(57)【要約】【課題】簡単な構成で、直接対向させることができない光コリメータ間を接続できるとともに光コリメータ間の接続を切り替えることができる光空間伝送システムを提供する。【解決手段】  光空間伝送システムは、送信するコリメート光の指向性が可変である第１の光コリメータと、受信するコリメート光の指向性が可変である第２の光コリメータと、第１の光コリメータと第２の光コリメータとを光学的に接続する光路上に配置された固定された反射体と、を備える。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信するコリメート光の指向性が可変である第１の光コリメータと、
受信するコリメート光の指向性が可変である第２の光コリメータと、
前記第１の光コリメータと前記第２の光コリメータとを光学的に接続する光路上に配置された固定された反射体と、
を備える光空間伝送システム。
【請求項２】
前記反射体は、前記コリメート光を反射する１枚の反射板である、請求項１に記載された光空間伝送システム。
【請求項３】
前記反射体は、前記コリメート光を反射する２枚以上の反射板である、請求項１に記載された光空間伝送システム。
【請求項４】
前記２枚以上の反射板の反射面は互いに平行に配置される、請求項３に記載された光空間伝送システム。
【請求項５】
複数の前記第１の光コリメータが第１の光コリメータアレイを構成し、
複数の前記第２の光コリメータが第２の光コリメータアレイを構成し、
前記反射体は前記第１の光コリメータアレイと前記第２の光コリメータアレイとを光学的に接続する光路上に配置された、
請求項１乃至４のいずれか１項に記載された光空間伝送システム。
【請求項６】
さらに、制御手段を備え、
前記制御手段は、対向する前記第１の光コリメータの指向性及び前記第２の光コリメータの指向性を記録したテーブルを備え、前記第１及び第２の光コリメータの一方から対向する他方への接続要求を受信すると、前記対向する第１及び第２の光コリメータの前記指向性を前記テーブルに記録された指向性となるように制御する指示を前記対向する第１及び第２の光コリメータに通知する、請求項１乃至５のいずれか１項に記載された光空間伝送システム。
【請求項７】
前記第１の光コリメータ及び前記第２の光コリメータは、前記コリメート光を入出力するコリメート光素子と、前記コリメート光と前記コリメート光素子とが結合する傾斜角を取りうるミラーと、を備える、請求項１乃至６のいずれか１項に記載された光空間伝送システム。
【請求項８】
送信するコリメート光の指向性が可変である第１の光コリメータと受信するコリメート光の指向性が可変である第２の光コリメータとを光学的に接続する光路上に固定された反射体を配置する、光空間伝送方法。
【請求項９】
前記第１及び第２の光コリメータの一方から対向する他方への接続要求を受信し、  前記対向する第１及び第２の光コリメータの前記指向性を、対向する前記第１の光コリメータ及び前記第２の光コリメータの前記指向性を記録したテーブルから読み出し、
前記テーブルから読み出されたそれぞれの前記指向性の設定を、前記第１の光コリメータと前記第２の光コリメータとに指示する、請求項８に記載された光空間伝送方法。
【請求項１０】
送信するコリメート光の指向性が可変である第１の光コリメータと受信するコリメート光の指向性が可変である第２の光コリメータとを光学的に接続する光路上に固定された反射体を備える光空間伝送システムに備えられたコンピュータに、
前記第１の光コリメータ及び前記第２の光コリメータの一方から対向する他方への接続要求を受信する手順、
前記対向する第１及び第２の光コリメータの指向性を、対向する前記第１の光コリメータ及び前記第２の光コリメータの指向性を記録したテーブルから読み出す手順、
前記テーブルから読み出されたそれぞれの前記指向性の設定を、前記第１の光コリメータと前記第２の光コリメータとに指示する手順、
を実行させる、光空間伝送システムのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光コリメータ間の光路を切り替える機能を備える光空間伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバを敷設することなく高速な光伝送が可能な通信技術として、光空間伝送システムが知られている。一般的な光空間伝送システムでは、光送信器と光受信器とが略平行光であるコリメート光で接続される。本発明に関連して、特許文献１は、微小電気機械システム（micro electro mechanical systems、MEMS）技術を用いたマトリクス光スイッチが光路を切り替える構成を記載している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１２／１７２７６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般的な光空間伝送システムでは、光送信器が送信したコリメート光が光受信器において直接受信されるように、光送信器の発光部と光受信器の受光部とが１本の直線上に対向して配置される。しかしながら、光送信器と光受信器との間に障害物が存在すると、光受信器はコリメート光を受信できない。
【０００５】
一方、特許文献１に記載されたマトリクス光スイッチは、ミラーの角度を調整することで、光信号の方向を変えることができる。しかし、このようなマトリクス光スイッチは、光ファイバ伝送システムへの適用を前提とした構造を持つため光空間伝送システムへの適用は困難である。
【０００６】
（発明の目的）
本発明は、簡単な構成で、直接対向できない光コリメータ間を接続するとともに光コリメータ間の光路を切り替えるための技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の光空間伝送システムは、送信するコリメート光の指向性が可変である第１の光コリメータと、受信するコリメート光の指向性が可変である第２の光コリメータと、前記第１の光コリメータと前記第２の光コリメータとを光学的に接続する光路上に配置された固定された反射体と、を備える。
【０００８】
本発明の光空間伝送方法は、送信するコリメート光の指向性が可変である第１の光コリメータと受信するコリメート光の指向性が可変である第２の光コリメータとを光学的に接続する光路上に固定された反射体を配置する手順を備える。
【０００９】
本発明の光空間伝送システムのプログラムは、送信するコリメート光の指向性が可変である第１の光コリメータと受信するコリメート光の指向性が可変である第２の光コリメータとを光学的に接続する光路上に固定された反射体を備える光空間伝送システムに備えられたコンピュータに、前記第１の光コリメータ及び前記第２の光コリメータの一方から対向する他方への接続要求を受信する手順、前記対向する第１及び第２の光コリメータの指向性を、対向する前記第１の光コリメータ及び前記第２の光コリメータの指向性を記録したテーブルから読み出す手順、前記テーブルから読み出されたそれぞれの前記指向性の設定を、前記第１の光コリメータと前記第２の光コリメータとに指示する手順、を実行させる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、簡単な構成で、直接対向させることができない光コリメータ間を接続できるとともに光コリメータ間の接続を切り替えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施形態の光空間伝送システム１の構成例を示す図である。
【図２】第２の実施形態の光空間伝送システム２の構成例を示す図である。
【図３】光空間伝送システム２で用いられる光コリメータ１００の構成例を示す図である。
【図４】光コリメータ１０１〜１０３の指向性の設定を示すテーブルの例である。
【図５】光空間伝送システム２の動作手順の例を示すフローチャートである。
【図６】第３の実施形態の光空間伝送システム３の構成例を示す図である。
【図７】第４の実施形態の光空間伝送システム４の構成例を示す図である。
【図８】第５の実施形態の光空間伝送システム５の構成例を示す図である。
【図９】光コリメータ１０１〜１０４の指向性の設定を示すテーブルの例である。
【図１０】第６の実施形態の光空間伝送システム６の構成例を示す図である。
【図１１】第７の実施形態の光空間伝送システム７の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明の実施形態について説明する。なお、信号の向きを示す図面の矢印は各実施形態における例を示すものであり、信号の向き及び種類を限定しない。
【００１３】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態の光空間伝送システム１の構成例を示す図である。光空間伝送システム１は、光コリメータ１０１、１０２、１０３及び反射体２００を備える。光コリメータ１０１（第１の光コリメータ）は略平行光（コリメート光）を送信可能な光送信器である。光コリメータ１０２及び１０３（第２の光コリメータ）は光コリメータ１０１が送信するコリメート光を受信可能な光受信器である。また、光コリメータ１０１〜１０３が送受信するコリメート光の方向（指向性）は可変である。反射体２００は固定されており、コリメート光を反射する。反射体２００は、光コリメータ１０１と光コリメータ１０２及び１０３とを光学的に接続するそれぞれの光路上に配置される。以降の各図において、光コリメータ間を結ぶ実線及び破線は、コリメート光の光路を示す。
【００１４】
このような構成を備える光空間伝送システム１は、簡単な構成で、直接対向させることができない光コリメータ間を接続できるとともに光コリメータ間の接続を切り替えることができる。
【００１５】
（第２の実施形態）
図２は、本発明の第２の実施形態の光空間伝送システム２の構成例を示す図である。以降の図面では既出の要素には同一の参照符号を付して、重複する説明は省略する。図２では、光コリメータ１０１〜１０３は屋内に設置される。反射体２００は１枚の固定された反射板であり、吊り材２５１によって天井２５０から吊るされている。反射体２００は、光コリメータ１０１から送信されたコリメート光を光コリメータ１０２又は光コリメータ１０３の方向に反射させる。反射体２００として、鏡面研磨した金属板や、誘電体多層膜を基板に蒸着した反射板が用いられる。また、光コリメータ１０１と光コリメータ１０２との間には障害物９０１が存在する。障害物９０１は他の光コリメータあるいは他の機器である。
【００１６】
光空間伝送システム２は、制御部３００を備える。制御部３００は、光コリメータ１０１〜１０３のいずれかからの接続要求に基づいて、対向させる光コリメータの指向性を変化させる。光コリメータ１０１〜１０３と制御部３００とは、制御信号を送受信するための有線又は無線の制御回線で接続される。図２では、制御回線は一点鎖線で示される。制御信号の伝送には大きな容量を必要としないため、制御回線は比較的低速な回線でよい。例えば、無線ＬＡＮネットワークや可視光通信ネットワークを制御回線として用いてもよい。
【００１７】
光コリメータ１０１〜１０３及び障害物９０１はほぼ一直線上に並んでおり、障害物９０１が存在するため、光コリメータ１０１と光コリメータ１０２とを、反射体２００を用いることなく直接対向させて光学的に結合させることはできない。また、光コリメータ１０１と光コリメータ１０３とを、反射体２００を用いることなく直接対向させて光学的に結合させることもできない。しかしながら、光コリメータ１０１が反射体２００に向けてコリメート光を送信し、光コリメータ１０２及び１０３が反射されたコリメート光を受信することで、障害物９０１を迂回する光路を構成できる。
【００１８】
なお、図２における光コリメータ１０１〜１０３及び反射体２００の配置並びにコリメート光の光路は、実施形態の説明のために概念的に例示されるものである。図２に示す構成は、これが必要であることを示すものではない。また、光空間伝送システム２を構成する光コリメータの数は３台に限定されない。
【００１９】
図３は、光コリメータ１０１〜１０３の内部構成の例を示す図である。図３及び以降の説明では、光コリメータ１０１〜１０３を総称する場合には光コリメータ１００と記載する。光コリメータ１００は、コリメート光素子１０、ミラー１３、基板１４及び１５、電極１７を備える。コリメート光素子１０は、コリメート光と結合されるように構成された光部品であり、光素子１１及びレンズ１２を含む。図２の光コリメータ１０１が備える光素子１１は、半導体レーザ等の発光素子である。図２の光コリメータ１０２及び１０３が備える光素子１１は、フォトダイオード等の受光素子である。光素子１１は基板１４上に形成され、基板１４を介して光コリメータ１００の外部と電気的に接続される。光素子１１が発光素子である場合、コリメート光素子１０が出力するコリメート光は、外部から印加された電気信号（データ信号）によって強度変調される。光素子１１が受光素子である場合、コリメート光素子１０は、受信したコリメート光を復調して、その強度に応じた電気信号を外部へ出力する。発光素子を備える光コリメータと受光素子を備える光コリメータを対向させることで、光空間伝送システム２はデータ信号を伝送できる。なお、データ信号によるコリメート光の変復調方式は強度変調に限られず、位相変調や周波数変調でもよい。
【００２０】
光コリメータ１００が送受信するコリメート光の波長は特に限定されない。例えば、光ファイバ伝送システムで実績のある１．３μｍ帯や１．５５μｍ帯の発光素子や受光素子を用いることができる。また、これらの波長帯では光導波路デバイスも実用化されているため、光導波路を用いた光コリメータの高機能化も比較的容易である。
【００２１】
レンズ１２は、光素子１１とコリメート光とを光学的に結合させる。光コリメータ１００は、コリメート光が入出力される開口部１６を備える。開口部１６は、ガラス等で構成された光学的に透明な部分である。なお、コリメート光素子１０が送信する光は、対向する光コリメータと通信が可能であれば、コリメート光でなくともよい。また、コリメート光素子１０で受信される光も、対向する光コリメータと通信が可能であれば、コリメート光でなくともよい。
【００２２】
ミラー１３は、基板１５上に形成された、光を反射する光学素子である。図３においては、ミラー１３の支持構造の記載は簡略化のため省略されている。ミラー１３は、開口部１６を介して入出力されるコリメート光とコリメート光素子１０とが結合するように、ミラー１３の角度（傾斜角）を変化させる。ミラー１３として、微小電気機械システム（Micro Electro Mechanical Systems、MEMS）技術を用いたマイクロミラーを用いることができる。電極１７は、ミラー１３の近傍に設けられ、基板１５を介して光コリメータ１００の外部と電気的に接続される。ミラー１３は、電極１７に電圧を印加することにより傾斜角を制御することができる。
【００２３】
制御部３００は、光コリメータ１００の電極１７に印加する電圧を変化させることで、ミラー１３の傾斜角を制御する。図３では、電極１７に印加する電圧の変化によりミラー１３が実線又は破線のいずれかの傾斜角に制御される。その結果、ミラー１３の傾斜角に対応して、コリメート光素子１０と結合するコリメート光の方向（すなわち、指向性）も、実線又は破線のいずれかの方向に変化する。このように、光コリメータ１００が光送信器である場合には、電極１７に印加する電圧を調整することにより、送信されるコリメート光の指向性を制御できる。また、光コリメータ１００が光受信器である場合には、電極１７に印加する電圧を調整することにより、到来方向が異なる複数のコリメート光から選択したコリメート光を受信できる。以上の作用により、ミラー１３を備える光コリメータ１００の指向性が制御される。なお、図３の構成及びコリメート光の方向は例であり、コリメート光素子１０及びミラー１３の設計を変更することにより、コリメート光の方向及びその可変範囲が異なる光コリメータ１００を実現できる。また、ミラーの傾斜角は３つ以上の異なる角度に設定可能でもよく、３つ以上の傾斜角におけるコリメート光の方向は同一面内でなくともよい。
【００２４】
図２において、光コリメータ１０１〜１０３の間を伝搬するコリメート光の光路は、光コリメータ１０１〜１０３の指向性の設定によって選択される。光コリメータの指向性は、上述のように、ミラー１３の傾斜角によって設定される。図２では、光コリメータ１０１〜１０３の指向性を、図の左右方向となす角度（Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１及びＺ２）として例示した。図２において、光コリメータ１０１の指向性がＸ１、光コリメータ１０２の指向性がＹ１である場合には、光コリメータ１０１と光コリメータ１０２とが対向して通信可能である。すなわち、光コリメータ１０１が送信したコリメート光は光コリメータ１０２で受信される。なお、角度の基準や指向性の表現形式は、送受信されるコリメート光の方向を一意に決定できればよい。指向性は２次元平面又は３次元空間の方向を示す単位ベクトルとして表現されてもよい。
【００２５】
光コリメータ１０１〜１０３に設定可能な指向性と、その指向性において対向可能な光コリメータとの関係は、光コリメータ１０１〜１０３の設置時に、コリメート光の送受信方向や光コリメータ１０１〜１０３の指向性の設定範囲に基づいて求めることができる。求められた関係は、制御部３００にテーブルとして記録される。制御部３００は、対向させたい２台の光コリメータの組み合わせをキーとしてこのテーブルを検索することで、対向するそれぞれの光コリメータに設定すべき指向性を知ることができる。
【００２６】
図４は、光コリメータ１０１〜１０３の指向性の設定を示すテーブルの例である。図４では、光コリメータを識別する情報として本実施形態の参照符号（１０１〜１０３）が用いられる。光コリメータ１０１が送信するコリメート光を光コリメータ１０２で受信させる場合には、制御部３００は、図４のテーブルの「１０１→１０２」の列を参照し、光コリメータ１０１の指向性をＸ１、光コリメータ１０２の指向性をＹ１に設定する。その結果、光コリメータ１０１が送信した光が光コリメータ１０２で受信される。光コリメータ１０１が送信するコリメート光を光コリメータ１０３で受信させる場合には、制御部３００は、図４のテーブルの「１０１→１０３」の列を参照し、光コリメータ１０１の指向性をＸ２、光コリメータ１０３の指向性をＺ２に設定する。その結果、光コリメータ１０１が送信した光が光コリメータ１０３で受信される。図４において、「−」で示された光コリメータの指向性は任意である。
【００２７】
光コリメータ１０１〜１０３のそれぞれの指向性の設定範囲は、各光コリメータの仕様（すなわち、図３に記載されたコリメート光素子１０及びミラー１３の構成及び配置）により定まる。それぞれの光コリメータが設定可能な指向性の組み合わせに基づいて、対向する光コリメータとの間で光路が構成されるように、光コリメータ１０１〜１０３の仕様及び光コリメータ１０１〜１０３の設置場所が決定される。
【００２８】
図５は、光コリメータ１０１〜１０３の設置手順の例を示すフローチャートである。まず、光空間伝送を行うための光コリメータ１０１〜１０３及び反射体２００が設置される（図５のステップＳ０１）。光コリメータ１０１〜１０３を設置する際には、対向させようとする光コリメータを試験的に発光及び受光を行うように設定する。そして、両者がコリメート光で接続されるように光コリメータ１０１〜１０３の位置が調整され、指向性が選択される。具体的には、反射体２００で反射されたコリメート光が、光コリメータ１０１〜１０３の指向性の選択のみによって光コリメータ１０２又は１０３で受信されるように、光コリメータ１０１〜１０３の設置位置が調整され、指向性が選択される。光コリメータ１０１〜１０３の位置は、上記の調整を行った後固定されてもよい。この際、さらに他の光コリメータと対向させる場合に指向性の制御のみで対応できるように、光コリメータ１０１〜１０３の設置位置の調整及び指向性の選択が行われることが望ましい。対向する光コリメータとその際の指向性との関係は、図４に例示したテーブルとして、制御部３００に記録される（ステップＳ０２）。
【００２９】
光コリメータ１０１〜１０３の設置後、光空間伝送システム２の運用が開始される。以下では、図２の光空間伝送システム２において光コリメータ１０１が光コリメータ１０２への接続を要求する場合の手順について説明する。
【００３０】
光コリメータ１０１は、光コリメータ１０２への接続要求を、制御回線を通じて制御部３００へ送信する。接続要求は、コリメート光を送信する光コリメータとコリメート光を受信する光コリメータを識別する情報を含む。制御部３００は、光コリメータ１０１からの接続要求を受信すると（ステップＳ０３）、光コリメータ１０１と光コリメータ１０２とを接続するための指向性を図４のテーブルから読み出す（ステップＳ０４）。ここでは、光コリメータ１０１から光コリメータ１０２への接続を示す「１０１→１０２」をキーとして、光コリメータ１０１の指向性Ｘ１と、光コリメータ１０２の指向性Ｙ１とが読み出される。
【００３１】
制御部３００は、制御回線を通して、それぞれの指向性を、テーブルから読み出した角度に設定するように光コリメータ１０１及び１０２に指示する（ステップＳ０５）。すなわち、制御部３００は、光コリメータ１０１には指向性をＸ１とする指示を送信し、光コリメータ１０２には指向性をＹ１とする指示を送信する。このようにして、光コリメータ１０１と光コリメータ１０２とが光学的に結合し、両者の間で光空間伝送が可能となる。
【００３２】
光コリメータ１０１の送信先が光コリメータ１０２から光コリメータ１０３に変更された場合、制御部３００は、ステップＳ０３〜Ｓ０５と同様の手順を実施する。すなわち、制御部３００は、光コリメータ１０１と光コリメータ１０３とを接続する接続要求を受信すると、光コリメータ１０１と１０３とを接続するための指向性を図４のテーブルから読み出す（ステップＳ０３〜Ｓ０４に対応）。光コリメータ１０１から光コリメータ１０３への接続を示す「１０１→１０３」をキーとして、光コリメータ１０１の指向性Ｘ２と、光コリメータ１０３の指向性Ｚ２とが読み出される。そして、読み出された指向性が光コリメータ１０１及び１０３に設定される（ステップＳ０４〜Ｓ０５に対応）。このように、制御部３００は、新しい接続要求が発生する度に、ステップＳ０３〜Ｓ０５に対応する手順を新しく接続される光コリメータについて実行する。
【００３３】
ステップＳ０４の実行後に光コリメータが増設される際には、図５のフローは破線を経由してステップＳ０１に戻り、増設された光コリメータ及び当該光コリメータと対向する光コリメータの指向性が図４のテーブルに追加される。
【００３４】
なお、光コリメータの接続要求は、発光側（送信側）の光コリメータ１０１から行われる必要はない。受信側の光コリメータ１０２又は１０３が、送信側である光コリメータ１０１を指定して、制御部３００に接続要求を送信してもよい。
【００３５】
以上のように、制御部３００は、対向する光コリメータの一方から他方への接続要求を受信すると、対向する光コリメータの指向性をテーブルに記録された指向性となるように制御する指示を光コリメータに通知する、制御手段を担う。
【００３６】
制御部３００の機能及び動作手順は、制御部３００が備える中央処理装置（central processing unit、ＣＰＵ）が、記録媒体に記録されたプログラムを実行することにより実現されてもよい。プログラムは、固定された、一時的でない記録媒体に記録される。記録媒体は制御部３００に備えられてもよい。記録媒体としては半導体メモリ又は固定磁気ディスク装置が用いられるが、これらには限定されない。
【００３７】
以上のように、第２の実施形態の光空間伝送システム２は、簡単な構成で、直接対向させることができない光コリメータ間を接続できるとともに光コリメータ間の接続を切り替えることができる。
【００３８】
（第３の実施形態）
図６は、第３の実施形態の光空間伝送システム３の構成例を示す図である。光空間伝送システム３では、第１及び第２の実施形態の反射体２００に代えて、２枚の反射体２０１及び２０２が用いられる。反射体２０１及び２０２は、反射面が互いに平行となるように固定されて配置される。なお、図６〜図８では、天井２５０及び吊り材２５１の記載は省略される。
【００３９】
光空間伝送システム３では、光コリメータ１０１〜１０３に対する反射体２０２の距離は、反射体２０１よりも大きい。このため、光コリメータ１０１が光コリメータ１０２と接続される際のコリメート光の指向性Ｘ１と光コリメータ１０１が光コリメータ１０３と接続される際のコリメート光の指向性Ｘ２との差の絶対値は、第２の実施形態のＸ１とＸ２との差の絶対値よりも小さい。従って、光空間伝送システム３は、第１及び第２の実施形態の効果に加えて、光コリメータ１０１の指向性の設定範囲が狭くてよいため、光コリメータの構造の簡略化が可能であるという効果がある。
【００４０】
（第４の実施形態）
図７は、第４の実施形態の光空間伝送システム４の構成例を示す図である。光空間伝送システム４では、第３の実施形態の反射体２０２に代えて反射体２０３が用いられる。反射体２０１及び２０３は、反射面が互いに平行となるように固定されて配置される。光空間伝送システム３では、光コリメータ１０１〜１０３に対する反射体２０３の距離は、反射体２０１よりも小さい。このような構成では、光コリメータ１０１が光コリメータ１０３と接続される際のコリメート光の伝搬距離は第１及び第２の実施形態よりも短い。従って、光空間伝送システム４は、第１及び第２の実施形態の効果に加えて、コリメート光の伝搬損失が小さくなるため、光コリメータ１０１と光コリメータ１０３との間の距離の拡大が可能であるという効果がある。
【００４１】
なお、第３及び第４の実施形態では、反射体２０１〜２０３の反射面は互いに平行な位置に配置された。しかし、光コリメータ１０１〜１０３の接続が可能であれば、これらの反射体の反射面は互いに平行でなくともよい。
【００４２】
（第５の実施形態）
図８は、第５の実施形態の光空間伝送システム５の構成例を示す図である。光空間伝送システム５は、コリメート光を送信する光コリメータ１０１及び１０４、コリメート光を受信する光コリメータ１０２及び１０３、コリメート光を反射する反射体２０４〜２０６、制御部３００を備える。反射体２０４〜２０６は反射体２００と同様に、コリメート光を反射する反射板である。反射体２０４及び２０６の反射面は、それぞれ、反射体２０５の反射面に対して例えば０度を超え９０度未満の角度を持つように固定されて配置される。
【００４３】
光コリメータ１０１は、コリメート光を反射体２０４又は２０５の方向へ送信する。光コリメータ１０４は、コリメート光を反射体２０６の方向へ送信する。光コリメータ１０２は、反射体２０４で反射されたコリメート光を受信する。光コリメータ１０３は、反射体２０５又は２０６で反射されたコリメート光を受信する。図８では、光コリメータ１０１〜１０４の指向性を、図の左右方向となす角度（Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｃ２、Ｃ３及びＺ３）として例示した。
【００４４】
制御部３００は、光コリメータ１０１〜１０４のいずれかからの接続要求に基づいて、接続しようとする光コリメータの指向性を変化させるように、光コリメータの電極１７に印加する電圧を制御する。なお、第２の実施形態と同様に、各光コリメータの指向性の設定範囲や設定可能な方向の数は、光コリメータ毎に異なっていてもよい。また、光空間伝送システム５を構成する光コリメータの個数も４個に限定されない。
【００４５】
図９は、光コリメータ１０１〜１０４の対向する組み合わせと、その際の指向性の設定を示すテーブルの例である。例えば、光コリメータ１０１と光コリメータ１０２とを接続する場合には、制御部３００は、図９のテーブルの「１０１→１０２」の列を参照し、光コリメータ１０１の指向性をＡ１、光コリメータ１０２の指向性をＢ１に設定する。その結果、光コリメータ１０１が送信したコリメート光を光コリメータ１０２が受信できる。
【００４６】
図９において、「−」で示された光コリメータの指向性は任意である。従って、光コリメータ１０１から１０２への接続、及び、光コリメータ１０４から１０３への接続は同時に設定可能である。
【００４７】
以上のように、第５の実施形態の光空間伝送システム５も、簡単な構成で、直接対向させることができない光コリメータ間を接続できるとともに光コリメータ間の接続を切り替えることができる。また、光空間伝送システム５では、反射体２０４及び２０６が反射体２０５に対して傾けられている。このため、光空間伝送システム５は、反射体２０４〜２０６が第１の実施形態の反射体２００のように一体である場合と比較して、光コリメータ１０１及び１０３の指向性の設定範囲が狭くてよいという効果も奏する。
【００４８】
（第６の実施形態）
図１０は、第６の実施形態の光空間伝送システム６の上面図の例を示す図である。第２の実施形態の図２では、反射体２００は天井２５０から吊るされていた。しかし、反射体２００は光コリメータ１０１〜１０３の上方にある必要はない。図１０では反射体２００は紙面に垂直な壁面２６０上に形成されており、光コリメータ１０１が送信したコリメートは水平方向に伝搬して反射体２００で反射され、光コリメータ１０２又は１０３で受信される。
【００４９】
このような構成を備える光空間伝送システム６も、第１及び第２の実施形態と同様に、簡単な構成で、直接対向させることができない光コリメータ間を接続できるとともに光コリメータ間の接続を切り替えることができる。
【００５０】
（第７の実施形態）
図１１は、本発明の第７の実施形態の光空間伝送システム７の構成例を示す図である。光空間伝送システム７は、光コリメータアレイ５０１〜５０３、通信装置６０１〜６０３を備える。実線及び破線の矢印線は、天井から吊られた反射体２００で反射されるコリメート光の光路を示す。反射体２００は光コリメータアレイ５０１（第１の光コリメータアレイ）と光コリメータアレイ５０２又は５０３（第２の光コリメータアレイ）とを光学的に接続する光路上に配置される。ただし、図１１では図面の煩雑さを回避するために反射体２００は図示されない。通信装置６０１は光コリメータアレイ５０１を用いてデータを送信し、通信装置６０２及び６０３は光コリメータアレイ５０２及び５０３を用いてデータを受信する。通信装置６０１〜６０３は、例えば大型コンピュータや信号処理装置である。図１１においては、通信装置６０１〜６０３のいずれかが、第２〜第６の実施形態における制御部３００の機能を備える。
【００５１】
光コリメータアレイ５０１には、コリメート光を送信する光コリメータが一直線上に配置される。光コリメータアレイ５０２及び５０３には、コリメート光を受信する光コリメータがそれぞれ一直線上に配置される。光コリメータアレイ５０１〜５０３が備える光コリメータとして、図３で説明した光コリメータ１００を用いることができる。図１１は、光コリメータアレイ５０１〜５０３がそれぞれ４個の光コリメータを備える例を示す。光コリメータアレイ５０１は、光コリメータアレイ５０２又は５０３にコリメート光を送信することで、通信装置６０１と通信装置６０２との間、あるいは通信装置６０１と通信装置６０３との間で並列伝送が可能である。光コリメータアレイ５０１の通信先は光コリメータアレイ５０２又は５０３であり、光コリメータアレイ５０１〜５０３が備える光コリメータの指向性を一斉に制御することで通信装置間の並列伝送の光路を切り替えることができる。光コリメータアレイ５０１〜５０３の設置の際の手順として、図５のフローチャートで説明した手順を準用することができる。そして、光路の切り替えは、制御部３００の機能を備える通信装置６０１〜６０３のいずれかが行うことができる。
【００５２】
なお、光コリメータアレイ５０１は、光コリメータ毎に異なる通信先へコリメート光を送信してもよい。例えば、光コリメータアレイ５０１〜５０３がそれぞれ４個の光コリメータを備える場合に、光コリメータアレイ５０１の２個の光コリメータは光コリメータアレイ５０２と接続され、残りの２個は光コリメータアレイ５０３と接続されてもよい。このように、光空間伝送システム７は、通信装置間を柔軟に接続する並列伝送システムを実現できる。
【００５３】
このような構成を備える光空間伝送システム７も、第１及び第２の実施形態と同様に、簡単な構成で、直接対向させることができない光コリメータ間を接続できるとともに光コリメータ間の接続を切り替えることができる。そして、光空間伝送システム７は、通信装置間の柔軟性の高い並列伝送を可能とするという効果も奏する。
【００５４】
なお、本発明の実施形態は以下の付記のようにも記載されうるが、これらには限定されない。
【００５５】
（付記１）
送信するコリメート光の指向性が可変である第１の光コリメータと、
受信するコリメート光の指向性が可変である第２の光コリメータと、
前記第１の光コリメータと前記第２の光コリメータとを光学的に接続する光路上に配置された固定された反射体と、
を備える光空間伝送システム。
【００５６】
（付記２）
前記反射体は、前記コリメート光を反射する１枚の反射板である、付記１に記載された光空間伝送システム。
【００５７】
（付記３）
前記反射体は、前記コリメート光を反射する２枚以上の反射板である、付記１に記載された光空間伝送システム。
【００５８】
（付記４）
前記２枚以上の反射板の反射面は互いに平行に配置される、付記３に記載された光空間伝送システム。
【００５９】
（付記５）
複数の前記第１の光コリメータが第１の光コリメータアレイを構成し、
複数の前記第２の光コリメータが第２の光コリメータアレイを構成し、
前記反射体は前記第１の光コリメータアレイと前記第２の光コリメータアレイとを光学的に接続する光路上に配置された、
付記１乃至４のいずれか１項に記載された光空間伝送システム。
【００６０】
（付記６）
さらに、制御手段を備え、
前記制御手段は、対向する前記第１の光コリメータの指向性及び前記第２の光コリメータの指向性を記録したテーブルを備え、前記第１及び第２の光コリメータの一方から対向する他方への接続要求を受信すると、前記対向する第１及び第２の光コリメータの前記指向性を前記テーブルに記録された指向性となるように制御する指示を前記対向する第１及び第２の光コリメータに通知する、付記１乃至５のいずれか１項に記載された光空間伝送システム。
【００６１】
（付記７）
前記第１の光コリメータ及び前記第２の光コリメータは、前記コリメート光を入出力するコリメート光素子と、前記コリメート光と前記コリメート光素子とが結合する傾斜角を取りうるミラーと、を備える、付記１乃至６のいずれか１項に記載された光空間伝送システム。
【００６２】
（付記８）
前記ミラーは微小電気機械システム技術により形成されている、付記７に記載された光空間伝送システム。
【００６３】
（付記９）
前記第１の光コリメータは発光素子を備え、前記発光素子は印加された電気信号によって変調された前記コリメート光を出力する、付記１乃至８のいずれか１項に記載された光空間伝送システム。
【００６４】
（付記１０）
前記第２の光コリメータは受光素子を備え、前記受光素子は受信した前記コリメート光の強度に応じた電気信号を出力する、付記１乃至８のいずれか１項に記載された光空間伝送システム。
【００６５】
（付記１１）
送信するコリメート光の指向性が可変である第１の光コリメータと受信するコリメート光の指向性が可変である第２の光コリメータとを光学的に接続する光路上に固定された反射体を配置する、光空間伝送方法。
【００６６】
（付記１２）
前記第１及び第２の光コリメータの一方から対向する他方への接続要求を受信し、  前記対向する第１及び第２の光コリメータの前記指向性を、対向する前記第１の光コリメータ及び前記第２の光コリメータの前記指向性を記録したテーブルから読み出し、
前記テーブルから読み出されたそれぞれの前記指向性の設定を、前記第１の光コリメータと前記第２の光コリメータとに指示する、付記１１に記載された光空間伝送方法。
【００６７】
（付記１３）
送信するコリメート光の指向性が可変である第１の光コリメータと受信するコリメート光の指向性が可変である第２の光コリメータとを光学的に接続する光路上に固定された反射体を備える光空間伝送システムに備えられたコンピュータに、
第１の光コリメータ及び第２の光コリメータの一方から対向する他方への接続要求を受信する手順、
前記対向する第１及び第２の光コリメータの指向性を、対向する前記第１の光コリメータ及び前記第２の光コリメータの指向性を記録したテーブルから読み出す手順、
前記テーブルから読み出されたそれぞれの前記指向性の設定を、前記第１の光コリメータと前記第２の光コリメータとに指示する手順、
を実行させる、光空間伝送システムのプログラム。
【００６８】
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記の実施形態に限定されない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
【００６９】
例えば、第１〜第７の実施形態では、図３に例示された光コリメータ１００を用いた片方向の伝送について説明した。しかし、波長多重技術等を用いた双方向伝送可能な光コリメータを用いることで、各実施形態の光空間伝送システムでは、双方向伝送が可能となる。また、各実施形態の光コリメータの数は例であり、各実施形態の光空間伝送システムは、より多くの光コリメータを含んでいてもよい。
【００７０】
また、それぞれの実施形態に記載された構成は、必ずしも互いに排他的なものではない。本発明の作用及び効果は、上述の実施形態の全部又は一部を組み合わせた構成によって実現されてもよい。
【符号の説明】
【００７１】
１〜７    光空間伝送システム
１０    コリメート光素子
１１    光素子
１２    レンズ
１３    ミラー
１４、１５    基板
１６    開口部
１７    電極
１００〜１０４    光コリメータ
２００〜２０６    反射体
２５０    天井
２５１    吊り材
２６０    壁面
３００    制御部
５０１〜５０３    光コリメータアレイ
６０１〜６０３    通信装置
９０１    障害物
【図１】
2018157294.tif 000003
【図２】
2018157294.tif 000004
【図３】
2018157294.tif 000005
【図４】
2018157294.tif 000006
【図５】
2018157294.tif 000007
【図６】
2018157294.tif 000008
【図７】
2018157294.tif 000009
【図８】
2018157294.tif 000010
【図９】
2018157294.tif 000011
【図１０】
2018157294.tif 000012
【図１１】
2018157294.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成30年7月12日(2018.7.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信するコリメート光の指向性が可変である第１の光コリメータと、
受信するコリメート光の指向性が可変である第２の光コリメータと、
前記第１の光コリメータと前記第２の光コリメータとを光学的に接続する光路上に配置された固定された反射体と、
対向する前記第１の光コリメータの指向性及び前記第２の光コリメータの指向性を記録したテーブルを備え、前記第１及び第２の光コリメータの一方から対向する他方への接続要求を受信すると、前記対向する第１及び第２の光コリメータの前記指向性を前記テーブルに記録された指向性となるように制御する指示を前記対向する第１及び第２の光コリメータに通知する制御手段と、
を備え、
前記第１の光コリメータ及び前記第２の光コリメータは、前記コリメート光を入出力するコリメート光素子と、前記コリメート光と前記コリメート光素子とが結合する傾斜角を取りうるミラーと、を備え、
前記第１の光コリメータの指向性及び前記第２の光コリメータの指向性は、それぞれが備える前記ミラーの傾斜角の設定によって制御される、
光空間伝送システム。
【請求項２】
前記反射体は、前記コリメート光を反射する１枚の反射板である、請求項１に記載された光空間伝送システム。
【請求項３】
前記反射体は、前記コリメート光を反射する２枚以上の反射板である、請求項１に記載された光空間伝送システム。
【請求項４】
前記２枚以上の反射板の反射面は互いに平行に配置される、請求項３に記載された光空間伝送システム。
【請求項５】
複数の前記第１の光コリメータが第１の光コリメータアレイを構成し、
複数の前記第２の光コリメータが第２の光コリメータアレイを構成し、
前記反射体は前記第１の光コリメータアレイと前記第２の光コリメータアレイとを光学的に接続する光路上に配置された、
請求項１乃至４のいずれか１項に記載された光空間伝送システム。
【請求項６】
送信するコリメート光の指向性が可変である第１の光コリメータと受信するコリメート光の指向性が可変である第２の光コリメータとを光学的に接続する光路上に固定された反射体を配置する、光空間伝送方法であって、
前記第１及び第２の光コリメータの一方から対向する他方への接続要求を受信すると、前記対向する第１の光コリメータ及び前記第２の光コリメータのそれぞれの指向性を、対向する前記第１及び第２の光コリメータの指向性を記録したテーブルに記録された指向性となるように制御する指示を前記対向する第１及び第２の光コリメータに通知し、
前記第１の光コリメータ及び前記第２の光コリメータが備える、前記コリメート光を入出力するコリメート光素子と前記コリメート光と前記コリメート光素子とが結合する傾斜角を取りうるミラーによって、前記第１の光コリメータの指向性及び前記第２の光コリメータの指向性を、それぞれが備える前記ミラーの傾斜角の設定によって制御する、
光空間伝送方法。
【請求項７】
送信するコリメート光の指向性が可変である第１の光コリメータと受信するコリメート光の指向性が可変である第２の光コリメータとを光学的に接続する光路上に固定された反射体を備える光空間伝送システムに備えられたコンピュータに、
前記第１の光コリメータ及び前記第２の光コリメータの一方から対向する他方への接続要求を受信する手順、
前記対向する第１及び第２の光コリメータの指向性を、対向する前記第１の光コリメータ及び前記第２の光コリメータの指向性を記録したテーブルから読み出す手順、
前記テーブルから読み出されたそれぞれの前記指向性の設定を、前記第１の光コリメータと前記第２の光コリメータとに指示する手順、
を実行させる、光空間伝送システムのプログラムであって、
さらに、前記コンピュータに、
前記第１及び第２の光コリメータの一方から対向する他方への接続要求を受信すると、前記対向する第１の光コリメータ及び前記第２の光コリメータのそれぞれの指向性を、対向する前記第１及び第２の光コリメータの指向性を記録したテーブルに記録された指向性となるように制御する指示を前記対向する第１及び第２の光コリメータに通知する手順、
前記第１の光コリメータ及び前記第２の光コリメータが備える、前記コリメート光を入出力するコリメート光素子と前記コリメート光と前記コリメート光素子とが結合する傾斜角を取りうるミラーによって、前記第１の光コリメータの指向性及び前記第２の光コリメータの指向性を、それぞれが備える前記ミラーの傾斜角の設定によって制御する手順、
を実行させる、光空間伝送システムのプログラム。