(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から入射する光ビームを２軸方向に偏向させて出射する２軸光偏向手段と、
サーチ制御信号を生成し、このサーチ制御信号に基づいて前記２軸光偏向手段を制御するサーチ制御手段と、
サーボ制御信号を生成し、このサーボ制御信号に基づいて前記２軸光偏向手段を制御するサーボ制御手段と、
前記２軸光偏向手段を経た光ビームが入射され、この光ビームの入射位置を二次元的に検出することができる二次元光位置検出手段と、
前記サーボ制御信号の変化量を記憶する記憶手段と
を備え、
前記二次元光位置検出手段における検出光量が予め設定された閾値よりも小さい場合に前記サーチ制御手段により前記２軸光偏向手段の偏向によるサーチ動作を実行し、前記二次元光位置検出手段で検出された前記光ビームの前記入射位置に基づき前記光ビームの外部からの入射方向を検出した後、前記サーボ制御手段によって前記２軸光偏向手段を制御して前記入射方向に光軸をサーボ制御するとともに、このサーボ制御中に光ビームの入射が遮断された場合には前記サーチ制御手段により自動的に再サーチ動作を行う光検出装置であって、
前記サーチ制御手段は、前記光ビームの入射が遮断されたときには、前記サーチ制御信号として互いに周波数の異なる２つの周期信号を生成し該２つの周期信号により前記入射位置の軌跡がリサージュ図形となるよう前記２軸光偏向手段の偏向を各軸毎に独立的に制御し、前記記憶手段により記憶された遮断の直前の前記サーボ制御におけるサーボ制御信号の変化量に基づき、この変化量が所定の値より大きいときには、前記２軸光偏向手段における偏向をそれが可能な領域について行うよう制御する第１の再サーチ動作を行い、該変化量が所定の値より小さいときには、前記サーチ制御信号の振幅を制限し、前記２軸光偏向手段における偏向をそれが可能な領域の一部について行うよう制御する第２の再サーチ動作を行う
ことを特徴とする光検出装置。
【請求項２】
前記２軸光偏向手段及び前記二次元光位置検出手段を支持する基台を２軸方向に偏向させる２軸駆動機構を備え、
前記サーチ制御手段は、前記第１の再サーチ動作において、前記記憶手段により記憶された遮断の直前の前記サーボ制御におけるサーボ制御信号の変化量の極性に基づいて光軸ずれの方向を判断し、この光軸ずれの方向に応じた方向に前記２軸駆動機構を制御する
ことを特徴とする請求項１記載の光検出装置。
【請求項３】
サーボ制御手段により制御され外部から入射する光ビームを２軸方向に偏向させて出射する２軸光偏向手段と、前記２軸光偏向手段を経た光ビームが入射されこの光ビームの入射位置を二次元的に検出することができる二次元光位置検出手段と、前記サーボ制御信号の変化量を記憶する記憶手段とを用いて、
前記二次元光位置検出手段における検出光量が予め設定された閾値よりも小さい場合に前記２軸光偏向手段の偏向によるサーチ動作を実行し、前記二次元光位置検出手段で検出された前記光ビームの前記入射位置に基づき前記光ビームの外部からの入射方向を検出した後、前記サーボ制御手段によって前記２軸光偏向手段を制御して前記入射方向に光軸をサーボ制御するとともに、このサーボ制御中に光ビームの入射が遮断された場合には再サーチ動作を行う光検出方法であって、
前記光ビームの入射が遮断されたときには、互いに周波数の異なる２つの周期信号により前記入射位置の軌跡がリサージュ図形となるよう前記２軸光偏向手段の偏向を各軸毎に独立的に制御し、前記記憶手段により記憶された遮断の直前の前記サーボ制御におけるサーボ制御信号の変化量に基づき、この変化量が所定の値より大きいときには、前記２軸光偏向手段における偏向をそれが可能な領域について行うよう制御する第１の再サーチ動作を行い、該変化量が所定の値より小さいときには、前記２軸光偏向手段における偏向をそれが可能な領域の一部について行うよう制御する第２の再サーチ動作を行う
ことを特徴とする光検出方法。
【請求項４】
前記２軸光偏向手段及び前記二次元光位置検出手段を支持する基台を２軸方向に偏向させる２軸駆動機構を用いて、
前記第１の再サーチ動作において、前記記憶手段により記憶された遮断の直前の前記サーボ制御におけるサーボ制御信号の変化量の極性に基づいて光軸ずれの方向を判断し、この光軸ずれの方向に応じた方向に前記２軸駆動機構を制御する
ことを特徴とする請求項３記載の光検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子の方向を検出し、検出された発光素子の方向に基づく光軸調整の自動化を可能とする光検出装置及び光検出方法に関し、例えば、光無線通信の受発光モジュールにおいて使用されるものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報信号の伝送手段として、光を用いた光無線伝送技術が提案されている。このような光無線伝送技術としては、例えば、複数のコンピュータ間で通信を行ういわゆる「光無線ＬＡＮ」や、映像情報や音声情報をＡＶ（Audio-Visual）機器に伝送する技術などが提案されている。このような光無線伝送は、受発光装置により構成された機器間において、ディジタル情報に応じて変調された光ビームを送受信することにより行われる。
【０００３】
このような光無線伝送により正確な情報通信を行うためには、受発光装置間において光軸を一致させることが必要であり、これら受発光装置における光軸調整機能が不可欠のものとなる。
【０００４】
ここで、送信側の発光素子の送出光ビームが指向性を有しない場合には、光軸調整は受信側の受光素子についてのみ行えばよいが、送信側の発光素子が指向性を有する場合には、送受信側の双方で光軸調整を行う必要がある。さらに、ギガヘルツ帯の高速通信を行う場合には、伝送Ｓ−Ｎ比を確保するために通信に使用する光ビーム径を小さくする必要があり、光軸調整も高精度に行う必要が生ずる。
【０００５】
このような光軸調整機能を実現する光軸調整機構としては、特許文献１に記載されているように、受発光素子ユニットを２軸駆動機構によって支持し、この受発光素子ユニットの受発光方向を２軸方向に偏向させることができるようにした機構が提案されている。
【０００６】
さらに、通信システムの小型化及び光軸調整の高速化のために、二軸方向への偏向制御を可能としたミラー（２軸偏向手段）を用いて、このミラーを介して受信側の受光素子に光ビームを入射させるようにした角度制御機構を備えた光検出装置が提案されている。この光検出装置においては、ミラーを二軸方向に偏向させることにより送信側の発光素子の方向をサーチし、さらに、ミラーの角度を制御することによって、発光素子及び受光素子間の光軸を一致させる。この光検出装置における送信側の発光素子の方向のサーチ動作においては、例えば、受信側の受光素子における受光量をモニターしつつ、プリセットされた条件に従ってミラーを偏向させ、受光量が最大となったときのミラーの方向を記憶しておき、ミラーの偏向動作の終了後、記憶された方向にミラーの方向を設定する。
【０００７】
このような光検出装置において、さらに高精度の光軸制御を行うには、送信側の発光素子からの光ビームを、二軸方向への偏向制御が可能なミラーを介して、二次元光位置検出素子に入射させる。この光検出装置においては、二次元光位置検出素子における光ビームの入射位置の情報に基づいて、ミラーの偏向方向の制御にフィードバックして閉ループ制御することにより、発光素子及び受光素子間の光軸が高精度に調整される。
【０００８】
また、二軸方向への偏向制御が可能なミラーによるサーチ範囲及び光軸調整の範囲が十分に広くない場合には、このミラー及び２軸駆動機構を併用し、受発光素子ユニット全体を２軸方向に偏向させることによって、サーチ範囲の広さと、光軸調整の高速化とを両立させることができる。
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−８５１５公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、前述のように、偏向制御が可能なミラー及び二次元光位置検出素子を用いた角度制御機構を備えた光検出装置における閉ループ制御は、光ビームが二次元光位置検出素子に入射されている場合にのみ可能であり、光軸が大きく外れ、光ビームが二次元光位置検出素子に入射していない状態においては行うことができない。したがって、このような光検出装置においては、光軸が大きく外れている場合には、まずサーチ動作を行い、光ビームが二次元光位置検出素子上に入射される状態とした後に、サーボロックすることが必要となる。
【００１１】
そして、サーボロックがなされた後に、サーボロックが外れてしまった場合には、再度、サーチ動作を行い、光路が回復したときに、サーボロックがされるようにする必要が生ずる。この再サーチ動作においては、サーチ動作が可能な広範囲の領域全体について、再度サーチ動作が行われることとなる。一旦サーボロックがなされた後には、すでに通信が開始されていた可能性が高いため、光路の遮断等によりサーボロックが外れてしまった場合には、実行中であった通信を迅速に再開するために、光路の回復時に速やかにサーボロックを行う必要がある。
【００１２】
ところが、ミラーを偏向させる速度（周波数）には、機械的な周波数特性の影響による限界があり、ミラーを高速（高周波数）で偏向させる場合には、機械的共振の影響により異常振動が発生し、正確なサーチ動作ができなくなる虞れがある。このような周波数特性や共振による問題は、ミラーの偏向角度を広角化した場合に、より顕著に顕れる。すなわち、このような光検出装置においては、ミラーを偏向させる角度を大きくした場合には、ミラーを偏向させる速度（周波数）を充分に高くすることができず、サーチ動作を速やかに行うことができない。特に、送信側の発光部からの光ビームの径が小さい場合には、高密度なサーチ動作が必要となるので、サーチ動作に要する時間がより長時間となるという問題がある。
【００１３】
そこで、本発明は、上述の実情に鑑みて提案されるものであって、入射される光ビームの偏向制御が可能なミラー等の２軸光偏向手段を有する光検出装置であって、サーボ動作中に光ビームの入射が遮断されたときに行う再サーチ動作において、２軸光偏向手段における偏向周波数を高くすることなく、確実、かつ、迅速な再サーチ動作を実現することができる光検出装置及び光検出方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前述のような光検出装置において、サーボロックがなされた後にこのサーボロックが外れる原因としては、人や鳥などの障害物によって送信側の発光素子からの光路が遮断される場合と、光検出装置の移動や回転による光軸ずれがミラーによるサーボ可能な範囲を超えてしまう場合とが考えられる。障害物によって光路が遮断された場合においては、送信側の発光素子からの光路は移動していない可能性が大きく、また、大きな光軸ずれが生じた場合においては、光軸がずれていった方向に送信側の発光素子からの光路が存在している可能性が大きい。したがって、これらいずれの場合においても、サーチ動作が可能な広範囲の領域全体について再度のサーチ動作を行うことは、送信側の発光素子からの光路が存在する可能性の低い領域についてもサーチ動作を行うことになっている。
【００１５】
したがって、サーボロックが外れた原因を特定し、また、大きな光軸ずれによりサーボロックが外れたと判断される場合には、光軸ずれが生じた方向を特定し、送信側の発光素子からの光路が存在する可能性の高い領域のみについて再サーチ動作を行うようにすれば、再サーチ動作を迅速に完了し速やかにサーボロックを行うことができることになる。
【００１６】
すなわち、前述の課題を解決するため、本発明に係る光検出装置は、以下のいずれか一の構成を有するものである。
【００１７】
〔構成１〕
外部から入射する光ビームを２軸方向に偏向させて出射する２軸光偏向手段と、サーチ制御信号を生成しこのサーチ制御信号に基づいて２軸光偏向手段を制御するサーチ制御手段と、サーボ制御信号を生成しこのサーボ制御信号に基づいて２軸光偏向手段を制御するサーボ制御手段と、２軸光偏向手段を経た光ビームが入射されこの光ビームの入射位置を二次元的に検出することができる二次元光位置検出手段と、サーボ制御信号の変化量を記憶する記憶手段とを備え、二次元光位置検出手段における検出光量が予め設定された閾値よりも小さい場合にサーチ制御手段により２軸光偏向手段の偏向によるサーチ動作を実行し、二次元光位置検出手段で検出された光ビームの入射位置に基づき光ビームの外部からの入射方向を検出した後、サーボ制御手段によって２軸光偏向手段を制御して入射方向に光軸をサーボ制御するとともに、このサーボ制御中に光ビームの入射が遮断された場合にはサーチ制御手段により自動的に再サーチ動作を行う光検出装置であって、サーチ制御手段は、光ビームの入射が遮断されたときには、サーチ制御信号として互いに周波数の異なる２つの周期信号を生成し該２つの周期信号により入射位置の軌跡がリサージュ図形となるよう２軸光偏向手段の偏向を各軸毎に独立的に制御し、記憶手段により記憶された遮断の直前のサーボ制御におけるサーボ制御信号の変化量に基づき、この変化量が所定の値より大きいときには、２軸光偏向手段における偏向をそれが可能な領域について行うよう制御する第１の再サーチ動作を行い、該変化量が所定の値より小さいときには、サーチ制御信号の振幅を制限し、２軸光偏向手段における偏向をそれが可能な領域の一部について行うよう制御する第２の再サーチ動作を行うことを特徴とするものである。
【００１８】
この光検出装置においては、サーチ制御手段は、光ビームの入射が遮断されたときには、遮断の直前のサーボ制御におけるサーボ制御信号の変化量に基づき、サーチ制御信号として互いに周波数の異なる２つの周期信号を生成し該２つの周期信号により入射位置の軌跡がリサージュ図形となるよう２軸光偏向手段の偏向を各軸毎に独立的に制御し、記憶手段により記憶された遮断の直前のサーボ制御におけるサーボ制御信号の変化量に基づき、この変化量が所定の値より大きいときには、２軸光偏向手段における偏向をそれが可能な領域について行うよう制御する第１の再サーチ動作を行い、該変化量が所定の値より小さいときには、サーチ制御信号の振幅を制限し、２軸光偏向手段における偏向をそれが可能な領域の一部について行うよう制御する第２の再サーチ動作を行うので、例えば、光ビームの遮断が光軸ずれによるものか、障害物による遮蔽によるものかに対応した動作を行うことができ、送信側の発光素子からの光路が存在する可能性の高い領域を特定することができる。
また、この光検出装置において、サーチ制御手段は、２軸光偏向手段を経た光ビームの二次元光位置検出手段における入射位置の軌跡をリサージュ図形とし、この二次元光位置検出手段における光ビームの入射位置を検出することによって、２軸光偏向手段に光ビームを入射させる発光素子の方向を検出するにあたり、第１の再サーチ動作においては、例えば、光ビームの遮断が光軸ずれによる場合に対応する動作として、２軸光偏向手段における偏向をそれが可能な領域について行うよう制御し、第２の再サーチ動作においては、例えば、光ビームの遮断が障害物による遮蔽による場合に対応する動作として、２軸光偏向手段における偏向をそれが可能な領域の一部について行うよう制御するので、発光素子の方向を確実、かつ、迅速に再検出することができる。
【００１９】
ここで、リサージュ図形（Lissajous figure, Bowditch curve）とは、 平面上を運動する粒子が二つの直交する軸方向におのおの調和運動を行ない、しかもその振動数の比が有理数（２個の整数の商で表わせる数）であるときに、その粒子によって描かれる図形をいう。なお、本発明においては、二つの直交する軸方向についての振動数の比が無理数である場合も含めてリサージュ図形ということとする。
【００２０】
〔構成２〕
構成１を有する光検出装置において、２軸光偏向手段及び二次元光位置検出手段を支持する基台を２軸方向に偏向させる２軸駆動機構を備え、サーチ制御手段は、第１の再サーチ動作において、記憶手段により記憶された遮断の直前のサーボ制御におけるサーボ制御信号の変化量の極性に基づいて光軸ずれの方向を判断し、この光軸ずれの方向に応じた方向に２軸駆動機構を制御することを特徴とするものである。
【００２１】
この光検出装置において、サーチ制御手段は、第１の再サーチ動作においては、光軸ずれにより光ビームの入射が遮断された場合に対応する動作として、光軸ずれの方向を判断し、送信側の発光素子からの光路が存在する可能性の高い領域を特定することができる。
【００２２】
また、この光検出装置において、サーチ制御手段は、第１の再サーチ動作においては、光軸ずれにより光ビームの入射が遮断された場合に対応する動作として、光軸ずれの方向に応じて２軸駆動機構を制御するので、２軸光偏向手段のみを用いる場合よりも広い範囲に亘って、発光素子の方向を確実、かつ、迅速に再検出することができる。
【００２３】
また、本発明に係る光検出方法は、以下の構成を有するものである。
〔構成３〕
サーボ制御手段により制御され外部から入射する光ビームを２軸方向に偏向させて出射する２軸光偏向手段と、２軸光偏向手段を経た光ビームが入射されこの光ビームの入射位置を二次元的に検出することができる二次元光位置検出手段と、サーボ制御信号の変化量を記憶する記憶手段とを用いて、二次元光位置検出手段における検出光量が予め設定された閾値よりも小さい場合に２軸光偏向手段の偏向によるサーチ動作を実行し、二次元光位置検出手段で検出された光ビームの入射位置に基づき光ビームの外部からの入射方向を検出した後、サーボ制御手段によって２軸光偏向手段を制御して入射方向に光軸をサーボ制御するとともに、このサーボ制御中に光ビームの入射が遮断された場合には再サーチ動作を行う光検出方法であって、光ビームの入射が遮断されたときには、互いに周波数の異なる２つの周期信号により入射位置の軌跡がリサージュ図形となるよう２軸光偏向手段の偏向を各軸毎に独立的に制御し、記憶手段により記憶された遮断の直前のサーボ制御におけるサーボ制御信号の変化量に基づき、この変化量が所定の値より大きいときには、２軸光偏向手段における偏向をそれが可能な領域について行うよう制御する第１の再サーチ動作を行い、該変化量が所定の値より小さいときには、２軸光偏向手段における偏向をそれが可能な領域の一部について行うよう制御する第２の再サーチ動作を行うことを特徴とするものである。
【００２４】
〔構成４〕
構成３を有する光検出方法において、２軸光偏向手段及び二次元光位置検出手段を支持する基台を２軸方向に偏向させる２軸駆動機構を用いて、第１の再サーチ動作において、記憶手段により記憶された遮断の直前のサーボ制御におけるサーボ制御信号の変化量の極性に基づいて光軸ずれの方向を判断し、この光軸ずれの方向に応じた方向に２軸駆動機構を制御することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２５】
本発明に係る光検出装置及び光検出方法においては、サーチ制御手段は、光ビームの入射が遮断されたときには、遮断の直前のサーボ制御におけるサーボ制御信号の変化量に基づき、互いに異なる第１の再サーチ動作及び第２の再サーチ動作のいずれかを実行するので、例えば、光ビームの遮断が光軸ずれによるものか、障害物による遮蔽によるものかに対応した動作を行うことができ、送信側の発光素子からの光路が存在する可能性の高い領域を特定することができる。
【００２６】
また、この光検出装置及び光検出方法において、サーチ制御手段は、２軸光偏向手段を経た光ビームの二次元光位置検出手段における入射位置の軌跡をリサージュ図形とし、この二次元光位置検出手段における光ビームの入射位置を検出することによって、２軸光偏向手段に光ビームを入射させる発光素子の方向を検出するにあたり、第１の再サーチ動作においては、例えば、光ビームの遮断が光軸ずれによる場合に対応する動作として、２軸光偏向手段における偏向をそれが可能な領域について行うよう制御し、第２の再サーチ動作においては、例えば、光ビームの遮断が障害物による遮蔽による場合に対応する動作として、２軸光偏向手段における偏向をそれが可能な領域の一部について行うよう制御するので、発光素子の方向を確実、かつ、迅速に再検出することができる。
【００２７】
そして、この光検出装置及び光検出方法において、サーチ制御手段は、第１の再サーチ動作においては、光軸ずれにより光ビームの入射が遮断された場合に対応する動作として、光軸ずれの方向を判断し、送信側の発光素子からの光路が存在する可能性の高い領域を特定することができる。さらに、この光検出装置において、サーチ制御手段は、第１の再サーチ動作においては、光軸ずれにより光ビームの入射が遮断された場合に対応する動作として、光軸ずれの方向に応じて２軸駆動機構を制御するので、２軸光偏向手段のみを用いる場合よりも広い範囲に亘って、発光素子の方向を確実、かつ、迅速に再検出することができる。
【００２８】
すなわち、本発明は、入射される光ビームの偏向制御が可能なミラー等の２軸光偏向手段を有する光検出装置であって、サーボ動作中に光ビームの入射が遮断されたときに行う再サーチ動作において、２軸光偏向手段における偏向周波数を高くすることなく、確実、かつ、迅速な再サーチ動作を実現することができる光検出装置及び光検出方法を提供することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【００３０】
本発明に係る光検出装置は、例えば、光無線通信の受発光モジュールに使用され、発光素子の方向、換言するならば、光ビームの入射方向を検出し、また、受光素子の光軸を発光素子の光軸に常に追従させるための光検出装置である。
【００３１】
〔第１の実施の形態の構成〕
（光検出装置の構成）
図１は、本発明に係る光検出装置の第１の実施の形態における構成を示すブロック図である。
【００３２】
本発明に係る光検出装置は、図１に示すように、入射した受光ビーム１１を２軸方向に偏向させて出射することができる２軸光偏向手段である２軸偏向ミラー１と、この２軸偏向ミラー１により反射された受光ビーム１１が入射され、この受光ビーム１１の入射位置を二次元的に検出することができる二次元光位置検出手段である光位置検出素子２とを有している。
【００３３】
この光検出装置に入射される相手側の受発光モジュールの発光素子からの受光ビーム１１は、２軸偏向ミラー１に入射される。２軸偏向ミラー１に入射された受光ビーム１１は、この２軸偏向ミラー１において反射されて偏向され、送受光レンズ７を経て、第１のビームスプリッタ３及び第２のビームスプリッタ４においてそれぞれ偏向され、集光レンズ９を透過して、光位置検出素子２の受光面に入射される。集光レンズ９は、受光ビームを光位置検出素子２の受光面上に集光させる。
【００３４】
また、第２のビームスプリッタ４に入射された受光ビーム１１は、一部がこの第２のビームスプリッタ４を透過して、集光レンズ１０を経て、受光素子６によって受光される。この受光素子６は、受光ビーム１１を受光することにより、この受光ビーム１１の強度に応じた検出信号を出力する。この検出信号に基づいて、相手側の受発光モジュールから送られる受信データを復調することができる。
【００３５】
そして、この光検出装置は、信号送信用のＬＤ（Laser Diode）発光素子５を備えている。このＬＤ発光素子５からは、送信データに応じて光変調された送信光ビーム１２が発せられる。このＬＤ発光素子５から発せられた送信光ビーム１２は、コリメータレンズ８を透過することにより平行光束となされ、第１のビームスプリッタ３を透過し、２軸偏向ミラー１に入射する。この２軸偏向ミラー１に入射した送信光ビーム１２は、２軸偏向ミラー１において反射され、受光ビーム１１を発する発光素子を有する相手側の受発光モジュールに向けて出射される。
【００３６】
この光検出装置の光学系は、受光ビーム１１が光位置検出素子２の受光面の中心に入射する状態において、送信光ビーム１２と受光ビーム１１とが同軸となるように調整されている。すなわち、この光学系において、光位置検出素子２の受光面の中心と、ＬＤ発光素子５の発光点とは、第１及び第２のビームスプリッタ３，４の反射面について共役な位置となっている。このように送信光ビーム１２と受光ビーム１１とが同軸となっている状態においては、相手側の受発光モジュールの信号受信用の受光素子に対して、送信光ビーム１２を正確に入射させることができる。
【００３７】
したがって、この光検出装置においては、受光ビーム１１が光位置検出素子２の受光面の中心に入射するように２軸偏向ミラー１を制御することによって、送受信光の光軸ズレの補正を行うことができる。
【００３８】
図２は、２軸偏向ミラー１の構成を示す平面図（Ａ）、断面図（Ｂ）及び側面図（Ｃ）である。
【００３９】
２軸偏向ミラー１は、図２中の（Ａ）に示すように、ミラー１ａを有している。このミラー１ａの裏面には、ミラー１ａの中心部に対してそれぞれ対称な位置に、４つのマグネット１ｂが固定されている。このミラー１ａは、図２中の（Ｂ）に示すように、中心部を、べース１ｅ上に固定されたピポット１ｄによって支持されている。そして、ミラー１ａに固定された各マグネット１ｂは、ベース１ｅ上に固定された４つのコイル１ｃの磁路空間内に位置するようになっている。
【００４０】
ミラー１ａの中心部に対して対称位置にある各マグネット１ｂ及び各コイル１ｃは、図２中の（Ｃ）に示すように、コイル１ｃに所定の駆動電流を供給することにより、―方において吸引し合い、他方において反発し合う。このような関係の各マグネット１ｂ及び各コイル１ｃを直交軸上に位置させて配置することにより、ミラー１ａは、ミラー１ａの中心部（ピポット１ｄの先端部）を支点として、２軸方向に駆動される。
【００４１】
図３は、光位置検出素子２の構成を示す正面図である。
【００４２】
この光検出装置において２軸偏向ミラー１を経た光ビームが入射される光位置検出素子２は、例えば、図３に示すように、受光部が放射状に４つの受光面に分割され光ビームの入射位置を二次元的に検出することが可能となされた４分割ＰＤ（Photo Diode）である。
【００４３】
図３は、光位置検出素子２の４つの受光面２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄに受光ビームスポット２ｏが入射している様子を示す。この光位置検出素子２は、各受光面２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄにおける入射光量に応じた４つの独立的な検出信号を出力する。これら４つの受光面２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄからの検出信号を比較することにより、受光ビームスポット２ｏの入射位置を得ることができる。
【００４４】
なお、この二次元光位置検出手段は、４分割ＰＤに限定されるものではなく、二次元ＰＳＤ（Position Sensitive Detector）素子、または、Ｃ−ＭＯＳＳセンサなどに代えることができる。これらの場合にも、４分割ＰＤを用いた場合と同様の信号を生成することができる。
【００４５】
この光検出装置において、２軸偏向ミラー１の制御は、図１に示すように、２軸偏向ミラー１を制御するサーチ制御手段及ぴサーボ制御手段となるＤＳＰ（Digital Signal Processor）１３によって行う。ＤＳＰ１３は、一定のサンプリング周期の間に、離散時間信号処理のための算術演算処理を高速に行うことができるプロセッサであり、内部に複数の演算処理部１３ａ，１３ｂ，１３ｃ及びメモリ１３ｄを備えている。このＤＳＰ１３においては、サーボ信号演算部１３ｂからの出力は、切換部１３ｅ及びサーボ量検出演算部１３ａに送られる。サーボ量検出演算部１３ａからの出力は、メモリ１３ｄに送られ、記憶される。このメモリ１３ｄからの読出し信号は、サーチ信号演算部１３ｃに送られる。このサーチ信号演算部１３ｃからの出力は、切換部１３ｅに送られる。
【００４６】
このＤＳＰ１３へは、光位置検出素子２からの４つの出力が、Ａ／Ｄ変換器１４を介して、サーボ信号演算部１３ｂ及び切換部１３ｅに入力される。また、このＤＳＰ１３からの出力は、切換器１３ｅから出力され、Ｄ／Ａ変換器１５を介して、ミラードライバ１６に送られる。ミラードライバ１６は、ＤＳＰ１３より送られた信号に基づいて、２軸偏向ミラー１の各コイル１ｃに駆動電流を供給し、この２軸偏向ミラー１を駆動する。２軸偏向ミラー１のミラー１ａは、各コイル１ｃに供給された駆動電流に応じてＸ軸方向及びＹ軸方向に傾けられる。
【００４７】
ＤＳＰ１３は、サーチ動作の実行時にはサーチ制御信号を、サーボ制御の実行時にはサーボ制御信号を、２軸偏向ミラー１に対して出力する。
【００４８】
なお、図１においては、本発明におけるＤＳＰ１３の機能を説明するために、ＤＳＰ１３の内部を機能ブロックで表現している。メモリ１３ｄは、メモリの機能であり、その他のブロックはプログラムによって実行される機能である。この図１におけるＤＳＰ１３内の矢印は、ＤＳＰ１３内でのデータの流れを示すものである。
【００４９】
サーチ信号演算部１３ｃは、サーチ制御信号として、２軸偏向ミラー１を強制的に２軸偏向動作させるために、正弦波（サイン（sin）波）のような周期信号を発生させるプログラムルーチンを実行する。また、サーチ信号演算部１３ｃは、メモリ１３ｄに記憶された直流成分データを受取り、サーチ制御信号に直流成分を重畳することができる。
【００５０】
サーチ制御信号は、２軸偏向ミラー１を、テレビジョン装置における電子線走査のようにラスタースキャン動作をさせて二次元的なスキャン動作をさせることができる。また、特開２００５−６４８９８公報にも記載されているように、サーチ制御信号として、２軸偏向ミラー１のＸ軸及びＹ軸について互いに周波数の異なる２つの周期信号を与えることにより、２軸偏向ミラー１のミラー１ａの傾き方向は、リサージュ図形（Lissajous figure, Bowditch curve）を描く方向に変化することとなる。すなわち、２軸偏向ミラー１に入射されこの２軸偏向ミラー１のミラー１ａにより反射された光ビームの光位置検出素子２における入射位置の軌跡は、リサージュ図形となる。この場合には、比較的低い周期信号によっても、高密度、かつ、高速なサーチ動作を実現することができる。
【００５１】
ここで、リサージュ図形とは、 平面上を運動する粒子が二つの直交する軸方向におのおの調和運動を行ない、しかもその振動数の比が有理数（２個の整数の商で表わせる数）であるときに、その粒子によって描かれる図形をいう。
【００５２】
サーボ信号演算部１３ｂは、２軸偏向ミラー１の動特性に対する位相補償フィルタ演算によるサーボ処理プログラムルーチンにより構成される。このサーボ信号演算部１３ｂは、図１に示すように、光位置検出素子２からの受光ビームスポット位置情報に基づいて、Ｘ軸及びＹ軸のサーボ制御信号（Ｓｘ，Ｓｙ）を生成することにより、２軸偏向ミラー１の閉ループ制御を行うことができる。これにより、光位置検出素子２に対する光ピーム１１の入射位置を、この光位置検出素子２における座標中心とすることができる。これにより、受光ビーム１１及び送信光ビーム１２の光軸ズレの補正を行うことができる。
【００５３】
切換部１３ｅは、光位置検出素子２の４つの受光面の出力レベルの総和である受光レベルにより、ＤＳＰ１３の出力をサーチ用とするか、または、サーボ用とするかへの切換を判断する。これによりＤＳＰ１３は、２軸偏向ミラーに対し、サーチ制御時にはサーチ制御信号を出力し、サーボ制御時にはサーボ制御信号を出力することができる。
【００５４】
図４は、この光検出装置におけるサーボ制御信号のサンプリングの様子を示すグラフである。
【００５５】
ＤＳＰ１３において、サーボ量検出演算部１３ａは、図４に示すように、サーボ信号演算部１３ｂから出力されるサーボ制御信号を、一定周期でサンプリングし、最新のサンプリングデータ（Ｓｘ，Ｓｙ）と、このデータ以前の所定のサンプル数のデータとの平均化演算処理（移動平均処理）により、サーボ制御信号の平均直流成分（ＳＡｘ，ＳＡｙ）を演算する。
【００５６】
また、サーボ量検出演算部１３ａは、サーボ制御信号の平均直流成分（ＳＡｘ，ＳＡｙ）と、最新のサンプリングデータ（Ｓｘ，Ｓｙ）との差分演算を行うことにより、サーボ制御信号の変動量（ＳＤｘ，ＳＤｙ）を求める。
【００５７】
サーボ量検出演算部１３ａにより得られたサーボ制御信号のサンプリングデータ、サーボ制御信号の変動量及び平均直流成分を示すデータは、メモリ１３ｄに定期的に更新されながら保存される。
【００５８】
〔第１の実施の形態における動作〕
以下、この光検出装置の動作について説明する。
【００５９】
（サーチ・サーボ切換動作について）
この光検出装置においては、図１に示すように、相手側の受発光モジュールからの受光ビーム１１が光位置検出素子２の受光面の座標中心に入射するように、２軸偏向ミラー１が制御されている状態において、送信光ビーム１２の光軸と受光ビーム１１との光軸とが一致し、安定した信号送信が可能となる。
【００６０】
そして、受光ビーム１１が光位置検出素子２の受光面の受光エリア内に入射していれば、ＤＳＰ１３によるサーボ制御動作により、この受光ビーム１１が受光面の座標中心に入射されるように２軸偏向ミラー１が制御され、微小な振動などによる光軸ずれを補正しながら光軸調整が行われ続ける。
【００６１】
しかし、この光検出装置を設置して初めて通信を開始する場合や、相手側の受発光モジュールとの相対位置（角度）の変動や障害物による光路遮断が生じた場合は、受光ビーム１１の光軸と送信光ビーム１２の光軸とが大きくずれているので、受光ビーム１１が光位置検出素子２の受光面に入射しないので、ＤＳＰ１３の動作による光軸調整を行うことができない。
【００６２】
この光検出装置においては、このように送信光ビーム１２の光軸と受光ビーム１１の光軸とが大きくずれてしまっている場合には、ＤＳＰ１３によるサーチ制御動作により、２軸偏向ミラー１を広角度の範囲で走査駆動させ、受光ビーム１１の入射方向を検出するサーチ動作を行う。
【００６３】
図５は、２軸偏向ミラーにおいて、Ｘ軸についての周波数を５０〔Ｈｚ〕、Ｙ軸についての周波数を５９〔Ｈｚ〕とした場合における１秒間に描かれるリサージュ軌跡を示すグラフである。
【００６４】
この光検出装置におけるサーチ動作時には、図５に示すように、２軸偏向ミラー１に供給するサーチ制御信号を、Ｘ軸制御及びＹ軸制御について、互いに周波数の異なる正弦波信号とすることにより、この２軸偏向ミラー１のミラー１ａにより反射された光ビームの光位置検出素子２における入射位置の軌跡がリサージュ図形を描く。
【００６５】
この光検出装置の光学系は、前述のように、光位置検出素子２の受光面の中心に受光ビーム１１が入射する時に、送信光ビーム１２と受光ビーム１１とが同軸となるように調整されているので、送信光ビーム１２の送出方向もリサージュ図形を描く。
【００６６】
そして、サーチ動作中に送信光ビーム１２の送出方向と受光ビーム１１の光軸とが近づくと、光位置検出素子２の受光面の受光エリア内に受光ビーム１１が入射する。このとき、サーチ動作から、サーボ動作（閉ループ制御動作）に切換えることにより、光軸調整が行われ、サーチ動作が終了する。
【００６７】
切換部１３ｅは、光位置検出素子２の４つの受光面からの出力レベルの総和である受光レベル（ＰＬ）が規定のサーボ閾値（ＳＬ）以上となった時に、サーチ動作からサーボ動作（閉ループ制御動作）への切換えを行い、光軸調整が行われるようにする。
【００６８】
サーボ動作中においては、光位置検出素子２の受光面の受光エリア内に受光ビームが入射されている限り、２軸偏向ミラー１によって、受光ビーム１１の方向に追従して光軸が調整される。
【００６９】
しかしながら、受発光モジュール間の相対位置（角度）変動や何らかの障害物による光路遮断により、光位置検出素子２の４つの受光面の出力レベルの総和が規定のサーボ閾値以下となった場合には、サーボ制御不能と判断して、サーボ制御を停止した後、再度のサーチ動作（再サーチ動作）を行う。
【００７０】
（サーボ制御停止原因の検出方法について）
この光検出装置において、サーボ制御中は、受発光モジュール間の相対位置（角度）の変化に応じて、２軸偏向ミラー１のサーボ制御信号が変化するので、サーボ制御信号の変化を検出することにより、受発光モジュール間の相対位置変動の有無を検出することが可能である。
【００７１】
図７は、サーボ制御信号の変化の検出方法について説明するフローチャートである。なお、このフローチャートは、光軸補正中、すなわちサーボ制御中の動作を示すものである。
【００７２】
Ｓ１では、サーチ動作からサーボ動作ヘの切換えがなされ、サーボ制御が開始され、Ｓ２に進む。
【００７３】
Ｓ２では、光位置検出素子２の４つの受光面の出力レベルの総和である受光レべル（ＰＬ）をサンプリングし、Ｓ３に進む。
【００７４】
Ｓ３では、受光レベル（ＰＬ）とサーボ閾値（ＳＬ）とを比較し、受光レベル（ＰＬ）がサーボ閾値（ＳＬ）よりも大きい場合は、Ｓ４へ進み、小さい場合は、サーチ動作が必要と判断して、Ｓ７のサーチルーチンヘ進む。このサーチルーチンでは、前述したサーチ動作が実行される。
【００７５】
受光レベル（ＰＬ）サンプリングは、図４中の（Ｃ）に示すように、例えば、時刻ｔｂのサンプリング時に、受光レベル（ＰＬ）がサーボ閾値（ＳＬ）以下と認識される。
【００７６】
Ｓ４では、サーボ信号演算部１３ｂからのＸ軸及びＹ軸のサーボ制御信号のサンプリングを行い、Ｓ５に進む。このサンプリング及び演算処理は、２軸偏向ミラー１のＸ軸及びＹ軸のサーボ制御信号について、それぞれ行われる。サーボ制御信号のサンプリングは、図４中の（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、所定のサンプリング周期ごとに行う。
【００７７】
Ｓ５では、サンプリングされたサーボ制御信号とメモリ１３ｄに保存されている過去のサンプリングデータとによる移動平均を求め、メモリ１３ｄに記憶されている平均直流成分（ＳＡ）データを更新し、Ｓ６に進む。つまりここでは、サーボ制御が中断されるまで、サーボ制御信号の平均直流成分（ＳＡ）がメモリ１３ｄに更新されつつ保存され続ける。
【００７８】
なお、このサーボ制御信号の平均直流成分（ＳＡｘ，ＳＡｙ）は、サンプリング間隔を最適化することにより、サーボ制御信号の直流成分を表すものとなる。
【００７９】
Ｓ６では、サンプリングされたサーボ制御信号（Ｓｘ，Ｓｙ）と平均直流成分（ＳＡｘ，ＳＡｙ）との差分（ＳＤｘ，ＳＤｙ）を求め、メモリ１３ｄに記憶されている差分（ｓＤｘ，ｓＤｙ）データを更新し、Ｓ２に戻る。つまりここでは、サーボ制御が中断されるまで、サーボ制御信号の最新サンプリングデータと平均値の差分がメモリ１３ｄに更新されつつ保存され続ける。
【００８０】
受発光モジュール間の相対位置変動が生じた場合には、サンプリングされたサーボ制御信号（Ｓｘ，Ｓｙ）は、図４中の（Ａ）に示すように、大きく変動する。また、このとき、光位置検出素子２における受光レべル（ＰＬ）は、図４中の（Ｃ）に示すように、時刻ｔｂにおいて、サーボ閾値（ＳＬ）以下と認識される。このように、受光レべル（ＰＬ）がサーボ閾値（ＳＬ）以下となった時刻ｔｂの直前のサンプリング時刻ｔａにおけるサーボ制御信号（Ｓｘ，Ｓｙ）と平均直流成分（ＳＡｘ，ＳＡｙ）の差分（ＳＤｘ，ＳＤｙ）が、所定の閾値（ＭＬ）よりも大きい場合には、受発光モジュール間の相対位置（角度）が変動したと判断することができる。
【００８１】
受発光モジュール間に遮蔽が生じた場合には、サンプリングされたサーボ制御信号（Ｓｘ，Ｓｙ）は、図４中の（Ｂ）に示すように、ほとんど変動しない。このとき、光位置検出素子２における受光レべル（ＰＬ）は、図４中の（Ｃ）に示すように、時刻ｔｂにおいて、サーボ閾値（ＳＬ）以下と認識される。このように、受光レべル（ＰＬ）がサーボ閾値（ＳＬ）以下となった時刻ｔｂの直前のサンプリング時刻ｔａにおけるサーボ制御信号（Ｓｘ，Ｓｙ）と平均直流成分（ＳＡｘ，ＳＡｙ）の差分（ＳＤｘ，ＳＤｙ）が、所定の閾値（ＭＬ）よりも小さい場合には、受発光モジュール間に遮蔽が生じたと判断することができる。
【００８２】
（最適なサーチ方法の選択について）
図８は、本実施の形態における再サーチ動作について説明するフローチャートである。
【００８３】
前述の図７のＳ７においては、図８に示すサーチルーチンに進み、差分（ＳＤ）の大小によって、互いに異なる第１の再サーチ動作及び第２の再サーチ動作のいずれかを行う。
【００８４】
Ｓ１では、サーチ動作が開始され、Ｓ２に進む。Ｓ２では、メモリ１３ｄ内の差分（ＳＤｘ，ＳＤｙ）データが、所定の閾値（ＭＬ）よりも大きい場合は、受発光モジュール間の相対位置（角度）変動により光軸が遮断されたと判断して、Ｓ７に進み、広範囲のサーチ動作である第１の再サーチ動作を開始し、Ｓ８に進む。メモリ１３ｄ内の差分（ＳＤｘ，ＳＤｙ）データが所定の閾値（ＭＬ）よりも小さい場合は、受発光モジュール間の何らかの障害物による一時的な遮蔽により光路が遮断されたと判断して、Ｓ３に進み、特定の微小領域のサーチ動作である第２の再サーチ動作を開始する。
【００８５】
Ｓ３では、受発光モジュール間の相対位置（角度）変動が無い（少ない）と認識されているので、サーチ制御信号の振幅を制限し、サーチ範囲を狭くして、高速、かつ、高分解能の第２の再サーチ動作を開始し、Ｓ４に進む。
【００８６】
２軸偏向ミラー１は、質量やパネ定数などから生じる振動特性を持つので、大振幅、かつ、高周波の駆動は困難であるが、サーチ範囲を狭くすると、２軸偏向ミラー１の駆動角度が小さくなるので、駆動信号の周波数を高くしても安定した動作が可能となる。
【００８７】
図５に示した広範囲のサーチ動作である第１の再サーチ動作においては、２軸偏向ミラー１の機械特性の影響から、例えば、各軸の周波数を５０Ｈｚ及び５９Ｈｚの正弦波駆動信号として、リサージュ図形となるサーチ軌跡によりサーチ動作を行う。この場合、正弦波５０周期でサーチ軌跡が収束し、１秒ごとに同じ軌跡が描かれる。また、このサーチ軌跡は、サーチ軌跡の中心を原点としてＸ軸及びＹ軸を規定した場合、Ｙ軸を１００回、Ｘ軸を１１８回横切る軌跡となる。このとき、サーチ分解能は、両者の交差数を乗算して、１１８００となる。
【００８８】
図６は、Ｘ軸についての周波数を４００〔Ｈｚ〕、Ｙ軸についての周波数を４０４〔Ｈｚ〕とした場合における１秒間に描かれるリサージュ軌跡を示すグラフである。
【００８９】
微小な領域についての第２の再サーチ動作を行う場合には、例えば、図６に示すように、２軸偏向ミラー１の振幅を３０％（サーチ面積９％）とし、各軸の周波数を４００Ｈｚ及び４０４Ｈｚの正弦波駆動信号として、リサージュ図形となるサーチ軌跡によりサーチ動作を行う。
【００９０】
この場合には、正弦波１００周期でサーチ軌跡が収束し、０．２５秒ごとに同じ軌跡が描かれる。また、このサーチ軌跡は、サーチ軌跡の中心を原点としてＸ軸及びＹ軸を規定した場合、Ｙ軸を２００回、Ｘ軸を２０２回横切る軌跡となる。このとき、サーチ分解能は、振幅が３０％となっていることにより、両者の交差数を乗算した数値（４０４００）の約３．３倍の１３３３２０と考えることができる。
【００９１】
このような微小領域についての第２の再サーチ動作を行う場合の、サーチ中心は、サーボ制御信号の平均直流成分（ＳＡ）により決定される。サーボ制御信号の平均直流成分（ＳＡ）をサーチ制御信号に重畳することにより、光路が遮断される直前の受光ビームの位置を再現することができるので、微小領域についての第２の再サーチ動作のみで、障害物がなくなった後に、サーボ制御を再開できる可能性が高くなる。
【００９２】
Ｓ４では、微小領域についての第２の再サーチ動作の実行時間が、規定の時間を越えていないかを判断する。規定時間を超えていない場合はＳ５に進み、超えた場合は、第２の再サーチ動作中に受発光モジュール間の相対位置（角度）の変動が生じたと判断してＳ７に進み、広範囲の第１の再サーチ動作を開始する。
【００９３】
Ｓ５では、光位置検出素子２の４つの受光面の出力レベルの総和である受光レベル（ＰＬ）をサンプリングし、Ｓ６に進む。
【００９４】
Ｓ６では、受光レべル（ＰＬ）とサーボ閾値（ＳＬ）とを比較し、受光レベル（ＰＬ）がサーボ閾値（ＳＬ）よりも大きい場合にはＳ１１に進み、小さい場合はＳ４に戻り、第２の再サーチ動作を続行する。
【００９５】
Ｓ１１では、サーチ動作を終了し、サーチ動作からサーボ動作（閉ループ制御動作）ヘの切換えを行って、Ｓ１２に進み、サーチルーチンから、図７に示すサーボ制御ルーチンヘ戻る。
【００９６】
一方、図８のＳ７では、Ｓ２においてメモリ１３ｄ内の差分（ＳＤ）データが所定の閾値（ＭＬ）よりも大きかったことから、受発光モジュール間の相対位置（角度）変動により光軸が遮断されたと判断し、広範囲の第１のサーチ動作を開始し、Ｓ８に進む。
【００９７】
Ｓ８では、広範囲についてのサーチ動作の実行時間が、規定の時間を越えていないかを判断する。規定時間を超えていない場合はＳ９に進み、超えた場合は、サーチ不能と判断して、Ｓ１３に進む。
【００９８】
Ｓ１３では、サーチ動作を停止し、Ｓ１４に進み、装置を停止し、エラー表示を行う。
【００９９】
Ｓ９では、光位置検出素子２の４つの受光面の出力レベルの総和である受光レベル（ＰＬ）をサンプリングし、Ｓ１０に進む。
【０１００】
Ｓ１０では、受光レべル（ＰＬ）とサーボ閾値（ＳＬ）とを比較し、受光レベル（ＰＬ）がサーボ閾値（ＳＬ）よりも大きい場合にはＳ１１に進み、小さい場合はＳ８に戻り、第１の再サーチ動作を続行する。
【０１０１】
Ｓ１１では、サーチ動作を終了し、サーチ動作からサーボ動作（閉ループ制御動作）ヘの切換えを行って、Ｓ１２に進み、サーチルーチンから、図７に示すサーボ制御ルーチンヘ戻る。
【０１０２】
〔第２の実施の形態の構成〕
図９は、本発明の第２の実施の形態に係る光検出装置の構成を示すブロック図である。
【０１０３】
この光検出装置は、図９に示すように、２軸偏向ミラー１及び光位置検出素子２を支持する基台を２軸方向に偏向させる２軸駆動機構を備えたものとして構成することもできる。
【０１０４】
すなわち、この第２の実施の形態において、この光検出装置は、２軸偏向ミラー１、光位置検出素子２及びその他の光学系を一つの筐体として構成した基台となるフレーム２０に収めて構成されている。このフレーム２０は、２軸駆動機構により２軸方向に偏向されるようになっている。２軸駆動機構は、水平方向に駆動可動なパン駆動機構１７と、垂直方向に駆動可動なチルト駆動機構１８とにより構成されている。
【０１０５】
パン駆動機構１７及びチルト駆動機構１８は、それぞれモータを備えて構成され、ＤＳＰ１３のパン・チルト駆動制御部１３ｆからの駆動制御命令によって、駆動回路１９を介して駆動される。
【０１０６】
なお、この第２の実施の形態における光検出装置は、パン駆動機構１７、チルト駆動機構１８、パン・チルト駆動制御部１３ｆ及び駆動回路１９を備えていること以外は、前述の第１の実施の形態における光検出装置と同様に構成されている。
【０１０７】
〔第２の実施の形態における動作〕
第２の実施の形態における光検出装置は、前述の第１の実施の形態における光検出装置の全体をパン駆動機構１７及ぴチルト駆動機構１８によって駆動することにより、２軸偏向ミラー１のみによる再サーチ動作よりも、さらに広範囲の再サーチ動作が可能となっている。
【０１０８】
図１０は、第２の実施の形態における再サーチ動作を説明するフローチャートである。
【０１０９】
この光検出装置においても、前述の図７に示すように、サーボ制御信号の変化を検出し、図７のＳ３において、受光レベル（ＰＬ）が規定のサーボ閾値（ＳＬ）よりも小さい場合には、再サーチ動作が必要と判断し、図１０に示すサーチルーチンヘ進む。
【０１１０】
Ｓ１では、サーチ動作が開始され、Ｓ２に進む。Ｓ２では、メモリ１３ｄ内の差分（ＳＤｘ，ＳＤｙ）データが、所定の閾値（ＭＬ）よりも大きい場合は、受発光モジュール間の相対位置（角度）変動により光軸が遮断されたと判断して、Ｓ７に進み、広範囲のサーチ動作である第１の再サーチ動作を開始し、Ｓ８に進む。メモリ１３ｄ内の差分（ＳＤｘ，ＳＤｙ）データが所定の閾値（ＭＬ）よりも小さい場合は、受発光モジュール間の何らかの障害物による一時的な遮蔽により光路が遮断されたと判断して、Ｓ３に進み、特定の微小領域のサーチ動作である第２の再サーチ動作を開始する。
【０１１１】
Ｓ３では、受発光モジュール間の相対位置（角度）変動が無い（少ない）と認識されているので、サーチ制御信号の振幅を制限し、サーチ範囲を狭くして、高速、かつ、高分解能の第２の再サーチ動作を開始し、Ｓ４に進む。
【０１１２】
Ｓ４では、微小領域についての第２の再サーチ動作の実行時間が、規定の時間を越えていないかを判断する。規定時間を超えていない場合はＳ５に進み、超えた場合は、サーチ動作中に受発光モジュール間の相対位置（角度）の変動が生じたと判断してＳ８に進み、広範囲のサーチ動作である第１の再サーチ動作を開始する。
【０１１３】
Ｓ５では、光位置検出素子２の４つの受光面の出力レベルの総和である受光レベル（ＰＬ）をサンプリングし、Ｓ６に進む。
【０１１４】
Ｓ６では、受光レべル（ＰＬ）とサーボ閾値（ＳＬ）とを比較し、受光レベル（ＰＬ）がサーボ閾値（ＳＬ）よりも大きい場合にはＳ１３に進み、小さい場合はＳ４に戻り、第２の再サーチ動作を続行する。
【０１１５】
Ｓ１３では、サーチ動作を終了し、サーチ動作からサーボ動作（閉ループ制御動作）ヘの切換えを行って、Ｓ１４に進み、サーチルーチンから、図７に示すサーボ制御ルーチンヘ戻る。
【０１１６】
一方、図１０のＳ７では、Ｓ２においてメモリ１３ｄ内の差分（ＳＤ）データが所定の閾値（ＭＬ）よりも大きかったことから、受発光モジュール間の相対位置（角度）変動により光軸が遮断されたと判断し、広範囲のサーチ動作である第１の再サーチ動作を開始し、Ｓ８に進む。
【０１１７】
ここで、パン駆動機構１７及ぴチルト駆動機構１８の駆動のみでは、駆動速度が遅く、分解能の高いサーチ動作ができないので、２軸偏向ミラー１によるサーチ動作をも同時に開始する。すなわち、Ｓ８では、パン駆動機構１７及びチルト駆動機構１８を連続的に駆動するサーチ動作を開始するとともに、２軸偏向ミラー１によるサーチ動作をも組合わせた広範囲の第１の再サーチ動作を実行する。
【０１１８】
このとき、パン・チルト駆動制御部１３ｆは、図４中の（Ａ）に示すように、光路が遮断される直前の時刻ｔａにおいてサンプリングされたサーボ制御データ（Ｓｘ，Ｓｙ）の大きさ及び極性に基づき、光軸が外れていった方向のパン方向位置データ及びチルト方向位置データを演算（予測）し、この位置を広範囲のサーチ動作の開始位置となるように、パン駆動機構１７及びチルト駆動機構１８を制御する。
【０１１９】
このようにして、この光検出装置においては、光軸ずれの移動方向を予測し、予測された方向について優先的に第１の再サーチ動作を実行することができる。
【０１２０】
Ｓ９では、広範囲についての第１の再サーチ動作の実行時間が、規定の時間を越えていないかを判断する。規定時間を超えていない場合はＳ１０に進み、超えた場合は、サーチ不能と判断して、Ｓ１５に進む。
【０１２１】
Ｓ１５では、サーチ動作を停止し、Ｓ１６に進み、装置を停止し、エラー表示を行う。
【０１２２】
Ｓ１０では、光位置検出素子２の４つの受光面の出力レベルの総和である受光レベル（ＰＬ）をサンプリングし、Ｓ１１に進む。
【０１２３】
Ｓ１１では、受光レべル（ＰＬ）とサーボ閾値（ＳＬ）とを比較し、受光レベル（ＰＬ）がサーボ閾値（ＳＬ）よりも大きい場合にはＳ１２に進み、小さい場合はＳ９に戻り、第１の再サーチ動作を続行する。
【０１２４】
Ｓ１２では、パン駆動機構１７及ぴチルト駆動機構１８の駆動を停止させる。
【０１２５】
Ｓ１３では、再サーチ動作を終了し、サーチ動作からサーボ動作（閉ループ制御動作）ヘの切換えを行って、Ｓ１４に進み、サーチルーチンから、図７に示すサーボ制御ルーチンヘ戻る。
【０１２６】
以上のように、本発明に係る光検出装置においては、受光レべル（ＰＬ）が低下し光軸補正のためのサーボ制御が不能となった場合に、その直前のサーボ制御信号の変化量を検出することにより、その原因が、例えば、受発光モジュール間の相対位置の移動による光軸ずれであるのか、または、一時的な障害物による光路遮断であるのかになどの判断に対応した再サーチ動作を行うことができ、再サーチ動作を最適化することができる。
【０１２７】
また、この光検出装置においては、光軸ずれの移動方向に基づいて光軸ずれの方向を判断（予測）し、光軸ずれの方向について優先的な再サーチ動作を実行することができるので、迅速な光軸合わせが可能となる。
【０１２８】
なお、本発明に係る光検出装置は、前述の実施の形態のような受発光モジュールのみならず、発光体及ぴ光反射体の位置（方向）を検出するセンサや、発光体の追尾システムなどにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１２９】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る光検出装置の構成を示すブロック図である。
【図２】前記光検出装置の２軸偏向ミラー１の構成を示す平面図（Ａ）、断面図（Ｂ）及び側面図（Ｃ）である。
【図３】前記光検出装置の光位置検出素子２の構成を示す正面図である。
【図４】前記光検出装置におけるサーボ制御信号のサンプリングの様子を示すグラフである。
【図５】前記光検出装置の２軸偏向ミラーにおいて、Ｘ軸についての周波数を５０〔Ｈｚ〕、Ｙ軸についての周波数を５９〔Ｈｚ〕とした場合における１秒間に描かれるリサージュ軌跡を示すグラフである。
【図６】前記光検出装置の２軸偏向ミラーにおいて、Ｘ軸についての周波数を４００〔Ｈｚ〕、Ｙ軸についての周波数を４０４〔Ｈｚ〕とした場合における１秒間に描かれるリサージュ軌跡を示すグラフである。
【図７】前記光検出装置の２軸偏向ミラーにおけるサーボ制御信号の変化の検出方法について説明するフローチャートである。
【図８】前記光検出装置の再サーチ動作について説明するフローチャートである。
【図９】本発明の第２の実施の形態に係る光検出装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態における再サーチ動作を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【０１３０】
１  ２軸偏向ミラー
２  光位置検出素子
１１  受光ビーム
１３  ＤＳＰ（Digital Signal Processor）
１７  パン駆動機構
１８  チルト駆動機構
ＭＬ  所定の閾値
ＰＬ  検出光量
Ｓｘ  サーボ制御信号
Ｓｙ  サーボ制御信号
ＳＬ  閾値
【図８】
0004569424.tif 000002
【図１】
0004569424.tif 000003
【図２】
0004569424.tif 000004
【図３】
0004569424.tif 000005
【図４】
0004569424.tif 000006
【図５】
0004569424.tif 000007
【図６】
0004569424.tif 000008
【図７】
0004569424.tif 000009
【図９】
0004569424.tif 000010
【図１０】
0004569424.tif 000011