(57)【要約】【課題】  光軸のずれの有無を判断し自動的に光軸を合わせることができる光送信機を提供する。【解決手段】  複数の受光素子によって構成され、光軸を調整するための光調整信号を光受信機１０１から受信する受信手段１３０と、受信手段の各受光素子によって受信された光調整信号の受信レベルが所定の条件を満たしているか否かを判断する制御部１２５と、判断手段によって所定の条件を満たさないと判断された場合に、所定の条件を満たすように自身の向きを調整し、また判断手段によって所定の条件を満たすと判断された場合であって、受信手段によって受信された光調整信号に自身が送信した光送信信号に対する受信エラーを示す受信エラーレート情報が含まれている場合に、受信エラーが無くなるように自身の向きを調整する駆動制御部１２６とを備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光受信機に送信する光送信信号の光軸を調整する機能を有する光送信機において、
複数の受光素子によって構成され、前記光軸を調整するための光調整信号を前記光受信機から受信する受信手段と、
前記受信手段の前記各受光素子によって受信された前記光調整信号の受信レベルが所定の条件を満たしているか否かを判断する判断手段と、
前記判断手段によって前記所定の条件を満たさないと判断された場合に、前記所定の条件を満たすように自身の向きを調整するとともに、前記所定の条件を満たすと判断された場合であって、前記受信手段によって受信された前記光調整信号に前記自身が送信した前記光送信信号に対する受信エラーを示す受信エラーレート情報が含まれている場合に、前記受信エラーが無くなるように自身の向きを調整する調整手段とを、
備えたことを特徴とする光送信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光無線伝送装置を構成する光送信機と光受信機との間の光軸を合わせる光送信機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、光を用いて情報の空間伝送を行う光無線伝送技術がある。光無線伝送は一般的に赤外光が用いられ、その発光素子として発光ダイオードやレーザダイオードなどの半導体発光素子が用いられている。このような光無線伝送において、送受信間距離を十分にとりたい場合は、受信機側に十分な光レベルを入射させるように送信機から発する光ビームの指向角を鋭く絞る必要がある。この場合、送信機及び受信機の光軸を合わせておかなければならないが、指向角の狭い光ビームを用いることや光ビームに目に見えない赤外光を用いることなどから、光無線伝送装置の光軸合わせは大変煩わしい作業である。そこで、光軸合わせを容易に行えるような光無線伝送装置が下記の特許文献１に開示されている。この特許文献１に開示されている光無線伝送装置は、送信装置から可視光をピンポイントに絞って信号伝送用の赤外光と同一光軸、あるいは平行光軸にして一緒に送り、受信装置側に設けた可視光反射手段に当てるものであり、可視光反射手段により反射させられた可視光を操作者が見ながら送信装置の光軸調整を行う。また、この他の技術としては送信装置に照準機を設置して、その照準機を見ながら光軸を合わせる光無線伝送装置や、受信装置側に受光レベル検出用測定機を接続して操作者が２人一組で光軸合わせを行う光無線伝送装置もある。また、受光装置側に光軸調整用の光源を用いて、送信装置からの送信光の受信レベル情報を折り返し、それに応じて光軸を合わせる技術が下記の特許文献２に開示されている。
【特許文献１】特開昭６２−１１０３３９号公報（図１、図２）
【特許文献２】特開平７−１３１４２２号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に開示された光無線伝送装置は、送信装置に光無線伝送の目的以外に使用する可視光を発生させる構成を必要としている。送受信装置間の距離を十分にとりたい場合などは、この可視光の発光出力を十分大きいものにしなくてはならず、またその構成を追加する必要があるため、送信装置のコストアップの原因となってしまう上、装置が大型になってしまう。これは、送信装置に照準機を設置する場合も同様である。また、可視光の光軸や、照準機の照準と信号伝送用の赤外光の光軸とを厳密に合わせておく必要があることもコストアップの要因となる。また、受光レベル検出用測定機を受信装置に接続して２人一組で操作を行う場合においても、受光レベル検出用測定機を用意する必要があり、人手を要するなどの欠点があった。このように、従来の光無線伝送装置は、光軸合わせを簡単化しようとすると、送受信装置のコストアップや大型化を招き、送受信装置のコストダウンや小型化を行おうとすると、光軸合わせの作業に手間がかかるなどの欠点を有していた。
【０００４】
また、特許文献２に開示された技術では、上述した問題点の解決を図っているが、受信機に取り付けられた光軸調整用の光送信素子からパイロット（光調整）信号としての送信光を、送信機に搭載した単一の受光素子で受光し、その受光レベルと送信機からの信号伝送用の送信光の受信機での受信レベルのみを基準に光軸を調整している。このため、人がこの情報を基にレベル表示装置などを用いて光軸を調整する場合には十分その手間を簡単化することができるが、自動で光軸を調整する場合は不要な動作が多くなってしまう。その理由は、単純に単一の受光素子で得られる光軸調整用の送信光のレベルだけでは上下左右どちらに受信機が有るかを判別することはできないからである。そのため自動で光軸を調整するためには必ず一度やみくもに動かし、受光レベルと比較して自身の動いた方向が正しいかどうかを判定しなければならず、動いてみてから判断しなければならない。これでは、無駄な動きが多くなってしまい、メカ駆動に要する時間を考えると、高速な自動光軸合わせの足かせとなってしまうという問題がある。
【０００５】
以上のようなことを考慮して、受信機からのパイロット光を受信するため送信機に複数の受光素子を持たせることにより光軸調整の無駄を省くようにしている。しかし、このときに合わせられた光軸は、受信機のパイロット光と送信機の受光素子との間のものであって、送信機の発光素子と受信機の受光素子との光軸が合っているかは分からない。送信機の発光素子と受信機の受光素子の光軸は平行となっているのが理想であるが、実際の製造過程では部品のばらつきや組立・取付け時の誤差などにより発光軸と受光軸とが必ずしも平行にならないケースが発生することがある。また、外装（カバー）の形状により、発光軸及び受光軸が外装を通過するときの入射角の違いにより、光軸のずれを起こすこともある。
【０００６】
本発明は、上記問題を解決するためのものであり、光軸のずれの有無を判断し自動的に光軸を合わせることができる送信機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明によれば、光受信機に送信する光送信信号の光軸を調整する機能を有する光送信機において、複数の受光素子によって構成され、前記光軸を調整するための光調整信号を前記光受信機から受信する受信手段と、前記受信手段の前記各受光素子によって受信された前記光調整信号の受信レベルが所定の条件を満たしているか否かを判断する判断手段と、前記判断手段によって前記所定の条件を満たさないと判断された場合に、前記所定の条件を満たすように自身の向きを調整するとともに、前記所定の条件を満たすと判断された場合であって、前記受信手段によって受信された前記光調整信号に前記自身が送信した前記光送信信号に対する受信エラーを示す受信エラーレート情報が含まれている場合に、前記受信エラーが無くなるように自身の向きを調整する調整手段とを備えたことを特徴とする光送信機が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の光送信機は、上記構成を有し、光軸のずれの有無を判断し自動的に光軸を合わせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について図１及び図２を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る光送信機を含む光無線伝送装置を示す図である。図２は本発明の実施の形態に係る光送信機の光軸の調整の動作フローについて説明するためのフローチャートである。
【００１０】
まず、本発明の実施の形態に係る光送信機を含む光無線伝送装置の光受信機について図１を用いて説明する。図１に示すように、光無線伝送装置１００は、光受信機１０１と光送信機１２１とから構成されている。光受信機１０１では、光送信機１２１の光送信手段１２９によって空間伝送される光送信信号を比較的指向角の狭い光受信手段１０２が受信し、光受信手段１０２によって受信された光送信信号を受光回路１０３が電気的に増幅させる処理をし、二値化回路１０４が増幅された光送信信号をデジタル信号化し、シンボル復号回路１０５が復号化を行い、不図示の受像装置などの外部機器へ送信する。
【００１１】
また、光受信機１０１では、光送信機１２１が光軸を調整するために、広い指向角を有するパイロット光発光手段１０６が光送信機１２１に対してパイロット光を送信する。さらに、パイロット光発光手段１０６は、光受信手段１０２によって受信された光送信信号の受信エラーを示す受信エラーレート情報を送信する機能も兼ね備えている。また、光受信機１０１では、光受信手段１０２によって受信され、二値化回路１０４によってデジタル化された光送信信号（以下、デジタル化されたデータとも言う）のエラー検出を行っている。
【００１２】
本発明の実施の形態におけるエラー検出は、シンボルエラー検出回路１０７によって行われている。さらに、エラー検出の精度を高めるために、受信した光送信信号に、後述する光送信機１２１のＣＲＣＣ付加回路１３６によって付加されたＣＲＣＣ（Cyclic Redundancy Check Code）をチェックするＣＲＣＣチェック回路１０８が存在する。ここで、ＣＲＣＣとは、誤り検出符号を言う。このシンボルエラー検出回路１０７で検出された結果とＣＲＣＣチェック回路１０８で検出した各エラー結果をエラーレート算出回路１０９において一定時間カウントし、その結果をパイロット光発光手段１０６で伝送するためにエラーレートパケット生成回路１１０においてパケット化を行い、このパケットに応じてパイロット光発光手段１０６への発光信号に変調回路１１１によって変調を加え、発光素子ドライバ回路１１２に送ることによって、パイロット光を用いて光送信機１２１から送信されてくる光送信信号の受信状態を光送信機１２１へ送っている。
【００１３】
また、光受信機１０１によって受信された光送信信号のエラーを検出する際に、光送信信号を一定レベル以上で受信していないときにはシンボルエラー検出回路１０７はエラーレートの検出を見合わせるために、光受信手段１０２及び受光回路１０３で受信された光送信信号の受信レベルを信号レベル検出回路１１３によって監視し、一定レベル以上で受信していないときはエラーレートパケットの発生を停止させるようにしている。
【００１４】
次に、本発明の実施の形態に係る光送信機について図１を用いて説明する。光送信機１２１は、不図示の外部のデータ発生機器から送られる映像信号などの信号を受信し、ＣＲＣＣ付加回路１３６は、伝送後の光受信機１０１側で光送信信号の正誤を確認するために、送信する光送信信号を一定のサイズごとに分割し、それぞれの光送信信号にＣＲＣＣ符号を付加する。さらに、光無線伝送を行うために、光送信信号を符号化回路１２２によって符号化し、二値化回路１２３によって光送信可能な二値化デジタル信号に変換し、発光素子ドライバ回路１２４へ送る。発光素子ドライバ回路１２４は、二値化された光送信信号を光伝送するために光送信手段１２９をドライブして、指向角の狭い送信光として光受信機１０１へ向けて光送信信号が空間伝送される。
【００１５】
また、光送信機１２１は、光受信機１０１の光軸調整用に搭載されたパイロット光発光手段１０６によって送信されるパイロット光を受信するためのパイロット光受光手段１３０を有している。なお、パイロット光受光手段１３０は、複数の受光素子で構成されている。受光回路１３１は、受信した各受光素子の受信信号を電気的に増幅するなどの処理を行う。受光回路１３１で処理された各受光素子からの受信信号は、信号セレクト回路１３２において制御部１２５によって特定の受信信号のみが選択され、選択された受信信号に対して受信レベル検出回路１３５において受信レベルが検出され、その結果が制御部１２５へ引き渡される。さらに、制御部１２５によって信号セレクト回路１３２で選択された受信信号は、復調回路１３３によって復調され、パケット検出解析手段１３４は、復調された受信信号から光受信機１０１側での光送信信号の受信エラーレート情報を検出し、その結果を制御部１２５へ送る。
【００１６】
制御部１２５は、光送信機１２１の光軸を光受信機１０１へ合わせるために、適時信号セレクト回路１３２を用いてパイロット光受光手段１３０による必要な受信信号を選択し、受信レベル検出回路１３５における受信信号の受信レベルやパケット検出解析手段１３４により得られる受信エラーレート情報に基づいて、駆動制御部１２６を制御し、そして駆動手段１２７、１２８を制御し、光送信手段１２９及びパイロット光受光手段１３０の向きを調整する。また、制御部１２５は、常に受信エラーレート情報を監視することによって、何らかの原因で光送信機１２１の向きが変わってしまっても、再び駆動制御部１２６を制御し、駆動手段１２７、１２８を制御し、光送信手段１２９の向きを調整する。
【００１７】
次に、本発明の実施の形態に係る光送信機の光軸の調整の動作フローについて図２を用いて説明する。なお、光受信機１０１の光軸は合っているものとする。例えば４つの受光素子から構成されるパイロット光受光手段１３０が、光受信機１０１からのパイロット光を受信する（ステップＳ２０１）。制御部１２５は、信号セレクト回路１３２を制御することによって、受信されたパイロット光に含まれる受信信号を順次セレクトし、受信レベル検出回路１３５でレベル検出された受信信号の受信レベルをチェックする（ステップＳ２０２）。制御部１２５は、４つの受光素子によって受光された受光信号の受光レベルがすべて一致しているか否かを判定する（ステップＳ２０３）。受信信号の受光レベルがすべて一致していると判定された場合、制御部１２５は、パケット検出解析手段１３４による受信エラーレート情報の検出に基づいて、受信信号に受信エラーレート情報があるか否かを判定する（ステップＳ２０４）。受信エラーレート情報が無いと判定された場合、制御部１２５は、駆動制御部１２６を制御して駆動手段１２７、１２８を停止させ、光送信機１２１の方向を固定させる（ステップＳ２０５）。このとき、光送信機１２１の光軸が合った状態であると言える。
【００１８】
ステップＳ２０３において、受光信号の受光レベルがすべて一致していないと判定された場合には、制御部１２５は、駆動制御部１２６を制御して駆動手段１２７、１２８を駆動させ、受信レベルが一致するように光送信機１２１の向きを調整し（ステップＳ２０６）、その後ステップＳ２０２に戻る。また、ステップＳ２０４において、受信エラーレート情報がある、すなわちエラーがあると判定された場合には、制御部１２５は、駆動制御部１２６を制御し、駆動手段１２７、１２８を微小に駆動させ、エラーが無くなるように光送信機１２１の向きを調整し（ステップＳ２０７）、ステップＳ２０４へ戻る。
【００１９】
なお、ステップＳ２０５において、光送信機１２１の光軸が合った後に、何らかの外的要因によって光送信機１２１の光軸がずれてしまった場合などに対処するため、制御部１２５は常に受信エラーレート情報の有無を監視し、受信エラーレート情報がある場合には、上述した制御を行い、光送信機１２１の光軸を合わせる。以上により、光送信機１２１は、常に自動的に光軸を合わせることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明に係る光送信機は、光軸のずれの有無を判断し自動的に光軸を合わせることができるため、光無線伝送装置を構成する光送信機と光受信機との間の光軸を合わせる光送信機などに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態に係る光送信機を含む光無線伝送装置を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る光送信機の光軸の調整の動作フローについて説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００２２】
１００  光無線伝送装置
１０１  光受信機
１０２  光受信手段
１０３、１３１  受光回路
１０４、１２３  二値化回路
１０５  シンボル復号回路
１０６  パイロット光発光手段
１０７  シンボルエラー検出回路
１０８  ＣＲＣＣチェック回路
１０９  エラーレート算出回路
１１０  エラーレートパケット生成回路
１１１  変調回路
１１２、１２４  発光素子ドライバ回路
１１３  信号レベル検出回路
１２１  光送信機
１２２  符号化回路
１２５  制御部（判断手段）
１２６  駆動制御部（調整手段）
１２７、１２８  駆動手段
１２９  光送信手段
１３０  パイロット光受光手段（受信手段）
１３２  信号セレクト回路
１３３  復調回路
１３４  パケット検出解析手段
１３５  受信レベル検出回路
１３６  ＣＲＣＣ付加回路
【図１】
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【図２】
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