JP4504933B2

JP4504933B2 - アンテナ装置

Info

Publication number: JP4504933B2
Application number: JP2006048926A
Authority: JP
Inventors: 康晴新井; 昌敏高田
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc; Yagi Antenna Co Ltd
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc; Yagi Antenna Co Ltd
Priority date: 2006-02-24
Filing date: 2006-02-24
Publication date: 2010-07-14
Anticipated expiration: 2026-02-24
Also published as: JP2007228413A

Description

本発明はスタジオワイヤレスカメラの映像伝送用のアンテナ装置に係わり、特にアンテナの高さが変わった場合においても一定の通信エリアを確保するためのアンテナ装置に関するものである。

テレビ局のスタジオにおいて、テレビカメラにより撮影した映像は、カメラに接続されているケーブルによって編集装置等の主装置、例えばホストコンピュータに伝送されている。この場合、カメラマンの動きの邪魔にならないようにケーブルを裁く人間が必要であることから、ケーブルで伝送している信号を無線で伝送するワイヤレスカメラが注目されている。

図７は、テレビ局のスタジオにおいて、ワイヤレスカメラで撮影した映像を無線で主装置に伝送する場合のシステム構成を示している。図７において、１１はテレビスタジオで、その床面１２上にワイヤレスカメラ１３が配置されている。このワイヤレスカメラ１３は、無線通信用のアンテナ１４を備えたもので、搬送基台１５上に設置され、床面１２上を移動できるようになっている。

また、テレビスタジオ１１の天井１６には、支持構体１７が支柱１８により吊り下げられている。上記支持構体１７には、多数の照明装置１９が取付金具２１により取付けられる。また、支柱１８と支持構体１７との取付部には、該支持構体１７を上下方向に移動させる支持機構２２及びこの支持機構２２を駆動制御する照明高さ制御部２３が設けられる。この制御部２３は、制御装置（図示せず）から信号線２４により送られてくる制御信号に従って支持構体１７を上下方向に移動させ、照明装置１９の位置（高さ）を調整する。

上記支持構体１７には、アンテナ２５がアンテナ取付金具２６により取付けられる。上記アンテナ２５は、ワイヤレスカメラ１３のアンテナ１４との間で信号の送受信を行うためのもので、図示しないが給電線を介してホストコンピュータに接続される。すなわち、ワイヤレスカメラ１３で撮影された映像は、アンテナ１４、２５間で無線伝送され、更に給電線を介してホストコンピュータへ送られる。

また、本発明に関連する公知技術として、表面にスパイラル導体パターンを配置した誘電体基板及びこの誘電体基板の後方に配置した金属反射板を備え、使用周波数の波長に応じて前記誘電体基板と金属反射板との間隔を１／４波長、または１／４波長の奇数倍となるように金属反射板の位置を移動するようにした駆動反射板付平面スパイラルアンテナが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

また、近年においては、人口媒質を伝わる電磁波に対する有効的な誘電率（ε）と透磁率（μ）が共に負で、その結果屈折率も負となる左手系メタマテリアルと液晶を用いて広範囲例えば−４２度から＋３４度の範囲で任意の方向にビーム走査を可能とする技術が研究されている（例えば、非特許文献１参照。）。
特開平１１−１２２０２９号公報日経エレクトロニクス２００６年１月２日号、７５頁"左手系メタマテリアル"

上記図７に示した映像伝送システムによれば、ワイヤレスカメラ１３で撮影された映像を無線でホストコンピュータへ伝送することができ、従来必要としていた映像伝送用のケーブルを無くすことができる。

しかし、上記支持構体１７は、スタジオ内の明るさなどを調整するために上下移動制御信号により上下に移動する。そのため無線通信用のアンテナ２５も照明装置１９と共に上下することになる。アンテナ２５の位置が上下すると通信エリアの広さが変動し、アンテナ２５とワイヤレスカメラ１３との間の通信状態が不安定になるという問題がある。

この場合、アンテナ２５とワイヤレスカメラ１３との間の通信エリアは、アンテナ２５の指向性の幅により決まる。すなわち、照明装置１９の高さが低い場合、アンテナ２５が床面１２方向の通信エリアを見込む角度は広くなるため、幅の広い指向性が必要になる。一方、照明装置１９の高さが高い場合は見込み角が狭くなる。幅の広い指向性を持つアンテナ２５をそのまま使った場合、不要に電波が広がり誤通信を起こす可能性がある。

このような問題を解決するため、従来では予め指向性の異なる複数のアンテナを支持構体１７に取付けておき、照明装置１９の高さ、すなわちアンテナの高さに応じて最適の指向性を持つアンテナに切替える方法が一般に用いられている。

上記のアンテナ切替方法を用いることにより、アンテナの高さが変わった場合においても一定の通信エリアを確保することが可能になる。

しかし、上記の方法では、高さに応じて最適な指向性を有するアンテナを複数個設置する必要があり、アンテナの設置が面倒であると共に高さに応じてアンテナを切替えなければならず、システムが複雑になるという問題があった。

本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、高さが変わる場合であっても常に最適な指向性を形成することができ、１つのアンテナで一定の通信エリアを確保することができるアンテナ装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、上下する照明固定用支持構体に固定されたアンテナ装置において、前記照明固定用支持構体の上下移動制御信号や上下位置情報に基づき指向性を可変することを特徴とする。

第２の発明は、前記第１の発明に係るアンテナ装置において、アンテナ素子と電波を反射する反射板と反射板駆動部を備え、制御信号により前記反射板駆動部を駆動制御し、前記アンテナ素子と反射板との距離を可変して指向性を可変することを特徴とする。

第３の発明は、前記第１の発明に係るアンテナ装置において、アンテナ素子と電波を反射する反射板と反射板駆動部を備え、制御信号により前記反射板駆動部を駆動制御し、前記アンテナ素子に対する反射板の角度を可変して指向性を可変することを特徴とする。

第４の発明は、上下する照明固定用支持構体に固定されたアンテナ装置において、複数のアンテナ素子と分配回路を備え、制御信号により前記複数のアンテナ素子に対する分配回路の分配比を可変して指向性を可変することを特徴とする。

本発明によれば、照明装置の位置調整に伴ってアンテナの高さが変化する場合においても最適な指向性を形成することができ、１つのアンテナで一定の通信エリアを確保することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るアンテナ装置をテレビ局のスタジオに設置し、ワイヤレスカメラで撮影した映像を無線で編集装置等の主装置を構成するホストコンピュータに伝送する場合のシステム構成例を示している。

図１に示すように、テレビスタジオ１１の床面１２上にワイヤレスカメラ１３が配置される。このワイヤレスカメラ１３は、無線通信用のアンテナ１４を備えたもので、搬送基台１５上に設置され、床面１２上を移動できるようになっている。上記ワイヤレスカメラ１３のアンテナ１４としては、例えば２．４〜２．５ＧＨｚ帯で動作するターンスタイルアンテナや円形型マイクロストリップパッチアンテナ等が使用される。

また、テレビスタジオ１１の天井１６には、支持構体１７が支柱１８により吊り下げられている。上記支持構体１７には、複数の照明装置１９が取付金具２１により取付けられる。また、支柱１８には、支持構体１７を上下方向に移動させる支持機構２２及びこの支持機構２２を駆動制御する照明高さ制御部２３が設けられる。この照明高さ制御部２３は、制御装置（図示せず）から信号線２４により送られてくる上下移動制御信号に従って支持構体１７を上下方向に移動させ、照明装置１９の位置（高さ）を調整する。

上記支持構体１７には、アンテナ取付金具３０により中継用のアンテナ３１が取付けられる。上記アンテナ３１は、例えばパッチアンテナやダイポール等のアンテナ素子３２及び板状の反射板３３からなり、アンテナ素子３２の給電点が図示しないが給電線を介してホストコンピュータに接続される。すなわち、アンテナ３１は、ワイヤレスカメラ１３とホストコンピュータとの間を中継する無線ＬＡＮのアンテナであり、ワイヤレスカメラ１３からアンテナ１４を介して送られてくる映像信号を受信し、ホストコンピュータへ伝送する。上記無線ＬＡＮのアンテナ３１とワイヤレスカメラ１３のアンテナ１４との間は、例えば２．４〜２．５ＧＨｚ帯、ミリ波帯等の電波を使用して信号の送受信が行われる。

上記アンテナ３１は、アンテナ取付金具３０の下端部にアンテナ素子３２が取付けられ、その上方位置に所定距離ｄを保って反射板３３が取付けられる。この場合、反射板３３は、支持機構３４を介してアンテナ取付金具３０に取付けられる。また、支持機構３４には、反射板制御部３５が設けられ、上記制御装置から信号線２４を介して照明高さ制御部２３に与えられる上下移動制御信号が反射板制御部３５にも入力される。上記反射板制御部３５は、上記上下移動制御信号に従って支持機構３４を駆動し、反射板３３の位置を上下方向に移動させる。すなわち、上記支持機構３４及び反射板制御部３５により反射板駆動部を構成しており、反射板制御部３５は、上下移動制御信号によって照明装置１９が低い位置に移動する場合にはアンテナ素子３２と反射板３３との距離ｄが０．５λ_０（λ_０は使用周波数における波長）以内で大きくなるように、照明装置１９が高い位置に移動する場合にはアンテナ素子３２と反射板３３との距離ｄが０．５λ_０以内で小さくなるように支持機構３４を駆動制御して反射板３３の位置を調整する。

上記アンテナ３１は、アンテナ素子３２と反射板３３との距離ｄを大きくした場合には幅の広い指向性となり、アンテナ素子３２と反射板３３との距離ｄを小さくした場合には幅の狭い指向性となる。従って、照明装置１９が低い位置に移動する場合にはアンテナ３１の通信エリアの見込み角が大きくなるように、また、照明装置１９が高い位置に移動する場合にはアンテナ３１の通信エリアの見込み角が小さくなるようにアンテナ素子３２と反射板３３との距離ｄが調整される。

上記のように照明装置１９と共にアンテナ３１の位置が上下動した場合に、アンテナ素子３２と反射板３３との距離ｄを可変することにより、アンテナ３１の指向性を変えて一定の通信エリアを確保するように構成している。

図２は、アンテナ素子３２と反射板３３との距離ｄを変えた場合の垂直面指向性の一例を示したものである。図２において、実線ａで示す指向性はアンテナ素子３２と反射板３３との距離ｄを０．２５λ_０に設定した場合、破線ｂで示す指向性はアンテナ素子３２と反射板３３との距離ｄを０．３５λ_０に設定した場合を示している。なお、アンテナ素子３２と反射板３３との距離ｄが０．５λ_０以上になると、真下（２７０°方向）へ放射される以外に真横方向にも放射されて室内での乱反射の原因となるので、アンテナ素子３２と反射板３３との距離ｄは上記したように０．５λ_０以内で設定する。

上記図２からも明らかなようにアンテナ素子３２と反射板３３との距離ｄを小さくした場合には幅の狭い指向性となり、アンテナ素子３２と反射板３３との距離ｄを大きくした場合には幅の広い指向性となる。

上記図１に示したテレビスタジオ１１において、制御装置から信号線２４を介して照明高さ制御部２３に上下移動制御信号を与え、支持構体１７を移動させて照明装置１９を上下方向に移動させた場合、照明装置１９と共にアンテナ３１が上下方向に移動する。反射板制御部３５は、照明装置１９を下方に移動させる制御信号を受けた場合、アンテナ３１の位置が低くなるので、アンテナ素子３２と反射板３３との距離ｄが０．５λ以内で大きくなるように支持機構３４を駆動して反射板３３の位置を調整し、アンテナ３１の指向性の幅を広くして所定の通信エリアを確保する。

また、反射板制御部３５は、照明装置１９を上方に移動させる制御信号を受けた場合、アンテナ３１の位置が高くなるので、アンテナ素子３２と反射板３３との距離ｄが０．５λ以内で小さくなるように支持機構３４を駆動して反射板３３の位置を調整し、アンテナ３１の指向性の幅を狭くして所定の通信エリアを確保する。

従って、照明装置１９の位置調整に伴ってアンテナ３１の位置が上下方向に移動しても、アンテナ素子３２と反射板３３との距離ｄを可変することにより、アンテナ３１の指向性を変えて一定の通信エリアを確保でき、ワイヤレスカメラ１３で撮影した映像を常に安定した状態でホストコンピュータに送信することができる。

（第２実施形態）
次に本発明の第２実施形態について図３を参照して説明する。
図３は、本発明の第２実施形態に係るアンテナ装置をテレビ局のスタジオに設置した場合の要部の構成例を示している。

この第２実施形態に係るアンテナ装置は、図３に示すように上記第１実施形態における反射板３３に代えてコーナレフレクタ型の反射板３７を使用し、アンテナ素子３２に対する反射板３７の角度を変えてアンテナ３１Ａの指向性を可変するように構成したものである。その他の構成は第１実施形態と同様であるので、同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

上記アンテナ３１Ａは、アンテナ素子３２とコーナレフレクタ型の反射板３７により構成している。反射板３７は、例えば２枚の導体板３７ａ、３７ｂを使用してコーナレフレクタ型に構成したもので、導体板３７ａ、３７ｂの角度αが支持機構３４ａによって可変できるようになっている。導体板３７ａ、３７ｂは、頂部から前端まで間隔が例えば約１．４λ_０、頂部からアンテナ素子３２までの距離ｄが約０．４λ_０に設定される。

上記支持機構３４ａは、反射板制御部３５ａによって駆動制御される。反射板制御部３５ａは、制御装置から与えられる上下移動制御信号によって支持機構３４ａを駆動し、照明装置１９を低い方向に駆動する制御信号が与えられた場合には導体板３７ａ、３７ｂの角度α、すなわち反射板３７の角度αを大きくし、アンテナ３１Ａの指向性の幅を広くして所定の通信エリアを確保する。また、反射板制御部３５ａは、照明装置１９を低い方向に駆動する制御信号が与えられた場合には反射板３７の角度αを小さくし、アンテナ３１Ａの指向性の幅を狭くして所定の通信エリアを確保する。上記反射板３７の角度αは、例えば９０°を基準とし、照明装置１９の位置に応じて調整する。

上記第２実施形態によれば、照明装置１９の位置調整に伴ってアンテナ３１Ａの位置が上下方向に移動しても、アンテナ３１Ａの高さに応じて反射板３７の角度αを可変することにより、アンテナ３１Ａの指向性を変えて一定の通信エリアを確保でき、ワイヤレスカメラ１３で撮影した映像を常に安定した状態でホストコンピュータに送信することができる。

（第３実施形態）
次に本発明の第３実施形態について図４を参照して説明する。
図４は、本発明の第３実施形態に係るアンテナ装置をテレビ局のスタジオに設置した場合の要部の構成例を示している。

この第３実施形態の係るアンテナ装置は、図４に示すように第１実施形態における反射板３３の代わりに分配回路４０を使用して複数個のアンテナ素子３２ａ、３２ｂ、…、３２ｎからなるアンテナ３１Ｂに分配給電し、照明装置１９の高さに応じて分配回路４０の分配比を変えることで、一定の通信エリアを確保するように指向性を可変設定するように構成したものである。その他の構成は第１実施形態と同様であるので、同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

上記分配回路４０には、制御装置から照明高さ制御部２３に与えられている上下移動制御信号を入力し、照明装置１９の高さに応じてアンテナ素子３２ａ、３２ｂ、…、３２ｎの分配比を可変するようにしたもので、例えば図５に示すように構成される。なお、図５は、給電信号を４分配する場合の分配回路４０について構成例を示している。

図５において、４１は制御装置からの上下移動制御信号が入力される制御信号入力端子で、この入力端子４１には分配比を可変制御する制御部４２が接続される。また、４３は給電線を介してホストコンピュータに接続される給電端子で、この給電端子４３に与えられる給電信号は２分配されてアッテネータ（ＡＴＴ）４４ａ、４４ｂに入力される。アッテネータ４４ａ、４４ｂの出力信号は、それぞれ２分配されてアッテネータ４５ａ〜４５ｄに入力される。アッテネータ４５ａ、４５ｂの出力信号は、それぞれ移相器４６ａ、４６ｂを介して分配端子４７ａ、４７ｂに出力される。また、アッテネータ４５ｃ、４５ｄの出力信号は、それぞれ移相器４６ｃ、４６ｄを介して分配端子４７ｃ、４７ｄに出力される。上記分配端子４７ａ〜４７ｄには、それぞれ図４におけるアンテナ素子３２ａ〜３２ｄが接続される。

上記制御部４２は、制御装置から与えられる上下移動制御信号に基づいて各アッテネータ４４ａ、４４ｂ、４５ａ〜４５ｄの減衰量及び移相器４６ａ〜４６ｄの移相量を制御し、アンテナ素子３２ａ〜３２ｄに対する分配比を可変する。

上記制御部４２は、照明装置１９を低い方向に駆動する制御信号が与えられた場合には、アンテナ素子３２ａ、３２ｂ、…の分配数を少なくし、すなわち、給電するアンテナ素子数を減らし、アンテナ３１Ｂの指向性の幅を広くして所定の通信エリアを確保する。また、制御部４２は、照明装置１９を高い方向に駆動する制御信号が与えられた場合には、アンテナ素子３２ａ、３２ｂ、…の分配数を大きくし、すなわち、給電するアンテナ素子数を増加し、アンテナ３１Ｂの指向性の幅を狭くして所定の通信エリアを確保する。

上記第３実施形態によれば、照明装置１９の位置調整に伴ってアンテナ３１Ｂの位置が上下方向に移動しても、アンテナ３１Ｂの高さに応じて分配回路４０の分配比を可変することにより、アンテナ３１Ｂの指向性を変えて一定の通信エリアを確保でき、ワイヤレスカメラ１３で撮影した映像を常に安定した状態でホストコンピュータに送信することができる。

（第４実施形態）
次に本発明の第４実施形態について図６を参照して説明する。
図６は、本発明の第４実施形態に係るアンテナ装置をテレビ局のスタジオに設置した場合のシステム構成例を示している。

上記第１実施形態は、照明高さ制御部２３に与えられる上下移動制御信号を反射板制御部３５等に入力してアンテナの指向性を制御するように構成したが、この第４実施形態は、図６に示すように支持構体１７に高さ検出器５１を設けて支持構体１７の高さを検出し、その検出信号を反射板制御部３５に入力してアンテナの指向性を制御するように構成している。その他の構成は第１実施形態と同様であるので、同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

上記高さ検出器５１は、例えば超音波センサーや赤外線センサー、あるいはＧＰＳや無線タグといった電波の応答、画像処理により床面１２から支持構体１７までの高さを検出するもので、その検出信号を反射板制御部３５に入力する。反射板制御部３５は、高さ検出器５１により検出された信号に基づき、アンテナ素子３２と反射板３３との距離ｄを可変し、第１実施形態で説明したようにアンテナ３１の指向性を最適値に設定する。

上記第４実施形態によれば、照明装置１９の位置調整に伴ってアンテナ３１の位置が上下方向に移動しても、照明高さ制御部２３に入力されている上下移動制御信号を用いることなく、アンテナ素子３２の高さに応じた最適な指向性を実現することができる。

なお、上記第４実施形態では、高さ検出器５１を支持構体１７に装着した場合について示したが、高さ検出器５１を支持構体１７以外の場所、例えばアンテナ取付金具２６や反射板３３等に装着し、その装着部位の高さを検出するようにしても良い。

また、上記第４実施形態では、高さ検出器５１で検出した高さ信号によりアンテナ３１と反射板３３の距離ｄを変えて指向性を最適値に設定する場合について示したが、その他、第２実施形態に示したように反射板３７の角度αを変えて指向性を最適値に設定する場合や、第３実施形態に示したように分配回路４０の分配比を変えて指向性を最適値に設定する場合においても、高さ検出器５１で検出した高さ信号を反射板制御部３５ａあるいは分配回路４０に入力して指向性を最適値に設定することが可能である。

なお、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できるものである。

本発明の第１実施形態に係るアンテナ装置をテレビ局のスタジオに設置した場合のシステム構成例を示す図である。同実施形態において、アンテナ素子と反射板との距離ｄを変えた場合の垂直面指向性を示す図である。本発明の第２実施形態に係るアンテナ装置をテレビ局のスタジオに設置した場合の要部の構成例を示す図である。本発明の第３実施形態に係るアンテナ装置をテレビ局のスタジオに設置した場合の要部の構成例を示す図である。同実施形態における分配回路の構成例を示す図である。本発明の第４実施形態に係るアンテナ装置をテレビ局のスタジオに設置した場合のシステム構成例を示す図である。従来のアンテナ装置をテレビ局のスタジオに設置した場合のシステム構成例を示す図である。

符号の説明

１１…テレビスタジオ、１２…床面、１３…ワイヤレスカメラ、１４…ワイヤレスカメラのアンテナ、１５…搬送基台、１６…天井、１７…支持構体、１８…支柱、１９…照明装置、２１…取付金具、２２…支持機構、２３…制御部、２４…信号線、３０…アンテナ取付金具、３１、３１Ａ、３１Ｂ…無線ＬＡＮのアンテナ、３２、３２ａ〜３２ｎ…アンテナ素子、３３、３７…反射板、３４、３４ａ…支持機構、３５、３５ａ…反射板制御部、３７…反射板、３７ａ．３７ｂ…導体板、４０…分配回路、４１…入力端子、４２…制御部、４３…給電端子、４４ａ、４４ｂ、４５ａ〜４５ｄ…アッテネータ、４６ａ〜４６ｄ…移相器、４７ａ〜４７ｄ…分配端子、５１…検出器。

Claims

上下する照明固定用支持構体に固定されたアンテナ装置において、前記照明固定用支持構体の上下移動制御信号や上下位置情報に基づき指向性を可変するアンテナ装置。
請求項１に記載のアンテナ装置において、アンテナ素子と電波を反射する反射板と反射板駆動部を備え、制御信号により前記反射板駆動部を駆動制御し、前記アンテナ素子と反射板との距離を可変して指向性を可変することを特徴とするアンテナ装置。
請求項１に記載のアンテナ装置において、アンテナ素子と電波を反射する反射板と反射板駆動部を備え、制御信号により前記反射板駆動部を駆動制御し、前記アンテナ素子に対する反射板の角度を可変して指向性を可変することを特徴とするアンテナ装置。
上下する照明固定用支持構体に固定されたアンテナ装置において、複数のアンテナ素子と分配回路を備え、制御信号により前記複数のアンテナ素子に対する分配回路の分配比を可変して指向性を可変することを特徴とするアンテナ装置。