JPH01192233A - 光空間伝送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は空間を通じて光情報の送受信を行う光空間伝送
装置に関する。

〔発明の概要〕

本発明は、光軸のずれ量を示すエラー信号と基準信号と
を含む光入力信号を検出し、上記検出されたエラー信号
に応じて光−学系の光軸のずれを補正するように成すと
共に、上記検出された基準信号の大きさに基づいて送信
側の光学系の光軸のずれ量を示すエラー信号を作り、こ
のエラー信号と基準信号とを合成した信号を光信号とし
て出力するように成すことにより、送信側と受信側とで
互いの光軸のずれを自動的に補正するようにした光空間
伝送装置を提供するものである。

〔従来の技術〕

空間を隔てた２つの位置に光空間伝送装置を夫々設置し
、この２台の装置間でレーザ光を用いて光情報の通信を
行う光通信システムが提案されている。このような光通
信システムは、例えば互いに１０ｋｍ程度離れた２つの
建物の屋上環に夫々光空間伝送装置を互いに対向させて
設置し、この２台の装置間でテレビ信号等を交信する場
合等に用いられる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述した光通信システムにおいては、相対して配される
２台の光空間伝送装置の光軸に互いにずれがあると、正
確な情報の伝達を行うことができない。従って、２台の
装置の光軸合わせのための調整が必要となるが、その調
整作業が非常に困難であった。２台の装置の光軸のずれ
は、装置が設置された建物等の振動や気温変化による空
気の密度の変化等の種々の要因により生じる。それらの
要因による変化を吸収するために、大口径レンズや高出
力レーザダイオード、堅固な架台等を必要とし、このた
め装置自体が大型で重量も大きくなり、必要なときに必
要な場所に簡単に設置することが困難であった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明においては、光学系の光軸のずれを補正する補正
手段と、上記光軸のずれ量を示すエラー°信号と基準信
号とを含む光入力信号を検出する光検出器と、上記光検
出器で検出された上記エラー信号に応じて上記補正手段
を制御する制御手段と、上記光検出器で検出された上記
基準信号の大きさに基づいて送信側の光学系の光軸のず
れ量を求める手段と、上記送信側の光学系の光軸のずれ
量を示すエラー信号と基準信号とを合成し、この合成信
号を光信号として出力する手段とを設けている。

〔作用〕

２台の光空間伝送装置が、互いに相手の光軸のずれを検
出し、その検出量を相手に送ることにより、光軸のずれ
が自動的に補正される。

〔実施例〕

空間を隔てて対向配置された２台の光空間伝送装置の光
軸のずれの状態としては第４図に示す４つのケースが考
えられる。

第４図において、ＩＡ、１１は光空間伝送装置であり、
各装置ＩＡ、１１において、２Ａ−２１はレーザ光源、
３Ａ、３３は集光レンズ、４ａｓ４６はレーザ光のビー
ム、５＾、５１１はレンズ中心、６ａ１６ｍは光軸、７
ｍ−８ａはレンズ３゜の前面周縁部に配されてビーム４
．を検出する光センサ、７３．８Ｉはレンズ３璽の前面
周縁部に配されてビーム４Ａを検出する光センサである
。

δは光軸６＾と光軸６．とのずれを示す、また矢印ａ　
ｓ　ｂ　−、Ｃ％　ｄは、上記光軸のずれδを補正する
ために、レンズ３ａ、３ｍをレンズ中心５１．５ＩＩを
支点として回動させる際の回動方向を示す。

ケース１は光軸６Ａと６ｍとが平行な状態でずれδを生
じた場合である。この場合における各センサ７Ａ、８ｍ
、７ｍ、８ｍの出力の大きさの関係は７ａ　〈８ａ　、
７ａ　＞８ｍとなる。そして上記ずれδを補正して光軸
６Ａと６８とを一致させ、７＾−８＾、７ｍ−８ｍとす
るためには、レンズ３Ａを中心５Ａを支点として矢印ａ
方向に回動させると共に、レンズ３ｍを中心５．を支点
として矢印す方向に回動させればよい。

ケース２は光軸６Ａに対して光軸６．が一方向に傾いた
状態でずれδが生じた場合で、光センサの出力の大小関
係は７＾＜８ｍ−，１ｍ　＞８ｍとなる。上記ずれδを
補正するには、レンズ３＾を矢印Ｃ方向に回動させると
共に、レンズ３１を矢印す方向に回動させればよい。

ケース３は光軸６Ａに対して光軸６．がケース２とは逆
方向に傾いた状態でずれδが生じた場合で、光センサの
出力の大小関係は？Ａ＞８ｍ　、７ｍ〉８３となる。上
記ずれδを補正するには、レンズ３Ａを矢印ａ方向に回
動させると共に、レンズ３ｍを矢印ｄ方向に回動させれ
ばよい。

ケース４は光軸６Ａと６８とが平行な状態でケース１と
は逆方向にずれた場合であり、光センサの出力の大小関
係は７ａ　＞８ｍ　、７ｍ　＜８ｍとなる。ずれδを補
正するには、レンズ３Ａを矢印Ｃ方向に回動させると共
に、レンズ３１を矢印ｄ方向に回動させればよい。

この第４図のケース１〜４のずれδは２つの光軸６Ａ、
６＋＋の上下方向と左右方向とに関して夫々生じ、従っ
て、ずれδの種類としては全部で８種類存在することに
なる。

第５図はケース１〜４における光センサの出力関係及び
ずれを補正するためのレンズの回動方向等を分類した表
である。この表より、次の条件が明らかとなる。

７ｍ＜８ｍのときレンズ３．をｂ方向に、７Ａ〈８Ａの
ときレンズ３３をｄ方向に、７ｍ　＞８□のときレンズ
３Ａをａ方向に、７ｍ＞８ｍのときレンズ３ＡをＣ方向
に、夫々回動させればよい。

本発明においては、装置ＩＡ、１ｍが夫々自分の光軸６
Ａ、６１のずれを相手に検出してもらうための基準信号
を送出し、この基準信号を光センサ７ａ１８Ａ１１ｍ−
８ｍで検出して、その検出出力から相手の光軸の上下方
向及び左右方向のずれ量を算出し、そのずれ量に応じた
エラー信号を作って上記基準信号と共に送出すると共に
、相手から送られて来るエラー信号に応じて、上記の条
件に従って自分のレンズを所定の方向に回動させるよう
にしている。

第２図及び第３図は、光空間伝送装置１におけるレンズ
３の回動機構の実施例を示すものである。

レンズ３は鏡筒９の前端面に設けられており、この鏡筒
９は枠体１０に垂直回動軸１１及び水平回動軸１２を介
して取付けられている。これによつて鏡筒９は矢印ｅで
示すように垂直回動自在に且つ矢印ｆで示すように水平
回動自在に成されている。鏡筒９を垂直方向ｅに回動さ
せるために垂直回動モータ１３が用いられ、水平方向ｆ
に回動させるために水平回動モータ１４が用いられてい
る。

一垂直回動モータ１３は、偏平形ブラシレスモーフが用
いられており、枠体１０に設けられたヨーク部材１５と
、このヨーク部材１５に設けられた複数個のコイル１６
とにより、固定子が構成されている。また枠体１０に軸
受１７を介して設けられた上記垂直回動軸１１と、この
回動軸１１に設けられたヨーク部材１８と、このヨーク
部材１８に設けられた複数個のマグネット１９及びカバ
ー２０とにより回転子が構成されている。尚、この垂直
回動モータ１３を図の左側に仮想線で示すように設けて
合計２個用いてもよい。

水平回動モータ１４は、偏平形ブラシレスモータが用い
られており、枠体１０に設けられたカバー２１と、この
カバー２１に設けられたヨーク部材２２と、このヨーク
部材２２に設けられた複数個のコイル２３とにより、固
定子が構成されている。また枠体１０に軸受２４介して
設けられた上記水平回動軸１２と、この回動軸１２に設
けられたヨーク部材２５と、このヨーク部材２５に設け
られた複数個のマグネッ１−２０とにより回転子が構成
されている。

鏡筒９の後部には光送受信器２７が設けられ、この光送
受信器２７にはレーザダイオード２、発光用ファイバ２
８、受光用ファイバ２９及び主情報受光用フォトセンサ
３０等が設けられている。

また鏡筒９の上記レンズ３の前面周縁部には光軸ずれ検
出用の光センサ７、．８１．７□、８ｇが略９０°間隔
で上下左右に適宜手段により設けられている。

第１図は光空間伝送装置１における光軸ずれ検出と光軸
ずれ補正とを行う回路の実施例を示すもので、第２図及
び第３図と対応部分には同一符号が付されている。

第１図において、レンズ３には相手側の光空間伝送装置
から送られて来るレーザビーム４が入射される。このビ
ーム４には、相手側の光軸ずれを検出するための周波数
ｆ０の基準信号Ｓ、と、この装置１自身の上下方向の光
軸ずれを相手側が検出した搬送周波数ｆ１のエラー信号
Ｓ１と、この装置１自身の左右方向の光軸ずれを相手側
が検出した搬送周波数ｆ２のエラー信号Ｓｔと、テレビ
信号等の主情報を含む搬送周波数ｆ、の主情報信号Ｓ、
とが多重された光信号が含まれている。

このビーム４は光センサ７３．８１．７ｚ、８：で夫々
検出され、それらの検出信号は復調回路３１．３２．３
３．３４に供給されて、上記多重信号のうち信号Ｓ０、
Ｓｌ、Ｓｔが復調される。上下方向のずれ検出用の光セ
ンサ７３．８．から得られる検出信号の復調回路３１．
３３で復調された２つの基準信号Ｓ６１と３６３とは減
算器３５に供給される。この減算出力は相手側の光軸の
上下方向のずれを示す信号ＳＩとして変調器３７により
搬送周波数ｆ１で変調される。

また左右方向のずれ検出用の光センサ７ｇ、８ｇから得
られる検出信号の復調回路３２．３４で復調された２つ
の基準信号８０１と５０４とは減算器３６に供給される
。この減算出力は相手側の光軸の左右方向のずれを示す
信号Ｓ！として変調器３８により搬送周波数ｆ２で変調
される。変調器３７．３８から得られる変調された信号
Ｓ＋　−Ｓｔは合成回路３９に供給される。ここで相手
側に送る主情報を含む搬送周波数ｆ、の主信号Ｓ、と装
置１自身の光軸ずれを相手側に検出してもらうための周
波数ｆ、の基準信号Ｓｏと合成され、この合成された信
号Ｓ０＋Ｓｌ　＋Ｓ２＋Ｓ、はレーザドライブ回路４０
を通じてレーザダイオード２を駆動し、光信号として相
手側に送出される。

一方、全ての復調回路３１〜３４から得られる上下方向
に関する信号Ｓ１１””ＳＩ４が加算器４１で加算され
ることにより、この加算出力として上下方向制御信号Ｓ
ＣＩが得られる。この制御信号Ｓｃｌはモータドライブ
回路４３を通じて前述した垂直回動モータ１３の回動角
を制御する。これによって鏡筒９が第２図の矢印ｅ方向
に制御される。

またさらに全ての復調回路３１〜３４から得られる左右
方向に関する信号Ｓ！１〜ｓｚｎが加算器４２で加算さ
れることにより、この加算出力として左右方向制御信号
Ｓ０が得られる。この制御信号Ｓｃ！はモータドライブ
回路４４を通じて前述した水平回動モータ１４の回動角
を制御する。これによって鏡筒９が第２図の矢印ｒ方向
に制御される。

尚、主情報信号Ｓ、は第３図におけるフォトセンサ３０
で受光され図示せずも別に設けられた復調回路で復調さ
れる。

〔発明の効果〕

以上に説明した構成及び動作によれば、２台の光空間伝
送装置の互いの光軸が一致するように自重追尾する制御
を行うことができる。このため、小型のレンズの使用が
可能になると共に、小型で低出力のレーザダイオードの
使用が可能となり、従って、安価で小型軽量の光空間伝
送装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す回路図、第２図はレンズ
の回動機構の実施例を示す正面図、第３図は上記レンズ
の回動機構の側面図、第４図は光軸ずれの４つのケース
を示す光学系の概略図、第５図は光軸ずれの分類を示す
図である。 なお図面に用いた符号において、 １３−・・−・−−−−−・・・−一−−−・垂直回動
モータ１４・−−−−−・−・−・−・・水平回動モー
タ７＋、７ｇ、Ｌ、８ｇ・−・光センサ ３１〜３４・・・−−−一−・−・復調回路４１．４２
・−−−−−・・−加算器 ３５．３６・−−−−−−−−・・−減算器３９・・・
−・・−・−・・−・−・合成回路２・−・・・・・・
−・・−・・・−レーザダイオードである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 光学系の光軸のずれを補正する補正手段と、上記光軸の
   ずれ量を示すエラー信号と基準信号とを含む光入力信号
   を検出する光検出器と、上記光検出器で検出された上記
   エラー信号に応じて上記補正手段を制御する制御手段と
   、 上記光検出器で検出された上記基準信号の大きさに基づ
   いて送信側の光学系の光軸のずれ量を求める手段と、 上記送信側の光学系の光軸のずれ量を示すエラー信号と
   基準信号とを合成し、この合成信号を光信号として出力
   する手段と をそれぞれ具備することを特徴とする光空間伝送装置。