JPH01307327A - 双方向光通信装置 - 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〕 本発明は双方向光通信装置に係り、特に相対移動する二
局間で光通信を行なう双方向光通信装置に用いて好適な
ものである。

〔発明の概要〕

送光光学系の周囲に指向角の広い受光光学系を環状に複
数個配して、受光中を広くすると共にビーム入射方向の
許容範囲を広くし、もって通信距離を長（するために指
向角の小さい送光ビームを用いたときの受光光軸の軸ず
れや、受光光軸の角度ずれの許容範囲を広くすることに
より、近距離における通信可能な限界距離を短くすると
共に、受光光軸の向きがずれても通信不能にならないよ
うにした双方向光通信装置である。

〔従来の技術〕

見通し距離にある二局間で双方向のデータ伝送を行なう
ための通信装置として双方向光通信装置が用いられてい
る。双方向光通信を行なう場合、通信可能な最長距離は
受光レンズに入射するビーム（相手局からの送光ビーム
）の光量により定まる。従って、遠距離通信を行なう双
方向光通信装置では、送光ビームの光量を増強したり、
或いは送光及び受光光学系の発散角（指向角）を小さく
して受光素子に結合するビーム密度を大きくしたりする
ことにより、送受光距離が長くても受光側において十分
な受光量が得られるようにしている。

前者の場合は、装置が大型で重量が大となると共に高価
である。従って、小形軽量及び低価格が要求される場合
には、後者の指向角を小さくした双方向光通信装置が用
いられる。

〔発明が解決しようとする課題〕

指向角を小さくすると、動作エリアが狭くなる問題があ
る。第９図は従来の双方向光通信装置において、指向角
を±１度にした場合の動作エリアを示すグラフであり、
横軸が通信距離、縦軸が動作中を示している。

第９図から明らかなように、通信距離が１００ｍ程度の
遠距離では動作中は±２ｍ程度と広くなっているが、通
信距離が短いと動作中が非常に狭くなる。

動作中は、第１０図の送受光説明図に示すように、送光
器４０の中心軸４０ａ及び受光器４１の中心軸４１ａの
ずれ巾ｒの許容範囲である。従って、指向角を小さくし
て近距離通信を行なう場合には、送光軸と受光軸とを正
確に一致させる必要がある。

双方向光通信を行なう各局が固定の場合には通信距離や
光軸の変動が無いので、その通信距離における動作中内
に納まるように各局の光軸を調整すれば、指向角を狭く
して双方向通信を行なうことができる。従って、このよ
うな場合は送光量が小さい小形軽量の双方向光通信袋２
を用いて遠距離の双方向光通信が可能である。

しかし、二局間の距離が変化する場合、例えば一方の局
が無人倉庫の搬送車に取付けられている場合には、搬送
車の走行に伴って通信距離が変化する。従って、このよ
うな場合には遠距離通信及び近距離通信の両方を可能に
しなければならない。

小形軽量の双方向光通信装置を用いて遠距離通信を行な
うには、上述したように指向角を小さくすればよい。し
かし指向角を小さくすると近距離における動作中が極端
に狭くなるので、光軸ずれが大きな問題となる。

光軸ずれは、搬送車がレール上を走行しているときの蛇
行により発生するので完全に無くすことはできない。こ
のため従来は、搬送車が蛇行して光軸がずれた場合でも
光通信を行なうことができるようにするために、各局が
所定の距離よりも接近しないようにしていた。このよう
にするためには、搬送車が固定局側に最も近ずいた位置
から所定距離だけ離れた位置に固定局を設置しなければ
ならない。従って、双方向光通信装置を設置するのに二
局間で一定以上の最低距離差を確保するための広い設置
スペースが必要であった。

また遠距離性能を高めるために受光レンズの指向角を小
さくすると、搬送車が蛇行して受光光軸と相手局の送光
光軸との平行度がずれた場合（以後はこのずれを角度す
れと言う。）、受光レンズの光軸上に配置されている受
光素子に受光ビームを十分に供給できなくなる。この場
合、受光素子の受光量が少なくなってしまうので、光通
信ができなくなることがある。

本発明は上述の問題点にかんがみ、固定局側の指向角を
小さくしても近距離における通信可能な限界距離を短く
できるようにすると共に、移動局側の受光光軸の向きが
ずれても通信不能にならないようにすることを目的とす
る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の双方向光通信装置は、固定局１と、上記固定局
ｌの光軸方向に沿って直線移動する移動局２との間で双
方向の光通信を行なう装置であり、上記固定局ｌに向け
られた光軸上に発光素子１０を備える送光光学系と、上
記送光光学系の周囲に環状に複数個配置され且つ上記固
定局１に向けられた夫々の光軸上に受光素子１１を備え
る指向角の広い受光光学系と、上記発光素子１０にデー
タ信号を導出するデータ送信回路と、上記受光素子から
の出力を受けるデータ受信回路とを上記移動局２が備え
ている。

（作用〕 多数の受光光学系が送光光軸の回りの同心円に沿って配
列されるので、移動局２の受光量Ｗは広くなる。従って
、固定局１の送光ビーム６ａを細くしても大きな軸ずれ
許容巾が得られる。このため、近距離で、軸ぶれにより
光軸外れが生じない接近限界の距離が短くなるから、確
保しなければならない三周間の最低距離が短くなる。こ
の最低距離は、多数の受光光学系の指向角を広くするこ
とによっても短くなる。また、受光光学系の指向角を広
くして受光素子１１に結合可能なビーム入射方向を広げ
ているので、移動局２の受光光軸の向きが多少ずれても
通信不能にならない。一方、固定局１の送光ビームを細
く締めることにより、小光量の光源でも遠距離の通信が
可能となる。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例を示す双方向光通信システム
のブロック図、第２図は双方向光通信システムを自動倉
庫に適用した例を示す平面図である。

双方向光通信システムは固定局ｌ及び移動局２から成り
、固定局２は倉庫の壁面３上に取付けられている。また
移動局２は、壁面３と直交すする方向に敷かれたレール
４上を走行する搬送車５に取付けられている。

各局１．２には、相手局にデータ光を送光する送光レン
ズ６と、相手局から送光されたデータ光を受光する受光
レンズ７とが設けられている。送光レンズ６の焦点には
ＬＥＤ等の発光素子１ｏが配置され、受光レンズ７の焦
点にはフォトダイオード等の受光素子１１が配置されて
いる。

相手局に送信するデータは、システムコントローラ１２
内のデータ送信回路からモデム１３に与えられ、モデム
１３の送信端子ＳからＦＭ変調器１４に出力される。こ
れにより、キャリアが送信データでもってＦＭ変調され
る。ＦＭ比出力ドライブ回路１５を介して発光素子１０
に与えられ、発光素子１０が駆動する。この発光素子１
０からの送信データ光は、送光レンズ６を通して相手局
に送られ、相手局の受光レンズ７の焦点に配置されてい
る受光素子１１で受光される。

なお、自局の送信データ光の戻り光と、相手局から送ら
れてくる送信データ光とを区別するために、固定局ｌの
キャリアと移動局２のキャリアとを異ならせている。例
えば固定局ｌのキャリアを５．５ＭＨｚ、移動局２のキ
ャリアを５　Ｍ　Ｈｚとしである。

受光素子１１で受光されたデータ光は電気信号に変換さ
れてからトランス１６の一次巻線１６ａに供給されて、
ステップアップされて二次巻線１６ｂから取り出される
。取出されたデータ信号はアンプ１７を介してＦＭ復調
器２０に導出される。

なお既述のように、５．５ＭＨｚの発信データ信号の自
己漏話を無くするために、トランス１６の２次巻１１１
６ｂに同調コンデンサ２１を結合して、５　Ｍ　Ｈｚの
受信データ信号に同調させである。

ＦＭ復調器２０の出力は、モデム１３の受信端子Ｒに入
力され、デコード処理されてからシステムコントローラ
１２内のデータ受信回路に与えられる。なお移動局２に
も全く同一の光学系が備えられていて、三周間で双方向
光通信が行われる。

搬送車５が移動すると送受光距離が変化する。

即ち、搬送車５が第２図において実線で示す位置まで遠
去かったときの送受光距離は例えば１００ｍ程となり、
−点鎖線で示す位置まで近ずいたときの送受光距離は極
く僅かとなる。

送受光距離が長くなったときに移動局２側で十分な受光
量が得られるようにするために、固定局１は送光ビーム
６ａの指向角を例えば±１度程度に小さくしである。こ
のように指向角を小さくすると移動局２に到達する送光
ビームのビーム密度が高くなるので、比較的コンパクト
な光学系でもってかなりの遠距離までデータを伝送する
ことができるようになる。

一方、指向角を小さくすると動作中が狭くなる。

このため、通信不能が発生しないようにするには、搬送
車５が走行中に蛇行して移動局２の光軸がずれた場合で
も、送受の光軸が動作中から外れないようにする必要が
ある。実施例では、第３図の送受光学系の正面図に示す
ように、受光レンズ７を送光レンズ６の光軸の回りに環
状に多数配列して移動局２の受光系を構成しである。受
光レンズ７をこのように配列すると全体の受光光軸は、
受光量Ｗが広い１本の光軸となるので、固定局１の送光
の指向角を小さくしても広い動作中が得られる。

また受光レンズ７と受光素子１１とから成る受光光学系
の指向角を、例えば±３０度〜４０度程程度くすること
によっても動作中を広げている。

受光光学系の指向角を広くすると、受光素子１１に結合
可能なビーム入射方向の範囲が広くなる。

従って、搬送車５が蛇行して受光光軸の角度が多少ずれ
ても固定局ｌの送光ビームを受光素子１１に良好に結合
できるので、固定局ｌからのデータ光を確実に受光でき
る。なお受光光学系の指向角を広くすると、受光素子１
１に結合されるビーム密度が小さくなるが、受光素子１
１を多数段けであるので、全体として大きな受光量が得
られる。

また移動局２の送光系においては、送光ビーム６ｂの指
向角を大きくすると共に、送光量を増強しである。従っ
て、送受光距離が長くなっても固定局ｌ側で大きな受光
量を得られると共に、動作中を広くすることができる。

従って、近距離通信において搬送車５が走行中に蛇行し
て移動局２の送光軸がずれたり、或いは搬送車５が走行
中に首を振ることにより、送光軸の平行度が多少変動し
ても、移動局２から固定局１へのデータ伝送を良好に行
なうことができる。なお、固定局ｌの送受光学系は従来
の平行二輪型でもよく、また第３図のような同軸型にし
てもよい。

実施例の双方向光通信システムは、このようにしてデー
タ光の送光及び受光を行っているので、搬送車５の蛇行
による光軸ずれや角度ずれ等を確実に補償することがで
きる。従って、搬送車５が多少蛇行するような場合でも
、角度ずれによる通信不能を防止できると共に、第２図
に示す移動局２と固定局１との最接近距離ｔを短く設定
して各局１．２を設置することができる。このため、双
方向光通信装置を設置するために必要な倉庫内のスペー
スを小さくできるので、倉庫スペースの利用効率が高ま
る。

固定局１から移動局２に与えられるデータは、搬送車５
を走行させるデータや、レール４の両側に設けられてい
る棚２２に物品（図示せず）を収納したり、或いは棚２
２に収納されている物品を取出したりするためのデータ
等である。即ち、例えば固定局ｌ側に設けられているキ
ーボード構成の操作手段２３を操作して、物品を取出す
命令をシステムコントローラ１２に入力したとする。な
お、この命令は、物品名や物品番号、及び取出すべき物
品が収納されている棚の番号等を、取出し命令コードと
共に入力して行なう。

システムコントローラ１２は搬送車５の位置を常時認識
していて、物品の取出し命令が与えられたときには、搬
送車５の位置及び物品が収納されている棚番号から、搬
送車５を前進又は後退させる命令を出力する。この出力
は上記したように発光素子１０に与えられ、発光素子１
０からの送信データ光は送光レンズ６を通して移動局２
に送られる。

固定局１からの送信データ光は移動局２の受光素子１１
で受光されて移動局２のシステムコントローラ１８に与
えられる。システムコントローラ１８は、与えられたデ
ータに基いて走行装置２４を制御し、搬送車５を前進又
は後退させる。

搬送車５には、棚番号や物品番号等を検出するセンサ２
５が設けられていて、レール４の両側の棚２２の番号を
センサ２５で読取りながら走行する。センサ２５の出力
はシステムコントローラ１８に与えられ、搬送車５の位
置データとして移動局２から固定局１に送光される。

固定局１のシステムコントローラ１２は、取出すべき物
品が収納されている棚番号が移動局２がら送られてきた
とき、即ち、搬送車２が目的とする棚の前まで移動した
ときに停止命令データを出力する。この停止命令データ
が固定局ｌから移動局２に送光されると、移動局２のシ
ステムコントローラ１８が搬送車５の走行を停止させる
。

搬送車５が停止すると、該当する棚に収納されている物
品の物品番号がセンサ２５により読取られ、システムコ
ントローラ１８に与えられる。この物品番号データは移
動局２から固定局１に送られ、固定局ｌのシステムコン
トローラ１２が送られてきた物品番号と操作手段２３か
ら入力された物品番号とを比較する。そして、これらの
番号が一致したときには、システムコントローラ１２か
ら作業命令データが出力されて移動局２に送られる。

作業命令データが移動局２のシスコントローラ１８に与
えられると、搬送車５に設けられている荷役袋！２６が
システムコントローラ１８によって駆動され、物品を搬
送車５に乗せる。次いで、搬送車５は物品の取出し位置
、即ち第２図において一点鎖線で示す位置まで物品を搬
送して行く。

なお、データの送受や搬送車の動作状態等はＣＲＴｔ＊
成の表示装置２７に表示される。

取出し位置に近づくに連れて送受光距離が短くなるので
動作エリアが狭くなる。また搬送車５が走行中に蛇行す
ることにより、軸ずれが発生する。

実施例の送受光装置は上記したように、近距離通信にお
ける動作エリアを十分に広くしであるので、多少の蛇行
による軸ずれや角度ずれ程度では通信不能にならない。

第４図〜第６図は受光レンズ７に連なるフォトダイオー
ド等の受光素子１１の受光回路例を示す。

第４図〜第６図の回路共、受光素子１１を並列に接続し
、抵抗Ｒ０を介してカソード側を直流電源３０のプラス
側に接続し、各受光素子に逆方向のバイアス電圧を与え
ている。

第４図の回路は、データ光を受光したときに各受光素子
１１から得られる出力をまとめて負帰還アンプ３１に与
えて増巾する。

第５図の回路は、各受光素子１１の出力をプリアンプ３
２ａ〜３２ｄに与えて増巾し、増巾出力を抵抗ＲＩ〜Ｒ
４で加算してからアンプ３３に与えて増巾している。

第６図の回路は第１図の実施例に対応し、各受光素子１
１のアノード側をトランス１６の１次巻ｖＡ１６　ｂに
共通に接続し、合成出力を２次巻線１６ｂから取出して
アンプ１７に与えている。この回路は、２次巻線１６ｂ
に結合した同調コンデンサ２１で受信データ信号の周波
数に同調させることができるので、実施例のように三周
間で送信周波数を異ならせたマルチタイプに適している
。

第７図は第１図の受光レンズ７及び受光素子ｌ　、ｌと
して使用できるレンズ付フォトダイオード３５を示す。

このフォトダイオード３５はレンズ３４を備えているの
で、複数個のフォトダイオードを送光レンズ６の周囲に
環状に直接配設することができる。また、このようなレ
ンズ３４を備えたＬＥＤも市販されているので、発光素
子及び受光素子共にレンズ付のダイオードを用いること
ができる。

なお、搬送車５の移動距離が短い近距離タイプでは、固
定局１の送光光学系の発散角を大きくできる。従って、
送受光距離がそれ程長くならない場合には、固定局１か
ら移動局２に送光するときの動作中を更に広げることが
でき、近距離通信における限界距離を格段と短くするこ
とができる。

また、最大通信距離が２００ｍとなるような場合に使用
する長距離タイプでは、第８図の対物レンズの配置図に
示すように、大口径の送光レンズ３６及び大口径の受光
レンズ３７を設ける。そして、送光レンズ３６の焦点に
発光素子１０を配置すると共に受光レンズ３７の焦点に
受光素子１１を配置して、指向角が小さい受光光学系を
設ける。

また、これらのレンズ３６．３７の周囲に環状に受光レ
ンズ３４を備えたフォトダイオード３５を配設して指向
角の広い受光光学系を環状に設ける。

このように構成することにより、長距離においては大口
径の受光レンズ３７を使用して光通信を行なうことがで
き、近距離においてはフォトダイオード３５のレンズ３
４を使用して光通信を行なうことができる。従って、送
受の光軸ずれが多少あっても、或いは運搬車５の蛇行に
よって軸ずれや角度ずれが発生しても長距離から近距離
にわたって良好に使用することができる。

なお、搬送車５の蛇行が小さい場合には、固定局の受光
系を移動局と同様に構成することにより、移動局側の送
光系も小形軽量にして指向角を小さくしても、近距離に
おける通信限界距離を短くできる。

〔発明の効果〕

本発明は上述したように、指向角の広い受光光学系を送
光光学系の周囲に環状に多数配して移動局の光学系を構
成したので、移動局の受光量を広くすることができる。

従って、固定局の送光ビームを細くしても、近距離にお
いて移動局が蛇行したときに受光軸の外れが生じない軸
ぶれの許容巾を広げることができ、このため至近距離で
の通信可能な限界距離が短くなる。このため、固定局に
小光量の発光源を用い送光ビームを締って使用したとき
に、確保しなければならない最低距離を短くでき、移動
方向の設置スペースの無駄がなくなる。

また、移動局の受光光学系の指向角を広くしであるので
、固定局の送光ビームが入射する方向に対する許容範囲
を広くできる。従って、移動局の受光軸の角度が多少変
っても通信可能な受光量が得られるので、移動局が蛇行
して通信不能になるのを防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す双方向光通信システム
のブロック図、第２図は双方向光通信システムを自動倉
庫に適用した例を示す平面図、第３図は送受光レンズの
配置例を示す送受光学系の正面図、第４図〜第６図は受
光素子の受光回路図、第７図は受光素子及び受光レンズ
として使用できるレンズ付フォトダイオードの概略図、
第８図は第３図とは別の配置例を示す送受光学系の正面
図、第９図は指向角を±１度にした従来の双方向光通信
装置の動作エリアを示す通信距離−動作中特性図、第１
０図は光軸ずれを説明するための送受光光軸説明図であ
る。 なお図面に用いた符号において、 １−・−・・・−・−・・−・−・固定局２−・−・−
・・−−一−−・・・−移動局５−・−・−・−・・−
・・搬送車 ６−・・−・−−−一−−〜−−・送光レンズ？−−−
−−−−・・−−−−−・−・・受光レンズｌＯ・−・
−−−−−−−・−・−・−発光素子１１−・・・−・
・−・・−一一−−−受光素子である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 固定局と、上記固定局の光軸方向に沿って直線移動する
   移動局との間で双方向の光通信を行なう装置において、 上記固定局に向けられた光軸上に発光素子を備える送光
   光学系と、上記送光光学系の周囲に環状に複数個配置さ
   れ且つ上記固定局に向けられた夫々の光軸上に受光素子
   を備える指向角の広い受光光学系と、上記発光素子にデ
   ータ信号を導出するデータ送信回路と、上記受光素子か
   らの出力を受けるデータ受信回路とを上記移動局が備え
   る双方向光通信装置。