JP2022142502A - Optical transmission device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、距離を隔てて配置され、情報伝送を行う光伝送装置及び光伝送装置の調整方法に関する。 The present invention relates to an optical transmission device that is arranged at a distance and performs information transmission, and an adjustment method for the optical transmission device.
光伝送装置は、通信光を送信する投光部と、通信光を受信する受光部とからなる。安定した通信を行うためには、外乱により発生する通信光線の偏心を補正する必要がある。 The optical transmission device includes a light projecting section for transmitting communication light and a light receiving section for receiving communication light. In order to perform stable communication, it is necessary to correct the eccentricity of the communication light beam caused by disturbance.
そのため、特に光伝送装置において、通信光線の偏心を補正することが一つの課題となる。特許文献1や特許文献2には、ズームレンズの振れによる画像の振れを複数の防振機構を用いて補正するズームレンズが開示されている。
Therefore, especially in an optical transmission device, correcting the eccentricity of a communication light beam is a problem.
しかしながら特許文献1や特許文献2の従来技術を光伝送装置に採用する場合においては、次のような課題がある。
光伝送装置は設置場所が高所であったり、外部環境に設置されるため、風や地面の揺れによって1Hz程度の緩やかで大きな揺れが発生したり、車の通過により30Hz程度の細かな揺れが発生する。
そのため、光伝送装置は常に何らかの振動などの影響を受けて、投光部からの光が受光部に入射する際に、入射角度が変化するという課題がある。
However, when the prior art of
Because the optical transmission equipment is installed in a high place or in an external environment, the wind and shaking of the ground cause a gentle and large shaking of about 1 Hz, and a passing car causes a fine shaking of about 30 Hz. Occur.
Therefore, the optical transmission device is always affected by some kind of vibration or the like, and there is a problem that the incident angle changes when the light from the light projecting section is incident on the light receiving section.
本発明は、上記の問題点を解消し、通信光の入射角度の変動を抑制して受光し、より安定した通信をすることが可能な光伝送装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an optical transmission apparatus which solves the above problems, receives communication light while suppressing variations in the incident angle of the communication light, and enables more stable communication.
上記目的を達成するための本発明に係る光伝送装置は、通信光を射出する射出手段と投光光学系とを含む投光部と、受光光学系と前記通信光を受光する受光手段とを含む受光部との間で光通信を行う光伝送装置であって、前記受光光学系は、結像素子を移動させることにより前記受光手段に対する前記通信光の入射角の変動を補正する第1の補正手段と、光学素子を移動させることにより前記入射角の変動を補正する第2の補正手段とを有することを特徴とする。 An optical transmission apparatus according to the present invention for achieving the above object comprises a light projecting section including emitting means for emitting communication light and a light projecting optical system, a light receiving optical system, and light receiving means for receiving the communication light. wherein the light receiving optical system corrects variations in the angle of incidence of the communication light with respect to the light receiving means by moving an imaging element. The apparatus is characterized by comprising correcting means and second correcting means for correcting the variation of the incident angle by moving an optical element.
以上の構成により、通信光の入射角度の変動を抑制して受光し、より安定した通信をすることが可能な光伝送装置を提供することができる。 With the above configuration, it is possible to provide an optical transmission device capable of receiving communication light while suppressing fluctuations in the incident angle of the communication light and performing more stable communication.
[実施例1]
以下、本発明の実施例1について説明する。説明図においては、わかりやすさのため、実際の縮尺とは異なる場合がある。
[Example 1]
図1は、本発明の実施例を示す光伝送装置の構成概要図である。説明は、一方向の通信について行うが、逆方向の通信についても同様である。 FIG. 1 is a schematic diagram of the configuration of an optical transmission device showing an embodiment of the present invention. Although the description is for one-way communication, the same is true for reverse-direction communication.
光伝送装置において、通信光を送信する投光部と、通信光を受信する受光部との間で光通信を行う際には、投光部から出た光を受光部の受光素子で検知するためには、光線角度(受光素子への入射角)を補正する必要がある。 In an optical transmission device, when optical communication is performed between a light-projecting part that transmits communication light and a light-receiving part that receives communication light, the light emitted from the light-projecting part is detected by a light-receiving element of the light-receiving part. For this purpose, it is necessary to correct the ray angle (angle of incidence on the light receiving element).
本発明では、簡易な構成・手法で、光伝送装置の光線角度を補正することが可能な光伝送装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an optical transmission device capable of correcting the light beam angle of the optical transmission device with a simple configuration and method.
送信側の光伝送装置1000から送信された通信光は、距離を隔てた受信側の光伝送装置2000にて受信され、通信を行う。送信側の光伝送装置1000は、通信光を射出する投光部100が角度調整台101に積載された構成であり、投光部100の向きを2軸に調整できる。
The communication light transmitted from the
受信側の光伝送装置2000は、通信光を受信する受光部200が角度調整台(角度調整部)201に積載された構成であり、受光部200の向きを2軸に調整できる。
The
設置時は、投光部100の有する投光光学系120(図1には記載なし)及び受光部200の有する受光光学系220(図1には記載なし)の光軸同士を同軸に揃えるために、角度調整台101及び角度調整台201にて角度を調整する。これにより、通信が確保される。
In order to align the optical axes of the light projecting optical system 120 (not shown in FIG. 1) of the
しかし、そのままの状態で光伝送装置1000、2000を使用し続けると、大気の揺らぎや、角度調整台101及び受光光学系220を保持している部材(不図示)の振動、環境温度変動などにより、通信光の光路等が変動し、通信が安定しない。そこで、投光部100が有する送信光検出部及び受光部200が有する受信光検出部にて、通信光の変動を把握し、通信光の光路等を補正して、通信を安定させている。
However, if the
以下、図2~4を参照しながら構成の詳細を説明する。
図2(a)は、投光部100の構成詳細図であり、(b)は、受光部200の構成詳細図である。
投光部100は、通信光射出部(射出手段)110と、投光光学系120と、送信光制御部140とを有する。通信光射出部(射出手段)110は通信光を射出して、通信光は投光光学系120を通過して送信される。
Details of the configuration will be described below with reference to FIGS.
2A is a detailed configuration diagram of the
The
実施例1において、通信光射出部110は光ファイバであり、不図示の他端から入射した波長1540nm~1560nmの通信光を射出している。また、通信光受光部(受光手段)も兼ねており、不図示の他端にて通信光を受信している。このように、送信側の光伝送装置1000と受信側の光伝送装置2000は、構造が略同一であり、光ファイバ内の通信光の向きを反転すれば、送信と受信の関係が逆になる。これにより、双方向通信が成立する。
In Example 1, the communication
投光光学系120は後述する13枚のレンズ(結像素子)で構成されており、第1の光線角度補正手段(第1の補正手段)121と、第2の光線角度補正手段(第2の補正手段)122と、光線分離手段(分割光学素子)131とを有している。光線角度補正手段121及び122は像振れ補正機構(図中二重線枠)を有しており、光軸に垂直な方向にシフト(移動)することで通信光の向き(受光素子への入射角)を微調整することができる。光線角度補正手段121及び122は、レンズ(結像素子)と、レンズを保持するレンズ保持部と、レンズ保持部を光軸に垂直な方向に駆動する駆動手段(モータなど)を含んで構成される。
投光光学系120は開口絞りを有し、開口絞りと通信光射出部110との間に第2の光線角度補正手段122が配置されるように構成されている。
The projection
The projection
光線分離手段131は光伝送装置2000から送信された通信光の光量を一部折り返す。
反射光の光路に配置された位置検出センサ(検出手段)132は光線分離手段131で反射した光(反射光)を受光して到達位置を検知する。光線分離手段131を透過した光(透過光)は、通信光射出部110に導光される。ここで、位置検出センサ132へは反射光が導光され、通信光射出部110へは透過光が導光されるとしたが、本発明はこれに限定されることはなく、位置検出センサ132に透過光が導光され、通信光射出部110に反射光が導光されるようにしてもよい。
The light beam separating means 131 partially returns the light amount of the communication light transmitted from the
A position detection sensor (detection means) 132 arranged in the optical path of the reflected light receives the light (reflected light) reflected by the light beam separation means 131 and detects the arrival position. The light (transmitted light) that has passed through the light beam separating means 131 is guided to the communication
位置検出センサ132にて検出された結像位置から、光伝送装置2000から送信された通信光の光線の向きを計算できる。
The direction of the communication light transmitted from the
送信光制御部140は、位置検出センサ132に接続され、検出された結像位置から、光線の向きの計算を行う。また、その計算結果に基づいて、送信光制御部140は、投光光学系120の第1の光線角度補正手段121と第2の光線角度補正手段122とを制御する。
The transmission
投光部100は、保持部材151と保持部材152とを有する。通信光射出部110、位置検出センサ132及び送信光制御部140は、保持部材151に保持されている。投光光学系120と光線分離手段131とは、保持部材152に保持されている。送信光制御部140からの制御信号は、保持部材151と保持部材152とに構成された信号の授受が可能な機構(電気接点、光学カップリング等)による信号の授受によって、投光光学系120内の第1の光線角度補正手段121と第2の光線角度補正手段122とに伝わる。
The
図2(b)は、受信側の受光部200の構成詳細図である。
受光部200は、通信光を取り込み、集光する受光光学系220と受光光学系220により集光された通信光を受光する通信光受光部210と、到来した通信光の位置を検出する位置検出センサ232と、通信光の制御を行う受信光制御部240と、保持部材251と保持部材252とからなる。
FIG. 2B is a detailed configuration diagram of the
The
受光光学系220は後述する13枚のレンズ(結像素子)で構成されており、第1の光線角度補正手段221と、第2の光線角度補正手段222と、光線分離手段231とを有している。光線角度補正手段221及び222は像振れ補正機構(図中二重線枠)を有しており、光軸に垂直な方向にシフト(移動)することで通信光の向きを微調整することができる。
受光光学系220は開口絞りを有し、開口絞りと通信光受光部210との間に第2の光線角度補正手段222が配置されるように構成されている。
The light receiving
The light-receiving
通信光受光部210は、前述の通り光ファイバであり、不図示の他端にて通信光を受信している。通信光受光部210の光ファイバのコア径50μmに対し、受光光学系220により集光された通信光のスポット径は11μmであり、設計時性能として、通信光の取り込みロスが発生しないようにしている。尚、通信光受光部210は受光光学系220の光軸上に配置している。
The communication
光線分離手段231は光伝送装置1000から送信された通信光の光量を一部折り返す。
反射光の光路に配置された位置検出センサ(検出手段)232は光線分離手段231で反射した光を受光して到達位置を検知する。光線分離手段231を透過した光(透過光)は、通信光受光部210に導光される。ここで、位置検出センサ232へは反射光が導光され、通信光受光部210へは透過光が導光されるとしたが、本発明はこれに限定されることはなく、位置検出センサ232に透過光が導光され、通信光受光部210に反射光が導光されるようにしてもよい。
The
A position detection sensor (detection means) 232 arranged in the optical path of the reflected light receives the light reflected by the light beam separation means 231 and detects the arrival position. The light (transmitted light) that has passed through the light beam separating means 231 is guided to the communication
位置検出センサ232にて検出された結像位置から、光伝送装置1000から送信された通信光の光線の向きを計算できる。
The direction of the communication light transmitted from the
受信光制御部240は、位置検出センサ232に接続され、検出された結像位置から、光線の向きの計算を行う。また、その計算結果に基づいて、受信光制御部240は、受光光学系220の第1の光線角度補正手段221と第2の光線角度補正手段222とを制御する。
The received
受光部200は、保持部材251と保持部材252とを有する。通信光受光部210と、位置検出センサ232及び受信光制御部240は、保持部材251に保持されている。受光光学系220と光線分離手段231とは、保持部材252に保持されている。受信光制御部240からの制御信号は、保持部材251と保持部材252とに構成された信号の授受が可能な機構(電気接点、光学カップリング等)による信号の授受によって、受光光学系220内の第1の光線角度補正手段221と第2の光線角度補正手段222とに伝えられる。
The
図3(a)は、本実施例に用いる投光光学系120及び受光光学系220の詳細図であり、(b)は第1の光線角度補正手段の要部概略図であり、(c)は第2の光線角度補正手段の要部概略図である。
実施例1において、投光光学系120及び受光光学系220は、13枚のレンズ(結像素子)で構成されている。
FIG. 3A is a detailed diagram of the light projecting
In Example 1, the light projecting
ここで、受光光学系220の光学詳細値を以下に示す。前述の通り、対称なので、投光光学系120の光学詳細値も同様である。数値実施例において、物体側からの面(光学面)の順序である面番号iに対して、riは物体側より第i番目の面の曲率半径、dは物体側より第i番目の面と第i+1番目との面の間隔(光軸上)を示している。また、ndi、νdiは、第i番目の面と第i+1番目の面との間の媒質(光学部材)の屈折率、アッベ数を表している。
[数値データ1]
単位 mm
面データ
面番号 r d nd vd 有効径
1 ∞ 1.5
2 235.559 3.86 1.94225 19 75.13
3 97.884 10.83 1.497 81.5 73.92
4 200.465 5.91 74.06
5 174.932 10.85 2.05751 35.8 75.49
6 -348.78 81.31 74.94
7 -101.495 7.09 1.47567 75.9 36.6
8 42.948 68.9 34.24
9 63.809 8.12 1.91316 33.5 42.42
10 996.275 42.58 41.19
11 41.274 2.99 1.91659 25.9 21
12 40.29 3.67 19.61
13(絞り)∞ 2.31 18.42
14 -187.791 1.07 1.51195 78.3 17.4
15 67.995 1 1.51846 51.6 16.89
16 33.517 8.86 16.46
17 571.16 1 1.5207 51.6 15.09
18 95.698 11.79 14.93
19 14.687 8.6 1.89191 28.8 13.5
20 -11.154 5.09 1.92232 20.9 10.59
21 7.734 45 6.93
22 9.871 1.5 1.74789 27.8 4.69
23 4.696 3 1.54941 65.4 4.4
24 -21.178 7.21 4.24
像面 ∞
各種データ
焦点距離 317.82
Fナンバー 4.23
レンズ全長 344.03
入射瞳位置 831.21
射出瞳位置 22.19
前側主点位置 7893.98
後側主点位置 310.61
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -194.84
2 3 380.49
3 5 116.34
4 7 -64.14
5 9 77.87
6 11 4752
7 14 -99.91
8 15 -133.29
9 17 -228.75
10 19 8.83
11 20 -4.73
12 22 -14.36
13 23 7.51
Here, optical detailed values of the light receiving
[Numeric data 1]
unit mm
Surface data Surface number rd nd vd Effective diameter
1 ∞ 1.5
2 235.559 3.86 1.94225 19 75.13
3 97.884 10.83 1.497 81.5 73.92
4 200.465 5.91 74.06
5 174.932 10.85 2.05751 35.8 75.49
6 -348.78 81.31 74.94
7 -101.495 7.09 1.47567 75.9 36.6
8 42.948 68.9 34.24
9 63.809 8.12 1.91316 33.5 42.42
10 996.275 42.58 41.19
11 41.274 2.99 1.91659 25.9 21
12 40.29 3.67 19.61
13 (aperture) ∞ 2.31 18.42
14 -187.791 1.07 1.51195 78.3 17.4
15 67.995 1 1.51846 51.6 16.89
16 33.517 8.86 16.46
17 571.16 1 1.5207 51.6 15.09
18 95.698 11.79 14.93
19 14.687 8.6 1.89191 28.8 13.5
20 -11.154 5.09 1.92232 20.9 10.59
21 7.734 45 6.93
22 9.871 1.5 1.74789 27.8 4.69
23 4.696 3 1.54941 65.4 4.4
24 -21.178 7.21 4.24
Image plane ∞
Various data focal length 317.82
F number 4.23
Lens length 344.03
Entrance pupil position 831.21
Exit pupil position 22.19
Front principal point position 7893.98
Rear principal point position 310.61
Single lens data lens Starting surface Focal length
1 1 -194.84
2 3 380.49
3 5 116.34
4 7 -64.14
5 9 77.87
6 11 4752
7 14 -99.91
8 15 -133.29
9 17 -228.75
10 19 8.83
11 20 -4.73
12 22 -14.36
13 23 7.51
以下、本発明の特徴的な構成について説明する。
第1の光線角度補正手段221は、位置Aを可動範囲の中心とする角度補正機構301と結像素子302とを有する。結像素子302は、機械的、電気的、磁性的な手段のうちいずれかによるばね手段(不図示)により、角度補正機構301に保持されている。
Characteristic configurations of the present invention will be described below.
The first light beam angle correcting means 221 has an
第2の光線角度補正手段222は、位置Aを可動範囲の中心とする角度補正機構303と結像素子304とを有する。結像素子304は、機械的、電気的、磁性的な手段のうちいずれかによるばね手段(不図示)により、角度補正機構303に保持されている。
The second light beam angle correction means 222 has an
結像素子302及び304は、位置Aを可動範囲の中心として、送信光制御部140及び受信光制御部240の情報を基に位置を変更するように不図示の駆動手段により駆動制御される。位置Aは、光学系に対する所定の位置であって、例えば、光軸の位置である。
The
図4は、実施例1における通信光の受光部200への入射角度の角度振れについて、(a)は角度振れの時間変化を示し、(b)は、第1及び第2の光線角度補正手段の結像素子の可動範囲の中心位置からの偏心量である。
4A and 4B show time variation of the angle of incidence of the communication light on the
図4の(a)に示すように、発生する振動401は低周波と高周波との複数の周波数の成分を有している。
本実施例においては、参考として、1Hzの振動と20Hzの振動との合成振動を例に挙げて説明をする。
As shown in FIG. 4A, the generated vibration 401 has a plurality of frequency components of low frequency and high frequency.
In the present embodiment, as a reference, a composite vibration of 1 Hz vibration and 20 Hz vibration will be described as an example.
第1の光線角度補正手段221は、低周波である1Hzの振動を補正し、第2の光線角度補正手段222は、高周波である20Hzの振動を補正する。
また、本実施例において結像素子(被駆動部)302は1mm偏心すると光線角度が-0.5度傾く敏感度を有し、結像素子(被駆動部)304は1mm偏心すると光線角度が0.05度傾く敏感度を有する。すなわち、第1の光線角度補正手段221と第2の光線角度補正手段222とは、被駆動部である結像素子の駆動量に対する光線角度の変化量が互いに異なる。
The first light beam angle correction means 221 corrects low frequency vibration of 1 Hz, and the second light beam angle correction means 222 corrects high frequency vibration of 20 Hz.
Further, in this embodiment, the imaging element (driven part) 302 has the sensitivity that the ray angle is tilted by -0.5 degrees when the eccentricity is 1 mm, and the ray angle of the imaging element (driven part) 304 is 1 mm eccentrically inclined. It has a sensitivity of tilting 0.05 degrees. That is, the first ray angle correcting means 221 and the second ray angle correcting means 222 differ from each other in the amount of change in the ray angle with respect to the driving amount of the imaging element, which is the driven portion.
そのため、結像素子302の位置は、図4(b)の補正量402で示すように時間変化し、結像素子304の位置は、図4(b)の補正量403のように時間変化をする。
Therefore, the position of the
振動401を補正する場合は1.1度を最大の振れとする振動の角度振れが発生するため、結像素子302については-2mmのシフト(駆動量)を振幅とする1Hzの振動、結像素子304については2mmのシフトを振幅とする20Hzの振動を与えることで、通信光受光部210での入射光線の角度振れを0に近づけることができる。
以上の構成により、本発明の効果が得られる。
When correcting the vibration 401, an angular shake of vibration with a maximum shake of 1.1 degrees occurs. By applying vibration of 20 Hz with an amplitude of 2 mm shift to the
With the above configuration, the effects of the present invention can be obtained.
これまで、説明のため、受信側の光伝送装置2000について主に議論してきたが、前述の通り、通信光の向きを逆転しても成り立つ構成であるため、送信側の光伝送装置1000についても同様に本発明を適用できる。特に、送信光検出部と受信光検出部とは、片側ずつしか図示していないが、両装置とも有していることに注意されたい。
Up to this point, the
[実施例2]
以下、図面を参照しながら、本発明の実施例2について説明する。説明図においては、わかりやすさのため、実際の縮尺とは異なる場合がある。
[Example 2]
Embodiment 2 of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the explanatory diagrams, the scale may differ from the actual scale for the sake of clarity.
実施例1と異なるのは、光学系のみなので、実施例2の光学系について説明を行う。 Since only the optical system differs from the first embodiment, the optical system of the second embodiment will be described.
以下、図5~6を参照しながら構成の詳細を説明する。
図5(a)は、実施例2に用いる投光光学系120及び受光光学系220の詳細図であり、(b)は第1の光線角度補正手段521の要部概略図であり、(c)は第2の光線角度補正手段522の要部概略図である。
実施例2において、投光光学系120及び受光光学系220は、13枚のレンズ(結像素子)で構成されている。
Details of the configuration will be described below with reference to FIGS.
FIG. 5(a) is a detailed diagram of the light projecting
In Example 2, the light projecting
ここで、受光光学系220の光学詳細値を以下に示す。前述の通り、対称なので、投光光学系120の光学詳細値も同様である。数値実施例において、物体側からの面(光学面)の順序である面番号iに対して、riは物体側より第i番目の面の曲率半径、diは物体側より第i番目の面と第i+1番目の面の間隔(光軸上)を示している。また、ndi、νdiは、第i番目の面と第i+1番目の面との間の媒質(光学部材)の屈折率、アッベ数を表している。
[数値データ2]
単位 mm
面データ
面番号 r d nd vd 有効径
1 ∞ 1.5
2 130.507 5.8 1.92441 18.9 75.17
3 99.353 14.57 1.497 81.5 73.19
4 -3709.486 5.23 72.08
5 887.572 4 1.62534 60 70.65
6 1047.757 170.37 69.97
7 -90.241 7 1.51532 66.7 29.34
8 70.972 8.43 28.88
9 79.201 5.96 1.91132 35.3 30.03
10 -2622.11 39.2 29.55
11 42.702 4.25 1.91119 35.3 21
12 49.339 3.36 19.64
13(絞り)∞ 2.66 18.93
14 -92.317 1 1.51789 52.2 18.28
15 26.158 3.69 1.91115 35.3 17.89
16 55.424 1.18 17.21
17 66.848 1 1.49733 80.3 17.01
18 62.21 1.72 16.8
19 14.858 8.55 1.90098 36.1 16.17
20 -18.895 6 1.91805 27.9 12.82
21 6.604 45 7.39
22 12.495 1.5 1.67167 32.1 4.28
23 4.653 3 1.51878 67.7 4.1
24 -12.921 6.82 4.05
像面 ∞
各種データ
焦点距離 317.99
Fナンバー 4.23
レンズ全長 351.8
入射瞳位置 1035.87
射出瞳位置 23.69
前側主点位置 7350.85
後側主点位置 -311.16
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -532.95
2 3 199.37
3 5 9490.41
4 7 -78.24
5 9 88.29
6 11 280.55
7 14 -40.62
8 15 53.69
9 17 -1988.78
10 19 10.93
11 20 -5.07
12 22 -12.51
13 23 7.2
Here, optical detailed values of the light receiving
[Numeric data 2]
unit mm
Surface data Surface number rd nd vd Effective diameter
1 ∞ 1.5
2 130.507 5.8 1.92441 18.9 75.17
3 99.353 14.57 1.497 81.5 73.19
4 -3709.486 5.23 72.08
5 887.572 4 1.62534 60 70.65
6 1047.757 170.37 69.97
7 -90.241 7 1.51532 66.7 29.34
8 70.972 8.43 28.88
9 79.201 5.96 1.91132 35.3 30.03
10 -2622.11 39.2 29.55
11 42.702 4.25 1.91119 35.3 21
12 49.339 3.36 19.64
13 (aperture) ∞ 2.66 18.93
14 -92.317 1 1.51789 52.2 18.28
15 26.158 3.69 1.91115 35.3 17.89
16 55.424 1.18 17.21
17 66.848 1 1.49733 80.3 17.01
18 62.21 1.72 16.8
19 14.858 8.55 1.90098 36.1 16.17
20 -18.895 6 1.91805 27.9 12.82
21 6.604 45 7.39
22 12.495 1.5 1.67167 32.1 4.28
23 4.653 3 1.51878 67.7 4.1
24 -12.921 6.82 4.05
Image plane ∞
Various data focal length 317.99
F number 4.23
Lens length 351.8
Entrance pupil position 1035.87
Exit pupil position 23.69
Front principal point position 7350.85
Rear principal point position -311.16
Single lens data lens Starting surface Focal length
1 1 -532.95
2 3 199.37
3 5 9490.41
4 7 -78.24
5 9 88.29
6 11 280.55
7 14 -40.62
8 15 53.69
9 17 -1988.78
10 19 10.93
11 20 -5.07
12 22 -12.51
13 23 7.2
以下、本発明の特徴的な構成について説明する。
第1の光線角度補正手段521は、位置Aを可動範囲の中心とする角度補正機構501と結像素子502とを有し、機械的、電気的、磁性的な手段のうちいずれかによるばね手段(不図示)により、結像素子502が角度補正機構501に保持されている。
Characteristic configurations of the present invention will be described below.
The first light beam angle correcting means 521 has an
第2の光線角度補正手段522は、位置Aを可動範囲の中心とする角度補正機構503と、位置Bを可動範囲の中心とする角度補正機構504と、結像素子505とを有する。角度補正機構504は、機械的、電気的、磁性的な手段のうちいずれかによるばね手段(不図示)により、角度補正機構503に保持されている。結像素子505は、機械的、電気的、磁性的な手段のうちいずれかによるばね手段(不図示)により、角度補正機構504に保持されている。
The second ray angle correcting means 522 has an
結像素子502及び角度補正機構504は、位置Aをそれぞれの可動範囲の中心として、送信光制御部140及び受信光制御部240の情報に基づいて位置を変更するように不図示の駆動手段により駆動制御される。
The
結像素子505は、位置Bを可動範囲の中心として、送信光制御部140及び受信光制御部240の情報を基に位置を変更するように不図示の駆動手段により駆動制御される。
The
位置Aは、光学系に対する所定の位置であって、例えば、光軸の位置である。位置Bは、角度補正機構503に対する所定の位置である。
Position A is a predetermined position with respect to the optical system, for example, the position of the optical axis. Position B is a predetermined position with respect to the
図6は、実施例2における通信光の受光部200への入射角度の角度振れについて、(a)は角度振れの時間変化を示し、(b)は(a)に示した角度振れを補正するための第1及び第2の光線角度補正手段による結像素子502及び結像素子505のそれぞれの可動範囲の中心位置からの偏心量である。
6A and 6B show angular fluctuations in the angle of incidence of communication light on the light-receiving
図6(a)に示すように、発生する振動601は低周波と高周波との複数の周波数の成分を有している。
As shown in FIG. 6A, the generated
本実施例においては、参考として、2Hzの振動と20Hzの振動との合成振動を例に挙げて説明をする。 In the present embodiment, as a reference, a composite vibration of 2 Hz vibration and 20 Hz vibration will be described as an example.
第1の光線角度補正手段521と第2の光線角度補正手段522とは、低周波である2Hzの振動を補正するためにそれぞれ結像素子502と、角度補正機構504とを被駆動部として駆動する。第2の光線角度補正手段522は、高周波である20Hzの振動を補正するために角度補正機構504に対して結像素子505を被駆動部として駆動する。
The first light beam angle correcting means 521 and the second light beam angle correcting means 522 are driven by the
また、本実施例において結像素子502は1mm偏心すると光線角度が-0.006度傾く敏感度を有し、結像素子505は1mm偏心すると光線角度が0.006度傾く敏感度を有する。
Further, in this embodiment, the
例えば、振動601を補正する場合は最大で0.0066度の角度振れがあるため、結像素子502は-0.5mmシフトし、角度補正機構504は逆方向に0.5mmシフトすることで0.006度の角度変化を補償できる。なお、角度補正機構504の角度補正機構503に対するシフトによる入射角度の変化量は、角度補正機構504に保持されている結像素子505の角度補正機構504に対する位置は変化していないことを前提とした量である。さらに、結像素子505を角度補正機構504に対して0.1mmシフトすることで、通信光受光部210での光線振れの最大量を0に近づけることができる。
For example, when correcting the
図6(b)のように、結像素子502を補正量602のように位置Aに対して振動させ、角度補正機構504を補正量603のように位置Aに対して振動させ、結像素子505を補正量604のように位置Bに対して振動させる。このように、結像素子502、角度補正機構504及び結像素子505を振動させることにより、図6の入射光の光線角度の振動401を補償し、受光部への通信光の入射角度の変動を抑制した状態での受光を可能とする。
As shown in FIG. 6B, the
このようにすることで、第1の光線角度補正手段521の偏心量を小さくすることができ、画像劣化を小さくすることができる。 By doing so, the amount of eccentricity of the first light beam angle correction means 521 can be reduced, and image deterioration can be reduced.
実施例2の構成において、第1の光線角度補正手段521を駆動させずに、第2の光線角度補正手段522(角度補正機構504及び結像素子505)のみの駆動を制御することによっても図6の振動401の入射光の光線角度の変動を補償することができる。しかし、その場合は、角度補正機構504による低周波成分の振動を補償するための振幅が大きくなるため、光学的には第1及び第2の光線角度補正手段を駆動した場合に比べて画質補正(画質)が劣化する傾向がある。そのため、実施例2のように第1の光線角度補正手段及び第2の光線角度補正手段を駆動して、補正負荷を分散させた方がより好ましい。
In the configuration of the second embodiment, even if the driving of only the second beam angle correction means 522 (the
以上の構成により、本発明の効果が得られる。
本発明において、光伝送装置の投光光学系と受光光学系とのそれぞれの光軸が同一となる構成であったが、これに限られることはなく、別々の光学系や光軸を有していても構わない。
With the above configuration, the effects of the present invention can be obtained.
In the present invention, the light emitting optical system and the light receiving optical system of the optical transmission device have the same optical axis. It doesn't matter if
ここで、本発明で議論している「光軸」とは、射出手段から射出して投光光学系を通過する通信光の光束の中心光路、及び、受光光学系を通過して受光手段に向かう通信光の光束の中心光路を指す。一般的な共軸光学系の光軸とは定義が異なることに注意されたい。 Here, the "optical axis" discussed in the present invention means the central optical path of the communication light beam emitted from the emitting means and passing through the light projecting optical system, and the light receiving means passing through the light receiving optical system. It refers to the central optical path of the luminous flux of the communication light heading. Note that the definition is different from the optical axis of a general coaxial optical system.
実施例2では、説明を簡単にするために、共軸系の投光光学系の光軸上に射出手段が存在し、共軸系の受光光学系の光軸上に受光手段が存在する形態として説明をした。しかし、投光光学系、及び、受光光学系の光軸上に射出手段及び受光手段が存在しない場合などは、一般的な共軸光学系の光軸同士を揃えても、通信は確立されない。また、投光光学系、及び、受光光学系が偏芯光学系の場合などは、「光軸」の明確な定義が難しい。上記の理由から、「光軸」の定義を異ならせていることを理解されたい。 In the second embodiment, in order to simplify the explanation, the form in which the emitting means exists on the optical axis of the coaxial light projecting optical system and the light receiving means exists on the optical axis of the coaxial light receiving optical system. explained as However, in cases such as when there are no emitting means and light receiving means on the optical axes of the light projecting optical system and the light receiving optical system, communication cannot be established even if the optical axes of a general coaxial optical system are aligned. Further, when the light projecting optical system and the light receiving optical system are decentered optical systems, it is difficult to clearly define the "optical axis". It should be appreciated that the definition of "optical axis" is different for the above reasons.
本発明において、光ファイバから出射した通信光を光ファイバで受信する構成としたが、これに限られることはなく、例えば半導体レーザから出射した通信光をセンサで受信する構成としても構わない。 In the present invention, the communication light emitted from the optical fiber is received by the optical fiber, but the present invention is not limited to this. For example, the communication light emitted from the semiconductor laser may be received by the sensor.
本発明において、第2の光線角度補正手段に結像素子を用いた説明をしたが、高周波の振動を補正するために、より応答性能の高い反射角が可変の小型の反射素子を用いて実施をしても同様の効果が得られる。 In the description of the present invention, the image forming element is used as the second light beam angle correcting means. You can get the same effect by doing
本発明において、受光部に入射する光線角度の振動の周波数を1~2Hzと20Hzとを例に補正方法を説明したが、低周波帯域(第1の周波数帯域)は中心周波数が10Hz以下の振動、高周波帯域(第2の周波数帯域)は中心周波数が100Hz以下の振動に効果がある。 In the present invention, the correction method has been described by taking the frequencies of the vibration of the angle of the light beam incident on the light receiving part as examples of 1 to 2 Hz and 20 Hz. , the high frequency band (second frequency band) is effective for vibrations with a center frequency of 100 Hz or less.
特に、結像素子を用いて光線角度補正を行う場合は、低周波帯域は中心周波数が2Hz以下、高周波帯域は中心周波数が20~30Hzに好ましい構成である。高周波数帯域の中心周波数は、低周波数帯域の中心周波数の10倍以上である。
なお、実施例においては、説明の簡略化のために、通信光の入射角度の変動は、所定の断面内における入射角度の変動に限定して補正することに関して説明したが、本発明はこれに限定されることはない。あらゆる平面内での通信光の入射角度の変動に対して、本発明を適用して効果を得ることができる。
In particular, when the light beam angle is corrected using an imaging element, it is preferable that the low frequency band has a center frequency of 2 Hz or less and the high frequency band has a center frequency of 20 to 30 Hz. The center frequency of the high frequency band is ten or more times the center frequency of the low frequency band.
In the embodiments, for the sake of simplification of explanation, the correction of the variation in the incident angle of the communication light is limited to the variation in the incident angle within a predetermined cross section. not limited. The present invention can be applied to any variation in the angle of incidence of the communication light in any plane.
ここで、実施例2では、通信光射出部110から出射した通信光の一部を活用し、検出を行っているが、これに限られることはない。例えば、通信光射出部110の光ファイバの不図示の他端から通信光と別の波長の光を入射させ、それを検出光として用いる等、専用の検出光を用いても良い。
Here, in the second embodiment, part of the communication light emitted from the communication
100 投光部
110 通信光射出部(射出手段)
120 投光光学系
121、122 第1の光線角度補正手段(第1の補正手段)
200 受光部
210 通信光受光部(受光手段)
220 受光光学系
221、222 第2の光線角度補正手段(第2の補正手段)
1000、2000 光伝送装置
100
120 projection
200
220 light receiving
1000, 2000 Optical transmission equipment
Claims (12)
前記受光光学系は、結像素子を移動させることにより前記受光手段に対する前記通信光の入射角の変動を補正する第1の補正手段と、光学素子を移動させることにより前記入射角の変動を補正する第2の補正手段とを有することを特徴とする光伝送装置。 An optical transmission device for performing optical communication between a light projecting section including emitting means for emitting communication light and a light projecting optical system, and a light receiving section including a light receiving optical system and light receiving means for receiving the communication light. hand,
The light receiving optical system includes first correcting means for correcting fluctuations in the incident angle of the communication light with respect to the light receiving means by moving an imaging element, and correcting fluctuations in the incident angle by moving an optical element. and a second correcting means for adjusting the optical transmission.
前記第2の補正手段は前記開口絞りと前記受光手段の間に配置されていることを特徴とする請求項1から10までの何れか一項に記載の光伝送装置。 having an aperture stop,
11. The optical transmission device according to claim 1, wherein said second correction means is arranged between said aperture diaphragm and said light receiving means.
前記透過光と前記反射光との何れか一方の光路に配置された検出手段と、
前記検出手段からの情報に基づき、前記第1の補正手段及び前記第2の補正手段の駆動を制御する制御部と、
を有することを特徴とする請求項1から11までの何れか一項に記載の光伝送装置。 a splitting optical element disposed between the second correcting means and the light receiving means for splitting the communication light into transmitted light and reflected light;
a detection means arranged in one of the optical paths of the transmitted light and the reflected light;
a control unit that controls driving of the first correcting means and the second correcting means based on information from the detecting means;
12. The optical transmission device according to any one of claims 1 to 11, characterized by comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021042694A JP2022142502A (en) | 2021-03-16 | 2021-03-16 | Optical transmission device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021042694A JP2022142502A (en) | 2021-03-16 | 2021-03-16 | Optical transmission device |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
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---|---|---|---|
JP2021042694A Pending JP2022142502A (en) | 2021-03-16 | 2021-03-16 | Optical transmission device |
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2021
- 2021-03-16 JP JP2021042694A patent/JP2022142502A/en active Pending
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