JPH06152516A - 光空間伝送装置 - Google Patents

光空間伝送装置

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JPH06152516A
JPH06152516A JP4324950A JP32495092A JPH06152516A JP H06152516 A JPH06152516 A JP H06152516A JP 4324950 A JP4324950 A JP 4324950A JP 32495092 A JP32495092 A JP 32495092A JP H06152516 A JPH06152516 A JP H06152516A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
frequency
signal
optical
video signal
pilot signal
Prior art date
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Pending
Application number
JP4324950A
Other languages
English (en)
Inventor
Seizaburou Idekura
靖三郎 出藏
Tetsuo Sakanaka
徹雄 坂中
Haruo Konno
晴夫 今野
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 相互変調二次歪みによる影響を抑え、角度ず
れ情報の精度を向上した光空間伝送装置を提供すること
にある。 【構成】 映像信号S1はパイロット信号と重畳されて電
気光変換部4から光信号として出射される。電気光変換
部4の光路上には、第1のビームスプリッタ5、ミラー
角度駆動機構部6、レンズ系7が設けられている。ま
た、相手装置からの信号は第2のビームスプリッタ8を
反射し、2分割されて主信号受光部9及び角度誤差検出
部10に入射する。角度誤差検出部10の出力は増幅器
11を介して周波数復調部12に接続され、増幅器11
の出力はミラー駆動制御部13を介してミラー角度駆動
機構部6に接続されている。ここで、パイロット信号の
周波数範囲を本信号より低く、映像信号に妨害を与えな
いように限定することにより、相互変調二次歪みによる
影響を抑え、かつ角度ずれ情報の精度を向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、遠隔地に対して映像信
号で搬送波を周波数変調した本信号を、光信号に変換し
て情報伝送を行う光空間伝送装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、光空間伝送装置においては送信側
では本信号にパイロット信号を重畳して送信し、受信側
ではこのパイロット信号を検波し、その際に送信光学系
の軸と受信光の到来方向との角度ずれの情報を検出し、
その情報により運転開始時の角度調整や運転中の角度補
正を行うことがある。
【0003】ここでパイロット信号を用いるのは、本信
号に比べて狭帯域で高感度の受信ができ、更に本信号が
微弱になった場合や本信号の入力がない場合でも、制御
機能を維持するためである。このような角度誤差検出用
に限らず、例えば自動利得制御(AGC)の制御信号検
出用としても、本信号にパイロット信号を重畳して伝送
する方法は従来から採用されている。しかし、それらは
本信号に相互変調歪みや二次歪みによる影響を与えない
ように、パイロット信号を本信号の周波数帯域よりも高
い周波数の正弦波とすることが一般的である。
【0004】光空間通信でパイロット信号によって角度
検出を行うことにより、運転開始時の角度調整や運転中
の角度補正を行う場合の角度検出は、集光された受信光
スポットを光検出器に照射し、そのスポット位置を検出
するという方法が一般に採用されている。この光検出器
にはPSDやCCDを用いるが、パイロット信号の周波
数が高い場合には応答速度に難点がある。そのため、応
答速度の速いフォトダイオードを複数個配列し、それら
の出力差を検出する方法が一般に採られており、この方
法は図8に示すように4つの象限にそれぞれ同じ特性の
光検出器を設け、受信光のスポット位置を各光検出器の
出力の和と差とから求めている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、光検出
器の応答速度を高速にするためには、接合容量を小さく
しなければならず、接合容量に伴って受光面積も小さく
なり、光検出器の検出範囲が狭くなる。また、光検出器
の受光感度を良好にするためにはその負荷抵抗を大きく
する必要があるが、負荷抵抗を大きくすると応答速度が
遅くなる。更に、パイロット信号の周波数が高い場合に
各光検出器間の電気的アイソレーションが小さくなるた
めに、角度誤差情報の精度が低下する。従って、パイロ
ット信号の周波数はできるだけ低いほうが好ましい。
【0006】伝送容量が少ない場合には、従来の方法で
もパイロット信号の周波数を低くすることは可能である
が、最近では大容量通信の要求が高まり、それを実施す
るためには本信号が占有する周波数の上限が高くなり、
従来の本信号とパイロット信号の周波数配列を行う方法
では、上述の問題点がある。
【0007】本発明の目的は、映像信号に妨害を与え
ず、かつ角度ずれ情報の精度が向上する光空間伝送装置
を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの第1の光空間伝送装置は、正弦波を発生する手段
と、映像信号で搬送波を周波数変調した電気信号に前記
正弦波をパイロット信号として重畳する手段と、合成さ
れた前記電気信号を光信号に変換する手段とを有する光
空間伝送装置において、前記映像信号で単一の搬送波を
周波数変調し、前記パイロット信号の周波数を前記映像
信号に含まれる周波数成分の最高周波数より高く、かつ
搬送波周波数と前記映像信号に含まれる周波数成分の最
高周波数との差より低くすることを特徴とする。
【0009】また、第2の光空間伝送装置は、正弦波を
発生する手段と、映像信号で搬送波を周波数変調した電
気信号に前記正弦波をパイロット信号として重畳する手
段と、合成された前記電気信号を光信号に変換する手段
とを有する光空間伝送装置において、前記映像信号で複
数の周波数の異なる搬送波を周波数変調し、前記パイロ
ット信号の周波数を前記映像信号に含まれる周波数成分
の最高周波数より高く、かつ最も低い搬送波周波数と前
記映像信号に含まれる周波数成分の最高周波数との差
と、複数の隣接する搬送波間の周波数差で最も小さい周
波数と前記映像信号に含まれる周波数成分の最高周波数
成分との差のうち、小さい方の差より低くすることを特
徴とする。
【0010】
【作用】上述の構成を有する光空間伝送装置は、本信号
よりも低い周波数で、かつ映像信号に妨害を与えないよ
うに、パイロット信号の周波数範囲を限定することによ
り、角度誤差検出部の光検出器の応答速度や感度及び各
検波器や検波回路の電気的アイソレーションの問題点を
改善する。
【0011】
【実施例】本発明を図1〜図7に図示の実施例に基づい
て詳細に説明する。図1は第1の実施例の構成図であ
り、映像信号S1が入力する周波数変調部1の出力は、パ
イロット信号発生部2が入力される合波部3に接続され
ている。更に、合波部3の出力は電気光変換部4に接続
され、光ビームを出射するようになっている。電気光変
換部4の光路上には第1のビームスプリッタ5が設けら
れ、第1のビームスプリッタ5の透過方向にはミラー角
度駆動機構部6が設けられている。ミラー角度駆動機構
部6の入出射光路上にはレンズ系7が設けられ、光ビー
ムを空間に送出するようになっている。また、第1のビ
ームスプリッタ5の反射方向には第2のビームスプリッ
タ8が設けられ、この第2のビームスプリッタ8の透過
方向には主信号受光部9が設けられ、反射方向には角度
誤差検出部10が設けられている。主信号受光部9の出
力は増幅器11を介して周波数復調部12に接続されて
いる。また、角度誤差検出部10の出力はミラー駆動制
御部13に接続され、ミラー角度駆動機構部6を制御す
るようになっている。
【0012】送信時において、映像信号S1で周波数変調
部1の内部で発生した搬送波を周波数変調し、合波部3
によってパイロット信号発生部2からのパイロット信号
と合成された後に、電気光変換部4によって光信号に変
換される。この光信号は第1のビームスプリッタ5を透
過し、ミラー角度駆動機構部6によって偏向され、レン
ズ系7により集光されて送信される。
【0013】受信時においては、相手装置から空間を送
られてきた信号は、レンズ系7、ミラー角度駆動機構部
6を介して第1のビームスプリッタ5を反射し、第2の
ビームスプリッタ8に入射して2分割される。第2のビ
ームスプリッタ8の透過光は主信号受光部9によって電
気信号に変換され、増幅器11によって増幅された後に
周波数復調部12によって復調され映像信号S2となる。
また、第2のビームスプリッタ8を反射した光ビームは
角度誤差検出部10によって電気信号に変換され、パイ
ロット信号のみが検出される。このパイロット信号は送
信受光系の軸と受信光の到来方向との光軸ずれ情報を生
成し、ミラー駆動制御部13はこの光軸ずれ情報に基づ
いてミラー角度駆動機構部6を駆動し、送信光学系の軸
と受信光の到来方向とを一致させる。
【0014】この操作を送信側と受信側の双方で行うこ
とにより、角度調整及び角度補正を行う。なお、周波数
変調部1及び周波数復調部12は必ずしも光空間伝送装
置内に設ける必要はなく、それぞれが独立していてもよ
い。
【0015】本発明の光空間伝送装置を用いて、映像信
号が1チャンネルのFMで周波数変調伝送を行った場合
の歪み妨害を図2〜図4を用いて説明する。先ず、図2
はFM搬送波とパイロット信号のスペクトルのグラフ図
であり、点線で示すような周波数fp1 のパイロット信号
P1と実線で示すような周波数fp2 のパイロット信号P2を
示している。図3はFM信号伝送帯域での歪み妨害のグ
ラフ図であり、FMでは実用上必要とするFM信号伝送
帯域2(Δf+f)内に、ベッセル関数で表される測波
帯が広がっているがここでは無変調とする。なお、Δf
は最大周波数偏移、fは映像信号の最高周波数である。
【0016】本装置送信系でFM搬送波とパイロット信
号とを合成した後に光信号に変換する過程において、光
源の非直線性のためにfp1 、fp2 により相互変調二次歪
みap1 、ap1'及びbp2 、bp2'が発生する。実際の変調時
にはFM信号はスペクトルの広がりがあるため、パイロ
ット信号の歪み波も同様にスペクトルの広がりを持って
いる。
【0017】開放空間を伝送された光信号は、相手装置
の受信系で電気信号に変換されてFM復調されるが、F
M信号伝送帯域内の妨害波は、それぞれ図4の点線で示
すような周波数fp1 の妨害波Ap1 及び実線で示すような
周波数fp2 の妨害波Bp2 となる。この妨害波Ap1 、Bp2
が映像信号のベースバンド帯域内にあると、映像信号の
S/N比が劣化する。また、復調された後の妨害波は周
期性雑音となって映像画面上に縞模様として現れ、S/
N比の劣化以上に視感上での劣化を招来する。従って、
パイロット信号の周波数を映像信号の最高周波数よりも
高くすることにより、相互変調二次歪みによる映像信号
の劣化を防止することができる。
【0018】また、パイロット信号の周波数がFM搬送
波周波数と映像信号の最高周波数との差よりも高く、更
にFM搬送波周波数より低い場合には、パイロット信号
自身がFM復調後の映像信号のベースバンド帯域内とな
るため、パイロット信号の周波数はFM搬送波周波数と
映像信号の最高周波数との差よりも低くなければならな
い。
【0019】次に、複数の映像信号のFM伝送を行う場
合の歪み妨害を図5〜図7を用いて説明する。多重伝送
時においても、映像信号が1チャンネルのFM伝送の場
合とほぼ同様であるが、多重伝送時には隣接チャンネル
とパイロット信号との相互変調二次歪みによる映像信号
の劣化に注意する必要がある。図5はFM信号多重伝送
時の各FM信号伝送帯域における歪み妨害を示すグラフ
図であり、cp3 、cp3'はパイロット信号3とCh1搬送
波、dp4 、dp4'はパイロット信号4とCh2搬送波、ep
3 、ep3'はパイロット信号3とCh1搬送波、gp4 、gp
4'はパイロット信号4とCh2搬送波との相互変調二次
歪みによってそれぞれ発生する妨害波である。
【0020】このように、隣接チャンネルとパイロット
信号との相互変調二次歪みがFM信号伝送帯域内に入り
込み、FM復調した時に図6、図7に示すように映像信
号のベースバンド帯域内に妨害波として入り込む場合が
ある。従って、複数の映像信号のFM信号での多重伝送
の場合には、パイロット信号の周波数が隣接する搬送波
間の周波数差の中で最も小さい周波数差と映像信号の最
高周波数との周波数差より小さくなければならない。
【0021】なお、送信する信号は特に映像信号に限定
されるものではなく、例えば音声信号であっても同様の
効果が得られる。また、変調方式は特に周波数変調に限
定されるものではなく、例えば振幅変調であってもパイ
ロット信号の周波数を同様に限定することができる。更
に、パイロット信号は角度誤差検出用と合わせ、主信号
受光系において自動利得制御の制御信号検出用としても
用いることができる。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る光空間
伝送装置は、指定された周波数範囲内のパイロット信号
を用いることにより、主に光源の非直線性に起因して発
生する相互変調二次歪みによる映像信号のS/N比等の
劣化を招かずに、角度誤差検出部の光検出器として受光
面積の大きい素子を用いることができるため、視野範囲
を広げることができる。また、負荷抵抗も大きくするこ
とができるので感度を高めることができ、電気的アイソ
レーションも大きくなるため角度ずれ情報の精度を向上
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施例の構成図である。
【図2】FM搬送波とパイロット信号のスペクトルのグ
ラフ図である。
【図3】FM信号伝送帯域での妨害を示すグラフ図であ
る。
【図4】FM復調後のスペクトルのグラフ図である。
【図5】FM信号多重伝送時の歪み妨害のグラフ図であ
る。
【図6】FM復調後のスペクトルのグラフ図である。
【図7】FM復調後のスペクトルのグラフ図である。
【図8】従来例の角度誤差検出部である。
【符号の説明】
1 周波数変調部 2 パイロット信号発生部 3 合波部 4 電気光変換部 5、8 ビームスプリッタ 6 ミラー角度駆動機構部 7 レンズ系 9 主信号受光部 10 角度誤差検出部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H04N 7/22 8943−5C

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 正弦波を発生する手段と、映像信号で搬
    送波を周波数変調した電気信号に前記正弦波をパイロッ
    ト信号として重畳する手段と、合成された前記電気信号
    を光信号に変換する手段とを有する光空間伝送装置にお
    いて、前記映像信号で単一の搬送波を周波数変調し、前
    記パイロット信号の周波数を前記映像信号に含まれる周
    波数成分の最高周波数より高く、かつ搬送波周波数と前
    記映像信号に含まれる周波数成分の最高周波数との差よ
    り低くすることを特徴とする光空間伝送装置。
  2. 【請求項2】 正弦波を発生する手段と、映像信号で搬
    送波を周波数変調した電気信号に前記正弦波をパイロッ
    ト信号として重畳する手段と、合成された前記電気信号
    を光信号に変換する手段とを有する光空間伝送装置にお
    いて、前記映像信号で複数の周波数の異なる搬送波を周
    波数変調し、前記パイロット信号の周波数を前記映像信
    号に含まれる周波数成分の最高周波数より高く、かつ最
    も低い搬送波周波数と前記映像信号に含まれる周波数成
    分の最高周波数との差と、複数の隣接する搬送波間の周
    波数差で最も小さい周波数と前記映像信号に含まれる周
    波数成分の最高周波数成分との差のうち、小さい方の差
    より低くすることを特徴とする光空間伝送装置。
  3. 【請求項3】 送信光学系の軸がなす角と受信光の到来
    方向との角度差を前記パイロット信号を用いて検出する
    手段と、前記角度差が最小となるように補正する手段と
    を有する請求項1又は請求項2に記載の光空間伝送装
    置。
JP4324950A 1992-11-10 1992-11-10 光空間伝送装置 Pending JPH06152516A (ja)

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JP4324950A JPH06152516A (ja) 1992-11-10 1992-11-10 光空間伝送装置

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0724340A1 (en) * 1995-01-26 1996-07-31 Canon Kabushiki Kaisha Free space optical communication apparatus

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0724340A1 (en) * 1995-01-26 1996-07-31 Canon Kabushiki Kaisha Free space optical communication apparatus
US5684614A (en) * 1995-01-26 1997-11-04 Canon Kabushiki Kaisha Optical space communication apparatus

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