車載機
【課題】発光部による光信号の送信と、受光部による光信号の受信とを同時に行う全二重の双方向通信を行ったとしても、受光部による光信号の受信を好適に行うことができる車載機を提供する。
【解決手段】本発明の車載機１０は、光ビーコン１にアップリンク光ＵＯを送信する発光部１１と、光ビーコン１から送信されるダウンリンク光ＤＯを受信する受光部１２と、発光部１１及び受光部１２を収容する車幅方向に長尺な筐体１３と、筐体１３内に設けられ、発光部１１からのアップリンク光ＵＯが受光部１２に到達しないようにアップリンク光ＵＯを遮蔽する遮蔽板１８，１９と、を備えている。発光部１１及び受光部１２は、筐体１３の内部車幅方向両端に離間して配置されている。
【解決手段】本発明の車載機１０は、光ビーコン１にアップリンク光ＵＯを送信する発光部１１と、光ビーコン１から送信されるダウンリンク光ＤＯを受信する受光部１２と、発光部１１及び受光部１２を収容する車幅方向に長尺な筐体１３と、筐体１３内に設けられ、発光部１１からのアップリンク光ＵＯが受光部１２に到達しないようにアップリンク光ＵＯを遮蔽する遮蔽板１８，１９と、を備えている。発光部１１及び受光部１２は、筐体１３の内部車幅方向両端に離間して配置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、道路上に設置された光ビーコンとの間で光信号による双方向通信を行うための車載機に関する。
【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ＶＩＣＳ（Vehicle Information and Communication System：なお、「ＶＩＣＳ」は、財団法人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。
【０００３】
上記サービスで利用される路車間通信システムでは、近赤外線を通信媒体とした光通信を採用しており、道路側に設置される光ビーコンと、道路上を走行する車両に搭載される車載機との間で、互いに光通信による双方向通信を行う。
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）。
【０００４】
上記光ビーコンは、車載機との間で双方向通信を行うための投受光器を備えており、この投受光器からダウンリンク情報を含んだダウンリンク光を送信するとともに、車載機から送信されるアップリンク光を受信する。
また、車載機も、前記光ビーコンから送信されるダウンリンク光を受信する受光部と、前記光ビーコンにアップリンク光を送信するための発光部とを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２９３６６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記車載機は、通常、車両のダッシュボードの上に固定されるため、コンパクト化が必須であり、発光部と受光部とを一つの筐体内に配置する構成を採ることが多い。
このため、発光部が発光すると、筐体内部で光が反射し、受光部がその反射光を受光してしまうことがある。
さらに、上述のように、車載機は、ダッシュボードの上に配置される場合が多いので、自機が送信したアップリンク光がフロントガラスによって反射し、その反射光を受光部が受光してしまう場合もあった。
【０００７】
これに対して、発光部が出射するアップリンク光と、光ビーコンが出射するダウンリンク光とは、異なる周波数規格を採用して干渉が生じないようにしているが、前記反射光の光強度が高いことから、受光部は、反射光を受光すると受光能力が飽和してしまう。このため、アップリンク光を発光しながらダウンリンク光の受光を行おうとすると、受光に支障を来し、双方向で同時に通信行う全二重の双方向通信を行うことが困難であるという問題を有していた。
そこで、上記車載機は、ダウンリンク光を受信している間においてはアップリンク光を送信しない半二重の双方向通信によって、光ビーコンと通信を行うように構成されている。
【０００８】
すなわち、従来の光ビーコンは、車載機との通信を行っていない間は、この投受光器から第一のダウンリンク情報を含んだダウンリンク光を常時送信し、ダウンリンク光の受光が可能なダウンリンク領域を道路上に設定している。
車載機が前記ダウンリンク領域に進入しダウンリンク光を受信すると、当該車載機は、前記発光部からアップリンク光の送信を開始し、光ビーコンがアップリンク光を受信したことを確認するまでアップリンク光の送信を続ける。
【０００９】
光ビーコンは、アップリンク光を受信すると、それまで送信していた第一のダウンリンク情報を含むダウンリンク光から、アップリンク光を受信した旨を示す情報やその他各種道路情報からなる第二のダウンリンク情報を含むダウンリンク光に切り替えて送信する。
車載機は、第二のダウンリンク情報を含むダウンリンク光を受信すると、光ビーコンによるアップリンク光の受光を確認でき、アップリンク光の送信を停止してダウンリンク光の受信のみを行う。このようにして、車載機は、光ビーコンとの間で半二重の双方向通信を行う。
【００１０】
上記半二重の双方向通信を行う上で、例えば、アップリンクに含まれる情報量が多いことに起因して、光ビーコン側で第二のダウンリンク情報への切り替えが遅れると、その後の車載機におけるダウンリンク光の受光可能な時間が制限される。逆に、ダウンリンク光の受光可能な時間を十分に確保しようとすると、アップリンク光の送信時間が制限されて必要な情報が送信できないおそれが生じる。
【００１１】
このように、従来の路車間の光通信では、アップリンク光を送信しながらダウンリンク光の受光を行おうとすると、受光に支障を来すため、全二重の双方向通信を行うことが困難であるという問題を有していたので、半二重の双方向通信を採らざるを得ず、ダウンリンク及びアップリンク双方の通信時間を十分に確保できなかった。
【００１２】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、発光部による光信号の送信と、受光部による光信号の受信とを同時に行う全二重の双方向通信を行ったとしても、受光部による光信号の受信を好適に行うことができる車載機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】
【００１３】
（１）本発明は、道路上に設置された光ビーコンとの間で光信号による全二重の双方向通信を行う車載機であって、前記光ビーコンに光信号を送信する発光部と、前記光ビーコンから送信される光信号を受信する受光部と、前記発光部及び前記受光部を収容する車幅方向に長尺な筐体と、前記筐体内に設けられ、前記発光部からの光信号が前記受光部に到達しないように当該光信号を遮蔽する遮蔽板と、を備え、前記発光部及び前記受光部は、前記筐体の内部車幅方向両端に離間して配置されていることを特徴としている。
【００１４】
上記のように構成された車載機によれば、発光部と受光部とが車幅方向に長尺な筐体の内部車幅方向両端に離間して配置されているとともに、発光部からの光信号が受光部に到達しないように当該光信号を遮蔽する遮蔽板を備えているので、発光部による光信号が筐体の内部で反射したとしても、その反射光が受光部に到達するのを抑制することができる。
これにより、発光部による光信号の送信と、受光部による光信号の受信とを同時に行う全二重の双方向通信を行ったとしても、受光部による光信号の受信を好適に行うことができる。
【００１５】
（２）上記車載機は、通常、車両のダッシュボードの上に設置されるので、フロントガラスに近く、発光部による光信号は、フロントガラスに反射し、その反射光が車載機の受光部に受光されることがある。このため、上記車載機において、前記発光部と前記受光部とが車幅方向に８０ｍｍ以上離間して配置されていることが好ましい。
この場合、発光部が送信する光信号がフロントガラスに反射したとしても、フロントガラスからの反射光が受光部側に到達しない程度に、十分に発光部と受光部とを離間させることができ、フロントガラスによる反射光による影響を抑制することができる。
【００１６】
（３）上記車載機において、前記発光部は、前記光ビーコンが送信する光信号の波長と異なる波長の光信号を送信するように設定され、前記受光部には、前記光ビーコンが送信する光信号の通過を許容し、前記発光部による光信号の通過を制限するフィルタが設けられていることが好ましい。
この場合、発光部による光信号が受光部に到達したとしても、前記フィルタによって、光ビーコンからの光信号のみを通過させることができるので、より好適に受光部による光信号の受信を行うことができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の車載機によれば、発光部による光信号の送信と、受光部による光信号の受信とを同時に行う全二重の双方向通信を行ったとしても、受光部による光信号の受信を好適に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】路車間通信システムにおける光ビーコン及び車載機を示す側面図である。
【図２】車載機の車両進行方向に沿う断面図である。
【図３】図２中、ＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視断面図である。
【図４】離間距離に関する検証試験の試験方法を説明するための図である。
【図５】検証試験の結果を示すグラフである。
【図６】発光部の他の態様を示す車載機の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
図１は、路車間通信システムにおける光ビーコン及び車載機を示す側面図である。
光ビーコン１は、道路Ｒを走行する車両Ｃに搭載された車載機１０との間で、所定の通信領域で光信号による双方向通信を行うものであり、図に示すように、道路Ｒの上方に配置されたビーコンヘッド２と、このビーコンヘッド２を制御するための制御機（図示せず）とを備えている。
前記制御機は、電話回線等の通信回線を介して交通管制システム等の図示しない中央装置と接続されており、ビーコンヘッド２による通信制御を行う。
【００２０】
ビーコンヘッド２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）を出射（送信）するとともに、車載機１０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（受信）するための投受光部３を備えており、車載機１０との間で、双方向の光通信を行う。
【００２１】
投受光部３は、ダウンリンク光ＤＯを送信するためのＬＥＤや、アップリンク光ＵＯを受信するためのＰＤ（フォトダイオード）を備えている。
投受光部３は、図１に示すように、車載機１０との間で路車間通信が可能な領域である通信領域Ａを、道路Ｒ上において、ビーコンヘッド２の直下よりも車両進行方向の上流側寄りに設定する。
通信領域Ａは、車載機１０がビーコンヘッド２からのダウンリンク光ＤＯを受信可能なダウンリンク領域（図１において実線のハッチングを設けた領域）ＤＡと、ビーコンヘッド２が車載機１０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１において破線のハッチングを設けた領域）ＵＡとからなる。
投受光部３は、ダウンリンク光ＤＯを道路上の所定の領域に向けて出射することで、ダウンリンク領域ＤＡを道路上に設定している。
【００２２】
本発明の一実施形態に係る車載機１０は、ビーコンヘッド２が設定しているダウンリンク領域ＤＡに進入することでビーコンヘッド２からのダウンリンク光ＤＯを受光（受信）すると、アップリンク光ＵＯの出射（送信）を開始する。これによって、光ビーコン１、及び車載機１０は、互いに双方向の光通信を開始する。
【００２３】
図２は、車載機１０の車両進行方向に沿う断面図であり、図３は、図２中、ＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視断面図である。
図２に示すように、本実施形態に係る車載機１０は、車両Ｃのフロント側のダッシュボードＲの上に配置されており、車両ＣのフロントガラスＦを介在した状態で、ビーコンヘッド２との間で光通信を行う。
【００２４】
図２及び図３に示すように、車載機１０は、アップリンク光ＵＯを送信するための発光部１１と、ダウンリンク光ＤＯを受信するための受光部１２と、これらを収容する車両Ｃの車幅方向に長尺な筐体１３とを備えている。
発光部１１は、複数のＬＥＤ１４を回路基板１５上に並べて配置することで構成されている。本実施形態では、複数のＬＥＤ１４は、車幅方向に沿って一列に、筐体１３の内部であって車幅方向一端側に寄せて配置されている。なお、図例では、６個のＬＥＤ１４が、車幅方向長さＬ１の間に配置されており、Ｌ１は約５ｃｍとされている。
【００２５】
複数のＬＥＤ１４は、発光することによってアップリンク光ＵＯを出射するが、このＬＥＤ１４には、ビーコンヘッド２が送信するダウンリンク光ＤＯの光波長と異なる光波長の光信号（アップリンク光ＵＯ）を出射するものが用いられている。つまり、本システムでは、アップリンク光ＵＯと、ダウンリンク光ＤＯとで、互いに光波長の異なる近赤外線光を用いて光通信を行っている。
本実施形態では、ビーコンヘッド２における投受光部３のＬＥＤとして、光波長８５０±５０ｎｍの近赤外線光を出射するものが用いられ、車載機１０のＬＥＤ１４として、光波長９５０±５０ｎｍの近赤外線光を出射するものが用いられている。
【００２６】
受光部１２は、回路基板１５に実装されたＰＤ（フォトダイオード）１６によって構成されており、筐体１３の内部であって車幅方向他端側に寄せて配置されている。
ＰＤ１６には、光学フィルタ１７が設けられている。光学フィルタ１７は、ＰＤ１６の受光面を覆うように設けられており、ＰＤ１６は、光学フィルタ１７を通過したダウンリンク光ＤＯを受光する。
【００２７】
光学フィルタ１７は、所定波長以下の光を選択的に通過させることができる。本実施形態の光学フィルタ１７には、例えば、光波長９００ｎｍ以下の光を通過させるショートパスフィルタが用いられている。これにより、光学フィルタ１７は、光波長８５０ｎｍであるダウンリンク光ＤＯの通過を許容する一方、自機の発光部１１が発光する光波長９５０ｎｍのアップリンク光ＵＯの通過を制限する。このため、自機の発光部１１が発光したとしても、ＰＤ１６にアップリンク光ＵＯが到達し受光してしまうのを防止できる。
【００２８】
なお、本実施形態において、フロントガラスＦの傾斜角度が、当該フロントガラスＦの傾斜角度の平均的値として３５．８度に設定されている。これに対して、発光部１１を構成するＬＥＤ１４、及び受光部１２を構成するＰＤ１６が実装された回路基板１５は、法線が前方斜め上方向に向くように、水平面に対して４０度の角度で固定されている。また、ＰＤ１６は、回路基板１５に対して直交する光を好適に受光できるように設けられており、ＬＥＤ１４は、回路基板１５に対して直交する方向にアップリンク光ＵＯを出射するように設けられている。
【００２９】
ＰＤ１６及び光学フィルタ１７の周囲には、当該ＰＤ１６及び光学フィルタ１７の側方を覆う遮蔽筒１８が回路基板１５上に立設されている。また、遮蔽筒１８と、発光部１１との間には、遮蔽板１９が設けられている。遮蔽板１９は、筐体１３内部を車幅方向に延びるように形成されており、受光部１２と発光部１１とが異なる空間に位置するように仕切っている。
また、遮蔽筒１８及び遮蔽板１９は、上端が筐体１３の上蓋部１３ａに当接する高さに設定されている。このため、筐体１３内において、受光部１２は遮蔽筒１８の内周側空間で隔離され、発光部１１は筐体１３の側壁と遮蔽板１９とに囲まれた空間で隔離されている。
【００３０】
遮蔽筒１８は、受光部１２を筐体１３内で隔離することで、筐体１３の内部を反射する、ダウンリンク光ＤＯ以外の反射光が受光部１２に到達しないように当該反射光を遮蔽している。
また、遮蔽板１９は、発光部１１を筐体１３内で隔離することで、発光部１１によるアップリンク光ＵＯが筐体１３の内部を反射して受光部１２に到達しないようにアップリンク光ＵＯの反射光を遮蔽している。
【００３１】
上述したように、発光部１１は、筐体１３内部に車幅方向一端側に寄せて配置されており、受光部１２は、筐体１３内部に車幅方向他端側に寄せて配置されている。筐体１３は、車幅方向に長尺に形成されているので、発光部１１及び受光部１２は、筐体１３の内部であって車幅方向両端に離間して配置されている。
【００３２】
上記構成の車載機１０によれば、発光部１１と受光部１２とが車幅方向に長尺な筐体１３の内部車幅方向両端に離間して配置されているとともに、発光部１１によるアップリンク光ＵＯが受光部１２に到達しないようにアップリンク光ＵＯを遮蔽する遮蔽筒１８及び遮蔽板１９を備えているので、発光部１１によるアップリンク光ＵＯが筐体１３の内部で反射したとしても、その反射光が受光部１２に到達するのを抑制することができる。
これにより、発光部１１によるアップリンク光ＵＯの送信と、受光部１２によるダウンリンク光ＤＯの受信とを同時に行ったとしても、受光部１２によるダウンリンク光ＤＯの受信を好適に行うことができる。
【００３３】
また、本実施形態では、発光部１１は、光ビーコン１が送信するダウンリンク光ＤＯの光波長と異なる光波長のアップリンク光ＵＯを送信するように設定され、受光部１２には、光ビーコン１が送信するダウンリンク光ＤＯの通過を許容し、発光部１１によるアップリンク光ＵＯの通過を制限する光学フィルタ１７が設けられているので、発光部１１によるアップリンク光ＵＯが受光部１２に到達したとしても、光学フィルタ１７によって、光ビーコン１からのダウンリンク光ＤＯのみを通過させることができ、発光部１１によるアップリンク光ＵＯの送信と、受光部１２によるダウンリンク光ＤＯの受信とを同時に行ったとしても、より好適に受光部１２によるダウンリンク光ＤＯの受信を行うことができる。
【００３４】
この結果、本実施形態の車載機１０によれば、アップリンク及びダウンリンク双方の光通信を同時に行う全二重の双方向通信を採用することができ、ダウンリンク及びアップリンク双方の通信時間を十分に確保することができる。
【００３５】
また、本実施形態の車載機１０は、車両ＣのダッシュボードＤの上に設置されているので、フロントガラスＦに近く、発光部１１によるアップリンク光ＵＯは、フロントガラスＦに反射し、その反射光が車載機１０の受光部１２に受光されることがある。このため、本実施形態では、図３に示すように、車幅方向での、発光部１１における受光部１２側の端部と、受光部１２における発光部１１側の端部との間の離間距離Ｌ２を８０ｍｍに設定している。
これによって、発光部１１が送信するアップリンク光ＵＯがフロントガラスＦに反射したとしても、フロントガラスＦからの反射光が受光部１２側に到達しない程度に、十分に発光部１１と受光部１２とを離間させることができ、フロントガラスＦによる反射光による影響を抑制することができる。
【００３６】
以下、上記離間距離Ｌ２について、本発明者が行った検証試験について説明する。
試験方法としては、図４で示すように、車両のダッシュボードＤの上に、上記実施形態にて示した車載機１０の発光部１１及び受光部１２に相当する、発光装置３０と、受光装置３１とを用いた。これら装置３０，３１は、発光部１１及び受光部１２と同様の構成であるが互いに分離している。また、フロントガラスＦの傾斜角度は、上記実施形態と同様、３５．８度とし、フロントガラスＦから装置３０，３１までの距離Ｌ３を２０ｃｍとした。
【００３７】
発光装置３０、及び受光装置３１は、車両の中心線Ｓに対して対称に、予め設定した数通りの離間距離Ｌ２に設置した。そして、その離間距離Ｌ２ごとに、発光装置３０からアップリンク光ＵＯを出射し、そのときの受光装置３１の受光レベルを測定し、受光部３１がダウンリンク光ＤＯのみ受光したときの受光レベルと比較した。離間距離Ｌ２は、５ｍｍごとに０ｍｍから５０ｍｍの範囲で設定した。
なお、本試験では、上記実施形態において受光部１２に設けられた光学フィルタ１７については、設けずに受光レベルを測定した。離間距離Ｌ２による受光レベルの変化を正確に評価するためである。
【００３８】
図５は、上記検証試験の結果を示すグラフである。図中、横軸は離間距離Ｌ２を示しており、縦軸は受光レベルを示しており、各測定点をプロットしている。なお、縦軸で示される受光レベルは、受光部３１がダウンリンク光ＤＯのみ受光したときの受光レベルを「１」としたときの比率を表している。
【００３９】
図５において、離間距離Ｌ２が０ｍｍのときは、受光レベルが約「８」と非常に高いレベルでフロントガラスＦで反射したアップリンク光ＵＯの反射光が入射していることが判る。
離間距離Ｌ２が大きくなるに従って、受光レベルが低下し、離間距離Ｌ２が５０ｍｍのとき、受光レベルが約「２．５」となっている。
【００４０】
図中、曲線Ｋは、各測定点から求めた近似曲線である。この曲線Ｋから、受光レベルが「１」以下となる離間距離Ｌ２が、８０ｍｍであることが判る。すなわち、離間距離Ｌ２を８０ｍｍに設定することで、フロントガラスＦにより反射したアップリンク光ＵＯの反射光の受光レベルを、ダウンリンク光ＤＯのみ受光したときの受光レベル以下とすることができる。
【００４１】
以上により、車幅方向における、発光部と受光部との間の離間距離Ｌ２を８０ｍｍ以上に設定することで、フロントガラスからのアップリンク光ＵＯの反射光が受光部側に到達しない程度に、十分に発光部と受光部とを離間させることができ、フロントガラスによる反射光による影響を抑制することができることが明らかとなった。
【００４２】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されることはない。上記各実施形態では、発光部１１のＬＥＤ１４を車幅方向に沿って一列に配置した場合を示したが、例えば、図６（ａ）に示すように、筐体１３内であって車幅方向一端側に寄せた状態で、車両進行方向に複列に配置しても良いし、図６（ｂ）に示すように、円状に配置してもよい。このように複数のＬＥＤ１４をより一端側に寄せ集めることで、受光部１２に対してより効率よく隔離することができる。
【００４３】
今回開示された実施の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と考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００４４】
１ 光ビーコン
２ ビーコンヘッド
１０ 車載機
１１ 発光部
１２ 受光部
１３ 筐体
１７ 光学フィルタ
１８ 遮蔽筒
１９ 遮蔽板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、道路上に設置された光ビーコンとの間で光信号による双方向通信を行うための車載機に関する。
【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ＶＩＣＳ（Vehicle Information and Communication System：なお、「ＶＩＣＳ」は、財団法人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。
【０００３】
上記サービスで利用される路車間通信システムでは、近赤外線を通信媒体とした光通信を採用しており、道路側に設置される光ビーコンと、道路上を走行する車両に搭載される車載機との間で、互いに光通信による双方向通信を行う。
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）。
【０００４】
上記光ビーコンは、車載機との間で双方向通信を行うための投受光器を備えており、この投受光器からダウンリンク情報を含んだダウンリンク光を送信するとともに、車載機から送信されるアップリンク光を受信する。
また、車載機も、前記光ビーコンから送信されるダウンリンク光を受信する受光部と、前記光ビーコンにアップリンク光を送信するための発光部とを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２９３６６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記車載機は、通常、車両のダッシュボードの上に固定されるため、コンパクト化が必須であり、発光部と受光部とを一つの筐体内に配置する構成を採ることが多い。
このため、発光部が発光すると、筐体内部で光が反射し、受光部がその反射光を受光してしまうことがある。
さらに、上述のように、車載機は、ダッシュボードの上に配置される場合が多いので、自機が送信したアップリンク光がフロントガラスによって反射し、その反射光を受光部が受光してしまう場合もあった。
【０００７】
これに対して、発光部が出射するアップリンク光と、光ビーコンが出射するダウンリンク光とは、異なる周波数規格を採用して干渉が生じないようにしているが、前記反射光の光強度が高いことから、受光部は、反射光を受光すると受光能力が飽和してしまう。このため、アップリンク光を発光しながらダウンリンク光の受光を行おうとすると、受光に支障を来し、双方向で同時に通信行う全二重の双方向通信を行うことが困難であるという問題を有していた。
そこで、上記車載機は、ダウンリンク光を受信している間においてはアップリンク光を送信しない半二重の双方向通信によって、光ビーコンと通信を行うように構成されている。
【０００８】
すなわち、従来の光ビーコンは、車載機との通信を行っていない間は、この投受光器から第一のダウンリンク情報を含んだダウンリンク光を常時送信し、ダウンリンク光の受光が可能なダウンリンク領域を道路上に設定している。
車載機が前記ダウンリンク領域に進入しダウンリンク光を受信すると、当該車載機は、前記発光部からアップリンク光の送信を開始し、光ビーコンがアップリンク光を受信したことを確認するまでアップリンク光の送信を続ける。
【０００９】
光ビーコンは、アップリンク光を受信すると、それまで送信していた第一のダウンリンク情報を含むダウンリンク光から、アップリンク光を受信した旨を示す情報やその他各種道路情報からなる第二のダウンリンク情報を含むダウンリンク光に切り替えて送信する。
車載機は、第二のダウンリンク情報を含むダウンリンク光を受信すると、光ビーコンによるアップリンク光の受光を確認でき、アップリンク光の送信を停止してダウンリンク光の受信のみを行う。このようにして、車載機は、光ビーコンとの間で半二重の双方向通信を行う。
【００１０】
上記半二重の双方向通信を行う上で、例えば、アップリンクに含まれる情報量が多いことに起因して、光ビーコン側で第二のダウンリンク情報への切り替えが遅れると、その後の車載機におけるダウンリンク光の受光可能な時間が制限される。逆に、ダウンリンク光の受光可能な時間を十分に確保しようとすると、アップリンク光の送信時間が制限されて必要な情報が送信できないおそれが生じる。
【００１１】
このように、従来の路車間の光通信では、アップリンク光を送信しながらダウンリンク光の受光を行おうとすると、受光に支障を来すため、全二重の双方向通信を行うことが困難であるという問題を有していたので、半二重の双方向通信を採らざるを得ず、ダウンリンク及びアップリンク双方の通信時間を十分に確保できなかった。
【００１２】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、発光部による光信号の送信と、受光部による光信号の受信とを同時に行う全二重の双方向通信を行ったとしても、受光部による光信号の受信を好適に行うことができる車載機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】
【００１３】
（１）本発明は、道路上に設置された光ビーコンとの間で光信号による全二重の双方向通信を行う車載機であって、前記光ビーコンに光信号を送信する発光部と、前記光ビーコンから送信される光信号を受信する受光部と、前記発光部及び前記受光部を収容する車幅方向に長尺な筐体と、前記筐体内に設けられ、前記発光部からの光信号が前記受光部に到達しないように当該光信号を遮蔽する遮蔽板と、を備え、前記発光部及び前記受光部は、前記筐体の内部車幅方向両端に離間して配置されていることを特徴としている。
【００１４】
上記のように構成された車載機によれば、発光部と受光部とが車幅方向に長尺な筐体の内部車幅方向両端に離間して配置されているとともに、発光部からの光信号が受光部に到達しないように当該光信号を遮蔽する遮蔽板を備えているので、発光部による光信号が筐体の内部で反射したとしても、その反射光が受光部に到達するのを抑制することができる。
これにより、発光部による光信号の送信と、受光部による光信号の受信とを同時に行う全二重の双方向通信を行ったとしても、受光部による光信号の受信を好適に行うことができる。
【００１５】
（２）上記車載機は、通常、車両のダッシュボードの上に設置されるので、フロントガラスに近く、発光部による光信号は、フロントガラスに反射し、その反射光が車載機の受光部に受光されることがある。このため、上記車載機において、前記発光部と前記受光部とが車幅方向に８０ｍｍ以上離間して配置されていることが好ましい。
この場合、発光部が送信する光信号がフロントガラスに反射したとしても、フロントガラスからの反射光が受光部側に到達しない程度に、十分に発光部と受光部とを離間させることができ、フロントガラスによる反射光による影響を抑制することができる。
【００１６】
（３）上記車載機において、前記発光部は、前記光ビーコンが送信する光信号の波長と異なる波長の光信号を送信するように設定され、前記受光部には、前記光ビーコンが送信する光信号の通過を許容し、前記発光部による光信号の通過を制限するフィルタが設けられていることが好ましい。
この場合、発光部による光信号が受光部に到達したとしても、前記フィルタによって、光ビーコンからの光信号のみを通過させることができるので、より好適に受光部による光信号の受信を行うことができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の車載機によれば、発光部による光信号の送信と、受光部による光信号の受信とを同時に行う全二重の双方向通信を行ったとしても、受光部による光信号の受信を好適に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】路車間通信システムにおける光ビーコン及び車載機を示す側面図である。
【図２】車載機の車両進行方向に沿う断面図である。
【図３】図２中、ＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視断面図である。
【図４】離間距離に関する検証試験の試験方法を説明するための図である。
【図５】検証試験の結果を示すグラフである。
【図６】発光部の他の態様を示す車載機の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
図１は、路車間通信システムにおける光ビーコン及び車載機を示す側面図である。
光ビーコン１は、道路Ｒを走行する車両Ｃに搭載された車載機１０との間で、所定の通信領域で光信号による双方向通信を行うものであり、図に示すように、道路Ｒの上方に配置されたビーコンヘッド２と、このビーコンヘッド２を制御するための制御機（図示せず）とを備えている。
前記制御機は、電話回線等の通信回線を介して交通管制システム等の図示しない中央装置と接続されており、ビーコンヘッド２による通信制御を行う。
【００２０】
ビーコンヘッド２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）を出射（送信）するとともに、車載機１０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（受信）するための投受光部３を備えており、車載機１０との間で、双方向の光通信を行う。
【００２１】
投受光部３は、ダウンリンク光ＤＯを送信するためのＬＥＤや、アップリンク光ＵＯを受信するためのＰＤ（フォトダイオード）を備えている。
投受光部３は、図１に示すように、車載機１０との間で路車間通信が可能な領域である通信領域Ａを、道路Ｒ上において、ビーコンヘッド２の直下よりも車両進行方向の上流側寄りに設定する。
通信領域Ａは、車載機１０がビーコンヘッド２からのダウンリンク光ＤＯを受信可能なダウンリンク領域（図１において実線のハッチングを設けた領域）ＤＡと、ビーコンヘッド２が車載機１０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１において破線のハッチングを設けた領域）ＵＡとからなる。
投受光部３は、ダウンリンク光ＤＯを道路上の所定の領域に向けて出射することで、ダウンリンク領域ＤＡを道路上に設定している。
【００２２】
本発明の一実施形態に係る車載機１０は、ビーコンヘッド２が設定しているダウンリンク領域ＤＡに進入することでビーコンヘッド２からのダウンリンク光ＤＯを受光（受信）すると、アップリンク光ＵＯの出射（送信）を開始する。これによって、光ビーコン１、及び車載機１０は、互いに双方向の光通信を開始する。
【００２３】
図２は、車載機１０の車両進行方向に沿う断面図であり、図３は、図２中、ＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視断面図である。
図２に示すように、本実施形態に係る車載機１０は、車両Ｃのフロント側のダッシュボードＲの上に配置されており、車両ＣのフロントガラスＦを介在した状態で、ビーコンヘッド２との間で光通信を行う。
【００２４】
図２及び図３に示すように、車載機１０は、アップリンク光ＵＯを送信するための発光部１１と、ダウンリンク光ＤＯを受信するための受光部１２と、これらを収容する車両Ｃの車幅方向に長尺な筐体１３とを備えている。
発光部１１は、複数のＬＥＤ１４を回路基板１５上に並べて配置することで構成されている。本実施形態では、複数のＬＥＤ１４は、車幅方向に沿って一列に、筐体１３の内部であって車幅方向一端側に寄せて配置されている。なお、図例では、６個のＬＥＤ１４が、車幅方向長さＬ１の間に配置されており、Ｌ１は約５ｃｍとされている。
【００２５】
複数のＬＥＤ１４は、発光することによってアップリンク光ＵＯを出射するが、このＬＥＤ１４には、ビーコンヘッド２が送信するダウンリンク光ＤＯの光波長と異なる光波長の光信号（アップリンク光ＵＯ）を出射するものが用いられている。つまり、本システムでは、アップリンク光ＵＯと、ダウンリンク光ＤＯとで、互いに光波長の異なる近赤外線光を用いて光通信を行っている。
本実施形態では、ビーコンヘッド２における投受光部３のＬＥＤとして、光波長８５０±５０ｎｍの近赤外線光を出射するものが用いられ、車載機１０のＬＥＤ１４として、光波長９５０±５０ｎｍの近赤外線光を出射するものが用いられている。
【００２６】
受光部１２は、回路基板１５に実装されたＰＤ（フォトダイオード）１６によって構成されており、筐体１３の内部であって車幅方向他端側に寄せて配置されている。
ＰＤ１６には、光学フィルタ１７が設けられている。光学フィルタ１７は、ＰＤ１６の受光面を覆うように設けられており、ＰＤ１６は、光学フィルタ１７を通過したダウンリンク光ＤＯを受光する。
【００２７】
光学フィルタ１７は、所定波長以下の光を選択的に通過させることができる。本実施形態の光学フィルタ１７には、例えば、光波長９００ｎｍ以下の光を通過させるショートパスフィルタが用いられている。これにより、光学フィルタ１７は、光波長８５０ｎｍであるダウンリンク光ＤＯの通過を許容する一方、自機の発光部１１が発光する光波長９５０ｎｍのアップリンク光ＵＯの通過を制限する。このため、自機の発光部１１が発光したとしても、ＰＤ１６にアップリンク光ＵＯが到達し受光してしまうのを防止できる。
【００２８】
なお、本実施形態において、フロントガラスＦの傾斜角度が、当該フロントガラスＦの傾斜角度の平均的値として３５．８度に設定されている。これに対して、発光部１１を構成するＬＥＤ１４、及び受光部１２を構成するＰＤ１６が実装された回路基板１５は、法線が前方斜め上方向に向くように、水平面に対して４０度の角度で固定されている。また、ＰＤ１６は、回路基板１５に対して直交する光を好適に受光できるように設けられており、ＬＥＤ１４は、回路基板１５に対して直交する方向にアップリンク光ＵＯを出射するように設けられている。
【００２９】
ＰＤ１６及び光学フィルタ１７の周囲には、当該ＰＤ１６及び光学フィルタ１７の側方を覆う遮蔽筒１８が回路基板１５上に立設されている。また、遮蔽筒１８と、発光部１１との間には、遮蔽板１９が設けられている。遮蔽板１９は、筐体１３内部を車幅方向に延びるように形成されており、受光部１２と発光部１１とが異なる空間に位置するように仕切っている。
また、遮蔽筒１８及び遮蔽板１９は、上端が筐体１３の上蓋部１３ａに当接する高さに設定されている。このため、筐体１３内において、受光部１２は遮蔽筒１８の内周側空間で隔離され、発光部１１は筐体１３の側壁と遮蔽板１９とに囲まれた空間で隔離されている。
【００３０】
遮蔽筒１８は、受光部１２を筐体１３内で隔離することで、筐体１３の内部を反射する、ダウンリンク光ＤＯ以外の反射光が受光部１２に到達しないように当該反射光を遮蔽している。
また、遮蔽板１９は、発光部１１を筐体１３内で隔離することで、発光部１１によるアップリンク光ＵＯが筐体１３の内部を反射して受光部１２に到達しないようにアップリンク光ＵＯの反射光を遮蔽している。
【００３１】
上述したように、発光部１１は、筐体１３内部に車幅方向一端側に寄せて配置されており、受光部１２は、筐体１３内部に車幅方向他端側に寄せて配置されている。筐体１３は、車幅方向に長尺に形成されているので、発光部１１及び受光部１２は、筐体１３の内部であって車幅方向両端に離間して配置されている。
【００３２】
上記構成の車載機１０によれば、発光部１１と受光部１２とが車幅方向に長尺な筐体１３の内部車幅方向両端に離間して配置されているとともに、発光部１１によるアップリンク光ＵＯが受光部１２に到達しないようにアップリンク光ＵＯを遮蔽する遮蔽筒１８及び遮蔽板１９を備えているので、発光部１１によるアップリンク光ＵＯが筐体１３の内部で反射したとしても、その反射光が受光部１２に到達するのを抑制することができる。
これにより、発光部１１によるアップリンク光ＵＯの送信と、受光部１２によるダウンリンク光ＤＯの受信とを同時に行ったとしても、受光部１２によるダウンリンク光ＤＯの受信を好適に行うことができる。
【００３３】
また、本実施形態では、発光部１１は、光ビーコン１が送信するダウンリンク光ＤＯの光波長と異なる光波長のアップリンク光ＵＯを送信するように設定され、受光部１２には、光ビーコン１が送信するダウンリンク光ＤＯの通過を許容し、発光部１１によるアップリンク光ＵＯの通過を制限する光学フィルタ１７が設けられているので、発光部１１によるアップリンク光ＵＯが受光部１２に到達したとしても、光学フィルタ１７によって、光ビーコン１からのダウンリンク光ＤＯのみを通過させることができ、発光部１１によるアップリンク光ＵＯの送信と、受光部１２によるダウンリンク光ＤＯの受信とを同時に行ったとしても、より好適に受光部１２によるダウンリンク光ＤＯの受信を行うことができる。
【００３４】
この結果、本実施形態の車載機１０によれば、アップリンク及びダウンリンク双方の光通信を同時に行う全二重の双方向通信を採用することができ、ダウンリンク及びアップリンク双方の通信時間を十分に確保することができる。
【００３５】
また、本実施形態の車載機１０は、車両ＣのダッシュボードＤの上に設置されているので、フロントガラスＦに近く、発光部１１によるアップリンク光ＵＯは、フロントガラスＦに反射し、その反射光が車載機１０の受光部１２に受光されることがある。このため、本実施形態では、図３に示すように、車幅方向での、発光部１１における受光部１２側の端部と、受光部１２における発光部１１側の端部との間の離間距離Ｌ２を８０ｍｍに設定している。
これによって、発光部１１が送信するアップリンク光ＵＯがフロントガラスＦに反射したとしても、フロントガラスＦからの反射光が受光部１２側に到達しない程度に、十分に発光部１１と受光部１２とを離間させることができ、フロントガラスＦによる反射光による影響を抑制することができる。
【００３６】
以下、上記離間距離Ｌ２について、本発明者が行った検証試験について説明する。
試験方法としては、図４で示すように、車両のダッシュボードＤの上に、上記実施形態にて示した車載機１０の発光部１１及び受光部１２に相当する、発光装置３０と、受光装置３１とを用いた。これら装置３０，３１は、発光部１１及び受光部１２と同様の構成であるが互いに分離している。また、フロントガラスＦの傾斜角度は、上記実施形態と同様、３５．８度とし、フロントガラスＦから装置３０，３１までの距離Ｌ３を２０ｃｍとした。
【００３７】
発光装置３０、及び受光装置３１は、車両の中心線Ｓに対して対称に、予め設定した数通りの離間距離Ｌ２に設置した。そして、その離間距離Ｌ２ごとに、発光装置３０からアップリンク光ＵＯを出射し、そのときの受光装置３１の受光レベルを測定し、受光部３１がダウンリンク光ＤＯのみ受光したときの受光レベルと比較した。離間距離Ｌ２は、５ｍｍごとに０ｍｍから５０ｍｍの範囲で設定した。
なお、本試験では、上記実施形態において受光部１２に設けられた光学フィルタ１７については、設けずに受光レベルを測定した。離間距離Ｌ２による受光レベルの変化を正確に評価するためである。
【００３８】
図５は、上記検証試験の結果を示すグラフである。図中、横軸は離間距離Ｌ２を示しており、縦軸は受光レベルを示しており、各測定点をプロットしている。なお、縦軸で示される受光レベルは、受光部３１がダウンリンク光ＤＯのみ受光したときの受光レベルを「１」としたときの比率を表している。
【００３９】
図５において、離間距離Ｌ２が０ｍｍのときは、受光レベルが約「８」と非常に高いレベルでフロントガラスＦで反射したアップリンク光ＵＯの反射光が入射していることが判る。
離間距離Ｌ２が大きくなるに従って、受光レベルが低下し、離間距離Ｌ２が５０ｍｍのとき、受光レベルが約「２．５」となっている。
【００４０】
図中、曲線Ｋは、各測定点から求めた近似曲線である。この曲線Ｋから、受光レベルが「１」以下となる離間距離Ｌ２が、８０ｍｍであることが判る。すなわち、離間距離Ｌ２を８０ｍｍに設定することで、フロントガラスＦにより反射したアップリンク光ＵＯの反射光の受光レベルを、ダウンリンク光ＤＯのみ受光したときの受光レベル以下とすることができる。
【００４１】
以上により、車幅方向における、発光部と受光部との間の離間距離Ｌ２を８０ｍｍ以上に設定することで、フロントガラスからのアップリンク光ＵＯの反射光が受光部側に到達しない程度に、十分に発光部と受光部とを離間させることができ、フロントガラスによる反射光による影響を抑制することができることが明らかとなった。
【００４２】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されることはない。上記各実施形態では、発光部１１のＬＥＤ１４を車幅方向に沿って一列に配置した場合を示したが、例えば、図６（ａ）に示すように、筐体１３内であって車幅方向一端側に寄せた状態で、車両進行方向に複列に配置しても良いし、図６（ｂ）に示すように、円状に配置してもよい。このように複数のＬＥＤ１４をより一端側に寄せ集めることで、受光部１２に対してより効率よく隔離することができる。
【００４３】
今回開示された実施の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と考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００４４】
１ 光ビーコン
２ ビーコンヘッド
１０ 車載機
１１ 発光部
１２ 受光部
１３ 筐体
１７ 光学フィルタ
１８ 遮蔽筒
１９ 遮蔽板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
道路上に設置された光ビーコンとの間で光信号による全二重の双方向通信を行う車載機であって、
前記光ビーコンに光信号を送信する発光部と、
前記光ビーコンから送信される光信号を受信する受光部と、
前記発光部及び前記受光部を収容する車幅方向に長尺な筐体と、
前記筐体内に設けられ、前記発光部からの光信号が前記受光部に到達しないように当該光信号を遮蔽する遮蔽板と、を備え、
前記発光部及び前記受光部は、前記筐体の内部車幅方向両端に離間して配置されていることを特徴とする車載機。
【請求項２】
前記発光部と前記受光部とが車幅方向に８０ｍｍ以上離間して配置されている請求項１に記載の車載機。
【請求項３】
前記発光部は、前記光ビーコンが送信する光信号の光波長と異なる光波長の光信号を送信するように設定され、
前記受光部には、前記光ビーコンが送信する光信号の通過を許容し、前記発光部による光信号の通過を制限するフィルタが設けられている請求項１又は２に記載の車載機。
【請求項１】
道路上に設置された光ビーコンとの間で光信号による全二重の双方向通信を行う車載機であって、
前記光ビーコンに光信号を送信する発光部と、
前記光ビーコンから送信される光信号を受信する受光部と、
前記発光部及び前記受光部を収容する車幅方向に長尺な筐体と、
前記筐体内に設けられ、前記発光部からの光信号が前記受光部に到達しないように当該光信号を遮蔽する遮蔽板と、を備え、
前記発光部及び前記受光部は、前記筐体の内部車幅方向両端に離間して配置されていることを特徴とする車載機。
【請求項２】
前記発光部と前記受光部とが車幅方向に８０ｍｍ以上離間して配置されている請求項１に記載の車載機。
【請求項３】
前記発光部は、前記光ビーコンが送信する光信号の光波長と異なる光波長の光信号を送信するように設定され、
前記受光部には、前記光ビーコンが送信する光信号の通過を許容し、前記発光部による光信号の通過を制限するフィルタが設けられている請求項１又は２に記載の車載機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−３４１２５（Ｐ２０１３−３４１２５Ａ）
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６９５１５（Ｐ２０１１−１６９５１５）
【出願日】平成２３年８月２日（２０１１．８．２）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２日（２０１１．８．２）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
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