(57)【要約】【課題】光無線を介して信号を伝送する光無線伝送装置において、装置の小型化を図ると共に、光軸合わせを高精度且つ高速に行うことを可能とし、屋内使用にも適したものとする。【解決手段】入射光の一部を反射し、残りを透過する２つの光制御素子３Ａ、３Ｂと、入射光の光軸に対する偏向角を制御可能な反射光学系４を組み合わせ、データ信号の光又はパイロット光を送信する発光部４１、相手装置からのパイロット光により位置情報信号を得る第２受光部３９、相手装置からのデータ信号の光を受信する第１受光部４０を配置して、第２受光部３９で得られた位置情報信号に基づいて反射光学系４の偏向角を制御することにより、相手装置からの受信光と自装置による送信光の光軸合わせを同軸で行う構成とした。【選択図】      図１
2004312417.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
データ信号により変調された光又は光軸調整用のパイロット光を出射する発光素子、前記発光素子から出射された光を平行光に近いビーム光に成形する第１光学素子、入射光の一部を反射し、残りを透過する第１、第２光制御素子、入射光を反射し且つ当該入射光の光軸に対する偏向角を制御するための駆動手段を有する反射光学系、相手装置から送信された光を集光する第２光学素子、前記第２光学素子で集光された光を受光する第１受光素子、前記相手装置から送信された光を集光する第３光学素子、前記第３光学素子で集光された光を受光する第２受光素子を有し、前記発光素子から出射された光は前記第１光学素子で平行光に近いビーム光に成形され、前記第１、第２光制御素子を透過し、前記反射光学系で所定方向へ反射されて前記相手装置に送信され、前記相手装置から入射した光は前記反射光学系で反射され、一部の光は前記第１光制御素子で反射された後、前記第２光学素子を経て前記第１受光素子で受光され、残りの光は前記第１光制御素子を透過し、前記第２光制御素子で反射された後、前記第３光学素子を経て前記第２受光素子で受光されるように構成された受発光部と、
前記第１受光素子で受光したパイロット光に基づいて前記反射光学系の偏向角を制御するための偏向角制御信号を演算し、当該偏向角制御信号に基づいて前記反射光学系の駆動手段を制御する偏向角制御信号供給部と、
を備え、前記第２受光素子において前記相手装置からの光をデータ信号として受光し、前記第１受光素子において受光した前記パイロット光に基づいて前記反射光学系の偏向角を制御することにより、前記発光素子から出射する光と前記相手装置から入射する光の光軸合わせを行うことを特徴とする光無線伝送装置。
【請求項２】
前記請求項１に記載の光無線伝送装置において、
前記受発光部は、前記発光素子から出射された光は前記第１光学素子で平行光に近いビーム光に成形され、前記第１、第２光制御素子を透過し、前記反射光学系で所定方向へ反射されて前記相手装置に送信され、前記相手装置から入射した光は前記反射光学系で反射され、一部の光は前記第１光制御素子で反射された後、前記第３光学素子を経て前記第２受光素子で受光され、残りの光は前記第１光制御素子を透過し、前記第２光制御素子で反射された後、前記第２光学素子を経て前記第１受光素子で受光されるように構成されたものであることを特徴とする光無線伝送装置。
【請求項３】
データ信号により変調された光又は光軸調整用のパイロット光を出射する発光素子、前記発光素子から出射された光を平行光に近いビーム光に成形する第１光学素子、入射光の一部を反射し、残りを透過する第１、第２光制御素子、入射光を反射し且つ当該入射光の光軸に対する偏向角を制御するための駆動手段を有する反射光学系、相手装置から送信された光を集光する第２光学素子、前記第２光学素子で集光された光を受光する第１受光素子、前記相手装置から送信された光を集光する第３光学素子、前記第３光学素子で集光された光を受光する第２受光素子を有し、前記発光素子から出射された光は前記第１光学素子で平行光に近いビーム光に成形され、前記第２光制御素子で反射された後、前記第１光制御素子を透過し、前記反射光学系で所定方向へ反射されて送信光として送信され、前記相手装置から入射した光は前記反射光学系で反射され、一部の光は前記第１光制御素子で反射された後、前記第２光学素子を経て前記第１受光素子で受光され、残りの光は前記第１、第２光制御素子を透過して、前記第３光学素子を経て前記第２受光素子で受光されるように構成された受発光部と、
前記第１受光素子で受光したパイロット光に基づいて前記反射光学系の偏向角を制御するための偏向角制御信号を演算し、当該偏向角制御信号に基づいて前記反射光学系の駆動手段を制御する偏向角制御信号供給部と、
を備え、前記第２受光素子において前記相手装置からの光をデータ信号として受光し、前記第１受光素子において受光した前記パイロット光に基づいて前記反射光学系の偏向角を制御することにより、前記発光素子から出射する光と前記相手装置から入射する光の光軸合わせを行うことを特徴とする光無線伝送装置。
【請求項４】
前記請求項３に記載の光無線伝送装置において、
前記受発光部は、前記発光素子から出射された光は前記第１光学素子で平行光に近いビーム光に成形され、前記第２光制御素子で反射された後、前記第１光制御素子を透過し、前記反射光学系で所定方向へ反射されて前記相手装置に送信され、前記相手装置から入射した光は前記反射光学系で反射され、一部の光は前記第１光制御素子で反射された後、前記第３光学素子を経て前記第２受光素子で受光され、残りの光は前記第１、第２光制御素子を透過し、前記第２光学素子を経て前記第１受光素子で受光されるように構成されたものであることを特徴とする光無線伝送装置。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の光無線伝送装置において、
前記第２光制御素子の反射面は、前記第１光制御素子を透過する光の面積よりも小さいことを特徴とする光無線伝送装置。
【請求項６】
データ信号により変調された光又は光軸調整用のパイロット光を出射する発光素子、前記発光素子から出射された光を平行光に近いビーム光に成形する第１光学素子、入射光の一部を反射し、残りを透過する第１、第２光制御素子、入射光を反射し且つ当該入射光の光軸に対する偏向角を制御するための駆動手段を有する反射光学系、相手装置から送信された光を集光する第２光学素子、前記第２光学素子で集光された光を受光する第１受光素子、前記相手装置から送信された光を集光する第３光学素子、前記第３光学素子で集光された光を受光する第２受光素子を有し、前記発光素子から出射された光は前記第１光学素子で平行光に近いビーム光に成形され、前記第１光制御素子で反射された後、前記反射光学系で所定方向へ反射されて前記相手装置に送信され、前記相手装置から入射した光は前記反射光学系で反射され、前記第１の制御素子を透過し、一部の光は前記第２光制御素子で反射された後、前記第２光学素子を経て前記第１受光素子で受光され、残りの光は前記第２光制御素子を透過して、前記第３光学素子を経て前記第２受光素子で受光されるように構成された受発光部と、
前記第１受光素子で受光したパイロット光に基づいて前記反射光学系の偏向角を制御するための偏向角制御信号を演算し、当該偏向角制御信号に基づいて前記反射光学系の駆動手段を制御する偏向角制御信号供給部と、
を備え、前記第２受光素子において前記相手装置からの光をデータ信号として受光し、前記第１受光素子で受光した前記パイロット光に基づいて前記反射光学系の偏向角を制御することにより、前記発光素子から出射する光と前記相手装置から入射する光の光軸合わせを行うことを特徴とする光無線伝送装置。
【請求項７】
前記請求項６に記載の光無線伝送装置において、
前記受発光部は、前記発光素子から出射された光は前記第１光学素子で平行光に近いビーム光に成形され、前記第１光制御素子で反射された後、前記反射光学系で所定方向へ反射されて前記相手装置に送信され、前記相手装置から入射した光は前記反射光学系で反射され、前記第１光制御素子を透過し、一部の光は前記第２光制御素子で反射された後、前記第３光学素子を経て前記第２受光素子で受光され、残りの光は前記第２光制御素子を透過し、前記第２光学素子を経て前記第１受光素子で受光されるように構成されたものであることを特徴とする光無線伝送装置。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の光無線伝送装置において、
前記第１光制御素子の反射面は、前記反射光学系で反射される光の面積よりも小さいことを特徴とする光無線伝送装置。
【請求項９】
前記請求項１乃至８のいずれか一項に記載の光無線伝送装置において、
前記第１受光素子は、多分割された受光素子により構成され、
前記偏向角制御信号供給部は、前記受光素子の各分割領域での受光量に基づいて前記反射光学系の移動方向と移動量を演算する演算手段と、前記演算手段で演算された移動方向と移動量に基づいて前記反射光学系の駆動手段を水平方向又は垂直方向に駆動して、前記発光素子から出射する光と前記相手装置から入射する光の光軸合わせを行う制御手段と、
を備えることを特徴とする光無線伝送装置。
【請求項１０】
前記請求項１乃至９のいずれか一項に記載の光無線伝送装置において、
前記受発光部の構成部材を同一基板上に一体に配置したことを特徴とする光無線伝送装置。
【請求項１１】
前記請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の光無線伝送装置の光軸調整方法において、
前記相手装置から入射する光を前記第１受光素子で受光し、当該第１受光素子を構成する前記各受光素子における受光量に基づいて前記反射光学系の移動方向と移動量を演算すると共に、当該移動方向と移動量に基づいて前記反射光学系の駆動手段を水平方向又は垂直方向に駆動することにより、前記発光素子から出射する光と前記相手装置から入射する光の光軸合わせを行うことを特徴とする光無線伝送装置の光軸調整方法。
【請求項１２】
前記請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の光無線伝送装置を第１、第２の光無線伝送装置として所定間隔で対向配置し、前記第１、第２の光無線伝送装置について前記請求項１１に記載の光無線伝送装置の光軸調整方法により光軸合わせを行った後、前記第１、第２の光無線伝送装置を用いて双方向通信を行うことを特徴とする光無線通信方法。
【請求項１３】
前記請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の光無線伝送装置を第１、第２の光無線伝送装置として所定間隔で対向配置した光無線伝送システムであって、
前記第１、第２の光無線伝送装置について前記請求項１１に記載の光無線伝送装置の光軸調整方法により光軸合わせを行った後、前記第１、第２の光無線伝送装置を用いて双方向通信を行うことを特徴とする光無線伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、データ信号等により変調された光を送信・受信することによりデータ伝送を行う光無線伝送装置、光無線伝送装置の光軸調整方法、光無線通信方法、及び光無線伝送システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、光無線を介して信号を伝送する場合、送信側の発光素子としてＬＥＤ（発光ダイオード）やレーザダイオードが用いられている。このうち、ＬＥＤにより信号を送信する装置では、指向性の広いＬＥＤ光のビーム径を集束レンズで絞らなければならないが、この絞りに限界があるために長距離を伝送するとビーム径が広がり、受信されるパワーが減少する。この様にビーム径が広がると、複数の装置をパラレルで用いた場合に干渉が発生するという問題点がある。
【０００３】
これを解決するため、例えば図２３に示すような屋内光無線伝送装置が提案されている。この光無線伝送装置では、一方の装置（親機２１）にデータ信号送信のための発光部２２とは別に発光手段２３を設け、この発光手段２３から光軸調整用のパイロット光２３Ａを送信し、他方の光無線伝送装置（子機２４）では、その光軸方向を変位させて受光装置２４Ａによりパイロット光２３Ａを受信し、このパイロット光２３Ａの受光レベルに基づいて光軸合わせを行うように構成されている。本装置は、ＬＥＤ光をパラボラリフレクタにより平行化してビーム径を絞るようにしたもので、指向性の狭いビーム光を受信する受光装置２４Ａをステッピングモータ等により回転させることにより、水平・垂直方向に走査して、２次元座標において最大の受光レベルが得られる点をサーチするという形態で具体化されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
一方、レーザダイオードを用いた屋外光無線伝送装置においては、ミラーとビームスプリッタによる光軸調整方法が採用されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特許第３０５９８７０号
【０００６】
【特許文献２】
特開平６−１５２５４１号
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記の屋内光無線伝送装置で光軸調整を行うには、受光素子、及びその光学系を含む受光装置と、発光素子及びその光学系を含む発光装置とを同時に回転させる必要があるため、屋内で使用するには装置が大型なものとなる。
【０００８】
また、より高速な伝送を行うためには、受信側で、相手装置からの送信光を高効率に受光する必要があり、送信光は指向角数度［ｄｅｇ］程度の非常に狭い指向角のビームにしなければならない。双方向通信を行う場合は、同一装置内に配置された発光装置と受光装置の光軸とを一致させる必要があるが、送信光の指向性が非常に狭い場合、本装置のように上下に配置された発光装置と受光装置の光軸合わせを高精度且つ高速に行うことは困難であった。
【０００９】
さらに、送信と受信の光軸とを一致させる光軸調整方法として、上記の屋外光無線伝送装置の調整方法が考えられるが、本装置は多数の光学素子が用いられた大規模なものであるために装置が大型なものとなり、また、ある程度光軸調整を行った後の微調整に用いられているため、相手装置をサーチ可能な範囲が数度程度と狭く、屋内の様々な場所に移動して使用される装置には適さないものとなっている。
【００１０】
本発明の目的は、装置の小型化を図ると共に、光軸合わせを高精度且つ高速に行うことが可能であり、屋内使用にも適した光無線伝送装置、光無線伝送装置の光軸調整方法、光無線通信方法、及び光無線伝送システムを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、データ信号により変調された光又は光軸調整用のパイロット光を出射する発光素子、前記発光素子から出射された光を平行光に近いビーム光に成形する第１光学素子、入射光の一部を反射し、残りを透過する第１、第２光制御素子、入射光を反射し且つ当該入射光の光軸に対する偏向角を制御するための駆動手段を有する反射光学系、相手装置から送信された光を集光する第２光学素子、前記第２光学素子で集光された光を受光する第１受光素子、前記相手装置から送信された光を集光する第３光学素子、前記第３光学素子で集光された光を受光する第２受光素子を有し、前記発光素子から出射された光は前記第１光学素子で平行光に近いビーム光に成形され、前記第１、第２光制御素子を透過し、前記反射光学系で所定方向へ反射されて前記相手装置に送信され、前記相手装置から入射した光は前記反射光学系で反射され、一部の光は前記第１光制御素子で反射された後、前記第２光学素子を経て前記第１受光素子で受光され、残りの光は前記第１光制御素子を透過し、前記第２光制御素子で反射された後、前記第３光学素子を経て前記第２受光素子で受光されるように構成された受発光部と、前記第１受光素子で受光したパイロット光に基づいて前記反射光学系の偏向角を制御するための偏向角制御信号を演算し、当該偏向角制御信号に基づいて前記反射光学系の駆動手段を制御する偏向角制御信号供給部とを備え、前記第２受光素子において前記相手装置からの光をデータ信号として受光し、前記第１受光素子において受光した前記パイロット光に基づいて前記反射光学系の偏向角を制御することにより、前記発光素子から出射する光と前記相手装置から入射する光の光軸合わせを行うことを特徴とする光無線伝送装置である。
【００１２】
請求項２の発明は、前記請求項１に記載の光無線伝送装置において、前記受発光部は、前記発光素子から出射された光は前記第１光学素子で平行光に近いビーム光に成形され、前記第１、第２光制御素子を透過し、前記反射光学系で所定方向へ反射されて前記相手装置に送信され、前記相手装置から入射した光は前記反射光学系で反射され、一部の光は前記第１光制御素子で反射された後、前記第３光学素子を経て前記第２受光素子で受光され、残りの光は前記第１光制御素子を透過し、前記第２光制御素子で反射された後、前記第２光学素子を経て前記第１受光素子で受光されるように構成されたものであることを特徴とする。
【００１３】
請求項３の発明は、データ信号により変調された光又は光軸調整用のパイロット光を出射する発光素子、前記発光素子から出射された光を平行光に近いビーム光に成形する第１光学素子、入射光の一部を反射し、残りを透過する第１、第２光制御素子、入射光を反射し且つ当該入射光の光軸に対する偏向角を制御するための駆動手段を有する反射光学系、相手装置から送信された光を集光する第２光学素子、前記第２光学素子で集光された光を受光する第１受光素子、前記相手装置から送信された光を集光する第３光学素子、前記第３光学素子で集光された光を受光する第２受光素子を有し、前記発光素子から出射された光は前記第１光学素子で平行光に近いビーム光に成形され、前記第２光制御素子で反射された後、前記第１光制御素子を透過し、前記反射光学系で所定方向へ反射されて送信光として送信され、前記相手装置から入射した光は前記反射光学系で反射され、一部の光は前記第１光制御素子で反射された後、前記第２光学素子を経て前記第１受光素子で受光され、残りの光は前記第１、第２光制御素子を透過して、前記第３光学素子を経て前記第２受光素子で受光されるように構成された受発光部と、前記第１受光素子で受光したパイロット光に基づいて前記反射光学系の偏向角を制御するための偏向角制御信号を演算し、当該偏向角制御信号に基づいて前記反射光学系の駆動手段を制御する偏向角制御信号供給部とを備え、前記第２受光素子において前記相手装置からの光をデータ信号として受光し、前記第１受光素子において受光した前記パイロット光に基づいて前記反射光学系の偏向角を制御することにより、前記発光素子から出射する光と前記相手装置から入射する光の光軸合わせを行うことを特徴とする光無線伝送装置である。
【００１４】
請求項４の発明は、前記請求項３に記載の光無線伝送装置において、前記受発光部は、前記発光素子から出射された光は前記第１光学素子で平行光に近いビーム光に成形され、前記第２光制御素子で反射された後、前記第１光制御素子を透過し、前記反射光学系で所定方向へ反射されて前記相手装置に送信され、前記相手装置から入射した光は前記反射光学系で反射され、一部の光は前記第１光制御素子で反射された後、前記第３光学素子を経て前記第２受光素子で受光され、残りの光は前記第１、第２光制御素子を透過し、前記第２光学素子を経て前記第１受光素子で受光されるように構成されたものであることを特徴とする。
【００１５】
請求項５の発明は、請求項３又は４に記載の光無線伝送装置において、前記第２光制御素子の反射面は、前記第１光制御素子を透過する光の面積よりも小さいことを特徴とする。
【００１６】
請求項６の発明は、データ信号により変調された光又は光軸調整用のパイロット光を出射する発光素子、前記発光素子から出射された光を平行光に近いビーム光に成形する第１光学素子、入射光の一部を反射し、残りを透過する第１、第２光制御素子、入射光を反射し且つ当該入射光の光軸に対する偏向角を制御するための駆動手段を有する反射光学系、相手装置から送信された光を集光する第２光学素子、前記第２光学素子で集光された光を受光する第１受光素子、前記相手装置から送信された光を集光する第３光学素子、前記第３光学素子で集光された光を受光する第２受光素子を有し、前記発光素子から出射された光は前記第１光学素子で平行光に近いビーム光に成形され、前記第１光制御素子で反射された後、前記反射光学系で所定方向へ反射されて前記相手装置に送信され、前記相手装置から入射した光は前記反射光学系で反射され、前記第１の制御素子を透過し、一部の光は前記第２光制御素子で反射された後、前記第２光学素子を経て前記第１受光素子で受光され、残りの光は前記第２光制御素子を透過して、前記第３光学素子を経て前記第２受光素子で受光されるように構成された受発光部と、前記第１受光素子で受光したパイロット光に基づいて前記反射光学系の偏向角を制御するための偏向角制御信号を演算し、当該偏向角制御信号に基づいて前記反射光学系の駆動手段を制御する偏向角制御信号供給部とを備え、前記第２受光素子において前記相手装置からの光をデータ信号として受光し、前記第１受光素子で受光した前記パイロット光に基づいて前記反射光学系の偏向角を制御することにより、前記発光素子から出射する光と前記相手装置から入射する光の光軸合わせを行うことを特徴とする光無線伝送装置である。
【００１７】
請求項７の発明は、前記請求項６に記載の光無線伝送装置において、前記受発光部は、前記発光素子から出射された光は前記第１光学素子で平行光に近いビーム光に成形され、前記第１光制御素子で反射された後、前記反射光学系で所定方向へ反射されて前記相手装置に送信され、前記相手装置から入射した光は前記反射光学系で反射され、前記第１光制御素子を透過し、一部の光は前記第２光制御素子で反射された後、前記第３光学素子を経て前記第２受光素子で受光され、残りの光は前記第２光制御素子を透過し、前記第２光学素子を経て前記第１受光素子で受光されるように構成されたものであることを特徴とする。
【００１８】
請求項８の発明は、請求項６又は７に記載の光無線伝送装置において、前記第１光制御素子の反射面は、前記反射光学系で反射される光の面積よりも小さいことを特徴とする。
【００１９】
請求項９の発明は、前記請求項１乃至８のいずれか一項に記載の光無線伝送装置において、前記第１受光素子は、多分割された受光素子により構成され、前記偏向角制御信号供給部は、前記受光素子の各分割領域での受光量に基づいて前記反射光学系の移動方向と移動量を演算する演算手段と、前記演算手段で演算された移動方向と移動量に基づいて前記反射光学系の駆動手段を水平方向又は垂直方向に駆動して、前記発光素子から出射する光と前記相手装置から入射する光の光軸合わせを行う制御手段とを備えることを特徴とする。
【００２０】
請求項１０の発明は、前記請求項１乃至９のいずれか一項に記載の光無線伝送装置において、前記受発光部の構成部材を同一基板上に一体に配置したことを特徴とする。
【００２１】
また、上記目的を達成するため、請求項１１の発明は、前記請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の光無線伝送装置の光軸調整方法において、前記相手装置から入射する光を前記第１受光素子で受光し、当該第１受光素子を構成する前記各受光素子における受光量に基づいて前記反射光学系の移動方向と移動量を演算すると共に、当該移動方向と移動量に基づいて前記反射光学系の駆動手段を水平方向又は垂直方向に駆動することにより、前記発光素子から出射する光と前記相手装置から入射する光の光軸合わせを行うことを特徴とする。
【００２２】
また、上記目的を達成するため、請求項１２の発明は、前記請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の光無線伝送装置を第１、第２の光無線伝送装置として所定間隔で対向配置し、前記第１、第２の光無線伝送装置について前記請求項１１に記載の光無線伝送装置の光軸調整方法により光軸合わせを行った後、前記第１、第２の光無線伝送装置を用いて双方向通信を行うことを特徴とする光無線通信方法である。
【００２３】
また、上記目的を達成するため、請求項１３の発明は、前記請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の光無線伝送装置を第１、第２の光無線伝送装置として所定間隔で対向配置した光無線伝送システムであって、前記第１、第２の光無線伝送装置について前記請求項１１に記載の光無線伝送装置の光軸調整方法により光軸合わせを行った後、前記第１、第２の光無線伝送装置を用いて双方向通信を行うことを特徴とする。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わる光無線伝送装置、光無線伝送装置の光軸調整方法、光無線通信方法、及び光無線伝送システムの実施の形態について説明する。
【００２５】
以下の説明においては、データ信号により変調された光又は光軸調整用のパイロット光を適宜に光という。このうち、データ信号により変調された光を適宜にデータ信号の光と表記する。また、相手装置へ送信する光を送信光、出射光又は出射する光といい、相手装置から受信する光を受信光、入射光又は入射する光という。さらに、光を発することを送信といい、受けることを受光又は受信という。
【００２６】
［実施の形態１］
まず図１を参照して、実施の形態１に係わる光無線伝送装置の構成について説明する。
【００２７】
図１は、実施の形態１に係わる光無線伝送装置の概略構成図である。
【００２８】
受発光部９は、データ信号により変調された光又はパイロット光を出射する発光素子１と、コリメータレンズなどのレンズ２と、入射光の一部を反射し、残りを透過する第１光制御素子３Ａ及び第２光制御素子３Ｂと、入射光を反射し且つ当該入射光の光軸に対する偏向角を制御する図示しない駆動手段を有する反射光学系４と、図示しない相手装置から送信されたパイロット光を集光するレンズ５と、このレンズ５で集光された光を受光するフォトダイオード（以下、適宜にＰＤという）などの第１受光素子６と、前記相手装置から送信されたデータ信号の光を集光するレンズ３７と、レンズ３７で集光された光を受光するフォトダイオードなどの第２受光素子３６とを備えている。
【００２９】
発光素子１とレンズ２は発光部４１を構成し、発光素子１からレンズ２を経て発せられた出射光が、第１光制御素子３Ａ及び第２光制御素子３Ｂを透過（一部は反射、以下同様）し、反射光学系４で反射されて送信光として送信されるように配置されている。また、レンズ５と第１受光素子６は第１受光部４０を構成し、相手装置から入射したパイロット光が反射光学系４で反射され、第１光制御素子３Ａで反射（一部は透過、以下同様）された後、レンズ５を経て第１受光素子６で受光されるように配置されている。さらに、レンズ３７と第２受光素子３６は第２受光部３９を構成し、相手装置から入射した光が反射光学系４で反射され、第１光制御素子３Ａを透過し、第２光制御素子３Ｂで反射（一部は透過、以下同様）された後、レンズ３７を経て第２受光素子３６でデータ信号として受光されるように配置されている。
【００３０】
上記構成において、発光部４１はデータ供給部７、外部インターフェース７Ａと接続されている。また、第１受光部４０は偏向角制御信号供給部８と接続され、第２受光部３９は受信信号処理部３８、外部インターフェース３８Ａと接続されている。
【００３１】
受発光部９では、外部インターフェース７Ａからデータ信号が供給されたデータ供給部７によって、データ信号に応じて強度変調された光が発光素子１から出射される。この光はレンズ２により平行光に近いビーム光に成形され、第２光制御素子３Ｂ、第１光制御素子３Ａを透過した後、反射光学系４で反射されて送信光として送信される。
【００３２】
また、同一構成の図示しない相手装置から送信されたパイロット光は、反射光学系４で反射されて第１光制御素子３Ａで反射された後、レンズ５で集光されて第１受光素子６で受光される。第１受光素子６では、受光した光が光−電気変換され、相手装置の位置情報信号として偏向角制御信号供給部８へ出力される。
【００３３】
さらに、同一構成の図示しない相手装置から送信されたデータ信号の光は、反射光学系４で反射されて第１光制御素子３Ａを透過し、第２光制御素子３Ｂで反射された後、レンズ３７により集光されて第２受光素子３６で受光される。第２受光素子３６では、受光した送信光が光−電気変換され、データ信号として受信信号処理部３８に供給される。
【００３４】
次に、図２〜図７を参照して、受発光部９を構成する各部について更に詳細に説明する。
【００３５】
発光素子１としては、レーザダイオードを用いることができる。レーザダイオードは出射光のビームが細く、それを更にレンズ２によって平行に近いビーム光にすることによって、出射光を高効率で第１光制御素子３Ａ、第２光制御素子３Ｂ及び反射光学系４に照射することができる。レーザの波長は近赤外に限らず、長波長のものでもよい。
【００３６】
図２は、データ供給部７の構成を示すブロック図である。データ供給部７は、外部インターフェース７Ａからのデータ信号を、光によって伝送可能な信号に変換する信号処理部１１と、信号処理された信号によって、光が点滅する様に発光素子１を駆動する発光駆動部１０から成る。
【００３７】
本装置を所定間隔で対向配置して屋内光無線伝送システムを構築し、そのアプリケーションとしてＬＡＮを考え、外部インターフェース７Ａから入力される信号が１００Ｂａｓｅ−ＦＸである場合、データ供給部７内の信号処理部１１では、図４のブロック図に示すように、４Ｂ／５Ｂエンコーダ１０１によりクロック自己再生のための４Ｂ／５Ｂ符号化を行い、デスクランブル／スクランブル部１０２によりデータをスクランブル化し、パラレル／シリアル変換部１０３によりパラレルデータをシリアルデータに変換し、更にＮＲＺ／ＮＲＺＩ変換部１０４（及びＰＬＬ１０５）により、ＤＣ成分を持たない信号にするためにＮＲＺ／ＮＲＺＩ変換を行う、という信号処理がなされ、データ信号として発光駆動部１０に入力される。
【００３８】
図３は、偏向角制御信号供給部８の構成を示すブロック図である。受発光部９の第１受光素子６は、相手装置からのパイロット光を光−電気変換し、受信光の有無、または受光量、受光方向などの位置情報信号を偏向角制御信号供給部８へ供給する。偏向角制御信号供給部８は、受発光部９から得られた位置情報信号に基づいて、相手装置からの光に自身の受信の光軸を合わせるように、反射光学系４を動かす移動方向及び移動量を演算して偏向角制御信号を得る演算部１３と、反射光学系４の図示しない駆動手段を前記偏向角制御信号に基づいて水平方向又は垂直方向に駆動する制御部１２から成る。
【００３９】
受信信号処理部３８は、第２受光部３９で得られたデータ信号の光をアプリケーションに適した信号に変換する。上述した屋内光無線伝送システムのアプリケーションとしてＬＡＮを考え、外部インターフェース３８Ａへ出力する信号が１００Ｂａｓｅ−ＦＸである場合、受信信号処理部３８では、図５のブロック図に示すように、第２受光部３９から受信した信号をＮＲＺＩ／ＮＲＺ変換部１１１（及びＰＬＬ１１２）によりＮＲＺＩ／ＮＲＺ変換を行い、シリアル／パラレル変換部１１３によりシリアルデータをパラレルデータに変換し、続いてスクランブル／デスクランブル部１１４によりスクランブル化された信号をデスクランブルし、更に４Ｂ／５Ｂデコーダ１１５により４Ｂ／５Ｂ符号化された信号のデコードを行う、という信号処理がなされ、データ信号として外部インターフェース３８Ａに入力される。なお、クロック再生回路１１６では、データ信号に含まれるクロックのタイミング間隔を再生している。
【００４０】
図６は、反射光学系４の駆動手段として、ピエゾアクチュエータを用いた場合の構成図である。ピエゾアクチュエータは、ピエゾ素子の圧電効果を応用したもので、図６（ａ）のように反射光学系４の反射部１８の裏側の４箇所にピエゾアクチュエータ１９が設けられている（図６ではそのうちの２つを示す）。各ピエゾアクチュエータ１９は、図６（ｂ）、（ｃ）に示すように、電極２０に加えた電圧によって伸張する。したがって、４つのピエゾアクチュエータ１９に異なる電圧を印加して反射光学系を水平・垂直方向に駆動することにより、光軸に対する偏向角を制御することができる。
【００４１】
なお、本発明における駆動手段はピエゾアクチュエータに限定されるものではなく、電流又は電圧等により制御可能なアクチュエータを適宜に用いることができる。また、反射光学系４の反射部１８が曲面を有し、その曲面が凹凸に駆動されることによって、光軸に対する偏向角を制御するような構造としてもよい。
【００４２】
反射光学系４の反射部１８としては、光学樹脂へＡｕ（金）を蒸着することにより生成されたミラーを用いることができる。Ａｕ膜の反射率分光特性を図７に示す。また、特定の波長のみ反射するような薄膜を蒸着した場合、受信光における外来光成分をカットするフィルタの機能も果たすことにもなる。
【００４３】
第１光制御素子３Ａ、第２光制御素子３Ｂとしては、例えば無偏光ビームスプリッタ（以下、単にビームスプリッタという）を用いることができる。また、特定の波長のみを透過（反射）するようなビームスプリッタを用いることも可能であり、その場合は、受信光における外来光成分をカットするフィルタの機能も果たすことにもなる。
【００４４】
次に、図８〜図１０を参照して、偏向角制御信号供給部８において、受発光部９から得られた情報に基づいて光軸に対する偏向角を制御する場合の動作について説明する。
【００４５】
図８は、偏向角制御信号供給部８による反射光学系４の制御手順を示すフローチャート。図９は、４分割ＰＤで構成された第１受光素子６上で受光したパイロット光の受光スポットが段階的に移動する様子を示す説明図。図１０は、偏向角制御信号供給部８において図８の制御手順を実現するための構成を示すブロック図である。
【００４６】
ここでは、図９に示すように、第１受光素子６が４分割されたフォトダイオード（ＰＤ＿Ａ、＿Ｂ、＿Ｃ、＿Ｄ）により構成され、且つ、反射光学系４が３次元に制御可能な場合を例とする。以下、図８のフローチャートに従って、適宜に図９、１０を参照しながら説明する。
【００４７】
相手装置からのパイロット光は、ある周波数を有する光信号であり、受発光部９では、４分割されたＰＤ（第１受光素子６）のそれぞれのＰＤ（ＰＤ＿Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）での受光量が光−電気変換され、受光量に応じた振幅を有する電気信号（ＳＩＧ＿Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）として、偏向角制御信号供給部８に送られる（ステップＳ１）。偏向角制御信号供給部８内の演算部１３では、それぞれの信号振幅をアンプ２１、２２、２３、２４によって増幅し（ステップＳ２）、Ａ／Ｄコンバータ２５、２６、２７、２８によってその振幅値をＡ／Ｄ変換することによって、信号レベル、すなわち各ＰＤでの受光量をＤＣ値として得る（ステップＳ３）。続いて、マイコン・ＤＳＰなどのマイクロプロセッサ２９によって、水平方向（Ｐａｎ）・垂直方向（Ｔｉｌｔ）に対向するＰＤ同士の受光レベルの差を演算し（ステップＳ４）、その受光レベル差を０とするための、反射光学系４の移動方向・及び移動量を演算して、制御部１２に送る（ステップＳ５→Ｓ６、ステップＳ９→Ｓ１０）。制御部１２は、Ｄ／Ａコンバータ３０、３１によって与えられた値をＤ／Ａ変換し、偏向角制御信号としてドライバ３２、３３に与え、ドライバ３２、３３によって反射光学系４を水平・垂直方向に駆動する（ステップＳ７→Ｓ８、ステップＳ１１→Ｓ１２）。
【００４８】
次に、４分割ＰＤ上での受光スポットの動きを図９を用いて説明する。図中、符号６Ａはパイロット光が照射したときの４分割ＰＤ上での受光スポットを示す。
【００４９】
図９において、▲１▼のステップでは、まず垂直方向に対向するＡ、ＢそれぞれのＰＤの受光量の差を演算し、差を０にする方向（図９では下方向）に光が照射されるように、反射光学系４を垂直方向に動かす。次いで、▲２▼のステップでは、水平方向に対向するＣ、ＤのそれぞれのＰＤの受光量の差を演算し、差を０にする方向（図９では右方向）に光が照射されるように、反射光学系４を水平方向に動かす。
【００５０】
このように、受発光部９においては、送信光と受信光とは第１光制御素子３Ａ、第２光制御素子３Ｂにより同軸で制御可能であるため、同一構成の相手装置から送信される光と本装置で受信する光軸とを合わせることによって、本装置の送信光が相手装置に照射されることになる。また、相手装置も同様に光軸合わせを行うことにより、相手装置からの送信光が本装置に照射されることになり、２つの装置のそれぞれの受発光部９の光軸が一致することになる。
【００５１】
なお、本実施の形態では、第１受光素子６を４分割ＰＤで構成した例について示したが、第１受光素子６の分割数は３分割でもよいし、或いは５分割、８分割…というように更に分割数を多くしたものであってもよい。また、本実施の形態では、ＰＤでの受光量の差がゼロになるように反射光学系４の移動方向と移動量を演算する例について示したが、他のアルゴリズムにより移動方向と移動量を演算するようにしてもよい。
【００５２】
上記実施の形態１に係わる光無線伝送装置では、光軸調整用の第１受光素子６で受光した光に基づいて反射光学系４の偏向角を制御することにより、送信光と受信光の光軸合わせを同軸で行うように構成されているため、受光装置と発光装置を同時に回転させる従来装置に比べて可動部分や光学素子が少なくなり、装置の小型化を図ることができる。特定の従来装置との比較では、少なくとも体積比で１／２以下を達成している。
【００５３】
また、実施の形態１に係わる光無線伝送装置の光軸調整方法により光軸合わせを実施したところ、従来のモータを用いた屋内光無線伝送装置のサーチ精度が０．２［ｄｅｇ］程度、サーチ速度が１００〜３００［ｒａｄ／ｓｅｃ］程度であったのに対し、本実施の形態の装置ではサーチ精度は０．００１［ｄｅｇ］以下、サーチ速度は５００［ｒａｄ／ｓｅｃ］以上となり、高精度且つ高速な光軸合わせを実現している。このように、互いに相手装置から送信される光と自装置で受信する光軸とを一致させる構成とすることによって、屋内光無線伝送システムとして送信光に狭い指向角のビームを用いた場合でも、高精度な双方向通信を行うことが可能となる。
【００５４】
さらに、相手装置をサーチ可能な範囲が広いため、屋内使用において様々な場所に移動させて使用することができる。
【００５５】
図１１は、実施の形態１に係わる光無線伝送装置の他の構成を示す概略構成図であり、図１と同等部分を同一符号で示している。
【００５６】
本実施の形態は、図１における第１受光部４０と第２受光部３９の配置を入れ替えた構成を示している。すなわち、第２受光部３９は、相手装置から入射したデータ信号の光が反射光学系４で反射され、第１光制御素子３Ａを反射された後、レンズ３７を経て第２受光素子３６で受光される位置に配置されている。また第１受光部４０は、相手装置から入射したパイロット光が反射光学系４で反射され、第１光制御素子３Ａを透過し、第２光制御素子３Ｂで反射された後、レンズ５を経て第１受光素子６で受光される位置に配置されている。
【００５７】
本実施の形態のように、第１受光部４０と第２受光部３９の配置を入れ替えた構成とした場合でも、図１のように構成された受発光部９と同等の効果を得ることができる。
【００５８】
［実施の形態２］
次に、図１２、１３を参照して、実施の形態２に係わる光無線伝送装置の構成について説明する。
【００５９】
図１２は、実施の形態２に係わる光無線伝送装置の概略構成図である。図１と同等部分を同一符号で示している。
【００６０】
本実施の形態は、図１における第２受光部３９と発光部４１の配置を入れ替えた構成を示している。すなわち、発光部４１は、発光素子１からレンズ２を経て発せられた出射光が、第２光制御素子３Ｂで反射された後、第１光制御素子３Ａを透過し、反射光学系４で反射されて送信光として送信されるように配置されている。また、第１受光部４０は、相手装置から入射したパイロット光が反射光学系４で反射され、第１光制御素子３Ａで反射された後、レンズ５を経て第１受光素子６で受光されるように配置されている。さらに、第２受光部３９は、相手装置から入射したデータ信号の光が反射光学系４で反射され、第１光制御素子３Ａ及び第２光制御素子３Ｂを透過し、レンズ３７を経て第２受光素子３６で受光されるように配置されている。
【００６１】
本実施の形態のように、図１における第２受光部３９と発光部４１の配置を入れ替えた構成とした場合でも、図１のように構成された受発光部９と同等の効果を得ることができる。
【００６２】
次に、実施の形態２に係わる光無線伝送装置の他の構成例について説明する。光無線伝送装置では、第２受光部３９の第２受光素子３６でデータ信号の光を高効率に受光することによって、より高速、長距離のデータ伝送が可能となる。そのため、図１（実施の形態１）に示す光無線伝送装置の構成では、第２光制御素子３Ｂの反射面を、第１光制御素子３Ａを透過する光の面積と同等、もしくは大きくする必要がある。
【００６３】
図１３は、実施の形態２に係わる光無線伝送装置の他の構成例を示す概略構成図である。本実施の形態では、図１２と同じく第２受光部３９と発光部４１の配置を入れ替えると共に、更に、第２光制御素子３Ｂの反射面３Ｂ−１が、第１光制御素子３Ａを透過する光の面積Ｓ１より小さくなるように、図１２よりもサイズの小さい第２光制御素子３Ｂを配置している。
【００６４】
図１３の構成において、第２受光素子３６に照射される光は第２光制御素子３Ｂの透過光であるため、第２光制御素子３Ｂが小さく、反射面３Ｂ−１が第１光制御素子３Ａを透過する光の面積Ｓ１よりも小さい場合でも、第２光制御素子３Ｂに照射されない光は直接に第２受光素子３６に照射される。このため、図１２に示すように第２光制御素子３Ｂの反射面が大きい場合と同等、もしくはそれ以上の受光量を得ることが出来る。発光素子１がレーザダイオードなどの場合、送信光の指向性は狭いため、第２光制御素子３Ｂの反射面は小さくてもよい。
【００６５】
また、本実施の形態においては、第２光制御素子３Ｂを小型化にすることにより、図１３に示すように、第１光制御素子３Ａを第２光制御素子３Ｂに近づけることができるため、受発光部９全体を小型化することが可能となり、受発光部９の設計にも柔軟性をもたせることができる。
【００６６】
［実施の形態３］
次に、図１４、１５を参照して、実施の形態３に係わる光無線伝送装置の構成について説明する。
【００６７】
図１４は、実施の形態３に係わる光無線伝送装置の概略構成図である。図１と同等部分を同一符号で示している。
【００６８】
本実施の形態は、図１２（実施の形態２）における第１受光部４０と第２受光部３９の配置を入れ替えた構成を示している。すなわち、発光部４１は、発光素子１からレンズ２を経て発せられた出射光が、第２光制御素子３Ｂで反射された後、第１光制御素子３Ａを透過し、反射光学系４で反射されて送信光として送信されるように配置されている。また、第１受光部４０は、相手装置から入射したパイロット光が反射光学系４で反射され、第１光制御素子３Ａ及び第２光制御素子３Ｂを透過し、レンズ５を経て第１受光素子６で受光されるように配置されている。さらに、第２受光部３９は、相手装置から入射したデータ信号の光が反射光学系４で反射され、第１光制御素子３Ａで反射された後、レンズ３７を経て第２受光素子３６で受光されるように配置されている。
【００６９】
本実施の形態のように、図１２における第１受光部４０と第２受光部３９の配置を入れ替えた構成とした場合でも、図１２のように構成された受発光部９と同等の効果を得ることができる。
【００７０】
次に、実施の形態３に係わる光無線伝送装置の他の構成例について説明する。光無線伝送装置において、光軸調整の際に相手装置からの光の情報をより多く得るためには、第１受光素子６に対し光を効率よく照射する必要がある。そのため、図１１（実施の形態１）に示す光無線伝送装置の構成では、第２光制御素子３Ｂの反射面を、第１光制御素子３Ａを透過する光の面積と同等、もしくは大きくする必要がある。
【００７１】
図１５は、実施の形態３に係わる光無線伝送装置の他の構成例を示す概略構成図である。本実施の形態では、図１４と同じく第１受光素子４０と第２受光素子３９の配置を入れ替えると共に、更に、第２光制御素子３Ｂの反射面３Ｂ−１が、第１光制御素子３Ａを透過する光の面積Ｓ１より小さくなるように、図１４よりもサイズの小さい第２光制御素子３Ｂを配置している。
【００７２】
図１５の構成において、第１受光素子６に照射される光は第２光制御素子３Ｂの透過光であるため、第２光制御素子３Ｂが小さく、反射面３Ｂ−１が第１光制御素子３Ａを透過する光の面積Ｓ１よりも小さい場合でも、第２光制御素子３Ｂに照射されない光は直接に第１受光素子６に照射される。このため、図１４に示すように第２光制御素子３Ｂの反射面が大きい場合と同等、もしくはそれ以上の受光量を得ることが出来る。発光素子１がレーザダイオードなどの場合、送信光の指向性は狭いため、第２光制御素子３Ｂの反射面は小さくてもよい。
【００７３】
また、本実施の形態においては、第２光制御素子３Ｂを小型化にすることにより、図１５に示すように、第１光制御素子３Ａを第２光制御素子３Ｂに近づけることができるため、受発光部９全体を小型化することが可能となり、受発光部９の設計にも柔軟性をもたせることができる。
【００７４】
［実施の形態４］
次に、図１６、１７を参照して、実施の形態４に係わる光無線伝送装置の構成について説明する。
【００７５】
図１６は、実施の形態４に係わる光無線伝送装置の概略構成図である。図１と同等部分を同一符号で示している。
【００７６】
本実施の形態は、図１２（実施の形態２）の構成における第１受光部４０と発光部４１の配置を入れ替えた構成を示している。すなわち、発光部４１は、発光素子１からレンズ２を経て発せられた出射光が、第１光制御素子３Ａで反射された後、反射光学系４で反射されて送信光として送信されるように配置されている。また、第１受光部４０は、相手装置から入射したパイロット光が反射光学系４で反射され、第１光制御素子３Ａを透過し、第２光制御素子３Ｂで反射された後、レンズ５を経て第１受光素子６で受光されるように配置されている。さらに、第２受光部３９は、相手装置から入射したデータ信号の光が反射光学系４で反射され、第１光制御素子３Ａ、第２光制御素子３Ｂを透過し、レンズ３７を経て第２受光素子３６で受光されるように配置されている。
【００７７】
本実施の形態のように、図１２における第１受光部４０と発光部４１の配置を入れ替えた構成とした場合でも、図１２のように構成された受発光部９と同等の効果を得ることができる。
【００７８】
次に、実施の形態４に係わる光無線伝送装置の他の構成例について説明する。光無線伝送装置では、第２受光部３９の第２受光素子３６でデータ信号の光を高効率に受光することによって、より高速、長距離のデータ伝送が可能となる。また、光軸調整の際に相手装置からの光の情報をより多く得るためには、第１受光素子６に対し光を効率よく照射する必要がある。そのため、図１１（実施の形態１）に示す光無線伝送装置の構成では、第１光制御素子３Ａの反射面を、反射光学系４で反射される光の面積と同等、もしくは大きくする必要がある。
【００７９】
図１７は、実施の形態４に係わる光無線伝送装置の他の構成例を示す概略構成図である。本実施の形態では、図１６と同じく第１受光部４０と発光部４１の配置を入れ替えると共に、更に、第１光制御素子３Ａの反射面３Ａ−１が、反射光学系４で反射される光の面積Ｓ２より小さくなるように、図１６よりもサイズの小さい第１光制御素子３Ａを配置している。
【００８０】
図１７の構成において、第１受光素子６又は第２受光素子３６に照射される光は、第１光制御素子３Ａを透過して、第２光制御素子３Ｂで透過光・反射光に分離された光であるため、第１光制御素子３Ａが小さく、反射面３Ａ−１が反射光学系４で反射される光の面積Ｓ２よりも小さい場合でも、第１光制御素子３Ａに照射されない光は直接に第２光制御素子３Ｂに照射される。このため、図１６に示すように第１光制御素子３Ａの反射面が大きい場合と同等、もしくはそれ以上の受光量を得ることが出来る。発光素子１がレーザダイオードなどの場合、送信光の指向性は狭いため、第１光制御素子３Ａの反射面は小さくてもよい。
【００８１】
また、本実施の形態においては、第１光制御素子３Ａを小型化にすることにより、図１７に示すように、第１光制御素子３Ａを第２光制御素子３Ｂに近づけることができるため、受発光部９全体を小型化することが可能となり、受発光部９の設計にも柔軟性をもたせることができる。
【００８２】
［実施の形態５］
次に、図１８、１９を参照して、実施の形態５に係わる光無線伝送装置の構成について説明する。
【００８３】
図１８は、実施の形態５に係わる光無線伝送装置の概略構成図である。図１と同等部分を同一符号で示している。
【００８４】
本実施の形態は、図１６（実施の形態４）の構成における第１受光部４０と第２受光部３９の配置を入れ替えた構成を示している。すなわち、発光部４１は、発光素子１からレンズ２を経て発せられた出射光が、第１光制御素子３Ａで反射された後、反射光学系４で反射されて送信光として送信されるように配置されている。また、第１受光部４０は、相手装置から入射したパイロット光が反射光学系４で反射され、第１光制御素子３Ａ、第２光制御素子３Ｂを透過し、レンズ５を経て第１受光素子６で受光されるように配置されている。さらに、第２受光部３９は、相手装置から入射したデータ信号の光が反射光学系４で反射され、第１光制御素子３Ａを透過し、第２光制御素子３Ｂで反射された後、レンズ３７を経て第２受光素子３６で受光されるように配置されている。
【００８５】
本実施の形態のように、図１６における第１受光部４０と第２受光部３９の配置を入れ替えた構成とした場合でも、図１６のように構成された受発光部９と同等の効果を得ることができる。
【００８６】
次に、実施の形態５に係わる光無線伝送装置の他の構成例について説明する。光無線伝送装置では、第２受光部３９の第２受光素子３６でデータ信号の光を高効率に受光することによって、より高速、長距離のデータ伝送が可能となる。また、光軸調整の際に相手装置からの光の情報をより多く得るためには、第１受光素子６に対し光を効率よく照射する必要がある。そのため、図１１（実施の形態１）に示す光無線伝送装置の構成では、第１光制御素子３Ａの反射面を、反射光学系４で反射される光の面積と同等、もしくは大きくする必要がある。
【００８７】
図１９は、実施の形態５に係わる光無線伝送装置の他の構成例を示す概略構成図である。本実施の形態では、図１８と同じく第１受光部４０と第２受光部３９の配置を入れ替えると共に、更に、第１光制御素子３Ａの反射面３Ａ−１が、反射光学系４で反射される光の面積Ｓ２より小さくなるように、図１８よりもサイズの小さい第１光制御素子３Ａを配置している。
【００８８】
図１９の構成において、第１受光素子６又は第２受光素子３６に照射される光は、第１光制御素子３Ａを透過して、第２光制御素子３Ｂで透過光・反射光に分離された光であるため、第１光制御素子３Ａが小さく、反射面３Ａ−１が反射光学系４で反射される光の面積Ｓ２よりも小さい場合でも、第１光制御素子３Ａに照射されない光は直接に第２光制御素子３Ｂに照射される。このため、図１８に示すように第１光制御素子３Ａの反射面が大きい場合と同等、もしくはそれ以上の受光量を得ることが出来る。発光素子１がレーザダイオードなどの場合、送信光の指向性は狭いため、第１光制御素子３Ａの反射面は小さくてもよい。
【００８９】
また、本実施の形態においては、第１光制御素子３Ａを小型化にすることにより、図１９に示すように、第１光制御素子３Ａを第２光制御素子３Ｂに近づけることができるため、受発光部９全体を小型化することが可能となり、受発光部９の設計にも柔軟性をもたせることができる。
【００９０】
［実施の形態６］
図２０は、実施の形態６に係わる光無線送伝送装置の構成例を示す説明図である。実施の形態１乃至５における受発光部９の光学部材を同一の基板３４上に配置することによって、光無線伝送装置を小型のモジュール３５として構成することができる。例えば、ホログラムピックアップの組み立て技術などを応用し、５ｍｍ角〜３０ｍｍ角程度の大きさのモジュールとした場合、例えば図２１のようにパソコン４２などの機器に組み込むことも可能である。
【００９１】
本実施の形態に示すように、受発光部９の光学部材を同一基板上に一体に配置した場合は、装置の小型化が可能となるだけでなく、それに伴う低コスト化、サーチ時間の短縮などの効果が得られる。また、一体構造とする際に、現在のＩＣの微細加工技術、及びホログラムピックアップの組み立て技術などを応用することができるため、高精細な配置が可能となり、送信と受信の光軸調整もさらに容易なものとなる。
【００９２】
［実施の形態７］
次に、第１光制御素子３Ａ、第２光制御素子３Ｂの他の構成例について説明する。
【００９３】
第１光制御素子３Ａ、第２光制御素子３Ｂとしては、上記各実施の形態に示すビームスプリッタ以外に、一部領域に入射した光を透過し、他の領域に入射した光を反射する光制御素子を用いることができる。
【００９４】
実施の形態１において、発光素子１がレーザダイオードなどの場合、送信光の指向性が狭いため、第１光制御素子３Ａ、第２光制御素子３Ｂの透過面は小さくてもよい。この場合は、図２２（ａ）に示すように、発光素子１からの出射光が透過する中心部分を透過領域５２、残りの部分（裏面）すべてを反射面５３とする光制御素子５１を用いることができる。この光制御素子５１は、ベースとなる透過光学素子の中心部分を除いた領域に反射材を蒸着することにより製作することができる。光制御素子５１において、発光素子１からの出射光は透過領域５２を透過し、相手装置から受信した光は反射面５３で反射されて第１受光素子６に導かれることになる。なお、光制御素子５１の透過領域５２は開口部であってもよい。この場合は、ベースとなる透過光学素子の中心部分を除去することにより製作することができる。図２２（ａ）では、光制御素子５１と第１受光部４０とを対峙させた例を示しているが、第２受光部３９についても同じである。
【００９５】
また、実施の形態２のように、発光素子１からの出射光が、第２光制御素子３Ｂで反射される構成とした場合は、図２２（ｂ）に示すように、発光素子１からの出射光が反射する中心部分を反射面６２、残りの部分すべてを透過面６３とする光制御素子６１を用いることができる。この光制御素子６１は、ベースとなる透過光学素子の中心部分を除く残りの部分すべてをマスキングし、反射面が形成される面上に反射材料を蒸着することにより製作することができる。光制御素子６１において、発光素子１からの出射光は反射面６２で反射し、また相手装置から受信した光は透過面６３を透過し、レンズ５を経て第１受光素子６に導かれることになる。図２２（ｂ）では、光制御素子６１と第１受光部４０とを対峙させた例を示しているが、第２受光部３９についても同じである。
【００９６】
［実施の形態８］
次に、上記各実施の形態におけるレーザ出力について説明する。
【００９７】
光無線伝送装置において、装置から送信される光は安全基準によって制限される。例えば、レーザダイオードの場合、ＩＥＣ６０８２５−１（日本ではＪＩＳＣ６８０２：レーザ製品の放射安全基準）によって、その放射強度などが定められている。この基準は、装置から出力される光を制限するものであり、上記各実施の形態に示す光無線伝送装置において、発光素子１をレーザダイオードとした場合、装置からの出力を基準内とするためのレーザ出力は、実際にレーザダイオードが出力可能なレベルに比べ十分小さい。そのため、実施の形態１の場合には、第１光制御素子３Ａ、第２光制御素子３Ｂの透過・反射の比率を変え、透過率を低く、反射率を高くすることによって、送信光を安全な出力レベルで送信し、且つ、受信光を高効率で第１受光素子６に集光することが可能となる。例えば、装置から送信可能な出力のレベルに対して、レーザダイオードが出力可能なレベルが１０倍とすると、第２の光制御素子３Ｂの透過率を１０％、反射率を９０％とする。
【００９８】
また、上記各実施の形態に示す発光素子１において、その出力レベルを減衰可能なものとし、反射光学系４によって反射されて装置外に送信される送信光が安全基準によって制限されたレベル以下になるよう、調整可能なものとすることによって、目に安全なレベルの強度で高速な双方向通信が可能となる。
【００９９】
なお、上述した各実施の形態においては、光軸調整用のパイロット光を発光素子１から発するように構成しているが、パイロット光は受発光部９の内部又は外部に配置した別の発光素子から出射するように構成してもよい。この発光素子の光軸は受発光部９の光軸と同軸又は略並行となるように配置される。また、発光素子１から出射するデータ信号の光をパイロット光として使用することもできる。
【０１００】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、反射光学系の偏向角を制御することにより、送信光と受信光の光軸合わせを同軸で行うことができるため、受光装置と発光装置とを同時に回転させる従来装置に比べて可動部分が少なくなり、装置を小型化することができる。また、送信光に狭い指向角のビームを用いた場合でも、高精度且つ高速な光軸合わせが可能となる。さらに、相手装置をサーチ可能な範囲が広いため、屋内使用において様々な場所に移動させて使用することができる。
【０１０１】
したがって、本発明に係わる光無線伝送装置、光無線伝送装置の光軸調整方法、光無線通信方法、及び光無線伝送システムを屋内光無線伝送システムに適用した場合は、高精度な双方向通信を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１に係わる光無線伝送装置の概略構成図。
【図２】データ供給部の構成を示すブロック図。
【図３】偏向角制御信号供給部の構成を示すブロック図。
【図４】信号処理部の構成を示すブロック図。
【図５】受信信号処理部の構成を示すブロック図。
【図６】（ａ）は反射光学系の駆動手段としてピエゾアクチュエータを用いた場合の構成図。（ｂ）、（ｃ）はピエゾアクチュエータを伸張させた場合の説明図。
【図７】Ａｕ膜の反射率分光特性を示す説明図。
【図８】偏向角制御信号供給部による反射光学系の制御手順を示すフローチャート。
【図９】４分割ＰＤで構成された第１受光素子で受光スポットが段階的に移動する様子を示す説明図。
【図１０】偏向角制御信号供給部おいて図８の制御手順を実現するための構成を示すブロック図。
【図１１】実施の形態１に係わる光無線伝送装置の他の構成例を示す概略構成図。
【図１２】実施の形態２に係わる光無線伝送装置の概略構成図。
【図１３】実施の形態２に係わる光無線伝送装置の他の構成例を示す概略構成図。
【図１４】実施の形態３に係わる光無線伝送装置の概略構成図。
【図１５】実施の形態３に係わる光無線伝送装置の他の構成例を示す概略構成図。
【図１６】実施の形態４に係わる光無線伝送装置の概略構成図。
【図１７】実施の形態４に係わる光無線伝送装置の他の構成例を示す概略構成図。
【図１８】実施の形態５に係わる光無線伝送装置の概略構成図。
【図１９】実施の形態５に係わる光無線伝送装置の他の構成例を示す概略構成図。
【図２０】実施の形態６に係わる光無線送伝送装置の構成例を示す説明図。
【図２１】実施の形態６に係わる光無線伝送装置をパソコンに搭載した場合の説明図。
【図２２】第１、第２光制御素子の他の構成例を示す説明図。（ａ）は出射光が透過する中心部分を透過領域、残りの部分すべてを反射面とした場合の説明図。（ｂ）は出射光が反射する中心部分を反射面、残りの部分すべてを透過面とした場合の説明図。
【図２３】従来の屋内光無線伝送装置の概略構成図。
【符号の説明】
１…発光素子
２…レンズ（第１光学素子）
３Ａ…第１光制御素子
３Ｂ…第２光制御素子
４…反射光学系
５…レンズ（第２光学素子）
６…第１受光素子
７…データ供給部
７Ａ…外部インターフェース
８…偏向角制御信号供給部
９…受発光部
１０…発光駆動部
１１…信号処理部
１２…制御部
１３…演算部
１８…反射部
１９…ピエゾアクチュエータ
２０…電極
２１…アンプ
２１…親機
２２…発光部
２３…発光手段
２３Ａ…パイロット光
２４…子機
２４Ａ…受光装置
２５〜２８…Ａ／Ｄコンバータ
２９…マイクロプロセッサ
３０、３１…Ｄ／Ａコンバータ
３２、３３…ドライバ
３４…基板
３５…モジュール
３６…第２受光素子
３７…レンズ（第３光学素子）
３８…受信信号処理部
３８Ａ…外部インターフェース
３９…第２受光部
４０…第１受光部
４１…発光部
４２…パソコン
５１、６１…光制御素子
１０１…４Ｂ／５Ｂエンコーダ
１０２…デスクランブル／スクランブル部
１０３…パラレル／シリアル変換部
１０４…ＮＲＺ／ＮＲＺＩ変換部
１０５、１１２…ＰＬＬ
１１１…ＮＲＺＩ／ＮＲＺ変換部
１１３…シリアル／パラレル変換部
１１４…スクランブル／デスクランブル部
１１５…４Ｂ／５Ｂデコーダ
１１６…クロック再生回路
【図１】
2004312417.tif 000003
【図２】
2004312417.tif 000004
【図３】
2004312417.tif 000005
【図４】
2004312417.tif 000006
【図５】
2004312417.tif 000007
【図６】
2004312417.tif 000008
【図７】
2004312417.tif 000009
【図８】
2004312417.tif 000010
【図９】
2004312417.tif 000011
【図１０】
2004312417.tif 000012
【図１１】
2004312417.tif 000013
【図１２】
2004312417.tif 000014
【図１３】
2004312417.tif 000015
【図１４】
2004312417.tif 000016
【図１５】
2004312417.tif 000017
【図１６】
2004312417.tif 000018
【図１７】
2004312417.tif 000019
【図１８】
2004312417.tif 000020
【図１９】
2004312417.tif 000021
【図２０】
2004312417.tif 000022
【図２１】
2004312417.tif 000023
【図２２】
2004312417.tif 000024
【図２３】
2004312417.tif 000025