JP5084096B2

JP5084096B2 - 光送信装置及び光通信システム

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Publication number: JP5084096B2
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Inventors: 泰行入江
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Priority date: 2004-09-22
Filing date: 2004-09-22
Publication date: 2012-11-28
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Description

本発明は、光送信装置及び光通信システムに関し、特に、可視光を用いて光通信を行うと共に、その光を照明光として利用する技術に関する。

近年、赤外線や可視光を用いた光通信が利用されつつあるが、赤外線通信においては、アイ・セイフティ（目の保護）の観点から高い電力で送信せず、通信速度を向上できないという問題等がある。一方、可視光通信においては、色が可変のＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の可視光素子を光源としているため、上記赤外線通信の問題を解消し、可視光素子が高速で点滅するという特性を利用してデータを送信できるという利点等がある（非特許文献１参照）。

このような可視光素子は、光通信としてだけでなく、照明光としても用いられる。例えば、特許文献１に記載の装置においては、光３原色の赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）それぞれの光を発光する３種のＬＥＤを用いて、混色により白色光で照明する共に、各ＬＥＤに個別のデータを載せて多重色通信するようにしている。

この場合において、可視光素子の通信に用いられる光量は、照明光としての光量を十分に満たすことが求められる。例えば、特許文献２に記載の装置においては、パルス領域で発光（オン）し、フラット領域で発光しない（オフ）とするパルス信号列について、そのオンオフ位置を反転させた反転パルス位置変調に基づいて、ＬＥＤを発光させることにより、パルスのオン時間を長くして、照明の光度を向上させて通信を行うようにしている。
"可視光通信とは"、[online]、可視光通信コンソーシアム、[平成１６年９月７日検索]、インターネット<http://www.vlcc.net/about.html> 特開２００２−２９０３３５号公報特開２００４−７２３６５号公報

しかしながら、上述した従来技術には、以下に示すような問題があった。

すなわち、特許文献１に記載された装置においては、ＲＧＢそれぞれのＬＥＤが異なるタイミングで発光しているため、照明として白色光を維持できず、その結果、照明のちらつきが生じ、このことは、周波数分割多重方式を採用した場合に顕著になるという問題があった。

また、特許文献２に記載された装置においては、パルスのオンオフを反転させてＬＥＤの照明時間を長くしても、オフの時間がある以上、やはり照明のちらつきが解消されていなかった。

従って、本発明の目的は、光通信を行う際に、照明のちらつきが生ぜず均等な光量の照明光で照射できる光送信装置及び光通信システムを提供することにある。

本発明は、所定の入力信号を変換した電気信号につき、該電気信号を光信号に変換する発光素子が複数配列された光源と、該発光素子を発光させる光源制御部とを備え、該発光素子の発光により可視光を照射すると共に該発光素子の点滅により光通信を行う光送信装置であって、前記光源制御部は、前記発光素子が、色合成により特定の可視光色をなし、且つ、一つの光通信路を形成する色組合せ素子群を選択し、該色組合せ素子群を発光させることを特徴とする光送信装置を提供することにより前記目的を達成したものである。

本発明によれば、発光素子が、色合成により特定の可視光色をなし、且つ、一つの光通信路を形成する色組合せ素子群を選択し、この色組合せ素子群を同期して発光させることにより、常に特定色の光を維持して照明光のちらつきを防止できる。

以下、本発明の光通信システムの好ましい一実施形態（第１実施形態）を図１〜図５を参照して説明する。

図１は、本実施形態（第１実施形態）の光通信システムの概略構成を示す図、図２は、本実施形態の光源のＬＥＤの第１配列パターンを示す図である。

図５（ａ）は、本実施形態の通信信号を示すパルス図（縦軸；オンオフ、横軸；時間）、図５（ｂ）は、本実施形態の反転信号を示すパルス図（縦軸；オンオフ、横軸；時間）、図５（ｃ）は、本実施形態の光源全体の光量を示す図（縦軸；光量、横軸；時間、ドット部分；通信信号、黒塗り部分；反転信号）である
図１に示すように、本実施形態の光通信システム１は、光送信装置１０と、光受信装置２０とを備え、例えば、ＰＣ（Personal Computer）やＰＤＡ（Personal Data Assistant）等の情報機器の相互間や、ＰＣとプリンタ等の周辺機器との間で、送信側の機器から入力された、文字、音声、画像等の入力信号を変調して、搬送波としての可視光を発光すると共に、受信した光から取り出した上記入力信号を、送信側の機器に出力するものである。本実施形態では、送信側ＰＣ２と受信側ＰＣ３との間で、光通信を行う光通信システム１の一例を挙げ、以下、このような光通信システム１における光送信装置１０及び光受信装置２０の具体的な構成を述べる。

光送信装置１０は、送信側ＰＣ２に接続された光送信本体１１と、これに接続された光源器（光源）１８とからなり、光送信本体１１により、送信側ＰＣ２から入力された入力信号Ｐ（ｉ）[ｉ；信号数]を電気信号に変換し、光源器１８で、この電気信号に基づき、光信号を発信すると共に、照明として照射するものである。

光送信本体１１は、データ入力部１２、送信制御部１３及びデータ出力部１７から構成されている。

データ入力部１２は、アナログ又はデジタルの入力信号Ｐ（ｉ）を２値化し、この際、入力信号Ｐ（ｉ）が多重信号又は複数の単一信号の何れであっても、その信号数ｉで分波するように構成されている。

送信制御部１３は、電気信号生成部１４、光源制御部１５、記憶部１６及びＣＰＵ（図示しない）等の構成要素を有し、ＣＰＵが、電気信号生成部１４及び光源制御部１５についてのプログラムの命令に基づいて実行することにより、入力信号Ｐ（ｉ）を電気信号に変換し、この電気信号に基づいて光源器１８を発光させるための機能を実現する装置として構築されている。このプログラムは、通信信号生成機能、反転記号生成機能及び発光素子選択機能を有し、電気信号生成部１４に通信信号生成機能及び反転記号生成機能を実現させ、光源制御部１５に発光素子選択機能を実現させるように構成されている。

具体的には、電気信号生成部１４は、入力信号Ｐ（ｉ）の変換により、電気信号として、ＬＥＤ１９の点滅（オンオフ）を示す通信信号Ｓ（ｉ、ｔ）[ｔ；ビット数、時間]と、これを反転した反転信号Ｒ（ｉ、ｔ）とを生成するようになっている。図５（a）に示すように、通信信号Ｓ（ｉ、ｔ）は、８ビットのパルス信号列であり、「１」がオン（点灯）、「０」がオフ（消灯）を示している。反転信号Ｒ（ｉ、ｔ）は、通信信号Ｓ（ｉ、ｔ）の「１」と「０」とを反転したパルス信号列である。

光源制御部１５は、ＬＥＤ（発光素子）１９が、色合成により特定の可視光色をなし、且つ、一つの光通信路を形成する第１発光素子列（色組合せ素子群）を選択して発光させ、第１発光素子列が発光していない場合、第２発光素子列（色組合せ素子群）を、光源器１８全体の光量が均等になるように選択し、この選択された第２発光素子列を発光させるようになっている。

ここで、図１及び図２に示すように、光源器１８は、入力された通信信号Ｓ及び反転信号Ｒ（電気信号）を光信号に変換して発光するものである。光源器１８の照射面には、複数のＬＥＤ１９が複数配置されている。ＬＥＤ１９は、それぞれ、固有のスペクトルをもつ可視光を発光するものであり、以下に述べる第１配列パターンに従って配置されている。

第１配列パターンは、光通信に用いられているＬＥＤ１９と、光通信に用いられていないＬＥＤ１９とが均等に並ぶパターンであり、２個のＬＥＤ１９の単色光が合成により白色光（可視光色）をなす補色関係（ａ、ｂ）を構成単位としている。この補色関係（ａ、ｂ）にある２個のＬＥＤ１９は、電気信号に対し同期して点滅することにより一つの光通信路を形成するものである。

このような第１配列パターンは、２組の補色関係（ａ、ｂ）にあるＬＥＤ１９を、それぞれ、光通信用の第１発光素子列（ａ（ｋ）、ｂ（ｋ））、及び調光用の第２発光素子列（ａ（ｋ＋１）、ｂ（ｋ＋１））とし、これらからなる発光素子群｛ｐ（ｉ）；（ａ（ｋ）、ｂ（ｋ））、（ａ（ｋ＋１）、ｂ（ｋ＋１））、[ｋ＝２×ｉ―１]｝が、ｉ個並んだ多角形を形成している。

ここに、発光素子群ｐ（ｉ）の数ｉは、入力信号Ｐ（ｉ）の信号数ｉに対応してこれと同数であり、本実施形態の場合、信号数ｉは４である。この場合、発光素子群ｐ（ｉ）の一構成単位は、正方形セルに配置された４個のＬＥＤ１９である。そして、発光素子群ｐ（１）〜ｐ（４）が、一集合体として、光源器１８の照射面全体にわたって、繰り返し配列されている。

第１発光素子列（ａ（ｋ）、ｂ（ｋ））は、光通信の際に点滅する２個のＬＥＤ１９であり、正方形セルの一の対角線上にある。第２発光素子列（ａ（ｋ＋１）、ｂ（ｋ＋１））は、第１発光素子列が発光しない場合にその不足光量分だけ発光する２個のＬＥＤ１９であり、上記正方形セルの他の対角線上にある。例えば、発光素子群ｐ（３）は、３番目の入力信号Ｐ（３）に対応し、第１発光素子列（ａ（３）、ｂ（３））と、第２発光素子列（ａ（４）、ｂ（４））とからなる。

なお、この発光素子群ｐ（３）の周囲には、２個の発光素子群ｐ（２）、及び２個の発光素子群ｐ（４）が隣接して配置されており、これらとの境界部分には、遮光壁１８ａが発光素子群ｐ（３）を囲んで形成されている。この遮光壁１８ａは、発光素子群ｐ（３）の内部光を漏らさず、また、外部光が差し込まれないようにするものであり、発光素子群ｐ（３）の混色精度を高める機能を有している。以上の点は、他の発光素子群ｐ（１）、ｐ（２）、ｐ（４）についても同様である。

このような第１配列パターンにおける、入力信号Ｐ（ｉ）と発光素子群ｐ（ｉ）との関係や、第１発光素子列（ａ（ｋ）、ｂ（ｋ））と第２発光素子列（ａ（ｋ＋１）、ｂ（ｋ＋１））との関係等は、記憶部１６に格納されている。

そして、光源制御部１５は、電気信号生成部１４により生成された通信信号Ｓ（ｉ、ｔ）に基づき、記憶部１６から第１発光素子列（ａ（ｋ）、ｂ（ｋ））を選択し、この選択した第１発光素子列（ａ（ｋ）、ｂ（ｋ））を発光させ、電気信号生成部１４により生成された反転信号Ｒ（ｉ、ｔ）に基づき、記憶部１６から第２発光素子列（ａ（ｋ＋１）、ｂ（ｋ＋１））を選択し、この選択した第２発光素子列（ａ（ｋ＋１）、ｂ（ｋ＋１））を発光させるようになっている。

なお、データ出力部１７は、光源制御部１５からの出力値（通信信号及び反転信号）の波形を整形して光源器１８に出力するようになっている。

図１に示すように、光受信装置２０は、光源器１８と所定の距離をおいて対向配置された受光器２１と、これに接続された受信装置本体２３とからなり、受光器２１で受光した光信号について、受信装置本体２３により、入力信号Ｐ（ｉ）を取り出し、この入力信号Ｐ（ｉ）を、受信装置本体２３に接続された受信側ＰＣ３に送信するものである。

受光器２１は、通信信号Ｓ（ｉ、ｔ）及び反転信号Ｒ（ｉ、ｔ）が合成された多重光信号を受信し、この多重光信号を電気信号に変換するものである。受光器２１の受光面には、ＣＣＤ又はＣＭＯＳ等の受光素子２２が、光源器１８側のＬＥＤ１９と同数で、この第１配列パターンと同じパターンで配置されている。

受信装置本体２３は、データ入力部２４、フィルタ２５、受光制御部２６及びデータ出力部２７から構成されている。

データ入力部２４は、受光器２１からの電気信号を２値化するようになっている。フィルタ２５は、特定の周波数の電気信号を通過させ、それ以外の電気信号を阻止するものである。この「特定の周波数」は、光通信用のＬＥＤ１９から発光された光のスペクトルに対応している。

そして、受光制御部２６は、受信した光のスペクトルに基づき、通信信号Ｓ（ｉ、ｔ）の合成部分を、フィルタ２５によって通過させてからこれを信号数ｉで分波し、反転信号Ｒ（ｉ、ｔ）の合成部分を、フィルタ２５によって阻止するようになっている。

データ出力部２７は、受光制御部２６の命令により、受光制御部２６から出力値の波形を整形して上記入力信号Ｐ（ｉ）を生成し、これを受光側ＰＣ３に出力するようになっている。

図３は、本実施形態の光通信システムの処理の流れを示すフローチャート、図４（ａ）は、本実施形態の光源の特定時間（ｔ＝１）における発信状態を示す図、図４（ｂ）は、同光源の特定時間（ｔ＝２）における発信状態を示す図である（図４において、黒色部分は「点灯」を示し、白色部分は「消灯」を示す）。以下、この図３、図４及びその他図１等を参照して、本実施形態の光通信システム１の処理及び作用等を説明する。

図３に示すように、Ｓ１〜Ｓ５までの処理は、光送信装置１０によるものであり、Ｓ６、Ｓ７の処理は、光受信装置２０によるものである。

Ｓ１では、データ入力部１２が、送信側ＰＣ２からの入力信号Ｐ（１）〜Ｐ（４）について、上述した処理をする。

Ｓ２では、電気信号生成部１４が、入力信号Ｐ（１）〜Ｐ（４）に基づいて、通信信号Ｓ（１、ｔ）〜Ｓ（４、ｔ）を生成する（図５（ａ）参照）。この「ｔ」は、パルス信号列のビット数を示し、通信信号Ｓ（ｉ、ｔ）が時間的変化をした場合に単位時間を示す。例えば、通信信号Ｓ（１、３）は、入力信号Ｐ（１）に対応したパルス信号列において、３番目のビットに格納された「１（オン）」信号を表し、この「１（オン）」信号を、単位時間３（例えば３秒）後に出力することを意味する。

Ｓ３では、電気信号生成部１４が、通信信号Ｓ（１、ｔ）〜Ｓ（４、ｔ）に対応して、この「１（オン）」信号と「０（オフ）」信号とを反転した反転信号Ｒ（１、ｔ）〜Ｒ（４、ｔ）を生成する（図５（ｂ）参照）。ここでの「ｔ」は、通信信号Ｓ（１、ｔ）〜Ｓ（４、ｔ）における「ｔ」と同意義である。例えば、通信信号｛Ｓ（１、ｔ）；１、０、１、１、０、１、０、１｝に対し、反転信号｛Ｒ（１、ｔ）；０、１、０、０、１、０、１、０｝である（図５（ａ）（ｂ）参照）。

Ｓ４では、光源制御部１５が、記憶部１６に格納された内容に基づいて、入力信号Ｐ（１）〜Ｐ（４）に対応して、発光素子群ｐ（１）〜ｐ（４）それぞれにおいて、第１発光素子列（ａ（ｋ）、ｂ（ｋ））、及び第２発光素子列（ａ（ｋ＋１）、ｂ（ｋ＋１））[ｋ＝２×ｉ―１]を選択する（図２参照）。例えば、発光素子群ｐ（２）は、入力信号Ｐ（２）に対応し、第１発光素子列（ａ（３）、ｂ（３））と、第２発光素子列（ａ（４）、ｂ（４））とからなる。

Ｓ５では、光源制御部１５が、通信信号Ｓ（１、ｔ）〜Ｓ（４、ｔ）及び反転信号Ｒ（１、ｔ）〜Ｒ（４、ｔ）を出力し、通信信号Ｓ（１、ｔ）〜Ｓ（４、ｔ）に基づいて、第１発光素子列（ａ（ｋ）、ｂ（ｋ））を発光させ、反転信号Ｒ（１、ｔ）〜Ｓ（４、ｔ）に基づいて、第２発光素子列（ａ（ｋ＋１）、ｂ（ｋ＋１））を発光させる。

この場合、例えば、単位時間ｔ＝１においては、図５（ａ）に示すように、通信信号Ｓ（１、１）〜Ｓ（４、１）のすべてが、「１（オン）」信号であるため、第１発光素子列（ａ（１）、ｂ（１））、（ａ（３）、ｂ（３））、（ａ（５）、ｂ（５））及び（ａ（７）、ｂ（７））のすべてが点灯している（図４（ａ）参照）。これに対し、図５（ｂ）に示すように、反転信号Ｒ（１、１）〜Ｒ（４、１）のすべてが、「０（オフ）」信号であるため、第２発光素子列（ａ（２）、ｂ（２））、（ａ（４）、ｂ（４））、（ａ（６）、ｂ（６））及び（ａ（８）、ｂ（８））のすべてが消灯している（図４（ａ）参照）。

また、単位時間ｔ＝２においては、図５（ｂ）に示すように、通信信号Ｓ（１、２）及びＳ（３、２）が「０（オフ）」信号であり、通信信号Ｓ（２、２）及びＳ（４、２）が「１（オン）」信号であるため、第１発光素子列（ａ（１）、ｂ（１））及び（ａ（５）、ｂ（５））が消灯し、第１発光素子列（ａ（３）、ｂ（３））及び（ａ（７）、ｂ（７））が点灯している（図４（ｂ）参照）。これに対し、反転信号Ｒ（１、２）及びＳ（３、２）が「１（オン）」信号であり、反転信号Ｒ（２、２）及びＳ（４、２）が「０（オフ）」信号であるため、第２発光素子列（ａ（２）、ｂ（２））及び（ａ（６）、ｂ（６））が点灯し、第２発光素子列（ａ（４）、ｂ（４））及び（ａ（８）、ｂ（８））が消灯している（図４（ｂ）参照）。

このようなＳ５の処理は、単位時間ｔ＝３〜８についても、上記同様である。

このように、発光素子群ｐ（ｉ）において、第１発光素子列（ａ（ｋ）、ｂ（ｋ））又は第２発光素子列（ａ（ｋ＋１）、ｂ（ｋ＋１））のうち、何れか一方が点灯している場合、その他方が消灯しているため通信信号Ｓ（ｉ、ｔ）のデータ内容（オンオフ）に関わらず、光量のバランスが均等に保たれており、その結果、光源器１８の光量全体が均等に保たれている（図５（ｃ）参照）。

一方、Ｓ６では、受光器２１が、通信信号Ｓ（１、ｔ）〜（４、ｔ）及び反転信号Ｒ（１、ｔ）〜（４、ｔ）が合成された多重光信号を受信する。この多重光信号は、単位時間ごとに、通信信号Ｓ（１、ｔ）〜（４、ｔ）の各光量及び反転信号Ｒ（１、ｔ）〜（４、ｔ）の各光量を合成したもので、これには、光通信に必要な光量（通信信号の合成部分であって、図５（ｃ）のドット部分）と、光通信に不必要な光量（反転信号の合成部分であって、図５（ｃ）の黒塗り部分）とが含まれる。

そして、受光制御部２６が、受信した光のスペクトルに基づき、通信信号Ｓ（１、ｔ）〜（４、ｔ）の合成部分を、フィルタ２５によって通過させ、反転信号Ｒ（１、ｔ）〜（４、ｔ）の合成部分を、フィルタ２５によって阻止する。ここでの「受信した光のスペクトル」は、第１発光素子列（ａ（ｋ）、ｂ（ｋ））において各ＬＥＤ１９が発する光スペクトル（固有値）、及び第２発光素子列（ａ（ｋ＋１）、ｂ（ｋ＋１））において各ＬＥＤ１９が発する光スペクトル（固有値）にそれぞれ対応している。

例えば、単位時間ｔ＝２においては、第１発光素子列（ａ（３）、ｂ（３））及び（ａ（７）、ｂ（７））の光量と、第２発光素子列（ａ（２）、ｂ（２））及び（ａ（６）、ｂ（６））の光量とが含まれているが、第１発光素子列（ａ（３）、ｂ（３））及び（ａ（７）、ｂ（７））の各ＬＥＤ１９が発する光スペクトルに基づいて、第１発光素子列（ａ（３）、ｂ（３））及び（ａ（７）、ｂ（７））の光量の合成分を取り出し、第２発光素子列（ａ（２）、ｂ（２））及び（ａ（６）、ｂ（６））の各ＬＥＤ１９が発する光スペクトルに基づいて、第２発光素子列（ａ（２）、ｂ（２））及び（ａ（６）、ｂ（６））の光量の合成分をカットする。

Ｓ７では、上記単位時間ｔ＝２において、受光制御部２６が、発光素子群ｐ（ｉ）の第１発光素子列（ａ（ｋ）、ｂ（ｋ））[ｋ＝２×ｉ−１]の各ＬＥＤ１９が発する光スペクトルに基づいて、信号数ｉで分派し、入力信号｛Ｐ（１、２）；０｝、｛Ｐ（２、２）；１｝、｛Ｐ（３、２）；０｝及び｛Ｐ（４、２）；１｝を生成し、データ出力部２７を介して、受信側ＰＣ３に出力する。

このようなＳ６及びＳ７における処理は、単位時間ｔ＝１、３〜８についても同様である。

以上述べたように、本実施形態によれば、本実施形態によれば、ＬＥＤ１９の配置につき、合成により白色光をなす補色関係（ａ、ｂ）となり、且つ、一つの光通信路を形成するＬＥＤ１９の組合せを、構成単位として発光素子群ｐ（ｉ）にしたことから、この発光素子群ｐ（ｉ）を通信用の光信号又は調光用の光信号として同期して発光するすることにより、発光素子群ｐ（ｉ）を一単位として、常に白色光を維持して照明光のちらつきを防止できる。

特に、本実施形態の場合、光源器１８について、発光素子群ｐ（ｉ）を、入力信号Ｐ（ｉ）の信号数ｉ（＝４）と同数分（ｐ（１）〜ｐ（４））を一集合体として、光源器１８の照射面にわたって繰り返し配列したことから、光通信の際、光源器１８の照射面上で常に一定の光量にすることができる。

また、本実施形態によれば、光通信に用いられている第１発光素子列（ａ（ｋ）、ｂ（ｋ））が発光しない場合、光通信に用いられていない第２発光素子列（ａ（ｋ＋１）、ｂ（ｋ＋１））を発光して、光源器１８全体の光量を均等になるようにしたことから、入力信号のオンオフに関わらず、光源器１８全体で均等な光量を発光できるため、照明のちらつきを防止できる。

特に、本実施形態の場合、光源器１８について、発光素子群ｐ（ｉ）を、光通信の際に点滅する第１発光素子列（ａ（ｋ）、ｂ（ｋ））と、これが発光しない場合にその不足光量分だけ発光する第２発光素子列（ａ（ｋ＋１）、ｂ（ｋ＋１））とからなる構成にしたことから、光通信の際、発光素子群ｐ（ｉ）の中で常に一定の光量にすることができる。

このような光源器１８に対し、電子信号生成部１４及び光源制御部１５により、通信信号Ｓ（ｉ）に基づき、第１発光素子列（ａ（ｋ）、ｂ（ｋ））を発光させ、反転信号Ｒ（ｉ）に基づき、第２発光素子列（ａ（ｋ＋１）、ｂ（ｋ＋１）を発光させることで、上述した効果を実現できる。

さらに、本実施形態によれば、光受信装置２０において、受信した光のスペクトルに基づき、光通信に用いられている第１発光素子列（ａ（ｋ）、ｂ（ｋ））から発光された光信号からのみ、入力信号Ｐ（ｉ）を取り出し、光通信に用いられていない第２発光素子列（ａ（ｋ＋１）、ｂ（ｋ＋１））から発光された光信号をカットするようにしたことから、光送信装置１０から、調光信号と共に送信された通信信号について、精度よく通信信号のみを受信することができる。

次に、本発明の光通信システムの好ましい他の一実施形態（第２実施形態）を図６及び図７並びに図１等を参照して説明する。

図６は、本実施形態（第２実施形態）の光源のＬＥＤの配列を示す図である。図７（ａ）は、本実施形態の発光素子群の光量和を示す図、図７（ｂ）は、本実施形態の調光素子群の光量を示す図、図７（ｃ）は、本実施形態の光源の光量を示す図である。

本実施形態の光通信システム１は、光送信装置１０において、主に、光源器１８の照射面にＬＥＤ１９が第２配列パターンに従って配列されている点、これに対応した電気信号生成部１４及び光源制御部１５の制御等が異なっている。以下、このような差異を説明し、その他の構成については上記第１実施形態と同じ符号を付してその説明を省略する。

図６に示すように、ＬＥＤ１９の第２配列パターンにおける発光素子群（色組合せ素子群）ｐ（ｉ）は、入力信号Ｐ（ｉ）に対し、光通信の際に点滅する通信素子群ｑ（ｉ）と、これらの何れかが発光しない場合にその不足光量分だけ発光する調光素子群ｃとからなる。このような第２配列パターンは、調光素子群ｃを中央部に配置し、その周囲に通信素子群ｑ（１）〜ｑ（４）を配置した「十文字」状に形成されている。

通信素子群ｑ（ｉ）[ｉ；信号数]は、正方形セルに、２組の発光素子群（ａ（ｋ）、ｂ（ｋ））及び（ａ（ｋ＋１）、ｂ（ｋ＋１））[ｋ＝２×ｉ−１]がそれぞれ補色関係を満たして配置されてなる。（ａ（ｋ）、ｂ（ｋ））及び（ａ（ｋ＋１）、ｂ（ｋ＋１））のＬＥＤ１９は、電気信号に対しすべて同期して点滅するものである。

調光素子群ｃは、正方形セルに、２組の発光素子群（Ａ（１）、Ｂ（１））及び（Ａ（２）、Ｂ（２））がそれぞれ補色関係を満たして配置されてなる。（Ａ（１）、Ｂ（１））及び（Ａ（２）、Ｂ（２））のＬＥＤ１９は、通信素子群ｐ（ｉ）の点滅に応じて、全部が点滅するものであるが、通信素子群ｐ（ｉ）の光量和に応じて、光強度が可変に構成されている。

このような光源器１８に対し、電気信号生成部１４は、入力信号Ｐ（ｉ）（ｉ＝１、２、・・・、４）に対し、ＬＥＤ１９のオンオフを示す通信信号Ｓ（ｉ）と、これらの光量和についてその不足光量分を補う調光信号Ｃとを生成するようになっている。通信信号Ｓ（ｉ）は、上記第１実施形態と同様である（図５（ａ）参照）。図７（ａ）（ｂ）に示すように、調光信号Ｃは、通信信号Ｓ（ｉ）の光量和における不足部分(図７（ａ）の斜線部分)について、光強度を示すパルス信号列にしたものである（図７（ｂ）参照）。

そして、光源制御部１５は、通信信号Ｓ（ｉ）に基づき、通信素子群ｑ（ｉ）を発光させ、調光信号Ｃに基づき、調光素子群ｃを発光させるようになっている。

このような電気信号生成部１５及び光源制御部１５により、本実施形態の光通信システムの処理は、図３に示すフローチャートにおいて、Ｓ３〜Ｓ５の処理が異なっている。

Ｓ３では、電気信号生成部１４が、通信信号Ｓ（１、ｔ）〜Ｓ（４、ｔ）の光量和に対応して、これらの「１（オン）」信号をビット毎に加算した調光信号Ｃ（ｔ）を生成する。例えば、図５（ａ）及び図７（ａ）（ｂ）に示すように、単位時間ｔ＝２においては、通信信号｛Ｓ（１、２）；０｝、｛Ｓ（２、２）；１｝、｛Ｓ（３、２）；０｝、｛Ｓ（４、２）、１｝に対し、調光信号｛Ｃ（２）；２｝である。ここで、調光信号の光強度の１単位は、通信素子群ｓ（ｉ）の全光量に相当し、調光信号Ｃ（２）が「２」の場合、調光素子群ｃの光強度は、通信素子群ｓ（ｉ）の２倍である。

Ｓ４では、光源制御部１５が、入力信号Ｐ（１）〜Ｐ（４）に対応して、通信素子群ｑ（１）〜ｑ（４）を選択する。例えば、通信素子群ｑ（２）は、入力信号Ｐ（２）に対応し、（ａ（３）、ｂ（３））の２個のＬＥＤ１９と、（ａ（４）、ｂ（４））の２個のＬＥＤ１９とからなる。

Ｓ５では、光源制御部１５が、通信信号Ｓ（ｉ、ｔ）及び調光信号Ｃ（ｔ）を出力し、通信信号Ｓ（ｉ、ｔ）に基づいて、通信素子群ｑ（ｉ）を発光させ、調光信号Ｃ（ｔ）に基づいて、これに対応した光強度で調光素子群ｃを発光させる。

この場合、例えば、単位時間ｔ＝１においては、図５（ａ）に示すように、通信信号Ｓ（１、１）〜Ｓ（４、１）のすべてが、「１（オン）」信号であり、通信素子群ｑ（１）〜ｑ（４）のすべてが点灯しているため、この不足光量分は「０」である。そのため、調光信号Ｃ（１）が「０」であり、調光素子群ｃは消灯している。

また、単位時間ｔ＝２においては、図７（ａ）に示すように、通信信号Ｓ（２、２）及びＳ（４、２）の光量和が「２」でありこの不足光量分が「２」であるため、調光信号Ｃ（２）が「２」であり、調光素子群ｃは光強度２で発光している。

単位時間ｔ＝３〜８についても、上記同様である。

以上述べたように、本実施形態によれば、光源器１８について、発光素子群ｐ（ｉ）を、光通信の際に点滅する通信素子群ｑ（ｉ）と、これが発光しない場合にその不足光量分だけ発光する調光素子群ｃとからなる構成にしたことから、光通信の際、発光素子群ｐ（ｉ）の中で常に一定の光量にすることができる。

このような光源器１８に対し、電子信号生成部１４及び光源制御部１５により、通信信号Ｓ（ｉ）に基づき、通信素子群ｑ（ｉ）を発光させ、調光信号Ｃに基づき、調光素子群ｃを発光させることで、上述した効果を実現できる。

その他の作用効果は上記第１実施形態と同様である。

本発明は、上記第１、第２実施形態に限られることなく、種々の変更が可能である。

本発明は、発光素子が、色合成により特定の可視光色をなし、且つ、一つの光通信路を形成する発光素子群を構成単位として配置されていればよく、上記第１、第２実施形態のように、補色関係にある２色の発光素子の組合せで白色光を照射すると共に一つの光通信路を形成していてもよいが、光３原色のＲ、Ｇ、Ｂそれぞれの発光素子を用いて白色光を照射すると共に一つの光通信路を形成していてもよく、また、照射する光は、白色に限られず、照明光として用いられる色であればよい。

また、上記第１実施形態においては、光通信用の第１発光素子列と、調光用の第２発光素子列とを均等配置し、これらの何れかの択一的な選択により、光源器全体の光量を、通信信号（入力信号と同じ）の内容に関わらず、常に均等の領域且つ光量で点灯させるようにし、上記第２実施形態においては、光通信用の通信素子群の光量和に対し、この不足光量分を調光用の調光素子群で光強度の調整により、光源器全体の光量を、通信信号の内容に関わらず、常に均等の光量で点灯させるようにしたが、本発明は、これらに限られず、通信用の発光素子群と調光用の発光素子群との択一的な選択と、調光用の発光素子群の光強度の調整とを組み合わせて、光源器全体の光量を均等にしてもよく、通信用の発光素子群の点滅に応じて、光源器全体の光量が均等になるように、調光用の発光素子群を選択してこれを発光するようにしてもよい。

さらに、上記第２実施形態においては、通信素子群及び調光素子群の双方を、ＬＥＤからなるものにしたが、調光素子群は蛍光灯であってもよい。この場合、蛍光灯はＬＥＤより光強度の範囲が広いため、調光素子群をＬＥＤとした場合より有利である。

さらにまた、本発明は、上記第２実施形態において、電気信号生成部１４は、一定振幅を示す直流成分を、通信信号Ｓ（ｉ）に加算して増幅通信信号を生成すると共に、この直流成分を、調光信号Ｃに加算して増幅調光信号を生成し、光源制御部１５は、増幅通信信号に基づき、通信素子群ｓ（ｉ）を発光させ、増幅調光信号に基づき、調光素子群ｃを発光させるようにしてもよい。ここで、図７（ｄ）は、このような変形例における光源の光量を示す図である。図７（ｄ）に示すように、光源器１８は、通信素子群ｑ（ｉ）と調光素子群ｃとの一定の光量和に、直流成分（図７（ｄ）の斜線部分）を加えた分だけ明るくなるという利点がある。

第１実施形態の光通信システムの概略構成を示す図である。第１実施形態の光源のＬＥＤの第１配列パターンを示す図である。第１実施形態の光通信システムの処理の流れを示すフローチャートである。（ａ）は、第１実施形態の光源の特定時間（ｔ＝１）における発信状態を示す図、（ｂ）は、同光源の特定時間（ｔ＝２）における発信状態を示す図である。（ａ）は、第１実施形態の通信信号を示すパルス図、（ｂ）は、第１実施形態の反転信号を示すパルス図、（ｃ）は、第１実施形態の光源全体の光量を示す図である。第２実施形態の光源のＬＥＤの第２配列パターンを示す図である。（ａ）は、第２実施形態の発光素子群の光量和を示す図、（ｂ）は、第２実施形態の調光素子群の光量を示す図、（ｃ）は、第２実施形態の光源の光量を示す図、（ｄ）は、他の実施形態の光源の光量を示す図である。

符号の説明

１０光送信装置
１１光装置本体
１３制御部
１４電気信号生成部
１５光源制御部
１８光源器（光源）
１９ＬＥＤ（発光素子）
２０光受信装置
２１受光器
２５受光制御部
２７フィルタ

Claims

所定の入力信号を変換した電気信号につき、該電気信号を光信号に変換する発光素子が複数配列された光源と、該発光素子を発光させる光源制御部とを備え、該発光素子の発光により可視光を照射すると共に該発光素子の点滅により光通信を行う光送信装置であって、
前記光源制御部は、前記発光素子が、色合成により特定の可視光色をなし、且つ、光通信に用いられている発光素子が発光しない場合、該光通信に用いられていない発光素子を発光して、前記光源全体の光量が略均等になし、且つ、一つの光通信路を形成する色組合せ素子群を選択し、該色組合せ素子群を発光させることを特徴とする光送信装置。
前記色組合せ素子群は、補色により白色光をなす二色の前記発光素子、又は光三原色により白色光をなす三色の前記発光素子からなることを特徴とする請求項１記載の光送信装置。
前記色組合せ素子群は、前記入力信号と同数分を一集合体として、前記光源の照射面にわたって繰り返し配列されていることを特徴とする請求項１又は２記載の光送信装置。
前記光源制御部は、光通信に用いられている前記色組合せ素子群が発光しない場合、光通信に用いられていない前記色組合せ素子群を、前記光源全体の光量が略均等になるように発光させることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の光送信装置。
請求項４記載の光送信装置と、
前記光信号を受信して前記入力信号を取り出す光受信装置とを備えた光通信システムであって、
前記光受信装置は、光通信に用いられていない前記色組合せ素子群から発光された光信号について、該光信号の固有値に基づき、該光信号から前記入力信号を取り出さないことを特徴とすることを特徴とする光通信システム。