(57)【要約】【課題】  人間が目で感じる明るさを調光できるとともに、高品質で照明光を用いた通信を行うことができるデータ通信方式を提供する。【解決手段】  ＰＷＭ変調回路１１では、希望する光量に応じた光量制御信号に従ってパルス幅を調整したＰＷＭ変調信号が作成される。そのＰＷＭ変調信号が位相反転回路１２に送られる。位相反転回路１２では、例えば送信データ信号が０の場合はＰＷＭ変調信号をそのまま出力し、送信データ信号が１の場合はＰＷＭ変調信号の位相を反転して出力する。この位相反転後の信号に従い、光源駆動回路１３はＬＥＤや有機ＥＬなどの光源１４を駆動し、発光させる。データ受信機２では、光センサ２１が照明装置１からの放射光を電気信号に変換し、その信号から位相検出回路２２で位相を検出し、受信データ信号を出力する。【選択図】  図１
2006325085.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空間中に光を放射する光源と、該光源を駆動する光源駆動手段と、入力される光量制御信号に従ってパルスがオンになる時間を制御したＰＷＭ変調信号を作成するＰＷＭ変調手段と、２値の送信データ信号が一方の値の時に前記ＰＷＭ変調手段から出力される前記ＰＷＭ変調信号を位相反転する位相反転手段を有し、前記光源駆動手段は、前記位相反転手段からの出力信号に従って前記光源を駆動することを特徴とするデータ送信装置。
【請求項２】
空間中に光を放射する第１の光源と、同期信号に従って第１の光源とは波長の異なる光を空間中に放射する第２の光源と、前記第１の光源を駆動する光源駆動手段と、入力される光量制御信号に従ってパルスがオンになる時間を制御したＰＷＭ変調信号を作成するＰＷＭ変調手段と、送信データ信号に従って前記ＰＷＭ変調手段から出力される前記ＰＷＭ変調信号の立ち上がりエッジの位置を制御する立ち上がりタイミング制御手段を有し、前記光源駆動手段は、前記立ち上がりタイミング制御手段からの出力信号に従って前記第１の光源を駆動することを特徴とするデータ送信装置。
【請求項３】
空間中に光を放射する光源と、該光源を駆動する光源駆動手段と、入力される光量制御信号に従ってパルスがオンになる時間を制御したＰＷＭ変調信号を作成するＰＷＭ変調手段と、２値の送信データ信号が一方の値の時に前記ＰＷＭ変調手段から出力される前記ＰＷＭ変調信号を位相反転する位相反転手段と、前記位相反転手段からの出力信号がオンのときに副搬送波周波数で発振させる発振手段を有し、前記光源駆動手段は、前記発振手段からの出力信号に従って前記光源を駆動することを特徴とするデータ送信装置。
【請求項４】
空間中に光を放射する第１の光源と、同期信号に従って第１の光源とは波長の異なる光を空間中に放射する第２の光源と、前記第１の光源を駆動する光源駆動手段と、入力される光量制御信号に従ってパルスがオンになる時間を制御したＰＷＭ変調信号を作成するＰＷＭ変調手段と、送信データ信号に従って前記ＰＷＭ変調手段から出力される前記ＰＷＭ変調信号の立ち上がりエッジの位置を制御する立ち上がりタイミング制御手段と、前記立ち上がりタイミング制御手段からの出力信号と同期信号についてそれぞれオンのときに副搬送波周波数で発振させる発振手段を有し、前記光源駆動手段は、前記立ち上がりタイミング制御手段からの出力信号に従って前記第１の光源を駆動し、前記第２の光源は、発振手段から出力される同期信号に従って発光することを特徴とするデータ送信装置。
【請求項５】
異なる波長の光を放射する前記光源を有する請求項１または請求項３に記載のデータ送信装置を複数設けたことを特徴とするデータ送信装置。
【請求項６】
異なる波長の光を放射する前記第１の光源を有する請求項２または請求項４に記載のデータ送信装置を複数設けるとともに、前記第２の光源を共通化したことを特徴とするデータ送信装置。
【請求項７】
送信データに従って位相反転されたＰＷＭ変調信号により発光された放射光を受光して電気信号に変換する受光手段と、該受光手段から出力される電気信号から位相を検出して該位相の変化から受信データ信号を出力する位相検出手段を有することを特徴とするデータ受信装置。
【請求項８】
送信データに従ってパルスの立ち上がりタイミングが制御されたＰＷＭ変調信号により発光された放射光を受光して電気信号に変換する第１の受光手段と、同期信号に従って発光された放射光を受光して電気信号に変換する第２の受光手段と、前記第２の受光手段から出力される電気信号から同期信号を検出する同期信号検出手段と、前記第１の受光手段から出力される電気信号から前記同期信号検出手段で検出された同期信号に従ってＰＷＭ変調信号の立ち上がりタイミングを検出して受信データ信号を出力する立ち上がりタイミング検出手段を有することを特徴とするデータ受信装置。
【請求項９】
送信データに従って位相反転されたＰＷＭ変調信号を副搬送波周波数により発振させた信号により発光された放射光を受光して電気信号に変換する受光手段と、該受光手段から出力される電気信号から元の位相反転されたＰＷＭ変調信号を検出する包絡線検出手段と、前記包絡線検出手段で検出した位相反転されたＰＷＭ変調信号から位相を検出して該位相の変化から受信データ信号を出力する位相検出手段を有することを特徴とするデータ受信装置。
【請求項１０】
送信データに従ってパルスの立ち上がりタイミングが制御されたＰＷＭ変調信号を副搬送波周波数により発振させた信号により発光された放射光を受光して電気信号に変換する第１の受光手段と、同期信号を副搬送波周波数により発振させた信号に従って発光された放射光を受光して電気信号に変換する第２の受光手段と、前記第１の受光手段及び前記第２の受光手段から出力される電気信号からそれぞれ元の信号を検出する包絡線検出手段と、前記第２の受光手段から出力された電気信号をもとに前記包絡線検出手段で検出された信号から同期信号を検出する同期信号検出手段と、前記第１の受光手段から出力される電気信号をもとに前記包絡線検出手段で検出された信号から前記同期信号検出手段で検出された同期信号に従ってＰＷＭ変調信号の立ち上がりタイミングを検出して受信データ信号を出力する立ち上がりタイミング検出手段を有することを特徴とするデータ受信装置。
【請求項１１】
請求項７または請求項９に記載のデータ受信装置を複数設けるとともに、それぞれの受光手段の前にそれぞれ異なる色の光を選択する選択手段を設けたことを特徴とするデータ受信装置。
【請求項１２】
請求項８または請求項１０に記載のデータ受信装置を複数設けるとともに、それぞれの第１の受光手段の前にそれぞれ異なる色の光を選択する選択手段を設け、さらに、前記第２の受光手段及び前記同期信号検出手段を共通化したことを特徴とするデータ受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明器具やディスプレイ装置などから空間中に放射される光を通信に用いる通信技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
照明器具やディスプレイ装置の光源としてＬＥＤや有機ＥＬなどの新しい素子が開発されつつある。照明器具の場合はそれらの素子から放射される可視光をそのまま照明光源として利用する。また、ディスプレイ装置の場合は、その代表例である液晶ディスプレイのバックライトの光源としてＬＥＤや有機ＥＬが検討されており、一部実用化している。
【０００３】
照明器具やディスプレイ装置では、調光を行う必要性がある。例えば、照明器具の場合、照明する部屋の明るさを調節するのには照明器具の光源を調光する必要がある。また、ディスプレイ装置の場合は、以下の２種類の調節が必要である。第一には、ディスプレイの明るさを調節することである。また第二は、ディスプレイの光源として赤、緑、青の３原色のＬＥＤなどが使われている場合、その混色比率を調整して白色を合成する必要があり、そのために各色のＬＥＤの調光を行う必要がある。
【０００４】
このようなＬＥＤや有機ＥＬなどの光源の調光方式として使われる代表的な方法がＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）という方式である。図１１は、ＰＷＭ方式による調光の一例の説明図である。ＰＷＭ方式では、人間の目ではちらつきがわからない数十Ｈｚ以上の速度でパルスを連続的に発生させ、そのパルスがオンになっている時間を変化させることによりデューティー比を変えて、平均的な光量を調節するものである。
【０００５】
例えば図１１（Ａ）に示す例では、パルスがオンになっている時間が短く、ＬＥＤなどが光っている時間が短くなるため、この場合には人間の目には光量が少ないものとして認識される。また図１１（Ｂ）に示す例では、パルスがオンになっている時間が長いので、ＬＥＤなどが光っている時間が長くなり、人間の目には光量が多いと認識されることになる。
【０００６】
一方、照明器具やディスプレイ装置、その他種々の光源から空間中に放射される照明光を用いて通信を行う技術が開発されつつある。このような照明光を用いた通信技術については、例えば特許文献１等に記載されているところである。しかし、上述のように照明器具やディスプレイ装置などでは、調光の必要があるため、単純に光量が減少してしまうとＳ／Ｎ比が低下し、通信品質が劣化してしまうという問題があった。従って、光源の調光を行いながら、高品質で通信を行うための方法が待たれていた。
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−１４７０６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、人間が目で感じる明るさを調光できるとともに、高品質で照明光を用いた通信を行うことができるデータ通信方式を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、データ送信装置において、空間中に光を放射する光源と、該光源を駆動する光源駆動手段と、入力される光量制御信号に従ってパルスがオンになる時間を制御したＰＷＭ変調信号を作成するＰＷＭ変調手段と、２値の送信データ信号が一方の値の時に前記ＰＷＭ変調手段から出力される前記ＰＷＭ変調信号を位相反転する位相反転手段を有し、前記光源駆動手段は、前記位相反転手段からの出力信号に従って前記光源を駆動することを特徴とするものである。また、このようなデータ送信装置から放射される光を受光してデータを受信するデータ受信装置において、送信データに従って位相反転されたＰＷＭ変調信号により発光された放射光を受光して電気信号に変換する受光手段と、該受光手段から出力される電気信号から位相を検出して該位相の変化から受信データ信号を出力する位相検出手段を有することを特徴とするものである。
【００１０】
また本発明は、データ送信装置において、空間中に光を放射する第１の光源と、同期信号に従って第１の光源とは波長の異なる光を空間中に放射する第２の光源と、前記第１の光源を駆動する光源駆動手段と、入力される光量制御信号に従ってパルスがオンになる時間を制御したＰＷＭ変調信号を作成するＰＷＭ変調手段と、送信データ信号に従って前記ＰＷＭ変調手段から出力される前記ＰＷＭ変調信号の立ち上がりエッジの位置を制御する立ち上がりタイミング制御手段を有し、前記光源駆動手段は、前記立ち上がりタイミング制御手段からの出力信号に従って前記第１の光源を駆動することを特徴とするものである。また、このようなデータ送信装置から放射される光を受光してデータを受信するデータ受信装置において、送信データに従ってパルスの立ち上がりタイミングが制御されたＰＷＭ変調信号により発光された放射光を受光して電気信号に変換する第１の受光手段と、同期信号に従って発光された放射光を受光して電気信号に変換する第２の受光手段と、前記第２の受光手段から出力される電気信号から同期信号を検出する同期信号検出手段と、前記第１の受光手段から出力される電気信号から前記同期信号検出手段で検出された同期信号に従ってＰＷＭ変調信号の立ち上がりタイミングを検出して受信データ信号を出力する立ち上がりタイミング検出手段を有することを特徴とするものである。
【００１１】
さらに本発明は、データ送信装置において、空間中に光を放射する光源と、該光源を駆動する光源駆動手段と、入力される光量制御信号に従ってパルスがオンになる時間を制御したＰＷＭ変調信号を作成するＰＷＭ変調手段と、２値の送信データ信号が一方の値の時に前記ＰＷＭ変調手段から出力される前記ＰＷＭ変調信号を位相反転する位相反転手段と、前記位相反転手段からの出力信号がオンのときに副搬送波周波数で発振させる発振手段を有し、前記光源駆動手段は、前記発振手段からの出力信号に従って前記光源を駆動することを特徴とするものである。また、このようなデータ送信装置から放射される光を受光してデータを受信するデータ受信装置において、送信データに従って位相反転されたＰＷＭ変調信号を副搬送波周波数により発振させた信号により発光された放射光を受光して電気信号に変換する受光手段と、該受光手段から出力される電気信号から元の位相反転されたＰＷＭ変調信号を検出する包絡線検出手段と、前記包絡線検出手段で検出した位相反転されたＰＷＭ変調信号から位相を検出して該位相の変化から受信データ信号を出力する位相検出手段を有することを特徴とするものである。
【００１２】
さらにまた本発明は、データ送信装置において、空間中に光を放射する第１の光源と、同期信号に従って第１の光源とは波長の異なる光を空間中に放射する第２の光源と、前記第１の光源を駆動する光源駆動手段と、入力される光量制御信号に従ってパルスがオンになる時間を制御したＰＷＭ変調信号を作成するＰＷＭ変調手段と、送信データ信号に従って前記ＰＷＭ変調手段から出力される前記ＰＷＭ変調信号の立ち上がりエッジの位置を制御する立ち上がりタイミング制御手段と、前記立ち上がりタイミング制御手段からの出力信号と同期信号についてそれぞれオンのときに副搬送波周波数で発振させる発振手段を有し、前記光源駆動手段は、前記立ち上がりタイミング制御手段からの出力信号に従って前記第１の光源を駆動し、前記第２の光源は、発振手段から出力される同期信号に従って発光することを特徴とするものである。また、このようなデータ送信装置から放射される光を受光してデータを受信するデータ受信装置において、送信データに従ってパルスの立ち上がりタイミングが制御されたＰＷＭ変調信号を副搬送波周波数により発振させた信号により発光された放射光を受光して電気信号に変換する第１の受光手段と、同期信号を副搬送波周波数により発振させた信号に従って発光された放射光を受光して電気信号に変換する第２の受光手段と、前記第１の受光手段及び前記第２の受光手段から出力される電気信号からそれぞれ元の信号を検出する包絡線検出手段と、前記第２の受光手段から出力された電気信号をもとに前記包絡線検出手段で検出された信号から同期信号を検出する同期信号検出手段と、前記第１の受光手段から出力される電気信号をもとに前記包絡線検出手段で検出された信号から前記同期信号検出手段で検出された同期信号に従ってＰＷＭ変調信号の立ち上がりタイミングを検出して受信データ信号を出力する立ち上がりタイミング検出手段を有することを特徴とするものである。
【００１３】
いずれの本発明においても、データを送信する光を発光する光源として、異なる波長の光を放射する複数の光源を用い、それぞれ異なるデータを送信するように構成することができる。受信側も、それぞれ異なる色の光を選択するフィルタなどの選択手段を設け、それぞれの色の光毎にデータを受信するように構成することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ＰＷＭ変調信号のパルス幅を変化させることなくデータを送信することができるので、光の平均パワーを一定に保つことができ、その結果、データの送信によって人間の目にちらついて見えることなく、従来と同じように調光制御を行うとともに高品質でデータ通信を行うことが可能となるという効果がある。
【００１５】
また、発信手段によって副搬送波周波数で発信させ、副搬送波方式で光強度変調を行う場合には、受信機側で光を電気信号に変換した後、特定の周波数の電気的なフィルタで選択できるので、異なる照明機器間の干渉を防ぐことができる。
【００１６】
さらに、３原色の光源のように異なる波長の光を複数用いることによって、複数の異なるデータ系列を同時に並列に送信することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明について説明してゆくが、本発明のデータ送信装置である、調光制御を兼ねた照明器具やディスプレイ装置（以下、照明装置という）のデータ通信のための変調方式は、同期信号に関して、同期信号を送信しない方式（ＮＯ−ＳＹＮＣ方式）と同期信号を別途送信する方式（ＳＹＮＣ方式）に分けられる。また、送信データを光信号に変換する方式として、データ信号をそのまま光強度に変換する方式（ベースバンド方式）と、データ信号を光の副搬送波に乗せる方式（副搬送波方式）がある。これらを組み合わせると、
（Ａ）ＮＯ−ＳＹＮＣ・ベースバンド方式
（Ｂ）ＳＹＮＣ・ベースバンド方式
（Ｃ）ＮＯ−ＳＹＮＣ・副搬送波方式
（Ｄ）ＳＹＮＣ・副搬送波方式
の４つがある。以下、それぞれについて説明してゆく。
【００１８】
図１は、本発明の第１の実施の形態を示すブロック図である。図中、１は照明装置、２はデータ受信機、１１はＰＷＭ変調回路、１２は位相反転回路、１３は光源駆動回路、１４は光源、２１は光センサ、２２は位相検出回路である。この第１の実施の形態では、ＮＯ−ＳＹＮＣ・ベースバンド方式について示している。ＮＯ−ＳＹＮＣ・ベースバンド方式は、ベースバンド方式において同期信号を送信しない方式である。
【００１９】
照明装置１は本発明のデータ送信装置であり、この例では、ＰＷＭ変調回路１１、位相反転回路１２、光源駆動回路１３、光源１４を含んで構成されている。ＰＷＭ変調回路１１は、入力される光量制御信号に応じて、例えば図１１に示したような光量に応じてパルスがオンになる時間を制御したＰＷＭ変調信号を作成する。
【００２０】
位相反転回路１２は、入力される０，１の送信データ信号に従い、送信データ信号が一方の値の時に、ＰＷＭ変調回路１１から出力されるＰＷＭ変調信号を位相反転する。
【００２１】
光源駆動回路１３は、位相反転回路１２から出力される信号に従って光源１４を駆動する。
【００２２】
光源１４は、例えばＬＥＤや有機ＥＬなどの半導体発光素子であり、光源駆動回路１３により駆動され、発光する。例えば照明器具であれば、この光源１４の発光光は照明光として用いられ、例えばディスプレイ装置等であれば、バックライト光源などとして用いられる。
【００２３】
データ受信機２は、照明装置１から放射される光を受光して、その放射光からデータを受信する。データ受信機２は、この例では光センサ２１、位相検出回路２２などを含んで構成されている。
【００２４】
光センサ２１は、照明装置１からの放射光を受光し、電気信号に変換する。位相検出回路２２は、光センサ２１から出力される電気信号から位相を検出し、位相の変化から０，１を検出して受信データ信号を出力する。
【００２５】
本発明の第１の実施の形態における動作の一例について説明する。まず、希望する光量に応じた光量制御信号がＰＷＭ変調回路１１に入力される。ＰＷＭ変調回路１１では、例えば図１１に示したようなＰＷＭ変調信号が作成される。
【００２６】
次に、そのＰＷＭ変調信号が位相反転回路１２に送られる。また、０，１のデジタル値である送信データ信号が、同じ位相反転回路１２に入力される。位相反転回路１２では、例えば送信データ信号が０の場合はＰＷＭ変調信号がそのまま出力され、送信データ信号が１の場合はＰＷＭ変調信号が位相反転されて出力される。もちろん、逆に、送信データ信号が０の場合に位相反転し、１の場合にそのまま出力するように構成してもよい。
【００２７】
光源駆動回路１３は、位相反転回路１２からの信号に比例した駆動電流を発生し、その駆動電流によりＬＥＤや有機ＥＬなどの光源を発光させる。
【００２８】
データ受信機２では、光センサ２１が照明装置１からの放射光を電気信号に変換し、その信号から位相検出回路２２で位相を検出し、受信データ信号を出力する。
【００２９】
図２は、本発明の第１の実施の形態における光源を駆動する信号波形の一例の説明図である。図２（Ａ）は光量が少ない場合を示し、図２（Ｂ）は光量が多い場合を示している。異なる波形のように見えるが、いずれも同じ送信データを送信する場合を示している。
【００３０】
まず光量が少ない場合（図２（Ａ））、ＰＷＭ信号はパルス幅ｔonが短い波形となり、短時間だけオンになっていて、それ以外はオフになる。このことは図１１（Ａ）に示した場合と同様であるが、本発明の第１の実施の形態ではパルスがオンになるタイミングが送信データにより異なっているこの例では、送信データが０の場合、パルスがオンになるのは１サイクルｔc の最初であって、途中でオフとなる。これに対して送信データが１の場合には、１サイクルｔc の途中でパルスがオンになり、最後でオフになる。すなわち、送信データが１の場合には、送信データが０のときのＰＷＭ信号の位相が反転した信号となっている。
【００３１】
また光量が多い場合（図２（Ｂ））、ＰＷＭ信号はパルス幅ｔonが長い波形となり、短時間だけオフになっている。この場合の位相反転の動作は、パルス幅が短い場合と全く同じである。この例では、送信データが０の場合に１サイクルｔc の最初でパルスをオンにし、途中でオフにしており、送信データが１の場合には１サイクルｔc の途中でパルスをオンにし、最後でパルスをオフにしている。
【００３２】
データ受信機２では、データ信号のみを受信し、同期信号を受け取らないので、データ信号から同期のタイミングを決定しなければならない。図２（Ａ）に示しているように、２×ｔonの時間だけオンになるケースは、２つのサイクルの境界をまたぐ場合にしか発生しないので、２×ｔonの時間だけパルスがオンになる瞬間をモニタすることで容易に１サイクルのスタートのタイミングを検出することができる。なお、図２（Ｂ）に示すようなｔonの時間が長い場合も同様である。
【００３３】
照明装置１から放射される光は、上述のようにパルス光であるため、この周波数が高ければ人間の目には平均的な光量が認識される。従って例えば図２（Ａ）のような波形であれば光量が少なく、また図２（Ｂ）のような波形であれば光量が多く感じられることになる。しかし、発光時の光の強度は光量を変更してもパルスの高さ（それにより光源を駆動する電流の大きさ）は変わらないため、データ受信機２で受光される光の強度は、調光には依存しない。従って、人間には光量が少なく感じられる場合でも、高い通信品質を保証することができる。
【００３４】
なお、データ転送速度はＰＷＭ変調回路１１においてパルスを生成する際の１サイクルの時間により決定されるので、この１サイクルを短くすることにより、より速いデータ転送速度でのデータ通信が可能になる。
【００３５】
図３は、本発明の第１の実施の形態の変形例を示すブロック図である。図中、２３はフィルタである。図１に示した例では、光源１４は単色の光源の場合を示しているが、複数の色の光源を用いる場合がある。例えば液晶バックライトの光源などでは、通常、３原色である赤、緑、青の３色の光源を用いる。この光源の特徴としては、赤、緑、青のスペクトルが互いにほとんど重ならないことであり、光フィルタを用いると、これら３つの光源は容易に識別できる。この性質を利用すると、光のちらつきや色の時間的変化などを引き起こすことなく、３種類の異なるデータを同時に送ることが可能となる。
【００３６】
図３に示した例では、図１に示した構成を、赤、緑、青のそれぞれについて設けた構成を示している。それぞれの回路は図１と同様である。なお、データ受信機２においては、赤、緑、青のそれぞれの光を分けて受光するため、それぞれの色のフィルタ２３を設けている。
【００３７】
本発明の第１の実施の形態の変形例における動作を簡単に説明しておく。照明装置１に対して、赤、緑、青のそれぞれについて光量制御信号及び送信データを入力する。そして、赤、緑、青のそれぞれについて独立して、光量制御信号に基づくＰＷＭ変調、送信データに従ったＰＷＭ変調信号の位相反転、光源駆動の処理を行い、赤、緑、青の光源１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂを発光させる。このとき、赤、緑、青のそれぞれの色の光量は、それぞれの色の光量制御信号によって任意の調節することができる。
【００３８】
データ受信機２では、異なる３つの色の光を区別するため、赤、緑、青のフィルタ２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂでそれぞれの色の光のみを通過させ、光センサ２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂで電気信号に変換し、位相検出回路２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂで復調し、受信データを得ることができる。このようにして、それぞれの色により並列に送られてきたデータは、混信することなく受信することができる。このとき、それぞれの色の光について調光されていても、高品質の通信を保証することができる。
【００３９】
図４は、本発明の第１の実施の形態の変形例における光源を駆動する信号波形の一例の説明図である。図４（Ａ）は赤、図４（Ｂ）は緑、図４（Ｃ）は青の信号は系の一例を示している。図４に示すように、赤、緑、青の光源は、それぞれ独立したパルス幅（ｔon）で発光しており、これにより発光色及び明るさの調節を行うことができる。さらに、それぞれ独立した送信データに従って位相反転が施されている。これによって、並列して３つのデータを同時に送信することができる。また、１サイクル（ｔc ）が十分短ければ人間の目にはちらつきを感じることはなく、パルス変調により明るさや色の時間的な変化もない。
【００４０】
図５は、本発明の第２の実施の形態を示すブロック図、図６は、同じく光源を駆動する信号波形の一例の説明図である。図中、図１と同様の部分には同じ符号を付して重複する説明を省略する。１５は立ち上がりタイミング制御回路、１６は同期信号用光源、３１は可視光透過フィルタ、３２はデータ受信用光センサ、３３は赤外光透過フィルタ、３４は同期信号用光センサ、３５は同期信号検出回路、３６は立ち上がりタイミング検出回路である。この第２の実施の形態では、ＳＹＮＣ・ベースバンド方式について示している。ＳＹＮＣ・ベースバンド方式は、ベースバンド方式において同期信号を別途送信する方式であり、受信側でもデータにより変調された可視光とともに、別途、同期信号を受信する必要がある。同期信号光と送信データ光とが混信しないためには、例えば、両者の波長を変えておけばよい。ここでは、同期信号を赤外光により送信する例を示している。もちろん、他の方法により同期信号を送信してもよい。
【００４１】
同期信号が送信側から送られてくる場合、第１の実施の形態のように位相を単に反転させて情報を送るほか、送信データ中の立ち上がりのタイミングを検出することで、より多くの情報を送ることができる。
【００４２】
例えば図６に示した例では、同期信号の立ち上がりから次の同期信号の立ち上がりまでが１シンボルを示すものと仮定し、その１シンボルの時間内を、この例では４個のタイムスロットに分割している。この場合、データ信号の立ち上がりがどのタイムスロットに存在するかでデータを送ることができる。すなわち、４つのタイムスロットのそれぞれを、データの０，１，２，３に対応づけることにより、１シンボルで２ビット（０，１，２，３の値のうちの１つ）を送ることができる。図６に示す例では、駆動信号（データ信号）の立ち上がりがタイムスロット１，３，２，４に存在しているので、送信データ０，２，１，３を送ることができる。なお、１シンボル中のタイムスロットの数は４に限られるものではなく、３以下あるいは５以上であってもよい。
【００４３】
図６（Ａ）は光量が少ない場合、図６（Ｂ）は光量が多い場合をそれぞれ示しているが、いずれの場合も立ち上がりエッジがどのタイムスロットに存在するかが変わるだけであり、１サイクル内のオンの時間とオフの時間が光量に応じた時間となっていれば、見た目の光量は立ち上がりエッジの位置には依存しない。従って、光量の制御と独立して、多くのデータを送信することができる。
【００４４】
図５に示した構成において、照明装置１は、ＰＷＭ変調回路１１、光源駆動回路１３、光源１４とともに、立ち上がりタイミング制御回路１５、同期信号用光源１６を含んで構成されている。立ち上がりタイミング制御回路１５は、ＰＷＭ変調回路１１から出力されるＰＷＭ変調信号の立ち上がりエッジの位置を、送信データに従って例えば図６に示すように制御する。光源駆動回路１３は、立ち上がりタイミング制御回路１５で立ち上がりエッジを制御したＰＷＭ変調信号をもとに光源１４を駆動制御する。
【００４５】
同期信号用光源１６は、例えば図６に示す同期信号を発光するものである。個々では赤外ＬＥＤなどを用い、同期信号を赤外光として放射している。
【００４６】
データ受信機２は、この例では可視光透過フィルタ３１、データ受信用光センサ３２、赤外光透過フィルタ３３、同期信号用光センサ３４、同期信号検出回路３５、立ち上がりタイミング検出回路３６等を含んで構成されている。可視光透過フィルタ３１は、送信データにより変調された可視光を透過するフィルタであり、同期信号と分離している。データ受信用光センサ３２は、可視光透過フィルタ３１を透過した可視光を受光し、電気信号に変換する。
【００４７】
赤外光透過フィルタ３３は、赤外光で放射された同期信号を透過するフィルタであり、送信データにより変調された可視光と同期信号を分離している。同期信号用光センサ３４は、赤外光透過フィルタ３３を透過した赤外光を受光し、電気信号に変換する。同期信号検出回路３５は、同期信号用光センサ３４から出力される電気信号から、同期信号を検出する。
【００４８】
立ち上がりタイミング検出回路３６は、データ受信用光センサ３２から出力される電気信号の立ち上がりエッジを検出し、同期信号検出回路３５で検出した同期信号に従って、立ち上がりエッジが検出されたタイミングからデータを復調して受信データとして出力する。
【００４９】
本発明の第２の実施の形態における動作の一例について、簡単に説明しておく。ＰＷＭ変調回路１１は、見た目の光量に応じた光量制御信号に従い、ＰＷＭ変調信号が作成される。そのＰＷＭ変調信号が立ち上がりタイミング制御回路１５に送られる。立ち上がりタイミング制御回路１５は、ＰＷＭ変調信号の立ち上がりエッジを、送信データに従って制御し、例えば図６に示すように送信データに応じたタイムスロットに立ち上がりエッジが来るように制御する。この信号をもとに光源駆動回路１３は光源１４を駆動し、光源１４は送信データに従って変調された可視光を発光する。これと同期して、同期信号用光源１６は同期信号に従って駆動され、赤外光により同期信号を発光する。
【００５０】
データ受信機２では、赤外光で送られてきた同期信号を赤外光透過フィルタ３３を通して同期信号用光センサ３４で受光し、同期信号検出回路３５で同期信号を取り出す。それとともに、送信データに従って変調された可視光を可視光透過フィルタ３１を通してデータ受信用光センサ３２で受光し、電気信号に変換する。そして立ち上がりタイミング検出回路３６によって、データ受信用光センサ３２から出力される電気信号の立ち上がりエッジを検出し、同期信号検出回路３５で取り出した同期信号と、立ち上がりエッジが検出されたタイミングから、送られてきたデータを取得し、受信データとして出力する。
【００５１】
この第２の実施の形態においても、見た目の光量の調整が可能であるとともに、そのような光量の調整にかかわらず、通信品質を保証することができる。さらに、上述のような立ち上がりタイミングを用いることによって、より多くのデータを送信することができる。
【００５２】
なお、上述の説明においては立ち上がりタイミングを制御することとしたが、立ち下がりタイミングを制御するようにしても、同様にしてデータを送信することができる。また、第１の実施の形態の変形例と同様、例えば赤、緑、青などの色毎に別々のデータを送信するように構成することも可能である。この場合、同期信号用光源１６については共通化して構成することができる。また、データ受信機２についても、赤外光透過フィルタ３３、同期信号用光センサ３４、同期信号検出回路３５を共通化することができる。なお、赤、緑、青のいずれかを同期信号用として用いることも可能である。
【００５３】
図７は、本発明の第３の実施の形態を示すブロック図、図８は、同じく光源を駆動する信号波形の一例の説明図である。図中、図１と同様の部分には同じ符号を付して重複する説明を省略する。１７は発振回路、４１は包絡線検出回路である。この第３の実施の形態では、ＮＯ−ＳＹＮＣ・副搬送波方式について示している。副搬送波方式は、ある周波数で振動する光信号を利用してデータを送る方法であり、その周波数のみを使用するので、受信側では受光した信号を電気的なフィルタを用いて当該周波数を抽出すれば、送信したデータを選択することができる。ＮＯ−ＳＹＮＣ・副搬送波方式は、そのような副搬送波を利用し、同期信号を送信しない方式である。
【００５４】
ベースバンド方式においては信号がオンの時には光量をオンにし、信号がオフの時には光量をオフにしただけであったが、副搬送波方式では、例えば信号がオンの時には、ある周波数（副搬送波周波数）で光量を発振させ、信号がオフの時には光量をオフにする。受信側では、このような副搬送波に乗った光信号を光センサで電気信号に変換した後、その包絡線検波を行うことにより、オン、オフの情報を復元し、その後、位相検出回路で位相を検出してデータを復元する。
【００５５】
この副搬送波を利用した方式では、もし複数の副搬送波周波数で送信されてきた場合は、異なる電気的なフィルタを用いてそれぞれの副搬送波周波数を分離することによって、それぞれのデータを分離して受信することが可能である。従って、例えば複数の照明機器等１から異なるデータを送信する場合、副搬送波周波数を異ならせて送信し、データ受信機２で副搬送波周波数を特定して分離することによって、それぞれの照明機器等１からのデータを区別して受信することができる。
【００５６】
図７に示した構成において、照明装置１は、ＰＷＭ変調回路１１、光源駆動回路１３、光源１４とともに、発振回路１７を含んで構成されている。発振回路１７は、位相反転回路１２から出力される信号のパルスがオンになっている時に、副搬送波周波数で発振する。
【００５７】
データ受信機２は、この例では光センサ２１、位相検出回路２２とともに、包絡線検出回路４１を含んで構成されている。包絡線検出回路４１は、光センサ２１から出力される電気信号から包絡線検波を行うことによってオン、オフの位相反転されたＰＷＭ変調信号を復元する。
【００５８】
本発明の第３の実施の形態における動作の一例について、簡単に説明しておく。ＰＷＭ変調回路１１は、見た目の光量に応じた光量制御信号に従い、ＰＷＭ変調信号が作成される。そのＰＷＭ変調信号が位相反転回路１２に送られ、送信データに従って適宜位相の反転が行われる。位相反転後のＰＷＭ変調信号が発振回路１７へ送られ、パルスがオンのとき副搬送波周波数により発振した信号が作成される。これにより、例えば図８に示すような信号が作成される。図８（Ａ）は光量が少ない場合を示し、図８（Ｂ）は光量が多い場合を示している。いずれも、図２に示した信号においてオンになっている間、副搬送波周波数により発振した波形となっている。この信号に従って、光源駆動回路１３が光源１４を駆動し、光源１４が発光することになる。
【００５９】
データ受信機２では、照明装置１から放射される光を光センサ２１で受光し、電気信号に変換する。この電気信号を包絡線検出回路４１で包絡線検波し、もとのオン、オフのパルス信号（適宜位相反転されたＰＷＭ変調信号）を復元する。復元されたパルス信号をもとに、位相検出回路２２で位相を検出し、受信データ信号を出力する。
【００６０】
この第３の実施の形態では、オンになっている時に副搬送波周波数で発振させている以外は上述の第１の実施の形態と同様であり、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。もちろん、第１の実施の形態の変形例と同様に、発光される異なる色毎に別々のデータを送信することもできる。
【００６１】
図９は、本発明の第４の実施の形態を示すブロック図、図１０は、同じく光源を駆動する信号波形の一例の説明図である。図中の符号は図５，図７と同様であり、重複する説明を省略する。第４の実施の形態は、ＳＹＮＣ・副搬送波方式の場合である。ＳＹＮＣ・副搬送波方式は、副搬送波方式において同期信号を送信する方式である。
【００６２】
照明装置１では、照明装置１の立ち上がりタイミング制御回路１５の後段及び同期信号用光源１６の前段に発振回路１７を設け、データを送信する可視光及び同期信号を送信する赤外光とも、副搬送波周波数で発振させている。またデータ受信機２の構成は、データ受信用光センサ３２及び同期信号用光センサ３４の後段に包絡線検出回路４１を設けている。これによって、受光して電気信号に変換された可視光及び赤外光について、包絡線検出により元のデータ信号及び同期信号を得ている。なお、信号波形は、図１０に示すように、図６に示したデータ信号及び同期信号のオンの時に副搬送波周波数で発振させた波形となる。
【００６３】
このＳＹＮＣ・副搬送波方式では、送信側で同期信号とデータ信号の両方が発振回路で振動し、その振動波形が光り強度信号となって送信される。また、受信側では同期信号とデータ信号の両方が包絡線検出回路４１によりベースバンド信号に戻された後、データの同期がとられて正しく復調される。
【００６４】
この第４の実施の形態においても、上述の第１〜第３の実施の形態と同様の効果が得られることは明らかである。また、その変形も同様である。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における光源を駆動する信号波形の一例の説明図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の変形例を示すブロック図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態の変形例における光源を駆動する信号波形の一例の説明図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態を示すブロック図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態における光源を駆動する信号波形の一例の説明図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態を示すブロック図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態における光源を駆動する信号波形の一例の説明図である。
【図９】本発明の第４の実施の形態を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第４の実施の形態における光源を駆動する信号波形の一例の説明図である。
【図１１】ＰＷＭ方式による調光の一例の説明図である。
【符号の説明】
【００６６】
１…照明装置、２…データ受信機、１１…ＰＷＭ変調回路、１２…位相反転回路、１３…光源駆動回路、１４…光源、１５…立ち上がりタイミング制御回路、１６…同期信号用光源、１７…発振回路、２１…光センサ、２２…位相検出回路、２３…フィルタ、３１…可視光透過フィルタ、３２…データ受信用光センサ、３３…赤外光透過フィルタ、３４…同期信号用光センサ、３５…同期信号検出回路、３６…立ち上がりタイミング検出回路、４１…包絡線検出回路。
【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８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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