(57)【要約】【課題】簡素な構成及び操作で光無線伝送装置の光軸を簡単に合わせるようにする。【解決手段】パン・チルト方向にそれぞれ単位回転角Δθｘ、Δθｙだけ回転させた場合に、各位置における送信光放射角のスポットＳの間に死角が無いようにするために、送信光の放射角をＢ、光学送信手段を駆動する２軸の回転機構のそれぞれの回転角度単位をΔθｘ、Δθｙとすると、Δθｘ２＋Δθｙ２≦Ｂ２とする。【選択図】        図６
2005026930.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光信号を送信する光学送信手段を備えた送信機と、前記光信号を受信する光学受信手段を備えた受信機とを有し、前記光学送信手段と前記光学受信手段の間の光軸を光通信の相手先に手動で合わせる無線伝送装置の光軸調整装置において、
前記光学送信手段及び／又は前記光学受信手段の光軸を水平方向Ｘと垂直方向Ｙに所定の角度単位で回転させる２軸の回転機構を備え、
相手先に対する送信又は受信可能な角度をφとし、前記２軸の回転機構の水平方向Ｘと垂直方向Ｙの回転角度単位をそれぞれΔθｘ、Δθｙとすると、
Δθｘ２＋Δθｙ２≦φ２
であることを特徴とする光無線伝送装置の光軸調整装置。
【請求項２】
前記回転機構の１軸の回転機構は、
回転軸を中心として対称になるように固定された複数のラッチ部と、
前記回転軸の回りを回転可能なロータを備え、
前記ロータには、前記複数のラッチ部が係合可能であって、前記回転角度単位Δθｘ、Δθｙに応じたピッチの凹部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光無線伝送装置の光軸調整装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、送信機が送信する光信号の光軸を受信機に向けて光無線伝送を行う光無線伝送装置の光軸調整装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、光を用いて情報の空間伝送を行う光無線伝送技術がある。この光無線伝送には、一般に赤外光が用いられ、その発光素子としては、発光ダイオードやレーザダイオードなどの半導体発光素子が用いられている。このような光無線伝送において、送受信間距離を十分にとりたい場合は、受信装置側に十分な光レベルの信号を入射させるために、送信装置より発する光ビームの出射角を鋭く、すなわち狭く絞る必要があるので、送信装置及び受信装置の光軸を合わせなくてはならない。そこで、出射角の狭い光ビームを用いることや、光ビームが目に見えない赤外光を用いることなどから、光無線伝送装置の光軸合わせは大変煩わしい作業となる。そこで、従来より、この光軸合わせを容易に行えるような光無線伝送装置の提案がなされている。
【０００３】
その１つの例として下記の特許文献１には、送信装置から可視光をピンポイントに絞って信号伝送用の赤外光と同一光軸、あるいは平行光軸にして一緒に送り、受信装置側に設けた可視光反射手段に当て、その可視光反射手段により反射された可視光を操作者が見ながら送信装置の光軸調整を行う光無線伝送装置が開示されている。また、この他の技術としては送信装置に照準機を設置して、その照準機を見ながら光軸を合わせる光無線伝送装置や、受信装置側に受光レベル検出用測定機を接続して２人一組で光軸合わせを行う光無線伝送装置もある。また、下記の特許文献２で開示されるように受信機側に光軸調整用の光源を用いて、送信機からの送信光の受信レベル情報を折り返し、それに応じて光軸を合わせるものもある。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭６２−１１０３３９号公報
【特許文献２】
特開平７−１３１４２２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の特許文献１で開示されたような光無線伝送装置は、送信装置に光無線伝送の目的以外に使用する可視光を発生させる構成を必要としている。また、送受信装置間の距離を十分にとりたい場合などは、この可視光の発光出力を十分大きいものにしなくてはならず、また、その構成を追加する必要があるため、送信装置のコストアップとなってしまう上に、装置が大型になってしまう。これは、送信装置に照準機を設置する場合も同じである。
【０００６】
また、可視光の光軸や、照準機の照準と、信号伝送用の赤外光の光軸とを厳密に合わせておく必要があることもコストアップとなる。また、受光レベル検出用測定機を受信装置に接続して２人一組で行う場合においても、受光レベル検出用測定機を用意する必要があったり、人手を要するなどの欠点があった。このように、従来の光無線伝送装置は、光軸合わせを簡単化しようとすると、送受信装置のコストアップや、大型化となってしまい、逆に送受信装置のコストダウンや、小型化を行おうとすると、光軸合わせの作業に手間が掛かるなどの欠点を有していた。
【０００７】
また、特許文献２で開示された光無線伝送装置は、前述のように光伝送する情報を乗せる指向角の狭い光信号を送信する第一の光学送信手段の他に、検出した光信号の受信レベル信号に応じた受信情報を送受信間で送受する手段を有し、送信側で受信情報を取り出すことにより、簡単な光軸合わせの方法を実現しているが、モータのような比較的高価な電気的駆動手段を用いるほかに、具体的にどのように光軸を駆動するのが最適であるかといった提案が欠けている。また、ステッピングモータやＤＣモータのような比較的高価な部品を用い、受光レベルの情報をこれらの制御に利用した光軸合わせの方法は、当然のことながらコストアップを招く。
【０００８】
また、モータを用いない従来の光軸合わせ機構は、軸が回転するだけの機構であり、光軸が合った位置で手を離しても位置は定まらず、わずかな外乱要因により、合わせた光軸が再びずれる可能性が高いものであった。また、微調整に際しても、移動量の把握は操作する人間の感覚に頼ったものであり、レベルモニタを利用する場合であっても指先の細かな操作が必要で、光軸合わせの最終的な段階での微調整は簡便なものとは言えなかった。
【０００９】
以上のように、従来の光軸合わせは、装置が大型であったり、２人掛かりで人手が必要であったり、比較的コスト高な駆動手段に頼ったものであったり、指先の細かな操作を要求されるものであったという課題があった。
【００１０】
そこで本発明は、上記の点に着眼してなされたものであり、簡素な構成及び操作で光無線伝送の光軸を簡単に合わせることができる光無線伝送装置の光軸調整装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、相手先に光軸を手動で合わせる回転機構の回転角度単位を必ず相手先の視野内に入るようにしたものである。
すなわち本発明によれば、光信号を送信する光学送信手段を備えた送信機と、前記光信号を受信する光学受信手段を備えた受信機とを有し、前記光学送信手段と前記光学受信手段の間の光軸を光通信の相手先に手動で合わせる無線伝送装置の光軸調整装置において、
前記光学送信手段及び／又は前記光学受信手段の光軸を水平方向Ｘと垂直方向Ｙに所定の角度単位で回転させる２軸の回転機構を備え、
相手先に対する送信又は受信可能な角度をφとし、前記２軸の回転機構の水平方向Ｘと垂直方向Ｙの回転角度単位をそれぞれΔθｘ、Δθｙとすると、
Δθｘ２＋Δθｙ２≦φ２
であることを特徴とする光無線伝送装置の光軸調整装置が提供される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の光軸合わせ方法を利用した光無線伝送装置の実施の形態について説明する。図１は本発明の光無線伝送装置の一実施の形態を示す概略構成図である。
【００１３】
図１に示すように本発明による光無線伝送装置は、送信機１と受信機２からなり、映像表示部４から離れた場所にある映像制御部３の映像信号を、映像制御部３側に設けられた送信機１と映像表示部４側に設けられた受信機２により光無線伝送して映像表示部４に映し出すシステムである。送信機１からは映像信号が光信号に変換されて出力され、出力された光信号は一定の放射角の範囲Ｂ（−Ｂ／２〜＋Ｂ／２）内において所定の強度を保つ。一方、受信機２においては、送信機１より出力された光信号を受ける受光素子が受信可能な受信光指向角Ａ（−Ａ／２〜＋Ａ／２）を有する。光伝送を実現するには、送信機１側の光信号の送信光放射角Ｂの範囲内に受信機２を捕らえ、かつ、受信機２の受光素子が送信光を受信可能な受信光指向角Ａの範囲内に送信機１を捕らえる必要がある。光無線伝送における光軸合わせとは、上記のような状態を作り出すことである。
【００１４】
図２は、本発明の光無線伝送装置の送信機１と受信機２の概略構成図である。送信機１、受信機２のそれぞれには、映像信号を変換した光信号を送受信するための送信光発光素子１１、送信光受光素子２１とは別に、光軸を合わせる手段として光軸合わせ用の発光素子１２、２２と複数の受光素子１３、２３を備え、互いに相手の光軸合わせ用発光信号を、複数の受光素子１３、２３からなる受光手段により受光し、受光レベルを検出し、比較して得た信号を、図３に示すような光軸合わせのための光軸調整方向表示部３０に表示する機能を備える。光軸合わせに際しては、人間（操作者）がこの表示情報を見ながら送信機１、受信機２の軸を調整する。
【００１５】
図３は、本発明における光無線伝送装置の送信機１、受信機２の光軸調整方向表示部３０の例を示す。本発明においては光軸調整方向表示部３０を送信機１、受信機２に設けたが、光軸合わせを行いながら確認できる形態であればよい。また、送信機１、受信機２共に、設置面に垂直な回転軸Ｏｐを有するパン方向Ｘと、設置面に平行な回転軸Ｏｔを有するチルト方向Ｙの２軸の回転機構を有する。
【００１６】
図４は、本発明の光無線伝送装置の送信機１より送信光が出力され、送信光放射角Ｂ内に受信機２を捕らえている状態を示す図であり、また、図５で説明する送信光放射角Ｂの状態を示してある。図５は、送信光から出力された送信光放射角ＢのスポットＳと受信機２の位置関係を示す図である。送信機１の光軸調整方向表示部３０に従い、人手で送信機１のパン方向Ｘとチルト方向Ｙの回転機構を操作する際に、パン方向Ｘ、チルト方向Ｙの各回転角度単位（単位回転角とも言う）Δθｘ、Δθｙが送信光放射角Ｂに対して大きい場合、図５中の送信光放射角ＢのスポットＳのようにパン、チルトいずれの方向に動かしても受信機２を捕らえられない状態が生ずる可能性がある。このような場合、送信機１又は受信機２の設置位置を微妙に移動させないと光軸を合わせられないので使い勝手は非常に悪いものとなる。
【００１７】
また、パン・チルトの回転機構が本発明によるような単位回転角の連続回転による逐次移動と静止が可能な機構でなく、無段階に回転する機構であった場合、最終段階での微調整において、操作する人間の感覚に頼ったものになり、光軸が合う範囲を広くとってあれば十分可能であるが、精度が要求される調整であるほど、困難な調整になる。
【００１８】
図６は、本発明による送信機１の送信光放射角Ｂ、パン・チルト方向の単位回転角Δθｘ、Δθｙの関係を表す図であり、図５と視点の方向が同じである。図６に示すように、パン・チルト方向に最小移動単位つまりそれぞれ単位回転角Δθｘ、Δθｙだけ回転させた場合に、各位置における送信光放射角ＢのスポットＳの間に死角が無いように設定すれば、必ず送信光放射角ＢのスポットＳで受信機２を捕らえられる。このように死角が無いようにするには、送信光の放射角をＢ、前記光学送信手段を駆動する２軸の回転機構のそれぞれの回転角度単位をΔθｘ、Δθｙとすると、
Δθｘ２＋Δθｙ２≦Ｂ２
を満たせばよい。本実施の形態においては、パン・チルト方向の単位回転角Δθｘ、Δθｙを、回転機構の機械的誤差と振動の影響を考慮して、送信光放射角Ｂの半分の値に設定してある。
【００１９】
本発明による光無線伝送装置が備える回転機構は、単位回転角Δθｘ、Δθｙ基準で定量的に手動で回転することができるので、いったん光軸が合った後に調整により再びずれた場合に、再び光軸がずれた状態になるまでに回した単位回転角Δθｘ、Δθｙ分を戻すことにより、光軸があった状態を速やかに復元できる。また、パン・チルト両方向について、光軸が合った状態で、単位回転角Δθｘ、Δθｙで何回、回したかを知ることにより、光軸が合う範囲の中でも最も理想的に近い状態にできる。これは送信機１、受信機２共同様のことが言える。
【００２０】
図７は、本発明の光無線伝送装置の送信機１より出力された送信光を受信機１の受光素子２１が受光可能な受信光指向角Ａ内に捕らえている状態の図である。また、図８と図９で説明する受信可能な受信光指向角Ａのスポットを表す図の視点方向を示してある。
【００２１】
図８は、本発明の光無線伝送装置の受信機２の受光素子２１が有する受信光指向角Ａ（図７参照）のスポットＳと送信機１の位置関係を示す図である。受信機２の光軸調整方向表示部３０に従い、人手で受信機２のパン方向Ｘとチルト方向Ｙの回転機構を操作する際にパン方向Ｘ、チルト方向Ｙの回転角度単位Δθｘ、Δθｙが受信光指向角Ａに対して大きい場合、図８中の受信光指向角ＡのスポットＳのようにパン・チルトいずれの方向に動かしても送信機１を捕らえられない状態が生ずる可能性がある。このような場合、送信機１又は受信機２の設置位置を微妙に移動させないと光軸を合わせられないので使い勝手は非常に悪いものとなる。
【００２２】
図９は、本発明の光無線伝送装置の受信機２の受信光指向角Ａ、パン・チルト方向の単位回転角Δθｘ、Δθｙの関係を表す図であり、図８と視点の方向は同じである。図９に示すように、パン・チルト方向に最小移動単位つまり単位回転角Δθｘ、Δθｙだけ回転させた場合に各位置における受信光指向角ＡのスポットＳの間に死角が無いように設定すれば、必ず受信光指向角ＡのスポットＳが送信機１を捕らえられる。このように死角が無いようにするには、受信光指向角をＡ、前記受光手段を駆動する２軸の回転機構のそれぞれの回転角度単位をΔθｘ、Δθｙとすると、
Δθｘ２＋Δθｙ２≦Ａ２
を満たせばよい。本実施の形態においては、パン・チルト方向の単位回転角Δθｘ、Δθｙを、回転機構の機械的誤差と振動の影響を考慮して、受信光指向角Ａの半分の値に設定してある。
【００２３】
図１０は本発明の光無線伝送装置の受信機２のパン・チルトの回転機構の概略図である。パン・チルトの回転機構の構造は送信機１と同じである。パン方向Ｘの回転機構４０は、受光素子２１を搭載した可動部４１をアーム部４４を介して支持するベース部４２にあり、チルト方向Ｙの回転機構４３は可動部４１の内部にある。パン方向Ｘの回転は後述するロータ５０を指で回してもよいし、可動部４１を直接回してもよい。チルト方向Ｙの回転は可動部４１を直接回す。
【００２４】
図１１は図１０で示したパン方向Ｘの回転機構４０であるロータ５０とラッチ部５１〜５４を示す図である。ロータ５０とラッチ部５１〜５４で構成する構造は、パン方向Ｘとチルト方向Ｙで同じである。ロータ５０とラッチ部５１〜５４は樹脂製の部品である。ロータ５０は受光素子２１を搭載した可動部４１に固定されており、一方、ラッチ部５１〜５４はベース部４２に固定されている。ロータ５０の内側に形成された凹部５５の数は、所望の回転角度単位Δθｘにより決まり、本実施の形態においては１００個の凹部５５が形成されている。４箇所のラッチ部５１〜５４はロータ５０の内側に形成された凹部５５に樹脂の弾性で付勢されており、ロータ５０を静止、固定できる。
【００２５】
ロータ５０がいずれかの方向（±Ｘ）に回転すると、樹脂の弾性により各ラッチ部５１〜５４が付勢されていた凹部５５から離れ、更にロータ５０を回転すると移動してきた新たな凹部５５に収まり、これを繰り返す。本実施の形態においては、ラッチ部５１とラッチ部５３、ラッチ部５２とラッチ部５４は回転中心Ｏｐに対して対称な位置にあり、ラッチ部５１とラッチ部５３に樹脂の弾性を与える樹脂バネの機能形状が線ａに関して対称な形状である。同様にラッチ部５２とラッチ部５４に樹脂の弾性を与える樹脂バネの機能形状も線ｂに関して対称な形状である。
【００２６】
以上のように樹脂バネ部の形態を定めたので、ロータ５０とラッチ部５１〜５４の一体部品、回転軸Ｏｐの３点の部品で構成する回転機構により、ロータ５０の回転方向による各ラッチ部５１〜５４の感触の差を相殺でき、回転方向によらない均一な操作感が得られる。また、各ラッチ部５１〜５４が回転軸Ｏｐに関して対称な位置に配置してあるので、ロータ５０をバランス良く安定した状態で静止させることができる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、相手先に光軸を手動で合わせる回転機構の回転角度単位を必ず相手先の視野内に入るようにしたので、簡素な構成及び操作で光無線伝送装置の光軸を簡単に合わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光無線伝送装置の一実施の形態を示す概略構成図である。
【図２】本発明の光無線伝送装置の送信機と受信機の概略構成図である。
【図３】本発明の光無線伝送装置の送信機、受信機の光軸合わせの情報表示部を示す構成図である。
【図４】本発明の光無線伝送装置の送信光放射角内に受信機を捕らえている状態を示す説明図である。
【図５】本発明の光無線伝送装置の送信光放射角のスポットと受信機の位置関係を示す説明図である。
【図６】本発明の光無線伝送装置の送信機の送信光放射角と、パン・チルト方向の単位回転角の関係を表す図である。
【図７】本発明の光無線伝送装置の受信光指向角内に送信機を捕らえている状態を示す説明図である。
【図８】本発明の光無線伝送装置の受信光指向角のスポットと送信機の位置関係を示す説明図である。
【図９】本発明の光無線伝送装置の受信機の受信光指向角と、パン・チルト方向の単位回転角の関係を表す図である。
【図１０】本発明の光無線伝送装置の受信機のパン・チルトの回転機構の概略図である。
【図１１】本発明の光無線伝送装置の受信機に搭載しているパン方向の回転機構の概略図である。
【符号の説明】
１  送信機
２  受信機
３  映像制御部
４  映像表示部
１１、１２、２２  発光素子（送信光発光素子）
１３、２１、２３  受光素子（送信光受光素子）
３０  光軸調整方向表示部
４０  パン方向回転機構
４１  可動部
４２  ベース部
４３  チルト方向回転機構
４４  アーム部
５０  ロータ
５１〜５４  ラッチ部
５５  凹部
【図１】
2005026930.tif 000003
【図２】
2005026930.tif 000004
【図３】
2005026930.tif 000005
【図４】
2005026930.tif 000006
【図５】
2005026930.tif 000007
【図６】
2005026930.tif 000008
【図７】
2005026930.tif 000009
【図８】
2005026930.tif 000010
【図９】
2005026930.tif 000011
【図１０】
2005026930.tif 000012
【図１１】
2005026930.tif 000013