JP2000321536A - 光通信用光学装置 - Google Patents
光通信用光学装置Info
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- JP2000321536A JP2000321536A JP11133954A JP13395499A JP2000321536A JP 2000321536 A JP2000321536 A JP 2000321536A JP 11133954 A JP11133954 A JP 11133954A JP 13395499 A JP13395499 A JP 13395499A JP 2000321536 A JP2000321536 A JP 2000321536A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 地上あるいは宇宙空間で双方向光通信を高精
度に行なうための光通信用光学装置を得ること。 【解決手段】 光ビームを発生および検出する機能を有
する内部光学系と、光ビームの口径を拡大および縮小す
る機能を有するテレスコープ光学系とから構成される光
通信用光学装置において、前記テレスコープ光学系は光
受信用としたときの光の進行順に主鏡、副鏡、１／４波
長板、およびコリメータレンズを有し、前記１／４波長
板は前記コリメータレンズと前記副鏡の間の、非平行光
束が通過する領域に配置されていること。
度に行なうための光通信用光学装置を得ること。 【解決手段】 光ビームを発生および検出する機能を有
する内部光学系と、光ビームの口径を拡大および縮小す
る機能を有するテレスコープ光学系とから構成される光
通信用光学装置において、前記テレスコープ光学系は光
受信用としたときの光の進行順に主鏡、副鏡、１／４波
長板、およびコリメータレンズを有し、前記１／４波長
板は前記コリメータレンズと前記副鏡の間の、非平行光
束が通過する領域に配置されていること。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光通信用光学装置に
関し、例えば地上又は宇宙空間で空間を伝送媒体として
光信号の伝送を行う光空間伝送方式において使用される
ものであって、特に光送信および光受信を迷光を除去し
て効率的に行うことのできる光通信用光学装置に関する
ものである。
関し、例えば地上又は宇宙空間で空間を伝送媒体として
光信号の伝送を行う光空間伝送方式において使用される
ものであって、特に光送信および光受信を迷光を除去し
て効率的に行うことのできる光通信用光学装置に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より空間を伝送媒体として光信号の
授受を行なう光通信用光学装置が種々と提案されてい
る。この光通信用光学装置では所定の光ビームを投光及
び受光して遠方との通信を行なうために、高い光学性能
を有した光通信用光学系が要求されている。
授受を行なう光通信用光学装置が種々と提案されてい
る。この光通信用光学装置では所定の光ビームを投光及
び受光して遠方との通信を行なうために、高い光学性能
を有した光通信用光学系が要求されている。
【０００３】又、双方向光通信を行なうためのターミナ
ル装置（光通信用光学装置）においては、光の送信と受
信を同時に行なうことが出来る光学系が必要となる。
ル装置（光通信用光学装置）においては、光の送信と受
信を同時に行なうことが出来る光学系が必要となる。
【０００４】図２は従来の双方向光通信用光学装置の要
部概略図である。双方向光通信用光学装置では、図２に
示すように、光源や受信用センサを含む内部光学系３
と、光ビームの口径や倍率を変化させるためのテレスコ
ープ光学系２とから構成されるのが一般的である。
部概略図である。双方向光通信用光学装置では、図２に
示すように、光源や受信用センサを含む内部光学系３
と、光ビームの口径や倍率を変化させるためのテレスコ
ープ光学系２とから構成されるのが一般的である。
【０００５】図中、１は双方向光通信用ターミナル、２
はカセグレン型のテレスコープ光学系、３は内部光学
系、４は主鏡、５は副鏡、６はコリメータレンズ、７は
１／４波長板、８はレーザ光源、９はビーム整形用光学
系、１０は偏光ビームスプリッタ、１１は集光レンズ、
１２は受信用センサを表している。
はカセグレン型のテレスコープ光学系、３は内部光学
系、４は主鏡、５は副鏡、６はコリメータレンズ、７は
１／４波長板、８はレーザ光源、９はビーム整形用光学
系、１０は偏光ビームスプリッタ、１１は集光レンズ、
１２は受信用センサを表している。
【０００６】図２のレーザ光源８から出る送信光は紙面
上で縦方向の直線偏光となっている。この送信光は、ビ
ーム整形用光学系９により収差の無い平行光にされ、縦
方向の直線偏光だけを透過する偏光ビームスプリッタ１
０を通過した後、内部光学系３の出口に配置される１／
４波長板７によって左回り円偏光にされる。さらに、テ
レスコープ光学系２を通過してビーム径を拡大された後
に相手方向に射出される。
上で縦方向の直線偏光となっている。この送信光は、ビ
ーム整形用光学系９により収差の無い平行光にされ、縦
方向の直線偏光だけを透過する偏光ビームスプリッタ１
０を通過した後、内部光学系３の出口に配置される１／
４波長板７によって左回り円偏光にされる。さらに、テ
レスコープ光学系２を通過してビーム径を拡大された後
に相手方向に射出される。
【０００７】一方、図示していない通信相手の光送信用
ターミナルから右回り円偏光の状態で射出された受信光
は、テレスコープ光学系２を通過してビーム径を縮小さ
れた後、１／４波長板７によって紙面に垂直な方向の直
線偏光に変換される。この方向の直線偏光は偏光ビーム
スプリッタ１０によってほぼ全て反射されるため、集光
レンズ１１を介して受信用センサ１２（フォトダイオー
ド等）に集光され、受信されている。これによって光通
信を行なっている。
ターミナルから右回り円偏光の状態で射出された受信光
は、テレスコープ光学系２を通過してビーム径を縮小さ
れた後、１／４波長板７によって紙面に垂直な方向の直
線偏光に変換される。この方向の直線偏光は偏光ビーム
スプリッタ１０によってほぼ全て反射されるため、集光
レンズ１１を介して受信用センサ１２（フォトダイオー
ド等）に集光され、受信されている。これによって光通
信を行なっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】内部光学系３では、ビ
ームスプリッタ１０等を用いて、送信光と受信光の光路
が分離しているが、完全に分離することはできない。こ
のため、送信光の一部がレーザ光源８に戻って光源の出
力特性を劣化させたり、外部からの迷光が受信用センサ
１２に入り込んで受信特性を劣化させる等の悪影響を及
ぼすことがある。
ームスプリッタ１０等を用いて、送信光と受信光の光路
が分離しているが、完全に分離することはできない。こ
のため、送信光の一部がレーザ光源８に戻って光源の出
力特性を劣化させたり、外部からの迷光が受信用センサ
１２に入り込んで受信特性を劣化させる等の悪影響を及
ぼすことがある。
【０００９】このような不要光の悪影響を小さくするた
めの手段としては、送信光と受信光で異なる波長を使用
し、送信光と受信光を分離するためのビームスプリッタ
に波長依存特性の大きいコーティングを施す方法や、送
信光と受信光で異なる偏光状態の光を使用し、送信光と
受信光を分離するために偏光ビームスプリッタを使用す
る方法等が知られている。
めの手段としては、送信光と受信光で異なる波長を使用
し、送信光と受信光を分離するためのビームスプリッタ
に波長依存特性の大きいコーティングを施す方法や、送
信光と受信光で異なる偏光状態の光を使用し、送信光と
受信光を分離するために偏光ビームスプリッタを使用す
る方法等が知られている。
【００１０】一般に１／４波長板等の位相板は、平行光
束中に配置することが原則となっている。これは、光線
が角度を持って位相板を通過すると、位相板の位相特性
が変わってしまうという理由による。又、収束光束や発
散光束中に平行平板を挿入すると、球面収差が発生して
光学系の波面性能を劣化させるという理由にもよる。
束中に配置することが原則となっている。これは、光線
が角度を持って位相板を通過すると、位相板の位相特性
が変わってしまうという理由による。又、収束光束や発
散光束中に平行平板を挿入すると、球面収差が発生して
光学系の波面性能を劣化させるという理由にもよる。
【００１１】この例の場合、送信光と受信光は効率よく
分離されるが、送信光がテレスコープ光学系２のコリメ
ータレンズ６の表面等で一部反射して戻ってきた場合、
この反射戻り光は、反射によって位相がπずれた後に１
／４波長板７を再度通過することになるので、受信光と
同じ偏光方向になってしまい、受信センサ１２にノイズ
（迷光）として入射することになる。一般に送信光は受
信光よりもはるかに強度の大きいビームであるのでレン
ズ面からの反射比率がわずかであっても受信特性に重大
な悪影響を与えることがあった。
分離されるが、送信光がテレスコープ光学系２のコリメ
ータレンズ６の表面等で一部反射して戻ってきた場合、
この反射戻り光は、反射によって位相がπずれた後に１
／４波長板７を再度通過することになるので、受信光と
同じ偏光方向になってしまい、受信センサ１２にノイズ
（迷光）として入射することになる。一般に送信光は受
信光よりもはるかに強度の大きいビームであるのでレン
ズ面からの反射比率がわずかであっても受信特性に重大
な悪影響を与えることがあった。
【００１２】本発明は光送信用の光源からの光束や外部
からの信号光以外の光束がノイズ光（迷光）となって光
受信用のセンサに入射するのを防止し、高精度の双方向
の光送受信が行なえる光通信用光学装置の提供を目的と
する。
からの信号光以外の光束がノイズ光（迷光）となって光
受信用のセンサに入射するのを防止し、高精度の双方向
の光送受信が行なえる光通信用光学装置の提供を目的と
する。
【００１３】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明の光通信
用光学装置は、光ビームを発生および検出する機能を有
する内部光学系と、光ビームの口径を拡大および縮小す
る機能を有するテレスコープ光学系とから構成される光
通信用光学装置において、前記テレスコープ光学系は光
受信用としたときの光の進行順に主鏡、副鏡、１／４波
長板、およびコリメータレンズを有し、前記１／４波長
板は前記コリメータレンズと前記副鏡の間の、非平行光
束が通過する領域に配置されていることを特徴としてい
る。
用光学装置は、光ビームを発生および検出する機能を有
する内部光学系と、光ビームの口径を拡大および縮小す
る機能を有するテレスコープ光学系とから構成される光
通信用光学装置において、前記テレスコープ光学系は光
受信用としたときの光の進行順に主鏡、副鏡、１／４波
長板、およびコリメータレンズを有し、前記１／４波長
板は前記コリメータレンズと前記副鏡の間の、非平行光
束が通過する領域に配置されていることを特徴としてい
る。
【００１４】請求項２の発明は請求項１の発明におい
て、前記１／４波長板は前記テレスコープ光学系の光軸
に対して傾けて配置されていることを特徴としている。
て、前記１／４波長板は前記テレスコープ光学系の光軸
に対して傾けて配置されていることを特徴としている。
【００１５】請求項３の発明は請求項１の発明におい
て、前記１／４波長板は前記内部光学系からの光が該１
／４波長板の面で反射し、該内部光学系に戻ってきたと
き、該内部光学系内に設けた光受信用のセンサの有効検
出領域から外れるように傾けて配置していることを特徴
としている。
て、前記１／４波長板は前記内部光学系からの光が該１
／４波長板の面で反射し、該内部光学系に戻ってきたと
き、該内部光学系内に設けた光受信用のセンサの有効検
出領域から外れるように傾けて配置していることを特徴
としている。
【００１６】
【発明の実施の形態】図１は本発明の実施形態１の要部
概略図である。図中１は双方向光通信用のターミナル、
２はカセグレン型のテレスコープ光学系、３は内部光学
系である。４は主鏡であり、光を送信又は相手方からの
光を集光する凹面鏡より成っている。５は副鏡であり、
凸面鏡より成っている。２１は副鏡５からの光束の集光
点である。６はコリメータレンズ、７は１／４波長板で
あり、光軸Ｌａに対して傾けて配置している。８はレー
ザ光源、９はビーム整形用光学系であり、レーザ光源８
からの光束径を整形して射出している。１０は偏光ビー
ムスプリッタ、１１は集光レンズであり、偏光ビームス
プリッタ１０からの光束を集光している。１２は受信用
センサを表している。主鏡４と副鏡５は球面、非球面等
から成っている。ビーム整形用光学系９はコリメーター
９ａ，シリンドリカルレンズ９ｂ，プリズム９ｃ，９ｄ
を有している。
概略図である。図中１は双方向光通信用のターミナル、
２はカセグレン型のテレスコープ光学系、３は内部光学
系である。４は主鏡であり、光を送信又は相手方からの
光を集光する凹面鏡より成っている。５は副鏡であり、
凸面鏡より成っている。２１は副鏡５からの光束の集光
点である。６はコリメータレンズ、７は１／４波長板で
あり、光軸Ｌａに対して傾けて配置している。８はレー
ザ光源、９はビーム整形用光学系であり、レーザ光源８
からの光束径を整形して射出している。１０は偏光ビー
ムスプリッタ、１１は集光レンズであり、偏光ビームス
プリッタ１０からの光束を集光している。１２は受信用
センサを表している。主鏡４と副鏡５は球面、非球面等
から成っている。ビーム整形用光学系９はコリメーター
９ａ，シリンドリカルレンズ９ｂ，プリズム９ｃ，９ｄ
を有している。
【００１７】まず、本実施形態において、光送信を行な
う場合について説明する。レーザ光源８から出る送信光
は紙面上で縦方向の直線偏光となっている。この送信光
は、ビーム整形用光学系９により収差の無い平行光に変
換され、縦方向の直線偏光だけを透過する偏光ビームス
プリッタ１０を通過した後、内部光学系３を出てコリメ
ータレンズ６を通過し、１／４波長板７に入射し、それ
によって左回り円偏光にされ集光点２１に集光する。集
光点２１からの送信光は副鏡５と主鏡４で反射してビー
ム径を拡大された後に射出される。そして所定方向の通
信相手側に送信される。
う場合について説明する。レーザ光源８から出る送信光
は紙面上で縦方向の直線偏光となっている。この送信光
は、ビーム整形用光学系９により収差の無い平行光に変
換され、縦方向の直線偏光だけを透過する偏光ビームス
プリッタ１０を通過した後、内部光学系３を出てコリメ
ータレンズ６を通過し、１／４波長板７に入射し、それ
によって左回り円偏光にされ集光点２１に集光する。集
光点２１からの送信光は副鏡５と主鏡４で反射してビー
ム径を拡大された後に射出される。そして所定方向の通
信相手側に送信される。
【００１８】次に光受信について説明する。図示してい
ない通信相手のターミナルから右回り円偏光の状態で射
出された受信光は、テレスコープ光学系２の主鏡４と副
鏡５で反射した後、集光点２１に集光する。集光点２１
からの光束は１／４波長板７によって紙面に垂直な方向
の直線偏光に変換され、コリメータレンズ６により平行
光にされてから内部光学系３に入射する。この方向の直
線偏光は偏光ビームスプリッタ１０によってほぼ全て反
射され、集光レンズ１１に入射する。そして受信光は集
光レンズ１１を介して受信用センサ１２（フォトダイオ
ード等）に集光され、受光される。
ない通信相手のターミナルから右回り円偏光の状態で射
出された受信光は、テレスコープ光学系２の主鏡４と副
鏡５で反射した後、集光点２１に集光する。集光点２１
からの光束は１／４波長板７によって紙面に垂直な方向
の直線偏光に変換され、コリメータレンズ６により平行
光にされてから内部光学系３に入射する。この方向の直
線偏光は偏光ビームスプリッタ１０によってほぼ全て反
射され、集光レンズ１１に入射する。そして受信光は集
光レンズ１１を介して受信用センサ１２（フォトダイオ
ード等）に集光され、受光される。
【００１９】本実施形態では光の送受信により光通信を
行なうための光通信用光学装置において、テレスコープ
光学系の内部のコリメータレンズと副鏡の間であって、
非平行光束が通過する領域に１／４波長板を配置してい
ることを特徴としている。
行なうための光通信用光学装置において、テレスコープ
光学系の内部のコリメータレンズと副鏡の間であって、
非平行光束が通過する領域に１／４波長板を配置してい
ることを特徴としている。
【００２０】本実施形態では、内部光学系３からの送信
光のうち一部はテレスコープ光学系２のコリメータレン
ズ６の表面（レンズ面）で一部反射して戻ってくる。こ
の戻ってきた送信光は、１／４波長板７を１回も通過し
ないため、レーザ光源8から出射したときと同じの紙面
上で縦方向の直線偏光のまま内部光学系3に戻ることに
なる。従って、この反射した戻り光は偏光ビームスプリ
ッタ１０で反射せず、全て透過してしまい、受信用セン
サ１２には到達しない。従って、この反射戻り光は受信
用センサには到達せず、受信特性に悪影響を与えなくな
る。又、送信光のうち一部は１／４波長板７自身の裏面
で反射して戻ってくる。この戻ってきた送信光は、受信
光と同じ偏光方向の紙面に垂直な直線偏光として内部光
学系３に戻ることになる。
光のうち一部はテレスコープ光学系２のコリメータレン
ズ６の表面（レンズ面）で一部反射して戻ってくる。こ
の戻ってきた送信光は、１／４波長板７を１回も通過し
ないため、レーザ光源8から出射したときと同じの紙面
上で縦方向の直線偏光のまま内部光学系3に戻ることに
なる。従って、この反射した戻り光は偏光ビームスプリ
ッタ１０で反射せず、全て透過してしまい、受信用セン
サ１２には到達しない。従って、この反射戻り光は受信
用センサには到達せず、受信特性に悪影響を与えなくな
る。又、送信光のうち一部は１／４波長板７自身の裏面
で反射して戻ってくる。この戻ってきた送信光は、受信
光と同じ偏光方向の紙面に垂直な直線偏光として内部光
学系３に戻ることになる。
【００２１】そこで本実施形態では、１／４波長板７を
光軸Ｌａに対して約５度傾いて配置し、これによって、
１／４波長板からの反射光は受信用センサ１２の有効検
出領域には到達しないようになっている。又、１／４波
長板を非平行光束中に配置したことによって１／４波長
板からの反射光が平行光ではなく、発散光となる内部光
学系３への戻り光の光強度が小さくなるようになってい
る。
光軸Ｌａに対して約５度傾いて配置し、これによって、
１／４波長板からの反射光は受信用センサ１２の有効検
出領域には到達しないようになっている。又、１／４波
長板を非平行光束中に配置したことによって１／４波長
板からの反射光が平行光ではなく、発散光となる内部光
学系３への戻り光の光強度が小さくなるようになってい
る。
【００２２】本実施形態では以上の構成により、迷光が
受信用センサ１２に入射するのを防止し、双方向の光通
信を高精度に行なっている。
受信用センサ１２に入射するのを防止し、双方向の光通
信を高精度に行なっている。
【００２３】
【発明の効果】本発明によれば以上のように各要素を設
定することによって、光送信用の光源からの光束の一部
がノイズ光（迷光）となって光受信用のセンサに入射す
るのを防止し、高精度の双方向の光送受信が行なえる光
通信用光学装置を達成することができる。
定することによって、光送信用の光源からの光束の一部
がノイズ光（迷光）となって光受信用のセンサに入射す
るのを防止し、高精度の双方向の光送受信が行なえる光
通信用光学装置を達成することができる。
【００２４】特に本発明によれば、光の送受信により通
信を行なうための光通信用光学装置において、テレスコ
ープ光学系のレンズ表面で送信光が反射されて内部光学
系側に戻っても、受信特性への悪影響を大幅に低減する
ことが可能となる。
信を行なうための光通信用光学装置において、テレスコ
ープ光学系のレンズ表面で送信光が反射されて内部光学
系側に戻っても、受信特性への悪影響を大幅に低減する
ことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態１の要部概略図
【図２】 従来の双方向光通信用光学装置の要部概略図
１…双方向光通信用ターミナル ２…カセグレン型のテレスコープ光学系 ３…内部光学系 ４…主鏡 ５…副鏡 ６…コリメータレンズ ７…１／４波長板 ８…レーザ光源 ９…ビーム整形用光学系 １０…偏光ビームスプリッタ １１…集光レンズ １２…受信用センサ
Claims (3)
- 【請求項１】 光ビームを発生および検出する機能を有
する内部光学系と、光ビームの口径を拡大および縮小す
る機能を有するテレスコープ光学系とから構成される光
通信用光学装置において、前記テレスコープ光学系は光
受信用としたときの光の進行順に主鏡、副鏡、１／４波
長板、およびコリメータレンズを有し、前記１／４波長
板は前記コリメータレンズと前記副鏡の間の、非平行光
束が通過する領域に配置されていることを特徴とする光
通信用光学装置。 - 【請求項２】 前記１／４波長板は前記テレスコープ光
学系の光軸に対して傾けて配置されていることを特徴と
する請求項１の光通信用光学装置。 - 【請求項３】 前記１／４波長板は前記内部光学系から
の光が該１／４波長板の面で反射し、該内部光学系に戻
ってきたとき、該内部光学系内に設けた光受信用のセン
サの有効検出領域から外れるように傾けて配置している
ことを特徴とする請求項１の光通信用光学装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13395499A JP4350203B2 (ja) | 1999-05-14 | 1999-05-14 | 光通信用光学装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13395499A JP4350203B2 (ja) | 1999-05-14 | 1999-05-14 | 光通信用光学装置 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000321536A true JP2000321536A (ja) | 2000-11-24 |
| JP2000321536A5 JP2000321536A5 (ja) | 2006-06-22 |
| JP4350203B2 JP4350203B2 (ja) | 2009-10-21 |
Family
ID=15116972
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13395499A Expired - Fee Related JP4350203B2 (ja) | 1999-05-14 | 1999-05-14 | 光通信用光学装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4350203B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101362767B1 (ko) | 2007-11-02 | 2014-02-13 | 삼성전자주식회사 | 망원 렌즈 시스템 |
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