JP2002124922A - 光ワイヤレス・リンク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型で低コストで設置が容易であるが高特性
の光ワイヤレス・リンクを提供する。 【解決手段】 本発明に従う光視線モデムは、マイクロ
ミラー組立体を有する。このマイクロミラー組立体は、
マイクロミラーとマイクロミラーに対して回転運動を行
わせるアクチュエータとを有する。マイクロミラーは、
予め定められた制御信号によって制御可能である。この
モデムは、電子データ信号源およびマイクロミラーに向
かう光の細いビームを有する光源を備えている。この電
子データを、光のビームを変調する光信号に変換する装
置が備えられる。データ通信のためにマイクロミラーを
予め定められた位置に保持するようにマイクロミラーを
制御する装置がまた備えられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光データ通信に関す
る。さらに詳細に言えば、本発明は高帯域幅の、光の、
ファイバレスの、パス・ツウ・サイト・データ通信のた
めのシステムに関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】多くの分野のアプリケ
ーションにおいて、低コストで高帯域幅のワイヤレスデ
ータ通信は差し迫った目標である。ローカル・エリア・
ネットワーク（ＬＡＮ）は、インターネット・アプリケ
ーションを含む電話および映像システムのような基礎構
造体であるデータ通信システムにおけるように、高帯域
幅のデータ通信を要求とする。けれども、多くの場合に
ネットワーク間またはデバイス・ノード間に物理的なケ
ーブルまたはファイバを設置するのにかかる時間と費用
のために、システムの実際の設置またはシステムの性能
向上は非常に困難である。低コストで高帯域幅のデータ
・リンクがいったん利用できるようになれば、他のアプ
リケーションの領域も現れるかも知れない。

【０００３】先行技術において、ＲＦワイヤレス通信リ
ンクが用いられている。けれども、このようなリンクは
帯域幅を１つの領域内の多数のユーザで共有し、すべて
のユーザによってＲＦ信号に対するアクセスが提供され
ており、その結果安全確保の点で心配が生じ、ＦＣＣ規
制を受け、そして一人のユーザ当たりの実効帯域幅は実
際的には典型的なケーブルおよびファイバ光学装置の帯
域幅よりもはるかに小さく限定される。先行技術のデー
タ通信に対して、開放空間内の光リンクが用いられてい
る。けれども、このようなリンクは典型的には、コスト
が高いという問題点がある。このようなリンクの１つの
例は、光システムの回転を制御するのに対してガルバノ
メータ型のアクチュエータを用いる。このようなシステ
ムにおける光システムは典型的には、大型で精密な機械
的組立体に取り付けられた高精度のレンズ構造体であ
る。その結果得られるシステムは高特性で高品質である
が、しかし容積が大きく高価であり、そして設置が困難
であり、そして広く用いられるには実際的ではない。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明に従い、光のパス
・ツウ・サイト・モデムが得られる。このモデムは、発
光器の方位を変えることなく光ビームの方向を変える、
例えばマイクロミラーまたは他の任意のデバイスのよう
な、制御可能なビーム操縦デバイスを有し、および光ビ
ームを操縦することができるアクチュエータを有する。
このビーム操縦デバイスは、予め定められた制御信号に
よって制御可能である。このモデムは、電子データ信号
源を有し、そして光源はビーム操縦デバイスによって制
御可能な光の細いビームを有する。この電子データ信号
を光のビームを変調する光信号に変換する装置が備えら
れる。ビームを受信器に整合して保持するように、ビー
ム操縦デバイスを制御するための装置がまた備えられ
る。

【０００５】前記で用いられているように、パス・ツウ
・サイトという用語は、経路に反射を含むことができる
光ファイバを通しての場合とは異なって、通常は空間を
通して遮られない光路を意味するものとして用いられて
いる。

【０００６】本発明のこれらの特徴およびその他の特徴
は、添付図面を参照しての下記の詳細な説明から当業者
には明確に理解されるであろう。

【０００７】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の好ましい実施例
に用いられる光ワイヤレス・リンク（「ＯＷＬ(Optical
Wireless Link）」）のブロック線図である。データの
ソース／シンクを提供するデータ・チヤンネル、ネット
ワーク、デバイスまたはこれらと同等のもののようなデ
ータ媒体２１２が、２方向データ・リンク２１４により
インタフェース・ユニット２１６に結合される。データ
媒体２１２に／から伝送されるデータは、アナログ・デ
ータまたはディジタル・データのいずれであることもで
きる。ディジタル・データは、並列フォマットまたは直
列フォマットのいずれであることもできる。したがっ
て、データは、アナログ音声データまたはディジタル音
声データ、アナログ映像データまたはディジタル映像デ
ータ、または電子信号のフォーマットで表された他の任
意の形式のデータであることができる。

【０００８】インタフェース・ユニット２１６は、デー
タ媒体２１２に／からのデータの従来のそして必要な変
換および調節を実行する。このことは特定のデータの種
類の変換／調節のための専用のハードウエアの形式をと
ることができる、またはフォーマットが変更される時、
中断または遅延のない多数個のフォーマットを処理する
ことができるソフトウエア設定可能ハードウエアである
ことができる。または、それは多数の中間の形式のいず
れかをとることができる。このようなすべての実施例に
おいて、インタフェース・ユニット２１６の目的は下記
の通りである。もしディジタル・データを受け取る機能
を備えるならば、下記で説明されるように、インタフェ
ース・ユニット２１６の目的は、エンコーダ／デコーダ
２２０からのこのような受け取られたディジタル・デー
タを取り上げ、そしてこのようなデータをデータ媒体２
１２に伝送するのに適切なアナログ・フォーマットまた
はディジタル・フォーマットに変換し、そしてこのよう
な信号の調節がデータ媒体２１２に対して適切であれば
なんでも提供し、もしデータ媒体２１２が並列ディジタ
ル・フォーマットを要求するならば、このようなデータ
を並列フォーマットに変換することである。もしアナロ
グ・データを受け取る機能を提供するのであるならば、
インタフェース・ユニット２１６の目的は、受け取られ
たこのようなアナログ・データ信号を取り上げ、そして
このようなアナログ信号の調節がデータ媒体２１２に対
して適切であればなんでも提供し、そしてそれらをデー
タ媒体２１２に提供することである。データの伝送にお
けるインタフェース・ユニット２１６の目的は、もしア
ナログ・データの伝送の機能を提供するのであるなら
ば、アナログ信号を取り上げそしてそれらを適切にエン
コーダ／デコーダ２２０に供給し、またはもしディジタ
ル・データの伝送の機能を提供するのであるならば、直
列または並列のディジタル・データを取り上げそしてこ
のようなデータを適切にエンコーダ／デコーダ２２０に
供給し、もしデータ媒体２１２によって並列フォーマッ
トに提供されるならば、このようなデータを直列フォー
マットに変換することである。インタフェース技術は成
熟しており、そして十分に周知である。それにＯＷＬ２
１０が応用されるという特定の関係に対して適切である
このような任意のインタフェース・ユニットの構成と動
作は、この分野の技術者の範囲内に十分にある。

【０００９】インタフェース・ユニット２１６は、２方
向データ・リンク２１８によりエンコーダ／デコーダ２
２０に結合される。エンコーダ／デコーダ・ユニット２
２０は、従来と同様の構成および動作を有するユニット
である。それは、伝送のために必要である時インタフェ
ース・ユニット２１６からの直列データを符号化し、そ
してインタフェース・ユニット２１６に供給するために
受け取られたデータを複号化する。符号化はまた、デー
タをパケットに区分する段階と、下記で説明されるリン
ク制御ＤＳＰ／マイクロコントローラ２３８からの操作
／管理／維持（「ＯＡＭ(Operation/Administration/Ma
intenance)」）データを付加する段階と、および／また
はエラー訂正／検出情報を付加する段階とを有すること
ができる。複号化はまた受け取られたパケットからデー
タを引き出す段階と、リンク制御ＤＳＰ／マイクロコン
トローラ２３８からＯＡＭ情報を引き出す段階と、およ
び／またはエラー訂正／検出を実行する段階とを有する
ことができる。符号化／複号化技術は成熟しておりそし
て十分に周知であり、そしてそれにＯＷＬ２１０が応用
される特定の関係に対して適切であるこのような任意の
符号化／複号化の構成および動作は、この分野の当業者
の範囲内に十分にある。例えば、エサーネット・プロト
コル、非同期転送モード（「ＡＴＭ(asynchronous tran
sfer mode)」）プロトコル、ＳＯＮＥＴプロトコル、ト
ークン・リング(Token Ring)プロトコル、などに対する
符号化／複号化はすべてこの分野では十分に周知であ
り、そして符号化／複号化ユニット２２０に対して場合
によって用いることができる。

【００１０】インターフェース・ユニット２１６および
エンコーダ／デコーダ・ユニット２２０の両方の製作お
よび動作の一般的な原理の徹底した説明は、ステファン
G.ウイルソン(Stephen G. Wilson) 著の「ディジタル
変調およびコーディング(Digital Modulation and Codi
ng) 」（プレンティス・ホール、アッパー・サドル・リ
バー、Ｎ．Ｊ．(Prentice Hall, Upper Saddle River,
N.J.))、1996年、を参照されたい。エサーネット・プロ
トコルに関連してこのようなユニットに対する製作と動
作の特別の原理は、ステファン・サウンダーズ(Stephen
Saunders)著の「ギガビット・エサーネット・ハンドブ
ック(Gigabit Ethernet（登録商標） Handbook) 」（マ
クグロー・ヒル、ニューヨーク、ＮＹ(McGraw Hill,New
York,NY,)、1998年、に開示されている。それに加え
て、これらのユニットの製作に対して、多くの規格部品
を利用することができる。例えば、再びエサーネットに
関連して、テキサス・インスツルメンツ・インク(Texas
Instrumants Inc.)はインターフェース・ユニット２１
６として用いることができる「10/100エサーネットＰＨ
Ｙ」部品を提供している。それに加えて、テキサス・イ
ンスツルメンツ・インクはエンコーダ／デコーダ・ユニ
ット２２０として用いることができる「1.25ギガビット
・エサーネット・トランシーバ」部品を提供している。
符号化方式の例には、エサーネット、ファイバ・チヤン
ネルおよび非同期転送モード、およびＩＥＥＥ1394が含
まれる。

【００１１】エンコーダ／デコーダ・ユニット２２０
は、２方向データ・リンク２２２によって光トランシー
バ・ユニット（「ＯＴＵ(Optical Transceiver Uni
t)」）２２４に結合される。ＯＴＵ２２４は、電気・光
変換器および光・電気変換器として動作する。それは、
レーザまたは発光ダイオードのような光源と、この光源
のための制御電子装置と、受け取られた光を電気信号に
変換する光検出器と、この電気信号の強度を複号器と両
立する強度に増大させる増幅器とを有している。

【００１２】ＯＴＵ２２４はまた、従来の設計であるこ
とができる。例えば、台湾のトルー・ライト・コーポレ
ーション(TrueLight Corporation) から市販されている
ＴＴＣ−２Ｃ１３により、利点がありそして低コストの
光トランシーバ・ユニットが得られる。この光トランシ
ーバ・ユニットは、１個の＋５Ｖ電源のみを必要とし、
消費電力が少なく、そして高帯域幅を提供している。け
れども、従来の設計のＯＴＵは最適特性よりも低い特性
を提供できることに注目すべきである。その理由は、こ
のようなユニットは典型的にはファイバから光を送信お
よび受信するために設計されているからである。その結
果、設計者には注意しなければならない３つの問題点が
生ずる。第１には、このようなユニットに光が含まれて
おり、したがって本発明のような野外光システムと同じ
目の安全が考慮されていない。したがって、このような
ユニットは過剰に高いパワーを有することがある。第２
には、光がファイバに送信され、したがって本発明の実
施例におけるように、コリメーションが要求される光学
的要請とは異なる光学的要請を有する。第３には、光が
このようなユニットによって細いファイバから受け取ら
れ、したがってこのようなユニットは通常、本発明の実
施例に対して要求されるよりも小さな検出器面積領域を
有する。したがって、与えられた視野から最大量の光が
集められるようなフォトダイオードおよび光学的設計を
有するトランシーバを組み立てることが好ましいと考え
られる。このことは、出来るだけ大きなフォトダイオー
ドを要求し、その上限はフォトダイオードの速度および
コストのような因子によって左右される。ともかく、好
ましい光源は垂直型空洞表面発光レーザ(vertical cavi
ty surface emitting laser)である。このレーザは、Ｖ
ＣＳＥＬレーザ・ダイオードと呼ばれることがある。こ
のようなレーザ・ダイオードは、放射ビームの断面が事
実上円形であり、放射円錐が細くそして温度にあまり依
存しないという利点を有する。

【００１３】光トランシーバ・ユニット２２４は、２方
向データ・リンク２２６によって光モジュール２２８に
結合される。光モジュール２２８は、このトランシーバ
から外に出ていく光２５４を平行光線にするまたは焦点
を結ばせるための光学部品と、第２のＯＷＬ（図示され
ていない）の方向に平行にされた光を進めるために例え
ば下記で示されそして説明される電磁コイルによって制
御されるそしてそれでもってＯＷＬ２１０が通信するこ
とができるマイクロミラーと、第２ＯＷＬから受け取ら
れた光を光モジュール２２８の中のトランシーバ光検出
器に集中させる受信用光学装置と含んでいる。この受信
用光学装置は、光を光検出器に進めるための平面または
湾曲面のいずれかの制御ミラーを有することができる。
制御ミラーを制御するためにおよび光検出器で光を最大
限に捕らえるために、制御サブシステム（図示されてい
ない）と関連して光検出のための補助光検出器を、主光
検出器に隣接して備えることができる。光モジュール２
２８はまた、入ってくる信号光２５６から雰囲気光をフ
ィルタ作用で除去するために特別のフィルタ２３０を有
することができる。光モジュール２２８は下記で詳細に
説明される。けれども、ここで説明される光モジュール
２２８は単に好ましい１つの実施例であって、変更され
た他の実施例も可能であることが理解されなければなら
ない。例えば、マイクロミラーを用いる必要はないが、
しかし発光器の配向を変えることなく光ビームの方向を
変える制御可能ななんらかのビーム操縦デバイスを用い
ることができる。それに加えて、光モジュール２２８の
基本的な機能は光を十分に平行なビームにし、それによ
り（１）マイクロミラーの反射面積領域の中に十分に適
合する、（２）このリンクの距離にわたって検出可能な
最小光パワー密度を保持することである。レーザ・ダイ
オードは全体的にこれらの基準に適合し、好ましいもの
である。けれども、発光ダイオード（「ＬＥＤｓ(light
emitting diodes) 」）および他の光源もまた、これら
の基準を満たすように作成することができる。ここで用
いられているマイクロミラーという用語は、ミラー素子
が８グラムより大きくない質量を有する回転可能なミラ
ー素子を含むデバイスであることに注意されたい。

【００１４】確固とした通信のために受信器における可
能な最高の光パワー密度が必要である大きな距離にわた
る光ワイヤレス・リンクの場合、この実施例の光通信器
部分は、好ましくは 0.5ミリラジアン以下の発散角を達
成するように選定されなければならない。前記で説明し
た先行技術ではこれとは異なって、 2.5ミリラジアンの
範囲の発散角を有している。発散角が 0.5ミリラジアン
以下であることは、その結果として光パワー密度が先行
技術のシステムの光密度の25倍以上の光パワー密度にな
ることになり、これは受け取られた光パワー密度が同じ
場合には、５倍またはそれ以上の大きな距離の通信に対
応する。

【００１５】この実施例の光受信器部分は中間の寸法を
有するように選定しなければならなく、 0.5ミリメート
ル（ｍｍ）から１センチメートル（ｃｍ）の範囲の直径
を有することが好ましい。もし直径が 0.5ｍｍよりもは
るかに小さいならば、受信器に向かう光を十分に集める
のが困難であろう。他方、もし直径が１ｃｍよりもはる
かに大きいならば、このシステムの性能が危うくなる点
にまで検出器の応答度が減少することがある。

【００１６】実施例によっては２個以上の光トランシー
バ・ユニット２２４を備えることができ、例えば、与え
られたＯＷＬリンクの帯域幅を増加するために、単一の
リンクを通して情報を送るのに多重波長を備えることが
できることをまた理解しなければならない。このこと
は、多重波長を有する光ビームを発生する段階と、これ
らの別々の光ビームを集める段階および分離する段階を
含む。このことを達成するために、多くの装置および方
法が先行技術において知られている。

【００１７】光モジュール２２８は、光経路２３２によ
って位置敏感検出器（「ＰＳＤ(Position Sensitive De
tector) 」）２３４に結合される。ＰＳＤ２３４は、Ｐ
ＳＤ２３４の中のセンサの上の光のスポットの位置を検
出することにより、２つの平面の中のマイクロミラーの
偏向角度を計測する。これらの偏向角度を表すアナログ
信号が、光モジュール２２８の中のマイクロミラーの閉
じたループ制御のために、信号に変換されそして線路２
３６でディジタル信号処理装置（「ＤＳＰ(Digital Sig
nal Processor)」）２３８に送られる。ＰＳＤは当業者
には周知であり、そしてＰＳＤ２３４は、単一ダイオー
ドＳｉＰＳＤ、ＣＭＯＳ光検出器アレイ、およびこれら
と同等のものを含む種々の種類のいずれかであることが
できる。ＰＳＤ２３４に要求されていることのすべて
は、その上に入射する光のスポットの位置を２方向で検
出し、そしてこのような位置を表す出力ディジタル信号
を供給することである。けれども、本発明を実施する
際、アナログ制御信号の利用が要求されないことに注目
されたい。よく知られている他の制御信号方式を用いる
ことができる。例えば、このような制御を得るのに、パ
ルス幅変調を用いることができる。制御システムのこの
ような選択は、この分野の通常の業者の範囲内において
十分に可能である。

【００１８】ＰＳＤ２３４からの信号線路２３６を受け
取るのに加えて、ＤＳＰ２３８は線路２４０上のコイル
制御信号を１組のコイル・ディジタル・アナログ変換器
（Ｄ／Ａｓ）２４２に送る。次に、Ｄ／Ａ２４２は線路
２４４によって、光モジュール２２８の中の下記で示さ
れそして説明されるコイルの対応する組に接続される。
ＤＳＰ２３８はまた線路２４６の上のデータを２次リン
ク２５０に送り、および線路２４８の上のデータを２次
リンク２５０から受け取る。最後に、ＤＳＰ２３８は線
路２５２を通して、エンコーダ／デコーダ２２０に／か
らＯＡＭデータを送りおよび受け取る。

【００１９】ＤＳＰ２３８は、リンク制御として動作す
る。それはＤ／Ａ２４２を流れるコイル電流を制御する
ことにより、マイクロミラーの偏向を制御する。オプシ
ョンの閉じたループ制御のために、瞬間のマイクロミラ
ー偏向に関する情報がＰＳＤ２３４から受け取られる。
ＤＳＰ２３８はまた、確立されおよび保持されるべきリ
ンクに対してビーム操縦マイクロミラーを正しい方向に
向けるために、２次リンク２５０を通して第２ＯＷＬに
対して情報を交換する。ＤＳＰ２３８はまた、光モジュ
ール２２８によって保持される光リンクを通して、第２
ＯＷＬとＯＡＭ情報を交換することができる。

【００２０】ＤＳＰ２３８は適切な任意のＤＳＰである
ことができる。ＤＳＰについては、多くのものが市販さ
れている。オプションとして、ＤＳＰ２３８の場所にマ
イクロコントローラを用いることができる。それに加え
て、単一の処理装置が多数個のＯＷＬリンクを制御する
ことができることに注目されたい。この性能はネットワ
ーク・ハブ(network hub) の中で用いると非常に価値が
ある。このネットワーク・ハブでは、単一の物理的ネッ
トワーク・スイッチの中で多数個のリンクが生成しそし
て終端する。単一のＤＳＰにより、このような場合にコ
スト的に非常に効果的である制御設備を得ることができ
る。このような場合のすべてにおいて、指定された数の
マイクロミラーを制御するために、この処理装置に対す
る要求は十分に高い命令処理速度であり、および制御サ
ブシステム・デバイスおよび周辺機能を管理するのに十
分な数の入力／出力（「Ｉ／Ｏ」）ポートである。多く
のこのような実施例に対する１つの適切なＤＳＰは、テ
キサス・インスツルメンツ・インコーポレテッド製のＤ
ＳＰマイクロプロセッサのそのＣ５ｘファミリからのＤ
ＳＰである。

【００２１】２次リンク２５０を用いて、ＯＷＬの間で
低帯域幅の情報が転送される。受け取られた信号の強度
を転送することにより、この情報を用いて光リンクの確
立を助けることができる。２次リンク２５０は低帯域幅
リンクであり、そして例えばブルートゥース・リンク(B
luetooth link)のようなＲＦリンク、またはテレビジョ
ン、ＶＣＲ、ハイ・ファイ・システム、およびこれらと
同等のもののような電子デバイスのための遠隔制御装置
に用いられる種類のようなＩＲリンクであることができ
る。２次リンク２５０はまた、電話線、電力線、または
その他の存在するさらに低い帯域幅ネットワークのよう
な存在する物理的リンクであることもできる。このよう
なリンクの構成および動作は、当業者にはよく知られて
いる。

【００２２】次に、光モジュール２２８を説明する。こ
のユニットは非常に小型で、動作が高速であり、コスト
が低くおよび動作の信頼性が高い。この光モジュール
は、図２ａに示されているような送信器セクションを有
し、および図２ｂに示されているような受信器セクショ
ンを有する。送信器セクションでは、光トランシーバ・
ユニットの中の光源５０１によって放射された光は、レ
ンズ５０２によって焦点に集まるまたは平行光線になっ
て光ビーム５０３となる。光ビーム５０３は、回転可能
なミラー組立体５０４の中のミラーによって５０５の方
向に反射される。図に示されているミラーは、その中間
の位置すなわち中立の付勢されていない位置にある場合
が示されている。この回転可能なミラーは、２つの反対
の極端位置の間でを移動することができる。それに対応
して、光ビーム５０３は極端位置において５０５′、５
０５″に反射される。図２ａに示されたミラーの移動は
１つの面の中での移動を示しているけれども、第２面の
中でのミラーの移動もまた光ワイヤレス・リンクの動作
の中に含まれており、そのことについては下記で説明さ
れるであろう。反射された光ビームはビーム・スプリッ
タ５０６を通り、そこでビーム５０５、５０５′および
５０５″の一部分が、それぞれ、５０７、５０７′およ
び５０７″の方向に反射されてＰＳＤ２３４に進み、そ
して残りのビームは光ワイヤレス・リンクの外に送られ
る。光モジュールの受信器セクションは光学装置５１０
を有する。光学装置５１０は、受け取られる光信号を増
大するために、入ってくる光５１１を光トランシーバ・
ユニットの中のフォトダイオード５０９に集中させる役
割を果たす。この光学装置はフォトダイオードを焦平面
に有する結像用光学装置であることができる、またはウ
インストン・コーン(Winston cone)のような非結像用光
学装置であることができる。

【００２３】次に、回転可能なミラー組立体５０４を詳
細に説明する。

【００２４】図３ａに示されたミラー組立体４１は、フ
レーム部分と、中間ジンバル(gimbal)部分と、シリコン
のような結晶材料で作成されることが好ましい内部ミラ
ー部分とを有する。ミラー部分はまた、アルミニウム、
ステンレス・スチール、ベリリウム銅のような適切な金
属で作成されることと利点が得られる。シリコンにエッ
チングが行われて、１つの開口部を形成する外側フレー
ム部分４３が得られる。この開口部の中で、第１軸３１
に沿った対向するヒンジ位置５５に、中間ジンバル部分
４５が取り付けられる。内側の中央に配置されたミラー
部分４７が、第２軸３５の上のヒンジ部分５５において
ジンバル部分４５に取り付けられる。内側ミラー部分４
７の上の中央に、ミラー２９が配置される。第２軸３５
は、第１軸３１と90度の角度をなしている。ミラー２９
の厚さは 100マイクロメートルの程度であり、そしてそ
の上側表面が適切に研磨されて鏡面になっている。必要
な平坦度を得るために、ミラーは曲率半径が約２メート
ルよりも大きいように作成される。光路長が増加する場
合には、曲率半径が増加することが要求される。曲率半
径は、周知のストレス制御技術によって制御することが
できる。例えば、ストレス制御薄膜に対する反対の両側
の面の研磨および沈着技術により制御することができ、
もし必要ならば、ミラー部分の上を適切な材料で被覆し
て、特定の放射波長に対してその反射率を増大させるこ
とができる。

【００２５】ミラー組立体４１はまた、第２軸に沿った
ジンバル部分４５に取り付けられた第１対の永久磁石５
３と、第１軸に沿ってミラー部分４７から外側に延長さ
れた延長部分５１に取り付けられた第２対の永久磁石５
３とを有する。２つの回転軸に関して質量を対称的に分
布し、それにより衝撃および揺れを受けた時の振動を最
小限にするために、永久磁石５３のおのおのは、図３ｂ
〜図３ｅに示されているように、インジウム接合のよう
な従来の取付け技術を用いてミラー組立体４１の上側表
面に取り付けられた１組の上側磁石５３ａと、ミラー組
立体の下側表面に同様に取り付けられた整合した下側磁
石５３ｂとを有することが好ましい。それぞれの組の磁
石は、図３ｄに示された北極／南極配置のように直列に
配置される。用いることができる４組の磁石の可能な配
置は複数個存在する。すなわち、必要な磁気的特性に応
じて、すべての同種の磁極が上向き、または２組の同種
の磁極が上向きで２組の同種の磁極が下向き、または３
組の同種の磁極が上向きで１組の同種の磁極が下向き、
が可能である。

【００２６】ヒンジ５５によってフレーム部分４３にジ
ンバル部分４５を取り付けることにより、第１軸３１の
まわりのジンバル部分４５の運動が得られ、およびヒン
ジ５５を通してミラー部分４７をジンバル部分４５に取
り付けることにより、ジンバル部分に対するミラー部分
の運動が第２軸３５のまわりに得られ、それにより２つ
の異なる軸に沿ったミラー部分４７の独自に選定された
運動が可能である。

【００２７】図３ｂは、ミラー組立体４１の中間位置す
なわち中立位置を示している。図３ｂは、図３ａの組立
体の線Ａ−Ａに沿っての横断面図である。ジンバル部分
４５および／またはフレーム部分４３に無関係に軸３５
のまわりのミラー部分４７の回転が、図３ｃに矢印で示
されている。図３ｄは図３ｂに示されたのと同様な図で
あるが、しかし図３ａの線Ｂ−Ｂに沿っての横断面図で
って、中間位置にあるミラー組立体４１が示されてい
る。図３ｅは、図３ｄに示されたのと同様の図である
が、しかしミラー組立体のジンバル部分の回転を示てい
る。フレーム部分４３には無関係に軸３１のまわりのジ
ンバル部分４５およびミラー部分４７の回転が、図３ｂ
〜図３ｅに矢印で示されている。２つの軸のまわりのミ
ラー部分４７のミラー２９の前記の独立な回転により、
光ビーム１３の方向を光スイッチ・ユニットによって必
要とされるようにすることができる。

【００２８】処理および送り出しの期間中の同一面内の
衝撃からヒンジ５５を保護するために、図３ｂの線Ｅ−
Ｅに沿っての拡大横断面図である図４および図５に最も
よく示されているように、本発明のオプションの特徴に
従って停止体５７が備えられる。この点において、ミラ
ー組立体の厚さは 100マイクロメートルの程度であり、
一方同じ厚さを有するヒンジ５５の幅は10マイクロメー
トルの程度であり、それによりこの組立体の表面に垂直
な方向に強固な強度が得られることに注目すべきであ
る。ヒンジの軸、すなわち軸３１、に対する過度の面内
運動90度に対して保護を得るために、フレーム部分４３
に関するジンバル部分４５および６３の上の共同で動作
する表面６１がそれぞれのヒンジ５５の両側に作成さ
れ、そして軸３１に対して全体的に平行に延長される。
表面６１および６３は、例えば10マイクロメートルのよ
うな選定された距離だけ離れている。小さな面内運動を
得るために、表面６３から表面６１に向けて延長されて
いる突起体６５が、５マイクロメートルのような任意に
選定された距離にまで作成される。このような突起体
は、もし必要なら表面６３の代わりに表面６１の上に備
えることができる。軸３５に対するヒンジ５５の面内運
動に対する保護を得るために、同じような停止体をミラ
ー部分およびジンバル部分の上に備えることができる。

【００２９】ミラーのまた別のオプションの特徴に従っ
て、それぞれヒンジに付随するロック・ダウン・タブが
備えられる。このようなヒンジ５５の１つの例を示して
いる図６ａを見ると分かるように、ブリッヂ部分６７が
ジンバル部分４５からフレーム部分４３に延長しそして
２つの部分を一緒にロックし、正規の製造段階のすべて
のストレスからヒンジ５５を隔離する。適切な製造段階
において、ブリッヂ部分６７がカットされて、図６ｂに
示されているようなギャップ６９が得られる。これによ
り、フレーム部分４３に対するヒンジ５５のまわりのジ
ンバル部分４５の正規の回転が可能である。このことに
より、すべてのヒンジに対する適切なストレス保護が得
られ、そして製造の際の歩留まりが大幅に改善される。

【００３０】図３ａに示されているように、延長部分５
１は横方向に延長されたタブ５５ａを備えることが好ま
しい。タブ５５ａは組立期間中にミラー部分を固定する
のに用いることができ、それによりまた別のストレス保
護が付加して得られる。

【００３１】可動ミラー組立体４１は、ヘッダ８１の空
洞８１ａの中に収納される。図７ａ〜図７ｅに示されて
いるように、ヘッダ８１はミラー組立体パッケージの一
部分を形成する。ヘッダ８１は、任意の適切な材料で作
成される。例えば、密封パッケージの場合にはセラミッ
クで作成され、そして密封度が要求されない場合にはプ
ラスチックで作成される。ヘッダ８１は、空洞８１ａの
中に作成されそして周辺部に延長された棚８１ｂを有
し、この棚の上にミラー組立体４１のフレーム部分４３
が受け入れられる。底部壁８１ｃは棚８１ｂから間隔距
離を有しており、それによりジンバル部分４５およびミ
ラー部分４７の運動のための隙間が得られる。磁石５３
のそれぞれの組と整合して底部壁８１ｃの中に凹部８１
ｄが作成され、それにより下側磁石５３ｂの運動に対す
る隙間が得られる。凹部８１ｄの開口部の寸法はできる
だけ小さく保持され、それにより磁石の適切な運動が可
能になり、壁８１ｃを実行可能な程度に薄く、例えば 1
25マイクロメートルの程度に薄く、作成することができ
る。

【００３２】磁石のための磁石駆動装置は、４個の空心
コイル９１ａ〜９１ｄ（図７ｄ〜図７ｅにはその２個が
示されている）を有する。これらの空心コイルのおのお
のはボビンに巻かれ、そしてこれらのボビンのおのおの
がそれぞれの凹部８１ｄおよび磁石５３に整合しながら
取付け用ブラケット８５に取り付けられる。ボビンおよ
びブラケットは、アルミニウムのような良好な熱伝導と
良好な磁気的減衰度と良好な強度を有する適切な材料で
作成される。空心コイルは、銅のような高い導電率の材
料を用いて巻かれる。ボビンは、最小の電力を用いてミ
ラーが十分に回転できるために、空心コイルを磁石にで
きるだけ近い距離に、例えば 200マイクロメートルの距
離に、ボビン８９の上端８９ａの近くに配置された空心
コイルを有する。

【００３３】マイクロミラー組立体パッケージ９９に対
する必要な電気的接続のために、導線ハーネス８７が備
えられる。導線ハーネス８７は、制御システム（図７ｂ
において１００で示されている）に対する接続のため
に、その１つの端部においてコネクタ９５を取り付ける
細長い可撓回路８７を有する。その中にボビン８９を受
け入れる反対側端部に、開口部８７ｂが作成される。図
７ｄ〜図７ｅに示されているように、可撓回路の上の適
切な図形にコイル導線９７が取り付けられる。

【００３４】図７ａに特に示されているように、取付け
用ブラケット８５とスイッチ・ユニット１５の壁１５の
一部分との共同の登録表面を用いて、マイクロミラー組
立体パッケージ９９が光スイッチ・ユニット１５の中に
正確に取り付けられおよび配向される。取付け用ブラケ
ット８５の上でいくらか凸型の構成を形成する第１の対
向している傾斜表面１０７および１０５は、それぞれ、
スイッチ・ユニットの底部壁１６の上にいくらか凹型構
成体、すなわち揺籠型構成体、を形成する第２の対向し
ている傾斜表面１０３および１０１と協力して動作す
る。取付け用ボルト１１３がブラケット８５の中の孔１
１１を通りそして底部壁１６の中の揺籠部の中のネジ孔
１６ａの中に挿入され、それによりマイクロミラー組立
体パッケージ９９が光スイッチ・ユニット１５の中に固
定される。協力して動作する対向する表面により、２つ
の平面の中で精密な登録が得られ、一方、ブラケット８
５の中でその対応する孔１１１および壁１６の中のネジ
孔１６ａにより、第３の平面の中で登録が得られる。も
し必要ならば凸型構成体と凹型構成体とを逆にすること
ができ、およびさらにボルト以外の手段、例えば溶接、
によりこれらの表面を他のもう１つの表面に固定するこ
とができる分かるであろう。

【００３５】また別の実施例が図９ａに示されている。
この実施例では、ミラー部分４７の下側の中央に単一の
永久磁石５４が配置される。空心コイル８９ａ〜８９ｄ
が図３〜図７の実施例と同じ位置に配置されているのが
示されている。これらの空心コイルは独立に励起するこ
とができ、それにより永久磁石の磁界とこれらのコイル
との磁界とが協力する相互作用により、要求されるよう
にそれぞれの軸３１および３５に沿ってミラー部分の運
動を起こさせる。４個の空心コイルが示されているけれ
ども、もし必要ならば、３個の空心コイルを用いて要求
された磁界を生ずることができる。

【００３６】本発明に従って作成されたマイクロミラー
組立体パッケージは、幅および長さが約３ｍｍ×４ｍｍ
で軸３１および３５のおのおののまわりの回転角が約８
度であると計測されたミラー部分を有する。

【００３７】したがって、光リンクを通り空間を通して
実質的に任意の種類のデータを送信することができる新
規な光ワイヤレス・モデムが説明される。送信すること
ができるデータはファイルおよび／または文書、音声、
映像であることができ、および並列データまたは直列デ
ータであることができ、およびアナログ・データまたは
ディジタル・データであることができる。広い範囲の種
類のインタフェースを用いて、ＬＡＮ、デバイス間通
信、インターネットなどのような広い範囲の種類のデー
タ媒体と一緒に、このモデムを用いることができる。種
々の種類の符号化および複号化や広い範囲の種類のエラ
ー検出／訂正のいずれかを用いることができる。これら
はすべて、非常に低いコストを達成するモデム・システ
ムで得られ、したがって個人が家庭で有することができ
るものを含めて、広い範囲の種類のアプリケーションに
用いることができる。例えば、ホーム・ネットワークを
得るために、２個またはさらに多数個のパーソナル・コ
ンピュータを相互に接続するのに、ユーザは本発明に従
うＯＷＬを用いることができる。それに加えて、ユーザ
の家庭までのリンクを得るために備えられたデータ・サ
ービスにより、例えばコミューニティの全体に分配され
るタワーの上の複数個のリンクを用いることにより、本
発明に従うＯＷＬを用いることができる。したがって、
本発明の原理に従って構成されたＯＷＬに対して多数の
そして広い範囲の種類のアプリケーションが存在する。

【００３８】本発明の実施例を用いる際、光ワイヤレス
通信リンクを確立しそして保持するために、下記の方法
を用いることができる。送信器ＯＷＬは平行光線にされ
たレーザのような非等方的光源を有し、そしてこのレー
ザ光線が送信されるデータでもって一定のフォーマット
で変調できると仮定される。送信器はまた、光源の光線
の広がり角度よりも大きい一定の範囲の方向（視野）に
光を進める、光ビーム操縦性能を有すると仮定される。
また、明確な視線でもって受信器ＯＷＬが送信器の視野
の中にあるように送信器をほぼ整合させることができ、
および与えられた送信器方向において、受信器が送信さ
れた光を検出することができることが仮定される。この
ことが図１０に説明されている。図１０には、送信器Ｏ
ＷＬ２８０が視野２８２を有することが示されている。
視野２８２の中にある受信器ＯＷＬ２８４は、送信され
た光を受け取る。

【００３９】本発明を用いる好ましい第１の方法ではま
た、図１０に示されているように、受信器ＯＷＬ２８４
から送信器ＯＷＬ２８０への２次通信リンク２８８が存
在することが仮定される。この方法は、半２重ＯＷＬを
用いた光ワイヤレス通信リンクの中で応用される。この
方法において、受信器ＯＷＬは検出された光の強度を持
続的に監視し、そして検出された光の強度が検出器のラ
ンダム・ノイズを越える値に対応する閾値を越える時、
検出器事象が起こると考えられる。受信器はこの検出器
光事象の時刻および強度と、２次通信リンクを通して送
信器に送られるデータとを記録する。この方法では、下
記の段階が実行される。 １． 送信器が受信器にほぼ整合され、受信器が送信器
の視野の中にあるようにされる。 ２． 送信器が一定の光信号または変化する光信号を送
信することを始めること、および光信号をある角度パタ
ーンの中で走査することを開始し、その際走査が完了し
た時、送信された光がその時間内に送信器の視野の中の
あらゆる位置を横断するように走査が行われる。スポッ
トがある広がりを有していることに注目されたい。光ビ
ームに対して適切なパターンを与えることにより、光は
走査の期間中に送信器の視野の中のあらゆる点を覆うこ
とができる。好ましい実施例では、走査パターンは基本
的には螺旋である、すなわち拡大または収縮する一連の
円またはもし視野が対称的でないならば楕円である。こ
れらの円の間の間隔距離は、引き続く２つの円に対する
スポットによって覆われる角度領域が重なるように選定
される。視野が円形でない時、例えば視野が長方形であ
る時、視野の全部を覆うために、走査パターンは半径を
膨脹し続けるが、しかし全視野が覆われるまでの視野に
限定される。長方形の視野の場合には、楕円の側辺が切
り取られ、それにより隅がが走査パターンによって覆わ
れるまで楕円が視野の中に残る。信号が検出された後、
第２のさらに小さな走査パターンは、最後の検出事象を
中心とする螺旋であることができる。第２の方法は、第
１の方法と同じ走査パターンを用いることができる。こ
のパターンは、走査の期間中の任意の瞬間が決定された
角度に対応するように、時間と関連している。図１１
は、光ビームが円形螺旋で走査するように制御される手
順の１つの好ましい実施例の流れ図を示した図である。
この流れ図は下記で詳細に説明される。 ３． 送信された光が受信器光検出器を横切る時、検出
器事象が起こる。この事象の時刻および強度がデータと
して記録され、そしてこのデータが２次通信リンクを通
して送信器に送られる。 ４． 時刻および強度のデータが受信された後、送信器
は時刻と強度のデータを相関させ、そして受信器が配置
されている予め定められた位置を決定する。次に、送信
器はこの位置を中心とする新しい走査を開始する。この
新しい走査領域は前の走査領域よりも小さい。 ５． 新しい走査の期間中に、検出された光の強度が前
の検出器事象よりも大きいように送信された光が受信器
を横切る時、この新しく検出された光事象の時刻および
強度が記録され、そしてこの新しい事象に対するデータ
が２次リンクを通して送信器に送られる。 ６． もし新しく検出された光事象の光の強度が、最後
の螺旋の期間中の検出事象の最大強度に、１より大きい
予め定められた因子または１に等しい因子を乗算したも
のよりも大きいならば、段階４および段階５が繰り返さ
れ、下記の事象の１つが起こるまで、この繰り返しのお
のおのの中で探索領域が小さくされる。 ａ） 新しい走査は、走査の開始点よりも大きい検出器
強度値を有する検出事象を生じない。送信器は走査の中
心に戻り、そして正確なデータ送信のために十分に高い
強度を有する検出事象の連続した列をこの角度が生ずる
ことを検証する。これがあてはまる場合には、走査の中
心はデータ送信に対する最適角度であり、そして送信器
はデータを送信することを開始する。もしこれがあては
まらない場合には、工程は段階３に戻り、もとの走査領
域を再び走査する。 ｂ） 走査領域が送信器の光源の角度広がりよりも十分
に小さくなるように、十分な数の繰返しが起こる。この
場合、最高の強度を有する最後の走査の期間中、送信器
は検出事象に対応する角度に戻り、そして正確なデータ
送信のために十分に高い強度を有する検出事象の連続し
た列をこの角度が生ずることを検証する。これがあては
まる場合には、走査の中心はデータ送信に対する最適角
度であり、そして送信器はデータを送信することを開始
する。もしこれがあてはまらない場合には、工程は段階
３に戻り、送信器視野を再び走査する。

【００４０】次に、図１１の走査手順を説明する。図１
１の説明では、表１に示された下記の変数が考察され
る。

【００４１】

【表１】

【００４２】走査領域の中心にビームを向けるようにミ
ラーをセットして、走査が開始６０２する。走査領域
は、水平軸Ｘおよび垂直軸Ｙを有する座標の格子として
表される。他の表現も可能であることに注意されたい。
プログラマの事情および好みに応じて、例えば角度およ
び半径の座標を用いることもできる。Xpoint、Ypointお
よび RefineLoopsはゼロに設定され、一方 SpiralRadiu
s は以前に記憶されたパラメータである光リンク６０４
に対する視野を表す Fieldof View に設定される。ビー
ムの実際のＸ座標およびＹ座標はＰＳＤ２３４（図１）
から決定され、そしてそれぞれ Xpoint および Ypoint
６０６として記憶される。検出器からの信号のレベル D
etSig が得られ６０８、そしてその信号レベルが電流最
大 DSigMaxよりも大きいかどうかが決定６１０される。
もし答えがノーならば、螺旋の形状を定める単純なアル
ゴリズムに従って、手続きは螺旋の中の次の点に単に移
動６１２する。けれども、もし検出器信号レベル DetSi
g が DSigMaxよりも大きいならば、その場合には DSigM
axは DetSig にリセットされ、そしてビームの対応する
Ｘ位置 Xpoint およびＹ位置 Ypoint がそれぞれ値 DSi
gMaxPosXおよび DSigMaxPosYとして記憶６１４され、し
たがって電流最大信号の点が設定される。値 DSigMax
は、ノイズを越える信号レベルに対応する初期の記憶さ
れた値でもって予め設定される、例えば設計者によって
要求されるように、ノイズを越える３dB〜10dBを初期値
として予め設定される。次に手続きの中で、DSigMax が
予め定められた閾値threshold よりも大きいかどうかが
決定６１６される。もし答えがノーであるならば、その
時には手続きは螺旋の中の次の点に移動６１２する。け
れども、もしDSigMax がthreshold よりも大きいなら
ば、次の変数がリセットされる。すなわち、RefineLoop
s は RefineLoops＋1 に設定され、NewSpiralCenterX,Y
はそれぞれ DSigMaxPosX,Yに設定され、threshold は D
SigMax(1＋0.1)に設定され、および SpiralRadius は
(O.1 ・SpiralRadius）/(RefineLoop＋1)に設定され
る。このことは実行されるループの数のトラックを保
ち、螺旋中心を新しい中心に再調整し、閾値を10％だけ
増加し、そしてそれぞれのループと共に増加しそして90
％で開始する因子だけ螺旋半径を減少させ、したがって
走査を正しいスポットに「ホーム・イン(home in) 」６
１８させる。次に、手続きはXpoint値およびYpoint値の
計測に戻る。段階６１２に戻り、螺旋の中の次の点に移
動した後、前記で説明した螺旋形状アルゴリズムに基づ
いて、螺旋が完成しているかどうかが決定６２０され
る。もし螺旋が完成していないならば、手続きは段階６
１８に進み、そして前記で説明したように進行する。け
れども、もし螺旋が完成しているならば、値 RefineLoo
p がゼロに等しいかどうかが決定６２２される。もし値
RefineLoopがゼロに等しいならば、それは予め定められ
れた閾値を越えて検出される信号はなにもなくて螺旋の
全体が完成していることを意味する。したがって、完成
した走査の中で受信器が見い出されなかったから、手続
きは停止６２６する。けれども、もし RefineLoop がゼ
ロでないならば、その場合には、それは受信器が見い出
されたことを意味し、そして一定の数の繰り返しの後、
もはや検出された信号レベルの増大が達成されなかった
ことを意味する。したがって、受信器が見い出されそし
てＸ位置およびＹ位置が最良の信号送信に対して決定さ
れたから、手続きはホーディングを要求６２４する。

【００４３】リンクを確立するためのこの方法の１つの
利点は、受信器が１つのタスク、すなわち信号強度を観
察する段階および検出器事象データを送信器に中継する
段階、のみを有することである。すべての決定は送信器
リンク制御によって実行される。

【００４４】この方法を実行する際、レーザ出力は掃引
パターンの時間スケールに対してかなり一定でなければ
ならないことに注目されたい。このことは、短い時間ス
ケールで等しい数の１と０とを有する４Ｂ／５Ｂ符号化
のような符号化方式でデータを変えることによる、また
はレーザ信号を一定に保持することによるのいずれか
で、達成することができる。両方の方法はゼロ周波数
（ＤＣ）成分を有するが、しかし低い周波数の変化、す
なわち４ｂ／５ｂ符号化を有する高速エサーネットに対
して１ＭＨｚ以下の変化、を有しない。

【００４５】このパターンは螺旋パターンである必要は
ないことをまた注意しておく。ラスタ走査のような適切
な任意の探索パターンを用いることができる。再び、ビ
ームはある広がりを有する。そして選定されたパターン
が何であっても、走査がいったん完成すると、視野の全
体が覆われるようにパターンが重なりを有することが好
ましい。

【００４６】次に、本発明の実施例を用いるための第２
の方法を説明する。第１の方法におけるように、この方
法の間中、受信器は検出された光の強度を持続的に監視
し、そして検出された光の強度が検出器のランダム・ノ
イズを越える値に対応する閾値を越える時、検出器事象
が起こると考えられる。受信器は検出された光事象の時
刻および強度をデータとを記録し、そしてこの事象に対
応するこのデータが２次通信リンクを通して送信器に送
られる。 １． 送信器が受信器にほぼ整合されて、受信器が送信
器の視野の中にあるようにされる。 ２． 送信器が一定の光信号または変化する光信号を送
信を始めること、および光信号をある角度パターンの中
で走査することを開始し、その際走査が完了した時、送
信された光がその時間内に送信器の視野の中のあらゆる
位置を横断するように走査が行われる。このパターン
は、走査の期間中の任意の時刻が決定された角度に対応
するように、時間と関連している。 ３． 送信された光が受信器光検出器を横切る時、検出
器事象が起こる。この事象の時刻および強度がデータと
して記録され、そしてこのデータが２次通信リンクを通
して送信器に送られる。 ４． 完全な走査領域が走査されるまで、その送信器が
続ける。前の走査の期間中の最高の強度の検出器事象に
対応する時刻によって決定された角度を中心とする新し
い面積領域が選定される。この新しい走査領域は前の走
査領域よりも小さい。 ５． 新しい走査の期間中に、検出された光の強度が前
の検出器事象よりも大きいように送信された光が受信器
を横切る時、検出された光事象の時刻および強度が記録
され、そしてそのデータが２次リンクを通して送信器に
送られる。 ６． もし新しく検出された光事象の光の強度が、最後
の螺旋の期間中の検出事象の最大強度に、１より大きい
予め定められた因子または１に等しい因子を乗算したも
のよりも大きいならば、段階４および段階５が繰り返さ
れ、下記の１つが起こるまで、繰り返しのおのおのの中
の探索領域が小さくされる。 ａ） 新しい走査は、走査の開始点よりも大きい検出器
強度値を有する検出事象を生じない。送信器は走査の中
心に戻り、そして正確なデータ送信のために十分に高い
強度値を有する検出事象の連続した列をこの角度が生ず
ることを検証する。これがあてはまる場合には、走査の
中心はデータ送信に対する最適角度であり、そして送信
器はデータを送信することを開始する。もしこれがあて
はまらない場合には、工程は段階３に戻り、もとの走査
領域を再び走査する。 ｂ） 走査領域が送信器の光源の角度広がりよりも十分
に小さくいように、十分な数の繰返しが起こる。この場
合、最高の強度を有する最後の走査の期間中、送信器は
検出事象に対応する角度に戻り、そして正確なデータ送
信のために十分に高い強度を有する検出事象の連続した
列をこの角度が生ずることを検証する。これがあてはま
る場合には、走査の中心はデータ送信に対する最適角度
であり、そして送信器はデータを送信することを開始す
る。もしこれがあてはまらない場合には、工程は段階３
に戻り、送信器視野を再び走査する。

【００４７】リンクを確立するためのこの第２の方法の
１つの利点は、第１の方法と同様に、受信器が１つのタ
スク、すなわち信号強度を観察する段階および検出器事
象データを送信器に中継する段階、のみを有することで
ある。すべての決定は送信器リンク制御によって実行さ
れる。第１の方法を越える１つの利点は、視野の全体が
走査されそして次の走査のために最高の強度の検出器事
象が選定されるから、検出器事象に対する閾値が決定的
でないことである。したがって、送信された光に関係の
ない偽の検出器事象が閾値を越えることが可能である
が、しかしもしそれらが最大強度の検出器事象の以下で
あるならば、それは探索工程に影響しないであろう。前
記で説明した第１の方法の場合、偽の事象が不適切な角
度で新しい走査領域をトリガするであろう。他方、第１
の方法の利点は、前の事象よりも大きな検出器事象が起
こるとすぐに走査が終了するから、それは潜在的に高速
の方法を実行することである。

【００４８】リンクのそれぞれの側に完全２重ＯＷＬを
備えた完全２重光ワイヤレス通信リンクに対しては、Ｏ
ＷＬの間で情報を転送するために２方向２次チヤンネル
が備えられる。光ワイヤレスリンクの中の２つの送信器
・受信器（１つのＯＷＬの中の送信器から他のＯＷＬの
中の受信器へ）のおのおのを、半２重の場合に対して前
記で説明した段階を用いて独立に確立することができ
る。

【００４９】図１２は、ビーム操縦マイクロミラーで反
射された平行光ビームを用いて複合アナログ映像信号を
送信するための本発明のまた別の実施例３００を示した
図である。この実施例を次に説明する。映像信号のソー
スは、ＤＶＤプレーヤ３０２の複合映像同軸出力であ
る。このＤＶＤ映像出力は、インタフェース・ユニット
３０４に接続される。インタフェース・ユニット３０４
は、電圧が常に正でありそしてレーザ・ダイオードを駆
動するための最大電圧よりも小さいように、信号のＤＣ
オフセットおよび利得を調整するために、２つの高速演
算増幅器３０６、３０７、例えばテキサス・インスツル
メンツ・インコーポレーション製のＴＨＳ４０５２演算
増幅器、を備えている。映像信号は演算増幅器３０７の
第１入力に送られ、一方演算増幅器３０６は演算増幅器
３０７の第２入力に接続されそして出力信号にオフセッ
トを送る。インタフェース・ユニット３０４の出力は、
光トランシーバ・ユニット３０８の送信器セクションに
接続される。光トランシーバ・ユニット３０８は、レー
ザメイト・コーポレーション(Lasermate Corporation)
製のＶＣＴ−Ｆ８５Ａ２０のようなレーザ・ダイオード
３０９を有する。レーザ・ダイオード３０９は、ダイオ
ード３０９からの光ビーム３１０がレンズ３１２に向か
うようにフレーム（図示されていない）に取り付けられ
る。このようにして、映像信号は電気信号から光信号に
変換される。

【００５０】レーザ・ダイオード３０９からの光出力
は、レンズ３１２を用いて平行光線にされる。レンズ３
１２は、レーザ・ポインタに用いられるレンズと同じ光
学的特性を有する。平行光ビーム３１４は、光モジュー
ル３１８の中のシリコンのマイクロミラー３１６で反射
される。反射されて出ていく光３１９の方向は、マイク
ロミラー３１６の角度によって制御される。出ていく光
３１９の一部分は、メレス・グリオット(Melles Griot)
製の＃０３ＢＴＦ０５１のようなビーム・スプリッタ３
２０によって反射され、そして出ていく光の方向を計測
するためのＰＳＤ３２２に入射する。マイクロミラーの
配向は、ＩＢＭ互換コンピュータ３２６の中のアクテッ
ク(Acqutek) 製のＰＡ−ＤＡ１２ボードのようなＤ／Ａ
ユニット３２４によって制御される。このコンピュータ
はまた、受信器においてコンピュータと通信するため
に、ワイヤレス・マウンテン(Wireless Mountain) 製の
ユニリンク(Unilink) のようなＲＦワイヤレスＲＳ２３
２ユニット３２８を有する。

【００５１】図１３は、複合アナログ映像信号を受け取
るための本発明に従うさらに別の実施例４００の図であ
る。この実施例を次に説明する。これは、光トランシー
バの受信セクションであることが好ましい。この光トラ
ンシーバの中の送信部分は、図１４に関連して説明され
る。受け取られるべき光ビーム４０２、例えば送信ユニ
ット３００（図１４）からのビーム３１９のような光ビ
ーム、が光モジュール４０４によって受け取られる。光
モジュール４０４は、光トランシーバ４０８の10ｍｍＰ
ＩＮダイオード４１０の上に光の焦点を結ばせるように
配置されたレンズを有する。ダイオード４１０の出力
は、ソーラブス(Thorlabs)製のＰＤＡ１５５のような前
置増幅器モジュール４１２によって、光トランシーバ４
０８の中で増幅される。前置増幅器モジュール４１２の
出力は、光トランシーバ４０８の出力である。光トラン
シーバ４０８の出力信号は、インタフェース・ユニット
４１４の中の高速演算増幅器４１６の第１入力に接続さ
れる。また別の高速演算増幅器４１８が、演算増幅器４
１６の第２入力に接続され、そして演算増幅器４１６の
出力にオフセットを供給する。演算増幅器４１６の出力
は、光トランシーバ４０８の１次出力４２０である。こ
のように、インタフェース・ユニット４１４は、光トラ
ンシーバ４０８信号の出力信号をオフセットしそして増
幅し、したがってそれはＴＶと互換である。

【００５２】インタフェース・ユニット４１４はまた、
さらに別の高速演算増幅器４２２を有する。高速演算増
幅器４２２の入力は、光トランシーバ・ユニット４０８
の出力に接続される。演算増幅器４２２は信号を増幅
し、そしてそれをＩＢＭ互換コンピュータ４２６の中の
アクテック製のＰＡ−ＡＤ１２のようなＡ／Ｄユニット
４２４に送る。コンピュータ４２６はまた、送信器側の
コンピュータ（図示されていない）とＲＳ２３２線路４
３０を通して通信するために、ＲＦワイヤレスＲＳ２３
２ユニット４２８を有する。

【００５３】図１４および図１５に関連して前記で説明
したような２つの光ワイヤレス・リンク・トランシーバ
・ユニットを用いて通信リンクが確立されるべきである
と仮定して、第１ルーチンを実行する送信器コンピュー
タ３２６によって１つのリンクが確立される。この第１
ルーチンは、光信号の増大が受信器コンピュータ４２６
によって検出されるまで、隣接する走査が部分的に重な
るように寸法が着実に増大する螺旋パターンで光ビーム
３１９が走査するようにマイクロミラー３１６を駆動す
る。受信器コンピュータ４２６は、ワイヤレスＲＳ２３
２リンク３３０／４３０を通して、送信器コンピュータ
３２４に対してその情報を通信する。次に、送信器コン
ピュータ３２４は第２ルーチンを実行する。この第２ル
ーチンは、ピーク信号送信のための最適ミラー配向を見
出すために、光信号の増大が検出された角度の付近で小
さな探索パターンの中で光ビームを走査するようにマイ
クロミラーを駆動する。この小さな探索パターンは、第
１パターンと同様の増大する螺旋パターンであることが
できるが、しかしさらに小さな寸法を有する。次に、コ
ンピュータはこの角度を保持し、一方映像信号が送信さ
れる。

【００５４】本発明およびその利点が詳細に説明された
が、請求項に記載された本発明の精神および範囲内にお
いて、種々の変更、置換えおよび代替えが可能であるこ
とを理解すべきである。例えば、ただしそれに限定され
るという意味ではないが、前記で開示された実施例より
もさらに複雑なネットワーク・ハブまたは他の構成体を
例えば作成するために、前記で単独で説明された種々の
素子を組み合わせたシステムが可能である。このような
すべての変更実施例において、本発明の範囲は請求項に
よってのみ明確に定められる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１つの好ましい実施例に従う光ワイヤ
レス・モデムのブロック線図。

【図２】図１に示された光モジュールの図であって、ａ
は送信器セクションの図、ｂは受信器セクションの図。

【図３】図２ａのスイッチ・ユニットに用いられるミラ
ー組立体の図であって、ａは平面図、ｂは図３ａの線Ａ
−Ａに沿っての横断面図、ｃは図３ｂと同様の図である
がミラー組立体のミラー部分の回転を示した図、ｄは図
３ａの線Ｂ−Ｂに沿っての横断面図、ｅは図３ｄと同様
に図であるがミラー組立体のジンバル部分の回転を示し
た図。

【図４】ヒンジおよび面内運動停止体を示した図３ｂの
線Ｅ−Ｅに沿っての拡大横断面平面図。

【図５】面内停止体の一部分を示した図４の一部分の拡
大図。

【図６】製造期間中に用いられる回転を停止するための
オプションのロック・ダウン・タブを有するヒンジの図
であって、ａは図３ｂの線Ｅ−Ｅに沿っての横断面平面
図、ｂは図６ａと同様に図であるが回転を許す役割を果
たすロック・ダウン・タブの図。

【図７ａ】本発明に従って作成された光スイッチ・パッ
ケージの図平面図。

【図７ｂ】図７ａの線Ｃ−Ｃに沿っての横断面図。

【図７ｃ】図７ａと同様の図であってミラー組立体のミ
ラー部分の回転を示した図。

【図７ｄ】図７ａの線Ｄ−Ｄに沿っての横断面図。

【図７ｅ】図７ｄと同様の図であってミラー組立体のジ
ンバル部分の回転を示した図。

【図８】光スイッチング・ユニット・パッケージおよび
取付け用ブラケットのハウジングの底壁の一部分の横断
面の分解図。

【図９】例示の目的のために一定の部分が除去された光
スイッチ・ユニットの変更された実施例の図であって、
ａは平面図、ｂは図９ａの線Ｆ−Ｆに沿っての光スイッ
チ・ユニットの頂部の横断面図、ｃは図９ａと同様の図
であって変更されたミラー組立体のミラー部分の回転を
示した図。

【図１０】視野を有する送信器ＯＷＬおよび視野の中の
受信器ＯＷＬを示した図。

【図１１】ビームが円形螺旋方式で走査するように制御
された手続きを示す流れ図。

【図１２】ビーム操縦マイクロミラーで反射された平行
光ビームを用いて複合アナログ映像信号を送信するため
の本発明に従う別の実施例の図。

【図１３】複合アナログ映像信号を受け取るための本発
明に従う別の実施例の図。

【符号の説明】

２９ マイクロミラー ５３、９１ アクチュエータ ５０１ 光源 ５０４ 光ビーム操縦デバイス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H041 AA12 AB14 AC05 AZ06 AZ08 5K002 AA01 AA03 AA07 BA21 FA04

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光のビームを有する光源と、 制御可能なビーム操縦デバイスと、 前記ビーム操縦デバイスが予め定められた制御信号によ
   って制御可能であり、前記光ビームを操縦することがで
   きるアクチュエータと、を有する光のパス・ツウ・サイ
   ト(path-to-sight) リンク。
2. 【請求項２】 請求項１記載の装置において、前記制御
   可能なビーム操縦デバイスが予め定められた視野の中で
   任意の方位に光を反射することができる２つの軸で回転
   可能なミラーを有する装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の装置において、前記制御
   可能なビーム操縦デバイスが予め定められた視野の中で
   任意の方位に光を反射することができおよびそのおのお
   のが単一の軸の中で回転可能である複数個のミラーを有
   する装置。
4. 【請求項４】 請求項１記載の装置において、前記制御
   可能なビーム操縦デバイスがマイクロミラーを有する装
   置。
5. 【請求項５】 請求項４記載の装置において、前記制御
   可能なビーム操縦デバイスがシリコンで作成されたマイ
   クロミラーを有する装置。
6. 【請求項６】 請求項４記載の装置において、前記制御
   可能なビーム操縦デバイスが金属で作成されたマイクロ
   ミラーを有する装置。
7. 【請求項７】 光のビームを有する光源と、 制御可能なビーム操縦デバイスと、 を有する送信リンクと、 前記ビーム操縦デバイスが予め定められた制御信号によ
   って制御可能であり、前記光ビームを操縦することがで
   きるアクチュエータと、 データ信号に従って光の前記ビームを変調するための回
   路と、 光検出器と 前記光検出器に前記光ビームが入射したのを検出するの
   に応答して検出信号を発生しおよび前記送信リンクに送
   るための回路と、 前記光ビームを変調しおよび変調されたデータ信号をデ
   ータ出力として供給するための回路と、を有する受信リ
   ンクと、を有する光のパス・ツウ・サイト・リンク。
8. 【請求項８】 請求項７記載の装置において、予め定め
   られたフォーマットを有するデータを複号化しおよび前
   記光ビームを変調するための前記回路に前記光ビームを
   変調するのに適切なデータを供給するための回路をさら
   に有する装置。
9. 【請求項９】 請求項７記載の装置において、前記光ビ
   ームから予め定められたフォーマットに変調されたデー
   タを符号化するための回路をさらに有する装置。
10. 【請求項１０】 請求項７記載の装置において、 前記光ビームから予め定められたフォーマットに変調さ
    れたデータを符号化するための回路と、 予め定められたフォーマットを有するデータを複号化し
    および前記光ビームを変調するための前記回路に前記光
    ビームを変調するのに適切なデータを供給するための回
    路と、をさらに有する装置。
11. 【請求項１１】 請求項７記載の装置において、前記予
    め定められたフォーマットがエサーネット(Ethernet
    （登録商標）)プロトコル・フォーマットを有する装
    置。
12. 【請求項１２】 光のビームを有する光源と、 制御可能なビーム操縦デバイスと、 前記ビーム操縦デバイスが予め定められた制御信号によ
    って制御可能であり、前記光ビームを操縦することがで
    きるアクチュエータと、 データ信号に従って光の前記ビームを変調するための回
    路と、を有する送信器部分と、 光検出器と 前記光検出器に前記光ビームが入射したのを検出するの
    に応答して検出信号を発生しおよび前記送信リンクに送
    るための回路と、 前記光ビームを変調しおよび変調されたデータ信号をデ
    ータ出力として供給するための回路と、を有する受信器
    部分と、を有するトランシーバ・リンクと、を有する光
    のパス・ツウ・サイト・リンク・システム。
13. 【請求項１３】 請求項６記載の装置において、 送信されるべきデータのフォーマットを前記データ信号
    に対して適切なフォーマットに変更するための回路と、 前記データ出力のフォーマットを外部回路またはネット
    ワークに対して適切な異なるフォーマットに変更するた
    めの回路と、をさらに有する装置。
14. 【請求項１４】 請求項１記載の装置において、前記光
    源がＶＣＳＥＬレーザ・ダイオードを有する装置。
15. 【請求項１５】 請求項４記載の装置において、前記マ
    イクロミラーの回転を制御するために複数個のコイル・
    アクチュエータをさらに有する装置。
16. 【請求項１６】 請求項１５記載の装置において、前記
    コイル・アクチュエータがマイクロプロセッサにより制
    御され、および前記マイクロプロセッサと前記コイル・
    アクチュエータとの間にディジタル・アナログ変換器が
    配置される装置。
17. 【請求項１７】 請求項６記載の装置において、検出信
    号を発生しおよび前記検出信号を前記送信リンクに送る
    ための前記回路が無線周波数検出信号を送るための回路
    を有する装置。