可視光通信装置
【課題】同一色の可視光を利用する可視光多重化通信を実現できる可視光通信装置を提供することにある。
【解決手段】可視光通信システム１において、異なる複数のボーレートで変調した複数の送信データを生成し、当該各変調データを多重化して重畳した可視光１００を発光部１２から発光させて送信するデータ送信部１０を有する。
【解決手段】可視光通信システム１において、異なる複数のボーレートで変調した複数の送信データを生成し、当該各変調データを多重化して重畳した可視光１００を発光部１２から発光させて送信するデータ送信部１０を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可視光を利用したデータ多重化通信を実現する可視光通信技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＬＥＤ（発光ダイオード）を使用するＬＥＤ照明が普及されつつある。このＬＥＤ照明は応答特性や制御特性が優れているため、可視光通信への利用が推進されている。
【０００３】
可視光通信は、ＬＥＤ照明機器などから発光される照明光（可視光）を搬送波（キャリア）として、送信データで変調することによりデータ通信を実現する通信方法である。即ち、可視光通信は、可視光に送信データを重畳して送信するデータ通信方法である。
【０００４】
ＬＥＤ照明機器などの照明機器は、建物内や道路等に多数設置されている。従って、新たに可視光の発光設備を準備することなく、既存の照明機器を利用して可視光通信を容易に実現することが可能である。
【０００５】
ところで、データ通信では、複数の送信データを多重化させて送信することが要求される。ＬＥＤ照明光を利用する可視光通信では、同一色のＬＥＤ照明光をキャリアとして、複数の送信データを多重化させた場合に、可視光同士の干渉の影響により受信側でデータ復調が困難になる問題がある。
【０００６】
このような問題を解決する方法として、赤色、緑色、青色の３色（ＲＧＢ）の可視光（ＲＧＢ可視光）をキャリアとして使用して、複数の送信データを多重化させて送信する可視光多重化通信方法が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−８１７０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ＲＧＢ可視光を使用する可視光多重化通信方法は、データ多重化通信が可能である。しかしながら、この可視光多重化通信方法は、ＲＧＢ可視光を発光するためのＬＥＤ発光機器が必要となる。このため、既存の同一色（同一波長）のＬＥＤ照明を利用するという可視光通信の有用性が得られないという問題がある。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、同一色の可視光を利用する可視光多重化通信を実現できる可視光通信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の観点は、異なる複数のデータ伝送速度の送信データで、同一色の可視光を変調した多重化可視光を利用する可視光通信装置である。
【００１１】
本発明の観点に従った可視光通信装置は、可視光を発光する発光手段と、複数の送信データを複数の異なるデータ伝送速度で変調した変調データに変換し、当該各変調データを多重化した多重化データを生成する生成手段と、前記多重化データを前記可視光に重畳して送信する送信手段とを備えた構成である。
【００１２】
また、本発明の観点に従った可視光通信装置は、前記送信手段により送信される可視光を受光する受光手段と、前記受光手段で受光した可視光から設定されたデータ伝送速度で変調された変調データを抽出するフィルタ手段と、前記フィルタ手段により抽出された変調データから該当する送信データを復調する受信手段とを備えた構成である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、同一色の可視光を利用する可視光多重化通信を容易に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態に関する可視光通信システムの要部を示すブロック図。
【図２】本実施形態に関するデータ送信部の構成を説明するためのブロック図。
【図３】本実施形態に関する第１のデータ送信方法を説明するためのタイミングチャート。
【図４】本実施形態に関する第２のデータ送信方法を説明するためのタイミングチャート。
【図５】本実施形態に関するデータ受信部の構成を説明するためのブロック図。
【図６】本実施形態に関するデータ受信部のボーレートフィルタの構成を説明するためのブロック図。
【図７】第２の実施形態に関する可視光通信システムの要部を示すブロック図。
【図８】第２の実施形態に関するデータ送信方法を説明するためのタイミングチャート。
【図９】本実施形態に関する第３の実施形態に関する可視光通信システムの要部を示すブロック図。
【図１０】第３の実施形態に関するデータ送受信の方法を説明するためのタイミングチャート。
【図１１】第３の実施形態の変形例に関するデータ送受信の方法を説明するためのタイミングチャート。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
【００１６】
［第１の実施形態］
図１は本実施形態に関する可視光通信システムの構成を説明するためのブロック図である。
【００１７】
（可視光通信システムの構成）
図１に示すように、本実施形態の可視光通信システム１は、データ送信部１０及び発光部であるＬＥＤ（発光ダイオード）１２とを含むデータ送信側と、複数のデータ受信部２０Ａ〜２０Ｃを含むデータ受信側とから構成されている。
【００１８】
本実施形態では、データ送信側は、ＬＥＤ照明機器に含まれる単一色のＬＥＤ１２を発光部として、ＬＥＤ１２から発光された照明光（以下、可視光と表記する場合がある）１００を搬送波（キャリア）として、複数の送信データを多重化して送信するデータ送信部１０を有する。データ送信部１０は、ＬＥＤ１２を駆動するための電源部１１を含む。
【００１９】
一方、本実施形態のデータ受信側は、各データ受信部２０Ａ〜２０Ｃに対応する受光部２１Ａ〜２１Ｃを有する。受光部２１Ａ〜２１Ｃは、データ送信側の発光部であるＬＥＤ１２から発光された可視光１００を受光して電気信号に変換するフォトダイオードなどの受光素子からなる。各データ受信部２０Ａ〜２０Ｃはそれぞれ、受光部２１Ａ〜２１Ｃを駆動する電源部２２Ａ〜２２Ｃを含む。各データ受信部２０Ａ〜２０Ｃはそれぞれ、可視光１００に重畳された多重化送信データから該当する送信データを復調して受信データとして抽出する。
【００２０】
（データ送信部及びデータ送信方法）
図２は、本実施形態に関するデータ送信部の構成を説明するためのブロック図である。図３は、本実施形態に関するデータ送信方法（便宜的に第１のデータ送信方法とする）を説明するためのタイミングチャートである。
【００２１】
本実施形態の可視光通信方法としては、送信データであるデジタルデータを搬送波である可視光１００に対して直接的に重畳し、多重化して送信するベースバンド通信方式である。データ送信部１０は、図２に示すように、複数の送信データＡ〜Ｃに対応する送信データ作成部１３Ａ〜１３Ｃと、変調部１４Ａ〜１４Ｃ、波形合成部１５及びＬＥＤ駆動部１６を有する。
【００２２】
送信データ作成部１３Ａ〜１３Ｃは、例えばネットワーク（ＬＡＮなど）に接続されたサーバなどのコンピュータから伝送された複数の送信データＡ〜Ｃから、可視光多重化通信により送信するための複数の送信データＡ〜Ｃを作成する。本実施形態では、送信データ作成部１３Ａ〜１３Ｃにより作成される各送信データＡ〜Ｃは、データ内容及び送信先がそれぞれ異なる場合を想定する。但し、各送信データＡ〜Ｃは送信先がそれぞれ異なり、データ内容が同一でもよい。
【００２３】
変調部１４Ａ〜１４Ｃはそれぞれ、異なるデータ伝送速度（ボーレート：baud rate）、即ち高速ボーレート、中速ボーレート、低速ボーレートにより各送信データＡ〜Ｃを変調する。即ち、変調部１４Ａは、送信データＡを高速ボーレートで変調する。変調部１４Ｂは、送信データＢを中速ボーレートで変調する。変調部１４Ｃは、送信データＣを低速ボーレートで変調する。ここで、本実施形態では、１ボー（１秒間に伝送する１データ単位）は、例えば４ビットである。また、便宜的に、変調部１４Ａ〜１４Ｃにより変調されたデータを変調データ信号と呼ぶことがある。
【００２４】
波形合成部１５は、変調部１４Ａ〜１４Ｃにより変調された各送信データＡ〜Ｃに対応するパルス信号波形（変調データ信号）を合成する。波形合成部１５は、例えば異なるボーレートの各送信データＡ〜Ｃを順番に配列するようにパルス信号波形を合成する。ＬＥＤ駆動部１６は、波形合成部１５からの送信データ信号（合成されたパルス信号波形）に応じた駆動電流を出力し、ＬＥＤ１２を駆動する。ＬＥＤ１２は、異なるボーレートにより変調された変調データ信号Ａ〜Ｃを重畳したＬＥＤ照明光（可視光データ）１００を発光する。
【００２５】
（第１のデータ送信方法）
図３は、本実施形態の可視光多重化通信方法において、データ送信部１０による第１のデータ送信方法を説明するためのタイミングチャートである。
【００２６】
データ送信部１０では、図３（Ａ）に示すように、変調部１４Ａは、送信データ作成部１３Ａにより作成された送信データＡを高速ボーレートで変調したパルス信号波形（変調データ信号）を出力する。また、図３（Ｂ）に示すように、変調部１４Ｂは、送信データ作成部１３Ｂにより作成された送信データＢを、送信データＡより相対的に低速のボーレートで変調したパルス信号波形を出力する。即ち、変調部１４Ｂは、中速ボーレートまたは低速ボーレートで送信データＢを変調したパルス信号波形を出力する。
【００２７】
波形合成部１５は、変調部１４Ａから出力された高速ボーレート（例えば100kH程度の高い周波数）で変調したパルス信号波形と、変調部１４Ｂから出力された中速または低速のボーレート（例えば10kH程度の低い周波数）で変調したパルス信号波形とを重ね合わせるように合成する。ＬＥＤ駆動部１６は、図３（Ｃ）に示すように、波形合成部１５により合成されたパルス信号波形に応じた駆動電流を出力し、ＬＥＤ１２を駆動する。ここで、図３（Ｃ）に示す駆動電流波形において、送信データＢの論理レベル“０”に対応する部分は、論理レベル“１”に対応する部分に対して低レベルである。
【００２８】
（データ受信部）
図５は、本実施形態に関するデータ受信部の構成を説明するためのブロック図である。
【００２９】
本実施形態では、データ受信部２０Ａ〜２０Ｃはそれぞれ、基本的には図５に示すようなデータ受信部２０と同一構成である。データ受信部２０は、電気信号変換部２３と、ボーレートフィルタ２４と、復調部２５と、データ出力部２６とを有する。
【００３０】
電気信号変換部２３は、受光部２１から出力される受光信号（電気信号）に対して増幅、波形等化などの信号処理を実行し、パルス信号波形のデータ信号（変換信号２３０）に変換する。ボーレートフィルタ２４は、ローパスフィルタ、バンドパスフィルタ、ハイパスフィルタの各フィルタによるフィルタリングを実行し、予め設定されているボーレートのパルス信号波形（変調データ信号）を抽出する。
【００３１】
ボーレートフィルタ２４は概念的な構成として、図６に示すように、各ボーレート（高速、中速、低速）に対応するフィルタ２４Ａ〜２４Ｃを含み、予め設定されているボーレートに応じたフィルタ２４Ａ〜２４Ｃのいずれかが機能する。ボーレートフィルタ２４は、例えばフィルタ２４Ａが機能している場合、電気信号変換部２３からの変換信号２３０から高速ボーレートのパルス信号波形（変調データ信号Ａ）を抽出する。同様に、ボーレートフィルタ２４は、例えばフィルタ２４Ｂが機能している場合、電気信号変換部２３からの変換信号２３０から中速ボーレートのパルス信号波形（変調データ信号Ｂ）を抽出する。また、ボーレートフィルタ２４は、例えばフィルタ２４Ｃが機能している場合、電気信号変換部２３からの変換信号２３０から低速ボーレートのパルス信号波形（送信データＣ）を抽出する。
【００３２】
復調部２５は、ボーレートフィルタ２４により抽出されたボーレート（高速、中速、低速など）のパルス信号波形から元の送信データ（Ａ，Ｂ，Ｃ）を復調する。データ出力部２６は、復調部２５により復調されたデータ信号から指定のフォーマットなどに変換した受信データ３００を出力する。
【００３３】
以上のようにして本実施形態のデータ送信部１０は、図３（Ｃ）に示すように、ＬＥＤ照明光（可視光）１００を搬送波として、異なるボーレートにより変調された送信データＡ，Ｂを多重化した可視光データを送信する。この場合、データ送信部１０のＬＥＤ照明光１００は、同一色、同一波長の照明光である。なお、ＬＥＤ照明光１００は、オンとオフのディーティ比が同じであれば、同じ明るさを維持できる。
【００３４】
一方、データ受信部２０は、データ送信部１０からのＬＥＤ照明光（可視光）１００を受光すると、当該受光信号から予め設定されているボーレートの送信データを復調し、受信データ３００として出力する。具体的には、図１に示すように、データ受信部２０Ａは、受光部２１Ａで受光した可視光（Ａ，Ｂの多重化データ信号）１００から、図３（Ａ）に示すように、高速ボーレートの変調データ信号Ａを抽出し、元の送信データＡを復調する。また、データ受信部２０Ｂは、受光部２１Ｂで受光した可視光（Ａ，Ｂの多重化データ信号）１００から、図３（Ｂ）に示すように、中速ボーレートの変調データ信号Ｂを抽出し、元の送信データＢを復調する。
【００３５】
従って、本実施形態の可視光通信システムであれば、同一色、同一波長のＬＥＤ照明光を利用し、送信データを直接的に可視光に重畳させるベースバンド通信方式による可視光多重化通信を実現することができる。
【００３６】
（第２のデータ送信方法）
図４は、本実施形態の可視光多重化通信方法において、データ送信部１０による第２のデータ送信方法を説明するためのタイミングチャートである。
【００３７】
このデータ送信方法では、図４（Ａ）に示すように、変調部１４Ａは、送信データ作成部１３Ａにより作成された送信データＡを高速ボーレートで変調したパルス信号波形（変調データ信号）を出力する。また、変調部１４Ｂは、送信データ作成部１３Ｂにより作成された送信データＢを中速ボーレートで変調したパルス信号波形を出力する。さらに、変調部１４Ｃは、送信データ作成部１３Ｃにより作成された送信データＣを低速ボーレートで変調したパルス信号波形を出力する。
【００３８】
波形合成部１５は、図４（Ｂ）に示すように、高速ボーレートで変調したパルス信号波形（変調データ信号Ａ）、中速ボーレートで変調したパルス信号波形（変調データ信号Ｂ）及び低速ボーレートで変調したパルス信号波形（変調データ信号Ｃ）をそれぞれ順番に配列するように合成したパルス信号波形を出力する。従って、ＬＥＤ駆動部１６は、図４（Ｂ）に示すように、波形合成部１５により合成されたパルス信号波形に応じた駆動電流を出力し、ＬＥＤ１２を駆動する。
【００３９】
一方、データ受信部２０Ａは、受光部２１Ａで受光した可視光（Ａ，Ｂ，Ｃの多重化データ信号）１００から、図４（Ｂ）に示すように、高速ボーレートの変調データ信号２００Ａを抽出し、元の送信データＡを復調する。また、データ受信部２０Ｂは、受光部２１Ｂで受光した可視光１００から、中速ボーレートの変調データ信号２００Ｂを抽出し、元の送信データＢを復調する。さらに、データ受信部２０Ｃは、受光部２１Ｃで受光した可視光１００から、低速ボーレートの変調データ信号２００Ｃを抽出し、元の送信データＣを復調する。
【００４０】
このような第２のデータ送信方法によって、同一色、同一波長のＬＥＤ照明光を利用し、送信データを直接的に可視光に重畳させるベースバンド通信方式による可視光多重化通信を実現することができる。第２のデータ送信方法は、一種の時分割多重化通信方法である。
【００４１】
［第２の実施形態］
図７は、第２の実施形態に関する可視光通信システムの構成を説明するためのブロック図である。図７に示すように、本実施形態の可視光通信システムは、一方のデータ送受信部３０Ａと他方のデータ送受信部３０Ｂとから構成されており、いわゆる双方向可視光通信システムである。
【００４２】
データ送受信部３０Ａは、電源部３１Ａ、発光部３２Ａ、及び受光部３３Ａを有する。同様に、データ送受信部３０Ｂは、電源部３１Ｂ、発光部３２Ｂ、及び受光部３３Ｂを有する。データ送受信部３０Ａでは、発光部３２Ａは、ＬＥＤ照明機器に含まれる単一色のＬＥＤから搬送波（キャリア）として照明光（可視光）１００Ａを発光する。また、データ送受信部３０Ｂでは、発光部３２Ｂは、ＬＥＤ照明機器に含まれる単一色のＬＥＤから搬送波（キャリア）として照明光（可視光）１００Ｂを発光する。
【００４３】
データ送受信部３０Ａは、送信データＡを高速ボーレートで変調し、この変調データ信号（パルス信号波形）を当該ＬＥＤ照明光１００Ａに重畳して送信する。即ち、データ送受信部３０Ａは、図２に示すように、送信データ作成部１３Ａ、変調部１４Ａ、及びＬＥＤ駆動部１６に相当する構成を有する。データ送受信部３０Ａは、図８（Ａ）に示すように、例えば送信データＡを高速ボーレートで変調した変調データ信号（パルス信号波形）を生成し、これを重畳したＬＥＤ照明光１００Ａを発光する。
【００４４】
データ送受信部３０Ｂは、送信データＢを中速（又は低速）ボーレートで変調し、この変調データ信号（パルス信号波形）を当該ＬＥＤ照明光１００Ｂに重畳して送信する。即ち、データ送受信部３０Ｂは、図２に示すように、送信データ作成部１３Ｂ、変調部１４Ｂ、及びＬＥＤ駆動部１６に相当する構成を有する。データ送受信部３０Ｂは、図８（Ｂ）に示すように、例えば送信データＢを中速（又は低速）ボーレートで変調した変調データ信号（パルス信号波形）を生成し、これを重畳したＬＥＤ照明光１００Ｂを発光する。
【００４５】
このような双方向からのデータ送信に対して、データ送受信部３０Ａは、図５に示すような構成を有し、受光部３３Ａで受光したＬＥＤ照明光（可視光）から、予め決められたボーレートで変調された変調データ信号（パルス信号波形）を抽出し、元の送信データを復調する。即ち、データ送受信部３０Ａは、受光部３３Ａで受光したＬＥＤ照明光１００Ｂから、中速（又は低速）ボーレートで変調した変調データ信号（パルス信号波形）を抽出し、元の送信データＢを復調する。
【００４６】
一方、データ送受信部３０Ｂは、図５に示すような構成を有し、受光部３３Ｂで受光したＬＥＤ照明光（可視光）から、予め決められたボーレートで変調された変調データ信号（パルス信号波形）を抽出し、元の送信データを復調する。即ち、データ送受信部３０Ｂは、受光部３３Ｂで受光したＬＥＤ照明光１００Ａから、高速ボーレートで変調した変調データ信号（パルス信号波形）を抽出し、元の送信データＡを復調する。
【００４７】
以上のように本実施形態によれば、一方のデータ送受信部３０Ａと他方のデータ送受信部３０Ｂ間の双方向可視光通信システムにおいて、相互に異なるポーレートでの変調データ信号を重畳したＬＥＤ照明光を送信する。従って、双方の可視光１００Ａ，１００Ｂが干渉するような場合でも、双方で受光したＬＥＤ照明光から元の送信データＡ，Ｂを確実に復調できる。これにより、双方ともに同一色、同一波長のＬＥＤ照明を使用する場合でも、確実な双方向可視光通信を実現することができる。
【００４８】
［第３の実施形態］
図９は、第３の実施形態に関する可視光通信システムの構成を説明するためのブロック図である。図９に示すように、本実施形態の可視光通信システムは、一方のデータ送受信部４０と他方のデータ送受信部５０とから構成されており、いわゆる双方向可視光通信システムである。
【００４９】
データ送受信部４０は、電源部４１、発光部４２、及び受光部４３を有する。データ送受信部４０では、発光部４２は、ＬＥＤ照明機器に含まれる単一色のＬＥＤから搬送波（キャリア）として照明光（可視光）１００を発光する。データ送受信部４０は、例えば送信データＡを高速ボーレートで変調し、この変調データ信号（パルス信号波形）を当該ＬＥＤ照明光１００に重畳して送信する。即ち、データ送受信部４０は、図２に示すように、送信データ作成部１３Ａ、変調部１４Ａ、及びＬＥＤ駆動部１６に相当する構成を有する。データ送受信部４０は、図１０（Ａ）に示すように、例えば送信データＡを高速ボーレートで変調した変調データ信号（パルス信号波形）を生成し、これを重畳したＬＥＤ照明光１００を発光する。
【００５０】
一方、データ送受信部４０は、図５に示すような構成を有し、受光部４３で受光した可視光（反射光４００）から、予め決められたボーレートで変調された変調データ信号（パルス信号波形）を抽出し、元の送信データを復調する。即ち、データ送受信部４０は、受光部４３で受光した反射光４００から、図１０（Ｂ）に示すように、例えば低速ボーレートで変調した変調データ信号（パルス信号波形）を抽出し、元の送信データＣを復調する。
【００５１】
次に、データ送受信部５０は、電源部５１、液晶シャッタ５２と反射板（コーナーキューブ）５３を含む反射光部、及び受光部５４を有する。データ送受信部５０は、図５に示すような構成を有し、受光部５４で受光したＬＥＤ照明光（可視光）１００から、図１０（Ａ）に示すような高速ボーレートで変調した変調データ信号（パルス信号波形）を抽出し、元の送信データＡを復調する。
【００５２】
また、データ送受信部５０は、データ送受信部４０からのＬＥＤ照明光１００を受光したときに、反射板５３によりデータ送受信部４０の方向に反射する。このとき、データ送受信部５０は、液晶シャッタ５２の透過、遮断を、図１０（Ｂ）に示すような低速ボーレートで変調した変調データ信号（パルス信号波形）に応じて制御する。
【００５３】
ここで、データ送受信部５０は、図２に示すように、送信データ作成部１３Ｃ及び変調部１４Ｃに相当する構成を有し、図１０（Ｂ）に示すように、例えば送信データＣを低速ボーレートで変調した変調データ信号（パルス信号波形）を生成する。これにより、データ送受信部５０は、液晶シャッタ５２と反射板５３を含む反射光部から、図１０（Ｃ）に示すように、ＬＥＤ照明光（可視光）１００に重畳された変調データ信号（図１０（Ａ）のパルス信号波形）と、液晶シャッタ５２の制御に応じて生成される変調データ信号（図１０（Ｂ）のパルス信号波形）とを合成したパルス信号波形が重畳された反射光４００を反射する。
【００５４】
前述したように、データ送受信部４０は、受光部４３で反射光４００を受光し、反射光４００から低速ボーレートで変調した変調データ信号を抽出する。即ち、データ送受信部４０は、図１０（Ｃ）に示すように、反射光４００に重畳された合成パルス信号波形（受信データ）から、図１０（Ｂ）に示すような低速ボーレートで変調した変調データ信号（パルス信号波形）を抽出する。データ送受信部４０は、抽出した変調データ信号（パルス信号波形）から、データ送受信部５０からの元の送信データＣを復調する。
【００５５】
なお、図１０（Ｃ）において、合成パルス信号波形（受信データ）は、ＬＥＤ照明光１００に対してレベルが低い反射光４００から抽出するため、信号レベルは、図１０（Ａ）に示す信号レベルよりも低下する。また、合成パルス信号波形の中で、液晶シャッタ５２の遮断時に対応する信号レベルは、透過時の場合と比較して低レベルとなる。
【００５６】
以上のようにして本実施形態によれば、一方のデータ送受信部４０と他方のデータ送受信部５０間の双方向可視光通信システムにおいて、一方のデータ送受信部４０のＬＥＤ照明光１００と、他方のデータ送受信部５０からの反射光４００を利用して、双方向可視光通信を行なう。この場合、ＬＥＤ照明光１００と反射光４００とが干渉しても、双方向からの送信データのボーレートが異なるため、それぞれの受信部で各送信データを確実に復調することが可能となる。従って、一方のデータ送信側のみに設けられたＬＥＤ照明機器で、双方向可視光通信を実現できる。
【００５７】
また、一方のデータ送受信部４０側においては、自ら送信したデータを反射光４００として受信できるため、送信データのエラーチェック、あるいは、相手側からの反射光４００によるデータ送信との干渉によるコリジョン（衝突）チェックなどを行なうことが可能となる。このようなチェック処理により、エラーチェック等の状況に基づいて反射光４００の受光レベルが弱い時は、データ送受信部４０は、ＬＥＤ駆動部１６での駆動電流を増大させることでＬＥＤ照明光１００の出力レベルを増大させる。これにより、反射光４００の受光レベルが高くなり、結果として双方向可視光データ通信の品質を向上することが可能となる。
【００５８】
［変形例］
図１１は、第３の実施形態の変形例に関するタイミングチャートである。本変形例の可視光通信システムについては、図９に示す構成と同様であるため、詳細な説明を省略する。
【００５９】
本変形例では、図１１（Ａ）に示すように、データ送受信部４０は、送信データＡを高速ボーレートで変調した変調データ信号（パルス信号波形）をＬＥＤ照明光１００に重畳して送信するときに、送信データの送信終了または相手側への送信要求を示すコマンド５００をＬＥＤ照明光１００に重畳して送信する。
【００６０】
一方、データ送受信部５０は、受光部５４で受光したＬＥＤ照明光（可視光）１００から、図１１（Ａ）に示すような高速ボーレートで変調した変調データ信号（パルス信号波形）を抽出し、元の送信データＡを復調する。このとき、データ送受信部５０は、コマンド５００を復調することにより、データ送信の準備を開始する。
【００６１】
データ送受信部５０は、液晶シャッタ５２の透過、遮断を、図１１（Ｂ）に示すような低速ボーレートで変調した変調データ信号（パルス信号波形）に応じて制御することで、当該変調データ信号を反射光４００に重畳して送信する。このとき、データ送受信部５０は、同様にして送信データの送信終了または相手側への送信要求を示すコマンド５００を反射光４００に重畳して送信する。実際には、データ送受信部５０は、液晶シャッタ５２と反射板５３を含む反射光部から、図１１（Ｃ）に示すように、ＬＥＤ照明光（可視光）１００に重畳された変調データ信号（図１１（Ａ）のパルス信号波形）と、低速ボーレートで変調した変調データ信号（図１１（Ｂ）のパルス信号波形）とを合成したパルス信号波形が重畳された反射光４００を反射する。
【００６２】
データ送受信部４０は、図１１（Ｃ）に示すように、反射光４００に重畳された合成パルス信号波形（受信データ）から、図１１（Ｂ）に示すような低速ボーレートで変調した変調データ信号（パルス信号波形）を抽出して、データ送受信部５０からの元の送信データＣを復調する。このとき、データ送受信部４０は、コマンド５００を復調することにより、再度のデータ送信の準備を開始する。
【００６３】
以上のようにして本変形例においても、第３の実施形態と同様に、一方のデータ送受信部４０と他方のデータ送受信部５０間の双方向可視光通信システムにおいて、ＬＥＤ照明光１００と反射光４００とが干渉しても、双方向からの送信データのボーレートが異なるため、それぞれの受信部で各送信データを確実に復調することが可能となる。従って、一方のデータ送信側のみに設けられたＬＥＤ照明機器で、双方向可視光通信を実現できる。
【００６４】
また、一方のデータ送受信部４０側においては、自ら送信したデータを反射光４００として受信できるため、送信データのエラーチェック、あるいは、相手側からの反射光４００によるデータ送信との干渉によるコリジョン（衝突）チェックなどを行なうことが可能となる。このようなチェック処理により、エラーチェック等の状況に基づいて反射光４００の受光レベルが弱い時は、データ送受信部４０は、ＬＥＤ駆動部１６での駆動電流を増大させることでＬＥＤ照明光１００の出力レベルを増大させる。これにより、反射光４００の受光レベルが高くなり、結果として双方向可視光データ通信の品質を向上することが可能となる。
【００６５】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００６６】
１…可視光通信システム、１０…データ送信部、１１…電源部、１２…ＬＥＤ、
１３Ａ〜１３Ｃ…送信データ作成部、１４Ａ〜１４Ｃ…変調部、１５…波形合成部、
１６…ＬＥＤ駆動部、２０，２０Ａ〜２０Ｃ…データ受信部、
２１，２１Ａ〜２１Ｃ…受光部、２２，２２Ａ〜２２Ｃ…電源部、
２３…電気信号変換部、２４…ボーレートフィルタ、２５…復調部、
２６…データ出力部、３０Ａ，３０Ｂ…データ送受信部、３１Ａ，３１Ｂ…電源部、
３２Ａ，３２Ｂ…発光部、３３Ａ，３３Ｂ…受光部、４０…データ送受信部、
４１…電源部、４２…発光部、４３…受光部、５０…データ送受信部、５１…電源部、
５２…液晶シャッタ、５３…反射板（コーナーキューブ）、５４…受光部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可視光を利用したデータ多重化通信を実現する可視光通信技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＬＥＤ（発光ダイオード）を使用するＬＥＤ照明が普及されつつある。このＬＥＤ照明は応答特性や制御特性が優れているため、可視光通信への利用が推進されている。
【０００３】
可視光通信は、ＬＥＤ照明機器などから発光される照明光（可視光）を搬送波（キャリア）として、送信データで変調することによりデータ通信を実現する通信方法である。即ち、可視光通信は、可視光に送信データを重畳して送信するデータ通信方法である。
【０００４】
ＬＥＤ照明機器などの照明機器は、建物内や道路等に多数設置されている。従って、新たに可視光の発光設備を準備することなく、既存の照明機器を利用して可視光通信を容易に実現することが可能である。
【０００５】
ところで、データ通信では、複数の送信データを多重化させて送信することが要求される。ＬＥＤ照明光を利用する可視光通信では、同一色のＬＥＤ照明光をキャリアとして、複数の送信データを多重化させた場合に、可視光同士の干渉の影響により受信側でデータ復調が困難になる問題がある。
【０００６】
このような問題を解決する方法として、赤色、緑色、青色の３色（ＲＧＢ）の可視光（ＲＧＢ可視光）をキャリアとして使用して、複数の送信データを多重化させて送信する可視光多重化通信方法が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−８１７０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ＲＧＢ可視光を使用する可視光多重化通信方法は、データ多重化通信が可能である。しかしながら、この可視光多重化通信方法は、ＲＧＢ可視光を発光するためのＬＥＤ発光機器が必要となる。このため、既存の同一色（同一波長）のＬＥＤ照明を利用するという可視光通信の有用性が得られないという問題がある。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、同一色の可視光を利用する可視光多重化通信を実現できる可視光通信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の観点は、異なる複数のデータ伝送速度の送信データで、同一色の可視光を変調した多重化可視光を利用する可視光通信装置である。
【００１１】
本発明の観点に従った可視光通信装置は、可視光を発光する発光手段と、複数の送信データを複数の異なるデータ伝送速度で変調した変調データに変換し、当該各変調データを多重化した多重化データを生成する生成手段と、前記多重化データを前記可視光に重畳して送信する送信手段とを備えた構成である。
【００１２】
また、本発明の観点に従った可視光通信装置は、前記送信手段により送信される可視光を受光する受光手段と、前記受光手段で受光した可視光から設定されたデータ伝送速度で変調された変調データを抽出するフィルタ手段と、前記フィルタ手段により抽出された変調データから該当する送信データを復調する受信手段とを備えた構成である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、同一色の可視光を利用する可視光多重化通信を容易に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態に関する可視光通信システムの要部を示すブロック図。
【図２】本実施形態に関するデータ送信部の構成を説明するためのブロック図。
【図３】本実施形態に関する第１のデータ送信方法を説明するためのタイミングチャート。
【図４】本実施形態に関する第２のデータ送信方法を説明するためのタイミングチャート。
【図５】本実施形態に関するデータ受信部の構成を説明するためのブロック図。
【図６】本実施形態に関するデータ受信部のボーレートフィルタの構成を説明するためのブロック図。
【図７】第２の実施形態に関する可視光通信システムの要部を示すブロック図。
【図８】第２の実施形態に関するデータ送信方法を説明するためのタイミングチャート。
【図９】本実施形態に関する第３の実施形態に関する可視光通信システムの要部を示すブロック図。
【図１０】第３の実施形態に関するデータ送受信の方法を説明するためのタイミングチャート。
【図１１】第３の実施形態の変形例に関するデータ送受信の方法を説明するためのタイミングチャート。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
【００１６】
［第１の実施形態］
図１は本実施形態に関する可視光通信システムの構成を説明するためのブロック図である。
【００１７】
（可視光通信システムの構成）
図１に示すように、本実施形態の可視光通信システム１は、データ送信部１０及び発光部であるＬＥＤ（発光ダイオード）１２とを含むデータ送信側と、複数のデータ受信部２０Ａ〜２０Ｃを含むデータ受信側とから構成されている。
【００１８】
本実施形態では、データ送信側は、ＬＥＤ照明機器に含まれる単一色のＬＥＤ１２を発光部として、ＬＥＤ１２から発光された照明光（以下、可視光と表記する場合がある）１００を搬送波（キャリア）として、複数の送信データを多重化して送信するデータ送信部１０を有する。データ送信部１０は、ＬＥＤ１２を駆動するための電源部１１を含む。
【００１９】
一方、本実施形態のデータ受信側は、各データ受信部２０Ａ〜２０Ｃに対応する受光部２１Ａ〜２１Ｃを有する。受光部２１Ａ〜２１Ｃは、データ送信側の発光部であるＬＥＤ１２から発光された可視光１００を受光して電気信号に変換するフォトダイオードなどの受光素子からなる。各データ受信部２０Ａ〜２０Ｃはそれぞれ、受光部２１Ａ〜２１Ｃを駆動する電源部２２Ａ〜２２Ｃを含む。各データ受信部２０Ａ〜２０Ｃはそれぞれ、可視光１００に重畳された多重化送信データから該当する送信データを復調して受信データとして抽出する。
【００２０】
（データ送信部及びデータ送信方法）
図２は、本実施形態に関するデータ送信部の構成を説明するためのブロック図である。図３は、本実施形態に関するデータ送信方法（便宜的に第１のデータ送信方法とする）を説明するためのタイミングチャートである。
【００２１】
本実施形態の可視光通信方法としては、送信データであるデジタルデータを搬送波である可視光１００に対して直接的に重畳し、多重化して送信するベースバンド通信方式である。データ送信部１０は、図２に示すように、複数の送信データＡ〜Ｃに対応する送信データ作成部１３Ａ〜１３Ｃと、変調部１４Ａ〜１４Ｃ、波形合成部１５及びＬＥＤ駆動部１６を有する。
【００２２】
送信データ作成部１３Ａ〜１３Ｃは、例えばネットワーク（ＬＡＮなど）に接続されたサーバなどのコンピュータから伝送された複数の送信データＡ〜Ｃから、可視光多重化通信により送信するための複数の送信データＡ〜Ｃを作成する。本実施形態では、送信データ作成部１３Ａ〜１３Ｃにより作成される各送信データＡ〜Ｃは、データ内容及び送信先がそれぞれ異なる場合を想定する。但し、各送信データＡ〜Ｃは送信先がそれぞれ異なり、データ内容が同一でもよい。
【００２３】
変調部１４Ａ〜１４Ｃはそれぞれ、異なるデータ伝送速度（ボーレート：baud rate）、即ち高速ボーレート、中速ボーレート、低速ボーレートにより各送信データＡ〜Ｃを変調する。即ち、変調部１４Ａは、送信データＡを高速ボーレートで変調する。変調部１４Ｂは、送信データＢを中速ボーレートで変調する。変調部１４Ｃは、送信データＣを低速ボーレートで変調する。ここで、本実施形態では、１ボー（１秒間に伝送する１データ単位）は、例えば４ビットである。また、便宜的に、変調部１４Ａ〜１４Ｃにより変調されたデータを変調データ信号と呼ぶことがある。
【００２４】
波形合成部１５は、変調部１４Ａ〜１４Ｃにより変調された各送信データＡ〜Ｃに対応するパルス信号波形（変調データ信号）を合成する。波形合成部１５は、例えば異なるボーレートの各送信データＡ〜Ｃを順番に配列するようにパルス信号波形を合成する。ＬＥＤ駆動部１６は、波形合成部１５からの送信データ信号（合成されたパルス信号波形）に応じた駆動電流を出力し、ＬＥＤ１２を駆動する。ＬＥＤ１２は、異なるボーレートにより変調された変調データ信号Ａ〜Ｃを重畳したＬＥＤ照明光（可視光データ）１００を発光する。
【００２５】
（第１のデータ送信方法）
図３は、本実施形態の可視光多重化通信方法において、データ送信部１０による第１のデータ送信方法を説明するためのタイミングチャートである。
【００２６】
データ送信部１０では、図３（Ａ）に示すように、変調部１４Ａは、送信データ作成部１３Ａにより作成された送信データＡを高速ボーレートで変調したパルス信号波形（変調データ信号）を出力する。また、図３（Ｂ）に示すように、変調部１４Ｂは、送信データ作成部１３Ｂにより作成された送信データＢを、送信データＡより相対的に低速のボーレートで変調したパルス信号波形を出力する。即ち、変調部１４Ｂは、中速ボーレートまたは低速ボーレートで送信データＢを変調したパルス信号波形を出力する。
【００２７】
波形合成部１５は、変調部１４Ａから出力された高速ボーレート（例えば100kH程度の高い周波数）で変調したパルス信号波形と、変調部１４Ｂから出力された中速または低速のボーレート（例えば10kH程度の低い周波数）で変調したパルス信号波形とを重ね合わせるように合成する。ＬＥＤ駆動部１６は、図３（Ｃ）に示すように、波形合成部１５により合成されたパルス信号波形に応じた駆動電流を出力し、ＬＥＤ１２を駆動する。ここで、図３（Ｃ）に示す駆動電流波形において、送信データＢの論理レベル“０”に対応する部分は、論理レベル“１”に対応する部分に対して低レベルである。
【００２８】
（データ受信部）
図５は、本実施形態に関するデータ受信部の構成を説明するためのブロック図である。
【００２９】
本実施形態では、データ受信部２０Ａ〜２０Ｃはそれぞれ、基本的には図５に示すようなデータ受信部２０と同一構成である。データ受信部２０は、電気信号変換部２３と、ボーレートフィルタ２４と、復調部２５と、データ出力部２６とを有する。
【００３０】
電気信号変換部２３は、受光部２１から出力される受光信号（電気信号）に対して増幅、波形等化などの信号処理を実行し、パルス信号波形のデータ信号（変換信号２３０）に変換する。ボーレートフィルタ２４は、ローパスフィルタ、バンドパスフィルタ、ハイパスフィルタの各フィルタによるフィルタリングを実行し、予め設定されているボーレートのパルス信号波形（変調データ信号）を抽出する。
【００３１】
ボーレートフィルタ２４は概念的な構成として、図６に示すように、各ボーレート（高速、中速、低速）に対応するフィルタ２４Ａ〜２４Ｃを含み、予め設定されているボーレートに応じたフィルタ２４Ａ〜２４Ｃのいずれかが機能する。ボーレートフィルタ２４は、例えばフィルタ２４Ａが機能している場合、電気信号変換部２３からの変換信号２３０から高速ボーレートのパルス信号波形（変調データ信号Ａ）を抽出する。同様に、ボーレートフィルタ２４は、例えばフィルタ２４Ｂが機能している場合、電気信号変換部２３からの変換信号２３０から中速ボーレートのパルス信号波形（変調データ信号Ｂ）を抽出する。また、ボーレートフィルタ２４は、例えばフィルタ２４Ｃが機能している場合、電気信号変換部２３からの変換信号２３０から低速ボーレートのパルス信号波形（送信データＣ）を抽出する。
【００３２】
復調部２５は、ボーレートフィルタ２４により抽出されたボーレート（高速、中速、低速など）のパルス信号波形から元の送信データ（Ａ，Ｂ，Ｃ）を復調する。データ出力部２６は、復調部２５により復調されたデータ信号から指定のフォーマットなどに変換した受信データ３００を出力する。
【００３３】
以上のようにして本実施形態のデータ送信部１０は、図３（Ｃ）に示すように、ＬＥＤ照明光（可視光）１００を搬送波として、異なるボーレートにより変調された送信データＡ，Ｂを多重化した可視光データを送信する。この場合、データ送信部１０のＬＥＤ照明光１００は、同一色、同一波長の照明光である。なお、ＬＥＤ照明光１００は、オンとオフのディーティ比が同じであれば、同じ明るさを維持できる。
【００３４】
一方、データ受信部２０は、データ送信部１０からのＬＥＤ照明光（可視光）１００を受光すると、当該受光信号から予め設定されているボーレートの送信データを復調し、受信データ３００として出力する。具体的には、図１に示すように、データ受信部２０Ａは、受光部２１Ａで受光した可視光（Ａ，Ｂの多重化データ信号）１００から、図３（Ａ）に示すように、高速ボーレートの変調データ信号Ａを抽出し、元の送信データＡを復調する。また、データ受信部２０Ｂは、受光部２１Ｂで受光した可視光（Ａ，Ｂの多重化データ信号）１００から、図３（Ｂ）に示すように、中速ボーレートの変調データ信号Ｂを抽出し、元の送信データＢを復調する。
【００３５】
従って、本実施形態の可視光通信システムであれば、同一色、同一波長のＬＥＤ照明光を利用し、送信データを直接的に可視光に重畳させるベースバンド通信方式による可視光多重化通信を実現することができる。
【００３６】
（第２のデータ送信方法）
図４は、本実施形態の可視光多重化通信方法において、データ送信部１０による第２のデータ送信方法を説明するためのタイミングチャートである。
【００３７】
このデータ送信方法では、図４（Ａ）に示すように、変調部１４Ａは、送信データ作成部１３Ａにより作成された送信データＡを高速ボーレートで変調したパルス信号波形（変調データ信号）を出力する。また、変調部１４Ｂは、送信データ作成部１３Ｂにより作成された送信データＢを中速ボーレートで変調したパルス信号波形を出力する。さらに、変調部１４Ｃは、送信データ作成部１３Ｃにより作成された送信データＣを低速ボーレートで変調したパルス信号波形を出力する。
【００３８】
波形合成部１５は、図４（Ｂ）に示すように、高速ボーレートで変調したパルス信号波形（変調データ信号Ａ）、中速ボーレートで変調したパルス信号波形（変調データ信号Ｂ）及び低速ボーレートで変調したパルス信号波形（変調データ信号Ｃ）をそれぞれ順番に配列するように合成したパルス信号波形を出力する。従って、ＬＥＤ駆動部１６は、図４（Ｂ）に示すように、波形合成部１５により合成されたパルス信号波形に応じた駆動電流を出力し、ＬＥＤ１２を駆動する。
【００３９】
一方、データ受信部２０Ａは、受光部２１Ａで受光した可視光（Ａ，Ｂ，Ｃの多重化データ信号）１００から、図４（Ｂ）に示すように、高速ボーレートの変調データ信号２００Ａを抽出し、元の送信データＡを復調する。また、データ受信部２０Ｂは、受光部２１Ｂで受光した可視光１００から、中速ボーレートの変調データ信号２００Ｂを抽出し、元の送信データＢを復調する。さらに、データ受信部２０Ｃは、受光部２１Ｃで受光した可視光１００から、低速ボーレートの変調データ信号２００Ｃを抽出し、元の送信データＣを復調する。
【００４０】
このような第２のデータ送信方法によって、同一色、同一波長のＬＥＤ照明光を利用し、送信データを直接的に可視光に重畳させるベースバンド通信方式による可視光多重化通信を実現することができる。第２のデータ送信方法は、一種の時分割多重化通信方法である。
【００４１】
［第２の実施形態］
図７は、第２の実施形態に関する可視光通信システムの構成を説明するためのブロック図である。図７に示すように、本実施形態の可視光通信システムは、一方のデータ送受信部３０Ａと他方のデータ送受信部３０Ｂとから構成されており、いわゆる双方向可視光通信システムである。
【００４２】
データ送受信部３０Ａは、電源部３１Ａ、発光部３２Ａ、及び受光部３３Ａを有する。同様に、データ送受信部３０Ｂは、電源部３１Ｂ、発光部３２Ｂ、及び受光部３３Ｂを有する。データ送受信部３０Ａでは、発光部３２Ａは、ＬＥＤ照明機器に含まれる単一色のＬＥＤから搬送波（キャリア）として照明光（可視光）１００Ａを発光する。また、データ送受信部３０Ｂでは、発光部３２Ｂは、ＬＥＤ照明機器に含まれる単一色のＬＥＤから搬送波（キャリア）として照明光（可視光）１００Ｂを発光する。
【００４３】
データ送受信部３０Ａは、送信データＡを高速ボーレートで変調し、この変調データ信号（パルス信号波形）を当該ＬＥＤ照明光１００Ａに重畳して送信する。即ち、データ送受信部３０Ａは、図２に示すように、送信データ作成部１３Ａ、変調部１４Ａ、及びＬＥＤ駆動部１６に相当する構成を有する。データ送受信部３０Ａは、図８（Ａ）に示すように、例えば送信データＡを高速ボーレートで変調した変調データ信号（パルス信号波形）を生成し、これを重畳したＬＥＤ照明光１００Ａを発光する。
【００４４】
データ送受信部３０Ｂは、送信データＢを中速（又は低速）ボーレートで変調し、この変調データ信号（パルス信号波形）を当該ＬＥＤ照明光１００Ｂに重畳して送信する。即ち、データ送受信部３０Ｂは、図２に示すように、送信データ作成部１３Ｂ、変調部１４Ｂ、及びＬＥＤ駆動部１６に相当する構成を有する。データ送受信部３０Ｂは、図８（Ｂ）に示すように、例えば送信データＢを中速（又は低速）ボーレートで変調した変調データ信号（パルス信号波形）を生成し、これを重畳したＬＥＤ照明光１００Ｂを発光する。
【００４５】
このような双方向からのデータ送信に対して、データ送受信部３０Ａは、図５に示すような構成を有し、受光部３３Ａで受光したＬＥＤ照明光（可視光）から、予め決められたボーレートで変調された変調データ信号（パルス信号波形）を抽出し、元の送信データを復調する。即ち、データ送受信部３０Ａは、受光部３３Ａで受光したＬＥＤ照明光１００Ｂから、中速（又は低速）ボーレートで変調した変調データ信号（パルス信号波形）を抽出し、元の送信データＢを復調する。
【００４６】
一方、データ送受信部３０Ｂは、図５に示すような構成を有し、受光部３３Ｂで受光したＬＥＤ照明光（可視光）から、予め決められたボーレートで変調された変調データ信号（パルス信号波形）を抽出し、元の送信データを復調する。即ち、データ送受信部３０Ｂは、受光部３３Ｂで受光したＬＥＤ照明光１００Ａから、高速ボーレートで変調した変調データ信号（パルス信号波形）を抽出し、元の送信データＡを復調する。
【００４７】
以上のように本実施形態によれば、一方のデータ送受信部３０Ａと他方のデータ送受信部３０Ｂ間の双方向可視光通信システムにおいて、相互に異なるポーレートでの変調データ信号を重畳したＬＥＤ照明光を送信する。従って、双方の可視光１００Ａ，１００Ｂが干渉するような場合でも、双方で受光したＬＥＤ照明光から元の送信データＡ，Ｂを確実に復調できる。これにより、双方ともに同一色、同一波長のＬＥＤ照明を使用する場合でも、確実な双方向可視光通信を実現することができる。
【００４８】
［第３の実施形態］
図９は、第３の実施形態に関する可視光通信システムの構成を説明するためのブロック図である。図９に示すように、本実施形態の可視光通信システムは、一方のデータ送受信部４０と他方のデータ送受信部５０とから構成されており、いわゆる双方向可視光通信システムである。
【００４９】
データ送受信部４０は、電源部４１、発光部４２、及び受光部４３を有する。データ送受信部４０では、発光部４２は、ＬＥＤ照明機器に含まれる単一色のＬＥＤから搬送波（キャリア）として照明光（可視光）１００を発光する。データ送受信部４０は、例えば送信データＡを高速ボーレートで変調し、この変調データ信号（パルス信号波形）を当該ＬＥＤ照明光１００に重畳して送信する。即ち、データ送受信部４０は、図２に示すように、送信データ作成部１３Ａ、変調部１４Ａ、及びＬＥＤ駆動部１６に相当する構成を有する。データ送受信部４０は、図１０（Ａ）に示すように、例えば送信データＡを高速ボーレートで変調した変調データ信号（パルス信号波形）を生成し、これを重畳したＬＥＤ照明光１００を発光する。
【００５０】
一方、データ送受信部４０は、図５に示すような構成を有し、受光部４３で受光した可視光（反射光４００）から、予め決められたボーレートで変調された変調データ信号（パルス信号波形）を抽出し、元の送信データを復調する。即ち、データ送受信部４０は、受光部４３で受光した反射光４００から、図１０（Ｂ）に示すように、例えば低速ボーレートで変調した変調データ信号（パルス信号波形）を抽出し、元の送信データＣを復調する。
【００５１】
次に、データ送受信部５０は、電源部５１、液晶シャッタ５２と反射板（コーナーキューブ）５３を含む反射光部、及び受光部５４を有する。データ送受信部５０は、図５に示すような構成を有し、受光部５４で受光したＬＥＤ照明光（可視光）１００から、図１０（Ａ）に示すような高速ボーレートで変調した変調データ信号（パルス信号波形）を抽出し、元の送信データＡを復調する。
【００５２】
また、データ送受信部５０は、データ送受信部４０からのＬＥＤ照明光１００を受光したときに、反射板５３によりデータ送受信部４０の方向に反射する。このとき、データ送受信部５０は、液晶シャッタ５２の透過、遮断を、図１０（Ｂ）に示すような低速ボーレートで変調した変調データ信号（パルス信号波形）に応じて制御する。
【００５３】
ここで、データ送受信部５０は、図２に示すように、送信データ作成部１３Ｃ及び変調部１４Ｃに相当する構成を有し、図１０（Ｂ）に示すように、例えば送信データＣを低速ボーレートで変調した変調データ信号（パルス信号波形）を生成する。これにより、データ送受信部５０は、液晶シャッタ５２と反射板５３を含む反射光部から、図１０（Ｃ）に示すように、ＬＥＤ照明光（可視光）１００に重畳された変調データ信号（図１０（Ａ）のパルス信号波形）と、液晶シャッタ５２の制御に応じて生成される変調データ信号（図１０（Ｂ）のパルス信号波形）とを合成したパルス信号波形が重畳された反射光４００を反射する。
【００５４】
前述したように、データ送受信部４０は、受光部４３で反射光４００を受光し、反射光４００から低速ボーレートで変調した変調データ信号を抽出する。即ち、データ送受信部４０は、図１０（Ｃ）に示すように、反射光４００に重畳された合成パルス信号波形（受信データ）から、図１０（Ｂ）に示すような低速ボーレートで変調した変調データ信号（パルス信号波形）を抽出する。データ送受信部４０は、抽出した変調データ信号（パルス信号波形）から、データ送受信部５０からの元の送信データＣを復調する。
【００５５】
なお、図１０（Ｃ）において、合成パルス信号波形（受信データ）は、ＬＥＤ照明光１００に対してレベルが低い反射光４００から抽出するため、信号レベルは、図１０（Ａ）に示す信号レベルよりも低下する。また、合成パルス信号波形の中で、液晶シャッタ５２の遮断時に対応する信号レベルは、透過時の場合と比較して低レベルとなる。
【００５６】
以上のようにして本実施形態によれば、一方のデータ送受信部４０と他方のデータ送受信部５０間の双方向可視光通信システムにおいて、一方のデータ送受信部４０のＬＥＤ照明光１００と、他方のデータ送受信部５０からの反射光４００を利用して、双方向可視光通信を行なう。この場合、ＬＥＤ照明光１００と反射光４００とが干渉しても、双方向からの送信データのボーレートが異なるため、それぞれの受信部で各送信データを確実に復調することが可能となる。従って、一方のデータ送信側のみに設けられたＬＥＤ照明機器で、双方向可視光通信を実現できる。
【００５７】
また、一方のデータ送受信部４０側においては、自ら送信したデータを反射光４００として受信できるため、送信データのエラーチェック、あるいは、相手側からの反射光４００によるデータ送信との干渉によるコリジョン（衝突）チェックなどを行なうことが可能となる。このようなチェック処理により、エラーチェック等の状況に基づいて反射光４００の受光レベルが弱い時は、データ送受信部４０は、ＬＥＤ駆動部１６での駆動電流を増大させることでＬＥＤ照明光１００の出力レベルを増大させる。これにより、反射光４００の受光レベルが高くなり、結果として双方向可視光データ通信の品質を向上することが可能となる。
【００５８】
［変形例］
図１１は、第３の実施形態の変形例に関するタイミングチャートである。本変形例の可視光通信システムについては、図９に示す構成と同様であるため、詳細な説明を省略する。
【００５９】
本変形例では、図１１（Ａ）に示すように、データ送受信部４０は、送信データＡを高速ボーレートで変調した変調データ信号（パルス信号波形）をＬＥＤ照明光１００に重畳して送信するときに、送信データの送信終了または相手側への送信要求を示すコマンド５００をＬＥＤ照明光１００に重畳して送信する。
【００６０】
一方、データ送受信部５０は、受光部５４で受光したＬＥＤ照明光（可視光）１００から、図１１（Ａ）に示すような高速ボーレートで変調した変調データ信号（パルス信号波形）を抽出し、元の送信データＡを復調する。このとき、データ送受信部５０は、コマンド５００を復調することにより、データ送信の準備を開始する。
【００６１】
データ送受信部５０は、液晶シャッタ５２の透過、遮断を、図１１（Ｂ）に示すような低速ボーレートで変調した変調データ信号（パルス信号波形）に応じて制御することで、当該変調データ信号を反射光４００に重畳して送信する。このとき、データ送受信部５０は、同様にして送信データの送信終了または相手側への送信要求を示すコマンド５００を反射光４００に重畳して送信する。実際には、データ送受信部５０は、液晶シャッタ５２と反射板５３を含む反射光部から、図１１（Ｃ）に示すように、ＬＥＤ照明光（可視光）１００に重畳された変調データ信号（図１１（Ａ）のパルス信号波形）と、低速ボーレートで変調した変調データ信号（図１１（Ｂ）のパルス信号波形）とを合成したパルス信号波形が重畳された反射光４００を反射する。
【００６２】
データ送受信部４０は、図１１（Ｃ）に示すように、反射光４００に重畳された合成パルス信号波形（受信データ）から、図１１（Ｂ）に示すような低速ボーレートで変調した変調データ信号（パルス信号波形）を抽出して、データ送受信部５０からの元の送信データＣを復調する。このとき、データ送受信部４０は、コマンド５００を復調することにより、再度のデータ送信の準備を開始する。
【００６３】
以上のようにして本変形例においても、第３の実施形態と同様に、一方のデータ送受信部４０と他方のデータ送受信部５０間の双方向可視光通信システムにおいて、ＬＥＤ照明光１００と反射光４００とが干渉しても、双方向からの送信データのボーレートが異なるため、それぞれの受信部で各送信データを確実に復調することが可能となる。従って、一方のデータ送信側のみに設けられたＬＥＤ照明機器で、双方向可視光通信を実現できる。
【００６４】
また、一方のデータ送受信部４０側においては、自ら送信したデータを反射光４００として受信できるため、送信データのエラーチェック、あるいは、相手側からの反射光４００によるデータ送信との干渉によるコリジョン（衝突）チェックなどを行なうことが可能となる。このようなチェック処理により、エラーチェック等の状況に基づいて反射光４００の受光レベルが弱い時は、データ送受信部４０は、ＬＥＤ駆動部１６での駆動電流を増大させることでＬＥＤ照明光１００の出力レベルを増大させる。これにより、反射光４００の受光レベルが高くなり、結果として双方向可視光データ通信の品質を向上することが可能となる。
【００６５】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００６６】
１…可視光通信システム、１０…データ送信部、１１…電源部、１２…ＬＥＤ、
１３Ａ〜１３Ｃ…送信データ作成部、１４Ａ〜１４Ｃ…変調部、１５…波形合成部、
１６…ＬＥＤ駆動部、２０，２０Ａ〜２０Ｃ…データ受信部、
２１，２１Ａ〜２１Ｃ…受光部、２２，２２Ａ〜２２Ｃ…電源部、
２３…電気信号変換部、２４…ボーレートフィルタ、２５…復調部、
２６…データ出力部、３０Ａ，３０Ｂ…データ送受信部、３１Ａ，３１Ｂ…電源部、
３２Ａ，３２Ｂ…発光部、３３Ａ，３３Ｂ…受光部、４０…データ送受信部、
４１…電源部、４２…発光部、４３…受光部、５０…データ送受信部、５１…電源部、
５２…液晶シャッタ、５３…反射板（コーナーキューブ）、５４…受光部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可視光を発光する発光手段と、
複数の送信データを複数の異なるデータ伝送速度で変調した変調データに変換し、当該各変調データを多重化した多重化データを生成する生成手段と、
前記多重化データを前記可視光に重畳して送信する送信手段と
を具備したことを特徴とする可視光通信装置。
【請求項２】
請求項１に記載の前記送信手段から送信される可視光を受光する受光手段と、
前記受光手段で受光した可視光から、設定されたデータ伝送速度で変調された変調データを抽出するフィルタ手段と、
前記フィルタ手段により抽出された変調データから送信データを復調する受信手段と
を具備したことを特徴とする可視光通信装置。
【請求項３】
前記生成手段は、
前記各送信データを複数の異なるデータ伝送速度に応じた周波数のパルス信号波形からなる変調データに変換し、当該各パルス信号波形を合成したデータ信号からなる前記多重化データを生成するように構成されている特徴とする請求項１に記載の可視光通信装置。
【請求項４】
前記生成手段は、
前記各パルス信号波形を重ね合わせるように合成したデータ信号からなる前記多重化データを生成するように構成されている特徴とする請求項３に記載の可視光通信装置。
【請求項５】
前記生成手段は、
前記各パルス信号波形を順番に配列するように合成したデータ信号からなる前記多重化データを生成するように構成されている特徴とする請求項３に記載の可視光通信装置。
【請求項６】
可視光を発光する発光手段を含み、送信データを第１のデータ伝送速度で変調した変調データに変換し、当該変調データを前記可視光に重畳して送信する送信手段と、
前記送信手段から送信される可視光を受光する受光手段を含み、受光した可視光から前記第１のデータ伝送速度とは異なる第２のデータ伝送速度で変調された変調データを抽出し、当該変調データから該当する送信データを復調する受信手段と
を具備したことを特徴とする可視光通信装置。
【請求項７】
第１の送信データを送信するために発光された可視光を受光する受光手段と、
前記受光手段で受光した可視光から、設定された第１のデータ伝送速度で変調された変調データを抽出する手段と、
前記抽出された変調データから前記第１の送信データを復調する受信手段と、
第１のデータ伝送速度とは異なる第２のデータ伝送速度で、第２の送信データを変調した変調データを生成する手段と、
前記受光手段により受光した可視光の反射光に前記第２のデータ伝送速度で変調した変調データを重畳させて、前記反射光により前記第２の送信データを送信する送信手段と
を有することを特徴とする可視光通信装置。
【請求項８】
請求項７に記載の前記可視光を発光する発光手段を有し、
前記反射光を受光する受光手段と、
前記反射光から前記第２のデータ伝送速度で変調した変調データを抽出する手段と、
前記抽出された変調データから前記第２の送信データを復調する受信手段と
を有することを特徴とする可視光通信装置。
【請求項９】
前記送信手段は、
前記反射光により前記第２の送信データを送信するときに、送信終了または相手側への送信要求を示すコマンドを前記反射光に重畳させて送信するように構成されていることを特徴とする請求項７に記載の可視光通信装置。
【請求項１０】
前記反射光から前記第２のデータ伝送速度で変調した変調データ以外に、前記第１のデータ伝送速度で変調された変調データを抽出する手段と、
前記受信手段により、前記第１のデータ伝送速度で変調された変調データから復調された前記第１の送信データに基づいて、前記可視光または前記反射光のレベルをチェックするチェック手段と
を有する構成であることを特徴とする請求項８に記載の可視光通信装置。
【請求項１１】
前記チェック手段のエラーチェック結果に基づいて、前記可視光の発光レベルを増大させるように制御する手段を有する構成であることを特徴とする請求項１０に記載の可視光通信装置。
【請求項１】
可視光を発光する発光手段と、
複数の送信データを複数の異なるデータ伝送速度で変調した変調データに変換し、当該各変調データを多重化した多重化データを生成する生成手段と、
前記多重化データを前記可視光に重畳して送信する送信手段と
を具備したことを特徴とする可視光通信装置。
【請求項２】
請求項１に記載の前記送信手段から送信される可視光を受光する受光手段と、
前記受光手段で受光した可視光から、設定されたデータ伝送速度で変調された変調データを抽出するフィルタ手段と、
前記フィルタ手段により抽出された変調データから送信データを復調する受信手段と
を具備したことを特徴とする可視光通信装置。
【請求項３】
前記生成手段は、
前記各送信データを複数の異なるデータ伝送速度に応じた周波数のパルス信号波形からなる変調データに変換し、当該各パルス信号波形を合成したデータ信号からなる前記多重化データを生成するように構成されている特徴とする請求項１に記載の可視光通信装置。
【請求項４】
前記生成手段は、
前記各パルス信号波形を重ね合わせるように合成したデータ信号からなる前記多重化データを生成するように構成されている特徴とする請求項３に記載の可視光通信装置。
【請求項５】
前記生成手段は、
前記各パルス信号波形を順番に配列するように合成したデータ信号からなる前記多重化データを生成するように構成されている特徴とする請求項３に記載の可視光通信装置。
【請求項６】
可視光を発光する発光手段を含み、送信データを第１のデータ伝送速度で変調した変調データに変換し、当該変調データを前記可視光に重畳して送信する送信手段と、
前記送信手段から送信される可視光を受光する受光手段を含み、受光した可視光から前記第１のデータ伝送速度とは異なる第２のデータ伝送速度で変調された変調データを抽出し、当該変調データから該当する送信データを復調する受信手段と
を具備したことを特徴とする可視光通信装置。
【請求項７】
第１の送信データを送信するために発光された可視光を受光する受光手段と、
前記受光手段で受光した可視光から、設定された第１のデータ伝送速度で変調された変調データを抽出する手段と、
前記抽出された変調データから前記第１の送信データを復調する受信手段と、
第１のデータ伝送速度とは異なる第２のデータ伝送速度で、第２の送信データを変調した変調データを生成する手段と、
前記受光手段により受光した可視光の反射光に前記第２のデータ伝送速度で変調した変調データを重畳させて、前記反射光により前記第２の送信データを送信する送信手段と
を有することを特徴とする可視光通信装置。
【請求項８】
請求項７に記載の前記可視光を発光する発光手段を有し、
前記反射光を受光する受光手段と、
前記反射光から前記第２のデータ伝送速度で変調した変調データを抽出する手段と、
前記抽出された変調データから前記第２の送信データを復調する受信手段と
を有することを特徴とする可視光通信装置。
【請求項９】
前記送信手段は、
前記反射光により前記第２の送信データを送信するときに、送信終了または相手側への送信要求を示すコマンドを前記反射光に重畳させて送信するように構成されていることを特徴とする請求項７に記載の可視光通信装置。
【請求項１０】
前記反射光から前記第２のデータ伝送速度で変調した変調データ以外に、前記第１のデータ伝送速度で変調された変調データを抽出する手段と、
前記受信手段により、前記第１のデータ伝送速度で変調された変調データから復調された前記第１の送信データに基づいて、前記可視光または前記反射光のレベルをチェックするチェック手段と
を有する構成であることを特徴とする請求項８に記載の可視光通信装置。
【請求項１１】
前記チェック手段のエラーチェック結果に基づいて、前記可視光の発光レベルを増大させるように制御する手段を有する構成であることを特徴とする請求項１０に記載の可視光通信装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−１０９１８５（Ｐ２０１１−１０９１８５Ａ）
【公開日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２５９２１９（Ｐ２００９−２５９２１９）
【出願日】平成２１年１１月１２日（２００９．１１．１２）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月１２日（２００９．１１．１２）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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