PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE102004014980A1 02.12.2004
Titel Optische Übertragungsvorrichtung
Anmelder Canon K.K., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Yoshimi, Takahiro, Tokio/Tokyo, JP;
Ohmuro, Ryuji, Tokio/Tokyo, JP
Vertreter Tiedtke, Bühling, Kinne & Partner GbR, 80336 München
DE-Anmeldedatum 26.03.2004
DE-Aktenzeichen 102004014980
Offenlegungstag 02.12.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 02.12.2004
IPC-Hauptklasse H04B 10/10
IPC-Nebenklasse H04B 10/02   
Zusammenfassung Eine optische Übertragungsvorrichtung für ein Vorsehen einer stabilen Kommunikation mit einer Partnervorrichtung durch ein Verringern von Fehlern bei der Fehlausrichtung der optischen Achse ist offenbart. Derartige Fehler werden durch eine ungleichmäßige Verteilung der Lichtintensität bei einem empfangenen Lichtstrahlbündel verursacht, die von atmosphärischen mikroskopischen Schwankungen herrührt. Ein Kreuzmusterfilter mit zumindest zwei Kreuzmustern wird an der Seite einer Partnerübertragungsvorrichtung in Bezug auf eine Einfallrichtungserfassungseinrichtung verwendet und so angeordnet, dass ein Kreuzmuster, das an dem die Position erfassenden Fotodetektor durch den Kreuzmusterfilter erzeugt wird, und Teilungslinien für ein Teilen des die Position erfassenden Fotodetektors nicht einander überdecken, sondern einander schneiden.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Kommunikationsvorrichtungen und genauer gesagt auf optische Übertragungsvorrichtungen zum Vorsehen einer Zwei-Wege-Kommunikation.

Das ungeprüfte japanische offengelegte Patent Nr. 5-133 716 offenbart eine herkömmliche optische Übertragungsvorrichtung, die so aufgebaut ist, dass sie eine Zwei-Wege-Kommunikation unter Verwendung von zwei Kommunikationsvorrichtungen ausführt, die räumlich voneinander getrennt sind. 3 zeigt eine derartige optische Kommunikationsvorrichtung A, die Lichtbündel LA austauscht und auch Lichtbündel LB von einer anderen (nicht gezeigten) Kommunikationsvorrichtung B empfängt.

Im Betrieb wird ein Laserstrahlbündel von einer Laserdiode 101 ausgegeben und breitet sich als linear polarisiertes Licht durch eine Linsengruppe 102 aus. Danach wird es von einem Polarisationsstrahlbündelteiler 103 reflektiert und dann durch einen Spiegel 104a mit einem variablen Winkel zu der Vorrichtung B reflektiert.

In ähnlicher Weise wird das empfangene Lichtstrahlbündel LB von der Vorrichtung B durch den Spiegel 104a mit dem variablen Winkel durch den Strahlbündelteiler 103 zu einem Abzweigungselement 105 reflektiert. Ein wesentlicher Anteil des Lichtstrahlbündels LB wird durch das Abzweigungselement 105 zu einem Fotodetektor 106 durch eine Linsengruppe 107 übertragen. Der andere Anteil des Lichtstrahlbündels LB wird von dem Abzweigungselement 105 zu einem Fotodetektor 108, der ein Positionserfasser ist, über eine Linsengruppe 109 reflektiert.

Um die effizienteste Übertragung und den effizientesten Empfang von Licht zu erzielen, kann eine optische Achse 112 an der Seite des Strahlbündelteilers, die der gemeinsamen optischen Achse für die Übertragung und dem Empfang entspricht, nach hinten so geneigt sein, dass die Richtungen des Übertragungslichtstrahlbündels LA und des empfangenen Lichtstrahlbündels LB rechte Winkel in Bezug zueinander ausbilden.

Für eine Hochleistungskommunikation muss ein kleines Element mit einem effektiven Lichtempfangsbereich von weniger als 1 mm wie beispielsweise ein Avalanche-Fotodetektor als Fotodetektor 106 (Lichterfassungseinrichtung) verwendet werden. Die Positionen des Fotodetektors 106 und der Positionserfassungsfotodetektor 108 sind so ausgerichtet, dass das Lichtstrahlbündel LB an dem effektiven Empfangsbereich des Fotodetektors 106 einfällt. Der Spiegel 104a mit dem variablen Winkel ist so eingestellt, dass die optische Achse des Lichtstrahlbündels LB bei der Mitte des Fotodetektors 108 ist.

Für eine effiziente Kommunikation ist die optische Achse des Lichtstrahlbündels LA mit der Mitte des Fotodetektors 108 ausgerichtet. Ein Punkt oder Fleck SP, der an der Oberfläche des Fotodetektors 108 durch ein Lichtstrahlbündel LB erzeugt wird, sieht ein Fehlausrichtungsinformationssignal vor, das zu einer Spiegelantriebssteuereinheit 111 übertragen wird, um ein Korrektursignal zu erzeugen. Auf der Grundlage von diesem Signal wird der Winkel des Spiegels 104a mit dem variablen Winkel so eingestellt, dass die optischen Achsen der Lichtstrahlbündel LA und LB kontinuierlich ausgerichtet werden.

Der Fotodetektor 108 wendet im Allgemeinen einen Quadrantendetektor an, der in vier Elemente 121 geteilt ist, wie dies in 4 gezeigt ist. Das Verfahren zum Erfassen einer Position unter Verwendung eines Fotodetektors ist beispielsweise in dem offengelegten japanischen Patent 2001-94 513 beschrieben.

Ein derartiger Fotodetektor 108 ist so eingerichtet, dass die Lichtempfangsfläche (Platte) des Quadrantendetektors im Allgemeinen an einer Position angeordnet ist, die zu einem konvergierenden Punkt der Linsengruppe 109 defokussiert ist.

Jedoch wird die optische Übertragungsvorrichtung, die Lichtstrahlbündel durch die Umgebungsluft bei dem vorstehend beschriebenen Stand der Technik überträgt und empfängt, durch ein Phänomen beeinflusst, bei dem das übertragene Lichtstrahlbündel aufgrund von mikroskopischen Schwankungen in der Luft schwankt.

5 zeigt eine erläuternde Darstellung von modellierten mikroskopischen Schwankungen, bei denen die Verteilung der Stärke des übertragenen Lichts in der Umgebung bzw. Atmosphäre schwankt. Mit dem Symbol W ist die Breite des Lichtstrahlbündels A von der Vorrichtung B bezeichnet. Da die Umgebungsluft inhomogen ist, ändert sich der Brechungsindex räumlich und temporär. Wenn eine Luftlage, die teilweise einen hohen Brechungsindex hat, in einer optischen Bahn von dem Übertragungslicht LA vorhanden ist, arbeitet der Abschnitt mit dem hohen Brechungsindex als eine konvexe Linse, und erzeugt dadurch einen Lichtkonzentrationseffekt, und ein Punkt W1, der eine hohe Intensität hat, und ein Punkt W2, der eine geringe Intensität hat, werden in der Breite W des Übertragungslichtstrahlbündels LA an der Position der Empfangsvorrichtung A erzeugt.

Außerdem scheint, da die Verteilung der Intensität vorübergehend variiert, der Punkt W2 innerhalb der Breite W zu schwanken, was ein als mikroskopisches Schwanken bekanntes Phänomen ist. Ein Nachteil des Stands der Technik ist, dass, da die Lichtaufnahmefläche des Fotodetektors 108 bei einer Position sitzt, die von dem Konvergierungspunkt während der mikroskopischen Schwankungen der Umgebungsluft defokussiert ist, die Verteilung der Lichtintensität bei dem Punkt oder Fleck SP ungleichmäßig wird.

In 5 wird die Verteilung der Lichtintensität bei dem Strahlbündeleinfall der Vorrichtung (die Einfallpupille) projiziert, wie dies dargestellt ist. Folglich ist der Punkt SP mit einem angemessenen Bereich an der Lichtaufnahmefläche derart, wie dies in 6 gezeigt ist.

Wie dies in 7 gezeigt ist, werden der Punkt SP mit einem Durchmesser T, schraffierte Abschnitte P1 mit hoher Intensität und Abschnitte P2 mit geringer Intensität erzeugt, und die Mitte der Lichtintensität PC, die sich von der Mitte des Lichtflusses BC unterscheidet, wird als die optische Achse bestimmt. Daher ergibt sich eine Fehlausrichtung der Richtung der optischen Achse des Übertragungslichtstrahlbündels LA um einen Winkel, der einem Betrag der Fehlausrichtung S entspricht, und folglich weicht der Übertragungslichtstrahlbündel LA von der Vorrichtung B ab, was Unterbrechungen bei dem Kommunikationssystem verursachen kann.

Um die vorstehend erwähnten Probleme zu lösen, ist der Fotodetektor 108 vorzugsweise an einer Position benachbart zu dem Konvergierungspunkt der Linsengruppe 109 angeordnet, und die Größe des Punkts SP ist so eingerichtet, dass sie geringer als die minimale Auflösung der Vorrichtung ist. Jedoch kann das Lichtstrahlbündel den Trennbereich 122 zwischen jedem der geteilten Elemente schneiden, und wenn der Punkt SP über das Lichtstrahlbündel überkreuzt, wobei der Trennbereich 122 überschritten wird, wird das Ausgabesignal von dem Fotodetektor 108 plötzlich gering und wird im schlimmsten Fall angehalten.

In einem derartigen Fall erfasst, obwohl die optische Achse tatsächlich an dem Fotodetektor 108 vorhanden ist und die Kommunikation normal und richtig ausgeführt wird, das System fälschlich, dass die optische Achse fehlausgerichtet ist, und bewegt den Spiegel 104a so, dass die optische Achse ausgerichtet wird. Dadurch wird die an dem Fotodetektor 108 vorhandene optische Achse aus dem korrekten Bereich heraus verschoben, und die Kommunikation wird beendet.

Die vorliegende Erfindung löst zumindest eines der vorstehend erwähnten Probleme und schafft eine kostengünstige optische Übertragungsvorrichtung, die eine stabile Kommunikation zwischen zwei optischen Kommunikationsvorrichtungen ermöglicht. Eine derartige stabile Kommunikation wird trotz des Vorhandenseins von mikroskopischen Schwankungen in der Umgebungsluft erzielt, die eine Fehlausrichtung der optischen Achse verursachen, die sich aus einer ungleichmäßigen Verteilung der Lichtintensität bei dem empfangenen Lichtstrahlbündel ergibt. Indem die vorliegende Erfindung angewendet wird, werden derartige Fehlausrichtungsfehler in Bezug auf die optische Achse vermindert oder beseitigt.

Demgemäß hat eine optische Übertragungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung eine Übertragungseinheit für ein Umwandeln eines elektrischen Signals in ein optisches Signal und eine Lichtempfangseinheit für ein Umwandeln des empfangenen optischen Signals in ein elektrisches Signal. Ein die Position erfassender Fotodetektor mit einer Vielzahl an Lichtaufnahmeeinheiten, die durch Teilungslinien geteilt sind, für ein Erfassen der Richtung des Einfallens eines Lichtflusses, der von einer Übertragungseinheit einer gegenüberstehenden Partnervorrichtung ausgegeben wird, ist vorgesehen, und die Form eines Punkts von einem die Position erfassenden Lichtstrahlbündel, der durch den die Position erfassenden Fotodetektor empfangen wird, wird linear an dem die Position erfassenden Fotodetektor länglich und hat ein Muster, das die folgenden Beziehungen erfüllt: L1/L2 > 3 und L1 > 21/2D wobei L1 die Länge der Hauptachse wiedergibt, L2 die Länge der Nebenachse wiedergibt und D die Breite der Teilungslinien wiedergibt. Des Weiteren schneiden die Trennlinien die Punktform bei einem Winkel.

Gemäß der vorstehend dargelegten Beschreibung stehen die optischen Übertragungsvorrichtungen einander bei einem vorbestimmten Abstand gegenüber und sind in einer derartigen Weise aufgebaut, dass die Vorrichtung an der Übertragungsseite ein elektrisches Signal in ein optisches Signal umwandelt und dieses zu der Empfangsvorrichtung überträgt, und die Vorrichtung an der Empfangsseite wandelt das empfangene optische Signal in ein elektrisches Signal so um, dass eine Zwei-Wege-Informationsübertragung bewirkt wird, wobei die optische Übertragungsvorrichtung eine Einfallrichtungserfassungseinrichtung zum Erfassen der Richtung des Einfalls eines Lichtflusses hat, der von der gegenüberstehenden Partnerübertragungseinheit ausgegeben worden ist, und sie einen Lichtfluss, der durch sie selbst ausgegeben wird, in der Richtung des Einfalls des Lichtflusses richtet, wobei eine kostengünstige optische Übertragungsvorrichtung erzielt wird, die zu einem Ausführen einer stabilen Kommunikation in der Lage ist, indem ein Kreuzmusterfilter (cross pattern filter) mit zwei oder mehr Kreuzmustern an der Seite der Partnerübertragungseinheit in Bezug auf die Einfallrichtungserfassungseinrichtung angewendet wird und der Kreuzmusterfilter an der Position angeordnet wird, an der ein Kreuzmuster, das an dem Positionserfassungsfotodetektor durch den Kreuzmusterfilter erzeugt wird, und Teilungslinien für ein Teilen des die Position erfassenden Fotodetektors die Erfassung der optischen Achse durch den Trennbereich zwischen jedem der geteilten Fotodetektoren nicht verliert, obwohl der Fotodetektor für ein Erfassen der optischen Achse an einer Position benachbart zu dem Konvergierungspunkt der Linse für ein Konvergieren des von dem Bestimmungsort empfangenen Lichts angeordnet ist.

Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der nachstehend dargelegten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele (unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen) hervor.

1 zeigt eine Blockdarstellung einer optischen Übertragungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel.

2 zeigt eine Darstellung eines Lichtempfangszustands an einem die Position erfassenden Fotodetektor gemäß diesem Ausführungsbeispiel.

3 zeigt eine Blockdarstellung einer optischen Übertragungsvorrichtung bei dem Stand der Technik.

4 zeigt eine Vorderansicht eines die Position erfassenden Fotodetektors.

5 zeigt eine erläuternde Darstellung von modellierten mikroskopischen Schwankungen bei der Umgebungsluft.

6 zeigt eine Darstellung eines Empfangs von Licht bei dem die Position erfassenden Fotodetektor bei einer optischen Übertragungsvorrichtung des Stands der Technik.

7 zeigt eine Darstellung eines Strahlbündelflecks an dem die Position erfassenden Fotodetektor bei der optischen Übertragungsvorrichtung des Stands der Technik.

8 zeigt eine Musterdarstellung eines Brechungsmusters, das aufgrund eines Nadellochs auftritt.

9 zeigt eine Musterdarstellung eines Brechungsmusters gemäß des Babinet-Prinzips.

10 zeigt eine Darstellung von Streifenmustern, die unter Ausnutzung des Babinet-Prinzips ausgebildet sind.

11 zeigt eine Lichtkonvergenz.

Nachstehend ist das erste Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer optischen Übertragungsvorrichtung (Vorrichtung M) für ein Vorsehen einer stabilen Kommunikation mit einer (nicht gezeigten) Vorrichtung N gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Ein Laserstrahlbündel, das von einer Laserdiode 1 ausgegeben wird, breitet sich als linear polarisiertes Licht aus und wird durch eine Linsengruppe 2 (mit positiver Leistung) übertragen. Das Strahlbündel wird von einer Grenzfläche eines Polarisierstrahlbündelteilers 3 reflektiert und wird durch einen Spiegel 4a mit einem variablen Winkel von einer die optische Achse einstellenden Einheit 4 reflektiert. Dann wird es als Übertragungslicht LA von der Vorrichtung M zu der Vorrichtung N projiziert.

Ein empfangenes Lichtstrahlbündel LB wird von der Vorrichtung N übertragen und wird durch den Spiegel 4a mit dem variablen Winkel reflektiert und durch den Strahlteiler 3 zu einem Empfangslichtverzweigungselement 5 übertragen. Ein wesentlicher Abschnitt des empfangenen Lichtstrahlbündels LB wird durch das Strahlbündelverzweigungselement 5 übertragen und wird zu einem Fotodetektor 6 durch eine Linsengruppe 7 konvergiert. Der Fotodetektor 6 wirkt als ein Realsignalfotodetektor. Der andere Anteil des Lichtstrahlbündels LBb, der von dem Lichtstrahlbündelabzweigungselement 5 reflektiert wird, wird durch eine Linsengruppe 9 als ein Lichtfluss durch ein Kreuzmusterfilter 13 konvergiert, um durch einen Fotodetektor 6 aufgenommen zu werden.

Der Kreuzmusterfilter 13 ist eine gattungsgemäße Gestaltung für ein optisches Element, das radiale Streifen von dem Lichtpunkt des Bilds erzeugt, und wird außerdem als Kreuzfilter oder Starfilter bezeichnet. Im Betrieb ist gemäß der Darstellung von 8 ein Nadelloch (Lochblende) P an einer Abschirmung 5 zwischen der Linse und einem Fokussierpunkt vorhanden. Ein optisches Bild, das sich von der Mitte des durch das Nadelloch P, das der Spitzenpunkt ist, tretenden Lichtflusses verteilt, wird an dem Fokussierpunkt betrachtet. Das optische Bild breitet sich aus, da der Lichtfluss nicht an einem Punkt konvergiert, sondern sich aufgrund der Beugung verteilt, wenn der Lichtfluss durch das Nadelloch P tritt.

Jedoch wird gemäß dem Prinzip von Babinet, wie dies in 9 gezeigt ist, wenn die Abschirmung S die gleiche Größe wie das Nadelloch P hat und die Abschirmung an einem transparenten Substrat B ausgebildet ist und ein umgekehrtes Muster, das durch ein Umkehren der positiven und negativen (durchlässigen und undurchlässigen) Abschnitte ausgebildet ist, angeordnet ist, ein optisches Bild, das gegenüber jenem durch das Nadelloch ausgebildete Bild identisch ist aber von dem Nadelloch P im Hinblick auf positiv und negativ entgegengesetzt ist, aufgrund eines Schattens erzeugt. Der Unterschied ist, dass ein helles Punktbild durch das Licht erzeugt wird, das durch den anderen Abschnitt als durch die Abschirmung S tritt. D. h., wenn die Abschirmung S in dem Lichtfluss, der zu einem Punkt konvergiert, angeordnet ist, ergibt sich ein Verschwimmen des Lichts. Da dies ein Beugungsphänomen ist, wird bei umso kleinerer Abschirmung S das Verschwimmungsausbreiten umso größer, jedoch wird die Intensität des verschwommenen Lichts verringert. Im Gegensatz dazu wird, je größer die Abschirmung S ist, die Breite der Verschwimmung umso kleiner, jedoch nimmt die Intensität des verschwommenen Lichts zu. Wenn jedoch die Abschirmung S außerordentlich groß ist, wird sie als ein Schatten betrachtet.

10 zeigt die Ausdehnung der Abschirmung S in der senkrecht zu der Ebene der Zeichnung stehenden Richtung. In diesem Fall wird das verschwommene Licht linear. Der Kreuzmusterfilter ist so aufgebaut, dass ein lineares Verschwimmen des Lichts (das als Streifung bezeichnet ist) erzeugt wird, indem ein lineares Abschirmen angewendet wird. Wenn beispielsweise eine Abschirmung mit Linien, die sich in zwei Richtungen erstrecken, die um 90 Grad versetzt sind, vorgesehen wird, werden Streifen erzeugt, die sich bei einem Winkel von 90 Grad schneiden.

Verschiedene Verfahren zum Anordnen der Abschirmung sind offensichtlich. Beispielsweise ist ein Beispiel ein Verfahren zum Anordnen einer als schmale Linien geformten Abschirmung bei einem gitterartigen Muster an einer kreisartigen Öffnung. Ein anderes Beispiel ist ein Verfahren zum Ausbilden eines gitterartigen Musters an einem transparenten Substrat durch Ätzen. Ein wiederum anderes Beispiel ist ein Verfahren zum Ausbilden eines gitterartigen Musters durch Chrom. In dem Fall, bei dem ein gitterartiges Muster an dem transparenten Substrat ausgebildet wird, kann die Oberfläche, an der das Muster ausgebildet wird, entweder eine ebene Oberfläche oder eine gekrümmte Oberfläche sein. Die gleichen Effekte wie in dem Fall, bei dem die Abschirmung vorgesehen wird, können erzielt werden, indem eine Nut an dem transparenten Substrat durch ein Nachbilden unter Verwendung einer Kopie (Replikation) ausgebildet wird, oder indem daran eine Diffusionsoberfläche teilweise vorgesehen wird.

Der Unterschied bei der Intensität des Lichtstrahlbündels, der durch den Kreuzmusterfilter tritt und durch die Sensoren erfasst wird, die an dem die Position erfassenden Fotodetektor 8 vorhanden sind, wird zu der Spiegelantriebssteuereinheit 11 über die Signalverarbeitungseinheit 10 als eine Fehlausrichtungsinformation übertragen. Die Spiegelantriebssteuereinheit 11 überträgt ein Optikachseneinstellsignal zu der Optikachseneinstelleinheit 4 auf der Grundlage der empfangenen Fehlausrichtungsinformationen. Die Optikachseneinstelleinheit 4 ändert den Winkel des Spiegels 4a mit dem variablen Winkel auf der Grundlage des Optikachseneinstellsignals, um die optische Achse einzustellen. Ein Kreuzmuster 21, das durch den Kreuzmusterfilter 13 ausgebildet wird, wird an dem die Position erfassenden Fotodetektor 8 so angeordnet, dass die Teillinien 122 nicht überdeckt sind, die den in 2 gezeigten Sensor teilen.

Da das die Position erfassende Lichtstrahlbündel, das durch den die Position erfassenden Fotodetektor 8 empfangen wird, zu einem Kreuzmuster mit zumindest zwei Streifen umgewandelt wird und so angeordnet ist, dass es mit den den Sensor teilenden Teillinien 122 nicht überdeckt ist, sondern sich mit ihnen schneidet, tritt der Lichtfluss nicht vollständig an den Teillinien (blinde Zone) 122 ein und folglich kann das die Position erfassende Lichtstrahlbündel nicht aus der Sicht ohne Defokussieren an dem Konvergierungspunkt gelangen, selbst wenn der die Position erfassende Fotodetektor 8 an einer Position benachbart zu dem Konvergierungspunkt der Linsengruppe 9 angeordnet ist. Da außerdem der größte Teil des Lichtflusses, der in den Strahlbündeleingang M der Vorrichtung eintritt, der der Eingangspupille entspricht, zu dem Kreuzmuster 21 mit den hohen Lichtsammeleigenschaften und einer Intensitätsverteilung von mehr als 1/e3 bei einer Spitze der Lichtmenge wird, die an dem die Position erfassenden Fotodetektor 8 durch den Kreuzmusterfilter 14 erzeugt wird, und folglich wird sie kaum durch die mikroskopischen Schwankungen der Umgebungsluft wenn überhaupt beeinflusst.

Eine beispielartige Fleckform oder Punktform ist jene, die die folgenden Bezugsausdrücke erfüllt: L1/L2 > 3(1) L1 > 21/2D(2) wobei L1 die Länge der Hauptachse des Punkts (Flecks) wiedergibt, L2 die Länge der Nebenachse des Punkts wiedergibt und D die Breite der Teilungslinie des die Position erfassenden Fotodetektors wiedergibt.

Die Bedingung (1) zeigt, dass die Punktform linear ist, wie dies durch das Bezugszeichen 21 in 2 dargestellt ist. Wenn der Wert kleiner als der untere Grenzwert der Bedingung (1) ist, ist das Kreuzmuster mikroskopischen Schwankungen unterworfen. Daher werden, indem der Wert größer als der untere Grenzwert eingestellt wird und die Punktform so nahe wie möglich zu einer Linie gestaltet wird, die Effekte der mikroskopischen Schwankungen verringert.

Die Bedingung (2) definiert die Längsrichtung der Hauptachse der linearen Punktform, die die minimale Länge der Punktform ist, die erforderlich ist, damit der die Position erfassende Fotodetektor Licht empfängt. Vorzugsweise ist der Wert von L1 zumindest zwei Mal so groß wie der Wert von D unter Berücksichtigung der Genauigkeit der Teile, die die optische Übertragungsvorrichtung bilden, und der Empfindlichkeit des die Position erfassenden Fotodetektors.

Vorzugsweise wird außerdem ermöglicht, dass der die Position erfassende Fotodetektor Licht so empfängt, dass der Winkel &thgr;, der zwischen der Teilungslinie und der Punktlänge (Flecklänge) L1 gebildet wird, den folgenden Ausdruck erfüllt, wobei &agr; einen Winkel wiedergibt, der zwischen den Teilungslinien gebildet ist: sin–1(D/L1 < |&thgr;| < &agr; – sin–1(D/L1)(3)

Wenn der Wert von dem oberen und unteren Grenzwert bei der Bedingung (3) abweicht, obwohl der Wert die Bedingungen (1) und (2) erfüllt, gelangt das gesamte Lichtstrahlbündel in die Teilungslinie (Blindzone) und folglich geht der Positionserfassungslichtstrahlbündel von der Sicht verloren. Vorzugsweise ist der Winkel &thgr;, der zwischen der Teilungslinie und der Punktlänge L1 ausgebildet wird, in der Größenordnung der Hälfte des Winkels &agr;, der zwischen den Teilungslinien ausgebildet ist, wenn die Genauigkeit der Teile, die die optische Übertragungsvorrichtung bilden, und die Empfindlichkeit des die Position erfassenden Fotodetektors berücksichtigt wird.

Da die beispielartige Größe des Lichtaufnahmebereichs von dem die Position erfassenden Fotodetektor ungefähr 1 mm im Durchmesser beträgt und die Breite D der Teilungslinie 122 ungefähr 0,02 mm beträgt, wobei angenommen wird, dass die Länge L1 des linearen Punkts 0,07 mm beträgt, die Breite L2 des linearen Punkts 0,02 mm beträgt und der zwischen der Teilungslinie und der Länge L1 des linearen Punkts ausgebildete Winkel &thgr; 45 Grad beträgt, wobei der zwischen den Teilungslinien ausgebildete Winkel &agr; 90 Grad beträgt,

L1/L2 = 3,5

L1 = 0,07 = 3,5D

Der untere Grenzwert = 1,64 Grad und der obere Grenzwert = 88,36 Grad gemäß der Bedingung (3) und folglich sind die Bedingungen (1) bis (3) erfüllt.

Daher kann eine stabile Kommunikation erzielt werden, die durch die atmosphärischen mikroskopischen Schwankungen nicht beeinflusst wird. Der gesamte Lichtfluss wird davor bewahrt, dass er in die Teilungslinien 122 (blinde Zone) hineingelangt. Das an dem die Position erfassenden Fotodetektor 8 konvergierende Licht kann derart sein, wie dies beispielsweise in 11 gezeigt ist, und muss nicht ein exakt lineares Kreuzmuster sein, solange der gesamte Lichtfluss nicht in die Teilungslinien 122 hineingelangt.

Während die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die gegenwärtig als bevorzugt erachteten Ausführungsbeispiele beschrieben ist, sollte verständlich sein, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Im Gegensatz dazu soll die vorliegende Erfindung verschiedene Abwandlungen und gleichwertige Einrichtungen abdecken, die im Umfang der beigefügten Ansprüche umfasst sind.

Der Umfang der beigefügten Ansprüche soll mit der breitesten Interpretation in Einklang stehen, so dass sämtliche Abwandlungen und äquivalente Aufbauarten und Funktionen umfasst sind.

Die optische Übertragungsvorrichtung für ein Vorsehen einer stabilen Kommunikation mit einer Partnervorrichtung durch ein Verringern von Fehlern bei der Fehlausrichtung der optischen Achse ist offenbart. Derartige Fehler werden durch eine ungleichmäßige Verteilung der Lichtintensität bei einem empfangenen Lichtstrahlbündel verursacht, die von atmosphärischen mikroskopischen Schwankungen herrührt. Ein Kreuzmusterfilter mit zumindest zwei Kreuzmustern wird an der Seite einer Partnerübertragungsvorrichtung in Bezug auf eine Einfallrichtungserfassungseinrichtung verwendet und so angeordnet, dass ein Kreuzmuster, das an dem die Position erfassenden Fotodetektor durch den Kreuzmusterfilter erzeugt wird, und Teilungslinien für ein Teilen des die Position erfassenden Fotodetektors nicht einander überdecken, sondern einander schneiden.


Anspruch[de]
  1. Optische Übertragungsvorrichtung für eine Kommunikation mit einer Partnervorrichtung mit:

    einer Übertragungseinheit für ein Umwandeln eines elektrischen Signals in ein optisches Signal; und

    einer Lichtempfangseinheit für ein Umwandeln eines empfangenen optischen Signals in ein elektrisches Signal, wobei die Lichtempfangseinheit des Weiteren folgendes aufweist:

    einen eine Position erfassenden Fotodetektor mit einer Vielzahl an Lichtempfangseinheiten, die durch Teilungslinien zum Erfassen der Einfallrichtung eines Lichtflusses geteilt sind, der von der Partnervorrichtung ausgegeben wird, und

    wobei die Form eines Flecks von dem Lichtstrahlbündel linear länglich entlang zumindest einer Achse an dem die Position erfassenden Fotodetektor ist.
  2. Optische Übertragungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Fleckform die folgende Beziehung erfüllt: L1/L2 > 3 und L1 > 21/2D wobei L1 die Länge der Hauptachse der linear länglichen Fleckform zeigt, L2 die Länge der Nebenachse der linear länglichen Punktform zeigt und D die Breite der Teilungslinien zeigt.
  3. Optische Übertragungsvorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die Teilungslinien sich mit der Fleckform unter einem Winkel schneiden.
  4. Optische Übertragungsvorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die Fleckform ein Kreuzmuster ist, bei dem zumindest zwei der Muster einander überdecken.
  5. Optische Übertragungsvorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei der die Position erfassende Fotodetektor zumindest zwei Teilungslinien aufweist, um den Lichtempfangsbereich gleichmäßig zu teilen, und

    wobei die folgende Beziehung erfüllt ist: sin–1(D/L1) < |&thgr;| < &agr; – sin–1(D/L1)

    wobei D die Breite der Teilungslinie zeigt, L1 die Länge der Hauptachse der Fleckform zeigt, &agr; den zwischen den Teilungslinien ausgebildeten Winkel zeigt und &thgr; den zwischen den Teilungslinien und der Hauptachse der Fleckform ausgebildeten Winkel zeigt.
  6. Optische Übertragungsvorrichtung für eine Kommunikation mit einer Partnervorrichtung mit:

    einer Übertragungseinheit für ein Umwandeln eines elektrischen Signals in ein optisches Signal; und

    einer Lichtempfangseinheit für ein Umwandeln eines empfangenen optischen Signals in ein elektrisches Signal, wobei die Lichtempfangseinheit des Weiteren folgendes aufweist:

    einen eine Position erfassenden Fotodetektor mit einer Vielzahl an Lichtempfangseinheiten, die durch Teilungslinien geteilt sind, um die Einfallrichtung eines Lichtstrahlbündels zu erfassen, der von der Partnervorrichtung ausgegeben wird, und

    einen Kreuzfilter zum Erzeugen von einem oder mehreren Streifen für ein Erfassen durch den die Position erfassenden Fotodetektor, wobei die Streifen sich mit den Teilungslinien schneiden, um eine optische Achse korrekt zu erfassen, um eine stabile Kommunikation mit der Partnervorrichtung vorzusehen.
  7. Vorrichtung gemäß Anspruch 6, wobei die Streifen zumindest zwei Lichtstrahlbündelmuster umfassen, die einander überdecken.
Es folgen 9 Blatt Zeichnungen






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com