(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
相手局へ送受信光軸を指向するジンバル機構と、前記ジンバル機構が送出するビームの光軸角度誤差信号を検出する視野の広い広角角度検出手段と、前記ジンバル機構を制御する駆動角度信号を送出するジンバル制御手段と、前記ビームを高速かつ高分解能で偏向するためのビーム偏向手段と、前記ビームの光軸角度誤差信号を高精度に検出する高精度角度検出手段と、前記高精度角度検出手段が出力する光軸角度誤差信号によって前記ビーム偏向手段を制御する駆動角度信号を出力するビーム偏向制御手段と、前記相手局と光伝送を行う自局と前記相手局との軌道データから前記相手局の指向方向を計算し、プログラム追尾角度信号を出力するプログラム追尾角度演算手段と、前記相手局に伝送する送信信号を光信号に変換した送信光を出力する光送信手段と、前記相手局から受信した受信光から受信信号を検出するための光受信手段と、前記相手局の捕捉前には入力する前記プログラム追尾角度信号に補正を加えずに出力し、前記相手局の捕捉後には前記相手局の捕捉直後に前記広角角度検出手段が出力する光軸角度誤差信号及び前記ビーム偏向手段を制御する駆動角度信号で前記プログラム追尾角度信号を補正したプログラム追尾角度補正信号を出力するプログラム追尾角度補正手段と、前記ジンバル機構が送出するビームの一部を前記広角角度検出手段へ分岐する第１のビームスプリッタと、前記送信光と前記受信光を多重／分離する第２のビームスプリッタと、前記第２のビームスプリッタからの前記受信光を前記高精度角度検出手段と前記光受信手段へ分岐する第３のビームスプリッタと、を備えることを特徴とする空間光伝送装置。
【請求項２】
前記ジンバル制御手段が、前記相手局の捕捉前には入力する前記プログラム追尾角度信号によって前記ジンバル機構を制御するように動作し、前記相手局の捕捉時には前記広角角度検出手段が出力する光軸角度誤差信号によって前記ジンバル機構を制御するように動作し、前記相手局の追尾時には入力する前記プログラム追尾角度補正信号によって前記ジンバル機構を制御するように動作することを特徴とする請求項１記載の空間光伝送装置。
【請求項３】
前記プログラム追尾角度補正手段が、前記プログラム追尾角度信号の補正を、前記広角角度検出手段が出力する光軸角度誤差信号のみを用いて行うことを特徴とする請求項１記載の空間光伝送装置。
【請求項４】
前記プログラム追尾角度補正手段が、前記プログラム追尾角度信号の補正を、前記広角角度検出手段が出力する光軸角度信号のみを用いて行う場合において、前記広角角度検出手段の視野を狭くするか又は前記広角角度検出手段の感度を下げることを特徴とする請求項１記載の空間光伝送装置。
【請求項５】
相手局へ送受信光軸を指向するジンバル機構、プログラム追尾角度信号を出力するプログラム追尾角度演算手段、前記プログラム追尾角度信号を入力して前記ジンバル機構を制御する駆動角度信号を出力するジンバル制御手段によって前記相手局をプログラム追尾するプログラム追尾ステップと、前記ジンバル機構が送出するビームを分岐する第１のビーム分岐手段、前記ビームから角度を検出する視野の広い広角角度検出手段、前記ジンバル制御手段、前記ジンバル機構によって形成される第１の閉ループが制御する第１の閉ループ制御ステップと、前記ビームを分岐する第２のビーム分岐手段、前記ビームから高精度に角度を検出する高精度角度検出手段、前記高精度角度検出手段が出力する角度信号を入力して駆動角度信号を出力するビーム偏向制御手段、前記ビーム偏向制御手段が出力する駆動角度信号で制御されるビーム偏向手段によって形成される第２の閉ループが制御する第２の閉ループ制御ステップと、前記プログラム追尾角度演算手段、前記プログラム追尾角度信号を補正するプログラム追尾角度補正手段、前記広角角度検出手段が受信開始直後に出力する角度信号、前記ジンバル制御手段、前記ジンバル機構によって前記相手局をプログラム追尾する第１の補正プログラム追尾ステップと、前記プログラム追尾角度演算手段、前記プログラム追尾角度補正手段、前記ビーム偏向制御手段が出力する駆動角度信号、前記ジンバル制御手段、前記ジンバル機構によって前記相手局をプログラム追尾する第２の補正プログラム追尾ステップと、を備えることを特徴とする空間光伝送方法。
【請求項６】
前記第１の閉ループ制御ステップと前記第２の閉ループ制御ステップとが共存し、前記第１の補正プログラム追尾ステップと、前記第２の閉ループ制御ステップとが共存し、前記第２の補正プログラム追尾ステップと前記第２の閉ループ制御ステップとが共存することを特徴とする請求項５記載の空間光伝送方法。
【請求項７】
相手局へ送受信光軸を指向するジンバル機構、プログラム追尾角度信号を出力するプログラム追尾角度演算手段、前記プログラム追尾角度信号を入力し前記ジンバル機構を制御する駆動角度信号を出力するジンバル制御手段によって前記相手局をプログラム追尾するプログラム追尾ステップと、前記ジンバル機構が送出するビームを分岐する第１のビーム分岐手段、前記ビームから角度を検出する視野の広い広角角度検出手段、前記ジンバル制御手段、前記ジンバル機構によって形成される第１の閉ループが制御する第１の閉ループ制御ステップと、前記ビームを分岐する第２のビーム分岐手段、前記ビームから高精度に角度を検出する高精度角度検出手段、前記高精度角度検出手段が出力する角度信号を入力して駆動角度信号を出力するビーム偏向制御手段、前記ビーム偏向制御手段が出力する駆動角度信号によって制御されるビーム偏向手段によって形成される第２の閉ループが制御する第２の閉ループ制御ステップと、前記プログラム追尾角度演算手段、前記プログラム追尾角度信号を補正するプログラム追尾角度補正手段、前記広角角度検出手段が出力する角度信号、前記ジンバル制御手段、前記ジンバル機構によって前記相手局をプログラム追尾する第３の補正プログラム追尾ステップと、を備えることを特徴とする空間光伝送方法。
【請求項８】
前記第１の閉ループ制御ステップと前記第２の閉ループ制御ステップとが共存し、前記第３の補正プログラム追尾ステップと、前記第２の閉ループ制御ステップとが共存することを特徴とする請求項７記載の空間光伝送方法。
【請求項９】
前記第３の補正プログラム追尾ステップが、前記広角角度検出手段の視野を狭くするか又は前記広角角度検出手段の感度を下げて行われることを特徴とする請求項７記載の空間光伝送方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、衛星間光通信等に用いる空間光伝送装置及び空間光伝送方法に関し、特にプログラム追尾と粗捕捉追尾と精捕捉追尾とを行う空間光伝送装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の技術に基づく空間光伝送装置の構成例を示すブロック図を図３に示す。図３において、相手局へ空間光伝送装置の送受信光軸を指向するための２軸ジンバル機構１、空間光伝送装置のプログラム追尾誤差角最大値程度の視野を有し受信光の光軸の誤差角度を検出するための広角角度検出器２、相手局捕捉前には入力するプログラム追尾角度によって２軸ジンバル機構１を駆動し、捕捉時及び追尾時には広角角度検出器２が出力する光軸角度誤差信号によって２軸ジンバル機構１を制御するよう切り換える２軸ジンバル制御回路３、通過する受信光を高速かつ高分解能で偏向するためのビーム偏向器４、２軸ジンバル機構１の追尾時指向誤差角以上の視野を有し受信光軸の誤差角度を高速かつ高精度に検出するための高精度角度検出器５、高精度角度検出器５が出力する光軸角度誤差信号によってビーム偏向器４を高速かつ高精度に駆動するビーム偏向器制御回路６、自局（例えば、自衛星）と相手局（例えば、目標衛星）の互いの軌道データから相手局の指向方向を計算し、２軸ジンバル機構１の駆動角度に変換して出力するプログラム追尾角度演算回路７、相手局に伝送する送信信号を光信号に変換し、コリメートした送信光を出力する光送信器８、受信した受信光から伝送された受信信号を検出するための光受信器９、受信光の一部を広角角度検出器２へ分岐するためのビームスプリッタ１１、送信光と受信光を多重／分離するためのビームスプリッタ１２、受信光を高精度角度検出器５と光受信器９へ分岐するためのビームスプリッタ１３、とから構成される。
【０００３】
従来、衛星間光通信に用いるような空間光伝送装置の場合、自局と通信相手となる相手局の互いの軌道によって位置関係が常に変化しつづけるので、その軌道変動分を除去するための２軸ジンバル機構１、広角角度検出器２、２軸ジンバル制御回路３等で形成される閉ループからなる粗捕捉追尾制御系と、ビーム偏向器４、高精度角度検出器５、ビーム偏向器制御回路６等で形成される閉ループからなる高精度に追尾・指向するための精捕捉追尾制御系の、２つの制御系で役割を分担して捕捉追尾を行っている。
【０００４】
一旦、相手局からの光信号を捕捉した後はそのまま追尾状態となり、通信終了まで２つの制御系それぞれが有する光軸角度検出器（広角角度検出器２と高精度角度検出器５）を用いて、独立に閉ループ制御を行っていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしこの従来技術は次のような問題点があった。第１の問題点は、背景光に対して高精度な追尾・指向性能が影響を受けやすいことである。その理由は、追尾時にも広角角度検出器を用いた粗捕捉追尾制御を行っているため、検出可能な背景光が広角角度検出器に入った場合、その検出角度は背景光による雑音が付加され、２軸ジンバル制御回路から出力する制御信号に雑音が付加され、２軸ジンバル機構の制御に異常を来たすからである。
【０００６】
第２の問題点は、追尾時の２軸ジンバル機構の制御帯域と、衛星の姿勢制御や構造系との周波数の干渉が生じやすくなり、通信回線が不安定になる可能性があることである。その理由は、追尾状態においても２軸ジンバル機構の制御を捕捉時と同じく広角角度検出器を用いた閉ループ制御を行っているため、２軸ジンバルの制御帯域が、捕捉時と追尾時とで同じになっているからである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係わる空間光伝送装置の発明は、相手局へ送受信光軸を指向するジンバル機構と、前記ジンバル機構が送出するビームの光軸角度誤差信号を検出する視野の広い広角角度検出手段と、前記ジンバル機構を制御する駆動角度信号を送出するジンバル制御手段と、前記ビームを高速かつ高分解能で偏向するためのビーム偏向手段と、前記ビームの光軸角度誤差信号を高精度に検出する高精度角度検出手段と、前記高精度角度検出手段が出力する光軸角度誤差信号によって前記ビーム偏向手段を制御する駆動角度信号を出力するビーム偏向制御手段と、前記相手局と光伝送を行う自局と前記相手局との軌道データから前記相手局の指向方向を計算し、プログラム追尾角度信号を出力するプログラム追尾角度演算手段と、前記相手局に伝送する送信信号を光信号に変換した送信光を出力する光送信手段と、前記相手局から受信した受信光から受信信号を検出するための光受信手段と、前記相手局の捕捉前には入力する前記プログラム追尾角度信号に補正を加えずに出力し、前記相手局の捕捉後には前記相手局の捕捉直後に前記広角角度検出手段が出力する光軸角度誤差信号及び前記ビーム偏向手段を制御する駆動角度信号で前記プログラム追尾角度信号を補正したプログラム追尾角度補正信号を出力するプログラム追尾角度補正手段と、前記ジンバル機構が送出するビームの一部を前記広角角度検出手段へ分岐する第１のビームスプリッタと、前記送信光と前記受信光を多重／分離する第２のビームスプリッタと、前記第２のビームスプリッタからの前記受信光を前記高精度角度検出手段と前記光受信手段へ分岐する第３のビームスプリッタと、を備えることを特徴とする。
【０００９】
さらに、請求項２に係わる空間光伝送装置の発明は、前記請求項１記載の前記ジンバル制御手段が、前記相手局の捕捉前には入力する前記プログラム追尾角度信号によって前記ジンバル機構を制御するように動作し、前記相手局の捕捉時には前記広角角度検出手段が出力する光軸角度誤差信号によって前記ジンバル機構を制御するように動作し、前記相手局の追尾時には入力する前記プログラム追尾角度補正信号によって前記ジンバル機構を制御するように動作することを特徴とする。
【００１０】
さらに、請求項３に係わる空間光伝送装置の発明は、前記請求項１記載の前記プログラム追尾角度補正手段が、前記プログラム追尾角度信号の補正を、前記広角角度検出手段が出力する光軸角度誤差信号のみを用いて行うことを特徴とする。
【００１１】
さらに、請求項４に係わる空間光伝送装置の発明は、前記請求項１記載の前記プログラム追尾角度補正手段が、前記プログラム追尾角度信号の補正を、前記広角角度検出手段が出力する光軸角度信号のみを用いて行う場合において、前記広角角度検出手段の視野を狭くするか又は前記広角角度検出手段の感度を下げることを特徴とする。
【００１３】
さらに、請求項５に係わる空間光伝送方法の発明は、相手局へ送受信光軸を指向するジンバル機構、プログラム追尾角度信号を出力するプログラム追尾角度演算手段、前記プログラム追尾角度信号を入力して前記ジンバル機構を制御する駆動角度信号を出力するジンバル制御手段によって前記相手局をプログラム追尾するプログラム追尾ステップと、前記ジンバル機構が送出するビームを分岐する第１のビーム分岐手段、前記ビームから角度を検出する視野の広い広角角度検出手段、前記ジンバル制御手段、前記ジンバル機構によって形成される第１の閉ループが制御する第１の閉ループ制御ステップと、前記ビームを分岐する第２のビーム分岐手段、前記ビームから高精度に角度を検出する高精度角度検出手段、前記高精度角度検出手段が出力する角度信号を入力して駆動角度信号を出力するビーム偏向制御手段、前記ビーム偏向制御手段が出力する駆動角度信号で制御されるビーム偏向手段によって形成される第２の閉ループが制御する第２の閉ループ制御ステップと、前記プログラム追尾角度演算手段、前記プログラム追尾角度信号を補正するプログラム追尾角度補正手段、前記広角角度検出手段が受信開始直後に出力する角度信号、前記ジンバル制御手段、前記ジンバル機構によって前記相手局をプログラム追尾する第１の補正プログラム追尾ステップと、前記プログラム追尾角度演算手段、前記プログラム追尾角度補正手段、前記ビーム偏向制御手段が出力する駆動角度信号、前記ジンバル制御手段、前記ジンバル機構によって前記相手局をプログラム追尾する第２の補正プログラム追尾ステップと、を備えることを特徴とする。
【００１４】
さらに、請求項６に係わる空間光伝送方法の発明は、前記請求項５記載の前記第１の閉ループ制御ステップと前記第２の閉ループ制御ステップとが共存し、前記第１の補正プログラム追尾ステップと、前記第２の閉ループ制御ステップとが共存し、前記第２の補正プログラム追尾ステップと前記第２の閉ループ制御ステップとが共存することを特徴とする。
【００１５】
さらに、請求項７に係わる空間光伝送方法の発明は、相手局へ送受信光軸を指向するジンバル機構、プログラム追尾角度信号を出力するプログラム追尾角度演算手段、前記プログラム追尾角度信号を入力し前記ジンバル機構を制御する駆動角度信号を出力するジンバル制御手段によって前記相手局をプログラム追尾するプログラム追尾ステップと、前記ジンバル機構が送出するビームを分岐する第１のビーム分岐手段、前記ビームから角度を検出する視野の広い広角角度検出手段、前記ジンバル制御手段、前記ジンバル機構によって形成される第１の閉ループが制御する第１の閉ループ制御ステップと、前記ビームを分岐する第２のビーム分岐手段、前記ビームから高精度に角度を検出する高精度角度検出手段、前記高精度角度検出手段が出力する角度信号を入力して駆動角度信号を出力するビーム偏向制御手段、前記ビーム偏向制御手段が出力する駆動角度信号によって制御されるビーム偏向手段によって形成される第２の閉ループが制御する第２の閉ループ制御ステップと、前記プログラム追尾角度演算手段、前記プログラム追尾角度信号を補正するプログラム追尾角度補正手段、前記広角角度検出手段が出力する角度信号、前記ジンバル制御手段、前記ジンバル機構によって前記相手局をプログラム追尾する第３の補正プログラム追尾ステップと、を備えることを特徴とする。
【００１６】
さらに、請求項８に係わる空間光伝送方法の発明は、前記請求項７記載の前記第１の閉ループ制御ステップと前記第２の閉ループ制御ステップとが共存し、前記第３の補正プログラム追尾ステップと、前記第２の閉ループ制御ステップとが共存することを特徴とする。
【００１７】
さらに、請求項９に係わる空間光伝送方法の発明は、前記請求項７記載の前記第３の補正プログラム追尾ステップが、前記広角角度検出手段の視野を狭くするか又は前記広角角度検出手段の感度を下げて行われることを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
《第１の実施の形態》（第１の実施の形態の構成）図１は本発明による第１の実施の形態の構成例を示すブロック図である。
【００１９】
本空間光伝送装置は、相手局へ空間光伝送装置の送受信光軸を指向するための２軸ジンバル機構１、空間光伝送装置のプログラム追尾誤差角最大値程度の視野を有し受信光の光軸の誤差角度（光軸角度誤差信号）を検出するための広角角度検出器２、相手局捕捉前にはプログラム追尾角度演算回路７から入力するプログラム追尾角度信号によって２軸ジンバル機構１を制御（駆動）し、捕捉時は広角角度検出器２からの光軸角度誤差信号によって２軸ジンバル機構１を制御（駆動）するよう切り換え（動作する）、その後の追尾時は補正されて入力するプログラム追尾角度補正信号によって２軸ジンバル機構１を制御（駆動）するよう切り換える（動作する）２軸ジンバル制御回路３、通過するビームを高速かつ高分解能で偏向するためのビーム偏向器４、２軸ジンバル機構１の追尾時指向誤差角以上の視野を有し受信光軸の誤差角度（光軸角度誤差信号）を高速かつ高精度に検出するための高精度角度検出器５、高精度角度検出器５からの光軸角度誤差信号によってビーム偏向器４を高速かつ高精度に駆動するビーム偏向器制御回路６、自局（例えば、自衛星）と相手局（例えば、目標衛星）の互いの軌道データから相手局の指向方向を計算し、２軸ジンバル機構１の駆動角度信号に変換してプログラム追尾角度信号として出力するプログラム追尾角度演算回路７、相手局に伝送する信号を光信号に変換し、コリメートした送信ビームを出力する光送信器８、受信したビームから伝送された受信信号を検出するための光受信器９、相手局捕捉前には入力するプログラム追尾角度に補正を加えずに出力し、捕捉後は捕捉時の広角角度検出器２が出力する光軸角度誤差信号（受信開始直後の光軸角度誤差信号）、及び追尾時のビーム偏向器４の駆動角度信号の中心角からのずれ分で補正したプログラム追尾角度補正信号を出力するプログラム追尾角度補正回路１０、受信したビームの一部を広角角度検出器２へ分岐するためのビームスプリッタ１１、送信ビームと受信ビームを多重／分離するためのビームスプリッタ１２、受信ビームを高精度角度検出器５と光受信器９へ分岐するためのビームスプリッタ１３、とから構成される。
【００２０】
（第１の実施の形態の動作）次に、第１の実施の形態の動作について、図１を参照して説明する。図１において、まずプログラム追尾角度演算回路７は、光通信を行う自局と相手局の互いの軌道データから相手局の指向方向を計算し、２軸ジンバル機構１の駆動角度信号に変換したプログラム追尾角度信号を２軸ジンバル制御回路３へ出力する。２軸ジンバル制御回路３は、駆動角度信号を出力し、２軸ジンバル機構１を相手局方向に指向したプログラム追尾を行う。このプログラム追尾の時、相手局からの受信光は検出できていない状態なので、プログラム追尾角度補正回路１０によるプログラム追尾角度信号の補正は行わない。このプログラム追尾段階で相手局を捕捉視野内に捉える。
【００２１】
次に、相手局からの受信光を捕捉し、ビームスプリッタ１１で分岐された受信光の一部を広角角度検出器２で受信後、広角角度検出器２から出力される光軸角度誤差信号で２軸ジンバル機構１を制御するように２軸ジンバル制御回路３内の信号経路を切り換え、受信光が広角角度検出器２の中心に収束するよう、即ち広角角度検出器２から出力する光軸の誤差角度（光軸角度誤差信号）が０になるよう２軸ジンバル機構１を制御する。この制御状態によって、ビームスプリッタ１１（第１のビーム分岐手段）と広角角度検出器２と２軸ジンバル制御回路３と２軸ジンバル機構１を含む閉ループ（第１の閉ループ）が形成される。
【００２２】
なお、その時同時に広角角度検出器２が受信開始直後に検出した光軸角度誤差信号を、プログラム追尾誤差角としてプログラム追尾角度補正回路１０でメモリする。
【００２３】
またビームスプリッタ１１で分岐された残りの受信光は、ビーム偏向器４を経由してビームスプリッタ１２で送信光と分離され、ビームスプリッタ１３によって更に分岐され、それぞれ高精度角度検出器５及び光受信器９へ入力する。
【００２４】
分岐され入力した受信光の光軸角度を高精度角度検出器５で検出し、受信光が高精度角度検出器５の中心に収束するようビーム偏向器制御回路６によってビーム偏向器４を制御する。この制御状態によって、ビームスプリッタ１２、１３（併せて第２のビーム分岐手段）と高精度角度検出器５とビーム偏向器制御回路６とビーム偏向器４を含む閉ループ（第２の閉ループ）が形成される。
【００２５】
光受信器９に入力した受信光からは、相手局から伝送された受信信号が検出される。
【００２６】
また同時に、ビーム偏向器制御回路６からは、ビーム偏向器４の駆動角度信号、即ち駆動角度の中心からのずれ角がわかる情報をプログラム追尾角度補正回路１０へ出力する。
【００２７】
その後、２軸ジンバル制御回路３は、プログラム追尾角度補正回路１０からのプログラム追尾角度補正信号で制御するよう再度プログラム追尾に切り換えられ、２軸ジンバル機構１を駆動し、追尾を継続する。
【００２８】
プログラム追尾角度補正回路１０では、プログラム追尾角度演算回路７が出力するプログラム追尾角度信号を、捕捉時に得たプログラム追尾誤差角（広角角度検出器２が、受信開始直後に出力した光軸角度誤差信号）で補正し、これをプログラム追尾角度補正回路１０が出力するプログラム追尾角度補正信号の初期値として２軸ジンバル制御回路３へ出力する。次いで、ビーム偏向器制御回路６が出力する駆動角度信号によってさらにプログラム追尾角度信号に対して補正を加え、２軸ジンバル制御回路３へのプログラム追尾角度補正信号の出力を継続する。
【００２９】
一方、相手局に伝送する信号が光信号に変換されて光送信器８から出力された送信ビームは、ビームスプリッタ１２で受信光と多重された後、ビーム偏向器４、ビームスプリッタ１１、２軸ジンバル機構１を経ることで追尾誤差が除去され、相手局へ送信される。
【００３０】
第１の実施の形態における動作の流れは次のようになる。プログラム追尾角度演算回路７、２軸ジンバル制御回路３、２軸ジンバル機構１によるプログラム追尾（プログラム追尾ステップ）→ビームスプリッタ１１、広角角度検出器２、２軸ジンバル制御回路３、２軸ジンバル機構１による閉ループ制御（第１の閉ループ制御ステップ）と、ビームスプリッタ１２、１３、高精度角度検出器５、ビーム偏向器制御回路６、ビーム偏向器４による閉ループ制御（第２の閉ループ制御ステップ）との共存（同時実行）→プログラム追尾角度演算回路７、プログラム追尾角度補正回路１０、広角角度検出器２の受信開始直後の光軸角度誤差信号（初期値のみ）、２軸ジンバル制御回路３、２軸ジンバル機構１によるプログラム追尾（第１の補正プログラム追尾ステップ）と、第２の閉ループ制御ステップとの共存（同時実行）→プログラム追尾角度演算回路７、プログラム追尾角度補正回路１０、ビーム偏向器制御回路６が出力する駆動角度信号、２軸ジンバル制御回路３、２軸ジンバル機構１によるプログラム追尾（第２の補正プログラム追尾ステップ）と、第２の閉ループ制御ステップとの共存（同時実行）である。
【００３１】
以上説明したように、本発明による空間光伝送装置及び空間光伝送方法は、衛星間光通信のように自局と相手局の互いの装置の位置が相対的に変化しつづける光通信回線において、自局と相手局の互いの軌道データから相手局をプログラム追尾し、相手局からの受信ビームを粗捕捉しその後精捕捉追尾まで移行した後、再度粗捕捉追尾からビーム偏向器４の駆動角度信号で補正したプログラム追尾角度補正信号を用いるプログラム追尾に切り換え、光通信回線を維持するため、高速な粗捕捉性能を保持しつつ、追尾時の広角角度検出器への背景光に対して追尾性能は影響されない、追尾時の２軸ジンバル制御帯域を下げられるので衛星の姿勢制御や構造系との周波数の干渉が避けられる、という特徴を有するものである。
【００３２】
《第２の実施の形態》図２は、本発明の第２の実施の形態の構成例を示すブロック図である。図２において、２軸ジンバル機構１、広角角度検出器２、２軸ジンバル制御回路３、ビーム偏向器４、高精度角度検出器５、ビーム偏向器制御回路６、プログラム追尾角度演算回路７、光送信器８、光受信器９、プログラム追尾角度補正回路１０、ビームスプリッタ１１〜１３は、第１の実施の形態と同一なので、その説明を省略する。
【００３３】
第１の実施の形態との相違は、プログラム追尾角度演算回路７の出力であるプログラム追尾角度信号を補正する信号として、ビーム偏向器制御回路６が出力する駆動角度信号に代えて、広角角度検出器２が出力する光軸角度誤差信号をプログラム追尾角度補正回路１０に入力する点である。
【００３４】
追尾時にプログラム追尾角度信号を補正する信号は、図２に示すように広角角度検出器２が出力する光軸角度誤差信号の場合でも同様な効果が発揮できる。この場合、背景光による影響を回避するため、追尾時には広角角度検出器２の視野を狭くする、あるいは追尾時の受信光レベルが捕捉時の受信光レベルよりも高くなることが期待できる場合には追尾時の広角角度検出器２の感度を下げる、等の対策をとればよい。
【００３５】
第２の実施の形態における動作の流れは次のようになる。プログラム追尾角度演算回路７、２軸ジンバル制御回路３、２軸ジンバル機構１によるプログラム追尾（プログラム追尾ステップ）→ビームスプリッタ１１、広角角度検出器２、２軸ジンバル制御回路３、２軸ジンバル機構１による閉ループ制御（第１の閉ループ制御ステップ）と、ビームスプリッタ１２、１３、高精度角度検出器５、ビーム偏向器制御回路６、ビーム偏向器４による閉ループ制御（第２の閉ループ制御ステップ）との共存（同時実行）→プログラム追尾角度演算回路７、プログラム追尾角度補正回路１０、広角角度検出器２の光軸角度誤差信号、２軸ジンバル制御回路３、２軸ジンバル機構１によるプログラム追尾（第３の補正プログラム追尾ステップ）と、第２の閉ループ制御ステップとの共存（同時実行）である。
【００３６】
【発明の効果】
第１の効果は、空間光伝送装置が追尾状態になった時に、広角角度検出器を用いない制御ができることである。このため追尾時の広角角度検出器への背景光に対して追尾性能が影響されることのない空間光通信システムが構築可能となる。その理由は、ビーム偏向器を駆動する駆動角度信号によってプログラム追尾角度信号を補正したプログラム追尾角度補正信号で２軸ジンバル機構の指向方向を制御できるからである。
【００３７】
第２の効果は、追尾状態における２軸ジンバル制御帯域を、捕捉時に必要な制御帯域よりも下げることができることである。このため追尾時の衛星の姿勢制御や構造系との周波数の干渉が回避しやすくなり、安定な通信回線の確立が可能となる。その理由は、捕捉後の２軸ジンバル機構の制御を、広角角度検出器による閉ループ制御から、帯域を必要としないプログラム追尾に切り換えるからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の構成例を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態の構成例を示すブロック図である。
【図３】従来の空間光伝送装置の構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１    ２軸ジンバル機構
２    広角角度検出器
３    ２軸ジンバル制御回路
４    ビーム偏向器
５    高精度角度検出器
６    ビーム偏向器制御回路
７    プログラム追尾角度演算回路
８    光送信器
９    光受信器
１０    プログラム追尾角度補正回路
１１〜１３    ビームスプリッタ
【図１】
0003695580.tif 000002
【図２】
0003695580.tif 000003
【図３】
0003695580.tif 000004