JP2017121020A - Illumination light communication device and communication module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、照明光通信装置及び通信モジュールに関する。 The present invention relates to an illumination light communication device and a communication module.
従来、発光ダイオード(LED:Light Emitted Diode)を光源として備える照明器具において、照明光の強度を変調することによって信号を送信する可視光通信が提案されている(例えば、特許文献1参照)。このような照明光通信装置では照明光そのものを変調することで信号を送信するため、赤外線通信装置のような特別の機器を必要としない。また照明用光源として発光ダイオードを用いることで省電力が実現できるので、地下街などでのユビキタス情報システムへの利用が検討されている。 Conventionally, visible light communication has been proposed in which a signal is transmitted by modulating the intensity of illumination light in a luminaire including a light emitting diode (LED) as a light source (see, for example, Patent Document 1). In such an illumination light communication device, a signal is transmitted by modulating the illumination light itself, so that a special device such as an infrared communication device is not required. In addition, since a power saving can be realized by using a light emitting diode as a light source for illumination, use in a ubiquitous information system in an underground shopping area is being studied.
このような照明光通信装置では、可視光通信における受信エラーを低減できるとともに、回路規模の増加を抑制しつつ、複数の信号を照明光に重畳できることが望まれている。 In such an illumination light communication device, it is desired that a reception error in visible light communication can be reduced and a plurality of signals can be superimposed on the illumination light while suppressing an increase in circuit scale.
そこで、本発明は、可視光通信における受信エラーを低減できるとともに、回路規模の増加を抑制しつつ、複数の信号を照明光に重畳できる照明光通信装置又は通信モジュールを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an illumination light communication apparatus or a communication module that can reduce a reception error in visible light communication and can superimpose a plurality of signals on illumination light while suppressing an increase in circuit scale. .
本発明の一態様に係る照明光通信装置は、照明光を発する光源と、前記照明光を変調するための、第1変調信号と、前記第1変調信号より周波数が高い第2変調信号とを生成する変調信号生成部と、前記光源と直列に接続され、前記第1変調信号に基づき前記光源を流れる電流を断続するスイッチと、前記光源及びスイッチと直列に接続され、電流設定値を超えないように前記光源を流れる電流を抑制する電流抑制回路と、前記第2変調信号に基づき前記電流設定値を変更することで前記照明光に前記第2変調信号を重畳する制御部とを備える。 An illumination light communication apparatus according to an aspect of the present invention includes a light source that emits illumination light, a first modulation signal for modulating the illumination light, and a second modulation signal having a frequency higher than that of the first modulation signal. A modulation signal generating unit to be generated; a switch connected in series with the light source; and a switch for intermittently passing a current flowing through the light source based on the first modulation signal; and connected in series with the light source and the switch and not exceeding a current set value As described above, a current suppression circuit that suppresses the current flowing through the light source and a control unit that superimposes the second modulation signal on the illumination light by changing the current setting value based on the second modulation signal.
また、本発明の一態様に係る通信モジュールは、照明装置に着脱可能な、照明光を変調する通信モジュールであって、前記照明光を変調するための、第1変調信号と、前記第1変調信号より周波数が高い第2変調信号とを発生する変調信号生成部と、前記照明装置が備える光源と直列に接続され、前記変調信号に基づき前記光源を流れる電流を断続するスイッチと、前記光源及びスイッチと直列に接続され、電流設定値を超えないように前記光源を流れる電流を抑制する電流抑制回路と、前記第2変調信号に基づき前記電流設定値を変更することで前記照明光に前記第2変調信号を重畳する制御部とを備える。 A communication module according to an aspect of the present invention is a communication module that modulates illumination light and is detachable from an illumination device, the first modulation signal for modulating the illumination light, and the first modulation. A modulation signal generating unit that generates a second modulation signal having a frequency higher than that of the signal, a switch that is connected in series with a light source included in the illumination device, and that interrupts a current flowing through the light source based on the modulation signal, the light source, and A current suppression circuit connected in series with a switch and suppressing a current flowing through the light source so as not to exceed a current set value; and changing the current set value based on the second modulation signal to the illumination light And a control unit that superimposes two modulation signals.
本発明によれば、可視光通信における受信エラーを低減できるとともに、回路規模の増加を抑制しつつ、複数の信号を照明光に重畳できる照明光通信装置又は通信モジュールを実現できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while being able to reduce the reception error in visible light communication, the illumination light communication apparatus or communication module which can superimpose a some signal on illumination light is suppressed, suppressing the increase in a circuit scale.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示したものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings. Each figure is a schematic diagram and is not necessarily illustrated exactly.
なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。 It should be noted that each of the embodiments described below shows a comprehensive or specific example. Numerical values, shapes, materials, components, and the like shown in the following embodiments are merely examples, and are not intended to limit the present invention. In addition, among the constituent elements in the following embodiments, constituent elements that are not described in the independent claims indicating the highest concept are described as optional constituent elements.
また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。なお、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略または簡略化される場合がある。 Each figure is a mimetic diagram and is not necessarily illustrated strictly. In each figure, substantially the same configuration is denoted by the same reference numeral, and redundant description may be omitted or simplified.
(実施の形態1)
[1.照明光通信装置の構成]
まず、本実施の形態に係る照明光通信装置の構成を説明する。図1は、本実施の形態に係る照明光通信装置100の構成を示すブロック図である。
(Embodiment 1)
[1. Configuration of illumination light communication apparatus]
First, the configuration of the illumination light communication apparatus according to the present embodiment will be described. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of illumination
図1に示す照明光通信装置100は、照明光の強度を変調することによって信号を送信する可視光通信送信器として機能する。この照明光通信装置100は、光源101と、電源回路102と、通信モジュール103と、調光制御部104とを備える。
The illumination
光源101は、1以上の発光素子(例えば、LED)を含み、照明光を発する。
The
電源回路102は、光源101に電力を供給する。この電源回路102は、電源111と、DC−DCコンバータ112と、コンデンサ113と、検出抵抗114と、定電流フィードバック回路115とを備える。
The
電源111は、DC−DCコンバータ112に直流電圧を出力する。DC−DCコンバータ112は、電源111から供給される直流電圧を所望の電圧V0に変換し、電圧V0を光源101へ出力する。コンデンサ113は、DC−DCコンバータ112の出力端子間に接続される。
The
検出抵抗114は、光源101に流れる電流を検出するために用いられる。定電流フィードバック回路115は、検出抵抗114を流れる電流、つまり光源101に流れる電流が一定となるようにDC−DCコンバータ112の出力電圧V0を制御する。
The
また、DC−DCコンバータ112は、調光制御部104から出力される調光信号S3に基づき、出力電圧V0を制御する。
The DC-
通信モジュール103は、光源101及び電源回路102を含む照明装置に着脱可能である。照明装置に通信モジュール103が装着されていない状態では、光源101のカソードと、電源回路102のGND端子とが短絡される。つまり、可視光通信に対応していない照明装置に通信モジュール103を装着することにより、当該照明装置で可視光通信機能を実現できる。
The
通信モジュール103は、変調スイッチ121と、電流抑制回路122と、変調信号生成部123と、外部同期信号入力部124と、制御部125と、制御電源126と、電圧検出回路127と、駆動回路128とを備える。
The
変調信号生成部123は、可視光通信で送信する通信信号に基づき変調信号を生成する。なお、変調信号生成部123は、照明光通信装置100に固有のIDを示す変調信号を繰り返し発生してもよいし、外部の装置から入力された通信信号に応じて変調信号を発生してもよい。
The modulation
外部同期信号入力部124は、変調信号生成部123で生成された変調信号を制御部125に供給する。
The external synchronization
制御部125は、マイコン(例えばCPU)で構成され、外部同期信号入力部124から供給された変調信号に基づき二値の変調信号S1を生成し、生成した変調信号S1を、駆動回路128を介して変調スイッチ121の制御端子(ゲート端子)に供給する。
The
制御電源126は、電源回路102から出力される電圧V0から制御部125の電源電圧を生成し、生成した電源電圧を制御部125に供給する。電圧検出回路127は、電源回路102の出力電圧V0を検出する。
The
変調スイッチ121は、光源101と直列に接続され、電源回路102から光源101へ供給される電流を断続する。変調スイッチ121は、例えば、トランジスタ(例えばMOSFET)である。
The
電流抑制回路122は、光源101及び変調スイッチ121と直列に接続され、光源101に流れる電流を抑制する。具体的には、電流抑制回路122は、電流設定値Isを超えないように光源101を流れる電流を抑制(クリップ)する。
The
この電流抑制回路122は、MOSFETであるトランジスタ131と、電流設定回路132と、増幅器133と、トランジスタ131のソースに接続された抵抗である電流検出回路134とを含む。
The
電流設定回路132は、増幅器133のプラス入力端子に基準値を出力する。基準値は、光源101を流れる電流の上限(電流設定値Is)を規定する。例えば、基準値は電流設定値に比例する。また、電流設定回路132は、制御部125で生成される電流指令値S2に応じた可変の基準値を出力する。なお、電流設定回路132は、基準値を固定値として出力してもよい。
The
トランジスタ131は、光源101及び変調スイッチ121に直列に接続され、光源101に流れる電流を基準値に基づいて抑制(クリップ)する。
The
電流検出回路134は、光源101を流れる電流の大きさを検出するためのソース抵抗である。電流検出回路134のトランジスタ131側の端子は、増幅器133のマイナス入力端子に接続される。
The
増幅器133のプラス入力端子は電流設定回路132に接続され、増幅器133のマイナス入力端子はトランジスタ131のソース端子に接続される。増幅器133は、電流設定回路132から出力される基準値と電流検出回路134で検出されて電流値との差分を増幅し、増幅した信号をトランジスタ131のゲートに出力する。
The positive input terminal of the
なお、図1に示す回路構成は一例であり、照明光通信装置100は、図1に示す全ての構成要素を備える必要はない。例えば、照明光通信装置100は、調光制御部104及び電圧検出回路127の少なくとも一方を備えなくてもよい。
The circuit configuration illustrated in FIG. 1 is an example, and the illumination
また、電源回路102の構成も一例であり、この構成に限定されない。例えば、電源回路102は、検出抵抗114及び定電流フィードバック回路115を備えなくてもよい。また、DC−DCコンバータ112が定電流制御を行ってよい。例えば、DC−DCコンバータ112は、スイッチング電流閾値制御を行ってもよい。または、電源回路102は、定電流制御の代わりに定電圧制御を行ってもよい。例えば、電源回路102は、検出抵抗114及び定電流フィードバック回路115の代わりに定電圧フィードバック回路を備えてもよいし、DC−DCコンバータ112が定電圧制御を行ってもよい。
The configuration of the
また、電流抑制回路122の構成も一例であり、光源101に流れる電流を抑制(クリップ)できる構成であればこれに限定されない。例えば、電流抑制回路122の代わりに図2〜図4に示す電流抑制回路122A、122B又は122Cが用いられてもよい。なお、図2〜図4に示す端子T1は、変調スイッチ121に接続され、端子T2は、電源回路102のGND端子に接続される。
The configuration of the
図2に示す電流抑制回路122Aは、バイポーラトランジスタ141及び142と、可変電圧源である電流設定回路132Aと、抵抗143とを備える。バイポーラトランジスタ141及び142は、カレントミラー回路を構成する。バイポーラトランジスタ142を流れる電流は、電流設定回路132Aから出力される電圧と抵抗143の抵抗値とで決まる。この電流のミラー比倍の電流(つまり電流設定値Is)を超えない範囲で、バイポーラトランジスタ141は電流を流すことができる。電流設定回路132Aは、制御部125から出力される電流指令値S2に応じて、出力電圧を変更する。
The
図3に示す電流抑制回路122Bは、バイポーラトランジスタ151と、エミッタ抵抗152と、バイアス抵抗153と、ツェナーダイオードである電流設定回路132Bとを備える。
The
バイポーラトランジスタ151は、光源101及び変調スイッチ121と直列に接続される。バイポーラトランジスタ151のベース電圧(基準値)に応じて光源101に流れる電流が抑制される。
The
エミッタ抵抗152は、光源101を流れる電流(つまりエミッタ抵抗152を流れる電流)の大きさを検出するための抵抗である。
The
バイアス抵抗153は、バイポーラトランジスタ151のベース電圧をバイアスするための抵抗である。
The
電流設定回路132Bは、制御部125から出力される電流指令値S2に応じた基準値をバイポーラトランジスタ151のベースに出力する。
The
図4に示す電流抑制回路122Cは、三端子レギュレータ161と検出抵抗である電流設定回路132Cとを備える。
The
三端子レギュレータ161は、入力端子INと出力端子OUTとが光源101及び変調スイッチ121と直列に接続され、調整端子ADJに入力される電圧に応じて、入力端子INと出力端子OUTとの間を流れる電流を抑制する。
In the three-
電流設定回路132Cは、光源101を流れる電流(つまり電流設定回路132Cを流れる電流)の大きさを検出するための抵抗である。また、電流設定回路132Cは可変抵抗であり、その抵抗値は、制御部125から出力される電流指令値S2に応じて変更される。また、電流設定回路132Cは、三端子レギュレータ161の出力端子OUTと端子T2との間に接続され、端子T2は、三端子レギュレータ161の調整端子ADJに接続される。
The
[2.1.基本動作]
以下、照明光通信装置100の基本動作を説明する。図5は、照明光通信装置100の基本動作を示す図である。図5に示すように、変調信号S1に応じて変調スイッチ121がオン/オフする。ここで用いられている変調方式は、例えば、JEITA−CP1223で規定されている1−4PPM伝送方式に準拠する。具体的には、2ビットのデータが4スロットのパルスに変換される。常に、この4スロットのうち3スロットはハイレベル(オン)であり、1スロットがローレベル(オフ)である。
[2.1. basic action]
Hereinafter, the basic operation of the illumination
また、図5の例では、電流指令値S2は一定であり、電流設定値Isは一定である。 In the example of FIG. 5, the current command value S2 is constant, and the current set value Is is constant.
ここで、可視光通信のための変調が行われた場合、変調スイッチ121がオンした直後に、図5の点線で示すように、光源101に流れる電流であるLED電流が瞬間的に増加するオーバーシュートが発生する。このオーバーシュートの発生により、可視光受信器において信号を正しく受信できない場合が発生するという問題がある。
Here, when the modulation for visible light communication is performed, immediately after the
一方で、本実施の形態に係る照明光通信装置100では、電流抑制回路122を設けることにより、LED電流の最大値が電流設定値Isに制限される。これにより、図5に示すようにオーバーシュートの発生が抑制される。これにより、可視光通信における受信エラーを低減できる。
On the other hand, in illumination
なお、図1に示す定電流フィードバック回路115も、LED電流を一定にする機能を有するが、この定電流フィードバック回路115による定電流制御は比較的時定数が大きい制御である。つまり、この定電流制御は、所定期間における平均電流を一定にする制御であり、図5に示すような瞬間的に発生するオーバーシュートを抑制することはできない。
The constant
さらに、本実施の形態では、図6に示すように、電源回路102の電源端子とGND端子との間に、光源101、変調スイッチ121及び電流抑制回路122がこの順に直列に接続される。一方で、光源101、変調スイッチ121及び電流抑制回路122の接続形態として、図7に示す照明光通信装置100Aのように、光源101、電流抑制回路122及び変調スイッチ121の順に接続されることも考えられる。
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 6, the
しかしながら、図7の接続形態では、電流抑制回路122が電源回路102のGND端子と接続されないため、動作が不安定になるという課題がある。具体的には、変調スイッチ121がオフの状態では、電流抑制回路122のGND(V1)が浮いた(フローティング)状態となるため、GNDの電位変動が大きくなる。一方、本実施の形態では、図6に示す接続形態を用いることで、電流抑制回路122が常にGND端子と接続されるので、変調スイッチ121の状態によらず安定した動作を向上できる。
However, the connection configuration of FIG. 7 has a problem that the operation is unstable because the
特に、可変の電流設定値Isを用いる場合には、図7の接続形態では微少電流を高精度に制御できず、電流設定値Isを高精度に制御することが困難である。一方で、図6に示す接続形態を用いることで、微少電流を高精度に制御できるので電流設定値Isを高精度に制御できる。さらに、本実施の形態では、電流指令値S2を生成するマイコンである制御部125のGND(制御電源126のGND)と、電流抑制回路122のGNDとが共通になることで、電流設定値Isをより高精度に制御できる。
In particular, when the variable current set value Is is used, the minute current cannot be controlled with high accuracy in the connection form of FIG. 7, and it is difficult to control the current set value Is with high accuracy. On the other hand, since the minute current can be controlled with high accuracy by using the connection form shown in FIG. 6, the current set value Is can be controlled with high accuracy. Furthermore, in the present embodiment, since the GND of the control unit 125 (GND of the control power supply 126), which is a microcomputer that generates the current command value S2, and the GND of the
なお、図6及び図7に示す信号発生回路129は、照明光を変調するために変調スイッチ121のオンおよびオフを制御する二値の変調信号S1を発生する回路であり、図1に示す変調信号生成部123、外部同期信号入力部124、制御部125及び駆動回路128を含む。
The
なお、上記説明では、変調方式として、オフ期間においてLED電流を完全に遮断する100%変調方式を用いているが、オフ期間においてオン期間よりLED電流を低くする方式が用いられてもよい。ただし、100%変調方式では、上述したオーバーシュートが特に顕著になる。よって、本実施の形態の手法は、100%変調方式を用いる場合に特に有効である。 In the above description, a 100% modulation method that completely cuts off the LED current in the off period is used as the modulation method. However, a method in which the LED current is lower than the on period in the off period may be used. However, in the 100% modulation method, the above-described overshoot becomes particularly significant. Therefore, the method of this embodiment is particularly effective when a 100% modulation method is used.
以上のように本実施の形態に係る照明光通信装置100は、照明光を発する光源101と、光源101と直列に接続され、光源101を流れる電流を断続する変調スイッチ121と、照明光を変調するために変調スイッチ121のオンおよびオフを制御する変調信号S1を生成する変調信号生成部123と、光源101及び変調スイッチ121と直列に接続され、電流設定値Isを超えないように光源101を流れる電流を抑制する電流抑制回路122とを備え、光源101、変調スイッチ121及び電流抑制回路122は、この順に直列に接続されている。
As described above, the illumination
これにより、電流抑制回路122によりオーバーシュートの発生を抑制できるので、可視光通信における受信エラーを低減できる。また、光源101、変調スイッチ121及び電流抑制回路122がこの順に直列接続されることで、変調スイッチ121の状態によらず電流抑制回路122にGND電位が供給される。よって、安定した回路動作を実現できる。
Thereby, since generation | occurrence | production of an overshoot can be suppressed by the
また、照明光通信装置100は、さらに、電流設定値Isを変更する制御部125を備えてもよい。
Moreover, the illumination
これにより、電流設定値Isを変更することで各状態に適正した電流設定値Isを設定できる。さらに、変調スイッチ121の状態によらず電流抑制回路122にGND電位が供給されることで、高精度な制御が要求される電流設定値Isの制御を安定して行える。
Thereby, the current setting value Is suitable for each state can be set by changing the current setting value Is. Furthermore, by supplying the GND potential to the
また、本実施の形態に係る通信モジュール103は、照明装置に着脱可能な、照明光を変調する通信モジュール103であって、照明装置が備える光源101と直列に接続され、光源101を流れる電流を断続する変調スイッチ121と、照明光を変調するために変調スイッチ121のオンおよびオフを制御する変調信号S1を生成する変調信号生成部123と、光源101及び変調スイッチ121と直列に接続され、電流設定値Isを超えないように光源101を流れる電流を抑制する電流抑制回路122とを備え、光源101、変調スイッチ121及び電流抑制回路122は、この順に直列に接続されている。
In addition, the
これにより、電流抑制回路122によりオーバーシュートの発生を抑制できるので、可視光通信における受信エラーを低減できる。また、光源101、変調スイッチ121及び電流抑制回路122がこの順に直列接続されることで、変調スイッチ121の状態によらず電流抑制回路122にGND電位が供給される。よって、安定した回路動作を実現できる。
Thereby, since generation | occurrence | production of an overshoot can be suppressed by the
[2.2.電流設定値の第1の制御例]
以下では、電流設定値Isの制御例について説明する。なお、以下では電流設定値Isの制御する複数の方法を述べるが、以下のいずれかの方法のみが用いられてもよいし、複数の方法を組み合わせて用いてもよい。
[2.2. First Control Example of Current Set Value]
Hereinafter, a control example of the current set value Is will be described. In the following, a plurality of methods for controlling the current set value Is will be described, but only one of the following methods may be used, or a plurality of methods may be used in combination.
図8は、電流設定値Isの第1の制御例を示す図である。第1の制御例では、制御部125は、変調スイッチ121のオフ期間(変調信号S1のロー期間)の長さに応じて電流指令値S2(電流設定値Is)を変更する。具体的には、制御部125は、オフ期間が長いほど電流設定値Isを高く設定する。つまり、制御部125は、オフ期間が第1の長さの場合、電流設定値Isを第1の値に設定し、オフ期間が第1の長さより長い第2の長さの場合、電流設定値Isを第1の値より高い第2の値に設定する。例えば、4PPMを用いる場合において、1スロットに相当する期間をT0とし、2スロットに相当する期間をT1とした場合、制御部125は、T0より長くかつT1より短い閾値よりオフ期間が短い場合、電流設定値Isを第1の値に設定し、オフ期間が上記閾値より長い場合、電流設定値Isを第1の値より高い第2の値に設定する。
FIG. 8 is a diagram illustrating a first control example of the current set value Is. In the first control example, the
または、制御部125は、変調信号S1の部分的なオン・デューティ比を算出し、算出した部分的なオン・デューティ比に応じて電流指令値S2(電流設定値Is)を変更してもよい。具体的には、制御部125は、部分的なオン・デューティ比が高いほど電流設定値Isを低く設定する。つまり、制御部125は、部分的なオン・デューティ比に反比例するように電流設定値Isを設定してもよい。言い換えると、制御部125は、部分的なオン・デューティ比が第1の比率のとき電流設定値Isを第1の値に設定し、部分的なオン・デューティ比が第1の比率より大きい第2の比率のとき電流設定値Isを第1の値より小さい第2の値に設定する。
Alternatively, the
ここで、「部分的なオン・デューティ比」とは、所定の期間における変調信号S1のオン(ハイ)期間の割合である。例えば、「部分的なオン・デューティ比」は、直近のオフ期間と、当該オフ期間の直前のオン期間とを合わせた期間に対する当該オン期間の割合である。あるいは、「部分的なオン・デューティ比」は、変調信号S1のうちの直近のnビットの移動平均値であってもよい。 Here, the “partial on-duty ratio” is a ratio of the on (high) period of the modulation signal S1 in a predetermined period. For example, the “partial on-duty ratio” is a ratio of the on-period to a period obtained by combining the latest off-period and the on-period immediately before the off-period. Alternatively, the “partial on-duty ratio” may be the nearest n-bit moving average value of the modulation signal S1.
ここで、オーバーシュートの大きさは、オフ期間の長さ(部分的なオン・デューティ比)に依存する。よって、オフ期間の長さ(部分的なオン・デューティ比)に応じて、電流設定値Isを変更することにより、オーバーシュートの抑制をより適切に行うことができる。 Here, the magnitude of the overshoot depends on the length of the off period (partial on-duty ratio). Therefore, overshoot can be more appropriately suppressed by changing the current set value Is according to the length of the off period (partial on-duty ratio).
また、オフ期間の長さ(部分的なオン・デューティ比)が可変である場合には、オフ期間が長いほど平均輝度値が減少するため、平均輝度値を一定にするためには、オフ期間が長い場合にはオン期間の輝度値を増加させる必要がある。上述した電流設定値Isの制御を行うことで、このような輝度値の制御を行う場合にも適切に電流設定値Isを変更できる。 In addition, when the length of the off period (partial on-duty ratio) is variable, the longer the off period, the lower the average luminance value. Therefore, in order to make the average luminance value constant, the off period When is long, it is necessary to increase the luminance value in the on period. By controlling the current set value Is described above, the current set value Is can be appropriately changed even when such brightness value control is performed.
[2.3.電流設定値の第2の制御例]
図9は、電流設定値Isの第2の制御例を示す図である。第2の制御例では、制御部125は、調光信号S3に応じて電流指令値S2(電流設定値Is)を変更する。例えば、調光信号S3は、ユーザにより調光(明るさの変更)操作が行われた際に、調光制御部104により生成される。電源回路102は、この調光信号S3に応じて出力電圧V0を変更することにより、光源101に流れる電流を変更する。これにより、照明光の明るさが変更される。
[2.3. Second Control Example of Current Set Value]
FIG. 9 is a diagram illustrating a second control example of the current set value Is. In the second control example, the
図9は、減光操作が行われた場合の例を示す。制御部125は、調光信号S3により減光が指示された場合に、電流指令値S2(電流設定値Is)を低くする。つまり、制御部125は、光源101の調光レベルに応じて電流設定値Isを設定する。具体的には、制御部125は、調光レベルが高い(明るい)ほど電流設定値Isを高く設定する。つまり、制御部125は、調光レベルが第1のレベルの場合、電流設定値Isを第1の値に設定し、調光レベルが第1のレベルより高い第2のレベルの場合、電流設定値Isを第1の値より高い第2の値に設定する。
FIG. 9 shows an example when a dimming operation is performed. The
このような電流設定値Isの制御を行うことで、調光レベルに応じて適切に電流設定値Isを変更できる。 By controlling the current set value Is as described above, the current set value Is can be appropriately changed according to the dimming level.
また、図9に示すように、制御部125は、調光信号S3により減光が指示されたタイミングから緩やかに電流指令値S2を減少させる。これにより、調光レベル(明るさ)の変更に追従して電流指令値S2を減少させることができるので、急激に電流指令値S2が減少することによる損失の増大を抑制できる。
As shown in FIG. 9, the
[2.4.電流設定値の第3の制御例]
図10は、電流設定値Isの第3の制御例を示す図である。第3の制御例では、制御部125は、電流検出回路134で検出されたLED電流(光源101に流れる電流)の検出結果であるLED電流検出値S4に応じて電流指令値S2(電流設定値Is)を変更する。具体的には、制御部125は、LED電流が小さいほど電流設定値Isを低く設定する。つまり、制御部125は、LED電流が第1の電流値の場合、電流設定値Isを第1の値に設定し、LED電流が第1の電流値より小さい第2の電流値の場合、電流設定値Isを第1の値より低い第2の値に設定する。
[2.4. Third example of current setting value]
FIG. 10 is a diagram illustrating a third control example of the current set value Is. In the third control example, the
これにより、例えば、図10に示すように調光レベルが変更された場合に、調光レベルに応じて適切に電流設定値Isを変更できる。また、図8で説明したいように、オフ期間の長さ(部分的なオン・デューティ比)に応じて輝度値(LED電流)を変更する場合においても、適切に電流設定値Isを変更できる。これにより、調光時等の損失の増加を抑制できる。 Thereby, for example, when the dimming level is changed as shown in FIG. 10, the current set value Is can be appropriately changed according to the dimming level. Further, as will be described with reference to FIG. 8, even when the luminance value (LED current) is changed in accordance with the length of the off period (partial on-duty ratio), the current set value Is can be changed appropriately. Thereby, the increase in loss at the time of light control etc. can be suppressed.
また、図10に示すように、LED電流を検出するタイミングは、オーバーシュートが発生しておらず、電流値が安定しているタイミングが好ましい。例えば、図11に示すように、電流検出回路134は、変調信号S1の立ち上がりエッジ(変調スイッチ121がオンしたタイミング)から予め定められた遅延時間Tdが経過した後のタイミングで、LED電流を検出する。これにより、精度よくLED電流を検出できる。
Also, as shown in FIG. 10, the timing for detecting the LED current is preferably a timing at which no overshoot occurs and the current value is stable. For example, as shown in FIG. 11, the
なお、図1では、電流抑制回路122内の電流検出回路134をLED電流の検出にも流用しているが、電流抑制回路122内の電流検出回路134とは別に電流検出回路が設けられ、当該電流検出回路による検出結果が上記制御に用いられてもよい。
In FIG. 1, the
[2.5.電流設定値の第4の制御例]
図12は、電流設定値Isの第4の制御例を示す図である。第4の制御例では、制御部125は、電圧検出回路127で検出された電圧V0の検出結果であるLED電圧検出値S5に応じて電流指令値S2(電流設定値Is)を変更する。ここで電圧V0は、光源101に印加される電圧である。具体的には、制御部125は、電圧V0が小さいほど電流設定値Isを低く設定する。つまり、制御部125は、電圧V0が第1の電圧値の場合、電流設定値Isを第1の値に設定し、電圧V0が第1の電圧値より小さい第2の電圧値の場合、電流設定値Isを第1の値より低い第2の値に設定する。
[2.5. Fourth example of current setting value]
FIG. 12 is a diagram illustrating a fourth control example of the current set value Is. In the fourth control example, the
ここで、電圧V0は、LED電流と同様の傾向で変化する。よって、上記制御により、第3の制御例と同様の効果を実現できる。 Here, the voltage V0 changes with the same tendency as the LED current. Therefore, the same effect as in the third control example can be realized by the above control.
なお、電圧検出のタイミングを、LED電流の検出の場合と同様に制御してもよい。つまり、図11の場合と同様に、電圧検出回路127は、変調信号S1の立ち上がりエッジ(変調スイッチ121がオンしたタイミング)から予め定められた遅延時間Tdが経過した後のタイミングで電圧V0を検出してもよい。
Note that the voltage detection timing may be controlled in the same manner as the LED current detection. That is, as in FIG. 11, the
[3.照明光通信装置の使用例]
以下、照明光通信装置100の使用例を説明する。図13は、照明光通信装置100の使用例を示す図である。例えば、図13に示すように、照明光通信装置100は、RGB投光器である。ユーザがスマートフォン等の可視光受信器で照明光通信装置100により照射された光を撮影することで、当該可視光受信器は可視光信号を受信する。
[3. Example of use of illumination light communication device]
Hereinafter, usage examples of the illumination
図14は、RGB投光器である照明光通信装置100の外観を示す図である。
FIG. 14 is a diagram illustrating an appearance of the illumination
図15は、照明光通信装置100の別の使用例を示す図である。例えば、図15に示すように、照明光通信装置100は、RGBスポットライトである。ユーザがスマートフォン等の可視光受信器で照明光通信装置100により照射された光を撮影することで、当該可視光受信器は可視光信号を受信する。
FIG. 15 is a diagram illustrating another example of use of the illumination
(実施の形態2)
本実施の形態では、上記実施の形態1の変形例について説明する。なお、実施の形態2に係る照明光通信装置100の全体構成は図1と同様である。ただし、実施の形態1に対して制御部125(信号発生回路129)に機能が追加されている。
(Embodiment 2)
In the present embodiment, a modification of the first embodiment will be described. In addition, the whole structure of the illumination
具体的には、本実施の形態では、変調スイッチ121による100%変調に加え、電流抑制回路122の電流設定値Isを変更する高周波変調を行う。これにより、照明光通信装置100は、2種類の可視光信号を送信できる。
Specifically, in this embodiment, in addition to 100% modulation by the
図16は、本実施の形態に係る照明光通信装置100の動作を示す図である。図17は、図16に示す変調スイッチ121の一つのオン期間を拡大した図である。
FIG. 16 is a diagram illustrating an operation of the illumination
本実施の形態では、変調信号生成部123は、例えば、2種類の通信信号(第1通信信号及び第2通信信号)に基づき2種類の変調信号(第1変調信号及び第2変調信号)を生成する。制御部125は、第1変調信号に基づき、実施の形態1と同様に変調信号S1を生成する。さらに、制御部125は、第2変調信号に基づき電流指令値S2を高周波変調する。
In the present embodiment, for example, the
例えば、変調信号S1の周波数は10kHz程度であり、電流指令値S2の周波数は1MHz程度である。なお、具体的な周波数はこれに限定されず、例えば、電流指令値S2の周波数は1MHz〜100MHz程度であってもよい。 For example, the frequency of the modulation signal S1 is about 10 kHz, and the frequency of the current command value S2 is about 1 MHz. The specific frequency is not limited to this, and for example, the frequency of the current command value S2 may be about 1 MHz to 100 MHz.
また、図16及び図17に示すように、制御部125は、オーバーシュートが発生している期間、つまり、電流抑制回路122により電流が抑制されている期間にのみ電流指令値S2の高周波変調を行う。例えば、制御部125は、変調信号S1の立ち上がりエッジ(変調スイッチ121がオンしたタイミング)から予め定められた期間T1の間のみ高周波変調を行う。
Further, as shown in FIGS. 16 and 17, the
ここで電流抑制回路122により電流が抑制されている期間において電流指令値S2(電流設定値Is)が変更された場合には、その変更に追従してLED電流が増減する。つまり、光源101から照射される光の明るさが変更されるので、可視光通信信号の送信を実現できる。
Here, when the current command value S2 (current set value Is) is changed during the period in which the current is suppressed by the
なお、制御部125は、常に電流指令値S2の高周波変調を行ってもよいし、少なくとも期間T1を含む期間において電流指令値S2の高周波変調を行ってもよい。または、制御部125は、期間T1に含まれる一部の期間のみ電流指令値S2の高周波変調を行ってもよい。
The
このように、本実施の形態では、2種類の通信信号を送信することができる。これにより、例えば、照明光通信装置100から離れた位置に受信器が存在する場合には、当該受信器は、振幅(明るさの変化)が大きい第1通信信号のみを受信し、受信器が照明光通信装置100に近づいた場合には、当該受信器は、第1通信信号及び第2通信信号の両方を受信することができる。これにより、例えば、ユーザが対象物により近づいた場合に、対象物に関するより詳細な情報をユーザに提供するといった使用環境を実現できる。
Thus, in this embodiment, two types of communication signals can be transmitted. Thereby, for example, when a receiver exists at a position away from the illumination
または、100%変調のみを受信可能な受信器では、第1通信信号のみを受信し、100%変調及び高周波変調の両方に対応している受信器では第1通信信号及び第2通信信号の両方を受信してもよい。これにより、100%変調及び高周波変調の両方に対応している受信器では、より詳細な情報を取得できる。 Alternatively, a receiver that can receive only 100% modulation receives only the first communication signal, and a receiver that supports both 100% modulation and high frequency modulation has both the first communication signal and the second communication signal. May be received. As a result, a receiver that supports both 100% modulation and high frequency modulation can acquire more detailed information.
なお、100%変調により送信される情報と、高周波変調により送信される情報とは同一の情報であってもよい。つまり、第1通信信号で示される情報と第2通信信号で示される情報とは同一の情報であってもよい。この場合には、例えば、100%変調のみに対応している受信器では、100%変調の信号を受信でき、高周波変調に対応している受信器では高周波変調の信号を受信できる。よって、複数種類の受信器において通信信号を受信することできる。 Note that the information transmitted by 100% modulation and the information transmitted by high frequency modulation may be the same information. That is, the information indicated by the first communication signal and the information indicated by the second communication signal may be the same information. In this case, for example, a receiver that supports only 100% modulation can receive a signal of 100% modulation, and a receiver that supports high frequency modulation can receive a signal of high frequency modulation. Therefore, communication signals can be received by a plurality of types of receivers.
また、100%変調と高周波変調とで異なる変調方式を用いてもよい。例えば、100%変調方式として4PPM方式を用い、高周波変調には他の方式を用いてもよい。これにより、より多くの種類の受信器において通信信号を受信できる。 Different modulation schemes may be used for 100% modulation and high frequency modulation. For example, a 4PPM system may be used as a 100% modulation system, and another system may be used for high frequency modulation. Thereby, communication signals can be received by more types of receivers.
さらに、周期的に、高周波変調の変調方式を切り替えてもよい。例えば、オン期間ごとに交互に異なる変調方式が用いられてもよい。これにより、さらに、送信する信号の変調方式の数を増加させることができるので、より多くの種類の受信器において通信信号を受信できる。また、高周波変調に用いられる変調方式は3以上であってもよい。 Further, the modulation method of high frequency modulation may be switched periodically. For example, different modulation schemes may be used alternately for each on period. As a result, the number of modulation schemes of the signal to be transmitted can be further increased, so that more types of receivers can receive communication signals. Also, the modulation method used for high frequency modulation may be 3 or more.
以上のように、本実施の形態に係る照明光通信装置100は、照明光を発する光源101と、照明光を変調するための、第1変調信号S1と、第1変調信号S1より周波数が高い第2変調信号とを生成する変調信号生成部123と、光源101と直列に接続され、第1変調信号S1に基づき光源101を流れる電流を断続する変調スイッチ121と、光源101及び変調スイッチ121と直列に接続され、電流設定値Isを超えないように光源101を流れる電流を抑制する電流抑制回路122と、第2変調信号に基づき電流設定値Isを変更することで照明光に第2変調信号を重畳する制御部125とを備える。
As described above, the illumination
これにより、電流抑制回路122によりオーバーシュートの発生を抑制できるので、可視光通信における受信エラーを低減できる。さらに、電流設定値Isを変調することにより、オーバーシュートを抑制する期間において、照明光を変調できる。さらに、電流抑制回路122を、オーバーシュートの発生を抑制のみならず、照明光を変調するための回路としても兼用できるので、回路規模及びコストの増加を抑制しつつ、複数の信号を照明光に重畳できる。
Thereby, since generation | occurrence | production of an overshoot can be suppressed by the
また、制御部125は、変調スイッチ121がオンしたタイミングから予め定められた時間T1の間のみ第2調光信号に基づき電流設定値Isを変更してもよい。
Further, the
これにより、不必要に電流設定値Isが変調されることを抑制できるので省電力化等を実現できる。 Thereby, since it is possible to suppress the current setting value Is from being unnecessarily modulated, power saving or the like can be realized.
また、変調信号生成部123は、第1変調方式を用いて第1通信信号から第1変調信号S1を生成し、第1変調方式とは異なる第2変調方式を用いて第2通信信号から第2変調信号を生成してもよい。
Further, the modulation
これにより、第1変調方式及び第2変調方式の少なくとも一方に対応している受信器で信号を受信できるので、より多くの種類の受信器において信号を受信できる。 As a result, a signal can be received by a receiver that supports at least one of the first modulation method and the second modulation method, and therefore, signals can be received by more types of receivers.
また、光源101、変調スイッチ121及び電流抑制回路122は、この順に直列に接続されていてもよい。
Further, the
これにより、変調スイッチ121の状態によらず電流抑制回路122にGND電位が供給される。よって、安定した回路動作を実現できる。
As a result, the GND potential is supplied to the
なお、実施の形態2では、実施の形態1と同様に、光源101、変調スイッチ121及び電流抑制回路122が、この順に直列に接続される例を述べたが、光源101、変調スイッチ121及び電流抑制回路122の直列接続の順序はこれに限らない。
In the second embodiment, as in the first embodiment, the example in which the
また、本実施の形態に係る通信モジュール103は、照明装置に着脱可能な、照明光を変調する通信モジュール103であって、照明光を変調するための、第1変調信号S1と、第1変調信号S1より周波数が高い第2変調信号とを生成する変調信号生成部123と、照明装置が備える光源101と直列に接続され、第1変調信号S1に基づき光源101を流れる電流を断続する変調スイッチ121と、光源101及び変調スイッチ121と直列に接続され、電流設定値Isを超えないように光源101を流れる電流を抑制する電流抑制回路122と、第2変調信号に基づき電流設定値Isを変更することで照明光に第2変調信号を重畳する制御部125とを備える。
In addition, the
以上、本発明の実施の形態に係る照明光通信装置について説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。 The illumination light communication apparatus according to the embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to this embodiment.
例えば、上記実施の形態に係る照明光通信装置に含まれる各処理部の一部又は全ては集積回路であるLSIとして実現されてもよい。これらは個別に1チップ化されてもよいし、一部又は全てを含むように1チップ化されてもよい。 For example, some or all of the processing units included in the illumination light communication apparatus according to the above embodiment may be realized as an LSI that is an integrated circuit. These may be individually made into one chip, or may be made into one chip so as to include a part or all of them.
また、集積回路化はLSIに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現してもよい。LSI製造後にプログラムすることが可能なFPGA(Field Programmable Gate Array)、又はLSI内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。 Further, the circuit integration is not limited to LSI, and may be realized by a dedicated circuit or a general-purpose processor. An FPGA (Field Programmable Gate Array) that can be programmed after manufacturing the LSI or a reconfigurable processor that can reconfigure the connection and setting of circuit cells inside the LSI may be used.
つまり、上記各実施の形態において、各構成要素は、専用のハードウェアで構成されるか、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、CPUまたはプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスクまたは半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。 That is, in each of the above embodiments, each component may be configured by dedicated hardware or may be realized by executing a software program suitable for each component. Each component may be realized by a program execution unit such as a CPU or a processor reading and executing a software program recorded on a recording medium such as a hard disk or a semiconductor memory.
また、上記回路図に示す回路構成は、一例であり、本発明は上記回路構成に限定されない。つまり、上記回路構成と同様に、本発明の特徴的な機能を実現できる回路も本発明に含まれる。例えば、上記回路構成と同様の機能を実現できる範囲で、ある素子に対して、直列又は並列に、スイッチング素子(トランジスタ)、抵抗素子、又は容量素子等の素子を接続したものも本発明に含まれる。言い換えると、上記実施の形態における「接続される」とは、2つの端子(ノード)が直接接続される場合に限定されるものではなく、同様の機能が実現できる範囲において、当該2つの端子(ノード)が、素子を介して接続される場合も含む。 The circuit configuration shown in the circuit diagram is an example, and the present invention is not limited to the circuit configuration. That is, like the above circuit configuration, a circuit that can realize a characteristic function of the present invention is also included in the present invention. For example, the present invention includes a device in which a device such as a switching device (transistor), a resistor, or a capacitor is connected in series or in parallel to a certain device within a range in which a function similar to the above circuit configuration can be realized. It is. In other words, the term “connected” in the above embodiment is not limited to the case where two terminals (nodes) are directly connected, and the two terminals ( Node) is connected through an element.
また、ハイ/ローにより表される論理レベル又はオン/オフにより表されるスイッチング状態は、本発明を具体的に説明するために例示するものであり、例示された論理レベル又はスイッチング状態の異なる組み合わせにより、同等な結果を得ることも可能である。 In addition, the logic level represented by high / low or the switching state represented by on / off is exemplified to specifically describe the present invention, and different combinations of the illustrated logic level or switching state. Therefore, it is possible to obtain an equivalent result.
また、ブロック図における機能ブロックの分割は一例であり、複数の機能ブロックを一つの機能ブロックとして実現したり、一つの機能ブロックを複数に分割したり、一部の機能を他の機能ブロックに移してもよい。また、類似する機能を有する複数の機能ブロックの機能を単一のハードウェア又はソフトウェアが並列又は時分割に処理してもよい。 In addition, division of functional blocks in the block diagram is an example, and a plurality of functional blocks can be realized as one functional block, a single functional block can be divided into a plurality of functions, or some functions can be transferred to other functional blocks. May be. In addition, functions of a plurality of functional blocks having similar functions may be processed in parallel or time-division by a single hardware or software.
以上、一つまたは複数の態様に係る照明光通信装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、一つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。 As mentioned above, although the illumination light communication apparatus which concerns on one or several aspects was demonstrated based on embodiment, this invention is not limited to this embodiment. Unless it deviates from the gist of the present invention, various modifications conceived by those skilled in the art have been made in this embodiment, and forms constructed by combining components in different embodiments are also within the scope of one or more aspects. May be included.
100 照明光通信装置
101 光源
103 通信モジュール
121 変調スイッチ(スイッチ)
122 電流抑制回路
123 変調信号生成部
125 制御部
DESCRIPTION OF
122
Claims (5)
前記照明光を変調するための、第1変調信号と、前記第1変調信号より周波数が高い第2変調信号とを生成する変調信号生成部と、
前記光源と直列に接続され、前記第1変調信号に基づき前記光源を流れる電流を断続するスイッチと、
前記光源及びスイッチと直列に接続され、電流設定値を超えないように前記光源を流れる電流を抑制する電流抑制回路と、
前記第2変調信号に基づき前記電流設定値を変更することで前記照明光に前記第2変調信号を重畳する制御部とを備える
照明光通信装置。 A light source that emits illumination light;
A modulation signal generating unit for generating a first modulation signal for modulating the illumination light and a second modulation signal having a frequency higher than that of the first modulation signal;
A switch that is connected in series with the light source and that interrupts the current flowing through the light source based on the first modulation signal;
A current suppression circuit that is connected in series with the light source and the switch and suppresses a current flowing through the light source so as not to exceed a current setting value;
An illumination light communication apparatus comprising: a control unit that superimposes the second modulation signal on the illumination light by changing the current setting value based on the second modulation signal.
請求項1記載の照明光通信装置。 The illumination light communication apparatus according to claim 1, wherein the control unit changes the current setting value based on the second modulation signal only during a predetermined time from a timing when the switch is turned on.
請求項1又は2記載の照明光通信装置。 The modulation signal generation unit generates the first modulation signal using a first modulation method, and generates the second modulation signal using a second modulation method different from the first modulation method. 2. The illumination light communication apparatus according to 2.
請求項1〜3のいずれか1項に記載の照明光通信装置。 The illumination light communication apparatus according to claim 1, wherein the light source, the switch, and the current suppression circuit are connected in series in this order.
前記照明光を変調するための、第1変調信号と、前記第1変調信号より周波数が高い第2変調信号とを発生する変調信号生成部と、
前記照明装置が備える光源と直列に接続され、前記変調信号に基づき前記光源を流れる電流を断続するスイッチと、
前記光源及びスイッチと直列に接続され、電流設定値を超えないように前記光源を流れる電流を抑制する電流抑制回路と、
前記第2変調信号に基づき前記電流設定値を変更することで前記照明光に前記第2変調信号を重畳する制御部とを備える
通信モジュール。 A communication module that modulates illumination light, detachable from an illumination device,
A modulation signal generator for modulating the illumination light and generating a first modulation signal and a second modulation signal having a frequency higher than that of the first modulation signal;
A switch connected in series with the light source provided in the illumination device, and interrupts the current flowing through the light source based on the modulation signal;
A current suppression circuit that is connected in series with the light source and the switch and suppresses a current flowing through the light source so as not to exceed a current setting value;
A communication module comprising: a control unit that superimposes the second modulation signal on the illumination light by changing the current setting value based on the second modulation signal.
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