JP7398710B2 - 光通信用トラッキング装置及び光通信装置 - Google Patents

Description

本発明は、相手側の光通信装置に設けられた同様構成の光通信用トラッキング装置との間で光軸合わせを行うことが可能な光通信用トラッキング装置、及び光通信用トラッキング装置を備える光通信装置に関するものである。

２点間の非接触の通信手段の１つとして光通信の技術が存在する。光通信は、光によるデータ通信であるため高速で大容量の転送が可能な技術である。距離の離れた２点間で確実に通信を行うためには指向性の高い光信号を用いる必要があり、光軸合わせを正確に行う必要がある。

例えば、特許文献１には、相手側装置と光通信を行うための光軸合わせの技術について、相手側装置から射出されたビーコン光を用いて相手側装置をトラッキング（捕捉追尾）するトラッキング装置が開示されている。

特許第６００５３７７号

特許文献１に記載のトラッキング装置は、ビーコン光照射部と撮影カメラとを用いて自分側と相手側の通信装置の間で光通信できるようにするものであるが、双方のトラッキング装置が一定の姿勢を保っている必要があった。

本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、相手側の光通信用トラッキング装置が多様な姿勢であっても光軸合わせが可能な光通信用トラッキング装置を提供することを目的とする。

本発明に係る光通信用トラッキング装置は、自分側の光通信装置と相手側の光通信装置との間で通信光の送受信を同軸にて行う光通信における、相手側の光通信装置に設けられた同様構成の光通信用トラッキング装置（以下、相手側トラッキング装置という。）との間で光軸合わせを行うための光通信用トラッキング装置であって、前記自分側の光通信装置からの通信光を通過させ、前記相手側の光通信装置からの通信光を取り入れるための開口部と、前記自分側の光通信装置から射出された通信光の前記開口部の通過軸に対して概略対称に設けられ、前記相手側トラッキング装置にビーコン光を照射する複数のＬＥＤと、前記開口部により取り入れられた光を透過光と反射光とに分割するビームスプリッタと、前記ビームスプリッタにより分割された反射光を撮影する撮影カメラと、前記自分側の光通信装置から射出された通信光の向きを調整する可動式ミラーと、前記可動式ミラーの向きを制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記撮影カメラにより撮影された撮影画像を取得して、当該撮影画像に撮影されたビーコン光に基づいて前記相手側トラッキング装置が備える複数のＬＥＤの中心位置を特定し、前記自分側の光通信装置から射出された通信光が特定した前記中心位置に入射するよう前記可動式ミラーの向きを制御することを特徴とする。

また、本発明に係る光通信用トラッキング装置は、前記複数のＬＥＤは、前記通信光の前記開口部の通過軸に対して概略対称に設けられた２つのＬＥＤであり、前記制御部は、前記取得した撮影画像に撮影されたビーコン光に基づいて前記相手側トラッキング装置が備える２つのＬＥＤの中間位置を特定し、前記自分側の光通信装置から射出された通信光が前記中間位置に入射するよう前記可動式ミラーの向きを制御することを特徴としてもよい。

また、本発明に係る光通信用トラッキング装置は、前記制御部は、前記撮影画像上の基準点と、当該基準点に対して前記自分側の光通信装置から通信光を射出するための前記可動式ミラーの制御量を示す情報とが対応付けされた制御量データが記憶された記憶手段を参照し、前記中心位置近傍の複数の前記基準点に対応付けされた前記制御量データに基づいて前記中心位置に対して前記自分側の光通信装置から通信光を射出するための前記可動式ミラーの制御量を算出し、算出した前記可動式ミラーの制御量に基づいて、前記自分側の光通信装置から射出された通信光が前記中心位置に入射するよう前記可動式ミラーの向きを制御することを特徴としてもよい。

また、本発明に係る光通信装置は、光通信用トラッキング装置を備えることを特徴としてもよい。

また、本発明に係る光通信用トラッキング装置は、自分側の光通信装置と相手側の光通信装置との間で通信光の送受信を同軸にて行う光通信における、相手側の光通信装置に設けられた同様構成の光通信用トラッキング装置（以下、相手側トラッキング装置という。）との間で光軸合わせを行うための光通信用トラッキング装置であって、前記自分側の光通信装置からの通信光を通過させ、前記相手側の光通信装置からの通信光を取り入れるための開口部と、前記自分側の光通信装置から射出された通信光の前記開口部の通過軸に対して概略対称に設けられ、前記相手側トラッキング装置にビーコン光を照射する複数のＬＥＤと、前記開口部により取り入れられた光を透過光と反射光とに分割するビームスプリッタと、前記ビームスプリッタにより分割された反射光を撮影する撮影カメラと、前記自分側の光通信装置から射出された通信光の向きを調整する可動式ミラーとを備え、前記可動式ミラーは、前記撮影カメラによる撮影画像に写る前記相手側トラッキング装置が備える複数のＬＥＤの中心位置に対して、前記自分側の光通信装置から射出された通信光が入射するように制御手段により向きが制御されるものであることを特徴とする。

本発明によれば、相手側の光通信用トラッキング装置が多様な姿勢であっても光軸合わせが可能な光通信用トラッキング装置を提供することが可能となる。

本発明に係るトラッキング装置一体型光通信装置１００の全体構成の例を説明した説明図である。 本発明に係るトラッキング装置一体型光通信装置１００の構造を説明する説明図である。 本発明に係る修正用レーザ装置２１を用いた自分側の光通信装置１０からの通信光の向きの修正例を説明するための説明図である。 本発明に係るトラッキング装置一体型光通信装置１００による通信光の射出方向の制御例を説明するための説明図である。 本発明に係る制御部２８による修正用レーザ装置２１を用いた制御量データの修正制御の流れの一例を表したフローチャート図である。 本発明に係る制御部２８による自分側のトラッキング装置一体型光通信装置１００からの通信光の射出方向の制御の流れの一例を表したフローチャート図である。 本発明に係るトラッキング装置一体型光通信装置２００の構造を説明する説明図である。

以下、図面を参照しながら、光通信用トラッキング装置の例について説明する。まずは、光通信装置及び光通信用トラッキング装置の構成例について説明する。

図１は、本発明に係るトラッキング装置一体型光通信装置１００（以下、一体型装置１００と称する）の全体構成の例を説明した説明図である。この図１においては、トラッキング装置一体型光通信装置１００Ａ（以下、一体型装置１００Ａと称する）とトラッキング装置一体型光通信装置１００Ｂ（以下、一体型装置１００Ｂと称する）との間で双方向の光通信が行われるものとして説明を行う。一体型装置１００Ａ及び一体型装置１００Ｂは、同じ性能の２台の装置の場合を例に説明を行うため、特に区別して説明する場合を除いて、同じ符号を付したものは同じ機能であるものとする。また、以下、一体型装置１００が備える構成の説明において説明対象の構成を備える側の一体型装置１００が備える側を「自分側」と称し、自分側の光通信装置１０に対して通信相手の一体型装置１００が備える構成に対しては「相手側」と称する場合がある。

一体型装置１００は、自分側と相手側との間で通信光の送受信を同軸にて光通信を行うための装置である。一体型装置１００は、光通信装置１０と、光通信用トラッキング装置２０とを備える。

光通信装置１０は、自分側と相手側との間で通信光の送受信を行うための装置である。光通信装置１０は、送信用光ファイバケーブル１１と、レンズ１２と、光サーキュレータ１３と、可動レンズ１４と、光アンテナレンズ１５と、ビームスプリッタ１６と、レンズ１７と、位置センサ１８と、受信用光ファイバケーブル１９とを備える。

送信用光ファイバケーブル１１は、送信用の光信号を伝搬させるためのものの一例である。レンズ１２は、送信用光ファイバケーブル１１から射出された光信号を集光するためのレンズである。光サーキュレータ１３は、送信用光ファイバケーブル１１から射出された光信号を可動レンズ１４側のポートに出力し、可動レンズ１４側のポートから入力された光信号をビームスプリッタ１６側のポートに出力するように構成された光学装置である。可動レンズ１４は、光信号の光軸に略垂直な平面内で位置調整可能な可動レンズであり、投光光軸の調整に使用される。光アンテナレンズ１５は、相手側からの光を最初に受けるための構成である。

ビームスプリッタ１６は、光サーキュレータ１３から射出された光信号について透過光と反射光とに分割する。レンズ１７は、ビームスプリッタ１６からの反射光を集光するためのレンズである。位置センサ１８は、ビームスプリッタ１６からの反射光を用いて光軸の位置検出を行うための構成であり、例えば、ＱＰＤ（quadrant photodetector：四分割光検出器）などが用いられる。受信用光ファイバケーブル１９は、受信用の光信号を伝搬させるためのものである。

光通信用トラッキング装置２０は、自分側の光通信装置１０と相手側の光通信装置１０との間で通信光の送受信を同軸にて行う光通信における、相手側の光通信装置１０に設けられた同様構成の光通信用トラッキング装置２０（相手側の光通信用トラッキング装置２０）との間で光軸合わせを行うための装置である。光通信用トラッキング装置２０は、修正用レーザ装置２１と、ビームスプリッタ２２と、可動式ミラー２３と、開口部２４と、ビームスプリッタ２５と、撮影カメラ２６と、ＬＥＤ２７と、制御部２８とを備える。

修正用レーザ装置２１は、修正用レーザ光を射出する装置であって、自分側の光通信装置１０から射出され後述する開口部２４を通過する通信光の向きを修正するための装置である。

ビームスプリッタ２２は、修正用レーザ装置２１から射出された修正用レーザ光を透過光と反射光とに分割する。

可動式ミラー２３は、自分側の光通信装置１０から射出された通信光の向きを調整する。具体的には、可動式ミラー２３は、ビームスプリッタ２２で分割された通信光のうちの透過部分を反射させる向きを調整する。例えば、可動式ミラー２３は、二次元ミラーとミラーアクチュエータにより実現される。

開口部２４は、自分側の光通信装置１０からの通信光を通過させ、相手側の光通信装置１０からの通信光を取り入れるために設けられた光の出入口である。開口部２４は、可動式ミラー２３の向き制御により自分側の光通信装置１０からの通信光の射出角度が調整されても当該通信光が通過可能であれば大きさや形状等は特に限定されない。

ビームスプリッタ２５は、開口部２４が取り入れた光を透過光と反射光とに分割する。

撮影カメラ２６は、ビームスプリッタ２５により分割された反射光を撮影する装置である。

ＬＥＤ２７は、自分側の光通信装置１０から射出された通信光の開口部２４の通過軸に対して概略対称の位置に設けられ、相手側の光通信用トラッキング装置２０にビーコン光を照射する。ビーコン光は、相手側の撮影カメラ２６によって撮影可能な光強度で照射される。ＬＥＤ２７は、１つの光通信装置１０につき複数設けられる。ここで、通信光は指向性の高い光信号である必要があるが、光軸調整のみに用いるビーコン光を広角に照射するようにすることで、相手側において捕捉される確率を高めることが可能となる。

ここで、双方向光通信において、自分側の光通信用トラッキング装置２０の開口部２４及びＬＥＤ２７と、相手側の光通信用トラッキング装置２０の開口部２４及びＬＥＤ２７とが互いに正対する位置に２つの一体型装置１００が設置されることが理想であるが、広角に照射された複数のビーコン光を捕捉できる位置関係であれば通信可能である。図１に示される例では、一体型装置１００Ａ及び一体型装置１００Ｂは、一体型装置１００Ａの開口部２４及びＬＥＤ２７と、一体型装置１００Ｂの開口部２４及びＬＥＤ２７とが互いに正対するように設置されるものとしている。

制御部２８は、光通信用トラッキング装置２０全体の動作を制御する。例えば、制御部２８の制御対象は、修正用レーザ装置２１や可動式ミラー２３、撮影カメラ２６、ＬＥＤ２７等である。

例えば、制御部２８は、撮影カメラ２６により撮影された撮影画像を取得して、当該撮影画像に含まれるビーコン光に基づいて相手側の光通信用トラッキング装置２０が備える複数のＬＥＤ２７の中心位置を特定し、自分側の光通信装置１０から射出された通信光が当該特定した中心位置に入射するよう可動式ミラー２３の向きを制御する。ここでの複数のＬＥＤ２７の中心位置とは、ＬＥＤ２７が２つの場合、２つのＬＥＤ２７の中間位置を意味し、ＬＥＤ２７が３つ以上の場合、複数のＬＥＤ２７の各位置を頂点とした多角形の中心位置を意味する。複数のＬＥＤ２７の中心位置の例には、複数のＬＥＤ２７の重心位置がある。制御部２８は、撮影画像に含まれる複数のビーコン光の中心位置を、複数のＬＥＤ２７の中心位置として特定してよい。制御部２８による可動式ミラー２３の向き制御の詳細は後述する。

図２は、本発明に係る一体型装置１００の構造を説明する説明図である。光通信装置１０から射出された通信光は、ビームスプリッタ２２を透過し可動式ミラー２３で反射する。次に、可動式ミラー２３で反射した通信光は、ビームスプリッタ２５を通過し開口部２４を通過する。開口部２４を通過した通信光は、図１に示すように相手側の一体型装置１００に進む。ここで、可動式ミラー２３の向きに応じて開口部２４を通過する通信光の向きが決定される。

一方で、開口部２４は、相手側の光通信装置１０からの通信光を取り入れる。また、相手側の複数のＬＥＤ２７が自分側の光通信用トラッキング装置２０に複数のビーコン光を照射する。そのため、開口部２４は、通信光に加えてビーコン光も取り入れることになる。開口部２４で取り入れられた光は、ビームスプリッタ２５で分割される。そのため、撮影カメラ２６によって、相手側の光通信装置１０からの通信光や相手側の複数のＬＥＤ２７からのビーコン光が撮影されることになる。

開口部２４は、自分側の光通信装置１０から通信光が射出される角度の範囲で当該通信光が通過できれば特に限定されない。自分側の光通信装置１０から通信光が射出される角度の範囲は、可動式ミラー２３の向きの制御範囲により決まる。相手側の複数のＬＥＤ２７からのビーコン光を撮影カメラ２６によって撮影できれば相手側の光通信装置１０と光通信ができる。

以上、光通信装置１０及び光通信用トラッキング装置２０の全体構成例について説明した。

ところで、自分側の光通信装置１０から射出された通信光は、可動式ミラー２３で反射されて開口部２４を通過する。すなわち、当該通信光の進行方向は、可動式ミラー２３の向きに応じて変化する。上述したように、自分側の光通信装置１０と相手側の光通信装置１０との間で双方向通信を行う場合、制御部２８は、光軸合わせを目的として、自分側の光通信装置１０から射出された通信光が相手側の複数のＬＥＤ２７の中心位置に向けて通信光が射出されるよう可動式ミラー２３の向きを制御する。

しかしながら、複数のＬＥＤ２７の中心位置に向けて通信光が射出されるよう可動式ミラー２３の向きを制御したつもりが、実際の通信光が目的の位置に射出できていないと正確な光軸合わせができない。そのため、目標とする位置に通信光が正確に射出されるようにするために、可動式ミラー２３の向きの制御量データを修正する必要がある。すなわち、光通信装置１０の通信光の射出方向をキャリブレーションする必要がある。

以下、図３を参照して、光通信用トラッキング装置２０による可動式ミラー２３の向きの制御量データを修正する方法の一例について説明する。

制御量データの修正に際し、まず、光通信用トラッキング装置２０の開口部２４に正対する位置に修正用スクリーンが設置される。すなわち、撮影カメラ２６により撮影が行われた場合に撮影画像に修正用スクリーンの面が写るように修正用スクリーンが設置される。

次に、修正用レーザ装置２１は修正用レーザ光を射出し、撮影カメラ２６によって撮影を行う。ここで、修正用レーザ光は、光通信装置１０からの通信光より高い光強度の光である。修正用レーザ光を用いることで、光通信装置１０で用いる通信光が撮影カメラ２６による撮影画像に写りにくい光強度であっても制御量データの修正を行うことができるようになる。

また、撮影カメラ２６の撮影により生成される撮影画像における複数の所定位置それぞれが基準点ＳＰとして設定されている。ここで、基準点ＳＰとは、可動式ミラー２３の向き制御において制御量算出の基準となる撮影画像上で設定された点を意味する。複数の基準点ＳＰは、撮影画像において固定的に設定されているものでもよいし、制御部２８により設定されてもよい。本例では、複数の基準点ＳＰは、撮影画像における上下左右方向に４００ピクセル間隔で設定されている。

図３は、本発明に係る修正用レーザ装置２１を用いた自分側の光通信装置１０からの通信光の向きの修正例を説明するための説明図である。図３には、撮影カメラ２６により撮影された撮影画像ＰＩ１が示されている。撮影画像ＰＩ１は、修正用レーザ光点ＣＰが含まれている。図３における複数の基準点ＳＰは、上述したように撮影画像上の位置を意味するため実際には撮影画像ＰＩ１に写らない。修正用レーザ光点ＣＰは、修正対象の基準点ＴＳＰを目標として修正用レーザ光が射出され修正用スクリーンに当たって撮影カメラ２６により撮影されたものである。

ここで、図３に示される例では、修正対象の基準点ＴＳＰと修正用レーザ光点ＣＰとの位置にずれが発生している。そのため、制御部２８は、撮影画像ＰＩ１において修正対象の基準点ＴＳＰに修正用レーザ光を当てることができる可動式ミラー２３の制御量を算出する。

例えば、制御部２８は、修正用レーザ光点ＣＰの位置における可動式ミラー２３の制御量に基づいて修正対象の基準点ＴＳＰに修正用レーザ光を当てるための可動式ミラー２３の制御量を算出し、当該制御量に基づいて可動式ミラー２３の向きを制御する。次に、制御部２８は、再び修正用レーザ装置２１に修正用レーザ光を射出させ、修正対象の基準点ＴＳＰと修正用レーザ光点ＣＰとの位置にずれが解消したか否かを判定する。例えば、制御部２８は、修正対象の基準点ＴＳＰと修正用レーザ光点ＣＰとの位置のずれが所定の距離以下である場合、当該ずれが解消したと判定する。

制御部２８は、位置のずれが解消したと判定したときの可動式ミラー２３の制御量を示す情報を、修正対象の基準点ＴＳＰと対応付けて制御量データとして記憶手段（図示せず）に記憶させる。本例では、制御部２８は、未修正の基準点ＳＰ全てについて制御量データを修正する。制御部２８は、１つの修正対象の基準点ＴＳＰについて制御量データを修正し記憶手段に記憶させた場合、未修正の基準点ＳＰのうち何れかを選択し、次の修正対象の基準点ＴＳＰとする。なお、記憶手段は、光通信用トラッキング装置２０が備えていてもよいし、光通信装置１０が備えてもよいし、他の装置により実現されるものでもよい。

以上、制御量データの修正方法について説明した。なお、制御量データの修正方法は、修正した制御量データに基づいて目的の位置に自分側の光通信装置１０からの通信光を射出できれば、上述した方法に限らない。

続いて、図４を参照して、一体型装置１００による通信光の射出方向の制御例について説明する。

図４は、本発明に係る一体型装置１００による通信光の射出方向の制御例を説明するための説明図である。図４には、撮影カメラ２６により撮影された撮影画像ＰＩ２の一部が示されている。撮影画像ＰＩ２には、ビーコン光ＬＥＤａ及びＬＥＤｂと、中心位置ＴＰが示されている。基準点ＳＰＡ、ＳＰＢ、ＳＰＣ及びＳＰＤは、撮影画像上に設定される点であるため撮影画像ＰＩ２に実際に含まれるものではない。ここで、通信光は指向性の高い光信号である必要があるが、光軸調整のみに用いるビーコン光を広角に出射するようにすることで、相手側において捕捉される確率を高めることが可能となる。

ここで、制御部２８は、ビーコン光の位置を、当該ビーコン光を照射しているＬＥＤ２７の位置として特定する。ビーコン光ＬＥＤａ及びＬＥＤｂは、相手側の光信号用トラッキング装置２０に設けられた２つのＬＥＤ２７が射出したものである。中心位置ＴＰは、ビーコン光ＬＥＤａの位置とビーコン光ＬＥＤｂの位置との中間位置である。ここで、ビーコン光の位置の特定方法は特に限定されないが、広がりを持っている光の光強度が一番強い箇所をビーコン光の位置として特定する方法が考えられる。

上述したように、制御部２８は、通信光の送信に際し撮影画像ＰＩ２に基づいて２つのＬＥＤ２７の中間位置に向けて自分側の光通信装置１０からの通信光を射出するよう可動式ミラー２３の向きを制御する必要がある。ビーコン光ＬＥＤａの位置とビーコン光ＬＥＤｂの位置との中間位置に向けて通信光を射出すれば相手側の光通信装置１０において当該通信光を受光できるからである。

ここで、制御部２８は、撮影画像上の基準点と、当該基準点に対して自分側の光通信装置１０から通信光を射出するための可動式ミラー２３の制御量を示す情報とが対応付けされた制御量データが記憶された記憶手段を参照する。次に、制御部２８は、中心位置近傍の複数の基準点に対応付けされた制御量データに基づいて中心位置に対して自分側の光通信装置１０から通信光を射出するための可動式ミラー２３の制御量を算出する。次に、制御部２８は、算出した可動式ミラー２３の制御量に基づいて、自分側の光通信装置１０から射出された通信光が中心位置に入射するよう可動式ミラー２３の向きを制御する。

図４に示す一例では、制御部２８は、中間位置ＴＰ近傍の複数の基準点ＳＰに対応する制御量を示す情報に基づいて、中間位置ＴＰに通信光が入射する可動式ミラー２３の制御量を算出する。すなわち、制御部２８は、既に算出されている基準点ＳＰの制御量データを利用して、中間位置ＴＰに通信光が入射する制御量を算出する。本例では、可動式ミラー２３の制御量の算出において、中間位置ＴＰ近傍の４つの基準点ＳＰＡ、ＳＰＢ、ＳＰＣ及びＳＰＤの制御量データが用いられる。

図４に示す一例において、具体的には、制御部２８は、中間位置ＴＰ近傍の複数の基準点ＳＰに対応する制御量を示す情報に基づいて、中間位置ＴＰに通信光が入射する可動式ミラー２３の制御量を内挿法で算出する。本例において、制御部２８は、左右方向については、基準点ＳＰＡ又はＳＰＣをｅ／ｆの加重平均で、基準点ＳＰＢ又はＳＰＤを（ｅ－ｆ）／ｆの加重平均で算出する。また本例において、制御部２８は、上下方向については、基準点ＳＰＡ又はＳＰＢを（ｇ－ｈ）／ｈの加重平均で、基準点ＳＰＣ又はＳＰＤをｈ／ｇの加重平均で算出する。

以上、通信光の射出方向の制御例について説明した。

図５は、本発明に係る制御部２８による修正用レーザ装置２１を用いた制御量データの修正制御の流れの一例を表したフローチャート図である。図５で示す一例では、光通信用トラッキング装置２０が含む構成全体を制御部２８が制御するものとして説明される。

図５に示すように、制御量データの修正制御は、修正用スクリーンを開口部２４に正対する位置に設置されている状態であり、制御部２８において撮影画像における複数の基準点を設定することで開始される（ステップＳ１０１）。制御部２８は、複数の基準点を設定すると、制御量データが未修正の基準点のうち何れか１つを選択する（ステップＳ１０２）。制御部２８は、未修正の基準点を選択すると、選択した基準点に向かって修正用レーザ光が射出するよう可動式ミラー２３の向きを制御する（ステップＳ１０３）。

制御部２８は、可動式ミラー２３の向きを制御すると、修正用レーザ装置２１に修正用レーザ光を修正用スクリーンに対し射出させる（ステップＳ１０４）。制御部２８は、修正用スクリーンに対し射出させると、修正用スクリーンを撮影カメラ２６に撮影させる（ステップＳ１０５）。制御部２８は、修正用スクリーンを撮影カメラ２６に撮影させると、撮影画像における選択した基準点と修正用レーザ光との位置のずれを解消するように可動式ミラー２３の向きを制御する（ステップＳ１０６）。本例では、制御部２８は、ステップＳ１０６において、撮影カメラ２６に連続撮影を行わせている。

制御部２８は、可動式ミラー２３の向きの制御中に、ずれが所定の距離以下になっていない場合（ステップＳ１０７－Ｎо）、ステップＳ１０６に戻り可動式ミラー２３の向きの制御を継続する。制御部２８は、可動式ミラー２３の向きの制御中に、ずれが所定の距離以下になった場合（ステップＳ１０７－Ｙｅｓ）、選択した基準点と、ずれが所定の距離以下になったときの可動式ミラー２３の制御量とが対応付けした制御量データを、修正された制御量データとして記憶手段に記憶させる（ステップＳ１０８）。

制御部２８は、修正された制御量データを記憶させても全ての基準点で修正された制御量データを記憶手段に記憶させた状態になっていない場合（ステップＳ１０９－Ｎо）、ステップＳ１０２に戻る。制御部２８は、修正された制御量データを記憶させて全ての基準点で修正された制御量データを記憶手段に記憶させた状態になった場合（ステップＳ１０９－Ｙｅｓ）、制御部２８による制御量データの修正制御は終了する。

図６は、本発明に係る制御部２８による自分側の一体型装置１００からの通信光の射出方向の制御の流れの一例を表したフローチャート図である。図６で示す一例では、光通信用トラッキング装置２０が含む構成全体を制御部２８が制御するものとして説明される。

図６に示すように、通信光の射出方向の制御は、制御部２８において撮影画像における複数のＬＥＤ２７の中心位置を特定することで開始される（ステップＳ２０１）。制御部２８は、中心位置を特定すると、中心位置近傍の複数の基準点に対応付けされた制御量データを抽出する（ステップＳ２０２）。制御部２８は、制御量データを抽出すると、抽出した制御量データに基づいて中心位置に対応する可動式ミラー２３の制御量を算出する（ステップＳ２０３）。制御部２８は、制御量を算出すると、算出した制御量に基づいて可動式ミラー２３の向きを制御し（ステップＳ２０４）、ステップＳ２０１に戻って、最初から通信光の射出方向の制御を繰り返し実行するようにする。

ところで、以上説明した光通信用トラッキング装置２０の例では、ＬＥＤ２７が２つ設けられていた。しかし、光通信用トラッキング装置２０が備えるＬＥＤ２７は、３つ以上でもよい。以下、図７を参照し、一例として光通信用トラッキング装置２０がＬＥＤ２７を４つ備える場合について説明する。

図７は、本発明に係るトラッキング装置一体型光通信装置２００の構造を説明する説明図である。図７に示すように、トラッキング装置一体型光通信装置２００（一体型装置２００）は、図２に示された一体型装置１００と異なり４つのＬＥＤ２７を備えている。４つのＬＥＤ２７は、自分側の光通信装置１０から射出された通信光の開口部２４の通過軸に対して概略対称に設けられる。言い換えれば、４つのＬＥＤ２７の中心位置が自分側の光通信装置１０からの通信光が通過する位置である。ここでの４つのＬＥＤ２７の中心位置は、通過軸に概略垂直な二次元平面における４つのＬＥＤ２７の位置を頂点とする四角形の重心位置である。このような構成とすることで、自分側の光通信用トラッキング装置２０及び相手側の光通信用トラッキング装置２０の双方が一定の姿勢を保っていなければいけない制約が無くなるという利点がある。なお、ＬＥＤ２７が４つの場合の中心位置は、必ずしも重心位置である必要はなく、対角線の交点を中心位置とするなど他の方法であってもよい。

以上のように、本発明に係る光通信用トラッキング装置２０によれば、自分側の光通信装置と相手側の光通信装置との間で通信光の送受信を同軸にて行う光通信における、相手側の光通信装置に設けられた同様構成の光通信用トラッキング装置２０との間で光軸合わせを行うため、自分側の光通信装置１０からの通信光を通過させ、相手側の光通信装置１０からの通信光を取り入れるための開口部２４と、自分側の光通信装置１０から射出された通信光の開口部２４の通過軸に対して概略対称に設けられ、相手側の光通信用トラッキング装置２０にビーコン光を照射する複数のＬＥＤ２７と、開口部２４により取り入れられた光を透過光と反射光とに分割するビームスプリッタ２５と、ビームスプリッタ２５により分割された反射光を撮影する撮影カメラ２６と、自分側の光通信装置１０から射出された通信光の向きを調整する可動式ミラー２３と、可動式ミラー２３の向きを制御する制御部２８とを備え、制御部２８は、撮影カメラ２６により撮影された撮影画像を取得して、当該撮影画像に撮影されたビーコン光に基づいて相手側の光通信用トラッキング装置２０が備える複数のＬＥＤ２７の中心位置を特定し、自分側の光通信装置１０から射出された通信光が当該中心位置に入射するよう可動式ミラー２３の向きを制御することで、相手側の光通信用トラッキング装置２０が多様な姿勢であっても光軸合わせが可能となる。

また、光通信用トラッキング装置２０において、さらに、複数のＬＥＤ２７は、通信光の開口部の通過軸に対して概略対称に設けられた２つのＬＥＤ２７であり、制御部２８は、取得した撮影画像に撮影されたビーコン光に基づいて相手側の光通信用トラッキング装置２０が備える２つのＬＥＤ２７の中間位置を特定し、自分側の光通信装置１０から射出された通信光が特定した中間位置に入射するよう可動式ミラー２３の向きを制御する構成をとれば、最小構成のＬＥＤ２７で光軸合わせを行うことが可能となる。

また、光通信用トラッキング装置２０において、さらに、制御部２８は、撮影画像上の基準点と、当該基準点に対して自分側の光通信装置１０から通信光を射出するための可動式ミラー２３の制御量を示す情報とが対応付けされた制御量データが記憶された記憶手段を参照し、中心位置近傍の複数の基準点に対応付けされた制御量データに基づいて中心位置に対して自分側の光通信装置１０から通信光を射出するための可動式ミラー２３の制御量を算出し、算出した可動式ミラー２３の制御量に基づいて、自分側の光通信装置１０から射出された通信光が中心位置に入射するよう可動式ミラー２３の向きを制御する構成をとれば、基準点の制御量データを用いない場合と比較して光軸合わせをより正確に行うことが可能となる。

なお、上述した例では、光通信用トラッキング装置２０が備える制御部２８が各種制御処理を実行していたが、光通信用トラッキング装置２０は、制御部２８の代わりに外部の制御手段により各種制御処理が実行されてもよい。例えば、光通信用トラッキング装置２０は制御部２８を備えず、制御部２８に相当する制御処理を外部の制御手段が実行してもよい。また、制御部２８による各種制御は、記憶手段に記憶されている各種制御プログラムに従って実行されてよい。記憶手段に記憶されている制御プログラムが、光通信用トラッキング装置２０に上述した各機能を実現させる。また、光通信装置１０は、光通信用トラッキング装置２０を備えてもよい。

また、上述した例では、光通信用トラッキング装置２０が修正用レーザ装置２１を備えていたが、光通信装置１０が修正用レーザ装置２１を備えていてもよい。また、本例では、光通信装置１０が光ファイバケーブルを用いた空間光伝送を行うことについて説明したが、光通信装置１０は光通信を行うことができればこれに限らない。

１００、１００Ａ、１００Ｂ トラッキング装置一体型光通信装置（一体型装置）
１０ 光通信装置
１１ 送信用光ファイバケーブル
１２ レンズ
１３ 光サーキュレータ
１４ 可動レンズ
１５ 光アンテナレンズ
１６ ビームスプリッタ
１７ レンズ
１８ 位置センサ
１９ 受信用光ファイバケーブル
２０ 光通信用トラッキング装置
２１ 修正用レーザ装置
２２ ビームスプリッタ
２３ 可動式ミラー
２４ 開口部
２５ ビームスプリッタ
２６ 撮影カメラ
２７ ＬＥＤ
２８ 制御部

Claims (5)

1. 自分側の光通信装置と相手側の光通信装置との間で通信光の送受信を同軸にて行う光通信における、相手側の光通信装置に設けられた同様構成の光通信用トラッキング装置（以下、相手側トラッキング装置という。）との間で光軸合わせを行うための光通信用トラッキング装置であって、
   前記自分側の光通信装置からの通信光を通過させ、前記相手側の光通信装置からの通信光を取り入れるための開口部と、
   前記自分側の光通信装置から射出された通信光の前記開口部の通過軸に対して概略対称に設けられ、前記相手側トラッキング装置にビーコン光を照射する複数のＬＥＤと、
   前記開口部により取り入れられた光を透過光と反射光とに分割するビームスプリッタと、
   前記ビームスプリッタにより分割された反射光を撮影する撮影カメラと、
   前記自分側の光通信装置から射出された通信光の向きを調整する可動式ミラーと、
   前記可動式ミラーの向きを制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、
   前記撮影カメラにより撮影された撮影画像を取得して、当該撮影画像に撮影されたビーコン光に基づいて前記相手側トラッキング装置が備える複数のＬＥＤの中心位置を特定し、
   前記自分側の光通信装置から射出された通信光が前記中心位置に入射するよう前記可動式ミラーの向きを制御する
   ことを特徴とする光通信用トラッキング装置。
2. 前記複数のＬＥＤは、前記通信光の前記開口部の通過軸に対して概略対称に設けられた２つのＬＥＤであり、
   前記制御部は、
   前記取得した撮影画像に撮影されたビーコン光に基づいて前記相手側トラッキング装置が備える２つのＬＥＤの中間位置を特定し、
   前記自分側の光通信装置から射出された通信光が前記中間位置に入射するよう前記可動式ミラーの向きを制御する
   ことを特徴とする請求項１記載の光通信用トラッキング装置。
3. 前記制御部は、
   前記撮影画像上の基準点と、当該基準点に対して前記自分側の光通信装置から通信光を射出するための前記可動式ミラーの制御量を示す情報とが対応付けされた制御量データが記憶された記憶手段を参照し、前記中心位置近傍の複数の前記基準点に対応付けされた前記制御量データに基づいて前記中心位置に対して前記自分側の光通信装置から通信光を射出するための前記可動式ミラーの制御量を算出し、
   算出した前記可動式ミラーの制御量に基づいて、前記自分側の光通信装置から射出された通信光が前記中心位置に入射するよう前記可動式ミラーの向きを制御する
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の光通信用トラッキング装置。
4. 請求項１から請求項３の何れかに記載の光通信用トラッキング装置を備える
   ことを特徴とする光通信装置。
5. 自分側の光通信装置と相手側の光通信装置との間で通信光の送受信を同軸にて行う光通信における、相手側の光通信装置に設けられた同様構成の光通信用トラッキング装置（以下、相手側トラッキング装置という。）との間で光軸合わせを行うための光通信用トラッキング装置であって、
   前記自分側の光通信装置からの通信光を通過させ、前記相手側の光通信装置からの通信光を取り入れるための開口部と、
   前記自分側の光通信装置から射出された通信光の前記開口部の通過軸に対して概略対称に設けられ、前記相手側トラッキング装置にビーコン光を照射する複数のＬＥＤと、
   前記開口部により取り入れられた光を透過光と反射光とに分割するビームスプリッタと、
   前記ビームスプリッタにより分割された反射光を撮影する撮影カメラと、
   前記自分側の光通信装置から射出された通信光の向きを調整する可動式ミラーとを備え、
   前記可動式ミラーは、
   前記撮影カメラによる撮影画像に写る前記相手側トラッキング装置が備える複数のＬＥＤの中心位置に対して、前記自分側の光通信装置から射出された通信光が入射するように制御手段により向きが制御されるものである
   ことを特徴とする光通信用トラッキング装置。

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