JP2005277828A - 照明光通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】
既存の照明機器に追加する形で、照明光によるデータ伝送を実現する。
【解決手段】
照明器具１０の照明光源１０Ａから出力される照明光を、偏光板１２を介して偏光変調器１４に入射する。記憶装置１６は、照明器具１０を特定するＩＤ情報等を記憶する。駆動回路１８は、偏光板１２を透過した照明光の偏光を、記憶装置１４に記憶されるＩＤ情報に従い繰り返し変調するように、偏光変調器１４を駆動する。これにより、偏光変調器１４を透過した照明光は、記憶装置１６に記憶されるＩＤ情報を搬送する。
【選択図】
図１

Description

本発明は、照明光を用いて情報を伝達する照明光通信システム、並びに、この照明光通信システムに使用される照明光変調装置及び受信装置に関する。

照明器具を使った情報通信システムが、特許文献１乃至３に記載されている。特許文献１乃至３には、照明光源の電源を変調することで、照明光源の出力光を強度変調する、いわゆる直接変調方式が記載されている。光源としては、蛍光灯及び発光ダイオード（ＬＥＤ）が検討されている。

照明器具から送信する情報は、例えば、個々の照明器具を特定するＩＤ情報であり、この種のＩＤ情報は、その照明器具が設置されている場所及び位置を特定するのに利用可能である。他には、他の機器から照明器具に転送される一般的な情報がある。このような一般的な情報は、電源線及びＬＡＮ（local Area Network）等のデータ伝送媒体を介して他の装置から照明器具に転送される。

従来、屋外で位置情報を得る手段としてＧＰＳ（Global Positioning System）が用いられている。しかし、ＧＰＳ衛星からの電波を直接受信できる場所でないと、位置を測定できない。特に屋内ではＧＰＳ衛星からの電波を受信できないので、他の方法による低精度な位置情報しか得ることができなかった。照明光通信システムを利用することにより、屋内で位置を高精度に特定できるようになる。
特許第３４６５０１７号公報 特開平１１−１２７１７０号公報 特開２００２−２９０３３５公報

しかし、照明機器における電源変調は、基本的に、照明器具の電源回路を加工又は交換する必要があり、照明光通信システムを想起に普及させるのには不都合である。

また、強度変調では、照明光を少なからず減衰させることになるので、照明光量不足になるおそれがある。また、強度変調による照明光のちらつきが目障りになることがある。即ち、従来例は、照明環境を少なからず悪化させる。

本発明は、既存の照明光源に情報通信機能を簡易に追加でき、且つ、照明環境を悪化させない照明光通信システム、照明光変調装置及び受信装置を提示することを目的とする。

本発明に係る照明光通信システムは、照明光源からの照明光を透過する偏光板と、当該偏光板を透過した照明光の偏波を変調する偏波変調器と、所定情報を記憶する記憶装置と、当該記憶装置に記憶される当該所定情報に従って当該偏波変調器を駆動する駆動回路と、当該偏波変調器により変調された照明光から特定の偏波方向成分を抽出する受信用偏光板と、当該受信用偏光板を透過した光を電気信号に変換する受光器と、当該受光器の出力信号から当該所定情報を復元する復元装置とを具備することを特徴とする。

本発明に係る照明光変調装置は，照明光源からの照明光を透過する偏光板と、当該偏光板を透過した照明光の偏波を変調する偏波変調器と、所定情報を記憶する記憶装置と、当該記憶装置に記憶される当該所定情報に従って当該偏波変調器を駆動する駆動回路とを具備することを特徴とする。

本発明に係る受信装置は、照明光源からの照明光を偏波変調することにより情報を伝送する照明光通信システムにおいて、当該情報を受信する装置であって、偏波変調された照明光から所定偏波方向成分を抽出する第１の受信用偏光板と、当該第１の受信用偏光板を透過した光を電気信号に変換する受光器と、偏波変調された照明光から当該所定偏波方向成分とは直交する偏波成分を抽出する第２の受信用偏光板と、当該第２の受信用偏光板を透過した光を電気信号に変換する第２の受光器と、当該第１及び第２の受光器の出力信号から当該所定情報を復元する復元装置とを具備することを特徴とする。

本発明によれば、照明機器の電源部を改修交換することなしに、照明光を用いた通信を実現できる。偏波変調を使用するので、徒に照明環境を悪化させない。

以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。

図１は、本発明の第１実施例の概略構成ブロック図を示す。

既存の照明器具１０は、蛍光灯及び発光ダイオード等の照明光源１０Ａと、商用交流電源に接続して、照明光源１０Ｂに発光のための電力を供給する電源回路１０Ｂとからなる。照明光源１０Ａは、例えば、蛍光灯、白熱電球又は発光ダイオードからなる。照明器具１０は、屋内の照明器具のみならず、屋外の照明器具、及び誘導灯であってもよい。商用交流電源の周波数は、通常は、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚであるが、例えば、蛍光灯では、電源回路１０Ｂは、照明光源１０Ａの駆動周波数を、商用交流周波数よりも高い周波数、例えば１ｋＨｚ程度以上に上げるインバータを内蔵することがあるが、ここでは、理解を容易にするために、照明光源１０Ａは、５０Ｈｚで駆動されているとする。従って、照明光源１０Ａから出力される照明光は、１００Ｈｚで輝度が変動する。

本実施例では、照明光源１０Ａの外側に、偏光板１２と、偏光板１２を透過した照明光の偏光を変調する偏光変調器１４を配置する。偏光変調器１４は、照明光源１０Ａの出力照明光の全てを変調するものである必要は無く、照明光源１０Ａの出力照明光のごく一部を変調するものでよい。記憶装置１６は、偏光変調器１４を設置される照明器具１０を特定するＩＤ情報等を記憶する。駆動回路１８は、商用交流電源からの電力で動作する。駆動回路１８は、記憶装置１６に記憶されるＩＤに従い、偏光板１２を透過した照明光の偏光を繰り返し変調するように、偏光変調器１４を駆動する。これにより、偏光変調器１４を透過した照明光は、記憶装置１６に記憶されるＩＤを繰り返し搬送する。例えば、駆動回路１８は、２進値”０”に対して偏光変調器１４の旋光角が０°、２進値”１”に対して偏光変調器１４の旋光角が９０°になるように、偏光変調器１４を駆動する。

好ましくは、駆動回路１８は、照明光の明るい期間でデータを送信できるように、照明光の強度変動に同期して偏光変調器１４を駆動する。

本実施例では、偏光板１２、偏光変調器１４、記憶装置１６及び駆動回路１８が、照明光変調装置を構成する。

携帯端末２０は、携帯電話又は携帯情報端末等からなり、以下の構成要素を具備する。偏光変調器１４で偏光変調された照明光は、偏光板２２を介して受光器２４に入射する。受光器２４は、偏光板２２を透過した被変調照明光を受光し、電気信号に変換する。フィルタ２６は、受光器２４の出力電気信号から、偏光変調器１４による偏光変調の周波数成分を抽出する。偏光板２２の、偏光板１２に対する向きは、フィルタ２６の出力の振幅が最大になるように調整しておく。フィルタ２６の出力は、復調回路２８に印加される。

復調回路２８は、フィルタ２６の出力信号を復調し、復調で得られたＩＤ情報をＣＰＵ３０に出力する。ＩＤ情報がそのまま、照明器具１０の位置を示している場合等では、ＩＤ情報をそのまま表示すればよい。そのような場合、ＣＰＵ３０は、復調回路２８からのＩＤ情報を表示装置３２に表示する。ＩＤ情報が、単に照明器具１０を特定する固有値に過ぎない場合には、その固有値を位置情報等に変換する必要がある。その場合、ＣＰＵ３０は、通信制御回路３４を介して、ＩＤ情報と位置情報との対応を管理するサーバ４０に問い合わせる。サーバ４０は、携帯端末２０からのＩＤ情報を対応する位置情報に変換して、携帯端末２０に送信する。携帯端末２０のＣＰＵ３０は、サーバ４０から得られた位置情報を表示装置３４に表示する。

位置情報は、緯度経度座標に限られず、例えば、テーマパーク、遊園地、大規模展示場及び大規模駐車場の広い地域内の小さなエリアを示す情報であってもよい。地図に重ねて位置を表示することで、位置の把握が容易になる。各照明光源のＩＤと位置との対応と、地図データを予め携帯端末２０にダウンロードしておけば、ＩＤ取得の都度、サーバ４０にアクセスする必要は無くなる。即ち、サーバ４０への問い合わせは、ＩＤ取得後に限定されない。

本実施例は、学校などでの出欠管理にも利用可能である。取得されたＩＤ情報を取得日時情報及び携帯端末２０の識別情報と共に出欠管理サーバに伝送する。これにより、各生徒が特定の教室に特定の日時に出席していたことを簡単に確認できる。

図２は、本発明の第２実施例の概略構成ブロック図を示す。図１に示す実施例と同じ構成要素には、同じ符号を付してある。本実施例では、偏波ダイバーシティ構成を採用し、被変調照明光を互いに直交する２つの偏波方向で受光する。第１実施例からの変更部分を主に説明する。

携帯端末２０Ａは、偏光板２２Ａ，２２Ｂ，受光器２４Ａ，２４Ｂ及びフィルタ２６Ａ，２６Ｂからなる２系統の受光系を具備する。偏光板２２Ａと偏光板２２ｂは、偏光方向を９０°異ならせてある。

偏光変調器１４で偏光変調された照明光は、偏光板２２Ａを介して受光器２４Ａに入射する。受光器２４Ａはそれぞれ、偏光板２２Ａを透過した被変調照明光を受光し、電気信号に変換する。フィルタ２６Ａは、受光器２４Ａの出力電気信号から、偏光変調器１４による偏光変調の周波数成分を抽出する。フィルタ２６Ａの出力は、復調回路２８に印加される。偏光板２２Ｂ、受光器２４Ｂ及びフィルタ２６Ｂも、偏光板２２Ａ、受光器２４Ａ及びフィルタ２６Ａと同様に動作する。但し、偏光板２２Ａと偏光板２２Ｂの偏光方向を９０°異ならせてあるので、一般的に、フィルタ２６Ａの出力信号波形は、フィルタ２６Ｂの出力信号波形を反転したものになる。

復調回路２８Ａは、フィルタ２６Ａ，２６Ｂの出力信号の内、振幅が大きい方を選択して復調し、復調で得られたＩＤ情報をＣＰＵ３０に出力する。第１実施例と同様に、ＩＤ情報がそのまま、照明器具１０の位置を示している場合等には、ＣＰＵ３０は、復調回路２８からのＩＤ情報を表示装置３２に表示し、ＩＤ情報が単に照明器具１０を特定する固有値に過ぎない場合には、サーバ４０に位置情報を問い合わせ、サーバ４０から得られた位置情報を表示装置３４に表示する。

本実施例では、偏光板２２Ａ，２２Ｂの偏光方向が共に、偏光板１２に対して４５°の角度になっている場合、フィルタ２６Ａ，２６Ｂの出力信号は、原理的には一定になってしまい、ＩＤを受信できない。しかし、このような状態は即座に判明できる。携帯電話２０Ａの利用者が、携帯電話２０Ａ自体の向きを適宜に変更することで、受信できるようになる。

別に、照明光の輝度変動を検出する受光器及びフィルタを設け、照明光が十分に明るい期間で、復調回路２８Ａに復調動作を行わせるようにしてもよい。これにより、徒に受信感度の悪い期間で受信するのを防止でき、全体として、受信性能が向上する。

図３は、本発明の第３実施例の概略構成ブロック図を示す。図３に示す実施例には、図１に示す実施例に記憶装置１６の記憶情報を変更する機能を追加してある。具体的には、携帯端末２０Ｂには、携帯端末２０の機能に、記憶装置１６に記憶する新しい情報を送信する為の、変調器３６及び電気／光変換器３８，例えば、発光ダイオードを追加した。照明光変調装置には、電気／光変換器３８の出力信号光を受光する受光器４２と、受光器４２の出力信号を復調する復調回路４４を追加し、駆動回路１８Ｂには、復調回路４４から出力される情報を記憶装置１６に書き込む又は、復調回路４４から出力される情報で記憶装置１６を更新する機能を追加した。図１に示す構成要素と同じ機能の要素には、同じ符号を付してある。

本実施例の特徴的な動作、即ち、記憶装置１６の記憶情報の変更動作を説明する。携帯端末２０ＢのＣＰＵ３０Ｂは、記憶装置１６に記憶されるべき新しい情報、即ち、照明光変調装置で送信する情報又はその一部を、変調回路３６に出力する。変調回路３６は、ＣＰＵ３０Ｂからの情報を搬送する変調信号を出力する。電気／光変換器３８は、変調回路３６からの変調信号を光信号に変換し、受光器４２に向けて出力する。受光器４２は、電気／光変換器３８からの光信号を電気信号に変換し、復調回路４４は、受光器４２の出力電気信号を復調する。復調回路４４の出力信号は、駆動回路１８Ｂに印加される。駆動回路１８Ｂは、復調回路４４からの情報を記憶装置１６に書き込む、又は復調回路４４からの情報で記憶装置１６の情報を更新する。

本実施例では、偏光板１２、外部光変調器１４、記憶装置１６、駆動回路１８Ｂ、受光器４２及び復調回路４４が、照明光変調装置を構成する。

このようにして、本実施例では、照明光を変調することにより送信するデータを、簡単に変更することができる。例えば、駆動回路１８Ａにネットワーク接続機能を設けなくても、変更変調により可変データを伝送できるようになる。

照明光で伝送される情報を受信する携帯端末２０Ｂに、その情報を変更するための変調回路３６及び光電変換器３８を配置した実施例を図示したが、勿論、変調回路３６及び光電変換器３８を別の携帯端末、例えば、データ変更のための専用携帯端末に装備しても良い。悪戯で送信データを変更されてしまうことを防止しやすい。

図４は、本発明の第４実施例の概略構成ブロック図を示す。図１に示す実施例では、駆動回路１６の動作電力は、商用交流電源から供給されているが、図４に示す実施例では、照明光源１０Ａの出力する照明光により発電する太陽電池１９を設け、太陽電池１９が駆動回路１８に必要な電力を供給するようにした。その他の構成と動作は、図１に示す実施例と同じである。

図５は、本発明の第５実施例の概略構成ブロック図を示す。図５に示す実施例では、ネットワークを介して記憶装置１６の記憶装置を変更できるように、駆動回路１８Ｃにネットワーク接続機能を追加した。図５に示す実施例では、電源線をＬＡＮ（local Area Network）の回線としても使用可能であるとする。電源線をＬＡＮ（local Area Network）の回線としても使用可能なデータ伝送システムは、公知である。

駆動回路１８Ｃは、電源線からのデータＤを記憶装置１６に書き込むか、又は、データＤで記憶措置１６を更新する。駆動回路１８Ｃはまた、偏光板１２を透過した照明光の偏光を、記憶装置１６の記憶情報に従い繰り返し変調するように、偏光変調器１４を駆動する。記憶装置１６の記憶情報を更新することで、可変のデータを携帯端末２０に送信できる。可変データは、例えば、大規模展示場での所在地付近の展示情報、大規模小売店内の所在地付近の商品に関する特売情報、及び学校での注意情報などである。勿論、位置情報のような固定情報と、一般的な可変情報を交互に送信することも可能である。

本実施例では、偏光板１２、偏光変調器１４、記憶装置１６及び駆動回路１８Ｃが、照明光変調装置を構成する。

通常の有線又は無線のＬＡＮ回線を駆動回路１８Ｃに接続して、データを外部のサーバから駆動装置１８Ｃを介して記憶装置１６に伝送しても良い。

特定の説明用の実施例を参照して本発明を説明したが、特許請求の範囲に規定される本発明の技術的範囲を逸脱しないで、上述の実施例に種々の変更・修整を施しうることは、本発明の属する分野の技術者にとって自明であり、このような変更・修整も本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明の第１実施例の概略構成ブロック図である。 本発明の第２実施例の概略構成ブロック図である。 本発明の第３実施例の概略構成ブロック図である。 本発明の第４実施例の概略構成ブロック図である。 本発明の第５実施例の概略構成ブロック図である。

符号の説明

１０：照明器具
１０Ａ：照明光源
１０Ｂ：電源回路
１２：偏光板
１４：偏光変調器
１６：記憶装置
１８，１８Ｂ，１８Ｃ：駆動回路
１９：太陽電池
２０，２０Ａ：携帯端末
２２，２２Ａ，２２Ｂ：偏光板
２４，２４Ａ，２４Ｂ：受光器
２６，２６Ａ，２６Ｂ：フィルタ
２８：復調回路
３０：ＣＰＵ
３２：表示装置
３４：通信制御回路
３６：変調回路
３８：電気／光変換器
４０：サーバ
４２：受光器
４４：復調回路

Claims (11)

1. 照明光源（１０Ａ）からの照明光を透過する偏光板（１２）と、
   当該偏光板（１２）を透過した照明光の偏波を変調する偏波変調器（１４）と、
   所定情報を記憶する記憶装置（１６）と、
   当該記憶装置（１６）に記憶される当該所定情報に従って当該偏波変調器を駆動する駆動回路（１８、１８Ｂ，１８Ｃ）と、
   当該偏波変調器（１４）により変調された照明光から特定の偏波方向成分を抽出する受信用偏光板（２２）と、
   当該受信用偏光板（２２）を透過した光を電気信号に変換する受光器（２４）と、
   当該受光器（２４）の出力信号から当該所定情報を復元する復元装置（２６，２８）
   とを具備することを特徴とする照明光通信システム。
2. 当該駆動回路（１８Ｃ）が、外部装置から送信される当該所定情報を当該記憶装置（１６）に記憶することを特徴とする請求項１に記載の照明光通信システム。
3. 更に、当該所定情報を外部装置から受信する受信手段（４２）と、当該受信手段（４２）で受信した当該所定情報で当該記憶装置（１６）を更新する更新手段（４４，１８Ｂ）とを具備することを特徴とする請求項１に記載の照明光通信システム。
4. 当該受信用偏光板を第１の受信用偏光板（２２Ａ）とし、当該受光器を第１の受光器（２４Ａ）とし、
   更に、当該偏波変調器（１４）により変調された照明光から、当該第１の受信用偏光板の偏光方向とは直交する偏波方向成分を抽出する第２の受信用偏光板（２２Ｂ）と、当該第２の受信用偏光板（２２Ｂ）を透過した光を電気信号に変換する第２の受光器（２４）とを具備し、
   当該復元装置（２８Ａ）は、当該第１及び第２の受光器（２４Ａ，２４Ｂ）の出力から当該所定情報を復元する
   ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の照明光通信システム。
5. 当該所定情報が、当該照明光源に固有の情報を含む請求項１乃至４の何れか１項に記載の照明光通信システム。
6. 照明光源（１０Ａ）からの照明光を透過する偏光板（１２）と、
   当該偏光板（１２）を透過した照明光の偏波を変調する偏波変調器（１４）と、
   所定情報を記憶する記憶装置（１６）と、
   当該記憶装置（１６）に記憶される当該所定情報に従って当該偏波変調器を駆動する駆動回路（１８、１８Ｂ，１８Ｃ）
   とを具備することを特徴とする照明光変調装置。
7. 当該駆動回路（１８Ｃ）が、外部装置から送信される当該所定情報を当該記憶装置（１６）に記憶することを特徴とする請求項６に記載の照明光変調装置。
8. 更に、当該所定情報を外部装置から受信する受信手段（４２）と、当該受信手段（４２）で受信した当該所定情報で当該記憶装置（１６）を更新する更新手段（４４，１８Ｂ）とを具備することを特徴とする請求項６又は７に記載の照明光変調装置。
9. 当該所定情報が、当該照明光源に固有の情報を含む請求項６乃至８の何れか１項に記載の照明光変調装置。
10. 照明光源（１０Ａ）からの照明光を偏波変調することにより情報を伝送する照明光通信システムにおいて、当該情報を受信する装置であって、
    偏波変調された照明光から所定偏波方向成分を抽出する第１の受信用偏光板（２２Ａ）と、
    当該第１の受信用偏光板（２２Ａ）を透過した光を電気信号に変換する受光器（２４Ａ）と、
    偏波変調された照明光から当該所定偏波方向成分とは直交する偏波成分を抽出する第２の受信用偏光板（２２Ｂ）と、
    当該第２の受信用偏光板（２２Ｂ）を透過した光を電気信号に変換する第２の受光器（２４Ｂ）と、
    当該第１及び第２の受光器（２４Ａ，２４Ｂ）の出力信号から当該所定情報を復元する復元装置（２８Ａ）
    とを具備することを特徴とする受信装置。
11. 当該情報が、当該照明光源に固有の情報を含む請求項１０に記載の受信装置。

Images