JPS6132118A - 光ビ−ムによる地上走行体の追尾式誘導および情報伝達装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、光ビームを用いた地上走行体との通信にお
ける追尾式誘導および情報伝達装置に関し、特に所定の
経路を走行する地上移動体を正確に追尾して光ビームを
照射し得るようにすることにより、情報伝達の効率およ
び信頼性を向上させると同時に地上走行体の誘導を行な
うようにした光ビームによる地上走行体の追尾式誘導お
よび情報伝達装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、地上走行体ないしは移動体をレーザービーム等の
光ピ一本の走査によって形成される走行経路に沿って誘
導することは公知であり、光ビームを走行経路の形成の
みならず、走行体の発停、加減速等の制御を行なうため
の走行制御信号の情報伝達手段として使用することも知
られている。

しかしながら、一定周期で走査される光ビームによる１
ｎ報伝達は走査周期に比して走行体への情報伝達時間が
非常に短かいため、伝達し得る情報量が限定され、動作
も不確実、不安定になりがちで、情報伝達の効率が低い
という問題があった。

そこで、たとえば特開昭５８−２１８２４１号公報のよ
うに、地上走行体が１つの走行経路区間内にある時は、
光ビームを周期走査する代わりに、光ビームを地上走行
体の走行に合わせてこれに常時入射させ、地上移動体を
追尾走査するようにした光ビームによる追尾式誘導およ
び情報伝達装置の技術が提案されている。

〔発明か解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記のような従来の光ビームによる地上
走行体または移動体の追尾式誘導および情報伝達装置に
おいては、投光装置全体を回動させるか、あるいは走査
光ビームと反射光ビーム検出手段を同期状に回転させる
必要があるため、投光装置が複雑になり、さらには走査
光ビームと反射光ビームを同期状に回転させるための制
御が複雑になるという欠点があった。

この発明は上記のような事情に鑑みなされたもので、そ
の目的は可動部が少なく、構造および制御が簡単化され
、動作が正確な光ビームによる地上走行体の追尾式誘導
および情報伝達装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の問題点を解決するために、この発明は、光ビーム
を発射する光ビーム発生手段、上記光ビームを所定の断
面形状に整形する光ビーム整形手段、および上記光ビー
ムを地上走行体の走行経路に地上走行体の走行方向と走
査方向が常に一致する走査光ビームとして照射する光ビ
ーム走査手段を備えた投光装置と、地上走行体に取付け
られた走査光ビームを受光検知する受光検知手段と、こ
の受光検知手段の両側にこれを狭むようにそれぞれ取付
けられた入射走査光ビームをこれと同方向逆向きに反射
する反射手段と、上記投光装置に取付けられた反射光ビ
ームを検出して検出信号を出力する反射光ビーム検出手
段と、反射光ビーム検出手段からの出力に応じて所定の
論理により上記投光装置の光ビーム走査手段に走査指令
を出力する走査制御論理回路とを備えた光ビームによる
地上走行体の追尾式誘導および情報伝達装置において、
上記投光装置の反射光ビーム検出手段からの検出信号が
所定時間以上の間出力されない場合は、投光装置に所定
の走行経路区間を形成するよう走ム検出手段で検出され
、反射光ビーム検出信号が出力された場合は、投光装置
ｌこ走査光ビームを常に地上走行体上の反射手段の間に
照射させることにより上記走行経路上を走行する地上走
行体を追尾して走査光ビームが照射されるようにし、こ
のように上記走査制御論理回路によって反射光ビーム検
出手段からの検出信号の極短時間の有無の状態変化にも
とずき、上記光ビーム走査手段を制御するようにしたも
のである。

〔作用〕

上記の構成を有するこの発明の光ビームによる地上走行
体の追尾式誘導および情報伝達装置において、投光装置
はそれが受持つ経路区間内に地上走行体がない場合は、
その区間内において光ビームを一定周期で地上走行体の
進行方向に走査するが、このように光ビームの走査によ
り形成される経路区間内に地上走行体が進入して、地上
走行体上の受光検知手段の前後にそれぞれ密接させて配
置された反射手段からの反射光ビームが反射光ビーム検
出手段により検出され、その検出信号が投光装置の光ビ
ーム走査手段の走査を所定の制御論理で制御する走査制
御論理回路に入力されると、走査制御論理回路が上記検
出信号の極端時間の有無の状態変化にもとずき上記光ビ
ーム走査手段を制御して、地上走行体が上記経路区間内
にある開光ビームか常時受光検知手段に入射するよう、
光ビーム走査手段をして地上走行体を追尾走査させるよ
うになっている。

〔実施例〕

第１図（ａ）および（ｂ）において、投光装置１は矢印
Ａで示す地上走行体２の・進行方向の横方向から見て三
角形状の範囲内で上記進行方向と同方向（矢印Ｂで示す
）にレーザービーム等の光ビームを走査する。地上走行
体上には、第４図（ａ）に示すように、たとえば多数の
フォトダイオードにより形成された受光検知手段３が進
行方向と直角な方向に取付けられており、その前後には
多数のコーナーキューブよりなる反射手段４，５か受光
検知手段３と平行にかつこれと密接状に取付けられてい
る。

第１図（ｂ）に示すように、投光装置１が受持つ走行経
路区間、すなわち三角形状の走査範囲内に地上走行体か
ない時は、投光装置１はこの範囲の全域にわたってレー
サービームを一定周期で走査するか、地上走行体２がこ
の範囲に進入すると、後述するようにして、走査制御論
理回路が投光装置１を追尾走査に〜切換え、地上走行体
２が矢印Ａの方向に走行する間レーザービームの入射位
置を常に２つの反射手段４，５の間に保つ。なお、第２
図（ａ）および（ｂ）に示すように、投光装置１と同じ
もう１つの投光装置１′を同じ経路区間に投光装置１か
ら所定距離だ−は後方に離して設置し、これに対応して
第４図（ｂ）に示すように地上走行体２の後部にもう１
組の受光検知手段３′と反射手段４’、５’を取付け、
この走行経路区間内に地上走行体２が存在する間は投光
装置１によって地上走行体２の前部の受光検知手段３を
、また投光装置１′によって後部の受光検知手段３′を
それぞれ追尾走査させるようにしてもよい。

上記の投光装置１としては、たとえば第３図（ａ）およ
び（ｂ）に示すような構成のものを用いることができる
。第３図の投光装置１は半導体レーザー装置等の光ビー
ム発生手段６、レンズ等適宜の光学系よりなる光ビーム
整形手段７、側面を反射面とする多角柱からなる回転反
射体８およびその駆動装置と駆動制御回路よりなる駆動
手段（第６図参照）で構成されている。なお、投光装置
１のケーシングの底面には光ビーム（レーザービーム）
を透過させるためのスリット９が形成され、その周縁部
には上記反射手段４．５（４’、５’）からの反射光ビ
ームを検出するための反射光ビーム検出手段の多数の受
光素子１０が備えられている。

上記光ビーム整形手段７は、光ビーム発生手段６からの
光ビームを長手方向の長さが上記反射手は楕円形の断面
形状に整形し、回転反射体８に入射させる。この回転反
射体８は後述の走査方向指令により実線の矢印Ｂ′また
は破線の矢印Ｃ′のいずれか一方で示す方向に回転し、
光ビームを矢印Ｂまたは矢印Ｃの向きに走査する。また
、第５図に示すように、上記の反射手段４．５（４’、
５’）を形成する各コーナーキューブ１１は入射光ビー
ムＩＢを同方向逆向きに反射して反射光ビームｋＢとす
る。

投光装置１によって地上走行体２の追尾走査を行なうに
はたとえば第６図に示すような構成の制御装置を用いれ
ばよい。図示の制御装置は、フォトダイオード等の光電
変換素子よりなる受光素子１０、フィルター１２および
増幅器１３で構成された反射光ビーム検出手段１４と、
地上走行体２の誘導およびこれへの情報伝達用の光ビー
ムを中央制御装置（図示せず）からの制御情報にもとず
き制御する送信制御回路１５および変調回路１６、これ
らの送信制御回路１５および変調回路１６からの信号に
もとずき光ビームを発生する光ビーム発生装置１７で構
成される前記光ビーム発生手段６と、光ビーム発生装置
１７からの光ビームをその回転によって走査する前記回
転反射体８、モータ等の駆動装置１８およびその動作を
制御するための駆動制御回路１９よりなる光ビーム走査
手段２０と、そして上記反射光ビーム検出手段１４の出
力信号および中央制御装置からの走査方向指令信号によ
り所定の制御論理に従って上記光ビーム走査手段２０を
制御する走査制御論理回路２１とで構成されている。

上記実施例の光ビームによる地上走行体の追尾式誘導お
よび情報伝達装置において、第１図（ｂ）および第２図
（ｂ）に示すように、投光装置１　（１’）による走査
誘導範囲内に地上走行体２が進入していない時は、中央
制御装置からの走査方向指令信号によって指示された方
向に光ビームを走査するよう上記回転反射体８を回転さ
せておく。また、中央制御装置は光ビームの走査方向を
地上走行体２の進行方向と一致させるような走査方向指
令を出す。

つぎに、地上走行体２が第１図（ａ）および第２図（ａ
）に示すように上記の走査誘導範囲内に進入して、地上
走行体２上の反射手段４　、５　（４’、５’）からの
反射光ビームが投光装置１　（１’）の反射光ビーム検
出手段１４により検出されると、走査制御論理回路２１
が、以下に説明するようにして、地上走行体２を追尾す
るよう光ビームを走査する追尾走査を行なわせるように
光ビーム走査装置２０を制御する。

投光装置１の反射光ビーム検出手段１４によって地上走
行体２０反射手段４．５からの１回目の反射光ビームが
検出されても、光ビーム走査装置２０はそのまま光ビー
ムの走査を続けるが、反射光ビームが消失してから所定
の短い時間以内に２回目の反射光ビームが検出されると
、それまでの走査は停止され、追尾走査に切換えられる
。すな前方に移動することによる反射光ビームの消失の
後、所定の短い時間内に受光検知手段３の前側の反射手
段４からの反射光ビームが検出されると、その時点でそ
れまでの走査が停止され、投光装置１は下記のように走
査光ビームを常に上記の前側と後側の反射手段４と５の
間に照射して地上走行体２を追尾するよう追尾走査を開
始する。

上記のように受光検知手段３の前側の反射手段４からの
反射光ビームが検出されて（第７図の■の状態）、走査
が停止された状態で、地上走行体２が矢印Ａで示す方向
に走行し続けると、光ビームは受光検知手段３のみを照
射する状態（第７図の■の状態）となり、このように反
射光ビーム検出手段１４が反射光ビームを検出しない状
態を経て、上記の後側の反射手段５からの反射光ビーム
を検出する状態（第７図の■の状態）となる。この瞬間
、上述のようにして、走査方向指令どおりの方向の走査
が再開され、受光検知手段３を光ビームが照射する間の
僅かな反射光ビーム無検出期間を経て、再度前側の反射
手段４が照射される状態（第７図の■の状態）となり、
この反射手段４からの反射光ビームが反射光ビーム検出
手段１４に検出される結果、上記と同じようにして、た
だちに光ビームの走査が停止される。

上記のような動作状態が繰返される間、反射光ビーム検
出手段１４は第９図のような出力信号を走査制御論理回
路２１に供給し、走査制御論理回路２１はこの出力信号
の信号状態にもとずきかつ中央制御装置からの走査方向
指令に従い所定の論理判断を行なうことにより光ビーム
走査手段２０を制御する。

前述したように、走査光ビームは断面形状が長方形また
は楕円形となり、かつその長手方向の長さが上記反射手
段４，５の前後方向の幅より大きく、かつ上記受光検知
手段の前後方向の幅より小さくなるよう整形されている
ため、上記のような走査制御を繰返すことによって、地
上走行体２が進行しても、走査光ビームを常に反射手段
４と５との間に入射させることができ、従って常に受光
検出手段３が光ビームを受光する追尾制駕御を行なうこ
とができる。

なお、第２図（ａ）および（ｂ）のように投光装置を２
つ用いて１つの走行経路区間を走査するようにした実施
例においても、上記実施例と全く同様に追尾走査を行な
うことができる。

〔効果〕

以上、詳細に説明したように、本発明によれば、所定の
走行経路を走行する地上走行体を正確に追尾して光ビー
ムを照射することができるため、走行経路の形成はもと
より、情伝達の効率および信頼性が改善されかつ簡単化
された光ビームによる地上走行体の追尾式誘導および情
報伝達装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）および（ｂ）はこの発明の光ビームによる
地上走行体の追尾式誘導および情報伝達装置の一実施例
における走査誘導範囲の光ビーム走査形態を示す模式図
、第２図（ａ）および（ｂ）はこの発明の他の実施例に
おける第１図同様の模式図、第３図（ａ）および（ｂ）
は投光装置の一例の構成を示す概略断面図部よび下面図
、第４図（ａ）および（ｂ）はそれぞれ第１図および第
２図の実施例に対応する地上走行体上の受光検知手段お
よび反射手段の配置を示す模式図、第５図はコーナーキ
ューブの作用を説明するための斜視図、第６図は制御装
置の一例の構成を示すブロック図、第７図および第８図
は受光検知手段および反射手段への光ビームの入射状態
を示す平面図および断面図、第９図は第７図および第８
図の状態に対応する反射光ビーム検出手段の出方波形を
示す波形図。 検知手段、４　、４’　、　５　、５’　・・・反射手
段、６・・・光ビーム発生手段、７・・・光ビーム整形
手段、８・・・回転反射体、１４・・・反射光ビーム検
出手段、１５・・・送信制御回路、１６・・・変調回路
、１８・・・駆動装置、１９・・・駆動制御回路、２０
・・・光ビーム走査手段、２１・・・走査制御論理回路
、１Ｂ・・・入射ビーム光、ＲＢ・・・反射光ビーム

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）光ビームを発射する光ビーム発生手段、上記光ビ
   ームを所定の断面形状に整形する光ビーム整形手段、お
   よび上記光ビームを地上走行径路に地上走行体の走行方
   向と走査方向が常に一致する走査光ビームとして照射す
   る光ビーム走査手段を備えた投光装置と、地上走行体に
   取付けられた走査光ビームを受光検知する受光検知手段
   と、この受光検知手段の両側にこれを狭むようにそれぞ
   れ取付けられた入射走査光ビームをこれと同方向逆向き
   に反射する反射手段と、上記投光装置に取付けられた反
   射光ビームを検出して検出信号を出力する反射光ビーム
   検出手段と、反射光ビーム検出手段からの出力に応じて
   所定の論理により上記投光装置の光ビーム走査手段に走
   査指令を出力する走査制御論理回路とを備えた光ビーム
   による地上走行体の追尾式誘導および情報伝達装置にお
   いて、上記投光装置の反射光ビーム検出手段からの検出
   信号が所定時間以上の間出力されない場合は、投光装置
   に所定の走行経路区間を形成するよう走査光ビームを照
   射させ、上記走行経路区間内に地上走行体が進入して地
   上走行体からの反射光ビームが反射光ビーム検出手段で
   検出され、反射光ビーム検出信号が出力された場合は、
   投光装置に走査光ビームを常に地上走行体上の反射手段
   の間に照射させることにより上記走行経路上を走行する
   地上走行体を追尾して走査光ビームが照射されるように
   し、このように上記走査制御論理回路によつて反射光ビ
   ーム検出手段からの検出信号の極短時間の有無の状態変
   化にもとずき、上記光ビーム走査手段を制御するように
   したことを特徴とする光ビームによる地上走行体の追尾
   式誘導および情報伝達装置。
2. （２）前記投光装置を１つの走査経路区間に２個設け、
   前記走査光ビーム反射手段および受光検知手段を地上走
   行体の前後に各１組ずつ設け、上記２個の各投光装置と
   上記２組の各走査光ビーム反射手段および受光検知手段
   とを１対１に対応させて走査光ビームを照射するように
   した特許請求の範囲第１項記載の光ビームによる地上走
   行体の追尾式誘導および情報伝達装置。
3. （３）前記ビーム発生手段が半導体レーザー装置よりな
   り、この半導体レーザー装置がこれに接続された送信制
   御回路および変調回路からの出力に従い変調された光ビ
   ームを発射するよう構成されていることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の光ビームによる追尾式誘導お
   よび情報伝達装置。
4. （４）前記光ビームの整形断面形状が長方形または楕円
   形であり、その長手方向の長さが前記走査光ビーム反射
   手段の走行体の前後方向の幅より大きく、かつ前記受光
   検知手段の走行体の前後方向の幅より小さいことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の光ビームによる地上
   走行体の追尾式誘導および情報伝達装置。
5. （５）前記ビーム走査手段が各側面を反射面とする多角
   柱状の回転反射体と、この反射体を回転駆動する駆動手
   段と、その駆動制御のための駆動制御回路とで構成され
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光
   ビームによる地上走行体の追尾式誘導および情報伝達装
   置。
6. （６）前記反射手段がコーナーキューブで形成されてい
   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
   ムによる地上走行体の追尾式誘導および情報伝達装置。