(57)【要約】【課題】  複数のフォトダイオードに対応する出力電圧を単一の伝送ケーブルで外部に送信できるようにして、伝送ケーブルの敷設作業を簡便化する。【解決手段】  本発明は、複数のフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４にそれぞれ対応する出力電圧を、伝送ケーブルを通じて時分割多重方式で外部に送信する出力電圧の送信装置であって、フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４に対応する各出力電圧から所定のクロック信号に同期したシリアルな出力データを生成し、この出力データを１本の伝送ケーブルＣ２に送出するデータ生成部２８を備えている。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のフォトダイオードにそれぞれ対応する出力電圧を、伝送ケーブルを通じて時分割多重方式で外部に送信する出力電圧の送信装置であって、
前記各出力電圧から所定のクロック信号に同期したシリアルな出力データを生成し、この出力データを１本の前記伝送ケーブルに送出するデータ生成部を備えていることを特徴とする出力電圧の送信装置。
【請求項２】
前記データ生成部は、前記出力データを受信する受信装置側で生成された前記クロック信号に従って当該出力データを生成する請求項１に記載の出力電圧の送信装置。
【請求項３】
前記クロック信号を自律的に生成するクロック生成部を備え、
前記データ生成部は、前記クロック生成部によって生成された前記クロック信号に従って前記出力データを生成する請求項１に記載の出力電圧の送信装置。
【請求項４】
シリアルな前記出力データは、一定の電圧値に設定されたタイムマーカと、このタイムマーカに続いて所定の順序で並ぶ前記各出力電圧とから構成されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の出力電圧の送信装置。
【請求項５】
前記タイムマーカの設定電圧は、当該送信装置の電源電圧と連動する請求項４に記載の出力電圧の送信装置。
【請求項６】
車両に搭載された車載機との間で光信号の送受信を行うビーコンヘッドと、このビーコンヘッドと伝送ケーブルで接続されたビーコン制御機とを備えた光ビーコンであって、
前記ビーコンヘッドは、前記車載機が送信したアップリンク光を受光する複数の前記フォトダイオードと、このフォトダイオードにそれぞれ対応する出力電圧を前記伝送ケーブルにより時分割多重方式で外部に送信する請求項１〜５のいずれか１項に記載の送信装置とを有し、
前記ビーコン制御機は、前記伝送ケーブルに送信された前記出力データに基づいてアップリンク光を受光した前記フォトダイオードを特定する受信装置を有す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、複数のフォトダイオードに対応する出力電圧を時分割多重方式で外部に送信する出力電圧の送信装置と、複数のフォトダイオードと当該送信装置がビーコンヘッドに搭載された、路車間通信を行う光ビーコンに関するものである。
【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通信を採用しており、車載機との双方向通信が可能となっている。具体的には、車両の保持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車載機からインフラ側の光ビーコンに送信され、逆に、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が光ビーコンから車載機に送信されるようになっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このため、上記光ビーコンは、光信号により車載機との間で双方向通信を行うビーコンヘッド（投受光器）を備えており、この投受光器には、ダウンリンク光を送出する発光ダイオード（ＬＥＤ）と、車載機からのアップリンク光を受光するフォトダイオード（ＰＤ）とが搭載されている。
また、投受光器には、ビーコン制御機からの送信信号を発光ダイオードに入力してダウンリンク光を発光させる光送信部と、フォトダイオードが受光した光信号を電気信号に変換してビーコン制御機に送る光受信部とが搭載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２６８９２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、本出願人は、複数のフォトダイオードを有する光受信部を投受光器に搭載した光ビーコンを既に提案している（特願２００７−２０９１０号の明細書参照）。
この光ビーコンでは、複数のフォトダイオードの受光領域が、アップリンク領域を車両進行方向に分割してなる複数の分割領域と対応しており、各フォトダイオードは自身に対応する分割領域で発光されたアップリンク光を受光するようになっている。
【０００６】
分割領域に対応する複数のフォトダイオードを有する光ビーコン（以下、「ＰＤ分割タイプ」の光ビーコンと称することがある。）を使用すれば、アップリンク光の受光機会を向上させるために、アップリンク領域を車両進行方向に長く設定する場合であっても、当該アップリンク領域を構成する個々の分割領域については、これを車両進行方向に狭く設定することが可能となる。
【０００７】
また、ＰＤ分割タイプの光ビーコンでは、複数のフォトダイオードのうちでどれが実際にアップリンク光を受光したかを判定することにより、走行中の車両（車載機）がいずれの分割領域でアップリンク光を発光したかを光ビーコン側で特定することができる。
従って、この場合、インフラ側である光ビーコンにおいて、アップリンク光を発光した車両（車載機）の走行位置を、車両進行方向における分割領域長さ以下の精度で求めることが可能となる。
【０００８】
上記ＰＤ分割タイプの光ビーコンにおいて、アップリンク光を受光したフォトダイオードを特定するためには、ビーコンヘッドに搭載されたフォトダイオードの受光レベルを表す出力電圧を、伝送ケーブルを通じてビーコン制御機のデジタル処理部に入力し、その出力電圧をＡ／Ｄ変換して所定の閾値と比較する必要がある。
ところが、この場合、複数のフォトダイオードに対応する各出力電圧を個別にビーコン制御機側に伝送しようとすると、フォトダイオードと同数の伝送ケーブルが必要となり、伝送ケーブルの敷設作業に手間がかかるという問題がある。
【０００９】
本発明は、上記の問題点に鑑み、複数のフォトダイオードに対応する出力電圧を単一の伝送ケーブルで外部に送信できるようにして、伝送ケーブルの敷設作業を簡便に行うことができる出力電圧の送信装置等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の送信装置（請求項１）は、複数のフォトダイオードにそれぞれ対応する出力電圧を、伝送ケーブルを通じて時分割多重方式で外部に送信する出力電圧の送信装置であって、前記各出力電圧から所定のクロック信号に同期したシリアルな出力データを生成し、この出力データを１本の前記伝送ケーブルに送出するデータ生成部を備えていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の送信装置によれば、データ生成部が、複数のフォトダイオードにそれぞれ対応する各出力電圧から所定のクロック信号に同期したシリアルな出力データを生成し、この出力データを１本の伝送ケーブルに送出するので、この出力データを構成する各出力電圧を所定の順序で読み取る機能を受信装置に設けることにより、複数のフォトダイオードの出力電圧を受信装置側において再現することができる。
【００１２】
従って、本発明の送信装置と上記機能を有する受信装置を単一の伝送ケーブルで接続するだけで、複数のフォトダイオードにそれぞれ対応する出力電圧を受信装置に伝送することができる。
このように、本発明によれば、単一の伝送ケーブルだけで複数のフォトダイオードの出力電圧を伝送できるので、フォトダイオードの数に相当する伝送ケーブルを敷設する場合に比べて、ケーブルの敷設作業が簡便であり、その作業手間を低減することができる。
【００１３】
本発明の送信装置において、前記データ生成部が、前記出力データを受信する受信装置側で生成された前記クロック信号に従って当該出力データを生成するものを採用することができる（請求項２）。
この場合には、クロック信号を生成するための、例えば電圧制御型発振器等よりなるクロック生成部を送信装置に設ける必要がなくなるので、送信装置の回路構成を単純化することができる。
【００１４】
もっとも、本発明の送信装置は、前記クロック信号を自律的に生成するクロック生成部を備えていてもよい。この場合、前記データ生成部は、そのクロック生成部によって生成された前記クロック信号に従って前記出力データを生成することになる（請求項３）。
そして、かかるクロック生成部を有する送信装置によれば、クロック生成部を設ける分だけ送信装置の回路構成が複雑化する反面、クロック信号用の伝送ケーブルを敷設する必要がなくなるので、伝送ケーブルの敷設作業がより簡便になるという利点がある。
【００１５】
また、本発明の送信装置において、シリアルな前記出力データは、具体的には、一定の電圧値に設定されたタイムマーカと、このタイムマーカに続いて所定の順序で並ぶ前記各出力電圧とから構成することができる（請求項４）。
この場合、受信装置側において、受信した出力データを構成する各出力電圧がタイムマーカから数えて何番目のものであるかにより、当該出力電圧がどのフォトダイオードに対応するものかを特定することができる。
【００１６】
更に、本発明の送信装置において、前記タイムマーカの設定電圧を、当該送信装置の電源電圧と連動するようにしておくことが好ましい（請求項５）。
この場合、タイムマーカの設定電圧が所定値以上変動したか否かを受信装置側で検出することにより、送信装置の電源電圧に異常が発生したか否かを受信装置側で判定できるようになる。
【００１７】
本発明の光ビーコン（請求項６）は、車両に搭載された車載機との間で光信号の送受信を行うビーコンヘッドと、このビーコンヘッドと伝送ケーブルで接続されたビーコン制御機とを備えた光ビーコンであって、前記ビーコンヘッドは、前記車載機が送信したアップリンク光を受光する複数の前記フォトダイオードと、このフォトダイオードにそれぞれ対応する出力電圧を前記伝送ケーブルにより時分割多重方式で外部に送信する請求項１〜５のいずれか１項に記載の送信装置とを有し、前記ビーコン制御機は、前記伝送ケーブルに送信された前記出力データに基づいてアップリンク光を受光した前記フォトダイオードを特定する受信装置を有することを特徴とする。
【００１８】
本発明の光ビーコン（請求項６）によれば、本発明の前記送信装置（請求項１〜５）を備えているので、当該送信装置と同様の作用効果を奏する。もっとも、光ビーコンの場合には、ビーコンヘッドが道路の高所に設置されるため、伝送ケーブルの敷設作業が簡単になることは重要な作用効果となる。
すなわち、本発明の光ビーコンによれば、複数のフォトダイオードの出力電圧の伝送用としては、単一の伝送ケーブルのみをビーコンヘッドとビーコン制御機の間に敷設すればよいので、高所でのケーブル敷設作業を極限まで減少できるという利点がある。
【発明の効果】
【００１９】
以上の通り、本発明によれば、複数のフォトダイオードに対応する出力電圧を単一の伝送ケーブルで外部に送信することができるので、伝送ケーブルの敷設作業を簡便に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
〔路車間通信システムの全体構成〕
図１は、本発明の光ビーコンを利用した路車間通信システムの全体構成を示すブロック図である。
図１に示すように、この路車間通信システムは、インフラ側の交通管制システム１と、道路Ｒを走行する各車両Ｃに搭載された車載機２とを備えて構成されている。
交通管制システム１は、管制室に設けられた中央装置３と、道路Ｒの各所に多数設置された光ビーコン（光学式車両感知器）４とを有している。光ビーコン４は、近赤外線を通信媒体とした光通信によって車載機２との間で双方向通信を行う。なお、中央装置３は交通管制室に設けられている。
【００２１】
〔光ビーコンの構成〕
光ビーコン４は、電話回線等の通信回線５を介して中央装置３と接続された通信インタフェースである通信部６と、この通信部６が接続されたビーコン制御機７と、このビーコン制御機７のセンサ用インタフェースに接続された複数（図例では４つ）のビーコンヘッド（投受光器）８とを備えている。
各ビーコンヘッド８は、発光ダイオード（ＬＥＤ）１０を含む光送信部と、複数のフォトダイオード（ＰＤ）１１を含む光受信部１７とを筐体の内部に収納している（図３参照）。
【００２２】
このうち、発光ダイオード１０は、近赤外線よりなるダウンリンク光ＤＯ（ダウンリンク情報を構成する光信号）を後述する通信領域Ａに発光し、フォトダイオード１１は、車載機２からの近赤外線よりなるアップリンク光ＵＯ（アップリンク情報を構成する光信号）を受光する。
ビーコンヘッド８には、後述するアップリンク領域ＵＡの各分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４に対応して複数（図例では４つ）のフォトダイオード１１が設けられており、この各フォトダイオード１１は、その電気出力信号を増幅する増幅回路１９等とともに、アップリンク光ＵＯの光受信部１７を構成している（図４参照）。
【００２３】
図２は、上記光ビーコン４の平面図である。
図２に示すように、本実施形態の光ビーコン４は、同じ方向の複数（図例では４つ）の車線Ｒ１〜Ｒ４を有する道路Ｒに設置されており、各車線Ｒ１〜Ｒ４に対応して設けられた前記複数のビーコンヘッド８と、これらビーコンヘッド８を一括制御する制御部である一台の前記ビーコン制御機７とを備えている。
【００２４】
また、ビーコン制御機７は、後述する処理プロセッサ２３や、ＲＡＭ及びＲＯＭ等よりなる記憶装置２４を含むプログラマブルなマイコンよりなり（図４参照）、記憶装置２４には、所定の各機能を実行するコンピュータプログラムが格納されている。
上記処理プロセッサ２３がそのコンピュータプログラムを実行することにより、通信部６（図１）による中央装置３との双方向通信と、ビーコンヘッド８による車載機２との路車間通信が行われるようになっている。
【００２５】
図２に示すように、ビーコン制御機７の筐体は、道路脇に立設した支柱１３に設置されており、各ビーコンヘッド８の筐体は、支柱１３から道路Ｒ側に水平に架設した架設バー１４に取り付けられ、道路Ｒの各車線Ｒ１〜Ｒ４の直上に配置されている。
各ビーコンヘッド８のＬＥＤ１０は、各車線Ｒ１〜Ｒ４の直下よりも車両進行方向の上流側に向けて近赤外線を発光しており、これにより、車載機２との間で路車間通信を行うための通信領域Ａが当該ヘッド８の上流側に設定されている。
【００２６】
〔通信領域について〕
図３は、光ビーコン４の通信領域Ａを示す側面図である。
図２及び図３に示すように、光ビーコン４の通信領域Ａは、車載機２の投受光器である車載ヘッド（図示略）がダウンリンク光ＤＯを受信可能なダウンリンク領域（図３において実線のハッチングを設けた領域）ＤＡと、光ビーコン４のビーコンヘッド８が車載ヘッドからのアップリンク光ＵＯを受信可能なアップリンク領域（図３において破線のハッチングを設けた領域）ＵＡとからなる。
【００２７】
ダウンリンク領域ＤＡは、ビーコンヘッド８の投受光位置ｄ、道路Ｒ上の位置ａ及びｃを頂点とする△ｄａｃで示された範囲に設定されている。また、アップリンク領域ＵＡは、前記位置ｄと、道路Ｒ上の位置ｂ及びｃを頂点とする△ｄｂｃで示された範囲に設定されている。
従って、ダウンリンク領域ＤＡとアップリンク領域ＵＡの上流端ｃは互いに一致し、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部分（図３の右側部分）と重複している。また、ダウンリンク領域ＤＡの車両進行方向長さは通信領域Ａ全体の同方向長さと一致している。
【００２８】
光ビーコン（光学式車両感知器）４の「近赤外線式インタフェース規格」によれば、ダウンリンク領域ＤＡ及びアップリンク領域ＵＡの正式な領域寸法が規定されている。この規定では、一般道向けの光ビーコン４の場合で、ダウンリンク領域ＤＡの下流端ａは、ビーコンヘッド８の直下の１．０〜１．３ｍ上流側に位置し、ダウンリンク領域ＤＡの下流端ａからアップリンク領域ＵＡの下流端ｂまでの距離は２．１ｍと規定されている。
また、アップリンク領域ＵＡの下流端ｂから同領域ＵＡの上流端ｃまでの距離は１．６ｍと規定されている。従って、正式な通信領域Ａの車両進行方向の全長（ａｃ間の長さ）は３．７ｍとなる。
【００２９】
しかしながら、本実施形態では、アップリンク領域ＵＡの下流端ｂから同領域ＵＡの上流端ｃまでの距離は、上記規定よりも上流側及び下流側へ長く設定されている。その結果、アップリンク領域ＵＡは上記規定よりも車両進行方向に広がり、同時にダウンリンク領域ＤＡも上記規定よりも車両進行方向に広がっている。
このようにアップリンク領域ＵＡ及びダウンリンク領域ＤＡが広くなると、車載機２と光ビーコン４との間のアップリンク情報及びダウンリンク情報の送受信の確実性が増すことになる。
【００３０】
更に、アップリンク領域ＵＡは、車両Ｃの走行位置が特定可能な程度に当該領域ＵＡを車両進行方向に複数に分割してなる分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４よりなる。具体的には、本実施形態のアップリンク領域ＵＡは、位置ｄを上端とし、道路Ｒ上の位置ｅ１〜ｅ３を下端とする３本の境界線（境界部）ＢＬによって４つに分割されている。
ビーコンヘッド８に設けられた４つのフォトダイオード１１は、それぞれアップリンク領域ＵＡの各分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４を受信領域としている。
【００３１】
すなわち、車両Ｃの車載機２は、アップリンク領域ＵＡを通過する途中で、同じデータ信号のアップリンク光ＵＯを車載ヘッドから繰り返し送信するが、この繰り返し送信されるアップリンク光ＵＯのうちのいずれか１つを受信するために、各分割領域Ｕ１〜ＵＡ４に対応する４つのフォトダイオード１１が設けられている。
例えば図３に実線で示すように、最も上流側に位置する分割領域ＵＡ１内において車載機２の車載ヘッドがアップリンク光ＵＯを送信した場合は、分割領域ＵＡ１に対応するフォトダイオード１１がそのアップリンク光ＵＯを受光する。
【００３２】
〔光受信回路の回路構成〕
〔第１実施形態〕
図４は、上記光ビーコン４に採用可能な、第１実施形態に係る光受信回路１６の回路構成の一例を示すブロック図である。
なお、以下において、最上流側の分割領域ＵＡ１に対応するフォトダイオード１１をＰＤ１と定義し、上流側から２番目、３番目及び４番目の分割領域ＵＡ２〜ＵＡ４に対応するフォトダイオード１１を、それぞれＰＤ２、ＰＤ３及びＰＤ４と定義する。
【００３３】
図４に示すように、本実施形態の光受信回路１６は、各車線Ｒ１〜Ｒ４に対応するビーコンヘッド８の筐体内にそれぞれ収納された前記光受信部１７と、ビーコン制御機７の筐体内に収納されたデジタル処理部１８とから構成されている。
各ビーコンヘッド８の光受信部１７とビーコン制御機７のデジタル処理部１８とは、合計３本の伝送ケーブルＣ１〜Ｃ３で互いに接続されている。このうち、伝送ケーブルＣ１は、フォトダイオード１１のデータ信号伝送用のものである。
【００３４】
また、伝送ケーブルＣ２は、フォトダイオード１１の出力電圧伝送用のものであり、伝送ケーブルＣ３は、後述のアナログスイッチ２８を制御するクロック信号を伝送するためのものである。
上記光受信部１７は、各分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４に対応する複数の前記フォトダイオード１１（ＰＤ１〜ＰＤ４）と、各ダイオード１１にそれぞれ接続された複数の増幅回路１９と、この各増幅回路１９の後段側に接続されたアナログ加算器２０と、このアナログ加算器２０の後段側に接続されたコンパレータ２１とを備えている。
【００３５】
また、光受信部１７は、各増幅回路１９の後段側にそれぞれ分岐して接続された複数の検波回路２２と、この検波回路２２の後段側に接続されたアナログスイッチ２８とを備えている。
一方、デジタル処理部１８は、光受信部１７からの入力信号に対してデジタル信号処理を行う前記処理プロセッサ２３と、この処理プロセッサ２３が実行する処理プログラムを記憶している前記記憶装置２４と、Ａ／Ｄコンバータ２５とを備えている。
【００３６】
光受信部１７の各増幅回路１９は、ｎ型ＭＯＳＦＥＴ等よりなる増幅素子や、この素子の出力電圧を更に増幅する複数のオペアンプ等を含み、各ＰＤ１〜ＰＤ４の出力電圧を例えば１万〜１０万倍オーダで増幅することができる。
この各増幅回路１９の出力信号は、後段の前記アナログ加算器２０に入力され、１つのアナログ加算信号Ｓ１に重畳される。従って、ＰＤ１〜ＰＤ４に接続された各増幅回路１９とその後段のアナログ加算器２０は、各フォトダイオード１１の出力信号を増幅して１つの加算信号Ｓ１に加算する加算部として機能している。
【００３７】
図５（ａ）は、アナログ加算器２０の回路構成の一例を示しており、ここではオペアンプ（演算増幅器）２６を利用した加算器を例示している。
この図５（ａ）に示すアナログ加算器２０は、ＰＤ１〜ＰＤ４に対応する各増幅回路１９からの入力電圧をＶ１〜Ｖ４とすると、次式で算出される出力電圧Ｖout を出力する。
Ｖout ＝−（Ｖ１／Ｒ１＋ ……＋ Ｖ４／Ｒ４）・Ｒｆ
【００３８】
従って、この場合、抵抗値Ｒ１〜Ｒ４をすべて同じ値Ｒｃに設定すれば、アナログ加算信号Ｓ１の出力電圧Ｖout として、入力電圧Ｖ１〜Ｖ４をすべて加算した値を更に（Ｒｆ／Ｒｃ）倍で増幅した値が得られる。
なお、かかるオペアンプ２６を利用したアナログ加算器２０の場合には、オペアンプ２６の開ループゲインが十分に大きく、前段の出力インピーダンスが十分に小さいことが必要である。
【００３９】
図４に戻り、アナログ加算器２０の後段のコンパレータ２１は、アナログ加算信号Ｓ１を所定の閾値（例えば０ボルト）と比較してデジタル信号Ｓ２を生成するもので、例えば、オペアンプを用いた反転比較回路で構成されている。このコンパレータ２１で生成されたデジタル信号Ｓ２は、デジタル処理部１８の処理プロセッサ２３に伝送される。
また、各増幅回路１９の出力側は、それぞれ分岐して前記検波回路２２に接続されている。この検波回路２２は、例えば、図５（ｂ）に示すダイオード検波回路よりなり、増幅回路１９から入力される入力電圧Ｖin を平滑化した包絡線電圧Ｖout を出力する。
【００４０】
従って、上記各増幅回路２９とその後段の検波回路２２は、フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４ごとの受光レベルをそれぞれ表す出力電圧を、各フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４から個別に取り出す電圧抽出部として機能する。
各検波回路２２の出力側は、複数入力のアナログスイッチ２８の入力ポートにそれぞれ接続され、このスイッチ２８の出力側は、１本の伝送ケーブルＣ２を介してデジタル処理部１８のＡ／Ｄコンバータ２５に接続されている。
【００４１】
このため、各増幅回路４２の出力電圧は、後段の検波回路２２において包絡線検波されてから、更にその後段のアナログスイッチ２８に送られる。
このアナログスイッチ２８は、検波回路２２で検出された出力電圧を、時分割多重方式によって所定順序で並ぶシリアルな出力データに変換し、伝送ケーブルＣ２に送出する。そして、この出力データは、デジタル処理部１８側のＡ／Ｄコンバータ２５においてデジタル信号に変換され、処理プロセッサ２３に送られる。
【００４２】
〔アナログスイッチ〕
本実施形態に係る光受信部１７の上記アナログスイッチ２８は、具体的には、複数のアナログ入力信号を選択して出力可能なトランスミッションゲート（ＴＧ）２９と、このゲートを所定の順序で選択的にスイッチングするＤフリップフロップ（Ｄ−ＦＦ）等よりなる順序回路３０とから構成されている。
順序回路３０には、クロック信号を伝送する前記伝送ケーブルＣ３が接続され、順序回路３０は、このクロック信号に同期してトランスミッションゲート２９の入力チャンネルを所定の順序で切り替える。
【００４３】
本実施形態のトランスミッションゲート２９は、６入力１出力であり、６つの入力チャンネルのうち、４つの入力チャンネルに各検波回路２２の出力側が接続され、残りの２つの入力チャンネルにタイムマーカ用の２つの定電圧回路３１，３２が接続されている。
上記２つの定電圧回路３１，３２のうち、一方の第１回路３１は電圧値が例えば３．０ボルトに設定され、他方の第２回路３２は電圧値が例えば６．０ボルトに設定されている。また、２つの定電圧回路３１，３２のうちのいずれか一方は、光受信部１７を駆動する電源電圧と連動してタイムマーカ用の電圧を発生させるようになっている。
【００４４】
図６は、アナログスイッチ２８が生成するシリアルな出力データの一例を示すタイムチャートである。
図６において、時間ｔ１はクロック信号（同期信号）の１周期を表している。
また、マーカ１は、アナログスイッチ２８の入力チャンネルが第１回路３１に接続されている期間を表し、マーカ２は、同チャンネルが第２回路３２に接続されている期間を表す。更に、ＣＨ１〜ＣＨ４は、アナログスイッチ２８の入力チャンネルがそれぞれＰＤ１〜ＰＤ４の検波回路２２に接続されている期間を表す。
かかる図６に示すタイムチャートから明らかなように、アナログスイッチ２８の順序回路３０は、クロック信号の１周期（ｔ１）ごとにトランスミッションゲート２９の入力チャンネルを順次切り替えるようになっており、図６に示す例では、その切り替え順序が、第１回路３１→第２回路３２→ＰＤ１（ＣＨ１）→ＰＤ２（ＣＨ２）→ＰＤ３（ＣＨ３）→ＰＤ４（ＣＨ４）の順になっている。
【００４５】
このように、本実施形態のアナログスイッチ２８は、複数のフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４に対応して抽出された出力電圧からクロック信号に同期したシリアルな出力データを生成し、この出力データを１本の伝送ケーブルＣ２に送出するデータ生成部としての機能を有するものである。
この伝送ケーブルＣ２に送出された出力データは、当該伝送ケーブルＣ２に接続されたデジタル処理部１８側のＡ／Ｄコンバータ２５に入力され、デジタル信号に変換される。
【００４６】
〔デジタル処理部の処理内容〕
デジタル処理部１８の処理プロセッサ２３は、ＣＤＲ機能とＣＲＣ機能を有しており、自身の基準クロックを生成する電圧制御型発振器（ＶＣＯ）等よりなるクロック生成部を内部に含んでいる。
このため、処理プロセッサ２３は、コンパレータ２１が生成したデジタル信号から、車載機２が生成した送信信号（電気信号）に同期して、この送信信号に含まれるデータ信号や通信制御信号を抽出することができる。
【００４７】
また、処理プロセッサ２３は、自身の基準クロックに基づいて光受信部１７のアナログスイッチ２８を制御するためのクロック信号を生成し、このクロック信号を、伝送ケーブルＣ３を通じて伝送する。
更に、処理プロセッサ２３は、Ａ／Ｄコンバータ２５が出力するデジタル信号（出力データのデジタル信号）に基づいて、次の手順により、アップリンク光ＵＯがＰＤ１〜ＰＤ４のうちのどれに照射されたものかを判定する。
【００４８】
すなわち、処理プロセッサ２３は、前記出力データを構成する出力電圧の順序（図６のに示す切り替わり順序）を予め認識しており、ある出力電圧がマーカ１（マーカ２でもよい。）から数えて何番目であるかをカウントすることにより、その出力電圧がどのＰＤ１〜ＰＤ４に対応するものかを特定する。そして、ＰＤ１〜ＰＤ４と対応付けられた出力電圧のレベルを所定の閾値と比較することにより、アップリンク光ＵＯがＰＤ１〜ＰＤ４のうちのどれに照射されたものかを判定することができる。
【００４９】
このように、本実施形態の光ビーコン４では、複数のフォトダイオード１１のうちでどれが実際にアップリンク光ＵＯを受光したかを、ビーコン制御機７（デジタル処理部１８の処理プロセッサ２３）において判定することができる。
これにより、走行中の車両Ｃ（車載機２）がいずれの分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４でアップリンク光ＵＯを受光したかを光ビーコン４側で特定することができる。
従って、本実施形態の光ビーコン４を使用すれば、インフラ側である光ビーコン４が、アップリンク光ＵＯを発光した車両Ｃ（車載機２）の走行位置を、分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４の車両進行方向の長さ以下の精度で求めることができる。
【００５０】
更に、デジタル処理部１８の処理プロセッサ２３は、記憶装置２４に格納されたコンピュータプログラムを実行して、ビーコンヘッド８の光受信部１７と光送信部を制御し、車載機２との間で路車間通信を行う。
すなわち、処理プロセッサ２３は、車載機２との間の路車間通信をビーコンヘッド８に行わせるための通信制御部としての機能を併有している。
【００５１】
そして、この路車間通信を行うに当たり、処理プロセッサ２３は、自身が特定した車両位置に関する情報を、ダウンリンク切替後に送信するダウンリンク光ＤＯに含めるようになっており、このダウンリンク光ＤＯを受信した車載機２は、自身の車両Ｃの走行位置を認識することができる。
この場合、図３に示すように、分割領域ＵＡｉ（ｉ＝１〜４）の基準位置Ｐｉからその下流側の所定位置Ｐ０（例えば、停止線３０の位置）までの距離Ｌｉ（ｉ＝１〜４）に関する情報を、ダウンリンク光ＤＯに含ませることにしてもよい。
【００５２】
〔本実施形態の光受信回路の効果〕
以上の通り、本実施形態の光受信回路１６によれば、光受信部１７のアナログ加算器２０が、各フォトダイオードＰＤｉ（ｉ＝１〜４）の出力信号を１つのアナログ加算信号Ｓ１に加算し、デジタル処理部１８の処理プロセッサ２３が、上記アナログ加算信号Ｓ１からコンパレータ２１で生成されたデジタル信号Ｓ２に基づいてデータ信号を再生するので、フォトダイオードＰＤｉごとに生成される複数のデジタル信号の中から正しい信号を選択するという複雑なロジックを、デジタル処理部１８に実装する必要がない。
このため、光受信回路１６の実装がより簡便になり、当該回路１６の製作コストを低減することができる。
【００５３】
また、本実施形態の光受信回路１６によれば、通常よりも高速の路車間通信が可能な光ビーコン４を実現できるという利点もある。
すなわち、フォトダイオードは一般にコンデンサ成分（キャパシタンス）のインピーダンスを有することから、受光領域が大きいほど時定数も大きくなり、出力信号（電気信号）の立ち上がり時間や立ち下がり時間が鈍るという特質がある。
【００５４】
この点、本実施形態の光受信回路１６では、アップリンク領域ＵＡで車載機２が発光した光信号（アップリンク光ＵＯ）を受光するに当たって、領域ＵＡを分割してなる分割領域ＵＡ１〜ＵＡ４に対応して、複数のＰＤｉ（ｉ＝１〜４）に分割している。このため、アップリンク領域ＵＡ全体をフォローする受光領域を有する１つのフォトダイオードを使用する場合に比べて、光信号に対する出力信号（電気信号）の応答時間が短くなる。
【００５５】
従って、ＰＤｉの分割数を多くするほど信号処理も高速に行え、光ビーコン４においてもＭｂｐｓオーダの高速通信が可能になる。
一方、フォトダイオードの受光領域が小さい場合には、ノイズレベルに対する信号の大きさ（Ｓ／Ｎ比）も小さくなってしまうが、本実施形態の光受信回路１６のように、複数のＰＤｉ（ｉ＝１〜４）に対応する出力信号を加算するようにすれば、それらの受光領域を合計した１個のフォトダイオードと同等のＳ／Ｎ比を得ることができる。
【００５６】
本実施形態の光受信回路１６によれば、各フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４の出力電圧を検波回路１９で個別に取り出し、その取り出された各出力電圧から所定のクロック信号に同期したシリアルな出力データをアナログスイッチ２８によって生成し、この出力データを１本の伝送ケーブルＣ２に送出するようにしたので、ビーコンヘッド８側の光受信部１７とビーコン制御機７側のデジタル処理部１８を１本の伝送ケーブルＣ２で繋ぐだけで、複数のフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４に対応する出力電圧をデジタル処理部１８に伝送することができる。
【００５７】
従って、例えばフォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４の数に相当する伝送ケーブルを敷設する場合に比べて、伝送ケーブルの敷設作業が簡便になり、その作業手間を低減することができる。
特に、この種の光ビーコン４では、ビーコンヘッド８が道路Ｒ上の高所にある架設バー１４に設置されるため、伝送ケーブルの敷設作業が簡単になることは、ビーコンヘッド８を新設したり点検したりする上で極めて重要である。
【００５８】
また、本実施形態の光受信回路１６によれば、アナログスイッチ２８が、出力データを受信するデジタル処理部１８側で生成されたクロック信号に従って当該出力データを生成するので、クロック生成部（例えば、電圧制御型発振器等）をビーコンヘッド８に設ける必要がなくなり、高所に設置されるビーコンヘッド８の内部の回路構成を単純化することができる。
【００５９】
また、本実施形態の光受信回路１６によれば、出力データを構成するためのタイムマーカ３１，３２が２種類あるので、いずれか一方のマーカが故障しても出力データの読み取りのための同期が可能となるフェールセーフ機能を実現できるとともに、そのタイムマーカ３１，３２のうちのいずれか一方の設定電圧がビーコンヘッド８の電源電圧と連動しているので、ビーコンヘッド８の電源電圧に異常が発生したか否かをビーコン制御機７側で判定することができる。
【００６０】
〔第２実施形態〕
図７は、上記光ビーコン４に採用可能な、第２実施形態に係る光受信回路１６の回路構成の一例を示すブロック図である。
この第２実施形態の光受信回路１６（図７）が第１実施形態の光受信回路１６（図４）と異なるところは、クロック信号を自律的に生成するクロック生成部３４が光受信部１７（ビーコンヘッド８）側に設けられている点にあり、アナログスイッチ２８は、そのクロック生成部３３によって生成されたクロック信号に基づいて出力データを生成する。
【００６１】
このように、本実施形態の光受信回路１６では、ビーコンヘッド８にクロック生成部３３を設ける分だけその内部の回路構成が複雑化するが、その反面、クロック信号用の前記伝送ケーブルＣ３を敷設する必要がなくなるので、第１実施形態の場合に比べて、伝送ケーブルの敷設作業がより簡便になるという利点がある。
もっとも、本実施形態のように、デジタル処理部１８から光受信部１７にクロック信号を伝送しない場合には、フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４に対応する出力電圧を出力データから読み取るための何らかの同期方式が必要となる。
【００６２】
図８は、出力データから各出力電圧を読み取るための同期方式の一例を示すタイムチャートである。
ここでは、まず、アナログスイッチ２８のチャンネル変更周期（ｔ１）がデジタル処理部１８において既知であると仮定する。
この場合、デジタル処理部１８の処理プロセッサ２３は、例えば図８の下段に示すように、電圧値が常に一定であるタイムマーカの抽出信号を生成する。
【００６３】
そして、処理プロセッサ２３は、抽出信号の立ち下がりエッジの時刻ｔｊから、自身のローカルクロックに従って、例えば、０．５×ｔ１、１．５×ｔ１、２．５×ｔ１、３．５×ｔ１……後のタイミングｔｉ（ｉ＝１，２，……）を計測し、この各タイミングｔｉにおける出力データの値を取り込んで、各フォトダイオードＰＤ１〜ＰＤ４に対応する出力電圧として読み取る。
なお、この場合、抽出信号の立ち下がりエッジではなく、立ち上がりエッジを利用してもよいし、これらの両エッジを利用してタイミングの精度を検証することにしてもよい。
【００６４】
一方、アナログスイッチ２８のチャンネル変更周期（ｔ１）がデジタル処理部１８において未知である場合には、処理プロセッサ２３は、タイムマーカの抽出信号からそのエッジ間の時間間隔Δｔを計測し、この時間間隔Δｔを出力電圧の変更周期ｔ１であると推定して、上記と同様のタイミングｔｉで出力電圧の読み取りを行えばよい。
例えば、計測された時間間隔Δｔが２ｍｓである場合には、立ち下がりエッジから１ｍｓ、３ｍｓ、５ｍｓ及び７ｍｓ後のタイミングで、出力電圧の値を読み取ればよいことになる。
【００６５】
〔その他の変形例〕
本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施形態では光受信部１７を光ビーコン４のビーコンヘッド８に採用しているが、この光受信部１７を、複数のフォトダイオード１１を有するその他の光受信部に採用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】路車間通信システムの全体構成を示すブロック図である。
【図２】光ビーコンの平面図である。
【図３】光ビーコンの通信領域を示す側面図である。
【図４】第１実施形態に係る光受信回路の回路構成を示すブロック図である。
【図５】（ａ）はアナログ加算器の回路図であり、（ｂ）は検波回路の回路図である。
【図６】シリアルな出力データの一例を示すタイムチャートである。
【図７】第２実施形態に係る光受信回路の回路構成を示すブロック図である。
【図８】出力データから各出力電圧を読み取るための同期方式の一例を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００６７】
２      車載機
４      光ビーコン
７      ビーコン制御機
８      ビーコンヘッド
１０      発光ダイオード
１１      フォトダイオード
１６      光受信回路
１７      光受信部（送信装置）
１８      デジタル処理部（受信装置）
１９      増幅回路（電圧抽出部）
２０      アナログ加算器
２１      コンパレータ
２２      検波回路（電圧抽出部）
２３      処理プロセッサ
２４      記憶装置
２５      Ａ／Ｄコンバータ
２６      オペアンプ
２７      コンパレータ
２８      アナログスイッチ（データ生成部）
２９      トランスミッションゲート
３０      順序回路
３１      第１の定電圧回路
３２      第２の定電圧回路
３３      クロック生成部
Ｃ１      伝送ケーブル
Ｃ２      伝送ケーブル
Ｃ３      伝送ケーブル
ＵＯ      アップリンク光
ＤＯ      ダウンリンク光
【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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【図８】
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