(57)【要約】【課題】電池消耗度及び通信距離に応じて、端末に設けられた光通信用ＬＥＤの発光電力を制御する。【解決手段】端末は、照明装置からの可視光通信用の光信号を受信する受信部７と、照明装置側に可視光または赤外線の光信号を発信する送信部８を備える。受信部７には、照明器具からの受信信号の強度を検出する信号強度検出部を設ける。端末には電池６の電圧値を検出する電池電圧検出部を設ける。信号処理部１６において、電流検出抵抗２５を利用して赤外線発光ＬＥＤ２４の出力電流を検出し、これを可視光通信の受信信号強度と電池電圧と比較する。信号処理部１６は、この比較結果に基づいて駆動回路２３に制御信号を出力し、駆動回路２３はこれを受けて赤外線発光ＬＥＤ２４を駆動する。電池の消耗状態（電池電圧値）と通信距離との双方を考慮して、赤外線発光ＬＥＤ２４を適切な電力値で駆動する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明装置からの可視光通信用の光信号を受信する受信部と、照明装置側に可視光または赤外線の光信号を発信する送信部を備えた端末に、
照明器具からの受信信号の強度を検出する信号強度検出部と、
端末を駆動する電池電圧値を検出する電池電圧検出部と、
前記検出した受信信号強度と電池電圧とを基準値と比較し、この比較結果に基づいて、端末に設けられた送信部に供給する電力を制御する信号処理部と、
を設けたことを特徴とする発光電力制御機能を有する光通信システム。
【請求項２】
前記信号処理部は、前記基準値として、前記送信部の出力電流値を使用するものであることを特徴とする請求項１に記載の発光電力制御機能を有する光通信システム。
【請求項３】
前記信号処理部は、前記受信信号強度と前記電池電圧とを予め用意した換算テーブルに用意された参照値にそれぞれ変換し、前記受信信号強度と前記電池電圧の参照値を比較し、比較した参照値が小さな方と前記基準値とを比較するものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の発光電力制御機能を有する光通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信距離並びに電池電圧に応じて発光電力を制御することを可能とした光通信システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近、ＬＥＤを使用した可視光通信システムが提案されている。このような可視光通信システムの１つとして、天井などに設置した照明器具に使用されるＬＥＤと、この照明器具の照射範囲内に位置するヘッドセットやＰＤＡなどの携行型の通信端末との間で、通信を行うものがある。通信に当たっては、アップリンクとダウンリンクの双方を可視光通信で行なっても良いし、例えばダウンリンクを可視光通信で、アップリンクを赤外線通信で行うこともある。この場合、照明器具と端末のそれぞれに通信用の送信部と受信部とを設け、照明器具の送信部として照明用のＬＥＤを用い、端末の送信部として赤外線ＬＥＤなどの発光素子を用い、受信部には、フォトダイオードなどの光検出器を用いる。
【０００３】
このシステムにおいて、照明器具では、電力線に通信用の信号を重畳させ、この信号に応じて点灯したＬＥＤを発振させることで送信が行われ、携行型の端末では、端末に装備した電池によって発光素子を駆動することで送信が行われる。そのため、端末の使用を続けると電池の放電により、端末側の発光電力が低下する。特に、端末は、使用者が携行して移動することから、照明器具と端末との通信距離が変化し、電池消耗時には必要な通信距離を確保できない。
【０００４】
この問題を解決するための手段として、例えば、従来から下記特許文献１−４に記載の発明が知られている。
特許文献１の発明は、通信中に赤外線通信装置間の距離が変化した場合においても、その距離に応じて赤外線の発光強度を最適化し、赤外線通信装置の低消費電力化を図る。
特許文献２の発明は、端末の持つ複数の機能の中で、消費電力が大きい機能を停止させて消費電力が小さい無線部のみを動作させる。
特許文献３の発明は、固定側の送受信機から送信されたレベル検出信号に基づいて、パワー制御信号を生成してレーザダイオードの出力光パワー制御を行いつつ、光送信信号を生成し送信する。
特許文献４の発明は、距離センサから距離情報を取得し、通信可能な所定範囲内に存在する場合にのみ送信部を発光させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２-３７４２１２号公報
【特許文献２】特開２００２-２０８８８８号公報
【特許文献３】特開２００８-２４４７７４号公報
【特許文献４】特開２００８-０２８８１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
可視光通信システムでは、１つの照明器具に対して通信距離の異なる複数の端末が通信することも多い。そのような場合に照明器具の近くの端末から届いた強力な光が、照明器具から離れた所にある端末から出た弱い光に干渉して、いわゆる遠近問題に伴う通信障害を発生するおそれがある。特に、この点は、端末側から照明器具に発信する場合に、大きな問題となる。しかしながら、前記特許文献１−４の発明は、いずれも電池の消耗を防止するために発光電力を効率良く利用したり、消耗時における発光電力制御に関するものに過ぎず、電池の消耗に対する配慮はあっても、電池の未消耗時（満充電時）においては電力制御を行うことがないため、遠近問題への対策は何ら取られていない。
【０００７】
本発明は前記のような従来技術の問題点を解決するために提案されたものであって、その目的は、電池の消耗状態（電池電圧値）と通信距離との双方を考慮して、照明装置と端末間の通信を安定して実施できる発光電力制御機能を有する光通信システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の目的を達成するために、本発明の発光電力制御機能を有する光通信システムは、照明装置からの可視光通信用の光信号を受信する受信部と、照明装置側に可視光または赤外線の光信号を発信する送信部を備えた端末に、照明器具からの受信信号の強度を検出する信号強度検出部と、端末を駆動する電池電圧値を検出する電池電圧検出部を設け、前記検出した受信信号強度と電池電圧とを基準値（一定値もしくは一定範囲の基準値）と比較し、この比較結果に基づいて、端末に設けられた送信部に供給する電力を制御する信号処理部とを備えていることを特徴とする。
【０００９】
この場合、信号処理部は、前記基準値として、送信部の出力電流値を使用することも、本発明の一態様である。
【００１０】
また、前記受信信号強度と電池電圧とを予め用意した換算表に基づいて比較し、換算値が小さな方と前記基準値とを比較することも、本発明の一態様である。
【発明の効果】
【００１１】
前記のような構成を有する本発明の発光電力制御機能を有する光通信システムでは、電池の消耗時には発光電力を減少させることで、小電力でも可能な近距離の通信を行えるようにして、電池消耗時には、使用者が端末を照明装置に近づけることで通信状態を確保する。一方、通信距離が近付いた場合には通信障害が生じないように、端末からの発光電力を減少させる。特に、本発明では、単に通信距離により発光電力を減少させるのではなく、通信距離と電池電圧の両方を監視することで、電池電圧が低い場合には通信距離が近くなってもそれにより発光電力の減少を行わない。これにより、電池電圧が低くなった場合に端末を照明装置に近づけた場合、発光電力が更に低下して通信が不可能になる欠点が解消される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の光通信システムの実施例１を示す配置図。
【図２】実施例１における端末の構成を示すブロック図。
【図３】実施例１における信号処理部の構成を示すブロック図。
【図４】実施例１の端末の動作を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１３】
（１）実施例１の構成
以下、本発明の実施例１の構成を図１から図３に従って具体的に説明する。
図１において、符号１はＬＥＤ照明装置であって、一例として蛍光管形に配置された複数のＬＥＤを備えており、建物の天井その他の箇所に固定されている。このＬＥＤ照明装置１は、電源及び信号を供給する同軸ケーブル２によって、点灯用の電源、通信制御用の親機及び他のＬＥＤ照明装置に接続されている。図示しない親機は、各ＬＥＤ照明装置１の発光を制御したり、各ＬＥＤ照明装置１を通じて端末から受信した信号を処理するものであり、ＬＥＤ照明装置１はこの親機を介して公衆回線網などの外部ネットワークにも接続されている。
【００１４】
各ＬＥＤ照明装置１の近傍（通信範囲）には、ヘッドセット５やＰＤＡなどの端末が配置（作業員が携行）されている。この端末としては、必ずしもヘッドセットやＰＤＡに限定されることなく、可視光通信を行うことが可能なものであれば、どのようなものでも使用可能である。この端末と各ＬＥＤ照明装置１とは、可視光通信システムによって信号を授受するが、必ずしも双方向可視光通信である必要はなく、本実施例では、ダウンリンクを可視光通信とし、アップリンクを赤外線通信とする。そのため、本実施例では、ＬＥＤ照明装置１に赤外線受信用のフォトダイオードなどの受信部４が設けられている。一方、ヘッドセット５には、駆動用電源となる電池６、照明装置１からの可視光通信データを受信する可視光通信受信部７及び赤外線発光ＬＥＤなどにより照明装置１に赤外線通信データを発信する赤外線通信送信部８が設けられている。
【００１５】
このような構成を有する本実施例の端末の回路構成を図２に示す。本実施例の端末は、ヘッドセット５であるため、可視光通信によって受信したデータを音声情報に変換する受信回路部Ｒと、端末に設けられたマイクからの音声信号を赤外線通信により照明装置１側に送出する送信回路部Ｓとから構成される。
【００１６】
受信回路部Ｒは、通信データを重畳した可視光を受信し電気信号に変換するための可視光受光素子１０、この可視光受光素子１０の出力信号のうち通信データとして再生に必要な帯域のみを抽出するバンドパスフィルタ１１、バンドパスフィルタ１１を通過した信号の振幅制限を行い一定幅の信号として出力するリミッタ１２、このリミッタ１２からの出力信号を復調してアナログ音声信号とする復調器１３、復調器１３の出力を増幅してスピーカ１５に送出するパワーアンプ１４を備えている。
【００１７】
送信回路部Ｓは、音声入力用のマイク２０、入力された音声信号を増幅するマイクアンプ２１、マイクアンプ２１からの出力信号を変調してＡＭ若しくはＦＭ変調信号を生成する変調器２２、この変調器２２からの変調信号に従って赤外線発光ＬＥＤ２４を駆動する駆動回路２３を備えている。
【００１８】
本実施例では、前記受信回路部Ｒ及び送信回路部Ｓに加えて、赤外線発光ＬＥＤ２４の駆動部２３に制御信号を出力する信号処理部１６が端末に設けられている。この信号処理部１６は、前記リミッタ１２から可視光受光素子１０で受信した可視光通信信号の受信信号強度（ＲＳＳＩ）を取得すると共に、端末の電源である電池６の電圧値、及び電池６とＬＥＤ２４間に接続された電流検出抵抗２５を通して得られたＬＥＤ出力電流値を取得する。これら受信信号強度、電池電圧値及びＬＥＤ出力電流値に基づいて、信号処理部１６はＬＥＤ電流制御出力（制御用電圧値）を出力し、この電流制御出力に基づいて駆動回路２３からＬＥＤ２４に出力される駆動電流を増減する。
【００１９】
この信号処理部１６の一例を図３に示す。この信号処理部１６は、受信回路部Ｒのリミッタ１２に接続された受信信号強度検出部３０、電池６に接続された電池電圧検出部３１を備えている。この受信信号強度検出部３０及び電池電圧検出部３１の出力は、比較部３２に接続され、この比較部３２には各検出部３０，３１からの入力データを比較可能な参照値に換算するテーブル３３が接続されている。すなわち、各検出部３０，３１からの入力データは、電圧値として読み込まれ、図示しないフィルタによって整形された後、比較部３２に送られる。
【００２０】
換算テーブル３３では、例えば、受信信号強度については、そのフィルタ出力電圧値を、最大０．１、最小１．０の値をとる参照値Ａに変換して、比較部３２に返却する。電池電圧については、そのフィルタ出力電圧値を、最大１．０、最小０．３の値をとる参照値Ｂに変換して比較部３２に返却する。
【００２１】
すなわち、換算テーブル３３では、受信信号強度については、例えば参照値Ａが０．１から１．０の範囲に設定されている場合、受信信号強度が一番高い時は参照値Ａの最小値０．１をフィルタ出力電圧値に設定し、受信信号強度が一番低い時は参照値Ａの最大値１．０をフィルタ出力電圧値に設定し、比較部３２に返却する。電池電圧については、例えば参照値Bが０．３から１．０の範囲に設定されている場合、電池が満充電時は、参照値Bの最大値１．０をそのフィルタ出力電圧値に設定し、電池消耗時は参照値Bの最小値０．３をそのフィルタ出力電圧値に設定し、比較部３２に返却する。
【００２２】
このように、本発明では、通信距離が近い、すなわち受信信号強度が高い場合には、その参照値Ａを小さくすることで赤外線ＬＥＤの発光電力を絞り、通信時の遠近問題の解決を図る。また、電池電力が消耗している場合には、赤外線ＬＥＤの発光電力を絞ることで、短い通信距離でも通信自体は継続することができるようにするため、読み込んだ電池電圧が高いほど参照値Ｂを大きくしている。従って、受信信号強度のフィルタ出力電圧と電池電圧のフィルタ出力電圧の増減と、これらフィルタ出力電圧に基づく各参照値Ａ，Ｂの増減とが逆になっている。
【００２３】
比較部３２は、前記参照値Ａ，Ｂの大小を比較して、小さい方を目標値Ｃとして、目標値Ｃを、制御判定部３４に出力する。この制御判定部３４には、ＬＥＤ電流検出部３５が接続され、前記目標値ＣとＬＥＤ電流検出部３５から図示しないフィルタによって整形されたＬＥＤ電流フィルタ出力値が入力される。また、ＬＥＤ電流の初期値αも、この制御判定部３４内に保存されている。この比較部３２における目標値ＣとＬＥＤ電流フィルタ出力値、及びＬＥＤ電流の初期値αとの比較により、駆動中のＬＥＤ電流を増減するか否かの判定が行われ、その判定結果が、電流制御出力信号として制御指令出力部３６から駆動回路２３に出力される。
【００２４】
（２）実施例１の作用
実施例１の作用を図４のフローチャートにより説明する。
実施例１のシステムにおいて、ダウンリンクの可視光通信とアップリンクの赤外線通信により、照明装置１と端末であるヘッドセット５の間で通信が開始されると、端末側では、前記図２に示した受信回路部Ｒにより、可視光受光素子１０によって受信した可視光通信信号を音声信号に変換してスピーカ１５から出力すると共に、送信回路部Ｓによりマイク２０からの音声信号を駆動回路２３からのＬＥＤ駆動信号に変換することで、赤外線発光ＬＥＤ２４を発光させる。
【００２５】
この場合、照明装置１と端末との距離及び端末の電池６の消耗度応じて、駆動回路２３からの赤外線発光ＬＥＤ２４の発光電力を制御するため、図４のフローチャートに示すようなＬＥＤ電流制御が開始される（ステップ１）。まず、図３の制御判定部３４が、開始時点のＬＥＤ電流初期値αを記憶する（ステップ２）。次に、受信信号強度検出部３０がリミッタ１２から受信信号強度ＲＳＳＩを読み込み（ステップ３）、所定のフィルタリングを行った後（ステップ４）、比較部３２に出力する。比較部３２では、換算テーブル３３を参照することで、このＲＳＳＩ電圧フィルタ出力を参照値Ａに変換する（ステップ５）。
【００２６】
一方、ＲＳＳＩ電圧の読み込みと相前後して、電池電圧検出部３１が電池６の電圧値を読み込み（ステップ６）、所定のフィルタリングを行った後（ステップ７）、比較部３２に出力する。比較部３２では、換算テーブル３３を参照することで、このＲＳＳＩ電圧フィルタ出力を参照値Ｂに変換する（ステップ８）。次に、比較部３２では、２つの参照値Ａ，Ｂを比較して（ステップ９）、小さい方の値を目標値Ｃとする（ステップ１０，１１）。
【００２７】
この目標値Ｃの決定と相前後して、ＬＥＤ電流検出部３５により現在のＬＥＤ電流を読み込み（ステップ１２）、所定のフィルタリングを行った後（ステップ１３）、制御判定部３４において、前記目標値Ｃとフィルタリング後のＬＥＤ電流フィルタ出力を前記目標値Ｃで割った値と、予め記憶しておいたＬＥＤ電流初期値αとを比較する（ステップ１４）。比較結果が初期値αよりも小さい場合、すなわち通信距離が遠いか或いは電池残余電力が大きい場合には、制御指令出力部３５からの電流制御出力を予め定めておいたΔＶだけ増加し、これにより赤外線発光ＬＥＤ３４を駆動するＬＥＤ電流を増加させる（ステップ１５）。一方、比較結果が初期値αよりも大きい場合、すなわち通信距離が近いか或いは電池が消耗している場合には、制御指令出力部３５からの電流制御出力を予め定めておいたΔＶだけ減少し、これにより赤外線発光ＬＥＤ３４を駆動するＬＥＤ電流を減少させる（ステップ１６）。
【００２８】
（３）実施例１の効果
前記のような構成を有する実施例１によれば、通信距離が近く受信信号強度が高い場合には、赤外線ＬＥＤの発光電力を絞ることで、端末が照明装置に接近した場合に発生する通信障害を防止することができる。また、電池電力が消耗している場合には、赤外線ＬＥＤの発光電力を絞った状態で使用者が端末を照明装置に近づけることで、低電力でも通信を継続することが可能になる。その結果、電池消耗時においても、比較的長時間にわたり通信を行うことができ、電池の消耗に伴い通信が突然切断されるような不都合がない。
【００２９】
（４）他の実施例
本発明は、前記実施例１に限定されるものではなく、次のような構成も本発明に包含される。
(a) 受信信号強度のフィルタ出力電圧と電池電圧のフィルタ出力電圧を比較する場合の各参照値Ａ，Ｂは、前記実施例のような値に限定されるものではなく、通信距離の増減の程度、電池容量などに応じて、適宜変更することができる。
(b) 赤外線ＬＥＤを駆動するための電流制御出力としては、前記実施例のように電流制御出力電圧の増加によりＬＥＤ電流が増加する回路の他に、電流制御出力電圧の増加によりＬＥＤ電流が減少する回路を採用することもできる。その場合には、各比較部の参照値や制御判定部の比較式を変更すればよい。
(c) 前記実施例は、アップリンクとして赤外線を使用したが、端末の送信部として可視光（白色）ＬＥＤを使用することで、アップリンクも可視光通信とすることができる。
(d) 図４のフローチャートは、通信信号強度、電池電圧、ＬＥＤ電流の順に読み込んでいるが、各データの読み込みや比較は必ずしもこのようにする必要はなく、目標値の決め方を変更するなどの手法により、読み込みや比較の順序を変更することもできる。
【符号の説明】
【００３０】
１…ＬＥＤ照明装置
２…同軸ケーブル
３…ＬＥＤ
４…赤外線通信受信部
５…ヘッドセット
６…電池
７…可視光通信受信部
８…赤外線通信送信部
１０…可視光受光素子
１１…バンドパスフィルタ
１２…リミッタ
１３…復調器
１４…パワーアンプ
１５…スピーカ
１６…信号処理部
２０…マイク
２１…マイクアンプ
２２…変調器
２３…赤外線発光ＬＥＤ駆動回路
２４…赤外線発光ＬＥＤ
２５…電流検出抵抗
３０…受信信号強度検出部
３１…電池電圧検出部
３２…比較部
３３…換算テーブル
３４…制御判定部
３５…ＬＥＤ電流検出部
３６…制御指令出力部
Ｓ…送信回路部
Ｒ…受信回路部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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