JPH06120904A - 光空間伝送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、特に空間を伝播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関し、送信
光ビームを伝送対象に確実に照射することができる小型
軽量の光空間伝送装置を提案する。 【構成】本発明は、鏡筒３０に遮光機構３０ａ〜３０ｅ
を設け、所定の許容角度より大きな角度で入射する入射
光を遮光する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【目次】以下の順序で本発明を説明する。 産業上の利用分野 従来の技術 発明が解決しようとする課題（図４及び図５） 課題を解決するための手段（図１） 作用（図１） 実施例 （１）実施例の構成（図１〜図３） （２）実施例の効果 （３）他の実施例 発明の効果

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は光空間伝送装置に関し、
特に空間を伝播する光ビームを媒介して所望の情報を伝
送する場合に適用して好適なものである。

【０００３】

【従来の技術】従来、この種の光空間伝送装置において
は、伝送対象に送出する送信光ビームの一部を折り返し
て伝送対象の風景と共に観測することにより、送信光ビ
ームの射出方向を簡易に調整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、特願昭 63-1381
20号）。

【０００４】このような光空間伝送装置は、この種の調
整機構を使用して送信光ビームが正しく伝送対象を照射
するように送信光ビームの射出方向を調整した後、伝送
対象との間で通信を開始すると、伝送対象から到来する
受信光ビームを基準にして送信光ビームの射出方向を補
正し、これにより伝送対象との間で全体としてサーボル
ープを形成する。

【０００５】これによりこの種の光空間伝送装置におい
ては、通信開始後、設置構造が振動したり揺れた場合、
さらには空気が揺らぐ場合でも、送信光ビームを確実に
伝送対象に照射し得るようになされ、通信回線を確実に
確保し得るようになされている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところがこの種の光空
間伝送装置においては、このように簡易に設置して所望
の伝送対象との間で種々の情報信号を送受し得ることに
より、携帯して種々の設置場所に設置されると考えら
れ、設置場所によつては種々の外来光が入射すると考え
られる。

【０００７】このうち光空間伝送装置においては、太陽
光、サーチライトの光等、光量の大きな外来光が入射す
る場合も考えられ、この場合伝送対象に確実に送信光ビ
ームを照射し得なくなる問題がある。

【０００８】すなわち図４に受光光学系の概略を示すよ
うに、この種の光空間伝送装置１においては、レーザダ
イオードを駆動して所定偏波面の送信光ビームを生成
し、この送信光ビームをレンズ２を介して伝送対象に送
出する。さらに光空間伝送装置１においては、伝送対象
から到来する受信光ビームＬ２をこのレンズ２を介して
位置検出素子４で受光し、この位置検出素子４の受光結
果に基づいて全体の向きを補正する。

【０００９】これによりこの種の光空間伝送装置１にお
いては、設置後、伝送対象との間でサーボループを形成
し、確実に送信光ビームを伝送対象に照射し得るように
なされている。

【００１０】この光空間伝送装置１において、位置検出
素子４の受光面外縁とレンズ２の外縁とを結ぶ直線Ｌ１
１及びＬ１２に対して、この直線Ｌ１１及びＬ１２が形
成する角度範囲の入射光が位置検出素子４に直接入射す
るのに対し、この角度範囲より大きな角度で入射する入
射光線Ｌ３、Ｌ4 においては、支持鏡筒６の内壁で反射
して位置検出素子４に入射する。

【００１１】太陽光、サーチライトの光等、光量の大き
な外来光においては、支持鏡筒６の内壁で反射して位置
検出素子４に入射する場合でも、大きな光量で入射する
場合があり、この場合受信光ビームＬ２の位置検出結果
に誤差が発生するようになる。これによりこの位置検出
結果に基づいて送信光ビームの射出方向を補正すると、
正しく伝送対象を照射し得なくなる恐れがある。特に外
来光の光量が大きくなると、位置検出素子４が飽和する
ようになり、この場合は全く位置検出結果を得ることが
困難になる。

【００１２】またこの種の光空間伝送装置においては、
設置時、所定のスキヤン範囲で送信光ビームの照射位置
を可変し、伝送対象から得られる反射光ビームを位置検
出素子で受光して送信光ビームの照射位置を設定するよ
うになされ、この場合もこのような外来光が位置検出素
子に入射すると、送信光ビームの照射位置を正しく伝送
対象に設定し得なくなる。

【００１３】またこのスキヤンの際、受光光量を積分し
て伝送対象で反射した反射光の受光範囲について重心位
置を求めることにより、レンズ等に付着した塵埃等の影
響を受けることなく送信光ビームの照射位置を正しく設
定する方法が考えられるが、特にこの方法の場合、この
ように外来光が位置検出素子４に入射すると、照射位置
を正しく設定し得なくなる。

【００１４】この問題を解決する１つの方法として、支
持鏡筒の形状を大型化する方法が考えられる。すなわち
図４に示すように、支持鏡筒８をテーパ状に形成して小
型化すれば、その分大きな角度で入射した外来光Ｌ５に
ついても、少ない反射回数で位置検出素子４に入射す
る。

【００１５】従つて支持鏡筒の形状を大型化すると、そ
の分位置検出素子４に入射する外来光の反射回数を増大
することができ、位置検出素子４に入射する外来光の光
量を低減することができる。

【００１６】ところがこのように支持鏡筒の形状を大型
化すると、その分光空間伝送装置１全体の形状が大型化
する。さらにこのような支持鏡筒においては、レンズ２
等の光学系を保持することにより、充分な剛性を確保す
る必要があり、支持鏡筒の形状を大型化すると、重量も
格段的に増加する問題がある。

【００１７】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、外来光の影響を低減して、送信光ビームを正しく伝
送対象に照射することができる小型軽量の光空間伝送装
置を提案しようとするものである。

【００１８】

【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、所定の情報信号で変調した送信光
ビームＬ１を射出するレーザ光源１６と、送信光ビーム
Ｌ１を伝送対象に送出する伝送光学系１４と、伝送対象
から到来する光ビームＬ２を伝送光学系１４を介して受
光し、光ビームＬ２の入射方向を検出する位置検出素子
２８と、伝送光学系１４を保持する鏡筒３０とを備え、
鏡筒３０は、伝送光学系１４に対して所定の許容角度範
囲以上傾いて伝送光学系１４を介して入射する入射光Ｌ
３について、該入射光Ｌ３が位置検出素子２８に入射し
ないように入射光Ｌ３を遮光する遮光機構３０ａ〜３０
ｅを有する。

【００１９】さらに本発明において、遮光機構３０ａ〜
３０ｅは、許容角度範囲以内の角度で伝送光学系１４を
介して入射する入射光Ｌ３を透過する開口板３０ａ〜３
０ｅで形成され、鏡筒３０は、開口板３０ａ〜３０ｅを
鏡筒３０内壁に支持する。

【００２０】さらに本発明において、鏡筒３０は、複数
の開口板３０ａ〜３０ｅを入射光Ｌ３の入射側から順次
鏡筒３０内壁に支持し、複数の開口板３０ａ〜３０ｅ
は、入射光Ｌ３の入射側から除々に入射光Ｌ３を透過す
る開口の大きさが小さく形成され、開口の内側端面がエ
ツジ状に形成される。

【００２１】さらに本発明において、複数の開口板３０
ａ〜３０ｅは、伝送光学系１４に対して許容範囲角度よ
り大きな角度で、かつ入射光Ｌ３の入射側の開口板３０
ａ〜３０ｄの入射側側面で遮光し得ない角度で入射した
入射光Ｌ３について、鏡筒３０で正反射した該入射光Ｌ
３の成分を、続いて位置検出素子２８側に配置した開口
板３０ｂ〜３０ｅの入射側側面で遮光し得るように、所
定間隔で鏡筒３０の内壁面に支持される。

【００２２】さらに本発明において、開口板３０ａ〜３
０ｅは、入射光Ｌ３の入射側側面に反射防止面を形成す
る。

【００２３】さらに本発明において、遮光機構３０ａ〜
３０ｅは、伝送光学系１４の縁部と位置検出素子２８の
受光面縁部を結ぶ角度範囲以上傾いて伝送光学系１４を
介して入射する入射光Ｌ３について、該入射光Ｌ３が位
置検出素子２８に入射しないように許容角度範囲を設定
する。

【００２４】

【作用】伝送光学系１４に対して所定の許容角度範囲以
上傾いて伝送光学系１４を介して入射する入射光Ｌ３に
ついて、該入射光Ｌ３が位置検出素子２８に入射しない
ように入射光Ｌ３を遮光する遮光機構３０ａ〜３０ｅを
設けることにより、この種の入射光Ｌ３による位置検出
素子２８の誤検出を未然に防止し得、確実に送信光ビー
ムを伝送対象に照射することができる。

【００２５】

【実施例】以下図面について、本発明の一実施例を詳述
する。

【００２６】（１）実施例の構成 図１において、１０は全体として光空間伝送装置を示
し、全体を匡体１１に収納し、前面に配置したガラス板
１２を介して送信光ビームＬ１を射出すると共に、受信
光ビームＬ２を受光する。

【００２７】ここでガラス板１２は、下方向に傾いて配
置され、これにより光空間伝送装置１０においては、ガ
ラス板１２の前面に付着する塵、埃、水滴等の付着量を
低減し得るようになされ、これにより所望の伝送対象と
の間で安定に通信し得るようになされている。

【００２８】さらに光空間伝送装置１０においては、匡
体１１及びガラス板１２で全体を封止し、光学系への
埃、塵等の進入を未然に防止し得るようになされ、これ
により伝送対象との間で安定に通信し得るようになされ
ている。光空間伝送装置１０においては、この匡体１１
内部に光学ブロツク１３、伝送光学系１４を収納し、光
学ブロツク１３においては、伝送光学系１４に保持され
るようになされている。

【００２９】さらに光空間伝送装置１０においては、水
平方向に延長する回動中心軸Ｙを介して所定の支持部材
１４Ａに伝送光学系１４を保持し、垂直方向に延長する
回動中心軸Ｘを介してこの支持部材１４Ａを匡体１１に
支持するようになされている。これにより光空間伝送装
置１０においては、いわゆるジンバル機構を適用して伝
送光学系１４の向きを光学ブロツク１３を共に可動し得
るようになされ、これにより送信光ビームの射出方向を
補正し得るようになされている。

【００３０】光学ブロツク１３においては、伝送光学系
１４を介して伝送対象に送信光ビームＬ１を射出すると
共に、この伝送光学系１４を介して伝送対象から到来す
る受信光ビームを受光する。すなわち光学ブロツク１３
においては、所定の情報信号でレーザダイオード１６を
駆動し、レーザダイオード１６から射出される送信光ビ
ームＬ１をレンズ１８で平行光線に変換した後、プリズ
ム２０に導く。

【００３１】ここでプリズム２０は、形状の小さな直角
プリズム２０Ａ及び２０Ｂの斜面を、形状の大きな直角
プリズム２０Ｃの直交する２つの面にそれぞれ張り合わ
せて形成され、直角プリズム２０Ａ及び２０Ｃの接着面
で偏向ビームスプリツタを形成し、この接着面で送信光
ビームＬ１を伝送光学系１４側に反射するようになされ
ている。これに対して受信光ビームＬ２においては、送
信光ビームＬ１に対して偏波面が直交するように伝送対
象から送出されて伝送光学系１４側から入射し、プリズ
ム２０においては、送信光ビームＬ１の射出面から入射
する受信光ビームＬ２について、直角プリズム２０Ａ及
び２０Ｃの接着面を透過して直角プリズム２０Ｂ及び２
０Ｃの接着面に導く。

【００３２】ここでプリズム２０においては、レンズ２
２を介してこの接着面の透過光を受光素子２４に導き、
これにより光空間伝送装置１０においては、この受光素
子２４の出力信号を復調して伝送対象から送出された情
報信号を受信する。さらにプリズム２０においては、レ
ンズ２６を介してこの接着面の反射光を位置検出素子２
８に導き、通信開始後においては、この位置検出素子２
８の受光結果に基づいて送信光ビームＬ１の射出方向を
補正し、設置時においては、この位置検出素子２８の受
光結果に基づいて送信光ビームＬ１の照射位置を設定し
得るようになされている。

【００３３】これにより光空間伝送装置１０において
は、プリズム２０を用いて送信光ビームＬ１及び受信光
ビームＬ２を分離することにより、光学系全体の構成を
簡略化、小型化し得るようになされている。

【００３４】さらに光空間伝送装置１０においては、レ
ーザダイオード１６、レンズ１８、２２、２６、受光素
子２４、プリズム２０及び位置検出素子２８を一体保持
して光学ブロツク１３を形成し、これによりメンテナン
ス作業等を簡略化し得るようになされている。

【００３５】光空間伝送装置４０においては、この光学
ブロツク１３の前方に、伝送光学系１４を配置し、伝送
光学系１４においては、鏡筒３０で凹レンズ３２及び大
口径レンズ３４を保持する。これにより伝送光学系１４
においては、光学ブロツク１３から射出された送信光ビ
ームＬ１を凹レンズ３２で発散光に変換した後、大口径
レンズ３４で略平行光線に変換するようになされ、これ
により所定のビーム形状で送信光ビームＬ１を射出し得
るようになされている。

【００３６】同時に伝送光学系１４においては、大口径
レンズ３４を介して入射する受信光ビームＬ２をレンズ
３２で平行光線に変換して光学ブロツク１３に射出し、
これにより伝送対象から到来する受信光ビームＬ２を受
光し得るようになされている。ここで伝送光学系１４に
おいて、鏡筒３０は、光学ブロツク１３側が小さくなる
ように、直径の異なる筒状の部材を同心円状に接続して
形成され、その内側壁面に開口板３０ａ〜３０ｅが配置
されるようになされている。

【００３７】図２に示すようにこの開口板３０ａ〜３０
ｅは、板状部材をリング状に加工することにより、中心
に円形の開口を形成し、この開口が光学ブロツク１３側
に近づく程小さくなるように、所定ピツチで鏡筒３０の
内側壁面に支持されるようになされている。これにより
開口板３０ａ〜３０ｅは、位置検出素子２８の受光面縁
部と大口径レンズ３４の縁部とを結んで形成される角度
より大きな角度で入射した外来光を遮光し得るようにな
されている。

【００３８】これにより光空間伝送装置１０において
は、通信開始後においては、正しく受信光ビームＬ２の
入射方向を位置検出素子２８で検出し得るようになさ
れ、この検出結果に基づいて伝送光学系１４の向きを補
正して送信光ビームＬ１の射出方向を正しく補正し得る
ようになされている。

【００３９】さらに光空間伝送装置１０においては、設
置時にあつては、伝送対象側に送信光ビームを照射して
状態で所定範囲で伝送光学系１４の向きを順次可変し、
この状態で伝送対象側のコーナーキユーブプリズム３４
で反射された戻り光を位置検出素子２８で検出する。こ
れにより光空間伝送装置１０においては、送信光ビーム
Ｌ１の照射位置を設定し得るようになされ、このとき位
置検出素子２８でこの戻り光を正しく検出し得ることに
より、送信光ビームＬ１の照射位置を正しく設定するこ
とができる。

【００４０】特に位置検出素子２８で併せて戻り光の光
量を検出して重心位置を検出することにより、伝送対象
の位置を判断して送信光ビームＬ１の照射位置を設定す
る場合、外来光を遮光し得ることにより、正しい光量検
出結果を得ることができ、これにより確実に送信光ビー
ムＬ１の照射位置を設定することができる。

【００４１】さらにこのように開口板３０ａ〜３０ｅを
鏡筒３０内壁に支持すれば、鏡筒３０自体の剛性も高め
ることができることにより鏡筒を堅牢化し得、その分鏡
筒３０を小型化、薄肉化して全体重量を軽量化すること
ができる。また直径の小さな鏡筒３０を用いることがで
き、その分全体形状を小型化することもできる。

【００４２】ところで開口板３０ａ〜３０ｅは、伝送光
学系１４に対して許容範囲角度より大きな角度で、かつ
入射光Ｌ３の入射側の開口板３０ａ〜３０ｄの入射側側
面で遮光し得ない角度で入射した入射光Ｌ３について、
鏡筒３０で正反射した該入射光Ｌ３の成分を、続いて位
置検出素子２８側に配置した開口板３０ｂ〜３０ｅの入
射側側面で遮光し得るように、所定間隔で鏡筒３０の内
壁面に支持されるようになされている。

【００４３】すなわち図３に示すように、鏡筒３０の内
壁面で正反射する入射光の軌跡は、鏡筒３０の上に同一
形状の鏡筒３０Ａ及び３０Ｂを積み重ねて作図すること
により、求めることができる。この場合最下段のレンズ
３４及び中段の位置検出素子２８Ａについて、それぞれ
縁部を結んで形成される直線Ｌ１３及びＬ１４が形成す
る角度範囲の入射光が、鏡筒３０で１回正反射して位置
検出素子２８に入射するようになる。

【００４４】従つて、各段でレンズ３４及び位置検出素
子２８Ａの縁部を結んで形成される直線Ｌ２１及びＬ２
２について、この直線Ｌ２１及びＬ２２と直線Ｌ１３及
びＬ１４との交点Ｐ１及びＰ２からそれぞれ鏡筒３０ま
で延長するように開口板Ｍ１、Ｍ２を形成すれば、この
角度範囲の入射光については、開口板Ｍ１、Ｍ２の入射
側側面で完全に遮光し得ることがわかる。

【００４５】このようにしてこの実施例においては、鏡
筒３０で２回正反射して位置検出素子２８に入射する入
射光についても、開口板３０ａ〜３０ｅで完全に遮光し
得るように開口板３０ａ〜３０ｅを所定ピツチで配置
し、このときレンズ３４の縁部及び位置検出素子２８の
縁部を結ぶ角度範囲については、入射光を遮光しないよ
うに開口板３０ａ〜３０ｅの口径を選定し、これにより
本来必要な入射光についてはケラレ等が発生しないよう
になされている。

【００４６】特にこの種の鏡筒３０で反射する反射光に
おいては、散乱と伴うことにより、この実施例のよう
に、開口板３０ａ〜３０ｅの入射側側面で遮光すれば、
位置検出素子２８への外来光の到達を確実に防止し得、
これにより送信光ビームＬ１の射出方向を確実に補正す
ることができる。

【００４７】さらにこの実施例において、開口板３０ａ
〜３０ｅの内側端面は、位置検出素子２８側に傾くよう
にエツジ状に形成され、これによりこの端面で入射光が
反射して位置検出素子２８に入射しないようになされて
いる。

【００４８】さらに開口板３０ａ〜３０ｅは、大口径レ
ンズ３４側でなる入射側側面がナシ地処理され、これに
よりこの面の反射率を低下し、鏡筒３０内で多数回反射
した入射光については、位置検出素子２８に入射した場
合でも、実用上充分な光量に低減し得るようになされて
いる。

【００４９】（２）実施例の効果 以上の構成によれば、鏡筒３０の内側壁面に開口板３０
ａ〜３０ｅを配置し、レンズ３４及び位置検出素子２８
の受光面の縁部を結んで形成される角度より大きな角度
で入射する入射光を遮光することにより、伝送対象で反
射した送信光ビーム、伝送対象から射出された受信光ビ
ームを位置検出素子２８で確実に検出し得、これにより
伝送対象に確実に送信光ビームを照射することができ
る。

【００５０】（３）他の実施例 なお上述の実施例においては、伝送対象との間で双方向
で情報信号を送受する場合について述べたが、本発明は
これに限らず、単に伝送対象に情報信号を送信するだけ
の場合等に広く適用することができる。

【００５１】

【発明の効果】上述のように本発明によれば、鏡筒に遮
光機構を設け、所定の許容角度より大きな角度で入射す
る入射光を遮光することにより、伝送対象で反射した送
信光ビーム及び又は伝送対象から射出された受信光ビー
ムを位置検出素子で確実に検出し得、これにより伝送対
象に確実に送信光ビームを照射することができる光空間
伝送装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による光空間伝送装置を示す
略線図である。

【図２】その正面図である。

【図３】その動作の説明に供する略線図である。

【図４】従来の光空間伝送装置の概略構成を示す略線図
である。

【図５】その鏡筒をテーパ状に形成した場合を示す略線
図である。

【符号の説明】

１、１０……光空間伝送装置、２、１８、２２、２６、
３２、３４……レンズ、４、２８……位置検出素子、
６、８、３０……鏡筒、１６……レーザダイオード、３
０ａ〜３０ｅ……開口板。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定の情報信号で変調した送信光ビームを
   射出するレーザ光源と、 上記送信光ビームを伝送対象に送出する伝送光学系と、 上記伝送対象から到来する光ビームを上記伝送光学系を
   介して受光し、上記光ビームの入射方向を検出する位置
   検出素子と、 上記伝送光学系を保持する鏡筒とを具え、 上記鏡筒は、上記伝送光学系に対して所定の許容角度範
   囲以上傾いて上記伝送光学系を介して入射する入射光に
   ついて、該入射光が上記位置検出素子に入射しないよう
   に上記入射光を遮光する遮光機構を有することを特徴と
   する光空間伝送装置。
2. 【請求項２】上記遮光機構は、上記許容角度範囲以内の
   角度で上記伝送光学系を介して入射する入射光を透過す
   る開口板で形成され、 上記鏡筒は、上記開口板を鏡筒内壁に支持することを特
   徴とする請求項１に記載の光空間伝送装置。
3. 【請求項３】上記鏡筒は、複数の上記開口板を上記入射
   光の入射側から順次上記鏡筒内壁に支持し、 上記複数の開口板は、上記入射光の入射側から除々に入
   射光を透過する開口の大きさが小さく形成され、上記開
   口の内側端面がエツジ状に形成されたことを特徴とする
   請求項２に記載の光空間伝送装置。
4. 【請求項４】上記複数の開口板は、上記伝送光学系に対
   して上記許容範囲角度より大きな角度で、かつ上記入射
   光の入射側の上記開口板の入射側側面で遮光し得ない角
   度で入射した上記入射光について、鏡筒で正反射した該
   入射光の成分を、続いて上記位置検出素子側に配置した
   上記開口板の入射側側面で遮光し得るように、所定間隔
   で上記鏡筒の内壁面に支持されることを特徴とする請求
   項３に記載の光空間伝送装置。
5. 【請求項５】上記開口板は、上記入射光の入射側側面に
   反射防止面を形成したことを特徴とする請求項２、請求
   項３又は請求項４に記載の光空間伝送装置。
6. 【請求項６】上記遮光機構は、上記伝送光学系の縁部と
   上記位置検出素子の受光面縁部を結ぶ角度範囲以上傾い
   て上記伝送光学系を介して入射する入射光について、該
   入射光が上記位置検出素子に入射しないように上記許容
   角度範囲を設定したことを特徴とする請求項１、請求項
   ２、請求項３、請求項４又は請求項５に記載の光空間伝
   送装置。