JP2009232083A - 可視光通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】可視光通信が可能なときにだけ自動的に受信となり受信側の消費電力を節約する可視光通信システムを提供する。
【解決手段】可視光通信システムは、強度が変わる周波数が送信対象のデータに従って変調された可視光を送信する光源と、受光した上記可視光の強度に従って大きさが変わる電圧を出力する受光器および上記大きさが変わる電圧から該データを復調する復調器を有する端末と、を備える可視光通信システムにおいて、上記端末は、上記端末に入射する光を受光し且つ受光した光の強度に従って大きさが変わる電圧を出力する光センサーと、上記光センサーからの電圧が変わる周波数を検出する周波数検出部と、上記電圧が変わる周波数が所定の周波数領域に含まれるときだけ上記受光器および復調器を起動する制御部と、を有する。
【選択図】図５

Description

この発明は、可視光を使って通信を行う可視光通信システムに関するものである。

可視光通信とは、人間の身の回りにありふれている目に見える可視光を使って通信を行うことである。可視光は、例えば、オフィスや家の中や道路上の照明や、交通信号機や広告用電光掲示、ディスプレー、電子機器の表示などの、目に見える光である。
そして、可視光通信では、ＬＥＤランプを高速にデータに従って点滅し、点滅した可視光を受光してその光の中に含まれるデータを復調する。

しかし、可視光を検出する機能を常時動作させながら待ち受けすると、消費電力が増えるため電池を使用した携帯端末であれば連続動作時間が短くなってしまうという問題があった。そこで、可視光通信光源からの光に反応して蛍光を発する蛍光物質を塗布することにより、ユーザに可視光通信範囲を視認させ可視光通信光源からの光が届いていることを分からせている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−３４０１３８号公報

しかし、可視光通信光源からの光は蛍光物質が放つ光よりも非常に強いため、蛍光物質が放つ光を視認し難く、どこに可視光通信光源からの光が届いている領域を視認できないという問題がある。
また、可視光通信光源からの光が届いていることが分かってもユーザが端末の電源を入れなければ起動しないので、ユーザに可視光通信光源からの光を監視するという煩雑な作業を強いるという問題がある。

この発明の目的は、可視光通信が可能なときにだけ自動的に受信となり受信側の消費電力を節約する可視光通信システムを提供することである。

この発明に係る可視光通信システムは、強度が変わる周波数が送信対象のデータに従って変調された可視光を送信する光源と、受光した上記可視光の強度に従って大きさが変わる電圧を出力する受光器および上記大きさが変わる電圧から該データを復調する復調器を有する端末と、を備える可視光通信システムにおいて、上記端末は、上記端末に入射する光を受光し且つ受光した光の強度に従って大きさが変わる電圧を出力する光センサーと、上記光センサーからの電圧が変わる周波数を検出する周波数検出部と、上記電圧が変わる周波数が所定の周波数領域に含まれるときだけ上記受光器および復調器を起動する制御部と、を有する。

この発明に係る可視光通信システムの効果は、入射される光の周波数を検出するための光センサーおよび周波数検出部と検出された周波数が所定の周波数領域内に含まれているときだけ入射される光に含まれるデータを抽出する機能を起動する制御部とを備え、データにより周波数変調された光が発光されているときだけ入射される光に含まれるデータを抽出する機能を起動し、その他のときは起動しないので、受信機能付端末が消費する電力を少なくすることができることである。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る可視光通信システムが配備された部屋の斜視図である。
この発明の実施の形態１に係る可視光通信システムは、図１に示すように、天井１に配置され且つ床２を照明する送信機能付光源３と、可視光通信が可能な第１の領域４内に位置するとき送信機能付光源３から送信されたデータを受信する受信機能付端末５と、を備える。なお、送信機能付光源３が配置されている天井１には、通常照明用光源６が配置され、通常照明用光源６は第２の領域７内を照明する。また、通常照明用光源６は周波数が５０Ｈｚ（地域により６０Ｈｚ）の電灯線から供給される電源（以下、電灯線電源と称す）により駆動されている。このとき通常照明用光源６から発光される光の強度の波形は、横軸を時間および縦軸を強度とすると、図２に示すように、強度が変わる周波数が変わらず一定である。

図３は、この発明の実施の形態１に係る送信機能付光源３のブロック図である。
この発明の実施の形態１に係る送信機能付光源３は、図３に示すように、例えばパソコン１１から送信されてきたデータにより入力された所定の周波数の基準電圧をＬＥＤ駆動用電圧に周波数変調する変調器１２、および、ＬＥＤ駆動用電圧により駆動される発光器としてのＬＥＤランプ１３を備える。このときＬＥＤランプ１３から発光される光の強度の波形は、横軸を時間および縦軸を強度とすると、図４に示すように、強度が変わる周波数が変化し一定ではない。

図５は、この発明の実施の形態１に係る受信機能付端末５のブロック図である。
この発明の実施の形態１に係る受信機能付端末５は、入射される光を受光して光の強度に従う電圧に変換する受光器としてのホトダイオード１５、ホトダイオード１５から出力される電圧からノイズ成分を除去するフィルタ１６、ノイズ成分が除去された電圧からデータを復調する復調器１７、入射する光を受光して光の強度に従う電圧に変換する光センサー１８、電圧の周波数を検出する周波数検出部１９、電圧の周波数が所定の範囲内にあるときホトダイオード１５、フィルタ１６および復調器１７を起動する制御部２０、および、データを表示する表示部２１を備える。

図６は、この発明の実施の形態１に係る受信機能付端末５でのデータ受信の手順を示すフローチャートである。
ステップＳ１０１で、受信機能付端末５の図示しない電源スイッチを入れると、制御部２０はホトダイオード１５、フィルタ１６および復調器１７に電源を供給せずに光センサー１８および周波数検出部１９だけに電源を供給する。
ステップＳ１０２で、光センサー１８は入射される光を強度に従う電圧に変換し周波数検出部１９に送信する。
ステップＳ１０３で、周波数検出部１９は所定の時間間隔の平均の周波数を検出し制御部２０に周波数を送信する。
ステップＳ１０４で、制御部２０は周波数が所定の周波数領域に含まれているか否かを判断し、周波数が所定の周波数領域に含まれているときステップＳ１０５に進み、周波数が所定の周波数領域に含まれていないときステップＳ１０２に戻る。
ステップＳ１０５で、制御部２０はホトダイオード１５、フィルタ１６および復調器１７に電源を供給する。
ステップＳ１０６で、ホトダイオード１５は入射される光を受光して光の強度に従う電圧に変換する。
ステップＳ１０７で、フィルタ１６は電圧から所定の周波数領域外のノイズ成分を除去する。
ステップＳ１０８で、復調器１７は電圧からデータを復調し表示部２１に送信してデータを受信する手順を終了する。

この発明の実施の形態１に係る可視光通信システムでは、入射される光の周波数を検出するための光センサー１８および周波数検出部１９と検出された周波数が所定の周波数領域内に含まれているときだけ入射される光に含まれるデータを抽出する機能を起動する制御部２０とを備え、データにより周波数変調された光が発光されているときだけ入射される光に含まれるデータを抽出する機能を起動し、その他のときは起動しないので、受信機能付端末５の消費する電力を少なくすることができる。

実施の形態２．
図７は、この発明の実施の形態２に係る受信機能付端末のブロック図である。
この発明の実施の形態２に係る可視光通信システムは、この発明の実施の形態１に係る可視光通信システムと受信機能付端末５Ｂが異なり、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記し説明は省略する。
この発明の実施の形態２に係る受信機能付端末５Ｂは、この発明の実施の形態１に係る受信機能付端末５に照度検出部２３が追加されており、それにともない制御部２０Ｂが異なり、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記し説明は省略する。
照度検出部２３は、光センサー１８から送信された電圧波形の最も高い電圧を最大照度とし、電圧波形の最も低い電圧を最小照度として検出する。
制御部２０Ｂは、最小照度が所定のＨｉｇｈレベル閾値より大きいとき、最大照度が所定のＨｉｇｈレベル閾値より小さいとき、周波数が所定の周波数領域に含まれていてもホトダイオード１５、フィルタ１６および復調器１７に電源を供給しない。

図８（ａ）に示すように太陽光など極めて高い照度の光が含まれている場合、送信機能付光源３から所定の周波数領域の周波数で強度が変わる可視光が発光されていても、Ｈｉｇｈレベル閾値を認識することができず、可視光通信を行うことができない。
また、図８（ｂ）に示すように低い照度の光しか含まれていない場合、送信機能付光源３から所定の周波数領域の周波数で強度が変わる可視光が発光されていても、Ｌｏｗレベル閾値を認識することができず、可視光通信を行うことができない。
そして、図８（ｃ）に示すように、Ｈｉｇｈレベル閾値とＬｏｗレベル閾値とを認識できる照度の光の場合だけ、送信機能付光源から所定の周波数領域の周波数で強度が変わる可視光が発光されているか否かを判断する。

図９は、この発明の実施の形態２に係る受信機能付端末でのデータ受信の手順を示すフローチャートである。
ステップＳ２０１で、受信機能付端末５Ｂの電源スイッチを入れると、制御部２０Ｂはホトダイオード１５、フィルタ１６および復調器１７に電源を供給せずに光センサー１８、周波数検出部１９および照度検出部２３だけに電源を供給する。
ステップＳ２０２で、光センサー１８は入射される光を強度に従う電圧に変換し照度検出部２３および周波数検出部１９に送信する。
ステップＳ２０３で、照度検出部２３は所定の時間帯での電圧波形の最も高い電圧を最大照度とし、電圧波形の最も低い電圧を最小照度として検出し制御部２０Ｂに送信する。
ステップＳ２０４で、周波数検出部１９は所定の時間間隔の平均の周波数を検出し制御部２０Ｂに周波数を送信する。
ステップＳ２０５で、制御部２０Ｂは最小照度が所定のＨｉｇｈレベル閾値より大きいか否かを判断し、最小照度が所定のＨｉｇｈレベル閾値より小さいときステップＳ２０６に進み、最小照度が所定のＨｉｇｈレベル閾値より大きいときステップＳ２０２に戻る。
ステップＳ２０６で、制御部２０Ｂは最大照度が所定のＨｉｇｈレベル閾値より小さいか否かを判断し、最大照度が所定のＨｉｇｈレベル閾値より大きいときステップＳ２０７に進み、最大照度が所定のＨｉｇｈレベル閾値より小さいときステップＳ２０２に戻る。
ステップＳ２０７で、制御部２０Ｂは周波数が所定の周波数領域に含まれているか否かを判断し、周波数が所定の周波数領域に含まれているときステップＳ２０８に進み、周波数が所定の周波数領域に含まれていないときステップＳ２０２に戻る。
ステップＳ２０８で、制御部２０Ｂはホトダイオード１５、フィルタ１６および復調器１７に電源を供給する。
ステップＳ２０９で、ホトダイオード１５は入射される光を受光して光の強度に従う電圧に変換する。
ステップＳ２１０で、フィルタ１６は電圧から所定の周波数領域外のノイズ成分を除去する。
ステップＳ２１１で、復調器１７は電圧からデータを復調し表示部２１に送信してデータを受信する手順を終了する。

この発明の実施の形態２に係る可視光通信システムでは、入射される光の照度がＨｉｇｈレベル閾値およびＬｏｗレベル閾値を認識でき、且つデータにより周波数変調された光が発光されているときだけるときだけ入射される光に含まれるデータを抽出する機能を起動し、その他のときは起動しないので、受信機能付端末５Ｂが消費する電力を少なくすることができる。

なお、上述の実施の形態１、２では、天井１に配備された送信機能付光源３から受信機能付端末５に可視光通信によりデータを送受することを説明したが、受信機能付端末５に送信機能を追加する一方、送信機能付光源に受信機能を追加することにより双方向に可視光通信によりデータの送受ができる。このとき送信機能付光源に光センサー、周波数検出部または照度検出部を追加することにより実施の形態１、２で説明したように、可視光通信が可能な時にだけ光に含まれるデータを抽出する機能が起動される。

また、上述の実施の形態１、２では、天井１に配備された照明器具を可視光通信用の光源とした例を説明したが、交通信号機や広告用電光掲示、ディスプレー、電子機器の表示など可視光を発する光源であればこの発明を適用することができるとともに実施の形態１、２で説明した効果が得られる。

この発明の実施の形態１に係る可視光通信システムが配備された部屋の斜視図である。 図１の通常照明用光源から発光された光の強度の時間的な変化を示すタイムチャートである。 この発明の実施の形態１に係る送信機能付光源のブロック図である。 図１の送信機能付光源から発光された光の強度の時間的な変化を示すタイムチャートである。 この発明の実施の形態１に係る受信機能付端末のブロック図である。 この発明の実施の形態１に係る受信機能付端末でのデータ受信の手順を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態２に係る受信機能付端末のブロック図である。 受信機能付端末に入射する光の強度の時間的な変化を示すタイムチャートである。 この発明の実施の形態２に係る受信機能付端末でのデータ受信の手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 天井、２ 床、３ 送信機能付光源、４ 第１の領域、５、５Ｂ 受信機能付端末、６ 通常照明用光源、７ 第２の領域、１１ パソコン、１２ 変調器、１３ ＬＥＤランプ、１５ ホトダイオード、１６ フィルタ、１７ 復調器、１８ 光センサー、１９ 周波数検出部、２０、２０Ｂ 制御部、２１ 表示部、２３ 照度検出部。

Claims (2)

1. 強度が変わる周波数が送信対象のデータに従って変調された可視光を送信する光源と、受光した上記可視光の強度に従って大きさが変わる電圧を出力する受光器および上記大きさが変わる電圧から該データを復調する復調器を有する端末と、を備える可視光通信システムにおいて、
   上記端末は、
   上記端末に入射する光を受光し且つ受光した光の強度に従って大きさが変わる電圧を出力する光センサーと、
   上記光センサーからの電圧が変わる周波数を検出する周波数検出部と、
   上記電圧が変わる周波数が所定の周波数領域に含まれるときだけ上記受光器および復調器を起動する制御部と、
   を有することを特徴とする可視光通信システム。
2. 上記端末は、上記光センサーからの電圧の最大値および最小値からそれぞれ最大照度および最小照度を検出する照度検出部を有し、
   上記制御部は、上記最大照度および上記最小照度が所定の条件を満たし且つ上記電圧が変わる周波数が所定の周波数領域に含まれるときだけ上記受光器および復調器を起動することを特徴とする請求項１に記載の可視光通信システム。

Images