(57)【要約】【課題】  光軸補正の精度が高い光空間伝送装置を提供する。【解決手段】  第１および第２の受光素子(５７、５８)と、外部から入射した光束を集光して第１および第２の受光素子の受光面に光束のスポットを形成する集光光学系(５２、５３)と、第１および第２の受光素子からの出力を合成して、スポットの位置に関する情報を生成する情報生成手段(３３)とを有し、第１および第２の受光素子の受光面に形成されるスポット同士が点対称の関係を有することを特徴とする光検出装置。【選択図】  図１０
2005175842.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１および第２の受光素子と、
外部から入射した光束を集光して前記第１および第２の受光素子の受光面に前記光束のスポットを形成する集光光学系と、
前記第１および第２の受光素子からの出力を合成して、前記スポットの位置に関する情報を生成する情報生成手段とを有し、
前記第１および第２の受光素子の受光面に形成される前記スポット同士が点対称の関係を有することを特徴とする光検出装置。
【請求項２】
前記第１の受光素子の受光面は、前記集光光学系の集光点よりも該集光光学系に近い位置に配置され、前記第２の受光素子の受光面は、前記集光点よりも前記集光光学系から遠い側に配置されていることを特徴とする光検出装置。
【請求項３】
空間を伝搬する光束により相手装置と通信を行う光空間伝送装置であって、
第１および第２の受光素子と、
前記相手装置から入射した光束を集光して前記第１および第２の受光素子の受光面に前記光束のスポットを形成する集光光学系と、
前記第１および第２の受光素子からの出力を合成して、前記スポットの位置に関する情報を生成する情報生成手段とを有し、
前記第１および第２の受光素子の受光面に形成される前記スポット同士が点対称の関係を有することを特徴とする光空間伝送装置。
【請求項４】
前記第１の受光素子の受光面は、前記集光光学系の集光点よりも該集光光学系に近い位置に配置され、前記第２の受光素子の受光面は、前記集光点よりも前記集光光学系から遠い側に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の光空間伝送装置。
【請求項５】
前記相手装置と前記光束による通信を行うための通信光学系と、
前記情報に基づいて前記通信光学系又は該光空間伝送装置の向きを制御する制御手段とを有することを特徴とする請求項３又は４に記載の光空間伝送装置。
【請求項６】
前記集光光学系は、前記通信光学系に入射した前記光束の一部を用いて前記スポットを形成することを特徴とする請求項５に記載の光空間伝送装置。
【請求項７】
受光素子と、
外部から入射した光束を略同一光軸上の第１および第２の集光点のそれぞれに集光させるとともに、前記受光素子の受光面に前記光束のスポットを形成させる集光光学系と、
前記受光素子からの出力に基づいて、前記スポットの位置に関する情報を生成する情報生成手段とを有し、
前記受光素子の受光面が、前記第１および第２の集光点の間に配置されていることを特徴とする光検出装置。
【請求項８】
前記第１の集光点を通過した前記光束により前記受光面に形成されるスポットと、前記第２の集光点に向かう前記光束により前記受光面に形成されるスポットとが略同一の大きさを有することを特徴とする請求項７に記載の光検出装置。
【請求項９】
空間を伝搬する光束により相手装置と通信を行う光空間伝送装置であって、
受光素子と、
前記相手装置から入射した光束を略同一光軸上の第１および第２の集光点のそれぞれに集光させるとともに、前記受光素子の受光面に前記光束のスポットを形成させる集光光学系と、
前記受光素子からの出力に基づいて、前記スポットの位置に関する情報を生成する情報生成手段とを有し、
前記受光素子の受光面が、前記第１および第２の集光点の間に配置されていることを特徴とする光空間伝送装置。
【請求項１０】
前記第１の集光点を通過した前記光束により前記受光面に形成されるスポットと、前記第２の集光点に向かう前記光束により前記受光面に形成されるスポットとが略同一の大きさを有することを特徴とする請求項９に記載の光空間伝送装置。
【請求項１１】
前記相手装置と前記光束による通信を行うための通信光学系と、
前記情報に基づいて前記通信光学系又は該光空間伝送装置の向きを制御する制御手段とを有することを特徴とする請求項９又は１０に記載の光空間伝送装置。
【請求項１２】
前記集光光学系は、前記通信光学系に入射した前記光束の一部を用いて前記スポットを形成することを特徴とする請求項１１に記載の光空間伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、離れた二地点間に対向設置されて、自由空間中を伝搬する光ビームにより光信号を送り通信を行う光空間伝送装置で、特に装置の角度ずれによる光ビームの光軸補正機能を持つ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に自由空間中に光ビームを伝搬させて通信を行う光空間伝送装置は、光のパワーを効率よく伝送するために、光ビームの拡がり角を極力小さくした狭い光ビームで伝送する必要がある。しかし、光ビームを狭くすると、建物あるいは支持部材の風圧や振動による揺れ、温度変動による歪み、経時変化による角度変動などのため、光ビームが相手装置から外れやすくなり、安定した通信が難しい。そこで、図１３のように、装置の角度が変わっても角度変化を補正して常に光ビームが相手装置を向くような光軸ずれ補正機能を持つ装置が考案されている。
【０００３】
図１３は不図示の相手装置と光通信を行う光空間伝送装置の構成図である。同図において、１００は光ビームの送信及び受信のための光学系である。相手装置への送信光は半導体レーザ等の発光素子２１０から放出される。発光素子２１０から出射された送信光は偏光しており、偏光方向は紙面に水平になるように設定されている。この方向の偏光は偏光ビームスプリッタ２２０で送受光レンズ２３０の方向に反射され、送受光レンズ２３０で、僅かに拡がりを持つ略平行の光ビーム２４０となって相手装置の方向に送信される。
【０００４】
他方、相手装置から送られて受信光は、光空間伝送装置よりの送信光と同じ光軸上で逆の進路をたどり、送受光レンズ２３０から偏光ビームスプリッタ２２０に入射するが、偏光方向が送信光と直交するように（偏光方向は紙面に垂直）設定されているために、偏光ビームスプリッタ２２０をそのまま透過し、ビームスプリッタ２５０に入る。
【０００５】
受信光の大部分は、ビームスプリッタ２５０で反射し、光信号検出用の受光素子２６０に入射して、通信用の信号が検出されるが、一部の光はビームスプリッタ２５０を透過して、光位置検出素子２７０に入射する。
【０００６】
光位置検出素子２７０は、例えば図１４（Ａ）に示すような４分割されたフォトダイオードである。図１４（Ａ）は２７ａから２７ｄまでの４つに分割されたフォトダイオードに光スポット４２が当たっている状態を示す。
【０００７】
光位置検出素子２７０は、受光面に形成されたスポットの光の強度分布に応じた信号を出力し、４つのフォトダイオード２７ａから２７ｄの出力を比較することにより、光スポット４２の位置を知ることができる。
【０００８】
また、別のタイプの光位置検出素子として、例えば図１４（Ｂ）のような一般にＰＳＤと言われる特殊な光スポット位置検出用のフォトダイオードがある。ＰＳＤでは光スポット４２の縦方向の位置は端子Ｙ１とＹ２の電圧を比較することにより、また横方向の位置は端子Ｘ１とＸ２の電圧を比較することにより知ることができる。
【０００９】
光位置検出素子２７０から出力された信号は、角度補正情報として制御回路２８０で演算処理され、光学系１００の駆動回路２９０に駆動信号が出力される。そして駆動回路２９０により、光学系１００を垂直方向に駆動する駆動機構３００および水平方向に駆動する駆動機構３１０を駆動して、光スポット４２の位置が光位置検出素子２７０の中心部にシフトするように光軸が補正される。ここで、図１４（Ａ）の例では４つのフォトダイオード２７ａから２７ｄの出力が全て等しくなるような方向に光学系１００が駆動される。
【００１０】
光位置検出素子２７０、発光素子２１０及び光信号検出用の受光素子２６０は、全て光軸が一致するように位置調整がなされており、光位置検出素子２７０の中心に光スポット４２が当たった状態では、光信号検出用の受光素子２６０の受光面の中心にも受信光が入射しており、かつ発光素子２１０よりの光の中心は相手装置の方向に放射される。このようにして常に送信光が受信光の方向、即ち相手装置に向かうように光軸ずれ補正が行われる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
このような光位置検出素子２７０を位置検出に使用する場合、図１４（Ａ）の例では、位置変化に対する出力の感度は受光面に形成されたスポット４２の面積に依存する。４分割された各フォトダイオード２７ａ〜２７ｄの境界線を横切るときに急激に出力が変化することを防止し、適正な位置感度を得るために、受光スポット４２には適当な面積を持たせることが望ましい。
【００１２】
また、図１４（Ｂ）の例ではＰＳＤの仕様上の制限で動作が保証されるスポットの大きさが規定されており、スポットの受光面上における面積をあまり小さくすることができない。このために、一般的には集光点よりもディフォーカスした位置に、光位置検出素子２７０の受光面位置を設定している。
【００１３】
しかしながら、上述の従来例の大気中で送受光を行う光空間伝送装置は、大気の揺動によって光ビームがゆらぐ現象に影響を受ける。この大気の揺動は、光ビーム全体のゆらぎの原因となるマクロなゆらぎと、伝送ビーム内の強度分布の差を生じさせるミクロなゆらぎの２種類に大別することができる。こられの大気の揺動のうち、大気のマクロなゆらぎについては、伝送地点での伝送ビーム径をある程度広くすること、自動追尾機構を備えることなどにより影響を少なくすることができる。
【００１４】
図１５は大気のミクロなゆらぎをモデル化した図であり、光空間伝送装置と相手装置との伝送路においては、圧力や温度の異なる大気の混合等が発生するため、屈折率が時間的に変動する不均一な分布となる。
【００１５】
これにより、伝送ビームの広がりＷの中に強度の強い部分Ｗ１と強度の弱い部分Ｗ２が発生し、さらに空間のある一点における光ビームの強度が時間的に変化することにより、強度の弱い部分Ｗ２が伝送ビームの広がりＷの中であたかもランダムに揺れているように観察され、これが大気のミクロなゆらぎとよばれる。
【００１６】
従来の光軸ずれ補正機能を有する光空間光伝送装置は、光位置検出素子２７０の受光面が集光点よりもディフォーカスした位置に配置されるように構成しており、大気のミクロなゆらぎがある状態では、受光面上に形成されたスポット４２の光の強度分布が不均一となる。
【００１７】
このため、図１６に示すように入射瞳に相当する装置のビーム取込口（図１５のＭ）における光強度分布がそのまま投射されることになり、強度の弱い部分と強度の強い部分が発生し、光束中心とは異なる光強度中心が光軸と判断される。
【００１８】
その結果、図１６に示すようにスポット４２の中心点が受光面の中心に位置して、実際に光軸ずれが発生していなくても、強度分布の不均一により、スポット４２が図中左下方向にシフトするように光軸が補正されてしまう。この位置ずれ量に相当する角度の分だけ光軸方向のずれが発生するため、光軸ずれ補正の誤差が大きくなり、最悪の場合、送信光が相手装置に届かずに通信不能となるおそれがある。
【００１９】
本発明の目的は、上述の問題点を解消し、受光ビームに不均一な強度分布があっても、これによって生ずる光軸ずれ補正誤差を減少させ、更に大気のミクロなゆらぎが発生しても安定した通信を行うことができる光軸ずれ補正機能（または光軸ずれ検出機能のみでもよい）を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記課題を解決するために、本願発明の光検出装置の第１の構成は、第１および第２の受光素子と、外部から入射した光束を集光して第１および第２の受光素子の受光面に光束のスポットを形成する集光光学系と、第１および第２の受光素子からの出力を合成して、スポットの位置に関する情報を生成する情報生成手段とを有し、第１および第２の受光素子の受光面に形成されるスポット同士が点対称の関係を有することを特徴とする。
【００２１】
ここで、第１の受光素子の受光面を、集光光学系の集光点よりも集光光学系に近い位置に配置するとともに、第２の受光素子の受光面を、集光点よりも集光光学系から遠い側に配置するとよい。
【００２２】
また、本願発明の空間を伝搬する光束により相手装置と通信を行う光空間伝送装置の第１の構成は、第１および第２の受光素子と、相手装置から入射した光束を集光して第１および第２の受光素子の受光面に光束のスポットを形成する集光光学系と、第１および第２の受光素子からの出力を合成して、スポットの位置に関する情報を生成する情報生成手段とを有し、第１および第２の受光素子の受光面に形成されるスポット同士が点対称の関係を有することを特徴とする。
【００２３】
ここで、第１の受光素子の受光面を、集光光学系の集光点よりも集光光学系に近い位置に配置するとともに、第２の受光素子の受光面を、集光点よりも集光光学系から遠い側に配置するのが好ましい。
【００２４】
相手装置と光束による通信を行うための通信光学系と、情報に基づいて通信光学系又は光空間伝送装置の向きを制御する制御手段とを有するようにするのが好ましい。
【００２５】
集光光学系に、通信光学系に入射した光束の一部を用いてスポットを形成させるようにするのが好ましい。
【００２６】
本願発明の光検出装置の第２の構成は、受光素子と、外部から入射した光束を略同一光軸上の第１および第２の集光点のそれぞれに集光させるとともに、受光素子の受光面に光束のスポットを形成させる集光光学系と、受光素子からの出力に基づいて、スポットの位置に関する情報を生成する情報生成手段とを有し、受光素子の受光面が、第１および第２の集光点の間に配置されていることを特徴とする。
【００２７】
第１の集光点を通過した光束により受光面に形成されるスポットと、第２の集光点に向かう光束により受光面に形成されるスポットとを略同一の大きさにするのが好ましい。
【００２８】
本願発明の空間を伝搬する光束により相手装置と通信を行う光空間伝送装置の第２の構成は、受光素子と、相手装置から入射した光束を略同一光軸上の第１および第２の集光点のそれぞれに集光させるとともに、受光素子の受光面に光束のスポットを形成させる集光光学系と、受光素子からの出力に基づいて、スポットの位置に関する情報を生成する情報生成手段とを有し、受光素子の受光面が、第１および第２の集光点の間に配置されていることを特徴とする。
【００２９】
ここで、第１の集光点を通過した光束により受光面に形成されるスポットと、第２の集光点に向かう光束により受光面に形成されるスポットとを略同一の大きさにするのが好ましい。
【００３０】
また、相手装置と光束による通信を行うための通信光学系と、情報に基づいて通信光学系又は光空間伝送装置の向きを制御する制御手段とを設けるとよい。
【００３１】
集光光学系に、通信光学系に入射した光束の一部を用いてスポットを形成させるのが好ましい。
【発明の効果】
【００３２】
上述の光検出装置の第１の構成によれば、第１および第２の受光素子の受光面に形成されたスポットは点対称の関係を有しており、情報生成手段により第１および第２の受光素子からの出力を合成して、スポットの位置に関する情報を生成しているので、光の強度分布が均一化され、光軸の位置を正確に検出することができる。
【００３３】
また、第１の受光素子の受光面を、集光光学系の集光点よりも集光光学系に近い位置に配置するとともに、第２の受光素子の受光面を、集光点よりも集光光学系から遠い側に配置することにより、第１の受光素子の受光面と第２の受光面に形成されるスポット同士を確実に点対称とすることができる。
【００３４】
また、本願発明の光空間伝送装置の第１の構成によれば、第１および第２の受光素子の受光面に形成されたスポットは点対称の関係を有しており、情報生成手段により第１および第２の受光素子からの出力を合成して、スポットの位置に関する情報を生成しているので、光の強度分布が均一化され、光軸を正確に把握することができるため、光軸のずれ補正が容易となる。
【００３５】
ここで、第１の受光素子の受光面を、集光光学系の集光点よりも集光光学系に近い位置に配置するとともに、第２の受光素子の受光面を、集光点よりも集光光学系から遠い側に配置することにより、第１の受光素子の受光面と第２の受光面に形成されるスポット同士を確実に点対称とすることができる。
【００３６】
相手装置と光束による通信を行うための通信光学系と、情報に基づいて通信光学系又は光空間伝送装置の向きを制御する制御手段とにより、送信光と受信光の光軸を通信光学系又は光空間伝送装置の向きを変えることにより確実に一致させ、通信の安定性が高い光空間伝送装置を提供することができる。
【００３７】
集光光学系に、通信光学系に入射した光束の一部を用いてスポットを形成することにより、受信光の光軸を確実に把握することができる。
【００３８】
本願発明の光検出装置の第２の構成によれば、受光素子と、外部から入射した光束を略同一光軸上の第１および第２の集光点のそれぞれに集光させるとともに、受光素子の受光面に光束のスポットを形成させる集光光学系と、受光素子からの出力に基づいて、スポットの位置に関する情報を生成する情報生成手段とを有し、受光素子の受光面が、第１および第２の集光点の間に配置されているため、光の強度分布が均一化され、光軸の位置を正確に検出することができる。
【００３９】
第１の集光点を通過した光束により受光面に形成されるスポットと、第２の集光点に向かう光束により受光面に形成されるスポットとを略同一の大きさにすることにより、これらのスポットを重畳させ、光の強度分布を確実に均一化することができる。
【００４０】
本願発明の光空間伝送装置の第２の構成によれば、受光素子と、相手装置から入射した光束を略同一光軸上の第１および第２の集光点のそれぞれに集光させるとともに、受光素子の受光面に光束のスポットを形成させる集光光学系と、受光素子からの出力に基づいて、スポットの位置に関する情報を生成する情報生成手段とを有し、受光素子の受光面を、第１および第２の集光点の間に配置しているため、光の強度分布が均一化され、光軸の位置を正確に検出することができる。
【００４１】
第１の集光点を通過した光束により受光面に形成されるスポットと、第２の集光点に向かう光束により受光面に形成されるスポットとを略同一の大きさにすることにより、これらのスポットを重畳させ、光の強度分布を確実に均一化することができる。
【００４２】
また、相手装置と光束による通信を行うための通信光学系と、情報に基づいて通信光学系又は光空間伝送装置の向きを制御する制御手段とを設けることにより、送信光と受信光の光軸を通信光学系又は光空間伝送装置の向きを変えることにより確実に一致させ、通信の安定性が高い光空間伝送装置を提供することができる。
【００４３】
集光光学系に、通信光学系に入射した光束の一部を用いてスポットを形成させることにより、受信光の光軸を確実に把握することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
以下、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００４５】
図１に本願発明の実施例である光軸ずれ補正機能を備えた光空間伝送装置を示す。２３は光ビームの送信及び受信のための光学系である。不図示の相手装置への送信光は半導体レーザ等の発光素子２１から出射される。発光素子２１から出射された送信光は偏光しており、偏光方向は紙面に水平になるように設定されている。この方向の偏光は偏光ビームスプリッタ２２で送受光レンズ２３の方向に反射され、送受光レンズ２３で、僅かに拡がりを持つ略平行の光ビーム２４となって相手装置の方向に送信される。
【００４６】
他方、相手装置から送られて受信光は、光空間伝送装置よりの送信光と同じ光軸上で逆の進路をたどり、送受光レンズ２３から偏光ビームスプリッタ２２に入るが、偏光方向が送信光と直交するように（偏光方向は紙面に垂直）設定されているために、偏光ビームスプリッタ２２をそのまま透過し、ビームスプリッタ２５に入る。
【００４７】
受信光の大部分は、ビームスプリッタ２５で反射し、光信号検出用の受光素子２６に入射して、通信用の信号が検出されるが、一部の光はビームスプリッタ２５を透過し、更に２焦点光学系３２を透過して、光位置検出素子２７の受光面に光のスポットが形成される。
【００４８】
次に、図２を用いて２焦点光学系３２と光位置検出素子２７との関係を詳細に説明する。図２は、２焦点光学系３２を透過した受信光が光位置検出素子２７及び２焦点光学系３２の間に位置する集光点Ｆ１と、この集光点Ｆ１と光位置検出素子２７を挟んで対向する集光点Ｆ２とに集光している状態を示した図である。なお、これらの集光点F１とF２は光軸上に位置している。
【００４９】
同図に示すように、ビームスプリッタ２５を透過した略平行な受信光は、２焦点光学系３２により、集光点Ｆ１及びＦ２に集光される。これらの集光点Ｆ１及びＦ２は受信光の焦点と略一致しており、これらの焦点の間には、上述の光位置検出素子２７の受光面が配置されている。
【００５０】
背景技術でも説明したが、光位置検出素子２７は、図１４(Ａ)に示すような４分割されたフォトダイオードであり、受光面に形成されたスポット４２の光の強度分布に応じた信号が出力され、各フォトダイオード２７ａ〜２７ｄからの出力を比較することにより、光スポット４２の位置を知ることができる。
【００５１】
２焦点光学系３２は、図３のような同心円上の溝が複数形成されたフレネルレンズであり、例えば外周から順に１番目の溝を通る光は焦点Ｆ２を通り、２番目の溝を通る光は焦点Ｆ１を通り、３番目の溝を通る光は焦点Ｆ２を通り・・・というように、交互に焦点Ｆ１及び焦点Ｆ２に集光するような角度に成形されている。
【００５２】
また、別の例として図４のような、位置によって曲率の異なる複数の球面を持つレンズや、図５、図６のように複数のレンズを光軸方向に並べて配置してもよい。図４、図５、図６に示す変形例は、図３のフレネルレンズ３２よりも各焦点に集光させる精度は低いが、大気の揺らぎの影響を１／２以下に改善することができる。また、構造が単純で製作も容易であるため、コストを削減することができる。
【００５３】
ここで、光位置検出素子２７の受光面が図７(a)のように集光光学系の焦点より前におかれた場合(集光レンズ６１と焦点の間に光位置検出素子２７の受光面が配置された場合)、受光面に形成されるスポットの形状は、図７(ｂ)に示す４２aのようになり、光位置検出素子２７の受光面が図８(a)のように集光光学系の焦点より後ろにおかれた場合(集光レンズ６１と光位置検出素子２７の間に焦点が位置する場合)には、図８(ｂ)に示す４２ｂのようになる。
【００５４】
これらのスポット４２a及びスポット４２ｂは、図からわかるように、大気の揺らぎによって影響を受ける光の強度分布が、互いに点対称の関係となり、スポット形状も略同一である。なお、光軸ずれが発生したときのスポットの移動方向はいずれも同じ方向になる。
【００５５】
したがって、これらのスポット４２ａ及び４２ｂを重ね合わせることにより、スポットの光強度分布は中心を通る任意の直線に対しても点対称な分布となり、光束中心と光強度中心は一致させることができる。
【００５６】
これらにより、大気の揺らぎによって受光面に形成されるスポットの光強度分布が不均一となっても、光位置検出に影響を与えない。そして、実際に光軸ずれが発生したときは、スポットの移動方向はいずれも同じ方向であるから、スポットのずれを正確に検出することができる。
【００５７】
このようにスポット同士を重ね合わせるという考え方を本実施例でも採用した。すなわち、図２に示すように２個の焦点（集光点Ｆ１及びＦ２と略同じ位置）の中間の所定の位置に光位置検出素子２７の受光面を配置し、集光点Ｆ１に集光する光束Ｌ１と集光点Ｆ２に集光する(向かう)光束L２が、重なった状態で光位置検出素子２７の受光面に入射する。
【００５８】
これにより、２つの光束Ｌ１及びＬ２の強度分布の不均一がキャンセルし合って、光位置検出素子２７の受光面に形成されるスポットの光の強度分布が均一化され、受信光の光軸を正確に検出することができる。
【００５９】
こうして、受光面に均一な光の強度分布を有するスポットが形成された光位置検出素子２７からは、光の強度分布に応じた信号が出力され、制御回路２８はこの出力信号に基づき光学系１０の駆動方向及び駆動量を演算し、これを駆動回路２９に送信する。
【００６０】
駆動回路２９は、これらの駆動情報に基づき駆動機構３０および駆動機構３１を駆動して、光学系１０の角度などを変更する。これにより、スポットの中心が光位置検出素子２７の受光面の中心にシフトするように光空間伝送装置の光軸ずれ補正が行なわれる。
【００６１】
なお、本実施例では、光空間伝送装置全体の向きを変えることにより光軸を補正しているが、例えば複数の相手装置にミラーの角度を変えながら順次送信光を伝送する光空間伝送装置の場合、ミラーの角度を調整することにより光軸を補正するようにしてもよい。
【実施例２】
【００６２】
本実施例の光空間伝送装置を図９に示す。同図に示すように、実施例１で使用した２焦点光学系３２に変えて、集光光学系５２及びハーフミラー５３を配置するとともに、光位置検出素子を２つ配置している。その他の光学系の構成は実施例１と同様であるため同一符号を付して説明を省略する。
【００６３】
図１０に示すように、ビームスプリッタ２５を透過した受信光は、集光光学系５２で集光され、ハーフミラー５３に入射する。ハーフミラー５３に入射した受信光のうち、一部の光L３は透過し、残りの光L4は光検出素子５８へ反射され、受信光の光軸が２つに分かれる。
【００６４】
ハーフミラー５３を透過した光L３は、その集光点F３とハーフミラー５３の間に配置された光位置検出素子５７に入射し、光位置検出素子５７の受光面にスポットが形成される。一方、ハーフミラー５３で反射された光L４は、その集光点F４の後方に配置された光位置検出素子５８に入射し、光位置検出素子５８の受光面にスポットが形成される。
【００６５】
ここで、各光検出素子５７、５８の受光面に形成されたスポットの状態を図７(ｂ)、図８(ｂ)に示す。実施例１と同様に各スポット４２a、４２ｂは点対称の関係にあるため、各光位置検出素子５７、５８から出力される信号を重ね合わせることにより、受信光の強度分布を均一にすることができる。
【００６６】
次に、図１１のフローチャートを用いて各光位置検出素子５７、５８から出力される信号を合成して光軸補正機構を制御する制御手段について説明する。なお、以下のフローチャートに示す手順は制御回路３３により実行される。
【００６７】
まず、光位置検出素子５７から出力される信号と光位置検出素子５８から出力される信号を制御回路３３に取り込む(ステップ１、ステップ２)。そして、これらの出力信号を合成し(ステップ３)、合成出力からスポットの位置を検出する(ステップ４)。
【００６８】
ここで、各光位置検出素子５７、５８の受光面に形成されたスポットは、上述のように点対称の関係にあるため、出力信号を合成することにより光の強度分布は平均化される。したがって、従来例のように、スポット４２の中心点が受光面の中心に位置しているにもかかわらず、光軸ずれが発生していると判定されるおそれはない。
【００６９】
スポットの位置が検出されると、スポット４２の中心点が受光面の中心にあるかどうかが判定され(ステップ５)、スポットが中心にない場合には、スポットの位置ずれ量を算出しこれに応じた光学系１０の駆動方向及び駆動量が演算される(ステップ６)。これらの駆動情報は駆動回路３４に送信され、この駆動回路３４によって駆動される駆動部３０、３１により光軸補正が行なわれる(ステップ７)。
【００７０】
なお、ステップ５にてスポットが中央に位置していないと判定された場合及びステップ７が終了した場合には、ステップ１に戻り上述のルーチンを繰り返す。
【００７１】
なお、ハーフミラー５３と光検出素子５７との間に光L３の集光点F3が位置するように光検出素子５７を配置するとともに光L４の集光点F４とハーフミラー５３の間に光検出素子５８を配置してもよい。
【実施例３】
【００７２】
本実施例の光空間伝送装置を図１２に示す。ここで、図１２は本実施例の光空間伝送装置の概略図である。
【００７３】
実施例１では、光位置検出素子２７から出力されたスポットの位置信号から生成された駆動方向及び駆動量に基づき、駆動機構３０および駆動機構３１を駆動し、スポットの中心が光位置検出素子２７の受光面の中心に来るように自動的に光軸ずれ補正を行っている。
【００７４】
これに対して、本実施例では、位置検出素子２７の受光面に形成されたスポットを表示器４４に表示させ、手動で光軸補正を行なうようにしている。なお、光学系１０の構成は、実施例１と同様であるため同一符号を付して説明を省略する。
【００７５】
光位置検出素子２７の受光面に形成されたスポットは、受光面の中心からの位置ずれ量を視認できるような状態で表示器４４に表示され、これを見ながら操作者が手動でスポットの中心が中央にシフトするように光学系１０の操作機構を操作する。
【００７６】
ここで、光学系１０の操作機構について説明する。３０は光学系１０を垂直方向に駆動する駆動機構であり、３１は光学系１０を水平方向に駆動する駆動機構である。これらの駆動機構３０、３１はそれぞれ、駆動回路４５を介して操作部４６、４７につながっており、操作部４６を操作することにより駆動部３０が駆動され、操作部４７を駆動することにより駆動部３１が駆動される。
【００７７】
したがって、操作者は、表示器４４を見ながら操作部４６及び４７を操作することにより、スポットが受光面の中心にくるように光軸補正を行なうことができる。
【００７８】
この場合、実施例１と同様に、２焦点光学系３２を用いることにより、大気の揺らぎで指示値が変動することがないため、作業も容易になり、正確な光軸調整が出来るようになる。これらの光軸調整は装置設置時や保守時に行なうとよい。
【００７９】
本実施例の光空間伝送装置は、相手装置までの伝送距離が短く、コスト削減の要請が強い場合に有効である。
【００８０】
なお、本実施例を実施例２に適用し、表示器４４に表示された合成スポットを視認しながら、手動によりスポットの位置調整をできるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】実施例１の光空間伝送装置の概略図。
【図２】２焦点光学系の具体例を示した図。
【図３】２焦点光学系の具体例を示した図。
【図４】２焦点光学系の具体例を示した図。
【図５】２焦点光学系の具体例を示した図。
【図６】２焦点光学系の具体例を示した図。
【図７】光位置検出素子の例。
【図８】光位置検出素子の例。
【図９】実施例２の光空間伝送装置の概略図。
【図１０】実施例２の特徴部分の詳細図。
【図１１】実施例２の補正機構の駆動制御を示すフローチャート。
【図１２】実施例３の光空間伝送装置の概略図。
【図１３】従来例の光空間伝送装置の概略図。
【図１４】光位置検出素子の受光面にスポットが形成された状態を示した図。
【図１５】光のミクロ的な揺らぎをモデル化した図。
【図１６】光の強度分布が不均一のスポットの状態を示した図。
【符号の説明】
【００８２】
２１・・・発光素子
２６・・・受光素子
２７・・・光位置検出素子
２８・・・制御回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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