JP2004312417A - 光無線伝送装置、光無線伝送装置の光軸調整方法、光無線通信方法、及び光無線伝送システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】入射光の一部を反射し、残りを透過する2つの光制御素子3A、3Bと、入射光の光軸に対する偏向角を制御可能な反射光学系4を組み合わせ、データ信号の光又はパイロット光を送信する発光部41、相手装置からのパイロット光により位置情報信号を得る第2受光部39、相手装置からのデータ信号の光を受信する第1受光部40を配置して、第2受光部39で得られた位置情報信号に基づいて反射光学系4の偏向角を制御することにより、相手装置からの受信光と自装置による送信光の光軸合わせを同軸で行う構成とした。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、データ信号等により変調された光を送信・受信することによりデータ伝送を行う光無線伝送装置、光無線伝送装置の光軸調整方法、光無線通信方法、及び光無線伝送システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、光無線を介して信号を伝送する場合、送信側の発光素子としてLED(発光ダイオード)やレーザダイオードが用いられている。このうち、LEDにより信号を送信する装置では、指向性の広いLED光のビーム径を集束レンズで絞らなければならないが、この絞りに限界があるために長距離を伝送するとビーム径が広がり、受信されるパワーが減少する。この様にビーム径が広がると、複数の装置をパラレルで用いた場合に干渉が発生するという問題点がある。
【0003】
これを解決するため、例えば図23に示すような屋内光無線伝送装置が提案されている。この光無線伝送装置では、一方の装置(親機21)にデータ信号送信のための発光部22とは別に発光手段23を設け、この発光手段23から光軸調整用のパイロット光23Aを送信し、他方の光無線伝送装置(子機24)では、その光軸方向を変位させて受光装置24Aによりパイロット光23Aを受信し、このパイロット光23Aの受光レベルに基づいて光軸合わせを行うように構成されている。本装置は、LED光をパラボラリフレクタにより平行化してビーム径を絞るようにしたもので、指向性の狭いビーム光を受信する受光装置24Aをステッピングモータ等により回転させることにより、水平・垂直方向に走査して、2次元座標において最大の受光レベルが得られる点をサーチするという形態で具体化されている(例えば、特許文献1参照)。
【0004】
一方、レーザダイオードを用いた屋外光無線伝送装置においては、ミラーとビームスプリッタによる光軸調整方法が採用されている(例えば、特許文献2参照)。
【0005】
【特許文献1】
特許第3059870号
【0006】
【特許文献2】
特開平6−152541号
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
上記の屋内光無線伝送装置で光軸調整を行うには、受光素子、及びその光学系を含む受光装置と、発光素子及びその光学系を含む発光装置とを同時に回転させる必要があるため、屋内で使用するには装置が大型なものとなる。
【0008】
また、より高速な伝送を行うためには、受信側で、相手装置からの送信光を高効率に受光する必要があり、送信光は指向角数度[deg]程度の非常に狭い指向角のビームにしなければならない。双方向通信を行う場合は、同一装置内に配置された発光装置と受光装置の光軸とを一致させる必要があるが、送信光の指向性が非常に狭い場合、本装置のように上下に配置された発光装置と受光装置の光軸合わせを高精度且つ高速に行うことは困難であった。
【0009】
さらに、送信と受信の光軸とを一致させる光軸調整方法として、上記の屋外光無線伝送装置の調整方法が考えられるが、本装置は多数の光学素子が用いられた大規模なものであるために装置が大型なものとなり、また、ある程度光軸調整を行った後の微調整に用いられているため、相手装置をサーチ可能な範囲が数度程度と狭く、屋内の様々な場所に移動して使用される装置には適さないものとなっている。
【0010】
本発明の目的は、装置の小型化を図ると共に、光軸合わせを高精度且つ高速に行うことが可能であり、屋内使用にも適した光無線伝送装置、光無線伝送装置の光軸調整方法、光無線通信方法、及び光無線伝送システムを提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1の発明は、データ信号により変調された光又は光軸調整用のパイロット光を出射する発光素子、前記発光素子から出射された光を平行光に近いビーム光に成形する第1光学素子、入射光の一部を反射し、残りを透過する第1、第2光制御素子、入射光を反射し且つ当該入射光の光軸に対する偏向角を制御するための駆動手段を有する反射光学系、相手装置から送信された光を集光する第2光学素子、前記第2光学素子で集光された光を受光する第1受光素子、前記相手装置から送信された光を集光する第3光学素子、前記第3光学素子で集光された光を受光する第2受光素子を有し、前記発光素子から出射された光は前記第1光学素子で平行光に近いビーム光に成形され、前記第1、第2光制御素子を透過し、前記反射光学系で所定方向へ反射されて前記相手装置に送信され、前記相手装置から入射した光は前記反射光学系で反射され、一部の光は前記第1光制御素子で反射された後、前記第2光学素子を経て前記第1受光素子で受光され、残りの光は前記第1光制御素子を透過し、前記第2光制御素子で反射された後、前記第3光学素子を経て前記第2受光素子で受光されるように構成された受発光部と、前記第1受光素子で受光したパイロット光に基づいて前記反射光学系の偏向角を制御するための偏向角制御信号を演算し、当該偏向角制御信号に基づいて前記反射光学系の駆動手段を制御する偏向角制御信号供給部とを備え、前記第2受光素子において前記相手装置からの光をデータ信号として受光し、前記第1受光素子において受光した前記パイロット光に基づいて前記反射光学系の偏向角を制御することにより、前記発光素子から出射する光と前記相手装置から入射する光の光軸合わせを行うことを特徴とする光無線伝送装置である。
【0012】
請求項2の発明は、前記請求項1に記載の光無線伝送装置において、前記受発光部は、前記発光素子から出射された光は前記第1光学素子で平行光に近いビーム光に成形され、前記第1、第2光制御素子を透過し、前記反射光学系で所定方向へ反射されて前記相手装置に送信され、前記相手装置から入射した光は前記反射光学系で反射され、一部の光は前記第1光制御素子で反射された後、前記第3光学素子を経て前記第2受光素子で受光され、残りの光は前記第1光制御素子を透過し、前記第2光制御素子で反射された後、前記第2光学素子を経て前記第1受光素子で受光されるように構成されたものであることを特徴とする。
【0013】
請求項3の発明は、データ信号により変調された光又は光軸調整用のパイロット光を出射する発光素子、前記発光素子から出射された光を平行光に近いビーム光に成形する第1光学素子、入射光の一部を反射し、残りを透過する第1、第2光制御素子、入射光を反射し且つ当該入射光の光軸に対する偏向角を制御するための駆動手段を有する反射光学系、相手装置から送信された光を集光する第2光学素子、前記第2光学素子で集光された光を受光する第1受光素子、前記相手装置から送信された光を集光する第3光学素子、前記第3光学素子で集光された光を受光する第2受光素子を有し、前記発光素子から出射された光は前記第1光学素子で平行光に近いビーム光に成形され、前記第2光制御素子で反射された後、前記第1光制御素子を透過し、前記反射光学系で所定方向へ反射されて送信光として送信され、前記相手装置から入射した光は前記反射光学系で反射され、一部の光は前記第1光制御素子で反射された後、前記第2光学素子を経て前記第1受光素子で受光され、残りの光は前記第1、第2光制御素子を透過して、前記第3光学素子を経て前記第2受光素子で受光されるように構成された受発光部と、前記第1受光素子で受光したパイロット光に基づいて前記反射光学系の偏向角を制御するための偏向角制御信号を演算し、当該偏向角制御信号に基づいて前記反射光学系の駆動手段を制御する偏向角制御信号供給部とを備え、前記第2受光素子において前記相手装置からの光をデータ信号として受光し、前記第1受光素子において受光した前記パイロット光に基づいて前記反射光学系の偏向角を制御することにより、前記発光素子から出射する光と前記相手装置から入射する光の光軸合わせを行うことを特徴とする光無線伝送装置である。
【0014】
請求項4の発明は、前記請求項3に記載の光無線伝送装置において、前記受発光部は、前記発光素子から出射された光は前記第1光学素子で平行光に近いビーム光に成形され、前記第2光制御素子で反射された後、前記第1光制御素子を透過し、前記反射光学系で所定方向へ反射されて前記相手装置に送信され、前記相手装置から入射した光は前記反射光学系で反射され、一部の光は前記第1光制御素子で反射された後、前記第3光学素子を経て前記第2受光素子で受光され、残りの光は前記第1、第2光制御素子を透過し、前記第2光学素子を経て前記第1受光素子で受光されるように構成されたものであることを特徴とする。
【0015】
請求項5の発明は、請求項3又は4に記載の光無線伝送装置において、前記第2光制御素子の反射面は、前記第1光制御素子を透過する光の面積よりも小さいことを特徴とする。
【0016】
請求項6の発明は、データ信号により変調された光又は光軸調整用のパイロット光を出射する発光素子、前記発光素子から出射された光を平行光に近いビーム光に成形する第1光学素子、入射光の一部を反射し、残りを透過する第1、第2光制御素子、入射光を反射し且つ当該入射光の光軸に対する偏向角を制御するための駆動手段を有する反射光学系、相手装置から送信された光を集光する第2光学素子、前記第2光学素子で集光された光を受光する第1受光素子、前記相手装置から送信された光を集光する第3光学素子、前記第3光学素子で集光された光を受光する第2受光素子を有し、前記発光素子から出射された光は前記第1光学素子で平行光に近いビーム光に成形され、前記第1光制御素子で反射された後、前記反射光学系で所定方向へ反射されて前記相手装置に送信され、前記相手装置から入射した光は前記反射光学系で反射され、前記第1の制御素子を透過し、一部の光は前記第2光制御素子で反射された後、前記第2光学素子を経て前記第1受光素子で受光され、残りの光は前記第2光制御素子を透過して、前記第3光学素子を経て前記第2受光素子で受光されるように構成された受発光部と、前記第1受光素子で受光したパイロット光に基づいて前記反射光学系の偏向角を制御するための偏向角制御信号を演算し、当該偏向角制御信号に基づいて前記反射光学系の駆動手段を制御する偏向角制御信号供給部とを備え、前記第2受光素子において前記相手装置からの光をデータ信号として受光し、前記第1受光素子で受光した前記パイロット光に基づいて前記反射光学系の偏向角を制御することにより、前記発光素子から出射する光と前記相手装置から入射する光の光軸合わせを行うことを特徴とする光無線伝送装置である。
【0017】
請求項7の発明は、前記請求項6に記載の光無線伝送装置において、前記受発光部は、前記発光素子から出射された光は前記第1光学素子で平行光に近いビーム光に成形され、前記第1光制御素子で反射された後、前記反射光学系で所定方向へ反射されて前記相手装置に送信され、前記相手装置から入射した光は前記反射光学系で反射され、前記第1光制御素子を透過し、一部の光は前記第2光制御素子で反射された後、前記第3光学素子を経て前記第2受光素子で受光され、残りの光は前記第2光制御素子を透過し、前記第2光学素子を経て前記第1受光素子で受光されるように構成されたものであることを特徴とする。
【0018】
請求項8の発明は、請求項6又は7に記載の光無線伝送装置において、前記第1光制御素子の反射面は、前記反射光学系で反射される光の面積よりも小さいことを特徴とする。
【0019】
請求項9の発明は、前記請求項1乃至8のいずれか一項に記載の光無線伝送装置において、前記第1受光素子は、多分割された受光素子により構成され、前記偏向角制御信号供給部は、前記受光素子の各分割領域での受光量に基づいて前記反射光学系の移動方向と移動量を演算する演算手段と、前記演算手段で演算された移動方向と移動量に基づいて前記反射光学系の駆動手段を水平方向又は垂直方向に駆動して、前記発光素子から出射する光と前記相手装置から入射する光の光軸合わせを行う制御手段とを備えることを特徴とする。
【0020】
請求項10の発明は、前記請求項1乃至9のいずれか一項に記載の光無線伝送装置において、前記受発光部の構成部材を同一基板上に一体に配置したことを特徴とする。
【0021】
また、上記目的を達成するため、請求項11の発明は、前記請求項1乃至10のいずれか一項に記載の光無線伝送装置の光軸調整方法において、前記相手装置から入射する光を前記第1受光素子で受光し、当該第1受光素子を構成する前記各受光素子における受光量に基づいて前記反射光学系の移動方向と移動量を演算すると共に、当該移動方向と移動量に基づいて前記反射光学系の駆動手段を水平方向又は垂直方向に駆動することにより、前記発光素子から出射する光と前記相手装置から入射する光の光軸合わせを行うことを特徴とする。
【0022】
また、上記目的を達成するため、請求項12の発明は、前記請求項1乃至10のいずれか一項に記載の光無線伝送装置を第1、第2の光無線伝送装置として所定間隔で対向配置し、前記第1、第2の光無線伝送装置について前記請求項11に記載の光無線伝送装置の光軸調整方法により光軸合わせを行った後、前記第1、第2の光無線伝送装置を用いて双方向通信を行うことを特徴とする光無線通信方法である。
【0023】
また、上記目的を達成するため、請求項13の発明は、前記請求項1乃至10のいずれか一項に記載の光無線伝送装置を第1、第2の光無線伝送装置として所定間隔で対向配置した光無線伝送システムであって、前記第1、第2の光無線伝送装置について前記請求項11に記載の光無線伝送装置の光軸調整方法により光軸合わせを行った後、前記第1、第2の光無線伝送装置を用いて双方向通信を行うことを特徴とする。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わる光無線伝送装置、光無線伝送装置の光軸調整方法、光無線通信方法、及び光無線伝送システムの実施の形態について説明する。
【0025】
以下の説明においては、データ信号により変調された光又は光軸調整用のパイロット光を適宜に光という。このうち、データ信号により変調された光を適宜にデータ信号の光と表記する。また、相手装置へ送信する光を送信光、出射光又は出射する光といい、相手装置から受信する光を受信光、入射光又は入射する光という。さらに、光を発することを送信といい、受けることを受光又は受信という。
【0026】
[実施の形態1]
まず図1を参照して、実施の形態1に係わる光無線伝送装置の構成について説明する。
【0027】
図1は、実施の形態1に係わる光無線伝送装置の概略構成図である。
【0028】
受発光部9は、データ信号により変調された光又はパイロット光を出射する発光素子1と、コリメータレンズなどのレンズ2と、入射光の一部を反射し、残りを透過する第1光制御素子3A及び第2光制御素子3Bと、入射光を反射し且つ当該入射光の光軸に対する偏向角を制御する図示しない駆動手段を有する反射光学系4と、図示しない相手装置から送信されたパイロット光を集光するレンズ5と、このレンズ5で集光された光を受光するフォトダイオード(以下、適宜にPDという)などの第1受光素子6と、前記相手装置から送信されたデータ信号の光を集光するレンズ37と、レンズ37で集光された光を受光するフォトダイオードなどの第2受光素子36とを備えている。
【0029】
発光素子1とレンズ2は発光部41を構成し、発光素子1からレンズ2を経て発せられた出射光が、第1光制御素子3A及び第2光制御素子3Bを透過(一部は反射、以下同様)し、反射光学系4で反射されて送信光として送信されるように配置されている。また、レンズ5と第1受光素子6は第1受光部40を構成し、相手装置から入射したパイロット光が反射光学系4で反射され、第1光制御素子3Aで反射(一部は透過、以下同様)された後、レンズ5を経て第1受光素子6で受光されるように配置されている。さらに、レンズ37と第2受光素子36は第2受光部39を構成し、相手装置から入射した光が反射光学系4で反射され、第1光制御素子3Aを透過し、第2光制御素子3Bで反射(一部は透過、以下同様)された後、レンズ37を経て第2受光素子36でデータ信号として受光されるように配置されている。
【0030】
上記構成において、発光部41はデータ供給部7、外部インターフェース7Aと接続されている。また、第1受光部40は偏向角制御信号供給部8と接続され、第2受光部39は受信信号処理部38、外部インターフェース38Aと接続されている。
【0031】
受発光部9では、外部インターフェース7Aからデータ信号が供給されたデータ供給部7によって、データ信号に応じて強度変調された光が発光素子1から出射される。この光はレンズ2により平行光に近いビーム光に成形され、第2光制御素子3B、第1光制御素子3Aを透過した後、反射光学系4で反射されて送信光として送信される。
【0032】
また、同一構成の図示しない相手装置から送信されたパイロット光は、反射光学系4で反射されて第1光制御素子3Aで反射された後、レンズ5で集光されて第1受光素子6で受光される。第1受光素子6では、受光した光が光−電気変換され、相手装置の位置情報信号として偏向角制御信号供給部8へ出力される。
【0033】
さらに、同一構成の図示しない相手装置から送信されたデータ信号の光は、反射光学系4で反射されて第1光制御素子3Aを透過し、第2光制御素子3Bで反射された後、レンズ37により集光されて第2受光素子36で受光される。第2受光素子36では、受光した送信光が光−電気変換され、データ信号として受信信号処理部38に供給される。
【0034】
次に、図2〜図7を参照して、受発光部9を構成する各部について更に詳細に説明する。
【0035】
発光素子1としては、レーザダイオードを用いることができる。レーザダイオードは出射光のビームが細く、それを更にレンズ2によって平行に近いビーム光にすることによって、出射光を高効率で第1光制御素子3A、第2光制御素子3B及び反射光学系4に照射することができる。レーザの波長は近赤外に限らず、長波長のものでもよい。
【0036】
図2は、データ供給部7の構成を示すブロック図である。データ供給部7は、外部インターフェース7Aからのデータ信号を、光によって伝送可能な信号に変換する信号処理部11と、信号処理された信号によって、光が点滅する様に発光素子1を駆動する発光駆動部10から成る。
【0037】
本装置を所定間隔で対向配置して屋内光無線伝送システムを構築し、そのアプリケーションとしてLANを考え、外部インターフェース7Aから入力される信号が100Base−FXである場合、データ供給部7内の信号処理部11では、図4のブロック図に示すように、4B/5Bエンコーダ101によりクロック自己再生のための4B/5B符号化を行い、デスクランブル/スクランブル部102によりデータをスクランブル化し、パラレル/シリアル変換部103によりパラレルデータをシリアルデータに変換し、更にNRZ/NRZI変換部104(及びPLL105)により、DC成分を持たない信号にするためにNRZ/NRZI変換を行う、という信号処理がなされ、データ信号として発光駆動部10に入力される。
【0038】
図3は、偏向角制御信号供給部8の構成を示すブロック図である。受発光部9の第1受光素子6は、相手装置からのパイロット光を光−電気変換し、受信光の有無、または受光量、受光方向などの位置情報信号を偏向角制御信号供給部8へ供給する。偏向角制御信号供給部8は、受発光部9から得られた位置情報信号に基づいて、相手装置からの光に自身の受信の光軸を合わせるように、反射光学系4を動かす移動方向及び移動量を演算して偏向角制御信号を得る演算部13と、反射光学系4の図示しない駆動手段を前記偏向角制御信号に基づいて水平方向又は垂直方向に駆動する制御部12から成る。
【0039】
受信信号処理部38は、第2受光部39で得られたデータ信号の光をアプリケーションに適した信号に変換する。上述した屋内光無線伝送システムのアプリケーションとしてLANを考え、外部インターフェース38Aへ出力する信号が100Base−FXである場合、受信信号処理部38では、図5のブロック図に示すように、第2受光部39から受信した信号をNRZI/NRZ変換部111(及びPLL112)によりNRZI/NRZ変換を行い、シリアル/パラレル変換部113によりシリアルデータをパラレルデータに変換し、続いてスクランブル/デスクランブル部114によりスクランブル化された信号をデスクランブルし、更に4B/5Bデコーダ115により4B/5B符号化された信号のデコードを行う、という信号処理がなされ、データ信号として外部インターフェース38Aに入力される。なお、クロック再生回路116では、データ信号に含まれるクロックのタイミング間隔を再生している。
【0040】
図6は、反射光学系4の駆動手段として、ピエゾアクチュエータを用いた場合の構成図である。ピエゾアクチュエータは、ピエゾ素子の圧電効果を応用したもので、図6(a)のように反射光学系4の反射部18の裏側の4箇所にピエゾアクチュエータ19が設けられている(図6ではそのうちの2つを示す)。各ピエゾアクチュエータ19は、図6(b)、(c)に示すように、電極20に加えた電圧によって伸張する。したがって、4つのピエゾアクチュエータ19に異なる電圧を印加して反射光学系を水平・垂直方向に駆動することにより、光軸に対する偏向角を制御することができる。
【0041】
なお、本発明における駆動手段はピエゾアクチュエータに限定されるものではなく、電流又は電圧等により制御可能なアクチュエータを適宜に用いることができる。また、反射光学系4の反射部18が曲面を有し、その曲面が凹凸に駆動されることによって、光軸に対する偏向角を制御するような構造としてもよい。
【0042】
反射光学系4の反射部18としては、光学樹脂へAu(金)を蒸着することにより生成されたミラーを用いることができる。Au膜の反射率分光特性を図7に示す。また、特定の波長のみ反射するような薄膜を蒸着した場合、受信光における外来光成分をカットするフィルタの機能も果たすことにもなる。
【0043】
第1光制御素子3A、第2光制御素子3Bとしては、例えば無偏光ビームスプリッタ(以下、単にビームスプリッタという)を用いることができる。また、特定の波長のみを透過(反射)するようなビームスプリッタを用いることも可能であり、その場合は、受信光における外来光成分をカットするフィルタの機能も果たすことにもなる。
【0044】
次に、図8〜図10を参照して、偏向角制御信号供給部8において、受発光部9から得られた情報に基づいて光軸に対する偏向角を制御する場合の動作について説明する。
【0045】
図8は、偏向角制御信号供給部8による反射光学系4の制御手順を示すフローチャート。図9は、4分割PDで構成された第1受光素子6上で受光したパイロット光の受光スポットが段階的に移動する様子を示す説明図。図10は、偏向角制御信号供給部8において図8の制御手順を実現するための構成を示すブロック図である。
【0046】
ここでは、図9に示すように、第1受光素子6が4分割されたフォトダイオード(PD_A、_B、_C、_D)により構成され、且つ、反射光学系4が3次元に制御可能な場合を例とする。以下、図8のフローチャートに従って、適宜に図9、10を参照しながら説明する。
【0047】
相手装置からのパイロット光は、ある周波数を有する光信号であり、受発光部9では、4分割されたPD(第1受光素子6)のそれぞれのPD(PD_A、B、C、D)での受光量が光−電気変換され、受光量に応じた振幅を有する電気信号(SIG_A、B、C、D)として、偏向角制御信号供給部8に送られる(ステップS1)。偏向角制御信号供給部8内の演算部13では、それぞれの信号振幅をアンプ21、22、23、24によって増幅し(ステップS2)、A/Dコンバータ25、26、27、28によってその振幅値をA/D変換することによって、信号レベル、すなわち各PDでの受光量をDC値として得る(ステップS3)。続いて、マイコン・DSPなどのマイクロプロセッサ29によって、水平方向(Pan)・垂直方向(Tilt)に対向するPD同士の受光レベルの差を演算し(ステップS4)、その受光レベル差を0とするための、反射光学系4の移動方向・及び移動量を演算して、制御部12に送る(ステップS5→S6、ステップS9→S10)。制御部12は、D/Aコンバータ30、31によって与えられた値をD/A変換し、偏向角制御信号としてドライバ32、33に与え、ドライバ32、33によって反射光学系4を水平・垂直方向に駆動する(ステップS7→S8、ステップS11→S12)。
【0048】
次に、4分割PD上での受光スポットの動きを図9を用いて説明する。図中、符号6Aはパイロット光が照射したときの4分割PD上での受光スポットを示す。
【0049】
図9において、▲1▼のステップでは、まず垂直方向に対向するA、BそれぞれのPDの受光量の差を演算し、差を0にする方向(図9では下方向)に光が照射されるように、反射光学系4を垂直方向に動かす。次いで、▲2▼のステップでは、水平方向に対向するC、DのそれぞれのPDの受光量の差を演算し、差を0にする方向(図9では右方向)に光が照射されるように、反射光学系4を水平方向に動かす。
【0050】
このように、受発光部9においては、送信光と受信光とは第1光制御素子3A、第2光制御素子3Bにより同軸で制御可能であるため、同一構成の相手装置から送信される光と本装置で受信する光軸とを合わせることによって、本装置の送信光が相手装置に照射されることになる。また、相手装置も同様に光軸合わせを行うことにより、相手装置からの送信光が本装置に照射されることになり、2つの装置のそれぞれの受発光部9の光軸が一致することになる。
【0051】
なお、本実施の形態では、第1受光素子6を4分割PDで構成した例について示したが、第1受光素子6の分割数は3分割でもよいし、或いは5分割、8分割…というように更に分割数を多くしたものであってもよい。また、本実施の形態では、PDでの受光量の差がゼロになるように反射光学系4の移動方向と移動量を演算する例について示したが、他のアルゴリズムにより移動方向と移動量を演算するようにしてもよい。
【0052】
上記実施の形態1に係わる光無線伝送装置では、光軸調整用の第1受光素子6で受光した光に基づいて反射光学系4の偏向角を制御することにより、送信光と受信光の光軸合わせを同軸で行うように構成されているため、受光装置と発光装置を同時に回転させる従来装置に比べて可動部分や光学素子が少なくなり、装置の小型化を図ることができる。特定の従来装置との比較では、少なくとも体積比で1/2以下を達成している。
【0053】
また、実施の形態1に係わる光無線伝送装置の光軸調整方法により光軸合わせを実施したところ、従来のモータを用いた屋内光無線伝送装置のサーチ精度が0.2[deg]程度、サーチ速度が100〜300[rad/sec]程度であったのに対し、本実施の形態の装置ではサーチ精度は0.001[deg]以下、サーチ速度は500[rad/sec]以上となり、高精度且つ高速な光軸合わせを実現している。このように、互いに相手装置から送信される光と自装置で受信する光軸とを一致させる構成とすることによって、屋内光無線伝送システムとして送信光に狭い指向角のビームを用いた場合でも、高精度な双方向通信を行うことが可能となる。
【0054】
さらに、相手装置をサーチ可能な範囲が広いため、屋内使用において様々な場所に移動させて使用することができる。
【0055】
図11は、実施の形態1に係わる光無線伝送装置の他の構成を示す概略構成図であり、図1と同等部分を同一符号で示している。
【0056】
本実施の形態は、図1における第1受光部40と第2受光部39の配置を入れ替えた構成を示している。すなわち、第2受光部39は、相手装置から入射したデータ信号の光が反射光学系4で反射され、第1光制御素子3Aを反射された後、レンズ37を経て第2受光素子36で受光される位置に配置されている。また第1受光部40は、相手装置から入射したパイロット光が反射光学系4で反射され、第1光制御素子3Aを透過し、第2光制御素子3Bで反射された後、レンズ5を経て第1受光素子6で受光される位置に配置されている。
【0057】
本実施の形態のように、第1受光部40と第2受光部39の配置を入れ替えた構成とした場合でも、図1のように構成された受発光部9と同等の効果を得ることができる。
【0058】
[実施の形態2]
次に、図12、13を参照して、実施の形態2に係わる光無線伝送装置の構成について説明する。
【0059】
図12は、実施の形態2に係わる光無線伝送装置の概略構成図である。図1と同等部分を同一符号で示している。
【0060】
本実施の形態は、図1における第2受光部39と発光部41の配置を入れ替えた構成を示している。すなわち、発光部41は、発光素子1からレンズ2を経て発せられた出射光が、第2光制御素子3Bで反射された後、第1光制御素子3Aを透過し、反射光学系4で反射されて送信光として送信されるように配置されている。また、第1受光部40は、相手装置から入射したパイロット光が反射光学系4で反射され、第1光制御素子3Aで反射された後、レンズ5を経て第1受光素子6で受光されるように配置されている。さらに、第2受光部39は、相手装置から入射したデータ信号の光が反射光学系4で反射され、第1光制御素子3A及び第2光制御素子3Bを透過し、レンズ37を経て第2受光素子36で受光されるように配置されている。
【0061】
本実施の形態のように、図1における第2受光部39と発光部41の配置を入れ替えた構成とした場合でも、図1のように構成された受発光部9と同等の効果を得ることができる。
【0062】
次に、実施の形態2に係わる光無線伝送装置の他の構成例について説明する。光無線伝送装置では、第2受光部39の第2受光素子36でデータ信号の光を高効率に受光することによって、より高速、長距離のデータ伝送が可能となる。そのため、図1(実施の形態1)に示す光無線伝送装置の構成では、第2光制御素子3Bの反射面を、第1光制御素子3Aを透過する光の面積と同等、もしくは大きくする必要がある。
【0063】
図13は、実施の形態2に係わる光無線伝送装置の他の構成例を示す概略構成図である。本実施の形態では、図12と同じく第2受光部39と発光部41の配置を入れ替えると共に、更に、第2光制御素子3Bの反射面3B−1が、第1光制御素子3Aを透過する光の面積S1より小さくなるように、図12よりもサイズの小さい第2光制御素子3Bを配置している。
【0064】
図13の構成において、第2受光素子36に照射される光は第2光制御素子3Bの透過光であるため、第2光制御素子3Bが小さく、反射面3B−1が第1光制御素子3Aを透過する光の面積S1よりも小さい場合でも、第2光制御素子3Bに照射されない光は直接に第2受光素子36に照射される。このため、図12に示すように第2光制御素子3Bの反射面が大きい場合と同等、もしくはそれ以上の受光量を得ることが出来る。発光素子1がレーザダイオードなどの場合、送信光の指向性は狭いため、第2光制御素子3Bの反射面は小さくてもよい。
【0065】
また、本実施の形態においては、第2光制御素子3Bを小型化にすることにより、図13に示すように、第1光制御素子3Aを第2光制御素子3Bに近づけることができるため、受発光部9全体を小型化することが可能となり、受発光部9の設計にも柔軟性をもたせることができる。
【0066】
[実施の形態3]
次に、図14、15を参照して、実施の形態3に係わる光無線伝送装置の構成について説明する。
【0067】
図14は、実施の形態3に係わる光無線伝送装置の概略構成図である。図1と同等部分を同一符号で示している。
【0068】
本実施の形態は、図12(実施の形態2)における第1受光部40と第2受光部39の配置を入れ替えた構成を示している。すなわち、発光部41は、発光素子1からレンズ2を経て発せられた出射光が、第2光制御素子3Bで反射された後、第1光制御素子3Aを透過し、反射光学系4で反射されて送信光として送信されるように配置されている。また、第1受光部40は、相手装置から入射したパイロット光が反射光学系4で反射され、第1光制御素子3A及び第2光制御素子3Bを透過し、レンズ5を経て第1受光素子6で受光されるように配置されている。さらに、第2受光部39は、相手装置から入射したデータ信号の光が反射光学系4で反射され、第1光制御素子3Aで反射された後、レンズ37を経て第2受光素子36で受光されるように配置されている。
【0069】
本実施の形態のように、図12における第1受光部40と第2受光部39の配置を入れ替えた構成とした場合でも、図12のように構成された受発光部9と同等の効果を得ることができる。
【0070】
次に、実施の形態3に係わる光無線伝送装置の他の構成例について説明する。光無線伝送装置において、光軸調整の際に相手装置からの光の情報をより多く得るためには、第1受光素子6に対し光を効率よく照射する必要がある。そのため、図11(実施の形態1)に示す光無線伝送装置の構成では、第2光制御素子3Bの反射面を、第1光制御素子3Aを透過する光の面積と同等、もしくは大きくする必要がある。
【0071】
図15は、実施の形態3に係わる光無線伝送装置の他の構成例を示す概略構成図である。本実施の形態では、図14と同じく第1受光素子40と第2受光素子39の配置を入れ替えると共に、更に、第2光制御素子3Bの反射面3B−1が、第1光制御素子3Aを透過する光の面積S1より小さくなるように、図14よりもサイズの小さい第2光制御素子3Bを配置している。
【0072】
図15の構成において、第1受光素子6に照射される光は第2光制御素子3Bの透過光であるため、第2光制御素子3Bが小さく、反射面3B−1が第1光制御素子3Aを透過する光の面積S1よりも小さい場合でも、第2光制御素子3Bに照射されない光は直接に第1受光素子6に照射される。このため、図14に示すように第2光制御素子3Bの反射面が大きい場合と同等、もしくはそれ以上の受光量を得ることが出来る。発光素子1がレーザダイオードなどの場合、送信光の指向性は狭いため、第2光制御素子3Bの反射面は小さくてもよい。
【0073】
また、本実施の形態においては、第2光制御素子3Bを小型化にすることにより、図15に示すように、第1光制御素子3Aを第2光制御素子3Bに近づけることができるため、受発光部9全体を小型化することが可能となり、受発光部9の設計にも柔軟性をもたせることができる。
【0074】
[実施の形態4]
次に、図16、17を参照して、実施の形態4に係わる光無線伝送装置の構成について説明する。
【0075】
図16は、実施の形態4に係わる光無線伝送装置の概略構成図である。図1と同等部分を同一符号で示している。
【0076】
本実施の形態は、図12(実施の形態2)の構成における第1受光部40と発光部41の配置を入れ替えた構成を示している。すなわち、発光部41は、発光素子1からレンズ2を経て発せられた出射光が、第1光制御素子3Aで反射された後、反射光学系4で反射されて送信光として送信されるように配置されている。また、第1受光部40は、相手装置から入射したパイロット光が反射光学系4で反射され、第1光制御素子3Aを透過し、第2光制御素子3Bで反射された後、レンズ5を経て第1受光素子6で受光されるように配置されている。さらに、第2受光部39は、相手装置から入射したデータ信号の光が反射光学系4で反射され、第1光制御素子3A、第2光制御素子3Bを透過し、レンズ37を経て第2受光素子36で受光されるように配置されている。
【0077】
本実施の形態のように、図12における第1受光部40と発光部41の配置を入れ替えた構成とした場合でも、図12のように構成された受発光部9と同等の効果を得ることができる。
【0078】
次に、実施の形態4に係わる光無線伝送装置の他の構成例について説明する。光無線伝送装置では、第2受光部39の第2受光素子36でデータ信号の光を高効率に受光することによって、より高速、長距離のデータ伝送が可能となる。また、光軸調整の際に相手装置からの光の情報をより多く得るためには、第1受光素子6に対し光を効率よく照射する必要がある。そのため、図11(実施の形態1)に示す光無線伝送装置の構成では、第1光制御素子3Aの反射面を、反射光学系4で反射される光の面積と同等、もしくは大きくする必要がある。
【0079】
図17は、実施の形態4に係わる光無線伝送装置の他の構成例を示す概略構成図である。本実施の形態では、図16と同じく第1受光部40と発光部41の配置を入れ替えると共に、更に、第1光制御素子3Aの反射面3A−1が、反射光学系4で反射される光の面積S2より小さくなるように、図16よりもサイズの小さい第1光制御素子3Aを配置している。
【0080】
図17の構成において、第1受光素子6又は第2受光素子36に照射される光は、第1光制御素子3Aを透過して、第2光制御素子3Bで透過光・反射光に分離された光であるため、第1光制御素子3Aが小さく、反射面3A−1が反射光学系4で反射される光の面積S2よりも小さい場合でも、第1光制御素子3Aに照射されない光は直接に第2光制御素子3Bに照射される。このため、図16に示すように第1光制御素子3Aの反射面が大きい場合と同等、もしくはそれ以上の受光量を得ることが出来る。発光素子1がレーザダイオードなどの場合、送信光の指向性は狭いため、第1光制御素子3Aの反射面は小さくてもよい。
【0081】
また、本実施の形態においては、第1光制御素子3Aを小型化にすることにより、図17に示すように、第1光制御素子3Aを第2光制御素子3Bに近づけることができるため、受発光部9全体を小型化することが可能となり、受発光部9の設計にも柔軟性をもたせることができる。
【0082】
[実施の形態5]
次に、図18、19を参照して、実施の形態5に係わる光無線伝送装置の構成について説明する。
【0083】
図18は、実施の形態5に係わる光無線伝送装置の概略構成図である。図1と同等部分を同一符号で示している。
【0084】
本実施の形態は、図16(実施の形態4)の構成における第1受光部40と第2受光部39の配置を入れ替えた構成を示している。すなわち、発光部41は、発光素子1からレンズ2を経て発せられた出射光が、第1光制御素子3Aで反射された後、反射光学系4で反射されて送信光として送信されるように配置されている。また、第1受光部40は、相手装置から入射したパイロット光が反射光学系4で反射され、第1光制御素子3A、第2光制御素子3Bを透過し、レンズ5を経て第1受光素子6で受光されるように配置されている。さらに、第2受光部39は、相手装置から入射したデータ信号の光が反射光学系4で反射され、第1光制御素子3Aを透過し、第2光制御素子3Bで反射された後、レンズ37を経て第2受光素子36で受光されるように配置されている。
【0085】
本実施の形態のように、図16における第1受光部40と第2受光部39の配置を入れ替えた構成とした場合でも、図16のように構成された受発光部9と同等の効果を得ることができる。
【0086】
次に、実施の形態5に係わる光無線伝送装置の他の構成例について説明する。光無線伝送装置では、第2受光部39の第2受光素子36でデータ信号の光を高効率に受光することによって、より高速、長距離のデータ伝送が可能となる。また、光軸調整の際に相手装置からの光の情報をより多く得るためには、第1受光素子6に対し光を効率よく照射する必要がある。そのため、図11(実施の形態1)に示す光無線伝送装置の構成では、第1光制御素子3Aの反射面を、反射光学系4で反射される光の面積と同等、もしくは大きくする必要がある。
【0087】
図19は、実施の形態5に係わる光無線伝送装置の他の構成例を示す概略構成図である。本実施の形態では、図18と同じく第1受光部40と第2受光部39の配置を入れ替えると共に、更に、第1光制御素子3Aの反射面3A−1が、反射光学系4で反射される光の面積S2より小さくなるように、図18よりもサイズの小さい第1光制御素子3Aを配置している。
【0088】
図19の構成において、第1受光素子6又は第2受光素子36に照射される光は、第1光制御素子3Aを透過して、第2光制御素子3Bで透過光・反射光に分離された光であるため、第1光制御素子3Aが小さく、反射面3A−1が反射光学系4で反射される光の面積S2よりも小さい場合でも、第1光制御素子3Aに照射されない光は直接に第2光制御素子3Bに照射される。このため、図18に示すように第1光制御素子3Aの反射面が大きい場合と同等、もしくはそれ以上の受光量を得ることが出来る。発光素子1がレーザダイオードなどの場合、送信光の指向性は狭いため、第1光制御素子3Aの反射面は小さくてもよい。
【0089】
また、本実施の形態においては、第1光制御素子3Aを小型化にすることにより、図19に示すように、第1光制御素子3Aを第2光制御素子3Bに近づけることができるため、受発光部9全体を小型化することが可能となり、受発光部9の設計にも柔軟性をもたせることができる。
【0090】
[実施の形態6]
図20は、実施の形態6に係わる光無線送伝送装置の構成例を示す説明図である。実施の形態1乃至5における受発光部9の光学部材を同一の基板34上に配置することによって、光無線伝送装置を小型のモジュール35として構成することができる。例えば、ホログラムピックアップの組み立て技術などを応用し、5mm角〜30mm角程度の大きさのモジュールとした場合、例えば図21のようにパソコン42などの機器に組み込むことも可能である。
【0091】
本実施の形態に示すように、受発光部9の光学部材を同一基板上に一体に配置した場合は、装置の小型化が可能となるだけでなく、それに伴う低コスト化、サーチ時間の短縮などの効果が得られる。また、一体構造とする際に、現在のICの微細加工技術、及びホログラムピックアップの組み立て技術などを応用することができるため、高精細な配置が可能となり、送信と受信の光軸調整もさらに容易なものとなる。
【0092】
[実施の形態7]
次に、第1光制御素子3A、第2光制御素子3Bの他の構成例について説明する。
【0093】
第1光制御素子3A、第2光制御素子3Bとしては、上記各実施の形態に示すビームスプリッタ以外に、一部領域に入射した光を透過し、他の領域に入射した光を反射する光制御素子を用いることができる。
【0094】
実施の形態1において、発光素子1がレーザダイオードなどの場合、送信光の指向性が狭いため、第1光制御素子3A、第2光制御素子3Bの透過面は小さくてもよい。この場合は、図22(a)に示すように、発光素子1からの出射光が透過する中心部分を透過領域52、残りの部分(裏面)すべてを反射面53とする光制御素子51を用いることができる。この光制御素子51は、ベースとなる透過光学素子の中心部分を除いた領域に反射材を蒸着することにより製作することができる。光制御素子51において、発光素子1からの出射光は透過領域52を透過し、相手装置から受信した光は反射面53で反射されて第1受光素子6に導かれることになる。なお、光制御素子51の透過領域52は開口部であってもよい。この場合は、ベースとなる透過光学素子の中心部分を除去することにより製作することができる。図22(a)では、光制御素子51と第1受光部40とを対峙させた例を示しているが、第2受光部39についても同じである。
【0095】
また、実施の形態2のように、発光素子1からの出射光が、第2光制御素子3Bで反射される構成とした場合は、図22(b)に示すように、発光素子1からの出射光が反射する中心部分を反射面62、残りの部分すべてを透過面63とする光制御素子61を用いることができる。この光制御素子61は、ベースとなる透過光学素子の中心部分を除く残りの部分すべてをマスキングし、反射面が形成される面上に反射材料を蒸着することにより製作することができる。光制御素子61において、発光素子1からの出射光は反射面62で反射し、また相手装置から受信した光は透過面63を透過し、レンズ5を経て第1受光素子6に導かれることになる。図22(b)では、光制御素子61と第1受光部40とを対峙させた例を示しているが、第2受光部39についても同じである。
【0096】
[実施の形態8]
次に、上記各実施の形態におけるレーザ出力について説明する。
【0097】
光無線伝送装置において、装置から送信される光は安全基準によって制限される。例えば、レーザダイオードの場合、IEC60825−1(日本ではJISC6802:レーザ製品の放射安全基準)によって、その放射強度などが定められている。この基準は、装置から出力される光を制限するものであり、上記各実施の形態に示す光無線伝送装置において、発光素子1をレーザダイオードとした場合、装置からの出力を基準内とするためのレーザ出力は、実際にレーザダイオードが出力可能なレベルに比べ十分小さい。そのため、実施の形態1の場合には、第1光制御素子3A、第2光制御素子3Bの透過・反射の比率を変え、透過率を低く、反射率を高くすることによって、送信光を安全な出力レベルで送信し、且つ、受信光を高効率で第1受光素子6に集光することが可能となる。例えば、装置から送信可能な出力のレベルに対して、レーザダイオードが出力可能なレベルが10倍とすると、第2の光制御素子3Bの透過率を10%、反射率を90%とする。
【0098】
また、上記各実施の形態に示す発光素子1において、その出力レベルを減衰可能なものとし、反射光学系4によって反射されて装置外に送信される送信光が安全基準によって制限されたレベル以下になるよう、調整可能なものとすることによって、目に安全なレベルの強度で高速な双方向通信が可能となる。
【0099】
なお、上述した各実施の形態においては、光軸調整用のパイロット光を発光素子1から発するように構成しているが、パイロット光は受発光部9の内部又は外部に配置した別の発光素子から出射するように構成してもよい。この発光素子の光軸は受発光部9の光軸と同軸又は略並行となるように配置される。また、発光素子1から出射するデータ信号の光をパイロット光として使用することもできる。
【0100】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、反射光学系の偏向角を制御することにより、送信光と受信光の光軸合わせを同軸で行うことができるため、受光装置と発光装置とを同時に回転させる従来装置に比べて可動部分が少なくなり、装置を小型化することができる。また、送信光に狭い指向角のビームを用いた場合でも、高精度且つ高速な光軸合わせが可能となる。さらに、相手装置をサーチ可能な範囲が広いため、屋内使用において様々な場所に移動させて使用することができる。
【0101】
したがって、本発明に係わる光無線伝送装置、光無線伝送装置の光軸調整方法、光無線通信方法、及び光無線伝送システムを屋内光無線伝送システムに適用した場合は、高精度な双方向通信を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態1に係わる光無線伝送装置の概略構成図。
【図2】データ供給部の構成を示すブロック図。
【図3】偏向角制御信号供給部の構成を示すブロック図。
【図4】信号処理部の構成を示すブロック図。
【図5】受信信号処理部の構成を示すブロック図。
【図6】(a)は反射光学系の駆動手段としてピエゾアクチュエータを用いた場合の構成図。(b)、(c)はピエゾアクチュエータを伸張させた場合の説明図。
【図7】Au膜の反射率分光特性を示す説明図。
【図8】偏向角制御信号供給部による反射光学系の制御手順を示すフローチャート。
【図9】4分割PDで構成された第1受光素子で受光スポットが段階的に移動する様子を示す説明図。
【図10】偏向角制御信号供給部おいて図8の制御手順を実現するための構成を示すブロック図。
【図11】実施の形態1に係わる光無線伝送装置の他の構成例を示す概略構成図。
【図12】実施の形態2に係わる光無線伝送装置の概略構成図。
【図13】実施の形態2に係わる光無線伝送装置の他の構成例を示す概略構成図。
【図14】実施の形態3に係わる光無線伝送装置の概略構成図。
【図15】実施の形態3に係わる光無線伝送装置の他の構成例を示す概略構成図。
【図16】実施の形態4に係わる光無線伝送装置の概略構成図。
【図17】実施の形態4に係わる光無線伝送装置の他の構成例を示す概略構成図。
【図18】実施の形態5に係わる光無線伝送装置の概略構成図。
【図19】実施の形態5に係わる光無線伝送装置の他の構成例を示す概略構成図。
【図20】実施の形態6に係わる光無線送伝送装置の構成例を示す説明図。
【図21】実施の形態6に係わる光無線伝送装置をパソコンに搭載した場合の説明図。
【図22】第1、第2光制御素子の他の構成例を示す説明図。(a)は出射光が透過する中心部分を透過領域、残りの部分すべてを反射面とした場合の説明図。(b)は出射光が反射する中心部分を反射面、残りの部分すべてを透過面とした場合の説明図。
【図23】従来の屋内光無線伝送装置の概略構成図。
【符号の説明】
1…発光素子
2…レンズ(第1光学素子)
3A…第1光制御素子
3B…第2光制御素子
4…反射光学系
5…レンズ(第2光学素子)
6…第1受光素子
7…データ供給部
7A…外部インターフェース
8…偏向角制御信号供給部
9…受発光部
10…発光駆動部
11…信号処理部
12…制御部
13…演算部
18…反射部
19…ピエゾアクチュエータ
20…電極
21…アンプ
21…親機
22…発光部
23…発光手段
23A…パイロット光
24…子機
24A…受光装置
25〜28…A/Dコンバータ
29…マイクロプロセッサ
30、31…D/Aコンバータ
32、33…ドライバ
34…基板
35…モジュール
36…第2受光素子
37…レンズ(第3光学素子)
38…受信信号処理部
38A…外部インターフェース
39…第2受光部
40…第1受光部
41…発光部
42…パソコン
51、61…光制御素子
101…4B/5Bエンコーダ
102…デスクランブル/スクランブル部
103…パラレル/シリアル変換部
104…NRZ/NRZI変換部
105、112…PLL
111…NRZI/NRZ変換部
113…シリアル/パラレル変換部
114…スクランブル/デスクランブル部
115…4B/5Bデコーダ
116…クロック再生回路
Claims (13)
- データ信号により変調された光又は光軸調整用のパイロット光を出射する発光素子、前記発光素子から出射された光を平行光に近いビーム光に成形する第1光学素子、入射光の一部を反射し、残りを透過する第1、第2光制御素子、入射光を反射し且つ当該入射光の光軸に対する偏向角を制御するための駆動手段を有する反射光学系、相手装置から送信された光を集光する第2光学素子、前記第2光学素子で集光された光を受光する第1受光素子、前記相手装置から送信された光を集光する第3光学素子、前記第3光学素子で集光された光を受光する第2受光素子を有し、前記発光素子から出射された光は前記第1光学素子で平行光に近いビーム光に成形され、前記第1、第2光制御素子を透過し、前記反射光学系で所定方向へ反射されて前記相手装置に送信され、前記相手装置から入射した光は前記反射光学系で反射され、一部の光は前記第1光制御素子で反射された後、前記第2光学素子を経て前記第1受光素子で受光され、残りの光は前記第1光制御素子を透過し、前記第2光制御素子で反射された後、前記第3光学素子を経て前記第2受光素子で受光されるように構成された受発光部と、
前記第1受光素子で受光したパイロット光に基づいて前記反射光学系の偏向角を制御するための偏向角制御信号を演算し、当該偏向角制御信号に基づいて前記反射光学系の駆動手段を制御する偏向角制御信号供給部と、
を備え、前記第2受光素子において前記相手装置からの光をデータ信号として受光し、前記第1受光素子において受光した前記パイロット光に基づいて前記反射光学系の偏向角を制御することにより、前記発光素子から出射する光と前記相手装置から入射する光の光軸合わせを行うことを特徴とする光無線伝送装置。 - 前記請求項1に記載の光無線伝送装置において、
前記受発光部は、前記発光素子から出射された光は前記第1光学素子で平行光に近いビーム光に成形され、前記第1、第2光制御素子を透過し、前記反射光学系で所定方向へ反射されて前記相手装置に送信され、前記相手装置から入射した光は前記反射光学系で反射され、一部の光は前記第1光制御素子で反射された後、前記第3光学素子を経て前記第2受光素子で受光され、残りの光は前記第1光制御素子を透過し、前記第2光制御素子で反射された後、前記第2光学素子を経て前記第1受光素子で受光されるように構成されたものであることを特徴とする光無線伝送装置。 - データ信号により変調された光又は光軸調整用のパイロット光を出射する発光素子、前記発光素子から出射された光を平行光に近いビーム光に成形する第1光学素子、入射光の一部を反射し、残りを透過する第1、第2光制御素子、入射光を反射し且つ当該入射光の光軸に対する偏向角を制御するための駆動手段を有する反射光学系、相手装置から送信された光を集光する第2光学素子、前記第2光学素子で集光された光を受光する第1受光素子、前記相手装置から送信された光を集光する第3光学素子、前記第3光学素子で集光された光を受光する第2受光素子を有し、前記発光素子から出射された光は前記第1光学素子で平行光に近いビーム光に成形され、前記第2光制御素子で反射された後、前記第1光制御素子を透過し、前記反射光学系で所定方向へ反射されて送信光として送信され、前記相手装置から入射した光は前記反射光学系で反射され、一部の光は前記第1光制御素子で反射された後、前記第2光学素子を経て前記第1受光素子で受光され、残りの光は前記第1、第2光制御素子を透過して、前記第3光学素子を経て前記第2受光素子で受光されるように構成された受発光部と、
前記第1受光素子で受光したパイロット光に基づいて前記反射光学系の偏向角を制御するための偏向角制御信号を演算し、当該偏向角制御信号に基づいて前記反射光学系の駆動手段を制御する偏向角制御信号供給部と、
を備え、前記第2受光素子において前記相手装置からの光をデータ信号として受光し、前記第1受光素子において受光した前記パイロット光に基づいて前記反射光学系の偏向角を制御することにより、前記発光素子から出射する光と前記相手装置から入射する光の光軸合わせを行うことを特徴とする光無線伝送装置。 - 前記請求項3に記載の光無線伝送装置において、
前記受発光部は、前記発光素子から出射された光は前記第1光学素子で平行光に近いビーム光に成形され、前記第2光制御素子で反射された後、前記第1光制御素子を透過し、前記反射光学系で所定方向へ反射されて前記相手装置に送信され、前記相手装置から入射した光は前記反射光学系で反射され、一部の光は前記第1光制御素子で反射された後、前記第3光学素子を経て前記第2受光素子で受光され、残りの光は前記第1、第2光制御素子を透過し、前記第2光学素子を経て前記第1受光素子で受光されるように構成されたものであることを特徴とする光無線伝送装置。 - 請求項3又は4に記載の光無線伝送装置において、
前記第2光制御素子の反射面は、前記第1光制御素子を透過する光の面積よりも小さいことを特徴とする光無線伝送装置。 - データ信号により変調された光又は光軸調整用のパイロット光を出射する発光素子、前記発光素子から出射された光を平行光に近いビーム光に成形する第1光学素子、入射光の一部を反射し、残りを透過する第1、第2光制御素子、入射光を反射し且つ当該入射光の光軸に対する偏向角を制御するための駆動手段を有する反射光学系、相手装置から送信された光を集光する第2光学素子、前記第2光学素子で集光された光を受光する第1受光素子、前記相手装置から送信された光を集光する第3光学素子、前記第3光学素子で集光された光を受光する第2受光素子を有し、前記発光素子から出射された光は前記第1光学素子で平行光に近いビーム光に成形され、前記第1光制御素子で反射された後、前記反射光学系で所定方向へ反射されて前記相手装置に送信され、前記相手装置から入射した光は前記反射光学系で反射され、前記第1の制御素子を透過し、一部の光は前記第2光制御素子で反射された後、前記第2光学素子を経て前記第1受光素子で受光され、残りの光は前記第2光制御素子を透過して、前記第3光学素子を経て前記第2受光素子で受光されるように構成された受発光部と、
前記第1受光素子で受光したパイロット光に基づいて前記反射光学系の偏向角を制御するための偏向角制御信号を演算し、当該偏向角制御信号に基づいて前記反射光学系の駆動手段を制御する偏向角制御信号供給部と、
を備え、前記第2受光素子において前記相手装置からの光をデータ信号として受光し、前記第1受光素子で受光した前記パイロット光に基づいて前記反射光学系の偏向角を制御することにより、前記発光素子から出射する光と前記相手装置から入射する光の光軸合わせを行うことを特徴とする光無線伝送装置。 - 前記請求項6に記載の光無線伝送装置において、
前記受発光部は、前記発光素子から出射された光は前記第1光学素子で平行光に近いビーム光に成形され、前記第1光制御素子で反射された後、前記反射光学系で所定方向へ反射されて前記相手装置に送信され、前記相手装置から入射した光は前記反射光学系で反射され、前記第1光制御素子を透過し、一部の光は前記第2光制御素子で反射された後、前記第3光学素子を経て前記第2受光素子で受光され、残りの光は前記第2光制御素子を透過し、前記第2光学素子を経て前記第1受光素子で受光されるように構成されたものであることを特徴とする光無線伝送装置。 - 請求項6又は7に記載の光無線伝送装置において、
前記第1光制御素子の反射面は、前記反射光学系で反射される光の面積よりも小さいことを特徴とする光無線伝送装置。 - 前記請求項1乃至8のいずれか一項に記載の光無線伝送装置において、
前記第1受光素子は、多分割された受光素子により構成され、
前記偏向角制御信号供給部は、前記受光素子の各分割領域での受光量に基づいて前記反射光学系の移動方向と移動量を演算する演算手段と、前記演算手段で演算された移動方向と移動量に基づいて前記反射光学系の駆動手段を水平方向又は垂直方向に駆動して、前記発光素子から出射する光と前記相手装置から入射する光の光軸合わせを行う制御手段と、
を備えることを特徴とする光無線伝送装置。 - 前記請求項1乃至9のいずれか一項に記載の光無線伝送装置において、
前記受発光部の構成部材を同一基板上に一体に配置したことを特徴とする光無線伝送装置。 - 前記請求項1乃至10のいずれか一項に記載の光無線伝送装置の光軸調整方法において、
前記相手装置から入射する光を前記第1受光素子で受光し、当該第1受光素子を構成する前記各受光素子における受光量に基づいて前記反射光学系の移動方向と移動量を演算すると共に、当該移動方向と移動量に基づいて前記反射光学系の駆動手段を水平方向又は垂直方向に駆動することにより、前記発光素子から出射する光と前記相手装置から入射する光の光軸合わせを行うことを特徴とする光無線伝送装置の光軸調整方法。 - 前記請求項1乃至10のいずれか一項に記載の光無線伝送装置を第1、第2の光無線伝送装置として所定間隔で対向配置し、前記第1、第2の光無線伝送装置について前記請求項11に記載の光無線伝送装置の光軸調整方法により光軸合わせを行った後、前記第1、第2の光無線伝送装置を用いて双方向通信を行うことを特徴とする光無線通信方法。
- 前記請求項1乃至10のいずれか一項に記載の光無線伝送装置を第1、第2の光無線伝送装置として所定間隔で対向配置した光無線伝送システムであって、
前記第1、第2の光無線伝送装置について前記請求項11に記載の光無線伝送装置の光軸調整方法により光軸合わせを行った後、前記第1、第2の光無線伝送装置を用いて双方向通信を行うことを特徴とする光無線伝送システム。
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