(57)【要約】【課題】通信機器周辺に照射される照明光の光量が変化する環境下でも、複雑な回路や高価な部品を設けることなく、可視光通信を行うことができる可視光通信装置、及びこの装置を備えた画像形成装置を提供する。【解決手段】可視光通信装置は、商用交流電源の電圧がゼロであるゼロクロス点の位相を検出するゼロクロス検出部と、ゼロクロス検出部が検出するゼロクロス点に光量が同期し、可視光またはその周辺スペクトル光を用いて通信する可視光通信部と、を備えている。画像形成装置は、上記の可視光通信装置と、可視光通信装置が他の装置と通信するデータに基づいて画像を形成する画像形成部と、を備えている。【選択図】図３
2014007624.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用交流電源の電圧がゼロであるゼロクロス点の位相を検出するゼロクロス検出部と、
前記ゼロクロス検出部が検出するゼロクロス点に同期して、可視光またはその周辺スペクトル光を用いて通信する可視光通信部と、
を備えた可視光通信装置。
【請求項２】
前記可視光通信部は、前記ゼロクロス点を含む一定期間に通信する、請求項１に記載の可視光通信装置。
【請求項３】
前記可視光通信部は、前記ゼロクロス点以外の光量が前記ゼロクロス点の光量よりも多くなるように前記通信に用いる光の光量を変更して通信する、請求項１に記載の可視光通信装置。
【請求項４】
前記可視光通信部は、周囲の明るさを検出するセンサを備え、このセンサの出力に基づいて前記通信に用いる光の光量を変更する、請求項１乃至３のいずれかに記載の可視光通信装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の可視光通信装置と、
前記可視光通信装置が他の装置と通信するデータに基づいて画像を形成する画像形成部と、
を備えた画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可視光を用いて通信する可視光通信装置、及びこの装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、可視光通信の実用化が進んでいる。可視光通信は、ＬＥＤ光源や有機ＥＬ照明などが出射する可視光を利用してデータ通信を行うものである。可視光通信には、以下のような特長がある。
【０００３】
第１に、光の直進性により通信範囲を限定でき、秘匿性に優れている。例えば、直接相対する機器間でのみ通信を行うことができる。
【０００４】
第２に、光を広範囲に照射することで、１対多数の通信を同時に行うことができる。例えば、同室内の複数の設置機器や携帯機器に対して一括してデータ送信することができる。
【０００５】
可視光通信は、上記のような特長を備えているので、従来の電波通信方式と比較して、場所や用途に応じた使用方法を選択できる。
【０００６】
しかし、可視光通信では、通信機器周辺に照射される光（照明光）の光量が変化する環境では、通信に用いる光（通信光）が照明光に埋没して通信品質が低下してしまうおそれがあり、従来、周辺光の影響を軽減して良好な通信を行う方法がとられている。
【０００７】
例えば、照明光の強度を周波数帯域別に順番に検出し、その検出結果に基づいて照明光がないまたは照明光の強度が低い周波数帯域を使用する通信方式を選択して通信を行う可視光通信方法が開示されている（特許文献１参照。）。また、可視光通信の受光素子の出力結果に基づいて、センサ電圧を変化させることでダイナミックレンジを広げる方法が開示されている（特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−２０６８４０号公報
【特許文献２】特開２００９−２１９０７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来の技術では、環境を検出する精度の高い受光センサや波長フィルタ回路など、複雑な回路構成が必要であった。
【００１０】
そこで、通信機器周辺に照射される照明光の光量が変化する環境下でも、複雑な回路や高価な部品を設けることなく、可視光通信を行うことができる可視光通信装置、及びこの装置を備えた画像形成装置を提供すること目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明の可視光通信装置は、ゼロクロス検出部と、可視光通信部と、を備えている。ゼロクロス検出部は、商用交流電源の電圧がゼロであるゼロクロス点の位相を検出する。可視光通信部は、ゼロクロス検出部が検出するゼロクロス点に同期して、可視光またはその周辺スペクトル光を用いて通信する。
【００１２】
可視光通信装置の周辺に照明光を照射する照明器具が、蛍光灯やＬＥＤ照明器など、商用交流電源の電圧の変化に応じて照射する光量が変化する照明器具の場合、商用交流電源の電圧のゼロクロス点で、照明光の強度が最も弱くなる。
【００１３】
この構成では、上記ゼロクロス点の位相を検出し、ゼロクロス点に同期して可視光通信を行うので、通信機器周辺に照射される照明光の光量が変化する環境であっても、通信に用いる通信光が照明光に埋没することなく通信ができる。したがって、複雑な回路や高価な部品を設けることなく、可視光通信を行うことができる。
【００１４】
上記発明において、可視光通信部は、ゼロクロス点を含む一定期間に通信する。蛍光灯やＬＥＤ照明器などの照明器具では商用交流電源の電圧の変化に応じてその光量が変化する。すなわち、ピーク点から離れてゼロクロス点に近づくほど光量が減少し、ゼロクロス点で光量は最少となる。また、ゼロクロス点から離れてピーク点に近づくほど光量が増加する。この構成では、照明光の光量が少なく、通信光が照明光に埋没しないゼロクロス点の前後の一定期間に通信を行うようにする。これにより、通信機器周辺に照射される照明光の光量が変化する環境下でも、確実に可視光により通信することができ、複雑な回路や高価な部品の設置が不要である。
【００１５】
上記発明において、可視光通信部は、ゼロクロス点以外の光量がゼロクロス点の光量よりも多くなるように通信に用いる光の光量を変更して通信する。
【００１６】
蛍光灯やＬＥＤ照明器など商用交流電源の電圧の変化に伴って照射する光量が変化する照明器具は、周期的に光量が変化し、ゼロクロス点で光量が最少となり、その他の期間はゼロクロス点よりも光量が多くなる。この構成では、通信に用いる通信光が照明光に埋没しないように、通信光のゼロクロス点以外の光量をゼロクロス点の光量よりも多くする。これにより、ＳＮ比が高くなるので、可視光により問題なく通信を行うことができ、複雑な回路や高価な部品を別途設けなくてもよい。
【００１７】
上記発明において、可視光通信部は、周囲の明るさを検出するセンサを備え、このセンサの出力に基づいて、通信に用いる光の光量を変更する。
【００１８】
照明光を照射する照明器具によってその光量が異なるので、ゼロクロス点やゼロクロス点の前後の一定期間などにおいて照明光の光量が通信に用いる通信光よりも多いと、通信光が照明光に埋没するおそれがある。この構成では、照明光の光量をセンサで検出して、通信光の光量を調整することで、通信光が照明光に埋没しないように設定することができる。これにより、通信品質を保つことができる。
【００１９】
上記発明において、画像形成装置は、上記構成の可視光通信装置と、可視光通信装置が他の通信装置と通信するデータに基づいて画像を形成する画像形成部と、を備えている。この構成では、照明器具の照射する光である照明光に通信光が埋没することなく、他の通信装置と通信できるので、通信品質が高く、通信装置からのデータにエラーが発生することなく、他の通信装置から受信したデータに基づいて正確に画像を形成できる。
【発明の効果】
【００２０】
この発明によれば、通信機器周辺に照射される照明光の光量が変化する環境下でも、複雑な回路構成を設けることなく、可視光通信を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に係る可視光通信装置を含む複合機、複合機と通信するモバイル装置、及び複合機が設置された部屋の照明である蛍光灯の外観を示す斜視図である。
【図２】（Ａ）はＡＣ波形、（Ｂ）は蛍光灯の光量、（Ｃ）はゼロクロス点検出信号、（Ｄ）は送信データ信号、（Ｅ）は（Ｄ）とは異なり、蛍光灯の光量に応じて光量を変化させた通信データ信号である。
【図３】可視光通信装置のブロック図である。
【図４】可視光通信装置のゼロクロス検出部の回路図の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態に係る可視光通信装置を備えた複合機を例に挙げて説明する。
【００２３】
図１に示すように、画像形成装置である複合機１は、可視光通信装置に相当する可視光通信部２、操作入力部１０１、操作表示部１０２、スキャナ部１０３、及び画像形成部１０４を備えている。
【００２４】
複合機１は、複合機１は、スマートフォンなどの可視光通信機能を備えた外部機器３から印刷データを可視光通信（無線通信）により受信する。複合機１は、不図示の電話回線やＬＡＮなどの通信回線を介して不図示の外部機器から印刷データを受信する。また、複合機１は、外部機器から受信した印刷データを印刷するプリント機能、スキャナ部１０３が読み取った原稿を印刷するコピー機能、不図示の電話回線を介してファックスデータを通信する機能を備えている。複合機１は、商用交流電源１４０に接続され、電力の供給を受けている。
【００２５】
画像形成部１０４は、スキャナ部１０３が読み取った原稿のデータや、他の機器との通信により取得したデータに基づいて用紙に画像を印刷する。操作入力部１０１は、ユーザが複合機１に対して指示を入力するプリントキーなど、複数の入力キーを備えており、ユーザの操作を受け付ける。操作表示部１０２は、タッチパネル方式の表示部であり、ユーザに提供する情報を表示する。また、コピー機能の詳細な表示や設定を受け付ける。
【００２６】
ＬＥＤ照明器１５０は、複合機１が設置された部屋の天井に設置され、複合機１の周辺に光（照明光）を照射する照明器具である。ＬＥＤ照明器１５０は、複合機１と同じ電源である商用交流電源１４０に接続され、商用交流電源から図２（Ａ）に示すような波形の電圧が供給されている。
【００２７】
ＬＥＤ照明器１５０は、通電中には商用交流電源１４０の周波数に応じて点滅している。すなわち、図２（Ａ）に示すように、商用交流電源の電圧波形は正弦波形であり、図２（Ｂ）に示すように、ＬＥＤ照明器１５０は、商用交流電源の電圧波形に同期して点滅する（商用交流電源の倍の周期で点滅する）ので、ＬＥＤ照明器１５０の光量は、電圧波形に同期して変化している。日本の場合、電源周波数が６０Ｈｚである西日本では１２０回点滅し、電源周波数が５０Ｈｚである東日本では１００回点滅する。ＬＥＤ照明器１５０の光量は、高周波の点灯制御（インバータ制御）を行わない場合、一般に商用交流電源の端子間電圧差に同期して変化し、商用交流電源電圧が０Ｖのとき、光量が最少となる。
【００２８】
図３に示すように、複合機１に設けられた可視光通信部２は、ゼロクロス検出部１０５、通信制御部１０６、記憶部１０７、可視光送信部１０８、可視光受信部１０９、操作入力部１０１、操作表示部１０２を備えている。
【００２９】
ゼロクロス検出部１０５は、商用交流電源１４０に接続され、商用交流電源１４０が供給する交流電圧がゼロである点（ゼロクロス点）の位相を検出して検出信号を出力する。
【００３０】
通信制御部１０６は、ゼロクロス検出部１０５の検出信号に同期して可視光によるデータ通信を制御する。可視光送信部１０８は、送信データを光信号変換し、複合機１の外部に通信光として送出する。可視光受信部１０９は、外部機器から受信した通信光である可視光受信データを電気信号変換する。可視光送信部１０８及び可視光受信部１０９は、可視光、またはその周辺スペクトル光を通信光として用いて、他の装置と無線で通信する。ＬＥＤ照明器や後述の蛍光灯などの照明装置は、可視光だけでなく、その周辺スペクトル光も出射するので、このような通信光を用いて通信するように設定することで、可視光だけでなく、その周辺スペクトル光を用いた通信にも対応できる。
【００３１】
記憶部１０７は、送信データまたは受信データの一時記憶を行う。操作入力部１０１は、可視光通信の機能選択等、複合機１の操作者による任意の機能設定、操作を受け付ける。操作表示部１０２は、操作者に対して情報を表示する。
【００３２】
前記のように、ＬＥＤ照明器１５０は、商用交流電源１４０の周波数に応じて点滅している。ＬＥＤ照明器１５０が照射する光量は、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、交流電圧のゼロクロス点付近が最も少ない。
【００３３】
そこで、本発明では、複合機１は、操作者により可視光通信を行うことが選択された場合に、ゼロクロス検出部１０５で商用交流電源のゼロクロス点、または、図２（Ｃ）に示すように、商用交流電源の端子間電圧差が所定値以下であるゼロクロス点を含む一定期間を検出する。そして、図２（Ｄ）に示すように、照明光の光量が減少するタイミングである、ゼロクロス点を含む一定期間に可視光通信を行う。このようにすることで、照明光の光量が少ないタイミングで通信を行うことができ、通信光が照明光に埋没することがなく、ＳＮ比が高くなる。したがって、通信機器周辺に照射される照明光の光量が変化する環境下でも、複雑な回路構成を設けることなく、可視光通信を行うことができる。
【００３４】
ゼロクロス検出部１０５は、例えば、図４に示すように構成する。
【００３５】
ゼロクロス検出部１０５は、ブリッジ整流ダイオード１１９、ＬＥＤ１２０とフォトトランジスタ１２１とを備えたフォトカプラ１２２、電流制限抵抗１２３、電流制限抵抗１２４、及び検出抵抗１２５を備えている。
【００３６】
ゼロクロス検出部１０５には、商用交流電源１４０からＬ線１１７、Ｎ線１１８を介して交流電圧が印加されている。
【００３７】
図示は省略するが、複合機１内ではＬ線１１７、Ｎ線１１８により供給された電圧を平滑化し、ＰＷＭにより異なる電圧に変換して、複合機１内部の各所に供給している。
【００３８】
ブリッジ整流ダイオード１１９は、Ｌ線１１７とＮ線１１８に接続され、入力された交流波形を全波整流する。ＬＥＤ１２０は、整流後の全波波形により一定電圧以上が加わった条件で発光する。フォトトランジスタ１２１は、ＬＥＤ１２０の発光により出力電流スイッチング動作を行う。電流制限抵抗１２３は、ＬＥＤ１２０の波高電流を制限する。電流制限抵抗１２３はフォトトランジスタ１２１に流れる電流を制限する。検出抵抗１２５は、フォトトランジスタ１２１の電流スイッチング動作を電圧信号に変換する。
【００３９】
ゼロクロス検出部１０５は、Ｌ線１１７、Ｎ線１１８間の交流電圧をブリッジ整流ダイオード１１９により全波波形に変換する。全波波形の波高値が高い場合はＬＥＤ１２０の電流が増加し、全波波形の波高値が低い場合はＬＥＤ１２０の電流値が低下する。このように変化する電流を増幅してフォトトランジスタの出力電流が変化するため、検出抵抗により電流−電圧変換を行って電圧信号として端子から出力する。
【００４０】
このようにして、ゼロクロス検出部１０５は、図２（Ｃ）に示すような信号を出力する。
【００４１】
なお、図２（Ｄ）に示した送信データ信号の１回当たりの送信時間は、数１０μｓｅｃである。この送信時間は、照明光と通信光の光量の関係に応じて通信光が照明光に埋没しない時間に設定する。例えば、照明光に対して通信光の光量が予め設定した基準値よりも少ないときには、送信時間を短くする。また、照明光に対して通信光の光量が予め設定した基準値よりも多いときには、送信時間を長くする。したがって、送信データ信号の１回当たりの送信時間は、数１０μｓｅｃ乃至数ｍｓｅｃに設定することが可能である。
【００４２】
なお、上記のように、送信データ信号の１回当たりの送信時間は短いので、この通信時間毎に所定量のデータを通信できるように、データをパケット化し、また、可視光通信の通信速度を調整する。これにより、通信途中でのデータの途切れなどが発生するのを防止できる。
【００４３】
また、上記の説明では、ＬＥＤ照明器１５０（照明光）の光量が少ない間だけ可視光通信をするようにしたが、これに限るものではなく、ゼロクロス点以外の光量がゼロクロス点の光量よりも多くなるように通信光の光量を変更することも可能である。例えば、図２（Ｅ）に示すように、ＬＥＤ照明器１５０の光量の変化に合わせて、可視光通信に用いる通信光の光量を変化させる。このようにすることで、ＬＥＤ照明器１５０の光量が周期的に変動しても、この変動に応じて通信光の光量を変動させるので、ＬＥＤ照明器１５０の光量が多いときにも、ＳＮ比を高くすることができ、安定して可視光通信を行うことができる。
【００４４】
なお、図２（Ｅ）に示したように通信光の光量を変化させるには、商用交流電源の周期を検出して、この周期に合わせて通信光の光量を変化させればよい。
【００４５】
また、図２（Ｆ）に示すように、商用交流電源のゼロクロス点及びその前後の一定期間（例えば数ｍｓｅｃの間）は、通信光の光量を少ない値（第１の値）にし、その他の期間は、通信光の光量を多い値（第２の値）にしてもよい。
【００４６】
また、複合機１のパネルには、周囲の明るさを検出するセンサを設けている。このセンサにより、複合機１の周囲の明るさを検出し、検出した明るさの平均値や最大値、最小値などを求める。そして、求めた値に基づいて通信光の光量を変更する。例えば、複合機１の周囲が非常に明るいとき（例えば昼間）と、複合機１の周囲が薄暗いとき（夕方や夜）と、で通信光の光量を変える。これにより、通信光の光量をＳＮ比が高くなるように適切に調整して、可視光通信を行うができる。
【００４７】
以上のように、複合機１は、操作者により可視光通信を行うことが選択された場合に、ゼロクロス検出部１０５により得られた商用交流電源のゼロクロス点を含む一定期間にデータを送信する。これにより、照明光が比較的暗いタイミングで通信を行うことができ、通信光の光量を多くする必要がないので、通信光が照明光に埋没することなく安定したデータ送信が行うことができる。
【００４８】
なお、以上の説明では、可視光通信装置に対して照明光を照射する照明器具として、ＬＥＤ照明器を例に挙げたが、本発明はこれに限るものではなく、商用交流電源の電圧の変化に応じて照明光の光量が変化する照明器具であれば、他の照明器具の場合にも適用できる。例えば、照明器具が、スタータ式やラピッドスタート式で点灯する蛍光灯などの場合に本発明が適用できる。
【符号の説明】
【００４９】
１…複合機  ２…可視光通信部  ３…外部機器  １０１…操作入力部  １０２…操作表示部  １０３…スキャナ部  １０４…画像形成部  １０５…ゼロクロス検出部  １０６…通信制御部  １０７…記憶部  １０８…可視光送信部  １０９…可視光受信部  １１９…ブリッジ整流ダイオード  １２０…ＬＥＤ  １２１…フォトトランジスタ  １２２…フォトカプラ  １２３，１２４…電流制限抵抗  １２５…検出抵抗  １４０…商用交流電源  １５０…ＬＥＤ照明器
【図２】
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【図３】
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【図１】
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【図４】
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