JPH10276132A - 送受信用共通光路を使用する光送受信器及び光送受信方法 - Google Patents

送受信用共通光路を使用する光送受信器及び光送受信方法

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JPH10276132A
JPH10276132A JP10060756A JP6075698A JPH10276132A JP H10276132 A JPH10276132 A JP H10276132A JP 10060756 A JP10060756 A JP 10060756A JP 6075698 A JP6075698 A JP 6075698A JP H10276132 A JPH10276132 A JP H10276132A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、自由空間光通信に適用するに有効な
光通信システムを提供すること。 【解決手段】 光学的素子の二重使用を避けて広範囲に
光を送受信するために同一光路を使用する、特に自由空
間通信に適用され得る光送受信器10。異なった光部分
が物理的に互いに間隔を持って配置された光検知器5
0,80でそれぞれ受信され得るように、受信光は分割
され、その一部分50は、光学的に受信した情報を検知
するためのものであり、その他の光部分80は送受信器
の整合誤差を検知するためのものである。この方法によ
って、整合用検知器80は情報検知器50によって受信
される光と光干渉を起こすことはない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信システムに
関し、特に自由空間光通信に適用するに有効な光通信シ
ステムに関する。
【0002】
【従来の技術】自由空間における光通信は、最近新たな
関心を呼んでいる。というのは、通信産業の公的規制が
緩和されたことによって、新規の通信サービスプロバイ
ダ達を規制調整する観点から、既存の他のサービスプロ
バイダが持つているサービスエリアへの、新規プロバイ
ダの参入が可能となったからである。しかし、新しいエ
リアへ経済的に参入するために、新規サービスプロバイ
ダ達は、各サービス顧客まで高価なハードウエアを使用
しての接続(例えば、撚り線、同軸ケーブル又は光フア
イバを使用しての接続)するという方法を避ける道を模
索している。無線通信という手段は、そのような用途に
使用可能な無線周波数帯域が制限されており、また今だ
に強い規制が行われている以上、必要となる膨大なサー
ビス量を考慮すれば実現可能な代替え案とはなり得な
い。
【0003】自由空間における光通信は、前述した問題
を解決するのに有効である。自由空間光通信は、大気を
通過する光(例えば赤外線)を用いた、実質的に無誘導
路(unguided)、固定2点間通信(point
−to−point)、見通し線(line−of−s
ight)の通信を意味する。一般に、そのような通信
は、サービスプロバイダが遠隔の顧客との間で情報をや
り取りするのであるから、双方向通信である。
【0004】自由空間光通信にとって考えられる制約
は、光が大気中を比較的短距離間なら有効に伝送される
ことである。サービスの質に依存するが、典型的な距離
は約500メータから1,000メータの範囲であろ
う。従って、より長距離をカバーするシステムにおいて
は、光情報は頻繁に中継再生される必要があろう。その
システムを経済的に実現可能とするためには、システム
において相当の台数が必要となるであろうところの、低
コストでかつ有用な光送受信器が必要である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】前述のとおり、本発明
は、光送受信器及び光送受信方法の改良及び簡素化を目
的とする。
【0006】本発明の格別な目的は、特に自由空間光通
信に適用される、改良された更に簡素化された光送受信
器及び光送受信方法の提供にある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の上述した目的及
び他の目的は、本発明の原理に従って達成され、送受信
器に対して光で送信された情報を検出するために使用さ
れる高速光検出器と、受信した光と光送受信器が整合し
ているか否かを検出するための位置感知光検出アレイ
(例えば4分円センサー)と、及び送受信器から送信さ
れる光のための光源とを具備した光送受信器が得られ
る。極めて実際的であるか又は合理的に可能なこととし
て、送受信器によって受信される光及び発信される光の
両者のために、共通の光路が使用される。このように、
受信光を高速光検出器上に焦点を結ばせるためのレンズ
系は、受信光を位置感知光検出アレイの上にも焦点を結
ばせるために使用され、ビームスプリッタは、受信光の
内の部分光をそれぞれ2つの光受光器に向けるために使
用されている。このレンズ系は、送受信器の光源からの
光を、送受信器が受信する光の場合と同一の光路に沿っ
て送信させるためにも有効に使用される。
【0008】格別に好適な実施形態によれば、光源から
の光は位置感知光検出アレイに設けられた中央開口を通
過する。高速光検出器とは異なる光軸上に配置された位
置感知光検出アレイに受信光の一部分を向けるためのビ
ームスプリッタを使用することによって、高速光検出器
によって受信される光との間で起こる位置感知光検出ア
レイの光干渉が減衰され得る。このことは、光受信及び
送受信器による情報検出の効率を向上せしめる。受信光
及び発信光の両者の光進行の大部分を占める光路のため
に、共通光路及び単一レンズ系が使用されるので、原価
を低減せしめかつ送受信器の信頼性を向上せしめること
が可能である。
【0009】更に、本発明の特徴、その本質及び種々の
効果は、添付の図面及び好適な実施形態の詳細な下記説
明によって、より明瞭となるであろう。
【0010】
【発明の実施の形態】図1に示されるように、大気を通
過して光送受信器に向けられた光は、右方から光送受信
器10に入射し、該光送受信器の左端に配置された凹面
ミラー20でビームスプリッタ30へ反射される。該ビ
ームスプリッタ30は、凹面ミラー20からの光の一部
を、フィルタ40を介して高速光検出器50へ通過させ
る。それらの素子30、40及び50は、光送受信器1
0の筺体に半径方向に延びる1つ又はそれ以上の支柱6
0によって、光送受信器の中央に支持される。素子30
及び40を通過した光は、凹面ミラー20によって高速
光検出器50の上に焦点を結ぶ。フィルタ40は、光検
出器50によって検知される例えば外部太陽光のような
偽光の光量を減衰せしめるために使用される。検出器5
0は、それに入射した光を、光送受信器10の位置に設
けられた他の装置(図示しない)に供給される電気信号
に変換する。
【0011】凹面ミラー20によってビームスプリッタ
30に向けられた一部の光とは別の他方の光は、ビーム
スプリッタによって反射されてフィルタ70及び光検出
アレイ80へ向かう。フィルタ40と同様に、フィルタ
70は、光検出アレイ80によって検出される偽光の光
量を減衰させるために設けられている。下記に記載の理
由から明かとなるように、アレイ80は望ましくは中央
開口を有し、フィルタ70も、望ましくはその中央開口
に対応しかつ整合した中央開口を有する。アレイ80
は、詳しくは図2に示すような従来の4分円センサーで
あっても良い。これは、中央開口84の外周に配置され
た4つの電気的に絶縁され光検出区分82a〜dを有す
る装置である。凹面ミラー20は、それに入射した光を
該4分円センサー80に焦点を結び、もし光送受信器1
0が受信光と正しく位置整合されておれば、4分円セン
サー82の各区分はほぼ同じ光量を受光する。しかし、
もし光送受信器10が正しく位置整合されていなけれ
ば、4分円センサー80のそれぞれの区分82は異なる
光量を受光するであろう。従って、それぞれの区分の出
力信号も相違することになり、それぞれ異なった信号
は、送受信器位置整合装置(図示しない)によって、光
送受信器が受信光に対して正しい位置に整合されるまで
再位置整合のために使用され得る。
【0012】光検出アレイ80の開口の背後には、光送
受信器10が光送信するための光源90が配置されてい
る。その光源90は、例えばレーザダイオードであって
も良い。光源90の前面に配置されたレンズ100は、
光源からの光の焦点を結び、かつ光検出アレイ80の開
口やフィルタ70の開口を通過させるために役立つ。そ
れらの開口を通過した光源90からの光は、ビームスプ
リッタ30に入射する。このビームスプリッタを通過し
た一部の光は、吸収領域110で消費(即ち、吸収)さ
れる。しかし、光源90からのその他の光は、ビームス
プリッタ30によってミラー20に再び向けられ、送受
信器の外部に(図1では右方向に)、光送受信器から発
信される光として放射される。
【0013】光源90からの光が、光検出器50及び8
0によって誤認されることを防止するために、光源90
からの光線として、光送受信器に入射される光線とは異
なる周波数の光線を使用することが望ましいであろう。
この方法において、フィルタ40及び70は、光送受信
器へ入射する光線は通過するが、光検出器50及び80
に到達する可能性のある光源90からの光線は遮断する
ような特性を選択することが出来る。
【0014】以上述べたとおり、光送受信器10は、共
通の光軸に沿って光を受信しまた送信することが理解さ
れよう。同一の光学素子は、受信光及び送信光の両者に
かなりの程度使用することが出来、経済的である。これ
は、ミラー20やビームスプリッタ30に関して言える
ことである。光の光路終点近くでは、光検出アレイ80
に向かって進行する光は高速光検出器50から離れて進
行し、光検出アレイ80に到達する。従って、高速光検
出器のための光検出アレイの中央開口を通過しなければ
ならなかった従来技術の構成では起り得た光干渉につい
て、光検出アレイ80は、検出器50によって受信され
る光とは干渉しない。それによって、高速光検出器50
による光受信が改良される。
【0015】以上述べたことは、本発明の原理を例示し
たに過ぎず、当業者であれば、本発明の範囲及び精神か
ら逸脱することなく、種々の変形例を成し得るであろ
う。例えば、単一凹面ミラー20を介して、自由空間と
ビームスプリッタ30との間の光路を使用する替わり
に、シュミットーカセグレイン式望遠鏡(Schmid
t−Cassegrain telescope)のよ
うな別タイプの光学素子を介して、自由空間とビームス
プリッタ30との間の光路を使用することが可能であ
る。
【0016】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、送
受信器によって受信される光及び発信される光の両者の
ために、共通光路及び単一レンズ系が使用されるので光
学系の構成が簡素化される。また、高速光検出器とは異
なる光軸上に配置された位置感知光検出アレイに受信光
の一部分を向けるためのビームスプリッタを使用するこ
とによって、高速光検出器によって受信される光との間
で起こる、位置感知光検出アレイの光干渉を減衰させる
ことが可能となり、その結果光受信及び送受信器による
情報検出の効率が向上せしめられ、更に光送受信器の原
価を低減せしめかつ送受信器の信頼性を向上せしめると
いう顕著な効果が発揮される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は、本発明の原理に従って構成された自
由空間光送受信器の実施形態を示す概略断面図である。
【図2】 図2は、図1に示す装置の一部分の実施形態
を示す概略正面図である。
【符号の説明】
10 光送受信器、20 ミラー、30 ビームスプリ
ッター、40,70 フィルタ、50,80 検出器、
60 支柱、90 光源、100 レンズ、110 吸
収領域、82a〜d 光検出区分、84 中央開口。

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 共通の光路に沿って光を送受信する光送
    受信器であって、 前記受信光から情報を抽出するために、前記送受信器に
    よって受信した光を検出するための第1光検出器と、 前記受信光に関連して、前記送受信器の誤整合を検出す
    るために、前記送受信器によって受信された光を検出す
    るための、前記第1光検出器から離れて配置された第2
    光検出器と、 前記受信光の第1部分を前記第1光検出器に向け、前記
    受信光の第2部分を前記第2光検出器に向けるために、
    前記共通の光路内に配置されたビームスプリッタと、及
    び前記ビームスプリッタを介して、前記放射光を前記共
    通の光路に向けるための前記送受信器によって放射され
    る光のための光源と、を具備することを特徴とする送受
    信用共通光路を使用する光送受信器。
  2. 【請求項2】 請求項1の光送受信器において、前記第
    2検出器と前記光源とが互いに接近して配置されている
    ことを特徴とする送受信用共通光路を使用する光送受信
    器。
  3. 【請求項3】 請求項1の光送受信器において、前記ビ
    ームスプリッタが、前記光源からの光の第1部分を前記
    共通の光路に向け、かつ前記光源からの光の第2部分を
    他の光路に向け、さらに前記光送受信器が、他の光路内
    の前記光源からの光の第2部分を吸収するための吸収部
    材を具備することを特徴とする送受信用共通光路を使用
    する光送受信器。
  4. 【請求項4】 請求項1の光送受信器において、さらに
    前記光送受信器によって受信されるべき光特性を有しな
    い光を濾波するために、前記ビームスプリッタと前記第
    1光検出器との間に配置されたフィルタを具備すること
    を特徴とする送受信用共通光路を使用する光送受信器。
  5. 【請求項5】 請求項1の光送受信器において、さらに
    前記光送受信器によって受信されるべき光特性を有しな
    い光を濾波するために、前記ビームスプリッタと前記第
    2光検出器との間に配置されたフィルタを具備すること
    を特徴とする送受信用共通光路を使用する光送受信器。
  6. 【請求項6】 請求項1の光送受信器において、前記第
    2光送受信器が、 中央開口の回りにアレイ状に配置された複数の光検出区
    分を具備することを特徴とする送受信用共通光路を使用
    する光送受信器。
  7. 【請求項7】 請求項6の光送受信器において、前記光
    源は、前記開口を介して前記光送受信器から放射される
    光を放射することを具備することを特徴とする送受信用
    共通光路を使用する光送受信器。
  8. 【請求項8】 請求項7の光送受信器において、前記光
    源は、前記ビームスプリッタから離れた前記第2光検出
    器の側に配置されていることを具備することを特徴とす
    る送受信用共通光路を使用する光送受信器。
  9. 【請求項9】 請求項8の光送受信器において、前記光
    源は、前記開口を通過する軸に沿って、前記ビームスプ
    リッタと位置整合されていることを具備することを特徴
    とする送受信用共通光路を使用する光送受信器。
  10. 【請求項10】 請求項6の光送受信器において、さら
    に前記送受信器によって受信されるべき光特性を有しな
    い光を濾波するために、前記ビームスプリッタと前記第
    2光検出器との間に配置されたフィルタを具備し、さら
    に前記フィルタは前記第2光検出器の前記開口と対応
    し、かつ光学的に整合する開口を具備することを特徴と
    する送受信用共通光路を使用する光送受信器。
  11. 【請求項11】 請求項1の光送受信器において、前記
    第2光送受信器は、4分円検出器を具備することを特徴
    とする送受信用共通光路を使用する光送受信器。
  12. 【請求項12】 請求項1の光送受信器において、前記
    光源は、前記送受信器によって受信される光の周波数と
    は相違する周波数の光を放射することを特徴とする送受
    信用共通光路を使用する光送受信器。
  13. 【請求項13】 請求項1の光送受信器において、前記
    送受信器が、自由空間を介して光を受信し、かつ放射す
    ることを特徴とする送受信用共通光路を使用する光送受
    信器。
  14. 【請求項14】 受信光及び放射光のための共通の光路
    を介して光送受信を行う方法であって、 前記共通の光路を介して受信した光を、第1及び第2部
    分に分割するステップと、 前記受信光から受信情報を抽出するために、前記第1部
    分を第1光検出器に向けるステップと、 前記受信光から、受信光との位置整合に関する情報を抽
    出するために、前記第2部分を第2光検出器に向けるス
    テップと、及び前記共通の光路を介して放射するための
    光を、光源を介して発生するステップとを具備すること
    を特徴とする送受信用共通光路を使用する光送受信方
    法。
  15. 【請求項15】 請求項14の光送受信方法において、
    さらに前記光源からの光が、前記第2部分の光が前記第
    2光送受信器に向かって進行するのとは反対に、前記共
    通の光路に向かって進行するように、前記第2光送受信
    器に対して前記光源を配置するステップを具備すること
    を特徴とする送受信用共通光路を使用する光送受信方
    法。
  16. 【請求項16】 請求項14の光送受信方法において、
    さらに前記光源からの光を第1部分及び第2部分に分割
    するステップと、 前記第1部分を前記共通の光路に向けるステップと、及
    び前記第2部分を吸収するステップとを具備することを
    特徴とする送受信用共通光路を使用する光送受信方法。
  17. 【請求項17】 請求項14の光送受信方法において、
    さらに受信されるべき光特性を有しない光を除くため
    に、前記第1部分を濾波するステップを具備することを
    特徴とする送受信用共通光路を使用する光送受信方法。
  18. 【請求項18】 請求項14の光送受信方法において、
    さらに受信されるべき光特性を有しない光を除くため
    に、前記第2部分を濾波するステップを具備することを
    特徴とする送受信用共通光路を使用する光送受信方法。
  19. 【請求項19】 請求項14の光送受信方法において、
    前記光発生ステップによって発生される光が、前記共通
    の光路を介して受光される光とは異なる周波数を有する
    ことを具備することを特徴とする送受信用共通光路を使
    用する光送受信方法。
JP06075698A 1997-03-19 1998-03-12 送受信用共通光路を使用する光送受信器及び光送受信方法 Expired - Fee Related JP4067629B2 (ja)

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