JPH06112902A - 光空間伝送方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 自己の投射する光の波長とは異なる波長を選
択受光するようにし、自己の投射する赤外光により受信
妨害を受けないようにする。 【構成】 発光素子４ａから送出される光をフィルタ４
ｂによって波長λ０の光として送出する。受光素子４ｄ
で受光する光もフィルタ４ｅによって波長λ１の光だけ
受光する。このように送受信する光の波長を変えること
によって自己の投射する光が自己の受光器に妨害を与え
なくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、路上に赤外光線発受光
部を設置し、車両側に設けた発受光部により車両との双
方向通信を行うようにした光空間伝送方式に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、赤外光線を用いた路車間通信の一
つの方法に、路上側に設置した発光部から赤外光線を投
射し、車両側の受光部にてこれを受光して情報を伝達す
る方式がある。別の方法として車両側から繰り返し赤外
光線を投射しておき、これを路上側に設置した受光部で
受光する単方向通信または、車両側から投射される赤外
光線のパルス列に対し、半二重方式により路上側からの
赤外光線のパルス列を投射する双方向通信等が用いられ
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら路車間通
信で用いられている単方向通信、双方向通信においては
何れも同一波長の光を用いているので、自己の発射する
赤外光線がフロントガラスや前方を走行する車両およ
び、路上に設置された物体等の反射により、誤って受光
してしまうことがあり、半二重方式にするか自己の発光
器が出力するタイミング時には受光しないようにする等
の受光時間タイミング処理による対処が必要となり、回
路構成や制御が複雑になるという課題を有する。

【０００４】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
もので、自己の投射する光の波長とは異なる波長を選択
受光するようにし、自己の投射する赤外光により受信妨
害を受けないようにしたものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために第１の発明は発光器で発光する光の波長と受光
器で受光する光の波長を異なるようにしたものである。

【０００６】第２の発明は指向性を同一対象物に向け同
時に発光する複数の発光素子と、指向性を同一対象物に
向け出力信号が合成される複数の発光素子と、発光器か
ら送出された光のうち第１の波長の光を通過させる第１
の光学フィルタと、受光器に入射する光のうち第２の波
長のものだけを通過させる第２の光学フィルタとを備え
たものである。

【０００７】第３の発明は発受光部においては発光素子
および受光素子に対して所定の波長の光を透過させる光
学フィルタをそれぞれ設けるとともに、少なくとも２個
のパルスで構成されたスタートパルス列と有意状態と無
意状態のパルスの組み合わせ方法によってデータの内容
を表し、パルス周期がスタートパルス列の周期とは異な
るデータパルス列とからキャラクタが構成され、このキ
ャラクタを相互に伝送するようにしたものである。

【０００８】第４の発明は発受光部においては発光素子
および受光素子に対して所定の波長の光を透過させる光
学フィルタをそれぞれ設けるとともに、データパルス列
内に生ずるパルス周期の少なくとも１／２以上継続する
パルス幅を有するパルスをスタートパルスとし、有意状
態と無意状態のパルスの組み合わせ方法によってデータ
の内容を表すデータパルス列とでキャラクタが構成さ
れ、このキャラクタを相互に伝送することにより双方向
光空間伝送を行うようにしたものである。

【０００９】第５の発明は発受光部において発光素子お
よび受光素子に対して所定の波長の光を透過させる光学
フィルタをそれぞれ設けるとともに、有意状態と無意状
態のパルスの組み合わせ方法によってデータの内容を表
し、少なくとも８個のパルスで構成されたデータパルス
列と、そのデータパルス列内には生じないパルスの組み
合わせとからなるパルス列を有するフラグパルス列とか
らキャラクタが構成され、このキャラクタを相互に伝送
することにより双方向光空間伝送が行えるようにしたも
のである。

【００１０】

【作用】第１の発明は異なる波長の光を使用する事によ
り自己の送信した光が受信に影響を与えることなく送受
信を行うようにしたものである。第２の発明は複数の発
光素子および受光素子をその指向性を同一対象物に向
け、かつ同時に動作するように組み合わせることによっ
て、レンズを使用すること無く光エネルギを増加させて
送受信を行うようにしたものである。第３の発明から第
５の発明はパルスの組み合わせ方を工夫することによっ
て高速通信を行うようにしたものである。

【００１１】

【実施例】図１は本発明の設置状態を示すものであり、
図２は各機能ブロック図、図３および図４は動作を説明
するためのタイムチャートである。図５は波長と光学フ
ィルタの関係、図６は素子の配列を示すものである。

【００１２】路車間通信は図１（ａ）に示すように路上
に設けられた路上器１と車両に設けられた車上器６から
構成され、路上器１は路上に張り出したアーム４に、後
述する発光部と受光部を有する発受光器４を走行車線５
に対応するように取り付け、制御器２の制御によって、
発光部から波長λ０の赤外パルス光線を路面に投射す
る。このとき、赤外パルス光線は情報を伝送するための
信号を含んだパルス列とし、パルス列の先頭部は受信側
で同期を取るためにデータパルス列に比べて約１／２周
期以下として２パルス以上からなるものである。一方、
車上器６も図１（ｂ）に示すように発光部と受光部とか
らなり、同様の信号を送出する発受光部７と制御器８を
搭載している。

【００１３】支柱に取り付けた制御器２は発受光部４へ
パルス列を出力したり、発受光部４からの受光パルス列
を判別する機能を備えると共に、通信回線への接続も可
能となっている。

【００１４】車上器７は路上の発受光部４から赤外パル
ス光線を受光すると共に、車上器内に記憶された車両情
報を路上の路上の発受光部４に対して赤外パルス光線と
して送出する機能と、外部機器との通信による接続も可
能となっている。

【００１５】図２は路上器１および車上器６の詳細を示
すブロック図であり、路上側の発受光器４は通常、路上
に張り出したアーム３取り付けられ、発光素子４ａとフ
ィルタ４ｂとで発光器４ｃを構成し、受光素子４ｄとフ
ィルタ４ｅで受光器４ｆを構成している。そして発光素
子器４ａから発光された光はフィルタ４ｂによって抽出
された波長λ０の赤外パルス光線だけが対象車線に向け
て投射されている。

【００１６】この赤外パルス光線は情報を伝送するため
の信号を含んだパルス列として投射し図３（ａ）に示す
ように、パルス列の先頭部は受信側で同期を取るために
データパルス列に比べ約１／２周期以下として２パルス
以上からなるものである。

【００１７】路上器１から送出されるデータは入出力回
路２ａを介して記憶回路２ｂで記憶され、ゲート回路２
ｃを通して所定のパルス列として出力され、それがパル
ス増幅回路２ｄ、パルス出力回路２ｅを介して発光素子
４ａから出力され、フィルタ４ｂにより所定の波長成分
のみの赤外パルス光線として対象車線へ出力される。な
お、使用するフィルタ４ｂは例えば干渉フィルタ、赤外
線透過フィルタを使用する。

【００１８】出力された赤外パルス光線は車上器６の発
受光器７により受光されるが、これも路上器１と同様に
発光素子７ａ、フィルタ７ｂから構成された発光器７ｃ
と、受光素子７ｄ、フィルタ７ｅから構成された受光器
７ｆで構成されている。

【００１９】車上器６側の受光器７ｆで受光された信号
は受光素子７ｄにより光電変換されて受光増幅回路８
ｈ、比較回路８ｉを介してパルス列として受信ゲート回
路８ｊへ出力される。この信号はデータ判別回路８ｋに
よってパルス列の中のデータパルス列に比べて約１／２
周期以下で、２パルス以上からなるパルス列の先頭部を
検出して、それに続くデータパルス列を検出する。この
ようにして検出された路上データは記憶回路８ｍにより
記憶され、入出力回路８ａを介して路上データとして出
力される。

【００２０】更に、車上器６においては路上データが受
信されたことにより路上との通信領域内に入ったものと
して、記憶回路８ｂに記憶された車両データが基準発振
器８ｐによって制御される送信制御回路８ｎによって、
ゲート回路８ｃを通して所定のパルス列としてパルス増
幅回路８ｄ，発光出力回路８ｅを介して発光素子７ａに
出力すると共に、フィルタ７ｂにより所定の波長のみの
赤外パルス光線（波長λ１）として路上器１へ投射す
る。パルス列の構成については路上器から出力されるパ
ルス列と同様なものとなっている。

【００２１】車上器６から投射された波長λ１の赤外パ
ルス光線は路上器１の受光部４ｆのフィルタ４ｅにより
所定の波長成分のみの光が受光素子４ｄへ入力される。
このようにして選択受光された赤外パルス光線は車上器
６における受信と同様に、受光増幅回路２ｈ、比較回路
２ｉ、受信ゲート回路２ｊ、データ判別回路２ｋによっ
てパルス列の先頭部が検出され、引き続くデータパルス
列の受信が行われる。そして、記憶回路２ｍにより記憶
されて、車両情報として出力される。このようにして受
信された車両情報は記憶回路２ｍにより記憶され、入出
力回路２ａを介して車両情報として出力される。

【００２２】この通信が高速である場合は前記のスター
トパルスを用いると光パルスの受光増幅に必要な周波数
帯域が非常に高くなるため、受光増幅器によってはスタ
ートパルスを検出できないことがある。このため、高速
通信の場合はデータパルス列のパルス周期の少なくとも
１／２以上のパルス幅のパルス、例えば図３（ｅ）に示
すように３／４Ｔの間継続するパルスをスタートパルス
とすることにより、光パルスの受光増幅に必要な周波数
帯域をデータパルス列の光パルスの受光増幅に必要な周
波数帯域の約２倍以下とするようにして受光増幅をおこ
ない、受信したパルス列の中からデータパルス列のパル
ス周期の少なくとも１／２以上のパルス幅のパルスをス
タートパルスとして検出し、引き続くデータパルス列の
受信ゲートを開くことによりデータパルス列を受信す
る。

【００２３】高速通信で、かつデータ量が多い場合に
は、有意状態すなわち「１」レベルと無為状態すなわち
「０」レベルのパルスの組み合わせ方法によってデータ
の内容を表し、パルス幅はデータ列周期の１／１０以下
のパルス幅のパルスとすると共に、少なくとも８個のパ
ルスで構成され、データパルス列内に生ずるパルスの組
み合わせとは異なるパルス列例えば図４に示すように
「０１１１１１１０」となるようにフラグパルス列を構
成する。そして、このフラグパルス列をスタートパルス
として使用する。

【００２４】データパルス列についてはフラグパルス列
と一致するパルス列とならないように、例えば１の状態
が５個連続した場合には次に０を挿入するようにして、
フラグパルス列とデータパルス列内に生ずるパルスの組
み合わせがフラグパルス列と異なるようにしてパルス列
を組み合わせたデータパルス列とからキャラクタが構成
され、このキャラクタを相互に伝送するようにする。

【００２５】そして、送信クロックによりパルス列の発
生タイミングを決定し、フラグ列、データ列ともに論理
０の場合（送信クロックの立ち上がりの送信データが前
回の送信クロックの立ち上がりのデータと異なる場
合）、パルスを出力するようにしており、受信側ではこ
のパルス列を受信することにより受信ゲートを一定間隔
で一定時間開くようにして、ゲートが開いている間にパ
ルスを受信した場合歯０のデータとして認識し、ゲート
が開いている間にパルスを受信しない場合を１のデータ
と認識する。そして、自己の内蔵する基準発振器と受光
パルスにより受光パルスの立ち上がりを受信クロックの
立ち下がりとし、受信データを変化させ、受信クロック
の立ち上がりで受信データを取り込むようにする。

【００２６】また、受信したデータパルス列において、
１の状態が５個連続した場合には次に受信される０のデ
ータを削除するようにしてデータパルス列を受信する。

【００２７】次に路上器、車上器ともに太陽光等の強い
光を受ける場合にはレンズ等により受信信号成分を集束
させるための集光を行うと受光効率はあがるが、太陽光
も集束されその熱により受光素子４ｄの焼損等を招く。
このため、受光素子４ｄを複数設けて受光面積を確保す
ると共に、発光素子４ａについても複数の素子を並設
し、前記受光面積にて動作できるようにして、素子の損
傷を防止する。

【００２８】すなわち、発光素子は同一対象物に向けて
同時に発光することにより発光エネルギを大きくし、受
光素子は複数のものが同時に受光した出力信号を合成し
て送出し、受光出力レベルが大きくなるようにしてい
る。図６にその一例を示す。

【００２９】すなわち、発光および受光側ともレンズを
使用しなくてもレンズによって集光したと同等の効果を
もたせている。

【００３０】なおフィルタを受光素子の前面に幅広く設
けることからも、夏期の太陽光が直接受光器４ｆにあた
っても受光性能に影響することはない。なお、発光され
た光の内、相手側受光素子の面積にて受光される光の量
が決まり閾値以上の受光量によって通信を行うことので
きる距離が制約される。なお図５はフィルタ特性と、路
上器１、車上器６で使用する波長の関係を示す図であ
る。

【００３１】発光側については光の出力は発光素子数を
増やすことにより対応することができる。

【００３２】以上、実施例について説明したが、本発明
によれば路車間通信のみならず、相対して通信を行う場
合、例えば複数のベルトコンベアにて移動する機器と固
定設備間の通信等においても、容易に双方向光空間伝送
方式または単方向光空間伝送方式の実現ができる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、第１の発明は発光
波長と光学フィルタの特性を組み合わせ、更に発・受光
素子を目的に応じて複数個組み合わせることにより、自
己の送出する波長の光による干渉を容易に除去すること
ができる。第２の発明は複数の発光素子および受光素子
を組み合わせることによってレンズによる集光したと同
等の光エネルギ集光効果を得ることができ、適切な通信
距離を選択できるので、通信距離に応じた双方向光空間
伝送方式が容易に実現できる。第３〜第５の発明はスタ
ートパルス列とデータパルス列の識別を容易に行うこと
ができるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用して構成した路車間通信システム
の一例を示す図である。

【図２】路上器および車上器の構成を示すブロック図で
ある。

【図３】スタートパルスとデータパルスの関係を示す図
である。

【図４】データパルス列の構成を示す図である。

【図５】フィルタの特性の一例を示す図である。

【図６】発光素子および受光素子を複数設けた状態を示
す図である。

【符号の説明】

１ 路上器 ２、８ 制御器 ３ アーム ４、７ 発受光器 ５ 車線 ６ 車上器

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 移動体と固定体相互間、もしくは移動体
   相互間を発光器と受光器で構成される発受光器を介して
   送受信される光信号によって通信する光空間伝送方式に
   おいて、 送信用の光と受信用の光の波長を異なるものとしたこと
   を特徴とする光空間伝送方式。
2. 【請求項２】 移動体と固定体相互間、もしくは移動体
   相互間を発光器と受光器で構成される発受光器を介して
   送受信される光信号によって通信する光空間伝送方式に
   おいて、 発光素子複数個隣接させその指向特性が同一対象物に向
   くように配置した発光器と、 受光素子を複数隣接させその指向特性が同一対象物に向
   くように配置した受光器と、 移動体または固定体の少なくとも一方の発受光器前面に
   設けられ発光器から送出された光のうち第１の波長の光
   を通過させる第１の光学フィルタと、 移動体または固定体の少なくとも一方の発受光器前面に
   設けられ受光器に入射する光のうち第２の波長の光だけ
   を通過させる第２の光学フィルタとを備え、 前記複数の発光素子は同時に発光し、前記複数の受光素
   子はその出力信号を合成して出力することを特徴とする
   光空間伝送方式。
3. 【請求項３】 移動体と固定体相互間、もしくは移動体
   相互間を第１の波長の光を発光する発光器と第２の波長
   の光を受光する受光器で構成される発受光器を介して送
   受信される光信号を変調することによってデータを伝送
   する光空間伝送方式において、 少なくとも２個のパルスで構成されたスタートパルス列
   と有意状態と無意状態のパルスの組み合わせ方法によっ
   てデータの内容を表し、パルス周期がスタートパルス列
   の周期とは異なるデータパルス列とからキャラクタが構
   成され、このキャラクタで前記光を変調することによっ
   て双方向光空間伝送を行うことを特徴とする光空間伝送
   方式。
4. 【請求項４】 移動体と固定体相互間、もしくは移動体
   相互間を第１の波長の光を発光する発光器と第２の波長
   の光を受光する受光器で構成される発受光器を介して送
   受信される光信号を変調することによってデータを伝送
   する光空間伝送方式において、 データパルス列内に生ずるパルス周期の少なくとも１／
   ２以上の長さにわたって継続するパルス幅を有するスタ
   ートパルスと、有意状態と無意状態のパルスの組み合わ
   せ方法によってデータの内容を表すデータパルス列とに
   よってキャラクタが構成され、このキャラクタによって
   前記光を変調して双方向光空間伝送を行うことを特徴と
   する光空間伝送方式。
5. 【請求項５】 移動体と固定体相互間、もしくは移動体
   相互間を第１の波長の光を発光する発光器と第２の波長
   の光を受光する受光器で構成される発受光器を介して送
   受信される光信号を変調することによってデータを伝送
   する光空間伝送方式において、 有意状態と無意状態のパルスの組み合わせ方法によって
   データの内容を表し、少なくとも８個のパルスで構成さ
   れたデータパルス列と、そのデータパルス列内には生じ
   ないパルスの組み合わせを有するパルス列によってフラ
   グパルス列を形成し、前記データパルス列と前記フラグ
   パルス列とでキャラクタが構成され、このキャラクタで
   前記光を変調することによって双方向光空間伝送を行う
   ようにしたことを特徴とする光空間伝送方式。