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必見!智慧得(396)「上間英樹/LED利用の水中『可視光通信』」

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 水中の通信は、有線か、超音波か、磁力波か、、、とても簡易装置では難しいらしい。LED光線でその機能を引き出すとは…スザマジキ発想ですね!実践で使っている所がまたすごい!

TBS「夢の扉+」2月26日(日)#43「LEDライトを利用した『可視光通信』」

ドリームメーカー/マリンコムズ琉球取締役技師長 上間英樹 さん

沖縄が生んだ大発明!水中で自由に会話ができる!
〜LEDライトを利用した『可視光通信』〜

『“水の中で会話ができる”?沖縄発のそんな製品を作りたい!』
水中で会話を楽しむ、という夢のような技術を可能にしたのが、『可視光通信』。
LEDライトの点滅を利用した通信方法で、ライトを向け合うだけで、水中間でも、水中と船上とでも会話ができる。この機器を開発し、世界に先駆けて活用したのが、沖縄にある小さな会社の技師・上間英樹、45歳。7年前に研究を始めたとき、その通信できる距離はわずか10cmだった。日々環境が変わる海の中で、通信距離を伸ばす実験が、幾度となく繰り返された・・・。
「アホじゃないか」−そう言われても決して研究の手を止めない。日光、水温、濁りなどの自然環境とともに、ライトの色も研究し尽くし、音声の質を工夫することで、上間は、最先端技術の開発に成功。今では、30mもの通信距離が可能になった。
この技術に、海上自衛隊の水中処分隊が目を付けた。沖縄の海には今も数多くの不発弾が存在し、その処理を毎月行っている。海中でコミュニケーションがとれないため、その作業工程では、何度も水面に浮上しなくてならない。より安全且つ効率的に不発弾の処理ができるのではないか?今回、隊員たちは、上間らが開発した『水中可視光通信』の水中実験に挑んだ。
「ダイバーの安心・安全を確保したい。そして、“美しい海”が魅力である沖縄ならではの新たな産業を生み出したい?」そんな強い想いをもった上間の夢はどんな成果を得るのか?。

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ダイバー同士と船との通信、明瞭に聞こえた…下から船を探すのが難しかったとのこと。夢は実現!マリンコムズ琉球の新川直正社長がバックアップ、仲間の秋山伸弘や大村佳弥も手伝った。上間は、この沖縄に「モノつくり」の工場を作りたい…新技術を使い、その技術の応用で使えるものを開発発明した。基本原理は下記の慶大のベンチャーの中川研究所による所もあると思うが、沖縄の海という環境にもよるものと思われる。自衛隊にも採用され、更に改良。完全なウエアラブルとなれば、更に便利になると思われます。いろいろな意味でよかったですね!

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中川研究所 - 可視光通信の基礎映像

水中可視光通信 - 株式会社中川研究所

〔ケーブル(有線)を利用した水中通信の課題〕

・移動範囲が限定される。
・ケーブルの破損やケーブルが接触することで自然環境を破壊する可能性がある。

〔音波(無線)を利用した水中通信の課題〕

・水中で音が伝わる速度は1秒間に約1,500mの高速で左右の耳に届く音の時間差が短すぎてどの方向から聞こえてくるか判断できない。
・浅瀬やプール等では音波が反射し聞こえづらい。
・ダイビングにおいて「海中通話をやりたい」という声はよく耳にするが、上記の問題点があり、レジャーダイバーをターゲットにした市場は未だ未開拓といえる。

■可視光通信技術を用いた解決策

(1) ケーブルレスで動きやすい。
(2) 音波ほど拡散しないので調整が簡単である。
(3) 発声源が光によって視認できるので会話がしやすい(音波は判別できない)

■水中可視光通信の利点

●超音波通信との比較
聞き取りやすく、消費電力も少ない(超音波装置が20分に対して、水中通信通信は4時間利用可能)。

●音波通信(水中スピーカ)との比較
狭い範囲で複数同時通話ができないのに対して、光源を向け合うのとチャンネルを変えることで、他者に迷惑をかけずに会話することが可能になります。

●水面を通過して通信が可能
例えば、救助用のヘリと海中から会話を実現します。レジャーダイビングにおいて水中事故が発生した場合、水中から救助要請が可能になります。

(参照)

[LED ジャパン 2011] 可視光通信 - アウトスタンディングテクノロジー

   internettenjikai さんが 2011/10/02 にアップロード

詳細は インターネット展示会 http://tenji.tv で!For more details please visit http://tenji.tv (Japanese).

「LED照明」でデータ通信 海中でダイバー会話も  :日本経済新聞

 発光ダイオード(LED)が出す光にデータをのせてコミュニケーションの手段として活用する「可視光通信技術」の事業化が活発になっている。灯台のLEDが発する光を航行中の船舶が受信することで正確な位置を把握したり、ダイバー同士が水中で会話したりする装置など、様々な用途を目指した研究開発が進んでいる。来年以降は同技術を使った新製品も相次ぎ登場する見通しで、これまでの無線通信では情報伝達が難しかった全く新しい分野での活用が広がりそうだ。

■2キロ先の灯台情報を海上で 

   

双眼鏡にイメージセンサー受光器を取り付けた試作機(16日、慶応義塾大学でのデモ)双眼鏡にイメージセンサー受光器を取り付けた試作機(16日、慶応義塾大学でのデモ)

 海上保安庁や東芝、カシオ計算機はLEDによる通信を応用した「灯台サブプロジェクト」を進めている。灯台から出るLEDの光に特殊な双眼鏡を向けると、灯台の認識番号が双眼鏡のレンズに浮かび上がる仕組みだ。悪天候でも船の場所を正確に把握でき、海上での事故防止にも役立つなどの効果が期待されている。

 2008年から基礎実験を始め、今年10月には横浜港の灯台から2キロメートルから離れた航行中の小型船に積んだパソコンで灯台の認識データを受信することに成功した。データの受信速度は毎秒1200ビットと速くはないが、船上のパソコン画面には認識するための文字がくっきりと映し出された。

 同プロジェクトに使われているのは、「可視光通信」と呼ばれる無線通信の一種。LED照明に可視光素子を発信する専用送信基板を取り付ける。人の目には見えない速さで点滅させることでデジタル信号を発生させる。データを送受信する素子や機器の開発などが進んだことを受けて「今年から急速に事業化の動きが活発になってきた」(可視光通信コンソーシアム事務局の小川修氏)という。

 「全国の灯台はすでにLED化が完了した」と話すのは「灯台サブプロジェクト」を主導する海上保安庁の浜岡洋介・海上保安試験研究センター航行援助技術課長。海上保安庁が管轄する海上での事故を減らすためには、「小型船などが自分の位置を正確に把握することが最も重要」(浜岡氏)。海上保安庁の巡視船や個人が所有するプレジャーボートが航行する時に使う海図には、すでに役目を終えた古い灯台の情報が載っていることもあり、同プロジェクトが実現すれば、最新の正確な位置情報を海上の船に届けることができるという。

  可視光通信でデータ送信された灯台情報  

可視光通信でデータ送信された灯台情報

  現在はLED発光装置から出る光をCMOS(相補性金属酸化膜半導体)カメラがとらえ、パソコン上に表示している。送受信用の半導体開発を手がけるセイコーエプソン・デバイス営業部の鈴木美喜主事は「将来、AR(仮想現実)技術と組み合わせれば、専用メガネをかけて灯台を見れば、位置データなどが重ね合って表示されるようなシステムを構築したい」という。

 活躍の場は海上にとどまらない。ビル内や公共施設で広く普及しつつある無線LAN(構内情報通信網)を補完する通信手段としての役割も見込まれている。

 光が届く範囲でしか情報を送受信できないため、データが傍受されにくくセキュリティー面で有利なのが特長だ。慶大やNEC、パナソニック電工などが用途開発に取り組んでおり、美術館や博物館の照明から絵画などの作品情報を専用端末に送るシステムや、電波の影響を考慮する必要がある病院やデータセンター内での利用が有力視されている。

 同じくLED発光・受信のイメージセンサーやシステムを手がける東芝の道路システム技術部の島田重人担当部長も、「もともと自動車の高度道路交通システム(ITS)向けの開発に着手していたが、灯台認識システムの方が早く実用化できそうだ」という。

■ダイバー同士の会話、海中でも

  リセが発売を予定する水中可視光通信装置を持つ新川社長  

リセが発売を予定する水中可視光通信装置を持つ新川社長

 可視光通信は水中のダイバー同士がコミュニケーションするための技術としても期待されている。システム開発会社のリセ(沖縄県宜野湾市、新川直正社長)は水中で使う可視光線通信装置「IB―001D」を来年初めにも発売を予定している。

 ダイバー向けに開発された同社の機器は、手で握るハンドルがついた送受信機本体、防水マイク、相手の声を聞き取るための骨伝導式スピーカーで構成。マイクからの声をLEDの点滅という形で音声データに変え、30メートル先のダイバーと交信できる。1人用のセット価格は約15万円。目の不自由なダイバーが音声をやりとりする実験や、水族館で水槽の中の調教師と観客の間の会話などでも実用性を試している。

 「従来のマイクを使う方式だと、複数で潜水している時に1人のダイバーが声を出すと音が拡散してしまい、他のグループの音声と混信してしまう。水中可視光通信を使うと、一対一の会話が鮮明にできる」(新川氏)という。

  アウトスタンディングテクノロジーが開発したシステムは、端末でデータを受信できる  

アウトスタンディングテクノロジーが開発したシステムは、端末でデータを受信できる


 「12年は『可視光通信元年』」というのは同通信技術関連のベンチャー企業、アウトスタンディングテクノロジー(東京・中央)の村山文孝社長。

同社は関西電力と組み、無線通信が使えない変電所内でのデータ通信の実用化にメドをつけた。変電所内のLED照明から、専用の送受信装置を備えたパソコンを使いデータをやりとりすることができる。2012年度中に実証実験を始め、13年以降に導入する予定だ。

 既存の無線通信に代わる方式の可視光通信だが、送信できるデータ量(理論値)は最大で毎秒100メガビットと無線LAN通信の約3分の1。より高速で通信できる技術や応用範囲を広げるアプリケーション開発も急がれる。「マーケティングはまさにこれから」(可視光通信コンソーシアムの小川氏)。飛行機の機内や医療現場、水中など従来の無線通信が制限されている場所など、活躍の場は広がりそうだ。

(電子報道部 杉原梓)


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