特許 7285245 光無線通信用の受信装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-05-24

(45)【発行日】2023-06-01

(54)【発明の名称】光無線通信用の受信装置

(51)【国際特許分類】

   H04B 10/112 20130101AFI20230525BHJP

   H04B 10/077 20130101ALI20230525BHJP

   H04L 7/04 20060101ALI20230525BHJP

   G02B 7/00 20210101ALI20230525BHJP

【ＦＩ】

H04B10/112

H04B10/077 190

H04L7/04 200

G02B7/00 B

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2020183746

(22)【出願日】2020-11-02

(65)【公開番号】P2022073630

(43)【公開日】2022-05-17

【審査請求日】2022-06-16

(73)【特許権者】

【識別番号】000204424

【氏名又は名称】大井電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001210

【氏名又は名称】弁理士法人ＹＫＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】沢田 拓磨

【審査官】前田 典之

(56)【参考文献】

【文献】特開２００６－３２２７５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－２３３７３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２６８６１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－１９１３６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－０６０９７６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｂ １０／１１２

Ｈ０４Ｂ １０／０７７

Ｈ０４Ｌ ７／０４

Ｇ０２Ｂ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

受信した光を、その受信した光の振幅を反映させた受信信号に変換する受信部と、
前記受信信号と、予め定められた基準符号との相関演算を行う相関器と、
前記相関器によって得られた相関信号に基づいて受信レベルを求め、前記受信レベルに応じて、前記受信部の受信光軸の方向を調整する光軸調整装置と、
を備えることを特徴とする光無線通信用の受信装置。

【請求項2】

請求項１に記載の受信装置において、
前記基準符号は、ＰＮ符号であり、
前記光軸調整装置は、
前記受信レベルが所定の閾値を超えるように、前記受信光軸の方向を調整することを特徴とする受信装置。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載の受信装置において、
前記相関器は、
縦続に接続された複数の遅延器であって、初段の前記遅延器に前記受信信号が入力される複数の遅延器と、
各前記遅延器に対応して設けられた乗算器であって、自らに対応する前記遅延器から出力される前記受信信号に、前記基準符号を構成する複数の符号要素のうち、自らに対応する符号要素を乗じて出力する乗算器と、
各前記乗算器の出力値を加算合計する加算合計器と、を備え、
各前記遅延器は、
Ｋを２以上の整数として、前記基準符号の符号時間間隔のＫ分の１の時間だけ前記受信信号を遅延させることを特徴とする受信装置。

【請求項4】

請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の受信装置において、
前記光軸調整装置は、
前記受信装置の姿勢を調整する姿勢調整機構を備えることを特徴とする受信装置。

【請求項5】

請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の受信装置において、
受信用のレンズを備え、
前記受信部は、
前記レンズの後方に配置され、先端が前記レンズ側に向けられた光ファイバと、
前記光ファイバによって導かれた光を前記受信信号に変換する変換器と、を備え、
前記光軸調整装置は、
前記光ファイバの先端部を移動させる移動機構を備えることを特徴とする受信装置。

【請求項6】

請求項５に記載の受信装置において、
前記移動機構は、
前記光ファイバの先端部を、前記レンズの光軸に沿った方向および前記レンズの光軸に交わる方向に移動させることを特徴とする受信装置。

【請求項7】

請求項６に記載の受信装置において、
前記移動機構は、
前記光ファイバの先端がレンズに向けられた状態で、前記レンズの後方に前記光ファイバの先端部を配置する配置動作と、
極大探索動作であって、
前記光ファイバの先端部を前記レンズの光軸に沿った方向に移動させ、前記受信レベルが極大となる第１極大位置を探索する動作と、
前記第１極大位置を通り、前記レンズの光軸に交わる平面内で前記光ファイバの先端部を移動させ、前記受信レベルが極大となる第２極大位置を探索する動作と、を含む極大探索動作と、を実行し、
前記第２極大位置に基づく位置に前記光ファイバの先端部を配置することを特徴とする受信装置。

【請求項8】

請求項７に記載の受信装置において、
前記移動機構は、
前記極大探索動作を複数回に亘って実行し、
前記極大探索動作を複数回に亘って実行することで探索された前記第２極大位置に基づく位置に前記光ファイバの先端部を配置することを特徴とする受信装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光無線通信用の受信装置に関し、特に、受信光軸の方向を調整する装置に関する。

【背景技術】

【0002】

送信側の装置と受信側の装置との間で光ファイバ等の通信線を用いずに通信を行う光無線通信が広く行われている。光無線通信は、例えば、非常時において河川の両岸間において行われる。河川の両岸に光無線装置が設置され、一方の光無線装置から他方の光無線装置に情報を含む光が送信される。光無線通信は、２つの建造物の間で行われることもある。光無線通信では通信線が用いられないため、設置コストが低減される。

【0003】

以下の特許文献１および２には、光無線装置が記載されている。特許文献１には、複数の電気光変換部を設けることで、複数の相手方との間で通信を行うことが記載されている。また、複数の光出射部から同じ相手方へ光ビームを送出することで光強度が高まり、より遠くへの通信が可能になることが記載されている。特許文献２には、送受信する光の方向（光軸の方向）を調整する技術が記載されている。

【0004】

特許文献３には、光データ伝送において、マッチトフィルタ法による符号化および再生が用いられる技術が記載されている。送信信号はＰＮ符号系列を用いて時間拡散され、受信側では復号化によって時間軸上の一点に信号がまとめられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００５－２８６７０５号公報

【文献】特開２０１５－１２２７３７号公報

【文献】特開２００８－２６８６１９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

一般に、光無線通信では、一対の光無線装置のそれぞれについて、おおよその送信方向が調整された後に受信方向が調整される。光無線装置には、受光部の姿勢を調整する調整機構によって受信方向を調整するものがある。この場合、受信方向の調整は、ユーザが受光強度を確認しながら調整機構を操作することで行われる。このような受信方向の調整に際しては、太陽光等、不要な光が受信されてしまい調整が困難となる場合がある。また、光無線通信では、赤外線等、可視光でない光が用いられることがある。この場合、ユーザの目視によって受信方向を調整することには困難が伴う。

【0007】

本発明の目的は、光無線通信用の受信装置の受信方向を確実に調整することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、受信した光を、その受信した光の振幅を反映させた受信信号に変換する受信部と、前記受信信号と、予め定められた基準符号との相関演算を行う相関器と、前記相関器によって得られた相関信号に基づいて受信レベルを求め、前記受信レベルに応じて、前記受信部の受信光軸の方向を調整する光軸調整装置と、を備えることを特徴とする。

【0009】

望ましくは、前記基準符号は、ＰＮ符号であり、前記光軸調整装置は、前記受信レベルが所定の閾値を超えるように、前記受信光軸の方向を調整する。

【0010】

望ましくは、前記相関器は、縦続に接続された複数の遅延器であって、初段の前記遅延器に前記受信信号が入力される複数の遅延器と、各前記遅延器に対応して設けられた乗算器であって、自らに対応する前記遅延器から出力される前記受信信号に、前記基準符号を構成する複数の符号要素のうち、自らに対応する符号要素を乗じて出力する乗算器と、各前記乗算器の出力値を加算合計する加算合計器と、を備え、各前記遅延器は、Ｋを２以上の整数として、前記基準符号の符号時間間隔のＫ分の１の時間だけ前記受信信号を遅延させる。

【0011】

望ましくは、前記光軸調整装置は、前記受信装置の姿勢を調整する姿勢調整機構を備える。

【0012】

望ましくは、受信用のレンズを備え、前記受信部は、前記レンズの後方に配置され、先端が前記レンズ側に向けられた光ファイバと、前記光ファイバによって導かれた光を前記受信信号に変換する変換器と、を備え、前記光軸調整装置は、前記光ファイバの先端部を移動させる移動機構を備える。

【0013】

望ましくは、前記移動機構は、前記光ファイバの先端部を、前記レンズの光軸に沿った方向および前記レンズの光軸に交わる方向に移動させる。

【0014】

望ましくは、前記移動機構は、前記光ファイバの先端がレンズに向けられた状態で、前記レンズの後方に前記光ファイバの先端部を配置する配置動作と、極大探索動作であって、前記光ファイバの先端部を前記レンズの光軸に沿った方向に移動させ、前記受信レベルが極大となる第１極大位置を探索する動作と、前記第１極大位置を通り、前記レンズの光軸に交わる平面内で前記光ファイバの先端部を移動させ、前記受信レベルが極大となる第２極大位置を探索する動作と、を含む極大探索動作と、を実行し、前記第２極大位置に基づく位置に前記光ファイバの先端部を配置する。

【0015】

望ましくは、前記移動機構は、前記極大探索動作を複数回に亘って実行し、前記極大探索動作を複数回に亘って実行することで探索された前記第２極大位置に基づく位置に前記光ファイバの先端部を配置する。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、光無線通信用の受信装置の受信方向を確実に調整することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】光無線通信システムの構成を示す図である。

【図2】光送受信ユニットの構成を示す図である。

【図3】ＰＮ信号の例を示す図である。

【図4】相関器の構成を示す図である。

【図5】応用実施形態に係る受信装置の構成を示す図である。

【図6】受信用レンズの焦点と、焦点よりも後方の光路を示す図である。

【図7】各プロセスにおける光ファイバの先端部の動作の例を模式的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

各図を参照して本発明の実施形態について説明する。複数の図面に示されている同一の構成要素については同一の符号を付してその説明を簡略化する。図１には、本発明の実施形態に係る光無線通信システム１００の構成が示されている。光無線通信システム１００は、光無線通信を行う第１光無線装置１０－１および第２光無線装置１０－２を備えている。第１光無線装置１０－１および第２光無線装置１０－２のうち一方は、送信対象のデータを含む送信信号によって変調された光１０２を他方に送信する。光１０２は、単色光に変調が施されたものであってよく、赤外線等、可視光線よりも波長が長い電磁波であってもよい。また、光１０２は可視光であってもよい。以下の説明では、第１光無線装置１０－１および第２光無線装置１０－２は、光無線装置１０と称される場合がある。

【0019】

光無線装置１０は、通信対象のデータを伝送する通信モードの他、送信側の光無線装置１０の光軸（送信光軸）の方向と、受信側の光無線装置１０の光軸（受信光軸）の方向を調整する光軸調整モードで動作する。通信モードでは、送信信号は通信対象のデータを示すデジタル信号である。光軸調整モードでは、送信信号は任意のデジタル信号であってよい。例えば、値が総て１のデジタル信号であってもよい。以下では、光軸調整モードにおける光無線装置１０の動作およびこの動作に用いられる各構成について説明する。

【0020】

図２には、第１光無線装置１０－１および第２光無線装置１０－２のそれぞれが備える光送受信ユニット１２の構成が示されている。光送受信ユニット１２は、送信装置１４および受信装置２２を備えている。送信装置１４は、ＰＮ信号生成器１６、送信部１８、送信用レンズ２０を備えている。ＰＮ信号生成器１６は、パルス時間波形によってＰＮ符号（Psudo Noise）を示すＰＮ信号を送信部１８に出力する。ＰＮ符号は、予め定められた基準符号であり、第１光無線装置１０－１および第２光無線装置１０－２において共通のものが記憶されている。

【0021】

ＰＮ信号は、ＰＮ符号を構成する符号要素「１」または「０」に対応してレベルがハイまたはローとなる。例えば、符号要素「１」に対してＰＮ信号のハイレベルが対応付けられ、符号要素「０」に対してＰＮ信号のローレベルが対応付けられてよい。図３には、ＰＮ信号の例が示されている。ＰＮ符号は、ｎ個の符号要素ａ１～ａｎによって構成されている。図３に示されているＰＮ符号（ａ１，ａ２，ａ３・・・・・ａｎ）は、（１，０，０，１，０，１・・・・・１，０，０，１，０，１，０）である。ＰＮ信号では、ＰＮ符号（ａ１，ａ２，ａ３・・・・・ａｎ）に対応する時間軸上の区間を１ＰＮ符号周期ＴＰＮとして、１ＰＮ符号周期ＴＰＮが時間軸上で繰り返される。

【0022】

図２に戻って説明する。送信部１８には送信信号が入力される。送信信号は、送信対象のデータを含む電気信号である。送信部１８は、送信信号にＰＮ信号を乗ずることによって時間拡散信号を生成し、時間拡散信号を、その振幅を反映させた光に変換すると共に、その光を送信用レンズ２０を通して送信する。

【0023】

受信装置２２は、受信用レンズ２４、受信部２６、コントローラ２８および電動雲台３６を備えている。受信部２６は、受信用レンズ２４を介して光を受信する。受信部２６は、受信した光を、その受信した光の振幅を反映させた電気信号である受信信号に変換し、受信信号を出力する。コントローラ２８は、相関器３０、レベル決定部３２および制御部３４を備えている。コントローラ２８は、プログラムを実行することで、相関器３０、レベル決定部３２および制御部３４を構成するプロセッサによって構成されてよい。相関器３０は受信信号と、ＰＮ符号との相関演算を実行して相関信号を生成し、相関信号をレベル決定部３２に出力する。レベル決定部３２は相関信号に基づいて受信信号の大きさを示す受信レベルを求め、受信レベルを制御部３４に出力する。

【0024】

制御部３４は、受信レベルに基づいて電動雲台３６を制御する。電動雲台３６は、制御部３４の制御に従って、光無線装置１０を収容する筐体、あるいは、光送受信ユニット１２を収容する筐体の姿勢を変化させる姿勢調整機構を含んでよい。電動雲台３６は、制御部３４の制御によって光送受信ユニット１２の姿勢を調整する。すなわち、制御部３４は、予め定められた第１閾値を受信レベルが超えるように、電動雲台３６に光送受信ユニット１２の姿勢（受信光軸の仰角および方位）を調整させて、受信光軸の方向を調整する。

【0025】

後述するように、受信部２６は、光を受信するときの受信光軸の方向を微調整する微調整機構を備えてもよい。この場合、制御部３４は、予め定められた第２閾値を受信レベルが超えるように、受信部２６が備える微調整機構を制御する。

【0026】

このように、受信装置２２は、相関器３０によって得られた相関信号に基づいて受信レベルを求め、受信部２６の受信光軸の方向を受信レベルに応じて調整する光軸調整装置として、レベル決定部３２、制御部３４および電動雲台３６を備えている。また、後述する応用実施形態では、光軸調整装置は、さらに微調整機構を含む。

【0027】

図４には、相関器３０の構成が示されている。相関器３０は、ｎを１以上の整数として、２ｎ個の遅延器Ｄα１，Ｄβ１，Ｄα２，Ｄβ２，Ｄα３，Ｄβ３・・・・・・Ｄαｎ，Ｄβｎと、２ｎ個の乗算器Ｍα１，Ｍβ１，Ｍα２，Ｍβ２，Ｍα３，Ｍβ３・・・・・・Ｍαｎ，Ｍβｎを備えている。すなわち、遅延器ＤαｊおよびＤβｊに対して、乗算器ＭαｊおよびＭβｊがそれぞれ対応して設けられている。ただし、ｊは１～ｎのうちのいずれかの整数である。

【0028】

各遅延器は、自らに入力されら信号をＴ／２だけ遅延させて出力する。ここでＴは、符号時間間隔であり、ＰＮ信号のパルス時間間隔に相当する。遅延器Ｄβｎ，Ｄαｎ，Ｄβｎ－１，Ｄαｎ－１，・・・・・・Ｄβ２，Ｄα２，Ｄβ１，Ｄα１は、この順序で縦続接続されており、先段の遅延器は入力された信号をＴ／２だけ遅延させて、次段の遅延器に出力する。初段の遅延器Ｄβｎには受信部２６から出力された受信信号が入力され、２ｎ－１個の後続の各遅延器が順次、受信信号をＴ／２だけ遅延させる。

【0029】

乗算器Ｍαｊは、遅延器Ｄαｊから出力された受信信号に符号要素ａｊを乗じた値を出力する。乗算器Ｍβｊは、遅延器Ｄβｊから出力された受信信号に符号要素ａｊを乗じた値を出力する。相関器３０は、各遅延器および各乗算器に加えて加算合計器Ｓを備えている。加算合計器Ｓは、乗算器Ｍα１，Ｍβ１，Ｍα２，Ｍβ２，Ｍα３，Ｍβ３・・・・・・Ｍαｎ，Ｍβｎのそれぞれから出力された値を加算合計して得られる相関信号を出力する。

【0030】

相関信号は、１ＰＮ符号周期ＰＮＴ＝ｎＴが経過するごとに極大値となる。図２のレベル決定部３２は、例えば、所定時間だけ過去に遡って得られた複数の極大値の平均値（移動平均値）を受信レベルとして求める。レベル決定部３２は、所定時間だけ過去に遡って得られた複数の極大値の中央値、最大値、最小値、偏差値等の統計値を受信レベルとして求めてもよい。

【0031】

本実施形態に係る相関器３０では、縦続接続された複数の遅延器のそれぞれが受信信号をＴ／２だけ遅延させ、各遅延器から出力された受信信号に符号要素が乗ぜられ、各乗算結果が加算合計されることで相関信号が求められる。各遅延器での遅延時間を符号時間間隔Ｔの半分Ｔ／２とすることで、相関信号が確実に極大値を有するものとなる。すなわち、各遅延器における遅延時間を符号時間間隔Ｔとした場合には、相関信号の極大値の大きさが不十分となってしまうか、相関信号に極大値が現れないことがある。これは、各遅延器に受信信号が入力されるタイミングが、受信信号に乗ぜられた符号要素が変化するタイミング（符号変化タイミング）と一致してしまうことがあるためである。本実施形態に係る相関器３０によれば、受信信号が遅延器に入力されるタイミングと、受信信号の符号変化タイミングとが、総ての遅延器で一致してしまうことが回避される。そのため、相関信号が確実に極大値を有するものとなる。

【0032】

また、相関信号は、送信側の光無線装置１０でＰＮ符号によって時間拡散された信号が、ＰＮ信号の１ＰＮ符号周期ごとに積算されたものとなる。そのため、受信装置２２で受信される光にノイズ光が含まれていたとしても、十分な信号対雑音比を有する相関信号が生成され、受信光軸の方向の調整が容易となる。

【0033】

上記では、各遅延器が、符号時間間隔Ｔの半分Ｔ／２だけ受信信号を遅延させる相関器３０が示された。各遅延器は、符号時間間隔ＴのＫ分の１だけ受信信号を遅延させるものであってよい。ただし、Ｋは２以上の整数である。相関器３０には、縦続接続されたＫ・ｎ個の遅延器が設けられ、各遅延器に対応して乗算器が設けられる。各乗算器には、自らに対応する遅延器から出力される受信信号に、ＰＮ符号を構成する複数の符号要素のうち、自らに対応する符号要素を乗じて出力する。相関器３０には、各乗算器の出力値を加算合計する加算合計器が設けられる。Ｋ個の乗算器を含むように上段から区切られたグループに共通の符号要素が対応付けられる。すなわち、最上段のグループには符号要素ａｎが対応付けられ、このグループに属するＫ個の乗算器のそれぞれは符号要素ａｎを受信信号に乗ずる。最上段から２番目のグループには符号要素ａｎ－１が対応付けられ、このグループに属するＫ個の乗算器のそれぞれは符号要素ａｎ－１を受信信号に乗ずる。・・・・・・最終段のグループには符号要素ａ１が対応付けられ、このグループに属するＫ個の乗算器のそれぞれは符号要素ａ１を受信信号に乗ずる。

【0034】

次に、本発明の応用実施形態について説明する。図５には、応用実施形態に係る受信装置２２の構成が、受信部２６の詳細な構成と共に示されている。受信部２６は、光ファイバ４０、変換器４２および移動機構３８（微調整機構）を備えている。受信装置２２は、受信用レンズ２４から入射した光を光ファイバ４０に導き、受信された光を電気信号である受信信号に変換する機能と共に、受信光軸の方向を調整する機能を有している。以下の説明では、受信用レンズ２４から外部に向かう方向（図５の左方向）が受信装置２２の前方向とされる。また、図５における上下方向が受信装置２２の上下方向とされる。

【0035】

受信用レンズ２４の後方には、受信用レンズ２４側に先端を向けて光ファイバ４０が配置されている。光ファイバ４０は、その先端から後方に向かって延びており、受信部２６の後部に配置された変換器４２に至っている。変換器４２は、光ファイバ４０によって伝送された光を取得し、その光の振幅を反映させた受信信号にその光を変換して出力する。光ファイバ４０は可撓性を有しており、変換器４２に接続された後端、および後端付近が固定された状態で、先端部が移動自在となっている。ここで、先端部とは、光ファイバ４０の先端の他、移動機構３８によって保持され、移動機構３８によって移動する先端付近の部分をいう。

【0036】

相関器３０は、変換器４２から出力された受信信号と、ＰＮ符号との相関演算を実行して相関信号を生成し、相関信号をレベル決定部３２に出力する。上記のように、レベル決定部３２は、相関信号に基づいて受信レベルを求め、受信レベルを制御部３４に出力する。制御部３４は、受信レベルに基づいて移動機構３８を制御する。

【0037】

移動機構３８は、制御部３４による制御に従って、光ファイバ４０の先端部を移動させる。すなわち、移動機構３８は、光ファイバ４０の先端が受信用レンズ２４側に向けられた状態で、光ファイバ４０の先端部を前後方向、および前後方向に垂直な平面内で移動させる。

【0038】

図６には、一点鎖線５２で示される方向から受信用レンズ２４に光が入射した場合の焦点５４と、焦点５４よりも後方の光路が示されている。受信用レンズ２４の前面の全域に、一点鎖線５２で示される方向から、２本の一点鎖線５２に挟まれる領域内に光が入射した場合、焦点５４の後方では斜線が施された焦点後方領域５６に光が分布する。

【0039】

受信用レンズ２４に異なる方向に光が入射した場合、異なる位置に焦点５４が形成される。あらゆる方向から光が入射したときに形成される各焦点は、受信用レンズ２４の後方の焦点面上にある。ある入射光に対して形成される焦点５４から、光ファイバ４０の先端の位置がズレている場合、光ファイバ４０には十分な光が入射しない。そこで、本実施形態に係る受信装置２２では、光ファイバ４０の先端部の位置を焦点５４の位置に近付け、あるいは一致させて受信光軸の方向の微調整が行われる。この微調整では、焦点５４の後方で光路が広がり、焦点５４の後方でピントがズレることが利用される。

【0040】

すなわち、受信光軸の方向の調整では、最初に光ファイバ４０の先端を受信用レンズ２４側に向けて、光ファイバ４０の先端部が焦点後方領域５６に配置される。その後、光ファイバ４０に入射する光の強度が極大となるように、光ファイバ４０の先端が焦点５４に近付けられ、または一致させられる。最初に光ファイバ４０の先端を焦点後方領域５６に配置することで、光ファイバ４０の先端に確実に光が入射し、光ファイバ４０の先端をおおよその位置に配置することが容易になる。

【0041】

光ファイバ４０の先端を受信用レンズ２４側に向けて、受信用レンズ２４の先端部を焦点後方領域５６に配置する初期設定動作は、例えば、電動雲台３６によって光送受信ユニット１２の姿勢を調整することで行われてよい。制御部３４は、レベル決定部３２から出力される受信レベルが第１閾値を超えるように、電動雲台３６に光送受信ユニット１２の姿勢を調整させる。

【0042】

初期設定動作が実行された後、受信装置２２では、次のような微調整動作が行われる。すなわち、移動機構３８によって光ファイバ４０の先端部を移動させながら、受信レベルが極大となるような光ファイバ４０の先端部の位置を探索し、移動機構３８によって光ファイバ４０の先端部をそのような極大位置に配置する。

【0043】

微調整動作について図５を参照して具体的に説明する。制御部３４は、移動機構３８を制御して次のプロセス（ｉ）および（ｉｉ）を含む極大探索動作を実行する。

【0044】

（ｉ）制御部３４は、移動機構３８を制御して、光ファイバ４０の先端部を受信用レンズ２４の光軸５０に平行な方向に移動させ、受信レベルが極大となる第１極大位置を探索し、第１極大位置に光ファイバ４０の先端部を配置する。
（ｉｉ）制御部３４は、移動機構３８を制御して、第１極大位置を通り、受信用レンズ２４の光軸５０に対して垂直に交わる探索平面内で光ファイバ４０の先端部を移動させ、受信レベルが極大となる第２極大位置を探索し、第２極大位置に光ファイバ４０の先端部を配置する。

【0045】

プロセス（ｉｉ）において探索平面内で光ファイバ４０の先端部を移動させる方式には、十字スキャン方式がある。十字スキャン方式では、光ファイバ４０の先端部を横方向に移動させる横方向スキャンが実行され、その横方向スキャンにおいて受信レベルが極大となる位置が求められる。そして、横方向スキャンにおいて受信レベルが極大となった位置において、縦方向に光ファイバ４０の先端部を移動させる縦方向スキャンが実行され、その縦方向スキャンにおいて受信レベルが極大となる位置が第２極大位置として求められる。なお、十字スキャンでは、横方向以外の第１の方向に対するスキャンが実行され、その後に第１の方向に対して垂直な第２の方向についてのスキャンが実行されてもよい。

【0046】

微調整動作では、光ファイバ４０の先端部が第２極大位置にあるときの受信レベルが、所定の第２閾値を超えるようになるまで、プロセス（ｉ）および（ｉｉ）が繰り返される。プロセス（ｉ）および（ｉｉ）を一通り実行したのみで第２極大位置に対する受信レベルが、第２閾値を超えたときは、プロセス（ｉ）および（ｉｉ）を複数回繰り返す必要はない。光ファイバ４０の先端部が第２極大位置にあるときの受信レベルが第２閾値を超えた後、その第２極大位置に光ファイバ４０の先端部が設置されることで、光ファイバ４０の先端部が受信用レンズ２４の焦点５４に近付けられ、または合わせられる。これによって、第１光無線装置１０－１および第２光無線装置１０－２のうちの一方の送信光軸と、他方の受信光軸とが合わせられる。

【0047】

このように、本実施形態に係る移動機構３８は、制御部３４による制御に従って、次のような配置動作および極大探索動作を実行する。配置動作は、光ファイバ４０の先端が受信用レンズ２４に向けられた状態で、受信用レンズ２４の後方の焦点後方領域５６に光ファイバ４０の先端部を配置する動作である。この動作は、制御部３４が電動雲台３６を制御することで行われてよい。

【0048】

極大探索動作は、プロセス（ｉ）および（ｉｉ）に対応する動作であり、光ファイバ４０の先端部を受信用レンズ２４の光軸５０に沿った方向に移動させ、光ファイバ４０に入射する光の強度が極大となる第１極大位置を探索する動作を含む。また、極大探索動作は、第１極大位置を通り、受信用レンズ２４の光軸５０に交わる平面内で光ファイバ４０の先端部を移動させ、光ファイバ４０に入射する光の強度が極大となる第２極大位置を探索する動作を含む。光ファイバ４０の先端部は第２極大位置に基づく位置に配置されてよい。移動機構３８は、制御部３４の制御に従って、極大探索動作を複数回に亘って実行し、極大探索動作を複数回に亘って実行することで探索された第２極大位置に基づく位置に光ファイバ４０の先端部を配置してもよい。

【0049】

本実施形態によれば、最初に光ファイバ４０の先端が焦点後方領域５６に配置される。これによって、光ファイバ４０の先端に確実に光が入射し、光ファイバ４０の先端をおおよその位置に配置することが容易になる。また、本実施形態によれば、光ファイバ４０の先端が焦点後方領域５６に配置された後に極大探索動作が実行される。そのため、第１光無線装置１０－１の送信光軸と第２光無線装置１０－２の受信光軸とが先に合わせられた後に、第２光無線装置１０－２の送信光軸と第１光無線装置１０－１の受信光軸とが合わせられたとしても、先に合わせられた第１光無線装置１０－１の送信光軸と第２光無線装置１０－２の受信光軸とに与える影響は小さい。

【0050】

図７には、プロセス（ｉ）および（ｉｉ）における光ファイバ４０の先端部の動作の例が模式的に示されている。矢印６０は、第１回目のプロセス（ｉ）によって光ファイバ４０の先端部が初期の位置Ａから位置Ｂに移動したことを示している。矢印６２は、第１回目のプロセス（ｉｉ）によって光ファイバ４０の先端部が位置Ｂから位置Ｃに移動したことを示している。矢印６４は、第２回目のプロセス（ｉ）によって光ファイバ４０の先端部が位置Ｃから位置Ｄに移動したことを示している。矢印６６は、第２回目のプロセス（ｉｉ）によって光ファイバ４０の先端部が位置Ｄから位置Ｅに移動したことを示している。矢印６８は、第３回目のプロセス（ｉ）および（ｉｉ）によって光ファイバ４０の先端部が位置Ｅから位置Ｆ、すなわち焦点５４の位置に移動したことを示している。

【0051】

光ファイバ４０の先端部を受信用レンズ２４の光軸５０の方向に沿って移動させた場合、受信レベルは、焦点後方領域５６と焦点後方領域５６外の領域との境界で極大値となる。そのため、プロセス（ｉ）によって探索される第１極大位置は境界付近に位置し、プロセス（ｉ）および（ｉｉ）が繰り返されることで、第１極大位置および第２極大位置は受信用レンズ２４の焦点５４に収束する。したがって、プロセス（ｉ）および（ｉｉ）が繰り返されることで、第１光無線装置１０－１および第２光無線装置１０－２のうちの一方の送信光軸と、他方の受信光軸とが合わせられる。

【符号の説明】

【0052】

１０ 光無線装置、１０－１ 第１光無線装置、１０－２ 第２光無線装置、１２ 光送受信ユニット、１４ 送信装置、１６ ＰＮ信号生成器、１８ 送信部、２０ 送信用レンズ、２２ 受信装置、２４ 受信用レンズ、２６ 受信部、２８ コントローラ、３０ 相関器、３２ レベル決定部、３４ 制御部、３６ 電動雲台、３８ 移動機構、４０ 光ファイバ、４２ 変換器、５０ レンズの光軸、５２ レンズに入射する光の光路を示す一点鎖線、５４ 焦点、５６ 焦点後方領域、６０，６２，６４，６６，６８ 光ファイバの先端部の位置の移動を示す矢印、１００ 光無線通信システム、１０２ 光。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】