(57)【要約】【課題】照明光から数十ｋＨｚの周波数のノイズ光が放出される環境下であっても、確実に送受信できる光データ伝送装置を提供する。【解決手段】ビット情報が任意の周期とパルス数とを組み合わせたパルス信号に変調されるとともに、任意のビット数で構成されビット間に所定幅のヌル期間が設定されたフレームデータを、発光素子と受光素子を介して送受信する光データ伝送装置であって、受光素子を介して受信した信号のオンエッジで起動し、パルス幅が所定の基準パルス幅未満のときにノイズ信号であると判定し、基準パルス幅以上のときにパルス信号であると判定する第一判定部５と、第一判定部で判定されたパルス信号の周期とパルス数を計測し、当該周期とパルス数が所定の許容範囲に収束するときに真のビット情報であると判定する第二判定部６と、第二判定部で判定された真のビット情報に基づいてデータフレームを復調する復調部８を備えている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビット情報が予め設定された任意の周期とパルス数とを組み合わせたパルス信号に変調されるとともに、任意のビット数で構成されビット間に所定幅のヌル期間が設定されたフレームデータを、発光素子と受光素子を介して送受信する光データ伝送装置であって、
受光素子を介して受信した信号のオンエッジで起動し、パルス幅が所定の基準パルス幅未満のときにノイズ信号であると判定し、基準パルス幅以上のときにパルス信号であると判定する第一判定部と、
第一判定部で判定されたパルス信号の周期とパルス数を計測し、当該周期とパルス数が所定の許容範囲に収束するときに真のビット情報であると判定する第二判定部と、
第二判定部で判定された真のビット情報に基づいてデータフレームを復調する復調部を備えている光データ伝送装置。
【請求項２】
第二判定部で判定されるパルス信号のパルス数に対する許容範囲は、下限側許容範囲より上限側許容範囲が狭くなるように設定され、且つ、異なるパルス数に対応する許容範囲が重複しない範囲に設定されている請求項１記載の光データ伝送装置。
【請求項３】
第一判定部は、パルス信号であると判定した後、パルス信号の最短周期より所定時間短い基準最小時間から最長周期より所定時間長い基準最大時間の間に、受光素子を介して受信した信号のオンエッジで再起動するように構成されている請求項１または２記載の光データ伝送装置。
【請求項４】
第一判定部がパルス信号であると判定する度にパルス信号の最長周期より長いヌル期間認識時間を計時するタイマをセットし、当該タイマのカウントアップ終了により１ビットのビット情報の区切りを判定するビット情報区切り判定部を備えている請求項１から３の何れかに記載の光データ伝送装置。
【請求項５】
ビット情報区切り判定部は、第二判定部で計測されたパルス信号の周期がヌル期間認識時間より長いと判定したときに、１ビットのビット情報の区切りを判定する請求項４記載の光データ伝送装置。
【請求項６】
第二判定部は、第一判定部でパルス信号と判定された時点から次にパルス信号と判定された時点までの期間を連続して計時することにより、パルス信号の周期を計測する請求項１から５の何れかに記載の光データ伝送装置。
【請求項７】
受光素子を介して受信した信号を所定の二値化閾値に基づいて二値化する二値化処理部と、二値化閾値を可変設定する閾値調整部を備え、前記基準パルス幅が二値化閾値の値に連動して可変設定される請求項１から６の何れかに記載の光データ伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビット情報が予め設定された任意の周期とパルス数とを組み合わせたパルス信号に変調されるとともに、任意のビット数で構成されビット間に所定幅のヌル期間が設定されたフレームデータを、発光素子と受光素子を介して送受信する光データ伝送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造設備では、各製造装置間で半導体ウェハを自動搬送するために、各製造装置に設けられたロードポート上に載置された複数枚の半導体ウェハが収容されたウェハキャリア装置を搬送する搬送台車が用いられている。
【０００３】
このような搬送台車と製造装置には光データ伝送装置が組み込まれ、光データ伝送装置を介して授受される制御情報に基づいて、搬送台車と製造装置間でウェハキャリア装置が移載される。
【０００４】
特許文献１に記載されているように、光データ伝送装置は、ビット情報が予め設定された１００μｓｅｃ．と１３０μｓｅｃ．の二種類の周期と、６パルスまたは１３パルスのパルス数との組合せにより変調されたパルス信号で表され、任意のビット数で構成される十数ｍｓｅｃ．のフレームデータが、発光素子と受光素子を介して送受信されるように構成されている。
【０００５】
詳述すると、送信側に備えた近赤外の波長で発光する発光ダイオード等の発光素子と、受信側に備えた分光感度特性のピークが近赤外を示すフォトダイオード等の受光素子が好適に用いられ、変調されたパルス信号に対応して発光素子から出力されるパルス光が、受光素子で検知されて元のビット情報に復号化される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６１−１０００６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一般的に、製造設備に設置される照明設備として使用される蛍光灯のフィラメントから放出される光には、近赤外波長成分が含まれているため、このようなノイズ光が誤って受光素子で検知されると、正常なデータ伝送が妨げられる虞がある。
【０００８】
信号光とノイズ光が何れも近赤外波長であるため、赤外線フィルタによりノイズ光が除去できないためである。
【０００９】
インバータ方式による駆動回路を使用しない従来の蛍光灯では、例えば商用電源周波数の二倍の周波数で数μｓｅｃ．のノイズ光が放出されているため、十数ｍｓｅｃ．のフレームデータに最大二回のノイズ光が混入する虞がある。
【００１０】
この場合には、受光素子で検知されるべきパルス光の数に対応した所定範囲の判定閾値を設定し、受光素子で検知されたパルス光の数が判定閾値内であるか否かによって正常に受信されたか否かを判別することにより、ノイズ光の影響を排除することができる。
【００１１】
しかし、インバータ方式による駆動回路を使用した蛍光灯からは、４０ｋＨｚから８０ｋＨｚの周波数のノイズ光が放出されるため、単にパルス光の数でノイズ光の影響を排除することができず、また、パルス光とノイズ光の周波数帯域がそれほど異ならないために、帯域フィルタを用いても効果的に除去することが困難であるという問題があった。
【００１２】
本発明の目的は、上述した従来の問題に鑑み、照明光から数十ｋＨｚの周波数のノイズ光が放出される環境下であっても、確実に送受信できる光データ伝送装置を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この目的達成をするため、本発明による光データ伝送装置の第一の特徴構成は、特許請求の範囲の書類の請求項１に記載した通り、ビット情報が予め設定された任意の周期とパルス数とを組み合わせたパルス信号に変調されるとともに、任意のビット数で構成されビット間に所定幅のヌル期間が設定されたフレームデータを、発光素子と受光素子を介して送受信する光データ伝送装置であって、受光素子を介して受信した信号のオンエッジで起動し、パルス幅が所定の基準パルス幅未満のときにノイズ信号であると判定し、基準パルス幅以上のときにパルス信号であると判定する第一判定部と、第一判定部で判定されたパルス信号の周期とパルス数を計測し、当該周期とパルス数が所定の許容範囲に収束するときに真のビット情報であると判定する第二判定部と、第二判定部で判定された真のビット情報に基づいてデータフレームを復調する復調部を備えている点にある。
【００１４】
本願発明者が、様々な型式の蛍光灯から放出されるノイズ光のパルス幅を計測したところ、長いもので約３μｓｅｃ．未満である場合が多いことを突き止め、信号光のパルス幅をノイズ光のパルス幅よりも長く設定することにより、ノイズ光と信号光を識別することができるという知見を得た。そこで、第一判定部では、受光素子を介して受信した信号のパルス幅がノイズ光のパルス幅より長く設定された基準パルス幅以上である場合に適正なパルス信号であり、信号のパルス幅が基準パルス幅未満である場合にノイズ信号であると判定することにより、精度良くノイズ光が除去できるようになった。
【００１５】
第二判定部では、第一判定部で判定されたパルス信号の周期とパルス数を計測し、当該周期とパルス数が所定の許容範囲に収束するときに真のビット情報であると判定され、復調部では、第二判定部で判定された真のビット情報に基づいてデータフレームが復調される。
【００１６】
同第二の特徴構成は、同請求項２に記載した通り、上述の第一特徴構成に加えて、第二判定部で判定されるパルス信号のパルス数に対する許容範囲は、下限側許容範囲より上限側許容範囲が狭くなるように設定され、且つ、異なるパルス数に対応する許容範囲が重複しない範囲に設定されている点にある。
【００１７】
パルス信号が、例えば数μｓｅｃ．の短いパルス幅で設定される場合には、発光側と受光側の距離によっては、信号光の強度が低下してノイズ光と誤判断する場合があり、逆にノイズ光のパルス幅が長い場合には信号光と誤判断する場合がある。しかし、ノイズ光のパルス幅は全般的に信号光のパルス幅よりも短い場合が多く、ノイズ光が信号光と誤判断される確率よりも信号光がノイズ光と誤判断される場合の確率の方が高い。そこで、パルス信号のパルス数に対する許容範囲を、下限側許容範囲より上限側許容範囲が狭くなるように設定し、且つ、異なるパルス数に対応する許容範囲が重複しない範囲に設定することにより、ノイズ許容度を向上させながらもビット情報の識別精度を確保して、受信できるようになる。
【００１８】
同第三の特徴構成は、同請求項３に記載した通り、上述の第一または第二特徴構成に加えて、第一判定部は、パルス信号であると判定した後、パルス信号の最短周期より所定時間短い基準最小時間から最長周期より所定時間長い基準最大時間の間に、受光素子を介して受信した信号のオンエッジで再起動するように構成されている点にある。
【００１９】
第一判定部によりパルス信号であると判定された後、パルス信号の最短周期から最長周期の間に次のパルス信号が受信される。そこで、第一判定部の再起動時期を上述のように設定することにより、パルス信号が送信されることが有り得ない期間にノイズ信号のオンエッジで第一判定部が起動される確率を低減させることができ、より確実な受信処理を実行することができるようになる。
【００２０】
同第四の特徴構成は、同請求項４に記載した通り、上述の第一から第三の何れかの特徴構成に加えて、第一判定部がパルス信号であると判定する度にパルス信号の最長周期より長いヌル期間認識時間を計時するタイマをセットし、当該タイマのカウントアップ終了により１ビットのビット情報の区切りを判定するビット情報区切り判定部を備えている点にある。
【００２１】
ビット間に設定された所定幅のヌル期間を認識することにより、ビット情報の区切りを判定することができるが、ヌル期間にノイズ信号が重畳すると、ビット情報の区切りの判定が困難になる。そこで、ビット情報区切り判定部が、第一判定部がパルス信号であると判定する度にパルス信号の最長周期より長いヌル期間認識時間を計時するタイマを設定し、当該タイマのカウントアップが終了したときにビット情報の区切りと判定することにより、ヌル期間にノイズ信号が重畳する場合であってもヌル期間に達したと判定することができるようになる。
【００２２】
同第五の特徴構成は、同請求項５に記載した通り、上述の第四特徴構成に加えて、ビット情報区切り判定部は、第二判定部で計測されたパルス信号の周期がヌル期間認識時間より長いと判定したときに、１ビットのビット情報の区切りを判定する点にある。
【００２３】
第四特徴構成によれば、ヌル期間に基準パルス幅以上のノイズ信号が重畳すると、タイマがリセットされるため、ビット情報の区切りの判定が遅延し、最悪時にはビット情報の区切りの判定ができない虞があるが、そのような場合であっても、第二判定部で計測されたパルス信号の周期がヌル期間認識時間より長いと判定したときに、１ビットのビット情報の区切りを判定することにより、ヌル期間にノイズ信号が重畳する場合であっても、より確実にヌル期間に達したと判定することができるようになる。
【００２４】
同第六の特徴構成は、同請求項６に記載した通り、上述の第一から第五の何れかの特徴構成に加えて、第二判定部は、第一判定部でパルス信号と判定された時点から次にパルス信号と判定された時点までの期間を連続して計時することにより、パルス信号の周期を計測する点にある。
【００２５】
ビット情報を識別するためには、パルス信号の周期を計測する必要があるが、ノイズ信号が重畳するとパルス信号の周期を正確に計測できなくなる。そこで、第一判定部でパルス信号と判定された時点から次にパルス信号と判定された時点までの期間を連続して計時することにより、正確にパルス信号の周期を計測することができるようになる。
【００２６】
同第七の特徴構成は、同請求項７に記載した通り、上述の第一から第六の何れかの特徴構成に加えて、受光素子を介して受信した信号を所定の二値化閾値に基づいて二値化する二値化処理部と、二値化閾値を可変設定する閾値調整部を備え、前記基準パルス幅が二値化閾値の値に連動して可変設定される点にある。
【００２７】
ノイズ光の強度が強い場合には、二値化閾値を上昇させて、極力ノイズ光が検出されないように手動あるいは自動で調整する必要があるが、二値化閾値を上昇させると、信号光のパルス幅が短くなる。上述の構成によれば、そのような場合に備えて、基準パルス幅を二値化閾値の値に連動して可変設定することにより、信号光をノイズ光と誤判断するような事態を回避することができるようになる。
【発明の効果】
【００２８】
以上説明したように、本発明によれば、照明光から数十ｋＨｚの周波数のノイズ光が放出される環境下であっても、確実に送受信できる光データ伝送装置を提供することができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】半導体デバイスの製造設備における製造装置，ウェハキャリア装置，搬送台車の概略斜視図
【図２】光データ伝送装置の要部の回路図
【図３】（ａ）は変調されたビット情報で構成されるフレームデータの説明図、（ｂ）は変調されたビット情報のパルス周期とパルス数の説明図
【図４】変調されたビット情報でなるパルス信号とノイズ信号の説明図
【図５】光データ伝送装置のメインルーチンを示すフローチャート
【図６】光データ伝送装置の受信パルス割込み処理を示すフローチャート
【図７】光データ伝送装置のタイマ割込み処理を示すフローチャート
【図８】光データ伝送装置の第二判定処理を説明するフローチャート
【図９】光データ伝送装置の復調処理を説明するフローチャート
【図１０】別実施形態を示し、光データ伝送装置の受信パルス割込み処理を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明による光データ伝送装置の実施形態を説明する。
【００３１】
図１に示すように、半導体デバイスの製造設備では、半導体ウェハに順次所定の処理を施すための各種の製造装置１０（１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ）が通路１３に沿って配設され、製造装置１０間で半導体ウェハ２１を自動搬送するために、製造装置１０に設けられたロードポート１１との間でウェハキャリア装置２０を受け渡し搬送する搬送台車３０が走行レール１２に沿って走行可能に設けられている。
【００３２】
搬送台車３０は、製造装置１０の上部空間に設置された走行レール１２に沿って自走する走行機構３２を備えた基台３１に、ウェハキャリア装置２０を掴持するためのチャック機構３６を備えた昇降体３５を所定の昇降経路に沿って昇降させる昇降機構３３が組み込まれている。
【００３３】
昇降機構３３は、昇降体３５と、昇降体３５の上面の所定の箇所に一端が固着された複数のベルト３４と、基台３１にベルト３４の夫々の他端が固着された巻取軸を回転駆動する昇降用モータを備え、昇降用モータの駆動によりベルト３４が巻き上げまたは繰り出され、昇降体３５が昇降可能に構成されている。
【００３４】
チャック機構３６は、ウェハキャリア装置２０の上面の被掴持部を掴持するための一対の爪３７を備え、昇降体３４内部に備えた掴持用ソレノイドまたはモータの駆動により、爪３７が掴持姿勢または開放姿勢となることでウェハキャリア装置２０を掴持又は開放するように構成されている。
【００３５】
このような搬送台車３０は、例えば、走行レール１２に組み込まれた通信インタフェースを介してホストコンピュータと通信可能なシステム通信部を備え、ホストコンピュータからの指示に基づいて、所定の製造装置１０に走行し、当該製造装置１０との間でウェハキャリア装置２０を授受するように構成されている。
【００３６】
また、搬送台車３０と各製造装置１０との間でウェハキャリア装置２０を授受するために、双方に光データ伝送装置１が組み込まれている。当該光データ伝送装置１は、ＳＥＭＩ  Ｅ８４−０２００Ａインタフェース規格等に基づき動作する。
【００３７】
搬送台車３０には、システム通信部を介してホストコンピュータからの指令に基づいて所定の製造装置１０に移動するために走行機構３２を制御し、光データ伝送装置１を介した製造装置１０との送受信データに基づいて昇降機構３３及びチャック機構３６等を制御する制御装置が搭載されている。
【００３８】
図２に示すように、光データ伝送装置１には、所定のフレームデータを、発光素子と受光素子を介して送受信するマイクロコンピュータ１ａ，１ｂが組み込まれている。
【００３９】
搬送台車３０側のマイクロコンピュータ１ａと、製造装置１０側のマイクロコンピュータ１ｂには、それぞれ近赤外領域の波長で発光する発光ダイオード２ａ，２ｂと、発光ダイオード２ａ，２ｂから出力された信号光を受光するフォトダイオード３ａ，３ｂが接続されている。つまり、発光ダイオード２ａとフォトダイオード３ｂ、及び、発光ダイオード２ｂとフォトダイオード３ａの組合せにより、データの送受信が行なわれる。
【００４０】
フォトダイオード３ａ，３ｂにより検出された信号光は、二値化処理部であるコンパレータ４ａ、４ｂを介して二値化されてパルス信号に波形整形され、マイクロコンピュータ１ａ，１ｂの割込み信号ポートに入力されるように構成されている。
【００４１】
また、マイクロコンピュータ１ａ，１ｂの出力ポートにはスイッチング用のトランジスタのベース端子が接続され、出力ポートから出力されるパルス信号により発光ダイオード２ａ，２ｂが駆動されるように構成されている。
【００４２】
図３（ａ）に示すように、フレームデータは、フレームの先頭を示すスタートビットＳＴＡと、複数のデータビットＤと、データビットＤのパリティを示すパリティビットＰと、フレームの終了を示すストップビットＳＴＰで構成されている。
【００４３】
図３（ｂ）に示すように、０または１で表される各ビット情報は、７５μｓｅｃ．または１０５μｓｅｃ．の二種類のパルス周期と、１１パルスまたは６パルスの二種類のパルス数の組合せで定義されている。
【００４４】
スタートビットＳＴＡはパルス周期が７５μｓｅｃ．でパルス数が１１、ストップビットＳＴＰはパルス周期が１０５μｓｅｃ．でパルス数が１１、データビットＤの０はパルス周期が７５μｓｅｃ．でパルス数が６、データビットＤの１はパルス周期が１０５μｓｅｃ．でパルス数が６、パリティビットＰはパルス周期が７５μｓｅｃ．または１０５μｓｅｃ．でパルス数が６に設定されている。
【００４５】
さらに、各ビットを構成するパルス出力期間ＳＰの間、即ち、各ビット間には５００μｓｅｃ．のヌル期間ＮＰが設定されている。以後、パルス出力期間ＳＰに検出される一連のパルス信号をビットグループとも表記する。
【００４６】
つまり、ビット情報が予め設定された任意の周期とパルス数とを組み合わせたパルス信号に変調されるとともに、任意のビット数で構成されビット間に所定幅のヌル期間が設定されたフレームデータが光データ伝送装置１間で送受信される。
【００４７】
尚、ビット情報を示す周期とパルス数及びその組合せ、ヌル期間の長さ、フレームデータに含まれるデータビット数はシステムに応じて任意に設定されるものであり、上述の具体的数値に制限されるものではない。また、本明細書では詳述しないが、上述のフレームデータ以外に光データ伝送装置１間でハンドシェークのための他の信号が他の発光素子と受光素子を介して授受されるように構成されるものであってもよい。
【００４８】
以下、光データ伝送装置１の受信処理について詳述する。
【００４９】
マイクロコンピュータ１ａは、データ受信処理のために、第一判定部５と、第二判定部６と、ビット情報区切り判定部７と、復調部８等の機能ブロックを備えている。これらの機能ブロックは、マイクロコンピュータのＣＰＵと、ＲＯＭに記憶されＣＰＵで実行されるプログラムにより構成されている。
【００５０】
受光素子を介して受信割込みポートに入力される信号には、製造装置１０側の光データ伝送装置１から出力されたパルス信号に加えて、設備の照明光である蛍光灯のフィラメントから放出される近赤外領域のノイズ光に対応したノイズ信号が重畳されている。
【００５１】
型式によって異なるが、インバータ方式による駆動回路を使用した蛍光灯からは、４０ｋＨｚから８０ｋＨｚの周波数で、パルス幅が３００ｎｓｅｃ．から２．８μｓｅｃ．のノイズ光が放出されている。そしてノイズ光の波長は最大で約９１０ｎｍと、発光ダイオードの発光波長８６０ｎｍときわめて近接しており、赤外線フィルタにより除去できず、また、パルス光とノイズ光の周波数帯域がそれほど異ならないために、帯域フィルタを用いても効果的に除去することが困難である。
【００５２】
しかし、ノイズ光のパルス幅は長いもので２．８μｓｅｃ．程度であるため、発光ダイオードから放出されるパルス信号のパルス幅を２．８μｓｅｃ．よりも長く設定することにより、ノイズ信号であるかパルス信号であるのかが判別可能になる。
【００５３】
図４に示すように、信号光がコンパレータで二値化されたパルス信号を、約５μｓｅｃ．のパルス幅となるように設定すれば、基準パルス幅として設定された約３μｓｅｃ．のパルス幅以上のパルスをパルス信号として認識し、約３μｓｅｃ．のパルス幅未満のパルスをノイズ信号と認識することができる。
【００５４】
第一判定部５は、受光素子を介して受信した信号のオンエッジで起動し、パルス幅が所定の基準パルス幅未満のときにノイズ信号であると判定し、基準パルス幅以上のときにパルス信号であると判定する。
【００５５】
第二判定部６は、第一判定部で判定されたパルス信号の周期とパルス数を計測し、当該周期とパルス数が所定の許容範囲に収束するときに真のビット情報であると判定する。図３（ｂ）の括弧内の数値が許容範囲である。
【００５６】
ビット情報区切り判定部７は、第一判定部がパルス信号であると判定する度にパルス信号の最長周期より長いヌル期間認識時間を計時するタイマをセットし、当該タイマのカウントアップ終了により１ビットのビット情報の区切りを判定する。
【００５７】
復調部８は、第二判定部で判定された真のビット情報に基づいてデータフレームを復調する。
【００５８】
図５に示すように、搬送台車３０側の光データ伝送装置１に組み込まれたマイクロコンピュータ１ａは、電源が投入されると、内部レジスタ、入出力ポート等の初期設定を行なうとともに（ＳＡ１）、ＲＡＭを初期化した後に（ＳＡ２）、コンパレータ４ａの出力端子と接続された割込み信号ポートに対する割込み処理を許可する（ＳＡ３）。
【００５９】
その後、制御装置との間でのデータの授受処理（ＳＡ４）、製造装置１０側の光データ伝送装置１に対するデータ送信処理（ＳＡ５）、製造装置１０側の光データ伝送装置１からのデータ受信処理（ＳＡ６）を繰り返し実行する。
【００６０】
受光素子を介して割込み信号ポートにパルスが入力されると、その立ち上がりエッジで受信パルス割込みがかかる。
【００６１】
図６に示すように、受信パルス割込み処理では、先ず、プログラムカウンタやレジスタの値をＲＡＭのスタック領域に退避して（ＳＢ１）、受信割込みフラグをリセットする（ＳＢ２）。
【００６２】
次に、割込み信号ポートに入力された信号を読み込み（ＳＢ３）、その信号レベルがＨレベルであるか、Ｌレベルであるかを判断する（ＳＢ４）。
【００６３】
本実施形態では、ステップＳＢ１からステップＳＢ３迄の処理時間が、基準パルス幅に相当する約３μｓｅｃ．に相当するため、これらの処理の終了後に信号レベルをチェックしている。
【００６４】
尚、高速処理が可能なマイクロコンピュータを用いる場合には、図１０に示すように、ステップＳＢ２の後に、基準パルス幅に相当するタイマ値をセットして（ＳＢ２１）、当該タイマがカウントアップされた後に（ＳＢ２２）、信号レベルを入力してもよい（ＳＢ３）。
【００６５】
信号レベルがＨレベルであれば、パルス信号（真のパルス信号）であると判断して、ＲＡＭに区画したリングバッファ領域にマイクロコンピュータのフリーランタイマの値を記憶し（ＳＢ５）、ビットグループ認識用のタイマ値をセットしてタイマをスタートさせる（ＳＢ６）。
【００６６】
そして、スタック領域に退避していたプログラムカウンタやレジスタの値を復帰させる（ＳＢ７）。このとき、受信割込みフラグがセットされていれば、新たな受信パルスの立ち上がりエッジが入力されたと判定して（ＳＢ８）、ステップＳＢ１からの処理を実行し、受信割込みフラグがセットされていなければ（ＳＢ８）、割り込み処理を終了する。
【００６７】
ステップＳＢ４で、信号レベルがＬレベルであれば、ノイズ信号（偽のパルス信号）であると判断して、ステップＳＢ５，ＳＢ６を実行することなくステップＳＢ７の処理を実行する。
【００６８】
つまり、ステップＳＢ１からステップＳＢ５の処理が、第一判定部によって実行される。
【００６９】
ステップＳＢ６で設定されたタイマがカウントアップすると、タイマ割込み処理が起動される。
【００７０】
図７に示すように、タイマ割込み処理では、プログラムカウンタやレジスタの値をＲＡＭのスタック領域に退避して（ＳＣ１）、受信割込みフラグをリセットし（ＳＣ２）、ビットグループ受信終了フラグをセットし（ＳＣ３）、スタック領域に退避していたプログラムカウンタやレジスタの値を復帰させる（ＳＣ４）。
【００７１】
ビットグループ認識用のタイマ値、つまり、ヌル期間認識時間は、パルス信号の最長周期である１０５μｓｅｃ．より長い２１０μｓｅｃ．から３００μｓｅｃ．に設定している。少なくとも２１０μｓｅｃ．の間、第一判定部でパルス信号が検知されなかったときに、ビットグループの受信が終了したと判定されるのである。二回連続して真の信号パルスのパルス幅が基準パルス幅より短くなる場合はまれであることを考慮して設定した値である。
【００７２】
つまり、ステップＳＢ６、ステップＳＣ１からステップＳＣ４の処理が、ビット情報区切り判定部で実行される。
【００７３】
メインルーチンのデータ受信処理（ＳＡ６）では、図８に示す第二判定処理、及び図９に示す復調処理を実行する関数がコールされる。
【００７４】
図８に示すように、第二判定処理では、リングバッファの読出しアドレスと書込みアドレスの値に基づいて、ステップＳＢ５でリングバッファに記憶されたタイマデータの処理が終了したか否かが判断され（ＳＤ１）、未終了であれば、ビットグループの先頭のパルス信号であるか否かが判断される（ＤＳ２）。
【００７５】
リングバッファの書込みアドレスは、ステップＳＢ５でタイマデータが書き込まれたときに更新され、読出しアドレスはステップＳＤ３の読出し処理が実行されたときに更新される。両アドレスが一致していれば、リングバッファに記憶されたタイマデータの処理が終了していると判断でき、両アドレスが不一致であれば、リングバッファに記憶されたタイマデータの処理が終了していないと判断できる。
【００７６】
先頭のパルス信号でなければ（ＳＤ２）、リングバッファから今回のタイマデータを読み出して（ＤＳ３）、前回読み出した直前のタイマデータとの差分演算を実行することによりパルス周期を算出する（ＳＤ４）。
【００７７】
つまり、第一判定部でパルス信号と判定された時点から次にパルス信号と判定された時点までの期間を連続して計時することにより、パルス信号の周期が計測されるように構成されている。
【００７８】
先頭パルスであるか否かの判断は、図７のステップＳＣ３でビットグループ受信終了フラグをセットするときに、先頭パルスフラグをセットするように構成すればよい。ステップＤＳ２で先頭パルスフラグがセットされていれば先頭パルスと判断して当該フラグをリセットして、ステップＳＤ７に移行すればよい。
【００７９】
図４に示されているように、パルス信号の立ち上がりエッジから次のパルス信号の立ち上がりエッジ迄の時間が周期Ｔとなるが、第一判定部でパルス信号と判定された時点、つまり、基準パルス幅に相当する時間が経過した時点から計時が開始され、次に第一判定部でパルス信号と判定された時点、つまり、基準パルス幅に相当する時間が経過した時点迄の時間が周期Ｔとして連続して計時されるのである。
【００８０】
このとき算出したパルス周期が、ビットグループ認識用のタイマ値２１０μｓｅｃ．よりも長いか否かを判断し（ＳＤ５）、長ければ受信エラーと判定し（ＳＤ１１）、短ければ正常なパルス周期であると判定して、パルス周期をＲＡＭに区画されたパルス周期格納領域に記憶する（ＳＤ６）。
【００８１】
ステップＳＤ７では、ビットグループ受信終了フラグがセットされているか否かが判定され、当該フラグがリセットされていれば、次のパルス周期の算出を待つべく、当該第二判定処理を終了し、当該フラグがセットされていれば、ビットグループの受信が終了していると判定して、当該フラグをリセットした後に、ＲＡＭに格納されたビットグループ内の全てのパルス信号の周期が適正な範囲に収束しているか否かを判定する（ＳＤ８）。
【００８２】
詳述すると、ＲＡＭには、ビットグループ内の全てのパルス信号の周期が格納されるように領域が確保され、ステップＳＤ６で記憶された全てのパルス信号の周期が、図３（ｂ）に示す二種類の何れの許容範囲に入っているかを判断する。
【００８３】
正しく受信されていれば、ビットグループ内の全てのパルス信号の周期は、パルス周期が７５μｓｅｃ．であれば、全て７１〜７９μｓｅｃ．の許容範囲に入り、パルス周期が１０５μｓｅｃ．であれば、全て９９〜１０９μｓｅｃ．の許容範囲に入るが、ノイズの影響等で何れかのパルス信号の周期が許容範囲を逸脱し、あるいは、パルス周期が７５μｓｅｃ．であっても９９〜１０９μｓｅｃ．の許容範囲に入り、パルス周期が１０５μｓｅｃ．であっても７１〜７９μｓｅｃ．の許容範囲に入る場合がある。
【００８４】
そこで、二種類の許容範囲の何れからも逸脱するパルス信号の周期を除去することともに、二種類の許容範囲の何れかに入るパルス周期を多数決原理に基づいて、数が多い方のパルス周期を真、数が少ない方のパルス周期を偽と判断して、偽と判断したパルス周期のデータを除去する。
【００８５】
真のパルス周期のデータの個数をカウントして１加算すればパルス数が判明するので、次にパルス数が図３（ｂ）に示す許容範囲に入るか否かを判断する（ＳＤ９）。許容範囲から逸脱する場合には、受信エラーと判定し（ＳＤ１２）、許容範囲に収まる場合には、ＲＡＭに区画されたビットグループ情報格納領域にパルス周期とパルス数を記憶して（ＳＤ１０）処理を終了する。
【００８６】
ステップＳＤ１０で記憶されるパルス周期とパルス数とは、図３（ｂ）に示すパルス周期とパルス数である。例えば、スタートビットＳＴＡであれば、パルス周期が７５μｓｅｃ．でパルス数が１１、ストップビットＳＴＰであれば、パルス周期が１０５μｓｅｃ．でパルス数が１１と記憶される。
【００８７】
つまり、第二判定処理の各ステップが第二判定部で実行される。図３（ｂ）に示すように、第二判定部で判定されるパルス信号のパルス数に対する許容範囲は、下限側許容範囲より上限側許容範囲が狭くなるように設定され、且つ、異なるパルス数に対応する許容範囲が重複しない範囲に設定されている。
【００８８】
本実施形態のように、パルス信号が数μｓｅｃ．の短いパルス幅で設定される場合には、発光側と受光側の距離によっては、信号光の強度が低下してノイズ光と誤判断する場合があり、逆にノイズ光のパルス幅が長い場合には信号光と誤判断する場合がある。しかし、ノイズ光のパルス幅は全般的に信号光のパルス幅よりも短い場合が多く、ノイズ光が信号光と誤判断される確率よりも信号光がノイズ光と誤判断される場合の確率の方が高い。そこで、パルス信号のパルス数に対する許容範囲を、下限側許容範囲より上限側許容範囲が狭くなるように設定し、且つ、異なるパルス数に対応する許容範囲が重複しない範囲に設定することにより、ノイズ許容度を向上させながらもビット情報の識別精度を確保している。
【００８９】
図９に示すように、ＲＡＭに区画されたビットグループ情報格納領域にストップビットＳＴＰが記憶されると、フレームデータが受信されたと判断して（ＳＥ１）、フレームデータを構成するビット数が所定のビット数となるか否かを判定する（ＳＥ２）。本実施形態では、データビットが８ビットで構成されるので、フレームデータを構成するビット数は１１となる。
【００９０】
ステップＳＥ２で１１ビット分のフレームデータが受信されていると判定すると、ビットグループ情報格納領域に格納されている各ビットグループのパルス周期とパルス数を順次読み出して（ＳＥ３）、変調されたビット情報を復調して、ＲＡＭに区画された仮のフレームデータ記憶部に記憶する（ＳＥ４）。
【００９１】
仮のフレームデータ記憶部に記憶されたフレームデータのうちデータビット８ビットからパリティを算出し、フレームデータのうちパリティビットの値と等しいか否かを判定して（ＳＥ６）、等しければ、ＲＡＭに区画された真のフレームデータ記憶部にフレームデータを記憶して復調処理を終了する（ＳＥ７）。
【００９２】
ステップＳＥ２で、フレームデータを構成するビット数が１１ビットより多いか少ないと判定した場合、及び、ステップＳＥ６でパリティエラーと判定した場合には、受信エラーと判定する（ＳＥ８）。
【００９３】
つまり、復調処理の各ステップが復調部で実行される。
【００９４】
以下、別実施形態を説明する。
【００９５】
上述した光データ伝送装置１の第一判定部は、受光素子を介して割込み信号ポートにパルスが入力されると、常にその立ち上がりエッジで受信パルス割込みがかかる構成を説明したが、第一判定部は、ステップＳＢ４で、パルス信号であると判定した後、パルス信号の最短周期、つまり７５μｓｅｃ．より所定時間短い基準最小時間、例えば７０μｓｅｃ．から、最長周期、つまり１０５μｓｅｃ．より所定時間長い基準最大時間、例えば１１０μｓｅｃ．の間に、受光素子を介して受信した信号のオンエッジで再起動するように構成し、それ以外の期間に割込み信号ポートにパルスが入力されても、受信パルス割込み処理が起動されないように、マイクロコンピュータの割込みマスクレジスタをセットするように構成してもよい。
【００９６】
パルス信号が送信されることが有り得ない期間にノイズ信号のオンエッジで第一判定部が起動される確率を低減させることができ、より確実な受信処理を実行することができるようになる。
【００９７】
尚、割込み処理のマスクレジスタをセットまたはリセットする処理は、マイクロコンピュータのタイマ機能を用いて、タイマ割込み処理で実行するように構成すればよい。少なくとも二系統のタイマ割込み機能があれば、ビットグループの受信終了判定とは独立して実現できる。
【００９８】
上述した実施形態では、図７に示すタイマ割込み処理でのみ、ビットグループの受信終了判定を実行しているため、ヌル期間に基準パルス幅より長いノイズ信号が入力されると、図６のステップＳＢ６で、ビットグループ認識用のタイマ値が再設定され、ビットグループの受信終了判定が適正に終了しない虞がある。
【００９９】
そこで、ビット情報区切り判定部で実行される処理に、第二判定部で計測されたパルス信号の周期がヌル期間認識時間より長いと判定したときに、１ビットのビット情報の区切りを判定する処理を加えてもよい。
【０１００】
具体的に、図８のステップＳＤ１１の前に、パルス周期がヌル期間認識時間である２１０μｓｅｃ．よりも長いか否かを判定する処理と、長いと判定したときに、ビットグループ受信終了フラグをセットし、ヌル期間認識時間が設定されているタイマを停止させる処理を実行し、ステップＳＤ７に移行するように構成すればよい。
【０１０１】
蛍光灯からのノイズ信号レベルが高く、基準パルス幅より長いノイズ信号が入力されるような場合には、二値化処理部に入力される二値化閾値を可変設定する閾値調整部を備えることにより、ノイズ信号が基準パルス幅より短くなるように調整すればよい。
【０１０２】
具体的には、図２に示すコンパレータ４ａの二値化閾値を設定する抵抗の直列回路の一方を可変抵抗器で構成すればよい。
【０１０３】
このとき、二値化閾値をマイクロコンピュータ１ａのアナログ信号入力ポートに入力して、調整後の二値化閾値の値に連動して基準パルス幅を可変設定するようにプログラムを構成してもよい。ノイズ光のパルス幅は信号光のパルス幅より短く、二値化閾値を上昇させることにより、ノイズ信号のパルス幅をパルス信号のパルス幅よりも大きな比率で短くできる。しかし、このとき、同時にパルス信号のパルス幅も若干短くなるため、基準パルス幅を若干短くすることによりパルス信号がノイズ信号と誤判定されることを回避することができるようになる。
【０１０４】
また、コンパレータ４ａへの基準電圧入力端子をマイクロコンピュータ１ａのデジタル／アナログ変換ポートに接続し、マイクロコンピュータ１ａから出力されるアナログ信号レベルを切り替えるように構成してもよい。尚、マイクロコンピュータ１ａの外部回路として、コンパレータ４ａへの基準電圧入力端子に出力端子が接続されたデジタル／アナログ変換器を備え、マイクロコンピュータ１ａからの出力信号によりデジタル／アナログ変換器から出力されるアナログ信号レベルを切り替えるように構成してもよい。
【０１０５】
この場合には、マイクロコンピュータ１ａに、受信エラーの発生頻度を管理するエラー管理部と、受信エラーの発生頻度が所定の閾値より高くなったときに、自動でアナログ信号レベルを切り替える基準電圧切替部を備え、基準電圧切替部の作動に連動して、閾値調整部によりノイズ信号が基準パルス幅より短くなるように調整されるように構成すればよい。この場合には、コンパレータ４ａの二値化閾値をマイクロコンピュータ１ａのアナログ信号入力ポートに入力する必要はない。
【０１０６】
尚、上述した実施形態では、マイクロコンピュータ１ａによって実行される受信処理の構成について説明したが、マイクロコンピュータ１ｂも同様に構成されることはいうまでもない。
【０１０７】
さらに、エラー管理部で、受信エラーの発生頻度が所定の閾値より高くなったと判断されたときに、閾値調整部によりノイズ信号が基準パルス幅より短くなるように調整されると同時に、あるいは、閾値調整部とは独立して、データ送信処理を実行する送信処理部が送信信号のパルス幅が長くなるようにパルス幅を可変に設定するように構成してもよい。
【０１０８】
マイクロコンピュータ１ａ，１ｂ間の送信データに、パルス信号のパルス幅データ、または、コンパレータの二値化閾値データを送信して、同期してパルス信号のパルス幅、または、コンパレータの二値化閾値を変更する同期処理部を備えてもよい。また、相手から受信したパルス信号のパルス幅データに基づいて基準パルス幅を可変設定してもよい。
【０１０９】
上述の実施形態は何れも本発明の一実施例に過ぎず、当該記載により本発明の範囲が限定されるものではなく、各部の具体的構成は本発明による作用効果を奏する範囲において適宜変更することができることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
本発明は、製造設備等に使用され、空間を伝播するパルス光により通信を行なう光データ伝送装置に広く適用できる。
【符号の説明】
【０１１１】
１：光データ伝送装置
１ａ，１ｂ：光データ伝送装置に組み込まれたマイクロコンピュータ
５：第一判定部
６：第二判定部
７：ビット情報区切り判定部
８：復調部
１０：製造装置
１１：ロードポート
１２：走行レール
２０：ウェハキャリア装置
【図１】
2010161731.tif 000003
【図２】
2010161731.tif 000004
【図３】
2010161731.tif 000005
【図４】
2010161731.tif 000006
【図５】
2010161731.tif 000007
【図６】
2010161731.tif 000008
【図７】
2010161731.tif 000009
【図８】
2010161731.tif 000010
【図９】
2010161731.tif 000011
【図１０】
2010161731.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成21年6月8日(2009.6.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビット情報が予め設定された二種類の周期と二種類のパルス数とを組み合わせたパルス信号列に変調されるとともに、任意のビット数で構成されビット間に所定幅のヌル期間が設定されたフレームデータを、発光素子と受光素子を介して送受信する光データ伝送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造設備では、各製造装置間で半導体ウェハを自動搬送するために、各製造装置に設けられたロードポート上に載置された複数枚の半導体ウェハが収容されたウェハキャリア装置を搬送する搬送台車が用いられている。
【０００３】
このような搬送台車と製造装置には光データ伝送装置が組み込まれ、光データ伝送装置を介して授受される制御情報に基づいて、搬送台車と製造装置間でウェハキャリア装置が移載される。
【０００４】
特許文献１に記載されているように、光データ伝送装置は、ビット情報が予め設定された１００μｓｅｃ．と１３０μｓｅｃ．の二種類の周期と、６パルスまたは１３パルスのパルス数との組合せにより変調されたパルス信号列で表され、任意のビット数で構成される十数ｍｓｅｃ．のフレームデータが、発光素子と受光素子を介して送受信されるように構成されている。
【０００５】
詳述すると、送信側に備えた近赤外の波長で発光する発光ダイオード等の発光素子と、受信側に備えた分光感度特性のピークが近赤外を示すフォトダイオード等の受光素子が好適に用いられ、変調されたパルス信号列に対応して発光素子から出力されるパルス光が、受光素子で検知されて元のビット情報に復号化される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６１−１０００６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一般的に、製造設備に設置される照明設備として使用される蛍光灯のフィラメントから放出される光には、近赤外波長成分が含まれているため、このようなノイズ光が誤って受光素子で検知されると、正常なデータ伝送が妨げられる虞がある。
【０００８】
信号光とノイズ光が何れも近赤外波長であるため、赤外線フィルタによりノイズ光が除去できないためである。
【０００９】
インバータ方式による駆動回路を使用しない従来の蛍光灯では、例えば商用電源周波数の二倍の周波数で数μｓｅｃ．のノイズ光が放出されているため、十数ｍｓｅｃ．のフレームデータに最大二回のノイズ光が混入する虞がある。
【００１０】
この場合には、受光素子で検知されるべきパルス光の数に対応した所定範囲の判定閾値を設定し、受光素子で検知されたパルス光の数が判定閾値内であるか否かによって正常に受信されたか否かを判別することにより、ノイズ光の影響を排除することができる。
【００１１】
しかし、インバータ方式による駆動回路を使用した蛍光灯からは、４０ｋＨｚから８０ｋＨｚの周波数のノイズ光が放出されるため、単にパルス光の数でノイズ光の影響を排除することができず、また、パルス光とノイズ光の周波数帯域がそれほど異ならないために、帯域フィルタを用いても効果的に除去することが困難であるという問題があった。
【００１２】
本発明の目的は、上述した従来の問題に鑑み、照明光から数十ｋＨｚの周波数のノイズ光が放出される環境下であっても、確実に送受信できる光データ伝送装置を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この目的達成をするため、本発明による光データ伝送装置の第一の特徴構成は、特許請求の範囲の書類の請求項１に記載した通り、ビット情報が予め設定された二種類の周期と二種類のパルス数とを組み合わせたパルス信号列に変調されるとともに、任意のビット数で構成されビット間に所定幅のヌル期間が設定されたフレームデータを、発光素子と受光素子を介して送受信する光データ伝送装置であって、受光素子を介して受信した信号のオンエッジで起動し、パルス幅が所定の基準パルス幅未満のときにノイズ信号であると判定し、基準パルス幅以上のときにパルス信号列を構成するパルス信号であると判定する第一判定部と、第一判定部で判定されたパルス信号の周期とパルス数を計測し、当該周期とパルス数が正規のパルス信号列を構成するパルス信号の周期とパルス数に対して設定された所定の許容範囲に収まるときに真のビット情報であると判定する第二判定部と、第二判定部で判定された真のビット情報に基づいてデータフレームを復調する復調部を備えている点にある。
【００１４】
本願発明者が、様々な型式の蛍光灯から放出されるノイズ光のパルス幅を計測したところ、長いもので約３μｓｅｃ．未満である場合が多いことを突き止め、信号光のパルス幅をノイズ光のパルス幅よりも長く設定することにより、ノイズ光と信号光を識別することができるという知見を得た。そこで、第一判定部では、受光素子を介して受信した信号のパルス幅がノイズ光のパルス幅より長く設定された基準パルス幅以上である場合に適正なパルス信号であり、信号のパルス幅が基準パルス幅未満である場合にノイズ信号であると判定することにより、精度良くノイズ光が除去できるようになった。
【００１５】
第二判定部では、第一判定部で判定されたパルス信号の周期とパルス数を計測し、当該周期とパルス数が所定の許容範囲に収まるときに真のビット情報であると判定され、復調部では、第二判定部で判定された真のビット情報に基づいてデータフレームが復調される。
【００１６】
同第二の特徴構成は、同請求項２に記載した通り、上述の第一特徴構成に加えて、第二判定部で判定されるパルス信号のパルス数に対する許容範囲は、下限側許容範囲より上限側許容範囲が狭くなるように設定され、且つ、二種類のパルス数に対応する許容範囲が重複しない範囲に設定されている点にある。
【００１７】
パルス信号が、例えば数μｓｅｃ．の短いパルス幅で設定される場合には、発光側と受光側の距離によっては、信号光の強度が低下してノイズ光と誤判断する場合があり、逆にノイズ光のパルス幅が長い場合には信号光と誤判断する場合がある。しかし、ノイズ光のパルス幅は全般的に信号光のパルス幅よりも短い場合が多く、ノイズ光が信号光と誤判断される確率よりも信号光がノイズ光と誤判断される場合の確率の方が高い。そこで、パルス信号のパルス数に対する許容範囲を、下限側許容範囲より上限側許容範囲が狭くなるように設定し、且つ、二種類のパルス数に対応する許容範囲が重複しない範囲に設定することにより、ノイズ許容度を向上させながらもビット情報の識別精度を確保して、受信できるようになる。
【００１８】
同第三の特徴構成は、同請求項３に記載した通り、上述の第一または第二特徴構成に加えて、第一判定部は、パルス信号であると判定した後、パルス信号の短い方の周期より僅かに短い基準最小時間から長い方の周期より僅かに長い基準最大時間の間に、受光素子を介して受信した信号のオンエッジで再起動するように構成されている点にある。
【００１９】
第一判定部によりパルス信号であると判定された後、パルス信号の短い方の周期から長い方の周期の間に次のパルス信号が受信される。そこで、第一判定部の再起動時期を上述のように設定することにより、パルス信号が送信されることが有り得ない期間にノイズ信号のオンエッジで第一判定部が起動される確率を低減させることができ、より確実な受信処理を実行することができるようになる。
【００２０】
同第四の特徴構成は、同請求項４に記載した通り、上述の第一から第三の何れかの特徴構成に加えて、第一判定部がパルス信号であると判定する度に、ヌル期間より短く、パルス信号の長い方の周期より長いヌル期間認識時間を計時するタイマをセットし、当該タイマのカウントアップ終了により１ビットのビット情報の区切りを判定するビット情報区切り判定部を備えるとともに、第二判定部で判定されたパルス信号の周期がヌル期間認識時間より長いときに１ビットのビット情報の区切りを判定する点にある。
【００２１】
ビット間に設定された所定幅のヌル期間を認識することにより、ビット情報の区切りを判定することができるが、ヌル期間にノイズ信号が重畳すると、ビット情報の区切りの判定が困難になる。そこで、ビット情報区切り判定部が、第一判定部がパルス信号であると判定する度に、ヌル期間より短く、パルス信号の長い方の周期より長いヌル期間認識時間を計時するタイマを設定し、当該タイマのカウントアップが終了したときにビット情報の区切りと判定することにより、ヌル期間にノイズ信号が重畳する場合であってもヌル期間に達したと判定することができるようになる。
【００２２】
しかし、ヌル期間に基準パルス幅以上のノイズ信号が重畳すると、タイマがリセットされるため、ビット情報の区切りの判定が遅延し、最悪時にはビット情報の区切りの判定ができない虞があるが、そのような場合であっても、第二判定部で計測されたパルス信号の周期がヌル期間認識時間より長いと判定したときに、１ビットのビット情報の区切りを判定することにより、ヌル期間にノイズ信号が重畳する場合であっても、より確実にヌル期間に達したと判定することができるようになる。
【００２３】
同第五の特徴構成は、同請求項５に記載した通り、上述の第一から第四の何れかの特徴構成に加えて、第二判定部は、第一判定部でパルス信号と判定された時点から次にパルス信号と判定された時点までの期間を連続して計時することにより、パルス信号の周期を計測する点にある。
【００２４】
ビット情報を識別するためには、パルス信号の周期を計測する必要があるが、ノイズ信号が重畳するとパルス信号の周期を正確に計測できなくなる。そこで、第一判定部でパルス信号と判定された時点から次にパルス信号と判定された時点までの期間を連続して計時することにより、正確にパルス信号の周期を計測することができるようになる。
【００２５】
同第六の特徴構成は、同請求項６に記載した通り、上述の第一から第五の何れかの特徴構成に加えて、受光素子を介して受信した信号を二値化閾値に基づいて二値化する二値化処理部と、当該二値化閾値を可変設定する閾値調整部を備え、前記基準パルス幅が二値化閾値の値に連動して自動で可変設定される点にある。
【００２６】
ノイズ光の強度が強い場合には、二値化閾値を上昇させて、極力ノイズ光が検出されないように手動あるいは自動で調整する必要があるが、二値化閾値を上昇させると、信号光のパルス幅が短くなる。上述の構成によれば、そのような場合に備えて、基準パルス幅を二値化閾値の値に連動して可変設定することにより、信号光をノイズ光と誤判断するような事態を回避することができるようになる。
【発明の効果】
【００２７】
以上説明したように、本発明によれば、照明光から数十ｋＨｚの周波数のノイズ光が放出される環境下であっても、確実に送受信できる光データ伝送装置を提供することができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】半導体デバイスの製造設備における製造装置，ウェハキャリア装置，搬送台車の概略斜視図
【図２】光データ伝送装置の要部の回路図
【図３】（ａ）は変調されたビット情報で構成されるフレームデータの説明図、（ｂ）は変調されたビット情報のパルス周期とパルス数の説明図
【図４】変調されたビット情報でなるパルス信号とノイズ信号の説明図
【図５】光データ伝送装置のメインルーチンを示すフローチャート
【図６】光データ伝送装置の受信パルス割込み処理を示すフローチャート
【図７】光データ伝送装置のタイマ割込み処理を示すフローチャート
【図８】光データ伝送装置の第二判定処理を説明するフローチャート
【図９】光データ伝送装置の復調処理を説明するフローチャート
【図１０】別実施形態を示し、光データ伝送装置の受信パルス割込み処理を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明による光データ伝送装置の実施形態を説明する。
【００３０】
図１に示すように、半導体デバイスの製造設備では、半導体ウェハに順次所定の処理を施すための各種の製造装置１０（１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ）が通路１３に沿って配設され、製造装置１０間で半導体ウェハ２１を自動搬送するために、製造装置１０に設けられたロードポート１１との間でウェハキャリア装置２０を受け渡し搬送する搬送台車３０が走行レール１２に沿って走行可能に設けられている。
【００３１】
搬送台車３０は、製造装置１０の上部空間に設置された走行レール１２に沿って自走する走行機構３２を備えた基台３１に、ウェハキャリア装置２０を掴持するためのチャック機構３６を備えた昇降体３５を所定の昇降経路に沿って昇降させる昇降機構３３が組み込まれている。
【００３２】
昇降機構３３は、昇降体３５と、昇降体３５の上面の所定の箇所に一端が固着された複数のベルト３４と、基台３１にベルト３４の夫々の他端が固着された巻取軸を回転駆動する昇降用モータを備え、昇降用モータの駆動によりベルト３４が巻き上げまたは繰り出され、昇降体３５が昇降可能に構成されている。
【００３３】
チャック機構３６は、ウェハキャリア装置２０の上面の被掴持部を掴持するための一対の爪３７を備え、昇降体３４内部に備えた掴持用ソレノイドまたはモータの駆動により、爪３７が掴持姿勢または開放姿勢となることでウェハキャリア装置２０を掴持又は開放するように構成されている。
【００３４】
このような搬送台車３０は、例えば、走行レール１２に組み込まれた通信インタフェースを介してホストコンピュータと通信可能なシステム通信部を備え、ホストコンピュータからの指示に基づいて、所定の製造装置１０に走行し、当該製造装置１０との間でウェハキャリア装置２０を授受するように構成されている。
【００３５】
また、搬送台車３０と各製造装置１０との間でウェハキャリア装置２０を授受するために、双方に光データ伝送装置１が組み込まれている。当該光データ伝送装置１は、ＳＥＭＩ  Ｅ８４−０２００Ａインタフェース規格等に基づき動作する。
【００３６】
搬送台車３０には、システム通信部を介してホストコンピュータからの指令に基づいて所定の製造装置１０に移動するために走行機構３２を制御し、光データ伝送装置１を介した製造装置１０との送受信データに基づいて昇降機構３３及びチャック機構３６等を制御する制御装置が搭載されている。
【００３７】
図２に示すように、光データ伝送装置１には、所定のフレームデータを、発光素子と受光素子を介して送受信するマイクロコンピュータ１ａ，１ｂが組み込まれている。
【００３８】
搬送台車３０側のマイクロコンピュータ１ａと、製造装置１０側のマイクロコンピュータ１ｂには、それぞれ近赤外領域の波長で発光する発光ダイオード２ａ，２ｂと、発光ダイオード２ａ，２ｂから出力された信号光を受光するフォトダイオード３ａ，３ｂが接続されている。つまり、発光ダイオード２ａとフォトダイオード３ｂ、及び、発光ダイオード２ｂとフォトダイオード３ａの組合せにより、データの送受信が行なわれる。
【００３９】
フォトダイオード３ａ，３ｂにより検出された信号光は、二値化処理部であるコンパレータ４ａ、４ｂを介して二値化されてパルス信号に波形整形され、マイクロコンピュータ１ａ，１ｂの割込み信号ポートに入力されるように構成されている。
【００４０】
また、マイクロコンピュータ１ａ，１ｂの出力ポートにはスイッチング用のトランジスタのベース端子が接続され、出力ポートから出力されるパルス信号により発光ダイオード２ａ，２ｂが駆動されるように構成されている。
【００４１】
図３（ａ）に示すように、フレームデータは、フレームの先頭を示すスタートビットＳＴＡと、複数のデータビットＤと、データビットＤのパリティを示すパリティビットＰと、フレームの終了を示すストップビットＳＴＰで構成されている。
【００４２】
図３（ｂ）に示すように、０または１で表される各ビット情報は、７５μｓｅｃ．または１０５μｓｅｃ．の二種類のパルス周期と、１１パルスまたは６パルスの二種類のパルス数の組合せで定義されている。
【００４３】
スタートビットＳＴＡはパルス周期が７５μｓｅｃ．でパルス数が１１、ストップビットＳＴＰはパルス周期が１０５μｓｅｃ．でパルス数が１１、データビットＤの０はパルス周期が７５μｓｅｃ．でパルス数が６、データビットＤの１はパルス周期が１０５μｓｅｃ．でパルス数が６、パリティビットＰはパルス周期が７５μｓｅｃ．または１０５μｓｅｃ．でパルス数が６に設定されている。
【００４４】
さらに、各ビットを構成するパルス出力期間ＳＰの間、即ち、各ビット間には５００μｓｅｃ．のヌル期間ＮＰが設定されている。以後、パルス出力期間ＳＰに検出される一連のパルス信号列をビットグループとも表記する。
【００４５】
つまり、ビット情報が予め設定された任意の周期とパルス数とを組み合わせたパルス信号列に変調されるとともに、任意のビット数で構成されビット間に所定幅のヌル期間が設定されたフレームデータが光データ伝送装置１間で送受信される。
【００４６】
尚、ビット情報を示す周期とパルス数及びその組合せ、ヌル期間の長さ、フレームデータに含まれるデータビット数はシステムに応じて任意に設定されるものであり、上述の具体的数値に制限されるものではない。また、本明細書では詳述しないが、上述のフレームデータ以外に光データ伝送装置１間でハンドシェークのための他の信号が他の発光素子と受光素子を介して授受されるように構成されるものであってもよい。
【００４７】
以下、光データ伝送装置１の受信処理について詳述する。
【００４８】
マイクロコンピュータ１ａは、データ受信処理のために、第一判定部５と、第二判定部６と、ビット情報区切り判定部７と、復調部８等の機能ブロックを備えている。これらの機能ブロックは、マイクロコンピュータのＣＰＵと、ＲＯＭに記憶されＣＰＵで実行されるプログラムにより構成されている。
【００４９】
受光素子を介して受信割込みポートに入力される信号には、製造装置１０側の光データ伝送装置１から出力されたパルス信号に加えて、設備の照明光である蛍光灯のフィラメントから放出される近赤外領域のノイズ光に対応したノイズ信号が重畳されている。
【００５０】
型式によって異なるが、インバータ方式による駆動回路を使用した蛍光灯からは、４０ｋＨｚから８０ｋＨｚの周波数で、パルス幅が３００ｎｓｅｃ．から２．８μｓｅｃ．のノイズ光が放出されている。そしてノイズ光の波長は最大で約９１０ｎｍと、発光ダイオードの発光波長８６０ｎｍときわめて近接しており、赤外線フィルタにより除去できず、また、パルス光とノイズ光の周波数帯域がそれほど異ならないために、帯域フィルタを用いても効果的に除去することが困難である。
【００５１】
しかし、ノイズ光のパルス幅は長いもので２．８μｓｅｃ．程度であるため、発光ダイオードから放出されるパルス信号のパルス幅を２．８μｓｅｃ．よりも長く設定することにより、ノイズ信号であるかパルス信号であるのかが判別可能になる。
【００５２】
図４に示すように、信号光がコンパレータで二値化されたパルス信号を、約５μｓｅｃ．のパルス幅となるように設定すれば、基準パルス幅として設定された約３μｓｅｃ．のパルス幅以上のパルスをパルス信号として認識し、約３μｓｅｃ．のパルス幅未満のパルスをノイズ信号と認識することができる。
【００５３】
第一判定部５は、受光素子を介して受信した信号のオンエッジで起動し、パルス幅が所定の基準パルス幅未満のときにノイズ信号であると判定し、基準パルス幅以上のときにパルス信号であると判定する。
【００５４】
第二判定部６は、第一判定部で判定されたパルス信号の周期とパルス数を計測し、当該周期とパルス数が所定の許容範囲に収まるときに真のビット情報であると判定する。図３（ｂ）の括弧内の数値が許容範囲である。
【００５５】
ビット情報区切り判定部７は、第一判定部５がパルス信号であると判定する度にパルス信号の最長周期より長いヌル期間認識時間を計時するタイマをセットし、当該タイマのカウントアップ終了により１ビットのビット情報の区切りを判定する。
【００５６】
復調部８は、第二判定部で判定された真のビット情報に基づいてデータフレームを復調する。
【００５７】
図５に示すように、搬送台車３０側の光データ伝送装置１に組み込まれたマイクロコンピュータ１ａは、電源が投入されると、内部レジスタ、入出力ポート等の初期設定を行なうとともに（ＳＡ１）、ＲＡＭを初期化した後に（ＳＡ２）、コンパレータ４ａの出力端子と接続された割込み信号ポートに対する割込み処理を許可する（ＳＡ３）。
【００５８】
その後、制御装置との間でのデータの授受処理（ＳＡ４）、製造装置１０側の光データ伝送装置１に対するデータ送信処理（ＳＡ５）、製造装置１０側の光データ伝送装置１からのデータ受信処理（ＳＡ６）を繰り返し実行する。
【００５９】
受光素子を介して割込み信号ポートにパルスが入力されると、その立ち上がりエッジで受信パルス割込みがかかる。
【００６０】
図６に示すように、受信パルス割込み処理では、先ず、プログラムカウンタやレジスタの値をＲＡＭのスタック領域に退避して（ＳＢ１）、受信割込みフラグをリセットする（ＳＢ２）。
【００６１】
次に、割込み信号ポートに入力された信号を読み込み（ＳＢ３）、その信号レベルがＨレベルであるか、Ｌレベルであるかを判断する（ＳＢ４）。
【００６２】
本実施形態では、ステップＳＢ１からステップＳＢ３迄の処理時間が、基準パルス幅に相当する約３μｓｅｃ．に相当するため、これらの処理の終了後に信号レベルをチェックしている。
【００６３】
尚、高速処理が可能なマイクロコンピュータを用いる場合には、図１０に示すように、ステップＳＢ２の後に、基準パルス幅に相当するタイマ値をセットして（ＳＢ２１）、当該タイマがカウントアップされた後に（ＳＢ２２）、信号レベルを入力してもよい（ＳＢ３）。
【００６４】
信号レベルがＨレベルであれば、パルス信号（真のパルス信号）であると判断して、ＲＡＭに区画したリングバッファ領域にマイクロコンピュータのフリーランタイマの値を記憶し（ＳＢ５）、ビットグループ認識用のタイマ値をセットしてタイマをスタートさせる（ＳＢ６）。
【００６５】
そして、スタック領域に退避していたプログラムカウンタやレジスタの値を復帰させる（ＳＢ７）。このとき、受信割込みフラグがセットされていれば、新たな受信パルスの立ち上がりエッジが入力されたと判定して（ＳＢ８）、ステップＳＢ１からの処理を実行し、受信割込みフラグがセットされていなければ（ＳＢ８）、割り込み処理を終了する。
【００６６】
ステップＳＢ４で、信号レベルがＬレベルであれば、ノイズ信号（偽のパルス信号）であると判断して、ステップＳＢ５，ＳＢ６を実行することなくステップＳＢ７の処理を実行する。
【００６７】
つまり、ステップＳＢ１からステップＳＢ５の処理が、第一判定部によって実行される。
【００６８】
ステップＳＢ６で設定されたタイマがカウントアップすると、タイマ割込み処理が起動される。
【００６９】
図７に示すように、タイマ割込み処理では、プログラムカウンタやレジスタの値をＲＡＭのスタック領域に退避して（ＳＣ１）、受信割込みフラグをリセットし（ＳＣ２）、ビットグループ受信終了フラグをセットし（ＳＣ３）、スタック領域に退避していたプログラムカウンタやレジスタの値を復帰させる（ＳＣ４）。
【００７０】
ビットグループ認識用のタイマ値、つまり、ヌル期間認識時間は、パルス信号の最長周期である１０５μｓｅｃ．より長い２１０μｓｅｃ．から３００μｓｅｃ．に設定している。少なくとも２１０μｓｅｃ．の間、第一判定部でパルス信号が検知されなかったときに、ビットグループの受信が終了したと判定されるのである。二回連続して真の信号パルスのパルス幅が基準パルス幅より短くなる場合はまれであることを考慮して設定した値である。
【００７１】
つまり、ステップＳＢ６、ステップＳＣ１からステップＳＣ４の処理が、ビット情報区切り判定部で実行される。
【００７２】
メインルーチンのデータ受信処理（ＳＡ６）では、図８に示す第二判定処理、及び図９に示す復調処理を実行する関数がコールされる。
【００７３】
図８に示すように、第二判定処理では、リングバッファの読出しアドレスと書込みアドレスの値に基づいて、ステップＳＢ５でリングバッファに記憶されたタイマデータの処理が終了したか否かが判断され（ＳＤ１）、未終了であれば、ビットグループの先頭のパルス信号であるか否かが判断される（ＤＳ２）。
【００７４】
リングバッファの書込みアドレスは、ステップＳＢ５でタイマデータが書き込まれたときに更新され、読出しアドレスはステップＳＤ３の読出し処理が実行されたときに更新される。両アドレスが一致していれば、リングバッファに記憶されたタイマデータの処理が終了していると判断でき、両アドレスが不一致であれば、リングバッファに記憶されたタイマデータの処理が終了していないと判断できる。
【００７５】
先頭のパルス信号でなければ（ＳＤ２）、リングバッファから今回のタイマデータを読み出して（ＤＳ３）、前回読み出した直前のタイマデータとの差分演算を実行することによりパルス周期を算出する（ＳＤ４）。
【００７６】
つまり、第一判定部でパルス信号と判定された時点から次にパルス信号と判定された時点までの期間を連続して計時することにより、パルス信号の周期が計測されるように構成されている。
【００７７】
先頭パルスであるか否かの判断は、図７のステップＳＣ３でビットグループ受信終了フラグをセットするときに、先頭パルスフラグをセットするように構成すればよい。ステップＤＳ２で先頭パルスフラグがセットされていれば先頭パルスと判断して当該フラグをリセットして、ステップＳＤ７に移行すればよい。
【００７８】
図４に示されているように、パルス信号の立ち上がりエッジから次のパルス信号の立ち上がりエッジ迄の時間が周期Ｔとなるが、第一判定部でパルス信号と判定された時点、つまり、基準パルス幅に相当する時間が経過した時点から計時が開始され、次に第一判定部でパルス信号と判定された時点、つまり、基準パルス幅に相当する時間が経過した時点迄の時間が周期Ｔとして連続して計時されるのである。
【００７９】
このとき算出したパルス周期が、ビットグループ認識用のタイマ値２１０μｓｅｃ．よりも長いか否かを判断し（ＳＤ５）、長ければ受信エラーと判定し（ＳＤ１１）、短ければ正常なパルス周期であると判定して、パルス周期をＲＡＭに区画されたパルス周期格納領域に記憶する（ＳＤ６）。
【００８０】
ステップＳＤ７では、ビットグループ受信終了フラグがセットされているか否かが判定され、当該フラグがリセットされていれば、次のパルス周期の算出を待つべく、当該第二判定処理を終了し、当該フラグがセットされていれば、ビットグループの受信が終了していると判定して、当該フラグをリセットした後に、ＲＡＭに格納されたビットグループ内の全てのパルス信号の周期が適正な範囲に収束しているか否かを判定する（ＳＤ８）。
【００８１】
詳述すると、ＲＡＭには、ビットグループ内の全てのパルス信号の周期が格納されるように領域が確保され、ステップＳＤ６で記憶された全てのパルス信号の周期が、図３（ｂ）に示す二種類の何れの許容範囲に入っているかを判断する。
【００８２】
正しく受信されていれば、ビットグループ内の全てのパルス信号の周期は、パルス周期が７５μｓｅｃ．であれば、全て７１〜７９μｓｅｃ．の許容範囲に入り、パルス周期が１０５μｓｅｃ．であれば、全て９９〜１０９μｓｅｃ．の許容範囲に入るが、ノイズの影響等で何れかのパルス信号の周期が許容範囲を逸脱し、あるいは、パルス周期が７５μｓｅｃ．であっても９９〜１０９μｓｅｃ．の許容範囲に入り、パルス周期が１０５μｓｅｃ．であっても７１〜７９μｓｅｃ．の許容範囲に入る場合がある。
【００８３】
そこで、二種類の許容範囲の何れからも逸脱するパルス信号の周期を除去するとともに、二種類の許容範囲の何れかに入るパルス周期を多数決原理に基づいて、数が多い方のパルス周期を真、数が少ない方のパルス周期を偽と判断して、偽と判断したパルス周期のデータを除去する。
【００８４】
真のパルス周期のデータの個数をカウントして１加算すればパルス数が判明するので、次にパルス数が図３（ｂ）に示す許容範囲に入るか否かを判断する（ＳＤ９）。許容範囲から逸脱する場合には、受信エラーと判定し（ＳＤ１２）、許容範囲に収まる場合には、ＲＡＭに区画されたビットグループ情報格納領域にパルス周期とパルス数を記憶して（ＳＤ１０）処理を終了する。
【００８５】
ステップＳＤ１０で記憶されるパルス周期とパルス数とは、図３（ｂ）に示すパルス周期とパルス数である。例えば、スタートビットＳＴＡであれば、パルス周期が７５μｓｅｃ．でパルス数が１１、ストップビットＳＴＰであれば、パルス周期が１０５μｓｅｃ．でパルス数が１１と記憶される。
【００８６】
つまり、第二判定処理の各ステップが第二判定部で実行される。図３（ｂ）に示すように、第二判定部で判定されるパルス信号のパルス数に対する許容範囲は、下限側許容範囲より上限側許容範囲が狭くなるように設定され、且つ、異なるパルス数に対応する許容範囲が重複しない範囲に設定されている。
【００８７】
本実施形態のように、パルス信号が数μｓｅｃ．の短いパルス幅で設定される場合には、発光側と受光側の距離によっては、信号光の強度が低下してノイズ光と誤判断する場合があり、逆にノイズ光のパルス幅が長い場合には信号光と誤判断する場合がある。しかし、ノイズ光のパルス幅は全般的に信号光のパルス幅よりも短い場合が多く、ノイズ光が信号光と誤判断される確率よりも信号光がノイズ光と誤判断される場合の確率の方が高い。そこで、パルス信号のパルス数に対する許容範囲を、下限側許容範囲より上限側許容範囲が狭くなるように設定し、且つ、異なるパルス数に対応する許容範囲が重複しない範囲に設定することにより、ノイズ許容度を向上させながらもビット情報の識別精度を確保している。
【００８８】
図９に示すように、ＲＡＭに区画されたビットグループ情報格納領域にストップビットＳＴＰが記憶されると、フレームデータが受信されたと判断して（ＳＥ１）、フレームデータを構成するビット数が所定のビット数となるか否かを判定する（ＳＥ２）。本実施形態では、データビットが８ビットで構成されるので、フレームデータを構成するビット数は１１となる。
【００８９】
ステップＳＥ２で１１ビット分のフレームデータが受信されていると判定すると、ビットグループ情報格納領域に格納されている各ビットグループのパルス周期とパルス数を順次読み出して（ＳＥ３）、変調されたビット情報を復調して、ＲＡＭに区画された仮のフレームデータ記憶部に記憶する（ＳＥ４）。
【００９０】
仮のフレームデータ記憶部に記憶されたフレームデータのうちデータビット８ビットからパリティを算出し、フレームデータのうちパリティビットの値と等しいか否かを判定して（ＳＥ６）、等しければ、ＲＡＭに区画された真のフレームデータ記憶部にフレームデータを記憶して復調処理を終了する（ＳＥ７）。
【００９１】
ステップＳＥ２で、フレームデータを構成するビット数が１１ビットより多いか少ないと判定した場合、及び、ステップＳＥ６でパリティエラーと判定した場合には、受信エラーと判定する（ＳＥ８）。
【００９２】
つまり、復調処理の各ステップが復調部で実行される。
【００９３】
以下、別実施形態を説明する。
【００９４】
上述した光データ伝送装置１の第一判定部は、受光素子を介して割込み信号ポートにパルスが入力されると、常にその立ち上がりエッジで受信パルス割込みがかかる構成を説明したが、第一判定部は、ステップＳＢ４で、パルス信号であると判定した後、パルス信号の最短周期、つまり７５μｓｅｃ．より所定時間短い基準最小時間、例えば７０μｓｅｃ．から、最長周期、つまり１０５μｓｅｃ．より所定時間長い基準最大時間、例えば１１０μｓｅｃ．の間に、受光素子を介して受信した信号のオンエッジで再起動するように構成し、それ以外の期間に割込み信号ポートにパルスが入力されても、受信パルス割込み処理が起動されないように、マイクロコンピュータの割込みマスクレジスタをセットするように構成してもよい。
【００９５】
パルス信号が送信されることが有り得ない期間にノイズ信号のオンエッジで第一判定部が起動される確率を低減させることができ、より確実な受信処理を実行することができるようになる。
【００９６】
尚、割込み処理のマスクレジスタをセットまたはリセットする処理は、マイクロコンピュータのタイマ機能を用いて、タイマ割込み処理で実行するように構成すればよい。少なくとも二系統のタイマ割込み機能があれば、ビットグループの受信終了判定とは独立して実現できる。
【００９７】
上述した実施形態では、図７に示すタイマ割込み処理でのみ、ビットグループの受信終了判定を実行しているため、ヌル期間に基準パルス幅より長いノイズ信号が入力されると、図６のステップＳＢ６で、ビットグループ認識用のタイマ値が再設定され、ビットグループの受信終了判定が適正に終了しない虞がある。
【００９８】
そこで、ビット情報区切り判定部で実行される処理に、第二判定部で計測されたパルス信号の周期がヌル期間認識時間より長いと判定したときに、１ビットのビット情報の区切りを判定する処理を加えてもよい。
【００９９】
具体的に、図８のステップＳＤ１１の前に、パルス周期がヌル期間認識時間である２１０μｓｅｃ．よりも長いか否かを判定する処理と、長いと判定したときに、ビットグループ受信終了フラグをセットし、ヌル期間認識時間が設定されているタイマを停止させる処理を実行し、ステップＳＤ７に移行するように構成すればよい。
【０１００】
蛍光灯からのノイズ信号レベルが高く、基準パルス幅より長いノイズ信号が入力されるような場合には、二値化処理部に入力される二値化閾値を可変設定する閾値調整部を備えることにより、ノイズ信号が基準パルス幅より短くなるように調整すればよい。
【０１０１】
具体的には、図２に示すコンパレータ４ａの二値化閾値を設定する抵抗の直列回路の一方を可変抵抗器で構成すればよい。
【０１０２】
このとき、二値化閾値をマイクロコンピュータ１ａのアナログ信号入力ポートに入力して、調整後の二値化閾値の値に連動して基準パルス幅を可変設定するようにプログラムを構成してもよい。ノイズ光のパルス幅は信号光のパルス幅より短く、二値化閾値を上昇させることにより、ノイズ信号のパルス幅をパルス信号のパルス幅よりも大きな比率で短くできる。しかし、このとき、同時にパルス信号のパルス幅も若干短くなるため、基準パルス幅を若干短くすることによりパルス信号がノイズ信号と誤判定されることを回避することができるようになる。
【０１０３】
また、コンパレータ４ａへの基準電圧入力端子をマイクロコンピュータ１ａのデジタル／アナログ変換ポートに接続し、マイクロコンピュータ１ａから出力されるアナログ信号レベルを切り替えるように構成してもよい。尚、マイクロコンピュータ１ａの外部回路として、コンパレータ４ａへの基準電圧入力端子に出力端子が接続されたデジタル／アナログ変換器を備え、マイクロコンピュータ１ａからの出力信号によりデジタル／アナログ変換器から出力されるアナログ信号レベルを切り替えるように構成してもよい。
【０１０４】
この場合には、マイクロコンピュータ１ａに、受信エラーの発生頻度を管理するエラー管理部と、受信エラーの発生頻度が所定の閾値より高くなったときに、自動でアナログ信号レベルを切り替える基準電圧切替部を備え、基準電圧切替部の作動に連動して、閾値調整部によりノイズ信号が基準パルス幅より短くなるように調整されるように構成すればよい。この場合には、コンパレータ４ａの二値化閾値をマイクロコンピュータ１ａのアナログ信号入力ポートに入力する必要はない。
【０１０５】
尚、上述した実施形態では、マイクロコンピュータ１ａによって実行される受信処理の構成について説明したが、マイクロコンピュータ１ｂも同様に構成されることはいうまでもない。
【０１０６】
さらに、エラー管理部で、受信エラーの発生頻度が所定の閾値より高くなったと判断されたときに、閾値調整部によりノイズ信号が基準パルス幅より短くなるように調整されると同時に、あるいは、閾値調整部とは独立して、データ送信処理を実行する送信処理部が送信信号のパルス幅が長くなるようにパルス幅を可変に設定するように構成してもよい。
【０１０７】
マイクロコンピュータ１ａ，１ｂ間の送信データに、パルス信号のパルス幅データ、または、コンパレータの二値化閾値データを送信して、同期してパルス信号のパルス幅、または、コンパレータの二値化閾値を変更する同期処理部を備えてもよい。また、相手から受信したパルス信号のパルス幅データに基づいて基準パルス幅を可変設定してもよい。
【０１０８】
上述の実施形態は何れも本発明の一実施例に過ぎず、当該記載により本発明の範囲が限定されるものではなく、各部の具体的構成は本発明による作用効果を奏する範囲において適宜変更することができることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０１０９】
本発明は、製造設備等に使用され、空間を伝播するパルス光により通信を行なう光データ伝送装置に広く適用できる。
【符号の説明】
【０１１０】
１：光データ伝送装置
１ａ，１ｂ：光データ伝送装置に組み込まれたマイクロコンピュータ
５：第一判定部
６：第二判定部
７：ビット情報区切り判定部
８：復調部
１０：製造装置
１１：ロードポート
１２：走行レール
２０：ウェハキャリア装置
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビット情報が予め設定された二種類の周期と二種類のパルス数とを組み合わせたパルス信号列に変調されるとともに、任意のビット数で構成されビット間に所定幅のヌル期間が設定されたフレームデータを、発光素子と受光素子を介して送受信する光データ伝送装置であって、
受光素子を介して受信した信号のオンエッジで起動し、パルス幅が所定の基準パルス幅未満のときにノイズ信号であると判定し、基準パルス幅以上のときにパルス信号列を構成するパルス信号であると判定する第一判定部と、
第一判定部で判定されたパルス信号の周期とパルス数を計測し、当該周期とパルス数が正規のパルス信号列を構成するパルス信号の周期とパルス数に対して設定された所定の許容範囲に収まるときに真のビット情報であると判定する第二判定部と、
第二判定部で判定された真のビット情報に基づいてデータフレームを復調する復調部を備えている光データ伝送装置。
【請求項２】
第二判定部で判定されるパルス信号のパルス数に対する許容範囲は、下限側許容範囲より上限側許容範囲が狭くなるように設定され、且つ、二種類のパルス数に対応する許容範囲が重複しない範囲に設定されている請求項１記載の光データ伝送装置。
【請求項３】
第一判定部は、パルス信号であると判定した後、パルス信号の短い方の周期より僅かに短い基準最小時間から長い方の周期より僅かに長い基準最大時間の間に、受光素子を介して受信した信号のオンエッジで再起動するように構成されている請求項１または２記載の光データ伝送装置。
【請求項４】
第一判定部がパルス信号であると判定する度に、ヌル期間より短く、パルス信号の長い方の周期より長いヌル期間認識時間を計時するタイマをセットし、当該タイマのカウントアップ終了により１ビットのビット情報の区切りを判定するビット情報区切り判定部を備えるとともに、第二判定部で判定されたパルス信号の周期がヌル期間認識時間より長いときに１ビットのビット情報の区切りを判定する請求項１から３の何れかに記載の光データ伝送装置。
【請求項５】
第二判定部は、第一判定部でパルス信号と判定された時点から次にパルス信号と判定された時点までの期間を連続して計時することにより、パルス信号の周期を計測する請求項１から４の何れかに記載の光データ伝送装置。
【請求項６】
受光素子を介して受信した信号を二値化閾値に基づいて二値化する二値化処理部と、当該二値化閾値を可変設定する閾値調整部を備え、前記基準パルス幅が二値化閾値の値に連動して自動で可変設定される請求項１から５の何れかに記載の光データ伝送装置。
【手続補正書】
【提出日】平成21年8月4日(2009.8.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビット情報が予め設定された二種類の周期と二種類のパルス数とを組み合わせたパルス信号列に変調されるとともに、任意のビット数で構成されビット間に所定幅のヌル期間が設定されたフレームデータを、発光素子と受光素子を介して送受信する光データ伝送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造設備では、各製造装置間で半導体ウェハを自動搬送するために、各製造装置に設けられたロードポート上に載置された複数枚の半導体ウェハが収容されたウェハキャリア装置を搬送する搬送台車が用いられている。
【０００３】
このような搬送台車と製造装置には光データ伝送装置が組み込まれ、光データ伝送装置を介して授受される制御情報に基づいて、搬送台車と製造装置間でウェハキャリア装置が移載される。
【０００４】
特許文献１に記載されているように、光データ伝送装置は、ビット情報が予め設定された１００μｓｅｃ．と１３０μｓｅｃ．の二種類の周期と、６パルスまたは１３パルスのパルス数との組合せにより変調されたパルス信号列で表され、任意のビット数で構成される十数ｍｓｅｃ．のフレームデータが、発光素子と受光素子を介して送受信されるように構成されている。
【０００５】
詳述すると、送信側に備えた近赤外の波長で発光する発光ダイオード等の発光素子と、受信側に備えた分光感度特性のピークが近赤外を示すフォトダイオード等の受光素子が好適に用いられ、変調されたパルス信号列に対応して発光素子から出力されるパルス光が、受光素子で検知されて元のビット情報に復号化される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６１−１０００６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一般的に、製造設備に設置される照明設備として使用される蛍光灯のフィラメントから放出される光には、近赤外波長成分が含まれているため、このようなノイズ光が誤って受光素子で検知されると、正常なデータ伝送が妨げられる虞がある。
【０００８】
信号光とノイズ光が何れも近赤外波長であるため、赤外線フィルタによりノイズ光が除去できないためである。
【０００９】
インバータ方式による駆動回路を使用しない従来の蛍光灯では、例えば商用電源周波数の二倍の周波数で数μｓｅｃ．のノイズ光が放出されているため、十数ｍｓｅｃ．のフレームデータに最大二回のノイズ光が混入する虞がある。
【００１０】
この場合には、受光素子で検知されるべきパルス光の数に対応した所定範囲の判定閾値を設定し、受光素子で検知されたパルス光の数が判定閾値内であるか否かによって正常に受信されたか否かを判別することにより、ノイズ光の影響を排除することができる。
【００１１】
しかし、インバータ方式による駆動回路を使用した蛍光灯からは、４０ｋＨｚから８０ｋＨｚの周波数のノイズ光が放出されるため、単にパルス光の数でノイズ光の影響を排除することができず、また、パルス光とノイズ光の周波数帯域がそれほど異ならないために、帯域フィルタを用いても効果的に除去することが困難であるという問題があった。
【００１２】
本発明の目的は、上述した従来の問題に鑑み、照明光から数十ｋＨｚの周波数のノイズ光が放出される環境下であっても、確実に送受信できる光データ伝送装置を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この目的達成をするため、本発明による光データ伝送装置の第一の特徴構成は、特許請求の範囲の書類の請求項１に記載した通り、ビット情報が予め設定された二種類の周期と二種類のパルス数とを組み合わせたパルス信号列に変調されるとともに、任意のビット数で構成されビット間に所定幅のヌル期間が設定されたフレームデータを、発光素子と受光素子を介して送受信する光データ伝送装置であって、前記受光素子を介して受信した信号のオンエッジで起動し、前記受信した信号のパルス幅が所定の基準パルス幅未満のときにノイズ信号であると判定し、前記基準パルス幅以上のときにパルス信号列を構成するパルス信号であると判定する第一判定部と、前記受信したパルス信号から１ビットのビット情報の区切りを判定するビット情報区切り判定部と、前記第一判定部で判定されたパルス信号の周期とパルス数を計測し、前記ビット情報区切り判定部で判定された１ビットのビット情報の区切り毎に、当該周期とパルス数が前記二種類の周期と二種類のパルス数に対して設定された所定の許容範囲に収まるときに真のビット情報であると判定し、前記所定の許容範囲から逸脱すると当該パルス信号列を除去する第二判定部と、前記第二判定部で判定された真のビット情報を復調して前記フレームデータを再生する復調部を備え、前記第二判定部で判定されるパルス信号のパルス数に対する前記所定の許容範囲が、下限側許容範囲より上限側許容範囲が狭くなるように設定され、且つ、前記二種類のパルス数に対応する前記所定の許容範囲が重複しない範囲に設定されている点にある。
【００１４】
本願発明者が、様々な型式の蛍光灯から放出されるノイズ光のパルス幅を計測したところ、長いもので約３μｓｅｃ．未満である場合が多いことを突き止め、信号光のパルス幅をノイズ光のパルス幅よりも長く設定することにより、ノイズ光と信号光を識別することができるという知見を得た。そこで、第一判定部では、受光素子を介して受信した信号のパルス幅がノイズ光のパルス幅より長く設定された基準パルス幅以上である場合に適正なパルス信号であり、信号のパルス幅が基準パルス幅未満である場合にノイズ信号であると判定することにより、精度良くノイズ光が除去できるようになった。
【００１５】
第二判定部では、第一判定部で判定されたパルス信号の周期とパルス数を計測し、当該周期とパルス数が所定の許容範囲に収まるときに真のビット情報であると判定され、復調部では、第二判定部で判定された真のビット情報に基づいてデータフレームが復調される。
【００１６】
パルス信号が、例えば数μｓｅｃ．の短いパルス幅で設定される場合には、発光側と受光側の距離によっては、信号光の強度が低下してノイズ光と誤判断する場合があり、逆にノイズ光のパルス幅が長い場合には信号光と誤判断する場合がある。しかし、ノイズ光のパルス幅は全般的に信号光のパルス幅よりも短い場合が多く、ノイズ光が信号光と誤判断される確率よりも信号光がノイズ光と誤判断される場合の確率の方が高い。そこで、パルス信号のパルス数に対する許容範囲を、下限側許容範囲より上限側許容範囲が狭くなるように設定し、且つ、二種類のパルス数に対応する許容範囲が重複しない範囲に設定することにより、ノイズ許容度を向上させながらもビット情報の識別精度を確保して、受信できるようになる。
【００１７】
同第二の特徴構成は、同請求項２に記載した通り、上述の第一特徴構成に加えて、第一判定部は、前記ビット情報を構成するパルス信号列の先頭のパルス信号であると判定した後、前記二種類の周期のうち短い方の周期より所定時間短い基準最小時間内は起動しないように構成されている点にある。
【００１８】
第一判定部によりパルス信号であると判定された後、パルス信号の短い方の周期から長い方の周期の間に次のパルス信号が受信される。そこで、第一判定部の起動時期を上述のように設定することにより、パルス信号が送信されることが有り得ない期間にノイズ信号のオンエッジで第一判定部が起動される確率を低減させることができ、より確実な受信処理を実行することができるようになる。
【００１９】
同第三の特徴構成は、同請求項３に記載した通り、上述の第一または第二特徴構成に加えて、前記ビット情報区切り判定部は、前記第一判定部がパルス信号であると判定する度に、前記ヌル期間より短く、前記二種類の周期のうち長い方の周期より長いヌル期間認識時間を計時するタイマをセットし、当該タイマのカウントアップ終了により１ビットのビット情報の区切りを判定する点にある。
【００２０】
ビット間に設定された所定幅のヌル期間を認識することにより、ビット情報の区切りを判定することができるが、ヌル期間にノイズ信号が重畳すると、ビット情報の区切りの判定が困難になる。そこで、ビット情報区切り判定部を上述のように構成することにより、ヌル期間にノイズ信号が重畳する場合であってもヌル期間に達したと判定することができるようになる。
【００２１】
同第四の特徴構成は、同請求項４に記載した通り、上述の第三の特徴構成に加えて、前記ビット情報区切り判定部は、さらに前記第二判定部で判定されたパルス信号の周期が前記ヌル期間認識時間より長いときに１ビットのビット情報の区切りを判定する点にある。
【００２２】
第三の特徴構成によれば、ヌル期間に基準パルス幅以上のノイズ信号が重畳すると、タイマがリセットされるため、ビット情報の区切りの判定が遅延し、最悪時にはビット情報の区切りの判定ができない虞があるが、第四の特徴構成によれば、そのような場合であっても、第二判定部で計測されたパルス信号の周期がヌル期間認識時間より長いと判定したときに、１ビットのビット情報の区切りを判定することにより、ヌル期間にノイズ信号が重畳する場合であっても、より確実にヌル期間に達したと判定することができるようになる。
【００２３】
同第五の特徴構成は、同請求項５に記載した通り、上述の第一から第四の何れかの特徴構成に加えて、前記第二判定部は、前記第一判定部でパルス信号と判定された時点から次にパルス信号と判定された時点までの期間を連続して計時することにより、パルス信号の周期を計測する点にある。
【００２４】
ビット情報を識別するためには、パルス信号の周期を計測する必要があるが、ノイズ信号が重畳するとパルス信号の周期を正確に計測できなくなる。そこで、第一判定部でパルス信号と判定された時点から次にパルス信号と判定された時点までの期間を連続して計時することにより、正確にパルス信号の周期を計測することができるようになる。
【００２５】
同第六の特徴構成は、同請求項６に記載した通り、上述の第一から第五の何れかの特徴構成に加えて、前記受光素子を介して受信した信号を二値化閾値に基づいて二値化した信号を前記第一判定部に出力する二値化処理部と、当該二値化閾値を可変設定する閾値調整部を備え、前記閾値調整部により前記二値化閾値を上昇させると、それに連動して前記基準パルス幅が短くなるように自動で可変設定される点にある。
【００２６】
ノイズ光の強度が強い場合には、二値化閾値を上昇させて、極力ノイズ光が検出されないように手動あるいは自動で調整する必要があるが、二値化閾値を上昇させると、信号光のパルス幅が短くなる。上述の構成によれば、そのような場合に備えて、基準パルス幅を二値化閾値の値に連動して可変設定することにより、信号光をノイズ光と誤判断するような事態を回避することができるようになる。
【発明の効果】
【００２７】
以上説明したように、本発明によれば、照明光から数十ｋＨｚの周波数のノイズ光が放出される環境下であっても、確実に送受信できる光データ伝送装置を提供することができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】半導体デバイスの製造設備における製造装置，ウェハキャリア装置，搬送台車の概略斜視図
【図２】光データ伝送装置の要部の回路図
【図３】（ａ）は変調されたビット情報で構成されるフレームデータの説明図、（ｂ）は変調されたビット情報のパルス周期とパルス数の説明図
【図４】変調されたビット情報でなるパルス信号とノイズ信号の説明図
【図５】光データ伝送装置のメインルーチンを示すフローチャート
【図６】光データ伝送装置の受信パルス割込み処理を示すフローチャート
【図７】光データ伝送装置のタイマ割込み処理を示すフローチャート
【図８】光データ伝送装置の第二判定処理を説明するフローチャート
【図９】光データ伝送装置の復調処理を説明するフローチャート
【図１０】別実施形態を示し、光データ伝送装置の受信パルス割込み処理を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明による光データ伝送装置の実施形態を説明する。
【００３０】
図１に示すように、半導体デバイスの製造設備では、半導体ウェハに順次所定の処理を施すための各種の製造装置１０（１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ）が通路１３に沿って配設され、製造装置１０間で半導体ウェハ２１を自動搬送するために、製造装置１０に設けられたロードポート１１との間でウェハキャリア装置２０を受け渡し搬送する搬送台車３０が走行レール１２に沿って走行可能に設けられている。
【００３１】
搬送台車３０は、製造装置１０の上部空間に設置された走行レール１２に沿って自走する走行機構３２を備えた基台３１に、ウェハキャリア装置２０を掴持するためのチャック機構３６を備えた昇降体３５を所定の昇降経路に沿って昇降させる昇降機構３３が組み込まれている。
【００３２】
昇降機構３３は、昇降体３５と、昇降体３５の上面の所定の箇所に一端が固着された複数のベルト３４と、基台３１にベルト３４の夫々の他端が固着された巻取軸を回転駆動する昇降用モータを備え、昇降用モータの駆動によりベルト３４が巻き上げまたは繰り出され、昇降体３５が昇降可能に構成されている。
【００３３】
チャック機構３６は、ウェハキャリア装置２０の上面の被掴持部を掴持するための一対の爪３７を備え、昇降体３４内部に備えた掴持用ソレノイドまたはモータの駆動により、爪３７が掴持姿勢または開放姿勢となることでウェハキャリア装置２０を掴持又は開放するように構成されている。
【００３４】
このような搬送台車３０は、例えば、走行レール１２に組み込まれた通信インタフェースを介してホストコンピュータと通信可能なシステム通信部を備え、ホストコンピュータからの指示に基づいて、所定の製造装置１０に走行し、当該製造装置１０との間でウェハキャリア装置２０を授受するように構成されている。
【００３５】
また、搬送台車３０と各製造装置１０との間でウェハキャリア装置２０を授受するために、双方に光データ伝送装置１が組み込まれている。当該光データ伝送装置１は、ＳＥＭＩ  Ｅ８４−０２００Ａインタフェース規格等に基づき動作する。
【００３６】
搬送台車３０には、システム通信部を介してホストコンピュータからの指令に基づいて所定の製造装置１０に移動するために走行機構３２を制御し、光データ伝送装置１を介した製造装置１０との送受信データに基づいて昇降機構３３及びチャック機構３６等を制御する制御装置が搭載されている。
【００３７】
図２に示すように、光データ伝送装置１には、所定のフレームデータを、発光素子と受光素子を介して送受信するマイクロコンピュータ１ａ，１ｂが組み込まれている。
【００３８】
搬送台車３０側のマイクロコンピュータ１ａと、製造装置１０側のマイクロコンピュータ１ｂには、それぞれ近赤外領域の波長で発光する発光ダイオード２ａ，２ｂと、発光ダイオード２ａ，２ｂから出力された信号光を受光するフォトダイオード３ａ，３ｂが接続されている。つまり、発光ダイオード２ａとフォトダイオード３ｂ、及び、発光ダイオード２ｂとフォトダイオード３ａの組合せにより、データの送受信が行なわれる。
【００３９】
フォトダイオード３ａ，３ｂにより検出された信号光は、二値化処理部であるコンパレータ４ａ、４ｂを介して二値化されてパルス信号に波形整形され、マイクロコンピュータ１ａ，１ｂの割込み信号ポートに入力されるように構成されている。
【００４０】
また、マイクロコンピュータ１ａ，１ｂの出力ポートにはスイッチング用のトランジスタのベース端子が接続され、出力ポートから出力されるパルス信号により発光ダイオード２ａ，２ｂが駆動されるように構成されている。
【００４１】
図３（ａ）に示すように、フレームデータは、フレームの先頭を示すスタートビットＳＴＡと、複数のデータビットＤと、データビットＤのパリティを示すパリティビットＰと、フレームの終了を示すストップビットＳＴＰで構成されている。
【００４２】
図３（ｂ）に示すように、０または１で表される各ビット情報は、７５μｓｅｃ．または１０５μｓｅｃ．の二種類のパルス周期と、１１パルスまたは６パルスの二種類のパルス数の組合せで定義されている。
【００４３】
スタートビットＳＴＡはパルス周期が７５μｓｅｃ．でパルス数が１１、ストップビットＳＴＰはパルス周期が１０５μｓｅｃ．でパルス数が１１、データビットＤの０はパルス周期が７５μｓｅｃ．でパルス数が６、データビットＤの１はパルス周期が１０５μｓｅｃ．でパルス数が６、パリティビットＰはパルス周期が７５μｓｅｃ．または１０５μｓｅｃ．でパルス数が６に設定されている。
【００４４】
さらに、各ビットを構成するパルス出力期間ＳＰの間、即ち、各ビット間には５００μｓｅｃ．のヌル期間ＮＰが設定されている。以後、パルス出力期間ＳＰに検出される一連のパルス信号列をビットグループとも表記する。
【００４５】
つまり、ビット情報が予め設定された任意の周期とパルス数とを組み合わせたパルス信号列に変調されるとともに、任意のビット数で構成されビット間に所定幅のヌル期間が設定されたフレームデータが光データ伝送装置１間で送受信される。
【００４６】
尚、ビット情報を示す周期とパルス数及びその組合せ、ヌル期間の長さ、フレームデータに含まれるデータビット数はシステムに応じて任意に設定されるものであり、上述の具体的数値に制限されるものではない。また、本明細書では詳述しないが、上述のフレームデータ以外に光データ伝送装置１間でハンドシェークのための他の信号が他の発光素子と受光素子を介して授受されるように構成されるものであってもよい。
【００４７】
以下、光データ伝送装置１の受信処理について詳述する。
【００４８】
マイクロコンピュータ１ａは、データ受信処理のために、第一判定部５と、第二判定部６と、ビット情報区切り判定部７と、復調部８等の機能ブロックを備えている。これらの機能ブロックは、マイクロコンピュータのＣＰＵと、ＲＯＭに記憶されＣＰＵで実行されるプログラムにより構成されている。
【００４９】
受光素子を介して受信割込みポートに入力される信号には、製造装置１０側の光データ伝送装置１から出力されたパルス信号に加えて、設備の照明光である蛍光灯のフィラメントから放出される近赤外領域のノイズ光に対応したノイズ信号が重畳されている。
【００５０】
型式によって異なるが、インバータ方式による駆動回路を使用した蛍光灯からは、４０ｋＨｚから８０ｋＨｚの周波数で、パルス幅が３００ｎｓｅｃ．から２．８μｓｅｃ．のノイズ光が放出されている。そしてノイズ光の波長は最大で約９１０ｎｍと、発光ダイオードの発光波長８６０ｎｍときわめて近接しており、赤外線フィルタにより除去できず、また、パルス光とノイズ光の周波数帯域がそれほど異ならないために、帯域フィルタを用いても効果的に除去することが困難である。
【００５１】
しかし、ノイズ光のパルス幅は長いもので２．８μｓｅｃ．程度であるため、発光ダイオードから放出されるパルス信号のパルス幅を２．８μｓｅｃ．よりも長く設定することにより、ノイズ信号であるかパルス信号であるのかが判別可能になる。
【００５２】
図４に示すように、信号光がコンパレータで二値化されたパルス信号を、約５μｓｅｃ．のパルス幅となるように設定すれば、基準パルス幅として設定された約３μｓｅｃ．のパルス幅以上のパルスをパルス信号として認識し、約３μｓｅｃ．のパルス幅未満のパルスをノイズ信号と認識することができる。
【００５３】
第一判定部５は、受光素子を介して受信した信号のオンエッジで起動し、パルス幅が所定の基準パルス幅未満のときにノイズ信号であると判定し、基準パルス幅以上のときにパルス信号であると判定する。
【００５４】
第二判定部６は、第一判定部で判定されたパルス信号の周期とパルス数を計測し、当該周期とパルス数が所定の許容範囲に収まるときに真のビット情報であると判定する。図３（ｂ）の括弧内の数値が許容範囲である。
【００５５】
ビット情報区切り判定部７は、第一判定部５がパルス信号であると判定する度にパルス信号の最長周期より長いヌル期間認識時間を計時するタイマをセットし、当該タイマのカウントアップ終了により１ビットのビット情報の区切りを判定する。
【００５６】
復調部８は、第二判定部で判定された真のビット情報に基づいてデータフレームを復調する。
【００５７】
図５に示すように、搬送台車３０側の光データ伝送装置１に組み込まれたマイクロコンピュータ１ａは、電源が投入されると、内部レジスタ、入出力ポート等の初期設定を行なうとともに（ＳＡ１）、ＲＡＭを初期化した後に（ＳＡ２）、コンパレータ４ａの出力端子と接続された割込み信号ポートに対する割込み処理を許可する（ＳＡ３）。
【００５８】
その後、制御装置との間でのデータの授受処理（ＳＡ４）、製造装置１０側の光データ伝送装置１に対するデータ送信処理（ＳＡ５）、製造装置１０側の光データ伝送装置１からのデータ受信処理（ＳＡ６）を繰り返し実行する。
【００５９】
受光素子を介して割込み信号ポートにパルスが入力されると、その立ち上がりエッジで受信パルス割込みがかかる。
【００６０】
図６に示すように、受信パルス割込み処理では、先ず、プログラムカウンタやレジスタの値をＲＡＭのスタック領域に退避して（ＳＢ１）、受信割込みフラグをリセットする（ＳＢ２）。
【００６１】
次に、割込み信号ポートに入力された信号を読み込み（ＳＢ３）、その信号レベルがＨレベルであるか、Ｌレベルであるかを判断する（ＳＢ４）。
【００６２】
本実施形態では、ステップＳＢ１からステップＳＢ３迄の処理時間が、基準パルス幅に相当する約３μｓｅｃ．に相当するため、これらの処理の終了後に信号レベルをチェックしている。
【００６３】
尚、高速処理が可能なマイクロコンピュータを用いる場合には、図１０に示すように、ステップＳＢ２の後に、基準パルス幅に相当するタイマ値をセットして（ＳＢ２１）、当該タイマがカウントアップされた後に（ＳＢ２２）、信号レベルを入力してもよい（ＳＢ３）。
【００６４】
信号レベルがＨレベルであれば、パルス信号（真のパルス信号）であると判断して、ＲＡＭに区画したリングバッファ領域にマイクロコンピュータのフリーランタイマの値を記憶し（ＳＢ５）、ビットグループ認識用のタイマ値をセットしてタイマをスタートさせる（ＳＢ６）。
【００６５】
そして、スタック領域に退避していたプログラムカウンタやレジスタの値を復帰させる（ＳＢ７）。このとき、受信割込みフラグがセットされていれば、新たな受信パルスの立ち上がりエッジが入力されたと判定して（ＳＢ８）、ステップＳＢ１からの処理を実行し、受信割込みフラグがセットされていなければ（ＳＢ８）、割り込み処理を終了する。
【００６６】
ステップＳＢ４で、信号レベルがＬレベルであれば、ノイズ信号（偽のパルス信号）であると判断して、ステップＳＢ５，ＳＢ６を実行することなくステップＳＢ７の処理を実行する。
【００６７】
つまり、ステップＳＢ１からステップＳＢ５の処理が、第一判定部によって実行される。
【００６８】
ステップＳＢ６で設定されたタイマがカウントアップすると、タイマ割込み処理が起動される。
【００６９】
図７に示すように、タイマ割込み処理では、プログラムカウンタやレジスタの値をＲＡＭのスタック領域に退避して（ＳＣ１）、受信割込みフラグをリセットし（ＳＣ２）、ビットグループ受信終了フラグをセットし（ＳＣ３）、スタック領域に退避していたプログラムカウンタやレジスタの値を復帰させる（ＳＣ４）。
【００７０】
ビットグループ認識用のタイマ値、つまり、ヌル期間認識時間は、パルス信号の最長周期である１０５μｓｅｃ．より長い２１０μｓｅｃ．から３００μｓｅｃ．に設定している。少なくとも２１０μｓｅｃ．の間、第一判定部でパルス信号が検知されなかったときに、ビットグループの受信が終了したと判定されるのである。二回連続して真の信号パルスのパルス幅が基準パルス幅より短くなる場合はまれであることを考慮して設定した値である。
【００７１】
つまり、ステップＳＢ６、ステップＳＣ１からステップＳＣ４の処理が、ビット情報区切り判定部で実行される。
【００７２】
メインルーチンのデータ受信処理（ＳＡ６）では、図８に示す第二判定処理、及び図９に示す復調処理を実行する関数がコールされる。
【００７３】
図８に示すように、第二判定処理では、リングバッファの読出しアドレスと書込みアドレスの値に基づいて、ステップＳＢ５でリングバッファに記憶されたタイマデータの処理が終了したか否かが判断され（ＳＤ１）、未終了であれば、ビットグループの先頭のパルス信号であるか否かが判断される（ＤＳ２）。
【００７４】
リングバッファの書込みアドレスは、ステップＳＢ５でタイマデータが書き込まれたときに更新され、読出しアドレスはステップＳＤ３の読出し処理が実行されたときに更新される。両アドレスが一致していれば、リングバッファに記憶されたタイマデータの処理が終了していると判断でき、両アドレスが不一致であれば、リングバッファに記憶されたタイマデータの処理が終了していないと判断できる。
【００７５】
先頭のパルス信号でなければ（ＳＤ２）、リングバッファから今回のタイマデータを読み出して（ＤＳ３）、前回読み出した直前のタイマデータとの差分演算を実行することによりパルス周期を算出する（ＳＤ４）。
【００７６】
つまり、第一判定部でパルス信号と判定された時点から次にパルス信号と判定された時点までの期間を連続して計時することにより、パルス信号の周期が計測されるように構成されている。
【００７７】
先頭パルスであるか否かの判断は、図７のステップＳＣ３でビットグループ受信終了フラグをセットするときに、先頭パルスフラグをセットするように構成すればよい。ステップＤＳ２で先頭パルスフラグがセットされていれば先頭パルスと判断して当該フラグをリセットして、ステップＳＤ７に移行すればよい。
【００７８】
図４に示されているように、パルス信号の立ち上がりエッジから次のパルス信号の立ち上がりエッジ迄の時間が周期Ｔとなるが、第一判定部でパルス信号と判定された時点、つまり、基準パルス幅に相当する時間が経過した時点から計時が開始され、次に第一判定部でパルス信号と判定された時点、つまり、基準パルス幅に相当する時間が経過した時点迄の時間が周期Ｔとして連続して計時されるのである。
【００７９】
このとき算出したパルス周期が、ビットグループ認識用のタイマ値２１０μｓｅｃ．よりも長いか否かを判断し（ＳＤ５）、長ければ受信エラーと判定し（ＳＤ１１）、短ければ正常なパルス周期であると判定して、パルス周期をＲＡＭに区画されたパルス周期格納領域に記憶する（ＳＤ６）。
【００８０】
ステップＳＤ７では、ビットグループ受信終了フラグがセットされているか否かが判定され、当該フラグがリセットされていれば、次のパルス周期の算出を待つべく、当該第二判定処理を終了し、当該フラグがセットされていれば、ビットグループの受信が終了していると判定して、当該フラグをリセットした後に、ＲＡＭに格納されたビットグループ内の全てのパルス信号の周期が適正な範囲に収束しているか否かを判定する（ＳＤ８）。
【００８１】
詳述すると、ＲＡＭには、ビットグループ内の全てのパルス信号の周期が格納されるように領域が確保され、ステップＳＤ６で記憶された全てのパルス信号の周期が、図３（ｂ）に示す二種類の何れの許容範囲に入っているかを判断する。
【００８２】
正しく受信されていれば、ビットグループ内の全てのパルス信号の周期は、パルス周期が７５μｓｅｃ．であれば、全て７１〜７９μｓｅｃ．の許容範囲に入り、パルス周期が１０５μｓｅｃ．であれば、全て９９〜１０９μｓｅｃ．の許容範囲に入るが、ノイズの影響等で何れかのパルス信号の周期が許容範囲を逸脱し、あるいは、パルス周期が７５μｓｅｃ．であっても９９〜１０９μｓｅｃ．の許容範囲に入り、パルス周期が１０５μｓｅｃ．であっても７１〜７９μｓｅｃ．の許容範囲に入る場合がある。
【００８３】
そこで、二種類の許容範囲の何れからも逸脱するパルス信号の周期を除去するとともに、二種類の許容範囲の何れかに入るパルス周期を多数決原理に基づいて、数が多い方のパルス周期を真、数が少ない方のパルス周期を偽と判断して、偽と判断したパルス周期のデータを除去する。
【００８４】
真のパルス周期のデータの個数をカウントして１加算すればパルス数が判明するので、次にパルス数が図３（ｂ）に示す許容範囲に入るか否かを判断する（ＳＤ９）。許容範囲から逸脱する場合には、受信エラーと判定し（ＳＤ１２）、許容範囲に収まる場合には、ＲＡＭに区画されたビットグループ情報格納領域にパルス周期とパルス数を記憶して（ＳＤ１０）処理を終了する。
【００８５】
ステップＳＤ１０で記憶されるパルス周期とパルス数とは、図３（ｂ）に示すパルス周期とパルス数である。例えば、スタートビットＳＴＡであれば、パルス周期が７５μｓｅｃ．でパルス数が１１、ストップビットＳＴＰであれば、パルス周期が１０５μｓｅｃ．でパルス数が１１と記憶される。
【００８６】
つまり、第二判定処理の各ステップが第二判定部で実行される。図３（ｂ）に示すように、第二判定部で判定されるパルス信号のパルス数に対する許容範囲は、下限側許容範囲より上限側許容範囲が狭くなるように設定され、且つ、異なるパルス数に対応する許容範囲が重複しない範囲に設定されている。
【００８７】
本実施形態のように、パルス信号が数μｓｅｃ．の短いパルス幅で設定される場合には、発光側と受光側の距離によっては、信号光の強度が低下してノイズ光と誤判断する場合があり、逆にノイズ光のパルス幅が長い場合には信号光と誤判断する場合がある。しかし、ノイズ光のパルス幅は全般的に信号光のパルス幅よりも短い場合が多く、ノイズ光が信号光と誤判断される確率よりも信号光がノイズ光と誤判断される場合の確率の方が高い。そこで、パルス信号のパルス数に対する許容範囲を、下限側許容範囲より上限側許容範囲が狭くなるように設定し、且つ、異なるパルス数に対応する許容範囲が重複しない範囲に設定することにより、ノイズ許容度を向上させながらもビット情報の識別精度を確保している。
【００８８】
図９に示すように、ＲＡＭに区画されたビットグループ情報格納領域にストップビットＳＴＰが記憶されると、フレームデータが受信されたと判断して（ＳＥ１）、フレームデータを構成するビット数が所定のビット数となるか否かを判定する（ＳＥ２）。本実施形態では、データビットが８ビットで構成されるので、フレームデータを構成するビット数は１１となる。
【００８９】
ステップＳＥ２で１１ビット分のフレームデータが受信されていると判定すると、ビットグループ情報格納領域に格納されている各ビットグループのパルス周期とパルス数を順次読み出して（ＳＥ３）、変調されたビット情報を復調して、ＲＡＭに区画された仮のフレームデータ記憶部に記憶する（ＳＥ４）。
【００９０】
仮のフレームデータ記憶部に記憶されたフレームデータのうちデータビット８ビットからパリティを算出し、フレームデータのうちパリティビットの値と等しいか否かを判定して（ＳＥ６）、等しければ、ＲＡＭに区画された真のフレームデータ記憶部にフレームデータを記憶して復調処理を終了する（ＳＥ７）。
【００９１】
ステップＳＥ２で、フレームデータを構成するビット数が１１ビットより多いか少ないと判定した場合、及び、ステップＳＥ６でパリティエラーと判定した場合には、受信エラーと判定する（ＳＥ８）。
【００９２】
つまり、復調処理の各ステップが復調部で実行される。
【００９３】
以下、別実施形態を説明する。
【００９４】
上述した光データ伝送装置１の第一判定部は、受光素子を介して割込み信号ポートにパルスが入力されると、常にその立ち上がりエッジで受信パルス割込みがかかる構成を説明したが、第一判定部は、ステップＳＢ４で、パルス信号であると判定した後、パルス信号の最短周期、つまり７５μｓｅｃ．より所定時間短い基準最小時間、例えば７０μｓｅｃ．から、最長周期、つまり１０５μｓｅｃ．より所定時間長い基準最大時間、例えば１１０μｓｅｃ．の間に、受光素子を介して受信した信号のオンエッジで再起動するように構成し、それ以外の期間に割込み信号ポートにパルスが入力されても、受信パルス割込み処理が起動されないように、マイクロコンピュータの割込みマスクレジスタをセットするように構成してもよい。
【００９５】
パルス信号が送信されることが有り得ない期間にノイズ信号のオンエッジで第一判定部が起動される確率を低減させることができ、より確実な受信処理を実行することができるようになる。
【００９６】
尚、割込み処理のマスクレジスタをセットまたはリセットする処理は、マイクロコンピュータのタイマ機能を用いて、タイマ割込み処理で実行するように構成すればよい。少なくとも二系統のタイマ割込み機能があれば、ビットグループの受信終了判定とは独立して実現できる。
【００９７】
上述した実施形態では、図７に示すタイマ割込み処理でのみ、ビットグループの受信終了判定を実行しているため、ヌル期間に基準パルス幅より長いノイズ信号が入力されると、図６のステップＳＢ６で、ビットグループ認識用のタイマ値が再設定され、ビットグループの受信終了判定が適正に終了しない虞がある。
【００９８】
そこで、ビット情報区切り判定部で実行される処理に、第二判定部で計測されたパルス信号の周期がヌル期間認識時間より長いと判定したときに、１ビットのビット情報の区切りを判定する処理を加えてもよい。
【００９９】
具体的に、図８のステップＳＤ１１の前に、パルス周期がヌル期間認識時間である２１０μｓｅｃ．よりも長いか否かを判定する処理と、長いと判定したときに、ビットグループ受信終了フラグをセットし、ヌル期間認識時間が設定されているタイマを停止させる処理を実行し、ステップＳＤ７に移行するように構成すればよい。
【０１００】
蛍光灯からのノイズ信号レベルが高く、基準パルス幅より長いノイズ信号が入力されるような場合には、二値化処理部に入力される二値化閾値を可変設定する閾値調整部を備えることにより、ノイズ信号が基準パルス幅より短くなるように調整すればよい。
【０１０１】
具体的には、図２に示すコンパレータ４ａの二値化閾値を設定する抵抗の直列回路の一方を可変抵抗器で構成すればよい。
【０１０２】
このとき、二値化閾値をマイクロコンピュータ１ａのアナログ信号入力ポートに入力して、調整後の二値化閾値の値に連動して基準パルス幅を可変設定するようにプログラムを構成してもよい。ノイズ光のパルス幅は信号光のパルス幅より短く、二値化閾値を上昇させることにより、ノイズ信号のパルス幅をパルス信号のパルス幅よりも大きな比率で短くできる。しかし、このとき、同時にパルス信号のパルス幅も若干短くなるため、基準パルス幅を若干短くすることによりパルス信号がノイズ信号と誤判定されることを回避することができるようになる。
【０１０３】
また、コンパレータ４ａへの基準電圧入力端子をマイクロコンピュータ１ａのデジタル／アナログ変換ポートに接続し、マイクロコンピュータ１ａから出力されるアナログ信号レベルを切り替えるように構成してもよい。尚、マイクロコンピュータ１ａの外部回路として、コンパレータ４ａへの基準電圧入力端子に出力端子が接続されたデジタル／アナログ変換器を備え、マイクロコンピュータ１ａからの出力信号によりデジタル／アナログ変換器から出力されるアナログ信号レベルを切り替えるように構成してもよい。
【０１０４】
この場合には、マイクロコンピュータ１ａに、受信エラーの発生頻度を管理するエラー管理部と、受信エラーの発生頻度が所定の閾値より高くなったときに、自動でアナログ信号レベルを切り替える基準電圧切替部を備え、基準電圧切替部の作動に連動して、閾値調整部によりノイズ信号が基準パルス幅より短くなるように調整されるように構成すればよい。この場合には、コンパレータ４ａの二値化閾値をマイクロコンピュータ１ａのアナログ信号入力ポートに入力する必要はない。
【０１０５】
尚、上述した実施形態では、マイクロコンピュータ１ａによって実行される受信処理の構成について説明したが、マイクロコンピュータ１ｂも同様に構成されることはいうまでもない。
【０１０６】
さらに、エラー管理部で、受信エラーの発生頻度が所定の閾値より高くなったと判断されたときに、閾値調整部によりノイズ信号が基準パルス幅より短くなるように調整されると同時に、あるいは、閾値調整部とは独立して、データ送信処理を実行する送信処理部が送信信号のパルス幅が長くなるようにパルス幅を可変に設定するように構成してもよい。
【０１０７】
マイクロコンピュータ１ａ，１ｂ間の送信データに、パルス信号のパルス幅データ、または、コンパレータの二値化閾値データを送信して、同期してパルス信号のパルス幅、または、コンパレータの二値化閾値を変更する同期処理部を備えてもよい。また、相手から受信したパルス信号のパルス幅データに基づいて基準パルス幅を可変設定してもよい。
【０１０８】
上述の実施形態は何れも本発明の一実施例に過ぎず、当該記載により本発明の範囲が限定されるものではなく、各部の具体的構成は本発明による作用効果を奏する範囲において適宜変更することができることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０１０９】
本発明は、製造設備等に使用され、空間を伝播するパルス光により通信を行なう光データ伝送装置に広く適用できる。
【符号の説明】
【０１１０】
１：光データ伝送装置
１ａ，１ｂ：光データ伝送装置に組み込まれたマイクロコンピュータ
５：第一判定部
６：第二判定部
７：ビット情報区切り判定部
８：復調部
１０：製造装置
１１：ロードポート
１２：走行レール
２０：ウェハキャリア装置
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビット情報が予め設定された二種類の周期と二種類のパルス数とを組み合わせたパルス信号列に変調されるとともに、任意のビット数で構成されビット間に所定幅のヌル期間が設定されたフレームデータを、発光素子と受光素子を介して送受信する光データ伝送装置であって、
前記受光素子を介して受信した信号のオンエッジで起動し、前記受信した信号のパルス幅が所定の基準パルス幅未満のときにノイズ信号であると判定し、前記基準パルス幅以上のときにパルス信号列を構成するパルス信号であると判定する第一判定部と、
前記受信したパルス信号から１ビットのビット情報の区切りを判定するビット情報区切り判定部と、
前記第一判定部で判定されたパルス信号の周期とパルス数を計測し、前記ビット情報区切り判定部で判定された１ビットのビット情報の区切り毎に、当該周期とパルス数が前記二種類の周期と二種類のパルス数に対して設定された所定の許容範囲に収まるときに真のビット情報であると判定し、前記所定の許容範囲から逸脱すると当該パルス信号列を除去する第二判定部と、
前記第二判定部で判定された真のビット情報を復調して前記フレームデータを再生する復調部を備え、
前記第二判定部で判定されるパルス信号のパルス数に対する前記所定の許容範囲が、下限側許容範囲より上限側許容範囲が狭くなるように設定され、且つ、前記二種類のパルス数に対応する前記所定の許容範囲が重複しない範囲に設定されている光データ伝送装置。
【請求項２】
第一判定部は、前記ビット情報を構成するパルス信号列の先頭のパルス信号であると判定した後、前記二種類の周期のうち短い方の周期より所定時間短い基準最小時間内は起動しないように構成されている請求項１記載の光データ伝送装置。
【請求項３】
前記ビット情報区切り判定部は、前記第一判定部がパルス信号であると判定する度に、前記ヌル期間より短く、前記二種類の周期のうち長い方の周期より長いヌル期間認識時間を計時するタイマをセットし、当該タイマのカウントアップ終了により１ビットのビット情報の区切りを判定する請求項１または２記載の光データ伝送装置。
【請求項４】
前記ビット情報区切り判定部は、さらに前記第二判定部で判定されたパルス信号の周期が前記ヌル期間認識時間より長いときに１ビットのビット情報の区切りを判定する請求項３記載の光データ伝送装置。
【請求項５】
前記第二判定部は、前記第一判定部でパルス信号と判定された時点から次にパルス信号と判定された時点までの期間を連続して計時することにより、パルス信号の周期を計測する請求項１から４の何れかに記載の光データ伝送装置。
【請求項６】
前記受光素子を介して受信した信号を二値化閾値に基づいて二値化した信号を前記第一判定部に出力する二値化処理部と、当該二値化閾値を可変設定する閾値調整部を備え、前記閾値調整部により前記二値化閾値を上昇させると、それに連動して前記基準パルス幅が短くなるように自動で可変設定される請求項１から５の何れかに記載の光データ伝送装置。