JPH08139678A - 光無線送受信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】光送受信装置のサーチ精度が向上すると共に、
信号の受信精度を高める。 【構成】狭い指向角で光信号を送信する送光部９Ａと、
送光部と比較して広い指向角とで光信号を受信する受光
部１０Ａを同一方向に向けて構成した第１の光送受信装
置２Ａと、比較的広い指向角で光信号を送信する送光部
９Ｂと、比較的広い指向角の受光部を備え、信号送信時
以外はサーチ用の信号を送信可能とする第２の光送受信
装置２Ｂとで行う光無線送受信において、第２の光送受
信装置から送信されたサーチ用の信号を受信することに
より所定の周波数の第１の確認信号を第１の光送受信装
置より送信し、第２の光送受信装置が受信することによ
り、第２の確認信号を送信し、第１の光送受信装置が受
信したタイミングで第１の光送受信装置の第２の光送受
信装置に対する方向を設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光無線を介して信号を
伝送する光無線送受信装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、構内情報通信システムはＬＡＮ
（ローカル・エリア・ネットワーク）と称され、例えば
同一建物内、同一敷地内、学校のキャンパス内など比較
的狭い限られた範囲内で、パソコン、プリンタなどの端
末機器間で有線または無線で信号の授受を行うことがで
きることは周知のことである。

【０００３】これらの機器はもともと携帯用として利用
することを目的としているため、有線で接続したままで
使用するには使い勝手が悪い。そこで、伝送路の一部ま
たは全部を無線化して、相互通信を行うことが切望され
ている。

【０００４】この種無線伝送手段としては、高速でデー
タの伝送を行うに際して法規制性のない光を媒体とした
無線伝送が有利である。また、有線ＬＡＮで最も普及し
ているイーサネットＬＡＮは、１０Ｍｂｐｓの伝送速度
を有しているので、無線伝送路は１０Ｍｂｐｓの伝送速
度を持つことが望ましい。さらには、無線伝送路によっ
て有線伝送路の完全置き換えを実現すれば、双方向伝送
が可能となる。

【０００５】この種の光無線送受信装置としては、一対
の送受信装置の内の一方の送受信装置を例えば送信側と
し、一対の内の他方を受信側とするならば、両機器は光
発信装置・光受信装置部及び制御部を有することが望ま
しい。

【０００６】例えば送信側の光発信装置は電気的な情報
信号を変調し、この変調された電気的な信号を光電変換
して光情報信号として発光素子より所定の空間（受信
側）に発信する。一方受信側は、送信側からの発信によ
り変調された光情報信号を光受信装置の受光素子を用い
て光電変換し、この光電変換した信号を元の電気的な信
号に復調するように構成されており、両送受信装置は共
に光発信装置・光受信装置を備えることにより双方向で
情報信号の授受を行うことができる。

【０００７】例えば信号伝送方法としての光無線を介し
て信号を伝送する場合、送信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。しかしながら、ビーム径が
極めて細いので、人体特に目に入射すると、損傷を招く
おそれがあるので、オフィス等の構内においては用いる
ことができない。

【０００８】他方、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、Ｌ
ＥＤと集束レンズを一体で形成することにより、伝送距
離を延ばすことができる。なお、照明光等により発生す
る光雑音は、主に低域の周波数スペクトルを有するの
で、データは一般に、ＦＭやＰＭ等の変調等によりブロ
ードバンド信号（マンチェスタ符号のように直流成分を
実質的に含まない信号）に変換されて送信される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、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。

【００１０】なお、狭い指向性の光を用いた従来の光軸
調整方法としては、例えば特公平２−３７９９７号公報
に示されるように相手側にコーナキューブを設け、自己
から送出された狭い指向性の光が相手側のコーナキュー
ブから反射されて戻った光の受光レベルを最大にする方
法が提案されている。しかしながら、この方法では機構
的にも複雑になり、コストも高くなる。また、常時、自
動で微調整を行うことは困難である。さらに、方向調整
用光が受信端に達するまでの距離が径路となるため、片
路に対し受信レベルが１／４となってしまうという問題
がある。

【００１１】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
の光軸調整方法を提供することを目的とする。

【００１２】なお、本明細書では、送受信装置とは送信
装置と受信装置の両方を有するものを言い、装置とは送
信装置と受信装置の間で通信を行うものや、送受信装置
と送受信装置との間で双方向通信を行うものを言う。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題に鑑み
てなされたものであり、第１の発明は，狭い指向角で光
信号を送信する第１の送光部と、前記送光部と比較して
広い指向角とで光信号を受信する第１の受光部を同一方
向に向けて構成した第１の光送受信装置と、比較的広い
指向角で光信号を送信する第２の送光部を有し、比較的
広い指向角を有する第２の受光部を備え、信号送信時以
外はサーチ用の信号を送信可能とする第２の光送受信装
置とで光無線通信を行う光無線送受信装置において、駆
動手段により所定方向に駆動され、前記第２の光送受信
装置から送信されたサーチ用の信号を前記第１の受光部
にて受信することにより所定の周波数の第１の確認信号
を前記第１の光送受信装置より送信し、前記第１の光送
受信装置から送信された前記第１の確認信号を、前記第
２の光送受信装置の前記第２の受光部にて受信すること
により、前記第２の送光部より前記第２の確認信号を送
信し、前記送信された第２の確認信号を第１の光送受信
装置が受信したタイミングでこの第１の光送受信装置の
前記第２の光送受信装置に対する方向を設定してなるこ
とを特徴とする光無線送受信装置。

【００１４】駆動手段により所定方向に駆動され、前記
第２の光送受信装置から送信された信号の有無を前記第
１の受光部の広い指向角の受光部で受信し、この第２の
光送そして、第２の発明は前記送信された第２の確認信
号を第１の光送受信装置が受信したタイミングでこの第
１の光送受信装置の前記第２の光送受信装置に対する方
向を設定してなることを特徴とする光無線送受信装置。

【００１５】そして、第２の発明は、狭い指向角で光信
号を送信する第１の送光部と、狭い指向角と広い指向角
とで光信号を受信する第１の受光部を同一方向に向けて
構成した第１の光送受信装置と、サーチ用の信号を送信
可能とすると共に無指向な指向角を有する複数の発光素
子からなる環状の第２の送光部と、前記第２の送光部の
中央部に配置した第２の受光部とからなる第２の光送受
信装置との間で双方向光通信を行う光無線送受信装置で
あって、駆動手段により所定方向に駆動され、前記第２
の光送受信装置から送信された信号の有無を前記第１の
受光部の広い指向角の受光部で受信し、この第２の光送
受信装置から送信された信号がサーチ用の信号であれ
ば、前記第１の光送受信装置の第１の受光部の狭い指向
角の受光部で受信した信号レベルに基づいて受信レベル
を記憶装置に記憶し、それ以外の信号時にはサーチを一
旦停止し、サーチ信号受信によりサーチを再開し、受信
レベルの分布をとらえ、前記第１の光送受信装置の前記
第２の光送受信装置に対する方向を設定してなることを
特徴とする光無線送受信装置。

【００１６】更に、第３の発明は、狭い指向角で光信号
を送信する第１の送光部と、狭い指向角と広い指向角と
で光信号を受信する第１の受光部を同一方向に向けて構
成した第１の光送受信装置と、無指向な指向角を有する
複数の発光素子からなる環状の第２の送光部と、前記第
２の送光部の中央部に配置した第２の受光部とからなる
第２の光送受信装置との間で双方向光通信を行う光無線
送受信装置であって、駆動手段により所定方向に駆動さ
れ、前記第２の光送受信装置から送信された信号を前記
第１の受光部の狭い指向角の受光部で受信した信号レベ
ルを検出し、移動方向毎に受信レベルパターンを第１の
記憶装置に記憶し、前記第１の記憶装置に記憶された受
信レベルパターンと、予め受信レベルパターンが記憶さ
れた第２の記憶装置の前記受信レベルパターンとを比較
し、前記比較された結果に基づいて前記第２の光送受信
装置に対する前記第１の光送受信装置の方向を前記駆動
手段により設定し、前記第１の受光部の広い指向角の受
光部にて通信を行うことを特徴とする光無線送受信装置
とをそれぞれ提供するものである。

【００１７】

【実施例】この種光無線送受信装置（以下、光送受信装
置と言う）は、例えば、図１に示すようにパソコン、プ
リンタなどの情報端末機１Ａ，１Ｂとそれぞれ接続され
た光送受信装置２Ａ，２Ｂは、相互に向かい合って光信
号（点線）で信号の授受を行なったり、あるいは例えば
一方の端末機１Ｂに接続された光送受信装置２Ｂより所
定の空間の天井に張り巡らされたイーサネット線３に接
続されたトランシーバ４Ａ，４Ｂ，４Ｃを介して円盤状
の光送受信装置５Ａ，５Ｂ，５Ｃとの間で光信号（実
線）で相互に信号の授受を行うものである。

【００１８】また、他の利用方法としては、図２に示す
ように光無線テレビ会議の例で説明すると、上記実施例
と同様に端末機８Ａ，８Ｂではマイクロホン付きＴＶカ
メラ７Ａ，７ＢとＴＶモニタ６Ａ，６Ｂとが接続され、
光送受信装置２Ａ，２Ｂが互いに直接対向するように配
置され、画像信号と音声信号を変復調して伝送し双方向
で光通信を直接行なうことによりテレビ会議を行うこと
ができる。

【００１９】そして、この種の光送受信装置の概要は例
えば図３に示す如く構成されている。

【００２０】即ち、双方向光伝送を実現するために、各
光軸が平行となるよう、光送信装置９Ａと光受信装置１
０Ａとが上下一体で構成された一方の光送受信装置２Ａ
及び、光受信装置１０Ｂと光送信装置１０Ｂとが上下一
体の光送受信装置２Ｂを備えることが望ましいものであ
る。そしてこれら一対の光送受信装置２Ａ，２Ｂは送信
用と受信用の半円状のパラボラリフレクタの光軸が平行
となるよう組立られており、光送信装置９Ａ，９Ｂと光
受信装置１０Ａ，１０Ｂの一方の光軸を調整するのみで
他方の光軸を調整することができる。１１Ａ，１１Ｂは
光送受信装置２Ａ，２Ｂに配置されたステッピングモー
タを含む駆動機構であり、後述する走査によってモータ
制御回路により光送受信装置２Ａ，２Ｂを上下方向及び
左右方向に所定角度ずつ回転駆動するものである。

【００２１】上記した光送受信装置２Ａ，２Ｂの具体的
な構成を図４，図５（ａ），（ｂ）に示す。

【００２２】上記したように双方向光通信を行うための
光送受信装置２Ａ，２Ｂの構成は上下の態様が逆となっ
ているため一方の光送受信装置２Ａについてのみ説明
し、送受信を行う他方側の装置には符号Ｂを付す。

【００２３】光送受信装置２Ａは光送信装置９Ａと光受
信装置１０Ａとが上下一体で構成された筐体本体１２Ａ
内に配置されており、上部の光送信装置２Ａは前面の中
央位置に広い指向角を有するサーチ用の光信号であるパ
イロット信号（例えば５ＭＨｚの単一波）を発光するレ
ンズ付きＬＥＤ１３Ａを備えると共に、背部には信号送
信用のＬＥＤ１４Ａを備えている。そして、上記信号送
信用のＬＥＤ１４Ａから送信した情報信号である光信号
は半円状のパラボラリフレクタ１５Ａにて反射されて光
送信装置９Ａの前方に平行光として出射される。

【００２４】一方、上部の光送信装置９Ａと同一方向に
向けた下部の光受信装置１０Ａは、上記したような光発
信装置より送信された光情報信号及び上記送信されたパ
イロット信号を受信するための受光素子１６Ａを備えて
おり、送信された光情報信号及び上記送信されたパイロ
ット信号は、半円状のパラボラリフレクタ１７Ａに反射
されて光学的信号として受光素子１６Ａ上に収束され
る。この受光素子１６Ａは中央部に狭い指向角を有する
受光素子（受光部）１６Ａ₁ と、これを囲繞するような
広い狭い指向角を有する受光素子（受光部）１６Ａ₂ と
より構成されているものである。

【００２５】そして、両ＬＥＤ１３Ａ，１４Ａ及び受光
素子１６Ａの光軸及びパラボラリフレクタ１５Ａ，１７
Ａの中心を一致させることが望ましい形態であるが、組
立て作業には非常に熟練を要し、この組立て精度が性能
に寄与し得る。このことは、後述する図６の形態にも言
えることである。

【００２６】仮に、光送受信装置２Ａに対して光送受信
装置２Ｂの構成が、光送信装置９Ａ及び光受信装置１０
Ａが同一位置となっている場合、この両者で双方向通信
を行おうとする時、それぞれの送信信号（光軸）は途中
で交差することなる。そして、両者の設定距離より近く
して、一方の発光部と他方の受光部が一致した場合、一
方の受光部に他方の発光部が向かないことになる。

【００２７】従って、上記構成の光送受信装置２Ａ，２
Ｂは逆の態様となっていることにより、両者の距離に関
係なくなり、互いに受光部の光軸が相手側の発光部に一
致すれば、必ず発光部の光軸が相手側の受光部に向ける
ことができる。

【００２８】上記光送信装置９Ａ及び光受信装置１０Ａ
を備えた光送受信装置２Ａは、図５に示すように固定の
支持台１８上に左右の支柱１９を介して載置され、回転
台２０を駆動するステッピングモータＭ1 の駆動により
歯車機構などの減速機構２１を介して上下方向に所定角
度回動し、またステッピングモータＭ2 の駆動により歯
車機構などの図示せぬ減速機構を介して左右方向に水平
に所定角度回動する。上下及び左右水平方向への駆動
は、後述する回路のサーチコントロール回路からの制御
信号によつて制御され、その回動範囲は実施例において
は例えば１５°にしてあるが、この回動範囲は光送受信
装置２Ａ，２Ｂの距離に応じて適宜設定できることは言
うまでもないことである。

【００２９】図６は光送受信装置の他の実施例を示すユ
ニットの概略断面図である。光送受信装置２２は同軸構
造、即ち光学的信号を受信する受光素子２４及び光学的
信号を送信する発光素子２５が筐体２３内で光軸を一に
する同軸配置された構造としてある。筐体２３の前面の
上記光軸と一致する位置に広い指向角を有するサーチ用
の光信号であるパイロット信号（例えば５ＭＨｚの単一
波）を発光するレンズ付きＬＥＤ２６が配置され、これ
と背中合わせに発光素子２５が配置されている。

【００３０】発光素子２５から送信された光学的情報を
含む光信号は後部のパラボラリフレクタ２７により反射
されて平行光となって前面より相手側の光送受信装置の
光受信装置側にて受信される。また筐体２３の奥部に配
置された受光素子２４は、上記パラボラリフレクタ２７
を囲むような大径なるパラボラリフレクタ２９の焦点位
置に配置されている。この上記と同様に受光素子２４は
中央部に狭い指向角を有する受光素子（受光部）２４₁
と、これを囲繞するような広い狭い指向角を有する受光
素子（受光部）２４₂ とより構成され、点線で示すよう
に平行に入射するサーチ用信号及び光学的情報信号はパ
ラボラリフレクタ２９に反射され、上記パラボラリフレ
クタ２７の背面に配置された反射鏡２８に反射された
後、受光素子２４にて所定の信号として受信される。

【００３１】上記図６に示した同軸構造の光送受信装置
２２は図７（ａ），（ｂ）に示す如く駆動機構と一体化
されて光送受信装置ユニット３０として使用されること
が望ましい形態である。図７（ａ）正面断面図、図７
（ｂ）側面断面図を概略示すものである。

【００３２】即ち、図７（ａ），（ｂ）において、上記
の如く構成された光送受信装置２２は、箱型の筐体３１
の上部に配置されて支軸３２を中心として上下方向に回
動自在とされる一方、この筐体３１が台座３２の支軸３
３に軸受３４を介して支持されることにより左右方向に
も回転自在としてある。上下方向の駆動はステッピング
モータＭ3 により駆動され、複数の歯車列からなる第１
の減速機構３５により動作される。そして、光送受信装
置２２の光学的中心軸が垂直方向（真上）に向いた時に
チルト・エンドを検出すためにスイッチＴＳＷが設けら
れている。支軸３２と固定部との間にはスプリング３６
が張架され、これにより上記減速機構３５のバックラッ
シュを吸収するようにしてあり、これにより送受信時に
双方の装置間の光学軸の設定操作及び設定後の位置が保
証される。

【００３３】また、光送受信装置２２の左右方向の駆動
は、ステッピングモータＭ4 の駆動により第２の減速機
構３７を介した駆動により回転され、所定の回転角度位
置に配置したパンニング・エンドを検出するスイッチＰ
ＳＷ（図示せず）にて回動角度位置が検出される。ま
た、支軸３３と固定部との間にはスプリング３８が張架
され、上記スプリングと同様の機能を有する。

【００３４】図７（ａ），（ｂ）に示したような駆動機
構及び各種の検出スイッチは、当然先に説明した図４，
図５に示す光送受信装置２Ａ，２Ｂにも取り付けられて
いるものである。

【００３５】一方、上記光送受信装置２Ａ，２Ｂと双方
向光通信を行うための、図１に示したように所定の空間
内に配置されたイーサネット線３に接続された本発明の
要部の一部を構成する円盤状の光送受信装置５Ａ〜５Ｃ
の構成を図８，図９を併せ用いて説明する。

【００３６】光送受信装置５Ａ（５Ｂ，５Ｃ）は、円盤
状の筐体４０の中央に受光素子４１を収納した円筒状の
シールド４２、このシールド４２の周囲に同心状に環状
に配置された第１の発光素子群４３ａと第２の発光素子
群４３ｂとからなる発光素子部４３とより大略構成して
ある。そして、シールド４２の上部は筒状の仕切り部材
４５で保持され、この仕切り部材４５を介して椀形カバ
ー４６が取り付けられている。

【００３７】即ち、円盤状の筐体４０上には第１，第２
の発行素子群からなる発光素子部４３を載置したプリン
ト基板４４が固定されており、中央の透孔４０ａには受
光素子４１を収納した円筒状のシールド４２がねじ等の
固定手段４８で取付け部４０ａに固定されている。プリ
ント基板４４上には、複数個の無指向性のＬＥＤ４３ａ
1 を環状に配置した第１の発光素子群４３ａが上記受光
素子４１を囲繞する如く取り付けられると共に、この第
１の発光素子群４３ａの外側に複数個の無指向性のＬＥ
Ｄ４３ｂ1 を環状に同心配置した第２の発光素子群４３
ｂが同心状に取り付けられている。上記第１の発光素子
群４３ａの各ＬＥＤ４３ａ1 の光軸は筐体４０の外側に
向かい、かつプリント基板４４に対して所定角度上方に
向かって傾斜して取り付けられている。

【００３８】一方上記複数個のＬＥＤ４３ｂ1 を環状に
同心配置した第２の発光素子群４３ｂの各ＬＥＤ４３ｂ
1 は、上記第１の発光素子群４３ａの各ＬＥＤ４３ａ1
間に配置される共に、各ＬＥＤ４３ｂ1 の光軸は第１の
発光素子群４３ａの各ＬＥＤ４３ａ1 方向に向かい合
い、かつプリント基板４４に対して所定角度傾斜した状
態で配置されている。このように両第１の発光素子群４
３ａと第２の発光素子群４３ｂの光軸が向かい合うこと
により、両者光源位置を結ぶ円を一致させることができ
る。

【００３９】上記第１の発光素子群４３ａから出射され
た光は二点鎖線で示す如く外方向に放射され、また第２
の発光素子群４３ｂから出射された光は一点鎖線で示す
如く内方に放射されると同時に筒状の仕切り部材４５の
外周面に形成されたメッキ状の反射鏡４５ａに反射され
た外方にも放射される。また、この第２の発光素子群４
３ｂから出射された光の外縁は上記受光素子４１を覆う
円形の保護カバー４７の接線より内側位置するように設
定してある。

【００４０】また、受光素子４１を収納したシールド４
２の上部の筒状の仕切り部材４５の内面には上記と同様
にメッキ状の反射鏡４５ｂが設けられており、これによ
り受光素子４１に入射する情報信号を含む入射光を直接
及び間接的に効率良く受信できる。

【００４１】光送受信装置５Ａ〜Ｃは、広い指向角で送
受信をおこなえるので、複数の光送受信装置２Ａ，２Ｂ
との間で１対Ｎの通信を行なうことができる。

【００４２】ここで、上記の如く構成された光送受信装
置の光軸設定の動作について説明するに、ここでは図１
に示すイーサネット線に接続された光送受信装置の送受
信態様に基づいて、先に説明した図４，図５における光
送受信装置２Ｂとイーサネット線３に接続された光送受
信装置である上記図８，図９に示した構成の一の光送受
信装置５Ｃ間おける双方向光送受信の態様について説明
し、一方の光送受信装置５Ｃを送信側とし、他方の光送
受信装置２Ｂを受信側として図１０のブロック回路図及
び図１１のフローチャートにて説明する。なおこの実施
例では、光送受信装置２Ｂの受光素子１６Ｂは前記した
送光部の指向角に対して広い指向角の受光素子のみの構
成としてある。

【００４３】例えば所定の情報信号を送信する送信側の
一方の光送受信装置５Ｃは、上記環状の発行素子群４３
より５ＭＨｚの広い指向性の単一波のアイドル信号及
び、ショートパケット信号、データを含む情報信号等を
発信可能としており、各信号の周波数は互いに異なる周
波数が割り当てられている。

【００４４】先ず、送信側となる光送受信装置５Ｃの第
１の発光素子群４３ａ及び第２の発光素子群４３ｂを同
時に発光させてサーチ用の光信号である所定周波数のア
イドル信号（例えば５ＭＨｚの単一波）を送信する。

【００４５】そして、受信側の光送受信装置２Ｂの光軸
調整ＳＷを操作すると、サーチモードを示すパイロット
ランプＰB が点灯し、この光送受信装置２Ｂがサーチモ
ードとなりサーチコントロール回路５０が動作する。こ
のサーチコントロール回路５０では、サーチ動作に先だ
ってイニシャライズされ、そして例えば上下方向駆動用
のステッピングモータＭ1 を駆動して光送受信装置２Ｂ
を所定の上限（または下限）の回動初期位置に回動した
後に、このステッピングモータＭ1 を所定の角度範囲
（例えば３０°）で上下方向に駆動し、所定の角度範囲
の駆動が終了すると、ステッピングモータＭ2 が駆動さ
れて光送受信装置２Ｂを水平方向に所定角度（細かくサ
ーチする時には例えば０．３°、また粗くサーチする時
には例えば３°）回動させ、この動作を所定角度（例え
ば３０°）毎に順次駆動制御するように構成されてい
る。なお、サーチコントロール回路５０によるサーチ方
向は必ずしも上下方向から行う必要はなく、ステッピン
グモータＭ2 が先に動作して水平方向から、次にステッ
ピングモータＭ1 により上下方向に順次所定角度毎に走
査しても良いことは勿論である。

【００４６】サーチコントロール回路５０からの制御信
号によりモータ制御回路５１が動作して光送受信装置２
Ｂを動作させるためのステッピングモータＭ1 、Ｍ2 を
順次駆動する（ステップＳ１）。そして受信側の光送受
信装置２Ｂを所定の角度範囲で上下方向及び左右方向を
順次走査する。例えば上下方向をステッピングモータＭ
1 で、左右方向をステッピングモータＭ2 で例えば０．
３°毎にマトリックス状に操作するものであるが、その
操作順序は逆でも構わない。

【００４７】上記走査により受信側の光送受信装置２Ｂ
における受光素子１６Ｂの広い指向角の受光素子１６Ｂ
により、上記した送信側の光送受信装置５Ｃからデータ
信号及びアイドル信号を受信する。もし上記送信側の光
送受信装置５Ｃからアイドル信号が送信されていない
時、即ちこの光送受信装置５Ｃが他の送受信装置２Ａと
信号の送受信を行っている場合は、受信を希望する光送
受信装置２Ｂは待機状態となる。

【００４８】第１の光−電変換回路５２で受信信号とし
て変換された出力は、復号回路５３を介して受信データ
処理回路５４に供給される。この受信データ処理回路５
４では受信された信号がデータ信号及びアイドル信号ま
たはショートパケット信号であるかを判断し（ステップ
Ｓ２）、アイドル信号であればその情報をＣＰＵ（中央
演算処理装置）５８に送る。ＣＰＵ５８はＲＯＭ（読出
し専用記憶装置）５９に記憶されている所定周波数の第
１のショートパケット信号（確認信号）をＬＥＤ１４Ｂ
より送信する（ステップＳ３）。このＲＯＭ５９には、
所定周波数の第１のショートパケット信号、光軸補正デ
ータ、受光素子の角度位置パターン情報等の諸情報が予
め記憶されている。

【００４９】光送受信装置５Ｃがショートパケット信号
を受信しなければ（ステップＳ４）、光送受信装置２Ｂ
の引続くサーチコントロール回路５０の駆動によってシ
ョートパケット信号を、所定のサーチ角度位置毎にイー
サネット線に接続された光送受信装置５Ｃ側に送信す
る。上記送受信装置５Ｃからの信号が情報信号（データ
信号）に変わると、受信データ処理回路５４よりＣＰＵ
５８に信号を送り、サーチコントロール回路５０の出力
によりモータ制御回路５１が停止してサーチ動作を一時
停止する。この一時停止状態で上記光送受信装置５Ｃが
再度アイドル信号を送信し始めるとサーチ動作を再開す
る。

【００５０】ここで、光送受信装置５Ｃが光送受信装置
２Ｂからのショートパケット信号を受信すると、この光
送受信装置５Ｃより所定周波数の第２のショートパケッ
ト信号を送信する（ステップＳ５）。光送受信装置２Ｂ
が第２のショートパケット信号を受信できなければ（ス
テップＳ６）サーチが継続され、第２のショートパケッ
ト信号を受信できたならば、その受信タイミングを基に
ＣＰＵ５８からの制御信号をサーチコントロール回路５
０に送出しモータ制御回路５１にて各ステッピングモー
タＭ1 ，Ｍ2 を停止させる。

【００５１】そして、光送受信装置５Ｃからの情報信号
を光送受信装置２Ｂの受光素子１６Ｂにて受信し、光−
電変換回路５２により光学的信号を電気的信号に変換し
た後、復号回路５３に供給され、その出力は受信データ
処理回路５４に供給されて所定の信号として端末機にて
受信される。

【００５２】この様に、情報信号を送受信する際、アイ
ドル信号により予め先方（送信側）の機器の状態を確認
でき、サーチ動作中に他の通信の妨害することがない。
また双方にてショートパケット信号のような確認信号で
光軸設定に伴う送受信位置が正確に設定できる。

【００５３】また、双方向通信を行うための他の光軸設
定方法としては以下に記す方法が有効である。

【００５４】以下、図１２に示すブロック図及び１３の
フローチャートに沿って説明する。図１２に示すブロッ
ク図は図１０に対して、受光素子として狭い指向角の受
光素子１６Ｂ₁ と狭い指向角の受光素子１６Ｂ₂を用
い、かつ光−電変換回路をそれぞれの受光素子に接続し
たものであるから、図１０と同一構成部には同一の符号
を付してある。

【００５５】即ち、上記と同様に光送受信装置２Ｂの駆
動スイッチを動作させてサーチコントロール回路５０の
制御信号によりステッピングモータＭ1 ，Ｍ2 を適宜の
順序で駆動することは、上記動作と同じである。イーサ
ネット線３に接続された光送受信装置５Ｃの第１の発光
素子群４３ａ及び第２の発光素子群４３ｂから送信され
たアイドル信号を、光送受信装置２Ｂの所定のサーチ範
囲で狭い指向角の受光素子１６Ｂ₁ によりサーチする。

【００５６】ここで、光送受信装置５Ｃから何等かの信
号が送信されている場合、受信を希望する光送受信装置
２Ｂはサーチ開始の上記した駆動スイッチを操作する。
サーチコントロール回路５０の制御信号によりステッピ
ングモータＭ1 ，Ｍ2 を適宜の順序で駆動する（ステッ
プＳ１１）、受光素子１６Ｂにより得られた信号を光−
電変換回路５５にて光電変換した後復号回路５３を介し
て受信データ処理回路５４に供給され、ここでアイドル
信号であることが判断（ステップＳ１２）されると、こ
の受信データ処理回路５４よりアイドル信号である旨の
信号がＣＰＵ５８に供給され、狭い指向角の受光素子１
６Ｂ₁ の受信を元にマッピングが行われる。受信した信
号がアイドル信号でなければ待機状態となる（ステップ
Ｓ１１）。

【００５７】アイドル信号を受信した後は、、狭い指向
角の受光素子１６Ｂ₁ で受信して得られた信号を光−電
変換回路５２にて光電変換した後レベル検出回路５６に
供給する。このレベル検出回路５６にて供給された信号
を元に信号レベルが検出され（ステップＳ１４）、この
レベル検出回路５６では入力レベルに応じた直流電圧を
発生してＡ／Ｄ変換器５７に供給され信号に応じたマッ
プが作成（ステップＳ１５）されてＲＡＭ６０に記憶さ
れる。所定の信号レベルであれば（ステップＳ１６）、
ＣＰＵ５８からの制御信号によりサーチが停止する（ス
テップＳ１７）。即ち、第１の発光素子群と第２発光素
子群の一致した光源を捕えた位置における所定レベルに
より両者の光軸が設定される。この様に狭い指向角の受
光素子によるサーチが効果的に行われる。

【００５８】もし、ステップＳ１６でレベル検出回路５
６では入力レベルが所定レベルでなければアイドル信号
が送信されている限り（ステップＳ１８）サーチが継続
される。このサーチ継続中におけるマップ作成時、光送
受信装置５Ｃからのアイドル信号が中断された時、ステ
ップＳ１９で待機モードとなる。即ち、アイドル信号が
中断されると言うことは、光送受信装置５Ｃが他の装置
（例えば光送受信装置２Ａ）と送受信時であり、このと
き光送受信装置２Ｂから信号を送信すると、他の送受信
を妨害してデータを破壊することがあるからサーチを一
時停止する事が有効である。この一時停止状態で、光送
受信装置５Ｃと他の装置との通信が終了してステップ２
０でアイドル信号が再開されると、上記マップ作成過程
と同様にマップ作成中断位置より継続して受信信号レベ
ルに応じたマップの作成を再開する。

【００５９】サーチが終了すると（ステップＳ２２）、
ＲＡＭ６０に記憶された受信信号レベルの最適レベル位
置を検出し（ステップＳ２３）、この信号レベル方向を
ＣＰＵ５８によりＲＯＭ５９に記憶された情報から読み
出し、読み出された情報によってＣＰＵ５８より制御信
号をサーチコントロール回路５０を介してモータ制御回
路５１の駆動によって、最適レベル位置の得られた方向
に光送受信装置２Ｂを駆動する（ステップＳ２３）。

【００６０】ここで、上記サーチで所定角度範囲のサー
チが終了してもレベル検出回路５６が入力レベルに応じ
た直流電圧を発生せずに、所定レベルに達しなければサ
ーチ範囲が終了する。この終了によりエラーメッセージ
を出してサーチ終了となる。サーチの再開は再び光送受
信装置２Ｂの駆動スイッチの操作により行われるもので
ある。

【００６１】上記した走査によって両光送受信装置５
Ｃ，２Ｂの送受信位置が設定され、一方の光送受信装置
５Ｃの発行素子群４３より所定のデータである情報信号
が送信されると、光送受信装置２Ｂの狭い指向角の受光
素子１６Ｂ₁ で受信した信号は光−電変換回路５２で光
電変換され、また広い指向角の受光素子１６Ｂ₂ で受信
した信号は他の光−電変換回路５５で光電変換された
後、加算器６１により加算され、復号回路５３を介して
受信データ処理回路５４に供給されて所定のデータとし
て端末機にて受信される。

【００６２】また更に、他の光軸設定方法を図１２のブ
ロック図，図１４に示すフローチャート及び図１５、図
１６併せ参照して説明する。

【００６３】この方法は上記ＲＯＭ５９に所定のレベル
パターンが記憶されたものを用いることによって行われ
るものである。

【００６４】即ち、上記と同様にイーサネット線３に接
続された上記図８，図９の構成の例えば一の光送受信装
置５Ｃと複数の光送受信装置のうちの光送受信装置２Ｂ
との送受信態様において、光送受信装置５Ｃの第１の発
光素子群４３ａ及び第２の発光素子群４３ｂから送信さ
れたアイドル信号などの所定の周波数のサーチ用信号を
光送受信装置２Ｂの所定のサーチ範囲で狭い指向角の受
光部１６Ｂ₂ によりサーチする。

【００６５】光送受信装置２Ｂの駆動スイッチを操作し
て、サーチコントロール回路５０，モータ制御回路５１
を動作させて各ステッピングモータＭ1 ，Ｍ2 を駆動す
る（ステップＳ３１）ことは上記各始動態様と変わるこ
とはない。

【００６６】光送受信装置５Ｃの第１の発光素子群４３
ａ及び第２の発光素子群４３ｂによりから送信された環
状の形状のサーチ用信号は、光送受信装置２Ｂの狭い指
向角の受光素子１６Ｂ₁ にて受光された信号を元に信号
レベル検出を行ない、光−電変換回路５２にて光学的信
号を電気信号に変換し、その出力をレベル検出回路５６
に供給してレベル検出を行う（ステップＳ３２）。そし
てレベル検出回路５６の出力をＡ／Ｄ変換器５７を介し
てＣＰＵ（中央演算処理装置）５８に供給し、マトリッ
クス状に走査された上記サーチ用信号のレベルを書替え
可能な記憶装置（ＲＡＭ）６０に各走査角度位置毎に順
次記憶させてマップを作成していく（ステップＳ３３）
（ステップＳ３４）。サーチ範囲が終了していなければ
ステップＳ２２で同様のレベル検出を行う。そして、サ
ーチ範囲が終了するまで走査し（ステップＳ３５）、所
定の範囲の走査が終了すると、上記走査された結果が書
替え可能な記憶装置（ＲＡＭ）６０に記憶され、上記サ
ーチ用信号レベルのマップ情報によりＣＰＵ５８にて最
も近い発光素子の位置を求め（ステップＳ３６）、この
位置を基準点とする。

【００６７】例えば、図１５に示すように光送受信装置
５Ｃの真下（位置Ｐ1 …例えば光送受信装置５Ｃと光送
受信装置２Ｂとの距離１５０ｃｍ）に送信を希望する光
送受信装置２Ｂが配置された場合は、受光した信号の最
大信号レベルは図１６（ｄ）に示すように上記発行素子
群４３の形状（環状−線図Ａ）と同一形状となるため、
ＲＡＭ６０に記憶された上記サーチ用信号レベルのマッ
プも環状となる。

【００６８】そして、予め受信角度位置毎に光軸の設定
情報に基づく受信レベルパターンが記憶された読出し専
用記憶装置（ＲＯＭ）５９より光送受信装置５Ｃに対す
る光軸の補正量分布を読み出し（ステップＳ３７）、上
記走査によって信号の受信レベルが書き込まれたＲＡＭ
情報に基づいてその受信レベルパターンが記憶されたＲ
ＯＭ５９の内容を参照し、ＣＰＵ５４にて演算して光軸
の補正量を決定し、その結果をサーチコントロール回路
５０に供給して光送受信装置２Ｂを駆動する（ステップ
Ｓ３８）。

【００６９】具体的には、図１６の（ｄ）ではＲＡＭ６
０に記憶された最大信号レベルは線図Ａに示すように環
状となる。

【００７０】線図Ｂは発光素子１４Ｂの光軸をＱに合わ
せた場合の光送受信装置５Ｃに当たる光送受信装置２Ｂ
からの光のエリアを示すものである。

【００７１】線図Ｃは上方にある光送受信装置５Ｃの第
１の発光素子群４３ａ及び第２の発光素子群４３ｂから
なる発光素子群４３による単一の環状の発光パターンで
あり、真下から観察すると当然円になるため、上記構成
で説明したように送受信装置５Ｃの中心に配置されてい
る受光素子４１の中心Ｏは、発光パターンである線図Ｃ
の中心と一致する。従って、光送受信装置５Ｃにおける
受光素子４１の中心Ｏを狙って、光送受信装置２Ｂにお
ける発光部１４Ｂから送信した発光パターンの中心Ｑ
（線図Ｂの中心Ｑ）とは、距離Ｌだけずれていることに
なるため、距離Ｌ分に相当する角度分だけ光送受信装置
２Ｂの送受信の角度を変位（補正）する必要がある。こ
の要求を満たすための手段として上記したＲＯＭ５９に
補正情報が記憶されている。

【００７２】また、図１６（ａ）では光送受信装置５Ｃ
と光送受信装置２Ｂとの角度が６０度の時（図１５にお
ける位置Ｐ4 で距離３００ｃｍ）は、上記発行素子群４
３により光送受信装置２Ｂが受信した信号の最大信号レ
ベルパターンは楕円の一部分だけとなるが、ＲＡＭ６０
に記憶された上記楕円の一部分だけの最大信号レベルパ
ターンとＲＯＭ５９に予め記憶されている受光パターン
よりＣＰＵ５８にてこの楕円の中心を演算し、その結果
上記図１６（ｄ）と同様に補正距離Ｌを求め、この距離
Ｌだけ送受信の角度を変位（補正）すれば良い。以下に
配置角度４５度（図１５中における位置Ｐ3 ），３０度
（位置Ｐ2 ）も同様にして行なわれるため、詳細は省略
する。

【００７３】なお、線図Ｄは光送受信装置５Ｃの発光パ
ターンである。

【００７４】上記走査によって光軸が一致すると装置が
受信モードに切り替わり、光送受信装置２Ｂの広い指向
角の受光素子にて送信された情報信号を受信する。

【００７５】

【発明の効果】以上詳述した本発明に係る光無線送受信
装置によると、請求項１にあっては、手動で光軸合わせ
の困難な光送受信装置を送受信する相手側に向けるだけ
で、自動的に光軸合わせができ、しかも光軸合わ時間を
大幅に短縮することができる。

【００７６】また請求項２にあっては、光送受信装置を
送受信する相手側の光送受信装置のサーチ時間を最小限
とすることができる効果がある。

【００７７】更に、請求項３にあっては、複数個のＬＥ
Ｄ等の発行素子を環状に配置し、その中央部に受光素子
を配置した構成に基づいた光送受信装置に対して、複数
個の光送受信装置が送受信可能となり、しかも光軸調整
時、予め記憶装置に記憶された発光素子の受信レベルパ
ターンとサーチして得られた受信レベルパターンとを比
較するため、精度の高い光軸設定が可能となるなど効果
を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光無線送受信装置の一実施例を示す概
略説明図である。

【図２】本発明の光無線送受信装置を用いた光無線テレ
ビ会議の例の説明図である。

【図３】本発明の光無線送受信装置における送信側の光
送受信装置と受信側の光送受信装置との光軸調整態様を
説明する概念図である。

【図４】本発明の光無線送受信装置における光送受信装
置の上下、左右の動作状態を説明する説明図である。

【図５】本発明の光無線送受信装置における２軸型の送
信側の光送受信装置と受信側の光送受信装置との具体的
構成とで信号の授受を説明する図である。

【図６】本発明の光無線送受信装置における同軸型の光
送受信装置の構成図である。

【図７】図７に示す本発明の光無線送受信装置における
同軸型の光送受信装置の駆動機構を示す側断面図であ
る。

【図８】本発明の光無線送受信装置の発信側における光
送受信装置の構成を示す側面図である。

【図９】本発明の光無線送受信装置の発信側における光
送受信装置の構成を示す概略平面図である。

【図１０】本発明の光無線送受信装置の受信側における
光送受信装置の光軸調整態様を示すブロック図である。

【図１１】本発明の光無線送受信装置の第１の実施例に
おける光軸調整態様のフローチャトである。

【図１２】本発明の光無線送受信装置の受信側における
光送受信装置の第２の実施例の光軸調整態様を示すブロ
ック図である。

【図１３】本発明の光無線送受信装置の第２の実施例に
おける光軸調整態様のフローチャトである。

【図１４】本発明の光無線送受信装置の第３の実施例に
おける光軸調整態様のフローチャトである。

【図１５】本発明の光無線送受信装置の第３の実施例に
おける送信側の光送受信装置と受信側の光送受信装置と
の光軸調整態様を説明する概念図である。

【図１６】本発明の光無線送受信装置の第３の実施例に
おける受信側の光受信装置の受信レベルパターンを説明
する説明図である。

【符号の説明】

１Ａ，１Ｂ…パソコン、 ２Ａ…光送受信装置（送信側），２Ｂ…光送受信装置
（受信側）、 ３…イーサネット線、 ４Ａ，４Ｂ，４Ｃ…トランシーバ、 ５Ａ，５Ｂ，５Ｃ…光送受信装置、 ７Ａ，７Ｂ…ＴＶカメラ、 ９Ａ，９Ｂ…光送信装置、 １０Ａ，１０Ｂ…光受信装置、 １１Ａ，１１Ｂ…駆動機構、 １３…サーチ用のＬＥＤ、 １４…送信用のＬＥＤ、 １５，１７…パラボラリフレクタ、 １６Ａ，１６Ｂ…受光素子、 １６Ａ₁ ，１６Ｂ₁ …狭い指向角の受光素子、 １６Ａ₂ ，１６Ｂ₂ …広い指向角の受光素子、 ４１…受光素子、 ４３…発行素子群、 ５１…モータ制御回路、 ５０…サーチコントロール回路、 ５２，５５…光−電変換回路、 ５３…復号回路、 ５４…受信データ処理回路、 ５６…レベル検出回路、 ５８…ＣＰＵ、 ５９…ＲＯＭ、 ６０…ＲＡＭ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｂ 10/28 10/26 10/14 10/04 10/06

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】狭い指向角で光信号を送信する第１の送光
   部と、前記送光部と比較して広い指向角とで光信号を受
   信する第１の受光部を同一方向に向けて構成した第１の
   光送受信装置と、 比較的広い指向角で光信号を送信する第２の送光部を有
   し、比較的広い指向角を有する第２の受光部を備え、信
   号送信時以外はサーチ用の信号を送信可能とする第２の
   光送受信装置とで光無線通信を行う光無線送受信装置に
   おいて、 駆動手段により所定方向に駆動され、前記第２の光送受
   信装置から送信されたサーチ用の信号を前記第１の受光
   部にて受信することにより所定の周波数の第１の確認信
   号を前記第１の光送受信装置より送信し、 前記第１の光送受信装置から送信された前記第１の確認
   信号を、前記第２の光送受信装置の前記第２の受光部に
   て受信することにより、前記第２の送光部より前記第２
   の確認信号を送信し、 前記送信された第２の確認信号を第１の光送受信装置が
   受信したタイミングでこの第１の光送受信装置の前記第
   ２の光送受信装置に対する方向を設定してなることを特
   徴とする光無線送受信装置。
2. 【請求項２】狭い指向角で光信号を送信する第１の送光
   部と、狭い指向角と広い指向角とで光信号を受信する第
   １の受光部を同一方向に向けて構成した第１の光送受信
   装置と、 サーチ用の信号を送信可能とすると共に無指向な指向角
   を有する複数の発光素子からなる環状の第２の送光部
   と、前記第２の送光部の中央部に配置した第２の受光部
   とからなる第２の光送受信装置との間で双方向光通信を
   行う光無線送受信装置であって、 駆動手段により所定方向に駆動され、前記第２の光送受
   信装置から送信された信号の有無を前記第１の受光部の
   広い指向角の受光部で受信し、この第２の光送受信装置
   から送信された信号がサーチ用の信号であれば、前記第
   １の光送受信装置の第１の受光部の狭い指向角の受光部
   で受信した信号レベルに基づいて受信レベルを記憶装置
   に記憶し、それ以外の信号時にはサーチを一旦停止し、
   サーチ信号受信によりサーチを再開し、受信レベルの分
   布をとらえ、前記第１の光送受信装置の前記第２の光送
   受信装置に対する方向を設定してなることを特徴とする
   光無線送受信装置。
3. 【請求項３】狭い指向角で光信号を送信する第１の送光
   部と、狭い指向角と広い指向角とで光信号を受信する第
   １の受光部を同一方向に向けて構成した第１の光送受信
   装置と、 無指向な指向角を有する複数の発光素子からなる環状の
   第２の送光部と、前記第２の送光部の中央部に配置した
   第２の受光部とからなる第２の光送受信装置との間で双
   方向光通信を行う光無線送受信装置であって、 駆動手段により所定方向に駆動され、前記第２の光送受
   信装置から送信された信号を前記第１の受光部の狭い指
   向角の受光部で受信した信号レベルを検出し、移動方向
   毎に受信レベルパターンを第１の記憶装置に記憶し、前
   記第１の記憶装置に記憶された受信レベルパターンと、
   予め受信レベルパターンが記憶された第２の記憶装置の
   前記受信レベルパターンとを比較し、前記比較された結
   果に基づいて前記第２の光送受信装置に対する前記第１
   の光送受信装置の方向を前記駆動手段により設定し、前
   記第１の受光部の広い指向角の受光部にて通信を行うこ
   とを特徴とする光無線送受信装置。