照明光通信装置及びそれを用いた照明器具、並びに照明システム
【課題】ＰＷＭ制御で光源部の調光を行う場合にも途絶えることなく可視光通信を行うことのできる照明光通信装置及びそれを用いた照明器具、並びに照明システムを提供する。
【解決手段】光源部４と、光源部４を流れる負荷電流Ｉ１を一定に保つように制御する電源部と、光源部４に直列に接続されるスイッチング素子Ｑ２と、スイッチング素子Ｑ２のオン／オフを制御することで光源部４の出力する照明光の光強度を変調して２値の通信信号を重畳させる制御部とを備え、制御部は、光源部４と電源部とを繋ぐ経路を開閉する切替回路ＳＷ１を有し、調光信号により切替回路ＳＷ１のオン／オフを制御することで光源部４をＰＷＭ制御で調光し、且つ切替回路ＳＷ１のオン時間Ｔ１０に同期させて通信信号を光源部４の照明光に重畳させる。
【解決手段】光源部４と、光源部４を流れる負荷電流Ｉ１を一定に保つように制御する電源部と、光源部４に直列に接続されるスイッチング素子Ｑ２と、スイッチング素子Ｑ２のオン／オフを制御することで光源部４の出力する照明光の光強度を変調して２値の通信信号を重畳させる制御部とを備え、制御部は、光源部４と電源部とを繋ぐ経路を開閉する切替回路ＳＷ１を有し、調光信号により切替回路ＳＷ１のオン／オフを制御することで光源部４をＰＷＭ制御で調光し、且つ切替回路ＳＷ１のオン時間Ｔ１０に同期させて通信信号を光源部４の照明光に重畳させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明光の強度を変調することで可視光通信を行う照明光通信装置及びそれを用いた照明器具、並びに照明システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、照明光を用いて自由空間に各種の情報を伝送する可視光通信機能を搭載した照明器具が提案されており、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１に記載の照明器具は、半導体発光素子である発光ダイオードを配設した発光部基板と、発光部基板に接続されて発光ダイオードを点灯制御する点灯回路基板と、発光ダイオードを可視光通信制御する可視光通信制御基板とを具備している。可視光通信制御基板は、点灯回路基板と発光部基板との間に接続可能に分離配置されるので、この従来例では、可視光通信機能を搭載する照明器具と搭載しない照明器具の設計を共通化することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−３４７１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記従来例のような可視光通信は、伝送したい情報信号（通信信号）に合わせて照明光の強度を変調することにより行われる。すなわち、送信側の照明光通信装置では、発光ダイオードを光源とする光源部を点滅させることで通信信号を照明光に重畳する。そして、受信側の受信器では、通信信号のパルスが重畳されていない光強度と、通信信号のパルスが重畳された光強度との差分を検出することで、通信信号を受信する。
【０００５】
ここで、負荷電流の大きさを変化させることで光源部の調光を行う振幅制御の場合には、負荷電流が途切れることなく連続して流れるので、通信信号も連続して重畳させることが可能である。しかしながら、負荷電流が流れる期間と流れない期間とを交互に繰り返すことで光源部の調光を行うＰＷＭ制御の場合には、負荷電流が流れない期間において通信信号を重畳させることができず、可視光通信が途絶える虞があった。
【０００６】
本発明は、上記の点に鑑みて為されたもので、ＰＷＭ制御で光源部の調光を行う場合にも途絶えることなく可視光通信を行うことのできる照明光通信装置及びそれを用いた照明器具、並びに照明システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の照明光通信装置は、発光素子から成る光源部と、前記光源部を流れる負荷電流を一定に保つように制御する電源部と、前記光源部に直列に接続されるスイッチ要素と、前記スイッチ要素のオン／オフを制御することで前記光源部の出力する照明光の光強度を変調して２値の通信信号を重畳させる制御部とを備え、前記制御部は、前記光源部と前記電源部とを繋ぐ経路を開閉する切替回路を有し、調光信号により前記切替回路のオン／オフを制御することで前記光源部をＰＷＭ制御で調光し、且つ前記切替回路のオン時間に同期させて前記通信信号を前記光源部の照明光に重畳させることを特徴とする。
【０００８】
この照明光通信装置において、前記制御部は、前記通信信号を前記光源部の照明光に１シンボル分重畳させると、次の前記オン時間まで前記通信信号を重畳させないことが好ましい。
【０００９】
この照明光通信装置において、前記制御部は、前記オン時間が前記通信信号の１シンボル時間よりも小さくならないように前記光源部を調光することが好ましい。
【００１０】
この照明光通信装置において、前記調光信号の周期は、前記通信信号の１シンボル時間の整数倍に設定されることが好ましい。
【００１１】
この照明光通信装置において、前記制御部は、前記オン時間が前記通信信号の１シンボル時間よりも短くなると前記通信信号を前記光源部の照明光に重畳させるのを停止することが好ましい。
【００１２】
この照明光通信装置において、前記スイッチ要素に並列に接続されるインピーダンス要素を備え、前記制御部は、前記スイッチ要素のオン／オフを制御して前記インピーダンス要素を前記光源部に接続するか否かを切り替えることで前記光源部の出力する照明光の光強度を変調して２値の通信信号を重畳させることが好ましい。
【００１３】
本発明の照明器具は、上記何れかの照明光通信装置を保持する器具本体を備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明の照明システムは、上記何れかの照明光通信装置と、前記照明光通信装置から送信される前記通信信号を受信する受信器とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、ＰＷＭ制御で光源部の調光を行う場合にも途絶えることなく可視光通信を行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る照明光通信装置の実施形態１を示す図で、（ａ）は回路概略図で、（ｂ）は調光率１００％時の負荷電流の波形図である。
【図２】同上の照明光通信装置における可視光通信の説明図である。
【図３】同上の照明光通信装置において通信信号と負荷電流との相関を示す波形図である。
【図４】同上の照明光通信装置において調光率を変化させた場合の負荷電流の波形図で、（ａ）は調光率が９０％の場合の図で、（ｂ）は調光率が５０％の場合の図で、（ｃ）は調光率が４１．６％の場合の図である。
【図５】本発明に係る照明光通信装置の実施形態２において調光率を変化させた場合の負荷電流の波形図で、（ａ）は調光率が１００％の場合の図で、（ｂ）は調光率が９０％の場合の図で、（ｃ）は調光率が４０％の場合の図である。
【図６】同上の照明光通信装置における他の構成を示す回路概略図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る照明器具の実施形態を示す図である。
【図８】本発明に係る照明システムの実施形態を示す図で、（ａ）は概略図で、（ｂ）は受信器の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（実施形態１）
以下、本発明に係る照明光通信装置の実施形態１について図面を用いて説明する。本実施形態は、図１（ａ）に示すように、直流電源１を入力とするＤＣ−ＤＣコンバータ２と、ダイオードを含む整流回路３と、平滑コンデンサＣ１とを備える。ＤＣ−ＤＣコンバータ２は、直流電源１からの直流電圧を例えばＭＯＳＦＥＴから成るスイッチング素子Ｑ１でスイッチングし、その出力が整流回路３及び平滑コンデンサＣ１で整流及び平滑化されることにより、所定の電圧値の直流電圧に変換される。
【００１８】
ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力端間、すなわち、平滑コンデンサＣ１の両端間には、複数個の発光ダイオード（発光素子）ＬＤ１から成る光源部４と電流検出抵抗５とが直列に接続されている。電流検出抵抗５の一端には、誤差増幅器Ａ１の反転入力端子が接続されている。したがって、誤差増幅器Ａ１の反転入力端子には、電流検出抵抗５の一端の電位が入力される。誤差増幅器Ａ１の非反転入力端子には、基準電圧源Ｅ１を介して電流検出抵抗５の他端が接続されている。したがって、誤差増幅器Ａ１は、電流検出抵抗５の電圧降下分と基準電圧源Ｅ１の電源電圧との差分を増幅した信号を出力制御部７に出力する。
【００１９】
出力制御部７では、誤差増幅器Ａ１から入力されるフィードバック信号に基づいて、スイッチング素子Ｑ１のオン／オフを制御する。これにより、出力制御部７は、光源部４を流れる負荷電流Ｉ１を一定に保つように制御する。
【００２０】
なお、誤差増幅器Ａ１の出力端子と反転入力端子との間には、積分要素である抵抗Ｒ１及びコンデンサＣ２から成る位相補償回路６Ａが接続されている。位相補償回路６Ａは、低周波領域での利得を上げるとともに、高周波領域での利得を抑制しながら、帰還信号の位相を調整している。これら誤差増幅器Ａ１及び位相補償回路６Ａにより、定電流フィードバック回路６が構成されている。
【００２１】
すなわち、本実施形態では、上記の直流電源１、ＤＣ−ＤＣコンバータ２、整流回路３、平滑コンデンサＣ１、電流検出抵抗５、定電流フィードバック回路６、出力制御部７により、光源部４を流れる負荷電流Ｉ１を制御する電源部を構成している。
【００２２】
光源部４には、インピーダンス要素Ｚ１及びスイッチング素子Ｑ２（スイッチ要素）の並列回路が直列に接続されている。スイッチング素子Ｑ２は、例えばＭＯＳＦＥＴから成り、後述する通信信号生成回路９から出力される通信信号によってオン／オフされる。インピーダンス要素Ｚ１は、例えば抵抗などのインピーダンス素子（図示せず）から構成される。したがって、本実施形態では、通信信号に基づいてスイッチング素子Ｑ２のオン／オフを制御することにより、インピーダンス要素Ｚ１が光源部４に接続されるか否かを切り替えることができる。これにより、光源部４を流れる負荷電流Ｉ１の大きさ、すなわち光源部４の光強度を変化させることができるので、光源部４の光強度に変調を付与し、光源部４の照明光に通信信号を重畳させることができる。
【００２３】
また、本実施形態には、図１（ａ）に示すように、調光回路８と、通信信号生成回路９と、切替回路ＳＷ１とが設けられている。調光回路８は、光源部４を調光するための調光信号を生成するものであって、例えばリモコン（図示せず）等の外部の装置から送信される信号を受信し、受信した信号に含まれる調光率の情報に基づいて調光信号を生成する。そして、調光回路８は、生成した調光信号を後述する切替回路ＳＷ１に出力する。本実施形態では、調光信号の周波数を１ｋＨｚに設定している。また、調光回路８は、調光信号と同期した同期信号を生成し、通信信号生成回路９に出力する。
【００２４】
通信信号生成回路９は、光源部４の光強度を変調させて照明光に重畳する２値の通信信号を生成してスイッチング素子Ｑ２に出力する。なお、通信信号生成回路９は、外部の装置（図示せず）から入力される送信信号に基づいて２値の通信信号を生成する構成であってもよい。通信信号生成回路９は、調光回路８から入力される同期信号に基づいて通信信号を生成し、スイッチング素子Ｑ２に出力する。したがって、本実施形態では、調光信号と同期して通信信号が光源部４の照明光に重畳される。
【００２５】
切替回路ＳＷ１は、光源部４と直列に接続され、調光回路８から与えられる調光信号に基づいてオン／オフが切り替えられることで、平滑コンデンサＣ１と光源部４との間を繋ぐ経路を開閉する。これにより、光源部４に負荷電流Ｉ１が流れる期間（切替回路ＳＷ１のオン時間）と、光源部４に負荷電流Ｉ１が流れない期間（切替回路ＳＷ１のオフ時間）とを交互に繰り返す、所謂ＰＷＭ制御で光源部４を調光することができる。すなわち、本実施形態では、調光回路８と、通信信号生成回路９と、切替回路ＳＷ１とで、スイッチング素子Ｑ２のオン／オフを制御することで光源部４の出力する照明光に通信信号を重畳させ、且つＰＷＭ制御により光源部４の調光を行う制御部を構成している。
【００２６】
以下、本実施形態における可視光通信の動作について説明する。先ず、本実施形態で採用している可視光通信の変調方式について説明する。本実施形態では、通信信号により光源部４の光強度を変調することで可視光通信を行っているが、その変調方式としては、４値パルス位置変調（４ＰＰＭ）方式を採用している。４値パルス位置変調は、図２に示すように、先ずシンボル時間として定義される通信信号の１周期を４つのスロットに分割し、これらのスロットのうち何れか１つのスロットにパルスが入力されることにより、２ビットのデータを送信するものである。
【００２７】
例えば、図２に示すように、１シンボル時間における通信信号（４ＰＰＭ信号）が「１０００」であれば「００」のデータを送信することができ、通信信号が「０１００」であれば「０１」のデータを送信することができる。同様に、１シンボル時間における通信信号が「００１０」であれば「１０」のデータを送信することができ、通信信号が「０００１」であれば「１１」のデータを送信することができる。
【００２８】
なお、本実施形態の４値パルス位置変調は、電子情報技術産業協会（JEITA）規格の「可視光IDシステム」（CP-1222）にて定められている。また、本実施形態におけるデータの送信スピードは４．８ｋｂｐｓであり、通信信号（４ＰＰＭ信号）の送信スピードは、その２倍に当たる９．６ｋｂｐｓである。したがって、本実施形態では、１スロット時間が０．１０４ｍｓ、１シンボル時間は、その４倍に当たる０．４１６ｍｓである。
【００２９】
ここで、通信信号のパルスが重畳されるときに光源部４の光強度を大きくし、パルスが重畳されないときに光源部４の光強度を小さくする方式の場合、１シンボル時間当たりの発光時間が２５％となり、照明効率が悪くなる。そこで、本実施形態では、図３に示すように、通信信号のパルスが重畳されるときに光源部４の光強度を小さくし、パルスが重畳されないときに光源部４の光強度を大きくする方式を採用している。これにより、１シンボル時間当たりの発光時間を少なくとも７５％確保し、照明効率を向上させている。なお、本実施形態では、後述するようにパルスが重畳されるときにも光源部４に負荷電流Ｉ１が流れるので、より発光時間を長くして照明効率を向上させている。
【００３０】
また、本実施形態では、インピーダンス要素Ｚ１が光源部４に接続されるか否かを切り替えることで光源部４の光強度を変調しているため、通信信号のパルスが重畳されるときにも負荷電流Ｉ１は零とならずに一定の電流値で流れ続ける。このため、特に通信信号「１０００」を重畳させる場合に、通信信号のパルスの重畳が開始されるタイミングを受信器（図示せず）で判別し易いという利点がある。
【００３１】
すなわち、通信信号のパルスが重畳されるときに負荷電流Ｉ１が零となる構成では、通信信号「１０００」を受信器で受信する場合に、「１」が重畳される前後で光強度に変化が無いため、通信信号のパルスの重畳が開始されるタイミングが判別し難い。これに対して、本実施形態では、「１」が重畳される前は光源部４が消灯しているために負荷電流Ｉ１は流れておらず、「１」が重畳されると光源部４が点灯して負荷電流Ｉ１が流れるため、「１」が重畳される前後で光強度に変化がある。このため、受信器では、この光強度の変化を検出することで、通信信号のパルスの重畳が開始されるタイミングを容易に判別することができる。
【００３２】
次に、ＰＷＭ制御で光源部４の調光を行う場合の可視光通信について説明する。従来の方法では、ＰＷＭ制御で光源部４の調光を行う場合、通信信号を負荷電流Ｉ１に途切れることなく連続して重畳させていた。例えば、図１（ｂ）の中段に示すように、調光率が１００％の場合には、負荷電流Ｉ１が途切れることなく連続して流れているので、通信信号を連続して重畳させても問題は生じない。しかしながら、調光率を下げると、調光信号の１周期Ｔ１（＝１ｍｓ）において切替回路ＳＷ１のオフ期間が生じることから、負荷電流Ｉ１が流れない期間が生じる。この期間では、光源部４から照明光が出力されないため、負荷電流Ｉ１に連続して通信信号を重畳させる方法では当該期間において通信信号を重畳させることができないので、可視光通信が途絶えてしまう。
【００３３】
そこで、本実施形態では、図１（ａ）に示すように、調光回路８は、切替回路ＳＷ１に与える調光信号と同期した同期信号を生成し、通信信号生成回路９に入力している。そして、通信信号生成回路９は、入力される同期信号と同期するように通信信号をスイッチング素子Ｑ２に入力する。これにより、本実施形態では、図１（ｂ）の下段に示すように、通信信号を切替回路ＳＷ１のオン時間に同期させ、調光信号の１周期Ｔ１毎に１シンボル分の通信信号を重畳させている。
【００３４】
そして、通信信号生成回路９は、通信信号を１周期分重畳させると、次に同期信号が入力されるまで通信信号を生成しない。すなわち、本実施形態では、通信信号を光源部４の照明光に１シンボル分重畳させると、次の切替回路ＳＷ１のオン時間まで通信信号を重畳させないようにしている。
【００３５】
例えば、図４（ａ），（ｂ）に示すように調光率を９０％，５０％と変化させた場合、切替回路ＳＷ１のオン時間Ｔ１０に同期して１シンボル分の通信信号のみが重畳されるので、通信信号を連続して重畳させる場合と比較して通信信号が途切れることがない。そして、受信器（図示せず）では、光源部４から照明光が照射される時間帯における光源部４の光強度を検出することで、各時間帯の通信信号を繋いで連続して受信することができる。
【００３６】
ここで、通信信号を連続して重畳する場合には、本実施形態の通信信号の１シンボル時間Ｔ２が０．４１６ｍｓであることから、１秒間に２４００シンボル、すなわち４８００ビットのデータを送信することができる。一方、本実施形態では、調光信号の１周期Ｔ１毎に１シンボル分の通信信号を重畳させるため、調光信号の１周期Ｔ１が１ｍｓであることから、１秒間に１０００シンボル、すなわち２０００ビットのデータを送信することができる。したがって、本実施形態では、通信信号を途切れることなく送信することができる代わりに、１秒間当たりのデータの送信量、すなわち通信速度が減少する。但し、通信信号を用いてＩＤ情報等のデータ量の小さい情報を送信する場合には、本実施形態の通信速度でも十分である。
【００３７】
上述のように、本実施形態では、切替回路ＳＷ１のオン時間Ｔ１０に同期させて通信信号を光源部４の照明光に重畳させている。また、本実施形態では、通信信号を光源部４の照明光に１シンボル分（１周期分）重畳させると、次の切替回路ＳＷ１のオン時間まで通信信号を重畳させないようにしている。これにより、本実施形態では、調光率を変化させても切替回路ＳＷ１のオン時間Ｔ１０に通信信号が重畳され、切替回路ＳＷ１のオフ時間に通信信号が重畳されないので、通信信号が途切れることがない。したがって、本実施形態では、ＰＷＭ制御で光源部４の調光を行う場合にも途絶えることなく可視光通信を行うことができる。
【００３８】
なお、切替回路ＳＷ１のオン時間Ｔ１０が通信信号の１シンボル時間Ｔ２よりも小さくなると、通信信号を光源部４の照明光に重畳させることができない。このため、調光回路８は、切替回路ＳＷ１のオン時間Ｔ１０が通信信号の１シンボル時間Ｔ２よりも小さくならないようにＰＷＭ制御を行う必要がある。本実施形態では、調光信号の１周期Ｔ１が１ｍｓ、通信信号の１シンボル時間Ｔ２が０．４１６ｍｓであるため、図４（ｃ）に示すように、切替回路ＳＷ１のオン時間Ｔ１０が０．４１６ｍｓとなる調光率４１．６％がＰＷＭ制御による調光の下限となる。
【００３９】
また、調光率が１００％の場合には、負荷電流Ｉ１が流れない期間が生じないので、この場合のみ通信信号を連続して光源部４の照明光に重畳させるように制御しても構わない。
【００４０】
（実施形態２）
以下、本発明に係る照明光通信装置の実施形態２について図面を用いて説明する。但し、本実施形態の基本的な構成は実施形態１と共通であるので、共通する部位には同一の番号を付して説明を省略する。本実施形態は、図５（ａ）に示すように、調光信号の周波数を１ｋＨｚから８００Ｈｚに変更することで、調光信号の１周期Ｔ１を１ｍｓから１．２５ｍｓに変更している。そして、本実施形態では、切替回路ＳＷ１のオン時間Ｔ１０に余裕があれば、可能な限り通信信号を重畳させるようにしている。
【００４１】
例えば、図５（ｂ）に示すように調光率が９０％の場合、切替回路ＳＷ１のオン時間Ｔ１０が１．１２５ｍｓであり、通信信号の１シンボル時間Ｔ２の２倍以上であるため、調光信号の１周期Ｔ１毎に２シンボル分の通信信号を重畳させることができる。
【００４２】
この方式では、調光率が６６％に達するまでは、調光信号の１周期Ｔ１毎に２シンボル分の通信信号を重畳させることができ、それ以下の調光率では、実施形態１と同様に１シンボル分の通信信号を重畳させる。例えば、図５（ｃ）に示すように調光率が４０％であれば、切替回路ＳＷ１のオン時間Ｔ１０が０．５ｍｓであり、通信信号の１シンボル時間Ｔ２の２倍よりも小さいため、調光信号の１周期Ｔ１毎に１シンボル分の通信信号を重畳させる。
【００４３】
また、本実施形態では、調光信号の１周期Ｔ１が１．２５ｍｓ、通信信号の１シンボル時間Ｔ２が０．４１６ｍｓであるため、切替回路ＳＷ１のオン時間Ｔ１０が約０．４１６ｍｓとなる調光率３３％がＰＷＭ制御による調光の下限となる。
【００４４】
上述のように、本実施形態では、調光信号の周波数を小さくして調光信号の１周期Ｔ１を長くすることで、ＰＷＭ制御による調光の下限を下げることができ、実施形態１と比較してより深い調光を行うことができる。また、本実施形態では、切替回路ＳＷ１のオン時間Ｔ１０に余裕があれば可能な限り通信信号を重畳させることで、１秒間当たりのデータの送信量を多くし、通信速度を向上させることができる。但し、本実施形態のように、調光信号の周波数を小さくすることで通信速度を向上させることは可能であるが、調光信号の周波数を小さくするにつれて光源部４の消灯期間が長くなるため、照明光にチラツキが生じる虞がある。このように、可視光通信の通信速度と光源部４の調光の安定性とはトレードオフの関係にあるので、調光信号の周波数は照明光にチラツキが生じない程度に設定されるのが望ましい。
【００４５】
ところで、上記各実施形態では、切替回路ＳＷ１のオン時間Ｔ１０が通信信号の１シンボル時間Ｔ２よりも短くなる、すなわち、調光率が下限よりも小さくなると、通信信号を光源部４の照明光に重畳させるのを停止するようにしている。具体的には、図６に示すように、調光回路８において切替回路ＳＷ１のオン時間Ｔ１０と通信信号の１シンボル時間Ｔ２とを比較し、オン時間Ｔ１０が１シンボル時間Ｔ２よりも短くなると停止信号を通信信号生成回路９に出力する。通信信号生成回路９は、停止信号が入力されると通信信号の生成を停止する。これにより、不要な通信信号が生成されるのを防ぐことができる。
【００４６】
ここで、通信信号の重畳が停止されている旨を知らせるために、例えば状態表示用の発光ダイオードＬＤ２を調光回路８に接続し、停止信号を受けて発光するように構成してもよい。このように構成すれば、可視光通信が停止していることを利用者に知らせることができる。勿論、発光ダイオードＬＤ２を設ける代わりに、スピーカ（図示せず）を鳴動させることで通信信号の重畳が停止されている旨を知らせる構成であってもよい。
【００４７】
なお、上記各実施形態では、光源部４を構成する発光素子として発光ダイオードＬＤ１を用いているが、これに限定される必要はなく、例えば有機ＥＬ素子や半導体レーザ等の他の発光素子を用いてもよい。
【００４８】
また、上記各実施形態において、調光信号の１周期Ｔ１を通信信号の１シンボル時間Ｔ２の整数倍に設定してもよい。
【００４９】
以下、本発明に係る照明器具及び照明システムの実施形態について図面を用いて説明する。なお、以下の説明では、図７（ｂ）における上下を上下方向と定めるものとする。先ず、本発明に係る照明器具の実施形態について説明する。本実施形態の照明器具１０は、
例えば図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、下面を開口した擂り鉢状の器具本体１０Ａを備えたダウンライトである。そして、器具本体１０Ａの内部には、上記何れかの照明光通信装置（図示せず）が保持されている。照明光通信装置が具備する光源部４は、器具本体１０Ａ下面の開口を介して外部の空間に臨むように配設されており、外部の空間に向けて照明光を照射する。なお、照明器具１０は上記のようなダウンライトに限定される必要は無く、他の構成から成る照明器具であってもよい。
【００５０】
本実施形態では、上記何れかの実施形態の照明光通信装置を用いているので、ＰＷＭ制御で光源部４の調光を行う場合にも途絶えることなく可視光通信を行うことができる。
【００５１】
次に、本発明に係る照明システムの実施形態について説明する。本実施形態は、図８（ａ）に示すように、上記何れかの実施形態の照明光通信装置（図示せず）と、照明光通信装置から送信される通信信号を受信する受信器１１とから構成される。なお、本実施形態では、天井に埋設された照明器具１０の内部に照明光通信装置が保持されている。
【００５２】
受信器１１は、例えば図８（ｂ）に示すように携帯端末から成り、照明器具１０から照射される照明光を受光するフォトダイオード１１Ａを備える。また、受信器１１は、例えば液晶ディスプレイ等から成る表示部１１Ｂと、操作部（図示せず）と、フォトダイオード１１Ａで受光した照明光の光強度に基づいて通信信号を読み取る処理回路（図示せず）とを備える。なお、操作部は、表示部１１Ｂをタッチパネルで構成することにより実現してもよい。また、受信器１１は上記の携帯端末に限定される必要はなく、他の構成から成る受信器であってもよい。
【００５３】
したがって、図８（ａ）に示すように、利用者は受信器１１を所持することで、照明器具１０の照明範囲内において照明器具１０からの照明光に重畳した通信信号を受信することができる。これにより、受信器１１では、例えば通信信号に含まれる位置情報を検出し、表示部１１Ｂに画像を表示させたり内蔵のスピーカで音声を出力したりすることで、利用者に現在位置を知らせることができる。勿論、本実施形態の用途は利用者に現在位置を知らせる用途のみに限定される必要は無く、他の用途であってもよい。
【００５４】
また、本実施形態では、上記何れかの実施形態の照明光通信装置を用いているので、ＰＷＭ制御で光源部４の調光を行う場合にも途絶えることなく可視光通信を行うことができる。
【符号の説明】
【００５５】
１ 直流電源（電源部）
２ ＤＣ−ＤＣコンバータ（電源部）
３ 整流回路（電源部）
４ 光源部
５ 電流検出抵抗（電源部）
６ 定電流フィードバック回路（電源部）
７ 出力制御部（電源部）
８ 調光回路（制御部）
９ 通信信号生成回路（制御部）
ＬＤ１ 発光ダイオード（発光素子）
Ｑ２ スイッチング素子（スイッチ要素）
ＳＷ１ 切替回路（制御部）
Ｚ１ インピーダンス要素
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明光の強度を変調することで可視光通信を行う照明光通信装置及びそれを用いた照明器具、並びに照明システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、照明光を用いて自由空間に各種の情報を伝送する可視光通信機能を搭載した照明器具が提案されており、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１に記載の照明器具は、半導体発光素子である発光ダイオードを配設した発光部基板と、発光部基板に接続されて発光ダイオードを点灯制御する点灯回路基板と、発光ダイオードを可視光通信制御する可視光通信制御基板とを具備している。可視光通信制御基板は、点灯回路基板と発光部基板との間に接続可能に分離配置されるので、この従来例では、可視光通信機能を搭載する照明器具と搭載しない照明器具の設計を共通化することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−３４７１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記従来例のような可視光通信は、伝送したい情報信号（通信信号）に合わせて照明光の強度を変調することにより行われる。すなわち、送信側の照明光通信装置では、発光ダイオードを光源とする光源部を点滅させることで通信信号を照明光に重畳する。そして、受信側の受信器では、通信信号のパルスが重畳されていない光強度と、通信信号のパルスが重畳された光強度との差分を検出することで、通信信号を受信する。
【０００５】
ここで、負荷電流の大きさを変化させることで光源部の調光を行う振幅制御の場合には、負荷電流が途切れることなく連続して流れるので、通信信号も連続して重畳させることが可能である。しかしながら、負荷電流が流れる期間と流れない期間とを交互に繰り返すことで光源部の調光を行うＰＷＭ制御の場合には、負荷電流が流れない期間において通信信号を重畳させることができず、可視光通信が途絶える虞があった。
【０００６】
本発明は、上記の点に鑑みて為されたもので、ＰＷＭ制御で光源部の調光を行う場合にも途絶えることなく可視光通信を行うことのできる照明光通信装置及びそれを用いた照明器具、並びに照明システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の照明光通信装置は、発光素子から成る光源部と、前記光源部を流れる負荷電流を一定に保つように制御する電源部と、前記光源部に直列に接続されるスイッチ要素と、前記スイッチ要素のオン／オフを制御することで前記光源部の出力する照明光の光強度を変調して２値の通信信号を重畳させる制御部とを備え、前記制御部は、前記光源部と前記電源部とを繋ぐ経路を開閉する切替回路を有し、調光信号により前記切替回路のオン／オフを制御することで前記光源部をＰＷＭ制御で調光し、且つ前記切替回路のオン時間に同期させて前記通信信号を前記光源部の照明光に重畳させることを特徴とする。
【０００８】
この照明光通信装置において、前記制御部は、前記通信信号を前記光源部の照明光に１シンボル分重畳させると、次の前記オン時間まで前記通信信号を重畳させないことが好ましい。
【０００９】
この照明光通信装置において、前記制御部は、前記オン時間が前記通信信号の１シンボル時間よりも小さくならないように前記光源部を調光することが好ましい。
【００１０】
この照明光通信装置において、前記調光信号の周期は、前記通信信号の１シンボル時間の整数倍に設定されることが好ましい。
【００１１】
この照明光通信装置において、前記制御部は、前記オン時間が前記通信信号の１シンボル時間よりも短くなると前記通信信号を前記光源部の照明光に重畳させるのを停止することが好ましい。
【００１２】
この照明光通信装置において、前記スイッチ要素に並列に接続されるインピーダンス要素を備え、前記制御部は、前記スイッチ要素のオン／オフを制御して前記インピーダンス要素を前記光源部に接続するか否かを切り替えることで前記光源部の出力する照明光の光強度を変調して２値の通信信号を重畳させることが好ましい。
【００１３】
本発明の照明器具は、上記何れかの照明光通信装置を保持する器具本体を備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明の照明システムは、上記何れかの照明光通信装置と、前記照明光通信装置から送信される前記通信信号を受信する受信器とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、ＰＷＭ制御で光源部の調光を行う場合にも途絶えることなく可視光通信を行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る照明光通信装置の実施形態１を示す図で、（ａ）は回路概略図で、（ｂ）は調光率１００％時の負荷電流の波形図である。
【図２】同上の照明光通信装置における可視光通信の説明図である。
【図３】同上の照明光通信装置において通信信号と負荷電流との相関を示す波形図である。
【図４】同上の照明光通信装置において調光率を変化させた場合の負荷電流の波形図で、（ａ）は調光率が９０％の場合の図で、（ｂ）は調光率が５０％の場合の図で、（ｃ）は調光率が４１．６％の場合の図である。
【図５】本発明に係る照明光通信装置の実施形態２において調光率を変化させた場合の負荷電流の波形図で、（ａ）は調光率が１００％の場合の図で、（ｂ）は調光率が９０％の場合の図で、（ｃ）は調光率が４０％の場合の図である。
【図６】同上の照明光通信装置における他の構成を示す回路概略図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る照明器具の実施形態を示す図である。
【図８】本発明に係る照明システムの実施形態を示す図で、（ａ）は概略図で、（ｂ）は受信器の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（実施形態１）
以下、本発明に係る照明光通信装置の実施形態１について図面を用いて説明する。本実施形態は、図１（ａ）に示すように、直流電源１を入力とするＤＣ−ＤＣコンバータ２と、ダイオードを含む整流回路３と、平滑コンデンサＣ１とを備える。ＤＣ−ＤＣコンバータ２は、直流電源１からの直流電圧を例えばＭＯＳＦＥＴから成るスイッチング素子Ｑ１でスイッチングし、その出力が整流回路３及び平滑コンデンサＣ１で整流及び平滑化されることにより、所定の電圧値の直流電圧に変換される。
【００１８】
ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力端間、すなわち、平滑コンデンサＣ１の両端間には、複数個の発光ダイオード（発光素子）ＬＤ１から成る光源部４と電流検出抵抗５とが直列に接続されている。電流検出抵抗５の一端には、誤差増幅器Ａ１の反転入力端子が接続されている。したがって、誤差増幅器Ａ１の反転入力端子には、電流検出抵抗５の一端の電位が入力される。誤差増幅器Ａ１の非反転入力端子には、基準電圧源Ｅ１を介して電流検出抵抗５の他端が接続されている。したがって、誤差増幅器Ａ１は、電流検出抵抗５の電圧降下分と基準電圧源Ｅ１の電源電圧との差分を増幅した信号を出力制御部７に出力する。
【００１９】
出力制御部７では、誤差増幅器Ａ１から入力されるフィードバック信号に基づいて、スイッチング素子Ｑ１のオン／オフを制御する。これにより、出力制御部７は、光源部４を流れる負荷電流Ｉ１を一定に保つように制御する。
【００２０】
なお、誤差増幅器Ａ１の出力端子と反転入力端子との間には、積分要素である抵抗Ｒ１及びコンデンサＣ２から成る位相補償回路６Ａが接続されている。位相補償回路６Ａは、低周波領域での利得を上げるとともに、高周波領域での利得を抑制しながら、帰還信号の位相を調整している。これら誤差増幅器Ａ１及び位相補償回路６Ａにより、定電流フィードバック回路６が構成されている。
【００２１】
すなわち、本実施形態では、上記の直流電源１、ＤＣ−ＤＣコンバータ２、整流回路３、平滑コンデンサＣ１、電流検出抵抗５、定電流フィードバック回路６、出力制御部７により、光源部４を流れる負荷電流Ｉ１を制御する電源部を構成している。
【００２２】
光源部４には、インピーダンス要素Ｚ１及びスイッチング素子Ｑ２（スイッチ要素）の並列回路が直列に接続されている。スイッチング素子Ｑ２は、例えばＭＯＳＦＥＴから成り、後述する通信信号生成回路９から出力される通信信号によってオン／オフされる。インピーダンス要素Ｚ１は、例えば抵抗などのインピーダンス素子（図示せず）から構成される。したがって、本実施形態では、通信信号に基づいてスイッチング素子Ｑ２のオン／オフを制御することにより、インピーダンス要素Ｚ１が光源部４に接続されるか否かを切り替えることができる。これにより、光源部４を流れる負荷電流Ｉ１の大きさ、すなわち光源部４の光強度を変化させることができるので、光源部４の光強度に変調を付与し、光源部４の照明光に通信信号を重畳させることができる。
【００２３】
また、本実施形態には、図１（ａ）に示すように、調光回路８と、通信信号生成回路９と、切替回路ＳＷ１とが設けられている。調光回路８は、光源部４を調光するための調光信号を生成するものであって、例えばリモコン（図示せず）等の外部の装置から送信される信号を受信し、受信した信号に含まれる調光率の情報に基づいて調光信号を生成する。そして、調光回路８は、生成した調光信号を後述する切替回路ＳＷ１に出力する。本実施形態では、調光信号の周波数を１ｋＨｚに設定している。また、調光回路８は、調光信号と同期した同期信号を生成し、通信信号生成回路９に出力する。
【００２４】
通信信号生成回路９は、光源部４の光強度を変調させて照明光に重畳する２値の通信信号を生成してスイッチング素子Ｑ２に出力する。なお、通信信号生成回路９は、外部の装置（図示せず）から入力される送信信号に基づいて２値の通信信号を生成する構成であってもよい。通信信号生成回路９は、調光回路８から入力される同期信号に基づいて通信信号を生成し、スイッチング素子Ｑ２に出力する。したがって、本実施形態では、調光信号と同期して通信信号が光源部４の照明光に重畳される。
【００２５】
切替回路ＳＷ１は、光源部４と直列に接続され、調光回路８から与えられる調光信号に基づいてオン／オフが切り替えられることで、平滑コンデンサＣ１と光源部４との間を繋ぐ経路を開閉する。これにより、光源部４に負荷電流Ｉ１が流れる期間（切替回路ＳＷ１のオン時間）と、光源部４に負荷電流Ｉ１が流れない期間（切替回路ＳＷ１のオフ時間）とを交互に繰り返す、所謂ＰＷＭ制御で光源部４を調光することができる。すなわち、本実施形態では、調光回路８と、通信信号生成回路９と、切替回路ＳＷ１とで、スイッチング素子Ｑ２のオン／オフを制御することで光源部４の出力する照明光に通信信号を重畳させ、且つＰＷＭ制御により光源部４の調光を行う制御部を構成している。
【００２６】
以下、本実施形態における可視光通信の動作について説明する。先ず、本実施形態で採用している可視光通信の変調方式について説明する。本実施形態では、通信信号により光源部４の光強度を変調することで可視光通信を行っているが、その変調方式としては、４値パルス位置変調（４ＰＰＭ）方式を採用している。４値パルス位置変調は、図２に示すように、先ずシンボル時間として定義される通信信号の１周期を４つのスロットに分割し、これらのスロットのうち何れか１つのスロットにパルスが入力されることにより、２ビットのデータを送信するものである。
【００２７】
例えば、図２に示すように、１シンボル時間における通信信号（４ＰＰＭ信号）が「１０００」であれば「００」のデータを送信することができ、通信信号が「０１００」であれば「０１」のデータを送信することができる。同様に、１シンボル時間における通信信号が「００１０」であれば「１０」のデータを送信することができ、通信信号が「０００１」であれば「１１」のデータを送信することができる。
【００２８】
なお、本実施形態の４値パルス位置変調は、電子情報技術産業協会（JEITA）規格の「可視光IDシステム」（CP-1222）にて定められている。また、本実施形態におけるデータの送信スピードは４．８ｋｂｐｓであり、通信信号（４ＰＰＭ信号）の送信スピードは、その２倍に当たる９．６ｋｂｐｓである。したがって、本実施形態では、１スロット時間が０．１０４ｍｓ、１シンボル時間は、その４倍に当たる０．４１６ｍｓである。
【００２９】
ここで、通信信号のパルスが重畳されるときに光源部４の光強度を大きくし、パルスが重畳されないときに光源部４の光強度を小さくする方式の場合、１シンボル時間当たりの発光時間が２５％となり、照明効率が悪くなる。そこで、本実施形態では、図３に示すように、通信信号のパルスが重畳されるときに光源部４の光強度を小さくし、パルスが重畳されないときに光源部４の光強度を大きくする方式を採用している。これにより、１シンボル時間当たりの発光時間を少なくとも７５％確保し、照明効率を向上させている。なお、本実施形態では、後述するようにパルスが重畳されるときにも光源部４に負荷電流Ｉ１が流れるので、より発光時間を長くして照明効率を向上させている。
【００３０】
また、本実施形態では、インピーダンス要素Ｚ１が光源部４に接続されるか否かを切り替えることで光源部４の光強度を変調しているため、通信信号のパルスが重畳されるときにも負荷電流Ｉ１は零とならずに一定の電流値で流れ続ける。このため、特に通信信号「１０００」を重畳させる場合に、通信信号のパルスの重畳が開始されるタイミングを受信器（図示せず）で判別し易いという利点がある。
【００３１】
すなわち、通信信号のパルスが重畳されるときに負荷電流Ｉ１が零となる構成では、通信信号「１０００」を受信器で受信する場合に、「１」が重畳される前後で光強度に変化が無いため、通信信号のパルスの重畳が開始されるタイミングが判別し難い。これに対して、本実施形態では、「１」が重畳される前は光源部４が消灯しているために負荷電流Ｉ１は流れておらず、「１」が重畳されると光源部４が点灯して負荷電流Ｉ１が流れるため、「１」が重畳される前後で光強度に変化がある。このため、受信器では、この光強度の変化を検出することで、通信信号のパルスの重畳が開始されるタイミングを容易に判別することができる。
【００３２】
次に、ＰＷＭ制御で光源部４の調光を行う場合の可視光通信について説明する。従来の方法では、ＰＷＭ制御で光源部４の調光を行う場合、通信信号を負荷電流Ｉ１に途切れることなく連続して重畳させていた。例えば、図１（ｂ）の中段に示すように、調光率が１００％の場合には、負荷電流Ｉ１が途切れることなく連続して流れているので、通信信号を連続して重畳させても問題は生じない。しかしながら、調光率を下げると、調光信号の１周期Ｔ１（＝１ｍｓ）において切替回路ＳＷ１のオフ期間が生じることから、負荷電流Ｉ１が流れない期間が生じる。この期間では、光源部４から照明光が出力されないため、負荷電流Ｉ１に連続して通信信号を重畳させる方法では当該期間において通信信号を重畳させることができないので、可視光通信が途絶えてしまう。
【００３３】
そこで、本実施形態では、図１（ａ）に示すように、調光回路８は、切替回路ＳＷ１に与える調光信号と同期した同期信号を生成し、通信信号生成回路９に入力している。そして、通信信号生成回路９は、入力される同期信号と同期するように通信信号をスイッチング素子Ｑ２に入力する。これにより、本実施形態では、図１（ｂ）の下段に示すように、通信信号を切替回路ＳＷ１のオン時間に同期させ、調光信号の１周期Ｔ１毎に１シンボル分の通信信号を重畳させている。
【００３４】
そして、通信信号生成回路９は、通信信号を１周期分重畳させると、次に同期信号が入力されるまで通信信号を生成しない。すなわち、本実施形態では、通信信号を光源部４の照明光に１シンボル分重畳させると、次の切替回路ＳＷ１のオン時間まで通信信号を重畳させないようにしている。
【００３５】
例えば、図４（ａ），（ｂ）に示すように調光率を９０％，５０％と変化させた場合、切替回路ＳＷ１のオン時間Ｔ１０に同期して１シンボル分の通信信号のみが重畳されるので、通信信号を連続して重畳させる場合と比較して通信信号が途切れることがない。そして、受信器（図示せず）では、光源部４から照明光が照射される時間帯における光源部４の光強度を検出することで、各時間帯の通信信号を繋いで連続して受信することができる。
【００３６】
ここで、通信信号を連続して重畳する場合には、本実施形態の通信信号の１シンボル時間Ｔ２が０．４１６ｍｓであることから、１秒間に２４００シンボル、すなわち４８００ビットのデータを送信することができる。一方、本実施形態では、調光信号の１周期Ｔ１毎に１シンボル分の通信信号を重畳させるため、調光信号の１周期Ｔ１が１ｍｓであることから、１秒間に１０００シンボル、すなわち２０００ビットのデータを送信することができる。したがって、本実施形態では、通信信号を途切れることなく送信することができる代わりに、１秒間当たりのデータの送信量、すなわち通信速度が減少する。但し、通信信号を用いてＩＤ情報等のデータ量の小さい情報を送信する場合には、本実施形態の通信速度でも十分である。
【００３７】
上述のように、本実施形態では、切替回路ＳＷ１のオン時間Ｔ１０に同期させて通信信号を光源部４の照明光に重畳させている。また、本実施形態では、通信信号を光源部４の照明光に１シンボル分（１周期分）重畳させると、次の切替回路ＳＷ１のオン時間まで通信信号を重畳させないようにしている。これにより、本実施形態では、調光率を変化させても切替回路ＳＷ１のオン時間Ｔ１０に通信信号が重畳され、切替回路ＳＷ１のオフ時間に通信信号が重畳されないので、通信信号が途切れることがない。したがって、本実施形態では、ＰＷＭ制御で光源部４の調光を行う場合にも途絶えることなく可視光通信を行うことができる。
【００３８】
なお、切替回路ＳＷ１のオン時間Ｔ１０が通信信号の１シンボル時間Ｔ２よりも小さくなると、通信信号を光源部４の照明光に重畳させることができない。このため、調光回路８は、切替回路ＳＷ１のオン時間Ｔ１０が通信信号の１シンボル時間Ｔ２よりも小さくならないようにＰＷＭ制御を行う必要がある。本実施形態では、調光信号の１周期Ｔ１が１ｍｓ、通信信号の１シンボル時間Ｔ２が０．４１６ｍｓであるため、図４（ｃ）に示すように、切替回路ＳＷ１のオン時間Ｔ１０が０．４１６ｍｓとなる調光率４１．６％がＰＷＭ制御による調光の下限となる。
【００３９】
また、調光率が１００％の場合には、負荷電流Ｉ１が流れない期間が生じないので、この場合のみ通信信号を連続して光源部４の照明光に重畳させるように制御しても構わない。
【００４０】
（実施形態２）
以下、本発明に係る照明光通信装置の実施形態２について図面を用いて説明する。但し、本実施形態の基本的な構成は実施形態１と共通であるので、共通する部位には同一の番号を付して説明を省略する。本実施形態は、図５（ａ）に示すように、調光信号の周波数を１ｋＨｚから８００Ｈｚに変更することで、調光信号の１周期Ｔ１を１ｍｓから１．２５ｍｓに変更している。そして、本実施形態では、切替回路ＳＷ１のオン時間Ｔ１０に余裕があれば、可能な限り通信信号を重畳させるようにしている。
【００４１】
例えば、図５（ｂ）に示すように調光率が９０％の場合、切替回路ＳＷ１のオン時間Ｔ１０が１．１２５ｍｓであり、通信信号の１シンボル時間Ｔ２の２倍以上であるため、調光信号の１周期Ｔ１毎に２シンボル分の通信信号を重畳させることができる。
【００４２】
この方式では、調光率が６６％に達するまでは、調光信号の１周期Ｔ１毎に２シンボル分の通信信号を重畳させることができ、それ以下の調光率では、実施形態１と同様に１シンボル分の通信信号を重畳させる。例えば、図５（ｃ）に示すように調光率が４０％であれば、切替回路ＳＷ１のオン時間Ｔ１０が０．５ｍｓであり、通信信号の１シンボル時間Ｔ２の２倍よりも小さいため、調光信号の１周期Ｔ１毎に１シンボル分の通信信号を重畳させる。
【００４３】
また、本実施形態では、調光信号の１周期Ｔ１が１．２５ｍｓ、通信信号の１シンボル時間Ｔ２が０．４１６ｍｓであるため、切替回路ＳＷ１のオン時間Ｔ１０が約０．４１６ｍｓとなる調光率３３％がＰＷＭ制御による調光の下限となる。
【００４４】
上述のように、本実施形態では、調光信号の周波数を小さくして調光信号の１周期Ｔ１を長くすることで、ＰＷＭ制御による調光の下限を下げることができ、実施形態１と比較してより深い調光を行うことができる。また、本実施形態では、切替回路ＳＷ１のオン時間Ｔ１０に余裕があれば可能な限り通信信号を重畳させることで、１秒間当たりのデータの送信量を多くし、通信速度を向上させることができる。但し、本実施形態のように、調光信号の周波数を小さくすることで通信速度を向上させることは可能であるが、調光信号の周波数を小さくするにつれて光源部４の消灯期間が長くなるため、照明光にチラツキが生じる虞がある。このように、可視光通信の通信速度と光源部４の調光の安定性とはトレードオフの関係にあるので、調光信号の周波数は照明光にチラツキが生じない程度に設定されるのが望ましい。
【００４５】
ところで、上記各実施形態では、切替回路ＳＷ１のオン時間Ｔ１０が通信信号の１シンボル時間Ｔ２よりも短くなる、すなわち、調光率が下限よりも小さくなると、通信信号を光源部４の照明光に重畳させるのを停止するようにしている。具体的には、図６に示すように、調光回路８において切替回路ＳＷ１のオン時間Ｔ１０と通信信号の１シンボル時間Ｔ２とを比較し、オン時間Ｔ１０が１シンボル時間Ｔ２よりも短くなると停止信号を通信信号生成回路９に出力する。通信信号生成回路９は、停止信号が入力されると通信信号の生成を停止する。これにより、不要な通信信号が生成されるのを防ぐことができる。
【００４６】
ここで、通信信号の重畳が停止されている旨を知らせるために、例えば状態表示用の発光ダイオードＬＤ２を調光回路８に接続し、停止信号を受けて発光するように構成してもよい。このように構成すれば、可視光通信が停止していることを利用者に知らせることができる。勿論、発光ダイオードＬＤ２を設ける代わりに、スピーカ（図示せず）を鳴動させることで通信信号の重畳が停止されている旨を知らせる構成であってもよい。
【００４７】
なお、上記各実施形態では、光源部４を構成する発光素子として発光ダイオードＬＤ１を用いているが、これに限定される必要はなく、例えば有機ＥＬ素子や半導体レーザ等の他の発光素子を用いてもよい。
【００４８】
また、上記各実施形態において、調光信号の１周期Ｔ１を通信信号の１シンボル時間Ｔ２の整数倍に設定してもよい。
【００４９】
以下、本発明に係る照明器具及び照明システムの実施形態について図面を用いて説明する。なお、以下の説明では、図７（ｂ）における上下を上下方向と定めるものとする。先ず、本発明に係る照明器具の実施形態について説明する。本実施形態の照明器具１０は、
例えば図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、下面を開口した擂り鉢状の器具本体１０Ａを備えたダウンライトである。そして、器具本体１０Ａの内部には、上記何れかの照明光通信装置（図示せず）が保持されている。照明光通信装置が具備する光源部４は、器具本体１０Ａ下面の開口を介して外部の空間に臨むように配設されており、外部の空間に向けて照明光を照射する。なお、照明器具１０は上記のようなダウンライトに限定される必要は無く、他の構成から成る照明器具であってもよい。
【００５０】
本実施形態では、上記何れかの実施形態の照明光通信装置を用いているので、ＰＷＭ制御で光源部４の調光を行う場合にも途絶えることなく可視光通信を行うことができる。
【００５１】
次に、本発明に係る照明システムの実施形態について説明する。本実施形態は、図８（ａ）に示すように、上記何れかの実施形態の照明光通信装置（図示せず）と、照明光通信装置から送信される通信信号を受信する受信器１１とから構成される。なお、本実施形態では、天井に埋設された照明器具１０の内部に照明光通信装置が保持されている。
【００５２】
受信器１１は、例えば図８（ｂ）に示すように携帯端末から成り、照明器具１０から照射される照明光を受光するフォトダイオード１１Ａを備える。また、受信器１１は、例えば液晶ディスプレイ等から成る表示部１１Ｂと、操作部（図示せず）と、フォトダイオード１１Ａで受光した照明光の光強度に基づいて通信信号を読み取る処理回路（図示せず）とを備える。なお、操作部は、表示部１１Ｂをタッチパネルで構成することにより実現してもよい。また、受信器１１は上記の携帯端末に限定される必要はなく、他の構成から成る受信器であってもよい。
【００５３】
したがって、図８（ａ）に示すように、利用者は受信器１１を所持することで、照明器具１０の照明範囲内において照明器具１０からの照明光に重畳した通信信号を受信することができる。これにより、受信器１１では、例えば通信信号に含まれる位置情報を検出し、表示部１１Ｂに画像を表示させたり内蔵のスピーカで音声を出力したりすることで、利用者に現在位置を知らせることができる。勿論、本実施形態の用途は利用者に現在位置を知らせる用途のみに限定される必要は無く、他の用途であってもよい。
【００５４】
また、本実施形態では、上記何れかの実施形態の照明光通信装置を用いているので、ＰＷＭ制御で光源部４の調光を行う場合にも途絶えることなく可視光通信を行うことができる。
【符号の説明】
【００５５】
１ 直流電源（電源部）
２ ＤＣ−ＤＣコンバータ（電源部）
３ 整流回路（電源部）
４ 光源部
５ 電流検出抵抗（電源部）
６ 定電流フィードバック回路（電源部）
７ 出力制御部（電源部）
８ 調光回路（制御部）
９ 通信信号生成回路（制御部）
ＬＤ１ 発光ダイオード（発光素子）
Ｑ２ スイッチング素子（スイッチ要素）
ＳＷ１ 切替回路（制御部）
Ｚ１ インピーダンス要素
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子から成る光源部と、前記光源部を流れる負荷電流を一定に保つように制御する電源部と、前記光源部に直列に接続されるスイッチ要素と、前記スイッチ要素のオン／オフを制御することで前記光源部の出力する照明光の光強度を変調して２値の通信信号を重畳させる制御部とを備え、前記制御部は、前記光源部と前記電源部とを繋ぐ経路を開閉する切替回路を有し、調光信号により前記切替回路のオン／オフを制御することで前記光源部をＰＷＭ制御で調光し、且つ前記切替回路のオン時間に同期させて前記通信信号を前記光源部の照明光に重畳させることを特徴とする照明光通信装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記通信信号を前記光源部の照明光に１シンボル分重畳させると、次の前記オン時間まで前記通信信号を重畳させないことを特徴とする請求項１記載の照明光通信装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記オン時間が前記通信信号の１シンボル時間よりも小さくならないように前記光源部を調光することを特徴とする請求項１又は２記載の照明光通信装置。
【請求項４】
前記調光信号の周期は、前記通信信号の１シンボル時間の整数倍に設定されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の照明光通信装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記オン時間が前記通信信号の１シンボル時間よりも短くなると前記通信信号を前記光源部の照明光に重畳させるのを停止することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の照明光通信装置。
【請求項６】
前記スイッチ要素に並列に接続されるインピーダンス要素を備え、前記制御部は、前記スイッチ要素のオン／オフを制御して前記インピーダンス要素を前記光源部に接続するか否かを切り替えることで前記光源部の出力する照明光の光強度を変調して２値の通信信号を重畳させることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の照明光通信装置。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか１項に記載の照明光通信装置を保持する器具本体を備えたことを特徴とする照明器具。
【請求項８】
請求項１乃至６の何れか１項に記載の照明光通信装置と、前記照明光通信装置から送信される前記通信信号を受信する受信器とを備えることを特徴とする照明システム。
【請求項１】
発光素子から成る光源部と、前記光源部を流れる負荷電流を一定に保つように制御する電源部と、前記光源部に直列に接続されるスイッチ要素と、前記スイッチ要素のオン／オフを制御することで前記光源部の出力する照明光の光強度を変調して２値の通信信号を重畳させる制御部とを備え、前記制御部は、前記光源部と前記電源部とを繋ぐ経路を開閉する切替回路を有し、調光信号により前記切替回路のオン／オフを制御することで前記光源部をＰＷＭ制御で調光し、且つ前記切替回路のオン時間に同期させて前記通信信号を前記光源部の照明光に重畳させることを特徴とする照明光通信装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記通信信号を前記光源部の照明光に１シンボル分重畳させると、次の前記オン時間まで前記通信信号を重畳させないことを特徴とする請求項１記載の照明光通信装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記オン時間が前記通信信号の１シンボル時間よりも小さくならないように前記光源部を調光することを特徴とする請求項１又は２記載の照明光通信装置。
【請求項４】
前記調光信号の周期は、前記通信信号の１シンボル時間の整数倍に設定されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の照明光通信装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記オン時間が前記通信信号の１シンボル時間よりも短くなると前記通信信号を前記光源部の照明光に重畳させるのを停止することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の照明光通信装置。
【請求項６】
前記スイッチ要素に並列に接続されるインピーダンス要素を備え、前記制御部は、前記スイッチ要素のオン／オフを制御して前記インピーダンス要素を前記光源部に接続するか否かを切り替えることで前記光源部の出力する照明光の光強度を変調して２値の通信信号を重畳させることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の照明光通信装置。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか１項に記載の照明光通信装置を保持する器具本体を備えたことを特徴とする照明器具。
【請求項８】
請求項１乃至６の何れか１項に記載の照明光通信装置と、前記照明光通信装置から送信される前記通信信号を受信する受信器とを備えることを特徴とする照明システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−２６６９１（Ｐ２０１３−２６６９１Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５７１７４（Ｐ２０１１−１５７１７４）
【出願日】平成２３年７月１５日（２０１１．７．１５）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月１５日（２０１１．７．１５）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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