JP6137520B2

JP6137520B2 - Spatial optical transmission system

Info

Publication number: JP6137520B2
Application number: JP2012193270A
Authority: JP
Inventors: 幹夫前田
Original assignee: Kogakuin University
Current assignee: Kogakuin University
Priority date: 2012-09-03
Filing date: 2012-09-03
Publication date: 2017-05-31
Anticipated expiration: 2032-09-03
Also published as: JP2014050033A

Description

本発明は空間光伝送システムに関し、特に、水中で光伝送を行う水中光伝送システムに関する。 The present invention relates to a spatial light transmission system, and more particularly to an underwater optical transmission system that performs optical transmission in water.

従来、空間光伝送システムにおける光軸のトラッキング技術としていくつかの技術が報告されている（特許文献１〜４参照）。 Conventionally, several techniques have been reported as optical axis tracking techniques in a spatial light transmission system (see Patent Documents 1 to 4).

特開２００６−２０３６０１号公報JP 2006-203601 A 特開２００６−２３８１３９号公報JP 2006-238139 A 特許第３０６４８３９号公報Japanese Patent No. 3064839 特開平１１−１２２１７９号公報JP-A-11-122179

しかしながら、空間光伝送システムにおいては、より簡易にトラッキングできる技術が望まれている。 However, in a spatial light transmission system, a technique that can be tracked more easily is desired.

本発明の主な目的は、より簡易にトラッキングできる空間光伝送システムを提供することにある。 A main object of the present invention is to provide a spatial light transmission system that can be tracked more easily.

本発明の一態様によれば、
球の表面に設けられた再帰性反射材と、
前記再帰性反射材に、映像信号とトラッキング用の信号が多重されて印加された光信号を照射する光源と、
前記再帰性反射材によって反射された前記トラッキング用の信号を受光する受光器と、
前記受光器によって受光された前記トラッキング用の信号の強度から前記光源と前記再帰性反射材とのずれを求め、前記求めたずれに応じて前記光源と前記再帰性反射材との位置関係を調整するコントローラと、
前記球に設けられ、前記映像信号と前記トラッキング用の信号が多重されて印加された前記光信号から前記映像信号を受信する映像信号光受信部と、
を備える空間光伝送システムが提供される。 According to one aspect of the invention,
A retroreflector provided on the surface of the sphere;
A light source that irradiates the retroreflecting material with an optical signal applied by multiplexing a video signal and a tracking signal ;
A photodetector receiving the signal for the tracking reflected by the retroreflective material,
The deviation between the light source and the retroreflecting material is obtained from the intensity of the tracking signal received by the light receiver, and the positional relationship between the light source and the retroreflecting material is adjusted according to the obtained deviation. A controller to
A video signal light receiving unit which is provided on the sphere and receives the video signal from the optical signal applied by multiplexing the video signal and the tracking signal;
A spatial light transmission system is provided.

本発明によれば、より簡易にトラッキングできる空間光伝送システムが提供される。 According to the present invention, a spatial light transmission system that can be tracked more easily is provided.

図１は、本発明の好ましい実施の形態の光伝送システムを説明するための概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram for explaining an optical transmission system according to a preferred embodiment of the present invention. 図２は、本発明の好ましい実施の形態の光伝送システムの中継器の外観を説明するための概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the appearance of the repeater of the optical transmission system according to the preferred embodiment of the present invention. 図３は、本発明の好ましい実施の形態の光伝送システムの中継器を説明するための概略断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view for explaining the repeater of the optical transmission system according to the preferred embodiment of the present invention. 図４は、本発明の好ましい実施の形態の光伝送システムにおいて、トラッキング用の光源を使って中継器との位置ずれを検出する原理を説明するための概略図であり、中継器と映像信号光送信装置が正対しているときの状態を示す図である。FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the principle of detecting the positional deviation from the repeater using the tracking light source in the optical transmission system according to the preferred embodiment of the present invention. It is a figure which shows a state when a transmitter is facing directly. 図５は、映像信号光送信装置の光源からの光信号の周波数スペクトラム、ならびに、中継器と映像信号光送信装置が正対しているときの、映像信号光送信装置の受光器および中継器の映像信号光受信装置の受光器で得られる光信号の周波数スペクトラムを示す図である。FIG. 5 shows the frequency spectrum of the optical signal from the light source of the video signal optical transmitter, and the images of the optical receiver and the repeater of the video signal optical transmitter when the repeater and the video signal optical transmitter are facing each other. It is a figure which shows the frequency spectrum of the optical signal obtained with the light receiver of a signal light receiver. 図６は、本発明の好ましい実施の形態の光伝送システムにおいて、トラッキング用の光源を使って中継器との位置ずれを検出する原理を説明するための概略図であり、中継器と映像信号光送信装置が正対していないときの状態を示す図である。FIG. 6 is a schematic diagram for explaining the principle of detecting the positional deviation from the repeater using the tracking light source in the optical transmission system according to the preferred embodiment of the present invention. It is a figure which shows a state when a transmitter is not facing directly. 図７は、中継器と映像信号光送信装置が正対していないときの、映像信号光送信装置の受光器で得られる光信号の周波数スペクトラムを示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating the frequency spectrum of the optical signal obtained by the light receiver of the video signal light transmission device when the repeater and the video signal light transmission device are not facing each other. 図８は、中継器と映像信号光送信装置のずれの検出を２次元で行う場合の、映像信号光送信装置の光源の一配置例について説明するための概略図である。FIG. 8 is a schematic diagram for explaining an arrangement example of the light sources of the video signal light transmission device when detecting the shift between the repeater and the video signal light transmission device in two dimensions. 図９は、映像信号伝送用の光源から送信される光信号と、トラッキング用の光源送信される光信号について説明するための周波数スペクトラムを示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a frequency spectrum for explaining an optical signal transmitted from a light source for video signal transmission and an optical signal transmitted from a light source for tracking. 図１０は、中継器と映像信号光送信装置のずれの検出を２次元で行う場合の、映像信号光送信装置の光源の他の配置例について説明するための概略図である。FIG. 10 is a schematic diagram for explaining another arrangement example of the light sources of the video signal light transmission device when detecting the difference between the repeater and the video signal light transmission device in two dimensions. 図１１は、映像信号伝送用の光源から送信される光信号と、トラッキング用の光源から送信される光信号について説明するための周波数スペクトラムを示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating a frequency spectrum for explaining an optical signal transmitted from a light source for video signal transmission and an optical signal transmitted from a light source for tracking. 図１２は、映像信号の伝送システムの一構成例を説明するための概略構成図である。FIG. 12 is a schematic configuration diagram for explaining a configuration example of a video signal transmission system. 図１３は、中継器側での光軸調整を説明するためのフローチャートである。FIG. 13 is a flowchart for explaining optical axis adjustment on the repeater side. 図１４は、トラッキング動作を説明するためのフローチャートである。FIG. 14 is a flowchart for explaining the tracking operation. 図１５は、映像信号の伝送システムの他の構成例を説明するための概略構成図である。FIG. 15 is a schematic configuration diagram for explaining another configuration example of the video signal transmission system.

電波は水中では大きな減衰を受けるため、超音波程度の低い周波数しか伝送することができない。可視光帯は電波よりも水中での減衰が小さいので、音声信号程度の狭帯域な信号の伝送が可能である。 Since radio waves are greatly attenuated in water, they can only transmit frequencies as low as ultrasonic waves. Since the visible light band is less attenuated in water than radio waves, it is possible to transmit a narrow band signal such as an audio signal.

現在は潜水艇等のカメラで水中で撮影した映像は伝送手段が無いため、記録装置に保存して浮上後に再生しており、多くの時間がかかっている。海上と潜水艇のカメラとを光ファイバで接続すれば映像信号をライブ伝送できることが予想されるが、有線で接続することになるので潜水艇の行動を著しく妨げることになるという問題がある。 Currently, since there is no transmission means for images taken underwater with a camera such as a submersible craft, it takes a lot of time because it is stored in a recording device and reproduced after ascending. It is expected that video signals can be transmitted live by connecting the sea and the submarine camera with an optical fiber, but there is a problem that the operation of the submarine is significantly hindered because it is connected by wire.

そこで、本発明者は、潜水艇の近くに中継器を置き、潜水艇から中継器までの短距離を海中で損失の小さな可視光で伝送し、中継器で電気信号に戻してから海上までの長距離を光ファイバ伝送で低損失な波長の光信号に変換して伝送することにより、この問題を解決し、潜水艇など海中から映像信号のライブ伝送を実現することができると思料した。以下に説明する本発明の好ましい実施の形態は、このような本発明者の知見に基づくものである。 Therefore, the present inventor places a repeater near the submersible craft, transmits a short distance from the submersible craft to the repeater with visible light with a small loss in the sea, returns the electrical signal with the repeater to the sea I thought that this problem could be solved by converting long distances into optical signals with low loss by optical fiber transmission, and that live transmission of video signals from underwater such as submersibles could be realized. Preferred embodiments of the present invention described below are based on such knowledge of the present inventors.

以下、図面を参照して、本発明の好ましい実施の形態を説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

まず、潜水艇から中継器を見つける技術について説明する。無線を使わずに、視界のきかない海のなかで、潜水艇から中継器を容易に発見するために、本実施の形態では、中継器を球形で構成し、その表面に再帰性反射材を貼り付けている。再帰性反射材は、表面がビーズやプリズム状のシートで、任意の角度で入射した光を入射した方向に反射させる。これを用いた交通標識や作業員のジャケットは車のヘッドライトの光を光源の方向に強く反射するので運転者は遠くから認知することができる。本実施の形態では、再帰性反射材が光源の方向に正確かつ鋭く反射する特性を特っていることに着目し、高い位置検出精度を得るものである。 First, a technique for finding a repeater from a submersible will be described. In this embodiment, in order to easily find a repeater from a submarine in a sea where visibility is not available without using radio, in this embodiment, the repeater is formed in a spherical shape and a retroreflecting material is provided on the surface thereof. Paste. The retroreflective material is a sheet having a bead or prism shape on the surface, and reflects light incident at an arbitrary angle in the incident direction. The traffic signs and worker's jackets using this strongly reflect the light of the car headlight in the direction of the light source, so that the driver can recognize from a distance. In the present embodiment, attention is paid to the fact that the retroreflective material has a characteristic of accurately and sharply reflecting in the direction of the light source, and high position detection accuracy is obtained.

本実施の形態の映像信号の伝送システムの例を図１に示す。本実施の形態の伝送システム１は、映像信号光送信装置２０と、中継器５０と、光電気変換器７３とを備えている。映像信号光送信装置２０は潜水艇１０に搭載されている。中継器５０は、映像信号光受信装置６０と電気光変換器７０とを備えている。光電気変換器７３は、海上の船７２に搭載されている。電気光変換器７０と光電気変換器７３は光ファイバ７１で接続されている。映像信号光送信装置２０は、可視光帯の送信光３０を放射して中継器５０を探す。中継器５０に送信光３０が当たり、映像信号光送信装置２０に反射光４０が戻ると、中継器５０を検出できる。本実施の形態では、後述するように、中継器５０を球状にし、再帰性反射材を中継器５０の表面に配置することで、映像信号光送信装置２０と中継器５０との間が見通しであれば、任意の位置から中継器５０の検出が可能である。 An example of a video signal transmission system according to this embodiment is shown in FIG. The transmission system 1 according to the present embodiment includes a video signal light transmission device 20, a repeater 50, and a photoelectric converter 73. The video signal light transmitter 20 is mounted on the submersible craft 10. The repeater 50 includes a video signal light receiving device 60 and an electro-optical converter 70. The photoelectric converter 73 is mounted on the ship 72 at sea. The electro-optic converter 70 and the opto-electric converter 73 are connected by an optical fiber 71. The video signal light transmitting device 20 searches for the repeater 50 by emitting the transmission light 30 in the visible light band. When the transmission light 30 hits the repeater 50 and the reflected light 40 returns to the video signal light transmitter 20, the repeater 50 can be detected. In the present embodiment, as will be described later, the repeater 50 is formed into a spherical shape, and the retroreflecting material is disposed on the surface of the repeater 50, so that the space between the video signal light transmission apparatus 20 and the repeater 50 can be seen. If there is, the repeater 50 can be detected from an arbitrary position.

中継器５０の外観を図２に示す。中継器５０の表面５１は球状である。中継器５０の表面５１は可視光帯の光に対して透明な部材で構成されている。中継器５０の球状の表面５１には、複数の再帰性反射材５２が規則的に配置されている。複数の再帰性反射材５２は、互いに等間隔に配置されている。映像信号光送信装置２０から送られた光のうち、再帰性反射材５２が配置されていない部分５３に到達した光は中継器５０の内部に入射する。図２では、光がどの方向から入射しても同じ受光電力および反射電力が得られることを分かり易く説明するために長方形の再帰性反射材５２を配置した例を示しているが、反射する箇所（再帰性反射材５２を配置した部分）と透過する箇所（再帰性反射材５２が配置されていない部分５３）に偏りがなければ他の配置でも構わない。 The appearance of the repeater 50 is shown in FIG. The surface 51 of the repeater 50 is spherical. The surface 51 of the repeater 50 is made of a member that is transparent to visible light. A plurality of retroreflective members 52 are regularly arranged on the spherical surface 51 of the repeater 50. The plurality of retroreflecting materials 52 are arranged at equal intervals. Of the light transmitted from the video signal light transmitting device 20, the light that has reached the portion 53 where the retroreflecting material 52 is not disposed enters the repeater 50. FIG. 2 shows an example in which a rectangular retroreflecting material 52 is disposed in order to easily understand that the same received light power and reflected power can be obtained no matter which direction the light is incident. Other arrangements may be used as long as there is no bias in the part (the part 53 where the retroreflective material 52 is disposed) and the portion where the light is transmitted (the part 53 where the retroreflective material 52 is not disposed).

次に中継器５０での受光と反射の動作を図３の断面図を参照して説明する。上述のように、中継器５０の球状の表面５１には、複数の再帰性反射材５２が規則的に配置されている。中継器５０の内側には、複数の集光レンズ５４が、球面をなすように配置されている。複数の再帰性反射材５２が配置されている球と、複数の集光レンズ５４が配置されている球は同心である。これらの球の中心には、光受光器６１が配置されている。光受光器６１は、複数の集光レンズ５４の焦点に配置されている。 Next, the operation of light reception and reflection at the repeater 50 will be described with reference to the sectional view of FIG. As described above, a plurality of retroreflecting materials 52 are regularly arranged on the spherical surface 51 of the repeater 50. Inside the repeater 50, a plurality of condensing lenses 54 are arranged so as to form a spherical surface. The sphere in which the plurality of retroreflective members 52 are arranged and the sphere in which the plurality of condenser lenses 54 are arranged are concentric. An optical receiver 61 is disposed at the center of these spheres. The optical receiver 61 is disposed at the focal point of the plurality of condenser lenses 54.

潜水艇１０の映像信号光送信装置２０から送られた光信号３０を、説明を簡単にするために、平行ビームとして描いている。光信号３０の入射光のうち、再帰性反射材５２−１、５２−２、５２−３および５２−４に到達した光３０−１、３０−２、３０−３および３０−４は、再帰性反射材５２−１、５２−２、５２−３および５２−４によって入射方向に反射される。残りの光３０−５、３０−６および３０−７は集光レンズ５４−１、５４−２および５４−３で集光されて光受光器６１に焦点を結び、電気信号に変換される。 The optical signal 30 sent from the video signal light transmitting device 20 of the submersible 10 is depicted as a parallel beam for the sake of simplicity. Of the incident light of the optical signal 30, the light 30-1, 30-2, 30-3 and 30-4 that have reached the retroreflecting materials 52-1, 52-2, 52-3 and 52-4 are recursive. Are reflected in the incident direction by the reflective reflectors 52-1, 52-2, 52-3 and 52-4. The remaining lights 30-5, 30-6, and 30-7 are collected by the condenser lenses 54-1, 54-2, and 54-3, focused on the optical receiver 61, and converted into electrical signals.

中継器５０は探されている間はどの方向から光がくるのかが分からないため、光受光器６１を回転させて光の到来方向を知り、光受光器６１の受光面６２の法線方向が入射方向と一致するように制御する。あるいは複数の固定の光受光器を球の中心位置に配置しておき、最大の受信光強度が得られている光受光器の電気信号をスイッチで選択する等の手段を用いても未知の方向から到来した光を受信できたのと等価である。 Since the repeater 50 does not know from which direction the light comes while being searched, the optical receiver 61 is rotated to know the direction of arrival of light, and the normal direction of the light receiving surface 62 of the optical receiver 61 is determined. Control to match the incident direction. Alternatively, a plurality of fixed optical receivers are arranged at the center of the sphere, and the direction of the unknown is not limited by using means such as selecting the electrical signal of the optical receiver with the maximum received light intensity with a switch. It is equivalent to receiving light coming from

次に、潜水艇１０あるいは中継器５０が移動しても、入射光３０を常に中継器５０の球の中央で捉え続けられるように、潜水艇１０の映像信号光送信装置２０からの光の出射方向を自動的に補正するトラッキング技術について説明する。 Next, even if the submersible craft 10 or the repeater 50 moves, the light is emitted from the video signal light transmitting device 20 of the submersible craft 10 so that the incident light 30 can always be captured at the center of the sphere of the repeater 50. A tracking technique for automatically correcting the direction will be described.

一般に、光送信機から任意の方向にある受信装置に空間光伝送をするには光を等方に放射すれば良いが、大きな光送信電力が必要となる。画像のような広帯域な信号を、海中のように伝送損失の大きな媒体中で伝送するためには、出射光の出射角度を狭くして、中継器の映像信号光受信装置の受光器で十分な受光電力を確保することが望ましい。伝送距離が長くなるにつれてビームは広がるため、所望の受光電力を確保するには複数の光送信機を用いることが望まれる。一方で、潜水艇１０から中継器５０を効率よく探すためには光を広い角度に放射する必要がある。そこで本実施の形態では、同一平面内に信号を伝送するための出射角度の極めて狭いビーム状の光源と、中継器を探し、トラッキングするための広い出射角度の光源の２種類を配置している。 In general, in order to perform spatial light transmission from an optical transmitter to a receiving device in an arbitrary direction, it is sufficient to emit light isotropically, but a large optical transmission power is required. In order to transmit a wideband signal such as an image in a medium with a large transmission loss such as in the sea, a light receiving device of a video signal light receiving device of a repeater is sufficient by narrowing the outgoing light outgoing angle. It is desirable to secure the received light power. Since the beam spreads as the transmission distance becomes longer, it is desirable to use a plurality of optical transmitters in order to secure a desired received light power. On the other hand, in order to efficiently search for the repeater 50 from the submersible craft 10, it is necessary to emit light at a wide angle. Therefore, in this embodiment, two types of light sources having a very narrow emission angle for transmitting signals in the same plane and a light source having a wide emission angle for searching and tracking a repeater are arranged. .

トラッキング用の光源を使って中継器５０との位置ずれを検出する原理を図４を参照して説明する。先ず、一次元の横方向のずれの検出方法について説明する。今、中継器５０は潜水艇１０の映像信号光送信装置２０と正対していて、ずれがない状態である。映像信号光送信装置２０は、光源２１（２１−１〜２１−５）と、受光器２４とを備えている。光源２１−１〜２１−５は、それぞれトラッキング用の光２２−１〜２２−５を中継器５０に向かって放射する。トラッキング用の光２２−１〜２２−５は、中継器５０の再帰性反射材５２（図２、３参照）で反射され、反射された光は同じ経路で光源２１−１〜２１−５に戻る。 The principle of detecting a positional deviation from the repeater 50 using a tracking light source will be described with reference to FIG. First, a method for detecting a one-dimensional lateral shift will be described. Now, the repeater 50 faces the video signal light transmitter 20 of the submersible 10 and is in a state of no deviation. The video signal light transmitting apparatus 20 includes a light source 21 (21-1 to 21-5) and a light receiver 24. The light sources 21-1 to 21-5 radiate tracking light 22-1 to 22-5 toward the repeater 50, respectively. The tracking light 22-1 to 22-5 is reflected by the retroreflecting material 52 (see FIGS. 2 and 3) of the repeater 50, and the reflected light is transmitted to the light sources 21-1 to 21-5 through the same path. Return.

光源２１−１には、図５（Ａ）の周波数スペクトラムで示すように、伝送する映像信号１３と、周波数ｆ１の正弦波１４−１が多重されて印加され、光信号２２−１となる。同様に、光源２１−５には、図５（Ｂ）の周波数スペクトラムで示すように、伝送する映像信号１３と、周波数ｆ５の正弦波１４−５が多重されて印加され、光信号２２−５となる。光源２１−２〜２１−４についても図示はしていないが同様である。すなわち、光源２１−２には、伝送する映像信号１３と、周波数ｆ２の正弦波１４−２が多重されて印加され、光信号２２−２となり、光源２１−３には、伝送する映像信号１３と、周波数ｆ３の正弦波１４−３が多重されて印加され、光信号２２−３となり、光源２１−４には、伝送する映像信号１３と、周波数ｆ４の正弦波１４−４が多重されて印加され、光信号２２−２となる。 As shown in the frequency spectrum of FIG. 5A, the video signal 13 to be transmitted and the sine wave 14-1 having the frequency f1 are multiplexed and applied to the light source 21-1 to be an optical signal 22-1. Similarly, as shown in the frequency spectrum of FIG. 5B, the video signal 13 to be transmitted and the sine wave 14-5 having the frequency f5 are multiplexed and applied to the light source 21-5, and the optical signal 22-5 is applied. It becomes. The light sources 21-2 to 21-4 are the same although not shown. That is, the video signal 13 to be transmitted and the sine wave 14-2 having the frequency f2 are multiplexed and applied to the light source 21-2 to become an optical signal 22-2, and the video signal 13 to be transmitted is transmitted to the light source 21-3. Then, a sine wave 14-3 having a frequency f3 is multiplexed and applied to form an optical signal 22-3, and a video signal 13 to be transmitted and a sine wave 14-4 having a frequency f4 are multiplexed to the light source 21-4. Applied to the optical signal 22-2.

光源２１−１〜２１−５からの光信号２２−１〜２２−５は、中継器５０で反射される。図４に示すように、中継器５０は映像信号光送信装置２０と正対していて、ずれがない状態なので、中継器５０による反射光を受光器２４で電気信号に変換すると、図５（Ｃ）の周波数スペクトラムが得られる。 Optical signals 22-1 to 22-5 from the light sources 21-1 to 21-5 are reflected by the repeater 50. As shown in FIG. 4, the repeater 50 faces the video signal light transmitter 20 and is in a state of no deviation. Therefore, when the light reflected by the repeater 50 is converted into an electrical signal by the light receiver 24, the repeater 50 shown in FIG. ) Frequency spectrum.

図５（Ｃ）の周波数スペクトラムが得られる理由について説明する。図４では、再帰性反射の動作を分かり易く説明するために、光源２１−１〜２１−５から出射する光２２−１〜２２−５を広い角度に誇張して描いている。このため、光源２１−３以外から放射された光は受光器２４には入射しないように描いている。しかし、実際には中継器５０はこの図よりもずっと遠い場所にあるため、放射角度はこれより極めて狭くなる。また、再帰性反射材５２は入射角度とわずかに異なる方向に強度の弱い光を反射するので、受光器２４は光源２１−３以外の光源から放射された光も受光する。図５（Ｃ）を参照すれば、光源２１−３に印加された正弦波１４−３の強度は最も大きく、受光器２４から遠い位置にある光源に多重した正弦波ほど強度が小さくなる。中継器５０の映像信号光受信装置６０（図１参照）の受光器で得られる信号の周波数スペクドラムを図５（Ｄ）に示す。中央部に到達した光源２１−３からの光よりも周辺部に到達した光源２１−１および２１−５からの光の方が集光されない割合が大きいため、正弦波１４−１、１４−５の強度は正弦波１４−３よりも弱くなる。 The reason why the frequency spectrum of FIG. 5C is obtained will be described. In FIG. 4, the light 22-1 to 22-5 emitted from the light sources 21-1 to 21-5 are exaggerated at a wide angle in order to easily explain the operation of retroreflection. For this reason, the light emitted from other than the light source 21-3 is drawn so as not to enter the light receiver 24. However, since the repeater 50 is actually far away from this figure, the radiation angle is much narrower than this. Further, since the retroreflecting material 52 reflects light with low intensity in a direction slightly different from the incident angle, the light receiver 24 also receives light emitted from a light source other than the light source 21-3. Referring to FIG. 5C, the intensity of the sine wave 14-3 applied to the light source 21-3 is the highest, and the intensity decreases as the sine wave is multiplexed with the light source located far from the light receiver 24. FIG. 5D shows a frequency spectrum drum of a signal obtained by the light receiver of the video signal light receiving device 60 (see FIG. 1) of the repeater 50. Since the light from the light sources 21-1 and 21-5 that has reached the peripheral part is more concentrated than the light from the light source 21-3 that has reached the central part, the sine waves 14-1 and 14-5 are not collected. Is weaker than the sine wave 14-3.

次に、中継器５０が光源２１−１〜２１−５の１個分の間隔だけ左にずれた場合について説明する。光源２１−５から放射された光２２−５の一部は中継器５０で反射されないので、反射光の強度はさらに弱くなる。受光器２４で得られる信号の周波数スペクトラムを図７に示す。中継器５０と正対する光源は光源２１−２であるので、光源２１−２からの光信号２２−２で送られた正弦波１４−２の強度が最も大きくなる。従って、映像信号光送信装置２０を搭載する潜水艇１０では中継器５０が左右どちらにどのくらいずれたのかを検知することができる。 Next, the case where the repeater 50 is shifted to the left by an interval corresponding to one of the light sources 21-1 to 21-5 will be described. Since a part of the light 22-5 emitted from the light source 21-5 is not reflected by the repeater 50, the intensity of the reflected light is further reduced. The frequency spectrum of the signal obtained by the light receiver 24 is shown in FIG. Since the light source directly facing the repeater 50 is the light source 21-2, the intensity of the sine wave 14-2 transmitted by the optical signal 22-2 from the light source 21-2 is the highest. Therefore, in the submersible craft 10 equipped with the video signal light transmitter 20, it is possible to detect how much the repeater 50 is on the left and right.

次に図８を参照して、中継器５０と映像信号光送信装置２０のずれの検出を２次元で行う場合の、映像信号光送信装置２０の光源の配置例について説明する。 Next, with reference to FIG. 8, an example of the arrangement of the light sources of the video signal light transmitter 20 when detecting the shift between the repeater 50 and the video signal light transmitter 20 in two dimensions will be described.

映像信号光送信装置２０は、トラッキング用の光源２５（２５−１〜２５−９）と映像信号伝送用の光源２６とを備えている。トラッキング用の光源２５（２５−１〜２５−９）と映像信号伝送用の光源２６はマトリックス状に二次元に配置されている。そのうち、トラッキング用の光源２５（２５−１〜２５−９）は黒丸で示し、映像信号伝送用の光源２６は白丸で示している。トラッキング用の光源２５（２５−１〜２５−９）のうち、トラッキング用の光源２５−１〜２５−５は二次元マトリックスの対角線２７−１上に配置され、この対角線２７−１と直交する他の対角線２７−２上にトラッキング用の光源２５−６、２５−７、２１−５、２５−８、２５−９が配置されている。映像信号伝送用の光源２６は、二次元マトリックスの対角線２７−１上および対角線２７−２上以外の箇所に配置されている。 The video signal light transmitter 20 includes a tracking light source 25 (25-1 to 25-9) and a video signal transmission light source 26. The tracking light source 25 (25-1 to 25-9) and the video signal transmission light source 26 are two-dimensionally arranged in a matrix. Among them, the tracking light source 25 (25-1 to 25-9) is indicated by a black circle, and the light source 26 for video signal transmission is indicated by a white circle. Of the tracking light sources 25 (25-1 to 25-9), the tracking light sources 25-1 to 25-5 are arranged on the diagonal line 27-1 of the two-dimensional matrix and are orthogonal to the diagonal line 27-1. Tracking light sources 25-6, 25-7, 21-5, 25-8, and 25-9 are arranged on the other diagonal line 27-2. The light source 26 for video signal transmission is arranged at a place other than on the diagonal line 27-1 and the diagonal line 27-2 of the two-dimensional matrix.

図９を参照して、映像信号伝送用の光源２６から送信される光信号と、トラッキング用の光源２５（２５−１〜２５−９）からそれぞれ送信される光信号について説明する。映像信号伝送用の光源２６からは、映像信号１３が送信される。トラッキング用の光源２５−１からは、映像信号１３と互いに周波数の異なる正弦波１５−１〜１５−９のうちのいずれかの正弦波が多重されて印加される。同様に、トラッキング用の光源２５−２〜２５−９からは、映像信号１３と、正弦波１５−１〜１５−９のうちの残りの正弦波のうちのいずれかの正弦波がそれぞれ多重されて印加される。映像信号伝送用の光源２６からの出射光の出射角度はトラッキング用の光源２５−２〜２５−９からの出射光の出射角度よりも狭く設定する。ずれの検知用に用いる光受光器は中央の光源２５−３と同じ位置に配置される。 With reference to FIG. 9, the optical signal transmitted from the light source 26 for video signal transmission and the optical signal transmitted from the tracking light source 25 (25-1 to 25-9) will be described. The video signal 13 is transmitted from the light source 26 for video signal transmission. From the tracking light source 25-1, one of the sine waves 15-1 to 15-9 having different frequencies from the video signal 13 is multiplexed and applied. Similarly, from the tracking light sources 25-2 to 25-9, the video signal 13 and any one of the remaining sine waves of the sine waves 15-1 to 15-9 are multiplexed. Applied. The outgoing angle of the outgoing light from the light source 26 for video signal transmission is set to be narrower than the outgoing angle of the outgoing light from the tracking light sources 25-2 to 25-9. The optical receiver used for detecting the deviation is arranged at the same position as the central light source 25-3.

映像信号伝送用の光源２６からの出射光の出射角度はトラッキング用の光源２５−２〜２５−９からの出射光の出射角度よりも狭く設定しているので、受光器５０で十分な受光電力の確保が容易である。また、トラッキング用の光源２５−２〜２５−９からの出射光の出射角度は広いので、中継器５０の探索およびトラッキングが容易である。また、トラッキングに正弦波を使用して、正弦波の強度で位置ずれを検出するため、検波前に挿入するバンドパスフィルタの帯域幅を狭めることができ、感度を高めることができる。 Since the outgoing angle of the outgoing light from the light source 26 for video signal transmission is set to be narrower than the outgoing angle of the outgoing light from the tracking light sources 25-2 to 25-9, the photoreceiver 50 has sufficient received light power. Is easy to secure. In addition, since the outgoing angle of the outgoing light from the tracking light sources 25-2 to 25-9 is wide, the repeater 50 can be easily searched and tracked. Further, since the position shift is detected by using the sine wave for tracking and the intensity of the sine wave is detected, the bandwidth of the bandpass filter inserted before detection can be narrowed, and the sensitivity can be increased.

トラッキング用の光源（２５−１〜２５−５）を用いて、図４〜図７を参照して説明したように、対角線２７−１上の１次元のずれの検知をする。また、トラッキング用の光源（２５−６、２５−７、２１−５、２５−８、２５−９）を用いて、対角線２７−２上の１次元のずれの検知をする。対角線２７−１上の１次元のずれと、対角線２７−２上の１次元のずれから、２次元のずれの検知が可能となる。 The tracking light sources (25-1 to 25-5) are used to detect a one-dimensional shift on the diagonal line 27-1, as described with reference to FIGS. Further, the tracking light source (25-6, 25-7, 21-5, 25-8, 25-9) is used to detect a one-dimensional deviation on the diagonal line 27-2. A two-dimensional shift can be detected from a one-dimensional shift on the diagonal line 27-1 and a one-dimensional shift on the diagonal line 27-2.

次に図１０を参照して、中継器５０と映像信号光送信装置２０のずれの検出を２次元で行う場合の、映像信号光送信装置２０の光源の他の配置例について説明する。 Next, another example of the arrangement of the light sources of the video signal light transmitter 20 when detecting the deviation between the repeater 50 and the video signal light transmitter 20 in two dimensions will be described with reference to FIG.

映像信号光送信装置２０は、トラッキング用の光源２８（２８（１、１）〜２８（５、５））と映像信号伝送用の光源２９とを備えている。トラッキング用の光源２８（２８（１、１）〜２８（５、５））と映像信号伝送用の光源２９は９行９列のマトリックス状に二次元に配置されている。そのうち、トラッキング用の光源２８（２８（１、１）〜２８（５、５））は黒丸で示し、映像信号伝送用の光源２９は白丸で示している。トラッキング用の光源２８（２８（１、１）〜２８（５、５））は、５行５列のマトリックス状に配置されている。トラッキング用の光源２８（２８（１、１）〜２８（５、５））は映像信号伝送用の光源２９に対して１行おき及び１列おきに配置されている。 The video signal light transmitter 20 includes a tracking light source 28 (28 (1, 1) to 28 (5, 5)) and a video signal transmission light source 29. The light source 28 for tracking (28 (1, 1) to 28 (5, 5)) and the light source 29 for video signal transmission are two-dimensionally arranged in a matrix of 9 rows and 9 columns. Among them, the tracking light source 28 (28 (1, 1) to 28 (5, 5)) is indicated by a black circle, and the light source 29 for video signal transmission is indicated by a white circle. The tracking light sources 28 (28 (1, 1) to 28 (5, 5)) are arranged in a matrix of 5 rows and 5 columns. The tracking light sources 28 (28 (1, 1) to 28 (5, 5)) are arranged in every other row and every other column with respect to the light source 29 for video signal transmission.

図８を参照して説明した光源の配置方法では、トラッキング用の光源２５（２５−１〜２５−９）の数の割合が小さいため、場合によっては映像信号伝送用の多数の光源２６から持ち込まれたショット雑音により正弦波のＣＮ比が劣化し、トラッキングに十分な性能が得られない可能性がある。この場合には、トラッキング用の光源の割合を増やしてやれば良い。同じ行、列に配置した光源にはそれぞれ同じ周波数の正弦波を印加することで正弦波の信号強度を高めＣＮ比の劣化を抑えることができる。 In the light source arrangement method described with reference to FIG. 8, since the ratio of the number of tracking light sources 25 (25-1 to 25-9) is small, it may be brought in from a large number of light sources 26 for video signal transmission in some cases. There is a possibility that the CN ratio of the sine wave deteriorates due to the shot noise, and sufficient performance for tracking cannot be obtained. In this case, the ratio of the tracking light source may be increased. By applying a sine wave having the same frequency to the light sources arranged in the same row and column, it is possible to increase the signal intensity of the sine wave and suppress degradation of the CN ratio.

すなわち、図１０に図示した５行５列の黒丸のトラッキング用光源２８（２８（１、１）〜２８（５、５））に対して、図１１（Ａ）の周波数関係を示す図において、１０波の正弦波１６−１〜１６−１０を用意しておき、１０波の正弦波１６−１〜１６−１０のなかからそれぞれ行および列に担当する２つの正弦波を印加する。例えば，２行目に配置したトラッキング用の光源２８（２，１），２８（２，２），２８（２，３），２８（２，４）には、２８（２，５）には、全て正弦波１６−２を印加し、２列目に配置したトラッキング用の光源２８（１，２），２８（２，２），２８（３，２），２８（４，２）には、２８（５，２）には、全て正弦波１６−７を印加する。すると、２行２列目に配置したトラッキング用の光源２８（２，２）には、図１１（Ｂ）に示すように、２行目に相当する正弦波１６−２と２列目に相当する正弦波１６−７を印加することになる。また、例えば，５行目に配置したトラッキング用の光源２８（５，１），２８（５，２），２８（５，３），２８（５，４）には、２８（５，５）には、全て正弦波１６−５を印加し、５列目に配置したトラッキング用の光源２８（１，５），２８（２，５），２８（３，５），２８（４，５）には、２８（５，５）には、全て正弦波１６−１０を印加する。すると、５行５列目に配置したトラッキング用の光源２８（５，５）には、図１１（Ｃ）に示すように、５行目に相当する正弦波１６−５と５列目に相当する正弦波１６−１０を印加することになる。ｎ行目に配置したトラッキング用の光源２８（ｎ，１），２８（ｎ，２），２８（ｎ，３），２８（ｎ，４）には、２８（ｎ，５）には、全て正弦波１６−ｎを印加し、ｍ列目に配置したトラッキング用の光源２８（１，ｍ），２８（２，ｍ），２８（３，ｍ），２８（４，ｍ）には、２８（５，ｍ）には、全て正弦波１６−（５＋ｍ）を印加する。すると、ｎ行ｍ列目に配置したトラッキング用の光源２８（ｎ，ｍ）には，ｎ行目に相当する正弦波１６−ｎとｍ列目に相当する正弦波１６−（５＋ｍ）を印加することになる。 That is, in the diagram showing the frequency relationship of FIG. 11A with respect to the 5 × 5 black circle tracking light source 28 (28 (1,1) to 28 (5,5)) shown in FIG. Ten sine waves 16-1 to 16-10 are prepared, and two sine waves in charge of rows and columns are applied from the ten sine waves 16-1 to 16-10, respectively. For example, the tracking light sources 28 (2, 1), 28 (2, 2), 28 (2, 3), 28 (2, 4) arranged in the second row include 28 (2, 5). The sine wave 16-2 is applied to all of the tracking light sources 28 (1,2), 28 (2,2), 28 (3,2), 28 (4,2) arranged in the second row. , 28 (5, 2) are all applied with a sine wave 16-7. Then, the tracking light source 28 (2, 2) arranged in the second row and the second column corresponds to the sine wave 16-2 corresponding to the second row and the second column, as shown in FIG. A sine wave 16-7 is applied. For example, the tracking light sources 28 (5, 1), 28 (5, 2), 28 (5, 3), and 28 (5, 4) arranged in the fifth row include 28 (5, 5). Are all applied with a sine wave 16-5, and the tracking light sources 28 (1,5), 28 (2,5), 28 (3,5), 28 (4,5) arranged in the fifth row. The sine wave 16-10 is applied to all 28 (5, 5). Then, the tracking light source 28 (5, 5) arranged in the fifth row and the fifth column corresponds to the sine wave 16-5 corresponding to the fifth row and the fifth column, as shown in FIG. A sine wave 16-10 is applied. The tracking light sources 28 (n, 1), 28 (n, 2), 28 (n, 3), 28 (n, 4) arranged in the n-th row are all in 28 (n, 5). A sine wave 16-n is applied, and the tracking light sources 28 (1, m), 28 (2, m), 28 (3, m), 28 (4, m) arranged in the m-th column have 28 A sine wave 16- (5 + m) is applied to all (5, m). Then, a sine wave 16-n corresponding to the nth row and a sine wave 16- (5 + m) corresponding to the mth column are applied to the tracking light source 28 (n, m) arranged in the nth row and mth column. Will do.

映像信号伝送用の光源２６からは、映像信号１３が送信される。また、例えば、トラッキング用の光源２８（２，２）からは、図１１（Ｂ）に示すように、映像信号１３と２行目に相当する正弦波１６−２と２列目に相当する正弦波１６−７とが多重されて印加される。また、また、例えば、トラッキング用の光源２８（５，５）からは、図１１（Ｃ）に示すように、映像信号１３と５行目に相当する正弦波１６−５と５列目に相当する正弦波１６−１０とが多重されて印加される。一般的には、ｎ行ｍ列目に配置したトラッキング用の光源２８（ｎ，ｍ）には，映像信号１３とｎ行目に相当する正弦波１６−ｎとｍ列目に相当する正弦波１６−（５＋ｍ）とが多重されて印加される。映像信号伝送用の光源２９からの出射光の出射角度はトラッキング用光源２８（２８（１，１）〜２８（５，５））からの出射光の出射角度よりも狭く設定する。ずれの検知用に用いる光受光器は中央の光源２８（３，３５）と同じ位置に配置される。 The video signal 13 is transmitted from the light source 26 for video signal transmission. For example, from the tracking light source 28 (2, 2), as shown in FIG. 11B, the video signal 13, the sine wave 16-2 corresponding to the second row, and the sine corresponding to the second column. Waves 16-7 are multiplexed and applied. Also, for example, from the tracking light source 28 (5, 5), as shown in FIG. 11C, the sine wave 16-5 corresponding to the video signal 13 and the fifth row corresponds to the fifth column. The sine wave 16-10 is applied in a multiplexed manner. In general, the tracking light source 28 (n, m) arranged in the n-th row and the m-th column has a video signal 13, a sine wave 16-n corresponding to the n-th row, and a sine wave corresponding to the m-th column. 16− (5 + m) are multiplexed and applied. The emission angle of the emitted light from the light source 29 for video signal transmission is set to be narrower than the emission angle of the emitted light from the tracking light source 28 (28 (1,1) to 28 (5,5)). The optical receiver used for detecting the deviation is arranged at the same position as the central light source 28 (3, 35).

映像信号伝送用の光源２９からの出射光の出射角度はトラッキング用の光源２８（２８（１，１）〜２８（５，５））からの出射光の出射角度よりも狭く設定しているので、受光器５０で十分な受光電力の確保が容易である。また、トラッキング用の光源２８（２８（１，１）〜２８（５，５））からの出射光の出射角度は広いので、中継器５０の探索およびトラッキングが容易である。また、トラッキングに正弦波を使用して、正弦波の強度で位置ずれを検出するため、検波前に挿入するバンドパスフィルタの帯域幅を狭めることができ、感度を高めることができる。 Since the outgoing angle of the outgoing light from the light source 29 for video signal transmission is set narrower than the outgoing angle of the outgoing light from the tracking light source 28 (28 (1,1) to 28 (5,5)). It is easy to secure sufficient received light power with the light receiver 50. In addition, since the emission angle of the emitted light from the tracking light source 28 (28 (1,1) to 28 (5,5)) is wide, the repeater 50 can be easily searched and tracked. Further, since the position shift is detected by using the sine wave for tracking and the intensity of the sine wave is detected, the bandwidth of the bandpass filter inserted before detection can be narrowed, and the sensitivity can be increased.

次に、映像信号の伝送システムのより具体的な構成例について説明する。図１２を参照すれば、中継器５０は、球の表面に設けられた複数の再帰性反射材５２と、集光レンズ５４と、光受光器６１と、映像信号光受信部（図示せず）と、ずれ検出部１０１と、受光面制御部１０２とを備えるコントローラ１００と、電気光変換器７０とを備えている。映像信号光送信装置２０は、映像信号発生部２０１と、正弦波発生部２１０（２１１〜２１３）と、光源２１（２１−１，２１−２，２１−３・・・）と、受光器２４（２４−１，２４−２，２４−３・・・）とを備える送信基板２２０と、正弦波レベル検出部２５１と、位置ずれ量計算部２５２と、送信基板の角度制御部２５３を備えるコントローラ２５０とを備えている。映像信号発生部２０１と正弦波発生部２１０（２１１〜２１３）は光源２１（２１−１，２１−２，２１−３・・・）に接続されている。正弦波レベル検出部２５１は受光器２４（２４−１，２４−２，２４−３・・・）に接続され、位置ずれ量計算部２５２は正弦波レベル検出部２５１に接続され、送信基板の角度制御部２５３は、位置ずれ量計算部２５２に接続されている。 Next, a more specific configuration example of the video signal transmission system will be described. Referring to FIG. 12, the repeater 50 includes a plurality of retroreflecting materials 52 provided on the surface of a sphere, a condensing lens 54, a light receiver 61, and a video signal light receiving unit (not shown). And a controller 100 including a deviation detection unit 101 and a light receiving surface control unit 102, and an electro-optical converter 70. The video signal light transmitter 20 includes a video signal generator 201, a sine wave generator 210 (211 to 213), a light source 21 (21-1, 21-2, 21-3...), And a light receiver 24. (24-1, 24-2, 24-3...) Including a transmission board 220, a sine wave level detection unit 251, a positional deviation amount calculation unit 252, and a transmission board angle control unit 253. 250. The video signal generator 201 and the sine wave generator 210 (211 to 213) are connected to the light source 21 (21-1, 21-2, 21-3...). The sine wave level detection unit 251 is connected to the light receiver 24 (24-1, 24-2, 24-3...), And the positional deviation amount calculation unit 252 is connected to the sine wave level detection unit 251 and The angle control unit 253 is connected to the positional deviation amount calculation unit 252.

この映像信号の伝送システム２では、中継器５０側での光軸調整を行う。図１３に示すように、まず、潜水艇１０から中継器５０の探索を開始する（ステップＳ１０１）。中継器５０は探されている間はどの方向から光がくるのかが分からないため、コントローラ１００の制御により、光受光器６１を回転させて光の到来方向を知り、光受光器６１の受光面６２の法線方向が入射方向と一致するように、コントローラ１００のずれ検出部１０１および受光面制御部１０２等による制御により、光受光器６１の受光面６２の制御を行う（ステップＳ１０２）。その後、中継器５０の位置移動光軸調整を行い（ステップＳ１０３）、トラッキングを開始する（ステップＳ１０４）。このように、この例では、トラッキング用の正弦波の強度を比較してずれを検出し、受光面６２を制御する必要があるが、光受光器６１を１個で済ますことができる。また、光源２１−１，２１−２，２１−３・・・に対して受光器２４−１，２４−２，２４−３・・・をそれぞれ設けることによって検出の精度を向上させている。 In the video signal transmission system 2, the optical axis is adjusted on the repeater 50 side. As shown in FIG. 13, first, the submarine 10 starts searching for the repeater 50 (step S101). Since the repeater 50 does not know from which direction the light comes while being searched, the light receiving surface of the light receiving device 61 is detected by rotating the light receiving device 61 under the control of the controller 100 to know the light arrival direction. The light receiving surface 62 of the optical receiver 61 is controlled by the control of the deviation detecting unit 101 and the light receiving surface control unit 102 of the controller 100 so that the normal direction of 62 coincides with the incident direction (step S102). Thereafter, the position moving optical axis of the repeater 50 is adjusted (step S103), and tracking is started (step S104). As described above, in this example, it is necessary to detect the deviation by comparing the intensity of the tracking sine wave and control the light receiving surface 62. However, only one optical receiver 61 can be used. In addition, the light receiving devices 24-1, 24-2, 24-3,... Are provided for the light sources 21-1, 21-2, 21-3,.

次に、トラッキング動作について説明する。図１４を参照すれば、先ず、トラッキング光として使用する正弦波の反射光のレベルを検出し追尾可能かどうかを判断し（ステップＳ２０１）、反射光が来るまで探索動作をする（ステップＳ２０２）。そして、中継装置を捕捉すると、位置ずれ量を計算して（ステップＳ２０４）、送信基板の角度を制御する（ステップＳ２０５）。この時、潜水艇１０が移動している場合にはその移動の情報を「移動方向補正量」として加える（ステップＳ２０３）ことで、計算を容易にしている。なお、「基板の動作」とはステッピングモータ等で放射角度を変えることを意味する。回し過ぎたことを検出する（ステップＳ２０６）とモータの回転方向を変える（ステップＳ２０７）。 Next, the tracking operation will be described. Referring to FIG. 14, first, the level of a sine wave reflected light used as tracking light is detected to determine whether tracking is possible (step S201), and a search operation is performed until the reflected light comes (step S202). When the relay device is captured, the amount of positional deviation is calculated (step S204), and the angle of the transmission board is controlled (step S205). At this time, if the submersible craft 10 is moving, the information of the movement is added as the “movement direction correction amount” (step S203) to facilitate the calculation. The “substrate operation” means changing the radiation angle with a stepping motor or the like. When it is detected that the motor has been rotated too much (step S206), the rotation direction of the motor is changed (step S207).

次に、映像信号の伝送システムのより具体的な他の構成例について説明する。図１５を参照すれば、この伝送システム３は、多数の受光器６１（６１−１、６１−２、６１−３・・・）を点線の球面の位置に並べ、どこに光が入射しても構わないようにしたもので、可動部がなく、受光器６１の受光面の制御も不要である。各受光器６１（６１−１、６１−２、６１−３・・・）から得られる電気信号を、コントローラ１００の合成部１０３により合成する。伝送距離が長い等の理由により光を受信していない受光器の出力を加算するとこれらの受光器が発生する雑音により所要の受信性能が得られない場合には、正弦波のレベルが一定以下の受光器はスイッチあるいは可変減衰器により切り離す。このようにして光の当たっている受光器の出力だけを合成することで、ＳＮ比を改善することができる。他の点は、図１２を参照して説明した伝送システム３と同じであるので、説明は省略する。また、動作については、中継器５０側での光軸調整が不要なので、すぐにトラッキクングを開始する。トラッキング動作については、伝送システム２に関して図１４を参照して説明した、トラッキング動作と同じなので、説明は省略する。 Next, another more specific configuration example of the video signal transmission system will be described. Referring to FIG. 15, this transmission system 3 has a large number of light receivers 61 (61-1, 61-2, 61-3,...) Arranged at the positions of dotted spherical surfaces, wherever light is incident. It does not matter, there is no moving part, and it is not necessary to control the light receiving surface of the light receiver 61. The electrical signals obtained from the respective light receivers 61 (61-1, 61-2, 61-3...) Are synthesized by the synthesis unit 103 of the controller 100. If the output of receivers that have not received light due to reasons such as a long transmission distance cannot be obtained due to noise generated by these receivers, the sine wave level is below a certain level. The receiver is disconnected by a switch or variable attenuator. In this way, the S / N ratio can be improved by synthesizing only the output of the light receiving device. The other points are the same as those of the transmission system 3 described with reference to FIG. In addition, since the optical axis adjustment on the repeater 50 side is unnecessary for the operation, tracking is started immediately. The tracking operation is the same as the tracking operation described with reference to FIG.

以上説明したように、本発明の好ましい実施の形態では、以下の効果が得られる。 As described above, in the preferred embodiment of the present invention, the following effects can be obtained.

再帰性反射材を用いているために送り返しの光送受信機が不要である。従って、より簡易にトラッキングできる空間光伝送システムが提供される。また、送り返しの光送受信機が不要であるので、深海など相手側に送り返すこと自体が難しい環境において特に有効性が高い。 Since a retroreflective material is used, a return optical transceiver is unnecessary. Therefore, a spatial light transmission system that can be tracked more easily is provided. In addition, since an optical transmitter / receiver for sending back is unnecessary, it is particularly effective in an environment where it is difficult to send back to the other party, such as the deep sea.

また、中継器では、再帰性反射材を球上に均一に配置することにより、中継器にどのような角度から光が当てられても同じ強度の反射光が得られる。 In the repeater, the retroreflecting material is uniformly arranged on the sphere, so that reflected light having the same intensity can be obtained regardless of the angle at which the light is applied to the repeater.

可視光帯の光を使用しているので、電波よりも水中での減衰が小さく、水中において音声信号程度の狭帯域な信号の伝送が可能である。 Since light in the visible light band is used, attenuation in water is smaller than that in radio waves, and a signal having a narrow band such as an audio signal can be transmitted in water.

潜水艇の近くに中継器を置き、潜水艇から中継器までの短距離を海中で損失の小さな可視光で伝送し、中継器で電気信号に戻してから海上までの長距離を光ファイバ伝送で低損失な波長の光信号に変換して伝送することができるので、潜水艇など海中から映像信号のライブ伝送を実現することができる。 A repeater is placed near the submersible, and a short distance from the submersible to the repeater is transmitted by visible light with a small loss in the sea. Since it can be converted into an optical signal having a low-loss wavelength and transmitted, live transmission of a video signal from underwater such as a submersible can be realized.

信号を伝送するための出射角度の狭いビーム状の光源を使用しているので、中継器の映像信号光受信装置の受光器で十分な受光電力の確保が容易である。また、中継器を探し、トラッキングするために、広い出射角度の光源を使用しているので、中継器の探索およびトラッキングが容易である。 Since a beam-like light source with a narrow emission angle for transmitting a signal is used, it is easy to secure sufficient received light power with the light receiver of the video signal light receiving device of the repeater. Further, since a light source with a wide emission angle is used to search for and track the repeater, it is easy to search and track the repeater.

また、トラッキングに正弦波を使用して、正弦波の強度で位置ずれを検出するため、検波前に挿入するバンドパスフィルタの帯域幅を狭めることができ、感度を高めることができる。 Further, since the position shift is detected by using the sine wave for tracking and the intensity of the sine wave is detected, the bandwidth of the bandpass filter inserted before detection can be narrowed, and the sensitivity can be increased.

以上、本発明の種々の典型的な実施の形態を説明してきたが、本発明はそれらの実施の形態に限定されない。従って、本発明の範囲は、次の特許請求の範囲によってのみ限定されるものである。 While various typical embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments. Accordingly, the scope of the invention is limited only by the following claims.

１０潜水艇
２０映像信号光送信装置
２１光源
２４受光器
３０送信光
４０反射光
５０中継器、
５２再帰性反射材
５４集光レンズ
６０映像信号光受信装置
６１光受光器
６２受光面
７０電気光変換器
７１光ファイバ
７３光電気変換器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Submersible 20 Video signal light transmitter 21 Light source 24 Light receiver 30 Transmitted light 40 Reflected light 50 Repeater,
52 retroreflective material 54 condensing lens 60 video signal light receiving device 61 optical receiver 62 light receiving surface 70 electro-optical converter 71 optical fiber 73 photoelectric converter

Claims

A retroreflector provided on the surface of the sphere;
A light source that irradiates the retroreflecting material with an optical signal applied by multiplexing a video signal and a tracking signal ;
A photodetector receiving the signal for the tracking reflected by the retroreflective material,
The deviation between the light source and the retroreflecting material is obtained from the intensity of the tracking signal received by the light receiver, and the positional relationship between the light source and the retroreflecting material is adjusted according to the obtained deviation. A controller to
A video signal light receiving unit which is provided on the sphere and receives the video signal from the optical signal applied by multiplexing the video signal and the tracking signal;
A spatial light transmission system comprising:

The spatial light transmission system according to claim 1, wherein the optical signal is in a visible light band, and the retroreflecting material, the light source, and the light receiver are placed in water and perform optical transmission in water.

The spatial light transmission system according to claim 1 , wherein the tracking signal is a sine wave.

The light source before Symbol a light source for video signal to transmit a video signal, pre-Symbol spatial optical transmission as claimed in any one of claims 1 to 3 and a tracking light source for transmitting a signal for tracking system.

The light source includes a plurality of tracking light sources, and each of the tracking light sources corresponds to a tracking signal having one frequency corresponding to each of the plurality of tracking light sources, or to each of the plurality of tracking light sources. 5. The spatial optical transmission system according to claim 4, wherein a tracking signal of a combination of two frequencies is multiplexed and applied to the optical signal .

The emission angle of the light emitted from the image signal source, spatial optical transmission system according to narrow claim 4 or claim 5 from the emission angle of light emitted from the tracking light source.

The spatial light transmission system according to any one of claims 1 to 6 , wherein the light source and the light receiver are provided on the same member.

The video signal light source and the tracking light source are arranged in a matrix, the tracking light source is arranged on two orthogonal lines, and the video signal light source is arranged in the remaining part of the matrix. The spatial light transmission system according to any one of claims 4 to 6 .

The video signal light source and the tracking light source are arranged in a first matrix, the tracking light source is arranged in a second matrix, and the video signal light source is the rest of the first matrix. In the tracking light source, the tracking signal of the same frequency is multiplexed and applied to the optical signal in the same row of the second matrix, and is applied to the same light source of the second matrix. The spatial light transmission system according to any one of claims 4 to 6 , wherein in the column, the tracking signals having the same frequency but different from the frequency in the row are multiplexed and applied to the optical signal. .

The spatial light transmission system according to any one of claims 1 to 9 , wherein the retroreflecting material is uniformly distributed on the surface of the sphere.

A second light receiver provided inside the sphere for receiving the optical signal applied by multiplexing the video signal and the tracking signal ;
A second deviation is obtained from the intensity of the tracking signal received by the second optical receiver, and a deviation of the second optical receiver is adjusted in accordance with the obtained deviation. A controller,
The spatial light transmission system according to any one of claims 1 to 10 , further comprising:

The spatial light transmission system according to claim 11 , wherein a plurality of condensing lenses are arranged on a spherical surface of a second sphere inside the sphere, and the second light receiver is arranged at a focal point of the plurality of condensing lenses. .

The second light receiver is disposed at the center of the second sphere, and the second controller rotates the second light receiver to know the arrival direction of the optical signal, and the second light receiver spatial optical transmission system of the adjustment of the light-receiving surface line cormorants請 Motomeko 12 wherein.

The spatial light transmission system according to claim 12, wherein the second light receiver includes a plurality of light receivers provided on a surface of a third sphere inside the sphere.

The spatial light transmission system according to claim 14 , further comprising a third controller that synthesizes signals obtained from the plurality of light receivers.