JP4569144B2 - 照明光通信システム及びその受信装置 - Google Patents

Description

本発明は、照明光を用いて情報を伝達する照明光通信システム及びその受信装置に関する。

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

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

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

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

本発明は、既存の照明光源に情報通信機能を簡易に追加できる照明光通信システム及びその受信装置を提示することを目的とする。

本発明に係る照明光通信システムは、交流駆動される照明光源からの照明光を異なる透過率で透過可能な外部光変調器と、所定情報を記憶する記憶装置と、当該記憶装置に記憶される当該所定情報に従って、当該照明光の明るい期間で当該外部光変調器を当該照明光の輝度変動周波数よりも高い変調周波数で駆動することにより当該外部光変調器の透過率を当該所定情報に従い変化させる駆動回路と、当該外部光変調器により変調された照明光を受光する受光器と、当該受光器の出力から当該所定情報を搬送する成分を抽出する第１のフィルタと、当該受光器の出力から当該照明光の交流駆動による変動周波数成分を抽出する第２のフィルタと、当該第１のフィルタの出力から当該所定情報を復調する復調回路と、当該第２のフィルタの出力に従い当該復調回路の復調タイミングを制御する復調制御回路とを具備することを特徴とする。

本発明に係る受信装置は、交流駆動される照明光源からの照明光を、当該照明光の明るい期間に当該照明光の輝度変動周波数よりも高い変調周波数で強度変調することにより情報を伝送する照明光通信システムにおいて、当該情報を受信する装置であって、強度変調された照明光を受光する受光器と、当該受光器の出力から当該情報を搬送する成分を抽出する第１のフィルタと、当該受光器の出力から当該照明光の交流駆動による変動周波数成分を抽出する第２のフィルタと、当該第１のフィルタの出力から当該情報を復調する復調回路と、当該第２のフィルタの出力に従い当該復調回路の復調タイミングを制御する復調制御回路とを具備することを特徴とする。

本発明によれば、照明機器の電源部を改修交換することなしに、照明光を用いた通信を実現できる。

以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。

図１は、本発明の第１実施例の概略構成ブロック図を示す。

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

本実施例では、照明光源１０Ａの外側に、照明光を強度変調する外部光変調器１２、即ち、照明光の透過率を外部制御可能な光学装置を配置する。外部変調器１２は、照明光源１０Ａの出力照明光の全てを変調するものである必要は無く、照明光源１０Ａの出力照明光のごく一部を変調するものでよい。記憶装置１４は、外部光変調器１２を設置される照明器具１０を特定するＩＤ情報等を記憶する。駆動回路１６は、商用交流電源からの電力で動作する。駆動回路１６は、記憶装置１４に記憶されるＩＤに従い照明光を繰り返し強度変調するように、外部光変調器１２を駆動する。これにより、外部光変調器１２を透過した照明光は、記憶装置１４に記憶されるＩＤを繰り返し搬送する。好ましくは、駆動回路１６は、照明光の明るい期間でデータを送信できるように、照明光の強度変動に同期して外部変調器１２を駆動する。

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

外部光変調器１２は、照明光の輝度変動周波数とは異なる変調周波数で照明光を強度変調する。一般に入手可能な外部光変調器には、例えば、液晶シャッタを使用するものである。液晶シャッタを外部光変調器１２として使用する場合、変調周波数は、例えば、数ｋＨｚ程度が十分可能である。

携帯端末２０は、携帯電話又は携帯情報端末等からなり、以下の構成要素を具備する。受光器２２は、変調された照明光を受光し、電気信号に変換する。受光器２２の出力電気信号は、外部変調器１２による被変調信号成分を抽出するフィルタ２４と、照明光源１０Ａの出力する照明光の輝度変化を抽出するフィルタ２６に印加される。フィルタ２４の出力は、復調回路２８に印加され、フィルタ２６の出力は復調制御回路３０に印加される。

フィルタ２６は、受光器２２の出力から照明光の輝度変動周波数成分を抽出し、復調制御回路３０は、フィルタ２６の出力に従い、照明光の十分に輝度が高い期間で復調動作を行うように、復調回路２８を制御する。復調回路２８は、復調制御回路３０により指示された期間、即ち、照明光の十分に輝度が高い期間で、フィルタ２４の出力信号を復調する。フィルタ２６及び復調制御回路３０により、復調回路２８の復調動作のタイミングを制御することにより、照明光自身の輝度変動に関わらず、高い信号対雑音比でＩＤを受信できる。

復調回路２８は、復調で得られたＩＤ情報をＣＰＵ３２に出力する。ＩＤ情報がそのまま、照明器具１０の位置を示している場合等では、ＩＤ情報をそのまま表示すればよい。そのような場合、ＣＰＵ３２は、復調回路２８からのＩＤ情報を表示装置３４に表示する。ＩＤ情報が、単に照明器具１０を特定する固有値に過ぎない場合には、その固有値を位置情報等に変換する必要がある。その場合、ＣＰＵ３２は、通信制御回路３６を介して、ＩＤ情報と位置情報との対応を管理するサーバ４０に問い合わせる。サーバ４０は、携帯端末２０からのＩＤ情報を対応する位置情報に変換して、携帯端末２０に送信する。携帯端末２０のＣＰＵ３２は、サーバ４０から得られた位置情報を表示装置３４に表示する。

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

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

図２は、本発明の第２実施例の概略構成ブロック図を示す。図１に示す実施例では、駆動回路１６の動作電力は、商用交流電源から供給されているが、図２に示す実施例では、照明光源１０Ａの出力する照明光により発電する太陽電池１８を設け、太陽電池１８が駆動回路１６の動作電力を供給するようにした。その他の構成と動作は、図１に示す実施例と同じである。

第１及び第２実施例では、固定データを携帯端末２０に送信したが、可変データを送信することも可能である。図３は、可変データを送信可能な第３実施例の概略構成ブロック図を示す。第３実施例では、電源線をＬＡＮ（local Area Network）の回線としても使用可能であるとする。電源線をＬＡＮ（local Area Network）の回線としても使用可能なデータ伝送システムは、公知である。

駆動回路１６Ａは、電源線からのデータＤを記憶装置１４に書き込む又は，データＤで記憶装置１４の記憶情報を更新する。駆動回路１６Ａは、記憶装置１４の記憶情報に従い照明光源１０Ａから出力される照明光の強度をデータＤで繰り返し変調するように、外部変調器１２を駆動する。この構成では、可変のデータを携帯端末２０に送信できる。可変データは、例えば、大規模展示場での所在地付近の展示情報、大規模小売店内の所在地付近の商品に関する特売情報、及び学校での注意情報などである。勿論、位置情報のような固定情報と、一般的な可変情報を交互に送信することも可能である。

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

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

図４は、本発明の第４実施例の概略構成ブロック図を示す。本実施例では、照明光により送信する情報を変更可能である。図１と同じ構成要素には同じ符号を付してある。図１に示す実施例に対する変更部分を詳細に説明する。

駆動回路１６Ｂは、駆動回路１６と同様に、記憶装置１４に記憶される情報に従い外部光変調器１２を駆動して、照明光を繰り返し強度変調する。これにより、外部光変調器１２は照明光を記憶装置１４の記憶情報で変調し、変調された照明光が携帯端末２０Ａに入射する。携帯端末２０Ａの、変調された照明光を受信する部分は、携帯端末２０と同じである。携帯端末２０Ａは、それ以外に、変調回路３８と、変調器３８の出力電気信号を光信号に変換する電気／光変換器３９、例えば発光ダイオードを具備する。これらに対応して、照明光変調装置は、受光器４２及び復調回路４４を具備する。

変調回路３８は、記憶装置１４に記憶されるべき新しい情報を搬送する変調信号を出力する。電気／光変換器３９は、変調回路３８からの変調信号を光信号に変換し、受光器４２に向けて出力する。受光器４２は、電気／光変換器３９からの光信号を電気信号に変換し、復調回路４４は、受光器４２の出力電気信号を復調する。復調回路４４の出力は新しいＩＤを示す信号であり、駆動回路１６Ｂに印加される。駆動回路１６Ｂは、復調回路４４からの情報を記憶装置１４に書き込む、又は復調装置４４からの情報で記憶装置１４の情報を更新する。

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

このようにして、本実施例では、照明光を変調することにより送信するデータを、簡単に変更することができる。例えば、駆動回路１６Ａのようにネットワークに接続する機能を設けなくても、可変データを伝送できるようになる。

照明光で伝送される情報を受信する携帯端末２０Ａに、その情報を変更するための変調回路３８及び光電変換器３９を配置した実施例を図示したが、勿論、変調回路３８及び光電変換器３９を別の携帯端末、例えば、データ変更のための専用携帯端末に装備しても良い。悪戯で送信データを変更されてしまうことを防止しやすい。

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

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

符号の説明

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

Claims (4)

1. 交流駆動される照明光源（１０Ａ）からの照明光を異なる透過率で透過可能な外部光変調器（１２）と、
   所定情報を記憶する記憶装置（１４）と、
   当該記憶装置（１４）に記憶される当該所定情報に従って、当該照明光の明るい期間で当該外部光変調器を当該照明光の輝度変動周波数よりも高い変調周波数で駆動することにより当該外部光変調器の透過率を当該所定情報に従い変化させる駆動回路（１６、１６Ａ，１６Ｂ）と、
   当該外部光変調器（１２）により変調された照明光を受光する受光器（２２）と、
   当該受光器（２２）の出力から当該所定情報を搬送する成分を抽出する第１のフィルタ（２４）と、
   当該受光器（２２）の出力から当該照明光の交流駆動による変動周波数成分を抽出する第２のフィルタ（２６）と、
   当該第１のフィルタ（２４）の出力から当該所定情報を復調する復調回路（２８）と、
   当該第２のフィルタ（２６）の出力に従い当該復調回路（２８）の復調タイミングを制御する復調制御回路（３０）
   とを具備することを特徴とする照明光通信システム。
2. 更に、新情報を外部装置から受信する受信手段（４２）と、当該受信手段（４２）で受信した新情報で当該記憶装置（１４）に記憶される当該所定情報を更新する更新手段（４４，１６Ｂ）とを具備することを特徴とする請求項１に記載の照明光通信システム。
3. 当該所定情報が、当該照明光源に固有の情報を含む請求項１又は２に記載の照明光通信システム。
4. 交流駆動される照明光源（１０Ａ）からの照明光を、当該照明光の明るい期間に当該照明光の輝度変動周波数よりも高い変調周波数で強度変調することにより情報を伝送する照明光通信システムにおいて、当該情報を受信する装置であって、
   強度変調された照明光を受光する受光器（２２）と、
   当該受光器（２２）の出力から当該情報を搬送する成分を抽出する第１のフィルタ（２４）と、
   当該受光器（２２）の出力から当該照明光の交流駆動による変動周波数成分を抽出する第２のフィルタ（２６）と、
   当該第１のフィルタ（２４）の出力から当該情報を復調する復調回路（２８）と、
   当該第２のフィルタ（２６）の出力に従い当該復調回路（２８）の復調タイミングを制御する復調制御回路（３０）
   とを具備することを特徴とする受信装置。

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