JP2007194923A - 光空間伝送システム - Google Patents

Abstract

【課題】容易かつ迅速に光軸合わせをすることが可能な光空間伝送システムを提供する。
【解決手段】光端末１は、ＬＥＤ１４から第１のパイロット光を放射させながら伝送機能部４を転回させ、光アクセスステーション２は、広指向性ＰＤ１９が第１のパイロット光を受光したとき、広指向性ＬＥＤ３４から第２のパイロット光を放射させ、光端末は、４分割ＰＤ１３が第２のパイロット光を受光したとき、所定の受光強度分布になる位置で伝送機能部の転回を停止させてＬＥＤから第３のパイロット光を放射させ、光アクセスステーションは、４分割ＰＤが第３のパイロット光を受光したとき、所定の受光強度分布になる位置まで伝送機能部６を転回して停止させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、光信号を送受信する第１の伝送装置と第２の伝送装置とが、各送受信面を対向させて通信を行う光空間伝送システムに関する。

最近のオフィス環境において、パーソナルコンピュータ（以下、ＰＣと略記する）の普及に伴い、ローカルエリアネットワーク（以下、ＬＡＮと略記する）に複数のＰＣや端末機を接続し、ＬＡＮを介して、ＰＣや端末機間であらゆる情報をやりとりするシステムが構築されてきている。ところが、このようなシステムで、ＬＡＮ上に複数のＰＣや端末機を接続すると、信号ケーブルが多くなり、この信号ケーブルが洪水のようにあふれる状態になって美観を損ねたり、一たび、設置した後の自由度がなくなったりする。

そこで、光を媒体とすることにより、美観を損ねず、しかも設置後の自由度を維持するＰＣや端末機の接続形態を実現することのできる光空間伝送システムが提案され、実施されている。この光空間伝送システムは、有線ＬＡＮに接続された光アクセスステーションを天井などに据え付け、床のテーブル上にＰＣなど、複数の端末機を載置し、これら光アクセスステーションと複数の端末機との間で通信を行うように構成されている（以下、この光空間伝送システムを第１の従来システムと称する）。

この第１の従来システムに関連して、例えば、下記の特許文献１には、天井に設置する光アクセスステーションと机上に設置する送受信装置との間で１対多通信の光軸合わせを行う光空間伝送システムが開示されている（以下、この光空間伝送システムを第２の従来システムと称する）。この第２の従来システムは、光軸合わせ時に連続的な光信号を送信する連続信号送信手段が光アクセスステーションに設けられ、光軸調整モードにおいて連続的な光信号の受信レベルを判定し、光信号の受信状態を表示する受信状態表示手段を各送受信装置に設けている。これにより、送受信装置側で光軸合わせのためのモード設定を個別に行う必要がなくなる。すなわち、送受信装置側では方向の調整のみを実行する。

第２の従来システムは、基本的に、端末機がある範囲のどこに設置されていても、天井に設置される光アクセスステーションが通信できるようなシステムであり、光アクセスステーションには複数個の発光素子が３６０度にわたって発光できるような構成とし、光アクセスステーションからの送信（ダウンリンク）は、それらの発光素子群を同時に駆動させることで、広い通信エリアと同時に速報性を確保している。

また、第１の従来システムにおいて、光アクセスステーションの光源による発光は、通信エリアを確保するために、多数の光源から下方周囲（端末機方向）に投光される。しかし、この構成では、伝送される光パワーの分散化による伝送効率の悪化と多光路（マルチパス）による時間遅延の点から、例えば１００Ｍｂｐｓを超えるような高速なデータ伝送（ダウンリンク）は不可能となる。したがって、このようなシステムで、より効率的な通信を行うためには、アップリンクの方位をできるだけ合わせる必要がある。

そのため、光アクセスステーションからは常にダウンリンク光が投光されつつ、端末機側で受光パワーが最大になるような方向になるまで、端末機側の光送受信部をサーチさせる光空間伝送システムも知られている（以下、この光空間伝送システムを第３の従来システムと称する）。この場合における最適な方向になった時点でその状態を表示する手段は、前述した特許文献１に開示されている。

一方、より伝送の高速化を目指すために、空間を伝搬する光をビーム状に絞ってサーチするシステムも知られている。この場合にはビーム径が細いため、光アクセスステーションから端末機とのダウンリンク光軸の位置合わせを行う必要がある。すなわち、光アクセスステーション側に端末機の位置を追尾する位置追尾機能を付加する必要がある。このため、光アクセスステーション側に端末機側から送信されてくるアップリンク光の受光強度を監視し、その受光パワーが最大に達したところを最適な方向として設定する。

第３の従来システムにあっては、円周方向に配置された発光素子群の同時駆動によってアップリンクの光軸方向の調整は必要であるがダウンリンクの光軸合わせを不要とし、広範囲の通信エリアと同時速報性を確保している。しかし、周囲３６０度方向に発光、拡散しているため、端末機の受光部で高速化に必要な十分な受光パワーを確保することができないという問題があった。また、高速化するために発光素子のビーム光を絞って指向性を強め、光パワーの伝送効率を向上させる方法もあるが、前述したごとく周囲３６０度にわたって均一な投光状態を得ようとすれば、多数の発光素子が必要になるため、消費電力の増大やコストアップ、さらには発熱などの信頼性上の問題を招来させてしまうことになる。

そこで、光アクセスステーションと端末機との１対１通信が考えられる。しかし、この場合、高速化のためにはダウンリンクとアップリンクの双方向ともある程度以上に絞り込んだ光ビームを用いる必要があり、光アクセスステーションが携帯型も含む複数の端末機と実用的な通信を行うため、光アクセスステーションと個々の端末機との１対１の光軸合わせを可能にしなければならない。特に天井型の光アクセスステーションを中心とする１対多通信においては、端末機側では手動で調整することも可能であるが、光アクセスステーションは天井に据え付けられているため、その下方に設置されている各端末機との光軸合わせが困難である。

そこで、光アクセスステーションと各端末機間における光軸調整を簡易な手段で実現し得るものとして、下記の特許文献２には、光アクセスステーションが端末機側に対して光ビームを投光する投光手段及びこの投光手段の投光方向を制御する制御手段と、この光アクセスステーション及び端末機の位置情報及び室内レイアウト情報を入力、処理し、その処理結果を制御手段にフィードバックする情報処理手段とを備える光空間伝送システムが開示されている（以下、この光空間伝送システムを第４の従来システムと称する）。すなわち、情報処理手段は、各端末機を固定、配置させる位置や適宜使用する位置、及び光アクセスステーションの位置と、このシステムを採用するオフィス空間のレイアウト図面を入力し、これらの情報から光アクセスステーションで相対位置関係を補正して投光手段の投光（送信）方向を決定する。

この場合、情報処理手段が、光アクセスステーションの位置と、投光対象の端末機の位置と、このシステムを設置する室内レイアウトとに基づいて、投光対象の端末機への投光手段の投光方向を算出し、制御手段が算出された投光方向に対応するように投光手段の方向を制御した後、投光対象の端末機へダウンリンク送信させる。すなわち、光アクセスステーションと端末機の座標位置及び室内レイアウトとにより、投光対象の端末機への投光方向を算出し、この算出結果に基づいてダウンリンクさせることができ、さらに上記の情報を一度入力し設定しておけば、各端末機の位置座標を追加設定するだけで光アクセスステーションからオフィスの机上に設置される各端末機へダウンリンクする方向を設定することが可能になる。
特開平５−１９１３５７号公報 特開平１０−２５６９９１号公報

しかしながら、第４の従来システムでは、光アクセスステーションと各端末機との間で光軸調整を行うために、光アクセスステーション及び各端末機の位置情報、並びに室内レイアウト情報を入力しなければならず、設置の際に手間がかかるという問題があった。また、室内レイアウトの変更、端末機の設置位置の変更に伴って、その都度、入力作業が必要になるため煩雑な手間を強いられてしまうという問題もあった。

本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので、設置時やレイアウトの変更時などの手間を大幅に低減することができ、これによって容易かつ迅速に光軸合わせをすることが可能な光空間伝送システムを提供することを目的とする。

本発明は、狭指向性の光信号を送受信する第１の伝送装置と第２の伝送装置とが、各送受信面を対向させて通信を行う光空間伝送システムにおいて、
前記第１の伝送装置は、
送信系及び受信系の各光軸を揃えた第１の伝送機能部と、
前記第１の伝送機能部を保持するとともに、少なくとも１つの回転軸を中心として前記第１の伝送機能部を転回させることにより、送受信の光軸を前記第２の伝送装置に向けることが可能な第１の転回機構と、
前記第１の伝送機能部に装着され、送受信の光軸方向へパイロット光を放射する中指向性の第１の発光手段と、
前記第１の伝送機能部に装着され、送受信の光軸方向から入射するパイロット光の受光強度分布を測定する第１の受光手段と、
前記第１の転回機構及び前記第１の発光手段を駆動するとともに、前記第１の受光手段の出力信号に基づいて前記第１の転回機構の位置を制御する第１の制御部とを備え、
前記第２の伝送装置は、
送信系及び受信系の各光軸を揃えた第２の伝送機能部と、
前記第２の伝送機能部を保持するとともに、少なくとも１つの回転軸を中心として前記第２の伝送機能部を転回させることにより、送受信の光軸を前記第１の伝送装置に向けることが可能な第２の転回機構と、
前記第２の伝送装置の固定部に装着され、前記第１の伝送装置にパイロット光を放射する広指向性の第２の発光手段と
前記第２の伝送機能部に装着され、送受信の光軸方向から入射するパイロット光を受光する第２の受光手段と、
前記第２の伝送機能部に装着され、送受信の光軸方向から入射するパイロット光の受光強度分布を測定する第３の受光手段と、
前記第２の転回機構及び前記第２の発光手段を駆動するとともに、前記第３の受光手段の出力信号に基づいて前記第２の回転機構の位置を制御する第２の制御部とを備え、
前記第１の制御部は、前記第１の発光手段を発光させて第１のパイロット光を放射させながら前記第１の転回機構を駆動し、
前記第２の制御部は、前記第２の受光部が前記第１のパイロット光を受光したとき、前記第２の発光手段を発光させて第２のパイロット光を放射させ、
前記第１の制御部は、前記第１の受光手段が前記第２のパイロット光を受光したとき、その受光強度分布が所定の状態となる位置で前記第１の転回機構を停止させ、かつ、前記第１の発光手段を発光させて第３のパイロット光を放射させ、
前記第２の制御部は、前記第３の受光手段が前記第３のパイロット光を受光したとき、その受光強度分布が所定の状態となる位置まで前記第２の転回機構を駆動して停止させることを特徴とする。

本発明によれば、第１の伝送装置と第２の伝送装置とで光軸調整をするに当たって、第１の伝送機能部に装着された第１の発光手段が狭指向性のパイロット光を放射すること、及び第１の伝送機能部を転回させる第１の転回機構の転回方向を考慮して、第２の伝送装置に対する第１の伝送装置の設置状態をユーザが決定するだけで、第１の伝送装置及び第２の伝送装置の双方が自動的に光軸調整を行うので、設置時やレイアウトの変更時などの手間を大幅に低減することができ、これによって容易かつ迅速に光軸合わせをすることが可能な光空間伝送システムが提供される。

以下、本発明を図面に示す好適な実施の形態に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係る光空間伝送システムを適用する構内光無線ＬＡＮの概略構成図、図２は本発明に係る光空間伝送システムの一実施の形態の伝送機能部及び転回機構の構成を、部分的に断面で示した側面図、図３は図２に示した光空間伝送システムで光軸調整を行う制御部の構成を示すブロック図である。

図１に示した構内光無線ＬＡＮは、例えば室内の机上に複数の光端末（第１の伝送装置）１が設置され、これに対応してその天井部分に複数の光アクセスステーション（第２の伝送装置）２が設置されている。このうち、光端末１には、それぞれＰＣ２９が接続されている。また、光アクセスステーション２は、それぞれネットワークの中継点としての役割を果たすハブ２７に接続され、このハブ２７には幹線２８も接続されている。この構内光無線ＬＡＮは、１つの光端末１と１つの光アクセスステーション２とが対にされ、これらが相互に光軸合わせを行うことによって、ＰＣ２９間や不図示の端末機間で情報をやりとりするシステムであり、図１においては、矢印で示したように、相互に光軸合わせを行う５組の光空間伝送システムを示している。

図２は、このうちの一組の光空間伝送システムの伝送機能部及び転回機構を示したもので、理解を容易にするために、図２（ａ）に示した光アクセスステーション２と、図２（ｂ）に示した光端末１とを対向させて描いている。ここで、光端末１は机上に設置するための板状の固定部分３を備え、この固定部分３は水平に取り付けられる。この固定部分３には、その表側の中央部から上方に突出して伝送機能部４を保持する保持部３ａが設けられている。保持部３ａは、その基端部に伝送機能部４を水平方向、すなわち、矢印Ａ方向に転回させるための水平回転軸（第１の転回機構）４０を有し、自由端部に伝送機能部４を鉛直上方を基準として天井の一方向（以下、鉛直軸を含む方向を鉛直方向と称す）、すなわち、矢印Ｂ方向に転回させるための鉛直回転軸（第１の転回機構）２６を有している。なお、固定部分３の表側の端部に、光端末１と光アクセスステーション２との間で光軸調整を開始するリンクスタートボタン３０が設けられている。

伝送機能部４は、ＬＤ（Laser Diode）１１及びレンズ２２を含む指向性の半値全幅が５度より小さい（以下、狭指向性という）送信系７と、ＡＰＤ（Avalanche Photo Diode）１２及びレンズ２３を含む狭指向性の受信系８とを備え、これらは、それぞれの光軸を揃えて光送受信面に並べて一体的に組み付けられている。また、伝送機能部４の光送受信面には、送受信の光軸方向へ指向性の半値全幅が３０度より小さい（以下、中指向性という）パイロット光を放射するＬＥＤ（Light Emittg Diode）（第１の発光手段）１４と、送受信の光軸方向から入射するパイロット光の受光強度分布を測定することが可能な４分割ＰＤ（Photo Diode）（第１の受光手段）１３とが送信系７及び受信系８と一体的に装着されている。

一方、光アクセスステーション２は、天井に設置するための板状の固定部分５を備え、この固定部分５は水平に取り付けられる。この固定部分５には、その表側（下側）の中央部から下方に突出して伝送機能部６を保持する保持部５ａが設けられている。保持部５ａは、その基端部に伝送機能部６を水平方向、すなわち、矢印Ｃ方向に転回させるための水平回転軸（第２の転回機構）２４を有し、自由端部に伝送機能部６を鉛直下方を基準として床の一方向、すなわち、矢印Ｄ方向に転回させるための鉛直回転軸（第２の転回機構）２５を有している。

伝送機能部６は、ＬＤ１８及びレンズ２１を含む狭指向性の送信系９と、ＡＰＤ１６及びレンズ２０を含む狭指向性の受信系１０とを備え、これらは、それぞれの光軸を揃えて光送受信面に並べて一体的に組み付けられている。また、伝送機能部６の光送受信面には、送受信の光軸方向から入射するパイロット光の受光強度分布を測定することが可能な４分割ＰＤ（第３の受光手段）１７と、送受信の光軸方向から入射するパイロット光を受光する指向性の半値全幅の大きい（以下、広指向性という）、すなわち、指向性の半値全幅が略１２０度の広指向性ＰＤ（第２の受光手段）１９とが送信系７及び受信系８と一体的に装着されている。また、固定部分５の表側の保持部５ａの周囲には、配光範囲が広がるように光放射方向の角度を変えたＬＥＤ群が装着され、これらのＬＥＤ群が広指向性ＬＥＤ３４を形成している。

図３（ａ）は光アクセスステーション２の伝送機能部６を転回させて、送受信の光軸を光端末１に向ける制御部を示したもので、広指向性ＰＤ１９の受光量に応じた電気信号を生成するＯ／Ｅ変換回路３１を備え、このＯ／Ｅ変換回路３１には電気信号レベル（電圧）が所定値を超えたことを検出するレベル検出回路３２が接続され、このレベル検出回路３２の出力端が制御回路３３に接続されている。また、広指向性ＬＥＤ３４を駆動するＬＥＤ駆動回路３５を備え、このＬＥＤ駆動回路３５が制御回路３３に接続されている。さらに、４分割ＰＤ１７の受光量に応じた電気信号を生成するＯ／Ｅ変換回路３６を備え、このＯ／Ｅ変換回路３６には４分割ＰＤ１７の４個の電気信号を加算して出力したり、個別に出力したりする切替回路３７が接続され、この切替回路３７の出力端が、レベル検出回路３８を介して、制御回路３３に接続されている。制御回路３３は、ＬＥＤ駆動回路３５に駆動信号を与える機能と、レベル検出回路３８の出力信号に基づいて、切替回路３７を切り替える機能と、伝送機能部６の送受信の光軸を光端末１に向けるように図示省略の電動機を含む転回機構駆動回路５１に駆動信号を与える機能とを備えている。

図３（ｂ）は光端末１の伝送機能部４を転回させて、送受信の光軸を光アクセスステーション２に向ける制御部を示したもので、４分割ＰＤ１３の受光量に応じた電気信号を生成するＯ／Ｅ変換回路４１を備え、このＯ／Ｅ変換回路４１には４分割ＰＤ１７の４個の電気信号を加算して出力したり、個別に出力したりする切替回路４２が接続され、この切替回路４２の出力端が、レベル検出回路４３を介して、制御回路４４に接続されている。また、制御回路４４にはＬＥＤ１４を駆動するＬＥＤ駆動回路４５が接続されている。制御回路４４は、ＬＥＤ駆動回路４５に駆動信号を与える機能と、レベル検出回路４３の出力信号に基づいて、切替回路４２を切り替える機能と、伝送機能部４の送受信の光軸を光アクセスステーション２に向けるように図示省略の電動機を含む転回機構駆動回路５２に駆動信号を与える機能とを備えている。

上記のように構成された制御部の動作と併せて、光端末１と光アクセスステーション２との間で行う光軸調整について以下に説明する。
（１） まず、光端末１が机上に設置され、光アクセスステーション２が天井に設置されているとき、この両者は水平方向に離隔しているものとする。この場合、ユーザが光端末１の伝送機能部４を水平方向、すなわち、図２の矢印Ａの方向に転回させ、光端末１を中心として水平方向で±１５度の角度範囲に光アクセスステーション２が入るように調整する。

（２） 次に、ユーザがリンクスタートボタン３０を押し操作すると制御回路４４による光端末１の１次サーチ動作が開始される。ここで、ＬＥＤ１４は半値全幅が３０度の指向性を有し、その光軸が伝送機能部４の送受信の光軸と一致するように装着されている。

（３） １次サーチ動作の開始に応じて制御回路４４がＬＥＤ駆動回路４５に駆動信号を与えると、ＬＥＤ駆動回路４５はＬＥＤ１４を点灯させ、例えば３０ＭＨｚの正弦波で強度変調されたパイロット光（以下、第１のパイロット光と称す）を連続的に放射させる。また、制御回路４４はＬＥＤ１４から第１のパイロット光が放射されている状態で、転回機構駆動回路５２に駆動信号を与える。これによって、転回機構駆動回路５２は、鉛直上方を基準として±３０度の範囲の一方の傾き位置から他方の傾き位置まで、すなわち、６０度の範囲で鉛直回転軸２６を中心として矢印Ｂ方向に伝送機能部４を転回させる。この転回動作により、光端末１のＬＥＤ１４の指向性の範囲に入ると第１のパイロット光が光アクセスステーション２に到達するようになる。なお、第１のパイロット光を光アクセスステーション２に到達させるには、光アクセスステーション２に対する光端末１の水平方向の対向角度も合わせる必要があるが、ＬＥＤ１４の半値全幅が３０度で、光端末１を中心として水平方向で±１５度の角度範囲に光アクセスステーション２が入るように調整されているので、伝送機能部４に対する１回目の転回操作中に、第１のパイロット光は光アクセスステーション２に到達する。光アクセスステーション２の伝送機能部６に設けられた広指向性ＰＤ１９は、半値全幅が１２０度の指向性を有しており、この広指向性ＰＤ１９によって第１のパイロット光の受光が行われる。この場合、光アクセスステーション２の伝送機能部６は、光端末１との間で光軸調整が開始される以前の未リンクの状態で送受信の光軸を鉛直下方に向けて待機しており、鉛直下方を基準として±３０度の範囲、すなわち、６０度の範囲にある光端末１とリンク可能に構成されている。

（４） 次に、広指向性ＰＤ１９によって第１のパイロット光が受光されると、光の強度に応じた電気信号がＯ／Ｅ変換回路３１（図３参照）によって変換生成されてレベル検出回路３２に加えられる。レベル検出回路３２は入力信号が所定のレベル以上であるとき、第１のパイロット光の検出信号を制御回路３３に加える。制御回路３３はレベル検出回路３２から第１のパイロット光の検出信号を受け取ると、ＬＥＤ駆動回路３５に駆動信号を与える。これにより、ＬＥＤ駆動回路３５はＬＥＤ群で構成された広指向性ＬＥＤ３４から、単一周波数、例えば３２ＭＨｚの正弦波で強度変調されたパイロット光（以下、第２のパイロット光と称す）を広範囲に放射させる。

光端末１の伝送機能部４には４分割ＰＤ１３がそれ自身の光軸を送受信の光軸と一致させて装着されており、この４分割ＰＤ１３が広指向性ＬＥＤ３４からの第２のパイロット光を受光する。光端末１の伝送機能部４は光アクセスステーション２の方向に対して水平方向に±１５度、鉛直上方を０度として±１５度の範囲で転回し得るので、４分割ＰＤ１３の指向性の半値全幅は３０度に設定されている。４分割ＰＤ１３によって第２のパイロット光が受光されると、光の強度に応じた電気信号がＯ／Ｅ変換回路４１（図３参照）によって変換生成されて切替回路４２に加えられる。切替回路４２は１次サーチ動作中は４系統の電気信号を加算してレベル検出回路４３に加える。レベル検出回路４３は入力信号が所定のレベル以上であるとき、第２のパイロット光の検出信号を制御回路４４に加える。制御回路４４は第２のパイロット光の検出信号が加えられたとき、転回機構駆動回路５２に対して動作停止命令を与え、光端末１の鉛直上方を含むように転回する矢印Ｂ方向の転回動作を停止させ、１次サーチ動作を終了するとともに、ＬＥＤ１４による第１のパイロット光の放射を停止する。この１次サーチ動作による光軸調整精度は±１５度である。

（５） １次サーチ動作を終了すると、光端末１は２次サーチ動作を開始する。２次サーチモードに移行すると、制御回路４４は切替回路４２に対して、４分割ＰＤ１３の４系統の受信信号を順次切り替える制御信号を送出する。これによって、切替回路４２は４分割ＰＤ１３の４系統の電気信号を順次切り替えてレベル検出回路４３に加える。レベル検出回路４３は４系統の電気信号の受信レベルを検出して、順次制御回路４４に加える。そこで、制御回路４４は４系統の受信信号のレベルを比較して、各受信レベルが同一となるように、伝送機能部４を水平方向、すなわち、矢印Ａの方向に転回させるとともに、鉛直方向、すなわち、矢印Ｂ方向に転回させて光軸調整を行う。４分割ＰＤ１３は、その前面にレンズが接着されており、受信光を集光して４分割ＰＤ１３の素子面に受信スポットを形成する。４分割ＰＤ１３の光軸方向に光源が位置すると、受信スポットは素子面の中心位置に結ばれ、結果的に分割されたＰＤに均等に光が受光されるように設計されている。したがって、４分割ＰＤ１３の光軸方向が第２のパイロット光の光源となる光アクセスステーション２の方向に対向する状態、すなわち、送信系７及び受信系８の光軸が光アクセスステーション２の方向に向く状態で、４分割ＰＤ１３の各分割ＰＤにより受光される第２のパイロット光の受光レベルは等しくなる。このように、各分割ＰＤによる第２のパイロット光の受光レベルが等しくなるように、伝送機能部４の送受信の光軸方向の制御を行う２次サーチ動作により正確な光軸調整が行われる。

（６） 光端末１の２次サーチ動作が終了すると、制御回路４４がＬＥＤ駆動回路４５に対して駆動指令を与えると、ＬＥＤ駆動回路４５はＬＥＤ１４を点灯させて３０ＭＨｚの正弦波で強度変調されたパイロット光（以下、第３のパイロット光と称す）を連続的に放射させる。この第３のパイロット光は光アクセスステーション２の広指向性ＰＤ１９により受光される。広指向性ＰＤ１９によって第３のパイロット光が受光されると、光の強度に応じた電気信号がＯ／Ｅ変換回路３１によって変換生成されてレベル検出回路３２に加えられる。レベル検出回路３２は入力信号が所定のレベル以上であるとき、第３のパイロット光の検出信号を制御回路３３に加える。制御回路３３はレベル検出回路３２から第３のパイロット光の検出信号を受け取ると、光端末１からの２次サーチ動作の終了通知と認識し、光アクセスステーション２は水平方向の１次サーチ動作を開始する。

（７） 光アクセスステーション２による１次サーチ動作は、制御回路３３の制御により、以下のようにして行う。まず、伝送機能部６を鉛直下方に対して３０度傾ける。次に、伝送機能部６を傾けた状態で水平方向に３６０度回転させる。回転中、広指向性ＰＤ１９により第３のパイロット光を受光する。広指向性ＰＤ１９によって第３のパイロット光が受光されると、光の強度に応じた電気信号がＯ／Ｅ変換回路３１によって変換生成されてレベル検出回路３２に加えられる。レベル検出回路３２は入力信号が所定のレベル以上であるとき、第３のパイロット光の検出信号を制御回路３３に加える。制御回路３３は水平方向の転回角度とパイロット光の受光レベルとを対応させて受光強度の角度分布を記録する。３６０度の水平方向の転回を終了すると、記録された受光レベル分布から受光レベルが最大になる水平方向の角度を特定し、水平の転回機構を制御して特定した方向に送受信の光軸が向く伝送機能部６の位置制御を行う。

（８） 光アクセスステーション２の水平方向の１次サーチ動作が終了すると、光アクセスステーション２は鉛直方向の１次サーチ動作を行う。鉛直方向の１次サーチ動作は、制御回路３３の制御により、以下のようにして行う。鉛直下方を０度として伝送機能部６を０〜６０度の範囲で転回させる。転回中に第３のパイロット光を広指向性ＰＤ１９によって受光すると、光の強度に応じた電気信号がＯ／Ｅ変換回路３１によって変換生成されてレベル検出回路３２に加えられる。レベル検出回路３２は入力信号が所定のレベル以上であるとき、第３のパイロット光の検出信号を制御回路３３に加える。制御回路３３は鉛直方向の回転角度に対応した受光レベルの分布を記録する。記録された受光レベル分布から受光レベルが最大になる鉛直方向の角度を特定し、鉛直の転回機構を制御して特定した方向に送受信の光軸が向く伝送機能部６の位置制御を行う。以上により、光アクセスステーション２による１次サーチ動作が、水平方向、鉛直方向共に終了する。

（９） 次に、光アクセスステーション２による２次サーチ動作を行う。この２次サーチ動作は、制御回路３３の制御により、以下のようにして行う。２次サーチモードに移行すると、制御回路３３は切替回路３７に対して、４分割ＰＤ１７の４系統の受信信号を順次切り替える制御信号を送出する。これによって、切替回路３７は４分割ＰＤ１７の４系統の電気信号を順次切り替えてレベル検出回路３８に加える。レベル検出回路３８は４系統の電気信号の受信レベルを検出して、制御回路３３に加える。そこで、制御回路３３は４系統の受信信号のレベルを比較して、各受信レベルが同一となるように、伝送機能部６を水平方向、すなわち、矢印Ｃの方向に転回させるとともに、鉛直方向、すなわち、矢印Ｄ方向に転回させて光軸調整を行う。そして、各分割ＰＤによる第３のパイロット光の受光レベルが等しくなるように、伝送機能部６の送受信の光軸方向の制御により正確な光軸調整が行われる。

（１０） 以上のようにして、光端末１と光アクセスステーション２とは、相対向する状態が確保され、光端末１の送信系７と光アクセスステーション２の受信系１０とで形成される送受信光路、光アクセスステーション２の送信系９と光端末１の受信系８とで形成される送受信光路の全二重光路が確立され、リンク接続が完了する。

以上の説明から明かなように、本発明に係る光空間伝送システムの一実施の形態によれば、光アクセスステーション２に対する光端末１の設置状態をユーザが決定するだけで、光端末１及び光アクセスステーション２の双方が自動的に光軸調整を行うので、設置時やレイアウトの変更時などの手間を大幅に低減することができ、これによって容易かつ迅速に光軸合わせをすることが可能になる。

なお、上記の実施の形態は、光端末１及び光アクセスステーション２の両方が、それぞれ水平回転軸及び鉛直回転軸を備えるものについて説明したが、光端末１と光アクセスステーション２とがあらかじめ定められた方向に設置される場合には、光端末１及び光アクセスステーション２のいずれか一方又は両方が、それぞれ水平回転軸及び鉛直回転軸のいずれか１つを備える構成にすることも可能である。

本発明に係る光空間伝送システムを適用する構内光無線ＬＡＮの概略構成図である。 本発明に係る光空間伝送システムの一実施の形態の伝送機能部及び転回機構の構成を、部分的に断面で示した側面図である。 図２に示した光空間伝送システムで光軸調整を行う制御部の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ 光端末（第１の伝送装置）
２ 光アクセスステーション（第２の伝送装置）
４、６ 伝送機能部
７、９ 送信系
８、１０ 受信系
１３、１７ ４分割ＰＤ（第１、第３の受光手段）
１４ ＬＥＤ（第１の発光手段）
１９ 広指向性ＰＤ（第２の受光手段）
２４、４０ 水平回転軸（第２、第１の転回機構）
２５、２６ 鉛直回転軸（第２、第１の転回機構）
２７ ハブ
２９ ＰＣ
３１、３６、４１ Ｏ／Ｅ変換回路（制御部）
３２、３８、４３ レベル検出回路（制御部）
３３、４４ 制御回路（制御部）
３４ 広指向性ＬＥＤ
３５、４５ ＬＥＤ駆動回路（制御部）
３７、４２ 切替回路（制御部）
５１、５２ 転回機構駆動回路（制御部）

Claims (1)

1. 狭指向性の光信号を送受信する第１の伝送装置と第２の伝送装置とが、各送受信面を対向させて通信を行う光空間伝送システムにおいて、
   前記第１の伝送装置は、
   送信系及び受信系の各光軸を揃えた第１の伝送機能部と、
   前記第１の伝送機能部を保持するとともに、少なくとも１つの回転軸を中心として前記第１の伝送機能部を転回させることにより、送受信の光軸を前記第２の伝送装置に向けることが可能な第１の転回機構と、
   前記第１の伝送機能部に装着され、送受信の光軸方向へパイロット光を放射する中指向性の第１の発光手段と、
   前記第１の伝送機能部に装着され、送受信の光軸方向から入射するパイロット光の受光強度分布を測定する第１の受光手段と、
   前記第１の転回機構及び前記第１の発光手段を駆動するとともに、前記第１の受光手段の出力信号に基づいて前記第１の転回機構の位置を制御する第１の制御部とを備え、
   前記第２の伝送装置は、
   送信系及び受信系の各光軸を揃えた第２の伝送機能部と、
   前記第２の伝送機能部を保持するとともに、少なくとも１つの回転軸を中心として前記第２の伝送機能部を転回させることにより、送受信の光軸を前記第１の伝送装置に向けることが可能な第２の転回機構と、
   前記第２の伝送装置の固定部に装着され、前記第１の伝送装置にパイロット光を放射する広指向性の第２の発光手段と
   前記第２の伝送機能部に装着され、送受信の光軸方向から入射するパイロット光を受光する第２の受光手段と、
   前記第２の伝送機能部に装着され、送受信の光軸方向から入射するパイロット光の受光強度分布を測定する第３の受光手段と、
   前記第２の転回機構及び前記第２の発光手段を駆動するとともに、前記第３の受光手段の出力信号に基づいて前記第２の回転機構の位置を制御する第２の制御部とを備え、
   前記第１の制御部は、前記第１の発光手段を発光させて第１のパイロット光を放射させながら前記第１の転回機構を駆動し、
   前記第２の制御部は、前記第２の受光部が前記第１のパイロット光を受光したとき、前記第２の発光手段を発光させて第２のパイロット光を放射させ、
   前記第１の制御部は、前記第１の受光手段が前記第２のパイロット光を受光したとき、その受光強度分布が所定の状態となる位置で前記第１の転回機構を停止させ、かつ、前記第１の発光手段を発光させて第３のパイロット光を放射させ、
   前記第２の制御部は、前記第３の受光手段が前記第３のパイロット光を受光したとき、その受光強度分布が所定の状態となる位置まで前記第２の転回機構を駆動して停止させることを特徴とする光空間伝送システム。
   

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