JP2004247861A

JP2004247861A - 光空間通信装置

Info

Publication number: JP2004247861A
Application number: JP2003034011A
Authority: JP
Inventors: Hajime Iizuka; 始飯塚; Kiyoshi Otani; 清大谷
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2003-02-12
Filing date: 2003-02-12
Publication date: 2004-09-02

Abstract

【課題】レーザー光源を使用する光空間通信装置においては、ＡＰＣ回路が故障した場合においてもレーザー光の光量レベルが安全規格上の規定値を越えないようにする必要がある。
【解決手段】第１のフロントモニタ用光検出器８ａ、２４から出力される第１モニタ出力に応じてＡＰＣ回路２５によりレーザー光源３，２０からのレーザー光を一定光量に制御すると共に、第２のフロントモニタ用光検出器８ｂ、２７から出力される第２モニタ出力に応じて前記レーザー光源を駆動するレーザー駆動回路２１の電源遮断を制御するようにしている。これによりＡＰＣ回路２５が正常に動作しないことによりレーザー光源からのレーザー光の光量が増大された場合にレーザー駆動回路２１の電源を遮断してレーザー光源がレーザー光を発光するのを停止させる。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、情報データで変調したレーザー光を空間を介して送信すると共に、送信されてきたレーザー光を受信して情報データを通信する光空間通信装置に関し、特に、送信されるレーザー光の光量レベルが安全規格上決められた規定値以内に抑えられるようにレーザー出力制御が行なわれる光空間通信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
情報データの伝送をレーザー光の送受信により行う光通信装置が知られており、光通信装置としてはレーザー光を空間を介して伝送する光空間通信装置が存在する。
【０００３】
この光空間通信装置としては、通信範囲の関係からレーザー光の送受信が可能な距離を直線距離で１００ｍまでに対応させた仕様のニーズがある。
【０００４】
光空間通信装置は、レーザー光の送受信可能な距離を伸ばすために拡散光のレーザー光をコリメータレンズにより平行光として空間に伝播することが行われる（特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−６４８２１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、光空間通信装置は、空間にレーザー光を出射するため安全規格によりその出射されるレーザー光の光量レベルが安全規格上の規定値以内に収まるようにする必要がある。
【０００７】
また、光空間通信装置においては、通常、レーザー光源の前方から出射されるレーザー光をフロントモニタ用光検出器により受光すると共に、このフロントモニタ用光検出器の受光出力（フロントモニタ出力）をＡＰＣ（ＡｕｔｏＰｏｗｅｒＣｏｎｔｒｏｌ）回路に供給し、これにより前記ＡＰＣ回路によりレーザー光源から出射されるレーザー光の光量を適切な一定値に制御するようにしている。
【０００８】
前記ＡＰＣ回路が正常に動作すれば、レーザー光源から出射されるレーザー光の光量が一定値に制御されるので、レーザー光の光量レベルが安全規格上の規定値を越えることはない。
【０００９】
しかしながら、光空間通信装置のようにレーザー光源を使用する製品においては、安全規格（ＩＥＣ規格）によっては回路の故障や部品の不良を想定する必要があり、ＡＰＣ回路が故障した場合においてもレーザー光の光量レベルが安全規格上の規定値を越えないようにしなければならない。
【００１０】
したがって、光空間通信装置においては、前記ＡＰＣ回路の他にレーザー光の光量レベルが安全規格上の規定値を越えないようにする別の回路を必要とした。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、送信するレーザー光を発光するレーザー光源から前方に出射されるレーザー光の出力を監視する第１及び第２のフロントモニタ用光検出器を設け、第１のフロントモニタ用光検出器から出力される第１モニタ出力に応じてＡＰＣ回路によりレーザー光源からのレーザー光を一定光量に制御すると共に、第２のフロントモニタ用光検出器から出力される第２モニタ出力に応じて前記レーザー光源を駆動するレーザー駆動回路の電源遮断を制御するようにしている。これによりＡＰＣ回路に故障が発生したり、あるいはこのＡＰＣ回路を構成する部品に不良があったりしてＡＰＣ回路によりレーザー光源からのレーザー光の光量が増大された場合にレーザー駆動回路の電源を遮断してレーザー光源がレーザー光を発光するのを停止させる。
【００１２】
【実施例】
図１及び図２は本発明に係る光空間通信装置の光学系をそれぞれ平面的及び立体的に示す光学配置図である。
【００１３】
図に示す光空間通信装置にはプリント基板１が設定され、プリント基板１のオモテ面にフォトダイオードから成る光検出器２がハンダ付けにより取り付けられ、前記プリント基板１の裏面にレーザーダイオードから成るレーザー光源３がハンダ付けにより取り付けられている。
【００１４】
前記レーザー光源３はリード端子３ｂが折曲されてプリント基板１に固定されており、レーザー光源３から発光されるレーザー光の光軸方向をプリント基板１の面方向に対して５０度傾け、すなわちプリント基板１の面方向に対して垂直から４０度傾けるべくレーザー光源３を前記プリント基板１に対して斜めに取り付けられている。
【００１５】
レーザー光源３のレーザーチップ３ａから発光されるレーザー光は、コリメータレンズ４により平行光に光整形され、アパーチャ板５に形成された真円形のアパーチャ５ａを介して反射ミラー６による反射により光軸が折曲されてプリント基板１に形成される孔７からこのプリント基板１のオモテ側に導出される。
【００１６】
前記反射ミラー６は、ミラー面の向きが制御可能な駆動ミラーにより構成されている。
【００１７】
また、コリメータレンズ４の手前には、図２に示す如く、レーザー光源３から出射されるレーザー光の光量を監視する第１及び第２のフロントモニタ用光検出器８ａ及び８ｂがレーザー光の経路を阻害しないように形成された窓孔９ａを有するフロントモニタ用プリント基板９に設置されており、コリメータレンズ４よりレーザー光源３に近いレーザー光の拡散光路上に配置されている。第１及び第２のフロントモニタ用光検出器８ａ及び８ｂはレーザー光のファーフィールドパターン１１内に配置されており、このファーフィールドパターン１１の楕円の長軸に対応する位置にレーザー光の光軸を挟んで両側にこの光軸から互いに等しい位置となるようにそれぞれ前記窓孔９ａの上下に配置されている。
【００１８】
このように構成される光空間通信装置は、レーザー光源３から発光されるレーザー光を送信系の各光学素子を介して出射する。この光空間通信装置から出射されるレーザー光はデジタルの情報データによって変調されてスイッチングされており、光量変化により送信される情報データとなる。
【００１９】
一方、相手の光空間通信装置から送信されるレーザー光は入射レンズ１０に入力され、該入射レンズ１０を介して光検出器２の受光領域が形成される受光チップ２ａに受光される。前記光検出器２は受光されたレーザー光の光量に応じた受光信号を発生するので、この受光信号から情報データが抽出される。
【００２０】
ところで、前述した光空間通信装置は、図３に示す回路ブロック図によりレーザー光源３のレーザー出力が制御される。
【００２１】
レーザー光源３のレーザーチップ３ａにより構成されるレーザーダイオード２０はレーザー駆動回路２１により駆動され、このレーザー駆動回路２１には電源回路２２により電源が供給され、この電源供給は電子スイッチ２３によりオン・オフが切り換えられるようになっている。
【００２２】
第１のフロントモニタ用光検出器８ａの第１モニタダイオード２４にはレーザーダイオード２０が発光したレーザー光が受光され、この受光されるレーザー光の光量に応じて電流信号のモニタ出力が発生される。
【００２３】
このモニタ出力はＡＰＣ（ＡｕｔｏＰｏｗｅｒＣｏｎｔｒｏｌ）回路２５に供給されて平滑化されると共に電圧信号に変換され、この平滑された電圧信号のモニタ出力はＡＰＣ回路２５により電圧発生回路２６から発生される基準電圧と比較される。
【００２４】
前記ＡＰＣ回路２５はモニタ出力と基準電圧との差に応じてレーザー駆動回路２１を制御する。そして、送信する情報データが前記ＡＰＣ回路２５を介してレーザー駆動回路２１に供給される。
【００２５】
したがって、レーザーダイオード２０は、レーザー駆動回路２１によりレーザー出力の平均が一定光量に制御されるべく情報データに対応されて駆動される。
【００２６】
ここで、電圧発生回路２６から発生される基準電圧は、送信可能距離に適合させて適切な値にあらかじめ設定されており、安全規格上の規定値内になっている。
【００２７】
その為、レーザーダイオード２０は送信可能距離に適合した適切な光量のレーザー出力により駆動されることになる。
【００２８】
また、第２のフロントモニタ用光検出器８ｂの第２モニタダイオード２７にも第１モニタダイオード２４と同様にレーザーダイオード２０が発光したレーザー光が受光され、この受光されるレーザー光の光量に応じて電流信号のモニタ出力が発生される。
【００２９】
このモニタ出力は積分回路２８に供給されて平滑化されると共に電圧信号に変換され、この平滑された電圧信号のモニタ出力はバッファアンプ２９によりバッファされ、その後、比較回路３０により電圧発生回路２６から発生されるリミット電圧と比較される。
【００３０】
前記比較回路３０は、バッファアンプ２９から出力されるモニタ出力が前記リミッタ電圧以上になったときにＲＳ−ＦＦ（リセット・セット−フリップ・フロップ）３１をセットする。
【００３１】
ところで、ＲＳ−ＦＦ３１はリセットされると、出力が「ロー」に設定されて電子スイッチ２３をオン状態とし、レーザー駆動回路２１への電源供給が行なわれる。一方、ＲＳ−ＦＦ３１はセットされると、出力が「ハイ」に設定されて電子スイッチ２３をオフ状態とし、レーザー駆動回路２１への電源供給が断たれる。
【００３２】
すなわち、モニタ出力がリミッタ電圧以上になり、ＲＳ−ＦＦ３１がセットされると、電子スイッチ２３がオフ状態となり、レーザー駆動回路２１への電源供給が断たれる。
【００３３】
ここで、電圧発生回路２６から発生されるリミット電圧は、ばらつきを考慮してマージンを取って安全規格上の規定値を基準にして設定されており、ＡＰＣ回路２５の基準電圧より高い値になっている。
【００３４】
したがって、ＡＰＣ回路２５によるＡＰＣ動作に異常を来たし、レーザーダイオード２０のレーザー出力が増大した場合であっても安全規格上の規定値に達する以前にレーザーダイオード２０のレーザー出力が停止されることになる。
【００３５】
ところで、レーザー光源３から発光されるレーザー光は、第１及び第２のフロントモニタ用光検出器８ａ及び８ｂにそれぞれ受光されるようになっており、この場合、レーザー光のファーフィールドパターンの特に楕円の長軸に対応する位置に配置されるので、ファーフィールドパターン内に第１及び第２のフロントモニタ用光検出器８ａ及び８ｂの全体を配置する箇所を確保できる。
【００３６】
そして、第１及び第２のフロントモニタ用光検出器８ａ及び８ｂはレーザー光の光軸から互いに等しい位置となるように配置されているので、第１及び第２のフロントモニタ用光検出器８ａ及び８ｂにそれぞれほぼ等しいレーザー光量が受光されるようになっている。
【００３７】
すなわち、第１モニタダイオード２４及び第２モニタダイオード２７に十分なレーザー光が受光されると共に、各モニタダイオード２４及び２７に受光されるレーザー光量がほぼ等しくなっており、これにより電圧発生回路２６により発生させる基準電圧及びリミット電圧を同一レベルのレーザー光量を基準として設定出来、基準電圧及びリミット電圧の設定が容易となっている。
【００３８】
【発明の効果】
以上述べた如く、本発明に依れば、ＡＰＣ動作に異常を来たし、レーザー出力が増大した場合において、安全規格上の規定値に達する以前にレーザー出力を停止させることが可能である。
【００３９】
また、フロントモニタ用基板の窓孔の周縁に第１及び第２のフロントモニタ用光検出器を設置しているので、窓孔によりレーザー光の経路が確保させて第１及び第２のフロントモニタ用光検出器を設置することが出来、特に、前記フロントモニタ用基板をレーザー光の拡散光路上に配置すると共に、第１及び第２のフロントモニタ用光検出器をそれぞれレーザー光のファーフィールドパターン内に配置しているので、レーザー光の光軸を分岐することなくレーザー光が受光される位置に第１及び第２のフロントモニタ用光検出器を配置することが出来る。
【００４０】
また、第１及び第２のフロントモニタ用光検出器をそれぞれレーザー光のファーフィールドパターンの楕円の長軸に対応する位置にレーザー光の光軸を挟んで両側に配置しているので、ファーフィールドパターン内に第１及び第２のフロントモニタ用光検出器の全体を配置する箇所を確保し易く、第１及び第２のフロントモニタ用光検出器により受光するレーザー光量を十分に確保できる。
【００４１】
更に、第１及び第２のフロントモニタ用光検出器にほぼ等しいレーザー光が受光されるようになっており、これによりＡＰＣ回路のレーザー光量を制御する基準電圧と同一レベルのレーザー光量を基準としてリミット電圧を設定出来、基準電圧及びリミット電圧の設定管理がし易い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光空間通信装置の光学系を平面的に示す光学配置図である。
【図２】本発明に係る光空間通信装置の光学系を立体的に示す光学配置図である。
【図３】図１の光空間通信装置におけるレーザー出力制御系を示す回路ブロックである。
【符号の説明】
１プリント基板
３レーザー光源
８ａ，８ｂフロントモニタ用光検出器
９フロントモニタ用プリント基板
９ａ窓孔
１０入射レンズ
２０レーザーダイオード
２１レーザー駆動回路
２２電源回路
２３電子スイッチ
２４第１モニタダイオード
２５ＡＰＣ回路
２６電圧発生回路
２７第２モニタダイオード

Claims

情報データで変調したレーザー光を空間を介して送信すると共に、送信されてきたレーザー光を受信して情報データを通信する光空間通信装置において、送信するレーザー光を発光するレーザー光源から前方に出射されるレーザー光の出力を監視する第１及び第２のフロントモニタ用光検出器を設け、第１のフロントモニタ用光検出器から出力される第１モニタ出力に応じてＡＰＣ回路によりレーザー光源からのレーザー光を一定光量に制御すると共に、第２のフロントモニタ用光検出器から出力される第２モニタ出力に応じて前記レーザー光源を駆動するレーザー駆動回路の電源遮断を制御するようにしたことを特徴とする光空間通信装置。
前記レーザー駆動回路の電源は、第２のフロントモニタ用光検出器から出力される第２モニタ出力の平均値電圧とあらかじめ設定されるリミット電圧との比較により前記第２モニタ出力の平均値電圧がリミット電圧を越えた際に遮断されることを特徴とする請求項１記載の光空間通信装置。
第１及び第２のフロントモニタ用光検出器はレーザー光の経路を確保する窓孔を有するフロントモニタ用基板の該窓孔の周縁に設置され、前記フロントモニタ用基板はレーザー光の拡散光路上に配置され、前記第１及び第２のフロントモニタ用光検出器がそれぞれレーザー光のファーフィールドパターン内に配置されることを特徴とする請求項１記載の光空間通信装置。
前記第１及び第２のフロントモニタ用光検出器をそれぞれレーザー光のファーフィールドパターンの楕円の長軸に対応する位置にレーザー光の光軸を挟んで両側に配置したことを特徴とする請求項３記載の光空間通信装置。
前記第１及び第２のフロントモニタ用光検出器をそれぞれレーザー光の光軸から等距離に配置したことを特徴とする請求項３記載の光空間通信装置。