JPH08130500A - 電波反射式画像送信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】指向性の強い送信アンテナを固定したまま複数
方向へ画像信号を送信する電波反射式画像送信装置を提
供する。 【構成】移動体１が水平姿勢の時に鉛直となるように移
動体１へ取付けた画像送信用の指向性アンテナ5a、底面
が凸多角形の直錐体の各側面を電波反射面９とする反射
体８、及び反射体８の底面から頂点への軸線が指向性ア
ンテナ5aの送信方向に沿って指向性アンテナ5aへ向うよ
うに反射体９を移動体１に保持する保持手段10を備え、
指向性アンテナ5aから電波反射面９へ入射した電波を複
数方向へ反射することにより、移動体１上の撮像機３の
出力画像を固定局12へ送信する。好ましくは反射体８の
底面を正多角形とし、反射体８の高さを前記正多角形の
内接円の半径とすることにより、電波を反射体８の軸線
と直角方向へ反射する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電波反射式画像送信装置
に関し、とくに移動体上の撮像機の出力画像を電波反射
の利用により固定局へ無線送信する画像送信装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】人の立入り禁止区域や人に危険が伴う区
域で作業を行なう場合に、作業区域からの映像や画像
（以下、画像という）に基づいてブルドーザやダンプト
ラック等の作業機械を十分に離れた操作室から遠隔操作
することがある。遠隔操作の一例は、作業区域内の作業
機械に取付けた撮像機の出力画像を操作室へ伝送し、そ
の出力画像に基づいて作業区域内の作業機械の遠隔操作
を行なうものである。有線伝送ケーブル等によって作業
機械の移動範囲が制限されないように、遠隔操作におけ
る画像伝送では通常無線伝送が用いられる。

【０００３】従来、遠隔操作のような比較的長距離の画
像無線伝送では、例えば50GHz程度のマイクロ波帯の電
波を利用した画像伝送装置が利用されている。但しこの
画像伝送装置は指向性の強い高利得アンテナを使用する
ので、画像伝送に際し送信アンテナと受信アンテナとを
対向させる必要がある。従って遠隔操作のように送信ア
ンテナを作業機械に取付けて画像伝送を行なうような場
合は、送信アンテナの姿勢を作業機械の移動や旋回に応
じて制御する必要がある。

【０００４】作業機械等の移動体の移動に応じて移動体
に取付けた送信アンテナの姿勢制御を行なう画像伝送方
法の一例として、特願平6-104199号は衛星航行システム
（以下、ＧＰＳということがある）による位置測定器を
利用した画像伝送方法を開示する。図５を参照して特願
平6-104199号を本発明の理解に必要な程度において説明
するに、固定局12の三次元座標を予め測量等により求
め、移動体１の移動に応じた三次元座標をＧＰＳ位置測
定器６により測定する。移動体１の三次元座標と固定局
12の三次元座標とから送信用指向性アンテナ5aが固定局
12の受信用指向性アンテナ15aと対向する送信方位及び
仰角を算出し、送信用指向性アンテナ5aを前記送信方位
及び仰角へ指向させることにより移動体１から固定局12
へ画像伝送を行なう。図中の符号５は画像送信機、符号
15は画像受信機を示す。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、送信アンテナ
の姿勢制御を伴う画像伝送には以下の問題点がある。 (１)移動体の三次元座標や姿勢など複数の入力信号に基
づいて送信アンテナの姿勢を迅速に変化させる複雑な姿
勢制御が必須となる。 (２)作業機械の高速な移動や旋回に追従させて比較的重
い送信アンテナの姿勢を制御するため、大型で駆動力の
大きな姿勢制御手段が必要となる。 (３)作業機械の作業中の振動や衝撃等により姿勢制御手
段とくにその駆動部に損傷が生じる虞があり、画像送信
の信頼性が低下する。 (４)ＧＰＳ位置測定器等の高価な機器や複雑な制御装置
を用いるので、画像伝送のための費用が嵩む。

【０００６】そこで本発明の目的は、指向性の強い送信
アンテナを固定したまま複数方向へ画像信号を送信する
電波反射式画像送信装置を提供するにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】図１の実施例を参照する
に本発明の電波反射式画像送信装置は、移動体１上の撮
像機３の出力画像を固定局12へ送信する画像送信装置に
おいて、移動体１が水平姿勢の時に鉛直となるように移
動体１へ取付けた撮像機３の出力画像送信用の指向性ア
ンテナ5a、底面17（図２参照）が凸多角形の直錐体の各
側面を電波反射面９とする反射体８、及び反射体８の底
面17から頂点18（図２参照）への軸線が指向性アンテナ
5aの送信方向に沿って指向性アンテナ5aへ向うように反
射体９を移動体１に保持する保持手段10を備え、指向性
アンテナ5aから電波反射面９へ入射した電波を複数方向
へ反射してなるものである。

【０００８】好ましくは図２に示すように、反射体８の
底面17を正多角形とし、反射体８の高さを前記正多角形
の内接円の半径とすることにより、電波反射面９へ入射
した電波を反射体８の軸線と直角方向へ反射する。

【０００９】

【作用】本発明で使用する指向性アンテナ5aは例えば50
GHz程度の電波を送出する指向性の強いアンテナとする
ことができ、従来技術に属するものである。このような
電波は光に近い性質を有し、電波反射面９との衝突によ
り正反射する。この性質を利用すれば、指向性アンテナ
5aから一定向きに送出される電波の向きを変えることが
できる。

【００１０】本発明は法線向きの異なる複数の電波反射
面９を指向性アンテナ5aに臨ませて設け、指向性アンテ
ナ5aの送出する一定向きの電波を複数の電波反射面９へ
入射する。図２の反射体8aは直錐体側面を複数の電波反
射面９とした反射体８の一例を示す。直錐体の底面17を
凸多角形とするので、各電波反射面９の法線向きは互い
に異なる。反射体8aの頂点を指向性アンテナ5aと対向さ
せ、反射体8aの軸線を指向性アンテナ5aの送信方向に沿
わせることにより、指向性アンテナ5aからの電波を各電
波反射面９へ入射させる。入射電波は電波反射面９の法
線向きに応じた向きへ反射するので、法線向きの異なる
複数の電波反射面９により一定向きの電波を複数方向へ
反射することができる。但し直錐体の形状は図２に限定
されず、指向性アンテナ5aの指向性の強さや固定局12の
位置等に応じて反射体８の底面の辺の数や高さを調節す
ることができる。なお反射体８の材料は鋼、アルミニウ
ム、その他電波反射率の高い材質のものとすることがで
きる。

【００１１】図１に示すように地表の移動体１が水平姿
勢の時に指向性アンテナ5aを鉛直上向きとなるように移
動体１へ取付け、保持手段10により反射体８の底面17か
ら頂点18へ向う軸線を指向性アンテナ5aの送信方向に沿
って指向性アンテナ5aへ向けて保持することにより、指
向性アンテナ5aの電波を移動体１から複数の方位へ向け
て送信することができる。移動体１の移動や旋回により
移動体１から見た固定局12の方位は変化するが、複数方
位への電波送信により固定局12における電波受信の中断
を大幅に抑制できる。この場合、指向性アンテナ5aの送
信距離を移動体１と固定局12との間の距離及び電波反射
面９の反射による電波の電力の減少割合に応じて適当に
選択することができる。なお指向性アンテナ5aの取付け
向きは鉛直であれば足り、図１に示す鉛直上向きに限定
されない。

【００１２】こうして本発明の目的である「指向性の強
い送信アンテナを固定したまま複数方向へ画像信号を送
信する電波反射式画像送信装置」の提供が達成できる。

【００１３】好ましくは図２に示すように、反射体８の
底面17をこの場合正12角形である正多角形とし、反射体
８の高さをその正多角形の内接円の半径とすることによ
り、各電波反射面９と反射体８の軸線との交差角を45゜
とする。反射体８の軸線とほぼ平行に入射する電波は、
軸線と45゜で交差する電波反射面９により軸線と直角方
向へ反射する。図２の反射体８を用いれば、図１に示す
ように指向性アンテナ5aから鉛直上方へ送出された電波
を水平方向へ反射することができる。

【００１４】更に好ましくは反射体８の底面の辺の数を
増やし、電波の反射する向きの数を増やす。図３は底面
が凸多角形の直錐体に替えて直円錐体の側面を電波反射
面９とした反射体8bを示す。図３の反射体8bを用いれ
ば、図１に示すように指向性アンテナ5aから鉛直上方へ
送出された電波を水平方向の全方位へ向けて反射するこ
とが可能となり、移動体１から見た固定局12の仰角が一
定範囲にある限り固定局12における画像の継続的な受信
が期待できる。

【００１５】

【実施例】上述したように底面が凸多角形の直錐体又は
直円錐体の側面を電波反射面９とする反射体８を用いれ
ば、指向性アンテナ5aの電波を複数の方位へ向けて送信
することが可能となる。但し移動体１の高さ方向の変化
や傾斜の変化に応じて移動体１から見た固定局12の仰角
も変化するので、固定局12で電波を継続的に受信するた
めには固定局12の受信用指向性アンテナ15aによる受信
可能な仰角で電波を反射する必要がある。通常の遠隔操
作による移動体１の作業では移動体１から見た固定局12
の仰角の変化は30゜程度であるので、その仰角の変化に
応じた半値幅の指向性アンテナ5aを用いれば固定局12で
一定程度良質な画像が継続的に受信できる。しかし指向
性アンテナ5aの半値幅がこれより小さいときは移動体１
の傾斜の変化等により電波が固定局12へ到達せず、画像
伝送が中断する虞がある。

【００１６】図４は半球体の球面を電波反射面9aとした
反射体8cを示す。図中の符号17aは半球体の円形底面を
表し、符号18は円形底面17aの中心に立てた垂線と交差
する半球体の頂点を表す。例えば保持手段10により円形
底面17aの中心から頂点18へ向う軸線が指向性アンテナ5
aの送信方向に沿って指向性アンテナ5aへ向うように反
射体8cを保持する。球面の電波反射面9aで反射した電波
は直錐体側面の電波反射面９で反射した電波と比べて指
向性が弱まるので、上述した画像伝送の中断の発生を一
層抑制することが期待できる。

【００１７】以上移動体１に取付ける電波反射式画像送
信装置について説明したが、本発明で用いた反射体８を
固定局12にも設け、固定局12の電波反射面９を利用して
固定局12から移動体１への画像その他のデータ伝送を行
なうことができる。また図１に示す画像送信機５及び画
像受信機15をそれぞれ送受信可能な画像伝送装置とする
ことにより、図１において双方向の画像その他のデータ
伝送が可能となる。

【００１８】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明の電波
反射式画像送信装置は、移動体が水平姿勢の時に鉛直と
なるように移動体へ取付けた指向性アンテナ、底面が凸
多角形の直錐体の各側面を電波反射面とする反射体、及
び反射体の底面から頂点への垂線が指向性アンテナの送
信方向に沿って指向性アンテナへ向うように反射体を移
動体に保持する保持手段を備え、指向性アンテナから電
波反射面へ入射した電波を複数方向へ反射するので、次
の顕著な効果を奏する。

【００１９】(１)指向性アンテナを一定向きに固定した
まま、移動体から見て一定の仰角範囲内の固定局への画
像伝送の中断を大幅に抑制することができる。 (２)回転部等がないので画像送信装置に障害の発生する
虞が少なく、画像送信の信頼性向上を図ることができ
る。 (３)従来の移動体からの画像伝送に比し高価なセンサや
姿勢制御手段を必要としないので、小形で安価な画像送
信装置とすることができる。 (４)電波反射面を球面として反射する電波の指向性を弱
めることにより、画像伝送の中断の発生を一層抑制する
ことが期待できる。 (５)移動体と固定局との間の双方向の画像伝送にも適用
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】は、本発明の一実施例の説明図である

【図２】は、本発明の反射体の一例を示す説明図であ
る。

【図３】は、本発明の反射体の他の例を示す説明図であ
る。

【図４】は、本発明の反射体の更に他の例を示す説明図
である。

【図５】は、従来技術の一例を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 移動体 ２ 地表 ３ 撮像機 ５ 画像送信機 5a 送信用指向性アンテナ ６ 位置測定器 ８ 反射体 ９、9a 電波反射面 10 保持手段 12 固定局 15 画像受信機 15a 受信用指向性アンテナ 17 凸多角形底面 17a 円形底面 18 頂点。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 広瀬 素久 東京都調布市飛田給二丁目19番１号 鹿島 建設株式会社技術研究所内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】移動体上の撮像機の出力画像を固定局へ送
   信する画像送信装置において、前記移動体が水平姿勢の
   時に鉛直となるように前記移動体へ取付けた前記撮像機
   の出力画像送信用の指向性アンテナ、底面が凸多角形の
   直錐体の各側面を電波反射面とする反射体、及び前記反
   射体の底面から頂点への軸線が前記指向性アンテナの送
   信方向に沿って前記指向性アンテナへ向うように前記反
   射体を前記移動体に保持する保持手段を備え、前記指向
   性アンテナから前記電波反射面へ入射した電波を複数方
   向へ反射してなる電波反射式画像送信装置。
2. 【請求項２】請求項１の画像送信装置において、前記反
   射体の底面を正多角形とし、前記反射体の高さを前記正
   多角形の内接円の半径とすることにより、前記電波反射
   面へ入射した電波を前記反射体の軸線と直角方向へ反射
   してなる電波反射式画像送信装置。
3. 【請求項３】請求項１の画像送信装置において、前記反
   射体を前記底面が凸多角形の直錐体に替えて直円錐体と
   し、前記直円錐体の側面を前記電波反射面としてなる電
   波反射式画像送信装置。
4. 【請求項４】請求項１の画像送信装置において、前記反
   射体を前記底面が凸多角形の直錐体に替えて半球体と
   し、前記半球体の球面を前記電波反射面としてなる電波
   反射式画像送信装置。
5. 【請求項５】請求項１、２、３又は４の画像送信装置に
   おいて、前記反射体を鋼製又はアルミニウム製としてな
   る電波反射式画像送信装置。