(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部空間に向けられた対物レンズ及び装置内に向けられた接眼レンズを有するケプラー型の光無線通信装置用の光アンテナであって、
前記対物レンズが、一般の結像用に光学収差が補正された単レンズ、ダブレットレンズあるいはトリプレットレンズから選択される一つ又は二つのレンズで構成され、
前記接眼レンズが、一般の結像用に光学収差が補正された単レンズ、ダブレットレンズあるいはトリプレットレンズから選択される一つ又は二つのレンズで構成され、
前記接眼レンズの最前面の曲率半径と最後面の曲率半径との比が０．８乃至１．２で  あり、前記対物レンズと前記接眼レンズとの間に補正レンズとして１枚の平凹レンズが対物レンズ側に凹面を向けて配置され、前記補正レンズの位置が前記対物レンズの焦点距離の０．２５倍乃至０．９倍の範囲で、前記対物レンズと前記接眼レンズの光学収差を同時に補正する位置であることを特徴とする光アンテナ。
【請求項２】
前記対物レンズが貼り合わせ凸ダブレットレンズ及び単レンズからなり前記接眼レンズが貼り合わせ凸トリプレットレンズからなることを特徴とする請求項１に記載の光アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
光無線通信において、１０Ｇｂｐｓ／ｓを超える伝送容量を持った新しい光無線通信システムを実用化するため、既存のシングルモード光ファイバ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｍｏｄｅ  Ｆｉｂｅｒ、以後「ＳＭＦ」とも記載する）との接続を前提とし、自由空間を伝送した光を直接光ファイバに結合する光無線通信方式が開発されている。
【０００２】
光ファイバ技術を活用した光無線通信装置の主な光学系は、光ファイバ通信で用いられている波長１．３１μｍあるいは１．５５μｍのレーザ光に対して、装置外の空間光と装置内の空間光のビーム径を変換するビームエキスパンダと装置内の空間光を光ファイバに効率良く導入するためのファイバカップラ用結像レンズである。光アンテナであるビームエキスパンダは装置外からの空間光を集光する対物レンズと集光した光ビームを小口径の平行ビームに変換する接眼レンズから構成される。この際、一般に用いられているビームエキスパンダでは対物レンズには長い焦点距離を持った凸レンズ、接眼レンズには短い焦点距離を持つ凹レンズが用いられる。この構成はガリレオ型の望遠鏡と同じである。
【０００３】
しかしながら、光無線通信用の光アンテナ（ビームエキスパンダ）では射出瞳の位置にミラー駆動機構をおいて、装置内部のビームの変位を小さくする必要がある。このためには、接眼レンズにも凸レンズを用いるケプラー型の望遠鏡と同一の構成が必要になる。ケプラー型の構成を持ったビームエキスパンダは市販されていないので、上記の波長帯のレーザ光の結像に必要な回折限界の光学特性と光パワー損失の少ない良好な透過率を持ったビームエキスパンダを設計し、安価に製造する技術が必要とされている。
【０００４】
ところで、顕微鏡対物レンズや望遠鏡の対物レンズでは、無収差の基準として、入射面から焦点の参照面に向かって光線追跡を行い、複数の入射光線について光路差（ＯＰＤ）を求めて、その最大値がλ／４以下となることや、入射光束全体について光路差の２乗平均を求め、その平方根（ｒｍｓ値）がλ／１３以下になるといった条件が用いられる。以下の説明では、レーザ光に対する回折限界の結像条件として、入射光束全体にわたる光路差の２乗平均の平方根（この値を総合波面収差と呼ぶ）がλ／１０（ｒｍｓ）以下であることをその波面収差の条件とする。
【０００５】
光無線通信装置に用いられるビームエキスパンダの対物レンズと接眼レンズには、装置の振動や熱膨張等によるレーザ光の入射角変動を許容するため、０．２度から４．０度までの幅広い入射角に対して回折限界の性能を維持する必要がある。
【０００６】
つまり、超高速の光ファイバ直結型の光無線通信装置に用いられるビームエキスパンダには、波長多重に対応する適度な色消し特性と、空間を飛来するレーザビームの入射角変動に対応できる大きな視野角が求められる。
【０００７】
光無線通信でも設置の容易性、製造費用の削減の要求から光学系の小型化が求められている。光無線通信で用いられるビームエキスパンダは所謂アフォーカル結像光学系であるが、軸長を短くして小型化するために、対物レンズと接眼レンズの間に凹レンズを入れる構成（特許文献１を参照）あるいは反射鏡を用いて光路を折りたたむ構成（特許文献２を参照）が開示されている。
【０００８】
しかしながら、特許文献１、で開示されている構成では焦点距離に関する結像条件が考慮されているだけで、上記の広い視野にわたる回折限界の結像性能を達成するための光学的な条件は考慮されていない。また、特許文献２で開示されている構成では、視野が画角で１ｍｒａｄ（０．０５８度）と狭いため、光通信装置全体を何らかの駆動機構の上に設置して、レーザ光の入射角変動をこの視野以内に収める必要があった。これらの文献に限らず、従来のレーザビームエキスパンダでは、軸上光線の結像性能だけが問題であり、良好な軸外の結像性能を得ることは不可能と考えられてきた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平８−６８９３６号公開公報
【特許文献２】特開平５−７２４７７号公開公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
可視光の領域のカメラレンズ等とは異なり、赤外波長帯で回折限界の結像性能を持った光学系は一般的でなく、市販製品も少ないため、従来は当該波長帯で特別に設計・製造されたレンズや反射鏡を用いて、高精度の光学系保持機構と合わせて装置を組み立てる必要があった。このため、量産効果も期待できず、大変高価な（１台あたり数百万以上）装置になる場合が多かった。また、従来の集光光学系では回折限界の結像性能が保証できる視野は、倍率１０倍の場合で０．２度程度と比較的狭く、装置の設置調整に困難が伴う場合が多かった。
【００１１】
そこで本発明では光無線通信用に、波長が１．０μｍから１．６μｍの赤外波長域で回折限界の結像性能を従来の４倍以上の広い視野で提供できる光学系を、２枚あるいは３枚の市販レンズの組み合わせにより安価に製作する方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１に記載された発明に係る光アンテナは、外部空間に向けられた対物レンズ及び装置内に向けられた接眼レンズを有するケプラー型の光無線通信装置用の光アンテナであって、前記対物レンズが、一般の結像用に光学収差が補正された単レンズ、ダブレットレンズあるいはトリプレットレンズから選択される一つ又は二つのレンズで構成され、前記接眼レンズが、一般の結像用に光学収差が補正された単レンズ、ダブレットレンズあるいはトリプレットレンズから選択される一つ又は二つのレンズで構成され,前記接眼レンズの最前面の曲率半径と最後面の曲率半径との比が０．８乃至１．２であり、前記対物レンズと前記接眼レンズとの間に補正レンズとして１枚の平凹レンズが対物レンズ側に凹面を向けて配置され、前記補正レンズの位置が前記対物レンズの焦点距離の０．２５倍乃至０．９倍の範囲で、前記対物レンズと前記接眼レンズの光学収差を同時に補正する位置であることを特徴とする。
【００１３】
請求項２に記載された発明に係る光アンテナは、請求項１に記載の光アンテナにおいて、前記対物レンズが貼り合わせ凸ダブレットレンズ及び単レンズからなり前記接眼レンズが貼り合わせ凸トリプレットレンズからなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明による光アンテナを使用することにより、ミラー駆動機構を動作させた状態で、複数の波長（例えば１．３１μ、１．５５μｍ）の空間を通して伝送されるレーザ光と、シングルモードファイバ中を伝搬するファイバ光を損失無く結合することができ、将来、この波長帯を全て利用する１００Ｔｂｐｓを超える超大容量の光無線通信が必要になった場合でもその光学系を安価に提供することができる。また本発明による光アンテナは視野角が広いので、従来、光無線通信装置全体の方向を制御するために用いられて来たモータや角度センサ等の機構部品を省略することが可能になり、小型でより実用性の高い光無線通信装置を実現することができる。さらに、本発明の適用範囲は光無線通信に限らず、回折限界の光学系を必要とするレーザレーダ（ライダー）やレーザ測距装置などの光計測分野への適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】光無線通信装置の光学系構成図である。
【図２】光無線通信装置の全体構成図である。
【図３】請求項１に記載の光アンテナのレンズ形状と光路図である。
【図４】請求項２に記載の光アンテナのレンズ形状と光路図である。
【図５】請求項３に記載の光アンテナのレンズ形状と光路図である。
【図６】請求項４に記載の光アンテナのレンズ形状と光路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１に光無線通信装置の光学系構成図を示す。光学系全体は３つの部分、すなわち、外部空間からの光を受光して装置内へリレーするとともに、装置内からの光を外部空間へ放射する光アンテナになるビームエキスパンダ５、２軸一体型のミラー駆動機構４、追尾センサを内蔵したファイバカプラ部から構成される。図１には、一点鎖線で示す、ビームエキスパンダの光軸に沿って入射した光線を実線で、大きな到来角で入射した光線を点線で示している。
【００２０】
追尾センサの誤差信号によりミラーを駆動し、ファイバカプラ部への入射条件を一定にするためには、光アンテナの射出瞳をミラー駆動機構の位置に一致させる必要がある。従ってビームエキスパンダの構成としてガリレオ型でなく、図１に示すケプラー型を採用する必要がある。
【００２１】
空間光とＳＭＦとの結合効率の劣化を１ｄＢ以下に収めるために、光学系全体としての収差を波長の１／１３（ｒｍｓ）以下になるように設計する。このような回折限界の結像条件を満たすため、従来は、レンズ等の結像系の開口を絞る（例えば単レンズではＮＡを０．０６以下にする）ことにより収差の増大を抑えることが行われてきた。あるいは、図１に示すファイバカプラ部の結像レンズのように軸上での結像性能だけが問題であれば非球面レンズを用いることにより回折限界の性能が実現できる。しかしながら、光学系全体を小型・軽量化するためには、前者のような長焦点の光学系は採用できず、後者の非球面レンズでは大きな入射角の変動に対応できないといった問題があった。
【００２２】
ビームエキスパンダの倍率をＭとすると、相手局からの光ビーム径を１／Ｍ倍に縮小するとともにビームの振れ角がＭ倍になるので、接眼レンズには広い視野にわたって回折限界の結像特性が要求される。図１の点線で示される軸外し光ビームを見ると、対物レンズ側では主光線と光軸がほぼ平行であり、接眼レンズ側では主光線が光軸と平行とは言えないのでこの光アンテナは物側テレセントリックの結像をしていると考えられる。
【００２３】
具体的な数値で説明すると、今回開発して光無線通信装置の場合、内部ビーム径は２ｍｍで、１ｋｍ程度の伝送距離に用いるためには２０ｍｍ程度のビーム径が必要なことからビームエキスパンダの倍率は１０程度となる。また、対物レンズと接眼レンズのＮＡは０．１程度が必要になる。
【００２４】
一方、装置の設置条件から０．４度程度の到来角変動を許容するとすれば、倍率１０倍のビームエキスパンダを用いる場合は４度程度のビームの振れ角を補償する必要があり、接眼レンズはこれと同じ大きさのビームの振れ角変動においても回折限界の結像特性が求められる。
【００２５】
上記に説明したように、ミラー駆動機構を持ったＳＭＦ結合光学系には、広視野かつ比較的大きなＮＡ（〜０．１）を持つ回折限界の結像光学系が必要である。従来はこのような条件を満たす接眼レンズは多数の組レンズで構成される場合が多かったが、市販されているレンズを使用しその配置を工夫することにより必要な性能を満たす光学系が製造可能になった。
【００２６】
図２にミラー駆動機構を用いた追尾機能を有する光学系の具体例を示す。図１の光学系に加えて４分割Ｓｉフォトディテクタによる追尾センサ１１と波長９８０ｎｍ帯のビーコン光の光源９が増えている。図２ではビーコン光を点線で、波長１．５５μｍの信号光を実線で示している。
【００２７】
光学系の構成要素を極力少なくするため、追尾センサ１１はファイバカプラ部と一体化している。ＳＭＦを保持する透明なガラスフェルールを用い空間光をファイバ光と結合するとともにＳＭＦの外側に漏れてくるビーコン光を斜めカットしたミラーにより追尾センサ１１へ導いている。送信用ビーコン光は信号光と波長多重カプラ7により多重化されて、ファイバカプラ部へ供給される。
【００２８】
ビーコン光と信号光を波長多重カプラ７で多重化することにより２つの異なる波長の光ビームについて同軸性が常に保たれる。
【００２９】
送受信のビーコン光をＳＭＦの端面で空間的に分離するために、受信ビーコン光についてはファイバカプラ部内のファイバ結像レンズ３の焦点位置をＳＭＦ端面から少なくとも１ｍｍ前側に置く必要がある。一方、送信ビーコン光については、安定なビーコン追尾を受信側で維持するために、光アンテナから送信する際に２ミリラジアン程度の適度なビーム広がりを持たせる必要がある。
【００３０】
ビーコン光についての上記の２つの条件を満たすために、レンズに一定の色収差を持たせて１．５μｍ帯の信号光は平行光に、０．９８μｍ帯のビーコン光は受信点で十分な大きさをもつような収束・発散光を送信するようにしている。
【００３１】
一般に光学ガラスは波長が短いほど強い屈折力を有しているため、この特性を用いて図２の点線に示すように光アンテナから送信直後に一旦焦点を結び、その後、必要なビーム広がりを持ったビームとなって受信点に到達する。
【００３２】
図２においてミラー駆動機構は２軸の自由度を有し、２ｍｍ角の４分割Ｓｉフォトディテクタによる追尾センサ１１からの誤差信号に基づいて駆動されて、光無線通信装置の追尾機能を実現している。
【００３３】
波長１．５μｍの信号光に対する装置全体の内部損失は２．２ｄＢである。この数値には空間光とＳＭＦとの理論結合損失０．９ｄＢが含まれているので、光ファイバ直結型の光無線装置としての低損失化はほぼ限界に達している。
【００３４】
従来、このような高精度の光学系は、特別に設計・製作した光学部品を微調機構とともに、高価な測定器を用いて組み立てることが常識であったが、本装置ではＳＭＦの結像点で１μｍ以下の精度（外部のビーム角度にすると１μｒａｄ）を実現しているにもかかわらず、ビームエキスパンダの焦点調節機構とミラー駆動機構以外には微調整機構は一切用いていない。
【００３５】
上記が実現できた理由は、（１）ＳＭＦが理想的な点光源でありこの開口から複数の波長の光を送受することで軸合わせの要求が緩和されている。（２）使用するレーザ光の波長が可視光に比べて長いので、市販されているレンズでも良好な波面収差特性が得られる。（３）空間光のビーム径をなるべく小さくして波面収差の影響を軽減している。ことにある。
【実施例】
【００３６】
［実施例１］ビーム口径２０ｍｍ用の光アンテナ
図３の構成で有効径２０ｍｍ、倍率１０倍のビームエキスパンダを実現した例を示す。第１レンズＡ１は、Ｅｄｍｕｎｄ  Ｏｐｔｉｃｓ社の４５８０６−Ｌで焦点距離ｆ＝１００ｍｍの貼り合わせダブレット、第２レンズＡ２はＴｈｏｒｌａｂｓ社のＡＣ０６０−０１０−Ｃで焦点距離ｆ＝１０ｍｍの貼り合わせダブレットで２つのレンズ間隔は１０３．５ｍｍである。第２レンズＡ２の前面の曲率半径は９．２０ｍｍ、後面の曲率半径は１０．３５ｍｍで、請求項１の接眼レンズの曲率半径に関する条件を満たしている。
【００３７】
この構成で、口径２０ｍｍの入射ビームに対して全角０.８°で回折限界の性能を示すことが分かった。光アンテナとファイバ結像レンズを含めた光学系全体の光学収差を表１に示す。最初の行が全体の光学収差、Ａ１の行とＡ２の行が光アンテナを構成するレンズＡ１，Ａ２の光学収差を、Ａ３の行がファイバ結像レンズの収差を示す。縦の列は順番に球面収差、コマ、非点収差、像面湾曲、像面歪曲、色収差を示す。表１から収差の主要な成分は、光アンテナ第１レンズの球面収差であることが分かる。
【００３８】
実施例１の２枚組１０倍光アンテナの光学収差特性を表１に示す。
【００３９】
【表１】
0005904532.tif 000002
【００４０】
これらのレンズはビーコン光の波長（９８２／９７２ｎｍ）から信号光の波長（１５５０ｎｍ）までの波長帯で無反射コーティングを施した市販ダブレットレンズの中から最適な組み合わせを選定した。この候補として、Ｅｄｍｕｎｄ社の赤外通信用ダブレットのＮＩＲIIコート品を使用することができる。また、ＴｈｏｒＬａｂ社のレンズもＣコートを指定することにより、１０５０ｎｍから１５５０ｎｍの波長帯で良好な無反射コート特性を持つ製品を選定することができる。
【００４１】
次に、市販されているＥｄｕｍｕｍｄ  Ｏｐｔｉｃｓ社、Ｔｈｏｒｌａｂｓ社、及びＣＶＩ社の赤外コートレンズの中から図４の構成を用いて設計・製作した光アンテナのリストを表２に示す。表２に示すレンズの組み合わせにより、倍率４倍から２０倍までの広視野・回折限界のビームエキスパンダが実現できた。
【００４２】
この表の中で接眼レンズとして用いたＡＣ０６４−０１３−Ｃの前面の曲率半径は１２．４２ｍｍ、後面の曲率半径は１３．１５ｍｍである。このレンズも請求項１の接眼レンズの曲率半径に関する条件を満たす赤外レーザ結像用ダブレットであり広い視野で良好な結像性能がえられる。また、図４で追加された補正レンズである第２レンズＢ２の位置は第１レンズＢ１の焦点距離の０．２５〜０．９倍で良好な収差補正特性が得られた。以下に代表的な２つの例、表２のｅ及びａについて構成を説明する。
【００４３】
表２に試作に用いたレンズ、アンテナ口径、倍率、有効視野角の関係を示す。
【００４４】
【表２】
0005904532.tif 000003
【００４５】
［実施例２］ビーム口径１３ｍｍ用の光アンテナ（表２のｅの行）
距離が１０ｍ程度の近距離伝送に使うことを想定して、図４に示す３枚のレンズ構成で、表２のｅの行に示すレンズを用い有効口径１５ｍｍの近距離光アンテナを設計・製作した。ビームエキスパンダの倍率は６．５倍である。第１レンズＢ１は、Ｅｄｍｕｎｄ  Ｏｐｔｉｃｓ社の４５８０２−Ｌで焦点距離ｆ＝４５ｍｍの貼り合わせダブレット、第２レンズＢ２は補正レンズでＴｈｏｒｌａｂｓ社のＬＣ１４３９−Ｃで焦点距離ｆ＝−５０ｍｍの平凹レンズ、第３レンズＢ３はＴｈｏｒｌａｂｓ社のＡＣ０６０−０１０−Ｃで焦点距離ｆ＝１０ｍｍの貼り合わせダブレットである。
【００４６】
第１レンズＢ１と第２レンズＢ２の間隔は２２．９ｍｍ、第２レンズＢ２と第３レンズＢ３の間隔は２８．０ｍｍである。補正レンズＢ２の位置は対物レンズと接眼レンズの光学収差が同時に補正されるように決め、対物レンズＢ１の焦点距離４５ｍｍの０．５１倍になっている。
【００４７】
この構成で、口径１２．９ｍｍの入射ビームに対して、全角視野２．０°にわたって回折限界の精度が得られた。上記に説明した表２のｅの行の構成による光アンテナとファイバ結像レンズを含めた光学収差を表３に示す。最初の行が光学系全体の収差を、Ｂ１の行からＢ３の行が光アンテナを構成する各レンズの収差、Ｂ４の行がファイバ結像レンズの収差を示す。表１に示した２レンズ構成の光アンテナに比べて、第２レンズＢ２によって特に第１レンズの球面収差とコマの大半が補正できていることが分かる。
【００４８】
実施例２（表２のｅの行の光アンテナ）の３枚組６．５倍光アンテナの光学収差特性を表３に示す。
【００４９】
【表３】
0005904532.tif 000004
【００５０】
［実施例３］ビーム口径４２ｍｍ用の光アンテナ（表２のａの行）
図４の構成で、Ｅｄｍｕｎｄ  Ｏｐｔｉｃｓ社の直径５０ｍｍの大口径貼り合わせダブレットを用いて設計した、倍率２１倍のビームエキスパンダの結果を示す。表２のａの行に示すレンズを用い、第１レンズＢ１は、Ｅｄｍｕｎｄ  Ｏｐｔｉｃｓ社の４７３１８−Ｌで焦点距離ｆ＝１５０ｍｍの貼り合わせダブレット、第２レンズＢ２はＣＶＩ社のＰＬＣＣ−１５．０−３８．６−Ｃ−１０５０−１６００で直径１５ｍｍ、焦点距離ｆ＝−７５ｍｍの平凹レンズ、第３レンズＢ３はＴｈｏｒｌａｂｓ社のＡＣ０６０−０１０−Ｃで焦点距離ｆ＝１０ｍｍの貼り合わせダブレットである。
【００５１】
第１レンズＢ１と第２レンズＢ２の間隔は１１９．４ｍｍ、第２レンズＢ２と第３レンズＢ３の間隔は３６．４ｍｍである。補正レンズＢ２の位置は対物レンズと接眼レンズの光学収差が同時に補正されるように決め、対物レンズＢ１の焦点距離４５ｍｍの０．７９６倍になっている。
【００５２】
この構成で、口径４２ｍｍの入射ビームに対して、全角視野０．６°にわたって回折限界の精度が得られた。表２のａの行の構成による光アンテナとファイバ結像レンズを含めた光学収差を表４に示す。最初の行が光学系全体の収差を、Ｂ１の行からＢ３の行が光アンテナを構成する各レンズの収差、Ｂ４の行がファイバ結像レンズの収差を示す。第２レンズＢ２（平凹レンズ）によって特に第１レンズのコマと非点収差の大半が補正できているが、球面収差の補正効果は表３よりも少なくなっている。
【００５３】
実施例３（表２のａの行）の３枚組２１倍の光アンテナの光学収差特性を表４に示す。
【００５４】
【表４】
0005904532.tif 000005
【００５５】
［実施例４］ビーム口径４６ｍｍ用の光アンテナ
対物レンズに複数の組レンズを用いた図５の構成で倍率２３倍のビームエキスパンダを設計した結果を示す。対物レンズ（第１レンズＣ１と第２レンズＣ２）にはＴｈｏｒｌａｂｓ社のＡＣ５０８−２５０−Ｃ及びＬＥ１９８５−Ｃを用いている。また第３レンズＣ３にはＴｈｏｒｌａｂｓ社の焦点距離ｆ＝−２５ｍｍの平凹レンズＬＣ１０５４−Ｃを用いる。第４レンズＣ４には図４と同じＴｈｏrｌａｂｓ社のＡＣ０６０−０１０−Ｃを用いている。第１レンズＣ１と第２レンズＣ２の間隔は１ｍｍ、第２レンズＣ２と第３レンズＣ３の間隔は１１８．６ｍｍ、第３レンズＣ３と第４レンズＣ４の間隔は２２．５ｍｍである。
【００５６】
この構成で、口径４５．９ｍｍの入射ビームに対して、全角視野０．４°にわたって回折限界の精度が得られた。光アンテナとファイバ結像レンズを含めた実施例４の光学系の光学収差を表５に示す。最初の行が光学系全体の収差を、Ｃ１の行からＣ４の行が光アンテナを構成する各レンズの収差、Ｃ５の行がファイバ結像レンズの収差を示す。
【００５７】
第３レンズＣ３（平凹レンズ）によって第１レンズＣ１の球面収差、コマと非点収差の大半が補正できている。視野が実施例３よりも小さくなった原因は第４レンズＣ４（接眼レンズ）の光線高が大きくなって収差が急激に増加するためである。しかしながら、このビーム口径、入射角で回折限界の性能を示すビームエキスパンダは従来の技術では実現できなかったものである。ビームエキスパンダの全長は１６８ｍｍで、倍率２３倍としては小型になった。
【００５８】
実施例４の４枚組２３倍の光アンテナの光学収差特性を表５に示す。
【００５９】
【表５】
0005904532.tif 000006
【００６０】
[実施例５]  広視野の光アンテナ
実施例４の光アンテナで視野を制限している要因が接眼レンズの光学性能であることが分かったので、より広視野にするために、実施例３の構成で第３レンズに使用している貼り合わせダブレット（２枚組）から三枚の貼り合わせトリプレットレンズ構成に変えたのが図６の構成である。この第３レンズＤ３（接眼レンズ）の対称型の貼り合わせ３枚組レンズとして市販レンズの中でこのような構成のレンズは、Ｅｄｍｕｎｄ  Ｏｐｔｉｃｓ社のＳｔｅｉｎｈｅｉｌトリプレットレンズしかなく、表面の無反射コートも赤外波長までは対応していない。
【００６１】
そこで、第３レンズＤ３を市販されている焦点距離１２．５ｍｍのＳｔｅｉｎｈｅｉｌトリプレット４７６７３−Ｌを用いて、結像性能を評価した。残りのレンズは実施例３と同じである。この構成で、倍率は１７．５倍となり口径３５ｍｍの入射ビームに対して、全角で０．８°まで回折限界の光学性能が得られた。この実施例５の光学収差の計算結果を表６に示す。このような対称構成のトリプレットでは、前面の曲率半径と後面の曲率半径が等しくなり、請求項１の条件を満たす。
【００６２】
実施例５の３枚組の接眼レンズを用いた１７．５倍光アンテナの光学収差特性を表６に示す。
【００６３】
【表６】
0005904532.tif 000007
【００６４】
[実施例６]  大口径かつ広視野の光アンテナ
さらに、実施例４で用いた対物レンズ群（Ｃ１，Ｃ２）に実施例５で用いた貼り合わせ３枚組の接眼レンズＤ３とを組み合わせることにより、大口径かつ広視野の光アンテナが実現できた。この構成が請求項５に対応する。光アンテナを構成するレンズの数が増加すると、各面での反射損失やゴーストの影響が増加し、重量やコストも増加するので、最適なレンズ構成がどれかは必要な視野やビーム口径によって変わってくるが、本実施例を参考にすることにより、市販レンズの中から最適な組み合わせを選択することにより、従来考えられなかった光学性能を持った光アンテナ（ビームエキスパンダ）が実現できることが分かった。
【符号の説明】
【００６５】
１  対物レンズ
２  接眼レンズ
３  ファイバ結像レンズ
４  ミラー駆動機構
５  光アンテナ（ビームエキスパンダ）
６  ガラスフェルール
７  波長多重カプラ
８  ファイバカプラ部
９  ビーコン光の光源
１０  干渉フィルタ
１１  ４分割Ｓｉ−ＰＤ
【図１】
0005904532.tif 000008
【図２】
0005904532.tif 000009
【図３】
0005904532.tif 000010
【図４】
0005904532.tif 000011
【図５】
0005904532.tif 000012
【図６】
0005904532.tif 000013