JP2004297425A - Wireless optical communication system - Google Patents

Wireless optical communication system Download PDF

Info

Publication number
JP2004297425A
JP2004297425A JP2003086797A JP2003086797A JP2004297425A JP 2004297425 A JP2004297425 A JP 2004297425A JP 2003086797 A JP2003086797 A JP 2003086797A JP 2003086797 A JP2003086797 A JP 2003086797A JP 2004297425 A JP2004297425 A JP 2004297425A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
lighting device
communication system
terminal
optical communication
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2003086797A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3981036B2 (en
Inventor
Tazuko Tomioka
多寿子 富岡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2003086797A priority Critical patent/JP3981036B2/en
Publication of JP2004297425A publication Critical patent/JP2004297425A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3981036B2 publication Critical patent/JP3981036B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B10/00Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/11Arrangements specific to free-space transmission, i.e. transmission through air or vacuum
    • H04B10/114Indoor or close-range type systems
    • H04B10/116Visible light communication

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wireless optical communication system which is stable and universal concerning the color temperature for illumination. <P>SOLUTION: The illumination is constituted of the wave length of not less than four visible colors, especially five colors in an illuminating device 102. LEDs 201-205 emit light in different wave length groups, and transmit data respectively. Thus, a higher transmission rate and the color temperature are realized as the finer illumination. Unstable color temperature unique to LED illumination is eliminated in the device 102, by receiving feedback of a value for correcting the color temperature from a terminal 110. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は空間伝送する装置に関し、特にLEDの光を用いて空間伝送するワイヤレス光通信システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
LEDに青色や青紫色が加わり大出力化が可能になったため、より低消費電力・長寿命なLEDによる照明を実現すべく研究開発がなされている。LEDで室内照明を実現するには大きく分けて2つの方法がある。1つは青紫色または紫外のLEDに蛍光塗料を塗布し、LEDの光で励起して複数色の可視光の蛍光を得て、トータルで白色に見えるようにする。もう1つは、複数色の可視LEDを組み合わせて発光させ、トータルで白色に見えるようにするものである。
【0003】
後者の方法の方が、電気エネルギーから光エネルギーへの変換効率は高い。しかし、各々のLEDの発光特性が発光時間や周囲温度等によって変化してしまうためトータルの色合い(色温度)について安定した性能が得られず、照明用途では本命視されていない。
【0004】
一方、この後者のLED照明を用い、更にデータ通信を行うワイヤレス光通信システムが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この特許文献1では、LEDを用いた照明装置に変調をかけ、室内に設置された端末に対してデータを伝送する。更に、三原色にてLED照明を構成し、各々の色に個別なデータで変調をかける一種の波長多重伝送を行う方式が示されている。受信端末では3色の光を分離して異なる受光手段で受光し元の3つのデータを得る。
【0005】
【特許文献1】
特開2002−290335公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
従来のワイヤレス光通信システムにおいては、照明としての色温度について安定かつ自在な性能が得られないという問題があった。
この発明は、照明としての色温度について安定かつ自在な性能が得られるワイヤレス光通信システムを提供することを目的とする。また、この発明は波長多重伝送機能を向上させたワイヤレス光通信システムを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、この発明においては、少なくとも1台の端末と、複数の発光ダイオードを用いて室内を照明すると共に前記端末との間で光無線通信を行う照明装置とからなるワイヤレス光通信システムにおいて、前記照明装置は、互いに異なる可視域の発光中心波長を有する4つ以上の群からなり、前記群毎にそれぞれ独立して異なるデータによりデータ変調した光を発光する複数の発光ダイオードと、前記複数の発光ダイオードを駆動する発光ダイオード駆動回路とを備え、前記端末は、1つ以上の光受信ユニットを有し、前記光受信ユニットは前記4つ以上の群の内1つを透過し、他の群を除去する光フィルタと、この光フィルタを透過した光を検出することにより前記データを抽出する光検出手段とを備えたことを特徴とするワイヤレス光通信システムを提供する。
【0008】
【発明の実施の形態】
(第1の実施の形態)
以下、本発明のワイヤレス光通信システムに係る第1の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。
図1は本発明のワイヤレス光通信システム全体の構成を示す図である。
図1において、天井101に取り付けられた照明装置102はLEDを光源としており、照明装置102内のLEDは可視域である5種類の波長(λ1〜λ5)のLEDを使用している。このように本発明ではLEDは可視域で4色以上の異なる波長のLEDを使用する。各波長は例えば、λ1=700nm、λ2=612nm、λ3=546nm、λ4=480nm、λ5=430nmである。
【0009】
5つの波長は各々異なるデータによって変調されており、室内の各端末110にデータが送られる。
各々の波長の光はデジタル振幅変調(ASK)で変調され、変調レートは例えばそれぞれ50Mbpsである。そして照明装置102と端末110との間では、トータルで250Mbpsのデータ伝送が行われている。
【0010】
LEDドライバ103は、外部から入力されたデータに応じて照明装置102内のLEDを駆動する。
LEDドライバ103は、各々の波長に対応するドライバからなり、場合によっては各ドライバは更に複数のドライブICからなる。ドライバICの電流駆動能力およびLEDの所要電流量に依存して、1つのドライバICに接続されるLEDの数が決定されている。図では配線をまとめて1本の線で示している。
【0011】
また、図示していないが、送信データはLEDドライバ103に入力する以前に予め5つの波長に適宜割り振られている。
次に、照明装置102の構成について図2を用いて更に詳細に説明する。
図2は、天井101に設置されている照明装置102のランプカバーを外して、下から見た図である。
照明装置102のLEDセル210の配置は例えば図2に示す通り、照明装置102の中心を中心とした同心円上に均等な間隔で規則正しく配設されている。最内周では4つのLEDセル210が同心円上に配設されている。次に外側へ向かって10個のLEDセル210が同心円上に配設されている。最外周では15個のLEDセル210が同心円上に配設されている。
【0012】
各LEDセル210は、5色のLED201〜205が図2に示す通り配設されている。LED201〜205はできるだけ近づけて配設されている。これにより照明装置102からの光が室内の物体に光が当たったときにできる影が虹色ににじむ現象を抑えている。
【0013】
これらLEDセル210は、図1に示したLEDドライバ103から各波長に対応する駆動電流が供給される。
各LED201〜205の直近にLEDドライバ103が設置される場合には、送信するデジタルデータがLEDセル210毎に設けられたLEDドライバ103へ供給される。また、同じ波長の複数のLEDが1つのLEDドライバ103で駆動される場合には、波長毎に設けられたLEDドライバ103から同じ波長のLEDへ駆動電流が供給される。
【0014】
この送信するデジタルデータに応じてLEDへ供給される駆動電流またはLEDセル210へ供給されるデジタル信号は、同じ波長のLEDに対しては等長配線にて接続することが望ましい。この一例について図3を用いて説明する。
【0015】
図3は、各LEDセル210内の波長λ4のLED204に等長配線を行っている例である。
2点鎖線で示す配線301は、上記最外周の同心円上に配設されている15個のLEDセル210へ駆動電流を供給する。1点鎖線で示す配線302は内側から2番目の上記同心円上に配設されている10個のLEDセル210へ駆動電流を供給する。実線で示す配線303は上記最内側の同心円上に配設されている4個のLEDセル210へ駆動電流を供給する。
【0016】
図3に示す配線301,302,303は、照明装置102の中心からLED204へ配線距離が全て同じとしている。他の4つの各波長についても等長配線を行う。
【0017】
このように等長配線を行うことで同じ波長のLEDはほぼ同じタイミングで変調されることとなる。この結果、同じ波長のLEDの変調タイミングが異なることにより照明装置102の照明下にある端末110に届く信号(各LEDセル210から発光され、これらが加算されたトータルの信号)がなまった波形になるという問題を防ぐことが可能である。
【0018】
次に、照明装置102から送信されたデータ光を受信する端末110側の構成について図面を用いて説明する。
図4は、端末110内に備えられた光受信器の構成の一例を示す図である。
図4(a)は図1の照明装置102が出力する全ての波長(λ1〜λ5)を受信する光受信器400であり、図4(b)は一部の波長のみを受信するタイプの光受信器450である。このように光受信器は必ずしも全ての波長(λ1〜λ5)を受信できるよう構成されている必要はない。
【0019】
光受信器400は、λ1〜λ5の全ての波長に対応する受光ユニット401,402,403,404,405を備えている。光受信器450は、λ1,λ2,λ3の計3つの波長に対応する受光ユニット451,452,453を備えている。
【0020】
いずれの光受信器も、各受光ユニットの動作は同様であるため、図4(a)を用いて受光ユニットの動作を説明する。
図4(a)において、光受信器400には照明装置102から出力された光が入射する。
受光ユニット401は受光器411の光入射部にλ1の光を透過するフィルタ421が備えられており、照明装置102のLEDが出力する他の波長を除去し、波長λ1の光のみを通過させる。この結果、受光器411では、波長λ1の光に重畳されたデータのみを受信する。他の波長λ2〜λ5の受光ユニット402〜405も同様に、フィルタ422〜425が用いられ波長λ2,λ3,λ4,λ5の光に重畳されたデータのみを受信する。
【0021】
受光ユニット401〜405は、受信したデータを、適宜次の処理(データのフォーマット変換等)をするブロックに出力する。
以上説明した通り、LED照明を4色以上のLEDで構成する。
従来例に記されているように、3原色のLEDがあれば白色光を合成することができ、さらに、それぞれの光のパワーを調整してあらゆる色の光を合成できる。しかしながら、以下のような点によって色数がより多い方が望ましい。
【0022】
(a)3原色に対応するLEDを用意しても、LED製造プロセスのバラツキ等によって正確に3原色に対応する波長のものを準備することは困難である。この結果、合成できる色に制限が生じる。色数が多ければ、それぞれの波長が多少不正確であっても、波長の不正確さによる合成色の制限は大幅に緩和される。
【0023】
(b)大容量の通信が望まれている。LED単体での変調速度はせいぜい数100Mbpsであり、照明用高輝度LEDでは変調可能な速度はさらに下がることから、波長数は多い方が大容量化が可能である。
【0024】
(c)LED照明を光源としてワイヤレス光通信を行う場合、拡散光(光源から四方八方に広がる光)による通信であるため、マルチパスによる波形の裾引きが発生する(詳細は後述する)。裾引きによって、部屋の構造等によってはLED単体の変調速度よりも低い変調速度に制限される可能性がある。色数(波長多重数)が多ければ、各々の変調速度を低く抑えて裾引きによる制限を緩和しても、トータルである程度の伝送レートを保証できる。
【0025】
このように構成することによって、照明としての色の可変幅を保証することが可能であり、さらに、高い伝送レートを実現できる。
次に、マルチパスによるビットレート制限について図5および図6を用いて説明する。
まず、室内のマルチパスによって波形が裾を引くという現象について、図5を用いて説明する。
図5に示すように端末110が、反射体である例えば壁501側にある場合、端末110には照明装置102から直接届く光502と、一旦壁501に反射してから届く光503とがある。
【0026】
照明装置102が図3に示したように等長配線がなされていたとしても、端末110と照明装置102の位置関係によって、各々のLEDから出射される光は、端末110に若干ずれて届くことになる。
【0027】
このため、例え照明装置102の各々のLEDから出射された波形が図6(a)に示す通り完全な矩形波であったとしても、端末110に届く波形の立ち上がりは図6(b)に示す通り若干なまった波形となる。
【0028】
立ち下がり部分に関しては、同様の理由で発生する波形なまりに加えて、壁501で一回反射されてきた光が遅れて届くため、裾を引く部分が加わった波形となる。
壁501からの反射の量にもよるが、この裾引きによってビットレートが著しく制限を受ける。
例えば20Mbpsのデータ信号の1タイムスロット時間は50nsであり、空気中を伝搬する光の光路長に換算すると15mである。これが200Mbpsでは1.5mとなる。
【0029】
照明装置102から端末110へ直接届く光と、壁501で反射してから届く光の光路長差の平均がおよそ50cm程度とすると、20Mbpsでは1タイムスロットの1/30程度であるため、波形なまりは殆ど発生しない。しかし、200Mbpsではこれが1/3となり、明確な波形なまりが観測される。
【0030】
照明装置102によるワイヤレス光通信では光源のパワーが非常に大きいため、従来の拡散型ワイヤレス光通信で問題であったパワー不足によるビットレート制限は殆ど問題とならない。しかし、マルチパスによる裾引きによってビットレートは事実上制限される。もちろん、マルチパスの大きさが十分に小さければ問題にはならないが、マルチパスの大きさは反射を起こす物体の材質によるため、事実上制御不能である。
【0031】
一方、照明装置102は拡散型の光源であるため、マルチパスによって発生する光路長差とそのパスを通ってきた光の大きさには相関があり、光路長差が大きくなるほどそのパスの光は小さくなる。
【0032】
従って回線設計上、鏡のような反射率の高い物質からのマルチパスがあったとしても波形に重大な影響を与えない程度のビットレートに制限する必要がある。
以上が、マルチパスによるビットレート制限の詳細である。
なお、本願では従来例とは異なり複数の波長を分離することなく、光受信器に備えられた複数の受信ユニットによって個別に受信する。すなわち、各受信ユニットの入射面に各波長のみを抽出する光フィルタを付け、各々の光受信ユニットを空間的に並べて配置する形式を前提としている。LED照明からの光は拡散光であって数mmから数cm離れた場所ではほぼ同じ内容の光が届いているためそれらを有効活用する。従来のような1つの入射口からの光を分離するためのダイクロイックフィルタをカスケード接続して用いるより、遙かに安価および単純で、損失も少ない。
【0033】
本発明のワイヤレス光通信システムでは、ビットレートは波長毎に同じである必要はない。照明としての機能を重視するならば、波長毎のパワーの大小は必ず発生する。このときパワーの大きい波長では、より速いビットレートとするとよい。このようにパワーの大きい波長で、より速いビットレートとすることにより、自然光に近い照明で効率良くデータを送ることが出来る。
【0034】
波長の数は上述の(a),(b),(c)の理由からは多ければ多いほど良い。しかし、LEDの発光スペクトルはある程度幅があり、可視域の限られた領域に、重なり合う部分を少なくして詰め込むには限度がある(当然であるが、重なる部分が多くなると、波長間クロストークが生じる。あるいは光受信ユニットの波長フィルタの中心波長、波長帯域幅への要求が厳しくなって歩留まりが悪化したり、発光スペクトルの端を切って受信する必要が生じるなどして波形歪みが発生する可能性がある)。
【0035】
また、LEDの発光スペクトルの形状は、中心波長が同じでもLEDの具体的な構造、組成によって微妙に異なるため、LEDのメーカ・型等が変わっても大きな設計変更が必要無いよう、適当な余裕を持って詰めることが望ましい。LEDの発光スペクトル幅は、例えば中心波長650nm程度のもので、約80nm(ピークより20dBダウンの全幅)程度ある。発光スペクトル幅は中心波長が小さくなるほど小さくなっていく傾向があるが、可視域が400nm〜800nmの400nm程度しか無いことを考えれば、5色程度が余裕をもって詰められる数と言える。
【0036】
一方、調光(色温度)という面から見た場合、例えば蛍光灯などは、おおよそ3原色に近い波長の輝線とそれらの中間にパワーの弱い輝線が1つずつあって、トータル5色で自然な色を実現している。また、インクジェットプリンタの比較的高級な機種では、自然な発色のために5色(+黒)のインクを使用している。3色+間に1色ずつという色の組み合わせは調光を行いやすい(色の制御のアルゴリズムが容易である)組み合わせである。このようなことから、きめ細かな色温度の制御には5色程度が適切である。
【0037】
以上のことから、LED照明の可視域のダイオードの波長数(色数)を5色とすることにより、発光スペクトルの重なりを少なくして波長間クロストークを減らし、かつきめ細かな調光が可能となる。
【0038】
(第2の実施の形態)
以下、本発明のワイヤレス光通信システムに係る第2の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。この第2の実施の形態では、端末側から照明装置側へ信号を送信することが可能となっている。
【0039】
図7は本発明のワイヤレス光通信システム全体の構成を示す図である。
図7において、各端末710は赤外の波長λ6(例えば850nm)の上り用光送信器を備えている。これに対応して照明装置702はλ6に対応する上り用光受信器を備えている。上り信号のビットレートは例えば1Mbpsである。
【0040】
各端末710に備えられる上り用光送信器で用いられる光源は例えばLEDであるが、上り信号光には照明としての機能は求められないので、眼への安全基準を満たす範囲の出力の半導体レーザ(LD)であってもかまわない。
【0041】
また、照明装置702のように室内をあまねく照らす必要がないため、端末710の上り信号用光源の性質は拡散光であっても、ある程度広がり角を絞って、照明装置702の光受信器に向けて光を送出するビームでもかまわない。
【0042】
ただし、後者の場合はビームのトラッキング機能が要求される。
また、上り信号は通常、下り信号ほどの帯域が要求されないことが多いため、下り信号よりビットレートが低くて良い。
LED照明からの光は拡散光であるため、照明装置側に受信ユニットをおくと、自身の光が回り込んで受信される可能性がある。そのため、照明装置が用いていない波長の光で上り通信を実現することが望ましい。照明装置で用いられていない可視域の波長の光を用いても良いが、可視域で単色の光が端末から照明装置に向かって送出されると、照明装置がその色で照らされる状態となり、照明の色のバランスが崩れてしまう。従って、端末から照明装置への上り回線は、赤外光・紫外光のいずれかが望ましく、その内、半導体発受光素子の発達している赤外光による通信が望ましい。
【0043】
3つの端末710の内、全てが上り信号用光送信器を備えている必要はなく、この例では3つの端末710の内、例えば2つが上り信号用光送信器を備えている。
次に、端末710から送信された赤外線を用いたデータ光を受信する照明装置702の構成について図8を用いて更に詳細に説明する。
図8は、天井101に設置されている照明装置702のランプカバーを外して、下から見た図である。なお、図2と同じものについては同じ符号を付し説明は省略する。
【0044】
照明装置702のLEDセル210の配置は例えば図2と同様に配設されている。
照明装置702では、端末710から送信された波長λ6の赤外線を受光するための上り信号用光受信器800が照明装置702の中心に配設されている。この上り用光受信器800の構造は、図4に示した受光ユニット401と同様であるが、受光器411の受光面側に備えられる光フィルタ421が波長λ6の赤外線のみ透過するよう設計されている。これにより照明装置702は端末710から送信された波長λ6の赤外線を受光することが可能となる。
【0045】
次に、端末710側の構成について図面を用いて説明する。
図9は、端末710の構成の一例を示す図である。なお、図4(a)と同じものについては同じ符号を付し説明は省略する。
図9において、端末710内には、光受信器400の他に、上り信号用光送信器901が備えられている。この上り信号用光送信器901は、波長λ6の赤外線を用いて照明装置702側へデータを送信する。
【0046】
図7の例では2台の端末710が上り信号用送信器901を有している。このように複数の端末710が同じ波長λ6の赤外線を用いて光信号を照明装置702へ出力する場合、なにがしかのアクセス制御が必要であり、例えばTDMA等で信号の衝突を極力回避すると良い。ことのき、赤外光による狭帯域の回線を制御信号用回線(制御線)と共用して用いてもよい。この場合、アクセス許可等の制御信号を波長λ6の赤外線を介してやりとりするため、照明装置702側にも波長λ6の光送信器を配設する必要がある。このとき波長λ6の光受信ユニットとλ6の光送信器の間にλ6の光の回り込みが発生しないよう注意深く配置する必要がある。また同様に、端末710側にも波長λ6の光受信器を設置する必要がある。もちろん、下りの制御信号は可視光である波長λ1〜λ5のいずれかを用いてもよい。
【0047】
以上説明した通り、LED照明から端末までの下り通信の他に、端末からLED照明までの上り通信を赤外の光にて行うことで、端末710側から上りのデータを送信することが可能となる。
【0048】
また、この例では端末から照明装置へ上りとして赤外線を用いたが、必ずしも光である必要はなく上りとして無線を利用しても良い。
(第3の実施の形態)
以下、本発明のワイヤレス光通信システムに係る第3の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。この第3の実施の形態では、上り用光送信器を備える端末のうち、全ての下り可視光の波長に対応する受光ユニットを備えている端末を用いて照明装置による照明光の色温度を制御することが可能となっている。
【0049】
図10は、このような機能に対応した照明装置と端末の構成を示す図である。なお、図7および図9と同じものについては同一番号を付し説明は省略する。
図10において、端末1010は照明装置702から出力されている可視光の波長λ1〜λ5を受信する受光ユニット401〜405を備えている。
受光ユニット401〜405内に設けられた受光器411は、波長毎に検出した光パワーの値をパワーモニタ1011へ出力する。
パワーモニタ1011は、受光ユニット401〜405で検出された光パワーの値を上り信号用光送信器901へ出力する。
上り信号用光送信器901は、パワーモニタ1011から入力された光パワーの値を波長λ6の赤外線を用いて照明装置702へ出力する。
照明装置702側では、図8に示す上り用光受信器800で受信されたパワー情報を色温度制御部1050へ出力する。色温度制御部1050は、端末1010から入力されたパワー情報からスペクトル形状、即ち色温度を推定(演算)し、所望の色温度からずれている分を補正するための色温度補正値をLEDドライバ103へ出力する。LEDドライバ103は、照明装置702から出力される光が所望の色温度となるように各波長のパワー比を調整する。この結果、照明装置702から出力される全体の光の色温度は所望の色温度に保たれる。
【0050】
なお、色温度を推定(演算)するための処理は必ずしも照明装置702側で行う必要はない。例えば端末1010が、予め照明装置702から通知される等して所望の色温度についての情報を保持しておく。そして端末1010がパワーモニタ1011により得られたパワー値から色温度を推定し、保持していた所望の色温度とから補正すべき波長とその補正値を求める。この求めた補正値を端末1010が赤外線λ6を用いた上り系を用いて照明装置702へ出力する構成としても良い。
【0051】
なお、各受光ユニット401〜405における光パワーの検出は、最も単純にはフォトダイオードの直流光電流値を測定すればよい。
しかし、例えば夕暮れの太陽光などが差し込んだ結果、端末710の受光ユニット401〜405に照明装置702以外からの光が入って直流光電流を増大し、かつ、その太陽光等のスペクトルが照明装置702の所望の色温度に対応するスペクトルと異なっているような場合になることが想定される。
【0052】
このような場合、太陽光まで含めたトータルでの色温度を最終目標とする所望の色温度とするならば、先に説明した直流光電流値の測定で良い。
しかし、通常は、照明装置702単体の色温度の制御を行うものであるため、夕暮れの太陽光等による測定値の変化は好ましくない。そこで、出来れば直流光電流値ではなく、波長λ1〜λ5に重畳されているデータ成分の振幅を検出すると良い。データ成分の振幅がもともと波長によって異なっている場合も有るが、この場合、照明装置702での変調信号の時点で、どの程度変調信号の振幅が異なっているか判っていれば端末1010側で検出されたときにどの程度振幅が異なっているかを知ることにより、スペクトル形状を推測し、色温度を推測することが可能である。
【0053】
この結果、夕暮れの太陽光等の影響を受けず、常に照明装置単体の色温度を制御することができる。
このように第3の実施の形態では、照明装置の出す複数波長の可視光の全部を受光する受光ユニットを有する光受信器にて、それぞれの波長の光のパワーを検出する。これらの光パワーの比を検出することによって照明の色温度を推測することが出来る。そこで、これらの光パワーあるいは、それらを処理して比や色温度を計算した情報を上り回線を通して照明装置に送る。照明装置はそれらの情報を用いて所望の色温度に制御する。これにより色温度に関する情報がフィードバックされるため、照明の色温度の安定化が可能となる。
【0054】
(第4の実施の形態)
光通信の受光素子としては通常フォトダイオードが用いられる。フォトダイオードは、若干であるが、温度によって変換効率や暗電流が変化する。
本実施の形態のワイヤレス光通信システムでは、非常に広い幅の波長多重が行われている。このような場合、同一の組成のフォトダイオードでは全ての波長を(効率良く)受光できない。異なる組成のフォトダイオード、あるいは同一の組成のフォトダイオードでも受光波長が著しく異なる場合は、受光特性は同様の温度特性を示さない。
【0055】
この第4の実施の形態においては、各受光ユニットで検出された光パワーの比を計算するとき、各受光ユニットで用いられているフォトダイオードの異なる温度特性を考慮し特性補正を行う。これにより色温度の計算結果が温度によらず一定となるようにする。
【0056】
以下、本発明のワイヤレス光通信システムに係る第4の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。
図11は本発明のワイヤレス光通信システム全体の構成を示す図である。なお、図11において図10と同じものについては同一番号を付し説明は省略する。図11に示す通り、光受信器400の受光ユニット401〜405の近傍に温度検出手段1101を配設する。この温度検出手段1101は、受光ユニット401〜405近傍の温度をパワーモニタ1011へ出力する。
【0057】
パワーモニタ1011は、第3の実施の形態と比較して次に説明する点が異なっている。パワーモニタ1011は、更に各受光器411で用いられているフォトダイオードの温度特性が予め登録されている。この登録には、ROM等のメモリや他に特性を登録できるものであれば何を用いてもかまわない。
【0058】
パワーモニタ1011は、上記予め登録されている温度特性と温度検出手段1101により検出された温度とに応じて、各受光ユニット401〜405内の受光器411で測定された光パワーの値を、より正しい値となるよう補正する。
【0059】
これにより季節や気温による色温度の推定誤差を小さくすることが可能となる。
(色温度の制御方法 第1の例)
上記した色温度の制御を行う実施の形態において色温度の制御をするとき、何らかの形で各波長に設けられたLEDの平均出力光パワーを制御する必要がある。
照明装置の色温度の制御で各波長のLEDの平均光パワーを変える第1の方法として、データのマーク率(全ビットに対するビット”1”の割合)を変える。この例の照明装置702側の構成は図10および図11と同様であるが、LEDドライバ103内に色温度制御部1050からの制御信号に対応してマーク率を変更できるデジタル信号処理部が備えられている。
【0060】
この方法を用いることにより、次の3つの効果を得ることが出来る。
・マーク率の変化はデジタル部の信号処理で行えるため、ハードの実装が容易である。
・データの変調振幅を変更しなくて済む。
・上記実施の形態では照明用LEDを駆動するLEDドライバ103に高速で大電流な変調を行う必要があるが、このような動作が可能なLEDドライバ103で細かい特性の操作と動作の安定性とを両立することは難しい。しかしマーク率の制御による方法を用いれば、振幅の制御が必要無いためLEDドライバ103に細かい操作を加える必要がない。
【0061】
図12に、マーク率の制御によって光パワーを変えたときの動作を示す。
送信するデジタルデータは、LEDドライバ103内で予め図示しないデジタル信号処理部により所定のマーク率のデジタルデータに変換される。
図12(a),図12(b)は、それぞれマーク率が約0.5と0.3のときの、LEDの発光パワーを示す図である。平均光パワーは図12(a)に対して図12(b)は4割小さくなっている。
【0062】
このようにマーク率を変更して平均光パワーの制御を行うことにより色温度制御を行うことができる。
(色温度の制御方法 第2の例)
照明装置の色温度の制御のために各波長のLEDの平均光パワーを変える第2の方法として、LED変調信号の直流オフセットを変更しても良い。
照明装置側のLEDを消光比の悪い状態で駆動している場合は、変調信号の”0”に対応する直流オフセット分の調整によって、LEDの出力平均光パワーを制御できる。前述のように大電流高速な信号振幅ドライブ部を細かい操作が可能なように実現することは難しい。LEDに印加する電流を全部、情報に対応してオンオフさせるのではなく、そのほんの一部だけをオンオフさせる形態で動作させて、消光比を意図的に劣化させている場合、直流オフセットに対応する直流電流と変調信号に対応する変調電流を加算する回路があり、直流電流と変調電流は加算回路以前に独立に制御することが可能である。すなわち、平均光パワーを制御するために、直流電流の制御のみを行えば良い。このようにすることによって平均出力パワーの制御が容易となる。
【0063】
以下、LED変調信号の直流オフセットを変更するときの照明装置702側の構成について図面を用いて説明する。
図13は照明装置702側の構成を示す図である。なお、図13において図10と同じものについては同一番号を付し説明は省略する。
図13において、送信するデジタルデータは入力端子1300を介してLEDドライバ103へ供給される。
LEDドライバ103内では、信号振幅ドライブ部1301が入力端子1300から入力されたデジタルデータを、LEDを駆動する電流のデータに変換して電流加算器1302へ出力する。
【0064】
一方、図8に示す上り用光受信器800でパワー情報を受信し、このパワー情報をバイアス電流供給手段1303へ出力する。
バイアス電流供給手段1303は、色温度を算出し、所望の色温度にするための、各波長のLEDのバイアス電流を電流加算器1302へ出力する。
電流加算器1302は、信号振幅ドライブ部1301から入力された電流とバイアス電流供給手段1303から入力されたバイアス電流とを加算し、LED201〜205へ出力する。
【0065】
LED201〜205は、電流加算器1302から入力された各電流によりドライブされ発光する。
この動作について図14を用いて説明する。
図14は要求される平均光パワーに対応して変調信号の直流オフセットを変えている様子を示している。
図14(b)は直流オフセットの大きさを小さくしており、図14(b)は図14(a)に対して約4割平均光パワーが減少している。
なお、図14では信号振幅ドライブ部1301から出力されるデータ分の電流は、マーク率が1/2である。
図14から判るように、直流オフセット分にデータ部に含まれる平均光パワーを加算したものが、トータルの平均光パワーである。
なお、LEDの電流−出力光パワーの特性が直線でない場合には、LEDに印加する直流電流値と出力光パワーの直流オフセット分は比例しないので、所望の出力光パワーが得られるような補正またはフィードバックが必要である。
【0066】
以上の例では、バイアス電流供給手段1303から出力される直流オフセット分の電流(上記バイアス電流)と、信号振幅ドライブ部1301から出力されるデータ分の電流を供給する手段が異なっている。よって直流オフセットを変更するときにはバイアス電流供給手段1303からの電流のみを変更すれば良い。この方法では、バイアス電流供給手段1303から出力する電流のみを個別に変更することにより照明装置702からの照明光全体の色温度を所定の色温度に保つことができるので、大電流の高速スイッチングが必要な信号振幅ドライブ部1301に変更を加えなくて済み、その構成を単純化することができる。
【0067】
なお、この色温度の制御方法では5つの可視光である波長λ1〜λ5を用いて照明しているものとして説明するが必ずしも5つである必要はなく、4つ以上であれば良い。
【0068】
(第5の実施の形態)
第5の実施の形態では、照明装置の通信機能が昼間にも使用される場合を想定し、照明機能と通信機能の両方が機能するモードと、通信のみが機能するモードを別個に持つことを特徴とする。
【0069】
本実施の形態では、上記(色温度の制御方法 第2の例)で説明した方法を用いている。
本願の照明装置は室内のワイヤレス通信環境を提供するものである。室内でのワイヤレス通信は、昼間の太陽光が差し込む時間帯にも行う可能性が高い。LEDを消光比の悪い状態で用いる場合、直流オフセット分は室内の照明のために使用されている。そこで、室内照明が必要無い場合は、直流オフセット分は取り除いてしまい、変調信号に対応する電流のみでLEDを駆動する。このようにすることによって、太陽光が差し込んでいて、室内照明が必要無いあるいは、少量で良いときには照明のためだけの電力を使用しないため、節電できる。
【0070】
以下、LED変調信号の直流オフセットを変更するときの照明装置702側の構成について図面を用いて説明する。
図15は照明装置702側の構成を示す図である。なお、図13と同じものについては同一番号を付し説明は省略する。
図15において、新たに照明ON/OFF制御部1501が設けられている。照明ON/OFF制御部1501には、ユーザによるスイッチ等の操作に応じて、照明をONにするか或いはOFFにするかを示す制御信号が供給される。照明ON/OFF制御部1501は、この制御信号に応じてバイアス電流供給手段1303をON/OFF制御する。照明をONする場合にはONに制御し、照明をOFFにする場合にはOFFに制御する。
【0071】
バイアス電流供給手段1303は、照明ON/OFF制御部1501によってONに制御されると機能して電流加算器1302へ直流電流を供給し、OFFに制御されると機能を停止して電流加算器1302へ直流電流を供給しない。
【0072】
次に図16を用いてこのときの動作を説明する。
図16(a)は照明機能と通信機能の両方を機能させているモードであり、直流オフセット分を大きく持ち、この部分が主に照明の機能を果たしている。
図16(b)は通信機能のみ機能させているモードであり、データ成分の平均パワーに相当する分の明るさのみで光っている状態である。
図16(a)が煌々と灯りが照っている状態であるのに対して、図16(b)はほの暗く点いている状態である。
このように通信のみのモードをサポートすることによって、昼間に太陽光で明るい部屋で電灯をつけっぱなしにする必要がなく、省エネが実現できる。
なお、以上説明した各実施の形態においては、本願の構成に関連する主要部分のみが示されており、実際に照明装置や端末を構成する際に必要な他の要素(例えば、アクセス制御部、電源等)は省略している。
【0073】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【0074】
【発明の効果】
以上説明したようにこの発明によれば、可視4色以上のLEDからなる照明装置を用いてワイヤレス光通信をしているので、より高い伝送レートと照明としての色温度について安定かつ自在な性能が得られるワイヤレス光通信システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のワイヤレス光通信システムに係る第1の実施の形態の全体構成を説明するための図。
【図2】照明装置の構成を説明するための図。
【図3】照明装置の等長配線を説明するための図。
【図4】端末の構成を説明するための図。
【図5】マルチパスによる波形の裾引きを説明するための図。
【図6】マルチパスによる波形の裾引きを説明するための図。
【図7】本発明のワイヤレス光通信システムに係る第2の実施の形態の全体構成を説明するための図。
【図8】照明装置の構成を説明するための図。
【図9】端末の構成を説明するための図。
【図10】本発明のワイヤレス光通信システムに係る第3の実施の形態の端末の構成を説明するための図。
【図11】本発明のワイヤレス光通信システムに係る第4の実施の形態の端末の構成を説明するための図。
【図12】マーク率の制御による光パワーを変えたときの動作を説明するための図。
【図13】照明装置の構成を説明するための図。
【図14】光パワーを変える方法の動作を説明するための図。
【図15】照明装置の構成を説明するための図。
【図16】照明ON/OFF制御時のLED駆動電流を説明するための図。
【符号の説明】
101…天井、102,702…照明装置、103…LEDドライバ、110,710,1010…端末、201〜205…LED、210…LEDセル、301,302,303…配線、400,450…光受信器、401,402,403,404,405,451,452,453…受光ユニット、411…受光器、421〜421…フィルタ、501…壁、502,503…光、800…上り信号用光受信器、901…上り信号用光送信器、1011…パワーモニタ、1050…色温度制御部、1101…温度検出手段、1301…入力端子、1302…電流加算器、1303…バイアス電流供給手段、1304…信号振幅ドライブ部、1501…照明ON/OFF制御部。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a device for spatial transmission, and more particularly to a wireless optical communication system for spatial transmission using LED light.
[0002]
[Prior art]
Since blue and violet colors have been added to the LEDs to increase the output, research and development have been conducted to realize illumination with LEDs with lower power consumption and longer life. There are roughly two methods for realizing indoor lighting with LEDs. One is to apply a fluorescent paint to a blue-violet or ultraviolet LED and to excite it with the light of the LED to obtain fluorescent light of a plurality of colors of visible light so that it looks white in total. The other is to emit light in combination with visible LEDs of a plurality of colors so that the LED looks totally white.
[0003]
The latter method has higher conversion efficiency from electric energy to light energy. However, since the light-emitting characteristics of each LED change depending on the light-emitting time, the ambient temperature, and the like, stable performance with respect to the total color (color temperature) cannot be obtained, and it is not regarded as a favorite in lighting applications.
[0004]
On the other hand, a wireless optical communication system that further performs data communication using the latter LED illumination has been proposed (for example, see Patent Document 1). In Patent Literature 1, a lighting device using an LED is modulated, and data is transmitted to a terminal installed indoors. Further, there is disclosed a system in which LED illumination is constituted by three primary colors, and a type of wavelength multiplex transmission in which each color is modulated with individual data. The receiving terminal separates the three colors of light and receives them with different light receiving means to obtain the original three data.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-290335
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional wireless optical communication system, there has been a problem that stable and free performance cannot be obtained for the color temperature as illumination.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a wireless optical communication system capable of obtaining stable and free performance with respect to color temperature as illumination. Another object of the present invention is to provide a wireless optical communication system having an improved wavelength multiplexing transmission function.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the present invention, there is provided a wireless device comprising at least one terminal and a lighting device for illuminating a room using a plurality of light emitting diodes and performing optical wireless communication with the terminal. In the optical communication system, the lighting device includes four or more groups having mutually different visible light emission center wavelengths, and a plurality of light emitting diodes that emit light that is data-modulated by different data independently for each of the groups. And a light emitting diode driving circuit for driving the plurality of light emitting diodes, wherein the terminal has one or more light receiving units, and the light receiving units transmit one of the four or more groups. And an optical filter for removing the other group, and light detecting means for extracting the data by detecting light transmitted through the optical filter. To provide a wireless optical communication system.
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(First Embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the wireless optical communication system of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of the entire wireless optical communication system of the present invention.
In FIG. 1, an illuminating device 102 attached to a ceiling 101 uses an LED as a light source, and the LED in the illuminating device 102 uses LEDs of five kinds of wavelengths (λ1 to λ5) in a visible range. As described above, in the present invention, LEDs having different wavelengths of four or more colors in the visible region are used. The wavelengths are, for example, λ1 = 700 nm, λ2 = 612 nm, λ3 = 546 nm, λ4 = 480 nm, and λ5 = 430 nm.
[0009]
Each of the five wavelengths is modulated by different data, and the data is transmitted to each terminal 110 in the room.
Light of each wavelength is modulated by digital amplitude modulation (ASK), and the modulation rate is, for example, 50 Mbps, respectively. Data transmission of 250 Mbps in total is performed between the lighting device 102 and the terminal 110.
[0010]
The LED driver 103 drives an LED in the lighting device 102 according to externally input data.
The LED driver 103 includes a driver corresponding to each wavelength, and in some cases, each driver further includes a plurality of drive ICs. The number of LEDs connected to one driver IC is determined depending on the current driving capability of the driver IC and the required current amount of the LED. In the figure, the wires are collectively shown by one line.
[0011]
Although not shown, the transmission data is appropriately allocated to five wavelengths before being input to the LED driver 103.
Next, the configuration of the lighting device 102 will be described in more detail with reference to FIG.
FIG. 2 is a view of the lighting device 102 installed on the ceiling 101 with the lamp cover removed and viewed from below.
As shown in FIG. 2, for example, the LED cells 210 of the lighting device 102 are regularly arranged at equal intervals on a concentric circle centered on the center of the lighting device 102. At the innermost periphery, four LED cells 210 are arranged concentrically. Next, ten LED cells 210 are arranged concentrically outward. At the outermost periphery, 15 LED cells 210 are arranged concentrically.
[0012]
Each LED cell 210 has LEDs 201 to 205 of five colors arranged as shown in FIG. The LEDs 201 to 205 are arranged as close as possible. This suppresses the phenomenon that the shadow formed when the light from the lighting device 102 shines on the indoor object is rainbow-colored.
[0013]
These LED cells 210 are supplied with a drive current corresponding to each wavelength from the LED driver 103 shown in FIG.
When the LED driver 103 is installed in the immediate vicinity of each of the LEDs 201 to 205, digital data to be transmitted is supplied to the LED driver 103 provided for each LED cell 210. When a plurality of LEDs of the same wavelength are driven by one LED driver 103, a driving current is supplied from the LED driver 103 provided for each wavelength to the LED of the same wavelength.
[0014]
The drive current supplied to the LED or the digital signal supplied to the LED cell 210 in accordance with the transmitted digital data is desirably connected to the LED of the same wavelength by an equal-length wiring. This example will be described with reference to FIG.
[0015]
FIG. 3 shows an example in which equal-length wiring is provided to the LED 204 having the wavelength λ4 in each LED cell 210.
A wiring 301 indicated by a two-dot chain line supplies a drive current to the fifteen LED cells 210 arranged on the outermost concentric circle. A wiring 302 indicated by a dashed line supplies a drive current to ten LED cells 210 arranged on the second concentric circle from the inside. A wiring 303 shown by a solid line supplies a drive current to the four LED cells 210 arranged on the innermost concentric circle.
[0016]
The wirings 301, 302, and 303 shown in FIG. 3 have the same wiring distance from the center of the lighting device 102 to the LED 204. Equal length wiring is also performed for each of the other four wavelengths.
[0017]
By performing equal-length wiring in this way, LEDs having the same wavelength are modulated at substantially the same timing. As a result, a signal reaching the terminal 110 under illumination of the lighting device 102 (a total signal obtained by adding the light emitted from each LED cell 210) due to a difference in the modulation timing of the LED having the same wavelength has a distorted waveform. Can be prevented.
[0018]
Next, the configuration of the terminal 110 that receives the data light transmitted from the lighting device 102 will be described with reference to the drawings.
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a configuration of an optical receiver provided in terminal 110.
FIG. 4A shows an optical receiver 400 that receives all the wavelengths (λ1 to λ5) output from the illumination device 102 in FIG. 1, and FIG. 4B shows light of a type that receives only some of the wavelengths. Receiver 450. Thus, the optical receiver does not necessarily need to be configured to be able to receive all wavelengths (λ1 to λ5).
[0019]
The optical receiver 400 includes light receiving units 401, 402, 403, 404, and 405 corresponding to all wavelengths of λ1 to λ5. The optical receiver 450 includes light receiving units 451, 452, and 453 corresponding to a total of three wavelengths of λ1, λ2, and λ3.
[0020]
Since the operation of each light receiving unit is the same in any of the optical receivers, the operation of the light receiving unit will be described with reference to FIG.
In FIG. 4A, light output from the illumination device 102 enters the optical receiver 400.
The light receiving unit 401 is provided with a filter 421 that transmits light of λ1 at a light incident portion of the light receiver 411, removes other wavelengths output by the LED of the illumination device 102, and passes only light of the wavelength λ1. As a result, the light receiver 411 receives only the data superimposed on the light having the wavelength λ1. Similarly, the light receiving units 402 to 405 of the other wavelengths λ2 to λ5 use the filters 422 to 425 and receive only the data superimposed on the light of the wavelengths λ2, λ3, λ4, and λ5.
[0021]
The light receiving units 401 to 405 output the received data to a block that performs the following processing (data format conversion and the like) as appropriate.
As described above, the LED lighting is constituted by LEDs of four or more colors.
As described in the conventional example, if there are LEDs of three primary colors, white light can be synthesized, and further, light of any color can be synthesized by adjusting the power of each light. However, it is desirable that the number of colors be larger because of the following points.
[0022]
(A) Even if LEDs corresponding to the three primary colors are prepared, it is difficult to accurately prepare LEDs having wavelengths corresponding to the three primary colors due to variations in the LED manufacturing process and the like. As a result, the colors that can be combined are limited. If the number of colors is large, even if each wavelength is somewhat inaccurate, the limitation on the synthesized color due to the inaccuracy of the wavelength is greatly relaxed.
[0023]
(B) Large-capacity communication is desired. The modulation speed of a single LED is at most several hundred Mbps, and the modulation speed of a high-brightness LED for illumination is further reduced. Therefore, the larger the number of wavelengths, the larger the capacity.
[0024]
(C) In the case of performing wireless optical communication using LED illumination as a light source, since communication is based on diffused light (light that spreads in all directions from the light source), waveform tailing due to multipath occurs (details will be described later). Depending on the structure of the room or the like, the modulation speed may be limited to a modulation speed lower than the modulation speed of the LED alone due to the tailing. If the number of colors (the number of multiplexed wavelengths) is large, a certain transmission rate can be guaranteed in total even if the modulation speed of each color is suppressed low and the limitation due to the tailing is relaxed.
[0025]
With such a configuration, it is possible to guarantee a variable width of the color as illumination, and it is possible to realize a high transmission rate.
Next, the bit rate limitation by multipath will be described with reference to FIGS.
First, a phenomenon in which a waveform has a tail due to indoor multipath will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 5, when the terminal 110 is on the side of a reflector, for example, the wall 501, the terminal 110 has light 502 that directly reaches from the lighting device 102 and light 503 that once reaches the wall 501 and then reaches the wall 501. .
[0026]
Even if the lighting device 102 is wired with the same length as shown in FIG. 3, the light emitted from each LED may reach the terminal 110 with a slight shift due to the positional relationship between the terminal 110 and the lighting device 102. become.
[0027]
For this reason, even if the waveform emitted from each LED of the illumination device 102 is a perfect rectangular wave as shown in FIG. 6A, the rising of the waveform reaching the terminal 110 is shown in FIG. 6B. As a result, the waveform becomes slightly dull.
[0028]
For the falling portion, in addition to the rounding of the waveform generated for the same reason, the light once reflected by the wall 501 arrives with a delay, so that the trailing portion is added to the waveform.
Depending on the amount of reflection from wall 501, this tailing severely limits the bit rate.
For example, one time slot time of a 20 Mbps data signal is 50 ns, which is 15 m in terms of the optical path length of light propagating in the air. This is 1.5 m at 200 Mbps.
[0029]
Assuming that the average of the optical path length difference between the light that directly reaches the terminal 110 from the lighting device 102 and the light that arrives after being reflected by the wall 501 is about 50 cm, at 20 Mbps it is about 1/30 of one time slot, so the waveform is rounded. Hardly occurs. However, at 200 Mbps, this becomes 1/3, and a clear waveform rounding is observed.
[0030]
Since the power of the light source is very large in the wireless optical communication by the illumination device 102, the bit rate limitation due to insufficient power, which has been a problem in the conventional diffusion type wireless optical communication, hardly causes a problem. However, the bit rate is effectively limited by the tailing due to multipath. Of course, there is no problem if the size of the multipath is sufficiently small. However, since the size of the multipath depends on the material of the object causing reflection, it is practically uncontrollable.
[0031]
On the other hand, since the illuminating device 102 is a diffusion type light source, there is a correlation between the optical path length difference generated by the multipath and the magnitude of the light passing through the path, and the light in the path increases as the optical path length difference increases. Become smaller.
[0032]
Therefore, it is necessary to limit the bit rate to such a degree that the waveform is not seriously affected even if there is a multipath from a material having a high reflectance such as a mirror in the line design.
The above is the details of the bit rate limitation by the multipath.
In the present application, unlike a conventional example, a plurality of wavelengths are individually received by a plurality of receiving units provided in an optical receiver without being separated. That is, it is assumed that an optical filter for extracting only each wavelength is attached to the incident surface of each receiving unit, and each optical receiving unit is spatially arranged. The light from the LED lighting is diffused light, and light having substantially the same content arrives at a place several mm to several cm away, so that it is effectively used. It is much cheaper, simpler, and less lossy than using a conventional dichroic filter for separating light from one entrance port in cascade.
[0033]
In the wireless optical communication system of the present invention, the bit rate does not need to be the same for each wavelength. If emphasis is placed on the function as illumination, the magnitude of the power for each wavelength always occurs. At this time, for a wavelength having a large power, a higher bit rate may be set. By setting a higher bit rate at a wavelength with a large power, data can be transmitted efficiently with illumination close to natural light.
[0034]
The number of wavelengths is preferably as large as possible for reasons (a), (b) and (c) above. However, the emission spectrum of the LED has a certain width, and there is a limit to packing in a limited region of the visible region with a small number of overlapping portions (of course, if the number of overlapping portions increases, crosstalk between wavelengths may occur. Waveform distortion may occur due to severe demands on the center wavelength and wavelength bandwidth of the wavelength filter of the optical receiving unit, resulting in deterioration of the yield, and necessity of receiving the signal at the end of the emission spectrum. There is).
[0035]
Further, the shape of the emission spectrum of the LED is slightly different depending on the specific structure and composition of the LED even when the center wavelength is the same. It is desirable to pack with. The emission spectrum width of the LED is, for example, about 650 nm at the center wavelength, and is about 80 nm (full width 20 dB down from the peak). The emission spectrum width tends to decrease as the center wavelength decreases, but considering that the visible region is only about 400 nm from 400 nm to 800 nm, it can be said that about five colors can be packed with a margin.
[0036]
On the other hand, when viewed from the viewpoint of dimming (color temperature), for example, a fluorescent lamp or the like has an emission line having a wavelength close to the three primary colors and an emission line with a weak power in between the emission lines. Color is realized. Also, relatively high-end inkjet printers use five (+) black inks for natural coloring. A combination of three colors and one color between each color is a combination that facilitates dimming (a color control algorithm is easy). For this reason, about five colors are appropriate for fine control of the color temperature.
[0037]
As described above, by setting the number of wavelengths (colors) of the diodes in the visible region of LED lighting to five colors, it is possible to reduce the overlap of emission spectra, reduce crosstalk between wavelengths, and achieve fine dimming. Become.
[0038]
(Second embodiment)
Hereinafter, a second embodiment of the wireless optical communication system of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the second embodiment, it is possible to transmit a signal from the terminal to the lighting device.
[0039]
FIG. 7 is a diagram showing the configuration of the entire wireless optical communication system of the present invention.
In FIG. 7, each terminal 710 includes an upstream optical transmitter having an infrared wavelength λ6 (for example, 850 nm). In response to this, the lighting device 702 includes an upstream optical receiver corresponding to λ6. The bit rate of the upstream signal is, for example, 1 Mbps.
[0040]
The light source used in the upstream optical transmitter provided in each terminal 710 is, for example, an LED. However, since the upstream signal light does not require a function as illumination, a semiconductor laser having an output within a range that satisfies eye safety standards is used. (LD).
[0041]
Further, since it is not necessary to illuminate the whole room unlike the lighting device 702, even if the light source for the upstream signal of the terminal 710 is a diffused light, the light source of the lighting device 702 is directed to an optical receiver by narrowing the spread angle to some extent. A beam that emits light may be used.
[0042]
However, in the latter case, a beam tracking function is required.
In addition, the uplink signal usually does not require as much bandwidth as the downlink signal, and therefore may have a lower bit rate than the downlink signal.
Since the light from the LED lighting is diffused light, if a receiving unit is provided on the lighting device side, there is a possibility that the light of the own device may be sneak around and received. Therefore, it is desirable to realize uplink communication with light having a wavelength not used by the lighting device. Light of a visible wavelength that is not used in the lighting device may be used, but when monochromatic light is sent from the terminal to the lighting device in the visible range, the lighting device is illuminated with that color, The color balance of the lighting is lost. Therefore, the uplink from the terminal to the lighting device is desirably one of infrared light and ultraviolet light, and among them, communication using infrared light in which the semiconductor light emitting and receiving element is developed is desirable.
[0043]
It is not necessary that all of the three terminals 710 have an optical transmitter for uplink signals. In this example, for example, two of the three terminals 710 have optical transmitters for uplink signals.
Next, the configuration of the lighting device 702 that receives data light using infrared rays transmitted from the terminal 710 will be described in more detail with reference to FIG.
FIG. 8 is a view of the lighting device 702 installed on the ceiling 101 with the lamp cover removed and viewed from below. Note that the same components as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0044]
The LED cells 210 of the lighting device 702 are arranged, for example, in the same manner as in FIG.
In the lighting device 702, an optical receiver 800 for an upstream signal for receiving the infrared ray of the wavelength λ6 transmitted from the terminal 710 is provided at the center of the lighting device 702. The structure of the upstream optical receiver 800 is the same as that of the light receiving unit 401 shown in FIG. 4 except that the optical filter 421 provided on the light receiving surface side of the light receiver 411 is designed to transmit only infrared light of wavelength λ6. I have. Thereby, the lighting device 702 can receive the infrared ray of the wavelength λ6 transmitted from the terminal 710.
[0045]
Next, the configuration of the terminal 710 will be described with reference to the drawings.
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a configuration of the terminal 710. Note that the same components as those in FIG. 4A are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
In FIG. 9, in addition to the optical receiver 400, an optical transmitter for uplink signal 901 is provided in the terminal 710. The upstream signal light transmitter 901 transmits data to the lighting device 702 using infrared light having the wavelength λ6.
[0046]
In the example of FIG. 7, two terminals 710 have an upstream signal transmitter 901. When the plurality of terminals 710 output an optical signal to the illumination device 702 using the infrared ray having the same wavelength λ6, some kind of access control is necessary. For example, it is preferable to avoid collision of signals with TDMA or the like as much as possible. In this case, a narrow-band line using infrared light may be shared with a control signal line (control line). In this case, since a control signal such as access permission is exchanged via infrared light of wavelength λ6, it is necessary to provide an optical transmitter of wavelength λ6 also on the lighting device 702 side. At this time, it is necessary to carefully dispose the λ6 light between the optical receiving unit having the wavelength λ6 and the optical transmitter having the wavelength λ6 so that no wraparound of the light may occur. Similarly, it is necessary to install an optical receiver having the wavelength λ6 on the terminal 710 side. Of course, any one of the wavelengths λ1 to λ5, which is visible light, may be used for the downstream control signal.
[0047]
As described above, in addition to the downlink communication from the LED lighting to the terminal, by performing the uplink communication from the terminal to the LED lighting with infrared light, it is possible to transmit the uplink data from the terminal 710 side. Become.
[0048]
Also, in this example, infrared light is used as an uplink from the terminal to the lighting device, but it is not always necessary to use light, and wireless may be used as the uplink.
(Third embodiment)
Hereinafter, a third embodiment of the wireless optical communication system of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the third embodiment, the color temperature of the illuminating light by the lighting device is controlled by using the terminal having the light receiving unit corresponding to all the wavelengths of the downstream visible light among the terminals having the upstream optical transmitter. It is possible to do.
[0049]
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a lighting device and a terminal corresponding to such a function. The same components as those in FIGS. 7 and 9 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
In FIG. 10, a terminal 1010 includes light receiving units 401 to 405 that receive wavelengths λ1 to λ5 of visible light output from a lighting device 702.
The light receiver 411 provided in the light receiving units 401 to 405 outputs the value of the optical power detected for each wavelength to the power monitor 1011.
The power monitor 1011 outputs the value of the optical power detected by the light receiving units 401 to 405 to the upstream signal optical transmitter 901.
The upstream signal optical transmitter 901 outputs the value of the optical power input from the power monitor 1011 to the lighting device 702 using infrared light having the wavelength λ6.
The lighting device 702 outputs the power information received by the upstream light receiver 800 shown in FIG. 8 to the color temperature control unit 1050. The color temperature control unit 1050 estimates (calculates) the spectrum shape, that is, the color temperature from the power information input from the terminal 1010, and outputs a color temperature correction value for correcting the deviation from the desired color temperature to the LED driver. Output to 103. The LED driver 103 adjusts the power ratio of each wavelength so that the light output from the lighting device 702 has a desired color temperature. As a result, the color temperature of the entire light output from the lighting device 702 is maintained at a desired color temperature.
[0050]
Note that the processing for estimating (calculating) the color temperature does not necessarily need to be performed on the lighting device 702 side. For example, the terminal 1010 holds information about a desired color temperature by being notified in advance from the lighting device 702 or the like. Then, the terminal 1010 estimates a color temperature from the power value obtained by the power monitor 1011, and obtains a wavelength to be corrected and its correction value from the held desired color temperature. The terminal 1010 may output the obtained correction value to the lighting device 702 by using an up system using the infrared ray λ6.
[0051]
The simplest way of detecting the optical power in each of the light receiving units 401 to 405 is to measure the DC photocurrent value of the photodiode.
However, as a result of, for example, sunlight at sunset, light from other than the illumination device 702 enters the light receiving units 401 to 405 of the terminal 710 to increase the DC photocurrent, and the spectrum of the sunlight or the like increases in the illumination device. It is envisioned that the spectrum will differ from the spectrum corresponding to the desired color temperature of 702.
[0052]
In such a case, if the total color temperature including sunlight is the desired target color temperature as the final target, the measurement of the DC photocurrent value described above may be used.
However, normally, since the color temperature of the lighting device 702 alone is controlled, a change in the measured value due to sunlight at dusk or the like is not preferable. Therefore, if possible, the amplitude of the data component superimposed on the wavelengths λ1 to λ5 should be detected instead of the DC photocurrent value. In some cases, the amplitude of the data component may be different depending on the wavelength. In this case, if the amplitude of the modulated signal at the time of the modulated signal in the lighting device 702 is known, it is detected on the terminal 1010 side. Then, by knowing how much the amplitude differs, the spectral shape can be estimated and the color temperature can be estimated.
[0053]
As a result, the color temperature of the lighting device alone can always be controlled without being affected by sunlight at sunset or the like.
As described above, in the third embodiment, the power of the light of each wavelength is detected by the optical receiver having the light receiving unit that receives all of the visible light of a plurality of wavelengths emitted from the lighting device. The color temperature of the illumination can be estimated by detecting the ratio of these optical powers. Therefore, the light power or information obtained by processing the light power and calculating the ratio and color temperature is sent to the lighting device through the uplink. The lighting device controls the desired color temperature by using the information. As a result, information on the color temperature is fed back, so that the color temperature of the illumination can be stabilized.
[0054]
(Fourth embodiment)
A photodiode is usually used as a light receiving element for optical communication. The conversion efficiency and the dark current of the photodiode vary depending on the temperature, albeit slightly.
In the wireless optical communication system of the present embodiment, wavelength multiplexing with a very wide width is performed. In such a case, photodiodes having the same composition cannot receive all wavelengths (efficiently). If photodiodes of different compositions or photodiodes of the same composition have significantly different light receiving wavelengths, the light receiving characteristics do not show the same temperature characteristics.
[0055]
In the fourth embodiment, when calculating the ratio of the optical power detected by each light receiving unit, the characteristic correction is performed in consideration of the different temperature characteristics of the photodiodes used in each light receiving unit. Thereby, the calculation result of the color temperature is made constant regardless of the temperature.
[0056]
Hereinafter, a fourth embodiment of the wireless optical communication system of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 11 is a diagram showing the overall configuration of the wireless optical communication system of the present invention. In FIG. 11, the same components as those in FIG. 10 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. As shown in FIG. 11, a temperature detecting unit 1101 is provided near the light receiving units 401 to 405 of the optical receiver 400. The temperature detecting unit 1101 outputs a temperature near the light receiving units 401 to 405 to the power monitor 1011.
[0057]
The power monitor 1011 is different from the third embodiment in the following points. In the power monitor 1011, the temperature characteristics of the photodiode used in each light receiver 411 are registered in advance. For this registration, any memory such as a ROM or any other device that can register characteristics may be used.
[0058]
The power monitor 1011 compares the value of the optical power measured by the light receiver 411 in each of the light receiving units 401 to 405 with the temperature characteristic registered in advance and the temperature detected by the temperature detecting unit 1101. Correct so that the value is correct.
[0059]
As a result, it is possible to reduce the estimation error of the color temperature due to the season and the temperature.
(First example of color temperature control method)
When controlling the color temperature in the above-described embodiment for controlling the color temperature, it is necessary to control the average output light power of the LED provided for each wavelength in some form.
As a first method of changing the average light power of each wavelength LED by controlling the color temperature of the lighting device, the data mark rate (the ratio of bit “1” to all bits) is changed. The configuration of the lighting device 702 side in this example is the same as that of FIGS. 10 and 11, but a digital signal processing unit that can change the mark rate in response to a control signal from the color temperature control unit 1050 is provided in the LED driver 103. Have been.
[0060]
By using this method, the following three effects can be obtained.
Since the change of the mark ratio can be performed by the signal processing of the digital unit, the hardware can be easily mounted.
-It is not necessary to change the modulation amplitude of data.
In the above-described embodiment, it is necessary to perform high-speed and large-current modulation on the LED driver 103 that drives the illumination LED. However, the LED driver 103 capable of such an operation can operate fine characteristics and operate with stability. It is difficult to achieve both. However, if a method based on the control of the mark ratio is used, there is no need to control the amplitude, so that it is not necessary to add a detailed operation to the LED driver 103.
[0061]
FIG. 12 shows the operation when the optical power is changed by controlling the mark ratio.
The digital data to be transmitted is converted into digital data having a predetermined mark rate by a digital signal processing unit (not shown) in the LED driver 103 in advance.
FIGS. 12A and 12B are diagrams showing the light emission power of the LED when the mark ratio is about 0.5 and 0.3, respectively. The average optical power is 40% smaller in FIG. 12B than in FIG.
[0062]
By controlling the average light power by changing the mark ratio in this manner, color temperature control can be performed.
(Second example of color temperature control method)
As a second method of changing the average light power of the LED of each wavelength to control the color temperature of the lighting device, the DC offset of the LED modulation signal may be changed.
When the LED on the lighting device side is driven in a state of a poor extinction ratio, the output average light power of the LED can be controlled by adjusting the DC offset corresponding to “0” of the modulation signal. As described above, it is difficult to realize a high-current and high-speed signal amplitude drive unit so that it can be operated finely. If the extinction ratio is deliberately degraded by operating the current applied to the LED in such a manner that only a part of it is turned on / off instead of turning it on / off in response to the information, it corresponds to the DC offset. There is a circuit for adding a DC current and a modulation current corresponding to a modulation signal, and the DC current and the modulation current can be independently controlled before the addition circuit. That is, in order to control the average optical power, only the DC current needs to be controlled. This facilitates control of the average output power.
[0063]
Hereinafter, the configuration on the lighting device 702 side when changing the DC offset of the LED modulation signal will be described with reference to the drawings.
FIG. 13 is a diagram showing a configuration of the lighting device 702 side. 13 that are the same as those in FIG. 10 have the same reference numerals and description thereof will be omitted.
In FIG. 13, digital data to be transmitted is supplied to the LED driver 103 via the input terminal 1300.
In the LED driver 103, the signal amplitude drive unit 1301 converts digital data input from the input terminal 1300 into data of a current for driving the LED and outputs the data to the current adder 1302.
[0064]
On the other hand, power information is received by the upstream optical receiver 800 shown in FIG. 8, and this power information is output to the bias current supply means 1303.
The bias current supply unit 1303 calculates the color temperature, and outputs a bias current of the LED of each wavelength to the current adder 1302 to obtain a desired color temperature.
The current adder 1302 adds the current input from the signal amplitude drive unit 1301 and the bias current input from the bias current supply unit 1303, and outputs the result to the LEDs 201 to 205.
[0065]
The LEDs 201 to 205 are driven by the currents input from the current adder 1302 and emit light.
This operation will be described with reference to FIG.
FIG. 14 shows how the DC offset of the modulation signal is changed according to the required average optical power.
In FIG. 14B, the magnitude of the DC offset is reduced, and in FIG. 14B, the average optical power is reduced by about 40% compared to FIG. 14A.
In FIG. 14, the mark rate of the current for the data output from the signal amplitude drive unit 1301 is 1 /.
As can be seen from FIG. 14, the sum of the DC offset and the average optical power included in the data section is the total average optical power.
If the current-output light power characteristic of the LED is not linear, the DC current value applied to the LED and the DC offset of the output light power are not proportional, so that the correction or the correction to obtain the desired output light power is performed. Feedback is needed.
[0066]
In the example described above, the current for the DC offset (the bias current) output from the bias current supply unit 1303 and the unit for supplying the current for the data output from the signal amplitude drive unit 1301 are different. Therefore, when changing the DC offset, only the current from the bias current supply means 1303 needs to be changed. In this method, the color temperature of the entire illuminating light from the illumination device 702 can be maintained at a predetermined color temperature by individually changing only the current output from the bias current supply unit 1303. The required signal amplitude drive section 1301 does not need to be changed, and the configuration can be simplified.
[0067]
In this color temperature control method, the description will be made assuming that illumination is performed using five visible light wavelengths λ1 to λ5. However, the number is not necessarily limited to five, and may be four or more.
[0068]
(Fifth embodiment)
In the fifth embodiment, it is assumed that the communication function of the lighting device is used even in the daytime, and the mode in which both the lighting function and the communication function function and the mode in which only the communication functions are separately provided. Features.
[0069]
In the present embodiment, the method described above (second method of controlling color temperature) is used.
The lighting device of the present application provides an indoor wireless communication environment. Indoor wireless communication is likely to be performed even during daylight hours. When an LED is used with a poor extinction ratio, the DC offset is used for indoor lighting. Therefore, when room lighting is not required, the DC offset is removed, and the LED is driven only by the current corresponding to the modulation signal. By doing so, when sunlight is inserted and indoor lighting is not required or a small amount of light is sufficient, electric power only for lighting is not used, so that power can be saved.
[0070]
Hereinafter, the configuration on the lighting device 702 side when changing the DC offset of the LED modulation signal will be described with reference to the drawings.
FIG. 15 is a diagram showing a configuration of the lighting device 702 side. Note that the same components as those in FIG. 13 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
In FIG. 15, a lighting ON / OFF control unit 1501 is newly provided. The lighting ON / OFF control unit 1501 is supplied with a control signal indicating whether to turn on or off the lighting in accordance with an operation of a switch or the like by a user. The illumination ON / OFF control unit 1501 controls ON / OFF of the bias current supply unit 1303 according to the control signal. When the lighting is turned on, it is turned on, and when the lighting is turned off, it is turned off.
[0071]
The bias current supply unit 1303 functions when it is turned on by the lighting ON / OFF control unit 1501 to supply a DC current to the current adder 1302, and when it is turned off, stops its function and turns off the current adder 1302. Do not supply DC current to
[0072]
Next, the operation at this time will be described with reference to FIG.
FIG. 16A shows a mode in which both the illumination function and the communication function are functioning, which has a large DC offset, and this portion mainly fulfills the function of illumination.
FIG. 16B shows a mode in which only the communication function is functioning, in which the light is shining only with the brightness corresponding to the average power of the data component.
FIG. 16A shows a state where the light is shining brightly, while FIG. 16B shows a state where the light is dimly lit.
By supporting the communication-only mode in this way, it is not necessary to keep the lights on in a room brightly lit by sunlight in the daytime, and energy can be saved.
Note that, in each of the embodiments described above, only the main parts related to the configuration of the present application are shown, and other elements (for example, an access control unit, Power supply etc.) are omitted.
[0073]
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying constituent elements in an implementation stage without departing from the scope of the invention. Various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the above embodiments. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Further, components of different embodiments may be appropriately combined.
[0074]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, wireless optical communication is performed using an illumination device including four or more visible LEDs, so that a stable and flexible performance can be achieved with respect to a higher transmission rate and color temperature as illumination. The resulting wireless optical communication system can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram for explaining an overall configuration of a first embodiment according to a wireless optical communication system of the present invention.
FIG. 2 illustrates a structure of a lighting device.
FIG. 3 is a diagram illustrating equal-length wiring of a lighting device.
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of a terminal.
FIG. 5 is a view for explaining waveform skirting by multipath.
FIG. 6 is a view for explaining waveform tailing by multipath.
FIG. 7 is a diagram for explaining the overall configuration of a second embodiment according to the wireless optical communication system of the present invention.
FIG. 8 illustrates a structure of a lighting device.
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of a terminal.
FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of a terminal according to a third embodiment of the wireless optical communication system of the present invention.
FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of a terminal according to a fourth embodiment of the wireless optical communication system of the present invention.
FIG. 12 is a diagram for explaining an operation when the optical power is changed by controlling the mark ratio.
FIG. 13 illustrates a structure of a lighting device.
FIG. 14 is a diagram for explaining the operation of the method for changing the optical power.
FIG. 15 illustrates a structure of a lighting device.
FIG. 16 is a diagram for explaining an LED drive current at the time of lighting ON / OFF control.
[Explanation of symbols]
101: ceiling, 102, 702: lighting device, 103: LED driver, 110, 710, 1010: terminal, 201 to 205: LED, 210: LED cell, 301, 302, 303: wiring, 400, 450: optical receiver , 401, 402, 403, 404, 405, 451, 452, 453: light receiving unit, 411: light receiver, 421 to 421, filter, 501: wall, 502, 503: light, 800: light receiver for upstream signal, Reference numeral 901: an optical transmitter for an upstream signal; 1011, a power monitor; 1050, a color temperature controller; 1101, a temperature detecting means; 1301, an input terminal; 1302, a current adder; 1303, a bias current supplying means; Unit, 1501 ... Lighting ON / OFF control unit.

Claims (11)

少なくとも1台の端末と、複数の発光ダイオードを用いて室内を照明すると共に前記端末との間で光無線通信を行う照明装置とからなるワイヤレス光通信システムにおいて、
前記照明装置は、
互いに異なる可視域の発光中心波長を有する4つ以上の群からなり、前記群毎にそれぞれ独立して異なるデータによりデータ変調した光を発光する複数の発光ダイオードと、
前記複数の発光ダイオードを駆動する発光ダイオード駆動回路とを備え、
前記端末は、
1つ以上の光受信ユニットを有し、
前記光受信ユニットは前記4つ以上の群の内1つを透過し、他の群を除去する光フィルタと、この光フィルタを透過した光を検出することにより前記データを抽出する光検出手段と
を備えたことを特徴とするワイヤレス光通信システム。
In a wireless optical communication system comprising at least one terminal and a lighting device that illuminates a room using a plurality of light emitting diodes and performs optical wireless communication with the terminal,
The lighting device,
A plurality of light-emitting diodes, each comprising four or more groups having emission center wavelengths in the visible region different from each other, and emitting light modulated by data independently of each of the groups,
A light emitting diode drive circuit for driving the plurality of light emitting diodes,
The terminal is
Having one or more optical receiving units,
An optical filter that transmits one of the four or more groups and removes the other group; and a light detection unit that extracts the data by detecting light transmitted through the optical filter. A wireless optical communication system comprising:
前記群の数は5であることを特徴とする請求項1記載のワイヤレス光通信システム。The wireless optical communication system according to claim 1, wherein the number of the groups is five. 更に前記端末は、
前記照明装置へ伝送するための上りデータが入力される上りデータ入力端と、
前記上りデータ入力端から入力された上りデータを前記照明装置へ発する発信手段とを備え、
前記照明装置は、
前記発信手段から発信された上りデータを受信する受信手段を備えたことを特徴とする請求項1または2記載のワイヤレス光通信システム。
Further, the terminal is:
An upstream data input terminal to which upstream data to be transmitted to the lighting device is input;
Transmitting means for transmitting the uplink data input from the uplink data input terminal to the lighting device,
The lighting device,
3. The wireless optical communication system according to claim 1, further comprising a receiving unit that receives the uplink data transmitted from the transmitting unit.
前記照明装置および前記端末は、上りデータの送受信に赤外光を用いることを特徴とする請求項3記載のワイヤレス光通信システム。The wireless optical communication system according to claim 3, wherein the lighting device and the terminal use infrared light for transmitting and receiving uplink data. 更に前記端末の少なくとも1つは、
前記4つ以上の群の全てに対応した光受信ユニットを有し、
各々の前記光受信ユニットにより検出された光パワーに応じた信号を前記発信手段によって前記上りデータとして発信し、
前記照明装置は、
前記受信手段により受信された前記信号に応じて前記発光ダイオード駆動回路の駆動電流を変えることにより前記照明装置全体としての色温度を補正する色温度補正手段とを備えたことを特徴とする請求項3または4に記載のワイヤレス光通信システム。
Further, at least one of said terminals comprises:
Having optical receiving units corresponding to all of the four or more groups,
Transmitting a signal corresponding to the optical power detected by each of the optical receiving units as the uplink data by the transmitting unit,
The lighting device,
And a color temperature correction means for correcting a color temperature of the entire lighting device by changing a drive current of the light emitting diode drive circuit in accordance with the signal received by the reception means. 5. The wireless optical communication system according to 3 or 4.
更に前記端末は、
前記受信ユニット近傍の温度を測定する温度測定手段と、
この温度特性手段により測定された温度に応じて、前記光パワーに応じた信号を、前記照明装置全体としての色温度がより正しく補正される方向に補正する補正手段とを備えたことを特徴とする請求項5に記載のワイヤレス光通信システム。
Further, the terminal is:
Temperature measuring means for measuring the temperature near the receiving unit,
Correction means for correcting, in accordance with the temperature measured by the temperature characteristic means, a signal corresponding to the light power in a direction in which the color temperature of the lighting device as a whole is more correctly corrected. The wireless optical communication system according to claim 5, wherein
前記照明装置は、
前記発光ダイオードを駆動する変調信号のマーク率を制御することにより前記照明装置全体が発光する光の色温度を補正することを特徴とする請求項5または6に記載のワイヤレス光通信システム。
The lighting device,
7. The wireless optical communication system according to claim 5, wherein a color temperature of light emitted by the entire lighting device is corrected by controlling a mark ratio of a modulation signal for driving the light emitting diode.
前記照明装置は、
前記発光ダイオードを駆動する変調信号の直流オフセット量を制御することにより前記照明装置全体が発光する光の色温度を補正することを特徴とする請求項5または6に記載のワイヤレス光通信システム。
The lighting device,
7. The wireless optical communication system according to claim 5, wherein a color temperature of light emitted by the entire lighting device is corrected by controlling a DC offset amount of a modulation signal for driving the light emitting diode.
ユーザの操作に応じて発光ダイオードの直流オフセット量を略零とすることを特徴とする請求項8記載のワイヤレス光通信システム。9. The wireless optical communication system according to claim 8, wherein the DC offset amount of the light emitting diode is made substantially zero according to a user operation. 前記照明装置は、
前記発光ダイオード駆動回路および同じ発光中心波長の前記発光ダイオード間で、等長配線されていることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載のワイヤレス光通信システム。
The lighting device,
The wireless optical communication system according to any one of claims 1 to 9, wherein wires of equal length are provided between the light emitting diode drive circuit and the light emitting diodes having the same light emission center wavelength.
前記照明装置と前記端末間で複数の発光中心波長を用いてワイヤレス光無線通信を行うときに、
前記照明装置は、より光パワーの大きい発光中心波長の光でより速いビットレートのデータを前記端末へ送信することを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載のワイヤレス光通信システム。
When performing wireless optical wireless communication using a plurality of emission center wavelengths between the lighting device and the terminal,
11. The wireless optical communication system according to claim 1, wherein the lighting device transmits faster bit rate data to the terminal with light having a light emission center wavelength having higher light power. 12. .
JP2003086797A 2003-03-27 2003-03-27 Wireless optical communication system Expired - Lifetime JP3981036B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003086797A JP3981036B2 (en) 2003-03-27 2003-03-27 Wireless optical communication system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003086797A JP3981036B2 (en) 2003-03-27 2003-03-27 Wireless optical communication system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2004297425A true JP2004297425A (en) 2004-10-21
JP3981036B2 JP3981036B2 (en) 2007-09-26

Family

ID=33401325

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003086797A Expired - Lifetime JP3981036B2 (en) 2003-03-27 2003-03-27 Wireless optical communication system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3981036B2 (en)

Cited By (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006033263A1 (en) * 2004-09-22 2006-03-30 Kyocera Corporation Optical transmission apparatus and optical communication system
JP2006147171A (en) * 2004-11-16 2006-06-08 Yokogawa Electric Corp Light source device
JP2006270422A (en) * 2005-03-23 2006-10-05 Kyocera Corp Optical transmission device, and visible light communication system
JP2006352562A (en) * 2005-06-16 2006-12-28 Shimizu Corp Visible light communication lighting device
JP2007019584A (en) * 2005-07-05 2007-01-25 Agilent Technol Inc Optical communication system, and lighting apparatus and terminal used for same
WO2007037122A1 (en) * 2005-09-27 2007-04-05 Kyocera Corporation Optical communication device, optical communication method and optical communication system
WO2007093097A1 (en) 2006-02-17 2007-08-23 Huawei Technologies Co., Ltd. Illumination light wireless communication system
JP2007251864A (en) * 2006-03-20 2007-09-27 Matsushita Electric Works Ltd Lighting fixture for visible light communication, and visible light communication illumination system comprising the same
JP2008092303A (en) * 2006-10-02 2008-04-17 Sharp Corp Optical transmitter, optical transmission system, optical receiver, and optical communication system
JP2009538071A (en) * 2006-05-24 2009-10-29 オスラム ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング Data transmission method using at least two radiation sources and data transmission apparatus using at least two radiation sources
WO2010002212A3 (en) * 2008-07-02 2010-03-18 Samsung Electronics Co., Ltd. Visible-light wireless communication method and system
JP2010257755A (en) * 2009-04-24 2010-11-11 Panasonic Electric Works Co Ltd Task ambient lighting system
JP2010539769A (en) * 2007-09-11 2010-12-16 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト Data transmission by light-emitting diode space illumination
JP2011019174A (en) * 2009-07-10 2011-01-27 Nakagawa Kenkyusho:Kk Optical radio lan system and slave device for the same
JP2011505053A (en) * 2006-11-30 2011-02-17 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ Intrinsic flux detection
JP2011077757A (en) * 2009-09-30 2011-04-14 Oki Electric Industry Co Ltd Method and system for power saving communication
CN102378430A (en) * 2010-08-09 2012-03-14 瀚宇彩晶股份有限公司 Wireless driving light emitting diode apparatus
JP2012060680A (en) * 2011-12-20 2012-03-22 Kyocera Corp Optical communication device, optical communication method, and optical communication system
US8314563B2 (en) 2008-01-23 2012-11-20 Koninklijke Philips Electronics N.V. Consistent colour calibration in LED-based lighting infrastructure
JP2013026690A (en) * 2011-07-15 2013-02-04 Panasonic Corp Illumination light communication device and lighting apparatus using it, and lighting system
JP2013507822A (en) * 2009-10-15 2013-03-04 サムスン エレクトロニクス カンパニー リミテッド Channel aggregation and guard channel display apparatus and method for visible light communication
JP2016158100A (en) * 2015-02-24 2016-09-01 カシオ計算機株式会社 Light-emitting unit, light-receiving unit, light emission control method and program
US9749046B2 (en) 2014-09-17 2017-08-29 Fujitsu Limited Signal transmission device, signal transmission method, signal reception device, and communication system
CN110622441A (en) * 2016-12-23 2019-12-27 伟视达电子工贸有限公司 Visible light communication using color shift keying
JP2021122107A (en) * 2012-12-27 2021-08-26 パナソニック インテレクチュアル プロパティ コーポレーション オブ アメリカPanasonic Intellectual Property Corporation of America Visible light communication method and program

Cited By (42)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8750721B2 (en) 2004-09-22 2014-06-10 Kyocera Corporation Optical transmitting apparatus and optical communication system
WO2006033263A1 (en) * 2004-09-22 2006-03-30 Kyocera Corporation Optical transmission apparatus and optical communication system
US8254791B2 (en) 2004-09-22 2012-08-28 Kyocera Corporation Optical transmitting apparatus and optical communication system
JP2006147171A (en) * 2004-11-16 2006-06-08 Yokogawa Electric Corp Light source device
JP2006270422A (en) * 2005-03-23 2006-10-05 Kyocera Corp Optical transmission device, and visible light communication system
JP4508915B2 (en) * 2005-03-23 2010-07-21 京セラ株式会社 Optical transmitter and visible light communication system
JP2006352562A (en) * 2005-06-16 2006-12-28 Shimizu Corp Visible light communication lighting device
JP2007019584A (en) * 2005-07-05 2007-01-25 Agilent Technol Inc Optical communication system, and lighting apparatus and terminal used for same
JP4616714B2 (en) * 2005-07-05 2011-01-19 アバゴ・テクノロジーズ・ジェネラル・アイピー(シンガポール)プライベート・リミテッド OPTICAL COMMUNICATION SYSTEM, LIGHTING DEVICE USED FOR THE SAME, AND TERMINAL DEVICE
US7778548B2 (en) 2005-07-05 2010-08-17 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Optical communication system, lighting equipment and terminal equipment used therein
US9059800B2 (en) 2005-09-27 2015-06-16 Kyocera Corporation Optical communication apparatus, optical communication method, and optical communication system
JP2007096548A (en) * 2005-09-27 2007-04-12 Kyocera Corp Optical communication equipment, optical communication method, and optical communication system
WO2007037122A1 (en) * 2005-09-27 2007-04-05 Kyocera Corporation Optical communication device, optical communication method and optical communication system
EP1990936A1 (en) * 2006-02-17 2008-11-12 Huawei Technologies Co., Ltd. Illumination light wireless communication system
EP1990936A4 (en) * 2006-02-17 2009-05-27 Huawei Tech Co Ltd Illumination light wireless communication system
WO2007093097A1 (en) 2006-02-17 2007-08-23 Huawei Technologies Co., Ltd. Illumination light wireless communication system
JP2007251864A (en) * 2006-03-20 2007-09-27 Matsushita Electric Works Ltd Lighting fixture for visible light communication, and visible light communication illumination system comprising the same
JP4637263B2 (en) * 2006-05-24 2011-02-23 オスラム ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング Data transmission method using at least two light radiation sources and data transmission apparatus using at least two light radiation sources
KR101414671B1 (en) * 2006-05-24 2014-07-03 오스람 게엠베하 Method and arrangement for transmission of data with at least two radiation sources
JP2009538071A (en) * 2006-05-24 2009-10-29 オスラム ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング Data transmission method using at least two radiation sources and data transmission apparatus using at least two radiation sources
JP2008092303A (en) * 2006-10-02 2008-04-17 Sharp Corp Optical transmitter, optical transmission system, optical receiver, and optical communication system
JP2011505053A (en) * 2006-11-30 2011-02-17 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ Intrinsic flux detection
KR101339036B1 (en) * 2007-09-11 2013-12-09 지멘스 악티엔게젤샤프트 Data transmission with room illuminations having light emitting diodes
US8811826B2 (en) 2007-09-11 2014-08-19 Siemens Aktiengesellschaft Data transmission with room illuminations having light emitting diodes
JP2010539769A (en) * 2007-09-11 2010-12-16 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト Data transmission by light-emitting diode space illumination
US8314563B2 (en) 2008-01-23 2012-11-20 Koninklijke Philips Electronics N.V. Consistent colour calibration in LED-based lighting infrastructure
WO2010002212A3 (en) * 2008-07-02 2010-03-18 Samsung Electronics Co., Ltd. Visible-light wireless communication method and system
US8805190B2 (en) 2008-07-02 2014-08-12 Samsung Electronics Co., Ltd. Visible light wireless communication method and system
JP2010257755A (en) * 2009-04-24 2010-11-11 Panasonic Electric Works Co Ltd Task ambient lighting system
JP2011019174A (en) * 2009-07-10 2011-01-27 Nakagawa Kenkyusho:Kk Optical radio lan system and slave device for the same
JP2011077757A (en) * 2009-09-30 2011-04-14 Oki Electric Industry Co Ltd Method and system for power saving communication
JP2013507822A (en) * 2009-10-15 2013-03-04 サムスン エレクトロニクス カンパニー リミテッド Channel aggregation and guard channel display apparatus and method for visible light communication
US8950933B2 (en) 2009-10-15 2015-02-10 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus and method for channel aggregation and guard channel indication for visible light communication
CN102378430A (en) * 2010-08-09 2012-03-14 瀚宇彩晶股份有限公司 Wireless driving light emitting diode apparatus
JP2013026690A (en) * 2011-07-15 2013-02-04 Panasonic Corp Illumination light communication device and lighting apparatus using it, and lighting system
JP2012060680A (en) * 2011-12-20 2012-03-22 Kyocera Corp Optical communication device, optical communication method, and optical communication system
JP2021122107A (en) * 2012-12-27 2021-08-26 パナソニック インテレクチュアル プロパティ コーポレーション オブ アメリカPanasonic Intellectual Property Corporation of America Visible light communication method and program
US9749046B2 (en) 2014-09-17 2017-08-29 Fujitsu Limited Signal transmission device, signal transmission method, signal reception device, and communication system
JP2016158100A (en) * 2015-02-24 2016-09-01 カシオ計算機株式会社 Light-emitting unit, light-receiving unit, light emission control method and program
CN110622441A (en) * 2016-12-23 2019-12-27 伟视达电子工贸有限公司 Visible light communication using color shift keying
JP2020504482A (en) * 2016-12-23 2020-02-06 ベステル エレクトロニク サナイー ベ ティカレト エー.エス. Visible light communication using color modulation
JP7133814B2 (en) 2016-12-23 2022-09-09 ベステル エレクトロニク サナイー ベ ティカレト エー.エス. Visible Light Communication Transmitter for Color Shift Keying, Visible Light Communication Receiver, Visible Light Communication System, and Visible Light Communication Method

Also Published As

Publication number Publication date
JP3981036B2 (en) 2007-09-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3981036B2 (en) Wireless optical communication system
US8299722B2 (en) Time division light output sensing and brightness adjustment for different spectra of light emitting diodes
US7350933B2 (en) Phosphor converted light source
US7230222B2 (en) Calibrated LED light module
US7650082B2 (en) Optical communication transmitter, optical communication receiver, optical communication system, and communication apparatus
KR101370368B1 (en) Color-controlled illumination device
US9232202B2 (en) Visible light transmitter, visible light receiver, visible light communication system, and visible light communication method
KR101106818B1 (en) Led illumination system having an intensity monitoring system
EP1346609B1 (en) Led luminary system
EP1152642B1 (en) Method and apparatus for measuring spectral content of LED light source and control thereof
US9276675B2 (en) Apparatus and method for transferring an optical signal in a wireless visible light communication system
JP5213707B2 (en) Color point control system
US20080290250A1 (en) Color Lighting Device
US20080157698A1 (en) LED Lighting Unit
WO2010030462A1 (en) Adjustable color solid state lighting
JP2006526886A (en) Photometric / colorimetric parameter feedback control device for color LED light box
TWI413446B (en) Poly-chromatic light-emitting diode (led) lighting system
JP4988505B2 (en) Light-emitting diode luminaire
Rîurean et al. A small step in VLC systems–a big step in Li-Fi implementation
US11614206B2 (en) Light source having multiple differently-colored emitters
US11272599B1 (en) Calibration procedure for a light-emitting diode light source
US20220248512A1 (en) A control device for lighting apparatus, corresponding lighting apparatus, method of operation and computer program product
JP2009129687A (en) Light emitting diode lighting apparatus
CZ28700U1 (en) Optical transmitter with complementary spectrum in visible field
CZ2015460A3 (en) An optical transmitter with a complementary spectrum in the visible range

Legal Events

Date Code Title Description
RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20050415

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20050606

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20050920

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20050927

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20051117

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060801

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20061002

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070518

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070604

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20070626

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20070628

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100706

Year of fee payment: 3