 | この項目では、可視光によるデータ通信について説明しています。 |
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可視光通信(かしこうつうしん)とは、人の目に見える可視光線帯域の電磁波を用いた無線通信の一種。
将来的に、全ての照明が、高速変調可能なLED照明や有機EL照明に置き換わることで「照明が通信インフラになる」、という社会応用面からの点で注目され実用化が推進されている。（このように照明を使う可視光通信は、特に照明光通信と呼ばれる）
しかし照明の流用以外にも様々な研究開発がなされており、「可視光通信」はきわめて多岐にわたる技術・応用領域の総称となっている。
可視光を通信に利用することの長所や短所には以下のものがある。
LED、EL、レーザー、蛍光灯などが用いられる。特に照明光通信においては、通信機能を実現しながら、ちらつき、輝度や配光、色味への配慮、調色や調光など、照明としての品位・機能を同時に満たすことが求められる。
変調は、光の輝度をパルスとする変調を用いるが、確定的な変調方法は定まっておらず、搬送帯域伝送を使うものもベースバンド伝送のものもあり様々である。（蛍光灯を利用する場合は搬送帯域伝送に限る）変調周波数も、応用領域により異なり、数百MHzのものから、数kHz、などと様々である。また、周波数多重として、多色を用いた変調も提案されている。
なお、変調方法として光源発光を直接制御するのでなく、ミラー等の反射を用いるものもある、この方法で具体的なものは、マイクロミラーのアレイであるDMDプロジェクターで面投影の際に1画素ごとに異なる変調を出す可視光通信の研究[5]もある。
通常受信デバイスには、フォトダイオードが用いられる。高感度のためにPINフォトダイオードが用いられる。また、長距離（数十ｍ）のために、レンズによる集光を用いることもある。
受信デバイスにイメージセンサ（カメラ）を用いる通信も可視光通信として提案されており、イメージセンサ通信といわれている。[6]結像レンズと、イメージセンサを使うことで、通信としての特性に加えて、ユーザインタフェースの特性をもち、画像表示との組み合わせにより、AR（拡張現実）などの独特の応用が可能となる。ラインスキャン・サンプリング技術は、CMOSイメージセンサの露光の仕組みを応用し、フリッカーが知覚されない高速な点滅信号を縞模様として捉え、復調することを可能にした[7]。これにより、従来は困難であった実用的な速度での通信がスマートフォンなどの汎用的なカメラで実現された。
ヒトの視覚の時間周波数特性によると、フリッカー（ちらつき）の知覚限界 (CFF; 融合周波数) は50 - 70 Hzであり、交流電源で駆動する照明、映画、TVなど、我々は特に気にする事もなく使えている。ちなみに、日本の通常の家庭用電源の照明は50 Hz／60 Hzの交流で駆動されており、100 − 120 Hzで点滅している（電力は電圧の2乗に比例するので、駆動周波数の倍の点滅回数となる。ただしインバータを用いた照明ではこれよりはるかに高い周波数で点滅している）しかし、これらは周期的な単純点滅であり、データによって変調を行う場合はONやOFFの連続が発生する。このように変調された光では単純な点滅よりはるかに高い変調周波数でもフリッカを感じることが知られている。[9]
従って、ほとんどの可視光通信は、フリッカレスになるよう、変調周波数を数十 kHzから数 MHzとしており、十分に配慮されている。ただし、イメージセンサ通信においては、データ速度より広画角や多数光源の並列受信を優先した結果、フリッカが知覚できる変調周波数（数十 Hzから数百 Hz）で通信を行わせるものがある。これの場合は、ちらつきが問題となる照明でなく、視覚上で小さいインジケータLEDを送信源とするとしている。
10 - 30 Hzの強い光の点滅[10]が、光過敏性発作を引き起こされることが知られており、近年では、TV放送におけるポケモンショックなどの事例もある。
ただし、可視光通信では、その変調周波数は完全にヒトの知覚限界以上であり、現状では、高速変調光がなんらかの悪影響を与えることは知られていない。
なお、変調光の生物への影響として、植物栽培において数 kHzのパルス点滅させた照明で光合成の効率が上がるという事例がある。しかし、誤解していはいけないのは、これは「光合成サイクルの中に光を必要としない反応過程があるので、その期間は光を止める」というものである。つまり「照明への同一投入電力で効率が上がる」という効果であり、変調が直接影響を与えているわけではない。[11]
日本では2003年に、慶應義塾大学理工学部教授の中川正雄らが中心になって「可視光通信コンソーシアム」が結成され、可視光通信の実用化に向けて様々な普及促進活動が行われてきたが、2014年5月に「可視光通信コンソーシアム」が発展解消されて、「一般社団法人可視光通信協会」が設立された。
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