JPH04165967A

JPH04165967A - 光空間伝送装置

Info

Publication number: JPH04165967A
Application number: JP2292936A
Authority: JP
Inventors: Yujiro Ito; 雄二郎伊藤; Koji Suzuki; 浩次鈴木
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1990-10-30
Filing date: 1990-10-30
Publication date: 1992-06-11
Also published as: KR100244356B1; US5237166A; KR920009107A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】以下の順序で本発明を説明する。

Ａ産業上の利用分野Ｂ発明の概要Ｃ従来の技術（第１９図）Ｄ発明が解決しようとする課題（第１９図）８課題を解
決するための手段（第２図及び第１２図）Ｆ作用（第２図及び第１２図）Ｇ実施例（第１図〜第１８図）（Ｇ１）光空間伝送装置の概略構成（第１図）（Ｇｌ−
２）伝送光学系（第２図）（Ｇｌ−３）コリメートスコープ（第２図）（Ｇｌ−４
）反射防止機構（第２図）（Ｇｌ−５）コリメートスコープの配置（第２図及び第
３図）（Ｇｌ−６）サーボ回路（第１図〜第１８図）（Ｇｌ−
６−１）偏波面の補正（Ｇｌ−６−２）照射位置の補正（Ｇｌ−６−３）サーボの停止制御（Ｇｌ−６−４）ミラーの構成（Ｇｌ−７）システム制御回路（Ｇ２）実施例の動作（Ｇ３）実施例の効果（Ｇ４）他の実施例Ｈ発明の効果Ａ産業上の利用分野本発明はアクチュエータに関し、例えば空間を伝送する
光ビームを媒介して所望の情報を伝送する光空間伝送装
置に適用して好適なものである。

Ｂ発明の概要本発明は、アクチュエータにおいて、圧電素子を駆動し
て被駆動対象を駆動する際に、当該圧電素子の背部に制
振部材を張り付けることにより、圧電素子の周波数特性
を向上して、その分応答特性を向上することができる。

Ｃ従来の技４ネｉ従来、光空間伝送装置においては、伝送対象・に送出す
る光ビームの一部を折り返して伝送対象から到来する観
測光と共に観測することにより、簡易に当該光ビームの
照射位置を確認し得るようになされたものが提案されて
いる（特願平２−２０９１６号）。

すなわち第１９図に示すように、光空間伝送装置１にお
いては、レーザダイオード２を所定の情報信号で駆動し
、当該レーザダイオード２から所定偏波面の光ビームＬ
ＡＩを射出する。

レンズ４は、当該光ビームＬＡＩを平行光線に変換した
後、偏光プリズム６を透過させてハーフミラ−８に導く
。

ここでハーフミラ−８は、光ビームＬＡＩの一部を透過
させ、当該透過光をレンズ１６及び１８を介して伝送対
象に送出する。

これにより光空間伝送装置１は、所定偏光面の光ビーム
ＬＡＩを伝送対象に送出するようになされている。

さらにハーフミラ−８は、光ビームＬＡＩの反射光をコ
ーナーキューブプリズム１０で折り返し、折り返した光
ビームをレンズ１２を介して撮像素子１４に導く。

これにより光空間伝送装置１においては、伝送対象に送
出した光ビームＬＡＩの一部を分離し、その光路を折り
返して撮像素子１４に集光するようになされている。

レンズ１８は、伝送対象から到来する光ビームＬＡ２を
受光し、レンズ１６、ハーフミラ−８を介して偏光プリ
ズム６に導く。

ここで伝送対象においては、光ビームＬＡＩに対して偏
波面が直交する光ビームＬＡ２を射出するようになされ
ている。

・　これにより光空間伝送装置１は、偏光プリズム６で
光ビームＬＡ２を反射した後、当該光ビームＬＡ２をレ
ンズ２２を介して受光素子２２に集光する。

これにより光空間伝送装置１においては、伝送対象から
到来する光ビームＬＡ２を受光して情報を受信し得るよ
うになされている。

さらにレンズ１８は、光ビームＬＡ２と共に、伝送対象
の周囲の風景から当該光空間伝送装置１に向かう光（以
下観測光と呼ぶ）Ｌｌを受光し、当該観測光Ｌ１をレン
ズ１６、ハーフミラ−８、レンズ１２を介−して撮像素
子１４に導く。

これにより観測光し１においては、光ビームＬＡ１と光
軸の平行な成分がコーナーキューブプリズム１０の反射
光と平行にレンズ１２に入射する。

従って、コーナーキューブプリズム１０の反射光におい
ては、あたかも光ビームＬＡＩの照射位置から当該光空
間伝送装置１に向けて射出したような光路でレンズ１２
に入射する。

これにより光空間伝送装置１においては、撮像素子１４
を介して、光ビームＬＡＩの照射位置に明るい輝点を形
成した撮像画像を得ることができ、簡易に光ビームＬＡ
Ｉの照射位置を確認し得るようになされている。

Ｄ発明が解決しようとする課題ところで、光空間伝送装置１を小型化することができれ
ば、便利であると考えられる。

すなわち光空間伝送装置１においては、光ビームＬＡＩ
の照射位置を簡易に検出することができることにより、
設置作業を簡略化することができる。

従って必要に応じて所望の設置場所に設置して、例えば
テレビジョン中継等に利用することができる。

ところがこの場合、振動等により光ビームＬＡ１の照射
位置が変位するおそれがあり、当該変位に追従して当該
光空間伝送装置の姿勢を補正するアクチュエータが必要
になる。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、簡易な構
成で応答速度の速いアクチュエータを提案しようとする
ものである。

Ｅ課題を解決するための手段かかる課題を解決するため本発明においては、印加電圧
ＳＸ１、ＳＹＩに応じて変位する圧電素子１０２と、圧
電素子１０２の背面に張り付けられた制振部材１０３と
、圧電素子１０２及び制振部材１０３の一端を挟み込む
ように保持し、所定の支持位置に支持する支持部材１０
１と、支持部材１０１の支持位置と対向する圧電素子１
０２の一端に、駆動対象５６　（５７）を保持する保持
部材１０４とを備えるようにする。

Ｆ作用圧電素子１０２を駆動して、駆動対象５６（５７）を駆
動することにより、全体構成を簡略化することができる
。

このとき、圧電素子１０２の背面に制振部材１０３を張
り付けるようにすれば、その分当該圧電素子１０２の周
波数特性を向上することができ、駆動回路の構成を簡略
化すると共に、応答特性を向上することができる。

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。

（Ｇ１）光空間伝送装置の概略構成第１図において、３０は全体として光空間伝送装置を示
し、電源装置３１から供給される電源で駆動し得るよう
になされている。

すなわち電源装置３１は、内部にバッテリを収納し、前
面に設けられた電源スィッチ３１Ａがオン操作されると
、ケーブル３１Ｂを介して当該バッテリの電源を光空間
伝送装置本体３４に供給する。

これにより光空間伝送装置本体３４は、電源装置３１側
に設けられた電源スィッチ３１Ａの操作に応動して動作
状態に立ち上がり、かくして光空間伝送装置３０におい
ては、電源装置３１側で簡易にバッテリを交換し得るよ
うになされている。

光空間伝送装置本体３４は、架台３５上に搭載されて所
定位置に設置し得るようになされ、操作パネル上の表示
画面３６を介して、必要に応じて当該光空間伝送装置本
体３４から射出される光ビームＬＡＩの照射位置を確認
し得るようになされている。

さらに光空間伝送装置本体３４は、操作パネルの上部に
イニシャライズスイッチ３７を有し、当該イニシャライ
ズスイッチ３７がオン操作されると、光ビームＬＡＩの
照射位置調整機構を動作中心に設定し直すようになされ
ている。

さらに光空間伝送装置本体３４は、イニシャライズスイ
ッチ３７の下に照射位置調整用の操作子３８Ａ〜３８Ｄ
を有し、当該操作子３８Ａ〜３８Ｄがオン操作されると
、それぞれ操作子３８Ａ〜３８Ｄに対応して光ビームＬ
ＡＩの照射位置を上下左右の４方向に調整し得るように
なされている。

さらに光空間伝送装置本体３４は、光ビームＬＡ１の照
射位置を調整した後、サーボスイッチ３９がオン操作さ
れると、伝送対象から到来する光ビームＬＡ２を基準に
して光ビームＬＡＩの照射位置を補正し、当該補正状態
を発光素子４ＯＡ、４０Ｂの点灯により目視確認し得る
ようになされている。

さらにサーボスイッチ３９の下には、モニタスイッチ４
１及びズーム操作子４２が配置され、当該モニタスイッ
チ４１及びズーム操作子４２がオン操作されると、それ
ぞれ表示画面をオン状態に切り換えると共に、当該表示
画面の拡大率を可変する。

表示画面３６の下には、モニタ用のインジケ一タ４３が
配置され、当該インジケータ４３の指針により、伝送対
象から到来する光ビームＬＡ２の光強度をモニタし得る
ようになされている。

さらに操作パネルの下部には、コネクタ４４及び４５が
配置され、受信した映像信号及び連絡用の信号をそれぞ
れ外部に出力するようになされている。

（Ｇｌ−２）伝送光学系第２図に示すように光空間伝送装置本体３４は、矩形形
状の筐体内部に伝送光学系４８を収納し、当該伝送光学
系４８を介して伝送対象との間で光ビームＬＡＩ及びＬ
Ａ２を送受する。

すなわち駆動回路５０は、伝送に供する所望の情報信号
Ｓ１でレーザダイオード５１を駆動する。

レーザダイオード５１は、当該光空間伝送装置本体３４
の筐体に対して、所定の傾きで保持され、これにより当
該光空間伝送装置本体３４の水平軸に対して略４５度だ
け偏波面Ｗ１の傾いた光ビームＬＡＩを射出する。

レンズ５２は、レーザダイオード５１から射出される光
ビームＬＡＩを平行光線に変換した後、偏光プリズム５
３を透過させ、レンズ５４及びレンズ５５を介してミラ
ー５６に導く。

ここでミラー５６は、光ビームＬＡＩの光軸に対して４
５度傾いて配置され、これにより光ビームＬＡＩの光軸
を水平方向に略９０度折り曲げる。

折り曲げられた光ビームＬＡＩの光軸上には、同様に当
該光ビームＬＡＩの光軸に対して４５度傾いたミラー５
７が配置され、これによりミラー５６で折り曲げられた
光ビームＬＡＩの光軸をほぼ元の光軸と平行に折り返す
。

このときミラー５６及び５７においては、サーボ回路５
８から出力される駆動信号ＳＸＩ及びＳＹｌに基づいて
、それぞれ矢印ａ及びｂで示ずように水平及び垂直方向
に微小角度回動するようになされている。

これによりミラー５６及び５７は、光ビームＬＡ１の光
軸を上下左右方向に微小角度変位させ、当該光空間伝送
装置本体３４から射出される光ビ一ムＬＡＩの射出方向
を細かく補正する。

レンズ５９Ａは、ミラー５７で反射された光ビームＬＡ
１を集光した後、レンズ５９Ｂを介して伝送対象に送出
し、これにより伝送対象に対して光ビームＴ、ＡＩを所
定の広がりで送出する。

このときレンズ５９Ａは、矢印Ｃ及びｄで示すよ・うに
、モータ６０及び６１で駆動されて上下左右方向に回動
し、これによりサーボ回路５８から出力される駆動信号
ＳＸ２及びＳＹ２に基づいて、光ビームＬ　Ａ　１の射
出方向を大まかに調整するようになされている。

これにより光空間伝送装置本体３４においては、ミラー
５６．５７及びレンズ５９Ａを可動して、当該光空間伝
送装置本体３４が風等で振動した場合でも、光ビームＬ
ＡＩを確実に伝送対象に照射するようになされている。

伝送対象から到来する光ビームＬＡ２においては、レン
ズ５９Ｂで受光され、光ビームＬＡＩの光路を逆進し、
偏光プリズム５３に入射する。

ここで光ビームＬ　Ａ　２においては、光ビームＬＡ１
の偏波面Ｗ１に対して、偏波面Ｗ２が直交するように伝
送対象から射出される。

これにより光ビームＬＡ２は、偏光プリズム５３で反射
され、ハーフミラ−６２に入射する。

ここでハーフミラ−６２は、当該光ビームＬＡ２をレン
ズ６３を介して受光素子６４に集光する。

これにより光空間伝送装置本体３４においては、当該受
光素子６４の出力信号を信号処理回路６５で復調するこ
とにより、伝送対象から送信された情報信号Ｓ２を受信
するようになされている。

さらにハーフミ゛ラー６２は、光ビームＬＡ２を反射光
し、フィルタ６６、集光レンズ６７を介して位置検出セ
ンサ６８の受光面に当該光ビームＬＡ２を集光する。

ここで位置検出センサ６８は、受光面に形成される光ス
ポットの位置に応じた出力信号ＩＸＩ〜ＩＹ２を出力す
る２次元の位置検出センサで形成され、当該位置検出セ
ンサの出力信号■Ｘ１〜ＩＹ２に基づいて、当該光空間
伝送装置本体３４に対する光ビームＬ’Ａ２の射出位置
を高い精度で検出し得るようになされている。

すなわちサーボ回路５８は、当該出力信号ＩＸ１〜ＴＹ
２について、加減算処理を実行してエラー信号を生成し
、当該エラー信号に基づいて駆動信号ＳＸＩ〜ＳＹ２を
出力する。

これによりサーボ回路５８は、光ビームＴ、、Ａ２を基
準にして光ビームＬＡＩの照射位置を補正し、当該光空
間伝送装置本体３４が風等で振動した場合でも、当該光
ビームｌ−Ａｌを伝送対象を確実に照射するようになさ
れている。

（Ｇｌ−３）コリメートスコープミラー５７及びレンズ５９Ａ間の光路上には、コリメー
トスコープＡが配置され、これにより光ビームｌ−Ａｌ
の照射位置を表示画面３６で目視確認し得るようになさ
れている。

すなわちコリメートスコープＡは、光ビームＬＡ１の光
路上にハーフミラ−６９を配置し、光ビームＬＡＩの一
部を反射する。

同時にハーフミラ−６９は、伝送対象の周囲の風景から
当該光空間伝送装置１に向かう観測光し１をレンズ５９
Ｂ、５９Ａを介して受光し、当該観測光し１を光ビーム
ＬＡＩと逆方向に反射した後、撮像光学系７０に入射す
る。

コーナーキューブプリズム７１は、光ビームＬＡ１の反
射光ＬＲＩを受け、当該反射光ＬＲＩの光路を平行に折
り返した後、ハーフミラ−６９を介して撮像光学系７０
に導く。

撮像光学系７０は、当該反射光ＬＲＩ及び観測光し１を
内蔵の撮像素子に集光し、当該撮像素子の出力信号を撮
像信号処理回路７２に出力する。

撮像信号処理回路７２は、当該撮像素子の出力信号を映
像信号に変換した後、モニタ装置７３に出力し、これに
より操作パネル上の表示画面３６を介して伝送対象の風
景上に光ビームＩ、ＡＩの照射位置を明るい輝点として
観、察し得るようになされている。

このとき撮像光学系７０においては、ズーム駆動回路７
４で駆動されて倍率を可変するようになされている。

これにより当該光空間伝送装置本体３４においては、低
い倍率で大まかに光ビームＬＡＩの照射位置を調整した
後、順次倍率を大きくして調整し直し、所定範囲でサー
ボ回路５８を動作させることにより、簡易に光ビームＬ
ＡＩの照射位置を調整し得るようになされている。

（Ｇｌ−４）反射防止機構ここでコーナーキューブプリズム７１及びハーフミラ−
６９間には、シャッタ７５が介挿され、必要に応じて当
該シャッタを開閉することにより、通信時、光ビームＬ
ＡＩが受光素子６４に戻らないようになされている。

すなわちシャッタ７５においては、シャッタ駆動回路７
６で駆動され、撮像信号処理回路７２と連動して遮光状
態から開状態に切り換わる。

これにより光空間伝送装置本体３４は、モニタスイッチ
４１がオン操作されると、システム制御回路７７から出
力される制御信号ＳＣＩに基づいて、表示画面３６上に
表示画像を形成すると共に当該表示画面を介して光ビー
ムＬＡＩの照射位置を確認し得るようになされている。

従って、光ビームＬＡＩの照射位置を調整した後、当該
モニタスイッチ４１をオフ状態に切り換えることにより
、ハーフミラ−６９で反射される光ビームＬＡＩの光路
を遮断することができる。

すなわち、シャッタ７１を閉じれば、ハーフミラ−６９
で反射された光ビームＬＡＩがコーナーキューブプリズ
ム７１で折り返された後、ハーフミラ−６９、ミラー５
７．５６、レンズ５５．５４、偏光プリズム５３、ハー
フミラ−６２、レンズ６３を介して受光素子６４に至る
までの光路を遮断することができる。

従って、その分クロストークの発生を低減して確実に情
報を受信することができる。

またこの場合、同時に光ビームｌ−Ａｌがレーザダイオ
ード５１に戻らないようにし得、その分安定に光ビーム
ＬＡＩを射出することができる。

（Ｇｌ−５）コリメートスコープの配置第３図に示すよ
うに、コリメートスコープＡは、所定の筐体７８に収納
されて、レンズ５９Ｂの光軸を中心にして矢印ｅで示す
ように回動し得るようになされている。

すなわち筐体７８は、ハーフミラ−６９の前後に窓６９
Ａ及び６９Ｂが設けられ、保持部材７９Ａ及び７９Ｂの
円管形状の突起部が当該窓６９Ａ及び６９Ｂに嵌め合わ
されて、前後から保持される。

これにより窓６９Ａ及び６９Ｂの内側に形成された円管
形状の導入部７９Ｃ及び７９Ｄを介して、光ビームＬ　
Ａ　１、ＬＡ２及び観測光し１をハーフミラ−６９に入
射する。

保持部材７９Ａ及び７９Ｂは、第４図に示すように、根
本部分が光空間伝送装置本体３４の筐体８０に固定され
、これにより円管形状の突起部に対して窓６９Ａ、６９
Ｂを摺動させて、コリメートスコープＡ全体がレンズ５
９Ｂの光軸を中心にして回動し得るようになされている
。

さらにこの実施例において、筺体８０は矩形形状に形成
され、これに対してコリメートスコープＡは当該筐体８
０の対角線方向に全体を傾けて保持される。

すなわち、このようにコリメートスコープＡを用いて光
空間伝送装置を構成する場合、当該伝送光学系４８の鏡
筒に対して、コーナーキューブプリズム７１及び撮像光
学系７０が突出することを避は得す、その分全体形状が
大型化する。

さらに、形状が大型化した分、重量も増加し、可搬性も
損なわれる。

従って、光空間伝送装置本体３４においては、コリメー
トスコープＡを対角線方向に傾けて保持することにより
、筐体８０の内部空間を有効に利用してコリメートスコ
ープＡを収納し得、全体形状を小型化することができる
。

従って、その分全体の重量を軽量化し得、可搬性を向上
することができる。

また、レンズ５９Ａの光軸に対しで回動し得るように保
持したことにより、組み込む筐体８０の形状及び筐体８
０内の部品配置に応じて、コリメートスコープＡを種々
の傾きに配置することができ、これにより当該伝送光学
系を種々の光空間伝送装置に共通に使用することができ
る。

さらにこのとき、筐体７８のコーナーキューブプリズム
７１収納部分（すなわち筐体７８の上部でなる）におい
ては、コーナーキューブプリズム７１の形状に従って、
前後に延長する角部分が大きく面取りされるように形成
される。

これにより筐体７８においては、コリメートスコープＡ
を収納して全体形状を小型化し、併せて対角線方向に全
体を傾けてコリメートスコープＡを保持した際、筐体８
０内に無駄な空間が発生しないようになされている。

ところで、このようにコリメートスコープＡを傾けて保
持した場合、その分表示画面３６に傾いた表示画像が表
示される。

このためコリメートスコープＡの撮像光学系７０におい
ては、筐体７８に対して、矢印ｆで示すように、当該撮
像光学系７０の光軸を中心にして回動自在に保持される
ようになされている。

＝２１　− これにより光空間伝送装置本体３４においては、コリメ
ートスコープＡの傾きに応じて撮像光学系７０を回動さ
せ、表示画面３６上で水平垂直方向が正しく表示される
ようになされている。

なお撮像光学系７０においても、コーナーキューブプリ
ズム７１の収納部と同様に、先端が小さくなるように形
成され、これにより筐体８０内に無駄な空間が発生しな
いようになされている。

かくして全体形状を小型化することができ、その分当該
光空間伝送装置３０の使い勝手を向上することができる
。

（Ｇｌ−６）サーボ回路サーボ回路５８は、サーボスイッチ３９及びイニシャラ
イズスイッチ３７の操作に応動してシステム制御回路７
７から制御信号Ｓ’　Ｃ２が出力されると、動作状態に
立ち上がる。

これによりサーボ回路５８は、位置検出センサ６８の出
力信号ＩＸＩ〜ＩＹ２に基づいて、光ビームＬＡＩの照
射位置及び当該光ビームＬＡＩの偏波面Ｗ１を補正し、
確実に情報を送受し得るようになされている。

（Ｇｌ−６−１）偏波面の補正第５図に示すように、伝送光学系４８においては、レー
ザダイオード５１から偏光プリズム５３までの光学系、
当該偏光プリズム５３から位置検出センサ６８及び受光
素子６４までの光学系が一体に鏡筒８１に保持されるよ
うになされている。

このときレーザダイオード５１の偏波面Ｗ１に対して、
透過方向の偏波面が一致するように偏光プリズム５３が
保持されるようになされている。

これにより光空間伝送装置本体３４においては、光ビー
ムＬ　Ａ　２に対して光ビームＬＡＩの偏波面Ｗ１が正
確に９０度の傾きに保持されている場合、偏光プリズム
５３に入射した光ビームＬＡ２が当該偏光プリズム５３
で全て反射され、位置検出センサ６８に光ビームＬＡ２
が最も効率良く入射するようになされている。

鏡筒８１は、周囲を取り囲むように配置されたベアリン
グ８．１　Ａ及び８１Ｂを介して、当該伝送光学系４８
本体（すなわちミラー５６からレンズ５９Ｂまでの光学
系でなる）に対して矢印ｇで示すように回転自在に保持
される。

これにより光空間伝送装置本体３４は、鏡筒８１を回転
させて所定位置に保持することにより、光ヒームＬＡ２
の偏波面Ｗ２に対して光ビームＬＡｌの偏波面Ｗ１を調
整し得るようになされている。

すなわちサーボ回路５８において、偏波面サーボ回路８
２は、位置検出センサ６８の出力信号Ｉｘ１〜ＩＹ２を
検出回路８３に与える。

検出回路８３は、出力信号ＩＸＩ〜ＩＹ２を加算するこ
とにより、位置検出センサ６８に入射する光ビームＬＡ
２の光強度を検出する。

比較回路８４は、検出回路８３の検出結果を所定周期で
取り込んで順次比較結果を得、これにより位置検出セン
サ６８に入射する光ビームＬＡ２の光量変化を検出する
。

駆動回路８５は、制御信号ＳＣ２が立ち上がる＼と、当該検出結果に基づいてモータ８６を駆動し、これ
により位置検出センサ６８の入射光量が増加する方向に
鏡筒８１を回転させ、当該入射光量が減少すると回転方
向を切り換える。

これにより光空間伝送装置本体３４は、位置検出センサ
６８の入射光量に基づいて光ビームＬＡ２の偏波面Ｗ２
と光ビームＬＡＩの偏波面Ｗ１とが直交するように、当
該光ビームＬＡＩの偏波面Ｗ１及び偏光プリズム５３の
偏波面を補正する。

従って、光空間伝送装置本体３４が傾いて設置された場
合でも、偏波面を自動調整して、光ビームＬ　Ａ　２を
受光素子６４に効率良（入射させることができ、その分
設買時の調整作業を簡略化することができる。

さらに光空間伝送装置本体３４全体が左右に揺れるよう
に振動した場合でも、偏波面を自動調整して光ヒームＬ
Ａ２を受光素子６４に効率良く入射させることができる
。

従って、船舶、車両、航空機、衛星等に搭載して所望の
情報を伝送する場合でも、当該情報を確実に受信するこ
とができる。

さらに伝送対象に対して、光ビームＬＡ２の偏波面Ｗ２
に対して正確に９０度偏波面Ｗ１が傾いた光ビームＬＡ
Ｉを送出し得、その分伝送対象において確実に光ビーム
ＬＡＩを受光し得、かくして情報信号Ｓ１及びＳ２を確
実に送受することができる。

（Ｇｌ−６−２）照射位置の補正第６図に示すように、サーボ回路５８においては、位置
検出センサ６８の出力信号ＩＸＩ〜ＴＹ２をＸ方向位置
検出回路８６Ａ及びＹ方向位置検出回路８６Ｂに与え、
エラー信号ＶＥＲＸ、ＶＥＲＹを検出する。

すなわち第７図に示すように、Ｘ方向位置検出回路８６
Ａは、位置検出センサ６８の出力信号ＩＸ１及びＩＸ２
を電流電圧変換回路８７Ａ及び８７Ｂに与える。

減算回路８８Ａ及び加算回路８８Ｂは、それぞれ電流電
圧変換回路８７Ａ及び８７Ｂから出力される出力信号Ｖ
ＸＩ、ＶＸ２の減算信号及び加算信号を出力する。

割算回路８９は、減算回路８８Ａから出力される減算信
号を、加算回路８８Ｂから出力される加算信号で割り算
し、当該割り算結果をエラー信号ＶＥＲＸとして出力す
る。

ここで第８図に示すように、位置検出センサ６８におい
ては、光電変換膜でなる受光面に光ビームＬＡ２が集光
されると、当該光ビームＬＡ２の集光位置に応じて抵抗
層に電流が流れ、出力電流１１及びＩ２の比が変化する
。

これにより割算回路８９を介して、次式％式％（１）の関係式で表されるＸ方向のエラー信号ＶＥＲＸを得る
ことができ、光ビームＬＡ２の集光位置を検出すること
ができる。

ここでに１は定数を表す。

Ｙ方向位置検出回路は、位置検出センサ６８の出力信号
ＩＹ１及びＩＹ２について、同様に加減算処理を実行し
、Ｙ方向のエラー信号ＶＥＲＹを生成する。

これにより当該エラー信号ＶＥＲＸ及びＶＥＲＹに基づ
いて、光ビームＬＡ２の位置ずれを検出することができ
、当該検出結果に基づいてミラー５６．５８及びレンズ
５８Ａを駆動して光ビームＬＡＩの照射位置を補正する
ことができる。

ところで位置検出センサ６８においては、光ビームＬＡ
２以外にも、レンズ５９Ａ、５９Ｂ等で反射した光ビー
ムＬＡＩが入射することにより、エラー信号ＶＥＲＸ及
びＶＥＲＹに測定誤差の発生を避は得ない。

このためこの実施例においては、設置時、光ビームＬＡ
２の送出を中断して測定誤差分を検出した後、当該検出
結果に基づいてエラー信号ＶＥ、ＲＸ及びＶＥＲＹを補
正することにより、測定精度の低下を防止する。

すなわちＸ方向について、反射光による受光素子６８の
出力信号成分をＩＩＥ及び１２Ｅとおき、光ビームＬＡ
２による成分を１１及びＩ２とおくと、出力信号ＩＸＩ
及びＩＸ２は、次式％式％（２）これを（１）式に代入すると、次式ＥＲＸ・・・・・・（４）と表し得、結局光ビームＬＡ２が入射されない状態で位
置検出センサ６８の出力信号１１Ｅ及びＩ２Ｅを検出し
、光ビームＬＡ２入射時の出力信号ＩＸＩ及びＩＸ２か
ら減算すれば良いことが分かる。

このためサーボ回路５８においては、設置時、光ビーム
ＬＡ２の送出を中断して電流電圧変換回路８７Ａ及び８
７Ｂの出力電圧ＶＥＩ及びＶＢ２を検出する。

さらに電流電圧変換回路８７Ａ及び８７Ｂと減算回路８
８Ａ及び加算回路８８Ｂ間に、それぞれ減算回路９０Ａ
及び９０Ｂを介挿し、光ビーム上Ａ２照射時の電流電圧
変換回路８７Ａ及び８７Ｂの出力信号から、検出した出
力電圧ＶＥＩ及びＶＢ２を減算し、これによりエラー信
号ＶＥＲＸを補正する。

実際上、レーザダイオ−５１は、Ａ　Ｐ　Ｃ（ａｕｔ。

ｍａｔｉｃ　ｐｏｗｅｒ　ｃｏｎｔｒｏｌ）回路を用い
て駆動することにより、光強度が一定になるように光ビ
ームＬＡ１を射出する。

従って、当該伝送光学系４８で反射して位置検出センサ
６８に入射する光ビームＬＡＩの強度は、光ビームＬＡ
２の受光の有無にかかわらず、はぼ一定値と判断するこ
とができる。

従ってこの実施例のように、光ビームＬＡ２を受光しな
い状態で位置検出サンザ６８の出力信号を検出し、当該
検出結果に基づいてエラー信号■ＥＲＸ、ＶＥＲＹを補
正すれば、測定精度を向上することができる。

かくして伝送距離が大きくなって光ビームＬＡ２の強度
が低下した場合でも、精度の高いエラー信号ＶＥＲＸ及
びＶＥＲＹを得ることができ、その分伝送対象に確実に
光ビームＬＡＩを照射することができる。

すなわちサーボ信号出力回路９１は、制御信号ＳＣ２が
立ち上がると、エラー信号ＶＥＲＸ及びＶＥＲＹを増幅
した後、増幅した当該エラー信号ＶＥＲＸ及びＶＥＲＹ
をローパスフィルタ回路を介して駆動信号ＳＸ２及びＳ
Ｙ２として出力する。

これによりサーボ回路５８は、駆動モータ６０及び６１
を駆動して光ビーム照射位置の緩やかな変動を補正する
。

さらにサーボ信号出力回路９１は、増幅したエラー信号
ＶＥＲＸ、ＶＥＲＹの高域成分を抽出して駆動信号ＳＸ
Ｉ及びＳＹＩを生成し、当該駆動信号ＳＸＩ及びＳＹｌ
に基づいてミラー５６及び５７を駆動し、これによりミ
ラー５６及び５７を高速度で駆動して光ビームＬＡ１の
照射位置を補正する。

さらにこのときサーボ信号出力回路９１は、ミラー５６
．５７の変位中心が、当該ミラー５６．５７の変位０の
位置になるように駆動信号ＳＸＩ〜ＳＹ２を出力し、こ
れによりミラー５６．５７の変位中心が支持中心から変
位しないようになされている。

なお、サーボ信号出力回路９１は、制御信号Ｓ０２が立
ち下がった後、操作子３８Ａ〜３８Ｄの操作に応動して
システム制御回路７７から制御信号ｓｘ、ｓｙが出力さ
れると、当該制御信号ＳＸ、ＳＹに応じて駆動信号ＳＸ
２及びＳＹ２を出力し、これにより操作子３８Ａ〜３８
’Ｄを操作して光ビームＬＡＩの照射位置を調整し得る
ようになされている。

（Ｇｌ−６−３）サーボの停止制御、信号処理回路６５は、受光素子６４の出力信号を復調
して出力する際、当該出力信号の信号レベルを検出して
出力する。

これにより信号処理回路６５は、受光素子６４の入射光
量を検出するようになされている。

比較回路９４は、所定周期で、信号処理回路６５の検出
結果と所定の比較基準との比較結果を得、当該比較結果
をサーボ信号出力回路９１に出力する。

これによりサーボ信号出力回路９１は、光ビームＬＡ２
の光量低下を検出し、比較基準で決まる所定値以下に光
ビームＬＡ２の光量が低下すると、駆動信号ＳＸＩ〜Ｓ
Ｙ２の出力を停止する。

これによりサーボ信号出力回路９１は、光ビームＬ　Ａ
　２の光量が低下してエラー信号ＶＥＲＸ及びＶＥＲＹ
の精度が低下すると、サーボ動作を停止制御し、当該サ
ーボ回路全体の誤動作を有効に回避する。

これにより光ビームＬＡ２の光量が低下した場合でも、
光ビームＬ　Ａ　１の照射位置が伝送対象と全く無関係
の方向に変位しないように保持し得、光ビームＬＡ２の
光量が所定値以上に復帰した直後から、確実にサーボ動
作し得るようになされている。

従って、光ビームＬＡＩの照射位置について、光ビーム
ＬＡ２の光量が低下した場合の再調整作業を省略し得、
その分当該光空間伝送装置３ｏの使い勝手を向上するこ
とができる。

入射光量検出回路９６は、位置検出センサ６８の出力信
号ＩＸＩ〜ＩＹ２を加算し、これにより位置検出センサ
６８に入射する光ビームＬＡ２の入射光量を検出する。

ここで第９図において記号Ｔで示すように、位置検出セ
ンサ６８の前面には、通過帯域の中心波長が光ビームＬ
Ａ２の波長になるように設定された狭帯域のフィルタ６
７が配置されるようになされている。

比較回路９７は、入射光量検出回路９Ｇの検出結果と信
号処理回路６５の入射光量検出結果の比較結果を得、次
式％式％（５）のとき、サーボ信号出力回路９１に比較結果を出力し、
これにより駆動信号ＳＸＩ〜ＳＹ２の出力を停止制御す
る。

ここでαは、所定の定数である。

すなわち第１０図に示すように、位置検出センサ６８の
前面に光ビームＬＡ２を透過する狭帯域のフィルタ６７
を配置したことにより、帯域の広い太陽光が当該光空間
伝送装置本体３４に入射すると、位置検出センサ６４の
入射光量に比して受光素子６８の入射光量が著しく増加
する。

従って、受光素子６８及び位置検出センサ６４の入射光
量の比較結果を得るようにすれば、入射光量の増加が太
陽光によるものか否か判断することができる。

これにより光空間伝送装置３０は、（５）式を基準にし
てサーボ動作を停止し、太陽光の入射によってエラー信
号ＶＥＲＸ及びＶＥＲＹの精度が低下するとサーボ動作
を停止制御する。

これにより光空間伝送装置３０は、太陽光が入射した場
合でも、光ビームＬＡＩの照射位置が伝送対象と全く無
関係の方向に変位しないように保持し、太陽光が入射し
なくなった直後から確実にサーボ動作し得るようになさ
れている。

従って、光ビームＬＡＩの照射位置について、太陽光が
入射した場合の再調整作業を省略し得、その分当該光空
間伝送装置の使い勝手を向上することができる。

（Ｇｌ−６−４）ミラーの構成第１１図に示すように、ミラー５６及び５７は、所定の
保持部材を介して伝送光学系４８本体の鏡筒に支持され
るようになされている。

すなわち軸受は台１００Ａ及び１００Ｂは、回動部材１
０１を両側から軸支し、これにより当該回動部材１０１
を矢印りで示すように回動自在に保持する。

第１２図に示すように、回動部材１０１は、ミラー支持
部材１０２及び制振部材１０３を挟み込むように保持す
る。

ここで制振部材１０３は、振動を吸収するゴム状のシー
ト材でなり、当該シート材を所定形状に切断して形成さ
れる。

ミラー支持部材１０２は、圧電素子でなるバイモルフ板
で構成され、これにより矢印ｉで示すように印加電圧に
応じて先端が変位するようになされている。

ミラー支持部材１０２の先端は、接着台１０４のＵ字溝
に挿入接着され、当該接着台１０４を介して、ミラー５
６（５７）を保持する。

これにより光空間伝送装置本体３４においては、駆動信
号ＳＸＩ、ＳＹＩをミラー支持部材１０２に印加してミ
ラー５６（５７）を変位させ、当該ミラー５６（５７）
の変位により光ビームＬＡＩの照射位置を補正する。

軸受は台１００Ａ及び１００Ｂは、軸受は部に設けられ
たねし孔にねじ１０５Ａ及び１０５Ｂをねじ込むことに
より、回動部材１０１を固定し得るようになされ、これ
によりミラー５６及び５７の取り付は位置を調整し得る
ようになされてい□る。

かくしてバイモルフ板を用いてミラー５６．５７を変位
させて光ビームＬＡＩの照射位置を補正することにより
、簡易な構成で光ビームＬＡＩの照射位置を補正するこ
とができる。

さらにガルバノミラ−を用いる場合等に比して応答速度
を向上し得、その分確実に情報を伝送することができる
。

制振部材１０３は、ミラー支持部材１０２に全面が接着
されるようになされている。

すなわちこのようにバイモルフ板を用いる場合、当該バ
イモルフ板の共振周波数が低い問題がある。

第１３図及び第１４図に示すように、単にバイモルフ板
１０２だけでミラーを支持した場合、周波数８８．５　
（七〕で１４　（ｄＢ）の共振点が現れ（第１４図（Ａ
））、また最大で一１９０度も位相が変化する（第１４
図（Ｂ））。

このためサーボ回路５８の利得を大きくし得す、追従速
度を向上することが困難になる。

これに対して第１５図及び第１６図に示すように、ゴム
状のシート部材１０６をバイモルフ板１０２の背面に張
り付けると、共振周波数は９５〔七〕に上昇しく第１６
図（Ａ））、位相遅れも一１７２度に低下する（第１６
図（Ｂ））。

さらにこの実施例のように、バイモルフ板１゜２に制振
部材１０３を張り付け、共に回動部材１０１で挟み込む
ように保持すれば、第１７図に示すように共振周波数は
１６０（Ｈｚ）に上昇しく第１７図（、Ａ））、位相遅
れも一１３０度に低減することができる（第１７図（Ｂ
））。

従ってバイモルフ板１０２の周波数特性を改善し得、そ
の分サーボ回路５８の構成を簡略化することができる。

また、振動等に高い速度で追従して光ビームＬＡ１の照
射位置を補正することができ、その分応答速度も向上す
ることができる。

さらにこの実施例において、接着台１０４は、バイモル
フ板１０２から所定距離りだけ離間してミラー５６（５
７）を保持する。

すなわち第１８図に示すように、バイモルフ板１０２及
びミラー５６　（５７）を近接して配置すると、バイモ
ルフ板１０２がミラー５６　（５７）側に変位した際、
ミラー５６　（５７）の下端部がバイモルフ板１０２に
接触し、ミラー５６（５７）の変位が制限される場合が
ある。

従って光空間伝送装置３０においては、バイモルフ板１
０２から所定距離りだけ離間してミラー５６（５７）を
保持することにより、バイモルフ板１０２が大きく変位
した場合でも、確実に光ビームＬＡＩの照射位置を補正
し得るようになされている。

（Ｇｌ−７）システム制御回路システム制御回路７７は、演算処理回路で構成され、当
該光空間伝送装置３０全体を制御する。

すなわちシステム制御回路７７は、電源装置３１から電
源が供給されるとサーボ回路５８に制御信号ＳＣ２を出
力し、当該光空間伝送装置本体３４をサーボ状態に立ち
上げる。

この状態でイニシャライズスイッチ３７がオン操作され
ると、システム制御回路７７は制御信号ＳＣＩを出力し
てモータ６０及び６１を駆動し、レンズ５９Ａを回動中
心の位置に設定する。

これによりシステム制御回路７７は、当該光空間伝送装
置３０を、光ビームＩ、Ａｔの照射位置調整用の初期状
態に設定する。

すなわちシステム制御回路７７は、操作子３８Ａ〜３８
Ｄがオン操作されると、当該操作子３８Ａ〜３８Ｄの操
作に応動してサーボ回路５８に制御信号ＳＸ及びＳＹを
出力し、レンズ５９Ａを回動させる。

このときシステム制御回路７７は、モニタスイッチ４１
がオン操作されると、制御信号ＳＣＩを出力して表示画
面３６を表示し、ズーム操作子４２のオン操作に応動し
て撮像光学系７０の倍率を切り換える。

従ってユーザにおいては、イニシャライズスイッチ３７
をオン操作した後、操作子３８Ａ〜３８Ｄを操作するこ
とにより、簡易に光ビームＬＡＩの照射位置を調整し得
、調整後サーボスイッチ３９をオン操作することにより
、伝送対象に対して光ビームＬＡＩを確実に照射するこ
とができる。

これに対して電源の供給が中断すると、所定のロック機
構が動作することにより、レンズ５９Ａは電源が切れる
直前の位置に保持されるようになされている。

これによりシステム制御回路７７においては、例えば通
信を中断してバッテリを交換した場合でも、交換後、速
やかに通信を再開し得るようになされている。

すなわち電源が立ち上がる度に、レンズ５９Ａを回動し
て初期状態に設定すれば、イニシャライズスイッチ３７
を省略してその骨分操作子の数を低減することができる
。

ところがこのようにすると、バッテリを交換しただけの
場合でも、その都度不必要に光ビームＬＡ１の照射位置
が初期化され、光ビームＬＡＩの照射位置を調整し直す
必要がある。

従ってこの実施例のようにイニシャライズスイッチ３７
を別途設け、電源が立ち上がると、サーボ動作するよう
に当該光空間伝送装置本体３４を立ち上げることにより
、必要な場合のみサーボ状態を解除し得、必要に応じて
電源立ち上げ時の調整作業を省略することができる。

従って、その分当該光空間伝送装置３０の使い勝手を向
上することができる。

かくして光空間伝送装置３４においては、通信を中断し
た場合は、電源の供給を開始することにより、即座に通
信を再開することができる。

システム制御回路７７は、サーボ状態に立ち上がると、
発光素子４０Ａを点灯させる。

この状態でシステム制御回路７７は、サーボ回路５８の
エラー信号ＶＥＲＸ及びＶＥＲＹに基づいて、位置検出
センサ６８の受光面において光ビームＬＡ２が所定範囲
内に集光されると、サーボロックの状態と判断し、発光
素子４０Ｂを点灯させる。

従って発光素子４０Ａが点灯し、発光素子４０Ｂが点灯
しないない場合は、光ビームＬＡＩの照射位置を補正し
得ない状態と判断することができる。

これによりユーザにおいては、イニシャライズスイッチ
３７及び操作子３８Ａ〜３８Ｄを改めて操作して光ビー
ムＬＡＩの照射位置を調整し直した後、サーボスイッチ
３９をオン操作することにより、伝送対象に対して確実
に光ビームＬＡＩを照射することができる。

さらにシステム制御回路７７は、イニシャライズスイッ
チ３７がオン操作されない限り操作子３８Ａ〜３８Ｄが
オン操作されても、当該オン操作を無視し、これにより
ユーザの誤操作を有効に回避するようになされている。

ところで、レンズ５９Ａの回動量が余りに大きくなると
、例えば左側の大きな変位にはサーボ動作が追従し得て
も、右側の大きな変位には追従し得ないような場合が発
生する。

このためシステム制御回路７７は、モータ６０及び６１
の回転軸に設けられたリミットスイッチ１０８及び１０
９でレンズ５９Ａの回動量を検出し、当該回動量が所定
値以上になるとブザー回路１１６を駆動する。

これによりシステム制御回路７７は、回動量が所定値以
上になるとブザー音を発し、ユーザに注意を促すように
なされている。

（Ｇ２）実施例の動作レーザダイオード５１から射出された所定偏波面Ｗ１の
光ビームＬＡＩは（第２図）、レンズ５２で平行光線に
変換された後、偏光プリズム５３を透過し、レンズ５４
及びレンズ５５を介してミラー５６及び５７で反射され
る。

ここでミラー５６及び５７で反射された光ビームＬ　Ａ
　１は、ハーフミラ−６９を透過した後、レンズ５９Ａ
及び５９Ｂを介して伝送対象に送出される。

このときサーボ回路５日から出力される駆動信号ｓｘｔ
及びＳＹＩによりバイモルフ板１０２　（第１１図）が
変位し、当該バイモルフ板１０２の先端に保持されたミ
ラー５６及び５７がそれぞれ矢印ａ及びｂで示すように
水平及び垂直方向に微小角度変位することにより、光ビ
ームＬＡＩの照射位置が補正される。

これに対してサーボ回路５８から出力される駆動信号Ｓ
Ｘ２及びＳＹ２に基づいて、モータ６０及び６１が矢印
Ｃ及びｄで示ずようにレンズ５９Ａを上下左右方向に回
動し、これにより光ビームＬＡＩの照射位置が大まかに
補正される。

ここで光ビームＬＡ２は、光ビームＬＡＩの偏波面Ｗ１
に対して、偏波面Ｗ２が直交するように伝送対象から射
出されることにより、偏光プリズム５３で反射された後
、ハーフミラ−６２に入射する。

ここで光ビームＬＡ２は、一部がレンズ６３を介して受
光素子６４に集光され、これにより伝送−４６＝対象から送信された情報信号Ｓ２を受信することができ
る。

さらに光ビームＬ　Ａ　２の残りの一部は、フィルタ６
６、集光レンズ６７を介して位置検出センサ６８の受光
面に集光され、これにより当該光空間伝送装置本体３４
に対する光ビームＬＡ２の射出位置を精度良く検出する
ことができる。

光ビームＬＡＩは、ハーフミラ−６９を透過する際一部
が分離され、シャッタ７５を介してコーナーキューブプ
リズム７１に導かれる。

ここで光ビームＬＡＩは、光路が平行に折り返され、シ
ャッタ７５、ハーフミラ−６９を介して撮像光学系７０
に導かれる。

このとき伝送対象の周囲の風景から当該光空間伝送装置
３０に向かう観測光Ｌ１が、レンズ５９Ｂ、５９Ａを介
して受光された後、ハーフミラ−６９で反射され、撮像
光学系７０に導かれる。

これにより撮像光学系７０を介して、光ビーム１−Ａｌ
の照射位置を確認することができる。

このとき撮像光学系７０においては、ズーム駆動回路７
４で駆動されて倍率が変化し、これにより当該光空間伝
送装置本体３４においては、低い倍率で大まかに光ビー
ムＬＡＩの照射位置を調整した後、順次倍率を大きくし
て照射位置を調整し、所定範囲でサーボ回路５８を動作
させることにより、簡易に光ビームＬＡＩの照射位置を
調整することができる。

このときバイモルフ板１０２を用いてミラー５６及び５
７を駆動したことにより、簡易な構成で光ビームＬＡＩ
の照射位置を調整することができる。

また、このときバイモルフ板１０２の裏面に制振部材１
０３を張り付けことにより、バイモルフ板１０２の周波
数特性を改善し得、振動等に追従して伝送対象に光ビー
ムＬＡＩを照射するにつき、応答特性を向上することが
できる。

（Ｇ３）実施例の効果以上の構成によれば、バイモルフ板１０２を駆動して光
ビームの照射位置を補正するにつき、バイモルフ板１０
２の背面に制振部材１０３を張り付けることにより、バ
イモルフ板１０２の周波数特性を改善し得、応答速度を
向上することができる。

（Ｇ４）他の実施例なお上述の実施例においては、光空間伝送装置に本発明
を適用して光ビームの照射位置をバイモルフ板で補正す
る場合について述べたが、本発明はこれに限らず、種々
の駆動対象を圧電素子で駆動する場合に広く適用するこ
とができる。

Ｈ発明の効果上述のように本発明によれば、圧電素子の背面に制振部
材を張り付けて所望の駆動対象を駆動することにより、
当該圧電素子の周波数特性を向上し得、その分応答速度
の速いアクチュエータを得ることができる。

【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を示す
斜視図、第２図はその伝送光学系を示す路線図、第３図
はコリメートスコープを示す斜視図、第４図はその配置
を示す断面図、第５図は偏波面の補正の説明に供する路
線図、第６図はサーボ回路を示すブロック図、第７図は
位置検出回路を示すブロック図、第８図は位置検出セン
サを示す路線図、第９図はフィルタの特性を示す特性曲
線図、第１０図は入射光の関係を示す特性曲線図、第１
１図はミラーの構成を示す斜視図、第１２図はミラーの
断面を示す断面図、第１３図はミラーの支持方法の説明
に供する断面図、第１４図はその周波数特性を示す特性
曲線図、第１５図はミラーの他の支持方法の説明に供す
る断面図、第１６図はその周波数特性を示す特性曲線図
、第１７図は実施例による周波数特性を示す特性曲線図
、第１８図はバイモルフ板の変位の状態を示す断面図、
第１９図は従来の光空間伝送装置を示す路線図である。１．３０・・・・・・光空間伝送装置、２．５１・・・
・・・レ−ザダイオード、４．１２．１６．１８．２ｏ
、５２．５４．５５．５９Ａ、５９Ｂ、６３．６７・・
・・・・レンズ、６．５３・・・・・・偏光プリズム、
８．６２．６９・・・・・・ハーフミラ−１１０，７１
・・・用コーナーキューブプリズム、７０・・・・・・
撮像光学系、１０１・・・・・・支持部材、１０２・・
・・・・バイモルフ板、１０３・・・・・・制振部材、
１０４・・・・・・接着台。

Claims

【特許請求の範囲】　印加電圧に応じて変位する圧電素子と、上記圧電素子の背面に張り付けられた制振部材と、上記圧電素子及び上記制振部材の一端を挟み込むように
保持し、所定の支持位置に支持する支持部材と、上記支持部材の支持位置と対向する上記圧電素子の一端
に、駆動対象を保持する保持部材とを具えることを特徴
とするアクチユエータ。