JPH11136190A - 光空間通信装置 - Google Patents
光空間通信装置Info
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- JPH11136190A JPH11136190A JP9309790A JP30979097A JPH11136190A JP H11136190 A JPH11136190 A JP H11136190A JP 9309790 A JP9309790 A JP 9309790A JP 30979097 A JP30979097 A JP 30979097A JP H11136190 A JPH11136190 A JP H11136190A
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- light
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- light beam
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/11—Arrangements specific to free-space transmission, i.e. transmission through air or vacuum
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 簡素な構成で自動追尾の角度範囲を広げ、か
つ応答速度の速い自動追尾機能を有する安価な装置とす
る。 【解決手段】 送信信号は入力端子３８から入力され、
増幅器３７で増幅され、発光素子３４で光信号に変換さ
れ、送信光学系３３、偏光ビームスプリッタ３２を透過
し、可動ミラー３１、送受光用レンズ系３０を経て、光
ビームの形で相手側装置へ送出される。また、相手側装
置からの受信信号は送受光用レンズ系３０から入射し、
可動ミラー３１で反射され、更に偏光ビームスプリッタ
３２の貼合面で反射された後に、本信号用の光検出器３
６に集光される。そして、光検出器３６で光信号から変
換された電気信号は増幅器３９で増幅され、出力端子４
０から受信信号として出力される。また、検波回路４１
の信号は制御回路４２に入力されて受信パワーの検出に
使用され、制御回路４２はその信号を基に可動ミラード
ライバ４３ａ、４３ｂに駆動信号を送る。同時に、検波
回路４１の出力信号は増幅器３９の自動利得制御にも使
用される。
つ応答速度の速い自動追尾機能を有する安価な装置とす
る。 【解決手段】 送信信号は入力端子３８から入力され、
増幅器３７で増幅され、発光素子３４で光信号に変換さ
れ、送信光学系３３、偏光ビームスプリッタ３２を透過
し、可動ミラー３１、送受光用レンズ系３０を経て、光
ビームの形で相手側装置へ送出される。また、相手側装
置からの受信信号は送受光用レンズ系３０から入射し、
可動ミラー３１で反射され、更に偏光ビームスプリッタ
３２の貼合面で反射された後に、本信号用の光検出器３
６に集光される。そして、光検出器３６で光信号から変
換された電気信号は増幅器３９で増幅され、出力端子４
０から受信信号として出力される。また、検波回路４１
の信号は制御回路４２に入力されて受信パワーの検出に
使用され、制御回路４２はその信号を基に可動ミラード
ライバ４３ａ、４３ｂに駆動信号を送る。同時に、検波
回路４１の出力信号は増幅器３９の自動利得制御にも使
用される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ビームを使用し
て離れた２地点間を無線で通信を行う光空間通信装置に
関するものである。
て離れた２地点間を無線で通信を行う光空間通信装置に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図１０は従来の自動追尾機能付の光空間
通信装置の構成図を示し、相手側装置と対向する位置に
送受光用レンズ系１、可動ミラー２が配列され、可動ミ
ラー２の入射方向には、偏光ビームスプリッタ３、送信
光学系４、半導体レーザー発光素子５が順次に配列され
ている。偏光ビームスプリッタ３の反射方向には、光分
割ミラー６、受信光学系７、４分割光検出器８が配列さ
れ、光分割ミラー６の反射方向には、受信光学系９、本
信号用の光検出器１０が配列されている。
通信装置の構成図を示し、相手側装置と対向する位置に
送受光用レンズ系１、可動ミラー２が配列され、可動ミ
ラー２の入射方向には、偏光ビームスプリッタ３、送信
光学系４、半導体レーザー発光素子５が順次に配列され
ている。偏光ビームスプリッタ３の反射方向には、光分
割ミラー６、受信光学系７、４分割光検出器８が配列さ
れ、光分割ミラー６の反射方向には、受信光学系９、本
信号用の光検出器１０が配列されている。
【０００３】発光素子５には合波器１１の出力が接続さ
れ、合波器１１には位置検出用の本信号よりも周波数の
低い単一周波数のパイロット信号を発するパイロット信
号発生器１２の出力と、増幅器１３を介して本信号入力
端子１４の出力とが接続されている。光検出器１０の出
力は、増幅器１５を介して本信号出力端子１６に接続さ
れ、増幅器１５の出力は検波回路１７を介してフィード
バックされるようになっている。また、４分割光検出器
８の出力は、４個の増幅器１７ａ〜１７ｄを介して制御
回路１８に接続され、制御回路１８の出力は２個の可動
ミラードライバ２０ａ、２０ｂを介して可動ミラー２に
接続されている。なお、可動ミラー２は２個の可動ミラ
ードライバ２０ａ、２０ｂにより、それぞれ紙面に対し
垂直な軸と水平な軸を中心として２方向に回転するよう
になっている。
れ、合波器１１には位置検出用の本信号よりも周波数の
低い単一周波数のパイロット信号を発するパイロット信
号発生器１２の出力と、増幅器１３を介して本信号入力
端子１４の出力とが接続されている。光検出器１０の出
力は、増幅器１５を介して本信号出力端子１６に接続さ
れ、増幅器１５の出力は検波回路１７を介してフィード
バックされるようになっている。また、４分割光検出器
８の出力は、４個の増幅器１７ａ〜１７ｄを介して制御
回路１８に接続され、制御回路１８の出力は２個の可動
ミラードライバ２０ａ、２０ｂを介して可動ミラー２に
接続されている。なお、可動ミラー２は２個の可動ミラ
ードライバ２０ａ、２０ｂにより、それぞれ紙面に対し
垂直な軸と水平な軸を中心として２方向に回転するよう
になっている。
【０００４】入力端子１４から入力した送信本信号は増
幅器１３で増幅され、合波器１１においてパイロット信
号発生器１２からのパイロット信号と重畳された後に、
発光素子５において光信号に変換される。発光素子５か
らの出力光は偏波面が紙面に平行な偏光になっており、
送信光学系４、偏光ビームスプリッタ３を透過し、可動
ミラー２で反射して、送受光用レンズ系１から光ビーム
の形で相手側装置に向けて送出される。
幅器１３で増幅され、合波器１１においてパイロット信
号発生器１２からのパイロット信号と重畳された後に、
発光素子５において光信号に変換される。発光素子５か
らの出力光は偏波面が紙面に平行な偏光になっており、
送信光学系４、偏光ビームスプリッタ３を透過し、可動
ミラー２で反射して、送受光用レンズ系１から光ビーム
の形で相手側装置に向けて送出される。
【０００５】一方、相手側装置からの受信光は送受光用
レンズ系１に入射し、可動ミラー２で反射して偏光ビー
ムスプリッタ３に入射するが、この受信光は紙面と垂直
方向に偏波しているために、偏光ビームスプリッタ３の
貼合面で反射して、光分割ミラー６の方向に向う。そし
て、光分割ミラー６において２方向に分割され、その一
方の光束は光分割ミラー６を反射して本信号用の光検出
器１０上に集光し、また他方の光束は光分割ミラー６を
透過して４分割光検出器８上に集光する。
レンズ系１に入射し、可動ミラー２で反射して偏光ビー
ムスプリッタ３に入射するが、この受信光は紙面と垂直
方向に偏波しているために、偏光ビームスプリッタ３の
貼合面で反射して、光分割ミラー６の方向に向う。そし
て、光分割ミラー６において２方向に分割され、その一
方の光束は光分割ミラー６を反射して本信号用の光検出
器１０上に集光し、また他方の光束は光分割ミラー６を
透過して４分割光検出器８上に集光する。
【０００６】本信号用の光検出器１０において光信号は
電気信号に変換され、増幅器１５で増幅された後に、出
力端子１６から受信信号として出力される。このとき、
増幅器１５は検波回路１７からの信号をフィードバック
して、自動利得制御が行われている。
電気信号に変換され、増幅器１５で増幅された後に、出
力端子１６から受信信号として出力される。このとき、
増幅器１５は検波回路１７からの信号をフィードバック
して、自動利得制御が行われている。
【０００７】一方、４分割光検出器８は応答速度が遅い
ので、周波数の高い本信号には殆ど感度がなく、周波数
の低いパイロット信号のみを検出する。４分割光検出器
８の４個の光検出部８ａ〜８ｄには集光されたスポット
光が入射しており、４個の各光検出部８ａ〜８ｄの出力
は、増幅器１８ａ〜１８ｄでそれぞれ増幅されて制御回
路１９に出力される。制御回路１９では４個の光検出部
８ａ〜８ｄからの信号を基に、可動ミラードライバ２０
ａ、２０ｂに駆動信号を送り、集光したスポット光位置
が４分割光検出器８の中央にきて、４個の各検出部８ａ
〜８ｄからの出力が全て等しくなるように可動ミラー２
が駆動される。
ので、周波数の高い本信号には殆ど感度がなく、周波数
の低いパイロット信号のみを検出する。４分割光検出器
８の４個の光検出部８ａ〜８ｄには集光されたスポット
光が入射しており、４個の各光検出部８ａ〜８ｄの出力
は、増幅器１８ａ〜１８ｄでそれぞれ増幅されて制御回
路１９に出力される。制御回路１９では４個の光検出部
８ａ〜８ｄからの信号を基に、可動ミラードライバ２０
ａ、２０ｂに駆動信号を送り、集光したスポット光位置
が４分割光検出器８の中央にきて、４個の各検出部８ａ
〜８ｄからの出力が全て等しくなるように可動ミラー２
が駆動される。
【０００８】予め、発光素子５、４分割光検出器８、本
信号用光検出器１０の位置は光軸上で一致するように調
節されているので、４分割光検出器８の中央にスポット
光が集光している状態では、本信号用の光検出器１０に
おいても中央部に光束が集光されており、このとき発光
素子５からの送信光ビームは正しく相手側装置の方向に
送出されている。
信号用光検出器１０の位置は光軸上で一致するように調
節されているので、４分割光検出器８の中央にスポット
光が集光している状態では、本信号用の光検出器１０に
おいても中央部に光束が集光されており、このとき発光
素子５からの送信光ビームは正しく相手側装置の方向に
送出されている。
【０００９】このように、外力や温度変化等で装置の角
度が変っても、常に４分割光検出器８の中央にスポット
光が当るように可動ミラー２を移動することにより、自
動追尾機構が働いて光ビームが相手側装置から外れるこ
となく、良好な通信状態を維持することができる。
度が変っても、常に４分割光検出器８の中央にスポット
光が当るように可動ミラー２を移動することにより、自
動追尾機構が働いて光ビームが相手側装置から外れるこ
となく、良好な通信状態を維持することができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述の従
来例においては、受信光の光束を分割するための光分割
ミラー６を必要とし、また４分割光検出器８、本信号用
光検出器１０と発光素子５間で高精度な位置調節が必要
となるために、光学系及び光学系の保持機構が複雑とな
り、更に組立時の調節作業も難しくなる。また、電気回
路部においては、送信部で本信号と別にパイロット信号
の発生器１２や合波器１１が必要となり、受信部におい
て４分割光検出器８の各検出部８ａ〜８ｄに各１個ずつ
の増幅器１８ａ〜１８ｄが必要となり、更に４個の増幅
器１８ａ〜１８ｄの特性を一致させるための調節が必要
となる。このように、自動追尾機能のために装置が高価
になり重量や大きさも大きくなるという欠点がある。
来例においては、受信光の光束を分割するための光分割
ミラー６を必要とし、また４分割光検出器８、本信号用
光検出器１０と発光素子５間で高精度な位置調節が必要
となるために、光学系及び光学系の保持機構が複雑とな
り、更に組立時の調節作業も難しくなる。また、電気回
路部においては、送信部で本信号と別にパイロット信号
の発生器１２や合波器１１が必要となり、受信部におい
て４分割光検出器８の各検出部８ａ〜８ｄに各１個ずつ
の増幅器１８ａ〜１８ｄが必要となり、更に４個の増幅
器１８ａ〜１８ｄの特性を一致させるための調節が必要
となる。このように、自動追尾機能のために装置が高価
になり重量や大きさも大きくなるという欠点がある。
【００１１】本発明の目的は、上述の問題点を解消し、
簡素な構成で自動追尾の角度範囲を広げ、かつ応答速度
の速い自動追尾機能を有する安価な光空間通信装置を提
供することにある。
簡素な構成で自動追尾の角度範囲を広げ、かつ応答速度
の速い自動追尾機能を有する安価な光空間通信装置を提
供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る光空間通信装置は、電気信号を光信号に
変換して光ビームの形で相手側装置に送出する送光手段
と、相手側の光ビームを受信し光信号を検出して電気信
号に変換する光検出手段と、光ビームの送出方向及び受
信方向を同時に変更する駆動手段とを有し、光信号の受
信可能角度範囲が送出光ビームの広がり角度と同等かそ
れ以下とし、かつ検出した光信号から変換した電気信号
の強度が最大となる方向に光ビームの送出方向及び受信
方向を変更することを特徴とする。
の本発明に係る光空間通信装置は、電気信号を光信号に
変換して光ビームの形で相手側装置に送出する送光手段
と、相手側の光ビームを受信し光信号を検出して電気信
号に変換する光検出手段と、光ビームの送出方向及び受
信方向を同時に変更する駆動手段とを有し、光信号の受
信可能角度範囲が送出光ビームの広がり角度と同等かそ
れ以下とし、かつ検出した光信号から変換した電気信号
の強度が最大となる方向に光ビームの送出方向及び受信
方向を変更することを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明を図１〜図９に図示の実施
例に基づいて詳細に説明する。図１は第１の実施例の構
成図を示し、相手側装置と対抗する位置に送受信用レン
ズ系３０、可動ミラー３１が配列され、可動ミラー３１
の入射方向には、偏光ビームスプリッタ３２、送信光学
系３３、半導体レーザー発光素子３４が順次に配列され
ており、偏光ビームスプリッタ３２の反射方向には受信
光学系３５、光検出器３６が配列されている。
例に基づいて詳細に説明する。図１は第１の実施例の構
成図を示し、相手側装置と対抗する位置に送受信用レン
ズ系３０、可動ミラー３１が配列され、可動ミラー３１
の入射方向には、偏光ビームスプリッタ３２、送信光学
系３３、半導体レーザー発光素子３４が順次に配列され
ており、偏光ビームスプリッタ３２の反射方向には受信
光学系３５、光検出器３６が配列されている。
【００１４】発光素子３４には増幅器３７を介して送信
信号の入力端子の出力が接続されており、光検出器３６
の出力は増幅器３９を介して受信信号の出力端子４０に
接続されている。また、増幅器３９の出力は検波回路４
１を介して制御回路４２に接続され、検波回路４１の出
力は増幅器３９にフィードバックされている。そして、
制御回路４２の出力は２個の可動ミラードライバ４３
ａ、４３ｂを介して可動ミラー３１に接続されている。
信号の入力端子の出力が接続されており、光検出器３６
の出力は増幅器３９を介して受信信号の出力端子４０に
接続されている。また、増幅器３９の出力は検波回路４
１を介して制御回路４２に接続され、検波回路４１の出
力は増幅器３９にフィードバックされている。そして、
制御回路４２の出力は２個の可動ミラードライバ４３
ａ、４３ｂを介して可動ミラー３１に接続されている。
【００１５】送信信号は入力端子３８から入力され増幅
器３７で増幅され、発光素子３４で光信号に変換され、
送信光学系３３、偏光ビームスプリッタ３２を透過し、
可動ミラー３１、送受光用レンズ系３０を経て、光ビー
ムの形で相手側装置へ送出される。
器３７で増幅され、発光素子３４で光信号に変換され、
送信光学系３３、偏光ビームスプリッタ３２を透過し、
可動ミラー３１、送受光用レンズ系３０を経て、光ビー
ムの形で相手側装置へ送出される。
【００１６】また、相手側装置からの受信信号は送受光
用レンズ系３０から入射し、可動ミラー３１で反射さ
れ、更に偏光ビームスプリッタ３２の貼合面で反射され
た後に、本信号用の光検出器３６に集光される。そし
て、光検出器３６で光信号から変換された電気信号は増
幅器３９で増幅され、出力端子４０から受信信号として
出力される。また、検波回路４１の信号は制御回路４２
に入力されて受信パワーの検出に使用され、制御回路４
２はその信号を基に可動ミラードライバ４３ａ、４３ｂ
に駆動信号を送る。同時に、検波回路４１の出力信号は
増幅器３９の自動利得制御に使用されている。
用レンズ系３０から入射し、可動ミラー３１で反射さ
れ、更に偏光ビームスプリッタ３２の貼合面で反射され
た後に、本信号用の光検出器３６に集光される。そし
て、光検出器３６で光信号から変換された電気信号は増
幅器３９で増幅され、出力端子４０から受信信号として
出力される。また、検波回路４１の信号は制御回路４２
に入力されて受信パワーの検出に使用され、制御回路４
２はその信号を基に可動ミラードライバ４３ａ、４３ｂ
に駆動信号を送る。同時に、検波回路４１の出力信号は
増幅器３９の自動利得制御に使用されている。
【００１７】本実施例では、光信号の受信可能な角度範
囲である受信指向角は、送信ビームの広がり角よりも小
さく設定されている。例えば、受信光学系３５の焦点距
離ｆが２００ｍｍ、光検出器３６の検出部の径ｄが０．
２ｍｍの場合には、受信指向角は±ｔａｎ-1（ｄ／２
ｆ）から約０．０２９度となる。また、送信ビームの距
離Ｌが１０００ｍ先でビーム径Ｄが２ｍとなる場合の広
がり角は±ｔａｎ-1（Ｄ／２Ｌ）から約０．０５７度と
なる。このように、送信光の光軸と受信光の光軸が一致
している場合には、相手側装置からの光ビームを自分側
装置が受信していれば、自分側装置からの送信ビームも
確実に相手側装置に届いていることになる。更に、相手
側装置が送信ビームの中心付近の最適位置に入るように
するためには、受信光が集光したスポット光が光検出器
３６の中央付近に至るように制御する必要がある。
囲である受信指向角は、送信ビームの広がり角よりも小
さく設定されている。例えば、受信光学系３５の焦点距
離ｆが２００ｍｍ、光検出器３６の検出部の径ｄが０．
２ｍｍの場合には、受信指向角は±ｔａｎ-1（ｄ／２
ｆ）から約０．０２９度となる。また、送信ビームの距
離Ｌが１０００ｍ先でビーム径Ｄが２ｍとなる場合の広
がり角は±ｔａｎ-1（Ｄ／２Ｌ）から約０．０５７度と
なる。このように、送信光の光軸と受信光の光軸が一致
している場合には、相手側装置からの光ビームを自分側
装置が受信していれば、自分側装置からの送信ビームも
確実に相手側装置に届いていることになる。更に、相手
側装置が送信ビームの中心付近の最適位置に入るように
するためには、受信光が集光したスポット光が光検出器
３６の中央付近に至るように制御する必要がある。
【００１８】図２(a) に示すように光検出器３６の受光
面上に受信光が集光されている場合には、スポット光の
中心位置に対する受信パワーの変化は図２(b) に示すよ
うに中央部が高い曲線となる。従って、受信パワーが最
大になる位置にスポット光が集光するように可動ミラー
３１を制御することにより、同時に送信ビームの方向を
最適な位置に制御することができる。
面上に受信光が集光されている場合には、スポット光の
中心位置に対する受信パワーの変化は図２(b) に示すよ
うに中央部が高い曲線となる。従って、受信パワーが最
大になる位置にスポット光が集光するように可動ミラー
３１を制御することにより、同時に送信ビームの方向を
最適な位置に制御することができる。
【００１９】図３、図４は可動ミラー３１を駆動して受
信パワーが最大となる位置を探す方法の説明図を示して
いる。図３において、現在のスポット光の中心位置をP0
とし、次に中心位置がP0からP1まで＋ｘ方向にスポット
光を微少量移動する。このとき、受信パワーが同じか又
は増加すれば、P1を新たなP0として更新する。逆に、移
動することにより受信パワーが減少すれば、元のP0の位
置に戻る。この動作を１つの動作単位として操作し、こ
れを終了した後に別の方向、例えば＋ｙ方向に対して同
様の動作を行い、更に−ｘ方向と−ｙ方向に対して同様
の動作を行う。これらの一連の動作を繰り返すことによ
り、スポット光位置は受信パワーの最大位置に引き込ま
れることになる。
信パワーが最大となる位置を探す方法の説明図を示して
いる。図３において、現在のスポット光の中心位置をP0
とし、次に中心位置がP0からP1まで＋ｘ方向にスポット
光を微少量移動する。このとき、受信パワーが同じか又
は増加すれば、P1を新たなP0として更新する。逆に、移
動することにより受信パワーが減少すれば、元のP0の位
置に戻る。この動作を１つの動作単位として操作し、こ
れを終了した後に別の方向、例えば＋ｙ方向に対して同
様の動作を行い、更に−ｘ方向と−ｙ方向に対して同様
の動作を行う。これらの一連の動作を繰り返すことによ
り、スポット光位置は受信パワーの最大位置に引き込ま
れることになる。
【００２０】図４は他の方法で、現在の位置P0に対して
その周囲の点P1〜P4に次々に移動し、それらの点の受信
パワーを測定し、その中で最大の点に移動して新たなP0
とする方法である。
その周囲の点P1〜P4に次々に移動し、それらの点の受信
パワーを測定し、その中で最大の点に移動して新たなP0
とする方法である。
【００２１】これらの動作は大気のゆらぎによる受信光
パワーの変動により影響を受けるが、常時同じ動作を繰
り返すので、変動の影響は平均化されて中心付近に落ち
着く。なお、予め制御回路４２に入力する信号に電気的
なフィルタを掛けて変動成分を除去しておいてもよい。
パワーの変動により影響を受けるが、常時同じ動作を繰
り返すので、変動の影響は平均化されて中心付近に落ち
着く。なお、予め制御回路４２に入力する信号に電気的
なフィルタを掛けて変動成分を除去しておいてもよい。
【００２２】また、このような制御方法では応答速度は
遅くなるが、温度変化による熱膨張率の違いにより、装
置の内部や設置している架台や架台を保持している建築
物などが撓むことにより生ずる角度の変化や、大気の温
度分布の不均一による光ビームが曲るなどの周囲の大き
な変動に対しては十分な追尾速度が得られる。
遅くなるが、温度変化による熱膨張率の違いにより、装
置の内部や設置している架台や架台を保持している建築
物などが撓むことにより生ずる角度の変化や、大気の温
度分布の不均一による光ビームが曲るなどの周囲の大き
な変動に対しては十分な追尾速度が得られる。
【００２３】図５は第２の実施例の構成図を示し、光検
出器３６にモータ等の駆動手段４４を取り付けられ光軸
方向に移動可能にされてある。第１の実施例において
は、自動追尾が可能な角度範囲は、光検出器３６の受光
可能角度とほぼ同等なので比較的狭いが、本実施例では
光検出器３６を光軸方向に移動可能とすることにより、
自動追尾可能な角度範囲を広くすることができる。
出器３６にモータ等の駆動手段４４を取り付けられ光軸
方向に移動可能にされてある。第１の実施例において
は、自動追尾が可能な角度範囲は、光検出器３６の受光
可能角度とほぼ同等なので比較的狭いが、本実施例では
光検出器３６を光軸方向に移動可能とすることにより、
自動追尾可能な角度範囲を広くすることができる。
【００２４】図６は自動追尾角度範囲の説明図を示し、
装置設置時の調節前の状態や、装置が何らかの外力で傾
いたときに、光検出器３６の受光部は位置Ａにあり、受
信光は点線で示す方向にあるとする。この状態では、受
信光は光検出器３６に入射していないので自動追尾がで
きないが、光検出器３６を受信光内に入る位置Ｂまで移
動すれば、自動追尾が可能となり、その後は光検出器３
６を位置Ａの方向に少しずつ戻しながら、受信パワーを
最大にする位置を探す動作を行うことにより、最終的に
受信光は実線で示す正しい方向となり、光検出器３６は
元の位置Ａに戻る。そして、その後は第１の実施例と同
様に自動追尾動作を行う。
装置設置時の調節前の状態や、装置が何らかの外力で傾
いたときに、光検出器３６の受光部は位置Ａにあり、受
信光は点線で示す方向にあるとする。この状態では、受
信光は光検出器３６に入射していないので自動追尾がで
きないが、光検出器３６を受信光内に入る位置Ｂまで移
動すれば、自動追尾が可能となり、その後は光検出器３
６を位置Ａの方向に少しずつ戻しながら、受信パワーを
最大にする位置を探す動作を行うことにより、最終的に
受信光は実線で示す正しい方向となり、光検出器３６は
元の位置Ａに戻る。そして、その後は第１の実施例と同
様に自動追尾動作を行う。
【００２５】図７は第３の実施例の構成図を示し、光検
出器３６は固定とされ、駆動手段４４が受信光学系のレ
ンズ系４５に取り付けられている。これにより、レンズ
系４５を動かして光検出器３６を受信光の結像位置から
移動する機能を実現することができ、光軸方向に対して
追尾角度の範囲を広げることができる。
出器３６は固定とされ、駆動手段４４が受信光学系のレ
ンズ系４５に取り付けられている。これにより、レンズ
系４５を動かして光検出器３６を受信光の結像位置から
移動する機能を実現することができ、光軸方向に対して
追尾角度の範囲を広げることができる。
【００２６】図８は第４の実施例の構成図を示し、半導
体の二次元位置検出器を併用して自動追尾可能な角度範
囲を広くされている。偏光ビームスプリッタ３２の反射
方向に光束を分離する光分割ミラー４６が配置され、光
分割ミラー４６の透過方向に受信光学系４７、二次元位
置検出器４８が配列されている。また、光分割ミラー４
６の反射方向に、受信光学系３５、光検出器３６が配列
され、そして二次元位置検出器４８の出力は２個の増幅
器４９ａ、４９ｂを介して制御回路４２に接続されてお
り、その他の構成は第１の実施例と同様である。
体の二次元位置検出器を併用して自動追尾可能な角度範
囲を広くされている。偏光ビームスプリッタ３２の反射
方向に光束を分離する光分割ミラー４６が配置され、光
分割ミラー４６の透過方向に受信光学系４７、二次元位
置検出器４８が配列されている。また、光分割ミラー４
６の反射方向に、受信光学系３５、光検出器３６が配列
され、そして二次元位置検出器４８の出力は２個の増幅
器４９ａ、４９ｂを介して制御回路４２に接続されてお
り、その他の構成は第１の実施例と同様である。
【００２７】受信光の一部は光分割ミラー４６で分岐さ
れて、二次元位置検出器４８上に結像する。位置検出器
４８上の水平方向のスポット光の照射位置に対応する差
分電流信号は増幅器４９ａに入力され、スポット光位置
を表す電圧信号に変換されて、制御回路４２に入力され
る。また、位置検出器４８上の垂直方向のスポット光の
位置を表す信号は増幅器４９ｂに入力され、同様にして
電圧信号の形で制御回路４２に入力される。制御回路４
２はこれらのスポット光の位置信号に基づいて、位置検
出器４８の中心にスポット光が至るように可動ミラー３
１を駆動する。
れて、二次元位置検出器４８上に結像する。位置検出器
４８上の水平方向のスポット光の照射位置に対応する差
分電流信号は増幅器４９ａに入力され、スポット光位置
を表す電圧信号に変換されて、制御回路４２に入力され
る。また、位置検出器４８上の垂直方向のスポット光の
位置を表す信号は増幅器４９ｂに入力され、同様にして
電圧信号の形で制御回路４２に入力される。制御回路４
２はこれらのスポット光の位置信号に基づいて、位置検
出器４８の中心にスポット光が至るように可動ミラー３
１を駆動する。
【００２８】本実施例では、従来例と同様に光分割ミラ
ー４６を使用し、本信号用の光検出器３６が受信光の光
束から外れている場合には、角度を調節して光検出器３
６に受信光が入るように位置検出器４８で制御を行うの
が目的なので、厳密な位置精度や信号精度は要求されな
い。光検出器３６に受信光が入力された後は、第１の実
施例と同様の追尾動作が行われる。
ー４６を使用し、本信号用の光検出器３６が受信光の光
束から外れている場合には、角度を調節して光検出器３
６に受信光が入るように位置検出器４８で制御を行うの
が目的なので、厳密な位置精度や信号精度は要求されな
い。光検出器３６に受信光が入力された後は、第１の実
施例と同様の追尾動作が行われる。
【００２９】このように、４分割光検出器のような精密
な位置調節や高精度を保持するための機構は不要であ
り、増幅器４８ａ、４８ｂ等の周辺の電気回路も高精度
である必要はない。また、送信部もパイロット信号発生
器のような特別な信号源は不要であり、従来例に比べて
コスト的に有利となる。従って、二次元位置検出器４８
を使用した簡素な構成で、追尾角度範囲を広げることが
できる。
な位置調節や高精度を保持するための機構は不要であ
り、増幅器４８ａ、４８ｂ等の周辺の電気回路も高精度
である必要はない。また、送信部もパイロット信号発生
器のような特別な信号源は不要であり、従来例に比べて
コスト的に有利となる。従って、二次元位置検出器４８
を使用した簡素な構成で、追尾角度範囲を広げることが
できる。
【００３０】図９は第５の実施例の構成図を示し、第１
〜第４の実施例では、建築物や架台の撓み等の速度の遅
い変動には有効であるが、振動などによる高速な変動に
は応答できない。従って、本実施例は加速度検出器５０
ａ、５０ｂを併用することにより、振動や揺れのある不
安定な場所にも設置できるようにされている。紙面に平
行な上下軸を中心とした回転の角加速度を検出する加速
度検出器５０ａと、紙面に垂直な軸を中心した回転の角
加速度を検出する加速度検出器５０ｂが設置され、加速
度検出器５０ａ、５０ｂの出力はそれぞれ増幅器５１
ａ、５１ｂを介して制御回路４２に接続されている。
〜第４の実施例では、建築物や架台の撓み等の速度の遅
い変動には有効であるが、振動などによる高速な変動に
は応答できない。従って、本実施例は加速度検出器５０
ａ、５０ｂを併用することにより、振動や揺れのある不
安定な場所にも設置できるようにされている。紙面に平
行な上下軸を中心とした回転の角加速度を検出する加速
度検出器５０ａと、紙面に垂直な軸を中心した回転の角
加速度を検出する加速度検出器５０ｂが設置され、加速
度検出器５０ａ、５０ｂの出力はそれぞれ増幅器５１
ａ、５１ｂを介して制御回路４２に接続されている。
【００３１】装置が動いて角加速度が発生すると、加速
度検出器５０ａ、５０ｂからそれぞれの方向の角加速度
に対応する信号が発生し、増幅器５１ａ、５１ｂで増幅
されて制御回路４２に入力される。制御回路４２はその
信号を受けて、光軸の方向を元に戻すように可動ミラー
３１を駆動する。加速度検出器５０ａ、５０ｂは低速の
動きには感度がないので、低速の動きに対しては第１〜
第４の実施例と同様に、光検出器３６の検出光束の強度
で制御し、高速の動きに対しては加速度検出器５０ａ、
５０ｂの信号で制御する。
度検出器５０ａ、５０ｂからそれぞれの方向の角加速度
に対応する信号が発生し、増幅器５１ａ、５１ｂで増幅
されて制御回路４２に入力される。制御回路４２はその
信号を受けて、光軸の方向を元に戻すように可動ミラー
３１を駆動する。加速度検出器５０ａ、５０ｂは低速の
動きには感度がないので、低速の動きに対しては第１〜
第４の実施例と同様に、光検出器３６の検出光束の強度
で制御し、高速の動きに対しては加速度検出器５０ａ、
５０ｂの信号で制御する。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る光空間
通信装置は、光信号の受信指向角を送信ビームの広がり
角よりも小さくして、かつ光検出手段からの検出信号強
度が最大になるように制御することにより、低コストな
自動追尾機能を実現することができる。
通信装置は、光信号の受信指向角を送信ビームの広がり
角よりも小さくして、かつ光検出手段からの検出信号強
度が最大になるように制御することにより、低コストな
自動追尾機能を実現することができる。
【図１】第１の実施例の構成図である。
【図２】光検出器上のスポット光位置と受信パワーの関
係である。
係である。
【図３】最大の受信パワーを探す方法の説明図である。
【図４】最大の受信パワーを探す方法の説明図である。
【図５】第２の実施例の構成図である。
【図６】光検出器の自動追尾角度範囲調節の説明図であ
る。
る。
【図７】第３の実施例の構成図である。
【図８】第４の実施例の構成図である。
【図９】第５の実施例の構成図である。
【図１０】従来例の構成図である。
３１ 可動ミラー ３２ 偏光ビームスプリッタ ３４ 発光素子 ３６ 光検出器 ４１ 検波回路 ４２ 制御回路 ４３ａ、４３ｂ 可動ミラードライバ ４４ 駆動手段 ４６ 光分割ミラー ４８ 二次元光位置検出器 ５０ａ、５０ｂ 加速度検出器
Claims (5)
- 【請求項１】 電気信号を光信号に変換して光ビームの
形で相手側装置に送出する送光手段と、相手側の光ビー
ムを受信し光信号を検出して電気信号に変換する光検出
手段と、光ビームの送出方向及び受信方向を同時に変更
する駆動手段とを有し、光信号の受信可能角度範囲が送
出光ビームの広がり角度と同等かそれ以下とし、かつ検
出した光信号から変換した電気信号の強度が最大となる
方向に光ビームの送出方向及び受信方向を変更すること
を特徴とする光空間通信装置。 - 【請求項２】 前記光検出手段は受信光を集光する光学
系の光軸方向に移動可能とした請求項１に記載の光空間
通信装置。 - 【請求項３】 前記光検出手段上に受信光を集光する光
学系の焦点位置を光軸方向に移動可能とした請求項１に
記載の光空間通信装置。 - 【請求項４】 受信した光信号を分岐する光分割手段を
有し、該光分割手段により分岐した一方の光束を前記検
出手段に入力し、他方の光束を二次元の光学的位置を検
出する検出手段に入力するようにした請求項１に記載の
光空間通信装置。 - 【請求項５】 加速度を検出する加速度検出手段を有
し、該加速度検出手段により検出した加速度信号に基づ
いて、前記駆動手段により前記光ビームの送出方向及び
受信方向を変更する請求項１〜４の何れか１つの請求項
に記載の光空間通信装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9309790A JPH11136190A (ja) | 1997-10-24 | 1997-10-24 | 光空間通信装置 |
| US09/175,969 US6335811B1 (en) | 1997-10-24 | 1998-10-21 | Optical space communication apparatus |
| EP98120009A EP0911995B1 (en) | 1997-10-24 | 1998-10-22 | Optical space communication apparatus |
| DE69835326T DE69835326T8 (de) | 1997-10-24 | 1998-10-22 | Gerät zur optischen Übertragung im freien Raum |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9309790A JPH11136190A (ja) | 1997-10-24 | 1997-10-24 | 光空間通信装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11136190A true JPH11136190A (ja) | 1999-05-21 |
Family
ID=17997280
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9309790A Pending JPH11136190A (ja) | 1997-10-24 | 1997-10-24 | 光空間通信装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6335811B1 (ja) |
| EP (1) | EP0911995B1 (ja) |
| JP (1) | JPH11136190A (ja) |
| DE (1) | DE69835326T8 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2013523007A (ja) * | 2010-03-16 | 2013-06-13 | ポールウォール エーエス | 光源に光受信機を指向する方法および当該方法を実行するための装置 |
| KR20200026680A (ko) * | 2019-06-27 | 2020-03-11 | 한화시스템 주식회사 | 짐벌 구조를 가지는 ｆｓｏ 레이저 통신 단말 |
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- 1998-10-22 EP EP98120009A patent/EP0911995B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-10-22 DE DE69835326T patent/DE69835326T8/de not_active Expired - Fee Related
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