JPH0758695A - 光空間伝送方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明はビームを細く絞っても、方向調整を
容易にしてビーム追尾機構を簡素化するとともに、ＣＮ
比を高くして画像などの高品質伝送や長距離伝送を可能
にし、さらに送信部や受信部が大きく振動しても、受信
部側でビームを確実に受光し得るようにし、これによっ
て運用性を大幅に向上させる。 【構成】 送信部１によって周辺部分に複数の方向調整
用ビーム４が配置され、中心部分にデータ用ビーム３が
配置されたビーム束５を生成してこれを受信部２で受光
させてデータ用ビーム３中の情報を電気信号に変換させ
るとともに、方向調整用ビーム４に基づいてデータ用ビ
ーム３の方向を検出させ、これを受信部２側から前記送
信部１に帰還させて、この送信部１から出射されるビー
ム束５の方向を制御させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は放送や通信分野における
画像伝送や音声伝送、データ伝送などを始め、ビル間伝
送、構内伝送、宇宙空間伝送などで使用される光空間伝
送方式に関する。

【０００２】［発明の概要］本発明は光空間伝送方式に
関するもので、送信部から情報伝達用ビームとこの情報
伝達用ビームを囲むように方向調整用ビームとを出射さ
せ、受信部によって前記情報伝達用ビームを受光させ、
情報信号を再生させるとともに、前記方向調整用ビーム
を受光させ、この方向調整用ビームに基づいて前記情報
伝達用ビームの方向ずれを検出させ、この検出結果に基
づいて前記送信部から出射される情報伝達用ビームおよ
び方向調整用ビームの出射方向を制御することにより、
情報伝達用ビームを細く絞っても、受信部においてビー
ムを確実に受光し得るようにし、これによって方向調整
を容易にしてビーム追尾機構を簡素化するとともに、Ｃ
Ｎ比を高くして画像などの高品質伝送や長距離伝送を可
能にし、さらに送信部や受信部が大きく振動しても、受
信部側でビームを確実に受光し得るようにし、運用性を
大幅に向上させる。

【０００３】

【従来の技術】放送や通信分野における画像伝送や音声
伝送、データ伝送などを始め、ビル間伝送、構内伝送、
宇宙空間伝送などでの使用が期待される光空間伝送シス
テムでは、送信部で使用される光源の光出力が小さく、
さらに受信部の受光感度も低いため、送信部から受信部
に対して出射されるビームを絞って伝送しなければなら
ない。

【０００４】このため、このような光空間伝送システム
では、受信部側において、送信部から出射される細い単
一のビームを確実に受光させるために、受信部からもビ
ームを出射し送信部でこのビームの出射方向を検出し、
この検出結果に基づいて光学系を制御してビーム出射方
向を調整し、受信部側で前記ビームを確実に受光し得る
ようにし、回線の信頼性を高めている。

【０００５】図１５はこのようなビーム追尾機構を備え
た送信部の一例を示す構成図である。

【０００６】この図に示す送信部１５１は入力された情
報信号に基づいた光信号を生成する光源１５２と、この
光源１５２から出射される光信号を取り込んで図１６に
示す円形となる指定された方向のビーム１５４にして出
射する光学系１５３と、この光学系１５３から出射され
るビーム１５４を受け、これを受信部（図示は省略す
る）側に出射する大口径レンズ１５５と、ＣＣＤや４Ｑ
Ｄによって構成され、受信部から出射されたビームの出
射方向を検出する位置センサ１５６と、この位置センサ
１５６の検出結果に基づいて駆動信号を生成する駆動回
路１５７と、この駆動回路１５７から出力される駆動信
号に基づいて前記光学系１５３を駆動してビーム１５４
の出射方向を調整するビーム追尾機構１５８とを備えて
いる。

【０００７】そして、情報信号が入力されたとき、光源
１５２によって光信号を生成し、これを光学系１５３お
よび大口径レンズ１５５によってビーム１５４にして受
信部側に出射するとともに、位置センサ１５６によって
受信部から出射されたビームの出射方向を検出し、この
検出結果に基づき、駆動回路１５７によってビーム追尾
機構１５８を制御し、前記光学系１５３から出射される
ビーム１５４の出射方向を制御して、前記ビーム１５４
の光軸を受信部が置かれている方向に一致させる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の光空間伝送システムにおいては、次に述べるよ
うな問題があった。

【０００９】まず、送信部１５１から出射されるビーム
１５４の径を小さくしているので、ビーム１５４の方向
調整が難しく、高度なビーム追尾機構１５８が必要にな
り、コスト高になってしまうという問題があった。

【００１０】また、送信部１５１や受信部が大きく振動
したとき、送信部１５１側から出射されたビーム１５４
が受信部によって受光されなくなってしまうという問題
があった。

【００１１】そこで、このような問題を解消するため
に、送信部１５１から出射されるビーム１５４の径を大
きくすることも行われているが、このような方法では、
ビーム１５４の密度が低くなってＣＮ比が低下し、運用
性が低下するのみならず、画像などの高品質伝送や長距
離伝送が不可能になってしまうという問題があった。

【００１２】本発明は上記の事情に鑑み、ビームを細く
絞っても、受信部側においてビームを確実に受光するこ
とができ、これによって方向調整を容易にしてビーム追
尾機構を簡素化することができるとともに、ＣＮ比を高
くして画像などの高品質伝送や長距離伝送を可能にし、
さらに送信部や受信部が大きく振動しても、受信部側で
ビームを確実に受光することができ、これによって運用
性を大幅に向上させることができる光空間伝送方式を提
供することを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明による光空間伝送方式は、送信部側では、情
報信号に基づき情報伝送用光源を動作させて情報伝達用
ビームを生成するとともに、識別のための情報を付加し
た少なくとも１つ以上の方向調整用光源を動作させて前
記情報伝達用ビームを包み込むように方向調整用ビーム
を生成して受信部側に出射し、受信部側では、前記情報
伝達用ビームを受光して情報信号を再生するとともに、
前記方向調整用ビームを受光して前記情報伝達用ビーム
の方向ずれを検出し、この検出結果を前記送信部側に帰
還してこの送信部側から出射される前記情報伝達用ビー
ムおよび前記方向調整用ビームの出射方向を制御するこ
とを特徴としている。

【００１４】

【作用】上記の構成において、送信部側において、情報
信号に基づき情報伝送用光源を動作させて情報伝達用ビ
ームを生成するとともに、指定された周波数の方向調整
用信号に基づいて少なくとも１つ以上の方向調整用光源
を動作させて前記情報伝達用ビームを包み込むように方
向調整用ビームを生成させて受信部側に出射し、受信部
側において、前記情報伝達用ビームを受光して情報信号
を再生するとともに、前記方向調整用ビームを受光して
前記情報伝達用ビームの方向ずれを検出し、この検出結
果を前記送信部側に帰還してこの送信部側から出射され
る前記情報伝達用ビームおよび前記方向調整用ビームの
出射方向を制御することにより、情報伝達用ビームを細
く絞っても、受信部においてビームを確実に受光し得る
ようにし、これによって方向調整を容易にするととも
に、ＣＮ比を高くして画像などの高品質伝送や長距離伝
送を可能にし、さらに送信部や受信部が大きく振動して
も、受信部側でビームを確実に受光し得るようにし、こ
れによって運用性を大幅に向上させる。

【００１５】

【実施例】図１は本発明による光空間伝送方式の第１実
施例を適用した光空間伝送システムの一例を示す構成図
である。

【００１６】この図に示す光空間伝送システムは送信部
１と、受信部２とを備えており、送信部１によって周辺
部分に複数の方向調整用ビーム４が配置され、中心部分
にデータ用ビーム３が配置されたビーム束５を生成して
これを受信部２で受光させてデータ用ビーム３中の情報
を電気信号に変換させるとともに、方向調整用ビーム４
に基づいてデータ用ビーム３の方向を検出させ、これを
受信部２側から前記送信部１に帰還させて、この送信部
１から出射されるビーム束５の方向を制御させる。

【００１７】送信部１は入力された情報信号に基づいて
データ用光信号を生成するデータ用光源６と、識別のた
めに入力された周波数ｆ₁ 〜ｆ_n の正弦波で強度変調し
た方向調整用光信号を生成する方向調整用光源７と、こ
れらデータ用光源６および方向調整用光源７から出射さ
れるデータ用光信号および方向調整用光信号を取り込ん
で図２に示す如く周辺部分に複数の方向調整用ビーム４
が配置され、中心部分にデータ用ビーム３が配置された
ビーム束５にして出射したり、受信部２側から出射され
る光信号（制御用光信号）を受光して集光したりする光
学系８と、この光学系８から出射されるビーム束５を受
け、これを受信部２側に出射したり、前記受信部２から
の光信号（制御用光信号）を受けてこれを前記光学系８
に出射したりする大口径レンズ９と、前記光学系８を介
して前記制御用光信号を取り込んで駆動信号を生成する
駆動回路１０と、この駆動回路１０から出力される駆動
信号に基づいて前記光学系８を駆動してビーム束５の出
射方向を調整するビーム追尾機構１１とを備えている。

【００１８】そして、入力された情報信号および方向調
整用信号に基づいてビーム用光源６と、方向調整用光源
７とを動作させてデータ用光信号と、方向調整用光信号
とを生成し、光学系８および大口径レンズ９によってこ
れをビーム束５にして受信部２側に出射するとともに、
前記大口径レンズ９によって前記受信部２側から出射さ
れる制御用光信号を取り込み、駆動回路１０によって前
記制御用光信号に基づいてビーム追尾機構１１を制御さ
せて前記光学系８から出射されるビーム束５の出射方向
を制御させ、前記ビーム束５が受信部２側に確実に受光
されるようにする。

【００１９】受信部２は前記送信部１から出射されるビ
ーム束５を受光してこれを集光したり、入射された制御
用光信号を取り込んでこれを前記送信部１側に出射した
りする大口径レンズ１５と、この大口径レンズ１５によ
って集光されたビーム束５を取り込んでこれをデータ用
ビーム３と、複数の方向調整用ビーム４とに分離して出
射したり、入射された制御用光信号を取り込んでこれを
前記大口径レンズ１５側に出射したりする光学系１６
と、この光学系１６によって分離されたデータ用ビーム
３を受光して光電変換し、前記データ用ビーム３に含ま
れている情報信号を再生する受光器１７と、前記光学系
１６によって分離された各方向調整用ビーム４を受光し
て光電変換し、これら各方向調整用ビーム４の搬送波レ
ベルを比較し、この比較結果に基づいて前記データ用ビ
ーム３の方向ずれ量を検出して制御信号を生成する検出
回路１８と、この検出回路１８から出力される制御信号
に基づいて制御用光信号を生成して前記光学系１６に出
射する制御用光源１９とを備えている。

【００２０】そして、大口径レンズ１５によって前記送
信部１から出射されるビーム束５を受光して集光しなが
ら、光学系１６によって前記ビーム束５をデータ用ビー
ム３と、複数の方向調整用ビーム４とに分離するととも
に、受光器１７によって前記データ用ビーム３を光電変
換してこのデータ用ビーム３に含まれている情報信号を
再生する。

【００２１】さらに、この動作と並行するように、検出
回路１８によって前記光学系１６で分離された前記各方
向調整用ビーム４を受光してその搬送波レベルを比較
し、この比較結果に基づいて前記データ用ビーム３の方
向ずれ量を検出するとともに、制御用光源１９によって
前記方向ずれ量を補正するのに必要な値を含む制御用光
信号を生成し、これを光学系１６および大口径レンズ１
５を介して送信部１側に出射する。

【００２２】これによって、送信部１側から出射される
ビーム束５の中心が受信部２の大口径レンズ１５の中心
からずれれば、受信部２側の検出回路１８によってこれ
が検出されて制御用光源１９から制御用光信号が出射さ
れ、これが光学系１６および大口径レンズ１５を介して
送信部１側に伝達される。

【００２３】そして、この送信部１の大口径レンズ９お
よび光学系８を介して前記制御用光信号が受光され、駆
動回路１０によって前記制御用光信号に対応する駆動信
号が生成されるとともに、ビーム追尾機構１１によって
前記駆動信号に基づき光学系８が駆動されて送信部１側
から出射されるビーム束５の中心と、受信部２の大口径
レンズ１５の中心とが一致するように制御される。

【００２４】このようにこの第１実施例においては、中
心部の映像（データ）用ビーム３を複数の方向調整用ビ
ーム４で包み、さらに受信部２側において前記各方向調
整用ビーム４の搬送波レベルを比較して前記データ用ビ
ーム３のずれ方向を検出し、この検出結果に基づいて送
信部１側から出射されるビーム束５の出射方向を制御す
るようにしているので、捕捉追尾範囲を大幅に広げるこ
とができ、これによって自動追尾範囲を広げて送信部１
や受信部２が大きく振動しても通信不能にならないよう
にすることができるとともに、マイクロ波（電波）と同
程度の運用性を確保することができる。

【００２５】また、この第１実施例においては、送信部
１から出射されるデータ用ビーム３の径を細く絞ること
ができるので、送信部１から出射されるデータ用ビーム
３の光出力を小さくしても、受信ＣＮ比を高くすること
ができるとともに、伝送距離を延ばすことができる。

【００２６】また、この第１実施例においては、複数の
方向調整用ビーム４によって伝送される識別信号とし
て、周波数ｆ₁ 〜ｆ_n の正弦波を使用し、制御信号の光
伝送にも耐雑音性に優れたパルス変調方式を採用してい
るため、これによって各方向調整用ビーム４のビーム径
を大きくして、捕捉範囲を広げ、方向調整を容易にする
ことができる。

【００２７】なお、方向調整用ビームの識別の手段とし
ては、前記のように異なる周波数の正弦波で変調を行う
他に、異なるパルス列で変調を行う、あるいは個々の光
源に異なる波長のものを使用するなどの手段でもよい。

【００２８】また、この第１実施例においては、データ
用ビーム３を細く絞しても、送信部１側から出射される
データ用ビーム３を受信部２側で確実に受光させること
ができるので、ＣＮ比を高くして画像などの高品質伝送
や長距離伝送を可能にし、さらに送信部１や受信部２が
大きく振動しても、受信部２側でビーム束５を確実に受
光することができ、これによって運用性を大幅に向上さ
せることができる。

【００２９】図３は本発明による光空間伝送方式の第２
実施例を適用した光空間伝送システムで使用される送信
部の光学系部分の一例を示す構成図である。

【００３０】この図に示す光学系部分は入力された情報
信号に基づいてデータ用光信号を生成するデータ用キャ
ン型光源２０と、このデータ用キャン型光源２０の周囲
に配置され、入力された周波数ｆ₁ 〜ｆ_n の方向調整用
信号に基づいて方向調整用光信号を生成する複数の方向
調整用キャン型光源２１と、これらデータ用キャン型光
源２０および各方向調整用キャン型光源２１から出射さ
れるデータ用光信号および方向調整用光信号を各々、取
り込んで平行な光信号にする複数の第２レンズ２２と、
これらの各第２レンズ２２によって得られた各光信号を
取り込んで集光する第１レンズ２３と、この第１レンズ
２３から出射される各光信号を受光して図４に示す如く
周辺部分に複数の方向調整用ビーム２６が配置され、中
心部分にデータ用ビーム２５が配置されたビーム束２７
にして出射する大口径レンズ２４とを備えている。

【００３１】そして、入力された情報信号および方向調
整用信号に基づいてデータ用キャン型光源２０と、各方
向調整用キャン型光源２１とを動作させてデータ用光信
号と、方向調整用光信号とを生成し、各第２レンズ２２
によってこれを平行にするとともに、第１レンズ２３に
よって集光した後、大口径レンズ２４によってこれをビ
ーム束２７にして受信部（図示は省略する）側に出射す
る。

【００３２】このようにしても、上述した第１実施例と
同様に、中心部のデータ用ビーム２５を複数の方向調整
用ビーム２６で包み、さらに受信部側において前記各方
向調整用ビーム２６の搬送波レベルを比較して前記デー
タ用ビーム３のずれ方向を検出し、この検出結果に基づ
いて送信部側から出射されるビーム束２７の出射方向を
制御することができ、これによって捕捉追尾範囲を大幅
に広げることができ、この結果自動追尾範囲を広げて送
信部や受信部が大きく振動しても通信不能にならないよ
うにすることができるとともに、マイクロ波（電波）と
同程度の運用性を確保することができる。

【００３３】また、この第２実施例においても、受信Ｃ
Ｎ比を高くして伝送距離を延ばすことができるととも
に、送信部や受信部が大きく振動しても、受信部側でビ
ームを確実に受光することができ、これによって運用性
を大幅に向上させることができ、さらに各方向調整用ビ
ーム２６のビーム径を大きくすることにより、捕捉範囲
を広げて方向調整を容易にすることができる。

【００３４】図５は本発明による光空間伝送方式の第３
実施例を適用した光空間伝送システムで使用される送信
部の光学系部分の一例を示す構成図である。

【００３５】この図に示す光学系部分は半導体レーザな
どによって構成されるデータ用光源（図示は省略する）
によって生成されたデータ用光信号を取り込んで端面か
ら出射するデータ用光ファイバ３０と、図６に示す如く
このデータ用光ファイバ３０の周囲に配置され、半導体
レーザなどによって構成される複数の方向調整用光源
（図示は省略する）により生成された各方向調整用光信
号を取り込んで端面から出射する複数の方向調整用光フ
ァイバ３１と、これらデータ用光ファイバ３０および各
方向調整用光ファイバ３１から出射されるデータ用光信
号および各方向調整用光信号を各々、取り込んで平行な
光信号（データ用ビーム３３および複数の方向調整用ビ
ーム３４）にして出射する大口径レンズ３２とを備えて
いる。

【００３６】そして、データ用光源および各方向調整用
光源によって生成されたデータ用光信号および各方向調
整用光信号を取り込んでデータ用光ファイバ３０および
各方向調整用光ファイバ３１の各端面から出射するとと
もに、大口径レンズ３２によってこれをビーム束３５に
して受信部側に出射する。

【００３７】このようにしても、上述した第１、第２実
施例と同様に、中心部のデータ用ビーム３３を複数の方
向調整用ビーム３４で包み、さらに受信部側において前
記各方向調整用ビーム３４の搬送波レベルを比較して前
記データ用ビーム３３のずれ方向を検出し、この検出結
果に基づいて送信部側から出射されるビーム束３５の出
射方向を制御することができ、これによって捕捉追尾範
囲を大幅に広げることができ、この結果自動追尾範囲を
広げて送信部や受信部が大きく振動しても通信不能にな
らないようにすることができ、マイクロ波（電波）と同
程度の運用性を確保することができる。

【００３８】また、この第３実施例においても、受信Ｃ
Ｎ比を高くして伝送距離を延ばすことができるととも
に、送信部や受信部が大きく振動しても、受信部側でビ
ームを確実に受光することができ、これによって運用性
を大幅に向上させることができ、さらに各方向調整用ビ
ームのビーム径を大きくすることにより、捕捉範囲を広
げて方向調整を容易にすることができる。

【００３９】また、この第３実施例においては、光源部
分にデータ用光ファイバ３０および複数の方向調整用光
ファイバ３１を使用しているので、送信部の光学系およ
び受信部の光学系を小さくすることができ、これによっ
て光空間伝送システム全体を小型化することができる。

【００４０】図７は本発明による光空間伝送方式の第４
実施例を適用した光空間伝送システムで使用される送信
部の光学系部分の一例を示す構成図である。

【００４１】この図に示す光学系部分は半導体レーザな
どによって構成される複数のデータ用光源（図示は省略
する）によって生成された各データ用光信号を取り込ん
で端面から出射する複数のデータ用光ファイバ３６と、
図８に示す如くこれらの各データ用光ファイバ３６の周
囲に配置され、半導体レーザなどによって構成される方
向調整用光源（図示は省略する）により生成された複数
の方向調整用光信号を取り込んで端面から出射する複数
の方向調整用光ファイバ３７と、これらの各データ用光
ファイバ３６および各方向調整用光ファイバ３７から出
射される各データ用光信号および各方向調整用光信号を
各々、取り込んで平行な光信号（複数のデータ用ビーム
３９および複数の方向調整用ビーム４０）にして出射す
る大口径レンズ３８とを備えている。

【００４２】そして、各データ用光ファイバ３６および
各方向調整用光ファイバ３７によってデータ用光源およ
び各方向調整用光源により生成された各データ用光信号
および各方向調整用光信号を取り込んで各端面から出射
するとともに、大口径レンズ３８によってこれをビーム
束４１にして受信部側に出射する。

【００４３】このようにしても、上述した第１〜第３実
施例と同様に、中心部の各データ用ビーム３９を複数の
方向調整用ビーム４０で包み、さらに受信部側において
前記各方向調整用ビーム４０の搬送波レベルを比較して
前記データ用ビーム３９のずれ方向を検出し、この検出
結果に基づいて送信部側から出射されるビーム束４１の
出射方向を制御することができ、これによって捕捉追尾
範囲を大幅に広げることができ、この結果自動追尾範囲
を広げて送信部や受信部が大きく振動しても通信不能に
ならないようにすることができるとともに、マイクロ波
（電波）と同程度の運用性を確保することができる。

【００４４】また、この第４実施例においても、受信Ｃ
Ｎ比を高くして伝送距離を延ばすことができるととも
に、送信部や受信部が大きく振動しても、受信部側でビ
ーム束４１を確実に受光することができ、これによって
運用性を大幅に向上させることができ、さらに各方向調
整用ビーム４０のビーム径を大きくすることにより、捕
捉範囲を広げて方向調整を容易にすることができる。

【００４５】また、この第４実施例においては、光源部
分に複数のデータ用光ファイバ３６および複数の方向調
整用光ファイバ３７を使用しているので、送信部の光学
系および受信部の光学系を小さくすることができ、これ
によって光空間伝送システム全体を小型化することがで
きる。

【００４６】また、この第４実施例においては、複数の
データ用光源を用いているので、これらのデータ用光源
に同一の情報信号を供給することにより、大口径レンズ
３８から出射されるビーム束４１中のデータ用ビーム３
９の出力を高めて受信ＣＮ比を高くすることができ、ま
た前記各データ用光源に互いに異なる情報信号を供給す
ることにより、大口径レンズ３８から出射されるビーム
束４１中の各データ用ビーム３９で複数の情報を同時に
伝送することができる。

【００４７】図９は本発明による光空間伝送方式の第５
実施例を適用した光空間伝送システムで使用される送信
部の光学系部分の一例を示す構成図である。

【００４８】この図に示す光学系部分は平面状に形成さ
れた基板４５上に、図１０に示す如く中心部分にデータ
用半導体レーザ素子４６が配置され、このデータ用半導
体レーザ素子４６を中心として“十”字状に複数の方向
調整用半導体レーザ４７が配置され、入力された情報信
号および方向調整用信号に基づいて１つのデータ用光信
号と複数の方向調整用光信号とを生成する面発光レーザ
光源４８と、複数のマイクロレンズを有し、前記面発光
レーザ光源４８のデータ用半導体レーザ素子５６および
各方向調整用半導体レーザ素子４７から出射されるデー
タ用光信号および方向調整用光信号を各々、取り込んで
平行な光信号にするレンズアレー４９と、このレンズア
レー４９によって得られたデータ用光信号および各方向
調整用光信号を取り込んで集光する第１レンズ５０と、
この第１レンズ５０から出射されるデータ用光信号およ
び方向調整用光信号を受光して周辺部分に複数の方向調
整用ビーム５３が配置され、中心部分にデータ用ビーム
５２が配置されたビーム束５４にして出射する大口径レ
ンズ５１とを備えている。

【００４９】そして、入力された情報信号および方向調
整用信号に基づいて面発光レーザ光源５８上のデータ用
半導体レーザ素子４６と、各方向調整用半導体レーザ素
子４７とを動作させてデータ用光信号と、複数の方向調
整用光信号とを生成し、レンズアレー４９によってこれ
を平行にするとともに、第１レンズ５０によって集光し
た後、大口径レンズ５１によってこれをビーム束５４に
して受信部側に出射する。

【００５０】このようにしても、上述した第１〜第４実
施例と同様に、中心部のデータ用ビーム５２を複数の方
向調整用ビーム５３で包み、さらに受信部側において前
記各方向調整用ビーム５３の搬送波レベルを比較して前
記データ用ビーム５２のずれ方向を検出し、この検出結
果に基づいて送信部側から出射されるビーム束５４の出
射方向を制御することができ、これによって捕捉追尾範
囲を大幅に広げることができ、この結果自動追尾範囲を
広げて送信部や受信部が大きく振動しても通信不能にな
らないようにすることができ、マイクロ波（電波）と同
程度の運用性を確保することができる。

【００５１】また、この第５実施例においても、受信Ｃ
Ｎ比を高くして伝送距離を延ばすことができるととも
に、送信部や受信部が大きく振動しても、受信部側でビ
ーム束５４を確実に受光することができ、これによって
運用性を大幅に向上させることができ、さらに各方向調
整用ビーム５３のビーム径を大きくすることにより、捕
捉範囲を広げて方向調整を容易にすることができる。

【００５２】図１１は本発明による光空間伝送方式の第
６実施例を適用した光空間伝送システムで使用される送
受信部の光学系部分の一例を示す構成図である。

【００５３】この図に示す光学系部分は入力された情報
信号に基づいて波長λ１のデータ用光信号を生成するデ
ータ用光源５５と、このデータ用光源５５の周囲に配置
され、入力された方向調整用信号に基づいて波長λ２の
複数の方向調整用光信号を生成する複数の方向調整用光
源５６と、これらデータ用光源５５および各方向調整用
光源５６から出射されるデータ用光信号および各方向調
整用光信号を取り込んで平行なデータ用ビーム５８およ
び複数の方向調整用ビーム５９にして伝送先側に出射す
る大口径レンズ５７と、前記データ用光源５５および各
方向調整用光源５６と前記大口径レンズ５７との間に配
置され、偏光方向を検出して、前記データ用光源５５お
よび各方向調整用光源５６から出射されるデータ用光信
号および各方向調整用光信号を透過させ、前記大口径レ
ンズ５７に供給するとともに、伝送先側から出射され、
前記大口径レンズ５７によって集光されたビーム束６１
を反射するビームスプリッタ６２とを備えている。

【００５４】さらに、この光学系部分は前記ビームスプ
リッタ６２によって反射されたビーム束６１を波長弁別
してこのビーム束６１を構成する波長λ１のビーム（デ
ータ用ビーム６３）を透過させるとともに、波長λ２の
ビーム（方向調整用ビーム６４）を反射させる波長分波
器６５と、この波長分波器６５を透過した波長λ１のデ
ータ用ビーム６１を受光して光電変換し、前記データ用
ビーム６１に含まれている情報信号を再生するデータ用
受光器６６と、前記波長分波器６５によって反射された
波長λ２の方向調整用ビーム６４を受光して光電変換
し、この方向調整用ビーム６４に含まれている方向ずれ
を示す制御信号を生成する方向調整用受光器６７とを備
えている。

【００５５】そして、情報信号および各方向調整用信号
が入力されたとき、これら情報信号および各方向調整用
信号に基づいてデータ用光源５５および各方向調整用光
源５６を動作させてデータ用光信号および複数の方向調
整用光信号を生成するとともに、ビームスプリッタ６２
を透過させて大口径レンズ５７に供給し、この大口径レ
ンズ５７によってビーム束６０にして受信部に出射させ
る。

【００５６】また、この動作と並行して、前記受信部か
ら出射されるビーム束６１を受光して収束させながら、
ビームスプリッタ６２によって反射させた後、波長分波
器６５によって波長λ１のデータ用ビーム６３と、波長
λ２の各方向調整用ビーム６４とに分離するとともに、
データ用受光器６６によって前記データ用ビーム６３を
光電変換してこのデータ用ビーム６３に含まれている情
報信号を再生し、さらに方向調整用受光器６７によって
前記各方向調整用ビーム６４を光電変換してこれら各方
向調整用ビーム６４に含まれている方向ずれを示す制御
信号を生成する。

【００５７】このようにしても、上述した第１〜第５実
施例と同様に、中心部のデータ用ビーム５８を複数の方
向調整用ビーム５９で包み、さらに受信側となる送受信
部において前記各方向調整用ビーム５９の搬送波レベル
を比較して前記データ用ビーム５８のずれ方向を検出
し、この検出結果に基づいて送信側となる送受信部から
出射されるビーム束６０の出射方向を制御することがで
き、これによって捕捉追尾範囲を大幅に広げることがで
き、この結果自動追尾範囲を広げて各送受信部が大きく
振動しても通信不能にならないようにすることができ、
マイクロ波（電波）と同程度の運用性を確保することが
できる。

【００５８】また、この第６実施例においても、受信Ｃ
Ｎ比を高くして伝送距離を延ばすことができるととも
に、各送受信部が大きく振動しても、受信側となる送受
信部でビーム束６０を確実に受光することができ、これ
によって運用性を大幅に向上させることができ、さらに
各方向調整用ビーム５９のビーム径を大きくすることに
より、捕捉範囲を広げて方向調整を容易にすることがで
きる。

【００５９】さらに、この第６実施例においては、送受
信部から出射されるデータ用ビーム５８の波長を“λ
１”にするとともに、各方向調整用ビーム５９の波長を
“λ２”にしているので、受信感度を向上させることが
できるとともに、データ用ビーム５８と、各方向調整用
ビーム５９とが干渉しないようにすることができる。

【００６０】図１２は本発明による光空間伝送方式の第
７実施例を適用した光空間伝送システムで使用される送
信部の光学系部分の一例を示す構成図である。

【００６１】この図に示す光学系部分は入力された情報
信号に基づいたデータ用光信号を生成するデータ用光源
７０と、このデータ用光源７０の周囲に配置され、入力
された周波数ｆ₁ 〜ｆ_n の方向調整用信号に基づいた方
向調整用光信号を生成する複数の方向調整用光源７１
と、これらデータ用光源７０および各方向調整用光源７
１から出射されるデータ用光信号および各方向調整用光
信号を各々、取り込んで平行な光信号（データ用光信号
および複数の方向調整用光信号）にする複数の非球面レ
ンズ７２と、これらの各非球面レンズ７２からの光信号
を取り込んで集光する第１レンズ８０と、駆動回路７３
から出力される駆動信号に基づいて回転駆動され、前記
第１レンズ８０によって得られた各光信号を取り込むと
ともに、光軸７４に対して前記各光信号の結像点を垂直
方向にずらす平行プリズム７５と、この平行プリズム７
５によって結像点が決定された各光信号を受光して周辺
部分に複数の方向調整用ビーム７８が配置され、中心部
分にデータ用ビーム７７が配置されたビーム束７９にし
て出射する大口径レンズ７６とを備えている。

【００６２】そして、入力された情報信号および方向調
整用信号に基づいてビーム用光源７０と、各方向調整光
源７１とを動作させてデータ用光信号と、方向調整用光
信号とを生成し、各非球面レンズ７２によってこれを平
行にするとともに、第１レンズ８０によって集光しなが
ら駆動回路７３から出力される駆動信号に応じて平行プ
リズム７５の傾き角度を調整して前記第１レンズ８０に
よって集光された結像点位置を調整した後、大口径レン
ズ７６によってこれをビーム束７９にして受信部側に出
射する。

【００６３】この場合、図１３に示す如く平行プリズム
７５の屈折率が“ｎ”であり、その厚みが“ｔ”である
とき、前記平行プリズム７５の傾き角度θと、結像点の
移動量ｈとの間に次式が成り立つ。

【００６４】

【数１】 そして、この（１）式から明らかなように、結像点の移
動量ｈは平行プリズム７５を構成する光学材料の屈折率
ｎで変わり、図１４に示す如く通常の光学ガラスよりも
大きな屈折率のときの方が、前記平行プリズム７５の傾
き角度θと、結像点の移動量ｈとがより線形な関係とな
ることから、屈折率ｎが“２”に近い例えばＬｉＮｂＯ
₃ などの光学材料を使用することにより、結像点の異な
るデータ用光源７０からのデータ用光信号および各方向
調整用光源７１から方向調整用光信号の光ビーム形状を
変えることなく、ビーム束７９全体の出射方向を大きな
角度まで制御することができる。

【００６５】このようにしても、上述した第１〜第６実
施例と同様に、中心部のデータ用ビーム７７を複数の方
向調整用ビーム７８で包み、さらに受信部側において前
記各方向調整用ビーム７８の搬送波レベルを比較して前
記データ用ビーム７７のずれ方向を検出し、この検出結
果に基づいて送信部側から出射されるビーム束７９の出
射方向を制御することができ、これによって捕捉追尾範
囲を大幅に広げることができ、この結果自動追尾範囲を
広げて送信部や受信部が大きく振動しても通信不能にな
らないようにすることができ、マイクロ波（電波）と同
程度の運用性を確保することができる。

【００６６】また、この第７実施例においても、受信Ｃ
Ｎ比を高くして伝送距離を延ばすことができるととも
に、送信部および受信部が大きく振動しても、受信部側
でビーム束７９を確実に受光することができ、これによ
って運用性を大幅に向上させることができ、さらに各方
向調整用ビーム７８のビーム径を大きくすることによ
り、捕捉範囲を広げて方向調整を容易にすることができ
る。

【００６７】また、この第７実施例においては、平行プ
リズム７５を回転させる簡易なものであるため、光学系
の構造を簡素化および小型化することができ、さらに大
きな回転角度で、小さな移動量を得ることができるた
め、回転精度を余り厳しくしなくても、高精度な追尾を
行うことができる。

【００６８】また、上述した第１〜第５実施例および第
７実施例においては、片方向光伝送を行う場合を例にと
って本発明による光空間伝送方式を説明しているが、上
述した第６実施例のように、双方向伝送を行うようにし
ても良い。

【００６９】この場合、受信部からのビーム束も同時に
制御する必要があるため、上述した光空間伝送方式と同
様な方法によって受信部側から送信部側に伝送されるビ
ーム束を制御する。

【００７０】また、上述した第１〜第７実施例において
は、受信部によってビーム束の方向ずれ量に応じた制御
用光信号を生成し、これを送信部側に伝送して送信部側
から出射されるビーム束の出射方向を制御するようにし
ているが、このような制御用光信号に代えて無線信号を
使用し、受信部側によって検出された方向ずれ量を送信
部側に伝送してこの送信部から出射されるビーム束の出
射方向を制御するようにしても良い。

【００７１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ビ
ームを細く絞っても、受信部においてビームを確実に受
光することができ、これによって方向調整を容易にする
ことができるとともに、ＣＮ比を高くして画像などの高
品質伝送や長距離伝送を可能にし、さらに送信部や受信
部が大きく振動しても、受信部側でビームを確実に受光
することができ、これによって運用性を大幅に向上させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による光空間伝送方式の第１実施例を適
用した光空間伝送システムの一例を示す構成図である。

【図２】図１に示す送信部から出射されるビーム束の形
状例を示す図である。

【図３】本発明による光空間伝送方式の第２実施例を適
用した光空間伝送システムで使用される送信部の光学系
部分の一例を示す構成図である。

【図４】図３に示す大口径レンズから出射されるビーム
束の形状例を示す図である。

【図５】本発明による光空間伝送方式の第３実施例を適
用した光空間伝送システムで使用される送信部の光学系
部分の一例を示す構成図である。

【図６】図５に示すデータ用光ファイバおよび各方向調
整用光ファイバの配置例を示す図である。

【図７】本発明による光空間伝送方式の第４実施例を適
用した光空間伝送システムで使用される送信部の光学系
部分の一例を示す構成図である。

【図８】図７に示す各データ用光ファイバおよび各方向
調整用光ファイバの配置例を示す図である。

【図９】本発明による光空間伝送方式の第５実施例を適
用した光空間伝送システムで使用される送信部の光学系
部分の一例を示す構成図である。

【図１０】図９に示す面発光レーザアレーの詳細な構成
例を示す正面図である。

【図１１】本発明による光空間伝送方式の第６実施例を
適用した光空間伝送システムで使用される送受信部の光
学系部分の一例を示す構成図である。

【図１２】本発明による光空間伝送方式の第７実施例を
適用した光空間伝送システムで使用される送信部の光学
系部分の一例を示す構成図である。

【図１３】図１２に示す平行基板の厚さｔと、屈折率ｎ
と、傾き量θと、結像点の移動量ｈとの関係例を示す構
成図である。

【図１４】図１２に示す平行基板の厚さｔと、屈折率ｎ
と、傾き量θと、結像点の移動量ｈとの実例を示すグラ
フ図である。

【図１５】従来から知られている光空間伝送システムで
使用される送信部の一例を示す構成図である。

【図１６】図１５に示す送信部から出射されるビームの
形状例を示す図である。

【符号の説明】

１ 送信部 ２ 受信部 ３ データ用ビーム（情報伝達用ビーム） ４ 方向調整用ビーム ５ ビーム束 ６ データ用光源（情報伝送用光源） ７ 方向調整用光源（方向調整用光源） ８ 光学系 ９ 大口径レンズ １０ 駆動回路 １１ ビーム追尾機構 １５ 大口径レンズ １６ 光学系 １７ 受光器 １８ 検出回路 １９ 制御用光源

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送信部側では、情報信号に基づき情報伝
   送用光源を動作させて情報伝達用ビームを生成するとと
   もに、識別のための情報を付加した少なくとも１つ以上
   の方向調整用光源を動作させて前記情報伝達用ビームを
   包み込むように方向調整用ビームを生成して受信部側に
   出射し、 受信部側では、前記情報伝達用ビームを受光して情報信
   号を再生するとともに、前記方向調整用ビームを受光し
   て前記情報伝達用ビームの方向ずれを検出し、この検出
   結果を前記送信部側に帰還してこの送信部側から出射さ
   れる前記情報伝達用ビームおよび前記方向調整用ビーム
   の出射方向を制御する、 ことを特徴とする光空間伝送方式。
2. 【請求項２】 前記送信部は複数の光源単体と、これら
   の各光源単体からの光をほぼ平行なビームにするレンズ
   と、このレンズによって生成された複数のビームを集光
   させる第１レンズと、この第１レンズによって集光され
   たビームを平行にして空間に出射する大口径レンズとを
   備えた請求項１記載の光空間伝送方式。
3. 【請求項３】 前記送信部は各光源単体からの光を受け
   て出射端から出射する複数の束ねられた光ファイバと、
   これらの各光ファイバの出射端から出射される光を平行
   にして空間に出射する大口径レンズとを備えた請求項１
   記載の光空間伝送方式。
4. 【請求項４】 前記送信部は複数の光源が面状に配置さ
   れた光源によって複数の光を生成する面光源と、この面
   光源によって生成された複数の光を各々平行な光にする
   マイクロレンズアレーとを備えた請求項１または２記載
   の光空間伝送方式。
5. 【請求項５】 前記送信部は情報伝送用として使用され
   る複数の光ファイバを束ね、これらの光ファイバの周り
   に複数の方向調整用として使用される光ファイバを束ね
   た請求項１または２記載の光空間伝送方式。
6. 【請求項６】 前記送信部は情報伝送用として使用され
   る複数の光ファイバによって各々異なる情報伝達用の光
   を伝送する請求項５記載の光空間伝送方式。
7. 【請求項７】 前記送信部から出射される情報伝達用ビ
   ームの波長と方向調整用ビームの波長を異なる波長に
   し、前記受信部は波長分離器によって受光した情報伝達
   用ビームと方向調整用ビームとを分離する請求項１記載
   の光空間伝送方式。
8. 【請求項８】 前記送信部は各光源によって得られた情
   報伝達用ビームと方向調整用ビームを受けて大口径レン
   ズに導く平行プリズムと、この平行プリズムの回転角度
   を調整して前記情報伝達用ビームと方向調整用ビームの
   結像点をシフトさせる駆動回路を備えた請求項１記載の
   光空間伝送方式。
9. 【請求項９】 前記送信部は前記平行プリズムとして、
   屈折率が高いＬｉＮＯ₃ を用いた請求項８記載の光空間
   伝送方式。