JP2014078803A

JP2014078803A - 照明器具及び該照明器具を用いた可視光通信システム

Info

Publication number: JP2014078803A
Application number: JP2012224432A
Authority: JP
Inventors: Shigeaki Yamazaki; 茂章山崎
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2012-10-09
Filing date: 2012-10-09
Publication date: 2014-05-01

Abstract

【課題】光信号の衝突が抑えられる照明器具及び該照明器具を用いた可視光通信システムを提供する。
【解決手段】照明器具１は、電気的な光源１０と、光源１０を点灯させる光源駆動部１１と、光源駆動部１１を制御する制御部１２とを備える。制御部１２は、光源１０が点灯されている期間中、電源の交流電圧のゼロクロス点が所定の送信周期数だけ検出される毎に、光源１０の光を媒体とした光信号が送信されるように光源駆動部１１を制御する。上記の光信号の送信にかかる時間は、単位時間としての上記のゼロクロス点の間隔（電源の周期の半分）よりも短い。光信号の送信にかかる時間よりも単位時間が短い場合に比べ、光信号の衝突が抑えられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、照明器具及び該照明器具を用いた可視光通信システムに関するものである。

従来から、照明器具として、可視光を媒体とする光信号を送信する機能を有するものが提供されている（例えば、特許文献１参照）。すなわち、照明用の光源が、光信号の送信に兼用される。光信号により送信される情報は、照明器具毎に異なる情報（例えば、送信元の照明器具の位置情報）とされることが多い。

特開２００６−２０３６６９号公報

ここで、図２のように、それぞれ異なる光信号を送信する複数個の照明器具１が互いに近接配置されている場合であって、上記の光信号を受信する受信機２が複数個の照明器具１から光信号を受信可能な位置にある場合、光信号の衝突が発生してしまう可能性がある。

本発明は、上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、光信号の衝突が抑えられる照明器具及び該照明器具を用いた可視光通信システムを提供することにある。

本発明の照明器具は、電気的な光源と、交流電圧を入力されて前記光源を点灯させる光源駆動部と、前記光源駆動部を制御する制御部と、前記交流電圧の周期の整数分の１である単位時間を前記交流電圧に同期して繰り返し計時する計時部とを備え、前記制御部は、前記光源が点灯されている期間中、前記計時部により単位時間が計時された回数が２以上の所定の整数である送信周期数に達する毎に、前記光源の光を媒体とした光信号が送信されるように前記光源駆動部を制御するものであって、前記単位時間は、前記光信号の送信にかかる時間よりも長くされていることを特徴とする。

上記の照明器具において、前記送信周期数は素数とされていることが望ましい。

また、上記の照明器具において、前記制御部は、前記光源が点灯され且つ前記光信号が送信されていない期間中には、前記光源の光束を、前記光信号が送信されている期間中の前記光源の光束の平均値に一致させるように、前記光源駆動部を制御することが望ましい。

本発明の可視光通信システムは、上記いずれかの照明器具を複数個と、前記光信号を受信する受信機とを備えることを特徴とする。

上記の可視光通信システムにおいて、前記光信号の衝突の可能性がある前記照明器具間では前記送信周期数が互いに異なっていてもよい。

本発明によれば、単位時間が交流電圧（電源電圧）に同期せず独自に計時される場合や、光信号の送信にかかる時間よりも単位時間が短い場合に比べ、光信号の衝突が抑えられる。

本発明の実施形態を示すブロック図である。照明器具を用いた可視光通信システムを示す説明図である。送信周期数ｎが３，５，７のそれぞれの場合について、光信号が送信される期間の例を示す説明図である。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。

本実施形態の照明器具１は、図１に示すように、電気的な光源１０と、光源１０を点灯させる光源駆動部１１と、光源駆動部１１を制御する制御部１２とを備える。

例えば、光源１０として発光ダイオードのような直流光源が用いられる場合、光源駆動部１１としては外部から入力された交流電圧を変換した直流電圧により光源１０を点灯させる周知の直流電源回路を用いることができる。

また、照明器具１は、光信号により送信すべき情報が記憶された記憶部１３と、上記の交流電圧（電源電圧）のゼロクロス点（零点）を検出する零点検出部１４と、零点検出部１４によってゼロクロス点が検出された回数が所定の送信周期数に達する度に制御部１２に所定の電気信号（以下、「通知信号」と呼ぶ。）を入力する計数部１５とを備える。上記の送信周期数は２以上の整数である。記憶部１３は例えば周知の不揮発性メモリを用いて実現することができ、制御部１２や零点検出部１４や計数部１５は周知の電子回路を用いて実現することができる。

制御部１２は、計数部１５から通知信号が入力されると、記憶部１３に記憶された情報を含む光信号を送信するように光源駆動部１１を制御する。光信号によって送信される上記の情報は例えば位置情報である。これにより、定期的に光信号が送信され、その周期（送信周期）は、送信周期数に単位時間を乗じた時間となる。すなわち、本実施形態では、ゼロクロス点の間隔（つまり交流電圧である電源電圧の周期の２分の１）が単位時間として用いられているのであり、零点検出部１４が計時部である。送信周期数ｎが３，５，７のそれぞれの場合における、光信号が送信される期間を、図３に示す。図３における破線の間隔が単位時間である。

さらに、記憶部１３に記憶された情報や計数部１５における送信周期数を変更可能とするために、入力部（図示せず）を設け、制御部１２が入力部への入力に応じて記憶部１３の書き換えや計数部１５における送信周期数の変更を行うようにしてもよい。入力部は、キーボードやタッチパネル等の入力装置により操作入力を受け付けるものであってもよいし、赤外光や電波などを媒体とする無線信号を受信するものであってもよいし、有線で送受信される電気信号を受信するものであってもよい。いずれの場合にも、入力部は周知技術で実現可能であるので図示並びに詳細な説明は省略する。

ここで、単位時間が照明器具１毎に独自に計時された場合、ある照明器具１の光信号の前半部分が他の照明器具１の光信号の後半部分に衝突するといった、光信号の部分的な衝突が発生する可能性がある。また、光信号の送信にかかる時間（以下、「送信時間」と呼ぶ。）よりも単位時間が短い場合、ある照明器具１の光信号のうち単位時間を超える部分が他の照明器具１の光信号の最初の部分と衝突するといった、光信号の部分的な衝突が発生する可能性がある。

これに対し、本実施形態では、単位時間の区切りとして電源電圧のゼロクロス点が用いられ、つまり単位時間が電源電圧の周期の２分の１であって且つ電源電圧に同期していることで、互いに共通の電源を用いる照明器具１同士であれば単位時間が互いに同期する。加えて、本実施形態では、単位時間が送信時間よりも長い。従って、単位時間が照明器具１毎に独自に計時される場合や、単位時間が送信時間よりも短い場合に比べ、少なくとも上記のような光信号の部分的な衝突が発生しないことにより、照明器具１間での光信号の衝突が抑えられる。

なお、単位時間は電源電圧の周期の整数分の１であればよく、例えば電圧上昇時のゼロクロス点のみを用いれば単位時間が電源電圧の周期と同一（つまり１分の１）となる。また、ゼロクロス点の検出は起動時に単位時間の計時開始のタイミングや単位時間の長さを決定する際にのみ用い、その後の単位時間の計時には周知の発振器等を用いるようにすれば、電源電圧の周期をより細かく区切った単位時間とすることも可能である。ここで、単位時間はなるべく短くされることが望ましく、図３では送信時間が単位時間と等しいように見えるが、波形なまりや応答速度などのばらつきを考慮しても光信号が１個の単位時間内に確実に収まるように、実際は単位時間が送信時間よりもやや長くされる。

また、制御部１２が、光源１０が点灯され且つ光信号が送信されていない期間（以下、「待機期間」と呼ぶ。）中に、光源１０の光束を、光信号が送信されている期間（以下、「送信期間」と呼ぶ。）中の光源１０の光束の平均値に一致させるように、光源駆動部１１を制御してもよい。この構成を採用すれば、光信号の送信が繰り返されることによる光源１０のちらつきが抑えられる。光源１０の光束の調整は、例えば、光源駆動部１１から光源１０への入力電流の電流値の調整により達成される。

上記の照明器具１は、図２に示すように、複数個（図２では３個）が、光信号を受信する受信機２とともに、可視光通信システムを構成する。受信機２は、例えば、フォトダイオードのような受光素子により光信号を受信する受信部２１と、受信部に受信された光信号に応じた表示を液晶パネル等の適宜の表示手段により行う表示部２２とを備えるものである。上記のような受信機２は周知技術により実現可能であるので、詳細な図示並びに説明は省略する。

上記のような可視光通信システムにおいて、全ての照明器具１で送信周期数を一致させ、且つ、光信号の送信のタイミングを単位時間ずつずらした場合、送信周期数と同数までの照明器具１間では光信号の衝突が確実に防止されるという時分割多重化が実現される。

ただし、上記のような可視光通信システムにおいて、光信号の衝突の可能性がある（つまり光源１０の光の照射範囲が互いに重なる）照明器具１間で、送信周期数を互いに異ならせてもよい。この場合、照明器具１間で送信周期数を一致させる場合と違い、どのようなタイミングで光信号の送信を開始させたとしても、全ての光信号が衝突してしまうようなことはない。

上記のように送信周期数を照明器具１間で互いに異ならせた場合、２個の照明器具１間で光信号の衝突が発生する頻度は、該２個の照明器具１の送信周期数の最小公倍数に反比例する。例えば、第１の照明器具１で送信周期数が５とされ、第２の照明器具１で送信周期数が３とされた場合、送信周期数の最小公倍数は１５であり、第１の照明器具１の光信号は３回につき１回が第１の照明器具１の光信号と衝突する。一方、上記の第２の照明器具１で送信周期数が６であれば、送信周期数の最小公倍数は３０となり、第１の照明器具１の光信号は６回につき１回しか第１の照明器具１の光信号と衝突しないことになる。すなわち、照明器具１間での送信周期数の最小公倍数が大きいほど、光信号の衝突の頻度が下がる。

そして、光信号の衝突の割合（つまり衝突回数／送信回数）をなるべく小さくするためには、光信号の衝突が発生する可能性がある照明器具１間で送信周期数が互いに素とされること（つまり、送信周期数間の最大公約数が１であること）が望ましい。そこで、各照明器具１において、それぞれ送信周期数を素数とすれば、上記のように照明器具１間で送信周期数を互いに素とするような設定が比較的に容易となる。

１照明器具
２受信機
１０光源
１１光源駆動部
１２制御部
１４零点検出部（計時部）

Claims

電気的な光源と、
交流電圧を入力されて前記光源を点灯させる光源駆動部と、
前記光源駆動部を制御する制御部と、
前記交流電圧の周期の整数分の１である単位時間を前記交流電圧に同期して繰り返し計時する計時部とを備え、
前記制御部は、前記光源が点灯されている期間中、前記計時部により単位時間が計時された回数が２以上の所定の整数である送信周期数に達する毎に、前記光源の光を媒体とした光信号が送信されるように前記光源駆動部を制御するものであって、
前記単位時間は、前記光信号の送信にかかる時間よりも長くされていることを特徴とする照明器具。
前記送信周期数は素数とされていることを特徴とする請求項１記載の照明器具。
前記制御部は、前記光源が点灯され且つ前記光信号が送信されていない期間中には、前記光源の光束を、前記光信号が送信されている期間中の前記光源の光束の平均値に一致させるように、前記光源駆動部を制御することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の照明器具。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の照明器具を複数個と、前記光信号を受信する受信機とを備えることを特徴とする可視光通信システム。
前記光信号の衝突の可能性がある前記照明器具間では前記送信周期数が互いに異なっていることを特徴とする請求項４記載の可視光通信システム。