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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024057927
(43)【公開日】2024-04-25
(54)【発明の名称】追尾制御装置、および追尾制御方法
(51)【国際特許分類】
H04N 23/695 20230101AFI20240418BHJP
H04N 23/56 20230101ALI20240418BHJP
G03B 17/56 20210101ALI20240418BHJP
G03B 15/00 20210101ALI20240418BHJP
【ＦＩ】
H04N5/232 990
H04N5/225 600
G03B17/56 A
G03B15/00 Q
G03B15/00 P
G03B15/00 U
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022164922
(22)【出願日】2022-10-13
(71)【出願人】
【識別番号】000004237
【氏名又は名称】日本電気株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000338
【氏名又は名称】弁理士法人 ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ
(72)【発明者】
【氏名】大木場 正
【テーマコード（参考）】
2H105
5C122
【Ｆターム（参考）】
2H105AA13
5C122EA65
5C122EA66
5C122FA18
5C122FH11
5C122FH14
5C122GD04
5C122GD06
5C122GG21
5C122HA75
5C122HA82
5C122HA88
5C122HB01
5C122HB10
(57)【要約】
【課題】相互に光空間通信を行う目標物との間で光ビームの整合を容易とする。
【解決手段】追尾制御装置（１）は、目標物（ＯＢ）と相互に光通信する光学部（１０）と、目標物から出射される第２光ビームの指向情報を取得する目標情報取得部（４３ｂ）と、制御部（４０）と、を備え、制御部は、目標物の画像に基づいて、光学部を目標物に指向させるための目標角度を算出し、目標角度および指向情報に基づいて、光学部を目標物に指向させる。
【選択図】図１
【解決手段】追尾制御装置（１）は、目標物（ＯＢ）と相互に光通信する光学部（１０）と、目標物から出射される第２光ビームの指向情報を取得する目標情報取得部（４３ｂ）と、制御部（４０）と、を備え、制御部は、目標物の画像に基づいて、光学部を目標物に指向させるための目標角度を算出し、目標角度および指向情報に基づいて、光学部を目標物に指向させる。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
光通信の対象である目標物に対して第１光ビームを出射し、前記目標物から出射される第２光ビームを受光することによって、前記目標物と相互に光通信する光学部と、
前記光学部を前記目標物に指向させるための追尾駆動部と、
前記目標物の画像を取得する画像取得部と、
前記第２光ビームの指向情報を取得する目標情報取得部と、
制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記取得された目標物の画像に基づいて、前記光学部を前記目標物に指向させるための目標角度を算出し、
前記目標角度および前記指向情報に基づいて、前記追尾駆動部を制御して、前記光学部を前記目標物に指向させる、
ことを特徴とする追尾制御装置。
前記光学部を前記目標物に指向させるための追尾駆動部と、
前記目標物の画像を取得する画像取得部と、
前記第２光ビームの指向情報を取得する目標情報取得部と、
制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記取得された目標物の画像に基づいて、前記光学部を前記目標物に指向させるための目標角度を算出し、
前記目標角度および前記指向情報に基づいて、前記追尾駆動部を制御して、前記光学部を前記目標物に指向させる、
ことを特徴とする追尾制御装置。
【請求項2】
前記制御部は、
前記指向情報に基づいて前記目標角度を補正し、
前記補正された目標角度に基づいて、前記追尾駆動部を制御する、
ことを特徴とする請求項１に記載の追尾制御装置。
前記指向情報に基づいて前記目標角度を補正し、
前記補正された目標角度に基づいて、前記追尾駆動部を制御する、
ことを特徴とする請求項１に記載の追尾制御装置。
【請求項3】
前記制御部は、前記算出された目標角度に基づいて、前記追尾駆動部を制御し、
前記制御部が前記追尾駆動部を制御することによって、前記光学部が前記目標物と通信可能となったときに、前記目標情報取得部は、前記目標物から前記指向情報を取得する、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の追尾制御装置。
前記制御部が前記追尾駆動部を制御することによって、前記光学部が前記目標物と通信可能となったときに、前記目標情報取得部は、前記目標物から前記指向情報を取得する、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の追尾制御装置。
【請求項4】
前記目標情報取得部は、前記目標物から前記指向情報および大気の擾乱情報を取得し、
前記制御部は、前記算出された目標角度、前記取得した指向情報、および前記擾乱情報に基づいて、前記追尾駆動部を制御する、
ことを特徴とする請求項３に記載の追尾制御装置。
前記制御部は、前記算出された目標角度、前記取得した指向情報、および前記擾乱情報に基づいて、前記追尾駆動部を制御する、
ことを特徴とする請求項３に記載の追尾制御装置。
【請求項5】
前記追尾駆動部は、
前記目標物を粗追尾する粗追尾駆動部と、
前記目標物を精追尾する精追尾駆動部と、を有し、
前記制御部は、
前記粗追尾駆動部を制御する粗追尾制御部と、
前記精追尾駆動部を制御する精追尾制御部と、
前記粗追尾駆動部と前記精追尾制御部とを協調させて制御する協調制御部と、を有し、
前記協調制御部は、
前記目標角度を算出し、
前記粗追尾制御部と前記精追尾制御部とを制御することによって、前記追尾駆動部を制御する、
ことを特徴とする請求項１に記載の追尾制御装置。
前記目標物を粗追尾する粗追尾駆動部と、
前記目標物を精追尾する精追尾駆動部と、を有し、
前記制御部は、
前記粗追尾駆動部を制御する粗追尾制御部と、
前記精追尾駆動部を制御する精追尾制御部と、
前記粗追尾駆動部と前記精追尾制御部とを協調させて制御する協調制御部と、を有し、
前記協調制御部は、
前記目標角度を算出し、
前記粗追尾制御部と前記精追尾制御部とを制御することによって、前記追尾駆動部を制御する、
ことを特徴とする請求項１に記載の追尾制御装置。
【請求項6】
光学部を光通信の対象である目標物に指向させるための追尾制御方法であって、
前記光学部は、前記目標物に対して第１光ビームを出射し、前記目標物から出射される第２光ビームを受光することによって、前記目標物と相互に光通信を行い、
前記追尾制御方法は、
前記目標物の画像を取得すること、
前記第２光ビームの指向情報を取得すること、
前記取得された目標物の画像に基づいて、前記光学部を前記目標物に指向させるための目標角度を算出すること、および
前記目標角度および前記指向情報に基づいて、前記光学部を前記目標物に指向させること、
を含むことを特徴とする追尾制御方法。
前記光学部は、前記目標物に対して第１光ビームを出射し、前記目標物から出射される第２光ビームを受光することによって、前記目標物と相互に光通信を行い、
前記追尾制御方法は、
前記目標物の画像を取得すること、
前記第２光ビームの指向情報を取得すること、
前記取得された目標物の画像に基づいて、前記光学部を前記目標物に指向させるための目標角度を算出すること、および
前記目標角度および前記指向情報に基づいて、前記光学部を前記目標物に指向させること、
を含むことを特徴とする追尾制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、追尾制御装置、および追尾制御方法に関する。
【背景技術】
【0002】
追尾装置を用いて、移動体等の目標物を追尾することがある。例えば、特許文献１は、目標物に関する画像情報から目標物の位置情報を取得し、遅延時間分の補正を行ないながら目標物の位置を予測推定することで、目標物を追尾する技術を開示する（要約および段落［００３０］参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１５－１６１６３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ここで、追尾装置と目標物との間で相互に光空間通信を行うことがある。この場合、追尾装置は、目標物に光通信用の光ビームを適切に照射し、かつ、目標物から出射される光通信用の光ビームを適切に受光するように、目標物を追尾することが好ましい。すなわち、追尾装置と目標物との間で光ビームを整合させることが好ましい。しかし、特許文献１には、追尾装置と目標物との間で相互の光ビームを整合させることは示されていない。
【0005】
本発明の一態様は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的の一例は、相互に光空間通信を行う目標物との間で光ビームの整合を容易とする追尾制御装置および追尾制御方法を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一態様に係る追尾制御装置は、光通信の対象である目標物に対して第１光ビームを出射し、前記目標物から出射される第２光ビームを受光することによって、前記目標物と相互に光通信する光学部と、前記光学部を前記目標物に指向させるための追尾駆動部と、前記目標物の画像を取得する画像取得部と、前記第２光ビームの指向情報を取得する目標情報取得部と、制御部と、を備え、前記制御部は、前記取得された目標物の画像に基づいて、前記光学部を前記目標物に指向させるための目標角度を算出し、前記目標角度および前記指向情報に基づいて、前記追尾駆動部を制御して、前記光学部を前記目標物に指向させる。
【0007】
本発明の一態様に係る追尾制御方法は、光学部を光通信の対象である目標物に指向させるための追尾制御方法であって、前記光学部は、前記目標物に対して第１光ビームを出射し、前記目標物から出射される第２光ビームを受光することによって、前記目標物と相互に光通信を行い、前記追尾制御方法は、前記目標物の画像を取得すること、前記第２光ビームの指向情報を取得すること、前記取得された目標物の画像に基づいて、前記光学部を前記目標物に指向させるための目標角度を算出すること、および前記目標角度および前記指向情報に基づいて、前記光学部を前記目標物に指向させること、を含む。
【発明の効果】
【0008】
本発明の一態様によれば、相互に光空間通信を行う目標物との間で光ビームの整合を容容易とする追尾制御装置および追尾制御方法を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本発明の実施形態１に係る追尾制御装置を表すブロック図である。
【図2】本発明の実施形態１に係る追尾制御方法を表すフロー図である。
【図3】本発明の実施形態２に係る追尾制御装置を表すブロック図である。
【図4】相互に光通信を行う追尾制御装置と目標物の一例を表す図である。
【図5】本発明の実施形態２に係る追尾制御方法を表すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
〔例示的実施形態１〕
本発明の第１の例示的実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。本例示的実施形態は、後述する例示的実施形態の基本となる形態である。
本発明の第１の例示的実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。本例示的実施形態は、後述する例示的実施形態の基本となる形態である。
【0011】
（追尾制御装置の構成）
本例示的実施形態に係る追尾制御装置１の構成について、図１を参照して説明する。図１は、追尾制御装置１の構成を示すブロック図である。第１の例示的実施形態に係る追尾制御装置１は、光学部１０、画像取得部２０、追尾駆動部３０、制御部４０、目標情報取得部４３ｂを有する。
本例示的実施形態に係る追尾制御装置１の構成について、図１を参照して説明する。図１は、追尾制御装置１の構成を示すブロック図である。第１の例示的実施形態に係る追尾制御装置１は、光学部１０、画像取得部２０、追尾駆動部３０、制御部４０、目標情報取得部４３ｂを有する。
【0012】
光学部１０は、光通信の対象である目標物ＯＢに対して第１光ビームＬＢａを出射し、目標物ＯＢから出射される第２光ビームＬＢｂを受光することによって、目標物ＯＢと相互に光通信する。このため、光学部１０は、目標物ＯＢに第１光ビームＬＢａを出射するための発光部と、目標物ＯＢから出射される第２光ビームＬＢｂを受光するための受光部とを有する。
【0013】
画像取得部２０は、例えば、カメラであり、目標物ＯＢの画像を取得する。
【0014】
追尾駆動部３０は、制御部４０によって制御され、光学部１０が目標物ＯＢを指向するように光学部１０を駆動する。追尾駆動部３０は、光学部１０の向き（結局、第１光ビームＬＢａの向き）を、例えば、２軸で制御する。
【0015】
目標情報取得部４３ｂは、目標物ＯＢから出射される光ビームＬＢｂの指向情報を取得する。指向情報は、目標物ＯＢから取得してもよいし、目標物ＯＢ以外から取得してもよい。指向情報は、例えば、光ビームＬＢｂの向きを表す。ここでは、目標情報取得部４３ｂは、制御部４０の一部を構成するが、目標情報取得部４３ｂは、制御部４０とは別個に構成されてもよい。
【0016】
制御部４０は、画像取得部２０が取得した目標物ＯＢの画像に基づいて、光学部１０を目標物ＯＢに指向させるための目標角度を算出し、目標角度および目標情報取得部４３ｂが取得した指向情報（第２光ビームＬＢｂの向き）に基づいて、追尾駆動部３０を制御して、光学部１０（結局は、第１光ビームＬＢａ）を目標物ＯＢに指向させる。第２光ビームＬＢｂの指向情報を用いて、光学部１０の指向を制御することにより、第２光ビームＬＢｂに対して、第１光ビームＬＢａを整合させること、例えば、第１光ビームＬＢａと第２光ビームＬＢｂの軸を合わせることが容易となる。
【0017】
制御部４０は、少なくとも１つのプロセッサＣ１、および少なくとも１つのメモリＣ２から構成することができる。メモリＣ２には、プロセッサＣ１を制御部４０として動作させるためのプログラムＰが記録されている。プロセッサＣ１は、プログラムＰをメモリＣ２から読み取って実行することにより、制御部４０の各機能（目標情報取得部４３ｂの機能を含む）を実現する。
【0018】
プロセッサＣ１としては、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphic Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＦＰＵ（Floating point number Processing Unit）、ＰＰＵ（Physics Processing Unit）、ＴＰＵ（Tensor Processing Unit）、量子プロセッサ、マイクロコントローラ、又は、これらの組み合わせなどを用いることができる。メモリＣ２としては、例えば、フラッシュメモリ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、又は、これらの組み合わせなどを用いることができる。
【0019】
以上のように、本例示的実施形態に係る追尾制御装置１においては、目標角度および指向情報に基づいて、光学部１０が目標物ＯＢを指向するように追尾駆動部３０が制御される。これにより、第２光ビームＬＢｂに対して、第１光ビームＬＢａを整合させることが容易となる。
【0020】
【0021】
画像取得部２０が目標物ＯＢの画像を取得する（ステップＳ１１）。制御部４０は、画像取得部２０が取得した目標物ＯＢの画像に基づいて、光学部１０を目標物ＯＢに指向させるための目標角度を算出する（ステップＳ１２）。
【0022】
目標情報取得部４３ｂは、目標物ＯＢから出射される光ビームＬＢｂの指向情報を取得する（ステップＳ１３）。制御部４０は、目標角度および目標情報取得部４３ｂが取得した指向情報に基づいて、光学部１０から出射される光ビームＬＢａが目標物ＯＢを指向するように追尾駆動部３０を制御する。
【0023】
以上のように、本例示的実施形態に係る追尾制御方法Ｓ１においては、目標角度および指向情報に基づいて、光学部１０から出射される光ビームＬＢａが目標物ＯＢを指向するように制御される。これにより、第２光ビームＬＢｂに対して、第１光ビームＬＢａを整合させることが容易となる。
【0024】
〔例示的実施形態２〕
本発明の第２の例示的実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、例示的実施形態１にて説明した構成要素と同じ機能を有する構成要素については、同じ符号を付し、その説明を適宜省略する。
本発明の第２の例示的実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、例示的実施形態１にて説明した構成要素と同じ機能を有する構成要素については、同じ符号を付し、その説明を適宜省略する。
【0025】
（追尾制御装置の構成）
図３は、第２の例示的実施形態に係る追尾制御装置１を表すブロック部である。第２の例示的実施形態に係る追尾制御装置１は、光学部１０、画像取得部２０、追尾駆動部３０、制御部４０を有する。このうち、光学部１０および画像取得部２０は、第１の例示的実施形態と同様であるため、詳細な説明を省略する。
図３は、第２の例示的実施形態に係る追尾制御装置１を表すブロック部である。第２の例示的実施形態に係る追尾制御装置１は、光学部１０、画像取得部２０、追尾駆動部３０、制御部４０を有する。このうち、光学部１０および画像取得部２０は、第１の例示的実施形態と同様であるため、詳細な説明を省略する。
【0026】
追尾駆動部３０は、制御部４０によって制御され、光学部１０が目標物ＯＢを指向するように光学部１０を駆動する。本例示的実施形態において、追尾駆動部３０は、粗追尾駆動部３１、精追尾駆動部３２を有する。
【0027】
制御部４０は、追尾駆動部３０を制御し、光学部１０を目標物ＯＢに指向させる。本例示的実施形態において、制御部４０は、粗追尾制御部４１、精追尾制御部４２、協調制御部４３を有する。
【0028】
なお、制御部４０（粗追尾制御部４１、精追尾制御部４２、協調制御部４３も含む）は、第１の例示的実施形態と同様、少なくとも１つのプロセッサＣ１、および少なくとも１つのメモリＣ２から構成することができる。
【0029】
粗追尾駆動部３１は、目標物ＯＢを粗追尾するように、光学部１０を駆動する。より具体的には、粗追尾駆動部３１は、ジンバル３１ａ（例えば、大型ジンバル）、モータ３１ｂを備え、ＡＺ軸（アジマス軸）／ＥＬ軸（エレベーション軸）の２軸以上で、光学部１０を駆動する。この結果、粗追尾駆動部３１は、目標物ＯＢに対して、光学部１０から出射される第１光ビームＬＢａの向きを粗調節できる。
【0030】
精追尾駆動部３２は、目標物ＯＢを精追尾するように、光学部１０を駆動する。より具体的には、精追尾駆動部３２は、光学部１０の本体に対して、第１光ビームＬＢａの向きをＡＺ軸（アジマス軸）／ＥＬ軸（エレベーション軸）の２軸以上で、高精度に駆動する。この結果、精追尾駆動部３２は、目標物ＯＢに対して、光学部１０から出射される第１光ビームＬＢａの向きを微調節できる。精追尾駆動部３２は、例えば、光学部１０から出射される第１光ビームＬＢａを偏向して、目標物ＯＢに出射する偏向器（一例として、光ビームを反射するミラーおよびミラーの向きを調節する調節器）を有する。
【0031】
粗追尾制御部４１は、粗追尾駆動部３１を制御する。より具体的には、粗追尾制御部４１は、協調制御部４３から出力される目標角度に基づいて、粗追尾駆動部３１を制御して、光学部１０（結局は、第１光ビームＬＢａ）を目標物ＯＢに指向させる。
【0032】
精追尾制御部４２は、精追尾駆動部３２を制御する。より具体的には、精追尾制御部４２は、協調制御部４３から出力される目標角度に基づいて、精追尾駆動部３２を制御して、第１光ビームＬＢａを目標物ＯＢに指向させる。
【0033】
協調制御部４３は、粗追尾制御部４１と精追尾制御部４２とを協調させて制御するものであり、目標位置推定部４３ａ、目標情報取得部４３ｂ、協調制御補償部４３ｃを有する。
【0034】
目標位置推定部４３ａ（協調制御部４３）は、目標角度を算出する。より具体的には、目標位置推定部４３ａは、画像取得部２０が取得した目標物ＯＢの画像に基づき、目標物ＯＢの位置を推定し、目標角度を決定して、協調制御補償部４３ｃに出力する。以下、詳細に説明する。
【0035】
目標位置推定部４３ａは、画像取得部２０が時系列で取得した目標物ＯＢの画像を画像処理して、画像上での目標物ＯＢの位置、さらには、追尾制御装置１に対する目標物ＯＢの相対的な位置（相対位置）を時系列で特定する。
【0036】
次に、目標位置推定部４３ａは、目標物ＯＢの時系列の相対位置に基づき、目標物ＯＢの将来の位置を予測する。この予測には、目標物ＯＢの運動を表す運動方程式Ｅ１および粗追尾駆動部３１の駆動特性を示す運動方程式Ｅ２が用いられる。運動方程式Ｅ２を用いるのは、粗追尾駆動部３１（特に、ジンバル）の動作遅延を考慮するためである。ジンバルは、ある程度の質量を有するため、慣性があり、速やかな方向変換は制限される。運動方程式Ｅ１、Ｅ２を用いることで、目標物ＯＢの位置を正確に推定（予測）できる。
【0037】
その後、目標位置推定部４３ａは、予測された目標物ＯＢの位置に基づき、目標物ＯＢを指向する第１光ビームＬＢａの目標角度を算出（決定）し、協調制御補償部４３ｃに出力する。
【0038】
目標情報取得部４３ｂは、光学部１０を介して、目標物ＯＢから送信されてきた、目標物ＯＢから出射される第２光ビームＬＢｂの指向情報や大気擾乱情報等を取得する。
【0039】
指向情報は、第２光ビームＬＢｂの指向方向に関する情報、例えば、第２光ビームＬＢｂの軸ＬＡｂの方位である。目標物ＯＢは、第２光ビームＬＢｂの指向情報を保持し、追尾制御装置１に送信する。指向情報を用いて、目標物ＯＢに対する第１光ビームＬＢａの指向の制御の高精度化を図ることができる。
【0040】
なお、追尾制御装置１は、第１光ビームＬＢａの指向情報を保持し、目標物ＯＢに送信してもよい。目標物ＯＢ側において、第２光ビームＬＢｂの指向の制御の高精度化を図ることができる。制御部４０（例えば、協調制御補償部４３ｃ）は、粗追尾駆動部３１、精追尾駆動部３２から出力される角度を、第１光ビームＬＢａの指向情報として取得できる。
【0041】
大気擾乱情報は、追尾制御装置１と目標物ＯＢ間での光空間通信に対する大気の擾乱の影響を表す情報である。本明細書において、光空間通信に対する大気の擾乱の影響とは、光空間通信のための光ビームが屈折、散乱等されることを指し、大気擾乱情報は、大気の擾乱の状態を示す情報、または、光ビームが大気擾乱にて幾何的な目標値よりも屈折、散乱等する度合いを示す情報を指す。追尾制御装置１および目標物ＯＢは、大気擾乱の状態を高速で撮影可能な画像カメラ等を用いて、または、光ビームが大気擾乱にて幾何的な目標値よりも屈折、散乱等する度合いを把握できるセンシング機器等を介して、大気擾乱情報を取得し、取得した大気擾乱情報を互いに送信してよい。これにより、追尾制御装置１から目標物ＯＢに向かう方向の光路と、目標物ＯＢから追尾制御装置１に向かう方向の光路の両方の大気擾乱情報を取得することができる。後述のように、大気擾乱情報を用いて、目標物ＯＢに対する光ビームの指向の制御の高精度化を図ることができる。
【0042】
協調制御補償部４３ｃ（制御部４０）は、補正された目標角度に基づいて、追尾駆動部３０（粗追尾駆動部３１、精追尾駆動部３２）を制御する。すなわち、協調制御補償部４３ｃは、目標情報取得部４３ｂが取得した指向情報に基づいて、目標位置推定部４３ａが決定した目標角度を補正し、粗追尾制御部４１、精追尾制御部４２を介して、補正された目標角度に基づいて、追尾駆動部３０（粗追尾駆動部３１、精追尾駆動部３２）を制御する。
【0043】
より具体的には、協調制御補償部４３ｃ（制御部４０）は、目標情報取得部４３ｂが取得した指向情報および大気擾乱情報に基づいて、目標位置推定部４３ａが決定した目標角度を補正し、粗追尾制御部４１、精追尾制御部４２を介して、補正された目標角度に基づいて、追尾駆動部３０（粗追尾駆動部３１、精追尾駆動部３２）を制御する。
【0044】
この補正は、例えば、次の式（１）に基づく。
【0045】
θｔ１ ＝ θｔ＊ｗ ＋ θｂ＊（１－ｗ） …… 式（１）
θｔ：目標位置推定部４３ａが決定した目標角度
θｔ１：補正後の目標角度
θｂ：目標情報取得部４３ｂが取得した指向情報（第２光ビームＬＢｂの向き（角度））
ｗ： 目標角度θｔ、角度θｂ間の重みを表す重み係数（０≦ｗ≦1）
なお、重み係数ｗに替えて、時々刻々と変化する大気擾乱状態を考慮した、時間による関数で表現される重み関数ｗｆ（ｔ）を用いてもよい。また、上述したように、追尾制御装置１から目標物ＯＢに向かう方向の光路の大気擾乱情報と、目標物ＯＢから追尾制御装置１に向かう方向の光路の大気擾乱情報の両方が取得されている場合、協調制御補償部４３ｃ（制御部４０）は、重み係数ｗを決定する際に、追尾制御装置１から目標物ＯＢに向かう方向の光路の大気擾乱情報と、目標物ＯＢから追尾制御装置１に向かう方向の光路の大気擾乱情報と、のどちらを優先するかを決定し、優先すると決定した大気擾乱情報を用いて重み係数ｗを決定してもよい。これにより、相互の大気擾乱の影響を考慮してさらに指向方向の精度を高めることができる。
θｔ：目標位置推定部４３ａが決定した目標角度
θｔ１：補正後の目標角度
θｂ：目標情報取得部４３ｂが取得した指向情報（第２光ビームＬＢｂの向き（角度））
ｗ： 目標角度θｔ、角度θｂ間の重みを表す重み係数（０≦ｗ≦1）
なお、重み係数ｗに替えて、時々刻々と変化する大気擾乱状態を考慮した、時間による関数で表現される重み関数ｗｆ（ｔ）を用いてもよい。また、上述したように、追尾制御装置１から目標物ＯＢに向かう方向の光路の大気擾乱情報と、目標物ＯＢから追尾制御装置１に向かう方向の光路の大気擾乱情報の両方が取得されている場合、協調制御補償部４３ｃ（制御部４０）は、重み係数ｗを決定する際に、追尾制御装置１から目標物ＯＢに向かう方向の光路の大気擾乱情報と、目標物ＯＢから追尾制御装置１に向かう方向の光路の大気擾乱情報と、のどちらを優先するかを決定し、優先すると決定した大気擾乱情報を用いて重み係数ｗを決定してもよい。これにより、相互の大気擾乱の影響を考慮してさらに指向方向の精度を高めることができる。
【0046】
図４は、相互に光通信を行う追尾制御装置１と目標物ＯＢの一例を表す図である。ここでは、自装置である追尾制御装置１ａと、他装置（目標物ＯＢ）である追尾制御装置１ｂとの間で光通信を行っている状態を表す。追尾制御装置１ａ、１ｂは、本例示的の実施形態に係る追尾制御装置１と同様の構成を有しているため詳細な説明を省略する。
【0047】
追尾制御装置１ａ、１ｂは、それぞれ、第１光ビームＬＢａ、第２光ビームＬＢｂを相手に向かって照射する。ここで、プロファイル５１Ａ～５３Ａは、第１光ビームＬＢａ、第２光ビームＬＢｂの軸ＬＡａ、ＬＡｂに沿う方向での第１光ビームＬＢａ、第２光ビームＬＢｂのプロファイルを表す。プロファイル５１Ｂ～５３Ｂはそれぞれ、プロファイル５１Ａ～５３Ａと対応し、第１光ビームＬＢａ、第２光ビームＬＢｂの軸ＬＡａ、ＬＡｂを横断する方向での第１光ビームＬＢａ、第２光ビームＬＢｂのプロファイルを表す。
【0048】
プロファイル５１Ａ、５１Ｂは、追尾制御装置１ａからの第１光ビームＬＢａの軸ＬＡａと追尾制御装置１ｂからの第２光ビームＬＢｂの軸ＬＡｂが一致し、追尾制御装置１ａ、１ｂ間での通信が安定な状態を表す。
【0049】
プロファイル５２Ａ、５２Ｂは、追尾制御装置１ａからの第１光ビームＬＢａの軸ＬＡａと追尾制御装置１ｂからの第２光ビームＬＢｂの軸ＬＡｂが一致せず、光ビームＬＢａ、ＬＢｂの広がりを考慮しても、追尾制御装置１ａ、１ｂ間での通信が限界に近い状態（やや不安定）を表す。
【0050】
プロファイル５３Ａ、５３Ｂは、追尾制御装置１ａからの第１光ビームＬＢａの軸ＬＡａと追尾制御装置１ｂからの第２光ビームＬＢｂの軸ＬＡｂの角度は異なるが、大気擾乱の影響で、追尾制御装置１ａ、１ｂ間での通信が安定な状態を表す。
【0051】
以上のように、第１光ビームＬＢａ、第２光ビームＬＢｂの軸ＬＡａ、ＬＡｂの角度（方位）のみならず、大気擾乱の影響を考慮することが必要となる。基本的には、軸ＬＡａ、ＬＡｂの角度（方位）のずれと通信の安定性の傾向が対応しない場合、目標角度θｔを優先して、補正後の目標角度θｔ1を決定する（式（１）の重み係数ｗを１に近づける）ことが好ましい。逆に、軸ＬＡａ、ＬＡｂの角度（方位）のずれと通信の安定性の傾向が対応する場合、指向情報（第２光ビームＬＢｂの向き：角度θｂ）を優先して、補正後の目標角度θｔ1を決定する（重み係数ｗを０に近づける）ことが好ましい。
【0052】
この重み係数ｗは、ニューラルネットワークを学習させた学習済みのモデルを用いて求めることができる。すなわち、第１光ビームＬＢａの向きをθａとして、過去におけるθａの値、θｂの値、θｔの値、ｗの値、および、大気擾乱情報を学習データとして用いて、θａまたはθｂの値、θｔの値、および、大気擾乱情報を入力として、ｗの値を出力する学習モデルを生成し、当該学習モデルを用いることにより、重み係数ｗを取得することができる。
【0053】
以上のように、本例示的実施形態に係る追尾制御装置１においては、指向情報（第２光ビームＬＢｂの向き）に基づいて目標角度を補正している。このため、本例示的実施形態に係る追尾制御装置１によれば、第２光ビーム（ＬＢｂ）に対して、第１光ビーム（ＬＢａ）を整合させることが容易となる。
【0054】
【0055】
画像取得部２０が目標物ＯＢの画像を取得する（ステップＳ２１）。目標位置推定部４３ａは、画像取得部２０が取得した目標物ＯＢの画像に基づき、目標角度を算出する（ステップＳ２２）。
【0056】
協調制御補償部４３ｃは、目標角度に基づき、粗追尾制御部４１を制御して、光学部１０を目標物ＯＢに指向させる（追尾制御、ステップＳ２３）。
【0057】
その後、光学部１０を介して、追尾制御装置１と目標物ＯＢ間の相互通信が確立されたか否かが判断される（ステップＳ２４）。相互通信が確立されていないと判断された場合（ステップＳ２４での「Ｎｏ」）、相互通信が確立するまで、追尾制御（ステップＳ２４）が繰り替えされる。
【0058】
相互通信が確立したら、目標物ＯＢから追尾制御装置１に第２光ビームＬＢｂの指向情報や大気擾乱情報等が送信される。この結果、目標情報取得部４３ｂは、目標物ＯＢと通信可能となったときに、目標物ＯＢからの第２光ビームＬＢｂの指向情報や大気擾乱情報等を取得する（ステップＳ２５）。なお、追尾制御装置１は、相互通信が確立したときに、目標物ＯＢに対して、第１光ビームＬＢａの指向情報や大気擾乱情報等を送信してもよい。
【0059】
すなわち、協調制御補償部４３ｃ（制御部４０）が算出された目標角度θ１に基づき、粗追尾制御部４１を介して、粗追尾駆動部３１（追尾駆動部３０）を制御し、光学部１０が目標物ＯＢと通信可能となる。このとき、目標情報取得部４３ｂは、目標物ＯＢから第２光ビームＬＢｂの指向情報や大気擾乱情報等を取得する。
【0060】
協調制御補償部４３ｃは、目標情報取得部４３ｂからの指向情報および大気擾乱情報に基づいて、目標位置推定部４３ａからの目標角度を補正する（ステップＳ２６）。この決定には、既述の式（１）を用いることができる。精追尾駆動部３２は、補正後の目標角度θｂ１に基づいて、光ビームの指向制御を行う（ステップＳ２７）。
【0061】
以上のように、本例示的実施形態に係る追尾制御方法Ｓ２においては、指向情報（第２光ビームＬＢｂの向き）に基づいて目標角度を補正している。このため、本例示的実施形態に係る追尾制御方法Ｓ２によれば、第２光ビーム（ＬＢｂ）に対して、第１光ビーム（ＬＢａ）を整合させることが容易となる。
【0062】
〔付記事項１〕
本発明は、上述した実施形態に限定されるものでなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。例えば、上述した実施形態に開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても、本発明の技術的範囲に含まれる。例えば、目標物ＯＢは、移動体に限られない。目標物ＯＢは、光ビームＬＢｂを出射して、追尾制御装置と相互に光通信を行い、追尾制御装置はこの光ビームＬＢｂの指向情報を何らかの手法で取得可能であればよい。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものでなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。例えば、上述した実施形態に開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても、本発明の技術的範囲に含まれる。例えば、目標物ＯＢは、移動体に限られない。目標物ＯＢは、光ビームＬＢｂを出射して、追尾制御装置と相互に光通信を行い、追尾制御装置はこの光ビームＬＢｂの指向情報を何らかの手法で取得可能であればよい。
【0063】
〔付記事項２〕
上述した実施形態の一部又は全部は、以下のようにも記載され得る。ただし、本発明は、以下の記載する態様に限定されるものではない。
上述した実施形態の一部又は全部は、以下のようにも記載され得る。ただし、本発明は、以下の記載する態様に限定されるものではない。
【0064】
（付記１）
光通信の対象である目標物（ＯＢ）に対して第１光ビーム（ＬＢａ）を出射し、前記目標物から出射される第２光ビーム（ＬＢｂ）を受光することによって、前記目標物と相互に光通信する光学部（１０）と、前記光学部を前記目標物に指向させるための追尾駆動部（３０）と、前記目標物の画像を取得する画像取得部（２０）と、前記第２光ビームの指向情報を取得する目標情報取得部（４３ｂ）と、制御部（４０）と、を備え、前記制御部は、前記取得された目標物の画像に基づいて、前記光学部を前記目標物に指向させるための目標角度を算出し、前記目標角度および前記指向情報に基づいて、前記追尾駆動部を制御して、前記光学部を前記目標物に指向させる、ことを特徴とする追尾制御装置（１）。
光通信の対象である目標物（ＯＢ）に対して第１光ビーム（ＬＢａ）を出射し、前記目標物から出射される第２光ビーム（ＬＢｂ）を受光することによって、前記目標物と相互に光通信する光学部（１０）と、前記光学部を前記目標物に指向させるための追尾駆動部（３０）と、前記目標物の画像を取得する画像取得部（２０）と、前記第２光ビームの指向情報を取得する目標情報取得部（４３ｂ）と、制御部（４０）と、を備え、前記制御部は、前記取得された目標物の画像に基づいて、前記光学部を前記目標物に指向させるための目標角度を算出し、前記目標角度および前記指向情報に基づいて、前記追尾駆動部を制御して、前記光学部を前記目標物に指向させる、ことを特徴とする追尾制御装置（１）。
【0065】
上記の構成によれば、目標角度および指向情報に基づいて、第２光ビーム（ＬＢｂ）に対して、第１光ビーム（ＬＢａ）を整合させることが容易となる。
【0066】
（付記２）
前記制御部は、前記指向情報に基づいて前記目標角度を補正し、前記補正された目標角度に基づいて、前記追尾駆動部を制御する、ことを特徴とする付記１に記載の追尾制御装置。
前記制御部は、前記指向情報に基づいて前記目標角度を補正し、前記補正された目標角度に基づいて、前記追尾駆動部を制御する、ことを特徴とする付記１に記載の追尾制御装置。
【0067】
上記の構成によれば、補正された目標角度に基づいて、第２光ビームに対して、第１光ビームを整合させることが容易となる。
【0068】
（付記３）
前記制御部は、前記算出された目標角度に基づいて、前記追尾駆動部を制御し、前記制御部が前記追尾駆動部を制御することによって、前記光学部が前記目標物と通信可能となったときに、前記目標情報取得部は、前記目標物から前記指向情報を取得する、ことを特徴とする付記１又は２に記載の追尾制御装置。
前記制御部は、前記算出された目標角度に基づいて、前記追尾駆動部を制御し、前記制御部が前記追尾駆動部を制御することによって、前記光学部が前記目標物と通信可能となったときに、前記目標情報取得部は、前記目標物から前記指向情報を取得する、ことを特徴とする付記１又は２に記載の追尾制御装置。
【0069】
上記の構成によれば、目標物から取得した指向情報に基づいて、第２光ビームに対して、第１光ビームを整合させることが容易となる。
【0070】
（付記４）
前記目標情報取得部は、前記目標物から前記指向情報および大気の擾乱情報を取得し、
前記制御部は、前記算出された目標角度、前記取得した指向情報、および前記擾乱情報に基づいて、前記追尾駆動部を制御する、ことを特徴とする付記３に記載の追尾制御装置。
前記目標情報取得部は、前記目標物から前記指向情報および大気の擾乱情報を取得し、
前記制御部は、前記算出された目標角度、前記取得した指向情報、および前記擾乱情報に基づいて、前記追尾駆動部を制御する、ことを特徴とする付記３に記載の追尾制御装置。
【0071】
上記の構成によれば、目標物から取得した指向情報、および擾乱情報に基づいて、第２光ビームに対して、第１光ビームを整合させることが容易となる。
【0072】
（付記５）
前記追尾駆動部は、前記目標物を粗追尾する粗追尾駆動部と、前記目標物を精追尾する精追尾駆動部と、を有し、前記制御部は、前記粗追尾駆動部を制御する粗追尾制御部と、前記精追尾駆動部を制御する精追尾制御部と、前記粗追尾駆動部と前記精追尾制御部とを協調させて制御する協調制御部と、を有し、前記協調制御部は、前記目標角度を算出し、前記粗追尾制御部と前記精追尾制御部とを制御することによって、前記追尾駆動部を制御する、ことを特徴とする付記１に記載の追尾制御装置。
前記追尾駆動部は、前記目標物を粗追尾する粗追尾駆動部と、前記目標物を精追尾する精追尾駆動部と、を有し、前記制御部は、前記粗追尾駆動部を制御する粗追尾制御部と、前記精追尾駆動部を制御する精追尾制御部と、前記粗追尾駆動部と前記精追尾制御部とを協調させて制御する協調制御部と、を有し、前記協調制御部は、前記目標角度を算出し、前記粗追尾制御部と前記精追尾制御部とを制御することによって、前記追尾駆動部を制御する、ことを特徴とする付記１に記載の追尾制御装置。
【0073】
上記の構成によれば、目標物から取得した指向情報、および擾乱情報に基づいて、第２光ビームに対して、第１光ビームを整合させることが容易となる。
【0074】
（付記６）
光学部を光通信の対象である目標物に指向させるための追尾制御方法であって、前記光学部は、前記目標物に対して第１光ビームを出射し、前記目標物から出射される第２光ビームを受光することによって、前記目標物と相互に光通信を行い、前記追尾制御方法は、前記目標物の画像を取得すること、前記第２光ビームの指向情報を取得すること、前記取得された目標物の画像に基づいて、前記光学部を前記目標物に指向させるための目標角度を算出すること、および前記目標角度および前記指向情報に基づいて、前記光学部を前記目標物に指向させること、を含むことを特徴とする追尾制御方法。
光学部を光通信の対象である目標物に指向させるための追尾制御方法であって、前記光学部は、前記目標物に対して第１光ビームを出射し、前記目標物から出射される第２光ビームを受光することによって、前記目標物と相互に光通信を行い、前記追尾制御方法は、前記目標物の画像を取得すること、前記第２光ビームの指向情報を取得すること、前記取得された目標物の画像に基づいて、前記光学部を前記目標物に指向させるための目標角度を算出すること、および前記目標角度および前記指向情報に基づいて、前記光学部を前記目標物に指向させること、を含むことを特徴とする追尾制御方法。
【0075】
上記の構成によれば、目標角度および指向情報に基づいて、第２光ビームに対して、第１光ビームを整合させることが容易となる。
【符号の説明】
【0076】
１、１ａ、１ｂ 追尾制御装置
１０ 光学部
２０ 画像取得部
３０ 追尾駆動部
３１ 粗追尾駆動部
３１ａ ジンバル
３１ｂ モータ
３２ 精追尾駆動部
４０ 制御部
４１ 粗追尾制御部
４２ 精追尾制御部
４３ 協調制御部
４３ｃ 協調制御補償部
４３ａ 目標位置推定部
４３ｂ 目標情報取得部
４３ｃ 協調制御補償部
ＬＢ、ＬＢａ、ＬＢｂ 光ビーム
１０ 光学部
２０ 画像取得部
３０ 追尾駆動部
３１ 粗追尾駆動部
３１ａ ジンバル
３１ｂ モータ
３２ 精追尾駆動部
４０ 制御部
４１ 粗追尾制御部
４２ 精追尾制御部
４３ 協調制御部
４３ｃ 協調制御補償部
４３ａ 目標位置推定部
４３ｂ 目標情報取得部
４３ｃ 協調制御補償部
ＬＢ、ＬＢａ、ＬＢｂ 光ビーム
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】