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    • 专利摘要:
    Ein optisches Kommunikationssystem ist offenbart, das einen kompakten Aufbau hat und dazu in der Lage ist, ein Queransprechen zu verhindern. Das optische Kommunikationssystem hat eine Lichtquelle, ein Lichtempfangselement und ein Strahlbündelteilelement. Das Strahlbündelteilelement führt entweder eine Übertragung oder eine Reflexion zu einer Einfallöffnung/Ausgabeöffnung aus und führt entweder eine Reflexion oder eine Übertragung zu dem Lichtempfangselement eines zweiten Lichtstrahlbündels von der Einfallöffnung/Ausgabeöffnung aus. Die Lichtquelle und das Lichtempfangselement sind an der gleichen Seite in Bezug auf das Strahlbündelteilelement angeordnet.
    公开号:DE102004017493A1
    申请号:DE200410017493
    申请日:2004-04-08
    公开日:2004-11-25
    发明作者:Ryuji Ohmuro
    申请人:Canon Inc；
    IPC主号:G02B27-10
    专利说明:
    [0001] Dievorliegende Erfindung bezieht sich auf optische Kommunikationssysteme,die fürein Kommunikationsgerätverwendet werden, wie beispielsweise ein Freiraumoptikkommunikationsgerät (Richtfunk),das Licht von einer Lichtquelle zu einem anderen Gerät projiziertund das Licht von dem empfangenden Gerät zu einem Lichtempfangselementführt.
    [0002] 5 zeigt den Aufbau einesoptischen Kommunikationssystems von einem Freiraumoptikkommunikationsgerät, das indem Japanischen Patent Nr. 3 339 014 offenbart ist.
    [0003] In 5 ist mit dem Bezugszeichen 1 eine Lichtquellebezeichnet, sind mit den Bezugszeichen 2 und 6 Lichtempfangende Elemente bezeichnet und ist mit dem Bezugszeichen 110 einerstes Prisma bezeichnet. Das Prisma 110 hat eine Strahlbündelteilfläche 111,die von einer Lichtquelle 1 ausgegebenes Licht zu einemanderen (in den Zeichnungen nicht gezeigten) Gerät reflektiert und Licht vondem anderen Gerätzu den Licht empfangenden Elementen 2 und 6 überträgt.
    [0004] Mitdem Bezugszeichen 120 ist ein zweites Prisma bezeichnet,das Licht von dem anderen Gerät,das durch die Strahlbündelteilfläche 111 übertragenworden ist, zu dem Licht aufnehmenden Element 2 oder zudem Licht aufnehmenden Element 6 führt.
    [0005] Nachstehendist die Funktion des gesamten Freiraumoptikkommunikationsgerätes in Übereinstimmungmit der Richtung, in der das Licht läuft, erläutert.
    [0006] Zunächst wirddas von der Lichtquelle 1 gesendete Licht durch eine Kollimatorlinse 103 ungefähr kollimiertund fälltan dem ersten Prisma 110 ein. Dann wird das gesendete Lichtdurch die Strahlbündelteilfläche 111 zueinem Strahlbündelexpander 140 reflektiertund tritt von dem Prisma 110 durch eine Einfallöffnung/Ausgabeöffnung 112 aus.Der Strahlbündelexpander 140 verbreitertdie Breite des gesendeten Lichtes und projiziert dieses zu dem (inden Zeichnungen nicht gezeigten) anderen Gerät.
    [0007] Andererseitswird das von dem anderen Gerätempfangene Licht durch den Strahlbündelexpander 140 übertragen,fällt esan dem ersten Prisma 110 durch die Einfallöffnung/Ausgabeöffnung 112 ein undfällt esan dem zweiten Prisma 120 ein, nachdem es durch die Strahlbündelteilfläche 111 übertragen wordenist. Ein Teil des empfangenen Lichtes, das an dem zweiten Prisma 120 einfällt, wirddurch die Halbspiegelfläche 122 inder Richtung des Licht empfangenden Elementes 2 reflektiert,wird durch eine Linse 102 verdichtet und erreicht das Lichtaufnahmeelement 2.Das empfangene Licht, das durch die Halbspiegelfläche 122 übertragenworden ist, tritt nach dem Passieren durch ein drittes Prisma 130 aus,wird durch eine Linse 103 verdichtet und erreicht das Lichtempfangselement 6.
    [0008] DieLichtquelle 1 und das Lichtempfangselement 2 sindan entgegengesetzten Seiten in Bezug auf die Prismen 110, 120 und 130 angeordnet,die sich zwischen ihnen befinden. Daher ist das zweite Prisma 120 miteinem Parallelabschnitt 121 versehen, der parallel zu eineroptischen Achse 105 ist.
    [0009] DerGrund fürdas Vorsehen dieses Parallelabschnittes 121 liegt darin,dass verhindert wird, dass das von der Lichtquelle 1 ausgegebenesLicht an dem Lichtempfangselement 2 einfällt. Das heißt, durchein Vorsehen des Parallelabschnittes 121 mit einer bestimmtenLänge Zwird sichergestellt, dass das von der Lichtquelle 1 ausgegebeneLicht nicht an dem Lichtempfangselement 2 einfällt, wiedies durch die dicke gestrichelte Linie 150 in 5 gezeigt ist. Somit istes möglich,ein Queransprechen zu vermeiden, das durch das von der Lichtquelle 1 gesendete Empfangslichtmit dem Lichtempfangselement 2 verursacht werden würde. Daes jedoch bei dem in 5 gezeigtenAufbau erforderlich ist, das zweite Prisma 120 mit demParallelabschnitt 121 zu versehen, wird das zweite Prisma 120 groß.
    [0010] Somitist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein optisches Kommunikationssystemmit einem kompakten Aufbau zu schaffen, das dazu in der Lage ist,ein Queransprechen zu vermeiden, und auch ein Freiraumoptikkommunikationsgerät zu schaffen,das dieses aufweist.
    [0011] Einoptisches Kommunikationssystem gemäß einem Aspekt der vorliegendenErfindung hat eine Lichtquelle, ein Lichtempfangselement und ein Strahlbündelteilelement.Das Strahlbündelteilelementführt entwedereine Übertragungoder eine Reflexion zu einer Einfallöffnung/Ausgabeöffnung eines erstenLichtstrahlbündelsvon der Lichtquelle aus und führtentweder eine Übertragungoder eine Reflexion zu dem Lichtempfangselement von einem zweiten Lichtstrahlbündel vonder Einfallöffnung/Ausgabeöffnung aus.Die Lichtquelle und das Lichtempfangselement sind an der gleichenSeite in Bezug auf das Strahlbündelteilelementangeordnet.
    [0012] Dieseund weitere Aufgaben und Merkmale des optischen Kommunikationssystemsund des Freiraumoptikkommunikationsgerätes der vorliegenden Erfindunggehen aus der nachstehend dargelegten detaillierten Beschreibungder bevorzugten Ausführungsbeispiele derErfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlich hervor.
    [0013] 1 zeigt eine Querschnittsansichteines optischen Kommunikationssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel1 der vorliegenden Erfindung.
    [0014] 2 zeigt eine Querschnittsansichtvon einem optischen Kommunikationssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel2 der vorliegenden Erfindung.
    [0015] 3 zeigt eine Querschnittsansichtder Kupplung zwischen einer Lichtquelle und einem optischen Faser.
    [0016] 4 zeigt eine Querschnittsansichtvon einem optischen Kommunikationssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel2 der vorliegenden Erfindung.
    [0017] 5 zeigt eine Querschnittsansichtvon einem herkömmlichenoptischen Kommunikationssystem.
    [0018] Nachstehendsind die bevorzugten Ausführungsbeispieleder vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungenbeschrieben.
    [0019] Zunächst istein Ausführungsbeispiel1 beschrieben.
    [0020] 1 zeigt den Aufbau einesoptischen Kommunikationssystems von einem Freiraumoptikkommunikationsgerät gemäß Ausführungsbeispiel1 der vorliegenden Erfindung.
    [0021] In 1 ist mit dem Bezugszeichen 1 eine Laserdiodelichtquelle(die nachstehend als "LD" bezeichnet ist)bezeichnet, ist mit dem Bezugszeichen 2 ein Lichtaufnahmeelement bezeichnet,das eine APD (Avalanche Photodiode) verwendet, ist mit dem Bezugszeichen 3 eineKollimatorlinse bezeichnet, die im wesentlichen das von der Lichtquelle 1 ausgegebeneLicht kollimiert, und ist mit dem Bezugszeichen 4 eineSammellinse bezeichnet, die im wesentlichen kollimiertes Licht aufdem Lichtaufnahmeelement verdichtet. Bei diesem Ausführungsbeispielsind die Kollimatorlinse 3 und die Sammellinse 4 Linsenmit dem gleichen Aufbau.
    [0022] Mitdem Bezugszeichen 40 ist ein Strahlbündelexpander bezeichnet, derdurch eine konvexe Linse 41 und eine konkave Linse 42 gebildetist. Mit dem Bezugszeichen 10 ist ein erstes Prisma bezeichnet, daseine Strahlbündelteilfläche 12 hat,die als ein Strahlbündelteilelementdient. Die Strahlbündelteilfläche 12 reflektiertdas Licht von der Lichtquelle 1 (das gesendete Licht) zudem Strahlbündelexpander 40 undlenkt dieses Licht zu einem anderen Gerät ab, während das Licht von dem anderenGerät (dasempfangene Licht), das von dem Strahlbündelexpander 40 einfällt, zudem Lichtaufnahmeelement 2 übertragen wird.
    [0023] Mitdem Bezugszeichen 20 ist ein zweites Prisma bezeichnet,das eine erste Fläche 21,die an der Strahlbündelteilfläche 12 angebrachtist, und eine zweite Fläche 22 hat,die im wesentlichen parallel zu der ersten Fläche 21 ist.
    [0024] Essollte hierbei beachtet werden, dass die Lichtquelle 1 miteiner Antriebsschaltung DC verbunden, die die Lichtquelle 1 gemäß einemgesendeten Signal moduliert, das in diese eingegeben wird. Andererseitsist das Lichtaufnahmeelement 2 mit einer Aufnahmeschaltungoder Empfangsschaltung RC verbunden, die als eine Ausgabeschaltungdient, die die erhaltenen elektrischen Signale durch PhotoelektrischeUmwandlung mit dem Lichtaufnahmeelement 2 in ein Formatumwandelt, das durch eine (in den Zeichnungen nicht gezeigte) Aufnahmevorrichtung aufgenommenwerden kann, und gibt diese als aufgenommene Signale aus.
    [0025] Nachstehendist die Funktionalitätdes gesamten Freiraumoptikkommunikationsgerätes gemäß der Richtung erläutert, inder das Licht läuft.
    [0026] Zunächst wirddas durch die Lichtquelle 1 ausgesendete Lichtstrahlbündel durchdie Kollimatorlinse 3 annähernd kollimiert und fällt an demersten Prisma 10 ein. Dann wird das an dem ersten Prisma 10 eingefallenegesendete Lichtstrahlbündeldurch die Strahlbündelteilfläche 12 zudem Strahlbündelexpander 40 reflektiertund tritt aus der Einfall-/Ausgangsöffnung 11 des erstenPrismas 10 aus.
    [0027] DerStrahlbündelexpander 40 verbreitertdie Breite (Durchmesser) des gesendeten Lichtstrahlbündels, dasan ihm einfällt,und projiziert dieses zu dem (in der Zeichnung nicht gezeigten)anderen Gerät.
    [0028] Andererseitswird das von dem anderen Gerätempfangene Empfangslichtstrahlbündeldurch den Strahlbündelexpander 40 inder Richtung übertragen,die zu derjenigen des gesendeten Licht entgegengesetzt ist, unddieses fälltvon der Einfall-/Ausgabeöffnung 11 andem ersten Prisma 10 ein. Das an dem ersten Prisma 10 eingefalleneEmpfangslichtstrahlbündelwird mittels der Strahlbündelteilfläche 12 übertragenund fälltan dem zweiten Prisma 20 ein.
    [0029] Dasan dem zweiten Prisma 20 eingefallene Empfangslichtstrahlbündel wirdzu dem Lichtempfangselement 2 durch die zweite Fläche 22 hintotal reflektiert, wird durch die Sammellinse 4 verdichtet underreicht das Lichtempfangselement 2.
    [0030] Nachstehendist der Aufbau der Strahlbündelteilfläche 12 erläutert. Beidiesem Ausführungsbeispielwird eine LD fürdie Lichtquelle 1 verwendet, so dass die Polarisationsrichtungdes von dieser ausgegebenen Lichtstrahlbündel ungefähr in eine Richtung ausgerichtetist. Das Polarisationsverhältnis kanngrößer als100:1 sein. Daher kann eine hohe Separiereffizienz erhalten werden,wenn die Strahlbündelteilfläche 12 diePolarisation des Lichtes nutzt, so dass bei diesem Ausführungsbeispielein Polarisationsstrahlbündelteilfilmfür dieStrahlbündelteilfläche 12 verwendetwird.
    [0031] DieOszillierrichtung (Polarisierrichtung) der Komponente des elektrischenFeldes von dem gesendeten Lichtstrahlbündel, das von der Lichtquelle 1 ausgegebenwird, ist derart eingestellt, dass sie mit der S-Komponenten-Richtungder Strahlbündelteilfläche 12 übereinstimmt.Daher reflektiert die Strahlbündelteilfläche 12 theoretisch100% des gesendeten Lichtstrahlbündels,das von der Lichtquelle 1 ausgegeben worden ist, obwohlin der Praxis auch P-polarisierte Komponenten vorhanden sind, diein dem Lichtstrahlbündelvon der Lichtquelle 1 vorhanden sind oder in dem Lichtstrahlbündel, dasan dem Polarisierstrahlbündelteilfilmeinfällt,oder der Winkel des Polarisierstrahlbündelteilfilmes möglicherweisenicht exakt mit der Polarisierrichtung des Lichtstrahlbündels vonder Lichtquelle 1 übereinstimmt,so dass eine geringfügigeHöhe an übertragenenKomponenten vorhanden ist.
    [0032] Wennjene Komponenten des gesendeten Lichtstrahlbündels, die austreten, ohnedurch die Strahlbündelteilfläche 12 reflektiertzu werden, an dem Lichtempfangselement 2 einfallen, können sie dieKommunikation wesentlich behindern, indem sie ein Rauschen oderQueransprechen oder dergleichen bewirken.
    [0033] Umdiesen Punkt anzusprechen, wendet das vorliegende Ausführungsbeispieleinen Aufbau an, bei dem die Lichtquelle 1 und das Lichtempfangselement 2 ander gleichen Seite des ersten Prismas 10 und des zweitenPrismas 20 angeordnet sind, wie dies in 1 gezeigt ist. Daher kann verhindertwerden, dass von der Lichtquelle 1 ausgegebenes und durchden Polarisationsstrahlbündelteilfilm(Strahlbündelteilfläche 12)austretendes gesendetes Licht direkt an den Lichtempfangselement 2 einfällt.
    [0034] Darüber hinausist es nicht erforderlich, die Prismen mit einem Parallelabschnitt 121 wiebei dem in 5 gezeigtenherkömmlichenoptischen System zu versehen, so dass der Prismenabschnitt (d.h.die Längevon der Einfall-/Ausgangsöffnung 11 zuder Austrittsflächedes zweiten Prismas 20) kompakt gestalten kann.
    [0035] Beidem zweiten Prisma 20 ist eine (dritte) Fläche 23,die an der in Bezug auf die Lichtquelle 1 von der Strahlbündelteilfläche 12 entgegengesetzten Seitedes ersten Prismas 10 positioniert ist, d.h. eine Fläche, derdas gesendete Licht einfällt,das durch den Polarisationsstrahlbündelteilfilm (Strahlbündelteilfläche 12)hindurch getreten ist, mit einer Antireflexionsbeschichtung versehenoder zu Mattglas gestaltet und mit einer optisch absorbierendenBeschichtung versehen. Somit ist es möglich, sicher zu stellen, dassdurch den Polarisationsstrahlbündelteilfilm (Strahlbündelteilfläche 12)hindurch getretenes Licht sogar nicht einmal indirekt an dem Lichtaufnahmeelement 2 einfällt.
    [0036] Nachstehendsind andere möglicheAufbauarten fürdie bei diesem Ausführungsbeispielverwendeten Aufbauelemente erläutert.
    [0037] Beidiesem Ausführungsbeispielsind die beiden Flächen 21 und 22 deszweiten Prismas 20 im wesentlichen parallel zueinander,jedoch ist es möglich,diese in beabsichtigter Weise parallel zu gestalten, und eine Doppelseitenläppmaschineanzuwenden, mit der parallele Flächenmit einer hohen Genauigkeiten beim Bearbeiten des zweiten Prismas 20 gestaltetwerden können.Somit könnendie beiden Flächenmit einer hohen Genauigkeit bei einem einzelnen Bearbeitungsschrittpoliert werden. Darüber hinauskann das zweite Prisma 20 hergestellt werden, indem dieanderen Flächennach dem Polieren der beiden Flächenpoliert werden. Daher sind die Bearbeitungskosten niedriger alsfür solchePrismen, die keine parallelen Flächenhaben und bei denen jede Flächeeinzeln poliert werden muss.
    [0038] Darüber hinausist es auch außerbei einer LD denkbar, eine Lichtquelle wie beispielsweise eine LEDals Lichtquelle 1 zu verwenden.
    [0039] Indiesem Fall wird ein hohes Polarisationsverhältnis nicht mit der Lichtquelleallein erzielt, jedoch ist es möglich,einen Polarisierer zwischen der Lichtquelle 1 und der Strahlbündelteilfläche 12 vorzusehen,wenn ein Polarisierstrahlbündelteilfilmfür die Strahlbündelteilfläche 12 verwendetwird, oder eine Lichtquelle 1 mit einer unterschiedlichenEmissionswellenlängeals bei der Lichtquelle des anderen Gerätes anzuwenden und einen Wellenlängenteilfilm (dichroitischenFilm) fürdie Strahlbündelteilfläche anzuwenden.
    [0040] Alternativist es außerdemmöglich,das Licht in einer optischen Faser 9 zu koppeln, wie diesbeispielsweise in 3 gezeigtist, und das entgegengesetzte Ende des optischen Fasers 9 alsLichtquelle 1 zu verwenden. 3 zeigtein Beispiel, bei dem das von der Lichtquelle ausgegebene Lichtin den optischen Faser 9 unter Verwendung von Kugellinsen 8 gekoppeltwird. Wenn eine optische Faser, die die Ebene der Polarisierungbewahrt, als die optische Faser 9 verwendet wird, dannist es möglich,die Strahlbündelteilfläche 12 zuverwenden, die die Polarisiertrennung ausführt.
    [0041] Darüber hinausist es auch außerbei einer APD denkbar, eine PIN-Photodiode für das Lichtempfangselement 2 zuverwenden. Darüberhinaus ist es ebenfalls denkbar, das empfangene Lichtstrahlbündel mitdem Lichtempfangselement derart einzufangen, dass es entlang einerBahn läuft,die entgegengesetzt zu derjenigen von 3 ist,nachdem es in die optische Faser 9 gekoppelt worden ist.
    [0042] Außer beieiner Anwendung eines dichroitischen Films oder einer Polarisierstrahlbündelteilfilms für die Strahlbündelteilfläche 12 istes ebenfalls möglich,einen Aufbau anzuwenden, der in eine Mikrostruktur nutzt.
    [0043] Darüber hinauswird bei dem vorliegenden Ausführungsbeispielein durch das erste Prisma 10 tretendes Lichtstrahlbündel unterVerwendung der Kollimatorlinsen 3 und 4 kollimiert,jedoch muss das Lichtstrahlbündelnicht unbedingt kollimiert werden, solange dies in Bezug auf dieWinkelabhängigkeit desPolarisierstrahlbündelteilfilmeszulässigist.
    [0044] Jedochdienen bei dem vorliegenden Ausführungsbeispieldie Linsen 3 und 4 jeweils als Kollimatorlinsenund Sammellinsen, jedoch ist auch ein Aufbau möglich, bei dem die Linsen 3 und 4 einzelne Linsensind, oder bei dem eine oder beide Linsen weggelassen werden.
    [0045] Außerdem istdie Position, an der der Strahlbündelteilfilm 12 vorgesehenist, nicht auf die Position des vorliegenden Ausführungsbeispielsbeschränkt,und es ist außerdemmöglich,diesen an der ersten Fläche 21 deszweiten Prismas 20 vorzusehen.
    [0046] Nachstehendist ein zweites Ausführungsbeispielbeschrieben.
    [0047] 2 zeigt den Aufbau einesoptischen Kommunikationssystems eines Freiraumoptikkommunikationsgerätes gemäß Ausführungsbeispiel2 der vorliegenden Erfindung.
    [0048] Beidiesem Ausführungsbeispielsind die Aufbauelemente, die die gleichen wie im Ausführungsbeispiel1 sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Bei diesem Ausführungsbeispiel sindein Lichtempfangselement 6, ein drittes Prisma 70 undeine Sammellinse 7 mit einem dritten Linsenabschnitt zudem Aufbau des Ausführungsbeispiels1 hinzugefügtworden. Darüberhinaus wird bei diesem Ausführungsbeispielein zweites Prisma 60 verwendet, dessen Form sich von demzweiten Prisma 20 des Ausführungsbeispiels 1 unterscheidet.
    [0049] DasLichtempfangselement 2 ist ein APD, das einen von dem anderenGerät ausgegebenen Empfangslichtstrahlbündel empfängt, unddie Funktion hat, die Hauptsignalkomponenten von diesem Empfangslichtstrahlzu extrahieren. Andererseits ist das Lichtempfangselement 6 einPositionserfassungslichtaufnahmeelement, um zu erfassen, von welcherRichtung der von dem anderen Gerätempfangene Lichtstrahlbündeleintrifft, und kann beispielsweise eine Quad-Photodiode (QPD) sein.
    [0050] Daszweite Prisma 60 und das dritte Prisma 70 sindaneinander an einer Fläche 62 angebracht. Darüber hinausist ein Halbspiegel an dem Befestigungsabschnitt der Fläche 62 ausgebildetund derart angeordnet, dass das Licht zu den beiden Lichtempfangselementen 2 und 6 verteiltwird. Das dritte Prisma 70 führt das Lichtstrahlbündel, dasdurch die Fläche 62 übertragenworden ist, zu dem Lichtempfangselement 6. Die Sammellinse 7 verdichtetden von dem dritten Prisma 70 austretenden Lichtstrahlbündel zudem Lichtempfangselement 6.
    [0051] Daszweite Prisma 60 hat eine (dritte) Fläche 63, deren Winkelin Bezug auf die optische Achse sich von demjenigen der Fläche 23 beidem zweiten Prisma 20 von Ausführungsbeispiel 1 unterscheidet. DieFläche 63 istnicht bei einem rechten Winkel in Bezug auf die optische Achse 51 desgesendeten Lichtstrahlbündelsangeordnet, die sich von der Lichtquelle 1 zu der Strahlbündelteilfläche 12 erstreckt,sondern ist eine geneigte Flächeausgebildet.
    [0052] Nachstehendist die Funktionalitätdes gesamten Freiraumoptikkommunikationsgerätes gemäß der Richtung erläutert, inder das Licht läuft.
    [0053] Zunächst wirddas von der Lichtquelle 1 ausgesendete Lichtstrahlbündel ungefähr durchdie Kollimatorlinse 3 kollimiert, und fällt an dem ersten Prisma 10 ein.Dann wird das an dem ersten Prisma 10 eingefallene gesendeteLichtstrahlbündeldurch die Strahlbündelteilfläche 12 zudem Strahlbündelexpander 40 reflektiertund tritt von der Einfall-/Ausgabeöffnung 11 des erstenPrismas 10 aus.
    [0054] DerStrahlbündelexpander 40 verbreitertdie Breite (Durchmesser) des gesendeten Lichtstrahlbündels undprojiziert diesen zu den (in der Zeichnung nicht gezeigten) anderenGerät.
    [0055] Andererseitswird das von dem anderen Gerätempfangene Empfangslichtstrahlbündeldurch den Strahlbündelexpander 40 inder Richtung übertragen,die zur derjenigen des gesendeten Lichts entgegengesetzt ist, fällt diesesvon der Einfalls-/Ausgabeöffnung 11 andem ersten Prisma 10 ein, wird es durch die Strahlbündelteilfläche 12 übertragenund fälltes an dem zweiten Prisma 60 ein. Ein Teil des Empfangslichtstrahlbündels, dasan dem zweiten Prisma eingefallen ist, wird durch den an der Fläche 62 ausgebildetenHalbspiegel in der Richtung des Lichtempfangselements 2 reflektiert,durch die Sammellinse 4 verdichtet und erreicht das Lichtempfangselement 2.
    [0056] Darüber hinauswird das Licht, das durch den Halbspiegel übertragen worden ist, durchdie dritte Linse 70 übertragen,durch die Sammellinse 7 verdichtet und erreicht das Lichtempfangselement 6.
    [0057] DasLichtempfangselement 6 für die Positionserfassung istmit einer Positionserfassungsschaltung PC verbunden. Mit dem Signalvon dem Lichtempfangselement 6 erfasst die PositionserfassungsschaltungPC die Richtung, in der das von dem anderen Gerät empfangene Licht einfällt, undkorrigiert die Richtung, in der das gesendete Lichtstrahlbündel projiziertwird. Genauer gesagt wird die Ausrichtung des Freiraumoptikkommunikationsgerätes oderdes optischen Kommunikationssystems derart reguliert, dass sie mitder Richtung übereinstimmt,in der das empfangene Licht einfällt.Somit ist es möglich,in effizienter Weise eine geringe Menge des gesendeten Lichtes mitdem anderen Gerätzu empfangen und außerdemeine geringe Menge an Licht von dem anderen Gerät in effizienter Weise zu empfangen,und die optische Verbindung wird über längere Entfernungen möglich.
    [0058] Nunmehrwird mit einem derartigen Freiraumoptikkommunikationsgerät die Intensität des Lichtesvon dem anderen Gerätaufgrund der Absorption durch Luft, das das Übertragungsmedium ist, vermindert,so dass es erwünschtist, auch die Intensitätder gesendeten Lichtkomponenten, die an dem Lichtempfangselement 2 einfallen,gering zu gestalten, so dass kein Queransprechen auftritt. Folglichkann es in einigen Fällenunzureichend sein, hauptsächlich zuverhindern, dass das Licht von der Lichtquelle 1 direktan dem Lichtaufnahmeelement 2 einfällt, wie dies bei dem Ausführungsbeispiel1 der Fall ist.
    [0059] Umdiesen Punkt anzusprechen, ist die Fläche 63 des zweitenPrismas 60 mit einer Antireflexionsbeschichtung versehenoder sie ist zu Mattglas gestaltet und mit einer optisch absorbierendenBeschichtung beschützt.Somit ist es möglich,sicher zu stellen, dass durch den Polarisierstrahlbündelteilfilm (Strahlbündelteilfläche 12)austretendes Licht nicht einmal indirekt an dem Lichtaufnahmeelement 2 einfällt.
    [0060] Darüber hinausist die Fläche 63 nichtsenkrecht zu der optischen Achse 51 der Lichtquelle 1, sondernsie ist bei einem Winkel gegenüberder Ebene angeordnet, die senkrecht zu der optischen Achse 51 steht.Somit könnenKomponenten mit hoher Intensitätbei dem durch die Fläche 63 reflektierten Licht,wie dies durch die dicke gestrichelte Linie 80 in der Zeichnunggezeigt ist, in eine Richtung gerichtet werden, in der sie nichtan dem Lichtempfangselement 2 oder an dem Lichtempfangselement 6 einfallen.Darüberhinaus trägtdie Fläche 63 nichtzu der Sendefunktion/Empfangsfunktion bei, so dass überhauptkeine Notwendigkeit dafürbesteht, dass sie parallel zu der Fläche 14 sein soll,an der das gesendete Licht von der Lichtquelle 1 einfällt, oderzu der Fläche 64 seinsoll, von der das von dem anderen Gerät empfangene Licht zu dem Lichtempfangsgerät 2 austritt.
    [0061] Somitist es, indem die Lichtquelle 1 und das Lichtempfangselement 2 für das Erfassendes Hauptsignals an der gleichen Seite des ersten und zweiten Prismas 10 und 60 angeordnetsind und indem die Ausrichtung der Fläche 63 des zweitenPrismas 60 in der vorstehend beschriebenen Weise angeordnetist, möglich,ein Queransprechen wirkungsvoll zu verhindern, während der Prismenabschnitt(die Längevon der Einfall-/Ausgabeöffnung 11 zuder Ausgabeflächedes dritten Prismas 70) kompakt gehalten wird.
    [0062] Essollte hierbei beachtet werden, dass bei diesem Ausführungsbeispiel2 das Lichtempfangselement 2 eine APD ist, die als einElement fürein Erlangen des Signals dient, und das Lichtempfangselement 6 eineQPD ist, die als ein Element fürein Erfassen der Einfallrichtung des Lichtes von dem anderen Gerät dient,jedoch ist auch die entgegengesetzte Anordnung möglich.
    [0063] Nachstehendist ein Ausführungsbeispiel3 beschrieben.
    [0064] 4 zeigt den Aufbau einesoptischen Kommunikationssystems eines Freiraumoptikkommunikationsgerätes gemäß Ausführungsbeispiel3 der vorliegenden Erfindung.
    [0065] Essollte hierbei beachtet werden, dass bei diesem Ausführungsbeispieldie Aufbauelemente, die die gleichen wie bei dem Ausführungsbeispiel1 und 2 sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. Beidiesem Ausführungsbeispielist das zweite Prisma 60 von Ausführungsbeispiel 2 durch einzweites Prisma 90 einer anderen Form ersetzt worden.
    [0066] Die(dritte) Fläche 93 deszweiten Prismas 90 bildet einen Winkel von im wesentlichen90° in Bezugauf die (erste und zweite) Flächen 91 und 92,die im wesentlichen parallel sind.
    [0067] Darüber hinaushat es einen Bereich 92' außerhalbvon dem Bereich, an dem das dritte Prisma 70 an dem zweitenPrisma 90 angebracht ist, der nicht zu der Sendefunktion/Empfangsfunktionbeiträgt.
    [0068] DieFunktion des gesamten Freiraumoptikkommunikationsgerätes istdie gleiche wie bei dem Ausführungsbeispiel2.
    [0069] Beidiesem Ausführungsbeispielsind die Fläche 93 undder Bereich 92' deszweiten Prismas 90 mit einer Antireflexionsbeschichtungversehen oder zu Mattglas gestaltet und mit einer optisch absorbierendenBeschichtung versehen, womit sichergestellt ist, dass durch dieStrahlbündelteilfläche 12 austretendesgesendetes Licht nicht einmal indirekt an dem Lichtempfangselement 2 einfällt. Darüber hinausist bei dem Ausführungsbeispiel2 der Winkel der Fläche 63 deszweiten Prismas 60 derart eingestellt, dass die reflektiertenLichtkomponenten (mit hoher Intensität) nicht zu dem Lichtempfangselement 2 oder demLichtempfangselement 6 gerichtet werden, wohingegen dieFläche 93 vondiesem Ausführungsbeispielderart eingestellt ist, dass die reflektierten Lichtkomponentenzu dem Bereich 92' hingerichtet wird. Somit ist es möglich,mit einem einfachen Aufbau eine Vielzahl an Flächen vorzusehen, die das gesendeteLicht einfallen, das durch die Strahlbündelteilfläche 12 austritt. alsein Ergebnis kann ein sogar noch größerer Effekt zum Verhinderneines Queransprechens als bei dem Ausführungsbeispiel 2 erzielt werden.
    [0070] Nachstehendist der Grund dafürerläutert, weshalbdie Fläche 93 beieinem Winkel von im wesentlichen 90° in Bezug auf die beiden parallelenFlächen 91 und 92 angeordnetist. Indem die Flächen 91 und 92 imwesentlichen parallel gestaltet sind, wird es leicht, das zweitePrisma 90 mit hoher Genauigkeit herzustellen (d.h. einenProzess zum Polieren einer parallelen Platte auszuführen), wiedies bei Ausführungsbeispiel1 bereits erläutertist. Jedoch ist es bei den Ausführungsbeispiel1 und 2, nachdem die beiden parallelen Flächen poliert worden sind, erforderlich,die Flächen 64 oder 94 zupolieren, durch die das Licht von dem anderen Gerät zu demLichtempfangselement 2 hin austritt. Darüber hinausmuss der Winkel der Fläche 23 oderder Fläche 63 separatvon den Flächen 64 oder 94 behandeltwerden.
    [0071] Jedochist ein grobes Abtrennen des Materials für diesen Prozess zum Polierender parallelen Platte erforderlich. Andererseits kann, indem dieFläche 93 miteinem Winkel von im wesentlichen 90° in Bezug auf die beiden imwesentlichen parallelen Flächen 91 und 92 vorgesehenwerden, die durch das grobe Abtrennen ausgebildete Fläche unverändert für die Fläche 93 verwendetwerden, und es ist möglich,eine Kostenverringerung aufgrund weniger erforderlicher Arbeitszeitzu erzielen, währendder Effekt zum Verhindern eines Queransprechens erhöht wird.
    [0072] Durchdie vorstehend erläutertenAusführungsbeispieleist es, indem die Lichtquelle und das Lichtempfangselement an dergleichen Seite der Strahlbündelteilfläche 12 angeordnetwerden, möglich,zu verhindern, dass durch die Lichtquelle 1 ausgesendetesLicht direkt an dem Lichtempfangselement einfällt, und es ist möglich, dasAuftreten eines Queransprechens zu unterdrücken.
    [0073] Dievorliegende Erfindung kann in anderen Formen ausgeführt, ohnevom Umfang den wesentlichen Kennzeichnen der Erfindung abzuweichen.Die in dieser Anmeldung offenbarten Ausführungsbeispiele sollen in sämtlicherHinsicht als veranschaulichend und nicht als einschränkend erachtetwerden. Der Umfang der Erfindung wird viel mehr durch die beigefügten Ansprüche aufgezeigtals durch die vorstehend dargelegte Beschreibung, und sämtliche Änderungen,die in die Bedeutung und den Äquivalenzbereichder Ansprüchefallen, sollen hierbei umfasst sein.
    [0074] Dasoptische Kommunikationssystem hat einen kompakten Aufbau und istdazu in der Lage, ein Queransprechen zu verhindern. Das optischeKommunikationssystem hat eine Lichtquelle, ein Lichtempfangselementund ein Strahlbündelteilelement. DasStrahlbündelteilelementführt entwedereine Übertragungoder eine Reflexion zu einer Einfallöffnung/Ausgabeöffnung ausund führtentweder eine Reflexion oder eine Übertragung zu dem Lichtempfangselementeines zweiten Lichtstrahlbündelsvon der Einfallöffnung/Ausgabeöffnung aus.Die Lichtquelle und das Lichtempfangselement sind an der gleichenSeite in Bezug auf das Strahlbündelteilelementangeordnet.
    权利要求:
    Claims (8)
    [1] Optisches Kommunikationssystem mit: einerLichtquelle; einem Lichtempfangselement; und einem Strahlbündelteilelement,das entweder eine Übertragungoder eine Reflexion zu einer Einfallöffnung/Ausgabeöffnung einesersten Lichtstrahlbündelsan der Lichtquelle ausführtund entweder eine Reflexion oder eine Übertragung zu dem Lichtempfangselementvon einem zweiten Lichtstrahlbündel vonder Einfallöffnung/Ausgabeöffnung ausführt; dadurchgekennzeichnet, dass die Lichtquelle und das Lichtempfangselementan der gleichen Seite in Bezug auf das Strahlbündelteilelement angeordnet sind.
    [2] Optisches Kommunikationssystem gemäß Anspruch1, dadurch gekennzeichnet, dass es des weiteren ein erstesund ein zweites Prisma aufweist, die aneinander geklebt oder gekittetsind; wobei das Strahlbündelteilelementan einem geklebten Abschnitt des ersten Prismas und des zweiten Prismasangeordnet ist, und wobei die Lichtquelle und das Lichtempfangselementauf der gleichen Seite in Bezug auf das erste und das zweite Prismaangeordnet sind.
    [3] Optisches Kommunikationssystem gemäß Anspruch1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es des weiteren einerstes Lichtempfangselement für einErfassen einer Einfallposition des zweiten Lichtstrahlbündels undein zweites Lichtempfangselement für eine Kommunikation mit demzweiten Lichtstrahlbündelaufweist, wobei die Lichtquelle und das zweite Lichtempfangselementan der gleichen Seite in Bezug auf das Strahlbündelteilelement angeordnetsind.
    [4] Optisches Kommunikationssystem gemäß Anspruch2, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Prisma eine erste Fläche, andie das erste Prisma geklebt ist, und eine zweite Fläche aufweist,die parallel zu der ersten Flächeist.
    [5] Optisches Kommunikationssystem gemäß Anspruch4, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Prisma eine dritte Fläche aufweist,die an der zu der ersten Flächeentgegengesetzten Seite in Bezug auf die Lichtquelle angeordnetist, und wobei die dritte Flächenicht senkrecht zu einer optischen Achse des ersten Lichtstrahlbündels angeordnetist, die sich von der Lichtquelle zu dem Strahlbündelteilelement erstreckt.
    [6] Optisches Kommunikationssystem gemäß Anspruch4, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Prisma eine dritte Fläche aufweist,die an der zu der ersten Flächeentgegengesetzten Seite in Bezug auf die Lichtquelle angeordnetist, und wobei die dritte Flächenicht parallel zu einer Einfallsfläche des ersten Prismas angeordnetist, an der das erste Lichtstrahlbündel einfällt.
    [7] Optisches Kommunikationssystem gemäß Anspruch4, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Prisma eine dritte Fläche aufweist,die an der zu der ersten Flächeentgegengesetzten Seite in Bezug auf die Lichtquelle angeordnetist, und wobei die dritte Flächederart angeordnet ist, dass die dritte Flächen einen Winkel von im wesentlichen90° in Bezugauf sowohl die erste Flächeals auch die zweite Fläche deszweiten Prismas ausbildet.
    [8] Freiraumoptikkommunikationsgerät dadurch gekennzeichnet, dasses folgendes aufweist: das optische Kommunikationssystem gemäß zumindesteinem der Ansprüche1 bis 7; eine Antriebsschaltung, die die Lichtquelle in Übereinstimmungmit einer Kommunikationsinformation moduliert; und eineAusgabeschaltung, die ein Signal von dem Lichtempfangselement ausgibt.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    US20070127927A1|2007-06-07|
    US7289737B2|2007-10-30|
    JP4393094B2|2010-01-06|
    JP2004312596A|2004-11-04|
    US20040202415A1|2004-10-14|
    DE102004017493B4|2008-08-21|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2004-11-25| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2009-02-26| 8364| No opposition during term of opposition|
    2015-11-03| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|
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    申请号 | 申请日 | 专利标题
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