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    • 专利摘要:
    Eine optische Übertragungsvorrichtung für ein Vorsehen einer stabilen Kommunikation mit einer Partnervorrichtung durch ein Verringern von Fehlern bei der Fehlausrichtung der optischen Achse ist offenbart. Derartige Fehler werden durch eine ungleichmäßige Verteilung der Lichtintensität bei einem empfangenen Lichtstrahlbündel verursacht, die von atmosphärischen mikroskopischen Schwankungen herrührt. Ein Kreuzmusterfilter mit zumindest zwei Kreuzmustern wird an der Seite einer Partnerübertragungsvorrichtung in Bezug auf eine Einfallrichtungserfassungseinrichtung verwendet und so angeordnet, dass ein Kreuzmuster, das an dem die Position erfassenden Fotodetektor durch den Kreuzmusterfilter erzeugt wird, und Teilungslinien für ein Teilen des die Position erfassenden Fotodetektors nicht einander überdecken, sondern einander schneiden.
    公开号:DE102004014980A1
    申请号:DE200410014980
    申请日:2004-03-26
    公开日:2004-12-02
    发明作者:Ryuji Ohmuro；Takahiro Yoshimi
    申请人:Canon Inc；
    IPC主号:H01L31-16
    专利说明:
    [0001] Dievorliegende Erfindung bezieht sich auf Kommunikationsvorrichtungenund genauer gesagt auf optische Übertragungsvorrichtungenzum Vorsehen einer Zwei-Wege-Kommunikation.
    [0002] Dasungeprüftejapanische offengelegte Patent Nr. 5-133 716 offenbart eine herkömmlicheoptische Übertragungsvorrichtung,die so aufgebaut ist, dass sie eine Zwei-Wege-Kommunikation unterVerwendung von zwei Kommunikationsvorrichtungen ausführt, dieräumlichvoneinander getrennt sind. 3 zeigteine derartige optische Kommunikationsvorrichtung A, die Lichtbündel LAaustauscht und auch LichtbündelLB von einer anderen (nicht gezeigten) KommunikationsvorrichtungB empfängt.
    [0003] ImBetrieb wird ein Laserstrahlbündelvon einer Laserdiode 101 ausgegeben und breitet sich als linearpolarisiertes Licht durch eine Linsengruppe 102 aus. Danachwird es von einem Polarisationsstrahlbündelteiler 103 reflektiertund dann durch einen Spiegel 104a mit einem variablen Winkelzu der Vorrichtung B reflektiert.
    [0004] In ähnlicherWeise wird das empfangene Lichtstrahlbündel LB von der VorrichtungB durch den Spiegel 104a mit dem variablen Winkel durchden Strahlbündelteiler 103 zueinem Abzweigungselement 105 reflektiert. Ein wesentlicherAnteil des LichtstrahlbündelsLB wird durch das Abzweigungselement 105 zu einem Fotodetektor 106 durcheine Linsengruppe 107 übertragen.Der andere Anteil des Lichtstrahlbündels LB wird von dem Abzweigungselement 105 zueinem Fotodetektor 108, der ein Positionserfasser ist, über eineLinsengruppe 109 reflektiert.
    [0005] Umdie effizienteste Übertragungund den effizientesten Empfang von Licht zu erzielen, kann eine optischeAchse 112 an der Seite des Strahlbündelteilers, die der gemeinsamenoptischen Achse fürdie Übertragungund dem Empfang entspricht, nach hinten so geneigt sein, dass dieRichtungen des Übertragungslichtstrahlbündels LAund des empfangenen LichtstrahlbündelsLB rechte Winkel in Bezug zueinander ausbilden.
    [0006] Für eine Hochleistungskommunikationmuss ein kleines Element mit einem effektiven Lichtempfangsbereichvon weniger als 1 mm wie beispielsweise ein Avalanche-Fotodetektorals Fotodetektor 106 (Lichterfassungseinrichtung) verwendetwerden. Die Positionen des Fotodetektors 106 und der Positionserfassungsfotodetektor 108 sindso ausgerichtet, dass das Lichtstrahlbündel LB an dem effektiven Empfangsbereichdes Fotodetektors 106 einfällt. Der Spiegel 104a mitdem variablen Winkel ist so eingestellt, dass die optische Achsedes Lichtstrahlbündels LBbei der Mitte des Fotodetektors 108 ist.
    [0007] Für eine effizienteKommunikation ist die optische Achse des Lichtstrahlbündels LAmit der Mitte des Fotodetektors 108 ausgerichtet. Ein Punktoder Fleck SP, der an der Oberflächedes Fotodetektors 108 durch ein Lichtstrahlbündel LBerzeugt wird, sieht ein Fehlausrichtungsinformationssignal vor,das zu einer Spiegelantriebssteuereinheit 111 übertragen wird,um ein Korrektursignal zu erzeugen. Auf der Grundlage von diesemSignal wird der Winkel des Spiegels 104a mit dem variablenWinkel so eingestellt, dass die optischen Achsen der Lichtstrahlbündel LAund LB kontinuierlich ausgerichtet werden.
    [0008] DerFotodetektor 108 wendet im Allgemeinen einen Quadrantendetektoran, der in vier Elemente 121 geteilt ist, wie dies in 4 gezeigt ist. Das Verfahrenzum Erfassen einer Position unter Verwendung eines Fotodetektorsist beispielsweise in dem offengelegten japanischen Patent 2001-94 513beschrieben.
    [0009] Einderartiger Fotodetektor 108 ist so eingerichtet, dass dieLichtempfangsfläche(Platte) des Quadrantendetektors im Allgemeinen an einer Positionangeordnet ist, die zu einem konvergierenden Punkt der Linsengruppe 109 defokussiertist.
    [0010] Jedochwird die optische Übertragungsvorrichtung,die Lichtstrahlbündeldurch die Umgebungsluft bei dem vorstehend beschriebenen Stand derTechnik überträgt und empfängt, durchein Phänomenbeeinflusst, bei dem das übertrageneLichtstrahlbündelaufgrund von mikroskopischen Schwankungen in der Luft schwankt.
    [0011] 5 zeigt eine erläuterndeDarstellung von modellierten mikroskopischen Schwankungen, bei denendie Verteilung der Stärkedes übertragenen Lichtsin der Umgebung bzw. Atmosphäreschwankt. Mit dem Symbol W ist die Breite des Lichtstrahlbündels Avon der Vorrichtung B bezeichnet. Da die Umgebungsluft inhomogenist, ändertsich der Brechungsindex räumlichund temporär.Wenn eine Luftlage, die teilweise einen hohen Brechungsindex hat, ineiner optischen Bahn von dem Übertragungslicht LAvorhanden ist, arbeitet der Abschnitt mit dem hohen Brechungsindexals eine konvexe Linse, und erzeugt dadurch einen Lichtkonzentrationseffekt,und ein Punkt W1, der eine hohe Intensität hat, und ein Punkt W2, dereine geringe Intensitäthat, werden in der Breite W des Übertragungslichtstrahlbündels LA ander Position der Empfangsvorrichtung A erzeugt.
    [0012] Außerdem scheint,da die Verteilung der Intensitätvorübergehendvariiert, der Punkt W2 innerhalb der Breite W zu schwanken, wasein als mikroskopisches Schwanken bekanntes Phänomen ist. Ein Nachteil desStands der Technik ist, dass, da die Lichtaufnahmefläche desFotodetektors 108 bei einer Position sitzt, die von demKonvergierungspunkt währendder mikroskopischen Schwankungen der Umgebungsluft defokussiertist, die Verteilung der Lichtintensität bei dem Punkt oder FleckSP ungleichmäßig wird.
    [0013] In 5 wird die Verteilung derLichtintensitätbei dem Strahlbündeleinfallder Vorrichtung (die Einfallpupille) projiziert, wie dies dargestelltist. Folglich ist der Punkt SP mit einem angemessenen Bereich ander Lichtaufnahmeflächederart, wie dies in 6 gezeigtist.
    [0014] Wiedies in 7 gezeigt ist,werden der Punkt SP mit einem Durchmesser T, schraffierte AbschnitteP1 mit hoher Intensitätund Abschnitte P2 mit geringer Intensität erzeugt, und die Mitte derLichtintensitätPC, die sich von der Mitte des Lichtflusses BC unterscheidet, wirdals die optische Achse bestimmt. Daher ergibt sich eine Fehlausrichtungder Richtung der optischen Achse des Übertragungslichtstrahlbündels LAum einen Winkel, der einem Betrag der Fehlausrichtung S entspricht,und folglich weicht der Übertragungslichtstrahlbündel LAvon der Vorrichtung B ab, was Unterbrechungen bei dem Kommunikationssystemverursachen kann.
    [0015] Umdie vorstehend erwähntenProbleme zu lösen,ist der Fotodetektor 108 vorzugsweise an einer Positionbenachbart zu dem Konvergierungspunkt der Linsengruppe 109 angeordnet,und die Größe des PunktsSP ist so eingerichtet, dass sie geringer als die minimale Auflösung derVorrichtung ist. Jedoch kann das Lichtstrahlbündel den Trennbereich 122 zwischenjedem der geteilten Elemente schneiden, und wenn der Punkt SP über dasLichtstrahlbündel überkreuzt,wobei der Trennbereich 122 überschritten wird, wird dasAusgabesignal von dem Fotodetektor 108 plötzlich geringund wird im schlimmsten Fall angehalten.
    [0016] Ineinem derartigen Fall erfasst, obwohl die optische Achse tatsächlich andem Fotodetektor 108 vorhanden ist und die Kommunikationnormal und richtig ausgeführtwird, das System fälschlich,dass die optische Achse fehlausgerichtet ist, und bewegt den Spiegel 104a so,dass die optische Achse ausgerichtet wird. Dadurch wird die an demFotodetektor 108 vorhandene optische Achse aus dem korrekten Bereichheraus verschoben, und die Kommunikation wird beendet.
    [0017] Dievorliegende Erfindung löstzumindest eines der vorstehend erwähnten Probleme und schafft einekostengünstigeoptische Übertragungsvorrichtung,die eine stabile Kommunikation zwischen zwei optischen Kommunikationsvorrichtungenermöglicht. Einederartige stabile Kommunikation wird trotz des Vorhandenseins vonmikroskopischen Schwankungen in der Umgebungsluft erzielt, die eineFehlausrichtung der optischen Achse verursachen, die sich aus einerungleichmäßigen Verteilungder Lichtintensitätbei dem empfangenen Lichtstrahlbündelergibt. Indem die vorliegende Erfindung angewendet wird, werdenderartige Fehlausrichtungsfehler in Bezug auf die optische Achsevermindert oder beseitigt.
    [0018] Demgemäß hat eineoptische Übertragungsvorrichtunggemäß der vorliegendenErfindung eine Übertragungseinheitfür einUmwandeln eines elektrischen Signals in ein optisches Signal undeine Lichtempfangseinheit fürein Umwandeln des empfangenen optischen Signals in ein elektrischesSignal. Ein die Position erfassender Fotodetektor mit einer Vielzahlan Lichtaufnahmeeinheiten, die durch Teilungslinien geteilt sind,für einErfassen der Richtung des Einfallens eines Lichtflusses, der voneiner Übertragungseinheiteiner gegenüberstehendenPartnervorrichtung ausgegeben wird, ist vorgesehen, und die Formeines Punkts von einem die Position erfassenden Lichtstrahlbündel, derdurch den die Position erfassenden Fotodetektor empfangen wird,wird linear an dem die Position erfassenden Fotodetektor länglich undhat ein Muster, das die folgenden Beziehungen erfüllt: L1/L2 > 3und L1 > 21/2Dwobei L1 die Länge der Hauptachse wiedergibt,L2 die Längeder Nebenachse wiedergibt und D die Breite der Teilungslinien wiedergibt.Des Weiteren schneiden die Trennlinien die Punktform bei einem Winkel.
    [0019] Gemäß der vorstehenddargelegten Beschreibung stehen die optischen Übertragungsvorrichtungen einanderbei einem vorbestimmten Abstand gegenüber und sind in einer derartigenWeise aufgebaut, dass die Vorrichtung an der Übertragungsseite ein elektrischesSignal in ein optisches Signal umwandelt und dieses zu der Empfangsvorrichtung überträgt, unddie Vorrichtung an der Empfangsseite wandelt das empfangene optischeSignal in ein elektrisches Signal so um, dass eine Zwei-Wege-Informationsübertragungbewirkt wird, wobei die optische Übertragungsvorrichtung eineEinfallrichtungserfassungseinrichtung zum Erfassen der Richtung desEinfalls eines Lichtflusses hat, der von der gegenüberstehendenPartnerübertragungseinheitausgegeben worden ist, und sie einen Lichtfluss, der durch sie selbstausgegeben wird, in der Richtung des Einfalls des Lichtflusses richtet,wobei eine kostengünstigeoptische Übertragungsvorrichtungerzielt wird, die zu einem Ausführeneiner stabilen Kommunikation in der Lage ist, indem ein Kreuzmusterfilter (crosspattern filter) mit zwei oder mehr Kreuzmustern an der Seite derPartnerübertragungseinheitin Bezug auf die Einfallrichtungserfassungseinrichtung angewendetwird und der Kreuzmusterfilter an der Position angeordnet wird,an der ein Kreuzmuster, das an dem Positionserfassungsfotodetektordurch den Kreuzmusterfilter erzeugt wird, und Teilungslinien für ein Teilendes die Position erfassenden Fotodetektors die Erfassung der optischenAchse durch den Trennbereich zwischen jedem der geteilten Fotodetektorennicht verliert, obwohl der Fotodetektor für ein Erfassen der optischenAchse an einer Position benachbart zu dem Konvergierungspunkt derLinse fürein Konvergieren des von dem Bestimmungsort empfangenen Lichts angeordnetist.
    [0020] WeitereAufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehenaus der nachstehend dargelegten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele(unter Bezugnahme auf die beigefügtenZeichnungen) hervor.
    [0021] 1 zeigt eine Blockdarstellungeiner optischen Übertragungsvorrichtunggemäß einemAusführungsbeispiel.
    [0022] 2 zeigt eine Darstellungeines Lichtempfangszustands an einem die Position erfassenden Fotodetektorgemäß diesemAusführungsbeispiel.
    [0023] 3 zeigt eine Blockdarstellungeiner optischen Übertragungsvorrichtungbei dem Stand der Technik.
    [0024] 4 zeigt eine Vorderansichteines die Position erfassenden Fotodetektors.
    [0025] 5 zeigt eine erläuterndeDarstellung von modellierten mikroskopischen Schwankungen bei derUmgebungsluft.
    [0026] 6 zeigt eine Darstellungeines Empfangs von Licht bei dem die Position erfassenden Fotodetektorbei einer optischen Übertragungsvorrichtung desStands der Technik.
    [0027] 7 zeigt eine Darstellungeines Strahlbündelflecksan dem die Position erfassenden Fotodetektor bei der optischen Übertragungsvorrichtung desStands der Technik.
    [0028] 8 zeigt eine Musterdarstellungeines Brechungsmusters, das aufgrund eines Nadellochs auftritt.
    [0029] 9 zeigt eine Musterdarstellungeines Brechungsmusters gemäß des Babinet-Prinzips.
    [0030] 10 zeigt eine Darstellungvon Streifenmustern, die unter Ausnutzung des Babinet-Prinzips ausgebildetsind.
    [0031] 11 zeigt eine Lichtkonvergenz.
    [0032] Nachstehendist das erste Ausführungsbeispielder vorliegenden Erfindung beschrieben.
    [0033] 1 zeigt eine schematischeDarstellung einer optischen Übertragungsvorrichtung(Vorrichtung M) fürein Vorsehen einer stabilen Kommunikation mit einer (nicht gezeigten)Vorrichtung N gemäß einemersten Ausführungsbeispielder vorliegenden Erfindung. Ein Laserstrahlbündel, das von einer Laserdiode 1 ausgegebenwird, breitet sich als linear polarisiertes Licht aus und wird durcheine Linsengruppe 2 (mit positiver Leistung) übertragen.Das Strahlbündelwird von einer Grenzflächeeines Polarisierstrahlbündelteilers 3 reflektiertund wird durch einen Spiegel 4a mit einem variablen Winkelvon einer die optische Achse einstellenden Einheit 4 reflektiert.Dann wird es als ÜbertragungslichtLA von der Vorrichtung M zu der Vorrichtung N projiziert.
    [0034] Einempfangenes LichtstrahlbündelLB wird von der Vorrichtung N übertragenund wird durch den Spiegel 4a mit dem variablen Winkelreflektiert und durch den Strahlteiler 3 zu einem Empfangslichtverzweigungselement 5 übertragen.Ein wesentlicher Abschnitt des empfangenen Lichtstrahlbündels LB wirddurch das Strahlbündelverzweigungselement 5 übertragenund wird zu einem Fotodetektor 6 durch eine Linsengruppe 7 konvergiert.Der Fotodetektor 6 wirkt als ein Realsignalfotodetektor.Der andere Anteil des Lichtstrahlbündels LBb, der von dem Lichtstrahlbündelabzweigungselement 5 reflektiertwird, wird durch eine Linsengruppe 9 als ein Lichtfluss durchein Kreuzmusterfilter 13 konvergiert, um durch einen Fotodetektor 6 aufgenommenzu werden.
    [0035] DerKreuzmusterfilter 13 ist eine gattungsgemäße Gestaltungfür einoptisches Element, das radiale Streifen von dem Lichtpunkt des Bildserzeugt, und wird außerdemals Kreuzfilter oder Starfilter bezeichnet. Im Betrieb ist gemäß der Darstellungvon 8 ein Nadelloch(Lochblende) P an einer Abschirmung 5 zwischen der Linseund einem Fokussierpunkt vorhanden. Ein optisches Bild, das sichvon der Mitte des durch das Nadelloch P, das der Spitzenpunkt ist,tretenden Lichtflusses verteilt, wird an dem Fokussierpunkt betrachtet.Das optische Bild breitet sich aus, da der Lichtfluss nicht an einemPunkt konvergiert, sondern sich aufgrund der Beugung verteilt, wennder Lichtfluss durch das Nadelloch P tritt.
    [0036] Jedochwird gemäß dem Prinzipvon Babinet, wie dies in 9 gezeigtist, wenn die Abschirmung S die gleiche Größe wie das Nadelloch P hat unddie Abschirmung an einem transparenten Substrat B ausgebildet istund ein umgekehrtes Muster, das durch ein Umkehren der positivenund negativen (durchlässigenund undurchlässigen)Abschnitte ausgebildet ist, angeordnet ist, ein optisches Bild,das gegenüberjenem durch das Nadelloch ausgebildete Bild identisch ist aber vondem Nadelloch P im Hinblick auf positiv und negativ entgegengesetztist, aufgrund eines Schattens erzeugt. Der Unterschied ist, dassein helles Punktbild durch das Licht erzeugt wird, das durch denanderen Abschnitt als durch die Abschirmung S tritt. D. h., wenndie Abschirmung S in dem Lichtfluss, der zu einem Punkt konvergiert, angeordnetist, ergibt sich ein Verschwimmen des Lichts. Da dies ein Beugungsphänomen ist,wird bei umso kleinerer Abschirmung S das Verschwimmungsausbreitenumso größer, jedochwird die Intensitätdes verschwommenen Lichts verringert. Im Gegensatz dazu wird, jegrößer dieAbschirmung S ist, die Breite der Verschwimmung umso kleiner, jedoch nimmtdie Intensitätdes verschwommenen Lichts zu. Wenn jedoch die Abschirmung S außerordentlich groß ist, wirdsie als ein Schatten betrachtet.
    [0037] 10 zeigt die Ausdehnungder Abschirmung S in der senkrecht zu der Ebene der Zeichnung stehendenRichtung. In diesem Fall wird das verschwommene Licht linear. DerKreuzmusterfilter ist so aufgebaut, dass ein lineares Verschwimmendes Lichts (das als Streifung bezeichnet ist) erzeugt wird, indemein lineares Abschirmen angewendet wird. Wenn beispielsweise eineAbschirmung mit Linien, die sich in zwei Richtungen erstrecken,die um 90 Grad versetzt sind, vorgesehen wird, werden Streifen erzeugt,die sich bei einem Winkel von 90 Grad schneiden.
    [0038] VerschiedeneVerfahren zum Anordnen der Abschirmung sind offensichtlich. Beispielsweiseist ein Beispiel ein Verfahren zum Anordnen einer als schmale Liniengeformten Abschirmung bei einem gitterartigen Muster an einer kreisartigen Öffnung. Einanderes Beispiel ist ein Verfahren zum Ausbilden eines gitterartigenMusters an einem transparenten Substrat durch Ätzen. Ein wiederum anderesBeispiel ist ein Verfahren zum Ausbilden eines gitterartigen Mustersdurch Chrom. In dem Fall, bei dem ein gitterartiges Muster an demtransparenten Substrat ausgebildet wird, kann die Oberfläche, ander das Muster ausgebildet wird, entweder eine ebene Oberfläche odereine gekrümmteOberflächesein. Die gleichen Effekte wie in dem Fall, bei dem die Abschirmungvorgesehen wird, könnenerzielt werden, indem eine Nut an dem transparenten Substrat durchein Nachbilden unter Verwendung einer Kopie (Replikation) ausgebildetwird, oder indem daran eine Diffusionsoberfläche teilweise vorgesehen wird.
    [0039] DerUnterschied bei der Intensitätdes Lichtstrahlbündels,der durch den Kreuzmusterfilter tritt und durch die Sensoren erfasstwird, die an dem die Position erfassenden Fotodetektor 8 vorhandensind, wird zu der Spiegelantriebssteuereinheit 11 über die Signalverarbeitungseinheit 10 alseine Fehlausrichtungsinformation übertragen. Die Spiegelantriebssteuereinheit 11 überträgt ein Optikachseneinstellsignalzu der Optikachseneinstelleinheit 4 auf der Grundlage derempfangenen Fehlausrichtungsinformationen. Die Optikachseneinstelleinheit 4 ändert denWinkel des Spiegels 4a mit dem variablen Winkel auf derGrundlage des Optikachseneinstellsignals, um die optische Achseeinzustellen. Ein Kreuzmuster 21, das durch den Kreuzmusterfilter 13 ausgebildet wird,wird an dem die Position erfassenden Fotodetektor 8 soangeordnet, dass die Teillinien 122 nicht überdecktsind, die den in 2 gezeigtenSensor teilen.
    [0040] Dadas die Position erfassende Lichtstrahlbündel, das durch den die Positionerfassenden Fotodetektor 8 empfangen wird, zu einem Kreuzmuster mitzumindest zwei Streifen umgewandelt wird und so angeordnet ist,dass es mit den den Sensor teilenden Teillinien 122 nicht überdecktist, sondern sich mit ihnen schneidet, tritt der Lichtfluss nichtvollständigan den Teillinien (blinde Zone) 122 ein und folglich kanndas die Position erfassende Lichtstrahlbündel nicht aus der Sicht ohneDefokussieren an dem Konvergierungspunkt gelangen, selbst wenn derdie Position erfassende Fotodetektor 8 an einer Positionbenachbart zu dem Konvergierungspunkt der Linsengruppe 9 angeordnetist. Da außerdemder größte Teildes Lichtflusses, der in den Strahlbündeleingang M der Vorrichtungeintritt, der der Eingangspupille entspricht, zu dem Kreuzmuster 21 mitden hohen Lichtsammeleigenschaften und einer Intensitätsverteilungvon mehr als 1/e3 bei einer Spitze der Lichtmengewird, die an dem die Position erfassenden Fotodetektor 8 durchden Kreuzmusterfilter 14 erzeugt wird, und folglich wirdsie kaum durch die mikroskopischen Schwankungen der Umgebungsluftwenn überhauptbeeinflusst.
    [0041] Einebeispielartige Fleckform oder Punktform ist jene, die die folgendenBezugsausdrückeerfüllt: L1/L2 > 3 (1) L1 > 21/2D (2)wobei L1die Längeder Hauptachse des Punkts (Flecks) wiedergibt, L2 die Länge derNebenachse des Punkts wiedergibt und D die Breite der Teilungsliniedes die Position erfassenden Fotodetektors wiedergibt.
    [0042] DieBedingung (1) zeigt, dass die Punktform linear ist, wie dies durchdas Bezugszeichen 21 in 2 dargestelltist. Wenn der Wert kleiner als der untere Grenzwert der Bedingung(1) ist, ist das Kreuzmuster mikroskopischen Schwankungen unterworfen.Daher werden, indem der Wert größer alsder untere Grenzwert eingestellt wird und die Punktform so nahewie möglichzu einer Linie gestaltet wird, die Effekte der mikroskopischen Schwankungenverringert.
    [0043] DieBedingung (2) definiert die Längsrichtungder Hauptachse der linearen Punktform, die die minimale Länge derPunktform ist, die erforderlich ist, damit der die Position erfassendeFotodetektor Licht empfängt.Vorzugsweise ist der Wert von L1 zumindest zwei Mal so groß wie derWert von D unter Berücksichtigungder Genauigkeit der Teile, die die optische Übertragungsvorrichtung bilden,und der Empfindlichkeit des die Position erfassenden Fotodetektors.
    [0044] Vorzugsweisewird außerdemermöglicht, dassder die Position erfassende Fotodetektor Licht so empfängt, dassder Winkel θ,der zwischen der Teilungslinie und der Punktlänge (Flecklänge) L1 gebildet wird, denfolgenden Ausdruck erfüllt,wobei α einenWinkel wiedergibt, der zwischen den Teilungslinien gebildet ist: sin–1(D/L1 < |θ| < α – sin–1(D/L1) (3)
    [0045] Wennder Wert von dem oberen und unteren Grenzwert bei der Bedingung(3) abweicht, obwohl der Wert die Bedingungen (1) und (2) erfüllt, gelangt dasgesamte Lichtstrahlbündelin die Teilungslinie (Blindzone) und folglich geht der Positionserfassungslichtstrahlbündel vonder Sicht verloren. Vorzugsweise ist der Winkel θ, der zwischen der Teilungslinieund der PunktlängeL1 ausgebildet wird, in der Größenordnungder Hälftedes Winkels α,der zwischen den Teilungslinien ausgebildet ist, wenn die Genauigkeitder Teile, die die optische Übertragungsvorrichtungbilden, und die Empfindlichkeit des die Position erfassenden Fotodetektorsberücksichtigt wird.
    [0046] Dadie beispielartige Größe des Lichtaufnahmebereichsvon dem die Position erfassenden Fotodetektor ungefähr 1 mmim Durchmesser beträgtund die Breite D der Teilungslinie 122 ungefähr 0,02mm beträgt,wobei angenommen wird, dass die Länge L1 des linearen Punkts0,07 mm beträgt,die Breite L2 des linearen Punkts 0,02 mm beträgt und der zwischen der Teilungslinieund der LängeL1 des linearen Punkts ausgebildete Winkel θ 45 Grad beträgt, wobeider zwischen den Teilungslinien ausgebildete Winkel α 90 Gradbeträgt, L1/L2= 3,5 L1 = 0,07 = 3,5D
    [0047] Deruntere Grenzwert = 1,64 Grad und der obere Grenzwert = 88,36 Gradgemäß der Bedingung(3) und folglich sind die Bedingungen (1) bis (3) erfüllt.
    [0048] Daherkann eine stabile Kommunikation erzielt werden, die durch die atmosphärischenmikroskopischen Schwankungen nicht beeinflusst wird. Der gesamteLichtfluss wird davor bewahrt, dass er in die Teilungslinien 122 (blindeZone) hineingelangt. Das an dem die Position erfassenden Fotodetektor 8 konvergierendeLicht kann derart sein, wie dies beispielsweise in 11 gezeigt ist, und muss nicht ein exaktlineares Kreuzmuster sein, solange der gesamte Lichtfluss nichtin die Teilungslinien 122 hineingelangt.
    [0049] Während dievorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die gegenwärtig alsbevorzugt erachteten Ausführungsbeispielebeschrieben ist, sollte verständlichsein, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispielebeschränktist. Im Gegensatz dazu soll die vorliegende Erfindung verschiedeneAbwandlungen und gleichwertige Einrichtungen abdecken, die im Umfangder beigefügtenAnsprücheumfasst sind.
    [0050] DerUmfang der beigefügtenAnsprüchesoll mit der breitesten Interpretation in Einklang stehen, so dasssämtlicheAbwandlungen und äquivalente Aufbauartenund Funktionen umfasst sind.
    [0051] Dieoptische Übertragungsvorrichtungfür ein Vorseheneiner stabilen Kommunikation mit einer Partnervorrichtung durchein Verringern von Fehlern bei der Fehlausrichtung der optischenAchse ist offenbart. Derartige Fehler werden durch eine ungleichmäßige Verteilungder Lichtintensitätbei einem empfangenen Lichtstrahlbündel verursacht, die von atmosphärischenmikroskopischen Schwankungen herrührt. Ein Kreuzmusterfiltermit zumindest zwei Kreuzmustern wird an der Seite einer Partnerübertragungsvorrichtungin Bezug auf eine Einfallrichtungserfassungseinrichtung verwendetund so angeordnet, dass ein Kreuzmuster, das an dem die Position erfassendenFotodetektor durch den Kreuzmusterfilter erzeugt wird, und Teilungslinienfür einTeilen des die Position erfassenden Fotodetektors nicht einander überdecken,sondern einander schneiden.
    权利要求:
    Claims (7)
    [1] Optische Übertragungsvorrichtungfür eine Kommunikationmit einer Partnervorrichtung mit: einer Übertragungseinheit für ein Umwandelneines elektrischen Signals in ein optisches Signal; und einerLichtempfangseinheit fürein Umwandeln eines empfangenen optischen Signals in ein elektrisches Signal,wobei die Lichtempfangseinheit des Weiteren folgendes aufweist: eineneine Position erfassenden Fotodetektor mit einer Vielzahl an Lichtempfangseinheiten,die durch Teilungslinien zum Erfassen der Einfallrichtung eines Lichtflussesgeteilt sind, der von der Partnervorrichtung ausgegeben wird, und wobeidie Form eines Flecks von dem Lichtstrahlbündel linear länglich entlangzumindest einer Achse an dem die Position erfassenden Fotodetektorist.
    [2] Optische Übertragungsvorrichtunggemäß Anspruch1, wobei die Fleckform die folgende Beziehung erfüllt: L1/L2 > 3und L1 > 21/2Dwobei L1 die Länge der Hauptachse der linearlänglichenFleckform zeigt, L2 die Längeder Nebenachse der linear länglichenPunktform zeigt und D die Breite der Teilungslinien zeigt.
    [3] Optische Übertragungsvorrichtunggemäß Anspruch2, wobei die Teilungslinien sich mit der Fleckform unter einem Winkelschneiden.
    [4] Optische Übertragungsvorrichtunggemäß Anspruch2, wobei die Fleckform ein Kreuzmuster ist, bei dem zumindest zweider Muster einander überdecken.
    [5] Optische Übertragungsvorrichtunggemäß Anspruch2, wobei der die Position erfassende Fotodetektor zumindest zweiTeilungslinien aufweist, um den Lichtempfangsbereich gleichmäßig zu teilen, und wobeidie folgende Beziehung erfülltist: sin–1(D/L1) < |θ| < α – sin–1(D/L1)wobeiD die Breite der Teilungslinie zeigt, L1 die Länge der Hauptachse der Fleckformzeigt, α denzwischen den Teilungslinien ausgebildeten Winkel zeigt und θ den zwischenden Teilungslinien und der Hauptachse der Fleckform ausgebildetenWinkel zeigt.
    [6] Optische Übertragungsvorrichtungfür eine Kommunikationmit einer Partnervorrichtung mit: einer Übertragungseinheit für ein Umwandelneines elektrischen Signals in ein optisches Signal; und einerLichtempfangseinheit fürein Umwandeln eines empfangenen optischen Signals in ein elektrisches Signal,wobei die Lichtempfangseinheit des Weiteren folgendes aufweist: eineneine Position erfassenden Fotodetektor mit einer Vielzahl an Lichtempfangseinheiten,die durch Teilungslinien geteilt sind, um die Einfallrichtung einesLichtstrahlbündelszu erfassen, der von der Partnervorrichtung ausgegeben wird, und einenKreuzfilter zum Erzeugen von einem oder mehreren Streifen für ein Erfassendurch den die Position erfassenden Fotodetektor, wobei die Streifensich mit den Teilungslinien schneiden, um eine optische Achse korrektzu erfassen, um eine stabile Kommunikation mit der Partnervorrichtungvorzusehen.
    [7] Vorrichtung gemäß Anspruch6, wobei die Streifen zumindest zwei Lichtstrahlbündelmusterumfassen, die einander überdecken.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    US20040190908A1|2004-09-30|
    JP2004312697A|2004-11-04|
    JP3870196B2|2007-01-17|
    DE102004014980B4|2010-05-12|
    US7366420B2|2008-04-29|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2004-12-02| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2010-11-04| 8364| No opposition during term of opposition|
    2014-10-01| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|
    2014-11-17| R079| Amendment of ipc main class|Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: H04B0010100000 Ipc: H04B0010110000 |
    2014-12-24| R079| Amendment of ipc main class|Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: H04B0010100000 Ipc: H04B0010110000 Effective date: 20141117 |
    2014-12-24| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|Effective date: 20141001 |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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