(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信光であるレーザ光のビーム口径を拡大する一方、受信光であるレーザ光のビーム口径を縮小する望遠鏡と、
前記望遠鏡によりビーム口径が拡大されたレーザ光を屈曲させて空間に放射する一方、空間から到来してくるレーザ光を屈曲させて前記望遠鏡の方向に出射する粗追尾機構と、
レーザ光を反射する平面原器と、
通信対象とレーザ光の送受信を行う際には、レーザ光が前記通信対象を指向するように前記粗追尾機構を構成している反射鏡を制御し、前記望遠鏡のアライメントずれに伴う影響を補償する際には、前記望遠鏡により口径が拡大されたレーザ光が前記平面原器に反射されて前記望遠鏡に戻るように前記反射鏡を制御する反射鏡制御機構と、
前記平面原器に反射されて前記望遠鏡に戻されたレーザ光を集光して集光スポット像を生成する第１の集光スポット像生成部と、
前記第１の集光スポット像生成部により生成された集光スポット像から、前記望遠鏡のアライメントずれに伴うレーザ光の空間伝搬損失を算出する伝搬損失算出部と、
前記伝搬損失算出部により算出された空間伝搬損失が大きい程、前記送信光の強度を高める強度調整部と
を備えた空間光通信装置。
【請求項２】
前記送信光を出力する光送信装置と、
前記受信光を受信する光受信装置と、
前記光送信装置から出力された送信光であるレーザ光を前記望遠鏡に導く一方、前記望遠鏡により口径が縮小されたレーザ光を前記光受信装置に導く光学素子と、
前記平面原器に反射されて前記望遠鏡に戻されたレーザ光を集光して集光スポット像を生成する第２の集光スポット像生成部と、
前記第２の集光スポット像生成部により生成された集光スポット像から、前記望遠鏡のアライメントずれに伴うレーザ光の角度ずれを検出する角度ずれ検出部と、
前記角度ずれ検出部により検出された角度ずれが減少するように前記光学素子の設置角度を調整する角度ずれ補償部と
を備えたことを特徴とする請求項１記載の空間光通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、信号変調したレーザービームを通信対象に送信する一方、通信対象から送信されたレーザービームを受信して、そのレーザービームを信号復調する空間光通信装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザービームを用いる空間光通信装置は、例えば、人工衛星や地上局などに実装される。
これにより、人工衛星同士での光通信や、人工衛星と地上局間での光通信が可能になるが、レーザービームを用いる場合、レーザービームが回折によって広がると、空間伝搬損失が増加する。
したがって、レーザービームの回折が広がることによる空間伝搬損失の増加を抑えるため、レーザービームの口径を拡大する望遠鏡や、レーザービームが通信対象を指向するように、レーザービームを屈曲させる粗追尾機構を実装する必要がある。
【０００３】
例えば、人工衛星に搭載される一般的な空間光通信装置では、軽量で大口径を実現するために、複数の反射鏡で構成された反射型望遠鏡を備えている。
この反射型望遠鏡として、例えば、主鏡と副鏡で構成されているカセグレン望遠鏡を用いる場合を想定すると、人工衛星の打上げ時の振動の影響や、人工衛星が軌道を周回している際の構造の経時劣化によって、主鏡と副鏡の間隔がずれるなどのアライメントずれが生じことがある。
【０００４】
カセグレン望遠鏡における主鏡副鏡間のアライメントずれは、カセグレン望遠鏡を透過するレーザービームに波面歪を生じさせるため、レーザービームの広がりが生じて、空間伝搬損失が増大する原因になる。
以下の特許文献１には、電動で移動可能なクサビ形ガラスや、形状の可変が可能な補償光学ミラーを内部の光路に配置することで、カセグレン望遠鏡で生じる波面誤差を補償している空間光通信装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−６８９３４号公報（図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の空間光通信装置は以上のように構成されているので、カセグレン望遠鏡で生じる波面誤差を補償して、空間伝搬損失の増加を抑えることができる。しかし、カセグレン望遠鏡で生じる波面誤差を補償する際に、レーザービームを受信して、そのレーザービームから波面誤差の補償量を算出する必要があるが、通信対象から送信されるレーザービームは、一般的に信号強度が小さく、信号対雑音比が小さいため、波面誤差の補償量を高精度に算出することが困難である。このため、信号強度が大きいレーザービームを送信することが可能な光地上局からレーザービームを受信することがあるが、光地上局から送信されるレーザービームを受信することができない環境下では、カセグレン望遠鏡で生じる波面誤差を補償することができないという課題があった。
【０００７】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、光地上局から送信されるレーザービームを受信することなく、望遠鏡のアライメントずれに伴う影響を補償することができる空間光通信装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る空間光通信装置は、送信光であるレーザ光のビーム口径を拡大する一方、受信光であるレーザ光のビーム口径を縮小する望遠鏡と、望遠鏡によりビーム口径が拡大されたレーザ光を屈曲させて空間に放射する一方、空間から到来してくるレーザ光を屈曲させて望遠鏡の方向に出射する粗追尾機構と、レーザ光を反射する平面原器と、通信対象とレーザ光の送受信を行う際には、レーザ光が通信対象を指向するように粗追尾機構を構成している反射鏡を制御し、望遠鏡のアライメントずれに伴う影響を補償する際には、望遠鏡により口径が拡大されたレーザ光が平面原器に反射されて望遠鏡に戻るように反射鏡を制御する反射鏡制御機構と、平面原器に反射されて望遠鏡に戻されたレーザ光を集光して集光スポット像を生成する第１の集光スポット像生成部と、第１の集光スポット像生成部により生成された集光スポット像から、望遠鏡のアライメントずれに伴うレーザ光の空間伝搬損失を算出する伝搬損失算出部とを設け、強度調整部が、伝搬損失算出部により算出された空間伝搬損失が大きい程、送信光の強度を高めるようにしたものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、望遠鏡のアライメントずれに伴う影響を補償する際には、望遠鏡により口径が拡大されたレーザ光が平面原器に反射されて望遠鏡に戻るように、粗追尾機構を構成している反射鏡を制御する反射鏡制御機構と、平面原器に反射されて望遠鏡に戻されたレーザ光を集光して集光スポット像を生成する第１の集光スポット像生成部と、第１の集光スポット像生成部により生成された集光スポット像から、望遠鏡のアライメントずれに伴うレーザ光の空間伝搬損失を算出する伝搬損失算出部とを設け、強度調整部が、伝搬損失算出部により算出された空間伝搬損失が大きい程、送信光の強度を高めるように構成したので、光地上局から送信されるレーザ光を受信することなく、望遠鏡のアライメントずれに伴う影響を補償することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１による空間光通信装置を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１による空間光通信装置の光アンテナ部の校正ポジションを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面にしたがって説明する。
【００１２】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による空間光通信装置を示す構成図であり、図２はこの発明の実施の形態１による空間光通信装置の光アンテナ部の校正ポジションを示す説明図である。
図１及び図２において、空間光通信装置は、光アンテナ部１と光送受信部２から構成されており、光アンテナ部１は、例えば平面板状の構造である支持構造１０に支持されている。
光アンテナ部１の望遠鏡１１は主鏡１２と副鏡１３から構成されており、光送受信部２から出力された送信光であるレーザービーム（レーザ光）のビーム口径を拡大する一方、受信光であるレーザービーム（レーザ光）のビーム口径を縮小するカセグレン望遠鏡である。
図１では、望遠鏡１１がカセグレン望遠鏡である例を示しているが、送信光であるレーザービームのビーム口径を拡大する一方、受信光であるレーザービームのビーム口径を縮小する機能を有する望遠鏡であれば、カセグレン望遠鏡に限るものではない。
【００１３】
粗追尾機構１４は回転駆動する２枚の平面鏡（反射鏡）１５，１６から構成されており、望遠鏡１１によりビーム口径が拡大されたレーザービームを屈曲させて空間に放射する一方、空間から到来してくるレーザービームを屈曲させて望遠鏡１１の方向に出射する。
図１では、粗追尾機構１４から空間に放射されるレーザービームの方向が右方向である例を示している。
図１の粗追尾機構１４は、右方向を中心に１８０度の半球状範囲を指向することが可能なように構成されている。
なお、粗追尾機構１４の具体的な構造は、例えば、以下の非特許文献１に開示されている。
［非特許文献１］
「A Coarse Pointing Assembly for Optical Communication」  G. Szekely1, D. Blum*, M. Humphries*, A. Koller*, D. Mussett*, S. Schuler* and P. Vogt*
【００１４】
平面原器１７は支持構造１０に支持されており、レーザービームを反射する反射面を備えている。
反射鏡制御機構１８は例えば電動モータなどから構成されており、通信対象とレーザービームの送受信を行う際には、そのレーザービームが通信対象を指向するように２枚の平面鏡１５，１６を制御し、望遠鏡１１における主鏡１２と副鏡１３間のアライメントずれに伴う影響を補償する際には、図２に示すように、望遠鏡１１により口径が拡大されたレーザービームが平面原器１７に反射されて望遠鏡１１に戻るように２枚の平面鏡１５，１６の角度を制御する。
反射鏡制御機構１８が粗追尾機構１４を構成している平面鏡１５，１６を制御することで、平面鏡１５，１６は、それぞれ直交する２軸を中心とする回転運動を行う。回転運動の回転軸は図示せぬ旋回ベアリングにより構成されている。
【００１５】
光送受信部２の光送信装置２１は通信のために変調された送信光であるレーザービームを出力する装置である。
光受信装置２２は通信対象から送信された受信光であるレーザービームを受光して光電変換し、光電変換後の電気信号である変調信号を復調する装置である。
ビームスプリッタ２３は例えばレーザービームを透過成分と反射成分に分岐する部分反射コーティングが施されている平面ガラス板で構成されており、受信光である望遠鏡１１により口径が縮小されたレーザービームが入射されると、そのレーザービームの透過成分を粗追尾センサ２９の方向に出力し、そのレーザービームの反射成分を精追尾機構２４の方向に出力する。
また、ビームスプリッタ２３は精追尾機構２４から出力された送信光であるレーザービームが入射されると、そのレーザービームを望遠鏡１１の方向に出力する。
【００１６】
精追尾機構２４は粗追尾機構１４では追尾しきれない高速に変化する微振動による角度ずれを補正するアクティブ光学素子である。
即ち、精追尾機構２４は例えば２つの電磁駆動アクチュエータによって設置角度が変えられる平面鏡を備えた高速ステアリングミラーで構成されており、ビームスプリッタ２３から出力されたレーザービームを屈曲して、そのレーザービームをビームスプリッタ２５の方向に出力する一方、ビームスプリッタ２５から出力されたレーザービームを屈曲して、そのレーザービームをビームスプリッタ２３の方向に出力する光学素子である。
【００１７】
ビームスプリッタ２５は例えばレーザービームを透過成分と反射成分に分岐する部分反射コーティングが施されている平面ガラス板で構成されており、精追尾機構２４から出力されたレーザービームをビームスプリッタ２６の方向に出力する一方、光行差補正機構２７から出力されたレーザービームを精追尾機構２４の方向に出力する。
ビームスプリッタ２６は例えばレーザービームを透過成分と反射成分に分岐する部分反射コーティングが施されている平面ガラス板で構成されており、ビームスプリッタ２５から出力されたレーザービームが入射されると、そのレーザービームの透過成分を光受信装置２２の方向に出力し、そのレーザービームの反射成分を反射ミラー２８の方向に出力する。
【００１８】
光行差補正機構２７は例えば精追尾機構２４と同様の高速ステアリングミラーで構成されており、光送信装置２１から出力されたレーザービームをビームスプリッタ２５の方向に反射するものであるが、光行差を補正するために設けられている。
光行差とは、通信距離が非常に長い場合、通信対象から送信されたレーザービームが自局である本空間光通信装置に到達する時間や、自局から送信されたレーザービームが通信対象に到達する時間において、自局と通信対象間の相対速度差にしたがって相対位置が変化することにより生じる無視できない角度ずれを意味する。
反射ミラー２８はビームスプリッタ２６から出力されたレーザービームを精追尾センサ３２の方向に反射する。
【００１９】
粗追尾センサ２９は例えば集光レンズとＣＣＤなどの二次元撮像素子で構成されており、ビームスプリッタ２３から出力されたレーザービームを集光して集光スポット像を生成するとともに、その集光スポット像の位置から、受信光であるレーザービームの到来方向を検出する。なお、粗追尾センサ２９は第１の集光スポット像生成部を構成している。
粗追尾センサ２９により検出されたレーザービームの到来方向は、反射鏡制御機構１８にフィードバックされ、通信対象とレーザービームの送受信を行う際に、反射鏡制御機構１８が、レーザービームの到来方向にしたがって平面鏡１５，１６の角度を制御する。
【００２０】
伝搬損失算出部３０は粗追尾センサ２９により生成された集光スポット像の広がりである直径から、望遠鏡１１のアライメントずれに伴うレーザービームの空間伝搬損失を算出する。
強度調整部３１は伝搬損失算出部３０により算出された空間伝搬損失が大きい程、光送信装置２１から出力されるレーザービームの強度が高くなるように、光送信装置２１を制御する。
【００２１】
精追尾センサ３２は例えば集光レンズと４象限フォトダイオードなどの受光素子で構成されており、反射ミラー２８により反射されたレーザービームを集光して集光スポット像を生成するとともに、その集光スポット像の位置から、受信光であるレーザービームの到来方向を検出する。なお、精追尾センサ３２は第２の集光スポット像生成部を構成している。
精追尾センサ３２により検出されたレーザービームの到来方向は、精追尾機構２４にフィードバックされ、通信対象とレーザービームの送受信を行う際に、精追尾機構２４が、レーザービームの到来方向にしたがって、精追尾機構２４を構成している平面鏡の角度を制御する。
【００２２】
角度ずれ検出部３３は精追尾センサ３２により生成された集光スポット像から、望遠鏡１１のアライメントずれに伴うレーザ光の角度ずれを検出する。
角度ずれ補償部３４は角度ずれ検出部３３により検出された角度ずれが減少するように精追尾機構２４を構成している平面鏡の角度（光学素子の設置角度）を調整する。
【００２３】
次に動作について説明する。
最初に、空間光通信装置が、送信光であるレーザービームを通信対象に送信する際の動作を説明する。
まず、光送受信部２の光送信装置２１は、通信のために変調された送信光であるレーザービームを出力する。
光行差補正機構２７は、光送信装置２１がレーザービームを出力すると、そのレーザービームをビームスプリッタ２５の方向に反射する。
【００２４】
ビームスプリッタ２５は、光行差補正機構２７により反射されたレーザービームが入射されると、そのレーザービームを精追尾機構２４の方向に出力する。
精追尾機構２４は、ビームスプリッタ２５から出力されたレーザービームを屈曲して、そのレーザービームをビームスプリッタ２３の方向に出力する。
ビームスプリッタ２３は、精追尾機構２４から出力されたレーザービームが入射されると、そのレーザービームを光アンテナ部１の望遠鏡１１の方向に出力する。
【００２５】
光アンテナ部１の望遠鏡１１は、光送受信部２のビームスプリッタ２３から出力されたレーザービームのビーム口径を拡大し、ビーム口径拡大後のレーザービームを粗追尾機構１４に出力する。
粗追尾機構１４は、２枚の平面鏡１５，１６が望遠鏡１１から出力されたレーザービームを屈曲させて空間に放射する。
反射鏡制御機構１８は、粗追尾機構１４から放射されるレーザービームが通信対象を指向するように、２枚の平面鏡１５，１６の角度を制御する。
【００２６】
次に、空間光通信装置が、通信対象から放射されたレーザービームを受信する際の動作を説明する。
光アンテナ部１の粗追尾機構１４は、２枚の平面鏡１５，１６が空間から到来してくるレーザービームを屈曲させて望遠鏡１１の方向に出射する。
望遠鏡１１は、粗追尾機構１４から出射されたレーザービームのビーム口径を縮小し、ビーム口径縮小後のレーザービームを光送受信部２のビームスプリッタ２３に出力する。
【００２７】
光送受信部２のビームスプリッタ２３は、望遠鏡１１から出力されたレーザービームが入射されると、そのレーザービームの透過成分を粗追尾センサ２９の方向に出力し、そのレーザービームの反射成分を精追尾機構２４の方向に出力する。
精追尾機構２４は、ビームスプリッタ２３から出力されたレーザービームを屈曲して、そのレーザービームをビームスプリッタ２５の方向に出力する。
【００２８】
ビームスプリッタ２５は、精追尾機構２４から出力されたレーザービームが入射されると、そのレーザービームをビームスプリッタ２６の方向に出力する。
ビームスプリッタ２６は、ビームスプリッタ２５から出力されたレーザービームが入射されると、そのレーザービームの透過成分を光受信装置２２の方向に出力し、そのレーザービームの反射成分を反射ミラー２８の方向に出力する。
光受信装置２２は、ビームスプリッタ２６から出力されたレーザービームを受光して光電変換し、光電変換後の電気信号である変調信号を復調する。
【００２９】
粗追尾センサ２９は、ビームスプリッタ２３から出力されたレーザービームを集光して集光スポット像を生成する。この集光スポット像の結像位置は、光アンテナ部１の粗追尾機構１４に入射された受信光であるレーザービームの角度に略比例して変位する。
粗追尾センサ２９は、集光スポット像を生成すると、その集光スポット像の結像位置から、受信光であるレーザービームの到来方向を検出する。粗追尾センサ２９により検出されたレーザービームの到来方向は、反射鏡制御機構１８にフィードバックされる。
反射鏡制御機構１８は、粗追尾センサ２９により検出されたレーザービームの到来方向にしたがって平面鏡１５，１６の角度を制御する。これにより、レーザービームの到来方向が通信対象を指向するように追尾される。
【００３０】
反射ミラー２８は、ビームスプリッタ２６から出力されたレーザービームを精追尾センサ３２の方向に反射する。
精追尾センサ３２は、反射ミラー２８により反射されたレーザービームを集光して集光スポット像を生成する。この集光スポット像の結像位置は、光アンテナ部１の粗追尾機構１４に入射された受信光であるレーザービームの角度に略比例して変位する。
精追尾センサ３２は、集光スポット像を生成すると、その集光スポット像の結像位置から、受信光であるレーザービームの到来方向を検出する。精追尾センサ３２により検出されたレーザービームの到来方向は、精追尾機構２４にフィードバックされる。
精追尾機構２４は、精追尾センサ３２により検出されたレーザービームの到来方向にしたがって精追尾機構２４を構成している平面鏡の角度を制御する。
【００３１】
次に、空間光通信装置が、望遠鏡１１のアライメントずれに伴う影響を補償する際の動作を説明する。
まず、反射鏡制御機構１８は、望遠鏡１１のアライメントずれに伴う影響を補償する場合、図２に示すように、望遠鏡１１からレーザービームが放射されると、そのレーザービームが平面原器１７に反射されて望遠鏡１１に戻るように２枚の平面鏡１５，１６の角度を制御する。
以下、レーザービームが平面原器１７に反射されて望遠鏡１１に戻る平面鏡１５，１６の位置を校正ポジションと称する。
【００３２】
光送信装置２１は、反射鏡制御機構１８が校正ポジションを設定すると、レーザービームを出力する。
光行差補正機構２７は、光送信装置２１がレーザービームを出力すると、そのレーザービームをビームスプリッタ２５の方向に反射する。
【００３３】
ビームスプリッタ２５は、光行差補正機構２７により反射されたレーザービームが入射されると、そのレーザービームを精追尾機構２４の方向に出力する。
精追尾機構２４は、ビームスプリッタ２５から出力されたレーザービームを屈曲して、そのレーザービームをビームスプリッタ２３の方向に出力する。
ビームスプリッタ２３は、精追尾機構２４から出力されたレーザービームが入射されると、そのレーザービームを光アンテナ部１の望遠鏡１１の方向に出力する。
【００３４】
光アンテナ部１の望遠鏡１１は、光送受信部２のビームスプリッタ２３から出力されたレーザービームのビーム口径を拡大し、ビーム口径拡大後のレーザービームを粗追尾機構１４に出力する。
粗追尾機構１４は、２枚の平面鏡１５，１６が望遠鏡１１から出力されたレーザービームを屈曲させて、そのレーザービームを平面原器１７の方向に出力する。
平面原器１７は、粗追尾機構１４から出力されたレーザービームを反射する。平面原器１７により反射されたレーザービームは、図２に示すように、粗追尾機構１４を介して、望遠鏡１１に戻る。
これにより、望遠鏡１１では、通信対象から放射されたレーザービームを受信する場合と同様に、粗追尾機構１４から出射されたレーザービームのビーム口径を縮小し、ビーム口径縮小後のレーザービームを光送受信部２のビームスプリッタ２３に出力する。
【００３５】
光送受信部２のビームスプリッタ２３は、望遠鏡１１から出力されたレーザービームが入射されると、そのレーザービームの透過成分を粗追尾センサ２９の方向に出力し、そのレーザービームの反射成分を精追尾機構２４の方向に出力する。
精追尾機構２４は、ビームスプリッタ２３から出力されたレーザービームを屈曲して、そのレーザービームをビームスプリッタ２５の方向に出力する。
【００３６】
ビームスプリッタ２５は、精追尾機構２４から出力されたレーザービームが入射されると、そのレーザービームをビームスプリッタ２６の方向に出力する。
ビームスプリッタ２６は、ビームスプリッタ２５から出力されたレーザービームが入射されると、そのレーザービームの反射成分を反射ミラー２８の方向に出力する。
反射ミラー２８は、ビームスプリッタ２６から出力されたレーザービームを精追尾センサ３２の方向に反射する。
【００３７】
粗追尾センサ２９は、ビームスプリッタ２３から出力されたレーザービームを集光して集光スポット像を生成する。
伝搬損失算出部３０は、粗追尾センサ２９が集光スポット像を生成すると、その集光スポット像の広がりである直径から、望遠鏡１１を構成している主鏡１２と副鏡１３間のアライメントずれに伴うレーザービームの空間伝搬損失を算出する。
ここで、望遠鏡１１を構成している主鏡１２と副鏡１３間でアライメントずれが生じている場合、そのアライメントずれの影響でレーザービームの波面歪や角度ずれが生じる。また、波面歪が生じている場合、粗追尾センサ２９により生成される集光スポット像の直径は、その波面歪が大きい程、大きくなる。
この実施の形態１では、例えば、予め集光スポット像の直径と空間伝搬損失との関係をシミュレーションしており、伝搬損失算出部３０が、集光スポット像の直径と空間伝搬損失との関係を示すテーブルを備えているものを想定している。
伝搬損失算出部３０が当該テーブルを備えている場合、そのテーブルを参照すれば、粗追尾センサ２９により生成された集光スポット像の直径に対応する空間伝搬損失を特定することができる。
ここでは、伝搬損失算出部３０がテーブルを参照して、集光スポット像の直径に対応する空間伝搬損失を特定する例を示しているが、予め用意している計算式を用いて、集光スポット像の直径からレーザービームの空間伝搬損失を算出するようにしてもよい。
【００３８】
強度調整部３１は、伝搬損失算出部３０がレーザービームの空間伝搬損失を算出すると、その空間伝搬損失が大きい程、光送信装置２１から出力されるレーザービームの強度が高くなるように、光送信装置２１を制御する。これにより、波面歪によるレーザービームの空間伝搬損失の影響が補償される。
ただし、光送信装置２１から出力されるレーザービームの強度には上限があるので、その上限を超えない範囲で、光送信装置２１から出力されるレーザービームの強度が高められる。したがって、空間伝搬損失が極めて大きい場合、光送信装置２１から出力されるレーザービームの強度を調整するだけでは、波面歪によるレーザービームの空間伝搬損失の影響が十分に補償されない場合もあるが、その場合でも、レーザービームの空間伝搬損失の影響は低減される。
【００３９】
精追尾センサ３２は、反射ミラー２８により反射されたレーザービームを集光して集光スポット像を生成する。
角度ずれ検出部３３は、精追尾センサ３２が集光スポット像を生成すると、その集光スポット像から、望遠鏡１１を構成している主鏡１２と副鏡１３間のアライメントずれに伴うレーザ光の角度ずれを検出する。この集光スポット像の結像位置は、アライメントずれに略比例して変位するので、その変位量からアライメントずれに伴うレーザ光の角度ずれを検出することができる。
角度ずれ補償部３４は、角度ずれ検出部３３が角度ずれを検出すると、その角度ずれが減少するように精追尾機構２４を構成している平面鏡の角度を調整する。あるいは、その角度ずれが減少するように粗追尾機構１４を構成している平面鏡１５，１６の角度を調整する。これにより、アライメントずれに伴う角度ずれの影響を補償することができる。
【００４０】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、望遠鏡１１のアライメントずれに伴うレーザービームの空間伝搬損失の影響を補償する際には、望遠鏡１１により口径が拡大されたレーザービームが平面原器１７に反射されて望遠鏡１１に戻るように、粗追尾機構１４を構成している平面鏡１５，１６を制御する反射鏡制御機構１８と、平面原器１７に反射されて望遠鏡１１に戻されたレーザービームを集光して集光スポット像を生成する粗追尾センサ２９と、粗追尾センサ２９により生成された集光スポット像から、望遠鏡１１のアライメントずれに伴うレーザービームの空間伝搬損失を算出する伝搬損失算出部３０とを設け、強度調整部３１が、伝搬損失算出部３０により算出された空間伝搬損失が大きい程、光送信装置２１から出力されるレーザービームの強度が高くなるように、光送信装置２１を制御するように構成したので、光地上局から送信されるレーザービームを受信することなく、望遠鏡１１のアライメントずれに伴うレーザービームの空間伝搬損失の影響を補償することができる効果がある。
【００４１】
また、この実施の形態１によれば、精追尾センサ３２により生成された集光スポット像から、望遠鏡１１を構成している主鏡１２と副鏡１３間のアライメントずれに伴うレーザ光の角度ずれを検出する角度ずれ検出部３３を設け、角度ずれ補償部３４が、角度ずれ検出部３３により検出された角度ずれが減少するように精追尾機構２４を構成している平面鏡の角度を調整するように構成したので、望遠鏡１１のアライメントずれに伴う角度ずれの影響を補償することができる効果がある。
【００４２】
なお、この実施の形態１では、通信対象から放射されたレーザービームを受信することなく、望遠鏡１１のアライメントずれに伴う影響を補償することができるので、校正可能なタイミングに制限がなく、運用上の信頼性が向上する。
また、レーザービームの空間伝搬損失の影響の補償については、光送信装置２１から出力されるレーザービームの強度を調整するだけでよく、補償を実施するために付加的な機械要素を追加する必要がない。このため、装置の信頼性、寿命の向上、コスト増の抑制が可能になる。
【００４３】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００４４】
１  光アンテナ部、２  光送受信部、１０  支持構造、１１  望遠鏡、１２  主鏡、１３  副鏡、１４  粗追尾機構、１５，１６  平面鏡（反射鏡）、１７  平面原器、１８  反射鏡制御機構、２１  光送信装置、２２  光受信装置、２３  ビームスプリッタ、２４  精追尾機構（光学素子）、２５  ビームスプリッタ、２６  ビームスプリッタ、２７  光行差補正機構、２８  反射ミラー、２９  粗追尾センサ（第１の集光スポット像生成部）、３０  伝搬損失算出部、３１  強度調整部、３２  精追尾センサ（第２の集光スポット像生成部）、３３  角度ずれ検出部、３４  角度ずれ補償部。
【図１】
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【図２】
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