JP3128920B2 - 光空間伝送装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、特に、空間を伝送する
光ビームにより所望の情報を伝送するようにされた光空
間伝送装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光空間伝送装置は、例えば、一のビルの
屋上に設置された一の送受信装置から情報信号で変調さ
れた光ビームが出射され、この光ビームを他のビルの屋
上に設置された他の送受信装置で受光して、この受光し
た光ビームに基づいて上記他の送受信装置の制御により
ビデオカメラを動作させ、このビデオカメラからの出力
情報信号（例えば、映像信号と音声信号）を上記他の送
受信装置によって再び光ビームに変換し、この変換され
た光ビームを上記一の送受信装置で受光するように構成
されている。

【０００３】このように構成することによって、離れた
位置に上記他の送受信装置とともに設置されたビデオカ
メラの動作を制御できるとともに、そのビデオカメラか
ら出力される情報信号を上記一の送受信装置が設置され
た位置で得ることができる。

【０００４】このような構成に関連する従来の技術によ
る光空間伝送装置として、例えば、本出願人の出願によ
る実開平2-52433 号公報に公表された装置がある。

【０００５】この光空間伝送装置では、上記一の送受信
装置の中にビューファインダを有するビデオカメラが組
み込まれ、このビデオカメラを利用して上記ビューファ
インダ内に上記一の送受装置から出射される出射光ビー
ム点と上記他の送受信装置を含む情景とを同時に映像表
示することができるようになっていた。ビューファイン
ダを見ながら出射光ビーム点像と上記他の送受信装置像
とが重なりあうように上記一の送受信装置を移動させる
ことで、上記一の送受信装置と上記他の送受信装置との
光軸方向をおおまかに一致させることができるようにす
るためである。

【０００６】そして、このように光軸方向がおおまかに
一致した状態で、この光空間伝送装置では、光軸方向を
合致させるためのサーボ動作が開始される。このサーボ
動作中には、上記他の送受信装置から上記一の送受信装
置に対して送出される光ビームの光軸方向偏差量が上記
一の送受信装置内の光ビーム位置検出手段によって検出
され、この検出出力に基づいて、光ビームの光軸方向が
サーボ動作により調整されて、上記一の送受信装置と他
の送受信装置との光軸方向が正確に一致されるようにな
っている。

【０００７】そして、光軸方向が正確に一致した後に、
上記一の送受信装置では、サーボ動作が解除されて動作
点が固定されることで光軸が固定され、上記光ビーム位
置検出手段と光軸が一致されて上記一の送受信装置内に
配置されている光ビーム情報検出手段により上記他の送
受信装置からの光ビームを受光し、その光ビーム情報検
出手段の検出出力により情報を得るようになっている。
通常、上記光ビーム位置検出手段の検出範囲（サーボ可
能範囲）と上記光ビーム情報検出手段の検出範囲とは同
一の範囲とされている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の光空間伝送装置では、サーボ動作により光軸方
向が正確に一致した場合において、サーボ可能範囲のう
ち、どの動作点（以下、必要に応じてサーボ動作の動作
点またはサーボ動作点という）でそのサーボ動作が解除
されたのかが不明であったので、余裕が少ない動作点に
固定された場合、言い換えれば、上記光ビーム情報検出
手段の検出範囲のうち周囲に近い部分で上記他の送受信
装置からの光ビームを受光して通信を行なうようになっ
ていた場合には、上記一の送受信装置または上記他の送
受信装置が振動等の影響により相対的にほんの少し動い
た場合であっても、すぐに上記光ビーム情報検出手段の
検出範囲を超えてしまう場合があり、最悪の場合には相
互間伝送が不可能になることがあるという問題があっ
た。

【０００９】本発明はこのような課題に鑑みてなされた
ものであり、サーボ動作点を表示し得るようにした光空
間伝送装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明光空間伝送装置
は、例えば、図１および図４に示すように、他の送受信
装置２から送出された光ビームＬ₂₁を一の送受信装置１
内に配置された光軸調整手段１１，１２を通じて光ビー
ム位置検出手段２５で検出し、この検出出力に応じて光
軸調整手段１１，１２をサーボ動作によって調整するよ
うにされた光空間伝送装置において、一の送受信装置１
内に表示手段４３を配し、この表示手段４３に光ビーム
位置検出手段２５の検出出力に基づくサーボ動作の動作
点６５，６６（図４参照）を表示するようにしたもので
ある。

【００１１】

【作用】本発明光空間伝送装置によれば、表示手段４３
に、サーボ動作の動作点６５，６６を表示するようにし
たので、動作点に余裕のあるサーボ範囲（例えば、６５
Ａ，６６Ａ）でサーボ動作を解除してサーボ動作点を固
定することにより、一の送受信装置１と他の送受信装置
２との相互間伝送を安定に行うようにすることができ
る。

【００１２】

【実施例】以下、本発明光空間伝送装置の一実施例につ
いて図面を参照して説明する。

【００１３】図１は全体として光空間伝送装置を示し、
この光空間伝送装置は、ほぼ同一構成の一の送受信装置
１（以下、単に、送受信装置１ともいう）と他の送受信
装置２（以下、単に送受信装置２ともいう）とを有し、
この送受信装置１，２どうしの間で情報信号で変調され
た光ビームの送受を行うようになっている。

【００１４】送受信装置１は、光学ブロック３を有し、
この光学ブロック３を構成するレーザダイオード４から
情報信号で変調された光ビームＬ₁ が出射される。な
お、上記情報信号は、システムコントローラ５の制御に
基づき送信信号処理回路６からレーザダイオード４に電
流信号として供給されている。

【００１５】レーザダイオード４から出射された光ビー
ムＬ₁ は、レンズ７および偏光ビームスプリッター１０
を透過した後、光軸調整手段としてのミラー１１，１２
で反射され、レンズ１３および送受光用レンズ１４を通
じて光軸１５に平行に送受信装置１から光ビームＬ₁₁と
して対向する送受信装置２に向けて送出される。

【００１６】なお、光ビームＬ₁₁の光軸１５（光ビーム
１１の光線束の中心軸）の方向は、ミラー１１を紙面と
直交した方向に延びている軸２０を中心に矢印Ｐ方向に
所定角度回転することおよびミラー１２を紙面と平行し
た方向に延びている軸２１を中心に矢印Ｑ方向に所定角
度回転することにより、所定角度変更することが可能で
ある。

【００１７】なお、ミラー１１の軸２０およびミラー１
２の軸２１の回転角度は、モータ２２，２３の回転軸の
回転角度によって決定され、モータ２２，２３の回転軸
の回転角度は、サーボ回路２４の出力信号に応じて決定
される。サーボ回路２４からモータ２２，２３に供給さ
れる出力信号の特性は、後述するように、光ビーム位置
検出手段としての位置センサ２５の出力信号に応じてサ
ーボ回路２４で決定される。

【００１８】送受光用レンズ１４の前面には、コリメー
トスコープ３０が配置されている。この場合、送受信装
置２に対して送出される光ビームＬ₁₁のうち、ハーフミ
ラ３１によって反射された一部の光ビームが、光ビーム
射出位置検出用の抽出光ビームＬ₁₂とされる。この抽出
光ビームＬ₁₂は、ハーフミラー３２、プリズム３３、ハ
ーフミラー３２および望遠レンズ３４の光路を通じてビ
デオカメラ３５に撮像光Ｌ₁₄の一部として入射される。

【００１９】ここで、撮像光Ｌ₁₄の光軸４０は、出射光
ビームＬ₁₁の光軸１５とほぼ平行になるようにコリメー
トスコープ３０が配置されている。光軸４０に沿ってコ
リメートスコープ３０に開口４１が設けられており、こ
の開口４１を通って入射した被写体光Ｌ₂₂がハーフミラ
ー３２および望遠レンズ３４を通じて撮像光Ｌ₁₄の残り
の部分としてビデオカメラ３５に入射される。被写体光
Ｌ₂₂には、送受信装置２とこの送受信装置２の周囲の情
景を表す画像情報が含まれている。

【００２０】したがって、ビデオカメラ３５の図示しな
い撮像面上には、上記した抽出光ビームＬ１２による光
スポットと、送受信装置２とこの送受信装置２の周囲の
情景を表す画像情報を有する光による像が結像されるこ
とになり、これらの結像に対応するビデオ信号Ｓ₁ が混
合回路４２を通じて表示手段であるビューファインダ４
３にビデオ信号Ｓ₂ として供給されることで、ビューフ
ァインダ４３の画面には、上記結像が映像表示される。

【００２１】他の送受信装置２から射出された光ビーム
Ｌ₂₁は、光ビームＬ₁₁とは偏波面が９０゜変更されてい
る。この光ビームＬ₂₁は、送受光用レンズ１４で受光さ
れて光ビームＬ₁₁の光路を逆進してミラー１２，１１を
通じて偏光ビームスプリッター１０に光ビームＬ₂ とし
て入射される。

【００２２】偏光ビームスプリッター１０に入射された
光ビームＬ₂ は、この偏光ビームスプリッター１０によ
って反射されてハーフミラー４５に入射され、このハー
フミラー４５によって一部が透過され、一部が反射され
る。ハーフミラー４５を透過した光ビームＬ₂₃は、レン
ズ５０を通じて光ビーム情報検出手段であるフォトダイ
オード５１に入射される。フォトダイオード５１は、光
ビームＬ₂₃に含まれる情報信号に応じた電気信号Ｓ₃ を
受信信号処理回路５１に供給する。

【００２３】この受信信号処理回路５１では、この電気
信号Ｓ₃ 、すなわち送受信装置２から送出された光ビー
ムＬ₂₁に対応する信号を復調して情報信号を形成する。
この情報信号は、システムコントローラ５の制御により
図示しない外部の機器に出力される。

【００２４】一方、ハーフミラー４５で反射された光ビ
ームＬ₂₄は、レンズ５２を通じて光ビーム位置検出手段
としての位置センサ２５に入射される。位置センサ２５
は、図２に示すように、１辺の長さ２Ｌの正方形の位置
検出素子５３を有し、この位置検出素子５３の中心線の
延長線上に出力端子５４〜５７が設けられている。な
お、この実施例において、位置検出素子５３の検出面積
と上記したフォトダイオード５１の光検出面積とは同一
の面積に選択され、また、フォトダイオード５１と位置
センサ２５とは、実質的に、同軸上に相互にぴったり重
なりあうように光学的に配置されている。

【００２５】この場合、位置検出素子５３上には、光ビ
ームＬ₂₄に対応する光スポットＬａが結像され、この光
スポットＬａの原点位置（0,0 ）からのずれ量ｘおよび
ずれ量ｙに応じた電流信号Ｘ₁ ，Ｘ₂ ，Ｙ₁ ，Ｙ₂ が、
それぞれ出力端子５４，５５，５６，５７に供給され、
位置センサ２５から出力される。

【００２６】サーボ回路２４は、これらの電流信号
Ｘ₁ ，Ｘ₂ ，Ｙ₁ ，Ｙ₂ に基づき原点位置（0,0 ）から
のずれ量ｘとずれ量ｙとを次の数１および数２により計
算する。

【００２７】

【数１】ｘ＝Ｌ・（Ｘ₂ −Ｘ₁ ）／（Ｘ₁ ＋Ｘ₂ ）

【００２８】

【数２】ｙ＝Ｌ・（Ｙ₂ −Ｙ₁ ）／（Ｙ₁ ＋Ｙ₂ ）

【００２９】そこで、サーボ回路２４は、システムコン
トローラ５からのサーボ開始指令に応じて、このずれ量
ｘ，ｙがゼロ値になるように、サーボ動作を開始する。
この場合、サーボループは、サーボ回路２４、モータ２
２，２３、ミラー１１，１２、偏光ビームスプリッター
１０、ハーフミラー４３、レンズ５２および位置センサ
２５によって形成される。

【００３０】この実施例では、位置検出素子５３の面積
内のどの部分でもサーボがかかるようになっており、図
３に示すように、位置検出素子５３のうち、原点位置
（0,0)を含むハッチングで示した中央範囲は、きわめて
安定度に余裕のある範囲であるサーボ範囲Ａ１とされ、
その周囲の網点で示した範囲は、比較的に安定度に余裕
のあるサーボ範囲Ａ２とされ、その周囲の逆方向のハッ
チングで示した範囲は、安定度の余裕の少ないサーボ範
囲Ａ３とされる。

【００３１】このようなサーボ動作の安定度を表すサー
ボ範囲Ａ１〜Ａ３を表す情報信号は、ビデオ信号Ｓ₅ と
して混合回路４２の一の入力端子に供給される。

【００３２】ここで、混合回路４２の他の入力端子に
は、上記した抽出光ビームＬ１２による光スポットと送
受信装置２とこの送受信装置２の周囲の情景を表す画像
情報を有する被写体光Ｌ₂₂による像を表すビデオ信号Ｓ
₁ が供給されている。

【００３３】また、混合回路４２のさらに他の入力端子
には、システムコントローラ５からの制御信号に応じて
カーソル発生回路５９からカーソルを表すビデオ信号Ｓ
₆ が供給されている。

【００３４】したがって、混合回路４２によってこれら
のビデオ信号Ｓ₁ ，Ｓ₅ ，Ｓ₆ が混合され、その混合さ
れたビデオ信号Ｓ₂ による映像が、図４に示すように、
ビューファインダ４３上に表示されることになる。

【００３５】なお、システムコントローラ５には、送受
信装置１の筐体に配置された操作パネル７０が接続さ
れ、その操作パネル７０には、動作を後述する初期化ボ
タン７１、サーボオン・オフボタン７２、およびカーソ
ルボタン７３が配されている。

【００３６】また、送受信装置１の筐体には、送受信装
置１内の光学系全体を図示しない移動機構を通じて水平
方向に所定量移動するノブ７４と垂直方向に所定量移動
するノブ７５とが設けられている。

【００３７】つぎに、上記実施例の動作について説明す
る。

【００３８】まず、送受信装置１と送受信装置２との間
で光ビームＬ₁₁および光ビームＬ１２による信号の送受
を開始する前に、送受信装置１の光軸１５が送受信装置
２の方向を向くように送受信装置１を適当な位置に設置
固定する。

【００３９】次に、送受信装置１の図示しない電源スイ
ッチをオン状態にするとともに、操作パネル７０上の初
期化ボタン７１を押すことにより、システムコントロー
ラ５、サーボ回路２４およびモータ２２，２３を通じて
軸２０および軸２１が回転中央位置にされる。この状態
において、光軸１５は、送受光用レンズ１４の正面方向
に正確に向くように予め調整されている。

【００４０】このときのビューファインダ４３上の映像
表示例を図４に示す。この図４から分かるように、ビュ
ーファインダ４３上の映像は、抽出光ビームＬ₁₂による
光スポットに対応する出射光ビーム点像６０と、送受信
装置２に対応する送受信装置像６２とその周囲の情景
と、カーソル６３，６４と、位置センサ２５上のｘ方向
のサーボ動作の安定度を表す表示６５（以下、ｘ方向サ
ーボ安定度表示という）とｙ方向のサーボ動作の安定度
を表す表示６６（以下、ｙ方向サーボ安定度表示とい
う）との合成映像になる。

【００４１】ここで、ｘ方向サーボ安定度表示６５とし
ては、光ビームＬ₂₄が位置センサ２５上に集光された光
スポットＬａが図３に示す位置検出素子５３上のいずれ
のサーボ範囲Ａ１〜Ａ３にあるかどうかに対応して、き
わめて安定度に余裕のあるサーボ範囲Ａ１にある場合に
は、図４中、ハッチング部分で示す中央部６５Ａが緑色
に発光するようになっている。また、比較的に安定度に
余裕のあるサーボ範囲Ａ２にある場合には、その光スポ
ットＬａのｘ方向の位置に応じて、網点部分で示す外側
部６５Ｂまたは外側部６５Ｃのいずれかの部位が黄色に
発光するようになっている。さらに、安定度の余裕の少
ないサーボ範囲Ａ３にある場合には、その光スポットＬ
ａのｘ方向の位置に応じて、逆方向のハッチング部分で
示す最外側部６５Ｄまたは最外側部６５Ｅのいずれかの
部位が赤色に発光するようになっている。なお、この赤
色の表示は、連続的な表示ではなく、操作パネル７０上
の図示しない操作ボタンの操作によりシステムコントロ
ーラ５の制御の基づき点滅表示とすることもできる。ま
た、ｙ方向サーボ安定度表示６６もｘ方向サーボ安定度
表示６５と同様になされる。

【００４２】図４の状態においては、出射光ビーム点像
６０と送受信装置像６２とが離れているので、サーボ範
囲を全くはずれた状態になっており、緑色、黄色および
赤色のすべてが発光されずにｘ方向およびｙ方向サーボ
安定度表示６５，６６の枠だけが表示される状態になっ
ており、そのような状態では、システムコントローラ５
の出力信号に基づき例えば、「サーボ範囲を外れていま
す。位置調整用のノブ７４，７５を回して出射光ビーム
点像６０と送受信装置像６２とを重ね合わせてくださ
い。」と表示される。

【００４３】この場合、先ず、操作パネル７０上のカー
ソルボタン７３を操作することにより、出射光ビーム点
像６０にカーソル６３および６４を合わせ、次に、図４
に示すように、出射光ビーム点像６０が２点鎖線で示す
矢印Ｒ方向に移動するように位置調整用のノブ７４，７
５を回す（この例では、ビューファインダ４３上の表示
に対応してノブ７４は時計方向に回し、ノブ７５は反時
計方向に回す）。そうするとカーソル６３，６４と出射
光ビーム点像６０とが一緒に移動し、かつ送受信装置像
６２もそれらに近づくように移動する。なお、カーソル
６３，６４を出射光ビーム点像６０に合わせてから移動
するのは、ビューファインダ４３内の映像が明るい場合
に、出射光ビーム点像６０が見にくくなっても出射光ビ
ーム点像６０を見失なうことなく移動することができる
ようにするためである。

【００４４】そして、図５に示すように出射光ビーム点
像６０と送受信装置像６２の映像がほぼ重なった状態
で、言い換えれば、光ビームＬ₁₁と光ビームＬ₂₁との光
軸がほぼ一致した状態で、操作パネル７０上のサーボオ
ン・オフボタン７２を押してサーボ動作をオン状態にす
る。そして、送受信装置２から供給される光ビームＬ₁₁
に対応して位置センサ２５に入射する光ビームＬ₂₄の光
スポットＬａの位置に応じて上記したようにｘ方向およ
びｙ方向のサーボ安定度表示６５，６６がなされるとと
もに、サーボ動作によりｘ方向サーボ安定度表示６５お
よびｙ方向サーボ安定度表示６６のうち、中央部６５Ａ
および中央部６６Ａがともに緑色の表示になるのを確認
する。

【００４５】もし、緑色の表示にならなかった場合に
は、ｘ方向サーボ安定度表示６５およびｙ方向サーボ安
定度表示６６の発光色および位置を確認することによ
り、位置調整用のノブ７４，７５を所定方向に回すこと
により緑色の表示にすることができる。

【００４６】この状態において、サーボオン・オフボタ
ン７２をもう一度押してサーボ動作をオフ状態にした
後、言い換えれば、動作点に余裕のあるサーボ範囲でサ
ーボ動作を解除してサーボ動作点を固定した後、送受信
装置２との光ビームＬ₂₁，Ｌ₂₂による相互間伝送を開始
することにより、送受信装置１と送受信装置２との間で
安定した動作で相互間伝送を行うことができる。

【００４７】相互間伝送中に、もし、サーボ安定度表示
６５，６６が、例えば、黄色あるいは赤色に変化した場
合には、時機を見て、再び送受装置１と送受装置２との
光軸合わせ動作（位置調整用のノブ７４，７５を回す動
作）を行えばよい。

【００４８】なお、カーソル６３，６４が送受信装置像
６２を横切るように設定し、およびカーソル６３，６４
が出射光ビーム点像６０を横切るように設定してそれら
の点の座標を読み取り記憶することにより、それらの設
定点の座標を得、その座標から光軸１５の送受信装置２
に対するずれ量が定量的がシステムコントローラ５によ
って判明するので、そのずれ量に応じて送受信装置１の
光学系の向きを自動的に修正するように（自動的に位置
調整用のノブ７４，７５を回したのと等価になるよう
に）構成を変更することもできる。

【００４９】このように上記の実施例によれば、ビュー
ファインダ４３に、出射光ビーム点像６０と、送受信装
置像６２と、この送受信装置２の周囲の情景とを映像表
示するとともに、上記サーボ動作の安定度を表す映像を
ｘ方向およびｙ方向サーボ安定度表示６５，６６として
表示するようにしたので、ビューファインダ４３を見な
がら出射光ビームＬ₁₁と入射光ビームＬ₂₁の光軸を容易
に一致させることができるとともに、動作点に余裕のあ
るサーボ範囲でサーボ動作を解除してサーボ動作点を固
定することが可能になり、送受信装置１，２相互間で短
時間に伝送を開始することが可能になるとともに、伝送
を安定な動作点で行うことができる。

【００５０】なお、本発明は上記の実施例に限らず本発
明の要旨を逸脱することなく種々の構成を採り得ること
はもちろんである。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明光空間伝送
装置によれば、表示手段に、サーボ動作の動作点を表示
するようにしたので、動作点に余裕のあるサーボ範囲で
サーボ動作を解除して動作点を固定することにより、一
の送受信装置と他の送受信装置との相互間伝送を安定に
行うようにすることができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による光空間伝送装置の一実施例の構成
を示す線図である。

【図２】図１例に示す光空間伝送装置のうち、位置セン
サの構成を示す正面図である。

【図３】図２に示す位置センサのうち、位置検出素子に
割り当てられたサーボ範囲の説明に供される線図であ
る。

【図４】図１例に示す光空間伝送装置のうち、ビューフ
ァインダ上の映像を表わす線図である。

【図５】図１例に示す光空間伝送装置のうち、光軸が一
致した状態におけるビューファインダ上の映像を表わす
線図である。

【符号の説明】

１，２ 送受信装置 １１，１２ ミラー ２５ 位置センサ ４３ ビューファインダ ６５ ｘ方向サーボ安定度表示 ６６ ｙ方向サーボ安定度表示

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−302925（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−142397（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−46582（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−152490（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−276328（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−170630（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−51433（ＪＰ，Ｕ) 実開 平５−33119（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04B 10/00 - 10/28 H04J 14/00 - 14/08

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 他の送受信装置から送出された光ビーム
   を一の送受信装置内に配置された光軸調整手段を通じて
   光ビーム位置検出手段で検出し、この検出出力に応じて
   上記光軸調整手段をサーボ動作によって調整するように
   された光空間伝送装置において、 上記一の送受信装置内に表示手段を配し、 この表示手段に上記光ビーム位置検出手段の検出出力に
   基づく上記サーボ動作の動作点を表示するようにしたこ
   とを特徴とする光空間伝送装置。