(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光束を反射して偏向させる可動型反射光学系と、
前記可動型反射光学系により偏向された光束を収束させる集光光学系と、
前記集光光学系により収束された光束が入射され、この光束の一部を反射し、残部を透過させる第１の半透過面と、
前記第１の半透過面において反射された光束の一部を反射し、残部を透過させる第２の半透過面と、
透明基材に屈折率の異なる球体または染料を添加した拡散材を被着させることにより形成され、または、透明基材の表面をサンドブラスト加工またはホログラム加工することにより形成され、前記第２の半透過面で反射された光束を拡散させる拡散光学系と、
前記集光光学系の焦点位置に複数の受光部を有する受光面を有し、前記拡散光学系により拡散された光束を前記複数の受光部で受光する多分割受光素子と、
前記第２の半透過面を透過した光束を受光する受光素子と、
データ信号により変調された光束を出射し、この光束を前記集光光学系を介して送出する発光素子と、
前記多分割受光素子、前記受光素子及び前記発光素子を固定する少なくとも一の基板と、
前記多分割受光素子の各受光部に対応する出力信号のレベルを互いに等しくすることで、前記発光素子より出射され前記集光光学系を介して送出される出射光束の光軸と、前記集光光学系に入射し前記多分割受光素子及び前記受光素子に至る入射光束の光軸とを一致させるように前記可動型反射光学系を制御する偏向制御部と
を有することを特徴とする受発光装置。
【請求項２】
前記多分割受光素子、前記受光素子及び前記発光素子は、受光面側、または、光束出射側において前記基板に対して実装されており、
前記多分割受光素子及び前記受光素子は、前記基板を透過、または、前記基板に設けられた透孔を通過した前記入射光束を受光し、
前記発光素子は、出射した光束を、前記基板を透過させ、または、前記基板に設けられた透孔を通過させる
ことを特徴とする請求項１記載の受発光装置。
【請求項３】
少なくとも前記受光素子に入射する前記入射光束の光路上に、波長選択フィルタが配置されており、
前記波長選択フィルタは、入射された光束のうち、所定の波長域の光束のみを透過させる
ことを特徴とする請求項１、または、請求項２記載の受発光装置。
【請求項４】
前記発光素子を駆動する駆動手段及び前記受光素子から出力された電気信号を増幅する増幅手段の少なくともいずれか一方が、前記基板上に設けられている
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載の受発光装置。
【請求項５】
データ信号に基づいて変調した光信号を送信するとともに、データ信号に基づいて変調された光信号を受信して復調することによって、データ伝送を行う送受信装置であって、
請求項１乃至請求項４のいずれか一に記載の受発光装置と、
前記受光素子から出力された電気信号をデジタル信号に変換して送出するとともに、前記多分割受光素子の各受光部から出力される電気信号のレベル差に基づいて、入射光束の出射源である他の受発光装置の方向を検出する信号処理手段と
を備えることを特徴とする送受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、データ信号により変調された光信号を送信、受信することよりデータ伝送を行う送受信装置のための受発光装置及びこのような受発光装置を備えて構成される送受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報信号の伝送手段として、光を用いた光信号伝送技術が提案されている。このような光信号伝送技術としては、例えば、複数のコンピュータ間で通信を行ういわゆる「光無線ＬＡＮ」や、映像情報や音声情報をＡＶ（Audio-Visual）機器に伝送する技術などが提案されている。このような光信号伝送は、受発光装置を有して構成された送受信装置間において、データ信号（デジタル情報）に応じて変調された光信号（光ビーム）を送受信することにより行われる。
【０００３】
このような送受信装置の受発光装置においては、光信号の伝送のために、送信側の発光素子として、ＬＤ（レーザダイオード）やＬＥＤ（発光ダイオード）が用いられている。
【０００４】
発光素子としてＬＥＤを用いる場合には、ＬＥＤからの光ビームは指向性が広いため、この光ビームを集束レンズやパラポラリフレクタによって集光させなければならない。ビーム径が広がってしまうと、受信されるパワーが減少してしまい、また、複数の装置をパラレルで用いた場合に干渉が発生するという問題があるからである。そして、発光素子からの光ビームを集束レンズやパラポラリフレクタによって集光させた場合には、送信側の装置と受信側の装置とで、光軸を一致させる必要がある。
【０００５】
例えば、特許文献１に記載された送受信装置においては、図１３に示すように、親機となる送受信装置に、データ信号の送信のための発光素子とは別に、パイロット光用の発光素子を設け、この発光素子から光軸調整用のパイロット光を送信するようにしている。そして、子機となる送受信装置は、受信方向を変位させて受光素子によりパイロット光が受光される状態とし、このパイロット光の受光レベルに基づいて、光軸調整を行うように構成されている。子機となる送受信装置は、ステッピングモータ等により回動操作されて受信方向を変位させるように構成されている。この送受信装置は、受信方向を水平及び鉛直方向に走査し、パイロット光の受光レベルが最大となる方向をサーチするように構成されている。
【０００６】
しかし、ＬＥＤから発せられた光束を集束レンズ等によって集光させることには限界があるため、発光素子としてＬＥＤを用いた装置では、長距離に亘って光信号を伝送するとビーム径が広がってしまい、受信されるパワーが減少してしまう。
【０００７】
これに対し、発光素子としてＬＤを用いた場合には、出射光ビームの指向性をより狭くすることができ、屋外において使用する場合のような長距離に亘る光信号の伝送が可能となる。また、発光素子としてＬＤを用いることにより、ＬＥＤを用いた場合よりも優れた高速応答性を実現することができる。すなわち、発光素子としてＬＥＤを用いた場合には、１００Mbps乃至２００Mbpsの伝送が限界であるのに対して、発光素子としてＬＤを用いた場合には、光ファイバ等の伝送速度と同等の最大１０Gbps程度のギガビット級の高速伝送が可能となる。
【０００８】
しかしながら、この場合には、狭指向性の光ビームをより正確に通信相手となる装置の受光部に向けて送出しなければならない。
【０００９】
そのため、特許文献２に記載されているように、送信側の装置と受信側の装置との間の光軸調整を、偏向ミラーを用いて行う送受信装置が提案されている。この偏向ミラーは、電磁的駆動機構によって、高精度、かつ、高速の偏向操作が行えるように構成されている。
【００１０】
【特許文献１】特許第３０５９８７０号公報
【特許文献２】特許第３２０６９９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、前述したような送受信装置においては、子機となる送受信装置の全体をステッピングモータ等により回動操作することによって光軸調整を行っているため、装置構成が大型化してしまう。特に、屋内において使用される送受信装置としては、装置構成の小型化が求められる。
【００１２】
また、信号伝送の高速化のためには、光信号の送受信を高効率に行う必要があり、送受信される光信号をより狭い指向角の光ビームに絞る必要がある。すると、送信側の装置と受信側の装置とでの光軸調整は、より高精度に行う必要が生ずる。しかし、前述のように送受信装置の全体を回動操作することによる光軸調整においては、高精度化及び応答性の高速化を図ることは困難である。
【００１３】
そして、前述したように偏向ミラーを用いて光軸調整を行う送受信装置は、多数の光学素子を用いた複雑な構成となってしまい、また、装置構成も大型化してしまう。また、偏向ミラーは、偏向させることができる角度が数度程度と狭いため、ある程度の光軸調整が完了した後の微調整には好適であるが、広い範囲から通信相手となる送受信装置の位置をサーチすることには適していない。したがって、この送受信装置は、移動しながら使用される装置としては適さないものとなっている。
【００１４】
そこで、本発明は、前述の実情に鑑みて提案されるものであって、データ信号に基づいて変調した光信号を送信するとともにデータ信号に基づいて変調された光信号を受信して復調することによってデータ伝送を行う送受信装置に使用される受発光装置であって、送受信装置の小型化、製造の容易化を可能としつつ、送受信装置における他の送受信装置との間の光軸調整を高精度、かつ、高速に行うことを可能とする受発光装置を提供することを目的とする。
【００１５】
また、本発明は、このような受発光装置を用いることにより、小型化及び製造の容易化がなされ、他の送受信装置との間の光軸調整を高精度、かつ、高速に行うことができる送受信装置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】
【００１６】
上述の課題を解決するため、本発明に係る受発光装置は、以下のいずれかの構成を有するものである。
【００１７】
〔構成１〕
入射光束を反射して偏向させる可動型反射光学系と、可動型反射光学系により偏向された光束を収束させる集光光学系と、集光光学系により収束された光束が入射され、この光束の一部を反射し残部を透過させる第１の半透過面と、第１の半透過面において反射された光束の一部を反射し残部を透過させる第２の半透過面と、透明基材に屈折率の異なる球体または染料を添加した拡散材を被着させることにより形成され、または、透明基材の表面をサンドブラスト加工またはホログラム加工することにより形成され、第２の半透過面で反射された光束を拡散させる拡散光学系と、集光光学系の焦点位置に複数の受光部を有する受光面を有し拡散光学系により拡散された光束を複数の受光部で受光する多分割受光素子と、第２の半透過面を透過した光束を受光する受光素子と、データ信号により変調された光束を出射しこの光束を集光光学系を介して送出する発光素子と、多分割受光素子、受光素子及び発光素子を固定する少なくとも一の基板と、多分割受光素子の各受光部に対応する出力信号のレベルを互いに等しくすることで、発光素子より出射され集光光学系を介して送出される出射光束の光軸と集光光学系に入射し多分割受光素子及び受光素子に至る入射光束の光軸とを一致させるように可動型反射光学系を制御する偏向制御部とを有することを特徴とするものである。
【００１８】
〔構成２〕
構成１を有する受発光装置において、多分割受光素子、受光素子及び発光素子は、受光面側、または、光束出射側において基板に対して実装されており、多分割受光素子及び受光素子は、基板を透過、または、基板に設けられた透孔を通過した入射光束を受光し、発光素子は、出射した光束を、基板を透過させ、または、基板に設けられた透孔を通過させることを特徴とするものである。
【００１９】
〔構成３〕
構成１、または、構成２を有する受発光装置において、少なくとも受光素子に入射する入射光束の光路上に波長選択フィルタが配置されており、この波長選択フィルタは、入射された光束のうち、所定の波長域の光束のみを透過させることを特徴とするものである。
【００２０】
〔構成４〕
構成１乃至構成３のいずれか一を有する受発光装置において、発光素子を駆動する駆動手段及び受光素子から出力された電気信号を増幅する増幅手段の少なくともいずれか一方が基板上に設けられていることを特徴とするものである。
【００２１】
また、本発明に係る送受信装置は、以下の構成を有するものである。
【００２２】
〔構成５〕
構成１乃至構成４のいずれか一を有する受発光装置と、受光素子から出力された電気信号をデジタル信号に変換して送出するとともに多分割受光素子の各受光部から出力される電気信号のレベル差に基づいて入射光束の出射源である他の受発光装置の方向を検出する信号処理手段とを備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係る送受信装置においては、集光光学系、第１の半透過面及び第２の半透過面は、一体的な光学素子の一部として構成されており、そして、発光素子より出射され集光光学系を介して送出される出射光束の光軸は、集光光学系に入射し多分割受光素子及び受光素子に至る入射光束の光軸に一致しているので、部品点数が削減され、送受信装置の小型化及び製造の容易化が可能となり、また、ステッピングモータ等の駆動機構及び偏向ミラー等を用いることにより、送受信装置における他の送受信装置との間の光軸調整を高精度、かつ、高速に行うことが可能となる。
【００２４】
また、多分割受光素子、受光素子及び発光素子を、受光面側、または、光束出射側において基板に対して実装し、多分割受光素子及び受光素子は、基板を透過、または、基板に設けられた透孔を通過した入射光束を受光し、発光素子は、出射した光束を、基板を透過させ、または、基板に設けられた透孔を通過させるようにした場合には、受光素子等のベアチップ実装による装置の小型化が可能となるとともに、チップ厚のばらつきによる高さ誤差が生じないため高精度な実装が可能となり、さらに、発光素子を発光させ、及び／又は、多分割受光素子及び受光素子による受光を行うことにより、多分割受光素子及び受光素子からの光検出出力に基づいて、これら多分割受光素子、受光素子及び発光素子の位置調整及び固定が可能となる。
【００２５】
さらに、少なくとも受光素子に入射する入射光束の光路上に波長選択フィルタを配置し、この波長選択フィルタにより入射された光束のうち所定の波長域の光束のみを透過させるようにした場合には、この波長選択フィルタにより、妨害光となる発光素子から出射される光束や太陽光や照明光などの不要光を遮断することができ、的確な光軸調整を可能とする。
【００２６】
また、発光素子を駆動する駆動手段及び受光素子から出力された電気信号を増幅する増幅手段の少なくともいずれか一方を基板上に設けた場合には、駆動手段及び増幅手段の少なくとも一方を受発光装置と別に設ける必要がなくなり、送受信装置の小型化及び製造の容易化が可能となる。
【００２７】
そして、本発明に係る送受信装置においては、本発明に係る受発光装置を有して構成されているので、小型化及び製造の容易化が可能であり、また、ステッピングモータ等の駆動機構及び偏向ミラー等を用いることにより、他の送受信装置との間の光軸調整を高精度、かつ、高速に行うことができ、移動しながら用いる装置としても好適な装置となる。
【００２８】
すなわち、本発明は、データ信号に基づいて変調した光信号を送信するとともにデータ信号に基づいて変調された光信号を受信して復調することによってデータ伝送を行う送受信装置に使用される受発光装置であって、送受信装置の小型化、製造の容易化を可能としつつ、送受信装置における他の送受信装置との間の光軸調整を高精度、かつ、高速に行うことを可能とする受発光装置を提供することができるものである。
【００２９】
また、本発明は、このような受発光装置を用いることにより、小型化及び製造の容易化がなされ、他の送受信装置との間の光軸調整を高精度、かつ、高速に行うことができる送受信装置を提供することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明に係る受発光装置及びこの受発光装置を適用した本発明に係る送受信装置の実施の形態について説明する。
【００３１】
図１は、本発明に係る送受信装置を用いた光信号伝送システムの構成を示す側面図である。
【００３２】
この光信号伝送システムは、図１に示すように、デスク上などに設置され複数の端末（パーソナルコンピュータ等）に接続される複数の子機となる送受信装置と、天井などの上部位置に設置されネットワーク幹線やサーバーに接続される親機となる送受信装置とで構成される。そして、この光信号伝送システムにおいては、これら子機となる送受信装置及び親機となる送受信装置間で、双方向ビーム伝送を行う。
【００３３】
なお、この光信号伝送システムは、映像再生装置（ＴＶチューナ、ビデオテーププレーヤ（「ＶＨＳ」）、ビデオディスクプレーヤ（「ＤＶＤ」）等）に接続される複数の子機となる送受信装置と、天井などの上部位置に設置される映像表示装置（「ＰＤＰ」パネル、液晶モニタ、ＴＶ受像機、プロジェクタ等）に接続される親機となる送受信装置とで構成することもできる。
【００３４】
これら子機となる送受信装置及ぴ親機となる送受信装置は、データ通信のために強度変調されたレーザ光を光信号として送出するとともに、他方の装置から入射された光信号（レーザ光）に基づいて、他方の装置の方向を検出し、送出光の光軸と入射光の光軸とが一致するように、光軸を制御、調整した後に、データ伝送を行うようになっている。
【００３５】
〔第１の実施の形態〕
図２は、本発明の第１の実施の形態における受発光装置を用いた送受信装置の構成を示す側面図である。
【００３６】
この送受信装置は、図２に示すように、本発明に係る受発光装置１、偏向制御が可能な可動型反射光学系（偏向ミラー）２、信号処理部３及び偏向制御部４を有して構成される。
【００３７】
受発光装置１は、入射光束を収束させる集光光学系５と、第１の半透過面６と、第２の半透過面７とを有している。これら集光光学系５、第１の半透過面６及び第２の半透過面７は、一体的な光学素子の一部として構成されている。この光学素子は、ガラスや合成樹脂等の透明材料からなる複数の部材が接合されて構成されており、この接合面に金属膜や干渉膜を成膜しておくことによって、第１及び第２の半透過面６，７とすることができる。また、集光光学系５は、透明材料からなる部材の一部を凸レンズ状に膨出形成させるか、または、凸レンズ状の部材を他の部材に接合させることによって構成されている。
【００３８】
この受発光装置においては、通信相手となる他の送受信装置から送出された入射光は、可動型反射光学系２により反射され、集光光学系５に入射する。この集光光学系５は、入射光を収束させ、第１の半透過面６に入射させる。この第１の半透過面６は、集光光学系５からの入射光束に対して、略４５°の傾斜となっている。この第１の半透過面６は、集光光学系５より入射された光束の一部を反射し、残部を透過させる。第１の半透過面６において反射された光束は、第２の半透過面７に入射される。この第２の半透過面７は、第１の半透過面６からの入射光束に対して、略４５°の傾斜となっている。この第２の半透過面７は、第１の半透過面６より入射された光束の一部を反射し、残部を透過させる。
【００３９】
第２の半透過面７における反射光は、拡散光学系８を透過して拡散され、波長選択性を有する波長選択フィルタ９を経て、入射光の方向検出のための多分割受光素子１０により受光される。すなわち、多分割受光素子１０は、第２の半透過面７で反射された光束を受光する。
【００４０】
拡散光学系８は、入射光を拡散させて透過させる光学素子であり、ガラスや合成樹脂材料の透明基材に屈折率のわずかに異なる数μｍから数十μｍの球体や染料を添加した拡散材を被着させ、または、透明基材の表面をサンドプラスト加工、あるいは、ホログラム加工により拡散作用を有するものとすることにより構成される。この拡散光学系８は、集光光学系５、第１の半透過面６及び第２の半透過面７を含む一体的な光学素子に対して一体的に構成することができる。また、拡散光学系８は、第２の半透過面７に接合されて設けてもよい。
【００４１】
波長選択フィルタ９は、ガラスや合成樹脂材料などの透明基材に誘電体多層膜が成膜されて構成され、他の送受信装置からの入射光（パイロット光）の波長（例えば、８５０ｎｍ）付近の光を透過させ、全二重通信において妨害光となるこの受発光装置の発光素子から出射された光束の波長（例えば、７８０ｎｍ）付近の光や、太陽光や照明光などの不要光を遮断する。
【００４２】
集光光学系５は、多分割受光素子１０の受光面に焦点をもっており、拡散光学系８によって拡散された光束は、集光光学系５の焦点位置を中心に照射される。そして、集光光学系５の焦点位置に配置された多分割受光素子１０の受光面は、中心から放射状に分割された複数の受光部を有しており、各受光部に照射された光を電流に変換し、各受光部からそれぞれ独立した光検出出力が得られるようになっている。そして、これら光検出出力は、送受信装置の信号処理部３に送られる。
【００４３】
ところで、拡散光学系８の作用により、この拡散光学系８への入射光が垂直入射であれば、その入射位置や入射光束の分布に限らず、多分割受光素子１０の各受光部における受光量は互いに等しくなる。そして、拡散光学系８への入射光が斜入射の場合には、多分割受光素子１０の各受光部における受光量に差が生じる。
【００４４】
信号処理部３では、入力された多分割受光素子１０の各受光部に対応する出力信号のレベル差が小さくなるように、偏向制御信号を生成し、偏向制御部４に供給する。偏向制御部４では、偏向制御信号に基づいて、可動型反射光学系２を制御して偏向させ、多分割受光素子１０の各受光部からの各出力信号レベルが互いに等しい状態に保たれるようにする。
【００４５】
なお、この受発光装置において、拡散光学系８は、必須の構成要素ではなく、この拡散光学系８を設けなくとも構成することができる。
【００４６】
一方、第２の半透過面７を透過した光束は、反射光学系１１により反射され、受光光学系１２及び波長選択フィルタ９を経て、データ通信のための受光素子１３により受光される。すなわち、この受光素子１３は、第２の半透過面７を透過した光束を受光する。この受光素子１３は、受光した光束を電流に変換し、信号処理手段となる図示しないデータ処理部に供給する。このデータ処理部は、受光素子１３から出力された電気信号をデジタル信号に変換して送出する。
【００４７】
反射光学系１１及び受光光学系１２は、集光光学系５、第１の半透過面６及び第２の半透過面７を含む一体的な光学素子に対して一体的に構成することができる。また、この反射光学系１１は、成膜を施さず、光学材料の内面反射（全反射）を利用したものとすることもできる。
【００４８】
そして、この受発光装置は、発光素子１４を備えている。この発光素子１４は、データ信号により変調された光束を出射し、この光束を集光光学系５を介して送出する。すなわち、発光素子１４から出射された拡がりのある光束（レーザ光）は、発光光学系１５で収束または発散されたのち、第１の半透過面６を透過し、集光光学系５によって平行光に近い光束となされて出射され、可動型反射光学系２によって反射されて、通信相手となる他の送受信装置に向けて送出される。発光光学系１５は、集光光学系５、第１の半透過面６及び第２の半透過面７を含む一体的な光学素子に対して、一体的に構成することができる。
【００４９】
発光素子１４より出射され集光光学系５を介して送出される出射光束の光軸は、集光光学系５に入射し多分割受光素子１０及び受光素子１４に至る入射光束の光軸に一致している。すなわち、この受発光装置からの送出光の光軸は、多分割受光素子１０を含む受光のための光学系の光軸とあらかじめ一致されており、多分割受光素子１０の各受光部からの出力信号レベルが互いに等しい状態においては、この受発光装置からの送出光の光軸と、他の送受信装置からの入射光の光軸とは、一致していることとなる。
【００５０】
そして、この受発光装置は、少なくとも一の基板１６を備えている。この基板１６は、多分割受光素子１０、受光素子１３及び発光素子１４を固定、保持している。また、この基板１６上には、発光素子１４を駆動する駆動手段（駆動回路）及び受光素子１３から出力された電気信号を増幅する増幅手段（増幅回路）の少なくともいずれか一方が設けられている。
【００５１】
この基板１６は、集光光学系５、第１の半透過面６及び第２の半透過面７を含む一体的な光学素子に対して、保持部材１７を介して取付けられている。なお、拡散光学系８、受光光学系１２及び発光光学系１５は、保持部材１７に接合させて設けてもよい。
【００５２】
なお、この受発光装置において、波長選択フィルタ９は、多分割受光素子１０や受光素子１３の受光面に成膜して設けてもよく、また、第２の半透過面７及び反射光学系１１の出射面や、受光光学系１２の出射面に成膜して設けてもよい。また、第２の半透過面７の反射及び透過の波長特性（分光特性）を適切に設定することにより、波長選択フィルタ９の機能を兼ねさせることができる。
【００５３】
また、波長選択フィルタ９を設けない場合に、発光素子１４から出射された光束のうち、発光光学系１５、第１の半透過面６を経て、多分割受光素子１０及び受光素子１３に到達する不要光がこの受発光装置の伝送性能に影響しない光量であるならば、波長選択フィルタ９を有しない構造とすることもできる。
【００５４】
また、この受発光装置において、拡散光学系８及び多分割受光素子１０と、受光光学系１２及び受光素子１３とは、互いの位置関係を入れ替えた状態に構成することもできる。
【００５５】
図３は、本発明の第１の実施の形態における受発光装置を用いた送受信装置の別の構成を示す側面図である。
【００５６】
この受発光装置においては、この第１の実施の形態における構成において、図３に示すように、集光光学系５、発光光学系１５及び受光光学系１２は、ガラスや合成樹脂材料などの平行平板に、エッチングにより、または、射出成型により成形されたフレネルレンズや、あるいは、回転対称型の回折素子、または、ホログラムとして構成することができる。
【００５７】
また、発光光学系１５、拡散光学系８及び受光光学系１２は、同一の一体的な平行平板上に構成することができる。
【００５８】
このような構成を採ることにより、装置構成の小型化が実現できるとともに、光学部品の製造及び組立が容易となり、また、部品点数の削減によるコストダウンが可能となる。
【００５９】
〔第２の実施の形態〕
図４は、本発明の第２の実施の形態における受発光装置を用いた送受信装置の構成を示す側面図である。
【００６０】
本発明に係る受発光装置は、前述の第１の実施の形態における構成において、図４に示すように、基板１６を、ガラスや合成樹脂材料などの透明材料からなる平行平板として形成し、多分割受光素子１０、受光素子１３及び発光素子１４を、受光面側、または、光束出射側において基板１６に対して実装して構成することができる。この場合においては、多分割受光素子１０及び受光素子１３は、基板１６を透過した入射光束を受光する。また、発光素子１４は、出射した光束を、基板１６を透過させて、発光光学系１５を介して集光光学系５に入射させる。
【００６１】
この受発光装置においては、基板１６上に保持部材１７及び光学素子が取付けられた後においても、多分割受光素子１０、受光素子１３及び発光素子１４が基板１６の外側面に位置することとなるので、各光学系及び各素子の位置を入射光信号と出射光信号との光軸が一致するように調整しながら組み立てることが容易となる。また、発光素子１４が基板１６の外側面に位置することにより、この発光素子１４の発光時における放熱（冷却）が容易となる。
【００６２】
図５は、本発明の第２の実施の形態における受発光装置を用いた送受信装置の別の構成を示す側面図である。
【００６３】
この受発光装置においては、この第２の実施の形態における構成において、図５に示すように、集光光学系５、発光光学系１５及び受光光学系１２は、ガラスや合成樹脂材料などの平行平板に、エッチングにより、または、射出成型により成形されたフレネルレンズや、あるいは、回転対称型の回折素子、または、ホログラムとして構成することができる。また、発光光学系１５、拡散光学系８及び受光光学系１２は、同一の一体的な平行平板上に構成することができる。
【００６４】
そして、この場合には、基板１６の厚さを適宜に設定することにより、保持部材１７を用いることなく、この基板１６に対して、発光光学系１５、拡散光学系８及び受光光学系１２が形成された平行平板を直接取付けることができる。
【００６５】
また、この場合において、波長選択フィルタ９は、基板１６の表面、または、発光光学系１５、拡散光学系８及び受光光学系１２が形成された平行平板の表面、あるいは、多分割受光素子１０及び受光素子１３の受光面上に形成することができる。また、第２の半透過面７の反射及び透過の波長特性（分光特性）を適切に設定することにより、波長選択フィルタ９の機能を兼ねさせることができる。
【００６６】
このような構成を採ることにより、装置構成の小型化が実現できるとともに、光学部品の製造及び組立が容易となり、また、部品点数の削減によるコストダウンが可能となる。
【００６７】
図６は、本発明の第２の実施の形態における受発光装置を用いた送受信装置のさらに別の構成を示す側面図である。
【００６８】
この受発光装置においては、この第２の実施の形態における構成において、図６に示すように、拡散光学系８、発光光学系１５及び受光光学系１２は、透明材料からなる基板１６上に、エッチングにより、または、射出成型により成形されたフレネルレンズや、あるいは、回転対称型の回折素子、または、ホログラムとして構成することができる。すなわち、この基板１６においては、上面部に拡散光学系８、発光光学系１５及び受光光学系１２が形成され、下面部に多分割受光素子１０、受光素子１３及び発光素子１４が実装される。
【００６９】
この場合には、基板１６の厚さを適宜に設定し、保持部材１７を用いることなく、この基板１６に対して、集光光学系５、第１の半透過面６及び第２の半透過面７を含む一体的な光学素子を直接取付けるようにする。
【００７０】
この場合において、波長選択フィルタ９は、集光光学系５、第１の半透過面６及び第２の半透過面７を含む一体的な光学素子の表面、または、多分割受光素子１０及び受光素子１３の受光面上に形成することができる。また、第２の半透過面７の反射及び透過の波長特性（分光特性）を適切に設定することにより、波長選択フィルタ９の機能を兼ねさせることができる。
【００７１】
このような構成を採ることにより、装置構成の小型化が実現できるとともに、光学部品の製造及び組立が容易となり、また、部品点数の削減によるコストダウンが可能となる。
【００７２】
〔第３の実施の形態〕
図７は、本発明の第３の実施の形態における受発光装置を用いた送受信装置の構成を示す側面図である。
【００７３】
本発明に係る受発光装置は、前述の第２の実施の形態における構成において、図７に示すように、基板１６に透孔１６ａを設けて形成し、多分割受光素子１０、受光素子１３及び発光素子１４を、受光面側、または、光束出射側において基板１６に対して実装して構成することができる。この場合においては、多分割受光素子１０及び受光素子１３は、基板１６の透孔１６ａを通過した入射光束を受光する。また、発光素子１４は、出射した光束を、基板１６の透孔１６ａ内を通過させて、発光光学系１５を介して集光光学系５に入射させる。
【００７４】
この受発光装置においては、基板１６上に保持部材１７及び光学素子が取付けられた後においても、多分割受光素子１０、受光素子１３及び発光素子１４が基板１６の外側面に位置することとなるので、各光学系及び各素子の位置を入射光信号と出射光信号との光軸が一致するように調整しながら組み立てることが容易となる。また、発光素子１４が基板１６の外側面に位置することにより、この発光素子１４の発光時における放熱（冷却）が容易となる。
【００７５】
図８は、本発明の第３の実施の形態における受発光装置を用いた送受信装置の別の構成を示す側面図である。
【００７６】
この受発光装置においては、この第３の実施の形態における構成において、図８に示すように、集光光学系５、発光光学系１５及び受光光学系１２は、ガラスや合成樹脂材料などの平行平板に、エッチングにより、または、射出成型により成形されたフレネルレンズや、あるいは、回転対称型の回折素子、または、ホログラムとして構成することができる。また、発光光学系１５、拡散光学系８及び受光光学系１２は、同一の一体的な平行平板上に構成することができる。
【００７７】
そして、この場合には、基板１６の厚さを適宜に設定することにより、保持部材１７を用いることなく、この基板１６に対して、発光光学系１５、拡散光学系８及び受光光学系１２が形成された平行平板を直接取付けることができる。
【００７８】
また、この場合において、波長選択フィルタ９は、発光光学系１５、拡散光学系８及び受光光学系１２が形成された平行平板の表面、または、多分割受光素子１０及び受光素子１３の受光面上に形成することができる。また、第２の半透過面７の反射及び透過の波長特性（分光特性）を適切に設定することにより、波長選択フィルタ９の機能を兼ねさせることができる。
【００７９】
このような構成を採ることにより、装置構成の小型化が実現できるとともに、光学部品の製造及び組立が容易となり、また、部品点数の削減によるコストダウンが可能となる。
【００８０】
〔第４の実施の形態〕
図９は、本発明の第４の実施の形態における受発光装置を用いた送受信装置の構成を示す側面図である。
【００８１】
本発明に係る受発光装置は、前述の第３の実施の形態における構成において、図９に示すように、前述の各実施の形態における反射光学系１１を設けることなく、受光素子１３を、第２の半透過面７を透過した光束がそのまま偏向されることなく入射するように構成することができる。この場合において、受光素子１３は、多分割受光素子１０が取付けられた基板１６に対して垂直に設置された基板１６ｂに取付けられる。
【００８２】
この場合において、波長選択フィルタ９は、第２の半透過面７と受光素子１３との間の光路上に設け、さらに、第２の半透過面７と多分割受光素子１０との間の光路上にも設置することができる。また、第２の半透過面７の反射及び透過の波長特性（分光特性）を適切に設定することにより、波長選択フィルタ９の機能を兼ねさせることができる。
【００８３】
また、この場合において、多分割受光素子１０と、受光素子１３とは、互いの位置関係を入れ替えた状態に構成することもできる。
【００８４】
図１０は、本発明の第４の実施の形態における受発光装置を用いた送受信装置の別の構成を示す側面図である。
【００８５】
この受発光装置においては、この第４の実施の形態における構成において、図１０に示すように、集光光学系５及び発光光学系１５は、ガラスや合成樹脂材料などの平行平板に、エッチングにより、または、射出成型により成形されたフレネルレンズや、あるいは、回転対称型の回折素子、または、ホログラムとして構成することができる。また、発光光学系１５及び拡散光学系８は、同一の一体的な平行平板上に構成することができる。
【００８６】
この場合において、波長選択フィルタ９は、発光光学系１５及び拡散光学系８が形成された平行平板の表面、または、多分割受光素子１０及び受光素子１３の受光面上に形成することができる。また、第２の半透過面７の反射及び透過の波長特性（分光特性）を適切に設定することにより、波長選択フィルタ９の機能を兼ねさせることができる。
【００８７】
このような構成を採ることにより、装置構成の小型化が実現できるとともに、光学部品の製造及び組立が容易となり、また、部品点数の削減によるコストダウンが可能となる。
【００８８】
〔第５の実施の形態〕
図１１は、本発明の第５の実施の形態における受発光装置を用いた送受信装置の構成を示す側面図である。
【００８９】
本発明に係る受発光装置は、図１１に示すように、入射光束を収束させる集光光学系５と、第１の半透過面６と、第２の半透過面７と一体的な光学素子の一部として構成し、通信相手となる他の送受信装置から送出され集光光学系５に入射した光束が、第１の半透過面６を透過して、拡散光学系８を経て多分割受光素子１０により受光されるように構成してもよい。
【００９０】
この場合においては、第１の半透過面６により反射された光束が第２の半透過膜７に入射し、この第２の半透過膜７により反射された光束が波長選択フィルタ９を介して受光素子１３により受光される。
【００９１】
この場合において、波長選択フィルタ９は、第２の半透過面７と受光素子１３との間の光路上に設け、さらに、第１の半透過面６と多分割受光素子１０との間の光路上にも設置することができる。また、第１及び第２の半透過面６，７の反射及び透過の波長特性（分光特性）を適切に設定することにより、波長選択フィルタ９の機能を兼ねさせることができる。
【００９２】
そして、この受発光装置において、発光素子１４から出射された光束は、第２の半透過膜７を透過し、第１の半透過膜６により反射されて、集光光学系５を介して送出される。
【００９３】
この受発光装置においては、多分割受光素子１０は、透明材料により形成された基板１６に取付けられている。多分割受光素子１０は、受光面側において基板１６に対して実装されている。多分割受光素子１０は、基板１６を透過した入射光束を受光する。
【００９４】
また、受光素子１３は、多分割受光素子１０が取付けられた基板１６とは別体の透明材料により形成された基板１６に取付けられている。受光素子１３は、受光面側において基板１６に対して実装されている。受光素子１３は、基板１６を透過した入射光束を受光する。
【００９５】
さらに、発光素子１４は、多分割受光素子１０が取付けられた基板１６に対して垂直に設置された透明材料により形成された基板１６に取付けられている。発光素子１４は、光束出射側において基板１６に対して実装されている。発光素子１４は、出射した光束を、基板１６を透過させて、各半透過面７，６を介して集光光学系５に入射させる。
【００９６】
この受発光装置においては、多分割受光素子１０、受光素子１３及び発光素子１４が基板１６の外側面に位置することとなるので、各光学系及び各素子の位置を入射光信号と出射光信号との光軸が一致するように調整しながら組み立てることが容易である。また、発光素子１４が基板１６の外側面に位置することにより、この発光素子１４の発光時における放熱（冷却）が容易である。
【００９７】
そして、この受発光装置においては、基板１６の厚さを適宜に設定することにより、この基板１６に対して、集光光学系５、第１の半透過面６及び第２の半透過面７を含む一体的な光学素子を直接取付けることができる。
【００９８】
この受発光装置において、多分割受光素子１０及び受光素子１３の受光面上には、波長選択フィルタを形成することができる。また、この受発光装置において、第１及び第２の半透過面６，７の反射及び透過の波長特性（分光特性）を適切に設定することにより、波長選択フィルタの機能を兼ねさせることができる。
【００９９】
また、この受発光装置において、発光素子１４と、受光素子１３とは、互いの位置関係を入れ替えた状態に構成することもできる。
【０１００】
図１２は、本発明の第５の実施の形態における受発光装置を用いた送受信装置の別の構成を示す側面図である。
【０１０１】
この受発光装置においては、この第５の実施の形態における構成において、図１２に示すように、集光光学系５は、ガラスや合成樹脂材料などの平行平板に、エッチングにより、または、射出成型により成形されたフレネルレンズや、あるいは、回転対称型の回折素子、または、ホログラムとして構成することができる。
【０１０２】
このような構成を採ることにより、装置構成の小型化が実現できるとともに、光学部品の製造及び組立が容易となり、また、部品点数の削減によるコストダウンが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】本発明に係る送受信装置を用いた光信号伝送システムの構成を示す側面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における受発光装置を用いた送受信装置の構成を示す側面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における受発光装置を用いた送受信装置の別の構成を示す側面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態における受発光装置を用いた送受信装置の構成を示す側面図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態における受発光装置を用いた送受信装置の別の構成を示す側面図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態における受発光装置を用いた送受信装置のさらに別の構成を示す側面図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態における受発光装置を用いた送受信装置の構成を示す側面図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態における受発光装置を用いた送受信装置の別の構成を示す側面図である。
【図９】本発明の第４の実施の形態における受発光装置を用いた送受信装置の構成を示す側面図である。
【図１０】本発明の第４の実施の形態における受発光装置を用いた送受信装置の別の構成を示す側面図である。
【図１１】本発明の第５の実施の形態における受発光装置を用いた送受信装置の構成を示す側面図である。
【図１２】本発明の第５の実施の形態における受発光装置を用いた送受信装置の別の構成を示す側面図である。
【図１３】従来の送受信装置の構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
【０１０４】
１    受発光装置
３    信号処理手段
５    集光光学系
６    第１の半透過面
７    第２の半透過面
１０    多分割受光素子
１３    受光素子
１４    発光素子
１６    基板
１６ａ  透孔
【図１】
0004645326.tif 000002
【図２】
0004645326.tif 000003
【図３】
0004645326.tif 000004
【図４】
0004645326.tif 000005
【図５】
0004645326.tif 000006
【図６】
0004645326.tif 000007
【図７】
0004645326.tif 000008
【図８】
0004645326.tif 000009
【図９】
0004645326.tif 000010
【図１０】
0004645326.tif 000011
【図１１】
0004645326.tif 000012
【図１２】
0004645326.tif 000013
【図１３】
0004645326.tif 000014