JP4767747B2

JP4767747B2 - 可視光通信のための発光装置およびその制御方法

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Publication number: JP4767747B2
Application number: JP2006123063A
Authority: JP
Inventors: 哲也竹中
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2006-04-27
Filing date: 2006-04-27
Publication date: 2011-09-07
Anticipated expiration: 2026-04-27
Also published as: JP2007295442A

Description

本発明は、可視光通信のための発光装置およびその制御方法に関する。

近年、照明光やLEDなどの可視光源とフォトディテクタなどの受光素子を用いて可視光の領域で通信を行う可視光通信の研究開発が進められており、信号機や車のブレーキランプ、オフィスの照明、駅の電光掲示板など、様々な応用用途が考えられている。可視光通信における通信速度は、照明光源に使用されるLEDや受光素子であるフォトディテクタの応答速度、S/Nなどに依存するが、数Ｍｂｐｓ以上のスループットも得られている。類似の技術として赤外光を使用した赤外光通信があるが、これに比べて可視光通信では、可視光を使用することによって光源が人の目に見えるため、送信しているデバイスがすぐにわかる、加えて通信できるエリアがわかりやすいなどの利点があり、さらには、世の中にある照明をそのまま置き換えることが可能なために適用範囲が広い。

ところで、近年、携帯電話装置において、有機ELディスプレイが注目されている。有機ELディスプレイは自発光型のディスプレイであり、高輝度、広視野角、超薄型および省電力といった特徴を持っている。有機EL素子は単色で緑色、青色、赤色等の色に発光するものがあり、これらを組み合わせることでマルチカラーディスプレイを作成することができる。また、自発光型であるが故に、バックライトを必要としないために、電力の消費を抑えることができる。携帯電話装置など、有機ELディスプレイに電力を供給する場合、１セル電池電圧では、駆動できないため、バッテリの電圧を昇圧する昇圧回路が必須となる。

携帯電話端末等を用いて双方向の可視光通信(光通信)を行う場合、受光に関しては、既に多くの携帯電話端末などに実装されているカメラ(CMOS,CCD)などを用いても良い。また、新たに高速で受光することの出来るフォトディテクタなどを新たに実装したとしても、受光装置が直接光るわけではない。しかし、送信装置を新たに実装する場合、送信中は送信装置が光り続けることになるが、本来デザインとして光らせたくはない場所を光らせなければならないなどの問題が生じる。また、すでに携帯電話端末に実装されている有機ELディスプレイを送信装置として併用することを考えた場合、単純にELディスプレイを用いて情報を送信しようとすると、本来表示するべき画像データを壊してしまうことが考えられる。そこで、このような問題の解決を図るための技術（特許文献１を参照されたい。）が提案されている。
特開2005-94247号公報

しかしながら、上記文献で提案されている従来技術では、情報を送信する場合に、画面(送信画素)の輝度が高いときは、安定したS/Nを確保することが出来るが、輝度が低いときはS/Nが悪化し、受信側で情報を正しく受信できない可能性が高い。また、一定のデューティ比のVmodまたはHmodで変調しているため、該デューティ比に依存して画面の輝度が一定割合下がる。また、この従来技術は、垂直方向の同期信号VSYNCおよび水平方向の同期信号HSYNCでタイミングを取りながら、HSYNC内で該当の有機EL素子をオンオフさせて可視光通信を行うものである。この場合には、画面の走査線毎に輝度が変わらないように、全HSYNCで同等のオンオフに設定しなければならず、制御上の負担が大きい。さらには、輝度が下がらないようにオフセットを設ける方法も記述されているが、この場合1フレーム中にS/Nが大きく変化する可能性がある為、S/Nが変化するたびにオン、オフの閾値を適切なものに変更する必要があり、受信側に大きな負担となる。また、画像表示用（輝度の調整用）の駆動回路と、それとは別に、情報送信用の2つの駆動回路を必要とするため、駆動回路の構成が複雑になる。

上述した諸課題を解決すべく、第１の発明による可視光通信のための発光装置は、
複数の発光素子(OLEDなど)により構成される発光手段と、
前記発光手段の各発光素子で用いられるべき輝度情報に応じて１基準時間区間（例えば、表示装置の場合には１フレームを表示する時間区間に相当する。）内における発光時間と非発光時間とのデューティ比を設定し、該デューティ比に応じて各発光素子を発光させる輝度制御手段と、
１基準時間区間内における前記輝度情報に基づく発光時間が、前記１基準時間区間内で前記可視光通信の送信情報を送信するために必要とする発光時間以上の発光素子を、当該１基準時間区間内で前記可視光通信の送信に用いる発光素子として選択する選択手段と、
可視光通信の送信情報に応じて、前記選択された各発光素子を点滅させて該送信情報の送信制御をする送信制御手段と、
を備えることを特徴とする。

また、第２の発明による発光装置は、
前記送信制御手段が、
前記１基準時間区間内のうちの少なくとも一部（同期、ヘッダ、情報送信期間など）を可視光通信の送信区間に設定し、該送信区間において前記選択された各発光素子を点滅させて該送信情報の送信制御をする、
ことを特徴とする。

また、第３の発明による発光装置は、
（前記送信制御手段の制御信号などを受けて）前記発光手段が、
前記選択手段により選択された各発光素子において、前記送信制御手段で設定された前記送信区間における発光時間が、前記輝度情報に応じた１基準時間区間内における発光時間より少ない場合に、当該１基準時間区間内における送信区間以外の区間で（即ち、輝度補正区間で本来の輝度情報を再現できるように）不足する時間分だけ当該発光素子を発光させる、
ことを特徴とする。

また、第４の発明による発光装置は、
（前記送信制御手段の制御信号などを受けて）前記発光手段が、
前記選択手段により選択されなかった発光素子を前記１基準時間区間内における前記送信区間以外で発光させる、
ことを特徴とする。

上述したように本発明の解決手段を装置として説明してきたが、本発明はこれらに実質的に相当する方法、プログラム、プログラムを記録した記憶媒体としても実現し得るものであり、本発明の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。
一例を挙げると、本発明を方法として実現させた第５の発明による可視光通信のための発光装置の制御方法は、
発光手段を構成する複数の発光素子を発光させる発光ステップと、
（演算手段を用いて、）前記発光手段の各発光素子で用いられるべき輝度情報に応じて１基準時間区間内における発光時間と非発光時間とのデューティ比を設定し、該デューティ比に応じて各発光素子を発光させる輝度制御ステップと、
１基準時間区間内における前記輝度情報に基づく発光時間が、前記１基準時間区間内で前記可視光通信の送信情報を送信するために必要とする発光時間以上の発光素子を、当該１基準時間区間内で前記可視光通信の送信に用いる発光素子として選択する選択ステップと、
可視光通信の送信情報に応じて、前記選択された各発光素子を点滅させて該送信情報の送信制御をする送信制御ステップと、
を含む制御方法である。

本発明によれば、画面(送信画素)の画像輝度が低い場合においても、高い(所望の)S/Nを実現することが可能となる。また、画面の情報にかかわらず、一定のS/Nを保つことが可能となる。各画素の輝度は一定のため、画像表示用の駆動回路と情報送信用の駆動回路を共用にすることが出来る為、新たに駆動回路を追加する必要がない。

以降、諸図面を参照しながら、本発明の実施態様を詳細に説明する。はじめに、本発明による発光装置（有機ELディスプレイ）の典型的な用途である携帯電話機（携帯通信端末装置）に搭載した場合の基本構成・処理を例示する。例えば、携帯電話機の表示部である有機ELディスプレイに表示されるべき画面データに対して、送信データを付加し、画像を表示すると共に情報を送信する。この有機ELディスプレイは、デューティ比を変化させ各画素の所望の輝度(画像輝度)を実現する。情報を送信する各画素のオン期間の合計が、画像データ(画像輝度)を実現するためのオン期間と一致するように制御する。このとき、オンオフキーイング（ON/OFF keying）等を用いて情報を送信する。また、情報を送信する際、「情報送信によるオン期間」が該当画素の「本来のオン期間」と等しい場合、その画素の輝度(画像輝度)を基本輝度とする。情報を送信する際、「情報送信によるオン期間」が該当画素の「本来のオン期間」に満たない場合（即ち、該当画素の輝度(画像輝度)＞基本輝度）、情報送信を行っていない発光期間（補正区間）で不足分を満たすようにオン期間を補正する。この補正区間は、情報送信期間の前で補完しても良いし、後で補完しても良い、もちろん、前後両方で補完しても良い。

情報送信をする際、「情報送信によるオン期間」が該当画素の「本来のオン期間」を超える場合（即ち、該当画素の輝度(画像輝度)＜基本輝度）、該当画素は送信には用いずに、他の画素が情報送信を行っていない発光期間でオン期間を補正する。同様に、情報送信期間の前で補完しても良いし、後で補完しても良い、もちろん、前後両方で補完しても良い。情報送信期間の前で発光期間のオン時間を補正する場合、補完用のオン期間を用いて、同期信号及びヘッダを作成しても良い。情報を送信する際、エラー耐性を向上させるために、必要な送信面積を決定し、画面データに基づき、画像輝度の高い順に必要な画素数を確保する。このとき、確保した画素の中で最も低い輝度を必要最低輝度とする。前記必要最低輝度は、通信路の状況及び画像データに応じて決定される。前述の必要最低輝度に応じて、情報送信期間を決定する事を特徴とする。本発明は、全ての画素が同じ情報を送信しているが、受け側が各画素のオン／オフを個別に判定できるシステムの場合は、画素毎異なる情報を送信してもよい。または、隣接する画素グループ毎に異なる情報を送信するようにしてもよい。

次に本発明のより詳細な実施例を示す。図１は、本発明を適用した移動体端末の画像表示機能ブロックを示すブロック図である。本実施例では、画像表示部として有機ELディスプレイを用いてある。図に示すように、移動体端末10は、各ブロック・回路に電力を供給する電源11、ELディスイプレイ用駆動回路12、CPU13、信号処理部14、有機ELディスプレイ（兼可視光情報送信装置）15、送信情報および画像データを格納するメモリ16、および、CPUにクロックを供給するクロック供給部17を備える。信号処理部14はパネルに表示を行うための信号処理を行う。また、信号処理部14は、内部に次画面以降の表示画像フレームを記憶するフレームバッファFBを有している。演算手段としてのCPU13は、画像データをデコードして信号処理部に渡すと共に、画像データと送信情報及び垂直同期信号(VSYNC)から電源制御信号を生成し、有機ELディスプレイの電源制御を制御する駆動回路12に出力することで、ディスプレイがオン／オフし、情報を送信することが可能になる。なお、本実施例では別個のブロックとして構成させたが、有機ELディスプレイ15と信号処理部14が一体化とされモジュールとして構成させてもよい。

CPU13は、メモリ16からデコードプログラム、輝度制御プログラム、送信制御プログラム、および選択プログラム（これらは図示せず）を読み出し、これら各プロラムを実行する。これら各プログラムの命令は、CPU13において実行され、デコード部13A、輝度制御部13B、送信制御部13C、および選択部13Dとして機能する。デコード部13Aは、読み出した（或いは無線通信手段で受信した）画像データをデコードし信号処理部14に渡し、フレームバッファFBに格納される。輝度制御部13Bは、各発光素子で用いられるべき輝度情報に応じて１基準時間区間（１フレーム）内における発光時間と非発光時間とのデューティ比を設定し、デューティ比に応じて各発光素子を発光させる制御信号を作成し駆動回路12に渡す。送信制御部13Cは、可視光通信の送信情報に応じて各発光素子を点滅させて送信情報の送信制御をする制御信号を駆動回路12に渡す。選択部13Dは、１フレーム内における輝度情報に基づく発光時間が、１フレーム内で可視光通信の送信情報を送信するために必要とする発光時間以上の発光素子を、当該１フレーム内で可視光通信の送信に用いる発光素子として選択する。なお、上記のプログラムモジュールは、その一部或いは全てを同様の処理を行うマイクロコード（CPU内のROMに格納される）、ハードワイヤード回路などのハードウェアとして構成させてもよい。

図２は、情報を送信している時の垂直同期信号に対する各輝度の画素のタイミングチャートである。図２の一番上の垂直同期信号VSYNC1、VSYNC2はディスプレイに表示する画像の垂直同期信号を示す。VSYNC１〜2の間が画像の１フレームを示す。本実施例で使用する有機ELディスプレイは、１フレーム内のデューティ比を変化させることにより、各画素の画像輝度を変化させる。説明及び作図の便宜上、最も高い画像輝度を8とし1フレーム内の30％の期間発光した場合を輝度8とする。１フレームを図に示すように3つの期間（同期・ヘッダ期間Ａ、情報送信期間Ｂ、画像輝度補正期間Ｃ）に分割する。図２では、画像輝度補正期間Ｃは情報送信期間Ｂの後に設定してあるが、この補正区間は１フレーム内の任意の場所に配置することができ、情報送信期間Ｂの前に設定しても良いし、前後両方に分割して設定しても良い。

図２は、任意の情報を送信する例を示している（本実施例では、0110110011100101…110010010111001011）。本実施例では送信情報の1をオン、0をオフとして説明するが、もちろん逆でも良い。どちらをオンにするかは、システムで固定にしても良いし、ヘッダ内にフラグを立て、画像データ及び送信情報により選択できるようにしても良い。また、基本輝度を4として説明を行う。本明細書では、基本輝度とは画像輝度補正期間において画像輝度補正を行わない画像輝度を示す。

＜基本輝度(画像輝度4)の処理＞
基本輝度(画像輝度4)に関しては、1フレーム内(同期・ヘッダ期間Ａ、及び情報送信期間Ｂ)でのオン期間が本来画像表示のために必要なオン期間(15%)と等しくなるように基本輝度を設定する為、画像輝度補正期間Ｃでの補正は必要ない。

＜画像輝度8の処理＞
画像輝度8の画素については、同期・ヘッダ期間Ａ及び情報送信期間Ｂにおいて、基本輝度の画素と同じ情報を送信しているため、本来画像表示のために必要なオン期間の半分(1フレームの15%)は同期・ヘッダ期間Ａ及び情報送信期間Ｂで確保しているため、画像輝度補正期間Ｃで残りの半分(1フレームの15%)を補正すれば良い。

＜画像輝度2の処理＞
画像輝度2の画素については、「画像表示の為のオン期間＜送信情報」となるため、該当画素では送信は行わない。従って、本来画像表示のために必要なオン期間(1フレームの7.5%)は、画像輝度補正期間Ｃにて補正する。

図３は、図２の各タイミングにおける実際の表示画面を示す図である。図３（ａ）が、ユーザが実際に認識（知覚）する画面である。その時の各画素の画像輝度は図に示す通りであるが、画像輝度８の領域であるメールマークML、画像輝度４の領域である背景BG、画像輝度２の領域である星型ST、画像輝度０（非灯）の領域である日付DTを用いて説明する。この画像輝度０（非灯）の領域は、黒塗り、または、細かい格子のハッチングで作図してあり、以降の表示画面の図においても同様である。

図３（ｂ）は、同期・ヘッダ期間Ａ及び情報送信期間Ｂにおけるオン期間の表示画面を示す。このとき、画像輝度8のメールマークML及び画像輝度4の背景BGのみ発光し、画像輝度2の星型STは、「画像表示の為のオン期間＜送信情報」となるため、この期間では発光は行わない（非灯となる）。図３（ｃ）は、同期・ヘッダ期間Ａ及び情報送信期間Ｂにおけるオフ時の表示画面を示す。このときは、全ての画素は発光していない。

図３（ｄ）は、画像輝度補正期間Ｃにおいて、画像輝度8のメールマークMLと画像輝度2の星型STが発光している図を示す。このとき、画像輝度4の背景は既に、同期・ヘッダ期間Ａ及び情報送信期間Ｂにおいて、画像表示に必要なオン期間発光しているため、画像輝度補正期間Ｃにおいては、発光しない。図３（ｅ）は、画像輝度補正期間において、画像輝度8のメールマークMLのみ発光している図を示す。このときは、メールマークML以外の画素はそれまでに、画像表示に必要なオン期間分を発光し終わっている。

図４は、演算手段（CPU）で行われる本発明の処理ステップを示すフローチャートである。図に示すように、最初に画像データを取得する（ステップS401）。次に、取得した画像データをデコードして信号処理部へ渡す（S402）。次に送信情報を含む送信データを取得する（S403）。そして、取得した送信データ及び、画像データより、基本輝度を決定する（S404）。基本輝度は固定としても良いし、自端末と相手先可視光受信端末との間の通信路の状況に応じて変更するようにしても良い。ステップS405から、ループ１（S406-S413）を開始し、その後全ての画素について、ループ１（S406-S413）の処理を実行する。ループ１の処理では、まず該当画素の画像輝度が基本輝度よりも高いか否かを判断する（S406）。

ステップS406において判定条件を満たす場合、ステップS407に進み基本輝度との差分を算出する。それぞれの期間において、同期信号、ヘッダ、送信情報を送信するように制御する（S408）。ステップS407にて、算出した差分を、情報送信期間外において画像輝度補正を行うように制御する（S409）。また、ステップS408、S409にて作成した制御信号を、駆動回路へ渡す（S413）。ステップS406において条件を満たさない場合、該当画素の輝度が基本輝度よりも低いか否かを判断する（S410）。

ステップS410において条件を満たさない場合、該当画素は基本輝度であると判断する。それぞれの期間において、同期信号、ヘッダ、送信情報を送信するように制御する（S411）。そして、ステップS411にて作成した制御信号を、駆動回路に渡す（S413）。一方、ステップS410において条件を満たす場合、該当画素は輝度が足りない為、送信には用いない。次に、該当画素の画像輝度を情報送信期間外において画像輝度補正を行うように制御する（S412）。続いて、ステップS412にて作成した制御信号を、駆動回路に渡す（S413）。当該画素の制御信号を駆動回路に渡したあと、全ての画素の処理を終えたか否かを判定し、終えるまでループ１を継続する（S414）。ループ１が終了した後は、送信終了かどうかの判断を行う（S415）。送信継続の場合は、ステップS401へ戻って次のフレームに対する処理を再開する。ステップS415では、送信終了か否かを判定し、終了の場合は処理を終える。

図５は、輝度補正に用いるオン期間を同期信号およびヘッダとして用いたときの各輝度の画素のタイミングチャートを示す。図２との差異の部分だけを説明する。図２では、画像輝度補正期間Ｃは情報送信期間Ｂの後に設定してあるが、前後両方に設定し、情報送信期間の前の画像輝度補正期間を、同期・ヘッダ期間と共用とする。こうすることで、図２では、基本輝度において、同期信号、ヘッダ用に用いていたオン期間が、図５の例では、情報送信のために用いることが出来る。図５は、任意の情報を送信する例を示している(本実施例では、0110110011100101…11001001…0111001011)。

＜基本輝度(画像輝度4)の処理＞
基本輝度(画像輝度4)に関しては、1フレーム内(情報送信期間Ｂ)でのオン期間が本来画像表示のために必要なオン期間(15%)と等しくなるように基本輝度を設定する為、「同期・ヘッダ期間＋画像輝度補正期間」Ｄ及び画像輝度補正期間Ｃでの補正は必要ない。

＜画像輝度8の処理＞
画像輝度8の画素については、情報送信期間Ｂにおいて、基本輝度の画素と同じ情報を送信しているため、本来画像表示のために必要なオン期間の半分(1フレームの15%)は、情報送信期間Ｂで確保している。また、「同期・ヘッダ期間＋画像輝度補正期間」Ｄにおいて、同期信号、ヘッダ分のオン期間を確保している。そのため、輝度補正期間Ｃで残りのオン期間を補正すれば良い。

＜画像輝度2の処理＞
画像輝度2の画素については、「画像表示の為のオン期間＜送信情報」となるため、該当画素では送信は行わない。従って、本来画像表示のために必要なオン期間(1フレームの7.5%)は、「同期・ヘッダ期間＋画像輝度補正期間」Ｄ及び画像輝度補正期間Ｃにて補正する。しかし、該当画素のオン期間が、同期信号、ヘッダのオン期間に満たない場合は、同期信号、ヘッダ信号には用いずに、画像輝度補正期間Ｃにて補正する。また、基本画素以外の画素の補正区間のオン期間が、同期信号、ヘッダのオン期間に満たない場合、図２〜図４を用いて説明した通り、基本輝度を用いて同期信号・ヘッダを送信するよう制御する。

図６は、図５の各タイミングにおける実際の表示画面を示す図である。図６（ａ）が、ユーザが実際に認識（知覚）する画面である。その時の各画素の画像輝度は図に示す通りである。図６（ｂ）は、「同期・ヘッダ期間＋画像輝度補正期間」Ｄのオン時の表示画面を示す。このとき、画像輝度8のメールマークML及び画像輝度2の星型STのみ発光し、画像輝度4の背景BGは発光しない。図６（ｃ）は、「同期・ヘッダ＋画像輝度補正期間」Ｄのオフ時の表示画面を示す。このときは、全ての画素は発光していない。図６（ｄ）は、情報送信期間Ｂのオン時の表示画面を示す。画像輝度8のメールマークMLと画像輝度4の背景BGのみ発光し、画像輝度2の星型STは発光しない。図６（ｅ）、情報送信期間のオフ時の表示画面を示す。このときは、全ての画素は発光していない。図６（ｆ）は、画像輝度補正期間において、画像輝度8のメールマークMLのみ発光している図を示す。このときは、メールマークML以外の画素はそれまでに、画像表示に必要なオン期間発光し終わっている。

図７は、輝度補正のオン期間を同期・ヘッダ期間に用いる場合の処理ステップを示すフローチャートである。基本的なフローは図４に示すフローチャートと同様であるため、ここでは変更点のみ説明する。即ち、図７のステップS701−S707、S712、S717−S719の各処理は図４の対応するものと同様である。図７に示すように、ステップS707において基本輝度と該当画素の画像輝度の差分を算出した後、差分のオン期間が、同期信号・ヘッダに用いるオン期間よりも長いか判断する（ステップS708）。差分のオン期間が、同期信号・ヘッダに用いるオン期間よりも長い(S708の条件を満たす)場合、差分のオン期間を用いて同期信号、ヘッダを送信するように制御する（ステップS709）。その後、ステップS710に進み、情報送信期間において送信情報を送信する。さらにステップS711に進み、本来、画像表示のために必要なオン期間から、同期信号・ヘッダ及び送信情報のオン期間を引いた残りの分を画像輝度補正期間にて補正する。差分のオン期間が、同期信号・ヘッダに用いるオン期間よりも短い(S708の条件を満たさない)場合、本来、画像表示のために必要なオン期間から、送信情報のオン期間を引いた残りを画像輝度補正期間にて補正する（ステップS711）。

ステップS712において、「該当画素＜基本輝度」であるか否かを判定する。基本輝度よりも該当画素の画像輝度の方が低いと判断された場合は、ステップS714に進み、該当画素の画像輝度を実現するオン期間が、同期信号・ヘッダに用いるオン期間よりも長いか否かを判断する。S714にて、該当画素の画像輝度を実現するオン期間が、同期信号・ヘッダに用いるオン期間よりも長いと判断された(S714の条件を満たす)場合、同期・ヘッダ＋画像輝度補正期間において同期信号・ヘッダを送信する（ステップS715）。その後、S716に進み、本来画像表示に必要なオン期間から同期信号・ヘッダ送信に用いたオン期間を引いた残りを、画像輝度補正期間において補正する。ステップS714にて、該当画素の輝度を実現するオン期間が、同期信号・ヘッダに用いるオン期間よりも短いと判断された(S714の条件を満たさない)場合、画像輝度補正期間において、補正を行う(ステップS716)。ステップS712において、基本輝度よりも該当画素の画像輝度の方が低いと判断されなかった場合（即ち、該当画素＝基本輝度の場合）、情報送信期間で情報を送信する（ステップS713）。

図８は、必要最低輝度を変化させた場合の送信面積の変化を説明する図である。図８(a)は、一例として本発明を適用した携帯電話端末の平面図である。図８では携帯電話端末を図示してあるが、もちろん、テレビ、PCのモニタなどでも良い。図８(a)に示すように、携帯電話端末は、可視光を受光する受光部LS、および、ディスプレイパネルPL(兼可視光送信部)を備えるが、パネルPLのあるブロックMBを例に説明する。図８(b)は、ディスプレイパネルPLのブロックMBに表示される画像表示輝度を8段階とした場合の各画素の画像輝度の一例を示す。枠の中の数字1-8が各輝度を示している。図８(C)は、必要最低輝度を6とした場合の、送信面積TR1（ハッチングした領域）を示す。図８(d)は、必要最低輝度を4とした場合の、送信画面TR2を示す。受光部LSにより、可視光信号を受信し、通信路の状況に応じてエラー耐性を向上させるために必要な送信面積を決定する。送信面積を確保する為に、画像データより、画像輝度の高い方の画素から順に送信画素として確保し、前記送信面積を実現できる画像輝度の画素まで送信画素として確保する。このとき、確保された送信画素の中で最も低い画像輝度を必要最低輝度とする。この必要最低輝度から、下の表に基づいて、1フレーム内の送信情報期間を決定する。

上の表は、画像輝度を8段階とし、最高画像輝度の1フレームのオン期間を30％として設定した例である(以降、この条件の下で説明を行う)。このとき、送信期間を受信側に伝えるために各情報送信期間に対応したヘッダを付加する。従って、画像輝度を8段階とした場合のヘッダは、図９に示すようになる。また、表に示したものは、情報送信期間であって、実際に各必要最低画素の画像輝度を実現する為に必要となる1フレーム内でのオン期間は、情報送信期間の1/2の値である。

図９は、ヘッダフォーマットの一例を示す図である。もちろん、この他にエラー耐性のためのヘッダなど他のヘッダを付加しても良い。図に示すように、はじめに、情報送信の開始を示す同期信号SG1を送信する。この信号に続いて、情報送信期間の長さを示す必要最低輝度を示す必要最低輝度フィールドSG2を付加する。その後、送信情報期間において、オンを1、オフを0とするか、オンを0、オフを1とするかのオンオフ判断フラグSG3を付加する。この例では、画像輝度を8段階に分割したため、必要最低輝度のヘッダは3bitとなっているが、このbit数は、画像輝度を何段階に分割するかに依存し、変化する。

図１０は、必要最低輝度を決定するため処理ステップを示すフローチャートである。図に示すように、ステップS1001で可視光信号を受信する。そして、受信した光の強度を測定する（S1002）。測定した光強度に基づき通信路の状況を推定し、ディスプレイ全体として送信に必要な輝度（送信輝度）を決定する（S1003）。ステップS1003で決定した送信輝度を実現する為に必要な画素数（対応画素）を決定する（S1004）。ステップS1005に進み、画像データを取得し、この取得した画像データ内において、送信に用いる画素(必要最低輝度)を決定する（S1006）。図１０では可視光信号を受信した後、送信を行っているが、受信を行う前に送信をすることも、もちろん考えられる。その場合は、あらかじめ、強めに設定されたデフォルトの送信輝度を用いて送信を行い、通信の確立後は図１０に示す制御を行う。

ここで、該当画面データ（図2などに示す、VSYNC１〜２の間の画像）において、必要な画素数を確保できない場合、例えば、画面全体が暗い場合なども起こり得るが、その場合は以下のような対応策で対処することが可能である。
・必要な画素が確保できるよう画面全体の輝度を底上げする。
・その画面データでは送信は行わずに、次の画面データにて送信を行う。
・その後一定期間の画面データでも、必要画素が確保できない場合は、画面全体の輝度を上げるなど他の方法を用いる。
・送信できない旨をユーザに通知し、送信を行わない。
・その時点の最高の輝度で情報を送信する。

図１１は、必要最低輝度を6とした場合のタイミングチャートである。図１２は、必要最低輝度を４とした場合のタイミングチャートである。この例では、各図の上方に記載してある送信情報を送信する。また、各情報送信期間において、送信情報の1/0の比率が1:1となっているため、必要最低輝度の画素において、および、画像輝度補正期間において、画像輝度の補正を行っていない。しかし、送信情報の1/0の割合が1:1であるとは限らない、その場合には、1/0の少ない方を情報送信期間において、オンにするように制御する。従って、情報送信期間のオン期間の合計が、画像輝度を実現するためのオン期間に満たないため、その差分を画像輝度補正期間において、補正する。図を見て分かるとおり、必要最低輝度を低くする（送信面積を増やす）と、エラー耐性は向上するが、送信できる情報量が少なくなる。また、必要最低輝度を高くする（送信面積を減らす）と、送信できる情報量が増える。

図１３は、必要最低輝度に対応したフローチャートである。図７に示すフローチャートとほぼ同様であるため差分のみを説明する。
・基本輝度が必要最低輝度に変更になっている（S1206、S1207、S1212）。
・基本輝度を決定するステップS704から、必要最低輝度を取得し、送信情報期間長を決定するステップS1204に変更になっている。
即ち、上記差分以外は、図１３のステップS1201-S1219と、図７の対応ステップとは同様である。

本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各部材、各手段、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段やステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。実施例では、本発明を適用した発光装置として携帯電話端末を例示して説明したが、本発明は、モニタ、テレビ受像機、携帯端末などの表示装置に広く適用できるものであり、さらには、照明装置にも適用可能であることに注意されたい。

本発明を適用した移動体端末の画像表示機能ブロックを示すブロック図である。情報を送信している時の垂直同期信号に対する各輝度の画素のタイミングチャートである。図２の各タイミングにおける実際の表示画面を示す図である。演算手段（CPU）で行われる本発明の処理ステップを示すフローチャートである。輝度補正に用いるオン期間を同期信号およびヘッダとして用いたときの各輝度の画素のタイミングチャートである。図５の各タイミングにおける実際の表示画面を示す図である。輝度補正のオン期間を同期・ヘッダ期間に用いる場合の処理ステップを示すフローチャートである。必要最低輝度を変化させた場合の送信面積の変化を説明する図である。ヘッダフォーマットの一例を示す図である。必要最低輝度を決定するため処理ステップを示すフローチャートである。必要最低輝度を6とした場合のタイミングチャートである。必要最低輝度を４とした場合のタイミングチャートである。必要最低輝度に対応したフローチャートである。

符号の説明

10 移動体端末
11 電源
12 ELディスイプレイ用駆動回路
13 CPU
13A デコード部
13B 輝度制御部
13C 送信制御部
13D 選択部
14 信号処理部
FB フレームバッファ
15 ELディスプレイ(兼送信装置)
16 メモリ
17 クロック供給部
Ａ同期・ヘッダ期間
Ｂ情報送信期間
Ｃ画像輝度補正期間
VSYNC1,VSYNC2 垂直同期信号
DT 日付
ST 星型
ML メールマーク
BG 背景
LS 受光部
MB ブロック
PL ディスプレイパネル
TR1,TR2 送信面積
SG1 同期信号
SG2 必要最低輝度フィールド
SG3 オンオフ判断フラグ

Claims

可視光通信のための発光装置であって、
複数の発光素子により構成される発光手段と、
前記発光手段の各発光素子で用いられるべき輝度情報に応じて１基準時間区間内におけ
る発光時間と非発光時間とのデューティ比を設定し、該デューティ比に応じて各発光素子
を発光させる輝度制御手段と、
１基準時間区間内における前記輝度情報に基づく発光時間が、前記１基準時間区間内で
前記可視光通信の送信情報を送信するために必要とする発光時間以上の発光素子を、当該
１基準時間区間内で前記可視光通信の送信に用いる発光素子として選択する選択手段と、
可視光通信の送信情報に応じて、前記選択された各発光素子を点滅させて該送信情報の
送信制御をする送信制御手段と、
を備える発光装置。
請求項１に記載の発光装置において、
前記送信制御手段が、
前記１基準時間区間内のうちの少なくとも一部を可視光通信の送信区間に設定し、該送信
区間において前記選択された各発光素子を点滅させて該送信情報の送信制御をする、
ことを特徴とする発光装置。
請求項２に記載の発光装置において、
前記発光手段が、
前記選択手段により選択された各発光素子において、前記送信制御手段で設定された前記
送信区間における発光時間が、前記輝度情報に応じた１基準時間区間内における発光時間
より少ない場合に、当該１基準時間区間内における送信区間以外の区間で不足する時間分
だけ当該発光素子を発光させる、
ことを特徴とする発光装置。
請求項２に記載の発光装置において、
前記発光手段が、
前記選択手段により選択されなかった発光素子を前記１基準時間区間内における前記送信
区間以外で発光させる、
ことを特徴とする発光装置。
可視光通信のための発光装置の制御方法であって、
発光手段を構成する複数の発光素子を発光させる発光ステップと、
前記発光手段の各発光素子で用いられるべき輝度情報に応じて１基準時間区間内におけ
る発光時間と非発光時間とのデューティ比を設定し、該デューティ比に応じて各発光素子
を発光させる輝度制御ステップと、
１基準時間区間内における前記輝度情報に基づく発光時間が、前記１基準時間区間内で
前記可視光通信の送信情報を送信するために必要とする発光時間以上の発光素子を、当該
１基準時間区間内で前記可視光通信の送信に用いる発光素子として選択する選択ステップ
と、
可視光通信の送信情報に応じて、前記選択された各発光素子を点滅させて該送信情報の
送信制御をする送信制御ステップと、
を含む発光装置の制御方法。