JP2005348003A - Directional device and optical space transmission device using the same - Google Patents
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Abstract
【課題】 移動体に搭載される被指向体を、固定側の所定位置に向けて自動的に精度良く指向させる。
【解決手段】 車両側光通信装置11と地上側光通信装置12との間で、光空間伝送を行う。車両に搭載された旋回台13は、車両を基準とした光通信装置11及びテレビカメラ14の指向方向を調節する。カメラ14は、光通信装置12の受発光部12aの像を含む像を撮像する。処理・制御部15は、カメラ14で撮像された画像を処理して、光通信装置11の受発光部11aから光通信装置12の受発光部12aへ向かう車両を基準とした方向に対する、車両を基準とした光通信装置11の受発光部11aの指向方向のずれを得る。処理・制御部15は、このずれに基づいて、光通信装置11の受発光部11aが光通信装置12の受発光部12aに向けて指向するように、旋回台13を制御する。
【選択図】 図1PROBLEM TO BE SOLVED: To automatically and accurately direct a directed body mounted on a moving body toward a predetermined position on a fixed side.
Optical space transmission is performed between a vehicle-side optical communication device and a ground-side optical communication device. The swivel base 13 mounted on the vehicle adjusts the directivity direction of the optical communication device 11 and the television camera 14 with respect to the vehicle. The camera 14 captures an image including an image of the light emitting / receiving unit 12a of the optical communication device 12. The processing / control unit 15 processes an image picked up by the camera 14 to detect a vehicle with respect to a direction based on the vehicle heading from the light emitting / receiving unit 11a of the optical communication device 11 to the light emitting / receiving unit 12a of the optical communication device 12. A shift in the directivity direction of the light emitting / receiving unit 11a of the optical communication device 11 as a reference is obtained. Based on this deviation, the processing / control unit 15 controls the swivel base 13 so that the light emitting / receiving unit 11 a of the optical communication device 11 is directed toward the light emitting / receiving unit 12 a of the optical communication device 12.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、移動体に搭載される被指向体を固定側の所定位置に向けて自動的に指向させる指向装置、及びこれを用いた光空間伝送装置に関するものである。 The present invention relates to a pointing device that automatically points a directed body mounted on a moving body toward a predetermined position on a fixed side, and an optical space transmission device using the pointing device.
2つの光通信装置を有し両者の間で一方向又は双方向に光空間伝送を行う光空間伝送装置では、発光光量を増大させることなく安定した通信を行うため、少なくとも、一方の光通信装置の受発光部(あるいは、発光部又は受光部)を他方の光通信装置の受発光部(あるいは、受光部又は発光部)の位置に指向させることで、前記一方の光通信装置の受発光部等の光軸を前記他方の光通信装置の受発光部等へ向かう方向に一致させることが好ましい。 In an optical space transmission device that has two optical communication devices and performs optical space transmission in one direction or in both directions between them, at least one of the optical communication devices can perform stable communication without increasing the amount of emitted light. By directing the light emitting / receiving unit (or light emitting unit or light receiving unit) to the position of the light receiving / emitting unit (or light receiving unit or light emitting unit) of the other optical communication device, the light receiving / emitting unit of the one optical communication device It is preferable to match the optical axes such as in the direction toward the light emitting / receiving section of the other optical communication device.
そこで、下記の特許文献1に開示された光空間伝送装置では、固定側にそれぞれ配置される2つの光通信装置の各々について、当該光通信装置の受発光部を雲台に搭載し、雲台を動かして当該受発光部の指向方向を変化させるスキャンを行いつつ、各指向方向での当該受発光部の受光信号レベルをそれぞれサンプリングすることで、受光信号レベルが最大となる指向方向を見つけた後、その見つけた指向方向となるように前記雲台を動かして停止させる。
Therefore, in the optical space transmission device disclosed in
また、下記の特許文献2の請求項2及び第4図に開示された光空間伝送装置では、車両(移動体)に搭載される光通信装置と地上側(固定側)に配置される光通信装置との間で地上側から車両側へ一方向に光空間伝送を行うものであるが、特許文献1に開示された光空間伝送装置と同様に、車両側の光通信装置の受光部の受光信号レベルが最大となるように、当該受光部の方向を車両側の方向制御器(前記雲台に相当)で変える。特許文献2には直接的には記載されていないが、特許文献2の第4図にこの車両側の方向制御器に車両側の光通信装置の受光部からの受光信号が入力されている点が示されていることから、この車両側の方向制御器は、特許文献1の場合と同様に、車両側の光通信装置の受光部の指向方向を変化させるスキャンを行いつつ、各指向方向での当該受発光部の受光信号レベルをそれぞれサンプリングすることで、受光信号レベルが最大となる指向方向を見つけた後、その見つけた指向方向となるように車両側の光通信装置の受光部の方向を制御するものと、考えられる。
しかしながら、前記特許文献1に開示された光空間伝送装置や前記特許文献2の請求項2及び第4図に開示された光空間伝送装置では、受光信号レベルに基づいて雲台等を制御しているので、前述したように、受光信号レベルが最大となる指向方向を見つけるために、光通信装置の受発光部又は受光部の指向方向を変化させるスキャンを行いつつ各指向方向で受光レベルをそれぞれサンプリングしなければならない。このように機械的な移動(すなわち、指向方向の変化)を伴うスキャン動作が不可欠であるが、このスキャン動作には時間を要する。
However, in the optical space transmission device disclosed in
したがって、前記特許文献1の開示された光空間伝送装置のように2つの光通信装置が固定側に配置される場合には、一旦配置された後には両者の位置関係が変化しないため、特に問題は生じないが、特許文献2の請求項2及び第4図に開示された光空間伝送装置のように、一方の光通信装置が車両等の移動体に搭載され他方の光通信装置が固定側に配置される場合には、両者の位置関係が時々刻々変化し得るため、移動体側の光通信装置の受発光部等を固定側の光通信装置の受発光部等に向けて精度良く指向させることは困難であった。
Accordingly, when two optical communication devices are arranged on the fixed side as in the optical space transmission device disclosed in
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、移動体に搭載される被指向体を固定側の所定位置に向けて自動的に精度良く指向させることができる指向装置、及び、この指向装置を用いることにより、発光光量を増大させることなく移動体側と固定側との間でより安定した通信を行うことができる光空間伝送装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and a pointing device capable of automatically and accurately directing a directed body mounted on a moving body toward a predetermined position on a fixed side, and this An object of the present invention is to provide an optical space transmission device that can perform more stable communication between the moving body side and the fixed side without increasing the amount of emitted light by using the directional device.
前記課題を解決するため、本発明の第1の態様による指向装置は、移動体に搭載される被指向体を固定側の所定位置に向けて自動的に指向させる指向装置であって、前記移動体に搭載され前記移動体を基準とした前記被指向体の指向方向を調節する指向方向調節手段と、実質的に前記被指向体から前記所定位置へ向かう前記移動体を基準とした第1の方向、あるいは、前記移動体を基準とした前記被指向体の指向方向の前記第1の方向に対するずれを、順次検出する検出手段と、前記検出手段により検出された前記第1の方向又は前記ずれに基づいて、前記被指向体が前記所定位置に向けて指向するように、前記指向方向調節手段を制御する制御手段と、を備え、前記検出手段は、前記所定位置の付近に設けられた指標を含む画像を撮像し前記移動体に搭載される撮像手段と、該撮像手段により撮像された画像を処理して前記第1の方向又は前記ずれを得る処理手段と、を含むものである。 In order to solve the above-described problem, a pointing device according to a first aspect of the present invention is a pointing device that automatically points a directed body mounted on a moving body toward a predetermined position on a fixed side. A direction-of-direction adjusting means for adjusting a pointing direction of the directed body mounted on the body with reference to the moving body; and a first position based on the moving body that substantially goes from the directed body toward the predetermined position. A detection unit that sequentially detects a direction or a shift of a pointing direction of the directed body with respect to the moving body with respect to the first direction; and the first direction or the shift detected by the detection unit Control means for controlling the directivity direction adjusting means so that the directed body is directed toward the predetermined position, and the detecting means is an index provided in the vicinity of the predetermined position. Before taking an image containing An imaging unit mounted on a mobile body, in which by processing an image captured by the imaging means; and a processing means for obtaining said first direction or said deviation.
この第1の態様では、固定側の前記指標を含む画像を撮像し、この撮像された画像を処理して前記第1の方向又は前記ずれを取得し、これに基づいて指向方向調節手段を制御することで、移動体に搭載される被指向体を固定側の所定位置に向けて自動的に指向させる。この第1の態様によれば、このように画像を利用して前記第1の方向又は前記ずれを取得するので、前述した従来技術のように機械的な移動を伴うスキャン動作が不要となる。よって、前記第1の態様によれば、移動体側の被指向体を迅速に前記所定位置に向けて指向させることができるので、前記被指向体を固定側の所定位置に向けて精度良く指向させることができる。 In the first aspect, an image including the index on the fixed side is captured, the captured image is processed to acquire the first direction or the deviation, and the directivity direction adjusting unit is controlled based on the captured image. Thus, the directed body mounted on the moving body is automatically directed toward a predetermined position on the fixed side. According to the first aspect, since the first direction or the shift is acquired using the image as described above, the scanning operation accompanied by the mechanical movement as in the conventional technique described above becomes unnecessary. Therefore, according to the first aspect, since the directed body on the moving body side can be quickly directed toward the predetermined position, the directed body is directed accurately toward the predetermined position on the fixed side. be able to.
本発明の第2の態様による指向装置は、前記第1の態様において、前記指向方向調節手段は、前記移動体を基準とした前記被指向体の指向方向と一緒に、前記移動体を基準とした前記撮像手段の指向方向を調節するものである。 A pointing device according to a second aspect of the present invention is the pointing device according to the first aspect, wherein the pointing direction adjusting means is based on the moving body together with the pointing direction of the directed body with respect to the moving body. The directing direction of the imaging means is adjusted.
この第2の態様によれば、指向方向調節手段によって被指向体のみならず撮像手段も一緒にそれらの指向方向が調節されるので、撮像手段として比較的画角の狭いレンズを有するものを用いることができる。したがって、撮像手段により撮像された画像において前記指標に相当する像をサーチする精度を高めることができ、ひいては、前記被指向体を固定側の所定位置に向けてより精度良く指向させることができる。もっとも、前記第1の態様では、前記撮像手段は、移動体に対して固定し、移動体を基準とした当該撮像手段の指向方向が変化しないようにしてもよい。この場合であっても、前記撮像手段として画角の広いレンズを有するものを用いることで、前記撮像手段の視野内に前記指標が入るようにすることができる。 According to the second aspect, the directivity adjusting means adjusts the directivity direction of not only the directed object but also the imaging means together, so that the imaging means having a lens with a relatively narrow angle of view is used. be able to. Therefore, it is possible to improve the accuracy of searching for an image corresponding to the index in the image captured by the imaging means, and thus to direct the directed body toward a predetermined position on the fixed side. However, in the first aspect, the imaging unit may be fixed to the moving body so that the directing direction of the imaging unit with respect to the moving body does not change. Even in this case, by using a lens having a wide angle of view as the imaging unit, the index can be placed in the field of view of the imaging unit.
本発明の第3の態様による指向装置は、前記第1又は第2の態様において、前記移動体の位置を示す位置情報に基づいて、前記所定位置を基準として予め設定されたエリア内に前記移動体が位置するか否かを判定するエリア判定手段を備え、前記制御手段は、前記エリア判定手段により前記移動体が前記エリア内に位置すると最初に判定された場合に、前記エリアに対応して予め設定された向きに前記被指向体が指向するように、前記指向方向調節手段を制御するものである。 The pointing device according to a third aspect of the present invention is the pointing device according to the first or second aspect, wherein the movement is performed within an area set in advance based on the predetermined position based on position information indicating the position of the moving body. Area determining means for determining whether or not a body is located, and the control means corresponds to the area when the area determining means first determines that the moving body is located in the area. The directivity adjusting means is controlled so that the directed body is oriented in a preset direction.
この第3の態様によれば、移動体が前記エリア内に最初に入ったときに、前記被指向体の指向方向が当該エリアに対応して予め設定された向きに初期的にセットされる。したがって、例えば、指向方向調節手段によって被指向体のみならず撮像手段も一緒にそれらの指向方向が調節されるようにする場合であっても、移動体が前記エリア内に入った当初から、撮像手段によって前記指標の像を含む像を確実に撮像することができる。また、万一、気象条件等の影響で前記撮像手段により撮像された画像から前記第1の方向や前記ずれを全く得ることができないような状況となっても、前記エリア内では被指向体の指向方向を前記所定位置に向かう指向方向にある程度近い状態にすることができる。 According to the third aspect, when the moving body first enters the area, the pointing direction of the directed body is initially set to a direction set in advance corresponding to the area. Therefore, for example, even when the directivity adjustment means adjusts the directivity direction of not only the object to be directed but also the image pickup means, the imaging is performed from the beginning when the moving body enters the area. The image including the image of the index can be reliably captured by the means. Even if the first direction or the deviation cannot be obtained at all from the image captured by the imaging unit due to the influence of weather conditions or the like, It is possible to make the directivity direction close to a certain degree to the directivity direction toward the predetermined position.
本発明の第4の態様による指向装置は、前記第3の態様において、前記制御手段は、前記エリア判定手段により前記移動体が前記エリア内に位置しないと判定された場合に、前記被指向体を当該エリアに対応する前記所定位置に向けて指向させる制御を停止するものである。 The pointing device according to a fourth aspect of the present invention is directed to the directed object according to the third aspect, wherein the control means determines that the moving body is not located within the area when the area determination means determines that the moving body is not located within the area. The control for directing the camera toward the predetermined position corresponding to the area is stopped.
この第4の態様によれば、移動体が前記エリア内に位置しない場合には、前記制御手段による制御が停止されることから、無駄な制御動作が防止されので、好ましい。 According to the fourth aspect, when the moving body is not located in the area, the control by the control means is stopped, and therefore, a useless control operation is prevented, which is preferable.
本発明の第5の態様による指向装置は、前記第1乃至第4のいずれかの態様において、前記処理手段は、前記指標に対応するテンプレートを用いて、前記撮像手段により撮像された画像において前記指標に相当する像をサーチするサーチ手段を有し、該サーチ手段により見出された前記指標に相当する像の位置に基づいて、前記第1の方向又は前記ずれを得るものである。この第5の態様は、前記処理手段の具体例を挙げたものである。 The directing device according to a fifth aspect of the present invention is the directivity device according to any one of the first to fourth aspects, wherein the processing unit uses the template corresponding to the index to display the image captured by the imaging unit. Search means for searching for an image corresponding to the index is provided, and the first direction or the shift is obtained based on the position of the image corresponding to the index found by the search means. The fifth aspect is a specific example of the processing means.
本発明の第6の態様による指向装置は、前記第5の態様において、前記サーチ手段は、前記移動体の位置を示す位置情報に基づいた縮小率又は拡大率で、前記テンプレート及び前記撮像された画像のうちの一方を縮小又は拡大した上で、前記サーチを行うものである。 The directing device according to a sixth aspect of the present invention is the pointing device according to the fifth aspect, wherein the template and the image are picked up at a reduction ratio or an enlargement ratio based on position information indicating a position of the moving body. The search is performed after reducing or enlarging one of the images.
前記撮像手段の画角が固定されている場合、移動体に搭載された撮像手段が前記指標に近づくほど、撮像手段において撮像された画像における前記指標の像の大きさは大きくなる。したがって、前記第6の態様のようにしてサーチを行うと、サーチの処理量を低減しつつサーチの精度を高めることができ、ひいては、被指向体を固定側の所定位置に向けてより精度良く指向させることができる。 When the angle of view of the imaging unit is fixed, the size of the image of the index in the image captured by the imaging unit increases as the imaging unit mounted on the moving body approaches the index. Therefore, when the search is performed as in the sixth aspect, it is possible to increase the accuracy of the search while reducing the processing amount of the search. As a result, the directed object is directed toward the predetermined position on the fixed side with higher accuracy. Can be oriented.
本発明の第7の態様による指向装置は、前記第5又は第6の態様において、前記処理手段は、前記サーチ手段により見出された前記指標に相当する像に基づいて、前記サーチ手段が当該指標に相当する像を次回以降にサーチする際に用いる前記テンプレートを更新する手段を含むものである。 The directing device according to a seventh aspect of the present invention is the pointing device according to the fifth or sixth aspect, wherein the processing means is based on an image corresponding to the index found by the search means. Means for updating the template used when searching for an image corresponding to the index from the next time onward is included.
この第7の態様のようにテンプレートを更新すると、サーチの精度を高めることができ、ひいては、被指向体を固定側の所定位置に向けてより精度良く指向させることができる。 When the template is updated as in the seventh aspect, the accuracy of the search can be improved, and as a result, the directed object can be directed more accurately toward the predetermined position on the fixed side.
本発明の第8の態様による指向装置は、前記第1乃至第7のいずれかの態様において、前記移動体が鉄道車両又は道路を走行する車両であるものである。この第8の態様は移動体の例を挙げたものであるが、前記第1乃至第7の態様では、移動体はこの例に限定されるものではない。 A directing device according to an eighth aspect of the present invention is the directivity apparatus according to any one of the first to seventh aspects, wherein the moving body is a railway vehicle or a vehicle traveling on a road. In the eighth aspect, an example of a moving body is given, but in the first to seventh aspects, the moving body is not limited to this example.
本発明の第9の態様による指向装置は、前記第1乃至第8のいずれかの態様において、前記被指向体が第1の光通信装置の受発光部、発光部又は受光部であり、前記所定位置が第2の光通信装置の受発光部、受光部又は発光部が配置された位置であり、前記第1の光通信装置と前記第2の光通信装置との間で双方向又は一方向に光空間伝送が行われ、前記指標が前記第2の光通信装置の受発光部、受光部又は発光部あるいはその付近に設けられた他の指標であるものである。 A directivity device according to a ninth aspect of the present invention is the directivity device according to any one of the first to eighth aspects, wherein the directed body is a light emitting / receiving unit, a light emitting unit, or a light receiving unit of the first optical communication device, The predetermined position is a position where the light emitting / receiving unit, the light receiving unit, or the light emitting unit of the second optical communication device is arranged, and bidirectional or one-way between the first optical communication device and the second optical communication device. Light spatial transmission is performed in the direction, and the indicator is a light emitting / receiving unit, a light receiving unit, a light emitting unit, or another indicator provided in the vicinity of the second optical communication device.
この第9の態様は、前記第1乃至第8の態様による指向装置を空間伝送装置に用いる例を挙げたものであるが、前記第1乃至第8の態様による指向装置は他の種々の用途に用いることができる。 The ninth aspect is an example in which the directing device according to the first to eighth aspects is used for a spatial transmission device, but the directing apparatus according to the first to eighth aspects is used for various other purposes. Can be used.
本発明の第10の態様による光空間伝送装置は、移動体に搭載される第1の光通信装置と、固定側に配置される第2の光通信装置とを有し、前記第1の光通信装置と前記第2の光通信装置との間で双方向又は一方向に光空間伝送を行う光空間伝送装置であって、前記第1乃至第8のいずれかの態様による指向装置を備え、前記被指向体が前記第1の光通信装置の受発光部、発光部又は受光部であり、前記所定位置が前記第2の光通信装置の受発光部、受光部又は発光部が配置された位置であり、前記指標が前記第2の光通信装置の受発光部、受光部又は発光部あるいはその付近に設けられた他の指標であるものである。 An optical space transmission device according to a tenth aspect of the present invention includes a first optical communication device mounted on a moving body, and a second optical communication device disposed on a fixed side, wherein the first light An optical space transmission device that performs optical space transmission in both directions or in one direction between a communication device and the second optical communication device, comprising the directional device according to any one of the first to eighth aspects, The directed body is a light emitting / receiving unit, a light emitting unit or a light receiving unit of the first optical communication device, and the predetermined position is a light emitting / receiving unit, a light receiving unit or a light emitting unit of the second optical communication device. And the indicator is a light emitting / receiving unit, a light receiving unit or a light emitting unit of the second optical communication device or another indicator provided in the vicinity thereof.
この第10の態様による光空間伝送装置では、前記第1乃至第8のいずれかの態様による指向装置が用いられている。したがって、移動体に搭載される第1の光通信装置の受発光部等を、固定側の光通信装置の受発光部等に向けて精度良く指向させることができる。よって、発光光量を増大させることなく移動体側と固定側との間でより安定した通信を行うことができる。 In the optical space transmission device according to the tenth aspect, the pointing device according to any one of the first to eighth aspects is used. Therefore, the light emitting / receiving unit and the like of the first optical communication device mounted on the moving body can be accurately directed toward the light emitting and receiving unit and the like of the fixed-side optical communication device. Therefore, more stable communication can be performed between the moving body side and the fixed side without increasing the amount of emitted light.
本発明によれば、移動体に搭載される被指向体を固定側の所定位置に向けて自動的に精度良く指向させることができる指向装置、及び、この指向装置を用いることにより、発光光量を増大させることなく移動体側と固定側との間でより安定した通信を行うことができる光空間伝送装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the directional device which can orientate the to-be-directed body mounted in a mobile body to the predetermined position of a fixed side automatically and accurately, and by using this directing device, emitted light quantity can be reduced. It is possible to provide an optical space transmission device that can perform more stable communication between the moving body side and the fixed side without increasing the size.
以下、本発明による装置について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, an apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施の形態による光空間伝送装置を示す概略ブロック図である。図2は、図1に示す光空間伝送装置の一部の構成要素の配置例を模式的に示す概略平面図である。図3は、図1中の光通信装置11、テレビカメラ14及び旋回台13を模式的に示す概略正面図である。図4は、図1中の光通信装置11、テレビカメラ14及び旋回台13を模式的に示す概略側面図である。
FIG. 1 is a schematic block diagram showing an optical space transmission device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic plan view schematically showing an arrangement example of some components of the optical space transmission device shown in FIG. FIG. 3 is a schematic front view schematically showing the
図2において、1は軌道としての線路、2は線路1上を矢印Xで示す進行方向に走行する移動体としての鉄道車両(本実施の形態では、列車の先頭車両)である。
In FIG. 2, 1 is a track as a track, and 2 is a railway vehicle (in this embodiment, a leading vehicle of a train) as a moving body that travels on the
本実施の形態による光空間伝送装置は、図1及び図2に示すように、車両2に搭載される光通信装置11と、地上側(固定側)に配置される光通信装置12とを備えている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the optical space transmission device according to the present embodiment includes an
地上側の光通信装置12は、線路1の脇に支柱等で支持されて配置され、その送受信可能な光ビームの範囲は、例えば図2中の想像線で示すような範囲に設定されている。光通信装置12の配向や送受信可能な光ビームの範囲は、線路1の直線・カーブ、勾配の状況や、所望の通信エリアなどに応じて、適宜設定される。
The ground-side
図2は、1つの通信エリアの付近の様子を示しているが、本実施の形態では、複数の通信エリアは異なる複数の箇所に設定されており、当該各通信エリアに対応して地上側の光通信装置12が1つずつ配置されている。車両2が各通信エリアに入る度に、当該通信エリアに対応して配置された地上側の光通信装置12と車両2側の光通信装置11との間で光空間伝送による通信を行う。もっとも、通信エリアを1つのみとし、光通信装置12を1つだけ配置するようにしてもよい。
Although FIG. 2 shows a state in the vicinity of one communication area, in the present embodiment, a plurality of communication areas are set at a plurality of different locations, and the ground side corresponds to each communication area. One
図2に示すように、1つの地上側の光通信装置12に対応して、制御実行エリアが設定されている。この制御実行エリアは、当該光通信装置12に対応する通信エリアを包含するエリアとして設定されている。制御実行エリアは、通信エリアと一致していてもよいが、通信エリアよりやや広く設定しておくことが好ましい。
As shown in FIG. 2, a control execution area is set corresponding to one ground-side
本実施の形態では、光通信装置11,12間で双方向に光空間伝送を行うようになっており、図1に示すように、光通信装置11は互いに近接して配置された受光部及び発光部からなる受発光部11aを有し、光通信装置12は互いに近接して配置された受光部及び発光部からなる受発光部12aを有している。もっとも、光通信装置11,12間で一方向に光空間伝送を行う場合には、光通信装置11は受光部及び発光部のうちの一方のみを有し、光通信装置12は受光部及び発光部のうちの他方のみを有していればよい。
In the present embodiment, optical space transmission is performed bi-directionally between the
本実施の形態による光空間伝送装置は、被指向体としての車両側の光通信装置11の受発光部11aを地上側の光通信装置12の受発光部12aの位置に向けて自動的に指向させる指向装置を備えている。この指向装置は、車両2に搭載されており、図1に示すように、指向方向調節手段としての旋回台(雲台等と呼ばれる場合もある。)13と、撮像手段としてのテレビカメラ(CCDカメラ)14と、例えばコンピュータ等を用いて構成された処理・制御部15とから構成されている。なお、本発明では、撮像手段は必ずしもテレビカメラに限定されるものではない。
The space optical transmission apparatus according to the present embodiment automatically points the light emitting / receiving
旋回台13は、図1、図3及び図4に示すように、車両2に固定される基台21と、搭載台22と、パン用駆動モータ23aを含むパン調節機構23と、チルト用駆動モータ24aを含むチルト調節機構24と、パン用駆動モータ23aを駆動するパン用駆動回路25と、チルト用駆動モータ24aを駆動するチルト用駆動回路26とを備えている。なお、駆動回路25,26を旋回台13の外部に配置してもよいことは、言うまでもない。本実施の形態では、駆動モータ23a,24aとしてパルスモータが用いられ、オープンループ制御によって駆動モータ23a,24aの位置決め制御、すなわち、パン及びチルトの位置決め制御を行うことができるようになっている。もっとも、旋回台13にパン検出器及びチルト検出器を設けて、フィードバック制御によってパン及びチルトの位置決め制御を行うようにしてもよい。
As shown in FIGS. 1, 3, and 4, the
説明の便宜上、図3及び図4に示すように、基台23を基準とした互いに直交するx軸、y軸及びz軸を定義する。旋回台13は、パン調節機構23によってz軸方向と平行な軸O1回りの搭載台22の回転位置(パン)が調整され、チルト調節機構23によってxy平面と平行な平面に含まれる軸O2回りの搭載台22の回転位置(チルト)が調整されるようになっている。なお、パンに応じて、軸O2のxy平面と平行な平面内での向きが変わる。本実施の形態では、xy平面が略々水平面となるように基台23が車両2に固定されているが、必ずしもこれに限定されるものではない。
For convenience of explanation, as shown in FIGS. 3 and 4, an x axis, a y axis, and a z axis that are orthogonal to each other with respect to the base 23 are defined. In the
本実施の形態では、図3及び図4に示すように、光通信装置11の受発光部11aの指向方向及びテレビカメラ14の指向方向が略平行となる(すなわち、光通信装置11の受発光部11aの光軸の方向及びテレビカメラ14の撮像レンズ14aの光軸の方向が略平行となる)ように、搭載台22上に搭載されている。これにより、車両2側の光通信装置11の受発光部11aが地上側の光通信装置12の受発光部12a又はこの付近に向けて指向したときに、テレビカメラ14の視野内に地上側の光通信装置12が入るようになっている。もっとも、両者の指向方向は必ずしも略平行にする必要はない。なお、本実施の形態では、光通信装置11の全体が搭載台22上に搭載されているが、光通信装置11における受発光部11a以外の部分は、必ずしも搭載台22上に搭載する必要はなく、車両2に固定してもよい。
In the present embodiment, as shown in FIGS. 3 and 4, the directivity direction of the light emitting / receiving
このように光通信装置11及びテレビカメラ14が旋回台13の搭載台22上に搭載されることで、旋回台13は、車両2を基準とした光通信装置11の受発光部12aの指向方向を調節するとともに、これと一緒に、車両2を基準としたテレビカメラ14の指向方向を調節することになる。
By mounting the
処理・制御部15は、テレビカメラ14からの画像信号、自車両2の速度情報及び自車両2の位置情報を受け、これらに基づいて旋回台13の各駆動回路25,26にそれぞれ制御信号を与えることで、車両側の光通信装置11の受発光部11aを地上側の光通信装置12の受発光部12aの位置に向けて自動的に指向させる。なお、自車両2の速度情報は、車両2に搭載されている図示しない速度検出器から得られる。鉄道車両等は自車両2の位置を検出する検出器を通常有しているので、前記自車両2の位置情報として当該検出装置からの位置検出信号を用いてもよい。また、例えば、GPS位置検出器等の他の位置検出器を車両2に特別に設け、前記自車両2の位置情報として当該位置検出器からの位置検出信号を用いてもよい。
The processing /
この処理・制御部15の動作について、図5及び図6を参照して具体的に説明する。図5及び図6は、処理・制御部15の動作の一例を示す概略フローチャートである。
The operation of the processing /
処理・制御部15は、自車両2がいずれかの前記制御実行エリア(図2参照)に到達する前に動作を開始し、まず、前記位置検出器から自車両2の位置情報を取得する(ステップS1)。
The processing /
次いで、処理・制御部15は、ステップS1で取得した自車両2の位置情報に基づいて、自車両2が次の制御実行エリア内にいるか否かを判定する(ステップS2)。なお、各制御実行エリアの位置を示す情報は、処理・制御部15の図示しないメモリに予め格納されている。自車両2が制御実行エリア内にいないと判定された場合は、ステップS1へ戻り、自車両2が次の制御実行エリア内に入るのを待つ。一方、自車両2が制御実行エリア内にいると判定されると、ステップS3へ移行する。
Next, the processing /
ステップS3において、処理・制御部15は、旋回台13の駆動回路25,26にそれぞれ制御信号を与えて、自車両2を基準とした光通信装置12の受発光部12aの指向方向が、プリセットされた向き(この情報は、当該制御実行エリアに対応して処理・制御部15のメモリに予め格納しておく。)となるように旋回台13のパンとチルトを制御する。ここで、前記プリセットされた向きは、自車両2が当該制御実行エリアの開始位置K(図2参照)に位置する時に、光通信装置11の受発光部11aが当該制御実行エリアに対応して配置された光通信装置12の受発光部12aに向けて指向する向きである。このステップS3の時点では、自車両2が当該制御実行エリアの開始位置Kに実質的に位置すると見なせるので、車両側の光通信装置11の受発光部11aが地上側の光通信装置12の受発光部12aに向けて指向することになる。また、テレビカメラ14の撮像レンズ14aの画角が比較的狭くても、このステップS3によって、テレビカメラ14の視野内に地上側の光通信装置12が確実に入ることになる。
In step S3, the processing /
次に、処理・制御部15は、当該制御実行エリアに対応する地上側の光通信装置12の受発光部12a(本実施の形態では、光通信装置12の受発光部12aの位置を示す指標として、光通信装置12の受発光部12a自身を用いる。)の像をテレビカメラ14で撮像された画像からサーチする際に最初に用いるものとして、処理・制御部15のメモリに予め格納されたテンプレート(以下、「当該制御実行エリアに対応する初期テンプレート」という。)を、次回のサーチの際に用いるテンプレートTとして設定する(ステップS4)。地上側の光通信装置12の受発光部12aの像に相当するこの初期テンプレートの一例を、図7に模式的に示す。本実施の形態では、初期テンプレートの大きさは、自車両2が当該制御実行エリアの開始位置Kに位置している際にテレビカメラ14により撮像された画像における光通信装置12の受発光部12aの像の大きさと同じ大きさとされている。
Next, the processing /
なお、本発明では、本実施の形態では、光通信装置12の受発光部12aの位置を示す指標として、光通信装置12の受発光部12a自身を用いる代わりに、光通信装置12の受発光部12aの付近に設けた他の指標(例えば、他から容易に識別してパターン認識し得る図形等を表記した表示板)を用いてもよい。この場合、当該指標に応じたテンプレートが用いられることは、言うまでもない。
In the present invention, in this embodiment, instead of using the light emitting / receiving
次いで、処理・制御部15は、自身のメモリ内に記憶されるカウント値nを1に設定する。このカウント値nは、基本的に、当該制御実行エリア内における何回目のサンプリングに関連するものであるかを示す値であり、このカウント値nに関連づけて、後述するステップS6〜S9,S15〜S18で取り込まれる値や画像等が記憶される。
Next, the processing /
その後、処理・制御部15は、自身のメモリ内に現在の自車速度Vnを取り込み(ステップS6)、前記メモリ内に現在の時刻tnを取り込み(ステップS7)、更に、前記メモリ内にテレビカメラ14から最新に得られた画像Inを取り込む(ステップS8)。この画像Inの一例を図8に模式的に示す。図8中のハッチングを付した部分30が、サーチの対象となる地上側の光通信装置12の受発光部12aの像(ターゲット)である。また、図8において、31は線路1の像である。なお、テレビカメラ14は、所定周期で視野内の画像を順次撮像する。
Thereafter, the processing and
次に、処理・制御部15は、現在設定されているテンプレートT(ここでは、ステップS4で設定された初期テンプレート)を用いて、ステップS8で取り込んだ画像Inの全体からターゲット(本実施の形態では、地上側の光通信装置12の受発光部12aの像)をサーチする(ステップS9)。このサーチの手法としては、例えば、正規化相互相関などを利用する一般的な手法を採用することができる。
Next, the processing and control unit 15 (here, the initial template which is set in step S4) template T which is currently set with, from the entire image I n targets (in this embodiment taken in step S8 In the embodiment, an image of the light receiving / emitting
引き続いて、処理・制御部15は、ステップS9のサーチによってターゲットが発見されたか否かを判定する(ステップS10)。ターゲットが発見されなければステップS14へ移行し、ターゲットが発見されればステップS11へ移行する。
Subsequently, the processing /
ステップS11において、処理・制御部15は、ステップS10で発見されたターゲットの像の、画像In上の位置An(in,jn)を取得し、この位置An(in,jn)に基づいて、車両2を基準とした光通信装置11の受発光部11aの指向方向の、光通信装置11の受発光部11aから地上側の光通信装置12の受発光部12aへ向かう車両2を基準とした方向に対する現在のずれを、パンのずれΔθxn及びチルトのずれΔθynとして算出する。なお、ターゲットの像の位置An(in,jn)としては、例えば、ターゲットの像の中心位置を採用すればよい。
In step S11, the processing and
このステップS11について、図9乃至図11を参照して説明する。図9は、画像In上のターゲットの像の位置An(in,jn)を示す図であり、図9中の座標は、テレビカメラ14の結像面を基準とし、テレビカメラ14の光軸Oを原点とするXY座標としている。図9には、画像In上の後述する理想の位置A0(i0,j0)も示している。また、図10及び図11では、図9と同じX軸及びY軸の他、光軸OをZ軸としている。図10は、Y軸方向から見た、位置An,A0及び光通信装置12の受発光部12aの現在の位置Bn並びに後述する理想方向の関係を示している。図11は、X軸方向から見た、位置An,A0及び光通信装置12の受発光部12aの現在の位置Bn並びに後述する理想方向の関係を示している。図10及び図11において、Eはテレビカメラ14の撮像レンズ14aの中心、fは撮像レンズ14aの焦点距離を示している。
Step S11 will be described with reference to FIGS. 9, position A n (i n, j n ) of the target image on the image I n is a diagram showing coordinates in Figure 9, with respect to the imaging plane of the
ここでは、説明を簡単にするため、図9乃至図11中のY軸が図3及び図4中のパンの軸O1に対してさほど大きく傾いていないものとするとともに、図9乃至図11中のX軸が図3及び図4中のチルトの軸O2と平行となっているものとする。ただし、本発明ではこれらに限定されるものではない。 Here, in order to simplify the explanation, it is assumed that the Y axis in FIGS. 9 to 11 is not so inclined with respect to the axis O 1 of the pan in FIGS. 3 and 4 and FIGS. The X axis in the middle is assumed to be parallel to the tilt axis O 2 in FIGS. However, the present invention is not limited to these.
今、図10及び図11に示すように、テレビカメラ14の撮像レンズ14aの光軸Oに対してY軸回りに角度θx0をなすとともにX軸回りに角度θy0をなしかつE点を通る方向(理想方向と呼ぶ)に、光通信装置12の受発光部12aがあるときに、車両側の光通信装置11の受発光部11aが地上側の光通信装置12の受発光部12aに向けて指向するように、旋回台13の搭載台22上に搭載する際に光通信装置11とテレビカメラ14との間の位置関係が設定されているものとする。光通信装置12の受発光部12aが前記理想方向にあるときの、当該受発光部12aの像の画像In上の位置(理想の位置と呼ぶ。)A0(i0,j0)は、図9乃至図11に示す通りとなる。
Now, as shown in FIGS. 10 and 11, an angle θ x0 is formed around the Y axis with respect to the optical axis O of the
これに対し、ステップS10で発見されたターゲットの、画像In上の位置An(in,jn)は、画像In上の理想の位置A0(i0,j0)からずれている。これは、図10及び図11に示すように、光通信装置12の受発光部12aの現在の位置Bnが、前記理想方向からずれた方向にあるためである。位置Bnは、図10及び図11に示すように、テレビカメラ14の撮像レンズ14aの光軸Oに対してY軸回りに角度θxnをなすとともにX軸回りに角度θynをなしかつE点を通る方向(前記理想方向からY軸回りに角度ΔθxnずれるとともにX軸回りに角度Δθynずれた方向)にある。
In contrast, targets that are found in step S10, the position An (i n, j n) in the image I n is shifted from an ideal position on the image I n A 0 (i 0, j 0) . This is because, as shown in FIGS. 10 and 11, the current position Bn of the light emitting / receiving
角度Δθxnは、車両2を基準とした光通信装置11の受発光部11aの指向方向の、光通信装置11の受発光部11aから地上側の光通信装置12の受発光部12aへ向かう車両2を基準とした方向に対する現在のY軸回りのずれに、相当している。角度Δθynは、車両2を基準とした光通信装置11の受発光部11aの指向方向の、光通信装置11の受発光部11aから地上側の光通信装置12の受発光部12aへ向かう車両2を基準とした方向に対する現在のX軸回りのずれに、相当している。図9乃至図11中のY軸が図3及び図4中のパンの軸O1に対してさほど大きく傾いていないので、角度Δθxnはパンのずれであると見なせる。また、図9乃至図11中のX軸が図3及び図4中のチルトの軸O2と平行となっているので、角度Δθynは、チルトのずれである。
The angle Δθ xn is a vehicle heading from the light emitting / receiving
このパンのずれΔθxn及びチルトのずれΔθynは、図10及び図11からわかるように、それぞれ下記の数1及び数2で表される。
The pan shift Δθ xn and the tilt shift Δθ yn are expressed by the following
ステップS11において、処理・制御部15は、位置An(in,jn)及び理想位置A0(i0,j0)から、数1及び数2に従って、パンのずれΔθxn及びチルトのずれΔθynを算出する。なお、理想位置A0(i0,j0)は、旋回台13の搭載台22上にテレビカメラ14及び光通信装置11を搭載したときに、両者の位置関係に従って、処理・制御部15のメモリに予め格納しておく。
In step S <
その後、処理・制御部15は、ステップS11で算出したパンのずれΔθxn及びチルトのずれΔθynに基づいて、車両側の光通信装置11の受発光部11aが地上側の光通信装置12の受発光部12aに向けて指向するように、旋回台13の駆動回路25,26にそれぞれ制御信号を与える(ステップS12)。具体的には、処理・制御部15は、旋回台13の搭載台22のパンがΔθxnだけ回転するとともに、旋回台13の搭載台22のチルトがΔθynだけ回転するように、旋回台13の駆動回路25,26にそれぞれ制御信号を与える。これにより、図10及び図11において、テレビカメラ14の光軸Oと一緒に理想方向のパン及びチルトがそれぞれ回転して、当該理想方向が位置Bnに向かう方向と実質的に一致することになる。
Thereafter, the processing /
次に、処理・制御部15は、次回のサーチの際に用いるテンプレートTとして現在設定されているテンプレートを、ステップS9のサーチで発見された画像In中のターゲットの像に更新し、このターゲットの像を次回のサーチの際に用いるテンプレートTとして設定する(ステップS13)。
Next, the processing and
引き続いて、処理・制御部15は、カウント値nを2に設定した(ステップS14)後、自身のメモリ内に現在の自車速度Vnを取り込み(ステップS15)、前記メモリ内に現在の時刻tnを取り込み(ステップS16)、更に、前記メモリ内にテレビカメラ14から最新に得られた画像Inを取り込む(ステップS17)。
Subsequently, after setting the count value n to 2 (step S14), the processing /
次に、処理・制御部15は、現在の自車両2の位置を取得する(ステップS18)。ステップS18では、ステップS1と同様に前記位置検出器から自車両2の位置情報を取得してもよいし、あるいは、自車両2が等加速度直線運動をしていると仮定して、下記の数3及び数4を用いて自車両2が移動した距離Dn及び自車両2からターゲット(地上側の光通信装置12の受発光部12a)までの距離znを算出し、これを自車両2の位置として用いてもよい。ここで、数4中のz0は、図2に示すように、当該制御実行エリアの開始位置Kからターゲットまでの距離である。
Next, the processing /
その後、処理・制御部15は、ステップS15で取得した自車両2の位置情報に基づいて、自車両2が当該制御実行エリア内にいるか否かを判定する(ステップS19)。自車両2が当該制御実行エリア内にいると判定された場合は、ステップS20へ移行し、自車両2が当該制御実行エリアから外れたと判定された場合は、当該制御実行エリアでの動作を停止してステップS28へ移行する。
Thereafter, the processing /
ステップS28において、処理・制御部15は、次の制御実行エリアが存在するか否かを判定する。この判定は、ステップS15で取得した自車両2の位置情報と、処理・制御部15のメモリに予め格納された各制御実行エリアの情報とに基づいて、行うことができる。次の制御実行エリアが存在すればステップS1へ戻り、次の制御実行エリアが存在しなければ、処理・制御部15は動作を終了する。
In step S28, the processing /
ステップS20において、処理・制御部15は、下記の数5によって、今回ステップS17で取り込まれた画像Inにおけるターゲットの像の大きさを前回取り込まれた画像In−1におけるターゲットの像の大きさに縮小して一致させるための、画像Inの縮小率Snを、算出する。図5中のznについては、ステップS18の場合と同様に、前記位置検出器から取り込んだ位置情報に基づいて算出してもよい。
In step S20, the processing and
自車両2が図2中の進行方向Xに動いているとき、テレビカメラ14から順次取り込まれる画像は徐々に大きくなっていくことから、当該画像中のターゲットの像(地上側の光通信装置12の受発光部12aの像)は大きくなっていく。よって、サーチの処理量を低減しつつサーチの精度を高めるため、テンプレートTの大きさと画像中のターゲットの像の大きさとが一致していることが好ましい。そこで、本実施の形態では、ステップS20において、縮小率Snを算出しているのである。
When the
図12は、ターゲット(地上側の光通信装置12の受発光部12a)の位置の実像Tn’と、この実像Tn’によりテレビカメラ14の結像面Pに形成される像Tnとの関係を示している。既に説明したように、図12において、距離znは自車両2からターゲット(地上側の光通信装置12の受発光部12a)までの距離、Eはテレビカメラ14の撮像レンズ14aの中心、fは撮像レンズ14aの焦点距離である。図12からわかるように、この場合の像Tnの倍率は、f/(zn−f)となる。よって、前述した縮小率Snが数5により得られることがわかる。
Figure 12 is a target 'and, the real image Tn' real T n positions (light emitting and receiving
ステップS20の後、処理・制御部15は、ステップS17で取り込まれた画像InをステップS20で算出した縮小率Snで縮小することで、縮小画像In’を作成する(ステップS21)。
After step S20, processing and
次に、処理・制御部15は、現在設定されているテンプレートTを用いて、ステップS21で作成した縮小画像In’の全体からターゲット(本実施の形態では、地上側の光通信装置12の受発光部12aの像)をサーチする(ステップS22)。このサーチの手法としては、ステップS9と同様に、一般的な手法を採用することができる。
Next, the processing /
引き続いて、処理・制御部15は、ステップS22のサーチによってターゲットが発見されたか否かを判定する(ステップS23)。ターゲットが発見されなければステップS15へ戻り、ターゲットが発見されればステップS24へ移行する。
Subsequently, the processing /
ステップS24において、処理・制御部15は、ステップS23で発見されたターゲットの像の、縮小画像In’上の位置An’(in’,jn’)を取得し、この位置An’(in’,jn’)に基づいて、車両2を基準とした光通信装置11の受発光部11aの指向方向の、光通信装置11の受発光部11aから地上側の光通信装置12の受発光部12aへ向かう車両2を基準とした方向に対する現在のずれを、パンのずれΔθxn及びチルトのずれΔθynとして算出する。なお、ターゲットの位置An’(in’,jn’)としては、例えば、ターゲットの中心位置を採用すればよい。
In step S24, the processing /
具体的には、処理・制御部15は、ステップS24において、ステップS11と同様に、数1及び数2に従って、パンのずれθxn及びチルトのずれΔθynを算出する。ただし、縮小画像In’上の位置An’(in’,jn’)を縮小前の画像上の位置に換算するため、数1に下記の数6を代入した式、及び、数2に下記の数7を代入した式を用いて、パンのずれθxn及びチルトのずれΔθynを算出する。
Specifically, in step S24, the processing /
その後、処理・制御部15は、ステップS24で算出したパンのずれΔθxn及びチルトのずれΔθynに基づいて、車両側の光通信装置11の受発光部11aが地上側の光通信装置12の受発光部12aに向けて指向するように、旋回台13の駆動回路25,26にそれぞれ制御信号を与える(ステップS25)。具体的には、処理・制御部15は、旋回台13の搭載台22のパンがΔθxnだけ回転するとともに、旋回台13の搭載台22のチルトがΔθynだけ回転するように、旋回台13の駆動回路25,26にそれぞれ制御信号を与える。これにより、図10及び図11において、テレビカメラ14の光軸Oと一緒に理想方向のパン及びチルトがそれぞれ回転して、当該理想方向が位置Bnに向かう方向と実質的に一致することになる。
Thereafter, the processing /
次に、処理・制御部15は、ステップS22のサーチで発見された縮小画像In’中のターゲットの像のエリアを縮小率Snで縮小する前の画像In上のエリアに換算し、画像Inにおける当該エリアの像を、次回のサーチの際に用いるテンプレートTとして設定することによって、次回のサーチの際に用いるテンプレートTとして現在設定されているテンプレートを、画像Inにおける当該エリアの像に更新する(ステップS26)。
Next, the processing and
次いで、カウント値nを1だけインクリメントし(ステップS27)、その後、ステップS15へ戻る。 Next, the count value n is incremented by 1 (step S27), and then the process returns to step S15.
以上説明したように、本実施の形態では、固定側の光通信装置12の受発光部12aを含む画像を撮像し(ステップS8,S17)、この撮像された画像を処理して、車両2を基準とした光通信装置11の受発光部11aの指向方向の、光通信装置11の受発光部11aから地上側の光通信装置12の受発光部12aへ向かう車両2を基準とした方向に対する現在のずれを、パンのずれΔθxn及びチルトのずれΔθynとして取得し(ステップS11,S24)、これに基づいて旋回台13を制御することで、車両側の光通信装置11の受発光部11aを固定側の光通信装置12の受発光部12aに向けて自動的に指向させる。
As described above, in the present embodiment, an image including the light emitting / receiving
本実施の形態によれば、このように画像を利用して前記ずれを取得するので、前述した従来技術のように機械的な移動を伴うスキャン動作が不要となる。よって、本実施の形態によれば、車両側の光通信装置11の受発光部11aを迅速に固定側の光通信装置12の受発光部12aに向けて指向させることができるので、車両側の光通信装置11の受発光部11aを固定側の光通信装置12の受発光部12aに向けて精度良く指向させることができる。このため、本実施の形態によれば、発光光量を増大させることなく移動体側と固定側との間でより安定した通信を行うことができる。
According to the present embodiment, since the shift is acquired using the image in this way, the scanning operation accompanied by the mechanical movement as in the conventional technique described above becomes unnecessary. Therefore, according to the present embodiment, the light emitting / receiving
また、本実施の形態によれば、光通信装置11のみならずテレビカメラ14も旋回台13の搭載台22に搭載され、旋回台13によって光通信装置11のみならずテレビカメラ14も一緒にそれらの指向方向が調節されるので、テレビカメラ14として比較的画角の狭いレンズ14aを有するものを用いることができる。したがって、テレビカメラ14により撮像された画像において固定側の光通信装置12の受発光部12aに相当する像をサーチする精度を高めることができ、ひいては、車両側の光通信装置11の受発光部11aを固定側の光通信装置12の受発光部12aに向けてより精度良く指向させることができる。
In addition, according to the present embodiment, not only the
もっとも、本発明では、テレビカメラ14は、車両2に対して固定し、車両2を基準としたテレビカメラ14の指向方向が変化しないようにしてもよい。この場合であっても、前記テレビカメラ14として画角の広いレンズ14aを有するものを用いることで、テレビカメラ14の視野内に光通信装置12の受発光部12aが入るようにすることができる。テレビカメラ14を車両2に対して固定した場合には、テレビカメラ14で撮像された画像における、固定側の光通信装置12の受発光部12aの像の位置に基づいて、実質的に車両側の光通信装置11の受発光部11aから固定側の光通信装置12の受発光部12aへ向かう車両2を基準とした方向を得ることができる。よって、この方向と、現在の光通信装置11の受発光部11aの指向方向とのずれを求めることができ、これに基づいて旋回台13を制御することで、本実施の形態と同様に、車両側の光通信装置11の受発光部11aを固定側の光通信装置12の受発光部12aに向けて自動的に指向させることができる。
However, in the present invention, the
さらに、本実施の形態では、車両2が前記制御実行エリア内に最初に入ったときに、自車両2を基準とした光通信装置12の受発光部12aの指向方向が、前述したプリセットされた向きとなるように旋回台13のパンとチルトが制御される。したがって、テレビカメラ14も旋回台13の搭載台22上に搭載されているにも拘わらず、車両2が前記制御実行エリア内に入った当初から、テレビカメラ14によって固定側の光通信装置12の受発光部12aの像を含む像を確実に撮像することができる。また、万一、気象条件等の影響でテレビカメラ14により撮像された画像からパンのずれΔθxn及びチルトのずれΔθynを全く得ることができないような状況となっても、前記制御実行エリア内では車両側の光通信装置11の受発光部11aの指向方向を固定側の光通信装置12の受発光部12aに向かう指向方向にある程度近い状態にすることができる。
Furthermore, in the present embodiment, when the
さらにまた、本実施の形態によれば、車両2が制御実行エリア内に位置しない場合には、ステップS2でNOの場合にステップS1へ戻るとともに、ステップS19でNOの場合にステップS28へ移行し、画像処理やその他の旋回台13の制御動作が停止されることから、無駄な制御動作が防止されので、好ましい。
Furthermore, according to the present embodiment, when the
また、本実施の形態によれば、ステップS20で縮小率Snを算出してステップS22で縮小画像In’を作成し、ステップS22で縮小画像In’をテンプレートTを用いてサーチするので、サーチの処理量を低減しつつサーチの精度を高めることができ、ひいては、車両側の光通信装置11の受発光部11aを固定側の光通信装置12の受発光部12aに向けてより精度良く指向させることができる。本実施の形態では、テンプレートTを拡大せずに画像Inを縮小したが、逆に、テンプレートTを拡大して画像Inを縮小しなくても、同様の効果が得られる。
Further, according to this embodiment, 'to create a reduced image I n in step S22' reduced image I n in step S22 to calculate the reduction ratio S n at step S20 because searching using the template T and Thus, the search accuracy can be increased while reducing the search processing amount. As a result, the light emitting / receiving
さらに、本実施の形態によれば、ステップS13,S26が更新されるので、サーチの精度を高めることができ、ひいては、車両側の光通信装置11の受発光部11aを固定側の光通信装置12の受発光部12aに向けてより精度良く指向させることができる。
Furthermore, according to the present embodiment, since steps S13 and S26 are updated, the accuracy of the search can be improved, and as a result, the light emitting / receiving
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されるものではない。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to this embodiment.
例えば、前記実施の形態は鉄道車両と固定側との間で光空間伝送を行う光空間伝送装置に適用した例であったが、本発明は、例えば、道路を走行する車両などの他の移動体と固定側との間で光空間伝送を行う光空間伝送装置にも適用することができる。 For example, although the above embodiment is an example applied to an optical space transmission device that performs optical space transmission between a railway vehicle and a fixed side, the present invention may be applied to other movements such as a vehicle traveling on a road. The present invention can also be applied to an optical space transmission device that performs optical space transmission between a body and a fixed side.
また、本発明による指向装置は、光空間伝送装置のみならず、他の種々用途に用いることができる。 The directing device according to the present invention can be used not only for an optical space transmission device but also for various other purposes.
1 線路
2 車両
11,12 光通信装置
11a,12a 受発光部
13 旋回台
14 テレビカメラ
15 処理・制御部
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記移動体に搭載され前記移動体を基準とした前記被指向体の指向方向を調節する指向方向調節手段と、
実質的に前記被指向体から前記所定位置へ向かう前記移動体を基準とした第1の方向、あるいは、前記移動体を基準とした前記被指向体の指向方向の前記第1の方向に対するずれを、順次検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された前記第1の方向又は前記ずれに基づいて、前記被指向体が前記所定位置に向けて指向するように、前記指向方向調節手段を制御する制御手段と、
を備え、
前記検出手段は、前記所定位置の付近に設けられた指標を含む画像を撮像し前記移動体に搭載される撮像手段と、該撮像手段により撮像された画像を処理して前記第1の方向又は前記ずれを得る処理手段と、を含むことを特徴とする指向装置。 A pointing device that automatically directs a directed body mounted on a moving body toward a predetermined position on a fixed side,
Directing direction adjusting means for adjusting the directing direction of the directed body mounted on the moving body with reference to the moving body;
The first direction based on the moving body that is substantially directed from the directed body toward the predetermined position, or the deviation of the directed direction of the directed body based on the moving body with respect to the first direction is determined. Detecting means for sequentially detecting;
Control means for controlling the pointing direction adjusting means so that the directed body is directed toward the predetermined position based on the first direction or the deviation detected by the detecting means;
With
The detection means picks up an image including an index provided in the vicinity of the predetermined position and processes the image picked up by the image pickup means mounted on the moving body and the first direction or And a processing means for obtaining the deviation.
前記制御手段は、前記エリア判定手段により前記移動体が前記エリア内に位置すると最初に判定された場合に、前記エリアに対応して予め設定された向きに前記被指向体が指向するように、前記指向方向調節手段を制御することを特徴とする請求項1又は2記載の指向装置。 Based on position information indicating the position of the moving body, comprising area determining means for determining whether or not the moving body is located in an area preset with the predetermined position as a reference;
The control means, when it is first determined that the moving body is located in the area by the area determination means, so that the directed body is directed in a preset direction corresponding to the area, 3. The pointing device according to claim 1, wherein the directing direction adjusting means is controlled.
前記所定位置が第2の光通信装置の受発光部、受光部又は発光部が配置された位置であり、
前記第1の光通信装置と前記第2の光通信装置との間で双方向又は一方向に光空間伝送が行われ、
前記指標が前記第2の光通信装置の受発光部、受光部又は発光部あるいはその付近に設けられた他の指標であることを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載の指向装置。 The directed body is a light emitting / receiving unit, a light emitting unit or a light receiving unit of the first optical communication device;
The predetermined position is a position where the light emitting / receiving unit, the light receiving unit or the light emitting unit of the second optical communication device is disposed,
Optical space transmission is performed bidirectionally or unidirectionally between the first optical communication device and the second optical communication device,
9. The pointing device according to claim 1, wherein the index is a light receiving / emitting unit, a light receiving unit, or a light emitting unit of the second optical communication apparatus or another index provided in the vicinity thereof. .
請求項1乃至8のいずれかに記載の指向装置を備え、
前記被指向体が前記第1の光通信装置の受発光部、発光部又は受光部であり、
前記所定位置が前記第2の光通信装置の受発光部、受光部又は発光部が配置された位置であり、
前記指標が前記第2の光通信装置の受発光部、受光部又は発光部あるいはその付近に設けられた他の指標であることを特徴とする光空間伝送装置。 A first optical communication device mounted on a moving body; and a second optical communication device arranged on a fixed side, between the first optical communication device and the second optical communication device. An optical space transmission device that performs optical space transmission in both directions or in one direction,
A directional device according to any one of claims 1 to 8,
The directed body is a light emitting / receiving section, a light emitting section or a light receiving section of the first optical communication device;
The predetermined position is a position where the light receiving / emitting part, light receiving part or light emitting part of the second optical communication device is disposed,
The optical space transmission device, wherein the index is a light emitting / receiving unit, a light receiving unit, or a light emitting unit of the second optical communication device or another index provided in the vicinity thereof.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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