JP4915667B2

JP4915667B2 - 可視光通信システム

Info

Publication number: JP4915667B2
Application number: JP2007165621A
Authority: JP
Inventors: 稔前原
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2007-06-22
Filing date: 2007-06-22
Publication date: 2012-04-11
Anticipated expiration: 2027-06-22
Also published as: JP2009005191A

Description

本発明は、可視光通信を行う通信用照明器具と可視光通信を行わない通常の照明器具とが同一領域内に混在して設けられた可視光通信システムに関する。

複数の照明器具が設けられる照明システムにおいて可視光通信を行う場合、通常は、大部分の照明器具が可視光通信を行わない通常の照明器具とされ、一部の照明器具のみが可視光通信を行う通信用照明器具とされる。また、同じ領域に設けられる複数の照明器具は、通常、デザイン上の要請から、通信用照明器具、通常の照明器具の種別に拘わらず同一のデザインに形成される。

上記照明システムの一例について、図６を参照して説明する。図６は、オフィスの１部屋を手前から奥行き方向へ向かって見た図であり、天井に設けられた複数の照明器具のうち、一隅に配置された１つの照明器具のみが可視光通信を行う通信用照明器具Ｌａに構成され、その他の照明器具は可視光通信を行わない通常の照明器具Ｌｂに構成されている。通信用照明器具Ｌａと通常の照明器具Ｌｂとは、同一の長方形状の外観を有している。可視光通信を受信する情報受信端末Ｒは、通信用照明器具Ｌａの直下において最も感度良く通信用照明器具Ｌａからの情報を受信する。

一方、火災発生時等の特別な場合において、できるだけクリアに情報を受信できるようにするために、ユーザが、情報受信端末Ｒを通信用照明器具Ｌａの近傍に移動する場合、あるいは、照明システムが完成した後に、ユーザが情報受信端末Ｒの設置位置を決定しようとする場合に、ユーザが目で見て複数の照明器具Ｌａ、Ｌｂの中から通信用照明器具Ｌａがどれであるかを判別しなくてはならない場合がある。

上記のような場合に、ユーザがオフィスの天井に設けられた複数の照明器具の外観のみを見て通信用照明器具と通常の照明器具とを区別することは困難である。そこで、照明器具を点灯した状態で、通信用照明器具が可視光通信を行うときには、通信用照明器具と通常の照明器具との間で、光強度に相当な違いが生じるようにして両者を区別できるようにした照明システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。

上記の照明システムでは、通信用照明器具と通常の照明器具を統括して制御するコントローラを備え、該コントローラが警報機からトリガ信号を受信したときに制御モードを切替えて、通信用照明器具は予め記憶されたパターンに従って動作周波数を変更して可視光通信を行い、通常の照明器具は光出力を１０％か１００％のいずれかに固定して、通信用照明器具と通常の照明器具とでは、光強度に相当の違いが生じるように構成している。

また、複数の通信用照明器具が近接して配置された場合に、複数の通信用照明器具からの信号が重複する区域において混信が生じることを防止するために、各通信用照明器具から送信する信号の変調周波数を変えると共に、信号受信機側において受信する周波数帯を選択するように構成された光伝送システムが知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００６−３３１８３３号公報特開２００５−１７６２５８号公報

上記特許文献１に記載の照明システムは、ユーザが通信用照明器具と通常の照明器具とを光強度の違いによって容易に区別できるという長所を有するが、通信用照明器具と通常の照明器具を統括して制御するコントローラが必用である上に、通信用照明器具が可視光通信を行うときには通常の照明器具の光強度が固定されてしまうことから、火災発生等の特別な場合に一時的に可視光通信を行う照明システムとしては有用であっても、通信用照明器具が定常的に可視光通信を行う照明システムとして用いることは困難である。

また、ユーザが通信用照明器具を通常の照明器具と容易に区別できるようにするために、通信用照明器具から出力される光の周波数や振幅を特別なものにすることが考えられるが、その場合には、ユーザが通信用照明器具からの照射光にちらつきやグレアを感じる不具合が生じる虞がある。特に、通信用照明器具に定常的に可視光通信を行わせるシステムの場合には、上記不具合は、通信用照明器具の照明器具としての被照明物を安定的に照明するという機能を損ねることになるので極力避けなければならない。なお、特許文献２に記載の光伝送システムは、通信用照明器具と通常の照明器具とが同一領域内に混在して設けられたシステムではない。

そこで、本発明は、通信用照明器具と通常の照明器具とが同一領域内に混在して設けられた可視光通信システムにおいて、ユーザが通信用照明器具を判別しようとするときには、通信用照明器具と通常の照明器具とを目で見て容易に区別でき、かつ、被照明領域が通信用照明器具と通常の照明器具とによって照明されている通常状態で、ユーザが違和感を感じることがない良好な照明状態を得ることができる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、可視光通信を行う通信用照明器具と、可視光通信を行わない通常の照明器具とが同一領域内に混在して設けられた可視光通信システムにおいて、前記通信用照明器具と前記通常の照明器具とは、互いに異なる色温度の光を照射する２種類のランプを用い、前記２種類のランプは、色温度の逆数の差が３８×１０^−６乃至５１×１０^−６の範囲のものであることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、通信用照明器具と通常の照明器具とは、互いに異なる色温度の光を照射し、色温度の逆数の差が３８×１０ ^−６乃至５１×１０ ^−６の範囲であるので、ユーザが通信用照明器具を判別するとき、簡単な構成でありながら通信用照明器具と通常の照明器具とを目で見て容易に区別できる。また、被照明領域が通信用照明器具と通常の照明器具とによって照明されている通常状態で、ユーザが違和感を感じることがない良好な照明状態を得ることができる。

請求項２の発明によれば、通信用照明器具と通常の照明器具との区別を容易に行うことができる。

請求項３の発明によれば、通信用照明器具と通常の照明器具との区別をさらに容易に行うことができる。

本発明の一実施形態に係る可視光通信システムについて、図１乃至図４を参照して説明する。本実施形態の可視光通信システム１は、図１に示されるように、オフィスの天井２の一隅に平行に設けられた複数台（図示では３台）の蛍光灯照明器具Ｌと、情報受信端末Ｒと、を備え、これらの蛍光灯照明器具Ｌのうち１台の照明器具が可視光通信を行う通信用照明器具Ｌａに構成され、残りの照明器具は可視光通信を行わない通常の照明器具Ｌｂに構成されている。ここに、通信用照明器具Ｌａによる照明光Ｍａと、通常の照明器具Ｌｂによる照明光Ｍｂとは、互いに異なる色温度の光とされている。

そして、情報受信端末Ｒは、通信用照明器具Ｌａからの照射光Ｍａを受光し、通信データを抽出する。通信データは、例えば、当該可視光通信システム１が設けられた部屋の部屋番号等の位置情報である。携帯型の情報受信端末Ｒを保持したユーザは、入室した後、通信用照明器具Ｌａの下方に移動することによって、情報受信端末Ｒが照射光Ｍａから通信データ（部屋番号）を抽出し、情報受信端末Ｒ自体に設けられた液晶パネル等の表示部（不図示）に当該通信データ（部屋番号）を表示する。

通信用照明器具Ｌａと情報受信端末Ｒの構成について、図２を参照して説明する。本実施形態の通信用照明器具Ｌａは、放電灯ｌａと、電源回路４から供給される直流を交流に変換するインバータ回路５と、インバータ回路５に発振信号を出力してインバータ回路５が出力する交流の周波数を変更する発振回路６と、マイクロコンピュータから構成される制御部７とを備える。制御部７が通信データに基づいて発振回路６へ周波数の変更信号を出力することによって放電灯ｌａに印加されるランプ電流の周波数が変更され、放電灯ｌａの出射光の波形が変更される。図３にランプ電流の一例を示す。この例では、周波数がｆ１とｆ２に交互に変更されている。通信データは、予め制御部７に記憶されている一定のものでもよいし、図示しないリモコン装置によって制御部７に書き込まれたものであってもよい。

情報受信端末Ｒは、照射光Ｍａを受光して電気信号に変換する光電変換部８と、光電変換部８からの電気信号を増幅する増幅回路９と、増幅された電気信号のうち特定の周波数を通過させるバンドパスフィルタ１１と、通過した電気信号を２値化する復調部１２と、を備えている。例えば、通信用照明器具Ｌａが、図３に示された周波数がｆ１とｆ２との間で変化するランプ電流によって光出射する場合には、情報受信端末Ｒは、ハイ、ローが交互に変化する２値化信号（通信データ）を抽出する。なお、本実施形態の通信用照明器具Ｌａは、上記のように周波数シフトキーイング（ＦＳＫ）方式であるが、振幅シフトキーイング（ＡＳＫ）方式であってもよい。

そして、本実施形態では、通信用照明器具Ｌａに３０００Ｋの色温度の光を照射するランプ（放電管）ｌａが装着され、通常の照明器具Ｌｂに３５００Ｋの色温度の光を照射するランプ（放電管）ｌｂが装着されている。３０００Ｋの色温度の光を照射するランプｌａは、一般に電球色ランプと呼ばれて照射光Ｍａがオレンジ色に近い色味を有し、３５００Ｋの色温度の光を照射するランプｌｂは、一般に温白色ランプと呼ばれて照射光Ｍｂが電球色ランプより白色に近い色味を有しており、ユーザが点灯状態の両ランプｌａ、ｌｂを見たときに容易に区別ができる。また、通信用照明器具Ｌａの可視光通信を行う制御方式が特別なものではないので、通信用照明器具Ｌａから照射される光Ｍａによってユーザがちらつきを感じる虞がない。

室内が通信用照明器具Ｌａと通常の照明器具Ｌｂによって照明される状態を、図４に模式的に示す。床面３等の被照明領域が通信用照明器具Ｌａと通常の照明器具Ｌｂとによって照明されるが、被照明領域３の照度は、各照明器具Ｌａ、Ｌｂの光出力が同等に設定されているので、ほぼ均等であり、照射面の色味の違いもユーザが違和感を覚えるほどではない。通信用照明器具Ｌａの台数に対して通常の照明器具Ｌｂの台数の方がより多い場合には（例えば、通信用照明器具Ｌａ１台に対して通常の照明器具Ｌｂ１０台）、照射面の色味の違いがより目立たなくなり、違和感を生じない。

また、ユーザは、通信用照明器具Ｌａを判別しようとするときには、ランプｌａ、ｌｂを見れば色温度の違いによって容易に判別できるので、情報受信端末Ｒを通信用照明器具Ｌａの直下へ移動して、より良い受信状態で可視光通信を受信することができる。ユーザは、ランプｌａ、ｌｂの色温度の違いのみが判別でき、いずれの照明器具が通信用照明器具Ｌａであるかが分からない場合には、一方の色温度のランプｌａ、又はｌｂを有する照明器具の下で情報受信端末Ｒの受信状態を確認し、受信状態が良好な場合は、その位置の照明器具が通信用照明器具Ｌａであり、受信状態が不良である場合には、別の色温度のランプｌｂ、又はｌａを有する照明器具へ移動すればよい。

通信用照明器具Ｌａに装着されるランプｌａと通常の照明器具Ｌｂに装着されるランプｌｂとは、照射される光の色温度の差が５００Ｋ以上であればよく、例えば、表１に示される色温度の異なる市販のランプのいずれの組合せであってもよい。表１に示される５種類のランプＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅは、上から順に、電球色、温白色、白色、昼白色、昼光色と一般に呼ばれている。蛍光灯放電管の場合、色温度の違いは、主に放電管の内面に塗布される蛍光物質の組成の違いによってもたらされている。

具体的には、例えば、ランプｌａが温白色の色温度が３５００Ｋの光を照射するランプ、ランプｌｂが昼白色の色温度が５０００Ｋの光を照射するランプであってもよいし、ランプｌａが昼光色の色温度が６７００Ｋの光を照射するランプ、ランプｌｂが白色の色温度が４２００Ｋの光を照射するランプであってもよい。色温度の差が大きい組合せの方が、ユーザが両ランプｌａ、ｌｂを見たときに容易に区別ができるが、照射面の色味の違いが大きくなるので、可視光通信システムを設置する場所の条件を考慮して選択することが望ましい。例えば、設置場所が廊下等のあまり事務作業を行わない環境である場合には、色温度の差が大きい組合せであってもよい。

なお、表１に示された５種類のランプＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅは、ユーザの目視によって色温度（色味）の違いが容易に判別できることが経験的に判明しているが、各ランプ間の照射光の色温度の差は、色温度が高くなるに従って大きくなっている（例えば、ランプＡとランプＢの照射光の色温度の差は５００Ｋ、ランプＤとランプＥの照射光の色温度の差は１７００Ｋ）。これは、人間が視覚によって色温度（色味）が違うと判別できるためには、色温度が高い領域（青白色に近い領域）ほど大きな色温度差が必要であることを示している。

そこで、表１に示された５種類のランプＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅの色温度の逆数を計算し、各逆数の差をとったものを表２に示す。表２に示されるように、各ランプの色温度の逆数の差は、３８×１０^−６から５１×１０^−６の範囲にある。このことから、ランプの色温度の逆数の差が、３８×１０^−６から５１×１０^−６の範囲になるようにして通信用照明器具Ｌａに装着するランプｌａと、通常の照明器具Ｌｂに装着するランプｌｂとを選択すれば、ユーザがそれらのランプｌａ、ｌｂを目で見て容易に区別することができるように構成できる。

以上のように、本実施形態の可視光通信システム１では、通信用照明器具Ｌａと通常の照明器具Ｌｂとは、色温度の差が５００Ｋ以上であって、色温度の逆数の差が３８×１０^−６から５１×１０^−６の範囲にあるランプｌａ、ｌｂを用いるので、簡単な構成でありながら、ユーザが、通信用照明器具Ｌａと通常の照明器具Ｌｂとを目で見て容易に区別できる。また、通信用照明器具Ｌａと通常の照明器具Ｌｂとによって照明されている床面３等の被照明領域から違和感を生じることがない良好な照明状態を得ることができる。

なお、照明器具の形態は、天井２に固定された蛍光灯照明器具Ｌに限られず、種々の形態が可能である。例えば、図５に示されるように、天井２に埋設されたダウンライトの形態をとるものであってもよい。図５に示される可視光通信システム１では、４個ずつ２列に設けられたダウンライト型照明器具のうち各列の端に位置する２つの照明器具Ｌａが可視光通信を行い、残りのものは通常の照明器具Ｌｂに構成されている。また、ランプｌａ、ｌｂについても蛍光灯放電管以外の、ＬＥＤ、ＨＩＤ（High Intensity Discharge）ランプ等、種々の種類のものが可能である。

本発明の一実施形態に係る可視光通信システムを示す斜視図。同可視光通信システムにおける通信用照明器具と情報受信端末の構成を示すブロック図。同可視光通信システムにおける通信用照明器具の放電管に印加されるランプ電流の一例を示す図。同可視光通信システムにおける各照明器具からの光が被照明領域を照明する状態を示す説明図。同可視光通信システムにおける変形例を示す図。従来の通信用照明器具と通常の照明器具とが天井に混在して設けられた可視光通信システムの一例を示す図。

符号の説明

１可視光通信システム
Ｌａ通信用照明器具
Ｌｂ通常の照明器具
ｌａ、ｌｂランプ

Claims

可視光通信を行う通信用照明器具と、可視光通信を行わない通常の照明器具とが同一領域内に混在して設けられた可視光通信システムにおいて、
前記通信用照明器具と前記通常の照明器具とは、互いに異なる色温度の光を照射する２種類のランプを用い、
前記２種類のランプは、色温度の逆数の差が３８×１０^−６乃至５１×１０^−６の範囲のものであることを特徴とする可視光通信システム。