JPH0640634B2 - 光空間通信方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は光空間通信方法及び装置に関する。

［従来の技術］ 第５図は従来例の光空間通信装置のブロック図である。

第５図において、相手局から送信される信号光は光アン
テナ１で集束された後、光偏向器２、光結合器３、並び
に、例えば太陽光などの背景光の帯域を制限するために
所定の通過帯域を有する帯域通過フィルタである光フィ
ルタを介して、ビームスプリッタ５に入射される。ビー
ムスプリッタ５は、入射された受信光の例えば約１％の
信号電力を有する信号光を捕捉検出器６に出力するとと
もに、約９９％の信号電力を有する信号光をビームスプ
リッタ７に出力する。ビームスプリッタ７は、該ビーム
スプリッタ７に入射された受信光の約９０％の信号電力
を有する信号光を光信号検出器８に出力するとともに、
約１０％の信号電力を有する信号光を追尾検出器９に出
力する。

捕捉検出器６はイメージセンサを備え、上記光検出器８
及び追尾検出器９の受光のための中心軸からの上記入射
された受信光の偏向方向及び偏向角度を検出して、該偏
向方向及び偏向角度の情報を光アンテナ方向制御装置１
０に出力する。これらの情報に基づいて、光アンテナ方
向制御装置１０は、受光される信号光が概ね上記中心軸
の近傍となるように光アンテナ１を所定の２軸方向に回
転させて、該光アンテナ１の送受光方向を制御する。

追尾検出器９は４個の光検出器を有する公知の４象限受
光素子を備え、上記各光検出器からそれぞれ出力される
各信号電圧e₁ないしe₄を信号処理回路１１に出力する。
これに応答して信号処理回路１１は、入力された上記各
信号電圧e₁ないしe₄から次式で表される正規化誤差電圧
θｘ及びθｙを算出して光偏向器制御装置１２に出力す
る。

θｘ＝（e₁＋e₄−e₂−e₃）／（e₁＋e₂＋e₃＋e₄） ……(１) θｙ＝（e₁＋e₂−e₃−e₄）／（e₁＋e₂＋e₃＋e₄） ……(２) 光偏向器制御装置１２は、上記正規化誤差電圧θｘ及び
θｙに基づいて公知の通り受信光に対する光偏向器の傾
斜角度を変化させるなどして、受信光が上記中心軸に位
置するように制御する。

光信号検出器８は入射された信号光を検出して電気信号
に変換し、該電気信号を復調器１３に出力する。これに
応答して、復調器１３は、該電気信号に対して強度変調
信号に対する復調及び波形成形等の処理を行い、例えば
１００Ｍb/s の伝送速度を有するデジタル受信信号に変
換して受信信号処理装置１４に出力する。

一方、送信信号発生装置１５は、例えば１００Ｍb/s の
伝送速度を有するデジタル送信信号を変調器１６に出力
する。これに応答して変調器１６は、入力されたデジタ
ル送信信号に基づいて強度変調した駆動電流をレーザ駆
動装置１７を介して半導体レーザ１８に出力する。レー
ザ１８は、入力された駆動電流に応答して送信信号光を
発生して光結合器３に出力する。光結合部３は、入射さ
れた送信信号光を、光偏向器２から出力される受信信号
光の光軸と同一又は一定角度だけずれた軸方向であって
受信信号光とは逆の方向で、光偏向器２、並びに光アン
テナ１を介して相手局に送信する。

例えば光通信を行う２局のうち少なくとも１局が移動局
である場合において当該両局間で通信回線を維持するた
めには、両方の局が互いに相手局方向から出力される信
号光を追尾し、相手局の光アンテナに対して自局の光ア
ンテナを正対させるとともに、受信される信号光ビーム
が正確に光結合器３の中心軸に位置するように光偏向器
２の制御を行う必要がある。この光偏向器２の制御の正
確さは、受信光強度、背景光強度、追尾検出器９内の雑
音、信号処理回路１１内の雑音、制御装置１２から出力
される制御信号に対する光偏向器２の応答速度及び応答
範囲等の機械的性能などに依存する。

［発明が解決しようとする問題点］ 上述の従来例の装置においては、ビームスプリッタ７に
よる追尾検出器９への受信信号光の分配率が固定されて
いるため、例えば受信光強度の低下又は背景光強度の増
加によって、追尾検出器９の出力端における信号対雑音
電圧比が著しく低下し、受信光を正確に追尾することが
できなくなるという問題点があった。

また、信号光の受信及び送信において上述のように同一
の光アンテナ１及び光偏向器２を用いているため、受信
された信号光のビームを正確に追尾できなくなることに
よって、送信される信号光のビームは、相手局における
受光のための上記中心軸に一致しなくなる。これによっ
て、相手局において受信される信号光の平均受信強度が
低下するとともに、これに伴なって相手局の送信信号光
ビームが自局の受光のための上記中心軸から大幅にずれ
る。以上の動作の繰り返しによって、光通信の通信回線
特性の大きな劣化をもたらし、通信回線を正常に維持で
きなくなるという問題点があった。

上述した従来例の光空間通信装置において、両局又は少
なくとも１局の追尾検出器９及び信号処理回路１１で発
生される雑音が比較的大きい場合、もしくは背景光の雑
音が比較的大きい場合においては、上述のように、互い
に相手局の追尾誤差を増幅して安定な追尾制御ができな
くなり、通信品質の劣化のみならずしばしば追尾外れが
生じる。特に、背景光として、一方の局に太陽光が入射
した場合においては、背景光雑音が著しく増加し、上述
のように追尾外れが生じることになる。追尾外れが生じ
たとき、相手局を追尾することが可能か否かを判断する
ための時間、並びに通信回線を再び形成するための時間
等を見込まなければならず、通信回線の運用上において
極めて大きな障害となる。

例えば太陽光のような背景光が入射して回線品質が悪化
した場合であっても、安定した追尾が常に保持されてい
れば、太陽の位置が働いてその影響が無くなったとき直
ちに、元の状態に戻ることができ、回線品質の劣化の影
響を最小限に留どめることができる。従来の装置におけ
る対策としては、例えば狭帯域な通過帯域を有する光干
渉フィルタを用いて背景光雑音を抑制すること、並びに
予めシステム設計の段階で十分な強さの光源を用意して
おくことが考えられるが、光干渉フィルタの帯域幅を狭
くすることは信号光もカットする恐れがあり、また光源
である半導体レーザの出力を大幅に増大させることは実
際上難しいという問題点があった。

本発明の目的は以上の問題点を解決し、例えば太陽光等
の比較的大きな強度の背景光が入射した場合であって
も、相手局から送信される信号光を追尾することがで
き、安定な通信品質での通信を行うことができる光空間
通信方法及び装置を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、相手局から送信された信号光を受信し、上記
受信された信号光を分配し、相手局方向を追尾するため
の上記分配された信号光を検出し、上記検出された信号
光から自局の信号対雑音比を測定し、上記測定された信
号対雑音比のデータを含む信号光を相手局に送信し、上
記検出された信号光から相手局の信号対雑音比のデータ
を抽出し、上記測定された自局の信号対雑音比のデータ
と上記抽出された相手局の信号対雑音比のデータから追
尾の安定度係数を演算し、上記演算された安定度係数に
応じて上記検出される信号光の信号電力の分配率と上記
送信される信号光の強度のうち少なくともいずれか一方
を制御することを特徴とする。

また本発明は、相手局から送信された信号光を受信する
受信手段と、上記受信手段によって受信された信号光を
分配する分配手段と、相手局方向を追尾するための信号
光であって上記分配手段によって分配された信号光を検
出する追尾検出手段と、上記追尾検出手段によって検出
された信号光から自局の信号対雑音比を測定する測定手
段と、上記測定手段によって測定された信号対雑音比の
データを含む信号光を相手局に送信する送信手段と、上
記追尾検出手段によって検出された信号光から相手局の
信号対雑音比のデータを抽出する抽出手段と、上記測定
手段によって測定された自局の信号対雑音比のデータと
上記抽出手段によって抽出された相手局の信号対雑音比
のデータから追尾の安定度係数を演算する演算手段と、
上記演算手段によって演算された安定度係数に応じて上
記追尾検出手段に出力される信号光の信号電力の分配率
と上記送信手段によって送信される信号光の強度のうち
少なくともいずれか一方を制御する制御手段とを備えた
ことを特徴とする。

［作用］ 前者のように構成することにより、例えば太陽光等によ
る背景光による干渉が生じるとき、上記演算された安定
度係数に応じて上記検出される信号光の信号電力の分配
率を増大させるか、もしくは上記送信される信号光の強
度を増大させるか、の２つの制御のうち少なくともいず
れか一方の制御を行うことによって、それぞれ自局の信
号対雑音比又は相手局の信号対雑音比のいずれか一方を
増加させることができる。従って、例えば太陽光等の比
較的大きな強度の背景光が入射した場合であっても、相
手局から送信される信号光を追尾することができ、安定
な通信品質での通信を行うことができる。

後者のように構成することにより、例えば太陽光等によ
る背景光による干渉が生じるとき、上記制御手段によっ
て、上記演算された安定度係数に応じて上記検出される
信号光の信号電力の分配率を増大させるか、もしくは上
記送信される信号光の強度を増大させるか、の２つの制
御のうち少なくともいずれか一方の制御を行うことによ
って、それぞれ自局の信号対雑音比又は相手局の信号対
雑音比のいずれか一方を増加させることができる。従っ
て、例えば太陽光等の比較的大きな強度の背景光が入射
した場合であっても、相手局から送信される信号光を追
尾することができ、安定な通信品質での通信を行うこと
ができる。

［実施例］ 本発明の基本原理 本発明者の研究によれば、第５図の従来例のような光空
間通信装置において、Ａ局とＢ局の上記装置内の追尾指
向システムがともに安定して動作するために必要な条件
は、上述した追尾及びビーム指向に関する２局間の相互
作用を考慮すると、安定度係数Ｋと定数Ｌを用いて、次
式の不等式で表される。

Ｋ＜Ｌ …(３) Ｋ＝ka／（ＳＮＲａ・ωａ）＋kb／（ＳＮＲｂ・ωｂ） …(４) Ｌ＝{(１−σta²／ωａ^２)・(１−σtb²／ωｂ^２)}^1/2 …(５) ここで、ＳＮＲａ及びＳＮＲｂはそれぞれＡ局及びＢ局
の追尾検出器９の出力端における信号対雑音電圧比（以
下、ＳＮＲという。）であり、ka及びkbはそれぞれＡ局
及びＢ局の光アンテナ１の口径及び焦点距離、焦点面か
らの追尾検出器９の位置、追尾検出器９の各光検出器の
形状及び配置、並びに信号光の波長に依存する定数であ
る。また、ωａ及びωｂはそれぞれＡ局及びＢ局の送信
光のビームをガウスビームとした場合の電力密度のexp
(−１／４)幅の半分を角度で表示した値、すなわち半角
であり、σta及びσtbはそれぞれＡ局及びＢ局の残留追
尾誤差の標準偏差である。この残留追尾誤差とは、光偏
向器２を含む追尾制御系の応答速度及び追尾範囲に関係
し、追尾制御用の電気信号に対して追尾応答が完全でな
いために生じる、正確な追尾時の軸からの追尾角度誤差
を表す。

従って、上記(１)式を満足するようにＳＮＲａ及びＳＮ
Ｒｂを制御することによって、常に安定な通信を行うこ
とができる光空間通信装置を実現することができる。具
体的には、例えば太陽光などの背景光が入射した場合で
あっても、自局のＳＮＲａと相手局のＳＮＲｂに基づい
て、上記ＳＮＲａ及びＳＮＲｂを制御すればよい。上記
ＳＮＲａ及びＳＮＲｂを制御するためには、第５図の半
導体レーザ１８の駆動電流を制御し、もしくは追尾検出
器９への受信される信号光の信号電力の割合を変化させ
ることによって実現できる。

以下、上記原理を用いた実施例について説明する。

第１の実施例 第１図は本発明の第１の実施例である光空間通信装置の
ブロック図であり、第１図において、第５図と同一のも
のについては同一の符号を付している。なお、光空間通
信を行う相手局も第１図と同様に構成され、以下におい
て、自局をＡ局とし、相手局をＢ局とする。

この第１の実施例の装置が第５図の従来例の装置と次の
点で異なる。

(１)ビームスプリッタ７に代わり、１／２波長板２０、
偏向ビームスプリッタ２１、及び波長板回転駆動装置２
９から構成される可変光分配装置４０を設ける。

(２)追尾検出器9aは上記信号電圧e₁ないしe₄を信号処理
回路１１に出力するとともに、上記信号電圧e₁ないしe₄
を加算した信号電圧ｅを復調器３２及びＳＮＲ測定器２
２に出力する。

(３)上記信号電圧ｅから自局の受信信号のＳＮＲａを測
定するＳＮＲ測定器２２と、上記信号電圧ｅから相手局
から受信される信号を復調して相手局の受信信号のＳＮ
Ｒｂのデータを抽出する復調器２３を備える。

(４)上記ＳＮＲａとＳＮＲｂから上記(４)式で表される
安定度係数Ｋを演算する演算装置２４と、太陽光による
干渉を受ける前の安定度係数Ｋ_０と太陽光による干渉を
受けている時の安定度係数Ｋ_１を記憶する記憶装置２５
と、予め演算された上記定数Ｌを記憶する記憶装置２７
を備える。

(５)上記演算された安定度係数Ｋ、上記記憶された安定
度係数Ｋ_０，Ｋ_１、及び定数Ｌに基づいて所定の式の比
較を行う比較装置２６と、上記比較装置２６の比較結果
に基づいて制御信号を波長板回転駆動装置２９及びレー
ザ駆動装置１７に出力する制御装置２８を備える。

以下、上記相異点について詳細に説明する。

第１図において、ビームスプリッタ５は、入射された受
信光の例えば約１％の信号電力を有する信号光を捕捉検
出器６に出力するとともに、約９９％の信号電力を有す
る信号光を１／２波長板２０を介して偏向ビームスプリ
ッタ２１に出力する。捕捉検出器６及び光アンテナ方向
制御装置１０は第５図の従来例と同様に動作し、受信光
が概ね上記中心軸の近傍となるように光アンテナ１が所
定の２軸方向に回転させて該光アンテナ１の送受光方向
を制御される。

１／２波長板２０に入射される直線偏向化された入射光
の偏光面の電界ベクトルの振動方向と該波長板２０の主
断面とがなす鋭角の角度をθとしたとき、波長板２０か
ら出力される直線偏光の出力光の電界ベクトルの振動方
向は、公知の通り、波長板２０の主断面に関して入射光
と反対側の主断面に対して、鋭角の角度θをなす。従っ
て、波長板２０は入射された直線偏光の偏光面を２θだ
け回転させて、受信光をビームスプリッタ２１に出力す
る。

偏向ビームスプリッタ２１は、公知の通り複屈折性結晶
を用いて２光線束に分離する光学素子であって、入射さ
れる受信光のうち所定の信号電力の第１の割合を有する
受信光を追尾検出器９ａに出力するとともに、所定の信
号電力の第２の割合を有する受信光を光信号検出器８に
出力する。ここで、上記第１の割合と第２の割合を加算
した割合は１００％である。

波長板回転駆動装置２９は、制御装置２８から出力され
る制御信号に応答して、１／２波長板２０を、次のよう
に入射された受信光が出力されるように、該波長板２０
の主断面に垂直な軸である波長板２０の中心軸を中心と
して所定の設定角度θだけ回転する。すなわち、太陽光
の干渉時に偏光ビームスプリッタ２１に入射された受信
光のうち１００％の信号電力を有する受信光を追尾検出
器９ａに出力（以下、第１の制御状態という。）、一
方、太陽光の干渉がないときに偏向ビームスプリッタ２
０に入射された受信光のうちα×１００％の信号電力を
有する受信光を追尾検出器９ａに出力するとともに（１
−α）×１００％の信号電力を有する受信光を光信号検
出器８に出力する（以下、第２の制御状態という。）。
この第１の実施例において、上記定数αは０．１に設定
される。

追尾検出器９ａは従来例と同様に４個の光検出器を有す
る公知の４象限受光素子を備え、上記各光検出器からそ
れぞれ出力される各信号電圧e₁ないしe₄を信号処理回路
１１に出力するとともに、上記各信号電圧e₁ないしe₄を
加算した信号電圧ｅをＳＮＲ測定器２２及び復調器２３
に出力する。これに応答して信号処理回路１１は、入力
された上記各信号電圧e₁ないしe₄から上記正規化誤差電
圧θｘ及びθｙを算出して光偏向器制御装置１２に出力
する。光偏向器制御装置１２は、従来例と同様に上記正
規化誤差電圧θｘ及びθｙに基づいて公知の通り受信光
に対する光偏向器２の傾斜角度を変化させるなどして、
受信光が上記中心軸に位置するように制御する。

光信号検出器８は入射した信号光を検出して電気信号に
変換し、該電気信号を復調器１３に出力する。これに応
答して、復調器１３は、該電気信号に対して強度変調信
号に対する復調及び波形成形等の処理を行い、例えば１
００Ｍb/s の伝送速度を有するデジタル受信信号に変換
して受信信号処理装置１４に出力する。

ＳＮＲ測定器２２は入力された信号電圧ｅから自局のＳ
ＮＲａを測定し該ＳＮＲａのデータを演算装置２４及び
信号合成器３０に出力する。一方、復調器２３は上記信
号電圧ｅから相手局から送信される信号を復調して相手
局の受信信号のＳＮＲｂのデータを抽出し、演算装置２
４に出力する。

演算装置２４は、入力されるＳＮＲａとＳＮＲｂのデー
タから上記(４)式で表される安定度係数Ｋを演算し、比
較装置２６及び記憶装置２５に出力する。記憶装置２５
は、入力された安定度係数Ｋを、太陽光による干渉を受
ける前においては安定度係数Ｋ_０として、また、太陽光
による干渉時においては安定度係数Ｋ_１として記憶し、
上記安定度係数Ｋ_０及びＫ_１を比較装置２６に出力す
る。さらに、記憶装置２７は上記(５)式を用いて予め演
算された上記定数Ｌを記憶し比較装置２７に出力する。
比較装置２６は、上記安定度係数Ｋと定数Ｌの比較、並
びに、安定度係数Ｋと演算値（αＫ_０＋Ｋ_１）を２で除
算した値、すなわち演算値（αＫ_０＋Ｋ_１）／２をの比
較を行い、その比較結果を制御装置２８に出力する。な
お、上記定数αは上述のように０．１に設定される。

制御装置２８は、太陽光による干渉が生じず、安定度係
数Ｋが定数Ｌ未満のとき、もしくは太陽光による干渉が
生じている場合においは安定度係数Ｋが上記演算値（α
Ｋ_０＋Ｋ_１）／２以下になったとき、制御信号Ｃ１を波
長板回転駆動装置２９及びレーザ駆動装置１７に出力す
る。また、太陽光による干渉が生じ、安定度係数Ｋが定
数Ｌ以上になったとき、制御装置２８は制御信号Ｃ２を
波長板回転駆動装置２９及びレーザ駆動装置１７に出力
する。

上記制御信号Ｃ１に応答して波長板回転駆動装置２９
は、波長板２０を回転させて上記可変光分配装置４０を
上記第２の制御状態にさせ、また、レーザ駆動装置１７
は変調器１６から入力される駆動電流を所定の第１の増
幅度で増幅してレーザ１８に出力する。また、上記制御
信号Ｃ２に応答して波長板回転駆動装置２９は、波長板
２０を回転させて上記可変光分配装置４０を上記第１の
制御状態にさせ、また、レーザ駆動装置１７は変調器１
６から入力される駆動電流を上記第１の増幅度よりも大
きい所定の第２の増幅度で増幅してレーザ１８に出力す
る。

一方、送信信号発生装置１５は、例えば１００Ｍb/s の
伝送速度を有するデジタル受信信号を信号合成器３０に
出力する。信号合成器３０は上記送信信号発生装置１５
から入力される送信信号にＳＮＲ測定器２２から入力さ
れるＳＮＲａのデータを時分割多重の方法で挿入し、該
ＳＮＲａのデータを含む送信信号を変調器１６に出力す
る。これに応答して変調器１６は、入力されたデジタル
送信信号に基づいて強度変調した駆動電流をレーザ駆動
装置１７を介して信号光を出力する半導体レーザ１８に
出力する。レーザ１８は、入力された駆動電流に応答し
て送信信号光を光結合器３に出力する。光結合器３は、
入射された送信信号光を、光偏向器２から出力される受
信信号光の光軸と同一又は一定角度だけずれた軸方向で
あって受信信号光とは逆の方向で、光偏向器２、並びに
光アンテナ１を介して相手局に送信する。

従って、自局(Ａ局)の追尾検出器９ａの出力端におけＳ
ＮＲａのデータがＳＮＲ測定器２２から演算装置２４に
入力されるとともに相手局(Ｂ局)に送信され、一方、相
手局(Ｂ局)の追尾検出器9aの出力端におけるＳＮＲｂの
データが自局(Ａ局)において受信された復調器２３から
演算装置２４に入力される。

以上のように構成された光空間通信操作の装置につい
て、第１図及び第２図を参照して説明する。

まず、制御装置２８は、比較装置２６から出力される比
較結果に応答して、太陽光にする干渉が生じず、安定度
係数Ｋが定数Ｌ未満のとき、制御信号Ｃ１を波長板回転
駆動装置２９及びレーザ駆動装置１７に出力し、一方、
記憶装置２５は演算装置２４から出力される安定度係数
Ｋを無干渉時の安定度係数Ｋ_０として記憶する。上記制
御信号Ｃ１に応答して波長板回転駆動装置２９は、波長
板２０を回転させて上記可変光分配装置４０を上記第２
の制御状態にさせ、また、レーザ駆動装置１７は変調器
１６から入力される駆動電流を所定の第１の増幅度で増
幅してレーザ１８に出力する。これによって、偏光ビー
ムスプリッタ２１に入射する受信光のうち１０％の信号
電力を有する受信光が追尾検出器９ａに出力されるとと
もに、偏光ビームスプリッタ２１に入射する受信光のう
ち９０％の信号電力を有する受信光が上記光信号検出器
８に出力される。

従って、上述のように、光アンテナ１で受信され光偏向
器２及び光結合器３を介して出力される受信光のうち１
％の信号電力を有する受信光を用いて光アンテナ１の方
向制御が行なわれるので、上記光結合器２から出力され
る受信光のうち約８９％の信号電力を有する受信光であ
る信号光を用いて受信信号の復調が行なわれるととも
に、約１０％の信号電力を有する受信光である信号光を
用いて上述の光偏向器２の追尾制御が行なわれる。これ
によって、太陽光による干渉がない平常時において、上
記追尾制御が行なわれるとともに、相手局と自局との間
で比較的良好な通信品質で信号の送受信が行なわれる。

次いで、太陽光による干渉が生じ、安定度係数Ｋが定数
Ｌ以上になったとき、制御装置２８は制御信号Ｃ２を波
長板回転駆動装置２９及びレーザ駆動装置１７に出力
し、第２図に示す第１の切り換えが行なわれる。上記制
御信号Ｃ２に応答して波長板回転駆動装置２９は、波長
板２０を回転させて上記可変光分配配置４０を上記第１
の制御状態にさせ、また、レーザ駆動装置１７は変調器
１６から入力される駆動電流を上記第１の増幅度よりも
大きい所定の第２の増幅度で増幅してレーザ１８に出力
する。これによって、偏光ビームスプリッタ２１に入射
する受信光のうちすべての信号電力を有する受信光が追
尾検出器９ａに出力されるとともに、レーザ１８から送
信される信号光の強度が増大される。

従って、送信される信号光の強度が増大されるととも
に、上記光結合器２から出力される受信光のうち９９％
の信号電力を有する受信光である信号光を用いて上述の
光偏向器２の追尾制御が行なわれる。これによって、太
陽光による干渉時において、信号の復調動作は行なわれ
ず相手局から送信される信号を受信することができない
が、上記追尾制御が重点的に行なわれ、より正確に追尾
が行なわれるにつれて、第２図に示すように、上記安定
度係数Ｋは低下し、上記太陽光による干渉中において安
定度係数Ｋは定常値Ｋ_１となる。この安定度係数の定常
値Ｋ_１は記憶装置２５に記憶される。

さらに、太陽光による干渉が無くなったとき、安定度係
数Ｋは次第に低下し、安定度係数Ｋが上記演算値（αＫ
_０＋Ｋ_１）／２以下になったとき、制御装置２８は制御
信号Ｃ１を波長板回転駆動装置２９及びレーザ駆動装置
１７に出力し、第２図に示す第２の切り換えが行なわれ
る。上記制御信号Ｃ１に応答して波長板回転駆動装置２
９は、１／２波長板２０を回転させて上記可変光分配装
置４０を上記第２の制御状態にさせ、また、レーザ駆動
装置１７は変調器１６から入力される駆動電流を所定の
第１の増幅度で増幅してレーザ１８に出力する。これに
よって、偏光ビームスプリッタ２１に入射する受信光の
うち１０％の信号電力を有する受信光が追尾検出器９ａ
に出力されるとともに、偏光ビームスプリッタ２１に入
射される受信光のうち９０％の信号電力を有する受信光
が上記光信号検出器８に出力される。

従って、上記光アンテナ１を介して光結合器２から出力
される受信光のうち約８９％の信号電力を有する受信光
である信号光を用いて受信信号の復調が行なわれるとと
もに、約１０％の信号電力を有する受信光である信号光
を用いて上述の光偏向器２の追尾制御が行なわれる。こ
れによって、太陽光による干渉がない平常時において、
上記追尾制御が行なわれるとともに、相手局と自局との
間で比較的良好な通信品質で信号の送受信が行なわれ
る。

なお、以上の第１の実施例において、太陽光による干渉
の後、安定度係数Ｋが定数Ｌ以上となったときに第１の
切り換えを行っているが、もしこの第１の切り換えを行
わなかった場合、第２図の６０に示すように安定度係数
Ｋが増大して上記(３)式を満足しなくなり、上記追尾制
御が不安定となる。また、上記第１の切り換え後におい
て、太陽光による干渉が無くなった後、第２の切り換え
を行っているが、もしこの第２の切り換えを行わなかっ
た場合、第２図の６１に示すように安定度係数Ｋが減少
し上記(３)式を満足して、上記追尾制御が安定となる。
しかしながら、可変光分配装置４０に入射される受信光
のうちすべての信号電力が追尾検出器９ａに出力され、
受信光が光信号検出器８に出力されていないので、相手
局から送信される信号を受信することができない状態と
なる。

以上説明したように、太陽光による干渉が生じ、自局の
追尾検出器９ａの出力端におけるＳＮＲａと相手局の追
尾検出器９ａの出力端におけるＳＮＲｂから算出した安
定度係数Ｋが第１のしきい値Ｌ以上となったとき、上記
可変光分配装置４０における分配率を変化させ、ビーム
スプリッタ５から出力されるすべての受信光を追尾検出
器９ａに出力するとともに、レーザ駆動装置１７からレ
ーザ１８に出力される駆動電流を増加させることによっ
て、受信光を追尾制御に重点的に用いて安定度係数Ｋを
低下させ、上記追尾制御を安定化させることができる。
さらに、太陽光による干渉が無くなり、上記安定度形数
Ｋが第２のしきい値（Ｋ_１＋αＫ_０）／２以下となった
とき、上記可変光分配装置４０の分配率を変化させ、ビ
ームスプリッタ５から出力される受信光のうち９０％の
信号電力を有する受信光を光信号検出器８に出力し、一
方、１０％の信号電力を有する受信光を追尾検出器９ａ
に出力することにより、上記追尾制御を行うとともに相
手局からの信号を良好な通信品質で受信できる平常時の
通常状態となる。従って、太陽光による干渉時において
も、上記(３)式で表される追尾の安定条件を常に満足さ
せ、通信回線に対する影響を最小限にすることができ、
追尾の安定性が従来例に比較して大幅に改善された光空
間通信装置を実現することができるという利点がある。

以上の第１の実施例において、追尾検出器９ａに出力さ
れる受信光の上記無干渉時の配分率である定数αを０．
１に設定しているが、これに限らず、０を超えかつ１未
満の任意の定数に設定してもよい。上記定数αは好まし
くは０を超え０．５以下に設定される。

以上の第１の実施例において、可変光分配装置４０を用
いているが、これに限らず、第３図に示すような可変光
分配装置５０を用いてもよい。すなわち、第３図におい
て、可変光分配装置５０は、板状ビームスプリッタ５１
と回転駆動装置５２から構成される。板状ビームスプリ
ッタ５１は、透過率及び屈折率が異なる２枚の半円形状
の板状ビームスプリッタ５１ａ，５１ｂから構成され、
ビームスプリッタ５から入射される受信光５３がビーム
スプリッタ５１ａ又は５１ｂの略中央部に入射するよう
に設けられる。制御装置２８から入力される上記制御信
号Ｃ１又はＣ２に応答して、回転駆動装置５２によって
ビームスプリッタ５１の中心軸５４を中心として該ビー
ムスプリッタ５１が１８０度ずつ回転され、上記受信光
がビームスプリッタ５１ａの略中心部又はビームスプリ
ッタ５１ｂの略中心部に入射するように択一的に設定さ
れる。以上の動作によって、第１の実施例と同様に、上
記可変光分配装置５０を上記第１の制御状態又は上記第
２の制御状態に設定できる。

第２の実施例 第４図は本発明の第２の実施例である光空間通信装置の
ブロック図であり、第４図において上述の図面と同一の
ものについては同一の符号を付している。

この第２の実施例の装置が上述の第１の実施例の装置と
次の点で異なる。

(１)記憶装置２５を備えず、記憶装置２７は定数Ｌより
も小さい定数Ｌ′を記憶する。

(２)比較装置２６は、演算装置２４から出力され安定度
係数Ｋと記憶装置２７から出力される定数Ｌ′とを比較
し、演算値(Ｋ−Ｌ′)のデータを制御装置２８に出力す
る。

(３)制御装置２８は、比較装置２６から出力される演算
値（Ｋ−Ｌ′）が０以上となったとき、演算値（Ｋ−
Ｌ′）に応じて波長板回転駆動装置２９を制御して可変
光分配装置４０の分配率を連続的に変化するとともに、
上記演算値（Ｋ−Ｌ′）に応じてレーザ駆動装置１７を
制御して該装置１７の増幅度を変化させる。

以下、上記相異点について詳細に説明する。

上記記憶装置２７は、上記(５)式を用いて予め演算され
る定数Ｌよりも小さい定数Ｌ′を記憶して比較装置２６
に出力する。比較装置２６は、演算装置２４から出力さ
れる安定度係数Ｋと記憶装置２７から出力される定数
Ｌ′とを比較し、演算値(Ｋ−Ｌ′)のデータを制御装置
２８に出力する。

制御装置２８は、比較装置２６から出力される演算値
(Ｋ−Ｌ′)が０未満であるとき、第１の実施例と同様の
制御信号Ｃ１を波長板回転駆動装置２９及びレーザ駆動
装置１７に出力する。上記制御信号Ｃ１に応答して、波
長板回転駆動装置２９及びレーザ駆動装置１７は第１の
実施例と同様に動作する。

また、制御装置２８は比較装置２６から出力される演算
値（Ｋ−Ｌ′）が０以上となったとき、演算値(Ｋ−
Ｌ′)のデータを含む制御信号Ｃ３を波長板回転駆動装
置２９及びレーザ駆動装置１７に出力する。上記制御信
号Ｃ３に応答して、波長板回転駆動装置２９は、可変光
分配装置４０の分配率を変化し、上記演算値(Ｋ−Ｌ′)
に比例して追尾検出器９ａに出力される受信光の信号電
力の割合を増加させるとともに、光信号検出器８に出力
される受信光の信号電力の割合を減少させる。また、上
記制御信号Ｃ３に応答して、レーザ駆動装置１７は、上
記演算値(Ｋ−Ｌ′)に比例して駆動電流の増幅度を上記
第１の増幅度よりも増加させて送信光の信号電力を増大
させる。

以上のように構成することにより、安定度係数Ｋのしき
い値を上記定数Ｌよりも小さいＬ′とし、太陽光による
干渉時において、上記追尾制御の安定度を示す安定度係
数Ｋに応じて追尾検出器９ａに入力される受信光の信号
電力を連続的に増大させるとともに、上記安定度係数Ｋ
に応じて送信光の信号電力を連続的に増大させることに
より、上記追尾における安定化への制御を常に安定度係
数Ｋが上記定数Ｌよりも小さい範囲内で連続的に行うこ
とができる。従って、太陽光による干渉時においても、
上記(３)式で表される追尾の安定条件を常に満足させ、
通信回線に対する影響を最小限にすることができ、追尾
の安定性が従来例に比較して大幅に改善された光空間通
信装置を実現することができるという利点がある。

他の実施例 以上の第１及び第２の実施例において、太陽光による干
渉時に、制御装置２８の制御によって、追尾検出器９ａ
に出力される受信光の信号電力の割合を増加させ、かつ
レーザ１８に出力する駆動電流を増加させて送信光の信
号電力を増大させているが、これに限らず、追尾検出器
９ａに出力される受信光の信号電力の割合を増加させる
か、もしくはレーザ１８に出力する駆動電流を増加させ
て送信光の信号電力を増大させるようにしてもよい。

以上の実施例においては、背景光として太陽光がある場
合について述べているが、これに限らず、本発明の光空
間通信方法及び装置は、太陽光以外の種々の背景光によ
る干渉が生じる場合に広く適用することができる。

本発明の光空間通信方法及び装置は、追尾制御機能を有
する光空間通信装置をそれぞれ用いる光通信装置、光計
測装置、及び光情報処理装置などに広く適用することが
できる。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、例えば太陽光等に
よる背景光による干渉が生じるとき、自局の信号対雑音
比のデータと相手局の信号対雑音比のデータから演算さ
れた安定度係数に応じて上記検出される信号光の信号電
力の分配率を増大させるか、もしくは上記送信される信
号光の強度を増大させるか、の２つの制御のうち少なく
ともいずれか一方の制御を行うことによって、それぞれ
自局の信号対雑音比又は相手局の信号対雑音比のいずれ
か一方を増加させることができる。従って、例えば太陽
光等の比較的大きな強度の背景光が入射した場合であっ
ても、相手局から送信される信号光を追尾することがで
き、安定な通信品質での通信を行うことができるという
利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例である光空間通信装置の
ブロック図、 第２図は第１図の装置の動作を示す太陽光による干渉時
の時間対安定度係数Ｋのグラフ、 第３図は第１図の可変光分配装置の変形例を示す平面
図、 第４図は本発明の第２の実施例である光空間通信装置の
ブロック図、 第５図は従来例の光空間通信装置のブロック図である。 １……光アンテナ、 ２……光偏向器、 ３……光結合器、 ４……光フィルタ、 ５……ビームスプリッタ、 ８……光信号検出器、 ９ａ……追尾検出器、 １１……信号処理回路、 １２……光偏向器制御装置、 １３……復調器、 １４……受信信号処理装置、 １５……送信信号発生装置、 １６……変調器、 １７……レーザ駆動装置、 １８……レーザ、 ２０……１／２波長板、 ２１……偏光ビームスプリッタ、 ２２……ＳＮＲ測定器、 ２３……復調器、 ２４……演算装置、 ２５，２７……記憶装置、 ２６，２６ａ……比較装置、 ２８……制御装置、 ２９……波長板回転駆動装置、 ３０……信号合成器、 ４０……可変光分配装置。

フロントページの続き (72)発明者 稲垣 恵三 京都府相楽郡精華町大字乾谷小字三平谷５ 番地 株式会社エイ・ティ・アール光電波 通信研究所内 (72)発明者 安川 交二 京都府相楽郡精華町大字乾谷小字三平谷５ 番地 株式会社エイ・ティ・アール光電波 通信研究所内 (72)発明者 古濱 洋治 京都府相楽郡精華町大字乾谷小字三平谷５ 番地 株式会社エイ・ティ・アール光電波 通信研究所内 (56)参考文献 特開 昭62−171333（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−17002（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−193130（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−34433（ＪＰ，Ａ) 公開技抜 85−4310

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】相手局から送信された信号光を受信し、上
   記受信された信号光を分配し、相手局方向を追尾するた
   めの上記分配された信号光を検出し、上記検出された信
   号光から自局の信号対雑音比を測定し、上記測定された
   信号対雑音比のデータを含む信号光を相手局に送信し、
   上記検出された信号光から相手局の信号対雑音比のデー
   タを抽出し、上記測定された自局の信号対雑音比のデー
   タと上記抽出された相手局の信号対雑音比のデータから
   追尾の安定度係数を演算し、上記演算された安定度係数
   に応じて上記検出される信号光の信号電力の分配率と上
   記送信される信号光の強度のうち少なくともいずれか一
   方を制御することを特徴とする光空間通信方法。
2. 【請求項２】相手局から送信された信号光を受信する受
   信手段と、 上記受信手段によって受信された信号光を分配する分配
   手段と、 相手局方向を追尾するための信号光であって上記分配手
   段によって分配された信号光を検出する追尾検出手段
   と、 上記追尾検出手段によって検出された信号光から自局の
   信号対雑音比を測定する測定手段と、 上記測定手段によって測定された信号対雑音比のデータ
   を含む信号光を相手局に送信する送信手段と、 上記追尾検出手段によって検出された信号光から相手局
   の信号対雑音比のデータを抽出する抽出手段と、 上記測定手段によって測定された自局の信号対雑音比の
   データと上記抽出手段によって抽出された相手局の信号
   対雑音比のデータから追尾の安定度係数を演算する演算
   手段と、 上記演算手段によって演算された安定度係数に応じて上
   記追尾検出手段に出力される信号光の信号電力の分配率
   と上記送信手段によって送信される信号光の強度のうち
   少なくともいずれか一方を制御する制御手段とを備えた
   ことを特徴とする光空間通信装置。