JP7372780B2 - レーザ送信機 - Google Patents
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Description
本発明は、レーザ送信機に関し、特に航空機等に搭載可能なレーザ送信機に関する。
航空機同士の間や、航空機と地上局との間で、レーザ光を用いて通信を行うために用いられるレーザ送信機が種々開発されている。
また、一方で、例えば人工衛星の分野では、人工衛星同士や、人工衛星と地上局との間で、レーザ通信で行うための技術の開発が進められている（例えば特許文献１参照）。
また、一方で、例えば人工衛星の分野では、人工衛星同士や、人工衛星と地上局との間で、レーザ通信で行うための技術の開発が進められている（例えば特許文献１参照）。
例えば、特許文献１に記載された技術を航空機同士や航空機と地上局との通信に応用すると、レーザ送信機から相手方の航空機や地上局の受信機に向けてレーザ光を照射して送信する際、レーザ光の照射方向の決定等のためにジンバル等の機械的な機構が必要になるが、その分、レーザ送信機が大型になる。
そのため、このようなレーザ送信機を航空機に搭載すると、航空機では限られたスペース内に種々の機器等を搭載しなければならないが、限られたスペースの中でレーザ送信機が占める部分が大きくなってしまう。
そのため、このようなレーザ送信機を航空機に搭載すると、航空機では限られたスペース内に種々の機器等を搭載しなければならないが、限られたスペースの中でレーザ送信機が占める部分が大きくなってしまう。
また、レーザ光を航空機から全方位に照射することができるようにするためには、航空機に上記のようなレーザ送信機を各方向に向けて複数配置することが必要になるが、航空機内の狭いスペースにこのような大型のレーザ送信機を複数配置することは実際上困難である場合が少なくない。
そのため、レーザ送信機を航空機に搭載するような場合、レーザ送信機はコンパクトなものであることが要請される。
そのため、レーザ送信機を航空機に搭載するような場合、レーザ送信機はコンパクトなものであることが要請される。
本発明は、上記の点を鑑みてなされたものであり、コンパクトに構成することが可能なレーザ送信機を提供することを目的とする。
前記の問題を解決するために、請求項１に記載の発明は、レーザ送信機において、
一方側の各末端が二次元状に配列された出射面を形成するように束ねられた複数の光ファイバと、
前記光ファイバから出射されたレーザ光を広角に屈折させて送信させるレンズ系と、
レーザ発生部で発生させたレーザ光を、前記複数の光ファイバの中から選択した光ファイバに他方側の末端から入射させる光スイッチと、
受信機との相対的な位置関係に基づいて、前記レンズ系を介してレーザ光を前記受信機の方向に送信可能な前記光ファイバを前記光スイッチが選択すべき光ファイバとして前記光スイッチに指示する光スイッチ制御部と、
を備え、
前記複数の光ファイバに、前記光ファイバごとの長さを調整するための光遅延回路が設けられていることを特徴とする。
一方側の各末端が二次元状に配列された出射面を形成するように束ねられた複数の光ファイバと、
前記光ファイバから出射されたレーザ光を広角に屈折させて送信させるレンズ系と、
レーザ発生部で発生させたレーザ光を、前記複数の光ファイバの中から選択した光ファイバに他方側の末端から入射させる光スイッチと、
受信機との相対的な位置関係に基づいて、前記レンズ系を介してレーザ光を前記受信機の方向に送信可能な前記光ファイバを前記光スイッチが選択すべき光ファイバとして前記光スイッチに指示する光スイッチ制御部と、
を備え、
前記複数の光ファイバに、前記光ファイバごとの長さを調整するための光遅延回路が設けられていることを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、レーザ送信機において、
一方側の各末端が二次元状に配列された出射面を形成するように束ねられた複数の光ファイバと、
前記光ファイバから出射されたレーザ光を広角に屈折させて送信させるレンズ系と、
レーザ発生部で発生させたレーザ光を、前記複数の光ファイバの中から選択した光ファイバに他方側の末端から入射させる光スイッチと、
受信機との相対的な位置関係に基づいて、前記レンズ系を介してレーザ光を前記受信機の方向に送信可能な前記光ファイバを前記光スイッチが選択すべき光ファイバとして前記光スイッチに指示する光スイッチ制御部と、
を備え、
前記複数の光ファイバは、ファイバ増幅により増幅が行われるように構成されていることを特徴とする。
一方側の各末端が二次元状に配列された出射面を形成するように束ねられた複数の光ファイバと、
前記光ファイバから出射されたレーザ光を広角に屈折させて送信させるレンズ系と、
レーザ発生部で発生させたレーザ光を、前記複数の光ファイバの中から選択した光ファイバに他方側の末端から入射させる光スイッチと、
受信機との相対的な位置関係に基づいて、前記レンズ系を介してレーザ光を前記受信機の方向に送信可能な前記光ファイバを前記光スイッチが選択すべき光ファイバとして前記光スイッチに指示する光スイッチ制御部と、
を備え、
前記複数の光ファイバは、ファイバ増幅により増幅が行われるように構成されていることを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、レーザ送信機において、
一方側の各末端が二次元状に配列された出射面を形成するように束ねられた複数の光ファイバと、
前記光ファイバから出射されたレーザ光を広角に屈折させて送信させるレンズ系と、
レーザ発生部で発生させたレーザ光を、前記複数の光ファイバの中から選択した光ファイバに他方側の末端から入射させる光スイッチと、
受信機との相対的な位置関係に基づいて、前記レンズ系を介してレーザ光を前記受信機の方向に送信可能な前記光ファイバを前記光スイッチが選択すべき光ファイバとして前記光スイッチに指示する光スイッチ制御部と、
を備え、
前記レーザ発生部と前記光スイッチとを結ぶ光ファイバに、当該光ファイバを振動させるための光ファイバ振動装置が設けられていることを特徴とする。
一方側の各末端が二次元状に配列された出射面を形成するように束ねられた複数の光ファイバと、
前記光ファイバから出射されたレーザ光を広角に屈折させて送信させるレンズ系と、
レーザ発生部で発生させたレーザ光を、前記複数の光ファイバの中から選択した光ファイバに他方側の末端から入射させる光スイッチと、
受信機との相対的な位置関係に基づいて、前記レンズ系を介してレーザ光を前記受信機の方向に送信可能な前記光ファイバを前記光スイッチが選択すべき光ファイバとして前記光スイッチに指示する光スイッチ制御部と、
を備え、
前記レーザ発生部と前記光スイッチとを結ぶ光ファイバに、当該光ファイバを振動させるための光ファイバ振動装置が設けられていることを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、レーザ送信機において、
一方側の各末端が二次元状に配列された出射面を形成するように束ねられた複数の光ファイバと、
前記光ファイバから出射されたレーザ光を広角に屈折させて送信させるレンズ系と、
レーザ発生部で発生させたレーザ光を、前記複数の光ファイバの中から選択した光ファイバに他方側の末端から入射させる光スイッチと、
受信機との相対的な位置関係に基づいて、前記レンズ系を介してレーザ光を前記受信機の方向に送信可能な前記光ファイバを前記光スイッチが選択すべき光ファイバとして前記光スイッチに指示する光スイッチ制御部と、
を備え、
前記光スイッチは、前記光スイッチ制御部により指示された前記光ファイバを含む複数の前記光ファイバに、前記レーザ発生部で発生させたレーザ光を入射させることを特徴とする。
一方側の各末端が二次元状に配列された出射面を形成するように束ねられた複数の光ファイバと、
前記光ファイバから出射されたレーザ光を広角に屈折させて送信させるレンズ系と、
レーザ発生部で発生させたレーザ光を、前記複数の光ファイバの中から選択した光ファイバに他方側の末端から入射させる光スイッチと、
受信機との相対的な位置関係に基づいて、前記レンズ系を介してレーザ光を前記受信機の方向に送信可能な前記光ファイバを前記光スイッチが選択すべき光ファイバとして前記光スイッチに指示する光スイッチ制御部と、
を備え、
前記光スイッチは、前記光スイッチ制御部により指示された前記光ファイバを含む複数の前記光ファイバに、前記レーザ発生部で発生させたレーザ光を入射させることを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、レーザ送信機において、
一方側の各末端が二次元状に配列された出射面を形成するように束ねられた複数の光ファイバと、
前記光ファイバから出射されたレーザ光を広角に屈折させて送信させるレンズ系と、
レーザ発生部で発生させたレーザ光を、前記複数の光ファイバの中から選択した光ファイバに他方側の末端から入射させる光スイッチと、
受信機との相対的な位置関係に基づいて、前記レンズ系を介してレーザ光を前記受信機の方向に送信可能な前記光ファイバを前記光スイッチが選択すべき光ファイバとして前記光スイッチに指示する光スイッチ制御部と、
を備え、
前記複数の光ファイバと前記レンズ系と前記光スイッチと前記光スイッチ制御部の組を複数組備え、
さらに、前記レーザ発生部で発生させたレーザ光を、前記各組の中から選択した前記組の前記光スイッチに出射する第２光スイッチを備え、
前記光スイッチ制御部を前記各組にそれぞれ設ける代わりに、単数又は前記組の数より少数の前記光スイッチ制御部を備え、
単数の前記光スイッチ制御部で全ての前記組の前記光スイッチを制御し、又は、前記組の数より少数の前記光スイッチ制御部のうち少なくとも１つの前記光スイッチ制御部で複数の前記組の前記光スイッチを制御するように構成されていることを特徴とする。
一方側の各末端が二次元状に配列された出射面を形成するように束ねられた複数の光ファイバと、
前記光ファイバから出射されたレーザ光を広角に屈折させて送信させるレンズ系と、
レーザ発生部で発生させたレーザ光を、前記複数の光ファイバの中から選択した光ファイバに他方側の末端から入射させる光スイッチと、
受信機との相対的な位置関係に基づいて、前記レンズ系を介してレーザ光を前記受信機の方向に送信可能な前記光ファイバを前記光スイッチが選択すべき光ファイバとして前記光スイッチに指示する光スイッチ制御部と、
を備え、
前記複数の光ファイバと前記レンズ系と前記光スイッチと前記光スイッチ制御部の組を複数組備え、
さらに、前記レーザ発生部で発生させたレーザ光を、前記各組の中から選択した前記組の前記光スイッチに出射する第２光スイッチを備え、
前記光スイッチ制御部を前記各組にそれぞれ設ける代わりに、単数又は前記組の数より少数の前記光スイッチ制御部を備え、
単数の前記光スイッチ制御部で全ての前記組の前記光スイッチを制御し、又は、前記組の数より少数の前記光スイッチ制御部のうち少なくとも１つの前記光スイッチ制御部で複数の前記組の前記光スイッチを制御するように構成されていることを特徴とする。
本発明によれば、レーザ送信機をコンパクトに構成することが可能となる。また、レーザ送信機から、レーザ送信機を搭載する航空機等の全周にわたってレーザ光を照射することが可能となり、受信機とのレーザ通信を確実に行うことが可能となる。
以下、本発明に係るレーザ送信機の実施の形態について、図面を参照して説明する。
なお、以下では、レーザ送信機を航空機に搭載し、他の航空機（例えばヘリコプタ）に搭載された受信機に向けてレーザ光を照射して送信する場合について説明するが、本発明は、レーザ送信機が航空機に搭載される場合に限定されず、また、受信機が他の航空機に搭載されている場合に限定されない。
また、以下では、レーザ送信機内でのレーザ光の進行方向に沿って上流側、下流側という場合がある。
なお、以下では、レーザ送信機を航空機に搭載し、他の航空機（例えばヘリコプタ）に搭載された受信機に向けてレーザ光を照射して送信する場合について説明するが、本発明は、レーザ送信機が航空機に搭載される場合に限定されず、また、受信機が他の航空機に搭載されている場合に限定されない。
また、以下では、レーザ送信機内でのレーザ光の進行方向に沿って上流側、下流側という場合がある。
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係るレーザ送信機の構成を表す図である。
レーザ送信機１のレーザ発生部２は、図示しないレーザ光源を備えており、送信先に送信する信号に対応して生成した発振信号に基づいてレーザ光源を駆動させて明滅するレーザ光を発生させるようになっている。
レーザ発生部２には、１本（あるいは所定本数）の光ファイバ３が接続されており、レーザ発生部２で発生されたレーザ光が光ファイバ３に入射されるようになっている。
図１は、本発明の第１の実施形態に係るレーザ送信機の構成を表す図である。
レーザ送信機１のレーザ発生部２は、図示しないレーザ光源を備えており、送信先に送信する信号に対応して生成した発振信号に基づいてレーザ光源を駆動させて明滅するレーザ光を発生させるようになっている。
レーザ発生部２には、１本（あるいは所定本数）の光ファイバ３が接続されており、レーザ発生部２で発生されたレーザ光が光ファイバ３に入射されるようになっている。
なお、本実施形態では、レーザ発生部２と後述する光スイッチ５とを結ぶ光ファイバ３に、光ファイバ３を図示しない振動子等により振動させるための光ファイバ振動装置４が設けられている。
そして、光ファイバ振動装置４で光ファイバ３を振動させることでレーザ光のスペックルノイズを低減させることが可能となる。
そして、光ファイバ振動装置４で光ファイバ３を振動させることでレーザ光のスペックルノイズを低減させることが可能となる。
光ファイバ３は光スイッチ５の上流側に接続されており、光スイッチ５の下流側には束ねられた複数の光ファイバ６が接続されている。
そして、光スイッチ５で、レーザ発生部２で発生させ光ファイバ３内を進行してきたレーザ光を、複数の光ファイバ６の中から選択した光ファイバ６ａに入射させるようになっているが、光スイッチ５における光ファイバ６ａの選択等については後で詳しく説明する。
そして、光スイッチ５で、レーザ発生部２で発生させ光ファイバ３内を進行してきたレーザ光を、複数の光ファイバ６の中から選択した光ファイバ６ａに入射させるようになっているが、光スイッチ５における光ファイバ６ａの選択等については後で詳しく説明する。
複数の光ファイバ６は、一方側の各末端が二次元状に配列された出射面６Ａを形成するように束ねられており、他方側の各末端も二次元状に配列されて光スイッチ５に接続されている。
そして、光スイッチ５で複数の光ファイバ６の中から選択された光ファイバ６ａにレーザ光が入射すると、レーザ光が当該光ファイバ６ａ内を進行して出射面６Ａにおける当該光ファイバ６ａの出射面６Ａ側の末端から出射されるようになっている。
そして、光スイッチ５で複数の光ファイバ６の中から選択された光ファイバ６ａにレーザ光が入射すると、レーザ光が当該光ファイバ６ａ内を進行して出射面６Ａにおける当該光ファイバ６ａの出射面６Ａ側の末端から出射されるようになっている。
なお、図１では、出射面６Ａを見やすくするために出射面６Ａが各光ファイバ６の延在方向に対して斜めになっているように表されているが、実際には、出射面６Ａは各光ファイバ６の延在方向に略直交する状態に形成される。出射面６Ａの構成等については後で説明する。
また、図１では、複数の光ファイバ６が直線状に記載されているが、複数の光ファイバ６はフレキシブルに曲げた状態で配置することも可能である。そして、複数の光ファイバ６を曲げた状態で配置した場合でも各光ファイバ６から出射されるレーザ光の波面を揃えるようにするために、本実施形態では、束ねられた複数の光ファイバ６に、光ファイバ６ごとの長さを調整するための光遅延回路７が設けられている。
また、図１では、複数の光ファイバ６が直線状に記載されているが、複数の光ファイバ６はフレキシブルに曲げた状態で配置することも可能である。そして、複数の光ファイバ６を曲げた状態で配置した場合でも各光ファイバ６から出射されるレーザ光の波面を揃えるようにするために、本実施形態では、束ねられた複数の光ファイバ６に、光ファイバ６ごとの長さを調整するための光遅延回路７が設けられている。
光ファイバ６としては、光ファイバ６から出射したレーザ光が必要以上に広がらないようにするために、例えば出射面６Ａ側の先端が球状に加工された先球ファイバ（レンズドファイバ等ともいう。）等を用いることができる。
また、光ファイバ６の光増幅を行うことが必要な場合、光ファイバ６内を進行する光を一旦電気信号に変換して増幅する光増幅器を用いて増幅するように構成することも可能であり、また、エルビウムを添加した光ファイバ（エルビウムドープ光ファイバ）を用いるなどした自己増幅型のファイバ増幅により光増幅を行うように構成することも可能である。
また、光ファイバ６の光増幅を行うことが必要な場合、光ファイバ６内を進行する光を一旦電気信号に変換して増幅する光増幅器を用いて増幅するように構成することも可能であり、また、エルビウムを添加した光ファイバ（エルビウムドープ光ファイバ）を用いるなどした自己増幅型のファイバ増幅により光増幅を行うように構成することも可能である。
複数の光ファイバ６を束ねる方法としては、図示を省略するが、例えばそれらをシースでまとめてケーブル状にしてもよく、また、それらをテープで巻いたり結束バンドで束ねたりしてもよく、その方法に特に限定はない。
また、前述したように、複数の光ファイバ６の一方側の各末端が二次元状に配列されて出射面６Ａが形成されるが、図示を省略するが、出射面６Ａを構成する各光ファイバ６の末端部分を樹脂で固めてファイバアレイを形成するなどして、出射面６Ａの形状を保つように構成することが可能である。
また、前述したように、複数の光ファイバ６の一方側の各末端が二次元状に配列されて出射面６Ａが形成されるが、図示を省略するが、出射面６Ａを構成する各光ファイバ６の末端部分を樹脂で固めてファイバアレイを形成するなどして、出射面６Ａの形状を保つように構成することが可能である。
図１に示すように、光ファイバ６の出射面６Ａの下流側には、光ファイバ６ａから出射されたレーザ光Ｌを広角に屈折させて送信させるためのレンズ系８が設けられている。なお、レンズ系８は、図１に示すように１枚のレンズで構成されていてもよく、複数の凸レンズや凹レンズ等を組み合わせて形成されていてもよい。
また、図１では、レンズ系８が全体として凸レンズのように機能する場合が示されている。すなわち、図１に示した本実施形態では、図２（Ａ）に示すように、光ファイバ６から出射されたレーザ光Ｌが、レンズ系８の下流側で焦点を結ぶように進行した後、拡散して、広角に出射されるように構成されている。
しかし、図２（Ｂ）に示すように、レンズ系８が全体として凹レンズのように機能するように構成し、光ファイバ６から出射されたレーザ光Ｌがレンズ系８の下流側で焦点を結ばずに拡散して広角に出射されるように構成することも可能である。
しかし、図２（Ｂ）に示すように、レンズ系８が全体として凹レンズのように機能するように構成し、光ファイバ６から出射されたレーザ光Ｌがレンズ系８の下流側で焦点を結ばずに拡散して広角に出射されるように構成することも可能である。
なお、図２（Ａ）、（Ｂ）中のＲＬはレーザ光Ｌの照射可能範囲を示すものであるが、実際には複数の光ファイバ６の全てからレーザ光Ｌが出射されるわけではなく、図１に示したように、光スイッチ５で選択された光ファイバ６ａのみからレーザ光Ｌが出射される。
また、レンズ系８は、複数の光ファイバ６の出射面６Ａでピントが合うように配置される。
また、レンズ系８は、複数の光ファイバ６の出射面６Ａでピントが合うように配置される。
また、複数の光ファイバ６の出射面６Ａは、図１に示すように平面状に形成することも可能であるが、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように曲面状に形成することも可能である。
出射面６Ａを曲面状に形成すると、レンズ系８によるレンズ収差を補正することが可能となるが、レンズ収差が問題にならない程度であれば、出射面６Ａは平面状であってもよい。また、前述した光遅延回路７で各光ファイバ６の長さを調整して各光ファイバ６から出射されるレーザ光Ｌの波面を揃えることでレンズ収差を調整することも可能である。
出射面６Ａを曲面状に形成すると、レンズ系８によるレンズ収差を補正することが可能となるが、レンズ収差が問題にならない程度であれば、出射面６Ａは平面状であってもよい。また、前述した光遅延回路７で各光ファイバ６の長さを調整して各光ファイバ６から出射されるレーザ光Ｌの波面を揃えることでレンズ収差を調整することも可能である。
さらに、レンズ系８に図示しないズーム機構を設けて、レンズ系８をズーム可能に構成することも可能である。
このように構成すると、後述するように受信機の位置を特定してその受信機にレーザ光Ｌを照射する際にレンズ系８をズームさせて照射すれば、受信機に的を絞った状態でレーザ光Ｌを照射することが可能となり、受信機により強いレーザ光Ｌを照射することが可能となる。そのため、確実にレーザ通信を行うことが可能となる。
このように構成すると、後述するように受信機の位置を特定してその受信機にレーザ光Ｌを照射する際にレンズ系８をズームさせて照射すれば、受信機に的を絞った状態でレーザ光Ｌを照射することが可能となり、受信機により強いレーザ光Ｌを照射することが可能となる。そのため、確実にレーザ通信を行うことが可能となる。
次に、光スイッチ５における光ファイバ６ａの選択のしかた等について説明する。
本実施形態では、図１に示すように、レーザ送信機１と受信機との相対的な位置関係に基づいて、レンズ系８を介してレーザ光Ｌを受信機の方向に送信可能な光ファイバ６を光スイッチ５が選択すべき光ファイバ６ａとして光スイッチ５に指示する光スイッチ制御部９を備えている。
また、本実施形態では、光スイッチ制御部９にはカメラ等の撮影部１０が接続されている。撮影部１０は、レンズ系８に近接した位置に配置されており、レーザ送信機１から複数の光ファイバ６から照射されたレーザ光Ｌの照射可能範囲を撮影することができるようになっている。
本実施形態では、図１に示すように、レーザ送信機１と受信機との相対的な位置関係に基づいて、レンズ系８を介してレーザ光Ｌを受信機の方向に送信可能な光ファイバ６を光スイッチ５が選択すべき光ファイバ６ａとして光スイッチ５に指示する光スイッチ制御部９を備えている。
また、本実施形態では、光スイッチ制御部９にはカメラ等の撮影部１０が接続されている。撮影部１０は、レンズ系８に近接した位置に配置されており、レーザ送信機１から複数の光ファイバ６から照射されたレーザ光Ｌの照射可能範囲を撮影することができるようになっている。
図３に示すように、レーザ送信機１の各光ファイバ６から照射される各レーザ光Ｌの照射領域は、撮影部１０で撮影される画像Ｐ上では円形の各領域として表される。なお、図３では、レーザ光Ｌの照射領域を見やすくするために、撮影部１０で撮影される画像Ｐに対して各照射領域（円形の領域）が実際より大きく表されている。
そして、画像Ｐの各画素（ｘ，ｙ）ごとに、その画素（ｘ，ｙ）にレーザ光Ｌを照射可能な光ファイバ６を対応付けることができる。すなわち、例えば、各光ファイバ６にそれぞれ番号を割り当てておき、画像Ｐの各画素（ｘ，ｙ）と、その画素（ｘ，ｙ）にレーザ光Ｌを照射可能な光ファイバ６の番号とを予め対応付けておくことができる。
そして、画像Ｐの各画素（ｘ，ｙ）ごとに、その画素（ｘ，ｙ）にレーザ光Ｌを照射可能な光ファイバ６を対応付けることができる。すなわち、例えば、各光ファイバ６にそれぞれ番号を割り当てておき、画像Ｐの各画素（ｘ，ｙ）と、その画素（ｘ，ｙ）にレーザ光Ｌを照射可能な光ファイバ６の番号とを予め対応付けておくことができる。
図３に示すように、レーザ光Ｌの照射領域が重なっている部分があるが、その部分の画素（ｘ，ｙ）では複数の光ファイバ６が対応付けられる。
そして、本実施形態では、光スイッチ制御部９は、撮影部１０で撮影される画像Ｐの各画素（ｘ，ｙ）と、当該画素（ｘ，ｙ）ごとにレーザ光Ｌを照射可能な単数又は複数の光ファイバ６とを対応付けたテーブルを予め有している。
そして、本実施形態では、光スイッチ制御部９は、撮影部１０で撮影される画像Ｐの各画素（ｘ，ｙ）と、当該画素（ｘ，ｙ）ごとにレーザ光Ｌを照射可能な単数又は複数の光ファイバ６とを対応付けたテーブルを予め有している。
そして、光スイッチ制御部９は、図４に示すように、撮影部１０で撮影された画像Ｐ中に受信機Ｔ（図４では受信機Ｔを搭載したヘリコプタ）が撮影されていると判断すると、受信機Ｔが撮影されている画像Ｐ中の位置すなわち画素（ｘ，ｙ）を特定し、上記のテーブルを参照して、その受信機Ｔにレーザ光Ｌを照射可能な単数又は複数の光ファイバ６を割り出す。
そして、このようにして割り出した光ファイバ６を、光スイッチ５が選択すべき光ファイバ６ａとして光スイッチ５に指示するようになっている。
そして、このようにして割り出した光ファイバ６を、光スイッチ５が選択すべき光ファイバ６ａとして光スイッチ５に指示するようになっている。
すなわち、この場合、画像Ｐに受信機Ｔが撮影されている画素（ｘ，ｙ）が、レーザ送信機１と受信機Ｔとの相対的な位置関係を表すものになっている。
そして、光スイッチ５は、光スイッチ制御部９から選択すべき光ファイバ６ａ（例えばその番号）が指示されると、上記のようにレーザ発生部２で発生させ光ファイバ３内を進行してきたレーザ光を、複数の光ファイバ６の中から選択した光ファイバ６ａに入射させるようになっている。
そして、光スイッチ５は、光スイッチ制御部９から選択すべき光ファイバ６ａ（例えばその番号）が指示されると、上記のようにレーザ発生部２で発生させ光ファイバ３内を進行してきたレーザ光を、複数の光ファイバ６の中から選択した光ファイバ６ａに入射させるようになっている。
本実施形態では、撮影部１０は所定の時間間隔ごとに撮影を行うようになっており、光スイッチ制御部９は、撮影部１０から画像Ｐが送信されてくるごとに、受信機Ｔが撮影されている画素（ｘ，ｙ）（撮影されていない場合もある。）を特定して上記の処理を行う。
そのため、レーザ送信機１と受信機Ｔとの相対的な位置関係が変化しても、図５に示すように、レーザ光Ｌを照射する光ファイバ６ａを受信機Ｔの動きに追従して適宜切り替えることが可能となり、的確に受信機Ｔに向けてレーザ光Ｌを照射し続けることが可能となる。
そのため、レーザ送信機１と受信機Ｔとの相対的な位置関係が変化しても、図５に示すように、レーザ光Ｌを照射する光ファイバ６ａを受信機Ｔの動きに追従して適宜切り替えることが可能となり、的確に受信機Ｔに向けてレーザ光Ｌを照射し続けることが可能となる。
なお、本実施形態では、上記のように、光スイッチ制御部９は撮影部１０で撮影された画像Ｐに基づいてレーザ送信機１と受信機との相対的な位置関係を割り出す場合について説明し、以下でもこの場合について説明するが、本発明はこの場合に限定されない。
例えば、受信機Ｔの位置（緯度、経度、標高等）の情報を入手できる場合には、それらの情報を入手し、それらと自機の位置や機体姿勢等からレーザ送信機１と受信機との相対的な位置関係を割り出すように構成することも可能である。また、例えば、受信機Ｔにレーダーを照射するなどしてレーザ送信機１と受信機との相対的な位置関係を割り出すように構成することも可能であり、レーザ送信機１と受信機との相対的な位置関係を割り出すことができる方法であれば、どのような方法を採用してもよい。
例えば、受信機Ｔの位置（緯度、経度、標高等）の情報を入手できる場合には、それらの情報を入手し、それらと自機の位置や機体姿勢等からレーザ送信機１と受信機との相対的な位置関係を割り出すように構成することも可能である。また、例えば、受信機Ｔにレーダーを照射するなどしてレーザ送信機１と受信機との相対的な位置関係を割り出すように構成することも可能であり、レーザ送信機１と受信機との相対的な位置関係を割り出すことができる方法であれば、どのような方法を採用してもよい。
以上のように、本実施形態に係るレーザ送信機１によれば、複数の光ファイバ６が束ねられているが、光ファイバ６は非常に細いため、光ファイバ６の出射面６Ａは小さくコンパクトになる。そのため、レンズ系８もコンパクトに構成することができる。
そして、レーザ発生部２や光スイッチ５、撮影部１０等もコンパクトに構成することができるため、本実施形態によれば、レーザ送信機１をコンパクトに構成することが可能となる。
そして、レーザ発生部２や光スイッチ５、撮影部１０等もコンパクトに構成することができるため、本実施形態によれば、レーザ送信機１をコンパクトに構成することが可能となる。
［第２の実施の形態］
ところで、図１等では、レーザ送信機１が、複数の光ファイバ６やレンズ系８、光スイッチ５、光スイッチ制御部９、撮影部１０等を１つずつ備える場合を示したが、レーザ送信機１が、複数の光ファイバ６やレンズ系８、光スイッチ５、光スイッチ制御部９等の組を複数組備えるように構成することも可能である。
ところで、図１等では、レーザ送信機１が、複数の光ファイバ６やレンズ系８、光スイッチ５、光スイッチ制御部９、撮影部１０等を１つずつ備える場合を示したが、レーザ送信機１が、複数の光ファイバ６やレンズ系８、光スイッチ５、光スイッチ制御部９等の組を複数組備えるように構成することも可能である。
図６は、本発明の第２の実施形態に係るレーザ送信機の構成を表す図である。
本実施形態では、レーザ送信機１は、複数の光ファイバ６やレンズ系８、光スイッチ５、光スイッチ制御部９、撮影部１０等の組１１を複数組備えている。
そして、各組１１の光スイッチ５のほかに、第２光スイッチ１２をレーザ送信機１に１つ設け、レーザ発生部２で発生させたレーザ光を第２光スイッチ１２に入射するように構成するとともに、第２光スイッチ１２から、各組１１の中から選択した組１１の光スイッチ５に出射するように構成することも可能である。
本実施形態では、レーザ送信機１は、複数の光ファイバ６やレンズ系８、光スイッチ５、光スイッチ制御部９、撮影部１０等の組１１を複数組備えている。
そして、各組１１の光スイッチ５のほかに、第２光スイッチ１２をレーザ送信機１に１つ設け、レーザ発生部２で発生させたレーザ光を第２光スイッチ１２に入射するように構成するとともに、第２光スイッチ１２から、各組１１の中から選択した組１１の光スイッチ５に出射するように構成することも可能である。
このように構成すれば、各組１１の光ファイバ６の出射面６Ａやレンズ系８を、レーザ送信機１を搭載する航空機から各方向を向くように配置することで、レーザ送信機１から航空機の全周にわたってレーザ光Ｌを照射することが可能となる。
そのため、受信機Ｔ（例えば受信機Ｔを搭載するヘリコプタ等）が航空機のどの方向にあっても、レーザ送信機１から受信機Ｔに対して確実にレーザ光Ｌを照射してレーザ通信を行うことが可能となる。
そのため、受信機Ｔ（例えば受信機Ｔを搭載するヘリコプタ等）が航空機のどの方向にあっても、レーザ送信機１から受信機Ｔに対して確実にレーザ光Ｌを照射してレーザ通信を行うことが可能となる。
なお、図８に示したように、各組１１にそれぞれ光スイッチ制御部９を設けるように構成する場合、例えば、ある組１１の光スイッチ制御部９が、その組１１の撮影部１０で撮影された画像Ｐ中に受信機Ｔ（例えば受信機Ｔを搭載するヘリコプタ等。以下同じ。）が撮影されていると判断すると、上記のようにその組１１の光スイッチ５に選択すべき光ファイバ６ａを指示するとともに、第２光スイッチ１２を制御して、レーザ発生部２で発生させたレーザ光を自らの組１１の光スイッチ５に出射させるように構成することが可能である。
このように構成すれば、いずれかの組１１の撮影部１０で受信機Ｔが撮影されるなどして受信機Ｔが検知された場合、その受信機Ｔにレーザ光を照射可能な組１１の光ファイバ６ａから、その受信機Ｔに対して確実にレーザ光Ｌを照射することが可能となり、確実にレーザ通信を行うことが可能となる。
また、その際、ジンバル等の機械的な大型の機構を備える必要がないため、レーザ送信機１をコンパクトに構成することができ、コンパクトなレーザ送信機１で確実に受信機Ｔとレーザ通信を行うことが可能となる。
また、その際、ジンバル等の機械的な大型の機構を備える必要がないため、レーザ送信機１をコンパクトに構成することができ、コンパクトなレーザ送信機１で確実に受信機Ｔとレーザ通信を行うことが可能となる。
また、図示を省略するが、上記のように光スイッチ制御部９を各組１１にそれぞれ設けるように構成する代わりに、１つ、あるいは組１１の数より少ない光スイッチ制御部９を備えるように構成することも可能である。
レーザ送信機１に光スイッチ制御部９を１つだけ設ける場合は、各組１１の光スイッチ５と撮影部１０（及び第２光スイッチ１２）を当該光スイッチ制御部９に接続するように構成する。そして、上記の場合に各組１１の光スイッチ制御部９が個別に行っていた処理（すなわち第２光スイッチ１２や各組１１の光スイッチ５等の制御）を、この１つの光スイッチ制御部９で一元管理して行うように構成することが可能である。
レーザ送信機１に光スイッチ制御部９を１つだけ設ける場合は、各組１１の光スイッチ５と撮影部１０（及び第２光スイッチ１２）を当該光スイッチ制御部９に接続するように構成する。そして、上記の場合に各組１１の光スイッチ制御部９が個別に行っていた処理（すなわち第２光スイッチ１２や各組１１の光スイッチ５等の制御）を、この１つの光スイッチ制御部９で一元管理して行うように構成することが可能である。
また、レーザ送信機１に、組１１の数より少ない光スイッチ制御部９を設ける場合は、各光スイッチ制御部９がそれぞれ担当する組１１を予め決めておき、担当する組１１の光スイッチ５と撮影部１０（及び第２光スイッチ１２）を光スイッチ制御部９に接続するように構成する。そして、担当する各組１１の光スイッチ制御部９が行っていた処理（すなわち第２光スイッチ１２や各組１１の光スイッチ５等の制御）を、光スイッチ制御部９でまとめて行うように構成することが可能である。
この場合は、少なくとも１つの光スイッチ制御部９で複数の組１１の光スイッチ５を制御することになる。
この場合は、少なくとも１つの光スイッチ制御部９で複数の組１１の光スイッチ５を制御することになる。
このように構成しても、いずれかの組１１の撮影部１０で受信機Ｔが撮影されるなどして受信機Ｔが検知された場合、単数又は少数の光スイッチ制御部９が的確に処理を行って、その受信機Ｔにレーザ光を照射可能な組１１の光ファイバ６ａから、その受信機Ｔに対して確実にレーザ光Ｌを照射することができる。そのため、確実にレーザ通信を行うことが可能となる。
また、その際、ジンバル等の機械的な大型の機構を備える必要がないため、レーザ送信機１をコンパクトに構成することができ、各組１１に光スイッチ制御部９を設ける場合に比べて光スイッチ制御部９の数を減らすことができるため、その分、レーザ送信機１をよりコンパクトに構成することができる。そして、コンパクトなレーザ送信機１で確実に受信機Ｔとレーザ通信を行うことが可能となる。
また、その際、ジンバル等の機械的な大型の機構を備える必要がないため、レーザ送信機１をコンパクトに構成することができ、各組１１に光スイッチ制御部９を設ける場合に比べて光スイッチ制御部９の数を減らすことができるため、その分、レーザ送信機１をよりコンパクトに構成することができる。そして、コンパクトなレーザ送信機１で確実に受信機Ｔとレーザ通信を行うことが可能となる。
なお、本発明が上記の各実施形態等に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない限り、適宜変更可能であることは言うまでもない。
例えば、上記の各実施形態では、光スイッチ５は、レーザ発生部２で発生させたレーザ光を、光スイッチ制御部９により指示された光ファイバ６ａに入射させ、当該光ファイバ６ａを進行したレーザ光Ｌを出射面６Ａから出射させる場合について説明した。
例えば、上記の各実施形態では、光スイッチ５は、レーザ発生部２で発生させたレーザ光を、光スイッチ制御部９により指示された光ファイバ６ａに入射させ、当該光ファイバ６ａを進行したレーザ光Ｌを出射面６Ａから出射させる場合について説明した。
しかし、この場合、例えば図５に示したように、受信機Ｔの動きに追従してレーザ光Ｌを照射する光ファイバ６を切り替える際に、レーザ光Ｌの照射が一瞬途切れてしまう場合があり得る。
そこで、光スイッチ５は、上記のように光スイッチ制御部９により選択すべき光ファイバ６ａが指示されると、指示された光ファイバ６ａを含む複数の光ファイバ（例えば光ファイバ６ａとその周囲の光ファイバ６）にレーザ発生部２で発生させたレーザ光を入射させて、図７に示すように、それらの光ファイバ６からレーザ光Ｌを照射するように構成することが可能である。
そこで、光スイッチ５は、上記のように光スイッチ制御部９により選択すべき光ファイバ６ａが指示されると、指示された光ファイバ６ａを含む複数の光ファイバ（例えば光ファイバ６ａとその周囲の光ファイバ６）にレーザ発生部２で発生させたレーザ光を入射させて、図７に示すように、それらの光ファイバ６からレーザ光Ｌを照射するように構成することが可能である。
なお、図７では、光ファイバ６ａから照射されたレーザ光Ｌが符号Ｌａで示されている。また、この場合、受信機Ｔの動きに追従してレーザ光Ｌを照射する光ファイバ６（光ファイバ６ａを含む。）を切り替える際、光ファイバ６の切り替えの前後でレーザ光Ｌを照射し続ける光ファイバ６については、切り替えの際にレーザ光Ｌの照射を一時的に停止させず、レーザ光Ｌの照射を継続して行うように構成される。
このように構成すれば、受信機Ｔの動きに追従してレーザ光Ｌを照射する光ファイバ６を切り替える際に、レーザ光Ｌの照射が途切れてしまい、レーザ通信を適切に行えなくなる事態が生じることを確実に防止することが可能となる。
このように構成すれば、受信機Ｔの動きに追従してレーザ光Ｌを照射する光ファイバ６を切り替える際に、レーザ光Ｌの照射が途切れてしまい、レーザ通信を適切に行えなくなる事態が生じることを確実に防止することが可能となる。
１ レーザ送信機
２ レーザ発生部
３ レーザ発生部と光スイッチとを結ぶ光ファイバ
４ 光ファイバ振動装置
５ 光スイッチ
６ 光ファイバ
６Ａ 出射面
６ａ 選択した光ファイバ、選択すべき光ファイバ
７ 光遅延回路
８ レンズ系
９ 光スイッチ制御部
１１ 組
１２ 第２光スイッチ
Ｌ レーザ光
Ｔ 受信機
２ レーザ発生部
３ レーザ発生部と光スイッチとを結ぶ光ファイバ
４ 光ファイバ振動装置
５ 光スイッチ
６ 光ファイバ
６Ａ 出射面
６ａ 選択した光ファイバ、選択すべき光ファイバ
７ 光遅延回路
８ レンズ系
９ 光スイッチ制御部
１１ 組
１２ 第２光スイッチ
Ｌ レーザ光
Ｔ 受信機
Claims (5)
- 一方側の各末端が二次元状に配列された出射面を形成するように束ねられた複数の光ファイバと、
前記光ファイバから出射されたレーザ光を広角に屈折させて送信させるレンズ系と、
レーザ発生部で発生させたレーザ光を、前記複数の光ファイバの中から選択した光ファイバに他方側の末端から入射させる光スイッチと、
受信機との相対的な位置関係に基づいて、前記レンズ系を介してレーザ光を前記受信機の方向に送信可能な前記光ファイバを前記光スイッチが選択すべき光ファイバとして前記光スイッチに指示する光スイッチ制御部と、
を備え、
前記複数の光ファイバに、前記光ファイバごとの長さを調整するための光遅延回路が設けられていることを特徴とするレーザ送信機。 - 一方側の各末端が二次元状に配列された出射面を形成するように束ねられた複数の光ファイバと、
前記光ファイバから出射されたレーザ光を広角に屈折させて送信させるレンズ系と、
レーザ発生部で発生させたレーザ光を、前記複数の光ファイバの中から選択した光ファイバに他方側の末端から入射させる光スイッチと、
受信機との相対的な位置関係に基づいて、前記レンズ系を介してレーザ光を前記受信機の方向に送信可能な前記光ファイバを前記光スイッチが選択すべき光ファイバとして前記光スイッチに指示する光スイッチ制御部と、
を備え、
前記複数の光ファイバは、ファイバ増幅により増幅が行われるように構成されていることを特徴とするレーザ送信機。 - 一方側の各末端が二次元状に配列された出射面を形成するように束ねられた複数の光ファイバと、
前記光ファイバから出射されたレーザ光を広角に屈折させて送信させるレンズ系と、
レーザ発生部で発生させたレーザ光を、前記複数の光ファイバの中から選択した光ファイバに他方側の末端から入射させる光スイッチと、
受信機との相対的な位置関係に基づいて、前記レンズ系を介してレーザ光を前記受信機の方向に送信可能な前記光ファイバを前記光スイッチが選択すべき光ファイバとして前記光スイッチに指示する光スイッチ制御部と、
を備え、
前記レーザ発生部と前記光スイッチとを結ぶ光ファイバに、当該光ファイバを振動させるための光ファイバ振動装置が設けられていることを特徴とするレーザ送信機。 - 一方側の各末端が二次元状に配列された出射面を形成するように束ねられた複数の光ファイバと、
前記光ファイバから出射されたレーザ光を広角に屈折させて送信させるレンズ系と、
レーザ発生部で発生させたレーザ光を、前記複数の光ファイバの中から選択した光ファイバに他方側の末端から入射させる光スイッチと、
受信機との相対的な位置関係に基づいて、前記レンズ系を介してレーザ光を前記受信機の方向に送信可能な前記光ファイバを前記光スイッチが選択すべき光ファイバとして前記光スイッチに指示する光スイッチ制御部と、
を備え、
前記光スイッチは、前記光スイッチ制御部により指示された前記光ファイバを含む複数の前記光ファイバに、前記レーザ発生部で発生させたレーザ光を入射させることを特徴とするレーザ送信機。 - 一方側の各末端が二次元状に配列された出射面を形成するように束ねられた複数の光ファイバと、
前記光ファイバから出射されたレーザ光を広角に屈折させて送信させるレンズ系と、
レーザ発生部で発生させたレーザ光を、前記複数の光ファイバの中から選択した光ファイバに他方側の末端から入射させる光スイッチと、
受信機との相対的な位置関係に基づいて、前記レンズ系を介してレーザ光を前記受信機の方向に送信可能な前記光ファイバを前記光スイッチが選択すべき光ファイバとして前記光スイッチに指示する光スイッチ制御部と、
を備え、
前記複数の光ファイバと前記レンズ系と前記光スイッチと前記光スイッチ制御部の組を複数組備え、
さらに、前記レーザ発生部で発生させたレーザ光を、前記各組の中から選択した前記組の前記光スイッチに出射する第２光スイッチを備え、
前記光スイッチ制御部を前記各組にそれぞれ設ける代わりに、単数又は前記組の数より少数の前記光スイッチ制御部を備え、
単数の前記光スイッチ制御部で全ての前記組の前記光スイッチを制御し、又は、前記組の数より少数の前記光スイッチ制御部のうち少なくとも１つの前記光スイッチ制御部で複数の前記組の前記光スイッチを制御するように構成されていることを特徴とするレーザ送信機。
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| JP2019150852A JP7372780B2 (ja) | 2019-08-21 | 2019-08-21 | レーザ送信機 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000208839A (ja) | 1999-01-12 | 2000-07-28 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光ファイバアンプおよび光増幅装置 |
| JP2005009956A (ja) | 2003-06-18 | 2005-01-13 | Mitsubishi Electric Corp | レーザ装置 |
| JP2017512418A (ja) | 2014-02-25 | 2017-05-18 | エックス デベロップメント エルエルシー | 光通信端末装置 |
-
2019
- 2019-08-21 JP JP2019150852A patent/JP7372780B2/ja active Active
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