JP2016058887A - 可視光通信装置、及び、受信装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】より短時間に受信装置に情報を受信させる。【解決手段】可視光通信装置1であって、可視光通信のための光を出射する光源部20と、光源部20が出射する光の原信号を生成する信号制御回路30とを備え、信号制御回路30は、可視光通信装置1を識別するための識別情報を含むペイロード部分と、ペイロード部分の内容に応じて定められるCRC(Cyclic Redundancy Check)部分と、CRC部分の直後に配置される認識部分とを含む原信号を生成する。【選択図】図2
Description
本発明は、可視光通信装置、及び、受信装置に関する。
従来、照明光の強度を変調することによって信号を送信する可視光通信装置がある。可視光通信装置は、照明光の強度を変調することで信号を送信するので、信号を送信するための特別の機器を必要としない。また、照明用光源として発光ダイオードを用いることで省電力が実現できるので、地下街などでのユビキタス情報システムへの利用が検討されている。
特許文献1は、可視光通信のために付加される回路が簡素であり、高周波の通信信号に応じて忠実に出力光の強度を変調できる照明光通信装置を開示する。
非特許文献1は、電子情報技術産業協会(JEITA)により制定された、可視光ビーコンシステムにおける可視光通信の送信信号のプロトコルであるCP−1223を開示する。
「JEITA CP−1223 可視光ビーコンシステム」、2013年5月
上記CP−1223に従って情報を送信する場合、送信される情報の最小単位である1フレーム分の情報を送信するのに比較的長い時間を要するという問題がある。
本発明は、より短時間に受信装置に情報を受信させる可視光通信装置等を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る可視光通信装置は、可視光通信のための光を出射する光源部と、前記光源部が出射する前記光の原信号を生成する制御回路とを備え、前記制御回路は、前記可視光通信装置を識別するための識別情報を含むペイロード部分と、前記ペイロード部分の内容に応じて定められるCRC(Cyclic Redundancy Check)部分と、前記CRC部分の直後に配置される認識部分とを含む前記原信号を生成する。
本発明により、可視光通信装置は、より短時間に受信装置に情報を受信させることができる。
以下では、本発明の実施の形態に係る可視光通信装置について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置及び接続形態などは、一例であり、本発明を限定する趣旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、同じ構成部材については同じ符号を付している。
(実施の形態1)
本実施の形態において、より短時間に受信装置に情報を受信させることができる可視光通信装置等について説明する。
本実施の形態において、より短時間に受信装置に情報を受信させることができる可視光通信装置等について説明する。
まず、非特許文献1に示されるCP−1223に従う可視光通信信号である可視光ビーコン信号において生ずる弊害について説明する。
非特許文献1に示されるCP−1223に従う可視光通信信号である可視光ビーコン信号において、1フレーム分の情報を送受信するのに約33msecの時間を要する。高速で移動する移動体が可視光ビーコン信号を受信する場合、1フレームを受信するのに要する約33msecの間に移動体が移動すると、当該可視光ビーコン信号が正しく受信されないことがある。また、受信処理速度が低いハードウェア又はソフトウェアが可視光ビーコン信号を受信する場合には、約33msecの間に受信する信号を蓄積し処理するのに長時間を要し、処理に要するメモリ消費量及び処理負荷が上昇し、また、消費電力も増大するという弊害が生じ得る。そこで、約33msecより短い時間で情報を送受信することが求められる。
そこで、本発明は、CP−1223に従う可視光ビーコン信号であって、より短時間にイメージセンサにより受信することができる可視光ビーコン信号を送信する可視光通信装置等を提供することを目的とする。短時間で受信されることにより、受信装置のメモリ消費量を抑制することができ、また、受信装置の消費電力を抑制することができるというメリットもある。
図1は、本実施の形態に係る可視光通信システムの概観図である。
図1に示されるように、本実施の形態に可視光通信システムは、可視光通信装置1と、受信装置10とを備える。
可視光通信装置1は、照明光を周囲に照射することで、可視光通信装置1の周囲を照明する照明装置である。可視光通信装置1が出射する光は、可視光通信により受信装置10に送信される情報を含む照明光(以降、「通信光」ともいう)である。通信光は、可視光通信装置に固有の識別情報を含む。通信光は、上記識別情報として、例えば、可視光通信装置1を一意に識別するための機器識別情報、又は、可視光通信装置1が設置されている位置を示す位置情報を含む。通信光を受光する装置は、通信光に含まれる情報に基づいて可視光通信装置1を識別することができる。可視光通信装置1は、例えば、発光ダイオード(以降、LED(Light Emitting Diode)ともいう)等を光源とする照明装置である。
受信装置10は、可視光通信装置1が出射する通信光を受光することで、可視光通信装置1から情報を受信する受信装置である。受信装置10は、イメージセンサなどにより上記通信光を受光し、受光した通信光に含まれる識別情報を取得することにより、可視光通信装置1を識別する。受信装置10は、携帯電話端末、スマートフォン(高機能型携帯電話端末)、タブレット又はPC(Personal Computer)等により実現される。
言いかえれば、受信装置10は、可視光通信の受信装置であって、可視光通信装置1から光を受光する受光部と、受光部が受光した光の原信号を抽出する制御回路とを備え、制御回路は、原信号のうちの認識部分を取得し、取得した認識部分の直前に配置されたCRC部分を、可視光通信装置1を識別するための信号として取得する。上記受光部及び上記制御回路は、後述する可視光通信装置1における光源部20及び信号制御回路30とそれぞれ反対の動作を行う。
図2は、本実施の形態に係る可視光通信装置1の構成を示すブロック図である。
図2に示されるように、可視光通信装置1は、光源部20と、信号制御回路30と、信号制御用電源40と、主電源制御部50とを備える。
光源部20は、自発光することで、可視光通信により受信装置10に送信される情報を含む通信光を出射する光源である。光源部20は、入力される電流I1により点灯又は消灯することで通信光を出射する。光源部20が出射した通信光は、受信装置10により受信される。光源部20は、例えば、LED又は有機EL(Electro−Luminescence)により実現される。以降では、LEDにより実現される光源部20を例として説明する。
信号制御回路30は、光源部20が出射する通信光の原信号を生成する制御回路である。信号制御回路30は、電流I1の電流値を調整(変調)することで、光源部20が出射する通信光に含まれる信号に対応する電気信号(「原信号」ともいう)を生成する。具体的には、信号制御回路30は、光源部20により出射すべき通信光の強度の変化に対応して振幅が変化する電気信号を生成する。信号制御回路30は、スイッチング素子Q(例えば、MOSFET(Metal−Oxide−Semiconductor Field−Effect Transistor))に接続され、電流I1を制御する。
信号制御回路30が受信装置10に送信すべき情報を含む原信号を生成し、情報を含めた原信号から生成された通信光を光源部20が出射することにより、可視光通信装置1は、受信装置10に情報を送信する。原信号に含められる情報については、後で詳細に説明する。
信号制御用電源40は、信号制御回路30を駆動するための電源回路である。信号制御用電源40は、主電源制御部50から電源供給を受け、信号制御回路30を駆動するための電圧を生成し、信号制御回路30に出力する。
主電源制御部50は、外部電源60から電力供給を受け、光源部20、及び、信号制御用電源40等に電力を供給する電源回路である。主電源制御部50は、PFC(Power Factor Correction)回路51(力率改善回路)と、LED定電流回路52とにより、LEDを駆動するための定電流を生成する。また、調光制御部53により、上記の定電流の電流量を調整する。
以降において、可視光通信装置1が出射する通信光に含まれる情報について説明する。
図3は、関連技術に係る可視光通信装置が送信する信号のフレーム構成の説明図である。具体的には、関連技術は、非特許文献1に開示されるCP−1223に従う可視光ビーコン信号に関連する技術である。図3は、通信光の原信号を示している。また、この原信号に基づいて通信光が生成され送信されることから、図3に示される信号は通信光に含まれる情報を示しているともいえる。
図3は、可視光ビーコン信号のフレームが複数含まれるフレーム列200を示している。フレーム列200は、CP−1223に従う可視光ビーコン信号の1つのフレームであるフレーム201を含む。
フレーム201は、プリアンブル(PRE)と、ペイロード(PAYLOAD)と、CRC(Cyclic Redundancy Check)との各部分を含む。なお、上記部分のことを、フィールドともいう。
プリアンブルは、CP−1223に従って定められるフィールドであって、フレームの開始位置を示す所定のパターンからなるフィールドである。プリアンブルは、フレーム201内のその他のフィールドと区別されるために、4PPMの符号規則で符号化しても発生しないパターン、つまり、4PPMの符号規則違反のパターンを有する。プリアンブルは、例えば、12スロットの時間長を有する。
ここで、スロットとは、一定の強度の光を出射する時間の最小単位であり、CP−1223では0.104msecと規定されている。また、単に時間長という場合、当該信号を送信する場合に要する時間の長さを意味する。
ペイロードは、フレーム201により受信装置10に送信される情報を含むフィールドである。ペイロードは、可視光通信装置1を一意に識別するための識別情報を含む。ペイロードは、4PPMの符号規則に従って符号化される。ペイロードは、例えば、128ビット(256スロット)である。
CRCは、受信装置10による受信誤り(受信エラー)の検出のための符号を含むフィールドである。すなわち、フレーム201を受信した受信装置10は、上記と同様の方法によりCRCを算出し、算出したCRCが、フレーム201に含まれるCRCと一致する場合にフレーム201を正しく、つまり、エラーなく受信できたと判定する。CRCは、例えば、16ビット(32スロット)である。
CRCには、ペイロードを含む所定のフィールドを用いて、CRCを生成するための予め定められた生成多項式により算出される値が格納される。複数のフレームにおいてペイロードを含む所定のフィールド(以降、「CRC対象フィールド」ともいう)の内容が同一である場合には、当該複数のフレームにおけるCRC対象フィールドから算出されるCRCも同一となる。また、CRC対象フィールドの内容が異なる場合、多くの場合において異なるCRCが算出されるが、同一のCRCが算出されることもあり得る。
上記のとおりの長さを有するフレーム201が通信光により送信されるには、例えば、約33msecの時間を要する。
図4は、本実施の形態に係る可視光通信装置1が送信する信号のフレーム構成の説明図である。図5は、本実施の形態に係る識別信号の信号パターンを示す模式図である。図4及び図5を用いて、本実施の形態に係る通信光のフレーム構造について説明する。
図4は、信号制御回路30が生成する通信光の原信号を示しており、また、通信光に含まれる情報を示している。図4は、具体的には、可視光ビーコン信号のフレーム211が、複数連続して含まれるフレーム列210を示している。
フレーム211は、プリアンブル(PRE)と、ペイロード(PAYLOAD)と、CRCと、A1との各フィールドを含む。プリアンブル(PRE)と、ペイロード(PAYLOAD)と、CRCとのフィールドについては、上記関連技術におけるものと同様であるので説明を省略する。
A1は、原信号においてCRCの直後に配置されるフィールドであって、CRCの位置を示すためのフィールドである。A1は、上記の特徴を有するフィールドであればどのようなものであってもよい。A1を含む通信光を受信した受信装置10は、通信光においてA1の直前に配置された所定の長さのフィールドがCRCであると判断することができる。
A1は、予め定められたパターンからなるフィールドとしてもよい。A1は、例えば、図5に示されるパターンを有する。図5に示されるA1は、「101010」という6スロットの信号である。ここで、「1」の信号は、「暗」状態(光源が光を出射しない状態)を意味し、「0」の信号は、「明」状態(光源が光を出射する状態)を意味する。この場合、A1は、4PPMの符号規則違反のパターンを有する。A1が4PPMの符号規則違反を有することで、フレーム211内のその他のフィールドと比較的容易に区別され得るというメリットがある。
一方、A1は、時間的に変化するパターンからなるフィールドとしてもよい。その場合、可視光通信装置1と受信装置10との間で、A1の時間的変化の仕方について定められている必要がある。
A1は、プリアンブルより短いフィールドとしてもよい。例えば、A1は、4ビット(8スロット)としてもよい。また、A1は、プリアンブルより短かければ、他の長さであってもよい。
上記のとおりの長さを有するフレーム211が、通信光により送信されるには、例えば、約34msecの時間を要する。しかしながら、下記のとおり、より短時間で受信装置10がフレーム211から情報を取得することができる。
すなわち、受信装置10は、送信される通信光を受信することで、受信した通信光に含まれるフレーム列210を取得する。そして、受信装置10は、フレーム列210内を解析することで、予め定められたA1のパターンを発見した場合に、発見したA1のフィールドを取得する。A1は、4PPMの符号規則に違反したパターンを有するので、比較的容易に発見されるメリットがある。
受信装置10は、取得したフレーム211の中にA1を発見した場合には、A1の直前の、CRCの長さの分のフィールドを取得することで、取得したフレーム列210からCRCを取得する。
受信装置10が取得したCRCは、フレーム211に含まれていたペイロードを含むCRC対象フィールドの内容から算出されたものである。ペイロードが異なるフレーム211からは、上記のとおり、多くの場合に異なるCRCが算出される。よって、受信装置10は、当該フレーム211に含まれる固有の情報として、識別情報の代わりに、CRCを利用することができる。
このように、CRC及びA1を用いて通信光から情報を取得するには、受信装置10は、フレーム211におけるCRC及びA1を含む部分212を受信すればよく、この受信に要する時間は、例えば、約3. 3msecである。この時間は、図3におけるフレーム201を受信するのに要する時間の約1/10の時間に相当する。よって、フレーム201を受信するのに要する時間と比較して、フレーム211を受信するのに要する時間は、大幅に短縮される。
つまり、受信装置10は、CRCを発見するための目印としてA1を用いることで、フレーム211の中から短時間でCRCを発見することができる。
なお、上記のとおり、CRC対象フィールドの内容が異なる2以上のフレームから同一のCRCが算出される場合があり得る。上記2以上のフレームが2以上の可視光通信装置から送信されたものである場合、受信装置10は、CRC及びA1を用いる方法により、これら2以上の可視光通信装置を識別することができない。
ただし、CRCは予め定められた生成多項式により生成されるので、CRC対象フィールドの内容が定まった時点で、2以上のフレームから同一のCRCが算出される状況が生ずるか否かが判別可能である。そこで、上記の状況が生ずる場合には、それを回避するために、フレームに含まれるペイロードの情報を調整したり、可視光通信装置の配置を変更したりすることが可能である。
以上のように、本実施の形態に係る可視光通信装置1は、可視光通信のための光を出射する光源部20と、光源部20が出射する光の原信号を生成する信号制御回路30とを備え、信号制御回路30は、可視光通信装置1を識別するための識別情報を含むペイロード部分と、ペイロード部分の内容に応じて定められるCRC(Cyclic Redundancy Check)部分と、CRC部分の直後に配置される認識部分とを含む原信号を生成する。
これにより、可視光通信装置1は、原信号において、認識部分に基づいてCRC部分を受信装置に発見させることができる。CRC部分は、識別情報に応じて生成されるので、受信装置10は、CRC部分により可視光通信装置1を識別することができる。このように、受信装置10は、認識部分とCRC部分とを用いて可視光通信装置1を識別することができるので、ペイロード部分とCRC部分とを用いて識別する場合に比べて短い時間で可視光通信装置1を識別することができる。よって、可視光通信装置1は、より短時間に受信装置10に情報を受信させることができる。
また、認識部分は、ペイロード部分の直前に配置されるプリアンブル部分より短いとしてもよい。
これにより、可視光通信装置1は、プリアンブル部分より短い認識部分を用いて受信装置10に識別部分を発見させることができる。よって、可視光通信装置1は、より短時間に受信装置10に情報を受信させることができる。
また、認識部分は、予め定められた固定のパターンを有するとしてもよい。
これにより、可視光通信装置1は、予め定められたパターンを有する信号を受信装置10に発見させることで、受信装置10に認識部分を発見させることができる。よって、可視光通信装置1は、より簡素な処理により受信装置10に情報を受信させることができる。
また、認識部分は、CP−1223規格における4PPM(4値Pulse Position Modulation)符号規則に適合しないパターンを有するとしてもよい。
これにより、可視光通信装置1は、ペイロード部分及びCRC部分で用いられる符号規則に従わない信号を用いて、受信装置10に認識部分を発見させることができる。よって、可視光通信装置1は、より簡素な処理により受信装置10に情報を受信させることができる。
また、認識部分は、光を受光した受信装置10に、認識部分の直前に配置されたCRC部分を発見させ、かつ、CRC部分を用いて可視光通信装置1を識別させるための信号であるとしてもよい。
これにより、受信装置10は、認識部分を発見し、発見した認識部分に基づいてCRC部分を取得し、CRC部分を用いて可視光通信装置1を識別することができる。よって、受信装置10は、より短時間に可視光通信装置1から情報を受信することができる。
また、本実施の形態に係る受信装置10は、可視光通信の受信装置であって、可視光通信装置1から光を受光する受光部と、受光部が受光した前記光の原信号を抽出する制御回路とを備え、制御回路は、原信号のうちの認識部分を取得し、取得した認識部分の直前に配置されたCRC部分を、可視光通信装置1を識別するための信号として取得する。
これにより、上記と同様の効果を奏する。
(実施の形態2)
本実施の形態において、受信装置がより多くの可視光通信装置を識別することができる可視光通信システムについて説明する。
本実施の形態において、受信装置がより多くの可視光通信装置を識別することができる可視光通信システムについて説明する。
なお、実施の形態1におけるものと同一の機能ブロックなどには、同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
図6は、本実施の形態に係る可視光通信システムの概観図である。
図6に示されるように、本実施の形態に係る可視光通信システムは、可視光通信装置2と、受信装置11とを備える。
可視光通信装置2は、実施の形態1における可視光通信装置1と同様に、可視光通信装置2の識別情報(「第一識別情報」ともいう)を含む通信光を出射し、また、第一識別情報とは異なる第二識別情報を含む電波ビーコンを送信する。
可視光通信装置2は、周囲に繰り返し電波ビーコンを送信する。電波ビーコンは、第二識別情報を含み、通信光に含まれる第一識別情報とともに用いられることで可視光通信装置2を識別可能である。
つまり、複数の可視光通信装置2がある場合に、複数の可視光通信装置2のそれぞれは、第一識別情報と第二識別情報との両方が、他の可視光通信装置2と同一にならないように、第一識別情報と第二識別情報とを送信する。具体的には、可視光通信装置2は、他の可視光通信装置2と異なる第一識別情報を含む通信光を出射し、かつ、他の可視光通信装置2と同一の第二識別情報を含む電波ビーコンを送信することができる。また、可視光通信装置2は、他の可視光通信装置2と同一の第一識別情報を含む通信光を出射し、かつ、他の可視光通信装置2と異なる第二識別情報を含む電波ビーコンを送信することができる。また、可視光通信装置2は、他の可視光通信装置2と同一の第一識別情報を含む通信光を出射し、かつ、他の可視光通信装置2と異なる第二識別情報を含む電波ビーコンを送信することができる。
受信装置11は、実施の形態1における受信装置10と同様の機能を備え、かつ、電波ビーコンを受信する機能を備える。
受信装置11は、可視光通信装置2から、通信光を受光するととともに電波ビーコンを受信する。受信装置は、通信光に含まれる識別情報と、電波ビーコンに含まれる識別情報とを取得し、これらを用いて可視光通信装置2を識別する。
図7Aは、本実施の形態に係る可視光通信装置2の構成を示すブロック図である。
図7Aに示されるように、可視光通信装置2は、光源部20と、信号制御回路31と、信号制御用電源40と、主電源制御部50と、電波ビーコン送信回路70を備える。ここで、光源部20と、信号制御用電源40と、主電源制御部50とは、実施の形態1におけるものと同一である。
信号制御回路31は、実施の形態1における信号制御回路30と同様に、光源部20が出射する通信光の原信号を生成する制御回路である。さらに、信号制御回路31は、電波ビーコンに含めるための識別信号を生成し、電波ビーコン送信回路70に出力する。
信号制御回路31は、受信装置10に送信すべき識別情報のうちの一部を含む原信号を生成し、生成した原信号を光源部20に送信する。また、信号制御回路31は、識別情報のうちの残部を含む信号を生成し、生成した信号を電波ビーコン送信回路70により送信させる。
電波ビーコン送信回路70は、可視光通信装置2の識別情報を含む電波ビーコンを送信する送信回路である。電波ビーコン送信回路70は、信号制御回路31が出力した識別情報を取得し、取得した識別情報を含む電波ビーコンを周囲に送信する。送信した電波ビーコンは、受信装置10により受信される。
図7Bは、本実施の形態に係る可視光通信装置の識別方法を示す模式図である。
図7Bに示されるように、ステップS71において、可視光通信装置2は、第一識別情報を含む通信光を出射する。通信光はフレーム201を含む。具体的には、通信光は、ペイロードに第一識別情報を含み、ペイロードを含むCRC対象フィールドから算出されたCRCを含み、さらに、CRCの直後に配置されたA1を含む。
ステップS72において、可視光通信装置2は、第二識別情報221を含む電波ビーコンを送信する。
ステップS73において、受信装置11は、可視光通信装置2から通信光を受信する。通信光を受信した受信装置11は、実施の形態1における方法と同じ方法で、A1に基づいてCRCを取得する。
ステップS74において、受信装置11は、可視光通信装置2から電波ビーコンを受信する。電波ビーコンを受信した受信装置11は、電波ビーコンに含まれる第二識別情報221を取得する。
ステップS75において、受信装置11は、ステップS73で取得したCRCと、ステップS74で取得した第二識別情報221とを用いて、可視光通信装置2を識別する。
このようにして、受信装置11は、通信光に含まれるCRCと、電波ビーコンに含まれる第二識別情報とを用いて可視光通信装置2を識別することができる。実施の形態1において説明したように、2以上の可視光通信装置のそれぞれから送信された通信光に含まれるCRCが同一となる場合があり得る。上記2以上の可視光通信装置のそれぞれが異なる第二識別情報を有する電波ビーコンを送信すれば、受信装置11は、上記2以上の可視光通信装置を識別することができる。
以上のように、本実施の形態に係る可視光通信装置2は、さらに、電波により信号を送信する電波ビーコン送信回路70を備え、信号制御回路31は、識別情報のうちの一部を含む原信号を生成し、かつ、識別情報のうちの残部を含む信号を生成し、生成した信号を電波ビーコン送信回路70により送信させる。
これにより、可視光通信装置2は、可視光通信と電波ビーコンとの両方を利用して、受信装置11に情報を送信することができる。受信装置11は、可視光通信において認識部分とCRC部分とを用いて可視光通信装置2を識別するので、ペイロード部分とCRC部分とを用いて識別する場合に比べて短い時間で可視光通信装置2を識別することができる。また、受信装置11は、可視光通信とともに、電波ビーコンにより情報を受信し、それらの両方から識別情報を取得するので、より、多くの情報量を識別情報として取得することができる。
(実施の形態3)
本実施の形態において、受信装置がより確実に可視光通信装置から通信光を受光することができる可視光通信システムについて説明する。
本実施の形態において、受信装置がより確実に可視光通信装置から通信光を受光することができる可視光通信システムについて説明する。
従来の可視光通信装置の光源は、例えば電球型の光源のように、出射面積が比較的小さい場合がある。この場合、光源は、周囲を照明するためには比較的高い強度の光を出射する必要がある。
一方、可視光通信の受信装置は、通信光を受光するために一般にイメージセンサを用いる。イメージセンサは、所定より強度が高い光を受光すると、センサ値が飽和する(つまり、受光する光の強度によらずに一定値を出力する)特性を有する。そのため、イメージセンサのうち強度が高い光を受光した部分は、センサ値が飽和する。よって、受信装置は、通信光の明暗を読み取ることができず、可視光通信によって情報を取得することができない。
本実施の形態における可視光通信装置によれば、光源の面積が比較的小さい場合であっても、受信装置がより確実に可視光通信装置から通信光を受光することができる。
なお、本実施の形態の可視光通信装置は、より確実に可視光通信装置から通信光を受光する可視光通信装置として、実施の形態1における可視光通信装置1とは独立して実現することも可能である。
なお、上記の実施の形態におけるものと同一の機能ブロックなどには、同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
図8は、本実施の形態に係る可視光通信システムの概観図である。
図8に示されるように、本実施の形態に係る可視光通信システムは、可視光通信装置3と、受信装置10とを備える。
可視光通信装置3は、実施の形態1における可視光通信装置1と同様、可視光通信装置3の識別情報を含む通信光を出射する可視光通信装置である。可視光通信装置3は、比較的小さい出射領域から比較的高い強度の光を出射する、高輝度の光源を備える。
可視光通信装置3が出射する通信光は、光源が出射し直接に受信装置10に到達する通信光(以降、「主通信光」又は「第一光」ともいう)の他に、主通信光より強度が低い通信光(以降、「副通信光」又は「第二光」ともいう)を含む。副通信光の強度が低く抑えられている理由は、より確実に通信光を受信装置10に受信させるためである。なお、ここで「直接に到達する」とは、何らかの物体により反射又は屈折されることなく光が到達することをいう。なお、出射領域のうち、主通信光を出射する領域を第一出射領域といい、副通信光を出射する領域を第二出射領域という。
なお、図8においては、第一出射領域の全周囲を第二出射領域が取り囲むように配置されているが、第一出射領域と第二出射領域との配置はこれに限られず、第一出射領域から出射される光と、第二出射領域から出射される光との両方が受信装置10に受光されるような配置であればどのような配置であってもよい。すなわち、第一出射領域の周囲の一部だけを第二出射領域が囲むように配置されてもよいし、第一出射領域と第二出射領域とが並んで配置されていてもよい。
受信装置10は、可視光通信装置3が出射した通信光を受光する。このとき、受信装置10は、主通信光及び副通信光を通信光として受光する。
受信装置10は、通信光を受光するためにイメージセンサを用いる。上記のとおり、イメージセンサのうち主通信光を受光した部分は、センサ値が飽和し、通信光の明暗を読み取ることができない。
一方、イメージセンサのうち副通信光を受光した部分に相当する表示画面の部分103は、センサ値が飽和するより低い強度であるので、部分102よりも暗い色として表現され、また、通信光の明暗を反映する。受信装置10は、部分103から通信光の原信号を取得することができる。よって、受信装置10は、少なくとも副通信光を受光すれば、可視光通信装置3から情報を取得することができる。
図9は、本実施の形態に係る可視光通信装置3の光源部の第一の構成例を示す模式図である。
図9に示されるように、可視光通信装置3は、光源部20として、光源301と、反射板302と、導光板303とを備える。
光源301は、自発光することで光を出射する光源である。光源301は、例えば、LED、又は、有機ELなどにより実現される。光源301が出射する光の一部は、反射板302により反射される。また、光源301が出射する光のうちの別の一部は周囲に出射され、直接に受信装置10により受信される。このように受信装置10に受信される光が主通信光に相当する。光源301が出射する光は、周囲を照明するのに十分な程度の強度を有する。よって、光源301が出射する光が直接に受信装置10のイメージセンサに受信された場合には、イメージセンサのセンサ値が飽和する。なお、光源301が第一出射領域に相当する。
反射板302は、光源301が出射する光の一部を反射する反射板である。反射板302は、光源301が出射する光の一部を受けた場合、受けた光を反射する。反射した光の一部は導光板303に入射し、残部は周囲に出射される。反射板302は、鏡面又は鏡面仕上げされた面により実現される。
導光板303は、光源301及び反射板302からの直接光又は反射光を受光し、受光した光を内部で拡散させ、表面から均一な光を出射する導光板である。導光板303は、光源301及び反射板302から受光した光の強度を、受光したときの強度よりも低くして出射する。導光板303が出射する光が副通信光に相当する。なお、導光板303が第二出射領域に相当する。
光源部20は、図9に示される構成を備えることにより、1つの自発光する光源301を用いて、主通信光及び副通信光を含む通信光を出射することができる。受信装置10は、光源部20が出射する通信光をイメージセンサにより受光し、受光した副通信光から原信号を取得することができる。
図10は、本実施の形態に係る可視光通信装置の光源部の第二の構成例を示す模式図である。
図10に示されるように、可視光通信装置4は、光源部21として、光源301と、反射板302と、乱反射板401とを備える。光源301と、反射板302とは、図9における光源部20におけるものと同一である。
乱反射板401は、光源301及び反射板302からの直接光又は反射光を受光し、受光した光を乱反射する反射板である。乱反射板401は、光源301及び反射板302から受光した光の強度を、受光したときの強度よりも低くして出射する。乱反射板401が出射する光が副通信光に相当する。なお、乱反射板401は、例えば、シボ加工、より具体的には、梨地加工された表面により実現される。なお、導光板303が第二出射領域に相当する。
光源部21は、図10に示される構成を備えることにより、図9に示される光源部20と同様の効果を奏する。
図11は、本実施の形態に係る可視光通信装置の光源部の第三の構成例を示す模式図である。
図11に示されるように、可視光通信装置5は、光源部22として、光源301と、反射板302と、光源501とを備える。光源301と、反射板302とは、図9における光源部20におけるものと同一である。
光源501は、自発光することで光を出射する光源であって、光源301より低い輝度で面発光する光源である。光源501が出射する光は、光源301と同じ原信号から生成されるものである。光源501が出射する光が副通信光に相当する。光源501は、例えば、有機ELにより実現される。
光源部22は、図11に示される構成を備えることにより、図9に示される光源部20と同様の効果を奏する。
なお、図11の場合、少なくとも光源501が出射する光が識別情報等を含んでいればよく、光源301が出射する光(主通信光)には識別情報等が含まれていなくてもよい。受信装置10は、光源501が出射する光(副通信光)から識別情報等を取得するのであり、光源301が出射する主通信光からは識別情報等を取得することができないからである。
図12は、本実施の形態に係る可視光通信装置の光源部の第四の構成例を示す模式図である。
図12に示されるように、可視光通信装置6は、光源部23として、光源301と、反射板302と、光源601と、導光板602とを備える。光源301と、反射板302とは、図9における光源部20におけるものと同一である。
光源601は、自発光することで光を出射する光源である。光源601が出射する光は、光源301と同じ原信号から生成されるものである。光源601は、例えば、LEDにより実現される。
導光板602は、光源301及び反射板302からの直接光又は反射光を受光し、受光した光を内部で拡散させ、表面から均一な光を出射する導光板であり、図9における導光板303と同じもので構成される。
光源部23は、図12に示される構成を備えることにより、図9に示される光源部20と同様の効果を奏する。
なお、図12の場合も光源部23と同様、少なくとも導光板602が出射する光(副通信光)が識別情報等を含んでいればよい。
図13は、本実施の形態に係る可視光通信システムの利用例を示す模式図である。
図13は、図11に示される可視光通信装置5からの通信光を受信装置10が受信する形態について説明する。
可視光通信装置5の光源部22は、主通信光311と副通信光312とを出射する。主通信光311は、光源301から直接に受信装置10により受信される通信光であり、副通信光312は、光源501から出射される通信光である。
受信装置10は、前面と背面とを有するものとする。前面とは、表示画面等を有し、通常の使用においてユーザがよく閲覧する側の面であり、背面とは、前面の反対側の面のことである。受信装置10は、イメージセンサ111を前面に備え、イメージセンサ112を背面に備える。
ユーザが起立しての通常の使用において、イメージセンサ111は、天井の方向に向けられている。そのため、イメージセンサ111は、副通信光312を、センサ値が飽和することなく受信する。また、イメージセンサ111は、主通信光311を受信するが、光の強度が高いのでセンサ値が飽和し、主通信光311に含まれる識別情報などを取得することができない。
また、イメージセンサ112は、床の方向に向けられている。主通信光311は床面により乱反射される。床面による反射の強度が適切である場合には、イメージセンサ112は、床面により反射された主通信光311Aを、センサ値が飽和することなく受信する。一方、副通信光312も床面により乱反射されるが、副通信光312の強度は主通信光311より低いので、床面により反射された副通信光(不図示)を有効にするのは、主通信光311の場合より難しい。
以上のようにすれば、受信装置10は、可視光通信装置3が出射する主通信光311をイメージセンサ112により受信すると同時に、副通信光312をイメージセンサ111により受信することができる。
特に、図11及び図12に示したように、主通信光と副通信光とのそれぞれに異なる原信号を含める場合には、主通信光と副通信光とを利用して可視光通信装置から受信装置へ2系統で情報を送信することができる。
なお、本実施の形態における光源部の構成について、上記実施の形態1又は2の光源部の一態様として説明したが、それに限られない。つまり、本実施の形態における光源部を、他の可視光通信装置の光源部に適用することも可能である。
以上のように、本実施の形態に係る可視光通信装置3などによれば、光は、所定の強度の第一光と、前記第一光より強度が低い第二光とを含み、光源部20などは、第一光を出射する第一出射領域と、第二光を出射する第二出射領域であって、第一出射領域と異なる第二出射領域とを有する。
これにより、可視光通信装置3などは、第一光(主通信光)により周囲を照明し、第二光(副通信光)により情報を送信する。その際、可視光通信装置3などは、1つの光源から出射する光を用いて、上記2つの光を出射することができる。よって、可視光通信装置3などは、周囲を照明するとともに、より確実に、受信装置に通信光を受光させることができる。
また、第一出射領域は、第一光を出射する光源を含む領域であり、第二出射領域は、光源からの光を受光し、受光した光を内部で拡散させ、表面から第二光を出射する導光板を含む領域である。
これにより、可視光通信装置3は、具体的に、導光板を用いて第二光を生成し出射する。よって、可視光通信装置3は、より確実に、受信装置に通信光を受光させることができる。
また、第一出射領域は、第一光を出射する光源を含む領域であり、第二出射領域は、光源からの光を受光し、受光した光の一部を反射することで第二光を出射する反射板を含む領域である。
これにより、可視光通信装置4は、具体的に、反射板を用いて第二光を生成し出射する。よって、可視光通信装置4は、より確実に、受信装置に通信光を受光させることができる。
また、第一出射領域は、第一光を出射する第一光源を含む領域であり、第二出射領域は、第一光源とは異なる、第二光を出射する第二光源を含む領域である。
これにより、可視光通信装置5及び6は、第一光の光源と異なる光源を用いて第二光を生成し出射する。よって、可視光通信装置5及び6は、より確実に、受信装置に通信光を受光させることができる。
(実施の形態4)
本実施の形態において、実施の形態3で示した可視光通信装置の光源部の構成が、自動車のライトに適用された例について説明する。
本実施の形態において、実施の形態3で示した可視光通信装置の光源部の構成が、自動車のライトに適用された例について説明する。
図14は、本実施の形態に係る可視光通信装置7の光源部をライトとして搭載する自動車701の概観図である。
自動車701は、ヘッドライト702と、ボディイルミネーション703とを備える。ヘッドライト702と、ボディイルミネーション703とは、可視光通信装置7の光源部24に相当する。
ヘッドライト702は、自動車701が暗所において走行する場合に、自動車701の前方を照射する前照灯である。ヘッドライト702は、暗所を明るく照らすために輝度が高い光を出射する。
ボディイルミネーション703は、自動車701のボディの外側に取り付けられる装飾用のライトである。ボディイルミネーション703は、暗所において視認されることを目的として搭載されており、ヘッドライト702と比較して輝度が低い光を出射する。
図15は、本実施の形態に係る可視光通信装置7の光源部24の第一例の拡大図である。
図15に示されるように、ヘッドライト702は、本体部711と、周縁部712とを有する。
本体部711は、暗所を明るく照らすために点灯される光源である。
周縁部712は、本体部711の周縁に取り付けられる装飾用のライトである。周縁部712は、暗所にて視認されることを目的として搭載されており、本体部711と比較して輝度が低い光を出射する。
光源部24は、本体部711が出射する光を主通信光として出射し、周縁部712及びボディイルミネーション703が出射する光を副通信光として出射する。このようにすることで、自動車701(可視光通信装置7)は、ヘッドライト702により前方を照射するとともに、副通信光により受信装置10に対して情報を送信することができる。
図16は、本実施の形態に係る可視光通信装置の光源部の第二例の拡大図である。
図16に示されるヘッドライト702Aは、図15に示されるヘッドライト702と比較して、周縁部712Aの構成が異なる。
周縁部712Aは、周縁部712と比較して、光源がよりよく視認されるように構成されている。周縁部712Aは、光源がはっきりと視認されるので、周縁部712と比較して視覚的な演出効果が高い。周縁部712Aは、周縁部712と同様に副通信光を出射する。
上記により、ヘッドライト702Aは、ヘッドライト702と同様の効果を奏する。
(その他)
以上、本発明に係る可視光通信システムについて、上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。
以上、本発明に係る可視光通信システムについて、上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。
なお、上記実施の形態に係る包括的又は具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム又はコンピュータ読み取り可能なCD−ROMなどの記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム又は記録媒体の任意の組み合わせで実現されてもよい。
その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
1、2、3、4、5、6、7 可視光通信装置
10、11 受信装置
20、21、22、23、24 光源部
30、31 信号制御回路
70 電波ビーコン送信回路
10、11 受信装置
20、21、22、23、24 光源部
30、31 信号制御回路
70 電波ビーコン送信回路
Claims (11)
- 可視光通信装置であって、
可視光通信のための光を出射する光源部と、
前記光源部が出射する前記光の原信号を生成する制御回路とを備え、
前記制御回路は、前記可視光通信装置を識別するための識別情報を含むペイロード部分と、前記ペイロード部分の内容に応じて定められるCRC(Cyclic Redundancy Check)部分と、前記CRC部分の直後に配置される認識部分とを含む前記原信号を生成する
可視光通信装置。 - 前記認識部分は、前記ペイロード部分の直前に配置されるプリアンブル部分より短い
請求項1に記載の可視光通信装置。 - 前記認識部分は、予め定められた固定のパターンを有する
請求項1又は2に記載の可視光通信装置。 - 前記認識部分は、CP−1223規格における4PPM(4値Pulse Position Modulation)符号規則に適合しないパターンを有する
請求項1〜3のいずれか1項に記載の可視光通信装置。 - 前記認識部分は、前記光を受光した受信装置に、前記認識部分の直前に配置された前記CRC部分を発見させ、かつ、前記CRC部分を用いて前記可視光通信装置を識別させるための信号である
請求項1〜4のいずれか1項に記載の可視光通信装置。 - 前記可視光通信装置は、さらに、
電波により信号を送信する電波ビーコン送信回路を備え、
前記制御回路は、
前記識別情報のうちの一部を含む前記原信号を生成し、かつ、前記識別情報のうちの残部を含む信号を生成し、生成した前記信号を前記電波ビーコン送信回路により送信させる
請求項1〜5のいずれか1項に記載の可視光通信装置。 - 前記光は、所定の強度の第一光と、前記第一光より強度が低い第二光とを含み、
前記光源部は、前記第一光を出射する第一出射領域と、前記第二光を出射する第二出射領域であって、前記第一出射領域と異なる第二出射領域とを有する
請求項1〜6のいずれか1項に記載の可視光通信装置。 - 前記第一出射領域は、前記第一光を出射する光源を含む領域であり、
前記第二出射領域は、前記光源からの光を受光し、受光した光を内部で拡散させ、表面から前記第二光を出射する導光板を含む領域である
請求項7に記載の可視光通信装置。 - 前記第一出射領域は、前記第一光を出射する光源を含む領域であり、
前記第二出射領域は、前記光源からの光を受光し、受光した光の一部を反射することで前記第二光を出射する反射板を含む領域である
請求項7に記載の可視光通信装置。 - 前記第一出射領域は、前記第一光を出射する第一光源を含む領域であり、
前記第二出射領域は、前記第一光源とは異なる、前記第二光を出射する第二光源を含む領域である
請求項7に記載の可視光通信装置。 - 可視光通信の受信装置であって、
可視光通信装置から光を受光する受光部と、
前記受光部が受光した前記光の原信号を抽出する制御回路とを備え、
前記制御回路は、前記原信号のうちの認識部分を取得し、取得した前記認識部分の直前に配置されたCRC部分を、前記可視光通信装置を識別するための信号として取得する
受信装置。
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