OPTICAL COMMUNICATION DEVICE

　以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。

（水中光通信システム）
　図１を参照して、一実施形態による光通信装置を備える水中光通信システム１００の構成について説明する。

　図１に示すように、水中光通信システム１００は、第１光通信装置１と、第２光通信装置２とを備える。なお、第１光通信装置１は、特許請求の範囲の「光通信装置」の一例である。

　第１光通信装置１は、海中などの水中に配置されている。具体的には、第１光通信装置１は、水中に固定された固定体８０に設けられている。固定体８０は、保持部材８１を介して水底９０に設置されることにより、水中に固定されている。

　第２光通信装置２は、海中などの水中に配置されている。具体的には、第２光通信装置２は、水中を移動する移動体８２に設けられている。移動体８２は、たとえば、ＡＵＶ（Autonomous Underwater Vehicle：自律型無人潜水機）を含む。

　本実施形態では、水中光通信システム１００は、第１光通信装置１から発光された通信光を第２光通信装置２が受光することにより、第１光通信装置１と第２光通信装置２との間において光通信を行うとともに、第２光通信装置２から発光された通信光を第１光通信装置１が受光することにより、第２光通信装置２と第１光通信装置１との間において光通信を行うことが可能なように構成されている。なお、図１では、第２光通信装置２が通信光を発光している例を図示している。

　本実施形態では、移動体８２が海中を移動することにより、たとえば、海底に敷設された構造物の検査を行う。第２光通信装置２は、移動体８２に設けられた検知部（図示せず）によって取得された検査結果を、通信光によって第１光通信装置１に送信するように構成されている。また、第１光通信装置１は、第２光通信装置２から送信された検査結果を受信するとともに、受信した検査結果を、陸上、または母船などに設けられた通信装置に送信するように構成されている。なお、第１光通信装置１と第２光通信装置２との間において光通信を行う場合には、移動体８２を通信可能領域まで移動させ、光通信を行う。

　図２に示すように、第１光通信装置１は、複数の受光素子１１を備える。複数の受光素子１１は、通信光を受光するように構成されている。複数の受光素子１１は、複数のチャンネルに対応するように設けられている。チャンネルの数は、特に限られないが、図２に示す例では、第１光通信装置１は、２５個のチャンネルを備える。このため、図２に示す例では、第１光通信装置１は、２５個の受光素子１１を備える。

　複数の受光素子１１は、たとえば、光電子増倍管により構成されている。この場合、複数の受光素子１１の各々は、光電変換部と、電子増倍部とを含む。光電変換部は、通信光を電子に変換するように構成されている。電子増倍部は、変換された電子を増倍するように構成されている。また、複数の受光素子１１は、アレイ状に配置されている。なお、アレイ状とは、列状、マトリクス状などを含む広い概念である。図２に示す例では、複数の受光素子１１は、５×５のマトリクス状に配置されている。

　また、第１光通信装置１は、複数の光ファイバ１２を備える。複数の光ファイバ１２は、複数の受光素子１１に通信光を導くように構成されている。複数の光ファイバ１２は、複数の受光素子１１に対応するように設けられている。すなわち、図２に示す例では、複数の光ファイバ１２は、２５個設けられている。また、複数の光ファイバ１２の各々は、通信光の入光端部１２ａ（集光端部）と、通信光の出光端部１２ｂとを含む。

　ここで、本実施形態では、複数の出光端部１２ｂの各々は、複数の受光素子１１の各々の近傍に配置されている。複数の出光端部１２ｂの各々は、複数の受光素子１１の受光面に対向するように配置されている。また、複数の入光端部１２ａの各々は、所定の位置および向きに配置可能に構成されている。複数の入光端部１２ａの各々は、互いに異なる位置および向きに配置可能に構成されている。すなわち、複数の入光端部１２ａの少なくとも一部は、互いに異なる位置および向きに配置されることが可能である。なお、複数の入光端部１２ａの各々には、通信光を集光する小型のレンズが設けられていてもよい。この場合、レンズにより入光端部１２ａに通信光を集光することができるので、より確実に光通信を行うことができる。

　また、第１光通信装置１は、保護容器１３（二点鎖線により示す）を備える。保護容器１３は、水中に配置され、複数の受光素子１１を収容するように構成されている。保護容器１３は、密閉耐圧容器である。保護容器１３は、複数の受光素子１１を外部環境から隔離するように構成されている。保護容器１３は、たとえば、円筒形状を有する。

　複数の光ファイバ１２は、出光端部１２ｂが保護容器１３の内部に設けられるとともに、入光端部１２ａが保護容器１３の外部（すなわち、水中）に設けられるように構成されている。複数の入光端部１２ａの各々は、保護容器１３の外部（水中）において、所定の位置および向きに配置可能に構成されている。複数の光ファイバ１２は、保護容器１３の挿通部１３aを介して、保護容器１３の内部から外部に跨るように配置されている。挿通部１３aは、保護容器１３の内部空間１３ｂを密閉状態（水密状態）に維持しつつ、複数の光ファイバ１２を挿通可能に構成されている。

　また、第１光通信装置１は、出光端部保持部１４を備える。出光端部保持部１４は、複数の受光素子１１の各々の近傍において、複数の出光端部１２ｂを保持するように構成されている。出光端部保持部１４は、複数の受光素子１１の各々および複数の出光端部１２ｂの各々に対応するように、複数設けられている。図２に示す例では、複数の出光端部保持部１４は、２５個設けられている。複数の出光端部保持部１４の各々は、複数の受光素子１１の受光面に一体的に設けられている。複数の出光端部保持部１４の各々は、挿通孔１４ａを有する。挿通孔１４ａは、出光端部１２ｂが挿入されるように構成されている。複数の出光端部１２ｂの各々は、挿通孔１４ａに挿通された状態で、出光端部保持部１４により保持されるように構成されている。

　また、図３（Ａ）（Ｂ）に示すように、第１光通信装置１は、入光端部保持部１５を備える。入光端部保持部１５は、複数の入光端部１２ａの少なくとも一部を保持するように構成されている。入光端部保持部１５が保持する入光端部１２ａの数は、特に限られないが、図３（Ａ）（Ｂ）に示す例では、入光端部保持部１５が５つの入光端部１２ａを保持する例を図示している。入光端部保持部１５は、入光端部１２ａが所定の向きに配置されるように、入光端部１２ａを保持するように構成されている。

　受光素子１１による受光の指向性を広くする場合（広範囲において通信光を受光したい場合）、たとえば、図３（Ａ）に示す配置例のように、入光端部１２ａを配置することができる。図３（Ａ）に示す例では、複数の入光端部１２ａの少なくとも一部が、互いに異なる向きに配置されている。また、受光素子１１による受光の指向性を狭くする場合（特定の方向からの通信光を受光したい場合）、たとえば、図３（Ｂ）に示す配置例のように、入光端部１２ａを配置することができる。図３（Ｂ）に示す例では、複数の入光端部１２ａの少なくとも一部が、互いに同じ向きに配置されている。

（光通信装置の使用例）
　次に、図４を参照して、第１光通信装置１の水中の使用例について説明する。

　図４に示すように、複数の入光端部１２ａの少なくとも一部は、水中の互いに異なる位置に配置されている。入光端部１２ａの配置位置の数は、特に限られないが、図４に示す例では、複数の入光端部１２ａが、互いに異なる５つの位置に配置されている例を図示している。この場合、移動体８２は、互いに異なる５つの位置において光通信を行うことができる。

　また、複数の入光端部１２ａの少なくとも一部は、水中構造物８３に取り付けられている。水中構造物８３は、特に限られないが、たとえば、柱、棒、壁などであり得る。水中構造物８３としては、第１光通信装置１用に構造物を設けてもよいし、既設の構造物を利用してもよい。入光端部１２ａは、固定具を介して、水中構造物８３に取り付けられている。

（本実施形態の効果）
　本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

　本実施形態では、上記のように、第１光通信装置１に、複数の受光素子１１に通信光を導く複数の光ファイバ１２を設ける。そして、複数の光ファイバ１２の各々を、通信光の入光端部１２ａと、通信光の出光端部１２ｂとを含むように構成する。そして、複数の出光端部１２ｂの各々を、複数の受光素子１１の各々の近傍に配置する。そして、複数の入光端部１２ａの各々を、所定の位置および向きに配置可能に構成する。これにより、光ファイバ１２を用いることにより、複数の受光素子１１の各々の設置場所を任意に選択することができる。また、複数の入光端部１２ａの位置および向きを調整することにより、複数の受光素子１１の各々の受光の指向性（受光方向、受光範囲など）を自由に調整することができるので、複数の受光素子１１の全体としての受光の指向性を任意に設定することができる。また、任意の受光の指向性を実現する方法として、黒い紙を受光素子１１の前に置くという方法や、デジタルミラーデバイスを使うという方法などを採用する場合と異なり、受光素子１１へ到達する光の一部を遮蔽することがないので、受光素子１１の感度を悪化させることもない。これらの結果、複数の受光素子１１のすべての感度をそのままに、複数の受光素子１１による受光の指向性を任意に設定することができる。

　また、本実施形態では、上記のように、第１光通信装置１を、水中に配置され、複数の受光素子１１を収容する保護容器１３を備えるように構成する。これにより、複数の受光素子１１が単一の保護容器１３に収容されるので、複数の受光素子１１を複数の保護容器１３に分散して配置する場合と異なり、複数の受光素子１１に用いるケーブル類（電力ケーブル、信号ケーブルなど）を１つにまとめることができるとともに、保護容器１３の数を減らすことができる。また、合計重量も減らすことができる。また、入光端部１２ａは小型で軽量であることから、保護容器１３の設置が難しい場所にも設置可能であるので、入光端部１２ａを密集して一箇所に設置して感度を向上させることもできる。これらの効果は、水中において光通信が行われる場合に、特に効果的である。また、複数の光ファイバ１２を、出光端部１２ｂが保護容器１３の内部に設けられるとともに、入光端部１２ａが保護容器１３の外部に設けられるように構成する。これにより、複数の受光素子１１が保護容器１３に収容されている場合にも、保護容器１３の外部において光ファイバ１２の複数の入光端部１２ａを、任意の位置および向きに配置することができるので、複数の受光素子１１による受光の指向性の調整の自由度を容易に確保することができる。

　また、本実施形態では、上記のように、複数の入光端部１２ａの少なくとも一部を、水中の互いに異なる位置に配置する。これにより、水中の互いに異なる位置において通信光を受光することができるので、複数の光通信装置を設けなくても、１つの第１光通信装置１だけで水中の互いに異なる位置において光通信を行うことができる。その結果、複数の光通信装置を設ける場合に比べて、水中の光通信を簡単に行うことができる。

　また、本実施形態では、上記のように、入光端部１２ａを、水中を移動する移動体８２からの通信光が入光されるように構成する。これにより、移動体８２は、水中の互いに異なる位置のうちの任意の位置において光通信を行うことができるので、移動体８２との間の水中の光通信を簡単に行うことができる。

　また、本実施形態では、上記のように、複数の入光端部１２ａの少なくとも一部を、水中構造物８３に取り付ける。これにより、入光端部１２ａを水中構造物８３に固定することができるので、入光端部１２ａの位置を定位置に固定することができる。その結果、入光端部１２ａの位置が定位置に固定されていない場合に比べて、水中の光通信を簡単に行うことができる。また、既設の水中構造物８３を用いれば、専用の固定のための構造物が不要である。

　また、本実施形態では、上記のように、複数の受光素子１１を、アレイ状に配置する。これにより、保護容器１３の内部において受光素子１１を整列させることができるので、保護容器１３の内部において受光素子１１をコンパクトに収めることができる。

　また、本実施形態では、上記のように、第１光通信装置１を、複数の受光素子１１の各々の近傍において、複数の出光端部１２ｂを保持する出光端部保持部１４を備えるように構成する。これにより、出光端部１２ｂの位置を保持することができるので、出光端部１２ｂと受光素子１１との相対位置を保持することができる。その結果、出光端部１２ｂからの通信光を受光素子１１に正確に受光させることができる。

［変形例］
　なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。

　たとえば、上記実施形態では、光通信装置が、海中において用いられる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、光通信装置が、海中以外の水中（湖、ダムなど）において用いられてもよい。また、光通信装置が、水中以外の環境（陸上など）において用いられてもよい。

　また、上記実施形態では、受光素子が、光電子増倍管により構成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、受光素子が、アバランシェフォトダイオードにより構成されていてもよい。

　また、上記実施形態では、光通信装置が、入光端部保持部を備える例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、光通信装置が、入光端部保持部を備えなくてもよい。この場合、たとえば、複数の入光端部が、所定の向きに配置されるように、水中構造物などの取付対象に取り付けられてもよい。

　また、上記実施形態では、複数の入光端部の少なくとも一部が、水中の互いに異なる位置に配置されている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、複数の入光端部の全部が、水中の１つの位置に配置されてもよい。

　また、上記実施形態では、複数の入光端部の少なくとも一部が、固定体以外の水中構造物に取り付けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、複数の入光端部の少なくとも一部が、固定体、保護容器などに取り付けられてもよい。

　また、上記実施形態では、入光端部に、水中を移動する移動体からの通信光が入光される例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、入光端部に、別の固定体からの通信光が入光されてもよい。

　また、上記実施形態では、光通信装置が水中に固定された固定体に設けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、光通信装置が水中を移動する移動体に設けられていてもよい。この場合、複数の入光端部の少なくとも一部が、移動体の互いに異なる位置に配置されてもよいし、複数の入光端部の全部が、移動体の１つの位置に配置されてもよい。

　また、上記実施形態では、複数の受光素子が、単一の保護容器に収容される例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、複数の受光素子が、複数の保護容器に分散して収容されてもよい。ただし、光通信装置の構造を簡素化する観点からは、複数の受光素子が、単一の保護容器に収容されることが好ましい。

　また、上記実施形態では、複数の受光素子が、アレイ状に配置されている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、複数の受光素子が、分散して配置されてもよい。

　また、上記実施形態では、出光端部保持部が、複数設けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、出光端部保持部が、複数の出光端部を保持する１つの部材であってもよい。

　また、上記実施形態では、移動体がＡＵＶである例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、移動体は、有人潜水艇（ＨＯＶ: Human Occupied Vehicle）であってもよい。また、移動体は、ケーブルを介して人が操縦する遠隔操縦ロボット（ＲＯＶ: Remotely Operated Vehicle）であってもよい。また、移動体は、その他の船舶であってもよい。

［態様］
　上記した例示的な実施形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。

（項目１）
　複数のチャンネルに対応するように設けられ、通信光を受光する複数の受光素子と、
　前記複数の受光素子に対応するように設けられ、前記複数の受光素子に前記通信光を導く複数の光ファイバと、を備え、
　前記複数の光ファイバの各々は、前記通信光の入光端部と、前記通信光の出光端部とを含み、
　複数の前記出光端部の各々は、前記複数の受光素子の各々の近傍に配置されており、
　複数の前記入光端部の各々は、所定の位置および向きに配置可能に構成されている、光通信装置。

（項目２）
　水中に配置され、前記複数の受光素子を収容する保護容器をさらに備え、
　前記複数の光ファイバは、前記出光端部が前記保護容器の内部に設けられるとともに、前記入光端部が前記保護容器の外部に設けられるように構成されている、項目１に記載の光通信装置。

（項目３）
　複数の前記入光端部の少なくとも一部は、水中の互いに異なる位置に配置されている、項目２に記載の光通信装置。

（項目４）
　前記入光端部は、水中を移動する移動体からの前記通信光が入光されるように構成されている、項目３に記載の光通信装置。

（項目５）
　複数の前記入光端部の少なくとも一部は、水中構造物に取り付けられている、項目２～４のいずれか１項に記載の光通信装置。

（項目６）
　前記複数の受光素子は、アレイ状に配置されている、項目２～５のいずれか１項に記載の光通信装置。

（項目７）
　前記複数の受光素子の各々の近傍において、複数の前記出光端部を保持する出光端部保持部をさらに備える、項目１～６のいずれか１項に記載の光通信装置。