JPS607234A

JPS607234A - 空間双方向光通信装置

Info

Publication number: JPS607234A
Application number: JP58114056A
Authority: JP
Inventors: Akira Takahashi; 章高橋; Motoyoshi Morifuji; 森藤　素良
Original assignee: Yagi Antenna Co Ltd
Current assignee: Yagi Antenna Co Ltd
Priority date: 1983-06-24
Filing date: 1983-06-24
Publication date: 1985-01-16
Also published as: JPS6412133B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の技術分野〕この発明は、親局に設けられたレーザ光源を使用して子
局との間の送信・受信を双方向で行うレーザビームを用
いた空間双方向光通信装置に関する。

〔発明の技術的１ケ景〕一台のレーザ光源を用いて２点間の簡易通信を行う手段
として、■光線を折返し使用して双方向で情報の伝送を
行う通信方式が発表されている。第１図は、この装置の
構成を示すもので、親局では、例えば、送受話器１ノか
ら得られる入力音声信号は、増幅器Ｉ２で増幅され、光
変調器１３で、光ビーム発生装置１４で発生させられた
光ビームを位相変調する。そして、この変調された光ビ
ームが、子局に向は照射されることＫより、親局から子
局への信号の伝送が行われる。

子局では、スジリッタ１５で上記伝送された光ビームを
２つに分岐し、一方の光ビームは、１／４波長板１６、
検光器１７によって振幅変調された光ビームとし、これ
を光電子増倍管ノ８で電気信号に変換する。この変換さ
れた信号は、増幅器１９で増幅され、送受話器２０から
音声として出力される。

捷だ、子局の送受話器２０からの音声信号は、増幅器２
ノで増幅され、光変調器２２に加えられる。この変調器
２２には、上記スゲリッタ１５で分岐され、全反射鏡２
３、偏光器２４を経た光ビームが供給されておシ、この
信号を増幅器２１からの音声信号で変調して親局に向は
送信するものである。

そして、親局では、１／４波長板２５、検光器２６、を
介して光電子増倍管２７で上記子声からの光信号を受信
復調し、増幅器２８にて増幅して、送受話器１１から出
力される。

〔背景技術の問題点〕

このように構成される装置においては、光ビーノ、が、
大気の屈折率の変動によってその方向を変えられてしま
うため、この光ビームの変動に合わせて方向調整をしな
けれは々らな力１つだ。

しかし、親局および子局それぞれからの発射ビームの光
軸が合ったかどうかは、通信を行ってみなければわから
なかった。捷た、この通信も、送信した情報が相手局に
伝わったかどうかを相手局の返答を待たねば判断するこ
とができなかった。このように、相手局の返答を待って
情報を送ったり、方向調整を行うなどせねばならず、送
信制御が容易ではなく、また、エラーがおきやすいなど
の欠点を有していた。

〔発明の目的〕

この発明は、上記欠点を改善し、情報再送、方向調整な
どの制御の容易な、エラーの少ない１光線折返し空間双
方向光通信装置を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

すなわち、この発明による空間双方向光通信装置は、光
に変換伝送された親局の信号を子局で２つに分岐させ、
一方の光ビームは、親局信号に再生し、もう一方の光ビ
ームは、親局方向に平行に反射させ、子局の信号をこの
反射光に重畳させて伝送し、親局でこの信号を再生する
とともに、反射して戻って未だ親局の信号も再生し、送
シ出した信号と比較を行うことによって、この光空間伝
送系の監視を親局側でできるようにしだものである。

〔発明の実施例〕

以下図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。第
２図は、その構成例を示すもので、左側がＢ局、右側が
子局である。親局においては、光ビーム発生装置３１で
レーザ光を発生し、信号処理装置３２の出力で光変調器
３３を動作さぜ、変調された光ビームを子局に向は照射
することによって送信を行う。

子局では、この光ビームをスゲリッタ３４で２つに分岐
し、一方を光復調器３５にて再生し、これが信号処理装
置３６に入力される。

寸だ、スプリッタ３４で分岐されたもう一方の光ビーム
は、例えば、反射面が互いに直角に構成された三角錐状
の反射装置３７（多くコーナ・キューブ・プリズムが用
いられるので以後コーナ・キューブ・プリズムという）
で、入射光と平行に折シ返し反射させられる。そして、
この反射光に、光変調器３８で変調される光変調波を重
畳させて子局の信号を親局に伝送する。

この反射光を親局では、スプリッタ３９にて分岐後、光
復調器４０によシ再生し、これが信号処理装置３２に入
力される。

また、光復調器４０では、コーナ・キューブ・プリズム
で反射されて戻って来た信号も再生し、これをエラー検
出器４１に供給する。エラー検出器４ノでは、この信号
と、信号処理装置３２から出力された信号とを比較する
。その結果が、一致すれば、親局と子局間の光軸が合つ
／ζことを信号処理装置３２に知らせる。まだ、不一致
だった場合には、信号処理装置にエラー検出の出力をし
、信号再送等の制御を行う。

第３図は、上記装置における信号処理状態を説明するも
ので、親局信号処理装置３２信号Ｓ！は、８１Ｇに示す
ようにｂ１４のタイミングで送出する。ここで親局から
子局へ向けて送るデータタイミングｂ１４は、子局から
のパルスのタイミングに合わせて設定される。そして、
このｂ１４のタイミングでは、入力伝送情報をディジタ
ル変換し、コード化された８１１に示すようなデータ信
号５口１〜ｂ１４ｎが発生され、このデータ信号が、光
変調器３３に供給される。この変調器３３では、Ｓ２で
示すように例えば、上記データ信号の１１」レベルをｆ
ｔ　、ｒｏＪレベルをｆ、となるように周波数変調して
、ｆｏｆｘの組み合わせからなる変調ビーム信号ｆア１
とし、この−’ＴＩ　とｆ、の組み合せからなる変調ビ
ーム８２０が子局に向けて照射される。

子局の光復調器３５に入射した上記変調ビーム８２０は
、Ｓ３で示すようにＩＯを「０」レベル、ｆｌを「ｌ」
レベルとする信号に復調され、コード化された８３１に
示すようなデータ信号として、信号処理装Ｍ３６に供給
される。この信号処理装置３６では、上記データ信号Ｓ
Ｓｔをｂ１４のタイミングで読込み、親局からの伝送情
報として出力する。

また、子局の信号処理装置３６では、Ｓ４で示うにｂｔ
ｓのタイミングで子局からの情報を送出する。すなわち
、上記親局における信号処理と同様に、とのｂ１８のタ
イミングで子局入力伝送情報をディジクル変換し、コー
ド化されたＳ４１に示すようなデータ信号ｂｌｓ１〜ｂ
ｔｓｎが発生され、このデータ信号が光変調器３８に供
給される。この変調器３８では、例えば、上記データ信
号が「０」レベルの場合に、上記変ル・１ビームＳ２０
を遮断し、「１」レベルの場合には通して、光の有無の
組み合せからなる変調ビーム信号ＪＴ□とし、このｆ、
とｆＴｌとｆｔ２の組み合せからなる変調ビーム８５０
が親局に向は照射される。

すなわち、子局からは親局に向けて、上記Ｓ２で示すタ
イミングｂ１４の伝送信号と共に、Ｓ５で示すタイミン
グｂ１５の信号が伝送されるもので、これら伝送信号は
、光復調器４０でそれぞれ復調され、子局からのタイミ
ングｂｔｓの信号が、親局の信号処理装置３２に伝送情
報として入力される。同時にタイミングｂ１４に対応す
る復調信号は、エラー検出器４１に入力される。

このエラー検出器４ノでは、ＴＩで示すように子局から
のｂ１４の信号が入力されるまでをエラー検出範囲とし
て設定する。この場合、子局から送信タイミングはＴ２
で示す以降であるので、とのＴ２のタイミング経過時よ
シ、Ｔ１のタイミングの終了するまでが、子局からの親
局送信情報の帰還範囲となり、これがエラー検出器４１
における検出動作範囲とされる。

ここで、この空間双方向光通信装置において使用される
光ビーム発生装置３ノには、ＩＩｅ　−Ｎｅレーザ、レ
ーザダイオード、発光ダイメートなどが用いられる。

親局信号処理装置３２ｉ１：、親局の制御を行う電子計
４６機の一部と１７で構成すれはよいもので、例えば、
タイミング発生回ｒ１１、コード変換回路、ＦＳＫ変調
（周波数変調）回路などよシ栴成され、誤り訂正処摩１
！、タイミング発生、コード変換、ＦＳＫ変調などの処
理を行う。

寸だ、親局の光変調器３３は、駆動回路と変ＰＡ掛器と
からなる。変調は、内部変調と外部変調があシ、内部変
調は、電詠変訓が多く用いられている。この実施例は、
外部変調の例を示しておシ、屈折率が電界に応じて変化
する電気光学効果材料と電極と偏光板が用いられる。こ
の電気光学効果材料には、例えは、液晶、ＰＬＺＴ（透
明セラミックス）、ＡＤＰ（ＮＨ４Ｈ２ＰＯ４）などが
使われる。他に、外部変調としては、超音波により光が
偏向されるという音響光学効果をオリ用したＡＯ変訓器
（音管光学光変訓器）やＡＯ′偏向器が用いられる場合
もある。

子局光復ＩＭ器３５は、ホトダイメート、　ＰＩＮホト
ダイオード、　ＣｄＳ　、太陽電池、光電子増倍管など
が用いられる。

子局信号処理装置３６は、上記親局信号処理装置３２と
同様に、タイミング発生、ＦＳＫ変層、誤シ訂正処理、
コード鉄損などの処理１！を行う。

また、子局において親局からの光ビームを折シ返すコー
ナ・キューブ・プリズム３７は、第４図に示すように三
角雌状に互いに１角にｇｋＦされた反射板よりなり、士
数十度の任意の角度から入射した入射光とその反射光が
平行光線となり反射する性質を有するものである。

子局光変調器３８は、光ビームが変動しても正常に動作
するように広い面積が必要である。

したがって、機械的廻転羽根を利用したもの、機械シャ
ッタ、電子シャッタ、液晶、ＰＬｚＴなどが用いられる
。なお、光変調器３８には、これらの駆動装置も含む。

親局光復調器４０も上記子局光復調器３５と同様に、ホ
トダイオード、ＰＩＮホトダイオード、低速信号の場合
は、太陽電池などの受光素子が用いられる。

なお、スプリッタ３９と光復調器４０の間にレンズを挿
入すると、スプリッタの反射中心に像を結ぶことができ
、さらに、反射光の位置は、子局の位置情報をもってい
るので、位置検出も可能である。

エラー検出器４１は、親局信号処理装置３２から出力し
た信号と、コーナ・キューブ・プリズム３７で反射して
戻って来た信号との比較動作を行う回路である。第５図
は、この回路の構成を示すもので、信号処理装置３２か
ら出力された信号は、レジスタ４１１に供給される。ま
た、子局のコーナ・キューブ・プリズムで反射して戻っ
て来て、光待調器４０で復調された信号は、レジスタ４
１２に供給される。

ここで、レジスタ４１１，４１２は、それぞれ伝送され
るデータの１ビット分のデータを記憶するもので、第３
図で示したようにｂ１４のタイミングで信号処理装置３
２かも送出されたデータがレジスタ４１１に供給され、
また子局からのｂ１４に対応するデータがレジスタ４１
２に供給される。この場合、レジスタ４１ノおよび４１
２に対しては、信号処理装置３２から送出データの各ビ
ットに対応するクロック信号が供給されている。したが
って、タイミングｂ１４に対応して、第６図に８７１で
示すようにｂ１４１のビットデータが信号処理装置３２
から出力されると、とのｂ　１４１のデータがレジスタ
４１１に記憶される。また、とのｂ　１４１のデータが
子局から時間り遅れて戻って来たデータは、同じく第６
図ｓ７ｘで示すようにレジスタ４１２に入力され、この
データがレジスタ４１２に記憶される。この場合Ｓ７１
および８７２で示すようにレジスタ４１１および４１２
に入力されるデータの間には、伝送時間り分の時間差が
あるので、クロックＣはこの時間差を許容し得るように
特定の幅を有する矩形波で構成し、レジスタ４１ノおよ
び４１２にそれぞれ対応するビットデータの入力された
時点、すなわち矩形波状のクロック信号の立下シで、レ
ジスタ４１１および４１２に対して、駆動指令を与える
。

すなわち、レジスタ４１ノおよび４１２にそれぞれ８７
１　＋　ｓ７□のデータがクロックＣによって書き込ま
れれば、この各レジスタ４１１，４１２の出力は、それ
ぞれ第６図に８７３およびＳ７４で示ずようになり、こ
の信号が一致検出回路４１３で対比されるようになる。

そして、親局力）ら送出されたビットデータと子局から
戻って来たビットデータとが等しければ、一致検出回路
４１３の出力は、第６図に８７５で示すようにハイレベ
ル（ｒｌＪ）となり、この検出信号がレジスタ４１４に
加えられる。このレジスタ４１４は、前記クロックＣを
インバータ４１５で反転したクロックＣ′によって駆動
され、上記−散出力を記憶するもので、その記憶データ
がｒｌＪの状態で信号処理装置３２に対して、エラーが
無く親局と子局との間で正常に信号が伝送交換が行われ
ていることを指示する。

この場合、何らかの理由によって、親局と子局との信号
回線に異常のある場合には、親局からｂ１４１に示す信
号を送出したにもかかわらず、子局から返送された信号
は、Ｓ７２に破線で示すように８７１の信号とは異なる
状態になる。したがって、この時には一致検出回路４１
３の出力は、Ｓ７５で破線で示すようにローレベル（ｒ
ＯＪ）となυ、レジスタ４１４に記憶される信号は８７
６で破線で示すようにローレベル（ｒＯＪ）のエラー検
出信号となる。すなわち、親局信号処理装置３２に対し
て、伝送エラーがあることを指示するようになる。

そｌ−で、このようなビット単位のエラー検出動作は、
伝送されるデータの各ビット毎に繰シ返し実行され、伝
送データの監視が行われる。

〔発明の効果〕

以」二述べ／こように、との発明によれば、光空間伝送
系の監視が、親局（ｉｌｊでできるので、送信制御が容
易となシ、エラーの少ない空間双方向光通信装置を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の空間双方向光通信装置の構成を示す図
、第２図は、この発明による空間双方向光通信装置の一
実施例の構成を示す図、第３図υ１、この装置における
信号処理状態を説明する図、第４図は、この実施例に用
いられるコーナ・キューブ・プリズムを示す図、第５図
は、この実施例に用いられるエラー検出器の構成を示す
図、第６図は、このエラー検出器の各部の波形を示す図
である。３１・・・光ビーム発生装置、３２．３６・・・信号処
理装置、Ｊ　３　、　、？　８・・光変調器１．？　４
　、３９・・・スｆ　リッタ１．９５．４０・・・光畿
鯛器、３７・・・コーナ・キューブ・プリズム、４）・
・・エラー検出器、４１１，４１２，４１４・・・レジ
スタ、４１３・・・−散積出回路、４１５・・・インバ
ータ。出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦手続補１１：、
書昭和　イｅ９．７’、１２日特許庁長官　志　賀　学　殿 ■、事件の表示鳴馴Ｊ昭５８−１１４０５６号２、発明の名称草間双方向）し通信装置３、補１ｋをする渚事件との関係　％　ｒ＋出出目１人６８１　）八木アンテカ株式会社４、代理人５、自光浦止（１）明細書第２頁第１３行目に「位（ｌ変調」とある
奢「変調」と訂正する。（２）明細書第２頁第１９行目に「倣幅斐調」とあるを
「変調」と訂正する。（３）　明細書第４頁第７１Ｔ目に「エラー」とあるン
［このような方式でデータを伝送するにはエラー］と訂
正する。（４）明細Ｍ第６負第１９行目乃至第７頁第１行目に「
ここで親局・・・・・・設定される。そして、」とある
を「信号処理装置３２で作られる。」と訂正する。（５）明細響゛第８頁＠９行目乃至第１０行目に「上記
変調ビーム８２０を遮断し、」とある乞「上記変調ビー
ム８ｔｏを５ｆｉｌに示すように遮断し、」と訂正する
。（６）明細書第９貝第５行目に「以降」とあるを「範囲
」と訂正する。（７）明細書第９頁第６行目にｌ適時より、」とあるを
［経過後よりＪとｔＪ止する。（８）　図曲第３図を別紙の辿りＵ止する。第３図

Claims

【特許請求の範囲】

親局からの送信データを光変調し子局に向けて照射する
親局送信手段と、上記親局からの光変調信号を折シ返し
平行に反射する子局に設けた反射機構と、子局からの送
信データにもとづき上記反射機構で反射された光を親局
とは異なるタイミングで変調する手段と、上記子局から
の送信データを含む反射光を親局側で受信し復調して親
局からの送信データの折り返し伝送データを検出する手
段と、この手段で得られた親局弁シ返しデータと、前記
親局から送信したデータとを比較対比する手段とを具備
し、この対比手段の一致出力で信号伝送が正常であるこ
とを判別するようにしたことを特徴とする一光源を用い
た空間双方向光通信装置。