JP2009111474A - 色温度可変式可視光通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】色温度可変式可視光通信システムにおいて、光の色温度を所望の色温度に設定して、その設定した色温度に保ったまま信号を送信できるようにし、また、フォトダイオードを１つにできるようにすると共に、送信データ量を大きくする。
【解決手段】色温度可変式可視光通信システム１は、赤、緑、青の各色の光を発光するＬＥＤ２１、２２、２３と、ＬＥＤ２１、２２、２３による光の色温度を設定する操作部５と、設定された色温度になるように、ＬＥＤ２１、２２、２３に供給する矩形波電流のデューティ比を制御するＬＥＤ制御部６と、通信信号を設定する通信設定部７と、通信信号に応じて、ＬＥＤ２１、２２、２３の光を変調する送信制御部８１、８２、８３とを備える。送信制御部８１、８２、８３は、ＬＥＤ２１、２２、２３に供給する矩形波電流のうち、最もデューティ比の大きい矩形波電流に、通信信号に応じた信号電流を重畳する。
【選択図】図１

Description

本発明は、可視光を利用して信号を伝送する色温度可変式可視光通信システムに関するものである。

従来から、可視光通信システムとして、例えば、特許文献１に示されるように、赤、緑、青の各色の光を発光する３つのＬＥＤを持ち、それらの各ＬＥＤを個別の点灯パターンで点灯させて信号を送信し、赤色の光のみを検出するフォトダイオード、緑色の光のみを検出するフォトダイオード、及び青色の光のみを検出するフォトダイオードにて、各ＬＥＤの光により送信される信号を受信するようにしたものが知られている。
特開２００３−３１８８３６号公報

しかしながら、上述した特許文献１に記載の可視光通信システムにおいては、赤、緑、青の光を発光する各ＬＥＤを個別の点灯パターンで点灯させて信号を送信しているため、送信データ量は多くなるが、赤色の光のみを検出するフォトダイオード、緑色の光のみを検出するフォトダイオード、及び青色の光のみを検出するフォトダイオードの合計３つのフォトダイオードが必要であり、コストが増える。また、送信する信号に応じて各ＬＥＤを個別の点灯パターンで点灯させるため、ＬＥＤを発光させたときの光の色温度を所望の色温度に設定することも困難である。

光の色温度を所望の色温度に設定して、その設定した所望の色温度に保ったまま信号を送信するには、各ＬＥＤに供給する電流をＰＷＭ制御して、そのオンデューティ区間に、信号を重畳させる方法が考えられる。さらに、フォトダイオードを１つにするためには、いずれか１つのＬＥＤに供給する電流のオンデューティ区間に信号を重畳させて、１つのＬＥＤの光によって信号を送信することが考えられる。

しかしながら、ＬＥＤに供給する電流をＰＷＭ制御すると、オンデューティの区間は信号を送信できるが、オフデューティの区間は信号を送信できず、しかも、各ＬＥＤに供給する電流のデューティ比は設定した色温度によって異なるものとなる。このため、単に、各ＬＥＤに供給する電流をＰＷＭ制御して、いずれか１つのＬＥＤに供給する電流のオンデューティ区間に信号を重畳させたのでは、送信データ量が少なくなってしまう。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、光の色温度を所望の色温度に設定して、その設定した色温度に保ったまま信号を送信することができ、また、フォトダイオードを１つにすることができると共に、送信データ量を大きくすることができる色温度可変式可視光通信システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１の発明は、赤、緑、青の各色の光を発光する複数のＬＥＤと、複数のＬＥＤを発光させたときの光の色温度を設定する操作部と、操作部により設定された色温度になるように、各ＬＥＤへ供給される矩形波電流のデューティ比を制御するＬＥＤ制御部と、ＬＥＤから発光される光を利用して伝送する通信信号を設定する通信設定部と、ＬＥＤ制御部によりデューティ比が制御された矩形波電流に、通信設定部により設定された通信信号に応じた信号電流を重畳する送信制御部と、ＬＥＤから発光された光を受信する受信部とを備え、受信部の受信出力信号を解析して、通信設定部により設定された通信信号を復元する色温度可変式可視光通信システムであって、送信制御部は、各ＬＥＤへ供給される矩形波電流のうち、最もデューティ比の大きい矩形波電流に、通信設定部により設定された通信信号に応じた信号電流を重畳するものである。

請求項２の発明は、請求項１に記載の色温度可変式可視光通信システムにおいて、通信設定部は、最もデューティ比の大きい矩形波電流が供給されるＬＥＤを特定する特定信号を通信信号として設定し、受信部は、受信出力信号を解析して特定信号を復元し、その復元した特定信号に基いて受信感度を調整するものである。

請求項１の発明によれば、ＬＥＤを発光させたときの光の色温度を所望の色温度に設定できると共に、ＬＥＤを発光させたときの光の色温度をその設定色温度に保ったまま、ＬＥＤの光によって信号を送信することができる。しかも、最もデューティ比の大きい矩形波電流が供給されるいずれか１つのＬＥＤの光によって信号が送信されるので、複数のＬＥＤの光によって信号が送信される構成と比較して１つのフォトダイオードを有していればよく、コストダウンになり、また、矩形波電流のオンデューティ区間に多くの信号電流を重畳することができ、送信する信号の送信データ量を多くすることができる。

請求項２の発明によれば、信号を送信するＬＥＤの光の色に応じて、受信部の受信感度を適切に調整することができ、いずれのＬＥＤの光により信号を送信しても、安定した通信が可能となる。しかも、ＬＥＤの光により送信される特定信号を受信部が受信することによって、受信感度が調整されるため、利便性が向上する。

以下、本発明を具体化した実施形態による色温度可変式可視光通信システムについて図面を参照して説明する。図１は、色温度可変式可視光通信システムの構成を示す。色温度可変式可視光通信システム１は、可視光を利用して信号を伝送するシステムであり、例えば、地下などの電波の届かない場所において、可視光による照明を兼ねて用いられる。この色温度可変式可視光通信システムは、可視光の色温度を任意の色温度に設定できるようになっている。

色温度可変式可視光通信システム１は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色の光を発光する３つのＬＥＤ２１、２２、２３（図示のＲ−ＬＥＤ、Ｇ−ＬＥＤ、Ｂ−ＬＥＤ）と、これら３つのＬＥＤ２１、２２、２３を点灯させるための電源３と、ＬＥＤ２１、２２、２３に駆動電流を供給／切断するスイッチング素子４１、４２、４３と、ＬＥＤ２１、２２、２３を同時に点灯させたときに得られる合成光の色温度を設定するための操作部５と、ＬＥＤ２１、２２、２３の点灯を制御するＬＥＤ制御部６とを備える。また、色温度可変式可視光通信システム１は、通信信号を設定する通信設定部７と、通信信号に応じてＬＥＤ２１、２２、２３の光を変調する送信制御部８１、８２、８３と、ＬＥＤ２１、２２、２３の光を受信する受信部９等を備える。

ＬＥＤ２１は、赤色の光を発光するＬＥＤであり、ＬＥＤ２２は、緑色の光を発光するＬＥＤであり、ＬＥＤ２３は、青色の光を発光するＬＥＤである。電源３は、ＬＥＤ２１、２２、２３を点灯駆動するための駆動電流を、スイッチング素子４１、４２、４３及び送信制御部８１、８２、８３を経由して、ＬＥＤ２１、２２、２３に供給する。

スイッチング素子４１、４２、４３は、各々、ＬＥＤ制御部６からの矩形波信号によって、オン／オフ制御される。スイッチング素子４１がオンのとき、電源３から送信制御部８１を経由してＬＥＤ２１に駆動電流が供給され、スイッチング素子４１がオフのとき、電源３からＬＥＤ２１への駆動電流の供給が断たれる。また、スイッチング素子４２がオンのとき、電源３から送信制御部８２を経由してＬＥＤ２２に駆動電流が供給され、スイッチング素子４２がオフのとき、電源３からＬＥＤ２２への駆動電流の供給が断たれる。また、スイッチング素子４３がオンのとき、電源３から送信制御部８３を経由してＬＥＤ２３に駆動電流が供給され、スイッチング素子４３がオフのとき、電源３からＬＥＤ２３への駆動電流の供給が断たれる。

操作部５は、ユーザに操作されるようになっており、ユーザの操作を受けて、ＬＥＤ２１、２２、２３を発光させたときの光の色温度を設定し、その設定色温度を示す色温度設定信号をＬＥＤ制御部６に与える。

ＬＥＤ制御部６は、スイッチング素子４１、４２、４３に矩形波信号を与えて、スイッチング素子４１、４２、４３をオン／オフ制御することにより、ＬＥＤ２１、２２、２３への駆動電流の供給を制御して、ＬＥＤ２１、２２、２３の点灯を制御する。このとき、ＬＥＤ制御部６は、スイッチング素子４１、４２、４３のオン／オフによるＰＷＭ制御により、ＬＥＤ２１、２２、２３に供給される駆動電流の電流値を制御して、ＬＥＤ２１、２２、２３の発光強度を制御する。すなわち、ＬＥＤ２１、２２、２３に供給される駆動電流は、スイッチング素子４１、４２、４３のオン／オフによるＰＷＭ制御により、矩形波電流となり、そして、その駆動電流（矩形波電流）のデューティ比が制御されることにより、駆動電流の電流値が制御されて、ＬＥＤ２１、２２、２３の発光強度が制御される。

ＬＥＤ２１、２２、２３による光の色温度は、ＬＥＤ２１、２２、２３の各々の発光強度、すなわち、ＬＥＤ２１、２２、２３の各々に供給される駆動電流の電流値に依存する。従って、ＬＥＤ２１、２２、２３の各々に供給される駆動電流のデューティ比が制御されることにより、ＬＥＤ２１、２２、２３による光の色温度が制御される。

ＬＥＤ制御部６は、操作部５から与えられた色温度設定信号に基いて、ＬＥＤ２１、２２、２３による光の色温度が操作部５の操作により設定された設定色温度となるように、スイッチング素子４１、４２、４３のオン／オフを制御して、ＬＥＤ２１、２２、２３の各々に供給される駆動電流のデューティ比を制御する。ＬＥＤ制御部６による駆動電流のデューティ比の制御方法については後述する。また、ＬＥＤ制御部６は、ＬＥＤ２１、２２、２３に供給される駆動電流のデューティ比を示すデューティ比信号を通信設定部７に与える。

通信設定部７は、例えば、画像、音声、現在位置情報等を含んだ通信信号を設定して、その通信信号を送信制御部８１、８２、８３のいずれか１つに供給する。このとき、通信設定部７は、ＬＥＤ制御部６から与えられるデューティ比信号に基いて、送信制御部８１、８２、８３のうち、最もデューティ比の大きい（最もオンデューティの区間が長い）駆動電流が供給される送信制御部に、通信信号を供給する。

送信制御部８１、８２、８３は、各々、ＬＥＤ２１、２２、２３に供給される駆動電流（ＬＥＤ制御部６によりデューティ比が制御された矩形波電流）に、通信設定部７により設定された通信信号に応じた信号電流を重畳する。すなわち、送信制御部８１は、通信設定部７から通信信号が供給されると、その通信信号に応じた信号電流を生成し、その信号電流をＬＥＤ２１に供給される駆動電流に重畳する。これにより、ＬＥＤ２１から発光される光は、通信信号に応じた信号電流によって変調された光となり、ＬＥＤ２１から発光される光によって通信信号が送信される。また、送信制御部８２は、通信設定部７から通信信号が供給されると、その通信信号に応じた信号電流を生成し、その信号電流をＬＥＤ２２に供給される駆動電流に重畳する。これにより、ＬＥＤ２２から発光される光は、通信信号に応じた信号によって変調された光となり、ＬＥＤ２２から発光される光によって通信信号が送信される。また、送信制御部８３は、通信設定部７から通信信号が供給されると、その通信信号に応じた信号電流を生成し、その信号電流をＬＥＤ２３に供給される駆動電流に重畳する。これにより、ＬＥＤ２３から発光される光は、通信信号に応じた信号によって変調された光となり、ＬＥＤ２３から発光される光によって通信信号が送信される。

通信設定部７は、上述のように、送信制御部８１、８２、８３のうち、最もデューティ比の大きい駆動電流が供給される送信制御部に、通信信号を供給する。従って、送信制御部８１、８２、８３は、ＬＥＤ２１、２２、２３へ供給される駆動電流のうち、最もデューティ比の大きい駆動波電流に、通信設定部７により設定された通信信号に応じた信号電流を重畳することになり、これにより、ＬＥＤ２１、２２、２３のうち、最もデューティ比の大きい駆動電流が供給されるＬＥＤの光によって信号が送信されることになる。送信制御部８１、８２、８３による駆動電流への通信信号に応じた信号電流の重畳方法については後述する。

受信部９は、ＬＥＤ２１、２２、２３から発光された光を受信し、その受信出力信号を解析して、ＬＥＤ２１、２２、２３の光によって送信された通信信号（すなわち通信設定部７により設定された通信信号）を復元する。受信部９は、ＬＥＤ２１、２２、２３のうち、いずれのＬＥＤの光により信号を送信するかによって（すなわち、信号を送信するＬＥＤの光の色に応じて）、受信感度を調整できるようになっている。受信部９の構成については後述する。

図２、図３は、上記ＬＥＤ制御部６による、ＬＥＤ２１、２２、２３に供給される駆動電流のデューティ比の制御方法を示す。ＬＥＤ制御部６は、マイコンを有しており、マイコンは、３つのタイマ出力を持っている。ＬＥＤ制御部６は、この３つのタイマ出力に基いて、スイッチング素子４１、４２、４３に矩形波信号を与えることにより、スイッチング素子４１、４２、４３をオン／オフ制御して、ＬＥＤ２１、２２、２３に供給される駆動電流をＰＷＭ制御する。

すなわち、ＬＥＤ制御部６は、図２に示すように、スイッチング素子４１、４２、４３に与える各矩形波信号（ＰＷＭ１、ＰＷＭ２、ＰＷＭ３）のＰＷＭ周期を１ｍｓに設定すると共に、各矩形波信号（ＰＷＭ１、ＰＷＭ２、ＰＷＭ３）のオンデューティ時間に対応する３つのタイマ出力値（タイマ値１、タイマ値２、タイマ値３）を設定する。ここで、ＰＷＭ１は、スイッチング素子４１に与える矩形波信号であり、ＰＷＭ２は、スイッチング素子４２に与える矩形波信号であり、ＰＷＭ３は、スイッチング素子４３に与える矩形波信号である。また、タイマ値１は、矩形波信号（ＰＷＭ１）のオンデューティ時間として設定される時間であり、タイマ値２は、矩形波信号（ＰＷＭ２）のオンデューティ時間として設定される時間であり、タイマ値３は、矩形波信号（ＰＷＭ３）のオンデューティ時間として設定される時間である。

そして、ＬＥＤ制御部６は、ＰＷＭ周期で（すなわち１ｍｓ毎に）、各矩形波信号（ＰＷＭ１、ＰＷＭ２、ＰＷＭ３）をＨ（ハイレベル）にすると共に、タイマ値１として設定された時間が経過すると、矩形波信号（ＰＷＭ１）をＬ（ローレベル）にし、タイマ値２として設定された時間が経過すると、矩形波信号（ＰＷＭ２）をＬにし、タイマ値３として設定された時間が経過すると、矩形波信号（ＰＷＭ３）をＬにする。

これにより、スイッチング素子４１に与えられる矩形波信号（ＰＷＭ１）は、タイマ値１として設定された時間がオンデューティ時間となる矩形波が、１ｍｓの周期で繰り返される信号となる。また、スイッチング素子４２に与えられる矩形波信号（ＰＷＭ２）は、タイマ値２として設定された時間がオンデューティ時間となる矩形波が、１ｍｓの周期で繰り返される信号となり、スイッチング素子４３に与えられる矩形波信号（ＰＷＭ３）は、タイマ値３として設定された時間がオンデューティ時間となる矩形波が、１ｍｓの周期で繰り返される信号となる。

スイッチング素子４１、４２、４３は、与えられる信号がＨのときに、オンになり、与えられる信号がＬのときに、オフになる。すなわち、スイッチング素子４１、４２、４３は、与えられる矩形波信号（ＰＷＭ１、ＰＷＭ２、ＰＷＭ３）のオンデューティ時間だけオンになり、それ以外の時間（オフデューティの時間）は、オフになる。

従って、ＬＥＤ２１に供給される駆動電流は、スイッチング素子４１のオン／オフに応じて、ＰＷＭ制御され、タイマ値１として設定された時間がオンデューティ時間となる矩形波が、１ｍｓの周期で繰り返される矩形波電流となる。また、ＬＥＤ２２に供給される駆動電流は、スイッチング素子４２のオン／オフに応じて、ＰＷＭ制御され、タイマ値２として設定された時間がオンデューティ時間となる矩形波が、１ｍｓの周期で繰り返される矩形波電流となり、ＬＥＤ２３に供給される駆動電流は、スイッチング素子４３のオン／オフに応じて、ＰＷＭ制御され、タイマ値３として設定された時間がオンデューティ時間となる矩形波が、１ｍｓの周期で繰り返される矩形波電流となる。

また、ＬＥＤ制御部６は、図３に示すように、設定色温度とＬＥＤ２１、２２、２３に供給される各駆動電流のオンデューティ時間との対応を定めたテーブルを持っている。ＬＥＤ制御部６は、このテーブルに従ってタイマ値１、タイマ値２、タイマ値３を設定して、スイッチング素子４１、４２、４３のオン／オフ（オンデューティ時間）を制御する。これにより、ＬＥＤ２１、２２、２３に供給される各駆動電流は、設定色温度に対応して定められたオンデューティ時間（デューティ比）でＰＷＭ制御された矩形波電流となり、ＬＥＤ２１、２２、２３による光の色温度は、操作部５の操作により設定された設定色温度となる。

図３に示す例では、設定色温度が３０００ｋを示している場合には、ＬＥＤ２１に供給する駆動電流のオンデューティ時間は９００μｓ、ＬＥＤ２２に供給する駆動電流のオンデューティ時間は５００μｓ、ＬＥＤ２３に供給する駆動電流のオンデューティ時間は３００μｓとなっている。従って、操作部５の操作により設定された色温度が３０００ｋを示している場合には、ＬＥＤ制御部６は、タイマ値１を９００μｓ、タイマ値２を５００μｓ、タイマ値３を３００μｓに設定する。これにより、ＬＥＤ２１に供給される駆動電流のオンデューティ時間は９００μｓ、ＬＥＤ２２に供給される駆動電流のオンデューティ時間は５００μｓ、ＬＥＤ２３に供給される駆動電流のオンデューティ時間は３００μｓとなり、ＬＥＤ２１、２２、２３による光の色温度は、操作部５の操作により設定された設定色温度である３０００ｋとなる。ＬＥＤ制御部６は、このようにして、ＬＥＤ２１、２２、２３に供給される駆動電流のデューティ比を制御する。

図４、図５、図６は、上記送信制御部８１、８２、８３による、ＬＥＤ２１、２２、２３に供給される駆動電流への通信信号に応じた信号電流の重畳方法を示す。送信制御部８１、８２、８３は、各々、ＬＥＤ２１、２２、２３に供給される駆動電流に通信信号に応じた信号電流を重畳する。送信制御部８１による信号電流の重畳方法、送信制御部８２による信号電流の重畳方法、及び送信制御部８３による信号電流の重畳方法は同様であり、以下に、送信制御部８１による信号電流の重畳方法について説明する。

送信制御部８１は、通信設定部７から通信信号が供給されると、通信信号を矩形波の信号電流に変調する。すなわち、送信制御部８１は、図４に示すように、通信信号（例えば「００１０１００１」）に基いて、通信信号の示す「０」「１」の値に対応して矩形状に電流値波形が変化する信号電流を生成する。通信設定部７は、上述のように、送信制御部８１、８２、８３のうち、最もデューティ比の大きい駆動電流が供給される送信制御部に、通信信号を供給する。従って、送信制御部８１に通信信号が供給される場合には、図５に示すように、ＬＥＤ２１に供給される駆動電流（ＰＷＭ−Ｒ）、ＬＥＤ２２に供給される駆動電流（ＰＷＭ−Ｇ）、ＬＥＤ２３に供給される駆動電流（ＰＷＭ−Ｂ）のうち、ＬＥＤ２１に供給される駆動電流（ＰＷＭ−Ｒ）が最も大きいデューティ比になっている。

そして、送信制御部８１は、図６に示すように、ＬＥＤ２１に供給される駆動電流（ＰＷＭ−Ｒ）、すなわち、ＬＥＤ２１、２２、２３へ供給される駆動電流のうち、最もデューティ比の大きい駆動電流に、通信信号を変調した矩形波の信号電流を重畳する。信号電流は、ＬＥＤ２１に供給される駆動電流のオンデューティ区間に重畳される。これにより、ＬＥＤ２１（最もデューティ比の大きい駆動電流が供給されるＬＥＤ）から発光される光は、通信信号に応じて変調された光となり、ＬＥＤ２１の光によって通信信号が送信される。

このとき、送信制御部８１は、図５、図６に示すように、信号電流の重畳前と重畳後とで、ＬＥＤ２１に供給される駆動電流のオンデューティ区間の電力が一定に保たれるように、信号電流をＬＥＤ２１に供給される駆動電流のオンデューティ区間に重畳する。これにより、ＬＥＤ２１の発光強度が一定に保たれたまま（従って、ＬＥＤ２１、ＬＥＤ２２、及びＬＥＤ２３による光の色温度が一定に保たれたまま）、ＬＥＤ２１の光によって通信信号が送信される。

また、送信制御部８１は、ＬＥＤ２１に供給される駆動電流のオンデューティ時間の長さ（すなわち駆動電流のデューティ比）に応じて、駆動電流の１つのオンデューティ区間に重畳する送信データ量を調整する。すなわち、送信制御部８１は、ＬＥＤ２１に供給される駆動電流のオンデューティ時間の長さを測定して、オンデューティ区間に無駄なく重畳できる送信データ量を算出し、そして、その算出した送信データ量となるように通信信号を複数に分割し、分割した各通信信号を矩形波の信号電流に変調して、各信号電流をＬＥＤ２１に供給される駆動電流の各オンデューティ区間に重畳する。これにより、ＬＥＤ２１に供給される駆動電流のオンデューティ区間に多くの信号電流を重畳することができ、送信する信号のデータ量を多くすることができる。

送信制御部８１は、このようにして、ＬＥＤ２１に供給される駆動電流に通信信号に応じた信号電流を重畳する。送信制御部８２、８３は、送信制御部８１と同様にして、ＬＥＤ２２、２３に供給される駆動電流に通信信号に応じた信号電流を重畳する。

図７は、上記受信部９の構成を示し、図８は、受信部９のフォトダイオードの受信感度特性を示す。受信部９は、ＬＥＤ２１、２２、２３から発光された光を受信する１つのフォトダイオード９０と、フォトダイオード９０の受信出力信号を増幅する３つの増幅部９１、９２、９３と、フォトダイオード９０の受信出力信号を解析する信号解析部９４等から成っている。

フォトダイオード９０は、赤色の光から青色の光に亘る受信帯域を有しており、受光した光の強度に応じた受信出力信号を出力する。増幅部９１、９２、９３は、フォトダイオード９０の受信出力信号を増幅して信号解析部９４に与える。増幅部９１、９２、９３は、各々、信号増幅率が異なっている。信号解析部９４は、増幅部９１、９２、９３により増幅されたフォトダイオード９０の受信出力信号を解析し、ＬＥＤ２１、２２、２３に供給される駆動電流の各オンデューティ区間に重畳された信号電流の成分を抽出して、それら抽出した信号電流の成分から通信信号を復元する。また、信号解析部９４は、増幅部９１、９２、９３を制御し、増幅部９１、９２、９３のうち、いずれか１つの増幅部を選択して、その選択した増幅部によりフォトダイオード９０の受信信号出力を増幅させる。

フォトダイオード９０の受信感度は、図８に示すように、光の波長に依存して異なり、光の波長が長いほど高くなり、光の波長が短いほど低くなる。すなわち、フォトダイオード９０の受信感度は、ＬＥＤ２１から発光される赤色の光に対して最も高く、次いで、ＬＥＤ２２から発光される緑色の光に対して高く、そして、ＬＥＤ２３から発光される青色の光に対して最も低くなっている。また、信号解析部９４は、与えられる信号強度が弱いと、信号の解析精度が低下し、逆に、与えられる信号強度が強すぎても、センサ電圧が頭打ちとなり、信号の解析精度が低下する。従って、信号解析部９４において信号解析精度を高めて通信信号を正確に復元するには、ＬＥＤ２１、２２、２３のうち、いずれのＬＥＤの光により信号を送信するかによって（すなわち、信号を送信するＬＥＤの光の色に応じて）、フォトダイオード９０の受信出力信号を適切な信号強度に調整して信号解析部９４に与える必要がある。

そこで、受信部９は、増幅部９１、９２、９３によって、受信感度を調整して、フォトダイオード９０の受信出力信号の信号強度を調整するようになっている。増幅部９１の増幅率は、ＬＥＤ２１の赤色の光によって信号を送信したときに、信号解析部９４に与えられるフォトダイオード９０の受信出力信号が適切な信号強度となるように設定されている。また、増幅部９２の増幅率は、ＬＥＤ２２の緑色の光によって信号を送信したときに、信号解析部９４に与えられるフォトダイオード９０の受信出力信号が適切な信号強度となるように設定されており、増幅部９３の増幅率は、ＬＥＤ２３の青色の光によって信号を送信したときに、信号解析部９４に与えられるフォトダイオード９０の受信出力信号が適切な信号強度となるように設定されている。

つまり、受信部９は、ＬＥＤ２１、２２、２３のうち、いずれのＬＥＤの光により信号が送信されるかに応じて、増幅部９１、９２、９３のうち、いずれか１つの増幅部を選択して、その選択した増幅部によりフォトダイオード９０の受信出力信号を増幅させる。これにより、受信部９の受信感度が調整され、フォトダイオード９０の受信出力信号の信号強度が調整される。

受信部９の受信感度の調整（すなわち増幅部９１、９２、９３の選択）は、以下のようにして行われる。すなわち、通信設定部７は、ＬＥＤ制御部６から与えられるデューティ比信号に基いて、ＬＥＤ２１、２２、２３のうち、最もデューティ比の大きい矩形波電流が供給されるＬＥＤを特定する（すなわち、いずれのＬＥＤの光によって通信信号を送信しているかを特定する）特定信号を通信信号として設定し、その通信信号を送信制御部８１、８２、８３に供給する。これにより、特定信号が通信信号としてＬＥＤ２１、２２、２３の光により送信される。

受信部９の信号解析部９４は、フォトダイオード９０の受信出力信号を解析して特定信号を復元し、その復元した特定信号に基いて、ＬＥＤ２１、２２、２３のうち、いずれのＬＥＤの光によって通信信号が送信されているかを特定する。そして、信号解析部９４は、ＬＥＤ２１、２２、２３のうち、いずれのＬＥＤの光によって通信信号が送信されているかに応じて、増幅部９１、９２、９３のうち、適切な増幅部（ＬＥＤ２１の光により信号が送信されている場合には増幅部９１、ＬＥＤ２２の光により信号が送信されている場合には増幅部９２、ＬＥＤ２３の光により信号が送信されている場合には増幅部９３）を選択する。

これにより、ＬＥＤ２１、２２、２３のうち、いずれのＬＥＤの光によって信号が送信されているかに応じて、受信部９の受信感度が適切に調整され、増幅部９１、９２、９３によって、フォトダイオード９０の受信出力信号が適切な信号強度に調整される。受信部９の受信感度の調整は、このようにして行われる。

特定信号の送信は、一連の通信を開始するときに、メインデータの送信に先立って行われる。これにより、受信部９の受信感度が適切に調整されてから、メインデータが受信部９により受信されることになり、通信性能が向上する。

このような構成の色温度可変式可視光通信システム１によれば、操作部５により光の色温度が設定されると、ＬＥＤ２１、２２、２３を発光させたときの光の色温度がその設定色温度となるように、ＬＥＤ２１、２２、２３に供給される矩形波電流（駆動電流）のデューティ比が制御され、そして、そのデューティ比が制御された矩形波電流に、通信信号に応じた信号電流が重畳される。これにより、ＬＥＤ２１、２２、２３を発光させたときの光の色温度を所望の色温度に設定できると共に、ＬＥＤ２１、２２、２３を発光させたときの光の色温度をその設定色温度に保ったまま、ＬＥＤ２１、２２、２３の光によって信号を送信することができる。

しかも、各ＬＥＤ２１、２２、２３へ供給される矩形波電流のうち、最もデューティ比の大きい矩形波電流に通信信号に応じた信号電流が重畳されて、ＬＥＤ２１、２２、２３のうち、最もデューティ比の大きい矩形波電流が供給されるＬＥＤ（いずれか１つのＬＥＤ）の光によって信号が送信される。従って、受信部９は１つのフォトダイオード９０を有していればよく、コストダウンになり、また、矩形波電流のオンデューティ区間に多くの信号電流を重畳することができ、受信部９が１つのフォトダイオードを有する構成において、送信する信号の送信データ量を多くすることができる。

また、ＬＥＤ２１、２２、２３のうち、いずれのＬＥＤの光により信号を送信するかによって（すなわち、信号を送信するＬＥＤの光の色に応じて）、受信部９の受信感度を適切に調整することができ、いずれのＬＥＤの光により信号を送信しても、安定した通信が可能となる。しかも、ＬＥＤ２１、２２、２３のうち、最もデューティ比の大きい矩形波電流が供給されるＬＥＤを特定する（すなわち、いずれのＬＥＤの光によって通信信号を送信しているかを特定する）特定信号がＬＥＤ２１、２２、２３の光によって送信され、その特定信号を受信部９が受信することによって受信感度が調整されるため、利便性が向上する。

なお、本発明は、上記実施形態の構成に限られず、種々の変形が可能である。例えば、最もデューティ比の大きい矩形波電流が供給されるＬＥＤを特定する特定信号は、一連の通信を開始するときに限られず、ＬＥＤ２１、２２、２３による光の色温度の設定が変更されたときに、又は、定期的に、送信するようにしてもよい。また、受信部９の受信感度の調整は、特定信号を送信して行う方法に限られず、受信部９に受信感度調整用の操作部を設けておき、その操作部の操作を受けて行うようにしてもよい。

本発明の一実施形態に係る色温度可変式可視光通信システムの電気的ブロック構成図。 同色温度可変式可視光通信システムのスイッチング素子をオン／オフ制御する矩形波信号の波形を示す図。 同色温度可変式可視光通信システムの設定色温度とＬＥＤの駆動電流のオンデューティ時間との対応を定めたテーブルを示す図。 同色温度可変式可視光通信システムの通信信号を変調した信号電流の波形を示す図。 同色温度可変式可視光通信システムのＬＥＤに供給される駆動電流の信号電流重畳前の波形を示す図。 同色温度可変式可視光通信システムのＬＥＤに供給される駆動電流の信号電流重畳後の波形を示す図。 同色温度可変式可視光通信システムの受信部の電気的ブロック構成図。 同色温度可変式可視光通信システムの受信部のフォトダイオードの受信感度特性を示す図。

符号の説明

１ 色温度可変式可視光通信システム
３ 電源
５ 操作部
６ ＬＥＤ制御部
７ 通信設定部
９ 受信部
２１、２２、２３ ＬＥＤ
４１、４２、４３ スイッチング素子
８１、８２、８３ 送信制御部
９０ フォトダイオード
９１、９２、９３ 増幅部
９４ 信号解析部

Claims (2)

1. 赤、緑、青の各色の光を発光する複数のＬＥＤと、
   前記複数のＬＥＤを発光させたときの光の色温度を設定する操作部と、
   前記操作部により設定された色温度になるように、前記各ＬＥＤへ供給される矩形波電流のデューティ比を制御するＬＥＤ制御部と、
   前記ＬＥＤから発光される光を利用して伝送する通信信号を設定する通信設定部と、
   前記ＬＥＤ制御部によりデューティ比が制御された矩形波電流に、前記通信設定部により設定された通信信号に応じた信号電流を重畳する送信制御部と、
   前記ＬＥＤから発光された光を受信する受信部とを備え、
   前記受信部の受信出力信号を解析して、前記通信設定部により設定された通信信号を復元する色温度可変式可視光通信システムであって、
   前記送信制御部は、前記各ＬＥＤへ供給される矩形波電流のうち、最もデューティ比の大きい矩形波電流に、前記通信設定部により設定された通信信号に応じた信号電流を重畳することを特徴とする色温度可変式可視光通信システム。
2. 前記通信設定部は、最もデューティ比の大きい矩形波電流が供給されるＬＥＤを特定する特定信号を前記通信信号として設定し、
   前記受信部は、受信出力信号を解析して前記特定信号を復元し、その復元した特定信号に基いて受信感度を調整することを特徴とする請求項１に記載の色温度可変式可視光通信システム。

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