JP2013021458A - Lighting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、照明及び情報の送信を行う照明装置に関するものである。 The present invention relates to an illumination device that performs illumination and transmission of information.
近年、省エネルギーの観点から、照明用の光源として従来から用いられてきた白熱電球から、LEDなどの半導体発光素子が使用されるようになってきた。さらに有機ELなど、他の発光素子も発光源として利用が試行されている。LEDや有機ELなどの新しい発光源は、高速にオン/オフ可能なものが多く、これらの発光源を照明とともに通信にも用いる技術を開発している。照明光を用いた通信については、例えば特許文献1などに記載されている。このような照明光を用いた通信は、消灯されてしまうと通信もできなくなってしまうため、特許文献2では照明光とともに赤外光を用いた通信も考えられている。
In recent years, from the viewpoint of energy saving, semiconductor light emitting devices such as LEDs have been used from incandescent bulbs that have been conventionally used as light sources for illumination. Further, other light emitting elements such as organic EL have been tried to be used as a light source. Many new light-emitting sources such as LEDs and organic ELs can be turned on / off at high speed, and technologies for using these light-emitting sources for illumination and communication are being developed. The communication using illumination light is described in, for example,
赤外光を用いた通信は、その変調方式が規格化されており、一般的には4PPM(4 Pulse Position Modulation)が用いられている。一方、照明光を用いた通信では、照明の明るさを確保する目的でPPMの波形を反転したI−4PPM(Inverted 4 Pulse Position Modulation)が用いられている。 In the communication using infrared light, the modulation method is standardized, and generally 4PPM (4 Pulse Position Modulation) is used. On the other hand, in communication using illumination light, I-4PPM (Inverted 4 Pulse Position Modulation) in which the waveform of PPM is inverted is used for the purpose of ensuring the brightness of illumination.
図5は、照明光と赤外光を用いた場合の従来の通信状態の一例の説明図である。図5(A)には送信するデータの一例を示しており、このデータをI−4PPMにより照明光で送信する場合の波形を図5(B)に、4PPMにより赤外光で送信する場合の波形を図5(C)に、これらの光を受信した場合の波形を図5(D)に、それぞれ示している。照明光と赤外光の両方を用いて通信しようとすると、従来は照明光によるI−4PPM波形と赤外光による4PPM波形とが打ち消しあい、受信側では互いに弱めあった信号しか受信できない。そのため、変調深度が浅くなり,通信のためのS/N比が下がり,通信品質が悪くなるという問題があった。 FIG. 5 is an explanatory diagram of an example of a conventional communication state when illumination light and infrared light are used. FIG. 5 (A) shows an example of data to be transmitted. The waveform when this data is transmitted by illumination light using I-4PPM is shown in FIG. 5 (B). The waveform is shown in FIG. 5C, and the waveform when these lights are received is shown in FIG. 5D. When trying to communicate using both illumination light and infrared light, conventionally, the I-4PPM waveform by the illumination light and the 4PPM waveform by the infrared light cancel each other, and the receiving side can receive only weakened signals. For this reason, there is a problem that the modulation depth becomes shallow, the S / N ratio for communication decreases, and the communication quality deteriorates.
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、照明光と赤外光を用い、より長距離でより安定した通信を可能にした照明装置を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to provide an illumination device that uses illumination light and infrared light and enables more stable communication over a longer distance.
本願発明は、照明装置において、照明光を発光する照明光発光源と、赤外線による通信を行うための赤外光を発光する赤外光発光源と、照明光発光源及び赤外光発光源を制御して情報を送信する送信制御手段を有し、送信制御手段は、照明光発光源及び赤外光発光源をともに用いて情報を送信する場合に照明光発光源及び赤外光発光源を同じ変調方式により同期させて発光制御することを特徴とするものである。情報を送信する際には、送信する情報をPPM方式により変調して、送信制御手段が照明光発光源及び赤外光発光源を発光制御するとよい。また、赤外光発光源として異なる複数の波長の赤外光を発光する発光群を設け、送信制御手段は、照明光発光源から情報を送信しない場合に、赤外光発光源の各発光群から別の情報を並行して送信させるように制御してもよい。さらに、照明光による調光や調色などの光強度が非均一の場合や、照明光が不要な暗所などにおいては、赤外光発光源のみを用いて情報を送信してもよい。 The present invention provides an illumination device comprising: an illumination light source that emits illumination light; an infrared light source that emits infrared light for performing infrared communication; an illumination light source and an infrared light source; Transmission control means for controlling and transmitting information, and the transmission control means controls the illumination light emission source and the infrared light emission source when transmitting information using both the illumination light emission source and the infrared light emission source. The light emission is controlled in synchronization by the same modulation method. When transmitting information, the information to be transmitted may be modulated by the PPM method, and the transmission control means may control the illumination light emission source and the infrared light emission source to emit light. In addition, a light emission group that emits infrared light having a plurality of different wavelengths is provided as an infrared light emission source, and the transmission control unit transmits each light emission group of the infrared light emission source when information is not transmitted from the illumination light emission source. Control may be performed so that different information is transmitted in parallel. Furthermore, information may be transmitted using only an infrared light source when the light intensity such as dimming or toning by illumination light is non-uniform or in a dark place where illumination light is unnecessary.
本発明によれば、照明光発光源と赤外光発光源を同じ変調方式により同期させて発光制御するので、照明光と赤外光が互いに信号を強め合い、通信距離を伸ばすことができるとともに安定した通信を行うことができるという効果がある。 According to the present invention, the illumination light emission source and the infrared light emission source are controlled to emit light in synchronization with the same modulation method, so that the illumination light and the infrared light can mutually strengthen signals and extend the communication distance. There is an effect that stable communication can be performed.
また、赤外光が複数の発光群を有している構成では、照明光を用いない場合に周波数分割多重により、複数の情報、あるいはより多くの情報を送信することができるという効果もある。 Further, in the configuration in which the infrared light has a plurality of light emitting groups, there is an effect that a plurality of information or more information can be transmitted by frequency division multiplexing when illumination light is not used.
さらに、照明光による調光や調色などの光強度が非均一の場合や、照明光が不要な暗所などにおいても、赤外光発光源のみを用いて情報を送信することによって、常に安定した情報通信を行うことが可能になる。 Furthermore, even when the intensity of light such as dimming or toning with illumination light is non-uniform or in dark places where illumination light is not required, information is transmitted using only an infrared light source, so that it is always stable. Information communication can be performed.
図1は、本発明の実施の一形態を示す構成図である。図中、1は照明光発光源、2は赤外光発光源、3は送信制御部である。照明光発光源1は、照明光を発光するための光源であり、例えばLEDやLD、有機ELなど、高速にオン/オフが可能な素子が用いられる。例えばLEDであれば、3原色を組み合わせたタイプや紫外光で蛍光材を発光させるタイプなど、照明に用いる可視光を発光するものが用いられる。なお、3原色を組み合わせたタイプであれば、調色が可能なように構成してもよい。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of the present invention. In the figure, 1 is an illumination light emission source, 2 is an infrared light emission source, and 3 is a transmission controller. The
赤外光発光源2は、赤外線による通信を行うための赤外光を発光する。この赤外光発光源2も、赤外線を発光するLEDやLDなど、従来から赤外光の発光に用いられている種々の素子を用いることができる。なお、この赤外光発光源2を異なる複数の波長の赤外光を発光する発光群に分けておいてもよい。
The
送信制御部3は、照明光発光源1及び赤外光発光源2を制御して情報を送信する。情報の送信は、照明光発光源1のみを用いる、照明光発光源1と赤外光発光源2を共用、赤外光発光源2のみを用いることによって行うことができる。いずれで送信するかは、あらかじめ設定しておくほか、外部から指示を受ければよい。照明光発光源1と赤外光発光源2を共用して情報を送信する場合には、照明光発光源1及び赤外光発光源2とも、同じ変調方式により同期させて発光制御する。変調方式としては、PPM方式などを用いることができる。なお、照明光発光源1から情報を送信せず、赤外光発光源2のみを用いて情報を送信する場合には、赤外光発光源2の各発光群から別の情報を並行して送信させるように制御してもよい。
The
図2は、照明光発光源1及び赤外光発光源2の一具体例の説明図である。図中、11は照明装置、12は照明発光素子、13,14は赤外発光素子、21〜23は受光端末である。図2に示した例では、照明装置11として電球型の構成とした場合の一例を示している。なお、送信制御部3は回路として構成されるため図2には図示していない。図2(B)には各素子の配置例を示しており、中央部に照明発光素子12を配置し、その周囲に複数の赤外発光素子13を、その外側に複数の赤外発光素子14をそれぞれ配置している。赤外発光素子13と赤外発光素子14とは異なる発光群を構成し、それぞれ異なる波長の赤外線を発光する。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a specific example of the
もちろん、照明装置11としては電球型に限られるものではなく、蛍光管型やサークライン型、あるいは照明器具として構成されてもよい。また、照明発光素子12及び赤外発光素子13,14の配置構成も図2に示した配置に限られるものではなく、種々に変更可能である。さらに、赤外光発光源2を構成する発光群も2つに限られないことは言うまでもない。
Of course, the lighting device 11 is not limited to the light bulb type, and may be configured as a fluorescent tube type, a circular line type, or a lighting fixture. Further, the arrangement configuration of the illumination light-emitting
また図2には、照明装置11から発せられた光を受光する受光端末21〜23も示している。例えば受光端末21は可視光から赤外光まで広い波長域の光を受光することができ、この受光端末21では照明発光素子12からの照明光とともに、赤外発光素子13及び14からの赤外光も合わせて受光することができる。この場合、太陽電池を受光素子とし、照明光及び赤外光によって発電する電力を電源として用い、照明光及び赤外光によって送られてくる情報を受信してもよい。
FIG. 2 also shows
また受光端末22は赤外発光素子13からの赤外光の波長域の光を選択的に受光することができ、受光端末23は赤外発光素子14からの赤外光の波長域の光を選択的に受光することができるものとしている。もちろんこの場合も、太陽電池を受光素子とし、波長域を選択するフィルタとともに用いて無給電により情報を受信するように構成してもよい。
The
いずれの受光端末21,22,23とも、その形態は任意である。例えば薄膜型の受光素子、フィルタなどを用いて湾曲可能なカード型端末として構成してもよい。あるいは、既存の携帯端末に専用の受信ドングルを接続して構成してもよい。
The form of any of the
図3は、送信制御部における動作の一例の説明図である。まず図3(A)は照明光発光源1のみを用いる場合である、この場合には、送信制御部3は従来の照明光通信で行われている制御を行う。例えば光量を十分に確保するため、PPM、I−PPMなどの変調方式を用い、情報に従って変調して照明光発光源1を発光制御する。人間の目に感じられない程度以上の速度でオン/オフ制御を行えば、人間には連続発光しているように見え、照明として機能する。また、照明光を受光端末で受光し、復調すれば情報を得ることができる。この場合、受光端末(例えば図2の受信端末21)では可視光を含む波長帯域を受光すればよい。なお、この図3(A)の場合には、赤外光発光源2は消灯しておく。
FIG. 3 is an explanatory diagram of an example of the operation in the transmission control unit. First, FIG. 3A shows a case where only the illumination
図3(B)は照明光発光源1と赤外光発光源2を共用する場合である。この場合には、送信制御部3は照明光発光源1と赤外光発光源2を駆動制御して同じ情報を送信する。この場合、図5で説明した照明光と赤外光の干渉が発生しないように、照明光発光源1及び赤外光発光源2を同じ変調方式により同期させて発光制御する。例えば、両者ともPPMなどにより変調駆動する。
FIG. 3B shows a case where the illumination
図4は、本発明の実施の一形態において照明光と赤外光を用いた場合の通信状態の一例の説明図である。図4(A)には送信するデータの一例を示しており、このデータを4PPMにより照明光で送信する場合の波形を図4(B)に、4PPMにより赤外光で送信する場合の波形を図4(C)に、これらの光を受信した場合の波形を図4(D)に、それぞれ示している。照明光と赤外光の両方を用いて同じ変調方式により同期させて通信すると、照明光と赤外光で信号強度を強め合って受光端末(例えば図2の受光端末21)で受光される。そのため、照明光のみ、あるいは赤外光のみの場合に比べて受信距離を伸ばすことができ、長距離の通信を行うことができるようになる。さらに、信号強度が強いことにより安定した通信を行うことができる。また、照明光が減光された状態では照明光の通信パワーが減少することになるが、赤外光を照明光とともに用いることによって、このような場合についても対応することができる。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of a communication state when illumination light and infrared light are used in the embodiment of the present invention. FIG. 4A shows an example of data to be transmitted. FIG. 4B shows a waveform when this data is transmitted with illumination light by 4 PPM. FIG. 4B shows a waveform when the data is transmitted with infrared light by 4 PPM. FIG. 4C shows waveforms when these lights are received, respectively, in FIG. 4D. When communication is performed using both illumination light and infrared light in synchronization by the same modulation method, the signal intensity is intensified between illumination light and infrared light and received by a light receiving terminal (for example,
なお、照明光発光源1についてはI−PPMではなくPPMにより変調駆動されることになるため、I−PPMを用いる場合よりも照明光としてのエネルギーは減少する。例えば、赤外線通信で標準化されている4PPMを用いた場合には、原理的に点灯する時間は1/4となる。しかし、例えばLEDなどのような光の直進性がよい光源では、通常の状態でまぶしく感じられる場合が多く、100%の光量では不快感を与える場合もある。そのため、照明光としてのエネルギーが減少したことによりまぶしさなどの不快感が軽減されて、それほど暗くは感じられず、また高速な点滅では照明に対する影響はほとんど無く、PPMで変調された照明光でも照明として十分である。
Since the illumination
図3に戻り、図3(C)は照明光発光源1は照明のみに用い、通信については赤外光発光源2を用いる場合を示している。この場合には照明光発光源1は連続点灯し、赤外光発光源2が情報により変調された赤外光を発光する。変調方式は、例えばPPMなどを用いるとよい。受光端末側では、赤外光の波長帯域を選択的に受光する構成であるとよく、例えば図2では受光端末22,23で受光するとよい。なお、照明光は通信に用いないので、例えば照明光の調色を行ったり、光量を調整したりといった、照明としての種々の利用が可能である。
Returning to FIG. 3, FIG. 3C shows a case where the
また、赤外光発光源2が例えば図2の赤外発光素子13と赤外発光素子14のように異なる波長の発光群を有する場合、それぞれの発光群から異なる情報により変調した赤外線を発光するように構成してもよい。その場合には、受光端末は各発光群の発光光の帯域を選択的に受光するように構成するとよい。例えばWDM(Wavelength Division Multiplexing:波長分割多重)技術により,各赤外光の波長帯域を分けて,複数の異なる情報を同時に送信することができる。受信端末でも、赤外光の波長帯域を分離することによって、異なる複数の情報をそれぞれ受信することができる。例えば受光端末22と受光端末23とで赤外光の異なる波長帯域を受光する場合、それぞれの受光端末に異なる情報を送信することができる。また、1台の受光端末で複数の波長帯域を分離して受光し、複数の情報を並行して得る構成であってもよい。
In addition, when the infrared
もちろん、複数の発光群で同じ情報を同じ変調方式により同期して赤外光を発光させて送信し、受光端末では複数の波長帯域の赤外光を受光することにより、信号強度を確保し、より安定し、より長距離の通信を行うように構成してもよい。 Of course, the same information is synchronized with the same modulation method in a plurality of light emitting groups to transmit infrared light, and the light receiving terminal receives infrared light in a plurality of wavelength bands, thereby ensuring signal strength, It may be configured to be more stable and perform communication over a longer distance.
図3(D)は照明を行わずに赤外光発光源2を用いて通信を行う場合を示している。この場合も、照明光発光源1が発光していないだけで、図3(C)の場合と同様である。この場合、照明を消灯した状態でも赤外光による通信を行うことができる。
FIG. 3D shows a case where communication is performed using the infrared
このような制御を行うことによって、例えば図2に示した照明装置11などによって照明光と赤外光を用いた通信を行うことができ、その際に、照明光と赤外光を組み合わせて用いることによって照明光を単独で用いる場合よりも長距離の通信を安定して行うことができる。また、照明光を通信に用いなければ赤外光による通信を行うことができ、様々な用途に応じて使い分けることができる。 By performing such control, communication using illumination light and infrared light can be performed by the illumination device 11 shown in FIG. 2, for example, and in that case, the illumination light and infrared light are used in combination. Thus, communication over a long distance can be performed more stably than when illumination light is used alone. In addition, if illumination light is not used for communication, communication using infrared light can be performed, and can be selectively used according to various applications.
これらの制御のいずれを用いるかは、例えば設定手段を設けておいてあらかじめ設定しておくほか、外部から指示を受けてもよい。例えば照明を行うために電力線に接続されていることから、電力線を通じて設定されてもよい。送信する情報についても電力線を通じて行ってもよい。あるいは、例えばメモリカードなどの記憶媒体を用いて送信する情報を供給してもよく、その場合には当該記憶媒体からいずれの通信方式を用いるかを読み込んでもよい。 Which of these controls is used may be set in advance by setting means, for example, or may receive an instruction from the outside. For example, since it is connected to a power line to perform illumination, it may be set through the power line. Information to be transmitted may also be performed through a power line. Alternatively, for example, information to be transmitted may be supplied using a storage medium such as a memory card, and in that case, which communication method is used may be read from the storage medium.
以上、本願発明の実施の一形態について説明したが、本発明は上述した形態及び動作に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形してもよいことは言うまでもない。 Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment and operation, and it goes without saying that the present invention may be modified as appropriate without departing from the spirit of the present invention.
1…照明光発光源、2…赤外光発光源、3…送信制御部、11…照明装置、12…照明発光素子、13,14…赤外発光素子、21〜23…受光端末。
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