JP2010151448A - Visible light communication device and method for adjusting optical axis - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、可視光通信システムを構築し、特に列車、電車、自動車などの車両に搭載する可視光通信装置に関する。 The present invention relates to a visible light communication system, and more particularly to a visible light communication apparatus mounted on a vehicle such as a train, a train, and an automobile.
近年、例えば自動車や電車等の車両と、当該車両が走行する道路や線路などの路側との間で可視光を利用した可視光通信システムの開発が推進されている。この可視光通信システムでは、車両に搭載された受信機(車載機)は、車両が移動している状態で路側の通信相手(送信機)を発見して追尾しながら通信する。このため、受信機は、送信機からの可視光を受光体で受光することにより受信処理を行なうため、受光体の光軸調整機能が必要となる。 In recent years, development of a visible light communication system using visible light has been promoted between a vehicle such as an automobile or a train and a road side such as a road or a track on which the vehicle travels. In this visible light communication system, a receiver (on-vehicle device) mounted on a vehicle communicates while finding and tracking a communication partner (transmitter) on the road side while the vehicle is moving. For this reason, since the receiver performs a receiving process by receiving visible light from the transmitter with the light receiver, a function of adjusting the optical axis of the light receiver is required.
従来では、イメージセンサとフォトダイオードを併用し、イメージセンサで広範囲から発光源を見つけて、発光源を向くようにフォトダイオードの光軸を調整して通信する可視光トラッキング通信システムが提案されている(例えば、非特許文献1を参照)。また、複数個の受光素子を配列して、受光した時の各受光素子の出力差から光軸の角度ずれ量を検出して補正する双方向光空間伝送装置が提案されている(例えば、特許文献1を参照)。
実際の車両は、移動に伴って発生する振動や周囲状況の影響を受けて、受信機の受光体の光軸を調整することは困難である。受光体の光軸がずれる又は外れると、送信機からの可視光を確実に受光できない状態となるため、通信状態が劣化し、最悪の場合には通信不能の状態となる。前述の先行技術文献に開示されている光軸調整方法を単に適用しただけでは、車両の移動に伴って送信機を発見して追尾しながら光軸調整を確実に行なうことは困難である。 In an actual vehicle, it is difficult to adjust the optical axis of the light receiver of the receiver due to the influence of vibrations and surrounding conditions that occur with movement. If the optical axis of the photoreceptor is shifted or deviated, the visible light from the transmitter cannot be reliably received, so the communication state deteriorates, and in the worst case, the communication is disabled. By simply applying the optical axis adjustment method disclosed in the above-mentioned prior art document, it is difficult to reliably adjust the optical axis while finding and tracking the transmitter as the vehicle moves.
そこで、本発明の目的は、可視光通信の通信相手を発見して追尾しながら光軸調整を確実に行なうことができる可視光通信装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a visible light communication apparatus capable of reliably performing optical axis adjustment while finding and tracking a communication partner of visible light communication.
本発明の観点は、可視光通信の通信相手である送信機を画像認識機能を利用して検知し、この画像認識結果に基づいて受光体の光軸調整を行う可視光通信装置である。 An aspect of the present invention is a visible light communication apparatus that detects a transmitter, which is a communication partner of visible light communication, using an image recognition function and adjusts the optical axis of a photoreceptor based on the image recognition result.
本発明の観点に従った可視光通信装置は、指定方向からの光を受光して画像信号に変換するイメージセンサと、前記イメージセンサから出力される画像信号に基づいて、送信情報を変調した可視光を送信する送信機を認識する画像認識手段と、前記送信機から送信される可視光を受光する受光体と、前記画像認識手段から出力される画像認識結果に基づいて、前記送信機から送信される可視光を受光するように前記受光体の光軸調整を行なう光軸調整手段と、前記受光体により受光された可視光から前記送信情報を復調する受信処理手段とを備えた構成である。 A visible light communication device according to an aspect of the present invention includes an image sensor that receives light from a specified direction and converts the light into an image signal, and a visible light that is modulated transmission information based on the image signal output from the image sensor. Based on the image recognition means for recognizing the transmitter for transmitting light, the photoreceptor for receiving the visible light transmitted from the transmitter, and the image recognition result output from the image recognition means, the image is transmitted from the transmitter. The optical axis adjusting means for adjusting the optical axis of the light receiving body so as to receive visible light, and the reception processing means for demodulating the transmission information from the visible light received by the light receiving body. .
本発明によれば、可視光通信の通信相手を発見して追尾しながら光軸調整を確実に行なうことができる可視光通信装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the visible light communication apparatus which can perform an optical axis adjustment reliably, discovering and tracking the communicating party of visible light communication can be provided.
以下図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[第1の実施形態]
図1は、第1の実施形態に関する可視光通信システムの要部を説明するためのブロック図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a block diagram for explaining a main part of the visible light communication system according to the first embodiment.
本実施形態の可視光通信システムは大別して、自動車などの車両1に車載機として搭載された受信機10と、道路などの路側に設置された送信機3,4とから構成されている。送信機3,4はそれぞれ、路側の別の位置に設けられており、通信装置2,5から出力される変調された送信情報を可視光110で送信する。送信機3,4は、具体的には可視光110を出力できる信号機、発光標識、街灯などから構成されている。
The visible light communication system of the present embodiment is roughly divided into a
受信機10は、車両1の進行方向の風景を反射した光(以下、風景と表記する場合がある)100を集光するレンズ11と、イメージセンサ12と、画像認識部13と、受光体14と、光軸調整部15と、受信処理部16と、表示部17とを有する。なお、表示部17は音声出力部であってもよい。
The
イメージセンサ12は、レンズ11で捉えた風景100から、送信機3の画像などを含む画像信号を画像認識部13に出力する。画像認識部13は、イメージセンサ12から出力される画像信号に対する画像認識処理を実行し、通信相手である送信機3の形状や大きさのパターンを認識し、かつその位置を特定する位置情報(X−Y座標情報)を含む画像認識結果130を出力する。
The
受光体14は、通信相手である送信機3から送信される可視光110を受光し、電気信号に変換して受信処理部16に出力する。光軸調整部15は、画像認識部13から出力される画像認識結果130を使用し、受光体14の通信相手である送信機3から送信される可視光110を受光するように光軸を調整する。受信処理部16は、受光体14からの出力信号から可視光110に含まれる送信情報を復調する。表示部17は、受信処理部16により復調された送信情報を画面上に表示する。
The
(受信機の動作)
以下、図2のフローチャートを参照して、本実施形態の受信機10の動作を説明する。
(Receiver operation)
Hereinafter, the operation of the
本実施形態では、車両1が道路を走行中に、車載機である受信機10は、路側の指定の位置に設置された送信機3からの可視光110を受光することにより、送信機3から送信される送信情報を受信する。
In the present embodiment, while the vehicle 1 is traveling on a road, the
画像認識部13は、イメージセンサ12から出力される画像信号に対する画像認識処理を実行する(ステップS1,S2)。イメージセンサ12はレンズ11で捉えた風景100から、車両1の進行方向の風景に含まれる送信機3の画像を含む画像信号を出力する。画像認識部13は、画像認識処理により送信機3の形状や大きさを示すパターン情報及びその位置を特定する位置情報(X−Y座標情報)を生成する。
The
イメージセンサ12は、図1に示すように、車両1の進行方向の風景に含まれる送信機4に対応する画像信号も出力する。画像認識部13は、予め設定されている指定の送信機3の参照パターン情報及び位置情報に基づいて送信機3の画像を認識する。従って、画像認識部13は、それ以外の送信機4の画像を認識対象から除外し、画像認識結果130を出力しない。即ち、画像認識部13は、車両1の進行方向の風景に含まれる画像が送信機4の場合には、その画像認識結果130を光軸調整部15に出力しないで送信機3の画像認識結果130のみを出力する。なお、認識すべき送信機3の位置が特定できない場合(ステップS3のNO)は再度、ステップS1に戻って処理を行う。光軸調整部15は、画像認識部13から画像認識結果130を調整情報として光軸調整動作を実行するため、それが出力されない場合には光軸調整動作を実行しない。
As shown in FIG. 1, the
画像認識部13は、指定の送信機3を認識すると、その位置情報(X−Y座標情報)を含む画像認識結果130を出力する(ステップS4)。光軸調整部15は、画像認識結果130に含まれる位置情報を使用して、送信機3から送信される可視光110を受光するように受光体14の光軸を調整する(ステップS5)。受信処理部16は、受光体14からの出力信号から可視光110に含まれる送信情報を復調する(ステップS6)。表示部17は、受信処理部16により復調された送信情報を画面上に表示する。表示内容として、例えば通信装置2からのカメラ画像や交通規制などを示す画像のほかに、メッセージ情報などである。
When recognizing the designated
以上のように本実施形態の受信機10であれば、画像認識処理を利用して、通信相手である送信機3を特定し、送信機3から送信される可視光110を受光するように受光体14の光軸を調整することができる。この場合、指定の送信機3以外の送信機4が車両1の進行方向の風景に含まれている場合でも、画像認識処理による送信機のパターンや指定の送信機3を特定するための位置情報に基づいて、送信機4に対する光軸の調整を実行しない。従って、受光体14の光軸を、指定の送信機3から送信される可視光110を受光するように確実に調整することができる。
As described above, the
このような構成により、車両1が走行中に振動や周囲状況の影響を受けても、指定の送信機3を発見して追尾しながら光軸調整を確実に行なうことが可能となる。従って、指定の送信機3からの可視光110を確実に受光し、安定した可視光通信を実現することができる。
With such a configuration, even if the vehicle 1 is affected by vibrations or surrounding conditions while traveling, it is possible to reliably adjust the optical axis while finding and tracking the designated
なお、受信機10は、受信処理部16の機能により、受光体14が指定の送信機3以外の送信機4からの可視光を受光しても通信不可の状態となり、送信機4から送信された送信情報を受信しない。
Note that the
[第2の実施形態]
図3は、第2の実施形態に関する可視光通信システムの要部を説明するためのブロック図である。
[Second Embodiment]
FIG. 3 is a block diagram for explaining a main part of the visible light communication system according to the second embodiment.
本実施形態の受信機10は、光学制御部18と、レンズデータ記憶部19と、レンズ特性補正部20とを有する。なお、他の構成及び動作については、図1に示す第1の実施形態と同様であるため、同一符号を付して説明を省略する。
The
本実施形態では、レンズ特性補正部20は、イメージセンサ12の前段に配置された集光用のレンズ11の光学的特性(歪曲収差、画角、フォーカスなど)に基づいて、光軸調整部15の光軸調整の補正を行なうための補正データ140を算出する。
In the present embodiment, the lens characteristic correction unit 20 is based on the optical characteristics (distortion aberration, angle of view, focus, etc.) of the condensing
レンズ特性補正部20は、レンズデータ記憶部19からレンズ11固有の歪曲収差などの光学的特性データを入力する。また、レンズ特性補正部20は、レンズ11の光学的制御を行なう光学制御部18から画角やフォーカス距離などの制御データを入力する。これらの入力データに基づいて、レンズ特性補正部20は、レンズ11の光学的特性によるイメージセンサ12の画像信号の歪みを算出して、光軸調整部15の光軸調整の補正を行なうための補正データ140を生成する。
The lens characteristic correction unit 20 inputs optical characteristic data such as distortion inherent to the
本実施形態の構成により、光軸調整部15は、画像認識部13からの画像認識結果130に基づいて受光体14の光軸を調整すると共に、レンズ特性補正部20からの補正データ140に基づいて光軸調整の補正を実行することができる。この光軸調整の補正は、レンズ11の光学的特性を要因とするイメージセンサ12の画像信号の歪みを補償するための処理である。従って、結果として、画像認識部13により検出される送信機3の位置の精度を向上し、指定の送信機3からの可視光110を確実に受光することができる。
With the configuration of the present embodiment, the optical
[第3の実施形態]
図4は、第3の実施形態に関する可視光通信システムの要部を説明するためのブロック図である。
[Third Embodiment]
FIG. 4 is a block diagram for explaining a main part of the visible light communication system according to the third embodiment.
本実施形態の受信機10は、単一のイメージセンサ12ではなく、ステレオ配置された第1のイメージセンサ12aと第2のイメージセンサ12bとを有する構成である。さらに、受信機10は、第1及び第2のイメージセンサ12a,12bのそれぞれの前段に、集光用のレンズ11a,11bを有する構成である。なお、他の構成及び動作については、図1に示す第1の実施形態と同様であるため、同一符号を付して説明を省略する。
The
本実施形態の画像認識部13は、ステレオ配置構成の第1及び第2のイメージセンサ12a,12bから広範囲の視野100,120に対応する各画像信号を入力し、ステレオマッチング画像処理を実行する。即ち、画像認識部13は、指定の送信機3までの距離を含む位置情報を生成し、パターン認識結果と共に画像認識結果130として光軸調整部15に出力する。
The
このような構成により、光軸調整部15は、画像認識部13から指定の送信機3までの距離を含む位置情報を取得することにより、高精度に特定された送信機3の位置に応じて受光体14の光軸を調整することができる。
With such a configuration, the optical
[第4の実施形態]
図5は、第4の実施形態に関する可視光通信システムの要部を説明するためのブロック図である。
[Fourth Embodiment]
FIG. 5 is a block diagram for explaining a main part of the visible light communication system according to the fourth embodiment.
本実施形態の受信機10は、レンズ集光調整部21及びミラー角度調整部22を有する構成である。なお、他の構成及び動作については、図1に示す第1の実施形態と同様であるため、同一符号を付して説明を省略する。
The
レンズ集光調整部21は、具体的にはバリフォーカルやズームレンズまたはシリンドリカルレンズを有し、送信機3からの可視光110の集光調整を行なう。ミラー角度調整部22は、MEMS(micro electro mechanical systems)により構成されたミラー部材を有し、レンズ集光調整部21で集光調整された可視光110を受光部14に反射させる。
Specifically, the lens condensing
このような構成により、光軸調整部15は、ミラー角度調整部22の角度調整を行なうことにより、レンズ集光調整部21で集光調整された可視光110を受光部14に入射することができる。この場合、レンズ集光調整部21により、広範囲の多様な可視光も狭範囲に絞った可視光のいずれも受光することができる。また、ミラー角度調整部22により可視光110の光軸を高精度に調整することが可能である。
With such a configuration, the optical
[第5の実施形態]
図6は、第5の実施形態に関する可視光通信システムの要部を説明するためのブロック図である。
[Fifth Embodiment]
FIG. 6 is a block diagram for explaining a main part of the visible light communication system according to the fifth embodiment.
本実施形態の受信機10は、外乱検知部23を有する構成である。なお、他の構成及び動作については、図1に示す第1の実施形態と同様であるため、同一符号を付して説明を省略する。
The
外乱検知部23は、具体的には加速度センサや傾斜センサを有し、車両1即ち受信機10に印加される振動や傾きである外乱を検知し、この検知結果に基づいて光軸調整の補正データ150を生成して光軸調整部15に出力する。
Specifically, the disturbance detection unit 23 includes an acceleration sensor and an inclination sensor, detects disturbances such as vibration and inclination applied to the vehicle 1, that is, the
本実施形態の構成であれば、光軸調整部15は、画像認識部13からの画像認識結果130に基づいて受光体14の光軸を調整すると共に、外乱検知部23からの補正データ150に基づいて光軸調整の補正を実行することができる。従って、車両1の走行時に印加される振動などの外乱による光軸調整時の光軸ずれを、外乱検知部23からの補正データ150により補償することができる。従って、外乱が印加される場合でも、受光体14の光軸を高精度に調整することが可能となる。
With the configuration of the present embodiment, the optical
[第6の実施形態]
図7、図8及び図10は第6の実施形態に関する受信機10の動作を説明するための図であり、図9は本実施形態に関する可視光通信システムの要部を説明するためのブロック図である。
[Sixth Embodiment]
7, 8 and 10 are diagrams for explaining the operation of the
本実施形態の受信機10は、図9に示すように、送信機位置情報データベース32及び送信機位置予測部33を有する構成である。送信機位置予測部33は、姿勢検知部30により検知された車両1の姿勢データ、位置検知部31により検知された車両1の位置データ、及び送信機位置情報データベース32から指定の送信機3の位置データを入力し、車両1の進行方向上の送信機3の位置を予測する構成である。送信機位置情報データベース32は、指定の送信機3側に設けられた構成でもよい。この場合、受信機10は、送信機3から送信情報として位置データを受信することになる。なお、他の構成及び動作については、図1に示す第1の実施形態と同様であるため、同一符号を付して説明を省略する。
As shown in FIG. 9, the
以下、図7のフローチャートを参照して、本実施形態の受信機10の動作を説明する。
Hereinafter, the operation of the
受信機10は、受信処理部16の動作により、通信相手の送信機3との通信状態において、信号受信中であれば正常な通信状態であると判定し、送信機3との可視光通信を継続する(ステップS11のYES,S12)。
The
一方、受信機10は、信号受信中でないと判定すると、画像認識部13の画像認識結果130に基づいて、指定の送信機3を検知しているか否かを判定する(ステップS13)。受信機10は、送信機を検知していない場合には、送信機検知エラーが発生していると判定する(ステップS14)。この場合、光軸調整部15は、画像認識部13からの画像認識結果130を取得できない状態である。受信機10は送信機位置予測部33を制御して、光軸調整部15に対して送信機位置予測データを供給する(ステップS15)。
On the other hand, when determining that the signal is not being received, the
即ち、送信機位置予測部33は、姿勢検知部30により検知された車両1の姿勢データ、位置検知部31により検知された車両1の位置データ、及び送信機位置情報データベース32から指定の送信機3の位置データを入力し、車両1の進行方向上の送信機3の位置を予測する。これにより、光軸調整部15は、送信機位置予測部33から出力される送信機位置予測データに基づいて、受光体14の光軸調整を実行する。
That is, the transmitter
一方、受信機10は、送信機を検知している場合には、光軸調整エラーが発生していると判定する(ステップS16)。この場合、受信機10は光軸調整部15を制御して、遠方監視制御またはスキャン制御による光軸調整を実行させる(ステップS17)。
On the other hand, if the
即ち、光軸調整部15は遠方監視制御として、図10に示すように、車両1が進行中に送信機3が位置Aから位置Bに接近して通過して受光体14が受光できなくなると、光軸を進行方向遠方で最大限調整することができる位置Cになるように制御する。また、光軸調整部15はスキャン制御として、図8に示すように、受光体14が受光できなくなると、光軸を位置C、位置A、位置Bの順で最大限調整することができる範囲で水平方向にスキャンさせる制御を実行する。なお、受信機10は特別の制御を実行せずに、光軸調整部15の光軸調整を続行させる選択をしてもよい。
In other words, as shown in FIG. 10, the optical
本実施形態の構成であれば、受信機10が指定の送信機3との通信状態が中断した場合に、光軸調整部15による光軸調整を再実行させて、指定の送信機3との通信状態を復帰させることが可能となる。
With the configuration of the present embodiment, when the communication state of the
[第7の実施形態]
図11から図14は、第7の実施形態を説明するための図である。図11は、本実施形態に関する受信機10の要部を説明するためのブロック図である。具体的には、図11は、図1に示す受光体14、光軸調整部15、及び受信処理部16に含まれる構成要素を説明するための図である。なお、他の構成及び動作については、図1に示す第1の実施形態と同様であるため、同一符号を付して説明を省略する。
[Seventh Embodiment]
11 to 14 are diagrams for explaining the seventh embodiment. FIG. 11 is a block diagram for explaining a main part of the
本実施形態の受信機10は、図11に示すように、送信機3からの可視光110を集光するレンズ40と、電気信号で傾き角度が変化するミラー部41と、分光器42と、スリット43,47と、受光体44,48と、増幅回路45,49と、検波回路46,50と、演算回路51と、加算回路52と、データ抽出回路53とを有する。
As shown in FIG. 11, the
ミラー部41は、例えばMEMSにより構成されたミラー部材またはガルバノミラー部材を有する。分光器42は、ミラー部41により反射された可視光110を2つの光に分光する。受光体44,48はそれぞれ、スリット43,47を通過した可視光を電気信号に変換する。増幅回路45,49はそれぞれ、受光体44,48からの出力信号を増幅する。
The
検波回路46,50はそれぞれ、増幅回路45,49からの出力信号から包絡線を検波する。演算回路51は、光軸調整部15の光軸調整に必要な演算処理を実行し、演算結果を出力してミラー部41のミラーの傾き角度を調整する。加算回路52は、増幅回路45,49の各出力信号を加算してデータ抽出回路53に出力する。データ抽出回路53は、可視光110に含まれる送信情報を復調するためのデータ抽出処理を実行する。
The
以下、図12から図14を参照して、本実施形態の受信機10の動作を説明する。
Hereinafter, the operation of the
本実施形態では、図12に示すように、送信機3からの可視光110として、入射角度が異なる可視光110a,110b,110cがレンズ40に入射する場合の動作について説明する。
In the present embodiment, as shown in FIG. 12, an operation when
まず、可視光110aがレンズ40に入射された場合には、ミラー部41と分光器42を介して、可視光110aは受光体44には光110dとして入射し、かつ受光体48には光110gとして入射する。また、可視光110bは受光体44には光110eとして入射し、かつ受光体48には光110hとして入射する。さらに、可視光110cは受光体44には光110fとして入射し、かつ受光体48には光110iとして入射する。なお、可視光110e,110hは、受光体44,48の受光面の中央に入射する光である。
First, when the
ここで、可視光110d,110e,110fが通過するスリット43、及び可視光110g,110h,110iが通過するスリット47の各スリット幅は、各可視光のスポット径と同等程度の大きさが良いが、この大きさに限定するものではない。また、スリット43の設置位置は、下側スリットの上端が受光体44の中心に入射する光110eの中心軸と同一軸である。また、スリット47の設置位置は、その下側スリットの上端が受光体48の中心に入射する光110hの中心軸と同一軸である。
Here, the slit widths of the slit 43 through which the
図13(A)〜(C)はそれぞれ、受光体44,48に入射するスポット光の状態を示す図である。
FIGS. 13A to 13C are views showing the state of the spot light incident on the
即ち、図13(A)は、可視光110aが分光器42により分光された光110d,110gがそれぞれ、受光体44,48に入射するスポット光の状態を示す。受光体44への光信号110dは、スリット43によってスポットの下側の大部分が遮蔽されて上側の一部のみのスポット光となる。また、受光体48への光信号110gは、スリット47によって上側の一部が遮蔽されて下側の大部分がスポット光となる。この場合、受光体44,48からの出力信号はそれぞれ、図14(A)に示すように、波高値Vaが小さい値の信号となり、また波高値Vbが大きな値の信号となる。
That is, FIG. 13A shows the state of spot light in which the
同様に、図13(B)は、可視光110bが分光器42により分光された光110e,110hがそれぞれ、受光体44,48に入射するスポット光の状態を示す。受光体44への光信号110eは、スリット43によってスポットの下半分が遮蔽されて上半分のみのスポット光となる。また、受光体48への光信号110hは、スリット47によって上半分が遮蔽されて下半分のみのスポット光となる。この場合、受光体44,48からの出力信号はそれぞれ、図14(B)に示すように、波高値Va及び波高値Vbが等しい信号となる。
Similarly, FIG. 13B shows the state of spot light in which the
さらに、図13(C)は、可視光110cが分光器42により分光された光110f,110iがそれぞれ、受光体44,48に入射するスポット光の状態を示す。受光体44への光信号110fは、スリット43によってスポットの下側の一部分が遮蔽されて上側の大部分がスポット光となる。また、受光体48への光信号110iは、スリット47によって上側の大部分が遮蔽されて下側の一部のみのスポット光となる。この場合、受光体44,48からの出力信号はそれぞれ、図14(C)に示すように、波高値Vaが大きい値の信号となり、また波高値Vbが小さい値の信号となる。
Further, FIG. 13C shows a state of spot light in which the
なお、前述の可視光110aまたは可視光110cより大きな角度で入射すると、スリット43またはスリット47のスリット部分を通過する光が無くなり、可視光110による通信が不能となる。
In addition, if it injects at an angle larger than the above-mentioned
以上のようにして、入射角度が異なる可視光110a,110b,110cに応じて、受光体44,48からの出力信号レベルVa,Vbは異なる。これらの出力信号Va,Vbを増幅回路45,49で信号増幅し、検波回路46,50で波高値を検出した後に演算回路51に入力する。演算回路51は、信号Va,Vbの減算を実行し、この減算結果を示す電圧信号をミラー部41に印加する。これにより、光軸調整部15は、ミラー部41のミラーの傾き角度を調整するフィードバック制御を実行することで、受光体14(44,48)の光軸を調整することになる。具体的には、演算回路51は、図13(A)におけるVaからVbの減算でマイナスの減算値を算出し、この演算結果に基づいた電圧信号をミラー部41に印加することでミラーの傾き角度を変更する。即ち、図13(B)に示すように、VaとVbとが同一電圧になるようにフィードバック制御を実行する。また、同様にして、演算回路51は、図13(C)に示すように、VaからVbの減算でプラスの減算値を算出し、この演算結果に基づいた電圧信号をミラー部41に印加することでミラーの傾き角度を変更する。即ち、図13(C)に示すように、VaとVbとが同一電圧になるようにフィードバック制御を実行する。
As described above, the output signal levels Va and Vb from the
なお、本実施形態の光軸調整部において、図1に示す画像認識部13の画像認識結果を利用する場合には、画像認識結果130を演算回路51に入力して光軸調整用演算を行なう構成となる。
Note that in the optical axis adjustment unit of the present embodiment, when the image recognition result of the
以上のように本実施形態の構成であれば、演算回路51によるフィードバック制御を実行することにより、可視光110a,110cより大きな角度で可視光が入射した場合にスリット43,47を通過する可視光が無くなり、可視光110による通信が不能となる事態を防止することが可能となる。即ち、信号Va,Vbの電圧差でミラー部41のミラーの傾き角度を調整することにより、受光体44,49への可視光の入射位置が中心になるようにフィードバック制御し、車両1に搭載された受信機10が傾いても安定的な可視光通信を実現することが可能となる。
As described above, with the configuration of the present embodiment, the visible light that passes through the
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
1…車両、3,4…送信機、10…受信機、11,11a,11b…レンズ、
12,12a,12b…イメージセンサ、13…画像認識部、14…受光体、
15…光軸調整部、16…受信処理部、17…表示部、18…光学制御部、
19…レンズデータ記憶部、20…レンズ特性補正部、21…レンズ集光調整部
22…ミラー角度調整部、23…外乱検知部、30…姿勢検知部、31…位置検知部、
32…送信機位置情報データベース、33…送信機位置予測部、40…レンズ、
41…ミラー部、42…分光器、43,47…スリット、44,48…受光体、
45,49…増幅回路、46,50…検波回路、51…演算回路、52…加算回路、
53…データ抽出回路、110…可視光。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Vehicle, 3, 4 ... Transmitter, 10 ... Receiver, 11, 11a, 11b ... Lens
12, 12a, 12b ... image sensor, 13 ... image recognition unit, 14 ... photoreceptor,
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
32 ... Transmitter position information database, 33 ... Transmitter position prediction unit, 40 ... Lens,
41 ... Mirror part, 42 ... Spectroscope, 43, 47 ... Slit, 44, 48 ... Photoreceptor,
45, 49: amplification circuit, 46, 50: detection circuit, 51: arithmetic circuit, 52: addition circuit,
53: Data extraction circuit, 110: Visible light.
Claims (13)
前記イメージセンサから出力される画像信号に基づいて、送信情報を変調した可視光を送信する送信機を認識する画像認識手段と、
前記送信機から送信される可視光を受光する受光体と、
前記画像認識手段から出力される画像認識結果に基づいて、前記送信機から送信される可視光を受光するように前記受光体の光軸調整を行なう光軸調整手段と、
前記受光体により受光された可視光から前記送信情報を復調する受信処理手段と
を具備したことを特徴とする可視光通信装置。 An image sensor that receives light from a specified direction and converts it into an image signal;
Based on an image signal output from the image sensor, image recognition means for recognizing a transmitter that transmits visible light modulated transmission information;
A photoreceptor for receiving visible light transmitted from the transmitter;
An optical axis adjusting means for adjusting an optical axis of the photoreceptor so as to receive visible light transmitted from the transmitter based on an image recognition result output from the image recognizing means;
A visible light communication apparatus comprising: a reception processing unit that demodulates the transmission information from visible light received by the light receiver.
前記イメージセンサは、前記車両の進行方向から入射する光を受光して画像信号に変換し、
前記受光体は、前記車両の進行方向の指定位置に設置された前記送信機から送信される可視光を受光するように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の可視光通信装置。 A visible light communication device mounted on a vehicle,
The image sensor receives light incident from the traveling direction of the vehicle and converts it into an image signal;
The visible light communication apparatus according to claim 1, wherein the photoreceptor is configured to receive visible light transmitted from the transmitter installed at a specified position in a traveling direction of the vehicle. .
前記レンズの光学的特性に基づいて、前記光軸調整手段による光軸調整の補正を行なうための補正データを出力する補正手段と
を更に有することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の可視光通信装置。 A lens that is arranged in front of the image sensor and adjusts and collects light incident on the image sensor;
4. The apparatus according to claim 1, further comprising a correction unit that outputs correction data for correcting optical axis adjustment by the optical axis adjustment unit based on optical characteristics of the lens. The visible light communication apparatus according to claim 1.
前記第1及び第2のイメージセンサのそれぞれの前段に配置されて、前記第1及び第2のイメージセンサに入光する光を集光調整する第1及び第2のレンズを有し、
前記画像認識手段は、前記第1及び第2のイメージセンサから出力される各画像信号を使用してステレオマッチング画像処理を実行する手段を含むことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の可視光通信装置。 The image sensor has a stereo arrangement configuration having first and second image sensors,
A first lens and a second lens disposed in front of each of the first and second image sensors, for condensing and adjusting light incident on the first and second image sensors;
The image recognition means includes means for executing stereo matching image processing using each image signal output from the first and second image sensors. The visible light communication apparatus according to claim 1.
前記送信機から送信される可視光を集光調整する集光調整手段と、
前記集光調整手段により集光された前記可視光を前記受光体の方向に入射させるための角度調整を行なう角度調整手段と
を含む構成であることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の可視光通信装置。 The optical axis adjusting means is
Condensing adjustment means for adjusting the concentration of visible light transmitted from the transmitter;
6. The structure according to claim 1, further comprising an angle adjusting means for adjusting an angle for causing the visible light condensed by the light collecting adjusting means to enter the direction of the photoreceptor. The visible light communication apparatus of any one of Claims.
前記光軸調整手段は、前記外乱検知手段から出力される外乱信号を前記光軸調整の補正データとして使用することを特徴とする請求項1から請求項3あるいは請求項5から請求項7のいずれか1項に記載の可視光通信装置。 It has a disturbance detection means for detecting disturbance applied from the outside,
The optical axis adjustment unit uses a disturbance signal output from the disturbance detection unit as correction data for the optical axis adjustment, according to any one of claims 1 to 3 or claim 5 to 7. The visible light communication apparatus according to claim 1.
前記光軸調整手段は、前記送信機位置予測手段から出力される送信機位置予測情報を使用して前記受光体の光軸調整を実行する構成であることを特徴とする請求項2に記載の可視光通信装置。 Further comprising transmitter position predicting means for predicting the position of the transmitter when the transmitter cannot be detected and visible light communication is malfunctioning;
The optical axis adjustment unit is configured to perform optical axis adjustment of the photoreceptor using transmitter position prediction information output from the transmitter position prediction unit. Visible light communication device.
前記車両の姿勢を検知する姿勢検知手段と、
送信機の位置を指定した送信機位置情報を格納するデータベースとを有し、
前記送信機位置予測手段は、前記位置検知手段、前記姿勢検知手段、及び前記データベースからの各情報を使用して前記送信機の位置を予測するように構成されていることを特徴とする請求項9に記載の可視光通信装置。 Position detecting means for detecting the position of the vehicle;
Attitude detection means for detecting the attitude of the vehicle;
A database for storing transmitter position information specifying the position of the transmitter;
The transmitter position predicting means is configured to predict the position of the transmitter using each information from the position detecting means, the attitude detecting means, and the database. 10. The visible light communication device according to 9.
前記送信機が検知可能で可視光通信が機能不全の場合に、
前記画像認識手段から出力される画像認識結果に基づいて、前記受光体の光軸を前記車両の進行方向の遠方に調整する遠方制御または当該進行方向に対して前記光軸を水平方向にスキャンするスキャン制御のいずれかを実行するように構成されていることを特徴とする請求項2、請求項9、請求項10のいずれか1項に記載の可視光通信装置。 The optical axis adjusting means is
When the transmitter is detectable and visible light communication is malfunctioning,
Based on the image recognition result output from the image recognition means, remote control for adjusting the optical axis of the photoreceptor to a distance in the traveling direction of the vehicle, or scanning the optical axis in a horizontal direction with respect to the traveling direction. The visible light communication apparatus according to claim 2, wherein the visible light communication apparatus is configured to execute any one of the scan controls.
前記送信機から送信される可視光を分配する分配手段と、
前記分配手段により分配された可視光をそれぞれ受光する複数の受光手段と、
前記各受光手段の出力信号レベルから前記光軸の変化を検出する演算手段と、
前記演算手段の演算結果に基づいて前記受光体に入射させる可視光の角度を調整する角度調整手段と
を含む構成であることを特徴とする請求項1から請求項11のいずれか1項に記載の可視光通信装置。 The optical axis adjusting means is
Distributing means for distributing visible light transmitted from the transmitter;
A plurality of light receiving means for respectively receiving visible light distributed by the distribution means;
Arithmetic means for detecting a change in the optical axis from the output signal level of each light receiving means;
12. The structure according to claim 1, further comprising an angle adjusting unit that adjusts an angle of visible light incident on the photoreceptor based on a calculation result of the calculating unit. Visible light communication device.
前記送信機の位置を認識するための画像認識処理と、
前記画像認識処理により得られた画像認識結果に基づいて、前記送信機から送信される可視光を受光するように前記受光体の光軸調整を行なう光軸調整処理と
を有することを特徴とする光軸調整方法。 An optical axis adjustment method applied to a visible light communication apparatus having a light receiving body that receives visible light transmitted from a transmitter and a reception processing unit that demodulates transmission information from visible light received by the light receiving body,
An image recognition process for recognizing the position of the transmitter;
And an optical axis adjustment process for adjusting the optical axis of the photoreceptor so as to receive visible light transmitted from the transmitter based on an image recognition result obtained by the image recognition process. Optical axis adjustment method.
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