(57)【要約】      （修正有）【課題】太陽光など外来光がある場所、時間帯であっても機器設置時の方向調整を容易にすること、また、通信を優先させながら方向調整を行う可視光通信システムを提供する。【解決手段】可視光通信システムは、送信部２００、受信部３００を備える。送信部は、通信信号送信回路２１０及び、基準信号送信回路２２０を備える。受信部は、通信信号受信回路３１０及び基準信号受信回路３２０を備える。基準信号は、通信信号の帯域に含まれる。送信部は、通信信号を検知した場合、基準信号送信回路に基準信号停止信号を送信する基準信号制御回路を備え、基準信号停止信号を受信した基準信号送信回路は基準信号を停止する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信部、受信部を備え、
前記送信部は通信信号を送信する通信信号送信回路、および、基準信号を送信する基準信号送信回路を備え、
前記受信部は前記通信信号を受信する通信信号受信回路、および、前記基準信号を受信する基準信号受信回路を備えた可視光通信システムであって、
前記基準信号は、前記通信信号の帯域に含まれ、
前記送信部は、前記通信信号を検知した場合に前記基準信号送信回路に基準信号停止信号を送信する基準信号制御回路を備え、前記基準信号停止信号を受信した前記基準信号送信回路は前記基準信号を停止することを特徴とする、可視光通信システム。
【請求項２】
前記送信部は、前記通信信号送信回路、前記基準信号送信回路、および、発光素子に接続された加算器を備え、前記加算器は前記通信信号送信回路からの前記通信信号および前記基準信号送信回路からの前記基準信号を加算して前記発光素子に出力することを特徴とする、請求項１に記載の可視光通信システム。
【請求項３】
前記受信部は、前記通信信号受信回路、前記基準信号受信回路、および、受光素子に接続された分離器を備え、前記分離器は前記受光素子からの信号を前記通信信号および前記基準信号に分離して前記通信信号を前記通信信号受信回路に出力し前記基準信号を前記基準信号受信回路に出力することを特徴とする、請求項１または２のいずれかに記載の可視光通信システム。
【請求項４】
前記送信部は、前記通信信号を検知しなくなった場合に、前記基準信号送信回路に前記基準信号送信信号を送信し、前記基準信号送信信号を受信した前記基準信号送信回路は前記基準信号を送信することを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載の可視光通信システム。
【請求項５】
前記基準信号制御回路は、単位時間当たりの前記通信信号が所定の値以上である場合に前記基準信号停止信号を送信し、単位時間当たりの前記通信信号が所定の値以下である場合に前記基準信号送信信号を送信することを特徴とする、請求項１ないし４のいずれかに記載の可視光通信システム。
【請求項６】
前記受信部は、２以上の受光素子を有し、前記受光素子からの信号に基づいて光の到来方向を検出する、請求項１ないし５のいずれかに記載の可視光通信システム。
【請求項７】
受信した前記基準信号に基づいて光の強度または方向を表示する表示器を備えることを特徴とする、請求項１ないし６のいずれかに記載の可視光通信システム。
【請求項８】
前記基準信号は、送信側の位置または方向の情報を含むことを特徴とする、請求項１ないし７のいずれかに記載の可視光通信システム。
【請求項９】
前記基準信号は送信側の位置または方向の情報を含み、前記受信部は単一の受光素子を有することを特徴とする、請求項１ないし５、または、７のいずれかに記載の可視光通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可視光域の光を用いて通信を行う、可視光通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
可視光通信システムにおいては、方向調整が必要である。方向調整を行った後に通信を行う装置などが知られている（引用文献１）。また、手動で方向調整を行うことが知られている（引用文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３３０２１４１号明細書
【特許文献２】特開２０００−１７１２９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
昼間の外来光がある時間帯は、通信相手光を目視しながら方向調整を行うことは困難であり、夜間調整が必要であった。
【０００５】
そこで、本発明は、太陽光など外来光がある場所、時間帯であっても機器設置時の方向調整を容易にすることを目的とする。
また、本発明は、通信を優先させながら、方向調整を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の課題を解決するため、本発明の請求項１に係る可視光通信システムは、送信部、受信部を備え、送信部は通信信号を送信する通信信号送信回路、および、基準信号を送信する基準信号送信回路を備え、受信部は通信信号を受信する通信信号受信信号、および、基準信号を受信する基準信号受信回路を備えた可視光通信システムであって、基準信号は、通信信号の帯域に含まれ、送信部は、通信信号を検知した場合に基準信号送信回路に基準信号停止信号を送信する基準信号制御回路を備え、基準信号停止信号を受信した基準信号送信回路は基準信号を停止することを特徴とする、可視光通信システムである。
本発明の請求項２に係る可視光通信システムは、送信部は、通信信号送信回路、基準信号送信回路、および、発光素子に接続された加算器を備え、加算器は通信信号送信回路からの通信信号および基準信号送信回路からの基準信号を加算して発光素子に出力することを特徴とする、請求項１に記載の可視光通信システムである。
本発明の請求項３に係る可視光通信システムは、受信部は、通信信号受信回路、基準信号受信回路、および、受光素子に接続された分離器を備え、分離器は受光素子からの信号を通信信号および基準信号に分離して通信信号を通信信号受信回路に出力し基準信号を基準信号受信回路に出力することを特徴とする、請求項１または２のいずれかに記載の可視光通信システムである。
本構成により、太陽光など外来光がある場所、時間帯であっても機器設置時の方向調整が容易となる。特に長距離通信システムの場合、方向調整時間の短縮が期待できる。また、通信を優先させながら、方向調整を行うことができる。
本発明の請求項４に係る可視光通信システムは、送信部は、通信信号を検知しなくなった場合に、基準信号送信回路に基準信号送信信号を送信し、基準信号送信信号を受信した基準信号送信回路は基準信号を送信することを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載の可視光通信システムである。
本構成により、通信信号を検知しなくなった場合に、迅速に基準信号の送信を再開することができ、通信を優先させながら、迅速な方向調整を行うことができる。
本発明の請求項５に係る可視光通信システムは、基準信号制御回路は、単位時間当たりの通信信号が所定の値以上である場合に基準信号停止信号を送信し、単位時間当たりの通信信号が所定の値以下である場合に基準信号送信信号を送信する、請求項ないし４のいずれかに記載の可視光通信システムである。
本構成により、通信信号を検知しなくなった場合のみならず、単位時間当たりの通信信号が所定値以下の間に、迅速に基準信号の送信を行うことができ、通信を優先させながら、迅速な方向調整を行うことができる。
本発明の請求項６に係る可視光通信システムは、受信部は、２以上の受光素子を有し、受光素子からの信号に基づいて光の到来方向を検出することを特徴とする、請求項１ないし５のいずれかに記載の可視光通信システムである。
本構成により、光の到来方向をより容易に把握することができる。
本発明の請求項７に係る可視光通信システムは、受信した基準信号に基づいて光の強度または方向を表示する表示器を備えることを特徴とする、請求項１ないし６のいずれかに記載の可視光通信システムである。
本構成により、方向調整がより容易に行うことができる。
本発明の請求項８に係る可視光通信システムは、基準信号が、送信側の位置または方向の情報を含むことを特徴とする、請求項１ないし７のいずれかに記載の可視光通信システムである。
本構成により、複数の受光素子を備える場合にも１つの受光素子の結果に基づいて方向調整が可能となり、受光素子の故障に対応し、あるいは、回路を簡素化できる。
本発明の請求項９に係る可視光通信システムは、基準信号が送信側の位置または方向の情報を含み、受信部は単一の受光素子を有することを特徴とする、請求項１ないし５または７のいずれかに記載の可視光通信システムである。
本構成により、単一の受光素子の結果に基づいて方向調整が可能となり、受光素子のコストを削減でき、可視光通信システムを小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施例における、可視光通信システムの構成例を示す。
【図２】本発明の一実施例における、可視光通信システムの構成例を示す。
【図３】本発明の一実施例における、分離器の構成例を示す。
【図４】本発明の一実施例における、可視光通信システムの受光部の構成例を示す。
【図５】本発明の一実施例における、可視光通信システムの受光部の構成例を示す。
【図６】本発明の一実施例における、可視光通信システムの受光部の構成例を示す。
【図７】本発明の一実施例における、可視光通信システムの受光部の構成例を示す。
【図８】本発明の一実施例における、可視光通信システムの受光部の構成例を示す。
【図９】本発明の一実施例における、可視光通信システムの表示器の構成例を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１は、本発明の一実施例における可視光通信システム１００の構成例を示す。
本実施例において、可視光通信システム１００は、送信部２００、受信部３００を備える。
【０００９】
送信部２００は通信信号を送信する通信信号送信回路２１０、基準信号を送信する基準信号送信回路２２０、および、光信号を送信する発光部２３０Ａ、発光部２３０Ｂを備える。発光部２３０Ａは発光側レンズ２３５Ａおよび発光素子２４０Ａを備え、発光部２３０Ｂは発光側レンズ２３５Ｂおよび発光素子２４０Ｂを備える。通信信号送信回路２１０は発光部２３０Ａに接続され、基準信号送信回路２２０は発光部２３０Ｂに接続されている。
受信部３００は通信信号を受信する通信信号受信回路３１０、基準信号を受信する基準信号受信回路３２０、および、光信号を受信する受光部３３０Ａ、受光部Ｂを備える。受光部３３０Ａは受光側レンズ３３５Ａおよび受光素子３４０Ａを備え、受光部３３０Ｂは受光側レンズ３３５Ｂおよび受光素子３４０Ｂを備える。通信信号受信回路３１０は受光部３３０Ａに接続され、基準信号受信回路３２０は受光部３３０Ｂに接続されている。
基準信号は、通信信号の帯域に含まれる。
【００１０】
図２は、本発明の一実施例における可視光通信システム１００の構成例を示す。
本実施例において、可視光通信システム１００は、送信部２００、受信部３００を備える。
送信部２００は通信信号を送信する通信信号送信回路２１０、基準信号を送信する基準信号送信回路２２０、通信信号と基準信号を加算する加算器２１５、および、光信号を送信する発光部２３０を備える。発光部２３０は発光側レンズ２３５および発光素子２４０を備える。
【００１１】
受信部３００は通信信号を受信する通信信号受信回路３１０、基準信号を受信する基準信号受信回路３２０、分離器３１５、および、光信号を受信する受光部３３０を備える。受光部３３０は受光側レンズ３３５および受光素子３４０を備える。
基準信号は、通信信号の帯域に含まれる。
【００１２】
図３は、受信部３００における分離器の一構成例を示す。
分離器は内部にセパレータ３３１，バンドパスフィルタ３３１、バンドパスフィルタ３３２を有する。セパレータ３３１は、信号を２つの信号に分割し、分割された信号は、それぞれ、通信信号の帯域のバンドパスフィルタ３３２、および、基準信号の帯域のバンドパスフィルタ３３３に送られる。
なお、通信信号が基準信号より高い周波数帯域、あるいは、低い周波数帯域とした場合には、バンドパスフィルタの代わりに、ローパスフィルタやハイパスフィルタを用いることもできる。
【００１３】
図４は、本発明の一実施例における可視光通信システム１００の構成例を示す。
送信部２００は、基準信号受信回路３２０に接続され、通信信号を検知した場合に、基準信号送信回路２２０に基準信号停止信号を送信し基準信号を停止させる、基準信号制御回路４００を備える。
【００１４】
本構成により、目視ではなく基準信号を用いて方向調整を行うため、太陽光など外来光がある場所、時間帯であっても機器設置時の方向調整が容易となる。特に長距離通信システムの場合、方向調整時間の短縮が期待できる。
また、通信信号が中断した時間を使って、基準信号を送受信するため、通信を優先させながら方向調整を行うことができる。
【００１５】
一実施例において、基準信号制御回路４００は、通信信号を検知した場合に、基準信号送信回路２２０に基準信号停止信号を送信し基準信号を停止させ、かつ、基準信号制御回路４００は、通信信号を検知しなくなった場合に、基準信号送信回路２２０に基準信号送信信号を送信し基準信号を送信させるものとすることができる。
一実施例において、基準信号制御回路４００は、単位時間当たりの通信信号が所定の値以上である場合に基準信号停止信号を基準信号送信回路２２０に送信し、基準信号停止信号を受信した基準信号送信回路２２０は基準信号を停止し、また、基準信号制御回路４００は、単位時間当たりの通信信号が所定の値以下である場合に基準信号送信信号を基準信号送信回路２２０に送信し、基準信号送信信号を受信した基準信号送信回路２２０は基準信号を送信するものとすることができる。
受光部３４０における受光素子３５０には、フォトダイオード（以下「ＰＤ」）、アバランシェフォトダイオード（以下「ＡＰＤ」）、光位置センサー（以下「ＰＳＤ」）などを用いることができる。
【００１６】
図５は、本発明の一実施例における可視光通信システム１００の受光部３４０の構成例を示す。
本実施例において、受光素子３５０は、複数の光ダイオードＰＤ３５１、ＰＤ３５３、ＰＤ３５５、ＰＤ３５７、ＰＤ３５９から構成されている。具体的には、受光素子は、５つのPDが、ＰＤ３５９を中心として、鉛直方向にＰＤ３５１，３４９，３４５が並び、水平方向に、図４において右側からＰＤ３５３、ＰＤ３５９、ＰＤ３５７が並ぶ、十字状に配置されている。
鉛直方向および水平方向に十字状に配置された複数のPDの信号を比較することにより、受光した光信号が、鉛直方向、水平方向において、どの方向から来たかを検知して、光源の方向を検知することができる。
【００１７】
例えば、光信号を受光した際、鉛直方向については、ＰＤ３５１の信号が最も大きく、次いでＰＤ３５９の信号が大きく、ＰＤ３５５の信号が小さく、鉛直方向については、ＰＤ３５３の信号が最も大きく、次いでＰＤ３５９の信号が大きく、ＰＤ３５７の信号が小さい場合、光信号の焦点の位置はＰＤ３５１の側、水平方向においてＰＤ３５３の側にあると判断できる。そして、焦点位置から、対象とする光信号の到来方向を判断できる。
さらに、信号の大きさから定量的に判断し、焦点位置を定量的に判断すれば、対象とする光信号の到来方向を定量的に判断することができる。
【００１８】
図６は、本発明の一実施例における可視光通信システム１００の受光部３４０の構成例を示す。
本実施例において、受光素子３５０は、複数の光ダイオードＰＤ３６１、ＰＤ３６２、ＰＤ３６３、ＰＤ３６４、ＰＤ３６５、ＰＤ３６６、ＰＤ３６７、ＰＤ３６８、ＰＤ３６９から構成され、９つのＰＤがアレイ状に配置されている。
【００１９】
鉛直方向および水平方向に十字状に配置された複数のPDの信号を比較することにより、受光した光信号が、鉛直方向、水平方向において、どの方向から来たかを検知して、光源の方向を検知することができる。さらに、斜め方向に配置された複数のＰＤ３６２、ＰＤ３６９、ＰＤ３６５を比較し、あるいは、斜め方向に配置された複数のＰＤ３６４、ＰＤ３６９、ＰＤ３６８を比較することにより、受光した光信号が、斜め方向において、どの方向から北かを検知して、受光した光信号の到来方向を検知することができる。
本実施例では、９つのＰＤのうち１つないし複数のＰＤが故障した場合であっても、その他のＰＤを使用することで受光した光信号の到来方向を検知することができ、フェールセーフ機能を有する受光部３４０とすることが可能となる。
【００２０】
図７は、本発明の一実施例における可視光通信システム１００の受光部３４０の構成例を示す。
本実施例において、受光素子３５０は、ＰＤ３７１、ＰＤ３７２、ＰＤ３７３、ＰＤＦ３７４に分割された４分割フォトダイオード３７０である。
【００２１】
鉛直方向および水平方向に十字状に配置された複数のPDの信号を比較することにより、受光した光信号が、鉛直方向、水平方向において、どの方向から来たかを検知して、光源の方向を検知することができる。さらに、斜め方向に配置された複数のＰＤ３７１とＰＤ３７３、ＰＤ３７２とPD３７４を比較することにより、受光した光信号が、斜め方向において、どの方向から到来したかを検知して、受光した光信号の到来方向を検知することができる。
本実施例では、４つのＰＤのうちいずれかのＰＤが故障した場合であっても、その他のＰＤを使用することで受光した光信号の到来方向を検知することができ、フェールセーフ機能を有する受光部３４０とすることが可能となる。
【００２２】
図８は、本発明の一実施例における可視光通信システム１００の受光部３４０の構成例を示す。
本実施例において、受光素子３５０は、光位置センサー（以下「ＰＳＤ」という）３８０である。ＰＳＤを用いることにより、複数のPDを用いなくても、光信号の受光位置を検知することができ、受光した光信号の到来方向を検知することができる。
本構成により、光の到来方向をより容易に把握することができる。
【００２３】
図９は、本発明の一実施例における表示器３９０の構成例を示す。
表示器は基準信号受信回路３２０に接続され、受信した基準信号に基づいて光の強度を矢印の長さまたは太さで、光の方向を矢印の向きを用いて表示する。
本構成により、作業者は表示器に表示された矢印を見ながら方向を調整することができ、方向調整をより容易に行うことができる。
【００２４】
前述の実施例では、複数のＰＤのセンサを有する受光素子３５０からの信号を用いて方向調整を行っている。しかし、基準信号が、送信側の位置または方向の情報を含むものとすることができ、この場合には、１つのＰＤのみを有する受光素子３５０の結果に基づいて方向調整を行うことができる。
具体的には、例えば、送信側または受信側の機器において、時間順に、上方向、右方向、下方向、左方向の４つの方向に方向を変えた場合のそれぞれの信号を検出し、最も受光感度が高かった方向が、求められる方向に近いと判断して方向を修正し、必要に応じて修正を繰り返すことで、方向調整を行うことができる。
【００２５】
本構成により、単一の受光部３４０の結果に基づいて方向調整が可能となる。このため、単一の受光部３４０を備える構成とした場合には、受光部３４０のコストを削減でき、可視光通信システム１００を小型化することができる。
また、複数の受光部３４０を備える場合にも１つの受光部３４０の結果に基づいて方向調整が可能となり、受光部３４０の故障に対応し、あるいは、回路を簡素化できる。
【００２６】
本発明は以上の実施例に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で様々な実施例を含むことは言うまでもない。
例えば、フォトダイオードは通常のフォトダイオードの代わりにアバランシェフォトダイオードとしてもよい。この場合、感度の高い受光部とすることができる。また、フォトダイオードは、４分割フォトダイオードの代わりに９分割フォトダイオードやその他としてもよい。
例えば、発光部が発光素子とレンズを有し、受光部が受光素子とレンズを有する構成とする代わりに、レンズのない構成とし、発光素子のみ、または、受光素子のみの構成とすることもできる。
【符号の説明】
【００２７】
１００  可視光通信システム
２００  送信部
２１０  通信信号送信回路
２２０  基準信号送信回路
２３０  加算器
２４０、２４０Ａ、２４０Ｂ  発光部
２４５、２４５Ａ、２４５Ｂ  発光側レンズ
２５０、２５０Ａ、２５０Ｂ  発光素子
３００  受信部
３１０  通信信号受信回路
３２０  基準信号受信回路
３３０  分離器
３３１  セパレータ
３３２  バンドパスフィルタ
３３３  バンドパスフィルタ
３４０、３４０Ａ、３４０Ｂ  受光部
３４５、３４５Ａ、３４５Ｂ  受光側レンズ
３５０、３５０Ａ、３５０Ｂ  受光素子
３５１から３５４  PD
３６１から３６９  PD
３７１から３７４  PD
３８０  PSD
３９０  表示器
【図１】
2020080477.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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