JP2008234521A - 光通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＬＥＤ式の交通信号機の信頼性および安全性を損なわずに情報通信を行う。
【解決手段】交通信号制御部６によって点灯が制御される赤信号部３と黄信号部４と青信号部５とのうちの何れか１つを、交通信号機として機能する交通信号用ＬＥＤ７と同色の１６個のＬＥＤでなる通信用ＬＥＤ８とで構成する。通信用ＬＥＤ８は、交通信号制御部６とは独立して、出力部１２によって、変調部１１で通信データを変調してなる１６個の独立した変調信号によって、タイミング判定部１０で判定された交通信号用ＬＥＤ７の消灯期間に点灯する。こうして、従来のＬＥＤ式の交通信号機自体の機能に手を加えることなく通信機能を付加して、交通信号機の信頼性や安全性等の特長を損なうことなく屋外での情報通信を可能にする。また、情報信号が重畳された点灯信号に基づいて交通信号機を点灯する場合に比してちらつきが少ないため、自由に変調方式を選択することができる。
【選択図】図１

Description

この発明は、可視光を発するＬＥＤ(Light Emitting Diode：発光ダイオード)で構成された信号表示部を有する交通信号機を用いて光通信を行う光通信装置に関する。

近年の可視光ＬＥＤの研究・開発の進歩によって、その小型,低消費電力および長寿命といった特長が注目され、可視光ＬＥＤの交通信号機への利用が広まっている。

また、上記可視光ＬＥＤは駆動電圧によって容易に高速で光量を制御できることから普及が始まったＬＥＤ式の交通信号機を使用した可視光通信の研究が、ＩＴＳ(Intelligent Transport Systems：高度道路交通システム)における情報通信技術の一つとして進められている。

このような通信技術の一例として、特開２００１‐６７５８５号公報(特許文献１)に開示された「信号機を用いた信号伝達装置」がある。この特許文献１には、変調器によって情報信号を変調パルス信号に変調し、点灯信号発生装置によって点灯信号を発生し、加算器によって、上記点灯信号を上記変調パルス信号と同一周期のパルス信号に変換し、駆動装置によって、上記加算器からの上記情報信号が重畳された点灯信号に基づいて、信号機の表示部(ＬＥＤ)を駆動することによって、データ通信を行うことが開示されている。

また、他の例として、特開２００６‐９２４８６号公報(特許文献２)に開示された「ＬＥＤ信号灯器」がある。この特許文献２には、点灯発光部のＬＥＤを複数のグループＡ,Ｂ,Ｃに分割し、ＬＥＤグループＡの点滅状態を変調する変調部Ａと、ＬＥＤグループＢの点滅状態を変調する変調部Ｂと、ＬＥＤグループＣの点滅状態を変調する変調部Ｃと、によって変調すべき通信信号を、通信制御部によって制御することによって、各ＬＥＤグループ毎に異なる変調を行うことが開示されている。

また、２００４年１０月開催のＣＥＡＴＥＣにおいて、可視光通信コンソーシアムによって、ＬＥＤ信号機通信システムの展示が行われている(http://www.vlcc.net/ceatec.htm参照)。

しかしながら、車両や通行人の安全を確保し、スムーズな交通を実現するために、交通信号機には信頼性や安全性が要求されるという観点からすると、上記特許文献１および特許文献２、並びに研究・展示によって開示された従来のＬＥＤ式の交通信号機を使用した可視光通信には、以下のような問題がある。

すなわち、上記従来のＬＥＤ式の交通信号機を使用した可視光通信においては、交通信号機に通信機能を付加するために、信号表示用ＬＥＤに様々な制御回路を付加してより複雑なシステム構成しており、信頼性を損なう恐れがあるという問題がある。そのため、未だ、普及には至っていない。

また、交通信号機に通信機能を付加するためには、人間がちらつきを感知することが少ない変調方法によって信号表示用ＬＥＤの点灯信号の変調を行う必要があり、そのため少なからず通信速度を犠牲にしなければならないという問題がある。

また、通信性能を高めるために、通信用の指向特性を高くし、より光度を高くしたＬＥＤを信号表示用ＬＥＤとして使用する必要がある。しかしながら、このような信号表示用ＬＥＤを使用することは、視認性を損なうという恐れがある。
特開２００１‐６７５８５号公報 特開２００６‐９２４８６号公報

そこで、この発明の課題は、ＬＥＤ式の交通信号機の信頼性および安全性を損なうことなく屋外での情報通信を可能にする光通信装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の光通信装置は、
複数の波長の可視光で発光するＬＥＤで構成された信号表示部を有する交通信号機と、
上記信号表示部の上記ＬＥＤが消灯する消灯期間を判定する第１タイミング判定部と、
上記信号表示部内に設けられると共に、上記複数の波長の可視光のうちの何れか一つの可視光で発光する通信用ＬＥＤと、
入力された通信データを変調して変調信号を生成する変調部と、
上記第１タイミング判定部の判定結果と上記変調部からの上記変調信号とに基づいて、上記消灯期間に上記変調信号を上記通信用ＬＥＤに出力して、上記通信用ＬＥＤを点灯させる出力部と
を含む送信部と、
上記交通信号機の信号表示部および上記通信用ＬＥＤの２次元映像が入力されて、画素データに変換して出力するイメージセンサーと、
上記イメージセンサーからの画素データに基づいて、上記信号表示部および上記通信用ＬＥＤの画素データを認識する画像認識部と、
上記画像認識部による認識結果に基づいて、上記信号表示部の上記ＬＥＤが消灯する消灯期間を判定する第２タイミング判定部と、
上記第２タイミング判定部の判定結果と上記画像認識部の認識結果とに基づいて、上記画像認識部によって認識された画素データの中から上記消灯期間における上記通信用ＬＥＤの画素データを読み出すと共に、この読み出された上記通信用ＬＥＤの画素データから上記通信データに復調する復調部と
を含む受信部と
を備えたことを特徴としている。

上記構成によれば、交通信号機における複数の波長の可視光で発光するＬＥＤで構成された信号表示部内に、上記複数の波長の可視光のうちの何れか一つの可視光で発光する通信用ＬＥＤを設けている。そして、出力部によって、入力された通信データを変調部によって変調して生成された変調信号を、第１タイミング判定部で判定された上記信号表示部のＬＥＤの消灯期間に、上記通信用ＬＥＤに出力することによって、上記信号表示部とは独立して、上記通信用ＬＥＤを点灯するようにしている。

したがって、従来のＬＥＤ式の交通信号機自体の機能に手を加えることなく通信機能を付加することが可能になり、交通信号機の信頼性や安全性等の特長を損なうことなく屋外での情報通信を可能にできる。

さらに、従来のＬＥＤ式の交通信号機を使用した可視光通信のごとく、情報信号が重畳された点灯信号に基づいて交通信号機の信号表示部の点灯を行う場合に比較してちらつきの発生を少なくでき、上記変調部による変調方式を自由に選択することが可能になる。

さらに、上記通信用ＬＥＤは上記信号表示部のＬＥＤとは独立して配置されている。したがって、上記通信用ＬＥＤとして指向特性の高いＬＥＤを選択しても、交通信号機を構成する上記信号表示部のＬＥＤに対する視認性を損なうことは無い。したがって、交通信号機の信頼性や安全性等の特長を損なうことなく、上記通信用ＬＥＤの指向特性を高めることができる。

また、１実施の形態の光通信装置では、
上記通信用ＬＥＤは複数個在り、
上記変調部は、上記複数の上記通信用ＬＥＤの夫々を互いに独立して点灯させるための上記通信用ＬＥＤの数と同数の互いに独立した変調信号を生成するようになっている。

この実施の形態によれば、複数の上記通信用ＬＥＤの夫々を、互いに独立した変調信号によって互いに独立して並列に点灯させるので、上記信号表示部のＬＥＤが消灯している短い期間であっても十分な通信量を得ることができる。

また、１実施の形態の光通信装置では、
上記交通信号機は、上記信号表示部における上記ＬＥＤの点灯を上記発光波長別に制御する交通信号制御部を含んでおり、
上記交通信号制御部と、上記信号表示部における上記発光波長別の上記ＬＥＤとは、上記発光波長別の上記ＬＥＤに流れる電流を制限する電流制限抵抗が介設された制御信号線で接続されており、
上記第１タイミング判定部は、上記電流制限抵抗の両端電圧を検出することによって、上記発光波長別に上記ＬＥＤが消灯する消灯期間を判定するようになっている
通常、交通信号制御部と上記信号表示部における上記発光波長別の上記ＬＥＤとは、制御信号線で接続されており、この制御信号線には、上記信号表示部の上記ＬＥＤが過電流で破壊されないように流れる電流を制限する電流制限抵抗が介設されている。そして、この実施の形態によれば、上記第１タイミング判定部によって、上記電流制限抵抗の両端に発生する電圧が「０」と見なせる場合には、上記ＬＥＤに電流が流れていないため消灯していると判定するようにしている。したがって、特別な判定装置を用いることなく、元々設けてある上記電流制限抵抗を利用して、簡単に上記消灯期間を判定することができる。

また、１実施の形態の光通信装置では、
上記画像認識部は、上記通信用ＬＥＤの画素データを認識する際に、上記イメージセンサーからの１個の通信用ＬＥＤの画素データが当該画像認識部における所定数の画素に対応付けられている場合には、当該画像認識部における上記１個の通信用ＬＥＤの画素データに対応付けられている上記所定数の画素データを加算することによって、上記１個の通信用ＬＥＤの画素データとして認識するようになっている。

この実施の形態によれば、上記画像認識部における上記１個の通信用ＬＥＤの画素データに対応付けられている上記所定数の画素データを加算することによって、上記１個の通信用ＬＥＤの画素データとして認識するようにしている。したがって、上記画像認識部における上記各通信用ＬＥＤの画素データを互いに独立して得ることができる。

また、１実施の形態の光通信装置では、
上記画像認識部は、上記イメージセンサーからの画素データの中から、赤色,黄色あるいは青色の内の何れか一つの色の画素データ、あるいは、上記赤色,上記黄色および上記青色の組み合わせの画素データを検出することによって、上記信号表示部および上記通信用発光ダイオードの画素データを認識するようになっている。

この実施の形態によれば、上記画像認識部は、上記イメージセンサーからの画素データの中から、赤色,黄色あるいは青色の内の何れか一つの色の画素データ、あるいは、上記赤色,上記黄色および上記青色の組み合わせの画素データを検出することによって、予め設定された色をキーとして、簡単に、上記信号表示部および上記通信用ＬＥＤの画素データを認識することができる。

また、１実施の形態の光通信装置では、
上記第２タイミング判定部は、上記画像認識部によって認識された上記赤色,上記黄色あるいは青色の内の何れか一つの色の画素データ、あるいは、上記赤色,上記黄色および上記青色の組み合わせの画素データに基づいて、上記消灯期間を判定するようになっている。

この実施の形態によれば、実際に上記イメージセンサーによって捉えられた上記信号表示部および上記通信用ＬＥＤの映像に基づいて、確実に上記信号表示部の上記ＬＥＤが消灯する消灯期間を判定することができる。

また、１実施の形態の光通信装置では、
上記通信用ＬＥＤは、上記信号表示部内における当該通信用ＬＥＤと同じ波長の可視光で発光する上記ＬＥＤの領域の中心部に配置されている。

この実施の形態によれば、上記通信用ＬＥＤを、上記信号表示部内における同じ波長の可視光で発光する上記ＬＥＤの領域の中心部に配置することによって、上記画像認識部によって、上記信号表示部内における同じ波長の可視光で発光する上記ＬＥＤの領域が認識された際に、上記通信用ＬＥＤの画素データの領域も確実に認識することができる。

以上より明らかなように、この発明の光通信装置は、交通信号機における複数の波長の可視光で発光するＬＥＤで構成された信号表示部内に、上記複数の波長の可視光のうちの何れか一つの可視光で発光する通信用ＬＥＤを設け、出力部によって、入力された通信データを変調部によって変調して生成された変調信号を、第１タイミング判定部で判定された上記信号表示部のＬＥＤの消灯期間に、上記通信用ＬＥＤに出力することによって、上記信号表示部とは独立して上記通信用ＬＥＤを点灯するので、従来のＬＥＤ式の交通信号機自体の機能に手を加えることなく通信機能を付加することが可能になる。したがって、交通信号機の信頼性や安全性等の特長を損なうことなく、屋外での情報通信を可能にできる。

さらに、従来のＬＥＤ式の交通信号機を使用した可視光通信のごとく、情報信号が重畳された点灯信号に基づいて交通信号機の信号表示部の点灯を行う場合に比較してちらつきの発生を少なくでき、上記変調部による変調方式を自由に選択することが可能になる。

さらに、上記通信用ＬＥＤを上記信号表示部のＬＥＤとは独立して配置したので、上記通信用ＬＥＤとして指向特性の高いＬＥＤを選択しても、交通信号機を構成する上記信号表示部のＬＥＤに対する視認性を損なうことは無い。したがって、交通信号機の信頼性や安全性等の特長を損なうことなく、上記通信用ＬＥＤの指向特性を高めることができる。

以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。図１は、本実施の形態の光通信装置における送信部の構成を示す図である。

図１において、送信部１は、従来の交通信号機として機能する交通信号部分２と、その他の光通信機として機能する通信部分と、から構成されている。そして、上記交通信号部分２は、複数の赤色のＬＥＤでなる赤信号部３と、複数の黄色のＬＥＤでなる黄信号部４と、複数の青色のＬＥＤでなる青信号部５と、各信号部３,４,５の点灯を制御する交通信号制御部６と、によって構成されている。尚、交通信号制御部６は、従来の交通信号機を制御する交通信号制御部と同じ機能を有している。

また、上記赤信号部３は、交通信号機として機能する交通信号用ＬＥＤ７と光通信機として機能する通信用ＬＥＤ８とで構成されている。そして、交通信号制御部６は、赤信号部３における交通信号用ＬＥＤ７のみの点灯を制御する。ここで、通信用ＬＥＤ８は、図１においては４×４の格子状に配列された１６個のＬＥＤで構成されており、夫々が独立して駆動可能なように１６本のバス９に接続されている。

タイミング判定部１０は、上記交通信号制御部６から交通信号用ＬＥＤ７への制御信号に基づいて、赤信号部３における交通信号用ＬＥＤ７の消灯期間を判定して、判定信号を出力する。また、変調部１１は、入力された通信データを１６個の独立した変調信号に変調して出力する。そうすると、出力部１２は、タイミング判定部１０からの判定信号と変調部１１からの変調された変調信号とに基づいて、１６本のバス９を介して、通信用ＬＥＤ８を、交通信号用ＬＥＤ７の消灯期間に駆動する。

ここで、上記変調部１１は、上記交通信号用ＬＥＤ７の消灯期間の間に１６個の独立した変調信号を１回(すなわち、１フレーム)、あるいは、複数回(すなわち、複数フレーム)送信するようになっている。このように、１６個の独立した変調光によって並列通信を行うことによって、交通信号用ＬＥＤ７が消灯している短い期間でも十分な通信量を得ることが可能である。また、変調部１１による変調方式については、交通信号用ＬＥＤ７が消灯している期間に発光させるため、上記特許文献１および特許文献２に開示されている従来のＬＥＤ式の交通信号機を使用した可視光通信のごとくちらつきが発生することは少なく、特定の変調方式に限定されるものではない。すなわち、本実施の形態においては、比較的自由に変調方式を選択することができるのである。

また、上記通信用ＬＥＤ８は、交通信号用ＬＥＤ７と独立して配置されているので、通信用ＬＥＤ８として指向特性の高いＬＥＤを選択することも可能である。

図２は、図１に示す送信部１から送信された光通信信号を受信する受信部の構成を示す図である。

図２において、受信部１５は、レンズ１６を有しており、イメージセンサー１７の受光面１７aに送信部１から送信された光通信信号の像を結像させる。そして、イメージセンサー１７の各画素によって光電変換されて得られた画素データは画像認識部１８に入力され、画像認識部１８によって、上記画素データの中から交通信号機における通信用ＬＥＤ８を含んでいる赤信号部３とその他の信号部４,５との画素データの領域を認識する。

この場合の認識は、上記通信用ＬＥＤ８を含む信号部を構成するＬＥＤの色(本実施の形態においては赤色)と、その他の信号部を構成するＬＥＤの色(本実施の形態においては黄色と青色)とを予め設定しておき、イメージセンサー１７からの画素データに基づいて得られるカラーデータと上記予め設定された色のカラーデータとを比較して、一致する領域を、各信号部３,４,５の画素データの領域であると認識すればよい。尚、交通信号機における各信号部３,４,５は排他的に点灯されるので、同時には１色の信号部のみからの画素データの領域が認識される。そして、各信号部３,４,５の画素データをタイミング判定部１９に送出する一方、通信用ＬＥＤ８を含む赤信号部３の画素データをデータ読出し部２０に送出する。

タイミング判定部１９は、上記画像認識部１８から出力された各信号部３,４,５の画素データの計時変化に基づいて、全信号部３,４,５における信号用ＬＥＤの消灯期間を判定し、判定信号を出力する。そうすると、データ読出し部２０は、タイミング判定部１９からの判定信号と、画像認識部１８からの通信用ＬＥＤ８を含む赤信号部３の画素データとによって、総ての信号用ＬＥＤが消灯している期間に、通信用ＬＥＤ８の１６個のＬＥＤの画素データの読み出しを行う。こうして、データ読出し部２０によって読み出された１６個の画素データは、復調部２１によって通信データに復調されて出力される。

尚、本実施の形態においては、上記通信用ＬＥＤ８を赤信号部３に含めている。赤信号部３が点灯する期間は、この赤信号部３に対向する方向への車道および横断歩道に関して車両や人間は停止している。したがって、例えば青信号部５のように車両や人間が移動している場合よりも、上記画素データの領域の検出が容易である。そのため、データの通信も安定して行うことができ、赤信号部３を利用して光通信を行うのが有利である。しかしながら、他の黄信号部４や青信号部５に通信用ＬＥＤ８を含めても、データ通信量を落とすなどして通信することは可能である。要は、夫々の交通信号機の色が持つ意味によって最適な通信を行うことが可能であり、上記画素データの領域の認識に用いる色は１色に限定されるものでもない。

また、本実施の形態における受信部１５ではイメージセンサー１８を用いている。そのために、通信用ＬＥＤ８を構成する１６個のＬＥＤからの画素データを１個分ずつ分離して得ることができ、さらに上述したように総ての信号用ＬＥＤが消灯している期間に光通信を行うので、全信号部３,４,５における信号用ＬＥＤからの光による影響を受けることがないのである。

図３は、上記通信用ＬＥＤ８を含む赤信号部３の正面図である。図３中、２５は信号用ＬＥＤであり、２６は通信用ＬＥＤ８を構成する４×４の格子状に配列されたＬＥＤである。尚、通信用ＬＥＤ８は、赤信号部３の中心部に、信号用ＬＥＤ２５と混在して配置されている。このように、通信用ＬＥＤ８を赤信号部３の中心部に配置することによって、画像認識部１８が赤信号部３の画素データの領域を認識した際に、通信用ＬＥＤ８の画素データの領域をも確実に認識することができるのである。

その場合、上記イメージセンサー１７の画素は格子状に配列され、各画素が順次プログレッシブ走査されて画素データが読み出される。そのため、通信用ＬＥＤ８を構成するＬＥＤ２６も、イメージセンサー１７の画素に対応して列方向のＬＥＤ２６の数が各行で同数であることが望ましい。

また、上記通信用ＬＥＤ８を構成するＬＥＤ２６としては、配置される信号部３,４,５の信号用ＬＥＤ２５と同色のＬＥＤ、あるいは、人間の目には見えない赤外ＬＥＤを、使用するのがよい。配置される信号部３,４,５の信号用ＬＥＤ２５とは異なる色を使用することは、誤認を避けるためにも避けるべきである。

図４〜図７は、上記イメージセンサー１７が捉えた通信用ＬＥＤ８を構成するＬＥＤ２６の像を、上記画像認識部１８によって通信用ＬＥＤ８の画素データの領域が認識された際の１６画素×１６画素の状態で示している。図４の場合は、中央の４画素×４画素で通信用ＬＥＤ８の像が認識され、画像認識部１８における１個の画素が１個の通信用のＬＥＤ２６に対応している。したがって、１６個のＬＥＤ２６の画素データを独立して得ることができる。図５の場合は、中央の８画素×８画素で通信用ＬＥＤ８の像が認識され、画像認識部１８における「２×２」個の画素が１個の通信用のＬＥＤ２６に対応している。そして、１個のＬＥＤ２６に対応する４画素分の画素データを加算することによって、１６個のＬＥＤ２６の画素データを独立して得るようにしている。

また、図６の場合は、上記画像認識部１８における「４×４」個の画素が１個の通信用のＬＥＤ２６に対応している。そして、１個のＬＥＤ２６に対応する１６画素分の画素データを加算することによって、１６個のＬＥＤ２６の画素データを独立して得るようにしている。図７の場合は、捉えられた通信用ＬＥＤ８の象に、傾きが有った場合を示している。その場合でも、画像認識部１８における複数個の画素を１個の通信用のＬＥＤ２６に対応させることによって、画素データの読み誤りを抑えることができるのである。

図８は、一般的なＬＥＤ交通信号機における一灯の信号部に関する等価回路を示す。図８において、３１は交通信号機に電力を供給する商用交流電源であり、ダイオードブリッジ回路３２によって全波整流される。そして、ダイオードブリッジ回路３２と信号用ＬＥＤ３４との間に介設された電流制限抵抗３３によって信号用ＬＥＤ３４に流れる電流が制限されて、信号用ＬＥＤ３４が点灯される。

図９は、図８における各回路の電圧波形を示している。図９(a)は、商用交流電源３１の電圧波形である。また、図９(b)は、ダイオードブリッジ回路３２によって全波整流された電圧波形である。また、図９(c)は、電流制限抵抗３３の両端に発生する電圧波形である。図９(b)に示すように、ダイオードブリッジ回路３２からの電圧値が所定電圧Ｖ₁よりも低い期間３５においては、信号用ＬＥＤ３４は発光することができない。そのため、信号用ＬＥＤ３４を構成する各ＬＥＤには電流が流れない。すなわち、図９(c)に示すように、期間３５においては電流制限抵抗３３の両端には電圧が発生しないのである。さらに、図９(b)に示すように、ダイオードブリッジ回路３２からの電圧値が所定電圧Ｖ₁以上である期間３６においては、信号用ＬＥＤ３４は発光する。そのため、信号用ＬＥＤ３４を構成する各ＬＥＤには電流が流れる。すなわち、図９(c)に示すように、期間３６においては電流制限抵抗３３の両端には電圧が発生する。したがって、電流制限抵抗３３の両端電圧を監視することによって、期間(点灯期間)３６であるのか期間(消灯期間)３５であるのかを判定することができるのである。

そこで、図１における上記送信部１の上記タイミング判定部１０は、交通信号制御部６から交通信号用ＬＥＤ７への制御信号における電流制限抵抗(図示せず)の両端電圧に基づいて、赤信号部３における交通信号用ＬＥＤ７の図９における消灯期間３５に相当する消灯期間を判定するのである。

図１０は、上記タイミング判定部１０による消灯期間の判定結果に従って、交通信号用ＬＥＤ７の消灯期間に、出力部１２から通信用ＬＥＤ８に出力される変調信号の出力タイミングを示す。尚、斜線部分３７は、図１における通信用ＬＥＤ８を駆動するために１６本のバス９に変調信号を出力するタイミングを表している。ここで、図１０における変調出力期間３８は、図９における消灯期間３５に対応している。また、図１０における変調休止期間３９は、図９における点灯期間３６に対応している。

以上のごとく、本実施の形態においては、交通信号機の交通信号制御部６によって点灯が制御されると共に、複数の赤色のＬＥＤでなる赤信号部３と、複数の黄色のＬＥＤでなる黄信号部４と、複数の青色のＬＥＤでなる青信号部５と、のうちの何れか１つを、交通信号機として機能する交通信号用ＬＥＤ７と同じ色の１６個のＬＥＤでなる通信用ＬＥＤ８とで構成する。そして、通信用ＬＥＤ８は、交通信号制御部６によってでは無く、出力部１２によって、変調部１１で通信データを変調してなる１６個の独立した変調信号によって、タイミング判定部１０で判定された交通信号用ＬＥＤ７の消灯期間に点灯されるようになっている。

したがって、本発明によれば、従来のＬＥＤ式の交通信号機自体の機能に手を加えることなく、通信機能を付加することが可能になる。したがって、交通信号機の信頼性や安全性等の特長を損なうことなく、上記ＩＴＳを始めとする屋外における情報通信技術の一つとして交通信号機を活用することが可能になる。

さらに、従来のＬＥＤ式の交通信号機を使用した可視光通信のごとく、情報信号が重畳された点灯信号に基づいて交通信号機の各信号部３,４,５の点灯を行う場合に比較してちらつきが発生することが少なく、変調部１１における変調方式がちらつきの発生が少ない特定の変調方式に限定されることがない。すなわち、本実施の形態によれば、比較的自由に変調方式を選択することができるのである。

また、上記変調部１１および上記出力部１２は、上記交通信号用ＬＥＤ７の消灯期間の間に、１６個のＬＥＤでなる通信用ＬＥＤ８に対して、１６個の独立した変調信号を生成して送信するようになっている。このように、１６個の独立した変調光によって並列通信を行うので、交通信号用ＬＥＤ７が消灯している短い期間であっても十分な通信量を得ることができる。尚、通信用ＬＥＤ８を構成するＬＥＤの数は上記「１６」に限定されないことは言うまでもない。

また、上記赤信号部３を構成する通信用ＬＥＤ８は、赤信号部３を構成する交通信号用ＬＥＤ７と独立して配置されている。したがって、通信用ＬＥＤ８として指向特性の高いＬＥＤを選択しても、交通信号用ＬＥＤ７に対する視認性を損なうことは無い。そのために、本実施の形態によれば、交通信号機の信頼性や安全性等の特長を損なうことなく、通信用ＬＥＤ８の指向特性を高めることが可能になる。

また、本実施の形態における受信部１５では、上記送信部１からの交通信号機の光と通信機の光とをイメージセンサー１８で捉えるようにしている。そのため、通信用ＬＥＤ８を構成する１６個のＬＥＤからの画素データを、１個分ずつ分離して得ることができる。その際に、上述したように黄信号部４,青信号部５および交通信号用ＬＥＤ７が消灯している期間に光通信を行うので、全信号部３,４,５における信号用ＬＥＤからの光による影響を受けることなく、上記１６個のＬＥＤからの画素データを独立して得ることができるのである。

尚、本実施の形態における上記送信部１のタイミング判定部１０は、交通信号制御部６から交通信号用ＬＥＤ７への制御信号における電流制限抵抗の両端電圧に基づいて、赤信号部３における交通信号用ＬＥＤ７の消灯期間を判定している。しかしながら、この発明はこれに限定されるものではなく、例えば、図８におけるダイオードブリッジ回路３２に相当する回路の出力電圧を監視し、この出力電圧が信号用ＬＥＤ２５を発光させることができない電圧となる期間を上記消灯期間として判定することも可能である。

この発明の光通信装置における送信部の構成を示す図である。 図１に示す送信部から送信された光通信信号を受信する受信部の構成を示す図である。 図１における赤信号部の正面図である。 図２における画像認識部の中央４×４画素によって通信用ＬＥＤの画素データの領域が認識された際の状態を示す図である。 図２における画像認識部の中央８×８画素によって通信用ＬＥＤの画素データの領域が認識された際の状態を示す図である。 図２における画像認識部の１６×１６画素によって通信用ＬＥＤの画素データの領域が認識された際の状態を示す図である。 図６において通信用ＬＥＤの象に傾きが有った場合を示す図である。 一般的なＬＥＤ交通信号機における一灯の信号部に関する等価回路を示す図である。 図８における商用交流電源,ダイオードブリッジ回路および電流制限抵抗両端の電圧波形を示す図である。 図２における出力部から出力される変調信号の出力タイミングを示す図である。

符号の説明

１…送信部、
２…交通信号部分、
３…赤信号部、
４…黄信号部、
５…青信号部、
６…交通信号制御部、
７…交通信号用ＬＥＤ、
８…通信用ＬＥＤ、
９…バス、
１０,１９…タイミング判定部、
１１…変調部、
１２…出力部、
１５…受信部、
１６…レンズ、
１７…イメージセンサー、
１８…画像認識部、
２０…データ読出し部、
２１…復調部、
２５…信号用ＬＥＤ、
２６…通信用ＬＥＤのＬＥＤ、
３１…商用交流電源、
３２…ダイオードブリッジ回路、
３３…電流制限抵抗、
３４…信号用ＬＥＤ、
３５…消灯期間、
３６…点灯期間、
３８…変調出力期間、
３９…変調休止期間。

Claims (7)

1. 複数の波長の可視光で発光する発光ダイオードで構成された信号表示部を有する交通信号機と、
   上記信号表示部の上記発光ダイオードが消灯する消灯期間を判定する第１タイミング判定部と、
   上記信号表示部内に設けられると共に、上記複数の波長の可視光のうちの何れか一つの可視光で発光する通信用発光ダイオードと、
   入力された通信データを変調して変調信号を生成する変調部と、
   上記第１タイミング判定部の判定結果と上記変調部からの上記変調信号とに基づいて、上記消灯期間に上記変調信号を上記通信用発光ダイオードに出力して、上記通信用発光ダイオードを点灯させる出力部と
   を含む送信部と、
   上記交通信号機の信号表示部および上記通信用発光ダイオードの２次元映像が入力されて、画素データに変換して出力するイメージセンサーと、
   上記イメージセンサーからの画素データに基づいて、上記信号表示部および上記通信用発光ダイオードの画素データを認識する画像認識部と、
   上記画像認識部による認識結果に基づいて、上記信号表示部の上記発光ダイオードが消灯する消灯期間を判定する第２タイミング判定部と、
   上記第２タイミング判定部の判定結果と上記画像認識部の認識結果とに基づいて、上記画像認識部によって認識された画素データの中から上記消灯期間における上記通信用発光ダイオードの画素データを読み出すと共に、この読み出された上記通信用発光ダイオードの画素データから上記通信データに復調する復調部と
   を含む受信部と
   を備えたことを特徴とする光通信装置。
2. 請求項１に記載の光通信装置において、
   上記通信用発光ダイオードは複数個在り、
   上記変調部は、上記複数の上記通信用発光ダイオードの夫々を互いに独立して点灯させるための上記通信用発光ダイオードの数と同数の互いに独立した変調信号を生成するようになっている
   ことを特徴とする光通信装置。
3. 請求項１に記載の光通信装置において、
   上記交通信号機は、上記信号表示部における上記発光ダイオードの点灯を上記発光波長別に制御する交通信号制御部を含んでおり、
   上記交通信号制御部と、上記信号表示部における上記発光波長別の上記発光ダイオードとは、上記発光波長別の上記発光ダイオードに流れる電流を制限する電流制限抵抗が介設された制御信号線で接続されており、
   上記第１タイミング判定部は、上記電流制限抵抗の両端電圧を検出することによって、上記発光波長別の上記発光ダイオードが消灯する消灯期間を判定するようになっている
   ことを特徴とする光通信装置。
4. 請求項１に記載の光通信装置において、
   上記画像認識部は、上記通信用発光ダイオードの画素データを認識する際に、上記イメージセンサーからの１個の通信用発光ダイオードの画素データが当該画像認識部における所定数の画素に対応付けられている場合には、当該画像認識部における上記１個の通信用発光ダイオードの画素データに対応付けられている上記所定数の画素データを加算することによって、上記１個の通信用発光ダイオードの画素データとして認識するようになっている
   ことを特徴とする光通信装置。
5. 請求項１に記載の光通信装置において、
   上記画像認識部は、上記イメージセンサーからの画素データの中から、赤色,黄色あるいは青色の内の何れか一つの色の画素データ、あるいは、上記赤色,上記黄色および上記青色の組み合わせの画素データを検出することによって、上記信号表示部および上記通信用発光ダイオードの画素データを認識するようになっている
   ことを特徴とする光通信装置。
6. 請求項５に記載の光通信装置において、
   上記第２タイミング判定部は、上記画像認識部によって認識された上記赤色,上記黄色あるいは青色の内の何れか一つの色の画素データ、あるいは、上記赤色,上記黄色および上記青色の組み合わせの画素データに基づいて、上記消灯期間を判定するようになっている
   ことを特徴とする光通信装置。
7. 請求項１に記載の光通信装置において、
   上記通信用発光ダイオードは、上記信号表示部内における当該通信用発光ダイオードと同じ波長の可視光で発光する発光ダイオードの領域の中心部に配置されている
   ことを特徴とする光通信装置。

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