JPH11205235A - 空間光通信システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 対向装置の探索による照準作業を緩い精度で
かつ短時間に光軸合わせができる。 【解決手段】 対向設置の際の光軸合わせにおいて、従
来例では通信時の伝送ビームＬの強度分布曲線C1の強度
P1となる地点をR1としたときに、送信装置の送信光軸の
許容ずれ幅が中心Ｏから地点R1までの範囲以内になるよ
うに光軸合わせを行うのに対して、本実施例では、送信
装置が投光ビーム発散角である伝送ビーム径を大きくす
ることにより強度分布曲線C2となり、強度P1における送
信光の許容ずれ幅を中心Ｏから地点R2まで拡げることが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、大気中で光ビーム
の投光・受光を行う空間光通信システムに関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、光軸ずれ補正手段を備え大気中で
投光・受光を行う空間光通信装置が特開平５−１３３７
１６号公報に開示されており、これは２台の同様な光通
信装置を空間を隔てて対向設置して双方向で通信を行う
ものである。

【０００３】図８は従来例の空間光通信装置の構成図を
示し、架台に設けた光軸調整台１上に、通信光の送受信
を行う通信用光学系２と視準望遠鏡３とが固定され、通
信用光学系２の光軸O1と観察光学系である視準望遠鏡３
の光軸O2とが平行になるように組み立てられた自装置と
相手側装置が、所定距離隔てて対向して配置されてい
る。

【０００４】空間光通信装置には、送信光Laと受信光Lb
を送受する位置に光軸方向可変部４が設けられ、この光
軸方向可変部４内には光軸O1に対し略４５度に光軸方向
可変ミラー５が斜設されている。光軸方向可変ミラー５
の反射方向には、偏光ビームスプリッタ６、受光光分岐
素子７、正のパワーを有するレンズ群８、本信号検出用
受光素子９が順次に配列され、受光光分岐素子７は図９
に示すように透明平行平板E1の中央部に入射光の殆どを
反射する楕円形ミラー部E2が設けられている。また、受
光光分岐素子７の反射方向には、正のパワーを有するレ
ンズ群１０、４分割センサ１１が配置され、偏光ビーム
スプリッタ６の入射方向には、正のパワーを有するレン
ズ群１２、紙面に垂直方向に直線偏光となるレーザー光
を発する信号発生部の発光素子としてのレーザーダイオ
ード１３が配置されている。

【０００５】４分割センサ１１の出力は信号処理部１４
に接続され、信号処理部１４の出力は光軸方向制御部１
５を介して光軸方向可変部４に接続されている。

【０００６】偏光ビームスプリッタ６として、例えばＳ
偏光の光の殆どを反射しＰ偏光の光の殆どを通過するよ
うな誘電体多層薄膜を貼り合わせ面に蒸着した光学素子
が用いられている。この偏光ビームスプリッタ６を使用
して最も効率の良い投光・受光を行うには、送信光Laを
Ｓ偏光としたときに受信光LbがＰ偏光となる関係にすれ
ばよく、また同一構造の受信装置を対向的に配置して最
も効率の良い投光・受光を行うためには、通信用光学系
２を紙面の後方に向けて垂直方向に対し４５度に傾斜さ
せるようにすればよい。

【０００７】広帯域化や高速応答が可能な大容量通信を
行う場合には、本信号検出用受光素子９として、例えば
アバランシェフォトダイオードのように有効受光域が直
径１ｍｍ以下の小さな素子を使用することが多い。ま
た、４分割センサ１１の中心に受光ビームスポットＳの
中心が位置したときに、送信光Laが相手側装置を受信可
能な強度分布内で照射され、かつ相手側装置からの受信
光Lbが本信号検出用受光素子９の有効受光域を外れない
ようにするために、装置の組み立て段階において、本信
号検出用受光素子９と４分割センサ１１の受光素子との
中心が、装置正面から見たときにレーザーダイオード１
３の発光点と一致するように調整する必要がある。

【０００８】レーザーダイオード１３からの出射された
光束はレンズ群１２によりほぼ平行光となり、偏光ビー
ムスプリッタ６の境界面で反射され、更に光軸方向可変
ミラー５によって反射されて、送信光Laとして自装置か
ら図示しない相手側装置に投光される。一方、相手側装
置からの投光光は自装置に受信光Lbとして入射し、ミラ
ー５で反射され、偏光ビームスプリッタ６を通過して受
光光分岐素子７に至り、全受光量の約９０％の光束が受
光光分岐素子７を通過し、レンズ群８により本信号検出
用受光素子９に集光する。また、残りの全受光量の約１
０％の光束は受光光分岐素子７で反射され、レンズ群１
０により４分割センサ１１に集光する。

【０００９】４分割センサ１１の受光面上での受光ビー
ムスポットＳの位置ずれ情報は、信号処理部１４を介し
て光軸ずれ補正信号として光軸方向制御部１５に送ら
れ、光軸方向制御部１５から光軸方向可変部４の駆動部
にミラー駆動用信号が送られる。この信号に基づいて駆
動部のモータが回転し、光軸方向可変ミラー５が図１０
に示すように軸Ｆと軸Ｇの回りに回動する。

【００１０】図１１、図１２はこのときの４分割センサ
１１の受光面上の受光ビームスポットＳの動きを示して
おり、可変ミラー５の軸Ｆの回りの回動は、受光ビーム
スポットＳを図１１の矢印に示すように受光面の上下方
向に移動し、可変ミラー５の軸Ｇの周りの回動は、受光
ビームスポットＳを図１２の矢印に示すように受光面の
右上４５度方向に移動する。このように、異なる２方向
へ受光ビームスポットＳを移動する操作を繰り返して、
受光ビームスポットＳの中心が４分割センサ１１の受光
部有効域Ｕの中央の十字状分離体Ｔが交差する位置に至
るように制御する。

【００１１】このような光軸ずれ補正制御を、空間を隔
てて対向する双方向光通信装置において互いに行うこと
により、双方の送信ビームの広がりの中央部が、対向す
る装置のビーム取込口に常に一致する状態に維持するこ
とができる。従来例の空間光通信装置では、装置を対向
設置して光軸合わせを行う際に、視準望遠鏡３を覗い
て、対向装置からのレーザー光Lb又は対向装置からの位
置確認用ストロボ光Lsが視準望遠鏡３内の十字線が交差
する点に位置するように、通信用光学系２と視準望遠鏡
３とを一体化した光軸調整台１の姿勢調整機構を使用し
て、水平・垂直の直交する２方向のあおり調整を行って
いる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】(1) しかしながら、上
述の従来例の空間光通信システムにおいては、装置を対
向設置する際の光軸合わせ時に、装置に入射する全受光
量の１０％しか利用できず、光軸合わせに利用可能なビ
ームと通信用ビームとが同じビーム径なので、視準望遠
鏡３等による対向装置の探索を十分慎重に行わないと、
精度良く位置合わせすることができないという問題があ
る。

【００１３】(2) また、２つの受光素子へ分岐する受光
量の配分が一定なために、環境条件の変化に応じて効率
的な受光量配分を設定することができないという問題が
ある。

【００１４】本発明の目的は、上述の問題点(1) を解消
し、装置を設置する際に対向装置の探索による照準作業
を緩い精度で、かつ短時間で光軸合わせができる空間光
通信システムを提供することにある。

【００１５】本発明の他の目的は、上述の問題点(2) を
解消し、通信時における環境の変化に応じて、２つの受
信光検出部への効率的な分岐受光量配分を設定して、よ
り多様な環境条件で通信可能な空間光通信システムを提
供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る空間光通信システムは、第１及び第２の
空間光通信装置を所定距離を隔てて対向設置して通信を
行う空間光通信システムにおいて、信号発生部及び投光
光学系から成る投光手段と投光ビーム発散角可変手段と
を有する前記第１の空間光通信装置は、出力レベル可変
手段又は光軸方向制御用信号レベル可変手段を備え、第
１の受光光学系及び本信号検出部から成る本信号検出手
段と、第２の受光光学系及び受光ビームスポット位置検
出部から成る光軸ずれ検出手段と、前記第１及び第２の
受光光学系へ受信光を分岐する受信光分岐手段と、前記
第１及び第２の受光光学系の共有受光光軸の方向を可変
する光軸方向可変手段と、前記光軸ずれ検出手段で検出
した信号に基づき光軸ずれ信号を形成する信号処理手段
と、前記光軸ずれ信号に基づき前記光軸方向可変手段へ
制御信号を送る光軸方向制御手段とを有し、前記第１の
空間光通信装置からの投光光を受光して受光面上の受光
ビームスポットの基準位置からの位置ずれ情報に基づい
て、前記光軸ずれ検出手段が受信光の光軸と前記第２の
受光光学系の光軸との光軸ずれを検出する前記第２の空
間光通信装置が、前記受信光分岐手段において前記第１
及び第２の受光光学系に導く分岐受光量を可変する分岐
受光量可変手段を備えることを特徴とする。

【００１７】また、本発明に係る空間光通信システム
は、信号発生部及び投光光学系から成る投光手段と、投
光ビーム発散角可変手段と、第１の受光光学系及び本信
号検出部から成る本信号検出手段と、第２の受光光学系
及び受光ビームスポット位置検出部から成る光軸ずれ検
出手段と、前記第１及び第２の受光光学系へ受信光を分
岐する受信光分岐手段と、前記投光光学系の光軸及び受
光光学系の光軸の平行性を維持しながら光軸方向に可変
可能な光軸方向可変手段と、前記光軸ずれ検出手段で検
出した信号に基づいて光軸ずれ信号を形成する信号処理
手段と、前記光軸ずれ信号に基づいて前記光軸方向可変
手段へ制御信号を送る光軸方向制御手段とを有する双方
向空間光通信装置を所定距離を隔てて対向設置して通信
を行う空間光通信システムにおいて、前記光軸ずれ検出
手段は対向装置からの投光光を受光し、受光面状の受光
ビームスポットの基準位置からの位置ずれ情報に基づい
て受信光の光軸と前記第２の受光光学系の光軸との光軸
ずれを検出し、前記投光手段は出力レベル可変手段又は
光軸方向制御用信号レベル可変手段を備え、前記受信光
分岐手段は前記第１及び第２の受光光学系へ導く分岐受
光量を可変する分岐受光量可変手段を備え、前記投光ビ
ーム発散角可変手段による投光ビーム発散角の設定と、
前記出力レベル又は光軸方向制御用信号レベルの設定
と、前記分岐受光量可変手段による分岐受光量の設定と
を連動して設定可能な連動操作手段を有することを特徴
とする。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明を図１〜図７に図示の実施
例に基づいて詳細に説明する。図１は第１の実施例の空
間光通信システムの構成図を示し、送信装置Ａである第
１の空間光通信装置と受信装置Ｂである第２の空間光通
信装置が所定の距離隔てて対向配置されている。

【００１９】第１の空間光通信装置の送信装置Ａには、
伝送ビームＬを送信する位置に、正のパワーを有するレ
ンズ群２０と発光素子２１から成る投光手段が配置され
ており、発光素子２１には合波器２２の出力が接続され
ている。合波器２２には本出信号出力端子２３の出力が
増幅器２４を介して接続され、また光軸方向制御用信号
レベル可変回路２５を備えた光軸方向制御用信号発生器
２６の出力が接続されている。そして、レンズ群２０に
は図示しない投光ビーム発散角可変手段が接続され、レ
ンズ群２０の全体又は一部のレンズを光軸に沿って移動
することによって受信地点のビーム径を変更するように
なっている。

【００２０】第２の空間光通信装置の受信装置Ｂには、
伝送ビームＬを受信する位置に、受信光学系の光軸方向
を変更する光軸方向可変部２７が配置され、光軸方向可
変部２７の後方の光路上には、受信光分岐面２８を有す
る分岐受光量可動部２９が斜設して配置されている。分
岐受光量可動部２９の受信光分岐面２８は、図２に示す
ような入射光の殆どを通過する領域H1と入射光の約１０
％を通過し約９０％を反射する領域H2とを有し、分岐受
光量可動部２９を受信光分岐面２８に沿って平行移動す
ることにより、光路中に領域H1又は領域H2が挿入され
て、入射光の切換えを行うようになっている。

【００２１】分岐受光量可動部２９の透過方向には、正
のパワーを有するレンズ群３０と４分割受光素子３１か
ら成る光軸ずれ検出部が配置されており、分岐受光量可
動部２９の反射方向には、正のパワーを有するレンズ群
３２と本信号検出用受光素子３３が配置されている。本
信号検出用受光素子３３の出力は増幅器３４を介して本
信号出力端子３５に接続されており、４分割受光素子３
１の出力は、信号処理部３６、光軸方向制御部３７、光
軸方向可変部２７に順次に接続されている。

【００２２】第１の空間光通信装置の送信装置Ａにおい
て、光軸方向制御用信号発生器２６からの補助信号は本
信号と合波器２２で合波され、発光素子２１からレンズ
群２０を介して伝送ビームＬとして発信される。

【００２３】この伝送ビームＬは、第２の空間光通信装
置の受信装置Ｂにおいて光軸方向可変部２７に入射した
後に、分岐受光量可動部２９において、受信光分岐面２
８の領域H1が光路中に挿入されている場合は、入射光の
殆どがレンズ群３０を介して４分割受光素子３１に集光
する。一方、受信光分岐面２８の領域H2が光路中に挿入
されている場合は、入射光の約１０％が４分割受光素子
３１に集光し、約９０％がレンズ群３２を介して本信号
検出用受光素子３３に集光する。

【００２４】図３は送信装置Ａからの伝送ビームＬの光
軸が、受信装置Ｂの受信地点を含む垂直断面と交叉する
点を基準点Ｏとしたとき、垂直断面内における伝送ビー
ムＬの強度分布を示し、曲線C1は通信時の伝送ビームＬ
の強度分布であり、曲線C2は対向設置の際の光軸合わせ
時の伝送ビームＬの強度分布である。

【００２５】対向設置の際の光軸合わせ時には、受信装
置Ｂの受信地点において伝送ビームＬが曲線C2に示すよ
うな強度分布となるように、レンズ群２０の全体又は一
部のレンズを移動操作することによって投光ビーム発散
角を設定し、光軸方向制御用信号レベル可変回路２５に
おいて、光軸方向制御用信号レベルが通信時よりも大き
くなるように設定した後に、視準望遠鏡等により受信装
置Ｂを探索して投光光Lbの光軸合わせを行う。

【００２６】一方、受信装置Ｂ側では分岐受光量可変部
２９において、受信光分岐面２８の領域H1が光路内にあ
るように設定し、視準望遠鏡等により送信装置Ａを探索
して光軸合わせを行い、４分割受光素子３１が伝送ビー
ムＬを受光するのを待つ。

【００２７】図３は受信地点での受信光の相対強度のグ
ラフ図を示し、従来例では対向設置の際の光軸合わせに
おいて、通信時の伝送ビームＬの強度分布曲線C1の強度
P1となる地点をR1としたときに、送信装置Ａの送信光軸
の許容ずれ幅が中心Ｏから地点R1までの範囲以内になる
ように光軸合わせを行う必要がある。一方で本実施例に
おいては、送信装置Ａが投光ビーム発散角である伝送ビ
ーム径を大きくすることにより強度分布曲線C2となり、
強度P1における送信光の許容ずれ幅を中心Ｏから地点R2
まで拡げることができる。

【００２８】更に、受信装置Ｂが受信光分岐面２８の領
域H1が光路内にあるようにすることにより、強度P1の１
０％程度の強度P2となる地点をR3としたときに、送信光
軸の許容ずれ幅を中心Ｏから地点R3まで拡げることがで
きる。また、送信装置Ａにおいて、受信装置Ｂに対する
光軸制御用信号レベルを通信時よりも大きくなるように
設定することにより、送信光軸の許容ずれ幅を中心Ｏか
ら地点R4まで拡げることができる。これによって、簡便
かつ迅速に受信装置Ｂの光軸合わせを行うことができ
る。一方、対向する送信装置Ａの光軸合わせに関して
は、従来例のように高精度に光軸合わせを行った視準望
遠鏡によって、本実施例の受信装置との光軸合わせを行
う。

【００２９】このようにして、送・受信両装置Ａ、Ｂの
光軸合わせが終了した後に、送信装置Ａでレンズ群２０
の全体又は一部のレンズの移動操作を行って投光ビーム
発散角を小さくし、図３の曲線C1に示す通信時の伝送ビ
ーム強度分布になるように設定すると共に、光軸方向制
御用信号レベル可変回路２５において、光軸方向制御用
信号レベルを本信号に悪影響を与えない程度に小さく設
定し、本信号入力端子２３から入力され増幅器２４で増
幅された本信号と合波器２６により合波した後に、発光
素子２１から出力する。そして、受信装置Ｂの分岐受光
量可変手段２９において、受信光分岐面２８の領域H2が
光路内にあるように設定することにより、送・受信装置
Ａ、Ｂは共に通信可能な状態となる。

【００３０】本実施例では、光軸方向制御用信号レベル
可変回路２５を使用したが、発光素子２１の出力に余裕
があれば、出力レベル可変回路を設けて発光素子２１の
出力レベルを変えるようにしてもよく、更に光軸方向制
御用信号レベル可変回路２５と出力レベル可変回路とを
併用すれば、より効果を高めることができる。

【００３１】図４は第２の実施例の受信光分岐面の正面
図を示し、受信装置Ｂに４つの領域M1〜M4から成る受光
分岐面３８を有する分岐受光量可変部３９を配置し、光
路中に各領域M1〜M4が入退出できるようにする。第１の
領域M1は図２の領域H1と同様に入射光の殆どを通過し、
第２〜第３の領域M2〜M3は、入射光束を殆ど通過する中
央部N1〜N3を有し、その他の斜線分は光束を殆ど反射す
る。そして、第３の領域M3の通過領域N2は第２の領域M2
の通過領域N1より小さくなっており、第４の領域M4の通
過領域N3は更に小さく、入射光の殆どを反射する。

【００３２】第１の領域M1と第３の領域M3との切換え
は、第１の実施例と同様に、装置Ａ、Ｂを対向設置する
際の光軸合わせ時に利用する。第２から第４の領域M2〜
M4は、通信時における環境変化に応じて、円板状受光分
岐面の中心Ｋを回転軸として回転して、何れかの領域を
選択設定するようにする。

【００３３】例えば、図５は通信時の対向装置間の伝送
空間の透明度が通信開始時に比べて向上した場合に、送
信装置Ａからの伝送ビームＬの光軸が受信地点を含む垂
直断面と交叉する点を基準点Ｏとしたときの、垂直断面
内における伝送ビームＬの強度分布を示している。通信
開始時の伝送ビームＬは曲線C3に示すような強度分布を
示し、受信装置Ｂの分岐受光量可変部３９において、図
４の第３の領域M3が光路中に挿入されているときの受信
装置Ｂの本信号検出用受光素子３３への入射光取入領域
を斜線部D1で示し、４分割受光素子３１への入射光取入
領域を２つの斜線部D1に挟まされた点線部D2で示す。

【００３４】いま、所定時間経過後に伝送空間の透明度
が向上し、伝送ビームＬの強度分布が曲線C4のようにな
ったとすると、受信装置Ｂの分岐受光量可変部３９にお
いて、第２の領域M2が光路中に入るように設定して、４
分割受光素子３１への取込み入射光量を多くして点線部
D3のように広くし、本信号検出用受光素子３３への取込
入射光量を少なくして斜線部D4となるように設定する。
そして、このとき送信装置Ａから送信する光軸方向制御
用信号レベルを小さくすることによって、一層高品質な
本信号を得ることができる。

【００３５】本実施例の機能をより効果的に発揮させる
ためには、４分割受光素子３１で受光した受信光強度を
検出する受光強度検出回路を設けて、一定レベル以上の
光強度の受光状態が、一定時間以上継続したときに点灯
するアラームランプを確認した後に、上述の操作を行う
ようにするとよい。

【００３６】次に、図６は例えば通信時の対向装置間の
伝送空間の透明度が通信時に比較して低下し、かつ対向
する両装置の揺れが小さい場合に通信を行うときの伝送
ビームＬの強度分布のグラフ図を示す。図５と同様に、
曲線C3は通信開始時の伝送ビームＬの強度分布、２つの
斜線部D1は本信号検出用受光素子３３への入射光取入領
域、斜線部D1に挟まれた点線部D2は４分割受光素子３１
への入射光取入領域である。

【００３７】通信開始から所定時間経過後に、伝送空間
の透明度が低下して伝送ビームＬの強度分布が曲線C5の
ようになったとすると、受信装置Ｂの振動が小さい場合
には、受信装置Ｂの光軸方向制御を最終状態に保持制御
し、分岐受光量可変部３９で第４の領域M4が光路に入る
ように切換えると、本信号検出部２５への入射光取入領
域は斜線部D5に示すようになって、本信号検出部２５に
おける受光量低下を補うことができる。このとき、受信
側から遠隔通話手段を用いて送信側の光軸方向制御用信
号レベルを小さくするよう指示して、信号合波による本
信号への悪影響を抑えることにより、本信号のＳ／Ｎを
向上することができる。

【００３８】本実施例の機能をより効果的に発揮させる
ためには、受信装置Ｂに４分割受光素子３１の受信光強
度を検出する受光強度検出回路と、振動センサ等の振動
検出手段とを設ける。一定レベル以下の光強度の受光状
態が一定時間継続したときや、一定レベル以下の振動状
態が一定時間継続したときに点灯するアラームランプを
確認した後に遠隔通話手段を用いて双方の状態を連絡し
て、上述と同様の操作を行うようにしてもよい。

【００３９】図７は第３の実施例の空間光通信システム
に用いる双方向空間光通信装置の構成図を示す。第１の
実施例に用いた送信装置Ａと受信装置Ｂとを合体し、光
軸方向可変部３９において、投光光軸と受光光軸との平
行性を維持しながら光軸方向を変えることができるよう
になっている。同様の構成の装置２台を所定距離隔てて
対向設置し、双方向空間光通信システムを構成する。

【００４０】相手側装置と送・受信を行う位置に光軸方
向可変部４０が配置されており、送信側には、光軸方向
可変部４０の背後に正のパワーを有するレンズ群４１を
組み込んだ鏡筒４２が配置され、鏡筒４２には駆動用モ
ータ４３が接続されて、レンズ群４１と鏡筒４２を一体
で光軸に沿って移動するようになっている。

【００４１】レンズ群４１の背後には発光素子４４が配
置され、発光素子４４には合波器４５の出力が接続され
ている。合波器４５には本信号入力端子４６の出力が増
幅器４７を介して接続され、また光軸方向制御信号レベ
ル可変回路４８を備えた光軸方向制御信号発生器４９の
出力が接続されている。

【００４２】受信側には、光軸方向可変部４０の背後に
図２と同様の受信光分岐面４９を有する分岐受光量可変
部５０が配置され、この分岐受光量可変部５０は駆動用
モータ５１に接続され、受信光分岐面４９に沿って移動
して、複数の分岐受光領域の何れかの領域を選択切換え
るようになっている。

【００４３】分岐受光量可変部５０の反射方向には、正
のパワーを有するレンズ群５２と本信号検出用受光素子
５３が配置され、分岐受光量可変部５０の透過方向に
は、正のパワーを有するレンズ群５４と４分割受光素子
５５が配置され、４分割受光素子５５の出力は、信号処
理部５６、光軸方向制御部５７、光軸方向可変部４０に
順次に接続されている。

【００４４】また、連動操作回路５８が設けられ、この
連動操作回路５８の出力は駆動用モータ４３、５１及び
光軸方向制御用信号レベル可変回路４８に接続されてお
り、複数操作による人為的設定ミスを防止するために、
駆動用モータ４３、５１の動作設定及び光軸方向制御用
信号のレベル設定を１つの操作で行うことができるよう
になっている。

【００４５】先ず、装置に電源を入れ、光軸合わせをす
る前に投光ビーム発散角と光軸方向制御用信号レベルを
通信時より大きく設定する。同時に、全受光量が４分割
受光素子５５で受光できるように、分岐受光量可変部５
０において、受信光分岐面４９を図２の領域H1又は図４
の領域M1が光路内にあるように設定し、駆動用モータ４
３、５１の回転方向と回転量を予め決められている値と
し、連動操作部５８において光軸合わせモードに設定す
る。

【００４６】次に、視準望遠鏡等の照準手段を用いて対
向装置を探索し、対向装置に照準がほぼ合致した所で、
対向装置に対する投光ビームの光軸が図３の地点R3又は
R4程度の光軸ずれの範囲内にする。この状態で４分割受
光素子５５に、受光ビームスポット位置検出に必要な受
光量の受信光Lbが入射すると、信号処理部５６により光
軸方向制御部５７、更に光軸方向可変部４０が作動し、
受信光Lbの光軸に対して受信光学系の光軸を合わせる。

【００４７】送信光学系の光軸と受信光学系の光軸は、
予め装置の組立段階において精度良く平行となるように
各素子が固定されているので、光軸制御動作が作動する
ことによって、送信光Laの光軸は受信光Lbの光軸とほぼ
平行になる。両対向装置において、光軸方向制御動作に
よる光軸補正状態に入ったことを示すアラームランプの
点灯を確認した後に、連動操作部５８において通信モー
ドとし、投光ビーム発散角を小さくして、図３の曲線C1
の伝送ビーム径となるように設定し、更に光軸方向制御
用信号レベルを本信号に悪影響を与えない程度に小さく
設定する。同時に、分岐受光量可変部５０において受信
光分岐面４９の図２の領域H2が光路内となるようにす
る。このような動作及び操作により対向設置時の光軸合
わせを終了し、双方向通信を行うことができる状態とな
る。

【００４８】第１の実施例の場合は送信装置Ａが受信手
段を装備していないために、送信装置Ａの光軸合わせを
行う際には遠隔通話手段を必要としたが、本実施例によ
れば、遠隔通話手段を必要とすることなく、２台の装置
が独立した動作で対向装置の光軸合わせを行うことがで
きる。また、本実施例でも、発光素子５５の出力に余裕
がある場合には、出力レベル可変回路を設けて発光素子
５５の出力レベルの設定を変えることにより、同様の効
果を得ることができ、光軸方向制御用信号レベル可変回
路と出力レベル可変回路とを備えることによって、更に
効果を高めることができる。

【００４９】なお、図４と同様の受信光分岐面４９を有
する分岐受光量可変部５０を用いて図７の構成の装置を
形成し、この装置を対向設置することにより双方向空間
光通信システムを構成してもよい。この場合は、第１の
領域M1と第３の領域M3との切換えは装置の対向設置の際
の光軸合わせに利用し、通信時における環境変化に応じ
て、円板状受光分岐面を中心Ｋを回転軸として回転し
て、第２の領域M2から第４の領域M4の何れかの領域を選
択して設定するようにする。

【００５０】第２の実施例と同様に、図５において通信
開始時には双方向の伝送ビームＬは対向装置側において
曲線C3の強度分布を示し、受岐受光量可変部５０におい
て、図４の第３の領域M3が光路内にある場合は、本信号
検出用受光素子３３への入射光取入領域は斜線部D1、４
分割受光素子５５への入射光取入領域は２つの斜線部に
挟まれた点線部D3で示される。

【００５１】いま、通信時の対向装置間の伝送空間の透
明度が通信開始時に比べて向上し、伝送ビームＬの強度
分布が曲線C4となると、連動操作部５８で視程良好モー
ドに設定して、分岐受光量可変部５０において図４の第
２の領域M2を光路中に挿入し、４分割受光素子５５への
取込入射光量を多くして点線部D3のように広くし、本信
号検出用受光素子３３への取込入射光量を少なくして斜
線部D4となるようにし、同時に光軸方向制御用信号レベ
ルを小さくする連動操作を行う。このようにして、光量
的に過剰な受信光を有効利用して、より高品質な本信号
を受信することができる。

【００５２】この場合も、本実施例の機能をより効果的
に発揮させるために、４分割受光素子５５の受信光強度
を検出する受光強度検出回路を設けて、一定レベル以上
の光強度の受光状態が一定時間以上継続した時に点灯す
るアラームランプを確認し、上述と同様の操作を行うと
よい。

【００５３】次に、通信時の対向装置間の伝送空間の透
明度が通信時に比較して低下し、かつ対向する両装置の
揺れが小さい場合は、図６の曲線C3は通信開始時の伝送
ビームＬの強度分布を示し、２つの斜線部D1は本信号検
出用受光素子３３への入射光取入領域、斜線部D1に挟ま
れた点線部D3は４分割受光素子５５への入射光取入領域
を示している。

【００５４】通信開始から所定時間経過後に伝送空間の
透明度が低下して、伝送ビームＬの強度分布が曲線C5の
ようになると、対向する両装置の振動が小さい場合に
は、連動操作部５８で視程不良かつ振動無しモードに設
定して、双方の光軸方向制御を最終状態に保持して、分
岐受光量可変部５０で図４に示す第４の領域M4が光路中
に入るように切換え、光軸方向制御用信号レベルを小さ
くする連動操作を行う。なお、この操作は遠隔通話手段
を用いて、双方の伝送空間の透明度及び振動状況を確認
した上で行うと、より信頼性の高い通信を行うことがで
きる。

【００５５】互いに対向設置する装置Ｘと装置Ｙにおい
て、装置Ｙは振動は小さいが装置Ｘは振動が大きい場合
に伝送空間の透明度が低下すると、装置Ｙは光軸方向制
御を最終状態に保持し、分岐受光量可変部５０において
図４に示す領域M4が光路中に入るようにし、連動操作部
５８で視程不良かつ対向装置振動有りモードに設定す
る。一方、装置Ｘは連動操作部５８で視程不良かつ振動
無しモードに設定する。このようにして、光量的に無駄
な受信光を有効利用することによって、より高品質な本
信号を受信することができる。

【００５６】この場合も、本実施例の機能をより効果的
に発揮させるために、４分割受光素子５５の受信光強度
を検出する受光強度検出回路、及び振動センサ等の振動
検出手段を設けて、受光量情報と振動情を双方で送受信
して連動操作部５８にフィードバックさせるようにし
て、上述と同様の操作を行うとよい。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る空間光
通信システムは、対向する通信装置の設置時の光軸合わ
せにおいて、対向装置の探索による照準作業を緩い精度
で行っても光軸合わせが可能なので、短時間で光軸合わ
せ作業を行うことができ、通信光学系の光軸と対向装置
探索用照準手段の光軸との平行度を要求精度より緩める
ことができ、製造コストを低げることが可能となる。

【００５８】また、本発明に係る空間光通信システム
は、通信時における環境の変化に応じて、２つの受信光
検出部への最適な分岐受光量を設定できるようにしたこ
とにより、より多様な環境条件でより高品質な通信を行
うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例の空間光通信システムの構成図で
ある。

【図２】分岐受光量可変部の受信光分岐面の正面図であ
る。

【図３】投光状況及び受光状況のグラフ図である。

【図４】第２の実施例の分岐受光量可変部の受信光分岐
面の正面図である。

【図５】投光状況及び受光状況のグラフ図である。

【図６】投光状況及び受光状況のグラフ図である。

【図７】第３の実施例の空間光通信システムの構成図で
ある。

【図８】従来例の空間光通信システムの構成図である。

【図９】受信光分岐素子の正面図である。

【図１０】光軸方向可変ミラーの斜視図である。

【図１１】４分割センサの正面図である。

【図１２】４分割センサの正面図である。

【符号の説明】

２１、４４ 発光素子 ２５、４８ 光軸方向制御用信号レベル可変回路 ２６、４９ 光軸方向制御用信号発生器 ２７、４０ 光軸方向可変部 ２９、５０ 分岐受光量可変部 ３１、５５ ４分割受光素子 ３３、５３ 本信号検出用受光素子 ３６、５６ 信号処理部 ３７、５７ 光軸方向制御部 ４３、５１ 駆動用モータ ５８ 連動操作回路

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１及び第２の空間光通信装置を所定距
   離を隔てて対向設置して通信を行う空間光通信システム
   において、信号発生部及び投光光学系から成る投光手段
   と投光ビーム発散角可変手段とを有する前記第１の空間
   光通信装置は、出力レベル可変手段又は光軸方向制御用
   信号レベル可変手段を備え、第１の受光光学系及び本信
   号検出部から成る本信号検出手段と、第２の受光光学系
   及び受光ビームスポット位置検出部から成る光軸ずれ検
   出手段と、前記第１及び第２の受光光学系へ受信光を分
   岐する受信光分岐手段と、前記第１及び第２の受光光学
   系の共有受光光軸の方向を可変する光軸方向可変手段
   と、前記光軸ずれ検出手段で検出した信号に基づき光軸
   ずれ信号を形成する信号処理手段と、前記光軸ずれ信号
   に基づき前記光軸方向可変手段へ制御信号を送る光軸方
   向制御手段とを有し、前記第１の空間光通信装置からの
   投光光を受光して受光面上の受光ビームスポットの基準
   位置からの位置ずれ情報に基づいて、前記光軸ずれ検出
   手段が受信光の光軸と前記第２の受光光学系の光軸との
   光軸ずれを検出する前記第２の空間光通信装置が、前記
   受信光分岐手段において前記第１及び第２の受光光学系
   に導く分岐受光量を可変する分岐受光量可変手段を備え
   ることを特徴とする空間光通信システム。
2. 【請求項２】 前記第１及び第２の空間光通信装置を対
   向設置する際の光軸合わせ時には、前記第１の空間光通
   信装置において投光ビーム発散角を通信時よりも大きく
   すると共に出力レベル又は光軸方向制御用信号レベルが
   通信時よりも大きくなるように設定し、前記第２の空間
   光通信装置において前記第１の受光光学系よりも前記第
   ２の受光光学系への分岐受光量が多くなるように設定
   し、前記第１及び第２の空間光通信装置間の通信時に
   は、前記第１の空間光通信装置において投光ビーム発散
   角を光軸合わせ時よりも小さくすると共に出力レベル又
   は光軸方向制御用信号レベルが光軸合わせ時よりも小さ
   くなるように設定し、前記第２の空間光通信装置におい
   て前記第１の受光光学系よりも前記第２の受光光学系へ
   の分岐受光量が少なくなるように設定する請求項１に記
   載の空間光通信システム。
3. 【請求項３】 前記第１及び第２の空間光通信装置によ
   る通信中に、受光量が変化したときには、前記第１の空
   間光通信装置において光軸方向制御用信号レベルを変化
   させると共に前記第２の空間光通信装置において受光光
   学系への分岐受光量を変化させる請求項１に記載の空間
   光通信システム。
4. 【請求項４】 前記第１及び第２の空間光通信装置は、
   受信光強度を検出する受光強度検出手段と、受信装置の
   振動状況を検出する振動検出手段とを備えた請求項３に
   記載の空間光通信システム。
5. 【請求項５】 信号発生部及び投光光学系から成る投光
   手段と、投光ビーム発散角可変手段と、第１の受光光学
   系及び本信号検出部から成る本信号検出手段と、第２の
   受光光学系及び受光ビームスポット位置検出部から成る
   光軸ずれ検出手段と、前記第１及び第２の受光光学系へ
   受信光を分岐する受信光分岐手段と、前記投光光学系の
   光軸及び受光光学系の光軸の平行性を維持しながら光軸
   方向に可変可能な光軸方向可変手段と、前記光軸ずれ検
   出手段で検出した信号に基づいて光軸ずれ信号を形成す
   る信号処理手段と、前記光軸ずれ信号に基づいて前記光
   軸方向可変手段へ制御信号を送る光軸方向制御手段とを
   有する双方向空間光通信装置を所定距離を隔てて対向設
   置して通信を行う空間光通信システムにおいて、前記光
   軸ずれ検出手段は対向装置からの投光光を受光し、受光
   面状の受光ビームスポットの基準位置からの位置ずれ情
   報に基づいて受信光の光軸と前記第２の受光光学系の光
   軸との光軸ずれを検出し、前記投光手段は出力レベル可
   変手段又は光軸方向制御用信号レベル可変手段を備え、
   前記受信光分岐手段は前記第１及び第２の受光光学系へ
   導く分岐受光量を可変する分岐受光量可変手段を備え、
   前記投光ビーム発散角可変手段による投光ビーム発散角
   の設定と、前記出力レベル又は光軸方向制御用信号レベ
   ルの設定と、前記分岐受光量可変手段による分岐受光量
   の設定とを連動して設定可能な連動操作手段を有するこ
   とを特徴とする空間光通信システム。
6. 【請求項６】 前記双方向空間光通信装置を対向設置す
   る際の光軸合わせ時には、前記連動操作手段において、
   前記投光ビーム発散角を通信時よりも大きく設定すると
   共に前記出力レベル又は光軸方向制御用信号レベルを通
   信時よりも大きく設定し、同時に前記第１の受光光学系
   よりも前記第２の受光光学系への分岐受光量が多くなる
   ように設定し、前記双方向空間光通信装置間の通信時に
   は、前記連動操作手段において前記投光ビーム発散角を
   光軸合わせ時よりも小さくすると共に前記出力レベル又
   は光軸方向制御用信号レベルを光軸合わせ時よりも小さ
   くなるように設定し、同時に前記第１の受光光学系より
   も前記第２の受光光学系への分岐受光量が少なくなるよ
   うに設定する請求項５に記載の空間光通信システム。
7. 【請求項７】 前記双方向空間光通信装置による通信中
   に、受光量が変化したときには、前記連動操作手段にお
   いて、前記光軸方向制御用レベル変化させると共に受光
   光学系への分岐受光量を変化させる請求項５に記載の空
   間光通信システム。
8. 【請求項８】 前記双方向空間光通信装置は、受信光強
   度を検出する受光強度検出手段と、受信装置の振動状況
   を検出する振動検出手段とを備えた請求項７に記載の空
   間光通信システム。