JPH08204640A - 光空間伝送装置 - Google Patents
光空間伝送装置Info
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- JPH08204640A JPH08204640A JP7009982A JP998295A JPH08204640A JP H08204640 A JPH08204640 A JP H08204640A JP 7009982 A JP7009982 A JP 7009982A JP 998295 A JP998295 A JP 998295A JP H08204640 A JPH08204640 A JP H08204640A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 光空間伝送装置の光軸調整を、光学系の構成
精度に依存せず、常に正確に行われているようにする。 【構成】 送受一体構成の光空間伝送装置６０Ａの光学
系１０３を送信光学系１０４と受信光学系１０５から構
成する。送信光学系１０４と受信光学系１０５は略一致
した光軸に設定し、光学系１０３の筐体に固定する。筐
体は光軸に垂直な面内の２つの直交する軸方向に回動自
在に保持され、Ｘ軸モータ２４とＹ軸モータ２５で光軸
角度を決める。受信光学系１０５は受信レンズ１０２、
ハーフミラー６、光検出素子４および位置検出素子５
で、また、送信光学系１０４は半導体レーザ３および送
信レンズ１０１で構成する。自装置のレーザ光の相手装
置への入射状態を相手装置より帰還し、この情報を参考
にして自装置のレーザ光の出射方向を制御する。
精度に依存せず、常に正確に行われているようにする。 【構成】 送受一体構成の光空間伝送装置６０Ａの光学
系１０３を送信光学系１０４と受信光学系１０５から構
成する。送信光学系１０４と受信光学系１０５は略一致
した光軸に設定し、光学系１０３の筐体に固定する。筐
体は光軸に垂直な面内の２つの直交する軸方向に回動自
在に保持され、Ｘ軸モータ２４とＹ軸モータ２５で光軸
角度を決める。受信光学系１０５は受信レンズ１０２、
ハーフミラー６、光検出素子４および位置検出素子５
で、また、送信光学系１０４は半導体レーザ３および送
信レンズ１０１で構成する。自装置のレーザ光の相手装
置への入射状態を相手装置より帰還し、この情報を参考
にして自装置のレーザ光の出射方向を制御する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はレーザ光を信号用光源と
する光空間伝送装置に関し、更に詳しくは光空間伝送装
置間の光軸の調整に関するものである。
する光空間伝送装置に関し、更に詳しくは光空間伝送装
置間の光軸の調整に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】まず、光空間伝送装置とは、送信側にお
いて送信情報を光の強度変化に変調し、変調した光を受
信側に向かって大気中に出射し、受信側においては前記
送信側から出射した変調光を受け、復調することによ
り、所望の情報信号の伝達を大気空間を介して行うもの
である。
いて送信情報を光の強度変化に変調し、変調した光を受
信側に向かって大気中に出射し、受信側においては前記
送信側から出射した変調光を受け、復調することによ
り、所望の情報信号の伝達を大気空間を介して行うもの
である。
【０００３】即ち、図３に示すように一方の光空間伝送
装置５０Ａと他方の光空間伝送装置５０Ｂとの間で行わ
れる光空間伝送は、一方の光空間伝送装置５０Ａ（又は
５０Ｂ）から送信信号で変調されたレーザ光をレンズ１
Ｄを介して出射（出射光Ｌ1）し、他方の光空間伝送装
置５０Ｂ（又は５０Ａ）からの同様に変調されたレーザ
光（入射光Ｌ2 ）をレンズ１Ｄを介して受光することで
実現される。
装置５０Ａと他方の光空間伝送装置５０Ｂとの間で行わ
れる光空間伝送は、一方の光空間伝送装置５０Ａ（又は
５０Ｂ）から送信信号で変調されたレーザ光をレンズ１
Ｄを介して出射（出射光Ｌ1）し、他方の光空間伝送装
置５０Ｂ（又は５０Ａ）からの同様に変調されたレーザ
光（入射光Ｌ2 ）をレンズ１Ｄを介して受光することで
実現される。
【０００４】図３は送受一体構成の光空間伝送装置を示
しているが、送信機能と受信機能とがそれぞれに分離し
た形態の装置（図示せず）も、今までに多くのものが提
案され、実用化されてきた。
しているが、送信機能と受信機能とがそれぞれに分離し
た形態の装置（図示せず）も、今までに多くのものが提
案され、実用化されてきた。
【０００５】しかしながら、光ビームはその伝送路であ
る大気中において、雨、霧、微粒子等による吸収を受け
て減衰する為、受信側において十分な光パワーを常に保
証する為には、送信側において多大な光パワーを用意し
なければならなかった。
る大気中において、雨、霧、微粒子等による吸収を受け
て減衰する為、受信側において十分な光パワーを常に保
証する為には、送信側において多大な光パワーを用意し
なければならなかった。
【０００６】また、大気の揺らぎ、温度勾配の変化等に
よって光ビーム径路が変動し、伝送区間が長くなる程こ
の影響は大きくなる。更に、光空間伝送装置を設置して
いる場所、例えばビルの屋上であっても、周囲の温度変
化によってビルそのものが微小ではあるが曲がり、光ビ
ームの出射方向を変動させることになる。従って、光ビ
ームが受信装置から外れないようにする為には光ビーム
の径を大きくする必要があり、この点からも送信側の光
パワーを大きくする必要があった。
よって光ビーム径路が変動し、伝送区間が長くなる程こ
の影響は大きくなる。更に、光空間伝送装置を設置して
いる場所、例えばビルの屋上であっても、周囲の温度変
化によってビルそのものが微小ではあるが曲がり、光ビ
ームの出射方向を変動させることになる。従って、光ビ
ームが受信装置から外れないようにする為には光ビーム
の径を大きくする必要があり、この点からも送信側の光
パワーを大きくする必要があった。
【０００７】しかし他方では、眼に対する環境衛生上か
ら光波長によって単位パワー密度が規制されており、特
に可視光帯域では厳しく、この点からも十分な光パワー
を送信側で用意できるとは限らなかった。
ら光波長によって単位パワー密度が規制されており、特
に可視光帯域では厳しく、この点からも十分な光パワー
を送信側で用意できるとは限らなかった。
【０００８】これらの対策として、本件の出願人等は自
動制御技術を導入し、光ビームが装置の設置場所や伝送
路の状態に関係なく常に相手側装置に到達する機構につ
いて提案してきた。その一例について、図４ないし図６
を参照して説明する。図４に示す光空間伝送装置は送信
と受信の機能が一体となった構成を採り、全く同じ装置
を対向して設置することにより、双方向の情報伝達を行
うことができるものである。
動制御技術を導入し、光ビームが装置の設置場所や伝送
路の状態に関係なく常に相手側装置に到達する機構につ
いて提案してきた。その一例について、図４ないし図６
を参照して説明する。図４に示す光空間伝送装置は送信
と受信の機能が一体となった構成を採り、全く同じ装置
を対向して設置することにより、双方向の情報伝達を行
うことができるものである。
【０００９】図４にその光空間伝送装置の構成ブロック
を示す。まず、前記光空間伝送装置の光学系は光源とな
る半導体レーザ３、レーザビームを平行ビームに変換す
るレンズ１Ａ、光を分離する偏光ビームスプリッタ２
Ａ、レーザビームを略平行光にして出射する為のレンズ
１Ｂとレンズ１Ｄ、入射光を光検出素子４上に集光する
為の偏光ビームスプリッタ２Ｂとレンズ１Ｃ、更に、光
軸調整の為の位置検出素子５と前記位置検出素子５上に
集光するレンズ１Ｅとを含んで構成されている。上記光
学要素は一体として構成されていて、その構成体は後述
する構造の回動軸を介して装置の筐体に固定されてい
る。
を示す。まず、前記光空間伝送装置の光学系は光源とな
る半導体レーザ３、レーザビームを平行ビームに変換す
るレンズ１Ａ、光を分離する偏光ビームスプリッタ２
Ａ、レーザビームを略平行光にして出射する為のレンズ
１Ｂとレンズ１Ｄ、入射光を光検出素子４上に集光する
為の偏光ビームスプリッタ２Ｂとレンズ１Ｃ、更に、光
軸調整の為の位置検出素子５と前記位置検出素子５上に
集光するレンズ１Ｅとを含んで構成されている。上記光
学要素は一体として構成されていて、その構成体は後述
する構造の回動軸を介して装置の筐体に固定されてい
る。
【００１０】つぎに、電気回路は半導体レーザ３を変調
された送信信号に応じて駆動するレーザ駆動回路１８、
光検出素子４からの出力信号を受ける受光回路１９、位
置検出素子５からの出力信号を受ける集光位置検出回路
１４、前記集光位置検出回路１４の信号にもとづいてモ
ータ駆動回路２３を制御するＣＰＵ１５等から構成され
ている。モータ駆動回路２３は光学系を出射光軸に垂直
な面内において直交する２つの軸、例えば水平方向と垂
直方向に回動するＸ軸モータ２４とＹ軸モータ２５と駆
動するものである。
された送信信号に応じて駆動するレーザ駆動回路１８、
光検出素子４からの出力信号を受ける受光回路１９、位
置検出素子５からの出力信号を受ける集光位置検出回路
１４、前記集光位置検出回路１４の信号にもとづいてモ
ータ駆動回路２３を制御するＣＰＵ１５等から構成され
ている。モータ駆動回路２３は光学系を出射光軸に垂直
な面内において直交する２つの軸、例えば水平方向と垂
直方向に回動するＸ軸モータ２４とＹ軸モータ２５と駆
動するものである。
【００１１】上述した光空間伝送装置の動作を簡単に説
明する。送信機としては、伝達すべき情報をレーザ駆動
回路１８の前段の回路（図示せず）において送信信号に
変調し、その変調信号に基づき前記レーザ駆動回路１８
は半導体レーザ３を駆動してそのレーザ光を前記変調信
号に対応した光強度に変調する。つぎに、前記レーザ光
はレンズ１Ａ、偏光ビームスプリッタ２Ａ、レンズ１Ｂ
およびレンズ１Ｄによって略平行な出射光Ｌ1 に変換し
て受信する相手装置に送り出すものである。
明する。送信機としては、伝達すべき情報をレーザ駆動
回路１８の前段の回路（図示せず）において送信信号に
変調し、その変調信号に基づき前記レーザ駆動回路１８
は半導体レーザ３を駆動してそのレーザ光を前記変調信
号に対応した光強度に変調する。つぎに、前記レーザ光
はレンズ１Ａ、偏光ビームスプリッタ２Ａ、レンズ１Ｂ
およびレンズ１Ｄによって略平行な出射光Ｌ1 に変換し
て受信する相手装置に送り出すものである。
【００１２】受信機としての動作は、相手側装置から送
られてきたレーザ光、即ち入射光Ｌ2 をレンズ１Ｄで受
け、偏光ビームスプリッタ２Ａ、２Ｂとレンズ１Ｃを通
して光検出素子４上に集光し、前記光検出素子４により
光信号は電気信号に変換され、受光回路１９とそれに続
く後段の回路（図示せず）によって元の情報に復調する
ものである。
られてきたレーザ光、即ち入射光Ｌ2 をレンズ１Ｄで受
け、偏光ビームスプリッタ２Ａ、２Ｂとレンズ１Ｃを通
して光検出素子４上に集光し、前記光検出素子４により
光信号は電気信号に変換され、受光回路１９とそれに続
く後段の回路（図示せず）によって元の情報に復調する
ものである。
【００１３】ここで、前述した位置検出素子５と回動軸
の構成を説明し、それに基づき本発明に係わるところ
の、上述した光空間伝送装置の光軸調整方法について説
明する。
の構成を説明し、それに基づき本発明に係わるところ
の、上述した光空間伝送装置の光軸調整方法について説
明する。
【００１４】まず、位置検出素子５は図５に示す構成を
していて、その受光面４１は区別された４辺を有する２
次元の広がりを有し、各辺に電極Ｘ1 、Ｘ2 、Ｙ1 、Ｙ
2 が設けられている。各対向する一組の辺を一つの軸
（例えばＸ軸）の電極とし、これと直交する他の一組の
辺を一方の軸（例えばＹ軸）の電極とする。
していて、その受光面４１は区別された４辺を有する２
次元の広がりを有し、各辺に電極Ｘ1 、Ｘ2 、Ｙ1 、Ｙ
2 が設けられている。各対向する一組の辺を一つの軸
（例えばＸ軸）の電極とし、これと直交する他の一組の
辺を一方の軸（例えばＹ軸）の電極とする。
【００１５】ここで受光面４１の中心を原点Ｐ0 （０、
０）、光４０の集光点をＰ（Ｘ、Ｙ）とし、光の照射に
より生じたＸ軸、Ｙ軸方向の出力電流をそれぞれ個別に
測定する。即ち電極毎に、電極Ｘ1 の出力電流をＩＸ1
、電極Ｘ2 の出力電流をＩＸ2 、また電極Ｙ1 の出力
電流をＩＹ1 、電極Ｙ2 の出力電流をＩＹ2 とし、更に
各辺の長さを２Ｄ0 とすると、集光点をＰ1 （Ｘ、Ｙ）
は、よく知られているように、 Ｘ＝Ｄ0 （ＩＸ2 −ＩＸ1 ）／（ＩＸ2 ＋ＩＸ1 ） Ｙ＝Ｄ0 （ＩＹ2 −ＩＹ1 ）／（ＩＹ2 ＋ＩＹ1 ） として算出される。従って、上述した位置検出素子５か
らの出力電流を演算することにより受光面４１の集光位
置を決定することができるものである。
０）、光４０の集光点をＰ（Ｘ、Ｙ）とし、光の照射に
より生じたＸ軸、Ｙ軸方向の出力電流をそれぞれ個別に
測定する。即ち電極毎に、電極Ｘ1 の出力電流をＩＸ1
、電極Ｘ2 の出力電流をＩＸ2 、また電極Ｙ1 の出力
電流をＩＹ1 、電極Ｙ2 の出力電流をＩＹ2 とし、更に
各辺の長さを２Ｄ0 とすると、集光点をＰ1 （Ｘ、Ｙ）
は、よく知られているように、 Ｘ＝Ｄ0 （ＩＸ2 −ＩＸ1 ）／（ＩＸ2 ＋ＩＸ1 ） Ｙ＝Ｄ0 （ＩＹ2 −ＩＹ1 ）／（ＩＹ2 ＋ＩＹ1 ） として算出される。従って、上述した位置検出素子５か
らの出力電流を演算することにより受光面４１の集光位
置を決定することができるものである。
【００１６】つぎに、回動軸の構成は図６に示すよう
に、光学系を出射光軸に垂直な面内において直交する２
つの軸、例えば水平方向と垂直方向に回動する構造にな
っている。レンズ１Ｄを含む光学系を搭載した鏡体３０
はＹ回動軸２９を介して内枠３１に回動自在に保持さ
れ、前記内枠３１はＸ回動軸２８を介して外枠３２に回
動自在に保持され、更に、前記外枠３２は装置の固定部
（図示せず）に固着されている。Ｘ回動軸２８にはＸ軸
歯車２６が固着され、外枠３２に固定されているＸ軸モ
ータ２４の回転をＸ回動軸２８に伝達する。同様にＹ回
動軸２９にはＹ軸歯車２７が固着され、内枠３１に固定
されているＹ軸モータ２５の回転をＹ回動軸２９に伝達
するものである。
に、光学系を出射光軸に垂直な面内において直交する２
つの軸、例えば水平方向と垂直方向に回動する構造にな
っている。レンズ１Ｄを含む光学系を搭載した鏡体３０
はＹ回動軸２９を介して内枠３１に回動自在に保持さ
れ、前記内枠３１はＸ回動軸２８を介して外枠３２に回
動自在に保持され、更に、前記外枠３２は装置の固定部
（図示せず）に固着されている。Ｘ回動軸２８にはＸ軸
歯車２６が固着され、外枠３２に固定されているＸ軸モ
ータ２４の回転をＸ回動軸２８に伝達する。同様にＹ回
動軸２９にはＹ軸歯車２７が固着され、内枠３１に固定
されているＹ軸モータ２５の回転をＹ回動軸２９に伝達
するものである。
【００１７】さて、前述した光空間伝送装置の光軸調整
は以下のように行われてきた。相手側装置からの送信
光、即ち入射光Ｌ2 をレンズ１Ｄで受け、偏光ビームス
プリッタ２Ａ、２Ｂとレンズ１Ｅを通して位置検出素子
５に集光する。集光位置は前述したように位置検出素子
５上でＸ、Ｙの座標として認識することができる。この
座標は入射光Ｌ2 の入射角と対応するものである。
は以下のように行われてきた。相手側装置からの送信
光、即ち入射光Ｌ2 をレンズ１Ｄで受け、偏光ビームス
プリッタ２Ａ、２Ｂとレンズ１Ｅを通して位置検出素子
５に集光する。集光位置は前述したように位置検出素子
５上でＸ、Ｙの座標として認識することができる。この
座標は入射光Ｌ2 の入射角と対応するものである。
【００１８】位置検出素子５は装置間の光軸が一致した
ときの入射光Ｌ2 が集光する位置にその原点Ｐ0 （０、
０）が来るように設定されるべきものである。しかしな
がら、一般的には調整が困難であることから光軸が一致
したときの集光点ＰXY0 （Ｘ0 、Ｙ0 ）を基準位置と
し、その位置をＣＰＵ１５に記憶しておく。つぎに、光
軸が何らかの原因によりずれた場合、このときの集光位
置Ｐ（Ｘ、Ｙ）を集光位置検出回路１４で検出し、記憶
されている基準の集光点ＰXY0 （Ｘ0 、Ｙ0 ）とをＣＰ
Ｕ１５で比較し、その位置の距離の差に対応した駆動力
でモータ駆動回路２３によりＸ軸モータ２４およびＹ軸
モータ２５を駆動し、光学系の光軸を調整するものであ
る。回線を結ぶ２つの装置の各々がこの制御をすること
により光軸を常に一致させて保持することができるもの
である。
ときの入射光Ｌ2 が集光する位置にその原点Ｐ0 （０、
０）が来るように設定されるべきものである。しかしな
がら、一般的には調整が困難であることから光軸が一致
したときの集光点ＰXY0 （Ｘ0 、Ｙ0 ）を基準位置と
し、その位置をＣＰＵ１５に記憶しておく。つぎに、光
軸が何らかの原因によりずれた場合、このときの集光位
置Ｐ（Ｘ、Ｙ）を集光位置検出回路１４で検出し、記憶
されている基準の集光点ＰXY0 （Ｘ0 、Ｙ0 ）とをＣＰ
Ｕ１５で比較し、その位置の距離の差に対応した駆動力
でモータ駆動回路２３によりＸ軸モータ２４およびＹ軸
モータ２５を駆動し、光学系の光軸を調整するものであ
る。回線を結ぶ２つの装置の各々がこの制御をすること
により光軸を常に一致させて保持することができるもの
である。
【００１９】従って、上述した方法では、光軸の調整が
常時効果的に行われ、光ビームを小さく絞ることができ
る為、送信側の光パワーを狭いビーム内に納めることが
でき、大気中の雨、霧、微粒子等の光吸収による受信装
置における光パワーの減少に対処できる。また、大気の
揺らぎ、温度勾配の変化等による光ビーム径路の変動に
対して自動制御によって光ビームが受信装置から外れな
いようにすることができた。
常時効果的に行われ、光ビームを小さく絞ることができ
る為、送信側の光パワーを狭いビーム内に納めることが
でき、大気中の雨、霧、微粒子等の光吸収による受信装
置における光パワーの減少に対処できる。また、大気の
揺らぎ、温度勾配の変化等による光ビーム径路の変動に
対して自動制御によって光ビームが受信装置から外れな
いようにすることができた。
【００２０】しかし、上述した制御を正確に行う為に
は、半導体レーザ３とレンズ１Ａで構成される光学系の
光軸と、位置検出素子５とレンズ１Ｅで構成される光学
系の光軸とを、温度変化、経時変化を問わず常に一致さ
せて保つ必要がある。例えば、レンズ１Ｄとレンズ１Ｂ
で構成される倍率を２５倍とし、角度分解能を１Ｋｍ先
で２ｃｍとすると角度変化は０．５ｍｒａｄ以内に収ま
らなくてはならない。また、光学部品の使用点数が多
く、その為に光軸ずれが起きる虞が大きくなると共に光
学系全体の質量が増加し制御性能の向上を困難にしてい
た。
は、半導体レーザ３とレンズ１Ａで構成される光学系の
光軸と、位置検出素子５とレンズ１Ｅで構成される光学
系の光軸とを、温度変化、経時変化を問わず常に一致さ
せて保つ必要がある。例えば、レンズ１Ｄとレンズ１Ｂ
で構成される倍率を２５倍とし、角度分解能を１Ｋｍ先
で２ｃｍとすると角度変化は０．５ｍｒａｄ以内に収ま
らなくてはならない。また、光学部品の使用点数が多
く、その為に光軸ずれが起きる虞が大きくなると共に光
学系全体の質量が増加し制御性能の向上を困難にしてい
た。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の課題
は信号用光源となる半導体レーザを含む光学系の光軸
と、位置検出素子を含む光学系の光軸とを常に一致させ
ておく必要のない構成で、装置間の光軸を一致させる制
御機構を提供すると共に、使用する光学部品数を低減し
て安価で軽量な光学系を構成し、制御性能の向上を図ろ
うとするものである。
は信号用光源となる半導体レーザを含む光学系の光軸
と、位置検出素子を含む光学系の光軸とを常に一致させ
ておく必要のない構成で、装置間の光軸を一致させる制
御機構を提供すると共に、使用する光学部品数を低減し
て安価で軽量な光学系を構成し、制御性能の向上を図ろ
うとするものである。
【００２２】
【課題を解決するための手段】本発明は以上の点に鑑み
なされたものであって、半導体レーザを含む送信光学系
と、光検出素子および位置検出素子を含む受信光学系を
個別に構成し、前記送信光学系と受信光学系を出射光軸
に垂直な面内において直交する２つの軸、例えば水平方
向と垂直方向に回動する軸構造の可動部側に、それら光
軸を略一致させて固定する。
なされたものであって、半導体レーザを含む送信光学系
と、光検出素子および位置検出素子を含む受信光学系を
個別に構成し、前記送信光学系と受信光学系を出射光軸
に垂直な面内において直交する２つの軸、例えば水平方
向と垂直方向に回動する軸構造の可動部側に、それら光
軸を略一致させて固定する。
【００２３】更に、光ビームを相手装置から外れること
はない微小な角度で走査すると共に、送信信号に相手装
置から自装置に到達する光ビームの入射角度と、その時
の入射光量情報とを加え、同様にして相手装置からの送
信信号に含まれている自装置から送る光ビームの入射角
度と、その時の入射光量情報とを復調し、この復調した
信号と自装置の走査情報に基づきＣＰＵで制御量を決定
すると共に、その結果に基づいてモータを駆動し光軸を
調整して前記課題を解決する。
はない微小な角度で走査すると共に、送信信号に相手装
置から自装置に到達する光ビームの入射角度と、その時
の入射光量情報とを加え、同様にして相手装置からの送
信信号に含まれている自装置から送る光ビームの入射角
度と、その時の入射光量情報とを復調し、この復調した
信号と自装置の走査情報に基づきＣＰＵで制御量を決定
すると共に、その結果に基づいてモータを駆動し光軸を
調整して前記課題を解決する。
【００２４】
【作用】送信光学系と受信光学系の光軸を厳密に一致さ
せていなくても、装置間の光軸を常時自動的に調整す
る。従って、製造が容易であり、保守作業も簡単にな
る。また、光学部品点数を少なくすることができるの
で、光学系全体の質量を小さくなり、姿勢制御の性能が
向上すると共に、携帯性に優れ取扱が容易になる。
せていなくても、装置間の光軸を常時自動的に調整す
る。従って、製造が容易であり、保守作業も簡単にな
る。また、光学部品点数を少なくすることができるの
で、光学系全体の質量を小さくなり、姿勢制御の性能が
向上すると共に、携帯性に優れ取扱が容易になる。
【００２５】
【実施例】本発明の実施例について図１および図２を参
照して説明する。一対の光空間伝送装置は共に同一の構
成をしていて、仮に光空間伝送装置６０Ａ（或いは６０
Ｂ）を自装置と称し、光空間伝送装置６０Ｂ（或いは６
０Ａ）を相手装置と称する。これは説明上の便宜的表現
であって、装置の一方が他方に較べて何らかの異なった
特徴を有するものではない。尚、従来例と同一の構成で
同一の動作をするものについては、同一の符号を付し、
説明は省略する。また、以下の説明においては前述した
入射光量情報を受光した入射光の光強度とした場合であ
り、他の入射光量情報、例えば入射光分布を必要とする
制御の場合は、前記入射光分布を検出する装置を設けて
前記光空間伝送装置を構成すれば良い事は論を待たな
い。
照して説明する。一対の光空間伝送装置は共に同一の構
成をしていて、仮に光空間伝送装置６０Ａ（或いは６０
Ｂ）を自装置と称し、光空間伝送装置６０Ｂ（或いは６
０Ａ）を相手装置と称する。これは説明上の便宜的表現
であって、装置の一方が他方に較べて何らかの異なった
特徴を有するものではない。尚、従来例と同一の構成で
同一の動作をするものについては、同一の符号を付し、
説明は省略する。また、以下の説明においては前述した
入射光量情報を受光した入射光の光強度とした場合であ
り、他の入射光量情報、例えば入射光分布を必要とする
制御の場合は、前記入射光分布を検出する装置を設けて
前記光空間伝送装置を構成すれば良い事は論を待たな
い。
【００２６】まず、本発明の光空間伝送装置の構成につ
いて図１を参照して説明する。光学系は送信光学系１０
４と受信光学系１０５とから成り、送信光学系１０４は
半導体レーザ３および送信レンズ１０１を主要な要素と
し、また、受信光学系１０５は光検出素子４、位置検出
素子５、ハーフミラー６および受信レンズ１０２を主要
な要素として構成されていて、これら２つの光学系は光
学系筐体１０３に固定されている。２つの光学系は後述
するように、厳密に光軸を一致させて光学系筐体１０３
に固定する必要はなく、温度変化および経時変化等によ
る光軸ずれの虞についても過度に対策をする必要はな
く、これが本発明の大きな特徴になっている。
いて図１を参照して説明する。光学系は送信光学系１０
４と受信光学系１０５とから成り、送信光学系１０４は
半導体レーザ３および送信レンズ１０１を主要な要素と
し、また、受信光学系１０５は光検出素子４、位置検出
素子５、ハーフミラー６および受信レンズ１０２を主要
な要素として構成されていて、これら２つの光学系は光
学系筐体１０３に固定されている。２つの光学系は後述
するように、厳密に光軸を一致させて光学系筐体１０３
に固定する必要はなく、温度変化および経時変化等によ
る光軸ずれの虞についても過度に対策をする必要はな
く、これが本発明の大きな特徴になっている。
【００２７】つぎに、電気系の構成をブロックで説明す
ると、光検出素子４に続いて受光回路１０、周波数分離
回路１１、復調回路１２、１３、また位置検出素子５に
続いて集光位置検出回路１４、更に復調回路１３と集光
位置検出回路１４の出力を入力とするＣＰＵ１５があ
り、ＣＰＵ１５からはモータ駆動回路２３と変調回路１
６に出力されている。更にまた、変調回路１６と変調回
路１７との出力は合成されレーザ駆動回路１８に入力
し、レーザ駆動回路１８の出力は半導体レーザ３に導か
れている。
ると、光検出素子４に続いて受光回路１０、周波数分離
回路１１、復調回路１２、１３、また位置検出素子５に
続いて集光位置検出回路１４、更に復調回路１３と集光
位置検出回路１４の出力を入力とするＣＰＵ１５があ
り、ＣＰＵ１５からはモータ駆動回路２３と変調回路１
６に出力されている。更にまた、変調回路１６と変調回
路１７との出力は合成されレーザ駆動回路１８に入力
し、レーザ駆動回路１８の出力は半導体レーザ３に導か
れている。
【００２８】つぎに、上述した光学系と電気系の動作に
ついて説明する。まず、受信光学系１０５に関連して説
明すると、受信レンズ１０２に入射した相手装置（例え
ば６０Ｂ）からのレーザ光Ｌ2 はハーフミラー６により
光検出素子４および位置検出素子５に集光し、光検出素
子４では光の強度変化に変調された送信信号を検出し、
また、位置検出素子５ではレーザ光Ｌ2 の受信光学系１
０５への入射角度を検出する。入射角度は位置検出素子
５上の集光位置と対応しており、集光位置検出回路１４
による集光位置の算出方法は、既に図５を参照して説明
したものと同一である。
ついて説明する。まず、受信光学系１０５に関連して説
明すると、受信レンズ１０２に入射した相手装置（例え
ば６０Ｂ）からのレーザ光Ｌ2 はハーフミラー６により
光検出素子４および位置検出素子５に集光し、光検出素
子４では光の強度変化に変調された送信信号を検出し、
また、位置検出素子５ではレーザ光Ｌ2 の受信光学系１
０５への入射角度を検出する。入射角度は位置検出素子
５上の集光位置と対応しており、集光位置検出回路１４
による集光位置の算出方法は、既に図５を参照して説明
したものと同一である。
【００２９】相手装置（例えば６０Ｂ）のレーザ光Ｌ2
には、詳しくは後述するように本来の伝達信号の他に自
装置のレーザ光Ｌ1 の相手装置への入射角度と入射光強
度に対応した変調が加えられている。レーザ光Ｌ2 は光
検出素子４で電気信号に変換され、受光回路１０で信号
整形処理がされた後、周波数分離回路１１で各搬送波に
分離される。周波数分離回路１１の後段に続く、例えば
復調回路１２で本来の伝達信号を再生して受信信号と
し、復調回路１３では前述した入射角度と入射光強度
等、相手装置に到達した自装置からのレーザ光Ｌ1 の状
態を再生する。
には、詳しくは後述するように本来の伝達信号の他に自
装置のレーザ光Ｌ1 の相手装置への入射角度と入射光強
度に対応した変調が加えられている。レーザ光Ｌ2 は光
検出素子４で電気信号に変換され、受光回路１０で信号
整形処理がされた後、周波数分離回路１１で各搬送波に
分離される。周波数分離回路１１の後段に続く、例えば
復調回路１２で本来の伝達信号を再生して受信信号と
し、復調回路１３では前述した入射角度と入射光強度
等、相手装置に到達した自装置からのレーザ光Ｌ1 の状
態を再生する。
【００３０】前記復調回路１３と集光位置検出回路１４
からの出力はＣＰＵ１５に入力され、ＣＰＵ１５におい
て自装置からのレーザ光Ｌ1 の出射方向と正しい出射方
向との誤差を算出し、その結果をモータ駆動回路２３に
入力してＸ軸モータ２４とＹ軸モータ２５を駆動し、光
学系１０３の光軸を制御するものである。尚、光軸を調
整する為の回動軸の構成等は、既に図６を参照して説明
したものと同一である。
からの出力はＣＰＵ１５に入力され、ＣＰＵ１５におい
て自装置からのレーザ光Ｌ1 の出射方向と正しい出射方
向との誤差を算出し、その結果をモータ駆動回路２３に
入力してＸ軸モータ２４とＹ軸モータ２５を駆動し、光
学系１０３の光軸を制御するものである。尚、光軸を調
整する為の回動軸の構成等は、既に図６を参照して説明
したものと同一である。
【００３１】つぎに、送信光学系１０４に関連して説明
する。位置検出素子５と集光位置検出回路１４とＣＰＵ
１５とで算出され或いは補正された、相手装置からのレ
ーザ光Ｌ2 の自装置に対する入射角度と入射光強度を変
調回路１６で変調すると共に、変調回路１７において変
調された目的とする伝達信号と合成し、その後レーザ駆
動回路１８に入力する。半導体レーザ３は前述した合成
変調信号によって駆動され、相手装置に向かって出射
（レーザ光Ｌ1 ）するものである。
する。位置検出素子５と集光位置検出回路１４とＣＰＵ
１５とで算出され或いは補正された、相手装置からのレ
ーザ光Ｌ2 の自装置に対する入射角度と入射光強度を変
調回路１６で変調すると共に、変調回路１７において変
調された目的とする伝達信号と合成し、その後レーザ駆
動回路１８に入力する。半導体レーザ３は前述した合成
変調信号によって駆動され、相手装置に向かって出射
（レーザ光Ｌ1 ）するものである。
【００３２】更に、レーザ光Ｌ1 は相手装置への入射状
態をより正確に検出し制御する為に、光軸に垂直な面内
で直交する２つの軸方向に、交互に独立して走査をす
る。即ち図２（ｂ）に示すように光空間伝送装置６０Ａ
を、中心から両側に一定の角度、例えば＋ΔΘから−Δ
Θの範囲で走査し、その走査角度に対する受光強度を測
定するものである。例えば図２（ａ）に示すように角度
ΔΘ1 で受光強度が最大になったとすると、その角度を
走査角度の中心としてＣＰＵ１５で設定し、自装置のレ
ーザ光Ｌ1 の出射方向を制御する。
態をより正確に検出し制御する為に、光軸に垂直な面内
で直交する２つの軸方向に、交互に独立して走査をす
る。即ち図２（ｂ）に示すように光空間伝送装置６０Ａ
を、中心から両側に一定の角度、例えば＋ΔΘから−Δ
Θの範囲で走査し、その走査角度に対する受光強度を測
定するものである。例えば図２（ａ）に示すように角度
ΔΘ1 で受光強度が最大になったとすると、その角度を
走査角度の中心としてＣＰＵ１５で設定し、自装置のレ
ーザ光Ｌ1 の出射方向を制御する。
【００３３】走査角度は自装置で認識でき、その時相手
装置が受けている光の強度は常時レーザ光Ｌ2 で自装置
に送信されているので、走査角度と相手装置が受けてい
る光の強度との関係は容易にしかも瞬時に知ることがで
きる。従って、大気の温度変化或いは揺らぎによる伝送
径路のずれや、伝送装置の設置場所の変動によるレーザ
光の出射方向のずれ、または装置の光学系自体の位置ず
れによる光軸の刻々とした変動を常時調整することがで
きるものである。
装置が受けている光の強度は常時レーザ光Ｌ2 で自装置
に送信されているので、走査角度と相手装置が受けてい
る光の強度との関係は容易にしかも瞬時に知ることがで
きる。従って、大気の温度変化或いは揺らぎによる伝送
径路のずれや、伝送装置の設置場所の変動によるレーザ
光の出射方向のずれ、または装置の光学系自体の位置ず
れによる光軸の刻々とした変動を常時調整することがで
きるものである。
【００３４】また、その走査周期は気象変動に十分対応
する、例えば数秒程度の比較的長い周期で良く、走査範
囲は当然のことながら相手装置の受信レンズ１０２から
レーザ光Ｌ1 が外れることのない、極めて狭い角度範囲
で良い。尚、走査する機構としてはＸ軸モータ２４とＹ
軸モータ２５を用いても良いし、また、半導体レーザ３
だけを揺動する機構（図示せず）を採っても良いことは
論を待たない。
する、例えば数秒程度の比較的長い周期で良く、走査範
囲は当然のことながら相手装置の受信レンズ１０２から
レーザ光Ｌ1 が外れることのない、極めて狭い角度範囲
で良い。尚、走査する機構としてはＸ軸モータ２４とＹ
軸モータ２５を用いても良いし、また、半導体レーザ３
だけを揺動する機構（図示せず）を採っても良いことは
論を待たない。
【００３５】以上、本発明による光空間伝送装置の構成
と働きについて、自装置（例えば６０Ａ）から相手装置
（例えば６０Ｂ）を見た場合について説明したが、相手
装置から自装置を見た場合についても、その説明は何ら
変わりのないことは当然である。
と働きについて、自装置（例えば６０Ａ）から相手装置
（例えば６０Ｂ）を見た場合について説明したが、相手
装置から自装置を見た場合についても、その説明は何ら
変わりのないことは当然である。
【００３６】
【発明の効果】従って、本発明によると送信光学系と受
信光学系の光軸を厳密に一致させておく必要がないので
製造が容易であり、保守作業も簡単になる。
信光学系の光軸を厳密に一致させておく必要がないので
製造が容易であり、保守作業も簡単になる。
【００３７】光軸の温度変化、経時変化について特段考
慮する必要がなく、自動制御によって最適の光軸に常時
保つことができると共に、高価で複雑な機構と光学部品
を用いる必要がないので安価で高性能、高信頼性のある
光空間伝送装置を提供することができる。
慮する必要がなく、自動制御によって最適の光軸に常時
保つことができると共に、高価で複雑な機構と光学部品
を用いる必要がないので安価で高性能、高信頼性のある
光空間伝送装置を提供することができる。
【００３８】光学部品点数が少なく、光学系全体の質量
を小さくすることができ、姿勢制御の性能が向上すると
共に、装置全体が小さく軽くなり、携帯性に優れ取扱が
容易になる。
を小さくすることができ、姿勢制御の性能が向上すると
共に、装置全体が小さく軽くなり、携帯性に優れ取扱が
容易になる。
【図１】 本発明による光空間伝送装置を示す概略ブロ
ック図である。
ック図である。
【図２】 光空間伝送装置の走査を説明する為の図であ
り、（ａ）は走査角度と受光強度との一例を示し、
（ｂ）はレーザ光の走査角度について示す。
り、（ａ）は走査角度と受光強度との一例を示し、
（ｂ）はレーザ光の走査角度について示す。
【図３】 光空間伝送装置の伝送状態を説明する為の図
である。
である。
【図４】 従来の光空間伝送装置を示す概略ブロック図
である。
である。
【図５】 光空間伝送装置のレーザ光出射方向の自動制
御に用いる位置検出素子について説明する為の図であ
る。
御に用いる位置検出素子について説明する為の図であ
る。
【図６】 光空間伝送装置の光軸の制御に用いる回動軸
の構成ついて説明する為の概略前面図である。
の構成ついて説明する為の概略前面図である。
１Ａ〜１Ｅ レンズ ２Ａ、２Ｂ 偏光ビームスプリッタ ３ 半導体レーザ ４ 光検出素子 ５ 位置検出素子 ６ ハーフミラー １０、１９ 受光回路 １１ 周波数分離回路 １２、１３ 復調回路 １４ 集光位置検出回路 １５ ＣＰＵ １６、１７ 変調回路 １８ レーザ駆動回路 ２３ モータ駆動回路 ２４ Ｘ軸モータ ２５ Ｙ軸モータ ２６ Ｘ軸歯車 ２７ Ｙ軸歯車 ２８ Ｘ回動軸 ２９ Ｙ回動軸 ３１ 内枠 ３２ 外枠 １０１ 送信レンズ １０２ 受信レンズ １０４ 送信光学系 １０５ 受信光学系
Claims (4)
- 【請求項１】 レーザ光を信号用光源とし、送信信号に
応じて前記レーザ光を変調して外部に出射することによ
り送信を行う送信手段と、外部から入射する変調された
レーザ光を受光すると共に復調して信号を得る受信手段
とを含んで構成され、 対向する一対の装置の一方を自装置とし、他方を相手装
置として伝送回線を形成する光空間伝送装置において、 前記受信手段は送信されてくるレーザ光の入射角度、お
よび前記レーザ光の光軸ずれに対応した入射光量情報を
検出する装置を含んで成り、更に、前記送信手段は前記
受信手段によって検出された前記レーザ光の入射角度お
よび入射光量情報とを変調して送信信号に加える装置を
含んで成ることを特徴とする光空間伝送装置。 - 【請求項２】 前記送信手段の構成要素である送信光学
系と前記受信手段の構成要素である受信光学系は一体と
して、出射するレーザ光の光軸に垂直な面内の直交する
２軸方向に、それぞれ独立して回動する軸構成部の回動
側構成部に固設していることを特徴とする、請求項１に
記載の光空間伝送装置。 - 【請求項３】 レーザ光を、前記レーザ光の光軸に垂直
な面内の直交する２軸方向に、それぞれ独立して交互に
走査する構成であることを特徴とする、請求項１に記載
の光空間伝送装置。 - 【請求項４】 前記相手装置からの送信信号に含まれて
いる、相手装置に対する前記自装置からのレーザ光の入
射角度および入射光量情報と、相手装置から送られてく
るレーザ光自体の自装置に対する入射角度および入射光
量情報とから、前記軸構成部の回動を制御して自装置の
レーザ光の出射角度を調整することを特徴とする、請求
項１に記載の光空間伝送装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7009982A JPH08204640A (ja) | 1995-01-25 | 1995-01-25 | 光空間伝送装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7009982A JPH08204640A (ja) | 1995-01-25 | 1995-01-25 | 光空間伝送装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08204640A true JPH08204640A (ja) | 1996-08-09 |
Family
ID=11735112
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7009982A Pending JPH08204640A (ja) | 1995-01-25 | 1995-01-25 | 光空間伝送装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08204640A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999020002A1 (fr) * | 1997-10-09 | 1999-04-22 | Seiko Epson Corporation | Dispositif d'emission optique spatiale et methode afferente |
| WO2000016503A1 (en) * | 1998-09-10 | 2000-03-23 | Nortel Networks Corporation | Free space optical interconnect system |
| JP2005229277A (ja) * | 2004-02-12 | 2005-08-25 | Victor Co Of Japan Ltd | 光無線伝送装置 |
| JP2006094465A (ja) * | 2004-08-24 | 2006-04-06 | Hamamatsu Photonics Kk | 光無線通信装置 |
| JP2011191250A (ja) * | 2010-03-16 | 2011-09-29 | Mitsubishi Denki Tokki System Kk | 水中距離計測システム |
| JP2011196955A (ja) * | 2010-03-23 | 2011-10-06 | Japan Agengy For Marine-Earth Science & Technology | 水中距離測定用レーザー送受信システム、レーザースティック及び水中における距離測定方法 |
| CN102520510A (zh) * | 2011-12-23 | 2012-06-27 | 长春威视追光科技有限责任公司 | 手持双模式无线激光通信光端机瞄准接收装置 |
-
1995
- 1995-01-25 JP JP7009982A patent/JPH08204640A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999020002A1 (fr) * | 1997-10-09 | 1999-04-22 | Seiko Epson Corporation | Dispositif d'emission optique spatiale et methode afferente |
| US6219133B1 (en) | 1997-10-09 | 2001-04-17 | Seiko Epson Corporation | Spatial optical transmission device and method of spatial optical transmission |
| WO2000016503A1 (en) * | 1998-09-10 | 2000-03-23 | Nortel Networks Corporation | Free space optical interconnect system |
| JP2005229277A (ja) * | 2004-02-12 | 2005-08-25 | Victor Co Of Japan Ltd | 光無線伝送装置 |
| JP4599847B2 (ja) * | 2004-02-12 | 2010-12-15 | 日本ビクター株式会社 | 光無線伝送装置 |
| JP2006094465A (ja) * | 2004-08-24 | 2006-04-06 | Hamamatsu Photonics Kk | 光無線通信装置 |
| JP2011191250A (ja) * | 2010-03-16 | 2011-09-29 | Mitsubishi Denki Tokki System Kk | 水中距離計測システム |
| JP2011196955A (ja) * | 2010-03-23 | 2011-10-06 | Japan Agengy For Marine-Earth Science & Technology | 水中距離測定用レーザー送受信システム、レーザースティック及び水中における距離測定方法 |
| CN102520510A (zh) * | 2011-12-23 | 2012-06-27 | 长春威视追光科技有限责任公司 | 手持双模式无线激光通信光端机瞄准接收装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040415 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040427 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040914 |