(57)【要約】【課題】より簡易にトラッキングできる空間光伝送システムを提供する。【解決手段】球表面に設けられた再帰性反射材５２と、再帰性反射材５２に光を照射する光源２１と、再帰性反射材５２によって反射された光を受光する受光器２４とを備える。【選択図】図３
2014050033.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
球表面に設けられた再帰性反射材と、
前記再帰性反射材に光信号を照射する光源と、
前記再帰性反射材によって反射された光信号を受光する受光器と、
を備える空間光伝送システム。
【請求項２】
前記光信号は可視光帯であり、前記再帰性反射材、前記光源および前記受光器は水中に置かれ、水中で光伝送を行う請求項１記載の空間光伝送システム。
【請求項３】
前記光源からの光信号には、映像信号とトラッキング用の信号が多重されて印加されている請求項１または２記載の空間光伝送システム。
【請求項４】
前記トラッキング用の信号は正弦波である請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の空間光伝送システム。
【請求項５】
前記光源は、前記光信号に前記映像信号を多重して印加する映像信号用光源と、前記光信号に少なくとも前記トラッキング用信号を多重して印加するトラッキング用光源とを備える請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の空間光伝送システム。
【請求項６】
前記トラッキング用光源では、前記光信号に前記映像信号と前記トラッキング用信号が多重されて印加される請求項５記載の空間光伝送システム。
【請求項７】
前記映像信号用光源からの出射光の出射角度は、前記トラッキング用光源からの出射光の出射角度より狭い請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の空間光伝送システム。
【請求項８】
前記光源と前記受光器は同一部材に設けられている請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の空間光伝送システム。
【請求項９】
前記映像信号用光源と前記トラッキング用光源はマトリックス状に配置されており、前記トラッキング用光源は互いに直交する２本の線上に配置され、前記映像信号用光源は前記マトリックスの残りの部分に配置されている請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の空間光伝送システム。
【請求項１０】
前記映像信号用光源と前記トラッキング用光源は第１のマトリックス状に配置されており、前記トラッキング用光源は第２のマトリックス状に配置され、前記映像信号用光源は前記第１のマトリックスの残りの部分に配置され、前記トラッキング用光源では、前記第２のマトリックスの同一の行では、同一の周波数の前記トラッキング用信号が前記光信号に多重されて印加され、前記第２のマトリックスの同一の列では、前記行における周波数と異なるが互いに同一の周波数の前記トラッキング用信号が前記光信号に多重されて印加される請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の空間光伝送システム。
【請求項１１】
前記光源は、複数の前記トラッキング用光源を備え、複数の前記トラッキング用光源では、複数の前記トラッキング用光源にそれぞれ対応する１つの周波数のトラッキング用信号、または複数の前記トラッキング用光源にそれぞれ対応する２つの周波数の組み合わせのトラッキング用信号が前記光信号に多重されて印加され、
前記受光器によって受光された前記光信号から得られる複数の前記トラッキング用信号の強度から前記光源と前記再帰性反射材とのずれを求め、前記求めたずれに応じて前記光源と前記再帰性反射材との位置関係を調整するコントローラをさらに備える請求項１〜請求項１０のいずれか１項に記載の空間光伝送システム。
【請求項１２】
前記再帰性反射材は前記球表面に均一に分散して設けられている。請求項１〜請求項１３のいずれか１項に記載の空間光伝送システム。
【請求項１３】
前記球内部に前記光信号を受光する第２の受光器が設けられている。請求項１〜請求項１２のいずれか１項に記載の空間光伝送システム。
【請求項１４】
前記第２の受光器は、球方面に設けられた複数の受光器を備える請求項１３記載の空間光伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は空間光伝送システムに関し、特に、水中で光伝送を行う水中光伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、空間光伝送システムにおける光軸のトラッキング技術としていくつかの技術が報告されている（特許文献１〜４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２０３６０１号公報
【特許文献２】特開２００６−２３８１３９号公報
【特許文献３】特許第３０６４８３９号公報
【特許文献４】特開平１１−１２２１７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、空間光伝送システムにおいては、より簡易にトラッキングできる技術が望まれている。
【０００５】
本発明の主な目的は、より簡易にトラッキングできる空間光伝送システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、
球表面に設けられた再帰性反射材と、
前記再帰性反射材に光を照射する光源と、
前記再帰性反射材によって反射された光を受光する受光器と、
を備える空間光伝送システムが提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、より簡易にトラッキングできる空間光伝送システムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明の好ましい実施の形態の光伝送システムを説明するための概略構成図である。
【図２】図２は、本発明の好ましい実施の形態の光伝送システムの中継器の外観を説明するための概略図である。
【図３】図３は、本発明の好ましい実施の形態の光伝送システムの中継器を説明するための概略断面図である。
【図４】図４は、本発明の好ましい実施の形態の光伝送システムにおいて、トラッキング用の光源を使って中継器との位置ずれを検出する原理を説明するための概略図であり、中継器と映像信号光送信装置が正対しているときの状態を示す図である。
【図５】図５は、映像信号光送信装置の光源からの光信号の周波数スペクトラム、ならびに、中継器と映像信号光送信装置が正対しているときの、映像信号光送信装置の受光器および中継器の映像信号光受信装置の受光器で得られる光信号の周波数スペクトラムを示す図である。
【図６】図６は、本発明の好ましい実施の形態の光伝送システムにおいて、トラッキング用の光源を使って中継器との位置ずれを検出する原理を説明するための概略図であり、中継器と映像信号光送信装置が正対していないときの状態を示す図である。
【図７】図７は、中継器と映像信号光送信装置が正対していないときの、映像信号光送信装置の受光器で得られる光信号の周波数スペクトラムを示す図である。
【図８】図８は、中継器と映像信号光送信装置のずれの検出を２次元で行う場合の、映像信号光送信装置の光源の一配置例について説明するための概略図である。
【図９】図９は、映像信号伝送用の光源から送信される光信号と、トラッキング用の光源送信される光信号について説明するための周波数スペクトラムを示す図である。
【図１０】図１０は、中継器と映像信号光送信装置のずれの検出を２次元で行う場合の、映像信号光送信装置の光源の他の配置例について説明するための概略図である。
【図１１】図１１は、映像信号伝送用の光源から送信される光信号と、トラッキング用の光源から送信される光信号について説明するための周波数スペクトラムを示す図である。
【図１２】図１２は、映像信号の伝送システムの一構成例を説明するための概略構成図である。
【図１３】図１３は、中継器側での光軸調整を説明するためのフローチャートである。
【図１４】図１４は、トラッキング動作を説明するためのフローチャートである。
【図１５】図１５は、映像信号の伝送システムの他の構成例を説明するための概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
電波は水中では大きな減衰を受けるため、超音波程度の低い周波数しか伝送することができない。可視光帯は電波よりも水中での減衰が小さいので、音声信号程度の狭帯域な信号の伝送が可能である。
【００１０】
現在は潜水艇等のカメラで水中で撮影した映像は伝送手段が無いため、記録装置に保存して浮上後に再生しており、多くの時間がかかっている。海上と潜水艇のカメラとを光ファイバで接続すれば映像信号をライブ伝送できることが予想されるが、有線で接続することになるので潜水艇の行動を著しく妨げることになるという問題がある。
【００１１】
そこで、本発明者は、潜水艇の近くに中継器を置き、潜水艇から中継器までの短距離を海中で損失の小さな可視光で伝送し、中継器で電気信号に戻してから海上までの長距離を光ファイバ伝送で低損失な波長の光信号に変換して伝送することにより、この問題を解決し、潜水艇など海中から映像信号のライブ伝送を実現することができると思料した。以下に説明する本発明の好ましい実施の形態は、このような本発明者の知見に基づくものである。
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明の好ましい実施の形態を説明する。
【００１３】
まず、潜水艇から中継器を見つける技術について説明する。無線を使わずに、視界のきかない海のなかで、潜水艇から中継器を容易に発見するために、本実施の形態では、中継器を球形で構成し、その表面に再帰性反射材を貼り付けている。再帰性反射材は、表面がビーズやプリズム状のシートで、任意の角度で入射した光を入射した方向に反射させる。これを用いた交通標識や作業員のジャケットは車のヘッドライトの光を光源の方向に強く反射するので運転者は遠くから認知することができる。本実施の形態では、再帰性反射材が光源の方向に正確かつ鋭く反射する特性を特っていることに着目し、高い位置検出精度を得るものである。
【００１４】
本実施の形態の映像信号の伝送システムの例を図１に示す。本実施の形態の伝送システム１は、映像信号光送信装置２０と、中継器５０と、光電気変換器７３とを備えている。映像信号光送信装置２０は潜水艇１０に搭載されている。中継器５０は、映像信号光受信装置６０と電気光変換器７０とを備えている。光電気変換器７３は、海上の船７２に搭載されている。電気光変換器７０と光電気変換器７３は光ファイバ７１で接続されている。映像信号光送信装置２０は、可視光帯の送信光３０を放射して中継器５０を探す。中継器５０に送信光３０が当たり、映像信号光送信装置２０に反射光４０が戻ると、中継器５０を検出できる。本実施の形態では、後述するように、中継器５０を球状にし、再帰性反射材を中継器５０の表面に配置することで、映像信号光送信装置２０と中継器５０との間が見通しであれば、任意の位置から中継器５０の検出が可能である。
【００１５】
中継器５０の外観を図２に示す。中継器５０の表面５１は球状である。中継器５０の表面５１は可視光帯の光に対して透明な部材で構成されている。中継器５０の球状の表面５１には、複数の再帰性反射材５２が規則的に配置されている。複数の再帰性反射材５２は、互いに等間隔に配置されている。映像信号光送信装置２０から送られた光のうち、再帰性反射材５２が配置されていない部分５３に到達した光は中継器５０の内部に入射する。図２では、光がどの方向から入射しても同じ受光電力および反射電力が得られることを分かり易く説明するために長方形の再帰性反射材５２を配置した例を示しているが、反射する箇所（再帰性反射材５２を配置した部分）と透過する箇所（再帰性反射材５２が配置されていない部分５３）に偏りがなければ他の配置でも構わない。
【００１６】
次に中継器５０での受光と反射の動作を図３の断面図を参照して説明する。上述のように、中継器５０の球状の表面５１には、複数の再帰性反射材５２が規則的に配置されている。中継器５０の内側には、複数の集光レンズ５４が、球面をなすように配置されている。複数の再帰性反射材５２が配置されている球と、複数の集光レンズ５４が配置されている球は同心である。これらの球の中心には、光受光器６１が配置されている。光受光器６１は、複数の集光レンズ５４の焦点に配置されている。
【００１７】
潜水艇１０の映像信号光送信装置２０から送られた光信号３０を、説明を簡単にするために、平行ビームとして描いている。光信号３０の入射光のうち、再帰性反射材５２−１、５２−２、５２−３および５２−４に到達した光３０−１、３０−２、３０−３および３０−４は、再帰性反射材５２−１、５２−２、５２−３および５２−４によって入射方向に反射される。残りの光３０−５、３０−６および３０−７は集光レンズ５４−１、５４−２および５４−３で集光されて光受光器６１に焦点を結び、電気信号に変換される。
【００１８】
中継器５０は探されている間はどの方向から光がくるのかが分からないため、光受光器６１を回転させて光の到来方向を知り、光受光器６１の受光面６２の法線方向が入射方向と一致するように制御する。あるいは複数の固定の光受光器を球の中心位置に配置しておき、最大の受信光強度が得られている光受光器の電気信号をスイッチで選択する等の手段を用いても未知の方向から到来した光を受信できたのと等価である。
【００１９】
次に、潜水艇１０あるいは中継器５０が移動しても、入射光３０を常に中継器５０の球の中央で捉え続けられるように、潜水艇１０の映像信号光送信装置２０からの光の出射方向を自動的に補正するトラッキング技術について説明する。
【００２０】
一般に、光送信機から任意の方向にある受信装置に空間光伝送をするには光を等方に放射すれば良いが、大きな光送信電力が必要となる。画像のような広帯域な信号を、海中のように伝送損失の大きな媒体中で伝送するためには、出射光の出射角度を狭くして、中継器の映像信号光受信装置の受光器で十分な受光電力を確保することが望ましい。伝送距離が長くなるにつれてビームは広がるため、所望の受光電力を確保するには複数の光送信機を用いることが望まれる。一方で、潜水艇１０から中継器５０を効率よく探すためには光を広い角度に放射する必要がある。そこで本実施の形態では、同一平面内に信号を伝送するための出射角度の極めて狭いビーム状の光源と、中継器を探し、トラッキングするための広い出射角度の光源の２種類を配置している。
【００２１】
トラッキング用の光源を使って中継器５０との位置ずれを検出する原理を図４を参照して説明する。先ず、一次元の横方向のずれの検出方法について説明する。今、中継器５０は潜水艇１０の映像信号光送信装置２０と正対していて、ずれがない状態である。映像信号光送信装置２０は、光源２１（２１−１〜２１−５）と、受光器２４とを備えている。光源２１−１〜２１−５は、それぞれトラッキング用の光２２−１〜２２−５を中継器５０に向かって放射する。トラッキング用の光２２−１〜２２−５は、中継器５０の再帰性反射材５２（図２、３参照）で反射され、反射された光は同じ経路で光源２１−１〜２１−５に戻る。
【００２２】
光源２１−１には、図５（Ａ）の周波数スペクトラムで示すように、伝送する映像信号１３と、周波数ｆ１の正弦波１４−１が多重されて印加され、光信号２２−１となる。同様に、光源２１−５には、図５（Ｂ）の周波数スペクトラムで示すように、伝送する映像信号１３と、周波数ｆ５の正弦波１４−５が多重されて印加され、光信号２２−５となる。光源２１−２〜２１−４についても図示はしていないが同様である。すなわち、光源２１−２には、伝送する映像信号１３と、周波数ｆ２の正弦波１４−２が多重されて印加され、光信号２２−２となり、光源２１−３には、伝送する映像信号１３と、周波数ｆ３の正弦波１４−３が多重されて印加され、光信号２２−３となり、光源２１−４には、伝送する映像信号１３と、周波数ｆ４の正弦波１４−４が多重されて印加され、光信号２２−２となる。
【００２３】
光源２１−１〜２１−５からの光信号２２−１〜２２−５は、中継器５０で反射される。図４に示すように、中継器５０は映像信号光送信装置２０と正対していて、ずれがない状態なので、中継器５０による反射光を受光器２４で電気信号に変換すると、図５（Ｃ）の周波数スペクトラムが得られる。
【００２４】
図５（Ｃ）の周波数スペクトラムが得られる理由について説明する。図４では、再帰性反射の動作を分かり易く説明するために、光源２１−１〜２１−５から出射する光２２−１〜２２−５を広い角度に誇張して描いている。このため、光源２１−３以外から放射された光は受光器２４には入射しないように描いている。しかし、実際には中継器５０はこの図よりもずっと遠い場所にあるため、放射角度はこれより極めて狭くなる。また、再帰性反射材５２は入射角度とわずかに異なる方向に強度の弱い光を反射するので、受光器２４は光源２１−３以外の光源から放射された光も受光する。図５（Ｃ）を参照すれば、光源２１−３に印加された正弦波１４−３の強度は最も大きく、受光器２４から遠い位置にある光源に多重した正弦波ほど強度が小さくなる。中継器５０の映像信号光受信装置６０（図１参照）の受光器で得られる信号の周波数スペクドラムを図５（Ｄ）に示す。中央部に到達した光源２１−３からの光よりも周辺部に到達した光源２１−１および２１−５からの光の方が集光されない割合が大きいため、正弦波１４−１、１４−５の強度は正弦波１４−３よりも弱くなる。
【００２５】
次に、中継器５０が光源２１−１〜２１−５の１個分の間隔だけ左にずれた場合について説明する。光源２１−５から放射された光２２−５の一部は中継器５０で反射されないので、反射光の強度はさらに弱くなる。受光器２４で得られる信号の周波数スペクトラムを図７に示す。中継器５０と正対する光源は光源２１−２であるので、光源２１−２からの光信号２２−２で送られた正弦波１４−２の強度が最も大きくなる。従って、映像信号光送信装置２０を搭載する潜水艇１０では中継器５０が左右どちらにどのくらいずれたのかを検知することができる。
【００２６】
次に図８を参照して、中継器５０と映像信号光送信装置２０のずれの検出を２次元で行う場合の、映像信号光送信装置２０の光源の配置例について説明する。
【００２７】
映像信号光送信装置２０は、トラッキング用の光源２５（２５−１〜２５−９）と映像信号伝送用の光源２６とを備えている。トラッキング用の光源２５（２５−１〜２５−９）と映像信号伝送用の光源２６はマトリックス状に二次元に配置されている。そのうち、トラッキング用の光源２５（２５−１〜２５−９）は黒丸で示し、映像信号伝送用の光源２６は白丸で示している。トラッキング用の光源２５（２５−１〜２５−９）のうち、トラッキング用の光源２５−１〜２５−５は二次元マトリックスの対角線２７−１上に配置され、この対角線２７−１と直交する他の対角線２７−２上にトラッキング用の光源２５−６、２５−７、２１−５、２５−８、２５−９が配置されている。映像信号伝送用の光源２６は、二次元マトリックスの対角線２７−１上および対角線２７−２上以外の箇所に配置されている。
【００２８】
図９を参照して、映像信号伝送用の光源２６から送信される光信号と、トラッキング用の光源２５（２５−１〜２５−９）からそれぞれ送信される光信号について説明する。映像信号伝送用の光源２６からは、映像信号１３が送信される。トラッキング用の光源２５−１からは、映像信号１３と互いに周波数の異なる正弦波１５−１〜１５−９のうちのいずれかの正弦波が多重されて印加される。同様に、トラッキング用の光源２５−２〜２５−９からは、映像信号１３と、正弦波１５−１〜１５−９のうちの残りの正弦波のうちのいずれかの正弦波がそれぞれ多重されて印加される。映像信号伝送用の光源２６からの出射光の出射角度はトラッキング用の光源２５−２〜２５−９からの出射光の出射角度よりも狭く設定する。ずれの検知用に用いる光受光器は中央の光源２５−３と同じ位置に配置される。
【００２９】
映像信号伝送用の光源２６からの出射光の出射角度はトラッキング用の光源２５−２〜２５−９からの出射光の出射角度よりも狭く設定しているので、受光器５０で十分な受光電力の確保が容易である。また、トラッキング用の光源２５−２〜２５−９からの出射光の出射角度は広いので、中継器５０の探索およびトラッキングが容易である。また、トラッキングに正弦波を使用して、正弦波の強度で位置ずれを検出するため、検波前に挿入するバンドパスフィルタの帯域幅を狭めることができ、感度を高めることができる。
【００３０】
トラッキング用の光源（２５−１〜２５−５）を用いて、図４〜図７を参照して説明したように、対角線２７−１上の１次元のずれの検知をする。また、トラッキング用の光源（２５−６、２５−７、２１−５、２５−８、２５−９）を用いて、対角線２７−２上の１次元のずれの検知をする。対角線２７−１上の１次元のずれと、対角線２７−２上の１次元のずれから、２次元のずれの検知が可能となる。
【００３１】
次に図１０を参照して、中継器５０と映像信号光送信装置２０のずれの検出を２次元で行う場合の、映像信号光送信装置２０の光源の他の配置例について説明する。
【００３２】
映像信号光送信装置２０は、トラッキング用の光源２８（２８（１、１）〜２８（５、５））と映像信号伝送用の光源２９とを備えている。トラッキング用の光源２８（２８（１、１）〜２８（５、５））と映像信号伝送用の光源２９は９行９列のマトリックス状に二次元に配置されている。そのうち、トラッキング用の光源２８（２８（１、１）〜２８（５、５））は黒丸で示し、映像信号伝送用の光源２９は白丸で示している。トラッキング用の光源２８（２８（１、１）〜２８（５、５））は、５行５列のマトリックス状に配置されている。トラッキング用の光源２８（２８（１、１）〜２８（５、５））は映像信号伝送用の光源２９に対して１行おき及び１列おきに配置されている。
【００３３】
図８を参照して説明した光源の配置方法では、トラッキング用の光源２５（２５−１〜２５−９）の数の割合が小さいため、場合によっては映像信号伝送用の多数の光源２６から持ち込まれたショット雑音により正弦波のＣＮ比が劣化し、トラッキングに十分な性能が得られない可能性がある。この場合には、トラッキング用の光源の割合を増やしてやれば良い。同じ行、列に配置した光源にはそれぞれ同じ周波数の正弦波を印加することで正弦波の信号強度を高めＣＮ比の劣化を抑えることができる。
【００３４】
すなわち、図１０に図示した５行５列の黒丸のトラッキング用光源２８（２８（１、１）〜２８（５、５））に対して、図１１（Ａ）の周波数関係を示す図において、１０波の正弦波１６−１〜１６−１０を用意しておき、１０波の正弦波１６−１〜１６−１０のなかからそれぞれ行および列に担当する２つの正弦波を印加する。例えば，２行目に配置したトラッキング用の光源２８（２，１），２８（２，２），２８（２，３），２８（２，４）には、２８（２，５）には、全て正弦波１６−２を印加し、２列目に配置したトラッキング用の光源２８（１，２），２８（２，２），２８（３，２），２８（４，２）には、２８（５，２）には、全て正弦波１６−７を印加する。すると、２行２列目に配置したトラッキング用の光源２８（２，２）には、図１１（Ｂ）に示すように、２行目に相当する正弦波１６−２と２列目に相当する正弦波１６−７を印加することになる。また、例えば，５行目に配置したトラッキング用の光源２８（５，１），２８（５，２），２８（５，３），２８（５，４）には、２８（５，５）には、全て正弦波１６−５を印加し、５列目に配置したトラッキング用の光源２８（１，５），２８（２，５），２８（３，５），２８（４，５）には、２８（５，５）には、全て正弦波１６−１０を印加する。すると、５行５列目に配置したトラッキング用の光源２８（５，５）には、図１１（Ｃ）に示すように、５行目に相当する正弦波１６−５と５列目に相当する正弦波１６−１０を印加することになる。ｎ行目に配置したトラッキング用の光源２８（ｎ，１），２８（ｎ，２），２８（ｎ，３），２８（ｎ，４）には、２８（ｎ，５）には、全て正弦波１６−ｎを印加し、ｍ列目に配置したトラッキング用の光源２８（１，ｍ），２８（２，ｍ），２８（３，ｍ），２８（４，ｍ）には、２８（５，ｍ）には、全て正弦波１６−（５＋ｍ）を印加する。すると、ｎ行ｍ列目に配置したトラッキング用の光源２８（ｎ，ｍ）には，ｎ行目に相当する正弦波１６−ｎとｍ列目に相当する正弦波１６−（５＋ｍ）を印加することになる。
【００３５】
映像信号伝送用の光源２６からは、映像信号１３が送信される。また、例えば、トラッキング用の光源２８（２，２）からは、図１１（Ｂ）に示すように、映像信号１３と２行目に相当する正弦波１６−２と２列目に相当する正弦波１６−７とが多重されて印加される。また、また、例えば、トラッキング用の光源２８（５，５）からは、図１１（Ｃ）に示すように、映像信号１３と５行目に相当する正弦波１６−５と５列目に相当する正弦波１６−１０とが多重されて印加される。一般的には、ｎ行ｍ列目に配置したトラッキング用の光源２８（ｎ，ｍ）には，映像信号１３とｎ行目に相当する正弦波１６−ｎとｍ列目に相当する正弦波１６−（５＋ｍ）とが多重されて印加される。映像信号伝送用の光源２９からの出射光の出射角度はトラッキング用光源２８（２８（１，１）〜２８（５，５））からの出射光の出射角度よりも狭く設定する。ずれの検知用に用いる光受光器は中央の光源２８（３，３５）と同じ位置に配置される。
【００３６】
映像信号伝送用の光源２９からの出射光の出射角度はトラッキング用の光源２８（２８（１，１）〜２８（５，５））からの出射光の出射角度よりも狭く設定しているので、受光器５０で十分な受光電力の確保が容易である。また、トラッキング用の光源２８（２８（１，１）〜２８（５，５））からの出射光の出射角度は広いので、中継器５０の探索およびトラッキングが容易である。また、トラッキングに正弦波を使用して、正弦波の強度で位置ずれを検出するため、検波前に挿入するバンドパスフィルタの帯域幅を狭めることができ、感度を高めることができる。
【００３７】
次に、映像信号の伝送システムのより具体的な構成例について説明する。図１２を参照すれば、中継器５０は、球の表面に設けられた複数の再帰性反射材５２と、集光レンズ５４と、光受光器６１と、映像信号光受信部（図示せず）と、ずれ検出部１０１と、受光面制御部１０２とを備えるコントローラ１００と、電気光変換器７０とを備えている。映像信号光送信装置２０は、映像信号発生部２０１と、正弦波発生部２１０（２１１〜２１３）と、光源２１（２１−１，２１−２，２１−３・・・）と、受光器２４（２４−１，２４−２，２４−３・・・）とを備える送信基板２２０と、正弦波レベル検出部２５１と、位置ずれ量計算部２５２と、送信基板の角度制御部２５３を備えるコントローラ２５０とを備えている。映像信号発生部２０１と正弦波発生部２１０（２１１〜２１３）は光源２１（２１−１，２１−２，２１−３・・・）に接続されている。正弦波レベル検出部２５１は受光器２４（２４−１，２４−２，２４−３・・・）に接続され、位置ずれ量計算部２５２は正弦波レベル検出部２５１に接続され、送信基板の角度制御部２５３は、位置ずれ量計算部２５２に接続されている。
【００３８】
この映像信号の伝送システム２では、中継器５０側での光軸調整を行う。図１３に示すように、まず、潜水艇１０から中継器５０の探索を開始する（ステップＳ１０１）。中継器５０は探されている間はどの方向から光がくるのかが分からないため、コントローラ１００の制御により、光受光器６１を回転させて光の到来方向を知り、光受光器６１の受光面６２の法線方向が入射方向と一致するように、コントローラ１００のずれ検出部１０１および受光面制御部１０２等による制御により、光受光器６１の受光面６２の制御を行う（ステップＳ１０２）。その後、中継器５０の位置移動光軸調整を行い（ステップＳ１０３）、トラッキングを開始する（ステップＳ１０４）。このように、この例では、トラッキング用の正弦波の強度を比較してずれを検出し、受光面６２を制御する必要があるが、光受光器６１を１個で済ますことができる。また、光源２１−１，２１−２，２１−３・・・に対して受光器２４−１，２４−２，２４−３・・・をそれぞれ設けることによって検出の精度を向上させている。
【００３９】
次に、トラッキング動作について説明する。図１４を参照すれば、先ず、トラッキング光として使用する正弦波の反射光のレベルを検出し追尾可能かどうかを判断し（ステップＳ２０１）、反射光が来るまで探索動作をする（ステップＳ２０２）。そして、中継装置を捕捉すると、位置ずれ量を計算して（ステップＳ２０４）、送信基板の角度を制御する（ステップＳ２０５）。この時、潜水艇１０が移動している場合にはその移動の情報を「移動方向補正量」として加える（ステップＳ２０３）ことで、計算を容易にしている。なお、「基板の動作」とはステッピングモータ等で放射角度を変えることを意味する。回し過ぎたことを検出する（ステップＳ２０６）とモータの回転方向を変える（ステップＳ２０７）。
【００４０】
次に、映像信号の伝送システムのより具体的な他の構成例について説明する。図１５を参照すれば、この伝送システム３は、多数の受光器６１（６１−１、６１−２、６１−３・・・）を点線の球面の位置に並べ、どこに光が入射しても構わないようにしたもので、可動部がなく、受光器６１の受光面の制御も不要である。各受光器６１（６１−１、６１−２、６１−３・・・）から得られる電気信号を、コントローラ１００の合成部１０３により合成する。伝送距離が長い等の理由により光を受信していない受光器の出力を加算するとこれらの受光器が発生する雑音により所要の受信性能が得られない場合には、正弦波のレベルが一定以下の受光器はスイッチあるいは可変減衰器により切り離す。このようにして光の当たっている受光器の出力だけを合成することで、ＳＮ比を改善することができる。他の点は、図１２を参照して説明した伝送システム３と同じであるので、説明は省略する。また、動作については、中継器５０側での光軸調整が不要なので、すぐにトラッキクングを開始する。トラッキング動作については、伝送システム２に関して図１４を参照して説明した、トラッキング動作と同じなので、説明は省略する。
【００４１】
以上説明したように、本発明の好ましい実施の形態では、以下の効果が得られる。
【００４２】
再帰性反射材を用いているために送り返しの光送受信機が不要である。従って、より簡易にトラッキングできる空間光伝送システムが提供される。また、送り返しの光送受信機が不要であるので、深海など相手側に送り返すこと自体が難しい環境において特に有効性が高い。
【００４３】
また、中継器では、再帰性反射材を球上に均一に配置することにより、中継器にどのような角度から光が当てられても同じ強度の反射光が得られる。
【００４４】
可視光帯の光を使用しているので、電波よりも水中での減衰が小さく、水中において音声信号程度の狭帯域な信号の伝送が可能である。
【００４５】
潜水艇の近くに中継器を置き、潜水艇から中継器までの短距離を海中で損失の小さな可視光で伝送し、中継器で電気信号に戻してから海上までの長距離を光ファイバ伝送で低損失な波長の光信号に変換して伝送することができるので、潜水艇など海中から映像信号のライブ伝送を実現することができる。
【００４６】
信号を伝送するための出射角度の狭いビーム状の光源を使用しているので、中継器の映像信号光受信装置の受光器で十分な受光電力の確保が容易である。また、中継器を探し、トラッキングするために、広い出射角度の光源を使用しているので、中継器の探索およびトラッキングが容易である。
【００４７】
また、トラッキングに正弦波を使用して、正弦波の強度で位置ずれを検出するため、検波前に挿入するバンドパスフィルタの帯域幅を狭めることができ、感度を高めることができる。
【００４８】
以上、本発明の種々の典型的な実施の形態を説明してきたが、本発明はそれらの実施の形態に限定されない。従って、本発明の範囲は、次の特許請求の範囲によってのみ限定されるものである。
【符号の説明】
【００４９】
１０  潜水艇
２０  映像信号光送信装置
２１  光源
２４  受光器
３０  送信光
４０  反射光
５０  中継器、
５２  再帰性反射材
５４  集光レンズ
６０  映像信号光受信装置
６１  光受光器
６２  受光面
７０  電気光変換器
７１  光ファイバ
７３  光電気変換器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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