JP3507631B2 - 光ビーム送受信装置 - Google Patents
光ビーム送受信装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光通信機器などに用
いられる光ビーム送受信装置に関する。
いられる光ビーム送受信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、光通信機器例えば人工衛星間光通
信機器では、図５に示すような光ビーム送受信装置が検
討されている。この光ビーム送受信装置においては、図
示しない光軸調整機構を用いて通信用光ビーム５１が、
微小振動している振動ミラー５２に入射され、この振動
ミラー５２によって反射され、光軸調整ミラー駆動機構
５３を介して図示しない光ファイバへ送られる。
信機器では、図５に示すような光ビーム送受信装置が検
討されている。この光ビーム送受信装置においては、図
示しない光軸調整機構を用いて通信用光ビーム５１が、
微小振動している振動ミラー５２に入射され、この振動
ミラー５２によって反射され、光軸調整ミラー駆動機構
５３を介して図示しない光ファイバへ送られる。
【０００３】光軸調整ミラー駆動機構５３を介して光フ
ァイバに入射した光ビーム５１は、光検出手段５７に送
られる。そして、この微小振動している光ビーム５１は
光検出手段５７のビームスプリッタ５７ａにおいて２光
路に分離される。この分離された光は光電変換器５７ｂ
1 ，５７ｂ2 によって各々電気信号に変換された後、加
算器５７ｃに送られて加算される。
ァイバに入射した光ビーム５１は、光検出手段５７に送
られる。そして、この微小振動している光ビーム５１は
光検出手段５７のビームスプリッタ５７ａにおいて２光
路に分離される。この分離された光は光電変換器５７ｂ
1 ，５７ｂ2 によって各々電気信号に変換された後、加
算器５７ｃに送られて加算される。
【０００４】この加算器５７ｃの出力は通信信号とな
る。そして、光電変換器５７ｂ1 ，５７ｂ2 の出力と振
動ミラー５２の振動情報に基づいて制御手段５６によっ
て光ビーム５１の光軸誤差が求められ、この求められた
光軸誤差に基づいて前記光ビームが上記光ファイバに結
合するような制御信号が制御手段５６から出力される。
この制御信号は水平駆動制御信号、垂直駆動制御信号に
分離される。そして増幅器５９ａ，５９ｂによって増幅
され、水平駆動調整手段５５、垂直駆動調整手段５４に
各々送られ、これにより光ビーム５１の光軸中心が光フ
ァイバに結合するように光軸調整ミラー駆動機構５３が
制御される。
る。そして、光電変換器５７ｂ1 ，５７ｂ2 の出力と振
動ミラー５２の振動情報に基づいて制御手段５６によっ
て光ビーム５１の光軸誤差が求められ、この求められた
光軸誤差に基づいて前記光ビームが上記光ファイバに結
合するような制御信号が制御手段５６から出力される。
この制御信号は水平駆動制御信号、垂直駆動制御信号に
分離される。そして増幅器５９ａ，５９ｂによって増幅
され、水平駆動調整手段５５、垂直駆動調整手段５４に
各々送られ、これにより光ビーム５１の光軸中心が光フ
ァイバに結合するように光軸調整ミラー駆動機構５３が
制御される。
【０００５】なお、ミラー５２，５３などの駆動に用い
られる支持機構は玉軸受や、板バネなどが用いられてい
る。
られる支持機構は玉軸受や、板バネなどが用いられてい
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の光ビ
ーム送受信装置においては、振動ミラー５２の駆動系
と、光ビーム５１を光ファイバへ結合させる光軸調整ミ
ラー駆動機構５３を別に設けていたために、装置の小型
化が困難であった。また、ミラー駆動に玉軸受を用いた
場合には、宇宙空間で使用する場合に潤滑が難しいとい
う問題がある。仮に、板バネを利用して潤滑の問題を解
決しても、板バネの取付スペースや、支持範囲が板のた
わみに依存しており、板のねじれ方向に対する広範囲の
支持ができないという問題があった。さらに実用化に際
し、機構要素の疲労に対して十分な余裕があるとは言え
なかった。
ーム送受信装置においては、振動ミラー５２の駆動系
と、光ビーム５１を光ファイバへ結合させる光軸調整ミ
ラー駆動機構５３を別に設けていたために、装置の小型
化が困難であった。また、ミラー駆動に玉軸受を用いた
場合には、宇宙空間で使用する場合に潤滑が難しいとい
う問題がある。仮に、板バネを利用して潤滑の問題を解
決しても、板バネの取付スペースや、支持範囲が板のた
わみに依存しており、板のねじれ方向に対する広範囲の
支持ができないという問題があった。さらに実用化に際
し、機構要素の疲労に対して十分な余裕があるとは言え
なかった。
【０００７】本発明は上記事情を考慮してなさたれもの
であって、小型化が可能でかつ光ファイバの広範囲な支
持および駆動が可能である光ビーム送受信装置を提供す
ることを目的とする。
であって、小型化が可能でかつ光ファイバの広範囲な支
持および駆動が可能である光ビーム送受信装置を提供す
ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明による光ビーム送
受信装置は、光ビームを受ける光ファイバと、前記光フ
ァイバを収容するファイバ収容部と、前記ファイバ収容
部を弾性支持する弾性ヒンジと、駆動信号に基づいて前
記ファイバ収容部に収容された前記光ファイバを変位さ
せる光ファイバ駆動手段と、前記光ファイバを通過した
光ビームを電気信号に変換する信号処理手段と、前記光
ファイバを微小振動させるための信号を発生する微小振
動信号発生手段と、前記信号処理手段の出力と前記微小
振動信号発生手段の出力とに基づいて前記光ビームが前
記光ファイバに入出射する際の光軸誤差を検出する光軸
誤差検出手段と、この光軸誤差検出手段によって検出さ
れた光軸誤差と、前記微小振動信号発生手段の出力とに
基づいて前記光軸誤差が零となるように前記光ファイバ
駆動手段を駆動制御する制御手段と、を備えていること
を特徴とする。
受信装置は、光ビームを受ける光ファイバと、前記光フ
ァイバを収容するファイバ収容部と、前記ファイバ収容
部を弾性支持する弾性ヒンジと、駆動信号に基づいて前
記ファイバ収容部に収容された前記光ファイバを変位さ
せる光ファイバ駆動手段と、前記光ファイバを通過した
光ビームを電気信号に変換する信号処理手段と、前記光
ファイバを微小振動させるための信号を発生する微小振
動信号発生手段と、前記信号処理手段の出力と前記微小
振動信号発生手段の出力とに基づいて前記光ビームが前
記光ファイバに入出射する際の光軸誤差を検出する光軸
誤差検出手段と、この光軸誤差検出手段によって検出さ
れた光軸誤差と、前記微小振動信号発生手段の出力とに
基づいて前記光軸誤差が零となるように前記光ファイバ
駆動手段を駆動制御する制御手段と、を備えていること
を特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明による光ビーム送受信装置
の一実施の形態の構成を図１に示す。この実施の形態の
光ビーム送受信装置は光ビーム結合機構１と、ミラー駆
動機構２と、ビームスプリッタ３と、光軸位置検出手段
４と、駆動制御手段５と、信号処理手段６と、光軸誤差
検出手段７と、通信手段８と、振動動作調整手段９とを
備えている。
の一実施の形態の構成を図１に示す。この実施の形態の
光ビーム送受信装置は光ビーム結合機構１と、ミラー駆
動機構２と、ビームスプリッタ３と、光軸位置検出手段
４と、駆動制御手段５と、信号処理手段６と、光軸誤差
検出手段７と、通信手段８と、振動動作調整手段９とを
備えている。
【００１０】外部からの光ビームは、ミラー駆動機構２
によって駆動されるミラー２ａによって反射され、ビー
ムスプリッタ３に送られる。この反射光はビームスプリ
ッタ３によって２光路に分離される。この分離された光
のうちの一方の光は光検出装置４によって検出される。
そしてこの検出信号に基づいて上記分離された光のうち
の他方の光が光ビーム結合機構１の光ファイバ１ａに入
射されるように、ミラー駆動機構２が駆動される。
によって駆動されるミラー２ａによって反射され、ビー
ムスプリッタ３に送られる。この反射光はビームスプリ
ッタ３によって２光路に分離される。この分離された光
のうちの一方の光は光検出装置４によって検出される。
そしてこの検出信号に基づいて上記分離された光のうち
の他方の光が光ビーム結合機構１の光ファイバ１ａに入
射されるように、ミラー駆動機構２が駆動される。
【００１１】光ファイバ１ａは振動動作調整手段９から
の振動位置制御信号に基づいて駆動制御手段５によって
微小振動するように駆動制御されている。光ファイバ１
ａに入射した光は信号処理手段６に送られて電気信号に
変換される。そしてこの変換された電気信号と、振動動
作調整手段９からの振動制御位置信号とに基づいて光軸
誤差検出手段７によって、光ファイバ１ａに入射する光
ビームの光軸誤差が検出される。
の振動位置制御信号に基づいて駆動制御手段５によって
微小振動するように駆動制御されている。光ファイバ１
ａに入射した光は信号処理手段６に送られて電気信号に
変換される。そしてこの変換された電気信号と、振動動
作調整手段９からの振動制御位置信号とに基づいて光軸
誤差検出手段７によって、光ファイバ１ａに入射する光
ビームの光軸誤差が検出される。
【００１２】この光軸誤差の検出は次のようにして行わ
れる。振動動作調整手段９からの振動制御位置信号によ
って光ファイバ１ａの振動周波数がわかるので、振動処
理手段６の出力である光ファイバ入射光量信号から振動
周波数成分を検波することで、光ファイバ１ａの振動動
作による入射光量変化を知ることができる。具体的には
図４に示すように、光ファイバ１ａが光ビームの光軸を
中心に振動している場合（符号４１に示す範囲で振動し
ている場合）は、光量変化の振幅が最小になる。また光
軸からずれて振動している場合（符号４５に示す範囲で
振動している場合）は、光量変化の振幅値が増加するの
で、光ファイバ１ａへの入射光量の変化の振幅値から光
軸誤差を検出することができる。また光軸誤差の方向
性、すなわち誤差がどちらの方向にずれているかは、振
動動作調整手段９の出力である振動制御位置信号と、信
号処理手段６の出力である光量信号との位相を光軸誤差
検出手段７において比較することにより得ることができ
る。
れる。振動動作調整手段９からの振動制御位置信号によ
って光ファイバ１ａの振動周波数がわかるので、振動処
理手段６の出力である光ファイバ入射光量信号から振動
周波数成分を検波することで、光ファイバ１ａの振動動
作による入射光量変化を知ることができる。具体的には
図４に示すように、光ファイバ１ａが光ビームの光軸を
中心に振動している場合（符号４１に示す範囲で振動し
ている場合）は、光量変化の振幅が最小になる。また光
軸からずれて振動している場合（符号４５に示す範囲で
振動している場合）は、光量変化の振幅値が増加するの
で、光ファイバ１ａへの入射光量の変化の振幅値から光
軸誤差を検出することができる。また光軸誤差の方向
性、すなわち誤差がどちらの方向にずれているかは、振
動動作調整手段９の出力である振動制御位置信号と、信
号処理手段６の出力である光量信号との位相を光軸誤差
検出手段７において比較することにより得ることができ
る。
【００１３】このようにして得られた光軸誤差と、振動
動作調整手段９の出力に基づいて駆動制御手段５によっ
て光ビーム結合機構１が駆動されることにより、光ビー
ムの光軸が光ファイバ１ａの中心に導かれる。このとき
の駆動制御手段５の出力である駆動信号は図３に示す信
号３５となる。この駆動信号３５は光軸誤差検出手段７
の出力（すなわち図３に示す低周波信号３７）に光ファ
イバ１ａの振動動作信号となる高周波成分が乗ったもの
となる。なおこの高周波成分は振動動作調整手段９の出
力である。
動作調整手段９の出力に基づいて駆動制御手段５によっ
て光ビーム結合機構１が駆動されることにより、光ビー
ムの光軸が光ファイバ１ａの中心に導かれる。このとき
の駆動制御手段５の出力である駆動信号は図３に示す信
号３５となる。この駆動信号３５は光軸誤差検出手段７
の出力（すなわち図３に示す低周波信号３７）に光ファ
イバ１ａの振動動作信号となる高周波成分が乗ったもの
となる。なおこの高周波成分は振動動作調整手段９の出
力である。
【００１４】このようにして光軸が光ファイバ１ａの中
心に導かれた光ビームは信号処理手段６によって電気信
号に変換され、この変換された電気信号が通信手段８に
送られることにより通信信号を得ることができる。
心に導かれた光ビームは信号処理手段６によって電気信
号に変換され、この変換された電気信号が通信手段８に
送られることにより通信信号を得ることができる。
【００１５】次に上記実施の形態に用いられる光ビーム
結合機構１の具体的構造を図２を参照して説明する。光
ビーム結合機構の外観を図２（ａ）に示し、その断面を
図２（ｂ）に示す。なお図２（ｂ）に示す切断線Ｂ−Ｂ
で切断した断面を図２（ｃ）に示す。この具体例の光ビ
ーム結合機構は、ファイバロッド１１と、弾性ヒンジ１
２と、４個の圧電素子１３と、４個の弾性ヒンジ１４ａ
と、４個の弾性ヒンジ１４ｂと、ケース１５とを備えて
いる。
結合機構１の具体的構造を図２を参照して説明する。光
ビーム結合機構の外観を図２（ａ）に示し、その断面を
図２（ｂ）に示す。なお図２（ｂ）に示す切断線Ｂ−Ｂ
で切断した断面を図２（ｃ）に示す。この具体例の光ビ
ーム結合機構は、ファイバロッド１１と、弾性ヒンジ１
２と、４個の圧電素子１３と、４個の弾性ヒンジ１４ａ
と、４個の弾性ヒンジ１４ｂと、ケース１５とを備えて
いる。
【００１６】光ビームが入射される光ファイバ１０はそ
の一部がファイバロッド１１の一端から突出した状態で
ファイバロッド１１に収納される。ファイバロッド１１
の他端は弾性ヒンジ１２によって支持され、弾性ヒンジ
１２と一体となって動作する構造となっている。この弾
性ヒンジ１２は両端部は円盤形状で、中心２０に向かう
につれて肉厚が薄くなる形状をしており、通常は例えば
金属からなる円柱材の削り出しにより作られる。したが
ってこの弾性ヒンジ１２は軸方向（中心２０に向う方
向）の剛性は高いが径方向（軸方向と直交する方向）の
剛性は低い。
の一部がファイバロッド１１の一端から突出した状態で
ファイバロッド１１に収納される。ファイバロッド１１
の他端は弾性ヒンジ１２によって支持され、弾性ヒンジ
１２と一体となって動作する構造となっている。この弾
性ヒンジ１２は両端部は円盤形状で、中心２０に向かう
につれて肉厚が薄くなる形状をしており、通常は例えば
金属からなる円柱材の削り出しにより作られる。したが
ってこの弾性ヒンジ１２は軸方向（中心２０に向う方
向）の剛性は高いが径方向（軸方向と直交する方向）の
剛性は低い。
【００１７】この弾性ヒンジ１２の一端はファイバロッ
ド１１が当接し、他端はケース１５の下部蓋１５ｃに軸
方向に着脱可能となるように取付けられている。
ド１１が当接し、他端はケース１５の下部蓋１５ｃに軸
方向に着脱可能となるように取付けられている。
【００１８】また、弾性ヒンジ１２の、ファイバロッド
１１が当接している側の円盤には４個の弾性ヒンジ１４
ａが取付けられている。各弾性ヒンジ１４ａは弾性ヒン
ジ１２とほぼ同じ形状をしているが、弾性ヒンジ１２に
取付けられる側の円盤上には凸部が設けられ、この凸部
が、弾性ヒンジ１２の円盤上に設けられた穴に嵌入され
ることにより弾性ヒンジ１２に取付けられる。
１１が当接している側の円盤には４個の弾性ヒンジ１４
ａが取付けられている。各弾性ヒンジ１４ａは弾性ヒン
ジ１２とほぼ同じ形状をしているが、弾性ヒンジ１２に
取付けられる側の円盤上には凸部が設けられ、この凸部
が、弾性ヒンジ１２の円盤上に設けられた穴に嵌入され
ることにより弾性ヒンジ１２に取付けられる。
【００１９】各弾性ヒンジ１４ａの、弾性ヒンジ１２に
取付けられる側と反対側の円盤上には圧電素子１３が載
置される。この各圧電素子１３の弾性ヒンジ１４ａと反
対側の端部は、弾性ヒンジ１４ｂが当接している。各弾
性ヒンジ１４ｂは弾性ヒンジ１４ａと同じ形状であり、
圧電素子１３と当接している側と反対側の円盤には凸部
が設けられ、この凸部がケース１５の上部蓋１５ｂに設
けられた穴に嵌入されることにより上部蓋１５ｂに取付
けられる。
取付けられる側と反対側の円盤上には圧電素子１３が載
置される。この各圧電素子１３の弾性ヒンジ１４ａと反
対側の端部は、弾性ヒンジ１４ｂが当接している。各弾
性ヒンジ１４ｂは弾性ヒンジ１４ａと同じ形状であり、
圧電素子１３と当接している側と反対側の円盤には凸部
が設けられ、この凸部がケース１５の上部蓋１５ｂに設
けられた穴に嵌入されることにより上部蓋１５ｂに取付
けられる。
【００２０】したがって光ビーム結合機構は弾性ヒンジ
１２の円盤を４個の圧電素子１３で駆動することによっ
てファイバロッド１１、すなわち光ファイバ１０の位置
を制御するものである。４個の圧電素子１３にはすべて
プリロードがかけられ、対向する２個を一組としてこの
一組の圧電素子１３が差動動作するように駆動される。
１２の円盤を４個の圧電素子１３で駆動することによっ
てファイバロッド１１、すなわち光ファイバ１０の位置
を制御するものである。４個の圧電素子１３にはすべて
プリロードがかけられ、対向する２個を一組としてこの
一組の圧電素子１３が差動動作するように駆動される。
【００２１】弾性ヒンジによる支持は、ヒンジの圧縮方
向、すなわちファイバロッド１１の軸方向には剛である
が、他方向には柔らかいため、１つで２軸の支持が可能
となる。したがって、板バネ状の弾性ヒンジを用いたと
きのように各軸ごとに支持機構を構成する必要がない。
また、一般の積層型圧電素子は駆動範囲が小さいため、
変位拡大機構を組み合わせて要求される駆動範囲を実現
することが通例であり、１つの圧電素子につき１組、す
なわち本具体例のように４つの圧電素子を用いる場合、
計４組の変位拡大機構が必要とされる。しかし、２軸支
持の可能な弾性ヒンジ１２をファイバロッド１１の支持
機構に用いると、この弾性ヒンジ１２の中心２０をてこ
状変位拡大機構の支点とし、弾性ヒンジ状の円盤とファ
イバロッド１１を腕とする構成により、圧電素子４個分
の変位拡大機構を１つにすることができる。したがっ
て、簡単でコンパクトな機構で２自由度を確保すること
が可能となり、光ビーム結合機構全体の小型化に大きく
寄与できる。更に変位拡大機構が共通化されているた
め、より滑らかで高精度な光ファイバ１０の駆動が実現
できる。
向、すなわちファイバロッド１１の軸方向には剛である
が、他方向には柔らかいため、１つで２軸の支持が可能
となる。したがって、板バネ状の弾性ヒンジを用いたと
きのように各軸ごとに支持機構を構成する必要がない。
また、一般の積層型圧電素子は駆動範囲が小さいため、
変位拡大機構を組み合わせて要求される駆動範囲を実現
することが通例であり、１つの圧電素子につき１組、す
なわち本具体例のように４つの圧電素子を用いる場合、
計４組の変位拡大機構が必要とされる。しかし、２軸支
持の可能な弾性ヒンジ１２をファイバロッド１１の支持
機構に用いると、この弾性ヒンジ１２の中心２０をてこ
状変位拡大機構の支点とし、弾性ヒンジ状の円盤とファ
イバロッド１１を腕とする構成により、圧電素子４個分
の変位拡大機構を１つにすることができる。したがっ
て、簡単でコンパクトな機構で２自由度を確保すること
が可能となり、光ビーム結合機構全体の小型化に大きく
寄与できる。更に変位拡大機構が共通化されているた
め、より滑らかで高精度な光ファイバ１０の駆動が実現
できる。
【００２２】また、駆動手段に圧電素子を用いているの
は、圧電素子は指令電圧に応じた変位を生じさせること
ができ、前述した光軸を制御するための光ファイバ駆動
動作と光軸誤差検出のための振動動作を指令電圧の生成
によって簡単に実現できるためである。しかし圧電素子
の変位／駆動電圧特性にはヒステリシスがあることがわ
かっている。このため、前述したように、１軸に２つの
圧電素子を用い、それぞれ耐圧の１／２の電圧のプリロ
ードをかけて差動で駆動する方法を採用し、特性の反転
した信号を付加してこのヒステリシスを打ち消すように
している。この差動駆動により、弾性ヒンジ１２の中心
２０を回転中心として弾性ヒンジ１２上の円盤が２自由
度の回転運動を行う。したがって、光ファイバ１０先端
に２自由度の回転運動を実現することができるが、光ビ
ームの光軸の追尾動作や光軸検出のための振動動作にお
ける本機構の駆動範囲は非常に微小なため、ほぼ並進運
動に近似できる動作となる。
は、圧電素子は指令電圧に応じた変位を生じさせること
ができ、前述した光軸を制御するための光ファイバ駆動
動作と光軸誤差検出のための振動動作を指令電圧の生成
によって簡単に実現できるためである。しかし圧電素子
の変位／駆動電圧特性にはヒステリシスがあることがわ
かっている。このため、前述したように、１軸に２つの
圧電素子を用い、それぞれ耐圧の１／２の電圧のプリロ
ードをかけて差動で駆動する方法を採用し、特性の反転
した信号を付加してこのヒステリシスを打ち消すように
している。この差動駆動により、弾性ヒンジ１２の中心
２０を回転中心として弾性ヒンジ１２上の円盤が２自由
度の回転運動を行う。したがって、光ファイバ１０先端
に２自由度の回転運動を実現することができるが、光ビ
ームの光軸の追尾動作や光軸検出のための振動動作にお
ける本機構の駆動範囲は非常に微小なため、ほぼ並進運
動に近似できる動作となる。
【００２３】さらに、圧電素子１３にプリロードをかけ
るということは、支持機構の弾性ヒンジ１２および弾性
ヒンジ１４ａ，１４ｂに圧縮応力を発生させるため、圧
電素子１３の駆動によって生じる曲げ応力に起因した引
っ張り応力を抑え、弾性ヒンジ１２，１４ａ，１４ｂの
負担を軽減できる。しかも、圧電素子１３そのものも、
圧縮された状態が定常となるため、引っ張り力等の望ま
しくない負荷の影響を回避して用いることができる。す
なわち、支持機構および駆動手段の疲労に対して余裕の
ある機構を構成できる効果も期待できる。
るということは、支持機構の弾性ヒンジ１２および弾性
ヒンジ１４ａ，１４ｂに圧縮応力を発生させるため、圧
電素子１３の駆動によって生じる曲げ応力に起因した引
っ張り応力を抑え、弾性ヒンジ１２，１４ａ，１４ｂの
負担を軽減できる。しかも、圧電素子１３そのものも、
圧縮された状態が定常となるため、引っ張り力等の望ま
しくない負荷の影響を回避して用いることができる。す
なわち、支持機構および駆動手段の疲労に対して余裕の
ある機構を構成できる効果も期待できる。
【００２４】一方、本発明の光ビーム結合機構は、受信
装置のみならず、送信装置に組み込んで有効に活用する
こともできる。たとえば、本機構で送信光を微小振動さ
せることで受信側の反射ミラーは信号を捉えやすくな
り、ミラー駆動機構の駆動範囲を縮小することができ
る。また、微小振動させた送信光であれば、ビーム径を
絞り、より大きな光量の受信光を入射させることもでき
るため、ミラー径の小型化も図れる。つまり、受信側の
捕捉・追尾動作の負担軽減に寄与でき、受信装置の簡便
化、小型化に寄与できる。したがって、本機構を受信装
置および送信装置として組み合わせたシステムを構築す
ることにより、光通信の高精度化および大容量化も期待
できる。
装置のみならず、送信装置に組み込んで有効に活用する
こともできる。たとえば、本機構で送信光を微小振動さ
せることで受信側の反射ミラーは信号を捉えやすくな
り、ミラー駆動機構の駆動範囲を縮小することができ
る。また、微小振動させた送信光であれば、ビーム径を
絞り、より大きな光量の受信光を入射させることもでき
るため、ミラー径の小型化も図れる。つまり、受信側の
捕捉・追尾動作の負担軽減に寄与でき、受信装置の簡便
化、小型化に寄与できる。したがって、本機構を受信装
置および送信装置として組み合わせたシステムを構築す
ることにより、光通信の高精度化および大容量化も期待
できる。
【００２５】以上説明したように、圧電駆動により直接
光ファイバ一を制御することで、振動ミラーと光軸調整
ミラーを組み合わせた機構と同様の機能を一つの機構で
実現することができる。また円形弾性ヒンジ支持によっ
て、簡単でコンパクトな構成で、２自由度を確保した広
範囲な支持が可能となる。また圧電素子にプリロードを
かけ、１軸あたり２つの差動で駆動することにより、変
位特性のヒステリシスを抑えると同時に弾性ヒンジおよ
び圧電素子の負担を軽減し、疲労に対して余裕のある機
構を構成できる。また、同様の構成、駆動により、受信
側の簡便化、小型化に寄与でき、より高精度かつ大容量
の光通信システムを構築することもできる。
光ファイバ一を制御することで、振動ミラーと光軸調整
ミラーを組み合わせた機構と同様の機能を一つの機構で
実現することができる。また円形弾性ヒンジ支持によっ
て、簡単でコンパクトな構成で、２自由度を確保した広
範囲な支持が可能となる。また圧電素子にプリロードを
かけ、１軸あたり２つの差動で駆動することにより、変
位特性のヒステリシスを抑えると同時に弾性ヒンジおよ
び圧電素子の負担を軽減し、疲労に対して余裕のある機
構を構成できる。また、同様の構成、駆動により、受信
側の簡便化、小型化に寄与でき、より高精度かつ大容量
の光通信システムを構築することもできる。
【００２６】なお、圧電素子の代わりに電歪素子等の固
体アクチュエータを用いても良い。
体アクチュエータを用いても良い。
【００２７】
【発明の効果】以上述べたように、小型化が可能でかつ
光ファイバの広範囲の支持および駆動が可能な光ビーム
送受信装置を得ることができる。
光ファイバの広範囲の支持および駆動が可能な光ビーム
送受信装置を得ることができる。
【図１】本発明による光ビーム送受信装置の一実施の形
態の構成を示すブロック図。
態の構成を示すブロック図。
【図２】本発明の光ビーム送受信装置にかかる光ビーム
結合機構の具体的構造を示す。
結合機構の具体的構造を示す。
【図３】図１に示す実施の形態の光ビーム結合機構の駆
動信号の一例を示す図。
動信号の一例を示す図。
【図４】光軸誤差検出理の説明図。
【図５】従来の光ビーム送受信装置の構成を示すブロッ
ク図。
ク図。
１ 光ビーム結合機構
１ａ 光ファイバ
２ ミラー駆動機構
２ａ 反射ミラー
３ ビームスプリッタ
４ 光軸位置検出手段
５ 駆動制御手段
６ 信号処理手段
７ 光軸誤差検出手段
８ 通信手段
９ 振動動作調整手段
１０ 光ファイバ
１１ ファイバロッド
１２ 弾性ヒンジ
１３ 圧電素子
１４ａ，１４ｂ 弾性ヒンジ
１５ ケース
１５ａ ケース外枠
１５ｂ ケース上部蓋
１５ｃ ケース下部蓋
２０ 弾性ヒンジの中心
３５ 駆動信号
３７ 信号
４１ 光軸の近傍領域
４５ 光軸から外れた領域
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｈ０４Ｂ 10/14
10/26
10/28
(72)発明者 久 田 安 正
茨城県つくば市千現２丁目１番１号 宇
宙開発事業団 筑波宇宙センター内
(72)発明者 中 森 重 治
茨城県つくば市千現２丁目１番１号 宇
宙開発事業団 筑波宇宙センター内
(72)発明者 近 藤 文 夏
神奈川県川崎市幸区小向東芝町１ 株式
会社東芝 研究開発センター内
(72)発明者 高 原 憲 一
神奈川県川崎市幸区小向東芝町１ 株式
会社東芝 研究開発センター内
(72)発明者 秋 葉 敏 克
神奈川県川崎市幸区小向東芝町１ 株式
会社東芝 小向工場内
(56)参考文献 特開 平８−111666（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H04B 10/00 - 10/28
H04J 14/00 - 14/08
Claims (2)
- 【請求項１】光ビームを受ける光ファイバと、 前記光ファイバを収容するファイバ収容部と、 前記ファイバ収容部を弾性支持する弾性ヒンジと、 駆動信号に基づいて前記ファイバ収容部に収容された前
記光ファイバを変位させる光ファイバ駆動手段と、 前記光ファイバを通過した光ビームを電気信号に変換す
る信号処理手段と、 前記光ファイバを微小振動させるための信号を発生する
微小振動信号発生手段と、 前記信号処理手段の出力と前記微小振動信号発生手段の
出力とに基づいて前記光ビームが前記光ファイバに入出
射する際の光軸誤差を検出する光軸誤差検出手段と、 この光軸誤差検出手段によって検出された光軸誤差と、
前記微小振動信号発生手段の出力とに基づいて前記光軸
誤差が零となるように前記光ファイバ駆動手段を駆動制
御する制御手段と、 を備えていることを特徴とする光ビーム送受信装置。 - 【請求項２】前記駆動手段はプリロードがかけられた圧
電素子または電歪素子を有し、前記弾性ヒンジは２軸支
持可能な構造となっていることを特徴とする請求項１記
載の光ビーム送受信装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23810496A JP3507631B2 (ja) | 1996-09-09 | 1996-09-09 | 光ビーム送受信装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23810496A JP3507631B2 (ja) | 1996-09-09 | 1996-09-09 | 光ビーム送受信装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1084320A JPH1084320A (ja) | 1998-03-31 |
| JP3507631B2 true JP3507631B2 (ja) | 2004-03-15 |
Family
ID=17025245
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23810496A Expired - Lifetime JP3507631B2 (ja) | 1996-09-09 | 1996-09-09 | 光ビーム送受信装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3507631B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4343879B2 (ja) * | 1999-09-27 | 2009-10-14 | キヤノン株式会社 | 切削加工方法 |
-
1996
- 1996-09-09 JP JP23810496A patent/JP3507631B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1084320A (ja) | 1998-03-31 |
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