JP5709162B2

JP5709162B2 - 有機ｅｌ照明光通信システム

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Publication number: JP5709162B2
Application number: JP2011009093A
Authority: JP
Inventors: 憲治宮保; 紀子今野; 尊正島田; 雅則駒嵜; 啓輔池尻
Original assignee: Tokyo Denki University
Current assignee: Tokyo Denki University
Priority date: 2011-01-19
Filing date: 2011-01-19
Publication date: 2015-04-30
Anticipated expiration: 2031-01-19
Also published as: JP2012151677A

Description

本発明は、有機ＥＬ照明光を利用してデータを伝送する有機ＥＬ照明光通信システムに関する。

近年、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）を利用した有機発光ダイオード（ＯｒｇａｎｉｃＬｉｇｈｔ−ＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ：ＯＬＥＤ）が、照明用光源として活用されつつある。この発光素子は、発光層が有機化合物から成る発光ダイオード（ＬＥＤ）を構成し、有機化合物中に注入された電子と正孔の再結合によって生じた励起子によって発光する物理現象を利用している。

しかしながら、このＯＬＥＤを活用した通信システム、とりわけ、有機ＥＬで発光する複数の光波長を活用して通信を行う試みは、未だに開示されていない状況である。すでに、照明光を用いた通信方式として考案されたものの中には、照明光用の光源として、化合物半導体系の白色発光ダイオード（以下、白色ＬＥＤという。）が用いられているものがある。白色ＬＥＤを用いた照明は、蛍光などの照明と比較して、長寿命、低消費電力といった優れた特長を有し、実用化が行われている。

従来のＬＥＤでは、極めて小さな素子を製造することが困難である。これに対して、有機ＥＬ素子は、配線を形成した基板上に発光素子を直接形成し、これをそのまま利用できるため、設計上の自由度が高いことに加え、極めて小さな素子の製造も比較的容易であり、かつ複数の光波長の発生を同一の基板上で実現することが可能である。以上述べた理由により、有機ＥＬ素子は、照明光通信用の発光素子として、複数の光波長を有効に組み合わせて効果的に通信に活用することにより、将来的には、大容量の通信を経済的に実現できる可能性がある。

有機ＥＬを用いた通信システムとして、特許文献１が開示されている。特許文献１のシステムでは、有機ＥＬを、照明に用いる白色光の輝度のみで制御する技術が開示されているにとどまっている。このように、従来は、照明用光源からの複数の光波長を、独立に組み合わせて、それぞれで、データ伝送を行う機構については、全く提案されていなかった。

特開２００８−２７１３１７号公報

本発明は、照明用光源からの複数の光波長を独立に組み合わせて、それぞれの光波長でデータ伝送を実現することにより、大容量の通信システムを実現する有機ＥＬ照明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、本願発明の有機ＥＬ照明光通信システムは、照明用光源からの複数の光波長を独立に組み合わせて、それぞれの光波長でデータ伝送を実現することにより、大容量の通信システムを実現する。

具体的には、本願発明の有機ＥＬ照明光通信システムは、複数波長の光を波長ごとに異なる変調信号で変調した変調光を有機ＥＬ光源を用いて発生させ、前記変調光を照明用の光として出射する送信装置と、前記送信装置の出射する前記照明用の光から予め定められた波長帯域の光を受光し、前記波長帯域ごとの受光信号を用いて前記変調信号を復調する受信装置と、を備え、前記受信装置は、予め定められた複数の波長帯域を有し、前記変調光を前記波長帯域ごとに受光するカラーセンサと、前記カラーセンサの受光する閾値レベルを前記波長帯域ごとに可変する閾値制御部と、前記カラーセンサからの各受光信号から単一の変調信号が抽出可能か否かを判定する判定回路と、前記判定回路によって前記変調信号が抽出可能と判定した信号を復調する復調回路と、を備え、前記カラーセンサは、前記閾値制御部の設定する閾値レベルを超えた光を選択的に受光し、前記閾値制御部は、前記判定回路によって前記変調信号が抽出不可能と判定した信号の波長帯域における前記閾値レベルを上げる。

本願発明の有機ＥＬ照明光通信システムでは、送信装置を備えるため、複数の光波長を独立に組み合わせて、それぞれの光波長でデータを送信することができる。また、受信装置を備えるため、それぞれの光波長で送信されたデータを受信することができる。したがって、本願発明の有機ＥＬ照明光通信システムは、複数の光波長を独立に組み合わせて、それぞれの光波長でデータ伝送を実現することにより、大容量の通信システムを実現することができる。
受信装置がカラーセンサ及び復調回路を備えるため、受信装置は変調信号に載せられたデータを受信することができる。ここで、受信装置が判定回路を備えるため、カラーセンサの波長帯域に他の波長帯域の変調光が混在しているか否かを判定することができる。このため、本願発明の有機ＥＬ照明光通信システムは、各波長の変調光を適切に受信することができる。
受信装置が閾値制御部を備えるため、カラーセンサの波長帯域に他の波長帯域の変調光が混在している場合であっても、カラーセンサからの受光信号から排除することができる。このため、本願発明の有機ＥＬ照明光通信システムは、送信装置の送信する波長とカラーセンサの波長帯域の組み合わせを有効利用してデータ通信を行うことができる。

本願発明の有機ＥＬ照明光通信システムでは、前記カラーセンサは、前記閾値レベルが第１の閾値のときは、前記複数の波長帯域のうちの離れている波長帯域を受光し、前記閾値レベルが前記第１の閾値よりも閾値の高い第２の閾値のときは、前記複数の波長帯域のうちの隣りあっている複数の波長帯域を受光してもよい。

本願発明の有機ＥＬ照明光通信システムでは、前記受信装置は、前記判定回路によって前記変調信号が抽出可能と判定した波長帯域を前記変調光の波長に決定する波長制御回路をさらに備え、前記送信装置は、前記波長制御回路によって決定された波長帯域の光を変調信号で変調してもよい。
受信装置が波長制御回路を備えるため、カラーセンサで受光可能な波長帯域を送信装置に通知することができる。そして送信装置がその波長帯域を用いて変調光を送信することで、汎用のカラーセンサを用いてデータ通信を行うことができる。

本発明によれば、複数の光波長を独立に組み合わせて、それぞれの光波長でデータ伝送を実現することにより、大容量の通信システムを実現する有機ＥＬ照明光通信システムを提供することができる。

実施形態１に係る有機ＥＬ照明光通信システムの一例を示す。有機ＥＬにおける一般的な周波数（波長）と、電力レベルの測定を行ったときに検出される各波長毎の点灯状態での、パワースペクトラムを示す。長方形（Ｒｅｃｔａｎｇｌｅ）を指定するコマンドの例を示す。赤色で全面点滅するコマンドＣＦ４の具体例を示す。赤色で全面点滅する場合の送信装置１０の動作の一例を示す。有機ＥＬ画面を３分割する場合の例を示す。Ｒ，Ｇ，Ｂの３つの領域で独立にデータ通信を行う場合のコマンド例であり、赤色で１１、緑色で１０、青色で０１を送信する場合の例を示したものである。有機ＥＬのピクセルの動作原理の一例を示す。有機ＥＬ光源１３のブロック構成例を示す。受信装置２０の動作の一例を示す。カラーセンサ２１の内部構成の一例である。制御部２２の制御フローの一例である。カラーセンサ２１の出力タイムチャートの一例である。実施形態２に係る有機ＥＬからデータ通信（“１１０１”の送出）用のコマンド使用例を示す。実施形態２の送信装置のフローチャートを示す。実施形態２の受信装置のフローチャートを示す。実施形態２の受信装置のフローチャートを示す。実施形態２の受信装置のフローチャートを示す。実施形態３の受信装置の構成の一例を示す。実施形態３の有機ＥＬ照明光通信システムの動作の一例を示す。

添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施の例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。

（実施形態１）
図１に、本実施形態に係る有機ＥＬ照明光通信システムの一例を示す。本実施形態に係る有機ＥＬ照明光通信システムは、送信装置１０と、受信装置２０と、を備える。送信装置１０は、複数波長の光を波長ごとに異なる変調信号で変調した変調光を有機ＥＬ光源１３を用いて発生させ、変調光を照明用の光として出射する。受信装置２０は、送信装置１０の出射する照明用の光から予め定められた波長帯域の光を受光し、波長帯域ごとの受光信号を用いて変調信号を復調する。

図２に有機ＥＬにおける一般的な周波数（波長）と、電力レベルの測定を行ったときに検出される各波長毎の点灯状態での、パワースペクトラムを示す。図２（ｂ）は赤色光を示し、図２（ｃ）は緑色光を示し、図２（ｄ）は青色光を示し、図２（ａ）は赤色光、緑色光及び青色光を合成した白色光を示す。

図２の第１の閾値で示すように有機ＥＬ光の受信感度が比較的高い場合は、波長が比較的離れている青色光と赤色光を同時に用いて点滅させても分離することができる。この場合、送信装置１０は青色光及び赤色光を個別の送信源としてデータ送信し、受信装置２０は青色光及び赤色光の送信データをそれぞれ受信することが可能となる。

一方、有機ＥＬ光の受信感度が比較的低く、図２の第２の閾値で示すように閾値を高くした状態での採光が可能になる場合は、波長が比較的隣りあった青色光、緑色光及び赤色光のそれぞれを分離することができる。この場合、送信装置１０は青色光、緑色光及び赤色光を個別の送信源としてデータ送信し、受信装置２０は青色光、緑色光及び赤色光の送信データをそれぞれ受信することが可能となる。

図１に示す有機ＥＬ照明光通信システムは、有機ＥＬ光源１３と送信側ＰＣ１４とをＵＳＢ接続してＥＬ光の送信装置１０を構成し、カラーセンサ２１を受信装置２０に使用している。送信装置１０は、有機ＥＬ光源１３と、送信側ＰＣ１４と、を備える。有機ＥＬ光源１３は、有機ＥＬ素子１１と、有機ＥＬ素子１１の制御を行う制御部１２とを備える。送信側ＰＣ１４は、制御部１２とＵＳＢ接続されている。送信装置１０は、送信すべきデータに応じて変調された変調光を照明用光源としての有機ＥＬ光源１３より出射する。

図１に示す受信装置２０は、カラーセンサモジュール２３と、受信側ＰＣ２５と、を備える。カラーセンサモジュール２３は、カラーセンサ２１と、カラーセンサ２１の制御を行う制御部２２と、を備える。受信側ＰＣ２５は、制御部２２とＵＳＢ接続されている。受信装置２０は、有機ＥＬ光源１３より出射された変調光を受光して電気信号に変換し、この変換された電気信号からデータを復調する。

送信部に対応する、有機ＥＬ素子１１の制御に当たっては、アセンブラやＳＰＩＮインタープリター等を使用することが可能であり、有機ＥＬ素子１１からの出射光は、カラーセンサ２１で、受信時に採光できる。例えば、有機ＥＬ素子１１を制御するコマンドの使用例として、図３に長方形（Ｒｅｃｔａｎｇｌｅ）を指定するコマンドの例を示す。コマンドＣＦ４は、Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２、ＦＩＬＬ、Ｒ、Ｇ、Ｂの８つのパラメータを有する。パラメータ「Ｘ１，Ｘ２，Ｙ１，Ｙ２」は、有機ＥＬの範囲を指定する。例えば、パラメータ「Ｘ１，Ｙ１」及びパラメータ「Ｘ２，Ｙ２」は、それぞれ、長方形の対向する２つの頂点の座標を指定する。パラメータ「ＦＩＬＬ」は、発光の有無を指定し、例えば、ＦＩＬＬ＝０であれば点灯を示し、ＦＩＬＬ＝１であれば滅灯を示す。パラメータ「Ｒ，Ｇ，Ｂ」は、それぞれ、有機ＥＬ素子１１の発光色の色を指定し、Ｒは赤（ＲＥＤ）、Ｇは緑（ＧＲＥＥＮ）、Ｂは青（ＢＬＵＥ）を示す。例えば、赤色を点灯させる場合にはパラメータ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（１，０，０）となり、青色を点灯させる場合には、パラメータ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（０，０，１）となる。

図４に、赤色で全面点滅するコマンドＣＦ４の具体例を示す。点滅させる有機ＥＬの長方形の座標が、左上の角の座標が（０，０）、右下の角の座標が（９５，６３）の場合を示す。まず、ＬＦ５１の行においてパラメータ「ＦＩＬＬ」を「０」に設定するとともに、パラメータ「Ｒ，Ｇ，Ｂ」を「２５５，０，０」に設定する。ここで、数値「２５５」は輝度が最大値であることを示す。このため、ＬＦ５１の行は、赤色光を最大輝度で点灯させることを示す。そして、次のＬＦ５２の行においてパラメータ「ＦＩＬＬ」を「０」に設定するとともに、パラメータ「Ｒ，Ｇ，Ｂ」を「０，０，０」に設定する。

ｄｅｌａｙ．Ｐａｕｓｅｓｅｃ（１）は、上記のＬＦ５１の行のコマンドによって赤色光が点灯した状態を１秒間継続させ、１秒後には、ＬＦ５２の行に記述された次のコマンドで指定されるモードに遷移することを意味する。この場合、ＬＦ５２の行のコマンドは、ＯＬＥＤ．Ｒｅｃｔａｎｇｌｅ（０，０，９５，６３，０，０，０，０）であるため、上記の説明と同様に、点灯させる有機ＥＬの長方形の座標が、左上の角の座標が（０，０）、右上の角の座標が（９５，６３）の長方形の領域に対し、次のコードの“０”は点灯となっているが、最後のコードの（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（０，０，０）であるため、Ｒ，Ｇ，Ｂ全ての輝度が“０”、即ち、黒色（全ての輝度が０のため）になる場合を示す。ｄｅｌａｙ．Ｐａｕｓｅｍｓｅｃ（５０）は、ＬＦ５２の行のコマンドの黒色の状態が、５０秒間、継続し、５０秒後には、最初のコマンドで指定されるモード、即ち、赤色に戻る（Ｒｅｐｅａｔ）ことを意味する。

図５に、赤色で全面点滅する場合の送信装置１０の動作の一例を示す。可変周波数発振器の初期設定（Ｓ１０１）、ディスプレイの初期化（Ｓ１０２）の後、ＲＥＣＴＡＮＧＵＬＡＲの略であるＲＥＣ（Ｓ１０３）において赤色で全面点滅させる。ＲＥＣ（Ｓ１０３）の具体例を示したＲｅｃｓｔａｒｔ（Ｓ１１１）〜ＥＮＤ（Ｓ１１５）の間のｒｅｐｅａｔ１０００回（Ｓ１１２）において、図４に示すコマンドを実行する。これにより、赤色で１０００回点滅させることができる。

図６に、有機ＥＬ画面を３分割する場合の例を示す。領域５０Ｒ、領域５０Ｇ、領域５０Ｂの各々の領域は、前述した方法に従って、設定することができ、それぞれの領域で独立して、データ通信を行うことが可能である。図７は、Ｒ，Ｇ，Ｂの３つの領域で独立にデータ通信を行う場合のコマンド例であり、赤色で１，１、緑色で１，０、青色で０，１を送信する場合の例を示したものである。ＬＦ８０１の行のコマンドによって全色を滅灯させ、ＬＦ８０２の行のコマンドによって赤色光を点灯させ、ＬＦ８０３の行のコマンドによって緑色光を点灯させ、ＬＦ８０４の行のコマンドによって青色光を滅灯させる。ＬＦ８０５の行のコマンドによって全色を滅灯させ、ＬＦ８０６の行のコマンドによって赤色光を点灯させ、ＬＦ８０７の行のコマンドによって緑色光を滅灯させ、ＬＦ８０８の行のコマンドによって青色光を点灯させる。

一般的には、有機ＥＬ制御プログラムの構造として、「初期設定」「実装するオブジェクトの指定」「メイン関数」の順にコマンド制御を行うのが通常である。例示を行ったが、このフローに従わない方法も同様に可能である。

図８に、有機ＥＬのピクセルの動作原理の一例を示す。共通ドライバ３１側に有機ＥＬピクセル３３のカソードを接続し、有機ＥＬピクセル３３のアノード側には、定電流源から駆動されるセグメント駆動素子３２を接続する。共通ドライバ３１に配備された列の選択回路によって、有機ＥＬピクセル３３の電流駆動を行う場所を特定できる。

図９に、有機ＥＬ光源１３のブロック構成例を示す。有機ＥＬ光源１３は、複数の有機ＥＬ素子１１が搭載された有機ＥＬモジュール３４を備える。制御部１２は、有機ＥＬモジュール３４の制御回路３６と、制御回路３６のコントロール回路３５と、を備える。制御回路３６がコマンドＣＦ４の各パラメータＤ０〜Ｄ７を有機ＥＬモジュール３４に入力すると、有機ＥＬモジュール３４がパラメータＤ０〜Ｄ７に従って動作する。

なお、本発明においては、照明用光源を、送信すべきデータに応じて変調された変調光を出射する通信用の有機ＥＬ素子１１と、一定の非変調光を出射する照明用の有機ＥＬ素子とで構成してもよい。送信装置１０は、照明用光源を構成するそれぞれの有機ＥＬ素子１１を制御する制御回路３６を含み、制御回路３６は、有機ＥＬ素子１１のそれぞれに一体化して形成されていることが好ましい。

図１０に、受信装置２０の動作の一例を示す。カラーセンサ２１は、予め定められた複数の波長帯域を有し、変調光を波長帯域ごとに受光する。例えば、カラーセンサ２１は、制御部２２から入力される測定開始指示信号（Ｇａｔｅ）、データ生成用クロック信号（ＣＫ）及び感度制御信号（Ｒａｎｇｅ）に従って受光し、センサ出力信号（Ｄｏｕｔ）を制御部２２に出力する。制御部２２は、測定開始指示信号（Ｇａｔｅ）の信号を所望の積算時間ｔｇにわたってＨｉｇｈレベルに設定した後、測定開始指示信号（Ｇａｔｅ）の信号をＬｏｗレベルに設定すると同時にデータ生成用クロック信号（ＣＫ）を同時に印加する。波長選択は、例えば、受光窓の前面に波長選択フィルタを設けることで実現する。これにより、制御部２２は、センサ出力信号（Ｄｏｕｔ）を得る。

以下、受信装置２０の動作について、図１１、図１２及び図１３を参照しながら説明する。図１１は、カラーセンサ２１の内部構成の一例である。図１２は、制御部２２の制御フローの一例である。図１３は、カラーセンサ２１の出力タイムチャートの一例である。
カラーセンサ２１の初期設定を行い（Ｓ４０１）、デジタル出力のピンの設定を行い（Ｓ４０２）、デジタル入力のピンの設定を行い（Ｓ４０３）、初期設定を終了する（Ｓ４０４）。次に、Ｌｏｏｐ処理を開始し（Ｓ４０５）、測定開始指示信号（Ｇａｔｅ）及びデータ生成用クロック信号（ＣＫ）をＬＯＷレベルに設定し（Ｓ４０６）、感度制御信号（Ｒａｎｇｅ）を用いてカラーセンサ２１の受光感度を高感度に設定する。次に、測定開始指示信号（Ｇａｔｅ）を用いてカラーセンサ２１の測光開始を指示し（Ｓ４０８）、測光時間を測定し（Ｓ４０９）、測光時間の経過時に測定開始指示信号（Ｇａｔｅ）を用いて測光終了を指示する（Ｓ４１０）。

次に、制御部２２がｓｈｉｆｔＩｎで赤色光を受光したセンサ出力信号（Ｄｏｕｔ）の処理を行い（Ｓ４１１）、制御部２２がｓｈｉｆｔＩｎで緑色光を受光したセンサ出力信号（Ｄｏｕｔ）の処理を行い（Ｓ４１２）、制御部２２がｓｈｉｆｔＩｎで青色光を受光したセンサ出力信号（Ｄｏｕｔ）の処理を行う（Ｓ４１３）。そして、制御部２２は、測定開始指示信号（Ｇａｔｅ）をＨｉｇｈレベルに設定し（Ｓ４１４）、ステップＳ４１１で処理した結果であるｒデータ、ステップＳ４１２で処理した結果であるｇデータ、ステップＳ４１３で処理した結果であるｂデータを受信側ＰＣ２５に出力する。

図１３のタイムチャートでは、例えば、カラーセンサ２１からのセンサ出力信号（Ｄｏｕｔ）が、赤（Ｒｅｄ）、緑（Ｇｒｅｅｎ）、青（Ｂｌｕｅ）の色毎に、時系列的に順番に、１２ビットづつ、その輝度が、出力される場合を例示している。即ち、この例では、赤、緑、青に対して、それぞれ生成クロック数として、１２クロックを設け、計３６のクロックパルスで、それぞれの３つの色の輝度を１２ビットで表現できる場合を想定している。ここで得られたセンサ出力信号（Ｄｏｕｔ）は、カラーセンサ２１の入出力制御を行うための回路基板（例えばＡＲＤＵＩＮＯ（登録商標））内に含まれる感度制御信号により、所望の感度を選択することができる。例えば、ＡＲＤＵＩＮＯ（登録商標）では、測定開始指示信号をＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルに変化させることにより、光量の積算を開始することができる。

なお、図１３のタイムチャートに示した例では、所望の積算時間ｔｇの後に測定開始指示信号（Ｇａｔｅ）の指示により、光量の積算を開始・終了できることを、想定している。上述したタイミング制御に必要な信号は、プログラム制御に基づき、全て、ＡＲＤＵＩＮＯ（登録商標）を用いた回路基板で生成することができる。ここで使用するカラーセンサ２１の種別により、ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔｃｋ，ｔｗ，ｔｇ等の図中に示した値は異なる場合もある。また、使用する赤、青、緑の輝度を１２ビット数より多くのビット数又は少ないビット数で表現できる場合もあると共に、赤、青及び緑以外の他の色の識別も同様に可能であることは言うまでも無く、本発明の開示する内容に含まれるものである。

このように、受信装置２０においては、カラーセンサ２１を配置し、採光時の感度に関わる閾値の設定により、「赤」色と「青」色の同時受信、あるいは、「赤」色、「青」色、「緑」色の同時受信が可能となる。受信装置２０は、通常は、制御部２２とＵＳＢ接続される受信側ＰＣ２５とで構成されるが、この構成に限定される必要は無い。

上記のように、本実施形態の主たる特徴は、照明光通信における照明用光源として有機ＥＬ光源１３を用いる点である。有機ＥＬ光源１３は、自由なサイズ設計が可能、超小型化が可能、経済性が高いといった優れた特長を有する。一般には、照明光通信に利用するためには、個々の有機ＥＬ素子１１の面積は小さいものが好ましい。

有機ＥＬ素子１１は、配線を形成した基板上に発光素子を直接形成して、これをそのまま利用できるので、設計上の自由度が高く、小さな素子の製造も比較的容易である。このため、有機ＥＬ素子１１は、照明光通信用の発光素子としても、有効に活用が可能である。

特に、大容量データの高速通信を可能にするためには、複数の発光素子からデータを並列に送信することが好ましく、そのためには、発光素子を複数配列する必要がある。従来のＬＥＤでは、個々のＬＥＤチップ、または、チップに台座と樹脂レンズとからなる素子を配列するために、実際に発光する部分よりも大きな面積が必要であった。これに対して、有機ＥＬ素子１１では、配線を形成した基板上に発光素子を直接形成し、これをそのまま利用できるので、発光素子の高集積化が容易であり、全体として小さな通信用照明体（送信装置１０）が実現できる。

また、従来のＬＥＤの場合、送信装置における照明用光源の強度変調は、ドライバＩＣを外部駆動回路として用いる必要があった。そのため、送信装置１０を構成するユニットの小型化が困難であった。これに対して、有機ＥＬの場合、有機ＥＬ層の下に薄膜トランジスタ等の変調素子からなる制御回路を形成することができる。制御回路と発光素子とを積層して一体化すれば、送受信機能を有する装置の小型化が容易である。このため有機ＥＬ光源１３の小型化が容易である。

このように、本実施形態に係る有機ＥＬ照明光通信システムは、有機ＥＬ素子を利用することにより、発光素子の小型化や集積化が可能であり、これと制御回路との積層構造も容易に製造できるので、高速かつ、大容量の照明に使用する共に、光通信に対応した送信装置を小型化することでの簡易通信装置の実現が可能になる。

（実施形態２）
本実施形態では、赤色でデータ「１１０１」を送信する場合について説明する。図１４に、有機ＥＬからデータ通信（“１１０１”の送出）用のコマンド使用例を示す。図１５に、本実施形態の送信装置のフローチャートを示す。

可変周波数発振器の初期設定（Ｓ２０１）、ディスプレイの初期化（Ｓ２０２）の後、ＲＥＣＴＡＮＧＵＬＡＲの略であるＲＥＣ（Ｓ２０４）において赤色光をデータで変調する。Ｒｅｃｓｔａｒｔ（Ｓ２１１）〜ＥＮＤ（Ｓ２１３）に、ＲＥＣ（Ｓ２０４）の具体例を示す。ＲＥＣ（Ｓ２０４）を開始し（Ｓ２１１）、一定間隔で「赤・赤・黒・赤」の全面描画を行い（Ｓ２１２）、ＲＥＣ（Ｓ２０４）を終了する（Ｓ２１３）。手順Ｓ２１２において図１４に示すコマンドを実行する。これにより、赤色でデータ「１１０１」を送信することができる。

図１４に示すＬＦ６０２の行のコマンドによって全色を滅灯し、ＬＦ６０３の行のコマンドによって赤色光が点灯し、ＬＦ６０４の行のコマンドによって赤色光の点灯を１秒間維持する。これにより、データ「１」を送信する。
次に、ＬＦ６０５の行のコマンドによって全色を滅灯し、ＬＦ６０６の行のコマンドによって赤色光が点灯し、ＬＦ６０７の行のコマンドによって赤色光の点灯を１秒間維持する。これにより、データ「１」を送信する。
次に、ＬＦ６０８の行のコマンドによって全色を滅灯し、ＬＦ６０９の行のコマンドによって滅灯し、ＬＦ６１０の行のコマンドによって全色を滅灯を１秒間維持する。これにより、データ「０」を送信する。
次に、ＬＦ６１１の行のコマンドによって全色を滅灯し、ＬＦ６１２の行のコマンドによって赤色光が点灯し、ＬＦ６１３の行のコマンドによって赤色光の点灯を１秒間維持する。これにより、データ「１」を送信する。

赤色光だけでなく、緑色光及び青色光を用いてデータを送信する場合は、ＲＥＣ（Ｓ２０４）を３回繰り返す。そして、手順Ｓ２１２において、緑色光及び青色光のコマンドを実行する。

図１６〜図１８に、本実施形態の受信装置のフローチャートを示す。図１６に示すように、初期設定を行い（Ｓ３０１）、ウィンドウサイズを指定し（Ｓ３０２）、通信ポートを指定し（Ｓ３０３）、出力用文字色を白色に設定し（Ｓ３０４）、出力用変数ｏｕｐｕｔをファイル名“Ｒ−ｂｉｔ．ｔｘｔ”に関連付け（Ｓ３０５）、初期設定を終了する（Ｓ３０６）。そして、全体ループを開始する（Ｓ３０７）。全体ループでは、以下に説明する手順Ｓ３０８〜Ｓ３３１を実行する。

図１７に示すように、シリアル通信を開始し（Ｓ３０８）、変数ｓｔｒｉｎｇＤａｔａを用意し、ラインフィード記号（改行符号）が来るまで取り込み（Ｓ３０９）、ｓｔｒｉｎｇＤａｔａが空ではないか否かを判定する（Ｓ３１０）。ｓｔｒｉｎｇＤａｔａが空の場合は手順Ｓ３２４に移行し、ｓｔｒｉｎｇＤａｔａが空でない場合は手順Ｓ３１１に移行する。ｓｔｒｉｎｇＤａｔａが空でない場合、配列ｄａｔａ［］に受信データを分割して格納する（Ｓ３１１）。
次に、配列ｄａｔａ［］のデータが３つであるか否かを判定し（Ｓ３１２）、配列ｄａｔａ［］のデータが３つであればデータｒ、データｇ及びデータｂに各ｄａｔａ［］の値を代入し（Ｓ３１３）、配列ｄａｔａ［］のデータが３つでなければ手順Ｓ３２４に移行する。

配列ｄａｔａ［］のデータが３つである場合、データｒの値が閾値以上であるか否かを判定し（Ｓ３１４）、閾値以上であればＲの受信ビットを「１」にし（Ｓ３１５）、閾値未満であればＲの受信ビットを「０」にする（Ｓ３１６）。データｇの値についても同様に閾値処理を行うとともに（Ｓ３１７、Ｓ３１８、Ｓ３１９）、データｂの値についても同様に閾値処理を行う（Ｓ３２０、Ｓ３２１、Ｓ３２２）。手順Ｓ３１４〜手順Ｓ３２２を実行後、合図用データを送信する（Ｓ３２３）。ここで、合図用データは、r、g、ｂの各々の受信信号に対して、受信判定が終了したことと、受信判別を行った結果の情報を含む信号データである。そして、シリアル通信を終了する（Ｓ３２４）。

次に、図１８に示すように、画面描画を行い（Ｓ３２５）、出力画面全体の背景色を黒で描画し（Ｓ３２６）、ＲＧＢ各色の受信値を画面出力し（Ｓ３２７）、Ｒ，Ｇ，Ｂの受信ビットを出力し（Ｓ３２８）、ｏｕｔｐｕｔにＲ，Ｇ，Ｂの各々に対して判別された信号値を代入し（Ｓ３２９）、ｏｕｔｐｕｔの中にはＲ，Ｇ，Ｂの各々に対して判別された信号値が格納され、その当該データをファイルに書き出し（Ｓ３３０）、画面に描画し（Ｓ３３１）、全体ループを終了する（Ｓ３３２）。

（実施形態３）
図１９に、実施形態３の受信装置の構成の一例を示す。実施形態３の受信装置２０は、判定回路４１と、復調回路４２と、閾値制御部４３と、波長制御回路４４と、ビットパターン生成回路４５と、を備える。図２０に、実施形態３の有機ＥＬ照明光通信システムの動作の一例を示す。受信装置２０がこれらの構成を備えるため、カラーセンサ２１が予め定められた受光帯域を有していない場合であっても、送信装置１０からの送信データを適切に受信することができる。

本実施形態では、送信装置１０は、既知のテストパターンを送信する。例えば、波長λ_３のｒデータにはテストパターン「１００１００」が含まれ、波長λ_２のｇデータにはテストパターン「０１０１０１」が含まれ、波長λ_１のｂデータにはテストパターン「１１０１１０」が含まれる。

受信側ＰＣ２５は、カラーセンサ２１からの各センサ出力信号から単一の変調信号が抽出可能か否かを判定する判定回路４１を備える。受信側ＰＣ２５は、判定回路４１によって変調信号が抽出可能と判定した信号を復調する復調回路４２を備える。判定回路４１は、ｒデータに既知のテストパターン「１００１００」が含まれているか否かを判定し、このテストパターンがｒデータに含まれている場合は単一の変調信号が抽出可能と判定する。ｇデータについても同様に既知のテストパターン「０１０１０１」が含まれているか否かを判定し、ｂデータについても同様に既知のテストパターン「１１０１１０」が含まれているか否かを判定する。このように、送信装置１０が既知のテストパターンをカラーセンサ２１が採光できる適切な速度で変調して送信することにより、赤（Ｒｅｄ）のセンサ出力信号（Ｄｏｕｔ）に緑（Ｇｒｅｅｎ）や青（Ｂｌｕｅ）のセンサ出力信号（Ｄｏｕｔ）が含まれているか否かを判定することができる。このように、送信装置１０が既知のテストパターンをカラーセンサ２１が採光できる適切な速度で変調して送信することにより、ｒデータに緑色光又は青色光の変調信号が含まれているか否かを判定することができる。

ここで、各波長毎に、どのようなテストパターンが到来するかは、受信側では予め通知されていることを前提にしている。受信側のカラーセンサ２１のセンサ出力信号はビットパターン生成回路４５でビットパターンの形式に変換され、ビットパターン形式のｒデータ、ｇデータ及びｂデータが判定回路４１に出力される。判定回路４１は、それぞれの波長がどのようなビットパターンで信号を受信するはずであるかを予め知っており、ビット誤り率を算出する。判定回路４１は、ビット誤り率を算定した結果、予め定めた基準となる閾値以下となるデータが見つかれば、そのデータの波長種別を識別して波長制御回路４４に通知する。予め定めた基準となる閾値は、例えば、１０^−４である。この場合、ビット誤り率が１０^−４以下の波長帯域を識別し、その波長帯域を波長制御回路４４に通知する。

受信側ＰＣ２５は、波長制御回路４４を備える。波長制御回路４４は、判定回路４１によって変調信号が抽出可能と判定した波長帯域を送信装置１０の送信する変調光の波長に決定する。例えば、波長制御回路４４は、判定回路４１からの通知に基づいてビット誤り率が閾値以下の波長帯域を識別し、ネットワークを通じて送信側ＰＣ１４に可視光通信に使用可能な波長を連絡する。送信側の有機ＥＬ光源１３は、波長制御回路４４から連絡された１つまたは複数の波長帯域の光を変調信号で変調する。

また、カラーセンサ２１での受光感度を適切に調節し、赤、青、緑のどの光を通信用に使用するかを決定してもよい。例えば、制御部２２は、カラーセンサ２１の受光する閾値レベルをＲＧＢの波長帯域ごとに可変する閾値制御部４３をさらに備えていてもよい。この場合、カラーセンサ２１は、閾値制御部４３の設定する閾値レベルを超えた光を選択的に受光する。この場合、判定回路４１によって赤色光の変調信号が抽出不可能と判定した場合、閾値制御部４３は、カラーセンサ２１の赤色光の波長帯域における閾値レベルを図２に示す第１の閾値から第２の閾値に上げる。例えば、ビットパターン生成回路４５は、閾値制御部４３の設定する閾値レベルを超えたセンサ出力信号を選択的に用いてビットパターンを生成する。

このように、送信装置１０が既知のテストパターンをカラーセンサ２１が採光できる適切な速度で変調して送信することにより、受信装置２０での受光感度を適切に調節し、通信に使用する光の輝度の「０／１」判定用の閾値をどこに設定するのかを決定してもよい。

本発明の有機ＥＬ照明光通信システムは、情報通信産業に適用することができる。

１０：送信装置
１１：有機ＥＬ素子
１２：制御部
１３：有機ＥＬ光源
１４：送信側ＰＣ
２０：受信装置
２１：カラーセンサ
２２：制御部
２３：カラーセンサモジュール
２４：ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ
２５：受信側ＰＣ
３１：共通ドライバ
３２：セグメント駆動回路
３３：有機ＥＬピクセル
３４：有機ＥＬモジュール
３５：制御回路のコントロール回路
３６：制御回路
４１：判定回路
４２：復調回路
４３：閾値制御部
４４：波長制御回路
４５：ビットパターン生成回路

Claims

複数波長の光を波長ごとに異なる変調信号で変調した変調光を有機ＥＬ光源を用いて発生させ、前記変調光を照明用の光として出射する送信装置と、
前記送信装置の出射する前記照明用の光から予め定められた波長帯域の光を受光し、前記波長帯域ごとの受光信号を用いて前記変調信号を復調する受信装置と、
を備え、
前記受信装置は、
予め定められた複数の波長帯域を有し、前記変調光を前記波長帯域ごとに受光するカラーセンサと、
前記カラーセンサの受光する閾値レベルを前記波長帯域ごとに可変する閾値制御部と、
前記カラーセンサからの各受光信号から単一の変調信号が抽出可能か否かを判定する判定回路と、
前記判定回路によって前記変調信号が抽出可能と判定した信号を復調する復調回路と、
を備え、
前記カラーセンサは、前記閾値制御部の設定する閾値レベルを超えた光を選択的に受光し、
前記閾値制御部は、前記判定回路によって前記変調信号が抽出不可能と判定した信号の波長帯域における前記閾値レベルを上げる、
有機ＥＬ照明光通信システム。
前記カラーセンサは、
前記閾値レベルが第１の閾値のときは、前記複数の波長帯域のうちの離れている波長帯域を受光し、
前記閾値レベルが前記第１の閾値よりも閾値の高い第２の閾値のときは、前記複数の波長帯域のうちの隣りあっている複数の波長帯域を受光する、
請求項１に記載の有機ＥＬ照明光通信システム。
前記受信装置は、前記判定回路によって前記変調信号が抽出可能と判定した波長帯域を前記変調光の波長に決定する波長制御回路をさらに備え、
前記送信装置は、前記波長制御回路によって決定された波長帯域の光を変調信号で変調することを特徴とする請求項１又は２に記載の有機ＥＬ照明光通信システム。