(57)【要約】【課題】  受信装置のデータ光受光部及びパイロット光受光部の光軸ずれを電気的調整によって容易に補正する方法を提供する。【解決手段】  基準光発光装置５１からの基準パイロット光ｃを、データ光受光部２１と４つの受光素子を有したパイロット光受光部２４とを備えた受信装置２０で受光し、両受光部の光軸ずれを補正する方法において、受信装置２０を回動させながら基準パイロット光ｃをデータ光受光部２１で受光させて最大感度となる位置で固定し、４つの受光素子から１つを順次選択しながら受光し、電圧制御アッテネータ部３３を介して得たレベル値を受光素子に対応付けてそれぞれ記憶し、４つの検出レベル値のばらつきが所定の閾値以下であるかどうかを判定し、ばらつきが閾値を超えている場合は、閾値を超えたばらつきに対応する受光素子を選択して検出レベル値が閾値以下となるように制御し、その制御値をメモリ部３７に記憶させる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準光発光手段から発光された単一の基準パイロット光を、データ光受光手段と複数の受光部からなるパイロット光受光手段とを備えた受信装置で受光し、前記データ光受光手段での受光レベルに応じて前記データ光受光手段の光軸を調整する第１の調整手順と、前記パイロット光受光手段での光検出レベルに基づき、前記データ光受光手段の光軸と前記パイロット光受光手段の光軸との方向のずれをなくすように前記パイロット光受光手段の光軸を補正する第２の調整手順とを有する光軸ずれ補正方法であって、
前記第１の調整手順は、
前記受信装置を当該受信装置の設置面に対して水平方向及び垂直方向にそれぞれ回動させながら前記基準パイロット光を前記データ光受光手段で受光させるステップと、
前記データ光受光手段の前記基準パイロット光の受光感度が最大となったときに前記回動を停止させるステップとを有し、
前記第２の調整手順は、
前記パイロット光受光手段の複数の受光部から少なくとも１つの受光部を所定の順番で選択しながら前記基準パイロット光を受光し、アッテネート制御可能なレベル変換手段を介して得られた受光検出レベル値を前記選択された受光部に対応付けて一時記憶手段に記憶させるステップと、
前記一時記憶手段に記憶された受光検出レベル値に基づき、これら受光検出レベル値間のばらつきが所定の閾値以下であるかどうかを判定するステップと、
前記受光検出レベル値間のばらつきが前記閾値を超えている場合は、前記閾値を超えたばらつきに対応する受光部を順次選択し、この選択された受光部毎に受光検出レベル値が前記閾値以下となるように前記レベル変換手段のアッテネート量を決定するステップを有する一方、
前記受光検出レベル値間のばらつきが前記閾値以下である場合は、前記受光部毎に受光検出レベル値に基づき前記レベル変換手段のアッテネート量を決定してメモリ手段に記憶させるステップとを有する
光軸ずれ補正方法。
【請求項２】
基準パイロット光を発光する発光部を複数有し、これら複数の発光部の光軸が同一方向を向き、且つ所定の間隔をもって直線方向に配置されるよう構成された基準光発光手段から発光された前記基準パイロット光を、データ光受光手段と複数の受光部からなるパイロット光受光手段とを備えた受信装置で受光し、前記データ光受光手段での受光レベルに応じて前記データ光受光手段の光軸を調整する第１の調整手順と、前記パイロット光受光手段での光検出レベルに基づき、前記データ光受光手段の光軸と前記パイロット光受光手段の光軸との方向のずれをなくすように前記パイロット光受光手段の光軸を補正する第２の調整手順とを有する光軸ずれ補正方法であって、
前記第１の調整手順は、
前記基準光発光手段の複数の発光部全てから前記基準パイロット光を発光させて、前記受信装置を前記直線方向と垂直な方向に回動させながら前記基準パイロット光を前記データ光受光手段で受光させるステップと、
前記データ光受光手段の前記基準パイロット光の受光感度が最大となったときに前記回動を停止させるステップと、
前記複数の発光部から１つの発光部のみを順次切換えて前記基準パイロット光を発光させるステップと、
前記データ光受光手段の前記基準パイロット光の受光感度が最大となったときに前記発光部を発光させたまま順次切換を停止させるステップとを有し、
前記第２の調整手順は、
前記パイロット光受光手段の複数の受光部から少なくとも１つの受光部を所定の順番で選択しながら前記基準パイロット光を受光し、アッテネート制御可能なレベル変換手段を介して得られた受光検出レベル値を前記選択された受光部に対応付けて一時記憶手段に記憶させるステップと、
前記一時記憶手段に記憶された受光検出レベル値に基づき、これら受光検出レベル値間のばらつきが所定の閾値以下であるかどうかを判定するステップと、
前記受光検出レベル値間のばらつきが前記閾値を超えている場合は、前記閾値を超えたばらつきに対応する受光部を順次選択し、この選択された受光部毎に受光検出レベル値が前記閾値以下となるように前記レベル変換手段のアッテネート量を決定するステップを有する一方、
前記受光検出レベル値間のばらつきが前記閾値以下である場合は、前記受光部毎に受光検出レベル値に基づき前記レベル変換手段のアッテネート量を決定してメモリ手段に記憶させるステップとを有する
光軸ずれ補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送信装置と受信装置とを対向設置して光データ伝送を行う光無線伝送装置において、特に受信装置のデータ光受光部と対向設置のために用いるパイロット光受光部との両方の光軸ずれを補正するための光軸ずれ補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
送信装置と受信装置とを用いた光無線伝送装置においては、送信装置側は、データ信号に応じて変調した赤外光をデータ発光部から送出し、受信装置側は、データ光受光部で受光し復調することによってデータ伝送を行っている。このような光無線伝送装置においては、伝送速度を高速化してより効率的なデータ伝送を行うために、データ発光部は光が散乱してパワー密度が低下するのを防止すべく指向性の狭いビーム光を送信し、データ光受光部は大口径レンズを用いて到来光を効率的に集光することによって所望の感度を得るようにしている。よって、光無線伝送装置において信頼性の高いデータ伝送を行うためには、データ発光部とデータ光受光部との光軸を正確に合わせた送信装置及び受信装置の対向設置が必要である。
【０００３】
従来、対向設置を正確に行う方法として照準器を用いて調整する方法が知られている。また、光無線伝送装置における送受信間の光軸をより高精度に調整する方法として、特許文献１に記載したような分割受光素子を用いた自動調整方法が知られている。この特許文献１に記載された発明によれば、送信装置は受信装置から発光されたパイロット光をレンズを介した分割受光素子で受光し、光の到来方向を正確に検出しながら光軸合わせをサーボ制御によって自動的に調整するものである。
【０００４】
ところで、近年の光無線伝送装置はＨＤＴＶ信号のようないわゆるギガビットクラスのデータ伝送を行うようになり、データ発光部及びデータ光受光部は、共に指向性をより狭くさせている。このような高精度な光軸合わせを行うためには、特許文献１に記載された発明では、その光軸調整手段が大掛かりなものとなり、又その調整作業にかける時間が過大なものになるという問題を有していた。
【０００５】
そこで、本願出願人は、特許文献２の記載の如く、送信装置と受信装置との対向設置をより高精度に、且つ簡単に行うことが可能な光無線伝送装置を創作した。すなわち、この光無線伝送装置は、受信装置側に送信装置側から送信されたビーム状のデータ光を受光するためのデータ光受光部と共に、データ光よりも指向性の広いパイロット光を受光するための４分割受光部を両受光部の光軸が同一方向を向くように近接配置する構成とし、４分割受光部で受光するパイロット光の受信スポットを正確に調整することでデータ光受光部の光軸を正確に調整することを可能とするものである。
【特許文献１】特開平７−１３１４２２号公報
【特許文献２】特願２００４−２０９６５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献２に記載の光無線伝送装置においては、受信装置に搭載したデータ光受光部と４分割受光部との両方の光軸を平行に合わせることが極めて重要となる。同文献においては、基板上にデータ光受光部及び４分割受光部を近接配置する構成としたが、たとえ各受光部が、当該受光部が配置された面に対して垂直方向に光軸が向くという設計がされた構造であっても、部品自体の寸法誤差や受信装置の基板へのアセンブリにおける誤差等によって、必ずしもデータ光受光部及び４分割受光部の両光軸が同一方向を向くことを保障することはできないという問題があった。
【０００７】
よって、この問題を解決するために、例えば４分割受光部の向きを微調整するための精密な調整機構を設ける必要性が生じ、これにより受信装置の製造工程において２軸を調整するための調整工程を設けることが必要であった。このため、精密な調整機構を設けるコストアップと製造時の調整工程にかける工数アップとが生じるという課題が生じた。
【０００８】
そこで、本発明は、受信装置に搭載されるデータ光受光部及び４分割受光部の両光軸を機構的に調整することなく、且つ受信装置の生産工程において極力工数を軽減して光軸ずれを補正することが可能な光軸補正方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、固定された基準光発光手段から発光された単一の基準パイロット光を、データ光受光手段と複数の受光部からなるパイロット光受光手段とを備えた受信装置で受光し、前記データ光受光手段での受光レベルに応じて前記データ光受光手段の光軸を調整する第１の調整手順と、前記パイロット光受光手段での光検出レベルに基づき、前記データ光受光手段の光軸と前記パイロット光受光手段の光軸との方向のずれをなくすように前記パイロット光受光手段の光軸を補正する第２の調整手順とを有する光軸ずれ補正方法であって、前記第１の調整手順は、前記受信装置を当該受信装置の設置面に対して水平方向及び垂直方向にそれぞれ回動させながら前記基準パイロット光を前記データ光受光手段で受光させるステップと、前記データ光受光手段の前記基準パイロット光の受光感度が最大となったときに前記回動を停止させるステップとを有し、前記第２の調整手順は、前記パイロット光受光手段の複数の受光部から少なくとも１つの受光部を所定の順番で選択しながら前記基準パイロット光を受光し、アッテネート制御可能なレベル変換手段を介して得られた受光検出レベル値を前記選択された受光部に対応付けて一時記憶手段に記憶させるステップと、前記一時記憶手段に記憶された受光検出レベル値に基づき、これら受光検出レベル値間のばらつきが所定の閾値以下であるかどうかを判定するステップと、前記受光検出レベル値間のばらつきが前記閾値を超えている場合は、前記閾値を超えたばらつきに対応する受光部を順次選択し、この選択された受光部毎に受光検出レベル値が前記閾値以下となるように前記レベル変換手段のアッテネート量を決定するステップを有する一方、前記受光検出レベル値間のばらつきが前記閾値以下である場合は、前記受光部毎に受光検出レベル値に基づき前記レベル変換手段のアッテネート量を決定してメモリ手段に記憶させるステップとを有する光軸ずれ補正方法を提供するものである。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明は、基準パイロット光を発光する発光部を複数有し、これら複数の発光部の光軸が同一方向を向き、且つ所定の間隔をもって直線方向に配置されるよう構成された基準光発光手段から発光された前記基準パイロット光を、データ光受光手段と複数の受光部からなるパイロット光受光手段とを備えた受信装置で受光し、前記データ光受光手段での受光レベルに応じて前記データ光受光手段の光軸を調整する第１の調整手順と、前記パイロット光受光手段での光検出レベルに基づき、前記データ光受光手段の光軸と前記パイロット光受光手段の光軸との方向のずれをなくすように前記パイロット光受光手段の光軸を補正する第２の調整手順とを有する光軸ずれ補正方法であって、前記第１の調整手順は、前記基準光発光手段の複数の発光部全てから前記基準パイロット光を発光させて、前記受信装置を前記直線方向と垂直な方向に回動させながら前記基準パイロット光を前記データ光受光手段で受光させるステップと、前記データ光受光手段の前記基準パイロット光の受光感度が最大となったときに前記回動を停止させるステップと、前記複数の発光部から１つの発光部のみを順次切換えて前記基準パイロット光を発光させるステップと、前記データ光受光手段の前記基準パイロット光の受光感度が最大となったときに前記発光部を発光させたまま順次切換を停止させるステップとを有し、前記第２の調整手順は、前記パイロット光受光手段の複数の受光部から少なくとも１つの受光部を所定の順番で選択しながら前記基準パイロット光を受光し、アッテネート制御可能なレベル変換手段を介して得られた受光検出レベル値を前記選択された受光部に対応付けて一時記憶手段に記憶させるステップと、前記一時記憶手段に記憶された受光検出レベル値に基づき、これら受光検出レベル値間のばらつきが所定の閾値以下であるかどうかを判定するステップと、前記受光検出レベル値間のばらつきが前記閾値を超えている場合は、前記閾値を超えたばらつきに対応する受光部を順次選択し、この選択された受光部毎に受光検出レベル値が前記閾値以下となるように前記レベル変換手段のアッテネート量を決定するステップを有する一方、前記受光検出レベル値間のばらつきが前記閾値以下である場合は、前記受光部毎に受光検出レベル値に基づき前記レベル変換手段のアッテネート量を決定してメモリ手段に記憶させるステップとを有する光軸ずれ補正方法を提供するものである。
【００１１】
本発明によれば、第１の調整手順によって基準光発光手段から発光される基準パイロット光をデータ光受光手段が最大感度で受光する状態を決定し、第２の調整手順によってパイロット光受光手段の各受光部の光検出に応じた受光検出レベル値の補正を電気的に行うことで、データ光受光手段及びパイロット光受光手段の光軸ずれは補正され、両受光手段の光軸は等価的に同一方向を向くものとみなすことができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、従来行っていたようなパイロット光受光手段の向きを微調整するための調整機構を設ける必要がなくなり、この調整機構を設けるためのコスト及び部品搭載空間を削減することができる。
【００１３】
また、光軸ずれ補正調整を電気的に実行することが可能となるため、受信装置の製造時における調整工程を自動化する等効率化することが容易となり、工数削減に大きく寄与することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照して説明する。
＜第１の実施形態例＞
図５は、本発明に係る光軸ずれ補正方法の第１の実施形態を適用して光軸ずれ補正の調整を行い得る受信装置を用いた光無線伝送装置全体の基本構成例を示したブロック図である。同図によれば、光無線伝送装置１は送信装置１０及び受信装置２０で構成され、データ送信端末２８が有するデータを送信装置１０を用いて光伝送し、受信装置２０がこれを受信して得たデータをデータ受信端末２９に取り込むというデータ処理がされるものである。
【００１５】
送信装置１０は、送信装置１０全体を制御し、またデータ送信装置２８から供給されるデータをその形式に応じてシリアルデータに変換し、また受信装置２０との対向設置を行うためのガイド光であるパイロット光の発光を制御するための制御部１１と、制御部１１から供給されたシリアルデータを変調して電気信号から光信号に変換し、信号レベルを増幅させるためのドライバ部１２と、ドライバ部１２から供給された光信号をビーム状の指向性の狭いデータ光ａとして発光させるためのデータ発光部１３と、パイロット光を発光するために制御部１１によって出力制御され、一定の固定周波数で強度変調して信号レベルを増幅するためのドライバ部１４と、ドライバ部１４から供給された光信号をデータ光ａよりも広い指向性のパイロット光ｂとして発光させるためのパイロット光発光部１５とを具備している。これにおいて、本実施形態例においては、パイロット光ｂは３０ＭＨｚの固定周波数で強度変調されているものとする。
【００１６】
そして、受信装置２０は、送信装置１０側のデータ発光部１３から発光されたデータ光ａを受光するための指向性の狭いデータ光受光部２１と、データ光受光部２１から供給された光信号を電気信号のシリアルデータに変換するための受信部２２と、受信部２２から供給されたシリアルデータをデータ受信端末２９に出力するためのデータフォーマット変換処理、後述する光軸ずれ補正部２５の制御、及び受信装置２０全体を制御するための制御部２３と、送信装置１０側のパイロット光発光部１５から発光されたパイロット光ｂを受光するためのデータ光受光部２１よりも指向性の広いパイロット光受光部２４と、パイロット光受光部２４の受光状態からレベル検出を行ってその状態値を制御部２３に供給すると共に、パイロット光受光部２４の光軸とデータ光受光部２１の光軸とのずれをなくすようパイロット光受光部２４の受光状態を補正するための光軸ずれ補正部２５とを具備している。
【００１７】
ここで、パイロット光ｂを受光するためのパイロット光受光部２４は、複数の受光素子を組み合わせて構成される受光部であり、本実施形態例においては図３に示したとおり４つのフォトダイオード（ＰＤ１〜ＰＤ４）を２次元に配列してその受光面側に不図示の集光レンズを配置し、パイロット光ｂを集光レンズで集束させて各受光素子に照射させる構造のものとする。もちろん、複数の受光素子の個数は４つに限定されるものではなく、又フォトダイオード以外の受光素子を用いるものであってもよい。
【００１８】
なお、送信装置１０と受信装置２０との設置間直線距離は、約１．５ｍ〜約１０ｍであることを設置の条件としている。
【００１９】
また、データ発光部１３から発光される指向性の狭いデータ光ａの指向角は約１．２°であり、データ光受光部２１の受光スポット径は、送信装置１０と受信装置２０との設置間直線距離を約２ｍとした場合は約４ｃｍをカバーする範囲、同様に設置間直線距離を約１０ｍとした場合は約２０ｃｍをカバーする範囲である。また、パイロット光発光部１５から発光されるパイロット光ｂの指向角は、送信装置１０及び受信装置２０の設置面に対して水平方向に約３０°且つ垂直方向に約６０°である。そして、パイロット光受光部２４はパイロット光ｂの指向角の範囲内において受光可能な指向角を有するものである。
【００２０】
以上の構成による光無線伝送装置１において、受信装置２０に搭載される主要光学部品の配置の例について図２の受信側光学部品配置図を参照して説明する。同図は、データ光受光部２１及びパイロット光受光部２４が基板２００上に搭載された状態を基板の上面方向から見た図である。各受光部で受光された光信号に基づくデータは基板２００にコネクタ接続されたデータ線２０１を介して制御部２３等に供給されるようになっている。
【００２１】
同図が示すように、データ光受光部２１及びパイロット光受光部２４の各光軸は、実装上同一方向（同図においては上面方向）を向くように配置されると共に、データ光受光部２１及びパイロット光受光部２４の配置距離は、物理的に可能な限り近接して配置されるものである。例えば、各部品の基板２００への実装上の問題を考慮し、同図に示したようにデータ光受光部２１及びパイロット光受光部２４の各部品の中心点間距離Ｌ１を１８ｍｍ、各部品間距離Ｄ１を８ｍｍとしてもよい。
【００２２】
次に、受信装置２０の構成部である光軸ずれ補正部２５の概略構成例を図３を併せ用いて説明する。同図において、光軸ずれ補正部２５は、パイロット光受光部２４を構成する４つの受光素子（ＰＤ１〜ＰＤ４）毎に、各受光素子で受光されたパイロット光ｂの受光状態に応じて得られる検出電圧をデジタルデータ（前記状態値）に変換して制御部２３に送出する機能を有すると共に、各受光素子それぞれの受光レベルを補正する機能を有するものである。
【００２３】
光軸ずれ補正部２５は、制御部２３の制御によってパイロット光受光部２４の４つの受光素子の中から少なくとも１つを選択するためのＰＤ切換部３１と、パイロット光ｂを受光したパイロット光受光部２４において、ＰＤ切換部３１によって選択された少なくとも１つの受光素子の検出光に応じて変調周波数の３０ＭＨｚに同調して発生させた検出電圧を印加して増幅させるための増幅部３２と、増幅部３２で増幅された検出電圧を後述するＤ／Ａ変換部３６から供給される制御電圧に応じてレベル調整するための電圧制御アッテネータ部３３と、電圧制御アッテネータ部３３から供給されたレベル調整後の検出電圧に基づいて直流電圧を生成するためのレベル検出部３４と、レベル検出部３４から供給された直流電圧をデジタルデータに変換するためのＡ／Ｄ変換部３５と、制御部２３における後述する所定の処理に基づき供給される制御電圧値を電圧制御アッテネータ３３の制御電圧に変換するためのＤ／Ａ変換部３６と、パイロット光受光部２４の４つの受光素子毎に光軸ずれ補正調整後の制御電圧値を記憶するためのメモリ部３７とを具備している。なお、メモリ部３７はフラッシュメモリやＥＥＰＲＯＭ等の再書き込み可能な不揮発性メモリであるとする。
【００２４】
ここで、上記説明した制御部２３、パイロット光受光部２４、ＰＤ切換部３１、及び増幅部３２についてより具体的な回路例を図４に示す。同図において、パイロット光受光部２４を構成する受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４の各アノード側にはＰＤ切換部３１を構成するトランジスタスイッチがそれぞれ接続され、各スイッチの入力部は制御部２３に接続される。そして、各受光素子のカソード側は共通接続されてコイル４１及びコンデンサ４２の並列回路を介して直流電源に接続されている。制御部２３の制御によって１つの受光素子が選択、例えば受光素子ＰＤ１のみＯＮで受光素子ＰＤ２〜４は全てＯＦＦにされた場合、光検出された受光素子ＰＤ１に流れる電流をＩとし、コイル４１及びコンデンサ４２全体のインピーダンスをＺとすると、受光素子ＰＤ１にはＺ×Ｉの電圧が発生する。そして、この発生電圧Ｚ×Ｉはカップリングコンデンサを介して増幅部３２に供給される。なお、このインピーダンスＺは共振特性を有するため、３０ＭＨｚで強度変調されたパイロット光ｂを効率よく受信できるようコイル４１及びコンデンサ４２の各定数を設定しておくことが望ましい。
【００２５】
次に、受信装置２０の製造時やメンテナンス時等において行われる、データ光受光部２１及びパイロット光受光部２４の光軸ずれを補正するための光軸ずれ補正方法を実施する光軸ずれ補正調整システムの例を示すブロック図を図１に示す。同図の光軸ずれ補正調整システム５において、受信装置２０は被調整対象装置であり、設置面平面に対して水平方向に回動（パン）可能であると共に、設置面平面に対して垂直方向に回動（チルト）可能な調整台５２に載置固定されている。そして、受信装置２０のデータ光受光部２１及びパイロット光受光部２４に対向する位置であってデータ光受光部２１から約３ｍ〜約１０ｍ以内の位置に、固定周波数で強度変調された基準パイロット光ｃを発光する基準光発光装置５１が設置されている。そして、受信装置２０及び調整台５２にはこれらを制御するための調整装置５３が制御線を介して接続されている。
【００２６】
基準光発光装置５１から発光される基準パイロット光ｃの指向角は、例えば約３０°であり、その固定周波数は受信装置２０が実際に組み合わされて使用される送信装置が発光するパイロット光と同一の固定周波数であることが望ましい。本実施形態例においては、前述したとおり３０ＭＨｚの固定周波数とする。
【００２７】
調整装置５３は、受信装置２０及び調整台５２をそれぞれ制御するための制御ソフトウェアを有しており、調整装置５３がこの制御ソフトウェアを実行することにより、光軸ずれ補正調整システム５全体は統制されて以下に説明する光軸ずれ補正調整が実行される。これにおいて、調整装置５３は一般的なパーソナルコンピュータを用いて実現することができ、受信装置２０や調整台５２との接続は、例えばシリアル通信線やパラレル通信線等の通信線を用いることができる。
【００２８】
そして、調整台５２は、調整装置５３の制御によってパン方向又はチルト方向に回動するために、不図示のステッピングモータによって各方向に回転駆動されるよう構成をなすものである。本実施形態例においては、各方向につき１ステップあたり約０．３°の回転を１００ステップ行い得るものとし、１ステップの動作時間は約１００ｍＳであるとする。
【００２９】
次に、光軸ずれ補正装置５によって受信装置２０のデータ光受光部２１及びパイロット光受光部２４の光軸ずれを補正する光軸ずれ補正方法の手順の例について、図６及び図７のフローチャートを併せ用いて説明する。本実施形態例においては、光軸ずれ補正調整を２段階に分けて行うものとする。
【００３０】
まず、第１の調整の例を図６のフローチャートを参照しながら説明する。なお、光軸ずれ補正調整の開始に際し、受信装置２０、基準光発光装置５１、調整台５２、及び調整装置５３それぞれは電源が供給されて稼動状態にあるものとする。そして、基準光発光装置５１は、操作者の操作又は生産設備等のソフトウェア制御によって基準パイロット光ｃを発光し始めているものとする。まず最初に、調整装置５３は、第１の調整を開始するために調整装置５３に内蔵された制御ソフトウェアを起動し、制御線を介したコマンド通信によって受信装置２０及び調整台５２の制御を開始する（ステップＳ６１）。そして、受信装置２０及び調整台５２は、調整装置５３からの初期化コマンドを受信して初期設定等の初期化処理を行う（ステップＳ６２）。
【００３１】
調整装置５３は、初期化コマンドの発行に続けて調整台５２の回動制御を開始する（ステップＳ６３）。調整台５２の回動方向はパン方向及びチルト方向があるが、本実施形態例では、最初にパン方向に１０ステップづつ回動させ、次に１０ステップ分チルト方向に回動させた後、前回のパンとは逆方向に１０ステップづつ回動させるといった回動制御を繰り返し行うことによって計１００回の回動制御で全方位を粗くセンスし、この全方位のセンスの中で最も受信感度の高い方位部分について、更に細かい例えば１ステップづつのパン方向及びチルト方向のセンスを行って最大受信感度のポイントを判定するといった回動制御を行うものとする。
【００３２】
受信装置２０は、初期化処理が完了した後、基準光発光装置５１から到来する基準パイロット光ｃをデータ光受光部２１で受光し（ステップＳ６４）、受信部２２で得られた受光レベル値を制御部２３を介して調整装置５３に送信する（ステップＳ６５）。そして、調整装置５３は、受光レベル値を受信して内蔵するメモリ等に一時記憶させる（ステップＳ６６）。
【００３３】
調整装置５３は、受信装置２０から供給された受光レベル値が最大になるまで調整台５２のパン方向及びチルト方向の回動制御を上述したようにしてそれぞれ行い（ステップＳ６７）、両方向において受光レベル値が最大となる位置が判定されたときに、調整台５２に対して回動を停止させるよう回動停止コマンドを発行する（ステップＳ６８）。そして、回動停止コマンドを受信した調整台５２は回動動作を停止する。
【００３４】
次に、調整装置５３は、受信装置２０に対してデータ光受光部２１での受光を停止するよう受光停止コマンドを発行する（ステップＳ６９）。そして、受信装置２０は受光停止コマンドを受信したときにデータ光受光部２１での受光動作を停止させる（ステップＳ７０）。
【００３５】
以上により、第１の調整は終了する。この調整によって、調整台５２に載置固定された受信装置２０のデータ光受光部２１は、基準光発光装置５１から発光される基準パイロット光ｃを最も感度良く受光する状態となる。
【００３６】
次に、第２の調整の例を図７のフローチャートを参照しながら説明する。受信装置２０は、第２の調整を実行するための補正制御ソフトウェアを制御部２３に有している。第２の調整を開始するにあたり、制御部２３は補正制御ソフトウェアを起動しているものとして以下説明する。まず、制御部２３は、光軸ずれ補正部２５のＰＤ切換部３１に対して、パイロット光受光部２４を構成する４つの受光素子（ＰＤ１〜ＰＤ４）の内いずれか１つを選択するようにＰＤ切換信号を出力する（ステップＳ７１）。これにおいて、ＰＤ切換部３１が選択する受光素子の選択切換順番は、本実施形態例においてはＰＤ１→ＰＤ２→ＰＤ３→ＰＤ４の順番であるとするが、ＰＤ１及びＰＤ２を同時に選択→ＰＤ２及びＰＤ３を同時に選択→ＰＤ３及びＰＤ４を同時に選択→ＰＤ４及びＰＤ１を同時に選択というように隣り合った２つの受光素子を同時に選択する等、選択切換順番は受光素子の物理的な配列に応じて適宜決められるものであってよい。
【００３７】
パイロット光受光部２４は、ＰＤ切換部３１で選択された１つの受光素子を用いて基準光発光装置５１から発光されている基準パイロット光ｃを受光する（ステップＳ７２）。そして、受光された検出光に応じて発生した検出電圧を増幅部３２で増幅し、電圧制御アッテネータ部３３を介してレベル検出部３４で直流電圧を検出し、Ａ／Ｄ変換部３５で直流電圧をデジタルレベル値に変換して制御部２３に出力し、制御部２３はこのデジタルレベル値を現在選択されている受光素子と対応付けて制御部２３に内蔵するメモリ等に一時記憶させる（ステップＳ７３）。
【００３８】
制御部２３は、受光素子ＰＤ１〜ＰＤ４それぞれについて切り換えながら、基準パイロット光ｃの検出光に応じた検出電圧に基づくデジタルレベル値を上記の如くそれぞれ一時記憶させる（ステップＳ７４）。
【００３９】
次に、制御部２３は、一時記憶された４つのデジタルレベル値についてそれぞれの比率を計算する（ステップＳ７５）。本実施形態例においては、４つのデジタルレベル値の最小値に対する４つの値の差分値を０以上の値として算出して比率を求めるものとする。もちろん、この方法に限らず一時記憶された４つのデジタルレベル値そのものの比率を求める等、別の算出方法を用いてもよい。
【００４０】
ここで、パイロット光受光部２４に基準パイロット光ｃが照射された状態を、２次元に配置された４つの受光素子の入射上面から見た例を図８に示す。同図（ａ）は、基準パイロット光ｃはパイロット光受光部２４に照射されているものの、その受光スポット８１がＰＤ１側にずれている状態を示したものである。データ光受光部２１が基準パイロット光ｃを最大感度で受光する状態においてパイロット光受光部２４の受光スポットがこのようにずれているということは、各受光部の光軸は同一方向を向いていないことを示している。このように４つの受光素子間で受光状態に偏りがある場合、受光面積の広い受光素子ほど検出電圧が高くなることとなり、４つのデジタルレベル値の比率は大きいものとなる。
【００４１】
一方、同図（ｂ）は、基準パイロット光ｃがパイロット光受光部２４に受光スポット８２として照射され、４つの受光素子それぞれに偏りなく照射されている状態を示したものである。このような状態は、両受光部の光軸は同一方向を向き、ずれが生じていないことを示すものである。このように４つの受光素子間で受光状態に偏りが少ない場合、４つのデジタルレベル値の比率は小さいものとなる。
【００４２】
次に制御部２３は、ステップＳ７５で求めた４つの比率の値それぞれについて予め制御部２３に設定された閾値と比較し、４つの比率の値全てについて閾値以下である場合はステップＳ８１に進み、１つでも閾値を越えるものがある場合は、ステップＳ７７に進む（ステップＳ７６）。
【００４３】
ステップＳ７６において１つでも閾値を越えるものがあると判定された場合、制御部２３は、閾値を越えるものに該当する１つの受光素子を選択し、この受光素子で検出される光に応じて発生する検出電圧を電圧制御アッテネータ部３３で減少させるための電圧制御値をデジタルレベル値に基づいて算出し、Ｄ／Ａ変換部３６で直流の制御電圧に変換して電圧制御アッテネータ部３３に供給する（ステップＳ７７）。そして、制御部２３は、ＰＤ切換部３１に対して前記選択された１つの受光素子に切換えるためのＰＤ切換信号を出力する（ステップＳ７８）。
【００４４】
そして、パイロット光受光部２４は、ＰＤ切換部３１で選択された１つの受光素子を用いて基準パイロット光ｃを受光し（ステップＳ７９）、この受光された検出光に応じて発生した検出電圧を増幅部３２で増幅し、ステップＳ７７で設定された制御電圧によってアッテネートされた電圧制御アッテネータ部３３を介してレベル検出部３４で直流電圧を検出し、Ａ／Ｄ変換部３５で直流電圧をデジタルレベル値に変換して制御部２３に出力し、制御部２３は、このデジタルレベル値を選択されている受光素子と対応付けてメモリ等に一時記憶する（ステップＳ８０）。このようにして、ステップＳ７５〜Ｓ８０の処理は４つの比率の値全てが閾値以下となるまで繰り返される。
【００４５】
一方、ステップＳ７６において４つの比率の値全てが閾値以下であると判定された場合、制御部２３は、４つの受光素子毎の電圧制御アッテネータ部３３の制御電圧値をそれぞれのデジタルレベル値に基づいて計算し、各受光素子に対応付けてメモリ部３７に記憶させる（ステップＳ８１）。
【００４６】
以上のようにしてメモリ部３７に４つの受光素子の制御電圧値を記憶させておき、制御部２３がＰＤ切換部３１に対して１つの受光素子を選択した際に、その受光素子に対応した制御電圧値をメモリ部３７から読み出して電圧制御アッテネータ部３３に設定するようにすれば、レベル検出部３４に供給される検出電圧値は全体として差分が少なくなるように調整された状態となる。
【００４７】
以上説明したように、第１の調整による基準光発光装置５１から発光される基準パイロット光ｃをデータ光受光部２１が最大感度で受光する状態において、第２の調整によるパイロット光受光部２４の各受光素子の光検出に応じた検出電圧の補正を行ったことで、データ光受光部２１及びパイロット光受光部２４の光軸ずれは補正され、両受光部の光軸は等価的に同一方向を向くものとみなすことができる。
【００４８】
よって、本実施形態例による光軸ずれ補正方法によれば、従来行っていたようなパイロット光受光部の向きを微調整するための精密な調整機構を設ける必要がないため、この調整機構を設けるためのコスト及び部品搭載空間を削減することができ、コスト低減や装置の小型化に寄与することができる。
【００４９】
また、光軸ずれ補正の調整工程を調整装置５３が有する制御ソフトウェア及び受信装置２０が有する補正制御ソフトウェアによって自動化することが可能であるため、受信装置２０の製造時における調整工程を効率化することが容易となり、工数削減に大きく寄与することができる。
【００５０】
なお、本実施形態例においては、基準光発光装置５１は調整装置５３によって制御されず独立して動作するものとして説明したが、基準光発光装置５１と調整装置５３とを通信線を介して接続し、調整装置５３の制御ソフトウェアの実行によって基準光発光装置５１を制御するように構成してもよいものである。
【００５１】
また、第２の調整においては、補正制御ソフトウェアを受信装置２０の制御部２３が有するものとして説明したが、第１の調整と同様に調整装置５３が受信装置２０を制御して第２の調整を行うように構成してもよい。
【００５２】
＜第２の実施形態例＞
第２の実施形態例は、第１の実施形態例における基準光発光装置５１を別実施形態とした点、及び第１の調整を別実施形態とした点が異なる点である。よって、本実施形態例においては、第１の実施形態例から異なる点についてのみ説明する。なお、本実施形態例を説明するにあたり、第１の実施形態例と同一の構成要素を用いるものについては同一の番号を付与することとしその説明は省略する。
【００５３】
まず、受信装置２０の製造時やメンテナンス時等において行われる、データ光受光部２１及びパイロット光受光部２４の光軸ずれを補正するための光軸ずれ補正方法を実施する光軸ずれ補正調整システムの第２の実施形態例を示すブロック図を図９に示す。同図の光軸ずれ補正調整システム９において、受信装置２０は被調整対象装置であり、設置面平面に対して水平方向に回動（パン）可能な調整台９２に載置固定されている。そして、受信装置２０のデータ光受光部２１及びパイロット光受光部２４に対向する位置であってデータ光受光部２１から約３ｍ〜約１０ｍ以内の位置に基準光発光装置９１を設置する。そして、受信装置２０、調整台９２、及び基準光発光装置９１には、これらを制御するための調整装置９３が制御線を介して接続されている。
【００５４】
基準光発光装置９１は、Ｎ個（Ｎは複数）のパイロット光発光部ＬＤ−１〜ＬＤ−Ｎを各光軸が同一方向を向くように、且つ隣接するパイロット光発光部が受信装置２０から見て等角度間隔となるよう後述する所定の間隔をもって一直線状に配置した発光部アレー１０１と、発光部アレー１０１のパイロット光発光部ＬＤ−１〜ＬＤ−Ｎの発光をそれぞれ制御するための制御部１０２とを具備している。そして、この基準光発光装置９１は、設置面平面に対して垂直方向に一直線状であって一番上部から設置面方向にパイロット光発光部ＬＤ−１〜ＬＤＮが並ぶように発光部アレー１０１を向けて配置される。
【００５５】
発光部アレー１０１のパイロット光発光部ＬＤ−１〜ＬＤ−Ｎそれぞれから発光される基準パイロット光ｄは固定周波数で強度変調された赤外光線であり、その指向角は例えば約３０°である。その固定周波数は受信装置２０が実際に組み合わされて使用される送信装置が発光するパイロット光と同一の固定周波数であることが望ましいため、本実施形態例においては３０ＭＨｚの固定周波数とする。
【００５６】
発光部アレー１０１に配置されるパイロット光発光部ＬＤ−１〜ＬＤ−Ｎの配置間隔は図１０により求めることができる。すなわち、同図において設置面平面に対して垂直方向に直線状に配置した発光部アレー１０１と受信装置２０のデータ光受光部２１とを距離Ｌをもって対向設置し、データ光受光部２１の光軸が発光部アレー１０１の直線軸と垂直に交わる点１１０におけるパイロット光発光部を０番目とし、データ光受光部２１から発光部アレー１０１を見こむ角度が各パイロット光発光部ＬＤ−１〜ＬＤ−Ｎにおいて同一角度αになるように各パイロット光発光部の間隔を設定する場合において、Ｋ−１番目とＫ番目のパイロット光発光部の配置間隔Ｄ［Ｋ−（Ｋ−１）］は次のようになる。
【００５７】
（数１）
Ｄ［Ｋ−（Ｋ−１）］＝Ｌ×（ｔａｎ（Ｋ×α）−ｔａｎ（（Ｋ−１）×α））
【００５８】
よって、数１に基づき配置間隔を算出して発行部アレー１０１を構成すれば、配置間隔は発光部アレー１０１の中央部において最も広く、両端に向かう程狭くなる。
【００５９】
調整装置９３は、受信装置２０、基準光発光装置９１、及び調整台９２をそれぞれ制御するための制御ソフトウェアを有しており、調整装置９３がこの制御ソフトウェアを実行することにより、光軸ずれ補正調整システム９全体は統制されて以下に説明する光軸ずれ補正調整が実行される。これにおいて、調整装置９３は一般的なパーソナルコンピュータを用いて実現することができ、受信装置２０、基準光発光装置９１、及び調整台９２との接続は、例えばシリアル通信線やパラレル通信線等の通信線を用いることができる。
【００６０】
そして、調整台９２は、調整装置９３の制御によってパン方向に回動するために、不図示のステッピングモータによって回転駆動されるよう構成をなすものである。本実施形態例においては、１ステップあたり約０．３°の回転を１００ステップ行い得るものとし、１ステップの動作時間は約１００ｍＳであるとする。
【００６１】
次に、光軸ずれ補正装置９によって受信装置２０のデータ光受光部２１及びパイロット光受光部２４の光軸ずれを補正する光軸ずれ補正方法の手順の例について、図１１のフローチャートを併せ用いて説明する。本実施形態例においても、第１の実施形態例と同様に光軸ずれ補正調整を２段階に分けて行うものである。
【００６２】
第１の調整の例を図１１のフローチャートを参照しながら説明する。なお、光軸ずれ補正調整の開始に際し、受信装置２０、基準光発光装置９１、調整台９２、及び調整装置９３それぞれは電源が供給されて稼動状態にあるものとする。まず最初に、調整装置９３は、第１の調整を開始するために調整装置９３に内蔵された制御ソフトウェアを起動し、制御線を介したコマンド通信によって受信装置２０、基準光発光装置９１、及び調整台９２の制御を開始する（ステップＳ９１）。そして、受信装置２０及び調整台９２は調整装置９３からの初期化コマンドを受信して初期設定等の初期化処理を行い（ステップＳ９２）、基準光発光装置９１の制御部１０２は発光部アレー１０１の全てのパイロット光発光部ＬＤ−１〜ＬＤ−Ｎを発光させる（ステップＳ９３）。
【００６３】
調整装置９３は、初期化コマンドの発行に続けて調整台９２の回動制御を開始する（ステップＳ９４）。調整台９２は、パン方向を例えば１０ステップづつ回動させて計１０回の回動制御で粗くセンスし、この中で最も受信感度の高い部分について、更に細かい例えば１ステップづつのパン方向のセンスを行って最大受信感度のポイントを判定するといった回動制御を行うものとする。
【００６４】
受信装置２０は、初期化処理が完了した後、基準光発光装置９１から到来する基準パイロット光ｄをデータ光受光部２１で受光し（ステップＳ９５）、受信部２２で得られた受光レベル値を制御部２３を介して調整装置９３に送信する（ステップＳ９６）。そして、調整装置９３は、受光レベル値を受信して内蔵するメモリ等に一時記憶させる（ステップＳ９７）。
【００６５】
調整装置９３は、受信装置２０から供給された受光レベル値が最大になるまで調整台９２のパン方向の回動制御を行い（ステップＳ９８）、受光レベル値が最大となる位置が判定されたときに、調整台９２に対して回動を停止させるよう回動停止コマンドを発行する（ステップＳ９９）。そして、回動停止コマンドを受信した調整台９２は回動動作を停止する。この状態において、データ光受光部２１の光軸は調整台９２のパン方向において基準光発光装置９１から発光される基準パイロット光ｄを最も感度良く受光する位置となる。
【００６６】
次に、調整装置９３は、基準光発光装置９１に対して発光部アレー１０１のパイロット光発光部ＬＤ−１からＬＤ−Ｎに向けて１つづつを発光させるように、１つのパイロット光発光部を指定した発光部指定コマンドを発行する（ステップＳ１００）。そして、基準光発光装置９１は、発光部指定コマンドを制御部１０２で受信し、この発光部指定コマンドにて指定された１つのパイロット光発光部から基準パイロット光ｄを発光させる（ステップＳ１０１）。
【００６７】
受信装置２０は、基準光発光装置９１から到来する基準パイロット光ｄをデータ光受光部２１で受光し（ステップＳ１０２）、受信部２２で得られた受光レベル値を制御部２３を介して調整装置９３に送信する（ステップＳ１０３）。そして、調整装置９３は、供給された受光レベル値を受信して内蔵するメモリ等に一時記憶させる（ステップＳ１０４）。
【００６８】
調整装置９３は、受信装置２０から供給された受光レベル値が最大になるまで基準光発光装置９１の発光部アレー１０１のパイロット光発光部の順次発光制御を行い（ステップＳ１０５）、受光レベルの最大値が判定された段階で基準光発光装置９１に対して順次発光を停止するよう発光停止コマンドを発行する（ステップＳ１０６）。そして、発光停止コマンドを受信した基準光発光手段９１は順次発光動作を停止させる（ステップＳ１０７）。
【００６９】
次に、調整装置９３は、受信装置２０に対してデータ光受光部２１での受光を停止するよう受光停止コマンドを発行する（ステップＳ１０８）。そして、受信装置２０は受光停止コマンドを受信したときにデータ光受光部２１での受光動作を停止させる（ステップＳ１０９）。
【００７０】
以上により、第１の調整は終了する。この調整によって、調整台９２に載置固定された受信装置２０のデータ光受光部２１は、ステップＳ１０７で発光部アレー１０１の切換動作を停止した状態における基準光発光装置９１から発光された基準パイロット光ｄを最も感度良く受光する状態となる。
【００７１】
第２の調整は、第１の実施形態例で説明した第２の調整と同じ調整方法によって光軸ずれの補正調整を行うことができるので説明を省略する。
【００７２】
以上によれば、第１の調整による基準光発光装置９１から発光される基準パイロット光ｄをデータ光受光部２１が最大感度で受光する状態において、第２の調整によるパイロット光受光部２４の各受光素子の光検出に応じた検出電圧の補正を行ったことで、データ光受光部２１及びパイロット光受光部２４の光軸ずれは補正され、両受光部の光軸は等価的に同一方向を向くものとみなすことができる。
【００７３】
よって、本実施形態例による光軸ずれ補正方法によれば、従来行っていたようなパイロット光受光部の向きを微調整するための精密な調整機構を設ける必要がないため、この調整機構を設けるためのコスト及び部品搭載空間を削減することができ、コスト低減や装置の小型化に寄与することができる。
【００７４】
また、光軸ずれ補正の調整工程を調整装置５３が有する制御ソフトウェア及び受信装置２０が有する補正制御ソフトウェアによって自動化することが可能であるため、受信装置２０の製造時における調整工程を効率化することが容易となり、工数削減に大きく寄与することができる。
【００７５】
さらに、第１の調整においては、調整台９２の回動方向をパン方向のみとするため、第１の実施形態に比べて更に調整時間の短縮化を図ることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
以上により、本発明に係る光軸ずれ補正方法は、光無線送信装置及び光無線受信装置の対向設置のための高精度な光軸調整が必要な光無線データ伝送システムにおいて、データ光受光部の光軸と対向設置調整用のガイド光受光部の光軸との合わせ込み、又はデータ光発光部の光軸とガイド光発光部の光軸と合わせ込みの調整に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明に係る光軸ずれ補正方法の第１の実施形態を適用した光軸ずれ補正調整システムの概略構成を示したブロック図である。
【図２】受信装置２０に搭載される主要光学部品の配置の例を示した図である。
【図３】光軸ずれ補正部２５の概略構成例を示したブロック図である。
【図４】制御部２３、パイロット光受光部２４、ＰＤ切換部３１、及び増幅部３２についてより具体的な回路例である。
【図５】本発明に係る光軸ずれ補正方法の第１の実施形態を適用して光軸ずれ補正の調整を行い得る受信装置を用いた光無線伝送装置全体の基本構成例を示したブロック図である。
【図６】第１の実施形態例における、光軸ずれ補正調整の第１の調整の処理動作を示したフローチャートである。
【図７】第１の実施形態例における、光軸ずれ補正調整の第２の調整の処理動作を示したフローチャートである。
【図８】パイロット光受光部２４に基準パイロット光ｃが照射された状態を、２次元に配置された４つの受光素子の入射上面から見た例を示した図である。
【図９】本発明に係る光軸ずれ補正方法の第２の実施形態を適用した光軸ずれ補正調整システムの概略構成を示したブロック図である。
【図１０】第２の実施形態例における、発光部アレー１０１に配置されるパイロット光発光部ＬＤ−１〜ＬＤ−Ｎの配置間隔を示した図である。
【図１１】第２の実施形態例における、光軸ずれ補正調整の第１の調整の処理動作を示したフローチャートである。
【符号の説明】
【００７８】
５  光軸ずれ補正調整システム
２０  受信装置
２１  データ光受光部
２２  受信部
２３  制御部
２４  パイロット光受光部
２５  光軸ずれ補正部
５１  基準光発光装置
５２  調整台
５３  調整装置
ｃ  基準パイロット光
【図１】
2006148398.tif 000003
【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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