JP2009260707A - Laser communication apparatus, laser communication system, and operation control method of the same - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は,レーザ通信装置およびレーザ通信システムならびにそれらの動作制御方法
に関する。
The present invention relates to a laser communication device, a laser communication system, and an operation control method thereof.
指向性の高いレーザ光を用いて通信する場合には,レーザ光受信装置の受光部にレーザ光を正確に照射させることが必要になる。このために,送信ビームをスキャニングして受信機を探索するものがある(特許文献1)。
しかしながら,送信ビームをスキャニングすることは安全ではない。 However, it is not safe to scan the transmit beam.
この発明は,比較的安全にレーザ光をレーザ光受信装置の受光部に照射することを目的とする。 An object of the present invention is to irradiate a light receiving portion of a laser light receiving apparatus with laser light relatively safely.
第1の発明によるレーザ通信装置は,レーザ光を出射するレーザ装置,所定の撮像範囲を撮像し,撮像範囲の画像を表す画像データを出力する撮像装置,上記レーザ装置から出射されたレーザ光の方向を変更する変更装置,上記撮像装置によって撮像範囲が撮像されたことに応じて得られる撮像範囲内の画像を表す画像データにもとづいて,上記撮像範囲に存在し,かつ上記レーザ装置から出射したレーザ光を受光する移動自在なレーザ受光装置の位置を検出する位置検出手段,および上記位置検出手段によって検出された位置に存在する上記レーザ受光装置のレーザ光受光部をレーザ光が照射するように上記変更装置を制御する変更装置制御手段を備えていることを特徴とする。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a laser communication device for emitting laser light, an imaging device for imaging a predetermined imaging range and outputting image data representing an image in the imaging range, and a laser beam emitted from the laser device. A change device that changes the direction, and is present in the imaging range and emitted from the laser device based on image data representing an image in the imaging range obtained when the imaging range is imaged by the imaging device Position detecting means for detecting the position of a movable laser light receiving device that receives the laser light, and the laser light receiving portion of the laser light receiving device existing at the position detected by the position detecting means so that the laser light irradiates. A change device control means for controlling the change device is provided.
第1の発明は,上記レーザ通信装置に適した動作制御方法も提供している。すなわち,この方法は,レーザ装置が,レーザ光を出射し,撮像装置が,所定の撮像範囲を撮像し,撮像範囲の画像を表す画像データを出力し,変更装置が,上記レーザ装置から出射されたレーザ光の方向を変更し,位置検出手段が,上記撮像装置によって撮像範囲が撮像されたことに応じて得られる撮像範囲内の画像を表す画像データにもとづいて,上記撮像範囲に存在し,かつ上記レーザ装置から出射したレーザ光を受光する移動自在なレーザ受光装置の位置を検出し,変更装置制御手段が,上記位置検出手段によって検出された位置に存在する上記レーザ受光装置のレーザ光受光部をレーザ光が照射するように上記変更装置を制御するものである。 The first invention also provides an operation control method suitable for the laser communication apparatus. That is, in this method, the laser device emits laser light, the imaging device images a predetermined imaging range, outputs image data representing an image in the imaging range, and the changing device is emitted from the laser device. The direction of the laser beam is changed, and the position detecting means is present in the imaging range based on image data representing an image in the imaging range obtained in response to the imaging range being imaged by the imaging device, The position of the movable laser receiving device that receives the laser light emitted from the laser device is detected, and the changing device control means receives the laser light of the laser receiving device located at the position detected by the position detecting means. The changing device is controlled so that the laser beam is irradiated on the part.
第1の発明によると,所定の撮像範囲が撮像装置によって撮像されている。その撮像範囲に存在するレーザ光受光装置の位置が撮像された画像にもとづいて検出される。検出された位置に存在するレーザ受光装置のレーザ受光部をレーザ光が照射するように,レーザ装置からのレーザ光が変更装置によって変更させられる。第1の発明によると,撮像範囲にあるレーザ光受光装置の位置を,撮像した画像にもとづいて検出し,レーザ光受光装置のレーザ光受光部をレーザ光が照射するようにレーザ光の方向を変更しているので,比較的安全にレーザ光を受光させることができる。 According to the first invention, the predetermined imaging range is imaged by the imaging device. The position of the laser beam receiving device existing in the imaging range is detected based on the captured image. The laser beam from the laser device is changed by the changing device so that the laser beam is irradiated onto the laser receiving unit of the laser receiving device existing at the detected position. According to the first invention, the position of the laser light receiving device in the imaging range is detected based on the captured image, and the direction of the laser light is adjusted so that the laser light receiving portion of the laser light receiving device is irradiated with the laser light. Since it is changed, the laser beam can be received relatively safely.
上記レーザ光受信装置のレーザ受光部近傍にマークがある場合には,上記マークを,上記撮像装置を用いて撮像されることにより得られるマーク画像にもとづいて,上記撮像装置から上記レーザ光受光装置までの距離を算出する算出手段をさらに備えてもよい。この場合,上記変更装置制御手段は,上記算出手段によって算出された距離と上記位置検出手段によって検出された位置とにもとづいて,上記変更装置を制御するものとなろう。 When there is a mark in the vicinity of the laser light receiving portion of the laser light receiving device, the mark is obtained from the image pickup device by using the image pickup device to pick up the mark from the image pickup device to the laser light receiving device. A calculating means for calculating the distance up to may be further provided. In this case, the changing device control means will control the changing device based on the distance calculated by the calculating means and the position detected by the position detecting means.
上記レーザ光受光装置には,上記レーザ光受光部近傍に発光装置が設けられている場合には,上記レーザ通信装置は,上記発光装置の発光状況にもとづいて,上記発光装置におけるレーザ光の受光状況を検出する受光状況検出手段をさらに備えてもよい。 When the laser light receiving device is provided with a light emitting device in the vicinity of the laser light receiving unit, the laser communication device receives the laser light in the light emitting device based on the light emission status of the light emitting device. You may further provide the light reception condition detection means which detects a condition.
第2の発明は,請求項1に記載のレーザ通信装置が少なくとも2つあるレーザ通信システムについてのものである。このレーザ通信システムにおいて,上記少なくとも2つのレーザ通信装置のうちの第1のレーザ通信装置に含まれている撮像装置の撮像範囲である第1の撮像範囲と上記少なくとも2つのレーザ通信装置のうちの第2のレーザ通信装置に含まれている撮像装置の撮像範囲である第2の撮像範囲とが一部分重複しており,上記第1のレーザ通信装置における第1の撮像範囲に存在するレーザ光受光装置が移動しているかどうかを判定する移動判定手段,第1のレーザ通信装置における第1の撮像範囲に存在するレーザ光受光装置と第2のレーザ制御装置における第2の撮像範囲に存在するレーザ光受光装置とが同一位置に存在するかどうかを判定する同一位置判定手段,上記移動判定手段により,レーザ光受光装置が移動していると判定された場合において,上記第1の撮像範囲と上記第2の撮像範囲との重複範囲にレーザ光受光装置が入ったことに応じて,レーザ光受光装置が上記第1の撮像範囲から外れる前に上記第1のレーザ通信装置に含まれている第1のレーザ装置からのレーザ光の出射が終了しないかどうかを判定する終了判定手段,および上記レーザ光受光装置が上記第1の撮像範囲から外れる前に上記第1のレーザ通信装置に含まれているレーザ装置である第1のレーザ装置からのレーザ光の出射が終了しないと判定されたことに応じて,第2のレーザ通信装置に含まれているレーザ装置である第2のレーザ装置からのレーザ光の出射に切り換えるように上記第1のレーザ装置および上記第2のレーザ装置を制御するレーザ制御手段を備えていることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a laser communication system having at least two laser communication apparatuses according to
第2の発明は,上記レーザ通信システムに適した動作制御方法も提供している。すなわち,この方法は,請求項1に記載のレーザ通信装置が少なくとも2つあるレーザ通信システムの動作制御方法であり,上記少なくとも2つのレーザ通信装置のうちの第1のレーザ通信装置に含まれている撮像装置の撮像範囲である第1の撮像範囲と上記少なくとも2つのレーザ通信装置のうちの第2のレーザ通信装置に含まれている撮像装置の撮像範囲である第2の撮像範囲とが一部分重複しており,移動判定手段が,上記第1のレーザ通信装置における第1の撮像範囲に存在するレーザ光受光装置が移動しているかどうかを判定し,同一位置判定手段が,第1のレーザ通信装置における第1の撮像範囲に存在するレーザ光受光装置と第2のレーザ制御装置における第2の撮像範囲に存在するレーザ光受光装置とが同一位置に存在するかどうかを判定し,終了判定手段が,上記移動判定手段により,レーザ光受光装置が移動していると判定された場合において,上記第1の撮像範囲と上記第2の撮像範囲との重複範囲にレーザ光受光装置が入ったことに応じて,レーザ光受光装置が上記第1の撮像範囲から外れる前に上記第1のレーザ通信装置に含まれている第1のレーザ装置からのレーザ光の出射が終了しないかどうかを判定し,レーザ制御手段が,上記レーザ光受光装置が上記第1の撮像範囲から外れる前に上記第1のレーザ通信装置に含まれているレーザ装置である第1のレーザ装置からのレーザ光の出射が終了しないと判定されたことに応じて,第2のレーザ通信装置に含まれているレーザ装置である第2のレーザ装置からのレーザ光の出射に切り換えるように上記第1のレーザ装置および上記第2のレーザ装置を制御するものである。
The second invention also provides an operation control method suitable for the laser communication system. That is, this method is an operation control method of a laser communication system having at least two laser communication apparatuses according to
第2の発明によると,レーザ光受光装置が第1の撮像範囲を移動して第1の撮像範囲と第2の撮像範囲との重複範囲に入ったかどうかが判定される。重複範囲に入ると,レーザ光受光装置が第1の撮像範囲から外れる前に第1のレーザ通信装置からのレーザ光の出射が終了しないかどうかが判定される。終了しない場合には,第1のレーザ通信装置に含まれるレーザ装置によるレーザ光の出射から第2のレーザ通信装置に含まれるレーザ装置によるレーザ光の出射に切り換えられる。レーザ光受光装置が撮像範囲を超えて移動する場合でもレーザ光の受信を継続できる。 According to the second invention, it is determined whether or not the laser light receiving device has moved within the first imaging range and entered the overlapping range of the first imaging range and the second imaging range. When entering the overlapping range, it is determined whether or not the emission of the laser light from the first laser communication device is not completed before the laser light receiving device is out of the first imaging range. If not finished, the laser beam is emitted from the laser device included in the first laser communication device to the laser beam emitted from the laser device included in the second laser communication device. Even when the laser light receiving device moves beyond the imaging range, it is possible to continue receiving the laser light.
図1は,この発明の実施例によるレーザ通信装置1の概要を示している。
FIG. 1 shows an outline of a
レーザ通信装置1には,レーザ光Laを出射するレーザ装置2,ハーフ・ミラー3およびカメラ(撮像装置)4が含まれている。図1において下方には,レーザ装置2から出射されたレーザ光Laを受光するためのレーザ光受光装置10が存在している。レーザ通信装置1は,固定されているが(ハーフ・ミラー4は後述のように,2つの軸を中心として回転自在である),レーザ光受光装置10は,移動自在である。もっともレーザ光受光装置10も固定されていてもよい。
The
カメラ4は,破線IMで示されている範囲を撮像できる。撮像範囲内に設けられているのはハーフ・ミラー3なのでハーフ・ミラー3の先にあるレーザ光受光装置10であっても,撮像範囲にあればレーザ受光装置10をハーフ・ミラー3の裏側から撮像できる。ハーフ・ミラー3は,レーザ装置2から出射されたレーザ光Laの方向を変える。
The
カメラ4によって撮像範囲の被写体が撮像され,撮像された被写体像の中にレーザ受光装置10が存在すると,そのレーザ受光装置10の位置が検出される。レーザ装置2から出射されたレーザ光Laがレーザ光受光装置10の受光部に入射するように,ハーフ・ミラー3の回転角度が決定される。レーザ光Laの指向性が高くても,レーザ受光装置10がレーザ光を受光できる。詳しくは,以下の説明によって明らかとなろう。
A subject in the imaging range is picked up by the
図2は,ハーフ・ミラー3を備えた変更装置7の断面図である。
FIG. 2 is a sectional view of the changing
変更装置7の中央部分に,ほぼ正方形のハーフ・ミラー3が設けられている。このハーフ・ミラー3には,中心を通るように水平方向に水平軸3Aが形成されている。
A substantially
ハーフ・ミラー3の外側には,ハーフ・ミラー3を囲むように,内側がくりぬかれたほぼ正方形の第1の支持枠5が設けられている。第1の支持枠5の左右の側辺の中央部分には軸受け5Aが形成されている。ハーフ・ミラー3の水平軸3Aが第1の支持枠5の軸受け5Aに入りこみ,ハーフ・ミラー3は,水平軸3Aを中心として回転自在に第1の支持枠5に保持されている。第1の支持枠5の上下の辺の中央部分には,鉛直方向に鉛直軸3Bが形成されている。
A substantially square
第1の支持枠5の外側には,第1の支持枠5を囲むように,内側がくりぬかれたほぼ正方形の第2の支持枠6が設けられている。第2の支持枠6の上下の辺の中央部分には,軸受け6Aが形成されている。第1の支持枠5の鉛直軸5Bが第2の支持枠6の軸受け6Aに入り込み,第1の支持枠5は,鉛直軸5Bを中心として回転自在に第2の支持枠6に保持されている。
A substantially square
ハーフ・ミラー3が水平軸3Aを中心に回転し,第1の支持枠5が鉛直軸5Bを中心に回転することにより,ハーフ・ミラー3に入射したレーザ光Laを含む平面を考えたときに,その平面と同じ平面内に反射させるだけでなく,異なる平面内に反射できるようになることが理解できよう。
When the
図3および図4は,ハーフ・ミラー3に入射するレーザ光Laと反射するレーザ光La1との関係を示している。
3 and 4 show the relationship between the laser beam La incident on the
図3においては,ハーフ・ミラー3は,第1の支持枠5に形成されている鉛直軸5Bを中心に回転する様子を示している(第1の支持枠5,鉛直軸5Bは図示略)。ハーフ・ミラー3は,鉛直軸5Bを中心に回転し,入射レーザ光Laと反射レーザ光La1とは図面に対して平行な平面内に存在することとなる。
In FIG. 3, the
図4においては,ハーフ・ミラー3は,ハーフ・ミラー3に形成されている水平軸3Aを中心に回転する様子を示している。入射レーザ光Laと反射レーザ光La2とは,図3における入射レーザ光Laと反射レーザ光La1とが含まれる平面とは異なる平面内に存在することとなる。
In FIG. 4, the
図3および図4に示すようにハーフ・ミラー3が水平軸3Aおよび鉛直軸5Bを中心に回転できるので,撮像範囲のどの場所にレーザ受光装置10があっても反射レーザ光をレーザ受光装置10に入射させることができる。
As shown in FIGS. 3 and 4, since the
図5は,レーザ通信装置1の電気的構成を示すブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram showing an electrical configuration of the
レーザ通信装置1には,上述のように,ハーフ・ミラー3を備えた変更装置7が含まれている。上述した水平軸3Aは第1の駆動回路11によって,鉛直軸5Bは第2の駆動回路12によって,それぞれ駆動させられる。これらの第1の駆動回路11および第2の駆動回路12は,駆動制御回路13によって駆動量(軸の回転量)が制御させられる。
As described above, the
出力制御回路16によって,レーザ2のレーザ光出力が制御され,かつ変調制御回路17によって,レーザ光が変調させられる。レーザ光出力,変調制御により,レーザ光を用いたデータ通信ができるようになる。
The
カメラ4によって撮像された画像信号は,信号処理回路14に入力する。信号処理回路14においてアナログ信号処理,アナログ/ディジタル変換,ディジタル信号処理が行われる。信号処理回路14から出力された被写体像を表す画像データは,ターゲット探索回路21に入力する。
An image signal captured by the
図6は,被写体像の一例である。 FIG. 6 is an example of a subject image.
撮像によって得られた被写体像40の中からターゲットであるレーザ受光装置10の画像41が検出される。検出された画像41からレーザ受光装置10の受光部42の位置(x,y)が計算される。
An
図7は,回転軸の回転角度を示している。 FIG. 7 shows the rotation angle of the rotating shaft.
上述したように水平軸3Aと鉛直軸5Bとがあり,それぞれの軸の回転角度が規定されている。回転軸は,位置ごとにあらかじめ決められている。たとえば,レーザ受光装置10の受光部が(x1,y1)にある場合には,水平軸3Aの回転角度はθ11,鉛直軸5Bの回転角度はθ21である。レーザ受光装置10の受光部が他の位置にあった場合も同様である。
As described above, there are the
図5に戻って,レーザ受光装置10の受光部の画像が特定された被写体像を表すデータは,ターゲット位置計算回路22に入力する。ターゲット位置計算回路22において,レーザ受光装置10の受光部の位置(x,y)が計算される。
Returning to FIG. 5, data representing the subject image in which the image of the light receiving unit of the laser
ターゲット位置計算回路22において計算された位置(x,y)を表すデータは,ミラー駆動量計算回路23に入力する。ミラー駆動量計算回路23には,図7に示したテーブルのデータも格納されている。このテーブルとレーザ受光装置10の受光部の位置(x,y)を表すデータとから,水平軸3Aの回転角と鉛直軸5Bの回転角とが計算される。
Data representing the position (x, y) calculated in the target
レーザ通信装置1には,伝送時間推定回路24も含まれている。この伝送時間推定回路24は,レーザ受光装置10に送信すべきデータを,レーザ光を用いて送信した場合に,必要な時間を算出するものである。
The
ストレージ25には,送信すべきデータが格納されており,送信データ管理装置26によって,送信すべきデータが読み出される。また,レーザ通信装置1には,データ通信のための通信装置27も含まれている。
Data to be transmitted is stored in the storage 25, and the data to be transmitted is read by the transmission
さらに,レーザ通信装置1には,オーバラップ領域記憶装置28,オーバラップ存在判定装置29および切り換え制御装置30も含まれている。これらの装置28〜30については後述する。
Further, the
図8は,レーザ通信装置1の処理手順を示すフローチャートである。
FIG. 8 is a flowchart showing a processing procedure of the
カメラ4によって,撮像範囲が撮像されて(ステップ61),撮像範囲内にある被写体像を表す画像データが得られる。被写体像の中からレーザ受光装置10の画像が検出される(ステップ62)。レーザ受光装置10の画像が検出されると(ステップ63でYES),あらかじめ定められている撮像範囲におけるレーザ受光装置10の位置(受光部の位置)が算出される(ステップ64)。
An imaging range is imaged by the camera 4 (step 61), and image data representing a subject image within the imaging range is obtained. An image of the
算出された位置にレーザ光Laの反射光が入射するようにハーフ・ミラー3(変更装置7)が駆動される(ステップ65)。ハーフ・ミラー3の駆動が終了すると,レーザ装置2からレーザ光受光装置10に送信すべきデータを表すレーザ光の送信が開始する(ステップ66)。
The half mirror 3 (changing device 7) is driven so that the reflected light of the laser beam La is incident on the calculated position (step 65). When the driving of the
レーザ光の送信が行われている間(ステップ67でYES),カメラ4により撮像範囲に撮像が繰り返され(ステップ68),被写体像の中からレーザ受光装置10の画像検出処理が行われる(ステップ69)。レーザ受光装置10の画像が見つけられなければ(ステップ70でNO),レーザ光によるデータ送信が停止される(ステップ71)。再びステップ61からの処理が繰り返される。
While the laser beam is being transmitted (YES in step 67), the
レーザ受光装置10の画像が見つけられると(ステップ70でYES),その前に見つけられたレーザ受光装置10の画像と比べられることにより,レーザ受光装置10が移動したかどうかが確認される(ステップ72)。移動していなければ(ステップ72でNO),ステップ67から70までの処理が繰り返される。
When an image of the laser
レーザ受光装置10をユーザが持ち歩いているなどのように,レーザ受光装置10が移動していると(ステップ72でNO),再びレーザ受光装置10の位置が算出される(ステップ73)。レーザ光がレーザ受光装置10の受光部から完全に外れていなければ(ステップ74でNO),レーザ光がレーザ受光装置の受光部を照射するようにハーフ・ミラー3が駆動させられる(ステップ65)。その後は再びステップ67からの処理が繰り返される。レーザ光がレーザ受光装置10の受光部から完全に外れていると(ステップ74でYES),レーザ光によるデータ送信処理が停止させられる(ステップ71)。再びステップ61からの処理が繰り返されてレーザ受信装置10の位置が見つけられる。
If the laser
レーザ受信装置10の移動の有無にかかわらず,レーザ光をレーザ受信装置10の受光部に照射でき,指向性の高いレーザであってもレーザによるデータ送信を実現できる。
Regardless of whether or not the
図9から図12は,他の実施例を示すものでレーザ通信システムの実施例である。 FIG. 9 to FIG. 12 show another embodiment, which is an embodiment of a laser communication system.
図9は,通路または室内のような場所を側面から示している。図10は,天井を斜め下から見上げている。 FIG. 9 shows a place such as a passageway or a room from the side. Figure 10 shows the ceiling looking up from below.
天井には,上述したレーザ通信装置1が多数配置されている。図10から分かるように,レーザ通信装置1は,1列おきに互い違いになるように位置決めされている。たとえば,互いに隣接する4つのレーザ通信装置を1A〜1Dとする。
A large number of the
レーザ通信装置1の撮像範囲IMは,隣接するレーザ通信装置1の撮像範囲IMと一部分が重複するように設定されている。
The imaging range IM of the
図11は,撮像範囲の一部分の平面図である。 FIG. 11 is a plan view of a part of the imaging range.
多数のレーザ通信装置1のうち,上述のように互いに隣接する4つのレーザ通信装置1A〜1Dを考えた場合,第1のレーザ通信装置1の撮像範囲は,実線で示す撮像範囲81である。同様に,第2のレーザ通信装置1Bの撮像範囲は鎖線で示す撮像範囲82であり,第3のレーザ通信装置1Cの撮像範囲は破線で示す撮像範囲83であり,第4の通信装置1Dの撮像範囲は実線で示す撮像範囲84である。第1のレーザ通信装置1Aの撮像範囲81と第2のレーザ通信装置1Bの撮像範囲82とは,一部分重なっている(オーバラップ領域85)。その他の撮像範囲同士も一部分重なっている。オーバラップ領域85,その他のオーバラップ領域は,オーバラップ領域記憶装置28に記憶されている(図5参照)。
When considering the four
この実施例によるレーザ通信システムでは,レーザ受光装置10が移動している場合に,レーザ光を用いて送信すべきデータが終了する前に,ある撮像範囲からそのレーザ受光装置10が外れてしまうときには,その次の(隣の)撮像範囲を撮像するレーザ通信装置を用いてレーザ受光装置10との間でレーザ光によるデータ通信が行われるものである。たとえば,レーザ受光装置10Aが第1の撮像範囲81内にあり,第1のレーザ通信装置1Aとの間でデータ通信している場合に,レーザ受光装置10Aが第2の撮像範囲82の方向に移動するものとする。レーザ受光装置10Aがオーバラップ領域85に入ると,第2のレーザ通信装置1Bによってレーザ受光装置10Aが検出される。レーザ受光装置10Aの移動速度から,レーザ受光装置10Aが第1の撮像範囲81から出る前にデータ送信を終了できるかどうかが判断される。終了できるようであれば,第2のレーザ通信装置1Bとレーザ受光装置10Aとの通信は行われない。終了できないようであれば,第1のレーザ通信装置1Aから第2のレーザ通信装置1Bに,レーザ受光装置10Aの通信対象が切り換えられる。オーバラップ領域にレーザ受光装置が入ったかどうかはオーバラップ存在判定装置29によって判定される。
In the laser communication system according to this embodiment, when the laser
図12は,レーザ通信システムの処理手順を示すフローチャートである。 FIG. 12 is a flowchart showing a processing procedure of the laser communication system.
この処理手順は,レーザ光受光装置10が第1の撮像範囲81から第2の撮像範囲82の方向に移動するものであるが,その他の撮像範囲に移動するものでもよい。
In this processing procedure, the laser
上述のように第1の撮像範囲81においてレーザ光受光装置10が移動中かどうかが確認される(ステップ91)。移動中の場合に(ステップ91でYES),上述のように撮像範囲の撮像およびレーザ光受光装置10との間でのレーザ光によるデータ通信が行われる(ステップ92)。レーザ受光装置10が移動して,第2の撮像範囲82において検出されると(ステップ93でYES),第2のレーザ通信装置1Bにおいてレーザ受光装置10の位置が計算される(ステップ94)。
As described above, it is confirmed whether or not the laser
第1のレーザ通信装置1Aで計算されたレーザ受光装置10の位置と第2のレーザ通信装置1Bで計算されたレーザ受光装置10の位置とが同じであれば(ステップ95でYES),同じレーザ受光装置10の位置を計算していることとなる。第1のレーザ通信装置1Aからレーザ受光装置10に送信されているデータの残りが計算される(ステップ96)。また,レーザ受光装置10が第1の撮像範囲81を外れるまでの時間が算出される(ステップ97)。この時間は,第1のレーザ通信装置1Aによる撮像間隔の時間と,その時間でのレーザ受光装置10の移動距離とから算出できる。
If the position of the laser
レーザ受光装置10が第1の撮像範囲81の中にある間にデータ送信を終了できれば(ステップ98でYES),そのまま第1のレーザ通信装置1Aによるレーザ受光装置10へのレーザ光によるデータ通信が続けられる(ステップ99)。
If the data transmission can be completed while the laser
レーザ受光装置10が第1の撮像範囲81の中にある間にデータ送信を終了できなければ(ステップ98でNO),第2のレーザ通信装置1Bから出射されるレーザ光Laがレーザ受光装置10の受光部を照射するように第2のレーザ通信装置1Bのハーフ・ミラーが駆動させられる(ステップ100)。通信すべき画像データの区切り(パケット・データの区切り)で,切り換え制御装置30によって第1のレーザ通信装置1Aから第2のレーザ通信装置1Bに切り換えられる(ステップ101)。その後,第2のレーザ通信装置1Bを用いてレーザ光受光装置10との間でレーザ光を用いたデータ通信が行われる(ステップ102)。
If the data transmission cannot be completed while the laser
第1のレーザ通信装置1Aと第2のレーザ通信装置1Bとの間で検出された位置の通信,切り換え制御の通信などが行なわれているのはいうまでもない。
Needless to say, communication of detected positions, communication of switching control, and the like are performed between the first
図13(A)および(B)から図17は,さらに他の実施例を示すものである。 FIGS. 13A and 13B to FIG. 17 show still another embodiment.
この実施例は,レーザ受光装置10が存在する高さに応じて,補正された回転角度を用いてハーフ・ミラー3の回転角を制御するものである。
In this embodiment, the rotation angle of the
図13(A)および(B)は,レーザ光受光装置の受光面を示している。 FIGS. 13A and 13B show the light receiving surface of the laser light receiving device.
図13(A)を参照して,レーザ光受光面110には,レーザ受光部111が形成されている。そのレーザ受光部111の周りには円形のマーク112が形成されている。
Referring to FIG. 13A, laser
図13(B)を参照して,他のレーザ光受光面113には,レーザ受光部114が形成されている。このレーザ受光部114の下に正三角形のマーク115が形成されている。
Referring to FIG. 13B, a laser
この実施例では,レーザ受光部近傍に形成されているマークを利用して,レーザ受光装置10の位置を検出するものである。
In this embodiment, the position of the
図14は,レーザ通信装置に含まれているカメラによって撮像された被写体像120の一例である。
FIG. 14 is an example of a
撮像範囲にレーザ受光装置10が存在する場合に,その撮像範囲が撮像されることにより得られる被写体像120には,レーザ受光装置の画像121が含まれる。このレーザ受光装置の画像121には,上述した受信部111の画像部分122およびマーク112の画像部分112も含まれている。マーク112の画像部分の長径のピクセル数Nが算出され,その算出されたピクセル数Nを用いてレーザ光受光装置10までの距離が算出される。
When the
図15は,レーザ光受光装置10の受光面に形成されているマークの長径とレーザ光受光装置10までの距離等の関係を示している。
FIG. 15 shows the relationship between the major axis of the mark formed on the light receiving surface of the laser
レーザ通信装置1に含まれているカメラの焦点距離をf,焦点距離の位置からレーザ受光装置10(受光面)までの距離をL,マークの長径をD,カメラの受光面上におけるマークの画素数をNピクセル,画素ピッチをΔとすると,(D/L)=(Δ・N)/fが成立する。この式を変換すると,L=(f・D)/(Δ・N)となる。レーザ受光装置10までの距離Lを算出できることとなる。
The focal length of the camera included in the
図16は,図1に相当するもので,レーザ通信装置1の概要を示している。
FIG. 16 corresponds to FIG. 1 and shows an outline of the
カメラ4の焦点距離fから距離L1の所にレーザ通信装置10αがある場合に,レーザ送信装置2からのレーザ光Laをレーザ通信装置10αの受光部に照射させるためには反射レーザ光Lb1がそのレーザ通信装置10αの受光部に導かれるようにハーフ・ミラー3の回転角を制御しなければならない。同様に,カメラ4の焦点距離fから距離L2の所にレーザ通信装置10βがある場合に,レーザ送信装置2からのレーザ光Laをレーザ通信装置10βの受光部に照射させるためには反射レーザ光Lb2がそのレーザ通信装置10βの受光部に導かれるようにハーフ・ミラー3の回転角を制御しなければならない。反射レーザ光La1とLa2との差は角度φだけ異なるから,この角度φを考慮してハーフ・ミラーの回転角を制御する必要がある。
When the laser communication device 10α is located at a distance L1 from the focal length f of the
このために,この実施例では,レーザ受光装置10までの距離に応じた回転角が決められている。
For this reason, in this embodiment, the rotation angle corresponding to the distance to the
図17は,図7に相当するもので,水平軸の回転角と鉛直軸の回転角とを示している。 FIG. 17 corresponds to FIG. 7 and shows the rotation angle of the horizontal axis and the rotation angle of the vertical axis.
上述のように,検出されたレーザ受光装置10の受光部の位置に応じて水平軸の回転角および鉛直軸の回転角が規定されているが,この実施例ではさらに,レーザ受光装置10までの距離に応じて水平軸および鉛直軸の回転角が規定されている。たとえば,レーザ受光装置10の受光部の位置が(x1,y1)の場合であってもレーザ受光装置10までの距離がL1であれば,水平軸の回転角はα11であるが,レーザ受光装置10までの距離がL2であれば,水平軸の回転角はα21となる。鉛直軸についても同様である。このように,レーザ受光装置10までの距離を考慮して水平軸の回転角と鉛直軸の回転角とが規定されている。
As described above, the rotation angle of the horizontal axis and the rotation angle of the vertical axis are defined in accordance with the detected position of the light receiving unit of the laser
図18は,レーザ通信装置1の処理手順を示すフローチャートである。
FIG. 18 is a flowchart showing the processing procedure of the
上述したように,レーザ受光装置10の受光面に形成されているマークが検出される(ステップ131)。検出されたマークの長径(マークが三角形,矩形であれば高さ)が計算されて(ステップ132),上述のようにレーザ受光装置10までの距離が計算される(ステップ133)。計算された距離にもとづいてハーフ・ミラーの回転角(駆動量)が計算される(ステップ134)。計算された回転角にハーフ・ミラーが位置決めされると,レーザ光が出射されてレーザ光受光装置において受光される。
As described above, the mark formed on the light receiving surface of the laser
図19および図20は,さらに他の実施例を示すものである。この実施例は,レーザ受光装置10における発光をレーザ通信装置1において検出し,その発光状況にもとづいてレーザ受光装置の受信状態を検知するものである。
19 and 20 show still another embodiment. In this embodiment, the light emitted from the laser
図19は,レーザ受光装置10の受光面140の一例である。
FIG. 19 shows an example of the
受光面140には,レーザ光受信部141のほかに発光装置142が設けられている。この発光装置142は,緑色,青色,赤色の発光が可能なものである。発光装置142において発光している光の色がレーザ通信装置1において検出されることにより,レーザ光受信装置におけるレーザ光の受信状態がレーザ通信装置1において認識できる。
In addition to the
たとえば,発光装置142が消灯している場合は送信禁止を表し,緑色の場合は受信準備が整っていることを示し,青色の場合は受信中を示し,赤色の場合は受信に失敗し,再送信を要求していることを示す。 For example, when the light emitting device 142 is turned off, transmission is prohibited, green indicates that reception is ready, blue indicates reception, red indicates reception failure, Indicates that transmission is requested.
また,発光を検知するのではなく,ワイヤレスLAN,赤外線通信などを利用してもよい。さらに,色を利用するのではなく発光形状,発光パターンを変えて,それらを検出するようにしてもよい。 Further, instead of detecting light emission, a wireless LAN, infrared communication, or the like may be used. Furthermore, instead of using colors, the light emission shape and light emission pattern may be changed to detect them.
図20は,レーザ通信装置10とレーザ光受光装置1との処理手順を示すフローチャートである。
FIG. 20 is a flowchart showing a processing procedure between the
レーザ通信装置1において,撮像範囲が撮像されている(ステップ151)。
In the
レーザ受光装置10において発光ダイオードが消灯しており(ステップ161),その消灯していることがレーザ通信装置1において検出される。このため,レーザ通信装置10からレーザ光の出射が停止している。レーザ受光装置10において緑色の光が点灯すると(ステップ162),受信準備が終了したことを示す。このため,レーザ通信装置1において緑色の光の点灯が検出されることにより(ステップ152),レーザ光によるデータ送信が開始する(ステップ153)。
In the laser
レーザ受光装置10においてレーザ光が受光される(ステップ163)。レーザ光の受光中は,受光中を知らせる青色の光が点灯する(ステップ164)。 Laser light is received by the laser receiver 10 (step 163). While the laser beam is being received, blue light is turned on to notify that the laser beam is being received (step 164).
レーザ通信装置1が青色の光を検出すると(ステップ154),そのままレーザ光の出射が続けられる。送信完了すると(ステップ155でYES),その旨を示すデータがレーザ受光装置10に送信されて,送信完了を示すデータがレーザ受光装置10において検出される。
When the
レーザ受光装置10は,レーザ通信装置1から送信されるデータは終了したことを認識するので,データをすべて受信できたかどうかが確認される。データをすべて受信できていない場合には(NG検出)(ステップ165でYES),赤色の光が点灯する(ステップ166)。
Since the
レーザ通信装置1において赤色の光が検出されると(ステップ156でYES),データの受信に失敗したことがレーザ通信装置1において分かるので,再送信が開始する(ステップ157)。レーザ通信装置1からのレーザ光がレーザ受光装置10において受光され受光中は青色が点灯する(ステップ167,168)。
When red light is detected in the laser communication device 1 (YES in step 156), it is known in the
レーザ通信装置1において青色の光を検出し(ステップ158),データの送信が完了すると(ステップ159でYES),送信完了を示すデータがレーザ通信装置1からレーザ受講装置10に送信される。
When blue light is detected in the laser communication device 1 (step 158) and data transmission is completed (YES in step 159), data indicating completion of transmission is transmitted from the
レーザ通信装置1から送信された送信完了を示すデータがレーザ受光装置10において受信されると,すべてのデータが受信されたかどうかがレーザ受光装置10において確認される。すべてのデータが受光されていると(ステップ169でYES),消灯する(ステップ170)。
When the data indicating the completion of transmission transmitted from the
このように,レーザ受光装置10における受信状態をレーザ通信装置1が認識できるようになる。
In this way, the
1,1A〜1D レーザ通信装置
2 レーザ装置
3 ハーフ・ミラー
4 カメラ(撮像装置)
7 変更装置
10,10α,10β レーザ受光装置
1, 1A to 1D
7 Change device
10, 10α, 10β Laser receiver
Claims (6)
所定の撮像範囲を撮像し,撮像範囲の画像を表す画像データを出力する撮像装置,
上記レーザ装置から出射されたレーザ光の方向を変更する変更装置,
上記撮像装置によって撮像範囲が撮像されたことに応じて得られる撮像範囲内の画像を表す画像データにもとづいて,上記撮像範囲に存在し,かつ上記レーザ装置から出射したレーザ光を受光する移動自在なレーザ受光装置の位置を検出する位置検出手段,および
上記位置検出手段によって検出された位置に存在する上記レーザ受光装置のレーザ光受光部をレーザ光が照射するように上記変更装置を制御する変更装置制御手段,
を備えたレーザ通信装置。 A laser device for emitting laser light,
An imaging device for imaging a predetermined imaging range and outputting image data representing an image of the imaging range;
A changing device for changing the direction of the laser beam emitted from the laser device;
Based on image data representing an image in the imaging range obtained in response to the imaging range being imaged by the imaging device, it is movable to receive laser light that is present in the imaging range and emitted from the laser device A position detecting means for detecting the position of a simple laser light receiving device, and a change for controlling the changing device so that the laser light is irradiated to the laser light receiving portion of the laser light receiving device existing at the position detected by the position detecting means. Device control means,
A laser communication device comprising:
上記マークを,上記撮像装置を用いて撮像されることにより得られるマーク画像にもとづいて,上記撮像装置から上記レーザ光受光装置までの距離を算出する算出手段をさらに備え,
上記変更装置制御手段は,
上記算出手段によって算出された距離と上記位置検出手段によって検出された位置とにもとづいて,上記変更装置を制御するものである,
請求項1に記載のレーザ通信装置。 There is a mark in the vicinity of the laser receiver of the laser beam receiver,
A calculation means for calculating a distance from the imaging device to the laser light receiving device based on a mark image obtained by imaging the mark using the imaging device;
The change device control means includes:
The changing device is controlled based on the distance calculated by the calculating means and the position detected by the position detecting means.
The laser communication device according to claim 1.
上記レーザ通信装置は,上記発光装置の発光状況にもとづいて,上記発光装置におけるレーザ光の受光状況を検出する受光状況検出手段,
をさらに備えた請求項2に記載のレーザ通信装置。 The laser light receiving device is provided with a light emitting device in the vicinity of the laser light receiving portion,
The laser communication device comprises: a light receiving state detecting means for detecting a light receiving state of the laser light in the light emitting device based on a light emitting state of the light emitting device;
The laser communication device according to claim 2, further comprising:
上記少なくとも2つのレーザ通信装置のうちの第1のレーザ通信装置に含まれている撮像装置の撮像範囲である第1の撮像範囲と上記少なくとも2つのレーザ通信装置のうちの第2のレーザ通信装置に含まれている撮像装置の撮像範囲である第2の撮像範囲とが一部分重複しており,
上記第1のレーザ通信装置における第1の撮像範囲に存在するレーザ光受光装置が移動しているかどうかを判定する移動判定手段,
第1のレーザ通信装置における第1の撮像範囲に存在するレーザ光受光装置と第2のレーザ制御装置における第2の撮像範囲に存在するレーザ光受光装置とが同一位置に存在するかどうかを判定する同一位置判定手段,
上記移動判定手段により,レーザ光受光装置が移動していると判定された場合において,上記第1の撮像範囲と上記第2の撮像範囲との重複範囲にレーザ光受光装置が入ったことに応じて,レーザ光受光装置が上記第1の撮像範囲から外れる前に上記第1のレーザ通信装置に含まれている第1のレーザ装置からのレーザ光の出射が終了しないかどうかを判定する終了判定手段,および
上記レーザ光受光装置が上記第1の撮像範囲から外れる前に上記第1のレーザ装置からのレーザ光の出射が終了しないと判定されたことに応じて,第2のレーザ通信装置に含まれているレーザ装置である第2のレーザ装置からのレーザ光の出射に切り換えるように上記第1のレーザ装置および上記第2のレーザ装置を制御するレーザ制御手段,
を備えたレーザ通信システム。 There are at least two laser communication devices according to claim 1,
A first imaging range that is an imaging range of an imaging device included in the first laser communication device of the at least two laser communication devices and a second laser communication device of the at least two laser communication devices And the second imaging range that is the imaging range of the imaging device included in the
Movement determining means for determining whether or not the laser light receiving device existing in the first imaging range in the first laser communication device is moving;
It is determined whether or not the laser light receiving device existing in the first imaging range in the first laser communication device and the laser light receiving device existing in the second imaging range in the second laser control device are present at the same position. Means for determining the same position,
When the movement determination means determines that the laser light receiving device is moving, in response to the laser light receiving device entering the overlapping range of the first imaging range and the second imaging range. End determination for determining whether or not the emission of the laser light from the first laser device included in the first laser communication device is not completed before the laser light receiving device is out of the first imaging range. And the second laser communication device in response to the determination that the emission of the laser light from the first laser device does not end before the laser light receiving device is out of the first imaging range. Laser control means for controlling the first laser device and the second laser device so as to switch to emission of laser light from a second laser device which is an included laser device;
A laser communication system comprising:
撮像装置が,所定の撮像範囲を撮像し,撮像範囲の画像を表す画像データを出力し,
変更装置が,上記レーザ装置から出射されたレーザ光の方向を変更し,
位置検出手段が,上記撮像装置によって撮像範囲が撮像されたことに応じて得られる撮像範囲内の画像を表す画像データにもとづいて,上記撮像範囲に存在し,かつ上記レーザ装置から出射したレーザ光を受光する移動自在なレーザ受光装置の位置を検出し,
変更装置制御手段が,上記位置検出手段によって検出された位置に存在する上記レーザ受光装置のレーザ光受光部をレーザ光が照射するように上記変更装置を制御する,
レーザ通信装置の動作制御方法。 The laser device emits laser light,
The imaging device images a predetermined imaging range, outputs image data representing an image in the imaging range,
The changing device changes the direction of the laser beam emitted from the laser device,
Laser light that is present in the imaging range and emitted from the laser device based on image data representing an image in the imaging range obtained when the position detection unit captures the imaging range by the imaging device. Detect the position of a movable laser receiver that receives
A change device control means controls the change device so that the laser light is applied to the laser light receiving portion of the laser light receiving device existing at the position detected by the position detection means;
Operation control method of laser communication apparatus.
上記少なくとも2つのレーザ通信装置のうちの第1のレーザ通信装置に含まれている撮像装置の撮像範囲である第1の撮像範囲と上記少なくとも2つのレーザ通信装置のうちの第2のレーザ通信装置に含まれている撮像装置の撮像範囲である第2の撮像範囲とが一部分重複しており,
移動判定手段が,上記第1のレーザ通信装置における第1の撮像範囲に存在するレーザ光受光装置が移動しているかどうかを判定し,
同一位置判定手段が,第1のレーザ通信装置における第1の撮像範囲に存在するレーザ光受光装置と第2のレーザ制御装置における第2の撮像範囲に存在するレーザ光受光装置とが同一位置に存在するかどうかを判定し,
終了判定手段が,上記移動判定手段により,レーザ光受光装置が移動していると判定された場合において,上記第1の撮像範囲と上記第2の撮像範囲との重複範囲にレーザ光受光装置が入ったことに応じて,レーザ光受光装置が上記第1の撮像範囲から外れる前に上記第1のレーザ通信装置に含まれている第1のレーザ装置からのレーザ光の出射が終了しないかどうかを判定し,
レーザ制御手段が,上記レーザ光受光装置が上記第1の撮像範囲から外れる前に上記第1のレーザ装置からのレーザ光の出射が終了しないと判定されたことに応じて,第2のレーザ通信装置に含まれているレーザ装置である第2のレーザ装置からのレーザ光の出射に切り換えるように上記第1のレーザ装置および上記第2のレーザ装置を制御する,
レーザ通信システムの動作制御方法。 An operation control method for a laser communication system having at least two laser communication apparatuses according to claim 1,
A first imaging range that is an imaging range of an imaging device included in the first laser communication device of the at least two laser communication devices and a second laser communication device of the at least two laser communication devices And the second imaging range that is the imaging range of the imaging device included in the
A movement determining means determines whether or not the laser light receiving device existing in the first imaging range in the first laser communication device is moving;
The same position determination means is configured so that the laser light receiving device existing in the first imaging range in the first laser communication device and the laser light receiving device existing in the second imaging range in the second laser control device are at the same position. Determine if it exists,
When the end determination means determines that the laser light receiving device is moving by the movement determination means, the laser light receiving device is located within the overlapping range of the first imaging range and the second imaging range. Whether the emission of the laser light from the first laser device included in the first laser communication device is not terminated before the laser light receiving device is out of the first imaging range in response to the entry. And
When the laser control means determines that the emission of the laser light from the first laser device does not end before the laser light receiving device is out of the first imaging range, the second laser communication Controlling the first laser device and the second laser device to switch to emission of laser light from a second laser device which is a laser device included in the device;
Operation control method of laser communication system.
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