JP2008182446A - Two-way visible-light communication apparatus - Google Patents

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尚吾 安倍
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武彦 山口
Takemi Arita
武美 有田
Shinichiro Haruyama
真一郎 春山
Masao Nakagawa
正雄 中川
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    • H04BTRANSMISSION
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    • H04B10/40Transceivers
    • H04B10/43Transceivers using a single component as both light source and receiver, e.g. using a photoemitter as a photoreceiver

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a two-way visible-light communication apparatus which uses semiconductor light-emitting devices for both lighting and receiving light and dose not require devices for receiving light. <P>SOLUTION: A timing generator 16 generates and outputs switching signals to switch receiving and transmission at a period where lighting functions due to turning off of a group of light-emitting devices 13 are not impaired, when receiving. When transmitting, a modulator 11 modulates transmission data and transmits it to the group of light-emitting devices 13 through a switching part 12. Then, each semiconductor light-emitting device of the group of light-emitting devices 13 blinks or emits a light, while changing the amount of light, according to the modulated transmission data to transmit the transmission data; meanwhile, when receiving, the group of light-emitting devices 13 does not emit light but will receive the light and outputs signals. The signals are transmitted to a receiver 14 through the switching part 12 and demodulated, and as a result, data transmitted from a communication terminal device 2 is received. Thereby, a plurality of semiconductor light-emitting devices receive light, so that strong signals can be acquired. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、照明光を用いて通信を行う技術に関するものである。   The present invention relates to a technique for performing communication using illumination light.

近年、LED(Light Emitting Diode)などの半導体発光素子を光源とする照明が実用化されており、その照明光を用いて情報を送信する技術も、例えば特許文献1などにおいて提案されている。照明として用いるためには、ある程度強い光が必要であり、そのような強い光により情報を伝送することができる。そのような強い光を得るため、照明装置には多数の半導体発光素子を設けて発光させている。   In recent years, illumination using a semiconductor light emitting element such as an LED (Light Emitting Diode) as a light source has been put into practical use, and a technique for transmitting information using the illumination light has been proposed in, for example, Patent Document 1. In order to use as illumination, a certain amount of intense light is required, and information can be transmitted by such intense light. In order to obtain such strong light, the lighting device is provided with a number of semiconductor light emitting elements to emit light.

しかし、照明光は照明装置から放射されるだけであることから、一方向のみの通信となる。双方向の通信を実現するために、従来は照明器具に受光素子を設けていた。例えば特許文献2においても、照明用の半導体発光素子とは別に可視光あるいは赤外光の受光素子を設けている。   However, since the illumination light is only emitted from the illumination device, the communication is only in one direction. In order to realize bidirectional communication, a light receiving element is conventionally provided in a lighting fixture. For example, in Patent Document 2, a visible light or infrared light receiving element is provided separately from the semiconductor light emitting element for illumination.

一方、発光素子である単一のLEDが受光素子としても利用可能であることが、例えば非特許文献1などで知られている。しかし、LEDの受光特性は、現在広く受光素子として使用されているフォトダイオードの受光特性に比べて劣る。そのため、レンズなどの集光のための光学系を備え、送受信が固定された状態での通信しか行うことができなかった。   On the other hand, for example, Non-Patent Document 1 discloses that a single LED, which is a light emitting element, can be used as a light receiving element. However, the light receiving characteristics of LEDs are inferior to the light receiving characteristics of photodiodes currently widely used as light receiving elements. Therefore, the optical system for condensing light, such as a lens, is provided, and communication can only be performed in a state where transmission and reception are fixed.

また、発光素子をそのまま受光素子として用いるためには、発光させない状態で受光しなければならない。しかし、照明として発光素子を用いている場合、その発光素子を発光させないことは照明としての機能を失うことになるという問題があった。   Further, in order to use the light emitting element as a light receiving element as it is, it is necessary to receive light without emitting light. However, when a light emitting element is used as illumination, there is a problem that the function as illumination is lost if the light emitting element is not allowed to emit light.

特許第3827082号公報Japanese Patent No. 3827082 特開2004−221747号公報JP 2004-221747 A 岡本研正、「超高輝度発光ダイオードを発光兼受光素子として用いた新しい光デバイス」、電子情報通信学会、信学技報OQE90−7、1990Kensho Okamoto, “New optical device using ultra-high brightness light emitting diode as light emitting and receiving element”, IEICE, IEICE Technical Report OQE90-7, 1990

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、照明を行う半導体発光素子をそのまま受光にも用いて、受光のための素子を不要とした双方向照明光通信装置を提供することを目的とするものである。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to provide a bidirectional illumination optical communication device that uses a semiconductor light emitting element that performs illumination for light reception as it is, and does not require an element for light reception. It is what.

本発明は、双方向照明光通信装置において、照明光を発光する複数の半導体発光素子からなる発光手段と、送信すべきデータを変調して前記発光手段の点滅あるいは光量を変化させる変調手段と、前記発光手段が発光していない状態で受光したときに得られる信号をもとに送られてきたデータを受信する受信手段と、前記発光手段の発光によるデータの送信と前記発光手段を発光させずに行うデータの受信とを切り替える切替手段と、前記切替手段に対してデータの送受信を時分割で切り替えるための切替信号を生成するタイミング信号生成手段を有することを特徴とするものである。   The present invention provides a bidirectional illumination light communication apparatus, a light emitting means comprising a plurality of semiconductor light emitting elements that emit illumination light, a modulation means that modulates data to be transmitted to change blinking or light quantity of the light emitting means, A receiving means for receiving data transmitted based on a signal obtained when the light emitting means is not emitting light, transmission of data by light emission of the light emitting means, and no light emission of the light emitting means. And a timing signal generating means for generating a switching signal for switching the transmission and reception of data in a time division manner with respect to the switching means.

発光手段は、複数の半導体発光素子を並列に接続したり、あるいは複数の前記半導体発光素子のうち数個ずつをグループとして、グループ内の半導体発光素子を直列に接続するとともに、各グループを並列に接続して構成することができる。または、複数の前記半導体発光素子の接続を、タイミング信号生成手段からの切替信号により並列接続または直列接続に切り替えるように構成することもできる。   The light emitting means connects a plurality of semiconductor light emitting elements in parallel, or groups several of the plurality of semiconductor light emitting elements as a group, connects the semiconductor light emitting elements in the group in series, and connects each group in parallel. Can be connected and configured. Alternatively, the connection of the plurality of semiconductor light emitting elements can be configured to be switched to a parallel connection or a series connection by a switching signal from the timing signal generation unit.

またタイミング信号生成手段は、データ受信時に前記発光手段を消灯してもちらつきが生じない周期でデータの送受信を切り替える切替信号を生成することを特徴としている。   The timing signal generating means generates a switching signal for switching transmission / reception of data at a cycle in which flicker does not occur even when the light emitting means is turned off at the time of data reception.

本発明によれば、照明のために設けられている複数の半導体発光素子からなる発光手段を、データの送信に用いるとともに、データの受信にも用いることができ、発光手段だけでデータの送受信を行うことができる。また、単一の半導体発光素子では受光時の出力が非常に小さいが、照明のために設けられている複数の半導体発光素子を用いて受光することによって、データの受信に十分な出力を得ることができる。   According to the present invention, the light emitting means composed of a plurality of semiconductor light emitting elements provided for illumination can be used for data transmission and data reception, and data can be transmitted and received only by the light emitting means. It can be carried out. In addition, a single semiconductor light emitting device has a very small output during light reception, but by receiving light using a plurality of semiconductor light emitting devices provided for illumination, an output sufficient for receiving data can be obtained. Can do.

さらに、データを受信する際には発光手段を発光させない状態で行わなければならず、発光手段を消灯することにより照明を行うことができなくなる。本発明では高速に送受信を切り替えることによって、人の目には連続して点灯しているかのように見え、これによって照明を行いながらデータの送受信を行うことができるという効果がある。   Furthermore, when data is received, it must be performed in a state in which the light emitting means does not emit light, and illumination cannot be performed by turning off the light emitting means. In the present invention, by switching between transmission and reception at high speed, it appears to the human eye as if it is continuously lit, and thus there is an effect that data can be transmitted and received while performing illumination.

図1は、本発明の実施の一形態を示すブロック図である。図中、1は照明装置、11は変調部、12は切替部、13は発光素子群、14は受信部、15はタイミング生成部、2は通信端末装置、21は受光部、22は受信部、23は同期部、24は変調部、25は発光部である。   FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention. In the figure, 1 is an illumination device, 11 is a modulation unit, 12 is a switching unit, 13 is a light emitting element group, 14 is a reception unit, 15 is a timing generation unit, 2 is a communication terminal device, 21 is a light receiving unit, and 22 is a reception unit. , 23 is a synchronization unit, 24 is a modulation unit, and 25 is a light emitting unit.

照明装置1は、発光して照明を行うための発光素子群13とともに、変調部11、切替部12、受信部14、タイミング生成部15等を含んで構成されている。   The lighting device 1 includes a light emitting element group 13 for emitting light to illuminate, and a modulation unit 11, a switching unit 12, a receiving unit 14, a timing generation unit 15, and the like.

変調部11は、照明光により送信する送信データを変調する。変調方式は、どのような送信データを送信する場合でも、なるべく発光素子群13から放射される光量が均一になるような方式であるとよい。   The modulation unit 11 modulates transmission data to be transmitted with illumination light. The modulation method may be a method in which the amount of light emitted from the light emitting element group 13 is made as uniform as possible regardless of the transmission data to be transmitted.

切替部12は送受信を切り替えるものであり、送信時には変調部11で変調された送信データを発光素子群13に渡し、受信時には発光素子群13で受光した信号を受信部14に渡す。送受信を切り替えるための切替信号は、タイミング生成部15から受け取る。   The switching unit 12 switches between transmission and reception, and passes transmission data modulated by the modulation unit 11 to the light emitting element group 13 during transmission, and passes a signal received by the light emitting element group 13 to the receiving unit 14 during reception. A switching signal for switching between transmission and reception is received from the timing generation unit 15.

発光素子群13は、多数のLEDやLD(Laser Diode)などの半導体発光素子によって構成されている。この実施の一形態では、各半導体発光素子は並列に接続されている。送信時には変調部11で変調された送信データに従って点滅あるいは光量が変化して発光し、全体として照明光として利用される。また、受信時には発光のための信号はなくなり、受光した信号を受信部14に伝える。このとき、各半導体発光素子は並列に接続されているので、ある程度の範囲で信号光(通信端末装置2で発光した信号光)が照射されれば、複数の半導体発光素子で受光でき、受光信号も大きくなる。また、直列接続の場合にはすべての半導体発光素子に信号光が照射されないと受信できないが、並列接続であれば一部に信号光が照射された場合でも受信可能である。   The light emitting element group 13 includes a plurality of semiconductor light emitting elements such as LEDs and LDs (Laser Diodes). In this embodiment, the semiconductor light emitting elements are connected in parallel. At the time of transmission, the light is emitted by blinking or changing the amount of light according to the transmission data modulated by the modulation unit 11 and used as illumination light as a whole. Further, at the time of reception, there is no signal for light emission, and the received signal is transmitted to the receiving unit 14. At this time, since the semiconductor light emitting elements are connected in parallel, if signal light (signal light emitted from the communication terminal device 2) is irradiated within a certain range, the light can be received by a plurality of semiconductor light emitting elements. Also grows. In addition, in the case of series connection, reception is not possible unless all semiconductor light emitting elements are irradiated with signal light, but in the case of parallel connection, reception is possible even when signal light is partially irradiated.

発光素子群13を構成する各半導体発光素子として用いるLEDには、照明光を発光させる必要上、白色あるいは白色に近い色を発光するものを使用することが望ましい。しかし、LEDでは波長が長い赤色に近いほど受信感度が高い特性がある。そのため、例えば青色の発光光を蛍光体に照射して白色光を得る光源よりも、RGB3波長の光を発光する素子を用い、3波長のうち赤色の光の受光信号を得るようにするとよい。さらに、反射型LED等を用いることにより受光面積を大きくしてもよい。   As the LEDs used as the respective semiconductor light-emitting elements constituting the light-emitting element group 13, it is desirable to use LEDs that emit white light or a color close to white in order to emit illumination light. However, the LED has a characteristic that the reception sensitivity is higher as the wavelength is closer to red. Therefore, for example, an element that emits light of RGB three wavelengths is used rather than a light source that irradiates phosphor with blue light and obtains white light, and a light reception signal of red light among the three wavelengths is obtained. Furthermore, the light receiving area may be increased by using a reflective LED or the like.

受信部14は、発光素子群13で受光した信号を復調し、受信データを出力する。   The receiving unit 14 demodulates the signal received by the light emitting element group 13 and outputs received data.

タイミング生成部15は、送受信を時分割で切り替えるための切替信号を生成する。このとき、発光素子群13から放射される光は照明として用いることを前提としているため、受信時に消灯したことによって照明が阻害されたり、あるいは人がちらつきを感じないようにする必要がある。そのため、切り替えのための周期は数kHz以上で行うことが望ましい。もちろん、点灯と消灯の時間が同じである必要はなく、照明時には点灯時間を長く取るようにしてもよい。逆に、照明の消灯時には受信の時間を長くしたり、あるいは送信していない間は受信状態としてもよい。   The timing generation unit 15 generates a switching signal for switching transmission and reception in a time division manner. At this time, since the light emitted from the light emitting element group 13 is assumed to be used as illumination, it is necessary to prevent the illumination from being obstructed when the light is turned off at the time of reception, or to prevent people from flickering. Therefore, it is desirable to perform the switching cycle at several kHz or more. Of course, the lighting time and the lighting time do not have to be the same, and the lighting time may be longer during lighting. Conversely, when the illumination is turned off, the reception time may be lengthened, or the reception state may be set while transmission is not being performed.

通信端末装置2は、照明装置1からの照明光により送られてくるデータを受信するとともに、データを光により送信する機能を有している。そのための構成として、通信端末装置2は、受光部21、受信部22、同期部23、変調部24、発光部25等を含んで構成されている。   The communication terminal device 2 has a function of receiving data transmitted by illumination light from the illumination device 1 and transmitting data by light. As a configuration for that purpose, the communication terminal device 2 includes a light receiving unit 21, a receiving unit 22, a synchronizing unit 23, a modulating unit 24, a light emitting unit 25, and the like.

受光部21は、照明光を受光して電気信号に変換する。例えばフォトダイオードなどの光を電気信号に変換する素子で構成することができる。受信部22は、受光部21から出力される信号を復調して、元のデータを受信する。また、受光部21から受け取った信号を同期部23にも渡し、また、データの受信の際には同期部23から受け取った同期信号に従って行う。   The light receiving unit 21 receives illumination light and converts it into an electrical signal. For example, it can be composed of an element such as a photodiode that converts light into an electrical signal. The receiving unit 22 demodulates the signal output from the light receiving unit 21 and receives the original data. In addition, the signal received from the light receiving unit 21 is also passed to the synchronizing unit 23, and the data is received according to the synchronizing signal received from the synchronizing unit 23.

同期部23は、受信部22から渡された信号を元に、照明装置1における送信タイミングを検知し、その検知結果を受信部22及び変調部24に渡す。特に、照明装置1では上述のように送信と受信を切り替えて行っているので、照明装置1が受信のフェーズに入ると照明光が無くなることに着目し、同期を取ることができる。   The synchronization unit 23 detects the transmission timing in the lighting device 1 based on the signal passed from the reception unit 22, and passes the detection result to the reception unit 22 and the modulation unit 24. In particular, since the lighting device 1 switches between transmission and reception as described above, it can be synchronized by paying attention to the fact that the illumination light disappears when the lighting device 1 enters the reception phase.

変調部24は、同期部23からの同期信号に従って、照明装置1へ送信すべきデータを変調して発光部25へ渡す。発光部25は、変調部24から渡された変調されたデータを光に変換して送信する。発光部25としてはLEDなどの発光素子を用いることができる。発光光はなるべく照明装置1の発光素子群13において効率よく受光できる波長であるとよく、例えば半導体発光素子13としてRGBの発光素子を用いている場合には赤色に近い色を用いるとよい。   The modulation unit 24 modulates data to be transmitted to the lighting device 1 according to the synchronization signal from the synchronization unit 23 and passes the data to the light emitting unit 25. The light emitting unit 25 converts the modulated data passed from the modulation unit 24 into light and transmits the light. As the light emitting unit 25, a light emitting element such as an LED can be used. The emitted light should have a wavelength that can be received as efficiently as possible by the light emitting element group 13 of the illumination device 1. For example, when an RGB light emitting element is used as the semiconductor light emitting element 13, a color close to red may be used.

なお、通信端末装置1においても受光部21と発光部25を照明装置1と同様に発光素子により構成してもよい。   In the communication terminal device 1, the light receiving unit 21 and the light emitting unit 25 may be configured by light emitting elements in the same manner as the lighting device 1.

次に、本発明の実施の一形態における動作について説明する。以下の説明では、発光素子群13による発光光を照明として利用しているものとして説明する。タイミング生成部16は、受信時の発光素子群13の消灯により照明としての機能が損なわれない周期で、受信と送信を切り替える切替信号を生成して出力している。   Next, the operation in one embodiment of the present invention will be described. In the following description, it is assumed that light emitted by the light emitting element group 13 is used as illumination. The timing generation unit 16 generates and outputs a switching signal for switching between reception and transmission in a cycle in which the function as illumination is not impaired by turning off the light emitting element group 13 at the time of reception.

タイミング生成部16からの切替信号により送信データを照明光により送信する際には、変調部11が送信データを変調し、切替部12は変調された送信データを発光素子群13に供給する。これにより、発光素子群13の各半導体発光素子が変調された送信データに従って点滅あるいは光量が変化して発光し、送信データを送信する。このときの点滅あるいは光量変動は、高速に行うことにより人の目には感じられない。また、照明光の光量が変動しないように送信データの変調を行っておけば、発光素子群13による発光光は、ほぼ一様な照明光として利用することができる。   When transmission data is transmitted by illumination light using a switching signal from the timing generation unit 16, the modulation unit 11 modulates the transmission data, and the switching unit 12 supplies the modulated transmission data to the light emitting element group 13. Thereby, each semiconductor light emitting element of the light emitting element group 13 emits light by blinking or changing the amount of light according to the modulated transmission data, and transmits the transmission data. The blinking or light amount fluctuation at this time is not perceived by human eyes by performing at high speed. Further, if transmission data is modulated so that the amount of illumination light does not fluctuate, the light emitted by the light emitting element group 13 can be used as substantially uniform illumination light.

発光素子群13から放出された照明光は、通信端末装置2の受光部21で受光し、復調部22で復調すれば、送信データを受信することができる。なお、通信端末装置2では、照明光を受光して得られた信号から同期部23が照明装置1における送受信の切替のタイミングを検出し、検出したタイミングに従ってデータの受信及びデータの送信を行う。   If the illumination light emitted from the light emitting element group 13 is received by the light receiving unit 21 of the communication terminal device 2 and demodulated by the demodulation unit 22, transmission data can be received. In the communication terminal device 2, the synchronization unit 23 detects the transmission / reception switching timing in the lighting device 1 from the signal obtained by receiving the illumination light, and receives data and transmits data according to the detected timing.

一方、通信端末装置2から照明装置1へデータを送信する場合には、照明光を受光することにより同期部23で検出した照明装置1の送受信の切替タイミングに従い、照明装置1が受信状態にあるときに、変調部24で変調したデータにより発光部25を駆動し、光によりデータを送信する。   On the other hand, when data is transmitted from the communication terminal device 2 to the lighting device 1, the lighting device 1 is in a receiving state according to the transmission / reception switching timing of the lighting device 1 detected by the synchronization unit 23 by receiving the illumination light. Sometimes, the light emitting unit 25 is driven by the data modulated by the modulating unit 24, and the data is transmitted by light.

照明装置1では、データを受信する際には、タイミング生成部16からの切替信号により切替部12は発光素子群13からの信号が受信部14に渡されるように切り替える。通信端末装置2の発光部25から放出される、データにより変調された光は、発光素子群13により受光される。このとき、通信端末装置2からの光は、ある程度拡散するため、並列に接続されている複数の半導体発光素子により受光され、それぞれの半導体発光素子により電気信号に変換される。従って、1つの半導体発光素子では受光能力は小さいが、複数の半導体発光素子で受光することによって、より大きな信号を得ることができる。なお、受信時の信号の大きさは半導体発光素子の数が多いほど大きくなる。   In the illuminating device 1, when data is received, the switching unit 12 performs switching so that a signal from the light emitting element group 13 is passed to the receiving unit 14 by a switching signal from the timing generation unit 16. Light emitted from the light emitting unit 25 of the communication terminal device 2 and modulated by data is received by the light emitting element group 13. At this time, since the light from the communication terminal device 2 is diffused to some extent, it is received by a plurality of semiconductor light emitting elements connected in parallel and converted into an electrical signal by each semiconductor light emitting element. Accordingly, although one semiconductor light emitting element has a small light receiving capability, a larger signal can be obtained by receiving light with a plurality of semiconductor light emitting elements. Note that the magnitude of the signal at the time of reception increases as the number of semiconductor light emitting elements increases.

発光素子群13から出力された信号は受信部14に入力され、復調することにより通信端末装置2から送られてきたデータを受信することができる。   The signal output from the light emitting element group 13 is input to the receiving unit 14 and can be demodulated to receive data transmitted from the communication terminal device 2.

本発明の実施の一形態における通信の具体例について説明する。図2は、データの送受信の一例の説明図である。ここでは一例として、変調方式としてPPM(Pulse Position Modulation:パルス位置変調)方式を用い、1シンボルを8スロットで構成し、前半の4スロットを照明装置1から通信端末装置2への通信用に、後半の4スロットを通信端末装置2から照明装置1への通信用に用いることとしている。そして、それぞれの4スロットのいずれにパルスを配置するかにより、2ビットのパターンである00、01、10、11のいずれかを示す。   A specific example of communication according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 2 is an explanatory diagram of an example of data transmission / reception. Here, as an example, a PPM (Pulse Position Modulation) method is used as a modulation method, one symbol is configured by 8 slots, and the first 4 slots are used for communication from the lighting device 1 to the communication terminal device 2. The latter four slots are used for communication from the communication terminal device 2 to the lighting device 1. Then, it indicates one of 00, 01, 10, and 11, which is a 2-bit pattern, depending on which of the four slots each has a pulse.

図2に示した例において、照明装置1から通信端末装置2へ送信する場合には、一般に用いられているPPMの波形を反転して用いている。すなわち、パルスが存在する位置において波形を立ち下げている。このようにONの時間を長く取ることによって、照明光の光量低下をなるべく抑えるようにしている。また、PPMではデータによってON/OFFの時間がそれほど変わらないので、安定した照明光量を確保することができる。   In the example shown in FIG. 2, when transmitting from the lighting device 1 to the communication terminal device 2, a generally used PPM waveform is inverted and used. That is, the waveform falls at the position where the pulse exists. Thus, by taking a long ON time, a reduction in the amount of illumination light is suppressed as much as possible. Further, in PPM, the ON / OFF time does not change so much depending on the data, so that a stable illumination light quantity can be secured.

通信端末装置2から照明装置1への通信については、照明装置1とは逆に発光時間を短くすることにより消費電力を抑えることができるので、一般的に用いられているPPM方式を使用してデータを送信している。   Concerning communication from the communication terminal device 2 to the lighting device 1, the power consumption can be suppressed by shortening the light emission time, contrary to the lighting device 1, so the generally used PPM method is used. Sending data.

図3は、通信端末装置2におけるタイミング検出方法の一例の説明図である。図2に示したように照明装置1からPPM方式の反転した波形を用いてデータの送信を行うと、後半の4スロットについては必ずOFFとなり、前半の4スロットについてもいずれかの1スロットがOFFになるのみである。また、照明装置1がデータを送信していなければ、前半の4スロットはすべてONとなる。   FIG. 3 is an explanatory diagram of an example of a timing detection method in the communication terminal device 2. As shown in FIG. 2, when data is transmitted from the lighting device 1 using the inverted waveform of the PPM method, the latter four slots are always OFF, and any one slot is also OFF for the first four slots. It only becomes. If the lighting device 1 is not transmitting data, the first four slots are all ON.

このような特性を用い、通信端末装置2の同期部2では、照明装置1における送受信の切替タイミングを検出することができる。すなわち、照明装置1から図3(A)に示すように各種のデータが送信されているか、あるいはデータが送信されていなければ、1フレーム(8スロット)分の受信信号を合成、または加算あるいは平均化してゆけば、図3(B)に示すように前半の4スロットについてはONとなり、後半の4スロットについてはOFFとなる。この立ち上がりあるいは立ち下がりのエッジを検出すれば、照明装置1における送受信の切替タイミングを、通信端末装置2において検出することができる。このようにして検出した切替タイミングを用いて、通信端末装置2においてデータの送受信を切り替えればよい。   Using such characteristics, the synchronization unit 2 of the communication terminal device 2 can detect the transmission / reception switching timing in the lighting device 1. That is, as shown in FIG. 3A, various types of data are transmitted from the lighting device 1, or if no data is transmitted, received signals for one frame (8 slots) are combined, added, or averaged. As shown in FIG. 3B, the first four slots are turned on and the latter four slots are turned off as shown in FIG. If this rising or falling edge is detected, the transmission / reception switching timing in the illumination device 1 can be detected in the communication terminal device 2. Data transmission / reception may be switched in the communication terminal device 2 using the switching timing thus detected.

なお、切替タイミングを検出するためには、照明装置1からの照明光を複数フレーム分、合成、加算あるいは平均化等を行う必要があるが、このフレーム数を多くすればより正確なタイミングを検出することができる。また、照明装置1の消灯時には、一般のPPM波形を用いてデータの送信を行うことができるが、この場合でも、照明装置1からデータが送信されていれば同様の方法により切替タイミングを検出し、通信を行うことができる。   In order to detect the switching timing, it is necessary to synthesize, add, or average the illumination light from the lighting device 1 for a plurality of frames. However, if the number of frames is increased, more accurate timing can be detected. can do. In addition, when the lighting device 1 is turned off, data can be transmitted using a general PPM waveform. However, even in this case, if the data is transmitted from the lighting device 1, the switching timing is detected by the same method. Can communicate.

上述の通信方法は一例であって、1シンボルのスロット数や、1シンボル中の割当スロット数については設計時に決めればよい。例えば1シンボル12スロットとし、8スロットを照明装置1から通信端末装置2へ、4スロットを通信端末装置2から照明装置1への通信に用いる、といった方法も可能である。この場合、聡明装置の発光素子群13が発光している時間が長くなるため、照明光量を増加させることができる。もちろん、変調方式はPPMに限られるものではないが、照明光としての光量変動が少ない変調方式を選択するとよい。   The above-described communication method is an example, and the number of slots for one symbol and the number of assigned slots in one symbol may be determined at the time of design. For example, a method is possible in which 1 symbol is 12 slots, 8 slots are used for communication from the lighting device 1 to the communication terminal device 2, and 4 slots are used for communication from the communication terminal device 2 to the lighting device 1. In this case, since the time during which the light emitting element group 13 of the lighting device emits light becomes longer, the amount of illumination light can be increased. Of course, the modulation method is not limited to PPM, but a modulation method with little variation in the amount of light as illumination light may be selected.

図4は、本発明の実施の一形態における第1の変形例を示すブロック図である。図1に示した構成例では、発光素子群13における各半導体発光素子を並列に接続した。このように並列に接続すると、データの受信時に通信端末装置2からの光が照射された各半導体発光素子からの信号を利用することができる。しかし、発光させる際には並列接続された各半導体発光素子に対して駆動電流を供給する必要があるため、駆動電流が大きくなってしまう。そこで、発光時の電流を低減するため、図4に示した変形例ではいくつかの半導体発光素子をグループとして直列に接続し、そのようなグループを並列に接続している。なお、通信端末装置2の構成は図1に示した構成と同様でよい。   FIG. 4 is a block diagram showing a first modification in one embodiment of the present invention. In the configuration example shown in FIG. 1, the semiconductor light emitting elements in the light emitting element group 13 are connected in parallel. When connected in parallel as described above, it is possible to use signals from the respective semiconductor light emitting elements irradiated with light from the communication terminal device 2 when receiving data. However, since it is necessary to supply a driving current to each semiconductor light emitting element connected in parallel when emitting light, the driving current increases. Therefore, in order to reduce the current during light emission, in the modification shown in FIG. 4, several semiconductor light emitting elements are connected in series as a group, and such groups are connected in parallel. The configuration of the communication terminal device 2 may be the same as the configuration shown in FIG.

このような構成では、発光素子群13を発光駆動する際の電圧を上げて電流を下げることができ、図1に示した構成に比べて少ない電流により発光素子群13を駆動することができる。また、グループ内の半導体発光素子に光が当たっていれば信号を出力することができるので、発光素子群13の一部に光が当たっている場合でも受光して信号を出力することができる。   In such a configuration, the voltage when driving the light emitting element group 13 to emit light can be increased and the current can be lowered, and the light emitting element group 13 can be driven with a smaller current than the configuration shown in FIG. In addition, since a signal can be output if light is applied to the semiconductor light emitting elements in the group, even when light is applied to a part of the light emitting element group 13, the light can be received and output.

図5は、本発明の実施の一形態における第2の変形例を示すブロック図である。この第2の変形例では、発光素子群13の各半導体発光素子の接続を、送信時には直列接続、受信時には並列接続に切り替える構成を示している。図5(A)は直列接続に切り替えた場合を、図5(B)は並列接続に切り替えた場合をそれぞれ示している。なお、通信端末装置2については図示を省略しているが、構成は図1と同様でよい。   FIG. 5 is a block diagram showing a second modification of the embodiment of the present invention. This second modification shows a configuration in which the connection of each semiconductor light emitting element of the light emitting element group 13 is switched to a serial connection at the time of transmission and to a parallel connection at the time of reception. FIG. 5 (A) shows the case of switching to a serial connection, and FIG. 5 (B) shows the case of switching to a parallel connection. Although illustration of the communication terminal device 2 is omitted, the configuration may be the same as in FIG.

照明装置1からデータを送信する場合には、照明光を発光することから大きな電力が必要である。そのため図5(A)に示すように各半導体発光素子が直列に接続されるように切り替える。これによって、高い電圧を与え、少ない電流により発光駆動できるようにしている。また受信時には、各半導体発光素子が受光して出力される信号を効率よく利用するため、図5(B)に示すように各半導体発光素子が並列に接続されるように切り替える。複数の半導体発光素子を直列に接続した場合には、その直列接続された半導体発光素子から出力される信号のうち最も弱い信号しか出力されないが、並列接続であればそれぞれの半導体発光素子の出力も利用することができる。   When transmitting data from the illuminating device 1, a large amount of electric power is required because the illumination light is emitted. Therefore, as shown in FIG. 5A, switching is performed so that the semiconductor light emitting elements are connected in series. As a result, a high voltage is applied and light emission can be driven with a small current. At the time of reception, in order to efficiently use the signal received and output by each semiconductor light emitting element, switching is performed so that the semiconductor light emitting elements are connected in parallel as shown in FIG. When a plurality of semiconductor light emitting elements are connected in series, only the weakest signal is output from the signals output from the serially connected semiconductor light emitting elements. Can be used.

なお、直列接続と並列接続の切替は、切替部12で送受信の切替に用いているタイミング生成部15からの切替信号を用いることができる。   The switching between the series connection and the parallel connection can be performed using a switching signal from the timing generation unit 15 used for switching between transmission and reception by the switching unit 12.

上述の実施の一形態及びその変形例は一例であって、本発明の要旨を変更しない範囲内でそのほかの種々の変形が可能であることは言うまでもない。   The above-described embodiment and its modifications are merely examples, and it goes without saying that other various modifications are possible without departing from the scope of the present invention.

本発明の実施の一形態を示すブロック図である。It is a block diagram which shows one Embodiment of this invention. データの送受信の一例の説明図である。It is explanatory drawing of an example of transmission / reception of data. 通信端末装置2におけるタイミング検出方法の一例の説明図である。It is explanatory drawing of an example of the timing detection method in the communication terminal device. 本発明の実施の一形態における第1の変形例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the 1st modification in one Embodiment of this invention. 本発明の実施の一形態における第2の変形例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the 2nd modification in one Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…照明装置、11…変調部、12…切替部、13…発光素子群、14…受信部、15…タイミング生成部、2…通信端末装置、21…受光部、22…受信部、23…同期部、24…変調部、25…発光部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Illuminating device, 11 ... Modulating part, 12 ... Switching part, 13 ... Light emitting element group, 14 ... Receiving part, 15 ... Timing generation part, 2 ... Communication terminal device, 21 ... Light receiving part, 22 ... Receiving part, 23 ... Synchronization unit, 24... Modulation unit, 25.

Claims (5)

照明光を発光する複数の半導体発光素子からなる発光手段と、送信すべきデータを変調して前記発光手段の点滅あるいは光量を変化させる変調手段と、前記発光手段が発光していない状態で受光したときに得られる信号をもとに送られてきたデータを受信する受信手段と、前記発光手段の発光によるデータの送信と前記発光手段を発光させずに行うデータの受信とを切り替える切替手段と、前記切替手段に対してデータの送受信を時分割で切り替えるための切替信号を生成するタイミング信号生成手段を有することを特徴とする双方向照明光通信装置。   Light receiving means comprising a plurality of semiconductor light emitting elements for emitting illumination light, modulation means for modulating the data to be transmitted to change the blinking or light quantity of the light emitting means, and light received by the light emitting means not emitting light Receiving means for receiving data sent based on signals obtained from time to time, switching means for switching between transmission of data by light emission of the light emitting means and reception of data performed without causing the light emitting means to emit light, A bidirectional illumination optical communication apparatus comprising timing signal generation means for generating a switching signal for switching transmission / reception of data in a time division manner with respect to the switching means. 前記発光手段は、複数の前記半導体発光素子が並列に接続されていることを特徴とする請求項1に記載の双方向照明光通信装置。   The bidirectional illumination light communication apparatus according to claim 1, wherein the light emitting means includes a plurality of the semiconductor light emitting elements connected in parallel. 前記発光手段は、複数の前記半導体発光素子のうち数個ずつをグループとして、グループ内の半導体発光素子を直列に接続するとともに、各グループを並列に接続したことを特徴とする請求項1に記載の双方向照明光通信装置。   2. The light emitting device according to claim 1, wherein several of the plurality of semiconductor light emitting elements are grouped, the semiconductor light emitting elements in the group are connected in series, and the groups are connected in parallel. Two-way illumination optical communication device. 前記発光手段は、複数の前記半導体発光素子の接続を、前記タイミング信号生成手段からの切替信号により並列接続または直列接続に切り替えることを特徴とする請求項1に記載の双方向照明光通信装置。   2. The bidirectional illumination light communication apparatus according to claim 1, wherein the light emitting unit switches the connection of the plurality of semiconductor light emitting elements to a parallel connection or a series connection by a switching signal from the timing signal generation unit. 前記タイミング信号生成手段は、データ受信時に前記発光手段を消灯してもちらつきが生じない周期でデータの送受信を切り替える切替信号を生成することを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の双方向照明光通信装置。   The timing signal generation unit generates a switching signal for switching transmission / reception of data at a cycle in which flicker does not occur even when the light emitting unit is turned off at the time of data reception. The bidirectional illumination optical communication device according to Item.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011529634A (en) * 2008-07-29 2011-12-08 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 Lighting device having a plurality of LEDs
JP2013021458A (en) * 2011-07-08 2013-01-31 Nakagawa Kenkyusho:Kk Lighting device
KR101379968B1 (en) * 2012-02-09 2014-04-01 단국대학교 산학협력단 Apparatus, system and method for communicating data using light
CN103701527A (en) * 2013-12-31 2014-04-02 深圳天珑无线科技有限公司 Visible light information receiving method and device
JP2017077859A (en) * 2015-10-22 2017-04-27 三菱電機株式会社 On-board information device and maintenance system for on-board information device

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI485504B (en) 2012-08-28 2015-05-21 Ind Tech Res Inst Light communication system, transmitter apparatus and receiver apparatus
CN105827313A (en) * 2016-05-10 2016-08-03 黑龙江农业工程职业学院 Visible light communication system

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01292918A (en) * 1988-05-19 1989-11-27 Sharp Corp Optical space transmitting and communicating system
JP2004297295A (en) * 2003-03-26 2004-10-21 Global Com:Kk Illumination light communication system, illuminator, and illumination light source
JP4718240B2 (en) * 2005-05-24 2011-07-06 日東光学株式会社 Data communication apparatus and electronic device

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011529634A (en) * 2008-07-29 2011-12-08 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 Lighting device having a plurality of LEDs
JP2013021458A (en) * 2011-07-08 2013-01-31 Nakagawa Kenkyusho:Kk Lighting device
KR101379968B1 (en) * 2012-02-09 2014-04-01 단국대학교 산학협력단 Apparatus, system and method for communicating data using light
CN103701527A (en) * 2013-12-31 2014-04-02 深圳天珑无线科技有限公司 Visible light information receiving method and device
JP2017077859A (en) * 2015-10-22 2017-04-27 三菱電機株式会社 On-board information device and maintenance system for on-board information device

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