JPH0611559A

JPH0611559A - 追尾式光無線通信方法及びその装置

Info

Publication number: JPH0611559A
Application number: JP4167734A
Authority: JP
Inventors: Shinji Naito; 紳司内藤; Masanori Suzuki; 正憲鈴木
Original assignee: Babcock Hitachi KK; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 1992-06-25
Filing date: 1992-06-25
Publication date: 1994-01-21
Anticipated expiration: 2016-10-15
Also published as: JP3218477B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】軸ずれを自動的に調整し、通信相手を容易に
探索すると共に、外乱ノイズの悪影響等に拘ることな
く、より多量の情報を通信し得ること。【構成】通信相手の探索時、互いに拡散光１４，１５
を放出するので、集束光を用いる場合に比較して放出時
の探索範囲を広くとることができ、探索が容易となる。
しかも送受光部が水平方向にかつ仰角方向に回転するの
で、通信間の両者間が高低差のある場合でも、容易にか
つ確実に探索できる。集束光１３で通信すると、周波数
の高い信号で授受でき、光の拡散によるロスをさらに小
さくできかつ外乱ノイズに対する悪影響をも防げ、多量
のデータ通信が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、無人搬送車やロボット
等の移動体に積載して光通信を自動的に行う追尾式光無
線通信方法及びその装置に係り、生産設備内で用いる無
人搬送車や発電プラント内で用いるロボット等のよう
に、電波の使用が制約される移動体に積載するのに好適
なものに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の追尾式光無線通信装置について
は、例えば米国原子力学会第３１回リモートシステムテ
クノロジーカンファレンス（１９８３年）の講演予稿集
第８２ページから第８８ページ（ＴｈｅＡｍｅｒｉｃ
ａｎＮｕｃｌｅａｒＳｏｃｉｅｔｙ，Ｐｒｏｃｅｅ
ｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅ３１ｓｔＣｏｎｆｅｒｅ
ｎｃｅｏｎＲｅｍｏｔｅＳｙｓｔｅｍＴｅｃｈ
ｎｏｌｏｇｙ，１９８３，ＰＰ．８２−８８）において
論じられている。この従来技術によれば、受光器内部に
おける結像位置を二次元光センサで検出すると、入射光
の方向を算出し、その算出した結果に基づき受光器の雲
台を入射光の方向に、即ち送光器の方向に向けるように
自動制御できる内容となっている。

【０００３】また、他の従来技術として以下のものがあ
る。即ち、特開昭６２−１７２８２７号公報（以下、第
二の従来技術と云う）に示されるように、光線を拡散さ
せる光拡散手段と、光拡散手段の焦点の内側位置に夫々
配設された複数の発光素子とを有し、各々の発光素子の
発光によって形成される光信号受信可能領域が一部を重
なり合わせると共に、夫々連続的に異なるよう広くする
ことによって多量の情報を得るようにしたものがある。
また、特開昭６３−１３４３３号公報（以下、第三の従
来技術と云う）に示されるように、車両に積載した発光
器からの光を地上の受光器が受光すると、その光に基づ
き追従機構が地上の発光器の方向を向くように制御する
と共に、テレビカメラの撮像信号で変調された情報伝送
用の光が車両の受光器で受光されることにより、地上の
テレビカメラで撮像されたホームの状況がモニタに写し
出されるようにしたものがある。さらに、特開昭６２−
５３５２９号公報（以下、第四の従来技術と云う）に示
されるように、送受光器を備えた送光側車両と受光側車
両との走行時、双方が直線上では互いに複数配設された
夫々の受光素子の受光量が同量となることによって通信
し、この状態のとき、例えば前方の送光側車両がカーブ
すると、後方の受光側車両における夫々の受光素子の受
光が変化するので、その変化した受光量に応じ受光側車
両のからの受光器取付けハウジングを水平方向に回転さ
せることにより、光通信を寸断なく行えるようにしたも
の等がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、通信
開始の際に何等かの手段により、送受光器の軸ずれが二
次元センサで検出できる範囲内に調整されていることが
前提となっている。しかし、実際には作業者が手動で調
整しており、自動化システムに応用するには必ずしも十
分ではない。ことに生産設備や発電プラント内で移動体
間の光通信を行う場合、障害物や他の移動体によって光
通信が遮られることがしばしば生じる。また複数のロボ
ットが自律的に連携をとりあって作業するような場合、
通信相手を自ら探して情報を伝送する必要がある。この
ような場合、作業者が逐一手動調整を施さなければなら
ず、自動化し難い問題がある。

【０００５】また第二の従来技術は、拡散光だけを用い
ると、光の拡散によるロスが大きく、従ってより多量の
情報を伝達することができない問題がある。第三の従来
技術は、車両の発光器からの光を地上の受光器が受光す
ると、追従機構が地上の発光器を車両の発光器に向くよ
うに動作させるが、追従機構がどのように動作するのか
具体的に開示されていない。そして、第四の従来技術
は、送光側車両が受光側車両に対してずれた場合、追従
機構が水平方向に回転することによって受光側車両が送
光側車両と向かい合うようにしているが、追従機構が水
平方向にのみ回転するだけであるので、送光側車両と受
光側車両との両者間に高低差がある場合、追従機構が水
平方向に回転するだけでは受光側車両が送光側車両に向
くことができず、通信できなくなる問題がある。この問
題は、上記第二及び第三の従来技術においても同様であ
り、定められた方向以外の方向からの光を受光すること
について開示されていない。さらに、これら他の従来技
術においては、外乱ノイズに対して配慮されていないば
かりでなく、より多量の情報を通信することについても
配慮されていない問題がある。

【０００６】本発明の目的は、上記従来技術の問題点に
鑑み、通信すべき相手との間で軸ずれがあっても、軸ず
れを自動的に調整し、通信相手を容易に探索すると共
に、外乱ノイズの悪影響等に拘ることなく、より多量の
情報を通信し得る追尾式光無線通信方法を提供すること
にあり、他の目的は、上記方法を的確に実施し得る追尾
式光無線通信装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明方法においては、
一方と他方との通信相手の探索時、双方が互いに拡散光
を放出し、一方が他方の拡散光を受光した時点で、該一
方が他方の拡散光に対する初期光軸調整を行い、次いで
一方が初期光軸調整を終了した時点で他方が一方に対す
る初期光軸調整を行い、その後、一方と他方との双方が
互いに集束光で通信することを特徴としている。

【０００８】本発明装置においては、送受光レンズ及び
発光器並びに受光器を設けた複数の送受光部と、送受光
部内に設置され、受光した光を結像させると共に該結像
位置の位置情報を出力する二次元光センサと、各送受光
部から放射される光を拡散光と集束光との何れかに選択
的に変更する光束変更手段と、各送受光部を水平方向及
び仰角方向に回動させる首振り手段と、各送受光部の光
束変更手段及び首振り手段の夫々を遠隔制御する手段と
を有している。また遠隔制御する手段は、互いに通信相
手の探索時、探索用の送受光部の光束変更手段の駆動に
より送受光部における発光器からの光を拡散させると共
に、首振り手段の駆動により送受光部を水平方向及び仰
角方向に回動させ、一方の送受光部が他方の送受光部か
らの光を受光した時点で、二次元光センサの出力信号に
基づき双方の送受光部を互いに向かい合わせ、かつ探索
した時点で、夫々の送受光部の光束変更手段を駆動し、
双方の送受光部からの光を集束光に変更し、その集束光
で通信するように構成されている。

【０００９】

【作用】本発明方法では、上述の如く、通信相手の探索
時に、互いに拡散光を放出するので、集束光を用いる場
合に比較すると、放出時の探索範囲を広くとることがで
きる。このため、放出した光束が通信相手に受信される
可能性が極めて高く、探索がそれだけ容易となる。しか
も、夫々が送受光部を水平方向にかつ仰角方向に回転す
るので、通信間の両者間が高低差のある場合でも、容易
にかつ確実に探索することができる。従来は、集束して
いない広がりをもったスポットは、情報としての価値を
持たないとして利用されることが少ない。拡散光による
スポットは集束光によるスポットに比べ、得られる情報
の点では劣るものの、空間内で相手を探索する際の効率
と云う点では格段に優れている。拡散光にすると、放射
束密度が低下するため、情報伝送と云う点からみて信号
対雑音比が悪化する。拡散光の状態で情報伝送しないよ
うなシステムでは問題ないが、中には拡散光の状態でも
情報伝送したい場合がある。このような場合は、伝送信
号の帯域幅を小さくするか、発光器の発光パワーを上げ
ることにより、信号対雑音比の悪化を抑制することがで
きる。これは次の式によって裏付けることができる。

【００１０】

【数１】

【００１１】また互いに初期光軸調整を終了した後、集
束光で通信すると、周波数の高い信号で授受できるの
で、光の拡散によるロスをさらに小さくすることができ
るばかりでなく、外乱ノイズに対する悪影響を防ぐこと
もでき、このため、単位時間当たりより多量のデータ通
信が可能となる。本発明装置では、上述の如く、送受光
部と二次元光センサと光束変更手段と首振り手段と遠隔
制御する手段とを有し、該手段により送受光部を水平方
向及び仰角方向に回動させ、また送受光部からの光を拡
散光にしたり集束光にしたりするように構成したので、
上記方法を的確に実施し得る。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。図１は本発明による追尾式光無線通信方法を適
用した追尾式光無線通信装置の一実施例を示す概略図で
ある。図１に示す固定ターミナル１は、その上部に送光
器と受光器とが一体的に構成された送受光部２を搭載
し、中央制御装置３と有線で接続されている。中央制御
装置３にはオペレータとの情報をやりとりするため、操
作卓４に設けられた操作ボタンと表示装置５とが設けら
れている。このほか、オペレータとのインターフェース
機能をもたない固定ターミナル６及び固定ターミナル８
が備えられ、さらに移動ターミナル１０が備えられてい
る。固定ターミナル６，８は夫々が送受光部７，９を搭
載している。移動ターミナル１０は、通信相手の切り替
えをスムースに実行するため、二個の送受光部１１及び
１２を搭載している。そして、図１において、移動ター
ミナル１０と固定ターミナル６とは互いに送受光部１１
と７とが向き合っていて、両者１１，７間で集束光１３
を介してデータ通信を行っており、また固定ターミナル
１と固定ターミナル８との夫々は互いに送受光部２，９
から拡散光１４，１５を照射することによって通信相手
を探している。即ち、実施例の追尾式光無線通信装置に
おいては、一方のターミナルが送受光部から拡散光を放
出し、その拡散光を他方のターミナルの送受光部が受光
することによって通信相手を探し、通信相手を探すと、
双方の送受光部における初期光軸調整を自動的に行なっ
た後、拡散光から集束光に変更し、その集束光を利用す
ることによって光通信を行うようにしている。

【００１３】図２は各ターミナルに搭載された送受光部
２，７，９，１１，１２の具体的構成例を示している。
同図において、符号２１ａは前記送受光部２，７，９，
１１，１２の何れか一方の筐体であり、符号２１ｂはそ
の他方の筐体を表している。これらの筐体２１ａ，２１
ｂは共に同様の構成であり、支持柱を介し雲台３０ａ，
３０ｂに取付けられ、有線などの遠隔操作により図示し
ない首振り手段を介し水平方向に回動可能でかつ仰角方
向に回動可能に構成されている。また各筐体２１ａ，２
１ｂの開口された前部には鏡胴２２ａ，２２ｂが夫々前
後方向に摺動可能に取付けられ、その鏡胴２２ａ，２２
ｂは光束変更手段としての鏡胴駆動機構２３ａ，２３ｂ
によって駆動される。鏡胴駆動機構２３ａ，２３ｂは詳
細に図示していないが、鏡胴２２ａ，２２ｂに固定され
た凸レンズ２４を光軸方向に沿って移動させるよう構成
されている。なお上述の如く、各筐体２１ａと２１ｂと
は共に同様の構成であるので、以下は一方の筐体２１ａ
のみについて詳述する。

【００１４】前記鏡胴２２ａの前部には送受光体として
の凸レンズ２４が固定される一方、筐体２１ａの内部に
は通信状態において凸レンズ２４の焦点位置に、受光素
子としてのフォトダイオード２５が取付けられると共
に、ビームスプリッタ２７を介し発光素子としての赤外
線発光ダイオード２６が取付けられ、さらに筐体２１ａ
の内部には通信状態において凸レンズ２４の焦点位置
に、ビームスプリッタ２９を介し二次元光センサ２８が
取付けられている。鏡胴２２ａの内部において、前記フ
ォトダイオード２５は凸レンズ２４の光軸上の奥部に配
置され、赤外線発光ダイオード２６はこれから発する光
がビームスプリッタ２７を介し凸レンズ２４に向かうよ
う鏡胴の内側上部に配置され、二次元光センサ２８は凸
レンズを通って入り込んだ光の一部をビームスプリッタ
２９を介し取り込むよう該ビームスプリッタ２９の下方
位置に配置され、後述するように軸ずれを検出する。な
お、ビームスプリッタ２７は凸レンズ２４の光軸上にお
いて凸レンズ２４とフォトダイオード２５との間に配置
され、ビームスプリッタ２９は凸レンズの光軸上におい
てビームスプリッタ２７とフォトダイオード２５の間に
配置されている。従って、首振り手段によって送受光部
２，７，１１，１２を水平方向に回動させたり仰角方向
に移動したりすることにより、通信すべき相手を探索で
き、また鏡胴駆動機構２３ａによって鏡胴２２ａを移動
し、赤外線発光ダイオード２６に対する凸レンズ２４の
位置を変えることにより、送受光部から拡散光や集束光
を放出することができる。

【００１５】次に、各送受光部２，７，９，１１，１２
により集束光と拡散光をつくる代表的な例を図３及び図
４より説明する。図３は凸レンズを用いて集束光と拡散
光とをつくる原理を示したものであって、同図（ａ）に
おいて、符号５２は図２に示す凸レンズ２４に対応する
ものであり、該凸レンズ５２の焦点位置に発光素子５１
があるとき、即ち発光素子５１と凸レンズ５２との距離
が凸レンズ５２の焦点距離と等しいとき、凸レンズ５２
の左側へ放出される光は集束光となる。これに対し、図
３（ｂ）においては、発光素子５１が凸レンズ５２の焦
点位置より凸レンズ５２寄りの位置にあるとき、即ち発
光素子５１と凸レンズ５２の距離が該凸レンズ５２の焦
点距離より小さいときに、凸レンズ５２の左側へ放出さ
れる光は拡散光５４となる。従って、発光素子５１と凸
レンズ５２間の距離を変えることによって集束光と拡散
光とを選択的につくることがことができる。図４は凹面
鏡を用いて集束光と拡散光をつくる原理を示したもので
あって、同図（ａ）において、発光素子５６が凹面鏡５
７の焦点位置にあるとき、即ち発光素子５６と凹面鏡５
７の距離が該凹面鏡５７の焦点位置と等しいときに、凹
面鏡５７の左側へ放出される光は集束光５８となる。こ
れに対し、図４（ｂ）においては、発光素子５６が凹面
鏡５７の焦点位置より該凹面鏡寄りの位置にあるとき、
即ち、発光素子５６と凹面鏡５７の距離が該凹面鏡の焦
点位置より小さいときに、凹面鏡５７の左側へ放出され
る光は拡散光５９となる。従って、発光素子５６と凹面
鏡５７間の距離を変えることによって集束光と拡散光と
を選択的につくることができる。以上のことから、送受
光体として、本例では図２に示す如く凸レンズを用いた
が、凸レンズ或いは凹面鏡５７の何れを用いても、鏡胴
駆動機構２３ａ，２３ｂで駆動すれば、集束光から拡散
光に、また拡散光から集束光に簡単に変化させることが
できることがわかる。

【００１６】このような構成の送受光部は、赤外線発光
ダイオード２６の入力側には増幅器３６を介し変調回路
３５が接続され、外乱光によるノイズの影響を避けるた
め、上位制御装置からの信号が変調回路３５で変調され
た後、その変調信号を増幅器３６で増幅することによ
り、赤外線発光ダイオード２６を駆動する。また、フォ
トダイオード２５の出力側には増幅器３７を介しオート
マチックゲイン制御回路（以下、ＡＧＣ回路と略称す）
及び復調回路３９が接続され、フォトダイオード２５で
受光した信号が微弱なため、いったん増幅器３７で増幅
した後、その受信信号レベルの変化をＡＧＣ回路により
補正して一定に保ち、復調回路３９により変調信号を除
去することによりデータに戻すようにしている。一方、
二次元光センサ２８の出力側にはセンサ信号処理回路４
１を介してサーボ回路４２が接続されている。該サーボ
回路４２も上位制御装置と接続されており、二次元光セ
ンサ２８からの検出信号に基づき雲台３０ａの駆動制御
の目標値を時時刻刻算出し、その算出した目標値をドラ
イバ回路４３で増幅することにより、雲台駆動信号４４
を図示しない首振り手段に送付する。さらに、サーボ回
路４２は、通信相手の探索と初期光軸調整とを行うのに
必要な拡散光を得るため、上位制御装置から指示４５を
受けると、鏡胴位置の目標値を算出し、これをドライバ
回路４３で増幅することにより鏡胴駆動機構２３ａに対
し鏡胴駆動信号４６を送付するようになっている。その
ため、サーボ回路４２はドライバ回路４３を介し鏡胴駆
動機構２３ａ及び首振り手段と接続されている。

【００１７】次に、二次元光センサ２８が入射光の方向
を求める原理を図５により説明する。図５において、二
次元光センサ２８が凸レンズ２４の焦点位置に設置され
ているとき、該凸レンズ２４に対する入射光６３が受光
光学系の中心軸６４となす角度をθ、焦点距離をｆ、二
次元光センサ２８の中心とスポット光６５との距離をｒ
とすると、これらの間にはｒ＝ｆ・ｔａｎθの関係が成
立する。ここで、焦点距離ｆは予め定められ、既知とな
っているから、二次元センサ２８にとって距離ｒを知れ
ば、入射光の角度θが求まる。しかしながら、入射光が
集束光なら問題ないが、通信相手を探索中のターミナル
は拡散光を放出するので、これを受光するターミナルで
は入射光が平行光線とならず、そのため、拡散光を受光
する側のターミナルの二次元センサ２８上では完全に集
束せず、上記の如く一点に集束するスポット光６４とな
ることがない。そこで、入射光が二次元センサ２８上で
完全に集束しないときに距離ｒを求める原理を図６によ
り説明する。図６において、二次元センサ２８は、ｘ座
標軸９２で示すようにｘ方向にｎ個を、またｙ座標軸９
３で示すようにｙ方向にｍ個の受光素子を夫々配列した
二次元アレイ状に構成されている。この二次元センサ２
８は、拡散光を入射光として受光すると、その光が複数
の受光素子にまたがり、微小な面積を有する近似スポッ
ト光９５となることから、受光素子が近似スポット光９
５として受光した量に応じｘ方向出力制御回路９４が出
力９６を介し、またｙ方向出力制御回路９５から出力９
７を介し重心位置検出回路９８に夫々出力すると、重心
位置検出回路９８が二次元センサ２８上における近似ス
ポット光９５の重心位置１０１を求めた位置を近似スポ
ットの代表点とし、以後の制御に使用する。そして、求
めた重心位置１０１のｘ座標信号９９及びｙ座標信号１
００を上位制御装置に送付する。上位制御装置は、二次
元光センサ２８によって軸ずれを検出すると、首振り手
段を介しその軸ずれを吸収する方向に送受光部を移動
し、以下これを繰り返すことにより最終的に拡散光を受
光するターミナルの送受光部を通信すべきターミナルの
送受光部と向き合うようにしている。従って、二次元光
センサ２８上で結ぶスポットの面積が受光素子より大き
くなっても、入射光の方向を知ることができる。即ち、
入射光が拡散光であっても、光源の方向を特定できる。

【００１８】また、上位制御装置が二次元光センサ２８
に基づきスポットの二次元位置情報と、通信データとの
両方を得る例を図７により述べる。同図において、二次
元アレイ状に受光素子を配列して形成された二次元光セ
ンサ２８は、ｘ座標軸１０６で示すようにｘ方向にｎ
個、ｙ座標軸１０７で示すようにｙ方向にｍ個の受光素
子からなっている。上位制御装置は、二次元光センサ２
８上にスポット光を受けると、その位置に応じｘ方向出
力制御回路１０８及びｙ方向出力制御回路１０９が出力
し、位置信号処理回路１１０を経てサーボ回路１１１に
送られることにより、上位制御装置が首振り手段を制御
する。一方、受光素子１０５の出力はプリアンプ１１
２，ＡＧＣ回路１１３，復調回路１１４を経て通信デー
タに復元される。各受光素子１０５に独立的に上記回路
群を接続し、その出力を位置信号処理回路１１０の出力
によって切り替えることにより、どの位置にスポットが
結像しても通信データを復元することができる。或いは
受光素子１０５のアレイの出力を位置信号処理回路１１
０の出力によって切り替え、プリアンプ１１２に送って
も良い。

【００１９】次に、ターミナルが夫々の上位制御装置に
より通信相手を探索し、かつ初期光軸調整して通信する
過程を図８及び図９により説明する。図８及び図９にお
いては、便宜上、探索用の拡散光を放出している図中右
側のターミナルを、図２に対応させて符号８とし、また
その探索用の拡散光を最初に受光する図中右側のターミ
ナルを符号１とする。今、ターミナル８，１が互いに通
信相手を探索するため、双方の送受光部から図８（ａ）
に示すように拡散光７２，７４を放出しているものとす
る。このとき、各ターミナル８，１は夫々の上位制御装
置からの指令を受け、鏡胴駆動機構を駆動することによ
り所望の拡散光７２，７４を放出すると共に、図示しな
い首振り手段を駆動することにより送受光部を水平方向
や仰角方向に回動しながら移動させる。そのとき、例え
ば一方のターミナル８からの拡散光７２をターミナル１
が受光すると、ターミナル１は直ちにターミナル８に対
し、初期光軸調整を開始する旨を連絡する。ターミナル
８は該初期光軸調整開始の連絡を受けると、上位制御装
置の指令により鏡胴駆動機構及び首振り手段をそのまま
の位置にさせておくことにより移動や送受光部の姿勢変
化を停止し、拡散光７２を送り続ける。このとき、ター
ミナル８からの拡散光７２は図８（ａ）に示すように横
軸に時間、縦軸に振幅をとった波形７５をなしている。
また拡散光７２をターミナル１が受光して得る信号は、
波形７６にて示すように、波形７５に比べると同じ周波
数でかつ同じタイミングであるが、振幅の小さいもので
ある。次いで、ターミナル１が自身の二次元光センサ２
８による位置情報（軸ずれ）に基づき送受光部をターミ
ナル８の方向に向ける。図８（ｂ）はターミナル１がタ
ーミナル８の方向を向いた状態を示している。

【００２０】このようにして、ターミナル１がターミナ
ル８の方向を向くと、図９（ａ）に示すように、今度は
ターミナル１が集束光７７を放出し、ターミナル８に対
して初期光軸調整を要請する。このとき、集束光７７
は、光の拡散によるロスがなくなるため、図８（ｂ）に
比べ、周波数の高い波形７８を放出することが可能とな
る。この高い周波数からなる集束光７７をターミナル８
で受光して得る信号は、波形７９にて示すように、波形
７８に比較して同じ周波数でかつ同じタイミングであ
り、振幅の小さいものになる。ターミナル８が集束光７
７を受光すると、自身の二次元光センサ２８の検出情報
に基づき、その送受後部をターミナル１の送受光部の方
向を向く。この状態を図９（ｂ）に示す。そして、ター
ミナル８がターミナル１の方向を向き、該ターミナルに
対する初期光軸調整が終了すると、拡散光から集束光８
０に変更し、図９（ｃ）に示すようにその集束光８０を
ターミナル１に放出する。このとき、集束光８０は波形
８１であり、またその集束光８０を受光して得る信号は
波形８１に比較すると、波形８２にて示すように同じ周
波数でかつ同じタイミングであり、振幅の小さいものに
なる。

【００２１】従って、ターミナル８と１とが互いに初期
光軸調整を終了し、集束光７７，８０で通信すると、周
波数の高い波形８１，８２で信号を授受できるので、光
の拡散によるロスをさらに小さくすることができるばか
りでなく、外乱ノイズに対する悪影響を防ぐこともで
き、このため、単位時間当たりより多量のデータ通信が
可能となる。また、通信相手の探索時には、互いに拡散
光７２，７４を放出するので、集束光を用いる場合に比
較すると、放出時の探索範囲を広くとることができ、こ
のため、放出した光束が通信相手のターミナル１に受信
される可能性が極めて高く、探索がそれだけ容易とな
る。しかも、夫々の首振り手段が送受光部を水平方向に
かつ仰角方向に回転させるので、通信間の両者間が高低
差のある場合でも、容易にかつ確実に探索することがで
きると共に、初期光軸を確実に自動的に調整することが
できる。そして図示実施例では、探索時、上位制御装置
が二次元光センサ２８からの位置情報として、二次元光
センサ２８上で結ぶ近似スポット光９５の重心を光軸ず
れの位置情報とした例を示したが、例えば二次元光セン
サ上に結像された光の代表点を位置情報としても、同様
の作用効果がある。また送受光部を搭載するターミナル
１，６，８，１０が複数からなり、それらが固定式のも
のと移動式のものとで構成されているので、特に移動式
のターミナルを作業者が立ち入ることのできない環境下
で使用することができ、その際、ターミナルが周囲の障
害物によって通信が途絶えることがあっても、ターミナ
ルの移動により再通信することが容易にできる。さら
に、図示実施例では、夫々の送受光部２，７，９，１
１，１２が受光素子２５と二次元光センサ２８とを設け
た例を示したが、それらの代わりとして、受光した光を
結ぶ像の位置を出力する二次元光センサのみで構成すれ
ば、それだけ送受光部の構成の簡素化を図ることもでき
る。またさらに各ターミナルの送受光部として、発光器
２６と受光器２５とを一体に組み付けた例を示したが、
夫々が別々に、即ち、発光器と受光器とを夫々別に構成
して発光部と受光部とからなる追尾式光無線通信装置に
適用することができる。この場合、光束変更手段として
の鏡胴駆動機構を発光部に設け、また首振り手段を少な
くとも発光部と受光部との何れか一方に設け、その首振
り手段及び鏡胴駆動機構を上位制御装置によって遠隔制
御するものに適用することもできる。

【００２２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の請求項１に
よれば、探索時に拡散光を放出し、一方が他方の光を受
光した時点で水平方向及び仰角方向に移動して初期光軸
を調整すると共に、他方も同様に初期光軸を調節し、そ
の後双方が互いに集束光で通信するように構成したの
で、通信すべき相手との間で軸ずれがあっても、軸ずれ
を自動的に調整し、通信相手を容易に探索すると共に、
外乱ノイズの悪影響等に拘ることなく、より多量の情報
を通信し得る効果がある。請求項２によれば、一方が初
期光軸調整を終了した時点で、拡散光から集束光に変更
するので、拡散光のままで初期光軸調整を行う場合に比
較すると、初期光軸調整を速やかにかつ正確に行うこと
ができ、請求項３によれば、通信相手から受光した光を
結ぶ像の重心と代表点との何れかの位置を求め、該求め
た位置に基づいて光軸ずれを吸収する方向に移動するの
で、拡散光であっても、発光元の位置を確実に求めるこ
とができる。請求項４〜６，８，９によれば、探索時に
水平方向及び仰角方向に回動しながら拡散光を放出で
き、初期光軸調整後、拡散光から集束光に変更できるよ
うに構成したので、請求項１及び２の方法を的確に実施
し得る効果があり、特に請求項８，９によれば、送受光
部の構成を簡素化することができる効果がある。請求項
７，１０によれば、作業者の立ち入ることができない環
境下で使用できるので、特に原子力発電プラントにおい
て有益であり、請求項１１によれば請求項３の方法を的
確に実施し得、請求項１２によれば各々の位置情報を通
信できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による追尾式光無線通信方法を適用した
追尾式光無線通信装置の一実施例を示す概略図。

【図２】送受光部の具体的構成例を示す説明図。

【図３】凸レンズを使用した場合の集束光を得る原理説
明図（ａ）及び拡散光を得る原理説明図（ｂ）。

【図４】凹面鏡を使用した場合の集束光を得る原理説明
図（ａ）及び拡散光を得る原理説明図（ｂ）。

【図５】二次元光センサによって入射光の方向を求める
原理説明図。

【図６】二次元光センサが近似スポット光を検出すると
きの原理説明図。

【図７】二次元光センサがスポット光を検出するときの
説明図。

【図８】互いに拡散光を放出したときの説明図（ａ）及
び一方が初期光軸を調整したときの説明図（ｂ）。

【図９】一方が他方に対し初期光軸調整を要請している
ときの説明図（ａ），他方が初期光軸を調整するときの
説明図（ｂ），互いに集束光で通信するときの説明図
（ｃ）。

【符号の説明】

１，６，８…固定ターミナル、１０…移動ターミナル、
２，７，９，１１，１２…送受光部、１３，５３，５
８，７７，８０…集束光、１４，１５，５４，５９，７
２，７４…拡散光、２１ａ，２１ｂ…筐体、２４，５２
…送受光体としての凸レンズ、２５…フォトダイオー
ド、２６…赤外線発光ダイオード、２８…二次元光セン
サ、５７…送受光体としての凹面鏡。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０４Ｂ 10/22

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一方と他方との通信相手の探索時、双方
が互いに水平方向及び仰角方向に移動しながら拡散光を
放出し、一方が他方の拡散光を受光した時点で、該一方
が水平方向及び仰角方向に移動して他方の拡散光に対す
る初期光軸調整を行い、次いで一方が初期光軸調整を終
了した時点で他方が水平方向及び仰角方向に移動して一
方に対する初期光軸調整を行い、その後、一方と他方と
の双方が互いに集束光で通信することを特徴とする追尾
式光無線通信方法。
【請求項２】一方が初期光軸調整を終了した時点で、
拡散光から集束光に変換することを特徴とする請求項１
に記載の追尾式光無線通信方法。
【請求項３】初期光軸調整時、他方の通信相手から受
光した光の像の重心と代表点との何れかの位置を求め、
該求めた位置に基づき他方の光軸に対する光軸ずれを吸
収する方向に一方が移動することを特徴とする請求項１
に記載の追尾式光無線通信方法。
【請求項４】送光レンズ，該送光レンズの焦点位置に
そのレンズ面に向けて設置された発光器を夫々設けた送
光部と、受光レンズ，該受光レンズの焦点位置にそのレ
ンズ面に向けて設置された受光器を夫々有する受光部
と、受光した光を結像させると共に該結像位置の位置情
報を出力する二次元光センサとを有し、二次元センサの
位置情報に基づいて送光部と受光部とを向かい合わせる
と共に、送光部からの受光部への光の伝搬によって情報
伝送するように制御された追尾式光無線通信装置におい
て、送光部における発光器からの光束を拡散光と集束光
との何れかに選択的に変更する光束変更手段と、少なく
とも送光部と受光部との何れか一方を水平方向にかつ仰
角方向に回動させる首振り手段と、光束変更手段及び首
振り手段の夫々を遠隔制御する手段とを有することを特
徴とする追尾式光無線通信装置。
【請求項５】送受光体及び発光器並びに受光器を設け
た複数の送受光部と、送受光部内に設置され、受光した
光を結像させると共に該結像位置の位置情報を出力する
二次元光センサと、各送受光部から放射される光を拡散
光と集束光との何れかに選択的に変更する光束変更手段
と、各送受光部を水平方向及び仰角方向に回動させる首
振り手段と、各送受光部の光束変更手段及び首振り手段
の夫々を遠隔制御する手段とを有し、かつ該手段は、互
いに通信相手の探索時、探索用の送受光部の光束変更手
段の駆動により送受光部における発光器からの光を拡散
させると共に、首振り手段の駆動により送受光部を水平
方向及び仰角方向に回動させ、一方の送受光部が他方の
送受光部からの光を受光した時点で、二次元光センサの
出力信号に基づき双方の送受光部を互いに向かい合わ
せ、かつ探索した時点で、夫々の送受光部の光束変更手
段を駆動し、双方の送受光部からの光を集束光に変更す
ることを特徴とする追尾式光無線通信装置。
【請求項６】送受光体，発光器，受光器を設けた送受
光部を夫々搭載する複数のターミナルと、該各ターミナ
ルの送受光部内に設置され、受光した光を結像させると
共に該結像位置の位置情報を出力する二次元光検出セン
サと、各ターミナルの送受光部から放射される光を拡散
光と集束光との何れかに選択的に変更する光束変更手段
と、各ターミナルの送受光部を水平方向及び仰角方向に
回動させる首振り手段と、各ターミナルにおける送受光
部の光束変更手段及び首振り手段の夫々を遠隔制御する
手段とを有し、かつ該手段は、互いに通信相手の探索
時、探索用ターミナルの光束変更手段の駆動により送受
光部における発光器からの光を拡散させると共に、首振
り手段の駆動により送受光部を水平方向及び仰角方向に
回動させ、一方のターミナルの送受光部が他方のターミ
ナルの送受光部からの光を受光した時点で、二次元光セ
ンサの出力信号に基づき双方の送受光部を互いに向かい
合わせ、かつ探索した時点で、夫々のターミナルの光束
変更手段を駆動し、双方の送受光部からの光を集束光に
変更することを特徴とする追尾式光無線通信装置。
【請求項７】複数のターミナルは、定位置に固定され
た固定ターミナルと移動可能に構成された移動ターミナ
ルとからなることを特徴とする請求項６に記載の追尾式
光無線通信装置。
【請求項８】送光レンズ，発光器，受光した光を結像
させると共に該結像位置の位置情報を出力する二次元光
検出センサを設けた送受光部と、該送受光部から放射さ
れる光を拡散光と集束光との何れかに選択的に変更する
光束変更手段と、送受光部を水平方向及び仰角方向に回
動させる首振り手段と、各送受光部の該光束変更手段及
び首振り手段の夫々を遠隔制御する手段とを有し、かつ
該手段は、通信相手の探索時、光束変更手段の駆動によ
り送受光部における発光器からの光を拡散させると共
に、首振り手段の駆動により送受光部を水平方向及び仰
角方向に回動させ、一方の送受光部が他方の送受光部か
らの光を受光した時点で、二次元光センサの出力信号に
基づき双方の送受光部を互いに向かい合わせ、かつ探索
した時点で、夫々の送受光部の光束変更手段を駆動し、
双方の送受光部からの光を集束光に変更することを特徴
とする追尾式光無線通信装置。
【請求項９】送光レンズ，発光器，受光した光を結像
させると共に該結像位置の位置情報を出力する二次元光
検出センサを設けた送受光部を夫々搭載する複数のター
ミナルと、該各ターミナルの送受光部から放射される光
を拡散光と集束光との何れかに選択的に変更する光束変
更手段と、送受光部を水平方向及び仰角方向に回動させ
る首振り手段と、各ターミナルの光束変更手段及び首振
り手段の夫々を遠隔制御する手段とを有し、かつ該手段
は、通信相手の探索時、探索用ターミナルの光束変更手
段の駆動により送受光部における発光器からの光を拡散
させると共に、首振り手段の駆動により送受光部を水平
方向及び仰角方向に回動させ、一方のターミナルの送受
光部が他方のターミナルの送受光部からの光を受光した
時点で、二次元光センサの出力信号に基づき双方の送受
光部を互いに向かい合わせ、かつ探索した時点で、夫々
のターミナルの光束変更手段を駆動し、双方のターミナ
ルの送受光部からの光を集束光に変更することを特徴と
する追尾式光無線通信装置。
【請求項１０】複数のターミナルは、定位置に固定さ
れた固定ターミナルと移動可能に構成された移動ターミ
ナルとからなることを特徴とする請求項９に記載の追尾
式光無線通信装置。
【請求項１１】前記手段は、受光した光が二次元光セ
ンサ上で結ぶ像の重心位置と像の代表点との何れかを光
軸ずれの位置情報とすることを特徴とする請求項４〜
６，８，９の一項に記載の追尾式光無線通信装置。
【請求項１２】前記手段は、送受光器の位置或いは姿勢
情報を光の通信データに重畳して伝送することを特徴と
する請求項５，６，８，９の一項に記載の追尾式光無線
通信装置。
【請求項１３】前記送受光体は凸レンズと凹面鏡との
何れかで構成することを特徴とする請求項５，６，８，
９の一項に記載の追尾式光無線通信装置。