JPH0541695A - 光空間伝送方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 １台の親機で、数十から数百の子機との情報
交換を極めてローコスト、高信頼性で行い、且つ、親機
と子機との光軸調整が容易で、更に、情報交換の往復所
要時間に差がなく高速情報交換が可能な光空間伝送方法
を提供することをその目的としている。 【構成】 親機１と複数の子機２とからなる光空間伝送
方法において、親機１の信号光送受光手段１０から一定
の拡がりを有する信号光を送光させ、前記複数の子機２
をこの一定の拡がりを有する信号光の拡がりの中に配置
し、子機２の信号光受送光手段１１に親機２からの信号
光を受光させ、子機２の信号光受送光手段１１から親機
１の信号光送受光手段１０に向けて信号光を送光させ、
親機１の信号光送受光手段１０に前記の一定の拡がりを
有する信号光の送光方向内にある子機２の信号光受送光
手段１１からの信号光を受光させると共に、送光・受光
する信号光の処理機能を親機１と複数の子機２に持たせ
たことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＯＡシステム、ＬＡ
Ｎ、各種設備等において、信号の光空間伝送を行う光空
間伝送方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近の生産工場では、コンピューター総
合生産（ＣＩＭ）が、生産性向上手段として採用されて
いるが、このコンピューター総合生産（ＣＩＭ）におい
て、信号の光空間伝送が、工場のレイアウト変更に柔軟
に対応できることと、工場内の極めて高いノイズに対し
ての耐ノイズ性が優れていることから、注目され始めて
いる。

【０００３】従来の光空間伝送方法が使用される光空間
伝送装置を図７、図８に基づいて説明する。

【０００４】図７において、従来の双方向タイプの光空
間伝送装置４０は、送光レンズ４１によって信号光を送
光し、受光レンズ４２によって信号光を受光している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の従来の
構成では、工場で実際に使用する場合に、例えば、図８
に示すように、直線レール４上でウェハー等を搬送する
自動搬送車５に対して各ステーションにおいて信号の交
換をする場合、双方向通信が必要であるので、各ステー
ションにおいて、光空間伝送装置４０を夫々一対ずつ設
ける必要があり、多数の光空間伝送装置４０を設置しな
ければならないという問題点があった。

【０００６】図８では、ホストコンピューター７と接続
側の光空間伝送装置４０を親機とし、他を子機として配
置し、各ステーションで、通信装置６によって子機と自
動搬送車５との信号交換を行っている。

【０００７】上記の従来の光空間伝送方法においては、
ホストコンピューター７からの情報は、親機の光空間伝
送装置４０から子機の光空間伝送装置４０に信号光によ
って空間を介して送られ、子機で電気信号に変換され通
信装置６を介して自動搬送車５へ情報が伝えられる構成
である。

【０００８】この構成によると、子機１台に対して親機
も１台が必要なため、数十から数百ステーションで自動
搬送車５と情報交換を行う場合には、数十から数百の親
機を或る一つの場所に配置せざるを得ず、単にコストが
かかるばかりではなく、物理的にも同一場所に配置する
のが不可能であるという問題点があった。本発明は、上
記の問題点を解決して、１台の親機で、数十から数百の
子機との情報交換を極めてローコスト且つ高信頼性で行
う光空間伝送方法を提供することをその課題としてい
る。

【０００９】又、従来の光空間伝送方法では、外乱光の
影響を受け難くし、ローコストの装置を得るために、赤
外光を使用しているが、赤外光は目に見えないために、
光空間伝送装置間の光軸を調整するのが極めて困難であ
るという問題点があった。本発明は、この問題点を解決
すると共に、一つの光空間送受光手段が故障しても、予
備の光空間送受光手段で情報交換ができる極めて高信頼
性で且つローコストな光空間伝送方法を提供することを
その課題としている。

【００１０】又、従来の光空間伝送方法では、各子機に
ついて、親機から子機までの信号経路の長さが異なって
いるので、情報交換の往復所要時間が異なり、所要時間
合わせのために高速伝送ができなくなるという問題点が
あった。本発明は、この問題点を解決し、情報交換の往
復所要時間に差がない光空間伝送方法を提供することを
その課題としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本願の第１発明の光空間
伝送方法は、上記の課題を解決するために、親機と複数
の子機とからなる光空間伝送方法において、親機の信号
光送受光手段から一定の拡がりを有する信号光を送光さ
せ、前記複数の子機をこの一定の拡がりを有する信号光
の拡がりの中に配置し、子機の信号光受送光手段に親機
からの信号光を受光させ、子機の信号光受送光手段から
親機の信号光送受光手段に向けて信号光を送光させ、親
機の信号光送受光手段に前記の一定の拡がりを有する信
号光の送光方向内にある子機の信号光受送光手段からの
信号光を受光させると共に、送光・受光する信号光の処
理機能を親機と複数の子機に持たせたことを特徴とす
る。

【００１２】本願の第２発明の光空間伝送方法は、上記
の課題を解決するために、親機と複数の子機とからなる
光空間伝送方法において、親機に備えた２つの独立した
信号光送受光手段の何れか一方から、総ての前記複数の
子機が受光できるように光軸を調整して一定の拡がりを
有する信号光を送光させ、この信号光送受光手段が故障
時には、もう一方の信号光送受光手段から同様にして信
号光を送光させ、子機に備えた信号光受光手段に親機か
らの信号光を受光させ、子機に備えた信号可視光送光手
段と信号赤外光送光手段との光軸の相互位置関係を一定
に調整し、信号可視光送光手段によって、これら２つの
送光手段の光軸の方向を前記親機に備えた信号光送受光
手段の受光角内に向けて調整し、常時は、これら２つの
送光手段の何れか一方に信号光を送光させ、その送光手
段が故障時には、もう一方の信号光送光手段から信号光
を送光させ、この子機からの信号光を親機に備えた２つ
の独立した信号光送受光手段の何れか一方に受光させる
と共に、送光・受光する信号光の処理機能を親機と複数
の子機に持たせたことを特徴とする。

【００１３】又、総ての子機について、親機から子機ま
での信号経路の長さと、子機から親機までの信号経路の
長さとの和を等しくすることが好適である。

【００１４】

【作用】本願の第１発明は、親機の信号光送受光手段か
ら一定の拡がりを有する信号光を送光させ、前記複数の
子機をこの一定の拡がりを有する信号光の拡がりの中に
配置しているので、１台の親機で多数の子機との信号交
換が可能になる。

【００１５】本願の第２発明は、親機は２台の信号光送
受光手段を持ち、子機は信号可視光送光手段と信号赤外
光送光手段とを持っているので、子機の送光手段の光軸
を親機の受光角内に調整するのが容易になると共に、送
光手段が故障しても、もう一方の信号光送光手段によっ
て信号光を送光させ得るので、信頼性を極めて高くする
ことができる。

【００１６】又、総ての子機について、親機から子機ま
での信号経路の長さと、子機から親機までの信号経路の
長さとの和を等しくすると、情報交換の往復所要時間に
差がないので、所要時間合わせの必要がなく高速伝送が
可能になる。

【００１７】

【実施例】本発明の第１の実施例方法を使用する光空間
伝送装置を図１から図４に基づいて説明する。

【００１８】図１において、親機１から子機２を介し
て、直線レール４上でウェハー等を搬送する自動搬送車
５に対して、信号が伝送される。ホストインターフェイ
ス８はホストコンピュータ７と親機１とを接続するイン
ターフェイスでケーブル９によって親機１の送受信ユニ
ット１０と接続されている。

【００１９】子機２では、小型の送受信ヘッド１１が、
方向を任意に変えられる自在棒１２に支持されている。
通信ユニット６は子機２と自動搬送車５間の通信を行
い、子機インターフェイス１３を介して子機２と接続し
ている。

【００２０】図２は、親機１の送受信ユニット１０の詳
細図である。コネクタ１４には図１のケーブル９が接続
される。通信制御回路１５が親機１の通信を制御し、送
光については、送信用８３０ｎｍ赤外レーザＡ１６から
送光された８３０ｎｍ赤外光は８３０ｎｍ帯偏光ビーム
スプリッタ（ＰＢＳ）１７で反射されて、紙面と垂直方
向に偏光方向を持つ偏光信号光Ａ１８になり、集光レン
ズＡ１９を通って拡がり角を調整されて送光される。

【００２１】親機１の受光については、子機２からの信
号光は、集光レンズＡ１９を通り、、８３０ｎｍ帯偏光
ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１７を直進で通過して、紙
面と平行方向に偏光方向を持つ偏光信号光Ｂ２２にな
り、８３０ｎｍの光だけを通す光学フイルタＡ２０を経
て、受光素子２１に達し、電気信号に変換されてコネク
タ１４とケーブル９とホストインターフェイス８とを介
しホストコンピュータ７に伝送される。

【００２２】図３は、子機の送受信ヘッド１１の詳細図
である。子機２の受光については、親機１から送光され
た紙面と垂直な偏光方向を持つ８３０ｎｍ赤外光は、集
光レンズＢ２３で集光され、８３０ｎｍの光だけを通す
光学フイルタＢ２４を経て、光電変換素子２５によって
電気信号に変換されて図１の子機インターフエイス１３
に伝送される。

【００２３】子機２の送光については、図１の子機イン
ターフエイス１３からの電気信号を、レーザ駆動回路２
６に駆動される送信用８３０ｎｍ赤外レーザＢ２７によ
って、紙面と平行な偏光方向を持つ８３０ｎｍ赤外光２
８に変換し、集光レンズＣ２９を通して拡がり角を調整
されて送光される。

【００２４】上記のように構成された光空間伝送装置の
動作を図１から図４に基づいて説明する。

【００２５】図４は信号処理図である。

【００２６】電気信号（ａ）は、ホストコンピュータ７
から出され、ホストコンピュータ７と接続したホストイ
ンターフエイス８から、ケーブル９、コネクタ１４、通
信制御回路１５を介して、送信用８３０ｎｍ赤外レーザ
Ａ１６から８３０ｎｍ赤外光として送光され、８３０ｎ
ｍ帯偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１７で反射されて
９０度方向を変えて、紙面と垂直な偏光方向を持つ８３
０ｎｍ偏光信号光Ａ１８となり、集光レンズＡ１９を通
って送光される。この８３０ｎｍ偏光信号光Ａ１８は、
子機２の送受信ヘッド１１の集光レンズＢ２３で集光さ
れ、８３０ｎｍの光だけを通す光学フイルタＢ２４で外
乱光が除去され、光電変換素子２５によって再び電気信
号（ａ）と同じ電気信号（ｂ）に変換される。

【００２７】電気信号（ｂ）は、子機インターフェイス
１３まで伝送される。子機インターフェイス１３には予
め他の子機を区別するための固有のアドレスが与えられ
ており、親機１から受けた電気信号（ｂ）のアドレス情
報がこの固有のアドレスと一致していれば、出力情報を
自動搬送機５との情報交換を行う通信ユニット６に出力
すると共に、通信ユニット６から入力した入力情報を電
気信号（ｂ）の出力情報に置き換えた電気信号（ｃ）を
出力する。

【００２８】電気信号（ｃ）は、子機２の送受信ヘッド
１１で、レーザ駆動回路２６に駆動される送信用８３０
ｎｍ赤外レーザＢ２７によって、光信号に変換され、集
光レンズＣ２９を通して親機１に送光される。

【００２９】尚、子機２の固有のアドレスと一致しなか
った場合には、前記の入力情報と出力情報との交換は行
わず、電気信号（ｄ）に示すような入力情報なしの電気
信号になる。

【００３０】従って、親機１は、アドレスが一致しない
子機２と、アドレスが一致した子機２からの光信号を合
成した光信号（ｅ）を受光し、受光素子２１で、電気信
号に変換し、ホストインターフェイス８で処理して、ア
ドレスが一致した子機２の入力情報を取り出すことにな
る。この場合、各子機２について、親機１から信号が出
て、この信号が、子機２から親機１に帰るまでの往復所
要時間に差があると、時間合わせの待ち時間が必要で、
高速伝送ができない。

【００３１】本発明の第２の実施例方法を使用する光空
間伝送装置を図５、図１、図２に基づいて説明する。

【００３２】図５は、第２の実施例方法を使用する光空
間伝送装置の子機２の送受信ヘッド１１の詳細図であ
る。第１の実施例方法の場合の図３と異なるのは、送信
用６７０ｎｍ可視光レーザ３０とその駆動回路を、送信
用８３０ｎｍ赤外レーザＢ２７と並べてて設けたことで
ある。送信用８３０ｎｍ赤外レーザＢ２７と送信用６７
０ｎｍ可視光レーザ３０とのレーザ光の光軸は平行に調
整されている。このことによって、親機１の方向への子
機のレーザ光方向調整が、可視光を用いて行えるので、
極めて容易になり、又、一方が故障しても他方を予備と
して使用できるので、信頼性も向上することができる。

【００３３】親機１について、第１の実施例方法の場合
と異なるのは、図１において、第１の実施例方法の場合
の信号光送受光手段と同様な２つの信号光送受光手段Ａ
３１と信号光送受光手段Ｂ３２とを設けたことと、図２
において、偏光ビームスプリッタ１７と光学フイルタＡ
２０とを、８３０ｎｍと６７０ｎｍの２波長に有効に動
作するものに変更したことである。このことによって、
親機１の送光には、２つの信号光送受光手段３１と３２
のいずれか一方を予備として使用でき、親機１の受光に
は、子機２からの８３０ｎｍと６７０ｎｍの２波長のい
ずれでも受光できるので、信頼性が極めて高くなる。

【００３４】本発明の第３の実施例方法を使用する光空
間伝送装置を図６に基づいて説明する。

【００３５】図６において、親機１は送光側３３と受光
側３４とに分離されている。子機２の送受光部３５は、
受光部３６と送光部３７とが反対側に配置されている。

【００３６】次に、この動作について説明する。ホスト
コンピュータ７からの信号は、送光側３３から、図６の
左から右方向に、複数の子機２をその中に入れるような
大面積の光信号を送光する。子機２の送受光部３５の受
光部３６が受光し、第１、第２の実施例と同様にして、
子機２の送受光部３５の送光部３６が、親機１の受光側
３４に向かって送光する。このようにすると、子機２
が、親機１の送光側３３と受光側３４間のどの位置にあ
っても、ホストコンピュータ７から出力情報が出てか
ら、ホストコンピュータ７に入力情報が帰るまでの所要
時間が同一になり、ホストコンピュータ７が行う情報処
理に、情報往復時間合わせのための待ち時間が不要にな
り、高速情報交換が可能になる。

【００３７】本発明は、上記の実施例に限らず種々の態
様が可能である。例えば、光信号の波長は８３０ｎｍ、
６７０ｎｍに限らず他の波長でも良い。又、コストダウ
ンと小型化のために親機１においては、ビームスプリッ
タで送受光の偏光方向を９０度変えて分離することによ
り、１つのレンズで送受光を処理しているが、子機２の
構成のように送光、受光を分けても良く、その際には、
レーザではなくＬＥＤでも良い。又、第３の実施例で、
親機１の送光側３３と受光側３４とを子機２を挟んで分
離した形としたが、第１、第２の実施例と同様に、送受
光部を一体化し、反対側に反射鏡を設けても同一の効果
が得られる。

【００３８】

【発明の効果】本願の第１発明は、親機の信号光送受光
手段から一定の拡がりを有する信号光を送光させ、この
信号光の中の任意の位置に、多数の子機を配置できるの
で、１台の親機で、極めてローコストで、多数の子機と
の光信号交換が可能になるという効果を奏する。

【００３９】本願の第２発明は、親機が２台の信号光送
受光手段を持ち、子機が信号可視光送光手段と信号赤外
光送光手段とを持っているので、１台が故障しても、予
備があるので、信頼性を極めて高くすることができると
共に、子機の信号可視光送光手段によって、親機と子機
の光軸合わせが極めて容易になるという効果を奏する。

【００４０】本願の第３発明は、総ての子機について、
親機から子機までの信号経路の往復長を等しくしている
ので、情報処理に往復所要時間合わせの必要がなく高速
伝送が可能になるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例方法を使用する光空間伝
送装置の斜視図である。

【図２】図１の親機の送受信ユニットの詳細図である。

【図３】図１の子機の送受信ヘッドの詳細図である。

【図４】図１の信号処理図である。

【図５】本発明の第２の実施例方法を使用する光空間伝
送装置の子機の送受信ヘッドの詳細図である。

【図６】本発明の第３の実施例方法を使用する光空間伝
送装置の信号経路図である。

【図７】従来例の光空間伝送装置の斜視図である。

【図８】従来例の光空間伝送装置と自動搬送車の斜視図
である。

【符号の説明】

１ 親機 ２ 子機 ７ ホストコンピュータ ８ ホストインターフェイス ９ ケーブル １０ 送受信ユニット １１ 送受信ヘッド １２ 自在棒 １３ 子機インターフェイス １４ コネクタ １５ 通信制御回路 １６ 送信用８３０ｎｍ赤外レーザＡ １７ ８３０ｎｍ帯偏光ビームスプリッタ １８ 偏光信号光Ａ １９ 集光レンズＡ ２０ 光学フイルタＡ ２１ 受光素子 ２２ 偏光信号光Ｂ ２３ 集光レンズＢ ２４ 光学フイルタＢ ２５ 光電変換素子 ２６ レーザ駆動回路 ２７ 送信用８３０ｎｍ赤外レーザＢ ２８ ８３０ｎｍ赤外光 ２９ 集光レンズＣ ３０ 送信用６７０ｎｍ赤外レーザ ３１ 信号光送受光手段Ａ ３２ 信号光送受光手段Ｂ ３３ 送光側 ３４ 受光側 ３５ 送受光部 ３６ 受光部 ３７ 送光部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 服部 徹 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 (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 親機と複数の子機とからなる光空間伝送
   方法において、親機の信号光送受光手段から一定の拡が
   りを有する信号光を送光させ、前記複数の子機をこの一
   定の拡がりを有する信号光の拡がりの中に配置し、子機
   の信号光受送光手段に親機からの信号光を受光させ、子
   機の信号光受送光手段から親機の信号光送受光手段に向
   けて信号光を送光させ、親機の信号光送受光手段に前記
   の一定の拡がりを有する信号光の送光方向内にある子機
   の信号光受送光手段からの信号光を受光させると共に、
   送光・受光する信号光の処理機能を親機と複数の子機に
   持たせたことを特徴とする光空間伝送方法。
2. 【請求項２】 親機と複数の子機とからなる光空間伝送
   方法において、親機に備えた２つの独立した信号光送受
   光手段の何れか一方から、総ての前記複数の子機が受光
   できるように光軸を調整して一定の拡がりを有する信号
   光を送光させ、この信号光送受光手段が故障時には、も
   う一方の信号光送受光手段から同様にして信号光を送光
   させ、子機に備えた信号光受光手段に親機からの信号光
   を受光させ、子機に備えた信号可視光送光手段と信号赤
   外光送光手段との光軸の相互位置関係を一定に調整し、
   信号可視光送光手段によって、これら２つの送光手段の
   光軸の方向を前記親機に備えた信号光送受光手段の受光
   角内に向けて調整し、常時は、これら２つの送光手段の
   何れか一方に信号光を送光させ、その送光手段が故障時
   には、もう一方の信号光送光手段から信号光を送光さ
   せ、この子機からの信号光を親機に備えた２つの独立し
   た信号光送受光手段の何れか一方に受光させると共に、
   送光・受光する信号光の処理機能を親機と複数の子機に
   持たせたことを特徴とする光空間伝送方法。
3. 【請求項３】 総ての子機について、親機から子機まで
   の信号経路の長さと、子機から親機までの信号経路の長
   さとの和を等しくした請求項１または２に記載の光空間
   伝送方法。