WO2008010274A1

WO2008010274A1 - appareil de communication à lumière visible

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Publication number: WO2008010274A1
Application number: PCT/JP2006/314293
Authority: WO
Inventors: Yoshiyasu Satou
Original assignee: Panasonic Corporation
Priority date: 2006-07-19
Filing date: 2006-07-19
Publication date: 2008-01-24
Also published as: JP4768022B2; JPWO2008010274A1

Description

明細書

可視光通信装置

技術分野

[0001] 本発明は、可視光による通信を行う可視光通信装置に関する。

背景技術

[0002] 可視光通信は、人間の目に見える表示器や照明などの可視光を利用して、可視光情報として付加した情報を伝送するものである。可視光通信においては、送信側では光源力出射する可視光を伝送情報に応じて変調して情報を重畳した状態で発信し、受信側では受光した可視光を復調することで伝送情報を取得するようになっている。従来の可視光通信においては、可視であることが最大の特徴であるにもかかわらず、利用者が可視光通信によって情報が伝送されているかどうか、及び、どのような情報が伝送されているかを認識することは困難であった。

[0003] 可視光を利用した通信装置として、例えば特許文献 1には、赤外線通信等の不可視光による無線通信を行うものにおいて、可視光を赤外線等の照射領域のガイドに用いる無線通信装置が開示されている。この従来例の無線通信装置は、赤外線照射領域の中心等に可視光光軸を合わせるよう配置することにより、目に見えない赤外線の照射領域の代わりに可視光の光ビームの照射位置を目で確認することで、赤外線が送信可能な位置にあることを判断するものである。この特許文献 1に記載の従来例は、通信を行う赤外線等のガイドに可視光を利用するものであり、利用者は伝送される情報内容が何である力を実際に通信が成功するまで認識することができない。

[0004] 可視光通信装置としては、例えば特許文献 2に可視光通信表示システムおよび可視光通信照明システムが開示されて、る。この可視光通信表示システムにおける表示装置は、複数の可視光を発する光源力構成された図形を表示すると共に可視光通信で情報を発信するものであり、上記表示装置において、発信用の可視光情報と共に受信した所定の識別情報と当該装置の識別情報とがー致するかを判定し、一致した場合に光源を変調して可視光情報を発信するようになっている。

[0005] この特許文献 2に記載の従来例は、 LED (Light Emitting Diode)などを用いた表示板にぉ、て可視光通信をする場合の構成を示したものである。この従来例の表示装置を天井などに設置する場合は、ユーザが上を見上げないと可視光通信している内容を把握できない。また、表示装置の照度を上げると、文字や図形として見えなくなつてしまう。

[0006] 図 11は赤外線と可視光とを用いた通信装置における出力光の帯域を示す説明図である。この図 11の例は、特許文献 1に記載された構成を模擬したもので、赤外線光源 101からの赤外線によって通信を行い、可視光光源 102からの可視光を表示にのみ用いる場合に対応する。この場合、赤外線受光素子の受光帯域 105は、赤外線光源 101から出射される赤外線帯域 λ χΐの光のみに対応している。また、可視光光源 102から出射される可視光帯域え χ2の光にはデータが重畳されていない状態である。この状態では、利用者は通信を行っている赤外線の照射エリアを実際には正確に視認できなぐまた情報内容も視認することはできない。

[0007] 図 12は 2つの可視光を用いた通信装置における出力光の帯域を示す説明図である。この図 12の例は、可視光通信と図 11の例とを組み合わせたもので、第 1の可視光光源 111からの第 1の可視光によって通信を行、、第 2の可視光光源 112からの第 2の可視光を表示にのみ用いる場合に対応する。この場合、人間の可視帯域に第 1の可視光光源 111から出射される第 1の可視光の可視光帯域 λ χΐと第 2の可視光光源 112から出射される第 2の可視光の可視光帯域え χ2とが含まれ、これらの 2つの帯域の光が視認可能である。また、第 1の可視光光源 111から送出される第 1の可視光のみでデータを伝送しており、第 2の可視光光源 112からの第 2の可視光にはデータが重畳されていない状態である。この状態では、可視光帯域全域を受光帯域 106として持つ一般的な可視光用受光素子で受光した場合に、第 2の可視光光源 1 12からの第 2の可視光はノイズになってしまい、通信用の第 1の可視光光源 111からの第 1の可視光にとっては、 CN劣化を招くことになる。

[0008] 特許文献 1 :特開平 9 69815号公報

特許文献 2：特開 2006 - 50528号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題 [0009] 従来の可視光通信装置では、可視光通信を行っている際の伝送情報の内容を容易に視認することができな力た。また、照明を利用して可視光通信を行う場合に、データ送信をしている照明としていない照明との識別ができな力つた。さらに、通信内容を視認可能に表示するために、他の帯域の可視光を用いるようにした場合は、可視光通信にとっては表示用の可視光がノイズとなってしまい、 CNが劣化するという不具合が生じる。

[0010] 本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、可視光通信の有無及び通信内容を利用者が容易に視認可能にできるとともに、通信内容の可視表示による CN劣化を防止することが可能な可視光通信装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0011] 本発明の可視光通信装置は、可視光光源を含み、異なる複数の色の可視光を出力するもので、前記複数の色の出力光のうち、少なくとも一つを前景用の光とし、他の少なくとも一つを背景用の光として出力する可視光出力部と、前記前景用の光と前記背景用の光の双方にお!、て可視光通信用の情報を含むように前記可視光光源を駆動する光源制御部と、前記前景用の光または前記背景用の光に対して、前記可視光通信用の情報に関連する表示情報を出力光の投影面に投影した状態で視認可能となるように付加する表示情報付加部と、前記前景用の光及び前記背景用の光を投影面に投影する投影部とを備えるものである。

[0012] これにより、可視光通信用の出力光を照射する際、可視光通信用の情報に関連する表示情報を投影面に視認可能に表示することによって、波長帯域の異なる前景と背景による表示情報に基づいて可視光通信を行っているかどうか、及びその通信内容を利用者が目視で容易に認識可能となる。また、前景用の光と背景用の光の双方に可視光通信用の情報を含むようにすることで、通信内容の可視表示の際に前景または背景がノイズ成分となることなぐ CN劣化を防止できる。

[0013] また、本発明は、上記の可視光通信装置であって、前記可視光出力部は、前記可視光光源として、前記前景用の光を発光する第 1の可視光光源と、前記背景用の光を発光するもので前記第 1の可視光光源と発光波長帯域が異なる第 2の可視光光源とを備えるものとする。 [0014] これにより、例えば異なる発光中心波長を持つ可視光 LEDなどの第 1の可視光光源及び第 2の可視光光源によって、それぞれ前景用と背景用の光を出力することで、表示情報を視認可能に表示しつつ可視光通信を行うことができる。

[0015] また、本発明は、上記の可視光通信装置であって、前記可視光出力部は、前記前景用の光を透過する第 1のフィルタと、前記背景用の光を透過するもので前記第 1のフィルタと透過帯域が異なる第 2のフィルタとを備えるものとする。

[0016] これにより、例えば白色光 LEDなどの可視光光源を用いて光路を 2つに分岐し、第 1のフィルタ及び第 2のフィルタによって、それぞれ前景用と背景用の光を透過して出力することで、表示情報を視認可能に表示しつつ可視光通信を行うことができる。

[0017] また、本発明は、上記の可視光通信装置であって、前記可視光出力部は、白色光を出力する可視光光源と、前記前景用の光または前記背景用の光の一方を透過するフィルタとを少なくとも備えるものとする。

[0018] これにより、例えば白色光 LEDなどの可視光光源を用いて光路を 2つに分岐し、前景用と背景用の少なくとも一方の光をフィルタによって透過して出力することで、表示情報を視認可能に表示しつつ可視光通信を行うことができる。

[0019] また、本発明は、上記の可視光通信装置であって、前記表示情報付加部は、前記表示情報を投影面上で形成するために一部領域を遮断または透過する透過領域制御部材を備えるものとする。

[0020] これにより、例えば液晶パネルなどの透過領域制御部材によって、前景用の光または背景用の光の一部領域を遮断または透過することで、表示情報を投影面上で形成して視認可能に表示することができる。

[0021] また、本発明は、上記の可視光通信装置であって、前記前景用の光と前記背景用の光とが所定値以上のコントラストを持つように出力光の色を制御するコントラスト制御部を備えるものとする。

[0022] これにより、コントラスト制御部において、例えば、投影面からの反射光を受光してその RGB成分を検出する受光部、前記 RGB成分力明度差及び色差を算出してコントラストを判定するコントラスト判定部、前記コントラストの値が所定値以上となるように前景用の光と背景用の光の少なくとも一方の色を調整する色調整部などを有する構成とし、出力光の色を調整することによって、前景と背景のコントラストを適正にすることができ、利用者が表示情報をより鮮明に認識可能なようにすることができる。

[0023] また、本発明は、上記の可視光通信装置であって、前記投影面における前記表示情報の合焦状態を調整する焦点調整部を備えるものとする。

[0024] これにより、焦点調整部において、例えば、表示情報の投影面上での合焦状態を検出する AF部、前記 AF部の出力に応じて投影部の光学レンズ等を駆動するレンズ駆動部等を備える構成とし、光学系の光路上の位置を調整することによって、表示情報の焦点調整を適正にすることができ、利用者が表示情報をより鮮明に認識可能なようにすることができる。

[0025] 本発明の可視光通信方法は、可視光光源から、異なる複数の色の可視光を出力し、前記複数の色の出力光のうち、少なくとも一つを前景用の光とし、他の少なくとも一つを背景用の光として出力するステップと、前記前景用の光と前記背景用の光の双方において可視光通信用の情報を含むように前記可視光光源を駆動するステップと、前記前景用の光または前記背景用の光に対して、前記可視光通信用の情報に関連する表示情報を出力光の投影面に投影した状態で視認可能となるように付加するステップと、前記前景用の光及び前記背景用の光を投影面に投影するステップとを備えるものである。

[0026] これにより、可視光通信用の出力光を照射する際、可視光通信用の情報に関連する表示情報を投影面に視認可能に表示することによって、波長帯域の異なる前景と背景による表示情報に基づいて可視光通信を行っているかどうか、及びその通信内容を利用者が目視で容易に認識可能となる。また、前景用の光と背景用の光の双方に可視光通信用の情報を含むようにすることで、通信内容の可視表示の際に前景または背景がノイズ成分となることなぐ CN劣化を防止できる。

発明の効果

[0027] 本発明によれば、可視光通信の有無及び通信内容を利用者が容易に視認可能にできるとともに、通信内容の可視表示による CN劣化を防止することが可能な可視光通信装置を提供できる。

図面の簡単な説明 [0028] [図 1]本発明の実施形態に係る可視光通信装置の概略構成を示すブロック図

[図 2]本発明の実施形態に係る可視光通信装置の出力光の帯域を示す説明図 [図 3]本発明の実施形態における可視光通信装置の出力光の投影状態を模式的に示す説明図

[図 4]本発明の第 1の実施形態に係る可視光通信装置の詳細構成を示すブロック図 [図 5]本発明の第 2の実施形態に係る可視光通信装置の主要部の詳細構成を示すブロック図

[図 6]本実施形態の可視光通信装置における可視光光源及び出力光の帯域を示す説明図

[図 7]本発明の第 3の実施形態に係る可視光通信装置の詳細構成を示すブロック図 [図 8]第 3の実施形態における可視光通信装置のコントラスト調整の動作手順を示すフローチャート

[図 9]本発明の第 4の実施形態に係る可視光通信装置の詳細構成を示すブロック図 [図 10]第 4の実施形態における可視光通信装置のフォーカス調整の動作手順を示すフローチャート

[図 11]赤外線と可視光とを用いた通信装置における出力光の帯域を示す説明図 [図 12]2つの可視光を用いた通信装置における出力光の帯域を示す説明図符号の説明

[0029] 10 表示制御部

11 第 1の可視光 LED

12 第 2の可視光 LED

13 表示情報付加部

14 フォーカス §

15 投影面

16 携帯機器

20、 40、 50、 60 可視光通信装置

21 通信機能部

22、 52、 62 表示制御部 23、 43、 53、 63 光学系

28 メモリ

29 LED制御部

30 送信制御部

31 受信制御部

32 液晶制御部

33 可視光用 PD

34 偏光板

35 液晶パネル

36 光学レンズ

37、 65 レンズ位置調整部

38、 66 レンズ駆動咅

41 可視光 LED

42 光分岐器

45、 46 フィルタ

54 コントラスト分析部

55 フィルタ制御部

57、 58 波長可変フィルタ

59 RGBフィノレタ

64 AF

67、 68 ミラー

発明を実施するための最良の形態

[0030] 以下の実施形態では、可視光通信装置として照明装置に適用した構成例を示す。

本実施形態の可視光通信装置の発光部としては、 LED (Light Emitting Diode)による発光素子を用いることとする。

[0031] 図 1は本発明の実施形態に係る可視光通信装置の概略構成を示すブロック図である。本実施形態の可視光通信装置は、表示制御部 10、第 1の可視光 LED11、第 2 の可視光 LED12、表示情報付加部 13、フォーカス部 14を備えて構成される。 [0032] 表示制御部 10は、この可視光通信装置より送信するデータの出力制御とともに、可視光通信用に照射する光の表示態様を制御するものである。表示制御部 10は、光源制御部の機能とともに表示情報付加部を制御する機能を有し、第 1の可視光 L ED11及び第 2の可視光 LED12を変調するための可視光通信用の変調データと、表示情報付加部 13において付加して投影すべき表示情報とを出力する。ここで、変調データと表示情報は関連のあるものとする。また、変調方式としては、例えば振幅変調や位相変調などの方式を使っても良い。また、第 1の可視光 LED11及び第 2の可視光 LED12に出力する変調データは同一のものである。

[0033] 第 1の可視光 LED11、第 2の可視光 LED12は、それぞれ可視光を発光する可視光光源であり、可視光出力部の機能を実現するものである。第 1の可視光 LED11と第 2の可視光 LED12とは出力光の波長が異なり、互いに異なる色を発光するものである。これらの第 1の可視光 LED11、第 2の可視光 LED12は、それぞれ表示制御部 10からの変調データによって LEDの出力光を変調する。

[0034] 表示情報付加部 13は、変調データで変調された第 1の可視光 LED11の出力光に、表示制御部 10から受信した表示情報を付加する。具体的には、表示情報付加部 1 3は、スリット、マスクなどの、第 1の可視光 LED11の出力光を透過する部分と透過しな、部分とを有し、これらの透過 Z非等化部分を変更可能な透過領域制御部材を備え、表示制御部 10からの表示情報に応じて文字、記号、図形などの表示情報を付加する。また、表示情報付加部 13の透過領域制御部材として、スリット、マスクなどの代わりに、液晶パネルを用いれば、より多様な表示情報を付加することができる。

[0035] フォーカス部 14は、出射光学系を備え、投影部の機能を有するもので、変調データで変調され表示情報が付加された第 1の可視光 LED11の出力光を、床面、壁面などの投影面に投影し、焦点を合わせて結像させる。具体的には、フォーカス部 14 は出射光学系として投影用の光学レンズなどを有して構成される。また、フォーカシングのための投影用レンズの駆動機構などを備えて、てもよ!/、。

[0036] 図 2は本発明の実施形態に係る可視光通信装置の出力光の帯域を示す説明図、図 3は本発明の実施形態における可視光通信装置の出力光の投影状態を模式的に示す説明図である。 [0037] 本実施形態では、可視光光源から異なる複数の波長の光を出力し、一方を文字等の表示情報を付加した前景の光とし、他方を背景の光として床や壁等の投影面に投影する。これにより、可視光通信の内容を背景と前景による表示情報として可視的に表示することができる。

[0038] 図 2に示すように、人間の可視帯域において、第 1の可視光 LED11から発光中心波長が波長 λ 1の前景となる表示情報が付加された光を出力し、第 2の可視光 LED 12から発光中心波長が波長え 2の背景となる光を出力する。また、これらの色の異なる第 1の可視光 LED11の出力光と第 2の可視光 LED12の出力光のそれぞれを同一の変調データによって変調し、可視光通信用のデータを重畳して送信する。これらの出力光の波長え 1、 λ 2は、人間の可視帯域内のもので、互いに異なる色であればよぐ認識が容易なように所定値以上のコントラストを持つ色の組み合わせであれば、 λ 1とえ 2の大小関係や値などは任意である。

[0039] そして、図 3に示すように、これら第 1の可視光 LED11からの情報表示 (前景表示）用の出力光と第 2の可視光 LED12からの背景表示用の出力光は、床面、壁面などの投影面 15に合焦状態で投影される。このとき、第 1の可視光 LED11からの出力光と第 2の可視光 LED12からの出力光を重ねた状態で投影する。これにより、利用者は背景と前景による表示情報によって可視光通信の内容を目視で容易に認識できる。また、携帯電話機などの携帯機器 16では、可視光 LED11、 12からの可視光の照射領域 17において変調された可視光を受信して復調することによって、可視光通信によるデータを取得できる。

[0040] この場合、受信側の携帯機器 16における可視光用受光素子の受信帯域 B1には、表示情報が付加された前景の光の波長 λ 1と背景の光の波長 λ 2の双方が含まれているが、両方の光にデータが重畳されているため、情報表示用に設けた一方の可視光がノイズとなる不具合が生じない。よって、携帯機器 16の受光部が可視光通信用の投影光における文字、図形等の表示情報部分に位置する場合であっても、 CN劣化無くデータ通信が可能である。

[0041] このように本実施形態では、第 1の可視光 LED11からの出力光に付加された表示情報よつて、可視光通信の内容を可視的に表示し、利用者が容易に認識することが可能である。また、前景用及び背景用の 2つの可視光 LED11、 12からの出力光によつて、可視光通信用に変調された光の強度を増加させることができる。さらに、第 1の可視光 LED11からの出力光と第 2の可視光 LED12からの出力光とは同一の変調データによって変調されているので、通信内容の表示による CN劣化を無くすことができ、可視光通信の通信品質を高く保持できる。

[0042] 以下に、可視光通信装置の構成例をいくつかの実施形態において示す。

(第 1の実施形態）

図 4は本発明の第 1の実施形態に係る可視光通信装置の詳細構成を示すブロック図である。第 1の実施形態の可視光通信装置 20は、通信機能部 21、表示制御部 22 、光学系 23を備えて構成される。

[0043] 通信機能部 21は、送信部 24と受信部 25とを有し、ネットワーク網 26と有線または無線にて接続されており、他の通信機器 27と双方向通信が可能である。ネットワーク網 26としては、例えば、 W- LAN (Wireless Local Area Network：無線 LAN)、 UW B (Ultra Wide Band)、 Bluetooth (登録商標）、 ZigBee (商標）、携帯電話網、インタ一ネット網などの各種無線または有線による通信手段の接続形態が利用可能である

[0044] 表示制御部 22は、 LED制御部 29、送信制御部 30、受信制御部 31、液晶制御部 32を有して構成され、可視光光源である可視光 LED11、 12に対する出力制御、及び可視光用受光素子である可視光用 PD (Photo Diode) 33からの入力信号処理を行う。また、データの記憶を行うメモリ 28を備え、通信機能部 21と表示制御部 22に接続されている。

[0045] 光学系 23は、第 1の可視光 LED11、第 2の可視光 LED12、可視光用 PD33、偏光板 34、液晶パネル 35、光学レンズ 36を有して構成される。ここで、第 1の可視光 L ED11と第 2の可視光 LED12は、図 2に示したように、発光波長は可視光領域であるが、発光中心波長がそれぞれえ 1とえ 2と異なっている。なお、必須の構成要素ではないが、第 1の可視光 LED11からの出力光を投影面において合焦させるフォー力シングのための構成として、表示制御部 22にレンズ位置調整部 37を、光学系 23〖こレンズ駆動部 38をそれぞれ設け、光学レンズ 36の位置調整が可能なようにしてもよい。

[0046] ここで、第 1の可視光 LED11、第 2の可視光 LED12が可視光出力部の機能を実現する。また、 LED制御部 29、送信制御部 30が光源制御部の機能を実現する。また、液晶制御部 32、液晶パネル 35が表示情報付加部の機能を実現する。また、光学レンズ 36が照射部の機能を実現する。

[0047] このような構成の可視光通信装置 20において、通信機能部 21は、送信部 24及び受信部 25によってネットワーク網 26を介して通信機器 27との間で通信を行い、データの送信、受信を行う。通信機能部 21において受信したデータは、メモリ 28に送られ、ここに情報として記憶されて蓄積される。

[0048] 表示制御部 22の LED制御部 29は、メモリ 28より、伝達すべき情報 (音楽や天気予報などのコンテンツ)や表示すべき文字、図形等の情報のデータを取得し、このデータに基づく表示データを液晶制御部 32に出力する。また同時に、 LED制御部 29は、伝達すべき情報や表示すべき文字、図形等の情報のデータに基づいて送信信号の変調データを生成し、送信制御部 30に対して変調データを出力する。液晶制御部 32は、表示データに基づいて表示すべき文字、図形等を表示できるように、所定部分が透過可能となるよう液晶パネル 35を制御する。

[0049] 送信制御部 30は、 LED制御部 29からの変調データを第 1の可視光 LED11及び第 2の可視光 LED12に出力し、これらの可視光 LED11、 12を発光駆動する。これにより、可視光 LED11、 12からは、それぞれの発光波長によって、伝達すべき情報に対応する変調データで変調された可視光が出射される。ここで、第 1の可視光 LE D11と第 2の可視光 LED12は、同じ情報 (コンテンツ)を可視光通信により送信するため、同期してオン、オフを行う。なお、 2つの可視光 LED11、 12において、可視光通信により伝送するデータ（可視光に重畳する変調データ）の伝送レートは、上記のように同期させて同じレートとするが、各 LEDで発光電力が異なる場合など、装置構成や使用状態に応じて異なる伝送レートとすることも可能である。

[0050] 第 1の可視光 LED11からの出力光は、偏光板 34を透過して所定の偏光を持つ光となった後、液晶パネル 35を透過して表示内容に対応した所定部分が透過、遮断される。そして、液晶パネル 35を透過した光が光学レンズ 36を介して出射され、前景の情報表示用の光として投影面に投影される。第 2の可視光 LED 12からの出力光は、そのまま出射されて背景の光として投影面に投影される。このとき、可視光通信用のデータ及びこれに関連する表示情報は、他の通信機器 27など力ネットワーク網 26を介して送信し、通信内容を適宜変更することが可能である。

[0051] また、可視光用 PD33は、携帯機器 16など力も上り方向の光通信信号を受信し、受信信号を受信制御部 31に出力する。受信制御部 31は、プリアンプ、誤り訂正などの受信信号処理を行い、受信データを通信機能部 21に出力する。この受信データは、送信データとして通信機能部 21の送信部 24から送信され、ネットワーク網 26を経由して対象の通信機器 27へ伝送される。

[0052] 上記のように、第 1の実施形態では、可視光光源として 2つの可視光 LEDを設け、第 1の可視光 LED11によって通信内容などを示す文字等の表示情報を表示する前景の光を出力し、第 2の可視光 LED12によって前記表示情報に対する背景の光を出力する。また、第 1の可視光 LED11及び第 2の可視光 LED12の両方の出力光を、伝送すべき情報に対応する変調データで変調し、可視光通信用のデータを重畳する。

[0053] これにより、前景と背景による表示情報によって可視光通信の内容を可視的に表示し、利用者が容易に通信内容を認識することができる。また、 2つの可視光 LED11、 12からの出力光は共に可視光通信用の変調データで変調されているため、これら 2 つの出力光が加算されることで可視光通信用の光の強度を増加できるとともに、可視光の照射領域内ではどこでもデータを受信できる。したがって、通信内容の表示を行うようにした場合でも可視光帯域のノイズを削減でき、可視光通信における CN劣化を防止することができる。

[0054] (第 2の実施形態）

図 5は本発明の第 2の実施形態に係る可視光通信装置の主要部の詳細構成を示すブロック図である。図 6は可視光通信装置における可視光光源及び出力光の帯域を示す説明図である。

[0055] 第 2の実施形態は、第 1の実施形態の光学系の構成を変更し、可視光光源として単一の光源を用いた例である。第 1の実施形態と同様の構成要素は同一の符号を付し、同一の構成及び動作に関する説明を省略し、ここでは第 1の実施形態と異なる部分を中心に説明する。

[0056] 可視光通信装置 40の光学系 43は、可視光 LED41、光分岐器 42、第 1のフィルタ 45、第 2のフィルタ 46、可視光用 PD33、偏光板 34、液晶パネル 35、光学レンズ 36 を有して構成される。

[0057] ここで、可視光 LED41、光分岐器 42、第 1のフィルタ 45、第 2のフィルタ 46が可視光出力部の機能を実現する。

[0058] 可視光光源としての可視光 LED41は、白色光を発光するものを用い、発光波長が図 6 (a)に示すような人間の可視帯域ほぼ全域にわたるような出力帯域特性を有する。ここで、可視光 LED41には、送信制御部 30から伝達すべき情報に対応する変調データが入力され、この変調データで変調された可視光が可視光 LED41から出射される。光分岐器 42は、プリズムなどによって構成され、可視光 LED41からの出力光を 2つの光路に分岐させる。第 1のフィルタ 45と第 2のフィルタ 46は、光分岐器 42 力分岐された 2つの出射光路上にそれぞれ配置される。

[0059] 第 1のフィルタ 45は、透過帯域が図 6 (b)に示すような中心波長 λ 1となるような出力帯域特性を有し、波長 λ 1の光を選択的に透過させる。第 2のフィルタ 46は、透過帯域が図 6 (a)に示すような可視帯域ほぼ全域、あるいは図 6 (c)に示すような中心波長 λ 2となるような出力帯域特性を有し、可視光 LED41からの出力光をそのまま透過させるか、あるいは波長 λ 2の光を選択的に透過させる。

[0060] 第 1のフィルタ 45を透過した波長 λ 1の光は、偏光板 34を透過して所定の偏光を持つ光となった後、液晶パネル 35を透過して伝達すべき情報に関連する表示内容に対応した所定部分が透過、遮断される。このとき、液晶パネル 35は、液晶制御部 3 2によって表示データに基づいて所定部分が透過可能となるよう制御され、透過光によって表示すべき文字、図形等を表示できるように駆動される。そして、液晶パネル 3 5を透過した光が光学レンズ 36を介して出射され、前景の情報表示用の光として床や壁等の投影面に投影される。第 2のフィルタ 46を透過した白色光または波長え 2 の光は、そのまま出射されて背景の光として投影面に投影される。

[0061] なお、上記の例では、第 1のフィルタ 45を透過する前景用の光を波長 λ 1の光、第 2のフィルタ 46を透過する背景用の光を白色光または波長 λ 2の光とした力背景用の光を波長 λ 2の光とした場合は、第 1のフィルタ 45が可視帯域ほぼ全域をそのまま透過させるものとして、通信内容などを示す文字等の表示情報を表示する前景用の光を白色光としてもよい。白色光を出力光とする場合は、第 1のフィルタ 45や第 2のフィルタ 46を設けな!/、ようにしてもよ!、。

[0062] このように、第 2の実施形態では、 1つの可視光光源を用いて光路を 2つに分岐し、それぞれフィルタで特定の波長帯域を透過して抽出する構成とすることで、第 1の実施形態の複数の可視光光源を持つ場合と同様の機能を実現できる。すなわち、前景用と背景用とで異なる色の出力光を出射し、双方の光に可視光通信用のデータを重畳した状態で、前景と背景による表示情報を投影面に投影することによって、可視光通信の内容を可視的に表示することが可能となる。これにより、可視光通信における CN劣化を防止しつつ、利用者が容易に通信内容を認識することができる。

[0063] (第 3の実施形態）

図 7は本発明の第 3の実施形態に係る可視光通信装置の詳細構成を示すブロック図である。図 8は第 3の実施形態における可視光通信装置のコントラスト調整の動作手順を示すフローチャートである。

[0064] 第 3の実施形態は、第 2の実施形態の光学系及び表示制御部の構成を変更し、表示情報を含む出力光における前景と背景のコントラスト調整機能を設けた例である。第 1及び第 2の実施形態と同様の構成要素は同一の符号を付し、同一の構成及び動作に関する説明を省略し、ここでは第 1及び第 2の実施形態と異なる部分を中心に説明する。

[0065] 可視光通信装置 50の表示制御部 52は、 LED制御部 29、送信制御部 30、受信制御部 31、液晶制御部 32にカ卩えて、コントラスト分析部 54、フィルタ制御部 55を備えている。光学系 53には、光分岐器 42から分岐された 2つの出射光路上にそれぞれ第 1の波長可変フィルタ 57、第 2の波長可変フィルタ 58が配置される。波長可変フィルタ 57、 58は、フィルタ制御部 55からの制御信号に応じて透過する光の波長帯域を変更可能なように構成される。また、可視光用 PD33の入射光路上に、光を R、 G、 B の各色の波長に分離する RGBフィルタ 59が挿抜自在に配置される。 [0066] ここで、可視光 LED41、光分岐器 42、第 1の波長可変フィルタ 57、第 2の波長可変フィルタ 58が可視光出力部の機能を実現する。また、 RGBフィルタ 59、可視光用 PD33、コントラスト分析部 54、フィルタ制御部 55、第 1の波長可変フィルタ 57、第 2 の波長可変フィルタ 58がコントラスト制御部の機能を実現する。

[0067] 可視光用 PD33の出力信号は、受信制御部 31とともにコントラスト分析部 54に入力される。 RGBフィルタ 59は、移動機能を持ち、コントラスト分析部 54による入射光のコントラスト分析を行うときのみ可視光用 PD33の前に配置され、コントラスト調整後には可視光用 PD33の入射光路上力も退避する。すなわち、コントラスト分析を行わない通常動作時には、外部の携帯機器等からの送信光力 ¾GBフィルタ 59を通過しないでそのまま可視光用 PD33に入射するように RGBフィルタ 59が移動する。

[0068] フィルタ制御部 55は、コントラスト分析部 54による分析結果を入力し、このコントラスト分析結果に応じて波長可変フィルタ 57、 58の透過波長帯域を制御する。これにより、波長可変フィルタ 57、 58で透過する光の波長帯域（出力する可視光の色）の調整を行う。

[0069] 表示情報の視認性を考慮して、予め出力光の前景と背景とのコントラストが所定値以上となるように設定してあっても、投影面である床面や壁面の材料、色等によっては可視化した文字などの表示情報が見づらくなる場合がある。このため、本実施形態では、投影面力の反射光を検出して前景と背景とのコントラストを算出し、コントラストが所定値以上に高くなるように出力光の色 (波長）を調整する。

[0070] ここで、投影面に投影した表示情報を持つ前景とその周囲の背景とのコントラストについて説明する。出力光のコントラストを分析する場合、前景の光と背景の光をそれぞれ出射した状態で、投影面から反射して入射し、 RGBフィルタ 59を通過した光を可視光用 PD33で受光し、コントラスト分析部 54においてそれぞれの色 R、 G、 Bにおける強度を測定する。その後、明度差と色差を算出する。

[0071] R、 G、 Bの各色の値から、明度 Vは例えば以下の計算式で算出できる。

V=((RX 299) + (G X 587) + (B X 114》Z1000 …ひ）

[0072] 上記（1)式を用いて、前景の明度 Vfと背景の明度 Vbをそれぞれ算出し、これらの差を求めて明度差 ΔΥを算出する。 AV=Vb-Vf - -- (2)

[0073] また、前景と背景の色差 Δ Εを例えば以下の計算式によって算出する。

A E = (max(Rb, Rf)-min(Rb, Rf)) + (max(Gb, Gf)-min(Gb, Gf))

+ (max(Bb, Bf)— min(Bb, Bf)) · '· (3)

ここで、 max()は最大値、 minOは最小値を表し、 Rbは背景の R値、 Rfは前景の R値で、 G, Bについても同様である。

[0074] そして、コントラスト分析部 54において算出した明度差及び色差を評価し、フィルタ制御部 55によって波長可変フィルタ 57、 58の透過帯域を制御することによってコントラストの調整を行う。明度差及び色差の評価は、 World Wide Web Consortium (W3C )により提案されて！ヽるコンピュータディスプレイ上の望まヽコントラスト値などを基準にしてもよい。本実施形態では、一例として、背景と前景の明度差が 125以上となるように、また、背景と前景の色差が 500以上となるようにコントラストを調整する場合で説明を行う。すなわち、フィルタ制御部 55は、明度差 Δν≥125かつ色差 ΔΕ≥500 となるように波長可変フィルタ 57、 58を調整する。

[0075] なお、出力光のコントラストの調整は、可視光 LEDを発光中心波長が異なる複数の LEDを備えるもので構成し、その複数種類の LEDのうち使用する LEDを切り替えることにより、投影面への投影光の波長を変化させるようにしてもよい。

[0076] 次に、図 8を参照してコントラスト調整の動作例を説明する。ここでは、背景を白色光とした場合を一例として示す。

[0077] まず、液晶制御部 32で液晶パネル 35を制御し、液晶パネル 35の全領域を閉じるなどして前景用の光を遮断し、背景用の光が出射されるようにする。この状態で、背景用の光としての白色光を出射して床や壁等の投影面に照射する (ステップ Sl)。そして、白色光の投影面からの反射光を RGBフィルタ 59を介して可視光用 PD33で受光し、コントラスト分析部 54において分析し (ステップ S2)、この背景の光の R、 G、 B 値をそれぞれ算出する (ステップ S3)。

[0078] 次に、液晶制御部 32で液晶パネル 35を制御し、液晶パネル 35の全領域を開口するなどして前景用の光が透過されて出射されるようにする。この状態で、前景用の光としての所定の色の光を出射して床や壁等の投影面に照射する (ステップ S4)。そして、所定の色の光の投影面からの反射光を RGBフィルタ 59を介して可視光用 PD33 で受光し、コントラスト分析部 54において分析し (ステップ S5)、この前景の光の R、 G 、 B値をそれぞれ算出する (ステップ S6)。

[0079] その後、コントラスト分析部 54により、背景の光の R、 G、 B値と前景の光の R、 G、 B 値とから、照明色の背景と前景の明度差 Δ V及び色差 Δ Eを算出する (ステップ S 7) 。そして、これらの明度差及び色差の算出結果を判定する (ステップ S8)。ここで、明度差 Δν≥125かつ色差 Δ Ε≥500であれば処理を終了する。一方、明度差及び色差が上記条件を満たさない場合は、フィルタ制御部 55により波長可変フィルタ 57を調整し、前景の光の色を変化させる (ステップ S9)。また、明度差や色差があまりに小さい場合など、背景色の調整も必要かを判断し (ステップ S10)、必要に応じてフィルタ制御部 55により波長可変フィルタ 58を調整し、背景の光を色を変化させる (ステツプ Sl l)。その後はステップ SIに戻って同様の処理を実行して再度コントラストの分析を行い、明度差≥ 125かつ色差≥ 500となるまで、 S1〜S8の手順を繰り返す。

[0080] なお、前景の光の R、 G、 B値は、フィルタ制御部 55において波長可変フィルタ 57 の設定値カゝら取得することも可能である。この場合、コントラスト分析部 54で算出した背景の光の R、 G、 B値とフィルタ制御部 55で取得した前景の光の R、 G、 B値とから明度差及び色差を算出すればよい。

[0081] このように、第 3の実施形態では、表示情報を含む出力光における前景と背景のコントラスト調整機能を設けることによって、表示情報によって可視光通信の内容を可視的に表示する場合に、利用者が表示情報をより鮮明に認識可能なようにすることができる。

[0082] (第 4の実施形態）

図 9は本発明の第 4の実施形態に係る可視光通信装置の詳細構成を示すブロック図である。図 10は第 4の実施形態における可視光通信装置のフォーカス調整の動作手順を示すフローチャートである。

[0083] 第 4の実施形態は、第 1の実施形態の光学系及び表示制御部の構成を変更し、表示情報を含む出力光の投影面におけるフォーカス調整機能を設けた例である。第 1 〜第 3の実施形態と同様の構成要素は同一の符号を付し、同一の構成及び動作に関する説明を省略し、ここでは第 1〜第 3の実施形態と異なる部分を中心に説明する

[0084] 可視光通信装置 60の表示制御部 62は、 LED制御部 29、送信制御部 30、受信制御部 31、液晶制御部 32にカ卩えて、 AF (オートフォーカス)部 65、レンズ位置調整部 65を備えている。 AF部 65は、受光素子と演算部とを有し、投影面における表示情報の合焦状態を判定するものである。合焦状態の判定は、カメラなどで用いられる公知の位相差検出方式やコントラスト検出方式などを利用して行う。受光素子としては、 CCDなどを用い、位相差検出方式の場合はラインセンサを備え、コントラスト検出方式の場合はイメージセンサを備えるようにすればよ!、。

[0085] 光学系 63には、第 1の可視光 LED11からの出射光路上の液晶パネル 35と光学レンズ 36との間などに、ミラー 67、ミラー 68が配置され、ミラー 68の反射光を AF部 65 が受光するように構成される。ミラー 67はハーフミラー等で構成され、第 1の可視光 L ED11からの出力光をそのまま透過させる一方で、反対方向から入射する床や壁等の投影面からの表示情報を持つ反射光を反射させる特性を有する。また、光学系 63 は、光学レンズ 36の位置を光軸方向に調整するレンズ駆動部 38を備える。

[0086] ここで、ミラー 67、ミラー 68、 AF部 65、レンズ位置調整部 65、レンズ駆動部 38が焦点調整部の機能を実現する。

[0087] 例えば照明装置などに適用した可視光通信装置を天井などに設置する場合、一旦設置した後に文字などの表示情報のフォーカス調整を行うのは手間がかかる。このため、本実施形態では、表示情報のフォーカス調整を自動で行うオートフォーカス機能を設け、投影面における表示情報が合焦状態となるように調整を行う。

[0088] 上記のような構成の可視光通信装置 60において、第 1の可視光 LED11からの出力光は、偏光板 34を透過して所定の偏光を持つ光となった後、液晶パネル 35を透過して表示内容に対応した所定部分が透過、遮断される。そして、液晶パネル 35を透過した光がミラー 67を透過して光学レンズ 36を介して出射され、前景の情報表示用の光として投影面に投影される。投影面からの反射光は、光学レンズ 36を介して入射してミラー 67で反射され、さらにミラー 68で反射して AF部 65で受光される。

[0089] AF部 65は、投影面からの反射光における文字等の表示情報の合焦状態を判定し、判定結果をレンズ位置調整部 65に送出する。レンズ位置調整部 65は、 AF部 65の出力に応じてレンズ駆動部 38に制御信号を送出し、光学レンズ 36の位置を調整する。このとき、 AF部 65の判定結果により焦点が合っていない場合は、レンズ位置調整部 65にて調整量を算出してレンズ駆動部 38に制御信号を送る。レンズ駆動部 38 は、レンズ位置調整部 65からの制御信号に基づき光学レンズ 36の光軸方向の位置を調整して焦点を合致させる。このようにして、表示情報を含む前景の出力光の投影面におけるフォーカス調整を行う。

[0090] 次に、図 10を参照してフォーカス調整の動作例を説明する。初めに、 LED制御部 29は、通信機能部 21において表示すべき文字、図形等の表示情報のデータを受信した力どうかを判断する (ステップ S21)。表示情報を受信していない場合は、 LED制御部 29は第 2の可視光 LED12のみを駆動して照射する (ステップ S28)。これにより、可視光通信装置 60は照明として機能する。

[0091] 表示情報を受信した場合は、 LED制御部 29がこの表示情報のデータに基づく表示データを液晶制御部 32に出力し、液晶制御部 32は、表示データに基づいて表示すべき文字、図形等を表示できるように、所定部分が透過可能となるよう液晶パネル 35を制御する（ステップ S22)。そして、第 1の可視光 LED11と第 2の可視光 LED12 を照射して表示情報を床や壁等の投影面に投影し (ステップ S23)、投影面からの表示情報を含む反射光を AF部 64にて受光する (ステップ S24)。

[0092] そして、 AF部 64にお、て受光した表示情報が合焦状態であるかどうかを判定し（ステップ S25)、焦点が合っている場合は処理を終了する。一方、焦点が合っていな V、場合は、レンズ位置調整部 65より合焦状態となるように調整量を指示し (ステップ S 26)、その指示に基づいてレンズ駆動部 66が光学レンズ 36の位置調整を行う（ステップ S 27)。その後はステップ S 24に戻って同様の処理を実行して再度合焦状態の判定、調整を行い、投影面に投影した文字、図形等の表示情報の焦点が合うまでステツプ S24〜S27の手順を繰り返す。

[0093] このように、第 4の実施形態では、表示情報を含む出力光の投影面におけるフォーカス調整機能を設けることによって、表示情報によって可視光通信の内容を可視的に表示する場合に、利用者が表示情報をより鮮明に認識可能なようにすることができる。

[0094] なお、可視光通信装置として、上記の第 1の実施形態から第 4の実施形態の構成を適宜組み合わせることも可能である。

[0095] また、可視光通信装置と通信を行う携帯機器としては、携帯電話機、携帯情報端末

(PDA)、ノート型パーソナルコンピュータ（PC)、メモリ内蔵型や HDD型等の携帯音楽プレーヤー、デジタルカメラ、電子辞書、スピーカー、ヘッドフォンなどにも適用可能である。

[0096] 上述した各実施形態によれば、所定のコントラストを持つ前景と背景による表示情報によって可視光通信の内容を可視的に表示可能であり、これによつて、可視光通信の有無及びその通信内容を利用者が容易に認識することができる。また、前景と背景の両方に変調データを重畳することによって、通信内容の可視表示による CN 劣化を防止でき、通信品質の向上を図ることができる。

[0097] 本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。

産業上の利用可能性

[0098] 本発明は、可視光通信の有無及び通信内容を利用者が容易に視認可能にできるとともに、通信内容の可視表示による CN劣化を防止することが可能となる効果を有し、可視光による通信を行う可視光通信装置等に有用である。

Claims

請求の範囲

[1] 可視光光源を含み、異なる複数の色の可視光を出力するもので、前記複数の色の出力光のうち、少なくとも一つを前景用の光とし、他の少なくとも一つを背景用の光として出力する可視光出力部と、

前記前景用の光と前記背景用の光の双方において可視光通信用の情報を含むように前記可視光光源を駆動する光源制御部と、

前記前景用の光または前記背景用の光に対して、前記可視光通信用の情報に関連する表示情報を出力光の投影面に投影した状態で視認可能となるように付加する表示情報付加部と、

前記前景用の光及び前記背景用の光を投影面に投影する投影部と

を備える可視光通信装置。

[2] 請求項 1に記載の可視光通信装置であって、

前記可視光出力部は、前記可視光光源として、前記前景用の光を発光する第 1の可視光光源と、前記背景用の光を発光するもので前記第 1の可視光光源と発光波長帯域が異なる第 2の可視光光源とを備える可視光通信装置。

[3] 請求項 1または 2に記載の可視光通信装置であって、

前記可視光出力部は、前記前景用の光を透過する第 1のフィルタと、前記背景用の光を透過するもので前記第 1のフィルタと透過帯域が異なる第 2のフィルタとを備える可視光通信装置。

[4] 請求項 1に記載の可視光通信装置であって、

前記可視光出力部は、白色光を出力する可視光光源と、前記前景用の光または前記背景用の光の一方を透過するフィルタとを少なくとも備える可視光通信装置。

[5] 請求項 1から 4の、ずれかに記載の可視光通信装置であって、

前記表示情報付加部は、前記表示情報を投影面上で形成するために一部領域を遮断または透過する透過領域制御部材を備える可視光通信装置。

[6] 請求項 1から 5の、ずれかに記載の可視光通信装置であって、

前記前景用の光と前記背景用の光とが所定値以上のコントラストを持つように出力光の色を制御するコントラスト制御部を備える可視光通信装置。

[7] 請求項 1から 6の、ずれかに記載の可視光通信装置であって、

前記投影面における前記表示情報の合焦状態を調整する焦点調整部を備える可視光通信装置。

[8] 可視光光源から、異なる複数の色の可視光を出力し、前記複数の色の出力光のうち、少なくとも一つを前景用の光とし、他の少なくとも一つを背景用の光として出力するステップと、

前記前景用の光と前記背景用の光の双方において可視光通信用の情報を含むように前記可視光光源を駆動するステップと、

前記前景用の光または前記背景用の光に対して、前記可視光通信用の情報に関連する表示情報を出力光の投影面に投影した状態で視認可能となるように付加するステップと、

前記前景用の光及び前記背景用の光を投影面に投影するステップと

を備える可視光通信方法。