JP4613753B2

JP4613753B2 - 光無線伝送装置

Info

Publication number: JP4613753B2
Application number: JP2005252584A
Authority: JP
Inventors: 忠相澤
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 2005-08-31
Filing date: 2005-08-31
Publication date: 2011-01-19
Anticipated expiration: 2025-08-31
Also published as: JP2007067950A

Description

本発明は、光無線の信号光に用いるレーザ光の照射方向が何らかの原因で大きく変わってしまった場合に、危険防止のため直ちにレーザ光を遮断する安全機構を備えた光無線伝送装置に関する。

従来から光を用いて情報の空間伝送を行う光無線伝送技術がある。この光無線伝送には一般に赤外光が用いられ、その発光素子としては、発光ダイオードやレーザダイオードなどの半導体発光素子が用いられている。このような光無線伝送において、送受信間距離を十分にとりたい場合は、鋭く絞った光ビームを受信側に当てる必要がある。しかし、鋭く絞ったレーザ光を肉眼で見ると、レーザ光は眼のレンズにより収束され、網膜にダメージを与えることがある。

レーザ光放射に関しては、国際的にあるいはＪＩＳにて安全基準を定めて発光レベルをクラス分けしている。屋外用途の光無線伝送装置では、１００ｍ以下の比較的短距離と１ｋｍ以下の中距離ではレンズ系を用いた観察で損傷を受ける可能性のあるクラス１Ｍのレーザを用いる場合が多いが、３ｋｍ程度の長距離伝送用途の場合は、直射光を見たり触れたりすると危険な３Ｂクラスのレーザ光が用いられることもある。

以上のように、レーザ光を信号光として無線伝送に用いる光無線伝送では、レーザ光に関する安全確保は必須事項である。この点に関して、従来より様々な提案がなされている。下記の特許文献１に記載の技術によると情報伝送用の主伝送路に沿わせて障害検出用の赤外光を出射し、人物などの障害物が横切ると障害検出用赤外光の変化を検知して主伝送路の光路を遮断する制御を行う。他にも、下記の特許文献２では受信機で検出したレーザ光のレベルを利用してレーザの発光レベルを制御する方法が提案されている。
特許第３１０８９６０号公報（特許請求の範囲）特公平７−５６９５６号公報（特許請求の範囲）

しかしながら、従来より提案されているレーザ光の安全を確保する方法は、新たに安全機能を備えた製品を開発する場合には導入できるが、既に導入されている光無線伝送機器に対応することは回路構成の相違が大きいため困難である。既存の光無線伝送装置としては様々なものがあるが、レーザの発光レベルがレンズ系を用いて観察しなければ安全であるクラス１Ｍであっても、人体へ損傷を与える可能性は減らすのが望ましい。また、既に設置された光無線伝送装置の安全性を高めたい場合には、安全機能を備えた装置に入れ替える必要があるが、費用負担が大きく、結果として既存の光無線伝送装置に関しては装置の入れ替えまでして安全性をアップグレードできないという問題がある。

また、従来より提案されているレーザ光から人体の安全を確保する方法は、送信したレーザ信号光のフィードバックを電気信号に変換して制御又は動作するものであって、地震や交通事故などの外的衝撃により制御回路が損傷した場合、フィードバックの制御が機能しなかったり、異常状態によりレーザ光の発光パワーが想定以上になってしまう可能性があり、電気的な信号によらない安全機構があれば更に装置の安全性を高められるため、電気信号以外の手段で作動する安全機構が必要とされる。

本発明は上記の問題点に鑑み、電気信号を用いない簡易な構成により、装置側の小幅な変更で既存の光無線伝送装置に後付け可能な安全機構を提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために、相手先に送信するための信号光を射出する発光部を備えた光無線伝送装置において、
前記信号光の遮光性を有する信号光遮光物質が充填された第１の容器と空容積を有する第２の容器とが連結された光透過性を有する容器部を備え、
前記第２の容器が前記発光部の射出側前面に配置されるとともに、当該光無線伝送装置が所定方向に所定角度分傾いたときに、前記第１の容器に充填された前記信号光遮光物質が前記第２の容器に流入して前記発光部から射出される前記信号光を遮光するように構成したことを特徴とする。

本発明によれば、電気信号を用いない簡易な構成により、最小限の変更で既存の光無線伝送装置の安全性を高めることができる。また、電気信号を利用してレーザの発光レベル制御を行う機能を有する装置についても、本発明による安全機構は動作原理が異なるので、本発明を適用することで安全性を高めることができる。また、容器は簡易な構造のため、安価な製造コストで実現可能である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は一例として、送信側端末と受信側端末としてそれぞれ光送信機（以下端末とも言う）１と光受信機２を有する光無線伝送システムを示し、光送信機１から信号光１０を光受信機２へ照射して情報伝送が行われる。光送信機１には図示しない信号光発光部（以下単に発光部とも言う）が備えられ、光受信機２には図示しない信号光受光部（以下単に受光部とも言う）が備えられており、信号光１０を受光部が受光可能な範囲から照射されている状態で光信号が伝送される。

図２は他の例として、各端末２０ａ、２０ｂが光信号の送信機能と受信機能を有し、信号光１０ａ、１０ｂの伝送を相互に行う光無線伝送装置システムを示す。各端末２０ａ、２０ｂは図３に詳しく示すように信号光１０ａ、１０ｂの発光部２２及び受光部２３の中間に光軸合わせ用の可視光レーザ発光部及び受光部２４を備えており、ここから照射される可視レーザ光１１ａ、１１ｂを相手の可視光レーザ受光部に当てることにより信号光１０ａ、１０ｂの発光光軸と受光光軸とを合わせる。ここで、各端末２０ａ、２０ｂの信号光１０ａ、１０ｂの発光光軸及び受光光軸と可視レーザ光１１ａ、１１ｂの光軸とはあらかじめ平行に調整されてベース２１上に固定されている。

図４は地震などにより、図５は交通事故により、送信側の端末２０ｂの光軸が大きくずれた状況を表す図である。破壊の衝撃で電源供給が止まるとは限らず、電源供給が続いて発光部２２が機能していれば、レーザ光は人の居る場所に当たってしまう可能性がある。また、衝撃により回路がダメージを受けて想定以上の発光パワーが放出される可能性もある。さらに信号光１０、１０ａ、１０ｂには多くの場合、不可視の赤外光を用いるため、周囲の人はそれと気づかずに目視してしまう可能性がある。加えてあらかじめレーザ光が照射されていることを知らなければ、被害などの状況確認のために双眼鏡などの光学的な手段を用いて目視してしまう危険性さえもある。

図６は光無線伝送装置に本発明による安全機能を付加した状態を表す構成図である。本発明による安全機構は、信号光発光部２２を構成する発光素子３１及びレンズ３２の上部に位置する容器４３と信号光射出部に対向する容器４４とが連結された容器４０と、容器４０内部に充填される信号遮光性の液体４２からなる。そして少なくとも容器４０の信号光射出部に対向する部分は信号光透過性の材質でできており、更に信号光発光部２２の上部に位置する容器４３には信号光遮光性の液体４２を貯めてある。この液体４２を信号光遮断物質と定義する。

図７は図６で説明した本発明による安全機構を備えた光無線伝送装置をあらかじめ斜めに傾けて設置する場合を説明する図である。図７中に示すように、容器４０に入れる信号遮光性の液体４２の量を水平に設置する場合よりも少なくしておけば、斜め設置の場合でも有効である。

図８は図６又は図７で説明した本発明による安全機構を付加した端末２０ｂが地震や交通事故などによる外的な力が働いたことが原因で端末２０ｂ本体が傾き、伝送方向が変わってしまった状態を示す図である。多くの場合、障害物による信号光１０、１０ａ、１０ｂの遮光を避けるため端末１、２０ａ、２０ｂはビル間や電柱の上のように人間の生活空間よりも上に設置される。そのような状況で地震のような外的な力が加わると重力が作用して、光軸は下を向いてしまい人間の生活圏にレーザ光を放射してしまう場合が多い。しかし、本発明による安全機構を備えれば、容器４０内部の信号遮光性の液体４２にも重力が作用し、図８に示すように信号光射出部前面に信号光１０、１０ａ、１０ｂ（図８では符号１０のみ記す）を遮光する壁を作り、信号光１０、１０ａ、１０ｂが外部に出るのを防げる。

図９と図１０は本発明による安全機構を脱着可能な構成にした場合の図である。既存の端末１、２０ａ、２０ｂであっても内部にスペースがあれば、容器４０を保持する部材の追加で安全機構を追加することが可能である。また、端末１、２０ａ、２０ｂの設置の際に後から容器４０をセットできるので端末１、２０ａ、２０ｂの設置時の傾きに応じて信号遮光性の液体４２の注入量を加減することにより斜め設置の場合に対応できる。

また、端末１、２０ａ、２０ｂの内部に容器４０を設置するスペースが無い場合でも、図１１のように端末２０ｂの筐体の外部に取り付ける事により、安全機能を付加できる。本発明による安全機能は電気的信号も電源も必要としないので、外部から取り付けた場合でも結線などの作業は必要ない。図１１は容器４０を外部取り付け用筐体４１に内蔵した場合を示す。

図１２は容器４０の具体的な形の一例を示す図である。容器４０の全体を信号光１０、１０ａ、１０ｂも可視光も透過する透明なアクリル又はポリカーボネイトなどによる樹脂性とし、上部に信号遮光性の液体４２の注入口を備える。可視光も通す材料を用いるのは目視で容器４０内の状態を簡単に確認するためである。全体を一体成型するのはコストを抑えるためと液漏れ防止のためである。

信号遮光性の液体４２は、信号光１０、１０ａ、１０ｂを遮光又は十分に減衰させることが必要条件で、温度変化によっても粘度が大きく変化せず、傾いた際には速やかに流動するだけの粘度が必要である。したがって水溶液を用いる場合は不凍液を添加する必要がある。例えば、不凍液を加えた墨汁や容器４０の材質との関係を考慮して有機溶剤を含まない塗料を用いるなどして、レーザ光を遮断することが可能な液体を公知技術により適宜採用する。

図１３は図１２で説明した容器４０の発光光軸に平行な方向の断面の形状を示す図である。信号遮光性の液体４２が溜まって遮光する発光部前面の部分は内部空間の厚みが薄い程少ない液量で遮光可能である。しかし、内部空間の厚みが薄すぎると信号遮光性の液体４２の粘度の変化によって信号遮光性の液体４２の移動がスムーズにいかなくなる場合もある。本図に示す容器４０では約３ｍｍ厚の内部空間を確保している。

図１４は図１２にて説明した容器４０の発光光軸に直交する方向の断面形状を示す図である。図１４に示すように発光光軸の方向と垂直な方向にも容器４０内部に斜面をもうけているので、この方向の傾きによっても信号遮光性の液体４２は発光部２２（発光素子３１、レンズ３２）の前面部分に流れ込むため、遮光可能である。

なお、本実施の形態においては信号光遮断物質として遮光性を有する液体４２を利用することについて説明したが、この信号光遮断物質としては、液体に限らず粉状物や粒状物を用いるようにしてもよい。設置される温度環境によっては、液体を用いるよりも粉状物や粒状物の方が適している場合もあり有効である。

本発明の光無線伝送装置が適用される光無線伝送システムの一例を示す構成図である。本発明の光無線伝送装置が適用される光無線伝送システムの他の例を示す構成図である。本発明の光無線伝送装置の一実施の形態の光学部の配置を示す構成図である。地震などにより光無線伝送装置の光軸が大きくずれた状況を表す説明図である。交通事故により光無線伝送装置の光軸が大きくずれた状況を表す説明図である。光無線伝送装置に本発明による安全機能を付加した状態を表す構成図である。図６で示した本発明による安全機構を備えた光無線伝送装置をあらかじめ斜めに傾けて設置する場合を説明する図である。図６又は図７で示した地震や交通事故などにより光無線伝送装置本体が傾き伝送方向が変わった状態の容器内部の液体の状態を示す説明図である。本発明による安全機構を脱着可能な構成にした場合の一例を示す構成図である。本発明による安全機構を脱着可能な構成にした場合の他の例を示す構成図である。既存の光無線伝送装置の内部に安全機構を取り付けるスペースが無く、筐体の外部から付加する場合の一例を示す構成図である。本発明による安全機構を実現する信号遮光性の液体を収納する容器の具体例を示す構成図である。本発明による安全機構を実現する信号遮光性の液体を収納する容器の発光光軸に平行な方向の断面の形状を示す図である。本発明による安全機構を実現する信号遮光性の液体を収納する容器の発光光軸に直交する方向の断面形状を示す図である。

符号の説明

１光送信機
２光受信機
１０、１０ａ、１０ｂ信号光
２０ａ、２０ｂ端末
２２信号光発光部
２３信号光受光部
２４可視光レーザ発光部及び受光部
４０、４３、４４容器
４２信号遮光性の液体

Claims

相手先に送信するための信号光を射出する発光部を備えた光無線伝送装置において、
前記信号光の遮光性を有する信号光遮光物質が充填された第１の容器と空容積を有する第２の容器とが連結された光透過性を有する容器部を備え、
前記第２の容器が前記発光部の射出側前面に配置されるとともに、当該光無線伝送装置が所定方向に所定角度分傾いたときに、前記第１の容器に充填された前記信号光遮光物質が前記第２の容器に流入して前記発光部から射出される前記信号光を遮光するように構成したことを特徴とする光無線伝送装置。