(57)【要約】【課題】複数のＬＥＤを一体的に有するＬＥＤ照明部によって１０Ｍｂｉｔ／ｓのＬＡＮ接続を構築可能とした可視光通信システム及び光無線ＬＡＮ装置を提供する。【解決手段】光無線ＬＡＮ装置２は、ＬＡＮデータを可視光に変換して子機３へ送信するための可視光送信部２０２と、あらかじめ設定されたバイアス電流でＬＥＤ２０４を点灯させる調光部２０３とを備えている。ＬＥＤ２０４には、赤色ＬＥＤと、緑色ＬＥＤと、青色ＬＥＤと、白色ＬＥＤとを一体的に組み込んでいる。赤色ＬＥＤは点滅により可視光にて送信を行い、１０Ｍｂｉｔ／ｓのＬＡＮ接続を実現する。【選択図】図１
2009225196.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤ照明部からの可視光を用いて、子機との間で可視光通信を行う光無線ＬＡＮ装置を備えた可視光通信システムにおいて、
前記光無線ＬＡＮ装置には、前記ＬＥＤ照明部に対し電流を供給する調光部と、該調光部に送受信用の通信データを送信する可視光送信部とを設け、
前記ＬＥＤ照明部には、点滅により可視光通信を行う赤色ＬＥＤと、該赤色ＬＥＤの使用波長と干渉しない波長を用いたＬＥＤとを、組み込んだことを特徴とする可視光通信システム。
【請求項２】
前記ＬＥＤ照明部に、前記赤色ＬＥＤと、緑色ＬＥＤと、青色ＬＥＤと、白色ＬＥＤを一体的に設けた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】
前記赤色ＬＥＤの点滅により１０Ｍｂｉｔ／ｓのＬＡＮ接続を実現するように構成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の可視光通信システム。
【請求項４】
前記子機と前記光無線ＬＡＮ装置間のデータ授受のうち、ダウンリンクを可視光通信によって行い、アップリンクを赤外光通信にて行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の可視光通信システム。
【請求項５】
前記子機及び前記光無線ＬＡＮ装置には、空間キャリア検出用の受光素子が設けられ、
前記受光素子によって空間キャリアが存在しないことが確認された場合に、通信データの送受信を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の可視光通信システム。
【請求項６】
赤色ＬＥＤと、緑色ＬＥＤと、青色ＬＥＤと、白色ＬＥＤが一体化されたＬＥＤを、照明部として持ち、
前記赤色ＬＥＤの点滅により可視光通信を行うように構成されたことを特徴とする光無線ＬＡＮ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ照明部を用いて可視光通信を行う可視光通信システムに係り、特に、１０Ｍｂｉｔ／ｓのＬＡＮ接続（１０ＢＡＳＥ−Ｔ）を可能とした可視光通信システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、有線による光無線ＬＡＮ装置では配線が必要である。このため、配線に足を引っ掛かるなどの危険性があり、作業環境が低いといった問題点があった。そのため、配線を不要として安全な作業環境を確保できる光無線ＬＡＮ装置が考えられている。従来、光無線ＬＡＮ装置では電波を使用しているが、電波は機械設備や医療機器へ影響を与えるので、これらの設備や機器を誤動作させる可能性がある。
【０００３】
そこで、電波の発信が禁止又は制限されている環境、例えば病院やコンピュータルーム、機械室、計器室などでは、通信媒体として電波ではなく、可視光を用いた可視光通信システムが従来から提案されている（例えば、特許文献１）。特許文献１の発明は、ＬＥＤからの可視光によって、親機である光無線ＬＡＮ装置と子機との間の通信を行うようにしたものである。すなわち、ＬＥＤの応答性が白熱灯のそれに比べて高いため、ＬＥＤ照明を使用した中高速通信が可能となっている。
【０００４】
このような可視光通信システムによれば、ＬＥＤ照明の可視光が届く範囲のみで通信を実施するので、前記のような電波を使用した場合の欠点を解消することができる。しかも、電波のように隣りの部屋に通信が漏れる心配がないので、セキュリティの高いシステムを構築できるといった利点がある。
【特許文献１】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】
【０００５】
ところで、ＬＥＤ照明には、蛍光体を使用した白色ＬＥＤが広く普及している。しかしながら、白色ＬＥＤは蛍光体の応答速度が１０ＭＨｚ以下となる。そのため、白色ＬＥＤでは、１０Ｍｂｉｔ／ｓの通信処理が行うことができず、１０ＢＡＳＥ−Ｔのような高速のＬＡＮ接続を実現することが困難であった。
【０００６】
本発明は以上のような従来技術の問題点を解決するために提案されたものであって、その目的は、複数のＬＥＤを一体的に有するＬＥＤ照明部によって１０Ｍｂｉｔ／ｓのＬＡＮ接続を構築可能とした可視光通信システム及び光無線ＬＡＮ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の目的を達成するために、本発明は、ＬＥＤ照明部からの可視光を用いて、子機との間で可視光通信を行う光無線ＬＡＮ装置を備えた可視光通信システムにおいて、前記光無線ＬＡＮ装置には、前記ＬＥＤ照明部に対し電流を供給する調光部と、該調光部に送受信用の通信データを送信する可視光送信部とを設け、前記ＬＥＤ照明部には、点滅により可視光通信を行う赤色ＬＥＤと、該赤色ＬＥＤの使用波長と干渉しない波長を用いたＬＥＤとを、組み込んだことを特徴とするものである。
【０００８】
このような構成を有する本発明では、光無線ＬＡＮ装置のＬＥＤ照明部に、赤色ＬＥＤと、この赤色ＬＥＤの使用波長と干渉しない波長を用いたＬＥＤとを組み込むことによって、赤色ＬＥＤの点滅によって高速のＬＡＮ環境を構築することができ、しかも複数種類のＬＥＤを備えることで、照明に演色を加えることが可能である。
【０００９】
また、子機と光無線ＬＡＮ装置間のデータの授受のうち、ダウンリンクを可視光通信によって行い、アップリンクを赤外光通信にて行うことも本件発明の一態様である。更に、子機及び光無線ＬＡＮ装置に空間キャリア検出用の受光素子を設け、この受光素子によって空間キャリアが存在しないことが確認された場合にのみ、通信データの送受信を行うことも本件発明の一態様である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、赤色ＬＥＤの点滅によって安全でセキュリティの高い可視光による光無線ＬＡＮを構築可能であり、複数の人間が同時に通信可能なので複数作業者間の緊密な連絡が実現して作業効率が向上し、さらには複数のＬＥＤを有するので優れた照明性能を確保でき、白熱灯に比べて寿命が長く、且つ低消費電力化に寄与することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本件発明の実施形態の一例について図面に従って具体的に説明する。
（１）実施形態の構成
以下、本発明の代表的な実施形態の構成に関して、図１及び図２に従って具体的に説明する。図１は本実施形態に係る可視光通信システムの全体構成を示す構成図、図２は本実施形態に係る光無線ＬＡＮ装置及び子機のブロック図である。
【００１２】
（１−１）システムの概要
本システムは、ＨＵＢ５を介して、サーバ、ＰＣ、ＷｅｂカメラなどのＬＡＮ接続機器１に接続された光無線ＬＡＮ装置２と、この無線ＬＡＮ装置２との間でダウンリンクとしての可視光及びアップリンクとしての赤外光通信を行う子機３と、この子機３と接続されたＰＣなどのＬＡＮ接続機器４とから構成される。
【００１３】
なお、図１では説明上、光無線ＬＡＮ装置２は、ＨＵＢ５に１台しか接続していないが、設置する部屋数などに応じてより多数の光無線ＬＡＮ装置２を接続することもが可能である。同様に、子機３の数も図示の台数に限定されるものではなく、より多数台の使用が可能である。
【００１４】
（１−２）光無線ＬＡＮ装置の構成
図２に示すとおり、光無線ＬＡＮ装置２は、ＬＡＮ接続機器１からのＬＡＮデータを送受信するＭＡＣ送受信部２０１を備えている。また、光無線ＬＡＮ装置２は、子機３からのデータ受信機能を実現するために、子機３からのＬＡＮデータを重畳した赤外光を受光して電気信号に変換する受光素子（以下、ＰＤ：フォトダイオードと言う）ＰＤ２０６と、このＰＤ２０６にて受信した赤外光を自身宛の信号か否かを判定すると共に自身宛の信号の場合にはそれを復調して前記ＭＡＣ送受信部２０１へと送る赤外光受信部２０７とを備えている。
【００１５】
さらに、光無線ＬＡＮ装置２は、子機３へのデータ送信機能を実現するために、前記ＭＡＣ送受信部２０１からのＬＡＮデータを受信すると共に、受信したＬＡＮデータを可視光に変換して子機３へ送信するための可視光送信部２０２と、あらかじめ設定されたバイアス電流で、照明部であるＬＥＤ２０４を点灯させる調光部２０３とを備えている。
【００１６】
このうち、可視光送信部２０２は、該送受信部２０２に設けられた可視光用のＰＤ２０５によって空間上にキャリアとなる可視光が存在しないことを確認するキャリア確認部２０８と、ＭＡＣ送受信部２０１からのＬＡＮデータを変調して、このデータを調光部２０３へ送信する送信制御部２０９とを備えている。
【００１７】
また、ＬＥＤ２０４には、赤色ＬＥＤと、緑色ＬＥＤと、青色ＬＥＤと、白色ＬＥＤとを一体的に組み込んでいる。赤色ＬＥＤは点滅により可視光にて送信を行い、１０Ｍｂｉｔ／ｓのＬＡＮ接続を実現するものである。この場合の光波長は６２０ｎｍ±２０ｎｍ範囲（ただし、子機３の特性により使用波長は変更可能）とする。なお、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ及び白色ＬＥＤは、赤色ＬＥＤの使用波長と干渉しない波長を用いている。また、調光部２０３から供給される各ＬＥＤへのバイアス電流は、照明として要求される明るさを確保する電流値とする。
【００１８】
（１−３）子機の構成
図２に示すとおり、前記子機３は、ＬＡＮ接続機器４からのＬＡＮデータを送受信するＭＡＣ送受信部３０３を備えている。また、光無線ＬＡＮ装置２へのデータ送信機能を実現するために、ＬＡＮデータをＬＥＤ３０４から発光する赤外光による通信にて光無線ＬＡＮ装置２に対しアップリンク送信する赤外光送信部３０６を備えている。
【００１９】
この赤外光送信部３０６には、キャリア確認部３０８及び送信制御部３０９が設けられている。キャリア確認部３０８は、子機３に設けられたＰＤ３０５の受信する赤外光により、通信空間上にキャリアとなる光がないことから検出する。送信制御部３０９は、ＭＡＣ送受信部３０３からのＬＡＮデータを変調して、赤外光を発光するＬＥＤ２０４を点滅させる。
【００２０】
さらに、子機３は、光無線ＬＡＮ装置２からのデータ受信機能を実現するために、ダウンリンク用のＬＡＮデータが重畳された可視光を受光するＰＤ３０１と、このＰＤ３０１で受信した光データを電気信号に変換して、前記ＭＡＣ送受信部３０３へと送信する可視光受信部３０２を備えている。
【００２１】
（２）実施形態の作用
以上の構成を有する本実施形態の作用について、図３及び図４のフローチャートに従って説明する。
【００２２】
（２−１）光無線ＬＡＮ装置の送信処理
図３は、光無線ＬＡＮ装置２の子機３に対する送信処理を示すフローチャートである。
まず、ＬＥＤ照明として使用できる明るさにするために調光部２０３からＬＥＤ２０４へ供給されるバイアス電流値を設定する（ステップ１）。続いて、ＬＡＮ接続機器１からＬＡＮデータをＭＡＣ送受信２０１にて受信する（ステップ２）。
【００２３】
ＭＡＣ送受信部２０１は、受信したデータを可視光送信部２０２に送信する（ステップ３）。可視光送信部２０２のキャリア確認部２０８は、ＰＤ２０５で入力した可視領域の光（キャリア）を確認し（ステップ４）、入力が無い場合（ステップ４の無）、送信制御部２０９よりデータを調光部２０３へ送信する（ステップ５）。
【００２４】
調光部２０３は、あらかじめ設定されたバイアス電流で、照明として十分な明るさでＬＥＤ２０４が点灯する（ステップ６）。このとき、調光部２０３が可視光送信部２０２よりデータを受信した場合には、ＬＥＤ２０４の赤色ＬＥＤは点滅し、可視光にて送信を行う（ステップ７）。
【００２５】
ところで、可視光送信部２０２のキャリア確認部２０８が、ＰＤ２０５で入力した可視領域の光（キャリア）を確認した際（ステップ４）、キャリアがある場合（ステップ４の有）は、予め決められたリトライまで確認を繰り返すことで（ステップ８のＮｏ）、乱数時間待ち再送信する。
【００２６】
そして、所定のリトライ回数に達すると（ステップ８のＹｅｓ）、データを破棄する（ステップ９）。最後に、可視光送信部２０２の送信制御部２０９が、電源断となるか否かを判断し（ステップ１０）、電源断でなければ（ステップ１０のＮｏ）、ステップ２に戻り、電源断と判断した時点で（ステップ１０のＹｅｓ）、送信処理を終了する。
【００２７】
（２−２）子機の受信処理
子機３は、光無線ＬＡＮ装置２側から送信されるＬＥＤ２０４の赤色ＬＥＤの点滅信号をＰＤ３０１で受信する。受信した信号は可視光受信部３０２で波形整形した後、データとしてＭＡＣ送受信部３０３へ送信する。ＭＡＣ送受信部３０３は、ＬＡＮプロトコルを用いてＬＡＮ接続機器４へＬＡＮデータを送信する。
【００２８】
（２−３）子機の送信処理
ところで、子機３は、ＬＡＮ接続機器４からＬＡＮデータをＭＡＣ送受信部３０３にて受信した場合、受信したデータを赤外光送信部３０６に送信する。赤外光送信部３０６のキャリア確認部３０８では、ＰＤ３０５で入力した赤外領域の光（キャリア）を確認し、入力が無い場合、送信制御部３０９よりデータをＬＥＤ３０４へ送信する。キャリアがある場合は乱数時間待ち再送信する。この場合、再送信せず、データを破棄しても良い。
【００２９】
（２−４）光無線ＬＡＮ装置の受信処理
図４は、光無線ＬＡＮ装置２における子機３からの受信処理を示すフローチャートである。光無線ＬＡＮ装置２は、子機３から送信される光信号をＰＤ２０６で受信する（ステップ１１）。受信した信号は赤外光受信部２０７で波形整形した後、データとしてＭＡＣ送受信部２０１へ送信する（ステップ１２）。
【００３０】
このとき、赤外光受信部２０７では、ＬＡＮ上の赤外領域の光（キャリア）を確認し（ステップ１３）、入力が無い場合（ステップ１３の無）、ＭＡＣ送受信部２０１は、ＬＡＮプロトコルを用いＬＡＮ接続機器１へＬＡＮデータを送信する（ステップ１４）。一方、キャリアがある場合（ステップ１５の有）は、予め決められたリトライまで確認を繰り返すことで（ステップ１５のＮｏ）、乱数時間待ち再送信する。
【００３１】
そして、所定のリトライ回数に達すると（ステップ１５のＹｅｓ）、データを破棄する（ステップ１６）。最後に、電源断となるか否かを判断し（ステップ１７）、電源断でなければ（ステップ１７のＮｏ）、ステップ１１に戻り、電源断と判断した時点で（ステップ１７のＹｅｓ）、送信処理を終了する。
【００３２】
（３）実施形態の効果
以上の通り、本実施形態によれば、光無線ＬＡＮ装置２側のＬＥＤ２０４に、赤色ＬＥＤを組み込み、この赤色ＬＥＤによる可視光の点滅によって１０Ｍｂｉｔ／ｓのＬＡＮを実現することができる。また、ＬＥＤ２０４において、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ及び白色ＬＥＤは、赤色ＬＥＤの使用波長と干渉しない波長を用いているので、光の干渉による通信障害や混信が起きる心配がない。これにより、安全で確実な可視光通信による光無線ＬＡＮ接続が可能である。
【００３３】
しかも、ＬＥＤ２０４は調光部２０３から供給されるバイアス電流によりＬＥＤ照明として十分な明るさを発揮することができる。さらに、ＬＥＤ２０４は白熱灯に比べて寿命が長く、且つ低消費電力化に寄与することができる。また、赤色ＬＥＤに加えて、緑色ＬＥＤと、青色ＬＥＤと、白色ＬＥＤを一体的に設けているので、ＬＥＤ照明として演色を持つことが可能である。
【００３４】
さらには、１０Ｍｂｉｔ／ｓのＬＡＮ接続の実現によって、複数の人間が同時に通信できる作業環境となり、複数作業者間で緊密に連絡を取り合うことが可能となって作業効率が向上する。また、ＬＡＮ接続に伴う信号処理は光無線ＬＡＮ装置２側で負担するので、子機３での情報処理を単純化することが容易であり、処理速度が速く、高い使用感を得ることができる。
【００３５】
さらに、本実施形態は、ダウンリンクを可視光通信とし、アップリンクを赤外光通信としたので、光の干渉がなく、送受信時の混信も少ない。その上、ダウンリンクを可視光としたため、通信のできる範囲が肉眼で確認することができ、ダウンリンクを赤外光とした場合に比較して、子機３の使用者が通信可能範囲を適切に認識できる。
【００３６】
（４）他の実施形態
本件発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、各部材の形状や寸法、配置数、ＬＥＤの波長などは適宜変更可能であり、次のような他の実施形態も包含する。例えば、上記実施形態は、アップリンクとして赤外光通信を使用したが、アップリンクとダウンリンクの双方を可視光通信としてもよい。この場合、各リンクに使用する可視光の周波数を可視光の範囲で極力離れたものとすることで、光の干渉による通信障害や混信を避けることが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係る代表的な実施形態の構成図。
【図２】本実施形態における光無線ＬＡＮ装置及び子機のブロック図。
【図３】本実施形態における光無線ＬＡＮ装置の送信処理のフローチャートの一例。
【図４】本実施形態における光無線ＬＡＮ装置の受信処理のフローチャートの一例。
【符号の説明】
【００３８】
１、４…ＬＡＮ接続機器
２…光無線ＬＡＮ装置
３…子機
５…ＨＵＢ
２０１、３０３…ＭＡＣ送受信部
２０２…可視光送信部
２０３…調光部
２０４、３０４…ＬＥＤ
２０５、２０６、３０１、３０５…ＰＤ
２０７…赤外光受信部
２０８、３０８…キャリア確認部
２０９、３０９…送信制御部
３０２…可視受信部
３０６…赤外光送信部 
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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