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    • 专利摘要:
    Es wird eine optische Übertragungsvorrichtung zum zur Verfügung stellen einer stabilen Kommunikation mit einer Partnervorrichtung durch Reduktion von Fehlern bei einer Fehlausrichtung einer optischen Achse zur Verfügung gestellt. Die Fehler werden durch eine ungleichmäßige Verteilung der Lichtintensität bei einem empfangenen Lichtstrahl verursacht, welche aus atmosphärischen mikroskopischen Fluktuationen resultieren. Ein Ausführungsbeispiel umfasst eine Übertragungs- und Empfangseinheit, welche zwei Fotodetektoren einsetzt, wobei einer zu der optischen Achse der optischen Übertragungsvorrichtung ausgerichtet ist, und der andere zu ihr fehlausgerichtet ist. Andere Ausführungsbeispiele setzen eine bewegliche Einrichtung zum Verschieben eines Fotodetektors oder einer Linseneinheit relativ zu der optischen Achse der optischen Übertragungsvorrichtung ein.
    公开号:DE102004014465A1
    申请号:DE200410014465
    申请日:2004-03-24
    公开日:2004-11-25
    发明作者:Ryuji Ohmuro；Fumiaki Usui
    申请人:Canon Inc；
    IPC主号:H04B10-10
    专利说明:
    [0001] Dievorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Kommunikationsvorrichtungenund genauer auf optische Übertragungsvorrichtungen zumzur VerfügungStellen einer Zwei-Weg-Kommunikation.
    [0002] Dieungeprüftejapanische Patent-OffenlegungsschriftNr. 5-133716 offenbart eine herkömmlicheoptische Übertragungsvorrichtung,welche konfiguriert ist, um eine Zwei-Weg-Kommunikation unter Verwendungvon zwei Kommunikationsvorrichtungen durchzuführen, welche räumlich voneinandergetrennt sind. 5 zeigteine derartige optische Kommunikationsvorrichtung A, die LichtstrahlenLA kommuniziert bzw. überträgt bzw.austauscht, sowie Lichtstrahlen LB von einer (nicht abgebildeten)weiteren Kommunikationsvorrichtung B empfängt.
    [0003] ImBetrieb wird ein Laserstrahl von einer Laserdiode 101 emittiertund breitet sich als linear polarisiertes Licht durch eine Linsengruppe 102 aus.Danach wird er von einem polarisierenden Strahlteiler 103 reflektiert,und dann von einem Spiegel 104a mit variablem Winkel zuder Vorrichtung B reflektiert.
    [0004] In ähnlicherWeise wird der empfangene Lichtstrahl LB von der Vorrichtung B vondem Spiegel 104a mit variablem Winkel durch den Strahlteiler 103 zueinem Verzweigungselement 105 reflektiert. Ein wesentlicherTeil des Lichtstrahls LB wird durch das Verzweigungselement 105 durcheinen Linsengruppe 107 zu einem Fotodetektor 106 übertragenbzw. durchgelassen. Der andere Teil des Lichtstrahls LB wird vondem Verzweigungselement 105 über eine Linsengruppe 109 zueinem Fotodetektor 108 reflektiert, welcher ein Positionsfotodetektorist.
    [0005] Umdie/den effektivste/n Übertragungund Empfang von Licht zu erzielen, kann eine optische Achse 112 aufder Strahlteilerseite, welche der gemeinsamen optischen Achse zur Übertragungund zum Empfang entspricht, nach hinten bzw. rückwärts geneigt werden, so dassdie Richtungen des ÜbertragungslichtstrahlsLA und des empfangenen Lichtstrahls LB in Bezug zueinander rechteWinkel formen bzw. bilden.
    [0006] Für eine Kommunikationhoher Kapazität mussein kleines Element mit einem effektiven Lichtempfangsbereich vonweniger als 1 mm, wie beispielsweise ein Lawinenfotodetektor, alsder Fotodetektor 106 Verwendung finden. Und die Positionen desFotodetektors 106 und des Positionserfassungsfotodetektors 108 werdenso ausgerichtet, dass der Lichtstrahl LB auf die effektive Empfangsfläche des Fotodetektors 106 fällt. DerSpiegel 104a mit variablem Winkel ist so eingestellt, dasssich die optische Achse des Lichtstrahls LB bei dem Zentrum desFotodetektors 108 befindet.
    [0007] Für eine effizienteKommunikation ist die optische Achse des Lichtstrahls LA zu demZentrum des Fotodetektors 108 ausgerichtet. Ein von dem LichtstrahlLB an der Oberflächedes Fotodetektors 108 erzeugter Fleck SP stellt ein Fehlausricht-Informationssignalzur Verfügung,welches zu einer Spiegelansteuer-Steuereinheit 111 übertragenwird, um ein Korrektursignal zu erzeugen. Auf der Grundlage diesesSignals wird der Winkel des Spiegels 104a mit variablemWinkel eingestellt bzw. angepasst, um die optischen Achsen der LichtstrahlenLA und LB kontinuierlich auszurichten.
    [0008] DerFotodetektor 108 setzt im Allgemeinen einen Quadrantfotodetektorein, welcher in vier Elemente 121 unterteilt ist, wie in 6 gezeigt. Das Verfahrendes Erfassens einer Position unter Verwendung eines Fotodetektorswurde beispielsweise in der japanischen Patent-Offenlegungsschrift 2001-94513beschrieben. Ein derartiger Fotodetektor 108 ist so angeordnet,das sich die Lichtempfangsoberfläche(Platte) des Quadrantfotodetektors im Allgemeinen bei einer Positionbefindet, die zu einem Konversionspunkt der Linsengruppe 109 defokussiertist.
    [0009] Jedochwird die optische Übertragungsvorrichtung,welche bei der zuvor beschriebenen verwandten Technik Lichtstrahlendurch die atmosphärischeLuft überträgt und empfängt, voneinem Phänomenbeeinflusst, bei welchem der übertrageneLichtstrahl aufgrund von mikroskopischen Fluktuationen in der Luftfluktuiert.
    [0010] 7 ist eine erläuterndeZeichnung von als Modell dargestellten mikroskopischen Fluktuationen, beiwelcher die Verteilung der Stärkedes übertragenenLichts in der Atmosphärefluktuiert. Das Symbol W bezeichnet die Breite eines LichtstrahlsLA von einer Vorrichtung B. Da atmosphärische Luft inhomogen ist,variiert der Brechungsindex räumlichund zeitlich. Ist eine Luftschicht mit einem teilweisen hohen Brechungsindexin einem optischen Pfad des ÜbertragungslichtsLA vorhanden, wirkt der Teil des hohen Brechungsindexes als einekonvexe Linse, und erzeugt dadurch einen Licht konzentrierenden Effekt,und es wird ein Punkt W1 mit einer hohen Intensität und einPunkt W2 mit einer niedrigen Intensität in der Breite W des ÜbertragungslichtstrahlsLA bei der Position der Empfangsvorrichtung A erzeugt.
    [0011] Außerdem erscheintes, da die Intensitätsverteilungzeitlich variiert, dass der Punkt W2 innerhalb einer Breite W fluktuiert,was ein Phänomendarstellt, das als mikroskopische Fluktuation bekannt ist. Ein Nachteilder verwandten Technik besteht dahingehend, dass, da die Lichtempfangsoberfläche des Fotodetektors 108 beieiner Position gesetzt ist, die während mikroskopischer Fluktuationender atmosphärischenLuft von dem Konversionspunkt defokussiert, die Verteilung der Lichtintensität im FleckSP ungleichmäßig wird.
    [0012] In 7 ist die Verteilung derLichtintensität beidem Strahleingang der Vorrichtung (die Eingangspupille bzw. dasEingangsloch), wie gezeigt, projiziert. Als Konsequenz weist derFleck SP eine adäquateFlächeauf der Lichtempfangsoberfläche auf,wie in 8 gezeigt.
    [0013] Wiein 9 gezeigt, weistder Fleck SP einen Durchmesser T auf, es werden schraffierte Teile P1mit hoher Intensitätund Teile P2 mit niedriger Intensität erzeugt, und es wird dasZentrum der LichtintensitätPC, welches sich von dem Zentrum des Leuchtflusses BC unterscheidet,als die optische Achse bestimmt. Daher tritt eine Fehlausrichtungder Richtung der optischen Achse des Übertragungslichtstrahls LAbei einem Winkel auf, der einem Betrag von Fehlausrichtung S entspricht,und konsequenterweise wird der ÜbertragungslichtstrahlLA von der Vorrichtung B abgelenkt, was Unterbrechungen bei demKommunikationssystem verursachen kann.
    [0014] Umdie zuvor erwähntenProbleme zu lösen, istes vorzuziehen, dass der Fotodetektor 108 bei einer Positionangeordnet ist, die benachbart zu dem Konversionspunkt der Linsengruppe 109 ist,und die Größe des FlecksSP so eingerichtet ist, dass sie geringer als die minimale Auflösung derVorrichtung ist. Jedoch kann der Lichtstrahl einen Trennbereich 122 zwischenjedem der unterteilten Elemente kreuzen bzw. schneiden, und wennder Fleck SP darüber läuft, schneidetder Lichtstrahl den Trennbereich 122, wobei die Ausgabeaus dem Fotodetektor 108 plötzlich niedrig wird und indem schlimmsten Fall gestoppt wird.
    [0015] Ineinem derartigen Fall erfasst das System fälschlicherweise, auch wenndie optische Achse tatsächlichan dem Fotodetektor 108 vorhanden ist und die Kommunikationnormal und richtig ausgeführt wird,dass die optische Achse fehlausgerichtet wurde und bewegt den Spiegel 104a,um so die optische Achse auszurichten. Dadurch wird die an dem Fotodetektor 108 vorhandeneoptische Achse aus dem korrekten Bereich verschoben, und die Kommunikationwird beendet.
    [0016] Dievorliegende Erfindung löstein oder mehr der vorangehend genannten Probleme und stellt eine kosteneffektiveoptische Übertragungsvorrichtung zurVerfügung,die eine stabile Kommunikation zwischen zwei optischen Kommunikationsvorrichtungen ermöglicht.Eine derartige stabile Kommunikation wird trotz des Vorhandenseinsvon mikroskopischen Fluktuationen in der atmosphärischen Luft erzielt, welcheeine Fehlausrichtung der optischen Achse verursacht, die aus einerungleichmäßigen Verteilung derLichtintensitätin dem empfangenen Lichtstrahl resultiert. Durch Einsetzen der vorliegendenErfindung werden derartige Fehlausrichtungsfehler der optischenAchse reduziert.
    [0017] Gemäß einemAusführungsbeispielwird eine optische Übertragungsvorrichtungmit zumindest zwei Positionserfassungsfotodetektoren offenbart. JederFotodetektor weist eine Vielzahl von durch Trennzonen unterteilteLichtempfangseinheiten zur Erfassung der Einfallsrichtung einesLeuchtflusses auf, der von der Übertragungseinheiteiner gegenüberliegendenPartnervorrichtung emittiert wird, wobei die optischen Achsen einesoptischen Systems aus zumindest zwei Positionserfassungsfotodetektoren zueinanderverschoben sind. Der Verschiebungsbetrag ist größer als die Breite der Trennzonendes Positionserfassungsfotodetektors innerhalb einer Ebene, diesenkrecht zu den optischen Achsen des optischen Systems ist.
    [0018] Dieoptische Übertragungsvorrichtunggemäß der vorliegendenErfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der optischen Pfade inder Richtung der optischen Achsen des optischen Systems von zumindestzwei Positionserfassungsfotodetektoren äquivalent sind.
    [0019] Diebei zumindest zwei Positionserfassungsfotodetektoren eintretenden Leuchtflüsse werden voneinem Leuchtfluss-Unterteilungselementgetrennt, wobei das Lichtkonversionselement dem Leuchtfluss-Unterteilungselementvorgeschaltet zur Verfügunggestellt ist, und die optische Achse des Lichtkonversionselementszu der optischen Achse von einem der zwei Positionserfassungsfotodetektorenausgerichtet ist.
    [0020] Auchwenn an dem Positionserfassungsfotodetektor Trennzonen vorhandensind, ist der Positionserfassungs-Lichtstrahl nicht aus dem Blickfeld verschwunden.Zusätzlichwird auch mit mikroskopischen Fluktuationen in der Luft noch einestabile Kommunikation erzielt.
    [0021] WeitereMerkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus derfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele (unter Bezugnahmeauf die beiliegende Zeichnung) offensichtlich.
    [0022] 1 ist ein Blockschaltbildeiner optischen Übertragungsvorrichtunggemäß einemAusführungsbeispielder vorliegenden Erfindung.
    [0023] 2 zeigt ein Layout einesFotodetektors ohne eine Verschiebung in der optischen Achse gemäß einemAusführungsbeispielder vorliegenden Erfindung.
    [0024] 3 zeigt ein Layout einesFotodetektors mit einer Verschiebung in der optischen Achse gemäß einemAusführungsbeispielder vorliegenden Erfindung.
    [0025] 4 ist ein Bildschaubilddes erfassbaren Bereichs gemäß dem Ausführungsbeispiel.
    [0026] 5 ist ein Blockschaltbildeiner optischen Übertragungsvorrichtungder verwandten Technik.
    [0027] 6 ist eine Vorderansichtdes Positionserfassungsfotodetektors.
    [0028] 7 ist eine erläuterndeZeichnung von als Modell dargestellten mikroskopischen Fluktuationen deratmosphärischenLuft.
    [0029] 8 ist eine Zeichnung, dieeinen Lichtempfang an dem Positionserfassungsfotodetektor der optischen Übertragungsvorrichtungder verwandten Technik zeigt.
    [0030] 9 ist eine Zeichnung einesStrahlflecks an dem Positionserfassungsfotodetektor der optischen Übertragungsvorrichtungder verwandten Technik.
    [0031] 10 veranschaulicht eineoptische Übertragungsvorrichtunggemäß einemAusführungsbeispielder vorliegenden Erfindung.
    [0032] 11 veranschaulicht eineoptische Übertragungsvorrichtunggemäß einemAusführungsbeispielder vorliegenden Erfindung.
    [0033] 1 ist eine schematischeZeichnung einer optischen Übertragungsvorrichtung(Vorrichtung M) zum zur VerfügungStellen einer stabilen Kommunikation mit einer (nicht abgebildeten)Vorrichtung N gemäß einemersten Ausführungsbeispielder vorliegenden Erfindung. Es wird ein von einer Laserdiode 1 emittierterLaserstrahl als linear polarisiertes Licht ausgebreitet und durcheine Linsengruppe 2 (mit positiver Brechkraft) übertragenbzw. durchgelassen. Der Strahl wird von einer Grenzoberfläche einespolarisierenden Strahlteilers 3 reflektiert, und er wird voneinem Spiegel 4a mit variablem Winkel einer Einstelleinheit 4 deroptischen Achse reflektiert. Er wird dann als Übertragungslicht LA von derVorrichtung M zu der Vorrichtung N projiziert.
    [0034] Vonder Vorrichtung N wird ein empfangener Lichtstrahl LB von dem Spiegel 4a mitvariablem Winkel reflektiert, und durch den Strahlteiler 3 zueinem Verzweigungselement 5 für empfangenes Licht übertragen.Ein wesentlicher Teil des empfangenen Lichtstrahls LB wird durchdas Strahlverzweigungselement 5 übertragen, und es wird durcheine Linsengruppe 7 an einem Fotodetektor 6 konvergiert.Der Fotodetektor 6 wirkt bzw. agiert als ein Echtsignalfotodetektor.Der andere Teil des Lichtstrahls LBb, der von dem Strahlverzweigungselement 5 reflektiert wird,wird von einer Linsengruppe 9 als ein Unterteilungselement 13 desLeuchtflusses konvergiert, welches durch einen Halbspiegel oderein Prisma repräsentiertist, welcher bzw. welches den Leuchtfluss unterteilt. Ein Teil desLeuchtflusses wird von einem ersten Fotodetektor 8a empfangen,welcher ein Positionserfassungsfotodetektor ist, und der verbleibende Leuchtflusswird von einem zweiten Fotodetektor 8b empfangen, welcherauch ein Positionserfassungsfotodetektor ist. Es sei erwähnt, dassdie Längeder optischen Pfade zu dem ersten Fotodetektor 8a und demzweiten Fotodetektor 8b im Wesentlichen die selbe ist.
    [0035] Dieoptische Achse des ersten Fotodetektors 8a ist orthogonalzu der optischen Achse des zweiten Fotodetektors 8b.
    [0036] Wiein 2 gezeigt, ist dererste Fotodetektor 8a derart angeordnet, dass die Schnittpunkteder Trennzonen (Blindzonen) der Fotodetektoren zu der optischenAchse des optischen Systems aus Fotodetektoren ausgerichtet sind.Jedoch ist der zweite Fotodetektor 8b, wie in 3 gezeigt, bei einer Position angeordnet,die von der optischen Achse des ersten Fotodetektors 8a desoptischen Systems aus Fotodetektoren um einen Betrag D verschobenist, welcher der Breitenbetrag ist, um welchen die optische Achseverschoben ist. Es sei erwähnt,dass der Betrag D größer alsdie Breite L ist, welche der Trennabstand zwischen der Vielzahlvon Fotodetektoren bei dem Trennzonenfotodetektor sowohl in dervertikalen als auch der horizontalen Richtung ist.
    [0037] Beidem vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt die alsBeispiel dienende Breite der Trennzonen der Fotodetektoren 0,02mm.
    [0038] DurchAnordnen der jeweiligen Positionserfassungsfotodetektoren bei denzuvor beschriebenen Positionen werden, wenn berücksichtigt wird, dass sichdie beiden Fotodetektoren auf den identischen optischen Achsen befinden,die Blindzonen nur bei zwei Punkten erzeugt, bei denen sich dieTrennzonen durch die Kombinationsaktionen bzw. -wirkungen der beidenFotodetektoren schneiden, wie durch schwarze Bereiche in 4 gezeigt, und daher sind dieBereiche der Trennzonen an den Fotodetektoren im Wesentlichen Null.Mit anderen Worten können Erfassungssignaleder beiden Fotodetektoren eine gegenseitige Korrektur durchführen, auchwenn der Fleck des empfangenen Lichtstrahls LBb innerhalb das Zentrumder Trennzonen des ersten Fotodetektors 8a fällt, welchestatsächlichdie optimale Position ist, wobei der empfangene Lichtstrahl LBbvon dem zweiten Fotodetektor 8b erfasst werden kann. Daher kanndie Steuereinheit, auch wenn von dem ersten Fotodetektor 8a keinSignal zugeführtwird, aus einem von dem zweiten Fotodetektor 8b zugeführten Signalerkennen, dass die tatsächlicheoptische Achse bei dem Zentrum des ersten Fotodetektors 8a vorhandenist.
    [0039] Istnur ein Positionserfassungsfotodetektor zur Verfügung gestellt, wie bei demBeispiel der verwandten Technik, ist es, wenn sich der Fleck des empfangenenLichtstrahls LBb entlang der Trennzonen bewegt, unmöglich, dieRichtung zu erfassen. Im Gegensatz dazu kann gemäß der Konfiguration des vorliegendenAusführungsbeispiels,auch wenn der Fleck des empfangenen Lichtstrahls LBb innerhalb diebeiden Punkte (Schnittpunkte der Trennzonen der beiden Fotodetektoren)fällt,welche verbleibende Blindzonen sind, da sie Flecke mit sehr kleinenBereichen sind, die Richtung durch geringfügiges Bewegen der Flecke erfasstwerden, was ungleich dem Fall ist, bei welchem nur ein Positionserfassungsfotodetektorvorhanden ist, bei welchem die Blindzone linear ist. Daher bestehteine geringe Möglichkeit, dassdie Funktion des Systems beeinträchtigtwird.
    [0040] Dervon den jeweiligen Sensoren an den Positionserfassungsfotodetektoren 8a oder 8b erfasste Intensitätsunterschieddes Lichtstrahls wird zu der Spiegelansteuer-Steuereinheit 11 über dieSignalverarbeitungseinheit 10 als Fehlausrichtinformationen übertragen.Bei der normalen Betriebsart, bei welcher der empfangene Lichtstrahl,der von der Partnerübertragungseinheitemittiert wurde, ohne aus dem Blickfeld verschwunden zu sein erfasstwerden kann, werden von dem ersten Fotodetektor 8a zugeführte Fehlausrichtinformationenbei der Signalverarbeitungseinheit 10 verarbeitet. Im Gegensatzdazu wird bei der Betriebsart, bei welcher das empfangene Licht,das von der Partnerübertragungseinheitemittiert wurde, innerhalb die Trennzonen des ersten Fotodetektors 8a fällt, unddaher der empfangene Lichtstrahl nicht erfasst werden kann, einSignal von dem zweiten Fotodetektor 8b verifiziert, sodass die Tatsache erkannt wird, dass sich der Fleck bei dem Zentrumdes ersten Fotodetektors 8a befindet.
    [0041] Beidieser Anordnung ist die zuvor beschriebene beabsichtigte Defokussierungdes empfangenen Lichts nicht längererforderlich, und der Einfluss von mikroskopischer Fluktuation vonatmosphärischerLuft kann soweit wie möglichin Schranken gehalten werden, da der Strahl mehr verengt werden kann,als bei der verwandten Technik.
    [0042] Zusätzlich werdenbei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel,wenn Fehlausrichtinformationen von dem zweiten Fotodetektor 8b beider Betriebsart verarbeitet werden, bei der der empfangene Lichtstrahlvon dem ersten Fotodetektor 8a nicht erfasst werden kann,die Schnittpunkte der Trennzonen der Sensoren sowohl in der vertikalenals auch der horizontalen Richtung um einen vorbestimmten BetragD von der idealen optischen Achse verschoben. Der VerschiebungsbetragD wird größer alsdie Breite der Trennzone bestimmt, so dass die Flecke von beidenSensoren nicht innerhalb die Trennzone fallen. Jedoch kann bei einerZeitablaufverwendung, wie beispielsweise derjenigen, wenn einerder Sensoren keinen Lichtstrahl erfassen kann, der andere Sensor Verwendungfindet, ein Flattern bzw. Rattern ein richtiges Schalten der Sensorenverhindern. Es ist daher vorzuziehen, den Verschiebungsbetrag Dauf mehr als das 1,2-fache der Breite der Trennzone zu setzen. Zusätzlich ist,wie in 4 durch einenPfeil Ce gezeigt, ein Bereich vorhanden, bei welchem die Zentrender Sensoren überlappen.Auch wenn der Sensor bei dem Zentrum empfindlicher ist, bei welchem dieTrennzonen konzentriert sind, ist dies, wenn der Bereich (Ce) zugroß ist,nicht effizient, da die empfindlichen Teile der Sensoren nicht Verwendungfinden können,wenn die Flecke an diesen Bereich kommen. Daher ist es vorzuziehen,dass der Betrag D die zehnfache Breite der Trennzonen nicht überschreitet. Dasheißt,der Wert D erfülltvorzugsweise die Gleichung: 1,2 × L ≤ D < 10 × L.
    [0043] Tatsächlich istes notwendig, da der Abstand von der idealen optischen Achse umden Betrag √2×D verschoben ist, dieRichtung und den Abstand von der idealen optischen Achse zu erfassen,und Korrekturen davon zur Verfügungzu stellen.
    [0044] Werdendie Korrektur des Abstands und der Richtung von der idealen optischenAchse nicht durchgeführt,kann eine fehlerhafte Erfassung der Richtung auftreten, wenn dieBetriebsart geschaltet wird, was in einem Systemfehler bzw. Systemausfall resultiert.Der Betrag der Korrektur des Abstands und der Richtung von der idealenoptischen Achse wird durch den Verschiebungsbetrag in der vertikalenund horizontalen Richtung unter Bezugnahme auf die optische Achsedes zweiten Fotodetektor 8b bestimmt.
    [0045] DieSpiegelansteuer-Steuereinheit 11 überträgt das optische-Achsrichtung-Einstellsignalauf der Grundlage von Fehlausrichtinformationen an die Einstelleinheit 4 deroptischen Achse. Die Einstelleinheit 4 der optischen Achse ändert denWinkel des voll reflektierenden Spiegels 4a mit variablemWinkel, um die optische Achse einzustellen.
    [0046] 10 ist ein anderes Ausführungsbeispiel deroptischen Übertragungsvorrichtungvon 1 gemäß der vorliegendenErfindung. Das vorliegende Ausführungsbeispielweist Merkmale ähnlichzu denjenigen von 1 auf,außerdass die Fotodetektoren 8a und 8b und der Strahlteiler 13 von 1 nicht eingesetzt sind.Stattdessen werden, wie in 10 gezeigt,ein einzelner Fotodetektor 8 und eine mit der Linsengruppe 9 gekoppelteAnsteuereinheit 130 eingesetzt.
    [0047] ImBetrieb ist die optische Übertragungsvorrichtungvon 10 ähnlich zuder von 1, außer dassder verbleibende empfangene Lichtstrahl LBb, der von dem Verzweigungselement 5 einesempfangenen Lichtstrahls reflektiert wird, von einer Linsengruppe 9 direktauf einen Fotodetektor 8 konvergiert wird, welcher in derLage ist, die optische Achse von dem Punkt an einem Querschnittder idealen optischen Achse zu verschieben, der im Wesentlichen senkrechtvorgenommen ist. Um die optische Achse zu verschieben, ist eineLinsenverschiebungsansteuer-Steuereinheit 13 andie Linsengruppe 9 gekoppelt.
    [0048] Wiein 2 gezeigt, ist derFotodetektor 8, wenn die Verschiebungsansteuersteuerungder Linsengruppe 9 inaktiv ist, derart angeordnet, dassder Schnittpunkt der Trennzonen (Blindzonen) zu der optischen Achsedes optischen Systems fürden Fotodetektor 8 ausgerichtet ist, und die tatsächlicheoptische Achse ist auch auf diesen Schnittpunkt fokussiert. Jedochist die tatsächlicheoptische Achse, wie in 3 gezeigt,wenn die Verschiebungsansteuersteuerung aktiv ist, bei einer Positionfokussiert, die sich um den Verschiebungsbetrag von D entfernt von demSchnittpunkt der Trennzonen an dem Fotodetektor 8 befindet,wobei der Verschiebungsbetrag D größer als die Breite der TrennzoneL ist, sowohl in der vertikalen als auch der horizontalen Richtungim Bezug auf die ideale optische Achse des optischen Systems für die Positionserfassungsdiode.Die als Beispiel dienende Breite L der Trennzone des Fotodetektorsbeträgt0,02 mm.
    [0049] Wirdein EIN-AUS-Zustand bei einer Verschiebungsansteuersteuerung derLinsengruppe 9 an der identischen idealen optischen Achsean dem Fotodetektor betrachtet, wie durch die schwarzen Bereichein 4 gezeigt, werdendie Blindzonen nur bei zwei Punkten, bei denen sich die Trennzonen überschneiden,durch die von dem EIN-AUS-Zustand der VerschiebungsansteuersteuerungausgeführtenKombinationsaktion ausgeführt,und daher beträgtder Bereich der Blindzone an dem Fotodetektor im Wesentlichen Null.Insbesondere kann der Fleck des empfangenen Lichtstrahls LBb durcheine Verschiebungsansteuersteuerung der Linsengruppe 9 erfasstwerden, da das Erfassungssignal bei dem EIN-AUS-Zustand der Verschiebungsansteuersteuerungeine gegenseitige Korrektur durchführen kann, auch wenn der Fleckdes empfangenen Lichtstrahls LBb tatsächlich auf das Zentrum derTrennzonen des Fotodetektors 8 fällt, welches die optimale Position ist.Daher kann die Steuereinheit, wenn von dem Fotodetektor 8 keinSignal übertragenwird, durch ein Durchführeneiner Verschiebungsansteuersteuerung der Linsengruppe 9 erkennen,dass die tatsächliche optischeAchse bei dem Zentrum des Fotodetektors 8 vorhanden ist.
    [0050] Istder Positionserfassungsfotodetektor wie in der verwandten Technikfixiert, ist es schwierig, die Bewegungsrichtung des Flecks desLichtstrahls LBb zu erfassen, wenn er sich entlang der Trennzonebewegt. Im Gegensatz dazu kann bei der vorliegenden Erfindung, auchwenn der LBb-Fleck auf die beiden Punkte (Schnittpunkte der Trennzonender beiden Vorrichtungen) fällt,welche verbleibende Blindzonen sind, da sie nicht linear sind, wiebei dem Fall von nur einem Positionserfassungsfotodetektor, sondernFlecke mit kleinen Bereichen sind, die Bewegungsrichtung durch eingeringfügigesBewegen der Flecke durch ein Ausführen einer Verschiebungsansteuerungder Linsengruppe 9 erfasst werden. Daher ist es unwahrscheinlich,dass die Funktion des Systems beeinträchtigt wird.
    [0051] Dievon dem Fotodetektor 8 erfasste Lichtintensitätsdifferenzwird als Fehlausrichtinformationen an die Spiegelansteuer-Steuereinheit 11 übertragen. Beider normalen Betriebsart, bei welcher der empfangene Lichtstrahl,welcher von der Partnerübertragungseinheitemittiert wurde, erfasst werden kann, ohne dass er aus dem Blickfeldverschwunden ist, werden Fehlausrichtinformationen von dem Fotodetektor 8 beider Signalverarbeitungseinheit 10 verarbeitet.
    [0052] ImGegensatz dazu wird, wenn der emittierte empfangene Lichtstrahlinnerhalb die Trennzone des Fotodetektors 8 fällt undnicht erfasst wird, die Linsengruppe 9 um einen vorbestimmtenBetrag verschoben, um einen sich nicht bei der Trennzone, jedochbei dem erfassbaren Teil, befindenden Lichtstrahl zu empfangen,und es werden Fehlausrichtinformationen bei der Signalverarbeitungseinheit 10 verarbeitet.Unter Verwendung einer derartigen Betriebsartschaltung können dieTrennzonen von dem empfangenen Lichtstrahl vermieden werden. Daher istein Defokussieren des empfangenen Lichts, wie zuvor beschrieben,nicht längererforderlich, und der Einfluss von atmosphärischer mikroskopischer Fluktuationkann in Schranken gehalten werden, da der Strahl im Bezug auf dieverwandte Technik weiter verengt werden kann.
    [0053] Beidem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird,wenn sich die Linsengruppe 9 bei einer derartigen Betriebsartbefindet, dass die Position von dem Fotodetektor 8 nichterfasst werden kann, die tatsächlicheoptische Achse sowohl vertikal als auch horizontal von dem Schnittpunktder Trennzonen des Fotodetektors um den vorbestimmten Betrag D verschoben.Jedoch ist es, da der Abstand des Fotodetektors von den Schnittpunktender Trennzonen tatsächlichum den Betrag √2×D verschoben wird, notwendig,die Richtung der optischen Achse zu erfassen, so dass sowohl derAbstand als auch die Richtung von der idealen optischen Achse kompensiert werdenkönnen.
    [0054] DerVerschiebungsbetrag D ist größer alsdie Breite der Trennzone, so dass die Flecke von beiden Fotodetektorennicht innerhalb die Trennzone fallen. Jedoch wird bei einer Zeitablaufverwendung,wie beispielsweise, dass wenn einer der Fotodetektoren nicht erfassenkann, der andere Fotodetektor verwendet.
    [0055] Derbevorzugte Wert fürden Verschiebungsbetrag D beträgtdas 1,2-fache der Breite der Trennzone.
    [0056] Zusätzlich ist,wie in 4 durch einenPfeil Ce gezeigt, ein Bereich vorhanden, bei welchem die Zentrender Detektoren überlappen.Auch wenn der Fotodetektor bei dem Zentrum empfindlicher ist, bei demdie Trennzonen konzentriert sind, ist er, wenn der Bereich (Ce)zu groß ist,nicht effizient, da die empfindlichen Teile des Detektors keineVerwendung finden können,wenn die Flecke in diesen Bereich kommen. Daher ist es nicht vorzuziehen,dass der Wert D das zehnfache des Werts der Breite der Trennzone überschreitet.Insbesondere sollte der Wert D vorzugsweise die Beziehung erfüllen: 1,2 × L ≤ D < 10 × L.
    [0057] DerKorrekturbetrag des Abstands und der Richtung von der idealen optischenAchse wird von dem Verschiebungsbetrag in der vertikalen und horizontalenRichtung in Bezug auf die optische Achse der Linsengruppe 9 bestimmt.
    [0058] EineSpiegelansteuer-Steuereinheit 11 überträgt auf der Grundlage von Fehlausrichtinformationenein optische-Achsrichtung-Ausrichtsignal zu der Ausrichteinrichtung 4 deroptische Achse. Die Ausrichteinrichtung 4 der optischenAchse ändertden Winkel des voll reflektierenden Spiegels 4a mit variablemWinkel, um die optische Achse anzupassen bzw. einzustellen.
    [0059] 11 ist ein Schaubild deroptischen Übertragungsvorrichtunggemäß einemweiteren Ausführungsbeispielder vorliegenden Erfindung. Ihr Betrieb bzw. ihre Operation ist ähnlich zuder Vorrichtung von 10,außerdass es der Fotodetektor 8 (nicht die Linsengruppe 9)ist, der sich unter einer Steuerung einer Verschiebungsansteuer-Steuereinheitbefindet.
    [0060] Ineinem inaktiven Zustand (2)der Verschiebungsansteuer-Steuereinheit 14 ist der Fotodetektor 8 beieiner Position angeordnet, bei welcher der Schnittpunkt der Trennzonen(Blindzonen) des Fotodetektors zu der optischen Achse des optischen Systemsmit Positionserfassungsfotodetektor ausgerichtet ist. Im Gegensatzdazu ist der Positionserfassungsfotodetektor 8, wenn erwie in 3 aktiv ist, beieiner sowohl in der vertikalen als auch der horizontalen Richtungin Bezug auf die optische Achse des optischen Systems mit Positionserfassungsfotodetektorum die Verschiebung D verschobenen Position angeordnet, wobei dieVerschiebung D größer alsdie Breite der Trennzone des Fotodetektors ist.
    [0061] Werdendiese beiden Verschiebungszuständedes Fotodetektors an der identischen idealen optischen Achse andem Fotodetektor betrachtet, wie durch die schwarzen Bereiche in 4 gezeigt, werden die Blindzonennur bei zwei Punkten, bei denen sich die Trennzonen schneiden, durchdie Kombinationsaktion erzeugt, die von dem EIN-AUS-Zustand einer Verschiebungsansteuersteuerungdurch den Fotodetektor 8 ausgeführt wird, und daher ist derBereich der Blindzone an dem Fotodetektor im Wesentlichen Null.Mit anderen Worten kann das Erfassungssignal in dem EIN-AUS-Zustandeiner Verschiebungsansteuer-Steuerung eine gegenseitige Korrekturdurchführen,auch wenn der Fleck des empfangenen Lichtstrahls LBb tatsächlich aufdas Zentrum der Trennzonen des Fotodetektors 8 fällt, welchesdie optimale Position ist, wobei er durch Durchführen einer Verschiebungsansteuersteuerung desFotodetektors 8 erfasst werden kann. Daher kann die Steuereinheit,wenn von dem Fotodetektor 8 kein Signal übertragenwird, durch Durchführeneiner Verschiebungsansteuersteuerung des Fotodetektors 8 erkennen,dass die tatsächlicheoptische Achse bei dem Zentrum des Positionserfassungsfotodetektorsvorhanden ist.
    [0062] Wiesoweit beschrieben wurde, ist mit den optischen Übertragungsvorrichtungen, dieum einen vorbestimmten Abstand entfernt voneinander angeordnet sind,so dass sie einander zugewandt sind, und auf eine derartige Weisekonfiguriert sind, dass die Vorrichtung auf der Übertragungsseite ein elektrischesSignal in ein optisches Signal umwandelt und es an die Empfangsvorrichtung überträgt und dieVorrichtung auf der Empfangsseite das empfangene optische Signalin ein elektrisches Signal umwandelt, so dass eine Zwei-Weg-Informationsübertragungausgeführtwird, wobei die optische Übertragungsvorrichtungeine Einfallsrichtungserfassungseinrichtung zur Erfassung der Einfallsrichtungeines Leuchtflusses aufweist, welcher von einer Übertragungseinheit einer gegenüberliegendenPartnervorrichtung emittiert wurde, und einen von sich selbst emittierten Leuchtflussin Richtung der Einfallsrichtung des Leuchtflusses richtet, im Vergleichzu der Technologie, wie beispielsweise dem zuvor beschriebenen optischenBeugungselement oder dergleichen, eine kosteneffektive optische Übertragungsvorrichtungerzielt, und die in der Lage ist, eine stabile Kommunikation durchzuführen.
    [0063] Essei erwähnt,dass, auch wenn das Ausführungsbeispielvon 1 zeigt, dass diePositionserfassungsfotodetektoren die ersten und zweiten Fotodetektoren 8a und 8b sind,drei oder mehr Positionserfassungsfotodetektoren eingesetzt werden können.
    [0064] Auchwenn die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf das beschriebenwurde, was gegenwärtigals bevorzugte Ausführungsbeispielebetrachtet werden, ist es zu verstehen, dass die Erfindung nichtauf die offenbarten Ausführungsbeispiele beschränkt ist.Im Gegensatz dazu, beabsichtigt die Erfindung, verschiedenste Modifikationenund äquivalenteAnordnungen abzudecken, welche innerhalb des Geistes und des Geltungsbereichsder beiliegenden Ansprücheumfasst sind. Dem Geltungsbereich der folgenden Ansprüche istdie breiteste Interpretation zuzuweisen, so dass alle derartigenModifikationen und äquivalentenStrukturen und Funktionen umfasst sind.
    [0065] Eswird eine optische Übertragungsvorrichtungzum zur VerfügungStellen einer stabilen Kommunikation mit einer Partnervorrichtungdurch Reduktion von Fehlern bei einer Fehlausrichtung einer optischenAchse zur Verfügunggestellt. Die Fehler werden durch eine ungleichmäßige Verteilung der Lichtintensität bei einemempfangenen Lichtstrahl verursacht, welche aus atmosphärischenmikroskopischen Fluktuationen resultieren. Ein Ausführungsbeispielumfasst eine Übertragungs-und Empfangseinheit, welche zwei Fotodetektoren einsetzt, wobeieiner zu der optischen Achse der optischen Übertragungsvorrichtung ausgerichtetist, und der andere zu ihr fehlausgerichtet ist. Andere Ausführungsbeispiele setzeneine bewegliche Einrichtung zum Verschieben eines Fotodetektorsoder einer Linseneinheit relativ zu der optischen Achse der optischen Übertragungsvorrichtungein.
    权利要求:
    Claims (18)
    [1] Optische Übertragungsvorrichtungzum zur VerfügungStellen einer stabilen Kommunikation mit einer Partnervorrichtung,mit einer Übertragungseinheitzum Übertrageneines optischen Signals an die Partnervorrichtung, und einerEmpfangseinheit zum Empfangen eines optischen Signals von der Partnervorrichtung,wobei die Empfangseinrichtung zumindest einen ersten Fotodetektormit einer Vielzahl von durch Trennzonen unterteilten Empfangseinheitenaufweist, wobei die Empfangseinheit zudem umfasst eine Linseneinheitzum Fokussieren des empfangenen optischen Signals, und eineEinrichtung zur Erfassung des von der Linseneinheit fokussiertenoptischen Signals und zur Erfassung des optischen Signals bei einemZustand, bei dem das fokussierte optische Signal um einen ausgewiesenenBetrag von einer optischen Achse der optischen Übertragungsvorrichtung verschobenist, um Fehlausrichtinformationen über die optische Achse deroptischen Übertragungsvorrichtungzur Verfügungzu stellen.
    [2] Optische Übertragungsvorrichtungnach Anspruch 1, wobei der ausgewiesene Verschiebungsbetrag größer alsdie Breite der Trennzonen des ersten Fotodetektors ist.
    [3] Optische Übertragungsvorrichtungnach Anspruch 1, wobei die Erfassungseinrichtung eine Linsenverschiebungs-Steuereinheit zumVerschieben der Linse um den ausgewiesenen Verschiebungsbetrag aufweist.
    [4] Optische Übertragungsvorrichtungnach Anspruch 1, wobei die Erfassungseinrichtung eine Erfassungsverschiebungs-Steuereinheitzum Verschieben des ersten Fotodetektors um den ausgewiesenen Verschiebungsbetragaufweist.
    [5] Optische Übertragungsvorrichtungnach Anspruch 1, wobei die Erfassungseinrichtung einen zweiten Fotodetektoraufweist, welcher zu der optischen Achse der optischen Übertragungsvorrichtung ausgerichtetist.
    [6] Optische Übertragungsvorrichtungnach Anspruch 5, wobei der erste Fotodetektor um den ausgewiesenenBetrag von der optischen Achse der optischen Übertragungsvorrichtung verschobenist.
    [7] Optische Übertragungsvorrichtungnach Anspruch 6, zudem mit einem Strahlteiler zum Teilen des vonder Linseneinheit empfangenen optischen Signals, wobei jedes dergeteilten optischen Signale von dem ersten und zweiten Fotodetektorzu erfassen ist.
    [8] Optische Übertragungsvorrichtungnach Anspruch 7, wobei, wenn der zweite Fotodetektor nicht in derLage ist, ein geteiltes optisches Signal zu erfassen, der erste Fotodetektordann ein geteiltes optisches Signal erfasst, um die Fehlausrichtinformationenzur Verfügungzu stellen.
    [9] Optische Übertragungsvorrichtungzur Kommunikation mit einer Partnervorrichtung, mit einer Übertragungseinheitzum Umwandeln eines elektrischen Signals in ein optisches Signal, einerEmpfangseinheit zum Umwandeln des empfangenen optischen Signalsin ein elektrisches Signal, und einem ersten und einem zweitenFotodetektor, die jeweils eine Vielzahl von durch Trennzonen unterteilten Lichtempfangseinheitenaufweisen, zur Erfassung der Einfallsrichtung eines Leuchtflusses,welcher von einer Übertragungseinheiteiner gegenüberliegenden Partnervorrichtungemittiert wird, wobei die optischen Achsen eines optischenSystems des ersten und zweiten Fotodetektors voneinander verschobensind und der Verschiebungsbetrag davon größer als die Breite der Trennzonenist.
    [10] Optische Übertragungsvorrichtungnach Anspruch 9, wobei die Längeder optischen Pfade in der Richtung der optischen Achsen des optischenSystems des ersten und des zweiten Fotodetektors äquivalentist.
    [11] Optische Übertragungsvorrichtungnach Anspruch 9, wobei die von dem ersten und dem zweiten Fotodetektorerfassten Leuchtflüssevon einem Leuchtfluss-Unterteilungselementgetrennt sind.
    [12] Optische Übertragungsvorrichtungnach Anspruch 11, wobei das Lichtkonversionselement dem Leuchtfluss-Unterteilungselementvorgeschaltet zur Verfügunggestellt ist, und die optische Achse des Lichtkonversionselementszu der optischen Achse von entweder dem ersten oder dem zweitenFotodetektor ausgerichtet ist.
    [13] Optische Übertragungsvorrichtung,mit einer Übertragungseinheitzum Umwandeln eines elektrischen Signals in ein optisches Signal, einerEmpfangseinheit zum Umwandeln des empfangenen optischen Signalsin ein elektrisches Signal, einem optischen System mit einemPositionserfassungsfotodetektor, welcher eine Vielzahl von durch Trennzonenunterteilte Lichtempfangseinheiten aufweist, und welcher die Einfallsrichtungeines Leuchtflusses erfasst, der von einer Übertragungseinheit einer gegenüberliegendenPartnervorrichtung emittiert wird, und einer Lichtkonversionsvorrichtungzum Konvergieren eines Leuchtflusses auf einen Positionserfassungsfotodetektor,und einer beweglichen Einrichtung zum Verschieben der optischenAchse und des Positionserfassungsfotodetektors des optischen Systemsrelativ in einer Ebene, die senkrecht zu der optischen Achse desoptischen Systems ist.
    [14] Optische Übertragungsvorrichtungnach Anspruch 13, wobei der Verschiebungsbetrag der beweglichenEinrichtung größer alsdie Breite der Trennzone des Positionserfassungsfotodetektors ist.
    [15] Optische Übertragungsvorrichtungnach Anspruch 13, wobei die bewegliche Einrichtung in der Lage ist,den Positionserfassungsfotodetektor in einer Ebene zu verschieben,die senkrecht zu der optischen Achse des optischen Systems ist.
    [16] Optische Übertragungsvorrichtungnach Anspruch 13, wobei die bewegliche Einrichtung in der Lage ist,die Lichtkonversionsvorrichtung in einer Ebene zu verschieben, diesenkrecht zu der optischen Achse des optischen Systems ist.
    [17] Optische Übertragungsvorrichtungmit einer optischen Achse, wobei die optische Übertragungsvorrichtung zumzur VerfügungStellen einer stabilen Kommunikation mit einer Partnervorrichtungdient, mit einer Übertragungseinheitzum Übertragenvon optischen Signalen an die Partnervorrichtung, und einerEmpfangseinheit zum Empfangen von optischen Signalen von der Partnervorrichtung,wobei die Empfangseinheit zudem umfasst, einen ersten Fotodetektor,welcher zu der optischen Achse der optischen Übertragungsvorrichtung ausgerichtetist, und einen zweiten Fotodetektor, welcher zu der optischen Achseder optischen Übertragungsvorrichtungfehlausgerichtet ist, wobei, wenn der erste Fotodetektor nichtin der Lage ist, optische Signale zu empfangen, der zweite Fotodetektoroptische Signale empfängt,um eine kontinuierliche Kommunikation mit der Partnervorrichtung zurVerfügungzu stellen.
    [18] Optische Übertragungsvorrichtungnach Anspruch 17, zudem mit einem Strahlteiler zum Teilen von optischenSignalen zwischen dem ersten und dem zweiten Fotodetektor.
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    法律状态:
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