(57)【要約】【課題】可視光通信システムにおいて帯域幅を有効利用する方法及び装置を提供すること。【解決手段】一実施形態では、カラーセンサにより、光源と光検出器との間に複数のデータ伝送チャネルを実現する。異なる波長の光を同時に検出し、各波長の光に変調されたデータを別個に且つ同時に処理することが出来る。必要に応じて、選択された波長の光から得られたデータをエンドユーザに送ることが出来る。他の実施形態では、異なる方向の通信に異なる色を使用することにより、同時双方向通信を可能にする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可視スペクトル内の複数の波長を有する少なくとも１つの光源(23)と、
データを個々に変調して前記波長のそれぞれに載せるための少なくとも１つの変調器(201)と、
１以上の可視光受信装置に配置され、前記波長のそれぞれについて前記データを復元する少なくとも１つの復調器(207)と、
前記復調器のそれぞれに到来する波長を分離するための複数のカラーセンサ(26)と、
からなる可視光通信システム(10,30)。
【請求項２】
前記波長のうちの特定の波長が第１の方向へのデータ伝送のために予約され、前記波長のうちの特定の波長が第２の方向への光伝送のために予約されている、請求項１に記載の可視光通信システム。
【請求項３】
受信した波長データを制御するためのセレクタ(302)を少なくとも一部に含む、請求項２に記載の可視光通信システム。
【請求項４】
前記データ変調は、前記光源の他の機能の補助である、請求項１に記載の可視光通信システム。
【請求項５】
前記他の機能は、前記光源波長の組み合わせからなる視覚表示を行う機能である、請求項４に記載の可視光通信システム。
【請求項６】
前記カラーセンサのうちの特定のカラーセンサを選択的に作動させるための手段を更に含む、請求項１に記載の可視光通信システム。
【請求項７】
前記変調データの波長は、境界で仕切られた構造の外を伝搬する、請求項１に記載の可視光通信システム。
【請求項８】
可視光通信を行う方法であって、
データを個々に変調して複数波長の可視光光源の各波長に載せるステップと、
１以上の可視光受信装置において前記波長のそれぞれについて前記データを復調するステップと、
からなる方法。
【請求項９】
前記波長のうちの特定の波長が第１の方向へのデータ伝送のために予約され、前記波長のうちの特定の波長が第２の方向への光伝送のために予約されている、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記復調の前に、分離器を用いて前記波長が分離される、請求項８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は可視光通信システムに関し、具体的にはデータ通信帯域幅を拡大する為のシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ある場所から他の場所に視線方向情報を伝達する手段として、赤外線（ＩＲ）信号の利用は一般的になった。こうしたＩＲ信号は、例えばテレビや他の電子機器の電源の投入や切断、チャンネルの変更、音量調節等に使用されるハンドヘルド・コントローラに採用されている。これらの装置は、それらの間における通信専用に設計されていて、ＩＲ帯域で動作するため、汎用通信向けではない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
現在、可視範囲の光を通信に使用する為の研究が進んでいる。可視光通信（ＶＬＣ）システムと呼ばれるそのようなシステムは、ＬＥＤやＬＣＤディスプレイ等の市販の光源を通信に使用している。従って、情報表示に（又は単なる照明として）使用される装置は、１以上の受光器への情報伝達にも利用することが出来る。ＶＬＣシステムでは、光源からの可視光にデータを変調して載せているので、その可視光の光路上に存在する検出器（復調器）はいずれも、そのデータを受信することが出来る。
【０００４】
多くの通信システムと同様に帯域幅はすぐに一杯になってしまう為、光源と光検出器との間のデータ伝送速度には限界がある。ＶＬＣシステムをＰＤＡやコンピュータ等の携帯装置間におけるデータ伝送のソースにする場合、そのデータ伝送の帯域幅は出来る限り大きくすることが重要である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一実施形態では、カラーセンサにより、光源と光検出器との間に複数のデータ伝送チャネルを実現する。異なる波長の光を同時に検出し、各波長の光に変調されたデータを別個に且つ同時に処理すること出来、必要に応じて選択的にエンドユーザへ送ることが可能である。
【０００６】
他の実施形態では、異なる通信方向に異なる色を使用することにより、同時双方向通信を可能にする。
【０００７】
上述は、以下の本発明の詳細な説明をより分かり易くする為に、本発明の特徴及び技術的利点の大まかに概説したものである。本発明の特許請求の範囲の記載事項を形成する本発明の更なる特徴や利点は以下で説明される。当然ながら、開示する概念や特定の実施形態は、本発明と同じ目的を実施する為に変更の基礎として利用したり、他の構造を設計するための基盤として容易に利用することができる。そうした等価な構造も、特許請求の範囲に記載した本発明の範囲から外れることはない。本発明の特徴であると考えられる新規な特徴は、本発明の構成や動作方法についても、他の目的や利点についても、添付の図面を参照して以下の説明を読むことにより明らかとなるであろう。ただし、当然ながら各図面は図示説明の目的でのみ提供するものであり、本発明の範囲の定義として提供するものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明を更に完全に理解するために、添付の図面とともに下記の説明を参照する。
【０００９】
図１Ａは、見ている者に対し、電光標識１１により情報１１０を表示するシステム１０を示している。この例では、このような表示情報のことを公共報道情報と呼ぶことにする。以下で説明するように、電光標識１１の光源はメッセージを変調して様々なチャネルを介して送ることができ、或るメッセージを或るチャネルで車１２−１に伝送するとともに、別のメッセージを車１２−２に伝送することが出来る。車１２−１では第１のメッセージが表示装置１３−１に表示され、車１２−２では別のメッセージが表示装置１３−２に表示される。各メッセージは、可視光通信システム（ＶＬＣ）を構成している光源１１から、異なる色の光を用いて配送される。この例ではデータをスローガン（標語）又は情報として画面に表示しているが、データは例えば車を制御する為の情報や、伝送したい何らかの他のデータであっても良い点に注意して欲しい。また、特定の車の表示装置は、異なるチャネルを受信するように「調節」出来るようにしてもよい点に注意して欲しい。
【００１０】
図１Ｂは、赤色１５Ｒ、黄色１５Ｙ及び緑色１５Ｇ光の信号機１４を使ったシステムの一例１００を示す。このシステムでは、光１５を従来通りの方法で使用し、交通の流れを制御している。これらの光は例えば複数の別個のＬＥＤからなり、赤色光１５Ｒ、黄色光１５Ｙ及び緑色光１５Ｇはそれぞれ、約１００個の発光ダイオード（ＬＥＤ）から構成されることが望ましい。マルチチャネル情報を伝達したい場合、赤色光１５Ｒを構成する一群のＬＥＤのうちの１以上をデータで変調することが出来る。変調された光は携帯装置１２−１で復調され、そのデータが携帯装置で表示される。図１Ｂでは３つの光源１５Ｒ、１５Ｙ及び１５Ｇを全て使用して３チャネルシステムを実施している点に注意して欲しい。
【００１１】
図１Ｃはテレビ（ＴＶ）１６を光源として用いた更に他の実施形態を示している。ＴＶ１６は、ＴＶ１６の全視聴者が見ることが出来る公共映像である画像１６０を表示している。ＴＶ１６の各画素は、赤色、緑色及び青色の異なる色の光源から構成されている。ＴＶ１６内の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）又は他の光源は個々に変調され、ディスプレイ１７等の遠隔ディスプレイは、ＴＶ１６からの可視光上に変調された情報を受け取ることが出来る。例えば、ＴＶ１６は３以上の異なる情報チャネルを送信することができ、各チャネルは異なる色（周波数）を使用し、異なる目的に使用される。この変調されたデータは、他の装置の制御や情報の表示などに使用され、全てＴＶ１６の制御下で使用される。この変調は近くで制御することも、遠くの情報源からＴＶ１６に供給される信号によって制御することも出来るという点に注意して欲しい。つまり、遠くの情報源は、視覚的娯楽をＴＶ１６に提供するだけでなく、ＴＶ１６の近くにある様々な電子機器を制御したり、様々なメッセージを制御したりすることが出来るのである。
【００１２】
図２は、３つのデータ・チャネルを使用する一実施形態２０を示している。チャネルＤＡＴＡ１上のデータは変調器２１Ｂへ行き、チャネルＤＡＴＡ２上のデータは変調器２１Ｇへ行き、チャネルＤＡＴＡ３上のデータは変調器２１Ｒへ行く。これら３つの変調器は、この実施形態で利用可能な３つの光源である赤色光源、緑色光源、及び青色光源にそれぞれ関連する。図面には３つの変調器が描かれているが、単一の変調器を使用することもでき、必要であれば時間多重方式で単一の変調器を使用してもよい。また、これらの変調器はデジタル変調器であることが望ましい。
【００１３】
変調器の出力は各駆動回路の光を別個に変調する。すなわち、青色駆動回路２２Ｂは入力ＤＡＴＡ１上のデータで変調され、緑色駆動回路２２Ｇは入力ＤＡＴＡ２上のデータで変調され、赤色駆動回路２２Ｒは入力ＤＡＴＡ３上のデータで変調される。次に駆動回路の出力は、光源２３の３つの光源２３Ｂ、２３Ｇ及び２３Ｒを駆動する。図示の実施形態では、光源２３Ｂ、２３Ｇ、２３Ｒがそれぞれ単一の光源として描かれているが、実際には、各光源はＬＥＤやＬＣＤのような複数の光源から成るものであってもよい。
【００１４】
破線２４Ｂは光源２３Ｂからの変調光を示し、破線２４Ｇは光源２３Ｇからの変調光を示し、破線２４Ｒは光源２３Ｒからの変調光を示している。この光は可視領域の光であり、一実施形態においてフィルタを使用したカラーセンサ２６によって検出される。
【００１５】
カラーセンサ２６は、色毎に設けられたセンサであってもよいし、複数の色を統合したセンサであってもよい。カラーセンサ２６の出力は、様々な光周波数毎に分離される。そして、青色に変調された光は復調器２７Ｂに供給され、緑色に変調された光は復調器２７Ｇに供給され、赤色に変調された光は復調器２７Ｒに供給される。次にこれら３つの復調器の出力が、入力ＤＡＴＡ１、ＤＡＴＡ２及びＤＡＴＡ３からのデータを復元する。装置１３は時々光源１１の近くに近づくことがある携帯装置であってもよいし、光源１１に対して動かない装置であっても良いという点に注意して欲しい。
【００１６】
図３は、多方向システムの一実施形態であるシステム３０を示している。この実施形態では、高速ネットワーク３０２から入ってきたデータが、青色駆動回路２２Ｂ、緑色駆動回路２２Ｇ、及び赤色駆動回路２２Ｒのうちの１つ以上にそれぞれ供給される。この実施形態の場合、変調器２０１は単一の変調器であってもよいし、図２に示したような３つの変調器であってもよく、何色の色を使用してもよい。図２に関して説明したように、遠隔ユニット１７においてカラーセンサ２６は変調された光を受信し、個々の出力を復調器２０７に供給する。ただし、１色しか使用しない場合は、１色しか復調器２０７に供給されないという点に注意して欲しい。一方、複数の色を使用した場合は、複数の変調された光（即ちチャネル）が全て、復調器２０７に供給される。必要であればセレクタ３０２のようなセレクタを使用してカラーセンサ２６を選択、即ち調節し、どの色を復調器２０７（又は図２における復調器２７Ｂ、２７Ｇ、２７Ｒ）に供給するかを選択することも出来る。
【００１７】
復調器２０７において或るチャネルが選択された場合、そのチャネルはディスプレイ入出力１８に供給され、ユーザーへの公共的（又は私的）な表示が行われる。次にユーザーは、どのデータを変調器３１及びＬＥＤ駆動回路３２に供給するのかという情報を、入出力１８によって入力することが出来る。次にＬＥＤ駆動回路３２は、装置１６から装置１７へ向かう方向に現在使用されている色とは異なる色３４を持つ光源３３を駆動する。これらの選択色は固定色であってもよく、例えば装置１７から装置１６へ向かう方向には常に黄色を使用し、装置１６から装置１７へ向かう方向には常に赤色を使用するようにしてもよい。
【００１８】
本システムは、装置１７へ向かう方向にどの色が使用されているかをセレクタ３０２で判定し、光源３３を制御することで、逆方向には別の色を使用するように構成してもよい。いずれの場合も、装置１７から装置１６へ向かう方向の色は、装置１６から装置１７へ向かう色とは異なるので、これにより同時伝送双方向変調が可能となる。カラーセンサ３６は適切に色変調された光を復調器３７に供給し、次いで、復調器３７が、入出力１８からのデータを高速データネットワーク３０１に供給する。実際のところ、高速データネットワーク３０１が必要になるのは、装置１６の向こう（先）にまで情報を送らなければならない場合だけである。状況によっては、装置１６と装置１７の間で情報をやりとりするだけで、それよりも先の宛先へは何も情報を送る必要が無い場合もある。
【００１９】
本発明及びその利点を詳細に説明してきたが、当然ながら、特許請求の範囲に規定した本発明の範囲を外れることなく、様々な変形、置換、改変などを加えることも可能である。
また、本発明の範囲は、明細書に記載したプロセス、機械、製造、組成物、手段、方法及びステップの特定の実施形態に限定されるものでは無い。開示から明らかなように、本明細書に記載した実施形態と実質的に同じ機能を提供する既存の（又は将来開発されるであろう）プロセス、機械、製造、組成物、手段、方法、及びステップや、実質的に同じ結果を達成する既存の（又は将来開発されるであろう）プロセス、機械、製造、組成物、手段、方法、及びステップを使用することもできる。従って、特許請求の範囲は、その範囲内にそれらのプロセス、機械、製造、組成物、手段、方法又はステップを含めることを意図している。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１Ａ】本発明の概念の一態様に基づく一実施形態を示す図である。
【図１Ｂ】本発明の概念の一態様に基づく一実施形態を示す図である。
【図１Ｃ】本発明の概念の一態様に基づく一実施形態を示す図である。
【図２】単方向マルチチャネルの通信システムの一実施形態を示す図である。
【図３】双方向マルチチャネルの処理システムの一実施形態を示す図である。
【符号の説明】
【００２１】
１０、３０  可視光通信システム
２３  光源
２６  カラーセンサ
１１０  画像表示
２０１  変調器
２０７  復調器
３０２  セレクタ
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
2006109461.tif 000004
【図１Ｃ】
2006109461.tif 000005
【図２】
2006109461.tif 000006
【図３】
2006109461.tif 000007