(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
データ信号のデータシンボルを照明装置の輝度出力へ埋め込む前記照明装置であって、
フレーム期間内において第１ベースパターンを受信し、前記フレーム期間内において第２ベースパターンを受信し、前記データシンボルが当該照明装置の前記輝度出力に埋め込まれるように、前記データ信号に応答して、前記第１ベースパターンに対して前記フレーム期間内において前記第２ベースパターンを位相シフトさせることにより、シフトされた第２パターンを生成するコントローラと、
前記第１ベースパターンに応答して第１輝度出力を生成する第１光源と、
前記シフトされた第２パターンに応答して第２輝度出力を生成する第２光源と、
を含み、
当該照明装置の前記輝度出力は、前記第１輝度出力及び前記第２輝度出力を含み、
前記第１輝度出力及び前記第２輝度出力は、異なる出力スペクトルを有し、
前記データ信号がバイナリ信号であって、当該バイナリ信号が論理「０」を示す場合は、前記第１ベースパターンに対して前記第２ベースパターンを第１の方向に位相シフトさせる一方、当該バイナリ信号が論理「１」を示す場合は、前記第１ベースパターンに対して前記第２ベースパターンを前記第１の方向とは異なる第２の方向に位相シフトさせる、
照明装置。
【請求項２】
データ信号のデータシンボルを照明装置の輝度出力へ埋め込む前記照明装置であって、
フレーム期間内において第１ベースパターンを受信し、前記フレーム期間内において第２ベースパターンを受信し、前記データシンボルが当該照明装置の前記輝度出力に埋め込まれるように、前記データ信号に応答して、前記第１ベースパターンに対して前記フレーム期間内において前記第２ベースパターンを位相シフトさせることにより、シフトされた第２パターンを生成するコントローラと、
前記第１ベースパターンに応答して第１輝度出力を生成する第１光源と、
前記シフトされた第２パターンに応答して第２輝度出力を生成する第２光源と、
を含み、
当該照明装置の前記輝度出力は、前記第１輝度出力及び前記第２輝度出力を含み、
前記第１輝度出力及び前記第２輝度出力は、異なる出力スペクトルを有し、
前記コントローラは、更に、
前記フレーム期間内において第３ベースパターンを受信し、
前記データシンボルが当該照明装置の前記輝度出力に埋め込まれるように、前記データ信号に応答して、前記第１ベースパターンに対して前記フレーム期間内において前記第３ベースパターンを位相シフトさせることにより、シフトされた第３パターンを生成し、
当該照明装置は、前記シフトされた第３パターンに応答して第３輝度出力を生成する第３光源を含み、
当該照明装置の前記輝度出力は、前記第３輝度出力を含み、
前記第１輝度出力、前記第２輝度出力、及び前記第３輝度出力は、異なる出力スペクトルを有する、
照明装置。
【請求項３】
請求項２に記載の照明装置であって、前記データ信号を第１データストリーム及び第２データストリームへ逆多重化する逆多重化器を含み、前記コントローラは、前記データ信号の前記第１データストリームに応答して、前記第２ベースパターンを位相シフトさせることにより前記シフトされた第２パターンを生成し、前記データ信号の前記第２データストリームに応答して、前記第３ベースパターンを位相シフトさせることにより前記シフトされた第３パターンを生成させる、照明装置。
【請求項４】
請求項１に記載の照明装置であって、前記データ信号はバイナリ信号であり、前記輝度出力に埋め込まれる前記データシンボルは、前記第１ベースパターンに対して前記第２ベースパターンの位相シフトの方向により決定される、照明装置。
【請求項５】
データ信号のデータシンボルを照明装置の輝度出力へ埋め込む前記照明装置であって、
フレーム期間内において第１ベースパターンを受信し、前記フレーム期間内において第２ベースパターンを受信し、前記データシンボルが当該照明装置の前記輝度出力に埋め込まれるように、前記データ信号に応答して、前記第１ベースパターンに対して前記フレーム期間内において前記第２ベースパターンを位相シフトさせることにより、シフトされた第２パターンを生成するコントローラと、
前記第１ベースパターンに応答して第１輝度出力を生成する第１光源と、
前記シフトされた第２パターンに応答して第２輝度出力を生成する第２光源と、
を含み、
当該照明装置の前記輝度出力は、前記第１輝度出力及び前記第２輝度出力を含み、
前記第１輝度出力及び前記第２輝度出力は、異なる出力スペクトルを有し、
前記データ信号はマルチレベル信号であり、前記輝度出力に埋め込まれる前記データシンボルは、前記第１ベースパターンに対して前記第２ベースパターンの位相シフトの方向及び量により決定される、照明装置。
【請求項６】
請求項１に記載の照明装置であって、光学的受信器へ、前記第１ベースパターン及び前記第２ベースパターン、又はこれらを得るためのパラメータを供給する手段を含む、照明装置。
【請求項７】
請求項１記載の前記照明装置との使用に関して構成される光学的受信器であり、当該光学的受信器は、
前記照明装置の第１輝度出力及び第２輝度出力を個別に検出する光学的検出器と、
フレーム期間内において第１ベースパターンを受信し、前記フレーム期間内において第２ベースパターンを受信し、前記照明装置の前記検出される第２輝度出力に基づき、シフトされる第２パターンを受信し、前記フレーム期間に関して前記第２ベースパターン及び前記第１ベースパターン間の第１位相差を決定し、前記フレーム期間に関して前記シフトされた第２パターン及び前記第１ベースパターン間の第２位相差を決定し、前記フレーム期間に関して前記第２位相差を前記第１位相差と比較することによってデータ信号のデータシンボルを決定する処理ユニットと、
を含む、
光学的受信器。
【請求項８】
データ信号のデータシンボルを自身の輝度出力へ埋め込む照明装置との使用に関して構成される光学的受信器であり、当該光学的受信器は、
前記照明装置の第１輝度出力及び第２輝度出力を個別に検出する光学的検出器であって、
前記第１輝度出力及び前記第２輝度出力は、異なる出力スペクトルを有し、
前記照明装置の前記輝度出力は、前記第１輝度出力及び前記第２輝度出力を含む、
光学的検出器と、
処理ユニットであって、
フレーム期間内において第１ベースパターンを、及び、前記フレーム期間内において第２ベースパターンを、受信し、
前記照明装置の前記検出される第２輝度出力に基づき、シフトされる第２パターンを受信し、
前記フレーム期間に関して前記第２ベースパターン及び前記第１ベースパターン間の第１位相差を決定し、
前記フレーム期間に関して前記シフトされた第２パターン及び前記第１ベースパターン間の第２位相差を決定し、
前記フレーム期間に関して前記第２位相差を前記第１位相差と比較することによって前記データシンボルを決定する、処理ユニットと、
を含み、
当該光学的受信器は、更に、メモリを含み、
前記第１ベースパターン及び前記第２ベースパターンは、前記メモリに記憶され、
前記処理ユニットは、前記メモリから前記第１ベースパターン及び前記第２ベースパターンを受信する、
光学的受信器。
【請求項９】
請求項７に記載の光学的受信器であって、前記処理ユニットは、前記照明装置から前記第１ベースパターン及び前記第２ベースパターンを受信する、光学的受信器。
【請求項１０】
請求項７に記載の光学的受信器であって、前記データ信号はバイナリ信号であり、前記データシンボルは、前記第１ベースパターンに対して前記第２ベースパターンの位相シフトの方向により決定される、光学的受信器。
【請求項１１】
請求項１に記載の１つ又は複数の照明装置、及び請求項７に記載の少なくとも１つの光学的受信器を含むリモートコントロールを含む照明システムであって、前記１つ又は複数の照明装置は、前記リモートコントロールを使用して制御される、照明システム。
【請求項１２】
データ信号のデータシンボルを照明装置の輝度出力へ埋め込む方法であって、当該方法は、
フレーム期間内において第１ベースパターン及び第２ベースパターンを受信するステップと、
前記データシンボルが当該照明装置の前記輝度出力に埋め込まれるように、前記データ信号に応答して、前記第１ベースパターンに対して前記フレーム期間内において前記第２ベースパターンを位相シフトさせることにより、シフトされた第２パターンを生成するステップと、
前記第１ベースパターンに応答して第１輝度出力を生成するステップと、
前記シフトされた第２パターンに応答して第２輝度出力を生成するステップと、
を含み、
当該照明装置の前記輝度出力は、前記第１輝度出力及び前記第２輝度出力を含み、
前記第１輝度出力及び前記第２輝度出力は、異なる出力スペクトルを有し、
前記データ信号がバイナリ信号であって、当該バイナリ信号が論理「０」を示す場合は、前記第１ベースパターンに対して前記第２ベースパターンを第１の方向に位相シフトさせる一方、当該バイナリ信号が論理「１」を示す場合は、前記第１ベースパターンに対して前記第２ベースパターンを前記第１の方向とは異なる第２の方向に位相シフトさせる、
方法。
【請求項１３】
データ信号のデータシンボルを照明装置の輝度出力へ埋め込む方法であって、当該方法は、
フレーム期間内において第１ベースパターン及び第２ベースパターンを受信するステップと、
前記データシンボルが当該照明装置の前記輝度出力に埋め込まれるように、前記データ信号に応答して、前記第１ベースパターンに対して前記フレーム期間内において前記第２ベースパターンを位相シフトさせることにより、シフトされた第２パターンを生成するステップと、
前記第１ベースパターンに応答して第１輝度出力を生成するステップと、
前記シフトされた第２パターンに応答して第２輝度出力を生成するステップと、
を含み、
当該照明装置の前記輝度出力は、前記第１輝度出力及び前記第２輝度出力を含み、
前記第１輝度出力及び前記第２輝度出力は、異なる出力スペクトルを有し、
前記フレーム期間内において第３ベースパターンを受信するステップと、
シフトされた第３パターンに応答して第３輝度出力を生成するステップと、
を含み、
前記シフトされた第３パターンは、前記データシンボルが当該照明装置の前記輝度出力に埋め込まれるように、前記データ信号に応答して、前記第１ベースパターンに対して前記フレーム期間内において前記第３ベースパターンを位相シフトさせることにより生成され、
当該照明装置は、更に、第３光源を含み、
当該照明装置の前記輝度出力は、更に、前記第３輝度出力を含み、
前記第１輝度出力、前記第２輝度出力、及び前記第３輝度出力は、異なる出力スペクトルを有する、
方法。
【請求項１４】
請求項１２に記載の方法であって、前記データ信号はバイナリ信号であり、前記輝度出力に埋め込まれる前記データシンボルは、前記第１ベースパターンに対して前記第２ベースパターンの位相シフトの方向により決定される、方法。
【請求項１５】
請求項７に記載の光学的受信器において実行される場合に、
フレーム期間に関して、第２ベースパターン及び第１ベースパターン間の第１位相差を決定するステップと、
前記フレーム期間に関して、シフトされた第２パターン及び前記第１ベースパターン間の第２位相差を決定するステップと、
前記フレーム期間に関して、前記第２位相差を前記第１位相差と比較することによってデータ信号のデータシンボルを決定するステップと、
を実行するように構成されるソフトウェアコード部分を含む計算機プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施例は、概して、照明装置、光学的受信器、照明システム及び方法の分野に関し、より具体的には、データ信号のデータシンボルをこのような照明装置の輝度出力へ埋め込む装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、消費者が特定の部屋又は空間に関して望ましい雰囲気を得ることを可能にさせる高度に進化した照明システムが開発されている。これらの照明システムは、従来型の個々の光源の制御（スイッチオン／オフ及び調光）を、光源の群が同時に制御されるようなシーンセッティングへと移行させている。このような照明システムの例は、構造物（例えば、部屋、ロビー又は乗り物）における複数の群の光源の構成である。
【０００３】
これらのシーンセッティング応用例に関して、直感的なユーザ相互作用は、最も重要な成功要因のうちの一つとして認識されている。光源の位置特定された識別、性能、及び電流設定などの、光源に関連付けられる情報をユーザに提供することは、直感的な相互作用を可能にするための重要な鍵である。このような情報をユーザへ提供するために提案されている1つの技術は、埋め込まれたコードが消費者へは不可視であるような形態で照明装置の輝度出力を変調することにより１つの光源又は一群の光源を識別するコード（「識別子」とも称される）を埋め込むことに基づく。埋め込まれたコードは、光学的受信器によって受信され、この光学的受信器は、例えば、照明装置を制御するリモートコントロールにおいて実施化され得る、又は、スイッチ若しくはセンサ装置などの別のユニットに含まれ得る。
【０００４】
この技術の初期の実施例は、光源の光出力強度において識別子を埋め込むことに基づいていた。しかし、人間の目は、光の色の変化よりも光の出力の変化により敏感であることが後に示された。結果として、色出力において識別子を埋め込むようなより新しい方法が提案されており、この場合、異なる色のチャネルからの色が混合される。例えば、米国特許出願書類第2007/0008258号は、データを異なる色のチャネルに個別に埋め込む方法であって、色一致受信器を有する方法を開示する。米国特許出願書類第2007/0008258号は、異なる波長の光をそれぞれ発し且つ２つ又はそれ以上の異なる波長の光の組み合わせによる発光に関する光を提供する多重発光ダイオードを有する送信器を含む光学的通信システムを記載する。送信器は、一連の入力信号を、異なる波長の光に対応する多重信号へ分割し、多重信号のそれぞれを多重発光要素へ供給し、そして多重発光要素の発光強度を変調させることによって符号分割多重アクセス通信方式を実行する。この光学的通信システムは、対応する波長のそれぞれに関する送信器からの光学的信号を受信する多重光受信要素を含む受信器を有する端末機器も含む。端末機器の受信器は、多重光受信要素からの受信信号から出力信号を生成する。
【０００５】
強度を変調させることによるデータの埋め込み及び色を変調させることによるデータの埋め込みの両方は、色チャネル毎の変動する時間平均出力を生じさせる。結果として、照明装置の輝度出力に識別子を埋め込む全ての前述の実施例の１つの欠点は、適度に高いスイッチング周波数が使用されない場合に目に見えるフリッカが発生することである。前述の実施例の別の欠点は、特に長いアドレス（例えば、ワールドワイドで固有なアドレス）が光源の識別に関して使用される場合における、低いデータスループットである。
【０００６】
上述の記載が例証するように、従来技術において必要とされるのは、目に見えるフリッカを防ぎ得、且つスイッチング周波数を増加させることなくデータスループットを増加させ得る照明装置の輝度出力へデータを埋め込む技術である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、データシンボルを輝度出力に埋め込まれることが可能である照明装置、照明システム、及び方法を提供することである。本発明の目的は、埋め込まれたデータを含む輝度出力を受信及び処理することが可能である光学的受信器を提供することでもある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の１つの実施例は、データ信号の１つ又は複数のデータシンボルを照明装置の輝度出力へ埋め込む照明装置を開示する。当該照明装置は、フレーム期間内において第１ベースパターン及び第２ベースパターンを、受信するコントローラを含み、この場合、本文書で使用されるように、「ベースパターン」という用語は、１つのフレーム期間内における１つ又は複数ベースパルスを参照する。コントローラは、更に、前記１つ又は複数のデータシンボルが当該照明装置の前記輝度出力に埋め込まれるように、前記データ信号に応答して、前記第１ベースパターンに対して前記フレーム期間内において前記第２ベースパターンを位相シフトさせることによりシフトされた第２パターンを生成するように構成される。本文書で使用されるように、「パターン」という用語は、１つのフレーム期間内における１つ又は複数のパルスを参照する。コントローラは、ハードウェア、ソフトウェア、又はハードウェアとソフトウェアとの両方を有するハイブリッド解決法として実施化され得る。装置は、第１及び第２光源をも含む。第１光源は、前記第１ベースパターンに応答して第１輝度出力を生成するように構成される。第２光源は、コントローラによって生成される前記シフトされた第２パターンに応答して第２輝度出力を生成するように構成され、前記第１輝度出力及び前記第２輝度出力は、異なる出力スペクトルを有する。当該照明装置の前記輝度出力は、前記第１輝度出力及び前記第２輝度出力の両方を含む。
【０００９】
更に、データ信号の１つ又は複数のデータシンボルを照明装置の輝度出力へ埋め込む方法が開示される。当該方法は、フレーム期間内において第１ベースパターン及び第２ベースパターンを受信するステップと、前記１つ又は複数のデータシンボルが当該照明装置の前記輝度出力に埋め込まれるように、データシンボルを含む前記データ信号に応答して、前記第１ベースパターンに対して前記フレーム期間内において前記第２ベースパターンを位相シフトさせることによりシフトされた第２パターンを生成するステップと、を含む。当該方法は、前記第１ベースパターンに応答して第１輝度出力を生成するステップと、前記シフトされた第２パターンに応答して第２輝度出力を生成するステップと、をも含む。当該照明装置の前記輝度出力は、前記第１輝度出力及び前記第２輝度出力を含み、前記第１輝度出力及び前記第２輝度出力は、異なる出力スペクトルを有する。
【００１０】
照明装置の輝度出力からデータ信号のデータシンボルを取得するのを可能にするために、光学的受信器が開示される。開示される光学的受信器は、照明装置第１輝度出力及び第２輝度出力を個別に検出するように構成される光学的検出器を含み、この場合、当該照明装置の前記輝度出力は、前記第１輝度出力及び前記第２輝度出力を含み、前記第１輝度出力及び前記第２輝度出力は、異なる出力スペクトルを有する。このような機能性は、例えば、異なる色フィルタを含むフォトセンサの使用などにより、実施化され得る。受信器は、更に、フレーム期間に関して第１ベースパターン及び第２ベースパターンを受信し、照明装置の検出された第２輝度出力に基づいてシフトされた第２パターンを受信するように構成される処理ユニットを含む。加えて、処理ユニットは、フレーム期間に関して、第２ベースパターン及び第１ベースパターン間の第１位相差を決定し、及び、前記フレーム期間に関してシフトされた第２パターン及び前記第１ベースパターン間の第２位相差を決定するように構成される。更に、処理ユニットは、前記フレーム期間に関して前記第２位相差を前記第１位相差と比較することによってデータ信号の１つ又は複数のデータシンボルを決定するように構成される。このような受信器は、例えば、照明装置を制御するリモートコントロールにおいて実施化され得る、又は、スイッチ若しくはセンサ装置などの別のユニットに含まれ得る。
【００１１】
本文書で使用されるように、「位相シフト」又は「位相差」は、１つのフレーム期間内における参照チャネルのパターンと非参照チャネルのパターンとの間の時間差を参照する。「色チャネル」又は「チャネル」という用語は、実質的に同一の出力スペクトルを有する１つ又は複数の光源（すなわち、実質的に同一の色の光源の一群）を参照する。ベースパターンの位置が一定に維持されるチャネルは、ここでは、「参照チャネル」と称される。ベースパターンの位置が参照チャネルのベースパターンに対して位相シフトされるチャネルは、「非参照チャネル」と称される。本文書で使用されるように、「パターンの位置」又は「パルスの位置」というフレーズは、１つのフレーム期間内におけるパターンの一時的なポジションを参照する。したがって、例えば、「ベースパターンの位置が位相シフトされるチャネル」は、ベースパターンの一時的なポジションがシフトされる（すなわち、時間的にシフトされる）チャネルを参照する。
【００１２】
１つのフレーム期間を用いて（すなわち、第１のベースパターン、第２のベースパターン、第３のベースパターン）繰り返すパターンのいずれもが、（フレーム期間を用いて繰り返すパターンがパルス幅変調信号を構成するような場合）そのフレーム期間内において単一のパルスを、又は（フレーム期間を用いて繰り返すパターンがパルス密度変調信号を構成するような場合）そのフレーム期間内において１つより多くのパルスを含み得る。
【００１３】
本発明の要旨は、フレーム期間内において非参照チャネルのベースパターンの位置を環状に位相シフトさせることによって（すなわち、位相差を変調させることによって）、照明装置の輝度出力へデータを埋め込むことに含まれる。この解決法を用いると、照明装置の短時間平均光出力は一定を維持され、目に見えるフリッカを減少させ、従来技術に対してより低いスイッチング周波数の使用を可能にさせる。受信器は、非参照色チャネルのそれぞれに関するフレーム期間のそれぞれに関して、参照及び非参照チャネルのベースパターン間の位相差を、参照チャネルのベースパターンと非参照チャネルのシフトされたパターンとの間の位相差と、比較することによって、埋め込まれたデータを抽出し得る。
【００１４】
光源は、高／低圧ガス放電光源、無機／有機発光ダイオード、レーザダイオード、白熱光源、又はハロゲン光源を含み得る。照明装置の輝度出力に埋め込まれるデータは、光源の位置特定された識別、能力及び電流設定、又は光源に関連される他の種類の情報を含み得る。しかし、開示される照明装置は、空間又は領域を照らす目的に関して必ずしも適用されず、データ通信そのものに関しても適用され得ることを特記されるべきである。例として、照明装置は、ネットワークへのアクセスポイントを構成し得る。このような応用例に関して、照明装置によって生成される輝度出力の少なくとも一部は、可視スペクトルの外側に位置し得る（すなわち、システムの光源のうちの１つの光出力は可視スペクトルの外側に位置し得る）。
【００１５】
位相差のバイナリ変調は必要でないことも特記されるべきである。振幅変調制御信号を用いたアナログ変調又は多重レベルを含むデジタル変調を含む、他の種類の変調も着想されている。位相シフトは、例えば、２つのビットが１つのフレーム期間内における輝度出力に含まれるにさせる４つのポジションを有し得る。請求項４、５、１０及び１４は、有利に、照明装置の輝度出力に埋め込まれるデータ信号の種類における差（すなわち、変調技術における差）を可能にさせる。
【００１６】
請求項２、３及び１３の実施例は、１つのフレーム期間内におけるより高いデータレートを可能にする。請求項２及び１３の実施例は、更なる光源を提供し、したがって、輝度出力においてデータシンボルを埋め込むために変調され得る更なる位相差を提供する。請求項３の実施例は、データ信号を非参照色チャネルのそれぞれに関して個別のデータストリームへ分離する手段を提供する。
【００１７】
請求項６及び９の実施例は、光学的受信器が照明装置の輝度出力に埋め込まれるデータシンボルを取得するために使用されるベースパターンを入手することを可能にさせる。特定の実施例において、照明装置は、照明装置内のコントローラが開始する前に、又はコントローラが第２のベースパターンを位相シフトするのを停止した後に、のいずれかに、第１ベースパターン及び第２ベースパターンを光学的受信器へ直接提供し得る（請求項６及び９）。他の実施例において、受信器は、ベースパターンを記憶するメモリを含み得る（請求項８）。更に他の実施例において、受信器は、（無線で）受信される光信号からベースパターンを入手するように構成され得る。例えば、照明装置の光源は、トレーニング期間の継続時間に関して対応するベースパターンに応答して対応する輝度出力を生成するように構成され得る。トレーニング期間において、受信器は、照明装置の検出される輝度出力からベースパターンを入手し得るが、その理由は、この期間において、コントローラは、第２ベースパターンを位相シフトしないからである。このようなトレーニング期間は、例えば、色チャネルの調光レベルが変更される度に発生し得る。受信される光信号から入手されるベースパターンは、後の使用のために、光学的受信器内のメモリに記憶され得る。代替的に、光学的受信器は、ベースパターン自体を受信しないが、ベースパターンの派生物（すなわち、ベースパターンが入手され得るパラメータ）を受信し得る。例えば、照明装置は、調光の種類（例えば、ＰＷＭ）及び調光のレベル（例えば、４６％）などの、ベースパターンを記述するパラメータを提供し得る。ベースパターンは、この場合、光学的受信器において生成され得、有利には、光学的受信器へ提供される通信の量を低減させる。別の実施例において、ベースパターンを記述するパラメータは、受信される光信号から抽出され得る。更に別の実施例において、ベースパターンは、色チャネル毎のデューティサイクルを推定することによって（すなわち、光源が「オン」の位置にスイッチされる時間のパーセンテージがどれくらいかを推定することによって）、及び対応するベースパターンを局所的に生成することによって、入手され得る。このような推定及びベースパターン生成は、光学的受信器内の処理ユニットにおけるアルゴリズムを用いて、又は、光学的受信器内のメモリに記憶されるルックアップテーブルを用いて、実施化され得る。
【００１８】
請求項１５の実施例は、請求項７に記載の機能性を実行させるためのソフトウェアコード部分を含む計算機プログラムを提供する。このような計算機プログラムは、例えば、既存の光学的受信器へダウンロードされ得る、又は光学的受信器の製造時に記憶され得る。
【００１９】
最後に、照明装置及び光学的受信器を収容するリモートコントロールを含む照明システムが提案される（請求項１１）。
【００２０】
以下において、本発明の実施例がより詳細に記載される。しかし、この実施例は、本発明に関する保護の範囲を制限するように解釈され得ないことを理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図1は、本発明の一つの実施例に従う構造に導入される照明システムの概略図である。
【図２】図２は、本発明の一つの実施例に従う構造に導入される照明装置の概略図である。
【図３】図３は、様々な調光方法の概略図である。
【図４】図４は、本発明の一つの実施例に従う、照明装置の輝度出力へデータシグナルの一つ又は複数のデータ信号を埋め込む方法のステップのフロー図である。
【図５】図５は、本発明の一つの実施例に従う、色間位相変調の概略図である。
【図６】図６は、本発明の別の実施例に従う照明装置の概略図である。
【図７】図７は、本発明の一つの実施例に従う光学的受信器の概略図である。
【図８Ａ】図８Ａは、本発明の一つの実施例に従う２つのＰＷＭ色チャネルに関するベースパルスとの相関性を例示する。
【図８Ｂ】図８Ｂは、本発明の一つの実施例に従う２つのＰＷＭ色チャネルに関するハイパスフィルタ処理信号の相関性を例示する。
【図９】図９は、本発明の一つの実施例に従う、２つのＰＤＭ色チャネルに関する出力相関性を例示する。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下の説明において、多数の特定の詳細が、本発明のより十分な理解を提供するために開示される。しかし、当業者にとって、本発明は、これらの特定の詳細のうちの一つ又は複数を用いずとも実施化され得ることは明らかである。他の例において、よく知られている構成は、本発明を曖昧にすることを避けるために記載されていない。
【００２３】
図１は、インストールされた照明システム１１０を有する構造物１００（この場合、部屋）を示す。照明システム１１０は、複数の照明装置１２０を含む。照明装置１２０は、高／低圧ガス放電光源、無機／有機発光ダイオード、レーザダイオード、白熱光源、又はハロゲン光源を含み得る。照明システム１１０は、更に、ユーザに照明装置１２０を制御させるリモートコントロール１３０を含み得る。
【００２４】
図２は、本発明の一つの実施例に従う照明装置２００の概略図である。照明装置２００は、少なくともコントローラ２１０、光源２２０−１及び光源２２０−２を含み、そして、光設定に従い輝度出力２０５を生成するように構成される。照明装置２００は、以下のように動作するように構成される。図２に示されるように、照明装置２００に関する光設定は、（任意選択的に、照明装置２００に含まれ得る）光パターン生成器２３０へ供給される。光設定は、平均輝度出力２０５が、例えば光束で規定される光出力、及び色などに関して、何であるかを示す。光設定は、リモートコントロール１３０を介してユーザによって提供され得る、又は、プリプログラムされて、シーン設定を制御する外部ユニットから提供され得る。代替的に、光設定は、プリプログラムされ、そして、光パターン生成器２３０内に又は照明装置２００内におけるメモリに記憶され得る。光パターン生成器２３０は、光設定を異なる光チャネルに関する異なる電気的駆動信号へ翻訳し、この駆動信号を制御器２１０へ供給する。同様に、本文書で使用されるように、「色チャネル」という用語は、ほぼ同一の出力スペクトルを有する一つ又は複数の光源（すなわち、ほぼ同一の色の光源の集合）を参照する。そして、制御器２１０は、輝度出力２０５を生成するために、対応する駆動信号を用いてこれらの異なる光源を駆動させる。したがって、コントローラ２１０は、輝度出力２２５−１を生成するために第１駆動信号を用いて光源２２０−１を駆動させ、輝度出力２２５−２を生成するために第２駆動信号を用いて光源２２０−２を駆動させるように構成される。輝度出力２２５−１・２２５−２は、異なる出力スペクトルを有する（すなわち光源２２０−１及び光源２２０−２は異なる色チャネルである）。照明装置２００の輝度出力２０５は、輝度出力２２５−１及び輝度出力２２５−２の両方を含む。
【００２５】
上述のように、光設定は、照明装置２００の輝度出力２０５が、例えば光の色などに関して、何であるかを示す。輝度出力２０５の色変化は、光パターン生成器２３０からコントローラ２１０へ提供される駆動信号を制御することにより異なる色チャネルを異なるように調光することによって達成され得る。チャネル毎の一定の調光レベルに関して、光パターン生成器２３０からコントローラ２１０へ供給される駆動信号は、特定のフレーム期間を用いて反復する反復パルスパターンを含む。一つの種類の調光は、パルス密度変調（ＰＤＭ）を用いて、実施化され得、この場合、パルスの密度は、平均光電力出力に対応する。別の種類の調光は、パルス幅変調（ＰＷＭ）を用いて実施化され得、この場合、光源は、フレーム期間のあるパーセンテージの時間においてのみオンレベルへスイッチされ、残りの時間においては、オフにスイッチされる。ＰＷＭ実施例に関して、光パターン生成器２３０は、マイクロプロセッサにおいて一般的に使用されるような、パルス幅変調器を含み得る。これらの実施例の両方に関して、光出力がより高い程、１つのフレーム期間において相対的オン時間はより長くなる（すなわち、パルスはより長くなる）。図３は、２つの異なる光出力レベル、最大出力レベルの42％及び66％に関してＰＷＭを使用して実施化される例示的な駆動信号、及び46％の光出力レベルに関してＰＤＭを用いて実施化される駆動信号を例示する。水平軸は、時間を示すために使用され、垂直軸は、輝度出力を生成するように光源を駆動させるために異なる様々な光源へ印加される定格電流を示すために使用される。示されるように、光源がオンにスイッチされる場合、定格電流Aは、1つのフレーム期間T2内におけるある継続時間に関して光源へ印加される。光源がスイッチオフされる場合、何の電流も印加されない。したがって、図３は、例えば、フレーム期間T2を用いて反復するベースパルスAAを含む駆動信号が、ＰＷＭ調光を用いて最大光出力の42％を達成するように1つの光源へ印加され得ることを例示する。同様に、フレーム期間T2を用いて反復するベースパルスBBを含む駆動信号が、最大光出力の66％を達成するように別の光源へ印加され得る。代替的に、フレーム期間T2を用いて反復するベースパルスCCを含む駆動信号は、最大光出力の46％を達成するように第３の光源へ印加され得る。このパルスの群は、パルス密度変調(ＰＤＭ）と規定するものに基づく。期間T1は、対処され得る最小の解像度を示す。
【００２６】
図2へ戻ると、コントローラ２１０は、更に、データ源２４０からデータ信号２４５を受信するように構成される。データ信号２４５は、データシンボルを含み、コントローラ２１０は、データシンボルを照明装置２００の輝度出力２０５へ埋め込むように構成される。データシンボルは、例えば、照明装置２００の位置特定された識別、光源２２０−１・２２０−２、これら光源の性能及び電流光設定、又は照明装置に関連する他の種類の情報を表し得る。以下に説明されるように、コントローラ２１０は、１つの色チャネル（同様に、このチャネルは、「参照チャネル」と称される）のベースパルスの位置を一連のフレーム期間において一定に維持させる一方で、長さT2のフレーム期間の１つ又は複数内における別のチャネルのベースパルスの位置を参照チャネルのベースパルスに対して環状にシフトさせることによってデータシンボルを埋め込む。ベースパルスの位置がシフトされるチャネルは、「非参照チャネル」と称される。このようにして、データシンボルは、フレーム期間T2のそれぞれに関して異なる色チャネルのパルス間における「位相差」において埋め込まれる。このような埋め込み技術は、したがって、「色間位相変調（inter-color  phase  modulation）」と称される。本文書で使用されるように、「位相差」及び「位相シフト」なる用語は、1つのフレーム期間T2内における参照チャネルのパルスと非参照チャネルのパルスの間の時間差を参照する。
【００２７】
図４は、本発明の一つの実施例に従う、色間位相変調技術を用いた、照明装置２００の輝度出力２０５へデータ信号２４５の１つ又は複数のデータシンボルを埋め込む方法のステップのフロー図である。この方法のステップは、図１、２及び６に関して記載されている一方で、当業者は、この方法のステップをいかなる順序でも実行するように構成されるいかなるシステムも、本発明の範囲内にあることを認識する。
【００２８】
当該方法は、ステップ４１０から開始し、この場合、コントローラ２１０は、フレーム期間T2において、光パターン生成器２３０から第１ベースパターン及び第２ベースパターンを受信する。第１ベースパターン及び第２ベースパターンのそれぞれは、フレーム期間T2において１つのパルスのみを含み得る（図３においてベースパルスAA又はベースパルスBBを用いて示されるように）、又は、フレーム期間T2において１つより多いパルスを含み得る（図３においてベースパルスCCとして示されるように）。
【００２９】
ステップ４２０において、コントローラ２１０は、データシンボルを含むデータ信号２４５に応答して（すなわち、依存して）第１ベースパターンに対してフレーム期間T2において第２ベースパターンを（環状に）位相シフトさせることによってシフトされた第２パターンを生成する。第１ベースパターンはシフトされないので、第１ベースパターンは、参照チャネルに関する駆動信号である一方で、シフトされた第２パターンは、非参照チャネルに関する駆動信号である。
【００３０】
図５により詳細に例示及び記述されるように、コントローラ２１０は、１つ又は複数のデータシンボルが照明装置２００の輝度出力２０５に埋め込むように、シフトされた第２パターンを生成するように構成される。当該方法は、ステップ４３０で終了し、この場合、光源２２０−１は、第１ベースパターンに応答して輝度出力２２５−１を生成し、光源２２０−２は、シフトされた第２パターンに応答して輝度出力２２５−２を生成する。上述されるように、このような実施例において、照明装置２００の輝度出力２０５は、異なるスペクトルを有する輝度出力２２５−１及び輝度出力２２５−２を含む。
【００３１】
図５は、本発明の一つの実施例に従う色間位相変調の概略図である。図５において、ＰＷＭ調光は、例として選択される。更に、図５は、３つの色チャネル（赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、及び青（Ｂ））を有する照明装置における色間位相変調を例示する、すなわち照明装置２００は、３つの光源を含む。図３に類似して、T1は、対応され得る最小の解像度を参照し、T2はフレーム期間を参照する。
【００３２】
３つの色チャネルのうちの少なくとも１つは、参照チャネルとして設定されるべきである。図５において、Ｒチャネルは、参照チャネルであり、何の位相差変調もこれへは適用されていない。他の実施例において、データ信号２４５の埋め込みは、Ｂチャネルのベースパルスの位置を一定に維持する一方で、Ｒチャネルを又はＲチャネル及びＧチャネルの両方の組み合わせを変調することによっても達成され得る。チャネルのうちの１つが変調されない場合、それは参照チャネルとして考慮され得る。理論的には、１つより多くのチャネルが参照チャネルとして使用され得る。更に、参照チャネルは、とりわけ光設定に依存して、時間と共に変化し得る。例えば、最初は、赤色チャネルが参照チャネルとして作用し得るが、その理由は、この時点で赤色が照明装置の輝度出力に必要とされているからである。しかし、赤色が照明装置の輝度出力にもはや必要とされない場合、別の色チャネルが参照チャネルとして作用し得る。
【００３３】
図５の理において、２つの他のチャネルが参照チャネル以外に利用可能であるので、データ信号２４５は、２つの並列データストリームを介して埋め込まれ得る。これらのデータストリームは、図５においてｄ１及びｄ２として示される。したがって、データストリームｄ１は、Ｒチャネルに対してＧチャネルのベースパルスを位相シフトさせることによって埋め込まれ、データストリームｄ２は、Ｒチャネルに対してＢチャネルのベースパルスを位相シフトさせることによって埋め込まれる。代替的な実施例において、ｄ２は、Ｇチャネルに対してＢチャネルのベースパルスを位相シフトさせることによっても埋め込まれ得る。
【００３４】
位相シフトでデータを埋め込むのには様々な手法が存在し得ることを注意されたい。第１の及び最も直接的な方法は、バイナリ変調の使用である（すなわち、データ信号２４５がバイナリ信号である）。この場合に関して、位相差の方向は、データを決定する。例えば、負シフトは、論理「０」を表し得、正シフトは、論理「１」を表し得る。このような場合、図５の例において、d1(t1)は、「１」を表し、d1(t2)は「０」を表し得る。
【００３５】
代替的に、変調は、マルチレベルであり得、この場合、位相差の方向及び大きさは、データを決定する（すなわち、データ信号２４５は、マルチレベル信号である)。例えば、１つのT1期間における負のシフトは、論理「00」を表し得、２つのT1期間における負のシフトは、論理「01」を表し得、１つのT1期間における正のシフトは、論理「10」を表し得、２つのT1期間における正のシフトは、論理「11」を表し得る。図５の例において、d2(t1)は、「11」を表し、d2(t2)は「00」を表し得る。このようにして、１つ又は複数のデータシンボルは、非参照チャネルの各フレーム期間T2内に埋め込まれ得る。データシンボルは、位相シフトがゼロである場合にも埋め込まれ得ることを注意されたい。フレーム期間における環状シフトの使用は、通常の（すなわち非環状)シフトに対して、特に、高出力レベルに関する場合において、明らかな有利な点を有する。例としてのＰＷＭに関するこれらの長パルスに関して、少数のシフトのみが、通常のシフトを用いて可能であり、したがって、少数のビットのみが埋め込まれ得る。環状シフトに関して、埋め込まれ得るビットの数は、パルスの長さ、すなわち、調光レベルとは独立している。可能なシフトの数は、T1及びT2の間の比率に常に等しい。
【００３６】
図６は、本発明の一つの実施例に従う照明装置６００の概略図である。照明装置６００は、照明装置２００と同様に動作するように構成されるが、追加的な要素を含む。示されるように、照明装置６００は、N個の光源６２０−１、６２０−２、...６２０−Ｎを含み、この場合、Ｎは２より大きい整数である。コントローラ２１０は、輝度出力６２５−１を生成するために第１駆動信号を用いて光源６２０−１を、輝度出力６２５−２を生成するために第２駆動信号を用いて光源６２０−２を駆動させるなどをするように構成される。輝度出力６２５−１乃至６２５−Ｎは異なる出力スペクトルを有する（すなわち、光源６２０−１乃至６２０−Ｎは異なる色チャネルである）。この実施例において、照明装置６００の輝度出力６０５は、輝度出力６２５−１乃至６２５−Ｎの全てを含む。同様に、光パターン生成器２３０は、照明装置６００内に含まれ得る。
【００３７】
照明装置６００は、Ｎ個の光源を含むので、これらのうちの１つは、参照チャネルとして指定され得る一方で、他のＮ−１個の光源は、非参照チャネルとして指定され得る。したがって、図６にも示されるように、照明装置６００は、更に、逆多重化器６８０を含む。このような実施例において、データ源２４０は、データ信号２４５をＮ−１個の並列データストリームへ逆多重化(demultiplex)する逆多重化器６８０へデータ信号２４５を供給するように構成される（例えば、図５に記載の場合に関して、逆多重化器６８０は、データ信号２４５を第１及び第２データストリームd1及びd2へ逆多重化するように構成される）。一つの実施例において、異なる非参照チャネルは、異なる種類のデータを埋め込むように指定され得ることを特記される。例えば、一つのチャネルは、シグナリングに関して使用され得、別のチャネルは、ペイロードデータに関して使用され得、更に別のチャネルは、温度情報に関して使用され得る。コントローラは、この場合、データ信号２４５の第１データストリームに応答して第１参照チャネルのベースパターンを位相シフトすることによって１つのシフトされたパターンを生成し得、データ信号２４５の第２データストリームに応答して第２参照チャネルのベースパターンを位相シフトすることによって別のシフトされたパターンを生成し得る、などのようにされ得る。
【００３８】
照明装置２００又は６００のそれぞれは、システム１１０内における照明装置１２０として使用され得る。様々な実施例において、光源２２０−１、２２０−２、６２０−１乃至６２０−Ｎのそれぞれは、実質的に同一の出力スペクトルを有する一群の光源を含み得る。データ源２４０及び光パターン生成器２３０は、照明装置２００及び６００内にも含まれ得る。更に、コントローラ２１０は、ハードウェア、ソフトウェア又はハードウェア及びソフトウェアコンポーネントの両方を含む複合解決法として実施化され得る。
【００３９】
図７は、本発明の一つの実施例に従う光学的受信器７００の概略図である。光学的受信器７００は、照明装置６００（又は照明装置２００）を用いる使用に関して構成され得る。光学的受信器７００は、照明装置６００の輝度出力６０５に埋め込まれるデータ信号２４５の１つ又は複数のデータシンボルを決定するように構成される。示されるように、光学的受信器７００は、例えば異なる色フィルタを有するフォトセンサの使用などにより、照明装置６００の色チャネルのそれぞれの輝度出力を個別に検出するように構成される光学的検出器７１０を含む。フォトセンサの出力信号は、デジタル化され、そして処理ユニット７２０へ送信される。したがって、光学的検出器７１０が光源６２０−１によって生成される輝度出力６２５−１（上述の例における参照チャネル）を検出すると、光学的検出器７１０は、検出された輝度出力６２５−１をデジタル化し、これにより、第１の群のベースパルス又はこれらの派生物を回復させるようにさせる。光学的検出器７１０が光源６２０−２によって生成される輝度出力６２５−２（上述の例における非参照チャネル）を検出すると、光学的検出器７１０は、検出された輝度出力６２５−２をデジタル化し、これにより、シフトされた第２の群のパルス又はこれらの派生物を回復させるようにさせ、そして以降も同様である。
【００４０】
本文書において、光源の輝度出力を検出する検出器に関して光学的検出器を記述しているものの、当業者は、このような記述は、光源の輝度出力の一部を検出する検出器を含むことを認識し得る。実際の状況において、異なる光源６２０−１乃至６２０−Ｎは、必ずしも完全に相補的でない。このような状況において、光学的受信器７００において、光源６２０−１乃至６２０−Ｎの出力スペクトルの相補的な部分のみがフィルタ処理され、したがって、個別に検出される。したがって、光学的検出器７１０は、光源のそれぞれによって生成される輝度出力全体ではなく、輝度出力の一部を検出し得る。
【００４１】
処理ユニット７２０は、光学的検出器７１０から回復されたパターンを受信するように構成される。したがって、上述の例を用いて続けると、処理ユニット７２０は、第１ベースパターン、シフトされた第２パターンなどを受信する。処理ユニット７２０は、非参照チャネルに関するベースパターンを受信するようにも構成される（すなわち、いかなる位相シフト前に光パターン生成器２３０によって生成されるベースパターンは、コントローラ２１０によって導入されてた）。一群のベースパルスは、輝度出力６０５に埋め込まれるデータシンボルを受信するように使用される。一つの実施例において、処理ユニット７２０は、図７に示されるように光パターン生成器７３０から直接ベースパルスの群を受信し得る（光パターン生成器７３０は、光学的受信器７００内に含まれ得ることを注意されたい）。別の実施例において、光学的受信器７００は、更にメモリ７４０を含み得、この場合、ベースパターンは、メモリ７４０に記憶され、処理ユニット７２０は、メモリ７４０からベースパターンを受信し得る（同様に図７に示される)。更に別の実施例において、ベースパターンは、(無線的に)受信された光信号から導出され得る。このことは、ベースパターンが変調されることなく送信される１つの期間を規定することによって実施化され得る（この期間は、「トレーニング期間」として称され得る）。このようなトレーニング期間は、色チャネルの調光レベルが変更される度に、発生し得る。別の実施例において、処理ユニット７２０は、例えば、異なる色チャネルの調光の種類（例えば、ＰＷＭ又はＰＤＭ）及び調光レベルなどの、ベースパターンが入手され得るパラメータを受信し得る。処理ユニット７２０（又は光パターン生成器７３０）は、この場合、受信されたパラメータからチャネルに関するベースパターンを再構築し得る。更に別の実施例において、処理ユニット７２０は、光学的検出器７１０から受信される信号からデューティサイクルを推定し得る。デューティサイクルは、この場合、（処理ユニット７２０又は光パターン生成器７３０のいずれかにおいて）アルゴリズムを用いて、又は、メモリ７４０に記憶される関連するパターンから読み出すことにより、ベースパターンを生成するのに使用され得る。
【００４２】
処理ユニット７２０が第１及び第２ベースパターン並びにシフトされた第２パターンを受信すると、処理ユニット７２０は、フレーム期間T2のそれぞれに関して、第２ベースパターンと第１ベースパターンとの間の第１位相差を決定するように構成される。第１位相差は、例えば、第１ベースパターンと第２ベースパターンとが同時に開始及び／又は終了する場合、０であり得る。処理ユニット７２０は、フレーム期間のそれぞれに関して、シフトされた第２パターンと第１ベースパターンとの間の第２位相差を決定するようにも構成される。各フレーム期間に関して第２位相差を第１位相差と比較することによって、処理ユニット７２０は、データ信号２４５のデータシンボルを取得し得る。
【００４３】
ＰＷＭに関して、フォトセンサの出力は、ベースパターンと直接比較され得る。このようにすることにより、Ｒが参照チャネルを指定し、Ｂが非参照チャネルを指定するような図８Ａに例示されるのと同様なパルスを生じさせ得る。三角形パルスの幅は、パルス幅に直接関連付けられる。Ｒ及びＢチャネルにおけるピーク位置の差は、埋め込まれるデータシンボルに対応する。この例において、「010」が送信される。代替的に、デジタル化された検出される輝度出力及び／又はベースパターンは、初めに、例えばハイパスフィルタを通過させることなどにより差分化され得、その後、相関化され得る。生じる相関化出力の一例は、同一のデータに関して図８ｂに与えられる。ピーク検出は、この場合に関して、かなり容易であるが、相関化レベルはより小さくなり、このことは、埋め込まれるデータの取得をノイズにより影響を受けやすいものにさせる。負の相関化出力は、位相間変調スキームに関して関連しないベースパターンの終了に関連する。
【００４４】
図９において、２つのＰＤＭチャネルに関する同様な結果が与えられている。この場合において、より高い相関化値が確認され得る。この場合においても、参照パルス及び受信された信号の間の非完全な整合が存在する。しかし、ピークは、それでもまだ明らかに確認可能であり、したがって、データ信号２４５のデータシンボルは無事に復元され得る。
【００４５】
本発明の一つの有利な点は、データシンボルが照明装置の輝度出力に埋め込まれ得る一方で、照明装置の平均光出力を一定に維持し、可視的なフリッカを低減させ且つ従来技術の解決法に対してより低いスイッチング周波数の使用を可能にさせることである。加えて、より高いデータスループットは、いくつかの色チャネルを用いて並列データストリームにデータを埋め込むことによって達成され得る。更に、本発明は、照明装置における周波数／クロック変動に対処し得るが、その理由は、全ての色チャネルが同一のクロックを使用し、埋め込まれたデータが、周波数／タイミング参照として使用され得る１つの色チャネルに対して決定されるからである。
【００４６】
本発明の一つの実施例は、計算機システムと使用するためのプログラム製品として実施化され得る。プログラム製品のプログラムは、（本文書に記載される方法を含む）実施例の機能を規定し、様々な計算機読み取り可能記憶媒体に含まれ得る。例示的な計算機読み取り可能記憶媒体は、(i)情報が恒久的に記憶される非書き込み可能記録媒体（例えば、CD-ROMドライブによって読み取り可能なCD-ROMディスク、フラッシュメモリ、ROMチップ又は何れかの種類のソリッドステート不揮発性半導体メモリなどの計算機内のリードオンリーメモリ装置など）、及び(ii)変更可能な情報が記憶される書き換え可能な記憶媒体（例えば、ディスケットドライブ内のフロッピディスク、又はハードディスクドライブ、又は何れかの種類のソリッドステート不揮発性半導体メモリなど）を含むが、これらには限定されない。
【００４７】
上述の記載は、本発明の実施例を対象とする一方で、本発明の他の及び更なる実施例は、本発明の基本的な範囲から逸脱することなく導出され得る。例えば、本発明の態様は、ハードウェア、ソフトウェア、又はハードウェアとソフトウェアとの組み合わせで実施化され得る。したがって、本発明の範囲は、以下の請求項によって決定される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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