長板
８２、レンズ８１、８０を通って、対向する送信部に送
信される。ここで、送信部に送信された光束は１／４波
長板８２を２度通ってきたために、偏波面が紙面と垂直
方向から紙面と水平方向に偏光されている。
【００２９】この受信部から反射されてきた反射光は、
送信部のレンズ６９、６８を通り、偏光ビ−ムスプリッ
タ６７に至る。ここで、この光ビームは紙面に水平に偏
光されているために、偏光ビ−ムスプリッタ６７を透過
し、レンズ７０を通って光−電気変換部７１に入力す
る。光−電気変換部７１で電気変換された信号は、フィ
ルタ部７４で距離検出用信号が抽出され、位相比較部７
５に出力される。位相比較部７５はフィルタ部７４から
入力した対向装置の受信部から送り返された距離検出用
信号と、距離検出用信号発生部６１で発生した距離検出
用信号の位相差を電圧信号に変換して、ビーム拡がり角
可変制御部７６に出力する。ビーム拡がり角可変制御部
７６は位相比較部７５から入力した電圧情報と、予め入
力されている距離検出用信号の周波数情報を基に装置間
距離を解析し、ビーム拡がり角調節用レンズ６６を光軸
方向に動かして、送信する光ビーム拡がり角を最適値に
調節する。
送信部のレンズ６９、６８を通り、偏光ビ−ムスプリッ
タ６７に至る。ここで、この光ビームは紙面に水平に偏
光されているために、偏光ビ−ムスプリッタ６７を透過
し、レンズ７０を通って光−電気変換部７１に入力す
る。光−電気変換部７１で電気変換された信号は、フィ
ルタ部７４で距離検出用信号が抽出され、位相比較部７
５に出力される。位相比較部７５はフィルタ部７４から
入力した対向装置の受信部から送り返された距離検出用
信号と、距離検出用信号発生部６１で発生した距離検出
用信号の位相差を電圧信号に変換して、ビーム拡がり角
可変制御部７６に出力する。ビーム拡がり角可変制御部
７６は位相比較部７５から入力した電圧情報と、予め入
力されている距離検出用信号の周波数情報を基に装置間
距離を解析し、ビーム拡がり角調節用レンズ６６を光軸
方向に動かして、送信する光ビーム拡がり角を最適値に
調節する。
【００３０】図４は第３の実施例の構成図を示し、対向
する装置間の距離に応じて距離検出用の信号の周波数を
変更する機能を有している。距離検出用信号発生部９０
の出力は電気信号を光信号に変換する電気−光変換部９
１に接続され、電気−光変換部９１はレーザー駆動回路
９２とレーザーダイオード光源９３から構成されてい
る。レーザーダイオード光源９３の光路上には、送信ビ
ーム拡がり角調節用レンズ９４、送信光と受信光を分離
するための偏光ビームスプリッタ９５が配列され、偏光
ビームスプリッタ９５の右方向には、レンズ９６、受信
光を電気信号に変換する光−電気変換部９１が配列さ
れ、光−電気変換部９７は受光素子９８と受光回路９９
から構成されている。
する装置間の距離に応じて距離検出用の信号の周波数を
変更する機能を有している。距離検出用信号発生部９０
の出力は電気信号を光信号に変換する電気−光変換部９
１に接続され、電気−光変換部９１はレーザー駆動回路
９２とレーザーダイオード光源９３から構成されてい
る。レーザーダイオード光源９３の光路上には、送信ビ
ーム拡がり角調節用レンズ９４、送信光と受信光を分離
するための偏光ビームスプリッタ９５が配列され、偏光
ビームスプリッタ９５の右方向には、レンズ９６、受信
光を電気信号に変換する光−電気変換部９１が配列さ
れ、光−電気変換部９７は受光素子９８と受光回路９９
から構成されている。
【００３１】受光回路９９の出力は、距離測定用信号を
抽出するためのフィルタ部１００、送信している距離検
出用信号と対向装置から送り返されてきた距離検出用信
号の位相差を検出するための位相比較部１０１に順次に
接続されている。位相比較部１０１の出力は、例えばＰ
ＬＬシンセサイザのような距離検出用信号可変部１０２
及びビーム拡がり角可変制御部１０３に接続され、距離
検出用信号可変部１０２の出力は距離検出用信号発生部
９０及びビーム拡がり角可変制御部１０３に接続されて
いる。更に、ビーム拡がり角可変制御部１０３の出力は
送信ビーム拡がり角調節用レンズ９４に接続され、位相
比較部１０１には距離検出用信号発生部９０の出力が接
続されている。
抽出するためのフィルタ部１００、送信している距離検
出用信号と対向装置から送り返されてきた距離検出用信
号の位相差を検出するための位相比較部１０１に順次に
接続されている。位相比較部１０１の出力は、例えばＰ
ＬＬシンセサイザのような距離検出用信号可変部１０２
及びビーム拡がり角可変制御部１０３に接続され、距離
検出用信号可変部１０２の出力は距離検出用信号発生部
９０及びビーム拡がり角可変制御部１０３に接続されて
いる。更に、ビーム拡がり角可変制御部１０３の出力は
送信ビーム拡がり角調節用レンズ９４に接続され、位相
比較部１０１には距離検出用信号発生部９０の出力が接
続されている。
【００３２】このような構成により、距離検出用信号発
生部９０で発生した距離検出用信号は電気−光変換部９
１で光信号に変換され、ビーム拡がり角調節用レンズ９
４、偏光ビームスプリッタ９５を通って対向装置に送信
される。また、対向装置から折り返された光ビームは偏
光ビームスプリッタ９５、レンズ９６を通り、光−電気
変換部９７で電気信号に変換されて、フィルタ部１００
に出力される。フィルタ部１００に入力した電気信号
は、距離検出用信号が抽出されて位相比較部１０１に出
力される。位相比較部１０１は、フィルタ部１００から
入力した距離検出用信号と、距離検出用信号発生部９０
から、その入力した距離検出用信号から位相差を電圧信
号として距離検出用信号可変部１０２及びビーム拡がり
角可変制御部１０３に出力する。
生部９０で発生した距離検出用信号は電気−光変換部９
１で光信号に変換され、ビーム拡がり角調節用レンズ９
４、偏光ビームスプリッタ９５を通って対向装置に送信
される。また、対向装置から折り返された光ビームは偏
光ビームスプリッタ９５、レンズ９６を通り、光−電気
変換部９７で電気信号に変換されて、フィルタ部１００
に出力される。フィルタ部１００に入力した電気信号
は、距離検出用信号が抽出されて位相比較部１０１に出
力される。位相比較部１０１は、フィルタ部１００から
入力した距離検出用信号と、距離検出用信号発生部９０
から、その入力した距離検出用信号から位相差を電圧信
号として距離検出用信号可変部１０２及びビーム拡がり
角可変制御部１０３に出力する。
【００３３】距離検出用信号可変部１０２は位相比較部
１０１から入力した電圧信号を基に、位相差に１波長分
のずれに対して十分に余裕があるときには、距離検出用
信号発生部９０から発生する距離検出用信号の周波数を
上げ、また位相差に１波長分のずれに対して十分余裕が
ないときには、距離検出用信号発生部９０から発生する
距離検出用信号の周波数を下げる。そして、距離検出用
信号の周波数はビーム拡がり角可変制御部１０３に出力
され、ビーム拡がり角可変制御部１０３は位相比較部１
０１から入力した位相差情報と距離検出用信号可変部１
０２から入力した距離検出用信号の周波数情報とを基に
装置間距離を解析し、ビーム拡がり角調節用レンズ９４
を光軸方向に動かして、送信する光ビーム拡がり角を最
適値に調節する。
１０１から入力した電圧信号を基に、位相差に１波長分
のずれに対して十分に余裕があるときには、距離検出用
信号発生部９０から発生する距離検出用信号の周波数を
上げ、また位相差に１波長分のずれに対して十分余裕が
ないときには、距離検出用信号発生部９０から発生する
距離検出用信号の周波数を下げる。そして、距離検出用
信号の周波数はビーム拡がり角可変制御部１０３に出力
され、ビーム拡がり角可変制御部１０３は位相比較部１
０１から入力した位相差情報と距離検出用信号可変部１
０２から入力した距離検出用信号の周波数情報とを基に
装置間距離を解析し、ビーム拡がり角調節用レンズ９４
を光軸方向に動かして、送信する光ビーム拡がり角を最
適値に調節する。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る光空間
伝送装置は、距離測定手段により測定した距離に応じ
て、送信する光束のビーム拡がり角を自動的に変更する
ようにしたことにより装置間距離が可変しても適切な送
信光ビーム拡がり角を維持することができ、自動的に受
信径が最適の大きさになるために、装置間の距離が遠い
場合は十分な光パワーを受信することができ、装置間の
距離が近い場合は装置の移動等により送信ビームが対向
装置から外れることを防ぐことができる。
伝送装置は、距離測定手段により測定した距離に応じ
て、送信する光束のビーム拡がり角を自動的に変更する
ようにしたことにより装置間距離が可変しても適切な送
信光ビーム拡がり角を維持することができ、自動的に受
信径が最適の大きさになるために、装置間の距離が遠い
場合は十分な光パワーを受信することができ、装置間の
距離が近い場合は装置の移動等により送信ビームが対向
装置から外れることを防ぐことができる。
【図１】第１の実施例の構成図である。
【図２】距離測定用信号の反射部に入射する光ビームの
説明図である。
説明図である。
【図３】第２の実施例の構成図である。
【図４】第３の実施例の構成図である。
【図５】従来例の構成図である。
２０、６０ 主信号入力部 ２１ 角度誤差及び距離検出用信号発生部 ２２、６２ 合波部 ２３、６３、９１ 電気−光変換部 ２６、６６、９４ ビーム拡がり角調節用レンズ ２７、６７、９５ 偏光ビームスプリッタ ２８ 送信ビーム角可変部 ３２ 位置検出用受光素子 ３４、７５、１０１ 位相比較部 ３５、７６、１０３ ビーム拡がり角可変制御部 ３６ 光軸角調整駆動制御部 ４２ ハーフミラー ４３、８２ １／４波長板 ４５ 反射部 ４７、７１、８４、９７ 光−電気変換部 ５１、８８ 主信号出力部 ６１，９０ 距離検出用信号発生部 １０２ 距離検出用信号可変部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０１Ｓ 17/36 Ｇ０２Ｂ 7/11 Ｆ 17/42 Ｇ０２Ｂ 7/40 Ｆターム(参考） 2F065 AA02 AA06 AA35 AA37 FF13 GG06 LL12 LL17 LL21 LL36 LL37 QQ44 TT00 2H051 AA00 BB27 5J084 AA05 AA10 AD01 BA04 BA33 BB02 BB14 BB16 BB24 CA26 DA01 EA04 5K002 AA05 BA12 BA21 CA11 DA04 FA04
Claims (7)
- 【請求項１】 送信部と受信部とを有し、所定の距離を
隔てて対向配置した対向装置と光無線で情報伝送を行う
光空間伝送装置において、対向する装置間距離を測定す
る距離測定手段と、該距離測定手段により測定した距離
に応じて送信する光束のビーム拡がり角を自動的に変更
するビーム拡がり角自動変更手段とを有することを特徴
とする光空間伝送装置。 - 【請求項２】 伝送する主信号と別の距離測定用の補助
信号を発生する補助信号発生手段と、前記主信号に前記
補助信号を合波する合波手段と、前記対向装置から送り
返されてきた前記補助信号を検出する検出手段と、前記
距離測定用の補助信号と前記対向装置から送り返されて
きた前記補助信号の位相差から対向する装置間距離を測
定する距離測定手段とを前記送信部に設けた請求項１に
記載の光空間伝送装置。 - 【請求項３】 受信した前記補助信号を受光光学系の焦
点で反射し、前記補助信号を送信した前記対向装置に送
り返す補助信号返送手段を前記受信部に設けた請求項１
又は２に記載の光空間伝送装置。 - 【請求項４】 受光素子の受光画面又は該受光素子に集
光するレンズの前面に１／４波長板を配置した請求項１
〜３の何れか１つの請求項に記載の光空間伝送装置。 - 【請求項５】 前記補助信号を送信する前記対向装置の
受信部に、コーナーキューブにより前記補助信号を送り
返す補助信号返送手段を設けた請求項１又は２に記載の
光空間伝送装置。 - 【請求項６】 前記補助信号は送信光角度補正を行うた
めの角度誤差検出用信号とした請求項２に記載の双方向
光空間伝送装置。 - 【請求項７】 前記距離測定用の前記補助信号の周波数
を変更する周波数変更手段と、前記補助信号の周波数を
検出する周波数検出手段と、該周波数検出手段により検
出した前記補助信号の周波数及び位相差から前記対向装
置との距離を検出する距離検出手段とを有する請求項２
に記載の光空間伝送装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000107514A JP4508352B2 (ja) | 2000-04-10 | 2000-04-10 | 光空間伝送システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000107514A JP4508352B2 (ja) | 2000-04-10 | 2000-04-10 | 光空間伝送システム |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001292105A true JP2001292105A (ja) | 2001-10-19 |
| JP2001292105A5 JP2001292105A5 (ja) | 2007-05-31 |
| JP4508352B2 JP4508352B2 (ja) | 2010-07-21 |
Family
ID=18620500
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000107514A Expired - Fee Related JP4508352B2 (ja) | 2000-04-10 | 2000-04-10 | 光空間伝送システム |
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| JP (1) | JP4508352B2 (ja) |
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