JPH0464082A - 自動追尾装置用の反射体 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、例えば双方向の光空間伝送システムにおける
移動体の自動追尾装置に適用して好適な自動追尾装置用
の反射体に関する。

［発明の概要］ 本発明は、例えば双方向の光空間伝送システムにおける
移動体の自動追尾装置に適用して好適な自動追尾装置用
の反射体に関し、追尾対象物に入射電磁波をこの入射方
向に平行に反射する再帰反射性を有する反射面を設け、
この反射面より反射して来る電磁波を用いてその追尾対
象物を自動追尾することにより、その追尾対象物が大き
く移動しても容易に自動追尾ができるようにしたもので
ある。

［従来の技術］ 例えば放送局と移動カメラ中継車との間で情報を双方向
に伝達するために双方向の光空間伝送システムが提案さ
れている。この場合、固定体側及び移動体側の双方に夫
々送受信装置が配され、各送受信装置には変調用のレー
ザ光を発生するレーザ光源及び相手側から送信されてく
るレーザ光を受ける受光素子が取り付けられている。ま
た、送信用のレーザ光のビーム径は比較的大きく設定さ
れ、それら送受信装置の光軸が互いに多少ずれても情報
の交換には支障がないようになされているが、それら光
軸の機械的な調整を容易にするために、それら送受信装
置には自動追尾装置が設けられている。

従来の自動追尾装置の例としては光の送受信窓の４隅に
夫々受光素子を設けたものが知られている。この例では
、一方の送受信装置においてそれら４隅の受光素子の受
光量を検出してこの検出した受光量の情報を送信回路を
介して他方の送受信装置に送信し、他方の送受信装置側
ではそれら相手側の４隅の受光素子の受光量が互いに同
程度になるように光軸を調整するようにしている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、従来の自動追尾装置は既に１回互いの光
軸が略平行になって双方向の通信ができるようになって
いることを前提とするもので、光軸が比較的大きくずれ
ている場合には自動追尾が困難である不都合がある。特
に今後移動体側の移動量が多いシステムで自動追尾を行
うような場合には、双方向の通信とは関係なくより確実
に自動追尾が行える自動追尾装置が望まれる。

これに関して、例えば特開平１−２１４９９０号公報に
は、固定平面に周期的に再帰反射性を有するパターンを
形成して移動体側でそのパターンを検出してその固定平
面に対する座標を求めるようにした自動追尾装置が開示
されているが、これは平面での座標を検出する点で本発
明に関するシステムとは異なる。

本発明は斯かる点に鑑み、追尾対象物が大きく移動して
も容易に自動追尾ができるような自動追尾装置用の反射
体を提案することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明による自動追尾装置用の反射体は、例えば第２図
に示す如く、追尾対象物（６）に入射電磁波をこの入射
方向に平行に反射する再帰反射性を有する反射面（９）
を設け、この反射面より反射して来る電磁波を用いてそ
の追尾対象物（６）を自動追尾するようにしたものであ
る。

また、本発明はその反射面（９）を中抜きにしてこの中
抜きにした部分に電磁波の入力用の窓（８）及び出力用
の窓（８）を設けたものである。

また、本発明はその入力用の窓（８）と出力用の窓（８
）とを兼用するようにしたものである。

［作用］ 斯かる本発明によれば、例えば追尾する側の送受信装置
よりその追尾対象物（９）が存在する方向に向けてレー
ザビーム等を走査すると、その再帰反射性を有する反射
面（９）にそのレーザビームが達したときに強い反射光
が戻って来るので、その反射光が最も強くなるようにそ
の送受信装置の角、度を設定することにより、その追尾
対象物（９）を確実に追跡することができる。

また、その反射面（８）を中抜きにしてその反射面（８
）をレーザビーム等で走査した場合には、そのレーザビ
ームがその反射面（８）の中心部を走査するときに反射
光が落ち込む、従って、その反射光に落ち込みが生じる
ようにその追尾する側の送受信装置の角度を設定するこ
とにより、その反射面（９）の中心部を確実に追跡する
ことができる。

この場合、この中心部には電磁波の入力用の窓（８）及
び出力用の窓（８）が設けられているので、双方向の電
磁波の伝送を確実に行うことができる。

更に、それら電磁波の入力用の窓（８）と出力用の窓（
８）とを兼用するようにした場合には、その反射面（９
）の中抜き部を効率的に活用することができる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例につき図面を参照して説明しよ
う。本例は双方向の光空間伝送システムに本発明を適用
したものである。

第１図は本例の光空間伝送システムのシステム構成を示
し、この第１図において、（１）は例えば放送局のビル
であり、このビル（１）の屋上に２軸の回転軸を有する
回転装置（一種の雲台）（２）を介して主送受信装置（
３）を設置する。（４）は移動力メラ中継車を示し、こ
の中継車（４）の上に２軸の回転軸（５）を介して副送
受信装置（６）を設置する。これら送受信装置（３）及
び（６）は夫々レーザ光線ＬＭ及びＬＳを介して情報を
交換すると共に、互いに相手側の送受信装置を自動追尾
する機能を有する。

第２図は略直方体の副送受信装置（６）を示し、この第
２図に示す如く、この副送受信装置（６）の一端に断面
が略矩形の送受信筒（７）を張り出すように設け、この
送受信筒（７）の中にレーザ光線の入力及び出力用の入
出力窓（８）を設けると共に、この送受信筒（７）の周
囲に輪帯状の光再帰反射体マーク（９）を形成する。本
例ではそのマーク（９）の外形は円形にしであるが、こ
のマーク（９）の外周及び内周をその副送受信装置（６
）の一端の輪郭に合わせて夫々矩形にしてもよい。

光再帰反射体とは任意の入射角の入射光線を夫々その入
射方向に略平行に反射する、特性を有する反射体であり
、例えば基板上に直径がＩＩＩＩＩＩ＋より小さい程度
の球形のビーズを多数被着させた構造の反射体、所謂フ
ライアイレンズをミラー面の前に固定した反射体及び微
少な多数のコーナキューブを束ねた反射体等が使用でき
る。従って、第２図例の光再帰反射体マーク（９）に成
る方向から入射したレーザビームＬ１は略その方向と平
行な逆方向にビームＬＢＩとして反射され、別の方向か
ら入射したレーザビームＬ２は略その方向と平行な逆方
向にビームＬＢ２として反射される。

第３図は第１図例中の主送受信装置（３）の内部構造及
びその制御回路を示し、この第３図において、（１０）
はレーザダイオードであり、このレーザダイオード（１
０）の出力光をコリメータレンズ（１１）で略平行なレ
ーザビームに変換する。（１２）はこのコリメータレン
ズ（１１）を光軸方向（Ｚ方向）に移動するためのレン
ズ駆動装置を示し、本例ではこのレンズ駆動装置（１２
）を用いて通常の双方向の光通信を行うときにはそのレ
ンズ（１１）をダイオード（１０）に近い位置Ｐｉに固
定し、自動追尾を行うときにはそのレンズ（１１）をダ
イオード（１０）から離れた位置Ｐ２に固定する。即、
ち、通常の双方向の光通信時には副送受信装置（６）側
には直径の大きなレーザビームＬＭが送信され、自動追
尾を行うときには副送受信装置（６）側には直径のでき
るだけ小さいレーザビームＬＭが送信される。

また、そのレーザダイオード（１０）の代わりにガスレ
ーザを使用するときには、コリメータレンズ（１１）の
代わりにビームエクスパンダ等が必要になる。

そのレンズ（１１）より出力されるレーザビームＬＭを
半透鏡（１３）、回転ポリゴンミラー（１４）、振動ミ
ラー（１７）及び入出力窓（１９）を介して副送受信装
置（６）側に送信する。そのポリゴンミラー（１４）を
駆動モータ（１３）で回転することによりそのレーザビ
ームは例えば水平方向に走査され、その振動ミラー（１
７）をコイル（１８）で振動させることによりそのレー
ザビームは例えば垂直方向に走査される。

その入出力窓（１９）の周囲には第２図例と同様の光再
帰反射体マークを被着する。また、その半透鏡（１３）
の近傍に受光素子（１６）を配し、この受光素子（１３
）で副送受信装置（６）から送信されて来るレーザビー
ムＬＳを電気信号に変換する。

（２０）は全体として制御回路、（２１）はこの制御回
路（２０）の中央処理ユニッ）　（ＣＰＵ）を示し、こ
の制御回路（２０）において、このＣＰ　Ｕ　（２１）
は回転装置（２）の回転を制御して変調回路（２２）を
介してレーザダイオード（１０）に駆動電流を供給する
と共に、ドライバ（２３）及ｖ　（２４）を介して夫々
駆動モータ（１５）の回転位置情報及びコイル（１８）
における振動ミラー（１７）の角度情報を得る。また、
受光素子（１６）より出力される電気信号を増幅器（２
５）を介して波形整形回路（２６）及び復調回路（２７
）に供給し、その復調回路（２７）の出力をＣＰ　Ｕ　
（２１）に供給し、その波形整形回路（２６）より出力
される２値信号ＤＳをパルス間の幅を検出する幅検出回
路（２８）に供給し、この幅検出回路（２８）より出力
されるパルス間の幅の情報をＣＰ　Ｕ　（２１）に供給
する。その２値信号ＤＳはＣＰ　Ｕ　（２１）にも供給
する。

本例の副送受信装置（６）の内部構成及び制御回路の構
成もその主送受信装置（３）と同様であり、その副送受
信装置（６）の側でもその主送受信装置（３）を自動追
尾できるようになされている。

本例の主送受信装置（３）による自動追尾動作につき第
３図及び第４図を参照して説明するに、先ずその主送受
信装置（３）の光軸を大まかに副送受信装置（６）の方
向に合わせた後に、コリメータレンズ（１１）の位置を
レーザダイオード（１０）から離れた位置Ｐ２に移動し
てレーザビームＬＭがその副送受信装置（６）側ででき
るだけ小さな径に集束するようにする。そして、回転ポ
リゴンミラー（１４）及び振動ミラー（１７）を駆動す
ることによりそのレーザビームＬＭを水平方向及び垂直
方向に走査すると、そのレーザビームＬＭは第４図Ａに
示す如（副送受信装置（６）の光再帰反射体マーク（９
）上で順次平行線ＬＭＩ、ＬＭ２．　・・・・に沿って
走査される。

その光再帰反射体マーク（９）に照射されたレーザビー
ムＬＭはその入射方向と略平行にレーザビームＬＳとし
て反射され、この反射されたレーザビームＬＳは主送受
信装置（３）側の入出力窓（１９）　。

振動ミラー（１７）及び回転ポリゴンミラー（１４）を
介して受光素子（１６）に受光される。この受光素子（
１６）の検出信号を増幅器（２５）及び波形整形回路（
２６）に通して得られる２値信号ＤＳは、そのレーザビ
ームＬＭがその光再帰反射体マーク（９）上を照射して
いるときのみハイレベル゛１パとなり他の状態ではロー
レベル“０゛となる信号である。

従って、そのレーザビームＬＭがその反射体マーク（９
）の中央部近傍を１回走査するときには、その２値信号
ＤＳは第４図Ｂに示す如く輻（間隔）ΔＴで２個のパル
スが連続する特性になり、この幅ΔＴの値は幅検出回路
（２８）を介してＣＰ　Ｕ　（２１）に取り込まれる。

この幅ΔＴはそのレーザビームＬＭがその反射体マーク
（９）の中心を走査しているときに最大になる。そして
、ＣＰ　Ｕ　（２１）は先ず振動ミラー（１７）の振動
を停止してその振動ミラー（１７）が中立位置にあると
きにその幅ΔＴが最大になるように、回転装置（２）を
駆動してその主送受信装置（３）のレーザビームＬＭＯ
軸を調整する。次に、ＣＰ　Ｕ　（２１）は回転ポリゴ
ンミラー（１４）による１回の走査時の始点の時点及び
終点の時点の情報をドライバ（２３）よりの情報から知
得して、それら始点と終点との略中夫の時点にその幅Δ
Ｔの中央の時点が合致するように、回転装置（２）を駆
動してその主送受信装置（３）のレーザビームＬＭの軸
を調整する。従って、この調整の完了後にそれら振動ミ
ラー（１７）及び回転ポリゴンミラー（１４）を夫々中
立位置に固定することにより、主送受信装置（３）より
のレーザビームＬＭは副送受信装置（６）の光再帰反射
体マーク（９）の略中心部、即ち送受信筒（７）の中の
入出力窓（８）の略中心部に照射される。

尚、そのマーク（９）の中心部を探すには上述の方法の
他に、例えば波形整形回路（２６）より出力される２値
信号ＤＳを順次画像メモリに取り込みこの画像メモリの
画像データをモニターに表示して、このモニターの表示
画面の中心にそのマーク（９）の中心が略合致するよう
に回転装置（２）を用いて主送受信装置（３）の光軸を
調整してもよい。

その後、ＣＰ　Ｕ　（２１）はコリメータレンズ（１１
）をレーザダイオード（１０）に近い位置Ｐ１に移動し
て、その主送受信装置（３）からのレーザビームＬＭの
光束がその副送受信装置（６）の入出力窓（８）全体を
覆うようにする。この状態では主送受信装置（３）から
副送受信装置（６）に対してレーザビームＬＭを介して
種々の情報を伝送することができる。同様に、その副送
受信装置（６）もその主送受信装置（３）の追尾の完了
後にレーザビームＬＳを介して種々の情報を伝送するこ
とができる。

上述のように本例によれば、追尾対象物としての副送受
信装置（６）に全体として大きな輪帯状の光再帰反射体
マーク（９）が被着されているため、主送受信装置（３
）はそのマーク（９）を容易に発見できると共に、その
マーク（９）の略中心に容易にレーザビームＬＭの光軸
を合わせることができる。

従って、その副送受信装置（６）が大きく移動している
場合でも、確実且つ容易にその副送受信装置（６）を自
動追尾できる利益がある。

特に本例のようにそのマーク（９）よりも小さい径のレ
ーザビームを走査して、２個のパルスの幅（間隔）ΔＴ
が最大になるように光軸を合わせる場合には、その副送
受信装置（６）の入出力窓（８）を正確に捉えることが
でき、その入出力窓（８）を介して双方向の光空間伝送
を良好に行うことができる。

また、本例のような中抜きのマーク（９）は中心部に反
射マークを被着すると不都合である入出力窓（８）のよ
うな開口部を有する物体又は構造が弱い物体等を指示す
るのに使用すると便利である。

更に、光再帰反射体マーク（９）はコーナキューブを束
ねて構成するような場合には比較的高価になるが、本例
のように中抜きで使用するときには材料費を節約するこ
とができる。

尚、上述実施例ではそのマーク（９）の形状は輪帯状で
あったが、そのマーク（９）の形状を通常は存在しない
特殊な形状（例えば正５角形など）に設定して反射パタ
ーンをＣＰ　Ｕ　（２１）が認識するようにすることに
より、街頭などに存在する他の窓ガラス等の反射体を誤
ってそのマーク（９）として誤認することを確実に防止
することができる。更に、そのマーク（９）を例えば複
数の輪帯より形成して、異なる追尾対象物に夫々異なる
数の輪帯よりなるマーク（９）を被着することにより、
それら異なる追尾対象物間の識別を行って所謂ナビゲー
ションを行うこともできる。

また、上述の実施例ではそのマーク（９）よりもかなり
小さい径のレーザビームＬＭを使用しているが、その光
再帰反射体マーク（９）の外径と同程度の径のレーザビ
ームで自動追尾を行うこともできる。自動追尾時には、
そのマーク（９）よりの反射光の光量が最大になるよう
にその主送受信装置（３）の光軸を調整するようにする
。この場合は自動追尾と双方向の光空間伝送とを共通の
レーザビームを用いて同時に行うことができる。

尚、本発明は上述実施例に限定されず例えば電磁波とし
て波長が比較的短い電波を使用するなど、本発明の要旨
を逸脱しない範囲で種々の構成を採り得ることは勿論で
ある。

［発明の効果］ 本発明によれば、再帰反射性を有する反射面より反射し
て来る電磁波を用いてその追尾対象物を自動追尾するよ
うにしているので、その追尾対象物が大きく移動しても
容易に自動追尾ができる利益がある。

また、その反射面を中抜きにした場合には、その反射面
の中心部を確実に追跡することができる。

更に、その反射面の中抜き部の電磁波の入力用の窓と出
力用の窓とを兼用するようにした場合には、その反射面
の中抜き部を効率的に活用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の双方向の光空間伝送システ
ムを示すシステム構、成図、第２図は第１図例の副送受
信装置（６）を示す拡大斜視図、第３図は第１図例の主
送受信装置（３）の内部構造及びその制御回路を示す一
部斜視図を含む構成図、第４図は実施例のトラッキング
（自動追尾）動作の説明に供する線図である。 （３）は主送受信装置、（６）は副送受信装置、（８）
は入出力窓、（９）は光再帰反射体マーク、（１０）は
レーザダイオード、（１４）は回転ポリゴンミラー（１
７）は振動ミラーである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、追尾対象物に入射電磁波を該入射方向に平行に反射
   する再帰反射性を有する反射面を設け、該反射面より反
   射して来る電磁波を用いて上記追尾対象物を自動追尾す
   るようにしたことを特徴とする自動追尾装置用の反射体
   。 ２、上記反射面を中抜きにして該中抜きにした部分に電
   磁波の入力用の窓及び出力用の窓を設けた請求項１記載
   の自動追尾装置用の反射体。 ３、上記入力用の窓と出力用の窓とを兼用するようにし
   た請求項２記載の自動追尾装置用の反射体。