JPS6253529A - 移動体間光通信用送受光器 - 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〕 本発明は、車両間等の光通信に用いられる移動体間光通
信用送受光器に関する。

［従来の技術］ 本発明者は音声信号を光通信で送受する移動体間光通信
装置を案出した（特願昭５９−２３４６００）。これを
第８図（Ａ）を用いて説明する。

車両ＣＡとＣＢが矢印Ｘ方向へ進行している。車両ＣＡ
の前部及び後部にはそれぞれ送受光器Ａ１　、Ａ２が設
けられており、車両ＣＢの前部及び後部にも同様に送受
光器Ｂｌ、Ｂ２が設けられている。これら送受光器Ａｔ
　、Ａ２．Ｂｌ　、Ｂ２は同一構成となっている。車両
ＣＢ側から車両ＣＡ側に音声信号を伝送する場合の概略
は次の通りである。送受光器Ａ２から送受光器Ｂ１へ向
けて照準用光ビームＬＡを送る。送受光器Ｂ１による受
信強度が一定値以上である場合には、送受光器Ａ２と送
受光器Ｂｌの光軸が略一致した場合であり、送受光器Ｂ
１から送受光器Ａ２へ向けて音声信号を時間軸圧縮して
光ビームＬＢにより送信する。車両ＣＡ側ではこれを受
信し時間軸伸張して音声を再生する。

従って、凹凸路面上を車両が進行している場合であって
も光通信により音声信号を送受することができる。この
光通信によれば、電波法の規制の問題がなく、また電波
障害や混信の問題もない。

更に、送信範囲が限定されているので、秘話性に優れる
。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、第８図（Ｂ）に示す如く、車両ＣＡがカーブし
た場合には光ビームＬＡ及び光ビームＬＢの光軸が一致
しないので光通信を行えなくなる。

本発明は、上記欠点に鑑み、車両がカーブしたりピッチ
ングやローリング等が生じてもなお光通信を継続して行
うことが可能な移動体間光通信用送受光器を得ることを
目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明に係る移動体間光通信用送受光器では、光信号を
送光する送光手段と、送光の光軸方向を回転移動させる
送光光軸方向回転手段と、光信号を受光して電気信号に
変換する受光手段と、当該受光手段を用いて受光の光軸
方向を検出する受光光軸検出手段とを有し、当該受光の
光軸方向に一致するよう送光の光軸方向を回転移動させ
るようになっている。

［作用コ 相手側の送受光器から発光された照準用光ビームを受光
手段により受取り、受光の光軸方向を検出して送光光軸
方回転手段により送光の光軸方向が受光の光軸方向に一
致するよう送光の光軸方向を回転移動させる。

これにより、第８図（Ｃ）に示す如く、車両がカーブし
ても光通信可能となる。

［実施例］ 本発明の実施例を図面に従って説明する。

第８図（Ｃ）に示す如く、車両ＣＡの前部及び後１部に
はそれぞれ送受光器Ａ３　、Ａ４が設けられている。ま
た、車両ＣＢの前部及び後部にも同様に、それぞれ送受
光器Ｂ３及びＢ４が設けられている。これら送受光器Ａ
３．Ａ４．Ｂ３．Ｂ４は同一構成となっており、第１図
にその構成が示されている。

送受光器Ｂ３のハウジング１２は大円筒部１４を右して
いる。大円筒部１４の一端開口にはフィルタ１６が取付
けられており、太陽光等の背景光をカットしてＳＮ比を
向上させている。フィルタ１６と対向する大円筒部１４
の底面には凹面鏡１８が設けられており、入射光ビーム
を集束させるようになっている。大円筒部１４の周面に
は小円筒部２０が突設されており、その底面には発光素
子２２が固着されている。また小円筒部２０には発光素
子２２の前方に凸レンズ２４が固着されており、発光素
子２２の放射光を平行光化している。

大円筒部１４内の中央部には回転体２６がアーム２８を
介して軸支されている。アーム２８はクランク状に屈曲
されており、その一端が回転体２６の側面に固着されて
いる。アーム２８の他端部である軸３０の一方は大円筒
部１４に固着されたＤＣモータ３２の回転軸に取着され
ており、他方は大円筒部１４に固着されたポテンシオメ
ータ３４の回転軸に取着されている。従って、軸３０を
中心として回転体２６をＤＣモータ３２により回転駆動
し、その回転角をポテンシオメータ３４の抵抗値の変化
により読取ることが可能となってい回転体２６は円柱形
状であり、その凹面鏡１８側の底面中心部には受光素子
３６が固着されていて、入射光信号−を検出するように
なっている。受光素子３６の両側には受光素子３８．４
０が一定の距離を置いて回転体２６の底面に固着されて
おり、受光素子３８と４０の受光量の差の値から入射光
ビームの光軸方向を検出可能となっている。

回転体２６の他方の底面は回転体２６の横断面に対し４
５°傾斜しており、これに平面鏡４２が設けられている
。この平面鏡４２は発光素子２２からの光ビームを反射
させて、送光の光軸を変更するためのものである。

第１図（Ａ）において、入射光ビームＬＡと放射光ビー
ムＬＢの光軸は一致している。しかし、送光側の車両が
カーブして光ビームＬＡが光ビームＬＡ’になると、光
ビームＬＡ’と光ビームＬＢの光軸は一致しなくなる。

この時、受光素子３８の受光量よりも受光素子４０の受
光量の方が多くなっており、受光素子３８の受光量と受
光素子４０の受光量が一致するよう回転体２６を時計方
向へ回転させれば、第２図に示す如く、入射光ビームＬ
Ａ’と放射光ビームＬＢ’の光軸が一致することになり
、最適送受信状態となる。このように光軸を追従制御す
れば、送信側又は受信側の車両がカーブしても第８図（
Ｃ）に示す如く、寸断なく連続的に光通信を行うことが
できる。

なお、平面鏡４２を設けることなく、発光素子２２、凸
レンズ２４を回転体２６に組込んでもよい。また、ハウ
ジング１２を軸支して軸３０と直交方向の軸の回りにも
回転体を回転可能とし、車両のピッチングやローリング
に対応できる構成としてもよい。

次に第３゛図に従って光通信装置を説明する。

マイクロホン５０を介して入力された音声信号はデジタ
ル化されて送受信回路５２に記憶されるようになってい
る。また、ＩＤコード入力スイッチ５３から送受信回路
５２へＩＤコードが入力されるようになっている。送受
信回路５２はこのＩＤコード及び時間軸圧縮した音声信
号を変調し、発光素子２２により光信号に変換して相手
方の送受光器に送信するようになっている。

相手側からは受光素子３６，３８．４０へ照準用光ビー
ムＬＡが送られてくる。受光素子３８゜４０の出力信号
はそれぞれアンプ５４．’５６により増幅されて、差動
アンプ（サーボアンプ）５８に供給され、受光素子３８
と受光素子４０の受光量の差に対応した信号が差動アン
プ５８から出力され、リレー６０のＣ接点６２を介して
アンプ６４へ供給される。アンプ６４はこれを電力増幅
してり、Ｃモータ３２に供給し、受光素子３８と４０の
受光量が等しくなるようＤＣモータ３２が回転するよう
になっている。これにより、回転体２６が軸３０を中心
として回転し、送光の光軸と受光の光軸が一致すること
になる。

ＤＣモータ３２の回転角はポテンシオメータ３４が組込
まれたブリッジ回路６６により検出される。ブリッジ゛
回路６６の不平衡電圧はアンプ６８により増幅された後
、Ｃ接点６２．アンプ６４を介してＤＣモータ３２に供
給されるようになっている。第１図（Ａ）に示す如く回
転体２６が中立位置になった時にブリッジ回路６６の不
平衡電圧がＯとなるようになっている。

従って、Ｃ接点６２をノーマルオープン側に切換えれば
、ＤＣモータ３２が回転して回転体２６が中立位置とな
る。これにより、中立位置における回転体２６の軸方向
から光ビームＬＡ’の光軸方向が左右いずれの方向に傾
斜していてもその角度差は小さくなり、受光素子３８．
４０により受光の光軸方向を必ず検出することができる
と共に、送光と受光の光軸を迅速に一致させることがで
きる。

相手側から送られてきたＩＤコード信号及び音声信号は
受光素子３６により受光され、アンプ７０により増幅さ
れて送受信回路５２に供給される。送受信回路５２は音
声信号を−たん記憶した後時間軸伸張してスピーカ７１
へ供給し、音声を再生する。

また、アンプ７０の出力信号はコンパレータ７２にも供
給されそおり、受信が途絶えるとコンパレータ７２から
光受信中正判別回路７４へ光受信断信号ＳＴＰが供給さ
れる。また、光受信中止判別回路７４には送受信回路５
２から音声入力開始信号ＳＳ、音声入力終了信号ＳＥ及
び送受信回路５２のタイミング用として用いられるクロ
ック信号ＣＰが供給される。光受信中止判別回路７４は
これらの入力信号から光受信が中止したことを判別して
アンプ７６へ一定幅のパルスを供給する。

アンプ７６はこれを電力増幅してリレーコイル７８を励
磁させ、Ｃｔａ点６２をノーマルオープン側へ切換える
。これにより、回転体２６が中立位置となり、次の送受
信に備えることができる。

第４図には光受信中止判別回路７４の詳細が示されてお
り、第５図に示すタイムチャートに従ってこれを説明す
る。

マイク５０から送受信回路へ音声を入力するときの音声
入力開始信号ＳＳの入山後音声入力終了信号ＳＥが入力
されるまでのＴ１時間、ＲＳフリップフロップ回路８０
からハイレベルの信号が出力され、アンドゲート８２に
供給される。このＴ１時間、クロック信号ＣＰがアンド
ゲート８２゜オアゲート８４を介してカウンタ８６へ供
給される。カウンタ８６は音声入力開始信号ＳＳにより
クリアされる。従って、カウンタ８６の値はＴ１時間に
比例した数がカウンタ８６によりカウントされることに
なる。

カウンタ８６は本実施例では４ビツトで構成されており
、各ビットの値が音声入力終了信号ＳＥのタイミングに
よりＤフリップフロップ回路９０．９２，９４．９６へ
記憶される。

前記時間ＴＩ経過後、発光素子２２から前方の車両へ向
けて、音声信号が時間軸圧縮されて送信される。この時
間Ｔ１及びＴ２の間には受光素子３６に照準用光ビーム
が入射されている。この入射が途絶えると光受信断信号
ＳＴＰはローレベルとなり、インバータ９８に入力され
て反転された後アンドゲート１０２へ入力される。これ
により、クロック信号ＣＰがアンドゲート１０２．オア
ゲート８４を介してカウンタ８６へ供給され、カウント
される。また、インバータ９８により反転された光受信
断信号ＳＴＰはタイマ１００へ入力され、一定時間Ｔ３
後にタイマ１００から１パルスが出力され、オアゲート
８８を介しカウンタ８６へ供給されてカウンタ８６がク
リアされる。

従ってカウンタ８６の値は前記Ｔ３経過後の時間に比例
した数になる。

時間Ｔ３から時間Ｔ１が経過すると、カウンタ８６の各
ビットの値がフリップフロップ回路９０．９２，９４．
９６に記憶された値と一致し、イクスクルーシブオアゲ
ート１０４，１０６，１ｏｓ、ｔｔｏの出力信号がロー
レベルとなる。そして、これらがノアゲート１１２へ供
給されてノアゲート１１２から出力信号Ｓ３が出力され
てアンドゲート１１４へ供給される。この時、光受信断
信号ＳＴＰがハイレベルであれば、アンドゲート１１４
が開かれ、出力信号Ｓ３がモノマルチバイブレータ１１
６へ供給されて一定幅のパルスがモノマルチバイブレー
タ１１６から第３図に示すアンプ７６へ供給され、リレ
ーコイル７８が励磁される。

従って、受光素子３６に入射される光ビームが途絶えた
時間Ｔ、が音声入力時間Ｔ１とタイマ１００より設定さ
れた時間Ｔ３との和より大きければ、すなわちＴ、＞Ｔ
１＋Ｔ３÷あればＤＣモータ３２が回転して回転体２６
が中立位置となり、次の受光に備えることになる。また
、Ｔ　４　＜　Ｔ　を十Ｔ３の場合にはアンドゲート１
１４が閉じているので信号Ｓ３はモノマルチバイブレー
タ１１６へ供給されず、リレーコイル７８は消磁された
ままとなる。すなわち、送受信が継続して行われること
になる。

なお、Ｔ１を考慮することなく、Ｔ４が一定時間より大
であれば光通信が中止されたと判別するようにしてもよ
い。また、回転体２６を中立位置にする構成は、ぜんま
いばねの内端を軸３０に固着し、外端をハウジング１４
に固定して機械的に中立位置に戻るようにしてもよい。

次に、上記の如く構成された本実施例の作用を第６図及
び第７図に示すフローチャートに従って説明する。

第８図（Ｃ）において、車両ＣＢ側から車両ＣＡ側に送
信し、車両ＣＡ側がこれを受信する場合について説明す
る。また、第３図に示す光通信装置において、車両ＣＡ
側のものには部番にＡを付加し、車両ＣＢ側のものには
部番にＢを付加して説明する。

ステップ２００において、マイクロホン５０Ｂを介して
送受信回路５２Ｂへ音声信号を入力し、これを記憶する
。この入力開始時には音声入力開始信号ＳＳが光受信中
止判別回路７４へ供給され、入力終了時には音声入力終
了信号ＳＥが光受信中止判別回路７４へ供給される。次
いでステップ２０２へ進み、ＩＤコード入力スイッチ５
３Ｂにより設定されたＩＤコードを送受信回路５２Ｂが
発光素子２２Ｂを介して受光素子３６Ａ側に送信する。

第７図において、車両ＣＡ側では、ステップ３００でＩ
Ｄコードが受信されるのを待ち、ステップ３０２へ進む
。受信したＩＤコードがＩＤコード入カスイッチ５３Ａ
により設定したＩＤコードと−・致する場合には、ステ
ップ３０４へ進みこのＩＤコードを受光素子３６Ｂ側に
送信すると共に、照準用光ビームを送出する。

車両ＣＢ側では、第６図に示すステップ２０４において
、前記照準用光ビームが受光されるのを待ってステップ
２０６へ進む。車両ＣＡ側から送られてきたＩＤコード
がＩＤコード入力スイッチ５３Ｂにより設定されたＩＤ
コードと一致してい、　る場合には、ステップ２０８へ
進み、受光レベルが一定値以−にであるかどうかを判別
する。送光及び受光の光軸が一致すれば受光レベルが一
定値となり、ステップ２１０へ進んで送受信回路５２Ｂ
に記憶された音声信号を時間軸圧縮して発光素子２２Ｂ
から受光素子２６Ａに向けて送信する。これにより、車
両ＣＢ側から車両ＣＡ側への音声信号の送信が終了する
。

なお、音声信号の開始前及び終了後にはそれぞれａ声ス
タート信号及び音声エンド信号が付加される。

ｊｌ’ｊ両ＣＡ側では、第７図ステップ３０６において
、音声スタート信号が受信されるのを待ち、ステップ３
０８へ進んで音声信号を受信する。この音声信号は受光
素子３６Ａ、アンプ７０Ａを介して送受信回路５２Ａへ
一旦記憶され、ステップ３１０へ進んでこの音声信号を
時間軸伸張してスピーカ７１から音声を出力する。これ
により車両ＣＡ側で音声信号を受信して音声を再生する
処理が終了する。

［発明の効果］ 本発明に係る移動体間光通信用送受光器では、光信号を
受光して電気信号に変換する受光手段を用いて受光の光
軸方向を検出し、この検出信号により送光の光軸方向が
受光の光軸方向に一致するよう送光光軸方向回転手段に
より送光の光軸方向を回転移動させるようになっている
ので、光通信を行う移動体がカーブし又はピッチングや
ローリング等を生じて進行しても、寸断なく光通信を行
うことができ、長時間光通信を行うことが可能となると
いう優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）は本発明の実施例に係る送受光器ｆＪＩＪ の横断面図、第１図（Ｂ）は第１図（Ａ）のヂ面図、第
２図は送光と受光の光軸方向が一致している状態を示す
送受光器の横断面図、第３図は光通信装置のブロック図
、第４図は第３図に示す光受信中ＩＬ判別回路７４の一
例を示す回路図、第５図は第４図の説明に供するタイム
チャート、第６図は送信の略フローチャート、第７図は
受信の略フローチャート、第８図（Ａ）、（Ｂ）は従来
例の説明図、第８図（Ｃ）は本実施例での車両間の光通
信を行っている状態を示す説明図である。 １６・・−フィルタ、 １８・・・凹面鏡、 ２２・・−発光素子、 ２６・・・回転体、 ２８・・・アーム、 ３６．３８，４０・・・受光素子、 ４２・・争平面鏡。 第１図 ［Ａｌ ｑス １６：フィルタ　　　　　　２日ニア−へ１８：凹め多
ｔ　　　　　　３６．３８，４０　：受光素子２２：発
九素子　　　　４２゛乎面１ｔ２６：ｃロ４龜ミイＡ二 （Ｂ） 第　３　間 第４図 ↑＊、ｑ、ｔｎｍイエ号 第５図 第６図 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光信号を送光する送光手段と、送光の光軸方向を回転移
   動させる送光光軸方向回転手段と、光信号を受光して電
   気信号に変換する受光手段と、当該受光手段を用いて受
   光の光軸方向を検出する受光光軸検出手段とを有し、当
   該受光の光軸方向に一致するよう送光の光軸方向を回転
   移動させるようにしたことを特徴とする移動体間光通信
   用送受光器。