(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明光を介して情報を通信する照明光通信装置であって、
可視光である照明光を発する光源と、
前記光源から発せられる照明光を前記情報に基づいて変調する変調手段と、
前記変調手段により変調された照明光の所定期間当たりの光量が一定となるように、前記光源による発光を制御する光量制御手段とを備え、
前記変調手段は、
2値の符号で表現された前記情報に対応する第１パルス信号を生成するパルス信号生成手段と、
前記パルス信号生成手段により生成された第１パルス信号に調整パルス信号を付加することにより第２パルス信号を生成する調整パルス付加手段とを備え、
前記光源は、前記第２パルス信号の波形に対応して明るさが変化する照明光を発し、
前記光量制御手段は、前記調整パルス信号の振幅、デューティ比または長さを変化させる調整パルス信号制御手段を備えていることを特徴とする照明光通信装置。
【請求項２】
前記光量制御手段は、前記光源による照明光の発生または前記変調手段による照明光の変調を制御することを特徴とする請求項第１項に記載の照明光通信装置。
【請求項３】
前記光源は発光ダイオードであることを特徴とする請求項第１項に記載の照明光通信装置。
【請求項４】
光源から発せられる可視光である照明光を介して情報を通信する照明光通信方法であって、
前記情報に基づいて前記照明光を変調する変調工程と、
前記変調工程において変調された照明光の所定期間当たりの光量が一定となるように、前記光源における発光を制御する光量制御工程とを備え、
前記変調工程は、
2値の符号で表現された前記情報に対応する第１パルス信号を生成するパルス信号生成工程と、
前記パルス信号生成工程により生成された第１パルス信号に調整パルス信号を付加することにより第２パルス信号を生成する調整パルス付加工程とを備え、
前記光源は、前記第２パルス信号の波形に対応して明るさが変化する照明光を発し、
前記光量制御工程は、前記調整パルス信号の振幅、デューティ比または長さを変化させる調整パルス信号制御工程を備えていることを特徴とする照明光通信方法。
【請求項５】
請求項第１項ないし第３項のいずれか一項に記載の照明光通信装置におけるコンピュータを前記光量制御手段として機能させることを特徴とするコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明光を利用して情報の通信を行う照明光通信装置、照明光通信方法及びコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、照明光通信技術の開発が進められている。照明光通信技術とは、概して、屋内に備え付けられた照明器具や、屋外に設置されている照明灯などの照明光照射手段から照射される照明光を利用して情報通信を行う技術である。【０００３】
照明光通信においては、照明光照射手段の光源として、発光ダイオード（ＬＥＤ、Light-Emitting Diode）が用いられることが多い。近年のＬＥＤ技術の進展により、ＬＥＤにより明るい白色の照明光を作り出すことができる。そして、ＬＥＤは発光・非発光を高速に切り替えることができる。このようなＬＥＤの性質を利用すれば、デジタル情報（パルス信号）により照明光を変調し、照明光を介してデジタル情報を送信することができる。そして、デジタル情報により変調された照明光を受光素子で受け取り、この照明光に対応する電気信号からデジタル情報を抽出することにより、デジタル情報の受信が実現する。こうして、照明光を利用した情報通信が実現する。【０００４】
例えば、特開２００４−２２９２７３号の公開特許公報には、照明光を利用して情報通信を行う一方式が記載されている。【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２２９２７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、照明光通信では、照明器具などの光源から照射される照明光をデジタル情報（パルス信号）により変調する。この結果、照明光の明るさが高速に変化する。つまり、平たく言えば、照明光が高速に点滅する。【０００７】
照明光が点滅しているとはいえ、点滅速度が高速である。したがって、パルス信号のレベル変化に対応した照明光の明るさの変化の一つ一つを人間の目を介して直接認識することはできない。【０００８】
ところが、デジタル情報における０と１の配列に偏りがある場合には、ある程度長い期間ごとにみた照明光の明るさが変化する。この明るさの変化は比較的低速なので、人間の目を介して直接認識することができる場合がある。【０００９】
例えば、デジタル情報において０が連続すれば、パルス信号においてローレベルが連続し、照明光が暗い状態あるいは照明光が消えている状態が長い期間継続する。この結果、人間は、照明光が暗くなったと感じる。一方、デジタル情報において１が連続すれば、人間は、照明光が明るくなったと感じる。【００１０】
例えばこのような事情により、照明器具などの光源から照射される照明光をデジタル情報により変調すると、デジタル情報の内容によっては、人間が直接認識できるようなちらつきが照明光に発生する可能性がある。これは照明器具、照明灯などに本来的に要求される性能、つまり物に光をあてて明るくし、その明るさを維持するという性能を低下させることとなり、好ましくない。【００１１】
本発明は上記に例示したような問題点に鑑みなされたものであり、本発明の第１の課題は、情報によって照明光を変調しても、人間が直接認識できるような照明光のちらつきを軽減することができる照明光通信装置、照明光通信方法およびコンピュータプログラムを提供することにある。【００１２】
本発明の第２の課題は、情報によって変調された照明光の明るさ（輝度）の安定化を図ることができる照明光通信装置、照明光通信方法およびコンピュータプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために本発明の照明光通信装置は、照明光を介して情報を通信する照明光通信装置であって、可視光である照明光を発する光源と、前記光源から発せられる照明光を前記情報に基づいて変調する変調手段と、前記変調手段により変調された照明光の所定期間当たりの光量が一定となるように、前記光源による発光を制御する光量制御手段とを備え、前記変調手段は、2値の符号で表現された前記情報に対応する第１パルス信号を生成するパルス信号生成手段と、前記パルス信号生成手段により生成された第１パルス信号に調整パルス信号を付加することにより第２パルス信号を生成する調整パルス付加手段とを備え、前記光源は、前記第２パルス信号の波形に対応して明るさが変化する照明光を発し、前記光量制御手段は、前記調整パルス信号の振幅、デューティ比または長さを変化させる調整パルス信号制御手段を備えている。
【００１４】
上記課題を解決するために本発明の照明光通信方法は、光源から発せられる可視光である照明光を介して情報を通信する照明光通信方法であって、前記情報に基づいて前記照明光を変調する変調工程と、前記変調工程において変調された照明光の所定期間当たりの光量が一定となるように、前記光源における発光を制御する光量制御工程とを備え、前記変調工程は、2値の符号で表現された前記情報に対応する第１パルス信号を生成するパルス信号生成工程と、前記パルス信号生成工程により生成された第１パルス信号に調整パルス信号を付加することにより第２パルス信号を生成する調整パルス付加工程とを備え、前記光源は、前記第２パルス信号の波形に対応して明るさが変化する照明光を発し、前記光量制御工程は、前記調整パルス信号の振幅、デューティ比または長さを変化させる調整パルス信号制御工程を備えている。
【００１５】
上記課題を解決するために本発明のコンピュータプログラムは、本発明の照明光通信装置（但し、その各種態様を含む）におけるコンピュータを光量制御手段として機能させる。
【００１６】
上記課題を解決するためにコンピュータ読取可能な媒体内のコンピュータプログラム製品は、コンピュータにより実行可能なプログラム命令を明白に具現化し、本発明の照明光通信装置（但し、その各種態様を含む）における該コンピュータを、光量制御手段として機能させる。
【００１７】
本発明のコンピュータプログラム製品によれば、当該コンピュータプログラム製品を格納するＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ハードディスク等の記録媒体から、当該コンピュータプログラム製品をコンピュータに読み込めば、或いは、例えば伝送波である当該コンピュータプログラム製品を、通信手段を介してコンピュータにダウンロードすれば、上述した本発明の照明光通信装置を比較的容易に実施可能となる。更に具体的には、当該コンピュータプログラム製品は、上述した本発明の照明光通信装置として機能させるコンピュータ読取可能なコード（或いはコンピュータ読取可能な命令）から構成されてよい。【００１８】
本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の照明光通信装置の第１実施形態を示すブロック図である。
【図２】図１中の照明光通信装置を屋内照明装置に適用した場合の具体例を示す説明図である。
【図３】図１中の照明光通信装置を照明灯に適用した場合の具体例を示す説明図である。
【図４】図１中の照明光通信装置の内部構造を詳細に示すブロック図である。
【図５】情報源から送られた通信情報を示す説明図である。
【図６】バイフェイズ符号化処理前の通信情報に対応するパルス信号、バイフェイズ符号化処理後の通信情報に対応するパルス信号、および波形反転処理後のパルス信号を示す波形図である。
【図７】本発明の照明光通信装置の第２実施形態を示すブロック図である。
【図８】本発明の照明光通信装置の第２実施形態のより具体的な一態様を示す回路図である。
【図９】本発明の照明光通信装置の第３実施形態を示すブロック図である。
【図１０】本発明の照明光通信装置の第３実施形態のより具体的な一態様を示す回路図である。
【図１１】本発明の照明光通信装置の第４実施形態を示すブロック図である。
【図１２】本発明の照明光通信装置の第４実施形態のより具体的な一態様を示す回路図である。
【図１３】パルス信号生成回路により生成されたパルス信号に調整パルス信号を付加することにより生成されたパルス信号を示す波形図である。
【図１４】本発明の照明光通信装置の第５実施形態を示すブロック図である。
【図１５】パルス信号生成部により生成されたパルス信号、パルス分割部により分割されたパルス信号、およびパルス数制御部により分割パルスの個数が変更されたパルス信号を示す波形図である。
【符号の説明】
【００２０】
１、６０、７０、８０、９０、１００、１１０、１２０  照明光通信装置
１１、６６、８６、１０６、１２６  光源
１２、６１、８１、１０１、１２１  変調部
１３、６３、８３、１０４、１２４  光量制御部
４１  バイフェイズ符号化処理部
４２、６２、８２、１０２、１２２  パルス信号生成部
４３  波形反転部
５１  通信情報
６４  光量検出部
６５、８５  振幅制御部
８４  積分値取得部
１０５  調整パルス信号制御部
１２３  パルス分割部
１２５  パルス数制御部
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明を実施するための最良の形態について実施形態毎に順に図面に基づいて説明する。【００２２】
（第１実施形態）
図１は、本発明の照明光通信装置の第１実施形態を示している。図１中の照明光通信装置１は、照明光を介して情報の通信を行う装置である。照明光通信装置１は様々な形態・種類・内容の情報を通信することができる。もっとも、照明光通信装置１によって通信する情報の形態は、２値の符号により表現されたデジタル情報であることが望ましい。ただ、アナログの情報であれば例えばアナログ−デジタルコンバータによりアナログ情報を２値のデジタル情報に変換してから通信を行えばよいし、多値のデジタル情報であれば、例えば信号処理回路により、これを２値のデジタル情報に変換してから通信を行えばよい。以下、説明の便宜上、照明光を介して通信する情報を「通信情報」という。【００２３】
照明光通信装置１は、図１に示すように、光源１１、変調部１２および光量制御部１３を備えている。【００２４】
光源１１は照明光を自発的に発する。照明光は可視光である。照明光は白色光であることが望ましい。光源１１は発光ダイオード（ＬＥＤ）であることが望ましい。さらに、光源１１は白色光を発する発光ダイオード、すなわち白色発光ダイオードであることが望ましい。もっとも、白色発光ダイオードに代え、青色発光ダイオード、緑色発光ダイオードおよび赤色発光ダイオードの組み合わせにより光源１１を構成してもよい。また、発光ダイオードに代え、可視光を自発的に発し、かつ発光・非発光の切り替えを高速に行うことができる他の発光素子（例えば有機エレクトロルミネセンス素子、無機エレクトロルミネセンス素子またはシリコン発光素子など）により光源１１を構成してもよい。【００２５】
変調部１２は、光源１１から発せられる照明光を通信情報に基づいて変調する。光量制御部１３は、変調部１２により変調された照明光の所定期間当たりの光量が一定となるように、光源１１による発光を制御する。具体的には、光量制御部１３は、光源１１による照明光の発生または変調部１２による照明光の変調を制御する。変調部１２および光量制御部１３のさらなる具体的な説明は後述する。【００２６】
図２は、照明光通信装置１を屋内照明装置に適用した場合の具体例を示している。図２中の屋内照明装置２０は、屋内用の照明としての機能と、照明光を介して通信情報の通信を行う機能とを兼ね備えている。【００２７】
図２に示すように、屋内照明装置２０において、発光ダイオード配列板２１には、光源としての複数の白色発光ダイオード１１Ａ、１１Ａ、…が取り付けられている。これら白色発光ダイオード１１Ａは、透明カバー２２により覆われている。発光ダイオード配列板２１は、取付ユニット２３に取り付けられており、さらに、取付ユニット２３を介して天井２４に取り付けられている。また、取付ユニット２３の内部には、変調部１２および光量制御部１３が設けられている。【００２８】
白色発光ダイオード１１Ａは、白色の照明光を発する。変調部１２は、この照明光を情報源から送られてくる通信情報に基づいて変調する。つまり、白色発光ダイオード１１Ａは、通信情報に基づいて変調された照明光を発する。これにより、屋内照明装置２０は、屋内において照明光の当たる場所にある情報家電、パーソナルコンピュータ、ＡＶ（Audio Vidual）機器など、様々な機器との間で、照明光を介して通信情報の通信を行うことができる。例えば、屋内照明装置２０は、通信機能を備えた冷蔵庫３１、ＰＤＡ（Personal Digital Assistance）３２、ノート型パーソナルコンピュータ３３、通信機能を備えたＤＶＤレコーダ３４などとの間で通信情報の通信を行うことができる。【００２９】
光量制御部１３は、変調部１２により変調された照明光の所定期間当たりの光量が一定となるように、白色発光ダイオード１１Ａから発せられる照明光の光量を制御する。これにより、白色発光ダイオード１１Ａから発せられる照明光の明るさが安定し、照明光のちらつきが軽減される。【００３０】
図３は、照明光通信装置１を照明灯に適用した場合の具体例を示している。図３中の照明灯３０は、屋外用の照明としての機能と、照明光を介して通信情報の通信を行う機能とを兼ね備えている。【００３１】
図３に示すように、照明灯３０において、柱４１の上端部には、複数の白色発光ダイオード１１Ｂ、１１Ｂ、…が取り付けられている。また、柱４１の下端部に設けられた収容箱４２の中には、変調部１２および光量制御部１３が設けられている。【００３２】
白色発光ダイオード１１Ｂは、白色の照明光を発する。変調部１２は、この照明光を情報源から送られてくる通信情報に基づいて変調する。これにより、照明灯３０は、照明光が当たる場所にある機器、例えば照明灯３０の下を通過する自動車に設けられた通信機器などとの間で、照明光を介して通信情報の通信を行うことができる。【００３３】
光量制御部１３は、変調部１２により変調された照明光の所定期間当たりの光量が一定となるように、白色発光ダイオード１１Ｂから発せられる照明光の光量を制御する。これにより、白色発光ダイオード１１Ｂから発せられる照明光の明るさが安定し、照明光のちらつきが軽減される。【００３４】
図４は、図１中の照明光通信装置１の内部構造を詳細に示している。図４に示すように、光量制御部１３は、バイフェイズ符号化処理部４１を備えている。変調部１２は、パルス信号生成部４２および波形反転部４３を備えている。バイフェイズ符号化処理部４１、パルス信号生成部４２および波形反転部４３は、演算装置、制御装置、論理回路および記憶素子などが組み込まれたマイクロコンピュータ、マルチプロセッサなどにより構成することができる。【００３５】
図５および図６を参照しながら、照明光通信装置１の動作について説明する。図５は、情報源から送られた通信情報等を示している。図６は、バイフェイズ符号化処理前の通信情報に対応するパルス信号Ｐ１１、バイフェイズ符号化処理後の通信情報に対応するパルス信号Ｐ１２、および波形反転処理後のパルス信号Ｐ１３を示している。【００３６】
まず、情報源から照明光通信装置１へ通信情報５１が送られてくる。照明光通信装置１を図２に示すような屋内照明装置２０に適用した場合には、情報源は、例えば屋内照明装置２０が設けられた部屋を含む建物のいずれかの場所に設けられたメインコンピュータ（例えばパーソナルコンピュータ）などである。また、照明光通信装置１を図３に示すような照明灯３０に適用した場合には、情報源は、例えば通信基地、高度道路交通システム（ＩＴＳ）の情報センタなどに設けられたコンピュータサーバなどである。【００３７】
情報源から送られてくる通信情報５１には、図５に示すように、同期情報５２と受信用ブランク５３が付加されている。同期情報５２は、情報源と照明光通信装置１との間の同期をとるための情報である。受信用ブランク５３は、照明光通信装置１と通信機器（例えば図２中の冷蔵庫３１、ＰＤＡ３２、ノート型パーソナルコンピュータ３３、ＤＶＤレコーダ３４など）との間で双方向通信を行うために設けられたブランクである。つまり、照明光通信装置１が通信機器へ照明光を介して通信情報５１を送信する。これに応じて通信機器が照明光通信装置１へ白色可視光または赤外線などの無線通信媒介を介して応答情報を送信する。照明光通信装置１は、この応答情報を受信する。受信用ブランク５３は、この応答情報を受信するための時間を確保するために設けられている。【００３８】
また、通信情報５１の先頭にはヘッダ５４が設けられている。ヘッダ５４には、照明光通信装置１との間で通信を行う個々の通信機器を識別するための識別情報が含まれている。例えば、図２中の冷蔵庫３１、ＰＤＡ３２、ノート型パーソナルコンピュータ３３、ＤＶＤレコーダ３４といった４個の通信機器との間で照明光通信装置１が通信を行う場合には、ヘッダ５４には例えば次のような識別情報が含まれている。すなわち、冷蔵庫３１に「０１」、ＰＤＡ３２に「０２」、ノート型パーソナルコンピュータに「０３」、ＤＶＤレコーダ３４に「０４」といった識別番号がそれぞれ付されているときには、「０１」、「０２」、「０３」または「０４」を示す識別情報がヘッダ５４に含まれている。各通信機器は、識別情報に基づいて照明光通信装置１から送信された通信情報５１が自己宛の通信情報５１であるか否かを判断することができる。これにより、照明光通信装置１は、複数個存在する通信機器の１つと通信を行うことができる。【００３９】
さて、情報源から照明光通信装置１へ通信情報５１が送られてくると、通信情報５１は、まず、バイフェイズ符号化処理部４１に供給される。バイフェイズ符号化処理部４１は、通信情報５１に対しバイフェイズ符号化処理を行う。続いて、パルス信号生成部４２は、バイフェイズ符号化処理部４１によりバイフェイズ符号化処理が行われた通信情報５１に対応するパルス信号Ｐ１２を生成する。【００４０】
バイフェイズ符号化処理は例えば次のような処理である。すなわち、バイフェイズ符号化処理前の通信情報５１に対応するパルス信号が例えば図６中のパルス信号Ｐ１１であるとすると、バイフェイズ符号化処理において、パルス信号Ｐ１１のハイレベルの部分が、デューティ比が５０％の第１パルスａに変換される。さらに、パルス信号Ｐ１１のローレベルの部分が、デューティ比が５０％でかつ第１パルスａと位相が１８０度異なる第２パルスｂに変換される。このようにしてパルス信号Ｐ１１は、全体としてデューティ比が５０％のパルス信号Ｐ１２に変換される。【００４１】
続いて、波形反転部４３は、バイフェイズ符号化処理後の通信情報５１に対応するパルス信号Ｐ１２において、バイフェイズ符号化処理前の通信情報５１に対応するパルス信号Ｐ１１がローレベル（またはハイレベルでもよい）の区間に対応する区間の波形を反転させる。すなわち、図６に示すように、波形反転部４３は、パルス信号Ｐ１２の第２パルスｂに相当する部分を反転させる。これにより、パルス信号Ｐ１２はパルス信号Ｐ１３に変換される。この波形反転処理によれば、パルス信号Ｐ１３において、パルス信号Ｐ１１のレベルが反転する位置に対応する位置で常にパルスが立ち上がる。これにより、パルス信号Ｐ１３におけるパルスの立ち上がり位置を基準に信号処理を行うことにより、容易かつ高精度に元の情報、つまりバイフェイズ符号化処理前の通信情報５１を復元することができる。【００４２】
続いて、パルス信号Ｐ１３は波形反転部４３から光源１１へ供給される。そして、光源１１は、パルス信号Ｐ１３によって変調された照明光、つまりパルス信号Ｐ１３の波形に対応して明るさが変化する照明光を発する。【００４３】
パルス信号Ｐ１３の平均周波数は例えば約１００ｋＨｚ以上であるため、パルス信号Ｐ１３の波形に対応した照明光の明るさの変化は、人間の目により直接認識することができない。さらに、パルス信号Ｐ１３は全体としてデューティ比が５０％のパルス信号であるので、パルス信号Ｐ１３によって変調された照明光の所定期間当たり（例えば約０．５ないし１秒当たり）の光量はほぼ一定になる。これにより、通信情報５１の内容、つまり通信情報５１における「１」、「０」の配列状態にかかわらず、光源１１から発せられた照明光の明るさは長期間にわたり（光源１１が照明光を発している間ずっと）ほぼ一定になる。【００４４】
以上説明したとおり、照明光通信装置１では、通信情報に対しバイフェイズ符号化処理を行い、通信情報に対応するパルス信号のデューティ比を５０％にし、このパルス信号によって照明光を変調する。したがって、照明光の所定期間当たりの光量をほぼ一定にすることができる。よって、照明光の明るさ（輝度）を安定化させることができ、人間が直接認識できるような照明光のちらつきを軽減することができる。これにより、照明光通信装置１を屋内照明装置（図２参照）や照明灯（図３参照）などに適用した場合に、これら照明としての本来的性能、つまり物に光をあてて明るくし、その明るさを維持するという性能を維持ないし向上させることができる。【００４５】
また、照明光通信装置１では、バイフェイズ符号化処理を行うことにより照明光の光量の一定化を図る構成を採用した。これにより、照明光の光量を検出し、この検出結果をフィードバックして照明光の光量調整を行う構成を採用する場合（例えば後述の照明光通信装置６０など）と比較して、構成の簡単化、部品点数の削減などを実現することができる。【００４６】
なお、図１ないし図４中の変調部１２が変調手段の具体例であり、光量制御部１３が光量制御手段の具体例である。図４中のバイフェイズ符号化処理部４１がバイフェイズ符号化処理手段の具体例であり、パルス信号生成部４２がパルス信号生成手段の具体例であり、波形反転部４３が波形反転手段の具体例である。【００４７】
（第２実施形態）
図７は、本発明の照明光通信装置の第２実施形態を示している。図７中の照明光通信装置６０は、照明光の所定期間当たりの光量を検出し、この検出された光量が一定となるように、照明光を変調するためのパルス信号の振幅を変化させる構成を採用している。【００４８】
すなわち、照明光通信装置６０において、変調部６１はパルス信号生成部６２を備えている。光量制御部６３は、光量検出部６４および振幅制御部６５を備えている。【００４９】
照明光通信装置６０の動作は次のとおりである。情報源から通信情報が送られてくると、パルス信号生成部６２は、通信情報に対応するパルス信号を生成する。光源６６は、パルス信号生成部６２により生成されたパルス信号の波形に対応して明るさが変化する照明光を発する。光量検出部６４は、光源６６から発せられた照明光の所定期間当たりの光量を検出する。振幅制御部６５は、光量検出部６４により検出された光量が所定光量となるように、パルス信号生成部６２により生成されるパルス信号の振幅を変化させる。【００５０】
図８は、本発明の第２実施形態である照明光通信装置６０をより具体化した例を示している。図８中の照明光通信装置７０は、パルス信号生成回路７１、増幅器７２、白色発光ダイオード（白色ＬＥＤ）７３、受光素子７４、積分回路７５、基準値出力回路７６および比較器７７を備えている。受光素子７４は、白色発光ダイオード７３から発せられる照明光が当たる場所に設けられている。図２中の屋内照明装置２０を例に挙げると、受光素子７４は、例えば透明カバーの内面中央部に取り付けられている。【００５１】
照明光通信装置７０の動作は次のとおりである。情報源から通信情報が送られてくると、パルス信号生成回路７１は、通信情報に対応するパルス信号Ｐ２１を生成する。例えば、通信情報における符号の「１」、「０」に対応して振幅がハイレベル、ローレベルとなるパルス信号Ｐ２１を生成する。増幅器７２はパルス信号Ｐ２１を増幅し、これをパルス信号Ｐ２２として白色発光ダイオード７３に供給する。白色発光ダイオード７３は、パルス信号Ｐ２２によって変調された照明光、すなわち、パルス信号Ｐ２２の波形に対応して明るさが変化する照明光を発する。【００５２】
続いて、受光素子７４は、白色発光ダイオード７３から発せられた照明光を受光し、照明光の強度に応じて振幅が変化する電気信号を生成し、この電気信号を積分回路７５に供給する。積分回路７５は、この電気信号の所定期間当たり（例えば約０．５ないし１秒当たり）の積分値を生成し、この積分値を比較器７７の一方の入力端子に供給する。比較器７７の他方の入力端子には、基準値出力回路７６から所定の基準値が入力されている。比較器７７は、積分回路７５から供給された積分値と所定の基準値とを比較し、両者の差に応じた電圧を有する直流の制御信号を増幅器７２に供給する。【００５３】
増幅器７２は、この制御信号の電圧に従って増幅率を変化させる。これにより、パルス信号Ｐ２２の振幅が制御信号の電圧、つまり積分回路７５から供給された積分値と所定の基準値と差に従って変化する。より具体的に説明すると、積分回路７５から供給された積分値が所定の基準値よりも大きいときには、比較器７７から増幅器７２へ供給される制御信号の電圧はマイナスになり、これにより増幅器７２の増幅率が下がる。したがって、パルス信号Ｐ２２の振幅が小さくなり、この結果、照明光の所定期間当たりの光量が減少する。一方、積分回路７５から供給された積分値が所定の基準値よりも小さいときには、比較器７７から増幅器７２へ供給される制御信号の電圧はプラスになり、これにより増幅器７２の増幅率が上がる。したがって、パルス信号Ｐ２２の振幅が大きくなり、この結果、照明光の所定期間当たりの光量が増加する。このような動作が繰り返されることにより、照明光の所定期間当たりの光量が一定の光量に収束していく。【００５４】
以上説明したとおり、照明光通信装置６０、７０では、照明光の所定期間当たりの光量を検出し、この検出された光量が一定となるように、照明光を変調するためのパルス信号の振幅を変化させる。これにより、照明光の所定期間当たりの光量をほぼ一定にすることができる。よって、照明光の明るさ（輝度）を安定化させることができ、人間が直接認識できるような照明光のちらつきを軽減することができる。【００５５】
また、照明光通信装置６０、７０では、実際に発せられる照明光の所定期間当たりの光量を検出し、この検出結果を用いて照明光の所定期間当たりの光量をフィードバック制御する構成を採用している。このため、照明光の光量の一定化を高精度に図ることができる。【００５６】
なお、照明光通信装置７０では、積分回路７５により所定期間当たりの積分値を生成し、これを比較器７７による比較に用いている。しかし、積分値に代えて平均値を用いてもよい。例えば、積分回路７５により生成された所定期間当たりの積分値を、当該所定期間の長さで割って平均値を生成し、これを比較器７７による比較に用いてもよい。【００５７】
また、図７において、変調部６１が変調手段の具体例であり、光量制御部６３が光量制御手段の具体例である。また、パルス信号生成部６２がパルス信号生成手段の具体例であり、光量検出部６４が光量検出手段の具体例であり、振幅制御部６５が振幅制御手段の具体例である。また、図８において、パルス信号生成回路７１がパルス信号生成手段の具体例である。また、白色発光ダイオード７３が光源の具体例である。また、受光素子７４および積分回路７５が光量検出手段の具体例である。また、基準値出力回路７６、比較器７７および増幅器７２が振幅制御手段の具体例である。【００５８】
（第３実施形態）
図９は、本発明の照明光通信装置の第３実施形態を示している。図９中の照明光通信装置８０は、照明光を変調するためのパルス信号の所定期間当たりの積分値を取得し、この取得された積分値が一定となるように、前記パルス信号の振幅を変化させる構成を採用している。【００５９】
すなわち、照明光通信装置８０において、変調部８１はパルス信号生成部８２を備えている。光量制御部８３は、光量検出部８４および振幅制御部８５を備えている。【００６０】
照明光通信装置８０の動作は次のとおりである。情報源から通信情報が送られてくると、パルス信号生成部８２は、通信情報に対応するパルス信号を生成する。光源８６は、パルス信号生成部８２により生成されたパルス信号の波形に対応して明るさが変化する照明光を発する。積分値取得手段８４は、パルス信号生成部８２から光源８６へ供給されるパルス信号の所定期間当たりの積分値を取得する。振幅制御部８５は、積分値取得手段８４により取得された積分値が所定の基準値となるように、パルス信号生成部８２により生成されるパルス信号の振幅を変化させる。【００６１】
図１０は、本発明の第３実施形態である照明光通信装置８０をより具体化した例を示している。図１０中の照明光通信装置９０は、パルス信号生成回路９１、増幅器９２、白色発光ダイオード（白色ＬＥＤ）９３、積分回路９４、基準値出力回路９５および比較器９６を備えている。【００６２】
照明光通信装置９０の動作は次のとおりである。情報源から通信情報が送られてくると、パルス信号生成回路９１は、通信情報に対応するパルス信号Ｐ３１を生成する。例えば、通信情報における符号の「１」、「０」に対応して振幅がハイレベル、ローレベルとなるパルス信号Ｐ３１を生成する。増幅器９２はパルス信号Ｐ３１を増幅し、これをパルス信号Ｐ３２として白色発光ダイオード９３に供給する。白色発光ダイオード９３は、パルス信号Ｐ３２によって変調された照明光、すなわち、パルス信号Ｐ３２の波形に対応して明るさが変化する照明光を発する。【００６３】
増幅器９２から出力されたパルス信号Ｐ３２は、積分回路９４にも供給される。積分回路９４は、パルス信号Ｐ３２の所定期間当たり（例えば約０．５ないし１秒当たり）の積分値を生成し、この積分値を比較器９６の一方の入力端子に供給する。比較器９６の他方の入力端子には、基準値出力回路９５から所定の基準値が入力されている。比較器９６は、積分回路９４から供給された積分値と基準値とを比較し、両者の差に応じた電圧を有する直流の制御信号を増幅器９２に供給する。【００６４】
増幅器９２は、この制御信号の電圧に従って増幅率を変化させる。これにより、パルス信号Ｐ３２の振幅が制御信号の電圧、つまり積分回路９４から供給された積分値と基準値と差に従って変化する。より具体的に説明すると、積分回路９４から供給された積分値が基準値よりも大きいときには、比較器９６から増幅器９２へ供給される制御信号の電圧はマイナスになり、これにより増幅器９２の増幅率が下がる。したがって、パルス信号Ｐ３２の振幅が小さくなり、この結果、照明光の所定期間当たりの光量が減少する。一方、積分回路９４から供給された積分値が基準値よりも小さいときには、比較器９６から増幅器９２へ供給される制御信号の電圧はプラスになり、これにより増幅器９２の増幅率が上がる。したがって、パルス信号Ｐ３２の振幅が大きくなり、この結果、照明光の所定期間当たりの光量が増加する。このような動作が繰り返されることにより、照明光の所定期間当たりの光量が一定の光量に収束していく。【００６５】
以上説明したとおり、照明光通信装置８０、９０では、照明光を変調するためのパルス信号の所定期間当たりの積分値を取得し、この取得された積分値が一定となるように、前記パルス信号の振幅を変化させる。これにより、照明光の所定期間当たりの光量をほぼ一定にすることができる。よって、照明光の明るさ（輝度）を安定化させることができ、人間が直接認識できるような照明光のちらつきを軽減することができる。【００６６】
また、照明光通信装置８０、９０では、実際に光源９３に供給されるパルス信号の所定期間当たりの積分値を取得し、この積分値を用いて照明光の所定期間当たりの光量をフィードバック制御する構成を採用している。このため、照明光の光量の一定化を高精度に図ることができる。【００６７】
なお、図９において、変調部８１が変調手段の具体例であり、光量制御部８３が光量制御手段の具体例である。また、パルス信号生成部８２がパルス信号生成手段の具体例であり、積分値取得部８４が積分値取得手段の具体例であり、振幅制御部８５が振幅制御手段の具体例である。また、図１０において、パルス信号生成回路９１がパルス信号生成手段の具体例である。また、白色発光ダイオード９３が光源の具体例である。また、積分回路９４が積分値取得手段の具体例である。また、基準値出力回路９５、比較器９６および増幅器９２が振幅制御手段の具体例である。【００６８】
（第４実施形態）
図１１は、本発明の照明光通信装置の第４実施形態を示している。図１１中の照明光通信装置１００では、通信情報に対応したパルス信号に調整パルス信号を付加し、調整パルス信号の付加されたパルス信号によって照明光を変調する。そして、照明光の所定期間当たりの光量が一定となるように、調整パルス信号の振幅を変化させる。【００６９】
すなわち、照明光通信装置１００において、変調部１０１はパルス信号生成部１０２および調整パルス付加部１０３を備えている。光量制御部１０４は、調整パルス信号制御部１０５を備えている。【００７０】
照明光通信装置１００の動作は次のとおりである。情報源から通信情報が送られてくると、パルス信号生成部１０２は、通信情報に対応する第１パルス信号を生成する。続いて、調整パルス付加部１０３は、パルス信号生成部１０２により生成された第１パルス信号に調整パルス信号を付加することにより、第２パルス信号を生成する。光源１０６は、調整パルス付加部１０３により生成された第２パルス信号の波形に応じて明るさが変化する照明光を発する。調整パルス信号制御部１０５は、光源１０６から発せられる照明光の所定期間当たりの光量が一定となるように、調整パルス信号の振幅を変化させる。光量の一定化を図るために調整パルス信号の振幅を変化させる方法としては、上述した照明光通信装置６０とほぼ同様に、光源１０６から発せられる照明光の光量を検出し、この検出結果に基づいてフィードバック制御を行う方法を用いることができる。あるいは、上述した照明光通信装置８０とほぼ同様に、光源１０６に供給される第２パルス信号の積分値を取得し、この積分値に基づいてフィードバック制御を行う方法を用いることができる。【００７１】
図１２は、本発明の第４実施形態である照明光通信装置１００をより具体化した例を示している。図１２中の照明光通信装置１１０は、パルス信号生成回路１１１、調整パルス生成回路１１２、増幅器１１３、パルス付加回路１１４、白色発光ダイオード（白色ＬＥＤ）１１５、受光素子１１６、積分回路１１７、基準値出力回路１１８および比較器１１９を備えている。【００７２】
照明光通信装置１１０の動作は次のとおりである。情報源から通信情報が送られてくると、パルス信号生成回路１１１は、通信情報に対応するパルス信号Ｐ４１を生成する。また、調整パルス生成回路１１２は、調整パルス信号Ｐ４２を生成する。増幅器１１３は調整パルス信号Ｐ４２を増幅する。そして、パルス付加回路１１４は、この増幅された調整パルス信号Ｐ４２をパルス信号Ｐ４１に付加することにより、パルス信号Ｐ４３を生成する。【００７３】
図１３は、パルス信号Ｐ４１に調整パルス信号Ｐ４２が付加されたパルス信号Ｐ４３の波形を示している。パルス信号Ｐ４１は、例えば、通信情報における符号の「１」、「０」に対応して振幅がハイレベル、ローレベルとなる信号である。一方、調整パルス信号Ｐ４２の周波数、デューティ比および長さ（１ユニットの全体的な信号長）は予め初期値として決められており、例えばこれらはそれぞれ一定である。しかし、調整パルス信号Ｐ４２の振幅は、増幅器１１３の増幅率の変化によって変化する。なお、図１３中の受信期間は、図５中の受信用ブランク５３に対応する。【００７４】
このようなパルス信号Ｐ４３は、パルス付加回路１１４から白色発光ダイオード１１５に供給される。白色発光ダイオード１１５は、パルス信号Ｐ４３によって変調された照明光、すなわち、パルス信号Ｐ４３の波形に対応して明るさが変化する照明光を発する。【００７５】
続いて、受光素子１１６は、白色発光ダイオード１１５から発せられた照明光を受光し、照明光の強度に応じて振幅が変化する電気信号を生成し、この電気信号を積分回路１１７に供給する。積分回路１１７は、この電気信号の所定期間当たり（例えば約０．５ないし１秒当たり）の積分値を生成し、この積分値を比較器１１９の一方の入力端子に供給する。比較器１１９の他方の入力端子には、基準値出力回路１１８から所定の基準値が入力されている。比較器１１９は、積分回路１１７から供給された積分値と基準値とを比較し、両者の差に応じた電圧を有する直流の制御信号を増幅器１１３に供給する。【００７６】
増幅器１１３は、この制御信号の電圧に従って増幅率を変化させる。これにより、調整パルス信号Ｐ４２の振幅が制御信号の電圧、つまり積分回路１１７から供給された積分値と所定の基準値と差に従って変化する。より具体的に説明すると、積分回路１１７から供給された積分値が所定の基準値よりも大きいときには、比較器１１９から増幅器１１３へ供給される制御信号の電圧はマイナスになり、これにより増幅器１１３の増幅率が下がる。したがって、調整パルス信号Ｐ４２の振幅が小さくなり、この結果、照明光の所定期間当たりの光量が減少する。一方、積分回路１１７から供給された積分値が所定の基準値よりも小さいときには、比較器１１９から増幅器１１３へ供給される制御信号の電圧はプラスになり、これにより増幅器１１３の増幅率が上がる。したがって、調整パルス信号Ｐ４３の振幅が大きくなり、この結果、照明光の所定期間当たりの光量が増加する。このような動作が繰り返されることにより、照明光の所定期間当たりの光量が一定の光量に収束していく。【００７７】
なお、照明光通信装置１１０から照射された照明光を受け取った通信機器は、照明光からパルス信号Ｐ４３に相当する信号を取得し、この信号から、調整パルス信号Ｐ４２に相当する信号を取り除き、パルス信号Ｐ４１に対応する信号だけを抽出する。このような抽出処理は、例えば次のように実現することができる。すなわち、照明光通信装置１１０において調整パルス信号Ｐ４２をパルス信号Ｐ４１に付加するタイミング（間隔）および１ユニット当たりの調整パルス信号Ｐ４２の長さを予め決めておく。これにより、照明光通信装置１１０と通信機器との間で同期がとれた状態のもとで、通信機器は、パルス信号Ｐ４３に相当する信号から調整パルス信号Ｐ４２に相当する信号を特定することが可能になる。よって、通信機器は、パルス信号Ｐ４３に相当する信号からパルス信号Ｐ４１に対応する信号だけを抽出することができ、この信号から通信情報を再生することが可能になる。【００７８】
以上説明したとおり、照明光通信装置１００、１１０では、通信情報に対応したパルス信号に調整パルス信号を付加し、調整パルス信号の付加されたパルス信号によって照明光を変調する。そして、照明光の所定期間当たりの光量が一定となるように、調整パルス信号の振幅を変化させる。これにより、照明光の所定期間当たりの光量をほぼ一定にすることができる。よって、照明光の明るさ（輝度）を安定化させることができ、人間が直接認識できるような照明光のちらつきを軽減することができる。【００７９】
また、照明光通信装置１００、１１０では、通信情報に対応するパルス信号に調整パルス信号を付加する構成を採用している。これにより、調整パルス信号の振幅、周波数、デューティ比、長さなどの初期値を任意に設定・調整することにより、照明光の光量を広い範囲で設定・調整することができる。したがって、照明の明るさの設定・調整の範囲を広くすることができ、明るさを自在にコントロールできる照明を実現することが可能になる。【００８０】
なお、上述した照明光通信装置１００、１１０では、照明光の光量が一定となるように、調整パルス信号の振幅を変化させる構成を採用したが、本発明はこれに限られない。例えば、照明光の光量が一定となるように、調整パルス信号の周波数、デューティ比または長さを変化させてもよい。【００８１】
また、図１１において、変調部１０１が変調手段の具体例であり、光量制御部１０４が光量制御手段の具体例である。また、パルス信号生成部１０２がパルス信号生成手段の具体例であり、調整パルス付加部１０３が調整パルス付加手段の具体例であり、調整パルス信号制御部１０５が調整パルス信号制御手段の具体例である。また、図１２において、パルス信号生成回路１１１がパルス信号生成手段の具体例である。また、白色発光ダイオード１１５が光源の具体例である。また、調整パルス生成回路１１２およびパルス付加回路１１４が調整パルス付加手段の具体例である。また、受光素子１１６、積分回路１１７、基準値出力回路１１８、比較器１１９および増幅器１１３が調整パルス信号制御手段の具体例である。【００８２】
（第５実施形態）
図１４は、本発明の照明光通信装置の第５実施形態を示している。図１４中の照明光通信装置１２０では、照明光を変調するためのパルス信号のパルスを、細分パルスに分割する。そして、照明光の所定期間当たりの光量が一定となるように、細分パルスの個数を変化させる。【００８３】
すなわち、照明光通信装置１２０において、変調部１２１はパルス信号生成部１２２およびパルス分割部１２３を備えている。光量制御部１２４は、パルス数制御部１２５を備えている。【００８４】
照明光通信装置１２０の動作は次のとおりである。情報源から通信情報が送られてくると、パルス信号生成部１２２は、通信情報に対応するパルス信号Ｐ５１を生成する。続いて、パルス分割部１２３は、パルス信号生成部１２２により生成されたパルス信号Ｐ５１のパルス（オンパルス）を、当該パルス信号Ｐ５１のパルスの最小幅よりも小さい幅を有する複数の細分パルスに分割し、これにより、パルス信号Ｐ５３を生成する。そして、光源１２６は、パルス信号Ｐ５３の波形に対応して明るさが変化する照明光を発する。【００８５】
調整パルス信号制御部１０５は、光源１０６から発せられる照明光の所定期間当たりの光量が一定となるように、パルス信号Ｐ５３の細分パルスの個数を変化させる。光量の一定化を図るためにパルス信号Ｐ５３の細分パルスの個数を変化させる方法としては、上述した照明光通信装置６０とほぼ同様に、光源１２６から発せられる照明光の光量を検出し、この検出結果に基づいてフィードバック制御を行う方法を用いることができる。あるいは、上述した照明光通信装置８０とほぼ同様に、光源１２６に供給されるパルス信号Ｐ５３の積分値を取得し、この積分値に基づいてフィードバック制御を行う方法を用いることができる。【００８６】
図１５は、パルス信号生成部１２２により生成されたパルス信号Ｐ５１、パルス分割部１２３により分割されたパルス信号Ｐ５２、およびパルス数制御部１２５により分割パルスの個数が変更されたパルス信号Ｐ５３を示している。【００８７】
パルス分割部１２３は、パルス信号Ｐ５１のパルスＷ１を、例えば当該パルス信号Ｐ５１の最小パルス幅の２分の１よりも小さい幅を有する分割パルスＷ２に分割する。【００８８】
照明光の光量が所定の基準光量よりも大きいときには、パルス数制御部１２５は、パルス信号Ｐ５２の分割パルスＷ２の個数を減らす。このとき、図１５に示すパルス信号Ｐ５３のように、少なくともパルスＷ１の立ち上がり部に位置する分割パルス（先頭分割パルスＷ２ａ）と、当該パルスＷ１の立ち下がり部に位置する分割パルス（末尾分割パルスＷ２ｂ）とを残存させる。つまり、パルス数制御部１２５は、先頭分割パルスＷ２ａと末尾分割パルスＷ２ｂとの間に存在する分割パルスＷ２の個数を減らす。これにより、照明光通信装置１２０と通信を行う通信機器において、パルス信号P５３に対応する信号に基づいてパルス信号P５１に対応する信号を容易かつ高精度に復元することが可能になる。つまり、パルス信号Ｐ５３により変調された照明光に基づいて、パルス信号Ｐ５１に対応する信号を容易かつ高精度に復元することが可能になり、よって通信情報を容易かつ高精度に再生することが可能になる。【００８９】
以上説明したとおり、照明光通信装置１２０では、照明光を変調するためのパルス信号のパルスを細分パルスに分割し、照明光の所定期間当たりの光量が一定となるように、細分パルスの個数を変化させる。これにより、照明光の所定期間当たりの光量をほぼ一定にすることができる。よって、照明光の明るさ（輝度）を安定化させることができ、人間が直接認識できるような照明光のちらつきを軽減することができる。これにより、照明光通信装置１を屋内照明装置（図２参照）や照明灯（図３参照）などに適用した場合に、これら照明としての本来的性能、つまり物に光をあてて明るくし、その明るさを維持するという性能を維持ないし向上させることができる。【００９０】
なお、図１４において、変調部１２１が変調手段の具体例であり、光量制御部１２４が光量制御手段の具体例である。また、パルス信号生成部１２２がパルス信号生成手段の具体例であり、パルス分割部１２３がパルス分割手段の具体例であり、パルス数制御部１２５がパルス数制御手段の具体例である。
なお、上述した照明光通信装置では、照明光の光量が一定となるように、パルス信号または調整パルス信号の振幅を変化させる構成を説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、照明光の光量が一定となるようにＤＣオフセットをかけてこれを適宜変更してもよい。
また、パルス信号のローレベル期間の電位を調整することにより、所定期間ごとの照明光の光量を一定とすることもできる。さらにはパルス信号のハイレベル期間の電位の調整も合わせて行ってよいことは言うまでもない。【００９１】
また、本発明は、請求の範囲および明細書全体から読み取るこのできる発明の要旨または思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う照明光通信装置および照明光通信方法並びにこれらの機能を実現するコンピュータプログラムもまた本発明の技術思想に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明に係る照明光通信装置および照明光通信方法は、例えば照明光を利用して情報の通信を行う照明光通信に利用可能である。また、例えば民生用或いは業務用の各種コンピュータ機器に搭載される又は各種コンピュータ機器に接続可能な照明光通信装置等にも利用可能である。
【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８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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