JP2011254285A

JP2011254285A - 航空機客室娯楽システム用可視光無線通信装置

Info

Publication number: JP2011254285A
Application number: JP2010126545A
Authority: JP
Inventors: Mineo Mizukami; 嶺雄水上; Hiroyuki Hozumi; 裕之保住; Atsushi Shiomori; 淳塩森
Original assignee: Jamco Corp
Current assignee: Jamco Corp
Priority date: 2010-06-02
Filing date: 2010-06-02
Publication date: 2011-12-15
Also published as: EP2393225A1; US20110302616A1

Abstract

【課題】可視光無線通信（ＶＬＣ）方式を航空機客室娯楽用の各種コンテンツデータの無線通信に利用する航空機客室娯楽システム用可視光無線通信装置を提供する。
【解決手段】有機ＥＬ素子２０の発光を航空機客室の照明に使用する照明装置と、有機ＥＬ素子２０の発光の光量を電気信号で変調して通信を行う可視光無線通信装置１９とを備え、ＡＤＢ（領域分散ボックス）１７からＳＥＢ（座席電子ボックス）１８へ、有機ＥＬ素子２０の発光を変調して光通信を行う航空機客室娯楽システム用可視光無線通信装置を用いて、乗客への前記航空機客室内でのサービスのための情報を提供する機内娯楽システム（ＩＦＣ：インフライトエンターテイメントシステム）を構築する。
【選択図】図１

Description

本発明は、航空機客室娯楽システム用可視光無線通信装置に関する。

航空機客室照明の新しい光源としてＬＥＤ（Light Emitting Diode）や有機ＥＬ（以下ＯＬＥＤ：Organic Light Emitting Diodeと称す。）等の素子が最近注目されている。特にＯＬＥＤは面発光素子で、発光体の厚みが薄くできるため、天井や壁に直接貼り付けて光らすことも可能であり、画期的な照明といわれている。

このようなＯＬＥＤを採り込んだ航空機内の将来の照明を検討している際に、ＯＬＥＤを照明以外に通信にも利用することができるのではないかと考えた。従来から照明光の強弱を利用した通信が可能なことが知られている。人の目の感知限以下に設定した周期で光源に強弱の変調を与え、この光源から離れた場所を照らす光を電気信号に変換しこれを復調することで信号受信することができる。このような可視光の変調を用いて行う通信方式を、可視光無線通信（ＶＬＣ：Visible Light Communication）方式と称し知られている。

また、今日の航空機客室には、乗客の娯楽や情報の提供用として、個々の客席にコンテンツデータを配信し乗客が利用できるように、インフライト・エンターテイメントシステム（ＩＦＥ：In-flight entertainment）が組み込まれている。通常このＩＦＥで使用するコンテンツデータは、航空機のヘッドエンドのキャビン・ファイル・サーバ（ＣＦＳ:Cabin File Server）に格納され、定期的に更新されるが、航行中に衛星回線を介して取得する場合がある。

また、このＣＦＳからゾーンエンドのエリア・ディストリビューション・ボックス（ＡＤＢ:Area Distribution Box）を経由し、乗客個々の座席のシート・エレクロニクス・ボックス（ＳＥＢ:Seat Electronics Box）までのデータの配信には、銅線ベースの通信方式が使われている。

娯楽用コンテンツとしては、映画、情報案内、ゲーム、音楽等の他に、昨今は、衛星回線を使って、地上局のブロードバンドサーバーからライブテレビチャンネルの他、インターネットやＥメール接続も可能になっている。これらは乗客の各座席に備え付けられた、ディスプレイ画面を通して見ることができる。

また、機内持ち込みした乗客個人の携帯情報機器や機内で乗客に貸し出しサービスする携帯情報機器がＩＦＥと接続し利用することができる航空機もある。

熊均著「有機ＥＬ照明の開発動向」、出光技報、第５１巻第３号、第３７３−３８０頁、２００８年１０月１５日発行可視光通信コンソーシアム著「世界最先端光無線通信技術の共同開発・連携」ニュースリリース、２００８年１０月２４日発行

しかしながら、このようなＩＦＥシステムを航空機に設置し、保守運用していくには、膨大な費用がかかることも、また大きな問題であった。また、現状のＩＦＥシステムで提供する娯楽や情報の内容は、機内向けにアレンジされており、画質や音質の点での不満が多く、また、十分な情報量が高速に得られないのが実情である。

このために、乗客がより高品位の情報を高速に得るためには、通信網の性能向上を図るか、新たな通信回線網を構築することが求められていた。また、航空機客室内では、無線通信としての使える周波数帯や電界強度に制限があり、また転送データの容量や速度を改善するには、かなりの費用がかかり、費用対効果の点で、なかなか現状の問題を解決する方法が見つからなかった。

また、現状の航空機客室のように間接照明と直接照明とが混在しているような場合には、ＶＬＣ方式が旨く機能しない領域が発生することが予想されたが、ＯＬＥＤを使い機内を直接照明することが可能になれば、ＶＬＣ方式が機能する上での障害がなくなる可能性がある。

本発明は、このようなＶＬＣ方式を航空機客室娯楽用の各種コンテンツデータの無線通信に利用する航空機客室娯楽システム用可視光無線通信装置を提供することを目的とする。

本発明の航空機客室娯楽システム用可視光無線通信装置は、ＯＬＥＤ素子を航空機客室照明に使用し、ＯＬＥＤの光量を電気信号で変調して行う可視光無線通信（ＶＬＣ）方式を使い、乗客へのサービスのための情報を提供するＩＦＥシステムを構築することを特徴とする。

また、本発明の航空機客室娯楽システム用可視光無線通信装置は、機内に構築するＩＦＥシステムの通信手段として、客室照明の光源にＯＬＥＤ素子を使用し、ＶＬＣ方式の通信手段を用いて、ＩＦＥ用の各種コンテンツデータをＡＤＢから各ＳＥＢまで配信する、下りデータ通信回線に利用することを特徴とする。

また、本発明の航空機客室娯楽システム用可視光無線通信装置は、ＶＬＣ方式において、照明素子に流す電流を電気的に変調し、光の強弱をデータ通信に利用するものであり、データの転送速度を決定する光の変調周波数を高く設定するために、ＯＬＥＤ素子の減衰時間が長い三重項からの発光の燐光を照射せずに、減衰時間の短い一重項からの発光の蛍光のみを照射する光波長領域を使い、前記変調周波数を高く設定し、高速通信を行うようにすることを特徴とする。

また、本発明の航空機客室娯楽システム用可視光無線通信装置は、受光センサーの検知する光波長を、前記、蛍光発光波長領域に合わせるか、受光センサーに燐光が混入しないように、光学的なフィルタを受光センサーと組み合わせて、照明光から変調データを検知するようことを特徴とする。

また、本発明の航空機客室娯楽システム用可視光無線通信装置は、青色の蛍光とオレンジと緑の燐光を組み合わせた白色ＯＬＥＤを用いて、燐光が存在しないため、発光の減衰特性が優れた青色の波長帯の領域の波長をデータ通信用に活用して転送速度を上げることを特徴とする。

また、本発明の航空機客室娯楽システム用可視光無線通信装置は、照明光量を下げて使用するダウンライトの時間帯の航空機客室の照明の場合に、白色ＯＬＥＤ素子の電流を通常時より減衰させて対応し、電流を定格値より減衰させるに従い、ＯＬＥＤ自身の赤や緑系の燐光が青系の蛍光より、より減衰するような素子を採用することで、青色領域を受光センサーに活用することを特徴とする。

本発明によれば、ＶＬＣ方式をＩＦＥのＡＤＢとＳＥＢ間の下り回線に使用することで、従来に比べて大幅なコストダウンが期待できる。ＶＬＣのデータ転送速度は、１００〜５００Ｍｂｐｓ程度の高速回線が望める。このため、従来、ＡＤＢからＳＥＢまで配線していた高速ネットワーク回線（ＩＥＥＥ１３９４、１００ｂＴＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標））やそのためのＩ／Ｏや制御装置類が不要となる。

また、決められたエリアごとにＡＤＢを設置し、これよりＶＬＣ方式でデータ発信を行うようにすると、従来、個々の座席ごとの通信速度が３Ｍｂｐｓ程度であったものが、１５Ｍｂｐｓ程度まで高速化が可能になる。しかもワイヤーによる高速回線をなくす事により、ワイヤーの重量も大幅に軽減させることができる。

また、座席に設けられた外部携帯情報機器接続端子を介して、乗客個人の携帯情報機器と接続するような場合、このような高速データ回線の効果は一段と発揮されることは明白である。

このように、現状の機内通信装置のデータ転送性能には囚われない、新たな通信回線網を提供することによって、乗客が、より快適に、高品位のコンテンツ情報を高速で得ることができるようになり、しかも費用は、従来のＩＦＥシステムに比べ大幅に低減させることができる。

また、青色の光は人の目に夜のイメージを与えるために、ダウンライトの光量を比較的大きく設定することができる点も好都合である。またＯＬＥＤ照明の発光領域が広いため、受光センサーと集光レンズを組み合わせることで、ダウンライトの環境においても、データ通信に支障を来すことなくＶＬＣを実現させることができる。

図１は本発明の実施例１によるＩＦＥシステムのブロック図である。図２は本発明の実施例１によるＩＦＥシステムのフローチャートである。図３は本発明のＩＦＥシステムに用いるＯＬＥＤの構成図である。図４は本発明の実施例２のＩＦＥシステムのイメージ図である。図５は従来例のＩＦＥシステムのブロック図である。図６は従来例のＩＦＥシステムのフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

図５は従来例の代表的な現行のオーディオ・ビデオ・オンデマンド（ＡＶＯＤ）のＩＦＥシステムのブロック図であり、図６は、従来例のＩＦＥシステムのフローチャートである。

図５及び図６では、ＣＦＳ１６からＡＤＢ１７へのデータ転送に１００ｂＴＥｔｈｅｒｎｅｔ、ＡＴＭ回線を使用している。ＡＤＢ１７では、ＣＦＳ１６から送られた高速データをＳＥＢ１８向けに３系統の出力に分配する分配器が含まれている。

３系統に分配されたＡＤＢ１７から各ＳＥＢ１８への高速データは、例えば、ＩＥＥＥ１３９４等が使われ、各ＳＥＢ１８へデータ配信される。また各ＳＥＢ１８間はＤＧチェーンにて最大３０台まで接続することができる。シートエンドのＳＥＢ１８には、各乗客が使用する、ディスプレイ、ヘッドフォーン、ゲームコントローラ、テレホンハンドセットの他に、携帯情報機器接続端子や携帯情報機器に電源を供給するための電源端子等が接続されるようになっている。

乗客がＩＦＥを利用するためには、通常、乗客がディスプレイ画面上に表示されるプログラムのタッチボタンスイッチを操作して行う。操作信号は、ＳＥＢ１８からＡＤＢ１７までは、ＲＳ−４８５等の通信回線で、ＡＤＢ１７からＣＦＳ１６間は１００ｂＴＥｔｈｅｒｎｅｔ等の通信回線を使用し、ヘッドエンドのＣＦＳ１６へ送られ、ＣＦＳ１６より得たい情報を得ることができるようになっている。

これに対して、本発明の実施例１のＩＦＥシステムは、図１に示すように、ＡＤＢ１７と各ＳＥＢ１８間の高速通信回線がない代わりに、ＶＬＣ方式の無線通信回線を採り入れている。また、ＣＦＳ１６の出力データは、ＡＤＢ１７内に設けたＶＬＣ用の変調器１９を介して、ＶＬＣとして最適な変調信号に変換されたのち、ゾーンエンドに装備したＯＬＥＤ２０の電源ラインに重畳され、照明光と一緒に客室内に光信号として発信されるようになっている。

次に、ゾーンエンドのＳＥＢ１８では、まずＯＬＥＤ２０の照明光を座席上部に取り付けられた受光センサーで受けるようにしている。このような場合、座席の背もたれの位置や角度で受光センサーが必ずしも上方を向くとは限らないが、受光センサーが照明の光源から外れることがない限り、受光に失敗することはない。

受光センサーは、ＶＬＣの光源が共通なため、各ＳＥＢ１８で共通に使うことが可能である。受光センサーの出力信号は、ＳＥＢ１８に接続され、例えば、ＡＧＣ増幅器にて所定のレベルまで変調信号を増幅した後、復調器にてＡＤＢ１８発信データに復元される。

ＳＥＢ１８にはまた、各乗客が使用する、ディスプレイ、ヘッドフォーン、ゲームコントローラ、テレホンハンドセットの他に、携帯情報機器接続端子や携帯情報機器に電源を供給するための電源端子等が接続されている。

乗客がＩＦＥを利用するためには、乗客がディスプレイ画面上に表示されるプログラムのタッチボタンスイッチを操作して行う。操作信号は、ＳＥＢ１８からＡＤＢ１７までは、ＲＳ−４８５等の通信回線で、ＡＤＢ１７からＣＦＳ１６間は１００ｂＴＥｔｈｅｒｎｅｔ等の通信回線を使用し、ヘッドエンドのＣＦＳ１６へ送られ、ＣＦＳ１６より得たい情報を得ることができるようになっている。

このようなＶＬＣを実現させる上で、ＯＬＥＤ素子２０から電磁波が洩れることが予想される。このため、ＯＬＥＤの取り付け面側には電磁波シールドを施し、発光面側の透明電極（プラス側）は、電気的に接地された形で使用する必要がある。

図３は本発明のＩＦＥシステムに用いるＯＬＥＤ素子２０の構成図を示している。図３において、ＯＬＥＤ素子２０は、基板（ガラス）３１上に、陽極（透明電極）３２、正孔注入層３３、正孔輸送層３４、発光層３５、電子輸送層３６、陰極（金属電極）３７、絶縁シート３８、シールド材３９を積層して構成され、陽極（透明電極）３２と陰極（金属電極）３７間に直流電圧２１を印加して、有機ＥＬの発光層３５から発光を行う。

また、直流電圧２１と陰極（金属電極）３７間に高周波トランス２２を設け、ＶＬＣ―Ｍ：可視光無線通信変調器１９からのＶＬＣ変調信号により、発光層３５から発光の変調を行う。

ＯＬＥＤ素子２０の取り付け面側には電磁波シールドのシールド材３９を施し、発光面側の陽極（透明電極）と共に、高周波ＥＭＩ対策用に電気的に接地４０を行っており、従って、ＯＬＥＤ素子２０がデータで変調する場合のＯＬＥＤの電極は、陽極（透明電極）３２と、電磁波シールド３９の間にある陰極（金属電極）３７ということになる。このようにすることで、ＯＬＥＤ素子の変調信号が外に洩れて、航空機のＥＭＩ規定からはみ出すことがないようにしている。

図４は、本発明による別のＩＦＥシステムのイメージ図である。図４のように、従来の客室シートバックやアームレストには、ＩＦＥ用のディスプレイがなく、シートエンドには、ＳＥＢもない。乗客は全て、様々な携帯情報機器を使って、ＩＦＥシステムとＶＬＣ回線を経由してコンタクトする。

携帯情報機器によっては、ＶＬＣ回線と接続する機能を持っていない場合が考えられる。そのような場合には、携帯情報機器の外部接続ポートを使い、データを別に用意するＶＬＣ変換アダプターに接続し、これよりＶＬＣ回線に接続するようにしている。

このため、ＶＬＣ変換アダプターは、乗客の持っている、様々な携帯情報機器の外部接続ポートの仕様に対応するようにし、乗客のために機内貸し出しサービスするようにすることも必要である。

ＶＬＣ回線の上流には、簡易的なＡＤＢに相当するＯＬＥＤネットワークハブ４４があり、ここには、ＣＦＳに相当するビデオサーバ４３とネットワークサーバ４２が接続されている。ビデオサーバ４３には、ＩＦＥ用にアレンジされた、映画や音楽のコンテンツデータが格納されている。

またネットワークサーバ４２は、衛星通信回線を介して、ＣＢＢ（Connexion by Boeing）広帯域アクセス４１を行って地上局と交信と一時的なデータファイルの保存を行い、乗客にブロードバンド回線の情報を提供するものである。このように、従来のＩＦＥシステムとは異なった、未来志向の新しい、簡便な、しかも安価なＶＬＣ方式を使ったＩＦＥシステムを提供することができる。

図４の実施例２では、赤外線による光無線データ通信であるＩＲＤＡ（Infrared Data Association）４６の利用が可能であり、ＷＥＢ（World Wide Web：ワールドワイドウェブ、略名：ＷＷＷ）の利用が可能であり、視聴者が観たい時に様々な映像コンテンツを好きなように視聴する事が出来るＶＯＤｏｎＰＣ４８のサービスが可能である。

また、ノートパソコンのＰＣカードスロットに挿入することでＬＡＮケーブルをつなぐための接続口（インターフェイス）ができるＰＣＩカード５１の機内貸し出し（レンタル）サービスにより、携帯電話４９やＰＣ（Personal Computer：パーソナルコンピュータ）５０の利用も可能です。

１１広域サーバ
１２地上基地局
１３衛星トランスポンダ
１４航空機アンテナ
１５衛星モデム
１６ＣＦＳ：キャビン・ファイル・サーバ
１７ＡＤＢ：領域分散ボックス
１８ＳＥＢ：座席電子ボックス
１９ＶＬＣ―Ｍ：可視光無線通信変調器
２０ＯＬＥＤ：有機ＥＬ
２１直流電圧
２２高周波トランス
３１基板（ガラス）
３２陽極（透明電極）
３３正孔注入層
３４正孔輸送層
３５発光層
３６電子輸送層
３７陰極（金属電極）
３８絶縁シート
３９シールド材
４０接地
４１ＣＢＢ広帯域アクセス
４２ネットワークサーバ
４３ビデオサーバ
４４ＯＬＥＤネットワークハブ
４５ＯＬＥＤ照明
４６ＩＲＤＡ
４７ＷＥＢ
４８ＶＯＤｏｎＰＣ
４９携帯電話
５０パソコン
５１レンタルＰＣＩカード

Claims

有機ＥＬ素子の発光を航空機客室の照明に使用する照明装置と、前記有機ＥＬ素子の発光の光量を電気信号で変調して通信を行う可視光無線通信装置とを備え、乗客への前記航空機客室内でのサービスのための情報を提供する機内娯楽システムを構築することを特徴とする航空機客室娯楽システム用可視光無線通信装置。
請求項１に記載の航空機客室娯楽システム用可視光無線通信装置において、
航空機内に構築する機内娯楽システムの通信手段として、前記航空機客室の照明の光源に前記有機ＥＬ素子を使用し、可視光無線通信方式の通信手段を用いて、機内娯楽システム用の各種コンテンツデータを領域分散ボックスから各座席電子ボックスまで配信する下りデータ通信回線に利用することを特徴とする航空機客室娯楽システム用可視光無線通信装置。
請求項２に記載の航空機客室娯楽システム用可視光無線通信装置において、
前記可視光無線通信方式において、前記有機ＥＬ素子の照明素子に流す電流を電気的に変調し、前記有機ＥＬ素子の発光の強弱をデータ通信に利用し、通信データの転送速度を決定する光の変調周波数を高く設定するために、前記有機ＥＬ素子の減衰時間が長い三重項からの発光の燐光を照射せずに、減衰時間の短い一重項からの発光の蛍光のみを照射する光波長領域を使い、前記変調周波数を高く設定し、高速通信を行うようにすることを特徴とする航空機客室娯楽システム用可視光無線通信装置。
請求項３に記載の航空機客室娯楽システム用可視光無線通信装置において、
受光センサーの検知する光波長を、前記蛍光発光波長領域に合わせるか、前記受光センサーに燐光が混入しないように光学的なフィルタを受光センサーと組み合わせて、照明光から変調データを検知するようことを特徴とする航空機客室娯楽システム用可視光無線通信装置。
請求項４に記載の航空機客室娯楽システム用可視光無線通信装置において、
青色の蛍光とオレンジと緑の燐光を組み合わせた白色有機ＥＬ素子を用いて、燐光が存在しないため、発光の減衰特性が優れた青色の波長帯の領域の波長をデータ通信用に活用して転送速度を上げることを特徴とする航空機客室娯楽システム用可視光無線通信装置。
請求項５に記載の航空機客室娯楽システム用可視光無線通信装置において、
室内の照明光量を下げて使用するダウンライトの時間帯の前記航空機客室の照明の場合に、前記白色ＯＬＥＤ素子の電流を通常時より減衰させて対応し、電流を定格値より減衰させるに従い、前記ＯＬＥＤ素子自身の赤や緑系の燐光が青系の蛍光より、より減衰するような素子を採用することにより、青色領域を受光センサーに活用することを特徴とする航空機客室娯楽システム用可視光無線通信装置。