JPH07118679B2 - Automatic collimation type optical receiver - Google Patents

Automatic collimation type optical receiver

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JPH07118679B2
JPH07118679B2 JP62049811A JP4981187A JPH07118679B2 JP H07118679 B2 JPH07118679 B2 JP H07118679B2 JP 62049811 A JP62049811 A JP 62049811A JP 4981187 A JP4981187 A JP 4981187A JP H07118679 B2 JPH07118679 B2 JP H07118679B2
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light
servo
light receiving
collimation
receiving element
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能功 鳴瀧
勝利 佐藤
一人司 大浦
典夫 沼沢
孝一 林
操 町田
惠洋 楠本
晴道 関川
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株式会社オプテツク
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は自動視準式光受信装置に関し、特に対物レンズ
の光軸と相手局に視準させる視準サーボ装置を備える自
動視準式光データ通信装置や自動視準式測距装置(光波
距離計)を用いて最適なものである。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an automatic collimation type optical receiver, and more particularly to an automatic collimation type optical device including a collimation servo device for collimating an optical axis of an objective lens and a partner station. It is the most suitable one using a data communication device and an automatic collimation type distance measuring device (lightwave distance meter).

〔発明の概要〕[Outline of Invention]

自動視準用サーボ光を受光する4象限の受光素子の電流
供給側にインダクタンス回路を接続して、サーボ光より
も変調周波数が高い光データ信号を受光素子出力として
サーボ信号とは分離してインダクタンス回路から取出す
るようにした自動視準式光受信装置である。
An inductance circuit is connected to the current supply side of a 4-quadrant light receiving element that receives the servo light for automatic collimation, and an optical data signal having a modulation frequency higher than that of the servo light is output from the light receiving element and separated from the servo signal to form an inductance circuit. It is an automatic collimation type optical receiving device that is designed to be taken out from.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

土木工事、港湾工事、沿岸工事等において、ブルトーザ
ー、浚渫船、作業船台等の移動体の位置又は距離を固定
位置から計測するシステムが求められている。
In civil engineering, harbor construction, coastal construction, etc., there is a demand for a system that measures the position or distance of a moving body such as a bulltozer, dredger, or work platform from a fixed position.

従来、固定位置及び移動体の一方に光波距離系、他方に
反射器(コーナキューブプリズム等)を設け、これらの
光軸をお互いに一致させる自動視準式にして、船台等の
移動体が揺動しても支障無く位置計測ができるようにし
たシステムが知られている(例えば実公昭59−8221号公
報)。
Conventionally, a light-wave distance system is provided at one of the fixed position and the moving body, and a reflector (corner cube prism, etc.) is provided at the other side to make the optical axes coincide with each other, and the moving body such as the platform is swayed. There is known a system capable of performing position measurement without trouble even when it is moved (for example, Japanese Utility Model Publication No. 59-8221).

公知の自動視準式光波距離計は、距離計と平行な視準サ
ーボ用光軸を有し、測定点からの視準サーボ光を4分割
受光素子(受光面を水平、垂直の4象限に分割したホト
ダイオード等)で受けて、その出力を水平、垂直の首振
りモータにフィードバックして、受光素子の原点にサー
ボ光を結線させるようなサーボ系を備えている。
A known automatic collimation type optical wave range finder has an optical axis for collimation servo parallel to the range finder and collimates the collimation servo light from the measurement point into four divided light receiving elements (the light receiving surface is divided into horizontal and vertical four quadrants). It is equipped with a servo system that receives the divided photo diodes, etc.), feeds back the output to horizontal and vertical swing motors, and connects the servo light to the origin of the light receiving element.

距離計による測距データは船台側で使用されるので、通
常は船台側に距離計が置かれ、陸地側に反射器を置く構
成が採用されている。
Since the distance measurement data by the range finder is used on the side of the sill, the range finder is usually placed on the side of the stool and the reflector is placed on the land side.

反射器としてコーナキューブプリズムを用いると、プリ
ズムに30゜程の光軸変動が生じても、距離計と反射器と
の間の放射光路及び反射光路は全く変化しない性質があ
る。従って船台側にコーナキューブプリズムを置き、陸
上に距離計を置く構成であれば、船のピッチングやロー
リングに影響されない安定な測距ができる。ところがこ
の場合には陸上側の測距データを船台側に伝送しなけれ
ばならない。
When a corner cube prism is used as a reflector, the emitted light path and the reflected light path between the rangefinder and the reflector do not change at all even if the optical axis of the prism changes by about 30 °. Therefore, if the corner cube prism is placed on the stool side and the rangefinder is placed on land, stable distance measurement can be performed without being affected by the pitching or rolling of the ship. However, in this case, the distance measurement data on the land side must be transmitted to the sill side.

更に測定データや気温、気圧等の気象状況補正データ等
を船台側から陸上へ又はその逆へ伝送する必要もある。
また船台等の作業装置が無人の場合、位置測定値を基に
計算された位置制御や作業制御の指令データを無人装置
に伝送しなければならない。
Further, it is necessary to transmit measurement data, weather condition correction data such as temperature, atmospheric pressure, etc. from the sill side to land or vice versa.
Further, when the work device such as the platform is unmanned, the command data for the position control and work control calculated based on the position measurement value must be transmitted to the unmanned device.

このように高度な海洋作業システムではデータ伝送シス
テムが不可欠になっているが、そのために通信路及び受
発信装置を専用に設けるのは非常にコスト高になる。そ
こで視準サーボ用の光路を光データ通信路として利用す
ることが考えられる。
As described above, a data transmission system is indispensable in an advanced marine work system, but for this reason, it is very expensive to provide a communication path and a transmitting / receiving device exclusively. Therefore, it is possible to use the optical path for collimation servo as an optical data communication path.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

対物レンズをサーボ光とデータ光とで共用する場合、半
透鏡等を用いて夫々の受光部に至る光軸を分割する必要
があり、挿入損失により遠距離の性能が低下する。この
ためサーボ用の4象限の受光素子の出力からデータ信号
をフィルタ等で分離して取出すことが考えられる。しか
し視準サーボの開始前など入射光と対物レンズの光軸と
がずれているときには、受光素子の4象限の1つには光
が全く入射しない場合や出力が略零になる場合がある。
従ってこのような状態でも光データの受信路を確保する
こめには、4象限の出力を全部加算した信号から光デー
タ信号を抽出する必要がある。
When the objective lens is shared by the servo light and the data light, it is necessary to divide the optical axis reaching each light receiving portion by using a semi-transparent mirror or the like, and the long distance performance deteriorates due to insertion loss. For this reason, it is conceivable to separate the data signal from the output of the 4-quadrant light receiving element for servo by a filter or the like. However, when the incident light and the optical axis of the objective lens are deviated from each other, such as before the start of the collimation servo, no light may be incident on one of the four quadrants of the light receiving element or the output may be substantially zero.
Therefore, even in such a state, in order to secure the optical data reception path, it is necessary to extract the optical data signal from the signal obtained by adding the outputs of all four quadrants.

ところが5KHz程度で変調されているサーボ信号に対する
4象限の受光素子の受信回路(狭帯域アンプやレベル検
波器等)は、5MHz程の光データ信号に対しては位相特性
が悪く、4象限出力の加算によってデータエラーが生じ
易くなる。上記狭帯域アンプやレベル検波器の位相特性
を十分に良くするには非常に高価な回路を必要とする 本発明はこの問題にかんがみ、受光素子の受光位置や4
象限サーボ信号の受信回路の位相特性に影響されずに、
視準サーボ信号と光データ信号とを分離して得るように
することを目的とする。
However, the reception circuit (narrowband amplifier, level detector, etc.) of the 4-quadrant light receiving element for the servo signal modulated at about 5 KHz has a poor phase characteristic for an optical data signal of about 5 MHz, and has a 4-quadrant output. The addition easily causes a data error. In order to sufficiently improve the phase characteristics of the narrow band amplifier and the level detector, a very expensive circuit is required. The present invention has been made in consideration of this problem.
Without being affected by the phase characteristics of the quadrant servo signal receiving circuit,
It is an object of the present invention to obtain a collimation servo signal and an optical data signal separately.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明の自動視準式光受信装置は、対物レンズの光軸に
配置されて、入射した視準サーボ光の結像点の上下左右
方向のいずれを表す4象限の出力を導出する受光素子を
備える。
The automatic collimation type optical receiving device of the present invention includes a light receiving element which is arranged on the optical axis of the objective lens and derives the output of four quadrants representing either the up, down, left or right direction of the image forming point of the incident collimation servo light. Prepare

上記受光素子の出力に基づいて対物レンズの光軸を相手
局に向ける視準サーボ装置を作動させる。
Based on the output of the light receiving element, the collimation servo device for directing the optical axis of the objective lens to the partner station is operated.

上記受光素子の電流供給端子に上記視準サーボ光の変調
周波数に対して低インピーダンスを示すインダクタンス
回路を接続する。
An inductance circuit having low impedance with respect to the modulation frequency of the collimation servo light is connected to the current supply terminal of the light receiving element.

上記視準サーボ光の変調周波数よりも高い変調周波数の
伝送データ光に対応するデータ信号を上記インダクタン
ス回路に接続した受信回路から得る構成である。
The data signal corresponding to the transmission data light having a modulation frequency higher than the modulation frequency of the collimation servo light is obtained from the receiving circuit connected to the inductance circuit.

〔作用〕[Action]

受光素子の電流供給端子には、4象限サーボ信号の和の
電流が流れる。従ってサーボ光軸の位置によって4象限
出力の1つが零になることがあっても、光が入射してい
る限り4象限出力の和の電流が流れ続ける。従って視準
サーボ系が乱れていても光データの受信路は確保され
る。
The sum of four quadrant servo signals flows through the current supply terminal of the light receiving element. Therefore, even if one of the four quadrant outputs becomes zero depending on the position of the servo optical axis, the sum current of the four quadrant outputs continues to flow as long as light is incident. Therefore, even if the collimation servo system is disturbed, the optical data reception path is secured.

インダクタンス回路は視準サーボ光の変調周波数に対し
てはインピーダンスが低いので、受光素子の給電ライン
に挿入しても、サーボ光の光電変換特性が変わることは
ない。一方、データ光の変調周波数に対してはインダク
タンス回路のインピーダンスが大きくなり、その電圧降
下によりデータ信号をサーボ信号から分離して取出すこ
とができる。
Since the inductance circuit has a low impedance with respect to the modulation frequency of the collimated servo light, the photoelectric conversion characteristic of the servo light does not change even if the inductance circuit is inserted into the power feed line of the light receiving element. On the other hand, the impedance of the inductance circuit becomes large with respect to the modulation frequency of the data light, and the voltage drop thereof allows the data signal to be separated from the servo signal and taken out.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本発明の一実施例を示す海洋作業用光測距シス
テムの全体のブロック図で、第2図及び第3図は陸上局
及び船台局の各測距装置の正面図である。各局は基台1
上に設けられた自動視準装置2を備え、各視準装置2と
平行光軸を成して陸上局には光波距離計3、船台局には
反射器4が夫夫設けられている。光波距離計3は対物レ
ンズ5(送受光レンズ)を備え、反射器4はコーナキュ
ーブプリズム6を備えている。
FIG. 1 is an overall block diagram of an optical range finder system for marine operations showing an embodiment of the present invention, and FIGS. 2 and 3 are front views of range finder devices of a land station and a siding station. Each station has a base 1
An automatic collimation device 2 provided above is provided, and a parallel optical axis is formed with each collimation device 2, and a lightwave range finder 3 is provided at the land station, and a reflector 4 is provided at the base station. The optical distance meter 3 includes an objective lens 5 (transmission / reception lens), and the reflector 4 includes a corner cube prism 6.

視準装置2は、水平面内で回動自在の水平架腕7及び垂
直面内で回動自在の垂直架腕8を備え、夫々X軸ギヤモ
ータ9及びY軸ギヤモータ10によって駆動される。垂直
架腕8上には、送光レンズ12及び受光レンズ13を備える
送受光ユニット11が取付けられている。送光レンズ12の
焦点にはLED等の発光素子14が配置され、受光レンズ13
の焦点にはフォトダイオード等の受光素子15が配置され
ている。なお陸上局及び船台局の送受光ユニット11は全
く同一の光学系を備えている。
The collimation device 2 includes a horizontal arm 7 rotatable in a horizontal plane and a vertical arm 8 rotatable in a vertical plane, and is driven by an X-axis gear motor 9 and a Y-axis gear motor 10, respectively. A light transmitting / receiving unit 11 including a light transmitting lens 12 and a light receiving lens 13 is mounted on the vertical arm 8. A light emitting element 14 such as an LED is arranged at the focal point of the light transmitting lens 12, and the light receiving lens 13
A light receiving element 15 such as a photodiode is arranged at the focal point of. In addition, the light transmitting / receiving unit 11 of the land station and the base station have exactly the same optical system.

受光レンズ13は比較的大口径であり、その周囲の同心円
に沿って複数の送光レンズ12が環状に配置されている。
従って非常に遠方からの弱い送信光を大口径の受光レン
ズ13により高感度で集光することができる。また多数の
小口径の送光レンズ12から送光することにより、送光量
を容易に増強することができる。従って比較的コンパク
トな光学系でもってかなりの遠距離が送受光が可能とな
る。
The light receiving lens 13 has a relatively large diameter, and a plurality of light transmitting lenses 12 are annularly arranged along a concentric circle around the light receiving lens 13.
Therefore, weak transmitted light from a very distant place can be condensed with high sensitivity by the large-diameter light receiving lens 13. Further, by transmitting light from a large number of small-diameter light transmitting lenses 12, the amount of light transmitted can be easily increased. Therefore, it is possible to transmit and receive light over a considerable distance with a relatively compact optical system.

送光レンズ12は、一つ置きにサーボ用のグループとデー
タ送信用のグループとに分けられている。第1図におい
て、サーボ用の送光レンズ12の夫々の焦点に配置された
発光素子14には、発振器18の正弦波出力(5kHz)がドラ
イブ回路19を経て供給される。これにより、AM変調され
た視準サーボ光が送光レンズ12を通って船台側の視準光
学系の受光レンズ13に入射され、その焦点に配置された
受光素子15を結像する。
The light transmitting lenses 12 are divided into a group for servo and a group for data transmission. In FIG. 1, the sine wave output (5 kHz) of the oscillator 18 is supplied via the drive circuit 19 to the light emitting elements 14 arranged at the respective focal points of the servo light transmitting lens 12. As a result, the AM-modulated collimating servo light enters the light-receiving lens 13 of the collimation optical system on the side of the ship through the light-sending lens 12, and forms an image on the light-receiving element 15 arranged at the focal point.

一方、船台側の送受光ユニット11における送光用発光素
子14からは、同じくAM変調された視準サーボ光が送光レ
ンズ12を通して陸上局に向けて放射され、陸上局の受光
レンズ13を介して受光素子15で受光される。
On the other hand, from the light emitting element 14 in the light transmitting / receiving unit 11 on the stool side, collimated servo light similarly AM-modulated is emitted toward the land station through the light transmitting lens 12, and passes through the light receiving lens 13 of the land station. The light is received by the light receiving element 15.

なお陸上局の送受光ユニット11から船台局へ送出された
視準サーボ光が、船台局の反射器4で反射されて時局の
受光系に戻って来て、サーボ系の妨害信号となる。これ
を防ぐために、船台局の視準サーボ光のAM変調周波数を
3kHzにして、陸上局のAM変調周波数の5kHzと異ならせて
いる。陸上局サーボ系は後述のように受信サーボ信号の
周波数選択を行って、船台局からのサーボ光(3kHz)の
みに応答し、自局の戻り光(5kHz)による妨害を排除し
ている。
The collimating servo light sent from the light transmitting / receiving unit 11 of the land station to the base station is reflected by the reflector 4 of the base station and returns to the light receiving system of the time station to become an interference signal of the servo system. To prevent this, change the AM modulation frequency of the collimation servo light of the
It is set to 3 kHz, which is different from the AM modulation frequency of 5 kHz for land stations. The terrestrial station servo system selects the frequency of the received servo signal as described later, responds only to the servo light (3 kHz) from the base station, and eliminates the interference due to the return light (5 kHz) of the own station.

受光素子15は、例えば光スポットの原点からの位置を検
出する二次元(X−Y平面)の半導体位置検出素子であ
ってよい。この素子は方形受光面を持つフォトダイオー
ドの四辺に4つの電極(X、Y二対)を設けた構造を有
し、光スポットが当たった位置に生成された電荷が、光
電流として各電極までの距離に反比例して受光面の抵抗
層によって電圧分割されて各電極から取出されるように
成されている。
The light receiving element 15 may be, for example, a two-dimensional (XY plane) semiconductor position detecting element that detects the position of the light spot from the origin. This device has a structure in which four electrodes (two pairs of X and Y) are provided on the four sides of a photodiode having a rectangular light receiving surface, and the charge generated at the position where the light spot hits reaches each electrode as a photocurrent. The voltage is divided by the resistance layer of the light-receiving surface in inverse proportion to the distance of and is taken out from each electrode.

第1図において、受光素子15の各電極の出力は、同調ト
ランス20a及び同調コンデンサ20bから成る同調回路20で
周波数選択(3kHzに同調)され、アンプ21a〜dを通
り、検波器22a〜dで同期検波されて、受光位置に対応
したレベル値のDCレベル信号に変換される。4局の検波
出力は、上下(U、D)及び左右(L、R)の位置検出
信号として、A/D変換器23でディジタル値に変換されて
から、バス24を介してシスムコントローラ24内のマイク
ロプロセッサに取込まれる。
In FIG. 1, the output of each electrode of the light receiving element 15 is frequency-selected (tuned to 3 kHz) by a tuning circuit 20 including a tuning transformer 20a and a tuning capacitor 20b, passes through amplifiers 21a-d, and is detected by detectors 22a-d. Synchronous detection is performed and converted into a DC level signal having a level value corresponding to the light receiving position. The detection outputs of the four stations are converted into digital values by the A / D converter 23 as position detection signals for up and down (U, D) and left and right (L, R), and then stored in the system controller 24 via the bus 24. Incorporated into the microprocessor.

マイクロプロセッサ内では、U、D、L、Rの位置検出
データから受光素子15の受光面における受光スポットの
X−Y座標位置が演算される。システムコントローラ25
はこの座標位置データに基づいて各軸のモータドライブ
回路26X、26Yに駆動パルスを導出し、これによりX軸、
Y軸のギヤモータ9、10が夫々駆動される。受光素子15
からモータ9、10に至るサーボループは、受光素子15の
受光スポットが受光面のX−Y座標の原点に位置するよ
うに動作する。サーボが利いている状態では、陸上局及
び船台局の視準光学系光軸が一致する。この結果、陸上
局の光波距離計3の光軸が船台局の反射器4に正しく向
けられて、測拒が可能となる。
In the microprocessor, the XY coordinate position of the light receiving spot on the light receiving surface of the light receiving element 15 is calculated from the position detection data of U, D, L and R. System controller 25
Derives drive pulses to the motor drive circuits 26X, 26Y for each axis based on this coordinate position data, and the X-axis,
The Y-axis gear motors 9 and 10 are driven, respectively. Light receiving element 15
The servo loop from the motor 9 to the motors 9 and 10 operates so that the light receiving spot of the light receiving element 15 is located at the origin of the XY coordinates of the light receiving surface. When the servo is effective, the collimation optical system optical axes of the land station and the base station coincide with each other. As a result, the optical axis of the optical distance meter 3 of the land station is correctly directed to the reflector 4 of the base station, and measurement refusal is possible.

なお船台局には同様の視準サーボ系が設けられているの
で、対向する二局でお互いに視準し合うことになる。
Since a similar collimation servo system is provided in the base station, the two opposing stations collimate each other.

各局の視準装置2の光軸の向きを微調する手段が設けら
れている。第1図ではこの微調手段はジョイスティック
27であるが、各X−Y軸のモータ9、10のギヤ系に微調
つまみを設けてもよい。ジョイスティック27のX方向及
びY方向の操作に対応した電圧出力がA/D変換器28を介
してシステムコントローラ25に送られ、コントローラ25
からモータドライブ回路26X、26Yに微調用駆動パルスが
導出されて各モータ9、10が微動される。従ってオペレ
ータは例えば光波距離計3の視準望遠鏡を覗きながらジ
ョイスティック27を操作して相手局を視準する。視準が
完了した時点でサーボのスタート釦を押すと、上述の視
準サーボが始動し、その後は船台のゆれや移動に追従し
た自動視準が行われる。
Means for finely adjusting the direction of the optical axis of the collimation device 2 of each station is provided. In Fig. 1, this fine adjustment means is a joystick.
However, a fine adjustment knob may be provided in the gear system of each of the X-Y axis motors 9 and 10. The voltage output corresponding to the operation of the joystick 27 in the X and Y directions is sent to the system controller 25 via the A / D converter 28, and the controller 25
A fine adjustment drive pulse is derived from the motor drive circuits 26X and 26Y to finely move the motors 9 and 10. Therefore, for example, the operator operates the joystick 27 while looking through the collimation telescope of the optical distance meter 3 to collimate the partner station. When the start button of the servo is pressed when the collimation is completed, the collimation servo described above is started, and thereafter, automatic collimation that follows the fluctuation and movement of the platform is performed.

受光素子によって検出された光軸のずれ等は、システム
コントローラ25のバス24に連なる表示器29によって表示
される。表示器29は例えばCRTであって、そのXY座標表
示におけるスポット29aが、X軸(水平方向)及びY軸
(垂直方向)の原点からのずれを示す。CRTのバー表示2
9bが受光素子15の総合受光レベル(受光強度)を示す。
The deviation of the optical axis and the like detected by the light receiving element are displayed by the display 29 connected to the bus 24 of the system controller 25. The display 29 is, for example, a CRT, and the spot 29a in the XY coordinate display shows the deviation from the origin of the X axis (horizontal direction) and the Y axis (vertical direction). CRT bar display 2
9b shows the total light receiving level (light receiving intensity) of the light receiving element 15.

視準状態で光波距離計3の回路部30が作動すると、対物
レンズ5の焦点位置に置かれた送受光ユニット31によ
り、約15MHz(AM)の測距光の発信及び測定点からの反
射光の受信が行われる。これらの発信光と受信光との位
相差が回路部31で測定されて、それに基づいて局間距離
が算出される。距離データは、インターフェース32、バ
ス24を通じてシステムコントローラ25に転送され、更に
モデム33を通じて船台局に送出される。
When the circuit section 30 of the optical distance meter 3 is operated in the collimation state, the transmitting / receiving unit 31 placed at the focus position of the objective lens 5 transmits the distance measuring light of about 15 MHz (AM) and the reflected light from the measuring point. Is received. The phase difference between the transmitted light and the received light is measured by the circuit unit 31, and the inter-station distance is calculated based on the measured phase difference. The distance data is transferred to the system controller 25 via the interface 32 and the bus 24, and further sent to the base station via the modem 33.

陸上局と船台局との間の自動視準用の送光光路及び受光
光路を双方向光通信路としても利用している。即ち、モ
デム33の送信端子Sからの出力は、FM変調器34に導入さ
れ5.5MHzのキャリアが送信データでもってFM変調され
る。FM出力はドライブ回路35を介して送信用発光素子1
4′に与えられる。この発光素子14′からの送信データ
光は、送光レンズ12を通して船台局に送られる。
The light-transmitting optical path and the light-receiving optical path for automatic collimation between the land station and the base station are also used as bidirectional optical communication paths. That is, the output from the transmission terminal S of the modem 33 is introduced into the FM modulator 34 and the carrier of 5.5 MHz is FM-modulated with the transmission data. The FM output is the light emitting element 1 for transmission via the drive circuit 35.
Given to 4 '. The transmission data light from the light emitting element 14 'is sent to the base station through the light transmitting lens 12.

一方、船台局は同様なモデム33や送信用発光素子14′等
を備えていて、送信データ光を陸上局のサーボ用受光光
路に乗せて送信して来る。この際、既述の視準サーボ系
と同じ理由により、船台局からの送信光のFMキャリアを
5MHzにして、陸上局からの送信データのキャリア周波数
5.5MHzと異ならせている。これにより距離計3の反射光
路が存在することに起因する陸上局側の自己漏話を無く
している。船台局からの送信データは例えば気圧、温度
等の測距用の物理条件補正データである。
On the other hand, the base station is provided with a similar modem 33, transmitting light emitting element 14 ', etc., and transmits the transmission data light on the servo light receiving optical path of the land station. At this time, for the same reason as the collimation servo system described above, the FM carrier of the transmitted light from the base station is changed.
5MHz, carrier frequency of data transmitted from land station
Different from 5.5MHz. This eliminates the self-crosstalk on the side of the land station due to the existence of the reflected optical path of the rangefinder 3. The transmission data from the base station is physical condition correction data for distance measurement such as atmospheric pressure and temperature.

船台局から送られて来たデータ光は、受光レンズ13を通
してサーボ光と共に受光素子15によって受光される。デ
ータ信号は受光素子15を構成する平面フォトダイオード
のアノードからサーボ信号と分離して取出される。上記
平面フォトダイオードのアノードAにはデカップリング
コンデンサ36を設けた電源ラインからトランス37の1次
巻線37aを通して電流が供給される。この1次巻線37aの
インダクタンスを1μH程にすると、5KHzのサーボ信号
に対しては、インピーダンスが0.03Ω以下であり、挿入
損失は無視できる。従ってデカップリングコンデンサ36
を利かせて、サーボ周波数で変調されない直流を受光素
子15のアノードAに供給することができる。
The data light sent from the base station is received by the light receiving element 15 together with the servo light through the light receiving lens 13. The data signal is separated from the servo signal and taken out from the anode of the planar photodiode forming the light receiving element 15. A current is supplied to the anode A of the planar photodiode from the power supply line provided with the decoupling capacitor 36 through the primary winding 37a of the transformer 37. When the inductance of the primary winding 37a is set to about 1 μH, the impedance is 0.03Ω or less for the servo signal of 5 KHz, and the insertion loss can be ignored. Therefore, the decoupling capacitor 36
Therefore, the direct current that is not modulated by the servo frequency can be supplied to the anode A of the light receiving element 15.

一方、5MHzのFMデータ信号に対しては、1次巻線37aの
インピーダンスは30Ω程になって、その挿入損失分を2
次巻線37bから取出すことができる。取出されたデータ
信号はアンプ39を介してFM復調器40に導出される。なお
既述のように5.5MHzの発信データ信号の自己漏話を無く
すために、トランス37の2次巻線37bに同調コンデンサ3
8を結合して、5MHzの受信データ信号に同調させてあ
る。
On the other hand, for an FM data signal of 5MHz, the impedance of the primary winding 37a is about 30Ω, and the insertion loss is 2Ω.
It can be taken out from the next winding 37b. The extracted data signal is led to the FM demodulator 40 via the amplifier 39. As mentioned above, in order to eliminate the self-crosstalk of the transmission data signal of 5.5MHz, the tuning capacitor 3 is attached to the secondary winding 37b of the transformer 37.
8 are combined and tuned to the received data signal of 5 MHz.

サーボ系が乱調を起こしたときやサーボの始動時には、
4象限の受光素子15にサーボ光が光軸から大幅に偏倚し
て、4象限出力の1つ乃至3つが略零になることがあ
る。このような場合でも、受光素子15のアノードに接続
したトランス37からデータ信号を支障なく得ることがで
きる。
When the servo system malfunctions or the servo starts,
Servo light may be significantly deviated from the optical axis on the light receiving element 15 in the four quadrants, and one to three of the four quadrant outputs may become substantially zero. Even in such a case, the data signal can be obtained from the transformer 37 connected to the anode of the light receiving element 15 without any trouble.

第4図Aは第1図の受光素子15として利用できる4象限
分割のフォトダイオード43を示す。このフォトダイオー
ド43は上下、左右に4分割されたエレメント43a〜43dを
有し、各エレメントからサーボ光の結像点のずれに対応
した受光信号を得ることができる。このフォトダイオー
ド43の場合も、結像点が原点から大幅に偏倚している
と、4象限の1つの出力を残して他の出力が零となるこ
とがある。
FIG. 4A shows a four-quadrant photodiode 43 that can be used as the light receiving element 15 of FIG. The photodiode 43 has elements 43a to 43d that are vertically divided into four parts, left and right, and a light reception signal corresponding to the shift of the image forming point of the servo light can be obtained from each element. Also in the case of this photodiode 43, if the image formation point is largely deviated from the origin, one output of the four quadrants may remain and the other outputs may become zero.

そこで第4図Bに示すように、4つのエレメント43a〜4
3dのカソードを共通に接続して、カソードに連なる電源
ラインにトランス37の1次巻線37aを挿入し、その2次
巻線37bからアンプ29を経て光データ信号を得ている。
サーボ信号は、各エレメント43a〜45dのアノードと接地
との間に挿入された同調トランス20a及び同調コンデン
サ20bから成る同調回路を介して取出される。
Therefore, as shown in FIG. 4B, four elements 43a-4
The 3d cathode is connected in common, the primary winding 37a of the transformer 37 is inserted into the power supply line connected to the cathode, and the optical data signal is obtained from the secondary winding 37b via the amplifier 29.
The servo signal is taken out through a tuning circuit including a tuning transformer 20a and a tuning capacitor 20b inserted between the anodes of the elements 43a to 45d and the ground.

第5図は第1図の受光回路部分の変形例を示す。この例
では受光素子15のアノードAにインダクタンス素子44を
通じて電流を供給している。このインダクタンス素子44
は例えば10μHで5MHzの光データ信号に対しては約300
Ωのインピーダンスになる。従ってアノードAにカップ
リングコンデンサ45を介してFET46等の高入力インピー
ダンスアンプを接続すれば、データ信号を抽出すること
ができる。
FIG. 5 shows a modification of the light receiving circuit portion of FIG. In this example, a current is supplied to the anode A of the light receiving element 15 through the inductance element 44. This inductance element 44
Is about 300 for an optical data signal of 5MHz at 10μH.
It becomes an impedance of Ω. Therefore, if a high input impedance amplifier such as FET 46 is connected to the anode A via the coupling capacitor 45, the data signal can be extracted.

一方、インダクタンス素子44は、5KHzのサーボ信号に対
しては0.3Ω程度の低インピーダンスとなる。従って第
1図と同様にサーボ信号を各カソードから同調回路20、
アンプ21a〜21dを介して得ることができる。
On the other hand, the inductance element 44 has a low impedance of about 0.3Ω for a 5 KHz servo signal. Therefore, as in FIG. 1, the servo signal is sent from each cathode to the tuning circuit 20,
It can be obtained via the amplifiers 21a to 21d.

第6図は参照実施例であって、平面フォトダイオード形
の発光素子15の4象限電極の夫々から同調回路20、アン
プ21a〜dを介してサーボ信号を取出すと共に、一つの
電極の出力線中にトランス47の1次巻線47aを挿入し、
その2次巻線47bの一端からアンプ48を通じて光データ
信号を得ている。トランス47の1次インピーダンスをサ
ーボ信号周波数については十分低くしてあるので、この
構成でも受光素子15の出力からサーボ信号とデータ信号
とを分離して取出すことができる。
FIG. 6 shows a reference embodiment, in which a servo signal is taken out from each of the four quadrant electrodes of the planar photodiode type light emitting element 15 through the tuning circuit 20 and the amplifiers 21a to 21d, and the output line of one electrode is output. Insert the primary winding 47a of the transformer 47 into
An optical data signal is obtained from one end of the secondary winding 47b through an amplifier 48. Since the primary impedance of the transformer 47 is set sufficiently low with respect to the servo signal frequency, the servo signal and the data signal can be separated and taken out from the output of the light receiving element 15 even in this configuration.

受光素子15の原点から対向する電極15a、15bまでの距離
をL(極間距離2L)とし、原点から入射光の結像点まで
の距離をxとすると、各電極15a、15bからのカソード電
流は、 Ia+Ib=Io(Ioは光電流) となる。従って結像点の位置xが電15bの側に大幅に偏
倚すると、x≒Lとなって、電極15aからの出力電流が
零になる。従って第6図の構成では、データ信号が得ら
れなくなる場合も生じる。
Assuming that the distance from the origin of the light receiving element 15 to the opposing electrodes 15a and 15b is L (distance between the electrodes 2L) and the distance from the origin to the image forming point of the incident light is x, the cathode current from each electrode 15a and 15b. Is I a + I b = I o (I o is photocurrent). Therefore, when the position x of the image forming point is largely deviated to the side of the voltage 15b, x≈L, and the output current from the electrode 15a becomes zero. Therefore, in the configuration shown in FIG. 6, a data signal may not be obtained.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明は上述の如く、視準サーボ用受光素子15の電流供
給端子に、変調周波数の高い伝送データ光の受信信号に
対しては高インピーダンスを示すインダクタンス回路を
接続して、データ信号を抽出するようにしたので、受光
面上の結像点の位置が4像現出力の何れかに偏倚してい
ても、インダクタンス回路に流れる4象限の合成電流に
基づいて、データ信号を支障無く得ることができる。ま
たインダクタンス回路が視準サーボ光の変調周波数に対
しては低インピーダンスを示すので、受光素子への供給
電流を妨げることなく、従ってサーボ光に対する受光感
度が低下することがない。よって視準サーボ光学系と光
データ光学系とで1つの対物レンズ及び1つの受光素子
を夫々共用した簡易な自動視準式光受信装置を構成する
ことができる。
As described above, the present invention connects the current supply terminal of the collimation servo light-receiving element 15 to the inductance circuit showing a high impedance for the received signal of the transmission data light having a high modulation frequency, and extracts the data signal. Therefore, even if the position of the image forming point on the light receiving surface is deviated to any of the four image output, it is possible to obtain the data signal without any trouble based on the combined current of the four quadrants flowing in the inductance circuit. it can. Further, since the inductance circuit exhibits a low impedance with respect to the modulation frequency of the collimated servo light, it does not hinder the current supplied to the light receiving element, and therefore the light receiving sensitivity for the servo light does not decrease. Therefore, it is possible to configure a simple automatic collimation type optical receiver in which one objective lens and one light receiving element are shared by the collimation servo optical system and the optical data optical system.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の一実施例を示す海洋作業用光測距シス
テムの全体ブロック図、第2図及び第3図は夫々陸上局
及び船台局の各測距装置の正面図、第4図(A)は受光
素子として使用する4象限分割フォトダイオードの受光
面の図、第4図(B)は受光回路の回路図、第5図は4
象限平面フォトダイオードを使用した場合の受光回路の
回路図、第6図は受光回路の参考例を示す回路図であ
る。 なお、図面に用いた符号において、 2……自動視準装置 3……光波距離計 4……反射器 5……対物レンズ 6……コーナキューブプリズム 7……水平架腕 8……垂直架腕 9……X軸ギヤモータ 10……Y軸ギヤモータ 11……送受光ユニット 12……送光レンズ 13……受光レンズ 14……発光素子 15……受光素子 18……発振器 33……モデム 34……FM変調器 37……トランス 40……FM復調器 43……フォトダイオード 44……インダクタンス素子 である。
FIG. 1 is an overall block diagram of an optical range finder system for marine operations showing one embodiment of the present invention, and FIGS. 2 and 3 are front views of range finder devices of a land station and a ship station, respectively. FIG. 4A is a diagram of a light receiving surface of a 4-quadrant photodiode used as a light receiving element, FIG. 4B is a circuit diagram of a light receiving circuit, and FIG.
FIG. 6 is a circuit diagram of a light receiving circuit when a quadrant planar photodiode is used, and FIG. 6 is a circuit diagram showing a reference example of the light receiving circuit. In the reference numerals used in the drawings, 2 ... Automatic collimation device 3 ... Optical distance meter 4 ... Reflector 5 ... Objective lens 6 ... Corner cube prism 7 ... Horizontal arm 8 ... Vertical arm 9 …… X-axis gear motor 10 …… Y-axis gear motor 11 …… Transmitting and receiving unit 12 …… Sending lens 13 …… Receiving lens 14 …… Light emitting element 15 …… Light receiving element 18 …… Oscillator 33 …… Modem 34 …… FM modulator 37 …… Transformer 40 …… FM demodulator 43 …… Photodiode 44 …… Inductance element.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 沼沢 典夫 東京都町田市三輪町315−1 株式会社オ プテック内 (72)発明者 林 孝一 東京都町田市三輪町315−1 株式会社オ プテック内 (72)発明者 町田 操 東京都町田市三輪町315−1 株式会社オ プテック内 (72)発明者 楠本 惠洋 東京都町田市三輪町315−1 株式会社オ プテック内 (72)発明者 関川 晴道 東京都町田市三輪町315−1 株式会社オ プテック内 (56)参考文献 特開 昭58−48540(JP,A) 特開 昭63−35030(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Norio Numazawa 315-1 Miwamachi, Machida-shi, Tokyo Inside Optec Co., Ltd. (72) Inventor Koichi Hayashi 315-1 Miwamachi, Machida-shi, Tokyo Inside Optec Co., Ltd. ( 72) Inventor Misao Machida 315-1 Miwamachi, Machida-shi, Tokyo Within Optec Co., Ltd. (72) Inventor Keiyo Kusumoto 315-1 Miwamachi, Machida-shi, Tokyo Within Intec Co. (72) Inventor Harumichi Sekikawa 315-1 Miwamachi, Machida, Tokyo (56) References JP-A-58-48540 (JP, A) JP-A-63-35030 (JP, A)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】対物レンズの光軸に配置されて、入射した
視準サーボ光の結像点の上下左右方向のずれを表す4象
限の出力を導出する受光素子と、 上記受光素子の出力に基づいて上記対物レンズの光軸を
相手局に視準させる視準サーボ装置と、 上記受光素子の電流供給端子に接続されて、上記視準サ
ーボ光の変調周波数に対して低インピーダンスを示すイ
ンダクタンス回路と、 上記インダクタンス回路に接続されて、上記視準サーボ
光の変調周波数よりも高い変調周波数の伝送データ光に
対応するデータ信号を得る受信回路とを備える自動視準
式光受信装置。
1. A light-receiving element which is arranged on the optical axis of an objective lens and which derives outputs of four quadrants that represent shifts of image points of incident collimating servo light in vertical and horizontal directions, and an output of the light-receiving element. A collimation servo device for collimating the optical axis of the objective lens to the other station based on the above, and an inductance circuit connected to the current supply terminal of the light receiving element and exhibiting low impedance with respect to the modulation frequency of the collimation servo light. And a receiving circuit connected to the inductance circuit to obtain a data signal corresponding to transmission data light having a modulation frequency higher than the modulation frequency of the collimation servo light.
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