WO2008050729A1

WO2008050729A1 - Optical space transmission system using visible light and infrared light

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Publication number: WO2008050729A1
Application number: PCT/JP2007/070575
Authority: WO
Inventors: Hiroyuki Sasai
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Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
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Filing date: 2007-10-22
Publication date: 2008-05-02
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Description

明細書

可視光及び赤外光を用いた光空間伝送システム

技術分野

[0001] 本発明は、光を無線信号として使用する光空間伝送技術等に関し、より特定的には、可視光及び赤外光の双方を使用した、光空間伝送システムに関する。

背景技術

[0002] 従来技術として、照明に用いる可視光と照明には用いない赤外光とを照射する光源を使用して、送信する情報を可視光及び赤外光に含めて通信を行う照明光通信装置がある。このような照明光通信装置の一例が、特許文献 1に記載されている。図 14は、特許文献 1の照明光通信装置 600の構成を示す図である。以下に、図 14を用いて、照明光通信装置 600の動作について簡単に説明する。まず、照明の点灯時に照明光（可視光）を用いて通信を行うときは、照明光通信装置 600は、スィッチ 5 12及び 513を接続状態にする。そして、光変調部 511は、送信する情報を変調した信号を作成する。そして、電力分配器 515は、この信号を、照明を行うための電力の波形に重畳させて照明部 516を駆動する。このことによって、照明光通信装置 600は、照明動作に通信動作を含めて、可視光を用いた光通信を行うことができる。一方、照明の消灯時に通信を行うときは、照明光通信装置 600は、スィッチ 512及び 513を切断状態にして、スィッチ 514を接続状態にする。そして、光変調部 511は、赤外光を照射する通信部 517を駆動する。このことによって、照明光通信装置 600は、照明の消灯時にも赤外光を用いて光通信を行うことができる。

[0003] 上記した通り、照明光通信装置 600は、照明の点灯時だけでなぐ消灯時にも消灯状態を保ったまま通信を行うことができる。なお、照明部 516と通信部 517とを一体化した 1つの発光素子によって構成できるので、コンパクトなシステム構成が可能である特許文献 1 :特開 2004— 282389号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題 [0004] しかしながら、上述した従来の照明光通信装置を用いる照明光通信システムには、以下の理由によって、照明の点灯時には低速でしか光通信をできないという問題がある。

(1)照明光通信で使用する波長帯域 (可視光帯域)は、一般に、光受信装置が備えるシリコン系受光素子による受光感度が悪いので、高速通信が困難である。

(2)照明用光源（白色 LED等）に必要とされる高出力性と高速応答性とは、互いに両立しないトレードオフの関係にある。そして、照明機器に通信機能を付加して構成される照明光通信システムでは、照明機能が通信機能よりも優先されるので、高速応答性よりも高出力性を優先した光源が用いられる。このために、高速通信は困難であ

[0005] それ故に、本発明の目的は、照明の点灯時でも、大幅な通信速度の高速化が可能な可視光及び赤外光を用いた光空間伝送システムを提供することである。

課題を解決するための手段

[0006] 本発明は、可視光と赤外光とを用いて送信データを送信する光送信装置に向けられている。そして上記目的を達成させるために、本発明の光送信装置は、第 1のデータに低速のデジタル変調を施す第 1の変調部と、第 2のデータに、高速のデジタル変調を施す第 2の変調部と、第 1の変調部の出力信号に応じて可視光を発光/消光させて、第 1のデータを伝える可視光信号を送信する第 1の光送信部と、第 2の変調部の出力信号に応じて赤外光の強度を変えて、第 2のデータを伝える赤外光信号を可視光信号と並行して送信する第 2の光送信部とを備える。

[0007] また、好ましくは、第 2の変調部が施す高速のデジタル変調は、標準変調又は標準変調よりもデータ転送速度の高い高速転送変調であり、第 2の光送信部に、可視光信号の発光期間には、標準変調を施された第 2の変調部の出力信号に応じて赤外光信号を発光させ、可視光信号の消光期間には、高速転送変調を施された第 2の変調部の出力信号に応じて赤外光信号を発光させる制御部を更に備える。

[0008] また、第 1のデータ及び第 2のデータは、それぞれ、制御部によって、送信データが分けられたものであってもよ!/、。

[0009] また、拡散符号を生成する拡散符号生成部を更に備え、第 1のデータは、拡散符号であり、第 2のデータは、送信データであり、第 2の変調部は、送信データに、標準変調又は高速転送変調を施した後に、拡散符号を用いて拡散してもよい。

[0010] また、第 1の変調部は、拡散符号に低速のデジタル変調を施した後に、低周波数帯域の電気信号にし、第 2の変調部は、送信データに拡散をした後に、低周波数帯域と重ならなレ、高周波数帯域の電気信号にしてもょレ、。

[0011] また、第 1のデータは、光送信装置が設置されている位置を示す情報であってもよいし、拡散符号は、光送信装置が設置されている位置に割り当てられる固有のものであってもよい。

[0012] また、第 2のデータは、送信データであり、第 1のデータは、送信データに施す高速のデジタル変調に用いられるクロック信号を生成するための基本周波数信号であつてもよい。

[0013] また、第 2の変調部が施す高速のデジタル変調は、標準変調又は標準変調よりデータ転送速度の高い高速転送変調であり、第 2の光送信部に、可視光信号の発光期間には、標準変調を施された第 2の変調部の出力信号に応じて赤外光信号を発光させ、可視光信号の消光期間には、高速転送変調を施された第 2の変調部の出力信号に応じて赤外光信号を発光させる制御部を更に備えてもよい。

[0014] また、第 1の光送信部は、三原色の可視光をそれぞれ放射する発光ダイオードを同時に駆動させて白色光を放射し、三原色の可視光の少なくとも 1つを発光/消光させて、第 1のデータを伝える可視光信号を送信してもよい。

[0015] 本発明は、可視光と赤外光とを用いて光送信装置と光受信装置との間で送信データを伝送する光空間伝送システムにも向けられている。そして、上記目的を達成させるために、本発明の光空間伝送システムは、光送信装置と光受信装置とを備え、光送信装置は、第 1のデータに低速のデジタル変調を施す第 1の変調部と、第 2のデータに、高速の標準デジタル変調又は高速の標準デジタル変調よりデータ転送速度の高い高速転送デジタル変調を施す第 2の変調部と、第 1の変調部の出力信号に応じて可視光を発光/消光させて、第 1のデータを伝える可視光信号を送信する第 1の光送信部と、第 2の変調部の出力信号に応じて赤外光の強度を変えて、第 2のデータを伝える赤外光信号を送信する第 2の光送信部と、送信データを第 1のデータと第 2のデータとに分け、第 2の光送信部に、可視光信号の発光期間には、高速の標準デジタル変調を施された第 2の変調部の出力信号に応じて赤外光信号を発光させ、可視光信号の消光期間には、高速転送デジタル変調を施された第 2の変調部の出力信号に応じて赤外光信号を発光させる制御部とを備え、光受信装置は、可視光信号を受信する第 1の光受信部と、赤外光信号を受信する第 2の光受信部と、第 1の光受信部の出力信号力第 1のデータを復調する第 1の復調部と、第 2の光受信部の出力信号から第 2のデータを復調する第 2の復調部と、第 1のデータと第 2のデータとを合わせて送信データを復元するデータ処理部とを備える。

[0016] また、第 1の光送信部は、三原色の可視光をそれぞれ放射する発光ダイオードを同時に駆動させて白色光を放射し、三原色の可視光の少なくとも 1つを発光/消光させて、第 1のデータを伝える可視光信号を送信してもよい。

[0017] また、光受信装置は、光信号によって、光送信装置に送信データの伝送開始を要求する伝送要求信号を送信する第 3の光送信部を更に備え、光送信装置は、伝送要求信号を受信する第 3の光受信部を更に備え、制御部は、伝送要求信号に従って、送信データの伝送を開始してもよい。

[0018] また、上記目的を達成させるために、本発明の光空間伝送システムは、光送信装置と光受信装置とを備え、光送信装置は、拡散符号を生成する拡散符号生成部と、拡散符号に低速のデジタル変調を施す第 1の変調部と、送信データに、高速の標準デジタル変調又は高速の標準デジタル変調よりデータ転送速度の高い高速転送デジタル変調を施し、拡散符号を用いて拡散する第 2の変調部と、第 1の変調部の出力信号に応じて可視光を発光/消光させて、拡散符号を伝える可視光信号を送信する第 1の光送信部と、第 2の変調部の出力信号に応じて赤外光の強度を変えて、送信データを伝える赤外光信号を送信する第 2の光送信部と、第 2の光送信部に、可視光信号の発光期間には、高速の標準デジタル変調を施された第 2の変調部の出力信号に応じて赤外光信号を発光させ、可視光信号の消光期間には、高速転送デジタル変調を施された第 2の変調部の出力信号に応じて赤外光信号を発光させる制御部とを備え、光受信装置は、可視光信号を受信する第 1の光受信部と、赤外光信号を受信する第 2の光受信部と、第 1の光受信部の出力信号から拡散符号を復調する第 1の復調部と、第 2の光受信部の出力信号を拡散符号によって逆拡散する逆拡散部と、逆拡散部の出力信号から送信データを復調する第 2の復調部とを備えてもよい。

[0019] また、第 1の光送信部は、三原色の可視光をそれぞれ放射する発光ダイオードを同時に駆動させて白色光を放射し、三原色の可視光の少なくとも 1つを発光/消光させて、拡散符号を伝える可視光信号を送信してもよい。

[0020] また、光受信装置は、光信号によって、光送信装置に送信データの伝送開始を要求する伝送要求信号を送信する第 3の光送信部を更に備え、光送信装置は、伝送要求信号を受信する第 3の光受信部を更に備え、制御部は、伝送要求信号に従って、送信データの伝送を開始してもよい。

[0021] また、上記目的を達成させるために、本発明の光空間伝送システムは、光送信装置と光受信装置とを備え、光送信装置は、拡散符号を生成する拡散符号生成部と、拡散符号に低速のデジタル変調を施し、低周波数帯域の電気信号にする第 1の変調部と、送信データに、高速の標準デジタル変調又は高速の標準デジタル変調よりデータ転送速度の高い高速転送デジタル変調を施し、拡散符号を用いて拡散し、低周波数帯域と重ならない高周波数帯域の電気信号にする第 2の変調部と、第 1の変調部の出力信号に応じて可視光を発光/消光させて、拡散符号を伝える可視光信号を送信する第 1の光送信部と、第 2の変調部の出力信号に応じて赤外光の強度を変えて、送信データを伝える赤外光信号を送信する第 2の光送信部と、第 2の光送信部に、可視光信号の発光期間には、高速の標準デジタル変調を施された第 2の変調部の出力信号に応じて赤外光信号を発光させ、可視光信号の消光期間には、高速転送デジタル変調を施された第 2の変調部の出力信号に応じて赤外光信号を発光させる制御部とを備え、光受信装置は、可視光信号及び赤外光信号を受信する第 1の光受信部と、低周波数帯域の電気信号を抽出する第 1のフィルタ部と、高周波数帯域の電気信号を抽出する第 2のフィルタ部と、第 1のフィルタ部の出力信号から拡散符号を復調する第 1の復調部と、第 2のフィルタ部の出力信号を拡散符号によって逆拡散する逆拡散部と、逆拡散部の出力信号から送信データを復調する第 2の復調部とを備えてもよい。 [0022] また、第 1の光送信部は、三原色の可視光をそれぞれ放射する発光ダイオードを同時に駆動させて白色光を放射し、三原色の可視光の少なくとも 1つを発光/消光させて、拡散符号を伝える可視光信号を送信してもよい。

[0023] また、光受信装置は、光信号によって、光送信装置に送信データの伝送開始を要求する伝送要求信号を送信する第 3の光送信部を更に備え、光送信装置は、伝送要求信号を受信する第 2の光受信部を更に備え、制御部は、伝送要求信号に従って

、送信データの伝送を開始してもよい。

[0024] また、第 1のデータは、光送信装置が設置されている位置を示す情報であってもよいし、拡散符号は、光送信装置が設置されている位置に割り当てられる固有のものであってもよい。

[0025] また、上記目的を達成させるために、本発明の光空間伝送システムは、光送信装置と光受信装置とを備え、光送信装置は、クロック信号を生成するための基本周波数信号に低速のデジタル変調を施す第 1の変調部と、送信データに、基本周波数信号力、ら生成されたクロック信号を用いて、高速の標準デジタル変調又は高速の標準デジタル変調よりデータ転送速度の高い高速転送デジタル変調を施す第 2の変調部と、第 1の変調部の出力信号に応じて可視光を発光/消光させて、基本周波数信号を伝える可視光信号を送信する第 1の光送信部と、第 2の変調部の出力信号に応じて赤外光の強度を変えて、送信データを伝える赤外光信号を送信する第 2の光送信部と、第 2の光送信部に、可視光信号の発光期間には、高速の標準デジタル変調を施された第 2の変調部の出力信号に応じて赤外光信号を発光させ、可視光信号の消光期間には、高速転送デジタル変調を施された第 2の変調部の出力信号に応じて赤外光信号を発光させる制御部とを備え、光受信装置は、可視光信号を受信する第 1 の光受信部と、赤外光信号を受信する第 2の光受信部と、第 1の光受信部の出力信号から基本周波数信号を復調する第 1の復調部と、基本周波数信号からクロック信号を生成し、当該クロック信号を用いて、第 2の光受信部の出力信号から送信データを復調する第 2の復調部とを備えてもよ!/、。

[0026] また、第 1の光送信部は、三原色の可視光をそれぞれ放射する発光ダイオードを同時に駆動させて白色光を放射し、三原色の可視光の少なくとも 1つを発光/消光させて、基本周波数信号を伝える可視光信号を送信してもよい。

[0027] また、光受信装置は、光信号によって、光送信装置に送信データの伝送開始を要求する伝送要求信号を送信する第 3の光送信部を更に備え、光送信装置は、伝送要求信号を受信する第 3の光受信部を更に備え、制御部は、伝送要求信号に従って、送信データの伝送を開始してもよい。

発明の効果

[0028] 上記のように、可視光及び赤外光を用いた本発明の光空間伝送システムによれば、照明の点灯時であっても、可視光通信に並行して高速通信が可能な赤外光通信を行うことができるので、大幅な通信速度の高速化が可能となる。

図面の簡単な説明

[0029] [図 1]図 1は、本発明の第 1の実施形態に係る光空間伝送システム 100の構成例を示す図である。

[図 2]図 2は、光空間伝送システム 100の第 1の変調部 113が出力する可視光用変調信号波形と、第 2の変調部 114が出力する赤外光用変調信号波形とを示す図である

[図 3]図 3は、本発明の第 2の実施形態に係る光空間伝送システム 200の構成例を示す図である。

[図 4]図 4は、光空間伝送システム 200の第 1の変調部 113が出力する可視光用変調信号波形と、第 2の変調部 114が出力する赤外光用変調信号波形とを示す図である

[図 5]図 5は、本発明の第 3の実施形態に係る光空間伝送システム 300の構成例を示す図である。

[図 6]図 6は、光空間伝送システム 300の第 1の変調部 113が出力する電気信号（可視光用変調信号)のスペクトルを示す図である。

[図 7]図 7は、光空間伝送システム 300の拡散部 311が出力する電気信号 (拡散された赤外光用変調信号)のスペクトルを示す図である。

[図 8]図 8は、光空間伝送システム 300の光受信部 420が出力する電気信号（可視光変調信号及び拡散された赤外光用変調信号)のスペクトルを示す図である。園 9]図 9は、本発明の第 4の実施形態に係る光空間伝送システム 400の構成例を示す図である。

[図 10]図 10は、光空間伝送システム 400において、第 1の変調部 113が出力する可視光用変調信号波形と、第 2の変調部 453が出力する赤外光用変調信号波形とを示す図である。

[図 11]図 11は、本発明の第 5の実施形態に係る光空間伝送システム 500の構成例を示す図である。

[図 12]図 12は、光空間伝送システム 500において、第 1の変調部 113が出力する可視光用変調信号波形と、第 2の変調部 460が出力する赤外光用変調信号波形とを示す図である。

[図 13]図 13は、第 1の実施形態の光空間伝送システム 100に伝送要求信号を伝送する機能を加えた構成例を示す図である。

園 14]図 14は、特許文献 1の照明光通信装置 600の構成を示す図である。

符号の説明

11 光変調部

12、 13、 14 スィッチ

15 電力分配器

16 照明部

17 通信部

100、 200、 300、 400、 500 光空間伝送システム

110、 312、 450 光送信装置

111 第 1の光送信部

112 第 2の光送信部

113 第 1の変調部

114、 453、 460 第 2の変調部

115、 215、 452 制御部

120、 321、 423、 451 光受信装置

121 第 1の光受信部 122 第 2の光受信部

123 第 1の復調部

124、 454 第 2の復調部

125 データ処理部

160 第 3の光送信部

161 第 3の光受信部

162 外き卩インターフェイスき

310 拡散符号生成部

311 拡散部

313 送信データ変調器

320 逆拡散部

421 第 1のフィルタ部

422 第 2のフィルタ部

455 発振器

456、 458 クロック生成器

457、 461 送信データ変調器

459 Ife調 ¾·

511 光変調部

512—514 スィッチ

515 電力分配器

516 照明部

517 通信部

600 照明光通信装置

発明を実施するための最良の形態

本発明の実施形態についての説明に際して、一般的な可視光通信及び赤外光通信の特徴を簡単に説明する。まず、既に説明した通り、可視光通信に用いられる可視光は、データ通信に使用されるだけでなぐ照明用途としても用いられという特徴力る。また、一般に、照明用途として用いられる可視光を照射する光源には、蛍光灯及び白色 LED等が使用される。そして、蛍光灯及び白色 LED等には、赤外光通信用の LED及び半導体レーザ等の光源と比較して、変調速度が遅い（高速通信に不向き）という特徴がある。一方、赤外光通信に用いられる赤外光は、目に見えない波長の光であるので、照明用途としては使用されない。しかし、赤外光を照射する赤外線通信用の LED及び半導体レーザ等の光源は、変調速度が速い（高速通信に向く）という特徴がある。

[0032] 上記した特徴から、照明の点灯時に、可視光通信と、高速通信が可能な赤外光通信とを同時に行うことによって、通信速度の大幅な高速化が可能とも思われる。しかし、可視光通信に用いられる可視光は、赤外光通信を妨害する背景光となるので、一般に、可視光通信と赤外光通信とを同時に行うことによっては、大幅な通信速度の高速化はできない。しかし、以下に説明する本発明の実施形態に係る光空間伝送システムでは、照明の点灯時に可視光通信と赤外光通信とを同時に行うことによって、大幅な通信速度の高速化が可能となる。

[0033] (第 1の実施形態）

図 1は、本発明の第 1の実施形態に係る光空間伝送システム 100の構成例を示す図である。図 1に示す通り、光空間伝送システム 100は、光伝送装置 110と光受信装置 120とで構成される。光伝送装置 110は、制御部 115と第 1の変調部 113と第 2の変調部 114と第 1の光送信部 111と第 2の光送信部 112で構成される。光受信装置 1 20は、第 1の光受信部 121と第 2の光受信部 122と第 1の復調部 123と第 2の復調部 124とデータ処理部 125とで構成される。

[0034] 図 2は、第 1の変調部 113が出力する可視光用変調信号波形と、第 2の変調部 114 が出力する赤外光用変調信号波形とを示す図である。図 2には、一例として、第 1の変調部 113は 2値デジタル変調を行い、第 2の変調部 114は 2値デジタル変調又は 4 値デジタル変調を行う場合の波形を示している。以下では、図 1及び図 2を参照して、光空間伝送システム 100の動作について説明する。

[0035] まず、光送信装置 110の動作について説明する。光送信装置 110から光受信装置

120に送信するデータ（以下、送信データという）が、制御部 115に入力される。次に、制御部 115は、送信データに含まれるデータを、高速通信が要求されないデータ（以下、低速データという）と高速通信が要求されるデータ（以下、高速データという）とに分ける。なお、制御部 115が送信データを分けるための基準は、これには限られず、制御部 115は、他の基準によって送信データを分けてもよい。次に、制御部 115は、低速データを可視光を用いて通信するために第 1の変調部 113に出力し、高速データを赤外光を用いて通信するために第 2の変調部 114に出力する。次に、第 1の変調部 113は、図 2の上段に示す通りに、低速データを、 2値デジタル変調する。一方で、第 2の変調部 114は、図 2の下段に示す通りに、高速データを、 2値デジタル変調又は 4値デジタル変調する。ここで、制御部 115は、図 2に示す通り、第 1の変調部 113が変調した 2値デジタル変調信号が「0」となる期間に同期して、第 2の変調部 114が 4値デジタル変調を行うように、第 2の変調部 114を制御する。同様に、制御部 115は、第 1の変調部 113が変調した 2値デジタル変調信号が「1」となる期間に同期して、第 2の変調部 114が 2値デジタル変調を行うように、第 2の変調部 114を制御する。このことによって、図 2に示す通り、第 1の変調部 113が出力する可視光用変調信号波形と第 2の変調部 114が出力する赤外光用変調信号波形とが同期する。次に、第 1の光送信部 111は、第 1の変調部 113から入力する電気信号 (可視光用変調信号)を光信号変換 (以下、電光変換という）して可視光の光信号 (以下、可視光信号という）として空間に送信する。同時に、第 2の光送信部 112は、第 2の変調部 114 から入力する電気信号 (赤外光用変調信号)を電光変換して赤外光の光信号 (以下、赤外光信号という）として空間に送信する。このとき、第 1の光送信部 111及び第 2 の光送信部 112は、上記した、可視光用変調信号と赤外光用変調信号との同期を維持して電光変換を行い、可視光信号と赤外光信号とをそれぞれ送信する。

ここで、図 2の上段に示す通り、可視光用変調信号である 2値デジタル変調信号力 1」の期間には、第 1の光送信部 111が照射する可視光は発光状態（以下、 ONという )となる。また、可視光用変調信号である 2値デジタル変調信号が「0」の期間には、第 1の光送信部 111が照射する可視光は消光状態（以下、 OFFという）となる。このことによって、可視光信号は、光送信装置 110から光受信装置 120に送信される。また、図 2の下段に示す通り、赤外光用変調信号において、 4値デジタル変調の期間には、赤外光が 4段階の強度で照射されることによって赤外光信号は光受信装置 120に送信され、 2値デジタル変調の期間には、赤外光が 2段階の強度で照射されることによって赤外光信号は光受信装置 120に送信される。

[0037] 上記した動作によって、光送信装置 110は、制御部 115によって、可視光通信を行うための可視光が ONの期間には、 2値デジタル変調された赤外光信号を送信し、可視光通信を行うための可視光が OFFの期間には、可視光が ONの期間の 2値デジタル変調よりもデータ転送速度の高い 4値デジタル変調された赤外光信号を送信する

[0038] 次に、光受信装置 120の動作について説明する。第 1の光受信部 121は、可視光信号を受信して、光信号から電気信号変換 (以下、光電変換という)する。次に、第 1の復調部 123は、光電変換された電気信号 (可視光用変調信号)を復調して、低速データを得る。一方で、第 2の光受信部 122は、赤外光信号を受信して、光電変換する。次に、第 2の復調部 124は、光電変換された電気信号 (赤外光用変調信号)を復調して、高速データを得る。次に、データ処理部 125は、低速データと高速データとを合わせて送信データを復元する。

[0039] 以上に説明した通り、光空間伝送システム 100は、可視光通信を行うための可視光が ONの期間には、所要信号対雑音電力比（以下、 SNRという）が小さくても通信可能である多値数が少な V、変調方式 (データ転送速度は低 V、が雑音耐性は高レ、標準変調方式;例えば、上記で説明した 2値デジタル変調方式)を用いて赤外光信号を送信する。一方で、光空間伝送システム 100は、可視光通信を行うための可視光が OFFの期間には、 SNRが小さ V、と通信できな!/、多値数が多 V、変調方式（データ転送速度は高レ、が雑音耐性は低!/、高速変調方式；例えば、上記で説明した 4値デジタル変調方式)を用いて赤外光信号を送信する。

[0040] このことによって、光空間伝送システム 100は、赤外光通信を妨害する背景光である可視光が ONの期間には、可視光の影響を受けにくい変調方式を用いて赤外光信号を送信し、赤外光通信を妨害する背景光である可視光が OFFの期間には、高速通信が可能な多値数が多い変調方式を用いて赤外光信号を送信する。この結果として、光空間伝送システム 100は、照明の点灯時においても、可視光通信と並行して高速で赤外光通信を行えるために、大幅な通信速度の高速化を実現できる。 [0041] (第 2の実施形態）

図 3は、本発明の第 2の実施形態に係る光空間伝送システム 200の構成例を示す図である。図 3に示す通り、光空間伝送システム 200は、光送信装置 312と光受信装置 321とによって構成される。光送信装置 312は、第 1の実施形態の光空間伝送システム 100が備える光送信装置 110 (図 1を参照）に対して、制御部 115の代りに制御部 215を備え、拡散符号生成部 310を更に備える。また、光送信装置 312が備える第 2の変調部 114は、送信データ変調器 313及び拡散部 311を含む。光受信装置 321は、光空間伝送システム 100が備える光受信装置 120に対して、逆拡散部 320 を更に備え、データ処理部 125を備えない。なお、図 3の光空間伝送システム 200において、図 1の光空間伝送システム 100と同様の構成要素については、同一の参照符号を付して、詳しい説明は省略する。図 4は、第 1の変調部 113が出力する可視光用変調信号波形と、第 2の変調部 114が出力する赤外光用変調信号波形とを示す図である。図 4には、第 1の実施形態で説明した図 2と同様に、一例として、第 1の変調部 113は 2値デジタル変調を行い、第 2の変調部 114は 2値デジタル変調又は 4値デジタル変調を行う場合の波形を示している。以下では、図 3及び図 4を参照して、光空間伝送システム 200の動作について説明する。

[0042] まず、光送信装置 312の動作について説明する。拡散符号生成部 310は、拡散符号を生成して、制御部 215と第 1の変調部 113と拡散部 311とに出力する。次に、第 1の変調部 113は、入力した拡散符号を 2値デジタル変調する（図 4の上段を参照）。一方で、制御部 215は、光送信装置 110の外部から送信データを入力して、第 2の変調部 114に出力し、第 2の変調部 114が備える送信データ変調器 313は、送信データを 2値デジタル変調及び 4値デジタル変調する（図 4の下段を参照）。ここで、制御部 215は、拡散符号生成部 310から入力した拡散符号に基づいて、図 4に示す通り、第 1の変調部 113が変調する 2値デジタル変調信号が「0」となる期間に同期して、第 2の変調部 114 (送信データ変調器 313)が 4値デジタル変調を行うように、第 2 の変調部 114を制御する。同様に、制御部 215は、拡散符号生成部 310から入力した拡散符号に基づいて、第 1の変調部 113が変調する 2値デジタル変調信号が「1」となる期間に同期して、第 2の変調部 114 (送信データ変調器 313)が 2値デジタル変調を行うように、第 2の変調部 114を制御する。このことによって、図 4に示す通り、第 1の変調部 113が出力する可視光用変調信号 (2値デジタル変調信号)と送信データ変調器 313が出力する赤外光用変調信号 (2値デジタル変調又は 4値デジタノレ変調の信号)とが同期する。次に、拡散部 311は、拡散符号生成部 310から入力する拡散符号によって、赤外光用変調信号を拡散する。次に、第 1の光送信部 111は、可視光用変調信号を電光変換して、可視光信号として空間に送信する。同時に、第 2の光送信部 112は、拡散された赤外光用変調信号を電光変換して、赤外光信号として空間に送信する。このとき、第 1の光送信部 111及び第 2の光送信部 112は、既に説明した、可視光用変調信号と赤外光用変調信号との同期を維持して電光変換を行い、可視光信号と赤外光信号とをそれぞれ送信する。

[0043] 上記した動作によって、光送信装置 312は、制御部 115によって、可視光通信を行うための可視光が ONの期間には、 2値デジタル変調の赤外光信号を送信し、可視光通信を行うための可視光が OFFの期間には、可視光が ONの期間の 2値デジタル変調よりもデータ転送速度の高い 4値デジタル変調の赤外光信号を送信する。

[0044] 次に、光受信装置 321の動作について説明する。第 1の復調部 123は、第 1の光受信部 121が可視光信号を受信して得た電気信号 (可視光用変調信号)を復調して、拡散符号を得る。一方で、逆拡散部 320は、第 2の光受信部 122が赤外光信号を受信して得た電気信号 (拡散された赤外光用電気信号)を入力された後に、第 1の復調部 123が得た拡散符号を用いて、当該電気信号を逆拡散する。このことによって、逆拡散部 320は、赤外光用変調信号を得る。次に、第 2の復調部 124は、赤外光用変調信号を復調して送信データを復元する。

[0045] 以上に説明した通り、光空間伝送システム 200は、第 1の実施形態の光空間伝送システム 100と同様に、可視光の ON/OFF期間に同期して赤外光通信の変調方式を切替えることによって、照明の点灯時においても高速通信を可能とする。更に、光空間伝送システム 200では、拡散処理を用いて送信データの通信を行うので、赤外光用変調信号について拡散利得が得られる。このことによって、拡散利得が得られた分だけ赤外光通信の雑音耐性が高くなるので、光空間伝送システム 200が行う赤外光通信に用いる変調方式には、第 1の実施形態の光空間伝送システム 100が行う赤外光通信に用いる変調方式よりも大きい SNRを必要とする変調方式はり高速通信が可能な変調方式)を採用することができる。この結果として、光空間伝送システム 200は、第 1の実施形態の光空間伝送システム 100よりも更に高速通信を実現できる。

[0046] (第 3の実施形態）

図 5は、本発明の第 3の実施形態に係る光空間伝送システム 300の構成例を示す図である。図 5に示す通り、光空間伝送システム 300は、光送信装置 312と光受信装置 423とで構成される。光受信装置 423は、第 2の実施形態の光空間伝送システム 2 00が備える光受信装置 321 (図 3を参照）に対して、第 1の光受信部 121及び第 2の光受信部 122の代りに、光受信部 420と第 1のフイノレタ部 421と第 2のフイノレタ部 422 とを備える。なお、図 5の光空間伝送システム 300において、第 2の実施形態の光空間伝送システム 200と同様の構成要素については、同一の参照符号を付して、詳しい説明は省略する。以下では、図 5を参照して、光空間伝送システム 300の動作について説明する。

[0047] まず、光送信装置 312の動作について説明する。光空間伝送システム 300の光送信装置 312は、光空間伝送システム 200の光送信装置 312に対して、第 1の変調部 113及び第 2の変調部 114の動作が若干異なる。以下に、第 1の変調部 113及び第 2の変調部 114の動作について説明する。図 6は、第 1の変調部 113が出力する電気信号 (可視光用変調信号)のスぺ外ルを示す図である。図 7は、拡散部 311が出力する電気信号 (拡散された赤外光用変調信号)のスペクトルを示す図である。第 1 の変調部 113は、図 6に示す通り、出力する電気信号 (可視光用変調信号)のスぺクトルが、比較的低い周波数帯域に存在するように変調を行う。一方で、第 2の変調部 114は、図 7に示す通り、拡散部 311が出力する電気信号 (拡散された赤外光用変調信号）のスペクトルが、図 6の可視光用変調信号のスペクトルと重ならないように、比較的高い周波数帯域に存在するように変調を行う。その他は、第 2の実施形態の光空間伝送システム 200と同様の動作を行って、光送信装置 312は、可視光信号と赤外光信号とを光受信装置 423 送信する。

[0048] 次に、光受信装置 423の動作について説明する。光受信部 420は、可視光信号と赤外光信号とを受信して、光電変換する。図 8は、光受信部 420が出力する電気信号 (可視光変調信号及び拡散された赤外光用変調信号)のスペクトルを示す図である。ここで、図 8に示す通り、光受信部 420が出力する電気信号において、可視光変調信号のスペクトルが存在する周波数帯域と拡散された赤外光用変調信号のスぺクトルが存在する周波数帯域とは、異なる。次に、第 1のフィルタ部 421は、光受信部 4 20が出力する電気信号 (可視光変調信号及び拡散された赤外光用変調信号)を入力して、低周波数帯域に存在する可視光変調信号を抽出する。一方で、第 2のフィルタ部 422は、光受信部 420が出力する電気信号を入力して、高周波数帯域に存在する拡散された赤外光変調信号を抽出する。その他は、第 2の実施形態の光空間伝送システム 200の光受信装置 321と同様の動作を行って、光受信装置 423は、光送信装置 312に入力された送信データを復元する。

[0049] 以上に説明した通り、光空間伝送システム 300は、第 2の実施形態の光空間伝送システム 200と同様に、拡散処理を用いて送信データの通信を行うので第 1の実施形態の光空間伝送システム 100よりも更に高速通信を可能とする。更に、光空間伝送システム 300では、光送信装置 312が、電気的に異なる周波数帯域の可視光用変調信号及び拡散された赤外光用変調信号を光電変換して光信号を送信する。このことによって、光空間伝送システム 300では、光受信装置 423が、光信号を受信後にフィルタを用いて可視光用変調信号と拡散された赤外光用変調信号とを分離すること力 Sできる。この結果として、光空間伝送システム 300は、第 2の実施形態の光空間伝送システム 200と異なり、 1つの光受信部によって光信号を受信できる。

[0050] (第 4の実施形態）

第 1の実施形態の光空間伝送システム 100では説明を省略した力、光送信装置 11 0の第 2の変調部 114は、クロック信号を用いて変調を行い、光受信装置 120の第 2 の復調部 124もまた、クロック信号を用いて復調を行う。そして、光空間伝送システム 100では、第 2の変調部 114と第 2の復調部 124とは、それぞれ、個別にクロック信号を生成して変調及び復調を行う。この様に、送信側と受信側とで別々に生成したクロック信号を用いて変調及び復調をそれぞれ行う場合には、受信側で復調誤りの可能性が高まる。これは、送信側のクロック信号の周波数と受信側のクロック信号の周波数との微差、及び復調時の受信側のクロック信号と受信信号との同期誤差が復調時の信号判定の誤り率を高めるからである。この復調誤りの可能性は、光空間伝送システム 100において、可視光の発光期間に赤外光信号が送信される場合に、更に高まり、問題となる。これは、既に説明した通り、可視光は、赤外光信号の伝送に対して、妨害光として作用するからである。なお、光空間伝送システム 100において、クロック信号は、光送信装置 110及び光受信装置 120の外部で生成されても良いし、内部で生成されても良いし、更には、第 2の変調部 114及び第 2の復調部 124の内部で生成されても良い。以下では、説明の便宜のために、光空間伝送システム 100のクロック信号は、第 2の変調部 114及び第 2の復調部 124がそれぞれ含む発信器及びクロック生成器（図 1には図示せず）によってそれぞれ生成されるものとする。

[0051] 第 4の実施形態に係る光空間伝送システム 400は、送信データを赤外光によって伝送する一方で送信側のクロック信号に関する情報 (基準周波数信号)を可視光によって伝送する。このことによって、光空間伝送システム 400は、上記した復調時の信号判定の誤り率を低減して、照明点灯時の高速通信を可能にする。

[0052] 図 9は、本発明の第 4の実施形態に係る光空間伝送システム 400の構成例を示す図である。図 9に示す通り、光空間伝送システム 400は、光送信装置 450と光受信装置 451とで構成される。光送信装置 450は、第 1の実施形態の光空間伝送システム 1 00が備える光送信装置 110 (図 1を参照）に対して、第 2の変調部 114の代わりに第 2の変調部 453を備え、また、制御部 115を備えない。光受信装置 451は、第 1の実施形態の光空間伝送システム 100が備える光受信装置 120 (図 1を参照）に対して、第 2の復調部 124の代わりに第 2の復調部 454を備え、また、データ処理部 125を備えない。第 2の変調部 453は、光送信装置 110の第 2の変調部 114と同様に、発振器 455とクロック生成器 456と送信データ変調器 457とを含む。第 2の復調部 454は、第 2の復調部 124と同様にクロック生成器 458及び復調器 459を含む力 S、第 2の復調部 124とは異なり発振器は含まない。なお、第 1の実施形態ではクロック信号についての説明を省略したので、図 1には、第 2の変調部 114及び第 2の復調部 124それぞれの内部装置である発信器等を図示していない。また、光空間伝送システム 400 において、第 1の実施形態の光空間伝送システム 100と同様の構成要素については、同様の参照符号を付して、詳細な説明は省略する。

[0053] 図 10は、光空間伝送システム 400において、第 1の変調部 113が出力する可視光用変調信号波形と、第 2の変調部 453が出力する赤外光用変調信号波形とを示す図である。図 10には、一例として、第 1の変調部 113は 2値デジタル変調を行い、第 2 の変調部 453は 4値デジタル変調を行う場合の波形を示している。以下では、図 9及び図 10を参照して、光空間伝送システム 400の動作について説明する。

[0054] まず、光送信装置 450の動作について説明する。送信データは、第 2の変調部 45 3の送信データ変調器 457に入力される。発信器 455は、所定の基準周波数を有する信号 (以下、基準周波数信号という）を生成し、第 1の変調部 113及びクロック生成器 456に出力する。第 1の変調部 113は、基準周波数信号を変調して可視光用変調信号 (図 10の上段を参照）を生成し、第 1の光送信部 111に出力する。第 1の光送信部 111は、第 1の変調部 113の出力信号を電光変換して可視光信号を放射する。一方、クロック生成器 456は、基準周波数信号の周波数を高めて（高速化して）クロック信号を生成し、送信データ変調器 457に出力する。送信データ変調器 457は、送信データを、クロック生成器 456から入力されたクロック信号を用いてデジタル変調して赤外光用変調信号 (図 10の下段を参照）を生成し、第 2の光送信部 112に出力する。第 2の光送信部 112は、第 2の変調部 453の出力信号を電光変換して赤外光信号を放射する。

[0055] 上記した動作によって、光送信装置 450は、光受信装置 451に、クロック信号の生成に用いられる比較的低速な信号である基準周波数信号を可視光によって送信し、当該クロック信号を用いて高速変調された送信データを赤外光によって送信する。

[0056] 次に、光受信装置 451の動作について説明する。第 1の光受信部 121は、可視光信号を受信して、光電変換する。次に、第 1の復調部 123は、光電変換された電気信号 (可視光用変調信号)を復調して、基準周波数信号を得て、第 2の復調部 454 のクロック生成器 458に出力する。一方で、第 2の光受信部 122は、赤外光信号を受信して光電変換し、第 2の復調部 454の復調器 459に出力する。次に、第 2の復調部 454のクロック生成器 458は、入力された基準周波数信号の周波数を高めて（高速化して)クロック信号を生成し、復調器 459に出力する。復調器 459は、第 2の光受信部 122から入力された赤外光用変調信号を、クロック生成器 458力、ら入力されたクロック信号を用いて復調し、送信データを復元する。ここで、赤外光用変調信号とクロック信号とが同期して復調器 459に入力されるように、光空間伝送システム 400全体として調整がなされている。

[0057] 以上に説明した通り、光空間伝送システム 400は、送信側で送信データの変調に使用するクロック信号の生成に用いる基準周波数信号を受信側に送信し、受信側で、受信した当該基準周波数信号を用いてクロック信号を生成し、当該クロック信号を使用して送信データを復調する。このことによって、光空間伝送システム 400は、送信側のクロック信号の周波数と受信側のクロック信号の周波数との微差をなくし、復調時の受信側のクロック信号と受信信号との同期誤差による復調時の信号判定を精度良く行うことができるので、信号判定の誤り率を低減することができる。従って、光空間伝送システム 400は、赤外光通信を妨害する背景光である可視光が OFFの期間だけでなく ONの期間にも、高速通信が可能な多値数が多い変調方式を用いて赤外光信号を送信することができる。この結果として、光空間伝送システム 400は、照明の点灯時においても、可視光通信と並行して高速で赤外光通信を行えるために、大幅な通信速度の高速化を実現できる。

[0058] (第 5の実施形態）

第 5の実施形態では、第 4の実施形態の光空間伝送システム 400に、第 1の実施形態と同様に、可視光通信を行うための可視光が ONの期間には、データ転送速度は低!/、が雑音耐性は高 V、標準変調方式を用いて赤外光信号を伝送し、可視光通信を行うための可視光が OFFの期間には、データ転送速度は高いが雑音耐性は低い高速変調方式を用いて赤外光信号を伝送する機能を加えた光空間伝送システム 500 について説明する。

[0059] 図 11は、本発明の第 5の実施形態に係る光空間伝送システム 500の構成例を示す図である。光空間伝送システム 500は、第 4の実施形態の光空間伝送システム 400 ( 図 9を参照）に対して、第 2の変調部 453の代わりに第 2の変調部 460を備え、また、制御部 452を更に備える。第 2の変調部 460は、第 2の変調部 453に対して、送信データ変調器 457の代わりに送信データ変調器 461を含む。なお、光空間伝送システム 500において、第 4の実施形態の光空間伝送システム 400と同様の構成要素には同様の参照符号を付して、詳細な説明は省略する。

[0060] 図 12は、光空間伝送システム 500において、第 1の変調部 113が出力する可視光用変調信号波形と、第 2の変調部 460が出力する赤外光用変調信号波形とを示す図である。図 12には、一例として、第 1の変調部 113は 2値デジタル変調を行い、第 2 の変調部 460は 2値デジタル変調又は 4値デジタル変調を行う場合の波形を示している。以下では、図 11及び図 12を参照して、光空間伝送システム 500の動作について説明する。

[0061] 制御部 452は、光送信装置 450の外部から送信データを入力され、当該送信データを第 2の変調部 460の送信データ変調器 461に出力する。送信データ変調器 461 は、第 1の実施形態と同様に（図 2を参照）、図 12の下段に示す通り、送信データを、 2値デジタル変調又は 4値デジタル変調する。また、制御部 452は、発振器 455から基準周波数信号を入力される。そして、制御部 452は、第 1の実施形態と同様に、図 12に示す通り、第 1の変調部 113が変調した 2値デジタル変調信号が「0」となる期間に同期して、送信データ変調器 461が 4値デジタル変調を行うように、送信データ変調器 461を制御する。同様に、制御部 452は、第 1の変調部 113が変調した 2値デジタル変調信号が「1」となる期間に同期して、送信データ変調器 461が 2値デジタル変調を行うように、送信データ変調器 461を制御する。このことによって、図 12に示す通り、第 1の変調部 113が出力する可視光用変調信号波形と第 2の変調部 460が出力する赤外光用変調信号波形とが同期する。また、第 1の実施形態と同様に、第 1の光送信部 111及び第 2の光送信部 112は、既に説明した通り、可視光用変調信号と赤外光用変調信号との同期を維持して電光変換を行い、可視光信号と赤外光信号とをそれぞれ送信する。

[0062] 上記した第 5の実施形態の光空間伝送システム 500によれば、第 4の実施形態の光空間伝送システム 400と同様に、送信側のクロック信号の周波数と受信側のクロック信号の周波数との微差をなくし、復調時の受信側のクロック信号と受信信号との同期誤差による復調時の信号判定を精度良く行うことができるので、信号判定の誤り率を低減すること力 Sできる。これに加えて、光空間伝送システム 500によれば、第 1の実施形態の光空間伝送システム 100と同様に、妨害光となる可視光の ON/OFFに応じて赤外光信号の変調方式を切替えることによって、更に、復調時の信号判定の誤り率を低減することができる。この結果として、第 5の実施形態の光空間伝送システム 5 00は、より安定した高速通信を確保することができる。

なお、以上に説明した第 1〜第 5の実施形態において、光送信装置は光受信部を更に備え、光受信装置は光送信部を更に備えて、送信データの伝送開始を要求する信号 (以下、伝送要求信号という）を光受信装置から光送信装置に送信できる構成としてもよい。以下では、第 1の実施形態の光空間伝送システム 100を例に挙げて簡単に説明する。図 13は、第 1の実施形態の光空間伝送システム 100に伝送要求信号を伝送する機能を加えた構成例を示す図である。図 13に示す通り、光送信装置 1 10は第 3の光受信部 161を更に備え、光受信装置 120は第 3の光送信部 160を更に備える。ここで、第 1の実施形態では説明の便宜上省略していたが、外部インターフェイス部 162は、外部装置（図示せず）と光送信装置 110と連結し、また、外部装置力も送信データを制御部 115に入力する。第 3の光送信部 160は、ユーザ等によつて伝送要求信号を入力され、当該伝送要求信号を電光変換し光信号にして第 3の光受信部 161に送信する。第 3の光受信部 161は、第 3の光送信部 160から送信された光信号を受信して、当該光信号を光電変換して伝送要求信号を復元する。ここで、第 3の光送信部 160が送信する光信号は、可視光信号には限られず、赤外光信号であってもよい。次に、第 3の光受信部 161は、伝送要求信号を外部インターフエイス部 162に入力する。外部インターフェイス部 162に接続された外部装置は、伝送要求信号に従って、送信データを外部インターフェイス部 162に入力する。次に、外部インターフェイス部 162を介して、送信データは、外部装置から制御部 115に入力されて、送信データの伝送が開始される。以上に説明した通り、第 1〜第 5の実施形態において、伝送要求信号に従って、送信データの伝送が開始される構成としてもよい。なお、伝送要求信号の代わりに、他の信号を光受信部から光送信部送信してもよい。また、伝送要求信号は第 3の光受信部 161から制御部 115に入力されて、伝送要求信号を入力された制御部 115が外部装置に送信データを出力させることによって、送信データの伝送が開始されてもよい。また、伝送要求信号を伝送するために第 3の光送信部 160と第 3の光受信部 161とを設けて光空間伝送を行う構成としている力 bluetooth, RF— ID、無線 LAN等の電波を用いた無線伝送を行う構成としてもよい。

[0064] また、上記した第 1〜第 5の実施形態において、第 1の変調部 113及び第 2の変調部 114、 453及び 460が行う多値変調としては、搬送波を使用した位相、振幅、周波数等を M値に変調する M— PSK、 M— ASK、 M— FSKや、振幅及び位相を変調する QAM等の変調方式や、搬送波を用いな V、でデジタル信号の振幅値を多値化した多値デジタル変調方式等、 V、ずれの変調を用いてもょレ、。

[0065] また、上記した第 1、 2、 4及び 5の実施形態において、第 1の光受信部 121は赤外光信号を受信せず、第 2の光受信部 122は可視光信号を受信しないことが好ましい

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[0066] また、上記した第 1、 2、 4及び 5の実施形態において、可視光を受信する第 1の光受信部 121と赤外光を受信する第 2の光受信部 122の受光感度を向上させて、より安定した高速通信を行うために、第 1の光受信部 121と光送信装置 110との間に赤外光を除去する光フィルタを揷入し、第 2の光受信部 122と光送信装置 110との間に、可視光を除去する光フィルタを揷入してもよい。また、光空間伝送に関する一般的な光学系（集光レンズ等）を用いて、より安定した高速通信を行ってもよ!/、。

[0067] また、上記した第 1〜第 5の実施形態において、第 1の光送信部 111が照射する可視光は照明として用いられることが前提であるので、可視光信号には、 PPM (パルス位置変調： Pulse Position Modulation)を施すことが好ましい。このことによって、可視光の ON/OFF動作において、 OFF動作が多数連続することで肉眼に感じられる「照明のチカチカ感」を防止することができる。

[0068] また、上記した第;!〜 3及び 5の実施形態では、赤外光通信において、変調方式の多値数を切替えることによって大幅な高速通信を可能としたが、変調速度を切替えることによって大幅な高速通信を可能としてもよい。例えば、赤外光信号は、全て 2値デジタル変調のみを施されたものとして、可視光が ONの期間は変調速度を遅くし、可視光が OFFの期間は変調速度を速くすることによって、大幅な高速通信が可能となる。 [0069] また、上記した第 1の実施形態において、送信データに含まれる低速データは、光送信装置 110が設置されて!/、る位置を示す位置情報であってもよ!/、。このことによつて、当該光送信装置 110から可視光信号を受信した光受信装置 120の位置を特定すること力 Sでさる。

[0070] また、光送信装置 110等に備えられる制御部 115等にメモリを設けて、低速データ、高速データ等を含む送信データを一旦当該メモリに保存する構成としてもよい。外部インターフェイス部 162 (図 13を参照）と外部装置（図示せず）とをインターネット等を介して接続する場合、接続状態が時間的に変化し、伝送速度が変動する可能性がある。しかし、この様な構成にして送信データを一旦メモリに保存することによって、外部接続状況に影響されず、安定した伝送を実現できる。

[0071] また、上記した第 2及び第 3の実施形態において、光送信装置 312が複数設置されている場合に、各光送信装置 312が備える各拡散符号生成部 310が生成する各拡散符号が、各光送信装置 312の各設置位置にそれぞれ固有に割り当てられてもよい。このことによって、光送信装置 312から可視光信号を受信した光受信装置の位置を特定することができる。また、以上では、各光送信装置 312が備える各拡散符号生成部 310が、各拡散符号を生成する構成としている。しかし、各光送信装置 312は、拡散符号生成部 310の代わりに拡散符号を蓄える拡散符号用メモリを備えて、外部ィンターフェイス部 162 (図 3及び図 5には図示せず、図 13を参照）から拡散符号を入力して蓄積してもよい。このことによって、各光送信装置 312で使用する拡散符号を外部から設定 ·変更等することが可能となる。

[0072] また、上記した第 1〜第 5の実施形態において、第 1の光送信部 111は、三原色（赤、青、緑）の可視光をそれぞれ放射する発光ダイオードを同時に駆動させて白色光を放射し、当該三原色の可視光のうちの少なくとも 1つを発光/消光させることによつて、可視光信号を光受信装置に送信してもよい。

産業上の利用可能性

[0073] 本発明に係る光空間伝送システムは、可視光に照明機能及び低速通信機能を持たせつつ、赤外光に高速通信機能をもたせるので、高速な光無線通信システム等への適用として有用である。また、映像信号や音声信号の伝送等の用途への適用も可能である。また、照明機能を有するため、電気信号による無線伝送システムにはない通信範囲が明示できる点や、配光設計により、スポット的な使用も可能となるため、多数の光送信装置を設置することにより、詳細な位置情報の提供やデパート、駅等の公共用途での位置に依存した情報提供等の応用にも有用である。

Claims

請求の範囲

[1] 可視光と赤外光とを用いて送信データを送信する光送信装置であって、

第 1のデータに低速のデジタル変調を施す第 1の変調部と、

第 2のデータに、高速のデジタル変調を施す第 2の変調部と、

前記第 1の変調部の出力信号に応じて前記可視光を発光/消光させて、前記第 1 のデータを伝える可視光信号を送信する第 1の光送信部と、

前記第 2の変調部の出力信号に応じて前記赤外光の強度を変えて、前記第 2のデータを伝える赤外光信号を前記可視光信号と並行して送信する第 2の光送信部とを備える、光送信装置。

[2] 前記第 2の変調部が施す前記高速のデジタル変調は、標準変調又は前記標準変調よりもデータ転送速度の高い高速転送変調であり、

前記第 2の光送信部に、前記可視光信号の発光期間には、前記標準変調を施された前記第 2の変調部の出力信号に応じて前記赤外光信号を発光させ、前記可視光信号の消光期間には、前記高速転送変調を施された前記第 2の変調部の出力信号に応じて前記赤外光信号を発光させる制御部を更に備えることを特徴とする、請求項 1に記載の光送信装置。

[3] 前記第 1のデータ及び前記第 2のデータは、それぞれ、前記制御部によって、前記送信データが分けられたものであることを特徴とする、請求項 2に記載の光送信装置

[4] 拡散符号を生成する拡散符号生成部を更に備え、

前記第 1のデータは、前記拡散符号であり、

前記第 2のデータは、前記送信データであり、

前記第 2の変調部は、前記送信データに、前記標準変調又は前記高速転送変調を施した後に、前記拡散符号を用いて拡散することを特徴とする、請求項 2に記載の光送信装置。

[5] 前記第 1の変調部は、前記拡散符号に前記低速のデジタル変調を施した後に、低周波数帯域の電気信号にし、

前記第 2の変調部は、前記送信データに前記拡散をした後に、前記低周波数帯域と重ならない高周波数帯域の電気信号にすることを特徴とする、請求項 4に記載の光送信装置。

[6] 前記第 1のデータは、前記光送信装置が設置されている位置を示す情報であることを特徴とする、請求項 3に記載の光送信装置。

[7] 前記拡散符号は、前記光送信装置が設置されている位置に割り当てられる固有のものであることを特徴とする、請求項 4又は 5に記載の光送信装置。

[8] 前記第 2のデータは、前記送信データであり、

前記第 1のデータは、前記送信データに施す前記高速のデジタル変調に用いられるクロック信号を生成するための基本周波数信号であることを特徴とする、請求項 1に記載の光送信装置。

[9] 前記第 2の変調部が施す前記高速のデジタル変調は、標準変調又は前記標準変調よりデータ転送速度の高い高速転送変調であり、

前記第 2の光送信部に、前記可視光信号の発光期間には、前記標準変調を施された前記第 2の変調部の出力信号に応じて前記赤外光信号を発光させ、前記可視光信号の消光期間には、前記高速転送変調を施された前記第 2の変調部の出力信号に応じて前記赤外光信号を発光させる制御部を更に備える、請求項 8に記載の光送信装置。

[10] 前記第 1の光送信部は、三原色の可視光をそれぞれ放射する発光ダイオードを同時に駆動させて白色光を放射し、前記三原色の可視光の少なくとも 1つを発光/消光させて、前記第 1のデータを伝える前記可視光信号を送信することを特徴とする、請求項 1に記載の光送信装置。

[11] 可視光と赤外光とを用いて光送信装置と光受信装置との間で送信データを伝送する光空間伝送システムであって、

前記光送信装置は、

第 1のデータに低速のデジタル変調を施す第 1の変調部と、

第 2のデータに、高速の標準デジタル変調又は前記高速の標準デジタル変調よりデータ転送速度の高い高速転送デジタル変調を施す第 2の変調部と、

前記第 1の変調部の出力信号に応じて前記可視光を発光/消光させて、前記第 1のデータを伝える可視光信号を送信する第 1の光送信部と、

前記第 2の変調部の出力信号に応じて前記赤外光の強度を変えて、前記第 2のデータを伝える赤外光信号を送信する第 2の光送信部と、

前記送信データを前記第 1のデータと前記第 2のデータとに分け、前記第 2の光送信部に、前記可視光信号の発光期間には、前記高速の標準デジタル変調を施された前記第 2の変調部の出力信号に応じて前記赤外光信号を発光させ、前記可視光信号の消光期間には、前記高速転送デジタル変調を施された前記第 2の変調部の出力信号に応じて前記赤外光信号を発光させる制御部とを備え、

前記光受信装置は、

前記可視光信号を受信する第 1の光受信部と、

前記赤外光信号を受信する第 2の光受信部と、

前記第 1の光受信部の出力信号から前記第 1のデータを復調する第 1の復調部と前記第 2の光受信部の出力信号から前記第 2のデータを復調する第 2の復調部と前記第 1のデータと前記第 2のデータとを合わせて前記送信データを復元するデータ処理部とを備える、光空間伝送システム。

[12] 前記第 1の光送信部は、三原色の可視光をそれぞれ放射する発光ダイオードを同時に駆動させて白色光を放射し、前記三原色の可視光の少なくとも 1つを発光/消光させて、前記第 1のデータを伝える前記可視光信号を送信することを特徴とする、請求項 11に記載の光空間伝送システム。

[13] 前記光受信装置は、光信号によって、前記光送信装置に前記送信データの伝送開始を要求する伝送要求信号を送信する第 3の光送信部を更に備え、

前記光送信装置は、前記伝送要求信号を受信する第 3の光受信部を更に備え、前記制御部は、前記伝送要求信号に従って、前記送信データの伝送を開始することを特徴とする、請求項 11に記載の光空間伝送システム。

[14] 可視光と赤外光とを用いて光送信装置と光受信装置との間で送信データを伝送する光空間伝送システムであって、前記光送信装置は、

拡散符号を生成する拡散符号生成部と、

前記拡散符号に低速のデジタル変調を施す第 1の変調部と、

前記送信データに、高速の標準デジタル変調又は前記高速の標準デジタル変調よりデータ転送速度の高い高速転送デジタル変調を施し、前記拡散符号を用いて拡散する第 2の変調部と、

前記第 1の変調部の出力信号に応じて前記可視光を発光/消光させて、前記拡散符号を伝える可視光信号を送信する第 1の光送信部と、

前記第 2の変調部の出力信号に応じて前記赤外光の強度を変えて、前記送信データを伝える赤外光信号を送信する第 2の光送信部と、

前記第 2の光送信部に、前記可視光信号の発光期間には、前記高速の標準デジタル変調を施された前記第 2の変調部の出力信号に応じて前記赤外光信号を発光させ、前記可視光信号の消光期間には、前記高速転送デジタル変調を施された前記第 2の変調部の出力信号に応じて前記赤外光信号を発光させる制御部とを備え、前記光受信装置は、

前記可視光信号を受信する第 1の光受信部と、

前記赤外光信号を受信する第 2の光受信部と、

前記第 1の光受信部の出力信号から前記拡散符号を復調する第 1の復調部と、前記第 2の光受信部の出力信号を前記拡散符号によって逆拡散する逆拡散部と前記逆拡散部の出力信号から前記送信データを復調する第 2の復調部とを備える、光空間伝送システム。

[15] 前記第 1の光送信部は、三原色の可視光をそれぞれ放射する発光ダイオードを同時に駆動させて白色光を放射し、前記三原色の可視光の少なくとも 1つを発光/消光させて、前記拡散符号を伝える前記可視光信号を送信することを特徴とする、請求項 14に記載の光空間伝送システム。

[16] 前記光受信装置は、光信号によって、前記光送信装置に前記送信データの伝送開始を要求する伝送要求信号を送信する第 3の光送信部を更に備え、前記光送信装置は、前記伝送要求信号を受信する第 3の光受信部を更に備え、前記制御部は、前記伝送要求信号に従って、前記送信データの伝送を開始することを特徴とする、請求項 14に記載の光空間伝送システム。

可視光と赤外光とを用いて光送信装置と光受信装置との間で送信データを伝送する光空間伝送システムであって、

前記光送信装置は、

拡散符号を生成する拡散符号生成部と、

前記拡散符号に低速のデジタル変調を施し、低周波数帯域の電気信号にする第 1の変調部と、

前記送信データに、高速の標準デジタル変調又は前記高速の標準デジタル変調よりデータ転送速度の高い高速転送デジタル変調を施し、前記拡散符号を用いて拡散し、前記低周波数帯域と重ならない高周波数帯域の電気信号にする第 2の変調部と、

前記可視光信号及び前記赤外光信号を受信する第 1の光受信部と、前記低周波数帯域の電気信号を抽出する第 1のフィルタ部と、

前記高周波数帯域の電気信号を抽出する第 2のフィルタ部と、

前記第 1のフィルタ部の出力信号から前記拡散符号を復調する第 1の復調部と、前記第 2のフィルタ部の出力信号を前記拡散符号によって逆拡散する逆拡散部と、前記逆拡散部の出力信号から前記送信データを復調する第 2の復調部とを備える、光空間伝送システム。

[18] 前記第 1の光送信部は、三原色の可視光をそれぞれ放射する発光ダイオードを同時に駆動させて白色光を放射し、前記三原色の可視光の少なくとも 1つを発光/消光させて、前記拡散符号を伝える前記可視光信号を送信することを特徴とする、請求項 17に記載の光空間伝送システム。

[19] 前記光受信装置は、光信号によって、前記光送信装置に前記送信データの伝送開始を要求する伝送要求信号を送信する第 3の光送信部を更に備え、

前記光送信装置は、前記伝送要求信号を受信する第 2の光受信部を更に備え、前記制御部は、前記伝送要求信号に従って、前記送信データの伝送を開始することを特徴とする、請求項 17に記載の光空間伝送システム。

[20] 前記第 1のデータは、前記光送信装置が設置されている位置を示す情報であることを特徴とする、請求項 11に記載の光空間伝送システム。

[21] 前記拡散符号は、前記光送信装置が設置されている位置に割り当てられる固有のものであることを特徴とする、請求項 14又は 17に記載の光空間伝送システム。

[22] 可視光と赤外光とを用いて光送信装置と光受信装置との間で送信データを伝送する光空間伝送システムであって、

前記光送信装置は、

クロック信号を生成するための基本周波数信号に低速のデジタル変調を施す第 1 の変調部と、

前記送信データに、前記基本周波数信号から生成された前記クロック信号を用いて、高速の標準デジタル変調又は前記高速の標準デジタル変調よりデータ転送速度の高い高速転送デジタル変調を施す第 2の変調部と、

前記第 1の変調部の出力信号に応じて前記可視光を発光/消光させて、前記基本周波数信号を伝える可視光信号を送信する第 1の光送信部と、

前記可視光信号を受信する第 1の光受信部と、

前記赤外光信号を受信する第 2の光受信部と、

前記第 1の光受信部の出力信号から前記基本周波数信号を復調する第 1の復調部と、

前記基本周波数信号から前記クロック信号を生成し、当該クロック信号を用いて、前記第 2の光受信部の出力信号から前記送信データを復調する第 2の復調部とを備える、光空間伝送システム。

[23] 前記第 1の光送信部は、三原色の可視光をそれぞれ放射する発光ダイオードを同時に駆動させて白色光を放射し、前記三原色の可視光の少なくとも 1つを発光/消光させて、前記基本周波数信号を伝える前記可視光信号を送信することを特徴とする、請求項 22に記載の光空間伝送システム。

[24] 前記光受信装置は、光信号によって、前記光送信装置に前記送信データの伝送開始を要求する伝送要求信号を送信する第 3の光送信部を更に備え、

前記光送信装置は、前記伝送要求信号を受信する第 3の光受信部を更に備え、前記制御部は、前記伝送要求信号に従って、前記送信データの伝送を開始することを特徴とする、請求項 22に記載の光空間伝送システム。