(57)【要約】【課題】  光ビームの偏向制御が可能なミラー等の２軸光偏向手段を有する光検出装置であって、２軸光偏向手段における偏向周波数を高くすることなく、確実、かつ、迅速なサーチ動作を実現することができるようにする。【解決手段】  ＤＳＰ３により、互いに周波数の異なる２つの周期信号を発生し、２軸偏向ミラー１における各軸方向についての偏向動作を独立的に制御し、この２軸偏向ミラー１を経た光ビームの二次元ＰＳＤ素子２における入射位置の軌跡をリサージュ図形とし、２軸偏向ミラー１に光ビームを入射させる発光素子の方向を検出するサーチ動作を実行する。制御信号の振幅を制限し、この制御信号に直流成分を重畳することにより、サーチ動作が可能な領域の一部についてサーチ動作を行う。【選択図】  図１
2006020092.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から入射する光ビームを２軸方向に偏向させて出射する２軸光偏向手段と、
制御信号を生成し、この制御信号に基づいて前記２軸光偏向手段を制御するサーチ制御手段と、
前記２軸光偏向手段を経た光ビームが入射され、この光ビームの入射位置を二次元的に検出することができる二次元光位置検出手段と
を備え、
前記２軸光偏向手段の偏向によるサーチ動作を実行して前記二次元光位置検出手段で検出された前記光ビームの前記入射位置に基づき前記光ビームの外部からの入射方向を検出する光検出装置であって、
前記サーチ制御手段は、制御信号として互いに周波数の異なる２つの周期信号を発生し、該２つの周期信号により、前記入射位置の軌跡がリサージュ図形となるよう前記２軸光偏向手段の偏向を各軸毎に独立的に制御する一方、前記制御信号の振幅を制限するとともに、この制御信号に直流成分を重畳して、前記偏向を、それが可能な領域の一部について行うよう制御することを特徴とする光検出装置。
【請求項２】
外部から入射する光ビームを２軸方向に偏向させて出射することができる２軸光偏向手段と、
制御信号を生成し、この制御信号に基づいて前記２軸光偏向手段を制御するサーチ制御手段と、
前記２軸光偏向手段を経た光ビームが入射され、この光ビームの入射位置を二次元的に検出することができる第１の二次元光位置検出手段と、
を備え、
前記２軸光偏向手段の偏向によるサーチ動作を実行して前記第１の二次元光位置検出手段で検出された前記光ビームの前記入射位置に基づき前記光ビームの外部からの入射方向を検出する光検出装置であって、
前記外部から入射する光ビームを、前記２軸光偏向手段を経ずに受光し、この光ビームの入射方向を概略的に検出する第２の二次元光位置検出手段を設け、
前記サーチ制御手段は、制御信号として互いに周波数の異なる２つの周期信号を発生し、該２つの周期信号により、前記入射位置の軌跡がリサージュ図形となるよう前記２軸光偏向手段の偏向を各軸毎に独立的に制御する一方、前記制御信号の振幅を制限するとともに、この制御信号に前記第２の二次元光位置検出手段で検出された前記光ビームの概略的な入射方向に基づく直流成分を重畳して、前記偏向を、それが可能な領域の一部について行うよう制御することを特徴とする光検出装置。
【請求項３】
請求項２記載の光検出装置において、
前記サーチ制御手段は、前記直流成分を、前記偏向を行う前記領域の一部における中心位置が前記概略的な入射方向に対応する位置となるよう前記制御信号に重畳することを特徴とする光検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子の方向を検出し、検出された発光素子の方向に基づく光軸調整の自動化を可能とする光検出装置に関し、例えば、光無線通信の受発光モジュールにおいて使用されるものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報信号の伝送手段として、光を用いた光無線伝送技術が提案されている。このような光無線伝送技術としては、例えば、複数のコンピュータ間で通信を行ういわゆる「光無線ＬＡＮ」や、映像情報や音声情報をＡＶ（Audio-Visual）機器に伝送する技術などが提案されている。このような光無線伝送は、受発光装置により構成された機器間において、ディジタル情報に応じて変調された光ビームを送受信することにより行われる。
【０００３】
このような光無線伝送により正確な情報通信を行うためには、受発光装置間において光軸を一致させることが必要であり、これら受発光装置における光軸調整機能が不可欠のものとなる。
【０００４】
ここで、送信側の発光素子の送出光ビームが指向性を有しない場合には、光軸調整は受信側の受光素子についてのみ行えばよいが、送信側の発光素子が指向性を有する場合には、送受信側の双方で光軸調整を行う必要がある。さらに、ギガヘルツ帯の高速通信を行う場合には、伝送Ｓ−Ｎ比を確保するために通信に使用する光ビーム径を小さくする必要があり、光軸調整も高精度に行う必要が生ずる。
【０００５】
このような光軸調整機能を実現する光軸調整機構としては、特許文献１に記載されているように、受発光素子ユニットを２軸駆動機構によって支持し、この受発光素子ユニットの受発光方向を２軸方向に偏向させることができるようにした機構が提案されている。
【０００６】
さらに、通信システムの小型化及び光軸調整の高速化のために、二軸方向への偏向制御を可能としたミラーを用いて、このミラーを介して受信側の受光素子に光ビームを入射させるようにした角度制御機構を備えた光検出装置が提案されている。この光検出装置においては、ミラーを二軸方向に偏向させることにより送信側の発光素子の方向をサーチし、さらに、ミラーの角度を制御することによって、発光素子及び受光素子間の光軸を一致させる。
【０００７】
この光検出装置における送信側の発光素子の方向のサーチ動作においては、例えば、受信側の受光素子における受光量をモニターしつつ、プリセットされた条件に従ってミラーを偏向させ、受光量が最大となったときのミラーの方向を記憶しておき、ミラーの偏向動作の終了後、記憶された方向にミラーの方向を設定する。
【０００８】
このような光検出装置において、さらに高精度の光軸制御を行うには、送信側の発光素子からの光ビームを、二軸方向への偏向制御が可能なミラーを介して、二次元光位置検出素子に入射させる。この光検出装置においては、二次元光位置検出素子における光ビームの入射位置の情報に基づいて、ミラーの偏向方向の制御にフィードバックして閉ループ制御することにより、発光素子及び受光素子間の光軸が高精度に調整される。
【０００９】
また、本発明者らは、サーチ動作を高速に行うための構成として、二次元撮像素子の画像データに基づいて、送信側の発光素子からの入射光のスポット成分を抽出し、この二次元撮像素子上のスポット位置から、相手側の方向を検出する装置を提案している。この装置においては、二次元撮像素子の画像データから、概略的に相手側発光素子の方向を検出し、この検出結果に基づいて、２軸偏向ミラーを駆動制御することができる。
【特許文献１】特開２００３−８５１５公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、前述のように、偏向制御が可能なミラー及び二次元光位置検出素子を用いた角度制御機構を備えた光検出装置における閉ループ制御は、光ビームが二次元光位置検出素子に入射されている場合にのみ可能であり、光軸が大きく外れ、光ビームが二次元光位置検出素子に入射していない状態においては行うことができない。したがって、このような光検出装置においても、光軸が大きく外れている場合には、まずサーチ動作を行い、光ビームが二次元光位置検出素子上に入射される状態とした後に、サーボロックすることが必要となる。
【００１１】
このような光検出装置におけるサーチ動作としては、送信側の発光素子の方向を確実に、かつ、迅速に検出するために、広範囲（広角度）で、かつ、高速（高周波数）の動作が要求される。すなわち、この光検出装置においては、偏向制御が可能なミラーの方向を、広角度に、かつ、高速（高周波数）で偏向させる必要がある。
【００１２】
しかしながら、ミラーを偏向させる速度（周波数）については、機械的な周波数特性の影響による限界がある。また、ミラーを高速（高周波数）で偏向させる場合には、機械的共振の影響により異常振動が発生し、正確なサーチ動作ができなくなる虞れがある。そして、このような周波数特性や共振による問題は、ミラーの偏向角度を広角化した場合に、より顕著に顕れる。
【００１３】
そのため、このような光検出装置においては、ミラーを偏向させる速度（周波数）を充分に高くすることができず、サーチ動作に要する時間を短縮することができず、光軸調整に要する時間の短縮化が困難となっている。特に、送信側の発光部からの光ビームの径が小さい場合には、高密度なサーチ動作が必要となるので、サーチ動作に要する時間がより長時間となるという問題がある。
【００１４】
なお、前述したような、二次元撮像素子を用いて概略的に相手側発光素子の方向を検出するようにした装置においては、２軸偏向ミラーの制御精度によっては、２軸偏向ミラーの制御後に直ちにサーボロックができない場合が生ずる虞れがある。すなわち、二次元撮像素子を用いて概略的に相手側発光素子の方向を検出した場合においても、サーチ動作が必要となる場合があると考えられる。
【００１５】
そこで、本発明は、上述の実情に鑑みて提案されるものであって、入射される光ビームの偏向制御が可能なミラー等の２軸光偏向手段を有する光検出装置であって、２軸光偏向手段における偏向周波数を高くすることなく、確実、かつ、迅速なサーチ動作を実現することができる光検出装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上述の課題を解決するため、本発明に係る光検出装置は、外部から入射する光ビームを２軸方向に偏向させて出射する２軸光偏向手段と、制御信号を生成しこの制御信号に基づいて２軸光偏向手段を制御するサーチ制御手段と、２軸光偏向手段を経た光ビームが入射されこの光ビームの入射位置を二次元的に検出することができる二次元光位置検出手段とを備え、２軸光偏向手段の偏向によるサーチ動作を実行して二次元光位置検出手段で検出された光ビームの入射位置に基づき光ビームの外部からの入射方向を検出する光検出装置であって、サーチ制御手段は、制御信号として互いに周波数の異なる２つの周期信号を発生し、該２つの周期信号により、入射位置の軌跡がリサージュ図形となるよう２軸光偏向手段の偏向を各軸毎に独立的に制御する一方、制御信号の振幅を制限するとともに、この制御信号に直流成分を重畳して、偏向を、それが可能な領域の一部について行うよう制御することを特徴とするものである。
【００１７】
この光検出装置においては、サーチ制御手段が、２軸光偏向手段を経た光ビームの二次元光位置検出手段における入射位置の軌跡をリサージュ図形とし、この二次元光位置検出手段における光ビームの入射位置を検出することによって、２軸光偏向手段に光ビームを入射させる発光素子の方向を検出するサーチ動作を実行するにあたり、制御信号の振幅を制限するとともに、この制御信号に直流成分を重畳することによって、サーチ動作が可能な領域の一部についてサーチ動作を行うので、発光素子の方向を確実、かつ、迅速に検出することができる。
【００１８】
ここで、リサージュ図形（Lissajous figure, Bowditch curve）とは、 平面上を運動する粒子が二つの直交する軸方向におのおの調和運動を行ない、しかもその振動数の比が有理数（２個の整数の商で表わせる数）であるときに、その粒子によって描かれる図形をいう。なお、本発明においては、二つの直交する軸方向についての振動数の比が無理数である場合も含めてリサージュ図形ということとする。
【００１９】
また、本発明に係る光検出装置は、外部から入射する光ビームを２軸方向に偏向させて出射することができる２軸光偏向手段と、制御信号を生成しこの制御信号に基づいて２軸光偏向手段を制御するサーチ制御手段と、２軸光偏向手段を経た光ビームが入射されこの光ビームの入射位置を二次元的に検出することができる第１の二次元光位置検出手段とを備え、２軸光偏向手段の偏向によるサーチ動作を実行して第１の二次元光位置検出手段で検出された光ビームの入射位置に基づき光ビームの外部からの入射方向を検出する光検出装置であって、外部から入射する光ビームを２軸光偏向手段を経ずに受光しこの光ビームの入射方向を概略的に検出する第２の二次元光位置検出手段を設け、サーチ制御手段は、制御信号として互いに周波数の異なる２つの周期信号を発生し、該２つの周期信号により、入射位置の軌跡がリサージュ図形となるよう２軸光偏向手段の偏向を各軸毎に独立的に制御する一方、制御信号の振幅を制限するとともに、この制御信号に第２の二次元光位置検出手段で検出された光ビームの概略的な入射方向に基づく直流成分を重畳して、偏向を、それが可能な領域の一部について行うよう制御することを特徴とするものである。
【００２０】
この光検出装置においては、サーチ制御手段が、２軸光偏向手段を経た光ビームの二次元光位置検出手段における入射位置の軌跡をリサージュ図形とし、この二次元光位置検出手段における光ビームの入射位置を検出することによって、２軸光偏向手段に光ビームを入射させる発光素子の方向を検出するサーチ動作を実行するにあたり、制御信号の振幅を制限するとともに、この制御信号に光ビームの概略的な入射方向に基づく直流成分を重畳することによって、サーチ動作が可能な領域の一部についてサーチ動作を行うので、発光素子の方向を確実、かつ、迅速に検出することができる。
【００２１】
さらに、本発明は、前記光検出装置において、サーチ制御手段は、直流成分を、偏向を行う領域の一部における中心位置が概略的な入射方向に対応する位置となるよう制御信号に重畳することを特徴とするものである。
【００２２】
この光検出装置においては、サーチ動作において、光ビームの概略的な入射方向に基づく直流成分を制御信号に重畳するので、光ビームの入射方向を中心位置としたサーチ動作が行われ、発光素子の方向を確実、かつ、迅速に検出することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の実施形態に係る光検出装置においては、サーチ制御手段が、２軸光偏向手段を経た光ビームの二次元光位置検出手段における入射位置の軌跡をリサージュ図形とし、この二次元光位置検出手段における光ビームの入射位置を検出することによって、２軸光偏向手段に光ビームを入射させる発光素子の方向を検出するサーチ動作を実行するにあたり、制御信号の振幅を制限するとともに、この制御信号に直流成分を重畳することによって、サーチ動作が可能な領域の一部についてサーチ動作を行うので、発光素子の方向を確実、かつ、迅速に検出することができる。
【００２４】
また、この光検出装置においては、サーチ制御手段が、２軸光偏向手段を経た光ビームの二次元光位置検出手段における入射位置の軌跡をリサージュ図形とし、この二次元光位置検出手段における光ビームの入射位置を検出することによって、２軸光偏向手段に光ビームを入射させる発光素子の方向を検出するサーチ動作を実行するにあたり、制御信号の振幅を制限するとともに、この制御信号に光ビームの概略的な入射方向に基づく直流成分を重畳することによって、サーチ動作が可能な領域の一部についてサーチ動作を行うので、発光素子の方向を確実、かつ、迅速に検出することができる。
【００２５】
さらに、この光検出装置においては、サーチ動作において、光ビームの概略的な入射方向に基づく直流成分を制御信号に重畳するので、光ビームの概略的な入射方向を中心位置としたサーチ動作が行われ、発光素子の方向を確実、かつ、迅速に検出することができる。
【００２６】
すなわち、本発明は、入射される光ビームの偏向制御が可能なミラー等の２軸光偏向手段を有する光検出装置であって、サーチ動作が可能な領域の一部についてサーチ動作を行うことにより、２軸光偏向手段における偏向周波数を高くすることなく、確実、かつ、迅速なサーチ動作を実現することができる光検出装置を提供することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【００２８】
本発明に係る光検出装置は、例えば、光無線通信の受発光モジュールに使用され、発光素子の方向、換言するならば、光ビームの入射方向を検出し、また、受光素子の光軸を発光素子の光軸に常に追従させるための光検出装置である。
【００２９】
この実施形態における光検出装置は、光無線通信の送信側における構成であり、受信側のパイロット用発光素子からのパイロット参照光に基づいて送信用発光素子の光軸を調整することにより、安定な通信を実現する機能を有するものである。
【００３０】
〔第１の実施の形態の構成〕
（光検出装置の構成）
図１は、本発明に係る光検出装置の第１実施形態における構成を示すブロック図である。
【００３１】
本発明に係る光検出装置は、図１に示すように、入射した光ビームを２軸方向に偏向させて出射することができる２軸光偏向手段である２軸偏向ミラー１と、この２軸偏向ミラー１により反射された光ビームが入射され、この光ビームの入射位置を二次元的に検出することができる二次元光位置検出手段である二次元ＰＳＤ（Position Sensitive Detector）素子２とを有している。
【００３２】
この光検出装置に入射される受信側のパイロット用発光素子からのパイロット参照光（ＰＬＢ）は、魚眼レンズ（凹レンズ）１４を介して、２軸偏向ミラー１に入射される。この魚眼レンズ１４は、２軸偏向ミラー１に対する光ビームの入射及び出射をより広角に行えるようにするためのものである。２軸偏向ミラー１に入射されたパイロット参照光は、この２軸偏向ミラー１において反射されて、ビームスプリッタ１３及びＰＳＤ用集光レンズ１０を透過して、二次元ＰＳＤ素子２の受光面２ａに入射される。ＰＳＤ用集光レンズ１０は、パイロット参照光を二次元ＰＳＤ素子２の受光面２ａ上に集光させる。
【００３３】
この光検出装置は、信号送信用のＬＤ（Laser Diode）発光素子１２を備えている。このＬＤ発光素子１２からは、送信データに応じて光変調された送信用光ビーム（ＬＤＢ）が発せられる。このＬＤ発光素子１２から発せられた送信用光ビームは、コリメータレンズ１１を透過することにより平行光束となされ、ビームスプリッタ１３により反射されて偏向され、２軸偏向ミラー１に入射する。この２軸偏向ミラー１に入射した送信用光ビームは、２軸偏向ミラー１において反射され、魚眼レンズ１４を介して、パイロット参照光を発するパイロット用発光素子を有する受信側の器機に向けて出射される。
【００３４】
この光検出装置の光学系は、パイロット参照光（ＰＬＢ）が二次元ＰＳＤ素子２の受光面２ａの中心に入射する状態において、送信用光ビーム（ＬＤＢ）とパイロット参照光（ＰＬＢ）とが同軸となるように調整されている。すなわち、この光学系において、二次元ＰＳＤ素子２の受光面２ａの中心と、ＬＤ発光素子１２の発光点とは、ビームスプリッタ１３の反射面について共役な位置となっている。このように送信用光ビーム（ＬＤＢ）とパイロット参照光（ＰＬＢ）とが同軸となっている状態においては、受信側の器機の信号受信用の受光素子に対して、送信用光ビーム（ＬＤＢ）を正確に入射させることができる。
【００３５】
図２は、２軸偏向ミラー１の構成を示す平面図である。
【００３６】
２軸偏向ミラー１は、図２に示すように、例えば、ポリイミドなどの材料からなるベース１ａを有している。このベース１ａには、パターンエッチングなどの手段により、二重の円形状の空隙１ｂ，１ｃが形成されている。外側の空隙１ｂの外側と内側とは、２箇所の幅の狭いＹ軸ビーム部１ｄ，１ｄによって繋がっている。また、内側の空隙１ｃの外側と内側とは、２箇所の幅の狭いＸ軸ビーム部１ｅ，１ｅによって繋がっている。これらＹ軸ビーム部１ｄ，１ｄ及びＸ軸ビーム部１ｅ，１ｅは、それぞれが空隙１ｂ，１ｃが形成する円の中心回りに１８０°となる位置に形成されているとともに、互いに該中心回りに９０°となる位置に形成されている。したがって、内側の空隙１ｃの内側の円盤状の部分は、Ｘ軸ビーム部１ｅ，１ｅが捻れることにより、図２中矢印Ｘで示すＸ軸方向に傾くことが可能であり、また、Ｙ軸ビーム部１ｄ，１ｄが捻れることにより、図２中矢印Ｙで示すＹ軸方向に傾くことが可能である。
【００３７】
このようにＸ軸方向及びＹ軸方向に傾くことが可能となされている内側の空隙１ｃの内側の円盤状の部分は、ミラー反射部１ｆとなされている。このミラー反射部１ｆの表面部が、ミラー面（反射面）となる。なお、内側の空隙１ｃと外側の空隙１ｂとの間の円環状の部分は、Ｘ軸支持用ジンバル部１ｇとなっている。
【００３８】
図３は、２軸偏向ミラー１の構成を示す分解斜視図である。
【００３９】
ベース１ａの背後側には、図３に示すように、Ｘ軸駆動磁気コア１ｉ及びＹ軸駆動磁気コア１ｊが配置されている。これらＸ軸駆動磁気コア１ｉ及びＹ軸駆動磁気コア１ｊは、それぞれが一部が欠損した円環状（Ｃ字状）に形成されているとともに、この欠損部の反対側にそれぞれコイル１ｋ，１ｌが巻回されており、欠損部が磁気ギャップ部１ｍ，１ｍとなる。これらＸ軸駆動磁気コア１ｉ及びＹ軸駆動磁気コア１ｊの各磁気ギャップ部１ｍ，１ｍは、各コイル１ｋ，１ｌに給電されたときに、互いに同一の空間に磁場を形成するように配置され、かつ、形成する磁場の方向を互いに直交させている。
【００４０】
そして、ミラー反射部１ｆの裏面部には、永久磁石ピン１ｈが突設されている。この永久磁石ピン１ｈは、ミラー反射部１ｆに対して、略々垂直に取付けられている。この永久磁石ピン１ｈの先端側部分は、Ｘ軸駆動磁気コア１ｉ及びＹ軸駆動磁気コア１ｊの各磁気ギャップ部１ｍ，１ｍ内に挿入されている。これらＸ軸駆動磁気コア１ｉ及びＹ軸駆動磁気コア１ｊと、ベース１ａとは、永久磁石ピン１ｈの先端側部分が各磁気ギャップ部１ｍ，１ｍの略中心に位置するように、互いに位置決めされて配置されている。
【００４１】
このように構成された２軸偏向ミラー１においては、Ｘ軸駆動磁気コア１ｉの磁気ギャップ部１ｍ及びＹ軸駆動磁気コア１ｊの磁気ギャップ部１ｍに形成される磁界の強度及び方向（極性）に応じて、永久磁石ピン１ｈの先端側が移動され、ミラー反射面１ｆが２軸方向に傾けられる。
【００４２】
図４は、二次元ＰＳＤ素子２の構成を示す正面図である。
【００４３】
この光検出装置において２軸偏向ミラー１を経た光ビームが入射される二次元ＰＳＤ素子２は、図４に示すように、光ビームの入射位置を二次元的に検出することが可能な素子である。なお、この二次元ＰＳＤ素子２は、光学的な位置計測において一般的に使用されている素子である。この二次元ＰＳＤ素子２は、受光面（位置検出部）２ａに入射した光ビーム２ｂのこの受光面２ａ内における入射位置に応じた４つのＰＳＤ出力信号を４本の出力端子２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆから出力する。これらＰＳＤ出力信号のそれぞれのレベルにより、受光面２ａ内における光ビーム２ｂの入射位置が表現される。
【００４４】
なお、この二次元光位置検出手段は、二次元ＰＳＤ素子２に限定されるものではなく、４分割ＰＤ（Photo Ditecter）、または、Ｃ−ＭＯＳＳセンサなどに代えることができる。
【００４５】
そして、この光検出装置は、図１に示すように、サーチ制御手段となるＤＳＰ（Digital Signal Processor）３と、このＤＳＰ３から出力されるＸ軸数値データＳＡＸ及びＹ軸数値データＳＡＹをアナログデータに変換して出力するＤ／Ａ変換器４とを備えている。ＤＳＰ３は、一定のサンプリング周期の間に離散時間信号処理のための算術演算処理を高速に行うことができるプロセッサであり、制御信号を生成し、この制御信号に基づいて２軸偏向ミラー１を制御するものである。
【００４６】
すなわち、ＤＳＰ３は、制御信号として、互いに周波数の異なる２つの周期信号であるＸ軸数値データＳＡＸ及びＹ軸数値データＳＡＹを発生する。これらＸ軸数値データＳＡＸ及びＹ軸数値データＳＡＹは、Ｄ／Ａ変換器４によりアナログデータに変換されてＸ軸制御信号ＳＳＸ及びＹ軸制御信号ＳＳＹとなり、信号切換手段である信号切換部５を経て、駆動アンプ６に送られる。駆動アンプ６は、Ｘ軸制御信号ＳＳＸ及びＹ軸制御信号ＳＳＹを供給され、これらＸ軸制御信号ＳＳＸ及びＹ軸制御信号ＳＳＹを増幅し、これらＸ軸制御信号ＳＳＸ及びＹ軸制御信号ＳＳＹに応じたＸ軸駆動電流ＳＤＸ及びＹ軸駆動電流ＳＤＹを、２軸偏向ミラー１のＸ軸駆動磁気コア１ｉ及びＹ軸駆動磁気コア１ｊの各コイル１ｋ，１ｌに給電する。
【００４７】
なお、ＤＳＰ３及びＤ／Ａ変換器４は、クロック発生器１５から供給されるクロック信号に基づいて動作する。すなわち、ＤＳＰ３における割り込み演算とＤ／Ａ変換器４における変換タイミングとを同期制御するサンプリング信号（ＳＣＬ）は、クロック発生器１５から供給されるクロック信号に基づいて発生される。このサンプリング信号（ＳＣＬ）の周期は、ＤＳＰ３において発生される周期信号の周波数に比べて十分に高いことが好ましい。
【００４８】
２軸偏向ミラー１のミラー反射部１ｆは、Ｘ軸駆動磁気コア１ｉのコイル１ｋに給電されたＸ軸駆動電流ＳＤＸに応じてＸ軸方向に傾けられ、Ｙ軸駆動磁気コア１ｊのコイル１ｌに給電されたＹ軸駆動電流ＳＤＹに応じてＹ軸方向に傾けられる。これらＸ軸方向への傾きと、Ｙ軸方向への傾きとは、互いに独立的に行われる。
【００４９】
ここで、Ｘ軸数値データＳＡＸ及びＹ軸数値データＳＡＹが互いに周波数の異なる２つの周期信号であることにより、２軸偏向ミラー１のミラー反射面の傾き方向は、リサージュ図形（Lissajous figure, Bowditch curve）を描く方向に変化することとなる。すなわち、２軸偏向ミラー１に入射されこの２軸偏向ミラー１のミラー反射部１ａにより反射された光ビームの二次元ＰＳＤ素子２における入射位置の軌跡は、リサージュ図形となる。
【００５０】
ここで、リサージュ図形とは、 平面上を運動する粒子が二つの直交する軸方向におのおの調和運動を行ない、しかもその振動数の比が有理数（２個の整数の商で表わせる数）であるときに、その粒子によって描かれる図形をいう。
【００５１】
この光検出装置においては、このように２軸偏向ミラー１がＤＳＰ３が生成する制御信号に基づいて制御されることにより、二次元ＰＳＤ素子２における光ビームの入射位置を検出することで、２軸偏向ミラー１に光ビームを入射させる発光素子の方向を検出するサーチ動作が実行される。
【００５２】
一方、二次元ＰＳＤ素子２から出力される４つのＰＳＤ出力信号は、サーボエラー信号生成手段となるＰＳＤ信号処理回路７に送られる。このＰＳＤ信号処理回路７は、二次元ＰＳＤ素子２からの出力に基づいて、この二次元ＰＳＤ素子２への光ビームの入射位置に対応したサーボエラー信号となるＸ軸位置信号ＳＸ及びＸ軸位置信号ＳＹを生成し、サーボ制御手段となるサーボ制御回路８に供給する。
【００５３】
このＰＳＤ信号処理部７が生成するＸ軸位置信号ＳＸ及びＹ軸位置信号ＳＹは、図４中Ｏで示す座標中心ＯをゼロとしたＸ軸、Ｙ軸方向の位置に比例したレベルを有する信号である。これらＸ軸位置信号ＳＸ及びＹ軸位置信号ＳＹのレベルは、座標中心Ｏからの変位量に比例するので、サーボ的な見地からサーボエラー信号と呼ばれる。
【００５４】
そして、サーボ制御回路８は、図１に示すように、Ｘ軸位置信号ＳＸ及びＸ軸位置信号ＳＹに基づいて２軸偏向ミラー１を制御し、二次元ＰＳＤ素子２における光ビームの入射位置を所定の位置とするものである。
【００５５】
すなわち、サーボ制御回路８は、ＰＳＤ信号処理部７からのＸ軸位置信号ＳＸ及びＹ軸位置信号ＳＹに基づいてＸ軸サーボ制御信号ＳＣＸ及びＹ軸サーボ制御信号ＳＣＹを生成し、これらＸ軸サーボ制御信号ＳＣＸ及びＹ軸サーボ制御信号ＳＣＹを信号切換部５及び駆動アンプ６を介して２軸偏向ミラー１に送り、この２軸偏向ミラー１の閉ループ制御を行うことにより、二次元ＰＳＤ素子２に対する光ビームの入射位置をこの二次元ＰＳＤ素子２における座標中心Ｏとする。
【００５６】
このサーボ制御回路８は、２軸偏向ミラー１の動特性に対する位相補償回路により構成される。
【００５７】
また、ＰＳＤ信号処理回路７は、サーボエラー信号のレベルとして入射光量をモニタするための入射光量信号ＳＢを生成する機能を有している。このＰＳＤ信号処理回路７は、生成した入射光量信号ＳＢを、サーボエラー信号レベル検出回路９に供給する。
【００５８】
サーボエラー信号レベル検出回路９は、コンパレータ回路とロジック回路により構成され、ＰＳＤ信号処理部７から送られる入射光量信号ＳＢに基づいて、切換制御信号ＳＥを生成して信号切換部５に送る。このサーボエラー信号レベル検出回路９は、入射光量信号ＳＢが所定のレベルに対応するときに、切換制御信号ＳＥにより、信号切換部５の状態を切換える。
【００５９】
信号切換部５は、２軸偏向ミラー１へ入力される信号を、サーボ制御回路８からのＸ軸サーボ制御信号ＳＣＸ及びＹ軸サーボ制御信号ＳＣＹと、ＤＳＰ３からのＸ軸制御信号ＳＳＸ及びＹ軸制御信号ＳＳＹとで切換えるものである。
【００６０】
すなわち、この信号切換部５は、ＰＳＤ信号処理部７が生成する入射光量信号ＳＢのレベルに基づいて検出回路９が生成する切換制御信号ＳＥにより、２軸偏向ミラー１にＤＳＰ３からのＸ軸制御信号ＳＳＸ及びＹ軸制御信号ＳＳＹを駆動アンプ６を介して入力させるサーチ動作と、２軸偏向ミラー１にサーボ制御回路８からのＸ軸サーボ制御信号ＳＣＸ及びＹ軸サーボ制御信号ＳＣＹを駆動アンプ６を介して入力させるサーボ動作とを切換える。
【００６１】
〔第１の実施の形態における動作〕
（光検出装置の動作）
以下、この光検出装置の動作について説明する。
【００６２】
この光検出装置においては、図１に示すように、受信側の器機からのパイロット参照光が二次元ＰＳＤ素子２の受光面２ａの座標中心（Ｏ）に入射するように、２軸偏向ミラー１が制御されている状態において、送信用光ビームの光軸とパイロット参照光の光軸とが一致し、安定した信号送信が可能となる。
【００６３】
そして、パイロット参照光が二次元ＰＳＤ素子２の受光面２ａの受光エリア内に入射していれば、サーボ制御回路８の動作により、このパイロット参照光が受光面２ａの座標中心（Ｏ）に入射されるように２軸偏向ミラー１が制御され、光軸調整が行われる。
【００６４】
図５は、本発明に係る光検出装置において、送信用光ビームの光軸とパイロット参照光の光軸とが大きくずれている状態を示すブロック図である。
【００６５】
しかしながら、図５に示すように、送信用光ビームの光軸とパイロット参照光の光軸とが大きくずれている状態においては、パイロット参照光が二次元ＰＳＤ素子２の受光面２ａに入射しないので、サーボ制御回路８の動作による光軸調整を行うことができない。このような状態は、送受信器を設置して初めて信号通信を開始するときや、何らかの原因で送受信器が移動してしまった場合等に生じる。
【００６６】
この光検出装置においては、このように送信用光ビームの光軸とパイロット参照光の光軸とが大きくずれてしまっている場合には、ＤＳＰ３の動作により、２軸偏向ミラー１を広角度の範囲で走査駆動させてパイロット参照光の方向を検出するサーチ動作を行う。
【００６７】
この光検出装置におけるサーチ動作時には、２軸偏向ミラー１のＸ軸制御信号ＳＳＸ及びＹ軸制御信号ＳＳＹを、互いに周波数の異なる正弦波信号とすることにより、この２軸偏向ミラー１のミラー反射部１ａにより反射された光ビームの二次元ＰＳＤ素子２における入射位置の軌跡がリサージュ図形を描く。
【００６８】
光学系は、前述のように、二次元ＰＳＤ素子２の受光面２ａの中心にパイロット参照光が入射する時に、送信用光ビームとパイロット参照光とが同軸となるように調整されているので、送信用光ビームの送出方向もリサージュ図形を描く。
【００６９】
そして、サーチ動作中に送信用光ビームの送出方向とパイロット参照光の光軸とが近づくと、二次元ＰＳＤ素子２の受光面２ａの受光エリア内にパイロット参照光が入射する。このとき、サーチ動作から、サーボ制御回路８によるサーボ動作（閉ループ制御動作）に切換えることにより、光軸調整が行われ、サーチ動作が終了する。
【００７０】
（リサージュ図形の特性について）
２軸偏向ミラー１におけるリサージュ動作を説明するために、ＬＤ発光素子１２からの送信用光ビームが２軸偏向ミラー１の駆動により偏向されて描く軌跡を用いて考える。すなわち、この送信用光ビームが描く軌跡は、２軸偏向ミラー１のサーチ動作における傾き方向の軌跡と一致する。
【００７１】
ここで、Ｘ軸及びＹ軸についての周波数Ｆｘ、Ｆｙの比を、以下の（式１）に示すように、ｍとする。
【００７２】
ｍ＝Ｆｙ／Ｆｘ  ・・・（式１）
図６は、Ｘ軸についての周波数Ｆｘを５０〔Ｈｚ〕とした場合における１秒間に２軸偏向ミラー１が描くリサージュ軌跡を示すグラフである。
【００７３】
図６中の（ａ）は、周波数比ｍ＝１（両者の周波数が同じ）とした場合のサーチ軌跡である。この場合には、Ｘ軸及びＹ軸の正弦波の位相差がゼロであるので、軌跡は一直線となり、サーチ動作とならない。
【００７４】
図６中の（ｂ）は、周波数比ｍ＝１．５０（整数比２：３）とした場合のサーチ軌跡である。この場合には、正弦波２周期でサーチ軌跡が収束し、４０ｍsecごとに同じ軌跡を描く。また、Ｙ軸を４回、Ｘ軸を６回横切る軌跡となり、非常に分解能の低い軌跡となる。
【００７５】
なお、Ｘ軸についての周波数ＦｘとＹ軸についての周波数Ｆｙとの比を互いに素な整数の組（ｘ：ｙ）とした場合、リサージュ軌跡は、ｘ軸及びｙ軸をそれぞれ２ｘ回及び２ｙ回横切る図形となる。ここでは、この図形について、光ビームの入射位置をサーチする分解能を、ｘ軸及びｙ軸をそれぞれ横切る回数の積として、４ｘｙと考えることとする。すなわち、図６中の（ｂ）に示した図形における分解能は、２４と示すことができる。
【００７６】
図６中の（ｃ）は、周波数比ｍ＝１．１０（整数比１０：１１）とした場合のサーチ軌跡である。この場合には、正弦波１０周期でサーチ軌跡が収束し、２００ｍsecごとに同じ軌跡を描く。また、Ｙ軸を２０回、Ｘ軸を２２回横切る軌跡となり、図６中の（ｂ）よりも分解能が改善されるとともに、全方位に亘るサーチ動作が行われる。この場合には、分解能は、４４０ということになる。
【００７７】
図６中の（ｄ）は、周波数比ｍ＝１．００３（整数比１０００：１００３）とした場合のサーチ軌跡である。この場合には、１秒間では軌跡は未だ収束せず、全方位をサーチし、収束するためには２０秒も要するので、高速サーチの点では不利となる。この場合には、分解能は、４０１２０００ということになる。
【００７８】
図６中の（ｅ）は、周波数比ｍ＝１．１８（整数比５０：５９）とした場合のサーチ軌跡である。この場合には、正弦波５０周期でサーチ軌跡が収束し、１秒ごとに同じ軌跡を描く。また、Ｙ軸を１００回、Ｘ軸を１１８回横切る軌跡となり、分解能が高い全方位サーチが可能となる。この場合には、分解能は、１１８００ということになる。
【００７９】
図６中の（ｆ）は、周波数比ｍ＝√２（非整数比、無理数）とした場合のサーチ軌跡である。この場合には、サーチ軌跡は収束することなく、時間とともにほぼ無限大の分解能となる。
【００８０】
サーチ動作の速度を上げるためには、正弦波の周波数（Ｆｘ、Ｆｙ）を高くすればよいのであるが、２軸偏向ミラー１の機械的振動により、むやみに高くすることはできない。また、周波数比ｍの値も、なるべく小さいほうが安定した動作となる。
【００８１】
したがって、例えば、図６中の（ｅ）のような周波数比ｍの値（１．１８）を採ると、周波数自体は低くとも、短い時間内に分解能の高い全方位サーチが可能となるリサージュ動作を行うことができる。
【００８２】
また、図６中の（ｆ）のように周波数比ｍを整数比以外の値にすることにより、時間とともにほぼ無限大の分解能とすることができるので、パイロット参照光のビーム径が極めて小さい場合であっても、確実なサーチを行うことができる。
【００８３】
各正弦波の周波数及び周波数比ｍは、目標とするサーチ時間や検出分解能が達成されるように、最適化することができる。
【００８４】
ここで、各正弦波の周波数は、１０〜１０００Ｈｚの範囲とすることが好ましい。また、各正弦波の周波数比ｍは、１〜１．５の範囲が好ましい。
【００８５】
（制御信号として三角波等を用いることについて）
なお、前述したようなサーチ動作を制御するための制御信号として、三角波などの高周波成分の含まれる周期信号を使用すると、２軸偏向ミラー１の振動特性により、共振が発生し易くなり、安定な動作を行うことができなくなる虞れがある。特に、２軸偏向ミラー１を広角度の範囲において、かつ、高速で駆動しようとしたときにその影響が顕著となる。
【００８６】
そのため、制御信号の波形は、高周波成分の最も少ない正弦波形が望ましい。
【００８７】
しかしながら、三角波を用いることも可能である。
【００８８】
図７は、制御信号として、三角波を使用した場合に２軸偏向ミラーによつて描かれる軌跡を示すグラフである。
【００８９】
サーチ動作において、制御信号として、Ｘ軸及びＹ軸ともに三角波を使用した場合には、図７中の（ａ）に示すように、２軸偏向ミラー１の偏向方向が描く図形は、Ｘ軸及びＹ軸平行な直線及び傾斜した直線からなる格子図形となる。
【００９０】
また、制御信号として、Ｘ軸に三角波を使用し、Ｙ軸に正弦波を使用した場合には、図７中の（ｂ）に示すように、Ｘ軸方向及びＹ軸方向について非対称な軌跡が描かれる。なお、これら図７中の（ａ）及び（ｂ）に示した例は、図６中の（ｃ）に示したものと同じく、Ｘ軸及びＹ軸についての周波数比ｍを１．１０としたものである。
【００９１】
このように、三角波のような周期信号を用いる場合には、周期信号に高周波成分が多く含まれるため、ローパスフィルタ等を用いることにより、２軸偏向ミラー１の異常振動を抑える必要がある。
【００９２】
（サーチ領域の分割動作について）
この光検出装置において、サーチ動作におけるリサージュ図形の描画範囲は、２軸偏向ミラー１の可動範囲全体を用いることにより、広範囲のサーチ動作を行うことができる。
【００９３】
ところで、リサージュ図形が細かい軌跡となるような、すなわちサーチの分解能を高くしようとすると、サーチに時間を要することになるので、高速なサーチを行うためには、Ｘ軸制御信号ＳＳＸ及びＹ軸制御信号ＳＳＹの周波数を高くする必要がある。広範囲のサーチ動作を高速で行おうとする場合には、Ｘ軸制御信号ＳＳＸ及びＹ軸制御信号ＳＳＹの周波数を高くすればよいが、２軸偏向ミラー１の質量やバネ定数などから生じる振動特性の影響により、安定した動作を行うことができなくなる。
【００９４】
一方、リサージュ図形の描画範囲を小さくし、サーチ範囲の一部についてサーチ動作を行うようにすると、２軸偏向ミラー１の駆動角度が小さなくなるので、Ｘ軸制御信号ＳＳＸ及びＹ軸制御信号ＳＳＹの周波数が高くても安定な動作が可能となる。
【００９５】
図８は、周波数比ｍ＝１．０１（整数比１００：１０１）とし、ＦＸ＝４００Ｈｚ、Ｆｙ＝４０４Ｈｚとした場合のサーチ軌跡である。
【００９６】
この場合には、正弦波１００周期でサーチ軌跡が収束し、０．２５秒ごとに同じ軌跡を描く。また、Ｙ軸を２００回、Ｘ軸を２０２回横切る軌跡となる。また、２軸偏向ミラー１の駆動角度が小さくなるようにＸ軸制御信号ＳＳＸ及びＹ軸制御信号ＳＳＹの振幅を１／２にしているので、この場合には、分解能は、４０４００の２倍、８０８００と考えることができ、この領域においては分解能が高く、かつ、安定な高速サーチが可能となる。
【００９７】
図９は、サーチ範囲を分割した場合の動作説明図である。
【００９８】
この特性を利用して、図９に示すように、サーチ範囲を複数の領域に分割し、分割したひとつの領域について、リサージュ図形を描画する動作によってサーチ動作を行い、このサーチ動作の対象となる領域を順次切換えてゆくことによって、２軸偏向ミラー１の可動範囲全体のサーチが可能となる。
【００９９】
具体的には、正弦波信号であるＸ軸制御信号ＳＳＸ及びＹ軸制御信号ＳＳＹの振幅を制限するとともに、これらＸ軸制御信号ＳＳＸ及びＹ軸制御信号ＳＳＹに直流成分を重畳することにより、描画されるリサージュ図形の描画中心位置（角度）、すなわち、サーチ領域の中心位置を任意に変更することができる。そして、Ｘ軸制御信号ＳＳＸ及びＹ軸制御信号ＳＳＹの振幅を最適に設定することにより、サーチ範囲を分割することができる。このようにしてリサージュ図形の描画範囲を小さくすると、２軸偏向ミラー１の駆動角度が小さくなるので、Ｘ軸制御信号ＳＳＸ及びＹ軸制御信号ＳＳＹの周波数を高くても安定な動作が可能となる。
【０１００】
このとき、Ｘ軸制御信号ＳＳＸ及びＹ軸制御信号ＳＳＹの振幅は、分割した各領域をサーチ動作によってカバーできるように設定される。この場合、Ｘ軸制御信号ＳＳＸ及びＹ軸制御信号ＳＳＹの振幅は、サーチ領域ＳＥを一度でカバーする振幅の１／２となっているので、図８に示したような、高分解能で高速のサーチ動作を行うことができる。
【０１０１】
図９中の（ａ）においては、サーチ範囲がサーチ分割領域ＳＤＥ１であり、リサージュ図形の描画中心位置が、ＸＹ座標（０．５，０．５）となるように、Ｘ軸制御信号ＳＳＸ及びＹ軸サーチ制御惰号ＳＳＹに０．５の直流成分が重畳されている。また、Ｘ軸制御信号ＳＳＸ及びＹ軸制御信号ＳＳＹの波形を示している。
【０１０２】
図９中の（ｂ）においては、サーチ範囲がサーチ分割領域ＳＤＥ２であり、リサージュ図形の描画中心位置が、ＸＹ座標（−０．５，０．５）となるように、Ｘ軸制御信号ＳＳＸに−０．５、Ｙ軸サーチ制御僑号ＳＳＹに０．５の直流成分が重畳されている。また、また、Ｘ軸制御信号ＳＳＸ及びＹ軸制御信号ＳＳＹの波形を示している。
【０１０３】
図９中の（ｃ）においては、サーチ範囲がサーチ分割領域ＳＤＥ３であり、リサージュ図形の描画中心位置が、ＸＹ座標（−０．５，−０．５）となるように、Ｘ軸制御信号ＳＳＸ及びＹ軸制御信号ＳＳＹに−０．５の直流成分が重畳されている。また、Ｘ軸制御信号ＳＳＸ及びＹ軸制御信号ＳＳＹの波形を示している。
【０１０４】
図９中の（ｄ）においては、サーチ範囲がサーチ分割領域ＳＤＥ４であり、リサージュ図形の描画中心位置が、ＸＹ座標（０．５，−０．５）となるように、Ｘ軸制御信号ＳＳＸに０．５、Ｙ軸制御信号ＳＳＹに−０．５の直流成分が重畳されている。また、Ｘ軸制御信号ＳＳＸ及びＹ軸制御信号ＳＳＹの波形を示している。
【０１０５】
これら、図９中の（ａ）乃至（ｄ）に示されるサーチ動作を順次繰り返すことにより、サーチ領域ＳＥの全域についてのサーチ動作を行うことができる。これら各分割領域についてのサーチ動作は、前述したように、０．２５秒で収束するので、各領域についてのサーチ動作を０．２５秒ごとに切換えることにより、計１秒間で、サーチ領域ＳＥの全域に対するサーチ動作を行うことができる。このときの分解能は、前述したように、８０８００であり、サーチ時間は１秒間である。
【０１０６】
ところで、サーチＳＥの全域に対するサーチ動作をひとつのリサージュ図形の描画によってサーチする場合には、サーチ時間を１秒間とすると、安定な動作のためには、前述したように、サーチ信号の周波数ＦＸ＝５０Ｈｚ、ｍ＝１．１８となり、分解能は１１８００となる。
【０１０７】
したがって、サーチ領域を分割して分割した各領域について順次サーチ動作を行うようにすれば、サーチ領域の全域をひとつのリサージュ図形の描画によりサーチする方法に比べて、制御信号の周波数を高くでき、高分解能のサーチ動作を迅速に行うことができることになる。
【０１０８】
なお、サーチ領域の分割数は、特に限定されるものではなく、また同様に、周波数比ｍ、サーチ信号の周波数も、２軸偏向ミラー１の機械特性及び必要なサーチ特性に応じて決定することができる。
【０１０９】
（リサージュ動作を行う上でのＤＳＰの有用性について）
前述したような制御信号を生成する手段としては、ＤＳＰ等による演算処理による信号生成が好ましい。
【０１１０】
その理由について以下に述べる。
【０１１１】
図１０は、Ｘ軸及びＹ軸についての周波数比に誤差が生じた場合の軌跡を示すグラフである。
【０１１２】
図６中の（ｅ）に示したように、周波数比ｍ＝１．１８である場合、Ｆｘ＝５０〔Ｈｚ〕とすると、Ｆｙ＝５９〔Ｈｚ〕となるが、ここで、Ｆｙについて、±１〔Ｈｚ〕の誤差が発生すると、図１０中の（ｂ）に示すように、周波数比ｍは２５：２９となり、または、図１０中の（Ｃ）に示すように、周波数比１ｎが５：６となってしまい、全く異なった動作となってしまう。なお、図１０中の（ａ）は、誤差がない場合に描かれる軌跡である。
【０１１３】
したがって、このよぅな動作を行うには、少なくとも誤差が０．１〔Ｈｚ〕程度よりも小さい高い精度において周波数を制御することが要求される。
【０１１４】
この光検出装置においては、ＤＳＰ３における演算処理により生成したＸ軸制御信号ＳＳＸ及びＹ軸制御信号ＳＳＹを用いているため、Ｘ軸制御信号ＳＳＸ及びＹ軸制御信号ＳＳＹの周波数比ｍを高精度に制御することが可能であり、これらＸ軸制御信号ＳＳＸ及びＹ軸制御信号ＳＳＹによって２軸偏向ミラー１における各軸方向についての傾きを制御することにより、安定した軌跡を描くサーチ動作を行わせることができる。
【０１１５】
アナログ回路によりＸ軸制御信号ＳＳＸ及びＹ軸制御信号ＳＳＹを発生させた場合には、高精度な設定が困難であり、また、温度ドリフト等の影響により周波数及び周波数比が変化してしまうため、安定な動作を行うことができない。
【０１１６】
（sin演算方法について）
サーチ動作において、ＤＳＰ３は、サンプリング周期にしたがって一定の割合で増加する変数φをＳｉｎ演算し、その結果をサンプリング周期に同期して動作するＤ／Ａ変換器４に連続的に出力することにより、Ｘ軸制御信号ＳＳＸ及びＹ軸制御信号ＳＳＹを発生させる。
【０１１７】
以下、ＤＳＰ３によるＸ軸制御信号ＳＳＸ及びＹ軸制御信号ＳＳＹの生成方法について、ＤＳＰ３の内部プログラム動作を述べる。
【０１１８】
図１１は、正弦波を演算するためのＤＳＰ３の構成を示すブロック図である。
【０１１９】
この図１１は、ＤＳＰ３の内部における演算機能を離散的信号処理として表現したものである。このＤＳＰ３において、Ｓｉｎ演算ブロック２０は、入力変数φのＳｉｎ（φ）を演算するブロックである。具体的演算方法は、コンパイラで提供されるＳｉｎ関数をそのまま利用することが可能であるが、演算精度と演算速度のバランスを考慮して、近似多項式を利用してもよい。
【０１２０】
サンプリング遅延手段２１は、１サンプリング周期前の入力変数φの数値を保持する機能を有する。また、加算器２２は、入力変数φと、サンプリング遅延手段２１により保持された１サンプリング周期前の入力変数φとの加算演算を行い、Ｓｉｎ演算ブロック２０及びサンプリング遅延手段２１に送る。
【０１２１】
このＤＳＰ３における正弦波の周波数を決める定数Ｃは、以下の（式２）により求められる。
【０１２２】
Ｃ＝２・π・Ｆ０・Ｔ（∵Ｆ０は正弦波の周波数、Ｔはサンプリング周期である）・・（式２）
Ｓｉｎ演算ブロック２０以外の部分は、以下の（式３）に示す演算を行う。
【０１２３】
φ〔ｎ〕＝φ〔ｎ−１〕＋Ｃ（∵ｎは現在のサンプリング回数である）・・（式３）
この（式３）は、サンプリング周期ごとに、一定の割合Ｃでφ〔ｎ〕を増加させることを意味している。このように、サンプリング周期ごとに、Ｓｉｎ演算ブロック２０でＳｉｎ（φ〔ｎ〕）を演算することにより、サンプリング周期ごとに変化するＳｉｎ演算が行われる。φ〔ｎ〕はサンプリング周期と共に順次増加するので、（φ〔ｎ〕＞２π）の条件となった場合には、以下の（式４）の演算を行うことにより、演算の発散を防止する。
【０１２４】
φ〔ｎ〕＝φ〔ｎ−１〕−２π・・・（式４）
図１２は、ＤＳＰ３における正弦波の演算処理を示すフローチャートである。
【０１２５】
次に、図１２に示す正弦波演算のフローチャートを用いて、ＤＳＰ３におけるプログラムの流れを説明する。
【０１２６】
Ｓ１においては、入力変数φを初期化し（φ＝０とする）、Ｓ２に進む。
【０１２７】
Ｓ２においては、前記（式２）により、定数Ｃを計算し、Ｓ３に進む。
【０１２８】
Ｓ３では、クロック発生器１５からのサンプリング（割り込み）信号を待ち、割込みがあったならば、Ｓ４に進む。
【０１２９】
Ｓ４では、入力変数φに定数Ｃを加え、一定の割合で増加させ、Ｓ５に進む。
【０１３０】
Ｓ５では、入力変数φが２π以上の場合にはＳ６に進み、入力変数φが２π未満の場合にはＳ７に進む。
【０１３１】
Ｓ６では、入力変数φの発散を防ぐために、入力変数φから２πを減算し、Ｓ７に進む。
【０１３２】
Ｓ７では、Ｓｉｎ（φ）を演算し、これをＤとし、Ｓ８に進む。
【０１３３】
Ｓ８では、Ｓｉｎ（φ）であるＤにリサージュ動作の振幅を制御するための定数Ｗを掛けた後、直流成分を決める定数Ｓ（定数Ｓは正負の値を持つ）を加算する。
【０１３４】
Ｓ９では、ＤＤについて、Ｄ／Ａ変換器４のビット数に対応した定数Ａを掛けることにより、これをＳＤとし、Ｓ３に戻る。
【０１３５】
また、このような演算処理により、周波数の異なるＸ軸制御信号ＳＳＸ及びＹ軸制御信号ＳＳＹを発生させるには、ＤＳＰ３において、前記（式２）に示したＳｉｎ演算を、異なる２つの定数Ｃを用いて行えばよい。
【０１３６】
図１３は、ＤＳＰ３において、周波数の異なるＸ軸制御信号ＳＳＸ及びＹ軸制御信号ＳＳＹを発生させる場合の演算処理を示すフローチャートである。
【０１３７】
すなわち、この図１３においては、２軸偏向ミラー１におけるＸ軸及びＹ軸についての周波数をそれぞれＦｘ、Ｆｙとし、Ｘ軸Ｓｉｎ数値データＳＡＸを演算するための（式２）に対応する定数をＣｘ、Ｙ軸Ｓｉｎ数値データＳＡＹを演算するための（式２）に対応する定数をＣｙとした場合について示している。
【０１３８】
Ｓ１では、入力変数φｘ、φｙを初期化し（φｘ＝０、φｙ＝０）、Ｓ２に進む。
【０１３９】
Ｓ２では、前記（式２）により、定数Ｃｘ、Ｃｙを計算し、Ｓ３に進む。
【０１４０】
Ｓ３では、クロック発生器１５からのサンプリング（割込み）信号を待ち、割込みがあったならば、Ｓ４に進む。
【０１４１】
Ｓ４では、入力変数φｘに定数Ｃｘ、入力変数φｙに定数Ｃｙを加え、それぞれ一定の割合で増加させ、Ｓ５に進む。
【０１４２】
Ｓ５では、入力変数φｘが２π以上の場合にはＳ６に進み、入力変数φｘが２π未満の場合にはＳ７に進む。
【０１４３】
Ｓ６では、入力変数φｘの発散を防ぐために、φｘから２πを減算し、Ｓ７に進む。
【０１４４】
Ｓ７では、入力変数φｙが２π以上の場合にはＳ８に進み、入力変数φｙが２π未満の場合にはＳ９に進む。
【０１４５】
Ｓ８では、入力変数φｙの発散を防ぐために、φｙから２πを減算し、Ｓ９に進む。
【０１４６】
Ｓ９では、Ｓｉｎ（φｘ）、Ｓｉｎ（φｙ）をそれぞれ演算し、それぞれをＤｘ、Ｄｙとして、Ｓ１０に進む。
【０１４７】
Ｓ１０では、Ｄｘ、Ｄｙにリサージュ動作の振幅を制御するための定数ＷＸ、ＷＹをそれぞれ掛けた後、直流成分を決める定数ＳＸ、ＳＹ（定数ＳＸ、ＳＹは正負の値を持つ）をそれぞれ加算する。
【０１４８】
Ｓ１１では、ＤＤＸ、ＤＤＹについて、Ｄ／Ａ変換器４のビット数に対応した定数Ａを掛けることにより、これをＳＤＸ、ＳＤＹとし、Ｓ３に戻る。
【０１４９】
ここで、ＤｘがＸ軸Ｓｉｎ数値データＳＡＸに、ＤｙがＹ軸Ｓｉｎ数値データＳＡＹとなる。
【０１５０】
このように演算されたＸ軸Ｓｉｎ数値データＳＡＸ及びＹ軸Ｓｉｎ数値データＳＡＹを、Ｄ／Ａ変換器４でＤ／Ａ変換し、駆動アンプ６で電流増幅してＸ軸駆動磁気コア１ｉ及びＹ軸駆動磁気コア１ｊの各コイル１ｋ，１ｌに給電することにより、２軸偏向ミラー１の各軸が正弦波駆動される。また、重畳された直流成分により、特定の方向を中心にしたリサージュ図形を描く動作が行われる。
【０１５１】
（領域を分割したサーチ動作の制御方法について）
この光検出装置においては、前述したように、図９中の（ａ）乃至（ｄ）に示すサーチ動作を順次繰り返すことにより、サーチ領域ＳＥの全域についてのサーチ動作を行うことができる。このようなサーチ動作は、前述のように、０．２５秒ごとで収束するので、各領域に対するサーチ動作を０．２５秒ごとに切換えることによって、１秒間でサーチ領域ＳＥの全域についてのサーチ動作を行うことができる。
【０１５２】
図１４は、本発明に係る光検出装置の第１実施形態におけるＤＳＰ３の演算処理制御のフローチャートである。
【０１５３】
ＤＳＰ３は、まず、図９の（ａ）に示すサーチ分割領域ＳＤＥ１をサーチするために、図１４に示すＳ１にて、リサージュ図形の描画中心位置がＸＹ座標（０．５，０．５）となるように定数Ｓｘ、Ｓｙを設定する。なお、ここでの数値は、図に対応させて説明るためのものであり、数値的意味は無い。
【０１５４】
次に、図１４のＳ２にて、サーチ分割領域ＳＤＥ１についてのサーチ動作を開始し、Ｓ３でサーチ時間を監視し、０．２５秒が経過していればＳ４に進む。
【０１５５】
図１４のＳ４では、図９の（ｂ）に示すサーチ分割領域ＳＤＥ２をサーチするために、リサージュ図形の描画中心位置がＸＹ座標（−０．５，０．５）となるように、定数Ｓｘ、Ｓｙを設定する。
【０１５６】
次に、図１４のＳ５にて、サーチ分割領域ＳＤＥ２についてのサーチ動作を開始し、Ｓ６でサーチ時間を監視し、０．２５秒が経過していればＳ７に進む。
【０１５７】
図１４のＳ７では、図９の（ｃ）に示すサーチ分割領域ＳＤＥ３をサーチするために、リサージュ図形の描画中心位置がＸＹ座標（−０．５，−０．５）となるように、定数Ｓｘ、Ｓｙを設定する。
【０１５８】
次に、図１４のＳ８にて、サーチ分割領域ＳＤＥ３についてのサーチ動作を開始し、Ｓ９でサーチ時間を監視し、０．２５秒が経過していればＳ１０に進む。
【０１５９】
図１４のＳ１０では、図９の（ｄ）に示すサーチ分割領域ＳＤＥ４をサーチするために、リサージュ図形の描画中心位置がＸＹ座標（０．５，−０．５）となるように、定数Ｓｘ、Ｓｙを設定する。
【０１６０】
次に、図１４のＳ１１にて、サーチ分割領域ＳＤＥ４についてのサーチ動作を開始し、Ｓ１２でサーチ時間を監視し、０．２５秒が経過していればＳ１に戻る。
【０１６１】
以上のようなルーチンによれば、１秒間にサーチ領域ＳＥの全域についてのサーチ動作を行うことができる。
【０１６２】
そして、このルーチン中に、二次元ＰＳＤ素子２の受光面２ａに対するパイロット参照光の入射が検出されれば、サーチ動作は完了する。すなわち、サーチ動作をしているときに、受光面２ａの受光エリア内にパイロット参照光が入射した場合には、サーボエラー信号レベル検出回路９が入射光量信号ＳＢに基づいてサーボエラー信号のレベルを検出し、信号切換部５の動作により、サーチ動作から、サーボ制御回路８によるサーボ動作（閉ループ制御動作）に切換えられ、光軸調整が行われる。
【０１６３】
（サーチ動作とサーボ動作との切換え動作について）
図１５は、サーチ動作中におけるＰＳＤ信号処理回路７及びサーボエラー信号レベル検出回路９からの出力信号波形を示す波形図である。
【０１６４】
前述したようなサーチ動作中においては、二次元ＰＳＤ素子２の受光面２ａの受光エリア内にパイロット参照光が照射されると、図１５中の（ｂ）に示すように、ＰＳＤ信号処理回路７からの入射光量信号（ＳＢ）のレベルが増大するとともに、図１５中の（ａ）に示すように、ＰＳＤ信号処理回路７からのパイロット参照光のスポット位置に応じたサーボエラー信号（Ｘ軸位置信号（ＳＸ）、Ｙ軸位置信号（ＳＹ））が変化する。
【０１６５】
サーボエラー信号レベル検出回路９は、例えば、入射光量信号（ＳＢ）が規定レベルＡ以上であって、かつ、Ｘ軸位置信号（ＳＸ）、Ｙ軸位置信号（ＳＹ）のいずれかのレベルが０となったときに、図１５中の（Ｃ）に示すように、切換制御信号（ＳＥ）を変化させて信号切換部５を制御し、サーチ動作からサーボ動作（閉ノレープ制御動作）への切換えを行い、光軸調整が行われるようにする。
【０１６６】
サーボ動作中においては、二次元ＰＳＤ素子２の受光面２ａの受光エリア内にパイロット参照光が入射されている限り、２軸偏向ミラー１によつて、パイロット参照光の方向に追従して光軸が調整される。
【０１６７】
〔第２の実施の形態〕
図１６は、本発明に係る光検出装置の第２実施形態におけるＤＳＰ３の演算処理制御の第１例を示すフローチャートである。
【０１６８】
この第２実施形態においては、ＤＳＰ３は、図１６に示すように、Ｓ１でサーチ動作を開始し、Ｓ２で、分解能を比較的低い分解能である第１の分解能（例えば、図６中の（ｅ）に示す分解能が１１８００となる周波数比ｍは１．１８）としてサーチ領域ＳＥ全域についてのサーチ動作を実行する。
【０１６９】
次に、Ｓ３で、所定時間内に二次元ＰＳＤ素子２の受光面２ａに対するパイロット参照光の入射が検出されたか否かを判別する。所定時間内に二次元ＰＳＤ素子２の受光面２ａにパイロット参照光が入射した場合には、Ｓ５に進んでサーチ動作を終了し、入射しなかつた場合には、Ｓ４に進む。
【０１７０】
Ｓ４では、ＤＳＰ３は、サーチ領域ＳＥを４分割することにより、分解能を第１の分解能よりも高い第２の分解能（例えば、図に示す分解能が８０８００となる周波数比ｍ＝１．０１）として、二次元ＰＳＤ素子２の受光面２ａに対するパイロット参照光の入射が検出されるまでサーチ動作を実行する。
【０１７１】
このときのサーチ動作は、前述したように、サーチ領域ＳＥを分割し、分割された各領域に対するサーチ動作を順次行ってゆくものである。
【０１７２】
このサーチ動作が完了した場合には、Ｓ５に進んでサーチ動作を終了する。
【０１７３】
このように、比較的低い分解能においてサーチ動作を開始することにより、この段階で二次元ＰＳＤ素子２の受光面２ａに対するパイロット参照光の入射が検出されれば、サーチ動作を迅速に完了することができる。また、比較的低い分解能におけるサーチ動作によりパイロット参照光の入射が検出されなくとも、次に、高い分解能におけるサーチ動作を実行するので、パイロット参照光の入射を確実に検出することができる。
【０１７４】
図１７は、本発明に係る光検出装置の第２実施形態におけるＤＳＰ３の演算処理制御の第２例を示すフローチャートである。
【０１７５】
さらに、ＤＳＰ３は、図１７に示すように、サーチ領域ＳＥの分割数を順次多くしてゆくことにより分解能を順次高くしてゆきながら、サーチ動作を繰り返し実行するようにしてもよい。
【０１７６】
すなわち、この場合には、ＤＳＰ３は、図１７に示すように、Ｓ１でサーチ動作を開始し、Ｓ２で、分解能を、比較的低い分解能である第１の分解能（例えば、図６中の（ｅ）に示す分解能が１１８００となる周波数比ｌ１１＝１．１８）としてサーチ領域ＳＥ全域についてのサーチ動作を実行する。
【０１７７】
次に、Ｓ３で、所定時間内に二次元ＰＳＤ素子２の受光面２ａに対するパイロット参照光の入射が検出されたか否かを判別する。所定時間内に二次元ＰＳＤ素子２の受光面２ａにパイロット参照光が入射した場合には、Ｓ７に進んでサーチ動作を終了し、入射しなかった場合には、Ｓ４に進む。
【０１７８】
Ｓ４では、ＤＳＰ３は、サーチ領域ＳＥを４分割することにより、分解能を第１の分解能よりも高い第２の分解能（例えば、図に示す分解能が８０８００となる周波数比ｍ＝１．０１）として、二次元ＰＳＤ素子２の受光面２ａに対するパイロット参照光の入射が検出されるまでサーチ動作を実行する。
【０１７９】
このときのサーチ動作は、前述したように、サーチ領域ＳＥを分割し、分割された各領域に対するサーチ動作を順次行ってゆくものである。
【０１８０】
次に、Ｓ５で、所定時間内に二次元ＰＳＤ素子２の受光面２ａに対するパイロット参照光の入射が検出されたか否かを判別する。所定時間内に二次元ＰＳＤ素子２の受光面２ａにパイロット参照光が入射した場合には、Ｓ７に進んでサーチ動作を終了し、入射しなかった場合には、Ｓ６に進む。
【０１８１】
Ｓ６では、ＤＳＰ３は、サーチ領域ＳＥを１６分割することにより、分解能を第２の分解能よりも高い第３の分解能（例えば、図に示す分解能が８０８００となる周波数比ｍ＝１．０１の２倍の分解能１６１６００）として、二次元ＰＳＤ素子２の受光面２ａに対するパイロット参照光の入射が検出されるまでサーチ動作を実行する。
【０１８２】
このときのサーチ動作は、前述したように、サーチ領域ＳＥを分割し、分割された各領域に対するサーチ動作を順次行ってゆくものである。
【０１８３】
このサーチ動作が完了した場合には、Ｓ７に進んでサーチ動作を終了する。
【０１８４】
なお、この図１７においては、第１乃至第３の分解能によるサーチ動作までを示しているが、さらに、第４、第５・・・の分解能というように、順次分解能を高くしてゆきながらサーチ動作を繰返し実行するようにしてもよい。
【０１８５】
このように、比較的低い分解能においてサーチ動作を開始することにより、この段階で二次元ＰＳＤ素子２の受光面２ａに対するパイロット参照光の入射が検出されれば、サーチ動作を迅速に完了することができる。また、比較的低い分解能におけるサーチ動作によりパイロット参照光の入射が検出されなくとも、次に、順次分解能を高くしていってサーチ動作を繰返し実行するので、パイロット参照光の入射を確実に検出することができる。
【０１８６】
〔第３の実施の形態〕
図１８は、本発明の第３実施形態に係る光検出装置の構成を示すブロック図である。
【０１８７】
この実施形態における光検出装置は、図１８に示すように、前述の第１の実施の形態における光検出装置の構成を備えるとともに、さらに、第２の二次元光位置検出手段となる第２の二次元光位置検出部を備えて構成される。
【０１８８】
第２の二次元光位置検出部は、図１８に示すように、ＣＭＯＳセンサ１８と、広範囲な方向からのパイロット参照光（ＰＬＢ）をＣＭＯＳセンサ１８に集光させるための広角レンズ１７と、不要な光をカットするための可視光遮断フィルタ１９とにより構成されている。この第２の二次元光位置検出部は、前述した光学系及び２軸偏向ミラー１と一体に配置されている。
【０１８９】
受信側の器機が発するパイロット参照光（ＰＬＢ）は、通信エリアの全域を網羅する拡散光である。したがって、ＣＭＯＳセンサ１８には、パイロット参照光（ＰＬＢ）が常に入射し、受光面のどこかに光ビームスポットが形成される。したがって、ＣＭＯＳセンサ１８の受光面においては、パイロット参照光（ＰＬＢ）の入射方向によって、光ビームスポットの位置が変化する。
【０１９０】
図１９は、前記光検出装置のＣＭＯＳセンサ受光面とパイロット参照光ＰＬＢの照射光ビームスポットＰＬＢｓの関係を示す平面図である。
【０１９１】
例えば、ＣＭＯＳセンサ１８は、マトリクス状に配置された９０×９０画素で構成され、各画素の光情報が電気信号に変換されることによりイメージ情報が出力される。
【０１９２】
ＣＭＯＳセンサ１８のイメージ情報出力は、スポット位置情報処理部２０に入力される。スポット位置情報処理部２０は、各画素情報のレベルやスポット形状抽出処理などの画像処理によって光ビームスポットＰＬＢｓの中心画素位置を算出する。
【０１９３】
図２０は、前記光検出装置のスポット位置情報処理部で使用される座標角度変換テーブルの例である。
【０１９４】
また、スポット位置情報処理部２０には、図２０に示すように、広角レンズ１７による像の歪みや、２軸偏向ミラー１とＣＭＯＳセンサの相対位置の影響を補正するための、座標角度変換テーブルが保存されており、各画素に対応した２軸偏向ミラー駆動信号の直流成分データ（ｘ００、ｙ００〜ｘ８９、ｙ８９）が収納されている。
【０１９５】
直流成分データはＤＳＰ３に送られる。ＤＳＰ３では、直流成分データから直流成分を生成し、２軸偏向ミラー１の駆動信号に重畳する。
【０１９６】
以上のような方法によって、パイロット参照光ＰＬＢの概略的な出射方向がリサージュサーチ方向の中心となるように、すなわち、２軸偏向ミラー１によるサーチ動作が特定したサーチ方向を中心としたものになるように、２軸偏向ミラー１を制御することが出来ることができる。
【０１９７】
（光検出装置の動作）
以下、この実施形態における光検出装置の動作について説明する。
【０１９８】
この光検出装置においては、図１８に示すように、受信側の器機からのパイロット参照光が二次元ＰＳＤ素子２の受光面２ａの座標中心（Ｏ）に入射するように、２軸偏向ミラー１が制御されている状態、すなわちサーボ動作状態において、送信用光ビームの光軸とパイロット参照光の光軸とが一致し、安定した信号送信が可能となる。
【０１９９】
そして、パイロット参照光が二次元ＰＳＤ素子２の受光面２ａの受光エリア内に入射していれば、サーボ制御回路８の動作により、このパイロット参照光が受光面２ａの座標中心（Ｏ）に入射されるように２軸偏向ミラー１が制御され、光軸調整が行われる。
【０２００】
図２１は、本発明に係る光検出装置において、送信用光ビームの光軸とパイロット参照光の光軸とが大きくずれている状態を示すブロック図である。
【０２０１】
図２１に示すように、送信用光ビームの光軸とパイロット参照光の光軸とが大きくずれている状態においては、パイロット参照光が二次元ＰＳＤ素子２の受光面２ａに入射しないので、サーボ制御回路８の動作による光軸調整を行うことができない。このような状態は、送受信器を設置して初めて信号通信を開始するときや、何らかの原因で送受信器が移動してしまつた場合等に生じる。
【０２０２】
この光検出装置においては、このように送信用光ビームの光軸とパイロット参照光の光軸とが大きくずれてしまっている場合には、ＤＳＰ３の動作により、２軸偏向ミラー１を広角度の範囲で走査駆動させてパイロット参照光の方向を検出するサーチ動作を行う。
【０２０３】
本発明のサーチ動作時には、２軸偏向ミラー１のＸ軸制御信号ＳＳＸ及びＹ軸サーチ制御借号ＳＳＹを互いに周波数の異なる正弦波信号とすることにより、ミラー反射面の傾きの方向がリサージュ図形を描く。
【０２０４】
光学系は、前記のように、ＰＳＤ２の受光面２ａの中心にパイロット参照光が入射する時に、送信用光ビームとパイロット参照光とが同軸となるように調整されているので、送信用光ビームの送出方向もリサージュ図形を描く。
【０２０５】
したがって、サーチ動作中に送信用光ビーム仮想送出方向とパイロット参照光の光軸が近づくとＰＳＤ２の受光面２ａの受光エリア内にパイロット参照光が入射するので、サーチ動作から、サーボ制御回路８によるサーボ動作（閉ループ制御動作）に切換えられ、光軸調整が行われ、サーチ動作が終了する。
【０２０６】
第１の実施形態と同様に、リサージュの描画範囲は、２軸偏向ミラー１の可動範囲全体を用いることにより広範囲のサーチ動作を行うことができる。また、リサージュ図形を細かい軌跡として、サーチの分解能を高くしようとすると、サーチに時間を要することになるので、高速なサーチを行うためには、Ｘ軸制御信号ＳＳＸ及びＹ軸制御信号ＳＳＹの周波数を高くする必要がある。
【０２０７】
（サーチ領域の限定について）
広範囲のサーチ動作を高速で行おうとする場合には、Ｘ軸制御信号ＳＳＸ及びＹ軸制御信号ＳＳＹの周波数を高くすればよいが、２軸偏向ミラー１の質量やバネ定数などから生じる振動特性の影響により安定な動作を行うことができなくなる。そこで、リサージュ図形の描画範囲を小さくすれば、２軸偏向ミラー１の駆動角度が小さくなるので、Ｘ軸制御信号ＳＳＸ及びＹ軸制御信号ＳＳＹの周波数が高くても安定な動作が可能となる。
【０２０８】
前述したように、周波数比ｍ＝１．０１（整数比１００：１０１）とし、ＦＸ＝４００Ｈｚ、Ｆｙ＝４０４Ｈｚとした場合のサーチ軌跡を考える。この場合には、正弦波１００周期でサーチ軌跡が収束し、０．２５秒ごとに同じ軌跡を描く。また、Ｙ軸を２００回、Ｘ軸を２０２回横切る軌跡となる。また、２軸偏向ミラー１の駆動角度が小さなくなるように、リサージュ図形の描画の振幅を１／２にすれば、分解能は、４０４００の２倍、８０８００と考えることができ、この領域においては分解能が高く、かつ、安定な高速サーチが可能となる。
【０２０９】
この特性を利用し、この実施の形態においては、第２の二次元光位置検出部で得られた情報からパイロット参照光の位置情報により受信機器の方向を概略的な狭い領域に特定し、この領域内について、高速、かつ、高分解能でサーチ動作を行うようなリサージュ図形の描画駆動を行うことによって、サーチ動作を行う。
【０２１０】
（ＣＭＯＳセンサを用いた具体的サーチ方法についての記述）
サーチ動作の中心座標を設定するには、ＤＳＰ３により、まず、第２の二次元光位置検出部のＣＭＯＳセンサ１８において撮像レベルが最も大きい画素をパイロット参照光と判断し、照射位置を特定する。
【０２１１】
ここで、前述したように、スポット位置情報処理部２０には、ＣＭＯＳセンサ１８の各画素に対応された制御情報テーブルが保存されている。この制御情報テーブルを参照することにより、サーチ動作の中心が、パイロット参照光の入射方向となるような、最適な直流成分を生成することができる。
【０２１２】
図２２は本発明によるサーチ動作を示すフローチャートである。
【０２１３】
Ｓ１では、ＣＭＯＳセンサでイメージの取り込みを行い、Ｓ２に進む。
【０２１４】
Ｓ２では、スポット位置情報処理部２０にてビームスポットを抽出する画像処理が行われ、Ｓ３に進む。
【０２１５】
Ｓ３では、取り込んだイメージの中にビームスポットが有るかどうか判断し、ある場合はＳ４に進み、無い場合は、Ｓ１に戻る。
【０２１６】
Ｓ４では、座標角度変換テーブルを参照して、各画素に対応した２軸偏向ミラー駆動信号の直流成分データが出力され、Ｓ５に進む。
【０２１７】
Ｓ５では、ＤＳＰ３で駆動信号に直流成分が重畳され、限られた領域のリサージュサーチが行われるように２軸偏向ミラー１が駆動され、Ｓ６に進む。
【０２１８】
Ｓ６では、サーボロックしたかどうかを判断し、サーボロックした場合はサーチ動作を終了する。
【０２１９】
図２３は、サーチ範囲を限定した場合の動作説明図である。
【０２２０】
図２３では、サーチ動作の中心位置が、ＸＹ座標（−０．３、０．３）に設定された場合を示している。Ｘ軸制御信号ＳＳＸ及びＹ軸制御信号ＳＳＹは、図２３に示すように、リサージュ図形を描画する動作のための正弦波駆動信号に、このリサージュ図形の中心位置（方向）を特定するための直流成分が重畳された波形となる。
【０２２１】
具体的には、図２３に示すように、Ｘ軸制御信号ＳＳＸ及びＹ軸制御信号ＳＳＹに直流成分を重畳することにより、リサージュ図形の中心位置（角度）、すなわち、サーチ動作を行う領域の中心位置を任意に変更し、さらに、リサージュ図形の描画振幅を最適に設定することにより、サーチ範囲を制御する。
【０２２２】
なお、これらの動作は、前述した第１及び第２の実施の形態におけるものと同様である。
【０２２３】
このようなＤＳＰ３におけるＸ軸制御信号ＳＳＸ及びＹ軸制御信号ＳＳＹに対する直流成分の重畳は、演算結果として得られたＸ軸制御信号ＳＳＸ及びＹ軸制御信号ＳＳＹに対し、制御情報テーブルから得られた定数を加算することにより実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０２２４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光検出装置の構成を示すブロック図である。
【図２】前記光検出装置の２軸偏向ミラーの構成を示す平面図である。
【図３】前記光検出装置の２軸偏向ミラーの構成を示す分解斜視図である。
【図４】前記光検出装置の二次元ＰＳＤ素子２の構成を示す正面図である。
【図５】前記光検出装置において、送信用光ビームの光軸とパイロット参照光の光軸とが大きくずれている状態を示すブロック図である。
【図６】前記光検出装置の２軸偏向ミラーにおいてＸ軸についての周波数を５０〔Ｈｚ〕とした場合における１秒間に描かれるリサージュ軌跡を示すグラフである。
【図７】前記光検出装置において、制御信号として三角波を使用した場合に２軸偏向ミラーによつて描かれるリサージュ図形を示すグラフである。
【図８】前記光検出装置において、周波数比ｍを１．０１とし、ＦＸを４００Ｈｚ、Ｆｙを４０４Ｈｚとした場合のサーチ軌跡を示すグラフである。
【図９】前記光検出装置において、サーチ範囲を分割した場合の動作を説明するグラフである。
【図１０】前記光検出装置の２軸偏向ミラーにおいてＸ軸及びＹ軸についての周波数比に誤差が生じた場合のリサージュ軌跡を示すグラフである。
【図１１】前記光検出装置において正弦波を演算するためのＤＳＰの構成を示すブロック図である。
【図１２】前記ＤＳＰにおける正弦波の演算処理を示すフローチャートである。
【図１３】前記ＤＳＰにおいて、周波数の異なるＸ軸制御信号ＳＳＸ及びＹ軸制御信号ＳＳＹを発生させる場合の演算処理を示すフローチャートである。
【図１４】本発明に係る光検出装置の第１実施形態におけるＤＳＰの演算処理制御のフローチャートである。
【図１５】サーチ動作中におけるＰＳＤ信号処理回路及びサーボエラー信号レベル検出回路からの出力信号波形を示す波形図である。
【図１６】本発明に係る光検出装置の第２実施形態におけるＤＳＰの演算処理制御の第１例を示すフローチャートである。
【図１７】本発明に係る光検出装置の第２実施形態におけるＤＳＰの演算処理制御の第２例を示すフローチャートである。
【図１８】本発明の第３実施形態に係る光検出装置の構成を示すブロック図である。
【図１９】前記光検出装置のＣＭＯＳセンサ受光面とパイロット参照光ＰＬＢの照射光ビームスポットＰＬＢｓの関係を示す平面図である。
【図２０】前記光検出装置のスポット位置情報処理部で使用される座標角度変換テーブルの例である。
【図２１】前記光検出装置において、送信用光ビームの光軸とパイロット参照光の光軸とが大きくずれている状態を示すブロック図である。
【図２２】前記光検出装置のサーチ動作を示すフローチャートである。
【図２３】前記光検出装置の２軸偏向ミラーにおいてサーチ範囲の中心を任意の位置にした例を示すグラフである。
【符号の説明】
【０２２５】
１      ２軸偏向ミラー
２      二次元ＰＳＤ素子
２ａ    受光面
３      ＤＳＰ（Digital Signal Processor）
４      Ｄ／Ａ変換器
５      信号切換部
６      駆動アンプ
７      ＰＳＤ信号処理回路
８      サーボ制御回路
９      サーボエラー信号レベル検出回路
１０    ＰＳＤ用集光レンズ
１１    コリメータレンズ
１２    ＬＤ発光素子
１３    ビームスプリッタ
１４    魚眼レンズ
１５    クロック発生器
１６    Ａ／Ｄ変換器
１７    広角レンズ
１８    ＣＭＯＳセンサ
１９    可視光遮断フィルタ
２０    スポット位置情報処理部
【図１】
2006020092.tif 000003
【図２】
2006020092.tif 000004
【図３】
2006020092.tif 000005
【図４】
2006020092.tif 000006
【図５】
2006020092.tif 000007
【図６】
2006020092.tif 000008
【図７】
2006020092.tif 000009
【図８】
2006020092.tif 000010
【図９】
2006020092.tif 000011
【図１０】
2006020092.tif 000012
【図１１】
2006020092.tif 000013
【図１２】
2006020092.tif 000014
【図１３】
2006020092.tif 000015
【図１４】
2006020092.tif 000016
【図１５】
2006020092.tif 000017
【図１６】
2006020092.tif 000018
【図１７】
2006020092.tif 000019
【図１８】
2006020092.tif 000020
【図１９】
2006020092.tif 000021
【図２０】
2006020092.tif 000022
【図２１】
2006020092.tif 000023
【図２２】
2006020092.tif 000024
【図２３】
2006020092.tif 000025