JP5599365B2 - 捕捉追尾装置 - Google Patents
捕捉追尾装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5599365B2 JP5599365B2 JP2011106260A JP2011106260A JP5599365B2 JP 5599365 B2 JP5599365 B2 JP 5599365B2 JP 2011106260 A JP2011106260 A JP 2011106260A JP 2011106260 A JP2011106260 A JP 2011106260A JP 5599365 B2 JP5599365 B2 JP 5599365B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- light beam
- unit
- optical axis
- incident
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 130
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 59
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims description 13
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 8
- 230000006854 communication Effects 0.000 description 33
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 33
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000004044 response Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 2
- 210000001747 pupil Anatomy 0.000 description 2
- 230000007175 bidirectional communication Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Description
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1に係る捕捉追尾装置の構成を示す図である。
捕捉追尾装置は、相手側光空間通信装置(不図示)との間で双方向通信を行う自機側光空間通信装置(不図示)に搭載され、相手側光空間通信装置からの送信光(光ビーム)を捕捉追尾するビーコンレス光空間通信用の捕捉追尾装置である。この捕捉追尾装置は、図1に示すように、可動ミラー(第1の光路偏向手段)1、ビームスプリッタ(光分岐手段)2、集光レンズ(集光手段)3、ピンホール4を有するミラー(第2の光路偏向手段)5、粗捕捉用光検出部(第1の光検出手段)6、精捕捉用光検出部(第2の光検出手段)7、可動ミラー制御部(偏向方向補正手段)8、集光レンズ9および受信部10から構成される。
そして、可動ミラー1は、この光アンテナが形成する射出瞳近傍に設置され、例えばミラーを反射面に対して水平な2軸まわりに回転可能とすることで、入射光ビーム20aを任意の光軸方向に偏向可能とする。
集光レンズ3は、ビームスプリッタ2を透過して入射された入射光ビーム20a(第1の分岐光ビーム20b)を集光するものである。
このようにミラー5にピンホール4を設けることで、集光レンズ3に入射された第1の分岐光ビーム20bの光軸が基準光軸30に概ね一致する場合には、第1の分岐光ビーム20bはピンホール4を介してミラー5を通過する。一方、第1の分岐光ビーム20bの光軸が基準光軸30に対してずれている場合(例えば図1に示す角度ズレ光ビーム20d)には、ミラー5上に形成される集光スポットの位置がピンホール4の形成位置から外れるため、第1の分岐光ビーム20bはミラー5により反射される。なお図1に示す角度ズレ光ビーム20dは、見易くするために、ビームの傾きを誇張し、瞳位置も考慮せずに示している。
集光レンズ61は、ミラー5からの反射光ビーム20eを集光するものである。
光検出器62は、集光レンズ61の集光面上に配置され、集光レンズ61により集光されて入射された反射光ビーム20eを受光し、その受光位置と集光面の中心位置との位置ズレを検出することで、第1の分岐光ビーム20bの光軸と基準光軸30との角度ズレを検出するものである。この光検出器62は、例えばCCDセンサやCMOSセンサ、PSDセンサ、4象限フォトダイオードなどの受光位置を検出可能な光検出器から構成される。
集光レンズ71は、ビームスプリッタ2からの第2の分岐光ビーム20cを集光するものである。
光検出器72は、集光レンズ71の集光面上に配置され、集光レンズ71により集光されて入射された第2の分岐光ビーム20cを受光し、その受光位置と集光面の中心位置との位置ズレを検出することで、第1の分岐光ビーム20bの光軸と基準光軸30との角度ズレを検出するものである。
受信部10は、受光面の中心位置が基準光軸30上に位置し、集光レンズ9により集光されて入射された通過光ビーム20fを受信するものである。
この捕捉追尾装置の動作では、図2に示すように、相手側光空間通信装置の送信側ターミナルから光ビームが送信され、光アンテナを介して捕捉追尾装置に入射されると、まず、可動ミラー1は、この光ビーム(入射光ビーム20a)を反射して所定方向に偏向する(ステップST1)。そして、ビームスプリッタ2は、この入射光ビーム20aのうち一部は透過して残りは反射することで2分岐する(ステップST2)。このビームスプリッタ2を透過した入射光ビーム20a(第1の分岐光ビーム20b)は、集光レンズ3を介してミラー5に入射される。
そして、粗捕捉用光検出部6の集光レンズ61は、この第1の分岐光ビーム20b(反射光ビーム20e)を集光し、光検出器62は、反射光ビーム20eの受光位置と集光面の中心位置との位置ズレを検出することで、第1の分岐光ビーム20bの光軸と基準光軸30との角度ズレを検出する。そして、可動ミラー制御部8は、粗捕捉用光検出部6により検出された角度ズレに基づいて、この角度ズレを低減する方向に可動ミラー1の回転調整を行うことで、第1の分岐光ビーム20bの光軸と基準光軸30とを概ね一致させることができる(ステップST4)。
この受信部10に入射された光ビーム(受信光)は、精捕捉用光検出部7および可動ミラー制御部8により高精度に捕捉され、光強度変動が小さいため、安定した通信が可能となる。また、精捕捉制御時には粗捕捉用光検出部6側には光ビームが分岐されず、受信部10で効率的に受信できるため、微量の光量しか受信できない長距離間の光空間通信であっても通信を成立することができる。また、送信側ターミナルの送信光源の出力要求レベルを下げることにもつながる。
図3はこの発明の実施の形態2に係る捕捉追尾装置の構成を示す図である。
図3に示す実施の形態2に係る捕捉追尾装置は、図1に示す実施の形態1に係る捕捉追尾装置の構成に対して、ビームスプリッタ2および精捕捉用光検出部7の設置位置を、可動ミラー1と集光レンズ3との間から集光レンズ9と受信部10との間に変更したものである。その他の構成は同様であり、同様の構成については同一の符号を付記し説明は省略する。
これにより、粗捕捉用光検出部6による粗捕捉制御時には、ビームスプリッタ2による光ビームの分岐が発生せず、光ビーム(反射光ビーム20e)の全光強度が粗捕捉用光検出部6に入射されることとなる。そのため、捕捉追尾装置に入射される光ビームの光量が微量の場合であっても粗捕捉制御を行うことが可能となる。
図4はこの発明の実施の形態3に係る捕捉追尾装置の構成を示す図である。
図4に示す実施の形態3に係る捕捉追尾装置は、図3に示す実施の形態2に係る捕捉追尾装置のビームスプリッタ2を偏光ビームスプリッタ(PBS)2bに変更し、1/4λ波長板11、1/2λ波長板12および回転機構13を追加したものである。その他の構成は同様であり、同様の構成については同一の符号を付記し説明は省略する。なお以下では、相手側光空間通信装置から送信され、捕捉追尾装置に入射される光ビームは円偏光のビームであるとする。
1/2λ波長板12は、レンズ9とPBS2bとの間に基準光軸30に対して光学軸が略垂直となるように配置され、1/4λ波長板11により直線偏光に変換され、集光レンズ9により集光されて入射された入射光ビーム20a(通過光ビーム20f)の偏光面と光学軸とのなす角度に応じて、偏光面を所定角度回転させるものである。なお、1/2λ波長板12による偏光面の回転角度は、通過光ビーム20fの偏光面と1/2λ波長板12の光学軸とがなす角度の2倍である。
回転機構13は、1/2λ波長板12を支持し、精捕捉用光検出部7により検出された第2の分岐光ビーム20cの光強度に基づいて、1/2λ波長板12を基準光軸30まわりに回転させるものである。
なお、精捕捉用光検出部7の光検出器72では、実施の形態1,2における機能に加えて、受光した第2の分岐光ビーム20cの光強度を検出する。
実施の形態2に係る捕捉追尾装置では、精捕捉用光検出部7および受信部10への光分岐手段として一般的なビームスプリッタ2を備え、ある一定の分岐比で光分岐を行っていた。これに対し実施の形態3に係る捕捉追尾装置では、まず、1/4λ波長板11が、入射された円偏光の入射光ビーム20aを直線偏光のビームに変換する。そして、粗捕捉用光検出部6による粗捕捉制御によって、集光レンズ3に入射される直線偏光の入射光ビーム20aの光軸が基準光軸30と概ね一致すると、この入射光ビーム20aがピンホール4を介してミラー5を通過する。そして、この入射光ビーム20aは、集光レンズ9で最適なビーム径のコリメート光となった後、回転機構13に支持された1/2波長板12を介してPBS2bに入射する。そして、PBS2bによりS偏光の入射光ビーム20aが反射されて精捕捉用光検出部7に入射される。
また、実施の形態3に係る捕捉追尾装置では、相手側光空間通信装置から円偏光の光ビームが送信され、捕捉追尾装置に入射される場合について説明したが、相手側光空間通信装置から直線偏光の光ビームが送信され、捕捉追尾装置に入射される場合についても同様に適用可能である。なおこの場合には、1/4λ波長板11は不要となる。
Claims (4)
- 入射された光ビームを所定方向に偏向させる第1の光路偏向手段と、
上記第1の光路偏向手段により偏向された光ビームを集光する集光手段と、
上記集光手段により集光された光ビームを所定方向に偏向させる第2の光路偏向手段と、
上記第2の光路偏向手段に設けられ、上記集光手段に入射された光ビームの光軸が当該集光手段の基準光軸と一致するときに上記第2の光路偏向手段上に形成される集光スポット位置、かつ、当該集光スポットサイズ以上のサイズであるピンホールと、
受光面が上記基準光軸上に位置し、上記ピンホールを介して上記第2の光路偏向手段を通過した光ビームを受信する受信部と、
上記第2の光路偏向手段により偏向されて入射された光ビームに基づき、上記集光手段に入射された光ビームの光軸と上記基準光軸との角度ズレを検出する第1の光検出手段と、
上記第1の光路偏向手段から上記受信部までの間のいずれかの位置に設けられ、上記光ビームの一部を分岐する光分岐手段と、
上記光ビームが上記ピンホールを介して上記第2の光路偏向手段を通過する状態となることで上記光分岐手段により分岐された光ビームが入射され、当該光ビームに基づき、上記集光手段に入射された光ビームの光軸と上記基準光軸との角度ズレを上記第1の光検出手段より高精度に検出する第2の光検出手段と、
上記第1の光検出手段および上記第2の光検出手段により検出された角度ズレに基づいて、上記第1の光路偏向手段の偏向方向を補正する偏向方向補正手段と
を備えたことを特徴とする捕捉追尾装置。 - 上記光分岐手段は、上記第2の光路偏向手段の前段に配置される
ことを特徴とする請求項1記載の捕捉追尾装置。 - 上記光分岐手段は、上記第2の光路偏向手段の後段に配置される
ことを特徴とする請求項1記載の捕捉追尾装置。 - 上記光分岐手段は偏光ビームスプリッタであり、
上記第2の光検出手段は、上記偏光ビームスプリッタにより分岐された光ビームの光強度を検出し、
上記偏光ビームスプリッタの前段に上記基準光軸に対して光学軸が略垂直となるように設けられ、入射された光ビームの偏光面と当該光学軸とのなす角度に応じて、当該偏光面を所定角度回転させる1/2λ波長板と、
上記第2の光検出手段により検出された光ビームの光強度に基づいて、上記1/2λ波長板を上記基準光軸まわりに回転させる回転機構とを備え、
上記1/2λ波長板に入射される光ビームは直線偏光である
ことを特徴とする請求項1から請求項3のうちのいずれか1項記載の捕捉追尾装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011106260A JP5599365B2 (ja) | 2011-05-11 | 2011-05-11 | 捕捉追尾装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011106260A JP5599365B2 (ja) | 2011-05-11 | 2011-05-11 | 捕捉追尾装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012237628A JP2012237628A (ja) | 2012-12-06 |
JP5599365B2 true JP5599365B2 (ja) | 2014-10-01 |
Family
ID=47460645
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011106260A Active JP5599365B2 (ja) | 2011-05-11 | 2011-05-11 | 捕捉追尾装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5599365B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103558669A (zh) * | 2013-11-15 | 2014-02-05 | 哈尔滨工业大学 | 白光通信中反馈式光源对准控制装置 |
CN103560832A (zh) * | 2013-11-15 | 2014-02-05 | 哈尔滨工业大学 | 白光通信中反馈式光源对准控制方法 |
JP6528049B2 (ja) * | 2015-04-08 | 2019-06-12 | 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構 | 光通信システム及び光受信装置 |
EP3776925B1 (en) * | 2018-03-28 | 2023-07-19 | Raytheon Company | Balanced optical receivers and methods for detecting free-space optical communication signals |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3079249B2 (ja) * | 1996-07-15 | 2000-08-21 | 郵政省通信総合研究所長 | 光信号伝送方法 |
JP2993450B2 (ja) * | 1996-12-27 | 1999-12-20 | 日本電気株式会社 | 移動体間光通信システムの光追尾装置 |
JP2000292541A (ja) * | 1999-04-08 | 2000-10-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光学制御装置 |
JP2005065131A (ja) * | 2003-08-20 | 2005-03-10 | National Institute Of Information & Communication Technology | 空間レーザ通信用捕捉追尾装置 |
JP2005172704A (ja) * | 2003-12-12 | 2005-06-30 | Olympus Corp | 光検出装置および光学システム |
JP5278890B2 (ja) * | 2007-11-15 | 2013-09-04 | 独立行政法人情報通信研究機構 | 光捕捉追尾装置 |
-
2011
- 2011-05-11 JP JP2011106260A patent/JP5599365B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2012237628A (ja) | 2012-12-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11709240B2 (en) | Descan compensation in scanning LIDAR | |
EP0050539B1 (fr) | Dispositif à imagerie vidéo pour un autodirecteur | |
CN110579872B (zh) | 一种跟瞄系统及调整方法 | |
JP2009504110A (ja) | レーザ通信のための捕捉、指示、および追跡アーキテクチャ | |
JPH0820510B2 (ja) | 光通信機光学系のアライメント調整システム | |
JP5599365B2 (ja) | 捕捉追尾装置 | |
US20170343716A1 (en) | System and Method for Polarization Compensation | |
US12041789B2 (en) | Techniques for fiber tip re-imaging in LIDAR systems | |
JP2000068934A (ja) | 衛星搭載用光通信機器 | |
JP2018151278A (ja) | 計測装置 | |
WO2015178173A1 (ja) | 光空間通信装置 | |
CN111693257B (zh) | 阵列准直激光参量检测装置 | |
JP2011191098A (ja) | 一体型レーザ/赤外/可視前方監視装置 | |
WO2023244445A1 (en) | Techniques for descan compensation in a fmcw lidar system | |
JP5278890B2 (ja) | 光捕捉追尾装置 | |
US11258514B2 (en) | Aligning single-aperture optical transceiver and method | |
JP3507739B2 (ja) | 空間光伝送装置 | |
JP2001223644A (ja) | 衛星間の接続方法および装置 | |
JPH1073661A (ja) | レーザレーダ装置 | |
JP5818643B2 (ja) | 波面センサ及び補償光学系 | |
JP2518066B2 (ja) | レ―ザビ―ム方向制御装置 | |
US11841217B2 (en) | WFOV backward-propagating active-to-passive autoalignment system | |
JP5255508B2 (ja) | 光空間伝送システム | |
JP3368118B2 (ja) | 光空間通信装置 | |
WO2023240341A1 (en) | Apparatus for hybrid field of view in a lidar system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20131120 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20140409 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140415 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140522 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140715 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140812 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5599365 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |