JPH08220454A - Optical control element and optical spatial transmission device - Google Patents

Optical control element and optical spatial transmission device

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JPH08220454A
JPH08220454A JP7023765A JP2376595A JPH08220454A JP H08220454 A JPH08220454 A JP H08220454A JP 7023765 A JP7023765 A JP 7023765A JP 2376595 A JP2376595 A JP 2376595A JP H08220454 A JPH08220454 A JP H08220454A
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JP
Japan
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mirror
fixed
light
optical
frame
Prior art date
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Pending
Application number
JP7023765A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Tsukada
剛史 塚田
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Publication of JPH08220454A publication Critical patent/JPH08220454A/en
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Abstract

PURPOSE: To obtain an optical control element which is not influenced by an electrified substance near a mirror by using a piezoelectric element as an actuator for the mirror. CONSTITUTION: This optical control element is constituted of the mirror 23 reflecting incident light, flexible pivots 24 and 25 supporting the mirror 23 so that it can rotate with respect to one shaft, constituted of two thin plates bonded perpendicularly to each other and having low torsional rigidity, a beam 26 fixing the pivots 24 and 25, the piezoelectric elements 71 and 72 fixed on the mirror 23 and rotating the mirror 23, an electrode 75 driving the piezoelectric elements 71 and 72, and weights 13 and 74 fixed on the piezoelectric elements 71 and 72.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、移動ロボット等の分
野において有用な空間光変調器としての機能を有する光
制御素子および、光制御素子を用いたデータ送受信機能
を有する光空間伝送装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical control element having a function as a spatial light modulator useful in the field of mobile robots and the like, and an optical space transmission apparatus having a data transmitting / receiving function using the optical control element. Is.

【0002】[0002]

【従来の技術】図10は従来の自由度1の光制御素子の
構成例を示す図である(特開平6−175050号公報
参照)。反射光制御ミラー15の構成を示す図10
(a)において、21は複数個マトリクス状に並べられ
面状に配置されたことにより反射光制御ミラー15を構
成する光制御素子、22は光制御素子21が成す面であ
る。光制御素子21の構成を示す図10(b)におい
て、23はミラー、24と25はミラー23を1つの軸
に関して回転できるように支持する。互いに垂直に接合
した2枚の薄板から構成されたねじり剛性の低い第1の
フレキシブルピボット、26は第1のフレキシブルピボ
ット24,25を固定するビームである。
2. Description of the Related Art FIG. 10 is a diagram showing a configuration example of a conventional light control element having one degree of freedom (see Japanese Patent Laid-Open No. 175050/1994). FIG. 10 showing the configuration of the reflected light control mirror 15.
In (a), 21 is a light control element that constitutes the reflected light control mirror 15 by arranging a plurality of them in a matrix and arranged in a plane, and 22 is a surface formed by the light control element 21. In FIG. 10B showing the configuration of the light control element 21, 23 is a mirror and 24 and 25 support the mirror 23 so as to be rotatable about one axis. A first flexible pivot 26 having a low torsional rigidity and composed of two thin plates joined perpendicularly to each other is a beam for fixing the first flexible pivots 24, 25.

【0003】図11は上記光制御素子の動作を示す図で
ある。ミラー23は、垂直面31に対して、破線32で
示す位置から破線33で示す位置へ軸34を中心に移動
可能である。「オン」状態の位置においては、ミラー2
3の縁35はランディング電極36に接触する。ミラー
23は、適切な電圧を制御電極37に加えることによっ
て、「オン」位置へ移動させられる。この制御電極37
上の電圧は正電極38に加えられ、そしてインバータ3
9を介して負電極40に加えられる。差動バイアスが電
極41を介してミラー23に加えられる。
FIG. 11 is a diagram showing the operation of the light control element. The mirror 23 is movable with respect to the vertical surface 31 about a shaft 34 from a position shown by a broken line 32 to a position shown by a broken line 33. In the "on" position, the mirror 2
The edge 35 of the third contact the landing electrode 36. The mirror 23 is moved to the "on" position by applying the appropriate voltage to the control electrode 37. This control electrode 37
The voltage above is applied to the positive electrode 38, and the inverter 3
9 to the negative electrode 40. A differential bias is applied to the mirror 23 via the electrode 41.

【0004】「オフ」状態の時は、ミラー23は、負電
圧を制御電極37に加えて、破線33で示す位置へ回転
させる。
In the "off" state, the mirror 23 applies a negative voltage to the control electrode 37 and rotates it to the position indicated by the dashed line 33.

【0005】反射光制御ミラー15は、上記光制御素子
21が複数個マトリクス状に並べられ面状に配置されて
おり、各々のミラー23が個々にまたは同時に制御可能
である。
The reflected light control mirror 15 has a plurality of the light control elements 21 arranged in a matrix and arranged in a plane, and each mirror 23 can be controlled individually or simultaneously.

【0006】図12は従来の自由度2の光制御素子の構
成例を示す図である。(特開平6−175050号公報
参照)。反射光制御ミラー15の構成を示す図12にお
いて、23〜26は図10の従来例と同一のものであ
る。27は第1のフレキシブルピボット24,25を支
持するフレーム、28と29はフレーム27を支持する
互いに垂直に接合した2枚の薄板から構成されたねじり
剛性の低い第2のフレキシブルピボットであり、第1の
フレキシブルピボット24と第1のフレキシブルピボッ
ト25を結ぶ軸と第2のフレキシブルピボット28と第
2のフレキシブルピボット29を結ぶ軸は直交してい
る。
FIG. 12 is a diagram showing a configuration example of a conventional light control element having two degrees of freedom. (See JP-A-6-175050). In FIG. 12, which shows the configuration of the reflected light control mirror 15, 23 to 26 are the same as those in the conventional example of FIG. 27 is a frame that supports the first flexible pivots 24 and 25, and 28 and 29 are second flexible pivots that support the frame 27 and that are composed of two thin plates that are vertically joined to each other and that have low torsional rigidity. The axis connecting the first flexible pivot 24 and the first flexible pivot 25 and the axis connecting the second flexible pivot 28 and the second flexible pivot 29 are orthogonal to each other.

【0007】図11の従来例と同様の駆動方式により、
互いに直交する2軸に関して各々のミラー23が個々に
または同時に制御可能である。
By the same driving method as the conventional example shown in FIG.
Each mirror 23 can be controlled individually or simultaneously with respect to two axes that are orthogonal to each other.

【0008】図13は従来のデータ送受信を行う光空間
伝送装置の構成例を示す図である。図において、1は発
光素子、2は内蔵された発光素子1を用いて電気信号を
光信号に変換する発光部、3は上記電気信号を発生する
発信制御装置、4は受光素子、5は内蔵された受光素子
4を用いて光信号を電気信号に変換する受光部、6は受
光部5が固定されるベースフレーム、7はベースフレー
ム6が固定される移動体、8はベースフレーム6に固定
されたジャイロ、9はベースフレーム6に支持された軸
受け、10は受光部5の光軸に対して垂直な1つの軸に
関して回転可能な状態で軸受け9に支持された可動ミラ
ー、11はベースフレーム6に支持され可動ミラー10
を駆動するモータ、12はジャイロ8からの信号を基に
モータ11を制御するモータ制御装置、13は可動ミラ
ー10のベースフレーム6に対する角度を検出する角度
センサ、14はベースフレーム6に固定された固定ミラ
ーである。
FIG. 13 is a diagram showing a configuration example of a conventional space optical transmission apparatus for transmitting and receiving data. In the figure, 1 is a light emitting element, 2 is a light emitting section for converting an electric signal into an optical signal using the built-in light emitting element 1, 3 is a transmission control device for generating the electric signal, 4 is a light receiving element, and 5 is a built-in device. A light receiving section for converting an optical signal into an electric signal using the received light receiving element 4, 6 is a base frame to which the light receiving section 5 is fixed, 7 is a moving body to which the base frame 6 is fixed, and 8 is fixed to the base frame 6. Gyro, 9 is a bearing supported by the base frame 6, 10 is a movable mirror supported by the bearing 9 in a rotatable state about one axis perpendicular to the optical axis of the light receiving section 5, and 11 is a base frame. Movable mirror 10 supported by 6
, 12 is a motor control device that controls the motor 11 based on a signal from the gyro 8, 13 is an angle sensor that detects an angle of the movable mirror 10 with respect to the base frame 6, and 14 is fixed to the base frame 6. It is a fixed mirror.

【0009】図14は上記光空間伝送装置の動作を示す
ブロック図である。移動体7の姿勢角をジャイロ8によ
り検出し、そのジャイロ信号を基に可動ミラー10が発
光部2からの光信号を受光部5に反射するようにモータ
制御装置12でモータ11を制御し、可動ミラー10を
駆動させる。モータ制御装置12の指令値に対する可動
ミラー10の指向誤差をジャイロ8と角度センサ13の
測定値より検出し、モータ制御装置12にフィードバッ
クし、その誤差がゼロになるようにモータ11を駆動す
ることにより、発光部2から送信された光信号を可動ミ
ラー10で反射し受光部5で受信することができる。
FIG. 14 is a block diagram showing the operation of the above-described space optical transmission apparatus. The attitude angle of the moving body 7 is detected by the gyro 8, and the motor controller 12 controls the motor 11 so that the movable mirror 10 reflects the optical signal from the light emitting section 2 to the light receiving section 5 based on the gyro signal. The movable mirror 10 is driven. Detecting the pointing error of the movable mirror 10 with respect to the command value of the motor control device 12 from the measurement values of the gyro 8 and the angle sensor 13, feeding it back to the motor control device 12, and driving the motor 11 so that the error becomes zero. As a result, the optical signal transmitted from the light emitting unit 2 can be reflected by the movable mirror 10 and received by the light receiving unit 5.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】従来の光制御素子で
は、電荷を帯びたミラーを電気的吸引力により回転させ
るが、ミラー付近に帯電物があるとミラーの回転角と電
圧の関係が変わり、構造を簡略化するために回転角検出
器を用いずに電圧によりミラー回転角をオープン制御す
ることができないという問題があった。
In the conventional light control element, the charged mirror is rotated by the electric attraction force. However, if there is a charged object near the mirror, the relationship between the rotation angle of the mirror and the voltage changes. In order to simplify the structure, there is a problem that the mirror rotation angle cannot be open-controlled by the voltage without using the rotation angle detector.

【0011】また従来の光空間伝送装置では、発光部か
ら空間に送信した光信号を受光部に入射させる機構がモ
ータ駆動タイプの1つのみであることにより、指向精度
の向上の妨げとなる軸受けの摩擦トルクの影響が残るた
め、移動体に搭載する光空間伝送装置などにおいて、光
信号を受光部で間欠なく安定に受信するのに必要なレベ
ルに、光空間伝送装置の動揺に伴う光信号の振れを補正
し受光部に入射させることができないという問題があっ
た。
Further, in the conventional space optical transmission apparatus, since the mechanism for making the light signal transmitted from the light emitting section to the space incident on the light receiving section is only one of the motor drive type, the bearing which hinders the improvement of the pointing accuracy. Since the influence of the friction torque of the optical space transmission device remains, the optical signal accompanying the sway of the optical space transmission device will reach the level required to stably receive the optical signal at the light receiving section in the optical space transmission device mounted on the moving body. There is a problem that the shake of the light cannot be corrected and the light cannot be incident on the light receiving portion.

【0012】さらに、1つの発光部から送信した光信号
を複数の受光部で受信する場合、個々の受光部毎に光信
号を変更できないため、複数の受光部が同一の光信号を
受信せざるを得ないという問題があった。
Further, when the optical signals transmitted from one light emitting section are received by a plurality of light receiving sections, the optical signal cannot be changed for each individual light receiving section, so that the plurality of light receiving sections must receive the same optical signal. There was the problem of not getting.

【0013】この発明は、上記のような問題点を解決す
るためになされたもので、アクチュエータに圧電素子を
用いたことによりミラー付近の帯電物の影響を受けない
光制御素子を、また、光制御素子を用いることにより、
摩擦トルクを低減させ指向精度が向上した光空間伝送装
置を得ることを、さらに、1つの発光部から個々の受光
部毎に変更した光信号を発信できる光空間伝送装置を得
ることを目的とする。
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and by using a piezoelectric element as an actuator, a light control element which is not affected by a charged material near the mirror, and an optical control element By using the control element,
It is an object of the present invention to obtain an optical space transmission device having reduced friction torque and improved pointing accuracy, and further to obtain an optical space transmission device capable of transmitting an optical signal changed from one light emitting unit to each individual light receiving unit. .

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明の実施例1に係る光制御素子は、ミラーの
アクチュエータに圧電素子を用いたものである。
In order to achieve the above object, the light control element according to Embodiment 1 of the present invention uses a piezoelectric element as an actuator of a mirror.

【0015】この発明の実施例2の光制御素子は、ミラ
ーとフレームのアクチュエータに圧電素子を用いたもの
である。
The light control element of the second embodiment of the present invention uses piezoelectric elements for the actuators of the mirror and the frame.

【0016】この発明の実施例3の光空間伝送装置は、
光信号を反射する可動ミラーと光信号を受信する受光部
との間に既知の自由度1の光制御素子から構成される反
射光制御ミラーを配置したものである。
An optical space transmission device according to a third embodiment of the present invention is
A reflected light control mirror composed of a light control element having a known degree of freedom of 1 is arranged between a movable mirror that reflects an optical signal and a light receiving section that receives the optical signal.

【0017】この発明の実施例4の光空間伝送装置は、
光信号を反射する可動ミラーと光信号を受信する受光部
との間に既知の自由度2の光制御素子から構成される反
射光制御ミラーを配置したものである。
An optical space transmission device according to a fourth embodiment of the present invention is
A reflected light control mirror composed of a known light control element with two degrees of freedom is arranged between a movable mirror that reflects an optical signal and a light receiving section that receives the optical signal.

【0018】この発明の実施例5の光空間伝送装置は、
実施例3において構成された光空間伝送装置において、
ハーフミラーにより多系統に分離した光信号を空間に発
信する前に既知の自由度1の光制御素子から構成される
反射光制御ミラーを配置したものである。
The optical space transmission apparatus according to the fifth embodiment of the present invention is
In the optical space transmission device configured in the third embodiment,
A reflected light control mirror composed of a known light control element with one degree of freedom is arranged before transmitting an optical signal separated into multiple systems by a half mirror to the space.

【0019】この発明の実施例6の光空間伝送装置は、
実施例3において構成される光制御素子に実施例1記載
の光制御素子を用いたもの、または実施例3において構
成された光空間伝送装置において、ハーフミラーにより
多系統に分離した光信号を空間に発信する前に実施例1
記載の光制御素子から構成される反射光制御ミラーを配
置したものである。
An optical space transmission device according to a sixth embodiment of the present invention is
In the optical control element using the optical control element described in the first embodiment as the optical control element configured in the third embodiment, or in the optical space transmission apparatus configured in the third embodiment, the optical signal separated into multiple systems by the half mirror is spatially transmitted. Example 1 before sending to
A reflected light control mirror composed of the described light control element is arranged.

【0020】この発明の実施例7の光空間伝送装置は、
実施例4において構成された光空間伝送装置において、
ハーフミラーにより2系統に分離した光信号を空間に発
信する前に既知の自由度2の光制御素子から構成される
反射光制御ミラーを配置したものである。
An optical space transmission device according to a seventh embodiment of the present invention is
In the optical space transmission device configured in the fourth embodiment,
A reflected light control mirror composed of a light control element having a known degree of freedom 2 is arranged before transmitting an optical signal separated into two systems by a half mirror to the space.

【0021】この発明の実施例8の光空間伝送装置は、
実施例4において構成される光制御素子に実施例2記載
の光制御素子を用いたもの、または実施例4において構
成された光空間伝送装置において、ハーフミラーにより
多系統に分離した光信号を空間に発信する前に実施例2
記載の光制御素子から構成される反射光制御ミラーを配
置したものである。
An optical space transmission apparatus according to Example 8 of the present invention is
In the optical control element configured in the fourth embodiment, the optical control element described in the second embodiment is used, or in the optical space transmission apparatus configured in the fourth embodiment, optical signals separated into multiple systems by a half mirror are spatially separated. Example 2 before sending to
A reflected light control mirror composed of the described light control element is arranged.

【0022】[0022]

【作用】この発明の実施例1は、ミラーのアクチュエー
タに圧電素子を用いているため、ミラー付近の帯電物の
影響を受けずにミラーを回転させる作用がある。
In the first embodiment of the present invention, since the piezoelectric element is used for the actuator of the mirror, there is an effect of rotating the mirror without being affected by the charged material near the mirror.

【0023】この発明の実施例2は、ミラーとフレーム
のアクチュエータに圧電素子を用いているため、ミラー
およびフレーム付近の帯電物の影響を受けずにミラーを
回転させる作用がある。
In the second embodiment of the present invention, since the piezoelectric elements are used for the actuators of the mirror and the frame, there is an effect of rotating the mirror without being affected by the charged substances near the mirror and the frame.

【0024】この発明の実施例3の光空間伝送装置は、
ジャイロ信号を基にモータにより駆動された可動ミラー
で1次安定化された光信号を、ジャイロ信号と角度セン
サ信号を基に制御された既知の自由度1の光制御素子か
ら構成された反射光制御ミラーで2次安定化することに
より、1つの軸方向の動揺に伴う光信号の振れを補正し
受光部に間欠なく安定的に受信させる作用がある。
An optical space transmission device according to a third embodiment of the present invention is
Reflected light composed of an optical control element with a known degree of freedom of 1 controlled by a movable mirror driven by a motor based on a gyro signal and controlled on the basis of a gyro signal and an angle sensor signal. The secondary stabilization by the control mirror has an effect of correcting the shake of the optical signal due to the fluctuation in one axial direction and allowing the light receiving section to receive the light stably without interruption.

【0025】この発明の実施例4は、ジャイロ信号を基
にモータにより駆動された可動ミラーで1次安定化され
た光信号を、ジャイロ信号と角度センサ信号を基に制御
された既知の自由度2の光制御素子から構成された反射
光制御ミラーで2次安定化することにより、2つの軸方
向の動揺に伴う光信号の振れを補正し受光部に間欠なく
安定的に受信させる作用がある。
In the fourth embodiment of the present invention, an optical signal which is primarily stabilized by a movable mirror driven by a motor based on a gyro signal, and a known degree of freedom controlled based on a gyro signal and an angle sensor signal are used. By secondarily stabilizing the reflected light control mirror composed of two light control elements, it has a function of correcting the shake of the optical signal due to the fluctuation in the two axial directions and allowing the light receiving section to receive the light stably without interruption. .

【0026】この発明の実施例5は、実施例3記載の1
つの軸方向の動揺に伴う光信号の振れを補正し受光部に
間欠なく安定的に受信させる作用と、ハーフミラーによ
り多系統に分離した光信号を既知の自由度1の光制御素
子を用いて変更し空間に発信することにより、個々の受
光部が専用の光信号を受信できる作用がある。
The fifth embodiment of the present invention corresponds to the first embodiment described in the third embodiment.
Using the optical control element with a known degree of freedom 1 to correct the fluctuation of the optical signal due to the fluctuation in one axial direction and to receive it stably at the light receiving part without interruption By changing and transmitting to the space, there is an effect that each light receiving unit can receive a dedicated optical signal.

【0027】この発明の実施例6は、実施例3記載の1
つの軸方向の動揺に伴う光信号の振れを補正し受光部に
間欠なく安定的に受信させる作用、またはハーフミラー
により多系統に分離した光信号を実施例1記載の自由度
1の光制御素子を用いて変更し空間に発信することによ
り、個々の受光部が専用の光信号を受信できる作用があ
る。
The sixth embodiment of the present invention corresponds to the first embodiment described in the third embodiment.
An optical control element having a degree of freedom of 1 described in the first embodiment, which has a function of correcting the shake of an optical signal due to fluctuations in one axial direction and causing the light receiving unit to receive the light stably without interruption, or an optical signal separated into multiple systems by a half mirror. By changing the value with the use of and transmitting to the space, there is an effect that each light receiving section can receive a dedicated optical signal.

【0028】この発明の実施例7は、実施例4記載の2
つの軸方向の動揺に伴う光信号の振れを補正し受光部に
間欠なく安定的に受信させる作用と、ハーフミラーによ
り多系統に分離した光信号を既知の自由度2の光制御素
子を用いて変更し空間に発信することにより、個々の受
光部が専用の光信号を受信できる作用がある。
The seventh embodiment of the present invention is the same as the second embodiment described in the second embodiment.
Using the optical control element with a known degree of freedom 2 to correct the shake of the optical signal due to the fluctuation in one axial direction and to receive it stably in the light receiving section without interruption By changing and transmitting to the space, there is an effect that each light receiving unit can receive a dedicated optical signal.

【0029】この発明の実施例8は、実施例4記載の2
つの軸方向の動揺に伴う光信号の振れを補正し受光部に
間欠なく安定的に受信させる作用と、またはハーフミラ
ーにより多系統に分離した光信号を実施例2記載の自由
度2の光制御素子を用いて変更し空間に発信することに
より、個々の受光部が専用の光信号を受信できる作用が
ある。
The eighth embodiment of the present invention is the same as the second embodiment described in the second embodiment.
The function of correcting the shake of the optical signal due to the fluctuations in the two axial directions so that the light receiving section receives the light stably and intermittently, or the optical control with two degrees of freedom described in the second embodiment for the optical signal separated into multiple systems by the half mirror. By changing using an element and transmitting to the space, there is an effect that each light receiving section can receive a dedicated optical signal.

【0030】[0030]

【実施例】【Example】

実施例1.図1はこの発明の実施例における光制御素子
の動作原理図である。図において、23〜25は上記従
来装置と同一のものである。71,72はミラー23に
固定された圧電素子、73,74は圧電素子71,72
に固定された重りである。
Example 1. FIG. 1 is a diagram showing the principle of operation of the light control element in the embodiment of the present invention. In the figure, 23 to 25 are the same as the above-mentioned conventional device. Reference numerals 71 and 72 denote piezoelectric elements fixed to the mirror 23, and 73 and 74 denote piezoelectric elements 71 and 72.
It is a weight fixed to.

【0031】ミラー23はフレキシブルピボット24,
25により構成される軸に対して回転可能である。ミラ
ー23は、電圧を加えることにより急速に変形した圧電
素子71に固定された重り73の慣性力により右回り回
転させられる。同様に、ミラー23は、電圧を加えるこ
とにより急速に変形した圧電素子72に固定された重り
74の慣性力により左回り回転させられる。なお、この
電圧の高さと立ち上がり時間をパラメータとして圧電素
子71の変形加速度を制御することによりミラー回転角
を決定することが可能である。
The mirror 23 is a flexible pivot 24,
It is rotatable about an axis constituted by 25. The mirror 23 is rotated clockwise by the inertial force of the weight 73 fixed to the piezoelectric element 71 that is rapidly deformed by applying a voltage. Similarly, the mirror 23 is rotated counterclockwise by the inertial force of the weight 74 fixed to the piezoelectric element 72 that is rapidly deformed by applying a voltage. The mirror rotation angle can be determined by controlling the deformation acceleration of the piezoelectric element 71 using the voltage height and the rise time as parameters.

【0032】図2はこの発明の実施例における光制御素
子の構成図である。図2(a),(b)において、21
〜26は従来の光制御素子と同じである。図2(c)は
図2(b)のミラー23を裏面より見た図であり、75
は制御電極、76は負電極、77はインバータである。
FIG. 2 is a block diagram of the light control element in the embodiment of the present invention. In FIGS. 2A and 2B, 21
26 are the same as the conventional light control element. 2C is a view of the mirror 23 of FIG.
Is a control electrode, 76 is a negative electrode, and 77 is an inverter.

【0033】ミラー23はフレキシブルピボット24,
25を結ぶことにより決定される軸に関して、回転可能
である。制御電極75に正電圧を加えると、圧電素子7
2のみが変形し、図1に示す動作原理に従って重り74
の慣性力により、ミラー23が回転する作用がある。一
方、制御電極75に負電圧を加えると、圧電素子71の
みが変形し、図1に示す動作原理に従って重り73の慣
性力により、ミラー23が正電圧を加えた場合と逆方向
に回転する作用がある。
The mirror 23 is a flexible pivot 24,
It is rotatable about an axis determined by connecting 25. When a positive voltage is applied to the control electrode 75, the piezoelectric element 7
2 is deformed, and the weight 74 follows the operating principle shown in FIG.
Has an action of rotating the mirror 23. On the other hand, when a negative voltage is applied to the control electrode 75, only the piezoelectric element 71 is deformed, and the inertia force of the weight 73 causes the mirror 23 to rotate in the direction opposite to that when a positive voltage is applied, according to the operating principle shown in FIG. There is.

【0034】さらに、この実施例ではミラー23のアク
チュエータに圧電素子71,72を用いているため、ミ
ラー23付近の帯電物の影響を受けずにミラー23を回
転させることかできる。よって、構造を簡略化するため
に回転角検出器を用いずに電圧の高さと立ち上がり時間
によりミラー回転角をオープン制御することができる作
用がある。
Further, in this embodiment, since the piezoelectric elements 71 and 72 are used for the actuator of the mirror 23, the mirror 23 can be rotated without being affected by the charged material near the mirror 23. Therefore, in order to simplify the structure, there is an effect that the mirror rotation angle can be open-controlled by the height of the voltage and the rising time without using the rotation angle detector.

【0035】実施例2.図3はこの発明の実施例におけ
る光制御素子の構成図である。図3(a)において、2
7〜29は従来の光制御素子と同じである。図3(b)
は図3(a)のミラー23を裏面より見た図である、7
1〜77は実施例1と同一のものである。78,79は
フレーム27に固定された第2の圧電素子、80,81
は第2の圧電素子78,79に固定された第2の重り、
82は第2の制御電極、83は第2の負電極、84は第
2のインバータである。
Example 2. FIG. 3 is a configuration diagram of the light control element in the embodiment of the present invention. In FIG. 3A, 2
7 to 29 are the same as the conventional light control element. FIG. 3 (b)
FIG. 7 is a view of the mirror 23 of FIG.
1 to 77 are the same as those in the first embodiment. 78 and 79 are second piezoelectric elements fixed to the frame 27, and 80 and 81.
Is a second weight fixed to the second piezoelectric elements 78 and 79,
Reference numeral 82 is a second control electrode, 83 is a second negative electrode, and 84 is a second inverter.

【0036】ミラー23は第1のフレキシブルピボット
24,25を結ぶことにより決定される軸に関して、回
転可能である。第1の制御電極75に正電圧を加える
と、圧電素子72のみが変形し、図1に示す動作原理に
従って重り74の慣性力により、ミラー23が回転す
る。一方、制御電極75に負電圧を加えると、圧電素子
71のみが変形し、図1に示す動作原理に従って重り7
3の慣性力により、ミラー23が正電圧を加えた場合と
逆方向に回転する。
The mirror 23 is rotatable about an axis determined by connecting the first flexible pivots 24,25. When a positive voltage is applied to the first control electrode 75, only the piezoelectric element 72 is deformed, and the mirror 23 is rotated by the inertial force of the weight 74 according to the operation principle shown in FIG. On the other hand, when a negative voltage is applied to the control electrode 75, only the piezoelectric element 71 is deformed, and the weight 7 is moved according to the operating principle shown in FIG.
The inertial force of 3 causes the mirror 23 to rotate in the direction opposite to that when a positive voltage is applied.

【0037】また、第1のフレキシブルピボット24,
25を介してミラー23を支持するフレーム27は第2
のフレキシブルピボット28,29を結ぶことにより決
定される軸に関して、回転可能である。第2の制御電極
82に正電圧を加えると、圧電素子78のみが変形し、
図1に示す動作原理に従って重り80の慣性力により、
フレーム27と同時にミラー23が回転する作用があ
る。一方、第2の制御電極82に負電圧を加えると、圧
電素子79のみが変形し、図1に示す動作原理に従って
重り81の慣性力により、フレーム27と同時にミラー
23が正電圧を加えた場合と逆方向に回転する作用があ
る。
Also, the first flexible pivot 24,
The frame 27 that supports the mirror 23 via the
Is rotatable about an axis determined by connecting the flexible pivots 28, 29 of the. When a positive voltage is applied to the second control electrode 82, only the piezoelectric element 78 is deformed,
According to the operation principle shown in FIG. 1, due to the inertial force of the weight 80,
The mirror 23 has a function of rotating simultaneously with the frame 27. On the other hand, when a negative voltage is applied to the second control electrode 82, only the piezoelectric element 79 is deformed, and the inertial force of the weight 81 applies a positive voltage to the mirror 23 at the same time as the frame 27 according to the operation principle shown in FIG. Has the effect of rotating in the opposite direction.

【0038】さらに、この実施例ではミラー23のアク
チュエータに第1の圧電素子71,72を、フレーム2
7のアクチュエータに第2の圧電素子78,79を用い
ているため、ミラー23付近の帯電物の影響を受けずに
ミラー23を回転させることかできる。よって、構造を
簡略化するために回転角検出器を用いずに電圧の高さと
立ち上がり時間によりミラー回転角をオープン制御する
ことができる作用がある。
Further, in this embodiment, the actuators of the mirror 23 are provided with the first piezoelectric elements 71, 72 and the frame 2
Since the second piezoelectric elements 78 and 79 are used for the actuator of No. 7, the mirror 23 can be rotated without being affected by the charged material near the mirror 23. Therefore, in order to simplify the structure, there is an effect that the mirror rotation angle can be open-controlled by the height of the voltage and the rising time without using the rotation angle detector.

【0039】実施例3.図4はこの発明の実施例におけ
る光空間伝送装置の構成図である。図において、1〜1
3は上記従来装置と同一のものである。15は可動ミラ
ー10からの光信号を受光部5に入射させる既知の自由
度1の光制御素子から構成される反射光制御ミラー、1
6は反射光制御ミラー15を制御する光制御素子制御装
置である。
Example 3. FIG. 4 is a block diagram of an optical space transmission device according to an embodiment of the present invention. In the figure, 1-1
3 is the same as the conventional device. Reference numeral 15 denotes a reflected light control mirror composed of a light control element having a known degree of freedom of 1 for making an optical signal from the movable mirror 10 incident on the light receiving portion 5, and 1
A light control element control device 6 controls the reflected light control mirror 15.

【0040】図5はこの実施例における光空間伝送装置
の動作を示すブロック図である。移動体の姿勢角を検出
するジャイロ8により検出し、そのジャイロ信号を基に
可動ミラー10の反射光を受光部5の方向に向けるよう
にモータ制御装置12でモータ11を制御し、可動ミラ
ー10を駆動させる。モータ制御装置12の指令値に対
する可動ミラー10の指向誤差をジャイロ8と角度セン
サ13の測定値の差により検出するまでは上記従来装置
と同様である。さらに、この実施例では可動ミラー10
の指向誤差を光制御素子制御装置16に入力し、その指
向誤差がゼロになるように光制御素子制御装置16が既
知の自由度1の光制御素子21から構成される反射光制
御ミラー15を図6に示すごとく光制御素子21の構成
要素であるミラー23を回転制御する。つまり、ジャイ
ロ信号を基にモータ11により駆動された可動ミラー1
0で1次安定化された光信号を、ジャイロ信号と角度セ
ンサ信号を基に制御された既知の自由度1の光制御素子
21から構成された反射光制御ミラー15で2次安定化
することにより、1つの軸方向の動揺に伴う光信号の振
れを補正し受光部に間欠なく安定的に受信させる作用が
ある。
FIG. 5 is a block diagram showing the operation of the optical free space transmission apparatus in this embodiment. The gyro 8 for detecting the attitude angle of the moving body detects the gyro signal, and based on the gyro signal, the motor control device 12 controls the motor 11 so that the reflected light of the movable mirror 10 is directed toward the light receiving unit 5, and the movable mirror 10 is controlled. Drive. It is the same as the above conventional device until the pointing error of the movable mirror 10 with respect to the command value of the motor control device 12 is detected by the difference between the measured values of the gyro 8 and the angle sensor 13. Further, in this embodiment, the movable mirror 10
Is input to the light control element control device 16, and the light control element control device 16 sets the reflected light control mirror 15 including the light control element 21 having a known degree of freedom 1 so that the direction error becomes zero. As shown in FIG. 6, the mirror 23, which is a component of the light control element 21, is rotationally controlled. That is, the movable mirror 1 driven by the motor 11 based on the gyro signal
Secondly stabilizing an optical signal primary stabilized by 0 by a reflected light control mirror 15 composed of an optical control element 21 having a known degree of freedom 1 and controlled based on a gyro signal and an angle sensor signal. Thus, there is an action of correcting the shake of the optical signal due to the fluctuation in one axial direction so that the light receiving unit receives the light stably without interruption.

【0041】実施例4.図7はこの発明の実施例におけ
る光空間伝送装置の構成図である。図において、1〜1
3は上記従来装置と同一のものである。51は第1の軸
受け9を支持する第2のフレーム、52はベースフレー
ム6に支持され第2のフレーム51を第1の軸受け9の
回転軸と直交する軸回りに回転可能なように支持する第
2の軸受け、53は第2のフレーム51を第2の軸受け
52の回転軸回りに駆動する第2のモータ、54は第2
のフレーム51のベースフレーム6に対する角度を検出
する第2の角度センサ、55は可動ミラー10からの光
信号を受光部5に入射させる既知の自由度2の光制御素
子から構成される反射光制御ミラー、56は反射光制御
ミラー55を制御する光制御素子制御装置である。
Example 4. FIG. 7 is a block diagram of an optical space transmission device according to an embodiment of the present invention. In the figure, 1-1
3 is the same as the conventional device. Reference numeral 51 denotes a second frame that supports the first bearing 9, 52 denotes a base frame 6 that supports the second frame 51 so as to be rotatable about an axis orthogonal to the rotation axis of the first bearing 9. Second bearing, 53 is a second motor for driving the second frame 51 around the rotation axis of the second bearing 52, and 54 is a second
Second angle sensor for detecting the angle of the frame 51 with respect to the base frame 6, and 55 is a reflected light control including a light control element having a known degree of freedom 2 for causing the light signal from the movable mirror 10 to enter the light receiving unit 5. A mirror 56 is a light control element control device for controlling the reflected light control mirror 55.

【0042】この実施例における光空間伝送装置では互
いに直交する2つの軸に関して実施例3と同様な作用が
得られる。すなわち、まず移動体の動揺に伴う光信号の
2次元的な振れも、1段目として互いに直交する第1の
軸受け9と第2の軸受け52の回転軸に関して実施例3
に示す制御方法により第1のモータ11と第2のモータ
53で抑える。次に、2段目として互いに直交する第1
のフレキシブルピボット24,25を結ぶ軸と、第2の
フレキシブルピボット28,29を結ぶ軸に関して同様
に実施例3に示す制御方法により既知の自由度2の光制
御素子21の構成要素であるミラー23で抑えることに
より、2つの軸方向の動揺に伴う光信号の振れを補正し
受光部に間欠なく安定的に受信させる作用がある。
In the optical free space transmission apparatus of this embodiment, the same operation as that of the third embodiment can be obtained with respect to two axes which are orthogonal to each other. That is, first, the two-dimensional shake of the optical signal due to the shaking of the moving body is also the third embodiment with respect to the rotation axes of the first bearing 9 and the second bearing 52 which are orthogonal to each other as the first stage.
It is suppressed by the first motor 11 and the second motor 53 by the control method shown in FIG. Next, as the second stage, the first orthogonal to each other
Similarly, regarding the axis connecting the flexible pivots 24 and 25 and the axis connecting the second flexible pivots 28 and 29, the mirror 23, which is a constituent element of the light control element 21 having a known degree of freedom 2 by the control method shown in the third embodiment. By suppressing with, there is an effect that the shake of the optical signal due to the shaking in the two axial directions is corrected and the light receiving section receives the light stably without interruption.

【0043】実施例5.図8はこの発明の実施例におけ
る光空間伝送装置の構成図である。図において1〜1
3,15,16は実施例3と同一のものである。61は
発光部2から発信された光信号を反射および透過させる
ハーフミラー、62はハーフミラー61により反射され
た光信号を任意に選択し反射できる既知の自由度1の光
制御素子を複数個マトリクス状に並べられ面状に配置さ
れたことにより構成される第1の反射光制御ミラー、6
3は反射光制御ミラー62の光制御素子を制御する第1
の光制御素子制御装置である。
Example 5. FIG. 8 is a block diagram of an optical free space transmission apparatus according to an embodiment of the present invention. 1 to 1 in the figure
3, 15 and 16 are the same as those in the third embodiment. Reference numeral 61 is a half mirror that reflects and transmits an optical signal emitted from the light emitting section 2, and 62 is a matrix of a plurality of light control elements having a known degree of freedom 1 that can arbitrarily select and reflect the optical signal reflected by the half mirror 61. First reflection light control mirror configured by being arranged in a plane and arranged in a plane, 6
3 is a first for controlling the light control element of the reflected light control mirror 62
Is a light control element control device.

【0044】この実施例における光空間伝送装置では、
1つの発光部2から発信されハーフミラー61により多
系統に分離された光信号を、第1の光制御素子制御装置
63で制御された第1の反射光制御ミラー62の構成要
素である既知の自由度1の光制御素子を用いて変更し空
間に発信することにより、個々の受光部5が専用の光信
号を受信できる作用がある。また、実施例3と同様にジ
ャイロ信号を基にモータ11により駆動された可動ミラ
ー10で1次安定化された光信号を、ジャイロ信号と角
度センサ信号を基に既知の自由度1の光制御素子21か
ら構成された反射光制御ミラー15で2次安定化するこ
とにより、1つの軸方向の動揺に伴う光信号の振れを補
正し受光部に間欠なく安定的に受信させる作用がある。
In the optical space transmission apparatus in this embodiment,
An optical signal transmitted from one light emitting section 2 and separated into multiple systems by the half mirror 61 is a known element which is a constituent element of the first reflected light control mirror 62 controlled by the first light control element control device 63. By changing using the light control element having one degree of freedom and transmitting to the space, there is an effect that each light receiving section 5 can receive a dedicated optical signal. Further, similarly to the third embodiment, an optical signal primary-stabilized by the movable mirror 10 driven by the motor 11 based on the gyro signal is optically controlled with a known degree of freedom 1 based on the gyro signal and the angle sensor signal. Secondary reflection is performed by the reflected light control mirror 15 composed of the element 21, which has a function of correcting the shake of the optical signal due to the fluctuation in one axial direction and allowing the light receiving unit to receive the light stably without interruption.

【0045】実施例6.実施例3または実施例5におい
ては、既知の自由度1の光制御素子から構成される反射
光制御ミラーと述べたが、実施例1記載の光制御素子か
ら構成される反射光制御ミラーを用いることもできる。
Example 6. In the third or fifth embodiment, the reflected light control mirror configured of the light control element having the known degree of freedom 1 is described, but the reflected light control mirror configured of the light control element described in the first embodiment is used. You can also

【0046】実施例7.図9はこの発明の実施例におけ
る光空間伝送装置の構成図である。図において、1〜1
3,51〜56は実施例4と同一のものであり、61は
実施例5と同一のものである。64はハーフミラー61
により反射された光信号を任意に選択し反射できる既知
の自由度2の光制御素子を複数個マトリクス状に並べら
れ面状に配置されたことにより構成される第1の反射光
制御ミラー、65は反射光制御ミラー64の光制御素子
を制御する第1の光制御素子制御装置である。
Example 7. FIG. 9 is a block diagram of the optical free space transmission apparatus in the embodiment of the present invention. In the figure, 1-1
3, 51 to 56 are the same as those in the fourth embodiment, and 61 is the same as those in the fifth embodiment. 64 is a half mirror 61
A first reflected light control mirror, which is constituted by arranging a plurality of light control elements having a known degree of freedom 2 and capable of arbitrarily selecting and reflecting the light signal reflected by Is a first light control element control device for controlling the light control element of the reflected light control mirror 64.

【0047】この実施例における光空間伝送装置では、
実施例5と同様に1つの発光部2から発信されハーフミ
ラー61により多系統に分離された光信号を、第1の光
制御素子制御装置65で制御された第1の反射光制御ミ
ラー64の構成要素である既知の自由度2の光制御素子
を用いて変更し空間に発信することにより、個々の受光
部5が専用の光信号を受信できる作用がある。また、実
施例4と同様にまず移動体の動揺に伴う光信号の2次元
的な振れを、1段目として互いに直交する第1の軸受け
9と第2の軸受け52の回転軸に関して実施例4に示す
制御方法により第1のモータ11と第2のモータ53で
抑える。次に、2段目として互いに直交する第1のフレ
キシブルピボット24,25を結ぶ軸と、第2のフレキ
シブルピボット28,29を結ぶ軸に関して同様に実指
例4に示す制御方法により既知の自由度2の光制御素子
21の構成要素であるミラー23で抑えることにより、
2つの軸方向の動揺に伴う光信号の振れを補正し受光部
に間欠なく安定的に受信させる作用がある。
In the optical space transmission apparatus in this embodiment,
Similarly to the fifth embodiment, an optical signal emitted from one light emitting unit 2 and separated into multiple systems by the half mirror 61 is output from the first reflected light control mirror 64 controlled by the first light control element control device 65. There is an effect that each light receiving section 5 can receive a dedicated optical signal by changing the light control element having a known degree of freedom of 2 as a constituent element and transmitting the light to the space. Further, as in the case of the fourth embodiment, first, the two-dimensional shake of the optical signal due to the shaking of the moving body is set as the first stage with respect to the rotating shafts of the first bearing 9 and the second bearing 52 which are orthogonal to each other. It is suppressed by the first motor 11 and the second motor 53 by the control method shown in FIG. Next, regarding the axis connecting the first flexible pivots 24 and 25 orthogonal to each other as the second stage and the axis connecting the second flexible pivots 28 and 29, similarly, the degree of freedom known by the control method shown in the practical example 4 is known. By using the mirror 23, which is a component of the light control element 21 of No. 2,
It has a function of correcting the shake of the optical signal due to the fluctuation in the two axial directions and allowing the light receiving section to receive the light stably without interruption.

【0048】実施例8.実施例4または実施例7におい
ては、既知の自由度2の光制御素子から構成される反射
光制御ミラーと述べたが、実施例2記載の光制御素子か
ら構成される反射光制御ミラーを用いることもできる。
Example 8. Although the reflected light control mirror composed of the light control element having the known degree of freedom 2 is described in the fourth or seventh embodiment, the reflected light control mirror composed of the light control element described in the second embodiment is used. You can also

【0049】[0049]

【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、以下に記載されるような効果を有する。
Since the present invention is constructed as described above, it has the following effects.

【0050】自由度1の光制御素子のミラーのアクチュ
エータに圧電素子を用いたことにより、ミラー付近の帯
電物の影響を受けずにミラーを回転させることができ
る。よって、構造を簡略化するために回転角検出器を用
いずに電圧の高さと立ち上がり時間によりミラー回転角
をオープン制御することができる効果がある。
By using the piezoelectric element for the actuator of the mirror of the light control element having one degree of freedom, the mirror can be rotated without being affected by the charged material near the mirror. Therefore, there is an effect that the mirror rotation angle can be open-controlled by the height of the voltage and the rising time without using the rotation angle detector in order to simplify the structure.

【0051】自由度2の光制御素子のフレームとミラー
のアクチュエータに圧電素子を用いたことにより、ミラ
ー付近の帯電物の影響を受けずにミラーを回転させるこ
とができる。よって、構造を簡略化するために回転角検
出器を用いずに電圧の高さと立ち上がり時間によりミラ
ー回転角をオープン制御することができる効果がある。
By using the piezoelectric element for the frame of the light control element having two degrees of freedom and the actuator of the mirror, the mirror can be rotated without being affected by the charged material near the mirror. Therefore, there is an effect that the mirror rotation angle can be open-controlled by the height of the voltage and the rising time without using the rotation angle detector in order to simplify the structure.

【0052】光信号を反射する可動ミラーと光信号を受
信する受光部との間に自由度1の光制御素子を配置した
ことにより、ジャイロ信号を基にモータにより駆動され
た可動ミラーで1次安定化された光信号を、ジャイロ信
号と角度センサ信号を基に制御された自由度1の光制御
素子から構成された反射光制御ミラーで2次安定化する
ことにより、1つの軸方向の動揺に伴う光信号の振れを
補正し受光部に間欠なく安定的に入射させる効果があ
る。
By disposing the light control element having one degree of freedom between the movable mirror that reflects the optical signal and the light receiving portion that receives the optical signal, the movable mirror driven by the motor based on the gyro signal is used as the primary mirror. The stabilized optical signal is secondarily stabilized by a reflected light control mirror composed of an optical control element with one degree of freedom controlled based on a gyro signal and an angle sensor signal, so that the oscillation in one axial direction is caused. This has the effect of correcting the shake of the optical signal caused by the above and causing it to stably enter the light receiving portion without interruption.

【0053】光信号を反射する可動ミラーと光信号を受
信する受光部との間に自由度2の光制御素子を配置した
ことにより、ジャイロ信号を基にモータにより駆動され
た可動ミラーで1次安定化された光信号を、ジャイロ信
号と角度センサ信号を基に制御された自由度2の光制御
素子から構成された反射項制御ミラーで2次安定化する
ことにより、2つの軸方向の動揺に伴う光信号の振れを
補正し受光部に間欠なく安定的に受信させる効果があ
る。
By disposing the optical control element having two degrees of freedom between the movable mirror that reflects the optical signal and the light receiving portion that receives the optical signal, the movable mirror driven by the motor based on the gyro signal is used as the primary mirror. The stabilized optical signal is secondarily stabilized by a reflection term control mirror composed of an optical control element having two degrees of freedom controlled based on a gyro signal and an angle sensor signal, so that oscillation in two axial directions is caused. There is an effect that the shake of the optical signal due to the correction is corrected and the light receiving section receives the light stably without any interruption.

【0054】ハーフミラーにより多系統に分離した光信
号を空間に発信する前に自由度1または自由度2の光制
御素子を配置したことにより、光信号を変更し空間に発
信でき、個々の受光部が専用の光信号を受信することが
できる作用がある。
By arranging an optical control element having one degree of freedom or two degrees of freedom before transmitting an optical signal separated into multiple systems by a half mirror to the space, the optical signal can be changed and transmitted to the space. There is an effect that the section can receive a dedicated optical signal.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の実施例1における光制御素子の動作
原理図である。
FIG. 1 is an operation principle diagram of a light control element according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の実施例1における光制御素子の構成
図である。
FIG. 2 is a configuration diagram of a light control element in Example 1 of the present invention.

【図3】 本発明の実施例2における光制御素子の構成
図である。
FIG. 3 is a configuration diagram of a light control element in Example 2 of the present invention.

【図4】 本発明の実施例3における光空間伝送装置の
構成図である。
FIG. 4 is a configuration diagram of an optical space transmission device according to a third embodiment of the present invention.

【図5】 本発明の実施例3における光空間伝送装置の
動作を示すブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram showing an operation of the optical free space transmission apparatus according to the third embodiment of the present invention.

【図6】 本発明の実施例3における反射光制御ミラー
の動作を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing an operation of a reflected light control mirror in Example 3 of the present invention.

【図7】 本発明の実施例4における光空間伝送装置の
構成図である。
FIG. 7 is a configuration diagram of an optical space transmission device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図8】 本発明の実施例5における光空間伝送装置の
構成図である。
FIG. 8 is a configuration diagram of an optical space transmission device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図9】 本発明の実施例7における光空間伝送装置の
構成図である。
FIG. 9 is a configuration diagram of an optical space transmission device according to a seventh embodiment of the present invention.

【図10】 従来の自由度1の光制御素子の構成例を示
す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a configuration example of a conventional light control element having one degree of freedom.

【図11】 従来の光制御素子の動作を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing an operation of a conventional light control element.

【図12】 従来の自由度2の光制御素子の構成例を示
す図である。
FIG. 12 is a diagram showing a configuration example of a conventional light control element having two degrees of freedom.

【図13】 従来の光空間伝送装置の構成例を示す図で
ある。
FIG. 13 is a diagram showing a configuration example of a conventional space optical transmission apparatus.

【図14】 従来の光空間伝送装置の動作を示すブロッ
ク図である。
FIG. 14 is a block diagram showing an operation of a conventional optical space transmission device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 発光素子、2 発光部、3 発信制御装置、4 受
光素子、5 受光部、6 ベースフレーム、7 移動
体、8 ジャイロ、9 軸受け、10 可動ミラー、1
1 モータ、12 モータ制御装置、13 角度セン
サ、14 固定ミラー、15 反射光制御ミラー、16
光制御素子制御装置、21 光制御素子、22 面、
23 ミラー、24 第1のフレキシブルピボット、2
5 第1のフレキシブルピボット、26 ビーム、27
フレーム、28 第2のフレキシブルピボット、29
第2のフレキシブルピボット、31 垂直面、32
破線、33 破線、34 軸、35 縁、36 ランデ
ィング電極、37 制御電極、38 正電極、39 イ
ンバータ、40 負電極、41 電極、51 第2のフ
レーム、52 第2の軸受け、53 第2のモータ、5
4 第2の角度センサ、55 反射光制御ミラー、56
光制御素子制御装置、61 ハーフミラー、62 第
1の反射光制御ミラー、63 第1の光制御素子制御装
置、64 第1の反射光制御ミラー、65 第1の光制
御素子制御装置、71 第1の圧電素子、72 第1の
圧電素子、73 第1の重り、74 第1の重り、75
第1の制御電極、76 第1の負電極、77 第1の
インバータ、78 第2の圧電素子、79 第2の圧電
素子、80 第2の重り、81 第2の重り、82 第
2の制御電極、83 第2の負電極、84 第2のイン
バータ。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 light emitting element, 2 light emitting section, 3 emission control device, 4 light receiving element, 5 light receiving section, 6 base frame, 7 moving body, 8 gyro, 9 bearing, 10 movable mirror, 1
1 motor, 12 motor control device, 13 angle sensor, 14 fixed mirror, 15 reflected light control mirror, 16
Light control element control device, 21 light control element, 22 surface,
23 mirror, 24 first flexible pivot, 2
5 first flexible pivot, 26 beam, 27
Frame, 28 second flexible pivot, 29
Second flexible pivot, 31 vertical plane, 32
Broken line, 33 broken line, 34 axis, 35 edge, 36 landing electrode, 37 control electrode, 38 positive electrode, 39 inverter, 40 negative electrode, 41 electrode, 51 second frame, 52 second bearing, 53 second motor 5,
4 Second angle sensor, 55 Reflected light control mirror, 56
Light control element control device, 61 Half mirror, 62 First reflected light control mirror, 63 First light control element control device, 64 First reflected light control mirror, 65 First light control element control device, 71st 1 piezoelectric element, 72 1st piezoelectric element, 73 1st weight, 74 1st weight, 75
1st control electrode, 76 1st negative electrode, 77 1st inverter, 78 2nd piezoelectric element, 79 2nd piezoelectric element, 80 2nd weight, 81 2nd weight, 82 2nd control Electrode, 83 second negative electrode, 84 second inverter.

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 入射光を反射するミラー、上記ミラーを
1つの軸に関して回転できるように支持する互いに垂直
に接合した2枚の薄板から構成されたねじり剛性の低い
フレキシブルピボット、上記フレキシブルピボットを固
定するビーム、上記ミラーに固定され上記ミラーを回転
させる圧電素子、上記圧電素子を駆動する電極、上記圧
電素子に固定された重りとを面状にかつマトリスク状に
配列して反射光制御ミラーを構成することを特徴とする
光制御素子。
1. A flexible pivot having low torsional rigidity, comprising a mirror for reflecting incident light, two thin plates vertically joined to each other for supporting the mirror so as to be rotatable about one axis, and fixing the flexible pivot. Beam, a piezoelectric element that is fixed to the mirror and rotates the mirror, an electrode that drives the piezoelectric element, and a weight that is fixed to the piezoelectric element are arranged in a planar and matrisk pattern to form a reflected light control mirror. An optical control element characterized by:
【請求項2】 入射光を反射するミラー、上記ミラーを
1つの軸に関して回転できるように支持する互いに垂直
に接合した2枚の薄板から構成されたねじり剛性の低い
第1のフレキシブルピボット、上記第1のフレキシブル
ピボットを固定するフレーム、上記フレームを上記ミラ
ーの回転軸と垂直な1つの軸に関して回転できるように
上記フレームを支持する互いに垂直に接合した2枚の薄
板から構成されたねじり剛性の低い第2のフレキシブル
ピボット、上記第2のフレキシブルピボットを固定する
ビーム、上記ミラーに固定され上記ミラーを回転させる
第1の圧電素子、上記第1の圧電素子に固定された第1
の重り、上記フレームに固定され上記フレームとともに
上記ミラーを回転させる第2の圧電素子、上記第2の圧
電素子に固定された第2の重り、上記第1および第2の
圧電素子を駆動する電極とを面状にかつマトリスク状に
配列して反射光制御ミラーを構成することを特徴とする
光制御素子。
2. A first flexible pivot having low torsional rigidity, which comprises a mirror for reflecting incident light, two thin plates vertically joined to each other for rotatably supporting the mirror, and the first flexible pivot. A frame for fixing one flexible pivot, and a low torsional rigidity composed of two thin plates vertically joined to each other for supporting the frame so that the frame can be rotated about an axis perpendicular to the rotation axis of the mirror A second flexible pivot, a beam that fixes the second flexible pivot, a first piezoelectric element that is fixed to the mirror and rotates the mirror, and a first piezoelectric element that is fixed to the first piezoelectric element.
Weight, a second piezoelectric element fixed to the frame and rotating the mirror together with the frame, a second weight fixed to the second piezoelectric element, an electrode for driving the first and second piezoelectric elements. 1. A light control element comprising a reflective light control mirror configured by arranging and in a plane shape and a matrisk shape.
【請求項3】 内蔵された発光素子を用いて電気信号を
光信号に変換する発光部、上記電気信号を発生する発信
制御装置、内蔵された受光素子を用いて光信号を電気信
号に変換する受光部、上記受光部が固定されるベースフ
レーム、上記ベースフレームが固定される移動体、上記
移動体の姿勢角を検出するジャイロ、上記ベースフレー
ムに固定された軸受け、上記受光部の光軸に対して垂直
な1つの軸に関して回転可能な状態で上記軸受けにより
支持された可動ミラー、上記ベースフレームに支持され
上記可動ミラーを駆動するモータ、上記ジャイロからの
信号を基に上記可動ミラーの反射光を上記受光部の方向
に向けるように上記モータを制御するモータ制御装置、
上記ベースフレームに固定され上記可動ミラーの上記ベ
ースフレームに対する角度を検出する角度センサ、上記
可動ミラーからの光信号を上記受光部に反射する位置で
上記ベースフレームに固定され自由度1の光制御素子を
面状にかつマトリクス状に配列して構成される反射光制
御ミラー、上記モータ制御装置の指令値に対する上記可
動ミラーの指向誤差がゼロとなるように上記ジャイロ信
号と上記角度センサの測定値の差を基に上記光制御素子
を制御する光制御素子制御装置とを具備したことを特徴
とする光空間伝送装置。
3. A light emitting section for converting an electric signal into an optical signal using a built-in light emitting element, a transmission control device for generating the electric signal, and an optical signal for converting into an electric signal using a built-in light receiving element. A light receiving part, a base frame to which the light receiving part is fixed, a moving body to which the base frame is fixed, a gyro that detects an attitude angle of the moving body, a bearing fixed to the base frame, an optical axis of the light receiving part On the other hand, a movable mirror supported by the bearing so as to be rotatable about one axis perpendicular thereto, a motor supported by the base frame to drive the movable mirror, and reflected light of the movable mirror based on a signal from the gyro. A motor control device for controlling the motor so that the light is directed toward the light receiving section,
An angle sensor fixed to the base frame to detect an angle of the movable mirror with respect to the base frame, and an optical control element having a degree of freedom of 1 fixed to the base frame at a position where an optical signal from the movable mirror is reflected to the light receiving portion. Of the gyro signal and the measurement value of the angle sensor so that the pointing error of the movable mirror with respect to the command value of the motor control device becomes zero. An optical space transmission device comprising: a light control element control device that controls the light control element based on a difference.
【請求項4】 内蔵された発光素子を用いて電気信号を
光信号に変換する発光部、上記電気信号を発生する発信
制御装置、内蔵された受光素子を用いて光信号を電気信
号に変換する受光部、上記受光部が固定されるベースフ
レーム、上記ベースフレームが固定される移動体、上記
移動体の姿勢角を検出するジャイロ、上記ベースフレー
ムに固定された第1の軸受け、上記受光部の光軸に対し
て垂直な1つの軸に関して回転可能な状態で上記第1の
軸受けにより支持された第2のフレーム、上記第2のフ
レームに固定された第2の軸受け、上記第1の軸受けの
回転軸に対して直交する軸に関して回転可能な状態で上
記第2の軸受けにより支持された可動ミラー、上記ベー
スフレームに固定され上記第2のフレームを駆動する第
1のモータ、上記第2のフレームに固定され上記可動ミ
ラーを駆動する第2のモータ、上記ジャイロからの信号
を基に上記可動ミラーの反射光を受光部の方向に向ける
ように上記第1のモータと上記第2のモータを制御する
モータ制御装置、上記ベースフレームに固定され上記第
2のフレームの上記ベースフレームに対する角度を検出
する第1の角度センサ、上記第2のフレームに固定され
上記可動ミラーの上記第2のフレームに対する角度を検
出する第2の角度センサ、上記可動ミラーからの光信号
を上記受光部に反射する位置で上記ベースフレームに固
定され自由度2の光制御素子を面状にかつマトリクス状
に配列して構成される反射光制御ミラー、上記第2の制
御装置の指令値に対する上記可動ミラーの指向誤差がゼ
ロとなるように上記ジャイロ信号と上記第1の角度セン
サおよび上記第2の角度センサの測定値の差を基に上記
光制御素子を制御する光制御素子制御装置とを具備した
ことを特徴とする光空間伝送装置。
4. A light emitting section for converting an electric signal into an optical signal by using a built-in light emitting element, a transmission control device for generating the electric signal, and an optical signal for converting into an electric signal using a built-in light receiving element. A light receiving portion, a base frame to which the light receiving portion is fixed, a moving body to which the base frame is fixed, a gyro that detects the attitude angle of the moving body, a first bearing fixed to the base frame, and a light receiving portion of the light receiving portion. A second frame supported by the first bearing in a state of being rotatable about one axis perpendicular to the optical axis, a second bearing fixed to the second frame, and a first bearing. A movable mirror supported by the second bearing in a state of being rotatable about an axis orthogonal to a rotation axis, a first motor fixed to the base frame to drive the second frame, the first motor A second motor fixed to the second frame for driving the movable mirror, and the first motor and the second motor for directing the reflected light of the movable mirror toward the light receiving portion based on the signal from the gyro. A motor control device for controlling a motor, a first angle sensor fixed to the base frame to detect an angle of the second frame with respect to the base frame, and a second angle sensor of the movable mirror fixed to the second frame. A second angle sensor for detecting an angle with respect to the frame, light control elements having two degrees of freedom and fixed to the base frame at a position where the light signal from the movable mirror is reflected by the light receiving portion are arranged in a plane and in a matrix. And the gyro signal so that the pointing error of the movable mirror with respect to the command value of the second control device becomes zero. Space optical transmission apparatus characterized by comprising a light control element controller for controlling the light control element on the basis of the difference between the first angle sensor and the measurement value of the second angle sensor.
【請求項5】 内蔵された発光素子を用いて電気信号を
光信号に変換する発光部、上記電気信号を発生する発信
制御装置、上記光信号を反射および透過させるハーフミ
ラー、上記ハーフミラーにより透過された光信号を任意
に選択し反射できる自由度1の光制御素子を面状にかつ
マトリクス状に配置して構成される第1の反射光制御ミ
ラー、内蔵された受光素子を用いて光信号を電気信号に
変換する複数の受光部、上記受光部が固定されるベース
フレーム、上記ベースフレームが固定される移動体、上
記移動体の姿勢角を検出するジャイロ、上記ベースフレ
ームに固定された軸受け、上記個々の受光部の光軸に対
して垂直な1つの軸に関して回転可能な状態で上記軸受
けにより支持された複数の可動ミラー、上記ベースフレ
ームに支持され上記個々の可動ミラーを駆動するモー
タ、上記ジャイロからの信号を基に上記個々の可動ミラ
ーの反射光を上記個々の受光部の方向に向けるように上
記モータを制御するモータ制御装置、上記ベースフレー
ムに固定され上記個々の可動ミラーの上記ベースフレー
ムに対する角度を検出する角度センサ、上記ベースフレ
ームに固定され上記個々の可動ミラーからの光信号を個
々に上記個々の受光部に反射できる自由度1の光制御素
子を面状にかつマトリクス状に配列して構成される複数
個の第2の反射光制御ミラー、上記モータ制御装置の指
令値に対する上記個々の可動ミラーの指向誤差がゼロと
なるように上記ジャイロ信号と上記角度センサの測定値
の差を基に上記光制御素子を制御する光制御素子制御装
置とを具備したことを特徴とする光空間伝送装置。
5. A light emitting section for converting an electric signal into an optical signal by using a built-in light emitting element, a transmission control device for generating the electric signal, a half mirror for reflecting and transmitting the optical signal, and a transmission by the half mirror. First reflected light control mirror configured by arranging light control elements having one degree of freedom capable of arbitrarily selecting and reflecting the reflected optical signal in a plane and a matrix, and an optical signal using a built-in light receiving element A plurality of light receiving units for converting the electric signals into electric signals, a base frame to which the light receiving units are fixed, a moving body to which the base frame is fixed, a gyro that detects the attitude angle of the moving body, and a bearing fixed to the base frame. A plurality of movable mirrors supported by the bearings in a state of being rotatable about one axis perpendicular to the optical axis of each of the light receiving portions, and the plurality of movable mirrors supported by the base frame. A motor for driving each movable mirror, a motor control device for controlling the motor so as to direct the reflected light of the individual movable mirror toward the respective light receiving portions based on the signal from the gyro, and the base frame. An angle sensor that detects the angle of the fixed movable mirror with respect to the base frame, and a light beam having a degree of freedom of 1 that is fixed to the base frame and can individually reflect the optical signals from the movable mirror to the light receiving portions. A plurality of second reflected light control mirrors configured by arranging control elements in a plane and in a matrix, and the above-mentioned so that the pointing error of each of the movable mirrors with respect to the command value of the motor control device becomes zero. An optical space comprising a light control element control device for controlling the light control element based on a difference between a gyro signal and a measurement value of the angle sensor. Feeding apparatus.
【請求項6】 光制御素子として請求項1記載の光制御
素子を用いたことを特徴とする請求項3または請求項5
記載の光空間伝送装置。
6. The light control element according to claim 1 is used as the light control element.
The optical space transmission device described.
【請求項7】 内蔵された発光素子を用いて電気信号を
光信号に変換する発光部、上記電気信号を発生する発信
制御装置、上記光信号を反射および透過させるハーフミ
ラー、上記ハーフミラーにより透過された光信号を任意
に選択し反射できる自由度2の光制御素子を面状にかつ
複数個マトリクス状に配列して構成される第1の反射光
制御ミラー、内蔵された受光素子を用いて光信号を電気
信号に変換する複数の受光部、上記受光部が固定される
ベースフレーム、上記ベースフレームが固定される移動
体、上記移動体の姿勢角を検出するジャイロ、上記ベー
スフレームに固定された第1の軸受け、上記受光部の光
軸に対して垂直な1つの軸に関して回転可能な状態で上
記第1の軸受けにより支持された第2のフレーム、上記
第2のフレームに固定された第2の軸受け、上記第1の
軸受けの回転軸に対して直交する軸に関して回転可能な
状態で上記第2の軸受けにより支持された可動ミラー、
上記ベースフレームに固定され上記第2のフレームを駆
動する第1のモータ、上記第2のフレームに固定され上
記可動ミラーを駆動する第2のモータ、上記ジャイロか
らの信号を基に上記可動ミラーの反射光を受光部の方向
に向けるように上記第1のモータと上記第2のモータを
制御するモータ制御装置、上記ベースフレームに固定さ
れ上記第2のフレームの上記ベースフレームに対する角
度を検出する第1の角度センサ、上記第2のフレームに
固定され上記可動ミラーの上記第2のフレームに対する
角度を検出する第2の角度センサ、上記可動ミラーから
の光信号を上記受光部に反射する位置で上記ベースフレ
ームに固定され自由度2の光制御素子を面状にかつマト
リクス状に配列して構成される反射光制御ミラー、上記
第2の制御装置の指令値に対する上記可動ミラーの指向
誤差がゼロとなるように上記ジャイロ信号と上記第1の
角度センサおよび上記第2の角度センサの測定値の差を
基に上記光制御素子を制御する光制御素子制御装置とを
具備したことを特徴とする光空間伝送装置。
7. A light emitting section for converting an electric signal into an optical signal using a built-in light emitting element, a transmission control device for generating the electric signal, a half mirror for reflecting and transmitting the optical signal, and a transmission by the half mirror. Using a built-in light receiving element, a first reflected light control mirror configured by arranging a plurality of light control elements having two degrees of freedom capable of arbitrarily selecting and reflecting a selected optical signal in a planar shape A plurality of light receiving units for converting optical signals into electric signals, a base frame to which the light receiving units are fixed, a moving body to which the base frame is fixed, a gyro to detect the attitude angle of the moving body, and a fixed to the base frame. A first bearing, a second frame supported by the first bearing in a rotatable state about one axis perpendicular to the optical axis of the light receiving section, and a second frame fixed to the second frame. A fixed second bearing, a movable mirror supported by the second bearing in a rotatable state about an axis orthogonal to the rotation axis of the first bearing,
A first motor fixed to the base frame to drive the second frame, a second motor fixed to the second frame to drive the movable mirror, and a second motor of the movable mirror based on a signal from the gyro. A motor control device for controlling the first motor and the second motor so as to direct reflected light toward the light receiving portion; and a motor control device fixed to the base frame for detecting an angle of the second frame with respect to the base frame. No. 1 angle sensor, a second angle sensor fixed to the second frame for detecting the angle of the movable mirror with respect to the second frame, and a position where the optical signal from the movable mirror is reflected to the light receiving unit. A reflection light control mirror which is fixed to a base frame and is formed by arranging light control elements having two degrees of freedom in a plane shape and in a matrix shape. Light control element for controlling the light control element based on the difference between the gyro signal and the measured values of the first angle sensor and the second angle sensor so that the pointing error of the movable mirror with respect to the threshold value becomes zero. An optical space transmission device comprising a control device.
【請求項8】 光制御素子として請求項2記載の光制御
素子を用いた請求項4または請求項7記載の光空間伝送
装置。
8. The optical space transmission device according to claim 4, wherein the optical control element according to claim 2 is used as the optical control element.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7088492B2 (en) 2001-10-11 2006-08-08 Denso Corporation Micro movable mechanism system and control method for the same
JP2008015256A (en) * 2006-07-06 2008-01-24 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Optical deflector
CN114700975A (en) * 2022-04-11 2022-07-05 清华大学 Attitude sensor based on flexible optical waveguide and robot

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