JPH06112903A - 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】 放射角の広い発光素子および受光素子と、放
射角の狭い発光素子および受光素子を組み合わせ合成さ
れる配光エリアが所望の特性となるようにその組み合わ
せ方を変えることによって、その所望の特性以外の部分
に妨害を与えないようにすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば路上に赤外光線
発受光部を設置して、車両側に設けた発受光部との間で
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
射して車両側の受光部でこれを受光し、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を行う方式も
ある。

【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る。このため、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線により受信
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、放射各特性の異なる発光素子お
よび放射各特性の異なる受光素子をそれぞれ複数個組み
合わせ所望の通信可能範囲となるように配光特性を調整
した発光器および受光器からなる発受光器を備えたもの
である。第２の発明は第１の発明における発受光器を複
数用い、各発受光器はそれぞれ異なるエリアをカバーす
るように構成し、隣接した発受光器が同時発光しないよ
うに制御するようにしたものである。

【０００６】

【作用】第１の発明は放射角度の狭い発光素子および受
光素子を、発光角度の広い受光素子の周囲に配置し所望
の範囲をカバーする指向特性を得る。このようにするこ
とによって限定された範囲をカバーすることが容易にな
る。第２の発明は複数の発受光器によって異なる区域を
カバーするように、そのうち隣接する発受光器を同時に
発光しないようにしておけば、隣接する区域からの妨害
を受けない。

【０００７】

【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は配光角とカ
バーエリアの関係を説明する図である。図５から図７は
動作を説明するタイムチャート、図８は波長と光学フィ
ルタの関係、図９は素子の配列を示すものである。

【０００８】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られ、制御器２の制御によ
り発光部から赤外パルス光線を路面に投射することで行
われる。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る発受光部７と制御器８を搭載して
いる。

【０００９】路側の発受光器の発光部からは図３、図４
に示すような複数の発光素子の組み合わせにより合成さ
れ、必要な車線だけをカバーする配光パターンを持つ赤
外パルス光線が投射される。図３（ａ）の配光パターン
は図３（ｂ）に示すように放射角が約±１０度の発光素
子４個、放射角が約±５度の発光素子８個の、合計１２
個により合成された例である。このように構成された、
発受光器４は図３（ｃ）に示すような高さで支柱に取り
付けられ、走行車線５をこの図の関係となるように照射
するようになっている。

【００１０】図４（ａ）に示す配光パターンは図４
（ｂ）に示すように放射角が約±１０度の発光素子８
個、放射角が約±５度の発光素子１０個の、合計１８個
により合成された例であり、図３（ｃ）と同様な図４
（ｃ）の位置関係で取り付けられている。同様にして車
両側の発光する配光パターンも合成して組み合わせる。

【００１１】通信領域が重複しても良い場合には同じ放
射角の発光素子により配光パターンを合成しても良く、
また通信領域が狭い場合には放射角の小さい発光素子に
より配光パターンを合成しても良い。

【００１２】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。

【００１３】車上器６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、車載装置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。

【００１４】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に取り付けられ、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から投射された光はフィルタ４ｂを通過した
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。

【００１５】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５（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。

【００１６】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の送信情報として取り込ま
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に供給される。そして発光素子４ａ
で発光した赤外光線はフィルタ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。

【００１７】投射された赤外パルス光線は車上器６に搭
載された発受光器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。

【００１８】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。

【００１９】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８ｍ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
供給される。そして、発光素子７ａで発光した赤外光線
は、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。

【００２０】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、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。

【００２１】この通信が高速で、かつデータ量が多い場
合には、「１」レベルと「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６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。

【００２２】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
されるようにする。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】更に、複数の車線に対して路車間通信を行
う場合には、図７に示すように各車線毎に車線の中央上
に路上側の発受光器４を設定し、隣接した車線の路上側
の発受光器４が交互に発光するように車線間の発受光器
４へ外部同期信号を与え、外部同期信号の状態によりこ
れら光空間伝送装置が交互に通信を行うようにすること
で相互の光の干渉を受けること無く、所定の距離におけ
る双方向光空間伝送が行える。

【００２６】なお、複数車線であり、路上から車両へ同
一情報伝達（一斉同報）の場合には発光素子４ａ部に対
して並列に信号を入力し、発光するタイミングおよびパ
ルス幅をほぼ同一にして発光することにより、路上から
の情報が相互の干渉無く車両の受光器７ｅにより受光で
きる。

【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。図６にその一例を示す。

【００２８】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。通信可能距離
については発光された光の内、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通信可能距離と通信可能な領域
が制約される。なお図８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。

【００２９】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。更に、発受光
部の小型化を図るためには図９に一例を示すように、複
数個からなる素子を並べて用い、増幅・制御等の部分と
分離して構成し、素子部のみまたはこれに付随した最小
限の構成をもって発受光部とすれば良い。

【００３０】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。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、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、自己の出力する
波長の光の影響を容易に除去することができると共に、
適切な通信距離および通信可能な領域を選択できるの
で、通信距離および通信可能な領域に応じた双方向光空
間伝送方式が容易に実現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】路上器および車載器の構成を示すブロック図で
ある。

【図３】発受光器の配光パターンの一例を示す図であ
る。

【図４】発受光器の配光パターンの他の例を示す図であ
る。

【図５】送出パルス列の一例を示す図である。

【図６】送出パルスのフラグパルス列の一例を示す図で
ある。

【図７】隣接車線への妨害を防止する制御方法を説明す
る図である。

【図８】フィルタ特性の一例を示す図である。

【図９】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 (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 移動体と固定体もしくは移動体相互間を
   光によって空間伝送する光空間伝送方式において、 受光素子および放射角特性の異なる発光素子をそれぞれ
   複数個組み合わせ所望の通信可能範囲となるように配光
   特性を調整した発光器および受光器からなる発受光部を
   備えたことを特徴とする光空間伝送方式。
2. 【請求項２】 請求項１において、発受光器を複数設
   け、それぞれの発受光器は互いに異なるエリアをカバー
   するように配設し、隣接した発受光器は同時発光しない
   ように制御することを特徴とする光空間伝送方式。