JP5481885B2

JP5481885B2 - Optical communication system, information emission control device, and program

Info

Publication number: JP5481885B2
Application number: JP2009056504A
Authority: JP
Inventors: 利久中村; 宣男飯塚
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2009-03-10
Filing date: 2009-03-10
Publication date: 2014-04-23
Anticipated expiration: 2029-03-10
Also published as: JP2010212967A

Description

本発明は、光通信システム、送信放射制装置、及び、プログラムに関し、詳細には、赤外線等、特定波長帯域の光を通信媒体として通信を行う光通信システム、送信放射制装置、及び、プログラムに関する。 The present invention relates to an optical communication system, a transmission radiation control device, and a program, and more particularly, to an optical communication system, a transmission radiation control device, and a program that perform communication using light of a specific wavelength band such as infrared rays as a communication medium. .

従来より、教師と複数の生徒と間で赤外線を通信媒体とした双方向通信を行う技術が考案されている。
より具体的には、教師と複数の生徒との赤外線による双方向通信を実現させるため、教師側は時分割多重した各チャネルを各生徒に割り当て、これと同期信号とからなる赤外光を放射し、各生徒側は、パルス変調された信号を自己に割り当てられたタイミングで教師側の受信装置に向けて送信する技術が考えられている（例えば、特許文献１参照）。 Conventionally, a technique has been devised for performing bidirectional communication between a teacher and a plurality of students using infrared as a communication medium.
More specifically, in order to realize two-way infrared communication between the teacher and a plurality of students, the teacher assigns each student a time-division multiplexed channel and radiates infrared light composed of this and a synchronization signal. A technique is considered in which each student side transmits a pulse-modulated signal to a teacher-side receiving device at a timing assigned to the student side (see, for example, Patent Document 1).

特開平０６−２２２７０７号公報Japanese Patent Laid-Open No. 06-222707

しかしながら、上記特許文献１に記載される技術では、教師側では複数の生徒毎に時分割でチャネルを割り当てることから、生徒の数が変化する毎にこの割り当てを修正しなくてはならないという問題があり、また生徒側では教師側に情報を送信する場合、送信方向を教師側の端末に向けて赤外光送信を行わなくてはならないという問題があった。 However, in the technique described in Patent Document 1, the teacher assigns a channel to each of a plurality of students in a time-sharing manner. Therefore, there is a problem that this assignment must be corrected every time the number of students changes. In addition, when transmitting information to the teacher side on the student side, there is a problem that infrared light transmission must be performed with the transmission direction directed to the terminal on the teacher side.

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、光通信装置の位置や数の変化に柔軟に対応できるようにすることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to be able to flexibly cope with changes in the position and number of optical communication devices.

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、行及び列の少なくとも一方の配列に沿って存在する複数の第１の光通信装置と、前記複数の第１の光通信装置へ特定波長帯域の光を通信媒体として情報を放射する情報放射手段と、撮像範囲に含まれ、この情報放射手段によって放射された情報に応答して前記複数の第１の光通信装置から送信される時系列的に輝度が変化する可視光を撮像により受信する複数の受信手段と、この受信手段により受信された時系列的な輝度の変化を情報へ復号する第２の光通信装置とからなる光通信システムにおいて、前記第１の光通信装置に個別に設定された第１の情報とこの第１の光通信装置が含まれる撮像範囲とを互いに対応付けて記憶する記憶手段と、この記憶手段に記憶された内容に基づいて、前記情報放射手段が放射する際のタイミングを、前記撮像範囲毎に異なるように設定する放射タイミング設定手段と、を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is directed to a plurality of first optical communication devices existing along at least one of rows and columns, and a specific wavelength to the plurality of first optical communication devices. Information emitting means for emitting information using light in a band as a communication medium, and a time series included in the imaging range and transmitted from the plurality of first optical communication devices in response to information emitted by the information emitting means Optical communication system comprising: a plurality of receiving means for receiving visible light whose brightness changes by imaging; and a second optical communication apparatus for decoding time-series changes in luminance received by the receiving means into information And a storage means for storing the first information individually set in the first optical communication apparatus and the imaging range including the first optical communication apparatus in association with each other, and stored in the storage means. Based on the contents The timing at which information radiating unit radiates, characterized in that it comprises a radiation timing setting means for setting differently for each of the imaging range.

また、請求項２記載の発明は、上記請求項１記載の発明において、前記第１の光通信装置は、行及び列の少なくとも一方の配列に沿って並べられた机の上に存在する一方、前記受信手段は、これら机が設置された室内の天井に設置されることを特徴とする。 The invention according to claim 2 is the invention according to claim 1, wherein the first optical communication device exists on a desk arranged along at least one of rows and columns. The receiving means is installed on a ceiling in a room where these desks are installed.

また、請求項３記載の発明は、上記請求項１又は２記載の発明において、前記第１の情報とは、前記第１の光通信装置を使用するユーザ毎に個別に設定されることを特徴とする。 The invention according to claim 3 is the invention according to claim 1 or 2, wherein the first information is individually set for each user who uses the first optical communication device. And

また、上記目的達成のため、請求項４記載の発明は、行及び列の少なくとも一方の配列に沿って存在する複数の第１の光通信装置と、前記複数の第１の光通信装置へ特定波長帯域の光を通信媒体として情報を放射する情報放射手段と、撮像範囲に含まれ、この情報放射手段によって放射された情報に応答して前記複数の第１の光通信装置から送信される時系列的に輝度が変化する可視光を撮像により受信する複数の受信手段と、この受信手段により受信された時系列的な輝度の変化を情報へ復号する第２の光通信装置とからなる光通信システムを制御するコンピュータを、前記第１の光通信装置に個別に設定された第１の情報とこの第１の光通信装置が含まれる撮像範囲とを互いに対応付けて記憶部に記憶させる記憶手段、この記憶手段に記憶された内容に基づいて、前記情報放射手段が放射する際のタイミングを、前記撮像範囲毎に異なるように設定する放射タイミング設定手段、として機能させることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 4 is specific to the plurality of first optical communication devices existing along at least one of the row and column arrangements and the plurality of first optical communication devices. Information radiating means for radiating information using light in the wavelength band as a communication medium, and when being transmitted from the plurality of first optical communication devices in response to the information radiated by the information radiating means included in the imaging range Optical communication comprising a plurality of receiving means for receiving visible light whose luminance changes serially by imaging, and a second optical communication apparatus for decoding time-series luminance changes received by the receiving means into information Storage means for causing a computer that controls the system to store the first information individually set in the first optical communication device and the imaging range including the first optical communication device in association with each other in the storage unit , Recorded in this storage means On the basis of the contents, the timing of when the information emitting means emits, characterized in that to function as a radiation timing setting means, for setting differently for each of the imaging range.

本発明によれば、光通信装置の位置や数の変化に柔軟に対応させることができる。 According to the present invention, it is possible to flexibly cope with changes in the position and number of optical communication devices.

本発明を適用した光通信システムのシステム構成図である。1 is a system configuration diagram of an optical communication system to which the present invention is applied. 教室における各机の配列状況と、撮像部の撮像範囲との対応関係を示す図である。It is a figure which shows the correspondence of the arrangement | sequence state of each desk in a classroom, and the imaging range of an imaging part. 教室における各机の配列状況と、赤外線送信部が放射する赤外線の送信範囲との対応関係を示す図である。It is a figure which shows the correspondence of the arrangement | positioning condition of each desk in a classroom, and the infrared transmission range which an infrared rays transmission part radiates | emits. 通信端末の外観図を示す図である。It is a figure which shows the external view of a communication terminal. 通信端末の回路構成を示す図である。It is a figure which shows the circuit structure of a communication terminal. 中継装置を中心とした光通信システムの回路構成を示す図である。It is a figure which shows the circuit structure of the optical communication system centering on a relay apparatus. （Ａ）は記憶部に登録される記憶内容を示す図であり、（Ｂ）は赤外線送信部から放射される赤外線信号のデータ構成を示す図である。(A) is a figure which shows the memory content registered into a memory | storage part, (B) is a figure which shows the data structure of the infrared signal radiated | emitted from an infrared transmission part. 中継装置と通信端末のフローチャートである。It is a flowchart of a relay apparatus and a communication terminal. 図８のステップＡ０６における記憶部の記憶内容を示すものである。It shows the storage contents of the storage unit in step A06 of FIG.

以下、本発明を具体的に適用した実施形態について詳述する。
図１は、本発明を適用した教室を横から見た場合のシステム構成図を示すものである。
また図２は、教室１を上から見た場合の各机２（通信端末２００ａ〜２００ｘ）の配置構成と撮像ユニット４ａ〜４ｄの撮像範囲との対応関係を、図３は、各机２（通信端末２００ａ〜２００ｘ）の配置構成と赤外線送信ユニット５ａ〜５ｄの赤外線放射範囲との対応関係を示すものである。 Hereinafter, embodiments to which the present invention is specifically applied will be described in detail.
FIG. 1 shows a system configuration diagram when a classroom to which the present invention is applied is viewed from the side.
2 shows the correspondence between the arrangement configuration of each desk 2 (communication terminals 200a to 200x) and the imaging range of the imaging units 4a to 4d when the classroom 1 is viewed from above, and FIG. The correspondence of the arrangement configuration of the communication terminals 200a to 200x) and the infrared radiation range of the infrared transmission units 5a to 5d is shown.

同図において、教室１には、複数の机２、及び、教壇３が備えられる。
各机２には主として生徒が使用する通信端末（第１の光通信装置）２００ａ〜２００ｘが、また、教壇３には、主として教師が使用するコントロール端末３００が置かれている。
また、教室１の天井には、撮像ユニット４ａと赤外線送信ユニット５ａ、撮像ユニット４ｂと赤外線送信ユニット５ｂ、更に、図１では図示していないが、撮像ユニット４ｃと赤外線送信ユニット５ｃ、撮像ユニット４ｄと赤外線送信ユニット５ｄが夫々隣接するように、又、どの机２に対しても大きく仰角の角度をつけることなくほぼ直上の位置にくるように設置されている。これは、生徒が机に着席することによって全ての通信端末２００ａ〜２００ｘへの赤外線信号の送信の妨げや、撮像ユニットにおける可視光受信の妨げにならないようにとられる措置の一つである。中継装置６（情報放射制御装置、第２の光通信装置）は撮像ユニット４ａ〜４ｄ、赤外線送信ユニット５ａ〜５ｄ、及び、コントロール端末３００と電気的に接続され、情報の送受信をコントロールする。
また、図１において、通信端末２００ａ〜２００ｘは赤外線信号を自己へのダウンリンク光（ＤＬ）として受光する一方、アップリンク光（ＵＬ）として、情報を時系列的な輝度変化に変調させた可視光を発光する。撮像ユニット４ａ〜４ｄはこのアップリンク光（ＵＬ）を連続的に撮像することにより受信する。 In the figure, a classroom 1 is provided with a plurality of desks 2 and a platform 3.
Each desk 2 is provided with communication terminals (first optical communication devices) 200a to 200x mainly used by students, and the teaching platform 3 is provided with a control terminal 300 mainly used by teachers.
Further, on the ceiling of the classroom 1, the imaging unit 4a and the infrared transmission unit 5a, the imaging unit 4b and the infrared transmission unit 5b, and although not shown in FIG. 1, the imaging unit 4c, the infrared transmission unit 5c, and the imaging unit 4d are provided. And the infrared transmission unit 5d are adjacent to each other, and are placed so as to be almost directly above any desk 2 without giving a large elevation angle. This is one of the measures taken so that the student does not disturb the transmission of the infrared signal to all the communication terminals 200a to 200x and the visible light reception in the imaging unit by sitting at the desk. The relay device 6 (information emission control device, second optical communication device) is electrically connected to the imaging units 4a to 4d, the infrared transmission units 5a to 5d, and the control terminal 300, and controls transmission and reception of information.
Further, in FIG. 1, the communication terminals 200a to 200x receive infrared signals as downlink light (DL) to the communication terminals 200a to 200x, while visible light obtained by modulating information into time-series luminance changes as uplink light (UL). Emits light. The imaging units 4a to 4d receive the uplink light (UL) by continuously imaging.

また、撮像ユニット４ａ〜４ｄ、赤外線送信ユニット５ａ〜５ｄの赤外線放射角度は概ね共通する角度Ｇになるよう設定される。
撮像ユニット４ａ〜４ｄが時間的に連続して撮像する教室１の撮像範囲は夫々が具備する撮像デバイスの形状に沿い、図２に示すように、４１ａ〜４１ｄに矩形状に区分される。
一方、赤外線送信ユニット５ａ〜５ｄが放射する赤外線信号の各放射範囲は、図３に図示するように５１ａ〜５１ｄといった円形状になっている。
したがって、共に角度Ｇで放射及び撮像するとはいえ、撮像範囲と放射範囲にはその形状に基づく若干のずれが生じている。
例えば、放射範囲５１ａに含まれている通信端末２００ａ〜２００ｃ、２００ｇ〜２００ｉ、及び、２００ｍ〜２００ｎのうち、撮像範囲４１ａに含まれている通信端末は２００ａ〜２００ｃ、及び、２００ｇ〜２００ｉであり、２００ｍ〜２００ｎについては、赤外線送信ユニット５ａから放射される赤外線信号を受光することはできても、これに応答してアップリンク光（情報を時系列的な輝度変化に変調させた可視光）を発光しても撮像ユニット４ａはこれを受光できないことになる。 In addition, the infrared radiation angles of the imaging units 4a to 4d and the infrared transmission units 5a to 5d are set to be a common angle G.
The imaging range of the classroom 1 in which the imaging units 4a to 4d capture images continuously in time follows the shape of the imaging device included in each, and is divided into rectangles 41a to 41d as shown in FIG.
On the other hand, each radiation range of the infrared signal radiated from the infrared transmission units 5a to 5d has a circular shape such as 51a to 51d as shown in FIG.
Therefore, although both radiation and imaging are performed at an angle G, there is a slight shift based on the shape of the imaging range and the radiation range.
For example, among the communication terminals 200a to 200c, 200g to 200i, and 200m to 200n included in the radiation range 51a, the communication terminals included in the imaging range 41a are 200a to 200c and 200g to 200i. , 200m to 200n can receive the infrared signal radiated from the infrared transmission unit 5a, but in response to this, uplink light (visible light in which information is modulated into time-series luminance changes) Even if light is emitted, the imaging unit 4a cannot receive the light.

図４は、通信端末２００ａ〜２００ｘの外観図を示すものである。
通信端末２００ａ〜２００ｘは折り畳み可能な二つのケースで構成され、ユーザ（生徒）が持ち歩くことが出来る大きさ及び重さである。そして一方のケースには、表示部２０１を有し、他方のケースには、ＱＷＥＲＴＹ型のフルキーボードを備えるキー入力部２０２を有する。
また、折り畳んだ状態を解除し、ユーザが表示部２０１を閲覧可能に、且つ、キー入力部２０２にて入力可能にした状態において、赤外線送信ユニット５ａ〜５ｄから放射される赤外線信号を受光するための赤外光受光部２０３、及び、上記アップリンク光を発光させるための発光部２０４とを表示部２０１を有するケース側に備えている。 FIG. 4 is an external view of the communication terminals 200a to 200x.
The communication terminals 200a to 200x are composed of two foldable cases, and have a size and weight that can be carried by a user (student). One case has a display unit 201, and the other case has a key input unit 202 having a QWERTY type full keyboard.
In addition, in order to receive infrared signals emitted from the infrared transmission units 5a to 5d in a state in which the folded state is released and the user can view the display unit 201 and input is possible with the key input unit 202. The infrared light receiving unit 203 and the light emitting unit 204 for emitting the uplink light are provided on the case side having the display unit 201.

尚、赤外光受光部２０３、及び、発光部２０４は共に、撮像ユニット４ａ〜４ｄ、赤外線送信ユニット５ａ〜５ｄと対向する位置関係であれば、キー入力部２０２を有するケース側に備えていてもよい。また、赤外光受光部２０３、及び、発光部２０４は共に、複数の方向について情報の送信／受信が可能なように、ケース本体から突出するように備えられるのが望ましい。 Note that both the infrared light receiving unit 203 and the light emitting unit 204 are provided on the case side having the key input unit 202 as long as they are in a positional relationship facing the imaging units 4a to 4d and the infrared transmission units 5a to 5d. Also good. In addition, it is desirable that both the infrared light receiving unit 203 and the light emitting unit 204 are provided so as to protrude from the case body so that information can be transmitted / received in a plurality of directions.

図５は、通信端末２００ａ〜２００ｘの回路構成を示す図である。同図において、通信端末２００ａ〜２００ｘは、上述の表示部２０１、キー入力部２０２、赤外光受光部２０３、発光部２０４の他、制御部２０５、情報復調部２０６、ドライバ２０７、識別情報記憶部２０８、プログラムメモリ２０９、ワークメモリ２１０、ストレージデバイス２１１、及び、情報変調部２１２を備える。 FIG. 5 is a diagram illustrating a circuit configuration of the communication terminals 200a to 200x. In the figure, communication terminals 200a to 200x include a display unit 201, a key input unit 202, an infrared light receiving unit 203, a light emitting unit 204, a control unit 205, an information demodulating unit 206, a driver 207, and an identification information storage. Unit 208, program memory 209, work memory 210, storage device 211, and information modulation unit 212.

制御部２０５はプログラムメモリ２０９に記憶されたプログラムに基づいて各回路部を制御する機能を有する。情報復調部２０６は、赤外光受光部２０３にて受光された赤外線信号から情報へ復調する機能を有する。ドライバ２０７は、発光部２０４にある白色ＬＥＤの輝度を調整するための回路部であり、後述の情報変調部２１２にて輝度変調信号に変調された情報に基づいて時間的に輝度を変化させながら発光させる機能を有する。識別情報記憶部は当該通信端末に個別に設定された識別情報を記憶する。また、氏名、生徒IDといったユーザ情報も記憶する。 The control unit 205 has a function of controlling each circuit unit based on a program stored in the program memory 209. The information demodulator 206 has a function of demodulating information from the infrared signal received by the infrared light receiver 203. The driver 207 is a circuit unit for adjusting the luminance of the white LED in the light emitting unit 204, and changes the luminance temporally based on the information modulated into the luminance modulation signal by the information modulation unit 212 described later. Has the function of emitting light. The identification information storage unit stores identification information individually set for the communication terminal. User information such as name and student ID is also stored.

プログラムメモリ２０９は、通信端末２００ａ〜２００ｘを制御するためのプログラムの他、赤外線送信ユニット５ａ〜５ｄから放射される赤外線信号を受信することによって取得したデータやキー入力部２０２によって入力されたデータに基づいて動作するプログラム、及び、発光部２０４を時間的な輝度変化を含ませて発光させ撮像ユニット４ａ〜４ｄに撮像させるためのプログラムを記憶する。
また、本実施例においては、教師との質疑応答処理を含む学科教育に関するアプリケーションプログラム（例えば、辞書アプリケーションプログラム、理数系の演算アプリケーションプログラム）も記憶する。 The program memory 209 includes a program for controlling the communication terminals 200a to 200x, data acquired by receiving infrared signals radiated from the infrared transmission units 5a to 5d, and data input by the key input unit 202. A program that operates based on this and a program for causing the imaging units 4a to 4d to capture light by causing the light-emitting unit 204 to emit light including a temporal luminance change are stored.
In this embodiment, an application program (for example, a dictionary application program and a mathematical operation application program) related to subject education including a question and answer process with a teacher is also stored.

ワークメモリ２１０は、プログラムメモリ２０９からロードしたプログラムを実行するに際し、処理経過上発生する一時的なデータを記憶する。ストレージデバイス２１１は、通信端末２００ａ〜２００ｘにて生成されたデータや、通信端末２００ａ〜２００ｘにて実行可能なデータを記憶する。尚、ストレージデバイス２１１については、通信端末２００ａ〜２００ｘに対し着脱可能に構成されるのが望ましい。 The work memory 210 stores temporary data generated in the course of processing when the program loaded from the program memory 209 is executed. The storage device 211 stores data generated by the communication terminals 200a to 200x and data executable by the communication terminals 200a to 200x. The storage device 211 is preferably configured to be detachable from the communication terminals 200a to 200x.

情報変調部２１２は、赤外光受光部２０３にて受光された赤外線信号（詳細には、その後情報復調部２０６にて復調された情報）に応答する形で、制御部２０５によって生成された情報を“１”、“０”のシリアルビットデータに変調するための回路部である（この情報の輝度変調の詳細な技術については、特開２００３−１７９５５６号公報にて公知であるため詳述は省略する。）。この変調されたシリアルビットデータの“１”、“０”に基づいて、ドライバ２０７は“１”ならば“点灯”、“０”ならば“消灯”として発光部２０４を時間的に連続して明滅するよう制御する。 The information modulation unit 212 is information generated by the control unit 205 in response to an infrared signal received by the infrared light receiving unit 203 (specifically, information demodulated thereafter by the information demodulation unit 206). Is a circuit unit for modulating the data into serial bit data of “1” and “0” (detailed technology of luminance modulation of this information is well known in Japanese Patent Laid-Open No. 2003-179556, and will be described in detail. (Omitted). Based on “1” and “0” of the modulated serial bit data, the driver 207 continuously turns on the light emitting unit 204 as “lighting” if “1” and “lighting off” if “0”. Control to blink.

図６は、中継装置６を中心とした光通信システムの回路構成を示す図である。
同図において、中継装置６は、ＬＡＮ等のデータ通信線１００を介して上記撮像ユニット４ａ〜４ｄ、及び、赤外線送信ユニット５ａ〜５ｄに接続される一方、他のデータ通信線１０２を介して図１の教壇３に置かれたコントロール端末３００にも接続されている。
上記図１の説明で述べた撮像ユニット４ａ〜４ｄは、夫々、ＣＣＤ、又は、ＣＭＯＳ等の撮像デバイス及びそれを駆動させるドライバを含む撮像部４２と、撮像部４２によって撮像された画像についてＡ／Ｄ変換処理や所定の画像補正処理、及び、処理された画像をデータ通信線１００に出力するための出力処理を行う信号処理部４３を備える。 FIG. 6 is a diagram illustrating a circuit configuration of an optical communication system centering on the relay device 6.
In the figure, a relay device 6 is connected to the imaging units 4a to 4d and the infrared transmission units 5a to 5d via a data communication line 100 such as a LAN, while being connected via another data communication line 102. It is also connected to a control terminal 300 placed on one platform 3.
The imaging units 4a to 4d described in the description of FIG. 1 respectively include an imaging unit 42 including an imaging device such as a CCD or a CMOS and a driver for driving the imaging unit 42, and an image captured by the imaging unit 42. A signal processing unit 43 that performs D conversion processing, predetermined image correction processing, and output processing for outputting the processed image to the data communication line 100 is provided.

また、図１の説明で述べた赤外線送信ユニット５ａ〜５ｄは、夫々、特定波長帯域である赤外線の波長帯域で明滅発光する赤外線送信部５３、この赤外線送信部５３の発光部の全面に設けられ赤外線送信部５３にて発光した赤外線信号を角度Ｇの広範囲に放射させるための拡散フィルタ５２、及び、データ通信線１００を介して入力されたデータに基づいて、赤外線送信部５３を駆動させる駆動制御部５４を備える。 The infrared transmission units 5a to 5d described in the description of FIG. 1 are provided on the entire surface of the infrared transmission unit 53 that emits blinking in the infrared wavelength band, which is a specific wavelength band, and the light emitting unit of the infrared transmission unit 53, respectively. Drive control for driving the infrared transmitter 53 based on the diffusion filter 52 for radiating the infrared signal emitted from the infrared transmitter 53 over a wide range of angles G and the data input via the data communication line 100. The unit 54 is provided.

中継装置６は所謂ハブコントローラとして位置付けされ、入出力部６１〜６２、制御部６３、記憶部６４、及び、タイミング制御部６５を備える。
入出力部６１は、制御部６３の制御によってデータ通信線１００を介して撮像ユニット４ａ〜４ｄから出力された画像信号を受け取る一方、特にタイミング制御部６５の制御によって赤外線送信ユニット５ａ〜５ｄにデータ通信線１００を介して情報（データ）を出力する機能を有する。 The relay device 6 is positioned as a so-called hub controller, and includes input / output units 61 to 62, a control unit 63, a storage unit 64, and a timing control unit 65.
The input / output unit 61 receives the image signals output from the imaging units 4a to 4d via the data communication line 100 under the control of the control unit 63, while the data is transmitted to the infrared transmission units 5a to 5d particularly under the control of the timing control unit 65. It has a function of outputting information (data) via the communication line 100.

入出力部６２は、制御部６３の制御によって、データ通信線１０２を介してコントロール端末３００と情報（データ）の送受信を行う機能を有する。
制御部６３は、本発明に係るプログラムを記憶し、これが実行させることにより中継装置６全体を制御する機能を有する。 The input / output unit 62 has a function of transmitting / receiving information (data) to / from the control terminal 300 via the data communication line 102 under the control of the control unit 63.
The control unit 63 stores a program according to the present invention and has a function of controlling the entire relay device 6 by executing the program.

記憶部６４は、図７（Ａ）に図示するような記憶領域を有し、詳細には、赤外線送信ユニット５ａ〜５ｄに夫々割り当てられた送信期間を示すタイムスロット＃Ａ〜＃Ｄ、これらに対応付けて赤外線送信ユニット５ａ〜５ｄに個別に割り当てられた送信ＩＤ０１〜０４、対応する（物理的には隣接する）撮像ユニットの撮像範囲４１ａ〜４１ｄ、及び、送信対象となる通信端末２００の識別情報とを一組として記憶する。 The storage unit 64 has a storage area as shown in FIG. 7A. Specifically, the storage unit 64 includes time slots #A to #D indicating transmission periods assigned to the infrared transmission units 5a to 5d, respectively. Transmission IDs 01 to 04 individually assigned to the infrared transmission units 5a to 5d in association with each other, imaging ranges 41a to 41d of the corresponding (physically adjacent) imaging units, and identification of the communication terminal 200 to be transmitted Information is stored as a set.

タイミング制御部６５は、図７（Ｂ）に示すようなタイムスロットで巡回的に前記通信端末２００の識別情報とデータとを送信するため、赤外線送信ユニット５ａ〜５ｄに出力すべきタイミングを設定制御する機能を有する。 The timing control unit 65 sets and controls the timing to be output to the infrared transmission units 5a to 5d in order to transmit the identification information and data of the communication terminal 200 cyclically in a time slot as shown in FIG. It has the function to do.

尚、タイミング制御部６５を備える理由は、図２、及び、図３を用いて上述したように、放射範囲５１に含まれている複数の通信端末２００ａ〜２００ｘのうち同一撮像範囲４１から外れる通信端末が存在することによる各通信端末の識別情報のダウンリンクとアップリンクとでの不一致を回避するため、また、複数の赤外線送信ユニットの放射範囲に含まれている通信端末に対し、複数の赤外線送信ユニットが同時に異なる情報を放射した場合の情報の混信を回避するためである。 Note that the reason why the timing control unit 65 is provided is communication out of the same imaging range 41 among the plurality of communication terminals 200a to 200x included in the radiation range 51, as described above with reference to FIGS. In order to avoid inconsistency between the downlink and uplink of identification information of each communication terminal due to the presence of the terminal, and for the communication terminals included in the radiation range of the plurality of infrared transmission units, a plurality of infrared This is for avoiding information interference when the transmitting unit radiates different information at the same time.

コントロール端末３００はデータ通信線１０２を介して中継装置６に接続され、中継装置６、及び、赤外線送信ユニット５ａ〜５ｄを介して各通信端末２００ａ〜２００ｘに対し一斉に応答要求信号を送信したり、情報送信要求信号を中継装置６、及び、赤外線送信ユニット５ａ〜５ｄを介して各通信端末２００ａ〜２００ｘに対し記憶部６４に記憶されたタイムスロットで対応する通信端末２００ａ〜２００ｘに送信したりする機能を有する他、前記撮像ユニット４ａ〜４ｄによって撮像された撮像範囲４１ａ〜４１ｄからなる映像と、この映像に含まれるアップリンク光の輝度変化を有する画素領域から復調された情報とを対応付けて受信する機能を有する。 The control terminal 300 is connected to the relay device 6 via the data communication line 102, and transmits response request signals to the communication terminals 200a to 200x simultaneously via the relay device 6 and the infrared transmission units 5a to 5d. The information transmission request signal is transmitted to the corresponding communication terminals 200a to 200x in the time slot stored in the storage unit 64 for each of the communication terminals 200a to 200x via the relay device 6 and the infrared transmission units 5a to 5d. In addition to the function to perform the above, the video composed of the imaging ranges 41a to 41d imaged by the imaging units 4a to 4d is associated with the information demodulated from the pixel area having the luminance change of the uplink light included in the video Has the function of receiving.

次に図８、９を用いて本光通信システムの動作を説明する。図８においてステップＡ〜で示されるフローチャートは、中継装置６の処理の流れを示し、ステップＢ〜で示されるフローチャートは、各通信端末２００ａ〜２００ｘの処理の流れを示す。 Next, the operation of the optical communication system will be described with reference to FIGS. In FIG. 8, the flowchart indicated by step A˜ shows the processing flow of the relay device 6, and the flowchart shown by step B˜ shows the processing flow of each of the communication terminals 200 a-200 x.

先ず、中継処理６側で処理がスタートすると、制御部６３は記憶部６４について、図７（Ａ）に図示したような内容で通信端末２００ａ〜２００ｘ識別情報が登録されていないか否かを判断する（ステップＡ０１）。そして、識別情報が登録されている場合は、コントロール端末３００からの指示により初期設定を検出したか否かを判断する（ステップＡ０２）。初期設定の指示を検出した、若しくは、上記ステップＡ０１にて識別情報が登録されていないと判断したときには、赤外線送信ユニット５ａ〜５ｄを介し、全ての通信端末２００に対し、応答要求信号を送信するよう制御する（ステップＡ０３）。 First, when the processing starts on the relay processing 6 side, the control unit 63 determines whether or not the communication terminals 200a to 200x identification information is registered in the storage unit 64 with the contents illustrated in FIG. (Step A01). If the identification information is registered, it is determined whether or not an initial setting has been detected by an instruction from the control terminal 300 (step A02). When an instruction for initial setting is detected or when it is determined in step A01 that identification information is not registered, response request signals are transmitted to all the communication terminals 200 via the infrared transmission units 5a to 5d. (Step A03).

一方、通信端末２００ａ〜２００ｘは、ステップＡ０３にて赤外線送信ユニット５ａ〜５ｄから赤外線で放射された応答要求信号を赤外光受光部２０３で受光したか否かを常時判断しており（ステップＢ０１）、上記ステップＡ０３の処理により、応答要求信号を受光したと判断すると、制御部２０５は、識別情報記憶部２０８に記憶されている通信端末固有の識別情報を情報変調部２１２へ出力し、情報変調部２１２ではこれを発光部２０４が時間的に連続して輝度変化させるための情報に輝度変調する（ステップＢ０２）、そしてこの輝度変調された情報はドライバ２０７に出力され、発光部２０４は、このドライバ２０７の制御により輝度を変化させながら発光する（ステップＢ０３）。 On the other hand, the communication terminals 200a to 200x always determine whether or not the response request signal radiated by infrared rays from the infrared transmission units 5a to 5d is received by the infrared light receiving unit 203 in step A03 (step B01). ), When it is determined that the response request signal has been received by the processing of step A03, the control unit 205 outputs the identification information unique to the communication terminal stored in the identification information storage unit 208 to the information modulation unit 212. The modulation unit 212 modulates the luminance into information for causing the light emitting unit 204 to continuously change the luminance in time (step B02), and the luminance modulated information is output to the driver 207. Light is emitted while changing the luminance under the control of the driver 207 (step B03).

ステップＢ０３にて通信端末２００ａ〜２００ｘの発光部２０４が時間的に連続して輝度を変化させた可視光をアップリンク光として発光すると、撮像ユニット４ａ〜４ｄの撮像部４２はこれを時間的に連続して撮像することにより受光し、信号処理部４３はこの受光による輝度を含んだ画素領域を含む撮像範囲のフレームを逐次画像処理し、その画像を個別にデータ通信線１００に出力するので、制御部６３はこれらの画像を検証する（ステップＡ０４）。そしてこれらの画像に含まれる輝度変調された領域（詳細には上記受光による輝度を含んだ領域）を特定し（ステップＡ０５）、その時間的な輝度の変化から、輝度が所定値より高ければ“１”、逆に低ければ“０”として二値化したビットデータに復号し、更にその復号したビットデータを解析して、通信端末２００ａ〜２００ｘの識別情報に変換し、変換された各識別情報をこの識別情報が輝度変調領域として含まれていた画像毎に区分し、この画像を撮像した撮像ユニットに隣接する赤外線送信ユニットに割り当てられた送信ＩＤと対応付けて記憶部６４に書込む（ステップＡ０６）。 In step B03, when the light emitting unit 204 of the communication terminals 200a to 200x emits visible light whose luminance has been continuously changed as uplink light, the imaging unit 42 of the imaging units 4a to 4d performs this temporally. Since the light is received by continuously capturing images, the signal processing unit 43 sequentially performs image processing on the frames in the imaging range including the pixel region including the luminance by the light reception, and outputs the images individually to the data communication line 100. The control unit 63 verifies these images (step A04). Then, a luminance-modulated region (specifically, a region including the luminance due to light reception) included in these images is specified (step A05), and if the luminance is higher than a predetermined value from the temporal luminance change, “ 1 ”, and if it is low, it is decoded as bit data binarized, and the decoded bit data is further analyzed and converted into identification information of the communication terminals 200a to 200x. For each image in which the identification information is included as a luminance modulation area, and is written in the storage unit 64 in association with the transmission ID assigned to the infrared transmission unit adjacent to the imaging unit that captured the image (step A06).

図９はステップＡ０６における記憶部６４の記憶内容を示すものである。同図の記憶内容を登録する場合は、先ず、赤外線送信ユニット５ａ〜５ｄを介して、応答要求信号を一斉放射すると、通信端末２００ａ〜２００ｘはほぼ同時に、識別情報記憶部２０８に記憶された識別情報を時間的な輝度変化を伴う可視光に変調して発光する。そして、この時間的な輝度変化を伴う可視光を含む撮像範囲４１ａ〜４１ｄを撮像ユニット４ａ〜４ｄが夫々連続的に撮像し、自己の撮像範囲に含まれる輝度変調領域を特定し、この特定された輝度変調領域から復号された識別情報を撮像範囲と対応付けるように記憶部６４に登録する。 FIG. 9 shows the contents stored in the storage unit 64 in step A06. In the case of registering the stored contents of FIG. 1, first, when response request signals are radiated simultaneously via the infrared transmission units 5a to 5d, the communication terminals 200a to 200x are almost simultaneously identified by the identification information storage unit 208. Light is emitted by modulating information into visible light accompanied by temporal luminance changes. Then, the imaging units 4a to 4d continuously capture the imaging ranges 41a to 41d including the visible light accompanied by the temporal luminance change, respectively, specify the luminance modulation area included in the imaging range of the self, and this is specified. The identification information decoded from the luminance modulation area is registered in the storage unit 64 so as to be associated with the imaging range.

例えば上記の処理を実行した場合、図２に示すように、撮像範囲４１ａには、通信端末２００ａ〜２００ｃ、２００ｇ〜２００ｉが時間的に輝度を変化させて発光した可視光による輝度領域が、撮像範囲４１ｂには、通信端末２００ｄ〜２００ｆ、２００ｊ〜２００ｌが時間的に輝度を変化させて発光した可視光による輝度領域が、撮像範囲４１ｃには、通信端末２００ｍ〜２００ｏ、２００ｓ〜２００ｕが時間的に輝度を変化させて発光した可視光による輝度領域が、撮像範囲４１ｄには、通信端末２００ｐ〜２００ｒ、２００ｖ〜２００ｘが時間的に輝度を変化させて発光した可視光による輝度領域が、夫々含まれるため、図９に図示するように記憶部６４にはこの対応関係が登録される。 For example, when the above processing is executed, as shown in FIG. 2, in the imaging range 41 a, a luminance region due to visible light emitted from the communication terminals 200 a to 200 c and 200 g to 200 i with temporally changing luminance is captured. In the range 41b, a luminance region by visible light emitted from the communication terminals 200d to 200f and 200j to 200l with temporal changes in luminance is displayed. In the imaging range 41c, the communication terminals 200m to 200o and 200s to 200u are temporal. Luminance regions due to visible light emitted by changing the brightness to each other are included in the imaging range 41d, and luminance regions due to visible light emitted by the communication terminals 200p to 200r and 200v to 200x with temporally varying luminance are included. Therefore, this correspondence is registered in the storage unit 64 as shown in FIG.

中継装置６において、上記ステップＡ０２にて初期設定指示を検出しなかった場合、更に、コントロール端末３００から送信される通信端末２００ａ〜２００ｘに対する情報送信要求信号を検出したか否かを判断する（ステップＡ０７）。この情報送信要求信号を検出しなかった場合は、本処理のスタートの状態に戻るが、情報送信要求信号を検出した場合は、記憶部６４に記憶された内容に基づいて、この情報送信要求信号に含まれる送信を要求する通信端末の識別情報と要求内容とを、この識別情報に対応する赤外線送信ユニットから、対応するタイムスロットで送信（赤外線放射）する（ステップＡ０８）。 When the relay apparatus 6 does not detect the initial setting instruction in step A02, it is further determined whether or not an information transmission request signal for the communication terminals 200a to 200x transmitted from the control terminal 300 has been detected (step A07). When this information transmission request signal is not detected, the process returns to the start state of this processing. However, when the information transmission request signal is detected, this information transmission request signal is based on the contents stored in the storage unit 64. The identification information of the communication terminal requesting the transmission included in the transmission information and the request content are transmitted (infrared radiation) in the corresponding time slot from the infrared transmission unit corresponding to the identification information (step A08).

具体的なケースで説明すると、図２、図３における通信端末２００ｎに対し、コントロール端末３００が、特定の質問に対して通信端末２００ｎのユーザが入力した回答の送信を要求する情報送信要求信号を送信した場合、中継装置６の制御部６３はこの情報送信要求信号から通信端末２００ｎに対する要求であることを判断し、図９に示す記憶部６４を参照して、通信端末２００ｎを撮像範囲を特定する。この場合、通信端末２００ｎについては撮像範囲４１ｃが特定され、更に、送信ＩＤは０３、対応する赤外線送信ユニットは５ｃ、タイムスロット＃Ｃであることを判断する。そして、タイミング制御部６５に対し、タイムスロット＃Ｃで赤外線送信ユニット５ｃに対して、今回の情報送信要求信号を放射するよう設定制御する。 More specifically, the control terminal 300 sends an information transmission request signal for requesting transmission of an answer input by the user of the communication terminal 200n to a specific question with respect to the communication terminal 200n in FIGS. In the case of transmission, the control unit 63 of the relay device 6 determines that the request is for the communication terminal 200n from this information transmission request signal, and refers to the storage unit 64 shown in FIG. To do. In this case, it is determined that the imaging range 41c is specified for the communication terminal 200n, the transmission ID is 03, the corresponding infrared transmission unit is 5c, and the time slot #C. Then, the timing control unit 65 is set and controlled to emit the current information transmission request signal to the infrared transmission unit 5c in the time slot #C.

一方、通信端末２００ａ〜２００ｘでは、赤外線信号により自己宛の情報送信要求信号を受信したか否かを常時判断する（ステップＢ０４）。そして、赤外光受光部２０３により自己宛の情報送信要求信号を受信したと判断すると、制御部２０５はこれに応答して要求内容に基づいた情報を生成し（ステップＢ０５）、この生成された情報を、情報変調部２１２にて“１”、“０”のシリアルビットデータに変調させ（ステップＢ０６）、ドライバ２０７に対し“１”ならば“点灯”、“０”ならば“消灯”として発光部２０４を時間的に連続させて明滅するように発光制御する（ステップＢ０７）。 On the other hand, the communication terminals 200a to 200x always determine whether or not the information transmission request signal addressed to the communication terminal 200a to 200x is received by an infrared signal (step B04). When the infrared light receiving unit 203 determines that the information transmission request signal addressed to itself has been received, the control unit 205 generates information based on the request content in response to this (step B05). The information is modulated into serial bit data of “1” and “0” by the information modulation unit 212 (step B06), and “1” is “lit” and “0” is “dark” for the driver 207. The light emission is controlled so that the light emitting unit 204 blinks continuously in time (step B07).

上記のケースの続きとして具体的に説明すると、通信端末２００ｎは赤外線送信ユニット５ｃから放射された赤外線信号を常時受信・解析し、受光した赤外線信号が自己宛の情報送信要求信号を含んでいるか否かを、その信号に含まれる識別情報と識別情報記憶部２０８に記憶されている識別情報との照合により判断する。そして、自己宛の情報送信要求信号を含んでいると判断すると、更にこの情報送信要求信号から要求内容を解析して自己の識別情報を含む応答要求に対応する情報を生成し、情報変調部２１２にて変調し、時間的に連続して輝度が変化する可視光として発光する。 Specifically, as a continuation of the above case, the communication terminal 200n always receives and analyzes the infrared signal emitted from the infrared transmission unit 5c, and whether or not the received infrared signal includes an information transmission request signal addressed to itself. This is determined by comparing the identification information included in the signal with the identification information stored in the identification information storage unit 208. When it is determined that the information transmission request signal addressed to itself is included, the request content is further analyzed from the information transmission request signal to generate information corresponding to the response request including the identification information of the self, and the information modulation unit 212 The light is emitted as visible light whose luminance continuously changes over time.

ステップＢ０７における発光による輝度変化は、撮像ユニット４にて連続的に撮像される。詳細には、撮像ユニット４ａ〜４ｄは監視カメラのような要領で常時担当するする撮像範囲を撮像し、中継装置６は、その画像をコントロール端末３００にモニター画像として常時送信している。そして、発光部２０４の発光によるアップリンク光の輝度変化について、輝度が所定値より高ければ“１”、逆に低ければ“０”として二値化したビットデータに復号し（ステップＡ０９）、更にその復号したビットデータを解析して、情報に変換し、この変換された情報をこの情報が輝度変調領域として含まれていた画像に重畳させてコントロール端末３００に出力する（ステップＡ１０）。 The luminance change due to light emission in step B07 is continuously imaged by the imaging unit 4. Specifically, the imaging units 4 a to 4 d capture an imaging range that is always handled in a manner like a surveillance camera, and the relay device 6 constantly transmits the image to the control terminal 300 as a monitor image. Then, the luminance change of the uplink light due to the light emission of the light emitting unit 204 is decoded into the bit data binarized as “1” if the luminance is higher than a predetermined value, and “0” if the luminance is lower (step A09). The decoded bit data is analyzed and converted into information, and the converted information is superimposed on an image in which this information is included as a luminance modulation area and output to the control terminal 300 (step A10).

上記のケースの続きとして具体的に説明すると、通信端末２００ｎからアップリンク光を撮像ユニット４１ｃが受光すると、中継装置６の制御部６３は、このアップリンク光の輝度変化について、輝度が所定値より高ければ“１”、逆に低ければ“０”として二値化したビットデータに復号し更にその復号したビットデータを解析して、情報を送信した識別情報と回答情報に変換し、この識別情報と回答情報とを撮像した画像に重畳させてコントロール端末３００へ出力する。 More specifically, as a continuation of the above case, when the imaging unit 41c receives uplink light from the communication terminal 200n, the control unit 63 of the relay device 6 determines that the luminance is higher than a predetermined value with respect to the luminance change of the uplink light. If the bit data is high, the bit data is decoded as “1”, and if it is low, it is decoded into binary data. Further, the decoded bit data is analyzed, and the information is converted into the transmitted identification information and reply information. And the answer information are superimposed on the captured image and output to the control terminal 300.

したがって、本実施の形態によれば、席替えや編入等により複数の通信端末（光通信装置）の位置関係や数が変化しても、上記ステップＡ０３〜Ａ０６、及び、ステップＢ０１〜Ｂ０３の処理を行うことで容易に対応することができる。
また、赤外線信号の放射範囲と撮像範囲とが完全に一致しない場合であっても、通信端末２００ａ〜２００ｘは混信することなく自己宛の赤外線信号を受光することができるともに、コントロール端末では、回答を要求した通信端末の位置とその回答内容との関係を容易に把握することができる。 Therefore, according to the present embodiment, even if the positional relationship or the number of a plurality of communication terminals (optical communication devices) changes due to changing seats, transfer, etc., the processing in steps A03 to A06 and steps B01 to B03 is performed. It is possible to easily cope with this.
In addition, even when the emission range of the infrared signal and the imaging range do not completely match, the communication terminals 200a to 200x can receive the infrared signal addressed to them without interference, and the control terminal It is possible to easily grasp the relationship between the position of the communication terminal that requested the response and the content of the response.

尚、上記実施の形態においては、通信端末２００ａ〜２００ｘに個別に割り当てられた識別情報を送受信するようにしたが、これに限ることなく、ユーザ情報（氏名、生徒ID）を送受信するようにしてもよい。
また、本実施の形態においては、教室を用いた情報の送受信システムを例示したがこれに限ることなく、特定範囲の空間において、行又は列の少なくとも一方に整列して配置された通信装置に対し、特定の波長帯域による応答要求の送信、及びそれに対する応答を撮像により受信するシステムであれば、例えば、アンケート収集システムや投票システム等にも適用可能である。 In the above embodiment, identification information individually assigned to the communication terminals 200a to 200x is transmitted / received. However, the present invention is not limited to this, and user information (name, student ID) is transmitted / received. Also good.
Further, in the present embodiment, an information transmission / reception system using a classroom has been illustrated, but the present invention is not limited to this. For a communication device arranged in line or at least one of rows or columns in a specific range of space. Any system can be applied to a questionnaire collection system, a voting system, or the like as long as it is a system that transmits a response request in a specific wavelength band and receives a response to the response by imaging.

１教室
２机
４ａ〜４ｄ撮像ユニット
５ａ〜５ｄ赤外線送信ユニット
６中継装置
４１ａ〜４１ｄ撮像範囲
４２撮像部
４３信号処理部
５１ａ〜５１ｄ放射範囲
５３赤外線送信部
５４駆動制御部
６３制御部
６４記憶部
６５タイミング制御部
２００ａ〜２００ｘ通信端末
２０３赤外光受光部
２０４発光部
２０５制御部
２０６情報復調部
２０８識別情報記憶部
２０９プログラムメモリ
２１２情報変調部
３００コントロール端末 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Classroom 2 Desk 4a-4d Imaging unit 5a-5d Infrared transmission unit 6 Relay apparatus 41a-41d Imaging range 42 Imaging part 43 Signal processing part 51a-51d Radiation range 53 Infrared transmission part 54 Drive control part 63 Control part 64 Storage part 65 Timing control units 200a to 200x Communication terminal 203 Infrared light receiving unit 204 Light emitting unit 205 Control unit 206 Information demodulation unit 208 Identification information storage unit 209 Program memory 212 Information modulation unit 300 Control terminal

Claims

A plurality of first optical communication devices that exist along at least one of a row and a column; and information radiating means that emits information to the plurality of first optical communication devices using light of a specific wavelength band as a communication medium; A plurality of visible lights that are included in the imaging range and that are transmitted from the plurality of first optical communication devices in response to the information emitted by the information radiating unit and that change in luminance in a time-series manner. In an optical communication system comprising a receiving means and a second optical communication apparatus for decoding time-series luminance changes received by the receiving means into information,
Storage means for storing first information individually set in the first optical communication device and an imaging range including the first optical communication device in association with each other;
Based on the contents stored in the storage means, radiation timing setting means for setting the timing when the information radiation means emits to be different for each imaging range; and
An optical communication system comprising:

The first optical communication device exists on a desk arranged along at least one of a row and a column, and the receiving means is installed on a ceiling in a room where the desk is installed. The optical communication system according to claim 1.

The optical communication system according to claim 1, wherein the first information is individually set for each user who uses the first optical communication device.

A plurality of first optical communication devices that exist along at least one of a row and a column; and information radiating means that emits information to the plurality of first optical communication devices using light of a specific wavelength band as a communication medium; A plurality of visible lights that are included in the imaging range and that are transmitted from the plurality of first optical communication devices in response to the information emitted by the information radiating unit and that change in luminance in a time-series manner. A computer for controlling an optical communication system comprising a receiving means and a second optical communication apparatus that decodes a time-series luminance change received by the receiving means into information;
Storage means for storing the first information individually set in the first optical communication device and the imaging range including the first optical communication device in association with each other and storing them in the storage unit;
Radiation timing setting means for setting the timing when the information radiation means emits to be different for each imaging range based on the contents stored in the storage means;
A program characterized by functioning as