JP4038513B2 - Optical wireless communication device - Google Patents
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Description
本発明は、光無線通信装置に関する。 The present invention relates to an optical wireless communication apparatus.
現在、空間光通信において、受信した信号光を直接光ファイバに入射させるファイバ結合型光無線通信装置の開発が進められつつある。このような光無線通信装置においては、種々の要因により送信される信号光の位置ずれが発生する場合であっても、受信した信号光を適切に光ファイバに入射させることが必要となる。このために従来から、受信した信号光を光ファイバに適切に入射させるために光ファイバの入射端の位置調整をすることが提案されている(例えば、下記特許文献1参照)。
しかしながら、上記の方法では、位置調整をする範囲が十分ではなく、位置があっていても入射端に入射する信号光の入射端への入射角が適切でない等の問題があった。また、上記のように光ファイバへの信号光の入射が適切でない場合には、光学系の収差が大きくなるという問題もあった。 However, the above method has a problem that the position adjustment range is not sufficient, and the incident angle of the signal light incident on the incident end is not appropriate even if the position is present. In addition, when the signal light is not properly incident on the optical fiber as described above, there is a problem that the aberration of the optical system increases.
本発明は、以上の問題点を解決するためになされたものであり、受信する信号光を適切に光ファイバの入射端に入射させることを可能とする光無線通信装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an optical wireless communication apparatus that allows a received signal light to appropriately enter an incident end of an optical fiber. To do.
本発明に係る光無線通信装置は、無線通信信号として到達した信号光を受光して、当該信号光の径を縮小させて平行光として出射する縮小光学系と、縮小光学系により出射された信号光を入射させる入射端を有する光ファイバと、縮小光学系における平行光の出射面の近傍を回転中心として、入射端が回転可能な状態で光ファイバを支持する光ファイバ支持部と、を備えることを特徴とする。 An optical wireless communication apparatus according to the present invention receives a signal light that has arrived as a wireless communication signal, reduces the diameter of the signal light and emits it as parallel light, and a signal emitted by the reduction optical system And an optical fiber having an incident end for allowing light to enter, and an optical fiber support for supporting the optical fiber in a state where the incident end is rotatable around the vicinity of the parallel light exit surface in the reduction optical system. It is characterized by.
この光無線通信装置では、光ファイバの入射端を縮小光学系における平行光の出射面の近傍を回転中心として回転させることにより位置調整することが可能となる。これにより、平行光の光軸と光ファイバの入射端の光軸とを一致させ信号光の入射端への入射角を適切なものとすることができ、また容易により広い範囲での位置調整が可能になる。従って、受信する信号光を適切に光ファイバの入射端に入射させることができる。 In this optical wireless communication apparatus, it is possible to adjust the position by rotating the incident end of the optical fiber around the vicinity of the parallel light exit surface in the reduction optical system. As a result, the optical axis of the parallel light and the optical axis of the incident end of the optical fiber can be made to coincide with each other so that the incident angle of the signal light to the incident end can be made appropriate. It becomes possible. Therefore, the received signal light can be appropriately incident on the incident end of the optical fiber.
また、縮小光学系は、無線通信信号として到達した信号光を受光して、当該信号光の径が縮まるように出射する集光レンズと、集光レンズから出射される信号光を入射させて平行光にし、縮小光学系からの出射光として出射するコリメートレンズと、を含んで構成されることが好ましい。この構成によれば、容易に集光光学系を構成することができる。 The reduction optical system receives the signal light that has arrived as a wireless communication signal and emits the signal light so that the diameter of the signal light is reduced, and the signal light emitted from the condensing lens is incident and parallel And a collimating lens that emits light as light emitted from the reduction optical system. According to this configuration, the condensing optical system can be easily configured.
本発明に係る光無線通信装置は、信号光を受光して平行光として出射するコリメートレンズと、コリメートレンズを支持するコリメートレンズ支持部と、信号光を入射させる入射端を有し、当該入射端の光軸とコリメートレンズの光軸とがほぼ一致しうる状態で設けられる光ファイバと、コリメートレンズ支持部近傍を回転中心として前記入射端が回転可能な状態で、前記光ファイバを支持する光ファイバ支持部と、を備えることを特徴とする。 An optical wireless communication apparatus according to the present invention includes a collimating lens that receives signal light and emits it as parallel light, a collimating lens support that supports the collimating lens, and an incident end that makes the signal light incident thereon. And an optical fiber that supports the optical fiber in a state in which the incident end is rotatable about the vicinity of the collimator lens support portion as a center of rotation. And a support part.
この光無線通信装置では、光ファイバの入射端を、コリメートレンズ支持部近傍を回転中心として回転させることにより位置調整することが可能となる。これにより、平行光の光軸と光ファイバの入射端の光軸とを一致させ信号光の入射端への入射角を適切なものとすることができ、また容易により広い範囲での位置調整が可能になる。従って、受信する信号光を適切に光ファイバの入射端に入射させることができる。 In this optical wireless communication apparatus, the position of the incident end of the optical fiber can be adjusted by rotating the vicinity of the collimating lens support portion around the rotation center. As a result, the optical axis of the parallel light and the optical axis of the incident end of the optical fiber can be made to coincide with each other so that the incident angle of the signal light to the incident end can be made appropriate. It becomes possible. Therefore, the received signal light can be appropriately incident on the incident end of the optical fiber.
また、光ファイバ支持部は、上記近傍を通る軸線を回転軸として、前記入射端が当該回転軸に対して回転可能な状態で前記光ファイバを支持することが好ましい。この構成によれば、光ファイバの入射端を縮小光学系における平行光の出射面の近傍、又はコリメートレンズ支持部近傍を回転中心として回転させることができる光ファイバ支持部を容易に構成することができる。 Moreover, it is preferable that an optical fiber support part supports the said optical fiber in the state which can rotate the said incident end with respect to the said rotating shaft by making the axis line which passes the said vicinity into a rotating shaft. According to this configuration, it is possible to easily configure the optical fiber support portion that can rotate the incident end of the optical fiber around the collimating lens support portion in the vicinity of the parallel light exit surface in the reduction optical system. it can.
また、光ファイバの入射端に入射する信号光を集光して前記光ファイバの入射端に入射させる光ファイバ用レンズと、光ファイバ用レンズを、その光軸が入射端の光軸と一致するように位置決めして当該入射端に対して固定する光ファイバ固定部と、を更に備え、光ファイバ支持部は、光ファイバ固定部を回転可能な状態で支持することにより、入射端が回転可能な状態で前記光ファイバを支持する、ことが好ましい。この構成によれば、例えば光ファイバのコアの径が小さい場合等でも、確実に信号光を光ファイバに入射させることができる。また、光ファイバ支持部は、直接的には光ファイバ固定部を支持すればよいので、より確実かつ容易な光ファイバの支持が可能になる。 In addition, the optical fiber lens and the optical fiber lens that collect the signal light incident on the incident end of the optical fiber and enter the incident end of the optical fiber coincide with the optical axis of the incident end. An optical fiber fixing portion that is positioned and fixed to the incident end in such a manner that the optical fiber support portion can rotate the incident end by supporting the optical fiber fixing portion in a rotatable state. It is preferable to support the optical fiber in a state. According to this configuration, for example, even when the diameter of the core of the optical fiber is small, the signal light can be reliably incident on the optical fiber. Further, since the optical fiber support portion may directly support the optical fiber fixing portion, the optical fiber can be supported more reliably and easily.
また、光無線通信装置は、光ファイバに入射する信号光の強度を検出する信号光強度検出手段と、信号光強度検出手段により検出された信号光の強度に基づいて、入射端を回転させることにより光ファイバの入射端の位置を制御する入射端位置制御手段と、を更に備えることが好ましい。この構成によれば、光ファイバの入射端の自動的な位置制御が可能になり、より的確かつリアルタイムな位置制御が可能になる。従って、受信する信号光をより適切に光ファイバ入射させることができる。 In addition, the optical wireless communication apparatus rotates the incident end based on the signal light intensity detecting means for detecting the intensity of the signal light incident on the optical fiber, and the signal light intensity detected by the signal light intensity detecting means. It is preferable to further include incident end position control means for controlling the position of the incident end of the optical fiber. According to this configuration, automatic position control of the incident end of the optical fiber is possible, and more accurate and real-time position control is possible. Therefore, the received signal light can be incident on the optical fiber more appropriately.
本発明によれば、光ファイバの入射端を、入射端より縮小光学系側に位置する所定位置を回転中心として回転させることにより位置調整することが可能となる。これにより、平行光の光軸と光ファイバの入射端の光軸とを一致させ信号光の入射端への入射角を適切なものとすることができ、また容易により広い範囲での位置調整が可能になる。従って、受信する信号光を適切に光ファイバの入射端に入射させることができる。 According to the present invention, it is possible to adjust the position of the incident end of the optical fiber by rotating the incident end of the optical fiber around the predetermined position located closer to the reduction optical system than the incident end. As a result, the optical axis of the parallel light and the optical axis of the incident end of the optical fiber can be made to coincide with each other so that the incident angle of the signal light to the incident end can be made appropriate. It becomes possible. Therefore, the received signal light can be appropriately incident on the incident end of the optical fiber.
以下、図面とともに本発明による光無線通信装置の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of an optical wireless communication apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. Further, the dimensional ratios in the drawings do not necessarily match those described.
図1は、本発明による光無線通信装置10の実施形態を概略的に示す構成図である。光無線通信装置10は、通信相手の光無線通信装置により投光された信号光を、無線通信信号として受光する。受光した信号光は、光無線通信装置10に接続されたLAN(Local Area Network)等のネットワークに出力等される。なお、通信相手の光無線通信装置及び光無線通信装置10は、空間光通信が可能なように互いに投受光可能な位置に設置されている。また、光無線通信装置10は、受光(受信)機能だけでなく、投光(送信)機能を備えていることが好ましい。
FIG. 1 is a block diagram schematically showing an embodiment of an optical
以下、光無線通信装置10の構成を説明する。図1に示すように、光無線通信装置10は、集光レンズ11と、コリメートレンズ12と、光ファイバ13と、ファイバコリメータ14と、ファイバカプラ15と、光強度モニタ16と、CPU(Central Processing Unit)17とを備える。光無線通信装置10は、これらの構成要素が例えば信号光を受光する面が開けられた箱型の筐体に納められることにより構成されている。
Hereinafter, the configuration of the optical
集光レンズ11及びコリメートレンズ12は、通信相手の光無線通信装置から送信され無線通信信号として到達した信号光を受光して、当該信号光の径を縮小させて平行光として出射する縮小光学系を構成する。集光レンズ11は、一方の面で無線通信信号として到達した信号光を受光して、もう一方の面から当該受光した信号光を径が縮まるように出射するレンズである。集光レンズ11は、光無線通信装置10の筐体内に固定されたレンズホルダ(図1には図示せず)等により位置決めされて固定されて設けられる。具体的には、集光レンズ11は、図1に示すように両面が凸面となっているレンズを用いることが好ましい。また、集光レンズ11は、複数のレンズからなる集光レンズ群として構成されていてもよい。
The
コリメートレンズ12は、図1に示すように集光レンズ11よりも小さいレンズであり、集光レンズ11から出射される信号光を入射させて平行光にして出射するものである。コリメートレンズ12は、集光レンズ11から出射される信号光が入射するように、その光軸を集光レンズ11の光軸と一致するように位置決めされて、コリメートレンズ支持部(図1には図示せず)により固定されて設けられる。具体的には、コリメートレンズ12は、集光レンズ11から信号光が入射される面が凸面、平行光を出射する面が平面になっているレンズを用いることが好ましい。
As shown in FIG. 1, the
光ファイバ13は、コリメートレンズ12により平行光にされた信号光を(ファイバコリメータ14を介して)入射させ、信号光を伝達させるものである。光ファイバ13は、信号光を入射させる入射端と、ファイバカプラ15に接続されているもう一方の端部とを有している。光ファイバ13としては具体的には、伝送効率等の点からコアが10μm程度のシングルモード光ファイバを用いることが好ましい。
The
ファイバコリメータ14は、光ファイバ13の信号光を入射させる入射端13aに接続されており、コリメートレンズ12から出射した信号光を集光して、光ファイバ13の入射端に入射させるものである。図2に示すように、ファイバコリメータ14は、レンズ14aと光ファイバ固定部14bとから構成されている。レンズ14aは、光ファイバ13の入射端13aに入射する信号光としてコリメートレンズ12から出射される信号光を集光して、入射端13aに入射させる光ファイバ用レンズである。レンズ14aとしては、コリメートレンズ12から出射される信号光の径を縮めて光ファイバ13の入射端13aに入射させることができるように、コリメートレンズ12側が凸面で、光ファイバ13の入射端13a側が平面のものを用いるのが好ましい。
The
光ファイバ固定部14bは、光ファイバ13の入射端13aとレンズ14aとを固定するものである。光ファイバ固定部14bは、筒状の部材により構成されており、当該筒状の部材が上記の縮小光学系の光軸とほぼ一致しうる状態で設けられる。光ファイバ固定部14bは、縮小光学系から遠い方の端部から光ファイバ13の入射端13aが差し込まれることにより、入射端13aを固定する。また、もう一方の端部(縮小光学系から近い方の端部)に、上記のレンズ14aを、その光軸が固定された入射端13aの光軸と一致するように位置決めして固定している。なお、図2は、コリメートレンズ12、光ファイバ13並びにその入射端13a、及びファイバコリメータ14を模式的に示した図である。
The optical
図2中の矢印に示すように、光ファイバ13の入射端13a及び、入射端13aに接続されたファイバコリメータ14は、回転可能な状態で光ファイバ支持部(図1及び図2には図示せず)により、光ファイバ固定部14bにおいて支持されている。この回転は、コリメートレンズ12から出射する信号光を適切に入射させるために、ファイバコリメータ14及び光ファイバ13の入射端13aの位置を調整するために行われるものである。当該回転は、入射端13aの入射面、及びファイバコリメータ14のレンズ14aの入射面がコリメートレンズ12の方を向いた状態で行われる。なお、入射端13a、ファイバコリメータ14及びコリメートレンズ12は、入射端13a及びファイバコリメータ14の光軸とコリメートレンズ12の光軸とがほぼ一致しうる状態(図2に示す状態)で設けられる。ここでいう回転とは、必ずしも360度の移動ではなく、所定の軸又は点を回転中心とした円周又は球面に沿って、光軸調節上必要な範囲内、例えば数十度の範囲内で移動することも含まれる。
As shown by the arrows in FIG. 2, the
また、当該回転の回転中心は、光ファイバ13の入射端13aよりもコリメートレンズ12側に位置している。本実施形態では、光ファイバ13の入射端13aには、ファイバコリメータ14が設けられているので、回転中心は、ファイバコリメータ14のコリメートレンズ12側の先端部よりもコリメートレンズ12側に位置している。より具体的には、図2に示すように、コリメートレンズ12の近傍30であることが好ましい。なお、上記の回転の機構は、具体的には例えば、ジンバル型の機構、即ち上記の近傍30を通る複数の軸線を回転軸として、光ファイバ13の入射端13aが当該回転軸それぞれに対して回転可能な状態で光ファイバ13を支持する機構を用いることにより実現することができる。回転の機構については、より詳細に後述する。
The rotation center of the rotation is located closer to the
ファイバコリメータ14及び光ファイバ13の入射端13aの回転による位置制御は、後述するようにCPU17からの制御を受けた駆動部(図1及び図2においては図示せず)を駆動させることにより行われることが好ましい。但し、駆動部を手動で制御できるようにしておき、ユーザの操作により位置制御を行うこととしてもよい。
Position control by rotation of the
ファイバカプラ15は、光ファイバ13に入射した信号光の一部を分岐して、光強度モニタ16に出力し、残部を無線通信の受信信号として出力する分岐手段である。ファイバカプラ15と光強度モニタ16とは、光ファイバ21によって接続されている。ファイバカプラ15から出力された信号光は、光ファイバ21を通って光強度モニタ16に入力される。また、ファイバカプラ15には、別の光ファイバ22が接続されており、この光ファイバ22から受信信号が出力される。出力される受信信号は、例えばフォトダイオード等により電気信号に変換されてから出力されてもよい。
The
光強度モニタ16は、ファイバカプラ15から出力された信号光を入力し、当該信号光の光強度を検出するものである。即ち、光強度モニタ16(及びファイバカプラ15)は、光ファイバ13に入射した信号光の強度を検出する信号光強度検出手段である。光強度の検出は、具体的には例えば、フォトダイオードを用いて行われる。光強度モニタ16は、検出した信号光の光強度の値をCPU17に送信する。
The light intensity monitor 16 receives the signal light output from the
CPU17は、光強度モニタ16により検出された信号光の強度の値に基づいて、ファイバコリメータ14及び光ファイバ13の入射端13aを、駆動部(図1には図示せず)を制御して回転させることにより、それぞれの位置を制御する入射端位置制御手段である。ファイバコリメータ14及び光ファイバ13の入射端13aの回転は、CPU17から駆動部に制御信号を送信することにより行われる。当該制御は、信号光が適切に光ファイバ13の入射端13aに入射するように行われる。例えば、光強度モニタ16により検出される信号光の強度が強くなる方向に回転させる等して行われる。
Based on the intensity value of the signal light detected by the
引き続いて、光無線通信装置10における縮小光学系、光ファイバ13、光ファイバ支持部、及び駆動部等の構成要素についてより詳細に説明する。図3は、筐体内に配置された上記の構成要素の側面図である。図3に示すように、集光レンズ11はレンズホルダ41に保持され、位置決めされて固定されている。
Subsequently, components such as the reduction optical system, the
コリメートレンズ12は、コリメートレンズ支持部42により固定されている。コリメートレンズ支持部42は、光無線通信装置10の筐体の底面に位置決めされて固定されており、底面から垂直方向に延びた部材42aによりコリメートレンズ12を保持している。また、コリメートレンズ支持部42には、位置調整ネジ42b,42c,42dが設けられている。これらの位置調整ネジ42b,42c,42dにより予め、コリメートレンズ12の位置の微調整をすることができる。位置調整ネジ42bにより水平方向(図3における紙面と垂直な方向)の位置を、位置調整ネジ42cは、垂直方向(図3における上下方向)の位置を、位置調整ネジ42dは、光軸方向(図3における左右方向)の位置を、それぞれ微調整することができる。
The collimating
ファイバコリメータ14は、回転可能な状態で光ファイバ支持部50により光ファイバ固定部14bにおいて支持されている。ファイバコリメータ14が回転可能な状態で支持されていることにより、ファイバコリメータ14に固定された光ファイバ13の入射端13aも上述したように回転可能となっている。光ファイバ支持部50は、ファイバコリメータ14を保持しファイバコリメータ14と共に回転する可動部60と、光無線通信装置10の筐体の底面に位置決めされて固定されると共に可動部60を支持する固定部70とから構成される。ファイバコリメータ14を保持した光ファイバ支持部50は、垂直方向の軸A1、及び水平方向の軸A2を回転軸として回転できるようになっている。なお、図3に示すように、各回転軸A1,A2は、上述した回転中心となるコリメートレンズ12の近傍30を通っている。また、回転軸A1,A2は、縮小光学系、即ち集光レンズ11及びコリメートレンズ12の光軸に対して垂直となっている。また、回転軸A1,A2は互いに直行している。回転軸A1,A2に関するこれらの条件は、光軸調整を適切に行なうのに好ましいものである。なお、コリメートレンズ支持部42と光ファイバ支持部50とは、互いに接触していない。
The
固定部70には、コリメートレンズ支持部42と同様に位置調整ネジ71が設けられており、光ファイバ支持部50全体の光軸方向の位置の微調整を行うことができる。また、水平方向及び垂直方向にも位置の微調整ができるように、位置調整ネジを設けることとしてもよい。ファイバコリメータ14の回転による位置の調整を行うために固定部70には、上述した駆動部としてのアクチュエータ72,73が設けられている。また、固定部70と可動部60とにそれぞれ一方の端部が接続されている引張バネ74が設けられている。
The fixing
固定部70は、可動部60の上面に対向する位置に板状部材70aを有している。また、(水平方向の)両側面に対向する位置にそれぞれ板状部材70bを有している。可動部60の上面の板状部材70aは、コリメートレンズ12が位置する箇所までの長さを有しており、コリメートレンズ12のほぼ真上で、可動部60を吊り下げるように支持している。この支持は、可動部60が垂直方向の軸A1を回転軸として回転できるようになされている。
The
図4に光ファイバ支持部50の可動部60の構成をより詳細に示す。図4(a)は、ファイバコリメータ14の中心軸を通る水平断面を示す図(上面から見た断面図)である。図4(b)は、ファイバコリメータ14の中心軸を通る垂直断面を示す図(側面から見た断面図)である。図4(c)は、集光レンズ11側から光ファイバ支持部50を見た正面図である。可動部60は、図4に示すように、垂直軸回転部61と、水平軸回転部62と、駆動制御受け部63とを含んで構成される。垂直軸回転部61は、自身が垂直方向の軸A1を回転軸として回転できるように、固定部70の板状部材70aに吊り下がるように接続されている。
FIG. 4 shows the configuration of the
水平軸回転部62は、コリメートレンズ12の近傍を通る水平方向の軸A2を回転軸として回転できるように、軸A2上の2点で、垂直軸回転部61に支えられる。また、水平軸回転部62はファイバコリメータ14を固定している。ファイバコリメータ14の固定は、例えば図4(a)に示すようにネジ62aにより行われる。可動部60における垂直軸回転部61及び水平軸回転部62のようなジンバル型の機構により、ファイバコリメータ14は、軸A1,A2を回転軸として回転することができる。なお、垂直軸回転部61及び水平軸回転部62は、コリメートレンズ12から出射されファイバコリメータ14に入射する信号光を遮らないように、図4等に示すようなファイバコリメータ14を挟み込む形状の部材を用いることが好ましい。
The horizontal
また、水平軸回転部62には、駆動制御受け部63が固定されている。駆動制御受け部63は、長尺状の部材により構成されており、長手方向を光軸方向とし、一方の端部が光軸方向におけるファイバコリメータ14の位置に、他方の端部が固定部70の板状部材70aの集光レンズ11の逆側の端部より外側の位置になるように固定されている。駆動制御受け部63における上記の他方の端部には、一端が固定部70に接続された引張バネ74が接続されている。駆動制御受け部63には、引張バネ74によって図3における上方向及び奥行方向の力が加えられている。その一方、駆動制御受け部63は、アクチュエータ72によって図3における上方向から、アクチュエータ73によって図3における奥行方向から支えられている。従って、アクチュエータ72,73により駆動制御受け部63が支えられる位置により、ファイバコリメータ14の位置を決定することができる。アクチュエータ72,73により駆動制御受け部63が支えられる位置は、CPU17からの制御信号により決められる。なお、駆動制御受け部63は、アクチュエータ72,73の動作を十分に伝達できる程度の硬度を有する材料により構成されていることが好ましい。また、アクチュエータ72,73は具体的には例えば、CPU17からの制御を受けることができる電動のものを用いることが好ましい。
Further, a drive
引き続いて、光無線通信装置10の動作について説明する。本動作は、光無線通信装置10が、通信相手の光無線通信装置から無線通信信号としての信号光が投光されて、その信号光を無線通信信号として受信する際の動作である。
Subsequently, the operation of the optical
光無線通信装置10では、通信相手の光無線通信装置により投光された信号光が集光レンズ11により受光される。受光された信号光は、集光レンズ11により径が縮められコリメートレンズ12に対して出射される。続いて、信号光はコリメートレンズ12に入射し、平行光にされ出射される。続いて、信号光はファイバコリメータ14を通って、入射端13aから光ファイバ13に入射する。光ファイバ13に入射した信号光の一部は、ファイバカプラ15により分岐され、光強度モニタ16によりその光強度が検出される。信号光の残部は、光ファイバ22を通って無線通信の受信信号として光無線通信装置10から出力される。光強度モニタ16により検出された光強度の値はCPU17に送信される。CPU17からアクチュエータ72,73に制御信号が送信され、アクチュエータ72,73により駆動制御受け部63の位置が制御されることにより、ファイバコリメータ14及び光ファイバ13の入射端13aの回転による位置調整が行われる。
In the optical
上記の位置調整は、ファイバコリメータ14及び光ファイバ13の入射端13aに入射される信号光が、適切にそれら入射されるように行われる。ファイバコリメータ14及び光ファイバ13の入射端13aの位置調整の具体例を、図5及び図6を用いて説明する。図5(a)には、コリメートレンズ12の光軸と、ファイバコリメータ14及び光ファイバ13の入射端13aの光軸とが一致した状態を示す。図5(a)において、太い実線で示されるのは、集光レンズ11の光軸に対して入射角0度で入射する信号光のシミュレーションにより導出された軌跡81である。細い実線で示されるのは、集光レンズ11の光軸に対して入射角0.2度で入射する信号光のシミュレーションにより導出された軌跡82である。また、図5(b)は、上記の各信号光の軌跡での、光ファイバ13の入射端13aにおける入射する点を示したものである。
The position adjustment is performed so that the signal light incident on the
図5に示すように、コリメートレンズ12の光軸と、ファイバコリメータ14及び光ファイバ13の入射端13aの光軸とが一致した状態では、入射角0度で入射した信号光は、入射端13aの中心かつ光軸があった状態で入射している。一方、入射角0.2度で入射した信号光は、入射端13aの端かつ信号光の光軸と入射端13aの光軸とがずれた状態で入射している。信号光の入射がこのようなものであると、光学系の収差が大きくなる。
As shown in FIG. 5, in the state where the optical axis of the collimating
図6(a)には、ファイバコリメータ14及び光ファイバ13の入射端13aの位置が、入射角0.2度で入射する信号光が適切に入射されるように調整された状態を示す。図6(a)においても、太い実線で示されるのは、集光レンズ11の光軸に対して入射角0度で入射する信号光のシミュレーションにより導出された軌跡81である。細い実線で示されるのは、集光レンズ11の光軸に対して入射角0.2度で入射する信号光のシミュレーションにより導出された軌跡82である。また、図6(b)は、上記の各信号光の軌跡での、光ファイバ13の入射端13aにおける入射する点を示したものである。
FIG. 6A shows a state in which the positions of the
図6に示すように、ファイバコリメータ14及び光ファイバ13の入射端13aの位置が、入射角0.2度で入射する信号光が適切に入射されるように調整された状態では、入射角0.2度で入射した信号光は、入射端13aの中心かつ光軸があった状態で入射している。一方、入射角0度で入射した信号光は、入射端13aの端かつ信号光の光軸と入射端13aの光軸とがずれた状態で入射している。信号光の入射がこのようなものであると、光学系の収差が大きくなる。
As shown in FIG. 6, when the positions of the
上記のように、本実施形態に係る光無線通信装置10では、コリメートレンズ12の近傍(縮小光学系における平行光の出射面の近傍)を回転中心とした回転により位置調整を行うことが可能である。従って、信号光が入射角0度で入射する場合は図5(a)に示す位置調整が、信号光が入射角0.2度で入射する場合は図6(a)に示す位置調整が、それぞれ行われることが可能となる。このように、本実施形態によれば平行光としてコリメートレンズ12から出射される信号光の光軸と、光ファイバ13の入射端13aの光軸とを一致させ信号光の入射端13aへの入射角を適切なものとすることができる。また、回転中心がコリメートレンズ12の近傍に位置しているので、容易に広い範囲での位置調整が可能になる。従って、集光レンズ11に入射する信号光の入射角に条件(例えば気象条件)等により幅がある場合等であっても信号光を適切に光ファイバ13の入射端13aに入射させることができる。更に、このように適切に信号光を入射させることにより、光学系の収差を小さくすることができる。
As described above, in the optical
また、光無線通信装置10の位置制御は、装置全体の位置及び向きを制御するものでなく、光ファイバ13の入射端13a及びファイバコリメータ14のみの位置及び向きを制御するものであるので、信号光の入射方向に対する追尾機構が小型にでき、また高速化が可能になる。
Further, the position control of the optical
また、本実施形態のように、位置制御が可能なように光ファイバ13の入射端13a及びファイバコリメータ14を回転可能なように保持する光ファイバ支持部50をジンバル型の機構とすることとすれば、上記のように回転可能な機構を容易に構成することができる。但し、上記のように回転できる機構であればよく、必ずしもジンバル型の機構にする必要は無い。
Further, as in the present embodiment, the
また、本実施形態のように、集光光学系を集光レンズ11とコリメートレンズ12とを含んで構成されるものとすれば、この点について従来からの技術を適用することができ容易に集光光学系を構成することができる。
Further, if the condensing optical system is configured to include the condensing
また、本実施形態のように、光ファイバ13の入射端13aにファイバコリメータ14を接続することとすれば、例えばシングルモードファイバのようなコアの径が小さい光ファイバ13を用いた場合等でも、確実に信号光を光ファイバ13に入射させることができる。また、光無線通信装置10における光ファイバ支持部50は、直接的にはファイバコリメータ14(の光ファイバ固定部14b)を支持すればよいので、より確実かつ容易な光ファイバの支持が可能になる。
Further, if the
また、本実施形態のように、受信した信号光の強度を検出し、この強度に基づいて位置制御を行うこととすれば、自動的かつより的確な位置制御が可能になる。但し、この構成である必要は必ずしも無く、ユーザによるアクチュエータの操作等により位置の調整が行われてもよい。 Further, as in this embodiment, if the intensity of the received signal light is detected and position control is performed based on this intensity, automatic and more accurate position control becomes possible. However, this configuration is not necessarily required, and the position may be adjusted by operating the actuator by the user.
10…光無線通信装置、11…集光レンズ、12…コリメートレンズ、13,21,22…光ファイバ、13a…入射端、14…ファイバコリメータ、14a…光ファイバ用レンズ、14b…光ファイバ固定部、15…ファイバカプラ、16…光強度モニタ、17…CPU、41…レンズホルダ、42…コリメートレンズ支持部、50…光ファイバ支持部、60…可動部、61…垂直軸回転部、62…水平軸回転部、63…駆動制御受け部、70…固定部、72,73…アクチュエータ、74…引張バネ。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記縮小光学系により出射された信号光を入射させる入射端を有する光ファイバと、
前記縮小光学系における平行光の出射面の近傍を回転中心として、前記入射端が回転可能な状態で前記光ファイバを支持する光ファイバ支持部と、
を備える光無線通信装置。 A reduction optical system that receives signal light that has arrived as a wireless communication signal, reduces the diameter of the signal light, and emits it as parallel light; and
An optical fiber having an incident end on which the signal light emitted by the reduction optical system is incident;
An optical fiber support that supports the optical fiber in a state where the incident end is rotatable, with the vicinity of the parallel light exit surface in the reduction optical system as a rotation center;
An optical wireless communication apparatus comprising:
前記無線通信信号として到達した信号光を受光して、当該信号光の径が縮まるように出射する集光レンズと、
前記集光レンズから出射される信号光を入射させて平行光にし、前記縮小光学系からの出射光として出射するコリメートレンズと、
を含んで構成されることを特徴とする請求項1に記載の光無線通信装置。 The reduction optical system includes:
A condenser lens that receives the signal light that has arrived as the wireless communication signal and emits the signal light so that the diameter of the signal light is reduced;
A collimating lens that makes the signal light emitted from the condenser lens incident and collimated, and emits the emitted light from the reduction optical system;
The optical wireless communication apparatus according to claim 1, comprising:
前記コリメートレンズを支持するコリメートレンズ支持部と、
信号光を入射させる入射端を有し、前記コリメートレンズの光軸と当該入射端の光軸がほぼ一致しうる状態で設けられる光ファイバと、
前記コリメートレンズ支持部近傍を回転中心として前記入射端が回転可能な状態で、前記光ファイバを支持する光ファイバ支持部と、
を備える光無線通信装置。 A collimating lens that receives signal light and emits it as parallel light;
A collimating lens support for supporting the collimating lens;
An optical fiber having an incident end through which signal light is incident, and being provided in a state where the optical axis of the collimating lens and the optical axis of the incident end can substantially coincide with each other;
An optical fiber support for supporting the optical fiber in a state where the incident end is rotatable around the collimator lens support near the rotation center;
An optical wireless communication apparatus comprising:
前記光ファイバ用レンズを、その光軸が前記入射端の光軸と一致するように位置決めして当該入射端に対して固定する光ファイバ固定部と、を更に備え、
前記光ファイバ支持部は、前記光ファイバ固定部を回転可能な状態で支持することにより、前記入射端が回転可能な状態で前記光ファイバを支持する、
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の光無線通信装置。 An optical fiber lens that collects the signal light incident on the incident end of the optical fiber and enters the incident end; and
An optical fiber fixing portion that positions the optical fiber lens so that its optical axis coincides with the optical axis of the incident end, and fixes the lens to the incident end; and
The optical fiber support portion supports the optical fiber in a state where the incident end is rotatable by supporting the optical fiber fixing portion in a rotatable state.
The optical wireless communication apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein:
前記信号光強度検出手段により検出された信号光の強度に基づいて、前記入射端を回転させることにより光ファイバの入射端の位置を制御する入射端位置制御手段と、
を更に備える請求項1〜5のいずれか一項に記載の光無線通信装置。
Signal light intensity detection means for detecting the intensity of the signal light incident on the optical fiber;
An incident end position control means for controlling the position of the incident end of the optical fiber by rotating the incident end based on the intensity of the signal light detected by the signal light intensity detecting means;
The optical wireless communication apparatus according to any one of claims 1 to 5, further comprising:
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