JP6425173B2 - 照明装置及び照明システム - Google Patents

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Description

本発明は、可視光通信を行う照明装置及び照明システムに関する。
照明装置の点灯及び消灯により情報を伝達する可視光通信システムが知られている(例えば、特許文献1参照)。可視光通信システムでは、例えば、照明装置を特定する識別情報、又は、照明装置が配置されている位置を示す位置情報が、照明装置が出射する光に重畳されて送信される。
国際公開第2014/103341号
しかしながら、上記従来の可視光通信システムでは、情報(光信号)の取得に長い時間を要する場合がある。
そこで、本発明は、受信機に短期間で情報を取得させることができる照明装置及び照明システムを提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る照明装置は、イメージセンサを備える受信機との間で可視光通信を行う照明装置であって、当該照明装置に割り当てられた識別情報を、N(Nは2以上の自然数)個のパケットに分割する分割部と、各々が、前記N個のパケットの各々を1以上含むM(MはN以上の自然数)個のパケットから構成される複数の信号ブロックを形成するブロック形成部と、前記イメージセンサのフレーム周期、又は、当該フレーム周期の整数倍に略等しい周期で、前記複数の信号ブロックを1つずつ照明光に重畳させて順に送信する光源部とを備え、前記ブロック形成部は、連続する信号ブロック間でパケットの並び順が異なるように、前記複数の信号ブロックを形成する。
また、本発明の一態様に係る照明システムは、上記の照明装置と、前記受信機とを備える。
本発明によれば、受信機に短期間で情報を取得させることができる。
実施の形態に係る照明システムを示す概略図である。 実施の形態に係る受信機が備えるイメージセンサによる撮影画像を示す図である。 実施の形態に係る照明装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態に係る4分割された識別情報を示す図である。 実施の形態に係る4分割された識別情報を含む信号ブロックの構成の一例(M=5)を示す図である。 実施の形態に係る信号ブロックの送信タイミングとスキャンタイミングとを示すタイミングチャートである。 実施の形態に係る信号ブロックの送信タイミングとスキャンタイミングとを示すタイミングチャートである。 実施の形態に係る信号ブロックの送信タイミングとスキャンタイミングとの別の例を示すタイミングチャートである。 実施の形態に係る4分割された識別情報を含む信号ブロックの構成の別の一例(M=7)を示す図である。 実施の形態に係る4分割された識別情報を含む信号ブロックの構成の別の一例(M=11)を示す図である。 実施の形態に係る2分割された識別情報を含む信号ブロックの構成の一例(M=3)を示す図である。 実施の形態に係る3分割された識別情報を含む信号ブロックの構成の一例(M=4)を示す図である。 実施の形態に係る3分割された識別情報を含む信号ブロックの構成の別の一例(M=5)を示す図である。 実施の形態に係る3分割された識別情報を含む信号ブロックの構成の別の一例(M=7)を示す図である。 実施の形態に係る4分割された識別情報を含む信号ブロックの構成の一例(M=5)を示す図である。 実施の形態に係る4分割された識別情報を含む信号ブロックの構成の別の一例(M=6)を示す図である。 実施の形態に係る4分割された識別情報を含む信号ブロックの構成の別の一例(M=6)を示す図である。 実施の形態に係る4分割された識別情報を含む信号ブロックの構成の別の一例(M=7)を示す図である。 実施の形態に係る5分割された識別情報を含む信号ブロックの構成の一例(M=6)を示す図である。 実施の形態に係る5分割された識別情報を含む信号ブロックの構成の別の一例(M=7)を示す図である。 実施の形態に係る5分割された識別情報を含む信号ブロックの構成の別の一例(M=8)を示す図である。 実施の形態に係る5分割された識別情報を含む信号ブロックの構成の別の一例(M=9)を示す図である。 実施の形態に係る6分割された識別情報を含む信号ブロックの構成の一例(M=7)を示す図である。 実施の形態に係る6分割された識別情報を含む信号ブロックの構成の別の一例(M=8)を示す図である。 実施の形態に係る6分割された識別情報を含む信号ブロックの構成の別の一例(M=9)を示す図である。 実施の形態に係る6分割された識別情報を含む信号ブロックの構成の別の一例(M=10)を示す図である。 実施の形態に係る6分割された識別情報を含む信号ブロックの構成の別の一例(M=11)を示す図である。 実施の形態に係る7分割された識別情報を含む信号ブロックの構成の一例(M=8)を示す図である。 実施の形態に係る7分割された識別情報を含む信号ブロックの構成の別の一例(M=9)を示す図である。 実施の形態に係る7分割された識別情報を含む信号ブロックの構成の別の一例(M=10)を示す図である。 実施の形態に係る7分割された識別情報を含む信号ブロックの構成の別の一例(M=11)を示す図である。 実施の形態に係る7分割された識別情報を含む信号ブロックの構成の別の一例(M=12)を示す図である。 実施の形態に係る7分割された識別情報を含む信号ブロックの構成の別の一例(M=13)を示す図である。 実施の形態の変形例1に係る照明装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態の変形例2に係る受信機の構成を示すブロック図である。
以下では、本発明の実施の形態に係る照明装置及び照明システムについて、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、ステップ(工程)、ステップの順序などは、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)
[照明システム]
まず、本実施の形態に係る照明システム(可視光通信システム)の概要について、図1を用いて説明する。図1は、本実施の形態に係る照明システム1を示す概略図である。
本実施の形態に係る照明システム1は、例えば、電子情報技術産業協会規格(JEITA)のCP−1223「可視光ビーコンシステム」(非特許文献)に規定された通信方式に基づいた可視光通信を行う。
図1に示すように、照明システム1は、照明装置10と、受信機20とを備える。
照明装置10は、受信機20との間で可視光通信を行う照明装置である。照明装置10は、例えば、照明光(可視光)を周囲に照射することで、照明装置10の周囲を照明する。当該照明光は、照明装置10に割り当てられた識別情報が重畳されている。すなわち、照明光は、当該識別情報を可視光通信信号として含む光信号である。なお、照明装置10の詳細な構成については、図3を用いて後で説明する。
受信機20は、照明装置10との間で可視光通信を行う受信機である。受信機20は、例えば、携帯電話、スマートフォン、タブレットPCなどの情報携帯端末である。受信機20は、図1に示すように、イメージセンサ21を備える。
イメージセンサ21は、照明装置10が照射する照明光(可視光)を受光する撮像素子である。本実施の形態では、イメージセンサ21は、ローリングシャッタ方式で駆動する。
図2は、本実施の形態に係る受信機20が備えるイメージセンサ21による撮影画像30を示す図である。具体的には、図2は、図1に示す照明装置10をイメージセンサ21が撮像したときの画像を示している。撮影画像30には、照明装置10からの照明光を受けた照明光領域31が含まれる。
照明光領域31は、具体的には、照明装置10が写った領域である。受信機20は、照明光領域31の強弱(受光した光の光量)を検出することで、照明装置10が送信した識別情報を取得することができる。
ローリングシャッタ方式によるイメージセンサ21のスキャン方向は、例えば、図2に示すようにX軸正方向である。イメージセンサ21は、1回のスキャンを行うことで、1フレームの撮影画像30を取得する。
イメージセンサ21は、所定のフレーム周期でスキャンを繰り返すことで、順次、撮影画像30を取得する。イメージセンサ21のフレームレートは、例えば、30フレーム/秒である。すなわち、1フレーム周期(1フレーム期間)は、約33.3msecである。なお、イメージセンサ21のフレームレートは、例えば、60フレーム/秒などでもよく、特に限定されない。
[照明装置]
図3は、本実施の形態に係る照明装置10の構成を示すブロック図である。図3に示すように、照明装置10は、識別情報11を保持する記憶部12と、分割部13と、ブロック形成部14と、光源部15とを備える。
識別情報11は、例えば、照明装置10を一意に識別するために用いられる情報である。具体的には、識別情報11は、照明装置10に固有に割り当てられた識別情報、又は、照明装置10が設置されている位置を示す位置情報などである。識別情報11は、所定のビット長を有する。例えば、識別情報11のビット長は、128ビットである。
記憶部12は、識別情報11を保持する記憶装置である。記憶部12は、例えば、ROM(Read Only Memory)などの半導体メモリである。
分割部13は、識別情報11をN個のパケットに分割する。Nは、2以上の自然数である。具体的には、分割部13は、記憶部12から識別情報11を読み出して、所定の分割数(N)で分割することで、N個のパケットを生成する。
なお、受信機20においては、分割されたN個のパケットを全て受信して初めて、識別情報11を復元することができる。N個のパケットのうち1つでも受信できない場合、受信機20は、識別情報11を復元することができない。
N個のパケットには、例えば、1以上N以下のパケット番号が一意に割り当てられる。以下では、一例として、N=4である場合について説明する。
図4は、本実施の形態に係る4分割された識別情報11を示す図である。
図4に示すように、識別情報11は、4個のパケットに分割されている。4個のパケットの大きさ(ビット数)は、例えば、互いに同じである。例えば、識別情報11が128ビットの情報である場合、4個のパケットの各々のビット数は、32ビットである。
4個のパケットには、「1」〜「4」のパケット番号が割り当てられている。以下では、説明の都合上、パケット番号を「P1」などのように「P」+「数字」で表現する。また、「パケットP1」などの「パケットP」+「数字」で表現した記載は、パケット番号が「数字(例えば、1)」であるパケットを意味する。
図3に戻り、ブロック形成部14は、複数の信号ブロックを形成する。複数の信号ブロックの各々は、M個のパケットから構成される。Mは、N以上の自然数である。信号ブロックを構成するM個のパケットには、N個のパケットの各々が1以上含まれる。つまり、複数の信号ブロックの各々は、少なくとも1つの識別情報11を含んでいる。
ブロック形成部14は、連続する信号ブロック間でパケットの並び順が異なるように、複数の信号ブロックを形成する。具体的には、ブロック形成部14は、一の信号ブロックにおけるL番目のパケットが、当該一の信号ブロックの直前に送信される信号ブロックにおけるL番目のパケットと異なるように、複数の信号ブロックを形成する。Lは、1以上M以下の自然数である。
本実施の形態では、ブロック形成部14は、連続するN個の信号ブロック間でL番目のパケットが互いに異なるように、複数の信号ブロックを形成する。例えば、Lは、1以上M以下の任意の自然数である。すなわち、ブロック形成部14は、任意のLについて、連続するN個の信号ブロック間でL番目のパケットが互いに異なるように、複数の信号ブロックを形成する。
ブロック形成部14のより具体的な処理、及び、信号ブロックの詳細については、後で説明する。
なお、本実施の形態において、「直前」若しくは「直後」又は「連続」は、「別の信号ブロックが送信されることなく」という意味である。例えば、第1信号ブロックの「直前」に第2信号ブロックが送信されたということは、第2信号ブロックを送信した後、第1信号ブロックを送信するまでの間に、他の信号ブロックを送信しないことを意味する。「直後」、「連続」についても同様である。
光源部15は、イメージセンサ21のフレーム周期で、複数の信号ブロックを1つずつ照明光に重畳させて順に送信する。例えば、光源部15は、イメージセンサ21のスキャンの開始タイミングに同期して、ブロック形成部14によって形成された複数の信号ブロックを、所定の順番で1つずつ送信する。これにより、光源部15は、識別情報11を繰り返し送信する。
なお、光源部15は、例えば、複数のLED(Light Emitting Diode)を備える。複数のLEDは、例えば、白色LEDである。光源部15は、複数のLEDの代わりに、レーザ素子、有機EL(Electro Luminescence)発光体、又は、無機EL発光体などを含んでもよい。
光源部15は、複数のLEDの強弱(例えば、点灯及び消灯)を切り替えることで、信号ブロックを照明光に重畳させて送信する。例えば、光源部15は、複数のLEDの点灯及び消灯を切り替えるためのトランジスタと、当該トランジスタのオン及びオフを制御するゲート信号を生成する信号生成器とを備える。信号生成器は、ブロック形成部14によって形成された複数の信号ブロックと、イメージセンサ21のフレーム周期とに基づいてゲート信号を生成する。
なお、イメージセンサ21のフレーム周期を示す受信周期情報は、例えば、記憶部12に記憶されている。あるいは、照明装置10は、受信周期情報を外部から取得してもよい。受信周期情報を取得する例については、本実施の形態に係る変形例として、後で説明する。
[信号ブロック]
図5は、本実施の形態に係る4分割された識別情報11を含む信号ブロックの構成の一例を示す図である。図5では、4つの信号ブロックB1〜B4の各々に含まれるパケットの個数(M)が5個である例を示している。
信号ブロックB1は、時刻f0で送信される信号ブロックである。信号ブロックB1は、パケットP1、パケットP2、パケットP3、パケットP4、パケットP1をこの順で含んでいる。
信号ブロックB2は、時刻f1で送信される信号ブロックであり、信号ブロックB1の直後に送信される。信号ブロックB1は、パケットP2、パケットP3、パケットP4、パケットP1、パケットP2をこの順で含んでいる。
信号ブロックB3は、時刻f2で送信される信号ブロックであり、信号ブロックB2の直後に送信される。信号ブロックB1は、パケットP3、パケットP4、パケットP1、パケットP2、パケットP3をこの順で含んでいる。
信号ブロックB4は、時刻f3で送信される信号ブロックであり、信号ブロックB3の直後に送信される。信号ブロックB1は、パケットP4、パケットP1、パケットP2、パケットP3、パケットP4をこの順で含んでいる。
図5に示すように、信号ブロックB1〜B4の各々は、パケットP4の次のパケットとして、パケットP1を含んでいる。つまり、信号ブロックB1〜B4の各々は、「P1」〜「P4」を繰り返すように、5個のパケットを含んでいる。
本実施の形態では、ブロック形成部14は、N個のパケットが、パケット番号の所定の順序で繰り返し送信されるように、複数の信号ブロックを形成する。所定の順序とは、例えば、パケット番号の昇順である。
具体的には、連続する信号ブロック間で、パケット番号は所定の順序で連続している。例えば、N個のパケットが、パケット番号の昇順で繰り返し送信される場合、連続する信号ブロック間で、パケット番号は昇順で連続している。つまり、複数の信号ブロックの一の信号ブロックにおける最初のパケットのパケット番号は、当該一の信号ブロックの直前に送信される信号ブロックにおける最後のパケットのパケット番号の昇順における次の番号である。
例えば、図5に示すように、信号ブロックB1の最後のパケットのパケット番号は「P1」であるので、信号ブロックB2の最初のパケットのパケット番号は「P2」になる。信号ブロックB2と信号ブロックB3との間、及び、信号ブロックB3と信号ブロックB4との間でも同様である。照明装置10は、4つの信号ブロックB1〜B4を、この順で送信する。つまり、4個のパケット(パケットP1〜パケットP4)が昇順で繰り返し送信される。
また、本実施の形態では、例えば、シフト数は、Nの約数とは異なる値、又は、1である。シフト数とは、連続する信号ブロック間におけるパケット番号のずれ量を示す値である。
具体的には、シフト数は、複数の信号ブロックの一の信号ブロックにおけるL番目のパケットのパケット番号(以下、「第1パケット番号」と記載)と、直前に送信される信号ブロックにおけるL番目のパケットのパケット番号(以下、「第2パケット番号」と記載)との差である。シフト数は、例えば、第1パケット番号から第2パケット番号を引いた値である。ただし、第1パケット番号が第2パケット番号より小さい場合、シフト数は、第1パケット番号にNを加えた値から第2パケット番号を引いた値とみなす。
図5に示す例では、任意のLについて、シフト数は同じであり、具体的には、1である。つまり、図5では、何番目のパケット同士を比較したとしても、それらのパケット番号の差(シフト数)は同じである。
本実施の形態では、照明装置10は、例えば、4つの信号ブロックB1〜B4を繰り返し送信する。具体的には、信号ブロックB4を送信した後、信号ブロックB1を送信する。例えば、パケットの分割数(N)と、信号ブロックの繰り返し単位に含まれる信号ブロックの個数とは同じである。例えば、ブロック形成部14は、識別情報11がN分割された場合に、N個の一意な信号ブロックを生成する。光源部15は、N個の一意な信号ブロックを繰り返し送信する。
[送信タイミングとスキャンタイミング(一致している場合)]
図6A及び図6Bは、本実施の形態に係る信号ブロックの送信タイミングとスキャンタイミングとを示すタイミングチャートである。なお、図6A及び図6Bは、スキャンの開始タイミングと、信号ブロックの送信タイミングとが一致する例を示している。
例えば、イメージセンサ21は、時刻f0、時刻f1、時刻f2の各々でスキャンを開始する。本実施の形態では、イメージセンサ21のフレームレートは、約30fpsであるので、時刻f0を0秒としたとき、時刻f1は1/30秒(=約33.3msec)であり、時刻f2は2/30秒(約66.6msec)になる。
光源部15は、図6A及び図6Bに示すように、時刻f0、時刻f1、時刻f2で信号ブロックB1、信号ブロックB2、信号ブロックB3をこの順で送信する。
このとき、イメージセンサ21が照明装置10を充分に大きく撮影する場合、例えば、図2で示す照明光領域31が撮影画像30に略一致する場合、受信機20は、1フレーム期間で、信号ブロックB1に含まれる5個のパケットを全て受信することができる。つまり、受信機20は、1フレーム期間で、パケットP1〜P4を受信することができるので、識別情報11を復元することができる。
一方で、イメージセンサ21が照明装置10を狭い領域で撮影する場合、例えば、図2に示すように、照明光領域31が撮影画像30の一部である場合、受信機20は、1フレーム期間では、パケットP1〜P4を受信することができない。具体的には、受信機20は、1フレーム期間のうち所定の期間(図6Bにおいて、斜線の網掛けで示す受信可能期間40)で送信されたパケットしか受信することができない。
受信可能期間40は、照明光領域31の大きさに相当する。具体的には、受信可能期間40は、ローリングシャッタ方式のイメージセンサ21が照明光領域31をスキャンしている期間である。イメージセンサ21は、照明光領域31をスキャン中(すなわち、受信可能期間40)に照明装置10が照射した照明光のみを受光することができる。
例えば、受信可能期間40より前の期間では、照明光領域31よりX軸負方向の領域(すなわち、照明光を受光できない領域)をスキャンしているので、当該期間では照明光を受光することができない。受信可能期間40より後の期間においても同様である。
なお、照明光領域31は、受信機20を急速に動かさない限りは、通常、フレーム間で略同じ位置に現れる。したがって、1フレーム期間内における受信可能期間40の位置は、フレーム間で略同じである。つまり、受信機20では、フレーム間で同じ順序に位置するパケットが受信できる可能性が高い。
したがって、図6Bに示すように、受信機20は、時刻f0〜時刻f1の期間では、2番目のパケットP2のみを受信する。以下、同様に、受信機20は、時刻f1〜時刻f2の期間では、2番目のパケットP3のみを受信し、時刻f2〜時刻f3の期間では、2番目のパケットP4のみを受信する。
本実施の形態では、図5に示すように、複数の信号ブロックは、一の信号ブロックにおけるL番目のパケットが、当該一の信号ブロックの直前に送信される信号ブロックにおけるL番目のパケットと異なるように、形成されている。より具体的には、複数の信号ブロックは、L番目のパケットに着目した場合、パケット番号が1ずつ増加するように形成されている。
したがって、例えば、2番目のパケットのみが受信可能である場合(図5において、○で示す)、受信機20は、1フレーム目では、信号ブロックB1からパケットP2を受信することができる。以降、同様にして、受信機20は、2フレーム目では、信号ブロックB2からパケットP3を受信し、3フレーム目では、信号ブロックB3からパケットP4を受信し、4フレーム目では、信号ブロックB2からパケットP1を受信する。これにより、受信機20は、4フレーム期間でパケットP1〜P4を受信し、識別情報11を復元することができる。
なお、信号ブロック間でL番目のパケットのパケット番号を異ならせない場合、例えば、複数の信号ブロック間で常にパケット番号の順序が同じである場合、受信機20は、常に同じパケットを受信する。例えば、受信機20は、各フレーム期間において、パケットP2ばかりを受信する。したがって、受信機20は、偶然にその他のパケットが受信できるまで(例えば、受信機20を移動させるなど)、識別情報11を復元することができず、識別情報11を取得するのに多くの時間を必要とする。
これに対して、本実施の形態によれば、信号ブロック間でL番目のパケットのパケット番号を異ならせているので、上述したように、フレーム期間毎に異なるパケットを受信することができる。したがって、受信機20は、短期間で識別情報11を取得することができる。
なお、1フレーム期間に複数のパケットが受信可能であれば、受信機20は、より短期間で識別情報11を復元することができる。
例えば、2番目及び3番目のパケットを受信可能である場合、受信機20は、1フレーム目では、信号ブロックB1からパケットP2とパケットP3とを受信することができる。受信機20は、2フレーム目では、信号ブロックB2からパケットP3とパケットP4とを受信する。なお、パケットP3は重複しているので、破棄される。受信機20は、3フレーム目では、信号ブロックB3からパケットP4とパケットP1とを受信する。これにより、受信機20は、3フレーム期間でパケットP1〜P4を受信し、識別情報11を復元することができる。
同様に、例えば、3つのパケットを受信可能である場合、受信機20は、2フレーム期間でパケットP1〜P4を受信し、識別情報11を復元することができる。4つのパケットを受信可能である場合、受信機20は、図6Aの場合と同様に、1フレーム期間でパケットP1〜P4を受信し、識別情報11を復元することができる。
このように、本実施の形態によれば、受信機20は、最長4フレーム期間でパケットP1〜P4を受信し、識別情報11を復元することができる。
[送信タイミングとスキャンタイミング(一致していない場合)]
図7は、本実施の形態に係る信号ブロックの送信タイミングとスキャンタイミングとの別の一例を示すタイミングチャートである。
図6A及び図6Bでは、スキャンの開始タイミングと、信号ブロックの送信タイミングとが一致する例について示したが、これに限らない。図7に示すように、スキャンの開始タイミングと、信号ブロックの送信タイミングとがずれることが想定される。
スキャンの開始タイミングと、信号ブロックの送信タイミングとがずれた場合、受信機20は、スキャンの開始時(又は終了時)に送信中のパケットを受信することができない。例えば、受信機20は、図7に示すように、時刻f1で送信中のパケットP4を受信することができない。受信機20は、1フレーム目では、パケットP1〜P3のみを受信する。
なお、信号ブロック間でL番目のパケットのパケット番号を異ならせない場合、例えば、複数の信号ブロック間で常にパケット番号の順序が同じである場合、受信機20は、4番目のパケットであるパケットP4が常に受信できない。したがって、受信機20は、偶然にパケットP4が受信できるまで(例えば、受信機20を移動させるなど)、識別情報11を復元することができず、識別情報11を取得するのに多くの時間を必要とする。
これに対して、本実施の形態では、L番目のパケットに着目した場合、パケット番号が1つずつ増加するので、受信機20は、2フレーム目で、パケットP2〜P4を受信することができる。したがって、受信機20は、2フレーム期間でパケットP1〜P4を受信することができ、識別情報11を復元することができる。
[信号ブロックの別の例]
ここで、識別情報11を4分割する場合において、信号ブロックの別の例について図8及び図9を用いて説明する。図8及び図9は、本実施の形態に係る4分割された識別情報11を含む信号ブロックの構成の別の一例を示す図である。具体的には、図8は、M=7かつシフト数=3の例を示し、図9は、M=11かつシフト数=3の例を示している。
例えば、1つのパケットの長さが短い場合、1フレーム期間内に多くのパケットを送信することができる。すなわち、図8及び図9に示すように、1つの信号ブロックに多くのパケットを含ませることができる。例えば、図9に示す例では、1つの信号ブロックは、2つの識別情報11を含んでいる。言い換えると、1つの信号ブロックは、4個のパケットP1〜P4の各々を2以上含んでいる。
パケットが短ければ短い程、受信可能期間40に含まれるパケットの数を増やすことができる。したがって、より短期間で4個のパケットを受信することができ、識別情報11を復元することができる。
あるいは、パケットが短ければ短い程、受信可能期間40が短くても、すなわち、照明光領域31が小さくてもパケットを受信することができる。したがって、より小さく写る照明装置10、例えば、より遠くの照明装置10からの識別情報11を取得することができる。
[その他の実施例]
以下では、識別情報11の分割数(N)と、分割数に応じた信号ブロックの一例とを図10〜図15Fを用いて説明する。各図面において、太い実線の枠で囲まれた領域、太い破線の枠で囲まれた領域、及び、所定の網掛けが施された領域はそれぞれ、識別情報11を含んでいる。すなわち、これらの領域に含まれるパケットを受信した場合、受信機20は、識別情報11を復元することができる。
以下の説明では、識別情報11を復元することができるパターンとして、1フレーム期間で受信可能なパケット数、及び、フレーム期間のいずれかが最小となる組み合わせを示している。例えば、2フレーム期間で3個のパケットが受信すれば識別情報11を復元できる場合に、2フレーム期間で4個以上のパケットが受信できる場合、又は、3個のパケットを3フレーム期間以上で受信した場合も当然に識別情報11を復元できる。
なお、分割数及び信号ブロックの例は、以下に示す例に限らない。また、識別情報11を復元可能なパターンについても以下の例に限らない。
[実施例1:N=2]
図10は、本実施の形態に係る2分割された識別情報11を含む信号ブロックの構成の一例(M=3)を示す図である。図10に示すように、1フレーム期間で2個のパケットを受信する場合、及び、2フレーム期間で1個ずつのパケットを受信する場合に、受信機20は、識別情報11を復元することができる。
[実施例2:N=3]
図11A〜図11Cは、本実施の形態に係る3分割された識別情報11を含む信号ブロックの構成の一例を示す図である。具体的には、図11A〜図11Cはそれぞれ、M=4、M=5、M=7の場合を示している。
図11A〜図11Cに示すように、以下の(i)〜(iii)の場合に、受信機20は、識別情報11を復元することができる。すなわち、(i)1フレーム期間で3個のパケットを受信する場合、(ii)2フレーム期間で2個ずつのパケットを受信する場合、(iii)3フレーム期間で1個ずつのパケットを受信する場合である。
[実施例3:N=4]
図12A〜図12Dは、本実施の形態に係る4分割された識別情報11を含む信号ブロックの構成の一例を示す図である。具体的には、図12A〜図12Dはそれぞれ、M=5、M=6、M=6、M=7の場合を示している。
図12A及び図12Dに示す例では、以下の(i)〜(iv)の場合に、受信機20は、識別情報11を復元することができる。すなわち、(i)1フレーム期間で4個のパケットを受信する場合、(ii)2フレーム期間で3個ずつのパケットを受信する場合、(iii)3フレーム期間で2個ずつのパケットを受信する場合、(iv)4フレーム期間で1個ずつのパケットを受信する場合である。なお、図12A及び図12Dはそれぞれ、上述した図5及び図8と同じである。
図12Bに示す例は、シフト数が2である場合、すなわち、Nの約数である場合を示している。この場合、例えば、複数の信号ブロックの各々の最初のパケットは、パケット番号が「1」と「3」とを繰り返す。したがって、4フレーム期間で1個ずつのパケットを受信する場合では、4個のパケットが揃わない場合がある。
このため、図12Bに示す例では、(i)1フレーム期間で4個ずつのパケットを受信する場合、又は、(ii)2フレーム期間で2個ずつのパケットを受信する場合に、受信機20は、識別情報11を復元することができる。
シフト数がNの約数である場合、図12Cに示すように複数の信号ブロックを形成することで、識別情報11を復元することができるパターンを増やすことができる。図12Cに示す例では、以下の(i)〜(iv)の場合に、受信機20は、識別情報11を復元することができる。すなわち、(i)1フレーム期間で4個のパケットを受信する場合、(ii)2フレーム期間で3個ずつのパケットを受信する場合、(iii)3フレーム期間で2個ずつのパケットを受信する場合、(iv)4フレーム期間で1個ずつのパケットを受信する場合である。
さらに、図12Cに示す例では、2フレーム期間で2個のパケットを受信する場合でも識別情報11を復元できる場合がある。例えば、1番目及び2番目のパケットを受信する場合、信号ブロックB3と信号ブロックB4と(又は、信号ブロックB1と信号ブロックB2と)からパケットを受信すれば、受信機20は、識別情報11を復元することができる。
[実施例4:N=5]
図13A〜図13Dは、本実施の形態に係る5分割された識別情報11を含む信号ブロックの構成の一例を示す図である。具体的には、図13A〜図13Dはそれぞれ、M=6、M=7、M=8、M=9の場合を示している。
図13A及び図13Dに示す例では、以下の(i)〜(v)の場合に、受信機20は、識別情報11を復元することができる。すなわち、(i)1フレーム期間で5個のパケットを受信する場合、(ii)2フレーム期間で4個ずつのパケットを受信する場合、(iii)3フレーム期間で3個ずつのパケットを受信する場合、(iv)4フレーム期間で2個ずつのパケットを受信する場合、(v)5フレーム期間で1個ずつのパケットを受信する場合である。
図13B及び図13Cに示す例では、以下の(i)〜(iv)の場合に、受信機20は、識別情報11を復元することができる。すなわち、(i)1フレーム期間で5個のパケットを受信する場合、(ii)2フレーム期間で3個ずつのパケットを受信する場合、(iii)3フレーム期間で2個ずつのパケットを受信する場合、(iv)5フレーム期間で1個ずつのパケットを受信する場合である。
[実施例5:N=6]
図14A〜図14Eは、本実施の形態に係る6分割された識別情報11を含む信号ブロックの構成の一例を示す図である。具体的には、図14A〜図14Eはそれぞれ、M=7、M=8、M=9、M=10、M=11の場合を示している。
図14A及び図14Eに示す例では、以下の(i)〜(vi)の場合に、受信機20は、識別情報11を復元することができる。すなわち、(i)1フレーム期間で6個のパケットを受信する場合、(ii)2フレーム期間で5個ずつのパケットを受信する場合、(iii)3フレーム期間で4個ずつのパケットを受信する場合、(iv)4フレーム期間で3個ずつのパケットを受信する場合、(v)5フレーム期間で2個ずつのパケットを受信する場合、(vi)6フレーム期間で1個ずつのパケットを受信する場合である。
図14B及び図14Dに示す例では、以下の(i)〜(iii)の場合に、受信機20は、識別情報11を復元することができる。すなわち、(i)1フレーム期間で6個のパケットを受信する場合、(ii)2フレーム期間で4個ずつのパケットを受信する場合、(iii)3フレーム期間で2個ずつのパケットを受信する場合である。
図14Cに示す例では、以下の(i)又は(ii)の場合に、受信機20は、識別情報11を復元することができる。すなわち、(i)1フレーム期間で6個のパケットを受信する場合、(ii)2フレーム期間で3個ずつのパケットを受信する場合である。
[実施例6:N=7]
図15A〜図15Fは、本実施の形態に係る7分割された識別情報11を含む信号ブロックの構成の一例を示す図である。具体的には、図15A〜図15Fはそれぞれ、M=8、M=9、M=10、M=11、M=12、M=13の場合を示している。
図15A及び図15Fに示す例では、以下の(i)〜(vii)の場合に、受信機20は、識別情報11を復元することができる。すなわち、(i)1フレーム期間で7個のパケットを受信する場合、(ii)2フレーム期間で6個ずつのパケットを受信する場合、(iii)3フレーム期間で5個ずつのパケットを受信する場合、(iv)4フレーム期間で4個ずつのパケットを受信する場合、(v)5フレーム期間で3個ずつのパケットを受信する場合、(vi)6フレーム期間で2個ずつのパケットを受信する場合、(vii)7フレーム期間で1個ずつのパケットを受信する場合である。
図15B及び図15Eに示す例では、以下の(i)〜(v)の場合に、受信機20は、識別情報11を復元することができる。すなわち、(i)1フレーム期間で7個のパケットを受信する場合、(ii)2フレーム期間で5個ずつのパケットを受信する場合、(iii)3フレーム期間で3個ずつのパケットを受信する場合、(iv)4フレーム期間で2個ずつのパケットを受信する場合、(v)7フレーム期間で1個ずつのパケットを受信する場合である。
図15C及び図15Dに示す例では、以下の(i)〜(v)の場合に、受信機20は、識別情報11を復元することができる。すなわち、(i)1フレーム期間で7個のパケットを受信する場合、(ii)2フレーム期間で4個ずつのパケットを受信する場合、(iii)3フレーム期間で3個ずつのパケットを受信する場合、(iv)5フレーム期間で2個ずつのパケットを受信する場合、(v)7フレーム期間で1個ずつのパケットを受信する場合である。
[効果など]
以上のように、本実施の形態に係る照明装置10は、イメージセンサ21を備える受信機20との間で可視光通信を行う照明装置10であって、照明装置10に割り当てられた識別情報11を、N(Nは2以上の自然数)個のパケットに分割する分割部13と、各々が、N個のパケットの各々を1以上含むM(MはN以上の自然数)個のパケットから構成される複数の信号ブロックを形成するブロック形成部14と、イメージセンサ21のフレーム周期で、複数の信号ブロックを1つずつ照明光に重畳させて順に送信する光源部15とを備え、ブロック形成部14は、連続する信号ブロック間でパケットの並び順が異なるように、複数の信号ブロックを形成する。
これにより、連続する信号ブロック間でパケットの並び順を異ならせているので、上述したように、フレーム期間毎に異なるパケットを受信することができる。したがって、受信機20は、照明光領域31が狭い場合であっても、短期間で識別情報11を取得することができる。また、複数の信号ブロックの各々は識別情報11(すなわち、N個のパケット)を含むので、照明光領域31が広い場合は、1フレーム期間内で識別情報11を取得することができる。このように、本実施の形態に係る照明装置10によれば、照明光領域31の大きさに依らず、すなわち、受信機20の受信環境に依らず、受信機20に短期間で識別情報11を取得させることができる。
また、例えば、ブロック形成部14は、連続するN個の信号ブロック間でL(Lは1以上M以下の自然数)番目のパケットが互いに異なるように、複数の信号ブロックを形成する。
これにより、識別情報11をN分割した場合に、連続するN個の信号ブロック間でL番目のパケットが互いに異なっているので、N個のブロックの各々からL番目のパケットのみを受信することで、識別情報11を取得することができる。つまり、最長でもNフレーム期間で識別情報11を取得することができる。
また、例えば、Lは、1以上M以下の任意の自然数である。
これにより、任意のLについてL番目のパケットがN個の信号ブロック間で異なっているので、何番目のパケットを受信可能でもよい。したがって、短期間で識別情報11を取得することができる可能性をより高めることができる。
また、例えば、N個のパケットには、1以上N以下の値がパケット番号として一意に割り当てられ、ブロック形成部14は、N個のパケットが、パケット番号の所定の順序で繰り返し送信されるように、複数の信号ブロックを形成する。また、例えば、所定の順序は、パケット番号の昇順である。
これにより、N個のパケットが繰り返されているので、受信機20がパケットを受信するタイミングに依らずに、識別情報11を取得することができる。受信機20が例えばN個のパケットを連続して受光できる場合は、より短期間で識別情報11を取得することができる。例えば、受信機20がローリングシャッタ方式のイメージセンサ21ではなく、フォトダイオードを備える場合などにも有用である。
また、例えば、連続する信号ブロック間で、パケット番号は所定の順序で連続している。
これにより、信号ブロック間でパケット番号が連続しているので、受信機20がパケットを受信するタイミングに依らずに、識別情報11を取得することができる。例えば、受信機20がローリングシャッタ方式のイメージセンサ21ではなく、フォトダイオードを備える場合などにも有用である。
また、例えば、連続する信号ブロック間におけるパケット番号のずれ量を示すシフト数は、Nの約数とは異なる値、又は、1である。
これにより、図10〜図15Fで示したように、識別情報11を復元可能なパターンを増やすことができる。したがって、受信機20の受信環境に依らず、受信機20に短期間で識別情報11を取得させることができる。
また、例えば、本実施の形態に係る照明システム1は、照明装置10と、受信機20とを備える。
これにより、受信機20は、短期間で識別情報11を取得することができる。
(変形例1)
以下では、本実施の形態に係る照明システムの変形例1について図面を用いて説明する。
上記の実施の形態では、イメージセンサ21のフレーム周期を示す受信周期情報を照明装置10が予め取得している場合について説明したが、これに限らない。例えば、照明装置10は、受信機20と通信することで、受信機20から受信周期情報を取得してもよい。
図16は、本変形例に係る照明装置10aの構成を示すブロック図である。
図16に示すように、照明装置10aは、実施の形態の照明装置10と比較して、新たに取得部16を備える点が異なっている。
取得部16は、イメージセンサ21のフレーム周期を示す受信周期情報を取得する。取得部16は、取得した受信周期情報を光源部15に出力する。光源部15は、取得部16によって取得された受信周期情報が示すフレーム周期で、複数の信号ブロックを1つずつ送信する。詳細な処理は、上記の実施の形態で説明した通りである。
取得部16は、例えば、所定の無線通信規格に基づいて、受信機20との間で無線通信を行う通信部である。無線通信規格は、例えば、BLE(Bluetooth(登録商標) Low Energy)であるが、これに限らない。無線通信規格は、Wi−Fi(登録商標)又はZigBee(登録商標)などでもよい。
以上のように、本変形例に係る照明システムでは、例えば、照明装置10aは、さらに、イメージセンサ21のフレーム周期を示す受信周期情報を取得する取得部16を備え、光源部15は、取得部16によって取得した受信周期情報が示すフレーム周期で、複数の信号ブロックを1つずつ送信する。
これにより、受信機20から受信周期情報を取得するので、照明装置10aは、イメージセンサ21の受信性能に合わせて、動的に信号ブロックの出力タイミングを変更することができる。したがって、例えば、図7に示すように、イメージセンサ21のスキャンの開始タイミングでパケットが送信されることを避けることができるので、受信機20では、より短期間に識別情報11を取得することができる。
(変形例2)
続いて、本実施の形態に係る照明システムの変形例2について図面を用いて説明する。
上記の変形例1では、照明装置10aが受信機20から受信周期情報を取得する場合について説明したが、これに限らない。例えば、受信機20は、照明装置10と通信することで、照明装置10から送信周期情報を取得してもよい。
図17は、本変形例に係る受信機20aの構成を示すブロック図である。
図17に示すように、受信機20aは、イメージセンサ21と、取得部22とを備える。
取得部22は、照明装置10による信号ブロックの送信周期を示す送信周期情報を取得する。取得部22は、取得した送信周期情報をイメージセンサ21に出力する。イメージセンサ21は、取得部22によって取得された送信周期情報が示す送信周期をフレーム周期として動作する。詳細な処理は、上記の実施の形態で説明した通りである。
取得部22は、例えば、所定の無線通信規格に基づいて、照明装置10との間で無線通信を行う通信部である。無線通信規格は、例えば、BLEであるが、これに限らない。無線通信規格は、Wi−Fi(登録商標)又はZigBee(登録商標)などでもよい。
以上のように、本変形例に係る照明システムでは、例えば、受信機20aは、さらに、照明装置10による信号ブロックの送信周期を示す送信周期情報を取得する取得部22を備え、イメージセンサ21は、送信周期情報が示す送信周期をフレーム周期として動作する。
これにより、照明装置10から送信周期情報を取得するので、受信機20aは、照明装置10の送信性能に合わせて、動的にイメージセンサ21のスキャンタイミングを変更することができる。したがって、例えば、図7に示すように、パケットの送信中にイメージセンサ21がスキャンを開始することを避けることができるので、受信機20aは、より短期間に識別情報11を取得することができる。
(その他)
以上、本発明に係る照明装置及び照明システムについて、上記実施の形態及びその変形例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。
例えば、上記の実施の形態では、光源部15がイメージセンサ21のフレーム周期で複数の信号ブロックを1つずつ順に送信する例について示したが、これに限らない。例えば、光源部15は、イメージセンサ21のフレーム周期の整数倍に略等しい周期で複数の信号ブロックを1つずつ順に送信してもよい。
これにより、例えば、複数の照明装置10が近接して配置されている場合など、他の照明装置との信号の干渉が問題になる場合に、複数の照明装置10の各々で信号ブロックを送信するタイミングをずらすことができる。例えば、2つの照明装置10の各々が、フレーム周期の2倍で複数の信号ブロックを送信する場合、一方の照明装置10は時刻f0で信号ブロックを送信し、他方の照明装置10は時刻f1で信号ブロックを送信する。すなわち、一方の照明装置10は時刻f1では信号ブロックを送信せず、他方の照明装置10は時刻f0では信号ブロックを送信しない。したがって、信号の干渉を抑制することができる。
同様に、上述した変形例2においては、イメージセンサ21は、送信周期の整数分の1に略等しい周期をフレーム周期として動作してもよい。
また、例えば、上記の実施の形態では、複数の信号ブロックの各々は、N個のパケットをパケット番号の昇順で含む例について示したが、これに限らない。複数の信号ブロックの各々は、N個のパケットをパケット番号の降順で含んでもよく、あるいは、予め決められた順序で含んでもよい。例えば、信号ブロックが4個のパケットP1〜P4を、パケットP3、パケットP2、パケットP4、パケットP1の順序で含んでもよい。
また、例えば、複数の信号ブロックの各々において、N個のパケットの順序が異なっていてもよい。例えば、信号ブロックB1では、N個のパケットをパケット番号の昇順で含み、信号ブロックB2では、N個のパケットをパケット番号の降順で含んでもよい。
また、例えば、上記の実施の形態では、任意のLについて、L番目のパケットに着目した場合に、一の信号ブロックと直前の信号ブロックとで、パケット番号が異なる例について示したが、これに限らない。特定のL番目のパケットのみについて、パケット番号が異なっていてもよい。例えば、信号ブロックB1〜B4の各々において、最初のパケットは、常に同じパケット番号であるのに対して、2番目のパケットのパケット番号が1ずつ増加してもよい。
また、例えば、上記の実施の形態では、複数の信号ブロック間でのシフト数が常に一定である例について示したが、これに限らない。シフト数は、信号ブロック間で異ならせてもよい。例えば、図12Cに示す例では、信号ブロックB1と信号ブロックB2とでは、シフト数が2であるのに対して、信号ブロックB2と信号ブロックB3とでは、シフト数は3である。
また、例えば、照明装置10は、BLEなどの無線通信規格に基づいた無線通信を行う通信部を備えてもよい。この場合、照明装置10は、BLEを利用して、受信機20との間の距離を測定し、測定した距離に応じて信号ブロックを変更してもよい。例えば、信号ブロックに含まれるパケットの長さを変更してもよい。具体的には、距離が長い程、パケット長を短くし、距離が短い程、パケット長を長くしてもよい。言い換えると、距離が長い程、識別情報11の分割数(N)を多くし、距離が短い程、分割数(N)を少なくしてもよい。
また、例えば、照明装置10は、識別情報11を短縮した短縮情報を、識別情報11として照明光に重畳して送信してもよい。例えば、識別情報11が128ビットである場合に、短縮情報は、16ビットにすることができる。これにより、受信機20によって短縮情報をより短期間で取得させることができる。
このとき、照明装置10は、無線通信によって識別情報11を送信してもよい。受信機20では、取得した短縮情報に基づいて、当該短縮情報に対応する識別情報11を取得することができる。このように、無線通信を介した識別情報11の取得を、短縮情報によって補助することができる。
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 照明システム
10、10a 照明装置
11 識別情報
13 分割部
14 ブロック形成部
15 光源部
16、22 取得部
20、20a 受信機
21 イメージセンサ

Claims (10)

  1. イメージセンサを備える受信機との間で可視光通信を行う照明装置であって、
    当該照明装置に割り当てられた識別情報を、N(Nは2以上の自然数)個のパケットに分割する分割部と、
    各々が、前記N個のパケットの各々を1以上含むM(MはN以上の自然数)個のパケットから構成される複数の信号ブロックを形成するブロック形成部と、
    前記イメージセンサのフレーム周期、又は、当該フレーム周期の整数倍に略等しい周期で、前記複数の信号ブロックを1つずつ照明光に重畳させて順に送信する光源部とを備え、
    前記ブロック形成部は、連続する信号ブロック間でパケットの並び順が異なるように、前記複数の信号ブロックを形成する
    照明装置。
  2. 前記ブロック形成部は、連続するN個の信号ブロック間でL(Lは1以上M以下の自然数)番目のパケットが互いに異なるように、前記複数の信号ブロックを形成する
    請求項1に記載の照明装置。
  3. 前記Lは、1以上M以下の任意の自然数である
    請求項2に記載の照明装置。
  4. 前記N個のパケットには、1以上N以下の値がパケット番号として一意に割り当てられ、
    前記ブロック形成部は、前記N個のパケットが、パケット番号の所定の順序で繰り返し送信されるように、前記複数の信号ブロックを形成する
    請求項1〜3のいずれか1項に記載の照明装置。
  5. 前記所定の順序は、パケット番号の昇順である
    請求項4に記載の照明装置。
  6. 前記連続する信号ブロック間で、パケット番号は前記所定の順序で連続している
    請求項4又は5に記載の照明装置。
  7. 前記連続する信号ブロック間におけるパケット番号のずれ量を示すシフト数は、Nの約数とは異なる値、又は、1である
    請求項4〜6のいずれか1項に記載の照明装置。
  8. 請求項1〜7のいずれか1項に記載の照明装置と、前記受信機とを備える照明システム。
  9. 前記照明装置は、さらに、前記イメージセンサのフレーム周期を示す受信周期情報を取得する取得部を備え、
    前記光源部は、前記取得部によって取得した受信周期情報が示すフレーム周期、又は、当該フレーム周期の整数倍に略等しい周期で、前記複数の信号ブロックを1つずつ送信する
    請求項8に記載の照明システム。
  10. 前記受信機は、さらに、前記照明装置による前記信号ブロックの送信周期を示す送信周期情報を取得する取得部を備え、
    前記イメージセンサは、前記送信周期情報が示す送信周期、又は、当該送信周期の整数分の1に略等しい周期をフレーム周期として動作する
    請求項8に記載の照明システム。
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