JP2008227944A - 可視光通信の受信装置及び可視光通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】受信装置に電力の供給が不要な可視光通信の受信装置及び可視光通信システムを提供する。
【解決手段】データ送信装置は、受信されたデータを変調し、照明光の搬送波としてデータ受信装置１２に送信する。データ受信装置１２は、受信された照明光を太陽電池パネル１３の出力変化で検出し、検出された照明光を復調し、復調されたデータを表示部１４に表示する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、一般的には可視光を利用した可視光通信システムに関し、特に、可視光を太陽電池パネルで受光する可視光通信システムに関する。

一般的に、可視光を用いた通信技術においては、入力されたデータに基づいて変調された光からなる信号光を発信することが可能なエレクトロルミネッセンス素子を用いた発光装置が開示されている（特許文献１参照）。
特開２００３-１１５８０３号公報

しかし、特許文献１の技術では、受信装置には電力を供給する必要がある。また、データの同期が取れた送信装置を複数用いることが困難である。

本発明は上述の事情を考慮してなされたものであり、受信装置に電力の供給が不要な可視光通信の受信装置及び可視光通信システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一態様によれば、データ蓄積装置と、データ送信装置と、データ受信装置とから構成される可視光通信システムであって、前記データ送信装置は、前記データ蓄積装置からデータを受信するデータ受信手段と、前記データ受信手段によって受信されたデータを変調する変調手段と、前記変調手段によって変調されたデータを照明光の搬送波として前記データ受信装置に送信する送信手段とを備え、前記データ受信装置は、前記送信手段によって受信された照明光を電力変換手段の出力変化で検出する照明光検出手段と、前記照明光検出手段によって検出された照明光を復調する復調手段と、前記復調手段によって復調されたデータを表示する表示手段と、を具備することを特徴とする可視光通信システムが提供される。

さらに、変調されたデータを照明光を電力変換手段の出力変化で検出する照明光検出手段と、前記照明光検出手段によって検出された照明光を復調する復調手段と、前記復調手段によって復調されたデータを表示する表示手段と、を具備することを特徴とする可視光通信の受信装置が提供される。

本発明によれば、受信装置に電力の供給が不要な可視光通信の受信装置及び可視光通信システムを提供することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
まず、本発明の実施形態に係る可視光通信システムは、ＬＥＤ照明等の照明装置からの照明光を搬送波としてデータを送信するために、副搬送波を用いてデジタル、あるいはアナログ変調されたデータが照明光を搬送波として出力される。データが乗った照明光は人間の目では見えることは無く、他の通常の照明と見掛け上は全く変わらない状態でデータが送信され、受信側装置には小型の太陽電池パネルを備えており、太陽電池パネルで照明光を受光することにより、太陽電池パネルから電力が得られる。この電力は受信側装置の電源として供給される。また、太陽電池パネルからの電圧や電流の出力変化波形から照明光により搬送された変調データを抽出し、そのデータを復調することにより、送信されてきたデータを得ることができる。

図１に示すように、本発明の実施形態に係る可視光通信システムは、可視光通信の送信装置および可視光通信の受信装置１２から構成される。送信装置は、データ送信／電源部１０およびＬＥＤ（Light Emitting Diode）照明部１１を備える。ＬＥＤ照明部１１からは照明光が照射される。受信装置１２は、太陽電池パネル１３、表示部１４、発音部１５等を備える。なお、本実施形態では、照明装置としてＬＥＤを用いた例を説明するが、照明装置はＬＥＤに限定されるものではなく、可視光であれば問わない。

図２は、本発明の実施形態に係る可視光通信システムを示したブロック図である。

当該ブロック図を用いて、本発明の実施形態に係る可視光通信システムについて詳しく説明する。データ送信／電源部１０は、データ変調部２０、送信データ作成部２１、ＬＥＤ駆動部２２、電源部２３、ＬＥＤ照明部１１を備えており、ＬＥＤ照明の駆動電源が生成されるとともに、予め決められたデータにより送信データを作成し、そのデータを送信タイミングで副搬送波を用いてデジタル、あるいはアナログ変調した後、ＬＥＤ駆動部で変調データとともにＬＥＤ照明に対して出力される。電源部２３は、後述するデータ管理装置（データ蓄積装置）４１（図８参照）から電力線４３（図８参照）を介して電力およびデータを受信する。送信データ作成部２１は、受信したデータから送信データを作成する。また、設定や書き込み等により予め決められたデータを送信するためのデータを作成する。

データ変調部２０は、作成されたデータを変調し、ＬＥＤ駆動部２２に送信する。また、データを送信のタイミングで副搬送波を用いてデジタル、あるいはアナログ変調する。ＬＥＤ駆動部２２は、変調されたデータに基づいてＬＥＤ照明部１１から照明光を出力する制御を行う。

受信装置１２は、太陽電池パネル１３、蓄電部１６、電源部１７、波形抽出部１８、信号復調部１９、表示部１４および発音部１５を備えている。太陽電池パネル１３は、照明光を受光し、発電を行うパネルである。蓄電部１６は、太陽電池パネル１３により発電された電力を蓄積する蓄電池であり、一定量分蓄えるためのコンデンサや二次電池等である。電源部１７は、蓄電部１６からの電力を内部回路へ電源の供給を行う。すなわち、電力を安定化し受信側装置の各部に電力供給する。波形抽出部１８は、太陽電池パネル１３により受光し、発電した電力の出力変化を検出する。信号復調部１９は、太陽電池パネル１３により受光した照明光から変調されたデータを分離し、復調する。また、データを含んだ照明光を受光した太陽電池パネル１３の出力電圧、または電流等の出力波形変化を捉えることで、送信側から送られた副搬送波により変調されたデータを得ることができる。表示部１４は、信号復調部１９により復調されたデータの表示を行う。すなわち、送信側から送られたデータとして、文字や絵、画像等のデータの場合は表示部により表示を行う。発音部１５は、復調されたデータが音声、音楽等であった場合に出力を行う。

次に、図３のフローチャートを参照して、本発明の実施形態に係る可視光通信システムおよび受信装置の制御方法について説明する。

データ管理装置４１により、データが電力線４３を介して送信装置のデータ送信／電源部１０に送信される。データ送信／電源部１０の電源部２３は、電力線によって送信されてきたデータを受信し、送信データ作成部２１に送る。送信データ作成部２１は、送信データを作成する（ステップＳ１０１）。データ変調部２０は、電力線を介して交流電源のゼロクロス点を検出する（ステップＳ１０２）。ゼロクロス点の検出については、例えば、図５に示すように、送信装置に供給される交流電源波形（が０となる点）をゼロクロス点として検出する。データ変調部２０は、ゼロクロス点をトリガーとし、データを変調する（ステップＳ１０３）。データが副搬送波を用いてデジタル、あるいはアナログ変調された後、ＬＥＤ駆動部２２で変調データとともにＬＥＤ照明部１１に対して照明光が出力される（ステップＳ１０４）。

次に、図４は、送信装置が複数ある場合の構成を示した模式図である。

図４に示すように、照明光が干渉するような隣接した箇所に複数の送信装置が設置されている。

また、図６は、送信装置が複数ある場合の１つの送信装置の構成を示したブロック図である。

図２と異なる点は、ゼロクロス検出部２４を備えている点である。ゼロクロス検出部２４によって検出されたゼロクロス点の情報をデータ変調部２０に送ることにより、データ送信の同期を取る。すなわち、送信装置に供給されるＡＣ１００Ｖ、５０Ｈｚ／６０Ｈｚ等の交流電源波形では、交流電源波形が０Ｖを交差するゼロクロス点を検出して、このゼロクロス点の検出を同期信号として、送信装置からの１フレーム毎の送信データをＬＥＤ照明から出力することにより、照明光が干渉するような隣接した箇所の複数の送信装置からのデータが同期されて出力することができる。

ＬＥＤ照明からの照明光を搬送波としてデータを送信するために、副搬送波を用いてデジタル、またはアナログ変調されたデータが照明光を搬送波として出力する場合、ＡＣ１００Ｖ等の交流電源（電力線４３）により複数の送信装置へ電源が供給され、その電源により、ＬＥＤ照明の駆動電源が生成される。設定や書き込み等により予め決められたデータにより送信データを作成し、作成されたデータの送信タイミングとして、送信装置へ電源供給される交流電源波形におけるゼロクロス点を検出し、算出されたゼロクロス点をトリガとしてデータが副搬送波を用いてデジタル、あるいはアナログ変調した後、ＬＥＤ駆動部で変調データとともにＬＥＤ照明に対して出力される。

このため、照明が干渉する隣接した箇所に送信装置が設置されていても、受信装置側で安定してデータを受信することができるとともに送信装置のＬＥＤ照明間を移動しても受信装置１２側の受信が途絶えることなく受信することができる。また、受信装置１２は複数の照明下を自由に移動してもデータの受信をすることが可能となる。

また、図７に示すように、さらに電力線搬送用モデム２５を構成に追加した場合、電力線４３ではなく、電力線搬送用モデム２５を介してデータ管理装置４１からデータを受信する。すなわち、電力線搬送用モデム２５は、送信装置に供給される交流電源に搬送された、電力線搬送通信データを受信する。このため、送信装置に供給される交流電源によりホスト側（データ管理装置４１）からのデータ受信、及び複数の送信装置における送信タイミングの同期の双方を行うことができるため、供給電源用のケーブル以外に通信用、同期用のケーブルが不要な、送信データの可変可能な複数台の照明を使用した通信装置が実現できる。

次に、図８は、送信装置が特定の箇所に複数台が一括で設置された場合の構成を示した模式図である。これらの送信装置Ａ−１〜Ａ−６は電源を供給するための交流電源（電力線４３）で接続されている。交流電源は電源供給の元となる分電盤４０から供給されるとともに、電力線搬送用モデム４２を介してデータ管理装置４１に接続され、データ管理装置４１から、電力線搬送データ通信により、ＬＥＤ照明を使用した送信装置送信装置Ａ−１〜Ａ−６に対して送信データが送られる。送られたデータはＬＥＤ照明から照明光として出力され、データ受信装置１２に対して伝えられる。

このように、多数の送信装置Ａ−１〜Ａ−６に対しても同一のデータを干渉せずに送信することができる。なお、送信装置Ａ−１〜Ａ−６は、データ管理装置４１から送信されたデータを一度蓄積して、変調した後にＬＥＤ照明としてデータ受信装置１２に対して伝えられるため、蛇管のタイムラグがある。このため、リアルタイムで電力線４３を介してデータを送信するものではない。

以上、本実施形態によれば、受信装置側で太陽電池パネルを照明光の受光として使用し、電力供給も行っているため、電源を必要とせずに受信装置を使用することができる。また、送信装置が複数設置されている場合でも、干渉せずに正確なデータ通信を行うことができる。

なお、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

本発明の一実施形態に係る可視光通信システムを示した模式図。 本発明の実施形態に係る可視光通信システムを示したブロック図。 本発明の実施形態に係る受信装置および可視光通信システムの制御を説明したフローチャート。 本発明の実施形態に係る送信装置が複数ある場合の構成を示した模式図。 本発明の実施形態に係るゼロクロス点の検出方法について示した模式図。 本発明の実施形態に係る送信装置が複数ある場合の１つの送信装置の構成を示したブロック図。 本発明の実施形態に係るさらに電力線搬送用モデムを構成に追加した場合の構成を示したブロック図。 本発明の実施形態に係る送信装置が特定の箇所に複数台が一括で設置された場合の構成を示した模式図。

符号の説明

１０…データ送信／電源部、１１…ＬＥＤ照明部、１２…受信装置、１３…太陽電池パネル、１４…表示部、１６…蓄電部、１７…電源部、１８…波形抽出部、１９…信号復調部、２０…データ変調部、２１…送信データ作成部、２２…ＬＥＤ駆動部、２３…電源部

Claims (10)

1. データ蓄積装置と、データ送信装置と、データ受信装置とから構成される可視光通信システムであって、
   前記データ送信装置は、
   前記データ蓄積装置からデータを受信するデータ受信手段と、
   前記データ受信手段によって受信されたデータを変調する変調手段と、
   前記変調手段によって変調されたデータを照明光の搬送波として前記データ受信装置に送信する送信手段とを備え、
   前記データ受信装置は、
   前記送信手段によって受信された照明光を電力変換手段の出力変化で検出する照明光検出手段と、
   前記照明光検出手段によって検出された照明光を復調する復調手段と、
   前記復調手段によって復調されたデータを表示する表示手段と、
   を具備することを特徴とする可視光通信システム。
2. 請求項１に記載の可視光通信システムにおいて、
   前記データ受信手段によって受信したデータを記憶した後に、前記変調手段は受信した前記データの変調を行い、送信データの作成を行うことを特徴とする可視光通信システム。
3. 請求項１に記載の可視光通信システムにおいて、
   前記照明光は、ＬＥＤであることを特徴とする可視光通信システム。
4. 請求項１に記載の可視光通信システムにおいて、
   前記復調手段は、前記照明光検出手段によって検出された照明光から前記データを分離し、分離されたデータを復調することを特徴とする可視光通信システム。
5. 請求項１に記載の可視光通信システムにおいて、
   前記データ蓄積装置からデータを電力線を介して受信することを特徴とする可視光通信システム。
6. 請求項５に記載の可視光通信システムにおいて、
   前記データ送信装置が複数であり、これらのデータ送信装置から同一のデータを送信する場合、前記電力線に流れる交流電源のゼロクロス点を検出し、複数の前記データ送信装置からのデータの送信の同期のトリガーを前記ゼロクロス点とすることを特徴とする可視光通信システム。
7. 変調されたデータを照明光を電力変換手段の出力変化で検出する照明光検出手段と、
   前記照明光検出手段によって検出された照明光を復調する復調手段と、
   前記復調手段によって復調されたデータを表示する表示手段と、
   を具備することを特徴とする可視光通信の受信装置。
8. 請求項７に記載の可視光通信の受信装置において、
   前記照明光は、ＬＥＤであることを特徴とする可視光通信の受信装置。
9. 請求項７に記載の可視光通信の受信装置において、
   前記復調手段は、前記照明光検出手段によって検出された照明光から前記データを分離し、分離されたデータを復調することを特徴とする可視光通信システム。
10. 請求項７に記載の可視光通信の受信装置において、
    前記データ蓄積装置からデータを電力線を介して受信することを特徴とする可視光通信の受信装置。

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