JPH10322276A - 空間光伝送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】対向設置される空間光伝送部間での光軸合わせ
を容易に行うことができる空間光伝送装置を提供する。 【解決手段】この空間光伝送装置は、投光用レンズの背
後に投光素子６を配設した投光部２と、受光用レンズの
背後に受光素子７を配設した受光部３と、投光素子に接
続される発信回路と、該受光素子に接続される受信回路
と、を備え、空間に放射した光によりデータを伝送する
装置である。複数の投光部２と投光部と同数の受光部３
が平面上で縦横に且つ交互に配置され、横方向の投光部
２と受光部の列数が偶数個となり、投光部２と受光部３
の数が同数になるように配置される。この空間光伝送装
置では、投光部２と受光部３が平面上で縦横に且つ交互
に等しく分散して配置されるため、投光される複数の光
線を１本の太い光線としてとらえることができ、対向す
る装置の正面にその光線を当てるだけで光軸を合わせる
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空間に放射した光
によりデータを伝送する空間光伝送装置に関し、特に、
無線ＬＡＮ（local area network）やクレーン装置のデ
ータ伝送等の長距離の空間光伝送に好適な空間光伝送装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、天井走行クレーン、スタッカー
クレーン等のクレーン装置のように、作業者が運転しな
がら台車を移動して搬送作業を行う場合、迅速に能率よ
く搬送作業を行うためには、搬送する物品の情報を、任
意の位置にある台車上にリアルタイムで伝達することが
必要とされる。

【０００３】このため、クレーンの固定部と台車間に或
は２台のクレーンの台車間に空間光伝送装置の投光器と
受光器を対向して配置し、空間に放射した光によりデー
タを固定部と台車間或は２台の台車間で伝送する空間光
伝送が実施されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のこの種の空間光
伝送装置には、図１２に示すように、同様な構成の第１
・第２空間光伝送部３０、４０がペアで使用され、各空
間光伝送部３０、４０の正面には投光器３１、４１と受
光器３２、４２が横に並べて配置される。そして、固定
部或は一方の台車に第１空間光伝送部３０が取付けら
れ、台車或は他方の台車に第２空間光伝送部４０が取付
けられ、第１空間光伝送部３０の投光器３１を第２空間
光伝送部４０の受光器４２に向け、第２空間光伝送部４
０の投光器４１を第１空間光伝送部３０の受光器３２に
向けて配置される。

【０００５】このような装置の設置時には、図１２のよ
うに、投光器３１と受光器４２間の光軸、投光器４１と
受光器３２間の光軸が各々の投受光器間で一致するよう
に光軸調整を行う必要がある。

【０００６】光軸合わせの調整は、実際に投光器から光
を投光し、受光器からの出力信号のレベルをチェックし
ながら行われるが、投光される光線は、通常、目に見え
ない近赤外線であるため、肉眼で実際に見ながら調整す
る場合に比べ、遥かにその光軸合わせは難しく煩雑であ
る。

【０００７】更に、クレーン装置の場合、固定部と台車
間、或は２台の台車間の距離、つまり第１・第２空間光
伝送部３０、４０の距離が、例えば２００ｍ〜２５０ｍ
と非常に長くなる場合があり、その距離が長い場合には
光軸合わせの作業はさらに難しくなる。

【０００８】また、従来の空間光伝送装置は、図１２の
ように、各空間光伝送部３０、４０が投光器と受光器を
横に並べて配置し、ペアとなる空間光伝送部３０、４０
間に２本の平行な光軸が発生することになる。このた
め、２本の光軸を合わせるように、第１・第２空間光伝
送部３０、４０の位置や角度を調整する必要があり、例
えば、どちらかの空間光伝送部の水平に対する角度が誤
った場合、図１３のように両方の光軸が位置ずれを起
し、図１４のようにどちらかの空間光伝送部の水平位置
が誤った場合、両方の光軸に位置ずれが生じてしまう。

【０００９】また、各空間光伝送部３０、４０の投光
器、受光器はその外観が殆ど同じであるため、使用者に
よっては、図１５のように、勘違いなどにより投光器３
１と投光器４１を対向させ、全く誤った光軸調整を行い
やすい。このように、２本の光軸を正確な位置に平行に
生じさせる調整は、距離が長い場合、非常に難しい作業
となっていた。

【００１０】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
で、対向設置される空間光伝送部間での光軸合わせを容
易に行うことができる空間光伝送装置を提供することを
目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の空間光伝送装置は、投光用レンズの背後に
投光素子を配設した投光部と、受光用レンズの背後に受
光素子を配設した受光部と、投光素子に接続される発信
回路と、受光素子に接続される受信回路と、を備え、空
間に放射した光によりデータを伝送する空間光伝送装置
において、複数の投光部と投光部と同数の受光部が平面
上で縦横に且つ交互に配置され、横方向の投光部と受光
部の列数が偶数個となるように構成される。

【００１２】

【作用・効果】このような構成の空間光伝送装置は、１
対の装置が任意の距離をおき空間を介しその正面を相互
に対向して設置されるが、その正面の略全体部分を相互
に向かい合わせるように位置合わせすれば、容易に光軸
合わせを行うことができる。

【００１３】つまり、従来の１対の投光器と受光器を有
する空間光伝送装置の光軸合わせを行う場合、２本の光
軸を平行にして合わせるように位置や角度を調整する必
要があるが、この発明の装置では、複数の投光部と投光
部と同数の受光部が平面上で縦横に且つ交互に配置さ
れ、横方向の投光部と受光部の列数が偶数個となるよう
に配置されるため、１対の装置の正面（前面）を対向し
た位置に合わせれば、複数の各投光部と各受光部は光軸
を合わせた状態になり、しかも、対向する各投光部と各
受光部間に多少のずれが生じたとしても、支障なくデー
タ伝送を行える状態となる。

【００１４】即ち、本発明の空間光伝送装置は、複数の
投光部と投光部と同数の受光部が平面上で縦横に且つ交
互に配置されるため、投光は装置の投受光器が配置され
る略前面全体から放射されることになり、また、投光は
平行光であるが、距離が長い場合、投光に多少の広がり
が生じることもあって、対向側の装置にはその略前面全
体に伝送光が照射されることになる。従って、対向して
配置される各々の側の空間光伝送装置は、各々対向側の
装置の正面（前面）に向けて太い光線を送るように位置
合わせすればよいことになり、そのようなラフな光軸合
わせでもデータを支障なく送ることができる。

【００１５】データの伝送は、送信データを入力した送
信回路が送信データに基づき投光素子を駆動し、光を投
光用レンズを通して空間に向けて投光する。同時に、他
方の空間光伝送装置の受光素子は、その光を受光用レン
ズを通して受光し、受光信号が受光素子から受信回路に
入力され、伝送データが取り出される。

【００１６】この空間光伝送装置の投受光用に、レンズ
体の正面中央に凸面鏡が内側を向けて形成され、レンズ
体の背面外周部に凹面鏡が内側を向けて形成されると共
に、レンズ体の背面中央に凸レンズ部が形成されてなる
リフレクタレンズを使用した場合、投光素子とリフレク
タレンズ間、及び受光素子とリフレクタレンズ間の距離
を、通常の凸レンズに比べ、大幅に短くすることができ
る。

【００１７】このため、装置本体つまりケースを少なく
ともリフレクタの直径より薄い薄型に形成することがで
き、装置を窓枠や壁面等の任意の箇所に設置する際、装
置を突出させずに配置することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は空間光伝送装置の正面図を
示し、図２はそのII−II断面図を示している。この装置
は、薄形で矩形のケース１内の正面に、８個の投光部２
と８個の受光部３を縦横にかつ交互に配置すると共に、
内部に信号変換回路、送信回路、受信回路等を内蔵して
構成される。

【００１９】ケース１の正面に近赤外線のみを透過させ
る近赤外線透過フィルタ１４が取り付けられ、その内側
に８個の投光部２と８個の受光部３が、縦４行、横４列
となるように行列状に配置され、且つ縦横において完全
に交互になるように配置される。

【００２０】投光部２はリフレクタレンズ４とその背後
中央に配設された投光素子６とからなり、受光部３は同
様のリフレクタレンズ５とその背後中央に配設された受
光素子７とからなる。投光素子６には近赤外線を放射す
る発光ダイオード等が使用され、受光素子７には近赤外
線を受光して信号を出力するフォトダイオード等が使用
され、発光ダイオード、フォトダイオードは複数個集合
配置することもできる。図３に示すように、投光素子６
と受光素子７は基板８上に実装・固定される。

【００２１】リフレクタレンズ４、５は、図５〜図７に
示すように、略円すい台状のレンズ体の正面側中央に、
小形の凸面鏡１５を内側に向けて形成し、レンズ体の背
面側中央に凹部を設けることによって、小形の凸レンズ
部１７を形成すると共に、レンズ体の背面に凹面鏡１６
を内側に向けて配設して構成される。凸面鏡１５と凹面
鏡１６はレンズ体の所定箇所表面に金属蒸着膜を取着し
て各々内側を反射面として形成される。凹面鏡１６は放
物面鏡又は楕円面鏡とされる。

【００２２】投光用のリフレクタレンズ４の場合、凸レ
ンズ部１７が光の入射部となり、正面のレンズ体の外周
部が出射部となり、逆に、受光用のリフレクタレンズ５
の場合、正面のレンズ体の外周部が入射部となり、凸レ
ンズ部１７が光の出射部となる。受光用のリフレクタレ
ンズ５は投光用のリフレクタレンズ４より若干大きく形
成される。

【００２３】投光素子６は投光用リフレクタレンズ４の
凸レンズ部１７の焦点位置に配置され、受光素子７は受
光用リフレクタレンズ５の凸レンズ部１７の焦点位置に
配置されるが、その焦点位置とレンズとの間隔は、通常
の凸レンズに比べ、遥かに短くなる。凸面鏡１５と凹面
鏡１６を有するリフレクタレンズ４、５はそれ自体が薄
く形成されるが、レンズ４、５と素子６、７間の距離
は、少なくともレンズ４、５の厚さ以下に短くすること
ができる。従って、図に示す如く、装置本体つまりケー
ス１の厚さは、少なくともリフレクタレンズ４、５の直
径以下にすることができる。

【００２４】装置本体のケース１の周囲には、板状の取
付フランジ１ａが設けられ、窓枠等に容易に取付けでき
る構造となっている。

【００２５】空間光伝送装置の伝送方式には、例えばベ
ースバンド方式が採用される。その送・受信回路の構成
ブロックは、図８に示す如くであり、送信回路は信号変
換回路１１とドライバ１２とからなる。ドライバ１２は
各投光部２の各投光素子６に対し設けられ、各ドライバ
１２が各投光素子６に接続される。信号変換回路１１
は、コネクタ２２を通して入力された伝送データ信号を
例えばマンチェスタ符号変換方式によりデジタル値に対
応した電圧信号に変換し、各ドライバ１２に送る。

【００２６】受信回路は、受光素子７から出力される受
光電流を電圧に変換する受光回路１３、その電圧信号を
増幅する増幅回路１８、その出力信号を波形整形する波
形整形回路１９、及び波形整形された信号からデジタル
値を復号化する信号変換回路２０から構成される。受光
回路１３は各受光部３の各受光素子７に対し設けられ、
各受光回路１３の出力側は増幅回路１８に接続される。
信号変換回路２０の出力側は、コネクタ２２に接続され
る。

【００２７】ベースバンド方式は、ブロードバンド方式
に比べ、変調を行わずに信号を送るため、変調・復調回
路等が不要となって回路がより簡単となる。また、伝送
形式を規格ＪＩＳＸ5252-1995 で規定する10BaseT とす
れば、コネクタ２２から外部の線路を同軸ケーブルでは
なく、ツイストペア線とすることができ、光伝送以外の
伝送線路の敷設が容易となる。

【００２８】このように構成される空間光伝送装置２５
は、例えば異なった建物間でデータ伝送を行う場合、図
９に示すように、建築物の窓枠上に各々伝送相手側の装
置に向けて取り付けられる。各空間光伝送装置２５はツ
イストペア線等の線路で図示しない端末装置に接続され
る。

【００２９】対向して配置される２台の空間光伝送装置
２５の光軸調整を行う場合、各装置の全投光部２の投光
素子６を投光動作させ、受光信号の出力レベルをチェッ
クしながら光軸合わせを行う。ケース正面の８個の投光
素子６から投光される光線は、８本の光線からなるが、
太い１本の光線ととらえることができ、この太い１本の
光線を、相手側の装置２５の正面に当てるように装置の
角度や位置を調整すればよい。

【００３０】従って、従来の１対の投光器と受光器を有
する空間光伝送装置の光軸合わせを行う場合、２本の光
軸を平行にして合わせるように位置や角度を調整する必
要があったが、この空間光伝送装置２５では、図１の如
く、８個の投光部２と８個の受光部３が平面上で縦横に
且つ交互に、つまり装置の正面に等しく分散して配置さ
れるため、８本の光線を１本の太い光線としてとらえ、
相手側の正面にその光線を当てるように合わせればよ
い。

【００３１】また、各投光部２からの投光は平行光であ
るが、距離が長い場合、投光に多少の広がりが生じ、対
向側の装置２５にはその略正面全体に伝送光が照射され
る。このため、個々の投光部２と個々の受光部３間に多
少のずれが生じたとしても、各投光部と各受光部は全体
としてその光軸を合わせた状態になり、支障なくデータ
伝送を行い得る状態となるのである。

【００３２】別の建物の端末装置にデータを伝送する場
合、伝送データは、空間光伝送装置２５の信号変換回路
１１に送られ、そこで例えばマンチェスタ符号変換方式
によりデジタル値に対応した電圧信号に変換され、ドラ
イバ１２に送られ、ドライバ１２は投光素子６を駆動
し、デジタル値に対応したパルス状の近赤外線が投光素
子６から放射される。投光素子６から投光された近赤外
線は、リフレクタレンズ４を通して、対向する他方の空
間光伝送装置２５の受光部３のリフレクタレンズ５を通
して、受光素子７に受光される。

【００３３】受光素子７から出力される受光電流は受光
回路１３で電圧信号に変換され、増幅回路１８でその電
圧信号が増幅され、その信号が波形整形回路１９で波形
整形され、波形整形された信号が信号変換回路２０でデ
ジタル値に復号化される。復号化されたデジタル信号は
その空間光伝送装置２５から端末装置に送られる。ま
た、反対側の端末装置からのデータ伝送は、上記とは異
なったタイミングで、上記と同様に実施される。

【００３４】図１０、図１１は他の実施例を示してい
る。投光部２と受光部３は、同数で平面上において縦横
に且つ交互に配置し、横方向の投光部２と受光部３の列
数が偶数個となるように配置すれば同数となるため、図
１０のように、投光部２と受光部３を６個づつ４列３行
に配置してもよく、図１１に示すように、投光部２と受
光部３を４個づつ４列２行に配置しても、上記と同様な
作用効果が得られる。

【００３５】なお、本発明の空間光伝送装置は、上記の
実施形態に限定されるものではなく、以下のような態様
でも実施することができる。

【００３６】光伝送方式は、上記のベースバンド方式
の他、ブロードバンド方式を採用することもできる。

【００３７】投光部２と受光部３の数は、上記実施例
の他、２列２行で４個、２列３行で６個、２列４行で８
個、或は６列６行で３６個とすることもできる。

【００３８】建物間のデータ伝送の他、クレーン装置
の固定部とクレーン台車、２台のクレーン台車間に上記
空間光伝送装置２５を設置し、その間でデータ伝送を行
うこともできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す空間光伝送装置の正
面図である。

【図２】図１のII−II断面図である。

【図３】同装置内に内蔵される一部のリフレクタレン
ズ、基板等を示す斜視図である。

【図４】同内蔵部品の平面図である。

【図５】リフレクタレンズ４、５の正面図である。

【図６】図５の VI − VI 断面図である。

【図７】同リフレクタレンズ４、５の平面図である。

【図８】空間光伝送装置のブロック図である。

【図９】空間光伝送装置の使用形態を示す斜視図であ
る。

【図１０】他の実施例の装置の正面図である。

【図１１】他の実施例の装置の正面図である。

【図１２】従来の空間光伝送装置の斜視図である。

【図１３】従来の空間光伝送装置の斜視図である。

【図１４】従来の空間光伝送装置の斜視図である。

【図１５】従来の空間光伝送装置の斜視図である。

【符号の説明】

１−ケース ２−投光部 ３−受光部 ４、５−リフレクタレンズ ６−投光素子 ７−受光素子 １５−凸面鏡 １６−凹面鏡 １７−凸レンズ部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｂ 10/14 10/04 10/06

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 投光用レンズの背後に投光素子を配設し
   た投光部と、受光用レンズの背後に受光素子を配設した
   受光部と、該投光素子に接続される発信回路と、該受光
   素子に接続される受信回路と、を備え、空間に放射した
   光によりデータを伝送する空間光伝送装置において、 複数の投光部と該投光部と同数の該受光部が平面上で縦
   横に且つ交互に配置され、横方向の該投光部と該受光部
   の列数が偶数個となるように配置されたことを特徴とす
   る空間光伝送装置。
2. 【請求項２】前記投光用レンズ及び受光用レンズには、
   レンズ体の正面中央に凸面鏡が内側を向けて形成され、
   該レンズ体の背面外周部に凹面鏡が内側を向けて形成さ
   れると共に、該レンズ体の背面中央に凸レンズ部が形成
   されてなるリフレクタレンズが用いられることを特徴と
   する請求項１記載の空間光伝送装置。
3. 【請求項３】 前記投光用のリフレクタレンズ、受光用
   のリフレクタレンズ、投光素子、受光素子、受信回路、
   及び送信回路が平板状のケース内に収納されたことを特
   徴とする請求項２記載の空間光伝送装置。