JPS59177614A - 移動体の追尾誘導ならびに通信装置 - 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】 本発明は一本の光ビームを用いて移動体の追尾誘導を行
うと共に半二重又は全二重の通信を行う移動体の追尾誘
導ならびに通信装置に関する。

従来まで種々の追尾誘導ならびに通信方式が提案され、
それらのいくつかは実際に使用されている。しかし、移
動体の輸送方式における技術進歩は早く、特に、高速で
自動制御される輸送方式における技術進歩は通信方式の
能力及び信頼性に対して厳しい要求をしている。例えば
人員の高速輸送においては、一つ一つの乗物が親局と移
動体との間で乗物の操作及び制御データと共に安全情報
の通信や音声通信及び画像通信を必要とする。

従来、電波を使用した無線通信方式が、このような乗物
用通信に対して提案されている。しかし、無線通信は空
間への電波放射のために、官庁の許可を必要とし、従っ
て使用可能な周波数の割当が厳しく制限されている。こ
のような無線通信の欠点は、乗物からの能動的々情報の
発生及び伝達なしには、乗物の位置、速度に関する情報
が得られ々いことでろる。さらに、ラジオ、テレビ、さ
らには各種無線通信からの妨害を受は易い。

また、インダクティプループ型の通信方式もある。普通
のインダクテイブループ方式は、平行な導体からなる２
線型伝送線を使用し、移動乗物上にインダクティブルー
プを取付けておくものである。２線型伝送線の中にねん
架点を設けて、すなわち規則正しい間隔で交叉点を設け
ることによシ、２線型伝送線に発生する妨害を減少する
ことが提案されている。しかし、この方式では帯域中は
非常に制限されていて高周波の能力を有していない。さ
らにフィールド放射に対する不感性および干渉を生ずる
などの欠点を有している。

本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、その目的は
、上記欠点を改善し、安全情報等の通信に好適な移動体
の追尾誘導ならびに通信装置を提供することにある。

本発明は、光通信方式を採用することによシ、官庁の許
可が必要なく、また帯域中を広くとれるので、将来の高
速輸送時代の通信方式として好適なものである。さらに
、本発明の特徴は１本の光ビームを使用して双方向の通
信を行うことができることである。しかも、光ビームか
む離れると無視できる放射となシ、また見透しのきかな
い場所では無視できる程度の光通信方式を提案するもの
である。従って、無線通信方式に比較して１対１の通信
が確保できるので、秘密通信が可能であシ、専用通信と
して非常に有効である。

すなわち、本発明は光ビームを利用した移動体の追尾誘
導ならびに通信装置に関し、特に、所要経路を走行する
移動体に追尾して光ビームを照射し得るようにすること
によシ、移動体の追尾誘導ならびに通信装置を提案した
ものである。

本発明者は以前よシ例えば無人搬送車の如き移動体を誘
導走行させる技術として、光ビームを走査することによ
シ得られる経路に沿って、前記移動体を誘導走行させる
「光ビームを利用した移動体の追尾誘導ならびに情報伝
達装置」（％願昭５７−７４２９１号明細書）、及び「
移動体の追尾誘導による情報伝達装置」（特願昭５７−
１００９００号明細書）を開示している。

追尾誘導される移動体は、直流電源よシ供給されたモー
タを利用している。なお、説明が進むにつれて明らかな
ように本発明はこのような（地上）搬送車の追尾誘導方
式への応用に限定されるわけではなく、所要経路に泊っ
て移動する移動体のための通信および制御に一般的に応
用できる。

通信装置は例えば移動体を発進または停止指令、速度制
御指令、行先番地指令などの各種の制御指令と、音声、
画像などの情報伝送をするとともに、移動体の各部装置
の状態を、例えばバッテリーの消費状態、車のナン・ク
ー、積載荷物の種類、重量などを把握して、これを制御
誘導するために利用する。このような情報を、光ビーム
を走査することによシ、移動体を追尾誘導を行い、短時
間に通信を完了させることを目的としている。

第１図に本発明に係る光ビームを用いた移動体の追尾誘
導ならびに通信装置（以下本発明装置と称する。）の構
成を略示する。説明の都合上、上方の装置？親局ユと下
方の移動体ヱとに分けているが、どちらが移動体となっ
ても差し支えないもので、また１台に限らず、複数台の
追尾誘導および通信も可能である。

本発明装置においては、光ビーム発生器１１よシ細い光
ビームを発生し、この光ビームに、入力信号１２で光変
調器（４）幹によシミ焦光変換を行い発射光ビーム１４
とする。発射光ビーム１４は駆動装置１５によシ移動体
乙の反射器１６に照射される。この反射手段としては、
後述のコーナ・キューブの原理を用いたものが使われる
。反射器１６からの反射光ビーム１７は発射光ビーム１
４と平行に反射する特性を持っており、上記駆動装置１
５に達し、さらに位置検出器１８に到達する。位置検出
器１８は反射光ビーム１７の位置ずれを検出し、この検
出信号を駆動回路１９に出力し、駆動装置１５を制御し
て常に移動体！の反射器１６を追尾するようにする。追
尾が行われている状態で、親局Ｌｆ、１１の入力信号で
発射光ビーム１４を光変調し、移絶体旦側の光復調器（
Ａ）２０によシ光復調することによシ、親局Ｊからの入
力信号を移動体りにおいて出力することができる。また
、移動体２側の入力信号で光変調器（Ｂ）　２１　Ｋよ
り反射光ビーム１４を光変調し、親局り側の光復調器（
Ｂ）２２によシ光復調することによシ、移動体ヱからの
入力信号を親局Ｊにおいて出力することができる。従っ
て、親局Ｊと移動体ヱで例えば変調に異なる搬送波を使
用して光変調を行えば、光復調後、干渉なしに独立して
復調できるので全二重通信が可能となる。

次に、各部の動作を詳細に説明する。光ビーム発生器１
１はガスレーデや半導体レーザが多く用いられる。シリ
コンホトダイオードを光復調器（Ａ）７６及び光復調器
の）２２に用いると受光感度特性が波長８００〜９００
ｎｍで最高となっているので、この付近の波長を使うと
効率／が良い。光ビームは遠方まで細いビームが到達す
るように成形する。光変調器（Ａ）１３は、入力信号を
移動体２へ送るのに用いる信号処理器（ト）２３で処理
した後、ベースバンド信号と、搬送波で交流信号とした
ものを光変調するものとの２種がある。前者は、高速通
信に有利であるが半二重通信となる。後者は、搬送波を
変えることによシ全二重通信が可能であシ、また光や電
気雑音に対して影響を少なくすることができる。光変調
は電源忙直接変調波を与える内部変調と、光ビームを変
調する外部変調が用いられる。光復調器（ｉ３）２２は
移動体２からの反射光ビーム１７を電気信号に変換する
もので、ホトダイオードやＰＩＮホトダイオードや太陽
電池々どが用いられる。電気信号は信号処理器（Ａ）２
３で処理される。

信号処理器（Ａ）、？、？は、光変調器（Ａ）１３と光
復調器（ト））２２と中央処理装置の間にあシ、入出力
ビットの直並列交換を行い、誤シチェックやチェック用
ビットの伺加を行い、データ信号速度の調整や、受信デ
ータよシ符号列の復元あるいは逆に符号の送出を行い、
あるいは伝送制御のだめの制御符号の検出あるいは付加
などを行う場合もある。まだ、音声信号の送・受話器の
入出力となる場合もある。

信号処理器（Ｂ）２４は光復調器囚２０と光変調器（Ｂ
）２１と移動体２の中央処理装置との間にあシ、前記信
号処理器（Ａ）２３に準じた動作をする。

光復調器（４）２０は親局１からの信号である発射光ビ
ーム１４を電気信号に変換し、信号処理器（Ｂ）２４に
入力するもので、動作は前記光復調器（Ｂ）　２２に準
する。光変調器（Ｂ）’Ｊは反射光ビーム１７を信号処
理器（Ｂ）２４からの信号によシ光変調し親局１に伝送
するもので、動作は前記光変調器（Ａ）１３に準する。

ここで、親局１側の光変調器（ト）１３と、移動体２側
の光変調器（Ｂ）２１の差は、移動体２側に光源を持た
ないことである。従って、発射光ビーム１４の透過部ま
たは反射部に、例えば機械的に遮光する機械的変調器、
または電気光学効果を示す結晶、例えば液晶あるいはＰ
ＬＺＴセラミ、クスを用いて、比較的表面積の大きく、
コントラストを変化する光変調器が用いられる。

一般に、光変調器（Ｂ）２１の変調速度は光変調器（４
）１３よシ遅い。

第２図（、）　（ｂ）に反射器１６の一例を示す。この
反射器１６は、コーナ・キューブと呼ばれておシ、円形
の入出力光面１０１よシ、発射光ビーム１４が入シ、反
射面１０２，１０３，１０４の反射点ａ、　　、Ｑで反
射して反射光ビーム１７として親局１に反射する。発射
元ビーム１４は士数十度の立体角の範囲なら、常に平行
に反射光ビーム１７が反射する。ただし、入出力面１０
１の有効面積を、位置検出器１８の追尾信号発生間隔よ
フ広くしておく必要がある。

コーナ・キューブの反射面１０２，１０３゜１０４のい
ずれが一面に光変調器（Ｂ）　２１及び光復調器（Ａ）
　２θを張シっけるとともできる。第２図（ａ）　（ｂ
）において、コーナ・キューブはガラスで構成されてい
るが、これを空間で、反射鏡、光復調器、（例えは、反
射防止膜のない大形ＰＩＮホトダイオード）、光変調器
（例えば反射形液晶）を三角錐状に互に直角となるよう
に構成することによシ、光度復調及び位置検出用光ビー
ムを反射させることもできる。

第３図は位置検出器１８の一例を示すものである。支持
板３ノの中央部には、光変調された発射光ビーム１４が
通過する発射光ピームロ３２がおいている。この発射光
ピームロ３２０両側には太陽電池、ホトダイオードある
いはＰＩＮホトダイオードなどの光電変換素子３３゜３
４　、　、？　５　、３６が各対向して設置されている
。

これら素子の内側の間隔Ｗは、追尾信号発生間隔となシ
、安定に追尾を行うにはコーナ・キューブの有効入出力
面よシも狭くし々ければ々らない。光電変換素子３３〜
３６は対となっておシ、例えばＸ＠検出を光電変換素子
３３．３４とすると、Ｙ軸検出は光電変換素子３５　、
３６とな）２次元の位置検出ができる。コーナ・キュー
ブの中央と位置検出器１８の中央を予め合しておく。移
動体２が移動し、いま、光電変換素子３３に反射光ビー
ム１７が矢印Ａのように移動して接触したとする。この
場合、光電変換素子３３よ多信号が出て、この信号が駆
動回路１９で、例えば正の廻転を与える信号となシ、こ
れによ逆駆動装置１５を制御し、発射光ビーム１４を正
方向に廻転する。発射光ビーム１４はコーナ・キューブ
の中央に移動し、さらに反対側に移動し、これに伴い反
射光ビーム１７も同時に移動して光電変換素子３４に接
触すると、この光電変換素子３４よ多信号が出て駆動回
路１９に逆の廻転を与える信号を出し、駆動装置１５に
よシ発射光ビーム１４を逆方向に廻転しコーナ・キュー
ブの中央部に照射するように動作する。この繰）返しに
よ）、反射光ビーム１７は光電変換素子３３と光電変換
素子３４、あるいは光電変換素子３５と光電変換索子３
６（平面走行の場合）の間で往復することになる。

位置検出器１８は、この他ポジション・センサを使用し
、連続的位置情報を得て、きめ細かく駆動回路１９に信
号を出す方法もある。

駆動回路１９は位置検出器１８からの信号を判読、分配
、層中し、駆動モータ２５の各巻線を定まった順序で励
磁するための回路などである。駆動装置１５は駆動モー
タ２５と追尾ミラー２６から構成されておシ、発射光ビ
ーム１４を反射し、常に反射器１６に光ビームを照射す
る役目をする。駆動モータ２５はステッピングモータが
多く用いられる。この駆動モータ２５は駆動回路１９に
よ逆駆動され、廻転軸に直結あるいは変速機で接続され
た追尾ミラー２６を制御する。駆動装置１５はその他に
音響光学（Ａｃｏｕｓｔｏ−Ｏｐｔｉｃ　）偏向器を用
いる方法もある。

第１図においては、１次元の追尾のみ述べたが、Ｘ軸、
Ｙ軸のように平面で追尾する場合は駆動回路１９、駆動
装置１５が各２ケ必要である。

そして、追尾ミラー２６は真に直角に配置され位置検出
器１８の光電変換素子３３．３４及び光電変換素子３５
．３６は独立して、たとえばＸ軸、Ｙ軸とすれば２次元
の平面駆動ができる。

このように追尾が確立した状態で通信を行えば固定局と
移動体との間で安定な通信装置を構成することができる
。追尾から脱落すると光ビームは経路上を所要の周期で
走査し、移動体を探す也とができる。

ここに、特定の実施例について本発明装置を説明したが
、これは制限的なものではない。本　　　　゛発明の多
くの変型が可能で、本発明装置は特許請求の範囲によっ
て制限されるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る光ビームを用いた移動
体の追尾誘導ならびに通信装置の概略構成図、第２図（
ａ）　（ｂ）は上記装置に用いられるコーナ・キューブ
の構成を示すもので、同図（ａ）は斜視図、同図伽）は
正面図、第３図は上記装置に用いられる位置検出器の構
成図である。 １・・・親局、２・・・移動体、１１・・・光ビーム発
生器、１３・・・光変調器（ト）、１４・・・発射光ビ
ーム、１５・・・駆動装置、１６・・・反射器、１７・
・・反射光ビーム、１８−・・位置検出器、１９・・・
駆動回路、２０・・・光復調器囚、２１・・・光変調器
の）、２２・・・光復調器■）、２３・・・信号処理器
囚、２４・・・侶号処理器（Ｂ）。 出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦第１図 第２図 第３図 第１頁の続き ■出　願　人　津村俊弘 大阪市住吉区我孫子３丁目７番 ２１号 ■出　願　人　日立機電工業株式会社 尼崎市下坂部３丁目１１番１号 ９４−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 親局にて移動体の追尾誘導ならびに通信を行う装置にお
   いて、前記親局には、発射光ビームを発生する光ビーム
   発生器、第１の情報信号の信号処理を行う第１の信号処
   理器、この第１の信号処理器の出力によシ前記発射光ビ
   ームの光変調を行う第１の光変調器、前記移動体からの
   反射光ビームを受けて前記移動体の位置を検出する位置
   検出器、この位置検出器の出力を受けて前記発射光ビー
   ムが前記移動体に追尾するように制御する駆動装置、及
   び前記移動体からの反射光ビーム′ｆ：電気信号に変換
   して光復調を行う第２の光復調器を備え、かつ前記移動
   体には、前記親局からの発射光ビームを同党ビームに平
   行に反射させる反射器、前記発射光ビームの一部を電気
   信号に変換し、光復−調を行う第１の光復調器、第２の
   情報信号の信号処理を行う第２の信号処理器、及びこの
   第２の信号処理器の出力にょシ前記反射光ビームの光変
   調を行う第２の光変調器を備えたことを特徴とする移動
   体の追尾誘導ならびに通信装置。