(57)【要約】【課題】光ビーコンへのアップリンク光と、光ビーコンからのダウンリンク光の反射光とが干渉するのを防ぐ。【解決手段】光ビーコン１は、光通信用の投受光器３を備え、この投受光器３は、上流側に偏った位置にあるダウンリンク領域ＤＡ１，ＤＡ２にダウンリンク光ＤＯ１，ＤＯ２を送出する投光部と、上流側に偏った位置にあるアップリンク領域ＵＡを走行する車両Ｃから送出されるアップリンク光ＵＯを受光する受光部とを有している。前記投光部から送出するダウンリンク光ＤＯ１，ＤＯ２が到達しない領域が、アップリンク領域ＵＡに存在している。【選択図】      図４
2013257628.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光通信用の投受光器を備え、
前記投受光器は、当該投受光器に対して上流側に偏った位置にあるダウンリンク領域にダウンリンク光を送出する投光部と、当該投受光器に対して上流側に偏った位置にあるアップリンク領域を走行する車両から送出されるアップリンク光を受光する受光部とを有し、
前記投光部から送出するダウンリンク光が到達しない領域が、前記アップリンク領域に存在していることを特徴とする光ビーコン。
【請求項２】
前記投光部は、前記アップリンク領域に対して上流側に偏った領域へと向かってダウンリンク光を送出する第１の投光部と、前記アップリンク領域に対して下流側に偏った領域へと向かってダウンリンク光を送出する第２の投光部と、からなる請求項１に記載の光ビーコン。
【請求項３】
前記第１の投光部から送出するダウンリンク光には、車両にアップリンク光を送出させる契機となるダウンリンク信号が含まれる請求項２に記載の光ビーコン。
【請求項４】
前記第２の投光部は、鉛直方向を発光方向に含むダウンリンク光を送出する発光素子を有している請求項２又は３に記載の光ビーコン。
【請求項５】
光通信用の投受光器を備え、
前記投受光器は、当該投受光器に対して上流側に偏った位置にあるダウンリンク領域にダウンリンク光を送出する投光部と、車両から送出されるアップリンク光を受光する受光部とを有し、
前記投光部は、ダウンリンク光の発光方向を車両進行方向に相違させて当該ダウンリンク光の到達光量のピークを車両進行方向に離して２つ生じさせる第１の投光部と第２の投光部とからなり、
２つの前記ピーク間であって到達光量が谷となる領域に含まれる一部から当該受光部へと向かう方向に、当該受光部によるアップリンク光の受光方向が向けられていることを特徴とする光ビーコン。
【請求項６】
前記到達光量が谷となる領域は、前記投光部から送出するダウンリンク光の到達光量が光通信に必要となる最低到達光量未満となる領域である請求項５に記載の光ビーコン。
【請求項７】
光通信用の投受光器を備え、
前記投受光器は、当該投受光器に対して上流側に偏った位置にあるダウンリンク領域にダウンリンク光を送出する投光部と、車両から送出されるアップリンク光を受光する受光部と、前記ダウンリンク領域の上下流方向の途中部に向かおうとする前記投光部からのダウンリンク光を遮蔽する遮蔽部と、
を有し、
前記投光部からのダウンリンク光が前記遮蔽部によって影となる領域に含まれる一部から前記受光部へと向かう方向に、当該受光部によるアップリンク光の受光方向が向けられていることを特徴とする光ビーコン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信機能を備えた光ビーコンに関する。
【背景技術】
【０００２】
路車間通信システムを利用した交通情報サービスとして、光ビーコン、電波ビーコン又はＦＭ多重放送を用いたいわゆるＶＩＣＳ（Vehicle Information and Communication System：（財）道路交通情報通信システムセンターの登録商標）が既に展開されている。
このうち、光ビーコンは、近赤外線を通信媒体とした光無線通信により、車載機と双方向で通信するためのものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
具体的には、車載機（車両）が生成するビーコン間の旅行時間情報等を含むアップリンク情報が、その車載機からインフラ側の光ビーコンに送信される。逆に、光ビーコンからは、渋滞情報、区間旅行時間情報、事象規制情報及び車線通知情報等を含むダウンリンク情報、車載機に送信される。
このため、光ビーコンは、車載機との間で光信号を送受する投受光器を備えており、この投受光器の筐体内には、ダウンリンク光を道路に向けて送出する発光素子と、車載機が送出したアップリンク光を受信する受光素子とを有する光通信用の投受光部が搭載されている。
【０００４】
図７は、従来の光ビーコンの通信領域を示すための道路の側面図である。この図７に示すように、従来では、車載機からアップリンク光が送出されるアップリンク領域ＵＡ（破線のハッチング部分）は、光ビーコンからダウンリンク光が送出されるダウンリンク領域ＤＡ（実線のハッチング部分）の大部分と重複しており、アップリンク領域ＵＡはダウンリンク領域ＤＡに含まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２６８９２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
「光学式車両感知器  近赤外線式インタフェース規格「版２」」によれば、光ビーコンと車載機との間の通信（路車間通信）における通信速度が規定されており、アップリンクの送信速度が６４ｋｂｐｓとされ、ダウンリンクの送信速度が１０２４ｋｂｐｓとされている。
【０００７】
このようにアップリンクの送信速度（６４ｋｂｐｓ）とダウンリンクの送信速度（１０２４ｋｂｐｓ）とが異なっている理由は、前記のとおり（図７参照）、アップリンク領域ＵＡはダウンリンク領域ＤＡに含まれていることから、アップリンク光にダウンリンク光の反射光が干渉するのを防止するためである。一方で、アップリンク通信データ容量を拡大するためには、アップリンクの送信速度の高速化が有効である。例えば、アップリンクの送信速度をダウンリンクの送信速度と同じ１０２４ｋｂｐｓまで高速化すれば、アップリンク通信データ容量を１６倍にすることができる。しかし、アップリンクの送信速度を、ダウンリンクの送信速度と同等に高速化するためには、ダウンリンク光（反射光）がアップリンク光に対して影響を与えないようにする必要がある。
【０００８】
そこで、本発明は、光ビーコンへのアップリンク光と、光ビーコンからのダウンリンク光の反射光とが干渉するのを防ぐことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）本発明の光ビーコンは、光通信用の投受光器を備え、前記投受光器は、当該投受光器に対して上流側に偏った位置にあるダウンリンク領域にダウンリンク光を送出する投光部と、当該投受光器に対して上流側に偏った位置にあるアップリンク領域を走行する車両から送出されるアップリンク光を受光する受光部とを有し、前記投光部から送出するダウンリンク光が到達しない領域が、前記アップリンク領域に存在していることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、投光部から送出するダウンリンク光が到達しない領域が、アップリンク領域に存在しているので、ダウンリンク光が到達しない領域では、ダウンリンク光の反射は生じず、アップリンク光がダウンリンク光の反射光と干渉するのを防ぐことができる。
なお、前記ダウンリンク光が到達しない領域とは、投光部から送出するダウンリンク光の到達光量がゼロである領域の他に、投光部から送出するダウンリンク光の到達光量が光通信に必要となる最低到達光量未満となる領域を含む。また、前記最低到達光量の具体例としては、４．５μｗ／ｃｍ２である。
【００１１】
（２）また、前記投光部は、前記アップリンク領域に対して上流側に偏った領域へと向かってダウンリンク光を送出する第１の投光部と、前記アップリンク領域に対して下流側に偏った領域へと向かってダウンリンク光を送出する第２の投光部とからなるのが好ましい。
この場合、第１の投光部から送出されるダウンリンク光による上流側のダウンリンク領域と、第２の投光器から送出されるダウンリンク光による下流側のダウンリンク領域との間に、投光部から送出するダウンリンク光が到達しない領域を含むアップリンク領域が形成され、上流側及び下流側のダウンリンク領域と、アップリンク領域とを分けることができる。
【００１２】
（３）また、前記（２）に記載の光ビーコンにおいて、前記第１の投光部から送出するダウンリンク光には、車両にアップリンク光を送出させる契機となるダウンリンク信号が含まれるのが好ましい。
この場合、第１の投光部から送出されたダウンリンク光を、上流側のダウンリンク領域に進入した車両が受光すると、その車両はアップリンク領域においてアップリンク光を送出することができ、車両と光ビーコンとの間において情報のやり取りが可能な状態となる。
【００１３】
（４）前記（２）に記載のとおり、上流側及び下流側のダウンリンク領域と、アップリンク領域とが分けられると、光ビーコンによる通信領域全体を従来と同じ広さとした場合に、その通信領域において、ダウンリンク領域が従来に比べて狭くなると考えられる。
そこで、前記（２）又は（３）に記載の光ビーコンにおいて、前記第２の投光部は、鉛直方向を発光方向に含むダウンリンク光を送出する発光素子を有しているのが好ましい。
この場合、ダウンリンク領域が下流側に広がって、ダウンリンク領域の車両進行方向の長さを拡張することができる。
なお、前記鉛直方向は、光ビーコンの投受光器の真下方向を意味する。
【００１４】
（５）また、前記（１）に記載の発明と技術上の意義が共通する、別の観点による本発明の光ビーコンは、光通信用の投受光器を備え、前記投受光器は、当該投受光器に対して上流側に偏った位置にあるダウンリンク領域にダウンリンク光を送出する投光部と、車両から送出されるアップリンク光を受光する受光部とを有し、前記投光部は、ダウンリンク光の発光方向を車両進行方向に相違させて当該ダウンリンク光の到達光量のピークを車両進行方向に離して２つ生じさせる第１の投光部と第２の投光部とからなり、２つの前記ピーク間であって到達光量が谷となる領域に含まれる一部から当該受光部へと向かう方向に、当該受光部によるアップリンク光の受光方向が向けられていることを特徴とする。
【００１５】
本発明によれば、光ビーコンによる道路上の通信領域において、ダウンリンク光の到達光量がピークとなる点を含む領域が、２つ形成され、これら２つの領域が上流側と下流側とのダウンリンク領域となる。そして、これら２つのピークとなる点を含む領域間であって到達光量が谷となる領域を、アップリンク領域とすることができ、アップリンク領域を、ダウンリンク領域と分けることができ、アップリンク光がダウンリンク光の反射光と干渉するのを防ぐことができる。
【００１６】
（６）また、前記（５）に記載の光ビーコンにおいて、前記到達光量が谷となる領域は、前記投光部から送出するダウンリンク光の到達光量が光通信に必要となる最低到達光量未満となる領域であるのが好ましい。
この場合、アップリンク光がダウンリンク光の反射光と干渉するのをより一層効果的に防ぐことができる。
【００１７】
（７）また、前記（１）又は（５）に記載の発明と技術上の意義が共通する、さらに別の観点による本発明は、光通信用の投受光器を備え、前記投受光器は、当該投受光器に対して上流側に偏った位置にあるダウンリンク領域にダウンリンク光を送出する投光部と、車両から送出されるアップリンク光を受光する受光部と、前記ダウンリンク領域の上下流方向の途中部に向かおうとする前記投光部からのダウンリンク光を遮蔽する遮蔽部とを有し、前記投光部からのダウンリンク光が前記遮蔽部によって影となる領域に含まれる一部から前記受光部へと向かう方向に、当該受光部によるアップリンク光の受光方向が向けられていることを特徴とする。
【００１８】
本発明によれば、投光部からのダウンリンク光が遮蔽部によって影となる領域に含まれる一部から受光部へと向かう方向に、受光部によるアップリンク光の受光方向が向けられていることから、この影となる領域がアップリンク領域となる。さらに、遮蔽部によって、ダウンリンク領域が上流側と下流側とに分離され、しかも、これら上流側及び下流側のダウンリンク領域と、アップリンク領域とを分けることができ、アップリンク光がダウンリンク光の反射光と干渉するのを防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、光ビーコンへのアップリンク光と、光ビーコンからのダウンリンク光の反射光とが干渉するのを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】（ａ）は、本発明の光ビーコンが設置された道路の平面図であり、（ｂ）は、その光ビーコンが備えている投受光器の側面図である。
【図２】設置状態の投受光部を斜め下方から見た斜視図である。
【図３】投受光器の内部構造を示す斜視図である。
【図４】本発明の光ビーコンの通信領域の一例を示すための道路の側面図である。
【図５】車両の走行方向の位置と、その車両の車載機におけるダウンリンク光の光量との関係を示している説明図である。
【図６】光ビーコンの通信領域で行われる路車間通信の手順を示すシーケンス図である。
【図７】従来の光ビーコンの通信領域を示すための道路の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態を説明する。
〔光ビーコンの全体構成〕
図１（ａ）は、本発明の光ビーコン１が設置された道路Ｒの平面図である。図１（ｂ）は、その光ビーコン１が備えている投受光器３の側面図である。
図１に示すように、本実施形態の光ビーコン１は、道路Ｒを走行中の車両Ｃの車載機２と近赤外線を用いた光通信を行う通信装置であり、複数（図例では４つ）の投受光器（ビーコンヘッド）３と、１つのビーコン制御機４とを備えている。
【００２２】
投受光器３は、道路Ｒの車線Ｒ１〜Ｒ４それぞれの直上に配置されており、制御回線５（図２参照）を介してビーコン制御機４に接続されている。
複数の投受光器３は、道路脇の支柱６から道路Ｒ側に張り出す梁部材７に間隔をあけて設置されている。ビーコン制御機４は、支柱６又はその他の道路構造物に取り付けられており、交通管制システムの中央装置などの交通制御装置（図示せず）と通信回線を介して通信可能に接続されている。
【００２３】
図１（ｂ）に示すように、投受光器３の筐体３１内には、光通信用の投受光部８が設けられており、さらに、本実施形態では、車両感知用の投受光部９も設けられている。
光通信用の投受光部８は、車載機２との間で光信号を無線で送受信するための光送受信部である。この投受光部８は、近赤外線の光信号であるダウンリンク光ＤＯを上流側に向かって斜め下方に送出し、車載機２が送出した近赤外線の光信号であるアップリンク光ＵＯを受光する。
【００２４】
本実施形態では、光通信用の投受光部８が送出するダウンリンク光ＤＯの波長は、車載機２が送出するアップリンク光ＵＯの波長と同じか、或いは、アップリンク光ＵＯと干渉が生じ得る程度に近接した波長である。なお、車載機２との光通信に用いる所定波長は、光ビーコンの「近赤外線式インタフェース規格」に準拠する波長帯であり、例えば、８５０ｎｍである。
【００２５】
車両感知用の投受光部９は、投受光器３の下方を通過する車両Ｃの存在を感知するための光送受信部である。この投受光部９は、光パルス信号である入射光ＩＯを下方向に送出し、その入射光ＩＯの道路Ｒ及び車両Ｃに対する反射光ＲＯを受光する。
【００２６】
ビーコン制御機４は、信号処理部、ＣＰＵ及びメモリなどを有するコンピュータ装置よりなり、中央装置との有線通信や所定の通信インタフェース規格に従って車載機２と路車間通信を行う通信制御部としての機能と、車両Ｃの感知制御部としての機能とを有する。
このように、１つ投受光器３の筐体３１に光通信用の投受光部８と車両感知用の投受光部９とを組み込むことで、光通信機能と車両感知機能を併有する光ビーコン１が構成されている。
【００２７】
〔光ビーコン１の通信領域について〕
図４は、本実施形態に係る光ビーコン１の通信領域Ａと入射領域Ｂの一例を説明するための道路Ｒの側面図である。前記光通信機能により光ビーコン１の通信領域Ａ（図４参照）において、光ビーコン１と車載機２との間で双方向通信が可能となり、前記車両感知機能により光ビーコン１の入射領域Ｂ（図４参照）において、車両Ｃを感知することが可能となる。
【００２８】
光通信用の投受光部８の（後に説明する）発光素子４２Ａから送出されたダウンリンク光を、車載機２が情報通信可能なレベルの光量で受光することのできるエリアが、ダウンリンク領域となり、本実施形態では、このダウンリンク領域は、２つに分離（光学的に分離）された、上流側のダウンリンク領域ＤＡ１と、下流側のダウンリンク領域ＤＡ２とからなる。
そして、車載機２が備えている発光素子から送出されたアップリンク光を、光通信用の投受光部８の（後に説明する）受光素子４３Ａが情報通信可能なレベルの光量で受光することのできるエリアが、アップリンク領域ＵＡとなる。アップリンク領域ＵＡは、車両進行方向で、上流側のダウンリンク領域ＤＡ１と下流側のダウンリンク領域ＤＡ２との間に位置する。
なお、図４では、アップリンク領域ＵＡと、ダウンリンク領域ＤＡ１，ＤＡ２とが、直線を境界として分離されている形態を示しているが、アップリンク領域ＵＡの上流側の一部及び下流側の一部は、ダウンリンク領域ＤＡ１，ＤＡ２と重複していてもよい。
【００２９】
〔投受光器３の外観構成〕
図２は、設置状態の投受光器３を斜め下方から見た斜視図である。投受光器３は、筐体３１と、この筐体３１の左右両側面を支持する門型のブラケット３２とを有する。ブラケット３２の左右方向中央部がクランプ３３を介して梁部材７に固定され、これにより、筐体３１が梁部材７の下方に吊り下げ状態で取り付けられている。
【００３０】
筐体３１は、上方が開口した平面視ほぼ長方形状のケーシング３４と、このケーシング３４の上方開口部のフランジ部分に接合する天井プレート３５とから構成されている。
ケーシング３４の底部には、上流側に位置する第１底面部３６と、下流側に位置する第２底面部３７とが形成されている。第１底面部３６は、第２底面部３７の上流縁から更に上流側に向かうにしたがって上方に傾斜した傾斜面となっており、第２底面部３７は、図２の設置状態においてほぼ水平にセットされている。
【００３１】
第１底面部３６には、左右一対の長方形状の窓部３６Ｌ，３６Ｒが間隔をおいて左右方向に並設されている。これらの窓部３６Ｌ，３６Ｒは、第１底面部３６に形成した左右一対の開口部を、車載機２との光通信に用いる所定波長の光を主として透過させる光透過シートで閉塞することによって構成されている。
【００３２】
２つの窓部３６Ｌ，３６Ｒのうち、左側窓部３６Ｌは、アップリンク光ＵＯの受光窓であり、後述する光通信用の受光部４３（図３参照）に対応する。したがって、車載機２からのアップリンク光ＵＯは、左側窓部３６Ｌを透過してこの受光部４３に到達する。
これに対して、右側窓部３６Ｒは、ダウンリンク光ＤＯの投光窓であり、後述する光通信用の投光部４２（図３参照）に対応する。したがって、この投光部４２が送出するダウンリンク光ＤＯ（ＤＯ１，ＤＯ２）は、右側窓部３６Ｒを透過して筐体３１の外部に照射される。
【００３３】
〔投受光器３の内部構成〕
図３は、投受光器３の内部構造を示す斜視図である。具体的には、図３は、図２に示す筐体３１を上下反転させ、その反転状態の筐体３１からケーシング３４を取り外した場合の内部構造を示す斜視図である。なお、図２と図３を対比すれば明らかな通り、図３における上流側／下流側と左側／右側の方向定義は、図２における投受光器３の設置状態の場合に倣っている。
【００３４】
図３に示すように、光通信用の投受光部８は、回路基板４１と、この回路基板４１の右側に配置された光通信用の投光部４２と、この回路基板４１の左側に配置された光通信用の受光部４３とを有する。
回路基板４１は、ケーシング３４の第１底面部３６（図２参照）と同様に、設置状態において上流側ほど上位となるように傾斜している。
【００３５】
投光部４２は、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）よりなる発光素子４２Ａを多数備えており、これら発光素子４２Ａを回路基板４１の右側部分の所定範囲に縦横に配列することによって構成されている。回路基板４１上に縦横に配列された複数の発光素子４２Ａを、発光素子群２０と呼ぶ。この発光素子群２０における発光素子４２Ａの配列方向について、「横」は左右方向と一致しており、「縦」は左右方向に直交する方向であり基板４１の面に沿った方向である。
そして、受光部４３は、回路基板４１の左側部分に取り付けられた例えばＰＤ（Photo Diode）よりなる受光素子４３Ａと、この受光素子４３Ａの受光面にアップリンク光ＵＯを集光するレンズ４３Ｂとから構成されている。
【００３６】
車両感知用の投受光部９は、回路基板４４と、この回路基板４４の左側に配置された車両感知用の投光部４５と、この回路基板４４の右側に配置された車両感知用の受光部４６とを有する。
投光部４５は、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）よりなる発光素子４５Ａを多数備え、これらの発光素子４５Ａを回路基板４４の所定範囲に縦横に配列することによって構成されている。
受光部４６は、回路基板４４の右側部分に取り付けられた例えばＰＤ（Photo Diode）よりなる受光素子４６Ａと、この受光素子４６Ａの受光面に反射光ＲＯを集光するレンズ４６Ｂとから構成されている。
【００３７】
また、この投受光器３は、光通信用の投光部４２からのダウンリンク光を一部遮蔽する遮蔽部１０を備えている。図３に示す実施形態では、遮蔽部１０は、２枚の矩形である板部材１１，１２からなり、これら板部材１１，１２は、回路基板４４又はケーシング３４に取り付けられている。
板部材１１，１２それぞれの一辺１１ａ，１２ａは、発光素子群２０の「横」方向に平行となりかつ発光素子群２０における「縦」の方向の途中部に位置して、設けられている。そして、板部材１１，１２は互いに角度を有して対面状となって設けられている。
【００３８】
この遮蔽部１０を備えている投受光器３によれば、発光素子群２０のうちの縦方向一方側（上流側）に存在している複数の発光素子４２Ａが発光した光は、その一部が板部材１１によって遮断され、縦方向他方側（下流側）に向かって照射されない。そして、発光素子群２０のうちの縦方向他方側（下流側）に存在している複数の発光素子４２Ａが発光した光は、その一部が板部材１２によって遮断され、縦方向一方側（上流側）に向かって照射されない。
【００３９】
したがって、本実施形態の投受光器３では、発光素子群２０は共通する回路基板４１に設けられているが、この発光素子群２０は、遮蔽部１０を境にして構造的及び機能的に二分割されている。つまり、発光素子群２０のうちの縦方向一方側（上流側）に存在している複数の発光素子４２Ａを、第１の投光部２１とし、この発光素子群２０のうちの縦方向他方側（下流側）に存在している複数の発光素子４２Ａを、第２の投光部２２とすることができ、光通信用の投光部４２は、第１の投光部２１と第２の投光部２２とからなる。
【００４０】
〔アップリンク領域及びダウンリンク領域について〕
ここで、従来の光ビーコンの通信領域について説明する。従来の通信領域は、図７に示すように、投受光器（ビーコンヘッド）８１に対して上流側に偏った位置にダウンリンク領域ＤＡが形成されており、このダウンリンク領域ＤＡの上流端位置と、アップリンク領域ＵＡの上流端位置ｃ０とは一致している。
したがって、従来のアップリンク領域ＵＡは、ダウンリンク領域ＤＡの車両進行方向の上流側の大部分（図７の右側部分）と重複しており、ダウンリンク領域ＤＡの車両進行方向長さが通信領域Ａ全体の車両進行方向長さとなっている。
【００４１】
これに対して、本実施形態の光ビーコン１の場合（図４参照）、投受光器３は、前記のとおり遮蔽部１０を備えていることから、この遮蔽部１０によって、ダウンリンク領域の上下流方向の途中部に向かおうとする光通信用の投光部４２（図３参照）からのダウンリンク光は、遮蔽されている。このため、光ビーコン１によるダウンリンク領域は、車両進行方向について上流側のダウンリンク領域ＤＡ１と、下流側のダウンリンク領域ＤＡ２とに分離されており、これらダウンリンク領域ＤＡ１，ＤＡ２の間の領域には、ダウンリンク光が到達しない。
【００４２】
したがって、この領域ＤＡ１，ＤＡ２の間の領域は、投光部４２からのダウンリンク光が遮蔽部１０によって影になる領域となる。このため、この領域ＤＡ１，ＤＡ２の間の領域は、投光部４２から送出するダウンリンク光の、車載機２における到達光量が、光通信に必要となる最低到達光量未満となる。なお、この到達光量は、道路面からの高さＨが１．０ｍの位置（車載機２の位置）における値である。
最低到達光量の具体例は、４．５μｗ／ｃｍ２である。なお、この値は、「光学式車両感知器  近赤外線式インタフェース規格解説」で規定されている以下の仕様に基づく。つまり、通信余裕度を４倍とし、光ビーコンのダウンリンク光の到達光量は、尖頭値が３．０μｗ／ｃｍ２以上とされ、車載機のダウンリンク受信感度は０．７５μｗ／ｃｍ２とされているが、近年、車両のフロントガラスの断熱効果向上に伴い赤外線透過率が低くなっている。従来通りの通信品質を確保するためには、通信余裕度の向上が必要であるが、既存の車載機を考慮すると、車載機側ではこの受信感度を向上させることは困難であるため、その替わりに光ビーコン側の到達光量の尖頭値（３．０μｗ／ｃｍ２）を１．５倍引き上げた値として、本実施形態では、ダウンリンク光の最低到達光量を、４．５μｗ／ｃｍ２としている。
【００４３】
そして、このダウンリンク光が遮蔽部１０によって影となる領域に含まれる一部から、光通信用の受光部４３（図３参照）へと向かう方向に、この受光部４３によるアップリンク光の受光方向Ｕ１が向けられている。
さらに、この受光部４３の受光方向Ｕ１について説明する。前記のとおり、遮蔽部１０によってダウンリンク光の影となる領域は、車載機２におけるダウンリンク光の到達光量が、光通信に必要となる最低到達光量未満となることから、受光部４３によるアップリンク光ＵＯの受光方向Ｕ１は、ダウンリンク光の到達光量が最低到達光量未満となる領域に含まれる一部から、受光部４３へと向かう方向に向けられているとも言える。
したがって、ダウンリンク光が影となる領域、つまり、領域ＤＡ１，ＤＡ２の間の領域が、アップリンク領域ＵＡとなる。
以上より、アップリンク領域ＵＡには、投光部４２から送出するダウンリンク光ＤＯ１，ＤＯ２が到達しない領域が、存在している。
【００４４】
受光部４３のアップリンク光ＵＯの「受光方向Ｕ１」について具体的に説明する。「受光方向Ｕ１」とは、同じ強度のアップリンク光ＵＯによる受光素子４３Ａ（図３参照）での受光レベルが最も高くなる方向のことをいう。
ここで、本実施形態では、受光素子４３Ａとレンズ４３Ｂとは同軸心状に配置されており、受光素子４３Ａの受光面が、及びレンズ４３Ｂの光軸に直交する平面が、回路基板４１と平行となるように取り付けられている。したがって、受光方向Ｕ１は、受光素子４３Ａの中心を通って受光素子４３Ａの受光面を垂直に貫通する中心線の方向とほぼ一致している。
【００４５】
この受光方向Ｕ１を基準として、第１の投光部２１及び第２の投光部２２の発光方向について説明する。図４の拡大図において、第１の投光部２１から送出されるダウンリンク光ＤＯ１の発光方向Ｖ１は、アップリンク光ＵＯの受光方向Ｕ１の反対方向（矢印Ｕ２方向）よりも上流側へ向く方向となる。また、第２の投光部２２から送出されるダウンリンク光ＤＯ２の発光方向Ｖ２は、アップリンク光ＵＯの受光方向Ｕ１の反対方向（矢印Ｕ２方向）よりも下流側へ向く方向となる。
【００４６】
この第１の投光部２１及び第２の投光部２２の「発光方向Ｖ１，Ｖ２」について具体的に説明する。図４において、「Ｖ１」は、第１の投光部２１によるダウンリンク光ＤＯ１の「発光方向」を示しており、「Ｖ２」は、第２の投光部２２によるダウンリンク光ＤＯ２の「発光方向」を示している。
「発光方向Ｖ１」は、縦横に配列された発光素子群２０（図３参照）のうちの一方側（上流側）である第１の投光部２１に含まれる、複数の発光素子４２Ａを１つの光源とみなした場合（第１の投光部２１に含まれる個々の発光素子４２Ａの投光方向を平均化して１つの光源とみなした場合）に、その１つの光源から送出されるダウンリンク光の光軸方向のことをいう。
そして、「発光方向Ｖ２」は、縦横に配列された発光素子群２０（図３参照）のうちの他方側である第２の投光部２２に含まれる、複数の発光素子４２Ａを１つの光源とみなした場合（第２の投光部２２に含まれる個々の発光素子４２Ａの投光方向を平均化して１つの光源とみなした場合）に、その１つの光源から送出されるダウンリンク光の光軸方向のことをいう。
【００４７】
そして、前記のとおり、第１の投光部２１及び第２の投光部２２からのダウンリンク光ＤＯ１，ＤＯ２は、その一部が、遮蔽部１０（図３参照）によって、遮蔽されており、第１の投光部２１は、アップリンク領域ＵＡに対して上流側に偏った領域（ダウンリンク領域ＤＡ１）へと向かってダウンリンク光ＤＯ１を送出し、第２の投光部２２は、アップリンク領域ＵＡに対して下流側に偏った領域（ダウンリンク領域ＤＡ２）へと向かってダウンリンク光ＤＯ２を送出する。
このように、２つのダウンリンク領域ＤＡ１，ＤＡ２を形成するために、本実施形態では、投光部４２を物理的に２つに分けるのではなく、投光部４２（回路基板４１）は物理的に１つであるが、この１つの投光部４２を、遮蔽部１０によって２つの第１の投光部２１と第２の投光部２２とに、機能的に分けている。つまり、本実施形態によれば、投光部が物理的に２つに分かれて設置されている必要はない。
【００４８】
以上より、図４に示すように、第１の投光部２１から送出されるダウンリンク光ＤＯ１による上流側のダウンリンク領域ＤＡ１と、第２の投光部２２から送出されるダウンリンク光ＤＯ２による下流側のダウンリンク領域ＤＡ２との間に、車両Ｃ（車載機２）からのアップリンク光を受光するためのアップリンク領域ＵＡが形成される。
そして、受光部４３によるアップリンク光ＵＯの受光方向Ｕ１について、これら第１と第２の投光部２１，２２との関係から説明すると、第１の投光部２１及び第２の投光部２２それぞれから送出するダウンリンク光ＤＯ１，ＤＯ２の到達光量が光通信に必要となる最低到達光量未満となる領域（ＵＡ）に含まれる一部から、この受光部４３へと向かう方向に向けられていると言える。
【００４９】
そして、本実施形態に係る光通信用である投受光部８の通信領域Ａは、図４に示すように、第１の投光部２１が送出するダウンリンク光ＤＯ１の照射範囲である上流側のダウンリンク領域ＤＡ１（実線のハッチング部分）と、車載機２から送出されるアップリンク光ＵＯを受光部４３によって受光可能となる範囲であるアップリンク領域ＵＡ（破線のハッチング部分）と、第２の投光部２２が送出するダウンリンク光ＤＯ２の照射範囲である下流側のダウンリンク領域ＤＡ２（実線のハッチング部分）とから構成されている。
車両進行方向上流側から順に、上流側のダウンリンク領域ＤＡ、アップリンク領域ＵＡ、下流側のダウンリンク領域ＤＡ２となり、これら領域それぞれは、投受光器３（投受光器３の直下位置）に対して車両走行方向の上流側に偏った位置にある。
【００５０】
なお、本実施形態では、上流側のダウンリンク領域ＤＡ１において、車載機２はアップリンク光ＵＯの送出を行わないが、その送出がされてもよい。しかし、このダウンリンク領域ＤＡ１では、光ビーコン１は、アップリンク光ＵＯを受光することができない（アップリンク光ＵＯによる情報を得ることができない）。
【００５１】
〔ダウンリンク光の光量と、光通信用の受光部４３によるアップリンク光の受光方向について〕
図５は、車両Ｃの走行方向の位置と、その車両Ｃの車載機２におけるダウンリンク光の光量との関係を示している説明図である。なお、車載機２におけるダウンリンク光の光量は、道路面からの高さＨが１．０ｍの位置における光量である。車両Ｃの走行方向の位置は、投受光器３の直下位置を原点Ｏとし、この原点Ｏから上流方向を正の数としている。
【００５２】
前記のとおり、光通信用の投光部４２は、第１の投光部２１と第２の投光部２２とからなり、これら投光部２１，２２は、図４に示すように、ダウンリンク光ＤＯ１，ＤＯ２の発光方向Ｖ１，Ｖ２（発光先）を車両進行方向に相違させており、これら投光部２１，２２によれば、図５に示すように、車載機２におけるダウンリンク光の到達光量のピークを、車両進行方向に離して２つ生じさせることとなる（ピークＰ１，Ｐ２）。
【００５３】
このため、光ビーコン１による道路上の通信領域Ａにおいて、これら到達光量がピークＰ１，Ｐ２となる点を含む領域が、２つ形成されることとなり、これら２つの領域が、上流側のダウンリンク領域ＤＡ１と下流側のダウンリンク領域ＤＡ２となる。
【００５４】
そして、光通信用の受光部４３によるアップリンク光ＵＯの受光方向Ｕ１は、前記２つのピークＰ１，Ｐ２間であって到達光量が谷Ｓとなる領域に含まれる一部から受光部４６へと向かう方向に向けられている。そして、光ビーコン１による道路上の通信領域Ａにおいて、この到達光量が谷Ｓとなる領域に、アップリンク領域ＵＡが含まれている。
特に本実施形態では、到達光量が谷Ｓ（図５参照）となる領域は、到達光量が最低到達光量未満となる領域であり、この領域がアップリンク領域ＵＡとなる。
【００５５】
〔光ビーコン１と車載機２との光通信について〕
図６は、光ビーコン１の通信領域Ａで行われる路車間通信の手順を示すシーケンス図である。この図６では、光ビーコン１から送出されるダウンリンク光によるダウンリンク情報（ＤＬ１，ＤＬ２）と、車載機２から送出されるアップリンク光によるアップリンク情報（ＵＬ１）とを矢印で示している。また、以下の路車間通信の説明では、動作主体が光ビーコン１と車載機２であるとして説明するが、実際の通信制御はビーコン制御機４と車載機２とによって実行される。
【００５６】
光ビーコン１は、車線Ｒ１〜Ｒ４毎に設けられた投受光器３（図１参照）から、ダウンリンク情報ＤＬ１を所定の送信周期で送信し続けている。この段階では、ダウンリンク情報ＤＬ１に車両識別情報（以下、車両ＩＤという）が格納されていない。
【００５７】
車両Ｃが、上流側のダウンリンク領域ＤＡ１（図４参照）に入ると、車載機２がダウンリンク情報（車両ＩＤ無し）ＤＬ１を受信し、この受信により、車両Ｃが光ビーコン１の通信領域Ａ内に入ったことを検知する。
すると、車載機２は、自己の車両ＩＤを格納したアップリンク情報ＵＬ１を生成し、アップリンク情報ＵＬ１をアップリンク光としてアップリンク送信する。このように、第１の投光部２１から送出するダウンリンク光ＤＯ１には、車両Ｃ（車載装置２）にアップリンク光を送出させる契機（トリガ）となるダウンリンク信号が含まれている。
つまり、上流側のダウンリンク領域ＤＡ１は、光ビーコン１の通信領域Ａ内に車両Ｃが入ったことを車載機２に検知させ、アップリンク光を送出させる処理を、車載機２に行わせるための領域である。
なお、自己の走行速度や、旅行時間情報などの光ビーコン１に提供すべき情報がある場合には、その情報を、アップリンク情報ＵＬ１に格納する。
【００５８】
そして、車両Ｃがアップリンク領域ＵＡ（図４参照）に入ると、アップリンク情報ＵＬ１を含むアップリンク光を、光ビーコン１の光通信用の受光部４３が受光することができる。
すると、光ビーコン１は、アップリンク情報ＵＬ１の受信フレームのＣＲＣチェック等を経て、車両ＩＤが格納されているアップリンク情報ＵＬ１が光ビーコン１において正規に受信されると、そのアップリンク情報ＵＬ１から抽出した車両ＩＤを格納した車線通知情報と、この車両ＩＤ向けの提供情報とを含めた別のダウンリンク情報ＤＬ２を生成して、いわゆるダウンリンクの切り替えを行い、生成したダウンリンク情報ＤＬ２を、所定周期で送出させる。
【００５９】
さらに、車両Ｃが、下流側のダウンリンク領域ＤＡ２（図４参照）に入ると、車載機２がダウンリンク情報（車両ＩＤ有り）ＤＬ２を受信する。すると、車載機２は、このダウンリンク情報ＤＬ２中から、自車両の車両ＩＤが記された情報を含むものがあるか否かを判定し、その判定結果が肯定的である場合に、その情報を取得し、走行に活用することができる。
【００６０】
〔光ビーコン１の効果について〕
以上の本実施形態に係る光ビーコン１によれば、この光ビーコン１による道路Ｒ上の通信領域Ａにおいて、車載機２からのアップリンク光ＵＯを光通信用の受光部４３が受光して通信可能となるアップリンク領域ＵＡと、ダウンリンク光ＤＯ１，ＤＯ２を車載機２が受光して通信可能となるダウンリンク領域ＤＡ１，ＤＡ２とを分けることができ、アップリンク光ＵＯがダウンリンク光ＤＯ１，ＤＯ２の反射光と干渉するのを防ぐことが可能となる。
つまり、遮蔽部１０によってダウンリンク光が影となる領域から受光部４３へと向かう方向に、受光部４３によるアップリンク光ＵＯの受光方向Ｕ１が向けられていることから、この影となる領域がアップリンク領域ＵＡとなり、さらに、この遮蔽部１０によって、ダウンリンク領域が上流側と下流側とに分離され、しかも、これら上流側と下流側のダウンリンク領域ＤＡ１，ＤＡ２と、アップリンク領域ＵＡとを分ける（光学的に分離する）ことができるので、アップリンク光ＵＯがダウンリンク光ＤＯ１，ＤＯ２の反射光と干渉するのを防ぐことができる。
この結果、アップリンクの送信速度を、ダウンリンクの送信速度のように高速化することが可能となる。
【００６１】
なお、前記のとおり、本実施形態のようにアップリンク領域ＵＡとダウンリンク領域ＤＡ１，ＤＡ２とが分けられると、光ビーコン１による通信領域Ａ全体を従来（図７）と同じ広さとした場合に、本実施形態では、特に下流側のダウンリンク領域ＤＡ２が、狭くなるおそれがある。しかし、第２の投光部２２は、図４に示すように、鉛直方向を発光方向に含むダウンリンク光ＤＯ２を、送出することができるように構成されている。
【００６２】
このための第２の投光部２２（投受光器３）の具体的な構成を説明する。本実施形態（図３参照）では、天井プレート３５に対して、回路基板４１のうちの第２の投光部２２側の部分の角度を従来よりも下流側（道路面側）に傾けることにより、この第２の投光部２２に含まれている発光素子４２Ａの一部の発光方向を、鉛直方向に指向させている、又は、鉛直方向に対して所定角度だけ下流側（マイナス側）に指向させている。
このため、下流側のダウンリンク領域ＤＡ２を下流側に広げることができ、ダウンリンク領域ＤＡ２の車両進行方向の長さを拡張することができる。
【００６３】
今回開示した実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の権利範囲は、上述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された構成と均等の範囲内でのすべての変更が含まれる。
例えば、前記実施形態では、遮蔽部１０を２枚の板部材１１，１２から構成した場合を説明したが、遮蔽部１０は、他の形態であってもよい。例えば、図２を参考にして説明すると、窓部３６Ｒの範囲内に、左右方向に長い板部分を形成し、この板部分が発光素子群２０によるダウンリンク光を遮り、ダウンリンク光を２つに分けるように構成してもよい。この場合、この板部分が、遮蔽部１０となる。
【００６４】
また、アップリンク領域を、ダウンリンク領域ＤＡ１，ＤＡ２と分けるために、遮蔽部１０を設ける以外に、光通信用の投光部４２を２つに分け（二分割し）、それぞれを異なる方向に指向させてもよい。
例えば、図３を参考にして説明すると、回路基板４１を、第１の投光部２１用の基板と、第２の投光部２２用の基板との２枚に分け、指向性の狭い発光素子４２Ａを採用する。そして、２枚の基板それぞれの設置角度を調整することにより、発光方向Ｖ１と発光方向Ｖ２とを異ならせればよい。これにより、遮蔽部１０を用いないで、ダウンリンク領域を分けることが可能となる。
【符号の説明】
【００６５】
１：光ビーコン    ２：車載機    ３：投受光器    ８：投受光部（光通信用）    １０：遮蔽部    ２１：第１の投光部    ２２：第２の投光部    ４２：投光部（光通信用）    ４２Ａ：発光素子    ４３：受光部（光通信用）    Ｃ：車両    ＤＯ１：ダウンリンク光    ＤＯ２：ダウンリンク光    ＵＯ：アップリンク光    ＤＡ１：上流側のダウンリンク領域    ＤＡ２：下流側のダウンリンク領域    Ｐ１，Ｐ２：ピーク    ＵＡ：アップリンク領域    Ｕ１：受光方向    Ｖ１：発光方向    Ｖ２：発光方向
【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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【図７】
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