JPH052194B2 - - Google Patents

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利用した移動体の追尾装置
に係り、特に、広範囲における高精度な追尾を可
能とする光ビームを利用した移動体の追尾装置に
関する。

従来の技術 従来、光ビームを利用した移動体は移動経路が
予め設定されており、図外の経路検知手段によつ
て前記経路を検知し、経路に沿つて移動するよう
に構成されている。そして、従来の光ビームを利
用した移動体の追尾装置は、発生させた光ビーム
を反射させ三次元空間の任意の位置にある移動体
に向けて射出し、移動体で反射されて帰つてくる
帰還ビームを一度ビームスプリツタにより分岐さ
せ、レンズによつて集光しレンズの後面に配した
受光素子よりなる受光検知器により検知し、前記
帰還ビームの位置ずれを検出し、所定の追尾を行
つている。

発明が解決しようとする問題点 しかし、帰還ビームを一度ビームスプリツタに
より分岐させ、光ビームを折り曲げるようにして
いるため、光ビームの光量が少なくなり、発生さ
せた光ビームの出力を有効に利用できない問題点
があつた。

本発明は、発生させた光ビームの出力を有効に
利用でき、移動体の高精度な追尾が可能である光
ビームを利用した移動体の追尾装置を提供するこ
とを目的とする。

問題点を解決するための手段 本発明にかかる光ビームを利用した移動体の追
尾装置は、固定局より三次元空間の任意位置にあ
る移動体を追尾する装置であつて、固定局は光ビ
ーム発生装置と、光ビーム発生装置で発生した光
ビームを反射させ移動体に向けて射出させるとと
もに、射出された光ビームが移動体によつて反射
されて帰つてくる帰還ビームを再び反射させるミ
ラーと、前記ミラーを回動させるモータと、モー
タを制御する制御器と、前記ミラーにより反射さ
れた帰還ビームを集光する分割レンズと、分割レ
ンズと光ビーム発生装置の間に設けられ分割レン
ズで集光された帰還ビームを受光検知する受光検
知器とを具備しており、一方、移動体は固定局か
ら射出された光ビームを入射方向と同一方向に帰
還ビームとして固定局に送り帰すコーナキユーブ
を具備しており、かつ、前記分割レンズは象限別
に４分割して配置され中央に前記光ビーム及び帰
還ビームが通過する孔を有するレンズで構成され
ており、前記受光検知器は中央に前記分割レンズ
に設けた孔と同一軸線上に開設され前記ビーム及
び帰還ビームが通過する孔を有するとともに、各
レンズと同じ数の受光素子が前記レンズの焦点に
合わせて配設されており、前記制御器は受光検知
器が検知した帰還ビームの象限別入射光量に基づ
いて帰還ビームの位置ずれを検知し、帰還ビーム
が前記受光検知器の中央の孔を通過するようにモ
ータを制御するようにしている。

実施例 はじめに本発明の移動体の追尾原理を第４図を
参照して説明する。第４図はコーナキユーブの側
面視断面図である。コーナキユーブ２１０を光の
入射方向と同じ方向に光を反射させる性質をもつ
ている。図において、コーナキユーブ２１０は光
Ａのようにコーナキユーブ２１０の中心に入射し
た光は中心軸線上に反射するが、光Ｂのように中
心より間隔Ｌだけずれて入射したときには、中心
軸線に対し反射方向にＬだけずれて入射方向に平
行して反射する。追尾装置は前記コーナキユーブ
２１０の反射特性を利用したもので、固定局によ
り射出された光ビームが移動体に設けたコーナキ
ユーブに入射し、同一方向に反射して固定局に帰
還ビームとして帰つてくる。この帰還ビームを受
光検知して移動体の位置ずれの有無と方向を検知
し、位置ずれを解消する方向に光ビームを移動さ
せるものである。

以下、図面を参照して本発明装置の一実施例を
説明する。

第１図は本発明装置の構成を説明する斜視図、
第２図ａは分割レンズの外観斜視図、第２図ｂは
他の実施例を示す外観斜視図、第３図ａは分割レ
ンズの動作を説明する側面図、第３図ｂは受光検
知器のの動作を説明する正面図、第３図ｃは分割
レンズの動作を説明する正面図である。

第１図において１０は固定局であり、光ビーム
発生装置１１０と、ミラー１３１と、Ｘ軸モータ
１３２と、Ｙ軸モータ１３３と、制御器１３４
と、分割レンズ１６０と、受光検知器１７０とを
含んでいる。

ミラー１３１は光ビームLB１を３次元空間の
任意の位置にある図外の無人搬送車等の移動体に
向けて射出させるとともに、前記移動体で光ビー
ムが反射されて帰つてくる帰還ビームを再び受光
検知器１７０（後記）に向かつて反射させるよう
に構成されている。

Ｘ軸モータ１３２とＹ軸モータ１３３はミラー
１３１をそれぞれＸ軸、Ｙ軸のまわりに回動させ
るものである。制御器１３４は受光検知器１７０
の検出出力に基づいてＸ軸モータ１３２、Ｙ軸モ
ータ１３３の回動を制御するように構成されてい
る。

分割レンズ１６０は第２図ａに示すようにプラ
スチツクフレネルレンズからなり、前記フレネル
レンズ１６１，１６２，１６３，１６４を象限別
に分担配設している。また受光検知器１７０は、
前記分割レンズ１６０と光ビーム発生装置１１０
の間に配設され、受光面１７１には前記各レンズ
の焦点で受光するように４個の受光素子１７２，
１７３，１７４，１７５が配設されている。この
各受光素子は、例えば基板抵抗の高いものを使用
して応答速度を速めた高速PINホトダイオードが
使用されている。

分割レンズ１６０の中央および受光検知器１７
０の中央には、光ビーム発生装置１１０で発生さ
せた光ビームLB１を通過させるのに必要な所定
の径の孔１６５，１７６がそれぞれ同一軸線上に
開設されている。

また、移動体（図示せず）には平行な帰還ビー
ムとして固定局１０に送り出すコーナキユーブ２
１０が設けられている。

例えば図に示すように有限の径をもつ光束であ
る帰還ビームRBが第３図ｃに示すのように分
割レンズ１６０のフレネルレンズ１６１に入射し
た場合、このフレネルレンズ１６１で集光されて
受光検知器１７０の受光素子１７２のみ照射す
る。

第３図ｃに示すのように分割レンズ１６０の
フレネルレンズ１６３と１６２の境界線上に帰還
ビームRBが入射した場合、第３図ａに示すよう
に帰還ビームRBを分散して、各受光素子１７３
および１７４を照射する。この場合、受光素子１
７２を一点照射した帰還ビームRBの入射光量
は、受光素子１７３及び１７４を分割照射した帰
還ビームRBの入射光量よりも大である。従つ
て、各受光素子１７２，１７３，１７４，１７５
の入射光量を計測し、これらを比較することによ
り、分割レンズ１６０への位置ずれを検知するこ
とができる。また、第３図ａに示すのように分
割レンズ１６０の中央に帰還ビームRBが入射し
た場合は、分割レンズ１６０の中央の孔１６５を
通過し、かつ、受光検知器１７０の中央の孔１７
６を通過するので、各受光素子１７２，１７３，
１７４及び１７５を照射することはない。この場
合には制御器１３４は、発生した光ビームLBの
中心とコーナキユーブ２１０の中心とが一致して
いることによつて追尾動作が正常であると判断す
るようにしておくものとする。

次にこの実施例に係る光ビームを利用した移動
体の追尾装置の動作について説明する。

光ビーム発生装置１１０から発生したビームは
LB１として射出され、受光検知器１７０の中央
の孔１７６および分割レンズ１６０の中央の孔１
６５を通過し、ミラー１３１で反射して三次元空
間に射出される。なおこれらの走査は、Ｘ軸モー
タ１３２及びＹ軸モータ１３３によつてそれぞれ
の軸の廻りに回動するミラー１３１によつて行わ
れる。そして射出された光ビームLB１がコーナ
キユーブ２１０に入射し、入射方向と同じ方向に
反射され帰還ビームRBとなつて、固定局１０に
送り返される。そしてミラー１３１で再び反射さ
れ、分割レンズ１６０のいずれかのフレネルレン
ズ１６１，１６２，１６３，１６４あるいは中心
の孔１６５に入射して、帰還ビームRBが分散さ
れ、受光検知器１７０の受光面１７１を照射する
か又は孔１７６を通過する。ここで前記分割レン
ズ１６０に入射した帰還ビームRBのフレネルレ
ンズ１６１，１６２，１６３，１６４のそれぞれ
の入射光量が各受光素子１７２，１７３，１７
４，１７５によつて検知され、検知出力が制御器
１３４に入力される。制御器１３４は前記検知出
力に基づいて帰還ビームRBの位置ずれを検出
し、帰還ビームRBが分割レンズ１６０の中央の
孔１６に入射するようにＸ軸モータ１３２、Ｙ軸
モータ１３３を制御してミラー１３１を動かす。
これによりミラー１３１で反射し射出された光ビ
ームLB１は、移動体に配設したコーナキユーブ
２１０を追尾する。

前述の光ビームLB１の三次元空間への走査は
コーナキユーブ２１０からの帰還ビームRBが分
割レンズ１６０の孔１６５に入射することにより
停止し、前述の追尾に切り替えられる。

次に、光ビーム発生装置１１０で発生させた光
ビームがコーナキユーブ２１０で反射され帰還ビ
ームとして分割レンズ１６０に入射する場合の光
ビームの強度について、本発明装置の場合と、従
来の帰還ビームを一度ビームスプリツタにより分
岐させ分割レンズに入射させた従来装置との比較
を行う。

本発明装置における分割レンズに入射する帰還
ビームの強度をP1、従来装置における分割レン
ズに入射する帰還ビームの強度をP2とし、光ビ
ーム発生器の光ビーム出力強度をP0とする。

ここでビームスプリツタの反射率と透過率との
比が Ｒ：（１−Ｒ）とすると、（但し、０＜Ｒ＜１） P2＝Ｒ（１−Ｒ）P0 ……(1) ＝〔（１／４）−（１／４）＋Ｒ−R²〕P0 ……(2) ＝〔（１／４）−〔（１／２）−Ｒ〕²〕P0……(3) ここで〔（１／２）−Ｒ〕²≧０ ……(4) 従つて、(3)式より P2≦（１／４）P0 ……(5) （但し、空気中、ミラーおよびコーナキユーブ
における減衰は無視する。） 又、P1≒P0 ……(6) である。

前記のように、従来装置では帰還ビームの強度
が発生させた光ビームの強度の1/4以下となるの
で、発生させた光ビームの出力を有効に利用する
ことができない。これに対して、本発明によれば
発生させた光ビームの強度をほとんど100％有効
に利用できることになり、移動体の高精度な追尾
が可能となる。

なお、上述の実施例に示す分割レンズは、第２
図ａにしめすような４個の凸レンズを分担配設し
てもよい。

発明の効果 本発明によれば、発生させた光ビームをコーナ
キユーブで反射させた帰還ビームをビームスプリ
ツタ等を使用せず、直接分割レンズに入射させて
いるので、発生させた光ビームの出力を100％近
く有効に利用することができ、移動体の高精度な
追尾が可能となる効果を有する。

又、発生させた光ビームの出力を有効に利用で
きるので、装置を小型化にできる効果も有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る装置の一実施例を示す斜
視図、第２図ａは分割レンズの外観斜視図、第２
図ｂは分割レンズの別の実施例を示す外観斜視
図、第３図ａは分割レンズの動作を説明する側面
図、第３図ｂは受光検知器の受光面の各受光素子
と帰還ビームの照射の状況を示す図、第３図ｃは
分割レンズのフレネルレンズの配置と帰還ビーム
の入射の状況を示す図、図４はコーナキユーブの
側面視断面図である。 １０……固定局、１１０……光ビーム発生装
置、１３１……ミラー、１３２……Ｘ軸モータ、
１３３……Ｙ軸モータ、１３４……制御器、１６
０……分割レンズ、１７０……受光検知器、１７
２〜１７５……受光素子、２１０……コーナキユ
ーブ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 固定局より三次元空間の任意位置にある移動
   体を追尾する光ビームを利用した移動体の追尾装
   置であつて、固定局は光ビーム発生装置と、光ビ
   ーム発生装置で発生した光ビームを反射させ移動
   体に向けて射出させるとともに、射出された光ビ
   ームが移動体によつて反射されて帰つてくる帰還
   ビームを再び反射させるミラーと、前記ミラーを
   回動させるモータと、モータを制御する制御器
   と、前記ミラーにより反射された帰還ビームを集
   光する分割レンズと、分割レンズと光ビーム発生
   装置の間に設けられ分割レンズで集光された帰還
   ビームを受光検知する受光検知器とを具備してお
   り、一方、移動体は固定局から射出された光ビー
   ムを入射方向と同一方向に帰還ビームとして固定
   局に送り帰すコーナキユーブを具備しており、か
   つ、前記分割レンズは象限別に４分割して配置さ
   れ中央に前記光ビーム及び帰還ビームが通過する
   孔を有するレンズで構成されており、前記受光検
   知器は中央に前記分割レンズに設けた孔と同一軸
   線上に開設され前記ビーム及び帰還ビームが通過
   する孔を有するとともに、各レンズと同じ数の受
   光素子が前記レンズの焦点に合わせて配設されて
   おり、前記制御器は受光検知器が検知した帰還ビ
   ームの象限別入射光量に基づいて帰還ビームの位
   置ずれを検知し、帰還ビームが前記受光検知器の
   中央の孔を通過するようにモータを制御するよう
   にしたことを特徴とする光ビームを利用した移動
   体の追尾装置。 ２ 前記分割レンズの各レンズは、フレネルレン
   ズを使用するものであることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の光ビームを利用した移動体
   の追尾装置。