JPH03108823A - 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〕

指向角の狭い送光光学系と、指向角の広い複数の発光源
から成る送光光学系とを組み合わせ、送受光軸のずれの
許容範囲を広げると共に、遠距離及び近距離の通信限界
範囲を広げた光通信装置である。

〔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７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７図から明らかなように、通信距離が１００ｍ程度の
遠距離ではビーム径の拡大により動作中は±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８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
遠距離性能を高めている装置で、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装置
を用いて遠距離の双方向光通信が可能である。

しかし、三周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（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、搬送車の移動範囲の固定局側の限界位
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。つまり、双方向光通信装置を設置するのに
三周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１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
ずれと言う。）、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
場合も、受光素子の受光量が少なくなってしまうので、
正常な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、遠距離及び近距離の
双方における通信可能な限界範囲を広げると共に、対向
する送受光光軸のずれの許容範囲を広げ、どのような状
況でも確実な光通信ができる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〕

本発明の光通信装置は、指向角の狭い遠距離用データ光
を発する第１の送光光学系と、指向角の広い近距離用デ
ータ光を発する複数の分散配置された発光源を備えた第
２の送光光学系と、相手局からのデータ光を受ける指向
角の広い受光光学系とを備えていることを特徴とするも
のである。

〔作用〕

指向角の広い多数の発光光学系が送光光軸の周辺に配置
されるので、遠距離用送光ビーム６ａを細くしても近距
離では大きな軸ずれ許容巾が得られる。このため、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り
、一方、遠距離用の送光ビームを細く締めることにより
、小光量の光、源でも遠距離限界を延ばすことが可能と
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１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と直交する方向に敷かれたレール４
上に走行する搬送車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１０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。

第３図の送受光学系の正面図に示すように、送光レンズ
６及び受光レンズ７の周囲には複数個の発光素子８が設
けられている。これらの発光素子８は第４図に示すよう
なレンズ８ｂが前面に付いた発光ダイオードであってよ
い。

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８．
１０に並列に与えられる。この発光素子８．１０からの
送信データ光は、送光レンズ６．８ｂ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１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１のキャリアを５．５　ＭＨｚ　、移動局２
のキャリアを５　ＭＨｚとしである。

受光素子１１で電気信号に変換された送信データは、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
タ信号の受光漏話を無くするために、トランス１６の二
次巻線１６ｂに同調コンデンサ２１を結合して、５　Ｍ
Ｈｚの送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
ざ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づ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の指向角は例えば±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、送光ビーム６ａの指向角を小さくすると、近距離
における動作中が狭くなり、搬送車５が走行中に蛇行し
て移動局２の光軸がずれるために、通信不能に陥り易く
なる。このため近距離用の多数の発光素子８を光学系の
前面の広い範囲にわたって設け、また、発光素子８から
の送光ビーム８ａの指向角を±５〜１５″程度の広角度
にしている。また受光レンズ７と発光素子１１とから成
る受光光学系の指向角を、例えば±３０″〜４０゜程に
広くしている。

このようにすると搬送車５が近距離において蛇行して送
受光軸の角度が多少ずれて、レンズ６からの送光ビーム
６ａが相手局の受光系の受光可能範囲から完全に外れて
も、発光素子８の送光ビーム８ａのどれか１つを相手局
の受光素子１１に良好に結合できるので、相手局からの
データ光を確実に受光できる。

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、近距離において
搬送車５の蛇行による光軸の平行ずれや角度ずれ等によ
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。また遠距離
においては十分に絞り込んだ送光ビーム６ａを使用する
ので、比較的小出力の発光源でも通信可能距離を延ばす
ことができる。

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１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８．１０に与えられ、データ
光が移動局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から送られてきた
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１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１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のシステムコントローラ１８
に与えられると、搬送車５に設けられている荷役装置２
６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ＣＲＴ構成の表示装置２７に表示される。

なお第５図の変形例に示すように、送光レンズ６及び受
光レンズ７の周囲に、発光素子８と受光素子９とを交互
に配置してもよい。この場合には、受光素子９は近距離
用の指向角の広い受光光学系として使用し、受光レンズ
７と受光素子１１とから成る受光光学系は平行光を集光
する遠距離用に使用する。受光素子９を多数使用するこ
とにより、近距離での光軸ずれの許容度は更に広がる。

第６図Ａ、Ｂは送受光学系の変形例を示す正面図及び断
面図であって、送光レンズ６と受光レンズ７とで１枚の
レンズを半分ずつ使用し、光軸上のプリズム３０を用い
て送光系と受光系とを分離している。この例でも、遠距
離用に送光レンズ６を使用し、近距離用に複数の発光素
子８を使用する。

なおプリズム３０の代りにハーフミラ−又はグイクロイ
ックミラーを配して送受光軸の分解を行う構成にすれば
一枚のレンズの全面を送光と受光とで共用できる。

なお上述の各側では、発光素子８を環状に配置しである
が、光学系前面の送光レンズ６の周辺に分散させて配置
すればよく、必ずしも環状に配置する必要はない。また
発光素子８として第４図のようなレンズ付き素子を使用
しているが、別体の小レンズと発光素子とを組み合わせ
てもよい。

〔発明の効果〕

本発明は上述したように、指向角の広い近距離用送光光
学系を遠距離用送光光学系の回りに多数配して光学系を
構成したので、遠距離用の送光ビームを細くしても、近
距離において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。

また遠距離用送光ビームを細く絞れるので、小出力の発
光源で遠距離の通信が可能となる。

【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図は送受光光学系の
配置例を示す正面図、第４図は受光素子及び送光レンズ
として使用できるレンズ付発光ダイオードの概略図、第
５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６図Ａ、Ｂは送受光学系の変形例を示す正面図と側
面図、第７図は動作エリアを示す通信距離−動作中特性
図、第８図は光軸ずれを説明するための送受光光軸の説
明図である。 なお図面に用いた符号において、 １・・・・・−・・−・・−・−・・−固定局２・・・
−・・・・−・−・・・・・・・−移動局６・・・・・
・・−・・・−・−・・・・−送光レンズ７・・−・・
−・・・−・・・・・・受光レンズ８・−・・・・・・
・・・・・・・−・−発光素子８ｂ・・・・・−・・・
・・・・・・レンズｌＯ・−・−・・・・・・・・・・
−発光素子１１・−・−・−・・・・・・−・−受光素
子である。 第２図 ！

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、指向角の狭い遠距離用データ光を発する第１の送光
   光学系と、 指向角の広い近距離用データ光を発する複数の分散配置
   された発光源を備えた第２の送光光学系と、 相手局からのデータ光を受ける指向角の広い受光光学系
   とを備えていることを特徴とする光通信装置。 ２、上記第１の送光光学系及び受光光学系が比較的口径
   の大きい対物レンズを備えていることを特徴とする請求
   項１の光通信装置。 ３、上記受光光学系が上記対物レンズを備えた第１の受
   光光学系と、複数の分散配置された受光素子を備えた第
   ２の受光光学系とから成ることを特徴とする請求項２の
   光通信装置。