KR20230078702A - 광통신용 트래킹 장치 및 광통신 장치 - Google Patents

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시니치루 하루야마
히데오 후지타
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Abstract

상대측의 광통신용 트래킹 장치가 다양한 자세여도 광축 정렬을 가능하게 하기 위해, 촬영 카메라에 의해 촬영된 촬영 화상에 촬영된 비콘 라이트(beacon light)에 기초하여 상대측의 광통신용 트래킹 장치가 구비하는 복수의 LED의 중심 위치를 특정하고, 자신측의 광통신 장치로부터 사출된 통신광이 해당 특정한 중심 위치에 입사하도록, 자신측의 광통신 장치로부터 사출된 통신광의 방향을 조정하는 가동식 미러의 방향을 제어한다. 또한, 촬영 화상 위의 기준점과, 가동식 미러의 제어량을 나타내는 정보가 연관지어진 데이터에 기초하여, 중심 위치에 대해 통신광을 사출하기 위한 가동식 미러의 제어량을 산출해도 좋다.

Description

광통신용 트래킹 장치 및 광통신 장치
본 발명은, 상대측의 광통신 장치에 마련된 동일 구성의 광통신용 트래킹 장치 사이에서 광축 정렬을 진행할 수 있는 광통신용 트래킹 장치 및 광통신용 트래킹 장치를 구비하는 광통신 장치에 관한 것이다.
2점간의 비접촉 통신 수단의 하나로서 광통신 기술이 존재한다. 광통신은, 광에 의한 데이터 통신이기 때문에 고속으로 대용량의 전송이 가능한 기술이다. 거리가 떨어진 2점 사이에서 확실하게 통신을 진행하기 위해서는 지향성이 높은 광신호를 사용할 필요가 있고, 광축 정렬을 정확하게 할 필요가 있다.
예를 들면, 특허문헌 1에는, 상대측 장치와 광통신을 진행하기 위한 광축 정렬의 기술에 대해, 상대측 장치로부터 사출된 비콘 라이트(beacon light)를 사용하여 상대측 장치를 트래킹(포착 추적)하는 트래킹 장치가 개시되어 있다.
일본국 특허 제6005377호
특허문헌 1에 기재된 트래킹 장치는, 비콘 라이트 조사부와 촬영 카메라를 사용하여 자신측과 상대측의 통신장치 사이에서 광통신할 수 있도록 하는 것이지만, 쌍방의 트래킹 장치가 일정한 자세를 유지하고 있을 필요가 있었다.
본 발명은, 상기 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 상대측의 광통신용 트래킹 장치가 다양한 자세여도 광축 정렬이 가능한 광통신용 트래킹 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 광통신용 트래킹 장치는, 자신측의 광통신 장치와 상대측의 광통신 장치 사이에서 통신광의 송수신을 동축으로 진행하는 광통신에 있어서의, 상대측의 광통신 장치에 마련된 동일 구성의 광통신용 트래킹 장치(이하, 상대측 트래킹 장치라고 한다.)와의 사이에서 광축 정렬을 진행하기 위한 광통신용 트래킹 장치이고, 상기 자신측의 광통신 장치로부터의 통신광을 통과시키고, 상기 상대측의 광통신 장치로부터의 통신광을 도입하기 위한 개구부; 상기 자신측의 광통신 장치로부터 사출된 통신광의 상기 개구부의 통과 축에 대해 대략 대칭으로 마련되고, 상기 상대측 트래킹 장치에 비콘 라이트를 조사하는 복수의 LED; 상기 개구부에 의해 도입된 광을 투과광과 반사광으로 분할하는 빔스플리터; 상기 빔스플리터에 의해 분할된 반사광을 촬영하는 촬영 카메라; 상기 자신측의 광통신 장치로부터 사출된 통신광의 방향을 조정하는 가동식 미러; 및 상기 가동식 미러의 방향을 제어하는 제어부를 구비하고, 상기 제어부는, 상기 촬영 카메라에 의해 촬영된 촬영 화상을 취득하여, 해당 촬영 화상에 촬영된 비콘 라이트에 기초하여 상기 상대측 트래킹 장치가 구비하는 복수의 LED의 중심 위치를 특정하고, 상기 자신측의 광통신 장치로부터 사출된 통신광이 특정한 상기 중심 위치에 입사하도록 상기 가동식 미러의 방향을 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 광통신용 트래킹 장치는, 상기 복수의 LED는, 상기 통신광의 상기 개구부의 통과 축에 대해 대략 대칭으로 마련된 2개의 LED이고, 상기 제어부는, 상기 취득한 촬영 화상에 촬영된 비콘 라이트에 기초하여 상기 상대측 트래킹 장치가 구비하는 2개의 LED의 중간 위치를 특정하고, 상기 자신측의 광통신 장치로부터 사출된 통신광이 상기 중간 위치에 입사하도록 상기 가동식 미러의 방향을 제어하는 것을 특징으로 해도 좋다.
또한, 본 발명에 따른 광통신용 트래킹 장치는, 상기 제어부는, 상기 촬영 화상 위의 기준점과, 해당 기준점에 대해 상기 자신측의 광통신 장치로부터 통신광을 사출하기 위한 상기 가동식 미러의 제어량을 나타내는 정보가 연관지어진 제어량 데이터가 기억된 기억 수단을 참조하여, 상기 중심 위치 근방의 복수의 상기 기준점에 연관지어진 상기 제어량 데이터에 기초하여 상기 중심 위치에 대해 상기 자신측의 광통신 장치로부터 통신광을 사출하기 위한 상기 가동식 미러의 제어량을 산출하고, 산출한 상기 가동식 미러의 제어량에 기초하여, 상기 자신측의 광통신 장치로부터 사출된 통신광이 상기 중심 위치에 입사하도록 상기 가동식 미러의 방향을 제어하는 것을 특징으로 해도 좋다.
또한, 본 발명에 따른 광통신 장치는, 광통신용 트래킹 장치를 구비하는 것을 특징으로 해도 좋다.
또한, 본 발명에 따른 광통신용 트래킹 장치는, 자신측의 광통신 장치와 상대측의 광통신 장치 사이에서 통신광의 송수신을 동축으로 진행하는 광통신에 있어서의, 상대측의 광통신 장치에 마련된 동일 구성의 광통신용 트래킹 장치(이하, 상대측 트래킹 장치라고 한다.)와의 사이에서 광축 정렬을 진행하기 위한 광통신용 트래킹 장치이고, 상기 자신측의 광통신 장치로부터의 통신광을 통과시키고, 상기 상대측의 광통신 장치로부터의 통신광을 도입하기 위한 개구부; 상기 자신측의 광통신 장치로부터 사출된 통신광의 상기 개구부의 통과 축에 대해 대략 대칭으로 마련되고, 상기 상대측 트래킹 장치에 비콘 라이트를 조사하는 복수의 LED; 상기 개구부에 의해 도입된 광을 투과광과 반사광으로 분할하는 빔스플리터; 상기 빔스플리터에 의해 분할된 반사광을 촬영하는 촬영 카메라; 및 상기 자신측의 광통신 장치로부터 사출된 통신광의 방향을 조정하는 가동식 미러를 구비하고, 상기 가동식 미러는, 상기 촬영 카메라에 의한 촬영 화상에 찍히는 상기 상대측 트래킹 장치가 구비하는 복수의 LED의 중심 위치에 대해, 상기 자신측의 광통신 장치로부터 사출된 통신광이 입사하도록 제어 수단에 의해 방향이 제어되는 것인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 상대측의 광통신용 트래킹 장치가 다양한 자세여도 광축 정렬이 가능한 광통신용 트래킹 장치를 제공할 수 있다.
도 1은, 본 발명에 따른 트래킹 장치 일체형 광통신 장치(100)의 전체 구성의 예를 설명한 설명도이다.
도 2는, 본 발명에 따른 트래킹 장치 일체형 광통신 장치(100)의 구조를 설명하는 설명도이다.
도 3은, 본 발명에 따른 수정용 레이저 장치(21)를 사용한 자신측의 광통신 장치(10)로부터의 통신광의 방향의 수정 예를 설명하기 위한 설명도이다.
도 4는, 본 발명에 따른 트래킹 장치 일체형 광통신 장치(100)에 의한 통신광의 사출 방향의 제어 예를 설명하기 위한 설명도이다.
도 5는, 본 발명에 따른 제어부(28)에 의한 수정용 레이저 장치(21)를 사용한 제어량 데이터의 수정 제어의 흐름의 일례를 나타낸 플로차트이다.
도 6은, 본 발명에 따른 제어부(28)에 의한 자신측의 트래킹 장치 일체형 광통신 장치(100)로부터의 통신광의 사출 방향의 제어의 흐름의 일례를 나타낸 플로차트이다.
도 7은, 본 발명에 따른 트래킹 장치 일체형 광통신 장치(200)의 구조를 설명하는 설명도이다.
이하, 도면을 참조하면서, 광통신용 트래킹 장치의 예에 대해 설명한다. 우선은, 광통신 장치 및 광통신용 트래킹 장치의 구성 예에 대해 설명한다.
도 1은, 본 발명에 따른 트래킹 장치 일체형 광통신 장치(100)(이하, 일체형 장치(100)라고 한다)의 전체 구성의 예를 설명한 설명도이다. 이 도 1에서는, 트래킹 장치 일체형 광통신 장치(100A)(이하, 일체형 장치(100A)라고 한다)과 트래킹 장치 일체형 광통신 장치(100B)(이하, 일체형 장치(100B)라고 한다) 사이에서 쌍방향의 광통신이 이루어지는 것으로 하여 설명을 한다. 일체형 장치(100A) 및 일체형 장치(100B)는, 같은 성능의 2대의 장치의 경우를 예로 설명을 하기 때문에, 특히 구별하여 설명하는 경우를 제외하고, 같은 부호를 붙인 것은 같은 기능인 것으로 한다. 또한, 이하, 일체형 장치(100)가 구비하는 구성의 설명에 있어서 설명 대상의 구성을 구비하는 측의 일체형 장치(100)가 구비하는 측을 "자신측"이라 부르고, 자신측의 광통신 장치(10)에 대해 통신 상대의 일체형 장치(100)가 구비하는 구성에 대해서는 "상대측"이라고 부르는 경우가 있다.
일체형 장치(100)는, 자신측과 상대측 사이에서 통신광의 송수신을 동축으로 광통신을 진행하기 위한 장치이다. 일체형 장치(100)는, 광통신 장치(10)와, 광통신용 트래킹 장치(20)를 구비한다.
광통신 장치(10)는, 자신측과 상대측 사이에서 통신광의 송수신을 진행하기 위한 장치이다. 광통신 장치(10)는, 송신용 광섬유 케이블(11)과, 렌즈(12)와, 광 서큘레이터(13)와, 가동 렌즈(14)와, 광 안테나 렌즈(15)와, 빔스플리터(16)와, 렌즈(17)와, 위치 센서(18)와, 수신용 광섬유 케이블(19)을 구비한다.
송신용 광섬유 케이블(11)은, 송신용 광신호를 전파시키기 위한 것의 일례이다. 렌즈(12)는, 송신용 광섬유 케이블(11)로부터 사출된 광신호를 집광하기 위한 렌즈이다. 광 서큘레이터(13)는, 송신용 광섬유 케이블(11)로부터 사출된 광신호를 가동 렌즈(14)측의 포트에 출력하고, 가동 렌즈(14)측의 포트로부터 입력된 광신호를 빔스플리터(16)측의 포트에 출력하도록 구성된 광학 장치이다. 가동 렌즈(14)는, 광신호의 광축에 대략 수직인 평면내에서 위치 조정 가능한 가동 렌즈이고, 투광 광축의 조정에 사용된다. 광 안테나 렌즈(15)는, 상대측으로부터의 광을 최초로 받기 위한 구성이다.
빔스플리터(16)는, 광 서큘레이터(13)로부터 사출된 광신호에 대해 투과광과 반사광으로 분할한다. 렌즈(17)는, 빔스플리터(16)로부터의 반사광을 집광하기 위한 렌즈이다. 위치 센서(18)는, 빔스플리터(16)로부터의 반사광을 사용하여 광축의 위치 검출을 진행하기 위한 구성이고, 예를 들면, QPD(quadrant photodetector: 4분할 광 검출기) 등이 사용된다. 수신용 광섬유 케이블(19)은, 수신용 광신호를 전파시키기 위한 것이다.
광통신용 트래킹 장치(20)는, 자신측의 광통신 장치(10)와 상대측의 광통신 장치(10) 사이에서 통신광의 송수신을 동축으로 진행하는 광통신에 있어서의, 상대측의 광통신 장치(10)에 마련된 동일 구성의 광통신용 트래킹 장치(20)(상대측의 광통신용 트래킹 장치(20)) 사이에서 광축 정렬을 진행하기 위한 장치이다. 광통신용 트래킹 장치(20)는, 수정용 레이저 장치(21)와, 빔스플리터(22)와, 가동식 미러(23)와, 개구부(24)와, 빔스플리터(25)와, 촬영 카메라(26)와, LED(27)와, 제어부(28)를 구비한다.
수정용 레이저 장치(21)는, 수정용 레이저광을 사출하는 장치이고, 자신측의 광통신 장치(10)로부터 사출되어 후술하는 개구부(24)를 통과하는 통신광의 방향을 수정하기 위한 장치이다.
빔스플리터(22)는, 수정용 레이저 장치(21)로부터 사출된 수정용 레이저광을 투과광과 반사광으로 분할한다.
가동식 미러(23)는, 자신측의 광통신 장치(10)로부터 사출된 통신광의 방향을 조정한다. 구체적으로는, 가동식 미러(23)는, 빔스플리터(22)로 분할된 통신광 중의 투과 부분을 반사시키는 방향을 조정한다. 예를 들면, 가동식 미러(23)는, 2차원 미러와 미러 액추에이터에 의해 실현된다.
개구부(24)는, 자신측의 광통신 장치(10)로부터의 통신광을 통과시키고, 상대측의 광통신 장치(10)로부터의 통신광을 도입하기 위해 마련된 광의 출입구이다. 개구부(24)는, 가동식 미러(23)의 방향 제어에 의해 자신측의 광통신 장치(10)로부터의 통신광의 사출 각도가 조정되어도 해당 통신광이 통과 가능하면 크기나 형상은 특히 한정되지 않는다.
빔스플리터(25)는, 개구부(24)가 도입한 광을 투과광과 반사광으로 분할한다.
촬영 카메라(26)는, 빔스플리터(25)에 의해 분할된 반사광을 촬영하는 장치이다.
LED(27)는, 자신측의 광통신 장치(10)로부터 사출된 통신광의 개구부(24)의 통과 축에 대해 대략 대칭의 위치에 마련되고, 상대측의 광통신용 트래킹 장치(20)에 비콘 라이트를 조사한다. 비콘 라이트는, 상대측의 촬영 카메라(26)에 의해 촬영 가능한 광 강도로 조사된다. LED(27)는, 하나의 광통신 장치(10)에 대해 복수 마련된다. 여기서, 통신광은 지향성이 높은 광신호일 필요가 있지만, 광축 조정에만 사용하는 비콘 라이트를 광각으로 조사하도록 하는 것에 의해, 상대측에서 포착되는 확률을 높일 수 있게 된다.
여기서, 쌍방향 광통신에 있어서, 자신측의 광통신용 트래킹 장치(20)의 개구부(24) 및 LED(27)와, 상대측의 광통신용 트래킹 장치(20)의 개구부(24) 및 LED(27)가 서로 정면으로 마주보는 위치에 2개의 일체형 장치(100)가 설치되는 것이 이상적이지만, 광각으로 조사된 복수의 비콘 라이트를 포착할 수 있는 위치 관계이면 통신 가능하다. 도 1에 도시되는 예에서는, 일체형 장치(100A) 및 일체형 장치(100B)는, 일체형 장치(100A)의 개구부(24) 및 LED(27)와, 일체형 장치(100B)의 개구부(24) 및 LED(27)가 서로 정면으로 마주보도록 설치되는 것으로 하고 있다.
제어부(28)는, 광통신용 트래킹 장치(20) 전체의 동작을 제어한다. 예를 들면, 제어부(28)의 제어 대상은, 수정용 레이저 장치(21)나 가동식 미러(23), 촬영 카메라(26), LED(27) 등이다.
예를 들면, 제어부(28)는, 촬영 카메라(26)에 의해 촬영된 촬영 화상을 취득하여, 해당 촬영 화상에 포함되는 비콘 라이트에 기초하여 상대측의 광통신용 트래킹 장치(20)가 구비하는 복수의 LED(27)의 중심 위치를 특정하고, 자신측의 광통신 장치(10)로부터 사출된 통신광이 해당 특정한 중심 위치에 입사하도록 가동식 미러(23)의 방향을 제어한다. 여기서의 복수의 LED(27)의 중심 위치란, LED(27)가 2개인 경우, 2개의 LED(27)의 중간 위치를 의미하고, LED(27)가 3개 이상인 경우, 복수의 LED(27)의 각 위치를 정점으로 한 다각형의 중심 위치를 의미한다. 복수의 LED(27)의 중심 위치의 예에는, 복수의 LED(27)의 중심 위치가 있다. 제어부(28)는, 촬영 화상에 포함되는 복수의 비콘 라이트의 중심 위치를, 복수의 LED(27)의 중심 위치로서 특정해도 좋다. 제어부(28)에 의한 가동식 미러(23)의 방향 제어의 자세는 후술한다.
도 2는, 본 발명에 따른 일체형 장치(100)의 구조를 설명하는 설명도이다. 광통신 장치(10)로부터 사출된 통신광은, 빔스플리터(22)를 투과하여 가동식 미러(23)에서 반사된다. 다음으로, 가동식 미러(23)에서 반사된 통신광은, 빔스플리터(25)를 통과하고 개구부(24)를 통과한다. 개구부(24)를 통과한 통신광은, 도 1에 나타내는 바와 같이 상대측의 일체형 장치(100)로 진행한다. 여기서, 가동식 미러(23)의 방향으로 따라 개구부(24)를 통과하는 통신광의 방향이 결정된다.
한편, 개구부(24)는, 상대측의 광통신 장치(10)로부터의 통신광을 도입한다. 또한, 상대측의 복수의 LED(27)가 자신측의 광통신용 트래킹 장치(20)에 복수의 비콘 라이트를 조사한다. 그 때문에, 개구부(24)는, 통신광에 더하여 비콘 라이트도 도입하게 된다. 개구부(24)에서 도입된 광은, 빔스플리터(25)로 분할된다. 그 때문에, 촬영 카메라(26)에 의해, 상대측의 광통신 장치(10)로부터의 통신광이나 상대측의 복수의 LED(27)로부터의 비콘 라이트가 촬영되게 된다.
개구부(24)는, 자신측의 광통신 장치(10)로부터 통신광이 사출되는 각도의 범위에서 해당 통신광이 통과할 수 있으면 특히 한정되지 않는다. 자신측의 광통신 장치(10)로부터 통신광이 사출되는 각도의 범위는, 가동식 미러(23)의 방향의 제어 범위에 의해 결정된다. 상대측의 복수의 LED(27)로부터의 비콘 라이트를 촬영 카메라(26)에 의해 촬영할 수 있으면 상대측의 광통신 장치(10)와 광통신을 할 수 있다.
이상, 광통신 장치(10) 및 광통신용 트래킹 장치(20)의 전체 구성 예에 대해 설명했다.
여기서, 자신측의 광통신 장치(10)로부터 사출된 통신광은, 가동식 미러(23)에서 반사되어 개구부(24)를 통과한다. 즉, 해당 통신광의 진행 방향은, 가동식 미러(23)의 방향에 따라 변화한다. 상술한 바와 같이, 자신측의 광통신 장치(10)와 상대측의 광통신 장치(10) 사이에서 쌍방향 통신을 진행하는 경우, 제어부(28)는, 광축 정렬을 목적으로 하여, 자신측의 광통신 장치(10)로부터 사출된 통신광이 상대측의 복수의 LED(27)의 중심 위치를 향해 통신광이 사출되도록 가동식 미러(23)의 방향을 제어한다.
하지만, 복수의 LED(27)의 중심 위치를 향해 통신광이 사출되도록 가동식 미러(23)의 방향을 제어한 것이지만, 실제의 통신광이 목적의 위치에 사출되어 있지 않으면 정확한 광축 정렬을 할 수 없다. 그 때문에, 목표로 하는 위치에 통신광이 정확하게 사출되도록 하기 위해, 가동식 미러(23)의 방향의 제어량 데이터를 수정할 필요가 있다. 즉, 광통신 장치(10)의 통신광의 사출 방향을 캘리브레이션할 필요가 있다.
이하, 도 3을 참조하여, 광통신용 트래킹 장치(20)에 의한 가동식 미러(23)의 방향의 제어량 데이터를 수정하는 방법의 일례에 대해 설명한다.
제어량 데이터의 수정에 있어서, 우선, 광통신용 트래킹 장치(20)의 개구부(24)에 정면으로 마주보는 위치에 수정용 스크린이 설치된다. 즉, 촬영 카메라(26)에 의해 촬영이 진행된 경우에 촬영 화상에 수정용 스크린의 면이 찍히도록 수정용 스크린이 설치된다.
다음으로, 수정용 레이저 장치(21)는 수정용 레이저광을 사출하고, 촬영 카메라(26)에 의해 촬영을 진행한다. 여기서, 수정용 레이저광은, 광통신 장치(10)로부터의 통신광보다 높은 광 강도의 광이다. 수정용 레이저광을 사용하는 것에 의해, 광통신 장치(10)에서 사용하는 통신광이 촬영 카메라(26)에 의한 촬영 화상에 찍히기 어려운 광 강도여도 제어량 데이터의 수정을 진행할 수 있게 된다.
또한, 촬영 카메라(26)의 촬영에 의해 생성되는 촬영 화상에 있어서의 복수의 소정 위치 각각이 기준점(SP)으로서 설정되어 있다. 여기서, 기준점(SP)이란, 가동식 미러(23)의 방향 제어에 있어서 제어량 산출의 기준이 되는 촬영 화상 위에서 설정된 점을 의미한다. 복수의 기준점(SP)은, 촬영 화상에 있어서 고정적으로 설정되어 있는 것이어도 좋고, 제어부(28)에 의해 설정되어도 좋다. 본 예에서는, 복수의 기준점(SP)은, 촬영 화상에 있어서의 상하 좌우 방향으로 400 픽셀 간격으로 설정되어 있다.
도 3은, 본 발명에 따른 수정용 레이저 장치(21)를 사용한 자신측의 광통신 장치(10)로부터의 통신광의 방향의 수정 예를 설명하기 위한 설명도이다. 도 3에는, 촬영 카메라(26)에 의해 촬영된 촬영 화상(PI1)이 도시되어 있다. 촬영 화상(PI1)은, 수정용 레이저 광점(CP)이 포함되어 있다. 도 3에서의 복수의 기준점(SP)은, 상술한 바와 같이 촬영 화상 위의 위치를 의미하기 때문에, 실제로는 촬영 화상(PI1)에 찍히지 않는다. 수정용 레이저 광점(CP)은, 수정 대상의 기준점(TSP)을 목표로 하여 수정용 레이저광이 사출되어 수정용 스크린에 닿아 촬영 카메라(26)에 의해 촬영된 것이다.
여기서, 도 3에 도시되는 예에서는, 수정 대상의 기준점(TSP)과 수정용 레이저 광점(CP)과의 위치에 어긋남이 발생되어 있다. 그 때문에, 제어부(28)는, 촬영 화상(PI1)에 있어서 수정 대상의 기준점(TSP)에 수정용 레이저광을 맞힐 수 있는 가동식 미러(23)의 제어량을 산출한다.
예를 들면, 제어부(28)는, 수정용 레이저 광점(CP)의 위치에 있어서의 가동식 미러(23)의 제어량에 기초하여 수정 대상의 기준점(TSP)에 수정용 레이저광을 맞히기 위한 가동식 미러(23)의 제어량을 산출하고, 해당 제어량에 기초하여 가동식 미러(23)의 방향을 제어한다. 다음으로, 제어부(28)는, 다시 수정용 레이저 장치(21)에 수정용 레이저광을 사출시켜, 수정 대상의 기준점(TSP)과 수정용 레이저 광점(CP)과의 위치에 어긋남이 해소되었는지 여부 판정한다. 예를 들면, 제어부(28)는, 수정 대상의 기준점(TSP)과 수정용 레이저 광점(CP)과의 위치의 어긋남이 소정의 거리 이하인 경우, 해당 어긋남이 해소된 것으로 판정한다.
제어부(28)는, 위치의 어긋남이 해소된 것으로 판정했을 때의 가동식 미러(23)의 제어량을 나타내는 정보를, 수정 대상의 기준점(TSP)과 연관지어 제어량 데이터로서 기억 수단(미도시)에 기억시킨다. 본 예에서는, 제어부(28)는, 미수정의 기준점(SP) 모두에 대해 제어량 데이터를 수정한다. 제어부(28)는, 하나의 수정 대상의 기준점(TSP)에 대해 제어량 데이터를 수정하고 기억 수단에 기억시킨 경우, 미수정의 기준점(SP) 중 어느 하나를 선택하고, 다음 수정 대상의 기준점(TSP)으로 한다. 한편, 기억 수단은, 광통신용 트래킹 장치(20)가 구비하고 있어도 좋고, 광통신 장치(10)가 구비해도 좋고, 다른 장치에 의해 실현되는 것이어도 좋다.
이상, 제어량 데이터의 수정 방법에 대해 설명했다. 한편, 제어량 데이터의 수정 방법은, 수정한 제어량 데이터에 기초하여 목적의 위치에 자신측의 광통신 장치(10)로부터의 통신광을 사출할 수 있으면, 상술한 방법에 한정되지 않는다.
이어서, 도 4를 참조하여, 일체형 장치(100)에 의한 통신광의 사출 방향의 제어 예에 대해 설명한다.
도 4는, 본 발명에 따른 일체형 장치(100)에 의한 통신광의 사출 방향의 제어 예를 설명하기 위한 설명도이다. 도 4에는, 촬영 카메라(26)에 의해 촬영된 촬영 화상(PI2)의 일부가 도시되어 있다. 촬영 화상(PI2)에는, 비콘 라이트(LEDa, LEDb)와, 중심 위치(TP)가 도시되어 있다. 기준점(SPA, SPB, SPC, SPD)은, 촬영 화상 위에 설정되는 점이기 때문에 촬영 화상(PI2)에 실제로 포함되는 것은 아니다. 여기서, 통신광은 지향성이 높은 광신호일 필요가 있지만, 광축 조정에만 사용하는 비콘 라이트를 광각으로 출사하도록 하는 것에 의해, 상대측에서 포착되는 확률을 높일 수 있게 된다.
여기서, 제어부(28)는, 비콘 라이트의 위치를, 해당 비콘 라이트를 조사하고 있는 LED(27)의 위치로서 특정한다. 비콘 라이트(LEDa, LEDb)는, 상대측의 광신호용 트래킹 장치(20)에 마련된 2개의 LED(27)가 사출한 것이다. 중심 위치(TP)는, 비콘 라이트(LEDa)의 위치와 비콘 라이트(LEDb)의 위치의 중간 위치이다. 여기서, 비콘 라이트의 위치의 특정 방법은 특히 한정되지 않지만, 확산을 가지고 있는 광의 광 강도가 가장 강한 부분을 비콘 라이트의 위치로서 특정하는 방법이 생각된다.
상술한 바와 같이, 제어부(28)는, 통신광의 송신에 있어서 촬영 화상(PI2)에 기초하여 2개의 LED(27)의 중간 위치를 향해 자신측의 광통신 장치(10)로부터의 통신광을 사출하도록 가동식 미러(23)의 방향을 제어할 필요가 있다. 비콘 라이트(LEDa)의 위치와 비콘 라이트(LEDb)의 위치의 중간 위치를 향해 통신광을 사출하면 상대측의 광통신 장치(10)에서 해당 통신광을 수광할 수 있기 때문이다.
여기서, 제어부(28)는, 촬영 화상 위의 기준점과, 해당 기준점에 대해 자신측의 광통신 장치(10)로부터 통신광을 사출하기 위한 가동식 미러(23)의 제어량을 나타내는 정보가 연관지어진 제어량 데이터가 기억된 기억 수단을 참조한다. 다음으로, 제어부(28)는, 중심 위치 근방의 복수의 기준점에 연관지어진 제어량 데이터에 기초하여 중심 위치에 대해 자신측의 광통신 장치(10)로부터 통신광을 사출하기 위한 가동식 미러(23)의 제어량을 산출한다. 다음으로, 제어부(28)는, 산출한 가동식 미러(23)의 제어량에 기초하여, 자신측의 광통신 장치(10)로부터 사출된 통신광이 중심 위치에 입사하도록 가동식 미러(23)의 방향을 제어한다.
도 4에 나타내는 일례에서는, 제어부(28)는, 중간 위치(TP) 근방의 복수의 기준점(SP)에 대응하는 제어량을 나타내는 정보에 기초하여, 중간 위치(TP)에 통신광이 입사하는 가동식 미러(23)의 제어량을 산출한다. 즉, 제어부(28)는, 이미 산출되어 있는 기준점(SP)의 제어량 데이터를 이용하여, 중간 위치(TP)에 통신광이 입사하는 제어량을 산출한다. 본 예에서는, 가동식 미러(23)의 제어량의 산출에 있어서, 중간 위치(TP) 근방의 4개의 기준점(SPA, SPB, SPC, SPD)의 제어량 데이터가 사용된다.
도 4에 나타내는 일례에 있어서, 구체적으로는, 제어부(28)는, 중간 위치(TP) 근방의 복수의 기준점(SP)에 대응하는 제어량을 나타내는 정보에 기초하여, 중간 위치(TP)에 통신광이 입사하는 가동식 미러(23)의 제어량을 보간법(interpolation method)으로 산출한다. 본 예에 있어서, 제어부(28)는, 좌우 방향에 대해서는, 기준점 SPA 또는 SPC를 e/f의 가중 평균으로, 기준점 SPB 또는 SPD를 (e-f)/f의 가중 평균으로 산출한다. 또한 본 예에 있어서, 제어부(28)는, 상하 방향에 대해서는, 기준점 SPA 또는 SPB를 (g-h)/h의 가중 평균으로, 기준점 SPC 또는 SPD를 h/g의 가중 평균으로 산출한다.
이상, 통신광의 사출 방향의 제어 예에 대해 설명했다.
도 5는, 본 발명에 따른 제어부(28)에 의한 수정용 레이저 장치(21)를 사용한 제어량 데이터의 수정 제어의 흐름의 일례를 나타낸 플로차트이다. 도 5에서 나타내는 일례에서는, 광통신용 트래킹 장치(20)가 포함하는 구성 전체를 제어부(28)가 제어하는 것으로 설명된다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 제어량 데이터의 수정 제어는, 수정용 스크린을 개구부(24)에 정면으로 마주보는 위치에 설치되어 있는 상태이고, 제어부(28)에서 촬영 화상에 있어서의 복수의 기준점을 설정하는 것으로 개시된다(스텝S101). 제어부(28)는, 복수의 기준점을 설정하면, 제어량 데이터가 미수정의 기준점 중 어느 하나를 선택한다(스텝S102). 제어부(28)는, 미수정의 기준점을 선택하면, 선택한 기준점을 향해 수정용 레이저광이 사출하도록 가동식 미러(23)의 방향을 제어한다(스텝S103).
제어부(28)는, 가동식 미러(23)의 방향을 제어하면, 수정용 레이저 장치(21)에 수정용 레이저광을 수정용 스크린에 대해 사출시킨다(스텝S104). 제어부(28)는, 수정용 스크린에 대해 사출시키면, 수정용 스크린을 촬영 카메라(26)에 촬영시킨다(스텝S105). 제어부(28)는, 수정용 스크린을 촬영 카메라(26)에 촬영시키면, 촬영 화상에 있어서의 선택한 기준점과 수정용 레이저광의 위치의 어긋남을 해소하도록 가동식 미러(23)의 방향을 제어한다(스텝S106). 본 예에서는, 제어부(28)는, 스텝S106에서, 촬영 카메라(26)에 연속 촬영을 진행시키고 있다.
제어부(28)는, 가동식 미러(23)의 방향의 제어 중에, 어긋남이 소정의 거리 이하가 아닌 경우(스텝S107-No), 스텝S106으로 돌아가 가동식 미러(23)의 방향의 제어를 계속한다. 제어부(28)는, 가동식 미러(23)의 방향의 제어 중에, 어긋남이 소정의 거리 이하가 된 경우(스텝S107-Yes), 선택한 기준점과, 어긋남이 소정의 거리 이하가 되었을 때의 가동식 미러(23)의 제어량이 연관지은 제어량 데이터를, 수정된 제어량 데이터로서 기억 수단에 기억시킨다(스텝S108).
제어부(28)는, 수정된 제어량 데이터를 기억시켜도 모든 기준점에서 수정된 제어량 데이터를 기억 수단에 기억시킨 상태가 되지 않은 경우(스텝S109-No), 스텝S102로 돌아온다. 제어부(28)는, 수정된 제어량 데이터를 기억시키고 모든 기준점에서 수정된 제어량 데이터를 기억 수단에 기억시킨 상태가 된 경우(스텝S109-Yes), 제어부(28)에 의한 제어량 데이터의 수정 제어는 종료된다.
도 6은, 본 발명에 따른 제어부(28)에 의한 자신측의 일체형 장치(100)로부터의 통신광의 사출 방향의 제어의 흐름의 일례를 나타낸 플로차트이다. 도 6에서 나타내는 일례에서는, 광통신용 트래킹 장치(20)가 포함하는 구성 전체를 제어부(28)가 제어하는 것으로 설명된다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 통신광의 사출 방향의 제어는, 제어부(28)에서 촬영 화상에 있어서의 복수의 LED(27)의 중심 위치를 특정하는 것으로 개시된다(스텝S201). 제어부(28)는, 중심 위치를 특정하면, 중심 위치 근방의 복수의 기준점에 연관지어진 제어량 데이터를 추출한다(스텝S202). 제어부(28)는, 제어량 데이터를 추출하면, 추출한 제어량 데이터에 기초하여 중심 위치에 대응하는 가동식 미러(23)의 제어량을 산출한다(스텝S203). 제어부(28)는, 제어량을 산출하면, 산출한 제어량에 기초하여 가동식 미러(23)의 방향을 제어하고(스텝S204), 스텝S201로 돌아와, 처음부터 통신광의 사출 방향의 제어를 반복 실행하도록 한다.
여기서, 이상에서 설명한 광통신용 트래킹 장치(20)의 예에서는, LED(27)가 2개 마련되어 있었다. 그러나, 광통신용 트래킹 장치(20)가 구비하는 LED(27)는, 3개 이상이어도 좋다. 이하, 도 7을 참조하여, 일례로서 광통신용 트래킹 장치(20)가 LED(27)를 4개 구비하는 경우에 대해 설명한다.
도 7은, 본 발명에 따른 트래킹 장치 일체형 광통신 장치(200)의 구조를 설명하는 설명도이다. 도 7에 나타내는 바와 같이, 트래킹 장치 일체형 광통신 장치(200)(일체형 장치(200))는, 도 2에 도시된 일체형 장치(100)와 달리 4개의 LED(27)를 구비하고 있다. 4개의 LED(27)는, 자신측의 광통신 장치(10)로부터 사출된 통신광의 개구부(24)의 통과 축에 대해 대략 대칭으로 마련된다. 즉, 4개의 LED(27)의 중심 위치가 자신측의 광통신 장치(10)로부터의 통신광이 통과하는 위치이다. 여기서의 4개의 LED(27)의 중심 위치는, 통과 축에 대략 수직인 2차원 평면에 있어서의 4개의 LED(27)의 위치를 정점으로 하는 사각형의 중심 위치이다. 이와 같은 구성으로 하는 것에 의해, 자신측의 광통신용 트래킹 장치(20) 및 상대측의 광통신용 트래킹 장치(20) 쌍방이 일정한 자세를 유지하고 있지 않으면 안 되는 제약이 없어지는 이점이 있다. 한편, LED(27)가 4개인 경우의 중심 위치는, 반드시 중심 위치일 필요는 없고, 대각선의 교점을 중심 위치로 하는 등 다른 방법이어도 좋다.
이상과 같이, 본 발명에 따른 광통신용 트래킹 장치(20)에 의하면, 자신측의 광통신 장치와 상대측의 광통신 장치 사이에서 통신광의 송수신을 동축으로 진행하는 광통신에 있어서의, 상대측의 광통신 장치에 마련된 동일 구성의 광통신용 트래킹 장치(20) 사이에서 광축 정렬을 진행하기 위해, 자신측의 광통신 장치(10)로부터의 통신광을 통과시키고, 상대측의 광통신 장치(10)로부터의 통신광을 도입하기 위한 개구부(24); 자신측의 광통신 장치(10)로부터 사출된 통신광의 개구부(24)의 통과 축에 대해 대략 대칭으로 마련되고, 상대측의 광통신용 트래킹 장치(20)에 비콘 라이트를 조사하는 복수의 LED(27); 개구부(24)에 의해 도입된 광을 투과광과 반사광으로 분할하는 빔스플리터(25); 빔스플리터(25)에 의해 분할된 반사광을 촬영하는 촬영 카메라(26); 자신측의 광통신 장치(10)로부터 사출된 통신광의 방향을 조정하는 가동식 미러(23); 및 가동식 미러(23)의 방향을 제어하는 제어부(28)를 구비하고, 제어부(28)는, 촬영 카메라(26)에 의해 촬영된 촬영 화상을 취득하여, 해당 촬영 화상에 촬영된 비콘 라이트에 기초하여 상대측의 광통신용 트래킹 장치(20)가 구비하는 복수의 LED(27)의 중심 위치를 특정하고, 자신측의 광통신 장치(10)로부터 사출된 통신광이 해당 중심 위치에 입사하도록 가동식 미러(23)의 방향을 제어하는 것에 의해, 상대측의 광통신용 트래킹 장치(20)가 다양한 자세여도 광축 정렬이 가능해진다.
또한, 광통신용 트래킹 장치(20)에 있어서, 더욱이, 복수의 LED(27)는, 통신광의 개구부의 통과 축에 대해 대략 대칭으로 마련된 2개의 LED(27)이고, 제어부(28)는, 취득한 촬영 화상에 촬영된 비콘 라이트에 기초하여 상대측의 광통신용 트래킹 장치(20)가 구비하는 2개의 LED(27)의 중간 위치를 특정하고, 자신측의 광통신 장치(10)로부터 사출된 통신광이 특정한 중간 위치에 입사하도록 가동식 미러(23)의 방향을 제어하는 구성을 취하면, 최소 구성의 LED(27)로 광축 정렬을 진행할 수 있게 된다.
또한, 광통신용 트래킹 장치(20)에 있어서, 더욱이, 제어부(28)는, 촬영 화상 위의 기준점과, 해당 기준점에 대해 자신측의 광통신 장치(10)로부터 통신광을 사출하기 위한 가동식 미러(23)의 제어량을 나타내는 정보가 연관지어진 제어량 데이터가 기억된 기억 수단을 참조하여, 중심 위치 근방의 복수의 기준점에 연관지어진 제어량 데이터에 기초하여 중심 위치에 대해 자신측의 광통신 장치(10)로부터 통신광을 사출하기 위한 가동식 미러(23)의 제어량을 산출하고, 산출한 가동식 미러(23)의 제어량에 기초하여, 자신측의 광통신 장치(10)로부터 사출된 통신광이 중심 위치에 입사하도록 가동식 미러(23)의 방향을 제어하는 구성을 취하면, 기준점의 제어량 데이터를 사용하지 않는 경우에 비해 광축 정렬을 더욱 정확하게 진행할 수 있게 된다.
한편, 상술한 예에서는, 광통신용 트래킹 장치(20)가 구비하는 제어부(28)가 각종 제어 처리를 실행하고 있었지만, 광통신용 트래킹 장치(20)는, 제어부(28) 대신 외부의 제어 수단에 의해 각종 제어 처리가 실행되어도 좋다. 예를 들면, 광통신용 트래킹 장치(20)는 제어부(28)를 구비하지 않고, 제어부(28)에 상당하는 제어 처리를 외부의 제어 수단이 실행해도 좋다. 또한, 제어부(28)에 의한 각종 제어는, 기억 수단에 기억되어 있는 각종 제어 프로그램에 따라 실행되어도 좋다. 기억 수단에 기억되어 있는 제어 프로그램이, 광통신용 트래킹 장치(20)에 상술한 각 기능을 실현시킨다. 또한, 광통신 장치(10)는, 광통신용 트래킹 장치(20)를 구비해도 좋다.
또한, 상술한 예에서는, 광통신용 트래킹 장치(20)가 수정용 레이저 장치(21)를 구비하고 있었지만, 광통신 장치(10)가 수정용 레이저 장치(21)를 구비하고 있어도 좋다. 또한, 본 예에서는, 광통신 장치(10)가 광섬유 케이블을 사용한 공간 광 전송을 진행하는 것에 대해 설명했지만, 광통신 장치(10)는 광통신을 진행할 수 있으면 이에 한정되지 않는다.
100, 100A, 100B: 트래킹 장치 일체형 광통신 장치(일체형 장치)
10: 광통신 장치
11: 송신용 광섬유 케이블
12: 렌즈
13: 광 서큘레이터
14: 가동 렌즈
15: 광 안테나 렌즈
16: 빔스플리터
17: 렌즈
18: 위치 센서
19: 수신용 광섬유 케이블
20: 광통신용 트래킹 장치
21: 수정용 레이저 장치
22: 빔스플리터
23: 가동식 미러
24: 개구부
25: 빔스플리터
26: 촬영 카메라
27: LED
28: 제어부

Claims (5)

  1. 자신측의 광통신 장치와 상대측의 광통신 장치 사이에서 통신광의 송수신을 동축으로 진행하는 광통신에 있어서의, 상대측의 광통신 장치에 마련된 동일 구성의 광통신용 트래킹 장치(이하, 상대측 트래킹 장치라고 한다.)와의 사이에서 광축 정렬을 진행하기 위한 광통신용 트래킹 장치이고,
    상기 자신측의 광통신 장치로부터의 통신광을 통과시키고, 상기 상대측의 광통신 장치로부터의 통신광을 도입하기 위한 개구부;
    상기 자신측의 광통신 장치로부터 사출된 통신광의 상기 개구부의 통과 축에 대해 대략 대칭으로 마련되고, 상기 상대측 트래킹 장치에 비콘 라이트를 조사하는 복수의 LED;
    상기 개구부에 의해 도입된 광을 투과광과 반사광으로 분할하는 빔스플리터;
    상기 빔스플리터에 의해 분할된 반사광을 촬영하는 촬영 카메라;
    상기 자신측의 광통신 장치로부터 사출된 통신광의 방향을 조정하는 가동식 미러; 및
    상기 가동식 미러의 방향을 제어하는 제어부를 구비하고,
    상기 제어부는,
    상기 촬영 카메라에 의해 촬영된 촬영 화상을 취득하여, 해당 촬영 화상에 촬영된 비콘 라이트에 기초하여 상기 상대측 트래킹 장치가 구비하는 복수의 LED의 중심 위치를 특정하고,
    상기 자신측의 광통신 장치로부터 사출된 통신광이 상기 중심 위치에 입사하도록 상기 가동식 미러의 방향을 제어하는 것을 특징으로 하는 광통신용 트래킹 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 LED는, 상기 통신광의 상기 개구부의 통과 축에 대해 대략 대칭으로 마련된 2개의 LED이고,
    상기 제어부는,
    상기 취득한 촬영 화상에 촬영된 비콘 라이트에 기초하여 상기 상대측 트래킹 장치가 구비하는 2개의 LED의 중간 위치를 특정하고,
    상기 자신측의 광통신 장치로부터 사출된 통신광이 상기 중간 위치에 입사하도록 상기 가동식 미러의 방향을 제어하는 것을 특징으로 하는 광통신용 트래킹 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 LED는, 상기 통신광의 상기 개구부의 통과 축에 대해 대략 대칭으로 마련된 2개의 LED이고,
    상기 제어부는,
    상기 취득한 촬영 화상에 촬영된 비콘 라이트에 기초하여 상기 상대측 트래킹 장치가 구비하는 2개의 LED의 중간 위치를 특정하고,
    상기 자신측의 광통신 장치로부터 사출된 통신광이 상기 중간 위치에 입사하도록 상기 가동식 미러의 방향을 제어하는 것을 특징으로 하는 광통신용 트래킹 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 광통신용 트래킹 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 광통신 장치.
  5. 자신측의 광통신 장치와 상대측의 광통신 장치 사이에서 통신광의 송수신을 동축으로 진행하는 광통신에 있어서의, 상대측의 광통신 장치에 마련된 동일 구성의 광통신용 트래킹 장치(이하, 상대측 트래킹 장치라고 한다.)와의 사이에서 광축 정렬을 진행하기 위한 광통신용 트래킹 장치이고,
    상기 자신측의 광통신 장치로부터의 통신광을 통과시키고, 상기 상대측의 광통신 장치로부터의 통신광을 도입하기 위한 개구부;
    상기 자신측의 광통신 장치로부터 사출된 통신광의 상기 개구부의 통과 축에 대해 대략 대칭으로 마련되고, 상기 상대측 트래킹 장치에 비콘 라이트를 조사하는 복수의 LED;
    상기 개구부에 의해 도입된 광을 투과광과 반사광으로 분할하는 빔스플리터;
    상기 빔스플리터에 의해 분할된 반사광을 촬영하는 촬영 카메라; 및
    상기 자신측의 광통신 장치로부터 사출된 통신광의 방향을 조정하는 가동식 미러를 구비하고,
    상기 가동식 미러는,
    상기 촬영 카메라에 의한 촬영 화상에 찍히는 상기 상대측 트래킹 장치가 구비하는 복수의 LED의 중심 위치에 대해, 상기 자신측의 광통신 장치로부터 사출된 통신광이 입사하도록 제어 수단에 의해 방향이 제어되는 것인 것을 특징으로 하는 광통신용 트래킹 장치.
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