(57)【要約】【課題】大型化やコスト高を招くことなく、所望の方向にレーザー光を瞬時に切り替えることができるようにする。【解決手段】焦点距離を可変する焦点距離可変機構及びフォーカスを調整するフォーカス調整機構を備えたバリフォーカルレンズ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄを設け、光ファイバスイッチ１５が、光ファイバ１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄの中から、任意の光ファイバ１２を１本選択して、その光ファイバ１２の他方の終端部を光ファイバ１１と接続する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送受信装置から出力されたレーザー光を空間に放射する一方、空間に存在している目標に散乱されて戻ってきた上記レーザー光を入射して、上記レーザー光を上記送受信装置に出力する光アンテナにおいて、
上記レーザー光を伝送する複数本の光ファイバと、
上記光ファイバの一方の終端部と接続されており、焦点距離を可変する焦点距離可変機構及びフォーカスを調整するフォーカス調整機構を備えた複数のバリフォーカルレンズと、
上記複数本の光ファイバの中から任意の光ファイバを１本選択して、上記光ファイバの他方の終端部を上記送受信装置と接続する光ファイバ選択手段と
を備えていることを特徴とする光アンテナ。
【請求項２】
バリフォーカルレンズの両面のうち、光ファイバの一方の終端部と接続されていない側の面に複数のウェッジプリズムが配置されており、
上記複数のウェッジプリズムは、上記バリフォーカルレンズから出射されたレーザー光を互いに異なる方向に屈折させて空間に放射する一方、互いに異なる方向から戻ってきたレーザー光を上記バリフォーカルレンズに入射させる
ことを特徴とする請求項１記載の光アンテナ。
【請求項３】
バリフォーカルレンズは、
正の屈折力を有するフォーカシングレンズと、
負の屈折力を有するバリエーターレンズと、
光ファイバの一方の終端部を保持する光ファイバレセプタクルと、
上記フォーカシングレンズを内部に固定する第１の鏡胴と、
上記バリエーターレンズを内部に固定する第２の鏡胴と、
上記光ファイバレセプタクルを内部に固定しており、上記第２の鏡胴と一体的に移動する第３の鏡胴とを備え、
焦点距離可変機構は、上記第１の鏡胴を光軸まわりに回転させることで、上記第１の鏡胴と上記第２の鏡胴の長さをテレスコピックに伸縮させて、上記フォーカシングレンズと上記バリエーターレンズの間隔を変化させる機構であり、
フォーカス調整機構は、上記第２の鏡胴を光軸まわりに回転させることで、上記第２及び第３の鏡胴を一体的に移動させて、上記フォーカシングレンズと上記バリエーターレンズにより形成される合成焦点と上記光ファイバの一方の終端部との間隔を変化させる機構である
ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の光アンテナ。
【請求項４】
複数のバリフォーカルレンズは、光軸が互いに平行に配置されており、
焦点距離可変機構は、複数のバリフォーカルレンズにおける第１の鏡胴の外周に固定されて、互いに噛み合っている複数のギヤと、上記複数のギヤを回転させることで、上記複数のバリフォーカルレンズにおける第１の鏡胴を光軸まわりに回転させるギア付き電動モーターとから構成されており、
フォーカス調整機構は、複数のバリフォーカルレンズにおける第２の鏡胴の外周に固定されて、互いに噛み合っている複数のギヤと、上記複数のギヤを回転させることで、上記複数のバリフォーカルレンズにおける第２の鏡胴を光軸まわりに回転させるギア付き電動モーターとから構成されている
ことを特徴とする請求項３記載の光アンテナ。
【請求項５】
複数のバリフォーカルレンズは、光軸が互いに平行に配置されており、
焦点距離可変機構は、複数のバリフォーカルレンズにおける第１の鏡胴の外周に固定されている複数のギヤと、上記複数のギヤと噛み合っているギヤベルトと、上記ギヤを回転させることで、上記複数のバリフォーカルレンズにおける第１の鏡胴を光軸まわりに回転させるギア付き電動モーターとから構成されており、
フォーカス調整機構は、複数のバリフォーカルレンズにおける第２の鏡胴の外周に固定されている複数のギヤと、上記複数のギヤと噛み合っているギヤベルトと、上記ギヤを回転させることで、上記複数のバリフォーカルレンズにおける第２の鏡胴を光軸まわりに回転させるギア付き電動モーターとから構成されている
ことを特徴とする請求項３記載の光アンテナ。
【請求項６】
複数のバリフォーカルレンズは、レーザー光が透過する光学ウインドウを有する筐体に内蔵されて、一つまたは複数の同心円の円周上に光軸が一致するように配置されており、
複数のウェッジプリズムは、上記複数のバリフォーカルレンズの送受信方向が上記光学ウインドウの中心方向に屈曲するように配置されている
ことを特徴とする請求項２記載の光アンテナ。
【請求項７】
レーザー光を空間に放射する一方、空間に存在している目標に散乱されて戻ってきた上記レーザー光を入射する光アンテナと、
上記光アンテナから空間に放射されるレーザー光を上記光アンテナに出力する一方、上記光アンテナにより入射されたレーザー光から上記目標を観測する送受信装置とを備えた光波レーダ装置において、
上記光アンテナが、
上記レーザー光を伝送する複数本の光ファイバと、
上記光ファイバの一方の終端部と接続されており、焦点距離を可変する焦点距離可変機構及びフォーカスを調整するフォーカス調整機構を備えた複数のバリフォーカルレンズと、
上記複数本の光ファイバの中から任意の光ファイバを１本選択して、上記光ファイバの他方の終端部を上記送受信装置と接続する光ファイバ選択手段とを備えていることを特徴とする光波レーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、レーザー光を空間に向け送受信する光アンテナと、光アンテナにより受信されたレーザー光から目標を観測する送受信装置を有する光波レーダ装置とに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
空間に存在している目標に向けてレーザー光を発振し、目標によって散乱や反射された戻り光のドップラーシフトから目標の速度を推定する光波レーダ装置では、レーザー光を所望の方向や距離に向けて放射する一方、目標により散乱されて戻ってきたレーザー光を光受信装置に集光する光アンテナが用いられる。
光アンテナがレーザー光の送受信方向を変化させる手段として、光アンテナから放射されるレーザー光（あるいは、光アンテナに戻ってくるレーザー光）を透過するウェッジプリズムを配置し、ウェッジプリズムを透過するときのレーザー光の屈折方向をウェッジプリズムの回転によって変化させる方式が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
ただし、ウェッジプリズムを回転させるには、有限の時間を要するため、例えば、瞬間的な風速を計測したいアプリケーションには適さない。
そこで、レーザー光を伝送する光ファイバをコリメートレンズの焦点面近傍に複数本配置し、複数本の光ファイバのうち、光受信装置と接続される光ファイバを切り替えることで、瞬時に送受信方向を変更することが可能な光ファイバ型走査方式が開発されている（例えば、特許文献２を参照）。
【０００４】
また、風速を計測する光波レーダ装置では、レーザー光が所望の計測距離に集光するように、光ファイバを光アンテナの焦点面から移動させる必要がある。
そのとき、最大のＳＮ（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  ｒａｔｉｏ）比を得るには、レーザー光の径を計測距離に応じて可変することが望ましい。
これを実現するために、写真レンズのズームレンズと同じ原理の焦点距離可変手段を光アンテナの内部に設けている方式が開発されている（例えば、特許文献３を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ＵＳ２０１２／０１０５９２３
【特許文献２】ＥＰ１５８９６７８
【特許文献３】特開２０１０−１２７９１８公報（段落番号［００２４］、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の光アンテナは以上のように構成されているので、複数本の光ファイバをコリメートレンズの焦点面近傍に配置して、光受信装置と接続される光ファイバを切り替える方式を採用する場合には（特許文献２の場合）、広い視野を有するコリメートレンズが必要である。しかし、このようなコリメートレンズは、一般的でないため、製造コストが高くなる。また、広い視野を確保するには、コリメートレンズが大口径になるとともに、送受信方向に応じた複数本の光ファイバをコリメートレンズの焦点面に配置する必要があるため、光アンテナが大型化して重量が増加してしまう課題があった。
また、焦点距離可変手段を光アンテナの内部に設ける方式では（特許文献３の場合）、レーザー光の径の可変に伴って、コリメートレンズの焦点距離が変化してしまうため、意図しない方向にレーザー光が変化してしまう課題があった。
【０００７】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、大型化やコスト高を招くことなく、所望の方向にレーザー光を瞬時に切り替えることができる光アンテナ及び光波レーダ装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る光アンテナは、レーザー光を伝送する複数本の光ファイバと、光ファイバの一方の終端部と接続されており、焦点距離を可変する焦点距離可変機構及びフォーカスを調整するフォーカス調整機構を備えた複数のバリフォーカルレンズとを設け、光ファイバ選択手段が、複数本の光ファイバの中から任意の光ファイバを１本選択して、その光ファイバの他方の終端部を送受信装置と接続するようにしたものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、光ファイバの一方の終端部と接続されており、焦点距離を可変する焦点距離可変機構及びフォーカスを調整するフォーカス調整機構を備えた複数のバリフォーカルレンズを設け、光ファイバ選択手段が、複数本の光ファイバの中から任意の光ファイバを１本選択して、その光ファイバの他方の終端部を送受信装置と接続するように構成したので、大型化やコスト高を招くことなく、所望の方向にレーザー光を瞬時に切り替えることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１による光アンテナを実装している光波レーダ装置を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１による光アンテナ１０のバリフォーカルレンズ１３Ａを示す断面図である。
【図３】この発明の実施の形態２による光アンテナを示す構成図である。
【図４】この発明の実施の形態３による光アンテナを示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による光アンテナを実装している光波レーダ装置を示す構成図である。
図１において、送受信装置１は光アンテナ１０から空間に放射されるレーザー光を光アンテナ１０に出力する一方、光アンテナ１０により入射されたレーザー光から目標を観測する装置である。
送受信装置１の送信光生成部２はレーザー光（送信光）を発振するレーザー光源である。
サーキュレーター３は送信光生成部２により発振されたレーザー光を光アンテナ１０に出力するとともに、そのレーザー光を局部発振光として光ヘテロダイン受信部４に出力する一方、光アンテナ１０により入射されたレーザー光（受信光）を光ヘテロダイン受信部４に出力する光分岐部である。
【００１２】
光ヘテロダイン受信部４はサーキュレーター３から出力された局部発振光とレーザー光（受信光）との差分周波数成分の光強度に応じた電気信号を生成する処理を実施する。
信号処理部５は光ヘテロダイン受信部４により生成された電気信号に基づいて、目標を観測する処理を実施する。目標を観測する処理としては、例えば、風速を計測する処理などが該当するが、これらの処理は公知の技術を想定しているので、詳細な説明は省略する。
【００１３】
光アンテナ１０は送受信装置１から出力されたレーザー光（送信光）を空間に放射する一方、空間に存在している目標に散乱されて戻ってきたレーザー光（受信光）を入射して、そのレーザー光（受信光）を送受信装置１に出力する機器である。
光アンテナ１０は光ファイバ１１を介して送受信装置１と接続されており、光アンテナ１０の内部には、複数本の光ファイバ１２が配線されている。
図１の例では、４本の光ファイバ１２が配線されているが、これは一例に過ぎず、２本以上の光ファイバ１２が配線されていればよい。
【００１４】
バリフォーカルレンズ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄは光ファイバ１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄの一方の終端部と接続されており、焦点距離を可変する焦点距離可変機構及びフォーカスを調整するフォーカス調整機構を備えている光部品である。
この実施の形態１では、後述するように、ウェッジプリズム１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄが配置されているため、バリフォーカルレンズ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄの光軸が互いに平行に配置されているが、ウェッジプリズム１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄが配置されていない場合、レーザー光の送受信方向が所望方向と一致するように、バリフォーカルレンズ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄの光軸が互いに異なる角度で傾けられて配置される。
【００１５】
ウェッジプリズム１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄはバリフォーカルレンズ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄの両面のうち、光ファイバ１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄの一方の終端部と接続されていない側の面に配置されており、バリフォーカルレンズ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄから出射されたレーザー光を互いに異なる方向に屈折させて空間に放射する一方、互いに異なる方向から戻ってきたレーザー光をバリフォーカルレンズ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄに入射させる光部品である。
光ファイバスイッチ１５は光ファイバ１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄの中から、任意の光ファイバ１２を１本選択して、その光ファイバ１２の他方の終端部を光ファイバ１１と接続する処理を実施する。なお、光ファイバスイッチ１５は光ファイバ選択手段を構成している。
【００１６】
ここで、バリフォーカルレンズ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄにおける鏡胴の外周には焦点距離変更用ギア１６が固定されており、各焦点距離変更用ギア１６は互いに噛み合っている。
焦点距離変更用ギア１６にはギア付き電動モーターであるステッピングモーター１７のピニオンギア１７ａが噛み合っており、ステッピングモーター１７がピニオンギア１７ａを回転させることで、バリフォーカルレンズ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄにおける鏡胴を光軸まわりに回転させて、バリフォーカルレンズ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄの焦点距離を可変する。なお、焦点距離変更用ギア１６及びステッピングモーター１７から焦点距離可変機構が構成されている。
【００１７】
また、バリフォーカルレンズ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄにおける鏡胴の外周にはフォーカス調整用ギア１８が固定されており、各フォーカス調整用ギア１８は互いに噛み合っている。
フォーカス調整用ギア１８にはギア付き電動モーターであるステッピングモーター１９のピニオンギア１９ａが噛み合っており、ステッピングモーター１９がピニオンギア１９ａを回転させることで、バリフォーカルレンズ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄにおける鏡胴を光軸まわりに回転させて、バリフォーカルレンズ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄのフォーカスを調整する。なお、フォーカス調整用ギア１８及びステッピングモーター１９からフォーカス調整機構が構成されている。
【００１８】
図２はこの発明の実施の形態１による光アンテナ１０のバリフォーカルレンズ１３Ａを示す断面図である。
バリフォーカルレンズ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄの構成は概ね同一であり（一部相違する部分は後述する）、図２は代表的に、バリフォーカルレンズ１３Ａの構成を示している。
図２において、フォーカシングレンズ２１は正の屈折力を有する凸レンズである。
バリエーターレンズ２２は負の屈折力を有する凹レンズである。
光ファイバレセプタクル２３は光ファイバ１２Ａの一方の終端部を保持する保持具である。
【００１９】
第１の鏡胴である鏡胴２４はフォーカシングレンズ２１を内部に固定する円筒状の部品である。
第２の鏡胴である鏡胴２５はバリエーターレンズ２２を内部に固定する円筒状の部品である。
なお、鏡胴２４は円筒の内面に内ネジを有し、鏡胴２５は円筒の外面に外ネジを有しており、その内ネジと外ネジが互いに噛み合っている。
第３の鏡胴である鏡胴２６は光ファイバレセプタクル２３を内部に固定しており、鏡胴２５と一体的に移動する部品である。
【００２０】
調整環２７はフォーカス調整用ギア１８と一体となって回転する円筒状の部品であり、円筒の内面には鏡胴２５の外ネジと噛み合う内ネジを有している。
ベアリング２８は調整環２７の回転力を吸収し、ネジによる伸縮方向の力のみを鏡胴２６に伝達する部材である。
【００２１】
次に動作について説明する。
光アンテナ１０には４本の光ファイバ１２が配線されている。
光ファイバスイッチ１５は、光ファイバ１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄの中から、レーザー光の所望の送受信方向に対応するバリフォーカルレンズ１３が接続されている光ファイバ１２を１本選択して、その光ファイバ１２の終端部を光ファイバ１１と接続するように動作する。
このような光ファイバスイッチ１５は、例えば、光ファイバ１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄの何れかから空間に放射されたレーザー光がレンズで別の光ファイバ１１の終端部と接続するように構成されている。また、光ファイバ１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄと光ファイバ１１の間の空間に、電動モーターで角度が可動するミラー等が設置され、そのミラー等の角度が可動されることで、空間を伝搬するレーザー光が所望の光ファイバ１２と結合されるように、動的に反射屈曲させることで実現することができる。
【００２２】
４本の光ファイバ１２の一方の終端部は、上述したように、バリフォーカルレンズ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄと接続されている。
バリフォーカルレンズ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄは、後述する僅かな違いを除いて、同一の寸法・機能・性能であり、内蔵している複数のレンズによって、光ファイバ１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄから出射されたレーザー光を略平行光に変換して、空間に放射する。
また、バリフォーカルレンズ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄは、鏡胴２４の外周に固定されている焦点距離変更用ギア１６がステッピングモーター１７によって回転させられると、内部のレンズ群が移動することで、焦点距離を任意に可変することができる（詳細は後述する）。
また、バリフォーカルレンズ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄは、鏡胴である調整環２７の外周に固定されているフォーカス調整用ギア１８がステッピングモーター１９によって回転させられると、内部のレンズ群（レンズ系の焦点）と光ファイバ１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄの終端部との距離が増減することで、空間に放射されたレーザー光（送信光）が集光する距離（光波レーダー装置の測定対象の距離）を任意に変化させることができる（詳細は後述する）。
【００２３】
バリフォーカルレンズ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄは、上述したように、光軸が互いに平行になるように配置されている。
したがって、バリフォーカルレンズ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄのレーザー光の送受信方向は平行である。
バリフォーカルレンズ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄから出射されるレーザー光（送信光）や、バリフォーカルレンズ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄに入射されるレーザー光（受信光）は、ウェッジプリズム１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄを透過する。
【００２４】
ウェッジプリズム１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄは、両面が平面研磨されたガラス又は他の光学材質の板であり、両面が平行ではなく、所定の角度を持つように構成されている。
このため、ウェッジプリズム１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄを透過する送受信光は、空気とガラスとの屈折率差と、両面の角度差とに応じた角度だけ屈折して、レーザー光の送受信方向が変化する。
例えば、形状が同じで、屈折角が同等であるウェッジプリズム１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄを使用する場合、ウェッジプリズム１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄの傾斜の向きが異なるように配置される。
図１の例では、ウェッジプリズム１４Ａを基準とすると、ウェッジプリズム１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄの傾斜の向きが９０度、１８０度、２７０度となるように配置される。
【００２５】
したがって、光ファイバスイッチ１５が選択する光ファイバ１２を切り替えると、レーザー光を送受信するバリフォーカルレンズ１３が切り替わる。
バリフォーカルレンズ１３が切り替わると、レーザー光の送受信方向が瞬時に切り替わる。
よって、光ファイバスイッチ１５が、所望の送受信方向に対応するバリフォーカルレンズ１３が接続されている光ファイバ１２を選択することで、レーザー光の送受信方向を所望の方向に瞬時に切り替えることができる。
【００２６】
バリフォーカルレンズ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄの焦点距離変更用ギア１６及びフォーカス調整用ギア１８は、ステッピングモーター１７，１９によって回転される。
このステッピングモーター１７，１９は、一般的なステッピングモーターで構成されており、図示せぬドライバ回路に制御信号を入力することで、所定の角度だけ回転してから回転を止めて、その回転角を保持する動作を任意に行うことができる。
ステッピングモーター１７，１９は、ピニオンギア１７ａ，１９ａが回転軸に取り付けられており、ステッピングモーター１７のピニオンギア１７ａは焦点距離変更用ギア１６と噛み合っている。また、ステッピングモーター１９のピニオンギア１９ａはフォーカス調整用ギア１８と噛み合っている。
したがって、バリフォーカルレンズ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄは、ステッピングモーター１７，１９によって、焦点距離の変更やフォーカスの調整を行うことが可能となる。
【００２７】
また、バリフォーカルレンズ１３Ａの焦点距離変更用ギア１６は、バリフォーカルレンズ１３Ｂ，１３Ｃの焦点距離変更用ギア１６と噛み合っており、バリフォーカルレンズ１３Ｄの焦点距離変更用ギア１６も、バリフォーカルレンズ１３Ｂ，１３Ｃの焦点距離変更用ギア１６と噛み合っている。
したがって、ステッピングモーター１７の回転運動は、バリフォーカルレンズ１３Ａの焦点距離変更用ギア１６からバリフォーカルレンズ１３Ｂ，１３Ｃの焦点距離変更用ギア１６に伝達されて、バリフォーカルレンズ１３Ｄの焦点距離変更用ギア１６に伝達される。
ここで、バリフォーカルレンズ１３Ａ，１３Ｄの焦点距離変更用ギア１６と、バリフォーカルレンズ１３Ｂ，１３Ｃの焦点距離変更用ギア１６とは、回転方向に対する焦点距離移動方向が逆方向になっており、移動量の絶対値は等しく構成されている。
【００２８】
例えば、バリフォーカルレンズ１３Ａ，１３Ｄは、上から見て右回転で焦点距離が正方向に移動するが、バリフォーカルレンズ１３Ｂ，１３Ｃは、上から見て左回転で焦点距離が正方向に移動する。
即ち、ステッピングモーター１７の回転に対して、バリフォーカルレンズ１３Ａ，１３Ｄは逆転し、バリフォーカルレンズ１３Ｂ，１３Ｃは正転する。
以上の構成をとることにより、焦点距離変更用ギア１６の回転によって、焦点距離変更を行うことにより、同じ移動方向、移動量だけ焦点距離が変化する。
【００２９】
また、バリフォーカルレンズ１３Ａのフォーカス調整用ギア１８は、バリフォーカルレンズ１３Ｂ，１３Ｃのフォーカス調整用ギア１８と噛み合っており、バリフォーカルレンズ１３Ｄのフォーカス調整用ギア１８も、バリフォーカルレンズ１３Ｂ，１３Ｃのフォーカス調整用ギア１８と噛み合っている。
したがって、ステッピングモーター１９の回転運動は、バリフォーカルレンズ１３Ａのフォーカス調整用ギア１８からバリフォーカルレンズ１３Ｂ，１３Ｃのフォーカス調整用ギア１８に伝達されて、バリフォーカルレンズ１３Ｄのフォーカス調整用ギア１８に伝達される。
ここで、バリフォーカルレンズ１３Ａ，１３Ｄのフォーカス調整用ギア１８と、バリフォーカルレンズ１３Ｂ，１３Ｃのフォーカス調整用ギア１８とは、回転方向に対するフォーカス移動方向（光ファイバ１２の終端部とレンズ群との距離の増減方向）が逆方向になっており、移動量の絶対値は等しく構成されている。
【００３０】
例えば、バリフォーカルレンズ１３Ａ，１３Ｄは、上から見て右回転でフォーカスが正方向に移動するが、バリフォーカルレンズ１３Ｂ，１３Ｃは、上から見て左回転でフォーカスが正方向に移動する。
即ち、ステッピングモーター１９の回転に対して、バリフォーカルレンズ１３Ａ，１３Ｄは逆転し、バリフォーカルレンズ１３Ｂ，１３Ｃは正転する。
以上の構成をとることにより、フォーカス調整用ギア１８の回転によって、フォーカス調整を行うことにより、同じ移動方向、移動量だけフォーカス位置が変化する。
【００３１】
次に、バリフォーカルレンズ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄの内部の動作（焦点距離の可変、フォーカスの調整）を説明する。
鏡胴２４，２５は、上述したように、円筒状の部品であり、鏡胴２４は円筒の内面に内ネジを有し、鏡胴２５は円筒の外面に外ネジを有しており、その内ネジと外ネジが互いに噛み合っている。
また、鏡胴２５は、図示せぬ保持具に固定されており、鏡胴２４は、焦点距離変更用ギア１６と一体になって回転するので、鏡胴２４と鏡胴２５の間でネジの回転作用により、鏡胴２４と鏡胴２５はテレスコピックに伸縮する。
この伸縮によって、鏡胴２４内のフォーカシングレンズ２１と、鏡胴２５内のバリエーターレンズ２２との間隔が変化し、フォーカシングレンズ２１とバリエーターレンズ２２の合成焦点距離を変化させることが可能になる。
【００３２】
調整環２７は、上述したように、円筒状の部品であり、円筒の内面には鏡胴２５の外ネジと噛み合う内ネジを有している。
調整環２７は、フォーカス調整用ギア１８と一体になって回転するので、調整環２７と鏡胴２５の間でネジの回転作用により、調整環２７と鏡胴２５はテレスコピックに伸縮する。
また、ベアリング２８は、アウターレース、インナーレース及びボールベアリングによって構成されるアンギュラーベアリングであり、アウターレースが調整環２７と固定され、インナーレースが鏡胴２６と固定されている。
このため、ベアリング２８は、調整環２７の回転力を吸収し、ネジによる伸縮方向の力のみを鏡胴２６に伝達するように作用する。
これにより、ステッピングモーター１９が、フォーカス調整用ギア１８を回転させることで、調整環２７と鏡胴２５がテレスコピックに伸縮し、この伸縮によって、鏡胴２６内の光ファイバレセプタクル２３及び光ファイバ１２の終端部も同時に移動する。
したがって、フォーカシングレンズ２１とバリエーターレンズ２２が形成する合成焦点距離と、光ファイバ１２の終端部との間隔を変化させることができる。
【００３３】
なお、バリフォーカルレンズ１３Ａとバリフォーカルレンズ１３Ｄは全く同様の構成である。
バリフォーカルレンズ１３Ｂ，１３Ｃは、バリフォーカルレンズ１３Ａ，１３Ｄとほとんど同じ構成であるが、以下の２点の構成が異なっている。
第１の相違点は、鏡胴２４，２５のネジにおいて、ピッチはバリフォーカルレンズ１３Ａ，１３Ｄと等しいが、螺旋の方向がバリフォーカルレンズ１３Ａ，１３Ｄと逆である。
第２の相違点は、鏡胴２４及び調整環２７のネジにおいて、ピッチはバリフォーカルレンズ１３Ａ，１３Ｄと等しいが、螺旋の方向がバリフォーカルレンズ１３Ａ，１３Ｄと逆である。
したがって、バリフォーカルレンズ１３Ａ，１３Ｄとバリフォーカルレンズ１３Ｂ，１３Ｃにおいて、焦点距離変更用ギア１６及びフォーカス調整用ギア１８の回転方向が逆のときに、等しく動作する（回転角に対する焦点距離変動量及びフォーカス移動量が一致する）。
【００３４】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、焦点距離を可変する焦点距離可変機構及びフォーカスを調整するフォーカス調整機構を備えたバリフォーカルレンズ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄを設け、光ファイバスイッチ１５が、光ファイバ１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄの中から、任意の光ファイバ１２を１本選択して、その光ファイバ１２の他方の終端部を光ファイバ１１と接続するように構成したので、大型化やコスト高を招くことなく、所望の方向にレーザー光を瞬時に切り替えることができる効果を奏する。
【００３５】
即ち、この実施の形態１によれば、従来の光ファイバ走査型の光アンテナと比べて、以下に述べる効果を奏する。
（１）バリフォーカルレンズ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄにより、フォーカス調整と焦点距離を独立に制御することが可能になる。
（２）バリフォーカルレンズ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄの要求として、広い視野が必要とされない。このため、レンズ径が小さい汎用的なレンズを使用することが可能になり、低コスト化を実現することができる。
（３）バリフォーカルレンズ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄを平行に配置することで、焦点距離可変機構及びフォーカス調整機構の駆動を平歯車の連動によって２個のモーターで簡易的に構成することができる。また、バリフォーカルレンズ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄを近接して配置することができる。このため、光アンテナが専有する容積が小さくなり、モーター数も２個で足りるので、低コスト化や小型化を実現することができる。
【００３６】
この実施の形態１では、光アンテナ１０には４本の光ファイバ１２が配線され、４個のバリフォーカルレンズ１３が設置されているものを示したが、これは一例に過ぎず、２本以上の光ファイバ１２が配線され、２個以上のバリフォーカルレンズ１３が設置されているものであればよい。
【００３７】
この実施の形態１では、１個のバリフォーカルレンズ１３に対して、１個のウェッジプリズム１４を配置している例を示しているが、１個のバリフォーカルレンズ１３に対して、２個以上のウェッジプリズム１４を配置するようにしてもよい。
２個以上のウェッジプリズム１４を配置する場合、各ウェッジプリズム１４の方位角を調整することにより、合成屈折角が変化するので、送受信方向の調整が容易になり、また、屈折角を大きくすることが可能になるメリットがある。
【００３８】
この実施の形態１では、バリフォーカルレンズ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄが２個のレンズを実装している例を示したが、３個以上のレンズを実装するようにしてもよい。
３個以上のレンズを実装する場合、フォーカス調整機構として、光ファイバレセプタクル２３を動かす代わりに、レンズ又はレンズ群を動かすように構成してもよい。
また、一つのバリフォーカルレンズ１３において、焦点距離可変機構及びフォーカス調整機構として、鏡胴間のネジを用いる代わりに、例えば、カム環など、ズームレンズの技術として公知である他の方式を用いるようにしてもよい。
【００３９】
実施の形態２．
図３はこの発明の実施の形態２による光アンテナを示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
図３の光アンテナは、雨、塵等の外的環境から遮蔽保護する筐体（図示せず）に内蔵されており、この筐体には、レーザー光が透過する光学ウインドウ３１が施されている。
この光学ウインドウ３１は、平面又は曲面のガラス、あるいは、透明材料で製作された板である。
バリフォーカルレンズ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ及びウェッジプリズム１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄは、それぞれ一つ同心円の円周上に光軸が一致するように配置されている。
また、ウェッジプリズム１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄの屈折角は等しく、送受信方向３２の全てが略１点で交差するように配置されている。
【００４０】
このように構成することで、光学ウインドウ３１の直径がバリフォーカルレンズ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄの最大有効径と略一致する大きさに構成することができるため、光学ウインドウ３１の製造コストが安価になり、低コスト化を実現することができる効果を奏する。
ここでは、バリフォーカルレンズ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ及びウェッジプリズム１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄは、それぞれ一つ同心円の円周上に光軸が一致するように配置されているものを示したが、複数の同心円の円周上に光軸が一致するように配置されているものであってもよい。
【００４１】
実施の形態３．
図４はこの発明の実施の形態３による光アンテナを示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
ギヤベルト４１はゴム等で製造され、内側にギアの歯が設けられている動力伝達用の帯であり、内側のギアの歯がバリフォーカルレンズ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄにおける焦点距離変更用ギア１６と噛み合っている。
ギヤベルト４２はゴム等で製造され、内側にギアの歯が設けられている動力伝達用の帯であり、内側のギアの歯がバリフォーカルレンズ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄにおけるフォーカス調整用ギア１８と噛み合っている。
【００４２】
上記実施の形態１では、バリフォーカルレンズ１３Ａ，１３Ｄの焦点距離可変機構及びフォーカス調整機構と、バリフォーカルレンズ１３Ｂ，１３Ｃの焦点距離可変機構及びフォーカス調整機構とが一部相違しているものを示したが、この実施の形態３では、バリフォーカルレンズ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄにおける焦点距離可変機構及びフォーカス調整機構の構成はすべて同一である。
即ち、この実施の形態３では、バリフォーカルレンズ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄにおける焦点距離変更用ギア１６及びフォーカス調整用ギア１８同士を直接噛み合わせて連動させるのではなく、図４に示すように、ギヤベルト４１，４２を介して、連動させるようにしているので、バリフォーカルレンズ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄにおける焦点距離可変機構及びフォーカス調整機構の回転角に対する焦点距離変動量及びフォーカス移動量を揃えることができる。したがって、バリフォーカルレンズ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄの構成を同一にすることができる。
これにより、更なる低コスト化を実現することができる。
【００４３】
この実施の形態３では、ギヤベルト４１，４２を用いて、動力の伝達を図るものを示したが、これに限るものではなく、別途設けたギアを用いて動力を伝達するようにしてもよい。
また、焦点距離変更用ギア１６及びフォーカス調整用ギア１８の代わりに、スプロケットを用いて、チェーンにより動力を伝達するように構成してもよい。
【００４４】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１  送受信装置、２  送信光生成部、３  サーキュレーター、４  光ヘテロダイン受信部、５  信号処理部、１０  光アンテナ、１１  光ファイバ、１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ  光ファイバ、１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ  バリフォーカルレンズ、１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ  ウェッジプリズム、１５  光ファイバスイッチ（光ファイバ選択手段）、１６  焦点距離変更用ギア（焦点距離可変機構）、１７  ステッピングモーター（焦点距離可変機構）、１７ａ  ピニオンギア、１８  フォーカス調整用ギア（フォーカス調整機構）、１９  ステッピングモーター（フォーカス調整機構）、１９ａ  ピニオンギア、２１  フォーカシングレンズ、２２  バリエーターレンズ、２３  光ファイバレセプタクル、２４  鏡胴（第１の鏡胴）、２５  鏡胴（第２の鏡胴）、２６  鏡胴（第３の鏡胴）、２７  調整環、２８  ベアリング、３１  光学ウインドウ、３２  送受信方向、４１，４２  ギヤベルト。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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