(57)【要約】【課題】伝送された光の強度分布の偏りを抑えることにより、信号の劣化を防ぐことができる光信号伝送装置を提供する。【解決手段】光を用いて信号を伝送する光信号伝送装置であって、光を発する発光手段と、発光手段からの光を反射する反射面で囲まれた光伝送路、及び当該光伝送路により伝送された光が出射する出射端を有する導光体と、導光体から出射された光を受光する受光手段とを備え、導光体は、出射端に向かうにつれ当該導光体の光軸と反射面との距離が小さくなるように形成された第１の伝送部を有することにより、導光体を介して伝送された光の強度分布の偏りを抑える。【選択図】        図１
2010171779.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を用いて信号を伝送する光信号伝送装置であって、
前記光を発する発光手段と、
前記発光手段からの光を反射する反射面で囲まれた光伝送路、及び当該光伝送路により伝送された光が出射する出射端を有する導光体と、
前記導光体から出射された光を受光する受光手段とを備え、
前記導光体は、前記出射端に向かうにつれ当該導光体の光軸と前記反射面との距離が小さくなるように形成された第１の伝送部を有することを特徴とする光信号伝送装置。
【請求項２】
前記導光体は、前記第１の伝送部と前記出射端との間に、前記出射端に向かうにつれ前記光軸と前記反射面との距離が大きくなるように形成された第２の伝送部をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の光信号伝送装置。
【請求項３】
前記導光体は、前記第１の伝送部と前記出射端との間に、前記光軸と前記反射面との距離が、前記第１の伝送部の前記出射端側端部における前記光軸と前記反射面との距離より大きい距離から前記出射端に向かうにつれ小さくなるように形成された第２の伝送部をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の光信号伝送装置。
【請求項４】
前記導光体は、前記第１の伝送部と前記出射端との間に、前記光軸と前記反射面との距離が一定の第２の伝送部をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の光信号伝送装置。
【請求項５】
前記第１の伝送部と前記第２の伝送部は隣接しており、前記隣接部における前記第１、第２の伝送部の前記光軸と前記反射面との距離は等しいことを特徴とする請求項４に記載の光信号伝送装置。
【請求項６】
前記光軸と前記反射面との距離は、前記第２の伝送部よりも、前記第１の伝送部の前記出射端側端部の方が小さいことを特徴とする請求項４に記載の光信号伝送装置。
【請求項７】
前記発光手段は、前記導光体に対し移動するように設けられることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の光信号伝送装置。
【請求項８】
回転軸上に設けられた第１のベースと、前記回転軸上に設けられ前記回転軸を中心として回転するよう前記第１のベースに支持された第２のベースとを備えた回転装置であって、
前記第１のベースと前記第２のベースとの間で光信号を伝送する光信号伝送装置を有し、当該光信号伝送装置が請求項１から７に記載のうちいずれか１つの光信号伝送装置であることを特徴とする回転装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光を用いて信号を伝送する光信号伝送装置、及び当該光信号伝送装置を用いた回転装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転部を有する回転装置として、例えば、屋内の天井等に取り付けられる監視カメラ装置があるが、この監視カメラ装置では、カメラのパン角度やチルト角度を制御して撮像方向を変えて監視を行うものが普及している。このような監視カメラ装置は、天井等に固定された固定部と、パン方向に回動可能な回転部とが電動式の回転台（雲台）を介して連結されている場合が多く、回転部に設けられたカメラから出力された映像信号は、カメラへの電源の供給及び制御信号等の伝送も含め、ケーブルを用いて、電動式の回転台を介して固定部に伝送される。そして、固定部で画像処理や出力インターフェース変換を施されたのち、外部の表示装置や記録装置に出力される。
【０００３】
しかし、上述のケーブルを用いた監視カメラ装置では、ケーブルを用いているため、回転台の円滑な駆動の妨げとなる。そこで、回転台の円滑な駆動を妨げることなく信号を伝送させるため、ケーブルを用いず、映像信号を発光素子、導光体、及び受光素子から構成される光信号伝送装置を用いて伝送する小型雲台を備えた監視カメラ装置が提案されている（特許文献１）。このような特許文献１に記載の監視カメラ装置では、発光素子が回転部に設けられると共に、光ファイバー等からなる導光体（ライトガイド）及び受光素子が固定部に設けられ、入力信号を光電変換した光信号を光ファイバーからなる導光体を用いて伝送するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−３０７８７号公報（段落０００９、００１２、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の監視カメラ装置内に設けられた光信号伝送装置では、特に導光体に効率良く光線を入射させるため、レンズ等により発光素子の指向特性を高めている場合などは、導光体の光軸に対する発光素子（発光手段）の光軸の位置ずれや傾き等により、伝送された光の強度分布に偏りが生じ、フォトダイオード等の受光素子（受光手段）の位置する受光位置における光強度の低下が生じる。そのため、受光素子の受光する光量が低下し伝送される信号の劣化が生じるという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、伝送された光の強度分布の偏りを抑えることにより、信号の劣化を防ぐことができる光信号伝送装置及び当該光信号伝送装置を用いた回転装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る光信号伝送装置は、光を用いて信号を伝送する光信号伝送装置であって、光を発する発光手段と、発光手段からの光を反射する反射面で囲まれた光伝送路、及び当該光伝送路により伝送された光が出射する出射端を有する導光体と、導光体から出射された光を受光する受光手段とを備え、導光体は、出射端に向かうにつれ当該導光体の光軸と反射面との距離が小さくなるように形成された第１の伝送部を有するものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、導光体が受光手段の方に向かうにつれ当該導光体の光軸と光伝送路の反射面との距離が小さくなるように形成された伝送部を有するので、導光体を介して伝送された光の強度分布の偏りが抑えられることにより、信号の劣化を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１における光信号伝送装置１０の構成を示す構成図である。
【図２】従来の光信号伝送装置１１の構成を示す構成図である。
【図３】本発明の実施の形態１における光信号伝送装置１０の受光面での光量分布を示す光量分布図である。
【図４】従来の光信号伝送装置１１の受光面での光量分布を示す光量分布図である。
【図５】本発明の実施の形態２における光信号伝送装置１２の構成を示す構成図である。
【図６】本発明の実施の形態２における光信号伝送装置１２の受光面での光量分布を示す光量分布図である。
【図７】従来の光信号伝送装置１１の逆テーパ部を伝播する光線を示す光線図である。
【図８】本発明の実施の形態２における光信号伝送装置１０の導光体を伝播する光線を示す光線図である。
【図９】本発明の実施の形態２における光信号伝送装置１０の導光体を伝播する光線を示す光線図である。
【図１０】従来の光信号伝送装置１１の導光体を伝播する光線を示す光線図である。
【図１１】本発明の実施の形態３における光信号伝送装置１３の構成を示す構成図である。
【図１２】本発明の実施の形態４における光信号伝送装置１４の構成を示す構成図である。
【図１３】本発明の実施の形態５における光信号伝送装置１５の構成を示す構成図である。
【図１４】本発明の実施の形態６における回転装置１００の構成を示す断面図である。
【図１５】本発明の実施の形態６における回転装置１００の構成を示す斜視分解図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に係る光信号伝送装置の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
【００１１】
実施の形態１．
図１は本発明の一実施形態における光信号伝送装置１０の光学系の構成を示す図であり、発光素子３ｂが導光体３ｃの光軸ＡＸに対し相対的にずれ、発光素子３ｂからの光線Ｂが光軸ＡＸに対して所定角度傾いて出射される場合の光信号伝送装置１０の構成を示す図である。一方、図２は、導光体３ｄの形状が直径２ｍｍの円筒形状とした従来の光信号伝送装置１１の光学系を示す図である。発光素子３ｂの光線Ｂの出射方向と、導光体３ｃの光軸ＡＸとのずれ量は図１と同様である。
【００１２】
まず、図１を参照して、本実施の形態の光信号伝送装置１０の光学系の構成について説明する。図１（Ａ）に示すように、光信号伝送装置１０は、光信号を出射する発光素子３ｂと、当該光信号を伝送する導光体３ｃと、前記光信号を受光する受光素子３ａとからなっている。
【００１３】
導光体３ｃは、発光素子３ｂからの光を反射する反射面で囲まれた光伝送路、及び当該光伝送路により伝送された光が出射する出射面３４ａを有しており、出射面３４ａに向かうにつれ当該導光体３ｃの光軸ＡＸと反射面との距離が小さくなるように形成されている。このような導光体３ｃは、例えばアクリル樹脂等の光透過性の良い材料で作製すればよい。ここでは、発光素子３ｂ側の端面（入射面３４ｂ）の直径が３．２ｍｍ、受光素子３ａ側の端面（出射面３４ａ）の直径が２ｍｍで、一定の比率で直径が変化するようにテーパ形状となったもので、導光体３ｃの光軸方向の長さを１１．６ｍｍにしたものを用いることにする。このため、導光体３ｃのテーパ角度は約３度である。
【００１４】
尚、例えば、雲台などの回転装置に光信号伝送手段１０を適用した場合には、発行素子３ｂが光軸ＡＸからずれたり傾いたりする。このような状態を説明するために、図１（Ａ）では、発光素子３ｂが導光体３ｃの光軸ＡＸに対して８．５度傾き、発光素子３ｂの光線Ｂの出射位置が導光体３ｃの光軸ＡＸから０．４ｍｍだけ発光素子３ｂの光線Ｂが傾いている方向にずれている場合を示している。しかし通常は、発光素子３ｂは導光体３ｃの光軸ＡＸに合わせて配置され、発光素子３ｂから光軸ＡＸと平行な向きに光線が出射されるよう設けられる。
【００１５】
次に、図１に示した光信号伝送装置１０での光の伝送について説明する。導光体３ｃに入射した光線Ｂが全反射の条件を満たす場合、図１に示すように、光線Ｂは導光体３ｃの壁面３１ｃで反射し、導光体３ｃの壁面３１ｃで囲まれた光伝送路を伝播していく。導光体３ｃは、光線Ｂの入射面３４ｂ側に広くなるようにテーパが付けられているため、図１（Ｂ）に示す導光体３ｃの壁面３１ｃで反射する光線Ｂは、図２（Ｂ）に示す導光体３ｄの壁面３１ｄで反射する光線Ｂに比べて入射角θｉ（反射面の垂線と光線のなす角）は小さい。反射角θｏ（反射面の垂線と光線のなす角）は入射角θｉと同じ値となるため、導光体３ｃの方が、導光体３ｄよりも反射光が導光体の光軸ＡＸとなす角θａｘの値が大きくなる。このため、導光体３ｃの場合は導光体３ｄに比べて、同じ導光体の長さであっても、光線Ｂが壁面で反射する回数を多くすることができる。
【００１６】
光線の壁面での反射回数が多くなるほど、光線Ｂの重ね合わせの効果により光量分布は均一化される。このため、発光素子の導光体に対する位置ずれや光線Ｂの傾きによる導光体への入射時の光線の偏りは、光の伝送中に均一化され、導光体の出射面での光強度分布の偏りが改善される。これにより導光体３ｃは導光体３ｄよりも受光面Ａにおける光強度分布の偏りを均一化することができる。
【００１７】
図３は、図１に示した光信号伝送装置１０から出射された光の受光面Ａでの光強度分布を示す図であり、図４は図２に示した光信号伝送装置１１から出射された光の受光面Ａでの光強度分布を示す図である。図３、図４における中央の四角で囲った部分は受光素子３ａの受光部分を示している。
【００１８】
図４で示した受光素子３ａの受光部分は光強度のピーク部分から外れているのに対して、図３に示す受光素子３ａの受光部分は光強度のピーク部分に近い位置に改善していることが分かる。このため、受光素子３ａの設計位置において受光素子３ａの受光量に大きな差が生じている。
【００１９】
このように、導光体３ｃを用いることにより、短い導光体の場合でも、光線Ｂの重ね合わせによる均一化が容易となり、受光面Ａでの光強度分布の偏りを改善することができる。この場合、テーパ角度は、光線Ｂの全反射を満たす最大の角度に設定することが望ましい。
【００２０】
また、導光体の入射面３４ｂの直径が大きく設定できるため、発光素子３ｂの位置ずれや光軸傾きにより、従来ではもともと導光体に入射されなかった光線Ｂも導光体３ｃ内に取込むことができるため、受光面Ａでの光量全体を向上させることができる。
【００２１】
また、図４において受光素子３ａ（四角で囲った部分）が図中上方向（＋Ｙ軸方向）にずれた場合、受光できる光強度はさらに低い値となるのに対して、図３の場合は、もともと光強度の高い位置にあるため、受光素子３ａが図中上方向にずれた場合でも、受光できる光強度は比較的高い値を確保できる。
【００２２】
以上のように、本実施の形態では、導光体３ｃに、光線Ｂの入射面３４ｂ側に広くなるようにテーパを形成することで、導光体３ｃ内部の壁面３１ｃを、導光体３ｃの光軸ＡＸに対し発光素子３ｂの方向に傾斜させている。そのため、導光体３ｃの壁面３１ｃによる反射回数が増加し、出射面３４ａでの光強度分布の偏りが均一化されるので、信号の劣化を防ぐことができる。
【００２３】
また、導光体３ｃが長さの比較的短い円筒形状の導光体の場合であって、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の発光素子がレンズ等によりその指向特性を高めている場合などは、伝送された光の強度分布の偏りが顕著に表れることから、特に信号の劣化を防止する効果が高い。
【００２４】
また、監視カメラ用の回転台に使用されるような導光体は、本来ケーブルで配線していた部分を非接触の光信号で伝送するように改善しているため、光信号を遠方に伝送するものでなく、導光体の長さは短く設定されている。このため従来の導光体３ｄに入射した光線Ｂは十分な壁面３１ｄでの反射回数を確保することができず、図４に示すように入射時の光線Ｂの偏りが出射面３４ａに現れてしまう。導光体から出射した光の光強度分布に偏りがあると、導光体に対する発光素子、受光素子の位置決めを精度良く行う必要があり、構造的に、また組立性の面から困難性が増していた。しかし、本実施の形態のように、光線Ｂの入射面３４ｂ側に広くなるようにテーパを形成することで、導光体３ｃに対する発光素子３ｂの位置または光軸の傾きに対して、受光素子３ａの位置する受光面Ａにおける光強度の分布の偏りを抑えることができる。このように、光強度分布を導光体３ｃの光軸ＡＸに対称となる形状に近づけることで、導光体３ｃに対する発光素子３ｂの位置決め、また、受光素子３ａの位置決め精度を緩和することができる。
【００２５】
また、導光体３ｃの形状は、発光素子３ｂ側の直径が大きく、受光素子３ａ側の直径が小さいテーパ形状のテーパ部を有するので、発光素子３ａ側の導光体３ｃの直径を大きく設定でき、導光体３ｃに対する発光素子３ｂの位置決め精度を緩和することができる。
【００２６】
実施の形態２．
図５及び図６は、本発明の一実施の形態における光信号伝送装置１２の光学系の構成を示す構成図及び受光面Ａでの光強度分布を示す図である。まず、図５を参照して、光学系の構成について説明する。図５において、実施の形態１で説明した光学系の構成要素と同一の構成要素には、同一の符号を付す。
【００２７】
導光体３ｅは、入射面３４ｂの直径が３．２ｍｍ、出射面３４ａの直径が２ｍｍで実施の形態１と同じであるが、入射面３４ｂから出射面３４ａ側に６．１ｍｍの位置の直径は１，７ｍｍとなっている。このため、入射面側から６．１ｍｍの間は、入射面３４ｂ側の直径が大きい形状のテーパ形状（テーパ部３２ｅ）となっており、テーパ角度は約７度となっている。
【００２８】
一方、出射面３４ａから５．５ｍｍの間は、出射面３４ａ側の直径が大きい形状のテーパ形状（逆テーパ部３３ｅ）となっている。この部分のテーパ角度は約１．６度となっている。つまり、入射面３４ｂ側から６．１ｍｍの間は実施の形態１と同様の方向にテーパ付いているが、入射面３４ｂ側から６．１の位置から出射面３４ａまでの間は、実施の形態１とは逆方向のテーパが付いている。導光体３ｅの光軸ＡＸ方向の長さは１１．６ｍｍで、実施の形態１と同様であり、発光素子３ｂの光線Ｂの位置ずれ、傾きも実施の形態１と同様である。
【００２９】
実施の形態１では、出射面３４ａ側に向けて、導光体３ｃの直径が小さくなるようにテーパを付けているが、導光体３ｃの長さによっては、出射面３４ａの直径が小さくなりすぎて、受光素子３ａの位置決め精度を必要とする場合が考えられる。また、出射面３４ａの直径をある程度大きくするために、テーパ角度を小さくすると、光線Ｂの反射回数を十分確保できず、光線Ｂの均一化ができないことがある。
【００３０】
しかし、本実施の形態では、出射面３４ａ側の直径が大きくなる逆向きのテーパとなっているため、受光素子３ａの位置ばらつきに対して裕度を持たせることが可能となる。また、テーパ部３２ｅは全反射角の限界までテーパ角度を大きく取ることができ、短い長さで光線Ｂの反射回数を増やすことができる。
【００３１】
図７は逆テーパの場合の光線Ｂの伝播を示している。逆テーパの場合は、光線Ｂが導光体の壁面３１に反射すると、光線Ｂと導光体の光軸ＡＸのなす角度θａｘは小さくなり、反射を繰り返すと光線Ｂは、導光体の光軸ＡＸとほぼ平行な光線となる。導光体３ｅにおいて、約７度のテーパ部３２ｅで光線Ｂが十分均一になっている場合、一度均一となった光線Ｂを逆テーパ部３３ｅによって導光体３ｅの光軸ＡＸと平行な光線Ｂとしても、それらの光線Ｂの光強度分布の均一性は維持され、受光面Ａでの光強度の偏りは改善されたものとなる。
【００３２】
図６は導光体３ｅを用いた場合の受光面Ａでの光強度を示した図であるが、四角で示した受光素子３ａの位置における光強度は実施の形態１で示した図２とほぼ同等であることがわかる。
【００３３】
図８から図９は、導光体３ｅと導光体３ｄの中を伝播する光線Ｂを示した説明図である。図８と図９は本実施の形態で示した導光体３ｅで、図８は発光素子３ｂの出射する光線Ｂの位置が導光体３ｅの光軸ＡＸとずれ、かつ、軸ずれをした方向に傾きを持っている。図９は発光素子３ｂと導光体３ｅの軸ずれはなく、光線Ｂの傾きもない。図１０は、実施の形態１で示した従来のテーパを持たない導光体３ｄであり、発光素子３ｂの導光体３ｄの光軸ずれと、光線Ｂの傾きは図８と同様である。
【００３４】
図１０の導光体３ｄには、導光体３ｅと容易に比較できるように、導光体の長さ方向の寸法６．１ｍｍと５．５ｍｍを示している。導光体３ｄの中を伝播する光線Ｂの反射回数は、導光体３ｅのテーパ部３２ｅに対応する部分では、１回から２回である。これに対して、図８に示す導光体３ｅの中を伝播する光線Ｂのテーパ部３２ｅでの反射回数は２回から４回と、導光体３ｄに比べて約２倍となっている。
【００３５】
図１０に示す導光体３ｄの光線Ｂは、受光素子３ａの受光面Ａでは、図中左側に偏っているのに対して、図８に示す導光体３ｅの光線Ｂは、導光体３ｅの光軸ＡＸに対して左右ほぼ均等に分布している。図９は発光素子３ｂの光軸ずれと光軸傾きのない理想的な場合を示しているが、図８の受光面Ａでの光線Ｂの分布は、図９の受光面Ａでの光線Ｂの分布と比較して遜色のない程度である。
【００３６】
以上より、本実施の形態で示す導光体３ｅでは、入射面３４ｂと出射面３４ａの直径の値を、各々発光素子３ｂと受光素子３ａの導光体３ｅに対する位置決め精度を考慮して決めることができる。また、導光体３ｅの直径が一番細くなる部分の直径の値と、その光軸方向の位置を決めることにより、テーパ部３２ｅでの反射回数の増加による光線Ｂを均一化する効果と、逆テーパ部３３ｅでの光線Ｂを導光体３ｅの光軸ＡＸと略平行とする効果とが得られ、受光面Ａにおいて偏りのなく均一性な光強度を維持することができる。
【００３７】
実施の形態３．
図１１は、本発明の一実施の形態における光信号伝送装置１３の光学系の構成を示す構成図である。図１１を参照して、光学系の構成について説明する。図１１において、実施の形態１、実施の形態２で説明した光学系の構成要素と同一の構成要素には、同一の符号を付す。
【００３８】
導光体３ｆは、入射面３４ｂの直径が３．２ｍｍ、出射面３４ａの直径が２ｍｍで実施の形態１と同じであるが、実施の形態２で説明したように、入射面３４ｂから出射面３４ａ側に６．１ｍｍの位置の直径は１，７ｍｍとなっている。このため、入射面側から６．１ｍｍの間は、入射面３４ｂ側の直径が大きい形状のテーパ形状（テーパ部３２ｆ）となっており、テーパ角度は約７度となっている。
【００３９】
一方、出射面３４ａから５．５ｍｍの間は、実施の形態２と異なり、直径２ｍｍのストレート形状（ストレート部３３ｆ）となっている。導光体３ｅの光軸ＡＸ方向の長さは１１．６ｍｍである。
【００４０】
実施の形態１では、出射面３４ａ側に向けて、導光体３ｃの直径が小さくなるようにテーパを付けているが、導光体３ｃの長さによっては、出射面３４ａの直径が小さくなりすぎて、受光素子３ａの位置決め精度を必要とする場合が考えられる。また、出射面３４ａの直径をある程度大きくするために、テーパ角度を小さくすると、光線Ｂの反射回数を十分確保できず、光線Ｂの均一化ができないことがある。
【００４１】
しかし、本実施の形態では、出射面３４ａ側の直径が大きくしたストレート形状となっているため、受光素子３ａの位置ばらつきに対して裕度を持たせることが可能となる。また、テーパ部３２ｆは全反射角の限界までテーパ角度を大きく取ることができ、短い長さで光線Ｂの反射回数を増やすことができる。
【００４２】
以上より、本実施の形態で示す導光体３ｆでは、入射面３４ｂと出射面３４ａの直径の値を、各々発光素子３ｂと受光素子３ａの導光体３ｆに対する位置決め精度を考慮して決めることができる。また、導光体３ｆの直径が一番細くなる部分の直径の値と、その光軸方向の位置を決めることで、テーパ部３２ｆにおいて壁面３１ｆの反射回数が増加することによる光線を均一化する効果が得られ、出射側の導光体形状がストレート形状となっても、偏りがなく均一性な光強度を維持することができる。
【００４３】
実施の形態４．
図１２は、本発明の一実施の形態における光信号伝送装置１４の光学系の構成を示す構成図である。図１２を参照して、光学系の構成について説明する。図１２において、実施の形態１から実施の形態３で説明した光学系の構成要素と同一の構成要素には、同一の符号を付す。
【００４４】
導光体３ｇは、入射面３４ｂの直径が３．２ｍｍ、出射面３４ａの直径が２ｍｍで実施の形態１と同じである。実施の形態２と同様に、入射面３４ｂから出射面３４ａ側に６．１ｍｍの位置の直径は１，７ｍｍとなっている。このため、入射面側から６．１ｍｍの間は、入射面３４ｂ側の直径が大きい形状のテーパ形状（テーパ部３２ｇ）となっており、テーパ角度は約７度となっている。
【００４５】
一方、出射面３４ａから５．５ｍｍの間も、入射面３４ｂ側の直径が大きい形状のテーパ形状（テーパ部３３ｇ）となっている。この部分のテーパ角度は約６．２度となっている。つまり、入射面３４ｂ側から６．１ｍｍの間は実施の形態１と同様の方向にテーパ付いており、入射面３４ｂ側から６．１の位置から出射面３４ａまでの間も、実施の形態１と同じ方向のテーパが付いている。導光体３ｇの光軸ＡＸ方向の長さは１１．６ｍｍで、実施の形態１と同様である。
【００４６】
実施の形態１では、出射面３４ａ側に向けて、導光体３ｃの直径が小さくなるようにテーパを付けているが、導光体３ｃの長さによっては、出射面３４ａの直径が小さくなりすぎて、受光素子３ａの位置決め精度を必要とする場合が考えられる。また、出射面３４ａの直径をある程度大きくするために、テーパ角度を小さくすると、光線Ｂの反射回数を十分確保できず、光線Ｂの均一化ができないことがある。
【００４７】
しかし、本実施の形態では、テーパ部３２ｇの出射面３４ａ側にも入射面３４ｂ側の直径を大きくしたテーパ形状のテーパ部３３ｇを構成しているため、テーパ部３３ｇの入射面３４ｂ側の直径（図１２では直径３．２ｍｍ）を出射面３４ａの直径や、テーパ角度を考慮して適切に設定することにより、出射面３４ａの直径を受光素子３ａの位置精度に合わせることができる。また、テーパ部３２ｇ、３３ｇは全反射角の限界までテーパ角度を大きく取ることができ、短い長さで光線Ｂの反射回数を増やすことができる。
【００４８】
以上より、本実施の形態で示す導光体３ｇでは、入射面３４ｂと出射面３４ａの直径の値を、各々発光素子３ｂと受光素子３ａの導光体３ｇに対する位置決め精度を考慮して決めることができる。また、導光体３ｇの直径が一番細くなる部分の直径の値と、その光軸方向の位置を決めることにより、テーパ部３２ｇ、３３ｇにおいて壁面３１ｇの反射回数が増加することによる光線を均一化する効果を得ることができる。
【００４９】
実施の形態５．
図１３は、本発明の一実施の形態における光信号伝送装置１５の光学系の構成を示す構成図である。図１３を参照して、光学系の構成について説明する。図１３において、実施の形態１から実施の形態４で説明した光学系の構成要素と同一の構成要素には、同一の符号を付す。
【００５０】
導光体３ｈは、入射面３４ｂの直径が３．２ｍｍ、出射面３４ａの直径が２ｍｍで実施の形態１と同じである。実施の形態２と同様に、入射面３４ｂから出射面３４ａ側に６．１ｍｍの位置の直径は１，７ｍｍとなっている。このため、入射面側から６．１ｍｍの間は、入射面３４ｂ側が大きい形状のテーパ形状（テーパ部３２ｈ）となっており、テーパ角度は約７度となっている。
【００５１】
一方、出射面３４ａから５．５ｍｍの間は、図３（Ａ）と同様のストレート形状（ストレート部３３ｈ）となっている。導光体３ｈの光軸ＡＸ方向の長さは１１．６ｍｍで、実施の形態１と同様である。
【００５２】
実施の形態１では、出射面３４ａ側に向けて、導光体３ｃの直径が小さくなるようにテーパを付けているが、導光体３ｃの長さによっては、出射面３４ａの直径が小さくなりすぎて、受光素子３ａの位置決め精度を必要とする場合が考えられる。また、出射面３４ａの直径をある程度大きくするために、テーパ角度を小さくすると、光線Ｂの反射回数を十分確保できず、光線Ｂの均一化ができないことがある。
【００５３】
しかし、本実施の形態では、テーパ部３２ｈの出射面３４ａ側には、直径が一定のストレート形状のストレート部３３ｈを構成している。このため、テーパ部３２ｈから受光素子３ａまでの距離がある場合でも、出射面３４ａの直径を小さくすることなく受光素子３ａの受光面Ａ近くまで導光体３ｈを配置することができる。また、テーパ部３２ｈは全反射角の限界までテーパ角度を大きく取ることができ、短い長さで光線Ｂの反射回数を増やすことができる。
【００５４】
以上より、本実施の形態で示す導光体３ｈでは、入射面３４ｂと出射面３４ａの直径の値を、各々発光素子３ｂと受光素子３ａの導光体３ｈに対する位置決め精度を考慮して決めることができる。また、導光体３ｈの直径が一番細くなる部分の直径の値と、その光軸方向の位置を決めることにより、テーパ部３２ｈにおいて壁面３１ｈの反射回数が増加することによる光線を均一化する効果を得ることができる。
【００５５】
実施の形態６．
図１４は、実施の形態３における回転装置１００の構成を示す断面図であり、図１５は回転装置１００の分解斜視図である。
【００５６】
図１４に示すように、回転装置１００は、天井等に固定された固定ベース１ａと、例えばカメラ（撮像手段）が取り付けられた回転ベース１ｂとを有している。回転ベース１ｂは、後述する軸受５を介して、例えば鉛直方向の回転軸Ｒを中心として回転可能に、固定ベース１ａに支持されている。ここでは、固定ベース１ａとこれに搭載された各構成部品とを合わせて「固定部」と称し、回転ベース１ｂとこれに搭載された各構成部品とを合わせて「回転部」と称する。
【００５７】
固定ベース１ａ及び回転ベース１ｂには、電力を伝送するトランス用の固定側のコア２ａと回転側のコア２ｂとがそれぞれ固定されている。コア２ａ，２ｂは、それぞれの中心軸が、回転装置１００の回転軸Ｒ（すなわち回転ベース１ｂの回転中心）と同一になるように、それぞれベース１ａ，１ｂに固定されている。コア２ａ，２ｂの内側には、電力伝送用の巻き線が巻かれた固定側のボビン２１ａ及び回転側のボビン２１ｂがそれぞれ収納されている。
【００５８】
回転装置１００の回転軸Ｒ上には、回転部に取り付けられたカメラ（図示せず）からの画像信号を固定部に伝送するための、固定側の受光素子３ａ及び回転側の発光素子３ｂが配置されている。回転側の発光素子３ｂは、上記カメラからの画像信号を受信する情報送信装置から送信された画像信号を受信し、受信した画像信号を光（光信号）として発する。固定側の受光素子３ａは、回転側の発光素子３ｂから発せられた光を受光する。受光素子３ａ、発光素子３ｂは、各々ベース１ａ，１ｂにそれぞれ固定された固定側の電子基板９ａ及び回転側の電子基板９ｂに半田接続等により電気的に接続されると共に、各電子基板９ａ，９ｂに機械的に固定されている。
【００５９】
固定側の電子基板９ａには、上記カメラ（図示せず）を制御する制御信号を固定側から送信するための発光素子４ａが半田接続等により電気的に接続され、且つ機械的に固定されている。発光素子４ａは、例えば近赤外の発光ダイオード等で構成されている。また、回転側の電子基板９ｂには、発光素子４ａから発せられた光を受光する受光素子４ｂが半田接続等により電気的に接続され、且つ機械的に固定されている。
【００６０】
発光素子４ａから発せられた光を受光素子４ｂに導くため、固定ベース１ａには、固定側のコア２ａの外周に沿って、光を透過する環状部材である導光リング６が配設されている。発光素子４ａから発せられた光は、この導光リング６を介して受光素子４ｂに導かれ、受光素子４ｂに受光される。これにより、図示しないカメラを制御するための制御信号が、固定部から回転部に伝送される。
【００６１】
固定ベース１ａの外周には、軸受５の内輪５ａが固定されている。一方、回転ベース１ｂには、内輪５ａを外側から囲むように、外輪５ｂが固定されている。外輪５ｂは、玉５１を介して、内輪５ａと接している。外輪５ｂの内側には、玉５１に与圧を与えるための与圧リング５２が配設されている。予圧リング５２は、この与圧リング５２と回転ベース１ｂとの間に配設されたＯリング５３の弾性力により玉５１に与圧を付与している。
【００６２】
次に、回転部に搭載されたカメラの画像信号を伝送するための受光素子３ａ、発光素子３ｂについて説明する。
カメラからの画像信号は、監視用カメラの場合は常時伝送されるため、データの切断等があると映像画像が欠けることとなる。また、データ数が多いため、データ転送速度が速い（例えば３００Ｍｂｐｓ程度）ことが必要である。そのため、高精細カメラの映像の伝送においては、高いＳ／Ｎ比が要求され、通信エラー等に配慮する必要がある。
【００６３】
このような性能を確保するためには、発光素子３ｂ（回転側）として、データの伝送レートの高い高速の発光ダイオードやレーザダイオード等を用いることが望ましい。
受光素子３ａ、発光素子３ｂ間の信号伝送は、導光リング６等を介したものではなく、より直接的な信号伝送であることが望ましい。例えば、発光素子３ｂの出射光の光軸が発光面３０ｂに対して傾いていることにより、受光素子３ａで光信号を受光することが難しい場合等により、受光素子３ａでの光強度が低くなって通信エラーの確率が高くなる場合などであっても、アクリル、ポリカーボネート、ガラス等で作製された実施の形態１で示した導光体３ｃ又は実施の形態２で示した導光体３ｅをコア２ａ，２ｂの中心穴２０ａ，２０ｂ内に設けることにより、光の減衰を最小限に抑えることができる。従って、回転装置１００における受光素子３ａ、発光素子３ｂの最良の配置は、受光素子３ａ、発光素子３ｂが共に回転軸Ｒ上に位置し、発光素子３ｂから発せられた光が受光素子３ａにより直接受光されるような配置である。
【００６４】
受光素子３ａ、発光素子３ｂを上述のように回転軸Ｒ上に配置するためには、後述するトランス用のコア２ａ，２ｂの中心に、回転軸Ｒと同軸の穴２０ａ，２０ｂを設ける必要がある。図１４に示すように、受光素子３ａの受光面３０ａは、コア２ａの固定ベース１ａ側の端面２０１とほぼ同一面となるように配置されている。また、発光素子３ｂの発光面３０ｂは、コア２ｂの回転ベース１ｂ側の端面２０２とほぼ同一面となるように配置されている。これは、発光素子３ｂから発せられた光が、コア２ａ，２ｂの穴２０ａ，２０ｂの外部に漏れないようにし、また、外部からの不要光が穴２０ａ，２０ｂに入射しないようにするためである。
【００６５】
さらに、上述した性能を向上させ、また回転装置１００を薄型化（低背化）するためには、コア２ａ，２ｂの穴２０ａ，２０ｂの中に、受光素子３ａ、発光素子３ｂを挿入するよう構成してもよい。但し、この場合には、コア２ａ，２ｂの穴２０ａ，２０ｂの大きさを、図１に示した例よりも大きくする必要がある。
【００６６】
本実施の形態では導光体３ｅを用いて回転装置１００の説明をしたが、他の実施の形態の導光体を用いても構わない。また、本実施の形態では、回転ベース１ｂに設けた発光素子３ｂから固定ベース１ａに設けた受光素子３ａに光信号を伝送するようにしているが、逆に、固定ベースに情報送信手段及び発光素子を設け、回転ベースに導光体、及び発光素子を設け、固定ベースに設けた発光素子から回転ベースに設けた受光素子に光信号を伝送するようにしてもよい。
【００６７】
また、本実施の形態では、導光体３ｅを受光素子３ａと共に固定ベース１ａに設けるようにしたが、導光体３ｅは発光素子３ｂと共に回転ベース１ｂに設けるようにしてもよい。さらに、導光体３ｅ及び発光素子３ｂが設けられるベースは回転ベース１ｂに限られるものではなく、固定ベースに情報送信手段、発光素子、及び導光体を設け、回転ベースに受光素子を設け、固定ベースに設けた発光素子から回転ベースに設けた受光素子に光信号を伝送するようにしてもよい。
【００６８】
なお、固定ベース１ａは天井等に対して固定されているものとしたが、天井等に対して回転可能に設けられていてもよい。
【００６９】
以上より、屋内の天井等に取り付けられる監視カメラ装置に用いられる回転装置１００で、回転側に取付けられたカメラからの画像を固定側に伝送する光伝送装置において、実施の形態１から実施の形態５の各導光体３ｃ、３ｅ、３ｆ、３ｇ、３ｈを採用することにより、光信号の強度の低下を抑えながら、受光素子３ａ、発光素子３ｂの取り付け精度に裕度を持つことができる。
【００７０】
以上説明した各実施の形態において、導光体のテーパ間のつなぎ目や、入射面３４ｂ、出射面３４ａ側にストレート部を設けることは可能である。また、実施の形態では光軸ＡＸに垂直な断面が円形の導光体で説明しているが、断面は四角形等の多角形や楕円形であっても構わない。
【符号の説明】
【００７１】
１ａ、１ｂ  ベース、  ２ａ、２ｂ  コア、  ２０ａ、２０ｂ  穴、  ２１ａ、２１ｂ  ボビン、  ２０１、２０２  端面、  ３ａ  受光素子、  ３ｂ  発光素子、  ３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆ，３ｇ，３ｈ  導光体、  ３０ａ  受光面、  ３０ｂ  発光面、  ３１  導光体壁面、  ３２ｅ，３２ｆ，３２ｇ，３３ｇ，３２ｈ  テーパ部、  ３３ｅ  逆テーパ部、  ３３ｆ，３３ｈ  ストレート部、  ３４ａ  導光体の出射面、  ３４ｂ  導光体の入射面、  ４ａ  発光素子、  ４ｂ  受光素子、  ５  軸受、  ５ａ  内輪、  ５ｂ  外輪、  ５１  玉、  ５２  与圧リング、  ５３  Ｏリング、  ６  導光リング、  ７  ステッピングモータ、  ７１  ウォームギア、  ９ａ，９ｂ  基板、  １０，１１，１２，１３，１４，１５  光信号伝送装置、  １００  回転装置  Ａ  受光面、  ＡＸ  導光体の光軸、  Ｂ  光線、  Ｒ  回転軸、  θｉ  入射角、  θｏ  反射角、  θａｘ  導光体の光軸となす角。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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