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WO2020165995A1 - 可視光通信装置、可視光通信方法及び可視光通信プログラム - Google Patents

可視光通信装置、可視光通信方法及び可視光通信プログラム Download PDF

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WO2020165995A1
WO2020165995A1 PCT/JP2019/005293 JP2019005293W WO2020165995A1 WO 2020165995 A1 WO2020165995 A1 WO 2020165995A1 JP 2019005293 W JP2019005293 W JP 2019005293W WO 2020165995 A1 WO2020165995 A1 WO 2020165995A1
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WO
WIPO (PCT)
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visible light
information
light communication
unit
sampling frequency
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2019/005293
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English (en)
French (fr)
Inventor
健介 倉木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
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Ceased legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/11—Arrangements specific to free-space transmission, i.e. transmission through air or vacuum
    • H04B10/114—Indoor or close-range type systems
    • H04B10/116—Visible light communication

Definitions

  • the present invention relates to a visible light communication device, a visible light communication method, and a visible light communication program.
  • the light emission amount of each LED element (R, G, B) is changed in time series according to transmission information, and a color change is captured by a moving image captured by an imaging device.
  • Visible light communication is known in which transmission information is transmitted and received between an illumination device and an imaging device by further detecting.
  • the frequency (frequency of color change) when the light emission amount of each LED element is changed in time series is set to the sampling frequency (capture rate) of the image pickup device so that the color change can be detected by the image pickup device. It is set to 1/2 or less (Nyquist frequency or less).
  • the visible light communication When the visible light communication is applied to a lighting device having a white LED element, the light emission amount of the white LED element (that is, visible The brightness of light) will be changed. In this case, the change in brightness of the emitted visible light (flicker of the lighting device) is perceived by the user.
  • the purpose is to realize visible light communication that transmits transmission information without the change of visible light being perceived.
  • the visible light communication device comprises: An acquisition unit that acquires information that specifies the sampling frequency of the light receiving device, When the information is acquired by the acquisition unit, transmission information is transmitted by modulating visible light at a frequency higher than the sampling frequency, which is determined according to the sampling frequency specified by the acquired information. And a transmitting unit that operates.
  • FIG. 1 is a first diagram showing an example of a system configuration of a visible light communication system.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the hardware configuration of the LED lighting device.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the relationship between the current signal and the capture rate.
  • FIG. 4 is a diagram showing a comparison result between visible light communication by the LED lighting device of the comparative example and visible light communication by the LED lighting device according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram showing a transmission example of different transmission information in visible light communication.
  • FIG. 6 is a first diagram showing an example of the functional configuration of the LED lighting device.
  • FIG. 7 is a flowchart showing a flow of visible light communication processing on the light emitting side.
  • FIG. 8 is a second diagram showing an example of the system configuration of the visible light communication system.
  • FIG. 9 is a second diagram illustrating an example of the functional configuration of the LED lighting device.
  • FIG. 10 is a third diagram illustrating an example of the functional configuration of the LED lighting device.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an example of the hardware configuration and the functional configuration of the smart device.
  • FIG. 12 is a flowchart showing the flow of visible light communication processing on the light receiving side.
  • FIG. 1 is a first diagram showing an example of a system configuration of a visible light communication system.
  • the visible light communication system 100 includes an LED lighting device 110 and a smart device 120.
  • the LED lighting device 110 is an example of a visible light communication device.
  • the LED lighting device 110 has a white LED element, and the white LED element emits light to irradiate a predetermined space with visible light.
  • the light emission amount of the white LED element is changed in time series according to the transmission information.
  • the visible light with which the predetermined space is irradiated is modulated (the luminance of the visible light changes in time series at the predetermined frequency), and the transmission information can be transmitted to the smart device 120.
  • reference numeral 140 indicates an example of a time-series change in the luminance of visible light when a digital signal (“0110... ”) is transmitted as transmission information.
  • the phase is changed according to the transmission information (for example, by making the phase shifted by 180°) to obtain a digital signal. 0" and a digital signal "1" are transmitted.
  • the LED lighting device 110 receives device information from the smart device 120 in advance, and determines the frequency for changing the brightness of visible light in time series based on the received device information.
  • the LED lighting device 110 receives device information from the smart device 120, for example, by Bluetooth (registered trademark) communication.
  • the smart device 120 has an imaging unit.
  • the image capturing unit is an example of a light receiving device, and captures a moving image with a range including the subject 130, for example, as a shooting range in a predetermined space irradiated with visible light by the LED lighting device 110.
  • the visible light reflected by the subject 130 may be transmitted to the image capturing unit. It shows how the light is received.
  • the brightness of the visible light received by the imaging unit changes in time series at a predetermined frequency, and the phase corresponding to the digital signal ("0110... ”) that is the transmission information. Has become.
  • the smart device 120 demodulates a digital signal, which is transmission information, by detecting the brightness of visible light that changes in time series, based on the moving image captured by the imaging unit. As described above, in the smart device 120, when the image capturing unit captures a moving image, the device information of the image capturing unit is transmitted to the LED lighting device 110 by Bluetooth (registered trademark) communication in advance. To do.
  • Bluetooth registered trademark
  • the visible light modulated with the frequency determined according to the device information and the phase changed according to the transmission information is used to transmit between the LED lighting device 110 and the smart device 120. Send and receive transmission information.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the hardware configuration of the LED lighting device.
  • the LED lighting device 110 includes a control unit 201, a storage unit 202, a communication unit 203, and a lighting unit 204.
  • the respective hardware of the LED lighting device 110 are connected to each other via the bus 205.
  • the control unit 201 has one or more processors and their peripheral circuits, and controls the entire LED lighting device 110.
  • the control unit 201 executes various firmware stored in the storage unit 202 (for example, a visible light communication program described later).
  • the storage unit 202 includes, for example, a read-only nonvolatile semiconductor memory and a readable/writable volatile semiconductor memory, and in addition to various types of firmware, information used when executing various types of firmware (for example, transmission information and the like). ) Is stored.
  • the storage unit 202 also provides a work area that is expanded when various types of firmware are executed by the control unit 201.
  • the control unit 201 and the storage unit 202 form a so-called computer.
  • the communication unit 203 is a communication device that performs Bluetooth (registered trademark) communication with the smart device 120.
  • the lighting unit 204 has a white LED element.
  • the illumination unit 204 acquires a time-series signal generated by executing the visible light communication program in the control unit 201, converts the time-series signal into a current signal, and then applies the current signal to the white LED element.
  • the lighting unit 204 can cause the white LED element to emit light based on the time-series signal.
  • the brightness of visible light with which the predetermined space is irradiated changes according to the time-series signal generated by the control unit 201.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the relationship between the current signal and the capture rate.
  • the lighting unit 204 of the LED lighting device 110 converts the time-series signal generated by the control unit 201 into a current signal.
  • 3a in FIG. 3 shows an example of the waveform of the current signal converted in the illumination unit 204, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents current value.
  • a PWM (Pulse Width Modulation) method Pulse modulation method
  • a current value multi-tone value
  • the voltage is controlled by the ratio.
  • the illumination unit 204 can generate the current signal 310 having a waveform according to the waveform of the time-series signal.
  • the voltage waveforms denoted by reference numerals 301 and 302 are examples, and the voltage may be controlled by other voltage waveform patterns.
  • the control section T is formed by one ON section and one OFF section, but may be formed by a plurality of ON sections and a plurality of OFF sections. Good.
  • 3b of FIG. 3 shows an example of a time-series change in the brightness of visible light when a white LED element emits light when a current signal 310 is applied and the predetermined space is irradiated with visible light.
  • the horizontal axis represents time and the vertical axis represents luminance value.
  • the waveform of the luminance value 320 has the same phase and the same frequency as the waveform of the current signal 310 shown in 3a of FIG.
  • reference numerals 321 to 326 indicate capture timings in the imaging unit of the smart device 120.
  • reference numeral 330 indicates an aliasing signal that appears due to undersampling.
  • the smart device 120 demodulates the digital signal that is the transmission information by detecting the aliasing signal indicated by reference numeral 330. Specifically, the digital signal as the transmission information is demodulated by detecting the aliasing signal indicated by reference numeral 330 based on the change in the brightness value of each frame image included in the moving image captured by the image capturing unit.
  • the frequency of the current signal applied to the white LED element does not have to be 1 ⁇ 2 or less of the capture rate of the image capturing unit (high frequency Until then, transmission information can be transmitted and received.
  • the LED lighting device 110 it is possible to transmit and receive a digital signal that is transmission information without the user perceiving a time-series change in the luminance of visible light.
  • FIG. 4 is a diagram showing a comparison result between visible light communication by the LED lighting device of the comparative example and visible light communication by the LED lighting device according to the first embodiment.
  • FIG. 4a, 4b, and 4c are respectively In the LED lighting device of the comparative example, a current signal applied to the white LED element, -Capture timing of the imaging unit of the smart device 120, A change in the brightness value of each frame image included in the moving image captured by the image capturing unit of the smart device 120, Represents.
  • the frequency of the current signal 410 applied to the white LED element is 1 ⁇ 2 or less of the capture rate of the imaging unit of the smart device 120. .. Therefore, as shown in 4b of FIG. 4, the image capturing unit of the smart device 120 can capture each frame image along the waveform of the current signal 410, and can capture a time-series change in the luminance of visible light. You can
  • the smart device 120 can demodulate the transmission information by detecting the change in the brightness value 430 of each frame image included in the moving image captured by the imaging unit. ..
  • FIG. 4, 4d, 4e, and 4f are respectively In the LED lighting device 110 according to the first embodiment, a current signal applied to a white LED element, -Capture timing of the imaging unit of the smart device 120, A change in the brightness value of each frame image included in the moving image captured by the image capturing unit of the smart device 120,
  • the current signal 310, reference numerals 321 to 326, and reference numeral 330 are as described in 3b of FIG.
  • the smart device 120 is irrespective of whether or not the frequency of the current signal applied to the white LED element is set to 1 ⁇ 2 or less of the capture rate of the imaging unit. In the image pickup section, the same change in luminance value can be detected.
  • the frequency of the current signal applied to the white LED element does not have to be 1 ⁇ 2 or less of the capture rate of the imaging unit (the high frequency remains ), the same transmission information can be transmitted and received.
  • a current signal having a frequency higher than the capture rate of the imaging unit is applied to the white LED element.
  • the user does not perceive a time-series change in the luminance of visible light (perceived as a normal lighting state). ..
  • FIG. 5 is a diagram showing a transmission example of different transmission information in visible light communication.
  • 5a, 5b, and 5c in FIG. 5 show the case where the visible light communication system 100 transmits a digital signal "0" as transmission information.
  • the current signal 310, reference numerals 321 to 326, and reference numeral 330 are as described in 3b of FIG.
  • 5d, 5e, and 5f in FIG. 5 are used when the visible light communication system 100 transmits a digital signal "1" as transmission information.
  • 5a of FIG. 5 and 5d of FIG. 5 differ in that the waveform of the current signal 510 is phase-inverted (shifted by 180°) with respect to the waveform of the current signal 310.
  • the capture timing (reference numerals 321 to 326) shown in 5b of FIG. 5 and the capture timing (reference numerals 521 to 526) shown in 5d of FIG. 5 are the same.
  • the waveforms of the current signals are mutually phase-inverted, the brightness values of the frame images detected at the respective capture timings are different.
  • the change in the brightness value (reference numeral 330, 530) of each frame image is changed by an aliasing signal having a different phase.
  • an aliasing signal having a different phase.
  • FIG. 6 is a first diagram showing an example of the functional configuration of the LED lighting device.
  • the LED lighting device 110 includes a device information acquisition unit 601, a waveform generation unit 602, a phase change unit 603, a current conversion unit 604, and a light emission control unit 605. Dotted lines surrounding each unit indicate hardware that realizes the functions of each unit. It is realized by being executed.
  • the device information acquisition unit 601 is an example of an acquisition unit, and acquires device information (information specifying the capture rate of the imaging unit) from the smart device 120. In addition, the device information acquisition unit 601 specifies the capture rate based on the device information, and notifies the waveform generation unit 602 of the specified capture rate.
  • the waveform generation unit 602 to the light emission control unit 605 are an example of a transmission unit that transmits transmission information by modulating visible light.
  • the waveform generator 602 generates a time-series signal based on the capture rate.
  • the phase changing unit 603 changes the phase of the time-series signal generated by the waveform generation unit 602 according to the transmission information stored in advance in the transmission information storage unit 610 (for example, the phase of the time-series signal is inverted). ..
  • the phase changing unit 603 outputs the time-series signal whose phase has been changed according to the transmission information, to the current converting unit 604.
  • the current conversion unit 604 converts the time-series signal whose phase has been changed by the phase changing unit 603 according to the transmission information into a current signal.
  • the conversion method for converting the time-series signal into the current signal has already been described with reference to 3a in FIG. 3, and thus the description thereof is omitted here.
  • the light emission control unit 605 controls the light emission amount of the white LED element by applying the current signal converted by the current conversion unit 604 to the white LED element.
  • FIG. 7 is a flowchart showing a flow of visible light communication processing on the light emitting side.
  • step S ⁇ b>701 the device information acquisition unit 601 acquires the device information (information specifying the capture rate of the image capturing unit) transmitted from the smart device 120 via the communication unit 203.
  • step S702 the waveform generation unit 602 generates a time-series signal having a frequency that does not correspond to an integral multiple of the capture rate of the image capturing unit and is higher than the capture rate of the image capturing unit.
  • step S703 the phase changing unit 603 changes the phase of the time series signal according to the transmission information.
  • step S704 the current conversion unit 604 converts the changed time-series signal into a current signal.
  • step S705 the light emission control unit 605 controls the light emission amount of the white LED element by applying the converted current signal to the white LED element.
  • the LED lighting device 110 acquires information that specifies the capture rate of the image capturing unit. Further, the LED lighting device 110 according to the first embodiment modulates visible light at a frequency determined according to the capture rate specified by the acquired information and higher than the capture rate. Send transmission information.
  • the LED lighting device of the first embodiment it is possible to realize visible light communication in which transmission information is transmitted without a change in the brightness of visible light being perceived by the user.
  • the LED lighting device 110 has been described as having the transmission information storage unit 610 and storing the transmission information in advance.
  • the LED lighting device 110 receives the transmission information from the outside and changes the phase of the time-series signal according to the received transmission information.
  • the second embodiment will be described focusing on the differences from the first embodiment.
  • FIG. 8 is a second diagram showing an example of the system configuration of the visible light communication system. The difference from the visible light communication system 100 described in FIG. 1 is that in the case of the visible light communication system 800 of FIG. 8, the transmission information updating device 820 is connected to the LED lighting device 810.
  • the LED lighting device 110 can update the transmission information at any timing.
  • FIG. 9 is a second diagram illustrating an example of the functional configuration of the LED lighting device. The difference from FIG. 6 is that the transmission information already stored in the transmission information storage unit 901 is updated by the transmission information transmitted from the transmission information updating device 820.
  • the phase changing unit 603 can change the phase of the time series signal according to the transmission information currently stored in the transmission information storage unit 901.
  • the LED lighting device 810 according to the second embodiment is connected to the transmission information updating device 820, and outputs the time-series signal according to the transmission information transmitted from the transmission information updating device 820. Change the phase.
  • the LED lighting device is described as receiving device information (information specifying the capture rate of the image capturing unit) from the smart device before performing visible light communication.
  • the position information indicating the country or region where the LED lighting device is installed is received, and the capture rate of the imaging unit is specified based on the received position information.
  • the third embodiment will be described focusing on the differences from the second embodiment.
  • FIG. 10 is a third diagram illustrating an example of the functional configuration of the LED lighting device. The difference from FIG. 9 is that the LED lighting device 1010 includes a position information acquisition unit 1001.
  • the position information acquisition unit 1001 is an example of an acquisition unit, and receives position information indicating the country or region where the LED lighting device 1010 is installed, from a communication infrastructure such as GPS (Global Positioning System) or Wi-Fi base station. To do.
  • GPS Global Positioning System
  • Wi-Fi base station Wireless Fidelity
  • the position information acquisition unit 1001 refers to the device information storage unit 1011 and specifies the capture rate corresponding to the country and area indicated by the received position information. It is assumed that the device information storage unit 1011 stores the capture rate of the imaging unit of the smart device 120 in association with each country and each region. The position information acquisition unit 1001 notifies the waveform generation unit 602 of the specified capture rate.
  • the capture rate of the imaging unit of the smart device is specified based on the position information indicating the country and area where the LED lighting device is installed.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an example of the hardware configuration and the functional configuration of the smart device.
  • 11a in FIG. 11 is a diagram illustrating an example of the hardware configuration of the smart device 120.
  • the smart device 120 includes a control unit 1101, a storage unit 1102, a communication unit 1103, a display unit 1104, an operation unit 1105, and an image capturing unit 1106.
  • the hardware of the smart device 120 is connected to each other via the bus 1107.
  • the control unit 1101 has one or more processors and their peripheral circuits, and controls the entire smart device 120.
  • the control unit 1101 executes various programs (for example, a demodulation program described later) stored in the storage unit 202.
  • the storage unit 1102 includes, for example, a read-only non-volatile semiconductor memory and a readable/writable volatile semiconductor memory, and in addition to various programs, information used when executing various programs (for example, device information and the like). ) Is stored.
  • the storage unit 1102 also provides a work area that is expanded when various programs are executed by the control unit 1101.
  • the communication unit 1103 is a communication device that performs Bluetooth (registered trademark) communication with the LED lighting device 110.
  • the display unit 1104 is, for example, a display device that displays a moving image when the subject 130 is photographed.
  • the operation unit 1105 is an input device used by the user of the smart device 120 to input various instructions to the smart device 120.
  • the image capturing unit 1106 is an image capturing device that captures a moving image at a predetermined capture rate.
  • the smart device 120 includes a device information transmission unit 1111, a moving image capturing unit 1112, a waveform extraction unit 1113, a demodulation unit 1114, and a display control unit 1115. Dotted lines surrounding each unit indicate hardware that realizes the function of each unit.
  • the device information transmission unit 1111, the waveform extraction unit 1113, the demodulation unit 1114, and the display control unit 1115 have a demodulation program control unit. It is realized by being executed by 1101.
  • the device information transmission unit 1111 reads out the device information (information specifying the capture rate of the imaging unit 1106) stored in the device information storage unit 1120 and transmits it to the LED lighting device 110.
  • the moving image capturing unit 1112 acquires the moving image captured by the image capturing unit 1106 and notifies the waveform extracting unit 1113 and the display control unit 1115.
  • the frequency f′ of the aliasing signal to be detected is predetermined based on the device information, and the moving image capturing unit 1112 sets the shutter speed at the time of shooting to the frequency f′ of the aliasing signal. Set shorter than the reciprocal of.
  • the waveform extraction unit 1113 detects a change in the brightness value of each frame image included in the moving image. Further, the waveform extraction unit 1113 detects an aliasing signal having a predetermined frequency f′ based on the change in the brightness value of each frame image.
  • the demodulation unit 1114 demodulates the transmission information based on the aliasing signal detected by the waveform extraction unit 1113.
  • the display control unit 1115 displays the moving image acquired by the moving image capturing unit 1112 on the display unit 1104, and displays the transmission information demodulated by the demodulation unit 1114 on the display unit 1104.
  • FIG. 12 is a flowchart showing the flow of visible light communication processing on the light receiving side.
  • step S1201 the device information transmission unit 1111 reads out the device information (information specifying the capture rate of the imaging unit 1106) stored in the device information storage unit 1120 and transmits it to the LED lighting device 110.
  • step S1202 the moving image capturing unit 1112 sets the shutter speed of the image capturing unit 1106 when capturing a moving image to the frequency when the brightness of the visible light emitted by the LED lighting device changes in time series (of the aliasing signal). It is set shorter than the reciprocal of the frequency f′).
  • step S1203 the image capturing unit 1106 captures a moving image at the set shutter speed.
  • step S1204 the waveform extraction unit 1113 detects an aliasing signal based on the change in the luminance value of each frame image included in the captured moving image, and the demodulation unit 1114 determines the transmission information based on the detected aliasing signal. Demodulate.
  • the smart device 1201 detects the aliasing signal based on the change in the brightness value of each frame image included in the moving image, and demodulates the transmission information.
  • the imaging unit of the smart device 120 sets the shutter speed when capturing a moving image to be shorter than the reciprocal of the frequency of the aliasing signal. As a result, the smart device 120 can accurately detect the change in the brightness value of each frame image included in the moving image.
  • the imaging device of the smart device 120 captures a moving image and detects the aliasing signal based on the change in the luminance value of each frame image to demodulate the transmission information.
  • the method of demodulating the transmission information is not limited to this.
  • the transmission information may be demodulated by a light receiving device (for example, a photodiode) that senses visible light at a predetermined sampling period, and detects an aliasing signal based on a time-series change in luminance value. ..
  • the shutter system of the imaging device of the smart device 120 is not mentioned, but the shutter system of the imaging device of the smart device 120 is, for example, the global shutter system or the rolling shutter system. May be.
  • the transmission information is demodulated by detecting an aliasing signal based on the change in the brightness value of each frame image included in the moving image.
  • the transmission information is demodulated by detecting the change in the brightness value of each line in one frame image included in the moving image (the change in the brightness value corresponding to the current signal). become.
  • the LED lighting device is described as receiving device information (information specifying the capture rate of the image capturing unit) from the smart device before performing visible light communication.
  • the LED lighting device may receive the frequency f′ of the aliasing signal from the smart device.
  • the transmission information updating device 820 is described as transmitting the transmission information to the LED lighting device 810.
  • the function of the transmission information updating device 820 is not limited to this.
  • the device information may be received from the smart device 120 and transmitted to the waveform generation unit 602 of the LED lighting device 810. That is, the transmission information update device 820 may have the function of the device information acquisition unit 601.
  • the visible light communication program has been described as being executed by the control unit 200 in the LED lighting device.
  • the visible light communication program may be executed in an external information processing device, for example. That is, all or some of the functions implemented by the control unit 200 may be implemented by an external information processing device.
  • the illuminating device has been described as having white LED elements, but the illuminating device may have R, G, and B LED elements.

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Abstract

可視光の変化が知覚されることなく伝送情報を送信する可視光通信を実現する。可視光通信装置は、受光装置のサンプリング周波数を特定する情報を取得する取得部と、前記取得部により前記情報が取得された場合に、取得された前記情報により特定されるサンプリング周波数に応じて決定した、該サンプリング周波数よりも高い周波数で可視光を変調することで、伝送情報を送信する送信部とを有する。

Description

可視光通信装置、可視光通信方法及び可視光通信プログラム
　本発明は、可視光通信装置、可視光通信方法及び可視光通信プログラムに関する。
　従来より、照明装置にて可視光を照射する際、各ＬＥＤ素子（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の発光量を伝送情報に応じて時系列に変化させ、色変化を、撮像装置で撮影した動画像より検出することで、照明装置と撮像装置との間で伝送情報を送受信する可視光通信が知られている。
　当該可視光通信では、撮像装置にて色変化が検出できるよう、各ＬＥＤ素子の発光量を時系列に変化させる際の周波数（色変化の周波数）を、撮像装置のサンプリング周波数（キャプチャレート）の１／２以下（ナイキスト周波数以下）に設定している。
国際公開第２０１６／００１９７２号明細書
　しかしながら、上記可視光通信の場合、キャプチャレートの低い撮像装置（例えば、スマートデバイスに搭載された汎用の撮像装置等）に対応するために、色変化の周波数を低く設定すると、照射される可視光の色変化が、ユーザによって知覚されることになる。
　また、上記可視光通信を、白色のＬＥＤ素子を有する照明装置に適用する場合にあっては、撮像装置のキャプチャレートの１／２以下の周波数で、白色のＬＥＤ素子の発光量（つまり、可視光の輝度）を変化させることになる。この場合、照射される可視光の輝度変化（照明装置のちらつき）が、ユーザによって知覚されることになる。
　一つの側面では、可視光の変化が知覚されることなく伝送情報を送信する可視光通信を実現することを目的としている。
　一態様によれば、可視光通信装置は、
　受光装置のサンプリング周波数を特定する情報を取得する取得部と、
　前記取得部により前記情報が取得された場合に、取得された前記情報により特定されるサンプリング周波数に応じて決定した、該サンプリング周波数よりも高い周波数で可視光を変調することで、伝送情報を送信する送信部とを有する。
　可視光の変化が知覚されることなく伝送情報を送信する可視光通信を実現することができる。
図１は、可視光通信システムのシステム構成の一例を示す第１の図である。 図２は、ＬＥＤ照明装置のハードウェア構成の一例を示す図である。 図３は、電流信号とキャプチャレートとの関係を説明するための図である。 図４は、比較例のＬＥＤ照明装置による可視光通信と、第１の実施形態に係るＬＥＤ照明装置による可視光通信との比較結果を示す図である。 図５は、可視光通信における異なる伝送情報の送信例を示す図である。 図６は、ＬＥＤ照明装置の機能構成の一例を示す第１の図である。 図７は、発光側の可視光通信処理の流れを示すフローチャートである。 図８は、可視光通信システムのシステム構成の一例を示す第２の図である。 図９は、ＬＥＤ照明装置の機能構成の一例を示す第２の図である。 図１０は、ＬＥＤ照明装置の機能構成の一例を示す第３の図である。 図１１は、スマートデバイスのハードウェア構成及び機能構成の一例を示す図である。 図１２は、受光側の可視光通信処理の流れを示すフローチャートである。
　以下、各実施形態について添付の図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省略する。
　［第１の実施形態］
　＜可視光通信システムのシステム構成＞
　はじめに、可視光通信システムのシステム構成について説明する。図１は、可視光通信システムのシステム構成の一例を示す第１の図である。図１に示すように、可視光通信システム１００は、ＬＥＤ照明装置１１０と、スマートデバイス１２０とを有する。
　ＬＥＤ照明装置１１０は可視光通信装置の一例である。ＬＥＤ照明装置１１０は、白色のＬＥＤ素子を有し、該白色のＬＥＤ素子が発光することで、所定の空間に可視光を照射する。このとき、ＬＥＤ照明装置１１０では、白色のＬＥＤ素子の発光量を伝送情報に応じて時系列に変化させる。これにより、所定の空間に照射される可視光が変調され（可視光の輝度が所定の周波数で時系列に変化し）、スマートデバイス１２０に対して伝送情報を送信することができる。
　図１において符号１４０は、伝送情報としてデジタル信号（"０１１０・・・"）を送信する場合の、可視光の輝度の時系列の変化の一例を示している。ＬＥＤ照明装置１１０では、可視光の輝度を所定の周波数で時系列に変化させる際、伝送情報に応じて位相を変更することで（例えば、１８０°ずれた位相にすることで）、デジタル信号"０"とデジタル信号"１"とを送信する。
　なお、ＬＥＤ照明装置１１０では、予めスマートデバイス１２０から機器情報を受信し、受信した機器情報に基づいて、可視光の輝度を時系列に変化させる際の周波数を決定する。ＬＥＤ照明装置１１０では、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）通信により、スマートデバイス１２０から機器情報を受信する。
　スマートデバイス１２０は撮像部を有する。撮像部は受光装置の一例であり、ＬＥＤ照明装置１１０により可視光が照射された所定の空間のうち、例えば、被写体１３０を含む範囲を撮影範囲として、動画像を撮影する。
　図１の例は、撮像部が被写体１３０を撮影することで、被写体１３０にて反射した可視光（あるいは、ＬＥＤ照明装置１１０から直接照射された可視光であってもよい）が、撮像部にて受光される様子を示している。図１の符号１５０に示すように、撮像部が受光する可視光の輝度は所定の周波数で時系列に変化しており、伝送情報であるデジタル信号（"０１１０・・・"）に応じた位相となっている。
　スマートデバイス１２０は、撮像部が撮影した動画像に基づいて、時系列に変化する可視光の輝度を検出することで、伝送情報であるデジタル信号を復調する。なお、上述したとおり、スマートデバイス１２０では、撮像部が動画像を撮影するにあたり、予め撮像部の機器情報を、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）通信により、ＬＥＤ照明装置１１０に対して送信しているものとする。
　このように、可視光通信システム１００では、機器情報に応じて決定した周波数と伝送情報に応じて変更した位相とで変調した可視光を用いて、ＬＥＤ照明装置１１０とスマートデバイス１２０との間で伝送情報を送受信する。
　＜ＬＥＤ照明装置のハードウェア構成＞
　次に、ＬＥＤ照明装置１１０のハードウェア構成について説明する。図２は、ＬＥＤ照明装置のハードウェア構成の一例を示す図である。図２に示すように、ＬＥＤ照明装置１１０は、制御部２０１、記憶部２０２、通信部２０３、照明部２０４を有する。ＬＥＤ照明装置１１０の各ハードウェアは、バス２０５を介して相互に接続される。
　制御部２０１は、１または複数のプロセッサと、その周辺回路とを有し、ＬＥＤ照明装置１１０全体を制御する。制御部２０１は、記憶部２０２に格納された各種ファームウェア（例えば、後述する可視光通信プログラム等）を実行する。
　記憶部２０２は、例えば、読み出し専用の不揮発性の半導体メモリと、読み書き可能な揮発性の半導体メモリとを有し、各種ファームウェアのほか、各種ファームウェアを実行する際に用いる情報（例えば、伝送情報等）を格納する。また、記憶部２０２は、各種ファームウェアが制御部２０１によって実行される際に展開される作業領域を提供する。なお、制御部２０１と記憶部２０２とは、いわゆるコンピュータを形成する。
　通信部２０３は、スマートデバイス１２０との間でＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）通信を行う通信デバイスである。
　照明部２０４は、白色のＬＥＤ素子を有する。照明部２０４は、制御部２０１において可視光通信プログラムが実行されることで生成される時系列信号を取得し、電流信号に変換したうえで、白色のＬＥＤ素子に印加する。これにより、照明部２０４は、白色のＬＥＤ素子を時系列信号に基づいて発光させることができる。この結果、所定の空間に照射される可視光の輝度は、制御部２０１において生成された時系列信号に応じて変化することになる。
　＜電流信号とキャプチャレートとの関係＞
　次に、ＬＥＤ照明装置１１０の白色のＬＥＤ素子に印加される電流信号と、スマートデバイス１２０の撮像部が動画像を撮影する際のキャプチャレートとの関係について説明する。図３は、電流信号とキャプチャレートとの関係を説明するための図である。
　（１）電流信号の説明
　はじめに、図３の３ａを用いて、ＬＥＤ照明装置１１０の白色のＬＥＤ素子に印加される電流信号について説明する。上述したように、ＬＥＤ照明装置１１０の照明部２０４は、制御部２０１において生成される時系列信号を、電流信号に変換する。
　図３の３ａは、照明部２０４において変換された電流信号の波形の一例を示しており、横軸は時間を、縦軸は電流値を表している。また、図３の３ａにおいて、電流値＝"Ｍ"は、白色のＬＥＤ素子が、最大発光量で発光する場合に印加される電流値を表す。更に、図３の３ａにおいて、電流値＝"ｎ１"、"ｎ２"は、それぞれ、白色のＬＥＤ素子が、最大発光量の（ｎ１／Ｍ）倍、（ｎ２／Ｍ）倍で発光する場合に印加される電流値を表す。
　図３の３ａに示すように、照明部２０４では、例えば、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）方式（パルス変調方式）により、時系列信号の各時間の電流値（多階調の値）に応じたデューティ比で電圧を制御する。これにより、照明部２０４は、時系列信号の波形に応じた波形を有する電流信号３１０を生成することができる。
　図３の３ａにおいて、符号３０１は、電流値＝"ｎ１"の電流信号を印加する場合の、制御区間Ｔ（ＰＷＭ方式の単位時間）における電圧波形を示している。符号３０１に示すように、電流値＝"ｎ１"の電流信号を印加する場合、デューティ比は、"Ｔ×（ｎ１／Ｍ）"となる。
　同様に、符号３０２は、電流値＝"ｎ２"の電流信号を印加する場合の、制御区間Ｔにおける電圧波形を示している。符号３０２に示すように、電流値＝"ｎ２"の電流信号を印加する場合、デューティ比は、"Ｔ×（ｎ２／Ｍ）"となる。
　なお、符号３０１、３０２に示す電圧波形は一例であり、他の電圧波形のパターンにより電圧を制御してもよい。例えば、符号３０１、３０２に示す電圧波形の場合、制御区間Ｔが、１のＯＮ区間と１のＯＦＦ区間とで形成されているが、複数のＯＮ区間と複数のＯＦＦ区間とで形成されてもよい。
　（２）電流信号とキャプチャレートとの関係
　次に、図３の３ｂを用いて、ＬＥＤ照明装置１１０の白色のＬＥＤ素子に印加される電流信号と、スマートデバイス１２０の撮像部が動画像を撮影する際のキャプチャレートとの関係について説明する。
　図３の３ｂは、電流信号３１０が印加されることで白色のＬＥＤ素子が発光し、所定の空間に可視光が照射された際の、可視光の輝度の時系列の変化の一例を示しており、横軸は時間を、縦軸は輝度値を表している。図３の３ｂに示すように、輝度値３２０の波形は、図３の３ａに示した電流信号３１０の波形と同じ位相、同じ周波数となる。
　一方、図３の３ｂにおいて、符号３２１～３２６は、スマートデバイス１２０の撮像部におけるキャプチャタイミングを示している。図３の３ｂに示すように、撮像部におけるキャプチャレート（次のキャプチャタイミングとの間隔）は、輝度値３２０の波形が示す周波数（＝電流信号３１０の周波数）よりも低い（例えば、３０［Ｈｚ］）。
　ここで、高い周波数の信号を低いサンプリング周波数でサンプリングした場合、一般に、アンダサンプリングによるエイリアシング信号が現れる。図３の３ｂにおいて、符号３３０は、アンダサンプリングにより現れるエイリアシング信号を示している。
　第１の実施形態において、スマートデバイス１２０では、符号３３０に示すエイリアシング信号を検出することで、伝送情報であるデジタル信号を復調する。具体的には、撮像部で撮影した動画像に含まれる各フレーム画像の輝度値の変化に基づき、符号３３０に示すエイリアシング信号を検出することで、伝送情報であるデジタル信号を復調する。
　このように、エイリアシング信号を利用することで、可視光通信システム１００では、白色のＬＥＤ素子に印加する電流信号の周波数を、撮像部のキャプチャレートの１／２以下にしなくても（高い周波数のままで）、伝送情報を送受信することができる。
　ここで、撮像部のキャプチャレート（例えば、３０［Ｈｚ］）よりも高い周波数であれば、可視光の輝度を変化させたとしても、ユーザによって知覚されることはない。つまり、第１の実施形態に係るＬＥＤ照明装置１１０によれば、可視光の輝度の時系列の変化がユーザによって知覚されることなく、伝送情報であるデジタル信号を送受信することができる。
　＜比較例のＬＥＤ照明装置による可視光通信との比較結果＞
　次に、比較例のＬＥＤ照明装置として、白色のＬＥＤ素子に印加する電流信号の周波数を、撮像部のキャプチャレートの１／２以下にしたＬＥＤ照明装置を挙げ、第１の実施形態に係るＬＥＤ照明装置１１０による可視光通信と比較して説明する。図４は、比較例のＬＥＤ照明装置による可視光通信と、第１の実施形態に係るＬＥＤ照明装置による可視光通信との比較結果を示す図である。
　図４において、４ａ、４ｂ、４ｃは、それぞれ、
・比較例のＬＥＤ照明装置において、白色のＬＥＤ素子に印加する電流信号、
・スマートデバイス１２０の撮像部のキャプチャタイミング、
・スマートデバイス１２０の撮像部で撮影した動画像に含まれる各フレーム画像の輝度値の変化、
を表している。
　図４の４ａに示すように、比較例のＬＥＤ照明装置の場合、白色のＬＥＤ素子に印加する電流信号４１０の周波数は、スマートデバイス１２０の撮像部のキャプチャレートの１／２以下となっている。このため、図４の４ｂに示すように、スマートデバイス１２０の撮像部では、電流信号４１０の波形に沿って各フレーム画像をキャプチャすることができ、可視光の輝度の時系列の変化を捉えることができる。
　この結果、図４の４ｃに示すように、スマートデバイス１２０は、撮像部で撮影した動画像に含まれる各フレーム画像の輝度値４３０の変化を検出することで、伝送情報を復調することができる。
　ただし、比較例のＬＥＤ照明装置の場合、電流信号４１０の周波数が低いため、可視光の輝度の時系列の変化が、ユーザによって知覚されることになる（ちらつきとして知覚されることになる）。
　一方、図４において、４ｄ、４ｅ、４ｆは、それぞれ、
・第１の実施形態に係るＬＥＤ照明装置１１０において、白色のＬＥＤ素子に印加する電流信号、
・スマートデバイス１２０の撮像部のキャプチャタイミング、
・スマートデバイス１２０の撮像部で撮影した動画像に含まれる各フレーム画像の輝度値の変化、
を表しており、電流信号３１０、符号３２１～３２６、符号３３０は、図３の３ｂにおいて説明したとおりである。
　図４の４ｃと４ｆとの比較から明らかなように、白色のＬＥＤ素子に印加する電流信号の周波数を、撮像部のキャプチャレートの１／２以下にするか否かに関わらず、スマートデバイス１２０の撮像部では、同様の輝度値の変化を検出することができる。
　つまり、エイリアシング信号を利用することで、可視光通信システム１００では、白色のＬＥＤ素子に印加する電流信号の周波数を、撮像部のキャプチャレートの１／２以下にしなくても（高い周波数のままで）、同様の伝送情報を送受信することができる。
　換言すると、可視光通信システム１００では、エイリアシング信号を発生させるために、撮像部のキャプチャレートよりも高い周波数の電流信号を白色のＬＥＤ素子に印加する。
　この結果、第１の実施形態に係るＬＥＤ照明装置１１０によれば、可視光の輝度の時系列の変化が、ユーザによって知覚されることはない（通常の点灯状態として知覚されることになる）。
　＜異なる伝送情報の送信例＞
　次に、可視光通信システム１００が、伝送情報として異なるデジタル信号を送信する場合の送信例について説明する。図５は、可視光通信における異なる伝送情報の送信例を示す図である。図５の５ａ、５ｂ、５ｃは、可視光通信システム１００が、デジタル信号"０"を伝送情報として送信する場合の、
・白色のＬＥＤ素子に印加する電流信号、
・スマートデバイス１２０の撮像部のキャプチャタイミング、
・スマートデバイス１２０の撮像部で撮影した動画像に含まれる各フレーム画像の輝度値の変化、
を表しており、電流信号３１０、符号３２１～３２６、符号３３０は、図３の３ｂにおいて説明したとおりである。
　一方、図５の５ｄ、５ｅ、５ｆは、可視光通信システム１００が、デジタル信号"１"を伝送情報として送信する場合の、
・白色のＬＥＤ素子に印加する電流信号、
・スマートデバイス１２０の撮像部のキャプチャタイミング、
・スマートデバイス１２０の撮像部で撮影した動画像に含まれる各フレーム画像の輝度値の変化、
を表している。
　このうち、図５の５ａと図５の５ｄとは、電流信号３１０の波形に対して、電流信号５１０の波形が、位相反転している（１８０°ずれている）点において異なる。
　一方で、図５の５ｂに示すキャプチャタイミング（符号３２１～３２６）と、図５の５ｄに示すキャプチャタイミング（符号５２１～５２６）とは、互いに同じである。ただし、電流信号の波形が互いに位相反転していることで、それぞれのキャプチャタイミングで検出される各フレーム画像の輝度値は異なる。
　この結果、図５の５ｃと図５の５ｅとの比較から明らかなように、スマートデバイス１２０の撮像部では、各フレーム画像の輝度値（符号３３０、５３０）の変化を、位相の異なるエイリアシング信号として検出することができる。このように、可視光通信システム１００では、電流信号を位相反転させることで、異なるデジタル信号を伝送情報として送信する。
　＜ＬＥＤ照明装置の機能構成＞
　次に、ＬＥＤ照明装置１１０の機能構成について説明する。図６は、ＬＥＤ照明装置の機能構成の一例を示す第１の図である。図６に示すように、ＬＥＤ照明装置１１０は、機器情報取得部６０１、波形生成部６０２、位相変更部６０３、電流変換部６０４、発光制御部６０５を有する。なお、各部を囲む点線は、各部の機能が実現されるハードウェアを示しており、例えば、機器情報取得部６０１、波形生成部６０２、位相変更部６０３は、可変長通信プログラムが制御部２０１により実行されることで実現される。
　機器情報取得部６０１は取得部の一例であり、スマートデバイス１２０から機器情報（撮像部のキャプチャレートを特定する情報）を取得する。また、機器情報取得部６０１は、機器情報に基づいてキャプチャレートを特定し、特定したキャプチャレートを、波形生成部６０２に通知する。
　波形生成部６０２～発光制御部６０５（一点鎖線６００で囲まれた各部）は、可視光を変調することで伝送情報を送信する送信部の一例である。
　このうち、波形生成部６０２は、キャプチャレートに基づいて時系列信号を生成する。具体的には、
・撮像部のキャプチャレートｆｓよりも高い周波数ｆ（ｆ≧ｆｓ［Ｈｚ］）、かつ、
・撮像部で撮影された際にエイリアシング信号として検出されるように、撮像部のキャプチャレートｆｓに応じて決定した周波数ｆ（ｆ≠Ｎ×ｆｓ、Ｎは整数）、
の時系列信号を生成する。
　この場合のエイリアシング信号の周波数ｆ'は、ｆ'＝｜ｆ－Ｎ×ｆｓ｜（０≦ｆ'≦ｆｓ／２）で表すことができる。例えば、波形生成部６０２が周波数ｆ＝４５［Ｈｚ］の時系列信号を生成したとする（なお、周波数ｆ＝４５［Ｈｚ］の時系列信号を生成する場合、電流変換部６０４のサンプリング周波数は９０［Ｈｚ］となる）。この場合、撮像部がキャプチャレートｆｓ＝３０［ｆｐｓ］で撮影すると、スマートデバイス１２０では、周波数ｆ'＝１５［Ｈｚ］のエイリアシング信号が検出されることになる。
　位相変更部６０３は、伝送情報格納部６１０に予め格納されている伝送情報に応じて、波形生成部６０２により生成された時系列信号の位相を変更する（例えば、時系列信号を位相反転させる）。位相変更部６０３は、伝送情報に応じて位相を変更した時系列信号を、電流変換部６０４に出力する。
　電流変換部６０４は、位相変更部６０３により、伝送情報に応じて位相が変更された時系列信号を、電流信号に変換する。時系列信号を電流信号に変換するための変換方法は、図３の３ａを用いて説明済みであるため、ここでは説明を省略する。
　発光制御部６０５は、電流変換部６０４において変換された電流信号を、白色のＬＥＤ素子に印加することで、白色のＬＥＤ素子の発光量を制御する。
　＜可視光通信処理の流れ＞
　次に、可視光通信システム１００による可視光通信処理のうち、発光側であるＬＥＤ照明装置１１０による可視光通信処理について説明する。図７は、発光側の可視光通信処理の流れを示すフローチャートである。
　ステップＳ７０１において、機器情報取得部６０１は、スマートデバイス１２０から送信された機器情報（撮像部のキャプチャレートを特定する情報）を、通信部２０３を介して取得する。
　ステップＳ７０２において、波形生成部６０２は、撮像部のキャプチャレートの整数倍に該当しない周波数であって、撮像部のキャプチャレートよりも高い周波数の時系列信号を生成する。
　ステップＳ７０３において、位相変更部６０３は、伝送情報に応じて、時系列信号の位相を変更する。
　ステップＳ７０４において、電流変換部６０４は、変更された時系列信号を電流信号に変換する。
　ステップＳ７０５において、発光制御部６０５は、変換された電流信号を、白色のＬＥＤ素子に印加することで、白色のＬＥＤ素子の発光量を制御する。
　以上の説明から明らかなように、第１の実施形態に係るＬＥＤ照明装置１１０は、撮像部のキャプチャレートを特定する情報を取得する。また、第１の実施形態に係るＬＥＤ照明装置１１０は、取得した情報により特定されるキャプチャレートに応じて決定した周波数であって、該キャプチャレートよりも高い周波数で可視光を変調することで、伝送情報を送信する。
　これにより、第１の実施形態に係るＬＥＤ照明装置によれば、可視光の輝度の変化がユーザに知覚されることなく伝送情報を送信する可視光通信を実現することができる。
　［第２の実施形態］
　上記第１の実施形態では、ＬＥＤ照明装置１１０が伝送情報格納部６１０を有し、伝送情報を予め格納しておくものとして説明した。これに対して、第２の実施形態では、ＬＥＤ照明装置１１０が、外部から伝送情報を受信し、受信した伝送情報に応じて、時系列信号の位相を変更する。以下、第２の実施形態について、上記第１の実施形態との相違点を中心に説明する。
　＜可視光通信システムのシステム構成＞
　はじめに、第２の実施形態に係る可視光通信システムのシステム構成について説明する。図８は、可視光通信システムのシステム構成の一例を示す第２の図である。図１で説明した可視光通信システム１００との相違点は、図８の可視光通信システム８００の場合、伝送情報更新装置８２０が、ＬＥＤ照明装置８１０と接続されている点である。
　このように、伝送情報更新装置８２０をＬＥＤ照明装置８１０に接続することで、ＬＥＤ照明装置１１０では、任意のタイミングで、伝送情報を更新することができる。
　＜ＬＥＤ照明装置の機能構成＞
　次に、第２の実施形態に係るＬＥＤ照明装置８１０の機能構成について説明する。図９は、ＬＥＤ照明装置の機能構成の一例を示す第２の図である。図６との相違点は、伝送情報更新装置８２０から送信された伝送情報により、伝送情報格納部９０１に既に格納されている伝送情報が更新される点である。
　これにより、位相変更部６０３では、現在、伝送情報格納部９０１に格納されている伝送情報に応じて、時系列信号の位相を変更することができる。
　以上の説明から明らかなように、第２の実施形態に係るＬＥＤ照明装置８１０は、伝送情報更新装置８２０と接続され、伝送情報更新装置８２０から送信される伝送情報に応じて、時系列信号の位相を変更する。
　これにより、第２の実施形態に係るＬＥＤ照明装置によれば、可視光の輝度の変化がユーザに知覚されることなく、最新の伝送情報を送信する可視光通信を実現することができる。
　［第３の実施形態］
　上記第１及び第２の実施形態では、可視光通信を行う前に、ＬＥＤ照明装置がスマートデバイスから機器情報（撮像部のキャプチャレートを特定する情報）を受信するものとして説明した。これに対して、第３の実施形態では、ＬＥＤ照明装置が設置される国、地域を示す位置情報を受信し、受信した位置情報に基づいて、撮像部のキャプチャレートを特定する。以下、第３の実施形態について、上記第２の実施形態との相違点を中心に説明する。
　＜ＬＥＤ照明装置の機能構成＞
　はじめに、第３の実施形態に係るＬＥＤ照明装置の機能構成について説明する。図１０は、ＬＥＤ照明装置の機能構成の一例を示す第３の図である。図９との相違点は、ＬＥＤ照明装置１０１０が、位置情報取得部１００１を有する点である。
　位置情報取得部１００１は取得部の一例であり、例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）やＷｉ－Ｆｉ基地局等の通信インフラから、ＬＥＤ照明装置１０１０が設置された国、地域を示す位置情報を受信する。
　また、位置情報取得部１００１は、機器情報格納部１０１１を参照し、受信した位置情報が示す国、地域に対応するキャプチャレートを特定する。なお、機器情報格納部１０１１には、各国、各地域に対応付けて、スマートデバイス１２０の撮像部のキャプチャレートが格納されているものとする。位置情報取得部１００１は、特定したキャプチャレートを、波形生成部６０２に通知する。
　以上の説明から明らかなように、第３の実施形態では、ＬＥＤ照明装置が設置される国、地域を示す位置情報に基づいて、スマートデバイスの撮像部のキャプチャレートを特定する。これにより、第３の実施形態に係るＬＥＤ照明装置によれば、可視光通信を行うにあたり、スマートデバイスとの間で予めＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）通信を行う必要がなくなる。
　［第４の実施形態］
　上記第１乃至第３の実施形態では、スマートデバイス１２０の詳細について言及しなかった。そこで、第４の実施形態では、スマートデバイス１２０のハードウェア構成、機能構成、及び、可視光通信処理について説明する。
　＜スマートデバイスのハードウェア構成及び機能構成＞
　はじめに、スマートデバイス１２０のハードウェア構成及び機能構成について説明する。図１１は、スマートデバイスのハードウェア構成及び機能構成の一例を示す図である。このうち、図１１の１１ａは、スマートデバイス１２０のハードウェア構成の一例を示す図である。
　図１１の１１ａに示すように、スマートデバイス１２０は、制御部１１０１、記憶部１１０２、通信部１１０３、表示部１１０４、操作部１１０５、撮像部１１０６を有する。スマートデバイス１２０の各ハードウェアは、バス１１０７を介して相互に接続される。
　制御部１１０１は、１または複数のプロセッサと、その周辺回路とを有し、スマートデバイス１２０全体を制御する。制御部１１０１は、記憶部２０２に格納された各種プログラム（例えば、後述する復調プログラム）を実行する。
　記憶部１１０２は、例えば、読み出し専用の不揮発性の半導体メモリと、読み書き可能な揮発性の半導体メモリとを有し、各種プログラムのほか、各種プログラムを実行する際に用いる情報（例えば、機器情報等）を格納する。また、記憶部１１０２は、各種プログラムが制御部１１０１によって実行される際に展開される作業領域を提供する。
　通信部１１０３は、ＬＥＤ照明装置１１０との間でＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）通信を行う通信デバイスである。
　表示部１１０４は、例えば、被写体１３０を撮影した際の動画像を表示する表示デバイスである。操作部１１０５は、スマートデバイス１２０のユーザが、スマートデバイス１２０に対して各種指示を入力する際に用いる入力デバイスである。撮像部１１０６は、所定のキャプチャレートで、動画像を撮影する撮像装置である。
　図１１の１１ｂは、スマートデバイス１２０の機能構成の一例を示す図である。図１１の１１ｂに示すように、スマートデバイス１２０は、機器情報送信部１１１１、動画像撮像部１１１２、波形抽出部１１１３、復調部１１１４、表示制御部１１１５を有する。なお、各部を囲む点線は、各部の機能が実現されるハードウェアを示しており、例えば、機器情報送信部１１１１、波形抽出部１１１３、復調部１１１４、表示制御部１１１５は、復調プログラムが制御部１１０１により実行されることで実現される。
　機器情報送信部１１１１は、機器情報格納部１１２０に格納されている機器情報（撮像部１１０６のキャプチャレートを特定する情報）を読み出し、ＬＥＤ照明装置１１０に送信する。
　動画像撮像部１１１２は、撮像部１１０６により撮影された動画像を取得し、波形抽出部１１１３及び表示制御部１１１５に通知する。なお、スマートデバイス１２０では、機器情報に基づいて、検出するエイリアシング信号の周波数ｆ'が予め決定されているものとし、動画像撮像部１１１２では、撮影時のシャッタスピードを、エイリアシング信号の周波数ｆ'の逆数よりも短く設定する。
　波形抽出部１１１３は、動画像に含まれる各フレーム画像の輝度値の変化を検出する。また、波形抽出部１１１３は、各フレーム画像の輝度値の変化に基づき、予め決定されている周波数ｆ'のエイリアシング信号を検出する。
　復調部１１１４は、波形抽出部１１１３により検出されるエイリアシング信号に基づき、伝送情報を復調する。
　表示制御部１１１５は、動画像撮像部１１１２により取得される動画像を表示部１１０４に表示するとともに、復調部１１１４により復調される伝送情報を、表示部１１０４に表示する。
　＜可視光通信処理の流れ＞
　次に、可視光通信システム１００による可視光通信処理のうち、スマートデバイス１２０による可視光通信処理について説明する。図１２は、受光側の可視光通信処理の流れを示すフローチャートである。
　ステップＳ１２０１において、機器情報送信部１１１１は、機器情報格納部１１２０に格納されている機器情報（撮像部１１０６のキャプチャレートを特定する情報）を読み出し、ＬＥＤ照明装置１１０に送信する。
　ステップＳ１２０２において、動画像撮像部１１１２は、動画像を撮影する際の撮像部１１０６のシャッタスピードを、ＬＥＤ照明装置により照射される可視光の輝度が時系列に変化する際の周波数（エイリアシング信号の周波数ｆ'）の逆数よりも短く設定する。
　ステップＳ１２０３において、撮像部１１０６は、設定したシャッタスピードで、動画像を撮影する。
　ステップＳ１２０４において、波形抽出部１１１３は、撮影された動画像に含まれる各フレーム画像の輝度値の変化に基づきエイリアシング信号を検出し、復調部１１１４は、検出されたエイリアシング信号に基づき、伝送情報を復調する。
　以上の説明から明らかなように、スマートデバイス１２０１は、動画像に含まれる各フレーム画像の輝度値の変化に基づき、エイリアシング信号を検出し、伝送情報を復調する。その際、スマートデバイス１２０の撮像部は、動画像を撮影する際のシャッタスピードを、エイリアシング信号の周波数の逆数よりも短く設定する。これにより、スマートデバイス１２０では、動画像に含まれる各フレーム画像の輝度値の変化を精度よく検出することができる。
　［その他の実施形態］
　上記各実施形態では、スマートデバイス１２０の撮像装置が動画像を撮影し、各フレーム画像の輝度値の変化に基づきエイリアシング信号を検出することで、伝送情報を復調するものとして説明した。しかしながら、伝送情報の復調方法はこれに限定されない。例えば、可視光を所定のサンプリング周期でセンシングする受光装置（例えば、フォトダイオード）がセンシングを行い、輝度値の時系列の変化に基づきエイリアシング信号を検出することで、伝送情報を復調してもよい。
　また、上記各実施形態では、スマートデバイス１２０の撮像装置のシャッタ方式について言及しなかったが、スマートデバイス１２０の撮像装置のシャッタ方式は、例えば、グローバルシャッタ方式であっても、ローリングシャッタ方式であってもよい。
　なお、グローバルシャッタ方式の場合には、上述したとおり、動画像に含まれる各フレーム画像の輝度値の変化に基づきエイリアシング信号を検出することで、伝送情報を復調する。一方、ローリングシャッタ方式の場合には、動画像に含まれる１フレーム画像内の各ラインの輝度値の変化（電流信号に対応する輝度値の変化）を検出することで、伝送情報を復調することになる。
　また、上記第１及び第２の実施形態では、可視光通信を行う前に、ＬＥＤ照明装置がスマートデバイスから機器情報（撮像部のキャプチャレートを特定する情報）を受信するものとして説明した。しかしながら、ＬＥＤ照明装置は、スマートデバイスから、エイリアシング信号の周波数ｆ'を受信してもよい。
　また、上記第２の実施形態では、伝送情報更新装置８２０が、ＬＥＤ照明装置８１０に伝送情報を送信するものとして説明した。しかしながら、伝送情報更新装置８２０の機能はこれに限定されない。例えば、スマートデバイス１２０から機器情報を受信し、ＬＥＤ照明装置８１０の波形生成部６０２に送信してもよい。つまり、伝送情報更新装置８２０が、機器情報取得部６０１の機能を有していてもよい。
　また、上記第１乃至第３の実施形態では、可視光通信プログラムがＬＥＤ照明装置内の制御部２００において実行されるものとして説明した。しかしながら、可視光通信プログラムは、例えば、外部の情報処理装置において実行されてもよい。つまり、制御部２００により実現される機能の全部または一部は、外部の情報処理装置により実現されてもよい。
　また、上記第１乃至第３の実施形態では、照明装置が白色のＬＥＤ素子を有するものとして説明したが、照明装置は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各ＬＥＤ素子を有していてもよい。
　なお、上記実施形態に挙げた構成等に、その他の要素との組み合わせ等、ここで示した構成に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。
１００　　　　　　　：可視光通信システム
１１０　　　　　　　：ＬＥＤ照明装置
１２０　　　　　　　：スマートデバイス
２０１　　　　　　　：制御部
２０２　　　　　　　：記憶部
２０３　　　　　　　：通信部
２０４　　　　　　　：照明部
３１０　　　　　　　：電流信号
６０１　　　　　　　：機器情報取得部
６０２　　　　　　　：波形生成部
６０３　　　　　　　：位相変更部
６０４　　　　　　　：電流変換部
６０５　　　　　　　：発光制御部
８１０　　　　　　　：ＬＥＤ照明装置
８２０　　　　　　　：伝送情報更新装置
１００１　　　　　　：位置情報取得部

Claims (8)

  1. 　受光装置のサンプリング周波数を特定する情報を取得する取得部と、
    　前記取得部により前記情報が取得された場合に、取得された前記情報により特定されるサンプリング周波数に応じて決定した、該サンプリング周波数よりも高い周波数で可視光を変調することで、伝送情報を送信する送信部と
    　を有する可視光通信装置。
  2. 　前記受光装置のサンプリング周波数をｆｓとした場合、前記送信部は、前記可視光を周波数ｆ（ｆ＞ｆｓかつｆ≠Ｎ×ｆｓ、ただし、Ｎは整数）で変調する、請求項１に記載の可視光通信装置。
  3. 　前記受光装置は撮像装置であり、前記サンプリング周波数を特定する情報は、該撮像装置が動画像を撮影する際のキャプチャレートを特定する情報である、請求項２に記載の可視光通信装置。
  4. 　前記送信部は、
    　前記キャプチャレートの整数倍に該当せず、かつ、前記キャプチャレートよりも高い周波数の時系列信号を生成する生成部と、
    　前記時系列信号の位相を、送信する前記伝送情報に応じて変更する変更部と、
    　位相が変更された前記時系列信号を電流信号に変換する変換部と、を有し、
    　前記電流信号を、白色のＬＥＤ素子に印加することで、前記可視光を変調する、請求項３に記載の可視光通信装置。
  5. 　送信する前記伝送情報を、外部からの指示に基づいて更新し、
    　前記変更部は、更新された前記伝送情報に応じて、前記時系列信号の位相を変更する、請求項４に記載の可視光通信装置。
  6. 　前記取得部は、前記可視光通信装置が設置された位置を示す位置情報を取得し、取得した位置情報に予め対応付けられたキャプチャレートを特定する、請求項５に記載の可視光通信装置。
  7. 　受光装置のサンプリング周波数を特定する情報を取得した場合に、取得した該情報により特定されるサンプリング周波数に応じて決定した、該サンプリング周波数よりも高い周波数で可視光を変調することで、伝送情報を送信する、
    　処理をコンピュータが実行する可視光通信方法。
  8. 　受光装置のサンプリング周波数を特定する情報を取得した場合に、取得した該情報により特定されるサンプリング周波数に応じて決定した、該サンプリング周波数よりも高い周波数で可視光を変調することで、伝送情報を送信する、
    　処理をコンピュータに実行させるための可視光通信プログラム。
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