JP2007060308A - 光空間伝送システム - Google Patents

Abstract

【課題】 光ビームを空間に放射してデータ通信を行う際、光空間伝送装置を予め手動で対向させる必要がない光空間伝送システム１を提供すること。
【解決手段】 光空間伝送システム１は、第１の光空間伝送装置２１と第２の光空間伝送装置１１とを備える。第１の光空間伝送装置２１は、場所検知用光送信部２２および場所検知用光受信部２３とを含む。第２の光空間伝送装置１１は、場所検知用光反射部１９を含む。場所検知用光送信部２２の光軸と、場所検知用光受信部２３の光軸とは、平行である。
【選択図】 図３Ａ

Description

本発明は、光ビームを空間へ照射することができる光空間伝送装置を用いてデータ通信を行うための光空間伝送システムに関し、より特定的には、光空間伝送装置の位置を特定した上で、特定された位置に向けて光ビームを照射してデータ通信を行うことができる光空間伝送システムに関する。

従来の光空間伝送システムにおける光空間伝送装置内の光受信部は、一般的に、高速伝送を実現するために、低速伝送時に比べ、高速伝送時には、信号電力対雑音電力比（以下、ＳＮＲという）を大きくする必要がある。ＳＮＲを大きくするために、従来、光送信器から送信される光ビームの指向特性を狭指向化することによって、受光電力を大きくして、ＳＮＲを大きくする方法が用いられていた。受光電力を大きくするためには、光空間伝送装置間において、光ビームを送信する光送信部と、光ビームを受信する光受信部とは、高精度に光軸調整されていなければならない（例えば、特許文献１参照）。

図２６は、特許文献１に記載された従来の光空間伝送システムの構成を示す図である。図２６において、光空間伝送システムは、光送信器９１１から光通信ビーム９１６を空間に直接放射して光受信器９２１へデータを伝送する構成である。以下、図２６を参照しながら、従来の光空間伝送システムの動作について説明する。

変調回路９１３によって変調されたデータ信号は、半導体レーザ９１５に入力される。半導体レーザ９１５の出力である光通信ビーム９１６は、レンズ９１７を介して、光送信器９１１の外部空間に照射される。一方、光源制御回路９１２の制御に基づいて、光源９１４は、位置検出用光ビーム９１８を出力する。半導体レーザ９１５から出力される光通信ビーム９１６と、半導体レーザ９１５の周囲に配置された光源９１４から出力される位置検出用光ビーム９１８とは、光送信器９１１の外部空間に、それぞれ放射される。

光受信器９２１において、光通信ビーム９１６または位置検出用光ビーム９１８は、レンズ９２２を介して、光検出器９２３に入射する。光検出器９２３は、入射した信号を電気信号に変換して、復調回路９２４に入力すると共に、位置検出回路９２５に入力する。位置検出回路９２５は、当該電気信号に基づいて、光送信器９１１の位置を検出する。位置制御回路９２６は、位置検出回路９２５によって検出された位置に基づいて、光受信器９２１の位置を変化させるためのステージ９２７を制御する。

光源９１４は、半導体レーザ９１５の周囲に配置されている。光源９１４が配置される位置は、予め決められている。光源制御回路９１２は、異なる周波数の電気信号を各光源９１４に入力する。各光源９１４は、光源制御回路９１２からの電気信号に基づいて無変調光を変調し、位置検出用光ビーム９１８をそれぞれ出力する。位置検出回路９２５は、光検出器９２３から出力される電気信号の周波数を検出する。これによって、位置検出回路９２５は、複数の光源９１４の内、いずれの光源９１４からの位置検出用光ビーム９１８を強く受信しているかを検出することができる。いずれの光源９１４からの位置検出用光ビーム９１８を強く受信しているかを検出することができれば、半導体レーザ９１５と各光源９１４との位置関係は予め分かっているので、位置検出回路９２５は、光受信器９２１をどのような位置に移動させれば、光通信ビーム９１６の受信強度を高くすることができるか検出することができる。位置制御回路９２６は、位置検出回路９２５での検出結果に基づいて、ステージ９２７を制御して、位置検出用光ビーム９１６の中心にレンズ９２２が位置するように光受信器９２１を移動させる。これによって、光送信器９１１と光受信器９２１との間で、光通信ビーム９１６を用いて、データが送受信されることとなる。

他の従来の光空間伝送システムとして、光ビームを反射する多数のコーナーキューブを用いて、位置検出を行う光空間伝送システムがある（例えば、特許文献２参照）。

図２７は、特許文献２の光無線装置の構成を示す図である。以下、図２７を参照しながら、特許文献２に記載の従来の光無線装置の動作について説明する。

図２７に示す光無線装置は、各光軸が平行になるように発光部９３５と受光部９３３とが一体構成となった光送受信部９３１を有している。光無線装置は、送信用のパラボラリフレクタ９３６の光軸と、受信用のパラボラリフレクタ９３４の光軸とが平行となるように、組み立て時に調整される。また、光送受信部９３１の上部には、送受信部の周囲全周に渡ってアレイ状のコーナーキューブ９３２が設けられている。光送受信部９３１は、駆動部９３７を中心に可動可能である。さらに、光送受信部９３１は、駆動部９３８内に設けられた駆動手段によって、横方向に可動可能である。

図２８は、図２７に記載の光無線装置を用いた従来の光無線通信の概略を示す図である。以下、図２８を参照しながら、図２７の光無線装置を用いた従来の光無線通信の動作について説明する。

光無線装置は、発光部９３５からサーチ光を発光する。発光部９３５から発光されるサーチ光は、他方の光無線装置に備えられたコーナーキューブによって反射される。これによって、光無線装置は、他方の光無線装置が存在する位置を特定した後、データを送受信することができる。
特開平６−１６４５５０４号公報（第４頁、第１図） 特開２０００−２８６７９９号公報（第７頁、第５図）

特許文献１に記載の従来の光空間伝送システムにおいて、光送信器９１１の位置を特定するためには、光検出器９２３によって、位置検出用光ビーム９１８が検出されなければならない。しかし、複数の光源９１４が配置される範囲は、限られている。したがって、光送信器９１１から放射される位置検出用光ビーム９１８が届く範囲は、限られている。そのため、光送信器９１１から放射される位置検出用光ビーム９１８を受信するためには、光送信器９１１を光受信器９２１に対向する位置に、予め手動で配置させておく必要がある。このように、特許文献１に記載の従来の光空間伝送システムでは、光送信器９１１と光受信器９２１とを予め手動で対向させておかなければならないという問題点があった。

特許文献２に記載の従来の光無線装置において、光送受信部９３１の上部の周囲に取り付けられたコーナーキューブ９３２は、コーナーリフレクタをアレイ状にかつ広範囲に配置している。コーナーキューブ９３２に対し、他の光無線装置の発光部９３５から照射された光ビームは、いずれの方向から入射されても反射される。そのために、通信相手となる光無線装置の位置は、大まかにしか特定されない。したがって、光送受信部９３１の光軸は、大まかにしか調整されなかった。

また、特許文献２に記載の従来の光無線装置では、大まかな光軸調整しか行われない。したがって、光ビームは光送受信部９３１に正確に入射しないので、パラボラリフレクタ９３４が必要となる。したがって、装置が大型化するという問題があった。

それゆえに、本発明の目的は、光ビームを空間に放射してデータ通信を行う際、光空間伝送装置を予め手動で対向させる必要がない光空間伝送システムを提供することである。また、本発明の他の目的は、正確に光軸調整を行うことができる光空間伝送装置によって構成される光空間伝送システムを提供することである。さらに、本発明の他の目的は、小型な光空間伝送装置によって構成される光空間伝送システムを提供することである。

上記課題を解決するために、本発明は、以下のような特徴を有する。本発明は、エリア内に存在する複数の光空間伝送装置が空間へ光ビームを放射してデータ通信を行うための光空間伝送システムであって、場所検知用光ビームを空間に対し任意の方向に照射できる第１の光空間伝送装置と、第１の光空間伝送装置から照射された場所検知用光ビームが入射したら、場所検知用光ビームを第１の光空間伝送装置の存在する方向に反射する第２の光空間伝送装置とを備える。第２の光空間伝送装置は、周囲または一部に円環状に設けられており、断面が垂直に折れ曲がる形状であって、場所検知用光ビームが入射した場合、場所検知用光ビームを反射させる場所検知用光反射部を含む。第１の光空間伝送装置は、場所検知用光ビームを空間に対し任意の方向に照射できる場所検知用光送信部と、場所検知用光反射部によって反射された場所検知用光ビームの反射光を検出するための場所検知用光受信部とを含む。場所検知用光送信部の光軸と場所検知用光受信部の光軸とは、平行である。

本発明において、場所検知用光反射部は、円環状を有しており、断面が垂直に折れ曲がる形状である。したがって、場所検知用光ビームは、円環状の中心軸方向に入射された場合のみ、場所検知用光ビームの入射方向と平行に反射されることとなる。すなわち、場所検知用光受信部によって、反射光が検出された場合、場所検知用光ビームが照射された方向に、第２の光空間伝送装置が配置されていることとなる。したがって、場所検知用光ビームが照射された方向に、データ用の光ビームを照射すれば、第１の光空間伝送装置と第２の光空間伝送装置とは、データ通信を行うことができるようになる。このように、本発明によれば、光空間伝送装置を予め手動で対向させる必要がなく、正確に光軸調整を行うことができる光空間伝送システムが提供されることとなる。

好ましくは、場所検知用光反射部は、第２の光空間伝送装置の周囲に円環状に設けられた２面コーナーリフレクタであり、２面コーナーリフレクタの底面の幅をａとし、垂直面の幅をｂとする場合、場所検知用光送信部の光軸と場所検知用光受信部の光軸との間の距離は、２ａ×ｃｏｓθ_i（ただしθ_i＝ｔａｎ^-1（ａ／ｂ））以下であるとよい。

これにより、２面コーナーリフレクタの特定の位置に場所検知用光ビームが入射したときのみ、反射光が場所検知用光受信部で受光されることとなる。したがって、第１の光空間伝送装置は、正確に、第２の光空間伝送装置の位置を特定することができる。

好ましくは、場所検知用光送信部の光軸と場所検知用光受信部の光軸とが常に平行となるように、場所検知用光送信部と場所検知用光受信部とは、同時に移動可能とするとよい。

これにより、場所検知用光受信部は、容易に反射光を受光することができる。

好ましくは、第１の光空間伝送装置は、送信データをデータ用光ビームとして空間に対し任意の方向に照射できる少なくとも１つのデータ用光送信部と、場所検知用光受信部によって、反射光が検出された場合、少なくとも１つのデータ用光送信部の光軸が場所検知用光送信部の光軸と平行になるように、少なくとも１つのデータ用光送信部を移動させる可動装置とを含むとよい。

これにより、第１の光空間伝送装置から出力されるデータ用光ビームが確実に、第２の光空間伝送装置に届くこととなる。

好ましくは、第１の光空間伝送装置は、送信データをデータ用光ビームとして空間に対し任意の方向に照射できると共に、場所検知用光ビームを空間に対し任意の方向に照射できる場所検知用兼データ用光送信部と、場所検知用光受信部によって場所検知用光ビームの反射光が受光された場合、場所検知用兼データ用光送信部を固定する可動装置とを含むとよい。

このように、データ用光送信部と場所検知用光送信部とを共通化することによって、データ用光ビームを、場所検知用光ビームが照射された方向に容易に照射することができる。したがって、容易に光軸調整を行うことができる光空間伝送システムが提供されることとなる。

好ましくは、場所検知用兼データ用光送信部は、データ用光ビームを広がるように照射するとよい。

これにより、第２の光空間伝送装置側では、データ用光ビームを容易に受光することができる。

好ましくは、場所検知用光反射部は、場所検知用光ビームを反射し、データ用光ビームを透過させるとよい。

これにより、場所検知用光送受信部の光学系とデータ用光送受信部の光学系とを共通化することができるので、光軸調整がより簡易化される。

好ましくは、場所検知用光反射部は、データ用光ビームを受光する際、可動するとよい。

これにより、データ用光ビームが低損失で第２の光空間伝送装置で受光されることとなる。

好ましくは、データ用光ビームと場所検知用光ビームとは、異なる波長を有し、場所検知用兼データ用光送信部は、データ用光ビームを出力するためのデータ用光送信部と、場所検知用光ビームを出力するための場所検知用光送信部と、データ用光送信部から出力されたデータ用光ビームと場所検知用光送信部から出力された場所検知用光ビームとを波長多重するための波長多重部を有する。波長多重部によって波長多重された２つの光ビームは、同一の光軸方向に照射されるように調整されているとよい。

これにより、場所検知用光送信部の光学系とデータ用光送信部の光学系とを共通化した第１の光空間伝送装置が簡易に提供されることとなる。

好ましくは、第１の光空間伝送装置は、さらに、送信データを下りデータ用光ビームとして照射するための少なくとも１つの第１のデータ用光送信部と、第２の光空間伝送装置から送信される上りデータ用光ビームを受光するための少なくとも１つの第１のデータ用光受信部と、場所検知用光送信部、場所検知用光受信部、第１のデータ用光送信部、および第１のデータ用光受信部を空間に対し任意の方向に移動させるための第１の可動装置と、第１の可動装置の動きを制御するための第１の制御部とを含む。第２の光空間伝送装置は、下りデータ用光ビームを受光するための第２のデータ用光受信部と、上りデータ用光ビームを照射するための第２のデータ用光送信部と、第２のデータ用光受信部および第２のデータ用光送信部を空間に対し任意の方向に移動させるための第２の可動装置と、第２の可動装置の動きを制御するための第２の制御部とを含む。第１のデータ用光送信部の光軸と第１のデータ用光受信部の光軸とは、平行である。第２のデータ用光送信部の光軸と第２のデータ用光受信部の光軸とは、平行である。第１のデータ用光送信部の光軸と第１のデータ用光受信部の光軸との間の距離と、第２のデータ用光送信部の光軸と第２のデータ用光受信部の光軸との間の距離とは、等しい。第１の制御部は、データ通信を開始する際、場所検知用光ビームを照射しながら、少なくとも場所検知用光送信部および場所検知用光受信部が同時に空間に対し任意の方向に移動するように、第１の可動装置を制御し、反射光が場所検知用光受信部によって受光された場合、場所検知用光送信部および場所検知用光受信部を固定する。下りデータ用光ビームは、場所検知用光ビームの光軸と平行になるように、第１のデータ用光送信部によって照射される。第２の制御部は、第２のデータ用光送信部および第２のデータ用光受信部が同時に空間に対し任意の方向に移動するように、第２の可動装置を制御し、下りデータ用光ビームが第２のデータ用光受信部によって受光された場合、第２のデータ用光送信部および第２のデータ用光受信部を固定し、上りデータ用光ビームが出力されるように、第２のデータ用光送信部を制御する。

これにより、第２の光空間伝送装置は、第１の光空間伝送装置から照射される下りデータ用光ビームを自動的に受光することができるようになる。また、第１の光空間伝送装置は、第２の光空間伝送装置から照射される上りデータ用光ビームを自動的に受光することができるようになる。したがって、光空間伝送装置を予め手動で対向させることなく、正確に光軸調整が行われた上で、光ビームを送受信し合って、データ通信を行うことができる光空間伝送システムが提供されることとなる。さらに、従来と異なり、第１および第２の光伝送装置は、パラボラリフレクタを必要としないので、小型な光空間伝送装置によって構成される光空間伝送システムが提供されることとなる。

また、本発明は、エリア内に存在する複数の光空間伝送装置が空間へ光ビームを放射してデータ通信を行うための光空間伝送システムであって、場所検知用光ビームを空間に対して任意の方向に照射できる第１の光空間伝送装置と、第１の光空間伝送装置から照射された場所検知用光ビームが入射したら、場所検知用光ビームを第１の光空間伝送装置の存在する方向に反射する第２の光空間伝送装置とを備える。第２の光空間伝送装置は、形状が完全球体の一部であって、場所検知用光ビームが入射した場合、場所検知用光ビームを反射させる場所検知用光反射部を含む。第１の光空間伝送装置は、場所検知用光ビームを空間に対し任意の方向に照射できる場所検知用光送信部と、場所検知用光反射部によって反射された場所検知用光ビームの反射光を検出する場所検知用光受信部とを含む。場所検知用光送信部の光軸と場所検知用光受信部の光軸とは、平行である。

このように、場所検知用光反射部を完全球体の形状をした反射体とすることによって、より簡易に場所検知用光反射部を形成することができる。また、反射体が完全球体の形状をしているので、完全球体に対してほぼ垂直方向に、場所検知用光ビームが照射された場合のみ、反射光が場所検知用光受信部に入射されることとなる。したがって、場所検知用光ビームが照射された方向に、データ用の光ビームを照射すれば、第１の光空間伝送装置と第２の光空間伝送装置とは、データ通信を行うことができるようになる。このように、本発明によれば、光空間伝送装置を予め手動で対向させる必要がなく、正確に光軸調整を行うことができる光空間伝送システムが提供されることとなる。

好ましくは、第２の光空間伝送装置は、場所通知用信号を垂直方向に空間に放射する場所通知用信号送信部をさらに含む。第１の光空間伝送装置は、空間に放射された場所通知用信号を検知する場所通知用信号検知部と、場所通知用信号検知部によって場所通知用信号が検知された場合、場所通知用信号が検知された方向に場所検知用光ビームを照射するように、場所検知用光送信部を移動させ、場所検知用光ビームの照射方向が上下に移動するように、場所検知用光送信部を移動させるための可動装置とを含む。可動装置は、場所検知用光受信部によって反射光が受光された場合、場所検知用光送信部の移動を停止して、場所検知用光送信部を固定する。

このように、第２の光空間伝送装置が場所通知用信号を垂直方向に送信し、それを第１の光空間伝送装置が検知することで、第１の光空間伝送装置は、水平面方向に対し、第２の光空間伝送装置がどの方角に位置しているのかを判断することができる。第１の光空間伝送装置は、検知した方角に、場所検知用光送信部の光軸を調整し、水平面方向に対しては光軸を固定したまま、場所検知用光ビームを垂直方向に光軸の角度を変化させる。これにより、第２の光空間伝送装置の場所検知用光反射部に場所検知用光ビームがいずれは反射されることとなる。したがって、第１の光空間伝送装置は、第２の光空間伝送装置の位置を特定できる。このように、第２の光空間伝送装置から場所通知用信号を送信することによって、第１の光空間伝送装置から場所検知用光ビームが闇雲に照射される場合に比べ、より迅速に、第１の光空間伝送装置は、第２の光空間伝送装置の位置を特定することができる。

好ましくは、第２の光空間伝送装置は、場所通知用信号の送信軸が水平面に対して常に垂直となるように、場所通知用信号の送信軸を調整するための可動装置をさらに含むとよい。

これにより、第２の光空間伝送装置は、水平に対し、角度を持った場所に設置されていたとしても、場所通知用信号を常に垂直に送信することができる。したがって、第１の場所通知用信号検知部は、正確に、第２の光空間伝送装置が水平面に対し、どの方角に位置しているかを特定することができる。

また、本発明は、空間へ光ビームを放射して、他の光空間伝送装置との間でデータ通信を行うための光空間伝送装置であって、周囲または一部に円環状に設けられており、断面が垂直に折れ曲がる形状であって、他の光空間伝送装置から照射される場所検知用光ビームが入射した場合、場所検知用光ビームを反射させる場所検知用光反射部を含む。

好ましくは、場所検知用光反射部は、光空間伝送装置の周囲に円環状に設けられた２面コーナーリフレクタであり、２面コーナーリフレクタの底面の幅をａとし、垂直面の幅をｂとする場合、場所検知用光送信部の光軸と場所検知用光受信部の光軸との間の距離は、２ａ×ｃｏｓθ_i（ただしθ_i＝ｔａｎ^-1（ａ／ｂ））以下であるとよい。

好ましくは、場所検知用光反射部は、場所検知用光ビームを反射し、他の光空間伝送装置からのデータ用光ビームを透過させるとよい。

好ましくは、場所検知用光反射部は、データ用光ビームを受光する際、可動するとよい。

また、本発明は、空間へ光ビームを放射して、他の光空間伝送装置との間でデータ通信を行うための光空間伝送装置であって、形状が完全球体の一部であって、他の光空間伝送装置から照射される場所検知用光ビームが入射した場合、場所検知用光ビームを反射させる場所検知用光反射部を含む。

好ましくは、場所通知用信号を垂直方向に空間に放射する場所通知用信号送信部をさらに含むとよい。

好ましくは、場所通知用信号の送信軸が水平面に対して常に垂直となるように、場所通知用信号の送信軸を調整するための可動装置をさらに含むとよい。

本発明によれば、光空間伝送装置は、場所検知用光ビームを空間に放射した後、周囲に場所検知用光反射部を備えた別の光空間伝送装置からの反射光を受信することで、その光空間伝送装置の位置を自動的に特定し、特定した位置に向けて、データ用光ビームを送信することができる。したがって、光空間伝送装置を予め手動で対向させる必要がなく、正確に光軸調整を行うことができる光空間伝送装置を備えた光空間伝送システムが提供されることとなる。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係る光空間伝送システムの全体構成を示す概念図である。図１において、光空間伝送システム１は、ノードと呼ばれる複数の光空間伝送装置１１（以下、ノード１１という）と、サテライトと呼ばれる少なくとも１つの光空間伝送装置２１（以下、サテライト２１という）とを備える。なお、ノードおよびサテライトの個数は、図１に示した例に限られるものではない。

ノード１１は、例えばパソコンやテレビなどの端末に接続あるいは内蔵されている。ノード１１は、端末に固定されていてもよいし、端末と有線または無線で移動可能に接続されていてもよい。

サテライト２１は、典型的には、天井４００に取り付けられており、外部ネットワークなどへ接続されている。サテライト２１は、光ビームを空間に放射する。サテライト２１が照射した光ビームが、ノード１１によって反射された場合、サテライト２１は、反射光を受光して、当該ノード１１の位置を特定することができる。サテライト２１は、当該ノード１１に対して光ビームを用いてデータを送信する。ノード１１は、サテライト２１に光ビームを用いてデータを送信する。このように、ノード１１とサテライト２１との間で、光ビームを用いて、データを送受信がすることができる。ノード１１は、サテライト２１を介して、他のノード１１との間でデータを送受信することができ、また外部ネットワークとの間でデータを送受信することができる。

（第１の実施形態）
図２は、本発明の第１の実施形態に係るノード１１の概観概略を示す斜視図である。図２において、ノード１１は、台座１１ａと、光送受信部収納ケース１１ｂと、コーナーリフレクタ１２とを含む。

光送受信部収納ケース１１ｂは、サテライトとの間で光ビームを送受信するための光送受信部（後述）を収納するための透明または半透明のケースである。台座１１ａは、光送受信部収納ケース１１ｂを保持するための部材であって、円柱状である。コーナーリフレクタ１２は、光送受信部収納ケース１１ｂと台座１１ａとの境界部分に配置されており、円環状を有する。コーナーリフレクタ１２は、垂直に折れ曲がった断面構造を有する２面コーナーリフレクタであり、台座１１ａの上部と、光送受信部収納ケース１１ｂの下部側面とに密着している。コーナーリフレクタ１２は、光を反射することができる材質によって形成されている。本発明において用いられるコーナーリフレクタ１２は、２面コーナーリフレクタである。

光送受信部収納ケース１１ｂに収納されている光送受信部は、任意の方向に移動可能である。光送受信部を移動させるための可動装置は、光送受信部収納ケース１１ｂおよび台座１１ａに収納されている。

図３Ａは、本発明の第１の実施形態に係る光空間伝送システムでの光送受信およびデータ送受信の概略を説明するための図である。図３Ａにおいて、図２に示す部分と同様の機能を有する部分については、同一の参照符号を付し、詳しい説明を省略する。図３Ａにおいて、概念断面図で表されているノード１１と、天井４００などに設置された概念断面図で表されているサテライト２１とは、空間へ光ビームを直接照射すると共に、空間へ直接照射された光ビームを受光することによって、データを相互に送受信する。

図３Ａに示すように、ノード１１は、コーナーリフレクタ１２と、データ用光受信部１３と、データ用光送信部１４とを含む。サテライト２１は、場所検知用光送信器２２と、場所検知用光受信器２３と、データ用光送信器２４と、データ用光受信器２５とを含む。

場所検知用光送信器２２は、空間の任意の方向に、場所検知用光ビーム３１を照射することができるように、後述の可動装置によって移動可能である。場所検知用光送信器２２と、場所検知用光受信器２３と、データ用光送信器２４と、データ用光受信器２５とは、可動装置によって、同時に移動可能である。

データ送受信を開始する際、場所検知用光送信器２２は、場所検知用光ビーム３１を照射しながら、可動装置によって任意の方向に少しずつ移動させられる。照射された場所検知用光ビーム３１がノード１１に備えられたコーナーリフレクタ１２に入射すると、場所検知用光ビーム３１は、コーナーリフレクタ１２に入射された場所検知用光ビーム３１の光軸と平行となるように反射され、反射光３２として、サテライト２１に戻る。場所検知用光送信器２２の光軸と場所検知用光受信器２３の光軸とは、平行であり、第１の所定の距離（後述）だけ離れている。したがって、反射光３２は、サテライト２１の場所検知用光受信器２３で受光される。サテライト２１は、場所検知用光受信器２３によって反射光３２が受光された場合、場所検知用光送信器２２の移動を停止する。場所検知用光送信器２２の移動を停止した後、サテライト２１のデータ用光送信器２４は、ノード１１に対して、データ用光ビーム３３を送信する。

ノード１１のデータ用光受信器１３およびデータ用光送信器１４は、ノード１１に内蔵されている後述の可動装置によって、任意の方向に移動可能である。ノード１１のデータ用光受信器１３およびデータ用光送信器１４は、データの送受信を開始する場合、可動装置によって、任意の方向に少しずつ移動させられる。

データ用光受信器１３によってサテライト２１から照射されたデータ用光ビーム３３が受光されると、可動装置は、データ用光受信器１３の移動を停止する。その後、ノード１１は、データ用光送信器１４から、データ用光ビーム３４を照射する。データ用光送信器２４の光軸とデータ用光受信器２５の光軸とは、平行であり、第２の所定の距離だけ離れている。データ用光送信器１４の光軸とデータ用光受信器１３の光軸とは、平行であり、当該第２の所定の距離だけ離れている。したがって、データ用光送信器２４から出力されたデータ用光ビーム３３がデータ用光受信器１３によって受光される位置関係に、データ用光送信器２４、データ用光受信器２５、データ用光送信器１４、およびデータ用光受信器１３が配置された場合、データ用光送信器１４から出力されたデータ用光ビーム３４は、データ用光受信器２５に入射することとなる。

第１の実施形態では、場所検知用光送信器２２と、場所検知用光受信器２３と、データ用光送信器２４と、データ用光受信器２５とは、同時に移動するとしているので、場所検知用光送信器２２の光軸と、場所検知用光受信器２３の光軸と、データ用光送信器２４の光軸と、データ用光受信器２５の光軸とは、それぞれ平行である。

これによって、サテライト２１とノード１１とは、空間に照射された光ビームを用いて、データを双方向に送受信することができる。

図３Ｂは、場所検知用光送信器２２、場所検知用光受信器２３、データ用光送信器２４
、およびデータ用光受信器２５またはデータ用光受信器１３、およびデータ用光送信器１４（以下、光送受信部３ａという）を任意の方向に移動可能とするための機構の一例を示す図である。図３Ｂに示すように、光送受信部３ａは、第１の接合部３ｃによって軸棒３ｂと回動可能に接続されている。軸棒３ｂは、第２の接合部３ｄによって円板３ｅと回動可能に接続されている。光送受信部３ａは、第１の接合部３ｃを中心として、第１のサーボモータ（図示せず）によって、１８０度回動可能である。軸棒３ｂは、第２の接合部３ｄを中心として、第２のサーボモータ（図示せず）によって、１８０度回動可能である。円板３ｅは、第３のサーボモータ（図示せず）によって、軸棒３ｂの中心軸を中心として、３６０度回動可能である。第１〜第３のサーボモータを制御することによって、光送受信部３ａから出力される光ビームを任意の方向に向けることができる。なお、場所検知用光送信器２２、場所検知用光受信器２３、データ用光送信器２４、およびデータ用光受信器２５を含む光送受信部３ａは、軸棒３ｂに固定されて、回転しない構造であってもよい。

図４は、ノード１１に備えられたコーナーリフレクタ１２の拡大模式図である。以下、図４を参照ながら、コーナーリフレクタ１２における場所検知用光ビーム３１の反射について詳細に説明する。

コーナーリフレクタ１２において、底面の幅をａ、垂直面の幅をｂとする。場所検知用光ビーム３１は、入射角θ_iで入射する。コーナーリフレクタ１２に入射された場所検知用光ビーム３１は、反射の法則に従い、２度反射された後、場所検知用光ビーム３１と平行な反射光３２となって、サテライト２１の場所検知用光受信器２３に入射する。場所検知用光送信器２２の光軸と場所検知用光受信器２３の光軸との間の距離（第１の所定の距離）は、場所検知用光ビーム３１がコーナーリフレクタ１２の最も端に入射する場合における場所検知用光ビーム３１と反射光３２との間の距離（以下、最大距離という）以下でなければならない。図４から明らかなように、最大距離は、２ａ×ｃｏｓθ_i （ただし、θ_i＝ｔａｎ^-1（ａ／ｂ））で表される。反射光３２が場所検知用光受信器２３によって受光されるためには、場所検知用光ビーム３１は、コーナーリフレクタ１２の所定の位置に、入射しなければならない。サテライト２１の場所検知用光送信器２２の光軸と場所検知用光受信器２３の光軸との間の距離（以下、光軸差という）が、２ａ×ｃｏｓθ_i（ただしθ_i＝ｔａｎ^-1（ａ／ｂ））以下である場合、このような所定の位置は、必ず存在する。従って、サテライト２１の場所検知用光送信器２２の光軸と場所検知用光受信器２３の光軸との光軸差（第１の所定の距離）は、２ａ×ｃｏｓθ_i（ただしθ_i＝ｔａｎ^-1（ａ／ｂ））以下である。これによって、場所検知用光受信器２３は、反射光３２を効率良く受光することができる。なお、実際は、場所検知用光ビーム３１は、ある一定の幅を有しているので、上記所定の位置は、ある一定の範囲に属する。

図５は、サテライト２１の機能的構成を示すブロック図である。図５において、サテライト２１は、制御部１１１と、場所検知用光ビーム駆動部１２１と、場所検知用光ビーム処理部１２２と、データ信号処理部１２３と、データ送受信用駆動制御部１２４と、場所検知用光送信器２２と、場所検知用光受信器２３と、データ用光送信器２４と、データ用光受信器２５と、可動装置１１４とを含む。場所検知用光送信器２２および場所検知用光受信器２３、ならびにデータ用光送信器２４およびデータ用光受信器２５は、可動装置１１４によって、４つとも、同時に、動かされる。可動装置１１４は、たとえば図３Ｂに示す機構と複数のサーボモータとによって実現される。

制御部１１１は、制御信号５１を場所検知用光ビーム駆動部１２１に出力させるタイミングを制御している。制御部１１１は、常時、場所検知用光ビーム３１が場所検知用光送信器２２から出力されるように、当該タイミングを制御してもよいし、データ送受信を行う場合のみ場所検知用光ビーム３１が場所検知用光送信器２２から出力されるように、当該タイミングを制御してもよい。

場所検知用光送信器２２は、場所検知用光ビーム駆動部１２１からの制御信号５１に応じて、場所検知用光ビーム３１を出力する。場所検知用光受信器２３は、ノード側からの反射光３２を受光すると、反射光３２を電気信号に変換して、光ビーム受信信号５２として、場所検知用光ビーム処理部１２２に入力する。

場所検知用光ビーム処理部１２２は、場所検知用光受信器２３から光ビーム受信信号５２が入力されると、光ビーム処理信号５３を出力して、反射光３２を検知したことを制御部１１１へ伝える。

制御部１１１は、場所検知用光ビーム処理部１２２から光ビーム処理信号５３を受け取ると、データ用光送信器２４から下りデータ用光ビーム３３を出力させるために、データ信号処理部１２３を制御して、データ用電気信号５４を出力させる。データ用光送信器２４は、入力されるデータ用電気信号５４に基づいて、下りデータ用光ビーム３３を出力する。

データ用光受信器２５は、ノード１１側からの上りデータ用光ビーム３４を受信すると、上りデータ用光ビーム３４を電気信号に変換して、データ用受信電気信号５５として、データ信号処理部１２３に入力する。データ信号処理部１２３は、データ用光受信器２５によって、上りデータ用光ビーム３４が検知されたことを、制御部１１１に伝える。

データ送受信用駆動制御部１２４は、制御部１１１による制御に応じて、可動装置１１４を制御する。場所検知用光送信器２２および場所検知用光受信器２３ならびにデータ用光送信器２４およびデータ用光受信器２５は、可動装置１１４によって、任意の方向へ光ビームを照射できるように移動させられる。場所検知用光ビーム３１が反射し、かつ反射光３２が場所検知用光受信器２３によって受光された場合、サテライト２１は、反射光３２の方向にノードが存在するとして、場所検知用光送信器２２および場所検知用光受信器２３ならびにデータ用光送信器２４およびデータ用光受信器２５の移動を停止する。これらの移動を停止すると、サテライト２１は、場所検知用光ビーム３１の照射を停止する。データ用光送信器２４の光軸と場所検知用光送信器２２の光軸とは平行であるので、サテライト２１は、場所検知用光ビーム３１の光軸と同じ方向に、データ用光ビーム３３を照射する。

図６は、ノード１１の機能的構成を示すブロック図である。図６において、ノード１１は、制御部２１１と、場所検知用光反射部１９と、受光レベルモニタ部１１２、データ信号処理部１２３と、データ送受信用駆動制御部１２４と、データ用光受信器１３と、データ用光送信器１４と、可動装置１１５とを含む。

場所検知用光反射部１９は、場所検知用光送信器２２の光軸と場所検知用光受信器２３の光軸との光軸差が２ａ×ｃｏｓθ_i（ただしθ_i＝ｔａｎ^-1（ａ／ｂ））以下である場合、サテライト２１が照射した場所検知用光ビーム３１を反射することができる構造を有する。たとえば、場所検知用光反射部１９は、図４に示すようなコーナーリフレクタ１２によって実現される。

データ通信を開始する際、制御部２１１は、データ送受信用駆動装置部１２４に、可動装置１１５の制御を開始するように要求する。

データ送受信用駆動制御部１２４は、制御部２１１からの要求に応じて、可動装置１１５の制御を開始する。データ送受信用駆動制御部１２４は、可動装置１１５によって、データ用光送信器１４およびデータ用光受信器１３が同時に少しずつ任意の方向に移動させられるようにするためのデータ用制御信号５６を出力する。

可動装置１１５は、データ送受信用駆動制御部１２４から出力されるデータ用制御信号５６に応じて、データ用光送信器１４およびデータ用光受信器１３を少しずつ任意の方向へ同時に移動させる。可動装置１１５は、たとえば、図３Ｂに示す機構と複数のサーボモータとによって実現する。

データ用光受信器１３は、サテライト２１からのデータ用光ビーム３３を受光すると、データ用光ビーム３３を電気信号に変換して、受信電気信号５７として、受光レベルモニタ部１１２に入力する。

受光レベルモニタ部１１２は、受信電気信号５７に基づいて、データ用光ビーム３３の受光レベルを検出し、検出した受光レベルを制御部２１１に入力する。

制御部２１１は、受光レベルモニタ部１１２によって、検出された受光レベルが最大となると、データ送受信用駆動制御部１２４に指示して、可動装置１１５の動作を停止させる。これによって、データ用光受信器１３およびデータ用光送信器１４は、受光レベルが最大となる位置で固定される。

データ用光受信器１３は、サテライト２１からのデータ用光ビーム３３を受光すると、受信電気信号５７をデータ信号処理部１２３に入力する。

データ信号処理部１２３は、制御部２１１に受信電気信号５７を入力する。データ信号処理部１２３は、制御部２１１からの指示に応じて、データ用光送信器１４に、送信電気信号５９を入力する。

データ用光送信器１４は、送信電気信号５９を光信号に変換して、上りデータ用光ビーム３４として出力する。

以上のようにして、サテライト２１とノード１１との間で、光ビームを用いたデータの送受信が開始することとなる。

図７は、サテライト２１の動作を示すフローチャートである。以下、図７を参照しながら、サテライト２１の動作について説明する。

まず、制御部１１１は、制御信号５１を出力するように場所検知用光ビーム駆動部１２１を制御して、場所検知用光送信器２２に場所検知用光ビーム３１を出力させる（ステップＳ１０１）。

次に、制御部１１１は、駆動制御部１２４を制御する。それに応じて、駆動制御部１２４は、任意の方向に場所検知用光ビーム３１が照射されるように、可動装置１１４を制御し、可動装置１１４を少しずつ移動させる（ステップＳ１０２）。

次に、制御部１１１は、場所検知用光ビーム処理部１２２からの光ビーム処理信号５３に基づいて、反射光３２が場所検知用光受信器２３によって受光されたか否かを判断する（ステップＳ１０３）。

反射光３２が場所検知用光受信器２３によって受光されない場合、制御部１１１は、ステップＳ１０２の動作に戻って、場所検知用光ビーム３１の照射を継続させる。

反射光３２が場所検知用光受信器２３によって受光された場合、制御部１１１は、場所検知用光送信器２２から、場所検知用光ビーム３１が照射されることを停止させ、データ用光送信器２４から下りデータ用光ビーム３３が照射されるようにデータ信号処理部１２３を制御する（ステップＳ１０４）。

ステップＳ１０４の後、制御部１１１は、データ信号処理部１２３からの信号に基づいて、データ用光受信器２５によって上りデータ用光ビーム３４が受光されたか否かを判断する（ステップＳ１０５）。

上りデータ用光ビーム３４がデータ用光受信器２５によって受光された場合、制御部１１１は、下りデータ用光ビーム３３が照射されるように、データ信号処理部１２３を制御して、通信を開始する（ステップＳ１０６）。

一方、上りデータ用光ビーム３４がデータ用光受信器２５によって受光されていない場合、制御部１１１は、ステップＳ１０５の動作に戻る。

図８は、ノード１１の動作を示すフローチャートである。以下、図８を参照しながら、ノード１１の動作について説明する。

まず、制御部２１１は、データ送受信用駆動制御部１２４に、可動装置１１５の動作を開始させる。それに応じて、データ送受信用駆動制御部１２４は、データ用制御信号５６を出力して、可動装置１１５を任意の方向に少しずつ移動させる（ステップＳ２０１）。これによって、上りデータ用光ビーム３４が、少しずつ方向を変化させながら、任意の方向に照射されることとなる。

次に、制御部２１１は、受光レベルモニタ部１１２による受光レベルの検出結果に基づいて、下りデータ用光ビーム３３がデータ用光受信器１３によって受光されたか否かを判断する（ステップＳ２０２）。

下りデータ用光ビーム３３がデータ用光受信器１３によって受光されていない場合、制御部２１１は、ステップＳ２０１の動作に戻る。一方、下りデータ用光ビーム３３がデータ用光受信器１３によって受光された場合、制御部２１１は、ステップＳ２０３の動作に進む。

ステップＳ２０３において、制御部２１１は、受光レベルモニタ部１１２からの受光レベルをメモリ（図示せず）に格納する。

次に、制御部２１１は、データ送受信用駆動制御部１２４に、データ用光受信器１３およびデータ用光送信器１４の微少区間移動の開始を指示する。それに応じて、データ送受信用駆動制御部１２４は、可動装置１１５を制御して、データ用光受信器１３およびデータ用光送信器１４を微小区間移動させる（ステップＳ２０４）。データ用光受信器１３およびデータ用光送信器１４が微小区間移動することによって、データ用光受信器１３が光ビームを受光する方向（以下、受光方向という）は、微少区間移動する。なお、ステップＳ２０４において可動装置１１５が移動する微少区間は、ステップＳ２０１において可動装置１１５が移動する微少区間と同じであってもよいし、ステップＳ２０１において可動装置１１５が移動する微少区間よりも細かくてもよい。

制御部２１１は、受信方向を微少区間移動させた後の受信レベルが、制御部２１１にメモリされたメモリ値より大きいか否か判断する（ステップＳ２０５）。

受信方向を微少区間移動させた後の受信レベルが、制御部２１１にメモリされたメモリ値より大きい場合、ノード１１は、ステップＳ２０４の動作に戻って、受光方向を微少区間移動させる。

一方、受信方向を微少区間移動させた後の受信レベルが、制御部２１１にメモリされたメモリ値よりも大きくない場合、制御部２１１は、データ送受信用駆動制御部１２４を制御して、可動装置１１５の方向を移動前の位置に戻す（ステップＳ２０６）。

次に、制御部２１１は、データ信号処理部１２３を制御して、データ用光送信器１４から、上りデータ用光ビーム３４を送信して（ステップＳ２０７）、通信を開始する（Ｓ２０８）。

以上のように、第１の実施形態によれば、ノード１１は、円環状のコーナーリフレクタ１２を備える。一方、サテライト２１は、任意の方向に、場所検知用光ビーム３１を照射することができる。場所検知用光ビーム３１がコーナーリフレクタ１２に入射し、かつ反射光３２が場所検知用光受信器２３によって受光された場合、サテライト２１は、場所検知用光ビーム３１を照射した方向にノード１１が存在するとして、その方向に、下りデータ用光ビーム３３を照射する。ノード１１は、データ用光受信器１３およびデータ用光送信器１４を任意の方向に移動させながら、下りデータ用光ビーム３３の受光レベルが最大となる受光方向を探索する。データ用光送信器２４の光軸とデータ用光受信器２５の光軸との光軸差は、データ用光送信器１４の光軸とデータ用光受信器１３の光軸との光軸差と一致している。したがって、下りデータ用光ビーム３３の受光レベルが最大となる位置に、データ用光送信器１４およびデータ用光受信器１３が配置されれば、上りデータ用光ビーム３４は、データ用光受信器２５に適切に入射することとなる。よって、上りデータ用光ビーム３４および下りデータ用光ビーム３３を用いて、ノード１１とサテライト２１とは、データ通信を開始することができる。したがって、第１の実施形態によって、光ビームを空間に放射してデータ通信を行う際、光空間伝送装置を予め手動で対向させる必要がない光空間伝送システムが提供されることとなる。さらに、上記のようにサテライト２１およびノード１１を動作させることによって、正確に光軸調整を行うことができる光空間伝送装置によって構成される光空間伝送システムが提供されることとなる。

また、コーナーリフレクタ１２は、断面が垂直に折れ曲がる形状であって、かつ円環状を有している。したがって、コーナーリフレクタ１２における円環の中心軸の方向に向かって、場所検知用光ビーム３１が入射された場合のみ、反射光３２は、場所検知用光受信器２３によって受信される。すなわち、コーナーリフレクタ１２における円環の中心軸の方向以外に向かって、場所検知用光ビーム３１が入射された場合、反射光３２は、場所検知用光受信器２３によって受信されない。反射光３２が場所検知用光受信器２３によって受信された場合、場所検知用光ビーム３１は、コーナーリフレクタ１２における円環の中心軸の方向に向かって照射されていることとなる。したがって、下りデータ用光ビーム３３も、コーナーリフレクタ１２における円環の中心軸の方向に向かって、照射されることとなる。よって、ノード１１は、光送受信部を任意の方向に移動させることによって、必ず、下りデータ用光ビーム３３を受光することができる位置を見つけることができる。それゆえ、正確に光軸調整を行うことができる光空間伝送装置によって構成される光空間伝送システムが提供されることとなる。

さらに、第１の実施形態では、パラボラリフレクタを用いていないので、小型な光空間伝送装置によって構成される光空間伝送システムが提供されることとなる。

なお、上記実施形態では、コーナーリフレクタ１２は、ノード１１の光送受信部収納ケース１１ｂの周囲に円環状に設けられることとしたが、ノード１１の設置位置が限定されるのであれば、光送受信部収納ケース１１ｂの一部にのみ、設けられていてもよい。

なお、図１に示す光空間伝送装置は、ノードとして説明したが、同機能がサテライトに含まれていてもよい。

なお、コーナーリフレクタ１２の別の設置方法としては、たとえば、コーナーリフレクタを設けたい部分にのみ逆マスクをする方法や、銀などの反射材料を蒸着する方法などがある。

なお、場所検知用光反射部は、周囲または一部に円環状に設けられており、断面が垂直に折れ曲がる形状であって、場所検知用光ビームが入射した場合、場所検知用光ビームを反射させることができる構造であればよく、コーナーリフレクタ１２に限定されるものではない。

（第２の実施形態）
図９は、第２の実施形態に係るサテライト２１ａの機能的構成を示すブロック図である。図９において、図５に示すサテライト２１と同様の機能を有する部分については、同一の参照符号を付し、説明を省略する。

サテライト２１ａは、制御部３１１と、場所検知用光ビーム駆動部１２１と、場所検知用光ビーム処理部１２２と、データ信号処理部１２３と、場所検知用駆動制御部１２６と、データ送受信用駆動制御部１２４と、場所検知用光送信器２２と、場所検知用光受信器２３と、データ用光送信器２４と、データ用光受信器２５と、第１の可動装置１１６と、第２の可動装置１１７とを含む。場所検知用光送信器２２および場所検知用光受信器２３は、第１の可動装置１１６によって、同時に移動可能である。データ用光送信器２４およびデータ用光受信器２５は、第２の可動装置１１７によって、同時に移動可能である。

制御部３１１は、場所検知用光ビーム処理部１２２から光ビーム処理信号５３を受け取ると、場所検知用駆動制御部１２６を制御して、可動装置１１６を固定する。これにより、サテライト２１ａは、反射光３２を受光した方向に、ノードが存在することを検知する。

場所検知用駆動制御部１２６およびデータ送受信用駆動制御部１２５は、制御部３１１からの出力に応じて、可動装置１１６および可動装置１１７を制御する。場所検知用光送信器２２および場所検知用光受信器２３は、可動装置１１６によって、任意の方向へ場所検知用光ビームを照射できるように動かされる。データ用光送信器２４およびデータ用光受信器２５は、可動装置１１７によって、任意の方向へデータ用光ビームを照射できるように可動する。場所検知用光ビーム３１が反射された場合、サテライト２１ａは、反射光３２の方向にノードの位置を特定する。サテライト２１ａは、場所検知用光ビーム３１の照射を停止し、場所検知用駆動制御部１２６からの信号によって可動装置１１６を固定した後、場所検知用光ビーム３１が照射された方向に、データ用光ビーム３３を照射する。

第２の実施形態で用いられるノードの機能的構成は、第１の実施形態と同様であるので、図６を援用することとする。

図１０は、図９に示すサテライト２１ａの動作を示すフローチャートである。以下、図１０を参照しながら、サテライト２１ａの動作について説明する。

まず、制御部３１１は、場所検知用光ビーム駆動部１２１を制御して、場所検知用光送信器２２から場所検知用光ビーム３１を照射させる（ステップＳ３０１）。

次に、制御部３１１は、場所検知用駆動制御部１２６を制御する。それに応じて、場所検知用駆動制御部１２６は、任意の方向に場所検知用光ビーム３１が照射されるように、可動装置１１６を制御する（ステップＳ３０２）。

次に、制御部３１１は、場所検知用光ビーム処理部１２２から、光ビーム受信信号５２を受信したか否かを判断することによって、反射光３２が場所検知用光受信器２３によって受光されたか否かを判断する（ステップＳ３０３）。

反射光３２が場所検知用光受信器２３によって受光されない場合、ステップＳ３０１の動作に戻って、制御部３１１は、場所検知用駆動制御部１２６を制御することによって、場所検知用光ビーム３１を照射する。

一方、反射光３２が場所検知用光受信器２３によって受光された場合、制御部３１１は、データ送受信用駆動制御部１２４を制御して、データ用光送受信器の光軸を、場所検知用光送受信器の光軸と平行になるように調整して固定する（ステップＳ３０４）。

次に、制御部３１１は、場所検知用光ビーム駆動部１２１を制御して、場所検知用光送信器２２が場所検知用光ビーム３１を照射することを停止させて、データ用光送信器２４から下りデータ用光ビーム３３を照射させる（ステップＳ３０５）。

制御部３１１は、データ信号処理部１２３から、信号を受信したか否かを判断することによって、上りデータ用光ビーム３４がデータ用光受信器２５によって受光されたか否かを判断する（ステップＳ３０６）。

上りデータ用光ビーム３４がデータ用光受信器２５によって受光されない場合、ステップＳ３０５の動作に戻って、データ用光送信器２４は、さらに下りデータ用光ビーム３３を照射する。

一方、上りデータ用光ビーム３４がデータ用光受信器２５によって受光された場合、データ用光送信器２４から上り用光ビーム３４が照射されて、サテライト２１ａとノード１１とは、通信を開始する（ステップＳ３０７）。

以上のように、第２の実施形態によれば、サテライト２１ａ内の場所検知用光送信器２２および場所検知用光受信器２３は、可動装置１１６によって、同時に移動可能である。サテライト２１ａがノード１１の位置を検出した場合、制御部３１１は、場所検知用駆動制御部１２６を制御することによって、可動装置１１６を固定する。また、データ用光送信器２４およびデータ用光受信器２５は、可動装置１１７によって、同時に移動可能である。制御部３１１は、データ送信用駆動制御部１２５を制御することよって、データ用光送受信部の位置を、ノード１１が検出された方向に移動させる。これによって、場所検知用光送受信器の光軸と、データ用光送受信器との光軸が平行に調整され、正確に光軸調整を行うことができる光空間伝送装置によって構成される光空間伝送システムが提供されることとなる。

（第３の実施形態）
図１１は、本発明の第３の実施形態に係る光空間伝送システムの構成を示す図である。図１１において、第１の実施形態と同様の機能を有する部分については、同一の参照符号を付して、詳しい説明を省略する。

図１１において、サテライト２１ｂは、場所検知用兼データ用光送信器２６と、場所検知用兼データ用光受信器２７とを含む。

場所検知用兼データ用光送信器２６は、場所検知用光送信器およびデータ用光送信器として機能する。場所検知用兼データ用光送信器２６が場所検知用光送信器として機能するか、それともデータ用光送信器として機能するかは、制御部（図示せず）によって、制御される。場所検知用兼データ用光送信器２６が場所検知用光送信器として機能する場合、場所検知用兼データ用光送信器２６は、第１の実施形態と同様にして、場所検知用光ビーム３１を出力する。一方、データ用光送信器として機能する場合、場所検知用兼データ用光送信器２６は、下りデータ用光ビーム３５を照射する。

図１１に示すように、下りデータ用光ビーム３５は、広がるように照射されており、下りデータ用光ビーム３５の照射方向は、場所検知用光ビーム３１の照射方向に比べて広い。ノード１１のデータ用光受信器１３が下りデータ用光ビーム３５を受信することができるように、ノード１１のデータ用光受信器１３は、コーナーリフレクタ１２にできるだけ近い位置に移動される。これによって、ノード１１のデータ用光受信器１３は、下りデータ用光ビーム３５を受信することができる。

場所検知用兼データ用光受信器２７は、場所検知用光受信器およびデータ用光受信器として機能する。場所検知用兼データ用光受信器２７が場所検知用光受信器として機能するか、それともデータ用光受信器として機能するかは、制御部（図示せず）によって、制御される。場所検知用兼データ用光受信器２７が場所検知用光受信器として機能する場合、場所検知用兼データ用光受信器２７は、第１の実施形態と同様にして、反射光３２を受光する。一方、データ用光受信器として機能する場合、場所検知用兼データ用光受信器２７は、上りデータ用光ビーム３５ｂを受光する。

図１１に示すように、ノード１１のデータ用光送信器１４は、反射光３２に比べて広い照射幅を有する上りデータ用光ビーム３５ｂを出力する。これによって、サテライト２１ｂの場所検知用兼データ用光受信器２７は、上りデータ用光ビーム３５ｂを受光することができる。

以上のように、第３の実施形態によれば、場所検知用兼データ用光送信器が、場所検知用光送信器として機能するか、それともデータ用光送信器として機能するか、および場所検知用兼データ用光受信器が、場所検知用光受信器として機能するか、それともデータ用光受信器として機能するかは、制御部（図示せず）によって、それぞれ制御されている。これによって、データ用光送信器は、場所検知用光送信器を兼ねることができる。したがって、サテライト２１ａの小型化が実現される。

（第４の実施形態）
図１２は、第４の実施形態に係る光空間伝送システムの概略構成を示す図である。図１２において、図１１に示す部分と同様の機能を有する部分については、詳しい説明を省略する。

コーナーリフレクタ１２ａは、半透過特性を有する反射板である。コーナーリフレクタ１２ａは、波長がλ１の光ビームを反射し、波長がλ２の光ビームを透過することができる特性を有する。具体的には、コーナーリフレクタ１２ａは、たとえば、誘電体薄膜等によって構成される。

第４の実施形態において、サテライト２１ｅは、場所検知用兼データ用光送信器２６ａと、場所検知用兼データ用光受信器２７ａとを含む。ノード１１ｃは、データ用光送信器１４ａとデータ用光受信器１３ａとを含む。

場所検知用兼データ用光送信器２６ａは、波長がλ１の場所検知用光ビーム３１ａと、波長がλ２のデータ用光ビーム３３ａとを出力することができる。場所検知用光ビーム３１ａおよびデータ用光ビーム３３ａを出力するタイミングは、第２の実施形態と同様である。

場所検知用兼データ用光受信器２７ａは、場所検知用兼データ用光送信器２６ａから出力された波長がλ１の場所検知用光ビーム３１ａの反射光３２ａと、波長がλ２のデータ用光ビーム３４ａを受光することができる。

データ用光送信器１４ａは、波長がλ２の上りデータ用光ビーム３４ａを出力することができる。

データ用光受信器１３ａは、波長がλ２の下りデータ用光ビーム３３ａを受光することができる。

データ用光送信器１４ａおよびデータ用光受信器１３ａの移動、ならびに場所検知用兼データ用光送信器２６ａおよび場所検知用兼データ用光受信器２７ａの移動は、第１の実施形態と同様に、任意の方向に可能である。

これによって、下りデータ用光ビーム３３ａの透過光３６は、ノード１１ｃのデータ用光受信器１３ａで受信される。下りデータ用光ビーム３３ａの透過光３６がデータ用光受信器１３ａで受信されることで、場所検知用光送受信部の光学系とデータ用光送受信部の光学系とを共通化することができるので、光軸調整がより簡易化される。

図１３は、本発明の第４の実施形態に係る光空間伝送システムにおける光空間伝送装置に備えられたデータ送信部２６ａの構成を示す図である。

図１３において、データ送信部２６ａは、場所検知用光送信器２２ａと、データ用光送信器２４ａと、回折格子１２６ａと、レンズ１２９ａと、レンズ１２９ｂとを含む。場所検知用光送信器２２ａは、波長λ₁の光ビームを送信する。データ用光送信器２４ａは、波長λ₂の光ビームを送信する。場所検知用光送信器２２ａおよびデータ用光送信器２４ａは、それぞれレンズ１２９ａおよびレンズ１２９ｂを介し、回折格子１２６ａに場所検知用光ビームおよびデータ用光ビームを照射する。各光ビームの波長に対して、回折格子の周期を適切に設定すると共に、各送信器を適切に配置することによって、場所検知用光送信器から出力される波長λ１の光ビームとデータ用光送信器から出力される波長λ２の光ビームとは、同じ方向に照射されることとなる。

図１４は、図１３に示したデータ送信部２６ａの別のデータ送信部の構成を示す図である。図１４において、データ送信部２６ａは、場所検知用光送信器２２ｂと、データ用光送信器２４ｂ、光ファイバ１２８ａと、光ファイバ１２８ｂと、光ファイバ１２８ｃと、ＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：波長分割多重）カプラ１２７と、レンズ１２９ｃとを含む。場所検知用光送信器２２ｂとＷＤＭカプラ１２７とは、光ファイバ１２８ａを介して接続される。データ用光送信器２４ｂとＷＤＭカプラ１２７とは、光ファイバ１２８ｂを介して接続される。ＷＤＭカプラ１２７は、場所検知用光送信器２２ｂからの波長λ１の場所検知用の光信号と、データ用光送信器２４ｂからの波長λ２のデータ用の光信号とを波長多重して、第３の光ファイバ１２８ｃに送出する。第３の光ファイバ１２８ｃは、波長多重された光ビームを放射される。第３の光ファイバ１２８ｃから放射された光ビームは、レンズ１２９ｃによって、平行光に変換される。これによって、各光ビームの波長に対して、ＷＤＭカプラの周期を適切に設定すると共に、各送信器を適切に配置することによって、場所検知用光ビームとデータ用光ビームとは、同じ方向に照射されることとなる。

なお、図１４では、場所検知用光送信器とＷＤＭカプラとの接続、およびデータ用光送信器とＷＤＭカプラとの接続のために、光導波路が用いられてもよい。

以上のように、第４の実施形態によれば、場所検知用光ビームと、データ用光ビームとは、同じ方向に照射される。これによって、データ用光受信器１３ａは、効率よくデータ用光ビームを受光することができる。

または、コーナーリクレクタ１２ａは、波長λ₁の光ビームと波長λ₂の光ビームのそれぞれの波長に対して、場所検知用光ビームの波長λ₁に対しては反射するように、データ用光ビームの波長λ₂に対しては透過するような特性を有している。したがって、サテライト２１ｅが、場所検知用光ビームの反射光によって、ノード１１ｃの場所を特定した後は、データ用光送信器の光軸が調整される必要がない。したがって、簡易な構成のサテライトが提供されることとなる。

（第５の実施形態）
図１５は、本発明の第５の実施形態に係る光空間伝送システムの概略構成を示す図である。図１５において、図１２に示す部分と同様の機能を有する部分については、同一の参照符号を付し、詳しい説明を省略する。

図１５に示すように、コーナーリフレクタは、半透過特性を有する反射板１２ｂおよび１２ｃによって構成されている。反射板１２ｂおよび１２ｃは、データ通信の開始当初は、図１２に示すコーナーリフレクタ１２ａのように、垂直に折れ曲がるように密着している。サテライト２１ｅから下りデータ用光ビーム３３ａが照射された場合、可動装置（図示せず）によって、反射板１２ｂおよび１２ｃは、上下方向に移動させられる。これによって、下りデータ用光ビーム３３ａが半透過特性を有する反射板１２ｂおよび１２ｃを介することなく、データ用光受信器１３ａに受光されることとなる。また、上りデータ用光ビーム３４ａが半透過特性を有する反射板１２ｂおよび１２ｃを介することなく、伝送することとなる。

以下、動作を説明する。まず、場所検知用兼データ用光送信器２６ａは、場所検知用光ビーム３１ａを出力する。場所検知用光ビーム３１ａは、コーナーリフレクタの反射板１２ｂおよび１２ｃで反射された場合、反射光３２ａとして、反射される。

場所検知用光ビーム３１ａの一部は、透過光として、コーナーリフレクタの反射板１２ｂおよび１２ｃを透過する。

反射光３２ａは、場所検知用兼データ用光受信器２７ａで受光される。反射光３２ａが場所検知用兼データ用光受信器２７ａで受光された場合、場所検知用兼データ用光送信器２６ａは、データ用光ビーム３３ａを出力する。

データ用光送信器１４ａおよびデータ用光受信器１３ａは、任意の方向に移動している。データ用光受信器１３ａによって、データ用光ビーム３３ａが受光された場合、ノード１１ｄは、可動装置（図示せず）を用いて、反射板１２ｂおよび１２ｃを上下方向に移動させる。これによって、コーナーリフレクタの半透過性が調整される。結果、データ用光ビーム３３ａは、コーナーリフレクタを介さずに、データ用光受信器１３で受信されることとなる。

このように、コーナーリフレクタの半透過性を調整することで、データ用光受信器１３は、より少ない損失で、データ用光ビームを送受信することができる。

さらに、コーナーリフレクタの半透過性を利用した別のデータ送受信方法がある。以下、ノード内のコーナーリフレクタとデータ用光受信器との位置関係が分かっている場合のデータ用光ビームの照射方法について説明する。

場所検知用光ビームの反射光がサテライトの場所検知用兼データ用光受信器で受信された場合、場所検知用兼データ用光送信器および場所検知用兼データ用光受信器は、それぞれの光軸方向を、若干垂直方向に移動する。これによって、場所検知用兼データ用光送信器は、データ用光受信器に、効率よくデータ用光ビームを照射することができる。

以上のように、第５の実施形態によれば、コーナーリフレクタとして、半透過特性を有する反射板を用い、上下方向に可動する反射板を用いることによって、データ用光ビームは、コーナーリフレクタの背面に設置されたデータ用光受信器で受光されることとなる。したがって、データ用光受信器は、より少ない損失でデータ用光ビーム３３を送受信することができる。

（第６の実施形態）
図１６は、本発明の第６の実施形態に係る光空間伝送システムの概略構成を示す図である。図１６に示す光空間伝送システムは、１つのサテライトが複数のノードとの間でデータの送受信を行うシステムである。図１６において、概念断面図で表されているノード１１ｅと、天井４００などに設置された概念断面図で表されているサテライト２１ｃとは、空間へ光ビームを直接照射すると共に、空間へ直接照射された光ビームを受光することによって、データを相互に送受信する。なお、ノードおよびサテライトの個数は、図１６に示した例に限られるものではない。

図１６において、サテライト２１ｃは、場所検知用光送信器２２と、場所検知用光受信器２３と、複数のデータ用光送信器２４ａ，２４ｂ，２４ｃと、複数のデータ用光受信器２５ａ，２５ｂ，２５ｃとを含む。

各ノード１１ｅは、データ用光受信器１３ａと、データ用光送信器１４ａと、コーナーリフレクタ１２ａとを含む。

サテライト２１ｃは、第１の実施形態と同様にして、場所検知用光送信器２２および場所検知用光受信器２３を移動させ、場所検知用光ビームの反射光を受光できる位置を探す。反射光を受光した場合、サテライト２１ｃは、ある一組のデータ用光送信器およびデータ用光受信器を場所検知用光ビームの照射方向とこれらの光軸とが平行になるように移動させる。そして、サテライト２１ｃは、下りデータ用光ビームをデータ用光送信器に出力させる。

ノード１１ａのデータ用光受信器１３ａおよびデータ用光送信器１４ａは、第１の実施形態と同様にして、任意の方向に移動する。下りデータ用光ビームがデータ用光受信器１３ａによって受光された場合、ノード１１ａは、データ用光受信器１３ａおよびデータ用光送信器１４ａを固定して、上りデータ用光ビームの照射を開始する。これによって、ある一つのノード１１ａとサテライト２１ｃとの間のデータ通信が開始する。

次に、サテライト２１ｃは、場所検知用光送信器２２および場所検知用光受信器２３を移動させて、別のノードの位置検出を開始する。別のノードの位置が検出されたら、サテライト２１ｃは、その方向に、別のデータ用光受信器およびデータ用光送信器を移動させ、当該別のノードとのデータ通信を上記と同様に開始する。

図１７は、第６の実施形態に係るサテライト２１ｃの機能的構成を示すブロック図である。図１７において、サテライト２１ｃは、制御部４１１と、場所検知用光ビーム駆動部１２１と、場所検知用光ビーム処理部１２２と、場所検知用駆動制御部１２５と、場所検知用光送信器２２と、場所検知用光受信器２３と、複数のデータ信号処理部１２３と、複数のデータ送受信用駆動制御部１２４と、複数のデータ用光送信器２４と、複数のデータ用光受信器２５と、可動装置１１６と、複数の可動装置１１７とを含む。図１７において、図５に示すサテライトと同様の機能を有する部分については、同一の参照符号を付し、説明を省略する。場所検知用光送受信器とデータ用光送受信器とは、別々に移動する。

第６の実施形態では、複数のデータ用光送受信器（２４，２５）およびそれを動かすための複数の可動装置１１７が備わっている点以外は、第２の実施形態と同様である。すなわち、第６の実施形態では、制御部４１１の動作がことなる。以下、制御部４１１の動作を中心に、第６の実施形態に係るサテライト２１ｃの動作について説明する。

図１８は、第６の実施形態に係るサテライト２１ｃの動作を示すフローチャートである。

まず、制御部４１１は、制御信号５１を出力するように場所検知用光ビーム駆動部１２１を制御して、場所検知用光送信器２２に場所検知用光ビーム３１を照射させる（ステップＳ４０１）。

次に、制御部４１１は、場所検知用駆動制御部１２５を制御する。それに応じて、場所検知用駆動制御部１２５は、任意の方向に場所検知用光ビーム３１が照射されるように、可動装置１１６を制御する（ステップＳ４０２）。

次に、制御部４１１は、場所検知用光ビーム処理部１２２が光ビーム受信信号５２を受信したか否かを判断することによって、反射光３２が場所検知用光受信器２３によって受光されたか否かを判断する（ステップＳ４０３）。

反射光３２が場所検知用光受信器２３によって受光されない場合、制御部４１１は、ステップＳ４０１の動作に戻って、場所検知用光ビーム駆動部１２１を制御して、場所検知用光ビーム３１の照射を継続する。

一方、反射光３２が場所検知用光受信器２３によって受光された場合、制御部４１１は、場所検知用光ビーム駆動部１２１を制御して、場所検知用光送受信器の位置座標を格納する（ステップＳ４０４）。

次に、制御部４１１は、場所検知用光受信器の座標位置に最も近い場所に位置するデータ用光送受信器を検出する（ステップＳ４０５）。

次に、制御部４１１は、ステップＳ４０５で検出した場所検知用光受信器がすでにデータ通信に使用されているか否かを判断する（ステップＳ４０６）。すでにデータ通信に使用されている場合、制御部４１１は、当該データ用光送受信器を新たにデータ通信に用いる対象から外からはずして、ステップＳ４０５の動作に戻る。一方、すでにデータ通信に使用されていない場合、制御部４１１は、ステップＳ４０７の動作に進む。

ステップＳ４０７において、制御部４１１は、ステップＳ４０５で検出したデータ用光送受信器の光軸と、場所検知用光送受信器の光軸とが平行になるように、可動装置１１７をデータ送受信用可動制御部１２４に制御させる。その後、サテライト２１ｃは、第２の実施形態と同様にして、ノードとの間の通信を開始する（ステップＳ４０８）。

以上のように、第６の実施形態によれば、１つのサテライトは、複数のノードとの間でデータを送受信することができる。したがって、空間の広範囲に渡る領域において、１つのサテライトが、複数のノードとの間で、同時にデータを送受信することができるので、低コストな光空間伝送システムが提供されることとなる。

（第７の実施形態）
図１９は、本発明の第７の実施形態に係る光空間伝送システムでの光送受信およびデータ送受信の概略を説明するための図である。図１９に示すように、ノード４１は、半球状ハーフミラー１６と、データ用光受信器１３ｂと、データ用光送信器１４ｂとを含む。サテライト２１ｄは、場所検知用兼データ用光送信器２６ａと、場所検知用兼データ用光受信器２７ａとを含む。

場所検知用兼データ用光送信器２６ａは、空間の任意の方向に、場所検知用光ビーム３１を照射することができるように、前述の可動装置によって移動可能である。場所検知用兼データ用光送信器２６ａと、場所検知用兼データ用光受信器２７ａとは、同時に可動可能である。

データ送受信を開始する際、場所検知用兼データ用光送信器２６ａは、場所検知用光ビーム３１を照射しながら、任意の方向に少しずつ移動する。半球状ハーフミラー１６は、球体の上半分が反射面となる構造を有している。したがって、半球状ハーフミラー１６には、当該球体の中心を想定することができる。場所検知用光ビーム３１が当該球体のほぼ中心方向に入射された場合、場所検知用光ビーム３１は、反射され、場所検知用兼データ用光受信器２７ａの方向に戻り、場所検知用兼データ用光受信器２７ａで受光される。

場所検知用光ビームの反射光３２のビーム径がある程度大きくかつ場所検知用兼データ用光送信部２６ａと、場所検知用兼データ用光受信部２７ａとの場所が接近している場合には、場所検知用光ビーム３１が半球状ハーフミラー１６に対して、ほぼ垂直に照射されることによって、反射光３２は、場所検知用兼データ用光受信器２７ａで受光される。場所検知用兼データ用光受信部２７ａで反射光３２を検出することによって、サテライト２１ｄは、ノード４１の位置を特定することができる。

サテライト２１ｄは、場所検知用兼データ用光受信器２７ａによって反射光３２が受光された場合、場所検知用兼データ用光送信器２６ａおよび場所検知用兼データ用光受信器２７ａの移動を停止する。場所検知用兼データ用光送信器２６ａおよび場所検知用兼データ用光受信器２７ａの移動を停止した後、場所検知用兼データ用光送信器２６ａは、ノード４１に対して、データ用光ビーム３３を送信する。

ノード４１のデータ用光受信器１３ｂおよびデータ用光送信器１４ｂは、空間の任意の方向からの光ビームを受光可能であり、かつ空間の任意の方向に光ビームを照射することができるように、任意の方向に移動可能である。データ用光受信器１３ｂおよびデータ用光送信器１４ｂは、前述の可動装置によって同時に移動可能である。ノード４１のデータ用光受信器１３ｂおよびデータ用光送信器１４ｂは、データの送受信を開始する場合、任意の方向に少しずつ移動する。

データの送受信を行う際には、ノード４１は、半球状ハーフミラー１６から一部透過されたデータ用光ビームの透過光３６の受光パワーが最大となる位置で、データ用光受信器１３ｂおよびデータ用光送信器１４ｂを固定する。その後、ノード４１は、データ用光送信器１４ｂから、データ用光ビーム３４（図示せず）を照射する。データ用光ビーム３４は、半球状ハーフミラー１６により反射されて、場所検知用兼データ用光受信器２７ａで受光される。

これによって、サテライト２１ｄとノード４１とは、空間に照射された光ビームを用いて、データを双方向に送受信することができる。

このように、場所検知用光反射部として、球体状の一部を有するハーフミラー１６を用いることによって、サテライト２１ｄがノード４１を検知できる範囲が、広がる。これによって、ノード４１の設置場所の自由度が、向上する。

なお、半球状ハーフミラー１６は、半球状のガラスに誘電体多層膜や銀などを蒸着することによって形成することができる。

以上のように、第７の実施形態によれば、場所検知用光反射部は、半球状ハーフミラー１６として、ノード４１の球体状の上部に設置されている。

なお、場所検知用光反射部は、完全球体の一部のハーフミラーであれば、半球状でなくてもよい。

半球状ハーフミラー１６がノード４１の球体状の上部に設置されることによって、場所検知用光ビームの反射光３２のビーム径がある程度大きく、かつ場所検知用兼データ用光送信部２６ａと場所検知用兼データ用光受信部２７ａとの場所が接近している場合、場所検知用光ビーム３１が半球状ハーフミラー１６に対して、ほぼ垂直方向に入射された時のみ、場所検知用兼データ用光受信部２７ａでノード４１の場所検知用光ビームの反射光３２が検出されることとなる。これによって、サテライト２１ｄは、ノード４１の位置を特定することができる。したがって、サテライト２１ｄがノード４１を検知できる範囲が広がる。よって、ノード４１の設置場所の自由度が、向上する。

なお、半球状ハーフミラー１６の反射率を低下させて、データ用光ビーム３３の一部を透過光とすることによって、データ用光受信器１３ｂは、データ用光ビーム３３を直接受光することができる。これによって、サテライト２１ｄとノード４１との間での光軸調整が容易になる。

（第８の実施形態）
図２０は、本発明の第８の実施形態に係るノード４２の概観概略を示す斜視図である。図２０において、図３Ａに示すノード１１と同様の機能を有する部分について、同一の参照符号を付し、説明を省略する。なお、図２０に示す光空間伝送装置は、ノードとして説明するが、同機能がサテライトに含まれていてもよい。

図２０において、ノード４２は、コーナーリフレクタ１２と、データ用光送信器１４と、データ用光受信器１３と、場所通知用信号送信器１７とを含む。

場所通知用信号送信器１７は、ノード１１の上部に設けられている。場所通知用信号送信器１７は、場所通知用信号３７を、空間に垂直方向に放射する。場所通知用信号３７として、可視光信号、赤外線信号、無線信号などが利用される。場所通知用信号３７として、場所検知用光ビームよりも指向性が狭い、光ビームが用いられることが好ましい。これによって、サテライト２１は、より正確にノード１１の位置を特定することができる。

図２１は、本発明の第８の実施形態に係るサテライト２１ｆの構成概略を示す断面図である。図２１において、サテライト２１ｆは、場所検知用兼データ用光送信器２６と、場所検知用兼データ用光受信器２７と、場所通知用信号検知器２８とを含む。

図２１に示すように、場所通知用信号検知器２８は、可動装置（図示せず）によって、垂直方向の軸を中心に３６０°方向に回転可能である。これによって、場所通知用信号検出器２８は、場所通知用信号３７を、垂直方向の軌跡を持つ光線としてとらえることができる。場所通知用信号検出器２８は、当該軌跡上のいずれかの場所に、ノード４２の位置を特定することができる。場所通知用信号３７として可視光信号や赤外線信号を用いる場合には、場所通知用信号検知器２８として、広角のＣＣＤカメラが用いられることが好ましい。

また、場所通知用信号３７が無線信号の場合には、場所通知用信号検知器２８として、狭指向性のアンテナが用いられる。これによって、サテライト２１は、受信強度の最も大きい方向に、ノード４２の位置を特定することができる。

なお、図２１に示す光空間伝送装置は、サテライトとして説明するが、同機能がノードに含まれていてもよい。また、図２１において、場所通知用信号検知器２８は、垂直方向に対し、煽り角を持たせてもよいし、回転角度も３６０°より少なくてもよい。

図２２は、本発明の第８の実施形態に係る光空間伝送システムの概略構成を示す図である。図２２において、サテライト２１ｆがノード４２の位置検出を行う手順を説明する。

ノード４２は、垂直方向に場所通知用信号３７を送信する。サテライト２１ｆは、場所通知用信号検知器２８を用いて、周囲に位置するノード４２から送信される場所通知用信号３７の有無を、常に監視する。場所通知用信号検知器２８が、場所通知用信号３７を検出した場合、場所検知用兼データ用光送信器２６は、場所通知用信号３７を検出した方向に、場所検知用光ビーム３１ａを送信する。

次に、場所検知用光ビーム３１ａが場所通知用信号３７と交差するように、場所検知用兼データ用光送信器の方向は、垂直方向（図２２では方向３８）に変化する。場所検知用光ビーム３１ａは、ノード４２に備えられている場所検知用光反射部１９（図示せず）にある角度で照射される。場所検知用光ビーム３１ａは、反射光３２として、サテライト２１ｆの場所検知用兼データ用光受信器２７で検出される。これによって、サテライト２１ｆは、効率よくノードの位置を特定することができる。

図２３は、第８の実施形態に係るサテライト２１ｆの動作を示すフローチャートである。以下、図２３を参照しながら、第８の実施形態に係るサテライト２１ｆの動作について説明する。

サテライト２１ｆは、場所通知用信号検出器２８を用いて、ノード４２内の場所通知用信号送信器１７から照射された場所通知用信号３７を検出する（ステップＳ５０１）。

場所検知用兼データ用光送信器２６は、場所通知用光信号３７が検出された方向に、場所検知用光ビーム３１を送信する（ステップＳ５０２）。

サテライト２１ｆは、場所検知用光ビーム３１ａの送信方向を垂直方向に少しずつ移動させる（ステップＳ５０３）。

次に、サテライト２１ｆは、反射光３２が場所検知用兼データ用光受信器２７によって受光されたか否かを判断する（ステップＳ５０４）。

反射光３２が場所検知用兼データ用光受信器２７によって受光されない場合、制御部５１１は、ステップＳ５０２の動作に戻って、場所検知用光ビームの送信方向の移動を継続する。

一方、反射光３２が場所検知用兼データ用光受信器２７によって受光された場合、サテライト２１ｆは、場所検知用光ビームの照射を停止して、下りデータ用光ビームを照射する（ステップＳ５０５）。

次に、サテライト２１ｆは、上りデータ用光ビームを受光したか否かを判断する（ステップＳ５０６）。上りデータ用光ビームを受光していない場合、サテライト２１ｆは、ステップＳ５０６の動作に戻る。一方、上りデータ用光ビームを受光した場合、サテライト２１ｆは、データ通信を開始する（ステップＳ５０７）。

図２４は、第８の実施形態に係るノード４２の動作を示すフローチャートである。以下、図２４を参照しながら、ノード４２の動作について説明する。

まず、ノード４２は、場所通知用信号３７を、垂直方向に送信する（ステップＳ６０１）。次に、ノード４２は、データ用光送受信器を少しずつ移動させる（ステップＳ６０２）。

次に、ノード４２は、サテライト２１ｆからの下りデータ用光ビームを受光したか否かを判断する（ステップＳ６０３）。下りデータ用光ビームを受光していない場合、ノード４２は、ステップＳ６０２の動作に戻って、データ用光送受信器の移動を継続する。一方、下りデータ用光ビームを受光した場合、ノード４２は、受信レベルをメモリし（ステップＳ６０４）、ステップＳ６０５の動作に進む。

ステップＳ６０５において、ノード４２は、データ用光送受信器を微小区間移動させる。

次に、ノード４２は、微少区間移動後の受信レベルが、メモリ値より大きいか否か判断する（ステップＳ６０６）。

微少区間移動後の受信レベルがメモリ値よりも大きい場合、ノード４２は、ステップＳ６０５の動作に戻って、データ用光送受信器の微少区間移動を継続する。一方、微少区間移動後の受信レベルがメモリ値よりも大きくない場合、ノード４２は、ステップＳ６０７の動作に進む。

ステップＳ６０７において、ノード４２は、データ用光送受信器を移動前の位置に戻す。その後、ノード４２は、上りデータ用光ビームを送信して（ステップＳ６０８）、サテライト２１ｆとの間でのデータ通信を開始し（ステップＳ６０９）、場所通知用信号を停止する（ステップＳ６１０）。

以上のように、第８の実施形態によれば、ノード４２は、場所通知用信号３７を、空間に垂直に照射する。サテライト２１ｆは、場所検知用信号検出器２８を水平方向に移動させながら、場所通知用信号３７を検知する。サテライト２１ｆは、垂直方向に照射された場所通知用信号３７を、垂直方向の軌跡として検出することができる。これによって、サテライト２１ｆは、垂直方向のいずれかの方向に、ノード４２が位置されているかを検知することができる。サテライト２１ｆは、場所通知用信号３７を検出した方向に、場所検知用光ビーム３１ａを送信する。場所検知用光ビーム３１ａの方向は、垂直方向に変化する。これによって、サテライト２１ｆは、ノード４２の位置を迅速かつ正確に検出することができる。

（第９の実施形態）
図２５は、本発明の第９の実施形態に係る光空間伝送システムの構成概略を示す図である。

図２５に示すように、ノード４３は、上下方向に回転する機能と、左右方向に回転する機能とを有する水平保持機構部１８を備える。例えば、ノード４３が傾斜を持った台４４に設置された場合でも、場所通知用信号送信器は、場所通知用信号３７を常に垂直方向に送信できる。これによって、ノード４３の設置場所にかかわらず、場所通知用信号送信器１７は、場所通知用信号３７を、常に垂直方向に送信することができ、サテライト２１ｆは、ノード４３の正確な位置を特定することができる。

本発明に係る光空間伝送システムは、光空間伝送装置の位置を自動的に特定することができ、光通信分野等において有用である。

本発明の実施形態に係る光空間伝送システムの全体構成を示す概念図 本発明の第１の実施形態に係るノード１１の概観概略を示す斜視図 本発明の第１の実施形態に係る光空間伝送システムでの光送受信およびデータ送受信の概略を説明するための図 場所検知用光送信器２２，場所検知用光受信器２３，データ用光送信器２４，データ用光受信器２５またはデータ用光受信器１３，データ用光送信器１４（以下、光送受信部３ａという）を任意の方向に移動可能とするための機構を示す図 ノード１１に備えられたコーナーリフレクタ１２の拡大模式図 サテライト２１の機能的構成を示すブロック図 ノード１１の機能的構成を示すブロック図 サテライト２１の動作を示すフローチャート ノード１１の動作を示すフローチャート 第２の実施形態に係るサテライト２１の機能的構成を示すブロック図 図９に示すサテライト２１を用いたデータ送受信のフローチャート 本発明の第３の実施形態に係わる光空間伝送システムの構成を示す図 第４の実施形態に係る光空間伝送システムの概略構成を示す図 本発明の第４の実施形態に係る光空間伝送システムにおける光空間伝送装置に備えられたデータ送信部２６ａの構成を示す図 図１２に示したデータ送信部２６ａの別のデータ送信部の構成を示す図 本発明の第５の実施形態に係る光空間伝送システムの概略構成を示す図 本発明の第６の実施形態に係る光空間伝送システムの概略構成を示す図 図１７は、第６の実施形態に係るサテライト２１ｃの機能的構成を示すブロック図 第６の実施形態に係るサテライト２１ｃの動作を示すフローチャート 本発明の第７の実施形態に係る光空間伝送システムでの光送受信およびデータ送受信の概略を説明するための図 本発明の第８の実施形態に係るノード４２の概観概略を示す斜視図 本発明の第８の実施形態に係るサテライト２１ｆの構成概略を示す断面図 本発明の第８の実施形態に係る光空間伝送システムの概略構成を示す図 第８の実施形態に係るサテライト２１ｆの動作を示すフローチャート 第８の実施形態に係るノード４２の動作を示すフローチャート 本発明の第９の実施形態に係る光空間伝送システムの構成概略を示す図 特許文献１に記載された従来の光空間伝送システムの構成を示す図 特許文献２の光無線装置の構成を示す図 図２７に記載の光無線装置を用いた従来の光無線通信の概略を示す図

符号の説明

３ａ 光送受信部
３ｂ 軸棒
３ｃ 第１の接合部
３ｄ 第２の接合部
３ｅ 円板
１１、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、４１、４２、４３、４４ ノード
１１ａ 台座
１１ｂ 光送受信部収納ケース
１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ コーナーリフレクタ
１３、１３ａ、１３ｂ、２５、２５ａ、２５ｂ、２５ｃ データ用光受信器
１４、１４ａ、１４ｂ、２４、２４ａ、２４ｂ、２４ｃ データ用光送信器
１６ 半球状ハーフミラー
１５ 透明ガラス
１７ 場所通知用信号送信器
１８ 水平保持機構部
１９ 場所検知用光反射部
２１、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｆ サテライト
２２、２２ａ、２２ｂ 場所検知用光送信器
２３ 場所検知用光受信器
２６、２６ａ 場所検知用兼データ用光送信器
２７、２７ａ 場所検知用兼データ用光受信器
２８ 場所通知信号用検知器
３１、３１ａ 場所検知用光ビーム
３２、３２ａ 場所検知用光ビームの反射光
３３、３３ａ、３３ｎ、３４、３４ａ、３４ｎ、３５、３５ａ データ用光ビーム
３５ｂ 上りデータ用光ビーム
３６ データ用光ビームの透過光
３７ 場所通知用信号
３８ 場所検知用光ビームの可動方向
４００ 天井
４４ 台
５１ 制御信号
５２ 光ビーム受信信号
５３ 光ビーム処理信号
５４ データ用電気信号
５５ データ用受信電気信号
５６ データ用制御信号
５７ 受信電気信号
５８ データ用光受信信号
５９ 送信電気信号
１１１ ２１１ ３１１ ４１１ ５１１ 制御部
１１２ 受光レベルモニタ部
１１４ １１５ １１６ １１７ １１８ 可動装置
１２１ 場所検知用光ビーム駆動部
１２２、１２２ａ 場所検知用光ビーム処理部
１２３ データ信号処理部
１２４ データ送受信用駆動制御部
１２５ 場所検知用駆動制御部
１１２ 受光レベルモニタ部
１２６ａ 回折格子
１２７ ＷＤＭカプラ
１２８ａ、１２８ｂ、１２８ｃ 光ファイバ
１２９ａ、１２９ｂ、１２９ｃ レンズ
ａ ２面コーナーリフレクタの底面の幅
ｂ ２面コーナーリフレクタの垂直面の幅
θ_i 場所検知用光ビームの入射角
λ１、λ２ 波長
９１１ 光送信器
９１２ 光源制御回路
９１３ 変調回路
９１４ 光源
９１５ 半導体レーザ
９１６ 光通信ビーム
９１７、９２２ レンズ
９１８ 位置検出用光ビーム
９２１ 光受信器
９２３ 光検出器
９２４ 復調回路
９２５ 位置検出回路
９２６ 位置制御回路
９２７ ステージ
９３１ 光送受信部
９３２ コーナーキューブ
９３３ 受光部
９３４、９３６ パラボラリフレクタ
９３５ 発光部
９３７、９３８ 駆動部

Claims (20)

1. エリア内に存在する複数の光空間伝送装置が空間へ光ビームを放射してデータ通信を行うための光空間伝送システムであって、
   場所検知用光ビームを空間に対し任意の方向に照射できる第１の光空間伝送装置と、
   前記第１の光空間伝送装置から照射された前記場所検知用光ビームが入射したら、前記場所検知用光ビームを前記第１の光空間伝送装置の存在する方向に反射する第２の光空間伝送装置とを備え、
   前記第２の光空間伝送装置は、周囲または一部に円環状に設けられており、断面が垂直に折れ曲がる形状であって、前記場所検知用光ビームが入射した場合、前記場所検知用光ビームを反射させる場所検知用光反射部を含み、
   前記第１の光空間伝送装置は、
   前記場所検知用光ビームを空間に対し任意の方向に照射できる場所検知用光送信部と、
   前記場所検知用光反射部によって反射された前記場所検知用光ビームの反射光を検出するための場所検知用光受信部とを含み、
   前記場所検知用光送信部の光軸と前記場所検知用光受信部の光軸とは、平行であることを特徴とする、光空間伝送システム。
2. 前記場所検知用光反射部は、第２の光空間伝送装置の周囲に円環状に設けられた２面コーナーリフレクタであり、
   前記２面コーナーリフレクタの底面の幅をａとし、垂直面の幅をｂとする場合、前記場所検知用光送信部の光軸と前記場所検知用光受信部の光軸との間の距離は、２ａ×ｃｏｓθ_i（ただしθ_i＝ｔａｎ^-1（ａ／ｂ））以下であることを特徴とする、請求項１に記載の光空間伝送システム。
3. 前記場所検知用光送信部の光軸と前記場所検知用光受信部の光軸とが常に平行となるように、前記場所検知用光送信部と前記場所検知用光受信部とは、同時に移動可能であることを特徴とする、請求項１に記載の光空間伝送システム。
4. 前記第１の光空間伝送装置は、
   送信データをデータ用光ビームとして空間に対し任意の方向に照射できる少なくとも１つのデータ用光送信部と、
   前記場所検知用光受信部によって、前記反射光が検出された場合、前記少なくとも１つのデータ用光送信部の光軸が前記場所検知用光送信部の光軸と平行になるように、前記少なくとも１つのデータ用光送信部を移動させる可動装置とを含む、請求項１に記載の光空間伝送システム。
5. 前記第１の光空間伝送装置は、
   送信データをデータ用光ビームとして空間に対し任意の方向に照射できると共に、前記場所検知用光ビームを空間に対し任意の方向に照射できる場所検知用兼データ用光送信部と、
   前記場所検知用兼データ用光受信部によって前記場所検知用光ビームの前記反射光が受光された場合、前記場所検知用兼データ用光送信部を固定する可動装置とを含むことを特徴とする、請求項１に記載の光空間伝送システム。
6. 前記場所検知用兼データ用光送信部は、前記データ用光ビームを広がるように照射することを特徴とする、請求項５に記載の光空間伝送システム。
7. 前記場所検知用光反射部は、前記場所検知用光ビームを反射し、前記データ用光ビームを透過させることを特徴とする、請求項５に記載の光空間伝送システム。
8. 前記場所検知用光反射部は、前記データ用光ビームを受光する際、可動することを特徴とする、請求項６に記載の光空間伝送システム。
9. 前記データ用光ビームと前記場所検知用光ビームとは、異なる波長を有し、
   前記場所検知用兼データ用光送信部は、
   前記データ用光ビームを出力するためのデータ用光送信部と、
   前記場所検知用光ビームを出力するための場所検知用光送信部と、
   前記データ用光送信部から出力された前記データ用光ビームと前記場所検知用光送信部から出力された前記場所検知用光ビームとを波長多重するための波長多重部とを有し、
   前記波長多重部によって波長多重された２つの光ビームは、同一の光軸方向に照射されるように調整されていることを特徴とする、請求項５に記載の光空間伝送システム。
10. 前記第１の光空間伝送装置は、さらに、
    送信データを下りデータ用光ビームとして照射するための少なくとも１つの第１のデータ用光送信部と、
    前記第２の光空間伝送装置から送信される上りデータ用光ビームを受光するための少なくとも１つの第１のデータ用光受信部と、
    前記場所検知用光送信部、前記場所検知用光受信部、前記第１のデータ用光送信部、および前記第１のデータ用光受信部を空間に対し任意の方向に移動させるための第１の可動装置と、
    前記第１の可動装置の動きを制御するための第１の制御部とを含み、
    前記第２の光空間伝送装置は、
    前記下りデータ用光ビームを受光するための第２のデータ用光受信部と、
    上りデータ用光ビームを照射するための第２のデータ用光送信部と、
    前記第２のデータ用光受信部および前記第２のデータ用光送信部を空間に対し任意の方向に移動させるための第２の可動装置と、
    前記第２の可動装置の動きを制御するための第２の制御部とを含み、
    前記第１のデータ用光送信部の光軸と前記第１のデータ用光受信部の光軸とは、平行であり、
    前記第２のデータ用光送信部の光軸と前記第２のデータ用光受信部の光軸とは、平行であり、
    前記第１のデータ用光送信部の光軸と前記第１のデータ用光受信部の光軸との間の距離と、前記第２のデータ用光送信部の光軸と前記第２のデータ用光受信部の光軸との間の距離とは、等しく、
    前記第１の制御部は、データ通信を開始する際、前記場所検知用光ビームを照射しながら、少なくとも前記場所検知用光送信部および前記場所検知用光受信部が同時に空間に対し任意の方向に移動するように、前記第１の可動装置を制御し、前記反射光が前記場所検知用光受信部によって受光された場合、前記場所検知用光送信部および前記場所検知用光受信部を固定し、
    前記下りデータ用光ビームは、前記場所検知用光ビームの光軸と平行になるように、前記第１のデータ用光送信部によって照射され、
    前記第２の制御部は、前記第２のデータ用光送信部および前記第２のデータ用光受信部が同時に空間に対し任意の方向に移動するように、前記第２の可動装置を制御し、前記下りデータ用光ビームが前記第２のデータ用光受信部によって受光された場合、前記第２のデータ用光送信部および前記第２のデータ用光受信部を固定し、前記上りデータ用光ビームが出力されるように、前記第２のデータ用光送信部を制御することを特徴とする、請求項１に記載の光空間伝送システム。
11. エリア内に存在する複数の光空間伝送装置が空間へ光ビームを放射してデータ通信を行うための光空間伝送システムであって、
    場所検知用光ビームを空間に対して任意の方向に照射できる第１の光空間伝送装置と、
    前記第１の光空間伝送装置から照射された前記場所検知用光ビームが入射したら、前記場所検知用光ビームを前記第１の光空間伝送装置の存在する方向に反射する第２の光空間伝送装置とを備え、
    前記第２の光空間伝送装置は、形状が完全球体の一部であって、前記場所検知用光ビームが入射した場合、前記場所検知用光ビームを反射させる場所検知用光反射部を含み、
    前記第１の光空間伝送装置は、
    前記場所検知用光ビームを空間に対し任意の方向に照射できる場所検知用光送信部と、
    前記場所検知用光反射部によって反射された前記場所検知用光ビームの反射光を検出する場所検知用光受信部とを含み、
    前記場所検知用光送信部の光軸と前記場所検知用光受信部の光軸とは、平行であることを特徴とする、光空間伝送システム。
12. 前記第２の光空間伝送装置は、場所通知用信号を垂直方向に空間に放射する場所通知用信号送信部をさらに含み、
    前記第１の光空間伝送装置は、
    空間に放射された前記場所通知用信号を検知する場所通知用信号検知部と、
    前記場所通知用信号検知部によって前記場所通知用信号が検知された場合、場所通知用信号が検知された方向に前記場所検知用光ビームを照射するように、前記場所検知用光送信部を移動させ、前記場所検知用光ビームの照射方向が上下に移動するように、前記場所検知用光送信部を移動させるための可動装置とを含み、
    前記可動装置は、前記場所検知用光受信部によって前記反射光が受光された場合、前記場所検知用光送信部の移動を停止して、前記場所検知用光送信部を固定することを特徴とする、請求項１１に記載の光空間伝送システム。
13. 前記第２の光空間伝送装置は、前記場所通知用信号の送信軸が水平面に対して常に垂直となるように、前記場所通知用信号の送信軸を調整するための可動装置をさらに含む、請求項１２に記載の光空間伝送システム。
14. 空間へ光ビームを放射して、他の光空間伝送装置との間でデータ通信を行うための光空間伝送装置であって、
    周囲または一部に円環状に設けられており、断面が垂直に折れ曲がる形状であって、前記他の光空間伝送装置から照射される場所検知用光ビームが入射した場合、前記場所検知用光ビームを反射させる場所検知用光反射部を含むことを特徴とする、光空間伝送装置。
15. 前記場所検知用光反射部は、前記光空間伝送装置の周囲に円環状に設けられた２面コーナーリフレクタであり、
    前記２面コーナーリフレクタの底面の幅をａとし、垂直面の幅をｂとする場合、前記場所検知用光送信部の光軸と前記場所検知用光受信部の光軸との間の距離は、２ａ×ｃｏｓθ_i（ただしθ_i＝ｔａｎ^-1（ａ／ｂ））以下であることを特徴とする、請求項１５に記載の光空間伝送装置。
16. 前記場所検知用光反射部は、前記場所検知用光ビームを反射し、前記他の光空間伝送装置からのデータ用光ビームを透過させることを特徴とする、請求項１５に記載の光空間伝送装置。
17. 前記場所検知用光反射部は、前記データ用光ビームを受光する際、可動することを特徴とする、請求項１７に記載の光空間伝送装置。
18. 空間へ光ビームを放射して、他の光空間伝送装置との間でデータ通信を行うための光空間伝送装置であって、
    形状が完全球体の一部であって、前記他の光空間伝送装置から照射される場所検知用光ビームが入射した場合、前記場所検知用光ビームを反射させる場所検知用光反射部を含む、光空間伝送装置。
19. 場所通知用信号を垂直方向に空間に放射する場所通知用信号送信部をさらに含むことを特徴とする、請求項１６に記載の光空間伝送装置。
20. 前記場所通知用信号の送信軸が水平面に対して常に垂直となるように、前記場所通知用信号の送信軸を調整するための可動装置をさらに含む、請求項１７に記載の光空間伝送装置。
    

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