JP2001313612A - Optical antenna system for optical communication system - Google Patents

Optical antenna system for optical communication system

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JP2001313612A
JP2001313612A JP2000131617A JP2000131617A JP2001313612A JP 2001313612 A JP2001313612 A JP 2001313612A JP 2000131617 A JP2000131617 A JP 2000131617A JP 2000131617 A JP2000131617 A JP 2000131617A JP 2001313612 A JP2001313612 A JP 2001313612A
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optical
communication
optical antenna
antenna
partner station
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Toshikatsu Akiba
敏克 秋葉
Noritsugu Kawashima
教嗣 川島
Tatsuo Kawamura
達男 川村
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To simplify handling including adjustment work in addition to expediting miniaturization. SOLUTION: A guide optical system 11 is arranged at the point part of an optical antenna 10 through an azimuth angle adjustment mechanism 13 and an elevation angle adjustment-mechanism 15 so as to be able to freely adjust its angle around an optical axis and around two axes crossing almost orthogonally with the optical axis, and the opposite communication station (unillustrated) is tracked to perform an optical communication by performing angle adjustment of the optical system 11 around two axes.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば人工衛
星、宇宙ステーション、宇宙往還機等の宇宙航行体間
や、宇宙航行体と地上局との間において、空間伝搬を利
用して光通信を行う光通信システムに係り、特に、その
通信光を送受するのに用いる光アンテナ装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to optical communication using space propagation between space vehicles such as artificial satellites, space stations, space shuttles, and between space vehicles and ground stations. The present invention relates to an optical communication system, and particularly to an optical antenna device used for transmitting and receiving communication light.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、光通信システムにおいては、通
信局間を光ファイバケーブルでケーブル接続して、この
光ファイバケーブルを伝送路として、相互間で光通信を
行う光ファイバ方式が採用されている。このような光通
信システムにあっては、在来からのRF通信に比して通
信容量を飛躍的に増大することが可能となる。
2. Description of the Related Art Generally, an optical communication system employs an optical fiber system in which communication stations are connected by an optical fiber cable and optical communication is performed between the communication stations using the optical fiber cable as a transmission line. . In such an optical communication system, it is possible to dramatically increase the communication capacity as compared with conventional RF communication.

【0003】ところで、最近の宇宙開発の分野において
は、衛星間通信等の通信の多様化が図られており、通信
容量の増大が要請されている。そこで、宇宙開発の分野
にあっては、地上局と宇宙航行体や宇宙航行体間に光通
信システムを構築して、通信容量の大容量化を図り、通
信の多様化を実現する構想がある。
[0003] In the field of recent space development, diversification of communication such as inter-satellite communication has been attempted, and an increase in communication capacity has been demanded. Therefore, in the field of space development, there is a plan to build an optical communication system between a ground station and a spacecraft or spacecraft to increase the communication capacity and realize diversification of communication. .

【0004】このような光通信システムとしては、その
構成上、在来からの方式と異なり、光伝送路として光フ
ァイバケーブルを敷設することなく、通信光を空間伝搬
を利用して相手局に送信して光通信を行う空間伝搬方式
が考えられ、研究されている。この空間伝搬方式の光通
信システムにおいては、通信相手局から送信され、空間
を伝搬した微弱な光を、光アンテナ装置を用いて受信
し、その通信光を集光光学系を介して後段の光信号処理
系に導いて、この光信号処理系で光信号処理を施すこと
により、光情報を取得する。この際、通信光は、例えば
特許番号第2806659号の開示される光アンテナ
を、略直交する二軸(方位角及び仰角)回りに角度調整
して通信方向を指向制御することにより、いわゆる粗追
尾を実行し、その後、精追尾系で光軸を高精度に調整し
て光信号処理系に入射させて高精度な通信が行われる。
[0004] In such an optical communication system, unlike the conventional system, the communication light is transmitted to the partner station using space propagation without laying an optical fiber cable as an optical transmission line. A space propagation method for performing optical communication has been considered and studied. In this space-propagation type optical communication system, weak light transmitted from a communication partner station and propagated in space is received using an optical antenna device, and the communication light is transmitted to a subsequent light through a condensing optical system. The information is guided to a signal processing system, and optical signal processing is performed by the optical signal processing system to obtain optical information. At this time, the communication light is so-called coarse tracking by, for example, controlling the direction of the communication direction by adjusting the angle of an optical antenna disclosed in Japanese Patent No. 2806659 around two axes (azimuth and elevation) that are substantially orthogonal to each other. After that, the optical axis is adjusted with high precision by the fine tracking system and is incident on the optical signal processing system to perform high-precision communication.

【0005】上記光アンテナの粗追尾系としては、アン
テナ内部に配設される集光光学系を調整制御することな
く、粗追尾を実現するために、例えば図4及び図5に示
すように主鏡及び副鏡面を備えた光アンテナ1を方位角
調整機構2及び仰角調整機構3を介して方位角方向及び
仰角方向の二軸回りに角度調整自在に配設する。また、
光アンテナ1には、その内部に複数の反射鏡4を組み込
んだ集光光学系が上記二軸に対応して組み込まれて所望
の光路が形成される。
[0005] The coarse tracking system of the above-mentioned optical antenna includes, as shown in FIGS. 4 and 5, for example, as shown in FIGS. 4 and 5, in order to realize coarse tracking without adjusting and controlling a condensing optical system disposed inside the antenna. An optical antenna 1 having a mirror and a sub-mirror surface is arranged via an azimuth angle adjusting mechanism 2 and an elevation angle adjusting mechanism 3 so as to be adjustable in angle about two axes in an azimuth direction and an elevation angle direction. Also,
In the optical antenna 1, a condensing optical system incorporating a plurality of reflecting mirrors 4 therein is incorporated corresponding to the two axes to form a desired optical path.

【0006】これにより、光アンテナ1は、その方位角
調整機構2及び仰角調整機構3が駆動制御されて方位角
及び仰角が調整されて図示しない通信相手局に指向され
て、該通信相手局(図示せず)からの通信光を受信する
と、該通信光を、その集光光学系を介して上記二軸回り
に導いて、後段の精追尾系5に導いた後、図示しない光
信号処理系に出力されて信号処理される。
Accordingly, the azimuth angle adjusting mechanism 2 and the elevation angle adjusting mechanism 3 of the optical antenna 1 are driven and controlled to adjust the azimuth and the elevation angle, and are directed to a communication partner station (not shown). When receiving the communication light from the optical signal processing system (not shown), the communication light is guided around the above-described two axes via the condensing optical system, and guided to the subsequent fine tracking system 5. And is subjected to signal processing.

【0007】また、上記光信号処理系(図示せず)から
送信された通信光は、精追尾系5を経由して上記光アン
テナ装置の光アンテナ1に導かれて上記通信相手局(図
示せず)に向けて送信される。
The communication light transmitted from the optical signal processing system (not shown) is guided to the optical antenna 1 of the optical antenna device via the fine tracking system 5 and is transmitted to the communication partner station (not shown). )).

【0008】ところが、上記光通信システムの光アンテ
ナ装置では、その光アンテナ1を上記通信相手局(図示
せず)に向けて角度調整して粗追尾する構成上、その駆
動機構が大形となると共に、取り込んだ通信光を精追尾
系5に案内する集光光学系の構成部品点数が多く、その
光路長が長くなるために、その配置構成が非常に複雑と
なり、調整作業を含む取り扱いが非常に面倒であるとい
う問題を有する。
However, in the optical antenna apparatus of the optical communication system, the driving mechanism is large because the optical antenna 1 is angle-adjusted toward the communication partner station (not shown) and coarsely tracks. At the same time, the number of components of the condensing optical system that guides the captured communication light to the fine tracking system 5 is large, and the optical path length is long, so that the arrangement configuration is very complicated, and handling including adjustment work is extremely difficult. Has the problem that it is troublesome.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来の光通信システムの光アンテナ装置では、粗追尾機構
が大形となると共に、構成部品点数が多く、光路長が非
常に長くなるために、その配置構成が非常に複雑とな
り、その調整作業を含む取り扱いが非常に面倒であると
いう問題を有する。
As described above, in the optical antenna device of the conventional optical communication system, the coarse tracking mechanism is large, the number of components is large, and the optical path length is very long. In addition, there is a problem that the arrangement is very complicated, and the handling including the adjustment operation is very troublesome.

【0010】この発明は、上記の事情に鑑みてなされた
もので、構成簡易にして、小形化の促進を図り得、且
つ、調整作業を含む取り扱いの簡略化を図り得るように
した光通信システムの光アンテナ装置を提供することを
目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has an optical communication system with a simplified configuration, which can promote downsizing, and can simplify handling including adjustment work. It is an object of the present invention to provide an optical antenna device.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】この発明は、通信相手局
と通信光の送受を行うものであって、前記通信相手局か
ら送信された第1の通信光を受信して光信号処理系に案
内し、且つ、前記光信号処理系からの第2の通信光を前
記通信相手局に送信する光アンテナと、この光アンテナ
の先端部に該光アンテナの光軸回り及び該光軸と略直交
する軸回りに角度調整自在に配設され、前記第1の通信
光を前記光アンテナに案内し、且つ、前記光アンテナか
ら送信された第2の通信光を前記通信相手局に送信する
案内光学系と、この案内光学系を光アンテナの光軸回り
及び該光軸と略直交する軸回りに角度調整して前記通信
相手局を追尾する追尾手段とを備えて光通信システムの
光アンテナ装置を構成したものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention transmits and receives communication light to and from a communication partner station, and receives the first communication light transmitted from the communication partner station to transmit the communication light to an optical signal processing system. An optical antenna for guiding and transmitting the second communication light from the optical signal processing system to the communication partner station; and a tip of the optical antenna, which is provided around the optical axis of the optical antenna and substantially orthogonal to the optical axis A guide optics disposed to be capable of adjusting the angle about an axis that guides the first communication light to the optical antenna and transmitting the second communication light transmitted from the optical antenna to the communication partner station An optical antenna device for an optical communication system, comprising: a system; and a tracking unit for adjusting the angle of the guide optical system around the optical axis of the optical antenna and about an axis substantially orthogonal to the optical axis to track the communication partner station. It is composed.

【0012】上記構成によれば、案内光学系を、光アン
テナの光軸回り及び該光軸と略直交する軸回りに角度調
整して、通信相手局を追尾することにより、光アンテナ
を固定配置した状態で、追尾動作が可能となるため、従
来と略同様に光アンテナ内の光学系に制御系を備えるこ
となく、しかも、案内光学系の駆動機構を備えるだけで
通信相手局の追尾が可能となる。従って、光アンテナ内
の構成部品を最小限に保つことが可能となり、内部光学
系の光路長を最小限に保ったうえで、案内光学系を角度
調整するだけの駆動機構を備えるだけで、追尾動作が実
現され、小形化の促進と共に、その調整作業を含む取り
扱いの簡略化を図ることが可能となる。
According to the above configuration, the angle of the guide optical system is adjusted around the optical axis of the optical antenna and about an axis substantially orthogonal to the optical axis, and the optical antenna is fixedly arranged by tracking the communication partner station. Tracking operation can be performed in the same state as before, so that the optical system in the optical antenna does not have a control system in the same way as in the past, and the communication partner station can be tracked only by providing a drive mechanism for the guide optical system Becomes Therefore, it is possible to keep the components in the optical antenna to a minimum, to keep the optical path length of the internal optical system to a minimum, and to provide tracking only by providing a drive mechanism that adjusts the angle of the guide optical system. The operation is realized, and the miniaturization can be promoted and the handling including the adjustment operation can be simplified.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて、図面を参照して詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0014】図1は、この発明の一実施の形態に係る光
通信システムの光アンテナ装置を示すもので、光通信用
光アンテナ10は、例えば宇宙航行体9内に配置される
精精追尾系16に対応して該宇宙航行体9に固定配置さ
れる。この光アンテナ10は、例えば主鏡101及び副
鏡102が支持部材103を用いて組合せ配置され、例
えば図示しない他の宇宙航行体に構築される通信相手局
からの通信光が後述する通信光送受信用案内光学系11
を介して主鏡101に導かれると、その副鏡102を介
して入出力路に出力する。
FIG. 1 shows an optical antenna device of an optical communication system according to an embodiment of the present invention. An optical antenna 10 for optical communication includes a fine tracking system disposed in a spacecraft 9, for example. 16 and is fixedly arranged on the spacecraft 9. The optical antenna 10 includes, for example, a primary mirror 101 and a secondary mirror 102 arranged in combination using a support member 103. For example, communication light from a communication partner station built in another space vehicle (not shown) transmits and receives communication light, which will be described later. Guide optical system 11
When the light is guided to the primary mirror 101 via the sub mirror 102, the light is output to the input / output path via the secondary mirror 102.

【0015】また、光アンテナ10の先端部には、回転
部材12が方位角調整機構13を介して光軸回りの方位
角方向(矢印A,B方向)に回動自在に配設される。方
位角調整機構13は、その駆動歯車部131に駆動モー
タ132の駆動歯車133が歯合され、この駆動モータ
132の駆動方向に対応して上記回転部材12を矢印
A,B方向に選択的に回転駆動させる。
At the tip of the optical antenna 10, a rotating member 12 is provided via an azimuth adjusting mechanism 13 so as to be rotatable in azimuth directions (directions of arrows A and B) around the optical axis. The azimuth angle adjusting mechanism 13 has a drive gear portion 131 meshed with a drive gear 133 of a drive motor 132, and selectively rotates the rotary member 12 in the directions of arrows A and B according to the drive direction of the drive motor 132. Drive in rotation.

【0016】また、回転部材12には、一対の支柱部材
14が立設され、この支柱部材14には、上記案内光学
系11の中間部が軸141を介して光軸に略直交する軸
回りの仰角方向(矢印C,D方向)に回動自在に挟装さ
れる。この案内光学系11には、その基端に後述する仰
角調整機構15が組み付けられ、この仰角調整機構15
を介して上記光アンテナ10に対して仰角方向(矢印
C,D方向)に角度調整自在に配設される。
A pair of support members 14 are erected on the rotating member 12, and an intermediate portion of the guide optical system 11 is provided on the support member 14 via an axis 141 about an axis substantially orthogonal to the optical axis. In the direction of the elevation angle (the directions of arrows C and D). An elevation angle adjusting mechanism 15 described later is assembled to the guide optical system 11 at a base end thereof.
The optical antenna 10 is disposed so as to be adjustable in angle of elevation (in the directions of arrows C and D) with respect to the optical antenna 10 via the.

【0017】上記仰角調整機構15は、図2に示すよう
に筒状のヨーク151と永久磁石152とが上記案内光
学系11の基端に取り付けられる。そして、このヨーク
151及び永久磁石152は、電磁駆動コイル154の
案内溝155に矢印A,B方向に移動自在に組み付けら
れる(図3参照)。この電磁駆動コイル154は、例え
ば略断面半円状に形成され、上記光アンテナ10に対し
て略同心状に位置するように支持部材153を介して上
記宇宙航行体9に固定配置される。
The elevation angle adjusting mechanism 15 has a cylindrical yoke 151 and a permanent magnet 152 attached to the base end of the guide optical system 11 as shown in FIG. The yoke 151 and the permanent magnet 152 are assembled in the guide groove 155 of the electromagnetic drive coil 154 so as to be movable in the directions of arrows A and B (see FIG. 3). The electromagnetic drive coil 154 is formed, for example, in a substantially semicircular cross section, and is fixed to the spacecraft 9 via a support member 153 so as to be positioned substantially concentrically with respect to the optical antenna 10.

【0018】これらヨーク151、永久磁石152及び
電磁駆動コイル154は、共同して磁気回路を構成し、
そのうちヨーク151の内壁の一方及び外壁の一方が電
磁駆動コイル154の曲率に対応して矢印C,D方向の
回動が可能に所定の湾曲形状に形成される。そして、こ
れらヨーク151、永久磁石152及び電磁駆動コイル
154は、その電磁駆動コイル154に対して駆動電流
が後述する追尾制御部19により選択的に供給される
と、案内光学系11に対して矢印C,D方向への回動付
勢力を付与する。
The yoke 151, the permanent magnet 152 and the electromagnetic drive coil 154 together form a magnetic circuit.
One of the inner wall and one of the outer walls of the yoke 151 is formed into a predetermined curved shape so that the yoke 151 can rotate in the directions of arrows C and D according to the curvature of the electromagnetic drive coil 154. When the yoke 151, the permanent magnet 152, and the electromagnetic drive coil 154 are selectively supplied with a drive current to the electromagnetic drive coil 154 by a tracking control unit 19, which will be described later, an arrow moves to the guide optical system 11. A rotation urging force in the directions C and D is applied.

【0019】また、上記光アンテナ10の入出力路に
は、精追尾系16が配設される。この精追尾系16に
は、その光路上に光学部品、例えばビームスプリッタ1
61が配設される。このビームスプリッタ161は、そ
の反射光路より通信光を精追尾系16に出力する。精追
尾系16は、入力した受信光を光学的に精追尾して光信
号処理系17に出力する。光信号処理系17は、入力し
た図示しない通信相手局からの通信光を信号処理して情
報を取得すると共に、送信信号に基づいて通信光を生成
して上記精追尾系16を経由して光アンテナ10に出力
し、該光アンテナ10より上記通信相手局(図示せず)
に向けて送信する。
In the input / output path of the optical antenna 10, a fine tracking system 16 is provided. The fine tracking system 16 includes an optical component, for example, the beam splitter 1 on its optical path.
61 are provided. This beam splitter 161 outputs communication light to the fine tracking system 16 from the reflected light path. The fine tracking system 16 optically finely tracks the input received light and outputs it to the optical signal processing system 17. The optical signal processing system 17 performs signal processing on the input communication light from the communication partner station (not shown) to acquire information, generates communication light based on the transmission signal, and generates the communication light via the fine tracking system 16. The signal is output to the antenna 10 and the communication partner station (not shown) is transmitted from the optical antenna 10.
Send to.

【0020】上記ビームスプリッタ161の透過光路に
は、粗追尾系を構成する光軸検出センサ18が配設され
る。この光軸検出センサ18には、ビームスプリッタ1
61に導かれた通信光が入射される。
In the transmitted light path of the beam splitter 161, an optical axis detection sensor 18 constituting a coarse tracking system is provided. The optical axis detection sensor 18 includes the beam splitter 1
The communication light guided to 61 is incident.

【0021】光軸検出センサ18には、追尾制御部19
が接続され、入力した通信光の光軸を検出して追尾制御
部19に出力する。追尾制御部19には、上記電磁駆動
コイル154及び上記駆動モータ132が接続され、光
軸検出センサ18からの検出信号に基づいて仰角駆動信
号及び方位角駆動信号を算出して上記電磁駆動コイル1
54及び上記駆動モータ132に出力する。
The optical axis detection sensor 18 includes a tracking control unit 19
Are connected, and the optical axis of the input communication light is detected and output to the tracking control unit 19. The tracking control unit 19 is connected to the electromagnetic drive coil 154 and the drive motor 132, calculates an elevation drive signal and an azimuth drive signal based on a detection signal from the optical axis detection sensor 18, and calculates the elevation drive signal and the azimuth drive signal.
54 and the drive motor 132.

【0022】このうち電磁駆動コイル154は、仰角駆
動信号に応動して駆動されると、ヨーク151及び永久
磁石152と共同して磁気回路を形成して矢印C方向あ
るいは矢印D方向の駆動力を発生して案内光学系11を
軸141を中心として同方向に回動付勢する。ここで、
案内光学系11は、その付勢方向に対応して矢印C方向
あるいは矢印D方向に回動されて上記通信相手局(図示
せず)に対する仰角が調整制御される。
When the electromagnetic drive coil 154 is driven in response to the elevation drive signal, the electromagnetic drive coil 154 forms a magnetic circuit in cooperation with the yoke 151 and the permanent magnet 152 to generate a driving force in the arrow C direction or the arrow D direction. Then, the guide optical system 11 is urged to rotate about the shaft 141 in the same direction. here,
The guide optical system 11 is rotated in the direction of the arrow C or the direction of the arrow D corresponding to the biasing direction, and the elevation angle with respect to the communication partner station (not shown) is adjusted and controlled.

【0023】他方、駆動モータ132は、方位角駆動信
号に応動して駆動されると、その駆動歯車133を選択
的に矢印A方向あるいは矢印B方向に回転駆動する。す
ると、駆動歯車133は、回転部材12の駆動歯車部1
31を光アンテナ10の周囲に回動付勢する。ここで、
回転部材12は、その回動に連動して支柱部材14を介
して案内光学系11が矢印A方向あるいは矢印B方向に
回動されて上記通信相手局(図示せず)に対する方位角
が調整制御される。この際、案内光学系11は、そのヨ
ーク151及び永久磁石152が電磁駆動コイル154
の案内溝153内を矢印A方向あるいは矢印B方向の移
動されることにより、その方位角の角度調整が許容され
る。
On the other hand, when driven in response to the azimuth drive signal, the drive motor 132 selectively drives the drive gear 133 to rotate in the arrow A direction or the arrow B direction. Then, the driving gear 133 is driven by the driving gear unit 1 of the rotating member 12.
31 is turned around the optical antenna 10. here,
The guide member 11 is rotated in the direction of the arrow A or the direction of the arrow B via the support member 14 in conjunction with the rotation of the rotation member 12, and the azimuth angle with respect to the communication partner station (not shown) is adjusted and controlled. Is done. At this time, the guide optical system 11 has its yoke 151 and permanent magnet 152
Is moved in the direction of the arrow A or the direction of the arrow B in the guide groove 153, the azimuth angle can be adjusted.

【0024】ここで、案内光学系11は、方位角調整機
構13及び仰角調整機構15を介して二軸回りが通信光
に対応して角度調整されて上記通信相手局(図示せず)
に対していわゆる粗追尾されて、上記通信相手局(図示
せず)からの通信光を光アンテナ10に案内する。
Here, the guide optical system 11 is angle-adjusted around the two axes via the azimuth angle adjustment mechanism 13 and the elevation angle adjustment mechanism 15 in correspondence with the communication light, and communicates with the communication partner station (not shown).
, And the communication light from the communication partner station (not shown) is guided to the optical antenna 10.

【0025】そして、案内光学系11は、上記光信号処
理系17からの通信光が精追尾系16を介して光アンテ
ナ10に導かれて、該光アンテナ10から送信される
と、該通信光を上記通信相手局(図示せず)に向けて案
内する。
When the communication light from the optical signal processing system 17 is guided to the optical antenna 10 via the fine tracking system 16 and transmitted from the optical antenna 10, the guide optical system 11 transmits the communication light. To the communication partner station (not shown).

【0026】上記構成において、上記通信相手局(図示
せず)から送信された通信光は、案内光学系11で受光
されて、光アンテナ10に導かれる。すると、この通信
光は、光アンテナ11の主鏡101及び副鏡102で反
射され、精追尾系16のビームスプリッタ161に導か
れる。ここで、ビームスプリッタ161に導かれた通信
光は、透過光路を介して光軸検出センサ18に入射さ
れ、該光軸検出センサ18で、その光軸が検出されて検
出信号が追尾制御部19に出力される。追尾制御部19
は、検出信号に基づいて仰角駆動信号及び方位角駆動信
号を算出して仰角調整機構15の電磁駆動コイル154
及び方位角調整機構13の駆動モータ132に出力す
る。
In the above configuration, the communication light transmitted from the communication partner station (not shown) is received by the guide optical system 11 and guided to the optical antenna 10. Then, the communication light is reflected by the primary mirror 101 and the secondary mirror 102 of the optical antenna 11 and guided to the beam splitter 161 of the fine tracking system 16. Here, the communication light guided to the beam splitter 161 is incident on the optical axis detection sensor 18 via a transmission optical path, and the optical axis is detected by the optical axis detection sensor 18, and the detection signal is transmitted to the tracking control unit 19. Is output to Tracking control unit 19
Calculates the elevation drive signal and the azimuth drive signal based on the detection signal, and calculates the electromagnetic drive coil 154 of the elevation adjustment mechanism 15.
And output to the drive motor 132 of the azimuth adjustment mechanism 13.

【0027】電磁駆動コイル154は、仰角駆動信号に
基づいて駆動電流が供給され、これに応動してヨーク1
51及び永久磁石152と共同して磁気力を発生して案
内光学系11に対して矢印C方向あるいは矢印D方向の
回動力を付与して該案内光学系11を軸141を中心と
して同方向に回動付勢する。ここで、案内光学系11
は、その付勢方向に対応して矢印C方向あるいは矢印D
方向に回動させて、その仰角を調整制御する。
A drive current is supplied to the electromagnetic drive coil 154 based on an elevation drive signal, and the yoke 1 is responsive to the drive current.
A magnetic force is generated in cooperation with the permanent magnet 51 and the permanent magnet 152 to apply a rotating force in the direction of arrow C or the direction of arrow D to the guide optical system 11 so that the guide optical system 11 is moved in the same direction around the axis 141. Energize rotation. Here, the guide optical system 11
Corresponds to the direction of the arrow C or the arrow D corresponding to the biasing direction.
To control the elevation angle.

【0028】他方、駆動モータ152は、方位角駆動信
号に基づいて駆動制御され、その駆動の連動して駆動歯
車153を矢印A方向あるいは矢印B方向に回転駆動し
て、回転部材12の駆動歯車部131を光アンテナ10
の周囲に沿って回動付勢する。すると、回転部材12
は、その回動に連動して支柱部材14を介して案内光学
系11を矢印A方向あるいは矢印B方向に回動させて、
その方位角を調整制御する。
On the other hand, the drive motor 152 is driven and controlled on the basis of an azimuth drive signal, and drives the drive gear 153 in the direction of arrow A or the direction of arrow B in conjunction with the drive to drive the drive gear 152 of the rotary member 12. The optical antenna 10
Is urged to rotate around the periphery of the. Then, the rotating member 12
Rotates the guide optical system 11 in the direction of the arrow A or the direction of the arrow B via the support member 14 in conjunction with the rotation,
The azimuth is adjusted and controlled.

【0029】ここで、案内光学系11は、上述したよう
に方位角調整機構13及び仰角調整機構15を介して二
軸回りが通信光に対応して角度調整されて上記通信相手
局(図示せず)に対していわゆる粗追尾されて、上記通
信相手局(図示せず)からの通信光が受光されると、該
通信光を光アンテナ10に案内する。すると、光アンテ
ナ10は、その主鏡101及び副鏡102で通信光が取
り込まれ、その通信光が上記ビームスプリッタ161の
反射光路から精追尾系16に導かれて光学的に精追尾さ
れて光信号処理系17に導かれ、該光信号処理系17で
情報の取得を実現して受信動作を実現する。
Here, as described above, the guide optical system 11 is angle-adjusted around two axes via the azimuth angle adjustment mechanism 13 and the elevation angle adjustment mechanism 15 in accordance with the communication light, and the communication partner station (shown in FIG. The communication light is guided to the optical antenna 10 when the communication light from the communication partner station (not shown) is received. Then, the communication light is captured by the primary mirror 101 and the sub-mirror 102 of the optical antenna 10, and the communication light is guided to the fine tracking system 16 from the reflection optical path of the beam splitter 161, and optically finely tracked. The signal is guided to the signal processing system 17, and the optical signal processing system 17 obtains information to realize a receiving operation.

【0030】また、上記案内光学系11は、上記光信号
処理系17からの通信光が精追尾系16を介して光アン
テナ10に供給されると、該通信光を、上記通信相手局
(図示せず)に向けて送信して、該通信相手局(図示せ
ず)への送信を実行する。
When the communication light from the optical signal processing system 17 is supplied to the optical antenna 10 via the fine tracking system 16, the guide optical system 11 transmits the communication light to the communication partner station (FIG. (Not shown) to execute transmission to the communication partner station (not shown).

【0031】このように、上記光通信システムの光アン
テナ装置は、案内光学系11を、光アンテナ10の先端
部に方位角調整機構13及び仰角調整機構15を介して
光軸回り及び該光軸と略直交する二軸回りに角度調整自
在に配設して、この案内光学系11を二軸回りに角度調
整することにより、上記通信相手局(図示せず)を追尾
して光通信を実行するように構成した。
As described above, in the optical antenna device of the optical communication system, the guide optical system 11 is provided around the optical axis and at the optical axis via the azimuth adjustment mechanism 13 and the elevation adjustment mechanism 15 at the tip of the optical antenna 10. The optical communication is performed by tracking the communication partner station (not shown) by adjusting the angle of the guide optical system 11 about two axes by freely arranging the guide optical system 11 about two axes substantially orthogonal to the axis. It was configured to be.

【0032】これによれば、光アンテナ10を宇宙航行
体9に固定配置した状態で、追尾動作が可能となるた
め、従来と略同様に光アンテナ10内の集光光学系に制
御系を備えることなく、しかも、案内光学系11の駆動
機構を備えるだけで通信相手局の追尾が可能となる。こ
の結果、光アンテナ10内の構成部品を最小限に保つこ
とができて、光アンテナ10の内部光学系の光路長が最
小限となり、その調整作業を含む取り扱いの簡略化が図
れると共に、その追尾系の駆動機構の小形化が実現され
る。
According to this, since the tracking operation can be performed in a state where the optical antenna 10 is fixedly arranged on the spacecraft 9, a control system is provided in the condensing optical system in the optical antenna 10 in substantially the same manner as in the related art. In addition, the tracking of the communication partner station can be performed only by providing the driving mechanism of the guide optical system 11 without the need. As a result, the number of components in the optical antenna 10 can be kept to a minimum, the optical path length of the internal optical system of the optical antenna 10 can be minimized, the handling including adjustment work can be simplified, and the tracking thereof can be performed. The miniaturization of the drive mechanism of the system is realized.

【0033】なお、上記実施の形態では、電磁駆動コイ
ル154を宇宙航行体側に固定配置するように構成した
場合で説明したが、これに限ることなく、その他、電磁
駆動コイル154を案内光学系11に配設して、ヨーク
151及び永久磁石152を宇宙航行体側に配設するよ
うに構成することも可能である。
In the above-described embodiment, the case has been described where the electromagnetic drive coil 154 is fixedly arranged on the spacecraft side. However, the present invention is not limited to this. And the yoke 151 and the permanent magnet 152 can be arranged on the spacecraft side.

【0034】また、上記実施の形態では、光アンテナ1
0を宇宙航行体側に固定配置するように構成した場合で
説明したが、これに限ることなく、その他、光アンテナ
10を宇宙航行体等の取付構体に対して角度調整自在に
配設するように構成することも可能である。
In the above embodiment, the optical antenna 1
0 has been described as being fixedly arranged on the spacecraft side. However, the present invention is not limited to this. In addition, the optical antenna 10 may be arranged so as to be freely adjustable in angle with respect to a mounting structure such as a spacecraft. It is also possible to configure.

【0035】さらに、上記実施の形態では、精追尾系1
6にビームスプリッタ161を配設して、このビームス
プリッタ161の透過光路より光軸検出センサ18に通
信光を導いて通信光の光軸を検出するように構成した場
合で説明したが、これに限ることなく、その他、各種の
構成が可能である。
Further, in the above embodiment, the fine tracking system 1
6, the beam splitter 161 is disposed, and the communication light is guided to the optical axis detection sensor 18 from the transmitted light path of the beam splitter 161 to detect the optical axis of the communication light. Without limitation, various other configurations are possible.

【0036】また、上記実施の形態では、仰角調整機構
15をヨーク151、永久磁石152及び電磁駆動コイ
ル154で磁気回路を形成するように構成した場合で説
明したが、これに限ることなく、その他、各種の構成が
可能である。
In the above embodiment, the elevation angle adjusting mechanism 15 has been described as being configured such that a magnetic circuit is formed by the yoke 151, the permanent magnet 152, and the electromagnetic drive coil 154. However, the present invention is not limited to this. Various configurations are possible.

【0037】よって、この発明は、上記実施の形態に限
ることなく、その他、この発明の要旨を逸脱しない範囲
で種々の変形を実施し得ることは勿論のことである。
Therefore, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it goes without saying that various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.

【0038】[0038]

【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれ
ば、構成簡易にして、小形化の促進を図り得、且つ、調
整作業を含む取り扱いの簡略化を図り得るようにした光
通信システムの光アンテナ装置を提供することができ
る。
As described above in detail, according to the present invention, the optical communication system has a simplified structure, which can promote the miniaturization, and can simplify the handling including the adjustment work. Can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明の一実施の形態に係る光通信システム
の光アンテナ装置の構成を示した図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an optical antenna device of an optical communication system according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の仰角調整機構の詳細を説明するため示し
た図である。
FIG. 2 is a view for explaining details of the elevation angle adjustment mechanism of FIG. 1;

【図3】図1の仰角調整機構を上面側から見た状態を示
した図である。
FIG. 3 is a diagram showing a state in which the elevation angle adjusting mechanism of FIG. 1 is viewed from the upper surface side.

【図4】従来の光通信システムの光アンテナ装置の問題
点を説明するために示した図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a problem of an optical antenna device of a conventional optical communication system.

【図5】図4の通信光の送受信部を取り出して示した図
である。
FIG. 5 is a diagram illustrating a transmission / reception unit of the communication light in FIG. 4 taken out therefrom;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

9 … 宇宙航行体。 10 … 光アンテナ。 101 … 主鏡。 102 … 副鏡。 103 … 支持部材。 11 … 案内光学系。 12 … 回転部材。 13 … 方位角調整機構。 131 … 駆動歯車部。 132 … 駆動モータ。 133 … 駆動歯車。 14 … 支柱部材。 141 … 軸。 15 … 仰角調整機構。 151 … ヨーク。 152 … 永久磁石。 153 … 支持部材。 154 … 電磁駆動コイル。 155 … 案内溝。 16 … 精追尾系。 161 … ビームスプリッタ。 17 … 光信号処理部。 18 … 光軸検出センサ。 19 … 追尾制御部。 9 ... Spacecraft. 10 An optical antenna. 101 ... Primary mirror. 102 ... Secondary mirror. 103 ... support member. 11 ... Guide optical system. 12 ... rotating member. 13 Azimuth adjustment mechanism. 131 ... drive gear unit. 132 ... drive motor. 133 ... drive gear. 14 ... Support members. 141 ... axis. 15 ... Elevation angle adjustment mechanism. 151 ... yoke. 152 ... permanent magnet. 153... Supporting member. 154 ... Electromagnetic drive coil. 155 ... Guide groove. 16 ... Fine tracking system. 161… a beam splitter. 17: Optical signal processing unit. 18 ... Optical axis detection sensor. 19: Tracking control unit.

───────────────────────────────────────────────────── 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) G02B 26/08 (72)発明者 川村 達男 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝小向工場内 Fターム(参考) 2H039 AA02 AB16 AB57 AB68 2H041 AA12 AB14 AC05 2H043 BB05 BB07 5K002 AA07 FA05 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) G02B 26/08 (72) Inventor Tatsuo Kawamura 1 Kosuka Toshiba-cho, Sachi-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Toshiba Corporation F-term in Komukai Plant (reference) 2H039 AA02 AB16 AB57 AB68 2H041 AA12 AB14 AC05 2H043 BB05 BB07 5K002 AA07 FA05

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 通信相手局と通信光の送受を行うもので
あって、前記通信相手局から送信された第1の通信光を
受信して光信号処理系に案内し、且つ、前記光信号処理
系からの第2の通信光を前記通信相手局に送信する光ア
ンテナと、 この光アンテナの先端部に該光アンテナの光軸回り及び
該光軸と略直交する軸回りに角度調整自在に配設され、
前記第1の通信光を前記光アンテナに案内し、 且つ、前記光アンテナから送信された第2の通信光を前
記通信相手局に送信する案内光学系と、 この案内光学系を光アンテナの光軸回り及び該光軸と略
直交する軸回りに角度調整して前記通信相手局を追尾す
る追尾手段とを具備したことを特徴とする光通信システ
ムの光アンテナ装置。
An apparatus for transmitting and receiving communication light to and from a communication partner station, receiving the first communication light transmitted from the communication partner station, guiding the first communication light to an optical signal processing system, and An optical antenna for transmitting a second communication light from a processing system to the communication partner station; and a tip of the optical antenna capable of adjusting an angle around an optical axis of the optical antenna and an axis substantially orthogonal to the optical axis. Arranged,
A guiding optical system for guiding the first communication light to the optical antenna, and transmitting the second communication light transmitted from the optical antenna to the communication partner station; An optical antenna device for an optical communication system, comprising: tracking means for tracking the communication partner station by adjusting an angle around an axis and an axis substantially orthogonal to the optical axis.
【請求項2】 前記追尾手段は、前記案内光学系を前記
光アンテナの光軸回りに角度調整する方位角調整機構
と、前記案内光学系に対して永久磁石及びヨークを配設
し、電磁駆動コイルを前記光アンテナ側に配設して磁気
回路を形成し、前記電磁駆動コイルの電流制御により、
前記案内光学系を光軸に対して略直交する軸回りに角度
調整する仰角調整機構とを備えることを特徴とする請求
項1記載の光通信システムの光アンテナ装置。
2. The tracking means includes an azimuth adjustment mechanism for adjusting an angle of the guide optical system around an optical axis of the optical antenna, a permanent magnet and a yoke for the guide optical system, and an electromagnetic drive. A coil is arranged on the optical antenna side to form a magnetic circuit, and by controlling the current of the electromagnetic drive coil,
The optical antenna device according to claim 1, further comprising: an elevation angle adjustment mechanism that adjusts an angle of the guide optical system around an axis substantially orthogonal to an optical axis.
【請求項3】 前記光アンテナは、前記第1の通信光を
受信し、前記第2の通信光を送信する鏡面と、該鏡面と
光信号処理手段との間の光路上に配設され、前記第1及
び第2の通信光を集光する集光光学系とを備えてなるこ
とを特徴とする請求項1又は2記載の光通信システムの
光アンテナ装置。
3. The optical antenna is provided on a mirror surface for receiving the first communication light and transmitting the second communication light, and on an optical path between the mirror surface and the optical signal processing means. 3. The optical antenna device for an optical communication system according to claim 1, further comprising: a converging optical system that converges the first and second communication lights.
【請求項4】 前記光アンテナは、支持構体に固定配置
されることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか記載
の光通信システムの光アンテナ装置。
4. The optical antenna device according to claim 1, wherein the optical antenna is fixedly arranged on a support structure.
【請求項5】 前記光アンテナ及び前記通信相手局は、
周回軌道に配備される宇宙航行体にそれぞれ設けられる
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか記載の光通
信システムの光アンテナ装置。
5. The optical antenna and the communication partner station,
The optical antenna device for an optical communication system according to any one of claims 1 to 4, wherein the optical antenna device is provided in each of the spacecraft deployed in the orbit.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112834030A (en) * 2021-03-01 2021-05-25 厦门特仪科技有限公司 Optical measurement device with double rotating shafts and measurement method thereof

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