JP2005348003A - Directional device and optical space transmission device using the same - Google Patents

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聡一 須藤
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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1
PROBLEM 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 Patent Document 1 below, for each of the two optical communication devices respectively arranged on the fixed side, the light emitting and receiving unit of the optical communication device is mounted on the camera platform, The direction of light receiving signal is maximized by sampling the light receiving signal level of the light receiving / emitting unit in each directivity direction while scanning to change the direction of the light receiving / emitting unit. After that, the pan head is moved and stopped so that the found directivity direction is obtained.

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。
特開平7−231301号公報 特開平2−68268号公報
Further, in the optical space transmission device disclosed in claim 2 and FIG. 4 of the following Patent Document 2, the optical communication device mounted on the vehicle (moving body) and the optical communication arranged on the ground side (fixed side) Optical space transmission is performed in one direction from the ground side to the vehicle side with respect to the device, but in the same manner as the optical space transmission device disclosed in Patent Document 1, light reception by the light receiving unit of the optical communication device on the vehicle side The direction of the light receiving unit is changed by a vehicle-side direction controller (corresponding to the pan head) so that the signal level is maximized. Although not described directly in Patent Document 2, in FIG. 4 of Patent Document 2, the light receiving signal from the light receiving unit of the optical communication device on the vehicle side is input to the direction controller on the vehicle side. Therefore, the directional controller on the vehicle side performs scanning for changing the directional direction of the light receiving unit of the optical communication device on the vehicle side in the same direction as in the case of Patent Document 1, and in each directional direction. The light receiving signal level of the light receiving / emitting unit is sampled to find the directivity direction that maximizes the light receiving signal level, and then the direction of the light receiving unit of the optical communication device on the vehicle side so as to be the found directivity direction It is thought that it controls.
Japanese Patent Laid-Open No. 7-231301 Japanese Patent Laid-Open No. 2-68268

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 Patent Document 1 and the optical space transmission device disclosed in Claim 2 and FIG. 4 of Patent Document 2, the pan head or the like is controlled based on the received light signal level. Therefore, as described above, in order to find the directivity direction in which the light reception signal level becomes maximum, the light reception level in each directivity direction is performed while performing a scan that changes the directivity direction of the light emitting / receiving unit or the light receiving unit of the optical communication device. Must be sampled. As described above, a scanning operation with mechanical movement (that is, a change in pointing direction) is indispensable, but this scanning operation takes time.

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 Patent Document 1, the positional relationship between the two optical communication devices does not change after being arranged once. However, as in the optical space transmission device disclosed in claim 2 and FIG. 4 of Patent Document 2, one optical communication device is mounted on a moving body such as a vehicle and the other optical communication device is fixed. Since the positional relationship between the two may change from moment to moment, the light receiving / emitting portion of the optical communication device on the mobile body is directed accurately toward the light emitting / receiving portion of the fixed optical communication device. It was difficult.

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 optical communication device 11, the TV camera 14, and the swivel base 13 in FIG. FIG. 4 is a schematic side view schematically showing the optical communication device 11, the TV camera 14, and the swivel base 13 in FIG.

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 track 1 in the traveling direction indicated by an arrow X.

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 optical communication device 11 mounted on the vehicle 2 and an optical communication device 12 arranged on the ground side (fixed side). ing.

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 optical communication device 12 is arranged on the side of the line 1 with a support or the like, and the range of the light beam that can be transmitted and received is set, for example, to the range indicated by the imaginary line in FIG. . The orientation of the optical communication device 12 and the range of light beams that can be transmitted and received are appropriately set according to the straight line / curve of the line 1, the state of the gradient, the desired communication area, and the like.

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 optical communication device 12 is arranged at a time. Every time the vehicle 2 enters each communication area, communication by optical space transmission is performed between the optical communication device 12 on the ground side and the optical communication device 11 on the vehicle 2 side arranged corresponding to the communication area. However, only one communication area and only one optical communication device 12 may be arranged.

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 optical communication device 12. This control execution area is set as an area including a communication area corresponding to the optical communication device 12. The control execution area may coincide with the communication area, but is preferably set slightly wider than the communication area.

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 optical communication devices 11 and 12, and as shown in FIG. 1, the optical communication device 11 includes a light receiving unit and a light receiving unit arranged close to each other. The optical communication device 12 includes a light receiving / emitting unit 12a including a light receiving unit and a light emitting unit that are arranged close to each other. However, when performing optical space transmission in one direction between the optical communication devices 11 and 12, the optical communication device 11 has only one of the light receiving unit and the light emitting unit, and the optical communication device 12 includes the light receiving unit and the light emitting unit. It is only necessary to have the other of the parts.

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 section 11a of the vehicle-side optical communication apparatus 11 as the directed body toward the position of the light receiving / emitting section 12a of the ground-side optical communication apparatus 12. A pointing device is provided. This pointing device is mounted on a vehicle 2 and, as shown in FIG. 1, is a swivel base (sometimes called a pan head or the like) 13 as a directing direction adjusting means and a television camera (CCD) as an imaging means. Camera) 14 and a processing / control unit 15 configured by using, for example, a computer or the like. In the present invention, the imaging means is not necessarily limited to the television camera.

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 swivel base 13 includes a base 21 fixed to the vehicle 2, a mounting base 22, a pan adjusting mechanism 23 including a pan driving motor 23a, and a tilt driving. A tilt adjusting mechanism 24 including a motor 24a, a pan driving circuit 25 for driving the pan driving motor 23a, and a tilt driving circuit 26 for driving the tilt driving motor 24a are provided. Needless to say, the drive circuits 25 and 26 may be arranged outside the swivel base 13. In the present embodiment, pulse motors are used as the drive motors 23a and 24a, and positioning control of the drive motors 23a and 24a, that is, pan and tilt positioning control can be performed by open loop control. However, a pan detector and a tilt detector may be provided on the swivel base 13, and pan and tilt positioning control may be performed by feedback control.

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O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O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O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 swivel base 13, the rotation position (pan) of the mounting base 22 around the axis O 1 parallel to the z-axis direction is adjusted by the pan adjustment mechanism 23, and the axis O included in the plane parallel to the xy plane is adjusted by the tilt adjustment mechanism 23. The rotational position (tilt) of the two mounting bases 22 is adjusted. Note that the orientation of the axis O 2 in a plane parallel to the xy plane changes according to the pan. In the present embodiment, the base 23 is fixed to the vehicle 2 so that the xy plane is substantially a horizontal plane, but the present invention is not necessarily limited thereto.

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 unit 11a of the optical communication device 11 and the directivity direction of the television camera 14 are substantially parallel (that is, the light receiving / emitting light of the optical communication device 11). The direction of the optical axis of the part 11a and the direction of the optical axis of the imaging lens 14a of the television camera 14 are substantially parallel to each other). Thereby, when the light emitting / receiving unit 11a of the optical communication device 11 on the vehicle 2 side points toward the light emitting / receiving unit 12a of the optical communication device 12 on the ground side or the vicinity thereof, the ground side is within the field of view of the TV camera 14. An optical communication device 12 can be inserted. However, the directivity directions of both need not be substantially parallel. In the present embodiment, the entire optical communication device 11 is mounted on the mounting table 22, but portions other than the light emitting / receiving unit 11 a in the optical communication device 11 are not necessarily mounted on the mounting table 22. Alternatively, it may be fixed to the vehicle 2.

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 optical communication device 11 and the TV camera 14 on the mounting table 22 of the swivel base 13 in this way, the swivel base 13 is directed in the direction of the light emitting / receiving unit 12a of the optical communication device 11 with respect to the vehicle 2. With this adjustment, the directivity direction of the TV camera 14 with respect to the vehicle 2 is also adjusted.

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 / control unit 15 receives the image signal from the TV camera 14, the speed information of the host vehicle 2, and the position information of the host vehicle 2, and sends control signals to the drive circuits 25 and 26 of the turntable 13 based on these signals. By giving, the light emitting / receiving unit 11a of the optical communication device 11 on the vehicle side is automatically directed toward the position of the light receiving / emitting unit 12a of the optical communication device 12 on the ground side. Note that the speed information of the host vehicle 2 is obtained from a speed detector (not shown) mounted on the vehicle 2. Since railcars and the like usually have a detector that detects the position of the host vehicle 2, a position detection signal from the detection device may be used as the position information of the host vehicle 2. Further, for example, another position detector such as a GPS position detector may be provided in the vehicle 2 and a position detection signal from the position detector may be used as the position information of the host vehicle 2.

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 / control unit 15 will be specifically described with reference to FIGS. 5 and 6 are schematic flowcharts showing an example of the operation of the processing / control unit 15.

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 / control unit 15 starts an operation before the host vehicle 2 reaches any of the control execution areas (see FIG. 2), and first acquires position information of the host vehicle 2 from the position detector ( Step S1).

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 / control unit 15 determines whether or not the host vehicle 2 is in the next control execution area based on the position information of the host vehicle 2 acquired in step S1 (step S2). Information indicating the position of each control execution area is stored in advance in a memory (not shown) of the processing / control unit 15. If it is determined that the host vehicle 2 is not in the control execution area, the process returns to step S1 and waits for the host vehicle 2 to enter the next control execution area. On the other hand, if it is determined that the host vehicle 2 is in the control execution area, the process proceeds to step S3.

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 / control unit 15 gives control signals to the drive circuits 25 and 26 of the turntable 13, respectively, and the pointing direction of the light emitting / receiving unit 12a of the optical communication device 12 with respect to the own vehicle 2 is preset. The pan and tilt of the swivel 13 are controlled so as to be in the direction (this information is stored in advance in the memory of the processing / control unit 15 corresponding to the control execution area). Here, the preset direction is such that when the host vehicle 2 is located at the start position K (see FIG. 2) of the control execution area, the light emitting / receiving unit 11a of the optical communication device 11 corresponds to the control execution area. The orientation is directed toward the light emitting / receiving unit 12a of the optical communication device 12 arranged. At the time of step S3, since the host vehicle 2 can be regarded as being substantially located at the start position K of the control execution area, the light emitting / receiving unit 11a of the optical communication device 11 on the vehicle side receives and receives the optical communication device 12 on the ground side. The light is directed toward the light emitting unit 12a. Even if the angle of view of the imaging lens 14a of the television camera 14 is relatively narrow, the step S3 ensures that the ground-side optical communication device 12 is within the field of view of the television camera 14.

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 / control unit 15 includes the light receiving / emitting unit 12a of the ground side optical communication device 12 corresponding to the control execution area (in this embodiment, an index indicating the position of the light receiving / emitting unit 12a of the optical communication device 12). As the first use when searching for the image of the light emitting / receiving unit 12a of the optical communication device 12 from the image captured by the television camera 14, it is stored in the memory of the processing / control unit 15 in advance. A template (hereinafter referred to as “initial template corresponding to the control execution area”) is set as a template T used in the next search (step S4). An example of this initial template corresponding to the image of the light emitting / receiving unit 12a of the ground side optical communication device 12 is schematically shown in FIG. In the present embodiment, the size of the initial template is the light emitting / receiving unit 12a of the optical communication device 12 in the image captured by the television camera 14 when the host vehicle 2 is located at the start position K of the control execution area. The size of the image is the same.

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 unit 12a itself of the optical communication device 12 as an index indicating the position of the light emitting / receiving unit 12a of the optical communication device 12, the light receiving / emitting light of the optical communication device 12 is used. Other indicators provided in the vicinity of the portion 12a (for example, a display board on which a graphic or the like that can be easily identified and recognized by others can be used) may be used. In this case, needless to say, a template corresponding to the index is used.

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 / control unit 15 sets the count value n stored in its own memory to 1. The count value n is basically a value indicating how many times sampling is performed in the control execution area, and in association with the count value n, steps S6 to S9 and S15 to be described later are performed. The values and images taken in at S18 are stored.

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t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Iを取り込む(ステップS8)。この画像I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 control unit 15 takes in the current vehicle speed Vn in the memory of its own (step S6), and in the memory takes in the current time t n (step S7), and further, a television in the memory capturing an image I n obtained to date from the camera 14 (step S8). Schematically shown in FIG. 8 An example of the image I n. A hatched portion 30 in FIG. 8 is an image (target) of the light emitting / receiving unit 12a of the ground side optical communication device 12 to be searched. In FIG. 8, 31 is an image of the line 1. Note that the television camera 14 sequentially captures images in the visual field at a predetermined cycle.

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I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 unit 12a of the ground side optical communication device 12 is searched (step S9). As a search method, for example, a general method using normalized cross-correlation can be employed.

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 / control unit 15 determines whether a target has been found by the search in Step S9 (Step S10). If no target is found, the process proceeds to step S14. If a target is found, the process proceeds to step S11.

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I上の位置A(i,j)を取得し、この位置A(i,j)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A(i,j)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 control unit 15, the image of the target found in step S10, the position A n (i n, j n ) in the image I n acquires, the position A n (i n, j n ), the light emitting / receiving unit 11a of the optical communication device 11 is directed from the light emitting / receiving unit 11a of the optical communication device 11 to the light emitting / receiving unit 12a of the ground side optical communication device 12 based on the vehicle 2. The current deviation with respect to the direction with respect to the vehicle 2 is calculated as a pan deviation Δθ xn and a tilt deviation Δθ yn . As the target image position A n (i n , j n ), for example, the center position of the target image may be adopted.

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I上のターゲットの像の位置A(i,j)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A(i,j)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A,A及び光通信装置12の受発光部12aの現在の位置B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A,A及び光通信装置12の受発光部12aの現在の位置B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 television camera 14, a television camera 14 XY coordinates with the optical axis O as the origin. FIG. 9 also shows an ideal position A 0 (i 0 , j 0 ) described later on the image In. 10 and 11, the optical axis O is the Z axis in addition to the same X axis and Y axis as in FIG. 9. FIG. 10 shows the relationship between the positions A n and A 0 , the current position B n of the light emitting / receiving unit 12 a of the optical communication device 12, and the ideal direction described later, as viewed from the Y-axis direction. FIG. 11 shows the relationship between the positions A n and A 0 , the current position B n of the light emitting / receiving unit 12 a of the optical communication device 12, and the ideal direction described later, as viewed from the X-axis direction. 10 and 11, E indicates the center of the imaging lens 14a of the television camera 14, and f indicates the focal length of the imaging lens 14a.

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O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O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I上の位置(理想の位置と呼ぶ。)A(i,j)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 imaging lens 14a of the television camera 14, and an angle θ y0 is formed around the X axis and passes through the point E. When the light emitting / receiving unit 12a of the optical communication device 12 is in the direction (referred to as an ideal direction), the light emitting / receiving unit 11a of the vehicle side optical communication device 11 is directed toward the light receiving / emitting unit 12a of the ground side optical communication device 12 It is assumed that the positional relationship between the optical communication device 11 and the television camera 14 is set when the slewing base 13 is mounted on the mounting base 22 so as to be oriented. When the light receiving and emitting unit 12a of the optical communication apparatus 12 is in the ideal direction, the position on the image I n of the image of the person receiving the light emitting portion 12a (referred to as ideal position.) A 0 (i 0, j 0) is 9 to 11 as shown in FIG.

これに対し、ステップS10で発見されたターゲットの、画像I上の位置An(i,j)は、画像I上の理想の位置A(i,j)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Bが、前記理想方向からずれた方向にあるためである。位置B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 unit 12a of the optical communication device 12 is in a direction deviating from the ideal direction. As shown in FIGS. 10 and 11, the position B n forms an angle θ xn around the Y axis with respect to the optical axis O of the imaging lens 14a of the television camera 14, and forms an angle θ yn around the X axis and E It is in a direction passing through the point (a direction shifted by an angle Δθ xn around the Y axis from the ideal direction and shifted by an angle Δθ yn around the X axis).

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O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O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 unit 11a of the optical communication device 11 toward the light emitting / receiving unit 12a of the ground side optical communication device 12 in the direction of the light emitting / receiving unit 11a of the optical communication device 11 with respect to the vehicle 2. This corresponds to the current deviation around the Y axis with respect to the direction with reference to 2. The angle Δθ yn is a vehicle heading from the light emitting / receiving unit 11a of the optical communication device 11 toward the light emitting / receiving unit 12a of the ground side optical communication device 12 in the direction of the light emitting / receiving unit 11a of the optical communication device 11 with respect to the vehicle 2. This corresponds to a shift around the current X axis with respect to a direction based on 2. Since the Y axis in FIGS. 9 to 11 is not so inclined with respect to the pan axis O 1 in FIGS. 3 and 4, the angle Δθ xn can be regarded as a pan shift. Further, since the X axis in FIGS. 9 to 11 is parallel to the tilt axis O 2 in FIGS. 3 and 4, the angle Δθ yn is a tilt shift.

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 equations 1 and 2, as can be seen from FIGS.

Figure 2005348003
Figure 2005348003

Figure 2005348003
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ステップS11において、処理・制御部15は、位置A(i,j)及び理想位置A(i,j)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A(i,j)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 <b > 11, the processing / control unit 15 determines the pan shift Δθ xn and the tilt from the position A n (i n , j n ) and the ideal position A 0 (i 0 , j 0 ) according to the equations 1 and 2. The deviation Δθ yn is calculated. The ideal position A 0 (i 0 , j 0 ) is determined when the TV camera 14 and the optical communication device 11 are mounted on the mounting base 22 of the swivel base 13 according to the positional relationship between them. Pre-stored in memory.

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Bに向かう方向と実質的に一致することになる。 Thereafter, the processing / control unit 15 determines that the light emitting / receiving unit 11a of the optical communication device 11 on the vehicle side has the optical communication device 12 on the ground side based on the pan shift Δθ xn and tilt shift Δθ yn calculated in step S11. Control signals are given to the drive circuits 25 and 26 of the swivel base 13 so as to be directed toward the light emitting / receiving unit 12a (step S12). Specifically, the processing / control unit 15 rotates the swivel base 13 so that the pan of the mounting base 22 of the swivel base 13 rotates by Δθ xn and the tilt of the mounting base 22 of the swivel base 13 rotates by Δθ yn. A control signal is given to each of the drive circuits 25 and 26. Accordingly, in FIGS. 10 and 11, the pan and tilt in the ideal direction rotate together with the optical axis O of the television camera 14, and the ideal direction substantially coincides with the direction toward the position Bn. Become.

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I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 control unit 15 updates the template that is currently set as the template T to be used in the next search, the target image in the image I n found in the search in step S9, the target Is set as a template T used in the next search (step S13).

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Vを取り込み(ステップS15)、前記メモリ内に現在の時刻t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Iを取り込む(ステップS17)。 Subsequently, after setting the count value n to 2 (step S14), the processing / control unit 15 captures the current vehicle speed V n in its own memory (step S15), and stores the current time in the memory. the t n uptake (step S16), and further captures image I n obtained to date from the television camera 14 in the memory (step S17).

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D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z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z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 / control unit 15 acquires the current position of the host vehicle 2 (step S18). In step S18, the position information of the host vehicle 2 may be acquired from the position detector in the same manner as in step S1, or the following number is assumed on the assumption that the host vehicle 2 is performing a uniform acceleration linear motion. 3 and Equation 4 are used to calculate the distance D n that the host vehicle 2 has moved and the distance z n from the host vehicle 2 to the target (the light emitting / receiving unit 12a of the optical communication device 12 on the ground side). It may be used as the position. Here, z 0 in Equation 4 is the distance from the start position K of the control execution area to the target, as shown in FIG.

Figure 2005348003
Figure 2005348003

Figure 2005348003
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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 / control unit 15 determines whether or not the host vehicle 2 is within the control execution area based on the position information of the host vehicle 2 acquired in Step S15 (Step S19). If it is determined that the host vehicle 2 is within the control execution area, the process proceeds to step S20. If it is determined that the host vehicle 2 is out of the control execution area, the operation in the control execution area is stopped. Then, the process proceeds to step S28.

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 / control unit 15 determines whether or not the next control execution area exists. This determination can be made based on the position information of the host vehicle 2 acquired in step S15 and information on each control execution area stored in advance in the memory of the processing / control unit 15. If the next control execution area exists, the process returns to step S1. If the next control execution area does not exist, the processing / control unit 15 ends the operation.

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I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Iの縮小率Sを、算出する。図5中のz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 control unit 15, the number 5 below, the size of the target image in the image I n-1 taken last the size of the target image in an image I n captured in this step S17 for conforming to shrink to be, the reduction ratio S n of the image I n, is calculated. Z n in FIG. 5 may be calculated based on the position information fetched from the position detector, as in step S18.

Figure 2005348003
Figure 2005348003

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Sを算出しているのである。 When the host vehicle 2 is moving in the traveling direction X in FIG. 2, images sequentially captured from the TV camera 14 are gradually enlarged. Therefore, the target image in the image (the optical communication device 12 on the ground side). The image of the light emitting / receiving unit 12a becomes larger. Therefore, in order to increase the search accuracy while reducing the search processing amount, it is preferable that the size of the template T matches the size of the target image in the image. Therefore, in the present embodiment, the reduction rate Sn is calculated in step S20.

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T’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T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z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Tの倍率は、f/(z−f)となる。よって、前述した縮小率S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 portions 12a of the ground side of the optical communication apparatus 12) between the image T n which is formed on the image plane P of the television camera 14 by Showing the relationship. As already described, in FIG. 12, the distance z n is the distance from the host vehicle 2 to the target (the light receiving and emitting unit 12a of the ground side optical communication device 12), E is the center of the imaging lens 14a of the TV camera 14, and f Is the focal length of the imaging lens 14a. As can be seen from FIG. 12, the magnification of the image T n in this case is f / (z n −f). Therefore, it can be seen that the reduction ratio S n described above can be obtained by equation (5).

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IをステップS20で算出した縮小率Sで縮小することで、縮小画像I’を作成する(ステップS21)。 After step S20, processing and control unit 15, by reducing the image I n captured by the reduction ratio S n calculated in step S20 in step S17, it creates a reduced image I n '(step S21).

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I’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 / control unit 15 uses the currently set template T to select the target (in this embodiment, the ground-side optical communication device 12 of the reduced image I n ′ created in step S21). The image of the light emitting / receiving unit 12a is searched (step S22). As a search method, a general method can be adopted as in step S9.

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 / control unit 15 determines whether a target has been found by the search in step S22 (step S23). If no target is found, the process returns to step S15. If a target is found, the process proceeds to step S24.

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I’上の位置A’(i’,j’)を取得し、この位置A’(i’,j’)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A’(i’,j’)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 / control unit 15 acquires a position A n ′ (i n ′, j n ′) on the reduced image I n ′ of the target image found in step S23, and this position A n. Based on '(i n ', j n '), the optical communication device on the ground side from the light emitting / receiving unit 11a of the optical communication device 11 in the direction of the light emitting / receiving unit 11a of the optical communication device 11 with reference to the vehicle 2 12 are calculated as pan deviation Δθ xn and tilt deviation Δθ yn . As the target position A n ′ (i n ′, j n ′), for example, the center position of the target may be adopted.

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I’上の位置A’(i’,j’)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 / control unit 15 calculates the pan shift θ xn and the tilt shift Δθ yn in accordance with Equations 1 and 2, similarly to Step S11. However, in order to convert the position A n ′ (i n ′, j n ′) on the reduced image I n ′ to the position on the image before reduction, an expression obtained by substituting Equation 6 below into Equation 1 and a number The pan shift θ xn and the tilt shift Δθ yn are calculated using an equation in which the following Expression 7 is substituted into 2.

Figure 2005348003
Figure 2005348003

Figure 2005348003
Figure 2005348003

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Bに向かう方向と実質的に一致することになる。 Thereafter, the processing / control unit 15 determines that the light emitting / receiving unit 11a of the optical communication device 11 on the vehicle side is the optical communication device 12 on the ground side based on the pan deviation Δθ xn and the tilt deviation Δθ yn calculated in step S24. A control signal is given to each of the drive circuits 25 and 26 of the turntable 13 so as to be directed toward the light emitting / receiving unit 12a (step S25). Specifically, the processing / control unit 15 rotates the swivel base 13 so that the pan of the mounting base 22 of the swivel base 13 rotates by Δθ xn and the tilt of the mounting base 22 of the swivel base 13 rotates by Δθ yn. A control signal is given to each of the drive circuits 25 and 26. Accordingly, in FIGS. 10 and 11, the pan and tilt in the ideal direction rotate together with the optical axis O of the television camera 14, and the ideal direction substantially coincides with the direction toward the position Bn. Become.

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I’中のターゲットの像のエリアを縮小率Sで縮小する前の画像I上のエリアに換算し、画像I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I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 control unit 15 are converted into the area of the previous image I n to reduce the area of the target image in the reduced image in I n 'found in the search in step S22 in reduction ratio S n, an image of the area in the image I n, by setting as a template T to be used in the next search, a template that is currently set as the template T to be used in the next search of the area in the image I n The image is updated (step S26).

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 unit 12a of the fixed-side optical communication device 12 is captured (steps S8 and S17), the captured image is processed, and the vehicle 2 is processed. Current direction of the light emitting / receiving unit 11a of the optical communication device 11 as a reference with respect to the direction based on the vehicle 2 from the light emitting / receiving unit 11a of the optical communication device 11 toward the light emitting / receiving unit 12a of the optical communication device 12 on the ground side Are obtained as pan deviation Δθ xn and tilt deviation Δθ yn (steps S11 and S24), and the swivel base 13 is controlled based on the obtained deviations 11a and 11b of the vehicle-side optical communication device 11. Is automatically directed toward the light emitting / receiving unit 12a of the fixed-side optical communication device 12.

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 unit 11a of the optical communication device 11 on the vehicle side can be quickly directed toward the light emitting / receiving unit 12a of the optical communication device 12 on the fixed side. The light emitting / receiving unit 11a of the optical communication device 11 can be accurately directed toward the light receiving / emitting unit 12a of the fixed-side optical communication device 12. For this reason, according to the present embodiment, more stable communication can be performed between the moving body side and the fixed side without increasing the amount of emitted light.

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 optical communication device 11 but also the TV camera 14 is mounted on the mounting base 22 of the swivel base 13. Therefore, the television camera 14 having a lens 14a having a relatively narrow angle of view can be used. Therefore, it is possible to improve the accuracy of searching for an image corresponding to the light receiving / emitting unit 12a of the fixed-side optical communication device 12 in the image captured by the television camera 14, and as a result, the light-receiving / emitting unit of the optical communication device 11 on the vehicle side. 11a can be directed more accurately toward the light emitting / receiving unit 12a of the optical communication device 12 on the fixed side.

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 television camera 14 may be fixed to the vehicle 2 so that the directing direction of the television camera 14 with respect to the vehicle 2 does not change. Even in this case, by using the television camera 14 having the lens 14a having a wide angle of view, the light emitting / receiving unit 12a of the optical communication device 12 can be placed within the field of view of the television camera 14. . When the TV camera 14 is fixed to the vehicle 2, the vehicle side is substantially based on the position of the image of the light emitting / receiving unit 12 a of the fixed optical communication device 12 in the image captured by the TV camera 14. The direction with reference to the vehicle 2 heading from the light emitting / receiving unit 11a of the optical communication device 11 to the light receiving / emitting unit 12a of the fixed-side optical communication device 12 can be obtained. Therefore, the deviation between this direction and the directivity direction of the current light emitting / receiving unit 11a of the optical communication device 11 can be obtained. By controlling the swivel base 13 based on this, The light emitting / receiving unit 11a of the vehicle-side optical communication device 11 can be automatically directed toward the light receiving / emitting unit 12a of the fixed-side optical communication device 12.

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 vehicle 2 first enters the control execution area, the directivity direction of the light emitting / receiving unit 12a of the optical communication device 12 with respect to the own vehicle 2 is preset as described above. The pan and tilt of the swivel base 13 are controlled so as to be oriented. Therefore, although the TV camera 14 is also mounted on the mounting table 22 of the swivel base 13, the TV camera 14 uses the fixed-side optical communication device 12 from the beginning when the vehicle 2 enters the control execution area. An image including the image of the light emitting / receiving unit 12a can be reliably captured. Even in a situation where the panning deviation Δθ xn and the tilt deviation Δθ yn cannot be obtained at all from the image captured by the TV camera 14 due to the influence of weather conditions or the like, Then, the directivity direction of the light emitting / receiving unit 11a of the optical communication device 11 on the vehicle side can be made to be somewhat close to the directivity direction toward the light emitting / receiving unit 12a of the optical communication device 12 on the fixed side.

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 vehicle 2 is not located within the control execution area, the process returns to step S1 if NO in step S2, and proceeds to step S28 if NO in step S19. Since the image processing and other control operations of the swivel base 13 are stopped, useless control operations are prevented, which is preferable.

また、本実施の形態によれば、ステップS20で縮小率Sを算出してステップS22で縮小画像I’を作成し、ステップS22で縮小画像I’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Iを縮小したが、逆に、テンプレートTを拡大して画像I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 unit 11a of the optical communication device 11 on the vehicle side is directed toward the light emitting / receiving unit 12a of the optical communication device 12 on the fixed side. Can be oriented well. In the present embodiment, by reducing the image I n without enlarging the template T, conversely, without reducing the image I n to expand the template T, the same effect can be obtained.

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 unit 11a of the optical communication device 11 on the vehicle side is replaced with the optical communication device on the fixed side. It is possible to direct more accurately toward the 12 light emitting / receiving units 12a.

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.

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。It is a schematic block diagram which shows the optical space transmission apparatus by one embodiment of this invention. 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。It is a schematic plan view which shows typically the example of arrangement | positioning of a one part component of the optical space transmission apparatus shown in FIG. 図1中の光通信装置、テレビカメラ及び旋回台を模式的に示す概略正面図である。It is a schematic front view which shows typically the optical communication apparatus in FIG. 1, a television camera, and a turntable. 図1中の光通信装置、テレビカメラ及び旋回台を模式的に示す概略側面図である。It is a schematic side view which shows typically the optical communication apparatus, television camera, and turntable in FIG. 図1中の処理・制御部の動作の一部を示す概略フローチャートである。It is a schematic flowchart which shows a part of operation | movement of the process / control part in FIG. 図1中の処理・制御部の動作の他の一部を示す概略フローチャートである。6 is a schematic flowchart showing another part of the operation of the processing / control unit in FIG. 1. 初期テンプレートの一例を模式的に示す図である。It is a figure which shows an example of an initial template typically. 撮像された画像の一例を模式的に示す図である。It is a figure which shows an example of the imaged image typically. 画像上のターゲットの像の位置等を示す図である。It is a figure which shows the position etc. of the image of the target on an image. Y軸方向から見た各位置及び理想方向の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between each position seen from the Y-axis direction, and the ideal direction. X軸方向から見た各位置及び理想方向の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between each position seen from the X-axis direction, and the ideal direction. テレビカメラにより撮像された像の倍率を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the magnification of the image imaged with the television camera.

符号の説明Explanation of symbols

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 SYMBOLS 1 Track 2 Vehicle 11, 12 Optical communication apparatus 11a, 12a Light emitting / receiving part 13 Turning table 14 Television camera 15 Processing / control part

Claims (10)

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ことを特徴とする請求項1記載の指向装置。   2. The pointing direction adjusting means adjusts the pointing direction of the imaging means with respect to the moving body together with the pointing direction of the directed body with respect to the moving body. Pointing device. 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ことを特徴とする請求項3記載の指向装置。   The control means stops the control for directing the directed body toward the predetermined position corresponding to the area when the area determination means determines that the moving body is not located in the area. The pointing device according to claim 3. 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ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の指向装置。   The processing means has search means for searching for an image corresponding to the index in an image captured by the imaging means using a template corresponding to the index, and the index found by the search means 5. The pointing device according to claim 1, wherein the first direction or the shift is obtained based on a position of a corresponding image. 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、前記サーチを行うことを特徴とする請求項5記載の指向装置。   The search means performs the search after reducing or enlarging one of the template and the captured image at a reduction rate or an enlargement rate based on position information indicating the position of the moving body. The pointing device according to claim 5, characterized in that: 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ことを特徴とする請求項5又は6記載の指向装置。   The processing means includes means for updating the template used when the search means searches for an image corresponding to the index next time based on an image corresponding to the index found by the search means. The pointing device according to claim 5 or 6, characterized by the above. 前記移動体が鉄道車両又は道路を走行する車両であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の指向装置。   The pointing device according to claim 1, wherein the moving body is a railway vehicle or a vehicle traveling on a road. 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. .
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、
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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