JPH01282613A - 光ビームを用いた追尾及び追尾通信装置の受信機並びにその受信機を使用した光ビームの追尾装置及び追尾通信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は光ビームを用い移動体が回転運動を行う場合や
、移動体が広範囲に移動する場合等に好適な光ビームを
用いた追尾通信装置の受信機並びにその受信機を使用し
た光ビームの追尾装置及び追尾通信装置に関する。

〈従来の技術〉 まず従来の光ビームを用いた追尾又は追尾通信装置の概
要につき説明する。固定局に設けた光ビーム発生装置か
ら発射された光ビームは変調器で変調され、走査装置に
よって三次元空間へ向けて走査される。この走査された
光ビームは移動体に設けられたコーナキューブによって
当該光ビームの入射方向と平行に反射光ビームとして固
定局に帰還する。帰還した光ビームは４個の象限に分割
された検知器で受光検知される。その検知出力に基づい
て走査装置を制御することにより常に光ビームがコーナ
キューブに入射するようになっている。

一方、移動体の受信機は前記入射した光ビームの反射手
段としてのコーナキューブと、コーナキューブの前方に
配置されたビームスプリンタと、ビームスプリッタを介
して光路を変更された入射光ビームを集光する集光レン
ズと、復調器としての受光検知器とからなっている。

そして前記コーナキューブ、ビームスプリッタ、集光レ
ンズ、受光検知器はそれぞれ別個に移動体に搭載されて
いた（例えば、特願昭５８−２４２６７３号の明細書参
照）。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、前記のような構成の移動体の受信機では
次のような問題点がある。

例えば、光ビームを走査して移動体を追尾させるような
場合、移動体を回転運動させるに際して移動体の向きが
大きく変化する場所等には、走査された光ビームがコー
ナキューブの、光ビーム入射面の有効範囲内を照射する
ことができず追尾ができなくなるという問題を生じる。

また、同様に移動体を広角度範囲に移動させると、コー
ナキューブの有効範囲外を光ビームが走査していること
となる。従って、移動体の移動範囲が制限されてしまう
という問題をも生じる。

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、移動体の追
尾を広範囲に行わせるとともに、移動体と連続して通信
を行うことができる光ビームを用いた追尾通信装置の受
信機並びにその受信機を使用した光ビームの追尾装置及
び追尾通信装置を提供することを目的としている。

く課題を解決するための手段〉 本願発明は、移動体の追尾及び追尾通信を行う受信機に
備えた光ビーム発生装置から発射され走査された光ビー
ムを受けて光ビームの入射方向に平行に反射させるコー
ナキューブを回転んするように設けるか又はコーナキュ
ーブを多面体で形成したことを特徴とする受信機と受信
機を使用した光ビームを用いた追尾装置又は追尾通信装
置である。

〈作用〉 光ビーム発生装置から構成され走査装置で走査された光
ビームは、ビームスプリッタを通過して所定速度で回転
するコーナキューブによって入射方向と平行に反射光ビ
ームを断続的な一定周期で帰還させる。前記反射光ビー
ムによって走査装置を制御することにより移動体が常に
追尾される。

また前記ビームスプリッタによって光ビームの一部は光
路を変更され、受信センサによって受光検知される。

しかして所望の伝達信号で変調され、走査された光ビー
ムは前記受信センサの受光検知信号に基づいて復調され
伝達信号を受信する。

〈実施例〉 本発明に係る光ビームを用いた追尾通信装置の受信機（
以下、本発明受信機という）の第１の実施例について図
面を参照しつつ以下に説明する。

第１図（八）は本発明受信機の一実施例の断面を示す構
成説明図、第１図（Ｂ）は本発明のビームスプリンタの
一実施例を示す説明図である。

本発明受信機ｌＯはコーナキューブ２０、ビームスプリ
ッタ３０と、集光レンズ４０と、受信センサ５０とから
構成され、これらが円筒形状をした基台６０に収納され
ている。

基台６０の底壁にはＡＣ又はＤＣモータ２１等の駆動機
構が固定され、モータ２１の出力軸には取付台２２を介
してコーナキューブ２０が取り付けられており、モータ
２１の回転とともにコーナキューブ２０が回転するよう
になっている。

前記基台６０の側壁上端面には中心部分にモータ２１軸
用穴を開設した支持板３１を介してビームスプリッタ３
０が取り付けられている。ビームスプリンタ３０は円錐
台形の環状に形成されており、その反射面３２が前記コ
ーナキューブ２０の光ビーム入射面２３を囲むように設
けられる。

また前記基台６０の上部には円筒形防塵ガラス６２の嵌
まった円筒形状の窓部６１が設けられており、入射する
光ビームＬＢがどの方向であってもビームスプリッタ３
０に入射するようになっている。

さらに、窓部６１の上部には中空円錐台形状又は円筒形
状をした枠体６３が取り付けられている。前記枠体６３
の底部には円板状フレネルレンズよりなる集光レンズ４
０が、また枠体６３の天井壁には受信センサ５０がそれ
ぞれ取り付けられている。

受信センサ５０は受光素子を複数個並列に配設して形成
されており、集光レンズ４０の焦点となる位置に設けら
れる。

第２図は本発明受信機１０を含む光ビームを用いた追尾
通信装置のブロック図である。

固定局１００は移動体２００に伝達すべき信号を発生す
る変調信号発生回路１０１と、これにより発生した信号
により光ビームを変調する変調器１０２と、追尾装置１
０３とからなっている。さらに追尾装置１０３は光ビー
ム発生装置１０４と走査装置１０５と制御装置１０６と
受光センサ１０７とによって構成されている。光ビーム
発生装置１０４で発生した光ビームＬＢは変調ｇｓ１０
２で変調され、走査装置１０５によって図示矢印の如く
三次元空間に発射し走査される。この発射された光ビー
ムＬＢは従来の如く移動体２００のコーナキューブ２０
によって反射光ビームＲＢとして固定局１００に帰還し
、受光センサ１０７を照射する。受光センサ１０７の検
知出力によって制御装置１０６を介して走査装置１０５
が制御され、光ビームＬＢが常にコーナキューブ２０を
照射するようになっている。

一方、移動体２００の本発明受信機１０は、前記の如く
固定局１００から入射してきた光ビームＬＢの反射手段
として所定速度で回転するコーナキューブ２０と、入射
した光ビーＡ　Ｌ　Ｂの一部ＬＢ、の光路を変更させる
ビームスプリッタ３０と、光ビームＬＢ、を集光させる
集光レンズ４０と、集光レンズ４０を介し光ビームＬＢ
、を受光検知する受信センサ５０とによって構成される
。しかして受信センサ５０の検知出力は増幅器６０及び
復調器７０を介し受信信号出力回路８０で固定局１００
より伝達した所望の信号を取り出せるようになっている
。　（第２図においては集光レンズ４０は図示を省略し
ている。）次に、本発明受信機１０の動作について説明
する。

まず、コーナキューブ２０をモータ２１によって一定方
向に所定速度で回転させる。

一方、固定局１００から発射された光ビームＬＢは追尾
装置１０３によって移動体２００を追尾しているものと
する。前記追尾状態においては光ビームＬＢは窓部６１
の防塵ガラス６２を透過し、さらにビームスプリッタ３
０を通過してコーナキューブ２０の光ビーム入射器２３
を照射する。

■移動体２００が静止している場合。

この場合、コーナキューブ２０は一定位置で回転するだ
けである。従って、入射した光ビームＬＢはコーナキュ
ーブ２０の光ビーム入射面２３の一定位置のみを照射す
る。従って、追尾装置１０３は光ビーム入射面２３が追
尾装置１０３の方向に向いたときのみ、反射光ビームＲ
Ｂを検知する。すなわち、追尾装置１０３は断続的に一
定周期でコーナキューブ２０の位置つまり移動体２００
の位置を検知し続ける。

■移動体２００が移動中の場合。

この場合は、コーナキューブ２０も回転しながら移動体
２００とともに移動する。

ここにおいてコーナキューブ２０の回転速度を例えば移
動体２００の移動速度に見合うように適宜定めることに
よって追尾装置１０３は移動体２００が静止の場合と同
様に光ビーム入射面２３が追尾装置１０３の方向に向い
たとき反射光ビームＲＢを検知する。

前記のようにコーナキューブ２０の回転速度を定めるこ
とにより、床面上をいかなる方向に移動体２００が移動
しても追尾が可能となる。

しかして、光ビームＬＢがコーナキューブ２０を一定周
期で断続的に追尾している間は、光ビームＬＢが常にビ
ームスプリッタ３０に当たっている。

そして移動体２００が床面上を移動しても、ビームスプ
リッタ３０の反射面３２によって反射し光路を変更され
た光ビームＬＢ、が常に集光レンズ４０を透過して受信
センサ５０に到達し受光検知される。前記受信センサ５
０で光ビームＬＢ、は電気信号に変換され、増幅器６０
を介し復調器７０で復調された後、受信信号出力回路８
０から受信信号として取り出される。一方、ビームスプ
リンタ３０を通過した光ビームＬＢ、はコーナキューブ
２０で反射され、入射した光ビームＬＢと平行な反射光
ビームＲＢとして追尾装置１０３の方向に帰還する。前
記反射光ビームＲＢは受光センサ１０７を照射し、電気
信号に変換されて制御装置１０６に入力され、走査装置
１０５を駆動して光ビームＬＢを所望の方向に向ける。

次に第２の発明について説明する。

第３図（Ａ）は本発明受信機１１の一実施例の断面を示
す構成説明図である。

本実施例においては第１の実施例と基本的な構成は略同
様であるが、集光レンズ４０を使用せず、また受信セン
サ５０の構成を異にしている。

以下の説明において第１の実施例と同一構成のものは同
符号で示し、その説明を省略する。

本実施例の受信機１１はコーナキューブ２０と、ビーム
スプリッタ３０と、受信センサ５１とから構成され、こ
れらが円筒形状をした基台６０に収納されている。

窓部６１の上部には天井板６４が取り付けられ、天井板
６４の下面には受信センサ５１がビームスプリッタ３０
の反射面３２を覆うようにして取り付けられている。こ
の受信センサ５１は第３図（Ｂ）にその外観を示すよう
に、平板ドーナツ状に形成されており、受光素子が複数
個同心円状に配設されている。

次に本実施例の受信機１１の動作について説明する。追
尾動作については前記第１の実施例と同様であり、その
説明は省略する。

受信信号については、ビームスプリンタ３０の反射面３
２で反射し光路を変更された光ビームＬＢ。

は、集光レンズでその焦点に集光することなく、直接に
天井板６４に達し、受信センサ５１によって受光検知さ
れる。

なお、前記説明においてコーナキューブ２０は１個設け
るものとしたが、複数個であってもよい。

第４図はコーナキューブ２０を４個設けたもので、正方
形の取付台２４と、この取付台２４を支持する支持板２
５をモータ２１で回転するようにしている。コーナキュ
ーブ２０の個数を増加させることにより前記断続的な検
知周期を短くすることができる。また前記ビームスプリ
ッタ３０の形状は円錐台形の環状に形成するものとした
が、これに代えて第５図に示すように梯子形をした複数
個のスプリッタ片３３を環状に組み合わせた構成として
もよい。この場合はビームスプリッタ３０の製作費を低
減させることができる。

さらに固定局１００は１局に限ることはなく、複数局で
あってもよい。

第６図は固定局１００を２局設置した場合を示すもので
ある。図において移動体２００が固定局１００の追尾範
囲αを超えて走行コースＣを移動する場合、追尾範囲β
の固定局１００′を追尾範囲αとラップするように設け
られている。そしてそれぞれの固定局１００、固定局１
００′から同一信号を伝達するものである。これにより
追尾範囲が途切れることなく移動体２００の追尾及び通
信をすることができる。

又、固定局１００を１局でもって複数の移動体を追尾通
信することも可能である。第７図は固定局１００を１局
設置し、移動体が３台の場合を示すものである。図にお
いて、固定局１００を配置し、その追尾範囲Ｔ内にある
移動体３０１．３０２及び３０３を追尾通信するように
配置されている。

各移動体３０１．３０２．３０３を追尾及び通信する方
法は前記実施例と同じであるが、各移動体に異なった信
号を伝達する必要がある場合は、追尾装置１０３より各
移動体への伝達信号の変調周波数を異なるものとするこ
とにより可能である。

さらにいずれの実施例においても、移動体に設けたコー
ナキューブの回転測度は追尾装置より本発明の受信機に
伝達する信号により変更することができる。コーナキュ
ーブ２０は１個ないしは複数個をモータ２１で回転させ
る代わりに、第８図に示すように、コーナキューブの単
位素子３００を円周上に光ビーム入射面を外側に多数取
付けるもの、または第９図に示すように多面体の光ビー
ム入射面を有するコーナキューブにより前記実施例と同
様の作用をさせることができる。

〈発明の効果〉 以上説明したように本発明は次のような特徴を有してい
る。

■ＪＪ−ナキューブを常時回転させるか、又は多面体と
することによって移動体の向きが急に大きく変化しても
、光ビームがコーナキューブの光ビーム入射面を断続的
に一定周期で照射することができる。

従って、追尾装置はコーナキューブを見失うことがな（
地上固定局は移動体を追尾することができる。

■ビームスプリッタをコーナキューブの回転軌道又は外
周面を囲む環状に形成している。それゆえ移動体の向き
が急に大きく変化しても光ビームが常にビームスプリッ
タを照射することができるので、ビームスプリッタによ
って変更された光ビームが常に受信センサを照射する。

従って、前記■に示す追尾ができている限りは、移動体
の位置の如何に関わらず移動体への通信ができることに
なる。

それ故、回転運動を行う移動体や広角度範囲に移動する
移動体の光ビームを用いた追尾又は追尾通信を行う場合
特に好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第７図は本発明に係る図面であって、第１図（
Ａ）は第１の実施例に係る受信機の一実施例の構成を示
す断面説明図、第１図（Ｂ）は本発明のビームスプリッ
タの一実施例を示す説明図、第２図は本発明受信機を含
む光ビームの追尾通信装置のブロック図、第３図（Ａ）
は第２の実施例に係る受信機の一実施例の構成を示す断
面説明図、第３図（Ｂ）は受光センサの一実施例を示す
説明図、第４図〜第６図は他の実施例を示す説明図であ
って、第４図はコーナキューブを４個設けた場合を、第
５図はビームスプリッタの外観を、第６図は固定局を２
個所設けた場合を、第７図は固定局を１個所設け、移動
体が３台の場合をそれぞれ示し、第８図〜第９図はコー
ナキューブの他の実施例を示す説明図である。 １０．１１・・・型受信機、２０・・・コーナキューブ
、２１・・・モータ、３０・・・ビームスプリッタ、４
０・・・集光レンズ、５０．５１・・・受信センサ、６
０・・・基台、６１・・・窓部、１００　　・・・固定
局、２００　　・・・移動体、ＬＢ・・・光ビーム、Ｒ
Ｂ・・・反射光ビーム。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）光ビーム発生装置から発射され走査装置でもって
   走査された光ビームを受けて光ビームの入射方向と平行
   に反射光ビームを帰還させるコーナキューブを備えた追
   尾装置の受信機であって、前記コーナキューブは回転す
   るように設けたことを特徴とする光ビームを用いた追尾
   通信装置の受信機。
2. （２）光ビーム発生装置から発射され走査装置でもって
   走査された光ビームを受けて光ビームの入射方向と平行
   に反射光ビームを帰還させるコーナキューブを備えた追
   尾通信装置の受信機であって、前記コーナキューブは多
   面体で形成されたことを特徴とする光ビームを用いた追
   尾通信装置の受信機。
3. （３）光ビーム発生装置から発射され走査装置でもって
   走査された光ビームを受けて光ビームの入射方向と平行
   に反射ビームを帰還させることをコーナキューブと、前
   記入射した光ビームの一部の光路を変更させるビームス
   プリッタと、前記光路が変更された光ビームの光路に配
   置された受信センサとを備えた追尾通信装置の受信機で
   あって、前記コーナキューブは回転するように設けてあ
   り、前記ビームスプリッタは前記コーナキューブの回転
   軌道を囲む環状に形成したことを特徴とする光ビームを
   用いた追尾通信装置の受信機。
4. （４）光ビーム発生装置から発射され走査装置でもって
   走査された光ビームを受けて光ビームの入射方向と平行
   に反射ビームを帰還させることをコーナキューブと、前
   記入射した光ビームの一部の光路を変更させるビームス
   プリッタと、前記光路が変更された光ビームの光路に配
   置された受信センサとを備えた追尾通信装置の受信機で
   あって、前記コーナキューブは多面体で形成され、前記
   ビームスプリッタは前記コーナキューブの外周面を囲む
   環状に形成したことを特徴とする光ビームを用いた追尾
   通信装置の受信機。
5. （５）光ビーム発生装置と、発生した光ビームを走査す
   る走査装置と、前記光ビームの受信機からの帰還ビーム
   を検知する受光センサと、受光センサの検知出力によっ
   て走査装置を制御する制御装置とを備えた固定局と、入
   射した光ビームを入射方向と平行な帰還ビームとして反
   射させるコーナキューブを備えた受信機とで構成される
   追尾装置であって、前記ことを特徴とするは回転するよ
   うに設けたことを特徴とする追尾装置の受信機を使用し
   た光ビームを用いた追尾装置。
6. （６）光ビーム発生装置と、発生した光ビームを走査す
   る走査装置と、前記光ビームの受信機からの帰還ビーム
   を検知する受光センサと、受光センサの検知出力によっ
   て走査装置を制御する制御装置とを備えた固定局と、入
   射した光ビームを入射方向に平行な帰還ビームとして反
   射させるコーナキューブを備えた受信機とで構成される
   追尾装置であって、前記コーナキューブは多面体で形成
   されたことを特徴とする追尾装置の受信機を使用した光
   ビームを用いた追尾装置。
7. （７）光ビーム発生装置と、発生した光ビームを走査す
   る走査装置と、前記光ビームの受信機からの帰還ビーム
   を検知する受光センサと、受光センサの検知出力によっ
   て走査装置を制御する制御装置とを備えた固定局と、入
   射した光ビームを入射方向と平行な帰還ビームとして反
   射させるコーナキューブと、入射した光ビームの一部の
   光路を変更させるビームスプリッタと、光路が変更され
   た光ビームの光路に配置された受光センサとを備えた受
   信機とで構成される追尾通信装置であって、前記コーナ
   キューブは回転するように設けてあり、前記ビームスプ
   リッタは前記コーナキューブの回転軌道を囲む環状ち形
   成したことを特徴とする追尾通信装置の受信機を使用し
   た光ビームを用いた追尾通信装置。
8. （８）光ビーム発生装置と、発生した光ビームを走査す
   る走査装置と、前記光ビームの受信機からの帰還ビーム
   を検知する受光センサと、受光センサの検知出力によっ
   て走査装置を制御する制御装置とを備えた固定局と、入
   射した光ビームを入射方向と平行な帰還ビームとして反
   射させるコーナキューブと、入射した光ビームの一部の
   光路を変更させるビームスプリッタと、光路が変更され
   た光ビームの光路に配置された受光センサとを備えた受
   信機とで構成される追尾通信装置であって、前記コーナ
   キューブは多面体で形成され、前記ビームスプリッタは
   前記コーナキューブの回転軌道を囲む環状ち形成したこ
   とを特徴とする追尾通信装置の受信機を使用した光ビー
   ムを用いた追尾通信装置。