(57)【要約】【課題】通信断の原因の誤認識を防止する光空間通信装置を得る。【解決手段】Ｓ３において何らかの原因により通信断に至った場合にはＳ４に移る。Ｓ４において受信光レベルが急激に変化したか否かを判断し、受信光レベルが徐々に変化した場合にはＳ５に進み、悪天候により通信断が生じたと判断し、Ｓ６で経過履歴を保存しＳ７の処理に移る。Ｓ４において受信光レベルが急激に変化したと判断された場合であって、Ｓ８において光軸ずれ量と受光レベルが同時に低下した場合には、Ｓ９において障害物による瞬断と判断し、Ｓ１０において時間と共に経過履歴を記録しＳ７の処理に移る。Ｓ８において、受光レベル変化時に光軸ずれ量の変化と共に受光レベルが低下しなかった場合には、Ｓ１１において突風や地震等による光軸ずれと判断し、Ｓ１２で時間と共に経過履歴を保存し、その後にＳ１３で異常警告をネットワーク管理者に送信する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
離れた地点間で対向配置して光で通信する光空間通信装置において、相手側装置からの光を受光する領域が複数に分割された光電変換素子と、該光電変換素子の出力に基づいて前記相手側装置の光軸と自装置の光軸がなす角度を演算する角度演算部と、前記光電変換素子の総受光量を演算する総受光量演算部と、前記角度演算部の出力値及び前記総受光量演算部の出力値の時間変化に基づいて通信断の要因を判断する判断手段と、該判断手段が前記相手側装置の光軸と自装置の光軸がずれたことにより通信断が生じたと判断したときに警告する警告手段とを有することを特徴とする光空間通信装置。
【請求項２】
前記判断手段は、前記角度演算部の出力値が予め定められた範囲外へ変化するときの前記総受光量演算部の出力値が予め定められた範囲であった場合は、前記相手側装置の光軸と自装置との光軸ずれであると判断することを特徴とする請求項１に記載の光空間通信装置。
【請求項３】
前記判断手段は、前記角度演算部の出力値及び前記総受光量演算部の出力値が予め定められた範囲外へ同時に変化した場合は、前記相手側装置の光軸と自装置との光軸ずれであるとは判断しないことを特徴とする請求項１又は２に記載の光空間通信装置。
【請求項４】
前記判断手段は、前記総受光量演算部の出力値が予め定められた範囲外へ変化したときの変化速度が予め定められた速度以下であるときは、前記相手側装置の光軸と自装置との光軸ずれであるとは判断しないことを特徴とする請求項１〜３の何れか１つの請求項に記載の光空間通信装置。
【請求項５】
前記光電変換素子は４分割フォトダイオードであることを特徴とする請求項１〜４の何れか１つの請求項に記載の光空間通信装置。
【請求項６】
前記角度演算部の出力値及び前記総受光量演算部の出力値を記憶する記憶手段を有することを特徴とする請求項１〜５の何れか１つの請求項に記載の光空間通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠隔地に対し光ビームを介して情報伝達を行う光空間通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、自由空間中に光ビームを伝搬させて通信を行う光空間通信装置は、光パワーを効率良く通信するために、光ビームの拡がり角を極力小さくする必要がある。しかし、光ビームの拡がり角を狭くすると、建物或いは設置架台の風圧や振動による揺れ、温度変動による歪み、経時変化による角度変動等により、光ビームが相手方装置から外れ易くなり、安定した通信が困難となる。
【０００３】
そのために、装置の角度が変化しても角度変化を補正することにより、常に光ビームが相手側装置を向くような光軸ずれ補正機能を有する装置が提案されている。このため、相手側装置からの光ビームＬの位置を光位置検出素子を用いて検出している。
【０００４】
図６は４分割されたフォトダイオード１ａ〜１ｄから成る上述の光位置検出素子の正面図を示している。これらのフォトダイオード１ａ〜１ｄに光スポットＳが入射すると、これらのフォトダイオード１ａ〜１ｄ同士の出力を比較することにより、光スポットＳの位置を検出することができる。光位置検出素子からの信号は角度補正情報として演算処理され、駆動回路に駆動信号として出力される。この駆動信号により駆動機構を駆動し、フォトダイオード１ａ〜１ｄの出力が全て等しくなるような方向、つまり光スポットＳの位置が光位置検出素子１の中心に至るように調整する。
【０００５】
このようにして、送信光が受信光の方向、即ち相手側装置の方向を向くように光軸ずれ補正が行われる。
【０００６】
しかし、光空間通信装置は様々な要因で通信断が発生し、通信断の原因によっては、通信を復帰させるための対処が必要な場合がある。通信断の原因として、次の（ａ）〜（ｃ）が考えられる。
（ａ）降雨や降雪等の天候の悪化による光ビームの減衰によって、相手側装置からの光量が不足する場合。
（ｂ）自装置と相手側装置との間に障害物が入った場合。
（ｃ）突風や地震等の外的要因により光軸が外れた場合。
【０００７】
（ａ）の悪天候による場合には天候が回復すれば通信も回復し、（ｂ）の障害物による場合には光路上から障害物が外れれば回復する。（ａ）及び（ｂ）の現象は、光ビームによる情報通信を行う光空間通信装置にとって想定されている運用状態であり、通信断になっている状態を知らせることはあっても、ネットワーク管理者に対して異常警告を発する必要はない。
【０００８】
しかし、（ｃ）の外的要因による場合は、時間が経過しても通信が回復することはなく、人による復旧作業が必要になるため、ネットワーク管理者に異常警告を発する必要がある。
【０００９】
これを解決するために、特許文献１には受信光レベルの変化速度と通信断時間のパターンにより通信断の原因を判断する手段が開示されている。
【００１０】
【特許文献１】特開２００３−１８８８２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし特許文献１では、自装置と相手側装置との間に障害物が入ってしまった場合と、突風や地震等による外的要因により光軸が外れることによる場合を通信断時間により判断している。そのため、自装置と相手側装置との間に長時間障害物が滞在した場合には、障害物による通信断であるのに外的要因により光軸ずれが生じ、通信断が発生したと誤認識してしまう場合がある。
【００１２】
本発明の目的は、上述の問題点を解消し、通信断の原因の誤認識を防止する光空間通信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するための本発明に係る光空間通信装置の技術的特徴は、離れた地点間で対向配置して光で通信する光空間通信装置において、相手側装置からの光を受光する領域が複数に分割された光電変換素子と、該光電変換素子の出力に基づいて前記相手側装置の光軸と自装置の光軸がなす角度を演算する角度演算部と、前記光電変換素子の総受光量を演算する総受光量演算部と、前記角度演算部の出力値及び前記総受光量演算部の出力値の時間変化に基づいて通信断の要因を判断する判断手段と、該判断手段が前記相手側装置の光軸と自装置の光軸がずれたことにより通信断が生じたと判断したときに警告する警告手段とを有する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る光空間通信装置によれば、通信断の原因を正確に判別することが可能となるため、人為的作業が必要になる外的要因による通信断を迅速に検出し、異常警告としてネットワーク管理者に通知することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明を図１〜図５に図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は本実施例における光空間電送装置の構成図を示し、対向する光ビームの送信／受信のための一対の装置の一方のみを示している。筐体１１内には、相手側装置側から送受信光レンズ１２、１３、ミラー１４ａ、１５ａを用いて角度を変位する駆動装置１４、１５、偏光ビームスプリッタ１６、ビームスプリッタ１７、レンズ１８、光位置検出素子１９が順次に配列されている。偏光ビームスプリッタ１６の入射方向には、レンズ２０、半導体レーザー光源から成る発光素子２１が設けられており、ビームスプリッタ１７の分岐方向にはレンズ２２、受光素子２３が設けられている。
【００１７】
光位置検出素子１９の出力は制御回路２４に接続され、制御回路２４の出力は駆動回路２５、２６を介して、それぞれ駆動装置１４、１５に接続されている。
【００１８】
発光素子２１から、レンズ２０、偏光ビームスプリッタ１６に向けて偏光方向を紙面に水平になるように偏光したレーザー光を出射すると、偏光ビームスプリッタ１６で反射されたレーザー光は、送受信光レンズ１３、１２を経て相手側装置に出射する。この際に、送受信光レンズ１２で、僅かに拡がりを有するほぼ水平の光ビームＬとなる。
【００１９】
また、相手側装置から送信されてきた光ビームＬは、送受信光レンズ１２、１３、ミラー１４ａ、１５ａを経て、偏光方向が紙面に垂直設定され、送信光と直交しているために、偏光ビームスプリッタ１６をそのまま通過し、ビームスプリッタ１７に入射する。そして、ビームスプリッタ１７において二岐され、光ビームＬの大部分は反射して、レンズ２２を介して受光素子２３に入射し、ビームスプリッタ１７を透過した他方の光ビームは、レンズ１８を経て光位置検出素子１９に入射する。
【００２０】
この光位置検出素子１９により得られた信号は、制御回路２４を介して駆動回路２５、２６に出力され、駆動装置１４、１５に出力され、光ビームの方向を調整する。
【００２１】
図２は光位置検出素子１９に関するブロック回路構成図を示しており、光位置検出素子１９は４分割されたフォトダイオード１９ａ〜１９ｄにより構成されている。個々のフォトダイオード１９ａ〜１９ｄの出力は、受光量に対応した電圧を受光量レベル値に変換するための受光量検出部３１ａ〜３１ｄに接続されている。また、受光量検出部３１ａ〜３１ｄの出力は、角度誤差演算部３２と受光量の総和を算出する受光量演算部３３に接続されている。
【００２２】
角度誤差演算部３２及び受光量演算部３３の出力は、時間的変化から通信断の原因を判断する通信断原因解析部３４に接続され、通信断原因解析部３４の出力は外部に通信断とその原因を装置管理者に知らせる異常通知部３５に接続されている。
【００２３】
相手側装置から送信された光ビームＬは、光スポットＳとして光位置検出素子１９に入射し、各フォトダイオード１９ａ〜１９ｄは光スポットＳが入射した面積に対応した電圧をそれぞれ出力する。フォトダイオード１９ａ〜１９ｄの各出力電圧は受光量検出部３１ａ〜３１ｄで受光レベル値に変換され、各受光レベル値は角度誤差演算部３２と受光量演算部３３に出力される。角度誤差演算部３２では相手側装置との光軸ずれ量が算出され、受光量演算部３３では光位置検出素子１９の総受光レベルが算出される。
【００２４】
このようにして得られた光軸ずれ量及び総受光レベルは、通信断原因解析部３４に入力され、この通信断原因解析部３４において、通信断の検出と通信断の原因の解析が行われる。
【００２５】
図３は背景技術で説明した（ｃ）の外的要因による光軸ずれが生じた場合における光軸ずれ量とフォトダイオード１９ａ〜１９ｄの総受光量の変化のグラフ図を示している。光軸ずれのない光スポットＳ１の位置から相手側装置又は自装置が外的要因により光軸ずれを起こした場合に、光軸ずれに伴い光スポットＳの位置は時系列的にＳ１→Ｓ４へと移動する。この光スポットＳの移動に伴い光軸ずれ量は増加するが、総受光量は光スポットＳが光位置検出素子１９の中にある限り殆ど変化しない。光スポットＳの位置がＳ３よりも更に変化し、光位置検出素子１９から外方に移動すると総受光量は低下する。
【００２６】
光軸ずれ量は各フォトダイオード１９ａ〜１９ｄの受光量の差から算出している。従って、光スポットＳが光位置検出素子１９から外方に移動するに伴い、受光量の差が減少し、光スポットＳが完全に光位置検出素子１９よりも外方に移動した時点で光軸ずれ量は０となる。
【００２７】
図４は背景技術で説明した（ａ）、（ｂ）のように、例えば障害物が光路上に進入し、光ビームを遮断した場合の光軸ずれ量と総受光量の変化のグラフ図を示している。光軸ずれのない光スポットＳ５の状態から障害物が光路上に進入し、遮光されると光スポットはＳ５→Ｓ８へと変化する。ここで、光スポットＳの位置は変化せず、遮光された分だけ光スポットＳの光強度が低下する。従って、障害物が光路上に進入するに従い、光軸ずれ量が増加し総受光量は低下する。
【００２８】
このように、通信断前の光軸ずれ量と総受光量の時間的変化をメモリに保存し、光軸ずれ変化時に総受光量の変動幅が或る一定の範囲内であれば、外的要因による光軸ずれと判断する。そうでなければ障害物が光路上に進入し、光ビームを遮断したと判断することができる。
【００２９】
図５はこの通信断の検出と通信断原因の解析処理のフローチャート図を示している。先ずステップＳ１において解析処理が開始されると、ステップＳ２において受光量演算部３３により光位置検出素子１９の受信光レベルの総和を取得し、続いてステップＳ３において、ステップＳ２で取得した受信光レベルから通信断か否か判断する。通常の通信状態ではステップＳ２に戻り、ステップＳ２、Ｓ３を繰り返すが、何らかの原因により通信断に至った場合にはステップＳ４に進む。
【００３０】
このステップＳ４においては、受信光レベルの変化速度が急激に変化したか否かを判断する。受信光レベルが徐々に変化した場合には、ステップＳ５に進み、悪天候により通信断が生じたと判断し、ステップＳ６でメモリに経過履歴を保存し、ステップＳ７の処理に移る。
【００３１】
ステップＳ４において、受信光レベルが急激に変化したと判断された場合には、ステップＳ８において、障害物による瞬断か、外的要因による光軸外れかを判断する。つまり、角度誤差演算部３２で得られる光ずれ量の変化と共に、受光量演算部３３で得られる受光レベルが低下したか否かを判断する。或るレベル以上の受信光レベルを維持していたところから、一気に通信断のレベルまで受信光レベルが低下する要因には、外的要因による光軸ずれの場合と、障害物が光路上に進入し、光を遮断した場合の２通りがあり得る。
【００３２】
光ずれ量と受光レベルが同時に低下した場合には、ステップＳ９において障害物による瞬断と判断し、ステップＳ１０において時間と共に経過履歴をメモリに記録しステップＳ７の処理に移る。
【００３３】
またステップＳ８において、受光レベルが変化しても光ずれ量が変化しなかった場合には、ステップＳ１１において外的要因による光軸ずれとしてステップＳ１２で時間と共に経過履歴をメモリに保存する。その後に、異常警告をネットワーク管理者に送信する。
【００３４】
このようにステップＳ８、つまり通信断原因解析部３４で外的要因による光軸ずれと判断した場合は、異常通知部３５に異常発生が通知され、通知を受けた異常通知部３５は警告表示、警告音、通信によって異常発生を装置管理者に知らせる。この場合は、外的要因による光軸外れを起こしているため、リセットスタートするまで復帰しないので、外的要因が除かれリセットスタートが押されるとステップＳ１から始まる。
【００３５】
ステップＳ７において受信光レベルを取得し、ステップＳ１４において受信光レベルが通信断のレベル以上か否かを判断する。通信断のレベル以上であったときは、ステップＳ１５に進み、レベル復帰を時間と共に経過履歴にメモリ保存し、ステップＳ２の処理に戻る。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】光空間通信装置の構成図である。
【図２】光位置検出素子に関するブロック回路構成図である。
【図３】外的要因による光軸ずれの場合の光軸ずれ量と総受光量の変化を示すグラフ図である。
【図４】障害物が光路上に進入し光を遮断した場合の光軸ずれ量と総受光量の変化のグラフ図である。
【図５】動作フローチャート図である。
【図６】位置検出用素子の正面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１１  筐体
１４、１５  駆動機構
１６  偏光ビームスプリッタ
１７  ビームスプリッタ
１９  光位置検出素子
１９ａ〜１９ｄ  フォトダイオード
２１  発光素子
２３  受光素子
２４  制御回路
２５、２６  駆動回路
３１ａ〜３１ｄ  受光量検出部
３２  角度誤差演算部
３３  受光量演算部
３４  通信断原因解析部
３５  異常通知部
【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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【図６】
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