(57)【要約】【課題】  エレベータベース側とエレベータかご側にそれぞれ対向して設置される一対の赤外線送受信機を設けたものに適用する。送受信機の間隔が最大になったとき十分な信号レベルのパワーで赤外線を発信すると、送受信機が相互に最接近したとき赤外線の発信パワーが大きくなり過ぎる。これを調整する。【解決手段】  一対の各送受信機は、信号送信用の発光器１０と、信号受信用の受光器１１と、発光器１０の出力する円形光ビーム１２の外周部分をマスクする絞り１３を備える。絞り１３は、発光器１０の出力する円形光ビーム１２の半値レベル以下の光をマスクする。【選択図】図１
2006148507.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向して設置される一対の送受信機からなり、前記一対の各送受信機が、
信号送信用の発光器と、
信号受信用の受光器と、
前記発光器の出力する円形光ビームの外周部分をマスクする絞りを備えたことを特徴とする光無線伝送装置。
【請求項２】
請求項４記載の光無線伝送装置において、
前記絞りは、前記発光器に着脱可能に装着された、駆動機構の無い円環からなることを特徴とする光無線伝送装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の光無線伝送装置において、
前記絞りは、前記発光器の出力する円形光ビームの半値レベル以下の光をマスクすることを特徴とする光無線伝送装置。
【請求項４】
請求項５または６に記載の光無線伝送装置において、
前記絞りは、前記発光器の出力する円形光ビームを、受光器側で最大受光電力を越えない範囲でマスクすることを特徴とする光無線伝送装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の光無線伝送装置において、
前記一対の各送受信機が、相対的に通信距離を変化させる機構に組み込まれたことを特徴とする光無線伝送装置。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれかに記載の光無線伝送装置において、
前記一対の各送受信機が、エレベータベース側とエレベータかご側にそれぞれ対向して設置される一対の送受信機からなることを特徴とする光無線伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレベータかごに対して赤外線ビームを使って光無線通信を行う用途等に使用される、エレベータ用光無線伝送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エレベータかごの室内には防犯上の見地から監視カメラを配置する。監視カメラで撮影した画像は、エレベータかごの外部に送信してエレベータ管理者のモニタに表示する。このためにエレベータかごには通信ケーブルの一端が接続されビル内の通信ネットワークに他端が接続されている。しかしながら、エレベータかごにつり下げられて移動する通信ケーブルは、高層ビルでは長尺化して、重量が重くなる。従って、従来給電用ケーブルしか取り付けられていなかったエレベータに監視カメラを増設するには、エレベータの補強工事等の付帯工事を必要とする。
【０００３】
そこで、赤外線ビームを用いたワイヤレスリンクによるネットワーク接続方式が採用されている。この方式では、エレベータかごの外側面とエレベータベース（床面）に、双方向通信用の送受信機を設置する。これにより、エレベータかご内に設置された監視カメラの映像やマイクの音声信号を、赤外線ビームに重畳して外部に伝送する。また、エレベータベースからエレベータのスピーカに対して、監視員の声等を赤外線ビームに重畳して伝送する（非特許文献１）。
【非特許文献１】昭和電線レビュー２００４ＶＯＬ．５４ＮＯ．１（通巻１１０号）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記のような従来の技術には、次のような解決すべき課題があった。
送受信機の間隔が最大になったとき十分な信号レベルのパワーで赤外線を発信すると、送受信機が相互に最接近したとき赤外線の発信パワーが大きくなり過ぎるという問題がある。これは自動利得制御やパワーの増減により緩和することもできるが、こうした緩和制御をすると、信号のＳＮ比が増大してしまうという問題もあった。
【０００５】
本発明は以上の課題を解決するためになされたもので、エレベータベース側とエレベータかご側にそれぞれ対向して設置される一対の送受信機間で、良好な無線通信を行うことができる光無線伝送装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の各実施例においては、それぞれ次のような構成により上記の課題を解決する。
〈構成１〉
信号送信用の発光器と、信号受信用の受光器と、上記発光器の出力する円形光ビームの外周部分をマスクする絞りを備えたことを特徴とする光無線伝送装置。
【０００７】
〈構成２〉
上記絞りは、上記発光器に着脱可能に装着された、駆動機構の無い円環からなることを特徴とする光無線伝送装置。
【０００８】
〈構成３〉
構成１または２に記載の光無線伝送装置において、上記絞りは、上記発光器の出力する円形光ビームの半値レベル以下の光をマスクすることを特徴とする光無線伝送装置。
【０００９】
〈構成４〉
構成５または６に記載の光無線伝送装置において、上記絞りは、上記発光器の出力する円形光ビームを、受光器側で最大受光電力を越えない範囲でマスクすることを特徴とする光無線伝送装置。
【００１０】
〈構成５〉
構成１乃至４のいずれかに記載の光無線伝送装置において、上記一対の各送受信機が、相対的に通信距離を変化させる機構に組み込まれたことを特徴とする光無線伝送装置。
【００１１】
〈構成６〉
構成１乃至４のいずれかに記載の光無線伝送装置において、上記一対の各送受信機が、エレベータベース側とエレベータかご側にそれぞれ対向して設置される一対の送受信機からなることを特徴とする光無線伝送装置。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
一般に１対１で対向させた送信機と受信機とは、それぞれその位置を固定して使用される。従って、通信距離は変化しない。受信機は、最大受光電力以下最小受光電力以上の範囲で正常に通信を行うことができるように動作特性が保証されている。なお、本発明では、この正常な動作を補償された最大受光電力と最小受光電力の範囲のことをダイナミックレンジと呼んでいる。本発明では、エレベータ間の通信において、このダイナミックレンジを見かけ上拡張する。
【００１３】
本発明の対象となるエレベータ間の通信では、送信機と受信機との間の最小距離と最大距離の差が著しく大きい。
従って、受信機のダイナミックレンジの幅が非常に大きくなければいけない。
ここで送信機と受信機が最も接近した時に、最大受光電力以上の光パワーが受信機に入力すると、信号レベルが飽和領域を越えてＳＮ比が増大し動作が不安定になる。
本発明では、発光器の出力する円形光ビームの外周部分をマスクする絞りを設けることでこの問題を解決する。以下、本発明の実施の形態を実施例ごとに詳細に説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１は、本発明のエレベータ用光無線伝送装置具体例を示す説明図である。
図１（ａ）は、発光器１０と受光器１１とが最も離れた状態を示す装置の側面図である。
また、図１（ｂ）は、発光器１０と受光器１１とが最も接近した状態を示す装置の側面図である。発光器１０からは、断面が円形の光ビーム１２が発射される。なお、この光ビームは、光源や光学系の構造上、断面が円形もしくは楕円形になるが、その作用は変わらないので、これらを総称して円形光ビームと呼ぶことにする。従って、円形光ビームには、楕円形光ビームも含むものとする。
【００１５】
図の発光器１０の発射する光ビームの最大広がり角αを図の破線に示す。この発光器１０に、絞り１３を装着する。この絞り１３によって、発光器１０の出力する光ビームは、実線に示す広がり角βになる。図の（ａ）に示す発光器１０と受光器１１とが最も離れた状態では、広がり角β以下の範囲の光ビームが受光器１１に入力する。一方、図の（ｂ）に示す発光器と受光器とが最も接近した状態では、絞り１３が無いと、最大広がり角αの範囲の全ての光ビームが受光器１１に入力する。
【００１６】
例えば、３０階建てのビルでは、発光器１０と受光器１１とが最も離れた状態で、両者の間隔は１００メートルになる。一方、発光器１０と受光器１１とが最も接近した状態では両者の間隔は２〜３メートルになる。光ビームの広がり角が大きくできれば、エレベータの横揺れ等があっても、発光器１０と受光器１１の間の通信が途切れることはない。しかし、隣接するエレベータに使用される光ビームとの相互干渉も防止する必要がある。このために、ビーム広がり角を０．３度としている。光ビームの光強度分布は、中心から外周に向かってガウス分布する。中心の光強度に対して、最も外周の光強度が３ｄＢ低下するレベルを示すように広がり角を設定している。
【００１７】
この広がり角で、発光器１０と受光器１１とが最も離れた状態で、受光器１１に入力する光パワーがダイナミックレンジの最小値以上になければならない。このように、発光器１０の出力パワーを選定する。しかし、ここで、発光器と受光器とが最も接近した状態で、絞り１３が無いと、最大広がり角αの範囲の全ての光ビームが受光器１１に入力する。このとき、光パワーがあまり大きいと受光器の最大受光電力を越えてしまい、ＳＮ比が増大することがわかった。
【００１８】
そこで、円形の光ビームの外周部分をマスクする絞りを挿入する。こうすると受光器に入力する光量を最大受光電力以下に減少させることができる。即ち、誤動作を生じさせ易いレベルの光を遮断して、受光器への入力光パワーが低くなるように調整する。これにより、見かけ上、ダイナミックレンジの拡大を図ることができた。なお、より詳細な作用説明は、あとでパワープロファイルを参照しながら説明する。
【００１９】
図２は、エレベータピット２２の縦断面図である。
この図により、上記のエレベータ用光無線伝送装置を使用したエレベータの実例を説明する。エレベータ２５は、滑車２３とワイヤ２４によってピット２２の内部に吊り下げられている。ワイヤ２４の他端には、図示しないカウンタウェイトが接続される。エレベータ２５の内部には、監視カメラ３１とマイク３２とスピーカ３３とが設けられている。これらを利用してエレベータ２５の内部を監視し、マイク３２を通じて音声を取得し、スピーカ３３を用いて外部からエレベータ内部に連絡をする。
【００２０】
このエレベータ２５の側面に送受信機４１が固定されている。また、ピット２２の底部にあるエレベータベース２６にも、その側面に送受信機４２が固定されている。固定側の送受信機４２は、図示しない管理センタなどに接続されている。送受信機４１と送受信機４２との間で、相互に送受信用の光ビーム４３、４４を発射することによって送受信機４１と送受信機４２の間での双方向通信を確保する。
【００２１】
図３は、エレベータ側送受信機のブロック図である。
エレベータ側の送受信機には、入出力インターフェイス３５を介して、カメラ３１、マイク３２、スピーカ３３が接続されている。送受信機は、発光器１０と受光器１１とを備える。カメラ３１とマイク３２により取得された画像信号と音声信号は、発光器１０に送り込まれる。また、受光器１１で受信した音声信号は、スピーカ３３を通じて出力される。
【００２２】
固定側の受光器６１は、カメラ３１やマイク３２により取得された画像信号と音声信号を受信し、モニタ５０に供給する。モニタは、管理センタに配置されている。これによってモニタ５０にカメラ３１が撮影した画像を表示する。スピーカ５２からは、エレベータ側のマイク３２で取得した音声が出力される。一方、管理センタのマイク５１の出力は、モニタ５０を通じて発光器６０に入力する。発光器６０は、この信号を光ビームにして受光器１１に向けて送信する。以上のような方法によって双方向通信を実現している。
【００２３】
図４は、発光器と絞りの具体例を示す説明図である。図４（ａ）は発光器の斜視図、（ｂ）は発光器の上面図である。
図に示す発光器１０から光ビームが発射される。発光器１０の上端には図に示すような絞り８０がビス８３を用いて締め付け固定される。ビス８３は、ビス孔８４と８２にねじ込まれて絞り８０を発光器１０に固定する。なお、この絞り８０は、発光器１０に対し自由に着脱できるようにされている。既に説明した発光器と受光器の最も接近した状態での受光器の最大受光電力を考慮して、絞り８０の内径を選択する。
【００２４】
この絞り８０の内径はあらかじめ計算により求めることができる。従って、現場において絞りのレベル調整を必要としない駆動機構の無い円環構造とするのが望ましい。従って、もっと大きく光ビームを絞る場合には、別の絞り８６を装着すればよい。なお、図の（ｂ）に示すように、絞り８０を取り付けた状態では、発光器１０から発射される光ビーム径をＤＤとした場合に、実際に絞り８０にマスクされて発射される光のビーム径は、ＤＥになる。
【００２５】
図５は、本発明の装置による具体的な作用効果の説明図である。
図に示す実線のプロファイルＡは、光ビームをｘｙ平面で切断して、光ビームをｘ軸を通る断面で見たときの光パワー強度分布である。ｚ軸は光軸方向である。ｙ軸を通る断面で見たときのものはほぼ同様なので、図示を省略した。グラフの縦軸は、光パワーである。破線Ｂは、正規のガウス分布を表す。
【００２６】
実線Ａのように、実際の光パワーもほぼガウス分布をしている。２本の垂直の太線Ｃは、光ビームの出力パワーがガウス分布すると仮定したときの最大パワーの２分の１を示す場所に選定してある。光ビームの光源での大きさを直径１５ｍｍとし、受光器の受光面の直径を７５ｍｍとする。受光器が発光器から１００メートル離れて、多少の軸ずれが生じたとしても、この円形光ビームの半値レベルＨの範囲の光を受光すれば、正常な通信を維持できる。従って、絞りを図の範囲ＤＧまで絞りきっても、必要な最小受光電力を確保できる。故に、最大限、発光器の出力する円形光ビームの半値レベル以下の光をマスクすることができる。
【００２７】
一方、もし、絞りを使用しないと、受光器が発光器から２メートルほどの距離に近づいたとき、図の幅ＤＥの光ビームが全て受光器に入力して、最大受光電力を超えるおそれがある。このとき、受光器が最大受光電力を超えないように、絞りの内径を調整する。実験では、図のように、絞りを図の２本の垂直の太線Ｄによる範囲ＤＦまで絞れば、正常な通信を維持することができた。即ち、受光器が最大受光電力を超えない範囲で、発光器の出力する円形光ビームを、マスクするとよい。
【００２８】
以上のように光ビームを適切にマスクすると、発光器１０と受光器１１とが離れた状態でも、最も接近した状態でも、高品位の光が受光器１１に適正レベルで入力し、ＳＮ比が向上する。なお、エレベータ以外にも、相対的に通信距離を変化させる機構に組み込まれて、送受信器間の距離が大きく変化する環境で使用される光無線電送装置には、上記の機構を広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明のエレベータ用光無線伝送装置具体例を示す説明図である。
【図２】エレベータピット２２の縦断面図である。
【図３】エレベータ側送受信機のブロック図である。
【図４】発光器と絞りの具体例を示す説明図で、（ａ）は発光器の斜視図、（ｂ）は発光器の上面図である。
【図５】本発明の装置による具体的な作用効果の説明図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０  発光器
１１  受光器
１２  光ビーム
１３  絞り
【図１】
2006148507.tif 000003
【図２】
2006148507.tif 000004
【図３】
2006148507.tif 000005
【図４】
2006148507.tif 000006
【図５】
2006148507.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成16年11月26日(2004.11.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２】
請求項１記載の光無線伝送装置において、
前記絞りは、前記発光器に着脱可能に装着された、駆動機構の無い円環からなることを特徴とする光無線伝送装置。
【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】請求項４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項４】
請求項１または２に記載の光無線伝送装置において、
前記絞りは、前記発光器の出力する円形光ビームを、受光器側で最大受光電力を越えない範囲でマスクすることを特徴とする光無線伝送装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
〈構成２〉
構成１記載の光無線伝送装置において、
上記絞りは、上記発光器に着脱可能に装着された、駆動機構の無い円環からなることを特徴とする光無線伝送装置。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
〈構成４〉
構成１または２に記載の光無線伝送装置において、上記絞りは、上記発光器の出力する円形光ビームを、受光器側で最大受光電力を越えない範囲でマスクすることを特徴とする光無線伝送装置。