(57)【要約】【課題】光信号受信装置において、受光した光の中に信号成分が含まれるかどうかを判定し、その判定結果に応じて装置の動作電力を調整することにより、低消費電力化を図る。【解決手段】光信号受信装置３は、光電変換部３１と、光電変換部３１の出力に信号周波数成分が含まれているかどうかを判定する制御部３４とを備える。制御部３４は、制御モードとして、通常モードと、この通常モードよりも受信装置３の動作電力を低くする待機モードとを有する。制御部３４は、上述の判定処理により、受光した光の中に信号成分が含まれるかどうかを判定し、信号成分が含まれていないと判定した場合には、待機モードを選択して、受信装置３の動作電力を低くする。従って、低めた動作電力分だけ消費電力を抑えることができ、低消費電力化を図ることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明器具から送信される通信データが重畳された光信号を受信して電気信号に変換する光電変換部と、
前記光電変換部の出力のうち、信号周波数以外の周波数成分を減衰させ、信号周波数成分を抽出するフィルタ部と、
前記フィルタ部により抽出された信号周波数成分の電気信号をパルス信号に変換するパルス生成部と、
前記パルス生成部により生成されたパルス信号に基づき、前記通信データを復号して外部へ出力する制御部と、を備えた光信号受信装置において、
前記制御部は、制御モードとして、通常モードと、該通常モードよりも該装置の動作電力を低くする待機モードとを有し、前記光電変換部の出力に信号周波数成分が含まれているかどうかを判定し、信号周波数成分が含まれていると判定した場合には通常モードを選択し、信号周波数成分が含まれていないと判定した場合には待機モードを選択することを特徴とする光信号受信装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記光電変換部の出力に信号周波数成分が含まれていないと判定した場合には、前記光電変換部の出力を該装置の充電電力として使用することを特徴とする請求項１に記載の光信号受信装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の光信号受信装置と、前記光信号受信装置に、通信データを重畳した光信号を送信する照明器具と、を備えたことを特徴する光伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明器具から送信される光信号を受信する光信号受信装置と、それを備えた光伝送システムとに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、データで変調した照明光を光信号として送信する照明器具と、その光信号を受信してデータを復調し、それを他の電子機器に伝送する光信号受信装置とを備えた光伝送システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。この光伝送システムにおいて、照明器具は、データの有無、及びデータが有るときにはそのデータの値に応じて、それぞれ異なる周波数でもって照明光を変調する。光信号受信装置は、そのような照明光を受光して電気信号に変換する光電変換回路と、その電気信号を基にデータを復調する復調回路と、その復調されたデータの有効性を判断し、有効と判断したデータを他の電子機器に伝送する受信データ処理回路とを備える。
【０００３】
しかしながら、上記の光信号受信装置においては、照明光が光信号であってもそうでなくても、各回路はそれぞれ、光電変換動作、復調動作、データの有効性の判断動作を行うので、各回路の所定動作に必要な電力、すなわち装置の動作電力は、照明光が光信号でない場合であっても、照明光が光信号である場合と略同じとなる。従って、低消費電力化を図ることは難しい。
【特許文献１】特開２００７−２６７０４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記の従来の問題を解決するためになされたものであり、受光した光の中に信号成分が含まれるかどうかを判定し、その判定結果に応じて装置の動作電力を調整することにより、低消費電力化を図ることができる光信号受信装置と、それを備えた光伝送システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、照明器具から送信される通信データが重畳された光信号を受信して電気信号に変換する光電変換部と、前記光電変換部の出力のうち、信号周波数以外の周波数成分を減衰させ、信号周波数成分を抽出するフィルタ部と、前記フィルタ部により抽出された信号周波数成分の電気信号をパルス信号に変換するパルス生成部と、前記パルス生成部により生成されたパルス信号に基づき、前記通信データを復号して外部へ出力する制御部と、を備えた光信号受信装置において、前記制御部は、制御モードとして、通常モードと、該通常モードよりも該装置の動作電力を低くする待機モードとを有し、前記光電変換部の出力に信号周波数成分が含まれているかどうかを判定し、信号周波数成分が含まれていると判定した場合には通常モードを選択し、信号周波数成分が含まれていないと判定した場合には待機モードを選択するものである。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１に記載の光信号受信装置において、前記制御部は、前記光電変換部の出力に信号周波数成分が含まれていないと判定した場合には、前記光電変換部の出力を該装置の充電電力として使用するものである。
【０００７】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の光信号受信装置と、前記光信号受信装置に、通信データを重畳した光信号を送信する照明器具と、を備えたことを特徴する光伝送システムである。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１の発明によれば、光電変換部の出力中の信号周波数成分の有無が判定され、その有無に応じて、通常モード、又は装置の動作電力を低くする待機モードが選択されるので、受光した光の中に信号成分が含まれるかどうかを判定し、その判定結果に応じて装置の動作電力を調整して低くすることができる。従って、低めた動作電力分だけ消費電力を抑えることができ、低消費電力化を図ることができる。
【０００９】
請求項２の発明によれば、光電変換部の出力が装置の充電電力として使用されるので、その出力を装置の動作電力として補充することができ、従って、充電電力分だけ低消費電力化を図ることができる。
また、無信号の照明光、又は太陽光等によって生じる光電変換部の出力を無駄にすることなく、それを充電電力として利用することができるので、電力利用効率の向上を図ることができる。
【００１０】
請求項３の発明によれば、光信号受信装置の動作電力を調整してその消費電力を抑えることができるので、システム全体で低消費電力化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態に係る光信号受信装置と、それを備えた光伝送システムについて図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る光伝送システムの構成を示す。本実施形態の光伝送システム１は、通信データが重畳された照明光を光信号として送信する照明器具２と、照明器具２から送信された光信号を受信する光信号受信装置（以下、受信装置と略記）３とを備える。受信装置３は、自装置に接続された携帯電話、ＰＣ（Personal  Computer）、又はＰＤＡ（Personal  Digital  Assistants）等の電子機器４に、受信した通信データを伝送する。
【００１２】
照明器具２は、蛍光灯２１と、蛍光灯２１を点灯させるインバータ回路２２と、各種データが格納された不揮発性メモリ等で構成される記憶部２３と、記憶部２３に格納されたデータ等を照明光に重畳させて蛍光灯２１から送信するようにインバータ回路２２を制御する制御部２４とを備える。制御部２４は、送信するデータ（以下、通信データという）に応じて、蛍光灯２１による照明光を周波数変調する。
【００１３】
インバータ回路２２は、交流電源を整流して平滑化し、それを高周波電圧に変換して蛍光灯２１に印加する。この高周波電圧の周波数、すなわちインバータ回路２２の動作周波数は、例えば略４０〜１００［ｋＨｚ］のうちのいずれかの値とする。記憶部２３には、照明器具２の位置情報、識別情報等が格納されている。
【００１４】
制御部２４は、マイクロコンピュータ等で構成され、通信データに基づいてインバータ回路２２の動作周波数を変調する。蛍光灯２１から発せられる光は、上記動作周波数の２倍の周波数で強度変化を繰り返すので、動作周波数を変調すると、蛍光灯２１の光強度変化の周波数が変調される。すなわち、蛍光灯２１の光強度が、上記動作周波数の２倍の周波数を持つ搬送波で変調されることになり、この搬送波の周波数が、ベースバンド信号である通信データで変調されることになる。このようにして光信号が生成される。搬送波の周波数は、光強度変化を人間が視認できない程度であることが望ましい。
【００１５】
ここに、光信号の光強度変化の周波数を単に光信号の周波数という。また、通信データの値が“０”、“１”のときの光信号の周波数を、それぞれ、基本周波数、信号周波数という。通信データが無い場合、すなわち無信号の場合、光信号の周波数は、基本周波数と略同じとする。光信号は、例えば、開始符号と、位置情報、識別情報又は付加情報を含むデータ符号と、誤り検出符号と、終端符号とを含む２５６ビットの信号とし、その伝送速度は例えば９６００ｂｐｓとする。
【００１６】
受信装置３は、光信号及び周囲からの外乱光を受光する光電変換部３１と、光電変換部３１の出力のうち、光信号の周波数成分（以下、信号周波数成分と総称）を抽出するフィルタ部３２と、フィルタ部３２により抽出された信号周波数成分の電気信号をパルス信号に変換するパルス生成部３３と、パルス生成部３３により生成されたパルス信号に基づいて通信データを復号し、受信装置３に接続された外部の電子機器４へ出力する制御部３４と、受信装置３の各部に電源を供給する二次電池等から成る充電素子３５とを備える。制御部３４は、制御モードとして、通常モードと、該通常モードよりも受信装置３の動作電力を低くする待機モードとを有し、光電変換部３１の出力に信号周波数成分が含まれているかどうかを判定する。制御部３４は、信号周波数成分が含まれていると判定した場合には通常モードを選択し、信号周波数成分が含まれていないと判定した場合には待機モードを選択し、光電変換部３１の出力を受信装置３の充電電力として使用する。
【００１７】
光電変換部３１は、光を透過するアクリル樹脂等を材料としたレンズと、このレンズを透過した光を受けて電気信号に変換するＰＩＮフォトダイオード又は太陽電池等で構成される光電変換素子とを備える。上記のレンズは、レンズへの入射光を光電変換素子へ導光して入射させるように成形されている。上記の光電変換素子は、可視光線に対する光電変換率が、可視光波長領域外の光に対するそれと比べて高いことが望ましい。この光電変換素子は、照明器具２からの光信号だけでなく、周囲の外乱光も受光するので、光電変換素子の出力には、光信号及び外乱光にそれぞれ対応する成分が含まれ、外乱光による成分はフィルタ部３２により除去される。
【００１８】
光電変換部３１と充電素子３５との間には、それらを電気的に接続したりその接続を遮断したりできるリレー又は誘導コイル等のスイッチ素子が配設されている。スイッチ素子による接続及び遮断動作は制御部３４により制御され、これにより通電制御が行われる。
【００１９】
フィルタ部３２は、ＬＣ型パッシブチェビシェフのバンドパスフィルタ等で構成される。このバンドパスフィルタのパス帯域は、基本周波数及び信号周波数を包含する所定の周波数帯域に設定されている。上記バンドパスフィルタは、その設定された周波数帯域外の周波数成分を減衰させ、このようにして復号処理に不要なノイズを除去する。上述の所定の周波数帯域は、インバータ回路２２の動作周波数を略４０〜１００［ｋＨｚ］のうちのいずれかの値とした場合、例えば略８０〜２００［ｋＨｚ］に設定される。
【００２０】
パルス生成部３３は、フィルタ部３２の出力信号のレベルを、予め設定された閾値と比較する比較回路で構成される。この比較回路はコンパレータＩＣ等で構成され、その出力値は、フィルタ部３２の出力信号のレベルが閾値よりも高いときにはＨｉｇｈとなり、閾値以下のときにはＬｏｗとなる。このようにしてパルス信号が生成される。
【００２１】
制御部３４は、パルス生成部３３で生成されたパルス信号の周波数を計数する計数部３６と、計数部３６による計数結果に基づいて通信データを復号する復号部３７と、復号部３７の出力中に通信データが含まれているか否かを判定し、その判定結果に基づき、制御モードとして通常モードと待機モードのいずれかを選択する判定部３８とを備える。判定部３８は、制御モードの選択結果に基づいて復号部３７による復号動作及び電子機器４への電力供給を制御する。制御部３４は、マイクロコンピュータ又はＤＳＰ（Digital  Signal  Processor）等で構成できる。
【００２２】
計数部３６は、パルス信号の立ち上がりから次の立ち上がりまでの時間、すなわちパルス信号の周期を計時することで、パルス信号の周波数を計数する。パルス信号の周期を計時するため、パルス信号よりも周波数の高いクロック信号が用いられ、パルス信号の１周期におけるクロック信号のサイクル数がカウントされ、そのカウント結果に基づいてパルス信号の周波数が算出される。
【００２３】
復号部３７は、パルス信号の周波数に対応付けされた通信データの値を予め記憶しており、パルス信号の周波数に基づいて通信データを復号する。具体的には、復号部３７は、パルス信号の周波数が光信号の信号周波数と略等しい場合には“１”を出力し、パルス信号の周波数が信号周波数以外の周波数である場合、例えば基本周波数と略等しく又は略０である場合には、“０”を出力する。パルス信号の周波数が略０となる場合としては、障害物等により照明器具２からの光を光電変換部３１が受光できない場合がある。
【００２４】
判定部３８は、復号部３７の出力が“１”であったとき、復号部３７の出力に通信データが含まれていると判定し、すなわち光電変換部３１の出力に信号周波数成分が含まれていると判定する。そして、判定部３８は、制御モードとして通常モードを選択する。判定部３８は、タイマを有しており、復号部３７の出力が“１”となったときからタイマにより所定時間を計時し、その計時中は通常モードを選択し続ける。タイマによる計時は、復号部３７の出力が“１”となる度にリセットされ、再び初めから行われる。通常モードを選択している間、判定部３８は、復号部３７に復号動作を行わせ、通信データを電子機器４へ伝送する。通常モード時には、電子機器４の駆動電力を補充するため充電素子３５から電子機器４へ電力が供給されてもよい。また、受信装置３に各種情報を表示する表示器が搭載されている場合には、充電素子３５からその表示器へ電力が供給されていてもよい。
【００２５】
判定部３８は、タイマにより所定時間を計時し終えたとき、すなわち復号部３７の出力が所定時間“０”であったとき、その出力には通信データが含まれていないと判定し、すなわち光電変換部３１の出力に信号周波数成分が含まれていないと判定する。そして、判定部３８は、制御モードとして待機モードを選択する。通信データとして“０”が続く場合には、照明器具２からの通信が終了した場合、すなわち無信号の場合と、障害物等により照明器具２からの光が光電変換部３１に届かない場合とが含まれる。このような場合において、通信データとして“０”が続いたときに通信中にも拘らず通信が終了したと誤判定されることを防ぐため、通信データは所定時間以上“０”が続くことがないように符号化されていることが望ましい。また、通信が遮断された後に通信が回復した時に、通信データの内容を認識できなくなることを防ぐため、照明器具２は、データの始まりを示す所定の開始信号が挿入された一纏まりの通信データを複数回、送信することが望ましい。
【００２６】
図２は、受信装置３の判定部３８が待機モードを選択したときの動作状態を示す。判定部３８は、待機モードを選択したとき、復号部３７（破線で示す）へのクロック信号の供給を遮断して復号部３７の動作を停止させる。上記のクロック信号は、計数部３６、復号部３７及び判定部３８の各部間で処理の同期を取るための信号である。また、判定部３８は、通常モード時に電子機器４へ電力を供給していた場合、その供給を停止する。また、受信装置３に上記の表示器が搭載されていて、通常モード時にその表示器に電力を供給していた場合には、その電力供給を停止する。上述のクロック信号の供給停止及び電力供給の停止は、受信装置３の動作電力の低減に寄与する。さらに、判定部３８は、上記のスイッチ素子を制御して、光電変換部３１と充電素子３５との間を通電させ、光電変換部３１の出力を使用して充電素子３５を充電する。
【００２７】
図３は、受信装置３の各種信号のタイムチャート例を示す。ここで、（１）照明器具２における通信データのビットレートは略９６００ｂｐｓとし、これに伴ってパルス幅は略１０４［μｓ］とする。また、通信データの値“１”に対応する光信号の信号周波数を略１３０［ｋＨｚ］とし、通信データの値“０”に対応する光信号の基本周波数を略１００［ｋＨｚ］とする。
【００２８】
（２）光電変換部３１の出力信号は、光信号成分と、外乱光による雑音成分を含むが、（３）フィルタ部３２の出力信号は、雑音成分が殆んど除去され、その周波数は通信データに応じて略１３０又は１００［ｋＨｚ］となる。従って、（４）パルス生成部３３の出力信号の周期は、通信データの値“１”に対応して略７．７［μｓ］となり、また通信データの値“０”に対応して略１０［μｓ］となる。
【００２９】
ここで、上記のパルス信号の周波数を計数するため計数部３６により使用されるクロック信号の周波数が略１０［ＭＨｚ］（周期０．１［μｓ］）に設定されているとする。計数部３６は、パルス信号の立ち上がりから次の立ち上がりまでのクロック信号のサイクル数を計数する。その計数結果は、パルス信号の周波数が略１３０［ｋＨｚ］のとき、略７７サイクル（＝７．７［μｓ］÷０．１［μｓ］）となり、パルス信号の周波数が略１００［ｋＨｚ］のとき、１００サイクル（＝１０［μｓ］÷０．１［μｓ］）となる。これら計数結果に基づき、計数部３６は、パルス信号の周波数を略１３０又は１００［ｋＨｚ］と計数する。
【００３０】
復号部３７は、光信号の周波数すなわちパルス信号の周波数と、通信データの値との対応関係を記憶しており、（上記（４））パルス信号の周波数が略１３０、１００［ｋＨｚ］（信号周波数、基本周波数）であるとき、（５）通信データとしてそれぞれ“１”、“０”を復号する。復号された通信データの値が“１”のとき、（６）復号部３７はタイマにより所定時間のカウントを開始し、（７）判定部３８は受信装置３の制御モードとして通常モードを選択する。（８）通信データの値が“１”となる度に、（９）上記のカウントはリセットされ、再カウントが開始される。
【００３１】
（１０）障害物により照明器具２からの通信が遮断され、（１１）復号部３７により復号される通信データとして“０”が続き、（１２）タイマによる所定時間のカウントが終了すると、（１３）判定部３８は受信装置３の制御モードとして、通常モードよりも動作電力の低い待機モードを選択する。
【００３２】
上記のように構成され動作する本実施形態の受信装置３においては、光電変換部３１の出力中の信号周波数成分の有無が判定され、その有無に応じて、通常モード、又は受信装置３の動作電力を低くする待機モードが選択される。このため、受光した光の中に信号成分が含まれるかどうかを判定し、その判定結果に応じて受信装置３の動作電力を調整して低くすることができる。従って、低めた動作電力分だけ消費電力を抑えることができ、受信装置３の低消費電力化を図ることができる。その結果、光伝送システム１全体の低消費電力化を図ることができる。
【００３３】
また、光電変換部３１の出力が受信装置３の充電電力として使用されるので、その出力を受信装置３の動作電力として補充することができ、従って、充電電力分だけ低消費電力化を図ることができる。
【００３４】
また、照明器具２からの無信号の照明光、又は他の照明器具からの光若しくは太陽光等の外乱光によって生じる光電変換部３１の出力を無駄にすることなく、それを充電電力として利用することができるので、電力利用効率の向上を図ることができる。
【００３５】
なお、照明器具２の詳細な構成は、特開昭６０−３２４４３号公報、特開平６−２０７８５号公報、又は特開２００２−１９０７７６号公報に記載の照明器具と略同等に構成されていることが望ましい。
【００３６】
また、光電変換部３１のレンズの形状、すなわちレンズの外形は、例えば直方体状又は立方体状とするが、これに限定されない。レンズは、所定波長の光のみを光電変換素子に入射させるように成形されていても、又は指向性を持っていてもよい。
【００３７】
本発明は、上記の実施形態の構成に限定されるものでなく、使用目的に応じ、様々な変形が可能である。例えば、照明器具２の光源は、蛍光灯２１ではなく、ＬＥＤで構成されていてもよい。この場合、インバータ回路２２の代わりに、ＬＥＤを点灯させる直流電源回路が設けられる。そして、光信号の基本周波数は例えば略０［Ｈｚ］とされる。
【００３８】
また、受信装置３は、電子機器４に搭載されていてもよい。また、光電変換部３１の光電変換素子は、ＰＩＮフォトダイオードの代わりに、フォトトランジスタ又はフォトダイオード及びそれらの出力信号を増幅する増幅回路を集積したフォトＩＣで構成されて構わない。この増幅回路は、例えば、汎用のオペアンプＩＣ等で構成される差動増幅回路とするが、オペアンプＩＣの代わりにトランジスタで構成されるものであってもよい。光電変換部３１の出力信号の電圧値が復号処理に十分なレベルである場合には、上記の増幅回路は省略してもよい。
【００３９】
また、充電素子３５は、受信装置３ではなく、電子機器４に内蔵されていてもよい。また、判定部３８は、復号部３７の出力に通信データが含まれているかどうかを、通信データの開始信号の有無に基づいて判定してもよい。
【００４０】
また、判定部３８は、待機モード選択時に、復号部３７へのクロック信号の供給を停止させる代わりに、復号部３７及び判定部３８を含む制御部３４を構成するマイクロプロセッサ又はＤＳＰ等の駆動周波数を下げるため駆動電圧を低くしてもよい。待機モードでは、復号部３７による復号処理が不要となり、従って制御部３４の負荷が減るので、駆動周波数を下げても、制御部３４は、所定時間内で、その他の処理を済ますことができる。そこで、制御部３４が少なくとも必須の処理を実行できる周波数まで駆動周波数を低くするように駆動電圧を下げることで、制御部３４の動作電力の低減、引いては受信装置３の動作電力の低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施形態に係る光伝送システムの電気的ブロック図。
【図２】上記システムの光信号受信装置において判定部が待機モードを選択したときの動作状態を示す電気的ブロック図。
【図３】上記受信装置の各種信号のタイムチャート。
【符号の説明】
【００４２】
１  光伝送システム
２  照明器具
３  光信号受信装置
３１  光電変換部
３２  フィルタ部
３３  パルス生成部
３４  制御部
３５  充電素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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