JP2024066907A - 光空間通信装置、光空間通信装置の制御方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】光空間通信装置が、運用に応じた初期捕捉動作を行う。【解決手段】光空間通信装置（１）は、目標物を含む画像を取得する画像取得手段（１１）と、目標物に対して光学部全体を指向させて、当該目標物を粗追尾する粗追尾駆動手段（２１）と、目標物を精追尾する精追尾駆動手段（２２）と、画像において目標物が認識されない場合、目標物を捕捉するための捕捉条件を変更して粗追尾駆動手段（２１）を制御する粗追尾制御手段（１２）と、画像において目標物が認識された場合、精追尾駆動手段（２２）を制御する精追尾制御手段（１３）と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、光空間通信装置、光空間通信装置の制御方法およびプログラムに関する。

従来から、移動体等の目標を追尾する目標追尾機能を有する光空間通信装置が広く知られている。これに関連する技術として、下記の特許文献１に開示された発明がある。

特許文献１は、伝搬損失算出部が、粗追尾センサにより生成された集光スポット像の広がりである直径から、望遠鏡のアライメントずれに伴うレーザービームの空間伝搬損失を算出し、強度調整部が、伝搬損失算出部により算出された空間伝搬損失が大きい程、光送信装置から出力されるレーザービームの強度が高くなるように、光送信装置を制御することを開示している。

特開２０１６－２２５８８３号公報

移動体等を目標として高精度に光軸を指向させるためには、まず追尾目標を撮像する追尾カメラの画角内に対向局側の特徴となる光、物体等が撮像されている必要がある。その追尾目標を最初に撮影範囲に収め追尾を始めるまでの状態を初期捕捉という。この初期捕捉動作は、相手の位置情報をあらかじめ知っていれば比較的容易に実現可能である。

しかしながら、秘匿性を重視するために電波を遮蔽された状況であったり、電波通信では送信できない情報を即時に送信したい状態であったりした場合、光学系のみで相手の位置を把握する必要がある。特に、上空から地表面をサーチするとき、背景光や雑多な障害物の影響でカメラでの目標抽出が困難である。

特許文献１には、空間伝搬損失が大きい程、光送信装置から出力されるレーザービームの強度を高くすることが開示されている。しかしながら、特許文献１に記載の技術を用いたとしても、上述のような運用に応じた初期捕捉動作を行うことはできない。

本発明の一態様は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、運用に応じた捕捉動作を行うことが可能な技術を提供することを一目的とする。

本発明の一態様に係る光空間通信装置は、目標物を含む画像を取得する画像取得手段と、前記目標物に対して光学部全体を指向させて、当該目標物を粗追尾する粗追尾駆動手段と、前記目標物を精追尾する精追尾駆動手段と、前記画像において前記目標物が認識されない場合、前記目標物を捕捉するための捕捉条件を変更して前記粗追尾駆動手段を制御する粗追尾制御手段と、前記画像において前記目標物が認識された場合、前記精追尾駆動手段を制御する精追尾制御手段と、を備える。

本発明の一態様に係る光空間通信装置の制御方法は、目標物に対して光学部全体を指向させて、当該目標物を粗追尾する粗追尾駆動手段と、前記目標物を精追尾する精追尾駆動手段と、を備える光空間通信装置の制御方法であって、前記目標物を含む画像を取得し、前記画像において前記目標物が認識されない場合、前記目標物を捕捉するための捕捉条件を変更して前記粗追尾駆動手段を制御し、前記画像において前記目標物が認識された場合、前記精追尾駆動手段を制御する。

本発明の一態様に係るプログラムは、目標物に対して光学部全体を指向させて、当該目標物を粗追尾する粗追尾駆動手段と、前記目標物を精追尾する精追尾駆動手段と、を備える光空間通信装置が有するコンピュータに、前記目標物を含む画像を取得する処理と、前記画像において前記目標物が認識されない場合、前記目標物を捕捉するための捕捉条件を変更して前記粗追尾駆動手段を制御する処理と、前記画像において前記目標物が認識された場合、前記精追尾駆動手段を制御する処理と、を実行させる。

本発明の一態様によれば、光空間通信装置は、運用に応じた捕捉動作を行うことができる。

本発明の第１の例示的実施形態に係る光空間通信装置の構成例を示すブロック図である。 本発明の第１の例示的実施形態に係る光空間通信装置の処理方法の流れを示すフロー図である。 本発明の第２の例示的実施形態に係る光空間通信装置の構成例を示すブロック図である。 本発明の第２の例示的実施形態に係る光空間通信装置の外観例を示す図である。 本発明の第２の例示的実施形態に係る光空間通信装置におけるビーム幅と送信パワーとの関係を示す図である。 本発明の第２の例示的実施形態に係る光空間通信装置におけるサーチ速度とカメラ解像度との関係を示す図である。 本発明の第２の例示的実施形態に係る光空間通信装置の処理方法の流れを示すフロー図である。 運用の一例として、光空間通信装置が地上から上空を捜索する場合を示す図である。 運用の他の一例として、光空間通信装置が上空から地表を捜索する場合を示す図である。 各例示的実施形態に係る光空間通信装置として機能するコンピュータの構成を示すブロック図である。

〔例示的実施形態１〕
＜例示的実施形態１に係る光空間通信装置１＞
本発明の第１の例示的実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。本例示的実施形態は、後述する例示的実施形態の基本となる形態である。なお、この概要に付記した図面参照符号は、理解を助けるための一例として各要素に便宜上付記したものであり、本発明を図示の態様に限定することを意図するものではない。また、以降の説明で参照する図面等のブロック間の接続線は、双方向及び単方向の双方を含む。一方向矢印については、主たる信号（データ）の流れを模式的に示すものであり、双方向性を排除するものではない。また、図中の各ブロックの入出力の接続点には、ポート乃至インタフェースを備える構成としてもよいが、これらの構成については図示を省略する。

図１は、本発明の第１の例示的実施形態に係る光空間通信装置１の構成例を示すブロック図である。本例示的実施形態に係る光空間通信装置１は、図１に示すように、制御部１０と、ジンバル部２０と、を備えている。制御部１０は、画像取得手段１１と、粗追尾制御手段１２と、精追尾制御手段１３と、を備えている。また、ジンバル部２０は、粗追尾駆動手段２１と、精追尾駆動手段２２と、を備えている。

画像取得手段１１は、目標物を含む画像を取得する。例えば、画像取得手段１１は、カメラ等によって撮像された目標物に関する画像情報（偏角情報、測距情報等）を取得して、粗追尾制御手段１２および精追尾制御手段１３に出力する。目標物は、飛行機、衛星等の移動体である。

粗追尾駆動手段２１は、目標物に対して光学部全体を指向させて、当該目標物を粗追尾する。粗追尾駆動手段２１は、光学部の光軸の補正を行なうためのＡＺ軸（アジマス軸）／ＥＬ軸（エレベーション軸）の２軸以上を駆動する大型ジンバル等によって構成され、光学部全体を目標物に対して指向させる。

精追尾駆動手段２２は、目標物を精追尾する。精追尾駆動手段２２は、ＡＺ軸／ＥＬ軸の２軸以上を高精度に駆動する高精度追尾機構を備えている。

粗追尾制御手段１２は、画像において目標物が認識されない場合、目標物を捕捉するための捕捉条件を変更して粗追尾駆動手段２１を制御する。粗追尾制御手段１２は、画像取得手段１１によって取得された目標物に関する画像情報（偏角情報、測距情報等）を画像処理することによって、画面上の目標物の位置情報を取得する。

このとき、粗追尾制御手段１２は、画像において目標物が認識されない場合、目標物を捕捉するための捕捉条件を変更する。捕捉条件は、光信号におけるビーム広がり角、送信光パワー（以下、単に送信パワーとも呼ぶ。）、カメラのカメラ解像度、サーチ速度、光信号パターン等である。

精追尾制御手段１３は、画像において目標物が認識された場合、精追尾駆動手段２２を制御して目標物の精追尾を行う。

＜光空間通信装置１の効果＞
以上説明したように、本例示的実施形態に係る光空間通信装置１によれば、粗追尾制御手段１２が、画像において目標物が認識されない場合、目標物を捕捉するための捕捉条件を変更して粗追尾駆動手段２１を制御する。したがって、光空間通信装置１は、運用に応じた捕捉動作を行うことができる。

＜光空間通信装置１の制御方法の流れ＞
以上のように構成された光空間通信装置１の制御方法の流れについて、図２を参照して説明する。図２は、第１の例示的実施形態に係る光空間通信装置１の制御方法Ｓ１の流れを示すフロー図である。目標物に対して光学部全体を指向させて、当該目標物を粗追尾する粗追尾駆動手段２１と、目標物を精追尾する精追尾駆動手段２２と、を備える光空間通信装置の制御方法であって、制御方法Ｓ１は、ステップＳ１１～Ｓ１５を含む。

まず、画像取得手段１１は、目標物を含む画像を取得する（Ｓ１１）。例えば、画像取得手段１１は、カメラ等によって撮像された目標物に関する画像情報（偏角情報、測距情報等）を取得して、粗追尾制御手段１２および精追尾制御手段１３に出力する。

次に、粗追尾制御手段１２は、画像取得手段１１によって取得された目標物に関する画像情報（偏角情報、測距情報等）を画像処理することによって、画面上の目標物の位置情報を取得する。そして、粗追尾制御手段１２は、画像において目標物を認識したか否かを判定する（Ｓ１２）。

粗追尾制御手段１２は、画像において目標物が認識されない場合（Ｓ１２，Ｎｏ）、目標物を捕捉するための捕捉条件を変更して粗追尾駆動手段２１を制御し（Ｓ１３）、ステップＳ１１に戻って以降の処理を繰り返す。捕捉条件は、光信号におけるビーム広がり角、送信光パワー、カメラのカメラ解像度、サーチ速度、光信号パターン等である。

粗追尾制御手段１２は、画像において目標物が認識された場合（Ｓ１２，Ｙｅｓ）、粗追尾用角度を算出し、精追尾制御手段１３に出力する（Ｓ１４）。最後に、精追尾制御手段１３は、粗追尾制御手段１２によって算出された粗追尾用角度に基づいて、精追尾駆動手段２２を制御して目標物の精追尾を行う（Ｓ１５）。

＜光空間通信装置１の制御方法Ｓ１の効果＞
以上説明したように、本例示的実施形態に係る光空間通信装置１の制御方法によれば、粗追尾制御手段１２が、画像において目標物が認識されない場合、目標物を捕捉するための捕捉条件を変更して粗追尾駆動手段２１を制御する。したがって、光空間通信装置１は、運用に応じた捕捉動作を行うことができる。

〔例示的実施形態２〕
＜例示的実施形態２に係る光空間通信装置１Ａ＞
図３は、本発明の第２の例示的実施形態に係る光空間通信装置１Ａの構成を示す図である。本例示的実施形態に係る光空間通信装置１Ａは、制御部１０Ａと、ジンバル部２０Ａと、カメラ５０と、を備えている。

また、制御部１０Ａは、目標位置推定器３１と、ビーム最適化制御器３２と、協調制御器３３と、精追尾制御器３４と、粗追尾制御器３５と、とを備えている。目標位置推定器３１、ビーム最適化制御器３２、協調制御器３３および粗追尾制御器３５は、本例示的実施形態において粗追尾制御手段を実現する構成である。精追尾制御器３４は、本例示的実施形態において精追尾制御手段を実現する構成である。

また、ジンバル部２０Ａは、精追尾駆動部４１と、粗追尾駆動部４２と、を備えている。粗追尾駆動部４２は、本例示的実施形態において粗追尾駆動手段を実現する構成である。また、精追尾駆動部４１は、本例示的実施形態において精追尾駆動手段を実現する構成である。

ビーム最適化制御器３２は、ビーム広がり角調整器３２１と、送信パワー調整器３２２と、サーチ速度・解像度調整器３２３と、光信号パターン発生器３２４と、を含む。精追尾制御器３４は、高精度追尾機構用制御補償器３４１を含む。また、粗追尾制御器３５は、ジンバル制御補償器３５１を含む。また、粗追尾駆動部４２は、光学部４２０を含む。光学部４２０は、受光カメラ４２１と、焦点調整機構４２２と、を含む。なお、カメラ５０と、受光カメラ４２１とは、同じカメラであってもよい。

目標位置推定器３１は、カメラ５０が撮像した目標物に関する画像情報を画像処理し、目標物に関する目標角度と目標角速度とを精度良く推定する。目標位置推定器３１は、粗追尾制御機能の一つとして、目標物に関する画像情報から取得される目標位置情報の遅延時間分の補正を行ないながら目標物を予測推定する機能を備えている。

協調制御器３３は、目標位置推定器３１が推定した目標角度と目標角速度とを参照して、さらに、高精度に目標物に関する目標角度と目標角速度とを算出する。協調制御器３３は、精追尾制御機能の一つとして、光軸の補正を行なうために、反射ミラー、駆動ミラーの法線ベクトルを管理して、正確な目標駆動角度を演算することによって、光路上に設けた２軸以上を駆動する精追尾駆動部４１の正確な制御を行なう機能を備えている。

高精度追尾機構用制御補償器３４１は、協調制御器３３から出力される目標角度および目標角速度に基づいて、ＡＺ軸／ＥＬ軸の２軸以上を高精度に駆動する精追尾駆動部４１を制御する。

ジンバル制御補償器３５１は、協調制御器３３から出力される目標角度および目標角速度に基づいて、ＡＺ軸／ＥＬ軸の２軸以上を駆動する粗追尾駆動部４２を制御して、光学部４２０等を駆動する。

図４は、本発明の第２の例示的実施形態に係る光空間通信装置１Ａの外観例を示す図である。図４に示すように、光空間通信装置１Ａは、カメラ５０（受光カメラ４２１）、レーザ発生器等の発光部４００、発光部４００から出力されたレーザ光が入射される駆動ミラー５００、および駆動ミラー５００からのレーザ光を反射させて目標物に向かって射出する反射ミラー６００を備え、垂直方向のＡＺ軸の周りまたは水平方向のＥＬ軸の周りを、ジンバル等により回動可能な構成とされている。

駆動ミラー５００は、アウターシンバル側に配置され、反射ミラー６００は、光学部４２０内の反射ミラーであり、ＥＬジンバル側の光学部内に配置されている。駆動ミラー５００は、光軸を補正するために、図３に示した粗追尾駆動部４２、精追尾駆動部４１により任意の角度、角速度で、Ｘ軸、Ｙ軸の周りを回動可能な構成とされている。

図３に示すように、ビーム最適化制御器３２は、ビーム広がり角調整器３２１と、送信パワー調整器３２２と、サーチ速度・解像度調整器３２３と、光信号パターン発生器３２４とのそれぞれに対して最適な指令となるよう制御する機能を有しており、確実で、迅速に捕捉追尾を行うことを可能にする。

ビーム広がり角調整器３２１は、広狭域サーチ対応を可能とするために、発光部４００のビーム広がり角を変動させることで捜索を容易にしたい場合にビーム広がり角を広げたり、遠方へのビーム送信を容易にする場合に発光部４００のビーム広がり角を狭めたりする機能を有する。送信パワー調整器３２２は、長短距離に適応させるために、発光部４００の送信光パワーを調整可能な機能を有する。

サーチ速度・解像度調整器３２３は、初期捕捉の際にジンバルの駆動速度（サーチ速度）を調整したり、カメラフレームと連動させ、受光カメラ４２１の解像度を変動させたりすることが可能な機能を有する。光信号パターン発生器３２４は、輝度、タイミング、信号強度等を変動させることで、対向局との間で予め取り決めた信号パターンを発生させる機能を有する。

図５は、本発明の第２の例示的実施形態に係る光空間通信装置１Ａにおけるビーム幅と送信パワーとの関係を示す図である。対向局からのビームの広がり範囲が大きければ大きいほど、対向局の光が自局に通達される可能性が高まる。但し、通達距離や空間の大気状態にもよるが、ビーム広がり角を広げれば広げるほど光のエネルギーは拡散してしまい、自局で認識できる光の量が減少してしまう。

そこで、図５に示すように、ビーム幅と送信パワーとを組み合わせて変動させながら捕捉動作を行うことで、最適な初期捕捉動作を実現することが可能となる。ビーム広がり角調整器３２１は、その際にビーム広がり角をビーム最適化制御器３２の指令に応じて変動させる動作を行う。

上述のように、ビームは広げれば広げるほど光のエネルギーは拡散してしまい、自局で認識できる光の量が減少してしまう。そこで、図５に示すように、ビーム幅と送信パワーとを組み合わせ変動させながら捕捉動作を行うことで最適な初期捕捉動作を実現することが可能となる。送信パワー調整器３２２は、その際に送信パワーをビーム最適化制御器３２の指令に応じて変動させる動作を行う。

図６は、本発明の第２の例示的実施形態に係る光空間通信装置１Ａにおけるサーチ速度とカメラ解像度との関係を示す図である。受光カメラ４２１は、解像度が粗いほどフレームレートを上げることができるため、その分多くの画像を取得することができ、初期捕捉動作を速めるためのサーチ速度を上げることができる。

一方、受光カメラ４２１は、解像度を細かくするとフレームレートを下げる必要があり、その分取得画像が減少してしまうため、サーチ速度も下げる必要がある。そこで、図６に示すように、サーチ速度・解像度調整器３２３は、その際にサーチ速度、カメラ解像度をビーム最適化制御器３２の指令に応じて変動させる動作を行う。

図７は、第２の例示的実施形態に係る光空間通信装置１Ａの制御方法Ｓ２の流れを示すフロー図である。制御方法Ｓ２は、ステップＳ２１～Ｓ３１を含む。

まず、目標位置推定器３１は、カメラ５０が撮像した目標物に関する画像情報（偏角情報、測距情報等）を取得し（Ｓ２１）、画像処理することによって、画面上の目標物の位置情報を取得する。そして、目標位置推定器３１は、画像において目標物を認識したか否かを判定する（Ｓ２２）。

目標位置推定器３１は、画像において目標物を認識しない場合（Ｓ２２，Ｎｏ）、ビーム最適化制御器３２は、運用に応じて、目標物を捕捉するための捕捉条件を変更する。例えば、ビーム幅を変更する必要があれば、ビーム最適化制御器３２は、ビーム広がり角調整器３２１にビーム広がり角を変更させる（Ｓ２３）。

また、送信パワーを変更する必要があれば、ビーム最適化制御器３２は、送信パワー調整器３２２に送信パワーを変更させる（Ｓ２４）。また、サーチ速度を変更する必要があれば、ビーム最適化制御器３２は、サーチ速度・解像度調整器３２３にサーチ速度を変更させる（Ｓ２５）。

また、カメラ解像度を変更する必要があれば、ビーム最適化制御器３２は、サーチ速度・解像度調整器３２３にカメラ解像度を変更させる（Ｓ２６）。また、共有済み信号パターンを発信する必要があれば、ビーム最適化制御器３２は、光信号パターン発生器３２４に光信号パターンを発信させる（Ｓ２７）。ビーム最適化制御器３２は、ステップＳ２３～Ｓ２７の捕捉条件の組合せ変更が終了すると（Ｓ２８）、ステップＳ２１に戻って以降の処理を繰り返す。

また、目標位置推定器３１が、画像において目標物を認識した場合（Ｓ２２，Ｙｅｓ）、協調制御器３３は、粗追尾用角度（目標角度、目標角速度）を算出し、精追尾制御器３４に出力する（Ｓ２９）。精追尾制御器３４は、協調制御器３３によって算出された粗追尾用角度に基づいて、精追尾駆動部４１を制御して目標物の精追尾を行う（Ｓ３０）。そして、精追尾制御器３４は、微動鏡（駆動ミラー５００、反射ミラー６００）およびジンバル部２０Ａを駆動し（Ｓ３１）、処理を終了する。

図８は、運用の一例として、光空間通信装置１Ａが地上から上空を捜索する場合を示す図である。図８に示すように、光空間通信装置１Ａが地上から上空を捜索する場合、比較的目標物を検出し易いため、初期捕捉動作として、ビーム最適化制御器３２は、ビーム広がり角調整器３２１を制御して、発光部４００のビーム広がり角を広げさせることができる。また、ビーム最適化制御器３２は、送信パワー調整器３２２を制御して、発光部４００の送信光パワーを小さくさせることができる。

このように、捕捉条件は、光信号におけるビーム広がり角および送信光パワーを含み、ビーム最適化制御器３２は、ビーム広がり角および送信光パワーを変更しながら、粗追尾駆動部４２を制御して目標物の粗追尾を行う。

また、ビーム最適化制御器３２は、サーチ速度・解像度調整器３２３を制御して、サーチ速度を大きくさせることができる。また、ビーム最適化制御器３２は、サーチ速度・解像度調整器３２３を制御して、カメラ解像度を粗くさせることができる。

このように、捕捉条件は、受光カメラ４２１のカメラ解像度およびサーチ速度を含み、ビーム最適化制御器３２は、カメラ解像度およびサーチ速度を変更しながら、粗追尾駆動部４２を制御して目標物の粗追尾を行う。

また、ビーム最適化制御器３２は、光信号パターン発生器３２４によって、発光部４００を制御して、光信号の輝度、発光タイミングおよび光信号強度の少なくとも何れか１つを変動させて信号パターンを発生させ、対向局に送信するようにしてもよい。

図９は、運用の他の一例として、光空間通信装置１Ａが上空から地表を捜索する場合を示す図である。図９に示すように、光空間通信装置１Ａが上空から地表を捜索する場合、様々な背景光が検出されてしまい、比較的目標物を検出し難い。そのため、初期捕捉動作として、ビーム最適化制御器３２は、ビーム広がり角調整器３２１を制御して、発光部４００のビーム広がり角を狭くさせる。また、ビーム最適化制御器３２は、送信パワー調整器３２２を制御して、発光部４００の送信パワーを大きくさせる。

また、ビーム最適化制御器３２は、サーチ速度・解像度調整器３２３を制御して、サーチ速度を小さくさせる。また、ビーム最適化制御器３２は、サーチ速度・解像度調整器３２３を制御して、カメラ解像度を高くさせる。

運用形態に合わせて、ビーム広がり角、送信光パワー、サーチ速度、カメラ解像度、フレームレート等を最適化し、相互に認識済みのパターン化された信号パターンを活用することによって、確実で、迅速に捕捉追尾を行うことが可能となる。それに加えて、捕捉時に、受光カメラ４２１の画面上に撮像された移動体形状で移動体を判別し、その大きさが分かれば、焦点調整機構４２２は、大きさに応じて自動で焦点調整を行うことが可能となる。

＜光空間通信装置１Ａの効果＞
以上説明したように、本例示的実施形態に係る光空間通信装置１Ａによれば、ビーム最適化制御器３２は、ビーム広がり角および送信光パワーを変更しながら、粗追尾駆動部４２を制御して目標物の粗追尾を行う。したがって、光空間通信装置１Ａは、運用に応じた初期捕捉動作を行うことが可能となる。

また、ビーム最適化制御器３２は、カメラ解像度およびサーチ速度を変更しながら、粗追尾駆動部４２を制御して目標物の粗追尾を行う。したがって、光空間通信装置１Ａは、運用に応じた初期捕捉動作を行うことが可能となる。

また、ビーム最適化制御器３２は、光信号パターン発生器３２４によって、発光部４００を制御して、光信号の輝度、発光タイミングおよび光信号強度の少なくとも何れか１つを変動させて信号パターンを発生させ、対向局に送信する。したがって、対向局との間で予め取り決められた信号パターンを使用することによって、初期捕捉動作をより高精度で行うことが可能となる。

〔ソフトウェアによる実現例〕
光空間通信装置１、１Ａの一部又は全部の機能は、集積回路（ＩＣチップ）等のハードウェアによって実現してもよいし、ソフトウェアによって実現してもよい。

後者の場合、光空間通信装置１、１Ａは、例えば、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するコンピュータによって実現される。このようなコンピュータの一例（以下、コンピュータＣと記載する）を図１０に示す。コンピュータＣは、少なくとも１つのプロセッサＣ１と、少なくとも１つのメモリＣ２と、を備えている。メモリＣ２には、コンピュータＣを光空間通信装置１、１Ａとして動作させるためのプログラムＰが記録されている。コンピュータＣにおいて、プロセッサＣ１は、プログラムＰをメモリＣ２から読み取って実行することにより、光空間通信装置１、１Ａの各機能が実現される。

プロセッサＣ１としては、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphic Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＦＰＵ（Floating point number Processing Unit）、ＰＰＵ（Physics Processing Unit）、マイクロコントローラ、又は、これらの組み合わせなどを用いることができる。メモリＣ２としては、例えば、フラッシュメモリ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、又は、これらの組み合わせなどを用いることができる。

なお、コンピュータＣは、プログラムＰを実行時に展開したり、各種データを一時的に記憶したりするためのＲＡＭを更に備えていてもよい。また、コンピュータＣは、他の装置との間でデータを送受信するための通信インタフェースを更に備えていてもよい。また、コンピュータＣは、キーボードやマウス、ディスプレイやプリンタなどの入出力機器を接続するための入出力インタフェースを更に備えていてもよい。

また、プログラムＰは、コンピュータＣが読み取り可能な、一時的でない有形の記録媒体Ｍに記録することができる。このような記録媒体Ｍとしては、例えば、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、又はプログラマブルな論理回路などを用いることができる。コンピュータＣは、このような記録媒体Ｍを介してプログラムＰを取得することができる。また、プログラムＰは、伝送媒体を介して伝送することができる。このような伝送媒体としては、例えば、通信ネットワーク、又は放送波などを用いることができる。コンピュータＣは、このような伝送媒体を介してプログラムＰを取得することもできる。

〔付記事項１〕
本発明は、上述した実施形態に限定されるものでなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。例えば、上述した実施形態に開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても、本発明の技術的範囲に含まれる。

〔付記事項２〕
上述した実施形態の一部又は全部は、以下のようにも記載され得る。ただし、本発明は、以下の記載する態様に限定されるものではない。

（付記１）
目標物を含む画像を取得する画像取得手段と、
前記目標物に対して光学部全体を指向させて、当該目標物を粗追尾する粗追尾駆動手段と、
前記目標物を精追尾する精追尾駆動手段と、
前記画像において前記目標物が認識されない場合、前記目標物を捕捉するための捕捉条件を変更して前記粗追尾駆動手段を制御する粗追尾制御手段と、
前記画像において前記目標物が認識された場合、前記精追尾駆動手段を制御する精追尾制御手段と、
を備える光空間通信装置。

上記の構成によれば、光空間通信装置は、運用に応じた初期捕捉動作を行うことができる。

（付記２）
前記光学部は、光信号を発光する発光部を備え、
前記捕捉条件は、前記光信号におけるビーム広がり角および送信光パワーを含み、
前記粗追尾制御手段は、前記ビーム広がり角および前記送信光パワーを変更しながら、前記粗追尾駆動手段を制御して前記目標物の粗追尾を行う、
付記１に記載の光空間通信装置。

上記の構成によれば、光空間通信装置は、運用に応じた初期捕捉動作を行うことができる。

（付記３）
前記発光部を制御して、前記光信号の輝度、発光タイミングおよび光信号強度の少なくとも何れか１つを変動させて信号パターンを発生させる光信号パターン発生手段をさらに備える、
付記２に記載の光空間通信装置。

上記の構成によれば、対向局との間で予め取り決められた信号パターンを使用することによって、初期捕捉動作をより高精度で行うことが可能となる。

（付記４）
前記光学部は、前記目標物を撮像するカメラを備え、
前記捕捉条件は、前記カメラのカメラ解像度およびサーチ速度を含み、
前記粗追尾制御手段は、前記カメラ解像度および前記サーチ速度を変更しながら、前記粗追尾駆動手段を制御して前記目標物の粗追尾を行う、
付記１～３のいずれかに記載の光空間通信装置。

上記の構成によれば、光空間通信装置は、運用に応じた初期捕捉動作を行うことができる。

（付記５）
目標物に対して光学部全体を指向させて、当該目標物を粗追尾する粗追尾駆動手段と、前記目標物を精追尾する精追尾駆動手段と、を備える光空間通信装置の制御方法であって、
前記目標物を含む画像を取得し、
前記画像において前記目標物が認識されない場合、前記目標物を捕捉するための捕捉条件を変更して前記粗追尾駆動手段を制御し、
前記画像において前記目標物が認識された場合、前記精追尾駆動手段を制御する、
制御方法。

上記の構成によれば、光空間通信装置は、運用に応じた初期捕捉動作を行うことができる。

（付記６）
目標物に対して光学部全体を指向させて、当該目標物を粗追尾する粗追尾駆動手段と、前記目標物を精追尾する精追尾駆動手段と、を備える光空間通信装置が有するコンピュータに、
前記目標物を含む画像を取得する処理と、
前記画像において前記目標物が認識されない場合、前記目標物を捕捉するための捕捉条件を変更して前記粗追尾駆動手段を制御する処理と、
前記画像において前記目標物が認識された場合、前記精追尾駆動手段を制御する処理と、
を実行させるプログラム。

上記の構成によれば、光空間通信装置は、運用に応じた初期捕捉動作を行うことができる。

（付記７）
目標物に対して光学部全体を指向させて、当該目標物を粗追尾する粗追尾駆動手段と、前記目標物を精追尾する精追尾駆動手段と、を備える光空間通信装置であって、
少なくとも１つのプロセッサを備え、前記プロセッサは、
前記目標物を含む画像を取得する処理と、
前記画像において前記目標物が認識されない場合、前記目標物を捕捉するための捕捉条件を変更して前記粗追尾駆動手段を制御する処理と、
前記画像において前記目標物が認識された場合、前記精追尾駆動手段を制御する処理と、
を実行する光空間通信装置。

なお、この光空間通信装置は、更にメモリを備えていてもよく、このメモリには、前記取得する処理と、前記粗追尾駆動手段を制御する処理と、前記精追尾駆動手段を制御する処理とを前記プロセッサに実行させるためのプログラムが記憶されていてもよい。また、このプログラムは、コンピュータ読み取り可能な一時的でない有形の記録媒体に記録されていてもよい。

１，１Ａ 光空間通信装置
１０，１０Ａ 制御部
１１ 画像取得手段
１２ 粗追尾制御手段
１３ 精追尾制御手段
２０ ジンバル部
２１ 粗追尾駆動手段
２２ 精追尾駆動手段
３１ 目標位置推定器
３２ ビーム最適化制御器
３３ 協調制御器
３４ 精追尾制御器
３５ 粗追尾制御器
４１ 精追尾駆動部
４２ 粗追尾駆動部
５０ カメラ
３２１ ビーム広がり角調整器
３２２ 送信パワー調整器
３２３ サーチ速度・解像度調整器
３２４ 光信号パターン発生器
３４１ 高精度追尾機構用制御補償器
３５１ ジンバル制御補償器
４００ 発光部
４２０ 光学部
４２１ 受光カメラ
４２２ 焦点調整機構
５００ 駆動ミラー
６００ 反射ミラー

Claims (6)

1. 目標物を含む画像を取得する画像取得手段と、
   前記目標物に対して光学部全体を指向させて、当該目標物を粗追尾する粗追尾駆動手段と、
   前記目標物を精追尾する精追尾駆動手段と、
   前記画像において前記目標物が認識されない場合、前記目標物を捕捉するための捕捉条件を変更して前記粗追尾駆動手段を制御する粗追尾制御手段と、
   前記画像において前記目標物が認識された場合、前記精追尾駆動手段を制御する精追尾制御手段と、
   を備える光空間通信装置。
2. 前記光学部は、光信号を発光する発光部を備え、
   前記捕捉条件は、前記光信号におけるビーム広がり角および送信光パワーを含み、
   前記粗追尾制御手段は、前記ビーム広がり角および前記送信光パワーを変更しながら、前記粗追尾駆動手段を制御して前記目標物の粗追尾を行う、
   請求項１に記載の光空間通信装置。
3. 前記発光部を制御して、前記光信号の輝度、発光タイミングおよび光信号強度の少なくとも何れか１つを変動させて信号パターンを発生させる光信号パターン発生手段をさらに備える、
   請求項２に記載の光空間通信装置。
4. 前記光学部は、前記目標物を撮像するカメラを備え、
   前記捕捉条件は、前記カメラのカメラ解像度およびサーチ速度を含み、
   前記粗追尾制御手段は、前記カメラ解像度および前記サーチ速度を変更しながら、前記粗追尾駆動手段を制御して前記目標物の粗追尾を行う、
   請求項１～３のいずれか１項に記載の光空間通信装置。
5. 目標物に対して光学部全体を指向させて、当該目標物を粗追尾する粗追尾駆動手段と、前記目標物を精追尾する精追尾駆動手段と、を備える光空間通信装置の制御方法であって、
   前記目標物を含む画像を取得し、
   前記画像において前記目標物が認識されない場合、前記目標物を捕捉するための捕捉条件を変更して前記粗追尾駆動手段を制御し、
   前記画像において前記目標物が認識された場合、前記精追尾駆動手段を制御する、
   制御方法。
6. 目標物に対して光学部全体を指向させて、当該目標物を粗追尾する粗追尾駆動手段と、前記目標物を精追尾する精追尾駆動手段と、を備える光空間通信装置が有するコンピュータに、
   前記目標物を含む画像を取得する処理と、
   前記画像において前記目標物が認識されない場合、前記目標物を捕捉するための捕捉条件を変更して前記粗追尾駆動手段を制御する処理と、
   前記画像において前記目標物が認識された場合、前記精追尾駆動手段を制御する処理と、
   を実行させるプログラム。

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