特開 2024-106145 通信装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024106145

(43)【公開日】2024-08-07

(54)【発明の名称】通信装置

(51)【国際特許分類】

   H05B 47/195 20200101AFI20240731BHJP

【ＦＩ】

H05B47/195

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023010284

(22)【出願日】2023-01-26

(71)【出願人】

【識別番号】000004651

【氏名又は名称】日本信号株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100181146

【弁理士】

【氏名又は名称】山川 啓

(74)【代理人】

【識別番号】100109221

【弁理士】

【氏名又は名称】福田 充広

(72)【発明者】

【氏名】荻島 由彦

【テーマコード（参考）】

3K273

【Ｆターム（参考）】

3K273PA07

3K273QA27

3K273QA36

3K273SA02

3K273SA39

3K273SA60

3K273TA15

3K273TA28

3K273TA32

3K273TA41

3K273TA55

3K273TA59

3K273UA15

3K273UA22

3K273VA01

(57)【要約】

【課題】信号灯器による信号表示に、可視光等による信号通信を併せて行うに際して、信号灯器における信号表示としての機能を確実に維持できる通信装置を提供すること。
【解決手段】通信装置１００は、信号灯器ＲＳｇ，ＲＳｙ，ＲＳｒの点灯及び消灯の制御を行う灯器駆動回路１０と、灯器駆動回路１０による信号灯器ＲＳｇ，ＲＳｙ，ＲＳｒの点灯制御に関する指令の状況に応じて動作する通信部２０とを備え、信号灯器ＲＳｇ，ＲＳｙ，ＲＳｒは、複数の発光素子ＥＥで構成され、複数の発光素子ＥＥは、通信部２０での障害発生が点灯制御に影響した場合において、点灯形状ＬＳを維持するように配置されている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

信号灯器の点灯及び消灯の制御を行う灯器駆動回路と、
前記灯器駆動回路による前記信号灯器の点灯制御に関する指令の状況に応じて動作する通信部と
を備え、
前記信号灯器は、複数の発光素子で構成され、
前記複数の発光素子は、前記通信部での障害発生が点灯制御に影響した場合において、点灯形状を維持するように配置されている、通信装置。

【請求項2】

前記信号灯器は、前記灯器駆動回路から点灯指令が出力されると点灯し、点灯指令が出力されないと消灯し、
前記通信部は、前記灯器駆動回路からの点灯指令がある場合に通信データを発信する、請求項１に記載の通信装置。

【請求項3】

前記灯器駆動回路は、リレー回路で構成されている、請求項１及び２のいずれか一項に記載の通信装置。

【請求項4】

前記灯器駆動回路は、前記信号灯器を構成する前記複数の発光素子について点灯及び消灯の制御を行い、
前記通信部は、前記複数の発光素子の一部について、前記灯器駆動回路から分岐して出力される点灯指令に対して、点滅動作させる点滅指令を重畳して可視光通信を行わせる通信回路を有する、請求項１に記載の通信装置。

【請求項5】

前記灯器駆動回路は、前記複数の発光素子の他の一部について、前記通信回路を経ることなく点灯させる、請求項４に記載の通信装置。

【請求項6】

前記通信部は、無線通信を行う無線通信部である、請求項１に記載の通信装置。

【請求項7】

前記無線通信部は、前記灯器駆動回路から出力される点灯指令を電源として動作する、請求項６に記載の通信装置。

【請求項8】

前記灯器駆動回路は、前記信号灯器としての鉄道信号灯器又は交通信号灯器の制御を行い、
前記通信部は、鉄道又は交通に関する補助的情報を発信する、請求項１に記載の通信装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、信号灯器により信号表示になされている際に、情報通信を行う通信装置に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、点灯装置やＬＥＤ式歩行者信号灯器において、信号灯器の点灯を利用して可視光による信号通信を行うものが知られている（特許文献１～３参照）。

【0003】

しかしながら、上記特許文献１、２では、可視光通信を行っているものの、信頼性の高い通信が行われるかは不明である。また、例えば上記特許文献３のように、交通信号の信号灯器に可視光通信を利用するといった場合では、交通信号としての高い信頼性が維持されていることが前提となり、可視光通信によりこれが妨げられるおそれが無いようにする必要がある。端的には、フェールセーフの観点から、青においてショートで故障、赤においてオープンで故障といったことが生じないようにする必要がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１９－４０７８１号公報

【特許文献2】特開２０１８－１９５５０３号公報

【特許文献3】特開２００８－１１７２０６号公報

【発明の概要】

【0005】

本発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、信号灯器による信号表示に、可視光等による信号通信を併せて行うに際して、信号灯器における信号表示としての機能を確実に維持できる通信装置を提供することを目的とする。

【0006】

上記目的を達成するための通信装置は、信号灯器の点灯及び消灯の制御を行う灯器駆動回路と、灯器駆動回路による信号灯器の点灯制御に関する指令の状況に応じて動作する通信部とを備え、信号灯器は、複数の発光素子で構成され、複数の発光素子は、通信部での障害発生が点灯制御に影響した場合において、点灯形状を維持するように配置されている。

【0007】

上記通信装置では、通信部において、灯器駆動回路の点灯制御についての指令の状況に応じて通信の動作をするか否かが定まる態様としていることで、例えば通信部の信頼性が低いような場合であっても、灯器駆動回路による点灯制御の信頼性に応じた通信が可能となる。さらに、上記の態様では、通信部での障害発生が点灯制御に影響するようなことがあっても、複数の発光素子で構成される信号灯器において点灯形状が維持されることで、信号灯器における信号表示としての機能を確保できる。

【0008】

本発明の具体的な側面では、信号灯器は、灯器駆動回路から点灯指令が出力されると点灯し、点灯指令が出力されないと消灯し、通信部は、灯器駆動回路からの点灯指令がある場合に通信データを発信する。この場合、灯器駆動回路からの点灯指令にしたがって信号灯器の点灯消灯がなされることで、信号灯器による信号表示に高い信頼性をもたせ、通信部は、灯器駆動回路に従って点灯指令がある場合に通信データを発信することで、点灯制御の信頼性に応じた通信が可能となる。

【0009】

本発明の別の側面では、灯器駆動回路は、鉄道信号で使用されている高信頼のリレー回路で構成されている。この場合、灯器駆動回路における高い信頼性を確保できる。

【0010】

本発明のさらに別の側面では、灯器駆動回路は、信号灯器を構成する複数の発光素子について点灯及び消灯の制御を行い、通信部は、複数の発光素子の一部について、灯器駆動回路から分岐して出力される点灯指令に対して、点滅動作させる点滅指令を重畳して可視光通信を行わせる通信回路を有する。この場合、複数の発光素子の一部を利用した可視光通信により、信号灯器による信号表示に、信号通信を重畳させることができる。

【0011】

本発明のさらに別の側面では、灯器駆動回路は、複数の発光素子の他の一部について、通信回路を経ることなく点灯させる。この場合、複数の発光素子のうちの当該他の一部について、点灯形状を維持するように配置することで、例えば通信部における点滅指令の異常発生すなわち通信部での障害発生により、複数の発光素子の一部について点灯しなくなるといった点灯制御に影響が生じる場合であっても、信号灯器における信号表示としての機能が確保できる。

【0012】

本発明のさらに別の側面では、通信部は、無線通信を行う無線通信部である。この場合、通信部において、無線通信による信号通信が可能となる。

【0013】

本発明のさらに別の側面では、無線通信部は、灯器駆動回路から出力される点灯指令を電源として動作する。この場合、通信部（無線通信部）において電力が確実に確保される状態にできる。

【0014】

本発明のさらに別の側面では、灯器駆動回路は、信号灯器としての鉄道信号灯器又は交通信号灯器の制御を行い、通信部は、鉄道又は交通に関する補助的情報を発信する。この場合、列車や車両（自動車等）の運転に際して、例えば有人運転の際における運転士あるいは運転手に対するサポートや、無人運転における付加的情報の提供に、通信部による信号通信を利用できる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】第１実施形態の通信装置とその一適用例について説明するための概要図である。

【図2】通信装置の一構成例について説明するためのブロック図である。

【図3】複数の発光素子を有する信号灯器の一構成例について説明するための概念的な正面図である。

【図4】通信装置による信号灯器の通信動作の制御について説明するための図である。

【図5】（Ａ）及び（Ｂ）は、正常な場合における信号灯器の動作について一例を説明するための概念的な図である。

【図6】（Ａ）及び（Ｂ）は、異常な場合における信号灯器の動作について一例を説明するための概念的な図である。

【図7】（Ａ）～（Ｃ）は、一比較例における通信動作の制御について説明するための図である。

【図8】（Ａ）～（Ｄ）は、信号灯器の他の一構成例について説明するための概念的な正面図である。

【図9】（Ａ）～（Ｃ）は、信号灯器のさらに他の一構成例について説明するための概念的な正面図である。

【図10】（Ａ）～（Ｆ）は、信号灯器のさらに別の一構成例について説明するための概念的な正面図である。

【図11】通信装置の概要についてまとめた概念図である。

【図12】第２実施形態の通信装置とその一適用例について説明するための概要図である。

【図13】通信装置による信号灯器の通信動作の制御について説明するための図である。

【図14】通信装置の他の一適用例について示す概念的な斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

〔第１実施形態〕
以下、図１等を参照して、本実施形態の通信装置について、一例を説明する。図１は、本実施形態の通信装置１００とその一適用例について説明するための概要図であり、図１では、列車ＴＲの運転に際して行われる車上側と地上側との間での信号通信処理に適用される場合の通信装置１００を例示している。図示の一例では、通信装置１００が、鉄道信号のためのシステムとして、鉄道信号機ＲＳにおける可視光（赤、青、黄）の点灯表示による信号現示に関する制御を行うととともに、当該点灯表示において高速点滅動作による可視光通信を利用して通信データの重畳をすることで、複数種の信号情報の発信及び受信を可能とする場合の一例を示している。すなわち、通信装置１００では、従来の可視光の点灯による信号表示に加え、可視光通信を利用した運転に関する情報の提供が可能となっている。受信する側から説明すると、通信装置１００の動作制御による鉄道信号機ＲＳの点灯中において、高速点滅が行われており、これを受信側で検知することで、信号表示による表示確認のみならず、信号表示に新たに付加された情報を受け取ることが可能となっている。

【0017】

なお、ここでの列車ＴＲの運転については、運転士により運転がなされる場合のほか、運転士が運転操作を行うに際してその一部を自動運転で補助するようなもの、あるいは逆に、有人であるが主として自動運転で運行され、不測の事態が発生した場合等において有人運転に切替えが可能となっているもの等が含まれる。上記のような可視光通信を行うことにより、例えばキロ程等の種々の鉄道に関する補助的情報を、車上側へ発信することが可能であるが、信号表示の点灯状態を、可視光通信により送信する（赤が点灯している等）ものとしてもよい。すなわち、鉄道信号機ＲＳにおける点灯表示と同一の内容を、可視光通信により行うものとしてもよい。このような態様とすることで、例えば運転士の目視における見落としを、可視光通信を利用した自動運転による補助により防止する、あるいは抑制する、といったことが可能になる。

【0018】

上記のような動作を可能とすべく、通信装置１００は、鉄道信号機ＲＳを構成する各色（青色、黄色、赤色）信号灯器ＲＳｇ，ＲＳｙ，ＲＳｒの点灯及び消灯の制御を行う灯器駆動回路１０と、鉄道信号機ＲＳの点灯時に高速点滅を行う可視光通信に際して通信データを重畳させて発信する通信部２０と、通信に関する各種動作を統括的に制御する主制御部５０とを備える。

【0019】

灯器駆動回路１０は、主制御部５０からの点灯指令に従って、鉄道信号機ＲＳを構成する各色信号灯器ＲＳｇ，ＲＳｙ，ＲＳｒに対して、点灯とするか消灯とするかを決定し、決定結果を外部に対してすなわち鉄道信号機ＲＳに対して出力する。ここでは、主制御部５０からの点灯指令に対応する内容を出力する信号の具体的一態様として、点灯信号が、灯器駆動回路１０から出力されるものとする。また、灯器駆動回路１０は、上記点灯信号に基づく点灯および消灯の動作について高い信頼性を確保すべく、例えば鉄道用の高信頼性のリレーを用いたリレー回路で構成されている。

【0020】

通信部２０は、上述した灯器駆動回路１０による信号灯器ＲＳｇ等の点灯制御に関する指令の状況に応じて動作するものとなっており、ここでは、灯器駆動回路１０からの点灯信号がある場合に、通信データを発信すべく、これを点灯信号に重畳するものとなっている。したがって、通信部２０を経た点灯信号は、通信データの情報が重畳（付加）された信号となって、外部に対してすなわち鉄道信号機ＲＳに対して出力される。なお、上記の場合、灯器駆動回路１０から通信部２０を経て出力される点灯信号（つまり通信データの情報が重畳されている信号）と、灯器駆動回路１０から通信部２０を経ずに出力される点灯信号（つまり通信データの情報が重畳されていない信号）とが存在することになるが、このような構成については、詳しい一例を後述する。

【0021】

主制御部５０は、各種回路あるいはＣＰＵ等で構成され、装置全体を総括的に制御するが、ここでは、例えば灯器駆動回路１０に点灯指令を出力することで、鉄道信号機ＲＳの点灯制御を行うものとなっている。

【0022】

なお、通信装置１００には、上記各部のほか、例えば鉄道信号機ＲＳによる信号機点灯に必要な電力を確保すべく、灯器駆動回路１０に接続される信号機点灯用電源ＰＳが設けられている。また、信号機点灯用電源ＰＳは、灯器駆動回路１０のほか、例えば通信部２０における電源としても機能しているものとしてもよい。

【0023】

鉄道信号機ＲＳは、既述のように、各色信号灯器ＲＳｇ，ＲＳｙ，ＲＳｒで構成されている。より具体的には、鉄道信号機ＲＳのうち、信号灯器ＲＳｇは、青色光波長帯域の光を発する青色信号灯器であり、信号灯器ＲＳｙは、黄色光波長帯域の光を発する黄色信号灯器であり、信号灯器ＲＳｒは、赤色光波長帯域の光を発する赤色信号灯器である。ここでは、各色信号灯器ＲＳｇ，ＲＳｙ，ＲＳｒは、複数の発光素子ＥＥ（図２等参照）で構成されており、各発光素子ＥＥは、例えばＬＥＤ素子で構成されている。複数の発光素子ＥＥの一部は、通信部２０を介して灯器駆動回路１０に接続されており、通信部２０の作用により、必要に応じて単数または複数の点滅パターンで点滅するものとなっている。一方、複数の発光素子ＥＥの他の一部は、通信部２０を介さずに灯器駆動回路１０に接続されており、通信部２０の影響を受けることなく、灯器駆動回路１０からの点灯信号に従って、点灯と消灯との動作を行う。

【0024】

以下、図１に戻って、通信装置１００からの発信を受ける受信側を構成する受信装置ＲＥについて、一例を説明する。受信装置ＲＥは、車上側すなわち列車ＴＲ側に取り付けられており、鉄道信号機ＲＳからの可視光における高速点滅パターンを解析すべく、カメラＣＡと、解析処理部ＭＭとを備える。

【0025】

カメラＣＡは、各色信号灯器ＲＳｇ，ＲＳｙ，ＲＳｒからの発光成分である各色の可視光ＶＬを捉えるべく（受光すべく）、列車ＴＲの進行方向前方に向けて設置されている。また、ここでは、カメラＣＡは、各色の可視光ＶＬを検知し、かつ、例えば動画撮像（連続撮像）により各色信号灯器ＲＳｇ，ＲＳｙ，ＲＳｒにおける点滅動作を検知可能であるものとする。すなわち、カメラＣＡは、可視光ＶＬの各色や、点滅動作の様子を抽出可能な画像データを取得する。なお、図示では、当該点滅動作に基づき送信される信号を可視光通信信号ＶＣとしている。

【0026】

解析処理部ＭＭは、各種回路やＣＰＵあるいはストレージデバイス等で構成され、カメラＣＡにおいて取得される画像データに基づいて、可視光ＶＬの色や、可視光通信信号ＶＣの点滅パターンを抽出し、情報の読取りをする。すなわち、解析処理部ＭＭは、通信装置１００から発信された情報の解読をすべく、解析処理を行う。

【0027】

なお、図示等を省略するが、解析処理部ＭＭでの処理により読み取られた情報は、例えば運転室に設けた表示部やスピーカー等の報知手段を利用して、運転士に対して提供すること等が可能になっている。また、自動運転の場合には、運転制御部に対して、情報の出力を行う。

【0028】

以下、図２等を参照して、通信装置１００の構成や動作について、より詳細な一態様を説明する。図２は、通信装置１００の一構成例について説明するためのブロック図であり、図３は、複数の発光素子ＥＥを有する各色信号灯器ＲＳｇ，ＲＳｙ，ＲＳｒの一構成例について説明するための概念的な正面図である。

【0029】

まず、図２に示すように、また、既述のように、通信装置１００は、灯器駆動回路１０と、通信部２０と、主制御部５０と、信号機点灯用電源ＰＳとを備える。これらのうち、灯器駆動回路１０は、主制御部５０から点灯指令を受けると、当該点灯指令に対応する点灯信号を出力とするとともにこれを分岐し、分岐した一方については、通信部２０を介するようにして、当該点灯信号（各色信号灯器ＲＳｇ，ＲＳｙ，ＲＳｒを点灯とするか消灯とするかを決定した信号）に、通信データを付加した上で、鉄道信号機ＲＳを構成する発光素子ＥＥの一部に対して出力する。すなわち、通信部２０を介することで、点灯信号に対して、点滅動作させる点滅指令を重畳した信号が、出力される。これに対して、灯器駆動回路１０は、主制御部５０からの点灯指令に対応する点灯信号を分岐した他の一方については、通信部２０を介さず、すなわち通信データを付加することなく、当該点灯信号を出力する。言い換えると、通信部２０を介さずに点灯信号が出力される場合、この信号を受けた発光素子ＥＥは、点滅動作をすることなく、点灯か消灯かのいずれかの動作をすることになる。

【0030】

以上のように、各色信号灯器ＲＳｇ，ＲＳｙ，ＲＳｒにおいて、これらをそれぞれ構成する複数の発光素子ＥＥは、通信部２０を介さずに点灯信号（点灯信号のみで通信データが付加されていないもの）を受ける場合と、通信部２０を介した点灯信号（点灯信号に通信データが付加されたもの）を受ける場合とで、点灯動作の態様が異なるものとなっている。ここでは、図３に例示するように、前者を発光素子ＥＥ１（図３では、白丸で表示）とし、後者を発光素子ＥＥ２（図３では、黒丸で表示）とする。

【0031】

図３の一例では、発光素子ＥＥ１と発光素子ＥＥ２とは、円形状の点灯形状ＬＳを有する各色信号灯器ＲＳｇ，ＲＳｙ，ＲＳｒの円内で、上下左右方向に関して交互に配置されるような構成となっている。この場合、存在比率がおよそ１：１となり、また、発光素子ＥＥ１と発光素子ＥＥ２とのうち、一方のみに着目しても全体として、円形状の点灯形状ＬＳに配置されている状態になっている。このような配置とすることで、仮に、通信部２０での通信データ付加時における故障発生等により、発光素子ＥＥ１と発光素子ＥＥ２とのうち、一方のみが点灯している状態となっても、全体として、点灯形状ＬＳが維持されるものとなっている。

【0032】

図４は、通信装置１００による各色信号灯器ＲＳｇ，ＲＳｙ，ＲＳｒの通信動作の制御について説明するための図である。図４において、灯器駆動回路１０は、各色信号灯器ＲＳｇ，ＲＳｙ，ＲＳｒについて、いずれを点灯とするか消灯とするかについて定めた点灯指令を、主制御部５０から受ける。なお、ここでは、破線で囲った範囲ＤＤ１において例示するように、消灯の期間をＯＦＦで示し、点灯の期間をＯＮで示す。灯器駆動回路１０は、主制御部５０から当該点灯指令を受けると、各色に応じた点灯信号を出力する。なお、図４では、簡略化のため、色ごとに異なる点灯信号を１つにまとめて、あるいは、各色のうち一の色を代表して、示している。

【0033】

灯器駆動回路１０は、既述のように、上記のような点灯指令に対応する点灯信号を、通信部２０を介さない側と通信部２０を介する側とに分岐する。また、灯器駆動回路１０は、点灯信号の伝送（あるいはこれに対応する点等信号等の出力）に際して、信号機点灯用電源ＰＳからの電力を利用する。

【0034】

通信部２０を介さずに灯器駆動回路１０から出力された点灯信号に基づき、各色信号灯器ＲＳｇ，ＲＳｙ，ＲＳｒを構成する発光素子ＥＥ１は、点灯あるいは消灯の動作をする。

【0035】

通信部２０は、通信回路２０ｃを有しており、通信回路２０ｃにおいて、分岐された一方の点灯信号に対して通信データが重畳され、通信データが重畳された点灯信号に基づき、各色信号灯器ＲＳｇ，ＲＳｙ，ＲＳｒを構成する発光素子ＥＥ２は、点滅の動作をする。上記について見かたを変えると、通信回路２０ｃは、複数の発光素子ＥＥの一部である発光素子ＥＥ２について、灯器駆動回路１０から分岐して出力される点灯信号に対して、点滅動作させる点滅指令を重畳して可視光通信を行わせるための回路となっている。特に、ここでは、破線で囲った範囲ＤＤ２において例示するように、点灯信号のうち点灯の期間がＯＮとなっている場合にのみ該当する点滅の動作に対応するデータ（図中において０と１とのパターンで示す通信データ）が重畳可能となっている。すなわち点滅動作を示す通信データは、点灯信号において点灯となっている場合にのみ重畳され、消灯（ＯＦＦ）となっている場合には、通信データが出力されないことになる。上記のような態様では、色信号灯器ＲＳｇ，ＲＳｙ，ＲＳｒは、灯器駆動回路１０から点灯信号が出力されると点灯し、点灯信号が出力されないと消灯し、通信部２０は、灯器駆動回路１０からの点灯信号がある場合に通信データを発信するものとなる。

【0036】

また、上記態様の場合、例えば図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示すように、正常に動作している場面においては、１つの信号灯器（例えば青色信号灯器ＲＳｇ）が発光（点灯）している、すなわちＯＮの点灯期間であるとすると、その発光（点灯）態様は、複数の発光素子ＥＥのうちの一部（発光素子ＥＥ１）が、点灯動作（点滅無し）をし、残りの一部（発光素子ＥＥ２）が、点滅動作をする。より具体的には、図５（Ａ）に例示するように、通信データの内容に対応したパターン信号αが通信部２０により重畳されていると、通信部２０に関与しない発光素子ＥＥ１（図中状態α１として示すもののうち白丸）では、パターン信号αに関係なく通常の点灯動作をする一方、発光素子ＥＥ２（図中ハッチング）では、パターン信号αに応じた高速点滅動作をする。なお、図示の場合、パターン信号αは、「１」と「０」を交互に繰り返す。つまり、青色信号灯器ＲＳｇは、点灯と消灯を同じ時間長で交互に繰り返す点滅パターンを高速に行う。なお、この点滅は、肉眼では視認されない程度に高速に行われる。したがって、運転士からは信号灯器の点灯としては、通常の点灯（点滅無し）として視認される。

【0037】

また、受信装置ＲＥ側では、既述の各種処理がなされることで、信号灯器の点灯（点灯色）や通信部２０を利用した可視光通信（点滅動作）による信号αが、受け取られるようになっている。

【0038】

同様に、図５（Ｂ）に示すように、図５（Ａ）のパターン信号αとは異なるパターン信号βが通信部２０により重畳されている場合、通信部２０に関与しない発光素子ＥＥ１（図中状態β１として示すもののうち白丸）では、パターン信号βに関係なく通常の点灯動作をする一方、発光素子ＥＥ２（図中ハッチング）では、パターン信号βに応じた高速点滅動作をする。なお、図示の場合、パターン信号βは、１回の「１」の後、２回の「０」を繰り返す。つまり、消灯の時間長が点灯の時間長の２倍となるものを繰り返す点滅パターンが高速に行われる。

【0039】

なお、受信装置ＲＥ側では、既述の各種処理により、図５（Ａ）のパターン信号αと、図５（Ｂ）のパターン信号βとについて、区別（識別）が可能となっている。

【0040】

以上のように、正常に動作している間においては、可視光通信のための高速点滅動作が、鉄道信号機ＲＳにおける通常の点灯表示にほぼ影響を及ぼすことが無いと考えられる。しかし、灯器駆動回路１０と比較すると相対的に脆弱であると考えられる通信部２０に故障が発生して、高速点滅動作による可視光通信が正常に働かないような場合、すなわち補助的情報の提供ができなくなっている場合が想定される。このような場合であっても、フェールセーフの観点から、少なくとも、鉄道信号機ＲＳにおける点灯表示の動作は確保されている必要がある。本実施形態では、かかる事項を鑑みて、これに対応可能となっている。

【0041】

以下、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）を参照して、正常に動作していない場合、すなわち異常がある場合における信号灯器の動作について一例を説明する。ここでは、典型例として、青色信号灯器ＲＳｇに関して、通信部２０がショート（短絡）で故障している場合（パターン信号がずっと「１」のままとなってしまっている場合）と、赤色信号灯器ＲＳｒに関して、通信部２０がオープン（開放）で故障している場合（パターン信号がずっと「０」のままとなってしまっている場合）とについて説明する。

【0042】

まず、図６（Ａ）に示すように、通信部２０がショート（短絡）の状態となると、図４の範囲ＤＤ１，ＤＤ２を参照して説明した点灯消灯に関する期間のうち、灯器駆動回路１０において点灯期間がＯＮとなっている間は、図６（Ａ）中において状態γ１として示すように、青色信号灯器ＲＳｇにおいて、複数の発光素子ＥＥの全てにおいて、すなわち発光素子ＥＥ１（図中白丸）も発光素子ＥＥ２（図中白丸の中にバツ印）もすべて点灯したままの状態となる。これは、発光素子ＥＥ１については、通常通り点灯期間がＯＮとなっていることに基づく点灯動作をしているのに対して、発光素子ＥＥ２については、正しくは、点滅動作をすべきところが、通信部２０のショートの影響でつきっぱなしの状態となっていることの結果である。したがって、この場合、可視光通信による情報収集は、受信装置ＲＥ側において、不可能となる。つまり、受信装置ＲＥ側において、通信部２０からの信号は発せられていないかあるいは異常が生じているものとして認識される。

【0043】

ただし、このような場合であっても、図４の範囲ＤＤ１，ＤＤ２を参照して説明した点灯消灯に関する期間のうち、灯器駆動回路１０において点灯期間がＯＦＦとなっている間においては、灯器駆動回路１０からの出力として消灯すべき旨の点灯信号が出力されることになるので、通信部２０がショート（短絡）の状態であっても、図６（Ａ）中において状態γ２として示すように、青色信号灯器ＲＳｇにおいて、複数の発光素子ＥＥの全て（図中、発光素子ＥＥ１：黒丸、発光素子ＥＥ２：ハッチング）が消灯した状態となる。したがって、鉄道信号機ＲＳにおける青色の点灯表示の動作としては、正しい動作が維持される。

【0044】

次に、図６（Ｂ）に示すように、通信部２０がオープン（開放）の状態となると、灯器駆動回路１０において点灯期間がＯＮとなっている間であっても、図６（Ｂ）中において状態δ１として示すように、赤色信号灯器ＲＳｒにおいて、複数の発光素子ＥＥのうち、発光素子ＥＥ２（図中黒丸）は、消灯したままの状態となる。しかしながら、発光素子ＥＥ１（図中白丸）については、通常通り点灯期間がＯＮとなっていることに基づく点灯動作をしている。ここで、図３を参照して説明したように、発光素子ＥＥ１は、全体として、円形状である赤色信号灯器ＲＳｒの点灯形状ＬＳが維持されるように配置されている。すなわち、運転士が視認（目視）をするといった場合に、点灯していることが確認可能な程度の点灯が維持されているように、発光素子ＥＥ１が適切に配置されている。この場合、発光素子ＥＥ２が点灯しない分、若干暗くなる可能性はあるものの、赤色表示としての機能を維持できることになる。つまり、受信装置ＲＥ側において、可視光通信による情報収集は、不可能となるものの、鉄道信号機ＲＳにおける赤色の点灯表示の動作としては、正しい動作が維持される。

【0045】

以上のように、上記態様では、複数の発光素子ＥＥは、通信回路２０ｃを有する通信部２０を経由して点灯する素子（発光素子ＥＥ２）と、灯器駆動回路１０からの直接の出力に基づいて点灯する素子（発光素子ＥＥ１）とを適切に配置して構成されている。これにより、通信部２０での障害発生が点灯制御に影響した場合においても、運転士による視認（目視）等が可能な点灯形状ＬＳを維持するように配置されていることで、赤色信号灯器ＲＳｒにおける信号表示としての機能を確保できる。

【0046】

これに対して、例えば図７（Ａ）～図７（Ｃ）に示す一比較例に示すように、上記実施形態における灯器駆動回路１０のようなリレー回路で構成されて高い信頼性を確保するものを有しない構成の場合、上記のような態様とはならなくなる。具体的には、図７（Ａ）に示す一例の通信装置１００Ｘでは、通信回路２０ｃを有する通信部２０Ｘにおいて、鉄道信号機ＲＳを構成する複数の発光素子ＥＥの全体について点滅動作を含むすべての点灯表示動作を行う構成としており、この際データ（通信データ）は、他の指令や信号との重畳はなされないものとなっている（破線で囲った範囲ＤＤＸの例示参照）。また、図示の一例では、電源についても、通信回路２０ｃを有する通信部２０Ｘが、信号機点灯用電源ＰＳからの電力を利用している。このような構成の場合、例えば図７（Ｂ）に示すように、通信回路２０ｃにおいてショート（短絡）の状態となると、青色信号灯器ＲＳｇがつきっぱなしの状態となってしまう可能性がある。また、図７（Ｃ）に示すように、通信回路２０ｃにおいてオープン（開放）の状態となると、赤色信号灯器ＲＳｒが消えたままの状態となってしまう可能性がある。

【0047】

本実施形態では、かかる事態の回避を可能としている。すなわち、通信装置１００は、可視光通信に問題が生じても、これにより鉄道信号機ＲＳにおける信号としての高い信頼性が妨げられることが無いように構成されている。

【0048】

ここで、上記では、各色信号灯器ＲＳｇ，ＲＳｙ，ＲＳｒを構成する発光素子ＥＥの配置（配列）パターンについて、例えば発光素子ＥＥ１のみの点灯でも全体として、点灯形状ＬＳが維持されるように、点灯形状ＬＳ内において、上下左右方向に関して交互に配置されるような構成としていた。しかし、点灯形状ＬＳが維持できれば、これに限らず、図８（Ａ）～図８（Ｄ）に例示するように、種々の観点から発光素子ＥＥ１及び発光素子ＥＥ２の配置パターンを形成できる。

【0049】

図８（Ａ）では、破線で示すように、円形の点灯形状ＬＳの同心円を想定し、各同心円に沿って発光素子ＥＥ１と発光素子ＥＥ２とを交互に配置している。一方、図８（Ｂ）では、一の同心円上には、発光素子ＥＥ１のみを配置し、これに隣接する同心円上には、発光素子ＥＥ２のみを配置し、これを交互に繰り返している。

【0050】

図８（Ｃ）では、円形の点灯形状ＬＳの中心から放射状に延びる破線について、一の線上には、発光素子ＥＥ１のみを配置し、これに隣接する線上には、発光素子ＥＥ２のみを配置し、これを交互に繰り返している。なお、図示の一例では、密となりやすい中心付近においては、適宜バランスを取って配置している。さらに、図８（Ｄ）では、図８（Ｃ）とは異なり、放射状に延びる一の線上に沿って発光素子ＥＥ１と発光素子ＥＥ２とを交互に配置している。なお、以上は例示であり、これら以外の配置とすることも可能である。

【0051】

また、上記では、各色信号灯器ＲＳｇ，ＲＳｙ，ＲＳｒの点灯形状ＬＳを円形状としているが、点灯形状ＬＳは、円形状以外にも、図９（Ａ）～図９（Ｃ）に例示するように、種々の形状とすることが考えられる。すなわち、図９（Ａ）に示すように点灯形状ＬＳを楕円形状としたり、図９（Ｂ）に示すように点灯形状ＬＳを三角形状（例えば正三角形）としたり、図９（Ｃ）に示すように点灯形状ＬＳを四角形状（例えば正方形）としたりすることができる。また、これらの場合において、発光素子ＥＥ１と発光素子ＥＥ２とについては、上記した円形の場合と同様の配置とすることが考えられる。

【0052】

さらに、他の一例として、図１０（Ａ）～図１０（Ｃ）に例示するように、楕円形状、三角形状および四角形状の態様においても、各同心円に沿って発光素子ＥＥ１と発光素子ＥＥ２とを交互に配置したり、図１０（Ｄ）～図１０（Ｆ）に例示するように、一の同心円上には、発光素子ＥＥ１のみを配置し、これに隣接する同心円上には、発光素子ＥＥ２のみを配置し、これを交互に繰り返したりする配置等としてもよい。

【0053】

以下、図１１として示す概念図を参照して、本実施形態の通信装置１００について概要をまとめる。図示のように、また、既述のように、本実施形態の通信装置１００は、灯器駆動回路１０と、通信部２０とを備え、灯器駆動回路１０が、複数の発光素子ＥＥで構成される各色信号灯器ＲＳｇ，ＲＳｙ，ＲＳｒの点灯及び消灯の制御を、主制御部５０から受ける点灯指令に従って行っており、通信部２０は、灯器駆動回路１０による信号灯器ＲＳｇ等の点灯制御に関する指令の状況に応じて動作している。すなわち、灯器駆動回路１０と通信部２０とのうち、灯器駆動回路１０が主となって、各色信号灯器ＲＳｇ，ＲＳｙ，ＲＳｒの点灯及び消灯を行っている。この場合において、各色信号灯器ＲＳｇ，ＲＳｙ，ＲＳｒは、通信部２０での障害発生が点灯制御に影響した場合であっても、点灯形状ＬＳを維持するように複数の発光素子ＥＥを配置した構成となっている。１つの例としては、複数の発光素子ＥＥが複数の発光素子ＥＥ１と複数の発光素子ＥＥ２とで構成されている場合において、発光素子ＥＥ２が通信部２０での障害発生により点灯しない状態となっても、発光素子ＥＥ１の点灯によって点灯形状ＬＳが維持されるようになっている。これにより、各色信号灯器ＲＳｇ，ＲＳｙ，ＲＳｒの信号機としての機能が確保される。

【0054】

以上のように、本実施形態の通信装置１００は、信号灯器ＲＳｇ，ＲＳｙ，ＲＳｒの点灯及び消灯の制御を行う灯器駆動回路１０と、灯器駆動回路１０による信号灯器ＲＳｇ，ＲＳｙ，ＲＳｒの点灯制御に関する指令の状況に応じて動作する通信部２０とを備え、信号灯器ＲＳｇ，ＲＳｙ，ＲＳｒは、複数の発光素子ＥＥで構成され、複数の発光素子ＥＥは、通信部２０での障害発生が点灯制御に影響した場合において、点灯形状ＬＳを維持するように配置されている。上記通信装置１００では、通信部２０において、灯器駆動回路１０の点灯制御についての指令の状況に応じて通信の動作をするか否かが定まる態様としていることで、例えば通信部２０の信頼性が低いような場合であっても、灯器駆動回路１０による点灯制御の信頼性に応じた通信が可能となる。さらに、上記の態様では、通信部２０での障害発生が点灯制御に影響するようなことがあっても、複数の発光素子ＥＥで構成される信号灯器ＲＳｇ，ＲＳｙ，ＲＳｒにおいて点灯形状ＬＳが維持されることで、信号灯器ＲＳｇ，ＲＳｙ，ＲＳｒにおける信号表示としての機能を確保できる。

【0055】

〔第２実施形態〕
以下、図１２として示す概要図等を参照して、第２実施形態の通信装置２００の一構成例について説明する。図１２は、本実施形態の通信装置２００とその一適用例について説明するための概要図である。図１３は、通信装置２００による信号灯器ＲＳｇ，ＲＳｙ，ＲＳｒの通信動作の制御について説明するための図であり、図４に対応する図である。

【0056】

例えば図１２に示すように、本実施形態の通信装置２００では、通信部２２０が、無線通信を行う無線通信部ＷＣで構成されており、通信部２２０は、灯器駆動回路１０から分岐して伝送された点灯信号を受けると、これに応じた通信データを、アンテナＴＡから発信する。

【0057】

かかる態様とすべく、無線通信部ＷＣ（通信部２２０）は、破線で囲った範囲ＤＤ３において例示するように、電源部２２１と、制御部２２２と、変復調部２２３と、ＲＦ部２２４とを備え、電源部２２１から各部に供給される電力を利用して動作し、制御部２２２において生成した通信データを、変復調部２２３及びＲＦ部２２４を介してアンテナＴＡから発信する。なお、上記態様において、無線通信部ＷＣ（通信部２２０）は、例えば図１３に例示するように、灯器駆動回路１０から出力される点灯信号を電源として動作する態様とすることができる。すなわち、通信データは、点灯信号において点灯となっている場合にのみ発信可能となっている。

【0058】

車上側すなわち列車ＴＲ側に取り付けられた受信装置ＲＥには、例えばカメラＣＡに加え、受信アンテナＲＡが設けられており、解析処理部ＭＭは、カメラＣＡや受信アンテナＲＡからの情報を解析処理することで、各種情報の取得が可能となっている。つまり、信号灯器ＲＳｇ，ＲＳｙ，ＲＳｒからの情報をカメラＣＡから取得するとともに、アンテナＴＡからの情報を受信アンテナＲＡから取得する。

【0059】

また、上記態様において、第１実施形態の態様において説明した事項を、さらに組み込んだ構成とすることも可能である。

【0060】

〔その他〕
この発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することが可能である。

【0061】

まず、上記では、図１等を参照して、通信装置１００の一適用例として、列車ＴＲの運転に際しての信号通信処理に適用される場合、すなわち通信装置１００が鉄道信号灯器の制御を行い、その際に通信部２０が、鉄道に関する補助的情報を列車ＴＲに対して発信する場合について説明した。しかし、これに限らず、図１４に例示するように、交通用の信号機ＳＧを構成する交通信号灯器ＳＧｇ，ＳＧｙ，ＳＧｒに関して、通信装置１００を適用することも可能である。すなわち、通信装置１００が交通信号灯器ＳＧｇ，ＳＧｙ，ＳＧｒの制御を行い、その際に通信部２０が、交通に関する補助的情報を車両ＶＥに対して発信する態様とすることも可能である。

【0062】

また、上記では、主制御部５０を有する構成とし、主制御部５０から点灯指令がなされるものとしているが、例えば主制御部５０を通信装置１００外の装置とし、通信装置１００の灯器駆動回路１０は、外部からの点灯指令に従って、各種動作を開始するものとしてもよい。例えば、主制御部５０を、駅の信号統括的に制御する指令室に配置する等が考えられる。

【0063】

また、上記では、可視光通信を行うべく高速点滅動作が可能なＬＥＤを光源としているが、必要な速さでの点滅動作が可能であれば、ＬＥＤに限らず、種々のものを適用できる。

【0064】

また、通信部２０等において送信される内容については、自律的な運転等を考慮して例示したキロ程のほか、種々のものが想定できる。

【符号の説明】

【0065】

１０…灯器駆動回路、２０，２２０…通信部、２０Ｘ…通信部、２０ｃ…通信回路、５０…主制御部、１００，２００…通信装置、２２１…電源部、２２２…制御部、２２３…変復調部、２２４…ＲＦ部、ＣＡ…カメラ、ＤＤ１～ＤＤ３…範囲、ＥＥ，ＥＥ１，ＥＥ２…発光素子、ＬＳ…点灯形状、ＭＭ…解析処理部、ＰＳ…信号機点灯用電源、ＲＡ…受信アンテナ、ＲＥ…受信装置、ＲＳ…鉄道信号機、ＲＳｇ，ＲＳｙ，ＲＳｒ…信号灯器、ＳＧ…信号機、ＳＧｇ，ＳＧｙ，ＳＧｒ…交通信号灯器、ＴＡ…アンテナ、ＴＲ…列車、ＶＣ…可視光通信信号、ＶＥ…車両、ＶＬ…可視光、ＷＣ…無線通信部、α，β…パターン信号、α１，β１，γ１，γ２，δ１…状態

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】