JPH05289003A - 光空間伝送装置 - Google Patents
光空間伝送装置Info
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- JPH05289003A JPH05289003A JP4117945A JP11794592A JPH05289003A JP H05289003 A JPH05289003 A JP H05289003A JP 4117945 A JP4117945 A JP 4117945A JP 11794592 A JP11794592 A JP 11794592A JP H05289003 A JPH05289003 A JP H05289003A
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- light beam
- angle
- optical
- transmission device
- rotating
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-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/11—Arrangements specific to free-space transmission, i.e. transmission through air or vacuum
- H04B10/112—Line-of-sight transmission over an extended range
- H04B10/1123—Bidirectional transmission
- H04B10/1125—Bidirectional transmission using a single common optical path
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K41/00—Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
- H02K41/02—Linear motors; Sectional motors
- H02K41/03—Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors
- H02K41/031—Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors of the permanent magnet type
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】所定の方向に出射される光ビームを簡易な構成
かつ容易に光軸調整できるようにする。 【構成】入射位置検出手段とその検出結果に基づく、リ
ニアモータ３２及び３５の駆動信号を送出する駆動回路
を内部に有する鏡筒２を基台３１上に支持する。ステー
タ部３２Ａは基台に固定され、ロータ部３２Ｂには支持
部材３４が固定されている。リニアモータ３２を回転駆
動することにより、鏡筒の光学系に対して直交する、鉛
直方向の回転軸を中心として支持部材を矢印ａ方向又は
逆方向に回動する。また、支持部材にはステータ部３５
Ａが固定されており、ロータ部３５Ｂには鏡筒が固定さ
れている。リニアモータ３５を回転駆動することによ
り、鏡筒の光学系に対して直交する、水平方向の回転軸
３７を中心として、鏡筒を矢印ｂ方向又は逆方向に回動
する。
かつ容易に光軸調整できるようにする。 【構成】入射位置検出手段とその検出結果に基づく、リ
ニアモータ３２及び３５の駆動信号を送出する駆動回路
を内部に有する鏡筒２を基台３１上に支持する。ステー
タ部３２Ａは基台に固定され、ロータ部３２Ｂには支持
部材３４が固定されている。リニアモータ３２を回転駆
動することにより、鏡筒の光学系に対して直交する、鉛
直方向の回転軸を中心として支持部材を矢印ａ方向又は
逆方向に回動する。また、支持部材にはステータ部３５
Ａが固定されており、ロータ部３５Ｂには鏡筒が固定さ
れている。リニアモータ３５を回転駆動することによ
り、鏡筒の光学系に対して直交する、水平方向の回転軸
３７を中心として、鏡筒を矢印ｂ方向又は逆方向に回動
する。
Description
【０００１】
【目次】以下の順序で本発明を説明する。 産業上の利用分野 従来の技術（図６及び図７） 発明が解決しようとする課題（図６及び図７） 課題を解決するための手段（図１） 作用（図１） 実施例（図１〜図５） 発明の効果
【０００２】
【産業上の利用分野】本発明は光空間伝送装置に関し、
特に空間を伝送する光ビームを媒介して所望の情報を伝
送する光空間伝送装置に適用して好適なものである。
特に空間を伝送する光ビームを媒介して所望の情報を伝
送する光空間伝送装置に適用して好適なものである。
【０００３】
【従来の技術】従来、この種の光空間伝送装置において
は、空間を伝送する光ビームを介して伝送対象との間で
所望の情報信号を送受し得るようになされたものが提案
されている（特開平1-305734号公報) 。
は、空間を伝送する光ビームを介して伝送対象との間で
所望の情報信号を送受し得るようになされたものが提案
されている（特開平1-305734号公報) 。
【０００４】すなわち図６に示すように、光空間伝送装
置１においては、レーザダイオードＬＤを所定の情報信
号で駆動し、当該レーザダイオードＬＤから所定偏波面
の光ビームＬＡ１を射出する。
置１においては、レーザダイオードＬＤを所定の情報信
号で駆動し、当該レーザダイオードＬＤから所定偏波面
の光ビームＬＡ１を射出する。
【０００５】レンズＬ１は、当該光ビームＬＡ１を平行
光線に変換した後、偏光ビームスプリツタ７を透過さ
せ、レンズＬ２及びＬ３を介して伝送対象に送出する。
これにより光空間伝送装置１は、所定偏光面の光ビーム
ＬＡ１を伝送対象に送出するようになされている。
光線に変換した後、偏光ビームスプリツタ７を透過さ
せ、レンズＬ２及びＬ３を介して伝送対象に送出する。
これにより光空間伝送装置１は、所定偏光面の光ビーム
ＬＡ１を伝送対象に送出するようになされている。
【０００６】レンズＬ３は、伝送対象から到来する光ビ
ームＬＡ２を受光し、レンズＬ２を介して偏光ビームス
プリツタ７に導く。ここで伝送対象においては、光ビー
ムＬＡ１に対して偏波面が直交する光ビームＬＡ２を射
出するようになされている。これにより光空間伝送装置
１は、偏光ビームスプリツタ７で光ビームＬＡ２を反射
した後、当該光ビームＬＡ２をハーフミラー８、レンズ
Ｌ４を介して受光素子ＰＤに集光する。これにより光空
間伝送装置１においては、伝送対象から到来する光ビー
ムＬＡ２を受光して情報を受信し得るようになされてい
る。
ームＬＡ２を受光し、レンズＬ２を介して偏光ビームス
プリツタ７に導く。ここで伝送対象においては、光ビー
ムＬＡ１に対して偏波面が直交する光ビームＬＡ２を射
出するようになされている。これにより光空間伝送装置
１は、偏光ビームスプリツタ７で光ビームＬＡ２を反射
した後、当該光ビームＬＡ２をハーフミラー８、レンズ
Ｌ４を介して受光素子ＰＤに集光する。これにより光空
間伝送装置１においては、伝送対象から到来する光ビー
ムＬＡ２を受光して情報を受信し得るようになされてい
る。
【０００７】またハーフミラー８に到来した光ビームＬ
Ａ２はレンズＬ５を介して入射位置検出素子ＰＳＤに入
射され、当該入射位置検出素子ＰＳＤにおける入射位置
を入射位置検出回路４において検出する。当該入射位置
検出回路４は入射位置検出素子ＰＳＤを介して光ビーム
ＬＡ２の入射位置を検出し、目標とする入射位置からの
ずれ量を偏差電圧信号ＳDET として駆動回路５に送出す
る。
Ａ２はレンズＬ５を介して入射位置検出素子ＰＳＤに入
射され、当該入射位置検出素子ＰＳＤにおける入射位置
を入射位置検出回路４において検出する。当該入射位置
検出回路４は入射位置検出素子ＰＳＤを介して光ビーム
ＬＡ２の入射位置を検出し、目標とする入射位置からの
ずれ量を偏差電圧信号ＳDET として駆動回路５に送出す
る。
【０００８】駆動回路５は当該偏差電圧信号ＳDET に基
づいて駆動信号ＳDRV をアクチユエータ６に送出するこ
とにより当該アクチユエータ６を駆動し、これによりレ
ンズＬ２を駆動して光ビームＬＡ２の入射位置をサーボ
制御するようになされている。
づいて駆動信号ＳDRV をアクチユエータ６に送出するこ
とにより当該アクチユエータ６を駆動し、これによりレ
ンズＬ２を駆動して光ビームＬＡ２の入射位置をサーボ
制御するようになされている。
【０００９】また図７に示すように、駆動回路５から出
力される駆動信号ＳDRV は鏡筒２を上下又は左右方向に
回動するためのモータＭ１に出力され、これにより当該
モータＭ１の出力軸に固定されたウオームギアＧ１及び
鏡筒２に設けられたギアＧ２を介して鏡筒２を駆動す
る。従つて当該鏡筒２を上下左右方向に回動するような
サーボ制御をすることにより、光ビームＬＡ２の入射位
置を制御することができる。
力される駆動信号ＳDRV は鏡筒２を上下又は左右方向に
回動するためのモータＭ１に出力され、これにより当該
モータＭ１の出力軸に固定されたウオームギアＧ１及び
鏡筒２に設けられたギアＧ２を介して鏡筒２を駆動す
る。従つて当該鏡筒２を上下左右方向に回動するような
サーボ制御をすることにより、光ビームＬＡ２の入射位
置を制御することができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】ところで図６の方法で
は、大口径のレンズＬ３に対して内部光学系の光軸を自
動的にずらすことにより空間伝送路中で、光ビームＬＡ
１と光ビームＬＡ２の角度を一致させていた。この方法
では、光学系内部の小さなレンズを動かすので追従性は
比較的よいが、光ビームと光学系がずれるので、光学系
（大口径レンズＬ３）画角に対する要求（収差量）が厳
しくなり、レンズ群の枚数増加等構成が複雑化する問題
があつた。
は、大口径のレンズＬ３に対して内部光学系の光軸を自
動的にずらすことにより空間伝送路中で、光ビームＬＡ
１と光ビームＬＡ２の角度を一致させていた。この方法
では、光学系内部の小さなレンズを動かすので追従性は
比較的よいが、光ビームと光学系がずれるので、光学系
（大口径レンズＬ３）画角に対する要求（収差量）が厳
しくなり、レンズ群の枚数増加等構成が複雑化する問題
があつた。
【００１１】さらにウオームギアＧ１及びギアＧ２を介
してモータＭ１の回転力を鏡筒２に伝達する方法を用い
ているため、当該光空間伝送装置１の光軸が外乱によつ
て変化した際に、その変化量分すべてに対して補正をか
けなければならず、サーボを短時間で行うことが困難な
問題があつた。
してモータＭ１の回転力を鏡筒２に伝達する方法を用い
ているため、当該光空間伝送装置１の光軸が外乱によつ
て変化した際に、その変化量分すべてに対して補正をか
けなければならず、サーボを短時間で行うことが困難な
問題があつた。
【００１２】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、一段と簡易な構成かつ短時間、さらには一段と小さ
な駆動力で光軸調整のサーボをかけることができる光空
間伝送装置を提案しようとするものである。
で、一段と簡易な構成かつ短時間、さらには一段と小さ
な駆動力で光軸調整のサーボをかけることができる光空
間伝送装置を提案しようとするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め第１の発明においては、所定の方向に出射される光ビ
ームＬＡ１の角度を制御する光空間伝送装置３０におい
て、少なくとも光源及び当該光源から発する光ビームＬ
Ａ１を空間伝送路に出射する光学系を格納する剛体２
と、剛体２を支持する装置筐体３１に対して光ビームＬ
Ａ１に垂直な面内の独立な２軸で剛体２を自由に回動す
る回動手段３２、３５とを備え、剛体２を回動するため
の回動力を非接触で剛体２に与えるようにする。
め第１の発明においては、所定の方向に出射される光ビ
ームＬＡ１の角度を制御する光空間伝送装置３０におい
て、少なくとも光源及び当該光源から発する光ビームＬ
Ａ１を空間伝送路に出射する光学系を格納する剛体２
と、剛体２を支持する装置筐体３１に対して光ビームＬ
Ａ１に垂直な面内の独立な２軸で剛体２を自由に回動す
る回動手段３２、３５とを備え、剛体２を回動するため
の回動力を非接触で剛体２に与えるようにする。
【００１４】また第２の発明においては、回動手段３
２、３５はリニアモータでなるようにする。
２、３５はリニアモータでなるようにする。
【００１５】また第３の発明においては、所定の方向に
出射される光ビームＬＡ１の角度を制御する光空間伝送
装置３０において、少なくとも光源及び当該光源から発
する光ビームＬＡ１を空間伝送路に出射する光学系を格
納する剛体２を、光ビームＬＡ１の角度を制御する方向
に回動する回動手段３２、３５と、角度を検出する角度
検出光学部ＰＳＤ、４の検出結果に比例する電流を回動
手段３２、３５に与える電流駆動回路５とを備えるよう
にする。
出射される光ビームＬＡ１の角度を制御する光空間伝送
装置３０において、少なくとも光源及び当該光源から発
する光ビームＬＡ１を空間伝送路に出射する光学系を格
納する剛体２を、光ビームＬＡ１の角度を制御する方向
に回動する回動手段３２、３５と、角度を検出する角度
検出光学部ＰＳＤ、４の検出結果に比例する電流を回動
手段３２、３５に与える電流駆動回路５とを備えるよう
にする。
【００１６】また第４の発明においては、所定の方向に
出射される光ビームＬＡ１の角度を制御する光空間伝送
装置３０において、少なくとも光源及び当該光源から発
する光ビームＬＡ１を空間伝送路に出射する光学系を格
納する剛体２を、光ビームＬＡ１の角度を制御する方向
に回動する回動手段３２、３５と、角度を検出する角度
検出光学部ＰＳＤ、４の検出結果に比例する電圧に回動
手段３２、３５に発生する逆起電圧を加えた電圧を回動
手段３２、３５に印加する印加手段５とを備えるように
する。
出射される光ビームＬＡ１の角度を制御する光空間伝送
装置３０において、少なくとも光源及び当該光源から発
する光ビームＬＡ１を空間伝送路に出射する光学系を格
納する剛体２を、光ビームＬＡ１の角度を制御する方向
に回動する回動手段３２、３５と、角度を検出する角度
検出光学部ＰＳＤ、４の検出結果に比例する電圧に回動
手段３２、３５に発生する逆起電圧を加えた電圧を回動
手段３２、３５に印加する印加手段５とを備えるように
する。
【００１７】
【作用】光学系を格納した剛体２を回動する際の回動力
を非接触で伝達することにより、外乱による剛体２の光
軸変化を圧縮することができる。従つて当該光軸調整の
ためのサーボを高速化し得ると共に、一段と小さな駆動
力によつて光軸を調整することができる。
を非接触で伝達することにより、外乱による剛体２の光
軸変化を圧縮することができる。従つて当該光軸調整の
ためのサーボを高速化し得ると共に、一段と小さな駆動
力によつて光軸を調整することができる。
【００１８】
【実施例】以下図面について、本発明の一実施例を詳述
する。
する。
【００１９】図７との対応部分に同一符号を付して示す
図１において、光空間伝送装置３０は図７において上述
した構成と同様の光学系及び入射位置検出手段ＰＳＤ、
４及び当該検出結果に基づいてリニアモータ３２及び３
５を駆動するための駆動信号ＳDRV を送出する駆動回路
５を内部に有する鏡筒２が基台３１上に支持されてい
る。すなわち基台３１上にはリニアモータ３２のステー
タ部３２Ａが固定され、さらに当該リニアモータ３２の
ロータ部３２Ｂには支持部材３４が固定されている。
図１において、光空間伝送装置３０は図７において上述
した構成と同様の光学系及び入射位置検出手段ＰＳＤ、
４及び当該検出結果に基づいてリニアモータ３２及び３
５を駆動するための駆動信号ＳDRV を送出する駆動回路
５を内部に有する鏡筒２が基台３１上に支持されてい
る。すなわち基台３１上にはリニアモータ３２のステー
タ部３２Ａが固定され、さらに当該リニアモータ３２の
ロータ部３２Ｂには支持部材３４が固定されている。
【００２０】従つて当該リニアモータ３２を回転駆動す
ることにより、鉛直方向の回転軸を中心として支持部材
３４を矢印ａ方向又はこれとは逆方向に回動することが
できる。この回転軸は鏡筒２の光学系に対して直交する
ようになされている。
ることにより、鉛直方向の回転軸を中心として支持部材
３４を矢印ａ方向又はこれとは逆方向に回動することが
できる。この回転軸は鏡筒２の光学系に対して直交する
ようになされている。
【００２１】また当該支持部材３４にはリニアモータ３
５のステータ部３５Ａが固定されており、さらに当該リ
ニアモータ３５のロータ部３５Ｂには鏡筒２が固定され
ている。
５のステータ部３５Ａが固定されており、さらに当該リ
ニアモータ３５のロータ部３５Ｂには鏡筒２が固定され
ている。
【００２２】従つて当該リニアモータ３５を回転駆動す
ることにより、水平方向の回転軸３７を中心として鏡筒
２を矢印ｂで示す方向又はこれとは逆方向に回動するこ
とができる。この回転軸は鏡筒２の光学系に対して直交
するようになされている。かくして光学系全体は基台３
１に対してジンバル動作し得るように構成されている。
ることにより、水平方向の回転軸３７を中心として鏡筒
２を矢印ｂで示す方向又はこれとは逆方向に回動するこ
とができる。この回転軸は鏡筒２の光学系に対して直交
するようになされている。かくして光学系全体は基台３
１に対してジンバル動作し得るように構成されている。
【００２３】ここでリニアモータ３５の構成を図２に示
す。すなわち図２においてリニアモータ３５はロータ部
３５Ｂに複数のマグネツト３５Ｃが同心円状に固定され
ており、当該マグネツト３５Ｃに対向する位置にステー
タ部３５Ａのコイル３５Ｄが設けられている。
す。すなわち図２においてリニアモータ３５はロータ部
３５Ｂに複数のマグネツト３５Ｃが同心円状に固定され
ており、当該マグネツト３５Ｃに対向する位置にステー
タ部３５Ａのコイル３５Ｄが設けられている。
【００２４】従つて図３に示すように、ステータ部３５
Ａのコイル３５Ｄに駆動電流を通電することにより、磁
界Ｂを横切る方向に駆動電流が通電され、これによりロ
ータ部３５Ｂが回転する。
Ａのコイル３５Ｄに駆動電流を通電することにより、磁
界Ｂを横切る方向に駆動電流が通電され、これによりロ
ータ部３５Ｂが回転する。
【００２５】またリニアモータ３２も同様の構成でな
り、これにより当該リニアモータ３２及び３５を回転駆
動することにより当該光空間伝送装置３０の光ビームＬ
Ａ１及びＬＡ２の光軸を３次元空間内で自由に変化させ
ることができる。
り、これにより当該リニアモータ３２及び３５を回転駆
動することにより当該光空間伝送装置３０の光ビームＬ
Ａ１及びＬＡ２の光軸を３次元空間内で自由に変化させ
ることができる。
【００２６】かくして当該光空間伝送装置３０の入射位
置検出素子ＰＳＤ（図６及び図７）において得られる偏
差電圧信号ＳDET に基づいて鏡筒２を駆動することによ
り、入射位置検出素子ＰＳＤに入射する光ビームＬＡ２
の入射位置を目標とする位置（すなわち伝送対象との間
で光ビームを送受し得る位置）に調整することができ
る。
置検出素子ＰＳＤ（図６及び図７）において得られる偏
差電圧信号ＳDET に基づいて鏡筒２を駆動することによ
り、入射位置検出素子ＰＳＤに入射する光ビームＬＡ２
の入射位置を目標とする位置（すなわち伝送対象との間
で光ビームを送受し得る位置）に調整することができ
る。
【００２７】本構成では、外乱の平行移動の成分が、光
学系の回転成分に変換されないようリニアモータの２つ
の回転軸は、光学系のバランスが取れる軸と一致させて
いる。
学系の回転成分に変換されないようリニアモータの２つ
の回転軸は、光学系のバランスが取れる軸と一致させて
いる。
【００２８】光空間伝送の場合、光ビームずれに寄与す
るのは回転成分がほとんどすべてであり、外乱の回転成
分（直交する３つの回転軸のうち光学系の光軸と一致す
る軸は無視してよい）のみ圧縮すればよい。
るのは回転成分がほとんどすべてであり、外乱の回転成
分（直交する３つの回転軸のうち光学系の光軸と一致す
る軸は無視してよい）のみ圧縮すればよい。
【００２９】ここでリニアモータ３２及び３５は、ロー
タ３２Ｂ、３５Ｂとステータ部３２Ａ、３２Ｂはベアリ
ングを介して接続されているので、すべりが非常に良い
状態となつている。基台３１に外乱によつて回転角加速
度が生じた場合、その値がしきい値を越えるとスリツプ
を起こして、ロータ側すなわち光学系に加わる加速度は
格段的に小さな量となる（リニアモータ３２及び３５共
にステータ側が基台３１と固定され、ロータ側が光学系
と固定されていると考えて良い）。
タ３２Ｂ、３５Ｂとステータ部３２Ａ、３２Ｂはベアリ
ングを介して接続されているので、すべりが非常に良い
状態となつている。基台３１に外乱によつて回転角加速
度が生じた場合、その値がしきい値を越えるとスリツプ
を起こして、ロータ側すなわち光学系に加わる加速度は
格段的に小さな量となる（リニアモータ３２及び３５共
にステータ側が基台３１と固定され、ロータ側が光学系
と固定されていると考えて良い）。
【００３０】装置筐体（基台３１）に回転角加速度が加
わつても光学系の光ビームＬＡ１の出射すべき方向は変
わらないので、光学系は回転方向に関して静止していれ
ばよい。従つてリニアモータ３２及び３５の電磁力で角
度補正を行う場合も光学系は静止するように制御され
る。
わつても光学系の光ビームＬＡ１の出射すべき方向は変
わらないので、光学系は回転方向に関して静止していれ
ばよい。従つてリニアモータ３２及び３５の電磁力で角
度補正を行う場合も光学系は静止するように制御され
る。
【００３１】ここでリニアモータ３２及び３５に上記ス
リツプが生じると、光学系は静止しようとするので、角
度補正制御効果の一部を寄与することになる。実際には
このスリツプによる寄与が大きいので、リニアモータに
要求される電磁力、追従性はスリツプがないと想定した
場合（すなわちギアを介して駆動する場合）よりも大幅
に低いものになり、リニアモータを小さくでき、また消
費電力も少なくて済む。
リツプが生じると、光学系は静止しようとするので、角
度補正制御効果の一部を寄与することになる。実際には
このスリツプによる寄与が大きいので、リニアモータに
要求される電磁力、追従性はスリツプがないと想定した
場合（すなわちギアを介して駆動する場合）よりも大幅
に低いものになり、リニアモータを小さくでき、また消
費電力も少なくて済む。
【００３２】図４は、上記スリツプによる角度補正制御
効果の外乱圧縮比を説明するためのリニアモータのモデ
ルである。ステータが角加速度αw で回転する時、ロー
タに発生するトルクＴ1 は、次式
効果の外乱圧縮比を説明するためのリニアモータのモデ
ルである。ステータが角加速度αw で回転する時、ロー
タに発生するトルクＴ1 は、次式
【数１】 によつて表される。ここでｍはロータに固定されている
光学系の質量、ｇは重力加速度、μはベアリングのイン
ナーアウター間の摩擦係数、ｒは回転中心からベアリン
グ玉中心までの距離を表す。
光学系の質量、ｇは重力加速度、μはベアリングのイン
ナーアウター間の摩擦係数、ｒは回転中心からベアリン
グ玉中心までの距離を表す。
【００３３】またロータ側の慣性力Ｔ2 は次式
【数２】 によつて表される。ここでＩはロータに固定されている
光学系の質量、形状によつて決まる慣性モーメント、α
w は角度速度を表す。
光学系の質量、形状によつて決まる慣性モーメント、α
w は角度速度を表す。
【００３４】ここで、Ｔ1 ＜Ｔ2 となるような角加速度
の場合、ロータはステータと共に動き、スリツプはせず
加速度αw で動く。Ｔ1 ≧Ｔ2 となるような角加速度を
持つた外乱の場合、ロータはスリツプを起こし、加速度
αr で動く。この加速度αr は次式
の場合、ロータはステータと共に動き、スリツプはせず
加速度αw で動く。Ｔ1 ≧Ｔ2 となるような角加速度を
持つた外乱の場合、ロータはスリツプを起こし、加速度
αr で動く。この加速度αr は次式
【数３】 によつて表される。この場合の外乱圧縮率ηは次式
【数４】 によつて表される。
【００３５】ここで、具体的な値を代入して圧縮率ηの
値を求める。すなわちｍ＝1[Kg] 、Ｉ＝0.005[Kgm]、ｇ
＝9.8[m/sec2] 、μ＝0.0013、ｒ＝0.0125[m] とすると
値を求める。すなわちｍ＝1[Kg] 、Ｉ＝0.005[Kgm]、ｇ
＝9.8[m/sec2] 、μ＝0.0013、ｒ＝0.0125[m] とすると
【数５】 となる。このとき加速度αr は、
【数６】 となる。
【００３６】また外乱が角度振幅±１°、周波数１Hzの
正弦振動とすると、最大角加速度αwmaxは、
正弦振動とすると、最大角加速度αwmaxは、
【数７】 となり、ロータ側の慣性力Ｔ2 は次式
【数８】 となる。
【００３７】この場合の圧縮率ηは
【数９】 となり、非常に高い圧縮効果が得られる。
【００３８】大口径レンズの直径を10〔cm〕、１〔Km〕
先のビーム直径を40〔cm〕とすると、光学部の角度ずれ
は0.01°以内であれば良いので、±１°１Hzの外乱であ
れば、必要な圧縮率は40〔dB〕となる。スリツプにより
26〔dB〕圧縮されるので、制御系に要求される圧縮率は
13〔dB〕で済み、上記イナーシヤを持つ光学系であれば
充分実現できる値である。スリツプによる圧縮は、外乱
の周波数に対して12〔dB/Oct〕で大きくなるので制御系
に要求される圧縮率の周波数特性も実現し得るものであ
る。
先のビーム直径を40〔cm〕とすると、光学部の角度ずれ
は0.01°以内であれば良いので、±１°１Hzの外乱であ
れば、必要な圧縮率は40〔dB〕となる。スリツプにより
26〔dB〕圧縮されるので、制御系に要求される圧縮率は
13〔dB〕で済み、上記イナーシヤを持つ光学系であれば
充分実現できる値である。スリツプによる圧縮は、外乱
の周波数に対して12〔dB/Oct〕で大きくなるので制御系
に要求される圧縮率の周波数特性も実現し得るものであ
る。
【００３９】スリツプを起こす範囲において上記圧縮率
は、ｒ、μに比例し、外乱の角度振幅、周波数の自乗、
及びイナーシヤＩに反比例する。よつてｒ、μはできる
だけ小さくし、Ｉは大きくした方がすべりの圧縮率の点
で有利であるが、Ｉを大きくするとリニアモータで制御
する際電磁力がそれだけ多く必要となる。また、追従性
も悪くなるのでその影響も含めた設計が必要となる。な
お、周波数１Hzとするとスリツプを起こす角度振幅は±
0.046 °である。
は、ｒ、μに比例し、外乱の角度振幅、周波数の自乗、
及びイナーシヤＩに反比例する。よつてｒ、μはできる
だけ小さくし、Ｉは大きくした方がすべりの圧縮率の点
で有利であるが、Ｉを大きくするとリニアモータで制御
する際電磁力がそれだけ多く必要となる。また、追従性
も悪くなるのでその影響も含めた設計が必要となる。な
お、周波数１Hzとするとスリツプを起こす角度振幅は±
0.046 °である。
【００４０】これまでスリツプによる外乱圧縮効果につ
いて述べたが、リニアモータ３２、３５ではコイルが動
くと逆起電圧が発生し、この逆起電圧に起因する電流が
流れるとロータとステータ間に推力Ｆb が発生する。よ
つてロータにはスリツプの際発生する上記トルクＴ1 だ
けでなく、推力Ｆb も加わるのでその結果、上記圧縮効
果は悪化する。例えばコイルが開放されている場合に
は、逆起電圧が発生しても電流が流れないため逆起電圧
に起因する推力の発生はない。
いて述べたが、リニアモータ３２、３５ではコイルが動
くと逆起電圧が発生し、この逆起電圧に起因する電流が
流れるとロータとステータ間に推力Ｆb が発生する。よ
つてロータにはスリツプの際発生する上記トルクＴ1 だ
けでなく、推力Ｆb も加わるのでその結果、上記圧縮効
果は悪化する。例えばコイルが開放されている場合に
は、逆起電圧が発生しても電流が流れないため逆起電圧
に起因する推力の発生はない。
【００４１】図５は、コイルの等価回路を示したもので
あり、次式
あり、次式
【数１０】 はコイルの電流−電圧方程式である。ここで、Ｌをコイ
ルのインダクタンス、Ｉ(t) をコイルに流れる電流、Ｅ
(t)をコイルの入力電圧、ｎをコイルの巻数、Ｂを磁束
密度、ｌを磁界中のコイルの長さ、ｖ(t) をロータとス
テータ間の速度とすると、（１０）式によりコイルに流
れる電流Ｉ(t) が定まり、フレミングの法則よりコイル
に働く推力Ｆは次式
ルのインダクタンス、Ｉ(t) をコイルに流れる電流、Ｅ
(t)をコイルの入力電圧、ｎをコイルの巻数、Ｂを磁束
密度、ｌを磁界中のコイルの長さ、ｖ(t) をロータとス
テータ間の速度とすると、（１０）式によりコイルに流
れる電流Ｉ(t) が定まり、フレミングの法則よりコイル
に働く推力Ｆは次式
【数１１】 によつて表される。
【００４２】制御をかける際、偏差に比例した電圧をコ
イルに与える電圧駆動を行うと、コイルに流れる電圧は
（１０）式で示すように、制御偏差に比例した電流と逆
起電圧に起因する電流が流れ、制御特性を悪化させる。
イルに与える電圧駆動を行うと、コイルに流れる電圧は
（１０）式で示すように、制御偏差に比例した電流と逆
起電圧に起因する電流が流れ、制御特性を悪化させる。
【００４３】この方法では、コイル直前に電流駆動回路
を設け、制御偏差に比例した電流をコイルに流す方法で
この逆起電圧に起因する電流の発生を押さえ、制御特性
の悪化を防止している。この場合逆起電圧が発生しても
コイルに流れる電流は変わらない。またコイルにかける
電圧を次式
を設け、制御偏差に比例した電流をコイルに流す方法で
この逆起電圧に起因する電流の発生を押さえ、制御特性
の悪化を防止している。この場合逆起電圧が発生しても
コイルに流れる電流は変わらない。またコイルにかける
電圧を次式
【数１２】 のようにする。この（１２）式を（１０）式に代入すれ
ばわかるように、コイルに流れる電流の逆起電圧による
寄与分はキヤンセルされる。
ばわかるように、コイルに流れる電流の逆起電圧による
寄与分はキヤンセルされる。
【００４４】（１２）式のように電圧を発生させるため
には、ｖ（ｔ）を知る必要があるが、ロータとステータ
間の速度を検出する速度センサを取り付ければよい。又
は、ロータとステータそれぞれに角速度センサを取り付
け、２つの角速度も差をとつても良い。
には、ｖ（ｔ）を知る必要があるが、ロータとステータ
間の速度を検出する速度センサを取り付ければよい。又
は、ロータとステータそれぞれに角速度センサを取り付
け、２つの角速度も差をとつても良い。
【００４５】以上の構成によれば、光空間伝送装置３０
は鏡筒２がリニアモータ３２及び３５によつて直接回動
されるようになされていることにより、従来のようなギ
アＧ１及びＧ２（図７）を介して駆動するようになされ
た方法に比して、外乱が加わつた際の鏡筒２の動きを少
なくすることができる。従つて当該外乱に対するサーボ
量を少なくすることができ、この分当該光空間伝送装置
３０の光軸合わせを一段と容易にすることができる。
は鏡筒２がリニアモータ３２及び３５によつて直接回動
されるようになされていることにより、従来のようなギ
アＧ１及びＧ２（図７）を介して駆動するようになされ
た方法に比して、外乱が加わつた際の鏡筒２の動きを少
なくすることができる。従つて当該外乱に対するサーボ
量を少なくすることができ、この分当該光空間伝送装置
３０の光軸合わせを一段と容易にすることができる。
【００４６】なお上述の実施例においては、鏡筒２を回
動する回動手段としてリニアモータ３２、３５を用いた
場合について述べたが、本発明はこれに限らず、他の種
々の構成のモータを広く適用することができる。
動する回動手段としてリニアモータ３２、３５を用いた
場合について述べたが、本発明はこれに限らず、他の種
々の構成のモータを広く適用することができる。
【００４７】
【発明の効果】上述のように本発明によれば、光ビーム
角度ずれの補正範囲の制約が光学系（レンズ）の画角と
無関係にし得ることにより、±１°を越えて、大きく取
れる。その結果、光空間伝送装置の使用環境の制約（揺
れの角度量）を少なくすることができる。また画角に対
する要求を低くできるので、光学系の構成を簡略化する
ことができる。またすべりによる角度揺れ圧縮効果があ
るので、スリツプ機構を持たないギアモータ等を用いる
構成に比べて制御量が小さくて済む。その結果、消費電
力を少なくすることができる。また光学系の部品点数を
光ビームの送信受信に必要な最小限に構成することがで
き、その分構成を簡略化することができる。また、光学
系内部での損失も減るのでシステムパワーマージンを向
上することができる。
角度ずれの補正範囲の制約が光学系（レンズ）の画角と
無関係にし得ることにより、±１°を越えて、大きく取
れる。その結果、光空間伝送装置の使用環境の制約（揺
れの角度量）を少なくすることができる。また画角に対
する要求を低くできるので、光学系の構成を簡略化する
ことができる。またすべりによる角度揺れ圧縮効果があ
るので、スリツプ機構を持たないギアモータ等を用いる
構成に比べて制御量が小さくて済む。その結果、消費電
力を少なくすることができる。また光学系の部品点数を
光ビームの送信受信に必要な最小限に構成することがで
き、その分構成を簡略化することができる。また、光学
系内部での損失も減るのでシステムパワーマージンを向
上することができる。
【図１】本発明による光空間伝送装置の一実施例を示す
斜視図である。
斜視図である。
【図２】鏡筒を回動するためのリニアモータの構成を示
す略線的斜視図である。
す略線的斜視図である。
【図３】リニアモータの駆動原理の説明に供する断面図
である。
である。
【図４】リニアモータ及び鏡筒の係合状態を示す略線図
である。
である。
【図５】リニアモータを駆動するための等価回路を示す
接続図である。
接続図である。
【図６】従来の光空間伝送装置を示す略線図である。
【図７】従来の光空間伝送装置を示す略線図である。
１、３０……光空間伝送装置、２……鏡筒、４……入射
位置検出回路、５……駆動回路、３１……基台、３２、
３５……リニアモータ、３２Ａ、３５Ａ……ステータ
部、３２Ｂ、３５Ｂ……ロータ部、３５Ｃ……マグネツ
ト、３５Ｄ……コイル、ＰＳＤ……入射位置検出素子。
位置検出回路、５……駆動回路、３１……基台、３２、
３５……リニアモータ、３２Ａ、３５Ａ……ステータ
部、３２Ｂ、３５Ｂ……ロータ部、３５Ｃ……マグネツ
ト、３５Ｄ……コイル、ＰＳＤ……入射位置検出素子。
Claims (4)
- 【請求項１】所定の方向に出射される光ビームの角度を
制御する光空間伝送装置において、 少なくとも光源及び当該光源から発する光ビームを空間
伝送路に出射する光学系を格納する剛体と、 上記剛体を支持する装置筐体に対して上記光ビームに垂
直な面内の独立な２軸で上記剛体を自由に回動する回動
手段とを具え、上記剛体を回動するための回動力を非接
触で上記剛体に与えるようにしたことを特徴とする光空
間伝送装置。 - 【請求項２】上記回動手段はリニアモータでなることを
特徴とする請求項１の光空間伝送装置。 - 【請求項３】所定の方向に出射される光ビームの角度を
制御する光空間伝送装置において、 少なくとも光源及び当該光源から発する光ビームを空間
伝送路に出射する光学系を格納する剛体を、上記光ビー
ムの角度を制御する方向に回動する回動手段と、 上記角度を検出する角度検出光学部の検出結果に比例す
る電流を上記回動手段に与える電流駆動回路とを具える
ことを特徴とする光空間伝送装置。 - 【請求項４】所定の方向に出射される光ビームの角度を
制御する光空間伝送装置において、 少なくとも光源及び当該光源から発する光ビームを空間
伝送路に出射する光学系を格納する剛体を、上記光ビー
ムの角度を制御する方向に回動する回動手段と、 上記角度を検出する角度検出光学部の検出結果に比例す
る電圧に上記回動手段に発生する逆起電圧を加えた電圧
を上記回動手段に印加する印加手段とを具えることを特
徴とする光空間伝送装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4117945A JPH05289003A (ja) | 1992-04-11 | 1992-04-11 | 光空間伝送装置 |
| US08/043,734 US5367398A (en) | 1992-04-11 | 1993-04-07 | Optical atmospheric link system |
| EP93302840A EP0566352B1 (en) | 1992-04-11 | 1993-04-13 | Optical atmospheric link system |
| DE69313910T DE69313910T2 (de) | 1992-04-11 | 1993-04-13 | Optische atmosphärische Strecke |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4117945A JPH05289003A (ja) | 1992-04-11 | 1992-04-11 | 光空間伝送装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05289003A true JPH05289003A (ja) | 1993-11-05 |
Family
ID=14724123
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4117945A Pending JPH05289003A (ja) | 1992-04-11 | 1992-04-11 | 光空間伝送装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5367398A (ja) |
| EP (1) | EP0566352B1 (ja) |
| JP (1) | JPH05289003A (ja) |
| DE (1) | DE69313910T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013080625A1 (ja) * | 2011-11-30 | 2013-06-06 | 三洋電機株式会社 | ミラーアクチュエータ、ビーム照射装置およびレーザレーダ |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB9401643D0 (en) * | 1994-01-28 | 1994-03-23 | Lee Communications Ltd | Data transmission system |
| JPH07218862A (ja) * | 1994-02-04 | 1995-08-18 | Canon Inc | 空間光伝送装置 |
| US6118131A (en) * | 1998-05-11 | 2000-09-12 | Astro Terra Corporation | Directional optics for a system for directing a laser beam toward an active area |
| US6091074A (en) * | 1998-05-11 | 2000-07-18 | Astroterra Corporation | System for directing a laser beam toward an active area |
| AU2002344296A1 (en) | 2001-05-30 | 2002-12-09 | Fiberyard, Inc. | Optical beam steering device |
| US6681649B2 (en) * | 2002-04-03 | 2004-01-27 | Honeywell International Inc. | Inertial control and measurement system |
| US6679467B1 (en) * | 2003-02-05 | 2004-01-20 | Donald G. Softness | Cylinder mount with three degrees of freedom |
| GB0411859D0 (en) * | 2004-05-27 | 2004-06-30 | Fire Beam Company The Ltd | A light beam smoke detector |
| WO2010128478A1 (de) * | 2009-05-06 | 2010-11-11 | Synopta Gmbh | Hybridkommunikationsvorrichtung für eine hochratige datenübertragung zwischen beweglichen und/oder feststehenden plattformen |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5995741A (ja) * | 1982-11-25 | 1984-06-01 | Toshiba Corp | 空間伝播ネツトワ−ク用送受信装置 |
| US4731669A (en) * | 1985-06-18 | 1988-03-15 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Camera apparatus with movably supported lens barrel |
| US4879764A (en) * | 1987-05-28 | 1989-11-07 | Laser Communications, Inc. | Apparatus and method for alignment of fixed communication laser stations |
| US4882772A (en) * | 1987-07-23 | 1989-11-21 | Telescript Industries, Inc. | Electro-optical light beam signal transmission system |
| JP2705104B2 (ja) * | 1988-05-20 | 1998-01-26 | ソニー株式会社 | 送信装置 |
| JPH02162848A (ja) * | 1988-12-15 | 1990-06-22 | Matsushita Electric Works Ltd | 光空間伝送ユニット |
| US5060304A (en) * | 1989-12-26 | 1991-10-22 | Cubic Corporation | Alignment acquiring, optical beam communication link |
-
1992
- 1992-04-11 JP JP4117945A patent/JPH05289003A/ja active Pending
-
1993
- 1993-04-07 US US08/043,734 patent/US5367398A/en not_active Expired - Lifetime
- 1993-04-13 EP EP93302840A patent/EP0566352B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1993-04-13 DE DE69313910T patent/DE69313910T2/de not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013080625A1 (ja) * | 2011-11-30 | 2013-06-06 | 三洋電機株式会社 | ミラーアクチュエータ、ビーム照射装置およびレーザレーダ |
| CN104024918A (zh) * | 2011-11-30 | 2014-09-03 | 三洋电机株式会社 | 反射镜致动器、光束照射装置及激光雷达 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5367398A (en) | 1994-11-22 |
| DE69313910T2 (de) | 1998-02-12 |
| DE69313910D1 (de) | 1997-10-23 |
| EP0566352B1 (en) | 1997-09-17 |
| EP0566352A1 (en) | 1993-10-20 |
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