JPH0946769A

JPH0946769A - 光通信方式及び光通信方式を用いたリモート制御装置

Info

Publication number: JPH0946769A
Application number: JP7215239A
Authority: JP
Inventors: Yukitaka Hayashi; 由企孝早志; Yuzuru Sasaki; 譲佐々木
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1995-07-31
Filing date: 1995-07-31
Publication date: 1997-02-14

Abstract

(57)【要約】【課題】外乱光及び送受信（発光／受光）距離がダイ
ナミックに変動することに強い光通信方式及び当該通信
方式を用いてロボット等の移動体を遠隔制御するリモー
ト制御装置を提供する。【解決手段】本発明の光通信方式は、ディジタル信号
を周波数変調するＦＳＫ変調回路及びＦＳＫ変調された
電気信号を光信号に変換するＥ−Ｏ変換回路を有する送
信部と、光信号を電気信号に変換するＯ−Ｅ変換部１５
１、Ｏ−Ｅ変換部で変換された電気信号から直流成分を
除去すると共に所定の周波数帯域の電気信号を抽出する
バンドパスフィルタ１５３、及びバンドパスフィルタ１
５３を介して得られた電気信号をディジタル信号に復調
するＦＳＫ復調回路１５５を有する受信部１５と、を具
備することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信方式及びロ
ボット等の移動体を遠隔操作するための光通信方式を用
いたリモート制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、様々な分野で電波を用いた無
線通信方式が採用されている。しかし、電波を用いた無
線通信方式では、たとえば時分割で複数のロボットにデ
ータを送信する等、膨大なデータを取り扱う場合に、電
波環境が悪化しているとロボットが誤動作することがあ
るという問題があった。このため、一部の分野では、電
波の代わりに光を用いた無線通信方式、すなわち光通信
方式が採用されている。

【０００３】ところで、従来の光通信方式では、一般に
ＡＳＫ（amplitude shift keying）が用いられている。
ＡＳＫを用いた光通信方式は、送信側において、ディジ
タル信号を振幅をパラメータとする電気信号に変調した
後、発光素子により光信号に変換する。そして、受信側
において、受光素子によりこの光信号を受光して電気信
号に変換し、その後、この電気信号の振幅の大きさと閾
値電圧値とを比較することによりロジックレベルを判断
し、ディジタル信号に復調する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ＡＳＫを用いた光通信方式では、たとえば、受信側にお
いて、受光素子が送信側から発せられた光信号の他に太
陽光や蛍光灯の光等の外乱光を受光した時や、ダイナミ
ックに受信側が動作して受光強度が安定していない場
合、受光素子によって変換された電気信号に外乱光によ
るノイズ（主にＤＣ成分）が含まれるので、ノイズのＤ
Ｃレベル及び閾値電圧値のレベルによっては、誤ったデ
ィジタル信号に復調することがある。このため、上記の
ＡＳＫを用いた光通信方式では、外乱光によるＤＣレベ
ルを考慮して復調の際の閾値電圧値を決定しなければな
らい。しかし、外乱光は使用される場所によって様々で
あると同時に発光／受光間の距離がダイナミックに変化
する場合は、閾値電圧値をその都度決定しなければなら
ず煩雑であるという問題がある。

【０００５】尚、ディジタル信号の変調方法としては、
ＡＳＫの他にＦＳＫ（frequency shift keying）があ
る。しかし、ＦＳＫを用いた光通信方式については何ら
明らかにされていない。本発明は上記事情に基づいてな
されたものであり、外乱光に強い光通信方式及び当該通
信方式を用いてロボット等の移動体を遠隔操作するリモ
ート制御装置を提供することを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の光通信方式は、ディジタル信号を周波数変調
するＦＳＫ変調手段と、前記ＦＳＫ変調手段で変調され
た電気信号を光信号に変換する電気−光変換手段とを有
する送信部と、前記光信号を電気信号に変換する光−電
気変換手段と、前記光−電気変換手段で変換された電気
信号から直流成分を除去すると共に所定の周波数帯域の
電気信号を抽出するバンドパスフィルタと、前記バンド
パスフィルタを介して得られた電気信号をディジタル信
号に復調するＦＳＫ復調手段とを有する受信部と、を具
備することを特徴とするものである。

【０００７】尚、前記電気−光変換手段は、前記ＦＳＫ
変調手段で変調された電気信号を正弦波の光信号に変換
するものであることが望ましい。また、本発明の光通信
方式を用いたリモート制御装置は、制御装置により複数
の移動体の動作を遠隔操作する光通信方式を用いたリモ
ート制御装置であって、前記移動体への動作命令を入力
する操作手段を備え、前記制御装置は、前記動作命令に
基づいて対応する前記移動体のＩＤ信号を含むディジタ
ル信号を出力する中央制御手段と、前記ディジタル信号
を周波数変調するＦＳＫ変調手段と、前記ＦＳＫ変調手
段で変調された電気信号を光信号に変換する電気−光変
換手段とを有し、前記移動体は、前記光信号を電気信号
に変換する光−電気変換手段と、前記光−電気変換手段
で変換された電気信号から直流成分を除去すると共に所
定の周波数帯域の電気信号を抽出するバンドパスフィル
タと、前記バンドパスフィルタを介して得られた電気信
号をディジタル信号に復調するＦＳＫ復調手段とを有
し、復調されたディジタル信号に含まれるＩＤ信号が自
己宛のものであるときに、このディジタル信号に基づい
て動作するものであることを特徴とするものである。

【０００８】

【作用】本発明の光通信方式では、前記の構成により、
送信部は、ディジタル信号をＦＳＫ変調手段により周波
数をパラメータとする電気信号に変調し、その後、この
電気信号を発光素子等の電気−光変換手段により光信号
に変換して送信する。一方、受信部は、光信号を受光素
子等の光−電気変換手段により受光して電気信号に変換
した後、バンドパスフィルタによりこの電気信号から直
流成分を除去すると共にＦＳＫ変調手段によって変調さ
れた周波数帯域の電気信号のみを抽出し、その後、ＦＳ
Ｋ復調手段によりディジタル信号に復調する。したがっ
て、外乱光や受光強度の変動等の影響を受けることな
く、良好に光通信を行うことができる。

【０００９】尚、電気−光変換手段にＦＳＫ変調手段で
変調された電気信号を正弦波の光信号に変換するものを
用いた場合には、光信号の多重化を行うことができる。
すなわち、無線機やＦＭラジオのようにバンドを組んで
複数のチャンネルを同時に非同期で使用することができ
る。また、本発明の光通信方式を用いたリモート制御装
置では、前記の構成により、制御装置は、操作手段を介
して入力された動作命令に基づいて、移動体のＩＤ信号
を含む動作信号を送信する。一方、移動体は、受信した
動作信号が自己宛のものであるときにその動作信号に従
って移動する。したがって、オペレータは複数の移動体
を独立して制御することができる。その他の作用は本発
明の光通信方式と同様である。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の一実施の形態に
ついて図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施
の形態である光通信方式を用いたリモート制御装置の概
略ブロック図、図２は本実施の形態の概略斜視図、図３
は本実施の形態のタブレットボードの概略回路図、図４
は本実施の形態における操作パネルの操作と移動体の動
作との関係を説明するための図、図５は本実施の形態の
コントローラにおける送信部の第一の回路構成例を示す
図、図６は本実施の形態のコントローラにおける送信部
の第二の回路構成例を示す図、図７は図５に示す送信部
のＦＳＫ変調回路の動作を説明するための図、図８は本
実施の形態におけるコントローラの位置検出回路の概略
回路図、図９は本実施の形態における移動体の受信部の
概略ブロック図、図１０は図９に示す受信部の第一の回
路構成例を示す図、図１１は図９に示す受信部の第二の
回路構成例を示す図、図１２は図１０に示す回路の動作
を説明するための図、図１３は本実施の形態におけるコ
ントローラのマイコン制御部から出力される動作信号を
説明するための図、図１４は本実施の形態の基本シーケ
ンスを説明するための図である。

【００１１】本実施の形態では、本発明の光通信方式を
用いたリモート制御装置をゲーム機に適用した例につい
て説明する。本実施の形態のゲーム機は、図１に示すよ
うに、複数の移動体１０と、基板体であるタブレットボ
ード４０と、操作手段である複数の操作パネル５０と、
制御装置であるコントローラ６０と、充電機構部９０
と、を備えている。本実施の形態では、図２に示すよう
に、４台の移動体１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄと、
これ等の移動体に各々対応する４台の操作パネル５０
ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄと、を設けている。

【００１２】本実施の形態のゲーム機は、図２に示すよ
うに、２チームに分かれた４人のプレイヤーが、操作パ
ネル５０ａ〜５０ｄを用いてタブレットボード４０上に
置かれた移動体１０ａ〜１０ｄを遠隔操作することによ
り、サッカーゲームを行うものである。各チームのプレ
イヤーは、自分の移動体１０を制御して、相手チームの
ゴールにボールを蹴り込み（移動体をボールに当てるこ
とによりボールを動かす）、得点を争う。尚、本実施の
形態では、特に、ゲームの興趣の向上を図るため、移動
体１０がタブレットボード４０上の特定領域内に移動す
ると、一時的に移動体１０の制御が効かなくなる「制御
エリア」を設けている。この「制御エリア」とは、たと
えば、移動スピードが半減する「スローエリア」、移動
方向が反転する「反転エリア」、一定時間スピン動作を
する「スピンエリア」、進入方向での移動を継続する
「スリップエリア」などである。

【００１３】タブレットボード４０は、図３に示すよう
に、平板４２と、ループコイルアレイ４６とを有する。
本実施の形態では、平板４２として、縦８０ｃｍ、横１
００ｃｍのテーブルサイズのものを用いている。ループ
コイルアレイ４６は、平板４２上の移動体１０の位置を
検出するために用いられるのもので、ｘ方向ループコイ
ルアレイ４６ａと、ｙ方向ループコイルアレイ４６ｂと
からなる。ｘ方向ループコイルアレイ４６ａ、ｙ方向ル
ープコイルアレイ４６ｂは、それぞれ多数のループコイ
ルを平板４２上でｘ方向、ｙ方向に沿って配列したもの
である。ここでは、ループコイルを、ｘ方向に８０個、
ｙ方向に６４個設け、各ループコイルは二回巻としてい
る。また、ｘ方向の各ループコイルには１番から８０番
まで順に番号を付与し、ｙ方向の各ループコイルには１
番から６４番まで順に番号を付与して、この番号によ
り、タブレットボード上でのｘ座標とｙ座標を設定して
いる。尚、ループコイルアレイ４６としては、ループコ
イルパタンを印刷したフィルムシートを用いてもよい。

【００１４】操作パネル５０は、各移動体１０に対する
動作命令を入力する入力装置である。これは、図２に示
すように、ジョイスティック（joystick）５２と、二つ
のコマンドボタン５４ａ，５４ｂとを有する。図４に操
作パネル５０の操作と移動体１０の動作との関係を示
す。ジョイスティック５２を前後左右に動かすと、移動
体１０はその動かした方向に移動する。また、コマンド
ボタン５４ａを押すと、移動体１０は同じ位置で左回り
に回転し、コマンドボタン５４ｂを押すと、移動体１０
が同じ位置で右回りに回転する。かかる移動体１０の動
作と後述するＤＩＲ信号との関係は、図１３（ｂ）に示
す通りである。

【００１５】コントローラ６０は、図１に示すように、
マイコン制御部６２と、送信部６４と、移動体１０の充
電を制御する充電制御回路６６と、タブレットボード４
０上での複数の移動体１０の位置を検出する位置検出回
路６８と、を備えている。マイコン制御部６２には、例
えばＴＭＰＺ８４Ｃ０１５が用いられる。このＴＭＰＺ
８４Ｃ０１５は、８ビットのワンチップマイコン（Ｚ８
０）と、パラレルＩ／Ｏポートと、シリアルＩ／Ｏポー
トと、ＲＡＭと、ＲＯＭとを有する。また、ＴＭＰＺ８
４Ｃ０１５は、プログラマブルタイマを備えており、こ
れにより１ビットのデータ転送速度を決めている。ＲＯ
Ｍには、ゲームのプログラム、タブレットボード４０上
の座標テーブルに対応した各種制御エリアの情報等が記
憶されている。たとえば、スピンエリアは、相手チーム
のゴール付近の所定領域に設定され、ゲームプログラム
は、移動体がスピンエリアに移動すると、移動体はその
位置で一定時間回転するようにプログラミングされる。

【００１６】マイコン制御部６２は、操作パネル５０か
ら送られる移動体に対する動作命令に基づき、動作信号
を送信部６４に出力する。また、位置検出回路６８から
の移動体１０の位置情報に基づき、その移動体１０が各
種制御エリア内にあると判定した場合には、ゲームプロ
グラムに従って所定の動作信号を送信部６４に出力す
る。この動作信号は、図１３に示すように、ＴＲ信号、
ＳＹＮＣ信号、ＩＤ信号、ＤＩＲ信号、ＣＯＭ信号の計
３２ビットで構成される。ＴＲ信号は、８ビットのビッ
ト同期トレーニングキャラクタ、ＳＹＮＣ信号は８ビッ
トのフレーム同期キャラクタである。両者とも移動体１
０における動作信号の読み取りを正確に行うためのもの
である。ＩＤ信号は８ビットの移動体識別コードであ
る。本実施の形態では４台の移動体を使用しているの
で、後ろの４ビットだけを使用している。ＤＩＲ信号は
４ビットの移動体移動方向コマンドコードであり、ＣＯ
Ｍ信号は４ビットの移動体ＬＥＤ点灯制御コマンドコー
ドである。図１３（ａ）にＩＤ信号の符号表、図１３
（ｂ）にＤＩＲ信号の符号表、図１３（ｃ）にＣＯＭ信
号の符号表を示す。動作信号の１ビットの送出時間は１
２８μｍとしている。尚、動作信号としては、ＴＲ信号
とＳＹＮＣ信号を短縮し、ＩＤ信号、ＤＩＲ信号、ＣＯ
Ｍ信号のそれぞれに反転信号を付加したものを用いて、
信号の誤り判定を行うようにしてもよい。

【００１７】送信部６４は、図５に示すように、ＦＳＫ
変調回路６４２と、Ｅ−Ｏ変換回路６４４とを有する。
ＦＳＫ変調回路６４２は、図７に示すように、マイコン
制御部６２から発せられたディジタルの動作信号をディ
ジタル周波数変調（ＦＳＫ）して、周波数をパラメータ
とする電気信号（ＦＳＫ信号）に変換する。尚、図７に
示すＦＳＫ信号のデューティーは必ずしも５０％でなく
てもよい。ＦＳＫ変調回路６４２には既存のものを用い
ることができる。Ｅ−Ｏ変換回路６４４は、ＬＥＤ等の
発光素子とトランジスタとを含むものであり、ＦＳＫ信
号に基づきトランジスタをスイッチング動作させること
により、ＬＥＤを点滅させ、ＦＳＫ信号を例えば赤外光
のパルス信号に変換する。送信部６４は、図２に示すよ
うに、タブレットボード４０の上方に設置されており、
ＬＥＤから発せられた光信号は、タブレットボード４０
上の移動体１０へ出力される。

【００１８】送信部６４の他の回路構成例を図６に示
す。図６において、前段ＦはＦＳＫ変調回路６４２を含
む回路であり、後段ＧはＥ−Ｏ変換回路６４４を含む回
路である。図６に示す回路では、Ｅ−Ｏ変換回路６４４
を構成するトランジスタとしてＭＯＳＦＥＴを用いてい
る。また、ＣＮ１はＶ_CCとＧＮＤに、ＣＮ２はマイコン
制御部６２に、そして、ＣＮ３は抵抗とＬＥＤ等の発光
素子に、それぞれ接続される。

【００１９】尚、図５及び図６に示す回路は、送信部６
４を実現する具体的な回路の一例を示したに過ぎない。
したがって、使用する発光素子やトランジスタ、及びＦ
ＳＫ信号の周波数帯域によってその回路構成、素子の値
等は異なってくる。位置検出回路６８は、図８に示すよ
うに、アナログスイッチアレイ７２と、第一検知回路７
４ａと、第二検知回路７４ｂと、第一ラッチ回路７６ａ
と、第二ラッチ回路７６ｂと、カウンタ７８と、を有す
る。位置検出回路６８は、移動体１０から発せられた信
号に基づき、その移動体１０のタブレットボード４０上
の位置を検出する。

【００２０】アナログスイッチアレイ７２は、ｘ方向ア
ナログスイッチアレイ７２ａと、ｙ方向アナログスイッ
チアレイ７２ｂとからなる。ｘ方向アナログスイッチア
レイ７２ａは、多数のアナログスイッチを有し、この各
アナログスイッチは、図３に示すように、ｘ方向の各ル
ープコイルと接続されている。ｘ方向アナログスイッチ
アレイ７２ａは、マイコン制御部６２からの制御信号Ｓ
₁に基づいて、ｘ方向の各ループコイルの接続を順次切
り換える。これにより、移動体１０が発した信号を検出
する。また、ｙ方向アナログスイッチ７２ｂも同様に構
成される。

【００２１】第一検知回路７４ａ及び第二検知回路７４
ｂは、それぞれｘ方向アナログスイッチアレイ７２ａ、
ｙ方向アナログスイッチアレイ７２ｂから得られた交流
信号をパルス信号に変換するものであり、具体的には、
増幅回路と、平滑化フィルターと、二値判定回路とで構
成される。カウンタ７８は、マイコン制御部６２からの
クロック信号Ｃに基づき、制御信号Ｓ₁に合わせて、１
番から８０番までカウントし、このカウント値を第一ラ
ッチ回路７６ａと第二ラッチ回路７６ｂに出力する。第
一ラッチ回路７６ａは、第一検知回路７４ａからパルス
信号を取り込んだ際のカウント値を記憶する。同様に、
第二ラッチ回路７６ｂは、第二検知回路７４ｂからパル
ス信号を取り込んだ際のカウント値を記憶する。この第
一ラッチ回路７６ａの記憶するカウント値が移動体のｘ
座標となり、第二ラッチ回路７６ｂの記憶するカウント
値が移動体のｙ座標となる。

【００２２】移動体１０は、図１に示すように、機構部
１２と、バッテリ部１４と、受信部１５と、共振回路１
６と、制御部１８と、を備えている。本実施の形態で
は、移動体１０として、底面直径が約８ｃｍ、高さが約
１０ｃｍのものを用いている。機構部１２は、赤色発光
のＬＥＤ及び緑色発光のＬＥＤと、二つの駆動用小型Ｄ
Ｃモータと、左右に設けられた合計二つの車輪とを有す
る。各車輪は、それぞれ別個のモータにより独立に駆動
される。これにより、移動体１０は、前後に移動した
り、右又は左回りに回転したり、左右に曲がったりする
ことができる。たとえば、前進する場合には両方の車輪
を正転し、後進する場合には両方の車輪を逆転する。ま
た、回転させる場合には一方の車輪を正転し、他方の車
輪を逆転する。更に、前進しながら右に曲がる場合に
は、左側のモータをフルパワーにし、右側のモータをハ
ーフパワーとする。フルパワーとハーフパワーの切り替
えは、モータの励磁電圧を変えるか、励磁電流を周期的
にオン・オフするデューティ制御により実現できる。
尚、本実施の形態では、モータのパワーを３段階に調節
して、移動体１０がフルスピード、ハーフスピード、及
びクォータースピードで移動するようにしてある。通
常、移動体１０はフルスピードで移動しており、かかる
スピードとＣＯＭ信号との関係は、図１３（ｃ）に示す
通りである。

【００２３】バッテリ部１４は、たとえば６Ｖ５００ｍ
Ａ以上のニッカド電池等の二次電池と、充電端子接点
と、電圧低下を検知する電圧監視回路と、過充電防止回
路とを有する。また、共振回路１６は、共振コイルに交
流電流を流して磁場を発生するものである。受信部１５
は、図９に示すように、Ｏ−Ｅ変換部１５１と、Ｉ−Ｖ
変換部１５２と、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１５３
と、高周波アンプ（ＲＦＡＭＰ）１５４と、ＦＳＫ復調
回路１５５と、を有する。

【００２４】Ｏ−Ｅ変換部１５１は、フォトダイオード
やフォトトランジスタ等の受光素子を含むものであり、
送信部６４から発せられた光信号をその光強度に基づき
微弱な電流信号に変換するものである。Ｉ−Ｖ変換部１
５２は、Ｏ−Ｅ変換部１５１で変換された微弱な電流信
号を電圧信号に変換すると共に、この電圧信号をある程
度の電圧値にまで増幅する。バンドパスフィルタ１５３
は、コイルとコンデンサを含むものであり、Ｉ−Ｖ変換
部１５２で変換された電気信号から直流成分を除去する
と共に送信部６４のＦＳＫ変調回路６４２によって変調
された周波数帯域の電気信号のみを抽出する。高周波ア
ンプ１５４は、バンドパスフィルタ１３３を介して得ら
れた電気信号を所定の電圧値にまで増幅する。ＦＳＫ復
調回路１５５は、高周波アンプ１５４で増幅された電気
信号をディジタル信号に復調する。

【００２５】受信部１５の具体的な回路構成例を図１０
及び図１１に示す。図１０において、前段Ａは、Ｏ−Ｅ
変換部１５１、Ｉ−Ｖ変換部１５２、バンドパスフィル
タ１５３、及び一次アンプ（１ｓｔＡＭＰ）を含む回路
であり、後段Ｂは二次アンプ（２ｎｄＡＭＰ）を含む回
路である。また、図１１において、前段ＣはＯ−Ｅ変換
部１５１及びＩ−Ｖ変換部１５２を含む回路であり、中
段Ｄは一次アンプ（１ｓｔＡＭＰ）を含む回路であり、
後段Ｅは二次アンプ（２ｎｄＡＭＰ）を含む回路であ
る。図１１に示す回路では、バンドパスフィルタ１５３
は、回路に含まれる幾つかのコンデンサと抵抗によって
構成されている。尚、図１０及び図１１において、高周
波アンプ１５４は、一次アンプ及び二次アンプによって
構成される。

【００２６】次に、図１０に示す回路の動作について図
１２を参照して説明する。先ず、ＰＩＮフォトダイオー
ドが光信号、例えば赤外光の信号を受光すると、この光
信号は微弱な電流信号に変換され、その後、電圧信号に
変換される。この際、ＰＩＮフォトダイオードが送信部
６４のＬＥＤから発せられた光信号の他に太陽光や蛍光
灯の光等の外乱光を受光すると、電圧信号に外乱光によ
るノイズ（主にＤＣ成分）が含まれるので、図１０のａ
点における信号波形は図１２（ａ）に示すようになる。
次に、この電気信号は、図１２（ｂ）に示すように、コ
ンデンサＣ₃によりＤＣ成分が取り除かれる。そして、
Ｃ₁，Ｌ₁及びＣ₂，Ｌ₂により、復調の際に必要な周
波数帯域の電気信号、すなわち送信部６４のＦＳＫ変調
回路６４２で変調された周波数帯域の電気信号のみが抽
出され、次段の回路に入力される。図１０に示す回路に
おいて、ＰＩＮフォトダイオードのアノード側とカソー
ド側の両方にバンドパスフィルタを設けたのは、Ｑを大
きくして周波数選択性を向上させるためである。尚、バ
ンドパスフィルタは、ＰＩＮフォトダイオードのアノー
ド側又はカソード側のどちらか一方に設けるようにして
もよい。

【００２７】次に、バンドパスフィルタによって抽出さ
れた電気信号は、トランジスタＴｒ₁を含む一次アンプ
で増幅された後、トランジスタＴｒ₂を含む二次アンプ
で増幅される。これにより、図１０のｂ点における信号
波形は図１２（ｃ）に示すようになり、図１０のｃ点に
おける信号波形は図１２（ｄ）に示すようになる。次
に、二次アンプで増幅された電気信号は、ＦＳＫ復調回
路１５５によりディジタルの動作信号に変換され、制御
部１８に入力される。ＦＳＫ復調回路１５５には既存の
ものを用いることができる。

【００２８】図１１に示す回路の動作は、図１０に示す
回路の動作と基本的に同様であるので、その詳細な説明
を省略する。尚、図１１に示す回路では、ｄ点での信号
波形が図１２（ａ）に示すようになり、その後、ｄ点と
ＭＯＳＦＥＴのゲートとの間に設けられたコンデンサに
より直流分がカットされて図１２（ｂ）に示すようにな
る。また、ｅ点での信号波形が図１２（ｃ）に示すよう
になり、ｆ点での信号波形が図１２（ｄ）に示すように
なる。

【００２９】図１０及び図１１に示す回路は、送信部１
５を実現する具体的な回路の一例を示したに過ぎない。
したがって、使用する発光素子やトランジスタ、及びＦ
ＳＫ信号の周波数帯域によってその回路構成、素子の値
等は異なってくる。制御部１８は、移動体１０を統括し
て制御するものである。具体的には、ＦＳＫ復調回路１
５５で復調された動作信号の中のＩＤ信号に基づき、自
己宛の信号であるかどうかを判定する。そして、自己宛
のものであれば、共振回路１６のスイッチをオンにし
て、共振コイルに交流電流を流し、磁場を発生させる。
これにより、タブレットボード４０のループコイルアレ
イ４６に誘導電流を流す。また、制御部１８は、動作信
号に基づいて機構部１２におけるモータの駆動やＬＥＤ
の発光等を制御する。

【００３０】充電機構部９０は、タブレットボード４０
上の所定の充電コーナーに設けられ、充電接点と、接点
ロック機構とを有する。マイコン制御部６２は、一定時
間経過すると、移動体１０を充電接点の位置まで移動さ
せる命令を発し、その移動体１０がその位置に来ると、
接点ロック機構によりその充電接点と移動体１０の充電
接点とをロックして、１分から５分のクイックチャージ
を行う。

【００３１】次に、本実施の形態の動作について説明す
る。先ず、本実施の形態の基本シーケンスについて説明
する。本実施の形態の基本シーケンスは、図１４に示す
ように、四つのフレームから成り立っている。基本シー
ケンスの期間Ｔは８０ｍｓ、各フレームの期間Ｔ_baseは
２０ｍｓである。各フレームにおいて、四台の移動体１
０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄへ別個に動作信号がマイ
コン制御部６２から出力される。このように、ＩＤ信号
を含む動作信号を各移動体１０に時分割で送ることによ
り、移動体１０は自己宛の信号かどうかを容易に識別す
ることができ、また、すべての移動体１０に構造の同じ
ものを用いることができる。

【００３２】次に、上述した基本シーケンスのうちの一
のフレームのみを考えて、本実施の形態の動作について
説明する。先ず、コントローラ６０が動作信号を出力す
る際の動作について説明する。マイコン制御部６０は、
図１４に示すように、操作パネル５０を介して入力され
た動作命令又はＲＯＭに記憶されたゲームプログラムに
基づき、フレームの始めの４ｍｓ間で動作信号を出力す
る。この動作信号は、ＦＳＫ変調回路６４２により周波
数をパラメータとする電気信号に変調され、その後、Ｅ
−Ｏ変換回路６４４により光信号に変換されて各移動体
１０に送信される。

【００３３】次に、移動体１０が動作信号を受信する際
の動作について説明する。コントローラ６０から送信さ
れた光信号は、Ｏ−Ｅ変換部１５１により微弱な電流信
号に変換され、Ｉ−Ｖ変換部１５２により電圧信号に変
換された後、バンドパスフィルタ１５３に入力される。
これにより、電圧信号から太陽光や蛍光灯の光等の外乱
光によるノイズを除去して復調の際に必要な周波数成分
の電圧信号のみを抽出することができる。次に、バンド
パスフィルタ１５３を介して得られた電圧信号は、ＦＳ
Ｋ復調回路１５５によりディジタルの動作信号に復調さ
れた後、制御部１８に入力される。制御部１８は、復調
回路１５５から送られてきた動作信号のＩＤ信号に基づ
いて、この動作信号が自己宛の信号であるかどうかを判
定する。自己宛のものである場合には、その後のＤＩＲ
信号、ＣＯＭ信号の部分を有効に認識し、その命令に従
って制御する。一方、自己宛のものでない場合には、そ
の後のＤＩＲ信号、ＣＯＭ信号の部分を認識しない。そ
して、自己宛の信号であると認識した移動体１０は、図
１４に示すように、ＩＤ信号の始めのビットを検出した
ときから２．５ｍｓ経過した後に、共振回路１６のスィ
ッチを１２ｍｓ間オンにする。これにより、共振回路１
６は共振コイルに交流電流を流して磁場を発生させる。

【００３４】次に、コントローラ６０が移動体１０から
の位置情報を検出する際の動作を説明する。マイコン制
御部６２は、図１４に示すように、動作信号の出力後１
ｍｓ経過した後に、ｘ方向アナログスイッチアレイ７２
ａ及びｙ方向アナログスイッチアレイ７２ｂに制御信号
Ｓ₁を送り、それぞれのアナログスイッチを１番目から
順次オンにする。この際、自己宛の信号であると認識し
た移動体１０は磁場を発生しているので、この移動体１
０が位置しているところにあるループコイルに対応する
アナログスイッチをオンにしたときに、そのループコイ
ルに誘導（交流）電流が流れる。たとえば、自己宛の信
号であると認識した移動体１０がｘ方向においては１０
番のコイルループの位置に、またｙ方向においては６０
番のコイルループの位置にある場合、ｘ方向アナログス
イッチアレイ７２ａから取り出される交流信号Ｓ₁₁には
１０番目のアナログスイッチをオンにしたときの誘導電
流を含み、またｙ方向アナログスイッチアレイ７２ｂか
ら取り出される交流信号Ｓ₁₂には、６０番目のアナログ
スイッチをオンにしたときの誘導電流を含む。交流信号
Ｓ₁₁，Ｓ₁₂は、それぞれ第一検知回路７４ａ、第二検知
回路７４ｂでパルス信号Ｓ₁₃，Ｓ₁₄に変換され、それぞ
れ第一ラッチ回路７６ａ及び第二ラッチ回路７６ｂに入
力される。第一ラッチ回路７６ａ及び第二ラッチ回路７
６ｂは、パルス信号Ｓ₁₃，Ｓ₁₄が入力された際における
カウンタ７８のカウント値をマイコン制御部６２に出力
する。このカウント値が、このフレームでマイコン制御
部が出力した動作信号のＩＤ信号に対応する移動体１０
のｘｙ座標情報となる。尚、ｘ方向アナログスイッチア
レイ７２ａ及びｙ方向アナログスイッチアレイ７２ｂの
切り換え動作をそれぞれ独立に行う代わりに、例えば最
初にｘ方向アナログスイッチアレイ７２ａの切り換え動
作を行ない、その後にｙ方向アナログスイッチアレイ７
２ｂの切り換え動作を行うようにしてもよい。

【００３５】また、マイコン制御部６２は、移動体１０
のｘｙ座標情報に基づき、その移動体１０が制御エリア
内にあると判定すると、次の基本シーケンスの対応する
フレームにおいて、すなわち次にその移動体１０に対し
て動作信号を送るときに、ＲＯＭに記憶されたゲームプ
ログラムに従って動作信号を出力する。たとえば、その
移動体１０がスピンエリアにあった場合、移動体１０を
その位置で一定時間回転すると共に、赤色のＬＥＤを点
灯するように動作信号を出力する。移動体１０がスピン
エリア内に入っていない通常の場合には緑色のＬＥＤを
点灯することにより、プレーヤーに自己の移動体１０が
スピンエリア内にいることを容易に知らせることができ
る。

【００３６】本実施の形態では、コントローラ６０の送
信部６４は、マイコン制御部６２から発せられたディジ
タルの動作信号をＦＳＫ変調回路６４２により周波数を
パラメータとする電気信号に変調した後、この電気信号
をＥ−Ｏ変換回路６４４により光信号に変換して送信す
る。一方、移動体１０の受信部１５は、光信号をＯ−Ｅ
変換部１５１により受光して電気信号に変換した後、バ
ンドパスフィルタ１５３によりこの電気信号から直流成
分を除去すると共にＦＳＫ変調回路６４２によって変調
された周波数帯域の電気信号のみを抽出し、その後、Ｆ
ＳＫ復調回路１５５によりディジタルの動作信号に復調
する。したがって、本実施の形態によれば、外乱光や受
光強度の変動等の影響を受けることなく、良好に光通信
を行うことができる。尚、従来は、ＦＳＫに利用できる
程度の感度を有する発光素子や受光素子、すなわち搬送
波周波数として３〜１０ＭＨｚの周波数帯域で使用でき
る発光素子や受光素子は存在しなかった。しかし、近年
になってこれ等の素子が開発され、これにより、ＦＳＫ
を用いた光通信方式を実現することが可能になった。

【００３７】また、本実施の形態では、コントローラ６
０は、操作パネル５０を介して入力された動作命令に基
づいて、その操作パネル５０に対応する移動体１０のＩ
Ｄ信号を含む動作信号を送信する。一方、移動体１０
は、受信した動作信号が自己宛のものであるときに動作
信号に従って移動する。これにより、オペレータは各操
作パレット５０に対応する複数の移動体１０を独立して
制御することができる。

【００３８】さらに、本実施の形態では、位置検出回路
６８により、移動体１０に設けられた共振回路１６の共
振コイルとタブレットボード４０に設けられたループコ
イルアレイ４６との間に生じる電磁誘導によって得られ
る信号に基づいて、移動体１０のタブレット４０上の位
置を検出すると共に、マイコン制御部６２により、位置
検出回路６８によって検出された移動体１０のタブレッ
トボード４０上の位置が特定領域内（例えばスピンエリ
ア）にあるときに、この特定領域に対応した特定動作
（例えばスピンモード）をするように動作信号を出力す
る。これにより、ゲームの興趣を向上させることができ
る。

【００３９】尚、本発明は本実施の形態に限定されるも
のではなく、その要旨の範囲内において種々の変形が可
能である。たとえば、本実施の形態では、送信部６４の
Ｅ−Ｏ変換回路として、トランジスタをスィッチング動
作させてＬＥＤを点滅させることにより、ＦＳＫ変調さ
れた電気信号を例えば赤外光のパルス信号に変換するも
のについて説明したが、本発明はこれに限定されるもの
ではない。図１５は本実施の形態に用いるＥ−Ｏ変換回
路の変形例を示す図である。図１５に示すＥ−Ｏ変換回
路６４４ａは、トランジスタを増幅動作させてＬＥＤの
光強度を変化させることにより、ＦＳＫ変調された電気
信号を例えば赤外光の正弦波信号に変換する。Ｅ−Ｏ変
換回路として、図１５に示すような、ＦＳＫ変調された
電気信号を正弦波の光信号に変換するものを用いた場
合、光信号の多重化を行うことができるという利点があ
る。すなわち、無線機やＦＭラジオのようにバンドを組
んで複数のチャンネルを同時に非同期で使用することが
できる。尚、Ｅ−Ｏ変換回路として、本実施の形態で用
いたような、ＦＳＫ変調された電気信号をパルスの光信
号に変換するものを用いた場合、バンドを組んで複数の
チャンネルを設定すると、パルスに重なりができてしま
い、これを別のバンドと判断するおそれがある。このた
め、１チャンネルしか設定することができない。

【００４０】また、本実施の形態では、移動体１０に共
振回路１６を設けると共にタブレットボード４０にルー
プコイルアレイ４６を設け、更にコントローラ６０に位
置検出回路６８を設けたものについて説明したが、本発
明はこれに限定されるものではない。たとえば、タブレ
ットボード４０上に上述した制御エリアを設定しない
等、移動体１０のタブレットボード４０上の位置を検出
する必要がない場合、共振回路１６、ループコイルアレ
イ４６、及び位置検出回路６８は別段設けなくてもよ
い。

【００４１】さらに、本実施の形態では、光通信方式を
用いたリモート制御装置をサッカーゲームに応用した場
合について説明したが、本発明はこれに限定されるもの
ではない。本発明の光通信方式を用いたリモート制御装
置は、例えばレースゲームや球技ゲーム等のゲーム機の
他、産業用ロボット等を遠隔操作するためのリモート制
御装置にも応用することができる。

【００４２】また、本実施の形態では、光通信方式を用
いたリモート制御装置について説明したが、本発明はこ
れに限定されるものではない。本発明のＦＳＫを用いた
光通信方式は、リモート制御装置のみならず、様々な分
野で用いられている無線通信方式に適用することができ
る。また、本発明の光通信方式を用いて送受されるディ
ジタル信号の構成は、本実施の形態で説明したものに限
定されない。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように本発明の光通信方式
によれば、送信部において、ディジタル信号をＦＳＫ変
調手段により周波数をパラメータとする電気信号に変調
した後、電気−光変換手段により光信号に変換して送信
し、また、受信部において、光信号を光−電気変換手段
により受光して電気信号に変換した後、バンドパスフィ
ルタによりこの電気信号から直流成分を除去すると共に
復調の際に必要な周波数帯域の電気信号のみを抽出し、
その後、ＦＳＫ復調手段によりディジタル信号に復調す
るので、外乱光や受光強度の変動等の影響を受けること
なく、良好に光通信を行うことができる光通信方式を提
供することができる。

【００４４】また、本発明の光通信方式において、電気
−光変換手段にＦＳＫ変調手段で変調された電気信号を
正弦波の光信号に変換するものを用いた場合には、無線
機やＦＭラジオのようにバンドを組んで複数のチャンネ
ルを同時に非同期で使用することができる光通信方式を
提供することができる。また、本発明の光通信方式を用
いたリモート制御装置によれば、制御装置は、操作手段
を介して入力された動作命令に基づき、移動体のＩＤ信
号を含む動作信号を送信し、また、移動体は、受信した
動作信号が自己宛のものであるときに動作信号に従って
動作するので、本発明の光通信方式の効果に加えて、オ
ペレータが複数の移動体を独立して制御することができ
る光通信方式を用いたリモート制御装置を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態である光通信方式を用い
たリモート制御装置の概略ブロック図である。

【図２】本実施の形態の概略斜視図である。

【図３】本実施の形態のタブレットボードの概略回路図
である。

【図４】本実施の形態における操作パネルの操作と移動
体の動作との関係を説明するための図である。

【図５】本実施の形態のコントローラにおける送信部の
第一の回路構成例を示す図である。

【図６】本実施の形態のコントローラにおける送信部の
第二の回路構成例を示す図である。

【図７】図５に示す送信部のＦＳＫ変調回路の動作を説
明するための図である。

【図８】本実施の形態におけるコントローラの位置検出
回路の概略回路図である。

【図９】本実施の形態における移動体の受信部の概略ブ
ロック図である。

【図１０】図９に示す受信部の第一の回路構成例を示す
図である。

【図１１】図９に示す受信部の第二の回路構成例を示す
図である。

【図１２】図１０に示す回路の動作を説明するための図
である。

【図１３】本実施の形態装置におけるコントローラのマ
イコン制御部から出力される動作信号を説明するための
図である。

【図１４】本実施の形態装置の基本シーケンスを説明す
るための図である。

【図１５】本実施の形態装置のＥ−Ｏ変換回路の変形例
を示す図である。

【符号の説明】

１０移動体１２機構部１４バッテリ部１５受信部１６共振回路１８制御部４０タブレットボード４２平板４６ループコイルアレイ４６ａｘ方向ループコイルアレイ４６ｂｙ方向ループコイルアレイ５０操作パネル５２ジョイスティック５４ａ，５４ｂコマンドボタン６０コントローラ６２マイコン制御部６４送信部６６充電制御回路６８位置検出回路７２アナログスイッチアレイ７２ａｘ方向アナログスイッチアレイ７２ｂｙ方向アナログスイッチアレイ７４ａ第一検知回路７４ｂ第二検知回路７６ａ第一ラッチ回路７６ｂ第二ラッチ回路７８カウンタ９０充電機構部１５１Ｏ−Ｅ変換部１５２Ｉ−Ｖ変換部１５３バンドパスフィルタ１５４高周波アンプ１５５ＦＳＫ復調回路６４２ＦＳＫ変調回路６４４，６４４ａＥ−Ｏ変換回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０４Ｌ 27/14 Ｈ０４Ｌ 27/14 ＺＨ０４Ｑ 9/14 // Ｇ０５Ｄ 1/00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ディジタル信号を周波数変調するＦＳＫ
変調手段と、前記ＦＳＫ変調手段で変調された電気信号
を光信号に変換する電気−光変換手段と、を有する送信
部と、前記光信号を電気信号に変換する光−電気変換手段と、
前記光−電気変換手段で変換された電気信号から直流成
分を除去すると共に所定の周波数帯域の電気信号を抽出
するバンドパスフィルタと、前記バンドパスフィルタを
介して得られた電気信号をディジタル信号に復調するＦ
ＳＫ復調手段と、を有する受信部と、を具備することを特徴とする光通信方式。
【請求項２】前記電気−光変換手段は、前記ＦＳＫ変
調手段で変調された電気信号をパルス波の光信号に変換
するものであることを特徴とする請求項１記載の光通信
方式。
【請求項３】前記電気−光変換手段は、前記ＦＳＫ変
調手段で変調された電気信号を正弦波の光信号に変換す
るものであることを特徴とする請求項１記載の光通信方
式。
【請求項４】制御装置により複数の移動体の動作を遠
隔操作する光通信方式を用いたリモート制御装置であっ
て、前記移動体への動作命令を入力する操作手段を備え、前記制御装置は、前記動作命令に基づいて対応する前記
移動体のＩＤ信号を含むディジタル信号を出力する中央
制御手段と、前記ディジタル信号を周波数変調するＦＳ
Ｋ変調手段と、前記ＦＳＫ変調手段で変調された電気信
号を光信号に変換する電気−光変換手段とを有し、前記移動体は、前記光信号を電気信号に変換する光−電
気変換手段と、前記光−電気変換手段で変換された電気
信号から直流成分を除去すると共に所定の周波数帯域の
電気信号を抽出するバンドパスフィルタと、前記バンド
パスフィルタを介して得られた電気信号をディジタル信
号に復調するＦＳＫ復調手段とを有し、復調されたディ
ジタル信号に含まれるＩＤ信号が自己宛のものであると
きに、このディジタル信号に基づいて動作するものであ
ることを特徴とする光通信方式を用いたリモート制御装
置。
【請求項５】前記電気−光変換手段は、前記ＦＳＫ変
調手段で変調された電気信号をパルス波の光信号に変換
するものであることを特徴とする請求項４記載の光通信
方式。
【請求項６】前記電気−光変換手段は、前記ＦＳＫ変
調手段で変調された電気信号を正弦波の光信号に変換す
るものであることを特徴とする請求項４記載の光通信方
式を用いたリモート制御装置。
【請求項７】前記移動体は、磁場を発生させる移動体
用コイルを有し、且つ複数の位置検出用ループコイルが
配設された基板体上に設置されており、前記制御装置は、前記移動体用コイルと前記位置検出用
ループコイルとの間に生じる電磁誘導によって得られる
信号に基づいて、前記移動体の前記基板体上の位置を検
出する位置検出手段を有することを特徴とする請求項
４，５又は６記載の光通信方式を用いたリモート制御装
置。