JPH07107035A - 光学装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 入射光の方向を検知する光学装置において広
い検出範囲を確保し、かつ信号分配による入射光強度劣
化のない高指向精度の光学装置を得る。 【構成】 主鏡１、副鏡２、集光レンズ３、検出器４に
より構成される光学装置において、光学装置光軸中心５
に対して主鏡中心軸６が傾斜するように設定したオフセ
ット光学系を有し、かつ中央部に貫通穴のある副鏡２を
用いて副鏡の反射光結像面に広角検出用の第１の検出器
４ａを配置し、かつ副鏡中央部または背面に集光レンズ
３を配置し、結像面に狭角高精度検出用の第２の検出器
４ｂを配置している。 【効果】 広角検出用と狭角検出用の入射光分配による
信号レベルの低下がなく、かつ集光レンズ３が容易に製
造可能となる。さらに検出器４のサイズや画素数の制約
に係わらずに任意の角度の情報を高精度で検出可能にな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、中心付近の分解能が
高い広範囲位置検出装置や、広い角度範囲の位置検出と
狭い角度範囲の高精度位置検出を同時または交互に必要
とするような、入射光の方向を検知する光学装置に関す
るものであり、例えば衛星間光通信機器のように遠方に
配置した光信号発生源から広い角度範囲で発せられる位
置信号を受信し追尾駆動しながら、狭い角度範囲に発せ
られる光通信信号を受信するような場合に使用できる。

【０００２】

【従来の技術】図４は従来の光学装置の一例を示す図で
ある。図において１は主鏡、２は上記主鏡１の鏡面と対
向する位置に置かれた副鏡、３は上記副鏡２の鏡面と対
向する位置に置かれた集光レンズ、４は上記集光レンズ
と対向しかつ上記副鏡２と反対側に配置された検出器、
５は上記検出器４の中央部に結像する入射光の中心軸を
示す光学装置光軸中心、６は主鏡１の幾何学的中心位置
を起点として鏡面の法線を示す主鏡中心軸、７は上記主
鏡１に対して外部から入射してくる光の軌跡を法絡線と
して示した入射光である。従来の光学装置は上記のよう
に構成され、入射光７は光学装置の外部から上記主鏡１
に入射し、主鏡１で反射した後に副鏡２で再度反射し集
光レンズ３で集光される。更に、上記検出器４は入射光
７が上記主鏡１及び副鏡２で反射した後に上記集光レン
ズ３で屈折してから結像する距離に配置されており、入
射光７と上記光学装置光軸中心５との成す角度に応じた
位置に検出信号を発生するので入射光７の入射角度を検
知可能となる。従来の検出器４としては中央部で必要と
される分解能特性を、必要とされる検出範囲全域で有す
るものを用いていた。

【０００３】図５は従来の光学装置の別の一例を示す図
である。図において１〜７は図４と同様であり、８は入
射光７が副鏡２で反射した後に入射する位置に、入射光
７に対して傾斜して配置されたハーフミラーである。ま
た、３ａは副鏡２を反射した入射光７がハーフミラー８
を反射してから入射する位置に配置された第１の集光レ
ンズ、３ｂは副鏡２を反射した入射光７がハーフミラー
８を透過してから入射する位置に配置された第２の集光
レンズ、４ａは第１の集光レンズ３ａに対向してハーフ
ミラー８と反対側に配置された第１の検出器、４ｂは第
２の集光レンズ３ｂに対向してハーフミラー８と反対側
に配置された第２の検出器、７ａは副鏡２を反射した入
射光７のうちで上記ハーフミラー８を反射した部分を示
す第１の入射光、７ｂは副鏡２を反射した入射光７のう
ちで上記ハーフミラー８を透過した部分を示す第２の入
射光である。

【０００４】上記のように構成された従来の光学装置で
は、主鏡１で反射した入射光７は副鏡２を反射した後に
１部分がハーフミラー８で反射して第１の集光レンズ３
ａで集光し第１の検出器４ａ上に結像する。上記第１の
集光レンズ３ａと第１の検出器４ａとしては、集光レン
ズ３ａにいかなる角度で入射した光も画素数の限られた
検出器４ａでもれなく検知するので、分解能は低いが広
い角度範囲にわたり検出可能という特徴を有する設定と
していた。一方副鏡２を反射した入射光７の残りの部分
はハーフミラー８を通過して第２の集光レンズ３ｂに入
射し第２の検出器４ｂ上に結像する。上記第２の集光レ
ンズ３ｂと第２の検出器４ｂとしては、集光レンズ３ｂ
に限られた角度で入射した光のみを検出器４ｂで検知す
る設定にしており、狭い角度範囲しか検出できないが分
解能が高いという特徴を有する設定となっていた。

【０００５】図６は従来の光学装置の別の例を光通信機
器に適用した場合の一例を示す図である。図において１
は主鏡、３は主鏡１の鏡面に対向する位置付近に置かれ
た集光レンズ、６は主鏡１の幾何学的中心位置を起点と
して鏡面の法線を示す主鏡中心軸、７は上記主鏡１に対
して外部から入射してくる光の軌跡を法絡線として示し
た入射光、８ａは上記集光レンズ３の法線に対して傾斜
して、集光レンズ３に対して主鏡１と反対側に配置され
た第１のハーフミラー、７ａは入射光７のうち集光レン
ズ３を経由してハーフミラー８ａで反射した部分を示す
第１の入射光、３ａは入射光７ａが入射する位置に配置
された第１の集光レンズ、４ａは第１の集光レンズ３ａ
に対向して配置された第１の検出器、９ｂは第２の駆動
機構、１０は上記第２の駆動機構９に取り付けられ、上
記第１のハーフミラー８ａに並べて取り付けられた平面
鏡、８ｂは入射光７のうち集光レンズ３を経由して上記
ハーフミラー８ａを透過した部分が上記平面鏡１０を反
射した後に入射する位置に配置された第２のハーフミラ
ー、７ｂは入射光７のうちハーフミラー８ｂで反射した
部分を示す第２の入射光、３ｂは入射光７ｂが入射する
位置に配置された第２の集光レンズ、４ｂは第２の集光
レンズ３ｂに対向して配置された第２の検出器、５は上
記第２の検出器４ｂの中心画素に結像する入射光の中心
軸を示す光学装置光軸中心、７ｃは入射光７のうち第２
のハーフミラー８ｂを透過した部分を示す第３の入射
光、３ｃは第３の入射光７ｃが入射する位置に配置され
た第３の集光レンズ、１１は第３の集光レンズ３ｃに対
向して配置された光信号受信器、１２は上記主鏡１、集
光レンズ３、第１、第２、第３の集光レンズ３ａ，３
ｂ，３ｃ、第１、第２の検出器４ａ、４ｂ、第１、第２
のハーフミラー８ａ，８ｂ、第２の駆動機構９ｂ、平面
鏡１０、光信号受信器１１を取り付けホルダ、９ａは上
記ホルダ１２を回動する第１の駆動機構、２０は主鏡第
１の駆動機構９ａを支持する固定具である。

【０００６】上記のように構成された従来の光学装置の
例では、主鏡１で反射した入射光７は集光レンズ３を経
由して１部分が第１のハーフミラー８ａで反射して広角
検出用の第１の集光レンズ３ａに入射し、第１の検出器
４ａ上に結像する。入射光７の残りの部分は第１のハー
フミラー８ａを通過し駆動機構９ｂに取り付けられた平
面鏡１０で反射し、１部分である第２の入射光７ｂが第
２のハーフミラー８ｂで反射して狭角検出用の第２の集
光レンズ３ｂに入射し第２の検出器４ｂ上に結像する。
また残りの部分の第３の入射光７ｃは第２のハーフミラ
ー８ｂを通過し第３の集光レンズ３ｃを経由して光信号
受信器１１に結像する。第３の入射光７ｃが光信号受信
器１１に到達するために、入射光７の入射する角度が光
学装置光軸中心５と成す角度が小さくなるように広角検
出用の第１の検出器４ａの出力信号に基づき駆動機構９
ａを回動する。更に狭角検出用の第２の検出器４ｂで検
知可能な範囲になった後は狭角検出用の第２の検出器４
ｂの出力信号に基づき駆動機構９ｂを駆動していた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記図４のような従来
の光学装置では、１組の集光レンズと検出器で広角度範
囲にわたり高精度検出をするため、副鏡や集光レンズに
厳しい精度が要求され製造が難しいという課題があっ
た。また検出器のサイズや画素数の制約があるため視野
範囲があまり大きくとれないという課題があった。また
光学装置光軸中心と主鏡光軸中心が一致するような配置
の場合には副鏡の遮蔽により入射光の強度が劣化すると
いう課題があった。

【０００８】一方上記図５のような従来の光学装置で
は、入射光をハーフミラーで広角検出用と狭角検出用に
分配して使用するため、入射光の強度が劣化するという
課題があった。さらに入射光の指向精度が劣化するとい
う課題があった。

【０００９】また上記図６のような従来の光学装置で
は、副鏡はないが集光レンズに厳しい精度が要求され製
造が難しいという課題があった。また入射光をハーフミ
ラーで分配して使用するため、入射光の強度劣化と指向
精度劣化が生じるという課題があった。また第１の駆動
機構と第２の駆動機構を同時に動作させると両者の動作
が干渉して光学装置の指向精度が悪くなるという課題が
あった。

【００１０】この発明はかかる課題を解決するためにな
されたものであり、広角検出用の光学系と高精度検出用
の光学系を分離し、広い検出範囲を確保し、かつ広角用
と狭角用の信号分配による入射光強度劣化のない高指向
精度の光学装置を実現することを目的とする。また第１
の駆動機構と第２の駆動機構を同時に高精度で制御しな
がら高い指向精度を実現することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明にかかる光学装
置は、光学装置光軸中心と入射光の成す角が大きい入射
光が入射する第１の検出器と、光学装置光軸中心と入射
光の成す角が小さい入射光が入射する第２の検出器を両
方具備し、更に光学装置光軸中心に対して主鏡中心軸が
傾斜するように設定したオフセット光学系を有し、かつ
中央部に貫通穴のある副鏡を用いて副鏡の反射光結像面
に広角検出用の第１の検出器を配置し、かつ副鏡中央部
または背面に集光レンズ光学系を配置し、結像面に狭角
高精度検出用の第２の検出器を配置したものである。

【００１２】

【作用】この発明により、かかる光学装置光軸中心と入
射光の成す角が大きい入射光は主鏡で反射した後に副鏡
中央の穴を通過せず副鏡で反射し、広角検出用の第１の
検出器上に結像する。一方、光学装置光軸中心と入射光
の成す角が十分小さい入射光は主鏡で反射した後、副鏡
中央部の穴を通過して狭角高精度検出用の集光レンズに
入射し、第２の検出器上に結像する。

【００１３】また主鏡を反射した後の入射光が駆動機構
に取り付けられた平面鏡を反射して狭角検出用の集光レ
ンズに入射し第２の検出器で結像する場合は、平面鏡の
設定角度に応じて狭角検出用の第２の検出器の視野範囲
を設定可能となる。

【００１４】

【実施例】実施例１．以下、この発明の一実施例を図に
ついて説明する。図１はこの発明による光学装置の実施
例を示す図である。図において１は主鏡、２は上記主鏡
１の鏡面と対向する位置付近に置かれた中央部に貫通穴
を有する副鏡、３は上記主鏡１の鏡面と対向し、副鏡２
に対して主鏡１と反対側に置かれた集光レンズ、４ａは
上記副鏡と対向する位置付近に置かれた第１の検出器、
４ｂは上記集光レンズ３と対向しかつ上記副鏡２と反対
側に配置された第２の検出器、５は上記第２の検出器４
ｂの中央部に結像する入射光の中心軸を示す光学装置光
軸中心、６は主鏡１の幾何学的中心位置を起点として鏡
面の法線を示す主鏡中心軸、７は上記主鏡１に対して外
部から入射してくる光の軌跡を法絡線として示した入射
光、７ａは上記入射光のうち副鏡２で反射した部分を示
す第１の入射光、７ｂは上記入射光のうち集光レンズ３
を透過した部分を示す第２の入射光である。この発明に
かかる光学装置は、上記光学装置光軸中心５に対して主
鏡中心軸６が傾斜するように設定したオフセツト光学系
となっており、かつ上記副鏡２には中央部に貫通穴があ
り、副鏡２を反射した第１の入射光７ａが結像する距離
に広角検出用の第１の検出器４ａを配置し、かつ副鏡２
中央部または背面に穴の形状に対応して集光レンズ３を
配置し、集光レンズ３を透過した第２の入射光７ｂが結
像する距離に狭角高精度検出用の第２の検出器４ｂを配
置したものである。この発明による光学装置は上記のよ
うに構成され、光学装置光軸中心５と入射光の成す角が
十分小さい入射光は主鏡１で反射した後、副鏡２中央の
穴を通過して狭角高精度検出用の集光レンズ３に入射し
第２の検出器４ｂ上に結像する。一方光学装置光軸中心
５と入射光の成す角が大きい入射光は主鏡１で反射した
後に、副鏡２中央の穴を通過せず副鏡２で反射し、広角
検出用の第１の検出器４ａ上に結像する。

【００１５】実施例２．次に、この発明の他の実施例を
図について説明する。図２はこの発明による光学装置の
中で、光学装置光軸中心と入射光の成す角が大きい場合
の入射光を検出可能となるように設定した第１の集光レ
ンズ及び第１の検出器と、光学装置光軸中心と入射光の
成す角が小さい場合の入射光のみを高精度に検出可能と
なるよう設定した第２の集光レンズ及び第２の検出器と
を具備し、かつ入射光が狭角検出用の第２の集光レンズ
に入射する前に入射光を反射して入射方向を変更する平
面鏡を有し、かつこの平面鏡の設定角度を任意に変更可
能な駆動機構を具備することを特徴とする光学装置の実
施例を示す図である。図中１から７は図４と同様であ
り、８は上記副鏡２の鏡面に対向する位置に副鏡２の法
線に対して傾斜して設定されたハーフミラー、７ａは入
射光７のうちハーフミラー８で反射した部分を示す第１
の入射光、３ａは第１の入射光７ａが入射する位置に配
置された第１の集光レンズ、４ａは第１の集光レンズ３
ａに対向して配置された第１の検出器、９は駆動機構、
１０は上記駆動機構９に取り付けられ、上記ハーフミラ
ー８に並べて取り付けられた平面鏡、７ｂは入射光７の
うちハーフミラー８を透過した部分を示す第２の入射
光、３ｂは入射光７ｂが入射する位置に配置された第２
の集光レンズ、４ｂは第２の集光レンズ３ｂに対向して
配置された第２の検出器である。この発明による光学装
置は上記のように構成され、第１の集光レンズ３ａ、及
び第１の検出器４ａは広範囲にわたり検知可能となるよ
う設定されているので光学装置光軸中心５と入射光７の
成す角が大きい場合に入射光を検出可能となる。一方第
２の集光レンズ３ｂ、及び第２の検出器４ｂは光学装置
光軸中心５と入射光７の成す角が小さい場合に限定して
検知可能となるよう設定されているので、例えば画素数
の限定された同一の検出器を用いたとしても、上記第１
の検出器４ａに比較して１画素当たりの観測分解能が高
く、この結果高精度の検知が可能となる。更に光学装置
光軸中心５と入射光７の成す角が大きい入射光について
高精度で検出する場合は、駆動機構９を駆動し、平面鏡
１０の指向方向を変更することにより狭角検出用の第２
の検出器４ｂの視野方向が任意に設定可能となる。

【００１６】実施例３．次に、この発明の他の実施例を
図について説明する。図３はこの発明による光学装置の
中で、光学装置光軸中心と主鏡中心軸が互いに傾斜した
オフセット光学系であり、かつ上記副鏡の中央部に貫通
穴があり、副鏡で反射した入射光が結像する位置に広角
検出用の第１の検出器を配置し、かつ副鏡中央部穴を通
過した入射光が集光レンズを経由して結像する位置に狭
角検出用の第２の検出器を配置し、かつ上記広角検出用
の第１の検出器の出力に基づき動作する第１の駆動機
構、副鏡中央部貫通穴を通過した入射光が狭角検出用の
第２の検出器に入射する前に反射して入射方向を変更す
る平面鏡、上記平面鏡を取り付けた駆動機構、及びコン
ピュータを具備する光学装置を光通信装置に適用した実
施例である。図において１は主鏡、２は上記主鏡１の鏡
面と対向する位置付近に置かれた中央部に貫通穴を有す
る副鏡、３は上記主鏡１の鏡面と対向し、副鏡２に対し
て主鏡１と反対側に置かれた集光レンズ、４ａは上記副
鏡と対向する位置付近に置かれた第１の検出器、５は上
記検出器４ｂの中央部に結像する入射光の中心軸を示す
光学装置光軸中心、６は主鏡１の幾何学的中心位置を起
点として鏡面の法線を示す主鏡中心軸、７は上記主鏡１
に対して外部から入射してくる光の軌跡を法絡線として
示した入射光、７ａは上記入射光のうち副鏡２で反射し
た部分を示す第１の入射光、９ｂは駆動機構、１０は上
記駆動機構９に取り付けられ、上記集光レンズ３に並べ
て集光レンズ３と傾斜して取り付けられた平面鏡、８は
入射光７のうち集光レンズ３を経由して上記平面鏡１０
を反射した部分が入射する位置に配置されたハーフミラ
ー、７ｂは入射光７のうちハーフミラー８で反射した部
分を示す第２の入射光、３ｂは入射光７ｂが入射する位
置に配置された第２の集光レンズ、４ｂは第２の集光レ
ンズ３ｂに対向して配置された第２の検出器、５は上記
第２の検出器４ｂの中心画素に結像する入射光の中心軸
を示す光学装置光軸中心、７ｃは入射光７のうちハーフ
ミラー８を透過した部分を示す第３の入射光、３ｃは第
３の入射光７ｃが入射する位置に配置された第３の集光
レンズ、１１は第３の集光レンズ３ｃに対向して配置さ
れた光信号受信器、１２は上記主鏡１、副鏡２、集光レ
ンズ３、第１、第２、第３の集光レンズ３ａ，３ｂ，３
ｃ，第１、第２の検出器４ａ、４ｂ、ハーフミラー８、
第２の駆動機構９ｂ、平面鏡１０、光信号受信器１１を
取り付けたホルダ、９ａは上記ホルダを回動する第１の
駆動機構、１３は第１の検出器４ａ及び第２の検出器４
ｂの出力を電気的に入力し、第２の駆動機構９ｂ及び第
１の駆動機構９ａと電気的に接続されるコンピュータ、
２０は上記第１の駆動機構を支持し人工衛星等に固定す
るための固定具である。

【００１７】この発明にかかる光学装置は、上記光学装
置光軸中心５に対して主鏡中心軸６が傾斜するように設
定したオフセット光学系となっており、かつ上記副鏡２
には中央部に貫通穴があり、副鏡２を反射した第１の入
射光７ａが結像する距離に広角検出用の第１の検出器４
ａを配置し、かつ副鏡２中央部または背面に集光レンズ
３を配置し、集光レンズ３を透過した第２の入射光７ｂ
が結像する距離に狭角高精度検出用の第２の検出器４ｂ
を配置したものである。さらに入射光７と光学装置光軸
中心５との成す角が大きい場合は、入射光７は副鏡２を
反射して第１の検出器４ａ上に結像するので、この結像
位置が第１の検出器４ａの中央部に移動するように駆動
機構９ａを駆動する。この結果入射光７と光学装置光軸
中心５との成す角が十分小さくなると入射光は副鏡２の
中央部の穴を通過し平面鏡１０を反射した後にハーフミ
ラー８を反射して狭角検出用の第２の集光レンズ３ｂを
経由して第２の検出器４ｂ上に結像するので、この結像
位置が第２の検出器４ｂの中央部に移動するように平面
鏡１０の取り付いた第２の駆動機構９ｂを駆動する。こ
の結果光学装置光軸中心５は入射光７の入射方向と高精
度で一致させることが可能となる。

【００１８】なおこの例では、ハーフミラー８で反射し
た入射光が第２の検出器４ｂに結像し、ハーフミラー８
を透過した入射光が光信号受信器１１に結像する例を示
したが、ハーフミラー８で反射した入射光が光信号受信
器１１に結像し、ハーフミラー８を透過した入射光が第
２の検出器４ｂに結像する設定も可能であることは言う
までもない。

【００１９】次に動作について説明する。図７、図８及
び図９はこの発明による光学装置を人工衛星搭載用光通
信機器に適用した場合の動作状態を示す図であり、図７
は入射光が広角検出用視野範囲内でかつ、狭角検出用視
野範囲外にある場合であり、図８は入射光が狭角検出用
視野範囲内でかつ、光信号受信器視野範囲外にある場合
であり、図９は入射光が光信号受信器視野範囲内にある
状態を示す。図において１２は広角駆動機構、１４は狭
角用検出器に入射光が到達し得る限界角度範囲を示す狭
角用検出器視野、１５は広角用検出器に入射光が到達し
得る限界角度範囲を示す広角用検出器視野、１６は光信
号受信器に入射光が到達し得る限界角度範囲を示す光信
号受信器視野、１７は光信号を出力する人工衛星の位置
を示すビーコン信号としての入射光の広がり範囲、１８
は光信号を出力する人工衛星が発する光信号としての入
射光の広がり範囲、１９ａは光学装置を搭載し入射光を
受信する人工衛星、１９ｂは光信号を出力する人工衛星
を示す。

【００２０】図７の状態において、光信号を出力する人
工衛星１９ｂのビーコン信号広がり範囲１７の中に入射
光を受信する人工衛星１９ａが存在し、かつ人工衛星１
９ａの広角用検出器視野１５の中に光信号を出力する人
工衛星１９ｂが存在するので、入射光を受信する人工衛
星１９ａの広角検出用の検出器で入射光の入射方向を検
知することが可能である。この広角検出用の検出器出力
が検出器中央部に移動するように広角駆動機構１２を駆
動することにより図８の状態に移行できる。

【００２１】次に図８の状態において、光信号を出力す
る人工衛星１９ｂのビーコン信号広がり範囲１７の中に
入射光を受信する人工衛星１９ａが存在し、かつ人工衛
星１９ａの狭角用検出器視野１４の中に光信号を出力す
る人工衛星１９ｂが存在するので、入射光を受信する人
工衛星１９ａの狭角検出用の検出器で入射光の入射方向
を検知することが可能である。この狭角検出用の検出器
出力に基づき図３の平面鏡１０及び駆動機構９の如く光
学装置内に設置された平面鏡を駆動機構で駆動すること
により図９の状態に移行できる。図９の状態では光信号
を出力する人工衛星１９ｂの光信号広がり範囲１８の中
に入射光を受信する人工衛星１９ａが存在し、かつ人工
衛星１９ａの光信号受信器視野１６の中に光信号を出力
する人工衛星１９ｂが存在するので、光通信が可能とな
る。

【００２２】

【発明の効果】この発明による光学装置は、以上説明し
たように構成されているので、狭角用の集光レンズは視
野角が限定されるので、容易に製造可能となるという効
果がある。また広角検出用と狭角検出用の信号分配によ
る信号レベルの低下がないという効果がある。また副鏡
または屈折レンズ系を主鏡光軸と同軸上に配置した非オ
フセット光学系と比較すると、入射光を遮られないので
信号量が低下しないという効果がある。

【００２３】またこの発明による駆動機構付きの光学装
置によれば、検出器のサイズや画素数の制約に係わらず
に任意の角度の情報を高精度で検出可能になるという効
果がある。

【００２４】またこの発明による駆動機構付きの光学装
置によれば、遠方に配置した光信号発信器からの光信号
を広角検出用と狭角検出用の信号分配による信号レベル
の低下がない状態で受信できるという効果がある。

【００２５】またこの発明による光学装置を利用した光
通信機器によれば、大容量の情報を電波通信に比較して
格段に小型な通信機器を用いて伝送可能となるという効
果がある。

【００２６】更にこの発明による光学装置を利用したコ
ンピュータ付き光通信機器によれば上記広角検出用の検
出器と狭角検出用の検出器の出力に基づいて、広角駆動
機構と駆動機構を同時に駆動する制御信号を生成するこ
とにより、入射光が副鏡中央部穴の端部付近に入射し、
広角検出用から狭角検出用へ検出器出力が移行する部分
において入射光を見失わず入射光位置を予測可能となる
という効果がある。更に入射光の方向が移動する場合で
も広角駆動機構と平面鏡用の駆動機構を同時に駆動した
場合の光学装置光軸中心方向が最適となるように両方の
駆動機構を協調動作するような制御信号を生成すること
により、精度の高い指向制御動作ができるという効果が
ある。更に光信号受信器視野を常に入射光方向に維持で
きるので、通信の信頼性が高くなるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１における光学装置の一部を
示す図である。

【図２】この発明の実施例２における入射光が駆動機構
に取り付けられた平面鏡を反射した後に狭角検出用の集
光レンズに入射する光学装置を示す図である。

【図３】この発明の実施例３における光通信装置に適用
した場合の光学装置を示す図である。

【図４】従来の光学装置の一部を示す図である。

【図５】従来の光学装置の別の例を示す図である。

【図６】従来の光学装置の別の例による光通信機器の例
を示す図である。

【図７】この発明による光学装置を人工衛星搭載用光通
信機器に適用し、入射光が広角検出用視野範囲内でか
つ、狭角検出用視野範囲外にある場合の動作状態を示す
図である。

【図８】この発明による光学装置を人工衛星搭載用光通
信機器に適用し、入射光が狭角検出用視野範囲内でか
つ、光信号受信器視野範囲外にある場合の動作状態を示
す図である。

【図９】この発明による光学装置を人工衛星搭載用光通
信機器に適用し、入射光が光信号受信器視野範囲内にあ
る場合の動作状態を示す図である。

【符号の説明】

１ 主鏡 ２ 副鏡 ３ 集光レンズ ４ 検出器 ５ 光学装置光軸中心 ６ 主鏡中心 ７ 入射光 ８ ハーフミラー ９ 駆動機構 １０ 平面鏡 １１ 光信号受信器 １２ ホルダ １３ コンピュータ １４ 狭角用検出器視野 １５ 広角用検出器視野 １６ 光信号受信器視野 １７ ビーコン信号広がり範囲 １８ 光信号広がり範囲 １９ 人工衛星 ２０ 固定具

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部から入射する光を受ける主鏡、上記
   主鏡と対向する位置に配置された副鏡、上記主鏡に対向
   する位置に配置された集光レンズ、上記副鏡の鏡面側に
   副鏡に対向し入射光が結像する距離に配置された第１の
   検出器、集光レンズに対して主鏡と反対側に集光レンズ
   に対向して入射光が結像する距離に配置された第２の検
   出器により構成される光学装置において、主鏡検出器の
   中央部に到達する入射光の中心軸を示す光学装置光軸中
   心と主鏡の幾何学的中心を起点とした法線を示す主鏡中
   心軸が互いに傾斜したオフセット光学系であり、かつ上
   記副鏡の中央部に貫通穴があり、副鏡で反射した入射光
   が結像する位置に広角検出用の第１の検出器を配置し、
   かつ副鏡中央部穴を通過した入射光が集光レンズを経由
   して結像する位置に狭角検出用の第２の検出器を配置し
   たことを特徴とする光学装置。
2. 【請求項２】 外部から入射する光を受ける主鏡、上記
   主鏡と対向する位置に配置された副鏡、上記副鏡で反射
   した入射光を受け入射光を反射光と透過光の２方向に分
   配するハーフミラー、上記ハーフミラーを反射した光が
   集光する第１の集光レンズ、上記第１の集光レンズを透
   過した入射光が結像する距離に配置された第１の検出
   器、上記ハーフミラーを透過した光が集光する第２の集
   光レンズ、上記第２の集光レンズを透過した入射光が結
   像する距離に配置された第２の検出器により構成される
   光学装置において、上記検出器の中央部に到達する入射
   光の中心軸を示す光学装置光軸中心と入射光の成す角が
   大きい場合の入射光を検出可能とするよう設定した第１
   の集光レンズ及び第１の検出器と、光学装置光軸中心と
   入射光の成す角が小さい場合の入射光のみを高精度に検
   出可能とするよう設定した第２の集光レンズ及び第２の
   検出器とを両方具備することを特徴とする光学装置。
3. 【請求項３】 外部から入射する光を受ける主鏡、上記
   主鏡と対向する位置に配置された副鏡、上記副鏡で反射
   した入射光を受け入射光を反射光と透過光の２方向に分
   配するハーフミラー、上記ハーフミラーを反射した光が
   集光する第１の集光レンズ、上記第１の集光レンズを透
   過した入射光が結像する距離に配置された第１の検出
   器、上記ハーフミラーを透過した光が集光する第２の集
   光レンズ、上記第２の集光レンズを透過した入射光が結
   像する距離に配置された第２の検出器により構成される
   光学装置において、上記検出器の中央部に到達する入射
   光の中心軸を示す光学装置光軸中心と入射光の成す角が
   大きい場合の入射光を検出可能となるよう設定した第１
   の集光レンズ及び第１の検出器と、光学装置光軸中心と
   入射光の成す角が小さい場合の入射光のみを高精度に検
   出可能となるよう設定した第２の集光レンズ及び第２の
   検出器とを両方具備し、かつ入射光が第２の集光レンズ
   に入射する前に入射光を反射して入射方向を変更する平
   面鏡を有し、かつこの平面鏡の設定角度を任意に変更可
   能な駆動機構を具備することを特徴とする光学装置。
4. 【請求項４】 外部から入射する光を受ける主鏡、上記
   主鏡と対向する位置に配置された中央部に貫通穴を有す
   る副鏡、主鏡に対向する位置に配置された第１の集光レ
   ンズ、上記副鏡の鏡面側に副鏡に対向して入射光が結像
   する距離に配置された広角検出用の第１の検出器、上記
   副鏡中央部貫通穴を通過した入射光が反射して入射方向
   を変更する平面鏡、上記平面鏡を反射した入射光が入射
   する位置にあり入射光を分配するハーフミラー、上記ハ
   ーフミラーで分配された光の一部が入射する第２の集光
   レンズ、上記第２の集光レンズに対向して入射光が結像
   する距離に配置された狭角検出用の第２の検出器、上記
   ハーフミラーで分配された光の残りの一部が入射する第
   ３の集光レンズ、上記第３の集光レンズに対向して入射
   光が結像する距離に配置された光信号受信器、上記主
   鏡、副鏡、集光レンズ、検出器、光信号受信器を取り付
   けたホルダ、上記ホルダを回動する第１の駆動機構、上
   記第１の駆動機構を支持する固定具により構成され、上
   記第１の検出器の中央部に到達する入射光の中心軸を示
   す光学装置光軸中心と主鏡の幾何学的中心を起点とした
   法線を示す主鏡中心軸が互いに傾斜したオフセット光学
   系を成す光学装置。
5. 【請求項５】 外部から入射する光を受ける主鏡、上記
   主鏡と対向する位置に配置された中央部に貫通穴を有す
   る副鏡、主鏡に対向する位置に配置された第１の集光レ
   ンズ、上記副鏡の鏡面側に副鏡に対向して入射光が結像
   する距離に配置された広角検出用の第１の検出器、上記
   副鏡中央部貫通穴を通過した入射光が反射して入射方向
   を変更する平面鏡、上記平面鏡を反射した入射光が入射
   する位置にあり入射光を分配するハーフミラー、上記ハ
   ーフミラーで分配された光の一部が入射する第２の集光
   レンズ、上記第２の集光レンズに対向して入射光が結像
   する距離に配置された狭角検出用の第２の検出器、上記
   ハーフミラーで分配された光の残りの一部が入射する第
   ３の集光レンズ、上記第３の集光レンズに対向して入射
   光が結像する距離に配置された光信号受信器、上記主
   鏡、副鏡、集光レンズ、検出器、光信号受信器を取り付
   けたホルダ、上記ホルダを回動する第１の駆動機構、上
   記第１の駆動機構を支持する固定具、上記平面鏡を駆動
   する第２の駆動機構、及びコンピュータにより構成さ
   れ、上記第１の検出器の中央部に到達する入射光の中心
   軸を示す光学装置光軸中心と主鏡の幾何学的中心を起点
   とした法線を示す主鏡中心軸が互いに傾斜したオフセッ
   ト光学系を成す光学装置において、上記コンピュータが
   上記第１の検出器と第２の検出器の出力を共に取り込
   み、第１の駆動機構と第２の駆動機構を協調制御するよ
   うな制御信号を生成することを特徴とする光学装置。