JP2004363669A

JP2004363669A - 光通信装置

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Publication number: JP2004363669A
Application number: JP2003156385A
Authority: JP
Inventors: Wataru Katsuhara; 亘勝原
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2003-06-02
Filing date: 2003-06-02
Publication date: 2004-12-24

Abstract

【課題】粗追尾の駆動源にステッピングモータを用いた場合でも、ステッピングモータの動作速度を遅くすることなく精追尾動作が可能であると共に、光通信開始後の精追尾動作時間を長くとることができ、光通信を効率よく実施できる追尾誤差の少ない安価な光通信装置を提供する。
【解決手段】相手通信装置から出射される通信光を受光する回動可能な光受信部２と、光受信部２を回動させて通信光を粗追尾する粗追尾部３と、光受信部２で受光された通信光を偏向して精追尾する精追尾部４と、光通信を制御する光通信制御部５と、光通信制御部５からの指令により粗追尾部３および精追尾部４の動作を制御する統合追尾制御部６とを具え、少なくとも光通信の実施時に、精追尾部４による精追尾動作が最も長い時間連続するように、統合追尾制御部６により粗追尾部３および精追尾部４による追尾動作を制御する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、人工衛星その他の空間移動体である相手通信装置を追尾して、通信光軸を補正しながら光通信を行う光通信装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の光通信装置として、例えば図６に示すようなものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この光通信装置は、相手光を受信する光アンテナ５１と、光アンテナ５１で受信された光信号の光軸を外部操作量に応じて調整する光学系５２と、光学系５２からの出力光を比較的広い視野で受光する粗追尾センサ５３および比較的狭い視野で受光する精追尾センサ５４と、光学系５２からの出力光軸を粗追尾センサ５３および精追尾センサ５４のそれぞれのほぼ中心に導くように光学系５２に操作量を入力する追尾制御回路５５とを備えている。
【０００４】
光アンテナ５１は、前面にミラーを備えており、この前面ミラーの向きを外部駆動信号に応じて調整することで、入射光軸の傾きを調整できるようになっている。光学系５２は、光アンテナ５１からの入力光を２分するビームスプリッタ５２ａと、光アンテナ５１の前面ミラーの傾きを変化させて光学系５２への入射光軸の向きを設定する粗追尾機構５２ｂと、外部信号に応じて向きを自在に可変可能な精追尾ミラーを備えビームスプリッタ５２ａからの分光を所定方向に反射する精追尾機構５２ｃとを有している。粗追尾センサ５３および精追尾センサ５４は、それぞれ光の入射位置に応じた検出信号を出力する光センサで、光を検出する視野は粗追尾センサ５３の方が広く設定されている。
【０００５】
また、追尾制御回路５５は、粗追尾センサ５３への入射光軸が当該センサの中心に来るように光アンテナの向きを制御する粗追尾制御部５５ａと、精追尾センサ５４への入射光軸が当該センサの中心に来るように精追尾機構５２ｃの反射ミラーの向きを制御する精追尾制御部５５ｂと、粗追尾センサ５３のほぼ中心に入射光軸を導くための操作量に基づいて精追尾センサ５４のほぼ中心に入射光軸を導くための操作量を予測して、その予測操作量を粗追尾センサ５３のほぼ中心に入射光軸を導く間に光学系５２に入力する入射方向予測演算部５５ｃとを備えている。
【０００６】
なお、光アンテナ５１の向きは、粗追尾機構角度検出器５６で検出されて粗追尾制御部５５ａにフィードバックされるようになっており、精追尾機構５２ｃの反射ミラーの向きは、精追尾機構角度検出器５７で検出されて精追尾制御部５５ｂにフィードバックされるようになっている。
【０００７】
図６に示す光通信装置において、光アンテナ５１で相手装置から受光した光ビームは、ビームスプリッタ５２ａで２分され、その一方の光ビームが粗追尾センサ５３に入力されて、センサ中心位置から光入射位置に向かうずれベクトル、すなわち光アンテナ５１の指向中心（粗追尾センサ５３の受光素子の中心）と光ビーム入射方向との成す角（以下、粗追尾誤差角という）が検出される。この粗追尾センサ５３で検出される粗追尾誤差角は粗追尾制御部５５ａに出力され、これにより粗追尾誤差角が０となるように、粗追尾機構５２ｂによって光アンテナ５１の前面ミラーの駆動が制御されるようになっている。
【０００８】
また、粗追尾センサ５３からの出力ベクトル（粗追尾誤差角およびその誤差方向）および粗追尾制御部５５ａから粗追尾機構５２ｂに出力される制御信号（駆動速度および駆動方向）は、入射方向予測演算部５５ｃにも入力され、ここで入力信号に基づいて粗追尾センサ５３の視野内での受信光の動きが予測されると共に、その予測結果から精追尾センサ５４において受信光を最短時間で受信させるための精追尾機構５２ｃの精追尾ミラー操作角（リセンタリング角）が算出されて、そのリセンタリング角が精追尾制御部５５ｂに出力される。
【０００９】
一方、ビームスプリッタ５２で２分された他方の光ビームは、精追尾機構５２ｃを介して精追尾センサ５４に入力され、ここで入射光軸のセンサ中心位置からのずれベクトル、すなわち精追尾機構５２ｃに装備された精追尾ミラーの基準位置からの傾き角（以下、精追尾誤差角という）が検出される。この精追尾センサ５４で検出される精追尾誤差角は精追尾制御部５５ｂに出力され、これにより相手光の追尾時において、精追尾誤差角が０となるように、精追尾機構５２ｃによって精追尾ミラーの駆動が制御されるようになっている。また、相手光の捕捉時には、入射方向予測演算部５５ｃで算出されたリセンタリング角に基づいて、精追尾センサ５４で光を受信するまでの時間が最短になるように、精追尾制御部５５ｂにより精追尾機構５２ｃの駆動が制御されるようになっている。
【００１０】
すなわち、図６に示した光通信装置では、図７にフローチャートを示すように、粗追尾センサ５３により相手光が受光されると（ステップＳ５１）、その出力である粗追尾誤差角とその誤差方向とを表わすベクトルが、粗追尾制御部５５ａおよび入射方向予測演算部５５ｃに入力され、これにより粗追尾制御部５５ａを介して粗追尾誤差角が０、すなわち粗追尾センサ５３の中心に入射光軸が位置するように粗追尾機構５２ｂの駆動が制御されると共に、その粗追尾機構５２ｂの制御信号である駆動速度および駆動方向が入射方向予測演算部５５ｃに入力される。
【００１１】
これと同時に、入射方向予測演算部５５ｃにおいて、入力信号に基づいて粗追尾センサ５３の視野内での受信光の動きが予測され（ステップＳ５２）、さらにその予測結果に基づいて、精追尾センサ５４の中心に受信光を最短時間で入射させるための精追尾機構５２ｃの精追尾ミラー操作角（リセンタリング角）が算出される（ステップＳ５３）。
【００１２】
この入射方向予測演算部５５ｃで算出されたリセンタリング角は、精追尾制御部５５ｂに入力され、そのリセンタリング角に基づいて精追尾機構５２ｃが駆動されて、精追尾センサ５４の視野が粗追尾センサ５３の視野中心に近づけられる（ステップＳ５４）。
【００１３】
これにより、精追尾センサ５４で相手光が受信されたら、その後は、精追尾センサ５４で検出される精追尾誤差角に基づいて、その精追尾誤差角が０となるように、すなわち精追尾センサ５４の中心に入射光軸が位置するように精追尾機構５２ｃによる追尾制御が行われ、精追尾センサ５４で相手光が受信されない場合には、ステップＳ５２からの動作が繰り返し実行される（ステップＳ５５）。
【００１４】
このように、図６に示した光通信装置では、入射方向予測演算部５５ｃにより、粗追尾センサ５３への入射光軸位置に応じて精追尾センサ５４への入射光軸位置を予測し、精追尾センサ５４のほぼ中心に入射光軸が位置するように予め精追尾機構５２ｃを駆動制御するので、相手光を受光してから捕捉動作を完了して追尾状態へ移行するまでにかかる時間（捕捉時間）を短縮できることが期待される。しかも、予測操作量による制御を精追尾センサ５４に相手光が受光されるまで繰り返し実行するので、より補足時間を短縮できることが期待される。
【００１５】
ここで、粗追尾機構５２ｂは、一般に２軸ジンバルを用いて前面ミラーの角度を制御するようにしており、その各軸の駆動源としてステッピングモータを用いることが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【００１６】
一方、衛星等の飛翔体を追尾するアンテナをステッピングモータにより駆動するモータ駆動装置として、一定時間間隔毎に入力されるパルス列をカウントするカウンタのカウント値を、予め設定されるパルスコンペア値と比較し、一致した場合に出力パルスを発生させてステッピングモータを１ステップ駆動させ、パルスコンペア値を計算する際には、漸化式を用いて、直接、カウンタ値を計算するレジスタで、１回のインクリメント操作と１回の除算を行うことにより、等角加速度で目的の速度へ加速、減速させるようにしたものが知られている（例えば、特許文献３参照）。
【００１７】
【特許文献１】
特開平１０−１９０５８２号公報
【特許文献２】
特開平５−１０８１５９号公報
【特許文献３】
特開平１０−３２７５９８号公報
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、特許文献１に開示の光通信装置において、粗追尾機構５２ｂをステッピングモータにより通常の駆動方法で駆動すると、その動きは図８（ａ）に示すように階段状になる。また、精追尾機構５２ｃは、粗追尾機構５２ｂが１ステップ動作する毎に精追尾センサ５４が相手光を受光するように制御されるので、その動きは図８（ｂ）に示すように鋸歯波状となる。このため、粗追尾機構５２ｂの動きと精追尾機構５２ｃの動きとを合成した全体の追尾動作は、図８（ｃ）に一部拡大して示すように、ステッピングモータによる粗駆動ステップの加速度によって追尾動作にオーバーシュートが発生することになる。
【００１９】
このように、追尾動作にオーバーシュートが発生すると、そのオーバーシュートの部分で、相手通信装置とのリンクが切断されて通信不能となるおそれがあることから、通常は、粗追尾機構５２ｂが駆動を停止しているオーバーシュートのない部分で、精追尾機構５２ｃのみを駆動して相手通信装置と光通信を行うようにしている。
【００２０】
しかしながら、特許文献１に開示されているような従来の光通信装置では、精追尾機構５２ｃを構成する精追尾ミラーの回動範囲が、中立位置（０度）から±θとすると、粗追尾機構５２ｂが１ステップ動作する毎に、精追尾ミラーを０度に復帰させ、相手通信装置との追尾制御を実施しているが光通信は実施していないアイドル追尾状態では、０度から追尾方向に応じた所定の閾値θｆ（＜θ）まで回動させて精追尾を行い、θｆに達したら粗追尾機構５２ｂを１ステップ動作させて粗追尾を行うと共に、精追尾ミラーを０度に復帰させて精追尾を行う動作を繰り返し実施している。
【００２１】
また、追尾制御と光通信とを同時に実施する光通信追尾状態では、精追尾ミラーが０度から追尾方向に最大θ回動する間に、精追尾しながら光通信を実施するようにしている。すなわち、図９に示すように、相手通信装置である飛翔体６１が西から東に反時計方向に移動している場合には、粗追尾機構５２ｂが停止している状態で、精追尾制御によって精追尾ミラー５２ｃ′が０度から反時計方向に最大θ回動する間に光通信を実施するようにしている。したがって、この従来の制御におけるアイドル追尾状態および光通信追尾状態を含む全体の追尾動作は、図１０に示すようになる。
【００２２】
このように、従来の光通信装置では、粗追尾機構５２ｂが１ステップ動作する毎に、精追尾ミラーを０度に復帰させるようにしているため、精追尾ミラーの回動範囲が０度から±θの合計２θあっても、光通信追尾状態では最大で半分のθの精追尾角度レンジでしか光通信を実施できない。このため、θの範囲で光通信が終了しない場合には、光通信を一旦中断し、粗追尾機構５２ｂを１ステップ動作させると共に、精追尾ミラーを０度に復帰させてから、光通信を再開する必要がある。
【００２３】
このため、光通信に時間がかかることが懸念されると共に、光通信を中断して粗追尾機構５２ｂを１ステップ動作させた際のオーバーシュートによって精追尾誤差が生じることが懸念される。
【００２４】
なお、ステッピングモータ駆動によるオーバーシュートの発生を防止するため、ステッピングモータを特許文献３に開示の駆動装置により駆動して、光アンテナ５１を回動軸周りに等角加速度で目的の速度へ加速、減速させることもできるが、このようにすると制御回路の構成が複雑かつ高価になると共に、ステッピングモータの動作速度が遅くなって、精追尾誤差が生じることが懸念される。
【００２５】
また、滑らかな追尾動作を実現するために、ステッピングモータに代えてＤＣモータやＡＣモータを用いることも考えられるが、この場合にはモータ自身にクローズドループ等の制御機構を要するため、駆動回路の構成が複雑かつ高価になることが懸念される。
【００２６】
したがって、かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、粗追尾の駆動源にステッピングモータを用いた場合でも、ステッピングモータの動作速度を遅くすることなく精追尾動作が可能であると共に、光通信開始後の精追尾動作時間を長くとることができ、光通信を効率よく実施できる追尾誤差の少ない安価な光通信装置を提供することにある。
【００２７】
【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に係る光通信装置の発明は、架台に対して回動自在に支持され、相手通信装置から出射される通信光を受光する光受信部と、
前記光受信部を回動させて前記相手通信装置からの通信光を比較的広い追尾角度レンジ内で粗追尾する粗追尾部と、
前記光受信部で受光された通信光を比較的狭い追尾角度レンジ内で偏向して精追尾する精追尾部と、
前記相手通信装置との光通信を制御する光通信制御部と、
前記光通信制御部からの指令信号を受けて、前記粗追尾部および前記精追尾部の動作を制御する統合追尾制御部とを具え、
少なくとも前記相手通信装置との光通信の実施時に、前記精追尾部による精追尾動作が最も長い時間連続するように、前記統合追尾制御部により前記粗追尾部および前記精追尾部による追尾動作を制御して、前記相手通信装置の通信光軸を補正しながら光通信を行うよう構成したことを特徴とするものである。
【００２８】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の光通信装置において、前記粗追尾部は、
前記光受信部を回動させるモータ駆動部と、
前記光受信部で受光された通信光の受光位置を検出する粗追尾センサと、
前記粗追尾センサの出力に基づいて前記モータ駆動部による前記光受信部の回動を制御する粗追尾制御部とを有することを特徴とするものである。
【００２９】
請求項３に係る発明は、請求項２に記載の光通信装置において、前記モータ駆動部は、駆動源としてのステッピングモータを有することを特徴とするものである。
【００３０】
請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の光通信装置において、前記精追尾部は、
前記光受信部で受光された通信光を偏向する回動可能なガルバノミラーと、
前記ガルバノミラーで偏向された通信光を２方向に分離するビームスプリッタと、
前記ビームスプリッタで分離された一方の通信光を受光して前記光通信制御部へ導光する光通信受光部と、
前記ビームスプリッタで分離された他方の通信光を受光して、前記一方の通信光が前記光通信受光部に入射する基準受光位置からのずれを検出する精追尾センサと、
前記精追尾センサの出力に基づいて、通信光が前記精追尾センサの基準受光位置に入射するように前記ガルバノミラーの回動を制御する精追尾制御部とを有することを特徴とするものである。
【００３１】
請求項５に係る発明は、請求項４に記載の光通信装置において、前記統合追尾制御部には、前記ガルバノミラーの回動範囲内において２つの角度閾値を設定し、これら角度閾値に基づいて前記精追尾制御部による前記ガルバノミラーの回動を制御するよう構成したことを特徴とするものである。
【００３２】
請求項６に係る発明は、請求項５に記載の光通信装置において、前記角度閾値は、前記光通信制御部から与えられる前記相手通信装置の移動情報または過去の追尾履歴から予測される移動方向に基づいて設定することを特徴とするものである。
【００３３】
請求項７に係る発明は、請求項５または６に記載の光通信装置において、前記光通信制御部は、前記統合追尾制御部に対して前記相手通信装置との光通信の未実施時に、前記相手通信装置からの通信光のみを追尾するアイドル追尾指令を与えるよう構成したことを特徴とするものである。
【００３４】
請求項８に係る発明は、請求項７に記載の光通信装置において、前記アイドル追尾指令によるアイドル追尾状態では、前記角度閾値に基づいて前記統合追尾制御部により前記粗追尾部および前記精追尾部の動作を制御するよう構成したことを特徴とするものである。
【００３５】
請求項９に係る発明は、請求項７または８に記載の光通信装置において、前記統合追尾制御部は、前記アイドル追尾時に、前記精追尾部に対して前記ガルバノミラーによる精追尾開始角度のオフセット指令を与えるよう構成したことを特徴とするものである。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による光通信装置の実施の形態について、図１〜図５を参照して説明する。
【００３７】
図１は本発明の実施の形態による光通信装置の概略構成を示す図、図２は詳細な構成を示すブロック図、図３および図４はそれぞれ動作を説明するための図、図３は同じく動作を説明するフローチャートである。
【００３８】
図１に示すように、本実施の形態の光通信装置は、図示しない相手通信装置から出射される通信光を受光するように架台１に対して回動自在に支持された光受信部を構成する光アンテナ２と、この光アンテナ２を回動させて相手通信装置からの通信光を比較的広い追尾角度レンジ内で追尾する粗追尾部３と、光アンテナ２で受光された通信光を比較的狭い追尾角度レンジ内で偏向して追尾する精追尾部４と、相手通信装置の追尾および光通信を制御する光通信制御部５と、この光通信制御部５からの指令信号を受けて粗追尾部３および精追尾部４の動作を制御する統合追尾制御部６とを有している。なお、光アンテナ２は、例えば架台１に垂直な軸およびそれと直交する軸を中心に回動可能な２軸ジンバルを用いて、架台１に対して２次元方向に回動可能に支持し、各軸をステッピングモータ（図示せず）により駆動するようにする。
【００３９】
図２に示すように、粗追尾部３は、光アンテナ２の各軸を駆動するステッピングモータを有するモータ駆動部７と、光アンテナ２で受光された相手通信装置からの通信光を２分するビームスプリッタ８と、このビームスプリッタ８で２分された一方の通信光を受光してその２次元方向の受光位置を検出する粗追尾センサ９と、統合追尾制御部６からの指令により粗追尾センサ９の出力に基づいてモータ駆動部７による光アンテナ２の回動を制御する粗追尾制御部１０とを有している。
【００４０】
また、精追尾部４は、粗追尾部３のビームスプリッタ８で２分された他方の通信光を偏向する２次元方向に回動可能なガルバノミラー１１と、このガルバノミラー１１で偏向された通信光を２分するビームスプリッタ１２と、このビームスプリッタ１２で２分された一方の通信光を受光する光通信受光部１３と、ビームスプリッタ１２で２分された他方の通信光を受光して、一方の通信光が光通信受光部１３に入射する基準受光位置からの２次元方向のずれを検出する精追尾センサ１４と、統合追尾制御部６からの指令により精追尾センサ１４の出力に基づいてガルバノミラー１１の回動を制御する精追尾制御部１５とを有している。なお、光通信受光部１３で受光された通信光は、例えば光ファイバ１６を介して光通信制御部５に導光する。また、ガルバノミラー１１には、その回動角を検出する角度センサ１７を設け、この角度センサ１７で検出された回動角を統合追尾制御部６に供給すると共に、精追尾制御部１５に供給して精追尾制御部１５によるガルバノミラー１１の駆動をフィードバック制御するようにする。
【００４１】
本実施の形態では、精追尾部４のガルバノミラー１１の回動範囲が、中立位置（０度）から±θ度とすると、相手通信装置の追尾制御は実施しているが光通信は実施していないアイドル追尾状態では、粗追尾部３のモータ駆動部７により光アンテナ２を１ステップ動作させて粗追尾を行うと同時に、ガルバノミラー１１を追尾方向とは反対方向に最大傾きまで回動させ、その状態からガルバノミラー１１を追尾方向に第１の角度閾値α１まで回動させて精追尾を行い、回動角がα１に達したら再び光アンテナ２を追尾方向に１ステップ動作させて粗追尾を行うと同時に、ガルバノミラー１１を追尾方向とは反対方向に最大傾きまで回動させて精追尾を開始する動作を繰り返し実施する。ここで、第１の角度閾値α１は、ガルバノミラー１１を追尾方向とは反対方向に最大に傾けた状態から、少なくとも粗追尾部３の角度分解能以上の量だけ内側（追尾方向側）に入った位置の角度、例えばガルバノミラー１１が中立位置あるいはその近傍に位置する角度として、予め統合追尾制御部６に記憶しておく。
【００４２】
また、追尾制御と光通信とを同時に実施する光通信追尾状態では、光アンテナ２が停止している状態で、ガルバノミラー１１が追尾方向とは反対方向に最大傾きまで回動した状態から、追尾方向に第２の角度閾値α２まで回動する間に、精追尾しながら光通信を実施する。ここで、第２の角度閾値α２は、ガルバノミラー１１が追尾方向とは反対方向に最大傾きまで回動した状態から、例えば追尾方向に最大傾きまで回動したときの角度である＋２θまたは−２θ、あるいはその近傍の角度とし、第１の角度閾値α１と同様に予め統合追尾制御部５に記憶しておく。
【００４３】
すなわち、図３に示すように、相手通信装置である飛翔体３１が西から東に反時計方向（＋方向）に移動している場合には、光アンテナ２を粗追尾部３により＋方向に１ステップ（例えば、＋θ）回動させて粗追尾すると同時に、ガルバノミラー１１を追尾方向とは反対方向に−θ回動させ、その状態からガルバノミラー１１が精追尾によって＋方向の第２の角度閾値α２まで回動する間に光通信を実施する。したがって、この光通信追尾状態におけるガルバノミラー１１による精追尾角度レンジは、最大２θとなり、前述した従来例の場合の２倍となる。なお、図４は、本実施の形態による前述したアイドル追尾状態および光通信追尾状態を含む全体の追尾動作を示している。
【００４４】
なお、第１の角度閾値α１および第２の角度閾値α２は、例えば光通信制御部５から与えられる相手通信装置の移動情報または過去の追尾履歴から予測される移動方向に基づいて設定する。
【００４５】
このように、本実施の形態では、少なくとも相手通信装置との光通信の実施時すなわち光通信追尾状態では、精追尾部４のガルバノミラー１１による精追尾動作が最も長い時間連続するように、統合追尾制御部６により粗追尾部３および精追尾部４の動作を制御して、相手通信装置の通信光軸を補正しながら光通信を実施する。
【００４６】
以下、本実施の形態の光通信装置による追尾制御について、図５に示すフローチャートを参照しながら、さらに詳細に説明する。なお、以下の説明では、図３に示したように飛翔体３１が西から東に反時計方向（＋方向）に移動するものとする。
【００４７】
先ず、統合追尾制御部６は、光通信制御部５からの通信開始コマンドの受信の有無を監視し（ステップＳ１）、通信開始コマンドがない場合すなわちアイドル追尾状態の場合には、精追尾部４の角度センサ１７で検出されるガルバノミラー１１の角度信号と光通信制御部５に記憶されている第１の角度閾値α１とを比較して、ガルバノミラー１１の角度が第１の角度閾値α１を超えているか否かを監視し（ステップＳ２）、超えている場合すなわちガルバノミラー１１の角度が第１の角度閾値α１よりも内側（＋側）に入っている場合には、ガルバノミラー１１の角度が第１の角度閾値α１よりも外側（−側）に戻るように、粗追尾部３のモータ駆動部７により光アンテナ２を追尾方向（＋方向）に回動させて（ステップＳ３）、ステップＳ２に戻る。
【００４８】
ステップＳ２において、ガルバノミラー１１の角度が第１の角度閾値α１よりも外側にあることが確認されたら、光通信制御部５から与えられる最適待機状態情報を受信して（ステップＳ４）、光アンテナ２およびガルバノミラー１１の追尾系の角度が最適待機状態となっているか否かを判定し（ステップＳ５）、最適待機状態になっていない場合には、最適待機状態となるように光アンテナ２およびガルバノミラー１１を駆動して（ステップＳ６）、ステップＳ５に戻り、最適待機状態になっている場合にはステップＳ１に戻ることで、光アンテナ２およびガルバノミラー１１を、ステップＳ１において通信開始コマンドを受信するまで、最適待機状態に制御する。
【００４９】
ここで、最適待機状態とは、例えば、粗追尾センサ９が矩形の場合、飛翔体３１の移動軌跡が当該センサ９の受光面対角線上の端から端を移動する状態で、且つ通信が開始されたときに、ガルバノミラー１１のみで連続して追尾できる時間が最長になると予測される状態であり、より具体的には、図３に示したように飛翔体３１が＋方向に移動している場合には、光アンテナ２が飛翔体３１に正対し、かつガルバノミラー１１が中立位置にある状態から、光アンテナ２の向きを＋方向にθ、ガルバノミラー１１を−方向にθオフセットさせた状態である。
【００５０】
一方、ステップＳ１において、統合追尾制御部６が光通信制御部５からの通信開始コマンドを受信したら、統合追尾制御部６は、粗追尾制御部１０および精追尾制御部１５に対してアイドル追尾制御中止指令を発信すると同時に、精追尾制御部１５に対して光通信追尾制御の指令を発信する。これにより、粗追尾動作は停止され、精追尾動作のみで光通信追尾制御が実施される。
【００５１】
この光通信追尾状態では、統合追尾制御部６において、精追尾部４の角度センサ１７で検出されるガルバノミラー１１の角度信号と光通信制御部５に記憶されている第２の角度閾値α２とを比較して、ガルバノミラー１１の角度が第２の角度閾値α２を超えているか否かを監視し（ステップＳ７）、超えていない場合には光通信制御部５からの通信終了コマンドを受信するまで精追尾を実行しながら光通信を実施し（ステップＳ８）、通信終了コマンドを受信したら粗追尾部３も含めてアイドル追尾状態に切り替えて、光通信制御部５からの新たな指令を待つ（ステップＳ９）。
【００５２】
また、ステップＳ７において、ガルバノミラー１１の角度が第２の角度閾値α２を超えた場合には、光通信制御部５にその旨を伝えると同時に、粗追尾部３も含めてアイドル追尾状態に切り替えて、光通信制御部５からの新たな指令を待つ（ステップＳ１０）。
【００５３】
このように、本実施の形態によれば、粗追尾の駆動源にステッピングモータを用いる安価な構成で、光通信追尾状態ではステッピングモータを停止した状態で、ガルバノミラー１１による精追尾角度レンジを、従来例の場合と比較して２倍の最大２θとすることができるので、ステッピングモータの駆動に基づく追尾誤差を生じることなく、光通信を効率よく実施することができる。
【００５４】
なお、本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。アイドル追尾制御および光通信追尾制御は、光通信制御部５からの指令によらず、過去の相手通信装置との追尾制御履歴を記憶装置に記憶し、相手通信装置の移動速度および移動方向が同じ場合には、記憶装置に記憶されている追尾制御情報を読み出して、相手通信装置を簡単に追尾制御することもできる。
【００５５】
【発明の効果】
本発明によれば、少なくとも相手通信装置との光通信の実施時に、精追尾部による精追尾動作が最も長い時間連続するように、統合追尾制御部により精追尾部および粗追尾部による追尾動作を制御するようにしたので、粗追尾の駆動源にステッピングモータを用いた場合でも、ステッピングモータの動作速度を遅くすることなく、それを停止した状態で精追尾動作が可能となる。したがって、安価な構成で、追尾誤差が少なく、かつ効率よく光通信を実施できる光通信装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態による光通信装置の概略構成を示す図である。
【図２】同じく、詳細な構成を示すブロック図である。
【図３】同じく、動作を説明するための図である。
【図４】同じく、動作を説明するための図である。
【図５】同じく、動作を説明するフローチャートである。
【図６】従来の光通信装置の構成を示す図である。
【図７】図６に示す光通信装置の動作を説明するフローチャートである。
【図８】同じく、動作を説明するための図である。
【図９】同じく、動作を説明するための図である。
【図１０】同じく、動作を説明するための図である。
【符号の説明】
１架台
２光アンテナ（光受信部）
３粗追尾部
４精追尾部
５光通信制御部
６統合追尾制御部
７モータ駆動部
８ビームスプリッタ
９粗追尾センサ
１０粗追尾制御部
１１ガルバノミラー
１２ビームスプリッタ
１３光通信受光部
１４精追尾センサ
１５精追尾制御部
１６光ファイバ
１７角度センサ
３１飛翔体（相手通信装置）

Claims

架台に対して回動自在に支持され、相手通信装置から出射される通信光を受光する光受信部と、
前記光受信部を回動させて前記相手通信装置からの通信光を比較的広い追尾角度レンジ内で粗追尾する粗追尾部と、
前記光受信部で受光された通信光を比較的狭い追尾角度レンジ内で偏向して精追尾する精追尾部と、
前記相手通信装置との光通信を制御する光通信制御部と、
前記光通信制御部からの指令信号を受けて、前記粗追尾部および前記精追尾部の動作を制御する統合追尾制御部とを具え、
少なくとも前記相手通信装置との光通信の実施時に、前記精追尾部による精追尾動作が最も長い時間連続するように、前記統合追尾制御部により前記粗追尾部および前記精追尾部による追尾動作を制御して、前記相手通信装置の通信光軸を補正しながら光通信を行うよう構成したことを特徴とする光通信装置。
前記粗追尾部は、
前記光受信部を回動させるモータ駆動部と、
前記光受信部で受光された通信光の受光位置を検出する粗追尾センサと、
前記粗追尾センサの出力に基づいて前記モータ駆動部による前記光受信部の回動を制御する粗追尾制御部とを有することを特徴とする請求項１に記載の光通信装置。
前記モータ駆動部は、駆動源としてのステッピングモータを有することを特徴とする請求項２に記載の光通信装置。
前記精追尾部は、
前記光受信部で受光された通信光を偏向する回動可能なガルバノミラーと、
前記ガルバノミラーで偏向された通信光を２方向に分離するビームスプリッタと、
前記ビームスプリッタで分離された一方の通信光を受光して前記光通信制御部へ導光する光通信受光部と、
前記ビームスプリッタで分離された他方の通信光を受光して、前記一方の通信光が前記光通信受光部に入射する基準受光位置からのずれを検出する精追尾センサと、
前記精追尾センサの出力に基づいて、通信光が前記精追尾センサの基準受光位置に入射するように前記ガルバノミラーの回動を制御する精追尾制御部とを有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光通信装置。
前記統合追尾制御部には、前記ガルバノミラーの回動範囲内において２つの角度閾値を設定し、これら角度閾値に基づいて前記精追尾制御部による前記ガルバノミラーの回動を制御するよう構成したことを特徴とする請求項４に記載の光通信装置。
前記角度閾値は、前記光通信制御部から与えられる前記相手通信装置の移動情報または過去の追尾履歴から予測される移動方向に基づいて設定することを特徴とする請求項５に記載の光通信装置。
前記光通信制御部は、前記統合追尾制御部に対して前記相手通信装置との光通信の未実施時に、前記相手通信装置からの通信光のみを追尾するアイドル追尾指令を与えるよう構成したことを特徴とする請求項５または６に記載の光通信装置。
前記アイドル追尾指令によるアイドル追尾状態では、前記角度閾値に基づいて前記統合追尾制御部により前記粗追尾部および前記精追尾部の動作を制御するよう構成したことを特徴とする請求項７に記載の光通信装置。
前記統合追尾制御部は、前記アイドル追尾時に、前記精追尾部に対して前記ガルバノミラーによる精追尾開始角度のオフセット指令を与えるよう構成したことを特徴とする請求項７または８に記載の光通信装置。