JPH02137531A - 光空間伝送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 以下の順序で本発明を説明する。

Ａ産業上の利用分野 Ｂ発明の概要 Ｃ従来の技術（第５図） Ｄ発明が解決しようとする問題点く第６図及び第７図） Ｅ問題点を解決するための手段（第１図）Ｆ作用（第１
図） Ｇ実施例（第１図〜第４図） Ｈ発明の効果 Ａ産業上の利用分野 本発明は光空間伝送装置に関し、例えば双方向の光空間
伝送装置に適用して好適なものである。

Ｂ発明の概要 本発明は、光空間伝送装置において、光ビーム観測光学
系の視野を移動させて当該視野内に伝送対象を捉えた後
、光ビームの照射位置を調整することにより、簡易かつ
確実に光ビームの照射位置を調整することができる。

Ｃ従来の技術 従来、この種の光空間伝送装置においては、光ビームの
照射位置を送信装置側で簡易に検出し得るようになされ
たものが提案されている（特願昭６３−１２３５４３号
、特願昭６３−１３４２３０号）。

すなわち第５図において、１は全体として光空間伝送装
置を示し、例えばビルの屋上等に固定された固定台２上
に設置される。

光空間伝送装置１においては、筐体３内に所定の情報信
号で変調された光ビームＬＡＩを射出するレーザ光源４
が配置され、当該レーザ光源４から射出された光ビーム
ＬＡＩが大口径のレンズ５を介して伝送対象に送出され
るようになされている。

さらに光空間伝送装置１においては、レーザ光源４及び
レンズ５の光軸の向きを調整し得るようになされた方位
調整機構６を有し、これにより光ビームＬＡＩの照射位
置を調整し得るようになされている。

これに対して、レンズ５の前面にはコリメートスコープ
７が設けられ、これにより光ビームＬＡ１の照射位置を
検出し得るようになされている。

すなわちコリメートスコープ７は、固定台８を介してビ
ルの屋上等に固定されるようになされ、ハーフミラ−９
で光ビームＬＡＩの一部をほぼ９０度の角度で反射した
後、その反射光ビームＬＡ２をコーナキューブプリズム
１０に導くようになされている。

従ってコーナキューブプリズム１０を介して、反射光ビ
ームＬＡ２に対して光軸を平行に折り返した反射光ビー
ムＬＡ３が得られ、当該反射光ビームＬＡ３が望遠鏡１
１を介して撮像装置１２に導かれるようになされている
。

かくして撮像装置１２においては、当該反射光ビームＬ
Ａ３に基づいて、レーザ光源４の像を観測し得るように
なされている。

さらにコリメートスコープ７においては、伝送対象側か
ら到来する光（以下観測光と呼ぶ）ＬＡ４をハーフミラ
−９で反射して撮像装置１２に導き、レーザ光源４の像
に加えて伝送対象側を観測し得るようになされている。

従って観測光ＬＡ４においては、光ビームＬＡ１をハー
フミラ−９で反射した後、光軸を平行に折り返したこと
により、光ビームＬＡＩに対して光軸が平行な成分が反
射光ビームＬＡ３と平行に望遠鏡１１に入射する。

その結果、光ビームＬＡＩの照射位置から射出されたよ
うな反射光ビームＬＡ３を得ることができ、これにより
光ビームＬＡＩの照射位置にレーザ光源４を配置した像
を観測し得るようになされている。

従って望遠鏡１１の視野内に伝送対象を捉えるだけで、
光ビームＬＡＩの照射位置を当該光空間伝送装置１側で
簡易に検出し得、これにより当該光空間伝送装置の設置
作業を簡略化し得るようになされている。

Ｄ発明が解決しようとする問題点 ところで第６図に示すように、この種の光空間伝送装置
において、実用上充分に高い精度で光ビームＬＡＩの照
射位置を検出するためには、望遠鏡１１で伝送対象１５
のレンズ１６を確認し、光ビームＬＡＩの照射位置ＭＬ
ＡＩを当該レンズ１６上に設定する必要がある。

このためには、望遠鏡１１の倍率を大きくすると共に解
像度を高くして、撮像装置１２を介して伝送対象１５の
レンズ１６を確認し得るようにする必要がある。

ところが第７図に示すように、望遠鏡１１の倍率を高く
すると、その分望遠鏡１１の視野内に伝送対象を捉える
ことが困難になり、当該光空間伝送装置１の設置が困難
かつ熟練を要する作業になる問題があった。

＝６＝ 特に、伝送対象までの通信距離を大きくすると、その分
望遠鏡１１の倍率を大きくしなければならず、この場合
視野角の減少に伴いさらに一段と調整作業が困難になる
。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、従来に比
してさらに一段と簡易に光ビームトの照射位置を調整す
ることができる光空間伝送装置を提案しようとするもの
である。

Ｅ問題点を解決するための手段 かかる問題点を解決するため本発明においては、光ビー
ムＬＡＩを伝送対象に送出する光空間伝送光学系４．５
と、光ビームＬＡ２を該光ビームＬＡ２の光軸に対して
平行に折り返して、伝送対象から射出された識別光Ｓと
共に受光し、光ビームＬＡＩの照射位置及び伝送対象の
位置を検出する光ビーム観測光学系９．１０．１１．１
２．３２．５４．５５．５６と、光ビーム観測光学系９
、ｌ０１１１．１２．３２．５４．５５．５６の向きを
可変することにより、光ビーム観測光学系９．１０．１
１．１２．３２．５４．５５．５６の視野Ｈを移動させ
る第１の駆動系２３．２４．２５．２７．２８．２９と
、光空間伝送光学系４．５の向きを可変する第２の駆動
系４２．４３．４５．４７．４８．５０と、光ビーム観
測光学系９．１０．１１．１２．３２．５４．５５．５
６の検出結果り、。ＭＰに基づいて、第１の駆動系２３
．２４．２５．２７．２８．２９を駆動して光ビーム観
測光学系９．１０．１１．１２．３２．５４．５５．５
６の視野Ｈ内に伝送対象を捉えた後、光ビームＬＡＩの
照射位置が伝送対象の位置になるように第２の駆動系４
２．４３．４５．４７．４８．５０を制御する制御回路
５３とを備えるようにする。

Ｆ作用 第１の駆動系２３．２４．２５．２７．２８．２９を駆
動して光ビーム観測光学系９．１０．１１．１２．３２
．５４．５５．５６の視野Ｈ内に伝送対象を捉えた後、
第２の駆動系４２．４３．４５．４７．４８．５０を駆
動して光ビームＬＡ１の照射位置を調整すれば、簡易に
光ビームＬＡ１の照射位置を調整することができる。

Ｇ実施例 以下図面について、本発明の一実施例を詳述する。

第５図との対応部分に同一符号を付して示す第１図にお
いて、２０は全体として双方向の光空間伝送装置を示し
、垂直軸２１及び水平軸２２を中心にして全体が回動し
得るようになされている。

すなわち、光空間伝送装置２０においては、コリメート
スコープ７が水平方向に向けて取り付けられ、望遠鏡１
１の光軸（すなわち光ビームＬＡ１の略光軸に直交する
水平軸でなる）上に配置された歯車２３を、歯車２４を
介してモータ２５で回転駆動することにより、矢印ａで
示すように望遠鏡１１の光軸を回動中心軸２２にして上
下方向に回動し得るようになされ、これにより当該光空
間伝送装置２０全体のアオリを調整し得るようになされ
ている。

これに対して、回動中心軸２２及び光ビームＬＡ１の略
光軸に直交する軸上には歯車２７が取り付けられ、歯車
２８を介して当該歯車２７をモータ２９で回転駆動する
ことにより、矢印すで示すように当該歯車２７の軸を回
転中心軸２１にして、光空間伝送装置２０全体を水平方
向に回動し得るようになされている。

さらに光空間伝送装置２０においては、歯車２３及び２
７が所定の基準位置から所定量だけ回転するとオン動作
するようになされたリミットスイッチ３０及び３１が設
けられ、これにより光空間伝送装置２０の回動量を検出
し得るようになされている。

これに対して、コリメートスコープ７の前面にはシャッ
タ３２が配置され、これにより当該コリメートスコープ
７に到来する観測光ＬＡ４を遮光し得るようになされて
いる。

因にコリメートスコープ７は、ハーフミラ−９を筐体３
３内に収納し、当該筺体３３の前面及び背面に設けられ
た円形形状の窓３５及び３６を介１　〇− して光ビームＬＡＩを伝送対象に送出すると共に観測光
ＬＡ４を取り込むようになされ、さらに当該筺体３３で
、コーナキューブプリズム１０及び望遠鏡１１を支持す
るようになされている。

これに対して、レーザ光源４及びレンズ５は、一体に支
持されるようになされ、垂直軸２１及び水平軸２２と平
行なレンズ５を横切る軸３９及び４０を中心軸にして、
コリメートスコープ７と別体に回動し得るようになされ
ている。

すなわち、垂直軸２１と平行な軸３９上には歯車４２が
取り付けられ、歯車４３を介して当該歯車４２をモータ
４５で回転駆動することにより、矢印Ｃで示すように当
該歯車４２の軸を回転中心軸３９にして左右方向に回動
し得るようになされ、これにより光ビームＬＡＩの照射
位置を水平方向に調整し得るようになされている。

これに対して、水平軸２２と平行な軸４ｏ上には歯車４
７が取り付けられ、歯車４８を介して当該歯車４７をモ
ータ５０で回転駆動することにより、矢印ｄで示すよう
に当該歯車４７の軸を回転中心軸４０にして上下方向に
回動し得るようになされ、これにより光ビームＬＡＩの
照射位置を上下方間に調整し得るようになされている。

さらに歯車４２及び４７においては、当該歯車４２及び
４７が所定の基準位置から所定量だけ回転するとオン動
作するようになされたリミットスイッチ５１及び５２が
設けられ、これにより光ビームＬＡＩの照射位置の移動
量を検出し得るようになされている。

かくして、モータ２５及び２９を駆動することにより、
望遠鏡１１の視野を移動させることができるのに対し、
モータ４５及び５０を駆動することにより、光ビームＬ
ＡＩの照射位置を調整することができる。

この実施例においては、制御回路５３を用いてモータ２
５．２９．４５及び５０を駆動制御することにより、望
遠鏡１１の視野内に伝送対象を捉えた後、光ビームＬＡ
Ｉの照射位置が伝送対象のレンズ上になるように調整す
る。

すなわち光空間伝送装置２０は、大まかに伝送対象に向
けて設置された後、操作パネル（図示せず）上に設けら
れた設置調整操作子がオン操作されると光ビームＬＡＩ
の照射位置調整モードに入る。

すなわち制御回路５３は、モータ２５及び２９に制御信
号ＳＣＩ及びＳＣ２を出力し、リミットスイッチ３０及
び３１がオン動作するまで光空間伝送装置２０全体を回
動させ、これにより第２図に示すように、望遠鏡１１の
視野Ｈを所定位置Ｐ１に移動させる。

続いて制御回路５３は、リミットスイッチ３１がオン動
作するまでモータ２９を逆方向に駆動し、これにより光
空間伝送装置２０全体を所定量だけ水平方向に回動させ
て、望遠鏡１１の視野Ｈを水平方向に移動させる。

さらに制御回路５３は、リミットスイッチ３１がオン動
作すると、モータ２５を駆動して望遠鏡１１の視野Ｈを
下方向に１画面分移動させた後、再びリミットスイッチ
３１がオン動作する、までモータ２９を駆動する。

ここで再びリミットスイッチ３１がオン動作すると、さ
らに望遠鏡１１の視野Ｈを下方向に１画面分移動させた
後、再びリミットスイッチ３１がオン動作するまでモー
タ２９を逆方向に駆動する。

かくして制御回路５３は、モータ２５及び２７を交互に
駆動することにより、リミットスイッチ３０及び３１が
オン動作する範囲で、望遠鏡１１の視野Ｈを順次走査す
るようになされている。

このとき制御回路５３は、比較回路５４から出力される
比較データＤ、。Ｍ、に基づいて、伝送対象の位置を検
出し得るようになされ、望遠鏡１１の視野Ｈ内に当該伝
送対象を捉えると走査動作を停止するようになされてい
る。

すなわち伝送対象においては、所定期間ごとに点滅する
ようになされた光源が当該伝送対象のレンズの前面に設
けられ、これにより当該光源から射出される識別光Ｓに
基づいて伝送対象の位置を識別し得るようになされてい
る。

これに対してフレームメモリ回路５５及び５６は、伝送
対象に設けられた光源の点滅に同期してエ４ 撮像装置１２から出力される撮像信号Ｓｖを交互に取り
込むようになされている。

従って第３図に示すように、望遠鏡１１の視野Ｈを走査
させて当該視野Ｈ内に伝送対象が捉えられると、伝送対
象から送出された識別光Ｓと背景の例えばビルの窓等か
ら射出された光（以下背景光と呼ぶ＞　Ｓｌ　、ＳＺ及
びＳ３とを同時に撮像した撮像画像（第３図（Ａ））が
フレームメモリ回路５５に格納されるのに対し、フレー
ムメモリ回路５６には背景光Ｓ、、Ｓ２及びＳ３だけの
撮像画像（第３図（Ｂ））が格納される。

かくして比較回路５４においては、フレームメモリ回路
５５及び５６から得られる撮像画像を、視野Ｈの移動量
だけずらして比較することにより、識別光Ｓだけを抽出
し得、これにより伝送対象が視野Ｈ内に捉えられたこと
を検出し得るようになされている。

因に制御回路５３は、比較データＤＣ８肘に基づいて、
望遠鏡１１の視野Ｈ内で点滅する光が検出されると、視
野Ｈの走査を中断した状態で比較データＤ、。１を繰り
返し取り込み、これにより例えばビルの屋上等で点滅す
る赤色灯等と識別光Ｓとを誤検出しないようになされて
いる。

第４図に示すように制御回路５３は、識別光Ｓが検出さ
れると、撮像画像上における識別光Ｓの座標データＸ及
びｙを得た後、当座標データＸ及びｙに基づいて識別光
Ｓが視野Ｈの中央部に位置するように視野Ｈを移動させ
る。

かくして、順次視野Ｈを走査させると共に識別光Ｓを検
出するこにより、望遠鏡１１の倍率が高い場合でも、簡
易に当該望遠鏡１１の視野Ｈ内に伝送対象を捉えること
ができる。

因に撮像画像は、当該光空間伝送装置２０のモニタ上に
撮像画像の中心を表すカーソルと共に表示されるように
なされ、これにより伝送対象が確実に捉えられたか否か
を確認し得るようになされている。

伝送対象が視野Ｈの中央部に捉えられると、続いて制御
回路５３は、光ビームＬＡＩの照射位置の調整に移る。

このとき伝送対象においては、レンズの前面から光源が
取り除かれるのに対し、光空間伝送装置２０においては
、制御回路５３から制御信号ＳＣ３及びＳＣ４を出力し
、これによりシャッタ３２で観測光ＬＡ４を遮光すると
共にレーザ光源４３から光ビームＬＡＩを射出するよう
になされている。

さらに制御回路５３は、制御信号ＳＣ５及びＳｅ４をモ
ータ４５及び５０に出力し、これにより、視野Ｈを走査
した場合と同様に、リミットスイッチ５１及び５２がオ
ン動作する範囲で、光ビームＬＡ１の照射位置を順次走
査させる。

従って、光ビームＬＡＩの照射位置が望遠鏡１１の視野
Ｈ内に入ると、撮像装置１２を介して、光ビームＬＡＩ
の照射位置にレーザ光源４の像を得ることができる。

制御回路５３は、光ビームＬＡＩの照射位置が望遠鏡１
１の視野Ｈ内に入ると、光ビームＬＡＩの走査を停止し
た後、識別光Ｓの場合と同様に、撮像画像上におけるレ
ーザ光源４の像の座標データを得る。

続いて当座標データに基づいてレーザ光源４の像が視野
Ｈの中央部に位置するように、光ビームＬＡＩの照射位
置を調整する。

かくして、順次視野Ｈを走査させると共に識別光Ｓを検
出するこにより、望遠鏡１１の倍率が高い場合でも、簡
易に当該望遠鏡１１の視野Ｈ内に伝送対象を捉えること
ができ、これにより伝送対象に対して光ビームＬＡＩの
照射位置を簡易かつ確実に調整することができる。

従って光空間伝送装置２０の設置作業を従来に比して格
段的に簡易化することができる。

かくしてこの実施例において、レーザ光源４及びレンズ
５は、光ビームＬＡＩを伝送対象に送出する光空間伝送
光学系を構成するのに対し、ハーフミラ−９、コーナー
キューブプリズム１０、望遠鏡１１、撮像装置１２、シ
ャッタ３２、比較回路５４とフレームメモリ回路５５及
び５６は、光ビームＬＡＩから分離された光ビームＬＡ
２を該光ビームＬＡ２の光軸に対して平行に折り返して
、伝送対象から射出された識別光Ｓと共に受光し、光ビ
ームＬＡＩの照射位置及び伝送対象の位置を検出する光
ビーム観測光学系を構成する。

さらに、歯車２３．２４．２７．２８及びモータ２５．
２９は、光ビーム観測光学系と共に光空間伝送光学系の
向きを可変する第１の駆動系を構成するのに対し、歯車
４２．４３．４７．４８及びモータ４５．５０は、光空
間伝送光学系の向きを可変する第２の駆動系を構成する
。

また制御回路５３は、光ビーム観測光学系の検出結果に
基づいて、第１の駆動系を駆動して光ビーム観測光学系
の視野Ｈ内に伝送対象を捉えた後、第２の駆動系を駆動
して光ビームの照射位置が伝送対象の位置になるように
制御する制御回路を構成する。

以上の構成において、望遠鏡１１の視野Ｈを走査させ、
伝送対象から送出された識別光Ｓを基準にして、当該望
遠鏡１１の視野Ｈ内に伝送対象が捉えられる。

続いて、光ビームＬＡＩの照射位置が走査され、これに
より伝送対象に光ビームＬＡＩの照射位置が設定される
。

以上の構成によれば、望遠鏡１１の視野Ｈを走査させる
と共に伝送対象から送出された識別光Ｓを検出するこに
より、望遠鏡１１の倍率が高い場合でも、簡易に望遠鏡
１１の視野Ｈ内に伝送対象を捉えることができ、これに
より光ビームＬＡＩの照射位置を簡易かつ確実に調整す
ることができる。

か（して、従来に比して設置作業を格段的に簡易化した
光空間伝送装置２０を得ることができる。

なお上述の実施例においては、識別光Ｓを得るため伝送
対象側のレンズの前面に点灯する光源を配置した場合に
ついて述べたが、本発明はこれに限らず、例えば伝送対
象側から情報伝送のために送出される光ビームの照射位
置が既に調整されている場合は、当該伝送対象から送出
される当該光ビームを用いるようにしてもよい。

さらに上述の実施例においては、光ビーム観測光学系と
共に光空間伝送光学系を第１の駆動系で駆動する場合に
ついて述べたが、本発明はこれに限らず、実用上十分な
範囲においては、光ビーム観測光学系又はハーフミラ−
９だけを駆動するようにしてもよい。

さらに上述の実施例においては、比較回路５４とフレー
ムメモリ回路５５及び５６を用いて撮像信号Ｓｖから識
別光Ｓを検出した場合について述べたが、識別光Ｓの検
出手段はこれに限らず、種々の検出手法を広く適用する
ことができる。

さらに上述の実施例においては、リミットスイッチを用
いて視野及び光ビームの照射位置の走査範囲を設定した
場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば
制御回路に走査領域を設定し得るようにし、当該走査領
域で視野及び照射位置を走査するようにしてもよい。

さらに上述の実施例においては、レーザ光源を用いて光
ビームＬＡＩを送出する場合について述べたが、本発明
はこれに限らず、例えば発光ダイオード等の光源を用い
る場合にも広く適用することができる。

さらに上述の実施例においては、本発明を双方向の光空
間伝送装置に適用した場合について述べたが、本発明は
双方向の光空間伝送装置に限らず、種々の光空間伝送装
置に広く適用することができる。

Ｈ発明の効果 上述のように本発明によれば、光ビーム観測光学系の視
野を走査して当該視野内に伝送対象を捉えた後、光ビー
ムの照射位置を調整するようにしたことにより、簡易か
つ確実に光ビームの照射位置を調整し得、その分従来に
比して光空間伝送装置の設置作業を簡略化することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による光空間伝送装置を示す
路線図、第２図は視野の走査の説明に供する路線図、第
３図は損傷画像を示す路線図、第４図は表示画像を示す
路線図、第５図は従来の光空間伝送装置を示す路線図、
第６図及び第７図はその問題の説明に供する路線図であ
る。 １．２０・・・・・・光空間伝送装置、４・・・・・・
レーザ光源、５・・・・・・レンズ、ｌＯ・旧・・コー
ナキューブプリズム、１１・・・・・・望遠鏡、１２・
旧・・撮像装置、５５・・・・・・制御回路。 代 理 人 田 辺 盲 基 硯 ヱナ 訛 囲 の 博− 第 γ 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 光ビームを伝送対象に送出する光空間伝送光学系と、 上記光ビームを該光ビームの光軸に対して平行に折り返
   して、伝送対象から射出された識別光と共に受光し、上
   記光ビームの照射位置及び上記伝送対象の位置を検出す
   る光ビーム観測光学系と、上記光ビーム観測光学系光の
   向きを可変することにより、上記光ビーム観測光学系の
   視野を移動させる第１の駆動系と、 上記光空間伝送光学系の向きを可変する第２の駆動系と
   、 上記光ビーム観測光学系の検出結果に基づいて、上記第
   １の駆動系を駆動して上記光ビーム観測光学系の視野内
   に上記伝送対象を捉えた後、上記光ビームの照射位置が
   上記伝送対象の位置になるように上記第２の駆動系を制
   御する制御回路とを具えることを特徴とする光空間伝送
   装置。