利用单一光源的可见光通信系统.pdf

本发明的可见光通信系统具有色多重通信功能，在可见光收发装置(10)和便携终端(20)之间进行双向的可见光通信，该可见光收发装置(10)具有单一光源(13)，该便携终端(20)具有回射单元(25)。便携终端(20)具有：滤光器(21B)，提取由可见光收发装置(10)用发送数据调制的可见光(100B)；以及滤光器(21R)，提取未调制的被用作回射光的可见光(100R)。

1、  一种可见光通信装置，其特征在于，具有：
受光单元，接受利用第一发送数据调制的第一发光色的可见光以及不同于上述第一发光色的第二发光色的可见光；
第一滤光器，提取上述第一发光色的可见光；
第二滤光器，提取上述第二发光色的可见光；
解调单元，从由上述第一滤光器提取的可见光，解调上述第一发送数据；以及
发送单元，用第二发送数据，对由上述第二滤光器提取的可见光的反射光进行调制并发送。

2、  如权利要求1所述的可见光通信装置，其特征在于，
上述发送单元包括回射单元，由该回射单元生成上述反射光。

3、  如权利要求2所述的可见光通信装置，其特征在于，
上述回射单元由角形反射器构成。

4、  如权利要求2所述的可见光通信装置，其特征在于，
上述发送单元包括调制单元，该调制单元包括光快门，该光快门根据上述第二发送数据改变上述回射单元的回射率，
由该调制单元用上述第二发送数据调制上述反射光。

5、  一种可见光通信系统，其特征在于，具有：
可见光数据发送装置，具有发出第一发光色以及不同于第一发光色的第二发光色的各可见光的光源，从上述光源同时发出用第一发送数据调制的上述第一发光色的可见光和未调制的上述第二发光色的可见光；和
可见光通信装置，接受从上述光源发出的上述各可见光，并提取上述第一发光色的可见光，对上述第一发光色的可见光所包含的上述第一发送数据进行解调，使用上述第二发光色的可见光来发送用第二发送数据调制的可见光。

6、  如权利要求5所述的可见光通信系统，其特征在于，
上述可见光通信装置具有：
第一滤光器，提取上述第一发光色的可见光；
第二滤光器，提取上述第二发光色的可见光；
解调单元，从由上述第一滤光器提取的可见光，解调上述第一发送数据；以及
发送单元，用第二发送数据，对上述第二滤光器提取的可见光的反射光进行调制并发送。

7、  如权利要求5所述的可见光通信系统，其特征在于，
还包括可见光数据接收装置，该可见光数据接收装置接受从上述可见光通信装置发送的用上述第二发送数据调制的可见光，并从该可见光解调上述第二发送数据来接收。

8、  如权利要求6所述的可见光通信系统，其特征在于，
还具有可见光数据接收装置，该可见光数据接收装置接收从上述可见光通信装置发送的上述第二发送数据，
该可见光数据接收装置具有：
受光单元，接受来自上述发送单元的上述反射光；
滤光器，从由上述受光单元接受的上述反射光，提取上述第二发光色的可见光；以及
解调单元，从由上述滤光器提取的可见光解调上述第二发送数据。

9、  如权利要求6所述的可见光通信系统，其特征在于，
上述发送单元具有：
用于生成上述第二数据的单元，上述第二数据与由上述解调单元解调的上述第一发送数据相对应；
回射单元，用于对由上述第二滤光器提取的可见光进行回射，并发出上述第二发光色的可见光；以及
调制单元，用上述第二发送数据，对由上述回射单元回射的可见光进行调制。

10、  如权利要求5所述的可见光通信系统，其特征在于，
上述光源由LED封装构成，该LED封装分别包括上述第一发光色的发光二极管元件以及上述第二发光色的发光二极管元件，并能够驱动该各发光二极管元件的每一个发光二极管元件。

11、  如权利要求1所述的可见光通信装置，其特征在于，
还具有：
存储器，对由上述解调单元解调的上述第一发送数据进行存储；和
数据处理单元，用于生成上述第二发送数据，
该可见光通信装置是便携设备。

12、  如权利要求6所述的可见光通信系统，其特征在于，
上述可见光通信装置是便携设备，该便携设备具有：
存储器，对由上述解调单元解调的上述第一发送数据进行存储；和
数据处理单元，用于生成上述第二发送数据。

13、  一种发光设备，其特征在于，包括：
权利要求5所述的上述可见光数据发送装置；和
权利要求8所述的上述可见光数据接收装置。

利用单一光源的可见光通信系统
本申请基于2008年9月12日提交的日本在先专利申请No.2008-235140，并要求享受其优先权，后一份申请以引用方式全部并入本申请。
技术领域
本发明涉及一种实现利用了可见光的双向通信的可见光通信技术。
背景技术
近年来，利用来自使用发光二极管(light emitting diode)元件(以下有时记载为LED)等的光源的可见光(visible light)的可见光通信技术的开发正在被推进。在实现利用可见光的双向通信的情况下，除了在发送侧和接收侧的双方具有光源的方式以外，还提出在可见光通信中组合红外线通信或电波通信的混合方式。
但是，混合方式有时不能够充分发挥可见光通信的特长——仅能够在人眼能够看到的光到达的范围内进行通信。并且，在发送侧和接收侧的双方具有光源的方式，分别需要用于光源的电力。为此，很难用于作为可见光通信装置尤其是对于具有消耗电力量限制的便携终端等中。
因此，提出如下的使用单一光源的通信系统：对于从一方的通信装置侧的光源发光的可见光，另一方的通信装置侧进行受光，并利用其反射光来发送数据(例如参照日本专利公开公报2004-221747)。
根据这种使用单一光源的可见光通信系统，在另一方的通信装置侧不需要用于光源的电力。因此，能够实现将要求低消耗电力特性的便携终端等用作通信装置的双向可见光通信。
但是，在使用单一光源的可见光通信系统中，由于从一方的通信装置侧发光的可见光中重叠有发送数据，因此另一方的通信装置侧不能够仅利用其反射光来发送数据。因此，在使用单一光源的可见光通信系统中，例如需要有选择未重叠发送数据的时间带的可见光来进行通信等的制约。
发明内容
本发明的目的为，使用单一光源可靠地实现双向的可见光通信。
本发明的观点为一种可见光通信装置，通过利用回射(retroflection)功能和颜色多重通信功能，实现利用单一光源的双向的可见光通信系统。
根据本发明的观点的可见光通信装置具有：受光单元，接受利用第一发送数据调制的第一发光色的可见光以及不同于上述第一发光色的第二发光色的可见光；第一滤光器，提取上述第一发光色的可见光；第二滤光器，提取上述第二发光色的可见光；解调单元，从由上述第一滤光器提取的可见光，解调上述第一发送数据；以及发送单元，用第二发送数据，对由上述第二滤光器提取的可见光的反射光进行调制并发送。
附图说明
附图是说明书的一部分，它们示出了本发明当前的优选实施例，并且，与上面给出的概要说明和下面给出的优选实施例详细说明一起，阐明本发明的原理。
图1是表示本发明的实施方式的可见光通信系统的结构的框图。
图2是用于说明本实施方式的回射单元的一个例子的图。
图3是用于说明本实施方式的可见光收发装置的一个例子的图。
图4是用于说明本实施方式的可见光通信系统的动作的流程图。
具体实施方式
以下参照附图说明本发明的实施方式。
(可见光通信系统的结构)
图1是用于说明本实施方式的可见光通信系统的结构的框图。如图1所示，本实施方式的可见光通信系统为，具有一方的可见光通信装置10和另一方的可见光通信装置20，并实现了利用可见光的双向通信。
在本实施方式中，一方的可见光通信装置10例如是组装在固定于建筑物内的天棚等上的照明设备中的通信装置，为了方便记述为可见光收发装置10。另一方的可见光通信装置20例如是组装在便携电话等中的通信装置，为了方便记述为便携终端20。
可见光收发装置10具有数据发送单元11、数据接收单元12、光源13和受光单元14。如图3所示，可见光收发装置10与网络30连接，接收经由该网络30从未图示的服务器等传送的发送数据TD。数据发送单元11将对发送数据TD进行了调制的调制数据输出到光源13。
光源13包括蓝色LED(B)15B、红色LED(R)15R、绿色LED(G)15G的各LED芯片形成为一体的LED封装(3in one封装)15和LED驱动器(未图示)。如图3所示，LED驱动器驱动LED封装15而发出可见光100，作为照明光。
此处，在LED封装15中，LED驱动器根据来自数据发送单元11的调制数据来驱动LED(B)15B，该LED(B)15B发出蓝色的可见光100B。并且，与LED(B)15B同时，在LED封装15中，LED驱动器对LED(R)15R和LED(G)15G不经调制而进行驱动，并分别发出红色的可见光100R和绿色的可见光100G。
如后所述那样，受光单元14包括：滤光器(R)16，从来自便携终端20的可见光中，仅使红色可见光200R通过；和光电变换单元17，将该红色可见光200R变换为电信号。数据接收单元12根据来自光电变换单元17的电信号，对在红色可见光200R中重叠的数据(后述的响应数据)RD进行解调。
另一方面，如图3所示，便携终端20具有包括受光单元和反射单元的光输入输出单元27。如图1所示，便携终端20为，在光输入输出单元27中具有：仅使蓝色可见光100B通过(提取)的滤光器(B)21B；和仅使红色可见光100R通过(提取)的滤光器(R)21R。并且，便携终端20的光输入输出单元27还包括回射单元(以下有时记述为CCR)25。
如图2所示，CCR25具有构成角形反射器(corner-cube reflector)的棱镜25A和由液晶快门构成的光快门25B。CCR25中入射通过滤光器(R)21R的红色可见光100R，并根据在光快门25B变化的反射率，输出该可见光100R的回射光。
并且，便携终端20具有光电变换单元22、数据接收单元23、数据发送单元24和控制单元26。光电变换单元22将由滤光器(B)21B提取的蓝色可见光100B变换为电信号。数据接收单元23根据来自光电变换单元22的电信号对在蓝色可见光100B中重叠的发送数据TD进行解调。
本实施方式的控制单元和6具有的功能为，对由数据接收单元23解调的发送数据TD进行解析，并生成与该发送数据TD相对应的响应数据RD。控制单元26将生成的响应数据RD作为发送用数据，送出到数据发送单元24。
数据发送单元24输出将响应数据RD调制了的调制信号，并根据该调制信号来控制CCR25的光快门25B。CCR25根据与调制信号相对应地变化的回射率，输出由响应数据RD调制的可见光100R的回射光。
(可见光通信系统的动作)
下面参照图4的流程图说明本实施方式的系统的动作。
如图3所示，在本实施方式中，可见光收发装置10为，对于操作便携终端20的用户，例如将作为用于询问ID信息等的询问数据而生成的发送数据TD，经由网络30进行接收(步骤S1)。
数据发送单元11将对发送数据TD进行了调制的调制数据输出到光源13的LED驱动器(步骤S2)。LED驱动器对应于该调制数据来驱动LED(B)15B(步骤S3)。由此，LED(B)15B发出重叠了发送数据TD(调制数据)的蓝色可见光100B(步骤S4)。
并且，光源13的LED驱动器，在驱动LED(B)15B的同时，分别未调制地驱动LED(R)15R和LED(G)15G(步骤S5)。由此，LED(R)15R发出红色可见光100R(步骤S6)。并且，LED(G)15G发出绿色可见光100G(步骤S7)。这些可见光100B、100R、100G也被用作照明光。
便携终端20通过图3所示的光输入输出单元27，接受从可见光收发装置10的光源13发出的可见光100B、100R、100G。便携终端20通过滤光器(B)21B，从所接受的可见光提取蓝色可见光100B(步骤S10)。即，滤光器(B)21B仅使蓝色可见光100B通过，不使其他可见光100R、100G通过。
光电变换单元22将由滤光器(B)21B提取的蓝色可见光100B变换为电信号，并输出到数据接收单元23(步骤S11)。数据接收单元23根据从光电变换单元22输出的电信号，对在蓝色可见光100B中重叠的发送数据(此处为询问数据)TD进行解调，并输出到控制单元26(步骤S12、S13)。
控制单元26对由数据接收单元23解调的发送数据(询问数据)TD进行解析，并例如识别为询问用户的ID信息的询问数据。控制单元26生成对应于询问数据的响应数据(此处为ID信息)，并输出到数据发送单元24(步骤S14、S15)。数据发送单元24对响应数据(ID信息)进行调制，并将调制信号输出到CCR25(步骤S16)。
便携终端20从图3所示的光输入输出单元27受光的可见光中，通过滤光器(R)21R提取红色可见光100R(步骤S17)。即，滤光器(R)21R仅使红色可见光100R通过，不使其他可见光100B、100G通过。CCR25仅入射通过滤光器(R)21R的红色可见光100R。CCR25根据来自数据发送单元24的响应数据(ID信息)的调制信号，改变光快门单元25B的反射率，并输出对应于该反射率而调制的可见光100R的回射光200R(步骤S18)。
可见光收发装置10的受光单元14接受来自便携终端20的回射光200R。受光单元14通过滤光器(R)16，从所接受的可见光提取红色可见光200R(步骤S20)。即，只有用响应数据(ID信息)调制的可见光200R通过滤光器(R)16被送到光电变换单元17。光电变换单元17将该红色可见光200R变换为电信号并输出到数据接收单元12(步骤S21)。
数据接收单元12根据从光电变换单元17输出的电信号，对在红色可见光200R中重叠的响应数据(此处为ID信息)进行解调，并作为接收数据RD输出到网络30(步骤S22、S23)。
如上所述，根据本实施方式的可见光通信系统，例如利用从组装在被固定的照明设备中的可见光收发装置10的单一光源13发光的可见光，在与能够移动的便携终端20之间，能够进行双向的可见光通信。即，利用将光正确地向光源反射的回射单元(CCR)25、光学滤波系统以及基于发光色的多重通信，能够实现使用单一光源的双向的可见光通信。
根据本实施方式的系统，对于具有单一光源13的一方的通信装置10，作为另一方的通信装置20能够使用消耗电力量被限制的便携终端。即，便携终端20不需要消耗电力的光源，而能够作为另一方的通信装置进行可见光通信。此时，通过实现使用了CCR和光学过滤器的基于发光色的多重通信，能够不导致在双向通信中的各可见光之间相干扰那样的通信障碍的发生，而实现可靠的双向可见光通信。并且，通过使用CCR，能够实现回射的特长即对光源的正确的反射，因此不需要进行通信时的对位和/或光轴对准等作业。
在本实施方式中，作为CCR25说明了使用棱镜25A的结构，但并不限于此，也可以为使用回射的反射镜或球体透明玻璃体的结构。或者也可以构成为使用多个并列的回射板。
在本实施方式中，作为单一光源，对使用蓝色LED(B)15B、红色LED(R)15R、绿色LED(G)15G的各LED芯片形成一体的LED封装(3 in one封装)15的结构进行了说明，但并不限于此。即，只要是至少发出2种颜色的发光色的可见光的光源即可，例如是蓝色LED和红色LED各自被独立地驱动控制的结构即可。并且，当然，发光色也可以是蓝色和红色的组合以外的组合。但是需要与各发光色的可见光相对应的滤光器。
并且，在本实施方式中，作为一方的通信装置，假设为组装到照明设备中的可见光收发装置10，但并不限于此。例如也可以是设置在道路上或建筑物的外单元上的通信专用的装置。并且，作为另一方的通信装置，假设为组装在便携电话等便携终端20中的装置，但并不限于此，也可以是通信专用的装置。其中，用于能够携带、限制消耗电力量的装置是有效的。
以上，根据本实施方式，能够可靠地实现使用单一光源的双向可见光通信。尤其是，能够实现将不具备光源例如便携终端等作为通信装置的双向的可见光通信系统。
对于本领域技术人员来说，其他优点和变通是很容易联想得到的。因此，本发明就其较宽方面而言，并不限于本申请给出和描述的具体细节和说明性实施例。因此，在不偏离所附权利要求及其等同物定义的总发明构思精神或保护范围的前提下，可以做出各种修改。