JPH05167537A - 光空間伝送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】送受信装置の光軸合わせが自動的になされ、従
って、光軸合わせの作業が簡単な光空間伝送装置を提供
することである。 【構成】２台の送受信装置Ａ、Ｂはそれぞれ、自己の光
ビームの送信方向を順次変化させる光ビームスキャン手
段９〜１２と、対向する相手の送受信装置から送出され
た光ビームを受信する受信手段８と、上記自己の光ビー
ムの現在の送信方向を表す光軸データと、上記受信手段
８によって受信された光ビームに付加された上記対向す
る相手の送受信装置の光軸データとを上記自己の光ビー
ムに付加する光軸データ付加手段１とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、互いに対向して置か
れた２台の送受信装置から成る光空間伝送装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】光空間伝送装置を構成する２台の送受信
装置間の送受信を行なうためには、設置時において２台
の送受信装置の光軸をきちんと合わせて、一方の送受信
装置から送出される光ビーム（以下、送信光ビームとい
う）が他方の送受信装置で確実に受光されるようにする
必要がある。

【０００３】従来の光空間伝送装置における光軸合わせ
は、例えば、２台の送受信装置間に電話回線等の通信回
線を設け、一方の送受信装置からの送信光ビームを他方
の送受信装置が受光したとき、また逆に、他方の送受信
装置からの送信光ビームを一方の送受信装置が受光した
とき、受光した旨を相手の送受信装置に上記通信回線を
介して伝えることにより行なう。従って、それぞれの送
受信装置側に、受光の有無を判断し、受光したときその
旨を伝える人が必要となる。

【０００４】しかも、光ビーム自体の指向性が電波など
に比べて非常に鋭く、また光自体特に昼間では殆ど見え
ないため、特殊な測定機を使用して光ビームの位置、強
さなどを観測しながら光軸合わせをする必要がある。ま
た、設置後になんらかの理由により光軸がずれてしまう
こともあり、この場合も最初から光軸合わせ作業を行な
う必要があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の光
空間伝送装置における光軸合わせの作業は非常に手間暇
のかかるものであった。

【０００６】この発明は上記事情を考慮してなされたも
のであり、その目的とするところは、送受信装置の光軸
合わせが自動的になされ、従って、光軸合わせの作業が
簡単な光空間伝送装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、この発明においては、２台の送受信装置が互いに光
ビームによる通信を行なう光空間伝送装置において、上
記２台の送受信装置はそれぞれ、自己の光ビームの送信
方向を順次変化させる光ビームスキャン手段と、対向す
る相手の送受信装置から送出された光ビームを受信する
受信手段と、上記自己の光ビームの現在の送信方向を表
す光軸データと、上記受信手段によって受信された光ビ
ームに付加された上記対向する相手の送受信装置の光軸
データとを上記自己の光ビームに付加する光軸データ付
加手段とを備えたことを特徴とするものである。

【０００８】

【作用】この発明による光空間伝送装置を構成する送受
信装置においては、図１に示すように、電動機駆動回路
１０は光軸制御回路９からの制御信号ｅに応じた電力を
電動機１１に供給して光軸機構部１２を駆動し、レンズ
６の傾きを変え、出射光線ＬＡ１の出射方向を変える。

【０００９】また、光軸制御回路９は、光軸機構部１２
から入力される実光軸位置を示す光軸位置信号ｆにより
レンズ６の傾きを正確に制御でき、出射光線ＬＡ１の出
射方向を正確に制御できる。

【００１０】光軸位置信号ｆは光軸制御回路９を介して
光軸位置座標データａとして信号変復調回路１に入力さ
れる。信号変復調回路１は、光軸位置座標データａに基
づく自己光軸位置データと信号ｂに基づく相手光軸位置
データとを共に含む光軸データを生成する。

【００１１】この光軸データは電気・光変換回路２で光
に変換され、光学系３〜６を通して空間に出射される。

【００１２】

【実施例】続いて、この発明による光空間伝送装置の一
実施例につき、図面を参照して詳細に説明する。

【００１３】光空間伝送装置で２点間の通信を行なうと
きには通常、図２に示すように、送受信装置Ａ、Ｂを設
置する。装置Ａ、Ｂは光空間伝送装置を構成する全く同
じ送受信装置であり、その構成を図１に示す。装置Ａ、
Ｂでは、光軸を手動または自動により上下左右方向に動
かすことが可能である。

【００１４】次に、光軸の自動設定について説明する。
装置Ａ、Ｂは図３に示すような仮想平面を有する。この
平面は６×６＝３６個の升目から成り、１個の升目は装
置Ａ、Ｂから出射される光ビームにより十分カバーされ
る広さであり、また相手装置がいずれかの升目に含まれ
るように仮想平面を定める。また、各升目の位置は、装
置Ａ、Ｂから送信される光ビームの送信方向に対応す
る。

【００１５】装置Ａ、Ｂの送信光ビームは上述したよう
に上下左右方向に動かすことができるので、例えば図３
の点線で示すように光ビームをスキャンして、仮想平面
のすべての部分に光ビームが出射されるようにすること
ができる。装置Ａ、Ｂは通信可能となる光軸位置（送信
方向）が見つかるまで上記スキャンを繰り返す。

【００１６】このときの光ビームに含まれるデータに
は、図４の光軸データに示すように、ヘッダ、自己の装
置の光軸位置座標（Ｘ、Ｙ）、相手の装置の光軸位置座
標（Ｘ′、Ｙ′）が含まれる。ヘッダは同期用のデータ
を有する部分である。自己の装置の光軸位置座標（Ｘ、
Ｙ）は、例えば光ビームが図３の斜線部の位置にあると
きは、Ｘ＝３、Ｙ＝２となる。光ビームスキャン時は、
設定すべき光軸位置座標（Ｘ、Ｙ）を示す目標光軸位置
座標データｄが信号変復調回路１から光軸制御回路９に
与えられる（図１参照）。相手の装置の光軸位置座標
（Ｘ′、Ｙ′）は相手の装置からの光ビームを検出した
ときにその光ビームにデータとして含まれる座標であ
り、相手の装置からの光ビームを検出していないときに
は例えばＸ′＝Ｙ′＝９９９を、検出無しを示す座標デ
ータとして図４の光軸データに含ませる。

【００１７】光軸自動設定の最初の段階では、２台の装
置Ａ、Ｂとも全く同じように動作し、信号変復調回路１
からの目標光軸位置座標データｄに対応して送信光ビー
ムをスキャンしながら、自己の光軸位置座標データを含
む光軸データを送信する。このときの自己の光軸位置座
標は、光軸制御が適正であれば、信号変復調回路１から
与えられる目標光軸位置座標である。

【００１８】やがて、たとえば装置Ａからの光ビームが
装置Ｂに当たったとすると、装置Ｂでは光軸が完全にあ
っていなくとも装置Ａからの光ビームを検出し、相手装
置Ａの光軸位置座標データを得ることができる。

【００１９】この時点で装置Ｂは自己の光軸位置座標
（Ｘ、Ｙ）だけでなく、装置Ａの光軸位置座標（Ｘ′、
Ｙ′）も同時に送信するようにする。装置Ａでは、自己
が出射した光ビームが装置Ｂに当たって光軸が合ったと
しても、それを認識することができないため、そのまま
光ビームのスキャンを続けてしまう。そのため又、光軸
はずれてしまう。

【００２０】しばらくすると今度は、装置Ｂから出射さ
れる光ビームが装置Ａに当り、光軸が合うようになる。
このとき装置Ｂからの光ビームに含まれる光軸データに
は、上述したように、装置Ｂ自身の光軸位置座標（Ｘ、
Ｙ）のデータの他、光軸が合ったときの装置Ａの光軸位
置座標（Ｘ′、Ｙ′）のデータも含まれる。このため、
装置Ｂからの光軸データを受信した装置Ａではその光軸
データをもとに自己の光軸を再設定すると同時に光軸が
合ったときの装置Ｂの光軸位置座標データを装置Ｂに送
信すれば、装置Ｂでもその状態で両者の光軸が合ったこ
とが分かるため、光ビームのスキャンを停止して光軸合
わせの作業を終えることができる。

【００２１】万一、装置Ａからの光ビームが装置Ｂに当
たったときに検出した光軸位置から装置Ａの実際の光軸
位置がずれたとしても、そのずれがわずかであれば、そ
の光軸位置の周辺を探すだけで装置Ａの光軸を合わせる
ことができるため、短時間で光軸の再設定を行なうこと
が可能である。装置Ｂの光軸についても同様のことが言
える。

【００２２】次に、送受信装置Ａ、Ｂの内部構成につい
て図１を用いて説明する。

【００２３】図１の送受信装置は通信モードと光軸合わ
せモードとを有し、通信モード時、端子Ｔ１には通信デ
ータＤＩが入力され、端子Ｔ２からは通信データＤＯが
出力されるが、通信モードは本発明とは直接関連がない
ので、その説明は省略する。

【００２４】上記モード設定は、光軸データ付加手段と
しての信号変復調回路１のスイッチＳＷで行なう。光軸
合わせモードにおいては、信号変復調回路１は、光軸制
御回路９からの実光軸位置座標データａと受信手段とし
ての光・電気変換回路８からの変調光軸位置座標データ
（相手光軸位置座標データを変調したデータ）ｂとを入
力する。データａは後述する実光軸位置信号ｆを座標デ
ータに変換したものである。すなわち、実光軸位置信号
ｆはレンズ６の傾きを示す角度信号であり、データａは
その角度に対応した座標を示すものである。また、デー
タｂは相手装置からの光軸データであり、自己装置と同
様に図４のフォーマットのデータである。

【００２５】これらのデータａ、ｂから図４に示すよう
な光軸データｃを生成する。光軸データｃは電気・光変
換回路２で光信号に変換され、この光信号は、レンズ
３、偏光ビームスプリッタ４、レンズ５、６の光学系を
介して、空間に出射される。

【００２６】信号変復調回路１は、相手装置の変調光軸
位置座標データｂを復調して得られた目標光軸位置座標
データｄを光軸制御回路９に出力する。データｄは光軸
の合ったときの自己の光軸位置座標を示すデータであ
り、光軸制御回路９はデータｄから制御信号ｅを生成
し、電動機駆動回路１０を介して電動機１１に供給する
電力を制御し、光軸機構部１２を介してレンズ６の傾き
を制御する。なお、構成要素９〜１２は光ビームスキャ
ン手段を構成する。

【００２７】上記制御は、目標光軸位置座標データｄに
基づく角度と光軸機構部１２で検出された実光軸位置信
号ｆの示す角度とが一致するように制御信号ｅを調整す
るような制御でもよい。すなわち、目標光軸位置座標デ
ータｄと実光軸位置信号ｆに基づく実光軸位置座標デー
タａとが一致するまで電動機１１に所定方向の電流を供
給するような制御である。座標データａを図３の升目の
座標データに変換したものが、光軸データに含めて相手
装置に送信される自己の光軸位置座標データである。

【００２８】次に、送受信装置Ａ、Ｂの光学系について
説明する。

【００２９】送受信装置Ａ、Ｂにおいては、光源である
回路２から見て、偏波方向が鉛直方向に対して時計方向
に４５度だけ傾いた直線偏波の送信光ビームＬＡ１を出
射するようになされている。

【００３０】また、レンズ６と３との間には、回路２か
ら見て、偏波方向が鉛直方向に対して時計方向に４５度
だけ傾いた入射光ビームを透過すると共に、当該偏波方
向と直交する偏波方向の入射光を反射するように、偏光
ビームスプリッタ４が配置され、これにより回路２から
出射された送信光ビームＬＡ１が、当該偏光ビームスプ
リッタ４を透過した後、レンズ５、６を介して送出され
るようになされている。

【００３１】従って、回路２から出射された送信光ビー
ムＬＡ１においては、その偏波方向が、偏光ビームスプ
リッタ４を透過し得る方向に設定されているため、当該
偏光ビームスプリッタ４を効率良く透過して、相手装置
に伝送され、これにより送信光ビームＬＡ１を送出する
際における光量の低下を未然に防止することができる。

【００３２】装置Ａ、Ｂが同様の構成で対向しているこ
とから、装置Ａ、Ｂに入射される光ビーム（以下、受信
光ビームという）ＬＡ２においては、その偏波方向が装
置Ａ、Ｂ側から見て、鉛直方向に対して反時計方向に４
５度だけ傾いて入射する。

【００３３】従って、当該受信光ビームＬＡ２において
は、レンズ６、５を通過した後、偏波ビームスプリッタ
４で効率良く反射されて、受光素子を有する回路８にレ
ンズ７を介して入射される。

【００３４】なお、上記実施例では、光軸位置座標デー
タの送信チャネルとしては、通常の通信データの送信に
も使用されるチャネルをモード切替えにより共用するよ
うにしたが、通信データの送信チャネルとは別のチャネ
ルを設けるようにしてもよい。こうすることにより、通
信データ送信チャネルの使用時においても、光軸位置座
標データを２台の送受信装置の間でやり取りすることが
でき、なんらかの理由により光軸がずれたとしてもすぐ
に光軸の再設定を行なうことができる。また、光軸の変
更はレンズ６の傾き変更により行なうようにしたが、送
受信装置Ａ、Ｂ全体を上下左右方向に動かすようにして
もよい。

【００３５】

【発明の効果】以上のように、この発明による光空間伝
送装置においては、対向する２台の送受信装置がそれぞ
れ自己の光ビームの送信方向と相手の光ビームの送信方
向とを含む光軸データを相手装置に対して送信するよう
にしたので、各送受信装置は光軸が合致したときの自己
の光ビームの送信方向を知ることができ、これにより自
己の光軸を自動的に適切な位置に設定できるので、光軸
合わせの作業が簡単になる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による光空間伝送装置を構成する送受
信装置の一実施例を示すブロック図である。

【図２】光空間伝送装置の一般的構成を示す構成図であ
る。

【図３】図１の送受信装置において使用される仮想平面
である。

【図４】図１の送受信装置において使用される光軸デー
タのフォーマット図である。

【符号の説明】

Ａ、Ｂ 送受信装置 １ 信号変復調回路（光軸データ付加手段） ２ 電気・光変換回路 ３、５、６、７ レンズ ４ 偏光ビームスプリッタ ８ 光・電気変換回路（受信手段） ９ 光軸制御回路（光ビームスキャン手段） １０ 電動機駆動回路（光ビームスキャン手段） １１ 電動機（光ビームスキャン手段） １２ 光軸機構部（光ビームスキャン手段）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２台の送受信装置が互いに光ビームによ
   る通信を行なう光空間伝送装置において、 上記２台の送受信装置はそれぞれ、 自己の光ビームの送信方向を順次変化させる光ビームス
   キャン手段と、 対向する相手の送受信装置から送出された光ビームを受
   信する受信手段と、 上記自己の光ビームの現在の送信方向を表す光軸データ
   と、上記受信手段によって受信された光ビームに付加さ
   れた上記対向する相手の送受信装置の光軸データとを上
   記自己の光ビームに付加する光軸データ付加手段とを備
   えたことを特徴とする光空間伝送装置。