JP4273458B2 - 光無線伝送装置、光無線伝送装置の光軸調整方法、光無線通信方法、及び光無線伝送システム - Google Patents
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Description
また、より高速な伝送を行うためには、受信側で、他の端末からの送信光を高効率に受光する必要があり、送信光は指向角数度[deg]程度の、非常に狭指向のビームにしなければならない。データ伝送を行う際は、送信装置と受信装置との光軸を一致させる必要があるが、送信光の指向性が非常に狭い場合、光軸合わせを高精度且つ高速に行うことは困難であった。
すなわち、
1)相手装置から送出された光軸調整のためのパイロット光を反射する反射板と、
前記パイロット光の前記反射板への入射光軸に対する偏向角を制御する駆動手段と、
入来するデータ信号に基づき変調された光信号を出射する発光部と、
前記出射された光信号を略平行光に成形する第1の光学素子と、
前記反射板により反射されたパイロット光を第1の入射面から入射し、透過させて出射するとともに、前記第1の光学素子により成形された略平行光を第2の入射面から入射し、反射面で反射させて出射する光制御素子と、
この光制御素子から出射されたパイロット光を集光させる第2の光学素子と、
前記集光されたパイロット光を受光する受光部と、
を備えた受発光部と、
前記受光部で受光したパイロット光に基づき、前記相手装置との光軸を合わせるために前記反射板の偏向角を制御するための偏向角制御信号を生成し、この偏向角制御信号に基づき前記駆動手段を制御する偏向角制御手段とを備え、
前記光制御素子を、
該光制御素子の前記反射面で反射して出射された出射光を、前記第1の入射面への前記パイロット光の入射経路とは逆経路をたどって前記反射板方向に偏向して出射させるとともに、前記反射板により反射されたパイロット光のうちの、前記第1の入射面から入射させ透過させて出射させた透過光と、該光制御素子に入射させず外部を通過させた通過光とを前記第2の光学素子で集光させるように構成した
ことを特徴とする光無線伝送装置。
2)前記1)記載の光無線伝送装置において、
前記受光部は複数分割された受光素子により構成され、
前記偏向角制御手段は、
前記受光部の各受光素子における受光量に基づき前記反射板の移動方向及び移動量を演算して偏向角制御信号を生成する演算手段と、前記生成された偏向角制御信号に基づき前記駆動手段を駆動して、前記発光部から出射される光信号と前記相手装置から入射されるパイロット光との光軸合わせを行う制御手段と、
を備えたことを特徴とする光無線伝送装置。
3)前記1)又は2)記載の光無線伝送装置において、
前記受発光部を同一基板上に配置したことを特徴とする光無線伝送装置。
4)前記1)乃至3)いずれか一項記載の光無線伝送装置の光軸調整方法であり、
前記相手装置から入射されるパイロット光を前記受光部で受光し、この受光部における受光量に基づき前記反射板の移動方向及び移動量を演算して偏向角制御信号を生成し、前記生成された偏向角制御信号に基づき前記駆動手段を駆動して、前記発光部から出射される光信号と前記相手装置から入射されるパイロット光との光軸合わせを行う光無線伝送装置の光軸調整方法。
5)前記1)乃至3)いずれか一項記載の光無線伝送装置を第1及び第2の光無線伝送装置として所定間隔で対向設置し、前記第1及び第2の光無線伝送装置について、前記4)記載の光無線伝送装置の光軸調整方法により光軸合わせを行った後、前記第1及び第2の光無線伝送装置間でデータ通信を行う光無線通信方法。
6)前記1)乃至3)いずれか一項記載の光無線伝送装置を第1及び第2の光無線伝送装置として所定間隔で対向設置した光無線伝送システムであり、
前記第1及び第2の光無線伝送装置について、前記4)記載の光無線伝送装置の光軸調整方法により光軸合わせを行った後、前記第1及び第2の光無線伝送装置間でデータ通信を行う光無線伝送システム。
従って、本発明に係わる光無線伝送装置を屋内光無線伝送システムに適用した場合は、高精度なデータ伝送が可能となる。
まず図1を参照して実施の形態1に関わる光無線伝送装置の構成と本装置を組み合わせた屋内光無線伝送システムについて説明する。
[実施の形態1]
図1は、実施の形態1に関わる光無線伝送装置の概略構成図である。
受発光部9において、発光部は、外部インターフェース7Aから入来するデータ信号に応じてデータ供給部7により変調された光信号を出射する発光素子1と、その出射光を平行光に近いビーム光に成形するコリメータレンズ等のレンズ2と、このビーム光を透過する光制御素子3と、光制御素子3を透過したビーム光を図示しない相手装置へ反射する反射光学系4とから構成されている。
また、受光部は、図示しない相手装置から送出されたパイロット光を光制御素子3に反射する反射光学系4と、反射光学系4で反射されたパイロット光をさらに集光するレンズ5へ反射する光制御素子3と、このパイロット光を集光するレンズ5と、このレンズ5で集光されたパイロット光を受光するフォトダイオード(以下、適宜にPDという)等からなる受光素子6とから構成されている。
そしてこの受光素子6は偏向角制御信号供給部8と接続されている。
発光素子1としては、レーザダイオードを用いることができる。レーザダイオードは出射光のビームが細く、それを更にレンズ2によって平行に近い光にすることによって、出射光を高効率で光制御素子3及び反射光学系4に照射することが出来る。レーザの波長は近赤外に限らず、長波長のものでもよい。
屋内光無線伝送システムのアプリケーションとしてLANを考え、外部インターフェースから入力される信号が100Base−FXである場合、データ供給部7内の信号処理部11では、図3のブロック図に示すように、4B/5Bエンコーダ101によりクロック自己再生のための4B/5B符号化を行い、デスクランブル/スクランブル部102によりデータをスクランブル化し、パラレル/シリアル変換部103によりパラレルデータをシリアルデータに変換し、更にNRZ/NRZI変換部104(及びPLL105)により、DC成分を持たない信号にするためにNRZ/NRZI変換を行う、という信号処理がなされ、データ信号として発光駆動部10に入力される、という信号処理がなされ、データ信号として発光駆動部10に入力される。
図7は、偏向角制御信号供給部8による反射光学系4の制御手順を示すフローチャート、図8は、4分割PDで構成された受光素子6上で受光したパイロット光の受光スポットが段階的に移動する様子を示す説明図、図9は、偏向角制御信号供給部8において図7の制御手順を実現するための構成を示すブロック図である。
ここでは、図8に示すように、受光素子6が4分割されたフォトダイオード(PD_A、_B、_C、_D)により構成され、且つ、反射光学系4が3次元に制御可能な場合を例とする。以下、図7のフローチャートに従って、適宜に図8、9を参照しながら説明する。
次に図10〜12を参照して、実施の形態2に関わる光無線伝送装置の構成について説明する。図10は、実施の形態2に係わる光無線伝送装置の概略構成図である。図1と同等部分を同一符号で示す。
実施の形態2では、図1における発光素子1、レンズ2と、レンズ5、受光素子6の配置を入れ替えた構成を示している。これによると、発光素子1から出射された光はレンズ2より平行光に近いビーム光に成形され、光制御素子3で反射された後、反射光学系4で反射されて送信光として送出される。また、図示しない相手装置から送出されたパイロット光は、反射光学系4で反射され、光制御素子3を透過した後、レンズ5で集光されて受光素子6で受光される。
図13は、実施の形態3に係る光無線伝送装置の構成例を示す説明図である。
実施の形態1・2における受発光部9の光学部材を同一基板34上に配置することによって、光無線伝送装置を小型モジュール35として構成することができる。例えば、ホログラムピックアップの組み立て技術などを応用し、5mm角〜30mm角程度の大きさのモジュールとした場合、図14のようにパソコン35などの機器に組み込むことも可能である。
2 コリメート光学系
3 光制御素子
4 反射光学系
5 集光光学系
6 受光素子
6A 受光スポット
7 データ供給部
8 偏向制御信号供給部
9 受発光部
10 発光駆動部
11 信号処理部
12 制御部
13 演算部
14 光無線伝送装置(親機)
15 データ信号発光部
16 パイロット光発光部
16A パイロット光
17 光無線伝送装置(子機)
18 反射光学系反射面
19 ピエゾアクチュエータ
20 電極
21、22、23、24 アンプ
25、26,27、28 A/Dコンバータ
29 マイクロプロセッサ
30、31 D/Aコンバータ
32、33 ドライバ
Claims (6)
- 相手装置から送出された光軸調整のためのパイロット光を反射する反射板と、
前記パイロット光の前記反射板への入射光軸に対する偏向角を制御する駆動手段と、
入来するデータ信号に基づき変調された光信号を出射する発光部と、
前記出射された光信号を略平行光に成形する第1の光学素子と、
前記反射板により反射されたパイロット光を第1の入射面から入射し、透過させて出射するとともに、前記第1の光学素子により成形された略平行光を第2の入射面から入射し、反射面で反射させて出射する光制御素子と、
この光制御素子から出射されたパイロット光を集光させる第2の光学素子と、
前記集光されたパイロット光を受光する受光部と、
を備えた受発光部と、
前記受光部で受光したパイロット光に基づき、前記相手装置との光軸を合わせるために前記反射板の偏向角を制御するための偏向角制御信号を生成し、この偏向角制御信号に基づき前記駆動手段を制御する偏向角制御手段とを備え、
前記光制御素子を、
該光制御素子の前記反射面で反射して出射された出射光を、前記第1の入射面への前記パイロット光の入射経路とは逆経路をたどって前記反射板方向に偏向して出射させるとともに、前記反射板により反射されたパイロット光のうちの、前記第1の入射面から入射させ透過させて出射させた透過光と、該光制御素子に入射させず外部を通過させた通過光とを前記第2の光学素子で集光させるように構成した
ことを特徴とする光無線伝送装置。 - 請求項1記載の光無線伝送装置において、
前記受光部は複数分割された受光素子により構成され、
前記偏向角制御手段は、
前記受光部の各受光素子における受光量に基づき前記反射板の移動方向及び移動量を演算して偏向角制御信号を生成する演算手段と、前記生成された偏向角制御信号に基づき前記駆動手段を駆動して、前記発光部から出射される光信号と前記相手装置から入射されるパイロット光との光軸合わせを行う制御手段と、
を備えたことを特徴とする光無線伝送装置。 - 請求項1又は2記載の光無線伝送装置において、
前記受発光部を同一基板上に配置したことを特徴とする光無線伝送装置。 - 請求項1乃至3いずれか一項記載の光無線伝送装置の光軸調整方法であり、
前記相手装置から入射されるパイロット光を前記受光部で受光し、この受光部における受光量に基づき前記反射板の移動方向及び移動量を演算して偏向角制御信号を生成し、前記生成された偏向角制御信号に基づき前記駆動手段を駆動して、前記発光部から出射される光信号と前記相手装置から入射されるパイロット光との光軸合わせを行う光無線伝送装置の光軸調整方法。 - 請求項1乃至3いずれか一項記載の光無線伝送装置を第1及び第2の光無線伝送装置として所定間隔で対向設置し、前記第1及び第2の光無線伝送装置について、請求項4記載の光無線伝送装置の光軸調整方法により光軸合わせを行った後、前記第1及び第2の光無線伝送装置間でデータ通信を行う光無線通信方法。
- 請求項1乃至3いずれか一項記載の光無線伝送装置を第1及び第2の光無線伝送装置として所定間隔で対向設置した光無線伝送システムであり、
前記第1及び第2の光無線伝送装置について、請求項4記載の光無線伝送装置の光軸調整方法により光軸合わせを行った後、前記第1及び第2の光無線伝送装置間でデータ通信を行う光無線伝送システム。」
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