(57)【要約】【課題】レーザ光が水上に漏れることがなく、水上からレーザ光を傍受できないようにする光通信装置。【解決手段】水中２に設置されてレーザ光を放射するとともに、レーザ光が水面で全反射する角度になるように、水面３に対してレーザ光が放射される放射角度が設定されたレーザ光源１１ａ，１１ｂと、他の光通信装置からのレーザ光を受信する光受信部１２ａ，１２ｂと、前記光受信部１２ａ，１２ｂで受信されたレーザ光に含まれる情報を処理する制御部１３ａ，１３ｂ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】
水中に設置されてレーザ光を放射するとともに、レーザ光が水面で全反射する角度になるように、水面に対してレーザ光が放射される放射角度が設定されたレーザ光源と、
他の光通信装置からのレーザ光を受信する光受信部と、
前記光受信部で受信されたレーザ光に含まれる情報を処理する制御部と、
を備えることを特徴とする光通信装置。
【請求項２】
前記放射角度が４０度以下に設定されていることを特徴とする請求項１記載の光通信装置。
【請求項３】
前記放射角度を４０度以下の角度範囲で変化させるように、前記レーザ光源を回動させる回動機構部を備えることを特徴とする請求項２記載の光通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水中においてレーザ光源の光を送信して他の光通信装置との間で通信する光通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、漁船や艦艇等の船舶等においては、船舶間の秘匿性の高い無線通信技術が求められてきた。例えば、特許文献１においては、漁船団内での操業に関する情報を他船団に漏洩することなく共有できる船舶間通信システムが提案されている。さらに、秘匿性に優れた通信システムが複数提案されているが、船舶に搭載された通信システムにおいては、主として電波により通信が行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−６２１７号公報
【特許文献２】特開平０７−１７７０９０号公報
【特許文献３】特開２００９−５５４０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、秘匿性が求められる通信システムにおいて、電波通信を用いる場合、電波は、広範囲に放射される。このため、電波が到達する範囲内では、通信相手となる船舶以外の別の船舶に同一電波が傍受される可能性がある。
【０００５】
さらに、情報処理の手法によっては、暗号化された信号が解読される可能性があり、情報の秘匿性を保持することができなった。
【０００６】
近年、レーザを用いた光無線通信が研究されている。このレーザ光無線通信においては、レーザの指向性が高いことが特長である。レーザ光無線通信は、特許文献２に記載されているように、主に陸上での通信技術が研究されてきた。最近では、特許文献３に記載されているように、海中、水中における応用も期待され始めている。
【０００７】
しかしながら、海中、水中において、レーザを用いて光無線通信を行っても、レーザ光の放射が水面に当たった場合には、レーザ光が水上に漏れることがある。この場合には、別の船舶にレーザ光が傍受される可能性がある。
【０００８】
本発明の課題は、レーザ光が水上に漏れることがなく、水上からレーザ光を傍受できないようにする光通信装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る光通信装置の請求項１は、水中に設置されてレーザ光を放射するとともに、レーザ光が水面で全反射する角度になるように、水面に対してレーザ光が放射される放射角度が設定されたレーザ光源と、他の光通信装置からのレーザ光を受信する光受信部と、前記光受信部で受信されたレーザ光に含まれる情報を処理する制御部とを備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項２の発明は、前記放射角度が４０度以下に設定されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明は、前記放射角度を４０度以下の角度範囲で変化させるように、前記レーザ光源を回動させる回動機構部を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、水中に設置されたレーザ光源は、レーザ光が水面で全反射する角度になるように、水面に対してレーザ光が放射される放射角度が設定しているので、レーザ光は水面で全反射されるため、水上にレーザ光が漏れることがなくなる。このため、レーザ光信号を水上から傍受することは不可能である。また、安全性も向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施例１の光通信装置の構成図である。
【図２】本発明の実施例２の光通信装置の構成図である。
【図３】実施例２の光通信装置のレーザ光源と２軸回転ステージの構成を示す図である。
【図４】本発明の実施例２の光通信装置の適用例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（実施例１）
図１は、本発明の実施例１の光通信装置の構成図である。図１において、水中２に、光通信装置１ａと光通信装置１ｂとが設置されている。光通信装置１ａと光通信装置１ｂとは、レーザ光により水中で無線通信を行う。
【００１５】
なお、図１においては、２つの光通信装置を示したが、３つ以上の光通信装置が水中２に設置され、相互に無線通信する構成でも良い。
【００１６】
光通信装置１ａは、レーザ光源１１ａ、光受信部１２ａ、制御部１３ａ、メモリ１４ａを備えている。
【００１７】
レーザ光源１１ａは、半導体レーザ、コリメートレンズを有し、半導体レーザで発生したレーザ光をコリメートレンズで平行光にして、水面に向けて放射する。
【００１８】
レーザ光源１１ａは、レーザ光が水面３で全反射する角度になるように、水面３に対してレーザ光が放射される放射角度θが設定されている。この放射角度θは、４０度以下である。
【００１９】
光受信部１２ａは、他の光通信装置１ｂからのレーザ光を受信する。制御部１３ａは、光受信部１２ａで受信されたレーザ光に含まれる情報を処理して、メモリ１４ａに記憶する。また、制御部１３ａは、レーザ光源１１ａ内の半導体レーザの電流を制御する。
【００２０】
レーザ光源１１ｂは、半導体レーザ、コリメートレンズを有し、半導体レーザで発生したレーザ光をコリメートレンズで平行光にして、水面に向けて放射する。
【００２１】
レーザ光源１１ｂは、レーザ光が水面３で全反射する角度になるように、水面３に対してレーザ光が放射される放射角度θが設定されている。この放射角度θは、４０度以下である。
【００２２】
光受信部１２ｂは、他の光通信装置１ａからのレーザ光を受信する。制御部１３ｂは、光受信部１２ｂで受信されたレーザ光に含まれる情報を処理して、メモリ１４ｂに記憶する。また、制御部１３ｂは、レーザ光源１１ｂ内の半導体レーザの電流を制御する。
【００２３】
次にこのように構成された実施例１の光通信装置の動作を説明する。ここでは、光通信装置１ａから光通信装置１ｂへの通信を説明する。
【００２４】
光通信装置１ａ内のレーザ光源１１ａは、レーザ光を水面３に対して４０度以下の放射角度θで放射する。すると、レーザ光源１１ａからのレーザ光は、水面３で全反射される。このため、水上にレーザ光が漏れることがなくなる。これにより、厳密な水平位置決めは、必要がなく、４０度以下の放射角度θで運用することにより、水上からのレーザ光の信号を傍受することは不可能となる。
【００２５】
水面３で全反射される臨界角α（９０度−放射角度θに対応）は、以下の式（１）で表される。
【００２６】
ｓｉｎα＝ｎ１２＝ｎ２／ｎ１          …（１）
ここで、ｎ１は、水の屈折率で１．３３であり、ｎ２は、空気の屈折率で１である。
【００２７】
臨界角αは、水と空気との屈折率比ｎ１２により決定される。臨界角αは、約４８．６度となる。このため、放射角度は、４０度程度である。
【００２８】
このように、実施例１の光通信装置によれば、水中２に設置されたレーザ光源１１ａは、レーザ光が水面で全反射する角度になるように、水面３に対してレーザ光が放射される放射角度が設定しているので、レーザ光は水面３で全反射されるため、水上にレーザ光が漏れることがなくなる。このため、レーザ光信号を水上から傍受することは不可能である。また、安全性も向上することができる。
【００２９】
（実施例２）
図２は、本発明の実施例２の光通信装置の構成図である。図３は、実施例２の光通信装置のレーザ光源と２軸回転ステージの構成を示す図である。レーザ光源１１ａは、実施例１で説明したように、半導体レーザ１１１、コリメートレンズ１１２を有し、半導体レーザ１１１で発生したレーザ光をコリメートレンズ１１２で平行光にして、水面３に向けて放射する。
【００３０】
実施例２の光通信装置１ａ，１ｂは、放射角度を４０度以下の角度範囲で変化させるように、レーザ光源１１ａ，１１ｂを回動させる２軸回転ステージ１５ａ，１５ｂを備えている。
【００３１】
２軸回転ステージ１５ａ，１５ｂは、本発明の回動機構部に対応し、Ｘ軸方向（水平方向）及びＹ軸方向（放射角方向）にレーザ光源１１ａ，１１ｂを回動させる。
【００３２】
即ち、Ｙ軸方向（放射角方向）にレーザ光源１１ａ，１１ｂを回動させることにより、放射角度を４０度以下の角度範囲で変化させることができる。このため、光通信装置１ｂが光通信装置１ａから遠く離れて設置されていても、光通信装置１ａからのレーザ光を受信することができる。
【００３３】
また、Ｘ軸方向（水平方向）にレーザ光源１１ａ，１１ｂを回動させることにより、光通信装置１ｂがＸ軸方向（水平方向）のいずれの位置に設置されていても、光通信装置１ａからのレーザ光を受信することができる。
【００３４】
また、図４に示すように、光通信装置１ａと光通信装置１ｂとの間に比較的大きな岩石等の障害物２０が存在する場合には、光通信装置１ａからのレーザ光は、障害物２０により遮蔽される。
【００３５】
本発明では、２軸回転ステージ１５ａ，１５ｂにより、Ｙ軸方向（放射角方向）にレーザ光源１１ａ，１１ｂを回動させることにより、放射角度を４０度以下の角度範囲で変化させる。
【００３６】
従って、障害物２０が存在しても、障害物２０を回避させて、光通信装置１ａからのレーザ光を水面３で全反射させる。これにより、光通信装置１ｂが光通信装置１ａからのレーザ光を受信することができる。
【００３７】
また、光通信装置１ａと光通信装置１ｂとが比較的近い場合には、２軸回転ステージ１５ａ，１５ｂにより、Ｙ軸方向（放射角方向）にレーザ光源１１ａ，１１ｂを回動させることにより、放射角度を０度にさせる。即ち、レーザ光源１１ａ，１１ｂがレーザ光を水平方向に放射させる。これにより、光通信装置１ａと光通信装置１ｂとの間で、レーザ通信を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、レーザ通信、水中照明に適用可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１ａ，１ｂ  光通信装置
２  水中
３  水面
１１ａ，１１ｂ  レーザ光源
１２ａ，１２ｂ  光受信部
１３ａ，１３ｂ  制御部
１４ａ，１４ｂ  メモリ
１５ａ，１５ｂ  ２軸回転ステージ
１１１  半導体レーザ
１１２  コリメートレンズ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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