JP2022065208A - 有軌道台車用通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】光学的な接続が容易な有軌道台車用通信システムを提供する。【解決手段】有軌道台車用通信システム１００は、軌道２と、軌道２を走行する台車３と、台車３との間で情報を通信するコントローラ４と、を備える有軌道台車１に用いられる。有軌道台車用通信システム１００は、コントローラ４から台車３へ第１情報を通信する第１通信系５０を備える。第１通信系５０は、第１発光素子５２、光ファイバ５３及び第１受光素子５４を含む。第１発光素子５２は、コントローラ４に接続され、第１情報を光として出力する。光ファイバ５３は、軌道２に沿って配置され、蛍光体又は希土類が添加されたコア５３ａを有し、第１発光素子５２の光が入力されることによりコア５３ａで発光すると共に、発光した当該光を外部に漏洩させる。第１受光素子５４は、台車３に搭載され、光ファイバ５３から漏洩した当該光を受光する。【選択図】図１

Description

本発明は、有軌道台車用通信システムに関する。

有軌道台車用通信システムに関する技術として、例えば特許文献１に記載された移動式監視装置が知られている。特許文献１に記載された移動式監視装置は、走行軌道を走行する移動式監視装置本体と、移動式監視装置本体との間で情報を通信するホストコンピュータと、を備える。ホストコンピュータから移動式監視装置本体に送信される制御命令は、光信号に変換されて漏洩光軸ファイバを伝播される。漏洩光軸ファイバから漏洩した光信号は、移動式監視装置本体において受光される。

特開平５－２８１３９３号公報

ところで、有軌道台車用通信システムでは、コントローラから台車への通信に漏洩光軸ファイバが用いられる場合がある。この場合、例えば、コアに石英ガラスを用いた漏洩光軸ファイバ(例えば、米国コーニング社のＦＩＢＲＡＮＣＥ（登録商標）)は一般的にコア径が小さいため、該ファイバを光学的に接続する際には、そのコアの位置等を調整することが難しい。よって、光学的な接続が容易ではないという問題がある。

そこで、本発明は、光学的な接続が容易な有軌道台車用通信システムを提供することを目的とする。

本発明の一形態に係る有軌道台車用通信システムは、軌道と、軌道を走行する１又は複数の台車と、台車との間で情報を通信するコントローラと、を備える有軌道台車に用いられる通信システムであって、コントローラから台車へ第１情報を通信する第１通信系を備え、第１通信系は、コントローラに接続され、第１情報を光として出力する第１発光素子と、軌道に沿って配置され、蛍光体又は希土類が添加されたコアを有し、第１発光素子の光が入力されることによりコアで発光すると共に、発光した当該光を外部に漏洩させる光ファイバと、台車に搭載され、光ファイバから漏洩した当該光を受光する第１受光素子と、を含む。

この有軌道台車用通信システムでは、コントローラに接続された第１発光素子から光が出力され、その光が光ファイバに入力されることで、光ファイバにおいて蛍光体又は希土類が添加されたコアで発光する。発光した光は、光ファイバの外部に漏洩し、台車に搭載された第１受光素子で受光される。このように、本発明の一形態では、コア径の小さい漏洩光軸ファイバを用いずに、コントローラから台車へ第１情報を通信することができる。蛍光体又は希土類が添加されたコアを有する光ファイバは、一般的にはプラスチック光ファイバであり、コアに石英ガラスを用いた漏洩光軸ファイバに比べて、例えばコア径が大きく、光学的な接続に際して調整がし易い。したがって、本発明の一形態によれば、光学的な接続が容易な有軌道台車用通信システムを実現することできる。

本発明の一形態に係る有軌道台車用通信システムは、台車からコントローラへ第２情報を通信する第２通信系を備えていてもよい。この構成によれば、第２通信系を利用して、台車からコントローラへの第２情報の通信が可能となる。

本発明の一形態に係る有軌道台車用通信システムでは、第２通信系は、台車に搭載され、第２情報を光として出力する第２発光素子を含み、光ファイバは、第１通信系及び第２通信系の双方を構成する光ファイバであって、第２発光素子の光が当該光ファイバの途中から入力されることによりコアで発光する共に、発光した当該光を伝送し、第２通信系は、コントローラに接続され、光ファイバが伝送した当該光を受光する第２受光素子を含んでいてもよい。この構成によれば、１つの光ファイバで双方向通信（コントローラから台車への通信及び台車からコントローラへの通信）が可能となる。

本発明の一形態に係る有軌道台車用通信システムでは、第２通信系は、台車に搭載され、第２情報を、第２発光素子から光として出力される第２信号へ変換する第２変換部と、第２受光素子が光として受信した第２信号を、第２情報へ変換する第２逆変換部と、を更に含み、第２変換部は、マルチキャリア変調を用いて第２情報を第２信号に変換してもよい。この構成によれば、第２情報を分割し、分割された第２情報を重ね合わせて（多重化して）同時に送信することができる。第２通信系において高速な通信を行うことが可能となる。

本発明の一形態に係る有軌道台車用通信システムでは、第１発光素子の光と第２発光素子の光とは、互いに異なる周波数域を有していてもよい。これにより、光ファイバにおいて第１発光素子の光と第２発光素子の光とが互いに悪影響を及ぼし合うのを抑制することができる。

一形態に係る有軌道台車用通信システムでは、第１発光素子の光と第２発光素子の光とは、時間的に互いにずれて光ファイバに入力されてもよい。これにより、光ファイバにおいて第１発光素子の光と第２発光素子の光とが互いに悪影響を及ぼし合うのを抑制することができる。

本発明の一形態に係る有軌道台車用通信システムでは、第１発光素子の光と第２発光素子の光とは、互いに異なる波長帯を有していてもよい。これにより、光ファイバにおいて第１発光素子の光と第２発光素子の光とが互いに悪影響を及ぼし合うのを抑制することができる。

本発明の一形態に係る有軌道台車用通信システムでは、第１通信系は、第１情報を、第１発光素子から光として出力される第１信号に変換する第１変換部と、台車に搭載され、第１受光素子が光として受信した第１信号を、第１情報へ変換する第１逆変換部と、を更に含み、第１変換部は、マルチキャリア変調を用いて第１情報を第１信号に変換してもよい。この構成によれば、第１情報を分割し、分割された第１情報を重ね合わせて（多重化して）同時に送信することができる。第１通信系において高速な通信を行うことが可能となる。

本発明の一形態に係る有軌道台車用通信システムでは、第１発光素子の光は、赤外光、可視光及び紫外光の少なくとも何れかを含んでいてもよい。一形態に係る有軌道台車用通信システムでは、第２発光素子の光は、赤外光、可視光及び紫外光の少なくとも何れかを含んでいてもよい。このような光を用いることにより、電波を用いる場合に比べて、台車とコントローラとの間でより高速なデータ速度を実現できる。

本発明によれば、光学的な接続が容易な有軌道台車用通信システムを提供することが可能となる。

一実施形態に係る有軌道台車用通信システムの構成を示す概略図である。 図１の有軌道台車用通信システムの構成を示す概略断面図である。 図１の光ファイバにおける光の漏洩を説明する図である。 図１の光ファイバにおいて途中からの光の入力による光の伝送を説明する図である。 図１の光ファイバのコアに添加された蛍光体の吸収波長及び放射波長を示す図である。 図１の光ファイバの伝送性能を示す図である。 変形例に係る有軌道台車用通信システムの構成を示す概略図である。 ＯＦＤＭ方式を説明するための図である。 ＯＦＤＭ方式を説明するための図である。 ＯＦＤＭ方式を説明するための図である。

以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１に示されるように、有軌道台車用通信システム１００は、有軌道台車１に用いられる通信システムである。有軌道台車用通信システム１００は、例えば工場内又は倉庫内における天井走行式搬送車システムを構成する。有軌道台車１は、軌道２と、軌道２を走行する台車３と、台車３との間で情報を通信するコントローラ４と、台車３に搭載された台車制御部７と、を備える。

有軌道台車用通信システム１００は、第１通信系５０及び第２通信系６０を備えている。第１通信系５０は、コントローラ４から台車３へ第１情報を通信する下り通信を行う通信系である。第１通信系５０は、第１変換部５１と、第１発光素子５２と、第１受光素子５４と、第１逆変換部５５と、を含む。第２通信系６０は、台車３からコントローラ４へ第２情報を通信する上り通信を行う通信系である。第２通信系６０は、第２変換部６１と、第２発光素子６２と、第２受光素子６４と、第２逆変換部６５と、を含む。

本実施形態において、第１通信系５０は、信号伝送路として光ファイバ５３を含み、この光ファイバ５３は、第２通信系６０の信号伝送路としても機能する。つまり、第１通信系５０及び第２通信系６０では、光ファイバ５３が兼用されており、第１通信系５０及び第２通信系６０のそれぞれに共通の光ファイバ５３が含まれる。

図２に示されるように、軌道２は、その断面が下向きＵ字形状であって台車３の走行経路を形成しており、その内部空間は天井Ｗに設置された照明に対して遮光されて暗部となっている。軌道２は、例えばボルトＢ等の締結部材によって天井Ｗに吊り下げ固定されている。軌道２は、台車３が走行する第１レール２Ａと、第１通信系５０及び第２通信系６０の光ファイバ５３が配置された第２レール２Ｂと、を有している。

第１レール２Ａは、その延在方向を軸方向とする矩形筒状を呈している。第１レール２Ａは、天井Ｗと対向する上壁２１と、上壁２１の幅方向の両端それぞれから下方向に延びる側壁２２，２３と、側壁２２，２３の下端それぞれから互いに近づくように内側へ水平に延びる走行レール２４，２５と、を有している。走行レール２４と走行レール２５との間には、開口が設けられている。第１レール２Ａ内には、台車３の走行ユニット３１が配置される。走行レール２４，２５上には、台車３の走行輪３４が載置される。これにより、走行ユニット３１は、第１レール２Ａ内を走行可能に構成される。第１レール２Ａは、例えばアルミニウム等の金属材料によって構成されている。

第２レール２Ｂは、第１レール２Ａの下部に配置されている。第２レール２Ｂは、第１レール２Ａの走行レール２４，２５の下部それぞれに、例えばボルト等によって固定されている。第２レール２Ｂの横断面は、内側に向けて開口するＵ字状を呈している。第２レール２Ｂは、例えばアルミニウム等の金属材料により構成されている。一対の第２レール２Ｂのうちの一方の内部には、光ファイバ５３を保持するホルダ２６が設けられている。

ホルダ２６は、軌道２に沿って所定間隔で並ぶように複数配置されている。ホルダ２６は、第２レール２Ｂの内側に固定されている。ホルダ２６の横断面は、第２レール２Ｂに倣ったＵ字状を呈している。このようなホルダ２６は、光ファイバ５３を第２レール２Ｂに沿って延びるようにして保持する。これにより、光ファイバ５３は、第２レール２Ｂによって覆われた状態で軌道２に沿って配置される。

台車３は、第１レール２Ａ内に配置された走行ユニット３１と、荷物が積載される本体部３２と、走行ユニット３１と本体部３２とを連結する連結部３３と、を有している。台車３は、例えば第２レール２Ｂ内に配置された高周波電流線（不図示）から非接触で電力供給を受けることによって走行する。走行ユニット３１には、複数の走行輪３４が設けられている。走行輪３４は、例えば走行ユニット３１内のモータ（不図示）によって回転する。走行輪３４は、第１レール２Ａの走行レール２４，２５上に載せられている。連結部３３は、走行レール２４と走行レール２５との間に設けられた開口を通り、且つ、一対の第２レール２Ｂの間を通るように設けられている。これにより、台車３は、軌道２に吊り下がった状態で軌道２に沿って走行する。

台車３には、コントローラ４と通信を行うための通信部３５が設けられている。図示する例では、通信部３５は、連結部３３からホルダ２６内に進入するように突出している。通信部３５では、光ファイバ５３に対向するように第１受光素子５４が配置されている。通信部３５では、光ファイバ５３に対向するように第２発光素子６２が配置されている。これにより、台車３は、光ファイバ５３と第１受光素子５４及び第２発光素子６２とが互いに対向した状態で、軌道２に沿って走行する。なお、台車３の構成としては、図２に示される例に限定されず、仕様等に応じて種々の構成を採用できる。

図１に戻り、コントローラ４は、台車３との間で情報（信号）を通信する。コントローラ４は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random AccessMemory）、及びＲＯＭ（Read Only Memory）等を含むマイクロコンピュータシステムとして実現できる。コントローラ４は、上位制御装置（不図示）に接続されている。コントローラ４は、第１変換部５１に接続された第１コントロール部４ａと、第２逆変換部６５に接続された第２コントロール部４ｂと、含む。

第１コントロール部４ａは、台車３に対して送信される第１情報を生成する信号源４１を有している。第２コントロール部４ｂは、台車３から送信された第２情報を上位制御装置に送信する。第１情報としては、例えば台車３を走行や荷物の移載を制御するための信号が含まれ得る。第２情報としては、例えば台車３の状態を示す情報、及び台車３に搭載されたカメラ等によって撮影された画像データ等が含まれ得る。

台車制御部７は、台車３に搭載されており、第１逆変換部５５及び第２変換部６１に接続されている。台車制御部７は、第１コントロール部４ａから送信された第１情報に基づいて台車３を制御する。台車制御部７は、台車３からコントローラ４に対して送信される第２情報を生成し、第２情報を第２変換部６１に送信する。台車制御部７は、コントローラ４と同様に、ＣＰＵ、ＲＡＭ、及びＲＯＭ等を含むマイクロコンピュータシステムとして実現できる。

次に、第１通信系５０について具体的に説明する。

第１変換部５１は、第１コントロール部４ａと第１発光素子５２との間に接続されている。第１変換部５１は、第１コントロール部４ａの信号源４１で生成された第１情報を電気的な信号である第１信号に変換する。変換された第１信号は、第１発光素子５２へ送信される。第１情報から第１信号への変換方法としては、例えば、強度変調の一種であるベースバンド変調等の公知の変換方法が用いられ得る。

第１発光素子５２は、第１変換部５１を介して第１コントロール部４ａに接続されている。第１発光素子５２は、第１情報を第１変換部５１で変換してなる第１信号を、光（光信号）に変換する。これにより、第１発光素子５２は、第１情報を光として出力（出射）する。第１発光素子５２は、出力した光が光ファイバ５３内に導入されるように、光ファイバ５３の一端部又は該一端部に近接する位置に設けられている。

第１発光素子５２としては、例えばレーザダイオード（ＬＤ：Laser Diode）又はＬＥＤ（Light Emitting Diode）等が用いられ得る。なお、第１発光素子５２は、高速な応答特性を有し、且つ、鋭い指向性を有していることが好ましい。したがって、レーザダイオードは、ＬＥＤよりも第１発光素子５２として好適である。第１発光素子５２から出力される光は、赤外光、可視光及び紫外光の少なくとも何れかを含む。一例として、第１発光素子５２から出力される光は、できるだけ製品コストを抑える観点では６５８ｎｍ程度の赤光が好ましく、また、人の目への安全性を確保する観点では赤外光が好ましい。また、第１発光素子５２の出力は、例えば数ｍＷ～数十ｍＷ程度とすることができる。

光ファイバ５３は、上述したように、軌道２に沿って配置（張設）されている。第１通信系５０の信号伝送路としての光ファイバ５３は、第１発光素子５２の光が入力されることにより、蛍光体又は希土類が添付されているコアで発光すると共に、発光した当該光を外部に漏洩させる（詳しくは、後述）。光ファイバ５３は、その配置された区間において当該光を漏洩させる。光ファイバ５３は、可撓性を有する。

第１受光素子５４は、台車３に搭載されている。より具体的には、第１受光素子５４は、台車３の通信部３５において、光ファイバ５３と対向するように設けられている（図２参照）。第１受光素子５４と光ファイバ５３との間の距離は、例えば５ｍｍ～２０ｍｍ程度とすることができる。第１受光素子５４は、光ファイバ５３から漏洩した光を受光し、電気的な信号である第１信号に変換する。第１受光素子５４としては、例えばアバランシェフォトダイオード等を用いることができる。

第１逆変換部５５は、台車３に搭載されている。また、第１逆変換部５５は、第１受光素子５４と台車制御部７との間に接続されている。第１逆変換部５５は、第１受光素子５４が光として受信した第１信号を第１情報に逆変換する。逆変換された第１情報は、例えば台車制御部７に送信される。

図３に示されるように、光ファイバ５３は、蛍光体又は希土類（希土類金属）を含む第１添加物が添加されたコア５３ａと、コア５３ａの周囲を囲うクラッド５３ｂと、を有する。光ファイバ５３は、例えばプラスチックシンチレーションファイバであり、コア（内側）５３ａが第１添加物としての蛍光体入りのポリスチレン樹脂、クラッド（外側）５３ｂがメタクリル系樹脂の（一層もしくは二層の）多重構造で、放射線が当たると光る性質を備えている。第１添加物としては、第１発光素子５２の光Ｌ１に対応する蛍光体又は希土類が用いられる。つまり、第１添加物は、第１発光素子５２の光Ｌ１によって励起されて発光可能な蛍光体又は希土類である。蛍光体としては、有機蛍光材料が挙げられる（以下の蛍光体で同じ）、希土類としては、例えばエルビウム、イッテルビウム、ネオジウム、ツリウム、又はホルシウム等が挙げられる（以下の希土類で同じ）。

光ファイバ５３は、その端面から第１発光素子５２の光Ｌ１が入力される。これにより、当該光Ｌ１がコア５３ａにて伝送されながら、コア５３ａの第１添加物が励起され、第１添加物から光Ｌ２が四方八方に発生する。第１添加物から発生した光Ｌ２のうち、コア５３ａとクラッド５３ｂとの臨界角よりも大きい角度でクラッド５３ｂに入射した光Ｌ２は、光ファイバ５３外へ漏洩される。すなわち、光ファイバ５３では、その一端部から入力された光Ｌ１が有する第１信号の伝送及び漏洩を、波動光学的アプローチにより可能にしている。

図１に戻り、第２通信系６０について具体的に説明する。

第２変換部６１は、台車制御部７と第２発光素子６２との間に接続されている。第２変換部６１は、台車制御部７で生成された第２情報を電気的な信号である第２信号に変換する。変換された第２信号は、第２発光素子６２へ送信される。第２情報から第２信号への変換方法としては、第１変換部５１と同様に、例えばベースバンド変調等の公知の変換方法が用いられ得る。

第２発光素子６２は、台車３に搭載されている。より具体的には、第２発光素子６２は、台車３の通信部３５において、光ファイバ５３と対向するように設けられている（図２参照）。第２発光素子６２は、第２変換部６１を介して台車制御部７に接続されている。第２発光素子６２は、第２情報を第２変換部６１で変換してなる第２信号を光に変換する。これにより、第２発光素子６２は、第２情報を光として出力する。

第２発光素子６２としては、例えばレーザダイオード又はＬＥＤ等が用いられ得る。なお、第２発光素子６２は、高速な応答特性を有し、且つ、鋭い指向性を有していることが好ましい。したがって、レーザダイオードは、ＬＥＤよりも第２発光素子６２として好適である。一例として、第２発光素子６２から出力される光の波長帯は、光ファイバ５３としてシンチレーションファイバを利用する場合に４０５ｎｍ程度である。第２発光素子６２の出力は、例えば数ｍＷ～数十ｍＷ程度とすることができる。なお、第２発光素子６２から出力される光は、できるだけ製品コストを抑える観点では６５８ｎｍ程度の赤光が好ましく、また、人の目への安全性を確保する観点では赤外光が好ましい。

第２発光素子６２から出力される光の波長帯は、第１発光素子５２から出力される光の波長帯と異なっている。つまり、第１発光素子５２の光と第２発光素子６２の光とは、互いに異なる波長帯を有する。第１発光素子５２の光の色と第２発光素子６２の光の色とは、互いに異なっている。

なお、第２発光素子６２から出力される光の周波数域は、第１発光素子５２から出力される光の周波数域とは異なっていてもよい。つまり、第１発光素子５２の光と第２発光素子６２の光とは、互いに異なる周波数域を有していてもよい。周波数域が異なるとは、中心周波数が異なることを意味する。例えば、中心周波数が異なっていれば、周波数域が完全に重ならないようにずれていてもよいし、周波数域の一部が重なっていてもよい。

また、第２発光素子６２の光が光ファイバ５３に入力されるタイミングは、第１発光素子５２の光が光ファイバ５３に入力されるタイミングとはずれていてもよい。つまり、第１発光素子５２の光と第２発光素子６２の光とは、時間的に互いにずれて光ファイバ５３に入力されていてもよい。

光ファイバ５３のコア５３ａには、蛍光体又は希土類を含む第２添加物が添加されている。ここでは、コア５３ａに蛍光体が第２添加物として添加されている。第２添加物としては、第２発光素子６２の光に対応する蛍光体又は希土類が用いられる。つまり、第２添加物は、第２発光素子６２の光によって励起されて発光可能な蛍光体又は希土類である。第２添加物は、第１添加物と異なる添加物である。なお、第２添加物としての蛍光体又は希土類は、第２発光素子６２の光によって励起されて発光可能であれば、第１添加物としての蛍光体又は希土類と同じでもよい。

第２通信系６０の信号伝送路としての光ファイバ５３は、第２発光素子６２の光が当該光ファイバ５３の途中から入力されることにより、コア５３ａで発光する共に、発光した当該光を伝送させる。換言すると、光ファイバ５３は、その伝送路の途中部からの光の入力により生じた光を伝播させる。

図４に示されるように、第２発光素子６２から出力され、コア５３ａの外周面から入光した光Ｐ１が光ファイバ５３のコア５３ａに入力されると、この光Ｐ１によって第２添加物が励起される。これにより、第２添加物から光Ｐ２が四方八方に発生する。第２添加物から発生した光Ｐ２のうち、コア５３ａとクラッド５３ｂとの臨界角以下の角度でクラッド５３ｂに入射した光Ｐ２は、光ファイバ５３内を伝送される。すなわち、光ファイバ５３では、光ファイバ５３の伝送路の途中部から入力された光Ｐ１がもつ第２信号の伝送を、波動光学的アプローチにより可能にしている。

図５に光ファイバ５３の例を示す。この例の光ファイバ５３は、波長が約３６０ｎｍ～４５０ｎｍ程度の光Ｐ１を吸収し、波長が約４７０ｎｍ～６００ｎｍ程度の光Ｐ２を放射する。光ファイバ５３の最大吸収波長は４０５ｎｍ、最大放射波長は４９２ｎｍである。

第２受光素子６４は、第２逆変換部６５を介して第２コントロール部４ｂに接続されている。第２受光素子６４は、光ファイバ５３によって伝送された光Ｐ２を受光し、電気的な信号である第２信号に変換する。第２受光素子６４は、光ファイバ５３の他端部から出力された光Ｐ２を受光できるように、光ファイバ５３の他端部又は該他端部に近接する位置に設けられている。第２受光素子６４としては、例えばアバランシェフォトダイオード等を用いることができる。

第２逆変換部６５は、第２受光素子６４とコントローラ４との間に接続されている。第２逆変換部６５は、第２受光素子６４が光Ｐ２として受信した第２信号を第２情報に逆変換する。逆変換された第２情報は、例えばコントローラ４に送信される。

図６を参照して、一例としての光ファイバ５３の伝送性能について説明する。ここでは、伝送性能を評価するために、光ファイバ５３に光Ｐ１が入力される位置を変化させながら光ファイバ５３によって伝送された光Ｐ２の強度を測定する実験を行った。光ファイバ５３としては、全長が１００ｍ程度の波長シフトファイバを使用した。光源としては、波長が４０５ｎｍ、出力が３ｍＷのレーザダイオードを用いた。光源と光ファイバ５３との間の距離を５ｍｍに設定した。光ファイバ５３の他端部に光検出センサを配置し、光ファイバ５３によって伝送された光Ｐ２の強度を測定した。

図６に示されるように、光ファイバ５３に光Ｐ１が入力される入力位置と光検出センサとの間の距離が遠くなるにつれて、光Ｐ２の強度が低下している。したがって、光Ｐ１の入力位置と光検出センサとの間の距離が遠くなるほど、伝送される光Ｐ２が減衰することが確認できる。しかしながら、例えば、光Ｐ１の入力位置と光検出センサとの間の距離が１００ｍであっても、光Ｐ２の強度は約－５５ｄＢｍ程度であり、光源から送信された信号を受信可能な強度が保たれている。したがって、この一例としての光ファイバ５３を用い、この光ファイバ５３の途中から入力された光Ｐ１によって発生する光Ｐ２を受信することにより、１００ｍ離れた光源から送信された信号を受信できることが確認された。

次に、コントローラ４から台車３への下り通信（ダウンリンク）の一例を説明する。

例えば上位コントローラからの指令に基づいて、第１コントロール部４ａの信号源４１により第１情報を生成する。生成した第１情報は、第１変換部５１で第１信号に変換されて第１発光素子５２へ送信される。第１発光素子５２は、第１信号に応じた光Ｌ１を出力する。第１発光素子５２からの光Ｌ１は、光ファイバ５３の一端部から入力され、光ファイバ５３内にて伝送される。これと共に、コア５３ａの第１添加物としての蛍光体が励起されて発光し、発光した光Ｌ２が光ファイバ５３の周囲へと漏れ出す。

このとき、台車３においては、第１受光素子５４により、光ファイバ５３から漏れ出す光Ｌ２を受光し、当該光Ｌ２を第１信号に変換する。第１信号は、第１逆変換部５５で第１情報に逆変換されて、台車制御部７に送信される。台車制御部７は、第１情報に基づき台車３の走行や荷物の移載を制御する。光ファイバ５３が配置された区間では、第１情報に対応する光Ｌ２が光ファイバ５３から漏れ出しているため、台車３が停止中であっても走行中であっても、途切れることなく第１コントロール部４ａから台車３へ第１情報を通信できる。

次に、台車３からコントローラ４への上り通信（アップリンク）の一例を説明する。

例えば台車３のカメラ等の撮像結果又はステータスに基づいて、台車制御部７により第２情報を生成する。生成した第２情報は、第２変換部６１で第２信号に変換されて第２発光素子６２へ送信される。第２発光素子６２は、第２信号に応じた光Ｐ１を出力する。第２発光素子６２で出力した光Ｐ１は、光ファイバ５３の途中から光ファイバ５３内に入力される。光ファイバ５３では、当該入力により第２添加物としての蛍光体が励起されて発光する。発光した光Ｐ２は、光ファイバ５３内にて伝送され、光ファイバ５３の他端部から出力される。

第２受光素子６４は、光ファイバ５３から出力された光Ｐ２を受光し、当該光Ｐ２を第２信号へ変換する。第２信号は、第２逆変換部６５で第２情報に逆変換された後、第２コントロール部４ｂを介して上位コントローラへ送信される。光ファイバ５３が配置された区間では、第２情報に対応する光Ｐ１を台車３の第２発光素子６２により光ファイバ５３の途中から入力することで、台車３が停止中であっても走行中であっても、途切れることなくから台車３から第２コントロール部４ｂへ第２情報を通信できる。

以上、有軌道台車用通信システム１００では、コントローラ４に接続された第１発光素子５２から光Ｌ１が出力され、光Ｌ１が光ファイバ５３に入力される。光ファイバ５３のコア５３ａには第１添加物（ここでは蛍光体）が添加されていることから、光Ｌ１の光ファイバ５３への入力よりコア５３ａで発光する。発光した光Ｌ２は、光ファイバ５３の外部に漏洩し、台車３に搭載された第１受光素子５４で受光される。このように、有軌道台車用通信システム１００では、一般的な漏洩光軸ファイバを用いずに、コントローラ４から台車３へ第１情報を通信することができる。プラスチックシンチレーションファイバである光ファイバ５３は、一般的なガラス漏洩光軸ファイバに比べて、例えばコア径が大きく、光学的な接続に際して調整がし易い。したがって、有軌道台車用通信システム１００によれば、光学的な接続が容易な通信システムを実現することできる。換言すると、コントローラ４から台車３へ光通信する有軌道台車用通信システム１００において、光学的な接続を容易化できる。また、光学的な接続に際して、専用の調整治具も不要となる。

有軌道台車用通信システム１００は、台車３からコントローラ４へ第２情報を通信する第２通信系６０を備えている。この構成によれば、第２通信系６０を利用して台車３からコントローラ４への第２情報の通信が可能となる。

有軌道台車用通信システム１００では、光ファイバ５３は、第１通信系５０及び第２通信系６０の双方を構成する。光ファイバ５３は、第１発光素子５２の光Ｌ１の入力によりコア５３ａで発光すると共に、発光した光Ｌ２を外部に漏洩させるのに加えて、第２発光素子６２の光Ｐ１が当該光ファイバ５３の途中から入力されることによりコア５３ａで発光する共に、発光した光Ｐ２を伝送する。この構成によれば、１つの光ファイバ５３で双方向通信（コントローラ４から台車３への下り通信及び台車３からコントローラ４への上り通信）が可能となる。さらに、以下の効果が達成される。設置性を向上させることができる。コントローラ４と台車３との間における第１情報及び第２情報の通信を、光を用いてリアルタイムに行うことが可能である。電波干渉がなく、台車３とコントローラ４との間で高速に通信することができる。

有軌道台車用通信システム１００では、第１発光素子５２の光Ｌ１と第２発光素子６２の光Ｐ１とは、互いに異なる波長帯を有している。これにより、光ファイバ５３において第１発光素子５２の光Ｌ１と第２発光素子６２の光Ｐ１とが互いに悪影響を及ぼし合うのを抑制することができる。光ファイバ５３における上り通信と下り通信との分離を、波長分割多重化で実現することが可能となる。

なお、有軌道台車用通信システム１００では、第１発光素子５２の光Ｌ１と第２発光素子６２の光Ｐ１とは、互いに異なる周波数域を有していてもよい。この場合、光ファイバ５３において第１発光素子５２の光Ｌ１と第２発光素子６２の光Ｐ１とが互いに悪影響を及ぼし合うのを抑制することができる。光ファイバ５３における上り通信と下り通信との分離を、周波数分割多重化で実現することが可能となる。

或いは、有軌道台車用通信システム１００では、第１発光素子５２の光Ｌ１と第２発光素子６２の光Ｐ１とは、時間的に互いにずれて光ファイバに入力されてもよい。この場合、光ファイバ５３において第１発光素子５２の光Ｌ１と第２発光素子６２の光Ｐ１とが互いに悪影響を及ぼし合うのを抑制することができる。光ファイバ５３における上り通信と下り通信との分離を、時分割多重化で実現することが可能となる。

有軌道台車用通信システム１００では、第１発光素子５２の光Ｌ１及び第２発光素子６２の光Ｐ２は、赤外光、可視光及び紫外光の少なくとも何れかを含む。このような光Ｌ１，Ｐ２を用いることにより、電波を用いる場合に比べて、台車３とコントローラ４との間でより高速なデータ速度を実現できる。

有軌道台車用通信システム１００では、第１通信系５０は、第１変換部５１及び第１逆変換部５５を更に含む。これにより、変換された第１信号を用いて、台車３とコントローラ４との間の通信を行うことが可能である。また、有軌道台車用通信システム１００では、第２通信系６０は、第２変換部６１及び第２逆変換部６５を更に含む。これにより、変換された第２信号を用いて、台車３とコントローラ４との間の通信を行うことが可能である。

有軌道台車用通信システム１００では、光ファイバ５３は、第２レール２Ｂによって覆われた状態で軌道２に沿って配置されている。これにより、光ファイバ５３から漏洩した光Ｌ２が軌道２の外部に漏れることが抑制される。光ファイバ５３から漏洩した光Ｌ２が外部の装置等に影響を及ぼすことを抑制できる。また、外部の光が光ファイバ５３に入力されることも抑制されるので、通信が外部の光（例えば天井Ｗに設置された照明等）によって妨げられることを抑制できる。

有軌道台車用通信システム１００では、光ファイバ５３は可撓性を有している。これにより、例えば軌道２がカーブを有する場合であっても、光ファイバ５３を当該軌道２に沿って容易に配置することができる。

なお、光Ｌ１を既存の漏洩光軸ファイバに入力し、入力した光Ｌ１を既存の漏洩光軸ファイバで伝送及び漏洩させ、漏洩させた光Ｌ１を受光することで、第１情報を通信する第１通信系（以下、「既存第１通信系」という）も考えられる。しかしこの場合、入力する光Ｌ１は鋭い指向性を有することから、例えば別の他の既存第１通信系で当該光Ｌ１が漏れていると、その光Ｌ１を受光してしまって正確な通信が困難になる可能性がある。この点、有軌道台車用通信システム１００の第１通信系５０では、光ファイバ５３は、入力した光Ｌ１とは異なる光Ｌ２を漏洩させ、この光Ｌ２を受光する。よって、第１通信系５０において正確な通信を行うことが可能となる。

光ファイバ５３のコア５３ａに添加する第１添加物及び第２添加物の種類を適宜調整することで、光ファイバ５３で発光させる光Ｌ２，光Ｐ２の波長を所望に調整することが可能となる。また、光ファイバ５３のコア５３ａに添加する第１添加物及び第２添加物の量を適宜調整することで、光ファイバ５３で発光させる光Ｌ２，光Ｐ２の光量を所望に調整することが可能となる。

コア５３ａに添加する第１添加物として、第１色（例えば青色）の光Ｌ１で励起されて第２色（例えば緑色）の光Ｌ２を発光する蛍光体又は希土類を用い、コア５３ａに添加する第２添加物として、第３色（例えばオレンジ色）の光Ｐ１で励起されて第４色（例えば青色）の光Ｐ２を発光する蛍光体又は希土類を用いてもよい。この場合、第１～第４色はそれぞれ異なる色であることから、目視により光Ｌ１，Ｌ２，Ｐ１，Ｐ２のそれぞれを確認することができる。

光ファイバ５３に光Ｌ１，Ｐ１として不可視の光（紫外光等）を入力し、光ファイバ５３のコア５３ａで光Ｌ２，光Ｐ２として可視光を発光させてもよい。これにより、光Ｌ２，光Ｐ２の発光の有無を目視で確認することができ、ひいては、通信中かどうかを目視で確認することができる。

また、光ファイバ５３に入力する光Ｌ１，Ｐ１及び光ファイバ５３のコア５３ａで発光させる光Ｌ２，光Ｐ２の少なくとも何れかとして、不可視の光（紫外光等）を用いてもよい。この場合、目にやさしい光ファイバ５３のコア５３ａで光Ｌ２，光Ｐ２として可視光を発光させてもよい。これにより、ユーザの目に与えるダメージ、疲労及び負担を抑制することができる。

図７は、変形例に係る有軌道台車用通信システム２００を説明する図である。なお、以下の説明では、有軌道台車用通信システム１００（図１参照）と異なる点について説明し、重複する説明は省略する。

図７に示されるように、変形例に係る有軌道台車用通信システム２００は、有軌道台車２０１に用いられる。有軌道台車２０１は、第１コントロール部４ａ（図１参照）及び第２コントロール部４ｂ（図１参照）に代えて、これらの双方の機能を有する１つのコントローラ２０４を備えている。この場合、光ファイバ５３は、例えばＵ字状に湾曲される。このような有軌道台車用通信システム２００においても、上記効果、すなわち、光学的な接続が容易な通信システムを実現する等の効果を奏する。

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されず、種々の変更を行うことができる。

上記実施形態では、第２通信系６０は、光ファイバ５３を第１通信系５０と兼用して台車３からコントローラ４へ第２情報を通信したが、これに限定されない。例えば第２通信系６０は、光ファイバ５３とは別の他の光ファイバ５３を用い、独立して第２情報を通信してもよい。第２通信系６０は、光通信以外の方式で通信してもよい。第２通信系６０は、有線で通信してもよいし、無線で通信してもよい。第２通信系は、例えば漏洩同軸ケーブルを用いて通信してもよい。

上記実施形態では、有軌道台車用通信システム１００が第１通信系５０及び第２通信系６０を１つずつ備える例について説明したが、有軌道台車用通信システム１００は、複数の第１通信系５０及び複数の第２通信系６０を備えていてもよい。この場合、複数の第１通信系５０又は複数の第２通信系６０を用いて台車３とコントローラ４との間の通信を行うことができるので、台車３とコントローラ４との間の通信速度を更に向上させることができる。

つまり、第１通信系５０及び第２通信系６０として複数本の光ファイバ５３を平行に配置してもよい。この場合、各光ファイバ５３を、制御信号の伝送用、管理情報の伝送用又は撮像画像の伝送用等の用途に応じて使い分けることができる。また、台車３の数が複数である場合、通信する台車３毎に光ファイバ５３を使い分けることで、使用する帯域を広げることができる。また、各光ファイバ５３によって伝送される光の波長を互いに異ならせることもできる。

上記実施形態では、第１通信系５０は、第１受光素子５４を覆い、光ファイバ５３から漏洩される光Ｌ２のみを通過させるフィルタを更に有していてもよい。これにより、光ファイバ５３から漏洩される光Ｌ２以外の光（第２発光素子６２から出力される光Ｐ１及び外光等）を遮蔽することができる。したがって、第１通信系５０による第１情報の通信をより確実に行うことができる。同様に、第２通信系６０は、第２受光素子６４を覆い、光ファイバ５３によって伝送される光Ｐ２のみを通過させるフィルタを更に有していてもよい。これにより、光ファイバ５３によって伝送される光Ｐ２以外の光（第１発光素子５２から出力される光Ｌ１及び外光等）を遮蔽することができる。したがって、第２通信系６０による第２情報の通信をより確実に行うことができる。

上記実施形態では、有軌道台車用通信システム１００が第１変換部５１、第１逆変換部５５、第２変換部６１及び第２逆変換部６５を備える例について説明したが、有軌道台車用通信システム１００は、第１変換部５１、第１逆変換部５５、第２変換部６１及び第２逆変換部６５を備えていなくてもよい。すなわち、有軌道台車用通信システム１００では、第１情報及び第２情報を、それぞれ、第１信号及び第２信号に変換せずに光通信してもよい。

上記実施形態では、光ファイバ５３を複数備え、複数の光ファイバ５３同士が増幅器を介して直列に接続されていてもよい。このように複数の光ファイバ５３同士を直列に接続する場合、光Ｌ２が漏洩される区間及び光Ｐ２が伝送される距離を延ばすことができる。また、光Ｌ１，Ｐ２を増幅器により増幅することが可能となる。

上記実施形態では、第１発光素子５２の光Ｌ１及び第２発光素子６２の光Ｐ１の双方が、赤外光、可視光及び紫外光の少なくとも何れかを含んでいるが、これらの光Ｌ１，Ｐ１のうち何れか一方が、赤外光、可視光及び紫外光の少なくとも何れかを含んでいればよい。上記実施形態では、台車３が１台である例について説明したが、台車３の数は複数であってもよい。

上記実施形態では、光ファイバ５３が可撓性を有する例について説明したが、光ファイバ５３は可撓性を有していなくてもよい。上記実施形態において、光ファイバ５３を軌道２に沿って配置する構成は、図２に示される例に限定されず、種々の配置構成を採用してもよい。

上記実施形態は、例えば工場内又は倉庫内における天井走行式搬送車システムに適用した通信システムであるが、適用先の搬送車システム（有軌道台車）は特に限定されない。本発明は、半導体ウェハを収容したＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）を搬送する天井走行式搬送車システムに適用した通信システムであってもよいし、工場又は倉庫内で物品を搬送する地上走行式搬送車システムに適用した通信システムであってもよい。

上記実施形態では、第１情報から第１信号への変調方式、及び、第２情報から第２信号への変調方式として、強度変調の一種であるベースバンド変調を用いる例について説明したが、当該変調方式は特に限定されない。第１変換部５１（図１参照）は、マルチキャリア変調を用いて第１情報を第１信号に変換してもよい。同様に、第２変換部６１（図１参照）は、マルチキャリア変調を用いて第２情報を第２信号に変換してもよい。マルチキャリア変調の一例として、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）方式が用いられ得る。以下、図８～図１０を参照して、第１変換部５１及び第２変換部６１の少なくとも何れかに実装可能なアプリケーションである、ＯＦＤＭ方式のマルチキャリア変調について説明する。図８～図１０は、ＯＦＤＭ方式を説明するための図である。

ＯＦＤＭ方式では、例えば図８に示されるように、送信したい情報（すなわち、第１情報又は第２情報）をいくつかの系列に分割する。そして、それぞれの系列に対して異なるサブキャリアを割り当てて変調し、各系列に分割された情報を一括に送信する。図８に示される例では、送信したい情報を第１系列Ｄ１、第２系列Ｄ２、第３系列Ｄ３、及び第４系列Ｄ４の４つの系列に分割し、第１サブキャリアＳ１、第２サブキャリアＳ２、第３サブキャリアＳ３、及び第４サブキャリアＳ４の４種類のサブキャリアを用いて変調を行う。第１～第４サブキャリアＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４のそれぞれは、図９に示されるように、互いに異なる周波数を有している。また、ＯＦＤＭ方式で用いられる各サブキャリアＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４は、互いに直交している。ここで、「直交」とは、第１～第４サブキャリアＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４のそれぞれの波の位相が９０度ずれている状態を言う。第１～第４サブキャリアＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４の信号の強さと周波数との関係をグラフにすると、例えば図１０に示されるような波形となる。各サブキャリアＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４の波形は、サイドローブが抑制された状態となっている。各サブキャリアＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４が互いに直交していることにより、各サブキャリアＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４は、一のサブキャリアの中心周波数（電力密度が最大となる点）と他のサブキャリアのヌル点（電力密度が０となる点）とが一致するように重なり合う。例えば、第２サブキャリアＳ２の中心周波数においては、第１サブキャリアＳ１、第３サブキャリアＳ３、及び第４サブキャリアＳ４の信号の強さは０となっている。このため、限られた周波数帯に複数のサブキャリアを重ね合わせても（すなわち、複数のサブキャリアを束ねても）、サブキャリア同士の干渉を抑制することができる。

このように、ＯＦＤＭ方式のマルチキャリア変調を用いて第１情報から第１信号への変換を行うことにより、分割された第１情報を重ね合わせて（多重化して）同時に送信することができるため、高速マルチチャネル化を図ることができる。したがって、第１通信系５０において高速な通信を行うことができる。ＯＦＤＭ方式のマルチキャリア変調を用いて第２情報から第２信号へ変換を行うことにより、分割された第２情報を重ね合わせて（多重化して）同時に送信することができるため、高速マルチチャネル化を図ることができる。したがって、第２通信系６０において高速な通信を行うことができる。なお、第１変換部５１における変調方式と第２変換部６１における変調方式とは、同一であってもよいし、互いに異なっていてもよい。

１，２０１…有軌道台車、２…軌道、３…台車、４，２０４…コントローラ、５０…第１通信系、５１…第１変換部、５２…第１発光素子、５３…光ファイバ、５３ａ…コア、５４…第１受光素子、５５…第１逆変換部、６０…第２通信系、６１…第２変換部、６２…第２発光素子、６４…第２受光素子、６５…第２逆変換部、１００，２００…有軌道台車用通信システム、Ｌ１，Ｌ１，Ｐ１，Ｐ２…光。

Claims (10)

1. 軌道と、前記軌道を走行する１又は複数の台車と、前記台車との間で情報を通信するコントローラと、を備える有軌道台車に用いられる通信システムであって、
   前記コントローラから前記台車へ第１情報を通信する第１通信系を備え、
   前記第１通信系は、
   前記コントローラに接続され、前記第１情報を光として出力する第１発光素子と、
   前記軌道に沿って配置され、蛍光体又は希土類が添加されたコアを有し、前記第１発光素子の光が入力されることにより前記コアで発光すると共に、発光した当該光を外部に漏洩させる光ファイバと、
   前記台車に搭載され、前記光ファイバから漏洩した当該光を受光する第１受光素子と、を含む、有軌道台車用通信システム。
2. 前記台車から前記コントローラへ第２情報を通信する第２通信系を備える、請求項１に記載の有軌道台車用通信システム。
3. 前記第２通信系は、前記台車に搭載され、前記第２情報を光として出力する第２発光素子を含み、
   前記光ファイバは、前記第１通信系及び前記第２通信系の双方を構成する光ファイバであって、前記第２発光素子の光が当該光ファイバの途中から入力されることにより前記コアで発光する共に、発光した当該光を伝送し、
   前記第２通信系は、前記コントローラに接続され、前記光ファイバが伝送した当該光を受光する第２受光素子を含む、請求項２に記載の有軌道台車用通信システム。
4. 前記第２通信系は、
   前記台車に搭載され、前記第２情報を、前記第２発光素子から光として出力される第２信号へ変換する第２変換部と、
   前記第２受光素子が光として受信した前記第２信号を、前記第２情報へ変換する第２逆変換部と、を更に含み、
   前記第２変換部は、マルチキャリア変調を用いて前記第２情報を前記第２信号に変換する、請求項３に記載の有軌道台車用通信システム。
5. 前記第１発光素子の光と前記第２発光素子の光とは、互いに異なる周波数域を有する、請求項３又は４に記載の有軌道台車用通信システム。
6. 前記第１発光素子の光と前記第２発光素子の光とは、時間的に互いにずれて前記光ファイバに入力される、請求項３～５の何れか一項に記載の有軌道台車用通信システム。
7. 前記第１発光素子の光と前記第２発光素子の光とは、互いに異なる波長帯を有する、請求項３～６の何れか一項に記載の有軌道台車用通信システム。
8. 前記第１通信系は、
   前記第１情報を、前記第１発光素子から光として出力される第１信号に変換する第１変換部と、
   前記台車に搭載され、前記第１受光素子が光として受信した前記第１信号を、前記第１情報へ変換する第１逆変換部と、を更に含み、
   前記第１変換部は、マルチキャリア変調を用いて前記第１情報を前記第１信号に変換する、請求項１～７の何れか一項に記載の有軌道台車用通信システム。
9. 前記第１発光素子の光は、赤外光、可視光及び紫外光の少なくとも何れかを含む、請求項１～８の何れか一項に記載の有軌道台車用通信システム。
10. 前記第２発光素子の光は、赤外光、可視光及び紫外光の少なくとも何れかを含む、請求項３～７の何れか一項に記載の有軌道台車用通信システム。

Images