JPH0862334A - 光空間伝送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】伝送対象までの距離を簡易に測定することがで
きる光空間伝送装置を提案する。 【構成】本発明は、伝送対象３に向けて距離計測用の基
準信号ＳＤを送出し、伝送対象３から送り返される基準
信号ＳＥを受信して遅延時間Ｔを検出し、伝送対象３ま
での距離Ｄを測定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光空間伝送装置に関
し、特に空間を伝播するレーザービームを介して双方向
で情報信号を送受する場合に適用して好適なものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の光空間伝送装置において
は、空間を伝播するレーザービームを介して所望の情報
信号を伝送することにより、簡易に設置してテレビジョ
ン中継等に使用できるようになされている。

【０００３】すなわちこの種の光空間伝送システムは、
ケーブル等を簡易に敷設することが困難な地点間におい
て、互いが対向するように１組の光空間伝送装置を配置
し、これらの光空間伝送装置間で相互にレーザービーム
を送受する。このレーザービームは、光空間伝送装置に
おいて、テレビジョンカメラ等から得られる映像信号を
周波数変調回路で周波数変調し、その結果得られる周波
数変調信号によりレーザーダイオードを駆動して形成す
る。

【０００４】これにより光空間伝送装置は、映像信号で
変調した所定偏波面のレーザービームを生成し、このレ
ーザービームを伝送対象に向けて出射するようになされ
ている。従ってこのレーザービームを受光する光空間伝
送装置においては、例えばアバランシェフォトダイオー
ドでこのレーザービームを受光し、その受光結果を所定
の復調回路で復調して映像信号等を受信するようになさ
れている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところでこの種の光空
間伝送装置において、伝送対象までの距離を簡易かつ正
確に測定することができれば、便利であると考えられ
る。すなわち測定結果に基づいて、レーザービームの光
量等を調整して、最適光量で通信することができ、また
伝送対象側におけるレーザービームのビーム径が規定の
大きさになるように、レーザービームの広がり角（すな
わちビーム角でなる）も調整することができる。

【０００６】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、伝送対象までの距離を簡易に測定することができる
光空間伝送装置を提案しようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、伝送対象との間で双方向で光ビー
ムＬ１、Ｌ２を送受し、これらの光ビームＬ１、Ｌ２を
介して伝送対象３との間で情報信号Ｒ、Ｇ、Ｂ、ＲＥＴ
を送受する光空間伝送装置２において、伝送対象３に向
けて距離計測用の基準信号ＳＤを送出し、伝送対象３か
ら送り返される基準信号ＳＥを受信し、伝送対象３に送
出した基準信号ＳＤと伝送対象から受信した基準信号Ｓ
Ｅとの時間差Ｔにより、伝送対象３までの距離Ｄを測定
する。

【０００８】さらに第２の発明においては、伝送対象２
との間で双方向で光ビームＬ１、Ｌ２を送受し、これら
の光ビームＬ１、Ｌ２を介して伝送対象２との間で情報
信号Ｒ、Ｇ、Ｂ、ＲＥＴを送受する光空間伝送装置３に
おいて、伝送対象２から伝送された距離計測用の基準信
号ＳＤを伝送対象に向けて送り返すようにする。

【０００９】特に、この測定した距離Ｄに応じて、伝送
対象２（３）に向かって送出する光ビームＬ１（Ｌ２）
の光量を調整する。

【００１０】また、この測定した距離Ｄに応じて、伝送
対象２（３）に向かって送出する光ビームＬ１（Ｌ２）
の広がり角θを調整する。

【００１１】さらに、この光空間伝送装置２（３）は、
伝送対象３（２）から到来する光ビームＬ２（Ｌ１）の
入射方向を基準にして、伝送対象３（２）に向かって送
出する光ビームＬ１（Ｌ２）の向きを可変することによ
り、サーボループを形成してこの光ビームＬ１（Ｌ２）
の射出方向を補正し、この測定した距離Ｄに応じて、こ
のサーボループの利得及び又は前記射出方向の最大可変
範囲を調整する。

【００１２】

【作用】双方向で光ビームＬ１、Ｌ２を送受し、これら
の光ビームＬ１、Ｌ２を介して伝送対象３との間で情報
信号Ｒ、Ｇ、Ｂ、ＲＥＴを送受する光空間伝送装置２に
おいて、伝送対象３に向けて距離計測用の基準信号ＳＤ
を送出し、伝送対象３から送り返される基準信号ＳＥを
受信して伝送対象３までの距離Ｄを測定すれば、光空間
伝送装置２が有する通信機能を有効に利用して簡易に距
離Ｄを測定することができる。

【００１３】また、伝送対象２から伝送された距離計測
用の基準信号ＳＤを伝送対象に向けて送り返すようにす
れば、伝送対象側において、光空間伝送装置２が有する
通信機能を有効に利用して簡易に距離Ｄを測定すること
ができる。

【００１４】これによりこの測定した距離Ｄに応じて、
伝送対象２（３）に向かって送出する光ビームＬ１（Ｌ
２）の光量を調整すれば、さらに一段と安定に情報信号
を送信することができる。

【００１５】また、この測定した距離Ｄに応じて、伝送
対象２（３）に向かって送出する光ビームＬ１（Ｌ２）
の広がり角θを調整すれば、光ビームＬ１（Ｌ２）を確
実に伝送対象に２（３）に照射して安定に情報信号を送
信することができる。

【００１６】さらに、この測定した距離Ｄに応じて、光
ビームＬ１（Ｌ２）の射出方向を補正するサーボループ
の利得及び又は前記射出方向の最大可変範囲を調整すれ
ば、振動等の外乱が発生した場合でも、光ビームＬ１
（Ｌ２）を確実に伝送対象に２（３）に照射して安定に
情報信号を送信することができる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳
述する。

【００１８】図２において、１は全体として光空間伝送
システムを示し、光空間伝送装置２及び３において、双
方向でレーザービームＬ１及びＬ２を送受し、これによ
り映像信号及び音声信号を送受する。

【００１９】すなわち光空間伝送装置２及び３は、同一
の構成でなり、映像信号及び音声信号を送受するチャン
ネルとして４つのチャンネルＣＨ１〜ＣＨ４が割り当て
られるようになされている。この４つのチャンネルＣＨ
１〜ＣＨ４のうち、このシステム１は、光空間伝送装置
２から光空間伝送装置３への伝送に第１〜第３のチャン
ネルＣＨ１〜ＣＨ３を割り当て、光空間伝送装置３から
光空間伝送装置２への伝送に第４のチャンネルＣＨ４を
割り当て、各チャンネルＣＨ１〜ＣＨ４にそれぞれ各系
統の映像信号、音声信号を割り当てるようになされてい
る。

【００２０】これにより光空間伝送装置２では、３チャ
ンネルの映像信号及び音声信号を周波数変調した後、周
波数多重化し、この周波数多重化信号でレーザービーム
Ｌ１を変調して光空間伝送装置３に送出する。また光空
間伝送装置３では、第４のチャンネルＣＨ４に割り当て
られた映像信号及び音声信号を周波数変調、周波数多重
化した後、レーザービームＬ２を変調し、光空間伝送装
置２に向かって送出する。

【００２１】これにより光空間伝送システム１では、光
空間伝送装置２を中継場所に設置してテレビジョンカメ
ラ４を接続すると共に、光空間伝送装置３を中継車５に
設置し、この中継車５からテレビジョンカメラ４にリタ
ーン画像ＲＥＴを伝送する。

【００２２】この映像信号、音声信号を送受する際、光
空間伝送装置２は、光空間伝送装置３の動作を制御して
光空間伝送装置２及び３間の距離Ｄを測定した後、この
測定結果に基づいてレーザービームＬ２の伝送条件を可
変し、またこの測定結果を光空間伝送装置３に伝送す
る。光空間伝送装置３は、この伝送された測定結果に基
づいて、光空間伝送装置２と同様にレーザービームＬ２
の伝送条件を可変し、これにより光空間伝送システム１
全体として最適な条件で光通信するようになされてい
る。

【００２３】図３に示すように、この光空間伝送装置２
（３）は、それぞれ第１〜第４のチャンネルに対応した
４系統の信号処理回路７〜１０を有し、各信号処理回路
７〜１０は、それぞれ対応するチャンネルが送信用に割
り当てられたとき、映像信号、音声信号を周波数変調し
て出力するのに対し、それぞれ対応するチャンネルが受
信用に割り当てられたとき、レーザービームの受光結果
を復調する。

【００２４】この実施例では光空間伝送装置２は、この
４系統の信号処理回路７〜１０のうち、第１〜第３の信
号処理回路７〜９にぞれぞれ原色色信号Ｒ、Ｇ、Ｂと音
声信号を入力し、各原色色信号Ｒ、Ｇ、Ｂと音声信号と
をそれぞれ各チャンネルに割り当てられた中心周波数で
周波数変調し、その結果得られる周波数変調信号をドラ
イブ回路１１に出力する。これに対応して光空間伝送装
置３では、この第１〜第３の信号処理回路７〜９に対応
する信号処理回路にて受光結果を帯域分離して復調し、
原色色信号Ｒ、Ｇ、Ｂと音声信号とをそれぞれ復調する
ようになされている。

【００２５】さらに光空間伝送装置２は、受光素子１２
で受光した受光結果を帯域分離し、ここでは第４の信号
処理回路１０で復調することにより、中継車５から送出
されたリターン画像ＲＥＴを受信する。これに対応して
光空間伝送装置３では、この第４の信号処理回路１０に
対応する信号処理回路にてリターン画像を周波数変調し
てドライブ回路に出力し、レーザービームＬ２を変調す
る。

【００２６】このドライブ回路１１は、信号処理回路７
〜９から出力される周波数変調信号を加算することによ
り周波数多重化信号を生成し、この周波数多重化信号を
電流に変換してレーザー駆動電流を生成する。これによ
りドライブ回路１１は、レーザービームＬ１を生成す
る。

【００２７】このレーザー駆動電流を生成する際、ドラ
イブ回路１１は、システム制御回路１４から出力される
制御コマンドＣ１に応じてレーザーダイオードの駆動条
件を切り換える。すなわちこの実施例において、ドライ
ブ回路１１は、レーザーダイオード１３のパッケージに
収納された受光素子と共にいわゆる自動光量制御回路を
形成し、この受光素子を介してレーザービームＬ１の光
量をモニタすることにより、この光量を規定値に保持す
るようになされている。

【００２８】ここで自動光量制御回路において、この規
定値は、制御コマンドＣ１によりシステム制御回路１４
で指定されるようになされている。これによりドライブ
回路１１は、システム制御回路１４からの指令に従って
レーザービームＬ１の光量を切り換えるようになされて
いる。

【００２９】このレーザーダイオード１３は、レーザー
ビームＬ１及びＬ２の送受をつかさどる光学系、受光素
子１２と一体に鏡筒１５に収納され、光空間伝送装置２
（３）では、矢印ａ及びｂで示すように、システム制御
回路１４によって制御される駆動回路１６により駆動さ
れて、この鏡筒１５の向きが上下、左右に可変し、これ
によりレーザービームＬ１の射出方向を可変できるよう
になされている。

【００３０】すなわちレーザーダイオード１３は、この
鏡筒１５の光軸に対して上方に配置され、凸レンズ１８
に向かって所定偏波面のレーザービームＬ１を出射し、
この凸レンズ１８でレーザービームＬ１を略平行光線に
変換する。偏向ビームスプリッタ１９は、送受光学系の
光軸上にて、この凸レンズ１８から出射されるレーザー
ビームＬ１を光軸方向に反射し、前方の凹レンズ２０に
向かって出射する。

【００３１】凹レンズ２０は、このレーザービームＬ１
を発散光に変換して大口径レンズ２１に出射し、大口径
レンズ２１は、このレーザービームＬ１が略平行光線に
近づくように、レーザービームＬ１の広がり角θを補正
して伝送対象に送出する。

【００３２】これにより光空間伝送装置２（３）では、
所望の情報信号で変調したレーザービームＬ１（Ｌ２）
を伝送対象に向かって射出するようになされている。

【００３３】このレーザービームＬ１（Ｌ２）を出射す
るにつき、レーザーダイオード１３は、鏡筒１５の所定
位置に保持され、これにより光空間伝送装置２（３）
は、大口径レンズ２１の前方から光空間伝送装置２
（３）を見たとき、レーザービームＬ１（Ｌ２）の偏波
面の向きが上下方向に対して４５度の角度で傾くように
なされている。これにより光空間伝送装置２（３）は、
伝送対象に送出するレーザービームＬ１と伝送対象から
到来するレーザービームＬ２とについて、凹レンズ２０
及び大口径レンズ２１の光学系を共通に使用してレーザ
ービームＬ１及びＬ２を送受し、このレーザービームＬ
１及びＬ２を偏向ビームスプリッタ１９で簡易に分離で
きるようになされている。

【００３４】すなわち光空間伝送装置２（３）におい
て、大口径レンズ２１は、伝送対象から到来するレーザ
ービームＬ２を受光して凹レンズ２０に導き、凹レンズ
２０は、このレーザービームＬ２を略平行光線に変換し
て偏向ビームスプリッタ１９に出射する。

【００３５】偏向ビームスプリッタ１９は、このレーザ
ービームＬ２の偏波面がレーザービームＬ１の偏波面に
対して９０度傾いた角度に保持されることにより、この
レーザービームＬ２を透過してビームスプリッタ２３に
出射し、ビームスプリッタ２３は、このレーザービーム
Ｌ２を一部反射して凸レンズ２４に出射すると共に、残
りを透過して凸レンズ２５に出射する。凸レンズ２５
は、このレーザービームＬ２を受光素子１２に集光し、
これにより光空間伝送装置２（３）では、この受光素子
１２の出力電流を電流電圧変換した後、所定利得で増幅
し、さらに帯域制限して信号処理回路７〜１０に出力す
る。なおこの実施例の光空間伝送装置２では、信号処理
回路１０だけが受信用に割り当てられていることによ
り、この場合受光結果は信号処理回路１０だけに入力さ
れることになる。

【００３６】これに対して凸レンズ２４は、位置検出素
子でなる受光素子２６にこのレーザービームＬ２を集光
し、光空間伝送装置２（３）では、この受光素子２６の
出力信号を電流電圧変換処理した後、レーザービームＬ
２の集光位置を表す位置検出信号に変換する。さらに光
空間伝送装置２（３）では、この位置検出信号をアナロ
グディジタル変換回路（Ａ／Ｄ）２７でディジタル値に
変換してシステム制御回路１４に出力する。

【００３７】システム制御回路１４は、演算処理回路で
形成され、オペレータの操作に応動して全体の動作を制
御する。すなわちシステム制御回路１４は、オペレータ
が光空間伝送装置２（３）の向きを大まかに調整してサ
ーチの操作子を操作すると、ドライブ回路１１の動作を
立ち上げてレーザービームＬ１を射出すると共に、駆動
回路１６を駆動して鏡筒１５の向きを所定の範囲内で上
下左右に可変する。

【００３８】さらにシステム制御回路１４は、アナログ
ディジタル変換回路２７から出力される位置検出結果を
モニタし、ここでこのモニタ結果に基づいて光空間伝送
装置３から得られる戻り光が所定の範囲内で検出される
と、この戻り光の検出位置が規定の位置になるように駆
動回路１６を駆動して鏡筒１５の向きを可変する。かく
するにつき、光空間伝送装置２（３）は、それぞれ筐体
上部にコーナーキューブプリズムを配置し、入射光をそ
の入射方向に向かって反射するようになされている。

【００３９】これにより光空間伝送装置２（３）は、所
定範囲内でレーザービームＬ１の射出方向を順次可変
し、伝送対象側のコーナーキューブプリズムで反射され
るレーザービームＬ１を戻り光として検出することによ
り、レーザービームＬ１が伝送対象を照射したか否か判
断する。さらにレーザービームＬ１が伝送対象を照射す
ると、この戻り光の検出位置が規定の位置になるように
駆動回路１６を駆動して鏡筒１５の向きを可変すること
により、レーザービームＬ１が伝送対象を正しく照射す
るようにレーザービームＬ１の射出方向を補正する。

【００４０】このようにしてレーザービームＬ１の射出
方向が調整されると、光空間伝送システム１において
は、伝送対象側の受光素子２６において、レーザービー
ムＬ１を規定の位置で受光することができるように、レ
ーザービームＬ２の出射方向が補正される。

【００４１】これにより相互にレーザービームＬ１及び
Ｌ２の出射方向が調整されると、システム制御回路１４
は、受光素子２６において、戻り光に代えてレーザービ
ームＬ２が規定の位置で受光されるように駆動回路１６
を駆動する。これにより光空間伝送装置２は、レーザー
ビームＬ２の入射方向を基準にして全体としてサーボル
ープを形成し、例えば風等の外乱により光空間伝送装置
２が振動した場合でも、レーザービームＬ１が正しく伝
送対象を照射するように、レーザービームＬ１の射出方
向を制御する。

【００４２】なお伝送対象側の光空間伝送装置３におい
ても、同様にしてレーザービームＬ１の入射方向を基準
にしてレーザービームＬ２を射出することにより、サー
ボループを形成してレーザービームＬ２の射出方向を補
正することになる。

【００４３】このようにしてサーボループが形成される
と、システム制御回路１４は、距離測定モードにシステ
ム全体の動作モードを切り換え、これにより伝送対象ま
での距離Ｄを測定する。ここで例えば光空間伝送装置２
側でオペレータがサーチの操作子を押圧操作した場合、
光空間伝送装置２及び３は、レーザービームＬ１及びＬ
２を介してシステム制御回路１４間で相互に制御コマン
ドを送受することにより、この距離測定モードにおい
て、操作子が操作された光空間伝送装置２がマスターモ
ードに設定され、これと対向する光空間伝送装置３がス
レーブモードに設定され、伝送対象までの距離Ｄを測定
する。

【００４４】すなわちこの距離の測定において、マスタ
ーモード側のシステム制御回路１４は、光空間伝送装置
２の動作を切り換えると共に、レーザービームＬ１を介
して伝送対象側のシステム制御回路１４に制御コマンド
を送出し、これにより光空間伝送装置３の動作を切り換
える。この場合光空間伝送装置２側では選択回路３０及
び３１の接点が切り換わり、後述する測距回路３２によ
り伝送対象３までの距離測定結果ＤＤを得るようになさ
れている。

【００４５】システム制御回路１４は、この距離測定モ
ードで伝送対象までの距離が検出されると、通常の動作
モードに全体の動作モードを切り換え、またレーザービ
ームＬ１を介して伝送対象に制御コマンドを送出するこ
とにより、光空間伝送装置３についても、通常の動作モ
ードに動作モードを切り換える。さらにシステム制御回
路１４は、この距離測定結果ＤＤに基づいてドライブ回
路１１に制御コマンドＣ１を発行し、これにより伝送対
象までの距離Ｄに応じてレーザービームＬ１の光量を調
整する。

【００４６】すなわち伝送対象までの距離Ｄが長い場
合、その分レーザービームＬ１が空間を長距離伝播する
ことにより、レーザービームＬ１の受ける減衰量も大き
くなる。従ってこの場合レーザービームＬ１の光量を増
大して安定に映像信号Ｒ、Ｇ、Ｂを伝送することができ
る。またこれとは逆に伝送対象までの距離Ｄが短い場
合、その分レーザービームＬ１の受ける減衰量も小さく
なることにより、この場合レーザービームＬ１の光量を
低減して消費電力を低減することができ、バッテリ等を
有効かつ長時間使用することができる。

【００４７】さらにシステム制御回路１４は、この距離
測定結果ＤＤに基づいて、駆動回路３３を駆動し、矢印
ｃで示すように、レンズ１８に対するレーザーダイオー
ド１３の位置を上下に可変する。すなわちこの実施例に
おいて、レーザーダイオード１３は、駆動回路３３によ
り駆動されて上下に位置を可変できるように保持され、
光空間伝送装置２（３）では、これによりレーザービー
ムＬ１の広がり角θを可変する。

【００４８】すなわち伝送対象側におけるレーザービー
ムＬ１のビーム径は、伝送対象までの距離Ｄに応じて大
きくなり、ビーム径が大きくなると、その分伝送対象側
の大口径レンズ２１に入射するレーザービームＬ１の光
量が低下する。これによりシステム制御回路１４は、伝
送対象までの距離Ｄが大きくなると、広がり角θが小さ
くなるように、レーザーダイオード１３の位置を補正
し、これにより伝送対象側におけるレーザービームＬ１
の光量低下を有効に回避する。

【００４９】さらにシステム制御回路１４は、この距離
測定結果ＤＤに基づいて、駆動回路１６に制御コマンド
を発行し、これによりレーザービームＬ１の射出方向を
補正するサーボループについて、このサーボループの利
得、周波数特性、鏡筒１５の最大可動範囲を補正する。
すなわち伝送対象までの距離Ｄが長い場合、レーザービ
ームＬ１の射出方向が僅かに変化しても、伝送対象側に
おいてはレーザービームＬ１の照射位置が大きく変化す
る。これに対して伝送対象までの距離Ｄが短い場合、レ
ーザービームＬ２の入射方向が僅かに変化した場合で
も、レーザービームＬ１の射出方向を大きく可変する必
要がある。

【００５０】これによりシステム制御回路１４は、伝送
対象までの距離Ｄが大きくなると、外乱に対して速やか
に応答するように、サーボループの周波数特性を補正
し、またサーボループの利得を小さく切り換える。さら
にシステム制御回路１４は、伝送対象までの距離Ｄが大
きくなると、鏡筒１５の最大可動範囲が小さくなるよう
に駆動回路１６の動作を切り換える。

【００５１】なおこの実施例においては、光空間伝送装
置２に対してスレーブモードに保持された光空間伝送装
置３においても、光空間伝送装置２によって測定された
距離測定結果ＤＤが伝達され、この距離測定結果に基づ
いて、同様にしてレーザービームＬ２の射出条件が補正
されるようになされている。

【００５２】ここで光空間伝送装置２は、図１に示すよ
うに、全体の動作を切り換えて測距回路３２により伝送
対象までの距離Ｄを測定する。

【００５３】なお図１においては、送信用として各チャ
ンネルに割り当てられた信号処理回路７〜１０を対応す
るチャンネルＣＨ１〜ＣＨ４と記号Ｔを用いて表し、受
信用として各チャンネルに割り当てられた信号処理回路
７〜１０を対応するチャンネルＣＨ１〜ＣＨ４と記号Ｒ
を用いて表す。さらにドライブ回路１１及びレーザーダ
イオード１３で電気光変換回路（Ｅ／Ｏ）を表し、受光
素子１２で光電気変換回路（Ｏ／Ｅ）を表す。

【００５４】この光空間伝送装置２は、マスターモード
に設定されると、送信用に割り当てた第１チャンネルＣ
Ｈ１の信号処理回路７について、この信号処理回路７の
入力側に配置された選択回路３０の接点を切り換えるこ
とにより、赤色の原色色信号Ｒに代えて、測距回路３２
から出力される距離計測用の基準信号ＳＤを信号処理回
路７に入力する。

【００５５】さらに光空間伝送装置２は、受信用に割り
当てた第４チャンネルＣＨ４の信号処理回路１０につい
て、この信号処理回路１０の出力側に配置された選択回
路３１の接点を切り換えることにより、受信結果ＳＥを
測距回路３２に出力する。

【００５６】これに対してスレーブモードに設定された
光空間伝送装置３は、受信用に割り当てた第１チャンネ
ルＣＨ１の信号処理回路７について、この信号処理回路
７の出力側に配置された選択回路３５の接点を切り換え
ることにより、この信号処理回路７から得られる第１チ
ャンネルの受信結果を選択回路３６に出力する。

【００５７】この選択回路３６は、第４チャンネルＣＨ
４の信号処理回路１０、入力側に配置され、光空間伝送
装置３は、この選択回路３６の接点を切り換えることに
より、リターン画像ＲＥＴに代えて、第１チャンネルの
受信結果を信号処理回路１０に入力する。

【００５８】これにより光空間伝送システム１では、光
空間伝送装置２から送出した距離計測用の基準信号ＳＤ
を光空間伝送装置３で受信し、その受信結果をそのまま
光空間伝送装置２に送り返し、光空間伝送装置２で受信
するようになされている。従って光空間伝送装置２で受
信される受信結果ＳＥは、距離計測用の基準信号ＳＤに
対して、光空間伝送装置２及び３間の往復に要する時間
とそれぞれ光空間伝送装置２及び３内で処理に要する時
間だけ遅延するようになる。これにより基準信号ＳＤに
対する受信結果ＳＥの遅延時間Ｔは、次式で表すことが
できる。

【００５９】

【数１】

【００６０】ここでｔｄ１は、レーザービームが光空間
伝送装置２及び３間を往復するのに要する時間、ｔｄ２
は、光空間伝送装置２及び３内で処理に要する時間、Ｄ
は、光空間伝送装置２及び３間の距離、Ｃは光速を表
す。

【００６１】従ってこの遅延時間Ｔを計測し、予め検出
した遅延時間ｔｄ２を減算すれば、（１）式の関係式か
ら光空間伝送装置２及び３間の距離Ｄを測定することが
できる。このときこの遅延時間Ｔを測定するために必要
な受信結果ＳＥにおいては、光空間伝送装置２及び３の
通信機能を利用することにより、光空間伝送装置２から
基準信号ＳＤを送出して光空間伝送装置３でそのまま送
り返すだけで受信することができる。従って光空間伝送
装置２及び３においては、光空間伝送装置が有している
構成にこの基準信号ＳＥの生成手段と遅延時間Ｔの計測
手段とを付加するだけの簡易な構成で光空間伝送装置２
及び３間の距離Ｄを測定することができる。

【００６２】このため光空間伝送装置２では、測距回路
３２において、この距離測定用に基準信号ＳＤを生成す
ると共に、遅延時間Ｔを測定する。すなわち測距回路３
２において、シグナルジェネレータ４０は、図４に示す
ように、所定周期で信号レベルが切り換わる基準信号Ｓ
Ａ（図４（Ａ））を生成して出力する。ここでこの基準
信号ＳＡは、この光空間伝送装置２の最大通信可能距離
をレーザービームＬ１が往復するのに要する時間に比し
て充分に長い期間の間、信号レベルが立ち上がるように
なされている。

【００６３】遅延回路（ＤＬ）４１は、この基準信号Ｓ
Ａを遅延させて遅延基準信号ＳＢ（図４（Ｂ））を生成
し、イクスクルーシブオア回路４２は、この基準信号Ｓ
Ａと遅延基準信号ＳＢとの排他的論理和を得ることによ
り、基準信号ＳＡの信号レベルが立ち上がるとこれに同
期して信号レベルが立ち上がり、遅延基準信号ＳＢの信
号レベルが立ち上がるとこれに同期して信号レベルが立
ち下がるリセット信号ＳＣを生成する（図４（Ｃ））。

【００６４】遅延回路（ＤＬ）４３は、この遅延基準信
号ＳＢを遅延させて距離測定用の遅延基準信号ＳＤ（図
４（Ｄ））を生成し、光空間伝送装置２では、この距離
測定用の基準信号ＳＤを第１チャンネルの信号処理回路
７に出力して伝送対象に送出する。これにより光空間伝
送装置２では、受信用の信号処理回路１０を介して、基
準信号ＳＤに対して上述の遅延時間Ｔだけ遅延した受信
結果ＳＥ（図４（Ｅ））を得ることができる。

【００６５】イクスクルーシブオア回路４４は、この受
信結果ＳＥと基準信号ＳＤの排他的論理和を得ることに
より、基準信号ＳＤの信号レベルが立ち上がるとこれに
同期して信号レベルが立ち上がり、遅延基準信号ＳＢの
信号レベルが立ち上がるとこれに同期して信号レベルが
立ち下がる遅延時間検出信号ＳＦ（図４（Ｆ））を生成
する。これによりイクスクルーシブオア回路４４は、基
準信号ＳＤに対する遅延基準信号ＳＢの遅延時間Ｔの分
だけ信号レベルが立ち上がる遅延時間検出信号ＳＦを得
るようになされている。

【００６６】基準信号生成回路（ＸａｌＯＳＣ）４５
は、水晶発振回路構成の基準信号生成回路で形成され、
基準信号を生成してアンド回路４６に出力する。アンド
回路４６は、この基準信号と遅延時間検出信号ＳＦの論
理積を得ることにより、遅延時間検出信号ＳＦをゲート
信号として使用して、この遅延時間検出信号ＳＦの信号
レベルが立ち上がる期間の間、すなわち遅延時間Ｔの分
だけ、基準信号に同期して信号レベルが立ち上がり論理
積信号ＳＧ（図４（Ｇ））を出力する。

【００６７】これにより測距回路３２は、イクスクルー
シブオア回路４２から出力されるリセット信号ＳＣでカ
ウンタ４７をリセットする共に、このカウンタ４７で論
理積信号ＳＧの信号レベルの立ち上がりをカウントし、
遅延時間Ｔに比例した距離測定結果ＤＤを検出するよう
になされている。従ってシステム制御回路１４において
は、この距離測定結果ＤＤから予め検出された上述の遅
延時間ｔｄ２を減算して伝送対象までの距離を検出し、
この距離測定結果に基づいてレーザービームの伝送条件
を切り換えるようになされている。

【００６８】なお実際に測定した結果によれば、この遅
延時間ｔｄ２は２〔ｎｓｅｃ〕であり、これを減算して
図５に示すように、時間差ｔｄ１を測定して距離Ｄを高
い精度で測定できることがわかった。なお測距回路３２
においては、カウント結果を予め遅延時間ｔｄ２の分だ
け補正するようになされた表示手段４８を介してこのカ
ウンタ４７のカウント結果を表示し、これにより光空間
伝送装置２を操作するオペレータにおいて距離Ｄを確認
することができるようになされている。

【００６９】以上の構成において、光空間伝送システム
１は、光空間伝送装置２及び３の向きが大まかに調整さ
れた後、光空間伝送装置２又は３の何れかにおいてサー
チの操作子が操作されると、操作された光空間伝送装置
２又は３において、レーザービームＬ１又はＬ２の射出
方向が順次可変され、伝送対象に配置されたコーナーキ
ユーブプリズムによりこのレーザービームＬ１又はＬ２
が反射光されて受光素子２６で検出されると、この反射
光でなる戻り光の入射方向を基準にしてレーザービーム
Ｌ１又はＬ２の射出方向が補正され、これにより伝送対
象に対してレーザービームＬ１又はＬ２が照射される。

【００７０】これに対応して伝送対象側の光空間伝送装
置３又は２では、照射されたレーザービームＬ１又はＬ
２の入射方向を基準にしてレーザービームＬ２又はＬ１
の射出方向が補正され、これによりサーボループが形成
されてレーザービームＬ２又はＬ１の射出方向が補正さ
れ、光空間伝送装置２又は３にレーザービームＬ２又は
Ｌ１が照射される。

【００７１】このようにして光空間伝送装置２又は３側
においても、レーザービームＬ２又はＬ１が照射される
と、戻り光に代えてこのレーザービームＬ２又はＬ１の
入射方向を基準にしてレーザービームＬ１又はＬ２の射
出方向が補正され、これによりサーボループが形成され
て光空間伝送装置３又は２にレーザービームＬ１又はＬ
２が照射される。

【００７２】このようにして射出方向が設定されると、
サーチの操作子が操作された光空間伝送装置２又は３か
ら伝送対象の光空間伝送装置３又は２に向かって制御コ
マンドが送出され、サーチの操作子が操作された光空間
伝送装置２又は３がマスターモードに、他方の光空間伝
送装置３又は２がスレーブモードに設定される。

【００７３】このマスターモードに設定された光空間伝
送装置２又は３は、伝送対象に対して距離測定用の基準
信号ＳＤを送出し、スレーブモードに設定された光空間
伝送装置３又は２は、この基準信号ＳＤを受信し、受信
結果をそのまま送り返す。マスターモードに設定された
光空間伝送装置２又は３は、このそのまま送り返された
受信結果を受信し、その結果得られる受信結果と始めに
送出した基準信号ＳＤとの間の遅延時間Ｔを測距回路３
２にて検出する。

【００７４】これによりマスターモードに設定された光
空間伝送装置２又は３において、この距離測定結果ＤＤ
から（１）式の演算処理を実行することにより、光空間
伝送装置２及び３間の距離Ｄが検出され、この距離測定
結果ＤＤに基づいて、レーザービームＬ１又はＬ２の光
量、広がり角θ、射出方向補正用のサーボループの利
得、周波数特性、最大可変範囲が補正される。

【００７５】さらにこの距離測定結果ＤＤは、スレーブ
モードに設定された光空間伝送装置３又は２に伝送さ
れ、このスレーブモードに設定された光空間伝送装置３
又は２においても、レーザービームＬ２又はＬ１の光
量、広がり角θ、射出方向補正用のサーボループの利
得、周波数特性、最大可変範囲が補正される。

【００７６】これにより光空間伝送システム１は、光空
間伝送装置２及び３が有してなる通信機能を有効に利用
して光空間伝送装置２及び３間の距離Ｄを測定し、その
測定結果に基づいて光空間伝送装置２及び３間の通信条
件を最適化するようになされている。

【００７７】以上の構成によれば、伝送対象に基準信号
ＳＤを送出し、伝送対象でこの基準信号の受信結果をそ
のまま送り返し、この送り返された受信結果と始めに送
出した基準信号との間の遅延時間Ｔを検出することによ
り、光空間伝送装置２及び３が有してなる通信機能を有
効に利用して光空間伝送装置２及び３間の距離Ｄを簡易
に測定することができ、光空間伝送装置２及び３間の通
信条件を最適化することができる。

【００７８】なお上述の実施例においては、カウンタを
用いて遅延時間Ｔを測定する場合について述べたが、本
発明はこれに限らず、例えば積分回路を用いて論理積信
号ＳＧの信号レベルが立ち上がる時間を電圧変換するこ
とにより、遅延時間Ｔを測定してもよく、さらには論理
積信号ＳＧの信号レベルが立ち上がる時間を周波数変換
して遅延時間Ｔを測定してもよい。

【００７９】さらに上述の実施例においては、光空間伝
送装置２及び３をそれぞれマスターモード及びスレーブ
モードに設定する場合について述べたが、本発明はこれ
に限らず、光空間伝送装置２及び３をそれぞれスレーブ
モード及びマスターモードに設定してもよい。

【００８０】また上述の実施例においては、距離測定用
に専用の基準信号ＳＤを用いる場合について述べたが、
本発明はこれに限らず、例えば光空間伝送装置３側で遅
延時間Ｔを測定する場合、リターン画像の水平同期信号
等と、原色色信号Ｒ、Ｇ又はＢの水平同期信号等の時間
差を検出して距離を測定してもよい。このようにすれ
ば、光空間伝送装置２又は３が移動中の場合でも距離を
常時測定することができ、変化する距離に対応して通信
条件を最適化することができる。

【００８１】さらに上述の実施例においては、距離測定
結果ＤＤに基づいて、レーザービームＬ２の光量、広が
り角θ、射出方向補正用のサーボループの利得、周波数
特性、最大可変範囲を補正する場合について述べたが、
本発明はこれに限らず、必要に応じて最大通信可能距離
に対するマージンを考慮して警告を発生する場合等に広
く適用することができる。

【００８２】

【発明の効果】上述のように本発明によれば、双方向で
送受する光ビームを介して伝送対象との間で情報信号を
送受する光空間伝送装置において、伝送対象に向けて距
離計測用の基準信号を送出し、伝送対象から送り返され
る基準信号を受信して伝送対象までの距離を測定するこ
とにより、光空間伝送装置が有する通信機能を有効に利
用して簡易に伝送対象までの距離を測定することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による光空間伝送装置を示す
ブロック図である。

【図２】図１の全体システムを示す略線図である。

【図３】図１の光空間伝送装置の詳細構成を示すブロッ
ク図である。

【図４】図１の距離測定の説明に供する信号波形図であ
る。

【図５】距離測定結果を示す図表である。

【符号の説明】

１ 光空間伝送システム ２、３ 光空間伝送装置 ７〜１０ 信号処理回路 １１ ドライブ回路 １２、２６ 受光素子 １３ レーザーダイオード １４ システム制御回路 ３０、３１、３５、３６ 選択回路 ３２ 測距回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｂ 10/22 10/24

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】伝送対象との間で双方向で光ビームを送受
   し、前記光ビームを介して前記伝送対象との間で情報信
   号を送受する光空間伝送装置において、 前記伝送対象に向けて距離計測用の基準信号を送出し、
   前記伝送対象から送り返される前記基準信号を受信し、
   前記伝送対象に送出した基準信号と前記伝送対象から受
   信した前記基準信号との時間差により、前記伝送対象ま
   での距離を測定することを特徴とする光空間伝送装置。
2. 【請求項２】伝送対象との間で双方向で光ビームを送受
   し、前記光ビームを介して前記伝送対象との間で情報信
   号を送受する光空間伝送装置において、 前記伝送対象から伝送された距離計測用の基準信号を前
   記伝送対象に向けて送り返すようにしたことを特徴とす
   る光空間伝送装置。
3. 【請求項３】前記測定した距離に応じて、前記伝送対象
   に向かって送出する前記光ビームの光量を調整すること
   を特徴とする請求項１に記載の光空間伝送装置。
4. 【請求項４】前記測定した距離に応じて、前記伝送対象
   に向かって送出する前記光ビームの広がり角を調整する
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光空間
   伝送装置。
5. 【請求項５】前記光空間伝送装置は、 前記伝送対象から到来する光ビームの入射方向を基準に
   して、前記伝送対象に向かって送出する光ビームの向き
   を可変することにより、サーボループを形成して前記光
   ビームの射出方向を補正し、 前記測定した距離に応じて、前記サーボループの利得及
   び又は前記射出方向の最大可変範囲を調整することを特
   徴とする請求項１、請求項２又は請求項３に記載の光空
   間伝送装置。