WO2006033263A1 - 光送信装置及び光通信システム - Google Patents

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WO2006033263A1
WO2006033263A1 PCT/JP2005/016812 JP2005016812W WO2006033263A1 WO 2006033263 A1 WO2006033263 A1 WO 2006033263A1 JP 2005016812 W JP2005016812 W JP 2005016812W WO 2006033263 A1 WO2006033263 A1 WO 2006033263A1
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WO
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light
signal
emitting element
communication
optical
Prior art date
Application number
PCT/JP2005/016812
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English (en)
French (fr)
Inventor
Yasuyuki Irie
Original Assignee
Kyocera Corporation
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/11—Arrangements specific to free-space transmission, i.e. transmission through air or vacuum
    • H04B10/114—Indoor or close-range type systems
    • H04B10/1143—Bidirectional transmission
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/11—Arrangements specific to free-space transmission, i.e. transmission through air or vacuum
    • H04B10/114—Indoor or close-range type systems
    • H04B10/116—Visible light communication

Definitions

  • the present invention relates to an optical transmission device and an optical communication system, and more particularly to a technique for performing optical communication using visible light and using the light as illumination light.
  • visible light communication uses visible light elements such as LEDs (Light Emitting Diodes) with variable colors as the light source, thus eliminating the problems of infrared communication and using the characteristics that the visible light elements blink at high speed.
  • LEDs Light Emitting Diodes
  • Such a visible light element is also used as illumination light not only for optical communication.
  • each LED is loaded with individual data for multi-color communication.
  • the amount of light used for communication of the visible light element is required to sufficiently satisfy the amount of light as illumination light.
  • the on / off position is inverted by a pulse signal sequence that emits light (on) in the noise region and does not emit light in the flat region (off). Based on the inverted pulse position modulation, the LED emits light, thereby extending the on-time of the pulse and improving the light intensity of the illumination for communication.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2002-290335
  • Patent Document 2 JP 2004-72365 A
  • Non-Patent Document 1 "What is Visible Light Communication?” [Online], Visible Light Communication Consortium, [Searched September 7, 2004], Internet ⁇ http://www.vlcc.net/about.html> Disclosure of the invention
  • An object of the present invention is to provide an optical transmission device and an optical communication system that can irradiate with an equal amount of illumination light without causing flickering of illumination when performing optical communication.
  • the gist of the present invention for solving the above problems is the following (1) to (16).
  • An electric signal generation unit that converts a predetermined input signal to generate an electric signal, a light source in which a plurality of light emitting elements are arranged, a light source that converts the electric signal into an optical signal and blinks the light emitting element to emit light
  • a light source control unit that irradiates visible light by light emission of the light emitting element and performs optical communication by blinking of the light emitting element, wherein the light source includes the issuing element as a constituent unit.
  • the light-emitting element group is arranged, and the light source control unit controls the light-emitting element in accordance with a light amount of the issuing element group.
  • the light source control unit selects a color combination element group in which the light emitting element forms a specific visible light color by color synthesis and forms one optical communication path, and selects the color combination element group. It emits light.
  • the color combination element group includes the two-color light-emitting elements that emit white light by complementary colors, or the three-color light-emitting elements that generate white light by three primary colors.
  • the color combination element group is repeatedly arranged over the irradiation surface of the light source, with the same number of input signals as one set.
  • the light source control unit is used for optical communication, and the color combination element group that is used for light communication does not emit light. If not, the color combination element group that is not used for optical communication is caused to emit light so that the amount of light of the entire light source becomes substantially equal.
  • the light source control unit is used for optical communication! /,!,
  • the light amount of the entire light source is approximately equal. It is characterized by emitting light as follows.
  • the light source is characterized in that the light-emitting elements are arranged with a light-emitting element group forming a specific visible light color by color synthesis and forming one optical communication path as a constituent unit.
  • the light-emitting element group includes a first light-emitting element array that blinks during optical communication and a second light-emitting element array that emits light corresponding to the insufficient light amount when the first light-emitting element array does not emit light. It is characterized by.
  • the light emitting element group is characterized by being repeatedly arranged over the irradiation surface of the light source, with the same number of the input signals as one set.
  • the dimming element group is characterized in that the light intensity is configured to be variable according to the light amount sum of the communication element group q (i).
  • the light source is characterized in that the communication element group q (i) is made of an LED, and the dimming element group is a fluorescent lamp.
  • the electrical signal generation unit adds a DC component having a constant amplitude to the communication signal S (i) to generate an amplified communication signal, and adds the DC component to the dimming signal.
  • An amplified dimming signal is generated, and the light source control unit causes the communication element group s (i) to emit light based on the amplified communication signal, and causes the dimming element group c to emit light based on the amplified dimming signal. It is characterized by that.
  • An optical communication system comprising: the optical transmission device according to any one of claims 5 to 15; and an optical reception device that receives the optical signal and extracts the input signal.
  • the optical receiving device is characterized in that, for an optical signal emitted from the light emitting element that is not used for optical communication, the input signal is not extracted from the optical signal based on an eigenvalue of the optical signal.
  • the light emitting element selects a color combination element group that forms a specific visible light color by color synthesis and forms one optical communication path.
  • the color combination element groups By causing the color combination element groups to emit light synchronously, it is possible to always maintain light of a specific color and prevent flickering of illumination light.
  • the light emitting element used for optical communication does not emit light
  • the light emitting element not used for optical communication emits light, and the light quantity of the entire light source is made equal, regardless of the content of the input signal. Since a uniform amount of light can be maintained throughout the light source, lighting flicker can be prevented.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an optical communication system according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram showing a first arrangement pattern of LEDs of the light source of the first embodiment.
  • FIG. 3 is a flowchart showing a processing flow of the optical communication system according to the first embodiment.
  • FIG. 5 (a) is a pulse diagram showing a communication signal of the first embodiment, and (b) is an inverted signal of the first embodiment.
  • FIG. 4C is a diagram showing the light amount of the entire light source of the first embodiment.
  • ⁇ ⁇ 6] is a diagram showing a second arrangement pattern of LEDs of the light source of the second embodiment.
  • FIG. 7 (a) is a diagram showing the light amount sum of the light emitting element group of the second embodiment, (b) is a diagram showing the light amount of the light control element group of the second embodiment, and (c) is the second embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an optical communication system according to the present embodiment (first embodiment), and FIG. 2 is a diagram illustrating a first arrangement pattern of LEDs of a light source according to the present embodiment.
  • Fig. 5 (a) is a pulse diagram showing the communication signal of this embodiment (vertical axis; on-off, horizontal axis; time), and Fig. 5 (b) is a pulse diagram showing the inverted signal of this embodiment (vertical axis; ON / OFF, horizontal axis; time), Fig. 5 (c) is a diagram showing the light amount of the entire light source of this embodiment (vertical axis; light amount, horizontal axis; time, dot portion; communication signal, blackened portion; inverted signal) It is.
  • an optical communication system 1 includes an optical transmission device 10 and an optical reception device 20, such as a PC (Personal Computer) or a PDA (Personal Data Assistant). Modulate input signals such as text, sound, and images input from the transmitting device between information devices such as PCs and peripheral devices such as PCs and printers to generate visible light as a carrier wave. The above input signal, which emits light and also receives the received light power, is output to the transmitting device.
  • an optical transmission device 10 and an optical reception device 20, such as a PC (Personal Computer) or a PDA (Personal Data Assistant). Modulate input signals such as text, sound, and images input from the transmitting device between information devices such as PCs and peripheral devices such as PCs and printers to generate visible light as a carrier wave.
  • the above input signal which emits light and also receives the received light power, is output to the transmitting device.
  • optical communication system 1 that performs optical communication between the transmission-side PC 2 and the reception-side PC 3 will be given.
  • the optical transmission device 10 and the optical device in the optical communication system 1 will be described.
  • a specific configuration of the receiving device 20 will be described.
  • the optical transmission device 10 includes an optical transmission main body 11 connected to the transmission side PC 2 and a light source device (light source) 18 connected to the optical transmission main body 11.
  • the optical transmission main body 11 inputs an input signal P input from the transmission side PC 2.
  • (i) [i; Number of signals] is converted into an electric signal, and the light source 18 emits an optical signal based on the electric signal and irradiates it as illumination.
  • the optical transmission main body 11 includes a data input unit 12, a transmission control unit 13, and a data output unit 17.
  • the data input unit 12 binarizes an analog or digital input signal P (i). At this time, whether the input signal P (i) is a multiplexed signal or a plurality of single signals, It is configured to demultiplex with the number of signals i.
  • the transmission control unit 13 includes components such as an electric signal generation unit 14, a light source control unit 15, a storage unit 16, and a CPU (not shown).
  • the CPU includes the electric signal generation unit 14 and the light source control unit 15 It is constructed as a device that realizes a function for converting the input signal P (i) into an electrical signal and causing the light source device 18 to emit light based on the electrical signal by executing the program based on a program instruction. .
  • This program has a communication signal generation function, an inverted symbol generation function, and a light emitting element selection function.
  • the electrical signal generation unit 14 realizes the communication signal generation function and the inverted symbol generation function, and the light source control unit 15 It may be configured to realize a light emitting element selection function.
  • the electrical signal generation unit 14 converts the input signal P (i) into a communication signal S (i, t) [t; number of bits, time] indicating blinking (on / off) of the LED 19 as an electrical signal.
  • Inverted signal R (i, t) is generated.
  • the communication signal S (i, t) is an 8-bit pulse signal sequence, and "1" is (Lit), “0” indicates off (dark).
  • the inverted signal R (i, t) is a pulse signal sequence obtained by inverting “1” and “0” of the communication signal S (i, t).
  • the light source control unit 15 selects a first light emitting element array (color combination element group) in which an LED (light emitting element) 19 forms a specific visible light color by color synthesis and forms one optical communication path.
  • a first light emitting element array color combination element group
  • an LED (light emitting element) 19 forms a specific visible light color by color synthesis and forms one optical communication path.
  • the second light emitting element row color combination element group
  • the light emitting element array emits light.
  • the light source unit 18 converts the input communication signal S and inverted signal R (electric signal) into an optical signal to emit light.
  • a plurality of LEDs 19 are arranged on the irradiation surface of the light source 18. Each LED 19 emits visible light having a unique spectrum, and is arranged according to the first arrangement pattern described below.
  • the first array pattern is a pattern in which LEDs 19 used for optical communication and LEDs 19 not used for optical communication are evenly arranged.
  • White light visible light color
  • LEDs 19 Complementary color relationships (a, b) that form
  • the two LEDs 19 in the complementary color relationship (a, b) form one optical communication path by blinking in synchronization with the electrical signal.
  • Such a first arrangement pattern includes two sets of complementary colors (a, b) of LEDs 19, a first light-emitting element array (a (k), b (k)), and dimming for optical communication, respectively.
  • Second light-emitting element array (a (k + 1), b (k + 1)), and a light-emitting element group (p (i); (a (k), b (k)), (a (k + 1), b (k + l)), [k 2 X i— 1] ⁇ form an i-sided polygon.
  • the number i of light emitting element groups p (i) is the same as this corresponding to the number i of signals of the input signal P (i).
  • the number i of signals is 4. is there.
  • one structural unit of the light emitting element group p (i) is four LEDs 19 arranged in a square cell.
  • the light emitting element groups p (l) to p (4) are repeatedly arranged as a set over the entire irradiation surface of the light source 18.
  • the first light emitting element array (a (k), b (k)) is two LEDs 19 blinking in optical communication, and is on one diagonal line of the square cell.
  • the second light emitting element row (a (k + 1), b (k + 1)) is the two LEDs 19 that emit light corresponding to the insufficient light quantity when the first light emitting element row does not emit light. On the other diagonal of the cell.
  • the light emitting element group p (3) corresponds to the third input signal P (3), and includes a first light emitting element array (a (3), b (3)) and a second light emitting element array (a ( 4), b (4)).
  • a light shielding wall 18a is formed around the light emitting element group p (3) at the boundary portion between the light emitting element and the light shielding wall 18a.
  • the light shielding wall 18a prevents the internal light of the light emitting element group p (3) from leaking and prevents external light from being inserted, and has a function of improving the color mixing accuracy of the light emitting element group p (3).
  • the light source control unit 15 selects the first light emitting element array (a (k), b (k)) from the storage unit 16 based on the communication signal S (i, t) generated by the electrical signal generation unit 14. Then, the selected first light emitting element array (a (k), b (k)) is caused to emit light, and from the storage unit 16 based on the inverted signal R (i, t) generated by the electric signal generation unit 14.
  • the second light emitting element row (a (k + l), b (k + l)) is selected, and the selected second light emitting element row (a (k + 1), b (k + 1)) is made to emit light. ! /
  • the data output unit 17 shapes the waveform of the output value (communication signal and inverted signal) from the light source control unit 15 and outputs it to the light source unit 18.
  • the optical receiver 20 is composed of a light receiver 21 disposed opposite to the light source device 18 at a predetermined distance, and a receiver main body 23 connected thereto. With respect to the received optical signal, the receiving device main body 23 extracts the input signal P (i), and transmits this input signal P (i) to the receiving-side PC 3 connected to the receiving device main body 23.
  • the light receiver 21 receives a multiplexed optical signal in which the communication signal S (i, t) and the inverted signal R (i, t) are combined, and converts the multiplexed optical signal into an electrical signal.
  • the light receiving surface of the light receiver 21 has a light receiving element 22 such as a CCD or CMOS. Arranged in the same pattern as the array pattern.
  • the receiving device body 23 includes a data input unit 24, a filter 25, a light reception control unit 26, and a data output unit 27.
  • the data input unit 24 binarizes the electrical signal from the light receiver 21.
  • the filter 25 allows an electrical signal having a specific frequency to pass therethrough and blocks other electrical signals.
  • This “specific frequency” corresponds to the spectrum of light emitted from the LED 19 for optical communication.
  • the light reception control unit 26 passes the combined portion of the communication signal S (i,) through the filter 25 and demultiplexes it with the signal number i, and the inverted signal R ( The combined part of i, t) is blocked by the filter 25.
  • the data output unit 27 shapes the waveform of the output value from the light reception control unit 26 according to a command from the light reception control unit 26, generates the input signal P (i), and outputs it to the light receiving side PC3. ing.
  • FIG. 3 is a flowchart showing a processing flow of the optical communication system of the present embodiment.
  • FIG. 4 and FIG. 4 and other FIG. 1 and the like processing and operation of the optical communication system 1 of the present embodiment will be described.
  • the processing from S 1 to S 5 is performed by the optical transmission device 10
  • the processing of S 6 and S 7 is performed by the optical reception device 20.
  • the data input unit 12 is, for Input signal 1 3 from the transmission side 1 ⁇ 2 (1) to 1 3 (4), the above-described processing.
  • the electrical signal generator 14 is an input signal? ) ⁇ ! ⁇ generates communication signals S (1, t) ⁇ S (4, t) based on (see Fig. 5 (a)).
  • This “t” indicates the number of bits of the pulse signal sequence, and indicates the unit time when the communication signal S (i, t) changes with time.
  • the communication signal S (l, 3) represents the “1 (on)” signal stored in the third bit in the pulse signal sequence corresponding to the input signal P (l).
  • (On) signal for unit time It means output after 3 (eg 3 seconds).
  • the electrical signal generator 14 inverts the “1 (on)” signal and the “0 (off)” signal in response to the communication signals S (1, t) to S (4, t). Inverted signals R (l, t) to R (4, t) are generated (see Fig. 5 (b)).
  • t has the same meaning as “t” in the communication signals S (l, t) to S (4, t).
  • the communication signal (1) 1, 0, 1, 1, 0, 1, 0, 1 ⁇
  • the inverted signal ⁇ R (l, t); 0, 1, 0, 0, 1, 0, 1, 0 ⁇ see Fig. 5 (a) and (b)).
  • the light source control unit 15 corresponds to the input signals P (1) to P (4) based on the contents stored in the storage unit 16, and the light emitting element groups p (1) to p ( 4)
  • the first light emitting element row (a (k), b (k)) and the second light emitting element row (a (k + 1), b (k + 1)) (k 2 X i — Select 1 (see Figure 2).
  • the light emitting element group p (2) corresponds to the input signal P (2), and the first light emitting element array (a (3), b (3)) and the second light emitting element array (a (4) B (4)).
  • the light source controller 15 outputs the communication signals S (l, t) to S (4, t) and the inverted signals R (l, t) to R (4, t), and the communication signal S Based on (l, t) to S (4, t), the first light emitting element array (a (k), b (k)) is caused to emit light, and the inverted signals R (l, t) to S (4, t ), The second light emitting element array (a (k + l), b (k + l)) is caused to emit light.
  • communication signals S (l, 2) and S (3, 2) are “0 (off)” signals
  • the signals S (2, 2) and S (4, 2) are ⁇ 1 (ON) '' signals
  • the first light emitting element rows (a (1), b (1)) and (a (5), b (5)) goes off
  • the first light emitting element row (a (3), b (3)) and (a (7), b (7)) turn on (see Fig. 4 (b)) .
  • the inverted signals R (l, 2) and S (3, 2) are “1 (ON)” signals
  • the inverted signal R ( 2, 2) and S (4, 2) are “0 (off)” signals
  • the second light emitting element array (a (2), b (2)) and (a (6), b (6 )) Is lit
  • the second light emitting element rows (a (4), b (4)) and (a (8), b (8)) are turned off (see Fig. 4 (b)).
  • the first light emitting element row (a (k), b (k)) or the second light emitting element row (a (k + l), b (k + l)) ) When one of them is lit, the other is not lit, so the light intensity balance is kept even regardless of the data content (ON / OFF) of the communication signal S (i, t). As a result, the entire light amount of the light source device 18 is kept uniform (see FIG. 5 (c)).
  • the light receiver 21 transmits communication signals S (l, t) to (4, t) and inverted signals R (l, t) to
  • a multiplexed optical signal in which (4, t) is combined is received.
  • This multiplexed optical signal is composed of each light amount of communication signals S (1, t) to (4, t) and each light amount of inverted signals R (l, t) to (4, t) per unit time. This includes the amount of light required for optical communication (communication signal combining part, the dot part in Fig. 5 (c)) and the amount of light unnecessary for optical communication (inverted signal combining part).
  • the light reception control unit 26 causes the combined portion of the communication signals S (1, t) to (4, t) to pass through the filter 25, and the inverted signal R (l, The combined portion of t) to (4, t) is blocked by the filter 25.
  • the “spectrum of received light” here means the light spectrum (eigenvalue) emitted by each LED 19 in the first light emitting element array (a (k), b (k)), and the second light emitting element array (a (k + It corresponds to the light spectrum (specific value) emitted by each LED19 for 1) and b (k + 1)).
  • a complementary color relationship (a, b) that forms white light by combination is obtained according to the arrangement of the LED 19, and one optical communication is performed. Since the combination of the LEDs 19 forming the path is used as the light emitting element group p (i) as a structural unit, the light emitting element group p (i) emits light synchronously as an optical signal for communication or an optical signal for dimming. By doing so, the light emitting element group p (i) can be kept as one unit, and white light can always be maintained to prevent flickering of illumination light.
  • the first light emitting element array (a (k), b (k)) used for optical communication does not emit light, it is used for optical communication. Because the second light emitting element array (a (k + 1), b (k + 1)) emits light so that the entire light source 18 has a uniform amount of light, the light source Since the entire device 18 can emit a uniform amount of light, flickering of the lighting can be prevented.
  • the light emitting element group p (i) is a first light emitting element array (a (k), b (k)) that blinks during optical communication, Since this is composed of the second light emitting element array (a (k + 1), b (k + 1)) that emits only the insufficient amount of light when it does not emit light, the light emitting element group p (i ) Can always have a constant light intensity.
  • the first light emitting element array (a (k), b (k)) is generated by the electronic signal generation unit 14 and the light source control unit 15 based on the communication signal S (i).
  • the second light emitting element array (a (k + l), b (k + l)) based on the inversion signal R (i) the above-described effects can be realized.
  • the optical receiver 20 from the first light emitting element array (a (k), b (k)) used for optical communication based on the spectrum of the received light.
  • the input signal P (i) is extracted only from the emitted optical signal, and the optical signal emitted from the second light emitting element array (a (k + l), b (k + l)) not used for optical communication is cut.
  • the communication signal can be accurately received from the optical transmission device 10 for the communication signal transmitted together with the dimming signal.
  • FIG. 6 is a diagram showing an array of LEDs of the light source of the present embodiment (second embodiment).
  • Fig. 7 (a) is a diagram showing the light amount sum of the light emitting element group of this embodiment
  • Fig. 7 (b) is a diagram showing the light amount of the light control element group of this embodiment
  • Fig. 7 (c) is It is a figure which shows the light quantity of the light source of this embodiment.
  • the LEDs 19 are mainly arranged on the illumination surface of the light source device 18 according to the second arrangement pattern, and electrical signal generation corresponding to this is performed.
  • the control of the unit 14 and the light source control unit 15 is different.
  • such differences will be described, and the other components will be denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment and description thereof will be omitted.
  • the light emitting element group (color yarn and matching element group) p (i) in the second arrangement pattern of the LED 19 blinks in response to the input signal P (i) during optical communication.
  • Such a second arrangement pattern is formed in a “cross-shaped” shape in which the dimming element group c is arranged at the center and the communication element groups q (1) to q (4) are arranged around the dimming element group c. !
  • the LED 19 of (a (k), b (k)) and (a (k + 1), b (k + 1)) blinks in synchronism with the electrical signal.
  • two sets of light emitting element groups (A (l), B (l)) and (A (2), B (2)) satisfy a complementary color relationship in a square cell. It is arranged. 1 ⁇ : 019 in (A (l), B (l)) and (A (2), (2)) are all flashing in response to the flashing of communication element group p (i).
  • the light intensity is configured to be variable in accordance with the light amount sum of the communication element group p (i).
  • the communication signal S (i) is the same as that in the first embodiment (see FIG. 5 (a)).
  • the dimming signal C is a pulse signal indicating the light intensity for the shortage of the light amount sum of the communication signal S (i) (the shaded area in Fig. It is a column (see Fig. 7 (b)).
  • the light source controller 15 emits the communication element group q (i) based on the communication signal S (i), and causes the dimming element group c to emit light based on the dimming signal C. ! /
  • the processing of the optical communication system of the present embodiment is different from the processing of S3 to S5 in the flowchart shown in FIG.
  • the electrical signal generation unit 14 adds these "1 (on)" signals bit by bit in accordance with the light amount sum of the communication signals S (1, t) to S (4, t). Dimming signal C (t) is generated.
  • communication signals ⁇ S (l, 2); 0 ⁇ , ⁇ S (2 2); 1 ⁇ , ⁇ S (3,2); 0 ⁇ , ⁇ S (4,2), 1 ⁇ are dimming signals ⁇ C (2); 2 ⁇ .
  • one unit of the light intensity of the dimming signal corresponds to the total amount of light of the communication element group s (i), and when the dimming signal C (2) is ⁇ 2 '', the light intensity of the dimming element group c Is twice the communication element group s (i).
  • the light source controller 15 receives an input signal? ) ⁇ ! ⁇ corresponding to the communication element group q (l) ⁇ q (4).
  • the communication element group q (2) corresponds to the input signal P (2), and two 1 ⁇ : 019 (a (3), 1) (3)) and (a (4), b It consists of the two LEDs 19 in (4)).
  • the light source control unit 15 outputs the communication signal S (i, t) and the dimming signal C (t), and based on the communication signal S (i, t), the communication element group q (i) is caused to emit light, and based on the dimming signal C (t), the dimming element group c is caused to emit light with the corresponding light intensity.
  • the dimming signal C (l) is “0”, and the dimming element group c is off.
  • the light emitting element group p (i) and the communication element group q (i) blinking at the time of optical communication are not emitted.
  • the light control device group c that emits light corresponding to the insufficient light amount can always be set to a constant light amount in the light emitting element group p (i) during optical communication.
  • the electronic signal generation unit 14 and the light source control unit 15 cause the communication element group q (i) to emit light based on the communication signal S (i), and the dimming signal C is generated. Based on this, the above-described effects can be realized by causing the light control element group c to emit light.
  • the present invention can be variously modified without being limited to the first and second embodiments.
  • the light emitting element is arranged as a constituent unit of a light emitting element group that forms a specific visible light color by color synthesis and forms one optical communication path.
  • the white light is irradiated with a combination of light emitting elements of two colors having a complementary color relationship, one optical communication path may be formed, but the light emission of each of R, G, and B of the three primary colors
  • the element may be used to irradiate white light and form one optical communication path.
  • the irradiating light is not limited to white and may be any color that can be used as illumination light.
  • the first light emitting element array for optical communication and the second light emitting element array for dimming are equally arranged, and any one of these is selected.
  • the light amount of the entire light source device is always turned on in a uniform region and light amount regardless of the content of the communication signal (same as the input signal).
  • the communication element group for optical communication By adjusting the light intensity with the dimming element group for dimming, the light amount of the entire light source is always lit with the same amount of light regardless of the content of the communication signal.
  • the present invention is not limited to these, and combines the alternative selection of the light emitting element group for communication and the light emitting element group for dimming and the adjustment of the light intensity of the light emitting element group for dimming. Then, select the light-emitting element group for dimming so that the light quantity of the entire light source device is equalized according to the flashing of the light-emitting element group for communication, which can be made uniform. You can make it emit light.
  • the power dimming element group in which both the communication element group and the dimming element group have the Led force may be a fluorescent lamp.
  • the fluorescent lamp has a wider light intensity range than the LED, it is more advantageous than the case where the light control element group is an LED.
  • the electrical signal generation unit 14 adds a DC component having a constant amplitude to the communication signal S (i) to generate an amplified communication signal
  • This direct current component is added to the dimming signal C to generate an amplified dimming signal
  • the light source controller 15 causes the communication element group s (i) to emit light based on the amplified communication signal, and based on the amplified dimming signal.
  • the dimmer element group c may emit light.
  • FIG. 7D is a diagram showing the light amount of the light source in such a modification.
  • the light source 18 adds a direct current component (shaded area in Fig. 7 (d)) to the constant light amount sum of the communication element group q (i) and the dimming element group c. There is an advantage that it becomes brighter by that much.
  • the light emitting element selects a color combination element group that forms a specific visible light color by color synthesis and forms one optical communication path, By causing the color combination element groups to emit light synchronously, it is possible to always maintain light of a specific color and prevent flickering of illumination light.
  • the light emitting element used for optical communication does not emit light
  • the light emitting element not used for optical communication emits light
  • the light quantity of the entire light source is made equal, regardless of the content of the input signal. Since a uniform amount of light can be maintained in the entire light source, flickering of the lighting can be prevented, and industrial applicability is extremely high.
  • the present invention is not limited to the embodiment described above.

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Abstract

　光源制御部１５は、ＬＥＤ１９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ことによって、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実現する。    

Description

明 細 書
光送信装置及び光通信システム
技術分野
[0001] 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。
背景技術
[0002] 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'セィフティ（目の保護)の観点力も高い電力で送信せず、通信速度を向上 できな 、と!/、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)。
[0003] このような可視光素子は、光通信としてだけでなぐ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 、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、ノ ルス領域で発光 (オン)し、フラッ ト領域で発光しな 、 (オフ）とするパルス信号列にっ 、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。
特許文献 1：特開 2002— 290335号公報
特許文献 2：特開 2004 - 72365号公報
非特許文献 1 : "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〉 発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0004] し力しながら、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。
[0005] また、特許文献 2に記載された装置にぉ 、ては、パルスのオンオフを反転させて LE D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。
[0006] 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。
課題を解決するための手段
[0007] 上記課題を解決する、本発明の要旨は、以下の（1)〜（16)である。
(1)所定の入力信号を変換して電気信号を生成する電気信号生成部と、発光素子 が複数配列された光源と、該電気信号を光信号に変換し該発光素子を点滅して発 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、前記光源は、前記発行素 子を構成単位とした発光素子群を配置し、前記光源制御部は、前記発行素子群の 光量に応じて前記発光素子の制御を行うことを特徴とする。
(2)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。
(3)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。
(4)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。
(5)前記光源制御部は、光通信に用!ヽられて ヽ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。
(6)前記光源制御部は、光通信に用いられている前記発光素子が発光しない場合、 光通信に用いられて!/、な!、前記発光素子を、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。
(7)前記光源は、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発光素子群を構成単位として配置されていることを特徴と する。
(8)前記発光素子群は、光通信の際に点滅する第 1発光素子列と、該第 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第 2発光素子列とからなること を特徴とする。
(9)前記発光素子群は、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。
(10)前記電子信号生成部は、前記入力信号 P (i) (i= l、 2、 · · ·、 n)に応じて、前記 発光素子のオンオフを示す通信信号 S (i)と、該通信信号 S (i)を反転した反転信号 R (i)とを生成し、前記光源制御部は、前記通信信号 S (i)に基づき、前記第 1発光素 子列を発光させ、前記反転信号 R(i)に基づき、前記第 2発光素子列を発光させるこ とを特徴とする。
(11)前記発光素子群は、前記入力信号 P (i) (i= l、 2、 · · ·、 n)に応じて、光通信の 際に点滅する通信素子群 q (i)と、該通信素子群 q (i)のうち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とからなることを特徴とする。
(12)前記調光素子群は、前記通信素子群 q (i)の光量和に応じて、光強度が可変に 構成されて ヽることを特徴とする。
(13)前記光源は、前記通信素子群 q (i)が LEDからなり、前記調光素子群が蛍光灯 力 なることを特徴とする。
(14)前記電気信号生成部は、前記入力信号 P (i) (i= l、 2、 · · ·、 n)に応じて、前記 発光素子のオンオフを示す通信信号 S (i)と、
Figure imgf000005_0001
、てそ の不足光量分を補う調光信号とを生成し、前記光源制御部は、前記通信信号 S (i) に基づき、前記通信素子群 q (i)を発光させ、前記調光信号に基づき、前記調光素子 群を発光させることを特徴とする。
(15)前記電気信号生成部は、一定振幅を示す直流成分を、前記通信信号 S (i)に 加算して増幅通信信号を生成すると共に、該直流成分を、前記調光信号に加算して 増幅調光信号を生成し、前記光源制御部は、該増幅通信信号に基づき、前記通信 素子群 s (i)を発光させ、該増幅調光信号に基づき、前記調光素子群 cを発光させる ことを特徴とする。
(16)請求項 5〜15の何れかに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発光素子から発光された光 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。
発明の効果
[0009] 上記（1)〜（16)の構成によって、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。
また、光通信に用いられている発光素子が発光しない場合、光通信に用いら れていない発光素子を発光して、光源全体の光量を均等にすることにより、入力信号 の内容に関わらず、光源全体で均等な光量を維持できるため、照明のちらつきを防 止できる。
図面の簡単な説明
[0010] [図 1]は第 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。
[図 2]は第 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。
[図 3]は第 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。
[図 4] (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。
[図 5] (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 O
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。
1—
圆 〇 6]は第 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。
[図 7] (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
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）
19 LED (発光素子)
20 光受信装置
21 受光器
25 受光制御部
27 フイノレタ
発明を実施するための最良の形態
[0012] 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。
[0013] 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、受信した光力も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。
[0014] 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。
[0015] 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値ィ匕し、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〖こ 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。
[0016] 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 ヽる。
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。
[0017] 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」がォ ン（点灯）、「0」がオフ（消灯）を示して 、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 、る。
[0018] 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!/ヽる。
[0019] 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+ l) )、 [k= 2 X i— 1]}が、 i個並んだ多角形を形成している。
[0020] 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 (l)〜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。
[0021] 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!、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。
[0022] 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 (l)、 p (2 )、 p (4)につ 、ても同様である。
[0023] 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 (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+ l)、 b (k+ l) )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!/、る。
[0024] 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。
[0025] 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力 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。
[0026] 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値ィ匕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。
[0027] 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、 の 合成部分を、フィルタ 25によって通過させてカゝらこれを信号数 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つ ている。
[0028] 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。
[0029] 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、 S 7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1^2からの入カ信号13 (1)〜13 (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、入カ信号？ ）〜!^^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。
[0030] 例えば、通信信号 S (l、 3)は、入力信号 P (l)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(l、 t)〜R(4、 t)を生成する（ 図 5(b)参照)。
[0031] ここでの「t」は、通信信号 S(l、 t)〜S(4、 t)における「t」と同意義である。例えば、通 信信号 （1 ）；1、0、 1、 1、0、 1、0、 1}に対し、反転信号 {R(l、t);0、 1、0、 0、 1、 0、 1、 0}である（図 5 (a) (b)参照)。
[0032] 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 、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 X 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。
[0033] S5では、光源制御部 15が、通信信号 S(l、 t)〜S(4、 t)及び反転信号 R(l、 t)〜 R(4、 t)を出力し、通信信号 S(l、 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(l、 t)〜S(4、 t)に基づいて、第 2発光素子列 (a (k+ l)、b(k+l))を発光させる。
[0034] 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(ォン)」信号でぁるため、第1発光素子列（&(1)、1) (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)。
[0035] これに対し、図 5(b)に示すように、反転信号 R(l、 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 、る（図 4 (a)参照)。
[0036] 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(l、 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 、る (図 4 (b)参照)。
[0037] これに対し、反転信号 R(l、 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)。
[0038] 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 、て、第 1発光素子列 (a (k)、 b (k) )又は第 2発光 素子列（a (k+ l)、 b (k+ l) )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)。
[0039] 一方、 S6では、受光器 21が、通信信号 S (l、 t)〜(4、 t)及び反転信号 R (l、 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 (l、 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。
[0040] 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 (l、 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 LED 19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 ヽて各 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。
[0041] 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 ベクトルに基づ 、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 、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。 [0042] 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 X i— 1]の各 LED19が発する光スペクトルに基づ!/、 て、信号数 iで分派し、入力信号 {P (l、 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= l、 3〜8についても同様である
[0043] 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。
[0044] 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。
[0045] 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 、場合、光通信に用いられて 、な 、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、入力信号のォ 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。
[0046] 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。
[0047] 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+ l)、 b (k+ l)を発光させることで、上述した効果を実現でき る。
[0048] 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+ l)、 b (k+ l) )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。
[0049] 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。
[0050] 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。
[0051] 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 (色糸且合せ素 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。
[0052] 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!、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 X 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、電気信号に対しすベて同 期して点滅するものである。 [0053] 調光素子群 cは、正方形セルに、 2組の発光素子群 (A(l)、 B(l))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(l)、 B(l))及び (A(2)、 （2))の1^：019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 力 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。
[0054] 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=l、 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 、る。
[0055] 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)。
[0056] 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!/、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。
[0057] 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。
[0058] 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(l、 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。
[0059] S4では、光源制御部 15が、入カ信号？ ）〜!^^に対応して、通信素子群 q(l) 〜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)、 1)(3))の2個の1^：019と、（a(4)、 b(4))の 2個の LED19とからなる。
[0060] 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 、て、通信素子群 q (i)を発光させ、調光信号 C (t)に基づ 、て、こ れに対応した光強度で調光素子群 cを発光させる。
[0061] 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 (ォン）」信号でぁり、通信素子群 (1)〜 (4)のす ベてが点灯して 、るため、この不足光量分は「0」である。
[0062] そのため、調光信号 C (l)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。
[0063] 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。
[0064] 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。
[0065] 本発明は、上記第 1、第 2実施形態に限られることなぐ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ぐ上記第 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ぐまた、 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。
[0066] 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ぐ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 してちよい。
[0067] 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、 LE D力 なるものにした力 調光素子群は蛍光灯であってもよい。この場合、蛍光灯は L ED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。
[0068] 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ょ ヽ。
[0069] 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。
産業上の利用可能性
[0070] 本発明の（1)〜（16)の構成によって、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。
また、光通信に用いられている発光素子が発光しない場合、光通信に用いら れていない発光素子を発光して、光源全体の光量を均等にすることにより、入力信号 の内容に関わらず、光源全体で均等な光量を維持できるため、照明のちらつきを防 止できるので、産業上の利用可能性は極めて大きい。
なお、本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではない。

Claims

請求の範囲
[1] 所定の入力信号を変換して電気信号を生成する電気信号生成部と、
発光素子が複数配列された光源と、
該電気信号を光信号に変換し該発光素子を点滅して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、
前記光源は、前記発行素子を構成単位とした発光素子群を配置し、
前記光源制御部は、前記発行素子群の光量に応じて前記発光素子の制御を行うこ とを特徴とする光送信装置。
[2] 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請求項 1記載の光送信装置。
[3] 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又は
2記載の光送信装置。
[4] 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 1〜3の何れかに記 載の光送信装置。
[5] 前記光源制御部は、光通信に用いられて!/、る前記色組合せ素子群が発光しな!、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 1〜4の何れかに記載の光送信 装置。
[6] 前記光源制御部は、光通信に用いられている前記発光素子が発光しない場合、光 通信に用いられて!/ヽな ヽ前記発光素子を、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記載の光送信装置。
[7] 前記光源は、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発光素子群を構成単位として配置されていることを特徴とする 請求項 6記載の光送信装置。
[8] 前記発光素子群は、光通信の際に点滅する第 1発光素子列と、該第 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第 2発光素子列とからなることを特 徴とする請求項 7記載の光送信装置。
[9] 前記発光素子群は、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 にわたつて繰り返し配列されていることを特徴とする請求項 7又は 8記載の光送信装 置。
[10] 前記電子信号生成部は、前記入力信号 P (i) (i= 1、 2、 · · ·、 n)に応じて、前記発光 素子のオンオフを示す通信信号 S (i)と、該通信信号 S (i)を反転した反転信号 R(i) とを生成し、
前記光源制御部は、前記通信信号 S (i)に基づき、前記第 1発光素子列を発光させ 、前記反転信号 R(i)に基づき、前記第 2発光素子列を発光させることを特徴とする請 求項 8又は 9に記載の光送信装置。
[11] 前記発光素子群は、前記入力信号 P (i) (i= l、 2、 · · ·、 n)に応じて、光通信の際に 点滅する通信素子群 q (i)と、該通信素子群 q (i)のうち何れかが発光しな 、場合にそ の不足光量分だけ発光する調光素子群とからなることを特徴とする請求項 7記載の 光送信装置。
[12] 前記調光素子群は、前記通信素子群 q (i)の光量和に応じて、光強度が可変に構成 されて ヽることを特徴とする請求項 11記載の光送信装置。
[13] 前記光源は、前記通信素子群 q (i)が LEDからなり、前記調光素子群が蛍光灯から なることを特徴とする請求項 11又は 12記載の光送信装置。
[14] 前記電気信号生成部は、前記入力信号 P (i) (i= 1、 2、 · · ·、 n)に応じて、前記発光 素子のオンオフを示す通信信号 S (i)と、該通信信号 S (i)の光量和についてその不 足光量分を補う調光信号とを生成し、
前記光源制御部は、前記通信信号 S (i)に基づき、前記通信素子群 q (i)を発光さ せ、前記調光信号に基づき、前記調光素子群を発光させることを特徴とする請求項 1
1〜 13の何れかに記載の光送信装置。
[15] 前記電気信号生成部は、一定振幅を示す直流成分を、前記通信信号 S (i)に加算し て増幅通信信号を生成すると共に、該直流成分を、前記調光信号に加算して増幅 調光信号を生成し、
前記光源制御部は、該増幅通信信号に基づき、前記通信素子群 s (i)を発光させ、 該増幅調光信号に基づき、前記調光素子群 cを発光させることを特徴とする請求項 1 4記載の光送信装置。
[16] 請求項 5〜15の何れかに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発光素子から発光された光 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!、ことを特徴とすることを特徴とする光通信システム。
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