(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに異なる色の光パルスを発光する複数の光源と、
第１の送信データを色度座標上に設定された色度点に基づいて変調して第１の変調信号を生成する第１変調部と、
第２の送信データを色度座標上に設定された色度点に基づいて変調して前記第１の変調信号よりも短いパルス周期及び小さな振幅を有する第２の変調信号を生成する第２変調部と、
前記第１変調部により生成された第１の変調信号と、前記第２変調部により生成された第２の変調信号とを加算して加算変調信号を生成する信号加算部と、
前記信号加算部により生成された加算変調信号に基づいて前記複数の光源を発光させる発光制御部と、
を備えることを特徴とする、送信装置。
【請求項２】
前記第１の送信データは、前記第２の送信データよりもデータサイズが小さい送信データであることを特徴とする、請求項１に記載の送信装置。
【請求項３】
前記第１変調部は、変調多値数に応じて色度座標上に設定された所定の信号点に前記第１の送信データをマッピングして前記第１の変調信号を生成し、
前記第２変調部は、変調多値数に応じて色度座標上に設定された所定の信号点に前記第２の送信データをマッピングして前記第２の変調信号を生成し、
前記発光制御部は、前記加算変調信号に基づいて前記各光源から発せられる光パルスの発光強度比、発光タイミング、及び振幅を制御することを特徴とする、請求項１又は２に記載の送信装置。
【請求項４】
第３の送信データを色度座標上に設定された色度点に基づいて変調して前記第１及び第２の変調信号よりも短いパルス周期及び小さな振幅を有する第３の変調信号を生成する第３変調部をさらに備え、
前記信号加算部は、前記第１の変調信号と、前記第２の変調信号と、前記第３変調部により生成された第３の変調信号とを加算して加算変調信号を生成することを特徴とする、請求項１に記載の送信装置。
【請求項５】
前記第１の送信データは、前記第２の送信データよりもデータサイズが小さい送信データであり、
前記第２の送信データは、前記第３の送信データよりもデータサイズが小さい送信データであることを特徴とする、請求項４に記載の送信装置。
【請求項６】
前記第１変調部は、変調多値数に応じて色度座標上に設定された所定の信号点に前記第１の送信データをマッピングして前記第１の変調信号を生成し、
前記第２変調部は、変調多値数に応じて色度座標上に設定された所定の信号点に前記第２の送信データをマッピングして前記第２の変調信号を生成し、
前記第３変調部は、変調多値数に応じて色度座標上に設定された所定の信号点に前記第３の送信データをマッピングして前記第３の変調信号を生成し、
前記発光制御部は、前記加算変調信号に基づいて前記各光源から発せられる光パルスの発光強度比、発光タイミング、及び振幅を制御することを特徴とする、請求項４又は５に記載の送信装置。
【請求項７】
互いに異なる色の光を受光して受光強度を出力する複数の受光素子と、
長いパルス周期及び大きな振幅を有する第１の変調信号と、短いパルス周期及び小さな振幅を有する第２の変調信号とを加算して得られる信号に基づく発光制御を受けて発せられた光を受光した場合、前記複数の受光素子から出力された受光強度の組み合わせを色度座標上の色度点を示す受信信号に変換する色度座標変換部と、
前記色度座標変換部による変換処理で得られる受信信号を前記第１の変調信号のパルス周期毎に平均化して平均化信号を生成する平均化部と、
前記平均化部により生成された平均化信号から前記第１の変調信号に対応する第１の送信データを復調する第１の復調部と、
前記第１の復調部により復調された第１の送信データに基づいて前記第１の変調信号のレプリカ信号を生成するレプリカ信号生成部と、
前記レプリカ信号生成部により生成されたレプリカ信号を前記受信信号から減算して減算信号を出力する信号減算部と、
前記信号減算部から出力された減算信号に基づいて前記第２の変調信号に対応する第２の送信データを復調する第２の復調部と、
を備えることを特徴とする、受信装置。
【請求項８】
互いに異なる色の光を受光して受光強度を出力する複数の受光素子と、
長いパルス周期及び大きな振幅を有する第１の変調信号と、短いパルス周期及び小さな振幅を有する第２の変調信号と、前記第２の変調信号よりも短いパルス周期及び小さな振幅を有する第３の変調信号と、を加算して得られる信号に基づく発光制御を受けて発せられた光を受光した場合、前記複数の受光素子から出力された受光強度の組み合わせを色度座標上の色度点を示す受信信号に変換する色度座標変換部と、
前記色度座標変換部による変換処理で得られる受信信号を前記第２の変調信号のパルス周期毎に平均化して第１平均化信号を生成する第１平均化部と、
前記第１平均化信号を前記第１の変調信号のパルス周期毎に平均化して第２平均化信号を生成する第２平均化部と、
前記第２平均化部により生成された第２平均化信号から前記第１の変調信号に対応する第１の送信データを復調する第１の復調部と、
前記第１の復調部により復調された第１の送信データに基づいて前記第１の変調信号のレプリカ信号を生成する第１レプリカ信号生成部と、
前記第１レプリカ信号生成部により生成された前記第１の変調信号のレプリカ信号を前記第１平均化部により生成された第１平均化信号から減算する第１信号減算部と、
前記第１レプリカ信号生成部により生成された前記第１の変調信号のレプリカ信号を前記受信信号から減算する第２信号減算部と、
前記第１信号減算部による減算処理で得られた信号に基づいて前記第２の変調信号に対応する第２の送信データを復調する第２の復調部と、
前記第２の復調部により復調された第２の送信データに基づいて前記第２の変調信号のレプリカ信号を生成する第２レプリカ信号生成部と、
前記第２レプリカ信号生成部により生成された前記第２の変調信号のレプリカ信号を前記第２信号減算部による減算処理で得られた信号から減算する第３信号減算部と、
前記第３信号減算部による減算処理で得られた信号に基づいて前記第３の変調信号に対応する第３の送信データを復調する第３の復調部と、
を備えることを特徴とする、受信装置。
【請求項９】
互いに異なる色の光パルスを発光する複数の光源と、
第１の送信データを変調して第１の変調信号を生成する第１変調部と、
第２の送信データを変調して前記第１の変調信号よりも短いパルス周期及び小さな振幅を有する第２の変調信号を生成する第２変調部と、
前記第１変調部により生成された第１の変調信号と、前記第２変調部により生成された第２の変調信号とを加算して加算変調信号を生成する信号加算部と、
前記信号加算部により生成された加算変調信号に基づいて前記複数の光源を発光させる発光制御部と、
を有する、送信装置と、
互いに異なる色の光を受光して受光強度を出力する複数の受光素子と、
前記送信装置が発光した光を受光した場合に、前記複数の受光素子から出力された受光強度の組み合わせを色度座標上の色度点を示す受信信号に変換する色度座標変換部と、
前記色度座標変換部による変換処理で得られる受信信号を前記第１の変調信号のパルス周期毎に平均化して平均化信号を生成する平均化部と、
前記平均化部により生成された平均化信号から前記第１の送信データを復調する第１の復調部と、
前記第１の復調部により復調された第１の送信データに基づいて前記第１の変調信号のレプリカ信号を生成するレプリカ信号生成部と、
前記レプリカ信号生成部により生成されたレプリカ信号を前記受信信号から減算して減算信号を出力する信号減算部と、
前記信号減算部から出力された減算信号に基づいて前記第２の送信データを復調する第２の復調部と、
を有する、受信装置と、
を含むことを特徴とする、可視光通信システム。
【請求項１０】
互いに異なる色の光パルスを発光する複数の光源を有する送信装置が、
第１の送信データを色度座標上に設定された色度点に基づいて変調して第１の変調信号を生成する第１変調ステップと、
第２の送信データを色度座標上に設定された色度点に基づいて変調して前記第１の変調信号よりも短いパルス周期及び小さな振幅を有する第２の変調信号を生成する第２変調ステップと、
前記第１変調ステップで生成された第１の変調信号と、前記第２変調ステップで生成された第２の変調信号とを加算して加算変調信号を生成する信号加算ステップと、
前記信号加算ステップで生成された加算変調信号に基づいて前記複数の光源を発光させる発光制御ステップと、
を含むことを特徴とする、可視光通信方法。
【請求項１１】
互いに異なる色の光を受光して受光強度を出力する複数の受光素子を有する受信装置が、長いパルス周期及び大きな振幅を有する第１の変調信号と、短いパルス周期及び小さな振幅を有する第２の変調信号とを加算して得られる信号に基づく発光制御を受けて発せられた光を受光した場合、前記複数の受光素子から出力された受光強度の組み合わせを色度座標上の色度点を示す受信信号に変換する色度座標変換ステップと、
前記色度座標変換ステップにおける変換処理で得られた受信信号を前記第１の変調信号のパルス周期毎に平均化して平均化信号を生成する平均化ステップと、
前記平均化ステップで生成された平均化信号から前記第１の変調信号に対応する第１の送信データを復調する第１の復調ステップと、
前記第１の復調ステップで復調された第１の送信データに基づいて前記第１の変調信号のレプリカ信号を生成するレプリカ信号生成ステップと、
前記レプリカ信号生成ステップで生成されたレプリカ信号を前記受信信号から減算して減算信号を出力する信号減算ステップと、
前記信号減算ステップから出力された減算信号に基づいて前記第２の変調信号に対応する第２の送信データを復調する第２の復調ステップと、
を含むことを特徴とする、可視光通信方法。
【請求項１２】
互いに異なる色の光パルスを発光する複数の光源を有する送信装置が、
第１の送信データを変調して第１の変調信号を生成する第１変調ステップと、
第２の送信データを変調して前記第１の変調信号よりも短いパルス周期及び小さな振幅を有する第２の変調信号を生成する第２変調ステップと、
前記第１変調ステップで生成された第１の変調信号と、前記第２変調ステップで生成された第２の変調信号とを加算して加算変調信号を生成する信号加算ステップと、
前記信号加算ステップで生成された加算変調信号に基づいて前記複数の光源を発光させる発光制御ステップと、
互いに異なる色の光を受光して受光強度を出力する複数の受光素子を有する受信装置が、前記送信装置が発光した光を受光した場合に、前記複数の受光素子から出力された受光強度の組み合わせを色度座標上の色度点を示す受信信号に変換する色度座標変換ステップと、
前記色度座標変換ステップにおける変換処理で得られる受信信号を前記第１の変調信号のパルス周期毎に平均化して平均化信号を生成する平均化ステップと、
前記平均化ステップで生成された平均化信号から前記第１の送信データを復調する第１の復調ステップと、
前記第１の復調ステップにより復調された第１の送信データに基づいて前記第１の変調信号のレプリカ信号を生成するレプリカ信号生成ステップと、
前記レプリカ信号生成ステップで生成されたレプリカ信号を前記受信信号から減算して減算信号を生成する信号減算ステップと、
前記信号減算ステップで生成された減算信号に基づいて前記第２の送信データを復調する第２の復調ステップと、
を含むことを特徴とする、可視光通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送信装置、受信装置、可視光通信システム、及び可視光通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、可視光領域の光を利用した光通信技術に大変注目が集まっている。特に、発光ダイオード（ＬＥＤ；Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）等の発光素子を利用した照明装置の普及が急速に進んでいる状況を背景にし、屋内外に設置された照明装置等のインフラを活用して、利便性に富んだ、より高速なデータ通信を実現させるための技術開発が進められている。
【０００３】
高速な光データ通信に利用される発光手段としては、人体や医療機器等に対する影響を考慮するとＬＥＤが最も有力な候補になる。一方で、より高速な応答性能を有するレーザーダイオード（ＬＤ；Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ）やスーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ；Ｓｕｐｅｒ  ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ  Ｄｉｏｄｅ）等の半導体発光素子も候補に挙げられている。光通信におけるデータ伝送速度は、発光素子や駆動回路の応答速度に依存する。そのため、こうした応答速度の速い発光素子にも注目が集まっている。
【０００４】
また、データ伝送速度を更に向上させるため、発光素子が発する１シグナルの間に多くのデータを安定して伝送する技術も求められている。このような光通信技術に関し、例えば、下記の特許文献１には、光の三原色（以下、ＲＧＢ）を発光する複数のＬＥＤの発光電力に応じて信号の多重度を決定し、その多重度に基づいて入力データを割り当てることにより、白色を維持しつつ、効率的に通信する技術が開示されている。
【０００５】
また、下記の特許文献２には、照明機器を用いて光通信を行う場合に、照明光にキャリア信号を加えることにより照明としての明るさが変わってしまうことを防止することが可能なＬＥＤ駆動回路の構成が開示されている。さらに、下記の特許文献３には、光通信による高速データ伝送を実現するために波長多重通信を実現するための技術が開示されている。特に、同文献には、カラーセンサを用いて光源と光検出器との間に複数のデータ伝送チャネルを形成するための技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−３１８８３６号公報
【特許文献２】特開２００８−３１２０８１号公報
【特許文献３】特開２００６−１０９４６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の通り、光通信におけるデータ伝送速度は、発光素子や駆動回路の応答速度に依存する。例えば、高速にデータを伝送するためには、発光素子を高い周波数で駆動する必要がある。しかしながら、高い周波数で発光素子を駆動させようとすると、発光素子により射出可能な光の振幅が制限されてしまう。つまり、発光素子の応答速度が遅いと、高強度の光パルス列を短い周期で発光することができない。そのため、高い周波数で発光素子を駆動させ、高速にデータ伝送しようとすると受信ＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ）が大きく低下してしまう。一方で、発光素子を低い周波数で駆動させる場合には、高強度の光パルス列を発光させることができるため、受信ＳＮＲの高いデータ伝送が可能になる。但し、この場合にはデータ伝送速度が低いという問題がある。
【０００８】
これらの問題に対し、発光素子や駆動回路の応答特性を向上させ、高振幅の光パルス列を短い周期で射出できるようにするための研究開発が各所で進められている。しかし、利用者の立場から考えると、常に大容量かつ高速なデータ伝送が必要なわけではない。例えば、文字情報だけを得られれば十分な場合もある。上記の通り、高速データ伝送を実現しようとすると、受信ＳＮＲが小さくなるため、光源から遠くなるに連れてデータが正しく伝送されなくなる。一方、低速なデータ伝送で間に合う場合には、光源から遠い位置でもデータを正しく伝送することが可能である。こうした特性を生かし、小さいサイズのデータを安定して伝送することが可能な環境と、大きなサイズのデータを高速に伝送することが可能な環境とを共存させ、光源からの距離に応じて適宜必要な情報が得られるようにする技術が求められている。
【０００９】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、可視光通信を利用して、高速なデータ通信環境と、比較的低速ではあるが安定したデータ通信環境とを同時に実現することが可能な、新規かつ改良された送信装置、受信装置、可視光通信システム、及び可視光通信方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、互いに異なる色の光パルスを発光する複数の光源と、第１の送信データを変調して第１の変調信号を生成する第１変調部と、第２の送信データを変調して前記第１の変調信号よりも長いパルス周期及び大きな振幅を有する第２の変調信号を生成する第２変調部と、前記第１変調部により生成された第１の変調信号と、前記第２変調部により生成された第２の変調信号とを加算して加算変調信号を生成する信号加算部と、前記信号加算部により生成された加算変調信号に基づいて前記複数の光源を発光させる発光制御部と、を備える、送信装置が提供される。
【００１１】
このように、短いパルス周期及び小さな振幅で送信される高速伝送信号と、長いパルス周期及び大きな振幅で送信される低速伝送信号とを加算して送信することで、一般的な駆動回路や発光素子を利用して近距離の高速データ伝送と長距離の低速データ伝送とを同時に実現することが可能になる。
【００１２】
また、前記第１の送信データは、前記第２の送信データよりもデータサイズが大きい送信データであることが好ましい。
【００１３】
例えば、前記第２の送信データは、テキストデータであり、前記第１の送信データは、音声データ又は画像データのいずれか一方、或いは、音声データ及び画像データの両方を含むデータであることが好ましい。
【００１４】
また、前記第１変調部は、変調多値数に応じて色度座標上に設定された所定の信号点に前記第１の送信データをマッピングして前記第１の変調信号を生成し、前記第２変調部は、変調多値数に応じて色度座標上に設定された所定の信号点に前記第２の送信データをマッピングして前記第２の変調信号を生成し、前記発光制御部は、前記加算変調信号に基づいて前記各光源から発せられる光パルスの発光強度比、発光タイミング、及び振幅を制御するように構成されていてもよい。
【００１５】
また、上記の送信装置は、第３の送信データを変調して前記第１及び第２の変調信号よりも長いパルス周期及び大きな振幅を有する第３の変調信号を生成する第３変調部をさらに備え、前記信号加算部は、前記第１の変調信号と、前記第２の変調信号と、前記第３変調部により生成された第３の変調信号とを加算して加算変調信号を生成するように構成されていてもよい。
【００１６】
また、前記第３の送信データは、前記第２の送信データよりもデータサイズが小さい送信データであり、前記第２の送信データは、前記第１の送信データよりもデータサイズが小さい送信データであることが好ましい。
【００１７】
また、前記第１変調部は、変調多値数に応じて色度座標上に設定された所定の信号点に前記第１の送信データをマッピングして前記第１の変調信号を生成し、前記第２変調部は、変調多値数に応じて色度座標上に設定された所定の信号点に前記第２の送信データをマッピングして前記第２の変調信号を生成し、前記第３変調部は、変調多値数に応じて色度座標上に設定された所定の信号点に前記第３の送信データをマッピングして前記第３の変調信号を生成し、前記発光制御部は、前記加算変調信号に基づいて前記各光源から発せられる光パルスの発光強度比、発光タイミング、及び振幅を制御するように構成されていてもよい。
【００１８】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、互いに異なる色の光を受光して受光強度を出力する複数の受光素子と、長いパルス周期及び大きな振幅を有する第２の変調信号と、短いパルス周期及び小さな振幅を有する第１の変調信号とを加算して得られる信号に基づく発光制御を受けて発せられた光を受光した場合、前記複数の受光素子から出力された受光強度の組み合わせを色度座標上の色度点を示す受信信号に変換する色度座標変換部と、前記色度座標変換部による変換処理で得られる受信信号を前記第２の変調信号のパルス周期毎に平均化して平均化信号を生成する平均化部と、前記平均化部により生成された平均化信号から前記第２の変調信号に対応する第２の送信データを復調する第２の復調部と、前記第２の復調部により復調された第２の送信データに基づいて前記第２の変調信号のレプリカ信号を生成するレプリカ信号生成部と、前記レプリカ信号生成部により生成されたレプリカ信号を前記受信信号から減算して減算信号を出力する信号減算部と、前記信号減算部から出力された減算信号に基づいて前記第１の変調信号に対応する第１の送信データを復調する第１の復調部と、を備える、受信装置が提供される。
【００１９】
上記のように、短いパルス周期及び小さな振幅で送信される高速伝送信号と、長いパルス周期及び大きな振幅で送信される低速伝送信号とを加算して送信することで、一般的な駆動回路や発光素子を利用して近距離の高速データ伝送と長距離の低速データ伝送とを同時に実現することが可能になる。上記の受信装置は、このような加算信号から各信号成分を分離して各データを復調することができる。
【００２０】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、互いに異なる色の光を受光して受光強度を出力する複数の受光素子と、長いパルス周期及び大きな振幅を有する第３の変調信号と、短いパルス周期及び小さな振幅を有する第２の変調信号と、前記第２の変調信号よりも短いパルス周期及び小さな振幅を有する第１の変調信号と、を加算して得られる信号に基づく発光制御を受けて発せられた光を受光した場合、前記複数の受光素子から出力された受光強度の組み合わせを色度座標上の色度点を示す受信信号に変換する色度座標変換部と、前記色度座標変換部による変換処理で得られる受信信号を前記第２の変調信号のパルス周期毎に平均化して第３平均化信号を生成する第３平均化部と、前記第３平均化信号を前記第３の変調信号のパルス周期毎に平均化して第２平均化信号を生成する第２平均化部と、前記第２平均化部により生成された第２平均化信号から前記第３の変調信号に対応する第３の送信データを復調する第３の復調部と、前記第３の復調部により復調された第３の送信データに基づいて前記第３の変調信号のレプリカ信号を生成する第３レプリカ信号生成部と、前記第３レプリカ信号生成部により生成された前記第３の変調信号のレプリカ信号を前記第３平均化部により生成された第３平均化信号から減算する第３信号減算部と、前記第３レプリカ信号生成部により生成された前記第３の変調信号のレプリカ信号を前記受信信号から減算する第２信号減算部と、前記第３信号減算部による減算処理で得られた信号に基づいて前記第２の変調信号に対応する第２の送信データを復調する第２の復調部と、前記第２の復調部により復調された第２の送信データに基づいて前記第２の変調信号のレプリカ信号を生成する第２レプリカ信号生成部と、前記第２レプリカ信号生成部により生成された前記第２の変調信号のレプリカ信号を前記第２信号減算部による減算処理で得られた信号から減算する第１信号減算部と、前記第１信号減算部による減算処理で得られた信号に基づいて前記第１の変調信号に対応する第１の送信データを復調する第１の復調部と、を備える、受信装置が提供される。
【００２１】
このように、短いパルス周期及び小さな振幅で送信される高速伝送信号と、長いパルス周期及び大きな振幅で送信される低速伝送信号とを加算して送信することで、一般的な駆動回路や発光素子を利用して近距離の高速データ伝送と長距離の低速データ伝送とを同時に実現することが可能になる。上記の受信装置は、このような加算信号から各信号成分を分離して各データを復調することができる。
【００２２】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、互いに異なる色の光パルスを発光する複数の光源と、第２の送信データを変調して第２の変調信号を生成する第２変調部と、第１の送信データを変調して前記第２の変調信号よりも短いパルス周期及び小さな振幅を有する第１の変調信号を生成する第１変調部と、前記第２変調部により生成された第２の変調信号と、前記第１変調部により生成された第１の変調信号とを加算して加算変調信号を生成する信号加算部と、前記信号加算部により生成された加算変調信号に基づいて前記複数の光源を発光させる発光制御部と、を有する、送信装置と、互いに異なる色の光を受光して受光強度を出力する複数の受光素子と、前記送信装置が発光した光を受光した場合に、前記複数の受光素子から出力された受光強度の組み合わせを色度座標上の色度点を示す受信信号に変換する色度座標変換部と、前記色度座標変換部による変換処理で得られる受信信号を前記第２の変調信号のパルス周期毎に平均化して平均化信号を生成する平均化部と、前記平均化部により生成された平均化信号から前記第２の送信データを復調する第２の復調部と、前記第２の復調部により復調された第２の送信データに基づいて前記第２の変調信号のレプリカ信号を生成するレプリカ信号生成部と、前記レプリカ信号生成部により生成されたレプリカ信号を前記受信信号から減算して減算信号を出力する信号減算部と、前記信号減算部から出力された減算信号に基づいて前記第１の送信データを復調する第１の復調部と、を有する、受信装置と、を含む、可視光通信システムが提供される。
【００２３】
このように、短いパルス周期及び小さな振幅で送信される高速伝送信号と、長いパルス周期及び大きな振幅で送信される低速伝送信号とを加算して送信することで、一般的な駆動回路や発光素子を利用して近距離の高速データ伝送と長距離の低速データ伝送とを同時に実現することが可能になる。
【００２４】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、互いに異なる色の光パルスを発光する複数の光源を有する送信装置が、第１の送信データを変調して第１の変調信号を生成する第１変調ステップと、第２の送信データを変調して前記第１の変調信号よりも長いパルス周期及び大きな振幅を有する第２の変調信号を生成する第２変調ステップと、前記第１変調ステップで生成された第１の変調信号と、前記第２変調ステップで生成された第２の変調信号とを加算して加算変調信号を生成する信号加算ステップと、前記信号加算ステップで生成された加算変調信号に基づいて前記複数の光源を発光させる発光制御ステップと、を含む、可視光通信方法が提供される。
【００２５】
このように、短いパルス周期及び小さな振幅で送信される高速伝送信号と、長いパルス周期及び大きな振幅で送信される低速伝送信号とを加算して送信することで、一般的な駆動回路や発光素子を利用して近距離の高速データ伝送と長距離の低速データ伝送とを同時に実現することが可能になる。
【００２６】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、互いに異なる色の光を受光して受光強度を出力する複数の受光素子を有する受信装置が、長いパルス周期及び大きな振幅を有する第２の変調信号と、短いパルス周期及び小さな振幅を有する第１の変調信号とを加算して得られる信号に基づく発光制御を受けて発せられた光を受光した場合、前記複数の受光素子から出力された受光強度の組み合わせを色度座標上の色度点を示す受信信号に変換する色度座標変換ステップと、前記色度座標変換ステップにおける変換処理で得られた受信信号を前記第２の変調信号のパルス周期毎に平均化して平均化信号を生成する平均化ステップと、前記平均化ステップで生成された平均化信号から前記第２の変調信号に対応する第２の送信データを復調する第２の復調ステップと、前記第２の復調ステップで復調された第２の送信データに基づいて前記第２の変調信号のレプリカ信号を生成するレプリカ信号生成ステップと、前記レプリカ信号生成ステップで生成されたレプリカ信号を前記受信信号から減算して減算信号を出力する信号減算ステップと、前記信号減算ステップから出力された減算信号に基づいて前記第１の変調信号に対応する第１の送信データを復調する第１の復調ステップと、を含む、可視光通信方法が提供される。
【００２７】
このように、短いパルス周期及び小さな振幅で送信される高速伝送信号と、長いパルス周期及び大きな振幅で送信される低速伝送信号とを加算して送信することで、一般的な駆動回路や発光素子を利用して近距離の高速データ伝送と長距離の低速データ伝送とを同時に実現することが可能になる。上記の受信装置は、このような加算信号から各信号成分を分離して各データを復調することができる。
【００２８】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、互いに異なる色の光パルスを発光する複数の光源を有する送信装置が、第２の送信データを変調して第２の変調信号を生成する第２変調ステップと、第１の送信データを変調して前記第２の変調信号よりも短いパルス周期及び小さな振幅を有する第１の変調信号を生成する第１変調ステップと、前記第２変調ステップで生成された第２の変調信号と、前記第１変調ステップで生成された第１の変調信号と、を加算して加算変調信号を生成する信号加算ステップと、前記信号加算ステップで生成された加算変調信号に基づいて前記複数の光源を発光させる発光制御ステップと、互いに異なる色の光を受光して受光強度を出力する複数の受光素子を有する受信装置が、前記送信装置が発光した光を受光した場合に、前記複数の受光素子から出力された受光強度の組み合わせを色度座標上の色度点を示す受信信号に変換する色度座標変換ステップと、前記色度座標変換ステップにおける変換処理で得られる受信信号を前記第２の変調信号のパルス周期毎に平均化して平均化信号を生成する平均化ステップと、前記平均化ステップで生成された平均化信号から前記第２の送信データを復調する第２の復調ステップと、前記第２の復調ステップにより復調された第２の送信データに基づいて前記第２の変調信号のレプリカ信号を生成するレプリカ信号生成ステップと、前記レプリカ信号生成ステップで生成されたレプリカ信号を前記受信信号から減算して減算信号を生成する信号減算ステップと、前記信号減算ステップで生成された減算信号に基づいて前記第１の送信データを復調する第１の復調ステップと、を含む、可視光通信方法が提供される。
【００２９】
このように、短いパルス周期及び小さな振幅で送信される高速伝送信号と、長いパルス周期及び大きな振幅で送信される低速伝送信号とを加算して送信することで、一般的な駆動回路や発光素子を利用して近距離の高速データ伝送と長距離の低速データ伝送とを同時に実現することが可能になる。
【００３０】
なお、上記の各構成要素又はデータを区別するために付された第１、第２、第３の表現は、処理の順番やデータ構造を規定するために設けられたものではない点に注意されたい。また、これらの表現は、後述する実施形態において用いられている第１、第２、第３の表現や、特許請求の範囲に記載された第１、第２、第３の表現との間の対応関係を示すものではない点にも注意されたい。
【発明の効果】
【００３１】
以上説明したように本発明によれば、高速なデータ通信環境と、比較的低速ではあるが安定したデータ通信環境とを同時に実現することが可能な可視光通信システムを構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】色座標多重方式を採用した可視光通信システムのシステム構成例を示す説明図である。
【図２】色座標多重方式における変調マッピング方法の一例を示す説明図である。
【図３】色座標多重方式における変調マッピング方法の一例を示す説明図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る変調マッピング方法の一例を示す説明図である。
【図５】本実施形態に係る変調マッピング方法の一例を示す説明図である。
【図６】本実施形態に係る発光素子の駆動波形の一例を示す説明図である。
【図７】本実施形態に係る送信装置の機能構成例を示す説明図である。
【図８】本実施形態に係る受信装置の機能構成例を示す説明図である。
【図９】本実施形態の第１変形例に係る送信装置の機能構成を示す説明図である。
【図１０】本実施形態の第１変形例に係る変調マッピング方法の一例を示す説明図である。
【図１１】本実施形態の第１変形例に係る受信装置の機能構成を示す説明図である。
【図１２】本実施形態の第２変形例に係る可視光通信システムのシステム構成例を示す説明図である。
【図１３】本実施形態及び当該実施形態の各変形例に係る可視光通信方法の応用例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００３４】
［説明の流れについて］
ここで、以下に記載する本発明の実施形態に関する説明の流れについて簡単に述べる。まず、図１〜図３を参照しながら、色座標多重方式に係る可視光通信方法について説明する。この説明の中で、従前の色座標多重方式に係る可視光通信システム１０が抱える技術的課題について説明する。その後で、図４〜図１３を参照しながら、本発明の一実施形態に係る可視光通信方法について詳細に説明する。
【００３５】
＜はじめに＞
はじめに、本発明に係る実施形態について詳細に説明するに先立ち、同実施形態に係る技術の理解を助けるため、従前の色座標多重方式に係る可視光通信方法について述べる。
【００３６】
（可視光通信システム１０の構成）
まず、図１を参照しながら、色座標多重方式に係る可視光通信システム１０の構成について説明する。可視光通信システム１０は、入力データを表色系（ｃｏｌｏｒ  ｓｙｓｔｅｍ）の色度座標（ｃｈｒｏｍａｔｉｃｉｔｙ  ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓ）上に配置された色度点にマッピングし、当該色度点に対応する色光で入力データを多重伝送する構成に特徴を有する。本稿では、このような多重伝送方式のことを色座標多重方式と呼ぶ。
【００３７】
図１に示すように、可視光通信システム１０には、送信装置１００と、受信装置１３０とが含まれる。送信装置１００は、データを所定の色度点にマッピングして受信装置１３０に送信する。受信装置１３０は、送信装置１００から受光した光の色と色度座標上に配置された所定の色度点とを比較して元の入力データを復調する。以下、送信装置１００による変調処理、及び受信装置１３０による復調処理等について、より詳細に説明する。
【００３８】
（送信装置１００による変調処理等について）
まず、送信装置１００による変調処理等について説明する。
【００３９】
図１に示すように、送信装置１００は、色座標変調部１０２と、座標系変換部１０４と、複数の発光部１０６とを有する。なお、発光部１０６は、ＬＥＤ等の光源、及び当該光源を駆動するための駆動回路により構成される。また、座標系変換部１０４は、各発光部１０６の発光量を制御する発光制御手段を含んでいる。
【００４０】
まず、色座標変調部１０２には、送信されるデータが入力される。データが入力されると、色座標変調部１０２は、入力データ（デジタル値）を所定の表色系の色度座標上に配置された所定の色度点にマッピングする。色度点が配置される表色系としては、例えば、国際照明委員会（ＣＩＥ；Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｅ  ｄｅ  ｌ’Ｅｃｌａｉｒａｇｅ）により規定されたＣＩＥ表色系（ＲＧＢ、ＸＹＺ（Ｙｘｙ）、Ｌ＊ｕ＊ｖ＊、Ｌ＊ａ＊ｂ＊等）、マンセル表色系、又はオストワルト表色系等が利用される。例えば、入力データは、図２に示すような色座標上の色度点にマッピングされる。但し、図２に示した色度座標は、Ｙｘｙ表色系のものである。
【００４１】
図２の例においては、表色系に所定の色度点配置Ｓが設定されている。図２に例示した色度点配置Ｓは、デジタル値を４ビット多重する場合（多重度＝１６）に用いられるものである。そのため、図２に例示した色度点配置Ｓには、１６個の色度点Ｓ０〜Ｓ１５が含まれている。色度点配置Ｓに含まれる色度点Ｓ０〜Ｓ１５には、図３に示すようにデジタル値が対応付けられている。そこで、色座標変調部１０２は、入力データ（デジタル値）に対応する色度点Ｓ０〜Ｓ１５を選択する。色座標変調部１０２により色度点が選択されると、その色度点の色度座標値（ｘ，ｙ）が座標系変換部１０４に入力される。なお、表色系及び色度点配置Ｓの情報は受信装置１３０との間で共有される。
【００４２】
再び図１を参照する。上記の通り、座標系変換部１０４には、色座標変調部１０２により、入力データに応じて選択された色度点の色度座標値（ｘ，ｙ）が入力される。座標系変換部１０４は、入力された色度座標値（ｘ、ｙ）に対応する赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の混合比率を算出する。つまり、座標系変換部１０４は、表色系をＲＧＢ形式に変換し、色座標変調部１０２により選択された色度点を変換後のＲＧＢ形式で表現する。さらに、座標系変換部１０４は、上記のようにして算出された赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の混合比率に基づき、赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）、青色光（Ｂ）を発光する個々の発光部１０６に供給すべき駆動電圧を設定する。但し、この駆動電圧は、複数の発光部１０６により発光される総光量が所定値になるように設定される。
【００４３】
なお、座標系変換部１０４は、駆動電圧を設定する際、所定時間内に各発光部１０６から発光される積算光量が上記の混合比率となるように駆動電圧を設定するように構成されていてもよい。このような構成にすると、送信装置１００がＰＷＭ制御に対応した照明機器であっても、ＰＷＭ周期に合わせて積算光量と色度座標値（ｘ、ｙ）とを対応付けることにより、ＰＷＭ制御による影響を除去することが可能になる。このようにして座標系変換部１０４により設定された駆動電圧の情報は、制御信号として、それぞれ対応する色の発光部１０６に入力される。
【００４４】
上記の通り、送信装置１００には、赤色光（Ｒ）を発光する発光部１０６、緑色光（Ｇ）を発光する発光部１０６、青色光（Ｂ）を発光する発光部１０６が設けられている。座標系変換部１０４から駆動電圧の制御信号が入力されると、各発光部１０６は、制御信号に応じて駆動され、対応する色光を発光する。例えば、赤色（Ｒ）に対応する発光部１０６は、赤色光（Ｒ）の混合比率に応じて設定された駆動電圧の制御信号に応じて赤色光（Ｒ）を発光する。より具体的には、各発光部１０６に設けられた駆動回路に制御信号が入力され、駆動回路から駆動電圧がＬＥＤ等の光源に供給されて各色の光が発せられる。光源としては、例えば、ＬＥＤ、ＬＤ、ＳＬＤ等の半導体発光素子、又は、蛍光灯、ブラウン管（ＣＲＴ）ディスプレイ装置、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）装置、有機電界発光（ＥＬ）ディスプレイ装置、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）装置等が用いられる。
【００４５】
上記の通り、送信装置１００は、入力データのデジタル値を色度座標にマッピングして送信する。そのため、光源の種類に依存しない。例えば、ＬＥＤの白色光スペクトルでは、赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）、青色光（Ｂ）の周波数帯において鋭いピークが観測される。一方、ディスプレイ装置の白色光スペクトルでは、赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）、青色光（Ｂ）の周波数帯において小さなピークが観測されるものの、全体的にブロードな分布形状が観測される。波長変調方式や振幅変調方式においては、このようなスペクトル形状の違いが復調データの違いとして現れてしまう。一方、色座標多重方式の場合、色度座標上でデータが変調マッピングされているため、光源の種類が違っていてもデータは同じように復調される。そのため、光源に種々の発光手段を用いることができるのである。
【００４６】
なお、発光部１０６には、複数の光源が搭載されていてもよい。この場合、発光部１０６に設けられた駆動回路は、上記の制御信号に応じて複数の光源に共通して駆動電圧を供給するように構成される。但し、複数の光源が搭載されている場合、発光部１０６に設けられた駆動回路は、発光部１０６の発光量を調整する際に、発光させる光源の数を調整するように構成されていてもよい。このように複数の光源を利用することで、光源の種類に依らず、発光部１０６から発せられる光の強度を大きくすることができるようになる。
【００４７】
以上、送信装置１００の機能構成について説明した。上記の構成を適用すると、色度座標を利用してデータ伝送するため、送信装置１００が備える発光部１０６の数を越えた多値数にデータを変調することが可能になる。そのため、１つのパルスで送信可能なデータ量が増大し、より高速なデータ伝送が可能になる。また、色光の混合比率にデータを変調しているため、伝送路で発生する光量減衰の影響が小さく抑えられ、伝送誤り率が低減される。さらに、光源の種類を選ばないという利点もある。また、色度座標は色相と彩度とを同時に表現するものである。そのため、色度座標に入力データをマッピングして変調することで、彩度の分だけ入力データの多重度を高めることができる。
【００４８】
（受信装置１３０による復調処理等について）
次に、受信装置１３０による復調処理等について説明する。
【００４９】
図１に示すように、受信装置１３０は、複数の受光部１３２と、座標系変換部１３４と、色座標復調部１３６とを有する。なお、受光部１３２は、カラーフィルタ、光電変換素子、Ａ／Ｄ変換回路により構成される。
【００５０】
上記の通り、送信装置１００から受信装置１３０に向けて入力データに対応する色光が発せられる。複数の発光部１０６から発せられた複数の色光は、伝送路において混合される。混合された色光は、受信装置１３０が有する複数の受光部１３２により受光される。受光部１３２は、特定の分光感度特性を持つカラーフィルタを有している。受光部１３２により受光された混合光は、カラーフィルタに入射されて所定の色光に分離される。カラーフィルタを通過した色光は、受光部１３２が有する光電変換素子に入射される。光電変換素子は、カラーフィルタを通過した色光の受光量に比例した電流を出力する。
【００５１】
例えば、赤色（Ｒ）に対応する受光部１３２の光電変換素子は、赤色光（Ｒ）の受光量に比例した電流が出力される。同様に、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）に対応する受光部１３２の光電変換素子は、それぞれ緑色光（Ｇ）及び青色光（Ｂ）の受光量に比例した電流が出力される。なお、上記の光電変換素子としては、例えば、フォトダイオード（ＰＤ；Ｐｈｏｔｏ  Ｄｉｏｄｅ、ｐｎ型ＰＤ、ｐｉｎ型ＰＤ、ＡＰＤ；Ａｖａｌａｎｃｈｅ  Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）が用いられる。受光部１３２の光電変換素子から出力された電流は、受光部１３２が有するＡ／Ｄ変換回路に入力される。Ａ／Ｄ変換回路では、光電変換素子から入力された電流値が各色光の受光量に対応する輝度信号（Ｒ，Ｇ，Ｂ）に変換される。Ａ／Ｄ変換回路から出力された輝度信号は、座標系変換部１３４に入力される。
【００５２】
受光部１３２から各色光の輝度信号が入力されると、座標系変換部１３４は、各色光に対応する輝度信号（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を元の色度座標値（ｘ，ｙ）に変換する。例えば、Ｙｘｙ表色系の場合、座標系変換部１３４は、人間の目に対応する分光感度を示す等色関数を用いて、上記の輝度信号（Ｒ，Ｇ，Ｂ）から三刺激値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を算出し、その算出結果から色度座標値（ｘ，ｙ）を算出する。なお、送信装置１００からＰＷＭ周期に合わせて信号が送信される場合、座標系変換部１３４は、１つのＰＷＭ周期の間に各受光部１３２から出力される輝度信号（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を積算し、その積算値に基づいて色度座標値（ｘ，ｙ）を算出する。このようにして算出された色度座標値（ｘ，ｙ）は、色座標復調部１３６に入力される。
【００５３】
色度座標値（ｘ，ｙ）が入力されると、色座標復調部１３６は、入力された色度座標値（ｘ，ｙ）に基づいて元の送信データを復調する。まず、色座標復調部１３６は、色度座標上に配置された所定の色度点（図２を参照）と色度座標値（ｘ，ｙ）との間の距離を算出し、距離が最も近い所定の色度点を検出する。例えば、送信データのデジタル値が０ｘ７である場合、伝送路におけるノイズ等の影響が小さければ色度点Ｓ７が検出される。この場合、色座標復調部１３６は、図３の表を参照して色度点Ｓ７に対応するデジタル値０ｘ７を出力する。このようにして送信データが復調される。
【００５４】
以上、受信装置１３０の機能構成について説明した。上記の通り、各色に対応する受光量に基づいて色度座標値が算出される。また、算出された色度座標値に基づいて元のデータが復調される。そのため、伝送路における光量の減衰に起因して発生する伝送誤り率の増加を抑制することができる。
【００５５】
なお、図１には、ある色度点Ｓ２、Ｓ８、Ｓ６に対応する発光タイミング及び発光量（波形）の一例が示されている。この例に示すように、各色度点に対応するデータは、各発光部１０６から発せられる光の光量比率に変調されて伝送される。そのため、発光部１０６の数以上に多重度を高めることができる上、伝送路における光量減少に強い。なお、図２は、ＸＹＺ表色系で表現されている。また、色度座標値（ｘ，ｙ）は、各受光部１３２が受信した光の光量に対応する輝度信号（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を下記の式（１）により変換した結果（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に基づいて、下記の式（２）のようにして算出される。
【００５６】
【数２】
0005394843.tif 000002
【００５７】
上記の式（１）及び式（２）による変換処理は、座標系変換部１３４により実行される。このようにして座標系変換部１３４により得られた色度座標値（ｘ，ｙ）は、色座標復調部１３６に入力される。そして、色座標復調部１３６により、入力された色度座標値に最も近い色度点が選択され、その色度点に対応するデータ（デジタル値）が図３に基づいて復調される。受信装置１３０においては、このようにして送信データが復元される。
【００５８】
以上、色座標多重方式に係る可視光通信システム１０について説明した。この方式（例えば、特開２００７−８０９１７４４号公報を参照）は、色座標上で自由に情報点（色度点）を設定できるため、発光色や伝送速度の設定に自由度があり、かつ、他の色多重方式に比べて光伝搬路における減衰や外乱の影響に強いという利点がある。また、色座標多重方式で用いられるＲＧＢ発光のＬＥＤは、白色ＬＥＤよりも光変調時の応答速度が速く、数１０ＭＨｚ程度の応答速度を期待できる。そのため、上記の可視光通信システム１０は、白色ＬＥＤを用いるシステムに比べ、格段に高速なデータ伝送を実現できる。
【００５９】
さて、ＬＥＤの発光強度を制御するためには、ＬＥＤへ供給する電流を任意に制御する必要がある。多くの場合、照明ＬＥＤを駆動するためには数百ｍＡから数Ａ程度の大電流が必要とされる。さらに、駆動電流量の変化に応じて負荷インピーダンスが変化するため、ＬＥＤの発光強度を任意かつ高速に制御することが可能な駆動回路の実現は困難である。しかし、ＬＥＤの発光強度の変化量（ＲＧＢ信号の振幅）を小さくして駆動電流値の変化を小さくすると駆動回路への負担が低減されるため、高速な制御を行うことが可能になる。但し、ＲＧＢ信号の振幅が小さくなることで信号対雑音比（ＳＮＲ）が減少し、伝送品質が劣化してしまう。
【００６０】
後述する実施形態に係る技術は、このような問題に鑑みて考案されたものである。以下、本発明の一実施形態に係る可視光通信方法について説明する。
【００６１】
＜実施形態＞
本発明の一実施形態について説明する。本実施形態は、色座標多重方式に係る可視光通信システムにおいて、発光素子及び駆動回路の応答速度に起因して発生する変調信号の劣化を避けるため、低速度で大振幅の変調信号と、高速度で小振幅の変調信号とを加算して伝送する可視光通信方法を提案するものである。また、加算された変調信号を受信側で分離して元のデータを復調する方法についても提案する。本実施形態に係る技術を用いることにより、一般に用いられる照明用ＬＥＤ及び駆動回路を利用して、データ伝送速度の高いデータ伝送環境と、安定性の高いデータ伝送環境とを両立させた可視光通信システムが提供される。以下、この可視光通信システムの構成について詳細に説明する。
【００６２】
［変調方式について］
まず、本実施形態に係る変調方式について説明する。上記の通り、本実施形態に係るシステムにおいては、大電流振幅でのＬＥＤ駆動が可能な比較的低い伝送速度（例えば、１００ｋｂｐｓ以下）の変調信号と、小電流振幅でのみＬＥＤ駆動が可能な比較的高い伝送速度（例えば、１Ｍｂｐｓ以上）の変調信号とを加算して得られる加算信号によりＬＥＤを発光させる発光制御が行われる。
【００６３】
先に述べた通り、小電流振幅で変調した高い伝送速度の信号（以下、高速信号）は、大電流振幅で変調した低い伝送速度の信号（以下、低速信号）に比べてＳＮＲが小さい。受信側では、信号を復調するための、ある値以上のＳＮＲが必要であるため、高速信号の通信距離は、低速信号の通信距離に比べて短くなる。しかし、本実施形態に係るシステムにおいては、ＳＮＲが大きいが低い伝送速度の低速信号と、ＳＮＲは小さいが高い伝送速度の高速信号とが加算されて同時に伝送される。そのため、通信距離が大きく、高い伝送速度の信号では復調に必要なＳＮＲが得られない場合でも、低い伝送速度の信号により確実な通信が可能になり、通信距離が小さく、所要のＳＮＲが得られる場合には、高い伝送速度の信号により大量の情報を伝送することが可能になる。
【００６４】
ここで、図４を参照する。図４には、データを変調して低速信号を生成するための色度点配置（Ａ）と、データを変調して高速信号を生成するための色度点配置（Ｂ）とが示されている。但し、図４には、４つの色度点をｘｙ色座標上に配置する例が示されている。先に述べた通り、各色度点は、色座標上に任意に設定することができる。但し、ＲＧＢを頂点とする３角形の中で、可能な限り信号点距離が大きくなるように設定することにより高いＳＮＲを期待することができる。そのため、低速信号の変調に用いる色度点は、図４（Ａ）に示すように、信号点距離が大きくなるように設定されている。
【００６５】
また、信号点距離は、ＬＥＤに供給される電流振幅に対応する。そして、ＬＥＤに供給される電流振幅が小さいほど、高速にＬＥＤを駆動させることができる。そのため、高速信号の変調に用いる各色度点は、図４（Ｂ）に示すように、信号点距離が小さくなるように配置される。但し、各信号点は、システムが要求する最低ＳＮＲを下回らない範囲に配置される。本実施形態に係る変調方式においては、送信データが図４（Ａ）（Ｂ）に示す色度点配置に基づいて変調され、変調信号として低速信号及び高速信号が生成される。そして、低速信号（Ａ）と高速信号（Ｂ）とが加算され、発光素子を駆動するための加算信号（Ｃ）が生成される。加算信号（Ｃ）の色度点配置は、図５のように表現される。
【００６６】
また、加算信号（Ｃ）のＬＥＤ駆動波形は、例えば、図６（Ｃ）のように表現される。図６（Ａ）は、低速信号（Ａ）のＬＥＤ駆動波形である。一方、図６（Ｂ）は、高速信号（Ｂ）のＬＥＤ駆動波形である。但し、低速信号（Ａ）のＬＥＤ駆動波形と高速信号（Ｂ）のＬＥＤ駆動波形との間の振幅比は、図４及び図５に示した色度点配置における信号間距離の比と同じに設定されている。また、図６は、１つの色に対応するＬＥＤ駆動波形を示したものである。
【００６７】
図６から分かるように、低速信号（Ａ）のＬＥＤ駆動波形は、振幅が大きく、パルスの周期が長い。そのため、低速信号（Ａ）のＬＥＤ駆動波形に基づいてＬＥＤを駆動すると、低周波数かつ大振幅の光パルス列がＬＥＤから射出される。また、高速信号（Ｂ）のＬＥＤ駆動波形は、振幅が小さく、パルスの周期が短い。そのため、高速信号（Ｂ）のＬＥＤ駆動波形に基づいてＬＥＤを駆動すると、高周波数かつ小振幅の光パルス列がＬＥＤから射出される。一方、加算信号（Ｃ）のＬＥＤ駆動波形は、大きな振幅を持つ低速信号（Ａ）のＬＥＤ駆動波形の１パルス周期の中に、小さな振幅を持つ高速信号（Ｂ）のＬＥＤ駆動波形に対応するパルス列が乗った波形となる。
【００６８】
従って、低速信号（Ａ）の１パルス周期に相当する区間に注目すると、周期の短い高速信号（Ｂ）に対応するパルス列が存在するものの、その区間内における振幅の変化量は小さいため、発光素子や駆動回路に過剰な負荷がかからない。一方、加算信号（Ｃ）において大きな振幅変化が発生する周期は、低速信号（Ａ）のＬＥＤ駆動波形が持つパルス周期と同じであるため、発光素子や駆動回路に過剰な負荷がかからない。そのため、加算信号（Ｃ）を利用して、一般の発光素子や駆動回路を用いて低速信号（Ａ）と高速信号（Ｂ）とを同時に伝送することができる。
【００６９】
なお、ここでは低速信号（Ａ）と高速信号（Ｂ）とを加算して加算信号（Ｃ）を生成する方法を示したが、例えば、図５（Ｃ）に示した色度点配置を利用し、同時に送信する２つのデータを図５（Ｃ）の各色度点にマッピングして加算信号（Ｃ）を生成する方法も考えられる。このような変形例についても、本実施形態の技術的範囲に含まれる。
【００７０】
［送信装置２００の機能構成］
次に、図７を参照しながら、本実施形態の可視光通信システムを構成する送信装置２００の機能構成について説明する。図７は、本実施形態に係る送信装置２００の機能構成例を示す説明図である。
【００７１】
図７に示すように、送信装置２００は、主に、第１色座標変調部２０２と、第２色座標変調部２０４と、加算器２０６、２０８と、座標系変換部２１０と、Ｄ／Ａ変換部２１２、２１４、２１６と、駆動回路２１８、２２０、２２２と、発光素子２２４（ＬＥＤ）とにより構成される。なお、ここでは発光素子２２４としてＬＥＤを例示するが、例えば、各種の発光ダイオードやディスプレイデバイス等を発光素子２２４として用いてもよい。また、以下の説明では低速信号により送信されるデータと、高速信号により送信されるデータとが異なるものとして説明するが、同じデータを送信するように構成してもよい。
【００７２】
まず、第１色座標変調部２０２に高速伝送用のデータ（Ｈｉｇｈ  Ｒａｔｅ  Ｄａｔａ）が入力される。また、第２色座標変調部２０４に低速伝送用のデータ（Ｌｏｗ  Ｒａｔｅ  Ｄａｔａ）が入力される。第１色座標変調部２０２に入力された高速伝送用のデータは、図４（Ｂ）に示す高速伝送用の色度点配置に変調マッピングされ、高速信号（Ｂ）が生成される。高速信号（Ｂ）は、色度座標上の色度点（ｘＨ，ｙＨ）で表現される。第１色座標変調部２０２により生成された高速信号（Ｂ）は、加算器２０６、２０８に入力される。
【００７３】
同様に、第２色座標変調部２０４に入力された低速伝送用のデータは、図４（Ａ）に示す低速伝送用の色度点配置に変調マッピングされ、低速信号（Ａ）が生成される。低速信号（Ａ）は、色度座標上の色度点（ｘＬ，ｙＬ）で表現される。第２色座標変調部２０４により生成された低速信号（Ａ）は、加算器２０６、２０８に入力される。
【００７４】
図７に示すように、高速信号（Ｂ）のｘ成分（ｘＨ）、及び低速信号（Ａ）のｘ成分（ｘＬ）は、加算器２０６に入力される。そして、加算器２０６において、高速信号（Ｂ）のｘ成分（ｘＨ）及び低速信号（Ａ）のｘ成分（ｘＬ）が加算され、加算信号（Ｃ）のｘ成分（ｘ）として座標系変換部２１０に入力される。同様に、高速信号（Ｂ）のｙ成分（ｙＨ）、及び低速信号（Ａ）のｙ成分（ｙＬ）は、加算器２０８に入力される。そして、加算器２０８において、高速信号（Ｂ）のｙ成分（ｙＨ）及び低速信号（Ａ）のｙ成分（ｙＬ）が加算され、加算信号（Ｃ）のｙ成分（ｙ）として座標系変換部２１０に入力される。
【００７５】
上記の通り、座標系変換部２１０には、図５（Ｃ）に示す色度座標上の色度点（ｘ，ｙ）で表現される加算信号（Ｃ）が入力される。座標系変換部２１０に入力された加算信号（Ｃ）は、上記の式（１）及び式（２）から導かれる変換式（ｘｙ  ｔｏ  ＲＧＢ）を用いて輝度信号（Ｒ，Ｇ，Ｂ）に変換される。座標系変換部２１０の変換処理により得られた輝度信号は、色毎にＤ／Ａ変換部２１２、２１４、２１６に入力される。Ｄ／Ａ変換部２１２、２１４、２１６に入力された輝度信号は、図６に示すようなＬＥＤ駆動波形を有するアナログ信号に変換される。Ｄ／Ａ変換部２１２、２１４、２１６から出力されたアナログ信号は、それぞれ駆動回路２１８、２２０、２２２に入力される。
【００７６】
駆動回路２１８は、入力されたアナログ信号に基づいて発光素子２２４（赤色ＬＥＤ；Ｒ）の発光強度を制御する。また、駆動回路２２０は、入力されたアナログ信号に基づいて発光素子２２４（緑色ＬＥＤ；Ｇ）の発光強度を制御する。そして、駆動回路２２２は、入力されたアナログ信号に基づいて発光素子２２４（青色ＬＥＤ；Ｂ）の発光強度を制御する。そして、発光素子３２９から加算信号（ｘ，ｙ）に対応する光が発せられる。
【００７７】
以上、本実施形態に係る送信装置２００の機能構成について説明した。上記の通り、本実施形態においては、高速／低振幅の変調信号（高速信号）と、低速／高振幅の変調信号（低速信号）とを加算して得られる加算信号に基づいて発光制御が行われる。そのため、駆動回路２１８、２２０、２２２、及び発光素子２２４に過度の負荷をかけることなく、伝送品質は低いが高速なデータ伝送と、低速ではあるが伝送品質の高いデータ伝送とが同時に実現される。
【００７８】
［受信装置２３０の機能構成］
次に、図８を参照しながら、本実施形態の可視光通信システムを構成する受信装置２３０の機能構成について説明する。図８は、本実施形態に係る受信装置２３０の機能構成例を示す説明図である。なお、受信装置２３０は、上記の送信装置２００の発光素子２２４から発せられた光を受光するものとする。
【００７９】
図８に示すように、受信装置２３０は、主に、受光素子２３２（ＰＤ）と、Ａ／Ｄ変換部２３４、２３６、２３８と、座標系変換部２４０と、平均化部２４２と、第２色座標復調部２４４と、低速信号生成部２４６と、低速信号除去部２４８と、第１色座標復調部２５０とにより構成される。なお、ここでは受光素子２３２としてＰＤ（フォトダイオード）を例示するが、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサ等を受光素子２３２として用いてもよい。
【００８０】
まず、送信装置２００から発せられた光は、受光素子２３２により受光される。受光素子２３２により受光された光は、ＲＧＢ信号に変換され、色毎にＡ／Ｄ変換部２３４、２３６、２３８に入力される。Ａ／Ｄ変換部２３４、２３６、２３８では、受光素子２３２から入力されたアナログのＲＧＢ信号がデジタルのＲＧＢ信号に変換される。そして、Ａ／Ｄ変換部２３４、２３６、２３８でデジタル化されたＲＧＢ信号は、座標系変換部２４０に入力される。
【００８１】
ＲＧＢ信号が入力されると、座標系変換部２４０は、上記の式（１）及び式（２）に基づいて、入力されたＲＧＢ信号をｘｙ色度座標上の色度点（ｘ，ｙ）で表現される信号に変換する。座標系変換部２４０の変換処理により得られた色度点（ｘ，ｙ）の信号は、平均化部２４２、及び低速信号除去部２４８に入力される。色度点（ｘ，ｙ）の信号が入力されると、平均化部２４２は、上記の低速信号（Ａ）の１パルス周期を単位とする変調周期毎に入力信号（ｘ，ｙ）の値を平均化して平均化信号を生成する。
【００８２】
このようにして低速信号（Ａ）のパルス周期毎に入力信号の値が平均化されることにより、高速信号（Ｂ）の成分が取り除かれた平均化信号が得られる。平均化部２４２により生成された平均化信号は、第２色座標復調部２４４に入力される。平均化信号が入力されると、第２色座標復調部２４４は、入力された平均化信号から、図４（Ａ）に示す色度点配置に基づいて低速信号（Ａ）に対応する低速伝送用のデータを復調する。第２色座標復調部２４４により復調された低速伝送用のデータは、低速信号生成部２４６に入力されると共に、図示しない他の構成要素に向けて出力される。
【００８３】
第２色座標復調部２４４により復調された低速伝送用のデータが入力されると、低速信号生成部２４６は、入力された低速伝送用のデータを図４（Ａ）に示す低速伝送用の色度点配置に変調マッピングし、低速信号（Ａ）のレプリカ信号を生成する。そして、低速信号生成部２４６により生成された低速信号（Ａ）のレプリカ信号（ｘＬ，ｙＬ）は、低速信号除去部２４８に入力される。低速信号（Ａ）のレプリカ信号が入力されると、低速信号除去部２４８は、座標系変換部２４０から入力された色度点（ｘ，ｙ）の信号から、入力されたレプリカ信号（ｘＬ，ｙＬ）を減算する。
【００８４】
このようにして加算信号（Ｃ）に対応する色度点（ｘ，ｙ）の信号から、低速信号（Ａ）のレプリカ信号を除去することにより、高速信号（Ｂ）の成分（ｘＨ，ｙＨ）が得られる。低速信号除去部２４８の減算処理により得られた高速信号（Ｂ）の成分（ｘＨ，ｙＨ）は、第１色座標復調部２５０に入力される。高速信号（Ｂ）の成分（ｘＨ，ｙＨ）が入力されると、第１色座標復調部２５０は、図４（Ｂ）に示す色度点配置に基づいて高速信号（Ｂ）の成分（ｘＨ，ｙＨ）から高速伝送用のデータを復調する。第１色座標復調部２５０により復調された高速伝送用のデータは、図示しない他の構成要素に向けて出力される。
【００８５】
以上、本実施形態に係る受信装置２３０の機能構成について説明した。上記の通り、本実施形態においては、低速信号（Ａ）と高速信号（Ｂ）とを加算した加算信号（Ｃ）に基づく発光制御により発せられる光を用いてデータが伝送される。受信装置２３０は、加算信号（Ｃ）に対応する受信信号から、低速信号（Ａ）の成分と高速信号（Ｂ）の成分とを分離し、それぞれ復調して低速伝送用のデータと高速伝送用のデータとを復元する。このとき、本実施形態においては、低速信号（Ａ）の変調周期毎に受信信号を平均化することで高速信号（Ｂ）の成分を除去し、低速信号（Ａ）のレプリカ信号を受信信号から減算することで高速信号（Ｂ）の成分を得る方法が用いられている。
【００８６】
このような構成にすることで、受信信号に含まれる低速信号（Ａ）の成分と高速信号（Ｂ）の成分とを分離することが可能になり、低速伝送用のデータと高速伝送用のデータとを同時に得ることができるようになる。但し、送信装置２００と受信装置２３０との間の距離が離れていたりすると、高速伝送用のデータが正しく復調されていない場合がある。なお、高速伝送用のデータに対する誤り検出等の処理は、第１色座標復調部２５０の後段において実施される。
【００８７】
＜変形例１：低速／中速／高速伝送用データの多重伝送方法＞
上記の例では、低速伝送用のデータ及び高速伝送用のデータを同時に送信する方法が示された。しかし、本実施形態に係る可視光通信方法は、３つ以上のデータを互いに異なる伝送速度で変調して同時に伝送する可視光通信方法に拡張することができる。ここでは、３つのデータを低速、中速、高速の３通りの伝送速度で変調して同時に伝送する可視光通信システム（変形例１）について説明する。
【００８８】
［送信装置３００の機能構成］
次に、図９を参照しながら、変形例１に係る可視光通信システムを構成する送信装置３００の機能構成について説明する。図９は、変形例１に係る送信装置３００の機能構成例を示す説明図である。
【００８９】
図９に示すように、送信装置３００は、主に、第１色座標変調部３０２と、第２色座標変調部３０４と、第３色座標変調部３０６と、加算器３０８、３１０、３１２、３１４と、座標系変換部３１６と、Ｄ／Ａ変換部３１８、３２０、３２２と、駆動回路３２４、３２６、３２８と、発光素子３２９（ＬＥＤ）とにより構成される。なお、ここでは発光素子３２９としてＬＥＤを例示するが、例えば、各種の発光ダイオードやディスプレイデバイス等を発光素子３２９として用いてもよい。また、以下の説明では低速信号により送信されるデータと、中速信号により送信されるデータと、高速信号により送信されるデータとが異なるものとして説明するが、同じデータを送信するように構成してもよい。
【００９０】
まず、第１色座標変調部３０２に高速伝送用のデータ（Ｈｉｇｈ  Ｒａｔｅ  Ｄａｔａ）が入力される。また、第２色座標変調部３０４に中速伝送用のデータ（Ｍｉｄｄｌｅ  Ｒａｔｅ  Ｄａｔａ）が入力される。さらに、第３色座標変調部３０６に低速伝送用のデータ（Ｌｏｗ  Ｒａｔｅ  Ｄａｔａ）が入力される。第１色座標変調部３０２に入力された高速伝送用のデータは、高速伝送用の色度点配置に変調マッピングされ、高速信号が生成される。高速信号は、色度座標上の色度点（ｘＨ，ｙＨ）で表現される。第１色座標変調部３０２により生成された高速信号は、加算器３０８、３１０に入力される。
【００９１】
同様に、第２色座標変調部３０４に入力された中速伝送用のデータは、中速伝送用の色度点配置に変調マッピングされ、中速信号が生成される。中速信号は、色度座標上の色度点（ｘＭ，ｙＭ）で表現される。第２色座標変調部３０４により生成された中速信号は、加算器３１２、３１４に入力される。また、第３色座標変調部３０６に入力された低速伝送用のデータは、低速伝送用の色度点配置に変調マッピングされ、低速信号が生成される。低速信号は、色度座標上の色度点（ｘＬ，ｙＬ）で表現される。第３色座標変調部３０６により生成された低速信号は、加算器３１２、３１４に入力される。
【００９２】
図９に示すように、中速信号のｘ成分（ｘＭ）、及び低速信号のｘ成分（ｘＬ）は、加算器３１２に入力される。そして、加算器３１２において、中速信号のｘ成分（ｘＭ）及び低速信号のｘ成分（ｘＬ）が加算され、加算信号のｘ成分（ｘＭ＋Ｌ）が出力される。そして、加算器３１２から出力された加算信号のｘ成分（ｘＭ＋Ｌ）は、加算器３０８に入力される。同様に、中速信号のｙ成分（ｙＭ）、及び低速信号のｙ成分（ｙＬ）は、加算器３１４に入力される。そして、加算器３１４において、中速信号のｙ成分（ｙＭ）及び低速信号のｙ成分（ｙＬ）が加算され、加算信号のｙ成分（ｙＭ＋Ｌ）が出力される。そして、加算器３１４から出力された加算信号のｙ成分（ｙＭ＋Ｌ）は、加算器３１０に入力される。
【００９３】
上記の通り、加算器３０８には、高速信号のｘ成分（ｘＨ）、及び加算信号のｘ成分（ｘＭ＋Ｌ）が入力される。そして、加算器３０８において、高速信号のｘ成分（ｘＨ）及び加算信号のｘ成分（ｘＭ＋Ｌ）が加算され、新たに加算信号のｘ成分（ｘ）が出力される。そして、加算器３０８から出力された加算信号のｘ成分（ｘ）は、座標系変換部３１６に入力される。同様に、加算器３１０には、高速信号のｙ成分（ｙＨ）、及び加算信号のｙ成分（ｙＭ＋Ｌ）が入力される。そして、加算器３１０において、高速信号のｙ成分（ｙＨ）及び加算信号のｙ成分（ｙＭ＋Ｌ）が加算され、新たに加算信号のｙ成分（ｙ）が出力される。そして、加算器３１０から出力された加算信号のｙ成分（ｙ）は、座標系変換部３１６に入力される。
【００９４】
上記の通り、座標系変換部３１６には、図１０（Ｃ）に示す色度座標上の色度点（ｘ，ｙ）で表現される加算信号（Ｃ）が入力される。座標系変換部３１６に入力された加算信号（Ｃ）は、上記の式（１）及び式（２）から導かれる変換式（ｘｙ  ｔｏ  ＲＧＢ）を用いて輝度信号（Ｒ，Ｇ，Ｂ）に変換される。座標系変換部３１６の変換処理により得られた輝度信号は、色毎にＤ／Ａ変換部３１８、３２０、３２２に入力される。Ｄ／Ａ変換部３１８、３２０、３２２に入力された輝度信号はアナログ信号に変換される。そして、Ｄ／Ａ変換部３１８、３２０、３２２から出力されたアナログ信号は、それぞれ駆動回路３２４、３２６、３２８に入力される。
【００９５】
駆動回路３２４は、入力されたアナログ信号に基づいて発光素子３２９（赤色ＬＥＤ；Ｒ）の発光強度を制御する。また、駆動回路３２６は、入力されたアナログ信号に基づいて発光素子３２９（緑色ＬＥＤ；Ｇ）の発光強度を制御する。そして、駆動回路３２８は、入力されたアナログ信号に基づいて発光素子３２９（青色ＬＥＤ；Ｂ）の発光強度を制御する。そして、発光素子３２９から加算信号（ｘ，ｙ）に対応する光が発せられる。
【００９６】
以上、変形例１に係る送信装置３００の機能構成について説明した。上記の通り、変形例１においては、高速／低振幅の変調信号（高速信号）と、中速／中振幅の変調信号（中速信号）と、低速／高振幅の変調信号（低速信号）とを加算して得られる加算信号に基づいて発光制御が行われる。そのため、駆動回路３２４、３２６、３２８、及び発光素子３２９に過度の負荷をかけることなく、伝送品質は低いが高速なデータ伝送と、低速ではあるが伝送品質の高いデータ伝送と、これらの中間的な伝送品質及び伝送速度を持つデータ伝送とが同時に実現される。
【００９７】
［受信装置３３０の機能構成］
次に、図１１を参照しながら、変形例１に係る可視光通信システムを構成する受信装置３３０の機能構成について説明する。図１１は、変形例１に係る受信装置３３０の機能構成例を示す説明図である。なお、受信装置３３０は、上記の送信装置３００の発光素子３２９から発せられた光を受光するものとする。
【００９８】
図１１に示すように、受信装置３３０は、主に、受光素子３３２（ＰＤ）と、Ａ／Ｄ変換部３３４、３３６、３３８と、座標系変換部３４０と、第１平均化部３４２と、第２平均化部３４４と、第３色座標復調部３４６と、低速信号生成部３４８と、第１低速信号除去部３５０と、第２低速信号除去部３５２と、第２色座標復調部３５４と、中速信号生成部３５６と、中速信号除去部３５８と、第１色座標復調部３６０とにより構成される。なお、ここでは受光素子２３２としてＰＤ（フォトダイオード）を例示するが、例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳイメージセンサ等を受光素子２３２として用いてもよい。
【００９９】
まず、送信装置３００から発せられた光は、受光素子３３２により受光される。受光素子３３２により受光された光は、ＲＧＢ信号に変換され、色毎にＡ／Ｄ変換部３３４、３３６、３３８に入力される。Ａ／Ｄ変換部３３４、３３６、３３８では、受光素子３３２から入力されたアナログのＲＧＢ信号がデジタルのＲＧＢ信号に変換される。そして、Ａ／Ｄ変換部３３４、３３６、３３８でデジタル化されたＲＧＢ信号は、座標系変換部３４０に入力される。
【０１００】
ＲＧＢ信号が入力されると、座標系変換部３４０は、上記の式（１）及び式（２）に基づいて、入力されたＲＧＢ信号をｘｙ色度座標上の色度点（ｘ，ｙ）で表現される信号に変換する。座標系変換部３４０の変換処理により得られた色度点（ｘ，ｙ）の信号は、第１平均化部３４２、及び第２低速信号除去部３５２に入力される。色度点（ｘ，ｙ）の信号が入力されると、第１平均化部３４２は、上記の中速信号の１パルス周期を単位とする変調周期毎に入力信号（ｘ，ｙ）の値を平均化して第１平均化信号を生成する。このようにして中速信号のパルス周期毎に入力信号の値が平均化されることにより、高速信号の成分が取り除かれた第１平均化信号が得られる。
【０１０１】
第１平均化部３４２により生成された第１平均化信号は、第２平均化部３４４、及び第１低速信号除去部３５０に入力される。第１平均化信号が入力されると、第２平均化部３４４は、上記の低速信号の１パルス周期を単位とする変調周期毎に入力信号（ｘ，ｙ）の値を平均化して第２平均化信号を生成する。このようにして低速信号のパルス周期毎に入力信号の値が平均化されることにより、中速信号の成分が取り除かれた第２平均化信号が得られる。なお、上記の第１平均化部３４２により高速信号の成分が既に取り除かれているため、第２平均化信号は、低速信号の成分のみが含まれた信号になる。
【０１０２】
第２平均化部３４４により生成された第２平均化信号は、第３色座標復調部３４６に入力される。第２平均化信号が入力されると、第３色座標復調部３４６は、入力された第２平均化信号から、低速伝送用の色度点配置に基づいて低速信号に対応する低速伝送用のデータを復調する。第３色座標復調部３４６により復調された低速伝送用のデータは、低速信号生成部３４８に入力されると共に、図示しない他の構成要素に向けて出力される。
【０１０３】
第３色座標復調部３４６により復調された低速伝送用のデータが入力されると、低速信号生成部３４８は、入力された低速伝送用のデータを低速伝送用の色度点配置に変調マッピングし、低速信号のレプリカ信号を生成する。そして、低速信号生成部３４８により生成された低速信号のレプリカ信号（ｘＬ，ｙＬ）は、第１低速信号除去部３５０に入力される。低速信号のレプリカ信号が入力されると、第１低速信号除去部３５０は、第１平均化部３４２から入力された第１平均化信号から低速信号のレプリカ信号を減算する。
【０１０４】
上記の通り、第１平均化信号は、高速信号の成分のみが除去された信号である。そのため、第１平均化信号から低速信号のレプリカ信号が減算されると、中速信号の成分が得られる。このようにして得られた中速信号の成分は、第２色座標復調部３５４に入力される。また、第１平均化部３４２は、低速信号のレプリカ信号を第２低速信号除去部３５２に入力する。低速信号のレプリカ信号が入力されると、第２低速信号除去部３５２は、座標系変換部３４０から入力された色度点（ｘ，ｙ）の信号から、低速信号のレプリカ信号（ｘＬ，ｙＬ）を減算する。減算後の信号は、中速信号除去部３５８に入力される。
【０１０５】
また、第１低速信号除去部３５０から中速信号の成分（ｘＭ，ｙＭ）が入力された第２色座標復調部３５４は、中速伝送用の色度点配置に基づいて、入力された中速信号の成分（ｘＭ，ｙＭ）から中速伝送用のデータを復調する。第２色座標復調部３５４により復調された中速伝送用のデータは、中速信号生成部３５６に入力されると共に、図示しない他の構成要素に向けて出力される。
【０１０６】
第２色座標復調部３５４により復調された中速伝送用のデータが入力されると、中速信号生成部３５６は、入力された中速伝送用のデータを中速伝送用の色度点配置に変調マッピングし、中速信号のレプリカ信号を生成する。そして、中速信号生成部３５６により生成された中速信号のレプリカ信号（ｘＭ，ｙＭ）は、中速信号除去部３５８に入力される。中速信号のレプリカ信号が入力されると、中速信号除去部３５８は、第２低速信号除去部３５２から入力された信号から中速信号のレプリカ信号を減算する。
【０１０７】
このようにして加算信号に対応する色度点（ｘ，ｙ）の信号から、低速信号及び中速信号のレプリカ信号を除去することにより、高速信号の成分（ｘＨ，ｙＨ）が得られる。中速信号除去部３５８の減算処理により得られた高速信号の成分（ｘＨ，ｙＨ）は、第１色座標復調部３６０に入力される。高速信号の成分（ｘＨ，ｙＨ）が入力されると、第１色座標復調部３６０は、高速伝送用の色度点配置に基づいて高速信号の成分（ｘＨ，ｙＨ）から高速伝送用のデータを復調する。第１色座標復調部３６０により復調された高速伝送用のデータは、図示しない他の構成要素に向けて出力される。
【０１０８】
以上、変形例１に係る受信装置３３０の機能構成について説明した。上記の通り、変形例１においては、低速信号、中速信号、及び高速信号を加算した加算信号に基づく発光制御により発せられる光を用いてデータが伝送される。受信装置３３０は、加算信号に対応する受信信号から、低速信号の成分、中速信号の成分、及び高速信号の成分を分離し、それぞれ復調して低速伝送用のデータ、中速伝送用のデータ、及び高速伝送用のデータを復元する。このような構成にすることで、低速伝送用のデータ、中速伝送用のデータ、及び高速伝送用のデータを同時に得ることができるようになる。
【０１０９】
［変形例２：信号の空間多重を利用したシステム構成］
上記の例では、送信側で低速信号と高速信号（及び中速信号）とを加算して送信する構成としていた。しかし、低速／高振幅の光パルス列を発光する送信機と、高速／低振幅の光パルス列を発光する送信機とが同期して発光することにより、空間で両パルス列が多重されて受信機に到達する。このようなシステム構成にした場合においても、上記の受信装置２３０（受信装置３３０）で正しく受信信号を分離することができる。そこで、図１２に、高速伝送用データを送信する第１送信系統と、低速伝送用データを送信する第２送信系統とを設けた送信装置４００を用いて可視光通信システムを構築する例を示す。
【０１１０】
第１送信系統は、図１２に示すように、第１色座標変調部４０２と、座標系変換部４０４と、Ｄ／Ａ変換部４０６、４０８、４１０と、駆動回路４１２、４１４、４１６と、発光素子４１８（ＬＥＤ）とにより構成される。また、第２送信系統は、第２色座標変調部４３２と、座標系変換部４３４と、Ｄ／Ａ変換部４３６、４３８、４４０と、駆動回路４４２、４４４、４４６と、発光素子４４８（ＬＥＤ）とにより構成される。なお、第１及び第２送信系統は、個別の送信機により構成されていてもよいし、１台の送信機により構成されていてもよい。ここでは１台の送信機により構成されるものとする。
【０１１１】
まず、第１色座標変調部４０２に高速伝送用のデータ（Ｈｉｇｈ  Ｒａｔｅ  Ｄａｔａ）が入力される。第１色座標変調部４０２に入力された高速伝送用のデータは、高速伝送用の色度点配置に変調マッピングされ、高速信号が生成される。このとき、高速信号は、色度座標上の色度点（ｘＨ，ｙＨ）で表現される。第１色座標変調部４０２により生成された高速信号は、座標系変換部４０４に入力される。
【０１１２】
座標系変換部４０４に入力された高速信号は、上記の式（１）及び式（２）から導かれる変換式（ｘｙ  ｔｏ  ＲＧＢ）を用いて輝度信号（Ｒ，Ｇ，Ｂ）に変換される。そして、座標系変換部４０４の変換処理により得られた輝度信号は、色毎にＤ／Ａ変換部４０６、４０８、４１０に入力される。Ｄ／Ａ変換部４０６、４０８、４１０に入力された輝度信号はアナログ信号に変換され、それぞれ駆動回路４１２、４１４、４１６に入力される。駆動回路４１２、４１４、４１６は、それぞれ入力されたアナログ信号に基づいて発光素子４１８の発光強度を制御する。そして、発光素子４１８から高速信号（ｘＨ，ｙＨ）に対応する光が発せられる。
【０１１３】
また、第２色座標変調部４３２に低速伝送用のデータ（Ｌｏｗ  Ｒａｔｅ  Ｄａｔａ）が入力される。第２色座標変調部４３２に入力された低速伝送用のデータは、低速伝送用の色度点配置に変調マッピングされ、低速信号が生成される。このとき、低速信号は、色度座標上の色度点（ｘＬ，ｙＬ）で表現される。第２色座標変調部４３２により生成された低速信号は、座標系変換部４３４に入力される。
【０１１４】
座標系変換部４３４に入力された低速信号は、上記の式（１）及び式（２）から導かれる変換式（ｘｙ  ｔｏ  ＲＧＢ）を用いて輝度信号（Ｒ，Ｇ，Ｂ）に変換される。そして、座標系変換部４３４の変換処理により得られた輝度信号は、色毎にＤ／Ａ変換部４３６、４３８、４４０に入力される。Ｄ／Ａ変換部４３６、４３８、４４０に入力された輝度信号はアナログ信号に変換され、それぞれ駆動回路４４２、４４４、４４６に入力される。駆動回路４４２、４４４、４４６は、それぞれ入力されたアナログ信号に基づいて発光素子４４８の発光強度を制御する。そして、発光素子４４８から低速信号（ｘＬ，ｙＬ）に対応する光が発せられる。
【０１１５】
発光素子４１８から発せられた高速信号に対応する光と、発光素子４４８から発せられた低速信号に対応する光とは、空間内で多重されて受信装置２３０に入射する。受信装置２３０は、上記の加算信号に基づく発光制御を受けて発せられた光を受光した場合と同様にして、受信信号から低速信号と高速信号とを分離し、各信号を復調して低速伝送用データ及び高速伝送用データを復元する。ここでは上記の受信装置２３０に対応するシステム構成を例示したが、上記の受信装置３３０に対応するシステム構成に拡張することも可能である。この場合、送信装置４００には、中速信号に基づいて発光制御する第２送信系統が設けられる。このように、送信側の構成を変形することができる。
【０１１６】
［応用例について］
ここで、図１３を参照しながら、本実施形態及び上記各変形例に係る可視光通信システムの応用例について説明する。この中で、本実施形態及び上記各変形例に係る技術を適用することで得られる効果についても説明する。図１３は、本実施形態及び上記各変形例に係る可視光通信システムの応用例を示す説明図である。
【０１１７】
可視光通信は、ＬＥＤ照明やＬＥＤ広告表示板等を送信機として用い、１対多の情報伝送に利用されることが想定される。このような状況では、距離によらず、多数の受信者に対して所定の情報を確実に提供しながら、送信機（ＬＥＤ照明等）に近づいた受信者に対して更に多くの情報を提供するといったシステム構成が好ましい。本実施形態の技術を適用することにより、このようなシステム構成を実現することが可能になる。
【０１１８】
例えば、図１３に示すように、（１）低速（遠距離伝送）情報として見出しなどの簡易テキストを送信し、高速（近距離伝送）情報として詳細情報を含む大量テキストを送信する構成、（２）低速（遠距離伝送）情報としてテキストを送信し、高速（近距離伝送）情報として静止画を送信する構成、（３）低速（遠距離伝送）情報としてテキストを送信し、高速（近距離伝送）情報として音声案内を送信する構成、（４）低速（遠距離伝送）情報として現在地情報を送信し、高速（近距離伝送）情報として周辺地図データを送信する構成等が実現される。
【０１１９】
また、本実施形態の技術を適用すると、一般のＬＥＤ及び駆動回路を用いながらも、近距離（高ＳＮＲ）における高い伝送速度の通信と、遠距離（低ＳＮＲ）における低い伝送速度での通信とを同時に実現することができるようになる。仮に、本実施形態の技術を適用せずに、近距離（高ＳＮＲ）における高い伝送速度の通信と、遠距離（低ＳＮＲ）における低い伝送速度での通信とを同時に実現しようとすると、波長の異なるＬＥＤ及びＰＤのセット、Ｄ／Ａ変換回路、Ａ／Ｄ変換回路、駆動回路等を複数用意する必要があり、回路規模が非常に増大してしまう。従って、本実施形態の技術を適用することで回路規模の削減効果も得られる。
【０１２０】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【０１２１】
１０    可視光通信システム
１００    送信装置
１０２    色座標変調部
１０４    座標系変換部
１０６    発光部
１３０    受信装置
１３２    受光部
１３４    座標系変換部
１３６    色座標復調部
２００    送信装置
２０２    第１色座標変調部
２０４    第２色座標変調部
２０６、２０８    加算器
２１０    座標系変換部
２１２、２１４、２１６    Ｄ／Ａ変換部
２１８、２２０、２２２    駆動回路
２２４    発光素子（ＬＥＤ）
２３０    受信装置
２３２    受光素子（ＰＤ）
２３４、２３６、２３８    Ａ／Ｄ変換部
２４０    座標系変換部
２４２    平均化部
２４４    第２色座標復調部
２４６    低速信号生成部
２４８    低速信号除去部
２５０    第１色座標復調部
３００    送信装置
３０２    第１色座標変調部
３０４    第２色座標変調部
３０６    第３色座標変調部
３０８、３１０、３１２、３１４    加算器
３１６    座標系変換部
３１８、３２０、３２２    Ｄ／Ａ変換部
３２４、３２６、３２８    駆動回路
３２９    発光素子（ＬＥＤ）
３３０    受信装置
３３２    受光素子（ＰＤ）
３３４、３３６、３３８    Ａ／Ｄ変換部
３４０    座標系変換部
３４２    第１平均化部
３４４    第２平均化部
３４６    第３色座標復調部
３４８    低速信号生成部
３５０    第１低速信号除去部
３５２    第２低速信号除去部
３５４    第２色座標復調部
３５６    中速信号生成部
３５８    中速信号除去部
３６０    第１色座標復調部
４００    送信装置
４０２    第１色座標変調部
４３２    第２色座標変調部
４０４、４３４    座標系変換部
４０６、４０８、４１０、４３６、４３８、４４０    Ｄ／Ａ変換部
４１２、４１４、４１６、４４２、４４４、４４６    駆動回路
４１８、４４８    発光素子（ＬＥＤ）
【図１】
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【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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