JP2016058887A - 可視光通信装置、及び、受信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】より短時間に受信装置に情報を受信させる。【解決手段】可視光通信装置１であって、可視光通信のための光を出射する光源部２０と、光源部２０が出射する光の原信号を生成する信号制御回路３０とを備え、信号制御回路３０は、可視光通信装置１を識別するための識別情報を含むペイロード部分と、ペイロード部分の内容に応じて定められるＣＲＣ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ Ｃｈｅｃｋ）部分と、ＣＲＣ部分の直後に配置される認識部分とを含む原信号を生成する。【選択図】図２

Description

本発明は、可視光通信装置、及び、受信装置に関する。

従来、照明光の強度を変調することによって信号を送信する可視光通信装置がある。可視光通信装置は、照明光の強度を変調することで信号を送信するので、信号を送信するための特別の機器を必要としない。また、照明用光源として発光ダイオードを用いることで省電力が実現できるので、地下街などでのユビキタス情報システムへの利用が検討されている。

特許文献１は、可視光通信のために付加される回路が簡素であり、高周波の通信信号に応じて忠実に出力光の強度を変調できる照明光通信装置を開示する。

非特許文献１は、電子情報技術産業協会（ＪＥＩＴＡ）により制定された、可視光ビーコンシステムにおける可視光通信の送信信号のプロトコルであるＣＰ−１２２３を開示する。

特開２０１２−６９５０５号公報

「ＪＥＩＴＡ ＣＰ−１２２３ 可視光ビーコンシステム」、２０１３年５月

上記ＣＰ−１２２３に従って情報を送信する場合、送信される情報の最小単位である１フレーム分の情報を送信するのに比較的長い時間を要するという問題がある。

本発明は、より短時間に受信装置に情報を受信させる可視光通信装置等を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る可視光通信装置は、可視光通信のための光を出射する光源部と、前記光源部が出射する前記光の原信号を生成する制御回路とを備え、前記制御回路は、前記可視光通信装置を識別するための識別情報を含むペイロード部分と、前記ペイロード部分の内容に応じて定められるＣＲＣ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ Ｃｈｅｃｋ）部分と、前記ＣＲＣ部分の直後に配置される認識部分とを含む前記原信号を生成する。

本発明により、可視光通信装置は、より短時間に受信装置に情報を受信させることができる。

本発明の実施の形態１に係る可視光通信システムの概観図である。 本発明の実施の形態１に係る可視光通信装置の構成を示すブロック図である。 関連技術に係る可視光通信装置が送信する信号のフレーム構成の説明図である。 本発明の実施の形態１に係る可視光通信装置が送信する信号のフレーム構成の説明図である。 本発明の実施の形態１に係る識別信号の信号パターンを示す模式図である。 本発明の実施の形態２に係る可視光通信システムの概観図である。 本発明の実施の形態２に係る可視光通信装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態２に係る可視光通信装置の識別方法を示す模式図である。 本発明の実施の形態３に係る可視光通信システムの概観図である。 本発明の実施の形態３に係る可視光通信装置の光源部の第一の構成例を示す模式図である。 本発明の実施の形態３に係る可視光通信装置の光源部の第二の構成例を示す模式図である。 本発明の実施の形態３に係る可視光通信装置の光源部の第三の構成例を示す模式図である。 本発明の実施の形態３に係る可視光通信装置の光源部の第四の構成例を示す模式図である。 本発明の実施の形態３に係る可視光通信システムの利用例を示す模式図である。 本発明の実施の形態４に係る可視光通信装置の光源部をライトとして搭載する自動車の概観図である。 本発明の実施の形態４に係る可視光通信装置の光源部の第一例の拡大図である。 本発明の実施の形態４に係る可視光通信装置の光源部の第二例の拡大図である。

以下では、本発明の実施の形態に係る可視光通信装置について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置及び接続形態などは、一例であり、本発明を限定する趣旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、同じ構成部材については同じ符号を付している。

（実施の形態１）
本実施の形態において、より短時間に受信装置に情報を受信させることができる可視光通信装置等について説明する。

まず、非特許文献１に示されるＣＰ−１２２３に従う可視光通信信号である可視光ビーコン信号において生ずる弊害について説明する。

非特許文献１に示されるＣＰ−１２２３に従う可視光通信信号である可視光ビーコン信号において、１フレーム分の情報を送受信するのに約３３ｍｓｅｃの時間を要する。高速で移動する移動体が可視光ビーコン信号を受信する場合、１フレームを受信するのに要する約３３ｍｓｅｃの間に移動体が移動すると、当該可視光ビーコン信号が正しく受信されないことがある。また、受信処理速度が低いハードウェア又はソフトウェアが可視光ビーコン信号を受信する場合には、約３３ｍｓｅｃの間に受信する信号を蓄積し処理するのに長時間を要し、処理に要するメモリ消費量及び処理負荷が上昇し、また、消費電力も増大するという弊害が生じ得る。そこで、約３３ｍｓｅｃより短い時間で情報を送受信することが求められる。

そこで、本発明は、ＣＰ−１２２３に従う可視光ビーコン信号であって、より短時間にイメージセンサにより受信することができる可視光ビーコン信号を送信する可視光通信装置等を提供することを目的とする。短時間で受信されることにより、受信装置のメモリ消費量を抑制することができ、また、受信装置の消費電力を抑制することができるというメリットもある。

図１は、本実施の形態に係る可視光通信システムの概観図である。

図１に示されるように、本実施の形態に可視光通信システムは、可視光通信装置１と、受信装置１０とを備える。

可視光通信装置１は、照明光を周囲に照射することで、可視光通信装置１の周囲を照明する照明装置である。可視光通信装置１が出射する光は、可視光通信により受信装置１０に送信される情報を含む照明光（以降、「通信光」ともいう）である。通信光は、可視光通信装置に固有の識別情報を含む。通信光は、上記識別情報として、例えば、可視光通信装置１を一意に識別するための機器識別情報、又は、可視光通信装置１が設置されている位置を示す位置情報を含む。通信光を受光する装置は、通信光に含まれる情報に基づいて可視光通信装置１を識別することができる。可視光通信装置１は、例えば、発光ダイオード（以降、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）ともいう）等を光源とする照明装置である。

受信装置１０は、可視光通信装置１が出射する通信光を受光することで、可視光通信装置１から情報を受信する受信装置である。受信装置１０は、イメージセンサなどにより上記通信光を受光し、受光した通信光に含まれる識別情報を取得することにより、可視光通信装置１を識別する。受信装置１０は、携帯電話端末、スマートフォン（高機能型携帯電話端末）、タブレット又はＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等により実現される。

言いかえれば、受信装置１０は、可視光通信の受信装置であって、可視光通信装置１から光を受光する受光部と、受光部が受光した光の原信号を抽出する制御回路とを備え、制御回路は、原信号のうちの認識部分を取得し、取得した認識部分の直前に配置されたＣＲＣ部分を、可視光通信装置１を識別するための信号として取得する。上記受光部及び上記制御回路は、後述する可視光通信装置１における光源部２０及び信号制御回路３０とそれぞれ反対の動作を行う。

図２は、本実施の形態に係る可視光通信装置１の構成を示すブロック図である。

図２に示されるように、可視光通信装置１は、光源部２０と、信号制御回路３０と、信号制御用電源４０と、主電源制御部５０とを備える。

光源部２０は、自発光することで、可視光通信により受信装置１０に送信される情報を含む通信光を出射する光源である。光源部２０は、入力される電流Ｉ１により点灯又は消灯することで通信光を出射する。光源部２０が出射した通信光は、受信装置１０により受信される。光源部２０は、例えば、ＬＥＤ又は有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）により実現される。以降では、ＬＥＤにより実現される光源部２０を例として説明する。

信号制御回路３０は、光源部２０が出射する通信光の原信号を生成する制御回路である。信号制御回路３０は、電流Ｉ１の電流値を調整（変調）することで、光源部２０が出射する通信光に含まれる信号に対応する電気信号（「原信号」ともいう）を生成する。具体的には、信号制御回路３０は、光源部２０により出射すべき通信光の強度の変化に対応して振幅が変化する電気信号を生成する。信号制御回路３０は、スイッチング素子Ｑ（例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ））に接続され、電流Ｉ１を制御する。

信号制御回路３０が受信装置１０に送信すべき情報を含む原信号を生成し、情報を含めた原信号から生成された通信光を光源部２０が出射することにより、可視光通信装置１は、受信装置１０に情報を送信する。原信号に含められる情報については、後で詳細に説明する。

信号制御用電源４０は、信号制御回路３０を駆動するための電源回路である。信号制御用電源４０は、主電源制御部５０から電源供給を受け、信号制御回路３０を駆動するための電圧を生成し、信号制御回路３０に出力する。

主電源制御部５０は、外部電源６０から電力供給を受け、光源部２０、及び、信号制御用電源４０等に電力を供給する電源回路である。主電源制御部５０は、ＰＦＣ（Ｐｏｗｅｒ Ｆａｃｔｏｒ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）回路５１（力率改善回路）と、ＬＥＤ定電流回路５２とにより、ＬＥＤを駆動するための定電流を生成する。また、調光制御部５３により、上記の定電流の電流量を調整する。

以降において、可視光通信装置１が出射する通信光に含まれる情報について説明する。

図３は、関連技術に係る可視光通信装置が送信する信号のフレーム構成の説明図である。具体的には、関連技術は、非特許文献１に開示されるＣＰ−１２２３に従う可視光ビーコン信号に関連する技術である。図３は、通信光の原信号を示している。また、この原信号に基づいて通信光が生成され送信されることから、図３に示される信号は通信光に含まれる情報を示しているともいえる。

図３は、可視光ビーコン信号のフレームが複数含まれるフレーム列２００を示している。フレーム列２００は、ＣＰ−１２２３に従う可視光ビーコン信号の１つのフレームであるフレーム２０１を含む。

フレーム２０１は、プリアンブル（ＰＲＥ）と、ペイロード（ＰＡＹＬＯＡＤ）と、ＣＲＣ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ Ｃｈｅｃｋ）との各部分を含む。なお、上記部分のことを、フィールドともいう。

プリアンブルは、ＣＰ−１２２３に従って定められるフィールドであって、フレームの開始位置を示す所定のパターンからなるフィールドである。プリアンブルは、フレーム２０１内のその他のフィールドと区別されるために、４ＰＰＭの符号規則で符号化しても発生しないパターン、つまり、４ＰＰＭの符号規則違反のパターンを有する。プリアンブルは、例えば、１２スロットの時間長を有する。

ここで、スロットとは、一定の強度の光を出射する時間の最小単位であり、ＣＰ−１２２３では０．１０４ｍｓｅｃと規定されている。また、単に時間長という場合、当該信号を送信する場合に要する時間の長さを意味する。

ペイロードは、フレーム２０１により受信装置１０に送信される情報を含むフィールドである。ペイロードは、可視光通信装置１を一意に識別するための識別情報を含む。ペイロードは、４ＰＰＭの符号規則に従って符号化される。ペイロードは、例えば、１２８ビット（２５６スロット）である。

ＣＲＣは、受信装置１０による受信誤り（受信エラー）の検出のための符号を含むフィールドである。すなわち、フレーム２０１を受信した受信装置１０は、上記と同様の方法によりＣＲＣを算出し、算出したＣＲＣが、フレーム２０１に含まれるＣＲＣと一致する場合にフレーム２０１を正しく、つまり、エラーなく受信できたと判定する。ＣＲＣは、例えば、１６ビット（３２スロット）である。

ＣＲＣには、ペイロードを含む所定のフィールドを用いて、ＣＲＣを生成するための予め定められた生成多項式により算出される値が格納される。複数のフレームにおいてペイロードを含む所定のフィールド（以降、「ＣＲＣ対象フィールド」ともいう）の内容が同一である場合には、当該複数のフレームにおけるＣＲＣ対象フィールドから算出されるＣＲＣも同一となる。また、ＣＲＣ対象フィールドの内容が異なる場合、多くの場合において異なるＣＲＣが算出されるが、同一のＣＲＣが算出されることもあり得る。

上記のとおりの長さを有するフレーム２０１が通信光により送信されるには、例えば、約３３ｍｓｅｃの時間を要する。

図４は、本実施の形態に係る可視光通信装置１が送信する信号のフレーム構成の説明図である。図５は、本実施の形態に係る識別信号の信号パターンを示す模式図である。図４及び図５を用いて、本実施の形態に係る通信光のフレーム構造について説明する。

図４は、信号制御回路３０が生成する通信光の原信号を示しており、また、通信光に含まれる情報を示している。図４は、具体的には、可視光ビーコン信号のフレーム２１１が、複数連続して含まれるフレーム列２１０を示している。

フレーム２１１は、プリアンブル（ＰＲＥ）と、ペイロード（ＰＡＹＬＯＡＤ）と、ＣＲＣと、Ａ１との各フィールドを含む。プリアンブル（ＰＲＥ）と、ペイロード（ＰＡＹＬＯＡＤ）と、ＣＲＣとのフィールドについては、上記関連技術におけるものと同様であるので説明を省略する。

Ａ１は、原信号においてＣＲＣの直後に配置されるフィールドであって、ＣＲＣの位置を示すためのフィールドである。Ａ１は、上記の特徴を有するフィールドであればどのようなものであってもよい。Ａ１を含む通信光を受信した受信装置１０は、通信光においてＡ１の直前に配置された所定の長さのフィールドがＣＲＣであると判断することができる。

Ａ１は、予め定められたパターンからなるフィールドとしてもよい。Ａ１は、例えば、図５に示されるパターンを有する。図５に示されるＡ１は、「１０１０１０」という６スロットの信号である。ここで、「１」の信号は、「暗」状態（光源が光を出射しない状態）を意味し、「０」の信号は、「明」状態（光源が光を出射する状態）を意味する。この場合、Ａ１は、４ＰＰＭの符号規則違反のパターンを有する。Ａ１が４ＰＰＭの符号規則違反を有することで、フレーム２１１内のその他のフィールドと比較的容易に区別され得るというメリットがある。

一方、Ａ１は、時間的に変化するパターンからなるフィールドとしてもよい。その場合、可視光通信装置１と受信装置１０との間で、Ａ１の時間的変化の仕方について定められている必要がある。

Ａ１は、プリアンブルより短いフィールドとしてもよい。例えば、Ａ１は、４ビット（８スロット）としてもよい。また、Ａ１は、プリアンブルより短かければ、他の長さであってもよい。

上記のとおりの長さを有するフレーム２１１が、通信光により送信されるには、例えば、約３４ｍｓｅｃの時間を要する。しかしながら、下記のとおり、より短時間で受信装置１０がフレーム２１１から情報を取得することができる。

すなわち、受信装置１０は、送信される通信光を受信することで、受信した通信光に含まれるフレーム列２１０を取得する。そして、受信装置１０は、フレーム列２１０内を解析することで、予め定められたＡ１のパターンを発見した場合に、発見したＡ１のフィールドを取得する。Ａ１は、４ＰＰＭの符号規則に違反したパターンを有するので、比較的容易に発見されるメリットがある。

受信装置１０は、取得したフレーム２１１の中にＡ１を発見した場合には、Ａ１の直前の、ＣＲＣの長さの分のフィールドを取得することで、取得したフレーム列２１０からＣＲＣを取得する。

受信装置１０が取得したＣＲＣは、フレーム２１１に含まれていたペイロードを含むＣＲＣ対象フィールドの内容から算出されたものである。ペイロードが異なるフレーム２１１からは、上記のとおり、多くの場合に異なるＣＲＣが算出される。よって、受信装置１０は、当該フレーム２１１に含まれる固有の情報として、識別情報の代わりに、ＣＲＣを利用することができる。

このように、ＣＲＣ及びＡ１を用いて通信光から情報を取得するには、受信装置１０は、フレーム２１１におけるＣＲＣ及びＡ１を含む部分２１２を受信すればよく、この受信に要する時間は、例えば、約３. ３ｍｓｅｃである。この時間は、図３におけるフレーム２０１を受信するのに要する時間の約１／１０の時間に相当する。よって、フレーム２０１を受信するのに要する時間と比較して、フレーム２１１を受信するのに要する時間は、大幅に短縮される。

つまり、受信装置１０は、ＣＲＣを発見するための目印としてＡ１を用いることで、フレーム２１１の中から短時間でＣＲＣを発見することができる。

なお、上記のとおり、ＣＲＣ対象フィールドの内容が異なる２以上のフレームから同一のＣＲＣが算出される場合があり得る。上記２以上のフレームが２以上の可視光通信装置から送信されたものである場合、受信装置１０は、ＣＲＣ及びＡ１を用いる方法により、これら２以上の可視光通信装置を識別することができない。

ただし、ＣＲＣは予め定められた生成多項式により生成されるので、ＣＲＣ対象フィールドの内容が定まった時点で、２以上のフレームから同一のＣＲＣが算出される状況が生ずるか否かが判別可能である。そこで、上記の状況が生ずる場合には、それを回避するために、フレームに含まれるペイロードの情報を調整したり、可視光通信装置の配置を変更したりすることが可能である。

以上のように、本実施の形態に係る可視光通信装置１は、可視光通信のための光を出射する光源部２０と、光源部２０が出射する光の原信号を生成する信号制御回路３０とを備え、信号制御回路３０は、可視光通信装置１を識別するための識別情報を含むペイロード部分と、ペイロード部分の内容に応じて定められるＣＲＣ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ Ｃｈｅｃｋ）部分と、ＣＲＣ部分の直後に配置される認識部分とを含む原信号を生成する。

これにより、可視光通信装置１は、原信号において、認識部分に基づいてＣＲＣ部分を受信装置に発見させることができる。ＣＲＣ部分は、識別情報に応じて生成されるので、受信装置１０は、ＣＲＣ部分により可視光通信装置１を識別することができる。このように、受信装置１０は、認識部分とＣＲＣ部分とを用いて可視光通信装置１を識別することができるので、ペイロード部分とＣＲＣ部分とを用いて識別する場合に比べて短い時間で可視光通信装置１を識別することができる。よって、可視光通信装置１は、より短時間に受信装置１０に情報を受信させることができる。

また、認識部分は、ペイロード部分の直前に配置されるプリアンブル部分より短いとしてもよい。

これにより、可視光通信装置１は、プリアンブル部分より短い認識部分を用いて受信装置１０に識別部分を発見させることができる。よって、可視光通信装置１は、より短時間に受信装置１０に情報を受信させることができる。

また、認識部分は、予め定められた固定のパターンを有するとしてもよい。

これにより、可視光通信装置１は、予め定められたパターンを有する信号を受信装置１０に発見させることで、受信装置１０に認識部分を発見させることができる。よって、可視光通信装置１は、より簡素な処理により受信装置１０に情報を受信させることができる。

また、認識部分は、ＣＰ−１２２３規格における４ＰＰＭ（４値Ｐｕｌｓｅ Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）符号規則に適合しないパターンを有するとしてもよい。

これにより、可視光通信装置１は、ペイロード部分及びＣＲＣ部分で用いられる符号規則に従わない信号を用いて、受信装置１０に認識部分を発見させることができる。よって、可視光通信装置１は、より簡素な処理により受信装置１０に情報を受信させることができる。

また、認識部分は、光を受光した受信装置１０に、認識部分の直前に配置されたＣＲＣ部分を発見させ、かつ、ＣＲＣ部分を用いて可視光通信装置１を識別させるための信号であるとしてもよい。

これにより、受信装置１０は、認識部分を発見し、発見した認識部分に基づいてＣＲＣ部分を取得し、ＣＲＣ部分を用いて可視光通信装置１を識別することができる。よって、受信装置１０は、より短時間に可視光通信装置１から情報を受信することができる。

また、本実施の形態に係る受信装置１０は、可視光通信の受信装置であって、可視光通信装置１から光を受光する受光部と、受光部が受光した前記光の原信号を抽出する制御回路とを備え、制御回路は、原信号のうちの認識部分を取得し、取得した認識部分の直前に配置されたＣＲＣ部分を、可視光通信装置１を識別するための信号として取得する。

これにより、上記と同様の効果を奏する。

（実施の形態２）
本実施の形態において、受信装置がより多くの可視光通信装置を識別することができる可視光通信システムについて説明する。

なお、実施の形態１におけるものと同一の機能ブロックなどには、同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。

図６は、本実施の形態に係る可視光通信システムの概観図である。

図６に示されるように、本実施の形態に係る可視光通信システムは、可視光通信装置２と、受信装置１１とを備える。

可視光通信装置２は、実施の形態１における可視光通信装置１と同様に、可視光通信装置２の識別情報（「第一識別情報」ともいう）を含む通信光を出射し、また、第一識別情報とは異なる第二識別情報を含む電波ビーコンを送信する。

可視光通信装置２は、周囲に繰り返し電波ビーコンを送信する。電波ビーコンは、第二識別情報を含み、通信光に含まれる第一識別情報とともに用いられることで可視光通信装置２を識別可能である。

つまり、複数の可視光通信装置２がある場合に、複数の可視光通信装置２のそれぞれは、第一識別情報と第二識別情報との両方が、他の可視光通信装置２と同一にならないように、第一識別情報と第二識別情報とを送信する。具体的には、可視光通信装置２は、他の可視光通信装置２と異なる第一識別情報を含む通信光を出射し、かつ、他の可視光通信装置２と同一の第二識別情報を含む電波ビーコンを送信することができる。また、可視光通信装置２は、他の可視光通信装置２と同一の第一識別情報を含む通信光を出射し、かつ、他の可視光通信装置２と異なる第二識別情報を含む電波ビーコンを送信することができる。また、可視光通信装置２は、他の可視光通信装置２と同一の第一識別情報を含む通信光を出射し、かつ、他の可視光通信装置２と異なる第二識別情報を含む電波ビーコンを送信することができる。

受信装置１１は、実施の形態１における受信装置１０と同様の機能を備え、かつ、電波ビーコンを受信する機能を備える。

受信装置１１は、可視光通信装置２から、通信光を受光するととともに電波ビーコンを受信する。受信装置は、通信光に含まれる識別情報と、電波ビーコンに含まれる識別情報とを取得し、これらを用いて可視光通信装置２を識別する。

図７Ａは、本実施の形態に係る可視光通信装置２の構成を示すブロック図である。

図７Ａに示されるように、可視光通信装置２は、光源部２０と、信号制御回路３１と、信号制御用電源４０と、主電源制御部５０と、電波ビーコン送信回路７０を備える。ここで、光源部２０と、信号制御用電源４０と、主電源制御部５０とは、実施の形態１におけるものと同一である。

信号制御回路３１は、実施の形態１における信号制御回路３０と同様に、光源部２０が出射する通信光の原信号を生成する制御回路である。さらに、信号制御回路３１は、電波ビーコンに含めるための識別信号を生成し、電波ビーコン送信回路７０に出力する。

信号制御回路３１は、受信装置１０に送信すべき識別情報のうちの一部を含む原信号を生成し、生成した原信号を光源部２０に送信する。また、信号制御回路３１は、識別情報のうちの残部を含む信号を生成し、生成した信号を電波ビーコン送信回路７０により送信させる。

電波ビーコン送信回路７０は、可視光通信装置２の識別情報を含む電波ビーコンを送信する送信回路である。電波ビーコン送信回路７０は、信号制御回路３１が出力した識別情報を取得し、取得した識別情報を含む電波ビーコンを周囲に送信する。送信した電波ビーコンは、受信装置１０により受信される。

図７Ｂは、本実施の形態に係る可視光通信装置の識別方法を示す模式図である。

図７Ｂに示されるように、ステップＳ７１において、可視光通信装置２は、第一識別情報を含む通信光を出射する。通信光はフレーム２０１を含む。具体的には、通信光は、ペイロードに第一識別情報を含み、ペイロードを含むＣＲＣ対象フィールドから算出されたＣＲＣを含み、さらに、ＣＲＣの直後に配置されたＡ１を含む。

ステップＳ７２において、可視光通信装置２は、第二識別情報２２１を含む電波ビーコンを送信する。

ステップＳ７３において、受信装置１１は、可視光通信装置２から通信光を受信する。通信光を受信した受信装置１１は、実施の形態１における方法と同じ方法で、Ａ１に基づいてＣＲＣを取得する。

ステップＳ７４において、受信装置１１は、可視光通信装置２から電波ビーコンを受信する。電波ビーコンを受信した受信装置１１は、電波ビーコンに含まれる第二識別情報２２１を取得する。

ステップＳ７５において、受信装置１１は、ステップＳ７３で取得したＣＲＣと、ステップＳ７４で取得した第二識別情報２２１とを用いて、可視光通信装置２を識別する。

このようにして、受信装置１１は、通信光に含まれるＣＲＣと、電波ビーコンに含まれる第二識別情報とを用いて可視光通信装置２を識別することができる。実施の形態１において説明したように、２以上の可視光通信装置のそれぞれから送信された通信光に含まれるＣＲＣが同一となる場合があり得る。上記２以上の可視光通信装置のそれぞれが異なる第二識別情報を有する電波ビーコンを送信すれば、受信装置１１は、上記２以上の可視光通信装置を識別することができる。

以上のように、本実施の形態に係る可視光通信装置２は、さらに、電波により信号を送信する電波ビーコン送信回路７０を備え、信号制御回路３１は、識別情報のうちの一部を含む原信号を生成し、かつ、識別情報のうちの残部を含む信号を生成し、生成した信号を電波ビーコン送信回路７０により送信させる。

これにより、可視光通信装置２は、可視光通信と電波ビーコンとの両方を利用して、受信装置１１に情報を送信することができる。受信装置１１は、可視光通信において認識部分とＣＲＣ部分とを用いて可視光通信装置２を識別するので、ペイロード部分とＣＲＣ部分とを用いて識別する場合に比べて短い時間で可視光通信装置２を識別することができる。また、受信装置１１は、可視光通信とともに、電波ビーコンにより情報を受信し、それらの両方から識別情報を取得するので、より、多くの情報量を識別情報として取得することができる。

（実施の形態３）
本実施の形態において、受信装置がより確実に可視光通信装置から通信光を受光することができる可視光通信システムについて説明する。

従来の可視光通信装置の光源は、例えば電球型の光源のように、出射面積が比較的小さい場合がある。この場合、光源は、周囲を照明するためには比較的高い強度の光を出射する必要がある。

一方、可視光通信の受信装置は、通信光を受光するために一般にイメージセンサを用いる。イメージセンサは、所定より強度が高い光を受光すると、センサ値が飽和する（つまり、受光する光の強度によらずに一定値を出力する）特性を有する。そのため、イメージセンサのうち強度が高い光を受光した部分は、センサ値が飽和する。よって、受信装置は、通信光の明暗を読み取ることができず、可視光通信によって情報を取得することができない。

本実施の形態における可視光通信装置によれば、光源の面積が比較的小さい場合であっても、受信装置がより確実に可視光通信装置から通信光を受光することができる。

なお、本実施の形態の可視光通信装置は、より確実に可視光通信装置から通信光を受光する可視光通信装置として、実施の形態１における可視光通信装置１とは独立して実現することも可能である。

なお、上記の実施の形態におけるものと同一の機能ブロックなどには、同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。

図８は、本実施の形態に係る可視光通信システムの概観図である。

図８に示されるように、本実施の形態に係る可視光通信システムは、可視光通信装置３と、受信装置１０とを備える。

可視光通信装置３は、実施の形態１における可視光通信装置１と同様、可視光通信装置３の識別情報を含む通信光を出射する可視光通信装置である。可視光通信装置３は、比較的小さい出射領域から比較的高い強度の光を出射する、高輝度の光源を備える。

可視光通信装置３が出射する通信光は、光源が出射し直接に受信装置１０に到達する通信光（以降、「主通信光」又は「第一光」ともいう）の他に、主通信光より強度が低い通信光（以降、「副通信光」又は「第二光」ともいう）を含む。副通信光の強度が低く抑えられている理由は、より確実に通信光を受信装置１０に受信させるためである。なお、ここで「直接に到達する」とは、何らかの物体により反射又は屈折されることなく光が到達することをいう。なお、出射領域のうち、主通信光を出射する領域を第一出射領域といい、副通信光を出射する領域を第二出射領域という。

なお、図８においては、第一出射領域の全周囲を第二出射領域が取り囲むように配置されているが、第一出射領域と第二出射領域との配置はこれに限られず、第一出射領域から出射される光と、第二出射領域から出射される光との両方が受信装置１０に受光されるような配置であればどのような配置であってもよい。すなわち、第一出射領域の周囲の一部だけを第二出射領域が囲むように配置されてもよいし、第一出射領域と第二出射領域とが並んで配置されていてもよい。

受信装置１０は、可視光通信装置３が出射した通信光を受光する。このとき、受信装置１０は、主通信光及び副通信光を通信光として受光する。

受信装置１０は、通信光を受光するためにイメージセンサを用いる。上記のとおり、イメージセンサのうち主通信光を受光した部分は、センサ値が飽和し、通信光の明暗を読み取ることができない。

一方、イメージセンサのうち副通信光を受光した部分に相当する表示画面の部分１０３は、センサ値が飽和するより低い強度であるので、部分１０２よりも暗い色として表現され、また、通信光の明暗を反映する。受信装置１０は、部分１０３から通信光の原信号を取得することができる。よって、受信装置１０は、少なくとも副通信光を受光すれば、可視光通信装置３から情報を取得することができる。

図９は、本実施の形態に係る可視光通信装置３の光源部の第一の構成例を示す模式図である。

図９に示されるように、可視光通信装置３は、光源部２０として、光源３０１と、反射板３０２と、導光板３０３とを備える。

光源３０１は、自発光することで光を出射する光源である。光源３０１は、例えば、ＬＥＤ、又は、有機ＥＬなどにより実現される。光源３０１が出射する光の一部は、反射板３０２により反射される。また、光源３０１が出射する光のうちの別の一部は周囲に出射され、直接に受信装置１０により受信される。このように受信装置１０に受信される光が主通信光に相当する。光源３０１が出射する光は、周囲を照明するのに十分な程度の強度を有する。よって、光源３０１が出射する光が直接に受信装置１０のイメージセンサに受信された場合には、イメージセンサのセンサ値が飽和する。なお、光源３０１が第一出射領域に相当する。

反射板３０２は、光源３０１が出射する光の一部を反射する反射板である。反射板３０２は、光源３０１が出射する光の一部を受けた場合、受けた光を反射する。反射した光の一部は導光板３０３に入射し、残部は周囲に出射される。反射板３０２は、鏡面又は鏡面仕上げされた面により実現される。

導光板３０３は、光源３０１及び反射板３０２からの直接光又は反射光を受光し、受光した光を内部で拡散させ、表面から均一な光を出射する導光板である。導光板３０３は、光源３０１及び反射板３０２から受光した光の強度を、受光したときの強度よりも低くして出射する。導光板３０３が出射する光が副通信光に相当する。なお、導光板３０３が第二出射領域に相当する。

光源部２０は、図９に示される構成を備えることにより、１つの自発光する光源３０１を用いて、主通信光及び副通信光を含む通信光を出射することができる。受信装置１０は、光源部２０が出射する通信光をイメージセンサにより受光し、受光した副通信光から原信号を取得することができる。

図１０は、本実施の形態に係る可視光通信装置の光源部の第二の構成例を示す模式図である。

図１０に示されるように、可視光通信装置４は、光源部２１として、光源３０１と、反射板３０２と、乱反射板４０１とを備える。光源３０１と、反射板３０２とは、図９における光源部２０におけるものと同一である。

乱反射板４０１は、光源３０１及び反射板３０２からの直接光又は反射光を受光し、受光した光を乱反射する反射板である。乱反射板４０１は、光源３０１及び反射板３０２から受光した光の強度を、受光したときの強度よりも低くして出射する。乱反射板４０１が出射する光が副通信光に相当する。なお、乱反射板４０１は、例えば、シボ加工、より具体的には、梨地加工された表面により実現される。なお、導光板３０３が第二出射領域に相当する。

光源部２１は、図１０に示される構成を備えることにより、図９に示される光源部２０と同様の効果を奏する。

図１１は、本実施の形態に係る可視光通信装置の光源部の第三の構成例を示す模式図である。

図１１に示されるように、可視光通信装置５は、光源部２２として、光源３０１と、反射板３０２と、光源５０１とを備える。光源３０１と、反射板３０２とは、図９における光源部２０におけるものと同一である。

光源５０１は、自発光することで光を出射する光源であって、光源３０１より低い輝度で面発光する光源である。光源５０１が出射する光は、光源３０１と同じ原信号から生成されるものである。光源５０１が出射する光が副通信光に相当する。光源５０１は、例えば、有機ＥＬにより実現される。

光源部２２は、図１１に示される構成を備えることにより、図９に示される光源部２０と同様の効果を奏する。

なお、図１１の場合、少なくとも光源５０１が出射する光が識別情報等を含んでいればよく、光源３０１が出射する光（主通信光）には識別情報等が含まれていなくてもよい。受信装置１０は、光源５０１が出射する光（副通信光）から識別情報等を取得するのであり、光源３０１が出射する主通信光からは識別情報等を取得することができないからである。

図１２は、本実施の形態に係る可視光通信装置の光源部の第四の構成例を示す模式図である。

図１２に示されるように、可視光通信装置６は、光源部２３として、光源３０１と、反射板３０２と、光源６０１と、導光板６０２とを備える。光源３０１と、反射板３０２とは、図９における光源部２０におけるものと同一である。

光源６０１は、自発光することで光を出射する光源である。光源６０１が出射する光は、光源３０１と同じ原信号から生成されるものである。光源６０１は、例えば、ＬＥＤにより実現される。

導光板６０２は、光源３０１及び反射板３０２からの直接光又は反射光を受光し、受光した光を内部で拡散させ、表面から均一な光を出射する導光板であり、図９における導光板３０３と同じもので構成される。

光源部２３は、図１２に示される構成を備えることにより、図９に示される光源部２０と同様の効果を奏する。

なお、図１２の場合も光源部２３と同様、少なくとも導光板６０２が出射する光（副通信光）が識別情報等を含んでいればよい。

図１３は、本実施の形態に係る可視光通信システムの利用例を示す模式図である。

図１３は、図１１に示される可視光通信装置５からの通信光を受信装置１０が受信する形態について説明する。

可視光通信装置５の光源部２２は、主通信光３１１と副通信光３１２とを出射する。主通信光３１１は、光源３０１から直接に受信装置１０により受信される通信光であり、副通信光３１２は、光源５０１から出射される通信光である。

受信装置１０は、前面と背面とを有するものとする。前面とは、表示画面等を有し、通常の使用においてユーザがよく閲覧する側の面であり、背面とは、前面の反対側の面のことである。受信装置１０は、イメージセンサ１１１を前面に備え、イメージセンサ１１２を背面に備える。

ユーザが起立しての通常の使用において、イメージセンサ１１１は、天井の方向に向けられている。そのため、イメージセンサ１１１は、副通信光３１２を、センサ値が飽和することなく受信する。また、イメージセンサ１１１は、主通信光３１１を受信するが、光の強度が高いのでセンサ値が飽和し、主通信光３１１に含まれる識別情報などを取得することができない。

また、イメージセンサ１１２は、床の方向に向けられている。主通信光３１１は床面により乱反射される。床面による反射の強度が適切である場合には、イメージセンサ１１２は、床面により反射された主通信光３１１Ａを、センサ値が飽和することなく受信する。一方、副通信光３１２も床面により乱反射されるが、副通信光３１２の強度は主通信光３１１より低いので、床面により反射された副通信光（不図示）を有効にするのは、主通信光３１１の場合より難しい。

以上のようにすれば、受信装置１０は、可視光通信装置３が出射する主通信光３１１をイメージセンサ１１２により受信すると同時に、副通信光３１２をイメージセンサ１１１により受信することができる。

特に、図１１及び図１２に示したように、主通信光と副通信光とのそれぞれに異なる原信号を含める場合には、主通信光と副通信光とを利用して可視光通信装置から受信装置へ２系統で情報を送信することができる。

なお、本実施の形態における光源部の構成について、上記実施の形態１又は２の光源部の一態様として説明したが、それに限られない。つまり、本実施の形態における光源部を、他の可視光通信装置の光源部に適用することも可能である。

以上のように、本実施の形態に係る可視光通信装置３などによれば、光は、所定の強度の第一光と、前記第一光より強度が低い第二光とを含み、光源部２０などは、第一光を出射する第一出射領域と、第二光を出射する第二出射領域であって、第一出射領域と異なる第二出射領域とを有する。

これにより、可視光通信装置３などは、第一光（主通信光）により周囲を照明し、第二光（副通信光）により情報を送信する。その際、可視光通信装置３などは、１つの光源から出射する光を用いて、上記２つの光を出射することができる。よって、可視光通信装置３などは、周囲を照明するとともに、より確実に、受信装置に通信光を受光させることができる。

また、第一出射領域は、第一光を出射する光源を含む領域であり、第二出射領域は、光源からの光を受光し、受光した光を内部で拡散させ、表面から第二光を出射する導光板を含む領域である。

これにより、可視光通信装置３は、具体的に、導光板を用いて第二光を生成し出射する。よって、可視光通信装置３は、より確実に、受信装置に通信光を受光させることができる。

また、第一出射領域は、第一光を出射する光源を含む領域であり、第二出射領域は、光源からの光を受光し、受光した光の一部を反射することで第二光を出射する反射板を含む領域である。

これにより、可視光通信装置４は、具体的に、反射板を用いて第二光を生成し出射する。よって、可視光通信装置４は、より確実に、受信装置に通信光を受光させることができる。

また、第一出射領域は、第一光を出射する第一光源を含む領域であり、第二出射領域は、第一光源とは異なる、第二光を出射する第二光源を含む領域である。

これにより、可視光通信装置５及び６は、第一光の光源と異なる光源を用いて第二光を生成し出射する。よって、可視光通信装置５及び６は、より確実に、受信装置に通信光を受光させることができる。

（実施の形態４）
本実施の形態において、実施の形態３で示した可視光通信装置の光源部の構成が、自動車のライトに適用された例について説明する。

図１４は、本実施の形態に係る可視光通信装置７の光源部をライトとして搭載する自動車７０１の概観図である。

自動車７０１は、ヘッドライト７０２と、ボディイルミネーション７０３とを備える。ヘッドライト７０２と、ボディイルミネーション７０３とは、可視光通信装置７の光源部２４に相当する。

ヘッドライト７０２は、自動車７０１が暗所において走行する場合に、自動車７０１の前方を照射する前照灯である。ヘッドライト７０２は、暗所を明るく照らすために輝度が高い光を出射する。

ボディイルミネーション７０３は、自動車７０１のボディの外側に取り付けられる装飾用のライトである。ボディイルミネーション７０３は、暗所において視認されることを目的として搭載されており、ヘッドライト７０２と比較して輝度が低い光を出射する。

図１５は、本実施の形態に係る可視光通信装置７の光源部２４の第一例の拡大図である。

図１５に示されるように、ヘッドライト７０２は、本体部７１１と、周縁部７１２とを有する。

本体部７１１は、暗所を明るく照らすために点灯される光源である。

周縁部７１２は、本体部７１１の周縁に取り付けられる装飾用のライトである。周縁部７１２は、暗所にて視認されることを目的として搭載されており、本体部７１１と比較して輝度が低い光を出射する。

光源部２４は、本体部７１１が出射する光を主通信光として出射し、周縁部７１２及びボディイルミネーション７０３が出射する光を副通信光として出射する。このようにすることで、自動車７０１（可視光通信装置７）は、ヘッドライト７０２により前方を照射するとともに、副通信光により受信装置１０に対して情報を送信することができる。

図１６は、本実施の形態に係る可視光通信装置の光源部の第二例の拡大図である。

図１６に示されるヘッドライト７０２Ａは、図１５に示されるヘッドライト７０２と比較して、周縁部７１２Ａの構成が異なる。

周縁部７１２Ａは、周縁部７１２と比較して、光源がよりよく視認されるように構成されている。周縁部７１２Ａは、光源がはっきりと視認されるので、周縁部７１２と比較して視覚的な演出効果が高い。周縁部７１２Ａは、周縁部７１２と同様に副通信光を出射する。

上記により、ヘッドライト７０２Ａは、ヘッドライト７０２と同様の効果を奏する。

（その他）
以上、本発明に係る可視光通信システムについて、上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。

なお、上記実施の形態に係る包括的又は具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム又はコンピュータ読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム又は記録媒体の任意の組み合わせで実現されてもよい。

その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。

１、２、３、４、５、６、７ 可視光通信装置
１０、１１ 受信装置
２０、２１、２２、２３、２４ 光源部
３０、３１ 信号制御回路
７０ 電波ビーコン送信回路

Claims (11)

1. 可視光通信装置であって、
   可視光通信のための光を出射する光源部と、
   前記光源部が出射する前記光の原信号を生成する制御回路とを備え、
   前記制御回路は、前記可視光通信装置を識別するための識別情報を含むペイロード部分と、前記ペイロード部分の内容に応じて定められるＣＲＣ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ Ｃｈｅｃｋ）部分と、前記ＣＲＣ部分の直後に配置される認識部分とを含む前記原信号を生成する
   可視光通信装置。
2. 前記認識部分は、前記ペイロード部分の直前に配置されるプリアンブル部分より短い
   請求項１に記載の可視光通信装置。
3. 前記認識部分は、予め定められた固定のパターンを有する
   請求項１又は２に記載の可視光通信装置。
4. 前記認識部分は、ＣＰ−１２２３規格における４ＰＰＭ（４値Ｐｕｌｓｅ Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）符号規則に適合しないパターンを有する
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の可視光通信装置。
5. 前記認識部分は、前記光を受光した受信装置に、前記認識部分の直前に配置された前記ＣＲＣ部分を発見させ、かつ、前記ＣＲＣ部分を用いて前記可視光通信装置を識別させるための信号である
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の可視光通信装置。
6. 前記可視光通信装置は、さらに、
   電波により信号を送信する電波ビーコン送信回路を備え、
   前記制御回路は、
   前記識別情報のうちの一部を含む前記原信号を生成し、かつ、前記識別情報のうちの残部を含む信号を生成し、生成した前記信号を前記電波ビーコン送信回路により送信させる
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の可視光通信装置。
7. 前記光は、所定の強度の第一光と、前記第一光より強度が低い第二光とを含み、
   前記光源部は、前記第一光を出射する第一出射領域と、前記第二光を出射する第二出射領域であって、前記第一出射領域と異なる第二出射領域とを有する
   請求項１〜６のいずれか１項に記載の可視光通信装置。
8. 前記第一出射領域は、前記第一光を出射する光源を含む領域であり、
   前記第二出射領域は、前記光源からの光を受光し、受光した光を内部で拡散させ、表面から前記第二光を出射する導光板を含む領域である
   請求項７に記載の可視光通信装置。
9. 前記第一出射領域は、前記第一光を出射する光源を含む領域であり、
   前記第二出射領域は、前記光源からの光を受光し、受光した光の一部を反射することで前記第二光を出射する反射板を含む領域である
   請求項７に記載の可視光通信装置。
10. 前記第一出射領域は、前記第一光を出射する第一光源を含む領域であり、
    前記第二出射領域は、前記第一光源とは異なる、前記第二光を出射する第二光源を含む領域である
    請求項７に記載の可視光通信装置。
11. 可視光通信の受信装置であって、
    可視光通信装置から光を受光する受光部と、
    前記受光部が受光した前記光の原信号を抽出する制御回路とを備え、
    前記制御回路は、前記原信号のうちの認識部分を取得し、取得した前記認識部分の直前に配置されたＣＲＣ部分を、前記可視光通信装置を識別するための信号として取得する
    受信装置。

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