JP5712259B2 - Laser communication machine - Google Patents
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Description
本発明は、レーザ通信機に関し、特に地上に設置されているレーザ通信機と移動する車両などに搭載されているレーザ通信機とでレーザ通信するのに好適なレーザ通信機に関する。 The present invention relates to a laser communication device, and more particularly to a laser communication device suitable for laser communication between a laser communication device installed on the ground and a laser communication device mounted on a moving vehicle or the like.
図5は、従来のレーザ通信機の構成を示す図である。図5(a)は正面図、図5(b)は側面図である。図6は、その従来のレーザ通信機の使用態様を示す図である。従来のレーザ通信機は、ビーコン検出用4分割センサ11およびレーザ送受信器12を有するレーザ通信器10、レーザビーム制御器20、ミラーアクチュエータ31、可動ミラー32、およびビーコン送信器40から成る。この構成のレーザ通信機を地上に設置されているレーザ通信機211および道路60上を走行する移動体61に搭載されているレーザ通信機212として使用して、これらのレーザ通信機間でレーザ通信する。ビーコン送信器40は、レーザ通信機が存在する位置を相手レーザ通信機に知らせるために20〜30度の広角に光を送信する。ビーコン検出用4分割センサ11は、相手ビーコン送信器40からのビーコン光を検出し、自身の可動ミラー32が所望の方向に向いているかどうかを検出する。すなわち、通信のために送信するレーザビームが可動ミラー32によって相手ビーコン光の到来方向に向いているかどうかを検出する。レーザビーム制御器20は、この検出信号に基づいて、もしレーザビームの方向が相手ビーコン光の到来方向よりも上下左右にずれていた場合は、それを打ち消すように駆動信号をミラーアクチュエータ31に送って、可動ミラー32を駆動し、レーザビームの方向を相手ビーコン光の到来方向に向け、レーザ送受信器12によって相手レーザ通信機とレーザ通信する(たとえば、特許文献1参照)。
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a conventional laser communication device. FIG. 5A is a front view and FIG. 5B is a side view. FIG. 6 is a diagram showing how the conventional laser communication device is used. The conventional laser communicator includes a
この従来の技術は、物理的な振動等が少なく、あるいは移動速度が遅い場合には、使用可能である。 This conventional technique can be used when there is little physical vibration or the like, or when the moving speed is slow.
しかしながら、この従来のレーザビーム制御は、相手ビーコン光が到来する方向に自身の通信用のレーザビームの送信方向を向けるように制御するのみであり、そのレーザビームが相手側のレーザ受信機で正しく受信されていることが確認されないという問題点がある。この方式のことを、ここではオープンループ制御と呼ぶ。高速移動する移動体は振動などが激しく、このオープンループ制御では、レーザ光の受光範囲を狭くするとレーザスポットが安定して相手側の受信器に当たらなくなり、その結果、送信したデータが正しく受信できなくなるという問題点がある。 However, this conventional laser beam control only controls the transmission direction of its own communication laser beam in the direction in which the partner beacon light comes, and the laser beam is correctly transmitted by the partner laser receiver. There is a problem that it is not confirmed that it is received. This method is called open loop control here. Moving bodies that move at high speeds are subject to intense vibrations. With this open loop control, if the light receiving range of the laser beam is narrowed, the laser spot will not stably strike the receiver on the other side, and as a result, the transmitted data can be received correctly. There is a problem of disappearing.
レーザ光の通信距離は放射角度と大きな関係があり、同じレーザ装置を用いる限り、その放射角度を広くすると通信距離が短く、狭くすると通信距離が長くなる。レーザ通信の鉄道環境への適用を考えた場合、通信距離を十分に確保する必要があるので、レーザ光の受光範囲はなるべく狭くしたい。 The communication distance of laser light has a large relationship with the radiation angle. As long as the same laser device is used, the communication distance is short when the radiation angle is widened, and the communication distance is long when the radiation angle is narrow. Considering the application of laser communication to railway environments, it is necessary to secure a sufficient communication distance, so the light receiving range of laser light should be as narrow as possible.
図12は、他の従来のレーザ通信機の使用態様を示す図である。レール60上を走行する移動体61と基地局71〜74とがレーザ通信する場合には、#1基地局71と通信中に移動体61が移動すると#2基地局72との通信に切り替えるというように次々と通信を切り替える必要がある。このため、従来は固定の基地局から広い範囲に光を送信(または広い範囲から受光)して通信エリアがレール60上で途切れることがないようにすることが知られている(たとえば、特許文献2参照)。しかし、この場合には光ビームを広げてしまうために遠距離の通信ができず、それだけ多くの基地局を使わなければならない。このために、遠距離の通信ができるレーザ通信の特性を生かすことができない。
FIG. 12 is a diagram showing a usage mode of another conventional laser communication device. When the
図13は、更に他の従来のレーザ通信機の構成を示す図である。この従来のレーザ通信機は遠距離間の通信を可能とするものであり、#1レーザ通信機241と#2レーザ通信機242は同じ構成を備える。そのレーザ通信機241、242は、ビーコン送信器101、可動ミラー102、ミラーアクチュエータ103、望遠レンズ104、望遠センサ105、レーザビーム制御器108、およびレーザ送受信器109から成る。まず、#2レーザ通信機242のビーコン送信器101からのビーコン光を、可動ミラー102、およびレンズ104を介して望遠センサ105で受ける。望遠センサ105として図2に示す4分割センサ11が用いられるのが一般的である。4分割センサ11の中心にビーコン光の像がレンズ104によって投映されれば、装置が所望の方向に向けられているが、4分割センサ11の中心以外に投映されている場合は、そのスポットが4個の受光部11a、11b、11c、11dのどれにあたるかによって、装置が所望の方向から、上下、左右のどちらにずれているかを検出することができる。この方向のずれをもとに、レーザビーム制御器108は、ミラーアクチュエータ103によって可動ミラー102を駆動することによってレーザビーム送受信の方向を補正し、正しく所望の方向に向けることができる。これにより、双方のレーザ送受信器109がレーザ通信することができる。レーザビーム送受信の方向を補正する装置として代表的なものとしては、レーザ通信機全体をジンバルとよばれる回転台に搭載する方式、および、図13に示されているミラー1枚ないしは2枚を機械的に動かしてビームの方向を制御する方式の2方式がある。ジンバル方式ではレーザ装置全体を所望の方向に機械的に向けることで通信を確立し、ミラー方式では、ミラーの方向を補正することで通信を確立する。しかしながら、上記の2方式では、移動体が高速に移動しながら地上基地局間でハンドオーバを行うことは不可能である。まず、ジンバル方式では、装置全体を回転させる方式なので、その動作速度を速くすることが困難であり、移動体のレーザ通信機の方向をすばやく一つの基地局から次の基地局に方向を変えることが物理的に不可能である。また、ミラー1枚ないしは2枚を機械的に動かしてビームの方向を制御する方式では、ミラーを敏速に動かすことは可能であるが、ビーコン検出のために望遠センサを用いる限り、現在リンクされている基地局の方向を追跡する機能しかなく、次の基地局を検出してその方向にビームを向けるという機能を実現することができない。
FIG. 13 is a diagram showing the configuration of still another conventional laser communication device. This conventional laser communicator enables communication over a long distance, and the # 1
上記問題点に鑑み、本発明は、細いレーザ光による通信であっても、搭載される移動体の移動に伴い地上に設置されている複数の相手レーザ通信機を次々とハンドオーバできるレーザ通信機を提供することを目的とする。 In view of the above-described problems , the present invention provides a laser communication device capable of successively handing over a plurality of counterpart laser communication devices installed on the ground in accordance with the movement of a mounted mobile body even when communication is performed with a thin laser beam. The purpose is to provide.
本発明のレーザ通信機は、第1レーザ通信機の存在位置を知らせるための第1ビーコン光を受信して第1レーザ通信機の存在方向を検出する広角センサと、第1ビーコン光を受信して該広角センサより狭い角度で高精度に第1レーザ通信機の存在方向を検出する望遠センサと、前記広角センサによって第1レーザ通信機を捕捉し、前記望遠センサによって第1レーザ通信機を追跡する受信光方向制御器と、該第1ビーコン光を追跡しつつ第1ビーコン光とは別のレーザ光によって第1レーザ通信機とレーザ通信中に第1ビーコン光より強い第2レーザ通信機からの第2ビーコン光を前記広角センサが受信して前記受信光方向制御器が第2レーザ通信機を捕捉することに応じて、第1レーザ通信機との通信から第2レーザ通信機との通信に切り換えるハンドオーバ制御器とを備えることを特徴とする。 The laser communicator of the present invention receives a first beacon light for notifying the position of the first laser communicator and detects the presence direction of the first laser communicator, and the first beacon light. A telephoto sensor that detects the presence direction of the first laser communication device at a narrower angle than the wide-angle sensor with high accuracy, and the first laser communication device is captured by the wide-angle sensor, and the first laser communication device is tracked by the telephoto sensor. A receiving light direction controller, and a second laser communicator that is stronger than the first beacon light during laser communication with the first laser communicator by laser light different from the first beacon light while tracking the first beacon light. Communication with the second laser communicator from communication with the first laser communicator in response to the wide angle sensor receiving the second beacon light and the received light direction controller capturing the second laser communicator. Cut into Characterized in that it comprises a obtain handover controller.
また、本発明のレーザ通信機は、相手レーザ通信機の存在位置を知らせるための相手ビーコン光を受信して相手レーザ通信機の存在方向を検出する広角センサと、前記相手ビーコン光を受信して該広角センサより狭い角度で高精度に相手レーザ通信機の存在方向を検出する望遠センサと、前記広角センサによって相手レーザ通信機を捕捉し、前記望遠センサによって相手レーザ通信機を追跡する受信光方向制御器と、該相手レーザ通信機を追跡しつつ相手ビーコン光とは別のレーザ光によって相手レーザ通信機とレーザ通信を行うレーザ送受信器とを有する第1および第2レーザ通信機を備え、相手レーザ通信機が第1レーザ通信機と通信中に、第2レーザ通信機が該相手レーザ通信機を捕捉することに応じて、第2レーザ通信機が該相手レーザ通信機との通信を開始することを特徴とする。 Further, the laser communication device of the present invention receives a partner beacon light for notifying the presence position of the partner laser communication device and detects the presence direction of the partner laser communication device, and receives the partner beacon light. A telephoto sensor that detects the presence direction of the counterpart laser communication device at a narrower angle with higher accuracy than the wide-angle sensor, and a received light direction that captures the counterpart laser communication device by the wide-angle sensor and tracks the counterpart laser communication device by the telephoto sensor A first and second laser communicator having a controller and a laser transmitter / receiver that performs laser communication with the partner laser communicator using a laser beam different from the partner beacon light while tracking the partner laser communicator; the laser communication unit is communicating with the first laser communication device, in response to the second laser communication device captures a the mating laser communication device, the second laser communication device is said phase tele Characterized in that it initiate communication with The communication machine.
また、前記受信光方向制御器は1つのミラーによって相手レーザ通信機を捕捉および追跡することで、より正確に相手レーザ通信機を捕捉および追跡することができる。 Further, the receiving light direction controller can capture and track the partner laser communicator more accurately by capturing and tracking the partner laser communicator with one mirror.
また、前記広角センサおよび望遠センサは、4分割センサであることで、高速に相手レーザ通信機を捕捉および追跡することができる。 Further, the wide-angle sensor and the telephoto sensor are four-divided sensors, so that the partner laser communication device can be captured and tracked at high speed.
また、前記広角センサは、PSD(光位置センサ:Position Sensitive Detector)であることで、レーザ光の方向を制御するミラーを小さくすることができ、高速にハンドオーバすることができる。 Further, the wide angle sensor is a PSD (Position Sensitive Detector), so that the mirror for controlling the direction of the laser light can be made small, and the handover can be performed at high speed.
本発明によれば、細いレーザ光による通信であっても、搭載される移動体の移動に伴い地上に設置されている複数の相手レーザ通信機を次々とハンドオーバできるレーザ通信機を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a laser communicator capable of handing over a plurality of counterpart laser communicators installed on the ground one after another even when communication is performed using a thin laser beam. it can.
以下、添付図面を参照しながら本発明を実施するための形態について詳細に説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、実施例1によるレーザ通信機の構成を示す図である。図1(a)は正面図、図1(b)は側面図である。図2は、4分割センサの具体的構造を示す図である。図3は、実施例1のレーザ通信機の使用態様を示す図である。本実施例のレーザ通信機は、ビーコン検出用4分割センサ11およびレーザ送受信器12を有するレーザ通信器10、レーザビーム制御器20、ミラーアクチュエータ31、可動ミラー32、ビーコン送信器40、およびレーザスポット光強度センサ50a、50b、50c、50dから成る。ビーコン検出用4分割センサ11は、図2に示すように、十文字の分割線にて4分割された受光部11a、11b、11c、11dを備える。これら受光部11a、11b、11c、11dにおける光受信強度に相当する出力信号の強度を比較することによってビーコン光の到来方向を検出することができる。この構成のレーザ通信機を地上に設置されているレーザ通信機201およびレール60上を走行する移動体61に搭載されているレーザ通信機202として使用して、これらのレーザ通信機間でレーザ通信を行う。本実施例の構成は、図5および図6で説明した従来技術と比べて、レーザスポット光強度センサ50a、50b、50c、50dを備える点、および、レーザ送受信器12からの状態信号(たとえば、レーザ光受信強度、PLL(位相同期回路:Phase-Locked Loop)ロック状態など)がレーザビーム制御器20に送られている点が異なる。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a laser communication device according to the first embodiment. FIG. 1A is a front view, and FIG. 1B is a side view. FIG. 2 is a diagram showing a specific structure of the quadrant sensor. FIG. 3 is a diagram illustrating a usage mode of the laser communication device according to the first embodiment. The laser communicator of the present embodiment includes a
レーザビームの方向制御に関しては、まず、従来方式と同様に、ビーコン検出用4分割センサ11が、相手ビーコン送信器40からのビーコン光を検出し、自身の可動ミラー32が所望の方向に向いているかどうかを検出する。すなわち、通信のために送信するレーザビームが可動ミラー32によって相手ビーコン光の到来方向に向いているかどうかを検出する。レーザビーム制御器20は、この検出信号に基づいて、もしレーザビームの方向が相手ビーコン光の到来方向よりも上下左右にずれていた場合は、それを打ち消すように駆動信号をミラーアクチュエータ31に送って、可動ミラー32を駆動し、レーザビームの方向を相手ビーコン光の到来方向に向け、レーザ送受信器12によって相手レーザ通信機とレーザ通信する。ここまでは、従来方式と同じであるが、本実施例は以下の処理も行う。上記方式で制御されたミラーアクチュエータ31の方向で自身のレーザビームが相手側に向けられた時に、そのレーザスポットが相手側で正しく当たっているかどうかを相手側のレーザスポット光強度センサ50a、50b、50c、50dおよびレーザ送受信器12からの状態信号(たとえば、レーザ光受信強度、PLLロック状態など)で検出し、ビーコン光を変調させることによりその検出データを送り返してもらう。この情報を自身のビーコン検出用4分割センサ11で復調することにより相手側の受信状況を把握する。相手側から来た情報のうち、レーザスポット光強度センサ50a、50b、50c、50d(図1の例では4個)で検出されたレーザスポット光強度を相互比較することで、自身のレーザが相手側の受信機の所望のスポットにあたっているのか、あるいは多少上下左右にずれているのかがわかる。たとえば4個のレーザスポット光強度センサのうちの上側に設置されたレーザスポット光強度センサ50aが他の3個のレーザスポット光強度センサ50b、50c、50dよりも強いレーザスポット光を検出した場合は、相手側の所望のスポットよりも上側にずれていることがわかる。また、もう一つの情報である、レーザ送受信装置からの状態信号(たとえば、レーザ光受信強度、PLLロック状態など)を検出することで、相手側で確かに受信されているかどうかがわかる。つまり、相手側のレーザ光受信強度があるレベル以上あれば受信可能であり、さらに、相手側の受信回路のPLLがロックされれば、これも受信可能であることを示す情報となる。
Regarding the laser beam direction control, first, as in the conventional method, the beacon
ビーコン光を変調させる方式としては、あらゆる変調を使うことができるが、たとえばビーコン光の特定周波数のサイン波あるいは矩形波を作り、その周波数を変調(周波数偏移変調:FSK:Frequency Shift Keying)、あるいは位相を変調(位相偏移変調:PSK:Phase Shift Keying)することなどによってデータを送信することができる。 As a method for modulating the beacon light, any modulation can be used. For example, a sine wave or a rectangular wave having a specific frequency of the beacon light is generated and the frequency is modulated (frequency shift keying (FSK)). Alternatively, data can be transmitted by modulating the phase (phase shift keying (PSK)).
図4は、実施例1の動作を説明する図である。図4(a)は、自身のミラー制御のためのフローチャートであり、図4(b)は、相手側のミラー制御のための情報を送信するためのフローチャートである。まず自身のミラー制御のために、4分割センサ11からの信号を入力して(ステップS1)、その4分割センサ11からの信号をもとに、ビーコン光到来方向にレーザ送受信器12からレーザビームを送信するようにミラーアクチュエータ31への出力を計算してミラーアクチュエータ31を制御する(これが1次制御である)(ステップS2)。つぎに、4分割センサ11によってビーコン光を受光して(ステップS3)、復調するに十分な程度のビーコン光を受光できたかを判断し(ステップS4)、noであって復調するに十分な程度のビーコン光を受光できなければステップS1に戻る。yesであって復調するに十分な程度のビーコン光を受光できればステップS5に進んで、受光信号を復調して、相手側レーザスポット光強度センサ50a、50b、50c、50dからの信号およびレーザ送受信器12からの状態信号を獲得する(ステップS5)。そして、これらの信号に基づいて、自身のレーザスポットが相手側の所望の位置にあたる、あるいはレーザ送受信器12の状態が最良になるように可動ミラー32の方向を計算しミラーアクチュエータ31を制御する(これは1次制御に引き続いて行う2次制御になる)(ステップS6)。他方、相手側のミラー制御のために、レーザスポット光強度センサ50a、50b、50c、50dからの信号を入力して(ステップS11)、さらに、レーザ送受信器12から状態信号を入力して(ステップS12)、これらレーザスポット光強度センサ50a、50b、50c、50dからの信号およびレーザ送受信器12から状態信号をビーコン光を変調させることによって相手側に送信する(ステップS13)。これにより、通常のレーザ通信が開始される前にレーザビームの受信状況に関する情報を相手側に送信するので、それを受信した側はその情報を利用して適切な位置にレーザビームを向けて送信することができる。
FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the first embodiment. 4A is a flowchart for its own mirror control, and FIG. 4B is a flowchart for transmitting information for mirror control of the partner side. First, in order to control its own mirror, a signal from the
図7は、実施例2によるレーザ通信機の使用態様を示す図である。レール60上を走行する車両などの移動体61と、光ファイバネットワークに接続されるすべての基地局71〜74のレーザ通信機には、広角センサと望遠センサの両方のセンサが用いられ(図9、図10参照)、移動体61の望遠センサは基地局71〜74側の通信相手を追跡するために用いられ、基地局71〜74側の望遠センサも同様に移動体61の通信相手を追跡するために用いられる。一方、移動体61の広角センサはハンドオーバをする基地局71〜74を見つけて捕捉するために用いられ、基地局71〜74側の広角センサも同様に移動体61の通信相手を見つけるために用いられる。まず、図7(a)に示す状態では移動体61は#1基地局71と通信を行っており、望遠センサを用いてレーザビームを追跡する。次に移動体61が次第に左に移動して図7(b)に示す状態になると、広角センサが次の基地局(#2基地局72)のビーコン光を検出する。移動体61のレーザ通信機は、そのレーザビームの向きを#2基地局72の方向に変え、同様に#2基地局72のレーザ通信機は、そのレーザビームの向きを移動体61の方向に向け、移動体61と#2基地局72の間でレーザ通信のリンクが確立され、図7(c)に示す状態になる。移動体61が#2基地局72の範囲にいる限り、望遠センサを用いてレーザビームを追跡することで、この通信リンクを継続する。移動体61の広角センサが次の基地局(#3基地局73)のビーコン光を検出すると、上記と同様に#2基地局72から#3基地局73へとハンドオーバを行う。
FIG. 7 is a diagram illustrating how the laser communication device according to the second embodiment is used. Both the wide-angle sensor and the telephoto sensor are used for the moving
図8は、実施例2の動作を説明する図である。まず、最初に、ビーコン検出用の広角センサからの信号をもとにミラーアクチュエータを制御して可動ミラーを概略の方向へ向けて、初期捕捉を行う(ステップS21)。次に、ビーコン検出用の望遠センサからの信号をもとにミラーアクチュエータを制御して可動ミラーを正確な方向へ向けて、追跡を開始する(ステップS22)。追跡を継続しながら、ビーコン検出用の広角センサからの信号を入力し(ステップS23)、それが強いビーコン信号を検出したかどうかを判断する(ステップS24)。noであって強いビーコン信号を検出しない場合にはステップS22に戻って追跡を継続する。yesであって強いビーコン信号を検出した場合、それは次の基地局を検出したことになるので、その方向にレーザビームを向けて、捕捉を行い(ステップS25)、ステップS22に戻ってその基地局に対して追跡を開始する。これを繰り返すことで、移動体側は次々と通過する基地局とハンドオーバしながら通信を行う。また基地局側でも同じアルゴリズムによって通過する移動体を捕捉、追跡することが可能である。 FIG. 8 is a diagram for explaining the operation of the second embodiment. First, initial capture is performed by controlling the mirror actuator based on a signal from a wide-angle sensor for detecting a beacon so that the movable mirror is directed in a general direction (step S21). Next, tracking is started by controlling the mirror actuator based on the signal from the telephoto sensor for detecting the beacon so that the movable mirror is directed in the correct direction (step S22). While continuing tracking, a signal from a wide-angle sensor for detecting a beacon is input (step S23), and it is determined whether or not a strong beacon signal is detected (step S24). If no and a strong beacon signal is not detected, the process returns to step S22 to continue tracking. If it is yes and a strong beacon signal is detected, it means that the next base station has been detected. Therefore, the laser beam is directed in that direction to perform capture (step S25), and the base station returns to step S22. Start tracking against. By repeating this, the mobile side communicates while handing over with the base stations that pass one after another. In addition, it is possible to capture and track a moving object passing by the same algorithm on the base station side.
図9は、実施例2によるレーザ通信機の構成を示す図である。車載の#1レーザ通信機221、地上に設置される#2レーザ通信機222、#3レーザ通信機223はいずれも同じ構成を有し、ビーコン送信器81、可動ミラー82、ミラーアクチュエータ83、広角レンズ84、広角センサ85、望遠レンズ86、望遠センサ87、レーザビーム制御器88、およびレーザ送受信器89から成る。広角センサ85および望遠センサ87は4分割センサによって構成されている。#1レーザ通信機221は移動体の後方に向けて通信するように設置して、移動に伴い新しいレーザ通信機から強いビーコン光を受信するようにしている。#2レーザ通信機222のビーコン送信器81からのビーコン光およびレーザ送受信器89からのレーザ光は、#1レーザ通信機221のミラーアクチュエータ83によって駆動される可動ミラー82によって反射され、広角センサ85、望遠センサ87、およびレーザ送受信器89に入る。#1レーザ通信機221が#2レーザ通信機222と通信している時には、望遠センサ87によってビーコン光が追跡されてレーザ通信が行われる。#1レーザ通信機221が左へ移動して、#3レーザ通信機223の近くを通過すると、#1レーザ通信機221の広角センサ85が、#3レーザ通信機223からの強いビーコン光を検出する。#3レーザ通信機223の強いビーコン光を検出することで、#1レーザ通信機221のレーザビーム制御器88は、#3レーザ通信機223の方向へレーザビームを向けるようにミラーの方向を変え始め、広角センサ85を用いて#3レーザ通信機223の概略の方向に向ける。概略の方向に向いた後、望遠センサ87を用いて#3レーザ通信機223の正確な方向に向けるように追跡を開始し、#1レーザ通信機221と#3レーザ通信機223の通信が開始される。
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of a laser communication device according to the second embodiment. The in-vehicle # 1
図10は、実施例3によるレーザ通信機の構成を示す図である。車載の#1レーザ通信機231、地上に設置される#2レーザ通信機232、#3レーザ通信機233はいずれも同じ構成を有し、ビーコン送信器91、可動ミラー92、ミラーアクチュエータ93、広角レンズ94、PSD95、望遠レンズ96、望遠センサ97、レーザビーム制御器98、およびレーザ送受信器99から成る。望遠センサ97は4分割センサによって構成されている。実施例3が実施例2と異なる点は、広角センサ85に代えてPSD95を用いて、広角レンズ94は可動ミラー92を介さずに直接にビーコン光を受信する点である。
FIG. 10 is a diagram illustrating the configuration of the laser communication device according to the third embodiment. The in-vehicle # 1
図11は、PSDの構造を示す図である。受光面101の任意の位置(x,y)に光が当たった場合、その位置により電極X1、X2、Y1、Y2に流れる電流が変わるのでその電流値をもとに当たった光の位置を検出することができる。このように、PSD95を用いることで光源の方向を検出することができるので、PSD95の真正面にビーコン光が来るようにミラー制御をする必要がない。そのため図10では、PSD95の前には可動ミラー92がなく、ビーコン光を直接受けてその方向を検知する。このようにして、PSD95にあたる光は可動ミラー92で反射した光を用いる必要がないため、可動ミラー92を小型化できその結果より高速に可動ミラー92を動かすことができるので、より速いハンドオーバを行うことができる。PSD95以外の動作は、図9で示した広角センサ85として4分割センサを用いた場合と同じである。
FIG. 11 is a diagram illustrating the structure of the PSD. When light hits an arbitrary position (x, y) on the
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではない。 The present invention is not name limited to the above embodiments.
10 レーザ通信器
11 4分割センサ
12、89、99、109 レーザ送受信器
20、88、98、108 レーザビーム制御器
31、83、93、103 ミラーアクチュエータ
32、82、92、102 可動ミラー
40、81、91、101 ビーコン送信器
50 レーザスポット光強度センサ
60 レール
61 移動体
71〜74 基地局
84、94 広角レンズ
85 広角センサ
86、96、104 望遠レンズ
87、97、105 望遠センサ
95 PSD
101 受光面
201、202、211、212、221〜223、231〜233、241、242 レーザ通信機
10
101 Light-receiving
Claims (5)
第1ビーコン光を受信して該広角センサより狭い角度で高精度に第1レーザ通信機の存在方向を検出する望遠センサと、
前記広角センサによって第1レーザ通信機を捕捉し、前記望遠センサによって第1レーザ通信機を追跡する受信光方向制御器と、
該第1ビーコン光を追跡しつつ第1ビーコン光とは別のレーザ光によって第1レーザ通信機とレーザ通信中に第1ビーコン光より強い第2レーザ通信機からの第2ビーコン光を前記広角センサが受信して前記受信光方向制御器が第2レーザ通信機を捕捉することに応じて、第1レーザ通信機との通信から第2レーザ通信機との通信に切り換えるハンドオーバ制御器と
を備えることを特徴とするレーザ通信機。 A wide-angle sensor that receives the first beacon light for informing the position of the first laser communication device and detects the direction of the first laser communication device;
A telephoto sensor that receives the first beacon light and detects the presence direction of the first laser communication device at a narrower angle than the wide-angle sensor with high accuracy;
A receiving light direction controller that captures the first laser communicator by the wide-angle sensor and tracks the first laser communicator by the telephoto sensor;
While tracking the first beacon light, the second beacon light from the second laser communicator that is stronger than the first beacon light during the laser communication with the first laser communicator by the laser light different from the first beacon light is the wide angle. A handover controller that switches from communication with the first laser communication device to communication with the second laser communication device in response to reception of the sensor and the received light direction controller capturing the second laser communication device; A laser communication device characterized by that.
前記相手ビーコン光を受信して該広角センサより狭い角度で高精度に相手レーザ通信機の存在方向を検出する望遠センサと、
前記広角センサによって相手レーザ通信機を捕捉し、前記望遠センサによって相手レーザ通信機を追跡する受信光方向制御器と、
該相手レーザ通信機を追跡しつつ相手ビーコン光とは別のレーザ光によって相手レーザ通信機とレーザ通信を行うレーザ送受信器と
を有する第1および第2レーザ通信機を備え、
相手レーザ通信機が第1レーザ通信機と通信中に、第2レーザ通信機が該相手レーザ通信機を捕捉することに応じて、第2レーザ通信機が該相手レーザ通信機との通信を開始することを特徴とするレーザ通信機。 A wide-angle sensor that receives the other party beacon light to inform the existence position of the other party laser communication device and detects the existence direction of the other party laser communication device;
A telephoto sensor that receives the counterpart beacon light and detects the presence direction of the counterpart laser communication device with a narrower angle than the wide-angle sensor; and
A receiving light direction controller that captures the counterpart laser communication device by the wide angle sensor and tracks the counterpart laser communication device by the telephoto sensor;
A first and a second laser communicator having laser transceivers that perform laser communication with the partner laser communicator using a laser beam different from the partner beacon light while tracking the partner laser communicator;
To the other laser communication unit is communicating with the first laser communication device, in response to the second laser communication device captures a the mating laser communication device, the second laser communication device starts communication with the partner laser communicator A laser communication device characterized by that.
The laser communication apparatus according to claim 1 , wherein the wide-angle sensor is a PSD (Position Sensitive Detector).
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