(57)【要約】【課題】本発明の課題は、移動端末と固定局との間の光軸の粗調整を行うアライメント初期化を効率的に実現し、光のリンクを効率よく確立することを可能にする光空間通信システムの光軸アライメント初期化装置を提供することにある。【解決手段】本発明は、送信装置１１にＬＤによるレーザー光を反射する可動式反射鏡１２を備え、受信装置１３に、レーザー光をビームスプリッター１５，１６へ導く可動式反射鏡１４と、ビームスプリッター１５，１６により分岐したレーザー光の照射位置を検知するＰＳＤと、ビームスプリッター１５，１６による分岐光を受光するＰＤを備え、受信装置１３にビーム入射角センサ１９を設置し、ＰＳＤが可動式反射鏡１４を介してレーザー光を捕らえることの可能な探索領域をビーム入射角センサ１９が捕らえた入射光線に沿って移動させることにより送信装置１１からのレーザー光を受信装置１３のＰＳＤに導くものである。【選択図】図１
2006340280.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信装置に、送信用レーザー光源によるレーザー光の発射方向（パン・チルト角）が調整可能なように２自由度の送信用可動式反射鏡を備え、受信装置に、送信装置から到達したレーザー光の向きを調整し直列に配置された２つのビームスプリッターへ導く２自由度の受信用可動式反射鏡と、最初のビームスプリッターにより２分した一方の分岐光を次のビームスプリッターによりさらに２分したレーザー光それぞれの照射位置を検知する２つのＰＳＤ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｓｅｎｓｉｎｇ  Ｄｅｖｉｃｅ）と、最初のビームスプリッターによるもう１つの分岐光を受光する受信用ＰＤ（Ｐｈｏｔｏ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）とを備え、空間中にレーザー光を伝播させて通信を行う光空間通信システムにおいて、
受信装置にビーム入射角検出器を設置し、前記ビーム入射角検出器と前記受信用可動式反射鏡の両方をカバーするように送信装置からのレーザー光を前記送信用可動式反射鏡により高速スキャンさせたときに、前記２つのＰＳＤが前記受信用可動式反射鏡を介してレーザー光を捕らえることの可能な探索領域を前記ビーム入射角検出器が捕らえた入射光線に沿って移動させることにより送信装置からのレーザー光を受信装置のＰＳＤに導くことを特徴とする光空間通信システムの光軸アライメント初期化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空間中にレーザー光を伝播させて通信を行う光空間通信システムにおいて、移動を伴う端末が固定局との光のリンクを確立し光軸の自動調整を行いながら光通信を行う前の光軸の粗調整を行うアライメント初期化を効率的に実現できる光空間通信システムの光軸アライメント初期化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばビル−ビル間光空間通信のような通常の光空間通信では２つの送受信機を固定的に対向配置し風や振動などによる微小な軸ズレの影響を補正するメカニズムが採用されている。一方、端末の移動を伴う光空間通信では広範囲な相対位置変化に伴う軸ズレに対応する光軸調整機構が不可欠となる（例えば、非特許文献１参照。）。この場合、移動端末の任意の初期状態において固定局との光のリンクを確立し光軸調整モードに入るためには光軸を粗調整するアライメントの初期化が必要となる。拡散光やビーム径を拡大した場合に比べビーム径を絞った場合の光空間通信は秘匿性や耐クロストーク特性に優れるがアライメントの初期化は容易ではなく、試行錯誤に頼ったり長時間の調整パラメータの探索が必要になるといった問題が生じてくる。
【０００３】
【非特許文献１】Koichi Yoshida,Tatsuro Yano,and Takeshi Tsujimura:“Automatic Optical Axis Alignment for Active Free Space Optics”,SICE Annual Conference in Sapporo,August4-6,2004,Hokkaido Institute of Tecnology,Japan,p.2035-2040
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、上記従来技術の課題を克服し、通信可能な任意の初期状態にある移動端末と固定局との間の光軸の粗調整を行うアライメント初期化を効率的に実現し、光のリンクを効率よく確立することを可能にする光空間通信システムの光軸アライメント初期化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために本発明の光空間通信システムの光軸アライメント初期化装置は、送信装置に、送信用レーザー光源によるレーザー光の発射方向（パン・チルト角）が調整可能なように２自由度の送信用可動式反射鏡を備え、受信装置に、送信装置から到達したレーザー光の向きを調整し直列に配置された２つのビームスプリッターへ導く２自由度の受信用可動式反射鏡と、最初のビームスプリッターにより２分した一方の分岐光を次のビームスプリッターによりさらに２分したレーザー光それぞれの照射位置を検知する２つのＰＳＤ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｓｅｎｓｉｎｇ  Ｄｅｖｉｃｅ）と、最初のビームスプリッターによるもう１つの分岐光を受光する受信用ＰＤ（Ｐｈｏｔｏ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）とを備え、空間中にレーザー光を伝播させて通信を行う光空間通信システムにおいて、受信装置にビーム入射角検出器を設置し、前記ビーム入射角検出器と前記受信用可動式反射鏡の両方をカバーするように送信装置からのレーザー光を前記送信用可動式反射鏡により高速スキャンさせたときに、前記２つのＰＳＤが前記受信用可動式反射鏡を介してレーザー光を捕らえることの可能な探索領域を前記ビーム入射角検出器が捕らえた入射光線に沿って移動させることにより送信装置からのレーザー光を受信装置のＰＳＤに導くことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の光空間通信システムの光軸アライメント初期化装置によれば、移動を伴う光空間通信システムにおいて任意の初期位置にある移動端末と固定局との光のリンクを確立して光空間通信を開始するための光軸の粗調整を行うアライメント初期化を効率的に実現できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下図面を参照して本発明の実施の形態例を詳細に説明する。
図１は本発明の実施形態例に係る光空間通信システムの光軸アライメント初期化装置を示す構成説明図である。送信装置１１にはレーザー光Ｌを発射する送信用レーザー光源例えばレーザーダイオードＬＤが設けられ、前記レーザーダイオードＬＤから発射されたレーザー光Ｌの光路にはレーザー光Ｌの発射方向（パン・チルト角）が調整可能なように２自由度の送信用可動式反射鏡である２自由度可動式反射鏡１２が設けられる。一方、受信装置１３には送信装置１１から到達したレーザー光Ｌの向きを調整する２自由度の受信用可動式反射鏡である２自由度可動式反射鏡１４が設けられ、前記２自由度可動式反射鏡１４で反射されたレーザー光Ｌの光路には直列に配置された２つのビームスプリッター１５，１６が設けられる。前記２つのビームスプリッター１５，１６にはそれぞれ対応してプリズム斜面１７，１８が設けられる。前記２自由度可動式反射鏡１４で反射されたレーザー光Ｌを最初のビームスプリッター１５により２分した一方の分岐光を次のビームスプリッター１６によりさらに２分したレーザー光Ｌそれぞれの照射位置にはレーザー光Ｌそれぞれの照射位置を検知する２つのＰＳＤ１，ＰＳＤ２が設けられる。前記２自由度可動式反射鏡１４で反射されたレーザー光Ｌを最初のビームスプリッター１５により２分したもう１つの分岐光を受光する位置には受信用ＰＤが設けられる。受信装置には送信装置１１から到達したレーザー光Ｌのビーム入射角を検出するビーム入射角センサ１９が設置される。前記ビーム入射角センサ１９は、ビーム入射角センサ１９と２自由度可動式反射鏡１４の両方をカバーするように送信装置１１からのレーザー光Ｌを２自由度可動式反射鏡１２により高速スキャンさせたときに、２つのＰＳＤ１，ＰＳＤ２が２自由度可動式反射鏡１４を介してレーザー光Ｌを捕らえることの可能な探索領域をビーム入射角センサ１９が捕らえた入射光線に沿って移動させることにより送信装置１１からのレーザー光Ｌを受信装置１３のＰＳＤ１，ＰＳＤ２に導くものである。
【０００８】
すなわち、送信装置１１では送信用ＬＤから発射されるレーザー光Ｌを２自由度可動式反射鏡１２で反射させ受信装置１３側へ送出する。受信装置１３では到達光を２自由度可動式反射鏡１４で反射させて２つのビームスプリッター１５，１６へ導いている。最初のビームスプリッター１５で２分された光の一方を受信用ＰＤで受光し、もう一方はさらに２分されビームスポット検出用の２つのＰＳＤ１，ＰＳＤ２に到達する。また、送信装置１１と受信装置１３間はそれぞれ対応して設けられた制御部２０，２１を用いて通常の電波無線や赤外線などによる無線ＬＡＮにより互いの情報を交換できるようになっている。
【０００９】
非特許文献１で示されているように受信装置１３への入射光とＰＤ光学系の間の関係はプリズム斜面１８に対するＰＳＤ２の鏡像をＰＳＤ２′とするとＰＳＤ１とＰＳＤ２′上のレーザービームスポットの位置によってパラメトライズされる。光軸調整はＰＤ光学系の光軸に対応して定義される２つのＰＳＤ１，ＰＳＤ２上の基準点からのズレを２自由度可動式反射鏡１４へフィードバックすることにより行われるが、通信可能な任意の相対位置にある送信装置１１と受信装置１３間で光のリンクを確立するには先ず送信装置１１からのレーザー光Ｌを受信装置１３のＰＳＤ１，ＰＳＤ２が受光可能な探索範囲へと導く必要がある。
【００１０】
図２は本発明の実施形態例に係る受信装置がレーザー光を捕らえることのできる探索範囲を示す説明図である。すなわち、受信装置１３の２つのＰＳＤ１，ＰＳＤ２が２自由度可動式反射鏡１４を介して受光できるレーザー入射光の範囲を示しており、図２のＡは２つのビームスプリッター１５，１６のプリズム斜面１７，１８が直線に見える方向から見た図、図２のＢは図２のＡと直交する矢印方向からＰＳＤ２′を見た場合の様子を示す図である。図２のＢ中の楕円が２自由度可動式反射鏡１４を示し、図２のＢ中の円がＰＳＤ１，ＰＳＤ２の受光範囲（レーザー光ビームスポットの検出範囲）を示すとき、ＰＳＤ１，ＰＳＤ２の探索範囲は２自由度可動式反射鏡１４の楕円を窓とみなしてＰＳＤ１，ＰＳＤ２検出範囲の円が捕らえることのできる光線の集合として定義され、図２のＡ中の斜線部分で表されている。
【００１１】
前記光軸アライメントの初期化は次のような手順で実行できる。
［１］送信装置１１から発射されるレーザー光Ｌを受信装置１３の２自由度可動式反射鏡１４とビーム入射角センサ１９を同時に包含できるような適当なパン・チルト角の範囲内でラスタスキャンさせる。送信装置１１を直接人手で操作できないときは送信装置１１側にカメラ等を設置し無線ＬＡＮを介して遠隔操縦する。
［２］受信装置１３のビーム入射角センサ１９で捕らえた角度情報からレーザー光発射点候補の集合としての直線を受信装置１３の基準座標系において定義する。
［３］ＰＳＤ１，ＰＳＤ２の探索範囲の中心線が前記［２］の直線上を通過するように２自由度可動式反射鏡１４を調整し、その交点をＰＳＤ１，ＰＳＤ２によってレーザー光Ｌが検出されるまで移動させる。
【００１２】
図３は本発明の実施形態例に係る探索範囲の移動による光軸アライメントの初期化を示す説明図である。すなわち、ＰＳＤ１，ＰＳＤ２の探索範囲は一定の広がりを持つため探索範囲を移動していくとある時点において前記［２］で定義された直線をその範囲に含むことになり、原理的にはその時点までの間にレーザー光Ｌが探索範囲へ誘導され光軸アライメントの初期化が完了することになる。
【００１３】
なお、本発明は、上記実施形態例そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態例に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態例に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態例に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態例に係る光空間通信システムの光軸アライメント初期化装置を示す構成説明図である。
【図２】本発明の実施形態例に係る受信装置がレーザー光を捕らえることのできる探索範囲を示す説明図である。
【図３】本発明の実施形態例に係る探索範囲の移動による光軸アライメントの初期化を示す説明図である。
【符号の説明】
【００１５】
１１…送信装置、１２…２自由度可動式反射鏡、１３…受信装置、１４…２自由度可動式反射鏡、１５，１６…ビームスプリッター、１７，１８…プリズム斜面、１９…ビーム入射角センサ、２０，２１…制御部、ＬＤ…レーザーダイオード、ＰＤ…フォトディテクタ、ＰＳＤ１，ＰＳＤ２…ポジションセンシングデバイス、Ｌ…レーザー光。
【図１】
2006340280.tif 000003
【図２】
2006340280.tif 000004
【図３】
2006340280.tif 000005