JP2020080372A - Visible light communication system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、可視光域の光を用いて通信を行う、可視光通信システムに関する。 The present invention relates to a visible light communication system that communicates using light in the visible light range.
図13は、従来の可視光通信システム900の構成例を示す。可視光通信システム900は、通信構想受信部910およびレンズ920を備える。従来の可視光通信システムでは通信可能な範囲を広げる場合、レンズを具備しないか、レンズ920として広角レンズを用いていた。このため、通信範囲930は円形に拡散している。なお、990は太陽を示す。
FIG. 13 shows a configuration example of a conventional visible light communication system 900. The visible light communication system 900 includes a communication
限られた光量で効率的な通信を行うためには、通信範囲が円形に拡散するよりも、指向性を持つことが望まれる。
シリンドリカルレンズなど特殊なレンズを用いることにより、通信範囲が特定方向へ指向性を有するものも知られている(引用文献1)
In order to perform efficient communication with a limited amount of light, it is desired that the communication range has directivity rather than being diffused in a circle.
It is also known that a communication range has directivity in a specific direction by using a special lens such as a cylindrical lens (cited document 1).
従来の広角レンズを用いた場合、通信範囲が指向性なく広がるため、例えば情報に太陽が出る時間帯では、太陽光も受光してしまい、機器の損傷につながる。
シリンドリカルレンズなど特殊なレンズを用いた場合、コスト、重量、サイズとも増加する原因となっている。
本発明は、特殊なレンズを必要とせず、既存の部材を用いて、無駄な光の拡散を抑え、光通信に求められる範囲へ光を集光する、可視光通信システムを提供することを目的とする。
When a conventional wide-angle lens is used, the communication range expands without directivity, so that sunlight is also received during the time when the sun appears in the information, which leads to damage to the device.
When a special lens such as a cylindrical lens is used, the cost, weight and size increase.
It is an object of the present invention to provide a visible light communication system that does not require a special lens, suppresses useless diffusion of light, and collects light in a range required for optical communication by using existing members. And
上述の課題を解決するため、本発明の請求項1に係る可視光通信システムは、通信光を送信する通信光送信装置、または、通信光を受信する通信光受信装置を備えた可視光通信システムであって、レンズ拡散板を有し、前記レンズ拡散板はシステム外部からの光を楕円形に集光する可視光通信システムである。
本構成により、特殊なレンズを用いることなく、レンズ拡散板により楕円形に光を集光することにより、無駄な光の拡散を抑え、通信に適した範囲へ光を集光することができる。
レンズ拡散板は、照明機器に使用されているものであり、特殊なレンズに比べて安価である。特に、赤外光など他の帯域の光と異なり、可視光通信においては特性が良好である。
本発明の請求項2に係る可視光通信システムは、前記レンズ拡散板は鉛直方向より水平方向に広く光を拡散することを特徴とする、請求項1に記載の可視光通信システムである。
本構成により、通常は鉛直方向において上側から入射し得る太陽光が、可視光通信システムのレンズを通って通信光送信装置や通信光受信装置などに入射するのを防ぐことができ、機器の損傷を防ぐことができる。
本発明の請求項3に係る可視光通信システムは、前記レンズ拡散板は、高分子樹脂で形成されることを特徴とする、請求項1または2のいずれかに記載の可視光通信システムである。
本構成により、レンズ拡散板を軽量化、かつ、量産容易なものとすることができ、可視光通信システム全体の軽量化、生産性の容易化を図ることができる。
本発明の請求項4に係る可視光通信システムは、通信対象の位置または移動状況に応じて前記レンズ拡散板を駆動するレンズ拡散板駆動装置を備えることを特徴とする、請求項1ないし3のいずれかに記載の可視光通信システムである。
本構成により、通信対象の状況に応じて、より効率的に通信が行える。
本発明の請求項5に係る可視光通信システムは、前記レンズ拡散板を挿入または嵌合するレンズ拡散板挿入部、および、前記レンズ拡散板を固定するレンズ拡散板固定部を備えることを特徴とする、請求項1ないし4のいずれかに記載の可視光通信システムである。
本構成により、レンズ拡散板を入れ替えることにより、楕円度、つまり、所定方向への拡散角度を数種類から選択でき、変更や調整が容易となる。
本発明の請求項6に係る可視光通信システムは、移動体に搭載するための移動体接続端子および移動体固定部を有することを特徴とする、請求項1ないし5のいずれかに記載の可視光通信システムである。
本発明の請求項7に係る移動体は、請求項1ないし6のいずれかに記載の可視光通信システムを備えた移動体。
本構成により、可視光通信システムを移動体に用いることができる。特に、移動体においては、水平方向に移動する場合は水平方向において広範囲な通信が求められるが、本構成により垂直方向における通信範囲を狭くすることができ、求められる指向性に対応できる。
In order to solve the above problems, a visible light communication system according to claim 1 of the present invention is a visible light communication system including a communication light transmitting device for transmitting communication light or a communication light receiving device for receiving communication light. The lens diffusion plate is a visible light communication system that condenses light from outside the system into an elliptical shape.
With this configuration, the light is condensed into an elliptical shape by the lens diffusion plate without using a special lens, so that wasteful diffusion of light can be suppressed and the light can be condensed in a range suitable for communication.
The lens diffuser plate is used in lighting equipment and is cheaper than a special lens. Particularly, unlike visible light in other bands such as infrared light, the characteristics are good in visible light communication.
The visible light communication system according to claim 2 of the present invention is the visible light communication system according to claim 1, wherein the lens diffuser plate diffuses light in a horizontal direction more than in a vertical direction.
With this configuration, it is possible to prevent sunlight, which may normally enter from the upper side in the vertical direction, from entering the communication light transmitting device or the communication light receiving device through the lens of the visible light communication system, thus damaging the device. Can be prevented.
The visible light communication system according to claim 3 of the present invention is the visible light communication system according to claim 1 or 2, wherein the lens diffusion plate is formed of a polymer resin. ..
With this configuration, it is possible to reduce the weight of the lens diffuser plate and to facilitate mass production, and it is possible to reduce the weight of the entire visible light communication system and facilitate productivity.
The visible light communication system according to claim 4 of the present invention is provided with a lens diffuser plate driving device that drives the lens diffuser plate according to a position or a moving state of a communication target. The visible light communication system according to any one of the claims.
With this configuration, more efficient communication can be performed according to the situation of the communication target.
A visible light communication system according to claim 5 of the present invention comprises a lens diffuser plate insertion portion for inserting or fitting the lens diffuser plate, and a lens diffuser plate fixing portion for fixing the lens diffuser plate. The visible light communication system according to any one of claims 1 to 4.
With this configuration, by replacing the lens diffusion plate, the ellipticity, that is, the diffusion angle in the predetermined direction can be selected from several types, which facilitates the change and adjustment.
The visible light communication system according to claim 6 of the present invention has a mobile body connection terminal for mounting on a mobile body and a mobile body fixing portion, and the visible light according to any one of claims 1 to 5 It is an optical communication system.
A mobile body according to claim 7 of the present invention is a mobile body provided with the visible light communication system according to any one of claims 1 to 6.
With this configuration, the visible light communication system can be used for a mobile body. In particular, when a mobile body moves in the horizontal direction, a wide range of communication is required in the horizontal direction, but this configuration can narrow the communication range in the vertical direction and can cope with the required directivity.
図1は本発明の一実施例における可視光通信システム100の構成例を示し、図2は本実施例における通信範囲130を示す。
図1に示されるように、可視光通信システムは、通信光を送信する通信光送信装置、通信光を受信する通信光受信装置、または、通信光送受信部110、および、レンズ拡散板120を有する。
FIG. 1 shows a configuration example of a visible
As shown in FIG. 1, the visible light communication system includes a communication light transmitting device that transmits communication light, a communication light receiving device that receives communication light, or a communication light transmitting/receiving
図2に示されるように、レンズ拡散板120は、通信光を楕円形に集光する。
本構成により、特殊なレンズを用いることなく、レンズ拡散板120により楕円形に光を集光することにより、無駄な光の拡散を抑え、通信に適した範囲へ光を集光することができる。
レンズ拡散板120は、照明機器に使用されているものであり、特殊なレンズに比べて安価である。特に、赤外光など他の帯域の光と異なり、可視光通信においては特性が良好である。
一実施例において、レンズ拡散板120は、高分子樹脂で形成されることができる。この場合、レンズ拡散板120を軽量化、かつ、量産容易なものとすることができ、可視光通信システム全体の軽量化、生産性の容易化を図ることができる。
As shown in FIG. 2, the
With this configuration, the light is condensed into an elliptical shape by the
The
In one embodiment, the
図3は本発明の一実施例における可視光通信システムの構成を示す。
図3に示されるように、可視光通信システムは、通信光送受信部110、レンズ、および、レンズ拡散板120を有する構成とすることもできる。
FIG. 3 shows the configuration of a visible light communication system according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 3, the visible light communication system may have a configuration including a communication light transmitting/receiving
図4は本発明の一実施例における可視光通信システムの構成を示す。
本実施例において、2つの可視光通信システム100は、屋内の上部に設置され、水平方向に通信を行っている。レンズ拡散板120を用いているため、通信光である可視光は水平方向にのみ拡散し、鉛直方向にはほとんど拡散していない。このため、下方に人がいても、人が通信光による光のちらつきなどによりまぶしさを感じたりすることがない。
FIG. 4 shows the configuration of a visible light communication system in an embodiment of the present invention.
In this embodiment, the two visible
図5は本発明の一実施例における可視光通信システムの構成を示す。また、図6、図7は本発明の一実施例における可視光通信システムの動作例を示す。
図5に示されるように、本実施例において、可視光通信システム200は、通信対象231の位置または移動状況に応じてレンズ拡散板220を駆動するレンズ拡散板駆動装置211を備える。
FIG. 5 shows the configuration of a visible light communication system according to an embodiment of the present invention. 6 and 7 show an operation example of the visible light communication system in the embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 5, in the present exemplary embodiment, the visible
図6に示されるように、通信対象231が図6において右方向に移動する場合、レンズ拡散板駆動装置211は通信範囲230を図6において左右方向に設定する。そして、図7に示されるように、通信対象231が図7において下方向に移動する場合、レンズ拡散板駆動装置211がレンズ拡散板220を駆動して方向を変え、通信範囲230を図7において上下方向に設定する。
As shown in FIG. 6, when the
例えば本構成のように、レンズ拡散板220を駆動する構成では、レンズ拡散板220は通常のレンズより軽いため、レンズ自体を駆動することに比べて駆動装置も小型化でき、より応答性のよい駆動も可能となる。
本構成により、通信対象の状況に応じて、より効率的に通信が行える。
For example, in the configuration in which the
With this configuration, more efficient communication can be performed according to the situation of the communication target.
また、本実施例において、可視光通信システム200は、レンズ拡散板220を挿入または嵌合するレンズ拡散板挿入部221、および、レンズ拡散板220を固定するレンズ拡散板固定部222を備える。
本構成により、レンズ拡散板220を入れ替えることにより、楕円度、つまり、所定方向への拡散角度を数種類から選択でき、変更や調整が容易となる。
In addition, in this embodiment, the visible
With this configuration, by replacing the
図8は本発明の一実施例における可視光通信システムの構成を示す。 FIG. 8 shows the configuration of a visible light communication system in an embodiment of the present invention.
本実施例において、可視光通信システム300は、移動体に搭載するための移動体接続端子301および移動体固定部としての可視光通信システム固定部302、303を有する。
本構成により、可視光通信システム300を移動体331に用いることができる。特に、移動体331においては、水平方向に移動する場合は水平方向において広範囲な通信が求められるが、本構成により垂直方向における通信範囲330を狭くすることができ、求められる指向性に対応できる。
In the present embodiment, the visible
With this configuration, the visible
図9、図10および図11は、発明の一実施例における、可視光通信システムを搭載した移動体の構成を示す。
移動体331、332は、可視光通信システム300を備える。
FIG. 9, FIG. 10 and FIG. 11 show the configuration of a mobile body equipped with a visible light communication system in an embodiment of the invention.
The
移動体331、332においては、水平方向に移動する場合は水平方向において広範囲な通信が求められるが、本構成により垂直方向における通信範囲330を狭くすることができ、求められる指向性に対応できる。
さらに、図10、図11に示されるように、レンズ拡散板駆動装置311を有する場合、移動体であるトラック332の車体が、重みや振動により水平でなくなった場合にも、レンズ拡散板駆動装置311を駆動させることにより、水平方向において広範囲な通信を可能とすることができる。
When the
Further, as shown in FIGS. 10 and 11, when the lens diffusion
図12は本発明の一実施例における可視光通信システムの構成を示す。
可視光通信システム300は、地上に設置されており、天井走行クレーン333に対して通信を行う。
FIG. 12 shows the configuration of a visible light communication system according to an embodiment of the present invention.
The visible
天井走行クレーン333は、高さにおいてほぼ一定の箇所を、前後、左右方向に走行するため、走行範囲が平面状となる。このため、可視光通信システムから見た、通信対象となる範囲は、ほぼ平面ないし水平方向に広い楕円状となる。
天井走行クレーン333の走行範囲に合わせて、レンズ拡散板における光の拡散方向を、例えば水平方向としておくことで、効率のよい通信が可能となる。
Since the
Efficient communication can be performed by setting the light diffusion direction in the lens diffusion plate in the horizontal direction in accordance with the traveling range of the
本発明は以上の実施例に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で様々な実施例を含むことは言うまでもない。
例えば、天井走行クレーンに対して通信を行う可視光通信システムにおいて、地上側だけでなく、通信対象となる天井走行クレーン側にも可視光通信システムを搭載することができる。この場合、天井走行クレーン側の可視光通信システムにおいても、楕円拡散板の向きを、地上側の可視光通信システムの位置に合わせて、例えば水平方向において広範囲な通信を可能とする方向に設置することにより、より外来光など周囲のノイズの影響を受けることの少ない、高精度な通信システムを実現することができる。
It is needless to say that the present invention is not limited to the above embodiments and includes various embodiments without departing from the spirit of the present invention.
For example, in a visible light communication system that communicates with an overhead traveling crane, the visible light communication system can be installed not only on the ground side but also on the overhead traveling crane side that is the communication target. In this case, even in the visible light communication system on the overhead traveling crane side, the orientation of the elliptical diffuser is set in accordance with the position of the visible light communication system on the ground side, for example, in a direction that enables wide-range communication in the horizontal direction. As a result, it is possible to realize a highly accurate communication system that is less affected by ambient noise such as external light.
また、例えば、移動体として、エレベーターに適用し、水平方向ではなく鉛直方向において広範囲での通信を実現することもできる。
また、例えば、レンズ拡散板駆動装置は、レンズ拡散板と通信光送受信装置の双方を駆動する以外に、レンズ拡散板のみを駆動する構成としてもよい。
Further, for example, as a moving body, it can be applied to an elevator to realize communication in a wide range in the vertical direction instead of the horizontal direction.
Further, for example, the lens diffusing plate driving device may be configured to drive only the lens diffusing plate in addition to driving both the lens diffusing plate and the communication light transmitting/receiving device.
100 可視光通信システム
110 通信光送受信部
120 レンズ拡散板
121 レンズ
130 通信範囲
200 可視光通信システム
210 通信光送受信部
211 レンズ拡散板駆動装置
212 支持部
220 レンズ拡散板
221 レンズ拡散板挿入部
222 レンズ拡散板固定部
230 通信範囲
231 通信対象
300 可視光通信システム
301 移動体接続端子
302 可視光通信システム固定部
303 可視光通信システム固定部
310 通信光送受信部
311 レンズ拡散板駆動装置
320 レンズ拡散板
321 レンズ
330 通信範囲
331 移動体
332 トラック
333 天井走行クレーン
900 可視光通信システム
910 通信光送受信部
920 レンズ
930 通信範囲
990 太陽
100 visible
200 Visible
300 visible
900 visible
Claims (7)
レンズ拡散板を有し、
前記レンズ拡散板は光を楕円形に集光することを特徴とする、可視光通信システム。 A communication light transmitting device for transmitting communication light, or a visible light communication system comprising a communication light receiving device for receiving communication light,
Has a lens diffuser,
The visible light communication system, wherein the lens diffuser collects light in an elliptical shape.
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