JP2687439B2 - 光空間伝送装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ産業上の利用分野 本発明は光空間伝送装置に関し、特に空間伝送する光
ビームを介して情報を伝送するようになされた光空間伝
送装置に適用して好適なものである。

Ｂ発明の概要 本発明は、光空間伝送装置において、射出用光ビーム
の光束中に配置されたハーフミラーで入射光ビームを反
射させた後、その反射光ビームを平行に折り返して送出
された射出用光ビームと共に観測光学系に導くことによ
り、全体として簡易な構成で、射出用光ビームの照射位
置を高い精度で検出することができると共に、情報を高
い品位で伝送することができる。

Ｃ従来の技術 従来この種の光空間伝送装置においては、送出された
射出用光ビームが確実に受信装置を照射するように、射
出用光ビームの出射方位角を高い精度で調整するように
なされており、かかる調整作業を簡略化するために、送
信装置側で射出用光ビームの照射位置を観測し得るよう
になされた光空間伝送装置が提案されている。

すなわち第２図において、１は全体として光空間伝送
装置の送信装置を示し、筐体1A内にレーザ光源２が配置
されている。

当該レーザ光源２は、所定の情報信号で変調された射
出用光ビームLA1を大口径のレンズ３を介して射出する
ようになされ、これにより射出用光ビームLA1を平行光
線に変換して受信装置に送出されるようになされてい
る。

筐体1Aの上部には、望遠鏡５が取り付けられ、当該望
遠鏡５の光軸と光ビームLA1の光軸Ｌとが大まかに一致
するように粗調整されている。

さらにレンズ３及び望遠鏡５の前面には、コリメート
スコープ11が設けられ、光ビームLA1を分離して当該光
ビームLA1の光軸と平行に、望遠鏡５に導くようになさ
れている。

すなわち、コリメートスコープ11は、光ビームLA1の
光軸に対してほぼ45度の角度だけ傾いて配置されたハー
フミラー12に光ビームLA1の一部を受け、これにより光
ビームLA1を直進させると共にほぼ90度の角度で反射す
るようになされている。

これに対して、ハーフミラー13は、ハーフミラー12に
対して高い平行度で保持され、ハーフミラー12の反射光
LA2を透過させてコーナキユーブプリズム15に導くよう
になされている。

コーナキユーブプリズム15は、その入射面15Aに反射
光LA2が入射されるように配置され、これにより当該反
射光LA2と光軸が平行な反射光LA3が、当該コーナキユー
ブプリズム15で反射されてハーフミラー13に入射される
ようになされている。

従つてハーフミラー13においては、当該反射光LA3が
ほぼ90度の角度で反射され、その反射光LA4が望遠鏡５
に入射される。

かくして望遠鏡５に入射された当該反射光LA4に基づ
いて、レーザ光源２の像を観測することができる。

さらにコリメートスコープ11においては、望遠鏡５の
前面に窓17を備え、これによりレーザ光源２の像及び受
信装置側を同時に観測することができるようになされて
いる。

このとき、ハーフミラー12及び13を高い平行度で保持
したことにより、矢印ａで示すように、コリメートスコ
ープ11が光ビームLA1の光軸に対して傾いて配置されて
いる場合でも（すなわちハーフミラー12がレンズ３に対
して正確に45度の角度で配置されていない場合でも）、
光ビームLA1の光軸と平行な反射光LA4を得ることができ
る。

さらにコーナキユーブプリズム15を介して、ハーフミ
ラー12の反射光LA2を折り返したことにより、矢印ｂで
示すように、コリメートスコープ11が光ビームLA1の光
軸に対してねじれで配置されている場合でも、光ビーム
LA1の光軸と平行な反射光LA4を得ることができる。

従つて望遠鏡５においては、光ビームLA1の照射位置
から射出されたような反射光ビームLA4を得ることがで
き、これにより当該照射位置にレーザ光源２を配置した
場合と同様の像を、受信装置側の像に重ねて観測するこ
とができ、かくして送信装置１側で光ビームLA1の照射
位置を確実かつ容易に確認することができる。

従つてその分、全体として簡易な構成で光ビームの出
射方位角を調整することができる。

ところが、第２図の構成においては、ハーフミラー12
及び13を高い平行度で保持する必要があり、当該平行度
が狂うとその分望遠鏡５で観測される光ビームLA1の照
射位置に誤差が生じる問題があつた。

さらに望遠鏡５及び光ビームLA1の光軸が、その配置
距離Ｄだけ離れてなることから（すなわち視差Ｄがある
ことから）、実際の照射位置と望遠鏡５で観測される照
射位置との間に誤差の発生を避け得ない問題がある。

この問題を解決するための１つの方法として、第３図
に示すように、光ビームLA1の光束内にハーフミラー21
を配置する方法が考えられる。

すなわち、光ビームLA1の光軸Ｌに対してほぼ45度の
角度だけ傾いてハーフミラー21を配置し、当該ハーフミ
ラー21で光ビームLA1の一部の反射してコーナキユーブ
プリズム15で折り返す。

その結果、コーナキユーブプリズム15の反射光ビーム
LA7は、ハーフミラー21を透過して、当該送信装置に入
射する入射光ビームLA5と共に望遠鏡５に導かれる。

従つて高い面精度のハーフミラー21及びコーナキユー
ブプリズム15を用いることにより、光ビームLA1の光軸
Ｌに対して光軸が平行な入射光ビームLA5を、反射光ビ
ームLA7と平行に望遠鏡５に導くことができる。

かくして望遠鏡５においては、光ビームLA1の照射位
置から射出されたような反射光ビームLA7を得ることが
でき、これにより当該照射位置にレーザ光源２を配置し
た場合と同様の像を、視差のない状態で得ることができ
る。

さらにハーフミラー21で反射された反射光ビームLA6
を、コーナキユーブプリズム15で平行に折り返して望遠
鏡５に入射させるようにしたことにより、ハーフミラー
21が正確に45度の傾きに保持されていなてとも、光ビー
ムLA1の照射位置から射出されたような反射光ビームLA7
を得ることができ、その分光ビームの照射位置を高精度
で確認することができる。

Ｄ発明が解決しようとする問題点 ところが第３図の構成においては、ハーフミラー21
で、反射光ビームLA7の一部が反射されることから、そ
の反射光ビームLA8（以下戻り光ビームと呼ぶ）がレー
ザ光源２に帰還される問題がある。

その結果、レーザ光源２として半導体レーザを用いて
いる場合は、送出される光ビームLA1に雑音が混入し、
情報を高い品位で伝送することが困難になる。

さらに、レーザ光源２及びレンズ３間に例えばビーム
スプリツタを配置して、当該送信装置に入射した入射光
ビームを光ビームLA1から分離して受光素子に導くこと
により、送受信装置間で互いに情報を送受するようにな
された双方向の光空間伝送装置においては、送出された
光ビームLA1が受光素子に帰還されるようになり、送受
する情報にクロストークが生じ、結局高い品位で情報を
伝送することが困難になる。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、全体と
して簡易な構成で、光ビームの照射位置を高い精度で検
出すると共に、情報を高い品位で伝送することができる
光空間伝送装置を提案しようとするものである。

Ｅ問題点を解決するための手段 かかる問題点を解決するため本発明においては、情報
信号で変調された射出用光ビームLA1を受信装置に送出
することにより、射出用光ビームLA1を介して情報信号
を受信装置に伝送するようになされた光空間伝送装置30
において、射出用光ビームLA1の光束中に配置されて、
射出用光ビームLA1を第１の方向に反射すると共に、受
信装置側から到来する入射光ビームを第１の方向とは逆
の第２の方向に反射するハーフミラー31と、受信装置側
から到来してハーフミラー31で反射された入射光ビーム
LA5の反射光ビームを、該反射光ビームの光軸と平行に
折り返すことにより、ハーフミラー31において射出用光
ビームLA1の第１の方向と同じ方向に透過させる光路折
返光学系15と、ハーフミラー31で反射されて来る射出用
光ビームLA1の反射光ビームを受けると共に、光路折返
光学系15で折返されてハーフミラー31を透過して来る入
射光ビームLA5の反射光ビームを受けることにより、射
出用光ビームLA1の受信装置への照射位置を確認す観測
光学系５とを設けるようにする。

Ｆ作用 射出用光ビームLA1の光束中に配置したハーフミラー3
1で、射出用光ビームLA1を反射して観測光学系５に入射
させると共に、当該ハーフミラー31で入射光ビームLA5
を反射した後、平行に折り返して観測光学系５に入射さ
せることにより、射出用光ビームLA1の射出方向から到
来する入射光ビームLA5を射出用光ビームAL1の反射光ビ
ームLA8と平行に観測光学系５に入射させることができ
る。

かくして全体として簡易な構成で、受信装置に対する
射出用光ビームLA1の照射位置を高精度に確認すること
ができる。

このとき、射出用光ビームLA1の反射光ビームLA8を直
接観測光学系５に入射させることにより、当該射出用光
ビームLA1について、戻り光ビームを抑圧することがで
きる。

Ｇ実施例 以下図面について、本発明の一実施例を詳述する。

第３図との対応部分に同一符号を付して示す第１図に
おいて、30は全体として光空間伝送装置の送信装置を示
し、射出用光ビームLA1の光軸Ｌ上にほぼ45度の角度だ
け傾いてハーフミラー31が配置され、コーナキユーブプ
リズム15と共にコリメートスコープを構成している。

ハーフミラー31は、高い面精度で加工されると共に入
射光の約1/2の光量を反射するようになされ、これによ
り射出用光ビームLA1においては、その一部がハーフミ
ラー31を透過して直進すると共に、ハーフミラー31で反
射された反射光ビームLA8が望遠鏡５に入射されるよう
になされている。

実際上、望遠鏡等の光学系においは、入射面にレンズ
を備えてなることから、当該入射面で反射されてハーフ
ミラー31及びレンズ３を介してレーザ光源２まで帰還さ
れる戻り光ビームの光量を極めて小さな値にすることが
できる。

従つて実用上十分な範囲で戻り光ビームを抑圧し得、
従来に比して雑音の少ない光ビームLA1を得ることがで
き、かくして高い品位で情報を伝送することができる。

これに対して、受信装置側から到来する入射光ビーム
LA5は、ハーフミラー31で反射光ビームLA8とは逆方向に
反射されて、その反射光ビームLA9がコーナキユーブプ
リズム15に入射されるようになされている。

従つてコーナキユーブプリズム15を介して、反射光ビ
ームLA6を折り返して反射光ビームLA9と光軸が平行な反
射光ビームLA10が得られ、当該反射光ビームLA10がハー
フミラー31を透過して望遠鏡５に入射される。

かくして、反射光ビームLA10においては、入射光ビー
ムLA5のうち直進する光ビームLA1に対して光軸が平行な
成分が、光ビームLA1の反射光ビームLA8と平行に望遠鏡
５に入射され、これにより、光ビームLA1の照射位置か
ら射出されたような反射光ビームLA10を得ることができ
る。

かくして、当該照射位置にレーザ光源２を配置した場
合と同様の像を、受信装置側の像に重ねて観測すること
ができ、かくして送信装置１側で光ビームの照射位置を
確実かつ容易に確認することができる。

このとき、ハーフミラー31を光ビームLA1の光軸Ｌ上
に配置したことにより、正確に光ビームLA1の照射位置
から光ビームLA1に対して逆進する光ビームを得ること
ができ、これにより視差のない状態を得ることができ
る。

さらに、光ビームLA1の光軸Ｌ上に１枚のハーフミラ
ー31を配置するだけでよいので、その分従来に比して全
体の構成を簡略化することができる。

さらにハーフミラー31で反射された反射光ビームLA9
を、コーナキユーブプリズム15で平行に折り返して、望
遠鏡５に入射させるようにしたことにより、ハーフミラ
ー21が正確に45度の傾きに保持されていなくても、光ビ
ームLA1の照射位置から射出されたような反射光ビームL
A10を得ることができる。

従つてハーフミラー31及びコーナキユーブプリズム15
を、高い面精度で加工するだけで、光ビームの照射位置
を高精度で確認することができる。

実際上、ハーフミラー31においては、コーナキユーブ
プリズム15に比して面精度が高いことから、この場合コ
ーナキユーブプリズム15の加工精度さえを高くすれば検
出精度を高くすることができ、例えば面精度が実用上の
範囲でなる２秒のコーナキユーブプリズム15を用いた場
合、１〔km〕離れた位置で誤差を９〔mm〕に抑えること
ができた。

さらにコーナキユーブプリズム15の加工精度さえ高く
すばよいことから、矢印ｃで示すように、コリメートス
コープ全体が光ビームLA1の光軸Ｌに対して傾いて配置
されている場合でも、矢印ｄで示すように、コリメート
スコープが光ビームLA1の光軸Ｌに対してねじれて配置
されている場合でも、さらには望遠鏡５が傾いて配置さ
れている場合でも、光ビームの照射位置を高精度で確認
することができる。

かくしてコーナキユーブプリズム15は、ハーフミラー
31で反射された入射光ビームLA5の反射光ビームLA9を、
該反射光ビームLA9の光軸と平行に折り返す光路折返光
学系を構成するのに対し、望遠鏡５は、光路折返光学系
で折り返された反射光ビームLA10を、ハーフミラー31を
介して受ける観測光学系を構成する。

以上の構成によれば、光ビームLA1の光軸上に配置し
たハーフミラー31で、光ビームLA1に反射して望遠鏡５
に導くと共に、当該ハーフミラー31で反射してなる入射
光ビームLA5の反射光ビームLA9を、コーナキユーブプリ
ズム15を用いて平行に折り返して望遠鏡５に導くことに
より、ハーフミラー21及びコーナキユーブプリズム15を
高い面精度で加工するだけで、戻り光ビームを抑圧し
て、光ビームLA1の照射位置に光源２を配置した場合と
同様の像を得ることができ、かくして全体として簡易な
構成で、光ビームの照射位置を高い精度で検出すること
ができると共に高い品位で情報を伝送することができる
ことができる。

なお上述の実施例においては、ハーフミラー31及びコ
ーナキユーブプリズム15で構成されたコリメートスコー
プを用いる場合について述べたが、本発明はこれに限ら
ず、ハーフミラー31及びコーナキユーブプリズム15を一
体の光学ブロツクで構成するようにしてもよい。

さらに上述の実施例においては、ハーフミラー31を光
ビームLA1の光軸上に配置した場合について述べたが、
ハーフミラー31の配置位置は光軸上に限らず、光ビーム
LA1の光束内であれば、実用上充分な範囲で光ビームの
照射位置を検出することができる。

さらに上述の実施例においては、反射効率が1/2のハ
ーフミラー31を用いて光ビームLA1の一部を反射する場
合について述べたが、本発明はこれに限らず、必要に応
じてハーフミラーの反射効率を自由に選定し得る。

さらに上述の実施例においては、大口径のレンズ３を
介して送出される光ビームLA1の一部を望遠鏡５に導く
場合について述べたが、本発明はこれに限らず、光ビー
ムLA1の全部を望遠鏡５に導き、調整終了後、コリメー
トスコープを取り外すようにしてもよい。

さらに上述の実施例においては、光ビームLA1の光軸
Ｌに対して望遠鏡５を垂直に配置した場合について述べ
たが、本発明はこれに限らず、例えば第２図に示すよう
に、光ビームLA1の光軸Ｌに対して望遠鏡５を水平に配
置した場合にも広く適用することができる。

さらに上述の実施例においては、望遠鏡５を用いて光
ビームLA1の照射位置を肉眼で検出する場合について述
べたが、観測光学系はこれに限らず、例えばテレビジヨ
ンカメラ等を用いるようにしてもよい。

さらに上述の実施例においては、送信装置30側から受
信装置に情報を伝送するようになされた光空間伝送装置
に本発明を適用した場合について述べたが、本発明はこ
れに限らず、双方向の光空間伝送装置にも適用すること
ができる。

この場合、戻り光ビームを抑圧することができること
から、雑音の少ない光ビームを送出することができるだ
けでなく、送受信する情報間のクロストークを低減する
ことができる。

Ｈ発明の効果 以上のように本発明によれば、受信装置に送出される
射出用光ビームをその光束内で反射して観測光学系に入
射すると共に、入射光ビームを光路折返光学系によつて
折り返して観測光学系に導くようにしたことにより、戻
り光ビームを抑圧しながら、全体として簡易な構成で、
受信装置に対する射出用光ビームの照射位置を高い精度
で確認することができ、その結果高い品位で情報を伝送
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による光空間伝送装置の送信
装置を示す略線図、第２図及び第３図は従来の送信装置
を示す略線図である。 １、30……送信装置、２……レーザ光源、３……レン
ズ、５……望遠鏡、12、13、21、31……ハーフミラー、
15……コーナキユーブプリズム。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】情報信号で変調された射出用光ビームを受
   信装置に送出することにより、上記射出用光ビームを介
   して上記情報信号を上記受信装置に伝送するようになさ
   れた光空間伝送装置において、 上記射出用光ビームの光束中に配置されて、上記射出用
   光ビームを第１の方向に反射すると共に、上記受信装置
   側から到来する入射光ビームを上記第１の方向とは逆の
   第２の方向に反射するハーフミラーと、 上記受信装置側から到来して上記ハーフミラーで反射さ
   れた上記入射光ビームの反射光ビームを、該反射光ビー
   ムの光軸と平行に折り返すことにより、上記ハーフミラ
   ーにおいて上記射出用光ビームの上記第１の方向と同じ
   方向に透過させる光路折返光学系と、 上記ハーフミラーで反射されて来る上記射出用光ビーム
   の反射光ビームを受けると共に、上記光路折返光学系で
   折返されて上記ハーフミラーを透過して来る上記入射光
   ビームの反射光ビームを受けることにより、上記射出用
   光ビームの上記受信装置への照射位置を確認する観測光
   学系と を具えることを特徴とする光空間伝送装置。