(57)【要約】【課題】空間通信装置内の光量可変手段の耐久性を高める。【解決手段】Ｓ１で光量調節絞りは光量制限を行わないように設定する。Ｓ２で光量調節絞りを通過した受信光を受光素子を介して電圧信号Ｖ１に変換する。  Ｓ３で受信光を受光素子を介して電圧信号Ｖ２に変換する。Ｓ４で高周波域成分のみに制限して電圧信号Ｖ３とし、Ｓ５で位相を反転し電圧信号Ｖ４とする。  Ｓ６で信号Ｖ１と信号Ｖ４を加算して電圧信号Ｖ５とする。Ｓ７で信号Ｖ５が規定の下限値以上か否かを判断し、下限値以上であればＳ８に進み、下限値以下であればＳ９に進む。Ｓ９で光量調節絞りを通過する受光量を制限する量を減少させる。Ｓ８で信号Ｖ５が規定の上限値以下か否かを判断し、上限値以下であればＳ１０に進み、上限値以上ならばＳ１１に進む。Ｓ１０で光量調節絞りにおいて通過する受光量を制限する量を変化させず、Ｓ１１で光量調節絞りを通過する光量を増加させる。【選択図】図２
2009010444.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
離れた地点間に対向設置して光ビームにより通信を行う光空間通信装置において、相手側装置からの光ビームを受信する受信光学系と、該受信光学系を経た前記光ビームからデータを得るデータ受信用受光素子と、該データ受信用受光素子に入射する光量を検出するデータ用受光量検出部と、前記光ビームから位置検出信号を得る位置検出用受光素子と、該位置検出用受光素子の出力により入射する光量を検出する位置検出用受光量検出部と、該位置検出用受光量検出部の位置検出信号を演算する演算手段と、前記受信光学系と前記データ受信用受光素子の間に設け前記光ビームの強度を可変とする光量可変手段と、前記データ用受光量検出部からの出力と前記演算手段からの出力とを加算する加算部と、該加算部による加算に基づいて前記光量可変手段を通過する光量を制御する制御部とを備えることを特徴とする光空間通信装置。
【請求項２】
前記演算手段は、前記位置検出用受光量検出部の位置検出信号の周波数特性をハイパスフィルタ部によって制限する制限手段と、前記位置検出信号の位相を反転する位相反転部とを有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】
前記位置検出用受光素子の出力を基に、角度誤差検出部により前記光ビームの角度誤差を検出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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、離れた２地点間に対向設置して、自由空間中を伝搬する光ビームにより光信号通信を行う光空間通信装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光空間通信装置は、送信側において送信信号を光信号に変調し、この光信号を受信側に向けて大気空間中を伝送し、受信側においては送信側からの光信号を受光素子に導き、電気信号に復調することにより、情報信号の伝達を行っている。
【０００３】
一般に、隔てた２点間を光信号により情報伝送を行う場合には、対向装置からの光信号が強すぎたり、太陽光が入射したりすることにより、受光素子の出力が上限を超える飽和現象が発生し、変調波の検出不能による通信不能の原因となることがある。
【０００４】
そのために、特許文献１、２に示すように、受光素子の前に光量可変手段を備え、受光量検出手段の結果を基に、その受光量が所定値になるように光量可変手段を制御する装置が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平４−１５９８２９号公報
【特許文献２】特開２０００−４１００５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
光信号は大気空間中を伝送していく際に、大気の揺らぎによる位置的、時間的強度変動（シンチレーション）の影響を受けるため、受光素子に入射する光信号の強度が変動する。特に、気温の高い晴天の日中の伝送における受光量の変動が激しく、その変動は数１００Ｈｚまでの周波数成分を持っている。
【０００７】
上述の従来例においては、光量可変手段は受光量が所定値になるように制御されるため、シンチレーションに追従して高速で光量可変手段は動作することになる。その結果、光量可変手段の耐久性の低下が発生する可能性がある。
【０００８】
本発明の目的は、上述の問題点を解消し、光量可変手段の耐久性の低下を軽減でき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】
【０００９】
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、離れた地点間に対向設置して光ビームにより通信を行う光空間通信装置において、相手側装置からの光ビームを受信する受信光学系と、該受信光学系を経た前記光ビームからデータを得るデータ受信用受光素子と、該データ受信用受光素子に入射する光量を検出するデータ用受光量検出部と、前記光ビームから位置検出信号を得る位置検出用受光素子と、該位置検出用受光素子の出力により入射する光量を検出する位置検出用受光量検出部と、該位置検出用受光量検出部の位置検出信号を演算する演算手段と、前記受信光学系と前記データ受信用受光素子の間に設け前記光ビームの強度を可変とする光量可変手段と、前記データ用受光量検出部からの出力と前記演算手段からの出力とを加算する加算部と、該加算部による加算に基づいて前記光量可変手段を通過する光量を制御する制御部とを備えることにある。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る光空間通信装置によれば、光量可変手段の耐久性の低下を軽減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
【００１２】
図１は実施例における光軸ずれ補正機能を有する光空間通信装置の構成図を示し、この光空間通信装置と対向する図示しない相手側装置も、全く同じ構成とされている。
【００１３】
送信信号端１に入力された送信信号Ｉは、駆動回路２及び発光源となる半導体レーザー等から成る発光素子３によって光信号に変調されるようになっている。発光素子３から発光されたレーザー光の進行方向には、送信光レンズ４、偏光ビームスプリッタ５、２つのミラーを有する光軸角度調整部６、送受信レンズ７、８が順次に配列されている。
【００１４】
偏光ビームスプリッタ５の反射方向には、ハーフミラー９、光量可変手段としての光量調節絞り１０、受信光レンズ１１、光信号を電気信号に変換するＰＩＮフォトダイオードやＡＰＤ等から成るデータ受信用受光素子１２が順次に配列されている。更に、ハーフミラー９の反射方向にはレンズ１３を介して、位置検出用受光素子１４が設けられている。
【００１５】
データ受信用受光素子１２の出力は、自動利得制御増幅部１５及びデータ用受光量検出部１６に接続されている。データ用受光量検出部１６の出力は、加算部１７、絞り量制御部１８を経て光量調節絞り１０に接続されている。
【００１６】
また、位置検出用受光素子１４の一方の出力は、角度誤差検出部１９を経て光軸角度調整部６に接続されている。更に位置検出用受光素子１４の他方の出力は位置検出用受光量検出部２０にも接続され、ハイパスフィルタ部２１を経て位相反転部２２に接続されている。このようにして演算された位相反転部２２の出力は、データ用受光量検出部１６の出力と共に加算部１７に接続される。
【００１７】
送信信号端１に入力された送信信号Ｉは駆動回路２で変調され、発光素子３で光信号に変換されて送信される。この送信光ビームは送信光レンズ４で平行光束とされ、偏光ビームスプリッタ５を通過する。そして、光軸角度調整部６において相手側装置の方向に向けられ、送受信レンズ７、８で最適な広がり角に調整されて相手側装置に送信される。
【００１８】
相手側装置から伝送されてきた受信光ビームは、受信光学系として機能する送受信レンズ７、８で整形された後に光軸角度調整部６を通り、偏光ビームスプリッタ５で反射され、ハーフミラー９に送られる。偏光ビームスプリッタ５では送信光ビームと受信光ビームの偏光を直交させることにより、送信光ビームと受信光ビームを分けることができる。
【００１９】
ハーフミラー９で分岐された受信光ビームは、レンズ１３により位置検出用受光素子１４に集光され、検出された位置検出信号は、角度誤差検出部１９及び位置検出用受光量検出部２０に送られる。角度誤差検出部１９では、送信光ビームの光軸と受信光ビームの光軸のずれを検出し、その角度誤差信号を光軸角度調整部６に出力する。光軸角度調整部６は角度誤差信号に従って内部の２つのミラーを駆動し、受信光ビームの光軸と送信光ビームの光軸を一致させることで、送信光ビームが相手側装置に伝送される。
【００２０】
送信光学系と角度誤差検出部１９の光学系の光軸は予め一致させてあるため、角度誤差検出部１９の光学系の光軸と受信光ビームの光軸の角度ずれを検出することにより、送信光ビームの光軸と受信光の光軸を検出することができる。この角度誤差検出部１９からの角度誤差信号に従って、光軸角度調整部６により送信光ビームの出射角度を傾けることにより、常に送信光学系の光軸が相手側装置の方向に追従するように制御している。
【００２１】
ハーフミラー９を通過してデータ受信用受光素子１２の方向に送られた受信光ビームは、受光素子１２の出力が上限を超える飽和現象が発生しないように制御された光量調節絞り１０によって光量が制限され、レンズ１１により受光素子１２に集光される。集光された受信光ビームは、受光素子１２において電気信号に変換され、増幅部１５で増幅され受信信号Ｓとして出力される。
【００２２】
図２は光量調節絞り１０の動作についてのフローチャート図である。先ずステップＳ１において、光量調節絞り１０は光量制限を行わないように設定する。ハーフミラー９を通過し光量調節絞り１０を通過した受光信号はデータ受信用受光素子１２に入射し、ステップＳ２でデータ用受光量検出部１６によって電圧信号Ｖ１に変換される。電圧信号Ｖ１は大気のシンチレーションの影響を受けて変動している。
【００２３】
一方、ハーフミラー９で反射された受信光ビームは位置検出用受光素子１４に入射し、その受光信号はステップＳ３において位置検出用受光量検出部２０により電圧信号Ｖ２に変換される。この電圧信号Ｖ２も大気のシンチレーションの影響を受けて変動しており、その周波数特性と位相特性はデータ用受光量検出部１６により検出された電圧信号Ｖ１と同様である。
【００２４】
続いてステップＳ４において、ハイパスフィルタ部２１によって高周波域成分のみに制限され、電圧信号Ｖ３として出力する。ステップＳ５において位相反転部２２によって位相が反転され、電圧信号Ｖ４として出力する。
【００２５】
ステップＳ６において、データ用受光量検出部１６による電圧信号Ｖ１と位相反転部２２の出力の電圧信号Ｖ４は加算され電圧信号Ｖ５として出力する。このように、電圧信号Ｖ４と電圧信号Ｖ１は加算部１７により加算され、高周波域成分は互いに反転した位相の信号のため打ち消し合い、電圧信号Ｖ１の低周波成分のみが電圧信号Ｖ５として絞り量制御部１８に送られる。続いて、ステップＳ７においては、電圧信号Ｖ５が設定されている規定の下限値以上か否かを判断し、下限値以上であればステップＳ８に進み、下限値以上でなければステップＳ９に進む。
【００２６】
ステップＳ９においては、光量調節絞り１０において通過する受光量を制限する量を減少させる。ステップＳ８においては、電圧信号Ｖ５が設定されている規定の上限値以下か否かを判断し、上限値以下であればステップＳ１０に進み、上限値以下でなければステップＳ１１に進む。
【００２７】
ステップＳ１０においては、光量調節絞り１０において通過する受光量を制限する量を変化させない。ステップＳ１１においては、光量調節絞り１０において通過する受光量を制限する量を増加させる。
【００２８】
ステップＳ９〜Ｓ１１の後の何れにおいても、ステップＳ２に戻り、ステップＳ２からのフローを連続的に繰り返す。
【００２９】
つまり、絞り量制御部１８は電圧信号Ｖ４が設定された最大値以上であれば、光量調節絞り１０において通過する光量を制限するように制御し、逆に電圧信号Ｖ４が設定された最大値未満であれば、光量調節絞り１０を光量を制限しないように制御する。即ち、光量調節絞り１０はデータ受信用受光素子１２に受光する量が大きくなり、飽和現象によって通信不能になる前に、通過する光量を制限するように動作する。それ以外の場合は通過する光量を制限しないように動作する。
【００３０】
このようにして、光量調節絞り１０はシンチレーションの高速な周波数成分に追従して高速で動作することはない。その結果、光量調節絞り１０の耐久性の低下を軽減することになる。
【００３１】
以上の説明では、本発明の好ましい実施例について述べたが、本発明はこれらの実施例に限定されないことは云うまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】実施例の光空間通信装置の構成図である。
【図２】光量調節絞りによる絞り動作のフローチャート図である。
【符号の説明】
【００３３】
３  発光素子
５  偏光ビームスプリッタ
６  光軸角度調整部
７、８  送受信レンズ
９  ハーフミラー
１０  光量調節絞り
１２  データ受信用受光素子
１４  位置検出用受光素子
１６  データ用受光量検出部
１７  加算部
１８  絞り量制御部
１９  角度誤差検出部
２０  位置検出用受光量検出部
２１  ハイパスフィルタ部
２２  位相反転部
【図１】
2009010444.tif 000003
【図２】
2009010444.tif 000004