Brevet FR2888431A1 — publié le 20070112

DESCRIPTION NOM DE L'INVENTION Système de communication optique, dispositif d'illumination et dispositif de terminal utilisés dans celui-ci DOMAINE TECHNIQUE (0001) La présente invention concerne un système de communication optique utilisant principalement la lumière visible et concerne particulièrement un système de communication optique du type utilisant un dispositif d'illumination en tant que source de lumière. ARRIÈRE-PLAN TECHNOLOGIQUE (0002) Ces dernières années, des dispositifs d'illumination utilisant des diodes électroluminescentes ont été mis en pratique. Généralement, la couleur de la lumière d'illumination provenant d'un dispositif d'illumination est blanche. Habituellement, dans le cas où des diodes électroluminescentes sont utilisées comme source de lumière pour une utilisation d'illumination, une combinaison de diodes électroluminescentes émettant une pluralité de couleurs différentes (normalement rouge (R), vert (G) et bleu (B)) est utilisée pour des raisons d'une possibilité de contrôle de la teinte, d'excellence de la reproductibilité des couleurs et ainsi de suite. Quand des couleurs de longueurs d'ondes différentes sont mélangées en couleur, une couleur blanche avec un excellent rendu des couleurs peut être obtenue. (0003) D'autre part, on a réalisé des essais de communication optique en utilisant de tels dispositifs d'illumination (Demande de brevet japonais publiée n 2004-147063). Dans ce système, par 2888431 2 exemple, un dispositif d'illumination utilisé pour une illumination à l'intérieur d'une pièce inclut une pluralité de diodes électroluminescentes. La pluralité de diodes électroluminescentes émet normalement des couleurs différentes et offre une lumière d'illumination sous la forme d'un mélange et offre en même temps une lumière de signal modulé selon un mode prescrit. Un terminal placé sous un environnement illuminé reçoit la lumière et en extrait le signal d'information modulé. (0004) Pour que la couleur blanche, en tant que lumière d'illumination, soit conçue de manière à maintenir un rendu des couleurs suffisant, il est nécessaire de maintenir la composante de chaque couleur de lumière émise dans une proportion appropriée. Par conséquent, la modulation doit être effectuée tout en minimisant l'influence exercée par la lumière d'illumination sur la vision humaine. De surcroît, dans le cas où la source de lumière est utilisée à des fins d'illumination, il est également exigé qu'une intensité d'éclairement lumineux suffisant soit assurée. EXPOSÉ DE L'INVENTION PROBLÈME À RÉSOUDRE PAR L'INVENTION (0005) Cependant, dans la méthode de modulation classique dans un système de ce type, il était difficile d'effectuer une transmission à grande vitesse d'un signal de bande de base tout en maintenant le rendu des couleurs ou la température de couleur de la lumière d'illumination. En d'autres termes, si une tentative était effectuée selon la méthode classique de modulation de l'intensité pour transmettre des signaux concernant une grande quantité d'informations, il en résultait une influence sur l'intensité d'éclairement lumineux, ou sur la teinte de la couleur mélangée de l'illumination. En conséquence, la présente invention a pour but de fournir un système de communication permettant une transmission 2888431 3 de signaux à grande vitesse et employant une lumière d'illumination, ainsi qu'un dispositif d'illumination et un dispositif de terminal correspondants. MOYENS DESTINÉS À RÉSOUDRE LE PROBLÈME (0006) La présente invention fournit un nouveau système de communication optique, ainsi qu'un dispositif d'illumination utilisé pour celui-ci, afin de résoudre le problème mentionné ci-dessus. Dans le système de communication optique et le dispositif d'illumination concernés, une communication multiplexée par la méthode de répartition de code est effectuée. (0007) Le système de communication optique selon la présente invention inclut un dispositif d'illumination qui comprend un moyen de transmission pourvu d'une pluralité d'éléments d'émission de lumière émettant des lumières à des longueurs d'onde mutuellement différentes, ce dispositif fournissant une lumière d'illumination par une combinaison de deux ou plus de deux lumières de longueurs d'ondes différentes. La lumière provenant du dispositif d'illumination est reçue par un moyen de réception dans un dispositif de terminal. Le moyen de réception est pourvu d'une pluralité d'éléments de réception optique qui reçoivent chacun un signal optique provenant du moyen de transmission, à chaque longueur d'onde correspondante. Le moyen de transmission divise une série de signaux d'entrée en une pluralité de signaux correspondant à des lumières de longueurs d'ondes différentes, fournit la pluralité de signaux respectivement à la pluralité d'éléments d'émission de lumière et effectue, entre la pluralité d'éléments d'émission de lumière et la pluralité d'éléments de réception de lumière dans le moyen de réception, une communication multiplexée par répartition de code, sur la base d'une modulation d'intensité de la lumière émise. Les moyens de 2888431 4 réception du dispositif de terminal engendrent un signal de sortie à partir des signaux reçus par la pluralité d'éléments de réception de lumière. La pluralité d'éléments d'émission de lumière peut être constituée d'éléments de diode électroluminescente et la pluralité d'éléments de réception de lumière peut être constituée de photo détecteurs. (0008) De préférence, le moyen de transmission et le moyen de réception peuvent être conçus de manière à établir un temps réservé pour la communication. Également, le dispositif de terminal peut en outre comprendre un moyen de transmission capable de transmettre des signaux au dispositif d'illumination et le dispositif d'illumination peut en outre comprendre un moyen de réception capable de recevoir des signaux provenant du dispositif de terminal. (0009) De surcroît, le dispositif d'illumination selon la présente invention inclut un moyen de transmission comprenant une pluralité d'éléments d'émission de lumière émettant des lumières à des longueurs d'ondes mutuellement différentes pour produire une lumière d'illumination par une combinaison de deux ou plus de deux lumières de longueurs d'ondes différentes. Le moyen de transmission est constitué de manière à effectuer une communication avec un moyen de réception, inclus dans le dispositif de terminal, comprenant une pluralité d'éléments de réception de lumière recevant des signaux optiques provenant du moyen de transmission concerné, pour chaque longueur d'onde correspondant à des signaux. La communication entre le moyen de transmission et le moyen de réception est réalisée par communication multiplexée par répartition de code au moyen de la modulation d'intensité d'émission. La pluralité d'éléments d'émission de lumière peut être constituée d'éléments de diode électroluminescente. (0010) De préférence, le moyen de modulation inclut un embrouilleur effectuant un réarrangement d'ordre, destiné à la division des signaux d'entrée et un moyen de génération de signaux d'étalement fournissant des codes d'étalement destinés à la modulation de l'intensité de signal pour chaque longueur d'onde aux fins d'une communication multiplexée par répartition de code. En ce qui concerne la pluralité d'éléments d'émission de lumière à l'intérieur du dispositif d'illumination, il en est fourni trois ou davantage, les éléments pouvant constituer une couleur blanche ou une couleur chaude par un mélange de couleurs. (0011) De surcroît, le dispositif de terminal destiné à une communication optique selon la présente invention inclut un moyen de transmission comprenant une pluralité d'éléments d'émission de lumière émettant des lumières à des longueurs d'ondes mutuellement différentes et un moyen de réception comprenant une pluralité d'éléments de réception de lumière recevant chacun un signal d'illumination pour chaque longueur d'onde correspondante, du moyen de transmission du dispositif d'illumination mettant en oeuvre une lumière d'illumination par une combinaison de deux ou plus de deux lumières de longueurs d'ondes différentes. Le moyen de réception comprend un moyen de démodulation de signaux effectuant une démodulation des signaux modulés, de manière à réaliser, avec le moyen de transmission du dispositif d'illumination, une communication multiplexée par répartition de code, sur la base d'une modulation d'intensité de la lumière émise. Le moyen de réception peut être pourvu d'une pluralité de photodiodes. EFFETS DE L'INVENTION (0012) Conformément à la présente invention, il est fourni un système de communication optique permettant d'effectuer une 2888431 6 transmission de signaux à grande vitesse tout en ayant une fonction d'illumination, un dispositif d'illumination et un dispositif de terminal. En particulier, puisque le signal d'étalement utilise un signal de pseudo-bruit, il est possible de maintenir, en effectuant une modulation à grande vitesse, une couleur blanche en tant que lumière d'illumination sans changer grandement la température de couleur. En réduisant la longueur de bits d'un signal ou en augmentant le nombre de longueurs d'ondes discriminantes, la redondance du signal peut être augmentée, permettant de réaliser une communication sûre. (0013) Conformément à la présente invention, une pluralité de communications devient possible sur la base de domaines de code. Même si des communications sont réalisées simultanément à des longueurs d'ondes uniques [simultanément] sans rapport, il est possible d'augmenter la validité de la communication par une optimisation des couches de haut niveau, même si un signal d'interférence est reçu. En outre, en cas de besoin, il est possible d'effectuer une correction d'erreur et une altération du temps de modulation entre les données transmises et un code d'étalement. (0014) De surcroît, conformément à la présente invention, puisqu'un système complexe avec une conversion de fréquences et ainsi de suite n'est pas requis et qu'un filtre électrique n'est pas non plus requis, le coût de mise en oeuvre est modéré. (0015) Ci-dessous, il est donné une explication détaillée, en référence aux dessins annexés, concernant un système de communication optique, un dispositif d'illumination et un dispositif de terminal servant de mode de réalisation avantageux de la présente invention. 2888431 7 La figure 1 est un diagramme expliquant la configuration sommaire d'un système de communication optique basé sur la présente invention. La figure 2 est un diagramme sommaire expliquant la configuration d'un dispositif d'illumination basé sur la présente invention. La figure 3 est un diagramme sommaire expliquant la configuration d'un moyen de réception dans un terminal de la présente invention. La figure 4 est un chronogramme expliquant un exemple de transmission de signaux dans le cas où un temps de réservation est établi. (0016) La figure 1 est un diagramme expliquant une configuration sommaire du système de communication optique selon la présente invention. Comme le montre la figure 1, un système 10 a un dispositif d'illumination 20 et des terminaux 30a, 30b utilisés dans un environnement illuminé. Les terminaux 30a, 30b comprennent des moyens de réception 31 ayant un élément de réception de lumière. Comme décrit par la suite, le dispositif d'illumination 20 inclut un signal modulé dans la lumière d'illumination. Le terminal extrait le signal par le moyen de réception 31. Dans la communication basée sur la lumière d'illumination montrée à la figure 1, le signal est transmis en sens unique depuis le dispositif d'illumination 20 vers le terminal 30, mais il est également possible, comme décrit par la suite, de réaliser une configuration de manière à permettre aussi une communication soit entre terminaux 30, soit depuis un terminal 30 vers le dispositif d'illumination 20, en employant une lumière visible ou un rayonnement infrarouge en tant que moyen supplémentaire. (0017) La figure 2 est un diagramme sommaire expliquant la configuration d'un dispositif d'illumination selon la présente invention. Le dispositif d'illumination 20 inclut une pluralité d'éléments d'émission de lumière 21 et est pourvu de circuits pilotes 22 correspondant respectivement aux éléments. Les éléments d'émission de lumière 21 sont des éléments à semiconducteurs et sont de façon représentative constitués de diodes électroluminescentes. Cette pluralité d'éléments d'émission de lumière 21 émettent des lumières à des longueurs d'ondes (X,, X2, ...) respectivement différentes. Les circuits pilotes 22 fournissent une puissance électrique à chaque élément d'émission de lumière 21. (0018) Le dispositif d'illumination 20 est capable, à travers les éléments d'émission de lumière 21, de pondérer la lumière destinée à l'illumination pour inclure un signal d'information. Le signal d'information est introduit au moyen de la méthode de multiplexage par répartition de code. Le dispositif d'illumination 20 a une entrée de données 25, un embrouilleur 26, un générateur de signaux d'étalement 27 et un multiplicateur 28. (0019) La référence k dans le diagramme indique le nombre de bits des données et m indique le nombre de bits du signal d'étalement. De façon plus précise, dans le présent mode de réalisation, les données de k bits destinées à être envoyées depuis le dispositif d'illumination 20 sont entrées dans l'embrouilleur 26 (par exemple le circuit 4B5D). A cette occasion, la composante continue du signal est éliminée. Le signal est multiplié par un code d'étalement de m bits provenant du générateur de signaux d'étalement 27. Les sorties provenant du multiplicateur 28 sont fournies aux circuits pilotes 22. Selon les signaux du multiplicateur 28, les circuits 2888431 9 pilotes 22 fournissent aux éléments d'émission de lumière 21 les courants d'attaque requis pour l'illumination et la transmission de signaux. II est préférable de choisir une valeur numérique pour m qui soit supérieure à k. Également, le nombre n d'éléments d'émission de lumière est choisi pour être égal à m. (0020) La figure 3 est un diagramme sommaire expliquant une configuration d'un moyen de réception dans le terminal de la présente invention. Le terminal 30 inclut une pluralité d'éléments de réception de lumière 31 couplés à des filtres 33 et des convertisseurs analogique numérique 34 connectés aux éléments de réception de lumière 31. Une sortie d'un convertisseur analogique numérique 34, est entrée dans un circuit de détection de corrélation 36 et un multiplicateur 38. Les filtres 33 correspondant à la pluralité d'éléments d'émission de lumière 31 sont conçus de manière à être capables de laisser passer des longueurs d'ondes mutuellement différentes, et par conséquent, chaque élément de réception de lumière 31 reçoit la lumière d'une longueur d'onde ou d'une couleur différente. (0021) En outre, le terminal 30 a un circuit de contrôle de temporisation 32 connecté à un générateur de signaux d'étalement 37. Le générateur de signaux d'étalement 37 génère une séquence de codes d'étalement pareille à la séquence de codes d'étalement utilisée lors de l'envoi de signaux dans le dispositif d'illumination 20. Depuis le circuit de contrôle de temporisation 32, un code d'étalement de m bits est fourni au circuit de détection de corrélation 36 et au multiplicateur 38. Le circuit de contrôle de temporisation 32, un signal de résultat de détection de corrélation CS est fourni depuis le circuit de détection de corrélation 36. Le circuit de contrôle de temporisation 32 reçoit du circuit de détection de corrélation 36 un signal de résultat de détection de corrélation 2888431 10 CS et fournit, sur la base du signal concerné, une temporisation nécessaire au signal d'étalement à générer. (0022) Dans le multiplicateur 38, il est effectué un traitement de signal basé sur une multiplication des sorties de chaque élément de réception de lumière 31 avec un code d'étalement. La sortie de k bits du multiplicateur 38 est entrée dans un désembrouilleur 45 et est désembrouillée. Par ce moyen, les données envoyées depuis le dispositif d'illumination 20 sont reproduites et sont envoyées à la sortie 46. (0023) Pour une communication à l'aide du système décrit ci-dessus, par exemple pour une communication bidirectionnelle, un temps de réservation peut être établi. A la figure 4, un exemple d'une transmission de signal dans le cas où un temps de réservation a été établi est montré dans un chronogramme. Un état d'émission de lumière d'un élément d'émission de lumière dans le dispositif d'illumination 20 est montré synchronisé avec le temps de réservation. L'illumination d'autres éléments d'émission de lumière dans le même dispositif d'illumination 20 est aussi effectuée de manière synchronisée. (0024) Le créneau temporel T1 dans le diagramme est utilisé pour l'illumination et la transmission de signaux. II est effectué une transmission de signaux depuis le dispositif d'illumination vers chaque terminal. Le créneau T2, suivant ce dernier créneau, est considéré être un temps de réservation dans lequel il est possible d'effectuer une communication basée sur un signal optique depuis le terminal ou les autres terminaux vers le dispositif d'illumination. La référence HL (selon les initiales du terme anglo-saxon High Level) dans le premier diagramme de la figure indique une intensité de haut niveau de la lumière émise, LL (Low Level) indique une 2888431 11 intensité de bas niveau de la lumière émise et ML (Mean Level) indique une intensité de niveau moyen de la lumière émise. II n'est pas effectué d'émission de lumière destinée à l'illumination pendant le temps de réservation. En ce qui concerne le temps de réservation, il est nécessaire que soit réglée une largeur temporelle établie de manière à suffisamment garantir la fonction d'illumination du dispositif d'illumination (par exemple une largeur temporelle de l'ordre de 2 à 5 pour cent d'un cycle). (0025) À la figure 4, il est montré un exemple de deux terminaux. Pour chaque terminal, à l'intérieur du temps réservé T2, une émission de lumière est effectuée dans un premier créneau temporel depuis le premier terminal. Par exemple, le premier terminal peut transmettre un signal vers le deuxième terminal, ou il est également possible d'envoyer un signal depuis le terminal vers le dispositif d'illumination, un moyen de réception étant fourni dans le dispositif d'illumination. Puisque ces communications sont effectuées de manière sans rapport avec l'illumination, il n'est pas nécessaire d'employer une lumière de couleur blanche et également, il est également possible d'employer un rayonnement infrarouge ou similaire, sans utiliser la lumière visible. (0026) À l'intérieur du temps de réservation T2, après que la sortie de signal depuis le premier terminal sera achevée, il peut être effectué, depuis le deuxième terminal ayant détecté ceci, une transmission de signal dans un deuxième créneau temporel. De la même façon que la transmission de signal depuis le premier terminal, une transmission de signal est possible depuis le deuxième terminal vers le premier terminal, et également, une transmission de signal est aussi possible depuis le deuxième terminal vers le dispositif d'illumination. Après l'achèvement du temps de réservation T2, un temps Ti destiné à l'illumination est de nouveau choisi, la lumière émise depuis le dispositif d'émission 2888431 12 de lumière est mise à l'état allumé et une transmission de signal depuis le dispositif d'illumination est de nouveau démarrée. (0027) Comme mentionné ci-dessus, des indications ont été données de façon détaillée concernant un mode de réalisation avantageux de la présente invention, mais celles-ci ont été données uniquement à titre d'exemple et ne restreignent pas la présente invention. Par exemple, concernant le multiplexage par répartition dans le temps montré en rapport avec la figure 4 mentionnée ci- dessus, il est également possible de configurer un système plus complexe dans lequel le nombre de terminaux est augmenté à trois ou davantage. 2888431 13 REVENDICATIONS 1. Système de communication optique (10) comprenant: un dispositif d'illumination (20) incluant un moyen de transmission comprenant une pluralité d'éléments d'émission de lumière (21) émettant des lumières à des longueurs d'ondes mutuellement différentes et produisant une lumière d'illumination par une combinaison de deux ou plus de deux lumières desdites longueurs d'ondes différentes, et un dispositif de terminal (30) incluant un moyen de réception comprenant une pluralité d'éléments de réception de lumière (31) recevant chacun un signal optique dudit moyen de transmission pour chaque longueur d'onde correspondante; caractérisé en ce que: ledit moyen de transmission divise une série de signaux d'entrée en une pluralité de signaux correspondant à la lumière ayant différentes longueurs d'ondes, fournit ladite pluralité de signaux respectivement à ladite pluralité d'éléments d'émission de lumière et effectue une communication multiplexée par répartition de code sur la base d'une modulation d'intensité de la lumière émise entre ladite pluralité d'éléments d'émission de lumière (21) et ladite pluralité d'éléments de réception de lumière (31) dudit moyen de réception; et en ce que ledit moyen de réception dudit dispositif de terminal (30) génère un signal de sortie à partir des signaux reçus par depuis ladite pluralité d'éléments de réception de lumière (31). 2. Système de communication optique selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite pluralité d'éléments d'émission de lumière (21) est constituée d'éléments de diode électroluminescente et que ladite pluralité d'éléments de réception de lumière (31) est constituée de photodétecteurs. 2888431 14 3. Système de communication optique selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit moyen de transmission et ledit moyen de réception peuvent établir un temps de réservation destiné à la communication. 4. Système de communication optique selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit dispositif de terminal comprend en outre un moyen de transmission capable de transmettre un signal vers ledit dispositif d'illumination (20) et que ledit dispositif d'illumination comprend en outre un moyen de réception capable de recevoir le signal provenant dudit dispositif de terminal (30). 5. Dispositif d'illumination (20) incluant un moyen de transmission comprenant une pluralité d'éléments d'émission de lumière (21) émettant des lumières à des longueurs d'ondes mutuellement différentes et produisant une lumière d'illumination par une combinaison de deux ou plus de deux lumières de longueurs d'ondes différentes, caractérisé en ce que ledit moyen de transmission comprend un moyen de modulation de signaux effectuant une communication multiplexée par répartition de code sur la base d'une modulation d'intensité de la lumière émise, et en ce qu'un dispositif de terminal (30) incluant un moyen de réception comprend une pluralité d'éléments de réception de lumière (31) recevant chacun un signal optique dudit moyen de transmission pour chaque longueur d'onde correspondante. 6. Dispositif d'illumination selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit moyen de modulation inclut: un embrouilleur (26) effectuant un réarrangement d'ordre destiné à diviser lesdits signaux d'entrée et un moyen de génération de signaux d'étalement (27) fournissant un code d'étalement destiné à moduler l'intensité de signal de chaque longueur d'onde aux fins d'une communication multiplexée par répartition de code. 2888431 15 7. Dispositif d'illumination selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite pluralité d'éléments d'émission de lumière (21) est constituée de diodes électroluminescentes. 8. Dispositif d'illumination selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite pluralité d'éléments d'émission de lumière (21) à l'intérieur dudit dispositif d'illumination sont fournis à hauteur de trois ou davantage et constituent par un mélange de couleurs ladite lumière d'illumination, de couleur blanche ou de couleur chaude. 9. Dispositif de terminal (30) incluant un moyen de réception comprenant une pluralité d'élément de réception de lumière (31) recevant chacun pour chaque longueur d'onde correspondante, un signal lumineux provenant d'un moyen de transmission d'un dispositif d'illumination (20), le dispositif d'illumination incluant ledit moyen de transmission comprenant une pluralité d'éléments d'émission de lumière (21) émettant des lumières à des longueurs d'ondes mutuellement différentes et produisant une lumière d'illumination par une combinaison de deux ou plus de deux lumières des longueurs d'ondes différentes; caractérisé en ce que: ledit moyen de réception comprend un moyen de démodulation de signal effectuant une démodulation d'un signal qui a été modulé de manière à effectuer une communication multiplexée par répartition de code au moyen d'une modulation d'intensité de la lumière émise avec ledit moyen de transmission dudit dispositif d'illumination. 10. Dispositif de terminal selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit moyen de réception comprend une pluralité de photodiodes.