JPS6378624A - 光空間通信装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は信号光を含んだ光束を空間に伝搬させて情報
の伝達を行う光空間通信装置に関するものである。

〔従来の技術〕

光束を空間に伝搬させて情報の伝達を行う方法は伝送線
路を必要としないので、事務室、工場などのような室内
での固定局と移動局との間の近接距離の通信に適してい
る。

第３図は例えば特開昭５８−３４３３号公報に示された
ものと類似な従来の光空間通信装置の構成図であり、図
において、１は送信光学系と受信光学系とを内蔵してい
る固定局、２は第１のレンズ、３はハーフミラ−１４は
半導体装置検出素子、５は高速応答性をもつフォトダイ
オードで、これら第１のレンズ２、ハーフミラ−３、半
導体装置検出素子４およびフォトダイオード５はそれぞ
れ移動局の受信光学系を構成している。６は発光素子、
７は第２のレンズで、これら発光素子６と第２のレンズ
７とで移動局の送信光学系を構成している。８は旋回台
で、これは上記半導体装置検出素子４の出力に応じて送
受信光学系の方位および仰角を調節駆動するものである
。９は送受信光学系と旋回台８とを載置する搬送車であ
る。

しかして、半導体装置検出素子４を示す第４図Ｃ：おい
て、１０は半導体表面、１１は半導体表面１０上の光ス
ポット、ｘ工ｔ　Ｘ　２はそれぞれ光スポット１１の中
心から半導体表面１０の端までのＸ軸Ｃ：？９つた距離
、ｙ工、ｙ２はそれぞれ光スポット１１の中心から半導
体表面１０の端までのｙ軸に沿った距離、１０ａ、１０
ｂ、１０ｃ、１０ｄは半導体表面１０の端子で、それぞ
れの端子１０ａ。

１０ｂ、１０ｃ、１０ｄには電流１１＋Ｉ２＊Ｉ５＋工
　が対応して流れる。Ｃ、Ｃｙは光スポット１１　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｘ１１の中心
線である。　　　゛ 次に動作について説明する。

まず、トラッキングを行う場合、固定局１から大きな拡
がり角をもつ信号光を含んだ光束が出射されている。移
動局がこの拡がり角の内側にあるときは光束の一部が受
信光学系の第１のレンズ２に入射し、この第１のレンズ
２を透過した光束が収束されることになる。この収束光
は光路途中題二設ケラれたハーフミラ−３によって二つ
に分けられ、一部は半導体装置検出素子４に入射し、残
りはフォトダイオード５　Ｃ入射する。いま半導体装置
検出素子４に入射した光束が第４図に示す如く半導体表
面１０に光スポット１１として検知されると、半導体装
置検出素子４では １１＝ｋｘ２．ｌ２＝ｋｘ１　　（ｋ：定数）よりの関
係が成立する。この関係は、電流差（工、−Ｉ２）が光
スポット１１の中心線Ｃｘからのずれ量（ｘ　１−ｘ　
２）／２に比例した量であることを示している。ここで
、Ｘ方向が旋回台８の方位角方向に対応しているとする
と、電流差（Ｉ、−Ｉ２）が常に１０１となるように方
位角方向にサーボモータを制御して旋回台８を回動する
ことにより固定局１に対する方位角方向のトラッキング
が可能である。同様に仰角方向に対するトラッキングは
ｙ方向の端子１０ｃ、端子１０ｄに発生する電流工、。

■、の差が常にＩＯｏとなるように仰角方向に旋回台８
を回動するようＣニサーボモータを制御すればよい。

また、固定局１から送信された主信号は半導体装置検出
素子４の応答特性が遅いために高速応答性をもつフォト
ダイオード５の出力より得る。

一方、移動局より固定局１への送信は発光素子６の出射
光を第２のレンズ７によって適轟な拡がり角の光束に変
換して行われる。この場合、移動局の送信光学系が受信
光学系と一緒にトラッキングされるため移動局から出射
される光束の拡がり角は固定局１から出射される光束の
拡がｖ角より小さい角度で済む。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の光空間通信装置は以上のように構成されており、
トラッキング信号と主信号とを得るために２個の半導体
素子とハーフミラ−とを用いる必要があり、トラッキン
グの際に移動局の送受信光学系全体を回動させるので、
消費電力が大きく、また価格が高（なるという問題点が
あった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、トラッキングの際の消費電力が小さく、部品
点数を少なくして安価にできる光空間通信装置を提供す
ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る光空間通信装置は他局から空間伝搬して
（る光束を集光する第１のレンズと、発光素子から出射
した光束を他局へ向けて空間伝搬させる第２のレンズと
、唯一の中心を有するように複数のエレメントを配列し
、上記第１のレンズで集光した光束を受光するフォトダ
イオードアレイと、上記各エレメントからの出力を演算
する演、算回路と、この演算回路の出力Ｃ：基づき上記
フォトダイオードアレイの中心Ｃ二光束中心が合致する
ようＣ；上記フォトダイオードアレイと上記発光素子と
を一体として同一平面を２軸方向に駆動する駆動機構と
を備えたものである。

〔作用〕

この発明における光空間通信装置は複数に分割されたフ
ォトダイオードアレイの各エレメントの出力を演算し、
主信号とトラッキング信号とを一緒に得るようにすると
共に、フォトダイオードアレイと発光素子とを一体に平
面内で移動させてトラッキングさせる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図Ｃ：ついて説明する。第
１図はこの発明の一実施例を示す構成図、第２図はフォ
トダイオードアレイを示す平面図で、第１図において第
３図と同一構成部分には同一符号を付してその説明を省
略する。第１図および第２図において、２１は唯一の中
心を有するように４分割されたフォトダイオードアレイ
で、これは同じ大きさの例えばＰＩＮ７オトダイオード
やアバランシェフォトダイオード等の高速応答性をもつ
エレメント２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄで形成され
ている。２２は上記フォトダイオードアレイ２１と発光
素子６とを一緒に取付けた固定板、２３はこの固定板２
２をフォトダイオードアレイ２１の分割線Ｄ　、Ｄｙに
沿って同一平面上を移動させる２軸アクチエエータ、２
４ａ、２４ｂ。

２４ｃｔ２４ｄ＃ｉそれぞれのエレメント２１＆。

２１ｂ、２１ｃ、２１ｄの端子で、この端子２４ａ。

２４ｂ＃：を加算器２５、の各入力と、端子２４ｂ。

２４ｃは加算器２５２の各入力と、端子２４Ｃ９２４ｄ
は加算器２５．の各入力と、端子２４ｄ。

２４ａは加算器２５．の各入力と、それぞれ接続されて
いる。そして、加算器２５１と２５．との出力は加算器
２５．の各入力に接続されると共に減算器２５６の各入
力に接続されている。また、加算器２５□と２５．４と
の出力は減算器２５□に接続されている。そして、上記
加算器２５０．２５２゜２５．１２５，１２５．および
減算器２５６．２５□で演算回路２５を構成している。

２６はフォトダイオードアレイ２１上の光スポットであ
る。

次に動作について説明する。

固定局１から出射された光束の一部が第１のレンズ２Ｃ
二人射することによって収束され、フォトダイオードア
レイ２１を照射する。いま、各エレメント２１ｍ、２１
ｂ、２１ｃ、２１ｄの出力電圧をそれぞれＡ、Ｂ、Ｃ，
Ｄとすると、第２図に示す光スポツト２６中心の分割線
Ｄ　ｘ　（二対するずれ量は電圧Ａ＋Ｂ−Ｃ−ＤＩ＝対
応する。よって、この電圧Ａ＋Ｂ−Ｃ−Ｄが常に０にな
るようにフオトダイオードアレイ２１を分割線Ｄｙに沿
って移動するべく２軸アクチユエータ２３を制御する。

また、光スポット２６の中心の分割線ＤｙＣ二対するず
れ量は電圧Ａ＋Ｄ−Ｂ−ＣＣ対応する。よって、この電
圧Ａ＋Ｄ−Ｂ−Ｃが常にＯＣなるようにフオトダイオー
ドアレイ２１を分割線Ｄ　ｘ　Ｃ沿って移動するべく２
軸アクチユエータ２３を制御する。このようにして固定
局１（二対して移動局の受信光学系のトラッキングを行
う。

また、主信号はフォトダイオードアレイ２１を構成する
エレメント２１ａ、２１ｂ、２１ｅ。

２１ｄがそれぞれ高速応答性をもつフォトダイオードで
あるので、それらの出力の総和の電圧Ａ十Ｂ＋Ｃ十りを
採ること（；よって得られる。

一方、発光素子６＃′ｉフオトダイオードアレイ２１と
同じ固定板２３に固定されているため、受信光学系と同
じ量だけ変位する。よって、第１のレンズ２よりフォト
ダイオードアレイ２１までの距離と、第２のレンズ７よ
り発光素子６までの距離とが等しければ、移動局の送信
光学系から出射される光束の中心光線は受信光学系へ入
射する光束の中心光線と平行に移動し送信光学系Ｃ；対
しても受信光学系と同様のトラッキングが行われる。

このようなフォトダイオードアレイ２１を用いることＣ
：より従来必要であった半導体装置検出素子とハーフミ
ラ−とを省くことができ、装置が安価となる。また、フ
ォトダイオード２１と発光素子６とを移動させればよい
ので、サーボモータの消費電力も少なくてよく、経済性
が向上する。

なお、上記実施例では移動局をトラッキングさせる場合
について説明したが、この発明ではこれ（；限定されず
、固定局をトラッキングさせてもよく、上記実施例と同
様の効果を奏する。

また、上記実施例ではフォトダイオードアレイを４等分
割した例について説明したが、６等分割、８等分割など
分割線の交点が一点に集中する分割であれば上記実施例
：：限定されるものではない。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明：：よれば光空間通信装置を主信
号とトラッキング信号とを１個のフォトダイオードアレ
イを等分割した分割線が唯一の交点で交わるように形成
すると共に、フォトダイオードプレイと発光素子とを一
体に移動させてトラッキングを行うように構成したので
、部品点数を少な（してトラッキングの際の消費電力を
小さくし、装置が安価にできる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による光空間通信装置を示
す構成図、第２図はこの発明のフオトダイオードアレイ
の働きを説明する説明図、第３図は従来の光空間通信装
置の一例を示す構成図、第４図は半導体装置検出素子の
働きを説明する説明図である。 ２は第１のレンズ、６は発光素子、７は第２のレンズ、
２１はフォトダイオードアレイ、２３は２軸アクチユエ
ータ、２５は演算回路。 ２５：　演Ｓ回） 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 他局から空間伝搬してくる光束を集光する第１のレンズ
   と、発光素子から出射した光束を他局へ向けて空間伝搬
   させる第２のレンズと、唯一の中心を有するように複数
   のエレメントを配列し、上記第１のレンズで集光した光
   束を受光するフオトダイオードアレイと、このフオトダ
   イオードアレイを構成する各エレメントからの出力を演
   算する演算回路と、この演算回路の出力に基づき上記フ
   オトダイオードアレイの中心に上記集光された光束の中
   心が合致するように上記フオトダイオードアレイと上記
   発光素子とを一体として同一平面を２軸方向に駆動する
   駆動機構とを備えた光空間通信装置。