JPH11234209A - データ送受信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 気象の変化などレーザ光を減衰させる周囲の
状況や、また伝送距離の変動などに応じて、レーザ送信
出力（光強度）が最適な値に調整され、受信状況の悪化
や電力の浪費を抑えることのできる、データ送受信装置
を提供する。 【解決手段】 複数の装置間で相互に光を介してデータ
の送受信を行うデータ送受信装置３０において、他者か
ら受信した光データの光強度を検出する光強度検出手段
４２と、検出した他者からの受信光の光強度を光強度デ
ータとして他者へ送信する送信データ制御手段３７と、
他者から受信した自己の光強度データにより自己の送信
光強度を調整する光強度調整手段３２，４１とを有す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、データ送受信装置
に関し、特に送信出力の自動調整機構を備えたデータ送
受信装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、レーザは、その周波数が
極めて高いことから情報の伝送能力が高く、また、干渉
性のよい（コヒーレントな）強力な光波であることか
ら、比較的遠距離でデータ量の多い通信装置（例えば監
視カメラシステムなど）に用いられる。

【０００３】図３は、レーザを用いて双方向に画像を伝
送する一組のレーザ伝送装置（データ送受信装置）を示
したものである。図３および図４に示すように、カメラ
Ｃ１から出力された画像データ信号Ａｉは、第１のレー
ザ伝送装置１０のレーザ送信部１１に入力され、レーザ
送信部１１において電気信号からレーザ光信号Ｌ１に変
換された後、第２のレーザ伝送装置２０に出力される。

【０００４】そして、第２のレーザ伝送装置２０のレー
ザ受信部２２において、レーザ光信号Ｌ１が入力され、
電気信号Ａｏに変換された後、モニタＭ２に出力され
る。同様に、カメラＣ２から第２のレーザ伝送装置２０
のレーザ送信部２１に入力された画像データ信号Ｂｉに
ついても、同様にレーザ光信号Ｌ２に変換されて第１の
レーザ伝送装置１０のレーザ受信部１２に光伝送され、
電気信号Ｂｏに戻されてモニタＭ１に出力される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、レーザ通信
では、光線路として光ファイバ（光ケーブル）が用いら
れることが多いが、伝送距離が比較的小さい場合等に
は、光ファイバを用いることなくレーザ光を空中伝搬さ
せることが行われている。

【０００６】しかしながら、レーザ光は、マイクロ波以
上の波長を有する通常の電波に比べると、大気中での減
衰が大きいという問題がある。大気中において、光の一
部は、空気の分子によって吸収され、その吸収は特定の
波長で大きい。この吸収は、白色光の０．３９μｍから
０．７５μｍの波長領域ではあまり大きくないが、より
短波長の領域（青から紫）で顕著に起こる。

【０００７】特に、レーザ光は、雨や霧や雲等の気象状
況の変化により大きく減衰することがある。塵と水滴、
および微粒子物質、オゾン（Ｏ３）および一酸化炭素
（ＣＯ）のような種々の汚染物質は、光を吸収するから
である。また、水滴と汚染物質とは、光の散乱を引き起
こす。これらの吸収と散乱により、レーザ光は大きく減
衰し、光強度不足となって良好な受信ができないことが
問題となっている。

【０００８】一方、伝送距離が短い場合、レーザ光の強
度（送信出力）が過剰になり、不要な電力を消費すると
いう問題がある。これは、野外でバッテリを使用してい
るときに作動時間の短縮という事態を招く。特に、図３
に示すレーザ伝送装置１０，２０のように、装置自体に
可搬性があり、設置場所が変わることにより伝送距離が
変動する場合に問題となり易い。

【０００９】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
ので、気象の変化などレーザ光を減衰させる周囲の状況
や、また伝送距離の変動などに応じて、レーザ送信出力
（光強度）が最適な値に調整され、受信状況の悪化や電
力の浪費を抑えることのできる、データ送受信装置を提
供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明のデータ送受信装
置は、複数の装置間で相互に光を介してデータの送受信
を行うデータ送受信装置において、他者から受信した光
データの光強度を検出する光強度検出手段と、検出した
他者からの受信光の光強度を光強度データとして他者へ
送信する送信データ制御手段と、他者から受信した自己
の光強度データにより自己の送信光強度を調整する光強
度調整手段とを有することを特徴としている。

【００１１】本発明のデータ送受信装置は、複数の装置
間で相互に光を介してデータの送受信を行うデータ送受
信装置において、他者から受信した光データの光強度を
検出する光強度検出手段と、検出した他者からの受信光
強度により自己の送信光強度を調整する光強度調整手段
とを有することを特徴としている。

【００１２】

【発明の実施の形態】添付図面を参照して、本発明によ
るデータ送受信装置を以下に説明する。

【００１３】図１は、本発明の第１の実施の形態による
レーザ伝送装置（データ送受信装置）の構成を示すブロ
ック図である。図１において、符号３０，５０は、それ
ぞれ画像データをレーザ伝送するレーザ伝送装置を示し
ている。

【００１４】レーザ伝送装置３０，５０は、それぞれ図
示せぬカメラおよびモニタと接続されている。レーザ伝
送装置３０に接続された前記カメラから入力された画像
データＡｉは、レーザ伝送装置３０からレーザ伝送装置
５０にレーザ送信され、レーザ伝送装置５０に接続され
た前記モニタに画像データＡｏとして出力される。一
方、レーザ伝送装置５０に接続された前記カメラから入
力された画像データＢｉは、同様にレーザ伝送装置３０
にレーザ送信され、レーザ伝送装置３０に接続された前
記モニタに画像データＢｏとして出力される。

【００１５】レーザ伝送装置３０，５０は、同一構成で
あるため、以下レーザ伝送装置３０を中心に説明し、レ
ーザ伝送装置５０については、符号を付記するに止めて
その詳細な説明は省略する。

【００１６】レーザ伝送装置３０（５０）は、電源３１
（５１）と、電流調整器３２（５２）と、発振素子３３
（５３）と、共振器３４（５４）と、送信側光学系３５
（５５）と、パルス変調器３６（５６）と、第１の計算
機３７（５７）と、受信側光学系３８（５８）と、光電
変換素子３９（５９）と、パルス復調器４０（６０）
と、第２の計算機４１（６１）と、電圧検出器４２（６
２）とを備えている。

【００１７】発振素子３３には、例えば半導体レーザ
（ＬＤ）等が用いられる。半導体レーザ等は、電源３１
および電流調整器３２によって供給される電流によりポ
ンピング（電流ポンピング）され、レーザ発振する。共
振器３４は、発振素子３３によるレーザ発振を増幅す
る。送信側光学系３５は、発振素子３３によって生成さ
れ、共振器３４によって増幅されたレーザ光（信号）Ｌ
３を出力する。

【００１８】光電変換素子３９には、アバランシェ・フ
ォトダイオード（ＡＰＤ）やフォトダイオード（ＰＤ）
等が用いられる。光電変換素子３９は、受信側光学系３
８により受信したレーザ光信号を電気信号に変換し、そ
の電気信号をパルス復調器４０に出力する。

【００１９】電圧検出器４２は、光電変換素子３９によ
りレーザ光信号から変換された電気信号の電圧を検出す
る。電圧検出器４２により検出された電圧値は、受信側
光学系３８により受信したレーザ光（信号）Ｌ４の光強
度（振幅）に対応しているため、電圧検出器４２では、
受信したレーザ光Ｌ４の光強度を示す信号が検出され
る。

【００２０】第１の計算機３７は、レーザ伝送装置３０
に接続された前記カメラから入力された電気信号Ａｉ
と、電圧検出器４２により検出されたレーザ光強度信号
とを合成して、変調信号を生成する。前記変調信号は、
パルス変調器３６に出力される。

【００２１】パルス変調器３６は、前記変調信号が発振
素子３３に供給される前に、すなわち、光信号に変換さ
れる前の電気信号の段階で、前記変調信号についてパル
ス変調による予変調を行う（予変調方式）。これによ
り、発振素子３３から出力される光信号は、パルス信号
となる。パルス化により広帯域利得が得られ、復調後に
は高いＳＮ比が得られる。

【００２２】パルス変調器３６は、電源３１および電流
調整器３２により励起された発振素子３３に、第１の計
算機３７から入力した前記変調信号を出力する。これに
より、発振素子３３から発生するレーザ光は、その光強
度が変調される。この場合、前記変調信号には、電圧検
出器４２で検出されたレーザ光Ｌ４の光強度に対応した
データが含まれている。したがって、発振素子３３から
発生し、共振器３４，送信側光学系３５を介して出力さ
れるレーザ光信号Ｌ３にも、レーザ光Ｌ４の光強度に対
応したデータが含まれる。

【００２３】パルス復調器４０は、光電変換素子３９に
より出力された電気信号をパルス復調する。パルス復調
された電気信号は、第２の計算機４１に出力される。

【００２４】第２の計算機４１は、まず、パルス復調器
４０により出力された復調信号のデータを、光強度デー
タと、画像データＢｏとに分離する。ここで、前記光強
度データとは、レーザ伝送装置５０の電圧検出器６２に
より検出された電圧値に対応し、レーザ光信号Ｌ３の光
強度を示すデータである。また、前記画像データＢｏと
は、レーザ伝送装置５０に接続された前記カメラが撮像
した画像内容（データＢｉ）を示すデータである。

【００２５】第２の計算機４１は、次に、前記画像デー
タＢｏを、レーザ伝送装置３０に接続された前記モニタ
に出力する。また、第２の計算機４１は、前記光強度デ
ータをもとに、レーザ光信号Ｌ３の光強度の過剰分また
は不足分を算出して、発振素子３３を励起してレーザ発
振させるときの最適な電流値（調整電流値）を計算す
る。そして、その調整電流値を示す信号を電流調整器３
２に出力する。これにより、電流調整器３２は、発振素
子３３に供給される電流量を最適値に調整し、レーザ送
信出力Ｌ３の光強度が最適な値に調整される。

【００２６】以上説明したように、レーザ伝送装置３
０，５０では、以下の動作が行われる。まず、レーザ伝
送装置３０では、電圧検出器４２により、レーザ伝送装
置５０から出力されたレーザ光信号Ｌ４の光強度を示す
光強度データが検出される。そして、そのレーザ光信号
Ｌ４の光強度を示す光強度データ信号は、第１の計算機
３７等により入力電気信号Ａｉに合成された形でレーザ
光信号Ｌ３としてレーザ伝送装置５０に返送（出力）さ
れる。なお、前記レーザ光信号Ｌ４の光強度を示す光強
度データ信号は、入力電気信号Ａｉの送信と共に送信さ
れてもよいし、入力電気信号Ａｉが送信される前に送信
されてもよい。

【００２７】一方、レーザ光信号Ｌ３を入力したレーザ
伝送装置５０では、第２の計算機６１において、レーザ
光信号Ｌ３に含まれるレーザ光信号Ｌ４の光強度データ
をもとに、レーザ光信号Ｌ４の光強度の過剰分または不
足分を算出し、発振素子５３を励起してレーザ発振させ
るときの調整電流値を計算する。第２の計算機６１は、
前記調整電流値を示す信号を、電流調整器５２に出力す
る。これにより、レーザ光信号Ｌ４は、気象等の変化に
対応して良好に受信される程度の光強度を有するととも
に、伝送距離に応じた過不足のない光強度に制御され
る。

【００２８】つぎに、図２を参照して、本発明の第２の
実施の形態について説明する。第２の実施形態におい
て、前述した第１の実施の形態と共通する構成要素につ
いては同一符号を付し、それらの詳細な説明を省略する
とともに、第１の実施形態と異なる事項について重点的
に説明する。

【００２９】図１に示した第１の実施形態のレーザ伝送
装置３０，５０と異なり、第２の実施形態のレーザ伝送
装置７０，９０は、それぞれ計算機（計算機７１，１０
１）を一つしか備えていない。すなわち、レーザ伝送装
置７０，９０においては、それぞれパルス復調器４０，
８０の後段側に計算機が設けられていない。また、入力
電気信号Ａｉは、計算機７１，１０１に入力されること
なく、直接、パルス変調器３６，５６に入力される。さ
らに、計算機７１，１０１の出力は、パルス変調器３
６，５６ではなく、電流調整器７３，９３に入力され
る。

【００３０】レーザ伝送装置９０から出力されたレーザ
光信号Ｌ６は、レーザ伝送装置７０の光電変換素子３９
において電気信号に変換された後、電圧検出器７２によ
りレーザ光信号Ｌ６の光強度を示すデータが電圧値とし
て検出される。その光強度データを示す信号は、計算機
７１に出力される。計算機７１は、レーザ光信号Ｌ６の
光強度データをもとに、発振素子３３を発振させてレー
ザ光Ｌ５を生成するときの最適な電流値を計算して、そ
の電流値を示す信号を電流調整器７３に出力する。

【００３１】電源３１により出力された電流は、電流調
整器７３によりその電流量が調整された後、発振素子３
３を励起・レーザ発振させる。そして、そのレーザ発振
は、共振器３４により増幅され、送信側光学系３５を介
してレーザ光信号Ｌ５として、レーザ伝送装置７０から
レーザ伝送装置９０に出力される。

【００３２】一方、レーザ伝送装置７０から出力された
レーザ光信号Ｌ５は、レーザ光信号Ｌ６と同様に、レー
ザ伝送装置９０の光電変換素子５９において電気信号に
変換される。その後、電圧検出器９２によりレーザ光信
号Ｌ５の光強度を示すデータが電圧値として検出され
る。その光強度データを示す信号は、計算機１０１に出
力される。計算機１０１は、レーザ光信号Ｌ５の光強度
データをもとに、発振素子５３を発振させてレーザ光Ｌ
６を生成するときの最適な電流値を計算して、その電流
値を示す信号を電流調整器９３に出力する。

【００３３】以上説明したように、レーザ伝送装置７０
においては、受信したレーザ光信号Ｌ６の光強度データ
をもとに、レーザ伝送装置７０にて生成するレーザ光信
号Ｌ５の光強度を調整する。これは、レーザ伝送装置７
０において生成するレーザ光信号Ｌ５の光強度を決定す
るときに、レーザ伝送装置９０が生成したレーザ光信号
Ｌ６のレーザ伝送装置７０における受信強度を、レーザ
光信号Ｌ５のレーザ伝送装置９０における受信強度とみ
なして、レーザ光信号Ｌ５の光強度の決定材料としたも
のである。

【００３４】上記のように、一方の受信強度を他方の受
信強度であるとみなした上で行う、レーザ光信号Ｌ５，
Ｌ６の光強度決定方法は、レーザ伝送装置７０およびレ
ーザ伝送装置９０の構成が互いに同一であること、およ
び両レーザ伝送装置７０，９０の間のレーザ光線路の状
況が共通であること（すなわち、大気の晴れ状況や湿度
（霧状況）などが、レーザ光信号Ｌ５，Ｌ６の受信強度
に与える影響は、同一であること）から高い精度をもっ
て実現可能である。なお、ここで、両レーザ伝送装置７
０，９０の間のレーザ光伝送距離が同一であることはい
うまでもない。

【００３５】以上に述べた理由から、レーザ伝送装置７
０，９０によれば、レーザ光信号Ｌ５，Ｌ６は、それぞ
れ、気象等の変化に対応して良好に受信される程度の光
強度を有するとともに、伝送距離に応じた過不足のない
光強度に制御される。

【００３６】なお、上記第１，第２の実施形態におい
て、レーザ伝送装置３０およびレーザ伝送装置５０とか
らなる組と、レーザ伝送装置７０およびレーザ伝送装置
９０とからなる組は、それぞれ、レーザ送受信システム
（データ送受信装置）２００，３００として捉えること
ができることはいうまでもない。また、上記第１，第２
の実施形態では、レーザ伝送装置３０（７０）は、レー
ザ伝送装置５０（９０）との二台の装置間でデータの送
受を行ったが、これに限らず、レーザ伝送装置３０（７
０）は、例えば、レーザ伝送装置５０（９０）の他に別
のレーザ伝送装置を加えた三台または四台以上の装置間
で相互にデータ通信を行ってもよいのは勿論である。

【００３７】

【発明の効果】本発明のデータ送受信装置によれば、送
信データ制御手段は、光強度検出手段が検出した他者か
らの受信光の光強度を、光強度データとして他者へ送信
し、光強度調整手段は、他者から受信した自己の光強度
データにより自己の送信光強度を調整する。したがっ
て、例えば気象の変化により伝送路にて光が大きく減衰
する場合には、その分、光強度の大きな光が出力されて
受信の悪化が防止される。また、伝送距離が小さい場合
には、光強度の小さな光が出力されて、電力の浪費が抑
えられる。

【００３８】また、本発明のデータ送受信装置によれ
ば、他者との間の光線路の状況（天候や距離など）が光
の減衰等に与える影響は共通（単一）であるとの知見に
基づき、光強度検出手段により検出した他者からの受信
光強度により、光強度調整手段は、自己の送信光強度を
調整する。したがって、簡易な構成でありながら受信強
度や消費電力の値を適切なものに保持することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施の形態によるデータ送受
信装置の構成を示すブロック図である。

【図２】 本発明の第２の実施の形態によるデータ送受
信装置の構成を示すブロック図である。

【図３】 従来一般の、一組のデータ送受信装置の使用
状態を示す側面図である。

【図４】 図３に示される一組のデータ送受信装置の概
略構成を説明するための図である。

【符号の説明】

３０ レーザ伝送装置（データ送受信装置） ３２ 電流調整器（光強度調整手段） ３７ 第１の計算機（送信データ制御手段） ４１ 第２の計算機（光強度調整手段） ４２ 電圧検出手段（光強度検出手段） ５０ レーザ伝送装置（データ送受信装置） ５２ 電流調整器（光強度調整手段） ５７ 第１の計算機（送信データ制御手段） ６１ 第２の計算機（光強度調整手段） ６２ 電圧検出手段（光強度検出手段） ７０ レーザ伝送装置（データ送受信装置） ７１ 計算機（光強度調整手段） ７２ 電圧検出器（光強度検出手段） ７３ 電流調整器（光強度調整手段） ９０ レーザ伝送装置（データ送受信装置） ９２ 電圧検出器（光強度検出手段） ９３ 電流調整器（光強度調整手段） １０１ 計算機（光強度調整手段）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の装置間で相互に光を介してデータ
   の送受信を行うデータ送受信装置において、 他者から受信した光データの光強度を検出する光強度検
   出手段と、 検出した他者からの受信光の光強度を光強度データとし
   て他者へ送信する送信データ制御手段と、 他者から受信した自己の光強度データにより自己の送信
   光強度を調整する光強度調整手段とを有することを特徴
   としたデータ送受信装置。
2. 【請求項２】 複数の装置間で相互に光を介してデータ
   の送受信を行うデータ送受信装置において、 他者から受信した光データの光強度を検出する光強度検
   出手段と、 検出した他者からの受信光強度により自己の送信光強度
   を調整する光強度調整手段とを有することを特徴とした
   データ送受信装置。