JPH04129874A - 光空間伝送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、列車等の移動体と地上側の固定体間のデータ
送信技術に係る光空間伝送装置の改良に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

列車等の移動体とホーム等の固定体との間でデータ通信
を行う光空間伝送装置用の光源としては、一般に赤外線
発光ダイオードや半導体レーザが使用されているが、こ
れらの光源は出力が小さい。

このため発光側では、レンズ等の光学系を使用し、光線
を細く絞って発光する殆どの光を受光側に向ける構成と
し、受光側では、大口径の光学系を使用して該発光光線
をなるべく多く捕捉するように工夫しており、このよう
に従来の光空間伝送装置では発光光線を細く絞り、受光
視野を限定することで実用化されている。しかし、光空
間伝送の発光光線や受光視野の光軸が進行方向に対して
略直角になるような機器構成の場合には、発光光線が細
く受光視野が狭い光学系では、移動体の停止位置がずれ
たりすると伝送できなくなる欠点を有していた。

従って、一般に列車５０と固定体側５１間を光空間伝送
する場合には、前述のように発光光線Ｂを細く絞り受光
視野Ｅも細くしであるから、発光光綿Ｂと受光視野Ｅを
一致させ易くするため、第５図に示すように発・受光器
５２．５３の発光光線Ｂと受光視野Ｅの光軸が線路５４
と略平行に成るように機器を配置している。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、このような構成では固定体側の設置が列車の運
行を妨げないよう配置しなければならないため、列車５
０側の発・受光器５２と固定体側５１の発・受光器５３
の距離βが５０ｍから１００ｍにもなる。

また、この種の光空間伝送装置は移動体用の発・受光器
５２は列車５０の先頭である運転席に設置され、かつ固
定体側の発・受光器５３は線路５４の脇に設置されてい
るため、運転席に列車の運転に必要のない機器が設置さ
れて運転手の視界の一部を妨げることに成り、安全運転
にとって好ましくないものであった。そして、列車の正
面には窓ガラスに雨や雪が付着することから、光空間転
送装置の発光光線が減衰したり遮断されるなど、気象の
影響を直接受ける（運転手の視界確保目的としたワイパ
ーがあるが、光空間伝送装置の視界は確保されない。）
ことになり、設置場所としても最適な場所とはいえない
。

運転席に設置する以外には、床下に設置することも考え
られるが、この場合は固定体側の光空間伝送装置を低位
置に設置することから、鉄道特有の鉄分が付着するなど
悪環境雰囲気に置かれる問題を有する等の理由から、進
行方向に向かって光空間伝送を行うことは好ましくない
ものであった。

本発明は、上記問題に鑑みてな創案されたものであり、
通信距離が短く通信性能が優れると共に、設置スペース
及び運用コスト等の経済性にも優れた光空間伝送装置を
提供することを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明に係る光空間伝送装
置は、固定体側の発・受光器と該発・受光器に対向して
移動体側の側面に取付けた発・受光器が、それぞれ前記
移動体の進行方向に適宜角度をもって拡散する発光光線
と受光視野とを有する構成になり、両光・受光器間を光
束信号によって連結する光空間伝送方式を構成したこと
を要旨とするものである。

そして、上記移動体側の発・受光器及び固定体側の発・
受光器は、それぞれ発光器が発光素子と適当な発光角が
得られるレンズから成る、例えばシリンドリカルレンズ
等の集光光学系とを組合せるか、又は発光素子を複数並
列して移動体の進行方向に長くなるような配光を構成し
、受光器においても受光素子とフィールドストッパ（絞
り）、又はシリンドリカルレンズ等の光学系による受光
範囲限定手段を介して、上記発光器と対向して移動体の
進行方向に長くなるような受光視野を構成することを要
旨とする。

また、本発明に係る光空間伝送装置は移動体側の発・受
光器が固定体側の発・受光器に近接したとき、伝送可能
な時間或いは伝送可能と成る時間の直前から直後にかけ
て光空間伝送用の光源を点灯するか、また移動体用の発
・受光器が固定体側の発・受光器に近接したとき、固定
体側の発・受光器からの光空間伝送光信号の受信を受け
て移動体側の発・受信器の光空間伝送用の光源を点灯す
るようにした光空間伝送方法を採ることが好ましい。

尚、ここで述べた「移動体側の発・受光器が固定体側の
発・受光器に近接した」状態の検知は、従来より使用さ
れている駅における電車接近信号を利用することができ
る。

Ｃ作用〕 上記光空間伝送装置は移動体側の発・受光器が固定体側
の発・受光器に近接したとき、伝送可能な時間或いは伝
送可能となる時間の直前から直後にかけて光空間伝送用
の光源を点灯するか、又は移動体用の発・受光器が固定
体側の発・受光器に近接したとき、固定体側の発・受光
器からの光空間伝送光信号を受光して移動体側の発・受
光器の光空間伝送用の光源を点灯し、光信号を発光する
。

このとき移動体側及び固定体側の発・受光器の発光光線
や受光視野が広いため、移動体の停止位置がずれても伝
送が可能であり、また光伝送距離を飛躍的に短くするこ
とができるため、受光強度を大きく　（光信号の到達エ
ネルギーは、距離の二乗に反比例する）し、外乱の影響
を簡単に排除することができるように成り、通信の信頼
性を改善す＝６ ることかできる。

〔実施例〕

以下、本発明に係る光空間伝送装置の一実施例を第１図
乃至第４図に従って説明する。

図面において、１はホーム２に沿って敷設した軌道３上
を走行する列車であり、該列車１を移動体側、ホーム２
を固定体側としてそれぞれ移動体何発・受光器４と固定
体側光・受光器５が設置しである。

移動体何発・受光器４は、例えば戸締め確認灯６近傍の
列車１車両の側面上部に固設し、固定体側光・受光器５
は、ホーム２の行先案内板７やスピーカ等の取付位置付
近の乗降客に支障のない高さ位置に対向固設してなる。

両光・受光器４，５　（第４図参照）は、それぞれ横方
向に広く縦方向に狭くなるような発光光線Ｂと受光視野
Ｅを得るため、発光器８は第２図（ａ）では発光素子９
の前方光軸り上にシリンドリカルレンズ１０から成る光
学系を配置し、第２図ｆｂｌに示すような横長の光学パ
ターンＰ１を形成する。

また、第３図（ａｌでは複数の発光素子９，９・・・を
水平方向に並列し、第３図（ｂ）に示すような横長の光
学パターンＰ２を形成する。１１は、受光器であり、該
受光器１１は受光素子１２の前方光軸り上にフィールド
ストッパ（絞り）１３を構成する。

このとき受光視野の広がり角θ２は、受光素子１２とフ
ィールドストッパ１３の距離Ｉｌｌを変えるか、又は該
フィールドストッパ１３の開孔１４の幅Ｉ１２を変える
ことによって希望の受光視野を得ることができ、受光器
においても発光器と同様、第２図に示すようなシリンド
リカルレンズを使用することによっても希望の受光視野
を得ることができる。

即ち、上記構成によれば、発光光線Ｂと受光視野Ｅは列
車の走行方向Ｆに広がり角度θ１．θ２を持つように構
成されており、このような横方向に広く縦方向に狭い光
学構成は、横方向は移動体の停止誤差をカバーできる距
離（２〜３ｍ位）、縦方向は移動体が傾く角度又は上下
に動く距離（Ｉｎ位）に対応できる発光光線、受光視野
の拡がりがあればよい。これによって、列車１とホーム
２の間で光空間伝送を可能とするようになるもので、伝
送距離りはこれまでの光空間伝送装置に比較して短く、
３〜６ｍである。

この光伝送距離りは従来の光空間伝送装置のような設置
条件（進行方向に略平行に光学系を向ける）場合の光伝
送距離（５０〜１００ｍ）と比べて通信距離が略１／１
０になるため、受光強度が略１００倍に成る。

〔発明の効果〕

本発明に係る光空間伝送装置は、以上のように構成した
から、光伝送距離が通信方向を移動体の進行方向と略平
行に光学系を向けた場合の光伝送距離と比べて飛躍的に
短くすることができるため、受光強度を大きくし、外乱
の影響を節単に排除することができるようになり通信の
信頼性を改善することができる。また通信時間を限定す
ることにより常時光源を点灯していることに比べて寿命
を延ばすことができ、発熱を抑えることができることか
ら電子部品や装置の信頼性が得られるため、光空間伝送
用の光源の信頼性を向上し、省電力を図ることができる
。更に、レンズ等の集光光学系を使用しない場合は、太
陽光等による焼損等の影響がないばかりでなく、発光光
線や受光視野が広いため、列車等、移動体の停止位置が
ずれても伝送が可能であり、調整も容易である等の特徴
を有するもので、本発明の効果は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る光空間伝送装置の原理を示す模式
平面図（ａ）と立面図ｆｂ）、第２図は発・受光器の発
光器の一実施例を示す平断面図ｆａ）と配光パターンを
示す説明図（ｂ）、第３図は発・受光器の発光器の他の
実施例を示す平断面図（ａｌと配光パターンを示す説明
図（ｂｌ、第４図は同受光器の一実施例を示す平断面図
、第５図は従来の光空間伝送装置の原理を示す模式図で
ある。 １・・・列車　　　　　　２・・・ホーム３・・・軌道
　　　　　　４・・・移動体何発・受光器５・・・固定
体何発・受光器 ６・・・戸締め確認灯　　７・・・行先案内板８・・・
発光器　　　　　９・・・発光素子０・・・シリンドリ
カルレンズ ト・・受光器　　　　１２・・・受光素子３・・・フィ
ールドストッパ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 固定体側の発・受光器と該発・受光器に対向して移動体
   側の側面に取付けた発・受光器が、それぞれ前記移動体
   の進行方向に適宜角度をもって拡散する発光光線と受光
   視野とを有する構成に成り、両発・受光器間が対向した
   ときにそれぞれの受光器から発光した発光光線を受光す
   ることを特徴とする光空間伝送方式をもった光空間伝送
   装置。