JP2000286799A - 光無線装置及びその光軸調整方法 - Google Patents
光無線装置及びその光軸調整方法Info
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- JP2000286799A JP2000286799A JP11088120A JP8812099A JP2000286799A JP 2000286799 A JP2000286799 A JP 2000286799A JP 11088120 A JP11088120 A JP 11088120A JP 8812099 A JP8812099 A JP 8812099A JP 2000286799 A JP2000286799 A JP 2000286799A
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- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
- Mounting And Adjusting Of Optical Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 指向性の狭いサーチ光を用いて、人手を介さ
ずに確実に光軸合わせを行うことができなかった。 【解決手段】 光無線装置41は、双方向伝送を実現す
るために各光軸が平行になるように発光手段10と受光
手段20とが一体構成となった送受信部30を有してお
り、送信用のパラボラリフレクタ11の光軸と受信用の
パラボラリフレクタ21の光軸とが平行となるよう組立
時に調整される。また、受光手段20の上には、送受信
部の周囲全周に渡ってアレイ状のコーナキューブ34が
設けられている。そして、発光手段10と受光手段20
とが一体構成された送受信部30は駆動手段31により
上下方向に回動可能となっており、さらに台33内に設
けられた駆動手段32により横方向に回動可能となって
いる。
ずに確実に光軸合わせを行うことができなかった。 【解決手段】 光無線装置41は、双方向伝送を実現す
るために各光軸が平行になるように発光手段10と受光
手段20とが一体構成となった送受信部30を有してお
り、送信用のパラボラリフレクタ11の光軸と受信用の
パラボラリフレクタ21の光軸とが平行となるよう組立
時に調整される。また、受光手段20の上には、送受信
部の周囲全周に渡ってアレイ状のコーナキューブ34が
設けられている。そして、発光手段10と受光手段20
とが一体構成された送受信部30は駆動手段31により
上下方向に回動可能となっており、さらに台33内に設
けられた駆動手段32により横方向に回動可能となって
いる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光無線により信号
を伝送する光無線装置とその光軸調整方法に関するもの
である。
を伝送する光無線装置とその光軸調整方法に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】一般に、光無線を介して信号を伝送する
場合、送光側の発光素子としてLED(発光ダイオー
ド)やレーザダイオードが用いられるが、レーザダイオ
ードは、出射光のビームが細く、長距離を伝送しても広
がらないので、ビル間の伝送や川を隔てた伝送等に用い
られている。
場合、送光側の発光素子としてLED(発光ダイオー
ド)やレーザダイオードが用いられるが、レーザダイオ
ードは、出射光のビームが細く、長距離を伝送しても広
がらないので、ビル間の伝送や川を隔てた伝送等に用い
られている。
【0003】また、LEDは、指向性が広く、距離とと
もに光ビームが広がるので長距離伝送には向かないが、
LEDと集束レンズを一体で形成したり、LEDを複数
並列に並べて用いたりすることにより、伝送距離を延ば
すことができる。
もに光ビームが広がるので長距離伝送には向かないが、
LEDと集束レンズを一体で形成したり、LEDを複数
並列に並べて用いたりすることにより、伝送距離を延ば
すことができる。
【0004】一方、光無線において光を受光する受光素
子としては、PD(フォトダイオード)やアバランシュ
トPDが用いられる。通常、PDはアバランシュトPD
と比較して受光感度が弱いが、集束レンズを一体で形成
したり、PDを複数並列に並べて用いたりすることによ
り、受光感度を上げることができる。なお、アバランシ
ュトPDは通常のPDよりも非常に高価である。
子としては、PD(フォトダイオード)やアバランシュ
トPDが用いられる。通常、PDはアバランシュトPD
と比較して受光感度が弱いが、集束レンズを一体で形成
したり、PDを複数並列に並べて用いたりすることによ
り、受光感度を上げることができる。なお、アバランシ
ュトPDは通常のPDよりも非常に高価である。
【0005】また、光無線を利用して広帯域伝送を行う
場合や、同一空間内において同一の帯域の複数の伝送路
で光通信を行う場合には、発光指向性及び受光指向性を
狭くする必要があるが、指向性が狭くなるほど設置時に
光軸を正確に調整することは困難であり、また、通信時
には振動等により多少の光軸ずれでエラーが発生する。
場合や、同一空間内において同一の帯域の複数の伝送路
で光通信を行う場合には、発光指向性及び受光指向性を
狭くする必要があるが、指向性が狭くなるほど設置時に
光軸を正確に調整することは困難であり、また、通信時
には振動等により多少の光軸ずれでエラーが発生する。
【0006】そこで、本出願人らは、特開平6−224
858号において、光軸を調整する方法を提案した。通
信相手に光軸を向ける方法としては、自動で行う方法と
手動で行う方法とがあるが、どちらの方法を用いた場合
にも双方の位置を相手側に検知させる必要がある。具体
的には、第1の光無線装置からサーチ光を発光し、第2
の光無線装置がこれを受光して第1の光無線装置の位置
を検知し、第1の光無線装置に向かってサーチ光を発光
して、第1の光無線装置に対して位置を知らせることを
行っている。
858号において、光軸を調整する方法を提案した。通
信相手に光軸を向ける方法としては、自動で行う方法と
手動で行う方法とがあるが、どちらの方法を用いた場合
にも双方の位置を相手側に検知させる必要がある。具体
的には、第1の光無線装置からサーチ光を発光し、第2
の光無線装置がこれを受光して第1の光無線装置の位置
を検知し、第1の光無線装置に向かってサーチ光を発光
して、第1の光無線装置に対して位置を知らせることを
行っている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、第1
の光無線装置の受発光部の光軸を調整するためには、第
2の光無線装置からのサーチ光を受光する必要がある。
しかしながら、LEDからの発光は指向性があるので、
第2の光無線装置からのサーチ光が受光部に入光する可
能性は極めて低いものであった。
の光無線装置の受発光部の光軸を調整するためには、第
2の光無線装置からのサーチ光を受光する必要がある。
しかしながら、LEDからの発光は指向性があるので、
第2の光無線装置からのサーチ光が受光部に入光する可
能性は極めて低いものであった。
【0008】例えば、第2の光無線装置のサーチ光を出
力する発光部として、比較的広い30°の指向性を有す
るLEDを集束レンズを使用しない状態で用い、第1の
光無線装置の受光部を比較的広い60°の指向性を有す
るPDを使用した場合、第1及び第2の光無線装置が水
平方向+−180°、垂直方向+−30°の範囲にある
としても、第2の光無線装置のサーチ光が第1の光無線
装置に届く確率は1/24であり、さらに受光部で受光
される確率はその1/6である。したがって、互いに向
き合う確率は1/144となり、サーチ光の送受信を行
うだけでは、互いの光軸を合わせることは極めて困難と
なる。
力する発光部として、比較的広い30°の指向性を有す
るLEDを集束レンズを使用しない状態で用い、第1の
光無線装置の受光部を比較的広い60°の指向性を有す
るPDを使用した場合、第1及び第2の光無線装置が水
平方向+−180°、垂直方向+−30°の範囲にある
としても、第2の光無線装置のサーチ光が第1の光無線
装置に届く確率は1/24であり、さらに受光部で受光
される確率はその1/6である。したがって、互いに向
き合う確率は1/144となり、サーチ光の送受信を行
うだけでは、互いの光軸を合わせることは極めて困難と
なる。
【0009】そのため、現状では、第2の光無線装置
に多数のLEDを半球状に設けて、上半分の全方向に対
してサーチ光を発光し、第1の光無線装置にも多数のP
Dを設けてこのサーチ光を受光するように構成したり、
あらかじめ手動により、大まかに光軸を合わせてサー
チ光の送受信を可能にしてから、装置間による光軸合わ
せを行うようにしている。
に多数のLEDを半球状に設けて、上半分の全方向に対
してサーチ光を発光し、第1の光無線装置にも多数のP
Dを設けてこのサーチ光を受光するように構成したり、
あらかじめ手動により、大まかに光軸を合わせてサー
チ光の送受信を可能にしてから、装置間による光軸合わ
せを行うようにしている。
【0010】しかしながら、の方法では、サーチ光を
広範囲に発光させる必要があり、レンズを用いて指向性
を絞ることができない。このため、発光距離を延ばすた
めには、多数のLEDを同一方向に向ける必要があり、
広範囲に発光させることも含めると、回路規模や消費電
力が大きくなり、小型化やコストの削減が困難となる。
また、の方法では、手動に頼らなければならず、ま
た、手動による光軸合わせの精度を考慮すると広い指向
性が必要となるので、通信用に指向性を絞った発光部を
使用する場合には、サーチ専用の広い指向性を有する発
光部が別に必要となってしまう。この結果、回路規模が
増加し、この場合も小型化が困難となり、コストも上昇
することになる。
広範囲に発光させる必要があり、レンズを用いて指向性
を絞ることができない。このため、発光距離を延ばすた
めには、多数のLEDを同一方向に向ける必要があり、
広範囲に発光させることも含めると、回路規模や消費電
力が大きくなり、小型化やコストの削減が困難となる。
また、の方法では、手動に頼らなければならず、ま
た、手動による光軸合わせの精度を考慮すると広い指向
性が必要となるので、通信用に指向性を絞った発光部を
使用する場合には、サーチ専用の広い指向性を有する発
光部が別に必要となってしまう。この結果、回路規模が
増加し、この場合も小型化が困難となり、コストも上昇
することになる。
【0011】そこで本発明は、簡単かつ安価な構成で光
軸調整を自動的に、また微調整を行うことができる光無
線装置とその光軸調整方法を提供することを目的とす
る。
軸調整を自動的に、また微調整を行うことができる光無
線装置とその光軸調整方法を提供することを目的とす
る。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の手段として、次のような構成の光無線装置とその光軸
調整方法を提供しようとするものである。
の手段として、次のような構成の光無線装置とその光軸
調整方法を提供しようとするものである。
【0013】1.狭帯域のビーム光を出力する発光手段
と、送信すべき情報で前記発光手段を駆動する駆動手段
とを有する光無線送信部と、信号光を受光する受光手段
と、前記受光手段から出力される信号から受信情報を取
り出す情報受信手段とを有する光無線受信部とが、前記
発光手段より出力するビーム光の光軸と前記受光手段で
受光する信号光の光軸とが平行になるよう一体化され、
さらに、ビーム光を反射する小さな多数のコーナキュー
ブが設けられた送受信部を備えたことを特徴とする光無
線装置。
と、送信すべき情報で前記発光手段を駆動する駆動手段
とを有する光無線送信部と、信号光を受光する受光手段
と、前記受光手段から出力される信号から受信情報を取
り出す情報受信手段とを有する光無線受信部とが、前記
発光手段より出力するビーム光の光軸と前記受光手段で
受光する信号光の光軸とが平行になるよう一体化され、
さらに、ビーム光を反射する小さな多数のコーナキュー
ブが設けられた送受信部を備えたことを特徴とする光無
線装置。
【0014】2.第1の光無線装置と第2の光無線装置
との間で光無線通信を行うために前記第1の光無線装置
の送受信部を前記第2の光無線装置の存在する方向に向
けるための光無線装置の光軸調整方法であって、前記第
1の光無線装置の前記送受信部は、狭帯域のビーム光を
出力する発光手段と、送信すべき情報で前記発光手段を
駆動する駆動手段とを有する光無線送信部と、信号光を
受光する受光手段と、前記受光手段から出力される信号
から受信情報を取り出す情報受信手段とを有する光無線
受信部とが、前記発光手段より出力するビーム光の光軸
と前記受光手段で受光する信号光の光軸とが平行になる
よう一体化されており、前記第2の光無線装置は、ビー
ム光を反射する小さな多数のコーナキューブが設けられ
ており、前記第1の光無線装置の前記発光手段からビー
ム光を出力しながら前記第1の光無線装置の前記送受信
部を変位させ、前記第2の光無線装置の前記コーナキュ
ーブで反射されたビーム光の受光レベルに基づいて光軸
合わせを行うことを特徴とする光無線装置の光軸調整方
法。
との間で光無線通信を行うために前記第1の光無線装置
の送受信部を前記第2の光無線装置の存在する方向に向
けるための光無線装置の光軸調整方法であって、前記第
1の光無線装置の前記送受信部は、狭帯域のビーム光を
出力する発光手段と、送信すべき情報で前記発光手段を
駆動する駆動手段とを有する光無線送信部と、信号光を
受光する受光手段と、前記受光手段から出力される信号
から受信情報を取り出す情報受信手段とを有する光無線
受信部とが、前記発光手段より出力するビーム光の光軸
と前記受光手段で受光する信号光の光軸とが平行になる
よう一体化されており、前記第2の光無線装置は、ビー
ム光を反射する小さな多数のコーナキューブが設けられ
ており、前記第1の光無線装置の前記発光手段からビー
ム光を出力しながら前記第1の光無線装置の前記送受信
部を変位させ、前記第2の光無線装置の前記コーナキュ
ーブで反射されたビーム光の受光レベルに基づいて光軸
合わせを行うことを特徴とする光無線装置の光軸調整方
法。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図1は、本発明の光無線装置の発
光手段の一例を示す構成図、図2は、本発明の光無線装
置の受光手段の一例を示す構成図、図3(A)は図1の
発光手段と図2の受光手段を一体化した送受信部を有す
る光無線装置を示す構成図、図3(B)は他の構成の送
受信部を有する光無線装置を示す構成図、図4は図3
(A)に示した光無線装置同士の光無線通信の例を説明
するための図、図5は本発明の光無線装置の一実施の形
態を示す構成図、図6(A),(B)はそれぞれコーナ
キューブの例を示す構成図である。
施の形態を説明する。図1は、本発明の光無線装置の発
光手段の一例を示す構成図、図2は、本発明の光無線装
置の受光手段の一例を示す構成図、図3(A)は図1の
発光手段と図2の受光手段を一体化した送受信部を有す
る光無線装置を示す構成図、図3(B)は他の構成の送
受信部を有する光無線装置を示す構成図、図4は図3
(A)に示した光無線装置同士の光無線通信の例を説明
するための図、図5は本発明の光無線装置の一実施の形
態を示す構成図、図6(A),(B)はそれぞれコーナ
キューブの例を示す構成図である。
【0016】図1に示す発光手段10において、パラボ
ラリフレクタ11の焦点位置又はその近傍にはLED1
2が配置され、LED12の出射光が平行光になるよう
にパラボラリフレクタ11の反射面により反射される。
この場合、パラボラリフレクタ11の焦点距離及び反射
面の大きさ(口径)と、開口角度は、LED12の出射
光が全てパラボラリフレクタ11により反射されるよう
に構成することが望ましい。
ラリフレクタ11の焦点位置又はその近傍にはLED1
2が配置され、LED12の出射光が平行光になるよう
にパラボラリフレクタ11の反射面により反射される。
この場合、パラボラリフレクタ11の焦点距離及び反射
面の大きさ(口径)と、開口角度は、LED12の出射
光が全てパラボラリフレクタ11により反射されるよう
に構成することが望ましい。
【0017】反射面の口径としては例えば10cmのも
のを用いることができる。なおパラボラリフレクタ11
は後述の受信用のものも含めて反射面が金属面となるよ
う、例えばアルミブロックを削り出して表面を研磨した
り、又は合成樹脂製のパラボラの表面に金属のメッキを
施したりして作製する。
のを用いることができる。なおパラボラリフレクタ11
は後述の受信用のものも含めて反射面が金属面となるよ
う、例えばアルミブロックを削り出して表面を研磨した
り、又は合成樹脂製のパラボラの表面に金属のメッキを
施したりして作製する。
【0018】したがって、この送信装置10によれば、
パラボラリフレクタ11の口径と等しいビーム径で送信
することができるので、遠距離の受信側におけるビーム
径の広がりと光パワーの減少を最小限に押さえることが
できる。また、ビーム径の広がりを最小限に押さえるこ
とができるので、複数の装置をパラレルで用いた場合に
干渉を防止して長距離伝送を実現することができる。
パラボラリフレクタ11の口径と等しいビーム径で送信
することができるので、遠距離の受信側におけるビーム
径の広がりと光パワーの減少を最小限に押さえることが
できる。また、ビーム径の広がりを最小限に押さえるこ
とができるので、複数の装置をパラレルで用いた場合に
干渉を防止して長距離伝送を実現することができる。
【0019】次に、図2を参照して受光手段20につい
て説明すると、上記発光手段10と同様にパラボラリフ
レクタ21の焦点位置又はその近傍にはピンフォトダイ
オード(PD)22が配置され、パラボラリフレクタ2
1により反射された光が焦点位置又はその近傍に集束さ
れ、PD22により受光される。したがって、この受信
装置によれば、狭指向性を有するので妨害光の影響を大
幅に低減することができる。なお、PD22で十分な光
量を確保できれるのであれば必ずしもパラボラリフレク
タ21で光を集束する必要はない。
て説明すると、上記発光手段10と同様にパラボラリフ
レクタ21の焦点位置又はその近傍にはピンフォトダイ
オード(PD)22が配置され、パラボラリフレクタ2
1により反射された光が焦点位置又はその近傍に集束さ
れ、PD22により受光される。したがって、この受信
装置によれば、狭指向性を有するので妨害光の影響を大
幅に低減することができる。なお、PD22で十分な光
量を確保できれるのであれば必ずしもパラボラリフレク
タ21で光を集束する必要はない。
【0020】図1に示した発光手段10と図2に示した
受光手段20とを一体化した光無線装置の例を図3
(A)に示し、光無線装置の他の例を図3(B)に示
す。各図に示す光無線装置40,40aは、双方向伝送
を実現するために各光軸が平行になるように発光手段1
0,10aと受光手段20,20aとが一体構成となっ
ており、光無線装置40では送信用のパラボラリフレク
タ11の光軸と受信用のパラボラリフレクタ21の光軸
とが平行となるよう組立時に調整される。また、光無線
装置40aでは、発光手段10aのLED11から発光
される光が発光用レンズ14によって変換されて出力さ
れる平行光の光軸と、受光手段20aに入来する平行光
の光軸とが平行となるよう組立時に調整される。なお、
受光手段20aに入来する平行光は受光用レンズ24に
てPD22に集光される。
受光手段20とを一体化した光無線装置の例を図3
(A)に示し、光無線装置の他の例を図3(B)に示
す。各図に示す光無線装置40,40aは、双方向伝送
を実現するために各光軸が平行になるように発光手段1
0,10aと受光手段20,20aとが一体構成となっ
ており、光無線装置40では送信用のパラボラリフレク
タ11の光軸と受信用のパラボラリフレクタ21の光軸
とが平行となるよう組立時に調整される。また、光無線
装置40aでは、発光手段10aのLED11から発光
される光が発光用レンズ14によって変換されて出力さ
れる平行光の光軸と、受光手段20aに入来する平行光
の光軸とが平行となるよう組立時に調整される。なお、
受光手段20aに入来する平行光は受光用レンズ24に
てPD22に集光される。
【0021】そして、発光手段10,10aと受光手段
20,20aとが一体構成された送受信部30,30a
は駆動手段31により上下方向に回動可能となってお
り、さらに台33内に設けられた駆動手段32により横
方向に回動可能となっている。
20,20aとが一体構成された送受信部30,30a
は駆動手段31により上下方向に回動可能となってお
り、さらに台33内に設けられた駆動手段32により横
方向に回動可能となっている。
【0022】このような光無線装置40同士で光無線通
信を行うためには、図4に示すように、それぞれの発光
手段10から送信される送信信号を受光手段20にて受
信できるように、駆動手段31,32を動作させて光軸
合わせを行う必要がある。そして、本実施の形態では、
光軸合わせを容易にするために図5に示すようにコーナ
キューブ34を受光手段20の近傍に設けた光無線装置
41を使用する。なお、コーナキューブ34以外の構成
は、図3(A)に示した光無線装置40とほぼ同一構成
である。
信を行うためには、図4に示すように、それぞれの発光
手段10から送信される送信信号を受光手段20にて受
信できるように、駆動手段31,32を動作させて光軸
合わせを行う必要がある。そして、本実施の形態では、
光軸合わせを容易にするために図5に示すようにコーナ
キューブ34を受光手段20の近傍に設けた光無線装置
41を使用する。なお、コーナキューブ34以外の構成
は、図3(A)に示した光無線装置40とほぼ同一構成
である。
【0023】コーナキューブ34は、図6(A),
(B)に示すように、90度の角度で3枚のミラーを組
み合わせた構造を持ち、一定の範囲内から入射される光
を入射方向に反射するようになっている。そして、反射
面積を大きくすると構成に必要な体積も大きくなってし
まうので、小さなコーナキューブを多数配置したアレイ
状のコーナキューブ34を用いる。そして、このアレイ
状のコーナキューブ34を送受信部30の周囲に設ける
ことにより、水平方向全周のいずれの位置からでも発光
手段10から発光されるサーチ光を入射方向に反射する
ことができる。なお、このアレイ状のコーナキューブ3
4として自転車の反射板などに用いられている半透明な
プラスチック製のコーナキューブを用いることにより、
少ないコストで実現することができる。
(B)に示すように、90度の角度で3枚のミラーを組
み合わせた構造を持ち、一定の範囲内から入射される光
を入射方向に反射するようになっている。そして、反射
面積を大きくすると構成に必要な体積も大きくなってし
まうので、小さなコーナキューブを多数配置したアレイ
状のコーナキューブ34を用いる。そして、このアレイ
状のコーナキューブ34を送受信部30の周囲に設ける
ことにより、水平方向全周のいずれの位置からでも発光
手段10から発光されるサーチ光を入射方向に反射する
ことができる。なお、このアレイ状のコーナキューブ3
4として自転車の反射板などに用いられている半透明な
プラスチック製のコーナキューブを用いることにより、
少ないコストで実現することができる。
【0024】ここで、プラスチック製のコーナキューブ
34を用いた場合のアレイ形状について説明する。プラ
スチック製のコーナキューブ34の反射率を図7に示す
ようにして計測した。具体的には、プラスチック製のコ
ーナキューブ34を回転させて反射角度を変化させなが
ら、LEDからの発光量とパワーメータで受光した光量
とを比較して、各角度における反射率を求めた。その結
果を図8のグラフに示す。
34を用いた場合のアレイ形状について説明する。プラ
スチック製のコーナキューブ34の反射率を図7に示す
ようにして計測した。具体的には、プラスチック製のコ
ーナキューブ34を回転させて反射角度を変化させなが
ら、LEDからの発光量とパワーメータで受光した光量
とを比較して、各角度における反射率を求めた。その結
果を図8のグラフに示す。
【0025】図8に示すように、角度Θが大きくなるに
したがって反射率が下がっていくことから、プラスチッ
ク製のコーナキューブ34が反射面に対して垂直に近い
角度で入射した光に対しては、反射しないことが分か
る。そこで、このようなプラスチック製のコーナキュー
ブ34を用いる場合には、多角錐体もしくは円筒の側面
にアレイ状に用いて特定方向の無反射現象を防止させる
と良い。
したがって反射率が下がっていくことから、プラスチッ
ク製のコーナキューブ34が反射面に対して垂直に近い
角度で入射した光に対しては、反射しないことが分か
る。そこで、このようなプラスチック製のコーナキュー
ブ34を用いる場合には、多角錐体もしくは円筒の側面
にアレイ状に用いて特定方向の無反射現象を防止させる
と良い。
【0026】そして、このようなコーナキューブ34を
有する光無線装置41同士で光軸合わせを行う場合に
は、通信時と同様の狭い指向性を有するサーチ光を発光
手段10から発光しながら、駆動手段31,32を動作
させて他方の光無線装置41をサーチすることにより、
図9に示すように、一方の光無線装置41の発光手段1
0から発光されるサーチ光が他方の光無線装置41の受
光手段20に入射されなくても、他方の光無線装置41
が存在する位置からはコーナキューブ34によりサーチ
光が反射されてくるので、相手の光無線装置41が存在
する位置を容易に特定することができる。
有する光無線装置41同士で光軸合わせを行う場合に
は、通信時と同様の狭い指向性を有するサーチ光を発光
手段10から発光しながら、駆動手段31,32を動作
させて他方の光無線装置41をサーチすることにより、
図9に示すように、一方の光無線装置41の発光手段1
0から発光されるサーチ光が他方の光無線装置41の受
光手段20に入射されなくても、他方の光無線装置41
が存在する位置からはコーナキューブ34によりサーチ
光が反射されてくるので、相手の光無線装置41が存在
する位置を容易に特定することができる。
【0027】なお、このような方法を用いて光軸の調整
を行う場合、コーナキューブ34による反射光を用いる
ため、従来の双方から通信を行う場合に比べて通信距離
が2倍になり、コーナキューブ34の反射による減衰が
ないものとしても、戻ってくる光量は、相手から送信し
てもらう場合の1/4になる。しかしながら、通信時と
同じ狭域の指向性を有するビーム光でサーチを行うの
で、広域の指向性を有する従来のサーチ光を直接受光す
る場合と略同程度の光量を得ることができ、特に問題は
生じない。また、100MHzのような高周波光無線通
信において発光をLEDで行う場合には、LEDの発光
量が数10MHzの場合と比べて数分の1となるが、サ
ーチ光の発光時にはその発振周波数を下げることによ
り、サーチ光の発光量の低下を防ぐことができる。
を行う場合、コーナキューブ34による反射光を用いる
ため、従来の双方から通信を行う場合に比べて通信距離
が2倍になり、コーナキューブ34の反射による減衰が
ないものとしても、戻ってくる光量は、相手から送信し
てもらう場合の1/4になる。しかしながら、通信時と
同じ狭域の指向性を有するビーム光でサーチを行うの
で、広域の指向性を有する従来のサーチ光を直接受光す
る場合と略同程度の光量を得ることができ、特に問題は
生じない。また、100MHzのような高周波光無線通
信において発光をLEDで行う場合には、LEDの発光
量が数10MHzの場合と比べて数分の1となるが、サ
ーチ光の発光時にはその発振周波数を下げることによ
り、サーチ光の発光量の低下を防ぐことができる。
【0028】また、反射光を利用するので、通信相手の
コーナキューブ34からの反射光と障害物による反射光
とを判別する必要がある。ここでは、反射光のパターン
を用いて通信相手の特定を行う。例えば図15に示すよ
うに、ある光無線装置41の発光手段10から指向角度
Θのサーチ光を発光しながら、駆動手段31,32を駆
動させて通信相手を探したとき、通信相手のコーナキュ
ーブ34からサーチ光が反射されるときの角度をαとす
ると、反射光のレベルは図16に示すような分布とな
り、通信相手のコーナキューブ34からの反射光は(2
Θ+α)のピーク幅となる。また、コーナキューブ34
が入射光を入射方向に反射するのに対して、通常の物体
は拡散反射するものが大部分である。そこで、反射光の
ピーク幅とレベルを検出することにより、たいていの障
害物は除去可能であり、特殊な場合のみ通信光の受信の
有無を用いることにより、通信相手の位置を正しく判断
することができる。
コーナキューブ34からの反射光と障害物による反射光
とを判別する必要がある。ここでは、反射光のパターン
を用いて通信相手の特定を行う。例えば図15に示すよ
うに、ある光無線装置41の発光手段10から指向角度
Θのサーチ光を発光しながら、駆動手段31,32を駆
動させて通信相手を探したとき、通信相手のコーナキュ
ーブ34からサーチ光が反射されるときの角度をαとす
ると、反射光のレベルは図16に示すような分布とな
り、通信相手のコーナキューブ34からの反射光は(2
Θ+α)のピーク幅となる。また、コーナキューブ34
が入射光を入射方向に反射するのに対して、通常の物体
は拡散反射するものが大部分である。そこで、反射光の
ピーク幅とレベルを検出することにより、たいていの障
害物は除去可能であり、特殊な場合のみ通信光の受信の
有無を用いることにより、通信相手の位置を正しく判断
することができる。
【0029】具体的には、この障害物からの反射光のパ
ターンは、以下の4つに大別することができる。 1)近距離にある大きな物体・・・ピーク幅が2θ+α
よりも大きくなるため除外することができる。 2)遠距離にある大きな物体・・・ピーク幅はおおよそ
2θ+αとなる可能性があるものの、一般的に反射率が
悪いためピークの高さが低くなり、除外することができ
る。 3)近距離にある小さな物体・・・ピーク幅はおおよそ
2θ+αとなる可能性があり、ピークの高も高くなる
(除外できない)。 4)遠距離にある小さな物体・・・ピーク幅はおおよそ
2θ+αよりも小さくなり、さらにピークの高さが低く
なるため除外することができる。
ターンは、以下の4つに大別することができる。 1)近距離にある大きな物体・・・ピーク幅が2θ+α
よりも大きくなるため除外することができる。 2)遠距離にある大きな物体・・・ピーク幅はおおよそ
2θ+αとなる可能性があるものの、一般的に反射率が
悪いためピークの高さが低くなり、除外することができ
る。 3)近距離にある小さな物体・・・ピーク幅はおおよそ
2θ+αとなる可能性があり、ピークの高も高くなる
(除外できない)。 4)遠距離にある小さな物体・・・ピーク幅はおおよそ
2θ+αよりも小さくなり、さらにピークの高さが低く
なるため除外することができる。
【0030】以上のように、1)、2)、4)のパター
ンは、除去可能である。そして、3)のパターンに関し
ては、実際に光軸を合わせた状態でしばらく待機し、相
手からの通信光を受信できないことを確かめることによ
って除外することができる。
ンは、除去可能である。そして、3)のパターンに関し
ては、実際に光軸を合わせた状態でしばらく待機し、相
手からの通信光を受信できないことを確かめることによ
って除外することができる。
【0031】今、ある光無線装置41の発光手段10か
らサーチ光を発光しながら、駆動手段31,32を駆動
させて通信相手を探したときの受光手段20による受光
特性の例が図11に示すようであったとする。図11の
例ではピークaは受光レベルが低いので、上記2)のパ
ターンに当てはまり、除外することができる。ピークb
もピーク幅が広く受光レベルが低いので、上記1)のパ
ターンに当てはまり、通信相手ではないと考えられる。
これに対してピークcはピーク幅が(2Θ+α)に近
く、受光レベルが高いので上記3)のパターンに当ては
まり、通信相手である可能性がある。このとき通信相手
も同時にサーチしていれば、ピークcに光軸を向けてか
ら一定時間内に通信相手からのサーチ光を受信すること
ができるので、これにより、ピークcの方向に通信相手
が位置することを確認することができる。また、逆に一
定時間以内にサーチ光を受信することができない場合に
は、通信相手ではないものとして別のピークを通信相手
と認識するか再度サーチを行うようにする。
らサーチ光を発光しながら、駆動手段31,32を駆動
させて通信相手を探したときの受光手段20による受光
特性の例が図11に示すようであったとする。図11の
例ではピークaは受光レベルが低いので、上記2)のパ
ターンに当てはまり、除外することができる。ピークb
もピーク幅が広く受光レベルが低いので、上記1)のパ
ターンに当てはまり、通信相手ではないと考えられる。
これに対してピークcはピーク幅が(2Θ+α)に近
く、受光レベルが高いので上記3)のパターンに当ては
まり、通信相手である可能性がある。このとき通信相手
も同時にサーチしていれば、ピークcに光軸を向けてか
ら一定時間内に通信相手からのサーチ光を受信すること
ができるので、これにより、ピークcの方向に通信相手
が位置することを確認することができる。また、逆に一
定時間以内にサーチ光を受信することができない場合に
は、通信相手ではないものとして別のピークを通信相手
と認識するか再度サーチを行うようにする。
【0032】この光軸調整方法を図9を参照しながら説
明すると、まず、の左側の光無線装置41の送受信部3
0を図示しないマイクロコンピュータを有するコントロ
ーラによって駆動手段31,32を制御し水平・垂直方
向にスイングすることにより、走査を行う。この走査は
例えば光路の垂直断面に対して水平方向に左から右へ走
査した後、垂直方向に1段下げて同様に左から右へ走査
するというような、テレビジョンにおける1フィールド
の走査と同様な方法で行うことができる。
明すると、まず、の左側の光無線装置41の送受信部3
0を図示しないマイクロコンピュータを有するコントロ
ーラによって駆動手段31,32を制御し水平・垂直方
向にスイングすることにより、走査を行う。この走査は
例えば光路の垂直断面に対して水平方向に左から右へ走
査した後、垂直方向に1段下げて同様に左から右へ走査
するというような、テレビジョンにおける1フィールド
の走査と同様な方法で行うことができる。
【0033】この走査によって図中右側の光無線装置4
1の送受信部30に設けられたコーナキューブ34から
反射されて送られている光信号を走査しつつ図中左側の
光無線装置41の受信手段20にて検出し、コントロー
ラ内に設けられた光レベル検出器(図示省略)により検
出されたレベルを走査ポイントをアドレスとしてマイク
ロコンピュータのメモリに格納する。そして、走査終了
後、マイクロコンピュータで最大レベルが得られた走査
ポイントを検索し、その走査ポイントに光軸を合わせる
よう駆動手段31,32を制御する。このようにして図
中左側の光無線装置41の光軸合わせが終了する。その
後、もしくは同時に、図中右側の光無線装置41におい
ても、上記と全く同様な操作を行うことによって光軸合
わせを行うことができる。なお、補正を目的とする場合
には、電源投入ごとに動作するように構成することによ
り、常に良好な通信状態を維持することができる。
1の送受信部30に設けられたコーナキューブ34から
反射されて送られている光信号を走査しつつ図中左側の
光無線装置41の受信手段20にて検出し、コントロー
ラ内に設けられた光レベル検出器(図示省略)により検
出されたレベルを走査ポイントをアドレスとしてマイク
ロコンピュータのメモリに格納する。そして、走査終了
後、マイクロコンピュータで最大レベルが得られた走査
ポイントを検索し、その走査ポイントに光軸を合わせる
よう駆動手段31,32を制御する。このようにして図
中左側の光無線装置41の光軸合わせが終了する。その
後、もしくは同時に、図中右側の光無線装置41におい
ても、上記と全く同様な操作を行うことによって光軸合
わせを行うことができる。なお、補正を目的とする場合
には、電源投入ごとに動作するように構成することによ
り、常に良好な通信状態を維持することができる。
【0034】次に、図10に光無線装置41の光軸合わ
せに必要な構成例を示す。同図ではサーチ用のLED1
5及びPD25を使用する構成としているが、通信信号
用のLED12及びPD22を共用する様にしても良
い。同図において、マイコン56は、光軸合わせにおい
て全体を制御するコントローラであり、モータ駆動回路
59によりパンモータ(駆動手段)31及びチルトモー
タ(駆動手段)33を駆動させて送受信部30を上下左
右に走査させている(図13参照)。同時に、サーチ信
号発生部57からアンプ58を介してLED15からサ
ーチ用信号を発光させており、さらに、4分割PD25
による受光も同時に行っている。4分割PD25により
受光された信号は、切り換え器51によりPD25の受
光した部分の信号をアンプ52で増幅して、バンドパス
フィルタ(BPF)53で抽出し、整流回路54により
DC電圧に変換して、A/D変換器55でデジタル信号
にしてからマイコン56に供給し、各走査位置での受光
レベルを記憶するようにしている。
せに必要な構成例を示す。同図ではサーチ用のLED1
5及びPD25を使用する構成としているが、通信信号
用のLED12及びPD22を共用する様にしても良
い。同図において、マイコン56は、光軸合わせにおい
て全体を制御するコントローラであり、モータ駆動回路
59によりパンモータ(駆動手段)31及びチルトモー
タ(駆動手段)33を駆動させて送受信部30を上下左
右に走査させている(図13参照)。同時に、サーチ信
号発生部57からアンプ58を介してLED15からサ
ーチ用信号を発光させており、さらに、4分割PD25
による受光も同時に行っている。4分割PD25により
受光された信号は、切り換え器51によりPD25の受
光した部分の信号をアンプ52で増幅して、バンドパス
フィルタ(BPF)53で抽出し、整流回路54により
DC電圧に変換して、A/D変換器55でデジタル信号
にしてからマイコン56に供給し、各走査位置での受光
レベルを記憶するようにしている。
【0035】また、図11に、光軸調整方法の動作説明
フローチャートを示す。まず、光無線装置41の電源が
投入されると、送受信部30の光軸を水平及び垂直方向
の可動範囲の開始位置に移動してその位置を記憶し(ス
テップ61)、水平方向に回転しながら、受光レベルL
を検出してマイコン56内の受光パターンテーブル75
に記憶する(ステップ62)。水平方向360度(一
周)の受光レベルLの検出が終了すると(ステップ63
→Θh=360)、垂直方向の角度を5度上げて(ステ
ップ64)、再度水平方向一周の受光レベルLを検出し
て受光パターンテーブル75に記憶する(ステップ65
→ステップ62)。垂直方向の角度が20度になると
(ステップ65→Θv=20)、受光パターンテーブル
75に記憶されている受光レベルLに対して閾値T以下
の値を0にして受光パターン認識をしやすくしてから
(ステップ66)、受光パターン認識を行う(ステップ
67)。
フローチャートを示す。まず、光無線装置41の電源が
投入されると、送受信部30の光軸を水平及び垂直方向
の可動範囲の開始位置に移動してその位置を記憶し(ス
テップ61)、水平方向に回転しながら、受光レベルL
を検出してマイコン56内の受光パターンテーブル75
に記憶する(ステップ62)。水平方向360度(一
周)の受光レベルLの検出が終了すると(ステップ63
→Θh=360)、垂直方向の角度を5度上げて(ステ
ップ64)、再度水平方向一周の受光レベルLを検出し
て受光パターンテーブル75に記憶する(ステップ65
→ステップ62)。垂直方向の角度が20度になると
(ステップ65→Θv=20)、受光パターンテーブル
75に記憶されている受光レベルLに対して閾値T以下
の値を0にして受光パターン認識をしやすくしてから
(ステップ66)、受光パターン認識を行う(ステップ
67)。
【0036】そして、特定の受光パターン(例えば図1
1のピークc)を示す場所(Θh,Θv)とその受光レ
ベルLを別途記憶しておき(ステップ68)、その記憶
位置に送受信部30を回動する(ステップ69)。この
とき、通信相手も同様のサーチを行っているので、その
サーチ光を受信できない場合には(ステップ70→ステ
ップ71)、一定時間待機して(ステップ71)その時
間内にもサーチ光を受信できない場合には(ステップ7
2→ステップ69)、次の記憶位置に送受信部30を回
動する(ステップ69)。これを繰り返して、通信相手
からのサーチ光を受信できた場合には(ステップ70又
は72→ステップ73)、4分割PD73を用いた光軸
の微調整を行って(ステップ73)、光軸調整を完了す
る(ステップ74)。
1のピークc)を示す場所(Θh,Θv)とその受光レ
ベルLを別途記憶しておき(ステップ68)、その記憶
位置に送受信部30を回動する(ステップ69)。この
とき、通信相手も同様のサーチを行っているので、その
サーチ光を受信できない場合には(ステップ70→ステ
ップ71)、一定時間待機して(ステップ71)その時
間内にもサーチ光を受信できない場合には(ステップ7
2→ステップ69)、次の記憶位置に送受信部30を回
動する(ステップ69)。これを繰り返して、通信相手
からのサーチ光を受信できた場合には(ステップ70又
は72→ステップ73)、4分割PD73を用いた光軸
の微調整を行って(ステップ73)、光軸調整を完了す
る(ステップ74)。
【0037】このステップ73における4分割PD73
を用いた光軸の微調整は、図14に示すように、通信相
手からのサーチ光を受信したときの受光スポットを同図
(a)になるように微調整を行うことである。これによ
り、最適な光無線通信が可能となる。
を用いた光軸の微調整は、図14に示すように、通信相
手からのサーチ光を受信したときの受光スポットを同図
(a)になるように微調整を行うことである。これによ
り、最適な光無線通信が可能となる。
【0038】このように、本発明の光無線装置の光軸調
整方法によれば、指向性が狭い光を利用しても、初期の
設置時には、コーナキューブ34による反射光を利用し
てお互いの向きを大まかに合わせることができ、さらに
自動的に微調整を行うことで、人手を介さずに光軸を合
わせて通信を可能にすることができる。
整方法によれば、指向性が狭い光を利用しても、初期の
設置時には、コーナキューブ34による反射光を利用し
てお互いの向きを大まかに合わせることができ、さらに
自動的に微調整を行うことで、人手を介さずに光軸を合
わせて通信を可能にすることができる。
【0039】
【発明の効果】本発明の光無線装置及びその光軸調整方
法は、特に広域発光を行うサーチ用発光手段を使用する
ことなく、また、人手を介さずに光軸合わせを行うこと
ができるという効果がある。
法は、特に広域発光を行うサーチ用発光手段を使用する
ことなく、また、人手を介さずに光軸合わせを行うこと
ができるという効果がある。
【図1】本発明の光無線装置に使用される発光手段の例
を示す構成図である。
を示す構成図である。
【図2】本発明の光無線装置に使用される受光手段の例
を示す構成図である。
を示す構成図である。
【図3】光無線装置の例を示す構成図である。
【図4】光無線装置同士での光無線通信の例を示す構成
図である。
図である。
【図5】本発明の光無線装置の一実施の形態を示す構成
図である。
図である。
【図6】本発明の光無線装置に使用されるコーナキュー
ブの例を示す構成図である。
ブの例を示す構成図である。
【図7】本発明の光無線装置に使用されるコーナキュー
ブの反射率の測定例を説明するための図である。
ブの反射率の測定例を説明するための図である。
【図8】本発明の光無線装置に使用されるコーナキュー
ブの反射率の例を示すグラフである。
ブの反射率の例を示すグラフである。
【図9】本発明の光無線装置同士での光軸合わせの例を
示す説明図である。
示す説明図である。
【図10】本発明の光無線装置の光軸調整部分を説明す
るための構成図である。
るための構成図である。
【図11】サーチ光受光レベルの例を示すグラフであ
る。
る。
【図12】本発明の光無線装置の光軸調整方法を説明す
るためのフローチャート図である。
るためのフローチャート図である。
【図13】本発明の光無線装置の回動方向の例を説明す
るための図である。
るための図である。
【図14】本発明の光無線装置の光軸調整方法を説明す
るための図である。
るための図である。
【図15】本発明の光無線装置の発光手段から出力され
るサーチ光の指向角度を説明するための図である。
るサーチ光の指向角度を説明するための図である。
【図16】コーナキューブからの反射光レベルを示すグ
ラフである。
ラフである。
10,10a 発光手段 11,21 パラボラリフレクタ 12,15 LED(発光ダイオード) 14 発光用レンズ 20,20a 受光手段 22,25 PD(フォトダイオード) 23 反射鏡 24 受光用レンズ 30,30a 送受信部 31,32 駆動手段 33 台 34 コーナキューブ 40,40a,41 光無線装置
Claims (2)
- 【請求項1】狭帯域のビーム光を出力する発光手段と、
送信すべき情報で前記発光手段を駆動する駆動手段とを
有する光無線送信部と、 信号光を受光する受光手段と、前記受光手段から出力さ
れる信号から受信情報を取り出す情報受信手段とを有す
る光無線受信部とが、 前記発光手段より出力するビーム光の光軸と前記受光手
段で受光する信号光の光軸とが平行になるよう一体化さ
れ、 さらに、ビーム光を反射する小さな多数のコーナキュー
ブが設けられた送受信部を備えたことを特徴とする光無
線装置。 - 【請求項2】第1の光無線装置と第2の光無線装置との
間で光無線通信を行うために前記第1の光無線装置の送
受信部を前記第2の光無線装置の存在する方向に向ける
ための光無線装置の光軸調整方法であって、 前記第1の光無線装置の前記送受信部は、 狭帯域のビーム光を出力する発光手段と、送信すべき情
報で前記発光手段を駆動する駆動手段とを有する光無線
送信部と、 信号光を受光する受光手段と、前記受光手段から出力さ
れる信号から受信情報を取り出す情報受信手段とを有す
る光無線受信部とが、 前記発光手段より出力するビーム光の光軸と前記受光手
段で受光する信号光の光軸とが平行になるよう一体化さ
れており、 前記第2の光無線装置は、ビーム光を反射する小さな多
数のコーナキューブが設けられており、 前記第1の光無線装置の前記発光手段からビーム光を出
力しながら前記第1の光無線装置の前記送受信部を変位
させ、前記第2の光無線装置の前記コーナキューブで反
射されたビーム光の受光レベルに基づいて光軸合わせを
行うことを特徴とする光無線装置の光軸調整方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11088120A JP2000286799A (ja) | 1999-03-30 | 1999-03-30 | 光無線装置及びその光軸調整方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11088120A JP2000286799A (ja) | 1999-03-30 | 1999-03-30 | 光無線装置及びその光軸調整方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000286799A true JP2000286799A (ja) | 2000-10-13 |
Family
ID=13934055
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11088120A Pending JP2000286799A (ja) | 1999-03-30 | 1999-03-30 | 光無線装置及びその光軸調整方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000286799A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008116346A (ja) * | 2006-11-06 | 2008-05-22 | Tadano Ltd | クレーンの吊り荷用フックブロック自動追尾装置 |
-
1999
- 1999-03-30 JP JP11088120A patent/JP2000286799A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008116346A (ja) * | 2006-11-06 | 2008-05-22 | Tadano Ltd | クレーンの吊り荷用フックブロック自動追尾装置 |
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