JP6998520B2

JP6998520B2 - 照明光通信装置および通信モジュール

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Publication number: JP6998520B2
Application number: JP2017162876A
Authority: JP
Inventors: 和雄伊藤; 弘通後藤; 博之西野; 正二郎木戸; 輝人武田
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2017-08-25
Filing date: 2017-08-25
Publication date: 2022-01-18
Anticipated expiration: 2037-08-25
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Description

本発明は、照明光を変調することにより可視光通信を行う照明光通信装置および通信モジュールに関する。

特許文献１は、照明光を１００％変調したときに光源を流れるパルス状の電流に生じるオーバーシュートを低減する照明光通信装置を開示している。

特開２０１７－１３９２１１号公報

しかしながら、上記の従来技術によれば通信信号に対して断続スイッチのオンタイミングの遅延時間がオフタイミングの遅延延時間よりも大きく、通信信号が示すオン期間よりも照明光の点灯期間が短くなり、受信装置に受信エラーを生じさせ得るという問題がある。

この問題について図面を用いて詳しく説明する。まず、従来技術における変調回路の構成について説明する。

図７は、特許文献１の図１３６に開示された変調回路７０ｂを示す図である。この変調回路７０ｂの端子Ａおよび端子Ｂは、照明光を発する複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）からなる光源に直列に接続される。

ＭＯＳＦＥＴ(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)ｎ７１は、光源を流れるＬＥＤ電流を断続する断続スイッチ機能と、基準電圧に対応して定められる電流設定値をＬＥＤ電流が超えないように抑制する電流抑制機能とを有する。断続スイッチ機能は通信信号を照明光に重畳する変調を実現し、電流抑制機能はＬＥＤ電流のオーバーシュートを低減する。

図７のｎ７１～ｎ７７の回路素子を含む回路部分は断続スイッチ機能および電流抑制機能に対応する。ｎ８０～ｎ８５の回路素子を含む回路部分は、演算増幅器ｎ７３のプラス入力端子に与える上記の基準電圧を生成する基準源である。

次に、図７の動作タイミングについて説明する。

図８は、図７の通信信号、ＭＯＳＦＥＴｎ７１のゲート電圧、およびＬＥＤ電流の信号波形を示す図である。ＬＥＤ電流は、端子Ａ－Ｂに直列に接続された光源を流れる電流を示し、端子Ａ－Ｂ間を流れる電流でもある。

同図において、通信信号は二値の時系列的な信号のうち約１パルスに相当する部分を示している。

同図のゲート電圧中に示す破線は、ＭＯＳＦＥＴｎ７１のしきい値電圧Ｖｔｈのレベルを示す。ゲート電圧がしきい値電圧Ｖｔｈを超えると断続スイッチつまりＭＯＳＦＥＴｎ７１がオンになり、下回るとオフになる。

このしきい値電圧Ｖｔｈは、ＭＯＳＦＥＴｎ７１単体の特性としての固有のしきい値電圧Ｖｔではなく、図７の回路構成において端子Ｂの電位を基準とした場合のＭＯＳＦＥＴｎ７１の実際のしきい値電圧である。ＭＯＳＦＥＴｎ７１にはソース抵抗ｎ７２が直列に接続されている。ソース抵抗ｎ７２は、端子Ａ－Ｂ間のＭＯＳＦＥＴｎ７１およびソース抵抗ｎ７２を流れる電流の大きさ、つまりＬＥＤ電流の大きさを電圧値として検出するための検出抵抗である。破線で示したしきい値電圧Ｖｔｈは、ソース抵抗ｎ７２に生じる電圧降下によって固有のしきい値電圧Ｖｔよりも大きくなっている。

しきい値電圧Ｖｔｈは、当然ゲート電圧のハイレベルより小さくローレベルより大きい値ではあるけれども、ハイレベルとローレベルの間隔においてハイレベル側に大きく偏っている。つまり、ハイレベルとしきい値電圧Ｖｔｈの差分が極端に小さく、ローレベルとしきい値電圧Ｖｔｈの差分が極端に大きくなっている。この偏りは遅延時間の問題を生じさせる。

同図の遅延時間ｄ１は、断続スイッチのオンタイミングの遅延時間、すなわち、ゲート電圧の立ち上がり開始時点から、ゲート電圧がしきい値Ｖｔｈを超えた時点までの遅延時間を示す。ゲート電圧がしきい値を超えた時点で、断続スイッチがターンオンする。

また、遅延時間ｄ２は、断続スイッチのオフタイミングの遅延時間、すなわち、ゲート電圧の立下り開始時点から、ゲート電圧がしきい値Ｖｔｈより下がった時点までの遅延時間を示す。ゲート電圧がしきい値Ｖｔｈより下がった時点で断続スイッチがターンオフする。しきい値電圧Ｖｔｈがハイレベル側に大きく偏っているため、遅延時間ｄ１は遅延時間ｄ２よりもかなり大きくなっている。

これにより、通信信号が示すオン期間よりも照明光のオン期間（つまり点灯している期間）が短くなる。逆の言い方をすれば、通信信号が示す本来のオフ期間よりも照明光のオフ期間（つまり消灯している期間）が長くなる。

このように、変調された照明光には通信信号のオンタイミングが忠実に反映されないことから、受信装置における誤動作すなわち受信エラーを生じさせる可能性がある。

本発明は、光源の電流を断続する断続スイッチにおけるオンタイミングの遅延による受信エラーを生じさせにくくする照明光通信装置および通信モジュール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、本発明に係る照明光通信装置の一形態は、照明光を発する光源と、前記光源に電流を流す電源回路と、二値の通信信号を発生する信号発生回路と、前記光源と直列に接続され、前記通信信号に応じてオン及びオフする断続スイッチと、前記断続スイッチのゲート端子に接続された出力端子を有する増幅器と、前記断続スイッチがオフのときに前記ゲート端子の電位がグランドレベルまで低下するのを抑制する抑制回路とを備え、前記抑制回路は、前記ゲート端子とグランド線との間に接続され、前記通信信号に応じて前記抑制回路を流れる電流量を制御することによって、前記ゲート端子のローレベルの電位がグランドレベルまで低下するのを抑制する。

また、本発明の係る通信モジュールの一形態は、可視光通信機能を有しない照明器具に、可視光通信機能を追加する通信モジュールであって、二値の通信信号を発生する信号発生回路と、前記照明器具の光源と直列に接続され、前記通信信号に応じてオン及びオフする断続スイッチと、前記断続スイッチのゲート端子に接続された出力端子を有する増幅器と、前記断続スイッチがオフのときに前記ゲート端子の電位がグランドレベルまで低下するのを抑制する抑制回路とを備え、前記抑制回路は、前記ゲート端子とグランド線との間に接続され、前記通信信号に応じて前記抑制回路を流れる電流量を制御することによって、前記ゲート端子のローレベルの電位がグランドレベルまで低下するのを抑制する。

本発明に係る照明光通信装置および通信モジュールによれば、光源の電流を断続する断続スイッチにおけるオンタイミングの遅延による受信エラーを生じさせにくくするという効果がある。

図１は、実施の形態１における照明光通信装置の構成例を示すブロック図である。図２は、実施の形態１における通信モジュールの構成例を示す回路図である。図３は、実施の形態１における抑制回路の回路例を含む通信モジュールの構成例を示す回路図である。図４Ａは、実施の形態１における反転通信信号、ゲート電圧およびＬＥＤ電流の波形を示す図である。図４Ｂは、実施の形態１における反転通信信号、ゲート電圧およびＬＥＤ電流の波形のシミュレーション結果を示す図である。図５は、実施の形態２における抑制回路の一例を含む通信モジュールの構成例を示す回路図である。図６は、実施の形態２における抑制回路のより具体的な一例を含む通信モジュールの構成例を示す回路図である。図７は、特許文献１の図１３６に開示された変調回路７０ｂを示す図である。図８は、図７の通信信号、ＭＯＳＦＥＴｎ７１のゲート電圧、およびＬＥＤ電流の信号波形を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示す。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態、ステップおよびステップの順序等は、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、本発明の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、より好ましい形態を構成する任意の構成要素として説明する。また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密な寸法を表すものではない。

（実施の形態１）
実施の形態１における照明光通信装置は、可視光通信機能を有しない照明器具に対して通信モジュールを追加することによって可視光通信機能を付加した照明光通信装置を例として説明する。

ここで、可視光通信機能は、照明光の明るさを変調することによって２値の通信信号を照明光に重畳することをいう。各実施の形態における可視光通信は、変調率１００％つまり２値の通信信号を照明光の点灯と消灯の２状態に対応させて、光源を流れる電流をデジタル的に断続する変調を行うものとする。

［１．１照明光通信装置１００の構成］
図１は、実施の形態１における照明光通信装置１００の構成例を示すブロック図である。図１に示すように照明光通信装置１００は、照明器具１０１と通信モジュール１０とを備える。照明器具１０１は、電源回路５２ａ、光源５３、平滑コンデンサ６５を備える。電源回路５２ａは、整流ブリッジ６２、コンデンサ６３、ＤＣ－ＤＣコンバーター６４、定電流フィードバック回路６７、および検出抵抗６６を備える。定電流フィードバック回路６７は、入力抵抗６８、増幅器６９、コンデンサ７０、抵抗７１および基準電圧源７２を備える。

［１．２照明器具１０１の構成］
まず、照明器具１０１の構成について説明する。

電源回路５２ａは、商用電源（例えば、交流１００Ｖ）を整流ブリッジ６２で全波整流し、コンデンサ６３で平滑した後、ＤＣ－ＤＣコンバーター６４で直流電圧に変換する。ＤＣ－ＤＣコンバーター６４の出力両端間に平滑コンデンサ６５が接続されている。また平滑コンデンサ６５と並列に、光源５３と、通信モジュール１０内の断続スイッチＳＷとの直列回路が接続されている。

電源回路５２ａは、光源５３を流れる電流を直接、或いは間接的に検出し、それら電流値を一定にするよう制御する機能を有する。この機能は、図１においては、光源５３の電流を直接検出するための検出抵抗６６および定電流フィードバック回路６７による。定電流フィードバック回路６７は、増幅器６９と、増幅器６９のプラス入力端子に接続された基準電圧源７２と、増幅器６９のマイナス入力端子に接続された入力抵抗６８と、増幅器６９の出力端子と増幅器６９のマイナス入力端子間に接続された利得調整用の抵抗７１、および位相補償用のコンデンサ７０備える。定電流フィードバック回路６７は、検出抵抗６６の電圧降下と基準電圧源７２の電圧との高低を増幅器６９で比較し、その差分を増幅し、ＤＣ－ＤＣコンバーター６４に帰還する。

つまり、検出抵抗６６の電圧降下と基準電圧源７２の基準電圧とが一致するよう、ＤＣ－ＤＣコンバーター６４に負帰還制御をかけている。このフィードバック制御は、ＤＣ-ＤＣコンバーター６４が光源５３に供給する電流の平均値を、基準電圧源７２の基準電圧で定められる所定値にしようとする。

基準電圧源７２は、基準電圧を生成し、生成した基準電圧を増幅器６９のプラス入力端子に出力する。この基準電圧源７２は、照明の明るさを示す調光比に応じた基準電圧を生成し、これにより照明器具１０１の調光機能を実現する。つまり、照明光の明るさを増減する調光機能は、基準電圧源７２の基準電圧の増減によって実現される。

例えば、基準電圧源７２が調光比に応じた基準電圧を生成すれば、照明器具１０１の調光機能を実現できる。つまり、照明光の明るさの増減は、基準電圧源７２の基準電圧の増減によって実現される。

また、増幅器６９のマイナス入力端子と出力端子の間に接続された抵抗７１と入力抵抗６８との分圧比で利得が設定され、抵抗７１と並列に設けられたコンデンサ７０は位相補償のための積分要素として機能する。

平滑コンデンサ６５は、電源回路５２ａの出力間に接続され、電源回路５２ａの出力を平滑する。

光源５３は、照明光を発する光源であり、電源回路５２ａの出力間に、直列接続された複数のＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）を含む。

［１．３通信モジュール１０の構成］
次に、通信モジュール１０の構成について説明する。通信モジュール１０は、断続スイッチＳＷ、信号発生回路ＳＧおよび抑制回路４０を備える。また、通信モジュール１０は端子Ｔ１および端子Ｔ２を有し、端子Ｔ１および端子Ｔ２を介して、可視光通信機能のない照明器具１０１に付加可能になっている。

断続スイッチＳＷは、光源５３と直列に接続され光源５３を流れる電流を断続する。図１のように断続スイッチＳＷはＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）でよい。

信号発生回路ＳＧは、二値の通信信号を発生する。信号発生回路ＳＧは、例えば、照明光通信装置１００、照明器具１０１または通信モジュール１０に固有のＩＤを示すＩＤ信号を通信信号として繰り返し発生し、または、外部の装置から入力された信号を通信信号として発生してもよい。この通信信号は、断続スイッチＳＷの断続に用いられる。つまり、通信信号に応じて断続スイッチＳＷを断続することにより照明光に通信信号を重畳する変調を行う。本実施例では、通信信号のハイレベルは断続スイッチＳＷのオン状態に対応し、通信信号のローレベルはＳＷのオフ状態に対応するものとする。

抑制回路４０は、断続スイッチＳＷがオフのときに、ゲート端子の電位がグランドレベルまで低下するのを抑制する。そのため、抑制回路４０は、一種の電流源である電流制御回路４１を有する。

電流制御回路４１は、ゲート端子とグランド線との間に接続され、通信信号に応じて断続スイッチＳＷがオフのときに、抑制回路４０を流れる電流量（つまり電流制御回路４１を流れる電流量）を制御することによって、ゲート端子のローレベルの電位がグランドレベルまで低下するのを抑制する。

さらに、通信モジュール１０の構成について説明する。

図２は、実施の形態１における通信モジュール１０の構成例を示す回路図である。また、図３は、実施の形態１における抑制回路４０の回路例を含む通信モジュール１０の構成例を示す回路図である。

図２および図３の通信モジュール１０は、断続スイッチＳＷ、信号発生回路ＳＧ、抵抗Ｒ３、Ｒ８、Ｒ１０、帰還抵抗Ｒｆ、帰還容量Ｃｆ、基準源４、増幅器７、抑制回路４０を備える。抑制回路４０は、電流制御回路４１を備える。また、図３に示すように電流制御回路４１は、トランジスタＱ１、Ｑ２、抵抗Ｒ０を備える。

断続スイッチＳＷは、ＭＯＳＦＥＴであり、光源を流れるＬＥＤ電流を断続する断続スイッチ機能と、基準電圧Ｖｒｅｆに対応して定められる電流設定値をＬＥＤ電流が超えないように抑制する電流抑制機能とを有する。断続スイッチ機能は照明光の変調を実現し、電流抑制機能はＬＥＤ電流のオーバーシュートを低減する。

以下では、断続スイッチＳＷのゲート端子のゲート電圧におけるハイレベルおよびローレベルを、通信信号等の通常のハイレベルおよびローレベルと区別するために、説明の便宜上、修正ハイレベルおよび修正ローレベルと呼ぶ。修正ハイレベルは、可変である点で通常のハイレベルと異なっている。修正ローレベルは、グランドレベルを含まず、グランドレベルよりも高い電位である点で通常のローレベルと異なっている。

増幅器７は、プラス入力端子の電圧とマイナス入力端子の電圧との誤差を増幅するオペアンプである。プラス入力端子には、基準源４からの基準電圧Ｖｒｅｆが入力される。この基準電圧Ｖｒｅｆは、上記の電流設定値に対応する。つまり、基準電圧Ｖｒｅｆに応じて電流設定値が定まる。一方、マイナス入力端子には抵抗Ｒ３、Ｒ８およびＲ１０によって定まる電圧が入力される。増幅器７の出力端子は、上記の誤差を示す電圧であって、断続スイッチＳＷのしきい値電圧よりも高い電圧を、断続スイッチＳＷのゲート端子に出力する。増幅器７から出力される電圧は、上記の修正ハイレベルである。この修正ハイレベルは、プラス入力端子の基準電圧に対応する。つまり、基準値が増減すれば修正ハイレベルも増減する。また、マイナス入力端子の電位が増減すれば、修正ハイレベルは減増する。これにより、上記の電流抑制機能が実現される。

増幅器７は、断続スイッチＳＷのゲート端子に修正ハイレベルを常に出力する。それゆえ、断続スイッチＳＷを接続させる機能を有するが、切断させる機能を有しない。切断させる機能は、抑制回路４０が担っている。

図３における電流制御回路４１は、抵抗Ｒ１０、トランジスタＱ１およびトランジスタＱ２を備える。

抵抗Ｒ１０は、インバーター４５の出力端子と、トランジスタＱ１のドレイン端子およびゲート端子との間に接続される。抵抗Ｒ１０の抵抗値は、通信信号を反転した反転信号がハイレベルであるとき（つまり断続スイッチＳＷがオフのとき）トランジスタＱ１を流れる基準電流を定める。

トランジスタＱ１およびＳ２は、カレントミラー回路を構成する基準トランジスタおよび出力トランジスタである。

トランジスタＱ１は、抵抗Ｒ１０を介して入力される反転信号に応じた基準電流が流れ、具体的には、通信信号がハイレベルのとき、トランジスタＱ１はオフであり基準電流が流れない。これに対して、通信信号がローレベルのときトランジスタＱ１には抵抗Ｒ１０に応じた基準電流が流れる。

トランジスタＱ２は、基準電流のミラー電流として所定量の電流が流れる。具体的には、通信信号がハイレベルのとき、トランジスタＱ２はオフであり、断続スイッチＳＷのゲート端子に対してはトランジスタＱ２のドレイン端子はハイインピーダンス状態なる。また、通信信号がローレベルのとき、トランジスタＱ２には所定量の電流が流れる。この所定量の電流は、増幅器７の出力端子からグランド線に流れるので、断続スイッチＳＷのゲート端子の電圧をしきい値Ｖｔｈよりも低い電圧にし、しかも、ゲート端子の電圧がグランドレベルまで低下するのを抑制する。言い換えれば、所定量の電流は、断続スイッチＳＷのゲート端子を修正ローレベルにする。

［１．４通信モジュール１０の動作］
以上のように構成された実施の形態１における照明光通信装置１００について、以下その動作を説明する。ここでは、主として断続スイッチＳＷの断続時のゲート電圧について説明する。

通信信号が断続スイッチＳＷのオフを示すとき（つまり通信信号がローレベルのとき）、断続スイッチＳＷのゲート端子の電圧を上記の修正ローレベルにする。具体的には、通信信号がローレベルのとき、抑制回路４０は、抑制回路４０自身に所定量の電流を流すことによって、断続スイッチＳＷのゲート端子の電圧をしきい値Ｖｔｈよりも低い電圧にし、しかも、ゲート端子の電圧がグランドレベルまで低下するのを抑制する。その結果、ゲート端子の電圧は、断続スイッチＳＷのしきい値電圧Ｖｔｈよりも低く、グランドレベルよりも高い電位、つまり修正ローレベルになる。このとき、増幅器７は修正ハイレベルを出力し続けるが、増幅器７の出力端子から抑制回路４０を介してグランド線に所定量の電流が流れるため、ゲート端子の電圧は修正ローレベルになる。

一方、通信信号が断続スイッチＳＷのオンを示すとき（つまり、通信信号がハイレベルのとき）、電流制御回路４１は、ゲート端子に対してハイインピーダンス状態になる。このとき、増幅器７は修正ハイレベルを出力しているので、断続スイッチＳＷのゲート端子は修正ハイレベルであり、断続スイッチＳＷはオン状態である。

なお、所定量の電流について補足すると、図３の抵抗Ｒ０によりトランジスタＱ１の基準電流が決まり、トランジスタＱ１の基準電流によりトランジスタＱ２の出力電流（つまりミラー電流）が決まり、この出力電流が所定量の電流となる。また、トランジスタＱ１とトランジスタＱ２とのミラー比は１対１であってもよいし、他の比率であってもよい。

図４Ａは、実施の形態１における通信信号、ゲート電圧およびＬＥＤ電流の波形を示す図である。同図の「通信信号」は、信号発生回路ＳＧが発生する通信信号のうち１パルス相当を示している。「ゲート電圧」は断続スイッチＳＷのゲート端子の電圧を示す。「ＬＥＤ電流」は、断続スイッチＳＷを流れる電流、すなわち光源５３を流れる電流を示す。また、点線で示す波形は、従来技術におけるゲート電圧およびＬＥＤ電流を示す。

ゲート電圧において破線で示すＶｔｈは断続スイッチＳＷのしきい値電圧を示す。ＶＨは修正ハイレベルを示す。ＶＬは修正ローレベルを示す。

同図の遅延時間ｄａは、断続スイッチＳＷのオンタイミングの遅延時間、すなわち、ゲート電圧の立ち上がり開始時点から、ゲート電圧がしきい値Ｖｔｈを超えた時点までの遅延時間を示す。また、遅延時間ｄ１は、従来技術におけるオンタイミングの遅延時間を示す。遅延時間ｄ２は、本実施の形態におけるオフタイミングの遅延時間を示す。

図４Ａのように、修正ローレベルＶＬは、しきい値Ｖｔｈ寄りの電位であって、０Ｖよりも高い電位になっている。しきい値電圧Ｖｔｈは修正ハイレベルＶＨと修正ローレベルＶＬとの間で偏っておらず、中間的な位置にある。そのため、オンタイミングの遅延時間ｄａとオフタイミングの遅延時間ｄ２は同程度になっている。

これにより、通信信号が示すオン期間よりも照明光のオン期間（つまり点灯している期間）が短くなることが抑制される。逆の言い方をすれば、通信信号が示す本来のオフ期間よりも照明光のオフ期間（つまり消灯している期間）が長くなることが抑制される。

また、図４Ｂは、実施の形態１における反転通信信号、ゲート電圧およびＬＥＤ電流の波形のシミュレーション結果を示す図である。同図では、通信信号を反転した反転通信信号、ゲート電圧、ＬＥＤ電流を示している。このシミュレーションでは、しきい値電圧Ｖｔｈは３Ｖである。修正ハイレベルＶＨは約３．１Ｖ、修正ローレベルＶＬは約２．７Ｖになっている。

このように、変調された照明光には通信信号のオンタイミングがより忠実に反映されるので、従来技術と比べて、オンタイミングの遅延に起因する受信装置の誤動作すなわち受信エラーを生じさせにくいという効果がある。

以上のように実施の形態１に係る照明光通信装置１００は、照明光を発する光源５３と、前記光源５３に電流を流す電源回路５２ａと、二値の通信信号を発生する信号発生回路ＳＧと、前記光源５３と直列に接続され、前記通信信号に応じてオン及びオフする断続スイッチＳＷと、前記断続スイッチＳＷのゲート端子に接続された出力端子を有する増幅器７と、前記断続スイッチＳＷがオフのときに前記ゲート端子の電位がグランドレベルまで低下するのを抑制する抑制回路４０とを備える。前記抑制回路４０は、前記ゲート端子とグランド線との間に接続され、前記通信信号に応じて前記抑制回路４０を流れる電流量を制御することによって、前記ゲート端子のローレベルの電位がグランドレベルまで低下するのを抑制する。

これによれば、断続スイッチＳＷのゲート電圧に対する光源電流のオンタイミングの遅延時間とオフタイミングの遅延時間とを同程度にすることができ、オンタイミングの遅延に起因する受信装置の誤動作すなわち受信エラーを生じさせにくいという効果がある。

ここで、前記断続スイッチＳＷは、ゲート端子がハイレベルのときにオンであり、ゲート端子がローレベルときにオフであり、前記増幅器７は、前記通信信号がオンを示すときもオフを示すときも前記ゲート端子にハイレベルを出力し、前記抑制回路４０は、前記通信信号が前記断続スイッチＳＷのオフを示すとき、前記抑制回路４０に所定量の電流を流すことによって、前記ゲート端子の電位がグランドレベルまで低下するのを抑制し、前記通信信号が前記断続スイッチのオンを示すとき、前記ゲート端子に対してハイインピーダンス状態であってもよい。

これによれば、抑制回路４０は、さらに、断続スイッチＳＷを断続させる機能も兼用することができる。

ここで、前記所定量の電流は、前記抑制回路４０に生じる電圧降下によって前記ゲート端子の電位を、グランド電位よりも高くかつ前記断続スイッチのしきい値よりも低い電位にするように定めてもよい。

これによれば、オンタイミングの遅延時間を抑制できる。

ここで、前記抑制回路４０は、前記通信信号を反転した反転信号が入力される抵抗回路と、前記抵抗回路とグランド線との間に接続され、前記抵抗回路を介して入力される前記反転信号に応じた基準電流が流れる基準トランジスタＱ１と、前記ゲート端子とグランド線との間に接続され、前記基準トランジスタＱ１と共にカレントミラーを構成し、前記基準電流のミラー電流として前記所定量の電流が流れる出力トランジスタＱ２とを備えてもよい。

これによれば、簡単なカレントミラー回路により抑制回路４０を実現できる。

以上のように実施の形態１に係る通信モジュール１０は、可視光通信機能を有しない照明器具１０１に、可視光通信機能を追加する通信モジュール１０であって、二値の通信信号を発生する信号発生回路ＳＧと、前記照明器具１０１の光源５３と直列に接続され、前記通信信号に応じてオン及びオフする断続スイッチＳＷと、前記断続スイッチＳＷのゲート端子に接続された出力端子を有する増幅器７と、前記断続スイッチＳＷがオフのときに前記ゲート端子の電位がグランドレベルまで低下するのを抑制する抑制回路４０とを備え、前記抑制回路４０は、前記ゲート端子とグランド線との間に接続され、前記通信信号に応じて前記抑制回路４０を流れる電流量を制御することによって、前記ゲート端子のローレベルの電位がグランドレベルまで低下するのを抑制する。

（実施の形態２）
続いて、実施の形態２に係る照明光通信装置１００について説明する。上記のしきい値電圧Ｖｔｈは、断続スイッチＳＷまたは通信モジュール１０の回路特性および温度特性等に依存してバラツキまたは変動する場合がある。本実施形態では、しきい値電圧Ｖｔｈにバラツキまたは変動がある場合でも修正ローレベルを適切な値に調整する構成について説明する。

［２．１照明光通信装置１００の構成］
本実施の形態における照明光通信装置１００は、抑制回路４０の内部構成を除いて図２と同じである。以下異なる点を中心に説明する。

図５は、実施の形態２における抑制回路４０の一例を含む通信モジュール１０の構成例を示す回路図である。

同図は、図２と比べて、抑制回路４０内に検出回路４２および調整回路４３が追加された点が異なっている。以下、異なる点を中心に説明する。

検出回路４２は、断続スイッチＳＷのゲート端子の電圧を検出する。

調整回路４３は、検出回路４２の検出結果に基づいて、断続スイッチＳＷがオンのときのゲート端子の電圧と、断続スイッチＳＷのオフのときの前記ゲート端子の電圧との電位差が所定値以下となるように、電流制御回路４１の基準電流を調整する。

これにより、しきい値電圧Ｖｔｈが変わっても、検出回路４２の検出結果に応じて電流制御回路４１の基準電流（または所定量）を調整することにより、断続スイッチＳＷのオフ時のゲート電圧つまり修正ローレベルを適切に変更する。

次に、検出回路４２および調整回路４３のより具体的な回路例について説明する。

図６は、実施の形態２における抑制回路４０のより具体的な一例を含む通信モジュールの構成例を示す回路図である。

同図の電流制御回路４１は、図３と比べて、抵抗Ｒ０の代わりに、直列接続された２つの抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２を備える点が異なっている。直列接続された抵抗Ｒ１および抵抗Ｒ２は、抵抗Ｒ０と同じく、基準電流の大きさを定める。抵抗Ｒ１および抵抗Ｒ２の接続点には調整回路４３からの調整信号線が接続され、調整回路４３から調整信号線を介して調整電流が供給される。

検出回路４２は、ダイオードＤ０、抵抗ＲｄおよびコンデンサＣ１を備え、断続スイッチＳＷのゲート端子の電圧を検出する。

調整回路４３は、抵抗Ｒ４、トランジスタＱ３およびトランジスタＱ４を備える。トランジスタＱ３およびトランジスタＱ４は、カレントミラー回路を構成する。トランジスタＱ３は、検出回路４２の検出結果に応じた基準電流が流れる基準トランジスタである。トランジスタＱ４は、ミラー電流が流れる出力トランジスタである。トランジスタＱ４のミラー電流は、調整電流として、電流制御回路４１の抵抗Ｒ１および抵抗Ｒ２の接続点に供給される。

この回路構成によれば、抑制回路４０は、断続スイッチＳＷのゲート電圧の増減、トランジスタＱ３の基準電流の増減、トランジスタＱ４のミラー電流つまり調整電流の増減、トランジスタＱ１の基準電流の増減、トランジスタＱを流れる所定量の電流の増減を順番に関連付けている。これにより、しきい値電圧Ｖｔｈが変わっても、検出回路４２の検出結果に応じて電流制御回路４１の基準電流および所定量の電流を調整することができる。

以上のように、本実施の形態における照明光通信装置１００によれば、しきい値電圧Ｖｔｈが回路のバラツキや温度特性によって変動があっても、断続スイッチＳＷのオフ時のゲート電圧つまり修正ローレベルを適切に変更することができる。

以上のように実施の形態２に係る照明光通信装置１００において、前記抑制回路４０は、さらに、前記ゲート端子の電圧を検出する検出回路４２と、前記検出回路４２の検出結果に基づいて、前記断続スイッチＳＷがオンのときの前記ゲート端子の電圧と、前記断続スイッチがオフのときの前記ゲート端子の電圧との差分が所定値以下となるように前記所定量を調整する調整回路４３とを備える。

これによれば、しきい値電圧Ｖｔｈが回路のバラツキや温度特性によって変動しても、断続スイッチＳＷのオフ時のゲート電圧つまり修正ローレベルを適切に変更することができる。

ここで、前記抑制回路は、さらに、前記ゲート端子の電圧を検出する検出回路４２と、前記検出回路の検出結果に基づいて、前記断続スイッチがオンのときの前記ゲート端子の電圧と、前記断続スイッチのオフのときの前記ゲート端子の電圧との電位差が所定値以下となるように、前記基準電流を調整する調整回路４３とを備えてもよい。

ここで、前記照明光通信装置１００は、本来は可視光通信機能を有しない照明器具１０１と、前記照明器具１０１に可視光通信機能を付加するための通信モジュール１０とを備え、前記照明器具１０１は、前記光源５３と、前記電源回路５２ａとを備え、前記通信モジュール１０は、前記断続スイッチＳＷと、前記信号発生回路ＳＧと、前記増幅器７と、前記抑制回路４０とを備えてもよい。

以上、本発明に係る照明光通信装置１００および通信モジュール１０について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、実施の形態に限定されるものではない。本発明の主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、実施の形態および変形例における一部の構成要素を任意に組み合わせて構築される別の形態も、本発明の範囲内に含まれる。

７増幅器
１０通信モジュール
４０抑制回路
４１電流制御回路
４２検出回路
４３調整回路
５２ａ電源回路
５３光源
１００照明光通信装置
１０１照明器具
ＳＧ信号発生回路
ＳＷ断続スイッチ
Ｑ１トランジスタ
Ｑ２トランジスタ

Claims

照明光を発する光源と、
前記光源に電流を流す電源回路と、
二値の通信信号を発生する信号発生回路と、
前記光源と直列に接続され、前記通信信号に応じてオン及びオフする断続スイッチと、
前記断続スイッチのゲート端子に接続された出力端子を有する増幅器と、
前記断続スイッチがオフのときに前記ゲート端子の電位がグランドレベルまで低下するのを抑制する抑制回路と
を備え、
前記抑制回路は、前記ゲート端子とグランド線との間に接続され、前記通信信号に応じて前記抑制回路を流れる電流量を制御することによって、前記ゲート端子のローレベルの電位がグランドレベルまで低下するのを抑制する
照明光通信装置。
前記断続スイッチは、ゲート端子がハイレベルのときにオンであり、ゲート端子がローレベルときにオフであり、
前記増幅器は、前記通信信号がオンを示すときもオフを示すときも前記ゲート端子にハイレベルを出力し、
前記抑制回路は、
前記通信信号が前記断続スイッチのオフを示すとき、前記抑制回路に所定量の電流を流すことによって、前記ゲート端子を前記断続スイッチのしきい値より低い電圧にし、かつ、前記ゲート端子の電位がグランドレベルまで低下するのを抑制し、
前記通信信号が前記断続スイッチのオンを示すとき、前記ゲート端子に対してハイインピーダンス状態になる
請求項１に記載の照明光通信装置。
前記所定量の電流は、前記抑制回路に生じる電圧降下によって前記ゲート端子の電位を、グランド電位よりも高くかつ前記断続スイッチのしきい値よりも低い電位にするように定められる
請求項２に記載の照明光通信装置。
前記抑制回路は、
前記通信信号を反転した反転信号が入力される抵抗回路と、
前記抵抗回路とグランド線との間に接続され、前記抵抗回路を介して入力される前記反転信号に応じた基準電流が流れる基準トランジスタと、
前記ゲート端子とグランド線との間に接続され、前記基準トランジスタと共にカレントミラーを構成し、前記基準電流のミラー電流として前記所定量の電流が流れる出力トランジスタと
を備える
請求項２または３に記載の照明光通信装置。
前記抑制回路は、さらに、
前記ゲート端子の電圧を検出する検出回路と、
前記検出回路の検出結果に基づいて、前記断続スイッチがオンのときの前記ゲート端子の電圧と、前記断続スイッチがオフのときの前記ゲート端子の電圧との差分が所定値以下となるように前記所定量を調整する調整回路とを備える
請求項２または３に記載の照明光通信装置。
前記抑制回路は、さらに、
前記ゲート端子の電圧を検出する検出回路と、
前記検出回路の検出結果に基づいて、前記断続スイッチがオンのときの前記ゲート端子の電圧と、前記断続スイッチのオフのときの前記ゲート端子の電圧との電位差が所定値以下となるように、前記基準電流を調整する調整回路とを備える
請求項４に記載の照明光通信装置。
前記照明光通信装置は、
本来は可視光通信機能を有しない照明器具と、
前記照明器具に可視光通信機能を付加するための通信モジュールとを備え、
前記照明器具は、前記光源と、前記電源回路とを備え、
前記通信モジュールは、前記断続スイッチと、前記信号発生回路と、前記増幅器と、前記抑制回路とを備える
請求項１～６のいずれか１項に記載の照明光通信装置。
可視光通信機能を有しない照明器具に、可視光通信機能を追加する通信モジュールであって、
二値の通信信号を発生する信号発生回路と、
前記照明器具の光源と直列に接続され、前記通信信号に応じてオン及びオフする断続スイッチと、
前記断続スイッチのゲート端子に接続された出力端子を有する増幅器と、
前記断続スイッチがオフのときに前記ゲート端子の電位がグランドレベルまで低下するのを抑制する抑制回路とを備え、
前記抑制回路は、前記ゲート端子とグランド線との間に接続され、前記通信信号に応じて前記抑制回路を流れる電流量を制御することによって、前記ゲート端子のローレベルの電位がグランドレベルまで低下するのを抑制する
通信モジュール。