(57)【要約】【課題】光無線送信装置と光無線受信装置の相対的な角度がずれた場合にも、光無線受信装置で受信するレーザ光の位置が受光素子からずれないようにするとともに、光無線送信装置の構成を簡単にすることを目的とする。【解決手段】本発明の光無線伝送装置は、光無線送信装置と光無線受信装置とにより構成される。光無線送信装置は、光無線受信装置からの制御データ信号を受信し、この制御データに応じて第１の光信号の出力ビームの送出方向の偏向を行い、前記光無線受信装置は、第１の受光素子の周囲に複数配置した第２の受光素子の出力に応じて、第１の受光素子に入射する第１の光信号の光ビームの位置に関する誤差信号を生成し、この誤差信号を前記制御データ信号として前記光無線送信装置に送出するものである。【選択図】図１
2004080254.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光無線送信装置から光無線受信装置へ光信号を伝送する光無線伝送装置において、
前記光無線送信装置は、
入力データ信号で変調された第１の光信号を出力する第１の発光素子と、この第１の発光素子から出力された第１の光信号の出力ビームの送出方向を偏向する光偏向器と、前記光無線受信装置からのデータ信号を受信する受信部と、この受信部が受信したデータ信号に応じて前記光偏向器の駆動信号を生成する第１の信号演算部とを具備し、
前記光無線受信装置は、
前記光無線送信装置からの第１の光信号を受信する第１の受光素子と、この第１の受光素子の周囲に複数配置し、前記第１の光信号を受信する複数の第２の受光素子と、これら複数の第２の受光素子の出力が導入され、前記複数の第２の受光素子の受光電力のそれぞれの差に応じて、前記光無線受信装置に入射する前記第１の光信号の光ビームの位置に関する誤差信号を生成する第２の信号演算部と、この第２の信号演算部から出力される前記誤差信号を前記データ信号として前記光無線送信装置に送出する送出部とを具備することを特徴とする光無線伝送装置。
【請求項２】
前記データ信号は第２の光信号に重畳され、前記受信部は前記無線受信装置からの前記第２の光信号を受信する第３の受光素子であり、前記送出部は前記データ信号を光信号に変換する第２の発光素子であることを特徴とする請求項１記載の光無線伝送装置。
【請求項３】
前記第２の光信号の出力ビームの広がりは、前記第１の光信号の出力ビームの広がりより大きいことを特徴とする請求項２記載の光無線伝送装置。
【請求項４】
前記第２の信号演算部は、前記データ信号が定期的に受信できないときに、前記第１の発光素子の出力を停止することを特徴とする請求項１の記載の光無線伝送装置。
【請求項５】
前記データ信号は無線信号に重畳され、前記受信部は前記無線受信装置からの前記無線信号を受信する無線受信機であり、前記送出部は前記データ信号を前記無線信号に重畳して送信する無線送信機であることを特徴とする請求項１記載の光無線伝送装置。
【請求項６】
前記入力信号はパラレル信号であり、前記第１の発光素子は前記パラレル信号に対応して複数設けることにより複数の第１の光信号を発生され、前記第１の受光素子は前記複数の第１の光信号に対応して複数設けることを特徴とする請求項１記載の光無線伝送装置。
【請求項７】
前記光無線受信機は、前記第１の受光素子に前記第１の光信号を絞り込み偏向する第２の光偏向器と、前記第１の受光素子の受光レベルが最大となるように前記第２の光偏向器の駆動信号を生成する第３の信号演算部をさらに具備することを特徴とする請求項１記載の光無線伝送装置。
【請求項８】
光無線送信装置から光無線受信装置へ光信号を伝送する光無線伝送装置における前記光無線送信装置と前記光無線受信装置間のリンクの確立方法において、
前記光無線送信装置から出力する前記光信号のビームを掃引するステップと、
前記掃引した光ビームを受信した光無線受信装置では前記光無線送信装置に向けて前記光信号の出力ビームの掃引の停止命令を行うデータ信号を送出するステップと、
光無線受信装置では前記光無線送信装置からの前記光信号の出力ビームの照射位置のずれに応じ、前記データ信号により、前記光無線送信装置に向けて、前記光信号の出力ビームの照射位置の補正量を定期的に知らせるステップと、
前記光無線送信装置では光無線受信装置からの信号中に重畳された補正量にしたがって前記光信号の出力ビームを偏向するステップと、
前記光無線送信装置では前記光無線受信装置から定期的に送信されるデータ信号が途絶えたときに、前記光信号の出力ビームを停止するステップとを含むことを特徴とする光無線伝送装置におけるリンクの確立方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光無線送信装置から出力されるレーザ光を自由空間に送出し、光無線受信装置により受光するとともに、光無線送信装置のレーザ光の方向を調整する光無線伝送装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光無線伝送方式は、一般的なＲＦ（高周波）の無線と異なり、無線免許が不要であるということのみならず、１００Ｍｂ／ｓから数Ｇｂ／ｓまでの高速データを無線で伝送できるという利点により、一般的に用いられるようになってきている。ＲＦ無線伝送方式では、見通し以外の伝送が可能である反面、干渉のため、同一空間において、同一の周波数を用いて伝送することは不可能である。しかし、光無線伝送方式はレーザ光の指向性が強いため、見通しのみの伝送に限られるが、同一空間で、同一の波長を用いても干渉の問題が少ないという特徴を有している。
【０００３】
しかしながら、レーザ光の指向性を強めると、光無線受信装置にレーザ光を適切に照射することが困難となる。この課題を解決するため、従来、レーザ光の制御手法が発明されてきた。特に、送信装置が出力するレーザ光の制御を目的として、受信装置側から広がり角度の大きい光を送信装置に向けて出力する形態の制御手法は、光送受信装置の設置の自由度が大きく注目すべき技術である。
【０００４】
これについては例えば、特許文献１の「空間光伝送装置およびレーザ光偏向器」に示されている。この特許文献１の空間光伝送装置は、送信装置から受信装置へ光伝送するものであり、送信装置は、高速データ信号で変調された第１の発光素子と、第１の発光素子の出力ビームを絞り込むと同時に偏向するレーザ光偏向器と、受信装置からの制御用レーザ光を集光する第２のレンズと、第２のレンズにより絞り込んだ光の位置を特定する電荷結合素子から構成されている。上記のレーザ光偏向器は、第１の発光素子の出力光を絞り込む第２のレンズと、第２のレンズを光軸と直行する面方向に動かすアクチュエータから構成されるものとする。また、受信装置は、送信装置の第１の発光素子からのレーザ光を受信する受光素子と、制御用ビームを出力する第２の発光素子から構成される。
【０００５】
受信装置から出力される制御用レーザ光の広がり角を送信装置から出力されるレーザ光の広がり角に比較し、十分広くしておく。送信装置では、受信装置から出力される制御用ビームを第２のレンズで電荷結合素子上に集光させる。これにより電荷結合素子によりビームの位置を電気的に読むことができ、この情報に応じて、レーザ光偏向器を制御する。その結果、送信装置から出力するレーザ光を、受信装置の受光素子に正確に照射できることになる。
【０００６】
特許文献１に示す従来の装置において、送信装置と受信装置の間の設置角度が変わった場合に誤差が生じてしまう。そのため、送信装置と受信装置は、互いに平行する面上に常に存在する必要がある。互いの設置面が変わる毎に、電荷結合素子上の光スポットの位置と、レーザ光の偏向度の関係を見直す必要がある。
【０００７】
例えば、受信装置自体が右回りに数十度回転した場合を考える。受信装置の第２の発光素子から出力するレーザ光の中心位置は、送信装置の上方に移動する。しかし、送信装置の電荷結合素子に結ぶスポットに変化がないため、送信装置から出力されるレーザ光も何ら変化はない。しかしながら、受信装置が右回りに回転しているため、送信装置から出たレーザ光は、正確に受信装置の受光素子に到達できない。したがって、送信装置と受信装置の設置角度が変わった場合、送信装置の電荷結合素子上のビームスポット位置とレーザ光偏向器の制御信号との関係を見直す必要がある。
【０００８】
さらに、送信装置には、電荷結合素子上のスポット位置とレーザ光偏向器の制御を関連付ける表が必要なために演算機能など付加的な機能が要求される。そのため、送信装置側の構成が複雑であるとともに、消費電力が大きいという課題があった。
【０００９】
【特許文献１】
特開平８−１８１６５４号公報（第４頁−第５頁、第１図）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、送信装置と受信装置の角度が運用中にずれても、送信装置からのビームを自動的に調整可能であるとともに、送信装置の構成が簡単で、消費電力が小さい光無線伝送装置を提供し、また、送信装置から受信装置へのレーザ光の照射の際に、レーザ光を人間が直視するのを避けて人間の目に安全な装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の光無線送信装置から光無線受信装置へ光信号を伝送する光無線伝送装置では、前記光無線送信装置は、入力データ信号で変調された第１の光信号を出力する第１の発光素子と、この第１の発光素子から出力された第１の光信号の出力ビームの送出方向を偏向する光偏向器と、前記光無線受信装置からのデータ信号を受信する受信部と、この受信部が受信したデータ信号に応じて前記光偏向器の駆動信号を生成する第１の信号演算部とを具備し、前記光無線受信装置は、前記光無線送信装置からの第１の光信号を受信する第１の受光素子と、この第１の受光素子の周囲に複数配置し、前記第１の光信号を受信する複数の第２の受光素子と、これら複数の第２の受光素子の出力が導入され、前記複数の第２の受光素子の受光電力のそれぞれの差に応じて、前記光無線受信装置に入射する前記第１の光信号の光ビームの位置に関する誤差信号を生成する第２の信号演算部と、この第２の信号演算部から出力される前記誤差信号を前記データ信号として前記光無線送信装置に送出する送出部とを具備することを特徴とするものである。
【００１２】
または、前記データ信号は第２の光信号に重畳され、前記受信部は前記無線受信装置からの前記第２の光信号を受信する第３の受光素子であり、前記送出部は前記データ信号を光信号に変換する第２の発光素子であることを特徴とするものである。
【００１３】
または、前記第２の光信号の出力ビームの広がりは、前記第１の光信号の出力ビームの広がりより大きいことを特徴とするものである。
【００１４】
または、前記第２の信号演算部は、前記データ信号が定期的に受信できないときに、前記第１の発光素子の出力を停止することを特徴とするものである。
【００１５】
または、前記データ信号は無線信号に重畳され、前記受信部は前記無線受信装置からの前記無線信号を受信する無線受信機であり、前記送出部は前記データ信号を前記無線信号に重畳して送信する無線送信機であることを特徴とするものである。
【００１６】
または、前記入力信号はパラレル信号であり、前記第１の発光素子は前記パラレル信号に対応して複数設けることにより複数の第１の光信号を発生され、前記第１の受光素子は前記複数の第１の光信号に対応して複数設けることを特徴とするものである。
【００１７】
または、前記光無線受信機は、前記第１の受光素子に前記第１の光信号を絞り込み偏向する第２の光偏向器と、前記第１の受光素子の受光レベルが最大となるように前記第２の光偏向器の駆動信号を生成する第３の信号演算部をさらに具備することを特徴とするものである。
【００１８】
または、本発明の無線送信装置から光無線受信装置へ光信号を伝送する光無線伝送装置における前記光無線送信装置と前記光無線受信装置間のリンクの確立方法では、前記光無線送信装置から出力する前記光信号のビームを掃引するステップと、前記掃引した光ビームを受信した光無線受信装置では前記光無線送信装置に向けて前記光信号の出力ビームの掃引の停止命令を行うデータ信号を送出するステップと、光無線受信装置では前記光無線送信装置からの前記光信号の出力ビームの照射位置のずれに応じ、前記データ信号により、前記光無線送信装置に向けて、前記光信号の出力ビームの照射位置の補正量を定期的に知らせるステップと、前記光無線送信装置では光無線受信装置からのデータ信号中に重畳された補正量にしたがって前記光信号の出力ビームを偏向するステップと、前記光無線送信装置では前記光無線受信装置から定期的に送信されるデータ信号が途絶えたときに、前記光信号の出力ビームを停止するステップとを含むことを特徴とするものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係る光無線伝送装置であり、光による高速データ信号を送信する光無線送信装置１００と光無線送信装置１００からの光信号を受信する光無線受信装置２００で構成される。
【００２０】
光無線送信装置１００は、例えば、表示装置デジタルインタフェース（図示せず）を介してパーソナルコンピュータ（ＰＣ）１１０が接続され、光無線受信装置２００は液晶プロジェクタやフラットパネル表示装置等の表示装置１２０が接続され、パーソナルコンピュータ１１０の出力が光無線伝送装置を介して、表示装置１２０へ伝送し、表示装置１２０でその内容が表示される。
【００２１】
光無線送信装置１００は、パーソナルコンピュータ１１０の信号が入力され、この入力に応じたレーザ光を出光する第１の発光素子１０１、このレーザ光の光路を変える光偏向器１０２、光無線受信装置２００からの後述する制御信号を重畳された光信号を受光する第３の受光素子１０３、さらに、第３の受光素子の出力が供給され、第１の発光素子１０１及び光偏向器１０２に制御信号を供給する第１の信号演算部１０４で構成される。
【００２２】
また、光無線受信装置２００は、光無線送信装置１００からのレーザ光を受光し、表示装置１２０にパーソナルコンピュータ１１０からの信号を供給する第１の受光素子２０１、この第１の受光素子の周囲に配置され、光無線送信装置１００からのレーザ光を受光する複数の第２の受光素子２０２、複数の第２の受光素子２０２からの出力信号が供給され、この出力信号から第１の受光素子に入射するレーザ光の受光位置を検知し、光無線送信装置１００のレーザ光の光路を制御する制御信号を導出する第２の信号演算部２０３、第２の信号演算部２０３からの制御信号を光無線送信装置１００へ伝送するための第２の発光素子２０４で構成される。
【００２３】
つぎに、本発明の光無線伝送装置の原理を説明する。
【００２４】
パーソナルコンピュータ１１０からの出力を表示装置デジタルインタフェースでシリアル信号に変換した場合のデータ速度は、概略、数Ｇｂ／ｓとなる。数Ｇｂ／ｓの電気信号により、第１の発光素子１０１を直接強度変調する。例えば、第１の発光素子１０１は、波長８５０ｎｍの面発光レーザを用いる。波長８５０ｎｍの面発光レーザは、ギガビットＥｔｈｅｒｎｅｔ（Ｒ）インタフェースに採用されており、低コストで信頼性が高い。
【００２５】
第１の発光素子１０１から出力するレーザ光を光偏向器１０２により、細い平行ビームに変換し偏向する。偏向器１０２は、図示しないレンズとこのレンズを光軸と直交する面内で動かせる図示しないアクチュエータで構成することが可能である。また、光偏向器１０２は、レンズとマイクロミラーで構成することも可能である。マイクロミラーは、近年のマイクロエレクトロメカニカルシステムズ（ＭＥＭＳ）技術、すなわち、Ｓｉや石英を半導体プロセスにより加工することにより作ることができる。静電気力や電磁力を用いて微小ミラーを電気的に動かすことが可能である。
【００２６】
光無線送信装置１００から出力されたレーザ光は、光無線受信装置２００に到達する。光無線受信装置２００に到達したレーザ光は、第１の受光素子２０１及び第２の受光素子２０２で受光されている。第１の受光素子２０１と複数の第２の受光素子２０２は、例えば、図２のように第１の受光素子２０１の周りに４つの第２の受光素子（２０２ａ〜２０２ｄ）が配置されている。
【００２７】
４つの第２の受光素子（２０２ａ〜２０２ｄ）から得られた電気信号は、第２の信号演算部２０３に渡される。第２の信号演算部２０３では、図２に示す４つの第２の受光素子の中の第１の受光素子を中心に点対称に配置された第２の受光素子間の光電流差から、第１の受光素子に入射するレーザ光のビームのずれの方向を検出する。例えば、図２において、第２の受光素子２０２ａと第２の受光素子２０２ｃを比較し、第２の受光素子２０２ａの出力光電流が大きくなれば、受信レーザ光が第２の受光素子２０２ａ側にずれていることがわかり、第２の信号演算部２０３では第２の受光素子２０２ｃ側に光無線送信装置１００からのレーザ光の光路を変更するような制御信号を導出する。同様に、図２において、第２の受光素子２０２ｂと第２の受光素子２０２ｄを比較し、第２の受光素子２０２ｂの出力光電流が大きくなれば、受信レーザ光が第２の受光素子２０２ｂ側にずれていることがわかり、第２の信号演算部２０３では第２の受光素子２０２ｄ側に光無線送信装置１００からのレーザ光の光路を変更するような制御信号を導出する。
【００２８】
すなわち、第２の信号演算部２０３では複数の第２の受光素子２０２のそれぞれの光電流差を検出する。さらに、検出した光電流差に応じて、受信レーザ光の位置が適切となるように、光無線送信装置１００に命令するための制御コードを生成する。
【００２９】
第２の発光素子２０４は、生成した制御コードを含んだ制御信号を光信号に変換し、光無線送信装置１００に向けて送信する。ここで、この制御信号は光無線送信装置１００から光無線受信装置２００に送信される光信号より低速信号で良いため、第２の発光素子２０４は発光ダイオード（ＬＥＤ）とすることができる。また、第２の発光素子２０４のレーザ光の広がり角度を光無線送信装置１００から出力される高速データ信号の広がり角度より十分大きくすることができる。第２の発光素子２０４のビームの広がり角度を大きくすることにより、光無線送信装置１００および光無線受信装置２００の位置や角度に関する設置の自由度を大きくすることが可能となる。
【００３０】
光無線受信装置２００から出力された制御信号は、光無線送信装置１００の第３の受光素子１０３により受光され、電気信号に変換される。第１の信号演算部１０４は、電気信号に変換された制御信号から、制御コードを抽出する。抽出された制御コードに応じて、光偏向器１０２を制御する。その結果、光無線受信装置２００は、光無線送信装置１００から出力するレーザ光を常に適切に受信することが可能となる。
【００３１】
さらに、光無線受信装置２００は、光無線送信装置１００に対して、制御信号を定期的に送信する。光無線送信装置１００は、定期的に制御信号が着信しない場合は、光無線送信装置１００の第１の発光素子１０１の出力を停止する。
【００３２】
これは、例えば、光無線送信装置１００と光無線受信装置２００の間に、人間の顔面が近づいた場合に、目を保護することを目的とする。すなわち、光無線送信装置１００と光無線受信装置２００の間に人間が入った場合は、光無線受信装置２００から光無線送信装置１００への光信号が遮断され、光無線送信装置１００へ制御信号が着信しなくなる。制御信号が着信しなくなると第１の信号演算部１０４では第１の発光素子１０１の出光を停止する制御信号を第１の発光素子１０１へ供給し、これにより、レーザ光が停止して人間の目を保護することが可能となる。
【００３３】
第１の信号演算部１０４での機能を具体的に実現する手法に関して種々考えることができる。例えば、第１の信号演算部１０４にはウォッチドッグタイマーを設け、光無線送信装置１００において、定期的に受信する光無線送信装置２００からの制御信号により、ウォッチドッグタイマーをリセットする。制御信号が受信できない場合には、ウォッチドッグタイマーのリセットがかからず、第１の発光素子１０１の出力を遮断する。
【００３４】
つぎに、本発明の光無線伝送装置の動作を説明する。
【００３５】
上記、第１の実施の形態の説明においては、光無線送信装置１００から出たレーザ光は、光無線受信装置２００の第１の受光素子２０１を照射している状態から説明を開始した。しかし、一般的に、光無線送信装置１００は光無線受信装置２００に対してレーザ光を照射していない。そこで、始めに、光無線受信装置２００の構成要素である第２の信号演算部２０３は、未受信を示す制御コードを生成する。未受信を示す制御コードを含んだ制御信号を第２の発光素子２０４により光信号に変換し、光無線送信装置１００に送出する。未受信を示す制御コードを含んだ制御信号を受けた光無線送信装置１００は、第１の発光素子からレーザ光を出光し、光偏向器１０２により、光無線受信装置２００に対する出力レーザ光の掃引を開始する。
【００３６】
光無線送信装置１００から出力された掃引中のレーザ光を複数の第２の受光素子２０２で受信した時、光無線受信装置２００の構成要素である第２の信号演算部２０３は、掃引停止を示すコードを含んだ制御信号を生成する。掃引停止を示す制御コードを含んだ制御信号を第２の発光素子２０４により光信号に変換し、光無線送信装置１００に送出する。掃引停止を示す制御コードを含んだ制御信号を受けた光無線送信装置１００は、光偏向器１０２による出力レーザ光の掃引を停止する。
【００３７】
上記の状態は、光無線送信装置１００から出たレーザ光が、光無線受信装置２００の第１の受光素子２０１を照射している状態である。
【００３８】
さらに、図３に光無線送信装置１００、図４に光無線受信装置２００の状態遷移図を示した図を用いて詳細に説明する。
【００３９】
図３に示すように、光無線送信装置１００の状態は、アイドリング状態１、ビーム掃引状態２、定常状態３の３つに大別できる。電源投入時あるいは装置のリセット時には、光無線送信装置１００はアイドリング状態１となる。アイドリング状態１では、レーザ光は出力されない。光無線受信装置２００から「未受信」の制御信号を受けた場合にのみ、ビーム掃引状態２に移行する。
【００４０】
ビーム掃引状態２では、出力レーザ光を掃引するとともに、タイマーをリスタートする。ビーム掃引状態２で「未受信」の制御信号を受けるとタイマーがリセットされる。しかし、「未受信」の制御信号が入力されない場合は、タイムアウトでアイドリング状態に戻る。一方、ビーム掃引状態２において、「掃引停止」の制御信号を受信すると、定常状態３に移行する。
【００４１】
定常状態３では、タイマーをリスタートするとともに、偏向器１０２の制御を行う。この制御の方向は、光無線受信装置２００から入力する制御信号による。本制御信号は定期的に入力される。しかし、本制御信号が定期的に入力されない場合には、タイムアウトとなり、アイドリング状態１に遷移する。
【００４２】
光無線送信装置１００では、ビーム掃引状態２と定常状態３の２つの状態から、アイドリング状態１にタイムアウトで戻る。アイドリング状態１では、光偏向器１０２の状態をホールドする。再度ビーム掃引を開始する場合、ホールドした位置から掃引をスタートすると、短時間にリンク確立を行うことが可能となる。
【００４３】
また、図４に示すように光無線受信装置２００の状態は、アイドリング状態４、初期状態５、定常状態６の３つに大別される。電源投入時あるいは装置のリセット時には、光無線受信装置２００は、アイドリング状態４となる。アイドリング状態４では、定期的に、「未受信」を示す制御信号を出力する。第２の受光素子２０２で光が受信された場合、初期状態５に移行する。
【００４４】
初期状態５では、「掃引停止」を示す制御信号を出力する。この初期状態５では、第２の受光素子２０２において、光が受信されなくなった場合には、アイドリング状態４に戻る。初期状態５において、「掃引停止」を示す制御信号を出力した後、第２の受光素子２０２において光が受信できている場合、定常状態６に移行する。
【００４５】
定常状態６では、定期的に制御信号により、光無線送信装置１００に対してビームの方向を指示する。定常状態６において、第２の受光素子２０２で光が受信できなくなったときには、アイドリング状態４に遷移する。
【００４６】
本発明の第１の実施の形態によると、光無線送信装置１００と光無線受信装置２００の角度が運用中にずれても、光無線送信装置１００からのビームを自動的に調整可能である。すなわち、光無線受信装置２００では、複数の第２の受光素子２０２により、レーザ光のビームのずれを検出し、ずれを補正する制御コードを光無線送信装置１００に伝送する。さらに、光無線送信装置１００では、制御コードを受信し、制御コードにより光無線送信装置１００が送信するレーザ光の方向を補正する。
【００４７】
したがって、運用中に、振動などにより、光無線送信装置１００と光無線受信装置２００の間の角度がずれても光無線送信装置から出力するレーザ光を光無線受信装置の受光素子に正確に照射することができる。
【００４８】
また、光無線受信装置２００では、受信レーザ光のずれを検出し、適正なビームの位置からの補正方向を演算するため、光無線送信装置１００の構成が簡単となる。よって、光無線送信装置の構成が簡単で消費電力を小さくすることができる。さらに、稼働中の光無線送信装置１００を人間が覗き込むと、上述したように光無線送信装置１００は、レーザ光の送出を停止する。よって、人間の目に安全な装置を提供可能となる。
【００４９】
ここで、上記において、光無線送信装置１００の構成が簡単で消費電力が小さくなることが特徴であることを以下に説明する。本発明の第１の実施の形態においては、光無線送信装置１００と光無線受信装置２００が１対１で、高速データ信号を伝送することを中心に説明を行った。しかし、本実施形態はこれに限定されることはなく、複数の光無線送信装置１００と一つの光無線受信装置２００が存在し、マルチポイントトゥポイントの伝送の実施形態でも良い。マルチポイントトゥポイントの伝送形態においては、光無線送信装置１００において、制御信号が受信されない場合に、送信を停止する機能を活用する。
【００５０】
今、Ｎ個の光無線送信装置１００と１個の光無線受信装置２００がある形態を考える。当初、Ｎ個の光無線送信装置１００すべては、光無線受信装置２００からの制御信号を受信しないようにしておく。具体的には、第３の受光素子１０３の手前を遮っても良いし、第１の信号演算部１０４に対し、擬似的に、制御信号が受信されないようにしても良い。この状態において、Ｎ個すべての光無線送信装置１００から、レーザ光は出力されていない。また、光無線受信装置２００からは、掃引開始の制御コードを含んだ制御信号が送信されている。
【００５１】
次に、Ｎ個の光無線送信装置１００の中から、特定の１つのみ、光無線受信装置２００からの制御信号を受信可能とする。その結果、特定の１つの光無線送信装置１００は、光無線受信装置２００からの制御信号を受信し、レーザ光の掃引を開始する。その後、掃引したビームを補足した光無線受信装置２００は、掃引停止命令を光無線送信装置１００に送り、高速データ信号の伝送が可能となる。
【００５２】
以上のように、Ｎ個の光無線送信装置１００と１個の光無線受信装置２００の間で、デマンドアサインによる高速データ伝送が可能となる。このようなアプリケーションは、現在、複数のパーソナルコンピュータと１つの液晶プロジェクタとを、ケーブルを繋ぎ変えて、液晶プロジェクタの表示を切り替えるという複雑な作業から、ユーザを開放するものである。
（第２の実施の形態）
次に本発明の第２の実施の形態に係る光無線伝送装置について説明する。図５に光無線送信装置３００と光無線受信装置４００とからなる光無線伝送装置を示す。光無線送信装置３００は、例えば、表示装置デジタルインタフェース（図示せず）を介してパーソナルコンピュータ（ＰＣ）３１０が接続され、光無線受信装置４００は、液晶プロジェクタやフラットパネル表示装置等の表示装置３２０が接続され、パーソナルコンピュータ３１０の出力が光無線伝送装置を介して、表示装置３２０へ伝送し、表示装置３２０でその内容が表示される。
【００５３】
この第２の実施の形態は図１に示した第１の実施の形態と比較すると、光無線送信装置３００を構成する第１の発光素子３０１、第１の光偏向器３０２、第３の受光素子３０３及び第１の信号演算部３０４は、図１の光無線送信装置１００を構成する第１の発光素子１０１、光偏向器１０２、第３の受光素子１０３及び第１の信号演算部１０４と実質的に同一である。
【００５４】
また、光無線受信装置４００を構成する第２の受光素子４０２、第２の信号演算部４０３及び第２の発光素子４０４は、図１の光無線受信装置２００を構成する第２の受光素子２０２、第２の信号演算部２０３及び第２の発光素子２０４と実質的に同一である。したがって、ここでは、説明を省略する。
【００５５】
この第２の実施の形態では、第１の受光素子に入射するレーザ光の光路を変更する第２の光偏向器４０６及びこの第２の光偏向器４０６に制御信号を供給する第３の信号演算部４０５を設けたものであり、第１の受光素子４０１の出力信号を第３の信号演算部４０５に供給し、この信号に応じて第２の光偏向器４０６を制御して第１の受光素子４０１に入射するレーザ光の光路を変更するものである。
【００５６】
第３の信号演算部４０５では第１の受光素子４０１の受光電力が最大になるように第２の光偏向器を制御する。
【００５７】
ここで、第２の光偏向器４０６は、図示しないレンズと図示しないレンズを光軸と直交する面内で動かせるアクチュエータで構成してもよい。また、第２の光偏向器４０６は、レンズとマイクロミラーで構成してもよい。マイクロミラーは、近年のマイクロエレクトロメカニカルシステムズ（ＭＥＭＳ）技術、すなわち、Ｓｉや石英を半導体プロセスにより加工することにより作ることができる。静電気力や電磁力を用いて微小ミラーを電気的に動かすことが可能である。
【００５８】
次に、本発明の第２の実施の形態に係る光無線伝送装置を説明する。光無線受信装置４００を構成する複数の第２の受光素子４０２には、光無線送信装置３００からのレーザ光が受信できているものとする。図４に示す初期状態５から定常状態６になるのは、本発明の第１の実施の形態の説明と同一であるので、ここでは省略する。
【００５９】
本発明の第２の実施の形態においては、第１の受光素子４０１の手前に第２の光偏向器４０６を設置し、レーザ光を絞り込み、偏向するようにした。したがって、複数の第２の受光素子においてレーザ光を受光できているのにかかわらず、第１の受光装置４０１で完全に受光できていない場合がある。
【００６０】
ここで、例えば、第３の信号演算部４０５は、第２の光偏向器４０６に対してアクチュエータを用いてレーザ光を掃引する信号を出力する。その結果、第１の受光素子４０１において、光無線送信装置３００からのレーザ光が受光できるようになる。第３の信号演算部４０５では、第１の受光素子４０１の受光電力が最大になるように、いわゆる試行錯誤を繰り返し行う「山登り法」などのアルゴリズムにより、第２の光偏向器４０６を制御する。
【００６１】
この制御は、第１の受光素子４０１、第３の信号演算部４０５及び第２の光偏向器４０６の閉ループにより行われる。この制御ループは、光無線送信装置３００と光無線受信装置４００との間のレーザ光制御ループとは完全に独立である。したがって、第１の受光素子４０１、第３の信号演算部４０５及び第２の光偏向器４０６の制御により、光無線送信装置３００の出力ビームに影響を与えることはない。
【００６２】
第１の受光素子４０１、第３の信号演算部４０５、及び第２の光偏向器４０６の制御は、「山登り法」以外の手法も考えられる。例えば、第１の受光素子４０１を複数設置した状態を考える。第３の信号演算部４０５により、複数の第１の受光素子４０１間の受信光電流差を求め、その差が均等となるように、第２の光偏向器４０６を制御することが考えられる。
【００６３】
このように、上記実施の形態では運用中に、振動などにより、光無線送信装置１００と光無線受信装置２００の間の角度がずれても光無線送信装置から出力するレーザ光を光無線受信装置の第１の受光素子に正確に照射することができる。
【００６４】
なお、上記第２の実施の形態では第３の信号演算部４０５の出力により、第２の光偏向器４０６により第１の受光素子４０１に入力する光ビームを偏向して第１の受光素子４０１の受光電力が最大になるようにしているが、第１の受光素子４０１に入力する光ビームを偏向するのではなく、第１の受光素子４０１を光ビームと直交する面内で動かす変形例も考えられる。また、光無線受信装置４００全体を動かす変形例も考えられる。
【００６５】
また、上記第１乃至第２の実施の形態では光無線送信装置（１００，３００）を構成する第１の発光素子（１０１，３０１）及び光無線受信装置（２００，４００）を構成する第１の受光素子（２０１，４０１）が一つであるが、図６に示すように光無線送信装置３００では複数の第１の発光素子（３０１−１〜３０１−４）を設け、かつ、光無線受信装置４００では第１の受光素子（４０１−１〜４０１−４）を複数設ける。
【００６６】
これは、パーソナルコンピュータ３１０から光無線送信装置３００に供給される信号パラレル信号で送られ、それぞれの信号を直接強度変調して光無線受信装置４００に光無線伝送し、さらに、光無線受信装置４００ではパラレル信号として表示装置３２０に供給する場合がある。この場合においても、複数の第１の受光素子（４０１−１〜４０１−４）間の受光レベル差に応じて、第２の光偏向器４０６を制御することにより、複数のレーザ光を、対応した複数の第１の受光素子に絞り込むことが可能となる。この場合、第１の発光素子（３０１−１〜３０１−４）と第１の受光素子（４０１−１〜４０１−４）の数だけ、並列データ伝送が可能となる。図６では、４個の発光素子と受光素子を使用しているので、伝送容量を４倍に増加することが可能となる。
【００６７】
また、上記第１乃至第２の実施の形態では光無線受信装置から光無線送信装置へ制御信号を伝送するために、第２の発光素子と第３の受光素子により光伝送しているが、無線送信機及び無線受信機を用いて制御信号を無線伝送してもよい。
【００６８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、送信装置と受信装置の角度が運用中にずれても、送信装置からのビームを自動的に調整可能であり、光無線送信装置から出力するレーザ光を光無線受信装置の第１の受光素子に正確に照射することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る光無線伝送装置を示す図
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る第１の受光素子と第２の受光素子の関係を示す図
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る光無線送信装置の状態遷移を説明する図
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る光無線受信装置の状態遷移を説明する図
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る光無線伝送装置を示す図
【図６】本発明の他の実施の形態に係る光無線伝送装置を示す図
【符号の説明】
１００、３００・・・光無線送信装置
１０１、３０１・・・第１の発光素子
１０２・・・・・・・光偏向器
１０３、３０３・・・第３の受光素子
１０４、３０４・・・第１の信号演算部
２００、４００・・・光無線受信装置
２０１、４０１・・・第１の受光素子
２０２、２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ、２０２ｄ、４０２・・・第２の受光素子
２０３、４０３・・・第２の信号演算部
２０４、４０４・・・第２の発光素子
３０２・・・・・・・第１の光偏向器
４０５・・・・・・・第３の信号演算部
４０６・・・・・・・第２の光偏向器
【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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