(57)【要約】【課題】無駄な電力消費を抑えつつ、最適な照射特性を得ることによって通信品質の向上を図ることができる車車間光通信装置を提供すること。【解決手段】車両２０に搭載された光通信送受信器１の発光部６に設けられた発光素子７から出射される光を他の車両２０に搭載された光通信送受信器１によって受光することによって先行車と後続車との間で光通信を行う車車間光通信装置において、前記光通信送受信器１の発光部６をアレイ状に配列された複数の前記発光素子７とその配光を制御するレンズ８を含んで構成し、少なくとも車間距離情報と外乱光情報に基づいて前記発光素子７の駆動を制御する制御部１１を設ける。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載された光通信送受信器の発光部に設けられた発光素子から出射される光を他の車両に搭載された光通信送受信器によって受光することによって先行車と後続車との間で光通信を行う車車間光通信装置において、
前記光通信送受信器の発光部をアレイ状に配列された複数の前記発光素子とその配光を制御するレンズを含んで構成し、少なくとも車間距離情報と外乱光情報に基づいて前記発光素子の駆動を制御する制御部を設けたことを特徴とする車車間光通信装置。
【請求項２】
前記発光部を複数に分割し、前記制御部は分割された各発光部の駆動をそれぞれ独立に制御することを特徴とする請求項１記載の車車間光通信装置。
【請求項３】
前記制御部は、車間距離が長い場合は短い場合よりも前記発光素子の発光量を多くし、外乱光が大きい場合は小さい場合よりも前記発光素子の発光量を多くすることを特徴とする請求項１又は２記載の車車間光通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信によって先行車と後続車との間で種々の情報を送受するための車車間光通信装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、光通信によって他の車両に搭載された同種の光通信装置との間で種々の情報を送受する車車間光通信装置が提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。この車車間光通信装置は、光通信に用いられる通信光を送出する発光器と、該発光器から送出された通信光を受光する受信器とを備えるものであって、例えば、発光器を点滅させることによって前後を走行する先行車と後続車に対して所定のメッセージを送出し、そのメッセージを先行車と後続車が受信器によって受信することができるようにしたものである。
【０００３】
ところで、車車間光通信技術は、２００５年に開催された愛知万博において次世代交通システムＩＭＴＳ（Intelligent
Multimode Transit System）として採用された（非特許文献１，２参照）。
【０００４】
而して、斯かる車車間光通信装置は、路上を走行する車両に搭載されるために屋外での使用が前提となる。このため、車車間光通信装置による光通信が太陽光等の外乱光の影響を受け易く、通信品質が悪化する可能性がある。このような外乱光の影響を緩和する手法として、光学フィルタを用いたり、通信データに周波数変調を掛ける方法が用いられているが、太陽光等の強力な外乱光の影響を完全に無くすことは不可能である。
【０００５】
そこで、特許文献３には、車両の進行方向、勾配、標高等の車両位置情報及び現在の時刻データや車両の現在地点における座標データ等に基づいて算出された太陽の軌道位置並びに太陽光による照度に基づいて、太陽光が光通信に影響を与える状態であるか否かを判定し、太陽光の影響があると判定されると、光通信に使用される通信光の受信感度を下げるとともに、通信光の受光部での発光出力を上げるようにした光通信装置が提案されている。
【０００６】
特許文献４，５には、通信装置周囲の外乱光の強度を測定し、通信データを外乱光の強度に応じた発光強度の光通信信号に変換するよう発光素子を制御するようにした光通信装置が提案されている。
【０００７】
特許文献６には、光り送信機の発光ダイオードユニットの配置構造が提案されている。これによれば、発光ダイオードのボンディングの向きを最適に設定することによって、良好な水平方向の指向特性が得られる。
提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−０５３６８９号公報
【特許文献２】特許第４０３２２５３号公報
【特許文献３】特開２００７−３０４６９６号公報
【特許文献４】特開２００１−０７７７５９号公報
【特許文献５】特開２００２−３００１１３号公報
【特許文献６】特開平９−２４６６００号公報
【非特許文献１】TOYOTA Technical Review Vol.51 No.2
【非特許文献２】Railway Research Review 2008年２月号「自動運転バスＩＭＴＳの開発現状について」（財）鉄道技術研究所  刊
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献３において提案された光通信装置において、車両の位置情報はＧＰＳ装置と地図ＤＢ（データベース）を用いて取得されるが、その位置情報は精度に欠けるという問題がある。即ち、例えばトンネルや山間部等のように必要な個数のＧＰＳ衛星が見通せない場所では車両の位置情報を取得することは不可能である。又、太陽位置情報によって外乱光の除去動作を行うと、曇天時や日陰の走行等のように太陽光等の外乱光が存在しない状態では逆にＳ／Ｎ比が悪化してしまうという問題がある。そして、システム全体の構成として光通信装置以外の部分を構成する位置情報取得装置や方位取得装置、太陽位置演算装置等が必要になるため、装置が大型化及びコストアップする。
【００１０】
特許文献４において提案された光通信装置によれば、周囲の外乱光の強度を測定する光センサを別途備える必要があり、装置の大型化とコストアップを招き、特許文献５において提案された光通信装置においては、背景光強度検知手段を設け、該背景光強度検知手段から得られた情報を当該光通信装置へとフィードバックする必要があるため、通信路が増えて装置が大型化及び複雑化する他、コストアップを招くという問題がある。
【００１１】
特許文献６において提案された構成によれば、発光ダイオードの向きを最適化することによって水平方向の光配光特性は左右対称になるが、上下方向にも同等の光量が照射しているため、必要でない場所にも大きな光量を照射していることとなり、電力の無駄が生じており、この電力の無駄が発光ダイオードの寿命低下を招く結果となっている。
【００１２】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、無駄な電力消費を抑えつつ、最適な照射特性を得ることによって通信品質の向上を図ることができる車車間光通信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、車両に搭載された光通信送受信器の発光部に設けられた発光素子から出射される光を他の車両に搭載された光通信送受信器によって受光することによって先行車と後続車との間で光通信を行う車車間光通信装置において、前記光通信送受信器の発光部をアレイ状に配列された複数の前記発光素子とその配光を制御するレンズを含んで構成し、少なくとも車間距離情報と外乱光情報に基づいて前記発光素子の駆動を制御する制御部を設けたことを特徴とする。
【００１４】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記発光部を複数に分割し、前記制御部は分割された各発光部の駆動をそれぞれ独立に制御することを特徴とする。
【００１５】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記制御部は、車間距離が長い場合は短い場合よりも前記発光素子の発光量を多くし、外乱光が大きい場合は小さい場合よりも前記発光素子の発光量を多くすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１記載の発明によれば、各発光素子の配光をレンズによってそれぞれ制御するようにしたため、水平な道路上を走行している車両に必要な左右方向に幅が広く上下方向に幅の狭い光通信エリアを確保することができる。そして、発光素子の駆動を少なくとも車間距離情報と外乱光情報に基づいて制御することによって、無駄な電力消費を抑えつつ、最適な照射特性を得て通信品質の向上を図ることができる。
【００１７】
請求項２記載の発明によれば、分割された各発光部の駆動をそれぞれ独立に制御するようにしたため、車間距離情報と外乱光情報に応じた最適な照射特性を容易に得ることができ、無駄な電力消費を抑えつつ、通信品質の向上を図ることができる。
【００１８】
請求項３記載の発明によれば、車間距離が長い場合は短い場合よりも発光素子の発光量を多くし、外乱光が大きい場合は小さい場合よりも発光素子の発光量を多くすることによって、車間距離の長短と外乱光の大小に応じた最適な照射特性を得ることができ、無駄な電力消費を抑えつつ、通信品質の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る車車間光通信装置を搭載した車両を示す側面図である。
【図２】本発明に係る車車間光通信装置の発光部の構成を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図３】本発明に係る車車間光通信装置のシステム構成図である。
【図４】本発明に係る車車間光通信装置の発光部の照射特性を示す図である。
【図５】本発明に係る車車間光通信装置の発光部の別構成を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図６】本発明に係る車車間光通信装置の発光部の別構成を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２１】
図１は本発明に係る車車間光通信装置を搭載した車両を示す側面図、図２は同車車間光通信装置の発光部の構成を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、図３は同車車間光通信装置のシステム構成図、図４は同車車間光通信装置の発光部の照射特性を示す図である。
【００２２】
本発明に係る車車間光通信装置は、光通信によって先行車と後続車との間で種々の情報を送受するためのものであって、図１に示すように隊列走行している複数の車両２０の各前部と各後部にそれぞれ設置された光通信送受信器１を備えている。又、各車両２０には、光以外の通信情報を得る無線通信器、ミリ波レーダ、レーザーレーダ、ステレオカメラ等の車間距離測定器４、太陽の照度や位置を測定する外乱光測定器５等が搭載されている。
【００２３】
ここで、各車両２０の前後に設置された前記光通信送受信器１の受光部６は、図２に示すように縦横にアレイ状に配置されたＬＥＤ（発光ダイオード）等の複数の発光素子７と、各発光素子７を覆ってその配光を制御するためのレンズ８を含んで構成されている。尚、複数の発光素子７は、図２（ｂ）に示すように矩形平板状の基板９上にアレイ状に実装されている。
【００２４】
ところで、本発明に係る車車間光通信装置においては、図３に示すように、発光部６は第１発光部６（１）、第２発光部６（２）…第ｎ（ｎは整数）発光部６（ｎ）に分割されており、分割された第１発光部６（１）〜第ｎ発光部６（ｎ）のそれぞれは複数の発光素子７とその配光を制御するレンズ８を含んでいる。
【００２５】
そして、分割された第１発光部６（１）〜第ｎ発光部６（ｎ）は、発光素子駆動部１０によってそれぞれ独立に駆動されて光を出射し、該発光素子駆動部１０は、制御部１１からの制御信号を受けて第１発光部６（１）〜第ｎ発光部６（ｎ）に電流ｉ１，ｉ２…ｉｎをそれぞれ供給して第１発光部６（１）〜第ｎ発光部６（ｎ）をそれぞれ独立に駆動する。
【００２６】
ところで、制御部１１には、各車両２０に設置された図１に示す車間距離測定器４によって測定された車間距離情報、車車間無線通信や車車間光通信によって得られた車車間通信情報、外乱光測定器５によって測定された外乱光情報及び各種車両情報に基づいて最適な照射パターンを計算し、それに応じた制御信号を発光素子駆動部１０に対して出力する。すると、発光素子駆動部１０は、制御部１１から送信される制御信号に応じた駆動電流ｉ１，ｉ２…ｉｎを第１発光部６（１）〜第ｎ発光部６（ｎ）の発光素子７にそれぞれ供給し、これらの各第１発光部６（１）〜第ｎ発光部６（ｎ）の発光素子７は駆動電流ｉ１，ｉ２…ｉｎの大きさに応じた光量の光をそれぞれ出射する。尚、各種車両情報には、ヨーレート、車速、加速度、磁気センサや方位センサによって検出された情報、ＧＰＳや地図から得られた情報、ステアリング、スロットル、ブレーキ等の各種操作情報が含まれる。
【００２７】
而して、制御部１１は、車間距離情報、車車間通信情報、外乱光情報及び各種車両情報の全て又は一部を用いて各第１発光部６（１）〜第ｎ発光部６（ｎ）の発光素子７の発光箇所や駆動電流ｉ１，ｉ２…ｉｎを制御し、これによって最適な照射特性が得られる。
【００２８】
例えば、制御部１１は、車間距離測定器４によって測定される車間距離が長くて通信距離が長い場合には、通信距離が短い場合よりも発光素子７の光量が多くなるよう発光部６を制御する。具体的には、第１発光部６（１）〜第ｎ発光部６（ｎ）の発光素子７の全てを駆動し、或いは各第１発光部６（１）〜第ｎ発光部６（ｎ）の発光素子７への駆動電流ｉ１，ｉ２…ｉｎを大きくする。そして、車両２０のうち、先行車が左に旋回した場合、後続車の制御部１１は、車間距離情報や車車間通信情報等に基づいて第１発光部６（１）〜第ｎ発光部６（ｎ）を駆動制御して照射パターンが左側に向くようにする。逆に先行車が右に旋回した場合、後続車の制御部１１は、車間距離情報や車車間通信情報等に基づいて第１発光部６（１）〜第ｎ発光部６（ｎ）を駆動制御して照射パターンが右側に向くようにする。
【００２９】
他方、制御部１１は、車間距離測定器４によって測定される車間距離が短くて通信距離が短い場合には、通信距離が長い場合よりも発光素子７の光量が少なくなるよう発光部６を制御する。具体的には、第１発光部６（１）〜第ｎ発光部６（ｎ）の何れか１つを駆動し、或いは各第１発光部６（１）〜第ｎ発光部６（ｎ）の発光素子７への駆動電流ｉ１，ｉ２…ｉｎを小さくする。通信距離が短い場合には、通信相手側の車両の反射によって受光素子の飽和による通信品質の低下への影響が低減される。例えば、トラック等の隊列走行の場合、トラック後部の荷室が金属によって覆われているために光の反射が起き易い。このような場合に発光電力が大きいときには、その反射光によって通信品質の低下が生じ易い。このような場合には、発光電力を絞ることによって通信品質の低下を防ぐことができる。
【００３０】
又、外乱光測定器５によって測定される太陽光等の外乱光が大きい場合には、後続車の制御部１１は、外乱光が小さい場合よりも発光素子７の光量が多くなるよう発光部６を制御する。
【００３１】
ところで、本発明に係る車車間光通信装置による光通信によって互いに種々の情報を送受する複数の車両２０が図１に示すように水平な道路上を走行している場合、上下方向よりも左右（水平）方向に幅が広い光通信エリアが必要とされる。
【００３２】
而して、本発明に係る車車間光通信装置においては、各発光素子７の配光をレンズ８によってそれぞれ制御するようにしたため、図４に示すような左右方向に幅が広く上下方向に幅の狭い光通信エリアを確保することができる照射特性をえることができる。尚、図４において、横軸は指向角度（°），縦軸は相対照射強度（％）であり、実線は水平方向の照射特性、破線は上下方向の照射特性をそれぞれ示す。
【００３３】
ところで、最適な照射パターンを得るために、図５に示すようにアレイ状に配列された複数の発光素子７のうち、両端部に配置された発光素子７を傾斜させたり、図６に示すように両端部のレンズ６を傾斜させて各レンズ６に独立した配光特性を付加するようにしても良い。
【００３４】
又、本実施の形態では、発光素子７の駆動を車間距離情報と外乱光情報に基づいて制御するようにし、車間距離が長い場合は短い場合よりも発光素子７の発光量を多くし、外乱光が大きい場合は小さい場合よりも発光素子７の発光量を多くするようにしたため、車間距離の長短と外乱光の大小に応じた最適な照射特性を得ることができ、無駄な電力消費を抑えて発光素子７の長寿命化を図りつつ、通信品質を高めることができる。
【００３５】
そして、本実施の形態では、発光部６を複数の第１発光部６（１）〜第ｎ発光部６（ｎ）に分割し、制御部１１が第１発光部６（１）〜第ｎ発光部６（ｎ）の駆動をそれぞれ独立に制御するようにしたため、車間距離情報と外乱光情報に応じた最適な照射特性を容易に得ることができる。
【００３６】
又、車車間光通信装置による光通信においては、太陽光等の外乱光の影響や反射光の影響が大きく、安全性や信頼性の確保が難しいが、本発明によれば、外乱光や反射光の影響を大幅に抑制することができ、簡単な構成で高い通信品質を確保することができるという効果が得られる。
【符号の説明】
【００３７】
１        光通信送受信器
３        無線通信器
４        車間距離測定器
５        外乱光測定器
６        発光部
６（１）  第１発光部
６（２）  第２発光部
６（ｎ）  第ｎ発光部
７        発光素子
８        レンズ
９        基板
１０      発光素子駆動部
１１      制御部
２０      車両
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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