JP2017092859A - 空間光通信システム及び空間光通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】システム構築時のコストアップや作業負担の増大を軽減し、限られた空間内であっても、被写体の状況を適切かつ容易に把握する空間光通信システム及び空間光通信方法を提供する。【解決手段】空間光通信システム５では、測定発光ユニット３０に接続された各種のセンサは、植物の生育環境における測定データを検知する。測定発光ユニット３０の発光器は、測定データに対応した発光パターンで発光する。監視カメラ１０は、植物ＰＴを撮像する撮像素子を有する。監視カメラ１０は、植物ＰＴの撮像画像における、発光器の発光の有無に応じて、植物の生育環境における測定データを取得する。モニタサイトＣ３のモニタ５２は、この測定データを表示する。【選択図】図１

Description

本発明は、空間光通信システム及び空間光通信方法に関する。

昨今、植物を生育するビニールハウス等において、植物の生育を適切に観察するために、被写体（例えば植物）の近辺の情報を検知するための各種センサを植物の周囲に配置し、ネットワークに接続可能な機器が各種センサの検知情報を、ビニールハウス等から離れた監視室内の監視装置に送信することが検討されている。ここで、各種センサは、例えば温度センサ、湿度センサ、ＣＯ_２濃度センサ等が挙げられる。一方で、植物の生育を可視光画像で直接的に観察するためにカメラが設置され、カメラが、被写体である植物を撮像した画像データを監視装置に送信することが行われている。

このような昨今の状況に鑑みて、被写体の周囲に配置される各種センサを、ワイヤ等の専用線を介して、各種センサから離れた場所に設置されたカメラに有線で接続し、カメラが、撮像した画像データと各種センサの検知情報とを対応付けて監視装置に送信することも検討され始めている。監視装置は、各種センサの検知情報（つまり、被写体近辺の情報）とカメラにより撮像された画像データとを受信すると、これらの各種データを基に、ユーザに対し、植物の適切な環境における生育管理を促す。

この種の先行技術として、センサを筐体に内蔵するＩＰカメラを備え、センサにより検知された温度等の各種情報を含むメタデータを撮像データと併せて送信する、監視カメラシステムが知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２００８−０８５８３２号公報

ところが、特許文献１の構成では、ＩＰカメラの設置位置の近辺における温度等の各種情報を取得できるが、被写体（例えば植物）とＩＰカメラとが離れていると、目的とする被写体近辺の温度等の各種情報を得ることができないため、適切な観察が困難となるという課題があった。

そこで、被写体（例えば植物）近辺の多くの情報（例えば温度、湿度、ＣＯ_２濃度）を得るために、各種センサを被写体の周囲に多く配置し、各種センサとワイヤ等の有線で接続されたカメラに対して、各種センサの検知情報を送ろうとすると、次のような問題が考えられた。

具体的には、各種センサにより検知されたセンサ検知情報がそれぞれのワイヤを介して、各種センサから離れた場所に設置されたカメラに送信される場合、被写体周辺の生育環境を把握するために設置するセンサの数が増えてしまうと、センサからカメラへの接続に使用されるワイヤの数も同様に増えてしまい、ビニールハウス等の観察エリアにおけるワイヤの配設が複雑化し、システム構築時のコストアップや作業負担の増大が免れない。

本発明は、上述した従来の状況に鑑みて案出され、システム構築時のコストアップや作業負担の増大を軽減し、限られた空間内であっても、被写体の状況を適切かつ容易に把握することができる空間光通信システム及び空間光通信方法を提供することを目的とする。

本発明は、被写体の近傍に配置された少なくとも１つのセンサと、前記被写体の近傍に配置され、前記少なくとも１つのセンサと接続された発光器と、前記発光器との間で光通信するカメラと、を備え、前記センサは、前記被写体のパラメータを検知し、前記発光器は、前記センサにより検知された前記被写体のパラメータに基づく光パターンで発光し、前記カメラは、前記被写体を撮像する撮像部を有し、前記被写体の撮像画像における、前記光パターンに基づく前記発光器の発光の有無に応じて、前記センサにより検知された前記被写体のパラメータを取得してモニタに表示する、空間光通信システムを提供する。

また、本発明は、撮像部を有するカメラを含む空間光通信システムにおける空間光通信方法であって、被写体の近傍に配置された少なくとも１つのセンサが、前記被写体のパラメータを検知し、前記被写体の近傍に配置され、かつ前記少なくとも１つのセンサと接続された発光器が、前記センサにより検知された前記被写体のパラメータに基づく光パターンで発光し、前記カメラが、前記発光器との間で光通信し、かつ前記撮像部により撮像された前記被写体の撮像画像における、前記光パターンに基づく前記発光器の発光の有無に応じて、前記センサにより検知された前記被写体のパラメータを取得してモニタに表示する、空間光通信方法を提供する。

本発明によれば、システム構築時のコストアップや作業負担の増大を軽減し、限られた空間内であっても、被写体の状況を適切かつ容易に把握することができる。

第１の実施形態の空間光通信システムの概略構成の一例を示す図 （Ａ）測定発光ユニットの構成の一例を示す図、（Ｂ）測定器と発光器とが単一の筐体に内蔵された一体型の測定発光ユニットの構成の一例を示す図 第１の実施形態の監視カメラの内部構成の一例を示すブロック図 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）発光器が各種のセンサによって検知された測定データをコードに変換したデータ（発光パターン）の一例を示すタイミングチャート （Ａ）、（Ｂ）監視カメラの撮像素子の撮像面に結像した光学像の一例を示す図 第１の実施形態の空間光通信システムの動作手順の一例を示すシーケンス図 第２の実施形態の空間光通信システムの概略構成の一例を示す図 第２の実施形態の監視カメラの内部構成の一例を示すブロック図 （Ａ）ビニールハウス内環境制御ユニットの構成の一例を示す図、（Ｂ）受光器と制御ユニットとが単一の筐体に内蔵された一体型のビニールハウス内環境制御ユニットの構成の一例を示す図 第２の実施形態の空間光通信システムの動作手順の一例を示すシーケンス図

以下、適宜図面を参照しながら、本発明に係る空間光通信システム及び空間光通信方法を具体的に開示した各実施形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、添付図面及び以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。以下の各実施形態の空間光通信システムは、例えば被写体を植物とし、その植物の育成状況を把握、監視するための植物育成監視システムに適用される。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の空間光通信システム５の概略構成の一例を示す図である。空間光通信システム５は、測定発光ユニット３０と、監視カメラ１０と、モニタＰＣ５０とを含む構成であり、例えばビニールハウスＢＨ内の植物の生育環境を管理する。ビニールハウスＢＨの内部では、例えば土台に設置された養土ポットにトマト等の植物ＰＴが根を生やして育成されている。

測定発光ユニット３０は、ビニールハウスＢＨを囲む被写体サイトＣ１に設置され、植物ＰＴの生育環境に関するパラメータを各種センサで検知し、これらの測定データ（検知情報）を監視カメラ１０に送信する。植物の生育環境に関するパラメータは、比較的長い時間間隔（例えば３０分毎、１時間毎、数時間毎、１日毎等）毎に定期的に測定される。なお、測定発光ユニット３０の構成及び動作の詳細については後述する。

監視カメラ１０は、被写体である植物ＰＴの群れから少し離れた、ビニールハウスＢＨ内のカメラサイトＣ２に設置され、植物群を撮像し、撮像画像等のデータをモニタＰＣ５０に送信する。なお、監視カメラ１０の構成及び動作の詳細については後述する。

監視装置の一例としてのモニタＰＣ５０は、ビニールハウスＢＨとは別に用意された監視管理室（不図示）内のモニタサイトＣ３に設置され、植物の生育状況を監視し、また、ビニールハウスＢＨ内の植物の生育環境を管理する。モニタＰＣ５０は、ＰＣ本体５１、モニタ５２、ジョイスティック５３、マウス５４等を有する汎用のコンピュータシステムを用いて構成される。

監視カメラ１０とモニタＰＣ５０とは、セキュリティが確保された、有線ＬＡＮ（Local Area Network）や無線ＬＡＮ等によって、双方向に通信可能である。また、測定発光ユニット３０と監視カメラ１０とは、後述する光通信によって双方向に通信可能である。

図２（Ａ）は、測定発光ユニット３０の構成の一例を示す図である。測定発光ユニット３０は、ビニールハウスＢＨ内の予め決められた場所に設置された、測定器３１及び発光器３６から構成され、植物ＰＴの周辺環境を少なくとも１つのセンサＤｎ（例えば図２（Ａ）ではｎ＝４）で検知可能である。各種のセンサＤｎと測定発光ユニット３０とは、例えば有線ケーブルを介してそれぞれ接続されている。言い換えると、各種のセンサＤｎと発光器３６とは、測定器３１を介してそれぞれ接続されている。図２（Ａ）に示す測定発光ユニット３０では、測定器３１と発光器３６とが別々の筐体を有し、汎用インタフェース３８を介して接続される。汎用インタフェースとして、ＬＡＮケーブル、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）ケーブル等が挙げられる。

また、測定器３１には、ビニールハウスＢＨ内の植物ＰＴの近傍に配置された、温度センサＤ１、湿度センサＤ２、ＣＯ_２濃度センサＤ３、風速計Ｄ４等の各種のセンサＤｎが接続される。なお、これらのセンサ以外に、悲鳴や火災等を検知する音声マイク、人間や動物等を検知する遠赤外線センサ、土の中の水分量を検知する土壌水分センサ、風速計以外の気象センサ等を接続することも可能である。

測定器３１は、ユーザが操作可能な操作ボタン３１ｚ、測定データ等を表示可能なディスプレイ３１ｙ、及び無線通信に使用されるアンテナ３１ｘを有する。測定器３１は、温度センサＤ１によって測定された温度、湿度センサＤ２によって測定された湿度、ＣＯ_２濃度センサＤ３によって測定されたＣＯ_２濃度、風速計Ｄ４によって測定され風速等の測定データを、例えば一定時間間隔（例えば３０分毎、１時間毎、数時間毎、１日毎等、比較的長い時間間隔）で収集し、汎用インタフェース３８を介して、これらの測定データを発光器３６に伝送する。

発光器３６は、発光部３６ｅを有し、測定器３１からセンサ毎の測定データを受け取ると、後述するコード化技術に従ってコードに変換し、コード化されたデータに基づき、監視カメラ１０に向けて発光部３６ｅを発光させる。発光部３６ｅは、例えば可視光を照射するライト、近赤外光や紫外光を照射するＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の発光素子を有する。

また、発光器３６は、コード化された測定データを送信する際、暗号化して送信してもよい。より具体的に言うと、発光器３６は、暗号化する際、測定データをコードに変換する前に暗号化し、暗号化された測定データをコードに変換して送信してもよいし、コード化された測定データを暗号化して送信してもよく、どちらの方法でもよい。暗号化方法には、例えば測定データの上位ビットと下位ビットを入れ替えたり、送信側（つまり、発光器３６）及び受信側（つまり、監視カメラ１０）において予め共有している共通鍵を用いて暗号化したりする等、簡単な方法が用いられる。暗号化して送信することで、測定データの秘匿性が高まる。例えば他のカメラサイトに設置された監視カメラが発光器３６から出社される光を撮像しても、暗号化されたデータは解読されず、測定データの漏出が回避可能となる。

図２（Ｂ）は、測定器３１と発光器３６とが単一の筐体に内蔵された一体型の測定発光ユニット３０Ａの構成の一例を示す図である。一体型の測定発光ユニット３０Ａの場合、筐体が１つで足り、また、測定器３１と発光器３６との間の汎用インタフェースの使用が省かれるので、ビニールハウス等の狭い空間でも設置しやすく、省スペース化が図られる。

図３は、第１の実施形態の監視カメラ１０の内部構成の一例を示すブロック図である。監視カメラ１０は、筐体１０ｚの内部に、被写体サイトＣ１内の被写体からの光を集光する撮像レンズ１１と、撮像面１２ｚに結像した光学像を電気信号に変換する撮像部の一例としての撮像素子１２と、撮像素子１２から出力される信号を画像処理する画像処理部１３とを含む。なお、撮像素子１２には、例えばＣＣＤ（Charged Coupled Device：電荷結合素子）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductors：相補型金属酸化膜半導体）等のイメージセンサが用いられる。画像処理部１３により画像処理された画像データは、例えばＲＧＢ（Red Green Blue）形式又はＹＵＶ（輝度・色差）形式の画像のフレームである。

また、監視カメラ１０は、筐体１０ｚの内部に、発光解析部１６と、重畳部１５と、通信部１４とを含む。発光解析部１６は、画像処理部１３から出力される画像データを基に、撮像素子１２の撮像面１２ｚにおける発光状態を解析し、コード化されている測定データ（検知情報）を取得する。つまり、発光解析部１６は、撮像面１２ｚにおいて、画像データを構成するそれぞれの画素の位置によって、被写体サイトＣ１において発光した測定発光ユニット３０がいずれであるかを特定し、この画素の輝度によって測定発光ユニット３０の発光器３６の発光の有無を取得する。そして、発光解析部１６は、発光器３６に対応する位置の画素が受光する光パターンに応じて、測定データを取得することができる。このとき、測定データが暗号化されている場合、発光解析部１６は、暗号化された測定データを、例えば測定発光ユニット３０と監視カメラ１０との間で予め共有している共通鍵を用いることで復号する。

重畳部１５は、発光解析部１６によって取得された測定データを画像処理部１３から出力される画像データに重畳し、測定データが重畳された画像データを通信部１４に出力する。

通信部１４は、モニタＰＣ５０と通信可能に接続されており、画像処理部１３又は重畳部１５から出力された画像データをモニタＰＣ５０に送信する。また、通信部１４は、モニタＰＣ５０からユーザ指示を受信可能である。

監視カメラ１０は、筐体１０ｚの外部にオプションとして配置される、カメラサイト内モニタ２１及びカメラサイト内スピーカ２２と接続される。つまり、カメラサイト内モニタ２１及びカメラサイト内スピーカ２２は、カメラサイトＣ２において必ずしも設けられなくても構わない。カメラサイト内モニタ２１は、モニタＰＣ５０と同様の内容を表示可能である。カメラサイト内スピーカ２２は、発光解析部１６による解析結果を変換した音声データ等、各種の音声を発する。

図４（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、発光器３６が各種のセンサＤｎによって検知された測定データをコードに変換したデータ（発光パターン）を示すタイミングチャートである。縦軸は、コード化されたデータの大きさをローレベル（Ｌ）又はハイレベル（Ｈ）で示す。横軸は、時間を示す。言い換えると、図４（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、測定データがコード化されるための既定の規則の一例がそれぞれ示されている。

図４（Ａ）では、ハイレベル（Ｈ）の信号と次のハイレベル（Ｈ）の信号との間のローレベル（Ｌ）の信号が一定時間以上要した場合に、そのローレベル（Ｌ）の信号までの期間内で、測定データがコード化されている。例えば最初の期間Ｔ１のパターンは、センサＤｎの種類を表す。次の期間Ｔ２のパターンは、測定値を表す。続く期間Ｔ３のパターンは、測定値の単位を表す。

図４（Ｂ）では、パルス信号の間隔によって、測定データがコード化されている。例えば、最初のパルス間隔Ｔ１１は、センサ種類を表す。パルス間隔Ｔ１１の長さは、センサ種類を示すための既定値である。次のパルス間隔Ｔ１２は、測定値を表す。パルス間隔Ｔ１２は、測定データの値毎に異なる変数値である。続くパルス間隔Ｔ１４は、区切りを表す。パルス間隔Ｔ１４は、測定値と測定値の単位との区切りを示すための既定値である。最後のパルス間隔Ｔ１３は、測定値の単位を表す。パルス間隔Ｔ１３の長さは、測定値の単位を示すための既定値である。ここでは、例えば同一のパルス間隔Ｔ１３が３回連続することで、発光解析部１６におけるコードの解釈の誤りが発生しないようにしている。

図４（Ｃ）では、一定のパルス幅を持つ信号の後に続く、ハイレベル（Ｈ）信号の数によって測定データがコード化されている。例えば一定のパルス幅を持つ信号に後続する信号の数が１つである場合、値１はセンサ種類に対応する。一定のパルス幅を持つ信号に後続する信号の数が２つである場合、値２は測定値に対応する。一定のパルス幅を持つ信号に後続する信号の数が３つである場合、値３は測定値の単位に対応する。

なお、これらのコード化技術は一例である。その他のコード化技術として、例えば測定値が閾値を超える場合に限って、閾値を超えたことを表す測定データをコード化してもよい。また、時刻情報を測定値データに含めてコードに変換してもよい。更には、複数のセンサによって得られた複数の測定値を１つの測定データにまとめた後、コードに変換してもよい。

図５（Ａ）、（Ｂ）は、監視カメラ１０の撮像素子１２の撮像面１２ｚに結像した光学像を示す図である。撮像面１２ｚに結像した光学像のうち、例えば４つの発光器３６（発光器３６ｚ，３６ｙ，３６ｘ，３６ｗ）が発光する光は、それぞれ撮像面１２ｚ上の画素（もしくは画素群）Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４で受光される。図５（Ａ）に示す撮像タイミングでは、画素Ｇ１と画素Ｇ４の輝度が低くなっている、つまり、発光器３６ｚと発光器３６ｗが消灯している。一方、画素Ｇ２と画素Ｇ３の輝度が高くなっている、つまり、発光器３６ｙと発光器３６ｘが発光している。なお、撮像素子１２の前面に、減光フィルタを配置し、比較的強い光を発する発光器以外の光（背景光）の光量を低下させてもよく、発光器からの光を鮮明に捉えることができる。

その後、図５（Ｂ）に示す撮像タイミングでは、画素Ｇ２と画素Ｇ３と画素Ｇ４の輝度が低くなっている、つまり、発光器３６ｙと発光器３６ｘと発光器３６ｗとが消灯している。一方、画素Ｇ１の輝度だけが高くなっている、つまり、発光器３６ｚだけが発光している。

発光解析部１６は、所定のフレームレート（例えば５０ｆｐｓ）で連続して撮像されたフレーム画像における、画素Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３の輝度の高低を基に、発光器３６ｚ，３６ｙ，３６ｘがそれぞれ発光する発光パターン（図４参照）を検知することで、それぞれのセンサで検知された植物の生育環境における測定データ（被写体のパラメータ）を得ることができる。なお、図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、画素Ｇ４の輝度が低いまま継続している場合、発光器３６ｗは発光パターンで発光していない、つまり、測定データを送信していない状態にあると判断される。この場合、発光器３６ｗが属する測定発光ユニット３０に接続されたセンサＤｎで検知された植物の生育環境における測定データは得られない。

このように、発光器と１対１に対応している画素の位置において、画素の輝度が高くなることによって、発光器が発光している測定発光ユニットが特定される。また、発光器が近赤外光を発光している場合、白色光と違って、ユーザはそのままでは発光の有無を確認できないが、監視カメラ１０は、撮像面の画素の輝度値から発光の有無を確認できる。また、測定発光ユニット３０に１つのセンサだけが接続されている場合には、発光器の特定はセンサの特定にも繋がることになる。

上記構成を有する空間光通信システム５の動作を示す。

図６は、第１の実施形態の空間光通信システム５の動作手順の一例を示すシーケンス図である。監視カメラ１０は、起動後、少なくとも１つの被写体である植物ＰＴを常時撮像する（Ｓ１）。監視カメラ１０は、撮像した映像を構成する画像データをモニタＰＣ５０に送信する（Ｓ２）。モニタＰＣ５０は、監視カメラ１０から送られる映像をモニタ５２の画面に表示する（Ｓ３）。

各種のセンサＤｎは、一定時間間隔毎に、それぞれの植物ＰＴの生育環境に関するパラメータを検知する（Ｓ４）。測定器３１は、一定時間間隔に各種のセンサＤｎによって検出された測定データを収集し、収集した検知結果である測定データをセンサ情報として発光器３６に伝送する（Ｓ５）。発光器３６は、受け取った検知結果を、既定の規則（例えば図４（Ａ），図４（Ｂ），図４（Ｃ）のうちいずれか参照）に従ってコードに変換し（Ｓ６）、コード化された検知結果の測定データに従い、発光を行う（Ｓ７）。

監視カメラ１０は、発光器３６が発光している状態において、少なくとも１つの被写体である植物ＰＴを撮像し、撮像したフレーム画像の画像データを得る（Ｓ８）。監視カメラ１０内の発光解析部１６は、フレーム画像を解析する（Ｓ９）。重畳部１５は、この解析結果をフレーム画像に重畳する（Ｓ１０）。

監視カメラ１０内の通信部１４は、解析結果が重畳されたフレーム画像を含む映像をモニタＰＣ５０に送信する（Ｓ１１）。モニタＰＣ５０は、モニタ５２の画面に、解析結果が重畳されたフレーム画像を視認可能に表示する（Ｓ１２）。このように、モニタＰＣ５０は、モニタ５２の画面に、監視カメラ１０で撮像された植物の映像を表示し、また、植物の映像とともに検知結果を表示することも可能である。

監視カメラ１０内の発光解析部１６は、解析結果が重畳されたフレーム画像を含む映像をカメラサイト内モニタ２１に出力する（Ｓ１３）。カメラサイト内モニタ２１は、その画面に解析結果が重畳されたフレーム画像を、カメラサイトＣ２にいる人物（例えば植物ＰＴの生育者）に視認可能に表示する（Ｓ１４）。

また、監視カメラ１０内の発光解析部１６は、解析結果を音声として読み上げるための音声データを生成し（Ｓ１５）、カメラサイト内スピーカ２２に解析結果の音声データを伝送する（Ｓ１６）。カメラサイト内スピーカ２２は、この音声データに従い、解析結果を音声出力する（Ｓ１７）。例えばビニールハウス内の温度が６０℃を超える場合、カメラサイト内スピーカ２２は、その設定によって、既定のアラーム音を発生したり、その旨のメッセージを発音したりしてもよい。

以上により、第１の実施形態の空間光通信システム５では、測定発光ユニット３０に接続された各種のセンサＤｎは、植物ＰＴの生育環境に関するパラメータ（つまり、測定データ）を検知する。発光器３６は、測定データに対応した発光パターンで発光する。監視カメラ１０は、植物ＰＴを撮像する撮像素子１２を有する。監視カメラ１０は、植物ＰＴの撮像画像における、発光器３６の発光の有無に応じて、植物の生育環境における測定データを取得する。モニタＰＣのモニタ５２は、この測定データを表示する。

これにより、本実施形態の空間光通信システム５によれば、複数の測定発光ユニットと監視カメラとを繋ぐケーブルを、センサの数だけ敷設しなくてもよくなる。ビニールハウス内に多数のケーブルが敷設されなくなることで、省スペース化が図られ、ビニールハウス内を整然とした状態にすることが可能である。また、ケーブル等の部品が無くなり、コストを削減できる。このように、狭い空間であってもシステム構築が容易である。つまり、空間光通信システム５によれば、システム構築時のコストアップや構築に携わる作業員の作業負担の増大を軽減できる。また、空間光通信システム５によれば、被写体が存在する場所が限られた空間内であっても、監視カメラ１０は、撮像画像に現れる発光器３６の発光パターンを基に、被写体である植物ＰＴの生育環境に関するパラメータを取得できるので、植物ＰＴの状況を適切かつ容易に把握することができる。

また、監視カメラ１０で撮像されるフレーム画像に、各種のセンサＤｎで検知された測定データが重畳されるので、監視カメラ１０は、植物の撮像動作と同じ動作で測定データを取得できる。これにより、撮像動作に支障を来さない。

また、発光器３６は、各種のセンサＤｎ毎の測定データに対応した発光パターンで発光するので、多くのセンサで検知された測定データを正確に監視カメラに送信できる。

また、監視カメラ１０は、撮像素子１２の撮像面上における画素の位置で発光器３６を特定し、画素の輝度によって発光器３６の発光の有無を取得するので、１フレーム画像に含まれる、多くの発光器が発光する、多数のセンサで検知された測定データを容易に区別することができる。これにより、測定データの効率的な取得が可能となる。

（第２の実施形態）
第１の実施形態の空間光通信システム５では、被写体サイトＣ１とカメラサイトＣ２との間の一方向の光通信に関する説明を行った。つまり、測定発光ユニット３０の発光器３６が監視カメラ１０に向けて発光することで、測定データを送信し、監視カメラ１０がこの測定データを受信した。以下の第２の実施形態では、一方向の光通信だけではなく双方向の光通信について説明する。つまり、カメラサイトＣ２の監視カメラがモニタサイトＣ３のユーザからの指示を受信して、ユーザ指示を同様にコードに変換した結果としての投光パターンに従って投光し、ビニールハウス内環境制御ユニットがこのユーザ指示を受信する。

第２の実施形態の空間光通信システムにおいて、第１の実施形態と同一の構成要素については同一の符号を用いることで、その説明を省略する。

図７は、第２の実施形態の空間光通信システム５Ａの概略構成の一例を示す図である。第２の実施形態の空間光通信システム５Ａは、測定発光ユニット３０と、監視カメラ１０Ａと、投光器２６、制御装置の一例としてのビニールハウス内環境制御ユニット４０と、監視装置の一例としてのモニタＰＣ５０とを含む構成である。測定発光ユニット３０及びモニタＰＣ５０は、第１の実施形態と同一であるため、詳細な説明は割愛する。

図８は、第２の実施形態の監視カメラ１０Ａの内部構成の一例を示すブロック図である。監視カメラ１０Ａは、筐体１０ｚの内部に、第１の実施形態と同様、発光解析部１６と、重畳部１５と、通信部１４とを含む他、指示解析部２５を含む。また、監視カメラ１０Ａには、投光器２６が接続される。なお、投光器２６が監視カメラ１０Ａの筐体１０ｚの内部に設けられてもよく、この場合には、監視カメラ１０Ａは、後述する投光パターンに従って、投光する。

指示解析部２５は、モニタＰＣ５０から送信されたユーザ指示をコードに変換し、コード化された指示データを投光器２６に出力する。投光部の一例としての投光器２６は、発光素子を有し、指示解析部２５でコード化された指示データに基づいて、ビニールハウス内環境制御ユニット４０に向けて光を投光する。発光素子には、例えば、白色光を発光するライトや、近赤外光や紫外光を発するＬＥＤが用いられる。なお、ＬＥＤが発する光は直進性の強い光であるので、投光器２６は、対象とするビニールハウス内環境制御ユニット４０の受光器４１にだけ、光通信用の光を投射することができる。また、投光器２６から投射される指示データを暗号化してもよいことは、測定データを暗号化してもよい場合と同様である。

図９（Ａ）は、ビニールハウス内環境制御ユニット４０の構成の一例を示す図である。ビニールハウス内環境制御ユニット４０は、ビニールハウスＢＨを含む被写体サイトＣ１に設置され、モニタＰＣ５０からの指示に従い、ビニールハウスＢＨ内の被写体の周辺環境（例えば温度、湿度、ＣＯ_２濃度、肥料、水等）を制御する。例えばビニールハウスＢＨには、空調装置、ＣＯ_２発生装置、肥料水供給装置等が設置されている。ビニールハウス内環境制御ユニット４０は、受光器４１と制御ユニット４５とから構成される。図９（Ａ）に示すビニールハウス内環境制御ユニット４０では、受光器４１と制御ユニット４５とが別々の筐体を有し、汎用インタフェース４８を介して接続される。汎用インタフェースとして、ＬＡＮケーブル、ＵＳＢケーブル等が挙げられる。

受光器４１は、投光器２６から投光された光を受光する受光部４１ｚを有する。受光器４１は、受光した光をデコード（復号）処理し、復号したデータを汎用インタフェース４８を介して制御ユニット４５に伝送する。つまり、受光器４１と投光器２６との間は、既存の光通信が用いられる。受光部４１ｚには、例えば近赤外光を受光するフォトダイオード等が用いられる。なお、受光部４１ｚの受光素子は、投光器２６の発光素子が発した光（白色光、紫外光）を受光可能な素子であればよく、発光素子及び受光素子の種類及び特性は特に限定されない。

制御ユニット４５には、ビニールハウスＢＨ内の植物ＰＴの生育環境を管理する各種機器が接続される。例えばビニールハウスＢＨ内の温度や湿度を可変する空調機器Ｅ１が設置される。空調機器Ｅ１として、例えばヒータ、加湿器等が挙げられる。また、ビニールハウスＢＨ内を流れる空気の風量を可変する送風装置Ｅ２が設置される。送風装置Ｅ２として、例えばファンやエアーコンディショナ等が挙げられる。また、ビニールハウスＢＨ内の窓の開閉を行う窓開閉装置Ｅ３が設置される。窓開閉装置Ｅ３として、例えば窓開閉用モータ等が挙げられる。炭酸ガス（ＣＯ_２）を発生させるＣＯ_２発生装置Ｅ４が設置される。なお、その他の機器、例えば肥料水の水分量や肥料濃度等を調節する養液管理装置等が設置されてもよい。

図９（Ｂ）は、受光器４１と制御ユニット４５とが単一の筐体に内蔵された一体型のビニールハウス内環境制御ユニット４０Ａの構成の一例を示す図である。一体型のビニールハウス内環境制御ユニット４０Ａの場合、筐体が１つで足り、また、受光器４１と制御ユニット４５との間の汎用インタフェースの使用も省かれるので、ビニールハウス等の狭い空間でも設置しやすく、省スペース化が図られる。

上記構成を有する空間光通信システム５Ａの動作を示す。

図１０は、第２の実施形態の空間光通信システム５Ａの動作手順の一例を示すシーケンス図である。手順Ｓ１〜Ｓ１２までの動作、及び手順Ｓ１３〜Ｓ１７までの動作は、第１の実施形態と同一であるので、その説明を省略する（図６参照）。

手順Ｓ１２でモニタＰＣ５０に表示された各種のセンサＤｎの計測値をユーザが見ている状況において、例えばビニールハウスＢＨ内の温度が６０℃を超えており、ビニールハウスＢＨ内の温度を下げる必要があると、ユーザが判断した場合、モニタＰＣ５０に対し、空調機器Ｅ１を起動させる指示を入力する（Ｓ２１）。モニタＰＣ５０は、このユーザ指示を監視カメラ１０に送信する（Ｓ２２）。

監視カメラ１０内の指示解析部２５は、モニタＰＣ５０から送信されたユーザ指示の内容を解析し（Ｓ２３）、この解析結果をコードに変換し、コード化されたデータを投光器２６に出力する（Ｓ２４）。投光器２６は、コード化されたデータに基づいて発光し（Ｓ２５）、ビニールハウス内環境制御ユニット４０の受光器４１との間で光通信を行う（Ｓ２６）。

受光器４１は、受光部４１ｚで投光器２６からの光を受光すると（Ｓ２７）、受光した光をデコード（復号）処理し（Ｓ２８）、復号したデータを、汎用インタフェース４８を介して制御ユニット４５に伝送する（Ｓ２９）。

制御ユニット４５は、復号したデータに従い、各種機器Ｅｎ（Ｅ１〜Ｅ４）を制御する（Ｓ３０）。これにより、適切なタイミングで植物の生育環境は管理される。

以上により、第２の実施形態の空間光通信システム５Ａでは、監視カメラ１０Ａの投光器２６は、モニタＰＣ５０に入力されたユーザ指示に対応する投光パターンで、植物ＰＴの近傍に配置されたビニールハウス内環境制御ユニット４０の受光器４１に向けて投光する。ビニールハウス内環境制御ユニット４０は、受光器４１で受光した投光パターンに基づいて、植物ＰＴの周辺環境として、温度、湿度、ＣＯ_２濃度等を制御する。

このように、本実施形態の空間光通信システム５Ａによれば、モニタＰＣ５０を用いて植物の生育環境を適正に管理することができる。例えばユーザは、適切なタイミングで計測を指示したり、計測値の出力を指示したりして、計測結果に対処することができる。これにより、メンテナンス等のサービスを向上させることができる。

以上、図面を参照しながら各種の実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

上記実施形態では、植物育成システムに適用された場合を示したが、本発明は、離れた場所からのデータを通信する様々なシステム（例えばモニタリングシステム等）に適用可能である。例えば、上記した本実施形態は植物ＰＴの育成状況をモニタリングするための植物育成システムとして説明したが、それに限定されない。ビニールハウス内環境制御ユニット４０に対応する制御装置は、例えばドアの開閉、非常停止スイッチのＯＮ、測定器の再測定の促し、測定器の校正プロセスの起動等、測定等のシステムの制御自体を行うための制御装置であっても構わない。これにより、ドアの開閉を制御する制御装置であれば、モニタサイトＣ３からのユーザ指示に応じた監視カメラ１０Ａから投光された光の光パターンを解析することで、制御装置に接続されたドアの開閉を簡易に制御することができる。

また、非常停止スイッチのＯＮを制御する制御装置であれば、モニタサイトＣ３からのユーザ指示に応じた監視カメラ１０Ａから投光された光の光パターンを解析することで、制御装置に接続された非常停止スイッチのＯＮやＯＦＦを簡易に切り替えることができる。

また、測定器の再測定の促しを制御する制御装置であれば、モニタサイトＣ３からのユーザ指示に応じた監視カメラ１０Ａから投光された光の光パターンを解析することで、制御装置に接続された測定器に再測定の実行を簡易に指示することができる。

また、測定器の校正プロセスの起動等を制御する制御装置であれば、モニタサイトＣ３からのユーザ指示に応じた監視カメラ１０Ａから投光された光の光パターンを解析することで、制御装置に接続された測定器に対し、校正プロセスの起動等の動作の実行有無を簡易に制御することができる。

本発明は、システム構築時のコストアップや作業負担の増大を軽減し、限られた空間内であっても、被写体の状況を適切かつ容易に把握することができる空間光通信システム及び空間光通信方法として有用である。

５、５Ａ 空間光通信システム
１０ 監視カメラ
１０ｚ 筐体
１１ 撮像レンズ
１２ 撮像素子
１２ｚ 撮像面
１３ 画像処理部
１４ 通信部
１５ 重畳部
１６ 発光解析部
２１ カメラサイト内モニタ
２２ カメラサイト内スピーカ
２５ 指示解析部
２６ 投光器
３０，３０Ａ 測定発光ユニット
３１ 測定器
３１ｚ 操作ボタン
３１ｙ ディスプレイ
３１ｘ アンテナ
３６，３６ｚ，３６ｙ，３６ｘ，３６ｗ 発光器
３６ｅ 発光部
３８，４８ 汎用インタフェース
４０，４０Ａ ビニールハウス内環境制御ユニット
４１ 受光器
４１ｚ 受光部
４５ 制御ユニット
５０ モニタＰＣ
５１ ＰＣ本体
５２ モニタ
５３ ジョイスティック
５４ マウス
ＢＨ ビニールハウス
Ｃ１ 被写体サイト
Ｃ２ カメラサイト
Ｃ３ モニタサイト
Ｄ１ 温度センサ
Ｄ２ 湿度センサ
Ｄ３ 濃度センサ
Ｄ４ 風速計
Ｄｎ センサ
Ｅ１ 空調機器
Ｅ２ 送風装置
Ｅ３ 窓開閉装置
Ｅ４ ＣＯ_２発生装置
Ｅｎ 機器
Ｇ１〜Ｇ４ 画素
ＰＴ 植物

Claims (6)

1. 被写体の近傍に配置された少なくとも１つのセンサと、
   前記被写体の近傍に配置され、前記少なくとも１つのセンサと接続された発光器と、
   前記発光器との間で光通信するカメラと、を備え、
   前記センサは、前記被写体のパラメータを検知し、
   前記発光器は、前記センサにより検知された前記被写体のパラメータに基づく光パターンで発光し、
   前記カメラは、前記被写体を撮像する撮像部を有し、前記被写体の撮像画像における、前記光パターンに基づく前記発光器の発光の有無に応じて、前記センサにより検知された前記被写体のパラメータを取得してモニタに表示する、
   空間光通信システム。
2. 請求項１に記載の空間光通信システムであって、
   前記カメラは、前記撮像画像に前記被写体のパラメータを重畳して前記モニタに表示する、
   空間光通信システム。
3. 請求項１又は２に記載の空間光通信システムであって、
   前記センサは複数設けられ、
   前記発光器は、前記センサ毎の前記被写体のパラメータに応じた異なる光パターンで発光する、
   空間光通信システム。
4. 請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の空間光通信システムであって、
   前記カメラは、前記撮像部の撮像面上における前記撮像画像を構成する各々の画素の輝度値が閾値を超えるか否かに応じて、前記発光器の発光の有無を判別する、
   空間光通信システム。
5. 請求項１〜４のうちいずれか一項に記載の空間光通信システムであって、
   前記被写体の状況を監視する監視装置と、
   受光部を有し、前記被写体の近傍に配置された制御装置と、を更に備え、
   前記カメラは、前記監視装置に入力されたユーザ指示に基づく光パターンに従って投光する投光部を更に有し、
   前記制御装置は、前記投光部により投光された光を前記受光部で受光し、受光された前記光の光パターンに基づいて、前記被写体の周辺環境を制御する、
   空間光通信システム。
6. 撮像部を有するカメラを含む空間光通信システムにおける空間光通信方法であって、
   被写体の近傍に配置された少なくとも１つのセンサが、前記被写体のパラメータを検知し、
   前記被写体の近傍に配置され、かつ前記少なくとも１つのセンサと接続された発光器が、前記センサにより検知された前記被写体のパラメータに基づく光パターンで発光し、
   前記カメラが、前記発光器との間で光通信し、かつ前記撮像部により撮像された前記被写体の撮像画像における、前記光パターンに基づく前記発光器の発光の有無に応じて、前記センサにより検知された前記被写体のパラメータを取得してモニタに表示する、
   空間光通信方法。

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