JPH0715644B2 - 光ビ−ム追尾機構 - Google Patents
光ビ−ム追尾機構Info
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- JPH0715644B2 JPH0715644B2 JP62181617A JP18161787A JPH0715644B2 JP H0715644 B2 JPH0715644 B2 JP H0715644B2 JP 62181617 A JP62181617 A JP 62181617A JP 18161787 A JP18161787 A JP 18161787A JP H0715644 B2 JPH0715644 B2 JP H0715644B2
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Links
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Landscapes
- Optical Communication System (AREA)
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
- Radio Relay Systems (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は衛星間光通信に於る精密な光ビーム追尾機構の
改良に関する。
改良に関する。
従来、衛星間光通信では、40,000〜80,000km程度の極め
て長距離の信号伝送を行う為、その送信ビームの方向を
極めて高精度に制御する必要がある。さらに、通常長距
離を隔てて相対向する２つの人工衛生上に設置された一
対の光送受信機は互に高速の相対運動をしていることと
この運動速度に比べ両者の間の光信号伝搬時間が無視で
きないという問題がある。このため、通常、地上での空
間伝搬通信で行われている様に、送信光ビームを受信光
ビームの到来方向に送出したのでは、光信号が相手局に
到達した時には相手局はその高速な運動により既に到達
ビームの範囲外に移動してしまっており、通信回線の実
現が不可能となる。この為、到来光方向に対し、両衛星
の軌道条件から定まるポイントアヘッド角と呼ぶ一定角
度だけ相手衛星の進行方向にオフセットさせて光を送出
する必要がある。
て長距離の信号伝送を行う為、その送信ビームの方向を
極めて高精度に制御する必要がある。さらに、通常長距
離を隔てて相対向する２つの人工衛生上に設置された一
対の光送受信機は互に高速の相対運動をしていることと
この運動速度に比べ両者の間の光信号伝搬時間が無視で
きないという問題がある。このため、通常、地上での空
間伝搬通信で行われている様に、送信光ビームを受信光
ビームの到来方向に送出したのでは、光信号が相手局に
到達した時には相手局はその高速な運動により既に到達
ビームの範囲外に移動してしまっており、通信回線の実
現が不可能となる。この為、到来光方向に対し、両衛星
の軌道条件から定まるポイントアヘッド角と呼ぶ一定角
度だけ相手衛星の進行方向にオフセットさせて光を送出
する必要がある。
従来、この様な技術の実現方法として第９図の例が提案
されている。図において、送信信号Ｓｔにより変調され
た光を発生する送信光源手段１からの出力光（波長
λ２）は送信光に対しポイントアヘッド角を与えるため
の一種の光軸調整手段であるポイントアヘッド機構２を
経由し、送受結合手段３、光軸調整手段13を経して相手
局方向に送出される。ここで、ポイントアヘッド機構
２、光軸調整手段13は共に通常直交する２軸回りの調整
が可能な機能を有するが、説明を簡単にする為、第９図
及び後で説明する第１図、第５図、第６図の各図中では
表現を簡略化し１軸回りのものについて示している。し
かし、２軸回りでもその本質は変らない。
されている。図において、送信信号Ｓｔにより変調され
た光を発生する送信光源手段１からの出力光（波長
λ２）は送信光に対しポイントアヘッド角を与えるため
の一種の光軸調整手段であるポイントアヘッド機構２を
経由し、送受結合手段３、光軸調整手段13を経して相手
局方向に送出される。ここで、ポイントアヘッド機構
２、光軸調整手段13は共に通常直交する２軸回りの調整
が可能な機能を有するが、説明を簡単にする為、第９図
及び後で説明する第１図、第５図、第６図の各図中では
表現を簡略化し１軸回りのものについて示している。し
かし、２軸回りでもその本質は変らない。
一方、相手局から到来する受信信号は通常波長λ２とは
異なる波長λ１を用いており、光軸調整手段13を反射し
送受結合手段３を透過後光分岐手段６を経て、１部は光
受信器７に、他は角度誤差検出手段８に入射する。ここ
で、角度誤差検出手段８は、後述の様に４分割のフォト
ダイオード等を用いて、入射光の２軸回りの誤差を検出
するものであるが、図中では省略して示している。
異なる波長λ１を用いており、光軸調整手段13を反射し
送受結合手段３を透過後光分岐手段６を経て、１部は光
受信器７に、他は角度誤差検出手段８に入射する。ここ
で、角度誤差検出手段８は、後述の様に４分割のフォト
ダイオード等を用いて、入射光の２軸回りの誤差を検出
するものであるが、図中では省略して示している。
第９図の構成で、ポイントアヘッド角を設定する為に
は、まず受信信号のない状態に於て、シヤッタ手段51を
開き、送信光源手段１より波長λ２の送信信号光を送出
する。ここで送受結合手段３は波長λ２の光をほとんど
（例えば99.5％以上）反射する様なミラーとするが、そ
の残りのわずかな成分が入射光、反射光が平行となる反
射面を有する反射器手段５により反射され再び光結合手
段３を経た後、光分岐手段６を介して角度誤差検出手段
８に入射する。ここで信号光が角度誤差検出手段８の中
心に入射する様に駆動手段12′を用いてポイントアヘッ
ド機構２を制御する。次にシャッタ51を閉じ、相手局か
らの波長λ１の受信光を受信する。ここで受信光が角度
誤差検出手段８の中心に入射する様、駆動手段11により
光軸調整手段13の反射面の向きを調整する。これにより
波長λ２の送信光は既に反射器手段５を介して角度誤差
検出手段８の中心に一致する様調整されている為、送信
光、受信光の光軸が一致させることができる。さらにこ
こで切替手段52を切替えて別途決定されるポイントアヘ
ッド角信号ＳPAを駆動手段12′に与えてやれば波長λ１
の受信光の到来方向に対し所望のポイントアヘッド角を
与えることが可能である。
は、まず受信信号のない状態に於て、シヤッタ手段51を
開き、送信光源手段１より波長λ２の送信信号光を送出
する。ここで送受結合手段３は波長λ２の光をほとんど
（例えば99.5％以上）反射する様なミラーとするが、そ
の残りのわずかな成分が入射光、反射光が平行となる反
射面を有する反射器手段５により反射され再び光結合手
段３を経た後、光分岐手段６を介して角度誤差検出手段
８に入射する。ここで信号光が角度誤差検出手段８の中
心に入射する様に駆動手段12′を用いてポイントアヘッ
ド機構２を制御する。次にシャッタ51を閉じ、相手局か
らの波長λ１の受信光を受信する。ここで受信光が角度
誤差検出手段８の中心に入射する様、駆動手段11により
光軸調整手段13の反射面の向きを調整する。これにより
波長λ２の送信光は既に反射器手段５を介して角度誤差
検出手段８の中心に一致する様調整されている為、送信
光、受信光の光軸が一致させることができる。さらにこ
こで切替手段52を切替えて別途決定されるポイントアヘ
ッド角信号ＳPAを駆動手段12′に与えてやれば波長λ１
の受信光の到来方向に対し所望のポイントアヘッド角を
与えることが可能である。
しかしながら、この方法では、受信光が存在する状態に
於て送信光軸を制御し、その送出方向を確認することが
出来ず、静止衛星間通信の如く長時間連続動作が要求さ
れる場合には、ポイントアヘッド機構２及び角度誤差検
出手段８、駆動手段12′に対し極めて高い長期安定性が
要求される。
於て送信光軸を制御し、その送出方向を確認することが
出来ず、静止衛星間通信の如く長時間連続動作が要求さ
れる場合には、ポイントアヘッド機構２及び角度誤差検
出手段８、駆動手段12′に対し極めて高い長期安定性が
要求される。
本発明では、光送信光軸を常時監視しつつポイントアヘ
ッド角を設定する新しい方法を用いており、衛星間レー
ザ通信に於て高精度の追尾動作を実現するものである。
ッド角を設定する新しい方法を用いており、衛星間レー
ザ通信に於て高精度の追尾動作を実現するものである。
本発明によれば、人工衛星間光通信等に使用される光ビ
ーム追尾機構において、一定周波数０により変調をか
けられた光信号を発生する送信光源手段と、送信光源手
段の出力である送信光の送出方向を受信光の到来方向に
ほぼ一致させて出力するための送受信結合手段と、この
送受結合手段からの送信光の送出光軸と到来した受信光
の光軸とを調整する光軸調整手段と、受信光の到来方向
を検出する角度誤差検出手段と、送信光の一部を上記角
度誤差検出手段に結合する反射器手段と、角度誤差検出
手段の出力信号から主として受信光の到来方向を示す成
分を抽出する第１の信号抽出手段と、角度誤差検出手段
の出力信号から送信光信号の送出方向を示す成分を抽出
する第２の信号抽出手段と、送信光軸に到来光の光軸に
対するオフセットを与えるポイントアヘッド機構とを含
み、光軸調整手段の光軸調整量が前記第１の信号抽出手
段の出力信号に基づいて制御され、ポイントアヘッド機
構が第２の信号抽出手段の出力信号に基づいて制御され
ることを特徴とする光ビーム追尾機構が得られる。
ーム追尾機構において、一定周波数０により変調をか
けられた光信号を発生する送信光源手段と、送信光源手
段の出力である送信光の送出方向を受信光の到来方向に
ほぼ一致させて出力するための送受信結合手段と、この
送受結合手段からの送信光の送出光軸と到来した受信光
の光軸とを調整する光軸調整手段と、受信光の到来方向
を検出する角度誤差検出手段と、送信光の一部を上記角
度誤差検出手段に結合する反射器手段と、角度誤差検出
手段の出力信号から主として受信光の到来方向を示す成
分を抽出する第１の信号抽出手段と、角度誤差検出手段
の出力信号から送信光信号の送出方向を示す成分を抽出
する第２の信号抽出手段と、送信光軸に到来光の光軸に
対するオフセットを与えるポイントアヘッド機構とを含
み、光軸調整手段の光軸調整量が前記第１の信号抽出手
段の出力信号に基づいて制御され、ポイントアヘッド機
構が第２の信号抽出手段の出力信号に基づいて制御され
ることを特徴とする光ビーム追尾機構が得られる。
本発明では、送信信号に受信信号の帯域外の一定周波数
０の域に変調を加え、角度誤差検出手段に於てこの送
信信号の０の成分を抽出することにより送信信号の送
出光軸の角度誤差検出器基準値に対する偏差ｅPAを常時
監視し、制御の為の基準値として与えられるポイントア
ヘッド信号ＳPAとｅPAとの差を用いてポイントアヘッド
機構を駆動する。この方式により従来は初期設定値を基
とした開ループ制御であったポイントアヘッド制御を閉
ループ制御とすることができ、追尾特性を安定化するこ
とが可能である。
０の域に変調を加え、角度誤差検出手段に於てこの送
信信号の０の成分を抽出することにより送信信号の送
出光軸の角度誤差検出器基準値に対する偏差ｅPAを常時
監視し、制御の為の基準値として与えられるポイントア
ヘッド信号ＳPAとｅPAとの差を用いてポイントアヘッド
機構を駆動する。この方式により従来は初期設定値を基
とした開ループ制御であったポイントアヘッド制御を閉
ループ制御とすることができ、追尾特性を安定化するこ
とが可能である。
次に本発明の実施例について図面を参照して説明する。
第１図は本発明の第１の実施例を示すブロック図であ
る。
る。
図において、送信信号Ｓｔにより変調された信号を発生
する送信光源手段１からの波長λ２の出力光（送信光）
は第９図と同じポイントアヘッド機構２、送受結合手段
３および光軸調整手段13を経て相手局方向に送出され
る。ここで、この送信信号は相手局からの光受信信号の
信号成分Ｓｒ（低周波）の帯域外（高周波）の信号成分
０で浅い変調が加えられている。相手局からの波長λ
１の受信光は光軸調整手段13を反射し、送受結合手段３
を透過後光分岐手段６を経て、その一部は光受信器７
に、他は角度誤差検出手段８に入射する。ここで、角度
誤差検出手段８は第２図に一例を示す様に、４つに分割
された受光面22a、22b、22c、22dを有するフォトダイオ
ードである４象限検出器22と集孔の為の凸レンズ21等で
構成される。
する送信光源手段１からの波長λ２の出力光（送信光）
は第９図と同じポイントアヘッド機構２、送受結合手段
３および光軸調整手段13を経て相手局方向に送出され
る。ここで、この送信信号は相手局からの光受信信号の
信号成分Ｓｒ（低周波）の帯域外（高周波）の信号成分
０で浅い変調が加えられている。相手局からの波長λ
１の受信光は光軸調整手段13を反射し、送受結合手段３
を透過後光分岐手段６を経て、その一部は光受信器７
に、他は角度誤差検出手段８に入射する。ここで、角度
誤差検出手段８は第２図に一例を示す様に、４つに分割
された受光面22a、22b、22c、22dを有するフォトダイオ
ードである４象限検出器22と集孔の為の凸レンズ21等で
構成される。
一方、波長λ１の送信光の一部は送受結合手段３を透過
後入射および反射光軸が平行となる反射面を有する反射
器手段５を反射した後再び送受結合手段３を介して角度
誤差検出手段８に入射する。ここで、送信光レベルは通
常受信光レベルより相当高いレベルにあると考えられる
ので、光減衰手段４により送受結合手段３を透過した送
信光の光レベルを受信光のレベルより低くなる様減衰さ
せている。
後入射および反射光軸が平行となる反射面を有する反射
器手段５を反射した後再び送受結合手段３を介して角度
誤差検出手段８に入射する。ここで、送信光レベルは通
常受信光レベルより相当高いレベルにあると考えられる
ので、光減衰手段４により送受結合手段３を透過した送
信光の光レベルを受信光のレベルより低くなる様減衰さ
せている。
角度誤差検出手段８の出力信号は第１の信号抽出手段９
により受信信号の帯域である低周波成分が抽出され、受
信信号の到来方向を検出し駆動手段11により光軸調整手
段13の反射面の向きを制御して、波長λ２の受信光が常
に角度誤差検出手段８の中心に入射する様制御する。一
方、第２の信号抽出手段10においては波長λ１の送信光
の信号を変調成分０を抽出すると共に送信光光軸の角
度誤差検出手段８上の位置を示す信号ｅPAを求め、駆動
手段12を於てｅPAと別途計算等により求められるポイン
トアヘッド信号ＳPAとの差信号に応じてポイントアヘッ
ド機構２を制御し、出力光の光軸を移動させる。
により受信信号の帯域である低周波成分が抽出され、受
信信号の到来方向を検出し駆動手段11により光軸調整手
段13の反射面の向きを制御して、波長λ２の受信光が常
に角度誤差検出手段８の中心に入射する様制御する。一
方、第２の信号抽出手段10においては波長λ１の送信光
の信号を変調成分０を抽出すると共に送信光光軸の角
度誤差検出手段８上の位置を示す信号ｅPAを求め、駆動
手段12を於てｅPAと別途計算等により求められるポイン
トアヘッド信号ＳPAとの差信号に応じてポイントアヘッ
ド機構２を制御し、出力光の光軸を移動させる。
第３図（ｂ）は第２の信号抽出手段10の一構成例を示す
ブロック図で、（ａ）は第２図の検出器の受光面を座標
系の関係を示している。同図（ｂ）で角度誤差検出手段
８の各象限の信号出力をS1,S2,S3,S4の記号で示すと、
周波数０に対応する信号を抽出するバンドパスフィル
タ21〜24（BPF1〜４）、加算回路25〜28,35、引算回路3
3,34、除算回路36,37により出力信号ｅPAのうちＸ軸誤
差成分Ｘ′として（X+−X-）／Σ,Y軸誤差差成分Ｙ′と
して（Y+−Y-）Σ，（Σ＝S1＋S2＋S3＋S4,X+＝S1＋S4,
X-＝S2＋S3,Y+＝S1＋S2,Y-＝S3＋S4）を求める。なお、
第３図（ｂ）は原理を示す図であって、Ｘ軸及びＹ軸成
分を求める方法としては第３図の構成の他、デジタル演
算によるもの、信号成分０をフィルクではなく同期検
波により求める方法等各種のものが考えられるが、いず
れも本発明の主旨に沿うものであればよい。
ブロック図で、（ａ）は第２図の検出器の受光面を座標
系の関係を示している。同図（ｂ）で角度誤差検出手段
８の各象限の信号出力をS1,S2,S3,S4の記号で示すと、
周波数０に対応する信号を抽出するバンドパスフィル
タ21〜24（BPF1〜４）、加算回路25〜28,35、引算回路3
3,34、除算回路36,37により出力信号ｅPAのうちＸ軸誤
差成分Ｘ′として（X+−X-）／Σ,Y軸誤差差成分Ｙ′と
して（Y+−Y-）Σ，（Σ＝S1＋S2＋S3＋S4,X+＝S1＋S4,
X-＝S2＋S3,Y+＝S1＋S2,Y-＝S3＋S4）を求める。なお、
第３図（ｂ）は原理を示す図であって、Ｘ軸及びＹ軸成
分を求める方法としては第３図の構成の他、デジタル演
算によるもの、信号成分０をフィルクではなく同期検
波により求める方法等各種のものが考えられるが、いず
れも本発明の主旨に沿うものであればよい。
以上の構成によれば、送信光光軸は常に受信光の到来方
向と関連づけて監視されており、長期間の連続動作に於
ても安定に動作することが可能である。
向と関連づけて監視されており、長期間の連続動作に於
ても安定に動作することが可能である。
次に、ポイントアヘッド精度を更に向上させる必要のあ
る場合の実施例について述べる。
る場合の実施例について述べる。
第４図（ａ）は送信光と受信光の関係を示している。図
において、外側の円は４象限検出器22a〜22dの外枠を示
しており、内部の２つの円はそれぞれ受信光成分と送信
光成分に対応する光スポットを模式的に示す。ここでは
受信光の光軸を４象限検出器の中心Ａに合せる様、光軸
調整手段13を制御し、これから所要のポイントアヘッド
角ＳPAだけ離れたＢ点に送信光の中心が来る様にポイン
トアヘッド機構２を制御する。ここで送信光と中心Ｂは
周波数成分０に関する信号軸出手段10を用いて検出す
るので、実質的に誤差が無視可能な精度で決定できる。
しかしながら、送信光には直流成分が含まれる為、受信
光成分を抽出する信号抽出手段９において直流を含む低
周波領域から検出される信号ｅＰは送信光の成分を含む
分誤差があり、その誤差信号の大きさは同図（ｂ）に示
す様に送信光成分の光量とポイントアヘッド角が大きく
なる程増加する。この誤差により第４図（ａ）の受信光
の中心Ａと送信光の中心Ｂの間隔は本来の間隔とは一致
せず、このため、光軸調整手段13で反射して送信される
光の向きも上記誤差分だけずれていることになる。
において、外側の円は４象限検出器22a〜22dの外枠を示
しており、内部の２つの円はそれぞれ受信光成分と送信
光成分に対応する光スポットを模式的に示す。ここでは
受信光の光軸を４象限検出器の中心Ａに合せる様、光軸
調整手段13を制御し、これから所要のポイントアヘッド
角ＳPAだけ離れたＢ点に送信光の中心が来る様にポイン
トアヘッド機構２を制御する。ここで送信光と中心Ｂは
周波数成分０に関する信号軸出手段10を用いて検出す
るので、実質的に誤差が無視可能な精度で決定できる。
しかしながら、送信光には直流成分が含まれる為、受信
光成分を抽出する信号抽出手段９において直流を含む低
周波領域から検出される信号ｅＰは送信光の成分を含む
分誤差があり、その誤差信号の大きさは同図（ｂ）に示
す様に送信光成分の光量とポイントアヘッド角が大きく
なる程増加する。この誤差により第４図（ａ）の受信光
の中心Ａと送信光の中心Ｂの間隔は本来の間隔とは一致
せず、このため、光軸調整手段13で反射して送信される
光の向きも上記誤差分だけずれていることになる。
この誤差を低減する方法として、第１に送信光の角度誤
差検出器８に入射する光量を受信光の光量に比べ1/10〜
1/1000程度と著しく低くしてその影響を軽減する方法が
ある、これは、具体的には光減衰手段４に適切な光減衰
量を与えることにより実現可能である。
差検出器８に入射する光量を受信光の光量に比べ1/10〜
1/1000程度と著しく低くしてその影響を軽減する方法が
ある、これは、具体的には光減衰手段４に適切な光減衰
量を与えることにより実現可能である。
更にこの誤差を低減する別の実施例を第５図及び第６図
に示す。
に示す。
第５図は本発明の第２の実施例を示すブロック図であ
る。この第２の実施例では信号補正手段14を用いて光軸
調整手段13を制御する信号ｅＰに含まれる送信光成分の
誤差をポイントアヘッド機構２を制御する信号ｅPAによ
り補正するものである。すなわち、第４図（ｂ）で明ら
かな様に、誤差はポイントアヘッド角すなわち受信光成
分の中心Ａと送信光成分の中心Ｂとの間隔と、送信光成
分と受信光成分との光量の比とにより決定される。ここ
でポイントアヘッド角を示すデータは第３図に示す出力
信号ｅPAのうちのＸ軸誤差成分Ｘ′とＹ軸誤差成分Ｙ′
であり、また送信光成分は同じくｅPAのΣ、さらに受信
光成分と送信光成分の和が角度誤差検出器手段８から得
られる。信号補正手段14は、これらの信号成分Ｘ′又は
Ｙ′と、Σおよび角度誤差検出器手段８の出力から第４
図（ｂ）の特性とは逆の補正誤差を信号ｅＰに加算す
る。これによって誤差分が補正された光軸調整手段13を
反射して送信される光の向きが補正される。なお信号補
正手段14はマイクロコンピュータによるものが最も簡単
だが、アナログ的な計算回路でもよい。
る。この第２の実施例では信号補正手段14を用いて光軸
調整手段13を制御する信号ｅＰに含まれる送信光成分の
誤差をポイントアヘッド機構２を制御する信号ｅPAによ
り補正するものである。すなわち、第４図（ｂ）で明ら
かな様に、誤差はポイントアヘッド角すなわち受信光成
分の中心Ａと送信光成分の中心Ｂとの間隔と、送信光成
分と受信光成分との光量の比とにより決定される。ここ
でポイントアヘッド角を示すデータは第３図に示す出力
信号ｅPAのうちのＸ軸誤差成分Ｘ′とＹ軸誤差成分Ｙ′
であり、また送信光成分は同じくｅPAのΣ、さらに受信
光成分と送信光成分の和が角度誤差検出器手段８から得
られる。信号補正手段14は、これらの信号成分Ｘ′又は
Ｙ′と、Σおよび角度誤差検出器手段８の出力から第４
図（ｂ）の特性とは逆の補正誤差を信号ｅＰに加算す
る。これによって誤差分が補正された光軸調整手段13を
反射して送信される光の向きが補正される。なお信号補
正手段14はマイクロコンピュータによるものが最も簡単
だが、アナログ的な計算回路でもよい。
次に第６図に示す第３の実施例では、信号補正手段15が
第４図（ｂ）の誤差成分を補償する成分を前述と同様に
信号ｅPAの各信号と角度誤差検出手段８からの受信光成
分と送信光成分の和から求め、補正誤差を信号ｅPAに加
算し、補正されたポイントアヘッド信号を信号補正手段
15の出力として駆動手段12に与える。また、この例では
送信光成分として前述のｅPAの中のΣではなく送信光源
手段１のレベルモニタ信号を用いている。
第４図（ｂ）の誤差成分を補償する成分を前述と同様に
信号ｅPAの各信号と角度誤差検出手段８からの受信光成
分と送信光成分の和から求め、補正誤差を信号ｅPAに加
算し、補正されたポイントアヘッド信号を信号補正手段
15の出力として駆動手段12に与える。また、この例では
送信光成分として前述のｅPAの中のΣではなく送信光源
手段１のレベルモニタ信号を用いている。
第７図は本発明の第４の実施例を示すブロック図であ
る。
る。
前述の第４図を用いて説明した通り、これ迄の実施例は
受信光成分が角度誤差検出手段８の中心あるいは仮想の
Ｘ−Ｙ軸の原点に一致する様に設定し、ポイントアヘッ
ド角を設定する。これは、最初に到来光の方向を定め、
次に送信光の方向を定めるという手順に沿った考え方に
よっている。しかし、ここで必要とされることは、送受
信光の光軸についてポイントアヘッド角相当だけのオフ
セットを与えればよく、受信光が光受信器７に入射すれ
ば必ずしも受信光軸についてはこれを角度誤差検出手段
８の中心に一致させる必要はない。
受信光成分が角度誤差検出手段８の中心あるいは仮想の
Ｘ−Ｙ軸の原点に一致する様に設定し、ポイントアヘッ
ド角を設定する。これは、最初に到来光の方向を定め、
次に送信光の方向を定めるという手順に沿った考え方に
よっている。しかし、ここで必要とされることは、送受
信光の光軸についてポイントアヘッド角相当だけのオフ
セットを与えればよく、受信光が光受信器７に入射すれ
ば必ずしも受信光軸についてはこれを角度誤差検出手段
８の中心に一致させる必要はない。
第７図の実施例では、この考えに沿って、第８図に示す
様にまず信号抽出手段10により送信光成分を抽出し、出
力信号ｅPAによって駆動手段12′を駆動して送信光成分
が角度誤差検出手段８の中心に一致する様すなわちＸ′
＝Ｙ′＝０になるように制御する。この時、信号ｅPAは
周波数成分０を通すフィルタ出力により決定される。
ｅPAには受信光成分がないので、受信光成分による誤差
は発生しない。この状態で第８図の受信光成分を所要の
ポイントアヘッド量だけ第４図の場合と逆の方向へシフ
トする様に、駆動手段11′に−ＳPAの信号を与えこれを
制御すれば、他の実施例と全く同一の効果が得られる。
この第７図の特長として、送信光成分の低周波成分によ
る受信光成分の測定データに対する影響を少くできる点
がある。すなわち、第８図で４象限検出器の角受光面22
a〜22dの出力信号をS1〜S4としそのうちの受信光成分を
Ｓ1r〜Ｓ4r，送信光成分をＳ1s〜Ｓ4sとすると、例えば
S1＝Ｓ1r＋Ｓ1s等となる。ここでＸ軸にいて考察すれば
Ｘ軸誤差成分Ｘ′は Ｘ′＝｛（S1＋S4）−（S2＋S3）｝／｛S1＋S2＋S3＋
S4｝ ＝［｛（Ｓ1r＋Ｓ4r−（Ｓ2r＋Ｓ3r）｝＋ ｛Ｓ1s＋Ｓ4s）−（Ｓ2s＋Ｓ3s）｝＋｛（Ｓ1s＋Ｓ4s）
−（Ｓ2s＋Ｓ3s）｝］÷ ［Ｓ1r＋Ｓ2r＋Ｓ3r＋Ｓ4r＋Ｓ1s＋Ｓ2s＋Ｓ3s＋Ｓ4s］
……（１） ここで（Ｓ1s＋Ｓ4s）−（Ｓ2s＋Ｓ3s）＝０ であるから Ｓ1r＋Ｓ2r＋Ｓ3r＋Ｓ4r≫Ｓ1s＋Ｓ2s＋Ｓ3s＋Ｓ4s……
（２） とすれば Ｘ′≒｛（Ｓ1r＋Ｓ4r）−（Ｓ2r＋Ｓ3r）｝／｛Ｓ1r＋
Ｓ2r＋Ｓ3r＋Ｓ4r｝ ……（３） となる。これは、受信光量が送信光成分の光量より十分
大きければ、Ｘ′は受信光成分によるものに一致するこ
とを示している。Ｙ軸誤差成分Ｙ′についても同様であ
る。
様にまず信号抽出手段10により送信光成分を抽出し、出
力信号ｅPAによって駆動手段12′を駆動して送信光成分
が角度誤差検出手段８の中心に一致する様すなわちＸ′
＝Ｙ′＝０になるように制御する。この時、信号ｅPAは
周波数成分０を通すフィルタ出力により決定される。
ｅPAには受信光成分がないので、受信光成分による誤差
は発生しない。この状態で第８図の受信光成分を所要の
ポイントアヘッド量だけ第４図の場合と逆の方向へシフ
トする様に、駆動手段11′に−ＳPAの信号を与えこれを
制御すれば、他の実施例と全く同一の効果が得られる。
この第７図の特長として、送信光成分の低周波成分によ
る受信光成分の測定データに対する影響を少くできる点
がある。すなわち、第８図で４象限検出器の角受光面22
a〜22dの出力信号をS1〜S4としそのうちの受信光成分を
Ｓ1r〜Ｓ4r，送信光成分をＳ1s〜Ｓ4sとすると、例えば
S1＝Ｓ1r＋Ｓ1s等となる。ここでＸ軸にいて考察すれば
Ｘ軸誤差成分Ｘ′は Ｘ′＝｛（S1＋S4）−（S2＋S3）｝／｛S1＋S2＋S3＋
S4｝ ＝［｛（Ｓ1r＋Ｓ4r−（Ｓ2r＋Ｓ3r）｝＋ ｛Ｓ1s＋Ｓ4s）−（Ｓ2s＋Ｓ3s）｝＋｛（Ｓ1s＋Ｓ4s）
−（Ｓ2s＋Ｓ3s）｝］÷ ［Ｓ1r＋Ｓ2r＋Ｓ3r＋Ｓ4r＋Ｓ1s＋Ｓ2s＋Ｓ3s＋Ｓ4s］
……（１） ここで（Ｓ1s＋Ｓ4s）−（Ｓ2s＋Ｓ3s）＝０ であるから Ｓ1r＋Ｓ2r＋Ｓ3r＋Ｓ4r≫Ｓ1s＋Ｓ2s＋Ｓ3s＋Ｓ4s……
（２） とすれば Ｘ′≒｛（Ｓ1r＋Ｓ4r）−（Ｓ2r＋Ｓ3r）｝／｛Ｓ1r＋
Ｓ2r＋Ｓ3r＋Ｓ4r｝ ……（３） となる。これは、受信光量が送信光成分の光量より十分
大きければ、Ｘ′は受信光成分によるものに一致するこ
とを示している。Ｙ軸誤差成分Ｙ′についても同様であ
る。
なお、第２、第３の実施例の場合には（１）式に於る
（Ｓ1s＋Ｓ4s）−（Ｓ2s＋Ｓ3s）≠０であるから第４図
（ｂ）のな誤差が発生する。従ってその補正の為に第５
図、第６図に示す様な補正手段14,15を用いている。
（Ｓ1s＋Ｓ4s）−（Ｓ2s＋Ｓ3s）≠０であるから第４図
（ｂ）のな誤差が発生する。従ってその補正の為に第５
図、第６図に示す様な補正手段14,15を用いている。
以上説明したように本発明によれば、受信光を受信しな
がら送信光軸を制御でき、静止衛星間通信の様に長期間
連続した通信を行う場合でも安定な追尾制御が可能であ
る。
がら送信光軸を制御でき、静止衛星間通信の様に長期間
連続した通信を行う場合でも安定な追尾制御が可能であ
る。
第１図は本発明の第１の実施例を示すブロック図、第２
図は第１図の実施例に使用する角度誤差検出手段の一例
を示す平面図、第３図（ａ）は４象限検出器の平面図、
（ｂ）は信号抽出手段の一例を示すブロック図、第４図
（ａ），（ｂ）送信光成分と受信光成分の関係と光軸の
検出誤差の関係を説明するための図、第５図，第６図，
第７図はそれぞれ本発明の第2,第3,第４の実施例を示す
ブロック図、第８図は第７図の実施例に於る送信光成分
と受信光成分の関係を示す図、第９図は従来提案されて
いる例を示すブロック図である。
図は第１図の実施例に使用する角度誤差検出手段の一例
を示す平面図、第３図（ａ）は４象限検出器の平面図、
（ｂ）は信号抽出手段の一例を示すブロック図、第４図
（ａ），（ｂ）送信光成分と受信光成分の関係と光軸の
検出誤差の関係を説明するための図、第５図，第６図，
第７図はそれぞれ本発明の第2,第3,第４の実施例を示す
ブロック図、第８図は第７図の実施例に於る送信光成分
と受信光成分の関係を示す図、第９図は従来提案されて
いる例を示すブロック図である。
Claims (6)
- 【請求項１】人工衛星間光通信等に使用される光ビーム
追尾機構において、一定周波数０により変調をかけら
れた光信号を発生する送信光源手段と、前記送信光源手
段の出力である送信光の送出方向を受信光の到来方向に
ほぼ一致させて出力するための送受結合手段と、前記送
受結合手段からの送信光の送出光軸と到来した受信光の
光軸とを調整する光軸調整手段と、前記受信光の到来方
向を検出する角度誤差検出手段と、前記送信光の一部を
前記角度誤差検出手段に結合する反射器手段と、前記角
度誤差検出手段の出力信号から主として受信光の到来方
向を示す成分を抽出する第１の信号抽出手段と、前記角
度誤差検出手段の出力信号から送信光信号の送出方向を
示す成分を抽出する第２の信号抽出手段と、送信光軸に
到来光の光軸に対するオフセットを与えるポイントアヘ
ッド機構とを含み、前記光軸調整手段の光軸調整量が前
記第１の信号抽出手段の出力信号に基づいて制御され、
前記ポイントアヘッド機構が前記第２の信号抽出手段の
出力信号に基づいて制御されることを特徴とする光ビー
ム追尾機構。 - 【請求項２】前記角度誤差検出手段に入射する送信光成
分の光量を、前記角度誤差検出手段に入射する受信光成
分の光量により低くすることを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の光ビーム追尾機構。 - 【請求項３】人工衛星間光通信等に使用される光ビーム
追尾機構において、一定周波数０により変調をかけら
れた光信号を発生する送信光源手段と、前記送信光源手
段の出力である送信光の送出方向を受信光の到来方向に
ほぼ一致させて出力するための送受結合手段と、前記送
受結合手段からの送信光の送出光軸と到来した受信光の
光軸とを調整する光軸調整手段と、前記受信光の到来方
向を検出する角度誤差検出手段と、前記送信光の一部を
前記角度誤差検出手段に結合する反射器手段と、前記角
度誤差検出手段の出力信号から主として受信先の到来方
向を示す成分を抽出する第１の信号抽出手段と、前記角
度誤差検出手段の出力信号から送信光信号の送出方向を
示す成分を抽出する第２の信号抽出手段と、送信光軸に
到来光の光軸に対するオフセットを与えるポイントアヘ
ッド機構と、送信光又は受信光の光軸を補正する補正手
段とを含み、前記光軸調整手段の光軸調整量が前記第１
の信号抽出手段の出力信号に基づいて制御され、前記ポ
イントアヘッド機構が前記第２の信号抽出手段の出力信
号に基づいて制御されることを特徴とする光ビーム追尾
機構。 - 【請求項４】前記補正手段は前記光軸調整手段の光軸制
御量を前記第２の信号抽出手段の出力信号に基づいて補
正することを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の光
ビーム追尾機構。 - 【請求項５】前記補正手段は、前記ポイントアヘッド機
構の制御量を前記第１の信号抽出手段の出力信号もしく
は、前記角度誤差検出手段への受信光成分及び送信光成
分の入射光量に応じて補正することを特徴とする特許請
求の範囲第３項記載の光ビーム追尾機構。 - 【請求項６】送信光成分が前記角度誤差検出手段の座標
上の基準点に入射する様前記第２の信号抽出手段の出力
信号に基づいて前記ポイントアヘッド機構が制御され、
前記光軸調整手段が前記第１の信号抽出手段の出力信号
に基づいて、送信光の光軸に対し受信光の光軸を制御す
ることを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の光ビー
ム追尾機構。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62181617A JPH0715644B2 (ja) | 1987-07-20 | 1987-07-20 | 光ビ−ム追尾機構 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62181617A JPH0715644B2 (ja) | 1987-07-20 | 1987-07-20 | 光ビ−ム追尾機構 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6425218A JPS6425218A (en) | 1989-01-27 |
| JPH0715644B2 true JPH0715644B2 (ja) | 1995-02-22 |
Family
ID=16103928
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62181617A Expired - Lifetime JPH0715644B2 (ja) | 1987-07-20 | 1987-07-20 | 光ビ−ム追尾機構 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0715644B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112346485B (zh) * | 2020-12-24 | 2021-05-25 | 华中光电技术研究所（中国船舶重工集团公司第七一七研究所） | 一种光电跟踪控制方法、系统、电子设备及存储介质 |
| CN115267854B (zh) * | 2022-09-22 | 2022-12-23 | 鹏城实验室 | 一种基于卫星轨迹预测的超前对准方法及装置 |
-
1987
- 1987-07-20 JP JP62181617A patent/JPH0715644B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6425218A (en) | 1989-01-27 |
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