(57)【要約】【課題】高速通信の可能なアップリンクを実現できる可視光通信システムを提供することにある。【解決手段】可視光１４を利用し、反射率の変更により反射光１５を変調させる可視光通信システムにおいて、発光素子１１からの可視光を反射するときの反射率を液体の発泡作用を利用して変化させる反射部２３を有する。反射部２３は、送信用データに基づいて反射率の変化で変調させた反射光１５を光送受信装置１０に送出する。光送受信装置１０は、反射光１５を受光して送信用データを復調し、ネットワークに送信する。【選択図】      図１
2009055352.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可視光を発光する発光手段と、
送信用データを保持するデータ保持手段と、
前記発光手段からの光を反射するときの反射率を液体の発泡作用を利用して変化させる反射率変更手段を含み、前記データ保持手段に保持された送信用データに基づいて、前記反射率変更手段による反射率の変化で変調させた反射光を送出する反射手段と、
前記反射手段からの反射光を受光して、前記送信用データを復調するデータ復調手段と、
前記データ復調手段により復調された送信用データを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システム。
【請求項２】
前記反射手段は、
前記発光手段からの光を反射するためのミラー部材と、
前記反射率変更手段として、前記送信用データに応じて変調した電気信号により発熱し、前記液体中に泡を発生させる発熱素子とを有する特徴とする請求項１に記載の可視光通信システム。
【請求項３】
前記反射手段は、
前記発光手段からの光を反射するためのプリズム部材と、
前記反射率変更手段として、前記送信用データに応じて変調した電気信号により発熱し、前記液体中に泡を発生させる発熱素子とを有する特徴とする請求項１に記載の可視光通信システム。
【請求項４】
前記プリズム部材は、コーナー・キューブ・プリズムからなることを特徴とする請求項３に記載の可視光通信システム。
【請求項５】
可視光を発光する発光手段と、
送信用データを保持するデータ保持手段と、
前記発光手段からの光を反射するときの反射率を電気的操作により変化させるミラー手段を含み、前記データ保持手段に保持された送信用データに応じて変調した電気信号により前記ミラー手段を制御して、前記反射率を変化させた反射光を送出する反射手段と、
前記反射手段からの反射光を受光して、前記送信用データを復調するデータ復調手段と、
前記データ復調手段により復調された送信用データを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システム。
【請求項６】
前記ミラー手段は、エレクトロ・クロミックミラーから構成されていることを特徴とする請求項５に記載の可視光通信システム。
【請求項７】
前記送信手段は、
ネットワークに接続されて、前記送信用データを前記ネットワークに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１から請求項６のいずれか１項に記載の可視光通信システム。
【請求項８】
前記発光手段は、照明光を発生する照明器具に含まれる発光素子から構成されていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の可視光通信システム。
【請求項９】
前記データ保持手段及び前記反射手段は、前記送信用データを生成する機能を有する端末装置に含まれる構成であることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の可視光通信システム。
【請求項１０】
可視光を使用してデータを通信する可視光通信システムに適用する光通信方法であって、
送信用データを決定するステップと、
液体の発泡作用を利用して前記可視光の反射率を変化させる作用を利用し、前記送信用データに基づいて、前記反射率を変化させて変調した反射光を送出するステップと、
前記反射光を受光して、前記送信用データを復調するステップと、
前記復調された送信用データを送信するステップと
を有する手順を実行する光通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、可視光及び反射光を利用した可視光通信システム関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、可視光を利用したデータ通信技術が注目されている。一般的に、通信には、片方向通信と双方向通信がある。片方向通信には、ダウンリンクとアップリンクがある。ダウンリンクとは、ネットワークの中心から利用者の端末装置の方向への通信を意味する。アップリンクとは、利用者の端末装置からネットワークの中心方向への通信を意味する。また、双方向通信は、アップリンクとダウンリンクの両方が可能な通信を意味する。
【０００３】
可視光通信のダウンリンクの具体化例としては、道路標識から車へ、あるいは照明から利用者への片方向通信の情報提供装置が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。双方向通信の分野では、アップリンクまたはダウンリンクの一方を、可視光ではなく電波や赤外線を用いて通信する方法が提案されている（例えば、特許文献２を参照）。また、ダウンリンクとアップリンクのいずれにおいても、照明光である可視光を使用する双方向通信方法も提案されている（例えば、特許文献３を参照）。
【特許文献１】特開２００２−２０２７４１号公報
【特許文献２】特開平１０−１４５２９０号公報
【特許文献３】特開２００４−２２１７４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
現状の可視光通信では、ダウンリンクが一般的である。可視光通信をアップリンクに適用するには、利用者の端末側での小型化や低消費電力化が要求される。このような要求を満たす方法としては、照明光を利用し、かつ端末側からの発光部の代わりに反射光を利用する構成が望ましい。前述の特許文献３では、可視光を使用するアップリンクでは、液晶を利用して反射光の反射率を変更させる方法が提案されている。
【０００５】
しかしながら、液晶を使用した反射率変更方法は、オン／オフの切り替え速度である応答速度が相対的に遅い。このため、高速通信でのアップリンクの実現が困難である。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、高速通信の可能なアップリンクを実現できる可視光通信システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の観点は、可視光を利用して、反射率の変更により反射光を変調させるシステムにおいて、高速通信の可能なアップリンクを実現できる可視光通信システムである。
【０００８】
本発明の観点に従った可視光通信システムは、可視光を発光する発光手段と、送信用データを保持するデータ保持手段と、前記発光手段からの光を反射するときの反射率を液体の発泡作用を利用して変化させる反射率変更手段を含み、前記データ保持手段に保持された送信用データに基づいて、前記反射率変更手段による反射率の変化で変調させた反射光を送出する反射手段と、前記反射手段からの反射光を受光して、前記送信用データを復調するデータ復調手段と、前記データ復調手段により復調された送信用データを送信する送信手段とを備えた構成である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、高速通信の可能なアップリンクを実現できる可視光通信システムを提供することができる。本発明のアップリンクと可視光通信によるダウンリンクとを組み合わせることにより、双方向の可視光通信システムを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下図面を参照して、本発明の各実施形態を説明する。
【００１１】
［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。
【００１２】
本実施形態の可視光通信システムは、利用者が操作する端末装置からネットワークの方向にデータを送信するアップリンクを実現するためのシステムである。システムは大別して、図１に示すように、光送受信装置１０と反射装置２０を有する。
【００１３】
光送受信装置１０は、発光素子１１、受光素子１２、及び復調器１３を有する。発光素子１１は、例えば複数の発光ダイオード素子（ＬＥＤ）からなり、可視光１４を発光する。受光素子１２は、後述する反射装置２０からの反射光１５を受光して電気信号に変換するフォトダイオード（ＰＤ）などからなる。復調器１３は、受光素子１２から出力される電気信号からデータ（端末装置からの送信用データ）を復調する。
【００１４】
復調器１３は、ネットワーク・インターフェース（ネットワークＩ／Ｆ）１６に接続されている。ネットワークＩ／Ｆ１６は、例えば構内に構築されたローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）のネットワーク回線１７と接続し、復調器１３から出力されたデータを例えばサーバに送信する。
【００１５】
ここで、光送受信装置１０は、例えば、部屋の天井の近傍に設けられて、発光素子１１からの光を照明光として使用する照明器具を兼用した装置である。当然ながら、照明器具とは別に設けられた専用装置でもよい。
【００１６】
反射装置２０は、例えば、パーソナルコンピュータなどの端末装置に組み込まれた装置、または端末装置に外付けで接続される装置である。反射装置２０は、データ保持部２１、変調器２２、及び反射部２３を有する。
【００１７】
データ保持部２１は、端末装置で生成された送信用データ（以下、単にデータと表記する場合がある）を一時的に記憶する記憶装置である。データ保持部２１は、端末装置のメモリやディスクドライブなどの記憶領域の一部でもよい。変調器２２は、可視光通信の規格などによる所定の変調方式で、データ保持部２１のデータに応じて変調した電気信号を反射部２３に出力する。
【００１８】
反射部２３は、発熱素子（ヒータ）２４、水溶液などの液体２５、反射用ミラー２６を有する。発熱素子２４は、変調器２２から出力される電気信号に応じたタイミングで、液体２５中で発熱する。液体２５は、発熱素子２４の発熱に応じて、泡（気泡）が発生する発泡性を有する媒質であり、通常の水でもよい。反射用ミラー２６は、発光素子１１から発光された可視光１４を反射して、反射光１５を光送受信装置１０の方向に送出する。
【００１９】
反射部２３は、反射用ミラー２６の前面に液体２５からなる反射率変更用媒質が配置された構成であり、当該液体２５中に発熱素子２４の発熱に応じて発泡することで、反射用ミラー２６による反射光の反射率を変化させる機能を有する。これにより、反射部２３は、変調器２２から出力される電気信号に応じて、データに応じて変調した反射光１５を送出する。
【００２０】
（可視光通信の動作）
以下、図２のフローチャートを参照して、本実施形態の可視光通信システムの動作を説明する。本実施形態のシステムは、前述したように、利用者が操作する端末装置からネットワークの方向にデータを送信するアップリンクを実現している。
【００２１】
まず、利用者は、端末装置を操作して送信用データを作成し、反射装置２０のデータ保持部２１にセットする（ステップＳ１）。反射装置２０では、変調器２２は、データ保持部２１のデータに応じて変調した電気信号を反射部２３に出力する（ステップＳ２）。
【００２２】
反射部２３では、発熱素子２４が変調器２２からの電気信号に応じて発熱することにより、液体２５中には泡が発生する。この発泡作用により、反射用ミラー２６に可視光１４が照射されたときの反射率が変化する（ステップＳ３）。即ち、液体２５中に泡が発生していない場合（泡の消滅）には、液体２５の特性に応じて反射率は異なるが、相対的に反射用ミラー２６から反射される反射光１５の反射率は高くなる。一方、液体２５中に泡が発生している場合には、相対的に反射光１５の反射率は低くなる。
【００２３】
このような反射装置２０の動作において、光送受信装置１０の発光素子１１から可視光１４が発光している状態であれば、可視光１４が反射部２３に照射されて、反射部２３から反射光１５が反射される（ステップＳ４のＹＥＳ）。この反射光１５は、変調器２２からの電気信号による液体２５中の泡の発生または消滅に応じて、反射率が変化している。即ち、反射光１５は、データ保持部２１のデータに応じて変調された反射率の光となる。
【００２４】
光送受信装置１０では、受光素子１２は、反射装置２０からの反射光１５を受光して電気信号に変換する（ステップＳ５）。復調器１３は、受光素子１２から出力される電気信号からデータ（端末装置からの送信用データ）を復調する（ステップＳ６）。
【００２５】
復調器１３は、ネットワークＩ／Ｆ１６に復調したデータを出力する。ネットワークＩ／Ｆ１６は、例えば構内に構築されたＬＡＮのネットワーク回線１７を介して、復調器１３から出力されたデータをサーバに送信する（ステップＳ７）。
【００２６】
以上のようにして、本実施形態の可視光通信システムにより、端末装置からネットワークにデータを送信するアップリンクを実現することができる。本実施形態のシステムは、光送受信装置１０から発光される可視光１４の反射光１５に、データに応じた変調を加えることで、光通信を行なう方式である。従って、端末装置側は反射装置２０を要するが、発光部を必要としない。このため、特に端末装置側の光通信に関係する装置の小型化及び消費電力の低減化を図ることが可能となる。
【００２７】
さらに、本実施形態の反射部２３は、液体２５の発泡作用を利用した反射率の変更方法を実現している。この方法は、従来の液晶を利用した方法より応答速度の面で優れている。具体的には、例えばインクジェット方式（登録商標）やバブルジェット方式（登録商標）のプリンタに適用しているインク吐出方法の応答速度は、マイクロ秒オーダーを実現している。本実施形態の反射率の変更方法は、当該プリンタのインク吐出方法での泡の発生または消滅の切り替え作用に相当する作用であり、マイクロ秒オーダーの応答速度を得ることが可能である。
【００２８】
要するに、本実施形態の可視光通信システムは、端末側の小型化と共に、高速通信の可能なアップリンクを実現できる。このような本実施形態のアップリンクと、従来の可視光通信によるダウンリンクを組み合わせることにより、双方向の可視光通信システムを実現することができる。また、光送受信装置１０は、照明光を発光する発光素子１１を使用することにより、照明器具を兼用することができる。
【００２９】
［第２の実施形態］
図３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。
【００３０】
本実施形態の可視光通信システムは、反射装置２０に含まれる反射部２３において、反射用ミラー２６の代わりに、コーナー・キューブ・プリズム（corner-cube reflector）２７を用いた構成である。
【００３１】
なお、本実施形態の可視光通信システムの基本的構成は、図１に示す第１の実施形態のシステムと同様であり、同一符号を付して説明を省略する。
【００３２】
コーナー・キューブ・プリズム１３は、内側に直交した３面の反射面を有し、可視光１４の入射方向に対して反射光１５を返す特性（再帰性反射）を有する。即ち、可視光１４の入射光は各反射面で１回ずつ、合計３回反射してから入射してきた方向に帰るように構成されている。
【００３３】
なお、本実施形態の可視光通信システムは、前述の第１の実施形態のシステムと基本的な作用効果が同様であり、光送受信装置１０から発光される可視光１４の反射光１５に、データに応じた変調を加えることで、光通信を行なう方式である。従って、本実施形態の可視光通信システムにおいても、端末装置からネットワークにデータを送信する高速通信でのアップリンクを実現することができる。また、本実施形態のシステムにおいても、端末装置側の光通信に関係する装置の小型化、及び消費電力の低減化を図ることが可能となる。
【００３４】
また、本実施形態のアップリンクと、従来の可視光通信によるダウンリンクを組み合わせることにより、双方向の可視光通信システムを実現することができる。また、光送受信装置１０は、照明光を発光する発光素子１１を使用することにより、照明器具を兼用することができる。
【００３５】
さらに、本実施形態のシステムであれば、コーナー・キューブ・プリズム２７を用いることで再帰性反射を可能にし、アップリンクの通信距離を長くすることができる効果が得られる。
【００３６】
［第３の実施形態］
図４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。
【００３７】
本実施形態の可視光通信システムは、反射装置２０に含まれる反射部２３において、発熱素子２４及び反射用ミラー２６の代わりに、エレクトロ・クロミック・ミラー２８を用いた構成である。エレクトロ・クロミック・ミラー２８は、電圧駆動で、可視光１４に対する反射光１５の反射率を変化させることができるミラー機器である。
【００３８】
なお、本実施形態の可視光通信システムの基本的構成は、図１に示す第１の実施形態のシステムと同様であり、同一符号を付して説明を省略する。
【００３９】
本実施形態の可視光通信システムでは、反射装置２０に含まれる変調器２２は、データ保持部２１のデータに応じて変調した電気信号をエレクトロ・クロミック・ミラー２８に出力する。反射部２３では、光送受信装置１０の発光素子１１から可視光１４が発光している状態であれば、反射部２３のエレクトロ・クロミック・ミラー２８から反射光１５が光送受信装置１０に送られる。この反射光１５は、エレクトロ・クロミック・ミラー２８により、変調器２２からの電気信号に応じて反射率が変化し、データ保持部２１のデータに応じて変調された反射率の反射光になる。
【００４０】
従って、本実施形態の可視光通信システムにおいても、端末装置からネットワークにデータを送信する高速通信でのアップリンクを実現することができる。また、本実施形態のシステムにおいても、端末装置側の光通信に関係する装置の小型化、及び消費電力の低減化を図ることが可能となる。
【００４１】
また、本実施形態のアップリンクと、従来の可視光通信によるダウンリンクを組み合わせることにより、双方向の可視光通信システムを実現することができる。また、光送受信装置１０は、照明光を発光する発光素子１１を使用することにより、照明器具を兼用することができる。
【００４２】
さらに、本実施形態のシステムであれば、エレクトロ・クロミック・ミラー２８を使用することで、直接的な電気的操作により反射光１５の反射率を変更できるため、相対的に反射装置２０の小型化を図ることが容易である。
【００４３】
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。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【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構成を説明するためのブロック図。
【図２】本実施形態に関する通信手順を説明するためのフローチャート。
【図３】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。
【図４】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。
【符号の説明】
【００４５】
１０…光送受信装置、１１…発光素子（ＬＥＤ）、１２…受光素子、１３…復調器、
１４…可視光、１５…反射光、
１６…ネットワーク・インターフェース（ネットワークＩ／Ｆ）、
１７…ネットワーク回線、２０…反射装置、２１…データ保持部、２２…変調器、
２３…反射部、２４…発熱素子（ヒータ）、２５…液体（水溶液）、
２６…反射用ミラー、２７…コーナー・キューブ・プリズム、
２８…エレクトロ・クロミック・ミラー。
【図１】
2009055352.tif 000003
【図２】
2009055352.tif 000004
【図３】
2009055352.tif 000005
【図４】
2009055352.tif 000006