JP6981402B2 - 移動体間通信システム、移動体間通信方法および移動体間通信プログラム - Google Patents

Description

本発明は、光を用いて移動体間で通信し合う移動体間通信システム、移動体間通信方法およびプログラム記録媒体に関する。

移動体間通信の一つである車車間通信は、交通安全や事故防止を目的とし、車両の運転を支援するための通信技術である。移動体間通信には、車車間通信の他にも、衛星間通信や航空機間通信、船舶間通信、歩車間通信、歩歩間通信などがある。車車間通信では、自車と他車との間で直接通信し合い、他車の運転情報や位置情報、道路情報などを取得する。車車間通信は、例えば、特定の周波数帯の電波を利用した無線通信や光を利用した無線通信によって行われる。

特許文献１には、電波を利用した無線通信によって行われる車車間通信の一例が記載されている。特許文献１には、無線通信を用いて、先行車両と所定の車間距離を保って追従走行することを可能とする車両用無線通信装置が開示されている。特許文献１の車両用無線通信装置では、直近の後続車両における測距センサの搭載有無や測距センサでの検出成否に応じて、自装置から無線通信によって送信する情報の送信周期を変化させる。特許文献１の車両用無線通信装置は、当該後続車両で自車両の現在位置情報を頻繁には必要としていない場合には自車両の現在位置情報を送信する送信周期を長めにし、自車両の現在位置情報を頻繁に必要としている場合には当該情報を送信する送信周期を短めにする。

特許文献１の車両用無線通信装置によれば、車車間通信によって情報を送信する場合に、輻輳を生じにくくしながらも、情報をより必要に応じた頻度で送信することが可能になる。しかし、特許文献１の車両用無線通信装置は、電波を利用した無線通信を用いるため、通信を傍受されて情報の秘匿性が十分に得られない可能性がある。

特許文献２には、光を利用した無線通信によって行われる車車間通信の一例が記載されている。特許文献２には、光を利用した無線通信を用いて、特定の車両の有する情報を確実に他の車両に伝えることができる車車間通信システムが開示されている。特許文献２の車車間通信システムは、前方の車両とレーザ光信号を送受信する前方投受光部と、後方の車両とレーザ光信号を送受信する後方投受光部と、前方投受光部と後方投受光部との間で信号の中継を行う信号中継手段とを備える。

特開２０１３−２５４２３号公報 特開平９−５１３０９号公報

特許文献２によれば、指向性の高いレーザ光を用いて通信を行うため、電波を利用した無線通信のように不特定の対象に信号が受信されることがなく、通信の秘匿性を得ることができる。しかし、特許文献２の車車間通信システムには、複数の移動体と通信し合う場合には、投射光が干渉し合い、正しく通信を行うことができない場合があるという問題点がある。また、特許文献２の車車間通信システムには、通信対象との相対的な位置関係を正確に把握できていない場合に、前方または後方の車両が光の投射領域から外れると通信が途絶えてしまうという問題点がある。

本発明の目的は、上述した課題を解決するために、通信対象との相対的な位置関係を正確に把握できていなくても、通信対象と確実に通信し合える移動体間通信システムを提供することにある。

本発明の移動体間通信システムは、広域的信号光を送光する第１のモードと、第１のモードにおいて送光した広域的信号光に対する応答信号光に応じて通信対象に向けて選択的信号光を送光する第２のモードとを切り替える制御をするとともに、通信対象からの応答信号光を選択的に受光する制御をする制御装置と、制御装置の制御に応じて、第１のモードにおいて広域的信号光を送光し、第２のモードにおいて通信対象に向けて選択的信号光を送光し、通信対象からの応答信号光を選択的に受光する送受光装置とを備える。

本発明の移動体間通信方法においては、広域的信号光を送光する第１のモードと、第１のモードにおいて送光した広域的信号光に対する応答信号光に応じて通信対象に向けて選択的信号光を送光する第２のモードとを切り替える制御をし、第１のモードにおいて広域的信号光を送光し、第２のモードにおいて通信対象に向けて選択的信号光を送光し、通信対象からの応答信号光を選択的に受光する。

本発明のプログラム記録媒体は、広域的信号光を送光する第１のモードと、第１のモードにおいて送光した広域的信号光に対する応答信号光に応じて通信対象に向けて選択的信号光を送光する第２のモードとを切り替える制御をする処理と、第１のモードにおいて広域的信号光を送光する処理と、第２のモードにおいて通信対象に向けて選択的信号光を送光する処理と、通信対象からの応答信号光を選択的に受光する処理とをコンピュータに実行させる移動体間通信プログラムを記録する。

本発明によれば、通信対象との相対的な位置関係を正確に把握できていなくても、通信対象と確実に通信し合える移動体間通信システムを提供することが可能になる。

本発明の第１の実施形態に係る移動体間通信システムの構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る移動体間通信システムを搭載した移動体から通信対象に信号光を照射する例の概念図である。 一般的な移動体間通信システムを搭載した移動体間における通信の概念図である。 本発明の第１の実施形態に係る移動体間通信システムの送受光装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る移動体間通信システムの送受光装置による信号光の送光に関する概念図である。 本発明の第１の実施形態に係る移動体間通信システムの送受光装置による信号光の受光に関する概念図である。 本発明の第１の実施形態に係る移動体間通信システムの制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る移動体間通信システムの制御系統の構成例を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る移動体間通信システムの動作に関するフローチャートである。 本発明の第１の実施形態に係る移動体間通信システムを搭載した移動体から通信対象に信号光を照射する例の概念図である。 本発明の第１の実施形態に係る移動体間通信システムを搭載した移動体から通信対象に信号光を照射する例の概念図である。 本発明の第１の実施形態に係る移動体間通信システムを搭載した移動体から通信対象に信号光を照射する例の概念図である。 本発明の第２の実施形態に係る移動体間通信システムの送受光装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係る移動体間通信システムの送受光装置に含まれる変調素子駆動部の構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係る移動体間通信システムの送受光装置に含まれる光学系の構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係る移動体間通信システムの送受光装置による信号光の送光に関する概念図である。 本発明の第２の実施形態に係る移動体間通信システムの送受光装置による信号光の受光に関する概念図である。 本発明の第２の実施形態に係る移動体間通信システムによる信号光の送光および受光の一例を示す概念図である。 本発明の第２の実施形態に係る移動体間通信システムによる信号光の選択的な受光の一例を示す概念図である。 本発明の第３の実施形態に係る移動体間通信システムの制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第３の実施形態に係る移動体間通信システムの動作に関するフローチャートである。 本発明の第３の実施形態に係る移動体間通信システムの制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第４の実施形態に係る移動体間通信システムが通信対象から信号光を選択的に受光する一例を示す概念図である。 本発明の第４の実施形態に係る移動体間通信システムが通信対象から信号光を選択的に受光する動作に関するフローチャートである。 本発明の第４の実施形態に係る移動体間通信システムが複数の通信対象からの信号光を干渉なしに受光する一例を示す概念図である。 本発明の第４の実施形態に係る移動体間通信システムが複数の通信対象からの信号光を干渉なしに受光する動作に関するフローチャートである。 本発明の第５の実施形態に係る移動体間通信システムが複数の通信対象に対して信号光をマルチキャストする一例を示す概念図である。 本発明の第４の実施形態に係る移動体間通信システムが信号光をマルチキャストする動作に関するフローチャートである。

以下に、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。ただし、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい限定がされているが、発明の範囲を以下に限定するものではない。なお、以下の実施形態の説明に用いる全図においては、特に理由がない限り、同様箇所には同一符号を付す。また、以下の実施形態において、同様の構成・動作に関しては繰り返しの説明を省略する場合がある。また、図面中の矢印の向きは、一例を示すものであり、ブロック間の信号の向きを限定するものではない。

（第１の実施形態）
（構成）
まず、本発明の第１の実施形態に係る移動体間通信システム１の構成について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本実施形態の移動体間通信システム１の構成を示すブロック図である。図１のように、本実施形態に係る移動体間通信システム１は、送受光装置１０および制御装置５０を備える。移動体間通信システム１は、車両などの移動体に搭載され、移動体間で通信し合うためのシステムである。移動体間通信システム１は、通信対象である他の移動体と通信し合うための光（信号光）を送受光し合うことによって互いに通信し合うシステムである。

移動体間通信システム１は、他の移動体にも搭載されていることが好ましいが、他の移動体に搭載された他のシステムとも通信できればよい。例えば、移動体間通信システム１は、規格化された信号光を送受光し合って通信し合うように構成すればよい。ただし、他のシステムとの間で互換性を持たせない場合はその限りではない。

送受光装置１０は、通信対象である他の移動体と通信し合うための信号光を送受光するための装置である。送受光装置１０は、光源と受光器とを有し、光源から出射される光（出射光）の照射形状を変形して信号光として任意の方向に向けて送光するとともに、他の移動体からの信号光を受光する。

例えば、送受光装置１０に空間光変調素子を適用すれば、空間光変調素子の表示部によって反射された光を信号光として送光するように構成できる。その場合、送受光装置１０は、空間光変調素子の表示部に表示させるパターンを変化させて、様々な照射形状や照射範囲の信号光を任意の方向に送光できる。すなわち、送受光装置１０は、機械的な動作機構を設けずに、任意の方向に向けて任意の信号光を送光できる。なお、これ以降、信号光の照射範囲も、信号光の照射形状の一様態に含めるものとする。

また、送受光装置１０は、通信対象である移動体からの信号光を選択的に受光器に導く。例えば、空間光変調素子を含む送受光装置１０であれば、特定の通信対象と通信し合うように空間光変調素子が制御されている際に、その特定の通信対象からの信号光を選択的に受光器に導くことができる。このとき、通信対象ではない他の移動体（以下、非通信対象）からの信号光は、受光器とは異なる方向に導かれて受光器に受光されない。

光源は、光を出射する。受光器は光を受光する。光源は、例えば、指向性の高い光を出射するレーザ光源やＬＥＤ（Light Emitting Diode）などがある。特に、光源には、レーザ光源を用いることが好ましい。受光器には、フォトダイオードや、ＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）などの素子を適用できる。なお、光源と受光器とは、光源の出射箇所と受光器の受光位置とを近接させて配置する。

制御装置５０は、送受光装置１０に信号光を送光させる制御をする。制御装置５０は、信号光を送光する方向を設定したり、送光する信号光の照射形状や照射範囲を設定したりする。また、制御装置５０は、送受光装置１０によって受光された信号光に基づいて、通信対象を特定したり、通信対象の位置を計算したりする。また、制御装置５０は、通信対象との間で送受光し合う信号光の変復調を行う。

制御装置５０は、二つのモードを切り替える制御をする。

第１のモードは、広域的に信号光を送光する探索モードである。なお、第１のモードで送光する広域的な信号光を広域的信号光とも呼ぶ。

第２のモードは、探索モードにおいて送光した信号光に対する通信対象からの応答に応じて、通信対象に向けて選択的に信号光を送光する追従モードである。なお、広域的信号光に対する応答を含む信号光を応答信号光とも呼ぶ。また、第２のモードで通信対象に向けて選択的に送光する信号光を選択的信号光とも呼ぶ。

探索モードにおいて、制御装置５０は、送信側の移動体の位置情報や速度情報、運転情報、受光器の位置、送光時刻などの情報を含む信号光を通信対象に向けて広域的に送光するように送受光装置１０を制御する。また、追従モードにおいて、制御装置５０は、信号光の照射範囲や照射形状を変化させ通信対象に向けてピンポイントな信号光を選択的に送光するように制御する。

例えば、位置情報は、ＧＰＳ（Global Positioning system）やナビゲーションシステムと連動して取得すればよい。速度情報は、移動体の速度計などから取得すればよい。運転情報は、ナビゲーションシステムから取得すればよい。受光器の位置は、移動体の重心や特徴点に対する相対的な位置の情報として設定すればよい。

図２は、移動体間通信システム１を搭載した移動体Ａから、通信対象である移動体Ｂに向けて信号光を送光する場面の一例である。なお、以下の説明においては、移動体間通信システム１ではなく、移動体間通信システム１を搭載する移動体Ａや移動体Ｂを主体として説明する。

信号光の照射前（図２の上段の場面Ａ）、移動体Ａには、移動体Ｂの大まかな位置が分かっているものとする。しかし、移動体Ｂの受光器との位置合わせが正確に行われていないため、移動体Ａから小さなスポットで信号光を移動体Ｂに照射すると、移動体Ｂの受光部から外れる可能性がある。

まず、探索モード（図２の中段の場面Ｂ）において、移動体Ａは、移動体Ｂが含まれる位置に向けて広域的に信号光を送光する。探索モードは、通信対象である移動体Ｂと移動体Ａとの間で位置合わせをするためのモードである。なお、移動体Ａは、探索モードの広域的送光によって移動体Ｂと通信し合ってもよい。

移動体Ａは、送光時刻や位置情報、速度情報、運転情報、受光部の位置などの情報を含む信号光を移動体Ｂに向けて広域的に送光する（探索モード）。移動体Ｂは、広域的な信号光を受光することによって、移動体Ａの送光時刻や位置情報、速度情報、運転情報、受光部の位置などの情報を取得する。

移動体Ｂは、移動体Ａからの信号光に基づいて移動体Ａの位置を計算し、移動体Ａの受光器に向けて信号光を送光する。移動体Ｂは、送光時刻や位置情報、速度情報、運転情報、受光部の位置などの情報を含む信号光を移動体Ａに向けて送光する。このとき、移動体Ｂは、移動体Ａに向けて広域的な信号光を送光してもよいし、移動体Ａの受光部に向けてスポット状の選択的な信号光を選択的に送光してもよい。移動体Ａは、移動体Ｂから受光した信号光によって移動体Ｂの情報を取得する。

次に、追従モード（図２の下段の場面Ｃ）において、移動体Ａは、移動体Ｂの受光器に向けてスポット状の選択的な信号光を送光する。追従モードでは、移動体Ａと移動体Ｂとの間で相互に位置関係を把握しながら通信し合う環境を継続させるモードである。追従モードにおいて、移動体Ａは、信号光の照射範囲や照射形状を変化させ、移動体Ｂの受光器に向けてピンポイントな信号光を送光する。

図２のように、本実施形態によれば、探索モードにおいて通信対象を探索し、追従モードにおいて通信対象と通信し合うことが可能になる。

ところで、図２には、移動体の一側面で信号光を送受光する例を示しているが、信号光を送受光する箇所は移動体の一側面に限らない。実際には、移動体の周辺のどこに通信対象が位置しているのかを把握できているとは限らないため、信号光を送受光する箇所を複数設けることが好ましい。例えば、移動体の前後や両側面、角などを含む箇所で信号光を送受光するように構成すれば、周辺に位置する移動体を探索しやすくなる。

移動体の前方および後方で信号光を送受光し合う場合であれば、移動体の前部および後部に少なくとも一箇所ずつ送受光箇所を設ければよい。また、移動体の側方でも信号光を送受光し合う場合であれば、移動体の前部、後部および両側部に少なくとも一箇所ずつ送受光箇所を設ければよい。また、移動体の四つの角の少なくともいずれかに送受光箇所を設けてもよい。また、移動体の天井の外側に送受光箇所を設ければ、一箇所の送受光箇所で四方をカバーすることも可能になる。

このように、複数の送受光箇所から周辺に向けて広域的送光を行えば、位置を想定できていなかった通信対象を探索できる。その場合、制御装置５０は、通信対象からの応答を受光した送受光箇所で選択的送光を行うように制御すればよい。

ここで、図３を用いて、探索モードを用いない場合の移動体間における信号光の送受光について説明する。例えば、図３の上段のような位置関係で移動体Ａが移動体Ｂの受光器に向けてピンポイントな信号光を送光すると、移動体Ｂの受光器から外れた位置に信号光が照射され、図３の下段のように移動体Ｂに信号光が受光されない可能性がある。特に、移動体Ａと移動体Ｂとの速度差が大きいと、互いの位置関係を把握しにくい。

一方、図２のような本実施形態の手法においては、探索モードでは移動体Ｂ全体を含むような信号光を送光し、追従モードでは移動体Ｂの受光器に向けて信号光を送光する。そのため、本実施形態によれば、探索モードにおいて移動体間で信号光を用いて送受光部の位置合わせをし、その位置合わせの結果に基づいて、追従モードにおいて移動体間で通信し合える。

続いて、本実施形態の移動体間通信システム１の詳細な構成について図面を用いて説明する。

〔送受光装置〕
図４は、送受光装置１０の構成を示すブロック図である。図４のように、送受光装置１０は、入出力回路１１、送受光器１２、送受光設定部１３および光学系１４を有する。

入出力回路１１は、制御装置５０との間でデータをやり取りするためのインターフェース回路である。

送受光器１２は、光信号の送受光を行う。送受光器１２は、制御装置５０の制御に応じた信号光を送光する。また、送受光器１２は、通信対象から信号光を受光し、受光した信号光を電気信号に変換する。例えば、送受光器１２は、空間光変調素子の表示部に照射した信号光を反射して送光し、送光した信号光の反射光を空間光変調素子の表示部に反射された光を受光する。なお、送受光器１２の構成については後述する。

送受光設定部１３は、制御装置５０の制御に応じて、送光する信号光の照射形状や照射範囲、送光方向を設定し、その設定に基づいて信号光を出射する。例えば、送受光設定部１３は、空間光変調素子の表示部に表示させる表示パターンを制御することによって、送光する信号光の照射形状や照射範囲、送光方向を設定する。また、送受光設定部１３は、通信対象から受光した信号光を受光器に向けて導き、非通信対象から受光した信号光を受光器から外すように導く。例えば、送受光設定部１３は、空間光変調素子の表示部に表示させる表示パターンを制御することによって、通信対象からの信号光を受光器に向けて導き、非通信対象からの信号光を受光器から外すように導くように制御する。例えば、送受光設定部１３は、空間光変調素子の表示部に、無反射の表示パターンを表示させたり、受光器から外れた位置に信号光を導光する表示パターンを表示させたりすることによって、非通信対象からの信号光を受光器から外すように制御する。

光学系１４は、送受光設定部１３によって出射された光を通信対象に向けて信号光として投射するための投射光学系と、受光した信号光を対象に応じて受光器に導くための受光光学系とを兼ねる。

また、送受光器１２は、光源２１、光源駆動部２２、受光器２３および受光回路２４を含む。

光源２１は、光源駆動部２２の駆動に伴って特定波長の光を出射する。光源２１から出射される光は、位相がそろったコヒーレントな光であることが好ましい。例えば、光源２１には、レーザ光源を用いることができる。光源２１から出射されたレーザ光は、コリメータ（図示しない）によって平行光にすることが好ましい。

光源２１は、視認されない赤外領域の光を出射するように構成する。なお、光源２１は、可視領域や紫外領域などの赤外領域以外の光を出射するように構成してもよい。場合によっては、光源２１は、発光ダイオードや白熱電球、放電管などを用いてレーザ光以外の光を出射するものであってもよい。

光源駆動部２２は、制御装置５０の制御に応じて光源２１を駆動させて、光源２１から光を出射させるための電源を含む。

受光器２３は、通信対象から受光した信号光を検出する光検出器である。受光器２３は、受光した信号光を電気信号に変換する。例えば、フォトダイオードやフォトトランジスタ、光導電セル、イメージセンサ、放射用熱電対、サーモパイル、焦電検出器、光電管、光電子増倍管などを受光器２３に用いることができる。

受光回路２４は、受光器２３が信号光から変換した電気信号をデジタル信号に変換し、復号して制御装置５０に送信する回路である。

図５は、送受光装置１０の送光に関する概念図である。送光時、送受光装置１０は、光源２１から出射した光を送受光設定部１３によって出射光に変換し、光学系１４を介して送光する。

図６は、送受光装置１０による信号光の受光に関する概念図である。送受光装置１０は、信号光の受光時、光学系１４を介して導入された光を送受光設定部１３を制御することによって受光器２３に導く。なお、非通信対象からの信号光は、送受光設定部１３を制御することによって受光器２３から外すように導く。

〔制御装置〕
図７は、制御装置５０の構成を示すブロック図である。図７のように、制御装置５０は、入出力回路５１、送受光制御回路５２、送光設定回路５３、記憶回路５４、通信設定回路５５、インターフェース５６、対象特定回路５７および送光位置設定回路５８を有する。

入出力回路５１は、送受光装置１０との間でデータを入出力するためのインターフェース回路である。

送受光制御回路５２は、送光設定回路５３によって設定される制御条件に基づいて、送受光装置１０の光源駆動部２２や送受光設定部１３を制御する制御回路である。

送光設定回路５３は、送受光装置１０の制御条件を設定する。送受光制御回路５２は、インターフェース５６を介して外部から取得された情報などに基づいた信号光を、送光位置設定回路５８によって設定された位置に向けて送光するための制御条件を設定する。送光設定回路５３によって設定された制御条件は、信号光の送光タイミングで光源２１を駆動させるための光源駆動条件と、その送光タイミングに合わせて送光する信号光の照射形状や送光方向を制御するための送光制御条件とを含む。送光設定回路５３は、通信対象とやり取りする通信情報に合わせて光源２１の駆動タイミングをパルス状に制御することによって、通信対象とやり取りする通信情報を信号光に取り込ませる。

送光設定回路５３によって設定された制御条件は、送受光装置１０に出力される。具体的には、光源駆動条件は光源駆動部２２に出力され、送光制御条件は送受光設定部１３に出力される。

例えば、探索モードで信号光を送光する場合、送光設定回路５３は、通信対象を含む広範囲をカバーする照射形状の信号光が送光されるような制御条件を設定する。追従モードで信号光を送光する場合、送光設定回路５３は、通信対象の受光器に向けてスポット状の信号光が送光されるような制御条件を設定する。

送光設定回路５３は、記憶回路５４に記憶されたデータを用いて、信号光の照射形状を設定する。送受光設定部１３が位相変調型の空間光変調素子を含む場合、送光設定回路５３は、以下の手順で送光制御条件を設定する。まず、送光設定回路５３は、所望の照射形状の信号光に対応する位相分布を記憶回路５４から取得する。信号光の照射範囲を変更する場合、送光設定回路５３は、位相分布を加工して送信する信号光の照射範囲を所望の範囲に変更する。また、信号光の送光方向を変更する場合、送光設定回路５３は、位相分布を加工して送信光の送光方向を所望の方向に変更する。送光設定回路５３は、所望の照射形状や照射範囲の信号光が所望の方向に送光されるように変更された位相分布と、その位相分布を空間光変調素子の表示部に表示させるタイミングとを対応させた送光制御条件を設定すればよい。

記憶回路５４は、送受光装置１０を制御するためのデータを格納するための記憶部である。

送受光設定部１３が位相変調型の空間光変調素子を含む場合、所望の照射形状の信号光に対応させて、空間光変調素子の表示部に表示させる位相分布を記憶回路５４に格納させておけばよい。例えば、細長い矩形の信号光を送光する場合は、細長い矩形の信号光を形成するための位相分布を記憶回路５４に記憶させておけばよい。例えば、円形の信号光を送光する場合は、円形の信号光を形成するための位相分布を記憶回路５４に記憶させておけばよい。

通信設定回路５５は、どの通信対象に向けてどのような信号光を送光するのかといった設定をする回路である。通信設定回路５５は、通信対象に送信する通信情報をインターフェース５６を介して外部から取得する。また、通信設定回路５５は、その通信対象への送光位置を送光位置設定回路５８から取得する。そして、通信設定回路５５は、通信対象に送信する通信情報と、その通信対象の送光位置とを関連付けて送光設定回路５３に出力する。

インターフェース５６は、外部と情報をやり取りするための入出力部である。インターフェース５６は、通信対象に送信する通信情報などの情報を外部から受け付ける。

対象特定回路５７は、受光器２３が受光した信号光から、その信号光を送光した対象が通信対象であるか非通信対象であるのかを特定する回路である。例えば、信号光の送光元のＩＤ（Identifier）が信号光に含まれていれば、そのＩＤを用いて対象を特定できる。対象特定回路５７は、信号を出射した対象が通信対象であると特定すると、その通信対象のＩＤを送光位置設定回路５８に出力する。また、対象特定回路５７は、信号を出射した対象が非通信対象であると特定すると、その非通信対象のＩＤを送光位置設定回路５８に出力する。

送光位置設定回路５８は、対象特定回路５７によって通信対象が特定されると、通信対象が送信した信号光に基づいて通信対象との相対的な位置関係を計算し、通信光の送光位置を設定する。送光位置設定回路５８は、計算した送光位置を通信設定回路５５に出力する。

また、信号を出射した対象が非通信対象である場合、対象特定回路５７は、その非通信対象のＩＤを通信設定回路５５経由で送光設定回路５３に出力する。

ここで、図８を用いて、本実施形態に係る移動体間通信システム１の制御系統を実現するハードウェア（制御基板７０）について説明する。なお、制御基板７０は、移動体間通信システム１を実現するための一例であって、本発明の範囲を限定するものではない。また、制御基板７０は、単一の基板であってもよいし、複数の基板に分割されていてもよい。

図８のように、制御基板７０は、プロセッサ７１、主記憶装置７２、補助記憶装置７３、入出力インターフェース７５およびネットワークアダプター７６を備える。プロセッサ７１、主記憶装置７２、補助記憶装置７３、入出力インターフェース７５およびネットワークアダプター７６は、バス７９を介して互いに接続される。また、プロセッサ７１、主記憶装置７２、補助記憶装置７３および入出力インターフェース７５は、ネットワークアダプター７６を介して、イントラネットやインターネットなどのネットワークに接続される。制御基板７０は、ネットワークを介して、別のシステムや装置、センサに接続される。また、制御基板７０は、無線ネットワークを介して、上位システムやサーバに接続されてもよい。なお、制御基板７０の構成要素は、単一であってもよいし、複数であってもよい。

プロセッサ７１は、補助記憶装置７３等に格納されたプログラムを主記憶装置７２に展開し、展開されたプログラムを実行する中央演算装置である。本実施形態においては、制御基板７０にインストールされたソフトウェアプログラムを用いる構成とすればよい。プロセッサ７１は、制御装置５０による演算処理や制御処理を実行する。

主記憶装置７２は、プログラムが展開される領域を有する。主記憶装置７２は、例えばＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）などの揮発性メモリとすればよい。また、ＭＲＡＭ（Magnetoresistive Random Access Memory）などの不揮発性メモリを主記憶装置７２として構成・追加してもよい。

補助記憶装置７３は、表示パターンなどのデータを記憶させる手段である。補助記憶装置７３は、ハードディスクやフラッシュメモリなどのローカルディスクとして構成される。なお、主記憶装置７２にデータを記憶させる構成とし、補助記憶装置７３を省略してもよい。

入出力インターフェース７５は、制御基板７０と周辺機器とを接続規格に基づいて接続するインターフェース（Ｉ／Ｆ：Interface）である。

制御基板７０には、必要に応じて、キーボードやマウス、タッチパネルなどの入力機器を接続できるように構成してもよい。それらの入力機器は、情報や設定の入力に使用される。なお、タッチパネルを入力機器として用いる場合は、表示機器の表示画面が入力機器のインターフェースを兼ねるタッチパネルディスプレイとすればよい。プロセッサ７１と入力機器との間のデータ授受は、入出力インターフェース７５に仲介させればよい。

ネットワークアダプター７６は、規格や仕様に基づいて、インターネットやイントラネットなどのネットワークに接続するためのインターフェースである。入出力インターフェース７５およびネットワークアダプター７６は、外部機器と接続するインターフェースとして共通化してもよい。

（動作）
次に、本実施形態に係る移動体間通信システム１の動作について図９のフローチャートに沿って説明する。なお、図９の動作は一例であって、本発明の範囲を限定するものではない。

図９において、まず、送受光装置１０は、制御装置５０の制御に応じて、通信対象を含む範囲に向けて広域的に送光する（ステップＳ１１）。なお、ステップＳ１１において、送受光装置１０は、送信側の移動体の位置情報や速度情報、受光器の位置等の情報を送信光に含ませた信号光を広域的に送光する。

次に、送受光装置１０は、通信対象から信号光を受光する（ステップＳ１２）。なお、ステップＳ１２において、送受光装置１０は、送信光に含まれる送信側の移動体の位置情報や速度情報、受光器の位置等に基づいて通信対象側から送信された信号光を受光する。

次に、制御装置５０は、通信対象から受光した信号光に基づいて、通信対象との相対的な位置関係を計算し、通信対象に向けて信号光が送光されるように送受光装置１０を制御する（ステップＳ１３）。

そして、送受光装置１０は、制御装置５０の制御に応じて、通信対象に向けて選択的に信号光を送光する（ステップＳ１４）。

以上のように、本実施形態に係る移動体間通信システムによれば、通信対象に投射する信号光の照射形状や照射範囲、送光方向を動的に変更することによって、送受光の位置合わせを容易にし、様々な方向や距離、対象の移動速度に合わせて信号光を送光できる。そのため、通信対象との相対的な位置関係を正確に把握できていない場合であっても、他の移動体との通信を継続できる。すなわち、本実施形態に係る移動体間通信システムによれば、通信対象との相対的な位置関係を正確に把握できていなくても、通信対象と確実に通信し合うことができる。

〔変形例〕
ここで、本実施形態に係る移動体間通信システムによる信号光の照射に関する変形例について説明する。

図１０は、移動体Ａと移動体Ｂとの距離に応じて信号光の照射範囲を変更する例である。

移動体Ａと移動体Ｂとの距離が遠距離（図１０の上段の場面Ａ）のときは、移動体Ａに対する移動体Ｂの相対的な位置が少し変わっただけで、移動体Ａから送光した信号光が移動体Ｂの受光器から外れやすい。移動体Ａと移動体Ｂとの距離が中距離（図１０の中段の場面Ｂ）のときは、遠距離の場合と比較すれば、移動体Ａから送光した信号光は移動体Ｂの受光器から外れにくい。移動体Ａと移動体Ｂとの距離が近距離（図１０の下段の場面Ｃ）のときは、遠距離および中距離の場合と比較して、移動体Ａから送光した信号光は移動体Ｂの受光器から外れにくくなる。

そのため、遠距離（場面Ａ）では信号光の照射範囲を大きくし、中距離（場面Ｂ）、近距離（場面Ｃ）と距離が近くなるにつれて信号光の照射範囲を小さくすることによって、信号光の送受光の確度を一定に保つことができる。なお、次第に移動体間の距離が離れていく場合は、移動体間の距離が離れるにつれて信号光の照射範囲を大きくしていけばよい。

図１０の変形例は、前方を走行中の車との相対的な位置が次第に変化する状況に好適である。

図１１は、移動体Ａと移動体Ｂとの相互の移動方向によって信号光の照射形状を変更する例である。

移動体Ａと移動体Ｂとの進行方向が互いに平行な場合（図１１の上段の場面Ａ）は、移動体Ｂの進行方向に沿うように信号光の照射形状を細長くする。このとき、移動体Ａは、自身の進行方向に沿って細長い信号光を送光する。

また、移動体Ａと移動体Ｂとの進行方向が互いに垂直な場合（図１１の下段の場面Ｂ）は、移動体Ｂの進行方向に沿うように信号光の照射形状を細長くする。このとき、移動体Ａは、自身の進行方向に対して垂直な方向に細長い信号光を送光する。

図１１の変形例によれば、通信対象に対する信号光の照射面積が増えるので、特に探索モードで好適である。

走行中においては、同一方向に進行する移動体間での通信の頻度が多くなる。そのため、場面Ａのような信号光を投射する機会が多くなる。一方、交差点の先頭で信号待ちをしているような状況では、直交する道路を進行する移動体との間で通信し合う機会が増える。このような場合は、場面Ｂのような信号光を投射する機会が多くなる。また、通信対象が自分に対して弧を描くように移動している場合は、円弧状の信号光を送光するようにしてもよい。

図１２は、通信対象との相対的な速度差に応じて信号光の照射範囲を変化させる例である。

移動体Ａと移動体Ｂとの相対的な速度差が小さい（図１２の上段の場面Ａ）場合、互いの位置関係の変化が小さいので、移動体Ａは小さいスポットの信号光を送光すればよい。

一方、移動体Ａと移動体Ｂとの相対的な速度差が大きい（図１２の下段の場面Ｂ）場合、互いの位置関係の変化が大きく、移動体Ｂに信号光を追従させるのが難しくなるので、移動体Ａは大きい信号光を送光すればよい。

図１２の変形例によれば、単純な移動速度ではなく、移動体間の相対的な速度関係に基づいて信号光の照射範囲や照射形状を変化させるので、通信対象に対してより確実に信号光を送光できる。

本実施形態の移動体間通信システムによれば、図１０〜図１２のように、移動体間の相対的な位置関係や移動状況に合わせて送光する信号光の照射形状を変化させることによって、通信対象と確実に通信し合うことが実現される。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る移動体間通信システムについて説明する。本実施形態の移動体間通信システムは、第１の実施形態とは送受光装置の構成が異なる。以下においては、第１の実施形態と同様の構成や機能については説明を省略する。なお、本実施形態においては、光学系の具体的な構成についても説明する。

図１３は、本実施形態の送受光装置１０−２の構成を示すブロック図である。送受光装置１０−２は、第１の実施形態に係る送受光設定部１３の構成を具体化した送受光設定部１３−２を有する。以下においては、送受光設定部１３−２の構成・機能について詳細に説明する。

送受光設定部１３−２は、空間光変調素子３１と、変調素子駆動部３２とを含む。

空間光変調素子３１は、制御装置５０の制御に応じて、送光される信号光に対応するパターンを自身の表示部に表示する。本実施形態においては、空間光変調素子３１の表示部に所定のパターンが表示された状態で、光源２１からその表示部に平行光を照射する。空間光変調素子３１は、照射された平行光の変調光を光学系１４に向けて反射する。

空間光変調素子３１は、シリコン基板などの基板上に形成させたアドレス回路の最上層にアルミニウムなどの電極によって画素を形成し、各画素の電位を独立して制御できるマトリックス回路を有する。空間光変調素子３１は、透明電極を配したガラスなどの透明基板とマトリックス回路との間に液晶材料を介在させて配置した構造を有する。マトリックス回路の各画素の電圧を独立して制御すると、各画素上の液晶分子の状態が変化することによって屈折率の差が発生し、入射光の位相を変化させることができる。

空間光変調素子３１は、位相がそろったコヒーレントな平行光の入射を受け、入射された平行光の位相を変調する位相変調型の空間光変調素子によって実現できる。そのため、光源２１は、レーザ光を出射する光源とすることが好ましい。位相変調型の空間光変調素子３１は、フォーカスフリーであるため、複数の投射距離に光を投射することになっても、距離ごとに焦点を変える必要がない。なお、空間光変調素子３１は、位相変調型とは異なる方式の素子であってもよいが、以下においては、位相変調型の素子であるものとして説明する。

空間光変調素子３１は、例えば、強誘電性液晶やホモジーニアス液晶、垂直配向液晶などを用いた素子によって実現される。空間光変調素子３１は、具体的には、ＬＣＯＳ（Liquid Crystal on Silicon）によって実現できる。また、空間光変調素子３１は、例えば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）によって実現してもよい。

位相変調型の空間光変調素子３１を用いれば、信号光を送光する領域を順次切り替えるように動作させることによって、エネルギーを表示情報の部分に集中することができる。そのため、位相変調型の空間光変調素子３１によれば、光源２１の出力が同じであれば、表示領域全面に光を投射する方式のものよりも表示情報を明るく表示させることができる。

変調素子駆動部３２については、図１４を用いて詳細に説明する。図１４のように、変調素子駆動部３２は、受信回路３２１、フレームメモリ３２２、タイミング生成回路３２３および変換回路３２４を有する。

受信回路３２１は、空間光変調素子３１の表示部に表示させる位相分布を入出力回路１１から取得する。例えば、受信回路３２１は、位相分布をＤＶＩ（Digital Visual Interface）信号として受信する。受信回路３２１は、取得した位相画像をフレームメモリ３２２に格納する。なお、空間光変調素子３１の表示部に表示させる位相分布は、制御装置５０の記憶回路５４に記憶させておけばよい。

フレームメモリ３２２は、空間光変調素子３１の表示部に表示させる位相分布を格納する。また、フレームメモリ３２２は、変換回路３２４の変換処理のタイミングに合わせて位相分布を出力する。

タイミング生成回路３２３は、位相分布の取得や、フレームメモリ３２２に格納された位相分布をデジタル信号からアナログ信号に変換するタイミングを生成する。

変換回路３２４は、タイミング生成回路３２３の生成したタイミングに基づいて、フレームメモリ３２２から位相分布を読み出し、読み出した位相分布をアナログ信号に変換し、空間光変調素子３１に出力する。

制御装置５０によって、空間光変調素子３１の表示部に位相分布を表示させるタイミングと、光源２１を駆動させて光を出射するタイミングとを合わせることによって、任意の通信対象に向けて任意の照射形状や照射範囲の信号光を送光できる。

図１５は、本実施形態の移動体間通信システムの送受光装置１０−２に含まれる光学系１４の構成を示す概念図である。光学系１４は、空間光変調素子３１の変調光を信号光として投射するための構成である。また、光学系１４は、任意の対象からの通信光を空間光変調素子３１に受光させるための構成でもある。

図１５のように、光学系１４は、コリメータ４１、フーリエ変換レンズ４３および投射レンズ４５を有する。空間光変調素子３１の変調光は、光学系１４によって信号光として送光される。なお、信号光を投射することができれば光学系１４の構成要素のうちいずれかを省略してもよいし、何らかの構成が必要であれば必要な構成を追加してもよい。

コリメータ４１は、送受光装置２０の光源２１から出射された光を平行光にする。

フーリエ変換レンズ４３は、空間光変調素子３１の表示部で反射された変調光を無限遠に投射した際に形成される像を、投射レンズ４５や空間光変調素子３１の位置や近傍に結像させるための光学レンズである。

投射レンズ４５は、フーリエ変換レンズ４３によって集束された光を拡大して投射する光学レンズである。投射レンズ４５は、空間光変調素子３１に表示させた位相分布に対応する信号光が送光先の位置で形成されるように送光する。なお、投射レンズ４５がなくても所望の通信光を通信対象に送光できるのであれば、投射レンズ４５を省略してもよい。

また、フーリエ変換レンズ４３と投射レンズ４５との間にアパーチャを配置させてもよい。アパーチャを配置する場合、フーリエ変換レンズ４３の焦点位置にアパーチャを配置すればよい。アパーチャは、フーリエ変換レンズ４３によって集束された光に含まれる高次光を遮蔽し、表示領域を特定する機能を有する。例えば、表示領域の最外周よりも小さくアパーチャを開口させ、アパーチャの位置における表示情報の周辺領域を遮るように設置すればよい。例えば、アパーチャの開口部は、矩形状や円形状に形成される。アパーチャは、フーリエ変換レンズ４３の焦点位置に設置されることが好ましいが、高次光を消去する機能を発揮できれば焦点位置からずれていても構わない。

単純な記号などの線画を投射する用途に用いる場合、光学系１４から送光された信号光は、通信対象に対して均一に送光されるのではなく、表示情報を構成する文字や記号、枠などの部分に集中的に投射される。そのため、光源２１を駆動する光源駆動部２２を低出力にでき、全体的な消費電力を低減できる。

図１６は、本実施形態の移動体間通信システムの送受光装置１０−２の送光に関する概念図である。図１７は、本実施形態の移動体間通信システムの送受光装置１０−２の受光に関する概念図である。なお、図１６および図１７において、光の進行方向を示す矢印は構成要素間の光の伝導を概念化したものであり、実際の進行方向を示すものではない。

図１６は、送受光装置１０−２の送光に関する概念図である。送光時、送受光装置１０−２は、光源２１から出射した光を空間光変調素子３１によって出射光に変換し、光学系１４を介して形成される信号光を送光する。本実施形態においては、光源２１にレーザ光源を用いることが好ましい。

図１７は、送受光装置１０−２の受光に関する概念図である。受光時、制御装置５０は、空間光変調素子３１を制御することによって、光学系１４を介して導入された通信対象の光を受光器２３に導く。また、制御装置５０は、空間光変調素子３１を制御することによって、非通信対象からの信号光を受光器２３から外すように制御する。

ここで、本実施形態の移動体間通信システムによる送光に関する特徴を図面を用いて説明する。図１８は、本実施形態の移動体間通信システムによる送光および受光の一例を示す概念図である。

図１８において、広域的送光を行う探索モード（図１８の上段の場面Ａ）において、移動体間通信システムは、通信対象１０１を含む範囲に向けて広域的に信号光を送光する。広域的送光において、本システムは、送光時刻や位置情報、速度情報、運転情報、受光器の位置などの情報を含む信号光を通信対象１０１に向けて広域的に送光する。

この探索モードにおける広域的送光に対して、通信対象１０１は、本システムを搭載する移動体に向けて応答する（図１８の中段の場面Ｂ）。このとき、通信対象１０１は、本システムを搭載する移動体に向けて、通信対象１０１からの送光時刻や位置情報、速度情報、運転情報、受光器の位置などの情報を含む信号光を送光する。本システムは、通信対象１０１からの信号光によって、通信対象１０１の情報を取得する。なお、通信対象１０１は、本システムを搭載する移動体に対する応答を示す信号光を広域的に送光してもよいし、選択的に送光してもよい。

選択的送光を行う追従モード（図１８の下段の場面Ｃ）において、本システムは、通信対象の受光部に向けて選択的に信号光を送光し、通信対象と互いに通信し合う環境を整える。

また、本実施形態の移動体間通信システムによれば、非通信対象を含む複数の対象が存在する状況下で、通信対象のみと通信し合う選択受光が実現される。図１９は、本実施形態の移動体間通信システムの選択受光について説明するための概念図である。図１９の例においては、広域的送光において、通信対象１０１と非通信対象１０２とを含む範囲に向けて信号光を投射する。

図１９のように、通信対象１０１および非通信対象１０２を含む範囲に、本システムから信号光を広域的送光する（図１９の上段の場面Ａ）。このとき、通信対象１０１および非通信対象１０２に本システムからの信号光が受光される。

通信対象１０１および非通信対象１０２は、それぞれ本システムに対して応答を示す信号光を送信する。なお、広域的な送光の段階では、本システムは、通信対象１０１および非通信対象１０２からの信号光をともに受光し、通信対象１０１からの信号光を選択的に受光する環境を整える。通信対象１０１および非通信対象１０２からの信号光には、それぞれの対象に関するＩＤが含まれる。本システムは、信号光に含まれるＩＤによって通信対象１０１を特定し、通信対象１０１からの信号光を受光する（図１９の下段左の場面Ｂ）ように空間光変調素子３１を制御する。また、本システムは、信号光に含まれるＩＤによって通信対象１０１を特定し、非通信対象１０２からの信号光を受光しない（図１９の下段右の場面Ｃ）ように空間光変調素子３１を制御する。

例えば、本システムは、広域的な送光の段階で、非通信対象１０２からの信号光が空間光変調素子の表示部に入射する位置を特定できる。そのため、本システムは、非通信対象１０２からの信号光が空間光変調素子の表示部に入射する位置に、信号光を受光器から外れるように導光する表示パターンを表示させることによって、非通信対象１０２からの信号光を受光しないように制御できる。その結果、本システムには、通信対象１０１からの信号光を選択的に受光する環境が整う。なお、本システムが通信対象１０１からの信号光を選択的に受光する環境を整える方法は、ここで挙げた方法に限定しない。

以上のように、本実施形態に係る移動体間通信システムによれば、空間光変調素子を用いて送受光設定することによって、機械的な動作部を設けずに、任意の照射形状や照射範囲の信号光を任意の方向に向けて送光することができる。また、本実施形態に係る移動体間通信システムによれば、通信対象からの信号光のみを受光する選択受光が実現されるため、複数の対象からの送受光が干渉し合うことが防止され、目的とする通信対象と確実に通信し合うことができる。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態に係る移動体間通信システムについて説明する。本実施形態に係る移動体間通信システムは、第１および第２の実施形態に係る移動体間通信システムの制御装置に対象追従回路を追加した構成を有する。以下においては、第１および第２の実施形態と同様の構成や機能については説明を省略する。

図２０のように、本実施形態の移動体間通信システムは、対象追従回路６１を含む制御装置５０−３を備える。

対象追従回路６１は、追従モードにおいて、状況に応じて送光する信号光の照射形状を変えることで通信対象に追従し、通信対象が受光しやすいように信号光の照射形状を動的に変えることによって、通信対象の様々な移動方向や速度に対応する。例えば、追従モードにおいて通信対象との通信が突然途絶えた場合、対象追従回路６１は、信号光の照射形状や照射範囲を変化させて通信対象との通信を再構築させればよい。また、追従モードにおいて通信対象との通信が再構築できない場合、対象追従回路６１は、探索モードに立ち戻って通信対象を探索すればよい。

ここで、図２１に、追従モードにおいて通信対象との通信が途絶えた場合に対応する動作を含むフローチャートを示す。なお、以下の説明においては、第２の実施形態の送受光装置１０−２を用いて説明する。

図２１において、まず、送受光装置１０−２は、通信対象を含むと推定される範囲に向けて広域的に信号光を送光する（ステップＳ３１）。

通信対象から応答がない場合（ステップＳ３２でＮｏ）、送受光装置１０−２は、信号光の送光方向を変更し（ステップＳ３３）、ステップＳ３１に戻る。

一方、通信対象から応答があった場合（ステップＳ３２でＹｅｓ）、制御装置５０−３は、通信対象との相対的な位置関係を計算する（ステップＳ３４）。

そして、送受光装置１０−２は、通信対象に向けて選択的に信号光を送光する（ステップＳ３５）。

ここで、通信対象を追従している場合（ステップＳ３６でＹｅｓ）、通信を継続するのであれば（ステップＳ３７でＹｅｓ）ステップＳ３５に戻り、通信を終了するのであれば（ステップＳ３７でＮｏ）、図２１のフローチャートに沿った処理を終了する。

一方、通信対象を追従できなくなった場合（ステップＳ３６でＮｏ）、ステップＳ３１に戻って探索モードを実行する。

以上のように、本実施形態に係る移動体通信システムによれば、通信対象との通信が途絶えた場合であっても、探索モードに立ち返って通信対象と再通信する環境を構築できる。また、本実施形態によれば、通信対象に追従させて信号光の照射形状や照射範囲を動的に変化させることによって、より確実に通信対象との通信環境を維持することができる。

（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態に係る移動体間通信システムについて説明する。本実施形態に係る移動体間通信システムは、第１および第２の実施形態に係る移動体間通信システムの制御装置に対象選択回路を追加した構成を有する。なお、第３の実施形態に係る移動体間通信システムに対象選択回路を追加してもよい。以下においては、第１および第２の実施形態と同様の構成や機能については説明を省略する。

図２２のように、本実施形態の移動体間通信システムは、対象選択回路６２を含む制御装置５０−４を備える。対象選択回路６２は、複数の対象から信号光を受信する環境において、通信対象との通信環境を選択的に構築するように制御する回路である。

〔選択受光〕
図２３は、本実施形態の移動体間通信システムが通信対象からの信号光を選択的に受光する一例を示す概念図である。

図２３の左の枠内は、本システムが、複数の対象（対象Ａ、Ｂ、Ｃ）から信号光を受光した状態である。なお、図２３の例では、通信環境を構築すべき対象は対象Ａである。

対象選択回路６２は、複数の対象から受光した信号に含まれるＩＤを解析し、通信対象のＩＤを含む信号を選択し、その信号の送信先である対象Ａからの信号光を受光することを示す指示信号を送光位置設定回路５８に出力する。一方で、非通信対象のＩＤを含む信号を選択し、その信号の送信先である対象Ｂおよび対象Ｃからの信号光を受光しないことを示す指示信号を送光位置設定回路５８に出力する。

送光位置設定回路５８は、対象選択回路６２からの指示信号に応じて、信号光の送光位置を設定する。すなわち、対象Ａからの信号光は、送受光装置２０に導かれる（図２３の右側上段の場面Ａ）。一方、対象Ｂおよび対象Ｃからの信号光は、送受光装置２０から外れるように導かれる（図２３の右側中段の場面Ｂおよび右側下段の場面Ｃ）。その結果、本実施形態に係る移動体間通信システムは、通信対象である対象Ａからの信号光を選択的に受光する。

ここで、図２４に、複数の対象から信号光を受信する環境下において、通信対象との通信環境を選択的に構築する動作を含むフローチャートを示す。なお、以下の説明においては、第２の実施形態の送受光装置１０−２と本実施形態の制御装置５０−４とを主体として説明する。

図２４において、まず、送受光装置１０−２は、複数の対象からの通信要求を含む信号光を受光する（ステップＳ４１１）。

非通信対象からの要求を含む場合（ステップＳ４１２でＹｅｓ）、制御装置５０−４は、信号光の送光方向を非通信対象からずらす制御条件を生成する（ステップＳ４１３）。

一方、非通信対象からの要求を含まない場合（ステップＳ４１２でＮｏ）、ステップＳ４１４に進む。

通信対象からの要求を含む場合（ステップＳ４１４でＹｅｓ）、制御装置５０−４は、信号光の送光方向を通信対象に向けて選択的に送光する制御条件を生成する（ステップＳ４１５）。

一方、通信対象からの要求を含まない場合（ステップＳ４１４でＮｏ）、図２４のフローチャートに沿った処理を終了とする。

送受光装置１０−２は、制御装置５０−４が生成した制御条件に基づいて、通信対象に向けて選択的に送光する（ステップＳ４１６）。

通信を継続する場合（ステップＳ４１７でＹｅｓ）、ステップＳ４１６の処理を継続する。通信を終了する場合（ステップＳ４１７でＮｏ）、図２４のフローチャートに沿った処理を終了とする。

〔時分割〕
また、本実施形態の移動体間通信システムは、図２５のように、複数の通信対象のうち時間によって通信対象を切り替える時分割処理を可能とする。図２５は、本実施形態の移動体間通信システムが複数の通信対象から干渉なしに受光する一例を示す概念図である。

図２５の上段のように、対象Ａが通信対象の期間、制御装置５０−４は、対象Ａからの信号光の受光を許可し、対象Ｂおよび対象Ｃからの信号光の受光を拒否する。また、図２５の中段のように、対象Ｂが通信対象の期間、制御装置５０−４は、対象Ｂからの信号光の受光を許可し、対象Ａおよび対象Ｃからの信号光の受光を拒否する。同様に、図２５の下段のように、対象Ｃが通信対象の期間、制御装置５０−４は、対象Ｃからの信号光の受光を許可し、対象Ａおよび対象Ｂからの信号光の受光を拒否する。

図２５のような処理によって、本実施形態の移動体間通信システムは、複数の通信対象との間で干渉なく通信し合う環境を構築できる。

ここで、図２６に、複数の通信対象との間で干渉なく通信し合う環境を構築する動作を含むフローチャートを示す。なお、以下の説明においては、第２の実施形態の送受光装置１０−２と本実施形態の制御装置５０−４とを主体として説明する。

図２６において、まず、送受光装置１０−２は、複数の対象からの通信要求を受光する（ステップＳ４２１）。図２６の例では、全ての対象が通信対象に該当するものとする。

制御装置５０−４は、複数の通信対象の中からいずれかの通信対象を選択する（ステップＳ４２２）。通信対象の選択は、通信対象との通信の至急度や優先度などの設定に従って行われればよい。

制御装置５０−４は、この期間において通信を許可する通信対象に送光方向を向ける制御条件を生成する（ステップＳ４２３）。

送受光装置１０−２は、制御装置５０−４が生成した制御条件に基づいて、この期間において通信許可する通信対象に向けて信号光を選択的に送光する（ステップＳ４２４）。

現在の通信対象との通信を継続する場合（ステップＳ４２５でＹｅｓ）、ステップＳ４２４の処理を継続する。

一方、現在の通信対象との通信を終了する場合（ステップＳ４２５でＮｏ）、通信を継続する場合（ステップＳ４２６でＹｅｓ）は、ステップＳ４２２に戻って通信対象を選択し直す。また、通信を終了する場合（ステップＳ４２６でＮｏ）、図２６のフローチャートに沿った処理を終了とする。

〔空間分割〕
複数の通信対象に信号光を送光する場合、図２５のような時分割ではなく、図２７のように空間分割の手法を選択してもよい。

図２７の例では、広域的送光（図２７の上段左の場面Ａ）、応答受光（図２７の上段中央の場面Ｂ）までは、図２３や図２５と同様である。異なる点は、複数の通信対象から信号光を受光して各通信対象の情報を取得し、各通信対象に向けた信号光を方向制御によって一度に選択的送光（図２７の上段右の場面Ｃ）する点である。このような制御は、位相変調型の空間光変調素子を用いた送受光装置によれば、機械的に動作する機構なしに実現できる。選択的送光においては、状況に応じて、図２７の下段の場面Ｄのように信号光の照射形状を変化させてもよい。

図２７のように、本実施形態によれば、複数の通信対象に対して信号光をマルチキャストすることができる。例えば、複数の通信対象に対して、一度に緊急情報を含む信号光を一方的に送信する場面では、マルチキャストが有効である。

ここで、図２８に、複数の通信対象に対してマルチキャストを実現する動作を含むフローチャートを示す。なお、以下の説明においては、第２の実施形態の送受光装置１０−２と本実施形態の制御装置５０−４とを主体として説明する。

図２８において、まず、送受光装置１０−２は、通信対象を含むと推定される範囲に向けて広域的に信号光を送光する（ステップＳ４３１）。

通信対象から応答がない場合（ステップＳ４３２でＮｏ）、ステップＳ４３５に進む。

一方、通信対象から応答があった場合（ステップＳ４３２でＹｅｓ）、制御装置５０−４は、この期間において、複数の通信対象に送光方向を向ける制御条件を生成する（ステップＳ４３３）。なお、非通信対象が存在する場合、制御装置５０−４は、非通信対象から送光方向をずらす制御を合わせて行ってもよい。

送受光装置１０−２は、制御装置５０−４が生成した制御条件に基づいて、複数の通信対象に向けて選択的に送光する（ステップＳ４３４）。

マルチキャストを継続する場合（ステップS４３５でＹｅｓ）、ステップＳ４３１に戻る。一方、マルチキャストを終了する場合（ステップS４３５でＮｏ）、図２８のフローチャートに沿った処理を終了する。

本実施形態においては、位相変調型の空間光変調素子を用いて信号光の送光方向および受光方向を制御するため、非通信対象からの信号光は受光器とは異なる方向に回折される。そのため、本実施形態によれば、信号光の受信側で対象を特定し、通信対象との間で通信環境を構築することによって信号光が干渉することを防止できる。

一般に、複数の移動体と光を用いて通信を行う場合、他の移動体の投射光により干渉を受けて通信を行うことができなくなる場合がある。この問題を解決するためには、時分割で多重化する方法がある。時分割で多重化する方法では、一定時間ごとに通信対象を切り替えて順番に通信を行えばよい。しかし、本実施形態の手法を用いずに時分割で多重化する方法は、複数の移動体間で相互に通信し合える環境を全ての移動体間で共有させて構築・制御する必要があるため、不特定多数の移動体が存在する通信環境に適用することは困難である。

本実施形態においては、通信対象および非通信対象から受光する光の回折方向を受信側で制御することによって、空間多重と時間多重とを組み合わせた制御を可能とする。その結果、本実施形態によれば、複数の対象間において信号光が干渉し合うことを防止できる。また、本実施形態によれば、空間分割して信号光を送光することによって、複数の通信対象に対して一斉に信号光を送信するマルチキャストを実現できる。

以上、実施形態を参照して本発明を説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
〔付記〕
上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
（付記１）
広域的信号光を送光する第１のモードと、前記第１のモードにおいて送光した前記広域的信号光に対する応答信号光に応じて通信対象に向けて選択的信号光を送光する第２のモードとを切り替える制御をするとともに、前記通信対象からの前記応答信号光を選択的に受光する制御をする制御装置と、
前記制御装置の制御に応じて、前記第１のモードにおいて前記広域的信号光を送光し、前記第２のモードにおいて前記通信対象に向けて前記選択的信号光を送光し、前記通信対象からの前記応答信号光を選択的に受光する送受光装置とを備える移動体間通信システム。
（付記２）
前記送受光装置は、
光源と、受光器と、位相変調型の空間光変調素子とを含み、前記光源からの出射光を前記空間光変調素子の表示部によって反射させた光によって形成される前記広域的信号光および前記選択的信号光を送光するとともに、前記通信対象からの前記応答信号光を前記空間光変調素子の表示部によって反射させて前記受光器に向けて選択的に受光し、
前記制御装置は、
前記空間光変調素子の表示部に表示されるパターンを制御することによって送光する前記広域的信号光および前記選択的信号光の照射形状および送光方向を設定するとともに、前記受光器が受光する前記応答信号光を選択する付記１に記載の移動体間通信システム。
（付記３）
前記制御装置は、
前記通信対象との距離に応じて送光する前記広域的信号光および前記選択的信号光の照射形状を変化させる制御をし、
前記送受光装置は、
前記制御装置の制御に応じた照射形状の前記広域的信号光および前記選択的信号光を送光する付記１または２に記載の移動体間通信システム。
（付記４）
前記制御装置は、
前記通信対象の移動方向に合わせて送光する前記広域的信号光および前記選択的信号光の照射形状を変化させる制御をし、
前記送受光装置は、
前記制御装置の制御に応じた照射形状の前記広域的信号光および前記選択的信号光を送光する付記１乃至３のいずれか一項に記載の移動体間通信システム。
（付記５）
前記制御装置は、
前記通信対象との相対的な速度差に応じて送光する前記広域的信号光および前記選択的信号光の照射形状を変化させる制御をし、
前記送受光装置は、
前記制御装置の制御に応じた照射形状の前記広域的信号光および前記選択的信号光を送光する付記１乃至４のいずれか一項に記載の移動体間通信システム。
（付記６）
前記制御装置は、
前記第２のモードによって通信中の前記通信対象からの前記応答信号光を追従できなくなった場合、前記第１のモードによって前記通信対象を探索する付記１乃至５のいずれか一項に記載の移動体間通信システム。
（付記７）
前記制御装置は、
前記通信対象からの前記応答信号光を前記受光器に向けて導き、非通信対象からの前記応答信号光を前記受光器から外れるように導くように制御する付記２乃至６のいずれか一項に記載の移動体間通信システム。
（付記８）
前記制御装置は、
複数の対象から前記応答信号光を受光した際に、前記通信対象からの前記応答信号光を前記受光器に向けて導き、前記非通信対象からの前記応答信号光を前記受光器から外れるように導くように制御する付記７に記載の移動体間通信システム。
（付記９）
前記制御装置は、
複数の前記通信対象と通信し合う際に、複数の前記通信対象のうちいずれかの前記通信対象を選択する期間において、選択した前記通信対象からの前記応答信号光を前記受光器に導いて通信を許可し、通信を許可していない前記通信対象からの前記応答信号光を前記受光器から外れるように導いて拒否することによって通信を許可する前記通信対象を任意のタイミングで切り替える付記７または８に記載の移動体間通信システム。
（付記１０）
前記制御装置は、
複数の前記通信対象に前記選択的信号光を送光する際に、複数の前記通信対象のそれぞれに向けて前記選択的信号光を送光する制御をする付記７乃至９のいずれか一項に記載の移動体間通信システム。
（付記１１）
広域的信号光を送光する第１のモードと、前記第１のモードにおいて送光した前記広域的信号光に対する応答信号光に応じて通信対象に向けて選択的信号光を送光する第２のモードとを切り替える制御をし、
前記第１のモードにおいて前記広域的信号光を送光し、
前記第２のモードにおいて前記通信対象に向けて前記選択的信号光を送光し、
前記通信対象からの前記応答信号光を選択的に受光する移動体間通信方法。
（付記１２）
広域的信号光を送光する第１のモードと、前記第１のモードにおいて送光した前記広域的信号光に対する応答信号光に応じて通信対象に向けて選択的信号光を送光する第２のモードとを切り替える制御をする処理と、
前記第１のモードにおいて前記広域的信号光を送光する処理と、
前記第２のモードにおいて前記通信対象に向けて前記選択的信号光を送光する処理と、
前記通信対象からの前記応答信号光を選択的に受光する処理とをコンピュータに実行させる移動体間通信プログラムを記録するプログラム記録媒体。

この出願は、２０１６年３月２９日に出願された日本出願特願２０１６−６５８７６を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

１ 移動体間通信システム
１０ 送受光装置
１１ 入出力回路
１２ 送受光器
１３ 送受光設定部
１４ 光学系
２１ 光源
２２ 光源駆動部
２３ 受光器
２４ 受光回路
３１ 空間光変調素子
３２ 変調素子駆動部
５０ 制御装置
５１ 入出力回路
５２ 送受光制御回路
５３ 送光設定回路
５４ 記憶回路
５５ 通信設定回路
５６ インターフェース
５７ 対象特定回路
５８ 送光位置設定回路
６１ 対象追従回路
６２ 対象選択回路
３２１ 受信回路
３２２ フレームメモリ
３２３ タイミング生成回路
３２４ 変換回路

Claims (12)

1. 広域的信号光を送光する第１のモードと、前記第１のモードにおいて送光した前記広域的信号光に対する応答信号光に応じて通信対象に向けて選択的信号光を送光する第２のモードとを切り替える制御をするとともに、前記通信対象からの前記応答信号光を選択的に受光する制御をする制御装置と、
   前記制御装置の制御に応じて、前記第１のモードにおいて前記広域的信号光を送光し、前記第２のモードにおいて前記通信対象に向けて前記選択的信号光を送光し、前記通信対象からの前記応答信号光を選択的に受光する送受光装置とを備え、
   前記送受光装置は、
   光源と、受光器と、位相変調型の空間光変調素子とを含み、前記光源からの出射光を前記空間光変調素子の表示部によって反射させた光によって形成される前記広域的信号光および前記選択的信号光を送光するとともに、前記通信対象からの前記応答信号光を前記空間光変調素子の表示部によって反射させて前記受光器に向けて選択的に受光する移動体間通信システム。
2. 前記制御装置は、
   前記空間光変調素子の表示部に表示されるパターンを制御することによって送光する前記広域的信号光および前記選択的信号光の照射形状および送光方向を設定するとともに、前記受光器が受光する前記応答信号光を選択する請求項１に記載の移動体間通信システム。
3. 前記制御装置は、
   前記通信対象との距離に応じて送光する前記広域的信号光および前記選択的信号光の照射形状を変化させる制御をし、
   前記送受光装置は、
   前記制御装置の制御に応じた照射形状の前記広域的信号光および前記選択的信号光を送光する請求項１または２に記載の移動体間通信システム。
4. 前記制御装置は、
   前記通信対象の移動方向に合わせて送光する前記広域的信号光および前記選択的信号光の照射形状を変化させる制御をし、
   前記送受光装置は、
   前記制御装置の制御に応じた照射形状の前記広域的信号光および前記選択的信号光を送光する請求項１乃至３のいずれか一項に記載の移動体間通信システム。
5. 前記制御装置は、
   前記通信対象との相対的な速度差に応じて送光する前記広域的信号光および前記選択的信号光の照射形状を変化させる制御をし、
   前記送受光装置は、
   前記制御装置の制御に応じた照射形状の前記広域的信号光および前記選択的信号光を送光する請求項１乃至４のいずれか一項に記載の移動体間通信システム。
6. 前記制御装置は、
   前記第２のモードによって通信中の前記通信対象からの前記応答信号光を追従できなくなった場合、前記第１のモードによって前記通信対象を探索する請求項１乃至５のいずれか一項に記載の移動体間通信システム。
7. 前記制御装置は、
   前記通信対象からの前記応答信号光を前記受光器に向けて導き、非通信対象からの前記応答信号光を前記受光器から外れるように導くように制御する請求項２乃至６のいずれか一項に記載の移動体間通信システム。
8. 前記制御装置は、
   複数の対象から前記応答信号光を受光した際に、前記通信対象からの前記応答信号光を前記受光器に向けて導き、前記非通信対象からの前記応答信号光を前記受光器から外れるように導くように制御する請求項７に記載の移動体間通信システム。
9. 前記制御装置は、
   複数の前記通信対象と通信し合う際に、複数の前記通信対象のうちいずれかの前記通信対象を選択する期間において、選択した前記通信対象からの前記応答信号光を前記受光器に導いて通信を許可し、通信を許可していない前記通信対象からの前記応答信号光を前記受光器から外れるように導いて拒否することによって通信を許可する前記通信対象を任意のタイミングで切り替える請求項７または８に記載の移動体間通信システム。
10. 前記制御装置は、
    複数の前記通信対象に前記選択的信号光を送光する際に、複数の前記通信対象のそれぞれに向けて前記選択的信号光を送光する制御をする請求項７乃至９のいずれか一項に記載の移動体間通信システム。
11. 光源と、受光器と、位相変調型の空間光変調素子とを含む送受光装置を用いる移動体間通信方法であって、
    広域的信号光を送光する第１のモードと、前記第１のモードにおいて送光した前記広域的信号光に対する応答信号光に応じて通信対象に向けて選択的信号光を送光する第２のモードとを切り替える制御をし、
    前記第１のモードにおいて、前記広域的信号光に対応するパターンが表示された前記空間光変調素子の表示部によって、前記光源からの出射光を反射させた光によって形成される前記広域的信号光を、前記送受光装置に送光させ、
    前記第２のモードにおいて、前記選択的信号光に対応するパターンが表示された前記空間光変調素子の表示部によって、前記光源からの出射光を反射させた光によって形成される前記選択的信号光を、前記通信対象に向けて前記送受光装置に送光させ、
    前記空間光変調素子の表示部によって反射された前記通信対象からの前記応答信号光を、前記受光器に選択的に受光させる移動体間通信方法。
12. 光源と、受光器と、位相変調型の空間光変調素子とを含む送受光装置を用いる移動体間通信に用いられる移動体間通信プログラムであって、
    広域的信号光を送光する第１のモードと、前記第１のモードにおいて送光した前記広域的信号光に対する応答信号光に応じて通信対象に向けて選択的信号光を送光する第２のモードとを切り替える制御をする処理と、
    前記第１のモードにおいて、前記広域的信号光に対応するパターンが表示された前記空間光変調素子の表示部によって、前記光源からの出射光を反射させた光によって形成される前記広域的信号光を前記送受光装置に送光させる処理と、
    前記第２のモードにおいて、前記選択的信号光に対応するパターンが表示された前記空間光変調素子の表示部によって、前記光源からの出射光を反射させた光によって形成される前記選択的信号光を前記通信対象に向けて前記送受光装置に送光させる処理と、
    前記空間光変調素子の表示部によって反射された前記通信対象からの前記応答信号光を、前記受光器に選択的に受光させる処理とをコンピュータに実行させる移動体間通信プログラム。

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