JP7228889B2 - 可視光通信装置及び可視光通信方法 - Google Patents
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Description
発光状態を切り替えることによって信号を送信する送信用発光部と、
送信用発光部を撮影することによって信号を受信する受信用カメラと
を備えた可視光通信装置であって、
受信用カメラが撮影する1フレーム分のイメージデータ内に、ある時刻における送信用発光部とそれよりも後の時刻における送信用発光部とが重ならない状態で収まる速度で、送信用発光部と受信用カメラとを相対的に移動させる送受信相対移動手段と、
受信用カメラが撮影した1フレーム分のイメージデータから、異なる複数の時刻における送信用発光部の発光状態を読み取る発光状態読取手段と
をさらに備えたことを特徴とする可視光通信装置
を提供することによって解決される。
発光状態読取手段を、
受信用カメラが撮影した1フレーム分のイメージデータから、それぞれの時刻における送信用発光部の発光状態が反映された発光状態反映箇所(上述した図1(b)における「明部」に相当する箇所。)を特定し、それぞれの発光状態反映箇所にラベリングを行うラベリング手段と、
ラベリング手段によりラベリングされた発光状態反映箇所の発光状態を判別する発光状態判別手段と、
発光状態判別手段による判別結果とラベリング手段によるラベリング結果とに基づいて信号を復号化する復号化手段と
で構成することが好ましい。
送信用発光部又は受信用カメラの移動量を検知するための移動量検知手段をさらに備えたものとし、
移動量検知手段によって検知される移動量が所定値変化するごとに送信用発光部の発光状態を切り替えるようにする
ことも好ましい。
本発明の可視光通信装置の好適な実施態様について、図面を用いてより具体的に説明する。図2は、本発明の可視光通信装置の一例を示した斜視図である。本実施態様の可視光通信装置は、図2に示すように、送信用発光部15を備えた送信側装置10と、受信用カメラ21を備えた受信側装置20とで構成されている。送信用発光部15は、その発光状態を切り替えることによって信号を送信するものとなっている。一方、受信用カメラ21は、送信用発光部15を撮影することによって信号(送信用発光部15が送信した信号)を受信するものとなっている。
まず、送信側装置10を構成する各部について説明する。
送信用発光部15は、既に述べたように、その発光状態を切り替えることによって信号を送信するものとなっている。この送信用発光部15は、送信用発光部制御手段14に接続されており、送信用発光部制御手段14からの制御信号に基づいてその発光状態が切り替えられるようになっている。
送信データ記憶部11(図3)は、送信用発光部15によって送信を行う元データを記憶するための部分となっている。送信データ記憶部11は、通常、揮発性メモリ等の記憶装置によって構成される。送信データ記憶部11には、送信用発光部15によって送信を行う元データが、無線や有線によって入力されて記憶される。
送信データ変調手段12(図3)は、送信データ記憶部11から元データを読み出し、その元データを、送信用発光部15で送信できる方式に変調するためのものとなっている。送信データ変調手段12は、通常、デジタル回路やアナログ回路等の電子回路により構成される。本実施態様の可視光通信装置では、送信データ変調手段12で、オンオフ変調(OOK)を行うようにしている。
送信用発光部制御手段14は、通常、コンピュータプログラムによって実現される。この送信用発光部制御手段14は、送信データ変調手段12で変調されたデータに基づいて送信用発光部15の制御信号を生成し、この制御信号を送信用発光部15に出力することで、送信用発光部15の発光状態を切り替えるものとなっている。具体的には、送信データ変調手段12で変調されたデータを、送信用発光部制御手段14で所定のデータ長ごとに区切っていきながら、制御信号として送信用発光部15に順次出力していくようになっている。以下においては、送信用発光部制御手段14で所定のデータ長ごとに区切られたデータを「データ部」と呼ぶことがある。
続いて、受信側装置20を構成する各部について説明する。
受信用カメラ21は、既に述べたように、送信用発光部15を撮影することによって信号(送信用発光部15が送信した信号)を受信するものとなっている。本実施態様の可視光通信装置において、受信用カメラ21は、図3に示すように、発光状態読取手段22に接続されている。受信用カメラ21が撮影したイメージデータ(フレームごとのイメージデータ)は、発光状態読取手段22でその内容が読み取られるようになっている。
発光状態読取手段22は、受信用カメラ21が撮影した画像(フレームごとのイメージデータ)から、送信用発光部15の発光状態を判別し、送信用発光部15が送信した情報の内容を読み取るものとなっている。発光状態読取手段22は、通常、コンピュータプログラムによって実現される。本実施態様の可視光通信装置においては、図3に示すように、発光状態読取手段22を、ラベリング手段22aと、発光状態判別手段22bと、復号化手段22cとで構成している。
受信データ出力部23(図3)は、上記の復号化手段22cによって復号化された信号を出力する部分となっている。受信データ出力部23としては、モニタ等の表示装置や、スピーカ等の音声出力装置や、無線通信装置や有線通信装置等の通信装置が例示される。受信データ出力部23は、ケーブルを接続するためのケーブルソケットや、メモリを接続するためのメモリソケット等として構成される場合もある。
送受信相対移動手段30は、送信用発光部15と受信用カメラ21とを相対的に移動させるためのものとなっている。このように、送信用発光部15と受信用カメラ21とを相対的に移動させることによって、通信速度が受信用カメラ21の撮影速度に縛られないようにして、通信速度の高速化を図ることが可能になる。
移動量検知手段40(図2)は、送信用発光部15又は受信用カメラ21の移動量を検知するためのものとなっている。既に述べたように、本実施態様の可視光通信装置は、送信用発光部15を鉛直軸線L1回りに回転させる構造となっているところ、移動量検知手段40は、送信用発光部15の回転角度θを検知するものとなっている。送信用発光部15の回転角度θを検知可能な移動量検知手段40としては、アブソリュートエンコーダやインクリメンタルエンコーダ等のロータリーエンコーダが例示される。
本発明の可視光通信装置で実際に大容量通信が可能となるか否かを確かめるため、実験を行った。可視光通信装置は、上で説明した実施態様のものを用いた。具体的には、送信用発光部15は、計9個の発光部L1~L9を上下方向に1列に並べて構成した。それぞれの発光部L1~L9は、発光ダイオードにより構成した。送信用発光部15の回転速度は、300rpmとし、送信用発光部15の発光状態は、送信用発光部15の回転角度θが1°変化するごとに切り替えた。データ部利用範囲は、-30°~+30°とした。また、受信用カメラ21としては、撮像素子がCMOSで、撮影速度Fが5fps、データレートが1.8kbpsのものを用いた。受信用カメラ21のレンズの焦点距離は、35mmとした。可視光通信装置は、室内に設置した。
以上のように、本発明の可視光通信装置は、送信用発光部を少ない数の発光部で構成し、撮影速度が遅い受信用カメラを使用しても、通信速度を速めることができるものとなっている。また、送信用発光部を回転させる構成を採用した場合には、送信機をどの位置から撮影しても通信を行うことも可能である。このように、本発明の可視光通信装置は、非常に優れたものであるため、各種用途で用いることができる。
11 送信データ記憶部
12 送信データ変調手段
14 送信用発光部制御手段
15 送信用発光部
16 筐体
20 受信側装置
21 受信用カメラ
22 発光状態読取手段
22a ラベリング手段
22b 発光状態判別手段
22c 復号化手段
23 受信データ出力部
30 送受信相対移動手段
31 回転駆動手段
32 第一摩擦車
33 無端ベルト
34 第二摩擦車
35 回転軸部
40 移動量検知手段
L1~L9 発光部(送信用発光部)
Claims (7)
- 発光状態を切り替えることによって信号を送信する送信用発光部と、
送信用発光部を撮影することによって信号を受信する受信用カメラと
を備えた可視光通信装置であって、
受信用カメラが撮影する1フレーム分のイメージデータ内に、ある時刻における送信用発光部とそれよりも後の時刻における送信用発光部とが重ならない状態で収まる速度で、送信用発光部と受信用カメラとを相対的に移動させる送受信相対移動手段と、
受信用カメラが撮影した1フレーム分のイメージデータから、異なる複数の時刻における送信用発光部の発光状態を読み取る発光状態読取手段と
をさらに備えたことを特徴とする可視光通信装置。
- 発光状態読取手段が、
受信用カメラが撮影した1フレーム分のイメージデータから、それぞれの時刻における送信用発光部の発光状態が反映された発光状態反映箇所を特定し、それぞれの発光状態反映箇所にラベリングを行うラベリング手段と、
ラベリング手段によりラベリングされた発光状態反映箇所の発光状態を判別する発光状態判別手段と、
発光状態判別手段による判別結果とラベリング手段によるラベリング結果とに基づいて信号を復号化する復号化手段と
で構成された請求項1記載の可視光通信装置。
- 送信用発光部又は受信用カメラの移動量を検知するための移動量検知手段をさらに備え、
移動量検知手段によって検知される移動量が所定値変化するごとに送信用発光部の発光状態を切り替えるようにした
請求項1又は2記載の可視光通信装置。
- 送受信相対移動手段が、送信用発光部又は受信用カメラのうち少なくとも一方を、送信用発光部と受信用カメラとを結ぶ直線に略垂直な軸を中心として回転させるものとされた請求項1~3いずれか記載の可視光通信装置。
- 送信用発光部と受信用カメラとが正対するときの送信用発光部又は受信用カメラの回転角度を0°とした場合において、
回転角度が-90°~+90°の範囲内にある送信用発光部の発光状態のみを発光状態読取手段が読み取るようにした
請求項4記載の可視光通信装置。
- 送信用発光部と受信用カメラとが正対するときの送信用発光部又は受信用カメラの回転角度を0°とした場合において、
回転角度が-90°~+90°の範囲内にあるときにのみ、送信用発光部が信号を送信するようにした
請求項4又は5記載の可視光通信装置。
- 請求項1~6いずれか記載の可視光通信装置を用いて通信を行う可視光通信方法。
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