(57)【要約】【課題】相手ユニットが検索出来ない場合に無駄な電力消費及びレーザー光源の発光を防止するようにし、また、誤動作によりレーザー光の出射が停止された場合に自動的にレーザー光源を再発光させて動作復帰させることを課題とする。【解決手段】フロントモニタ用光検出器８ｂ、２７から出力されるモニタ出力に応じてレーザー光源３、２０を駆動するレーザー駆動回路２１の電源遮断を制御するレーザー発光制御回路３２を設け、レーザー発光制御回路３２はシステム制御回路３３からの制御によりレーザー駆動回路２１の電源遮断及び電源投入が制御されるようにしている。これにより誤動作によりレーザー光源の発光が停止された場合にはレーザー光源を再発光させるべく、また、所定時間内に相手ユニットが探せなかったと判断された場合にはレーザー光源の発光を停止させるべくシステム制御回路３３によりレーザー発光制御回路３２を制御する。【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報データで変調したレーザー光によって送信信号を空間を介して相手ユニットに送信すると共に、相手ユニットから送信されてきたレーザー光を受信信号として受信して情報データを通信する光空間通信装置において、送信するレーザー光を発光するレーザー光源から前方に出射されるレーザー光の出力を監視するフロントモニタ用光検出器を設け、このフロントモニタ用光検出器から出力されるモニタ出力に応じて前記レーザー光源を駆動するレーザー駆動回路の電源遮断を制御するレーザー発光制御回路を設け、前記レーザー発光制御回路はシステム制御回路からの制御により前記レーザー駆動回路の電源遮断及び電源投入が制御されることを特徴とする光空間通信装置。
【請求項２】
レーザー光を送信する状態において、システム制御回路により予め設定された所定時間内に相手ユニットが探せなかったと判断された場合に前記レーザー発光制御回路からレーザー駆動回路の電源遮断を行わせる制御信号が発生されるようにしたことを特徴とする請求項１記載の光空間通信装置。
【請求項３】
システム制御回路により相手ユニットを探せていた状態の後に、相手ユニットから正常の受信信号を受けられなくなったと判断された場合に前記レーザー発光制御回路をリセットし、このレーザー発光制御回路からレーザー駆動回路の電源投入を行わせる制御信号が発生されるようにしたことを特徴とする請求項１記載の光空間通信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、情報データで変調したレーザー光を空間を介して送信すると共に、送信されてきたレーザー光を受信して情報データを通信する光空間通信装置に関し、特に、フロントモニタ用光検出器から出力されるモニタ出力に応じてレーザー光源の発光停止が制御可能な光空間通信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
情報データの伝送をレーザー光の送受信により行う光通信装置が知られており、光通信装置としてはレーザー光を空間を介して伝送する光空間通信装置が存在する。
【０００３】
この光空間通信装置としては、通信範囲の関係からレーザー光の送受信が可能な距離を直線距離で１００ｍまでに対応させた仕様のニーズがある。
【０００４】
光空間通信装置は、レーザー光の送受信可能な距離を伸ばすために拡散光のレーザー光をコリメータレンズにより平行光として空間に伝播することが行われる（特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−６４８２１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、光空間通信装置は、空間にレーザー光を出射するため安全規格によりその出射されるレーザー光の光量レベルが安全規格上の規定値以内に収まるようにする必要がある。
【０００７】
また、光空間通信装置においては、通常、レーザー光源の前方から出射されるレーザー光をフロントモニタ用光検出器により受光すると共に、このフロントモニタ用光検出器の受光出力（フロントモニタ出力）をＡＰＣ（Ａｕｔｏ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）回路に供給し、これにより前記ＡＰＣ回路によりレーザー光源から出射されるレーザー光の光量を適切な一定値に制御するようにしている。
【０００８】
前記ＡＰＣ回路が正常に動作すれば、レーザー光源から出射されるレーザー光の光量が一定値に制御されるので、レーザー光の光量レベルが安全規格上の規定値を超えることはない。
【０００９】
しかしながら、光空間通信装置のようにレーザー光源を使用する製品においては、安全規格（ＩＥＣ規格）によっては回路の故障や部品の不良を想定する必要があり、ＡＰＣ回路が故障した場合においてもレーザー光の光量レベルが安全規格上の規定値を超えないようにしなければならない。
【００１０】
したがって、光空間通信装置において、レーザー光の光量レベルが安全規格上の規定値に達する以前にレーザー光源の発光を停止させないようにレーザー光源の駆動を制御するレーザー制御回路を備えることが考えられる。
【００１１】
このようなレーザー制御回路を備えた場合、静電ノイズが混入する等により誤動作すると、レーザー光の光量レベルが安全規格内の正常であってもレーザー光源の発光が停止され、一般に手動操作によって電源を再投入しないと光空間通信装置を再復帰させることが出来ず、使い勝手が良くなくなる可能性がある。
【００１２】
ところで、光空間通信装置においては、通信時に送信信号のレーザー光が相手ユニットに受光されるようにするため、レーザー光をスキャンさせて相手ユニットを検索するが、このスキャンにより相手ユニットが検索出来ない場合、何の対策も施されていないと、検索が継続されて電力消費の浪費及び無駄なレーザー光源の発光が行なわれてしまった。
【００１３】
本発明は、上述の問題点に鑑み、相手ユニットが検索出来ない場合に無駄な電力消費及びレーザー光源の発光が行なわれないようにし、また、誤動作によりレーザー光の出射が停止された場合に自動的にレーザー光源を再発光させて動作復帰するようにした光空間通信装置を提供することを課題とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、送信するレーザー光を発光するレーザー光源から前方に出射されるレーザー光の出力を監視するフロントモニタ用光検出器を設け、このフロントモニタ用光検出器から出力されるモニタ出力に応じて前記レーザー光源を駆動するレーザー駆動回路の電源遮断を制御するレーザー発光制御回路を設け、前記レーザー発光制御回路はシステム制御回路からの制御により前記レーザー駆動回路の電源遮断及び電源投入が制御されるようにしている。これによりレーザー発光制御回路の誤動作によりレーザー光源の発光が停止された場合にシステム制御回路により前記レーザー発光制御回路からレーザー駆動回路の電源投入を行わせる制御信号が発生されるようにしてレーザー光源を再発光させ、動作復帰させるようにし、また、予め設定された所定時間内に相手ユニットが探せなかったと判断された場合にシステム制御回路により前記レーザー発光制御回路からレーザー駆動回路の電源遮断を行わせる制御信号が発生されるようにして無駄な電力消費及び無駄なレーザー光源の発光を防止する。
【００１５】
【実施例】
図１及び図２は本発明に係る光空間通信装置の光学系をそれぞれ平面的及び立体的に示す光学配置図である。
【００１６】
図に示す光空間通信装置にはプリント基板１が設定され、プリント基板１のオモテ面にフォトダイオードから成る光検出器２がハンダ付けにより取り付けられ、前記プリント基板１の裏面にレーザーダイオードから成るレーザー光源３がハンダ付けにより取り付けられている。
【００１７】
前記レーザー光源３はリード端子３ｂが折曲されてプリント基板１に固定されており、レーザー光源３から発光されるレーザー光の光軸方向をプリント基板１の面方向に対して５０度傾け、すなわちプリント基板１の面方向に対して垂直から４０度傾けるべくレーザー光源３を前記プリント基板１に対して斜めに取り付けられている。
【００１８】
レーザー光源３のレーザーチップ３ａから発光されるレーザー光は、コリメータレンズ４により平行光に光整形され、アパーチャ板５に形成された真円形のアパーチャ５ａを介して反射ミラー６による反射により光軸が折曲されてプリント基板１に形成される孔７からこのプリント基板１のオモテ側に導出される。
【００１９】
前記反射ミラー６は、ミラー面の向きが制御可能な駆動ミラーにより構成されている。
【００２０】
また、コリメータレンズ４の手前には、図２に示す如く、レーザー光源３から出射されるレーザー光の光量を監視する第１及び第２のフロントモニタ用光検出器８ａ及び８ｂがレーザー光の経路を阻害しないように形成された窓孔９ａを有するフロントモニタ用プリント基板９に設置されており、コリメータレンズ４よりレーザー光源３に近いレーザー光の拡散光路上に配置されている。第１及び第２のフロントモニタ用光検出器８ａ及び８ｂはレーザー光のファーフィールドパターン１１内に配置されており、このファーフィールドパターン１１の楕円の長軸に対応する位置にレーザー光の光軸を挟んで両側にこの光軸から互いに等しい位置となるようにそれぞれ前記窓孔９ａの上下に配置されている。
【００２１】
このように構成される光空間通信装置は、レーザー光源３から発光されるレーザー光を送信系の各光学素子を介して出射する。この光空間通信装置から出射されるレーザー光はデジタルの情報データによって変調されてスイッチングされており、光量変化により送信される情報データとなる。
【００２２】
一方、相手の光空間通信装置から送信されるレーザー光は入射レンズ１０に入力され、該入射レンズ１０を介して光検出器２の受光領域が形成される受光チップ２ａに受光される。前記光検出器２は受光されたレーザー光の光量に応じた受光信号を発生するので、この受光信号から情報データが抽出される。
【００２３】
ところで、前述した光空間通信装置は、図３に示す回路ブロック図によりレーザー光源３のレーザー出力が制御される。
【００２４】
レーザー光源３のレーザーチップ３ａにより構成されるレーザーダイオード２０はレーザー駆動回路２１により駆動され、このレーザー駆動回路２１には電源回路２２により電源が供給され、この電源供給は電子スイッチ２３によりオン・オフが切り換えられるようになっている。
【００２５】
第１のフロントモニタ用光検出器８ａの第１モニタダイオード２４にはレーザーダイオード２０が発光したレーザー光が受光され、この受光されるレーザー光の光量に応じて電流信号のモニタ出力が発生される。
【００２６】
このモニタ出力はＡＰＣ（Ａｕｔｏ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）回路２５に供給されて平滑化されると共に電圧信号に変換され、この平滑された電圧信号のモニタ出力はＡＰＣ回路２５により電圧発生回路２６から発生される基準電圧と比較される。
【００２７】
前記ＡＰＣ回路２５はモニタ出力と基準電圧との差に応じてレーザー駆動回路２１を制御する。そして、送信する情報データが前記ＡＰＣ回路２５を介してレーザー駆動回路２１に供給される。
【００２８】
したがって、レーザーダイオード２０は、レーザー駆動回路２１によりレーザー出力の平均が一定光量に制御されるべく情報データに対応されて駆動される。
【００２９】
ここで、電圧発生回路２６から発生される基準電圧は、送信可能距離に適合させて適切な値にあらかじめ設定されており、安全規格上の規定値内になっている。
【００３０】
その為、レーザーダイオード２０は送信可能距離に適合した適切な光量のレーザー出力により駆動されることになる。
【００３１】
また、第２のフロントモニタ用光検出器８ｂの第２モニタダイオード２７にも第１モニタダイオード２４と同様にレーザーダイオード２０が発光したレーザー光が受光され、この受光されるレーザー光の光量に応じて電流信号のモニタ出力が発生される。
【００３２】
このモニタ出力は積分回路２８に供給されて平滑化されると共に電圧信号に変換され、この平滑された電圧信号のモニタ出力はバッファアンプ２９によりバッファされ、その後、比較回路３０により電圧発生回路２６から発生されるリミット電圧と比較される。
【００３３】
前記比較回路３０は、バッファアンプ２９から出力されるモニタ出力が前記リミッタ電圧以上になったときにＲＳ−ＦＦ（リセット・セット−フリップ・フロップ）３１をセットする。
【００３４】
ところで、ＲＳ−ＦＦ３１はリセットされると、出力が「ロー」に設定されて電子スイッチ２３をオン状態とし、レーザー駆動回路２１への電源供給が行なわれる。一方、ＲＳ−ＦＦ３１はセットされると、出力が「ハイ」に設定されて電子スイッチ２３をオフ状態とし、レーザー駆動回路２１への電源供給が断たれる。
【００３５】
すなわち、モニタ出力がリミッタ電圧以上になり、ＲＳ−ＦＦ３１がセットされると、電子スイッチ２３がオフ状態となり、レーザー駆動回路２１への電源供給が断たれる。
【００３６】
ここで、電圧発生回路２６から発生されるリミット電圧は、ばらつきを考慮してマージンを取って安全規格上の規定値を基準にして設定されており、ＡＰＣ回路２５の基準電圧より高い値になっている。
【００３７】
したがって、ＡＰＣ回路２５によるＡＰＣ動作に異常を来たし、レーザーダイオード２０のレーザー出力が増大した場合であっても安全規格上の規定値に達する以前にレーザーダイオード２０のレーザー出力が停止されることになる。
【００３８】
尚、積分回路２８、バッファアンプ２９、比較回路３０及びＲＳ−ＦＦ３１はレーザー駆動回路２１の電源投入及び電源遮断を制御してレーザーダイオード２０の発光を制御するレーザー発光制御回路３２を構成している。
【００３９】
ところで、ＲＳ−ＦＦ３１はマイクロコンピュータにより構成されるシステム制御回路３３に書き込まれているファームウエアによってもセット及びリセットが制御されるようになっている。
【００４０】
図４及び図５は前記ファームウエアの動作処理を示すフローチャートであり、このフローチャートを用いて以下にＲＳ−ＦＦ３１をセット及びリセットさせる際の動作説明を行う。
【００４１】
まず、図４に示す通信開始時の相手ユニットの検索動作時の処理について説明する。
【００４２】
電源投入が行なわれると、システム制御回路３３からＲＳ−ＦＦ３１にリセット信号が印加され、電子スイッチ２３がオンし、レーザー駆動回路２１への電源供給が開始され、レーザーダイオード２０が発光される。
【００４３】
また、反射ミラー６が駆動され、送信されるレーザー光が所定範囲でスキャンされ、相手ユニットの検索動作が行なわれる（ステップａ）。レーザー光がスキャンされる際には反射ミラー６の向きを示す座標データを含んだ送信信号がレーザー光によって送信され、相手ユニットにより送信信号が受信された場合、前記座標データを含む応答信号がレーザー光によって送信されてくることにより相手ユニットが発見されたか否かが判明する。
【００４４】
相手ユニットの検索動作が行なわれると、相手ユニットが発見されたか否かが判断され（ステップｂ）、相手ユニットが発見された場合は通常の通信動作に移行する（ステップｃ）。
【００４５】
一方、相手ユニットが発見されない場合は予め決められた所定時間、例えば１時間経過したか否かが判断され（ステップｄ）、所定時間経過されるまでは繰り返し相手ユニットの検索動作が行なわれる。
【００４６】
相手ユニットが発見されない状態が所定時間経過された際には、この所定時間経過の回数がカウントされ（ステップｅ）、次にこのカウント回数が予め決められた所定回数、例えば５回に達したか否かが判断される（ステップｆ）。
【００４７】
前記カウント回数が所定回数に達していない場合は、繰り返し相手ユニットの検索動作が行なわれる。
【００４８】
前記カウント回数が所定回数に達した場合は、システム制御回路３３によりＲＳ−ＦＦ３１がセットされ、電子スイッチ２３がオフされることによりレーザー駆動回路２１への電源供給が遮断され、レーザーダイオード２０の発光が停止される（ステップｇ）。
【００４９】
したがって、前記所定時間と前記所定回数との積で決定される一定時間内に相手ユニットが発見されない場合は相手ユニットの検索動作が中止されると共に、レーザーダイオード２０の発光が停止される。
【００５０】
次に、図５に示す通信異常の発生時の処理について説明する。
【００５１】
相手ユニットが探せている通常通信状態になった後は、割り込み処理により通信異常が発生したか否かが判断される（ステップｈ）。
【００５２】
通信異常の発生は、相手ユニットからの応答信号が正しく受信できていないとにより判断され、この通信異常の判断はレーザー発光が停止された場合にも行なわれる。
【００５３】
レーザー発光の停止は、レーザーダイオード２０により発光されるレーザー光の光量レベルの平均値が上昇することによりレーザー発光制御回路３２が正常に動作した場合の他に、レーザー発光制御回路３２が誤動作することにより発生する可能性がある。
【００５４】
例えば、レーザー発光制御回路３２に対静電レベルを超える大きな静電ノイズが飛び込んだり、あるいはＲＳ−ＦＦ３１にセット信号としてノイズが入ることによりレーザー発光制御回路３２が誤動作する。
【００５５】
通信異常が発生したと判断されると、システム制御回路３３により所定期間内にＲＳ−ＦＦ３１をリセットした履歴があるか否かが判断される（ステップｉ）。この判断はＲＳ−ＦＦ３１をリセットした後に連続して再度通信異常が発生しているか否かの判断となる。
【００５６】
所定期間内にＲＳ−ＦＦ３１をリセットした履歴があると判断された場合、通信異常確定と判定される（ステップｊ）。
【００５７】
一方、所定期間内にＲＳ−ＦＦ３１をリセットした履歴がないと判断された場合、反射ミラー６が初期値の座標の位置にイニシャルされた後にスキャンされ、相手ユニットの検索動作が開始される（ステップｋ）。
【００５８】
相手ユニットの検索動作中においては、相手ユニットが発見されたか否かが判断され（ステップｌ）、相手ユニットが発見された場合は通常の通信動作に移行する（ステップｍ）。
【００５９】
一方、相手ユニットが発見されない場合は反射ミラー６のイニシャル回数が予め決められた所定回数、例えば５回に達したか否かが判断され（ステップｎ）、前記イニシャル回数が所定回数に達するまでは繰り返し相手ユニットの検索動作が行なわれる。
【００６０】
前記イニシャル回数が所定回数に達した場合は、システム制御回路３３によりＲＳ−ＦＦ３１がリセットされ、電子スイッチ２３がオンされることによりレーザー駆動回路２１への電源供給が再開され、レーザーダイオード２０の発光が再開されてシステムの再復帰が試行される（ステップｏ）。
【００６１】
したがって、反射ミラー６を所定回数イニシャル状態にする期間内に相手ユニットが発見されない場合はシステムの再復帰が試行されるので、レーザー発光の停止により通信異常が発生し、この通信異常がレーザー発光制御回路３２の誤動作に起因する場合、相手ユニットが発見され、システムが再復帰される。
【００６２】
【発明の効果】
以上述べた如く、本発明に依れば、レーザー出力が増大した場合において、レーザー発光制御回路によりレーザー駆動回路の電源遮断が制御され、安全規格上の規定値に達する以前にレーザー出力を停止させることが可能であり、特に、システム制御回路からの制御により前記レーザー駆動回路の電源遮断及び電源投入が制御されるようにしているので、レーザー発光制御回路の誤動作によりレーザー光源の発光が停止された場合にシステム制御回路により前記レーザー発光制御回路からレーザー駆動回路の電源投入を行わせる制御信号が発生されるようにしてレーザー光源を再発光させ、動作復帰させることが出来、また、所定時間内に相手ユニットが探せなかったと判断された場合にシステム制御回路により前記レーザー発光制御回路からレーザー駆動回路の電源遮断を行わせる制御信号が発生されるようにして無駄な電力消費及び無駄なレーザー光源の発光が防止出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光空間通信装置の光学系を平面的に示す光学配置図である。
【図２】本発明に係る光空間通信装置の光学系を立体的に示す光学配置図である。
【図３】図１の光空間通信装置におけるレーザー出力制御系を示す回路ブロックである。
【図４】通信開始時の相手ユニットの検索動作時の処理を説明するフローチャートである。
【図５】通信異常の発生時の処理について説明するフローチャートである。
【符号の説明】
１            プリント基板
３        レーザー光源
６        反射ミラー
８ａ，８ｂ        フロントモニタ用光検出器
１０        入射レンズ
２０        レーザーダイオード
２１        レーザー駆動回路
２２        電源回路
２３        電子スイッチ
２４        第１モニタダイオード
２５        ＡＰＣ回路
２６        電圧発生回路
２７        第２モニタダイオード
３１        ＲＳ−ＦＦ
３２        レーザー発光制御回路
３３        システム制御回路
【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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