JPH0441369B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、光ビームを用いた地上走行体との
通信における追尾式誘導および情報伝達装置に関
し、特に所定の経路を走行する地上移動体を正確
に追尾して光ビームを照射し得るようにすること
により、情報伝達の効率および信頼性を向上させ
ると同時に地上走行体の誘導を行なうよにした光
ビームによる地上走行体の追尾式誘導および情報
伝達装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、地上走行体ないしは移動体をレーザービ
ーム等の光ビームの走査によつて形成される走行
経路に沿つて誘導することは公知であり、光ビー
ムを走行経路の形成のみならず、走行体の発停、
加減速等の制御を行なうための走行制御信号の情
報伝達手段として使用することも知られている。
しかしながら、一定周期で走査される光ビームに
よる情報伝達は走査周期に比して走行体への情報
伝達時間が非常に短かいため、伝達し得る情報量
が限定され、動作も不確実、不安定になりがち
で、情報伝達の効率が低いという問題があつた。

そこで、たとえば特開昭58−218241号公報のよ
うに、地上走行体が１つの走行経路区間内にある
時は、光ビームを周期走査する代わりに、光ビー
ムを地上走行体の走行に合わせてこれに常時入射
させ、地上移動体を追尾走査するようにした光ビ
ームによる追尾式誘導および情報伝達装置の技術
が提案されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記のような従来の光ビームに
よる地上走行体または移動体の追尾式誘導および
情報伝達装置においては、投光装置全体を回動さ
せるか、あるいは走査光ビームと反射光ビーム検
出手段ぽ同期状に回転させる必要があるため、投
光装置が複雑になり、さらには走査光ビームと反
射光ビームを同期状に回転させるための制御が複
雑になるという欠点があつた。

この発明は上記のような事情に鑑みなされたも
ので、その目的は可動部が少なく、構造および制
御が簡単化され、動作が正確な光ビームによる地
上走行体と追尾式誘導および情報伝達装置を提供
することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の問題点を解決するために、この発明は、
光を発射する光ビーム発生手段、上記光ビームを
所定の断面形状に整形する光ビーム整形手段、お
よび上記光ビームを地上走行行体の走行径路に地
上走行体の走行方向と走査方向が常に一致する走
査光ビームとして照射する光ビーム走査手段を備
えた投光装置と、地上走行体に取付けられた走査
光ビームを受光検知する受光検知手段と、この受
光検知手段の両側にこれを上記走行方向に関して
狭むようにそれぞれ取付けられた入射走査光ビー
ムをこれと同方向逆向きに反射する反射手段と、
上記投光装置に取付けられた反射光ビームを検出
して検出信号を出力する反射光ビーム検出手段
と、反射光ビーム検出手段からの出力に応じて所
定の論理により上記投光装置の光ビーム走査手段
に走査指令を出力する走査制御論理回路とを備え
た光ビームによる地上走行体の追尾式誘導および
情報伝達装置において、上記投光装置の反射光ビ
ーム検出手段からの検出信号が所定時間以上の間
出力されない場合は、投光装置に所定の走行経路
区間を形成するよう走査光ビームを照射させ、上
記走行経路区間内に地上走行体が進入して前記受
光検知手段の両側に取り付けられたそれぞれの反
射手段からの反射光ビームが、極短時間のうちに
交互に反射光ビーム検出手段により検出された場
合には、これに基づいて、走査光ビームを常に地
上走行体上の前記それぞれの反射手段の間に照射
させるように上記走査制御論理回路によつて上記
光ビーム走査手段を制御するようにしたものであ
る。

〔作用〕

上記の構成を有するこの発明の光ビームによる
地上走行体の追尾式誘導および情報伝達装置にお
いて、投光装置はそれが受持つ経路区間内に地上
走行体がない場合は、その区間内において光ビー
ムを一定周期で地上走行体の進行方向に走査する
が、そのように光ビームの走査により形成される
経路区間内に地上走行体が進入して、地上走行体
上の受光検知手段の前後にそれぞれ密接させて配
置された反射手段からの反射光が、極短時間のう
ちに交互に反射光ビーム検出手段により検出され
た場合は、その検出信号が投光装置の光ビーム走
査手段の走査を所定の制御論理で制御する走査制
御論理回路に入力されると、走査制御論理回路が
上記光ビーム走査手段を制御して、地上走行体が
上記経路区間内にある間光ビームが常時受光検知
手段に入射するよう、光ビーム走査手段をして地
上走査体を追尾走査させるようになつている。

〔実施例〕

第１図ａおよびｂにおいて、投光装置１は矢印
Ａで示す地上走行体２の進行方向の横方向から見
て三角形状の範囲内で上記進行方向と同方向（矢
印Ｂで示す）にレーザービーム等の光ビームを走
査する。地上走行体上には、第４図ａに示すよう
に、たとえば多数のフオトダイオードにより形成
された受光検知手段３が進行方向と直角な方向に
取付けられており、その前後には多数のコーナー
キユーブよりなる反射手段４，５が受光検知手段
３と平行にかつこれと密接状に取付けられてい
る。

第１図ｂに示すように、投光装置１が受持つ走
行経路区間、すなわち三角形状の走査範囲内に地
上走行体がない時は、投光装置１はこの範囲の全
域にわたつてレーザービームを一定周期で走査す
るが、地上走行体２がこの範囲に進入すると、後
述するようにして、走査制御論理回路が投光装置
１を追尾走査に切換え、地上走行体２が矢印Ａの
方向に走行する間レーザービームの入射位置を常
に２つの反射手段４，５の間に保つ。なお、第２
図ａおよびｂに示すように、投光装置１と同じも
う１つの投光装置１′を同じ経路区間に投光装置
１から所定距離だけ後方に離して設置し、これに
対応して第４図ｂに示すように地上走行体２の後
部にもう１組の受光検知手段３′と反射手段４′，
５′を取付け、この走行経路区間内に地上走行体
２が存在する間は投光装置１によつて地上走行体
２の前部の受光検知手段３を、また投光装置１′
によつて後部の受光検知手段３′をそれぞれ追尾
走査させるようにしてもよい。

上記の投光装置１としては、たとえば第３図ａ
およびｂに示すような構成のものを用いることが
できる。第３図の投光装置１は半導体レーザー装
置等の光ビーム発生手段６、レンズ等適宜の光学
系よりなる光ビーム整形手段７、側面を反射面と
する多角柱からなる回転反射体８およびその駆動
装置と駆動制御回路よりなる駆動手段（第６図参
照）で構成されている。なお、投光装置１のケー
シングの底面には光ビーム（レーザービーム）を
透過させるためのスリツト９が形成され、その周
縁部には上記反射手段４，５（４′，５′）からの
反射光ビームを検出するための反射光ビーム検出
手段の多数の受光素子１０が備えられている。

上記光ビーム整形手段７は、光ビーム発生手段
６からの光ビームを長手方向の長さが上記反射手
段４，５の前後方向の幅より大きく、かつ上記受
光検出手段３の前後方向の幅より小さい長方形ま
たは楕円形の断面形状に整形し、回転反射体８に
入射させる。この回転反射体８は後述の走査方向
指令により実線の矢印B′または破線の矢印C′のい
ずれか一方で示す方向に回転し、光ビームを矢印
Ｂまたは矢印Ｃの向きに走査する。また、第５図
に示すように、上記の反射手段４，５（４′，
５′）を形成する各コーナーキユーブ１１は入射
光ビームIBを同方向逆向きに反射して反射光ビ
ームRBとする。

投光装置１によつて地上走行体２の追尾走査を
行なうにはたとえば第６図に示すような構成の制
御装置を用いればよい。図示の制御装置は、フオ
トダイオード等の光電変換素子よりなる受光素子
１０、フイルター１２および増幅器１３で構成さ
れた反射光ビーム検出手段１４と、地上走行体２
の誘導およびこれへの情報伝達用の光ビームを中
央制御装置（図示せず）からの制御情報にもとず
き制御する送信制御回路１５および変調回路１
６、これらの送信制御回路１５および変調回路１
６からの信号にもとずき光ビームを発生する光ビ
ーム発生装置１７で構成される前記光ビーム発生
手段６と、光ビーム発生装置１７からの光ビーム
をその回転によつて走査する前記回転反射体８、
モータ等の駆動装置１８およびその動作を制御す
るための駆動制御回路１９よりなる光ビーム走査
手段２０と、そして上記反射光ビーム検出手段１
４の出力信号および中央制御装置からの走査方向
指令信号により所定の制御論理に従つて上記光ビ
ーム走査手段２０を制御する走査制御論理回路２
１とで構成されている。

上記実施例の光ビームによる地上走行体の追尾
式誘導および情報伝達装置において、第１図ｂお
よび第２図ｂに示すように、投光装置１（１′）
による走査誘導範囲内に地上走行体２が進入して
いない時は、中央制御装置からの走査方向指令信
号によつて指示された方向に光ビームを走査する
よう上記回転反射体８を回転させておく。また、
中央制御装置は光ビームの走査方向を地上走行体
２の進行方向と一致させるような走査方向指令を
出す。

つぎに、地上走行体２が第１図ａおよび第２図
ａに示すように上記の走査誘導範囲内に進入し
て、地上走行体２上の反射手段４，５（４′，
５′）からの反射光ビームが光装置１，１′の反射
光ビーム検出手段１４により検出されると、走査
制御論理回路２１が、以下に説明するようにし
て、地上走行体２を追尾するよう光ビームを走査
する追尾走査を行なわせるように光ビーム走査装
置２０を制御する。

投光装置１の反射光ビーム検出手段１４によつ
て地上走行体２の反射手段４，５からの１回目の
反射光ビームが検出されても、光ビーム走査装置
２０はそのまま光ビームの走査を続けるが、反射
光ビームが消失してから所定の短い時間以内に２
回目の反射光ビームが検出されると、それまでの
走査は停止され、追尾走査に切換えられる。すな
わち、地上走行体２の受光検知手段３の後側の反
射手段５からの反射光ビームの検出および光ビー
ムが前方に移動することによる反射光ビームの消
失の後、所定の短い時間内に受光検知手段３の前
側の反射手段４からの反射光ビームが検出される
と、その時点でそれまでの走査が停止され、投光
装置１は下記のように走査光ビームを常に上記の
前側と後側の反射手段４と５の間に照射して地上
走行体２を追尾するよう追尾走査を開始する。

上記のように受光検知手段３の前側の反射手段
４からの反射光ビームが検出されて（第７図の
の状態）、走査が停止された状態で、地上走行体
２が矢印Ａで示す方向に走行し続けると、光ビー
ムは受光検知手段３のみを照射する状態（第７図
のの状態）となり、このように反射光ビーム検
出手段１４が反射光ビームを検出しない状態を経
て、上記の後側の反射手段５からの反射光ビーム
を検出する状態（第７図のの状態）となる。こ
の瞬間、上述のようにして、走査方向指令どおり
の方向の走査が開始され、受光検知手段３を光ビ
ームが照射する間の僅かな反射光ビーム無検出期
間を経て、再度前側の反射手段４が照射される状
態（第７図のの状態）となり、この反射手段４
からの反射光ビームが反射光ビーム検出手段１４
に検出される結果、上記と同じようにして、ただ
ちに光ビームの走査が停止される。

上記のような動作状態が繰返される間、反射光
ビーム検出手段１４は第９図のような出力信号を
走査制御論理回路２１に供給し、走査制御論理回
路２１はこの出力信号の信号状態にもとづきかつ
中央制御装置からの走査方向指令に従い所定の論
理判断を行なうことにより光ビーム走査手段２０
を制御する。

前述したように、走査光ビームは断面形状が長
方形または楕円形となり、かつその長手方向の長
さが上記反射手段４，５の前後方向の幅より大き
く、かつ上記受光検知手段の前後方向の幅より小
さくなるよう整形されているため、上記のような
走査制御を繰返すことによつて、地上走行体２が
進行しても、走査光ビームを常に反射手段４と５
との間に入射させることができ、従つて常に受光
検出手段３が光ビームを受光する追尾制御を行な
うことができる。

なお、第２図ａおよびｂのように投光装置を２
つ用いて１つの走行経路区間を走査するようにし
た実施例においても、上記実施例と全く同様に追
尾走査を行なうことができる。

〔効果〕

以上、詳細に説明したように、本発明によれ
ば、所定の走行経路を走行する地上走行体を正確
に追尾して光ビームを照射することができるた
め、走行経路の形成はもとより、情報伝達の効率
および信頼性が改善されかつ簡単化された光ビー
ムによる地上走行体の追尾式誘導および情報伝達
装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａおよびｂはこの発明の光ビームによる
地上走行体の追尾式誘導および情報伝達装置の一
実施例における走査誘導範囲の光ビーム走査形態
を示す模式図、第２図ａおよびｂはこの発明の他
の実施例における第１図同様の模式図、第３図ａ
およびｂは投光装置の一例の構成を示す概略断面
図および下面図、第４図ａおよびｂはそれぞれ第
１図および第２図の実施例に対応する地上走行体
の受光検知手段および反射手段の配置を示す模式
図、第５図はコーナーキユーブの作用を説明する
ための斜視図、第６図は制御装置の一例の構成を
示すブロツク図、第７図および第８図は第２図は
受光検知手段および反射手段への光ビームの入射
状態を示す平面図および断面図、第９図は第７図
および第８図の状態に対応する反射光ビーム検出
手段の出力波形を示す波形図。 １……投光装置、２……地上走行体、３，３′
……受光検知手段、４，４′５，，５′……反射手
段、６……光ビーム発生手段、７……光ビーム整
形手段、８……回転反射体、１４……反射光ビー
ム検出手段、１５……送信制御回路、１６……変
調回路、１８……駆動装置、１９……駆動制御回
路、２０……光ビーム走査手段、２１……走査制
御論理回路、IB……入射ビーム光、RB……反射
光ビーム。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 光を発射する光ビーム発生手段、上記光ビー
   ムを所定の断面形状に整形する光ビーム整形手
   段、および上記光ビームを地上走行径路に地上走
   行体の走行方向と走査方向が常に一致する走査光
   ビームとして照射する光ビーム走査手段を備えた
   投光装置と、地上走行体に取付けられた走査光ビ
   ームを受光検知する受光検知手段と、この受光検
   知手段の両側にこれを上記走行方向に関して挾む
   ようにそれぞれ取付けられた入射走査光ビームを
   これと同方向逆向きに反射する反射手段と、上記
   投光装置に取付けられた反射光ビームを検出して
   検出信号を出力する反射光ビーム検出手段と、反
   射光ビーム検出手段からの出力に応じて所定の論
   理により上記投光装置の光ビーム走査手段に走査
   指令を出力する走査制御論理回路とを備えた光ビ
   ームによる地上走行体の追尾式誘導および情報伝
   達装置において、上記投光装置の反射光ビーム検
   出手段からの検出信号が所定時間以上の間出力さ
   れない場合は、投光装置に所定の走行経路区間を
   形成するよう走査光ビームを照射させ、上記走行
   経路区間内に地上走行体が進入して前記受光検知
   手段の両側に取り付けられたそれぞれの反射手段
   からの反射光ビームが、極短時間のうちに交互に
   反射光ビーム検出手段により検出された場合に
   は、これに基づいて、走査光ビームを常に地上走
   行体上の前記それぞれの反射手段の間に照射させ
   るように上記走査制御論理回路によつて上記光ビ
   ーム走査手段を制御するようにしたことを特徴と
   する光ビームによる地上走行体の追尾式誘導およ
   び情報伝達装置。 ２ 前記投光装置を１つの走査経路区間に２個設
   け、前記走査光ビーム反射手段および受光検知手
   段を地上走行体の前後に各１組ずつ設け、上記２
   個の各投光装置と上記２組の各走査光ビーム反射
   手段および受光検知手段とを１対１に対応させて
   走査光ビームを照射するようにした特許請求の範
   囲第１項記載の光ビームによる地上走査体の追尾
   式誘導および情報伝達装置。 ３ 前記ビーム発生手段が半導体レーザ装置より
   なり、この半導体レーザー装置がこれに接続され
   た送信制御回路および変調回路からの出力に従い
   変調された光ビームを発射するよう構成されてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   光ビームによる地上走行体の追尾式誘導および情
   報伝達装置。 ４ 前記光ビームの整形断面形状が長方形または
   楕円形であり、その長手方向の長さが前記走査光
   ビーム反射手段の走行体の前後方向の幅より大き
   く、かつ前記受光検知手段の走行体の前後方向の
   幅より小さいことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の光ビームによる地上走行体の追尾式誘
   導および情報伝達装置。 ５ 前記光ビーム走査手段が各側面を反射面とす
   る多角柱状の回転反射体と、この反射体を回転駆
   動する駆動手段と、その駆動制御のための駆動制
   御回路とで構成されていることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の光ビームによる地上走行
   体の追尾式誘導および情報伝達装置。 ６ 前記反射手段がコーナーキユーブで形成され
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の光ビームによる地上走行体の追尾式誘導およ
   び情報伝達装置。