(57)【要約】【課題】窓ガラス越しの光ビーム通信を行う場合に、窓ガラスの汚れや結露を防止して、安定な通信を可能にする。【解決手段】窓ガラス１０を挟んで屋内側と屋外側に配置した発光素子２１、２５及び受光素子２４、２８と、屋内側と屋外側において、発光素子２１、２５または受光素子２４、２８を、互いに対向するように支持する支持ユニット１１、１２と、支持ユニット１１、１２を窓ガラス１０の屋内側と屋外側に固定する固定装置１３と、支持ユニット１１、１２と窓ガラス１０との間の空隙であって、発光素子２１、２５から受光素子２４、２８へ伝達される光ビーム３０、３１の経路を満たす、透明樹脂４０から成る。【選択図】図１
2007228465.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
窓ガラスを挟んで屋内側と屋外側に配置した発光素子及び受光素子と、
前記屋内側と屋外側において、前記発光素子または受光素子を、互いに対向するように支持する支持ユニットと、
当該支持ユニットを前記窓ガラスの屋内側と屋外側に固定する固定装置と、
前記支持ユニットと前記窓ガラスとの間の空隙であって、前記発光素子から前記受光素子へ伝達される光ビームの経路を満たす、透明樹脂から成ることを特徴とする窓ガラスを通過する光ビームの送受信装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光ビームの送受信装置において、
前記窓ガラスの屋内側に配置された支持ユニットに支持された発光素子は、前記窓ガラスの屋外側に配置された支持ユニットに支持された受光素子に対して光ビームを送信し、前記窓ガラスの屋外側に配置された支持ユニットに支持された発光素子は、前記窓ガラスの屋内側に配置された支持ユニットに支持された受光素子に対して光ビームを送信し、
前記双方向の光ビーム経路には、それぞれ、光ビームのビーム幅より十分に幅の広い透明樹脂が配置されていることを特徴とする窓ガラスを通過する光ビームの送受信装置。
【請求項３】
窓ガラスを挟んで屋内側と屋外側に配置した発光素子及び受光素子と、
前記屋内側と屋外側において、前記発光素子または受光素子を、互いに対向するように支持する支持ユニットと、
当該支持ユニットを前記窓ガラスの屋内側と屋外側に固定する固定装置と、
前記支持ユニットと前記窓ガラスとの間の空隙であって、前記発光素子から前記受光素子へ伝達される光ビームの経路を取り囲み、当該光ビームの経路を真空状態に保持するフレームを備えたことを特徴とする窓ガラスを通過する光ビームの送受信装置。
【請求項４】
請求項１に記載の光ビームの送受信装置において、
前記窓ガラスの屋内側に配置された支持ユニットに支持された発光素子は、前記窓ガラスの屋外側に配置された支持ユニットに支持された受光素子に対して光ビームを送信し、前記窓ガラスの屋外側に配置された支持ユニットに支持された発光素子は、前記窓ガラスの屋内側に配置された支持ユニットに支持された受光素子に対して光ビームを送信し、
前記双方向の光ビーム経路には、それぞれ、当該光ビームの経路を取り囲み、当該光ビームの経路を真空状態に保持するフレームを備えたことを特徴とする窓ガラスを通過する光ビームの送受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光ビームを用いた通信を窓ガラス越しに行う光ビームの送受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ビームを用いた通信は、電波を用いた通信に比べてデータ伝送容量が大きく、セキュリティ上も有利であるという特徴を持つ。従って、見通しが可能な距離での光ビーム送受信装置による通信の実用化が積極的に進められている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−３３３２０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ここで、従来の技術には、次のような解決すべき課題があった。
光ビームの送受信装置は、見通しの良いビルの屋上等に設置される。しかし、屋内から屋外に信号ケーブルを引き出す工事は煩雑である。そこで、本発明者等は、窓ガラス越しに光ビームを送受信する装置を開発した、しかしながら、窓ガラスの汚れや結露が、通信障害の原因になるという新たな問題が発生した。本発明は以上の課題を解決するためになされたもので、窓ガラスの汚れや結露を防止して、安定な通信を可能にする光ビームの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】
【０００４】
本発明の各実施例においては、それぞれ次のような構成により上記の課題を解決する。
〈構成１〉
窓ガラスを挟んで屋内側と屋外側に配置した発光素子及び受光素子と、上記屋内側と屋外側において、上記発光素子または受光素子を、互いに対向するように支持する支持ユニットと、当該支持ユニットを上記窓ガラスの屋内側と屋外側に固定する固定装置と、上記支持ユニットと上記窓ガラスとの間の空隙であって、上記発光素子から上記受光素子へ伝達される光ビームの経路を満たす、透明樹脂から成ることを特徴とする窓ガラスを通過する光ビームの送受信装置。
【０００５】
〈構成２〉
構成１に記載の光ビームの送受信装置において、上記窓ガラスの屋内側に配置された支持ユニットに支持された発光素子は、上記窓ガラスの屋外側に配置された支持ユニットに支持された受光素子に対して光ビームを送信し、上記窓ガラスの屋外側に配置された支持ユニットに支持された発光素子は、上記窓ガラスの屋内側に配置された支持ユニットに支持された受光素子に対して光ビームを送信し、上記双方向の光ビーム経路には、それぞれ、光ビームのビーム幅より十分に幅の広い透明樹脂が配置されていることを特徴とする窓ガラスを通過する光ビームの送受信装置。
【０００６】
〈構成３〉
窓ガラスを挟んで屋内側と屋外側に配置した発光素子及び受光素子と、上記屋内側と屋外側において、上記発光素子または受光素子を、互いに対向するように支持する支持ユニットと、当該支持ユニットを上記窓ガラスの屋内側と屋外側に固定する固定装置と、上記支持ユニットと上記窓ガラスとの間の空隙であって、上記発光素子から上記受光素子へ伝達される光ビームの経路を取り囲み、当該光ビームの経路を真空状態に保持するフレームを備えたことを特徴とする窓ガラスを通過する光ビームの送受信装置。
【０００７】
〈構成４〉
構成１に記載の光ビームの送受信装置において、上記窓ガラスの屋内側に配置された支持ユニットに支持された発光素子は、上記窓ガラスの屋外側に配置された支持ユニットに支持された受光素子に対して光ビームを送信し、上記窓ガラスの屋外側に配置された支持ユニットに支持された発光素子は、上記窓ガラスの屋内側に配置された支持ユニットに支持された受光素子に対して光ビームを送信し、上記双方向の光ビーム経路には、それぞれ、当該光ビームの経路を取り囲み、当該光ビームの経路を真空状態に保持するフレームを備えたことを特徴とする窓ガラスを通過する光ビームの送受信装置。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図７以下の図面を使用して、本発明者等の開発した装置とその改良点とを順を追って説明する。図７は、窓ガラスを挟んで屋内側と屋外側に配置した発光素子や受光素子の平面図である。図８は、支持ユニット１１を窓ガラス側から見た端面図である。また、図９は、支持ユニット１１の側面図で、図１０は、窓ガラスを挟んで屋内側と屋外側に配置した支持ユニットの斜視図である。
図の窓ガラス１０は、ビルの部屋に設けられた、屋内と屋外とを仕切る窓に設けられているものである。窓ガラス１０は、ビルの床面に平行な面で切断されている。窓ガラス１０を挟んで、屋内側（図の左側）と屋外側（図の右側）に、それぞれ支持ユニット１１、１２が配置されている。
【０００９】
屋内側の支持ユニット１１には、基板１５が収容されている。この基板１５には、発光素子２１と受光素子２８が搭載されている。発光素子２１や受光素子２８を制御するための送受信制御回路は、この基板１５や別の基板１８に搭載されている。発光素子２１と受光素子２８の正面には、それぞれレンズ２２と２７が配置されている。一方、屋外用の支持ユニット１２には基板１６が収容されている。この基板１６には、受光素子２４と発光素子２５が搭載されている。受光素子２４と発光素子２５の正面には、それぞれレンズ２３と２６が配置されている。端面図や側面図は屋内側も屋外側も同様であるから、屋外側の支持ユニット１２のものは図示を省略した。
【００１０】
ここで、発光素子２１と受光素子２４とは互いに対向するように配置され、光ビーム３０を用いた通信を可能にしている。また、発光素子２５と受光素子２８も同様に互いに対向配置され、光ビーム３１を用いた通信が可能になっている。支持ユニット１１と支持ユニット１２とは、それぞれマグネット等からなる固定装置１３を備えている。これらの固定装置１３は、支持ユニット１１や１２に接着剤等で固定されている。固定装置１３を支持ユニットの前面の各部に固定し、窓ガラス１０を挟んで相手方の支持ユニットの固定装置１３に近接配置する。こうして、固定装置１３の磁力を用いて支持ユニット１１、１２を窓ガラス１０を挟むように、屋内側と屋外側に固定する。各支持ユニット１１、１２には、それぞれ信号伝送用のケーブル１９、２９が接続されている（図１０）。
【００１１】
図のように、固定装置１３の周囲を取り囲むように、ゴムシート等からなるブーツ１７が設けられている。このブーツ１７は、支持ユニット１１や１２と窓ガラス１０との間の空隙の防塵のために、この空隙全体を覆っている。ところが、この装置は、この図の状態では、屋外と屋内の気温差が激しいとき、窓ガラス１０に結露を生じることがある。また、風雨が激しいと、支持ユニット１１や１２と窓ガラス１０との間の空隙に水や埃が浸入して、窓ガラスを汚すことがある。これが著しいと、光ビームの通過が妨げられて通信障害を起こす。そこで、以下のように改良を加えた。
【００１２】
なお、以下の実施例は、ビル等の部屋の窓ガラスに本発明を利用したものを示す。しかしながら、例えば、機器や屋内の部屋間に設けられた窓ガラスでも、機内と機外の温度差やカバーの隙間が問題になるような部分で、本発明は広く利用できる。この窓ガラスは、窓を形成する透明体であればよく、材料はガラスでなく透明なプラスチックでも構わない。また、図１０に示したように、支持ユニット１１、１２は扁平な箱型をしているが、これは壁や窓の構造に応じて自由にデザインされる。以下、本発明の最良の実施の形態を実施例ごとに詳細に説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１は、本発明による光ビームの送受信装置側面図である。図２は支持ユニット１１を窓ガラス側から見た端面図である。また、図３は支持ユニット１１の側面図である。外観斜視図は図１０のとおりであるから、図示を省略した。
図の装置は、図７で説明したとおり、窓ガラス１０を挟んで２台の支持ユニット１１、１２を配置したものである。これらの支持ユニット１１、１２は、図７で説明したとおり、窓ガラス１０を挟むようにマグネットなどからなる固定装置１３により固定されている。ここで、窓ガラス１０と支持ユニット１１との間の空隙と、窓ガラス１０と支持ユニット１２の間の空隙に、透明樹脂４０を配置している。この樹脂は、光学用のプラスチックであることが好ましい。また、十分に透明度の高い、プラスチックであることが好ましい。例えば、シリコン樹脂などを使用するとよい。また、不要な光散乱を防止するために、屈折率の小さい材料が好ましい。また、前記発光素子から前記受光素子へ伝達される光ビームの経路を満たすように配置することが好ましい。
【００１４】
この実施例では、４個のほぼ直方体状の透明樹脂４０を、それぞれレンズ２２、２３、２６、２７を覆うような断面サイズのブロックにして配置している。例えば、レンズ２２と窓ガラス１０の間に配置した透明樹脂４０はレンズ２２に一方の面を密着させ窓ガラス１０に他方の面を密着させている。また、レンズ２３と窓ガラス１０との間に配置された透明樹脂４０は、レンズ２３に一方の面を密着させ窓ガラス１０に他方の面を密着させている。こうして透明樹脂４０は、窓ガラス１０を挟むように配置されて、発光素子２１から受光素子２４へ伝達される光ビームを妨げることなく伝達している。
【００１５】
以上の構成にすれば、各レンズ２２、２３、２６、２７の表面が透明樹脂４０で覆われているので、結露したり埃が付着する恐れがない。また、窓ガラス１０の面も同様に透明樹脂４０で覆われているので、結露したり埃が付着する恐れがない。従って、屋外の過酷な環境においても良好で安定な光ビームを使用した通信を確保できる。なお、上記の透明樹脂４０は、光ビームの経路を満たし、光ビームのビーム幅より十分に幅の広い断面サイズを有すればよい。また、透明樹脂４０を、窓ガラス１０と各支持ユニット１１、１２の間の隙間全体を満たすように配置しても構わない。また、図ではレンズの厚みや窓ガラス１０の厚みと比較したとき、レンズと窓ガラスとの間の隙間が長く設定されているが、レンズと窓ガラスとの間の隙間を十分に小さくして、透明樹脂４０をごく薄いものにすれば、光の透過性が良くなる。しかも、材料の選定も容易になる。即ち、光ビームを減衰させない樹脂の選択が容易になる。このとき、透明樹脂４０は固いプラスチックでなくてもシリコン樹脂のような柔らかい弾性プラスチックを用いることができる。また、例えば、コンタクトレンズに使用されているような柔軟な樹脂を使うことができる。
【実施例２】
【００１６】
図４は、実施例２の送受信装置側面図である。図５は支持ユニット１１を窓ガラス側から見た端面図である。また、図６は支持ユニット１１の側面図である。
この装置の主要な全体構造は、実施例１のものと変わらない。この実施例では、支持ユニット１１、１２と窓ガラス１０との間の空隙であって、発光素子から受光素子へ伝達される光ビーム３０、３１の経路を取り囲むように、硬質のフレーム４５が設けられている。このフレーム４５は、窓ガラス１０と支持ユニット１１や１２の間に挟み込まれている。フレーム４５の窓ガラス１０や支持ユニット１１、１２と接する面は密着し、気密封止されている。
【００１７】
フレーム４５の側面には、バルブ４６が設けられている。このバルブ４６には図示しない真空ポンプを接続する。そして、支持ユニット１１や１２を固定した後、バルブ４６を通じて、支持ユニット１１、１２と窓ガラス１０との間の空隙から空気を抜く。即ち、光ビームの経路を取り囲みその経路を含む部分を真空状態にする。フレーム４５には、真空状態において外圧に耐え、支持ユニット１１や１２、及び窓ガラス１０に密着することができる材料を選択する。
【００１８】
以上のような構成にすれば、レンズと窓ガラスとの間に湿気や埃が浸入しないので、結露や汚れによるレンズ等の曇りを防ぐことができる。従って、様々な通信障害を予防できる。なお、材料や真空度の選定により、比較的長期間この内部の真空状態を保持することができる。また、装置各部の定期点検の際に、バルブ４６に真空ポンプを接続して真空度を回復させればよい。以上の装置によれば、長期的に安定した通信を確保することができる。また、例えば、風雨が激しい場合でも通信障害の恐れがない。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施例１による光ビームの送受信装置側面図である。
【図２】実施例１の支持ユニットを窓ガラス側から見た端面図である。
【図３】実施例１の支持ユニットの側面図である。
【図４】実施例２による光ビームの送受信装置側面図である。
【図５】実施例２の支持ユニットを窓ガラス側から見た端面図である。
【図６】実施例２の支持ユニットの側面図である。
【図７】改良前の光ビームの送受信装置側面図である。
【図８】改良前の支持ユニットを窓ガラス側から見た端面図である。
【図９】改良前の支持ユニットの側面図である。
【図１０】窓ガラスを挟んで屋内側と屋外側に配置した支持ユニットの斜視図である。
【符号の説明】
【００２０】
１０  窓ガラス
１１、１２  支持ユニット
１３  固定装置
１５、１６  基板
１７  ブーツ
２２、２３、２６、２７  レンズ
２１、２５  発光素子
２４、２８  受光素子
４０  透明樹脂
【図１】
2007228465.tif 000003
【図２】
2007228465.tif 000004
【図３】
2007228465.tif 000005
【図４】
2007228465.tif 000006
【図５】
2007228465.tif 000007
【図６】
2007228465.tif 000008
【図７】
2007228465.tif 000009
【図８】
2007228465.tif 000010
【図９】
2007228465.tif 000011
【図１０】
2007228465.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成18年3月2日(2006.3.2)
【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】
窓ガラスを挟んで屋内側と屋外側に配置した発光素子及び受光素子と、
前記屋内側と屋外側において、前記発光素子または受光素子を、互いに対向するように支持する支持ユニットと、
当該支持ユニットを前記窓ガラスの屋内側と屋外側に固定する固定装置と、
前記支持ユニットと前記窓ガラスとの間の空隙であって、前記発光素子から前記受光素子へ伝達される光ビームの経路を満たす、透明樹脂から成ることを特徴とする窓ガラスを通過する光ビームの送受信装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光ビームの送受信装置において、
前記窓ガラスの屋内側に配置された支持ユニットに支持された発光素子は、前記窓ガラスの屋外側に配置された支持ユニットに支持された受光素子に対して光ビームを送信し、前記窓ガラスの屋外側に配置された支持ユニットに支持された発光素子は、前記窓ガラスの屋内側に配置された支持ユニットに支持された受光素子に対して光ビームを送信し、
前記双方向の光ビーム経路には、それぞれ、光ビームのビーム幅より十分に幅の広い透明樹脂が配置されていることを特徴とする窓ガラスを通過する光ビームの送受信装置。
【請求項３】
窓ガラスを挟んで屋内側と屋外側に配置した発光素子及び受光素子と、
前記屋内側と屋外側において、前記発光素子または受光素子を、互いに対向するように支持する支持ユニットと、
当該支持ユニットを前記窓ガラスの屋内側と屋外側に固定する固定装置と、
前記支持ユニットと前記窓ガラスとの間の空隙であって、前記発光素子から前記受光素子へ伝達される光ビームの経路を取り囲み、当該光ビームの経路を真空状態に保持するフレームを備えたことを特徴とする窓ガラスを通過する光ビームの送受信装置。
【請求項４】
請求項３に記載の光ビームの送受信装置において、
前記窓ガラスの屋内側に配置された支持ユニットに支持された発光素子は、前記窓ガラスの屋外側に配置された支持ユニットに支持された受光素子に対して光ビームを送信し、前記窓ガラスの屋外側に配置された支持ユニットに支持された発光素子は、前記窓ガラスの屋内側に配置された支持ユニットに支持された受光素子に対して光ビームを送信し、
前記双方向の光ビーム経路には、それぞれ、当該光ビームの経路を取り囲み、当該光ビームの経路を真空状態に保持するフレームを備えたことを特徴とする窓ガラスを通過する光ビームの送受信装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
〈構成４〉
構成３に記載の光ビームの送受信装置において、上記窓ガラスの屋内側に配置された支持ユニットに支持された発光素子は、上記窓ガラスの屋外側に配置された支持ユニットに支持された受光素子に対して光ビームを送信し、上記窓ガラスの屋外側に配置された支持ユニットに支持された発光素子は、上記窓ガラスの屋内側に配置された支持ユニットに支持された受光素子に対して光ビームを送信し、上記双方向の光ビーム経路には、それぞれ、当該光ビームの経路を取り囲み、当該光ビームの経路を真空状態に保持するフレームを備えたことを特徴とする窓ガラスを通過する光ビームの送受信装置。