JPH0821902B2 - 光空間伝送装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザビームを用いて
双方向で光空間伝送を可能としたシステムであって、遠
距離通信を可能とする光軸の位置決めを容易とする光空
間伝送装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の光空間伝送装置は、入力
信号を光変調し、レンズを介して光伝送信号を送信する
送信器と、前記光伝送信号をレンズを介して検出し復調
する受信器とからなり、その光軸合わせは手動で行う固
定式であったが、出願人は既に揺動モータ等のアクチュ
エータを採用して、光軸合わせの際に２軸アクチュエー
タのピッチング並びにヨーイング方向の変位に対応する
ためにアクチュエータへ信号を送るセンサを設けた２軸
アクチュエータを具えた光空間伝送装置を開示した。す
なわち、入力信号を光変調しレンズを介して光伝送信号
を送信する送信器と、前記光伝送信号をレンズを介して
検出し復調する受信器とからなり、前記レンズを収納し
た送受信用光学機構を内側に収容した鏡筒押え部材と、
内部に前記鏡筒押え部材を収納しヨーイング方向に回動
自在に軸支された筒状ジンバルと、前記鏡筒押え部材を
ジンバルに対してピッチング方向に揺動自在とする一対
の第１アクチュエータおよび前記ジンバルをヨーイング
方向に揺動自在とする一対の第２アクチュエータと前記
鏡筒押え部材のピッチング位置を感知する第１センサ
と、ジンバルのヨーイング位置を感知する第２センサと
を具え、前記光伝送信号の光軸を位置決め自在とする光
空間伝送装置である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前述の２軸
アクチュエータを具えた一対の光空間伝送装置を、ビル
ディング等の高所の上と下とでそれぞれ前後に傾斜させ
て、送、受信用に使用し、２軸アクチュエータをそれぞ
れ変位させた場合、ピッチング方向の回動軸に対して上
下の、又ヨーイング方向の回動軸に対してヨーイング方
向のバランスがとれていないので、このアンバランスの
作用により、鏡筒押え部材のピッチング位置変化を感知
するための第１センサの受光素子、発光素子およびジン
バルのヨーイング位置変化を感知するための第２センサ
の受光素子、発光素子では、センサの発光素子と受光素
子の位置ずれを起こさせるモーメント力が発生して、前
記アクチュエータは不均衡作動するので、電流の消費の
増大をもたらし又外圧に対する抑止力低下を招く等の問
題点があった。本発明は前述の課題を解決することを目
的とするもので、ビルディング等の高所の上と下とで、
２軸アクチュエータを具えた一対の光空間伝送装置を前
後に傾斜させて使用する際に、送、受信装置の作動中、
ピッチング方向の回動に対して上、下のバランスを取
り、ヨーイング方向の回動に対して、ヨーイング方向の
バランスを取るように構成した光空間伝送装置を提供す
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、入力信号を光変調しレンズ（６），（７）
を介して光伝送信号（ｂ）を送信する送信器（２）と、
前記光伝送信号（ｂ）をレンズ（８），（９）を介して
検出し復調する受信器（３）とからなる光空間伝送装置
の前記送信器（２）および受信器（３）をそれぞれフレ
ームＦ内に収容し、内部に前記レンズ（６），（７），
（８），（９）を収容した送受信用光学機構（１３）を
固定する鏡筒押え部材（１４）と、円筒形状に形成さ
れ、内部に前記鏡筒押え部材（１４）を収納しヨーイン
グ方向に回動自在に軸支されたジンバル（１６）と、前
記鏡筒押え部材（１４）をジンバル（１６）に対してピ
ッチング方向に揺動自在とする一対の第１アクチュエー
タ（２２），（２４）および前記ジンバル（１６）をヨ
ーイング方向に揺動自在とする一対の第２アクチュエー
タ（４４），（４６）と前記鏡筒押え部材（１４）のピ
ッチング位置を感知する第１センサ（５２）と、ジンバ
ル（１６）のヨーイング位置変位を感知する第２センサ
（６６）とを設けた光空間伝送装置の２軸アクチュエー
タにおいて、前記光空間伝送装置の設置位置に関連し
て、前記２軸アクチュエータを変位させた際、ピッチン
グ方向の回動軸（１８），（２０）に対して上、下のバ
ランスを取り、ヨーイング方向の回動軸（４７），（４
７）に対して左右のバランスを取るように構成したこと
を特徴とするもので、前記鏡筒押え部材（１４）の一方
の回動軸（１８）端に設けたハブ（３６）へ取り付けた
ヨーイングバランサ（４０）と前記鏡筒押え部材（１
４）の他方の回動軸（２０）端に設けたハブ（３６）へ
取り付けたピッチングブラケット（４２）に形成したピ
ッチングバランサ（５７）等よりなるバランシング部材
を設けた光空間伝送装置である。

【０００５】

【作用】送信器、受信器をフレーム内に収容した本発明
の光空間伝送装置に送信器、受信器のレンズを装備した
送受信用光学機構を固定する鏡筒押え部材を設け、内部
に前記鏡筒押え部材を収納し、ヨーイング方向に回動自
在に軸支された円筒状ジンバルを設け、前記鏡筒押え部
材をピッチング方向に揺動自在とする第１アクチュエー
タおよび前記ジンバルをヨーイング方向に揺動自在とす
る第２アクチュエータを設け、且つ第１又は第２アクチ
ュエータをジンバルの垂直および水平の同一軸線上にそ
れぞれ対向して２個づつ並列接続して設け、いわゆる２
軸アクチュエータを構成し、作動中に鏡筒押え部材の位
置に変化が生じて、鏡筒押え部材がピッチング方向へ変
位して、第１センサの発光素子、受光素子の変位が所定
の照射範囲を超えないように、またジンバルがヨーイン
グ方向へ変位して、第２センサの発光素子の光が受光素
子の所定の照射範囲を超えないように、バランシング部
材により規制する。しかして、本発明においては、鏡筒
押え部材の回動軸端に固定したハブの一方にはヨーイン
グバランサを、又他の一方の回動軸端に固定したピッチ
ングブラケットにはピッチングバランサをそれぞれ設け
てあるから、本発明に係る一対の光空間伝送装置を高所
等に設置して上、下方向で通信を行う場合には、２軸ア
クチュエータの変位により発生する鏡筒押え部材のヨー
イング方向の変位は、ヨーイングバランサで、又ピッチ
ング方向の変位はピッチングバランサの作用により規制
され、第１、第２センサの発光素子、受光素子に対面位
置ずれを惹起するモーメント力を押えて、発光素子より
の光線が予め設定した所定の照射領域を超えないように
抑止する。

【０００６】

【実施例】以下、本発明のバランシング部材を組み込ん
だ光空間伝送装置について図面に基づいて説明する。図
７は光空間伝送装置の原理説明図を示す。図において光
空間伝送装置１は送信器２と受信器３とから構成され
る。送信器２は、入力信号ａを入力して変調する変調器
５と、変調器の出力を入力するレーザ光源４と光学機構
を構成する２個のレンズ６，７を介して、光伝送信号ｂ
を発信する。又、受信器３は、光学機構１３を形成する
２個のレンズ８，９と、このレンズ８，９を介して入力
された光伝送信号ｂを検出する検出器１０と、検出器１
０の出力を増幅する増幅器１１およびこの増幅器１１の
出力を復調して出力信号ｃを出力する復調器１２とから
なる。なお、送信器２のレンズ６，７および受信器３の
レンズ８，９はそれぞれ光学機構１３を構成し、この光
学機構１３は鏡筒押え部材１４内に収容固着される。図
１は本発明の２軸アクチュエータの正面断面図、図２は
図１の側面図を示す。図示のように、２軸アクチュエー
タは、側面フレーム２１ａ，２１ｂ，上側フレーム２３
ａ，下側フレーム２３ｂで形成するフレームＦ内に収容
されている。図１および図２において、光学機構１３は
鏡筒押え部材１４の内側にねじ止め１５により固定され
る。又この鏡筒押え部材１４はシンバル１６内に収容さ
れている。鏡筒押え部材１４の両側には、回動軸１８，
２０が水平に取りつけられ、これらの回動軸１８，２０
には互いに対面するように同一軸線上に一対の第１アク
チュエータ２２、２４が設けてある。前記アクチュエー
タ２２，２４の構成はほぼ同一である。まず、前記アク
チュエータ２２について説明すれば、ステータ部は軸受
２６を介して回動軸１８に嵌合するバックヨーク２８と
バックヨーク２８と連結するヨーク３０とよりなり、バ
ックヨーク２８の内側に複数のマグネット３２を配設す
る。回転部を形成する基板３４は、回動軸１８に嵌挿固
着したハブ３６上に固定され、ヨーク３０側の基板３４
の上面に前記マグネット３２に対面するように複数の空
心コイル３８を設ける。空心コイル３８とマグネット３
２並びにハブ３６の配設状態は、図３に図示する。更に
ハブ３６および回動軸１８には、ヨーイングバランサ４
０を固着する。このヨーイングバランサ４０は回転軸１
８，ハブ３６と共に回動可能に、側面フレーム２１ｂに
穿設した孔部４１へ突設収容してある。符号３５はリー
ド線である。前記第１アクチュエータ２２と同一構成の
アクチュエータ２４が鏡筒押え部材１４の回動軸２０へ
装着されてあり、又後述する第１センサ５２の発光部５
２ａを取り付けるためのピッチングブラケット４２が回
動軸２０とハブ３６の一部へ固着されている。更にピッ
チングブラケット４２の下端にはピッチングバランサ５
７を設ける。

【０００７】次に前記一対の第１アクチュエータ２２，
２４の作動につき説明する。後述するように、第１セン
サ５２の受光素子６４と発光素子５８の対面位置変化が
生じるとこの対面位置ずれの信号は、後述する受光素子
６４の所定の受光領域の受光範囲内で、第１アクチュエ
ータ２２，２４のリード線３５を介してコイル３８へ通
電し、マグネット３２による磁束により発生した空隙磁
界の中で複数のコイル３８の電流との間に電磁力が発生
し、回転部材である基板３４が、ハブ３６、回動軸１
８，２０、鏡筒押え部材１４と共にピッチングＰ方向へ
揺動する。従って後述するごとく、第１アクチュエータ
２２，２４は鏡筒押え部材１４の位置に変化が生じた場
合、この鏡筒押え部材１４を所定の位置へ戻すのに役立
つ。次にジンバル１６の上、下に装着した一対の第２ア
クチュエータ４４，４６について説明する。上記第２ア
クチュエータ４４，４６の基本的構成は、既に説明した
第１アクチュエータ２２，２４と同様であり、縦軸４７
の外周にジンバル１６と共に揺動自在に装着されてい
る。第２アクチュエータ４４，４６においては、基板３
４を固着したハブ４８が上フレーム２３ａ，下フレーム
２３ｂへそれぞれねじ４９により固定されていると同時
に、バックヨーク２８がジンバル１６へねじ５０で固定
されている。従って後述する如く、第２センサの受光素
子７８と発光素子７２の対面位置ずれが発生すると、こ
の対面位置ずれは受光素子７８に設定した受光領域の受
光範囲内で、第２アクチュエータ４４，４６のリード線
３５を介してコイル３８へ通電が行われ、基板３４は揺
動しないが、バックヨーク２８，ヨーク３０はジンバル
１６と共に所定方向すなわちヨーイング方向へ揺動可能
となり、これにより変位したジンバル１６を所定位置へ
戻すのに役立つ。

【０００８】次に本発明のセンサについて説明する。第
１センサ５２は発光部５２ａと受光部５２ｂよりなり、
発光部５２ａは、第１アクチュエータ２４の回動軸２０
へ固着したピッチングブラケット４２へねじ５４により
固定した支持台５６とこの支持台上の中心位置に配設し
た発光素子５８よりなる。又受光部５２ｂは、第１アク
チュエータ２４のヨーク３０へ固着した湾曲支持腕部６
０に設けた支持台６２の下方に前記発光素子５８に対面
するように配設した受光素子６４よりなる。第２センサ
６６の発光部６６ａは下フレーム２３ｂ上に設けた支持
台６８上に取り付けた台座７０端部に配設した発光素子
７２よりなり、又受光部６６ｂは、ジンバル１６へ垂下
するようにねじ７４で固着した腕部７６端部に発光素子
７２に対面するように設けた受光素子７８とよりなる。
従って前記第１センサ５２、第２センサ６６のそれぞれ
の発光素子５８と受光素子６４と、発光素子７２と受光
素子７８とは互いに対面する位置に配設してある。本発
明の第１センサ５２の発光部５２ａの発光素子５８と受
光部５２ｂの受光素子６４との対面位置ずれの発生する
場合について説明する。通常筒状押え部材１４がピッチ
ング方向へ変位すると同時に、筒状押え部材１４の回動
軸２０へ固着したピッチングバランサ４２がハブ３６、
空心コイル３８を設けた基板３４を伴って支持台５６と
共にピッチング方向に所定の範囲で変位し、これに応じ
て変位する支持台５６端部に設けた発光素子５８も一定
の範囲内で変位する。一方受光部５２ｂの受光素子６４
は、一定範囲の巾と長さを有するように構成されている
ので、発光素子５８より照射された光は、受光部５２ｂ
の受光素子６４の所定範囲内において受光が可能であ
る。この様に発光素子より位置検出素子である受光素子
へ照射する光線が、所定範囲内における任意の位置で受
光されるように第１アクチュエータ２２，２４を制御す
ることを通常サーボロックを掛けるとよんでいる。この
状態を図８に図示する。図中ｄは発光部、ｅは発光素
子、ｆは受光部、ｇは受光素子の受光領域、ｌは発光素
子ｅよりの光線を示し、この光線ｌは受光素子の一定面
積の受光領域で受光可能である。本実施例では、受光領
域の受光範囲を発光素子５８の軸線に対称的に左右約５
゜に設定してある。第２センサ６６においても、同様に
して第２センサ６６の受光部６６ｂの支持腕７６がジン
バル１６と共にヨーイング方向へ変位した場合、発光素
子７８よりの光線が受光素子７２の所定の範囲内におけ
る任意の設定位置に受光し、保持されるように第２アク
チュエータ４４，４６が制御される。

【０００９】本発明に係る光空間伝送装置の作用につい
て説明する。まず第１に、鏡筒押え部材１４を所定の位
置に設定すれば、これに対応して第１センサ５２の発光
部５２ａの発光素子５８、受光部５２ｂの受光素子６４
とが互いに正しく対面する位置に配設されるように構成
されている。又ジンバル１６が所定位置に設定された場
合には、第２センサ６６の発光部６６ａの発光素子７２
と受光部６６ｂの受光素子７８とが互いに正しく対面す
る位置に配設されるように構成されている。この様に第
１センサ５２の発光素子５８，受光素子６４及び第２セ
ンサ６６の発光素子７２、受光素子７８の平常対面位置
を速やかに決定するものは、後述するピッチングバラン
サ５７及びヨーイングバランサ４０を含むバランシング
部材の作用による。図５および図６に示すように、互い
に対面的に設置した送信器２および受信器３には、それ
ぞれ本発明に係る光空間伝送装置の２軸アクチュエータ
を設けてあり、ピッチングＰ又はヨーイングＹの揺動が
可能となり、第１アクチュエータ２２，２４、第２アク
チュエータ４４，４６による２軸自動制御により、微調
整が確実に行われる。本発明に係る光空間伝送装置を高
所、例えばビルディング上等へ設置し、ビルディングの
上と下とで光空間伝送を実施する場合には、送、受信装
置を作動して、２軸アクチュエータをそれぞれ変位させ
た際に、ピッチング方向には第１センサ５２の受光素子
６４、発光素子５８との位置ずれが生じるけれども、筒
状押え部材１４の回動軸２０にハブ３６と共に設けたピ
ッチングブラケット４２に形成したピッチングバランサ
５７等がバランシング部材として作用し、第１センサ５
２の発光素子５８、受光素子６４の対面位置ずれを起こ
させるモーメント力を押えて、サーボロック状態を維持
するのに役立つものである。又ジンバル１６がヨーイン
グ方向へ変位して、第２センサ６６の発光素子７２、受
光素子７８の位置ずれが発生した場合には、筒状押え部
材１４の回動軸１８の端部にハブ３６と共に設けたヨー
イングバランサ４０等がバランシング部材として作用
し、発光素子７２、受光素子７８の対面位置ずれを起こ
させるモーメント力を押えて、サーボロック状態を維持
するものである。従って鏡筒押え部材１４、ジンバル１
６のピッチング及びヨーイング方向の変位を実施する第
１アクチュエータ２２，２４、第２アクチュエータ４
４，４６の作動電流を最小に押えるので、消費電流の低
減と共に外圧に対する抑止力を高めるのに役立つ。

【００１０】

【発明の効果】上述の説明ですでに明らかなように、本
発明の光空間伝送装置においては、送信器および受信器
内部にレンズを具えた光学機構を固定する鏡筒押え部材
を設け、内部に前記鏡筒押え部材を固定してヨーイング
方向に回動自在にそれぞれ軸支されるジンバルを円筒状
に形成し、この鏡筒押え部材をピッチング方向に回動自
在とする一対の第１アクチュエータおよび前記ジンバル
をヨーイング方向に回動自在とする一対の第２アクチュ
エータを設け、かつ第１又は第２アクチュエータを鏡筒
押え部材、ジンバルの垂直および水平の同一軸線上にそ
れぞれ対向して２個づつ並列接続して設け、更に鏡筒押
え部材並びにジンバルの回動位置ずれ検出装置としてそ
れぞれセンサを設け、前記センサの受光素子を一定の面
積を具えた受光領域に形成し、送信、受信器がピッチン
グ方向、又はヨーイング方向へ変位して、センサの受光
素子、発光素子に位置ずれが発生するときは、鏡筒押え
部材の回転軸端にそれぞれ設けたピッチングバランサ及
びヨーイングバランサ等のバランシング部材のバランシ
ング作用により、第１センサ、第２センサの発光素子と
受光素子の対面位置ずれを起こさせるモーメント力を押
えて、サーボロックよりの逸脱を抑止すると共に、消費
電流の低減と外圧に対する抑止力を高めることが可能で
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光空間伝送装置のアクチュエータの正
面断面図。

【図２】図１の側面図。

【図３】第１、第２アクチュエータの概略構成図。

【図４】アクチュエータの並列結線図。

【図５】光空間伝送装置のピッチング調整状態図。

【図６】光空間伝送装置のヨーイング調整状態図。

【図７】光空間伝送装置の原理説明図。

【図８】受光素子の所定受光領域の説明図。

【符号の説明】

ｇ 受光素子の受光領域 １ 光空間伝送装置 ２ 送信器 ３ 受信器 １３ 光学機構 １４ 鏡筒押え部材 １６ ジンバル １８，２０ アクチュエータの回動軸 ２１ａ，２１ｂ 側面フレーム ２２，２４ 一対の第１アクチュエータ ２３ａ 上フレーム ２３ｂ 下フレーム ２８ バックヨーク ３０ ヨーク ３６ ハブ ４０ ヨーイングバランサ ４２ ピッチングブラケット ４４，４６ 一対の第２アクチュエータ ５２ 第１センサ ５６ 支持台 ５７ ピッチングバランサ ５８ 発光素子 ６０ 支持腕 ６４ 受光素子 ６６ 第２センサ ６８ 支持台 ７０ 台座 ７２ 発光素子 ７６ 支持腕 ７８ 受光素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０８Ｃ 23/04 Ｈ０４Ｂ 10/10 10/22 (72)発明者 鈴木 浩二 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 内田 俊哉 埼玉県入間市新久下新田110−１ コパル 電子株式会社内 (72)発明者 寺地 照内 埼玉県入間市新久下新田110−１ コパル 電子株式会社内 (72)発明者 杉崎 巌 埼玉県入間市新久下新田110−１ コパル 電子株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−236227（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−364616（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−152490（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−185384（ＪＰ，Ｕ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力信号を光変調し、レンズを介して光
   伝送信号を送信する送信器と、前記光伝送信号をレンズ
   を介して検出し復調する受信器とからなる光空間伝送装
   置の前記送信器および受信器をそれぞれフレーム内に収
   容し、内部に前記レンズを収容した光学機構を固定する
   鏡筒押え部材と、内部に前記鏡筒押え部材を収納しヨー
   イング方向に回動自在に軸支された円筒状ジンバルと、
   前記鏡筒押え部材をジンバルに対してピッチング方向に
   揺動自在とする一対の第１アクチュエータおよび前記ジ
   ンバルをヨーイング方向に揺動自在とする一対の第２ア
   クチュエータと前記鏡筒押え部材のピッチング位置変位
   を感知する第１センサと、ジンバルのヨーイング位置変
   位を感知する第２センサとを設けた光空間伝送装置の２
   軸アクチュエータにおいて、前記光空間伝送装置の設置
   位置に関連して、前記２軸アクチュエータを変位した
   際、ピッチング方向の回動に対して上、下のバランスを
   取り、ヨーイング方向の回動に対してヨーイング方向の
   バランスを取るように構成したことを特徴とする光空間
   伝送装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記２軸アクチュエ
   ータを変位させた際、前記鏡筒押え部材の一方の回動軸
   端に設けたハブへ取り付けたヨーイングバランサと前記
   鏡筒押え部材の他方の回動軸端に設けたハブへ取り付け
   たピッチングブラケットに形成したピッチングバランサ
   等よりなるバランシング部材がヨーイング方向及びピッ
   チング方向へのアクチュエータの変位を制御して、セン
   サの発光素子よりの光線が受光素子に形成した一定の受
   光領域よりはずれるのを抑止するように構成してなる光
   空間伝送装置。