JPH0530037A

JPH0530037A - 光双方向通信装置

Info

Publication number: JPH0530037A
Application number: JP3182181A
Authority: JP
Inventors: Hajime Kawano; 肇川野; Hitoshi Kubota; 均久保田; Shinji Kaino; 真次甲斐野; Tsutomu Sakurai; 努桜井
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1991-07-23
Filing date: 1991-07-23
Publication date: 1993-02-05

Abstract

(57)【要約】【目的】特別に空間光信号ルートを設定する必要も無
く、光双方向通信が可能で、子機の移動で空間光信号に
影ができても、適正な信号を双方向に送受信でき、且
つ、子機への電源電線が不要な光双方向通信装置を提供
することをその目的としている。【構成】親機６と移動する子機との相互間で空間光信
号によって双方向通信を行う光双方向通信装置におい
て、親機６と子機とに夫々、拡散する空間光信号を発光
する多数個の発光素子１１を、これらの発光素子１１の
拡散する空間光信号が、複数個の前記発光素子１１の拡
散する空間光信号を重複させるようにして、広範囲の空
間に到達するように配すると共に、多数個の受光素子１
０を、複数個の受光素子１０の受光範囲を重複させ、且
つ、ーつの受光素子１０が前記の複数個の発光素子１１
からの空間光信号を受光するようにして、広範囲の空間
からの空間光信号を受光するように配し、発信信号を空
間光信号として発光する機能と、受光した前記発信信号
を処理する機能とを有する親機側光信号送受信部７と子
機側光信号送受信部８を具備することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＦＡシステム等の各種
設備における制御信号の双方向通信装置に関し、特に、
制御用等の空間光信号の双方向通信を行う光双方向通信
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＦＡシステム等における従来の制御信号
の双方向通信装置では、親機からの信号や、アクチュエ
ータ、センサ等の子機からの電気や光の信号を、電線や
光ファイバ等を介して、送受信している。そして、子機
が使用する電力も親機から電線によって供給している。

【０００３】従来の制御信号の双方向通信装置につい
て、図１１に基づいて説明する。

【０００４】図１１において、子機（ロボットのハン
ド）には、アクチュエータ３と、アクチュエータ３を動
かすために、電磁弁５を介したエア配管４があり、親機
から有線ケーブル１０１を介して子機に伝送される指令
信号に基づいて、電磁弁５が作動し、エア配管４のエア
によってアクチュエータ３が動作する。子機に配設され
ているセンサ２からの情報信号は、有線ケーブル１０１
を介して親機に伝送される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の上記の技術で
は、有線ケーブルによって信号を送受信するので、配線
に手間がかかり、又、子機が動く場合には、この有線ケ
ーブルが他の装置と干渉を起こしトラブルが発生すると
いう問題点があった。又、有線ケーブルを無くして、主
としてエアによって制御するものもあるが、この場合に
も電気接点を設けて制御用の電気信号を伝送しており、
接点数を多くするのが難いので制御内容が限られ、且
つ、接点の信頼性が低いという問題点があった。

【０００６】又、無接点にするために、無線通信が考え
られるが、この場合には、ノイズ対策と電波法の規制等
の問題点があった。

【０００７】上記の、有線ケーブルと他装置との干渉、
無線のノイズ対策と電波法の規制等の問題点を解決する
ためには、空間光信号による光信号通信があるが、この
場合、従来のこの種のリモコン装置では一方向通信しか
できないので情報の交換ができず、情報交換のためには
往復２ルートの空間光信号をそれぞれ親機と子機の送受
信方向を合わせて設置する必要があるという問題点、子
機に電力を供給するための電源電線の問題点、子機が動
く場合に空間光信号に影ができ通信に支障をきたすこと
があるという問題点があった。

【０００８】本発明は、上記の問題点を解決して、子機
を広い範囲に自由に設置することができ、空間光信号ル
ートを親機と子機の送受信方向を合わせて設置する必要
が無く、空間光信号による光双方向通信が可能で、子機
の移動で空間光信号に影ができても、適正な信号を双方
向に送受信でき、且つ、子機への電源電線が不要な光双
方向通信装置を提供することをその課題としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本願の第１発明は、上記
の問題点を解決するために、親機と移動する子機との相
互間で空間光信号によって双方向通信を行う光双方向通
信装置において、親機と子機とに夫々、拡散する空間光
信号を発光する多数個の発光素子を、これらの発光素子
の拡散する空間光信号が、複数個の前記発光素子の拡散
する空間光信号を重複させるようにして、広範囲の空間
に到達するように配すると共に、多数個の受光素子を、
複数個の受光素子の受光範囲を重複させ、且つ、ーつの
受光素子が前記の複数個の発光素子からの空間光信号を
受光するようにして、広範囲の空間からの空間光信号を
受光するように配し、発信信号を空間光信号として発光
する機能と、受光した前記発信信号を処理する機能とを
有する親機側光信号送受信部と子機側光信号送受信部を
具備することを特徴とする。

【００１０】又、請求項１に記載の光双方向通信装置に
おいて、親機側光信号送受信部と子機側光信号送受信部
は多数個の受光素子が受光した複数の空間光信号の中か
ら適正な信号を受信する多数決論理回路を備えることが
好適である。

【００１１】又、請求項１又は２に記載の光双方向通信
装置において、受光素子に受信した空間光信号の光量を
調整・制御する液晶シャッターを備えたものが好適であ
る。

【００１２】又、請求項１又は２又は３に記載の光双方
向通信装置において、エアを子機に供給する手段を備え
ると共に、子機がエアモータと発電機とからなる独立し
た充電ユニットを具備することが好適である。

【００１３】又、請求項１又は２又は３に記載の光双方
向通信装置において、子機が光電変換素子からなる独立
した充電ユニットを具備することが好適である。

【００１４】

【作用】請求項１に記載の第１発明は、親機と子機とが
夫々、拡散する空間光信号を発光する多数個の発光素子
を、これらの発光素子の拡散する空間光信号が、複数個
の前記発光素子の拡散する空間光信号を重複させるよう
にして、広範囲の空間に到達するように配すると共に、
多数個の受光素子を、複数個の受光素子の受光範囲を重
複させ、且つ、ーつの受光素子が前記の複数個の発光素
子からの空間光信号を受光するようにして、広範囲の空
間からの空間光信号を受光するように配しているので、
子機を広い範囲に自由に設置することができ、空間光信
号ルートを親機と子機の送受信方向を合わせて設置する
必要が無く、親機と子機との間で空間光信号による光双
方向通信が可能である。

【００１５】請求項２に記載の第２発明は、第１発明の
作用を有するとともに、受光素子が受光した複数の空間
光信号の中から適正な信号を受信する多数決論理回路を
備えているので、子機の移動で空間光信号に影ができて
も、適正な信号を双方向に送受信できる。

【００１６】請求項３に記載の第３発明は、第１発明の
作用又は第２発明の作用を有すると共に、受光素子に受
信した空間光信号の光量を調整・制御する液晶シャッタ
ーを備えているので、受光素子が過大な光量を受光する
のを防止できるだけではなく、光量不足の場合にはその
絞り量を少なくして適正な光量にすることができる。

【００１７】又、エアを子機に供給する手段を備えると
共に、子機がエアモータと発電機とからなる独立した充
電ユニットを具備したものは、充電池を使用したものに
比較して充電ユニットの保守が容易になる。

【００１８】又、子機が光電変換素子からなる独立した
充電ユニットを具備したものは、充電池を使用したもの
に比較して充電ユニットの保守が容易になる。

【００１９】

【実施例】本願の第１の実施例について、図１から図５
に基づいて説明する。

【００２０】図１において、親機６（親機側光信号送受
信部７）と子機側光信号送受信部８との間で空間光信号
による光双方向通信が行われる。アクチュエータ３と、
アクチュエータ３を動かすために、電磁弁５を介したエ
ア配管４があり、親機から空間光信号によって子機に伝
送される指令信号に基づいて、電磁弁５が作動し、エア
配管４のエアによってアクチュエータ３が動作する。子
機に配設されているセンサ２からの情報信号は、空間光
信号によって親機に伝送される。

【００２１】図２は伝送フォーマットで、この伝送フォ
ーマットは、親機と子機がー対ーであれば同期信号とデ
ータ信号とからなり、親機と子機が一対複数であれば同
期信号とアドレス信号とデータ信号とからなる。

【００２２】図３は親機側光信号送受信部７で、複数の
受光素子１０と発光素子１１（超高輝度ＬＥＤアレイ）
とが半球面上に配置され、その上を半球面状の光学フィ
ルターがカバーしている。このようにすると、多数個の
発光素子が、それぞれの拡散する空間光信号を、複数個
の前記発光素子の拡散する空間光信号を重複させるよう
にして、広範囲の空間に到達させると共に、多数個の受
光素子が、複数個の受光素子の受光範囲を重複させ、且
つ、ーつの受光素子が前記の複数個の発光素子からの空
間光信号を受光するようにして、広範囲の空間からの空
間光信号を受光することができる。

【００２３】図４は子機側光信号送受信部８のー部断面
側面図で、エア配管１４に送られたエアによって、エア
カプラ１２が作動して装着される。エアによって作動す
る充電ユニット３３によって充電された充電池１３によ
り制御手段１６、受光素子１０、発光素子１１（超高輝
度ＬＥＤアレイ）に電力が供給されている。親機側光信
号送受信部７からの空間光信号は、受光素子１０で受け
られ、Ｉ／Ｏコネクタ１５を介してアクチュエータ３に
送られる。又、センサ２からの情報は、Ｉ／Ｏコネクタ
１５を介して発光素子１１から発光される。

【００２４】図５は子機側光信号送受信部８のブロック
図で、親機側光信号送受信部７からの空間光信号は、光
学フィルター９｛ＨＰＦ（ハイパスフィルター）１７と
ＢＰＦ（バンドパスフィルター）１８とで構成され
る。｝を通って、外乱光をカットしてある特定の波長の
光だけが受光素子１０に送られる。この受光素子１０
は、この受光した信号を、受信時には送信をストップす
る送信インターロック回路を内蔵した通信制御回路２２
に送る。通信制御回路２２はこの信号を、Ｉ／Ｏ制御回
路２３を介して、センサ２やアクチュエータ３を制御す
る。センサ２やアクチュエータ３からの信号は、Ｉ／Ｏ
制御回路２３を介して、通信制御回路２２に送られ、大
電流アンプ２１を通して、発光素子１１（超高輝度ＬＥ
Ｄアレイ）に送られ、発光素子１１から発光される。充
電ユニット３３はエアによって作動し、充電池１３を充
電し、通信制御用電力２４とセンサ・アクチュエータ用
電力２５とを供給する。

【００２５】通信制御回路２２とＩ／Ｏ制御回路２３と
は、制御手段１６として構成され、全動作にラッチング
機能を持たせ、又、信号の微分動作時またはＩＮ／ＯＵ
Ｔ時のみ動作させることにより、低消費電力化すること
ができる。

【００２６】又、空間光信号に影ができる場合、設備表
面上で空間光信号が当たる部分に、光反射塗料３６を塗
ることによって、空間光信号を反射し、この反射した空
間光信号を受光素子１０に受光させることによって、光
信号の光量不足を補償することができる。

【００２７】又、充電池１３には電圧自己診断機能を付
加することができ、充電方式には、電磁誘導方式も使用
できる。

【００２８】尚、実施例は、本発明の光双方向通信装置
を実施したＦＡシステムなので、親機と子機とで制御関
係の構成が一部異なるが、光双方向通信装置の部分は、
親機、子機とも同一の構成である。

【００２９】本願の第２の実施例について、図６に基づ
いて説明する。

【００３０】第２の実施例が第１の実施例と異なるの
は、受光素子が受光した複数の空間光信号の中から適正
な信号を受信する多数決論理回路２７を備えていること
である。以下に詳しく説明する。

【００３１】図６は第２の実施例の子機側光信号送受信
部８のブロック図である。第１の実施例の図５の子機側
光信号送受信部８のブロック図と異なるのは、図５では
制御手段１６が通信制御回路２２とＩ／Ｏ制御回路２３
とで構成されているのに対して、図６では通信制御回路
２２とＩ／Ｏ制御回路２３とに多数決論理回路２７を加
えて制御手段１６を構成していることである。

【００３２】第２の実施例では、一つの信号が、図３に
示す親機側光信号送受信部７の複数の発光素子１１から
発光され、子機側光信号送受信部８の複数の受光素子１
０に受光されるが、親機側光信号送受信部７と子機側光
信号送受信部８との位置関係で、各受光素子１０が受光
する光量が異なる。多数決論理回路２７は、光量が異な
る信号の中から、適正な光量レベルの信号を多数決で取
り出して通信制御回路２２に送る。若し、適正光量レベ
ルの信号が極端に少ないば場合には、光量診断機能を多
数決論理回路２７に付加して、光量を修正して処理する
ことができる。

【００３３】又、適正光量レベルの信号が極端に少ない
ば場合には、次の信号を待ち、この信号を加えて判断す
ることもできる。

【００３４】以上のように、多数決論理回路２７を設け
ると、親機側光信号送受信部７と子機側光信号送受信部
８との位置関係で、受信光に影ができた場合でも、適正
な信号を得て通信することができる。

【００３５】又、誤り制御のために、データ信号の全ビ
ットチェック機能を通信制御回路２２に付加することも
できる。

【００３６】第３の実施例では、第１の実施例及び第２
の実施例と異なるのは、図７に示すように、受光素子１
０の個々別々に或いは一括して、液晶シャッター２８を
付加していることである。

【００３７】図７において、液晶シャッター２８はカメ
ラの絞りのような作用を有し、光量オーバーの場合には
光量を絞って受光素子１０の飽和を防ぎ、光量不足の場
合には絞りを開いて光量を増加できる。

【００３８】以上のように、液晶シャッター２８を設け
ると、親機側光信号送受信部７と子機側光信号送受信部
８との位置関係で、受信光に影ができた場合でも、適正
な信号を得て通信することができる。

【００３９】又、本願の第１、第２及び第３の実施例に
おいて、図８に示すように、子機側光信号送受信部Ａ８
にフラットエアモータ２９とフラット発電機３０とを付
加すると好適である。

【００４０】図８と図９において、外部からエアを供給
する管を、エア配管１４に接続し、そのエアでフラット
エアモータ２９を回転し、これに接続したフラット発電
機３０を回転させて発電し、充電池１３を内蔵する発電
制御回路３４を通して、通信制御用電力２４、センサ・
アクチュエータ用電力２５として供給する。

【００４１】以上のように、フラットエアモータ２９と
フラット発電機３０とを設けると、充電池１３に必要な
充電ユニット３３が不要になり、充電の都度、設備を止
める必要がなくなり、充電池１３をなくすることもでき
る。又、エア配管１４もアクチュエータ３用のものと兼
用できる。そして、フラットエアモータ２９の長寿命化
のためには流体軸受やベアリングやベーン部をセラミッ
ク化しても良い。

【００４２】又、本願の第１、第２及び第３の実施例に
おいて、図１０に示すように、子機側光信号送受信部Ａ
８に、独立した電源として、光電変換素子３５を、配設
すると好適である。

【００４３】図１０において、親機側光信号送受信部７
から、発光信号のパルスを負論理化して発光する。子機
側光信号送受信部８の光電変換素子３５は、この発光信
号のエネルギを電気エネルギに変換し、子機側光信号送
受信部８の電力として供給する。

【００４４】以上のように、光電変換素子３５を使用す
ると、他の電源部が不要になり小型化できる。そして、
受信信号のエネルギが不足の場合には、別に発光部を設
ける。光電変換素子３５の位置は図１０の位置に限らな
い。又、光電変換素子３５を他の電源と併用しても良
い。

【００４５】

【発明の効果】請求項１に記載の光双方向通信装置は、
親機と子機の送受信方向を調節して合わせる必要もな
く、往復通信ができるので、ＦＡシステム等で、子機が
移動する場合に極めて使用し易いという効果を奏する。

【００４６】請求項２に記載の光双方向通信装置は、請
求項１に記載の光双方向通信装置の効果以外に、多数決
論理回路を設けることによって、空間光信号に影の部分
ができても、適正な通信が可能であるという効果を奏す
る。

【００４７】請求項３に記載の光双方向通信装置は、請
求項１または２に記載の光双方向通信装置の効果以外
に、液晶シャッターを設けることによって、空間光信号
の受光光量の過大と不足とを適正値に調整・制御できる
という効果を奏する。

【００４８】請求項４に記載の光双方向通信装置は、請
求項１、２又は３に記載の光双方向通信装置の効果以外
に、子機にフラットエアモータ２９とフラット発電機３
０とを付加することによって、子機の電源部分の充電池
が不要または小型化できると共に保守が容易になるとい
う効果を奏する。

【００４９】請求項５に記載の光双方向通信装置は、請
求項１、２又は３に記載の光双方向通信装置の効果以外
に、子機に光電変換素子を設けることによって、電源部
分を非常に小型化することができると共に保守が容易に
なるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願の第１の実施例の斜視図である。

【図２】図１の伝送フォーマットである。

【図３】図１の親機側光信号送受信部の側・平面図であ
る。

【図４】図１の子機側光信号送受信部の側面図である。

【図５】図１の子機側光信号送受信部のブロック図であ
る。

【図６】本願の第２の実施例の子機側光信号送受信部の
ブロック図である。

【図７】本願の液晶シャッターを付加した子機側光信号
送受信部のブロック図である。

【図８】本願のフラットエアモータとフラット発電機と
を付加した子機側光信号送受信部の側面図である。

【図９】図８のブロック図である。

【図１０】本願の光電変換素子を付加した子機側光信号
送受信部のブロック図である。

【図１１】従来例の斜視図である。

【符号の説明】

６親機７親機側光信号送受信部８子機側光信号送受信部９光学フィルター１０受光素子１１発光素子１２エアカプラ１３充電池１４エア配管１５Ｉ／Ｏコネクタ１６制御手段１７ＨＰＦ１８ＢＰＦ２１大電流アンプ２２通信制御回路２６充電池２７多数決論理回路２８液晶シャッター２９フラットエアモータ３０フラット発電機３３充電ユニット３４発電制御回路３５光電変換素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者桜井努大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】親機と移動する子機との相互間で空間光
信号によって双方向通信を行う光双方向通信装置におい
て、親機と子機とに夫々、拡散する空間光信号を発光す
る多数個の発光素子を、これらの発光素子の拡散する空
間光信号が、複数個の前記発光素子の拡散する空間光信
号を重複させるようにして、広範囲の空間に到達するよ
うに配すると共に、多数個の受光素子を、複数個の受光
素子の受光範囲を重複させ、且つ、ーつの受光素子が前
記の複数個の発光素子からの空間光信号を受光するよう
にして、広範囲の空間からの空間光信号を受光するよう
に配し、発信信号を空間光信号として発光する機能と、
受光した前記発信信号を処理する機能とを有する親機側
光信号送受信部と子機側光信号送受信部を具備すること
を特徴とする光双方向通信装置。
【請求項２】親機側光信号送受信部と子機側光信号送
受信部は多数個の受光素子が受光した複数の空間光信号
の中から適正な信号を受信する多数決論理回路を備えた
請求項１に記載の光双方向通信装置。
【請求項３】受光素子に受信した空間光信号の光量を
調整・制御する液晶シャッターを備えた請求項１又は２
に記載の光双方向通信装置。
【請求項４】エアを子機に供給する手段を備えると共
に、子機がエアモータと発電機とからなる独立した充電
ユニットを具備する請求項１又は２又は３に記載の光双
方向通信装置。
【請求項５】子機が光電変換素子からなる独立した充
電ユニットを具備した請求項１又は２又は３に記載の光
双方向通信装置。