(57)【要約】【課題】受信装置の受信エラーを生じさせにくい照明光通信装置および通信モジュールを提供する。【解決手段】照明光通信装置は、照明光を発する光源５３と、前記光源５３へ電流を供給し、前記電流の平均を定電流化する電源回路５２ａと、前記光源５３と直列に接続され、前記光源５３を流れる電流を断続するスイッチＳＷと、前記照明光を変調するために前記スイッチＳＷのオンおよびオフを制御する二値の通信信号を発生する信号発生回路ＳＧと、前記光源５３および前記スイッチＳＷと直列に接続され、基準値に対応する電流設定値を超えないように、前記光源５３を流れる電流を前記基準値に応じて抑制する電流抑制回路１とを備える。【選択図】図１Ａ
2017139211.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明光を発する光源と、
前記光源へ電流を供給し、前記電流の定電流化を図る電源回路と、
前記光源と直列に接続され、前記光源を流れる電流を断続するスイッチと、
前記照明光を変調するために前記スイッチのオンおよびオフを制御する二値の通信信号を発生する信号発生回路と、
前記光源および前記スイッチと直列に接続され、可変の電流設定値を超えないように、前記光源を流れる電流を抑制する電流抑制回路とを備える
照明光通信装置。
【請求項２】
前記電流抑制回路は、
前記電流設定値に対応する可変の基準値を出力する基準源と、
前記光源および前記スイッチと直列に接続され、前記光源に流れる電流を前記基準値に基づいて抑制するトランジスタと、
前記通信信号の部分的なオン・デューティ比を算出し、算出した部分的なオン・デューティ比が第１の比率のとき前記基準値を第１の値にし、部分的なオン・デューティ比が前記第１の比率より大きい第２の比率のとき前記基準値を前記第１の値より小さい第２の値にする制御回路とを備え、
前記第２の値に対応する前記電流設定値は、前記第１の値に対応する電流設定値よりも小さい
請求項１に記載の照明光通信装置。
【請求項３】
前記電源回路は、供給する電流の平均値を一定にするためのフィードバック制御を行う
請求項１または２に記載の照明光通信装置。
【請求項４】
前記スイッチはトランジスタであり、
前記電流抑制回路は、前記照明光の変調動作と前記光源を流れる電流の抑制動作とを前記トランジスタに兼用させる
請求項１から３の何れか１項に記載の照明光通信装置。
【請求項５】
前記光源、前記スイッチ及び前記電流抑制回路は、この順に直列に接続され、
前記電流抑制回路はグラウンド電位に接続される
請求項１から３の何れか１項に記載の照明光通信装置。
【請求項６】
前記電流抑制回路は、
前記基準値を出力する基準源と、
前記光源および前記スイッチと直列に接続され、前記光源に流れる電流を前記基準値に基づいて抑制するトランジスタと、
前記通信信号のうちのｎ（ｎは２以上の整数）ビットデータをシフトしながら保持するシフトレジスタを有する制御回路とを備え、
前記制御回路は、前記ｎビットデータに基づいて前記通信信号の部分的なオン・デューティ比を算出し、算出した部分的なオン・デューティ比に応じて前記基準値を決定する
請求項１または２に記載の照明光通信装置。
【請求項７】
互いに異なる色の光を発する複数の照明部と、
前記複数の照明部の各々の調光レベルを制御する調光制御部と、
前記複数の照明部の各々の発光及び非発光を時間的に切り替える変調により前記複数の照明部が発する光に信号を重畳する変調制御部とを備え、
前記複数の照明部の各々は、
前記光源と、
前記スイッチと、
前記電源回路と、
前記電流抑制回路とを備え、
前記調光制御部は、前記複数の照明部の各々に対して、前記電源回路を制御することで、
前記調光レベルが基準レベルより高い場合、前記照明部が発する光の強さを制御する振幅調光を行い、
前記調光レベルが前記基準レベルより低く、かつ、前記変調が行われない場合、前記照明部の発光及び非発光の繰り返し周期における発光時間の割合であるオンデューティを制御するＰＷＭ調光を行い、
前記変調制御部は、前記変調を行う場合、前記複数の照明部の各々に対して、
前記調光レベルが前記基準レベルより高い場合、前記スイッチを制御することにより変調を行い、
前記調光レベルが前記基準レベルより低い場合、（１）前記電源回路による前記ＰＷＭ調光を行わず、（２）前記スイッチを制御することにより、前記変調と前記ＰＷＭ調光とが同時に行われ、かつ、他の照明部と発光開始タイミングが同期するように変調を行う第１の制御を行う
請求項１から６の何れか１項に記載の照明光通信装置。
【請求項８】
前記照明光通信装置は、前記スイッチのオンおよびオフを制御することで前記照明光を変調することで前記照明光に信号を重畳するとともに、前記光源に流れる電流値を制御する制御部を、さらに備え、
前記制御部は、
第１の動作モードにおいて、前記スイッチのオンおよびオフの繰り返し周期における前記スイッチがオンする時間の割合であるオンデューティを第１の割合に設定するとともに、前記スイッチがオンしている期間において前記光源に流れる電流の電流値を第１の電流値に設定し、
第２の動作モードにおいて、前記オンデューティを前記第１の割合より低い第２の割合に設定し、前記電流値を前記第１の電流値より高い第２の電流値に設定し、
前記照明光通信装置は、さらに、
前記照明光通信装置の周辺の照度を検知する照度センサおよび時刻を検知するタイマの何れかを備え、
前記制御部は、（ｉ）および（ｉｉ）の何れかの動作を行う
（ｉ）前記照度センサにより検知された照度が予め定められた閾値より低い場合、前記第１の動作モードで動作し、前記照度センサにより検知された照度が前記閾値より高い場合、前記第２の動作モードで動作する
（ｉｉ）前記タイマにより検知された時刻が予め定められた期間内である場合、前記第１動作モードで動作し、前記タイマにより検知された時刻が前記期間外である場合、前記第２動作モードで動作する
請求項１から７の何れか１項に記載の照明光通信装置。
【請求項９】
前記照明光通信装置は、照明光の点灯と消灯の２状態を２値の通信信号に対応させる変調を行い、
前記電源回路は、出力電圧が過電圧になれば電源供給動作を停止させる過電圧保護回路を有し、
前記照明光通信装置は、
前記スイッチである第１スイッチ素子と、
電源投入後の期間であって前記信号発生回路が前記通信信号を発生する動作を開始するまでの期間に、前記第１スイッチ素子をオンにするバイアス電圧を、前記第１スイッチ素子の制御端子に供給するバイアス回路と、
前記第１スイッチ素子の制御端子に接続され、前記通信信号に従ってオンおよびオフする第２スイッチ素子とを備える
請求項１から８の何れか１項に記載の照明光通信装置。
【請求項１０】
前記照明光通信装置は、さらに、前記光源を流れる電流を検出する電流検出部を備え、
前記電流抑制回路は、
前記電流設定値に対応する可変の基準値を出力する基準源と、
前記光源および前記スイッチと直列に接続され、前記光源に流れる電流を前記基準値に基づいて抑制するトランジスタと、
前記電流検出部で検出した電流値に応じて前記基準値を決定する制御回路とを備え、
前記基準値は、前記電流検出部で検出した電流値のリップルの最低値と最高値とにより定まる値に応じて決定される
請求項１から９の何れか１項に記載の照明光通信装置。
【請求項１１】
前記照明光通信装置は、さらに、
前記光源および前記電流抑制回路を流れる電流が所定量を超えたかどうかを検知する検出回路を備え、
前記電流が所定量を超えたことを検知すると、前記電流を抑制するよう前記電流抑制回路を制御する
請求項１から１０の何れか１項に記載の照明光通信装置。
【請求項１２】
前記電流抑制回路は、
前記スイッチおよび前記電流抑制回路に流れる電流値に応じて、前記電流設定値に対応する可変の基準値を動的に生成する基準源と、
生成された前記基準値を所定の時間長だけ遅延させる遅延回路とを備え、
前記電流抑制回路は、遅延された前記基準値に基づいて前記光源に流れる電流を抑制する
請求項１に記載の照明光通信装置。
【請求項１３】
照明装置に着脱可能な、照明光を変調する通信モジュールであって、
前記照明装置の光源と直列に接続されるスイッチと、
前記照明光を変調するために前記スイッチのオンおよびオフを制御する二値の通信信号を発生する信号発生回路と、
前記光源および前記スイッチと直列に接続され、可変の電流設定値を超えないように、前記光源を流れる電流を抑制する電流抑制回路とを備える
通信モジュール。
【請求項１４】
前記スイッチはトランジスタであり、
前記電流抑制回路は、前記照明光の変調動作と前記光源を流れる電流の抑制動作とを前記トランジスタに兼用させる
請求項１３に記載の通信モジュール。
【請求項１５】
前記光源、前記スイッチ及び前記電流抑制回路は、この順に直列に接続され、
前記電流抑制回路はグラウンド電位に接続される
請求項１３または１４に記載の通信モジュール。
【請求項１６】
前記電流抑制回路は、
前記基準値を出力する基準源と、
前記光源および前記スイッチと直列に接続され、前記光源に流れる電流を前記基準値に基づいて抑制するトランジスタと、
前記通信信号のうちのｎ（ｎは２以上の整数）ビットデータをシフトしながら保持するシフトレジスタを有する制御回路とを備え、
前記制御回路は、前記ｎビットデータに基づいて前記通信信号の部分的なオン・デューティ比を算出し、算出した部分的なオン・デューティ比に応じて前記基準値を決定する
請求項１３から１５の何れか１項に記載の通信モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明光を変調することにより可視光通信を行う照明光通信装置および通信モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、発光ダイオード（ＬＥＤ、Light Emitted Diode）を光源として備える照明器具
において、照明光の強度を変調することによって信号を送信する可視光通信が提案されている。このような照明光通信装置では照明光そのものを変調することで信号を送信するため、赤外線通信装置のような特別の機器を必要としない。また照明用光源として発光ダイオードを用いることで省電力が実現できるので、地下街などでのユビキタス情報システムへの利用が検討されている。
【０００３】
図１６４Ａは、特許文献２に開示された照明光通信装置の構成を示す図である。この回路では、直流電源５１の両端間に、電流検出用の抵抗Ｒ３と、３個の発光ダイオードを含む負荷回路５３と、インダクタＬ１と、スイッチ素子Ｑ１が直列に接続され、スイッチ素子Ｑ１は制御回路５４によってオン／オフが制御される。また負荷回路５３とインダクタＬ１との直列回路の両端間に、平滑用のコンデンサＣ３と整流ダイオードＤ２が接続され、インダクタＬ１及びスイッチ素子Ｑ１と共にＤＣ−ＤＣコンバータを構成している。制御回路５４には、定電流フィードバック回路５５からフィードバック信号が入力されており、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電流を略一定に制御する。ＤＣ−ＤＣコンバータは、定電流を供給するように制御される定電流フィードバック型の電源になっている。また、制御回路５４には通信信号Ｓ１が入力されており、通信信号がハイの期間にスイッチ素子Ｑ１を高周波でオン／オフさせることによって、負荷電流Ｉ１を変調している。
【０００４】
図１６４Ｂは、図１６４Ａの定電流フィードバック回路５５の具体例を含む回路部分を示す図である。定電流フィードバック回路５５は、負荷電流Ｉ１が流れる抵抗Ｒ３の電圧降下と、基準源Ｅ１との高低を誤差増幅器Ａ１で比較し、その偏差分を増幅して制御回路５４に出力する。また、誤差増幅器Ａ１の反転入力端子と出力端子の間に接続された抵抗Ｒ４及びコンデンサＣ２の直列回路は、当該フィードバック系の安定度を確保するための位相補償回路を構成する。このような位相補償回路には、一巡伝達関数における利得と位相を調整するために積分要素を含む補償回路が一般的に用いられ、古典情報理論のＰＩ制御或いはＰＩＤ制御として知られている。例えば、図１６４Ｃは、特許文献１に開示された平均電流検出回路を含む照明光通信装置を示す図である。電流検出用の抵抗Ｒ３の両端間に接続された積分回路５６（抵抗Ｒ５及びコンデンサＣ３からなる）は、出力平均化手段として上述したＰＩ制御を用いたものといえる。
【０００５】
また、特許文献３は、照明光を用いた可視光通信において、通信用のキャリア信号を授受しない非通信時と、キャリア信号を授受する通信時との何れにおいても照明の明るさを一定にするとともに、低コストで、光源の利用効率および電力効率の高い照明光通信用電源を開示している。
【０００６】
さらに、特許文献４の照明光通信装置は、昇圧モードと降圧モードとを有するＤＣ−ＤＣコンバータ、定電流クランプスイッチおよび定電流クランプ制御回路を備え、定電流クランプスイッチのオン・デューティが予め記憶されている最大値（または最小値）になったときに、電流の制限を開始し、最大値より小さく（または最小値より大きく）なったときに制限を停止することを開示している。
【０００７】
また、特許文献５は、光量が少ない場合でも、フリッカが目立たなくなるようになり、データ送信速度を改善する調光型照明装置を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−１２０９１０号公報
【特許文献２】特開２０１２−６９５０５号公報
【特許文献３】特開２０１０−２８３６１６号公報
【特許文献４】特開２０１１−１３０５５７号公報
【特許文献５】特開２０１５−２１６５８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図１６５は、定電流フィードバック型の電源を用いた１００％変調の回路構成における、断続信号、変調時の出力電圧、及び負荷電流（ＬＥＤ電流）の波形を模式的に示す図である。ここで、１００％変調は、点灯状態、消灯状態の２状態で照明光を変調することをいう。断続信号は、スイッチのオンおよびオフを制御する変調信号である。出力電圧は、定電流フィードバック型の電源の出力電圧である。ＬＥＤ電流は、ＬＥＤを流れる電流である。
【００１０】
同図において、断続信号（変調信号）がローの期間では、スイッチはオフとなり、ＬＥＤが消灯する。このオフの期間が長いほど平滑コンデンサ６５両端の出力電圧は大きく上昇する。断続信号（変調信号）がハイとなった瞬間、ＬＥＤ電流には大きなオーバーシュートが発生する。すなわち、断続信号（変調信号）がハイとなった瞬間、出力電圧が高くなっているのでＬＥＤ電流のピーク値が高くなり、出力電圧の低下とともにＬＥＤ電流も低下する。
【００１１】
このように、スイッチの断続に伴って、ＬＥＤ電流のオーバーシュートが大きくなるという問題がある。一般的に光通信の受信装置は、光信号の変化を読取るものであり、オーバーシュートが大きい場合、誤動作（例えば受信エラー）の主要因となる。このように、定電流型電源を用いて１００％変調を行う場合は受信装置に誤動作させ得るという問題がある。
【００１２】
本発明は、定電流フィードバック型の電源を用いて１００％変調の光通信をする場合でも、受信装置の受信エラーを生じさせにくい照明光通信装置および通信モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明に係る照明光通信装置の一形態は、照明光を発する光源と、前記光源へ電流を供給し、前記電流の定電流化を図る電源回路と、前記光源と直列に接続され、前記光源を流れる電流を断続するスイッチと、前記照明光を変調するために前記スイッチのオンおよびオフを制御する二値の通信信号を発生する信号発生回路と、前記光源および前記スイッチと直列に接続され、可変の電流設定値を超えないように、前記光源を流れる電流を抑制する電流抑制回路とを備える。
【００１４】
また、本発明に係る通信モジュールの一形態は、照明装置に着脱可能な、照明光を変調する通信モジュールであって、前記照明装置の光源と直列に接続されるスイッチと、前記照明光を変調するために前記スイッチのオンおよびオフを制御する二値の通信信号を発生する信号発生回路と、前記光源および前記スイッチと直列に接続され、可変の電流設定値を超えないように、前記光源を流れる電流を抑制する電流抑制回路とを備える。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る照明光通信装置および通信モジュールによれば、定電流フィードバック型の電源を用いて１００％変調の光通信をする場合でも、受信装置の受信エラーを生じさせにくいという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１Ａ】図１Ａは、実施の形態１における照明光通信装置の構成を示す回路図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、実施の形態１における通信モジュールを付加していない照明装置の構成を示す回路図である。
【図２】図２は、図１Ａにおける電流抑制回路の第１変形例を示す回路図である。
【図３】図３は、図１Ａにおける電流抑制回路の第２変形例を示す回路図である。
【図４】図４は、図１Ａにおける電流抑制回路の第３変形例を示す回路図である。
【図５】図５は、図２の回路例に対する第１のシミュレーション結果を示す図である。
【図６】図６は、図２の回路例に対する第２のシミュレーション結果を示す図である。
【図７】図７は、図２の回路例に対する第３のシミュレーション結果を示す図である。
【図８】図８は、図２の回路例に対する第４のシミュレーション結果を示す図である。
【図９】図９は、図２の回路例に対する第５のシミュレーション結果を示す図である。
【図１０】図１０は、図２の回路例に対する第６のシミュレーション結果を示す図である。
【図１１】図１１は、図２の回路例に対する第７のシミュレーション結果を示す図である。
【図１２】図１２は、図２の回路例に対する第８のシミュレーション結果を示す図である。
【図１３】図１３は、図２の回路例に対する第９のシミュレーション結果を示す図である。
【図１４】図１４は、図２の回路例に対する第１０のシミュレーション結果を示す図である。
【図１５】図１５は、通信信号の変調方式を示す説明図である。
【図１６】図１６は、通信信号の事例（１）〜（４）を示す図である。
【図１７】図１７は、図１６の事例（１）のシミュレーション結果（その１）を示す図である。
【図１８】図１８は、図１６の事例（１）のシミュレーション結果（その２）を示す図である。
【図１９】図１９は、図１６の事例（２）のシミュレーション結果（その１）を示す図である。
【図２０】図２０は、図１６の事例（２）のシミュレーション結果（その２）を示す図である。
【図２１】図２１は、図１６の事例（３）のシミュレーション結果（その１）を示す図である。
【図２２】図２２は、図１６の事例（３）のシミュレーション結果（その２）を示す図である。
【図２３】図２３は、図１６の事例（４）のシミュレーション結果（その１）を示す図である。
【図２４】図２４は、図１６の事例（４）のシミュレーション結果（その２）を示す図である。
【図２５Ａ】図２５Ａは、図１６の事例（１）のシミュレーション結果として、電流設定値とＬＥＤ電流（平均値と変動値）との関係を示す図である。
【図２５Ｂ】図２５Ｂは、図１６の事例（１）のシミュレーション結果として、電流設定値とＬＥＤ電流のリップル率との関係を示す図である。
【図２５Ｃ】図２５Ｃは、図１６の事例（１）のシミュレーション結果として、電流設定値と回路損失との関係を示す図である。
【図２６Ａ】図２６Ａは、図１６の事例（２）のシミュレーション結果として、電流設定値とＬＥＤ電流（平均値と変動値）との関係を示す図である。
【図２６Ｂ】図２６Ｂは、図１６の事例（２）のシミュレーション結果として、電流設定値とＬＥＤ電流のリップル率との関係を示す図である。
【図２６Ｃ】図２６Ｃは、図１６の事例（２）のシミュレーション結果として、電流設定値と回路損失との関係を示す図である。
【図２７Ａ】図２７Ａは、図１６の事例（３）のシミュレーション結果として、電流設定値とＬＥＤ電流（平均値と変動値）との関係を示す図である。
【図２７Ｂ】図２７Ｂは、図１６の事例（３）のシミュレーション結果として、電流設定値とＬＥＤ電流のリップル率との関係を示す図である。
【図２７Ｃ】図２７Ｃは、図１６の事例（３）のシミュレーション結果として、電流設定値と回路損失との関係を示す図である。
【図２８Ａ】図２８Ａは、図１６の事例（４）のシミュレーション結果として、電流設定値とＬＥＤ電流（平均値と変動値）との関係を示す図である。
【図２８Ｂ】図２８Ｂは、図１６の事例（４）のシミュレーション結果として、電流設定値とＬＥＤ電流のリップル率との関係を示す図である。
【図２８Ｃ】図２８Ｃは、図１６の事例（４）のシミュレーション結果として、電流設定値と回路損失との関係を示す図である。
【図２９Ａ】図２９Ａは、断続されたＬＥＤ電流の波形を示す説明図である。
【図２９Ｂ】図２９Ｂは、オン・デューティ比に応じた電流設定値を示す図である。
【図３０Ａ】図３０Ａは、実施の形態１における照明光通信装置の変形例を示す回路図である。
【図３０Ｂ】図３０Ｂは、図３０Ａの電源回路におけるスイッチング電流の閾値制御を示す波形図である。
【図３１Ａ】図３１Ａは、実施の形態２における電流抑制回路の第１の構成例を示す図である。
【図３１Ｂ】図３１Ｂは、実施の形態２における電流抑制回路の第２の構成例を示す図である。
【図３２Ａ】図３２Ａは、図３１Ａのダイオードを削除した回路のシミュレーション結果として、オン・デューティ比とＬＥＤ電流との関係を示す図である。
【図３２Ｂ】図３２Ｂは、図３１Ａのダイオードを削除した回路のシミュレーション結果として、オン・デューティ比とＬＥＤ電流リップル率との関係を示す図である。
【図３３Ａ】図３３Ａは、図３１Ａのシミュレーション結果として、オン・デューティ比とＬＥＤ電流との関係を示す図である。
【図３３Ｂ】図３３Ｂは、図３１Ａのシミュレーション結果として、オン・デューティ比とＬＥＤ電流リップル率との関係を示す図である。
【図３４】図３４は、図３１Ａのシミュレーション結果として、オン・デューティ比と回路損失との関係を示す図である。
【図３５Ａ】図３５Ａは、実施の形態３における電流抑制回路の構成例を示す図である。
【図３５Ｂ】図３５Ｂは、実施の形態４における電流抑制回路の第１の構成例を示す図である。
【図３５Ｃ】図３５Ｃは、実施の形態４における電流抑制回路の第２の構成例を示す図である。
【図３５Ｄ】図３５Ｄは、実施の形態４における電流抑制回路の第３の構成例を示す図である。
【図３５Ｅ】図３５Ｅは、実施の形態５における電流抑制回路の構成例を示す図である。
【図３５Ｆ】図３５Ｆは、実施の形態６における電流抑制回路の構成例を示す図である。
【図３６】図３６は、実施の形態３における図３５Ａのシミュレーション結果として、オン・デューティ比とＬＥＤ電流との関係を示す図である。
【図３７】図３７は、実施の形態３における図３５Ａのシミュレーション結果として、オン・デューティ比とＬＥＤ電流のリップル率との関係を示す図である。
【図３８】図３８は、実施の形態３における図３５Ａのシミュレーション結果として、オン・デューティ比と回路損失との関係を示す図である。
【図３９】図３９は、実施の形態４における図３５Ｂのシミュレーション結果として、オン・デューティ比とＬＥＤ電流との関係を示す図である。
【図４０】図４０は、実施の形態４における図３５Ｂのシミュレーション結果として、オン・デューティ比とＬＥＤ電流のリップル率との関係を示す図である。
【図４１】図４１は、実施の形態４における図３５Ｂのシミュレーション結果として、オン・デューティ比と回路損失との関係を示す図である。
【図４２】図４２は、実施の形態５における図３５Ｅのシミュレーション結果として、オン・デューティ比とＬＥＤ電流との関係を示す図である。
【図４３】図４３は、実施の形態５における図３５Ｅのシミュレーション結果として、オン・デューティ比とＬＥＤ電流のリップル率との関係を示す図である。
【図４４】図４４は、実施の形態５における図３５Ｅのシミュレーション結果として、オン・デューティ比と回路損失との関係を示す図である。
【図４５】図４５は、図１Ａから電流抑制回路を削除した比較参照例を示す図である。
【図４６】図４６は、図４５の比較参照用の回路のシミュレーション結果として、オン・デューティ比が６０％、７５％、９０％、１００％の時のＬＥＤ電流と出力電圧波形を示す図である。
【図４７】図４７は、図４５の比較参照用の回路のシミュレーション結果として、オン・デューティ比７５%で、平滑容量が１０μＦ、２０μＦ、３０μの時のＬＥＤ電流と出力電圧波形を示す図である。
【図４８Ａ】図４８Ａは、図４５の比較参照用の回路のシミュレーション結果として、オン・デューティ比とＬＥＤ電流との関係を示す図である。
【図４８Ｂ】図４８Ｂは、図４５の比較参照用の回路のシミュレーション結果として、オン・デューティ比とＬＥＤ電流のリップル率との関係を示す図である。
【図４９Ａ】図４９Ａは、図４５の比較参照用の回路のシミュレーション結果として、オン・デューティ比と出力電圧との関係を示す図である。
【図４９Ｂ】図４９Ｂは、図４５の比較参照用の回路のシミュレーション結果として、オン・デューティ比と出力電圧のリップル率との関係を示す図である。
【図５０Ａ】図５０Ａは、実施の形態７における照明光通信装置の構成例を示す回路図である。
【図５０Ｂ】図５０Ｂは、図５０Ａ中の信号発生回路の通信信号、スイッチおよびトランジスタの動作状態を表した真理値表を示す図である。
【図５１】図５１は、図５０Ａの回路例に対する第１のシミュレーション結果を示す図である。
【図５２】図５２は、図５０Ａの回路例に対する第２のシミュレーション結果を示す図である。
【図５３】図５３は、図５０Ａの回路例に対する第３のシミュレーション結果を示す図である。
【図５４】図５４は、図５０Ａの回路例に対する第４のシミュレーション結果を示す図である。
【図５５】図５５は、実施の形態８における通信モジュールの構成例を示す図である。
【図５６】図５６は、図５５の回路例に対するシミュレーション結果を示す図である。
【図５７Ａ】図５７Ａは、実施の形態９における通信モジュールの構成例を示す図である。
【図５７Ｂ】図５７Ｂは、図５７Ａ中の信号発生回路からの通信信号、２つのバルブおよびトランジスタの動作状態を表す真理値表を示す図である。
【図５７Ｃ】図５７Ｃは、実施の形態９における通信モジュールの変形例を示す図である。
【図５７Ｄ】図５７Ｄは、図５７Ｃ中の信号発生回路からの通信信号、２つのバルブおよびトランジスタ２の動作状態を表す真理値表を示す図である。
【図５７Ｅ】図５７Ｅは、実施の形態９における通信モジュールの他の変形例を示す図である。
【図５７Ｆ】図５７Ｆは、図５７Ｅ中の信号発生回路からの通信信号、２つのバルブ、トランジスタおよびバイポーラトランジスタの動作状態を表す真理値表を示す図である。
【図５７Ｇ】図５７Ｇは、図５７Ａの兼用制御回路の変形例を含む通信モジュール１０の構成例を示す図である。
【図５８】図５８は、図５７Ｃの回路例に対する第１のシミュレーション結果を示す図である。
【図５９】図５９は、図５７Ｃの回路例に対する第２のシミュレーション結果を示す図である。
【図６０】図６０は、図５７Ｃの回路例に対する第３のシミュレーション結果を示す図である。
【図６１】図６１は、図５７Ｅの回路例に対する第１のシミュレーション結果を示す図である。
【図６２】図６２は、図５７Ｅの回路例に対する第２のシミュレーション結果を示す図である。
【図６３】図６３は、図５７Ｅの回路例に対する第３のシミュレーション結果を示す図である。
【図６４】図６４は、実施の形態７における照明光通信装置の変形例を示す回路図である。
【図６５】図６５は、実施の形態１０に係る照明光通信装置のブロック図である。
【図６６】図６６は、実施の形態１０に係る電流抑制回路の別の例を示す図である。
【図６７】図６７は、実施の形態１０に係る電流抑制回路の別の例を示す図である。
【図６８】図６８は、実施の形態１０に係る電流抑制回路の別の例を示す図である。
【図６９】図６９は、実施の形態１０に係る照明光通信装置の動作例を示す図である。
【図７０】図７０は、実施の形態１０に係る照明光通信装置の概略構成を示す図である。
【図７１】図７１は、実施の形態１０の比較例に係る照明光通信装置の概略構成を示す図である。
【図７２】図７２は、実施の形態１０に係る電流設定値の第１の制御例を示す図である。
【図７３】図７３は、実施の形態１０に係る電流設定値の第２の制御例を示す図である。
【図７４】図７４は、実施の形態１０に係る電流設定値の第３の制御例を示す図である。
【図７５】図７５は、実施の形態１０に係る電流設定値の第３の制御例の変形例を示す図である。
【図７６】図７６は、実施の形態１０に係る電流設定値の第４の制御例を示す図である。
【図７７】図７７は、実施の形態１０に係る照明光通信装置の使用例を示す図である。
【図７８】図７８は、実施の形態１０に係る照明光通信装置の外観の一例を示す図である。
【図７９】図７９は、実施の形態１０に係る照明光通信装置の別の使用例を示す図である。
【図８０】図８０は、実施の形態１１における照明光通信装置の変形例を示す回路図である。
【図８１】図８１は、電流抑制回路の第４変形例を示す回路図である。
【図８２】図８２は、電流抑制回路の第５変形例を示す回路図である。
【図８３】図８３は、制御回路および信号発生回路の構成例を示すブロック図である。
【図８４Ａ】図８４Ａは、制御回路の処理例を示すフローチャートである。
【図８４Ｂ】図８４Ｂは、制御回路内のシフトレジスタの説明図である。
【図８４Ｃ】図８４Ｃは、図８４ＢのステップＳ４５の補正例を示すフローチャートである。
【図８５】図８５は、実施の形態１２における照明光通信装置の構成例を示す回路図である。
【図８６】図８６は、実施の形態１２におけるＤＣ−ＤＣコンバータの回路例を示す図である。
【図８７】図８７は、実施の形態１２における照明光通信装置の各部電位のタイムチャートである。
【図８８】図８８は、実施の形態１３における照明光通信装置の構成例を示す回路図である。
【図８９】図８９は、比較参照例における照明光通信装置の構成例を示す回路図である。
【図９０】図９０は、比較参照例における照明光通信装置の各部電位のタイムチャートである。
【図９１】図９１は、実施の形態１２または１３における照明光通信装置の変形例を示す回路図である。
【図９２】図９２は、図９１の電源回路におけるスイッチング電流の閾値制御を示す波形図である。
【図９３Ａ】図９３Ａは、実施の形態１４における照明光通信装置の構成を示す回路図である。
【図９３Ｂ】図９３Ｂは、電流抑制回路のより詳細な構成例を示す回路図である。
【図９４Ａ】図９４Ａは、第１のシミュレーション結果を示す図である。
【図９４Ｂ】図９４Ｂは、第２のシミュレーション結果を示す図である。
【図９５】図９５は、オン・デューティ比が異なる２つ通信信号とＬＥＤ電流との関係を模式図で示す図である。
【図９６】図９６は、電流設定値が固定である場合の、オン・デューティ比とＬＥＤ電流との関係を示す図である。
【図９７Ａ】図９７Ａは、第３のシミュレーション結果を示す図である。
【図９７Ｂ】図９７Ｂは、第４のシミュレーション結果を示す図である。
【図９８】図９８は、図９３ＡにおけるＬＥＤ電流、出力電圧、ＳＷ電圧および電流抑制回路の電圧を示す図である。
【図９９Ａ】図９９Ａは、実施の形態１５における照明光通信装置の構成を示す回路図である。
【図９９Ｂ】図９９Ｂは、実施の形態１５における通信モジュールを付加していない照明光通信装置の構成を示す回路図である。
【図９９Ｃ】図９９Ｃは、実施の形態１５における通信モジュールおよび第２電流抑制回路の具体的な構成例を示す回路図である。
【図１００】図１００は、図９９Ａおよび図９９Ｃの回路例に対するシミュレーション結果を示す図である。
【図１０１】図１０１は、オン・デューティ比に応じた電流設定値を示す図である。
【図１０２】図１０２は、実施の形態１６における照明光通信装置の構成を示す回路図である。
【図１０３】図１０３は、実施の形態１７における照明光通信装置の構成を示す回路図である。
【図１０４】図１０４は、図１０２の回路例に対する第１のシミュレーション結果を示す図である。
【図１０５】図１０５は、図１０２の回路例に対する第２のシミュレーション結果を示す図である。
【図１０６】図１０６は、図１０２の回路例に対する第３のシミュレーション結果を示す図である。
【図１０７】図１０７は、図１０３の回路例に対する第１のシミュレーション結果を示す図である。
【図１０８】図１０８は、図１０３の回路例に対する第２のシミュレーション結果を示す図である。
【図１０９】図１０９は、図１０３の回路例に対する第３のシミュレーション結果を示す図である。
【図１１０】図１１０は、実施の形態１８における照明光通信装置の構成を示す回路図である。
【図１１１】図１１１は、実施の形態１８における照明光通信装置の他の構成を示す回路図である。
【図１１２Ａ】図１１２Ａは、実施の形態１８における基準源の第１の変形例を含む電流抑制回路を示す回路図である。
【図１１２Ｂ】図１１２Ｂは、実施の形態１８における基準源の第２の変形例を含む電流抑制回路を示す回路図である。
【図１１３】図１１３は、実施の形態１９に係る照明光通信装置のブロック図である。
【図１１４】図１１４は、実施の形態１９に係る照明部の構成を示す図である。
【図１１５】図１１５は、実施の形態１９に係る照明光通信装置による変調動作を示す図である。
【図１１６】図１１６は、実施の形態１９に係る照明光通信装置による調光動作を示す図である。
【図１１７】図１１７は、変調動作と調光動作とを組み合わせた場合の課題を説明するための図である。
【図１１８】図１１８は、実施の形態１９に係る照明光通信装置の動作のフローチャートである。
【図１１９】図１１９は、実施の形態１９に係る照明光通信装置の第１の動作例を示す図である。
【図１２０】図１２０は、実施の形態１９に係る照明光通信装置の第２の動作例を示す図である。
【図１２１】図１２１は、実施の形態１９に係る受信装置のブロック図である。
【図１２２】図１２２は、実施の形態１９に係る受信装置による動作のフローチャートである。
【図１２３】図１２３は、実施の形態２０に係る照明光通信装置のブロック図である。
【図１２４】図１２４は、実施の形態２０に係る照明光通信装置の動作例を示す図である。
【図１２５】図１２５は、実施の形態２０に係る照明光通信装置の変形例のブロック図である。
【図１２６】図１２６は、実施の形態２０に係る照明光通信装置の使用例を示す図である。
【図１２７】図１２７は、実施の形態２１に係る照明光通信装置の構成例を示すブロック図である。
【図１２８】図１２８は、実施の形態２１に係る照明光通信装置の第１の動作例を示す波形図である。
【図１２９Ａ】図１２９Ａは、実施の形態２１に係る照明光通信装置の第２の動作例を示す波形図である。
【図１２９Ｂ】図１２９Ｂは、実施の形態２１に係る照明光通信装置の第２の動作例を示す波形図である。
【図１３０】図１３０は、実施の形態２１に係る照明光通信装置の第３の動作例を示す波形図である。
【図１３１】図１３１は、実施の形態２１に係る照明光通信装置の第１の動作例を示す波形図である。
【図１３２】図１３２は、実施の形態２１に係る照明光通信装置の第２の動作例を示す波形図である。
【図１３３】図１３３は、実施の形態２１に係る照明光通信装置の第３の動作例を示す波形図である。
【図１３４】図１３４は、実施の形態２１に係る照明光通信装置の第４の動作例を示す波形図である。
【図１３５】図１３５は、実施の形態２１に係る照明光通信装置の第５の動作例を示す波形図である。
【図１３６】図１３６は、実施の形態２２の前提となる変調回路の構成例を示す図である。
【図１３７】図１３７は、実施の形態２２に係る変調回路の構成例および過電力検出回路の構成例を示す図である。
【図１３８】図１３８は、実施の形態２２における正常動作時の各部の波形図である。
【図１３９】図１３９は、実施の形態２２おける過電力動作時の各部の波形図である。
【図１４０】図１４０は、ＬＥＤ負荷が異なる６機種における主回路損失と過電力の検出レベルとを示す図である。
【図１４１】図１４１は、実施の形態２３に係る変調回路の構成例を示す図である。
【図１４２】図１４２は、実施の形態２３における正常動作時の各部の波形図である。
【図１４３】図１４３は、実施の形態２２おける過電力動作時の各部の波形図である。
【図１４４】図１４４は、ＬＥＤ負荷が異なる６機種における主回路損失と過電力の検出レベルとを示す図である。
【図１４５】図１４５は、実施の形態２４に係る変調回路の構成例を示す図である。
【図１４６】図１４６は、実施の形態２５に係る変調回路の構成例を示す図である。
【図１４７】図１４７は、実施の形態２６に係る変調回路の構成例を示す図である。
【図１４８】図１４８は、実施の形態２７に係る変調回路の構成例を示す図である。
【図１４９】図１４９は、実施の形態２８に係る変調回路の構成例を示す図である。
【図１５０】図１５０は、実施の形態２２における正常動作時の説明各部の波形図（正常時）である。
【図１５１】図１５１は、反転通信信号の立上り時における、ゲート電圧およびＬＥＤ電流の立上り波形をシミュレーションした結果を示す図である。
【図１５２】図１５２は、反転通信信号の立下り時における、ゲート電圧およびＬＥＤ電流の立下がり波形をシミュレーションした結果を示す図である。
【図１５３】図１５３は、立上り遅延時間を伴う場合の各部の信号波形を示す図である。
【図１５４】図１５４は、実施の形態２８に係る遅延回路を含む変調回路の構成例を示す図である。
【図１５５】図１５５は、図１５４の各部の信号波形を示す図である。
【図１５６】図１５６は、負荷容量が異なる複数機種におけるＬＥＤ電流に対する主回路損失を示す図である。
【図１５７】図１５７は、負荷容量が異なる複数機種における負荷電力に対する主回路損失を示す図である。
【図１５８】図１５８は、負荷容量が異なる複数機種におけるＬＥＤ電流に対する最適抵抗値を示す図である。
【図１５９】図１５９は、負荷容量が異なる複数機種における負荷電力に対する最適基準抵抗を示す図である。
【図１６０】図１６０は、ゲート容量を説明するための回路図である。
【図１６１】図１６１は、ゲート容量による影響の説明するための図である。
【図１６２】図１６２は、実施の形態２９に係る遅延回路を含む変調回路の構成例を示す図である。
【図１６３】図１６３は、図１６２の各部の信号波形を示す図である。
【図１６４Ａ】図１６４Ａは、特許文献２に開示された照明光通信装置の構成を示す図である。
【図１６４Ｂ】図１６４Ｂは、図１６４Ａの定電流フィードバック回路の具体例を含む回路部分を示す図である。
【図１６４Ｃ】図１６４Ｃは、特許文献１に開示された平均電流検出回路を含む照明光通信装置を示す図である。
【図１６５】図１６５は、定電流フィードバック型の電源を用いた１００％変調の回路構成における、断続信号、変調時の出力電圧、及び負荷電流（ＬＥＤ電流）の波形を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示す。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態、ステップおよびステップの順序等は、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、より好ましい形態を構成する任意の構成要素として説明する。また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密な寸法、数値を表すものではない。
【００１８】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
（実施の形態１）
［１．１  照明光通信装置の構成］
まず、実施の形態１の照明光通信装置の構成について説明する。
【００２０】
図１Ａは、実施の形態１における照明光通信装置の構成を示す回路図である。この照明光通信装置は、出力を定電流化する機能を有した電源回路５２ａと、平滑コンデンサ（平滑回路）６５と、負荷回路５３と、通信モジュール１０とを備える。通信モジュール１０は、断続スイッチＳＷと、信号発生回路ＳＧと、電流抑制回路１を備える。
【００２１】
電源回路５２ａは、整流ブリッジ６２、コンデンサ６３、ＤＣ−ＤＣコンバータ６４、検出抵抗６６、定電流フィードバック回路６７を備える。定電流フィードバック回路６７は、入力抵抗６８、増幅器６９、コンデンサ７０、抵抗７１および基準電圧源７２を備える。
【００２２】
電源回路５２ａは、商用電源（例えば、交流１００Ｖ）を整流ブリッジ６２で全波整流し、コンデンサ６３で平滑した後、ＤＣ−ＤＣコンバータ６４で所望の直流電圧に変換する。ＤＣ−ＤＣコンバータ６４の出力両端間に平滑コンデンサ６５が接続されている。また平滑コンデンサ６５と並列に、負荷回路５３と、電流抑制回路１と、断続スイッチＳＷの直列回路が接続されている。
【００２３】
電源回路５２ａは、負荷回路５３を流れる電流を直接、或いは間接的に検出し、それら電流値を一定にするよう制御する機能を有する。この機能は、図１Ａにおいては、負荷回路５３の電流を直接検出するための検出抵抗６６および定電流フィードバック回路６７による。定電流フィードバック回路６７は、増幅器６９と、増幅器６９のプラス入力端子に接続された基準電圧源７２と、増幅器６９のマイナス入力端子に接続された入力抵抗６８と、増幅器６９の出力端子と増幅器６９のマイナス入力端子間に接続された利得調整用の抵抗７１、および位相補償用のコンデンサ７０備える。定電流フィードバック回路６７は、検出抵抗６６の電圧降下と基準電圧源７２の電圧との高低を増幅器６９で比較し、その差分を増幅し、ＤＣ−ＤＣコンバータ６４の制御部に帰還する。つまり、検出抵抗６６の電圧降下と前記基準電圧が一致するよう、ＤＣ−ＤＣコンバータ６４に負帰還制御をかけている。また、増幅器６９の反転入力端子と出力端子の間に接続された抵抗７１と入力抵抗６８との分圧比で利得が設定され、抵抗７１と並列に設けられたコンデンサ７０は位相補償のための積分要素として機能する。
【００２４】
平滑コンデンサ６５は、電源回路５２ａの出力間に接続され、電源回路５２ａの出力を平滑する。
【００２５】
負荷回路５３は、電源回路５２ａの出力間に、直列接続された複数の発光ダイオードを含み、電源回路の出力が供給される。複数の発光ダイオードは、照明光を発する光源である。
【００２６】
断続スイッチＳＷは、負荷回路５３と直列に付加され、電源回路５２ａから負荷回路５３に供給される電流を断続する。
【００２７】
信号発生回路ＳＧは、照明光を変調するために断続スイッチＳＷのオンおよびオフを制御する二値の通信信号を発生する。通信信号は、断続スイッチＳＷの制御端子に入力され、断続スイッチＳＷをオンおよびオフする。なお、信号発生回路ＳＧは、照明光通信装置に固有のＩＤを示すＩＤ信号を通信信号として繰り返し発生してもよいし、外部の装置から入力された送信信号に応じて通信信号を発生してもよい。
【００２８】
［１．２  電流抑制回路１の構成］
次に、電流抑制回路１の構成例について説明する。
【００２９】
電流抑制回路１は、負荷回路５３および断続スイッチＳＷと直列に付加され、負荷回路５３に流れる電流の大きさを抑制する。例えば、電流抑制回路１は、光源としての負荷回路５３および断続スイッチＳＷと直列に接続され、基準値に対応する電流設定値を超えないように、負荷回路５３を流れる電流を基準値に応じて抑制するようにしてもよい。こうすれば、断続スイッチＳＷがオフからオンになった瞬間に、光源である負荷回路５３を流れる電流に発生するオーバーシュートを低減できるので、受信装置での受信エラーを低減することができる。
【００３０】
この電流抑制回路１は、ＭＯＳＦＥＴであるトランジスタ２、ソースに接続された抵抗３、増幅器５、基準源４および制御回路６で構成される。
【００３１】
基準源４は、増幅器５のプラス入力端子に基準値を出力する。基準値は、光源である負荷回路５３を流れる電流の上限（電流設定値）を規定する。例えば、基準値は電流設定値に比例する。また、基準源４は、基準値を固定値として出力してもよいし、信号発生回路ＳＧが発生する通信信号の配列パターン（例えばビットパターン）に応じて可変の基準値を出力してもよい。
【００３２】
トランジスタ２は、光源である負荷回路５３および断続スイッチＳＷに直列に接続され、負荷回路５３に流れる電流を基準値に基づいて抑制する。
【００３３】
抵抗３は、負荷回路５３を流れる電流の大きさを検出するためのソース抵抗である。抵抗３のソース側端子は、増幅器５のマイナス入力端子に接続される。
【００３４】
増幅器５は、プラス入力端子に基準源４が接続され、マイナス入力端子にトランジスタ２のソースが接続される。増幅器５は、基準値と抵抗３で検出されて電流値との差分を増幅し、増幅した信号をトランジスタ２のゲートに出力する。
【００３５】
制御回路６は、基準源４から可変の基準値を出力させるために、通信信号の配列パターンに応じて基準源４の基準値を変更する制御を行う。例えば、制御回路６は、通信信号の部分的なオン・デューティ比を算出し、算出した部分的なオン・デューティ比が第１の比率のとき前記基準値を第１の値にし、部分的なオン・デューティ比が前記第１の比率より大きい第２の比率のとき前記基準値を前記第１の値より小さい第２の値にする。このとき、制御回路６は、通信信号の部分的なオン・デューティ比に反比例するように、基準値を変更してもよい。「部分的なオン・デューティ比」は、例えば、直近のオフ期間と、当該オフ期間の直前のオン期間とを合わせた期間に対する当該オン期間の割合である。あるいは、「部分的なオン・デューティ比」は、通信信号のうちの直近のｎビットの移動平均値で代用してもよい。こうすれば、負荷回路５３を流れる電流に発生するオーバーシュートの大きさが部分的なオン・デューティ比に依存する場合に、オーバーシュートの抑制をより適切にすることができる。
【００３６】
［１．３  電流抑制回路１の変形例］
次に、電流抑制回路１の第１〜第３の変形例について説明する。
【００３７】
図１Ａにおける電流抑制回路１は、この構成に限定されるものではなく図２〜図４のように構成してもよい。
【００３８】
図２は、図１Ａにおける電流抑制回路１の第１変形例を示す回路図である。図２に示した電流抑制回路１は、バイポーラトランジスタ１１、１２、基準源４、抵抗１４、制御回路６を備える。バイポーラトランジスタ１１及び１２は、カレントミラー回路を構成する。バイポーラトランジスタ１２を流れる電流は、基準源４と抵抗１４で決まる。この電流のミラー比倍の電流（つまり電流設定値）を超えない範囲で、バイポーラトランジスタ１１は電流を流すことができる。制御回路６は、信号発生回路ＳＧから出力される通信信号の信号配列に応じて、基準源４、或いは抵抗１４を変更する。
【００３９】
図３は、図１Ａにおける電流抑制回路の第２変形例を示す回路図である。図３に示した電流抑制回路１は、バイポーラトランジスタ２１と、エミッタ抵抗２２ｒと、バイアス抵抗２３と、ツェナーダイオード２４と、制御回路６とで構成される。
【００４０】
バイポーラトランジスタ２１は、負荷回路５３と直列に接続され、バイポーラトランジスタ２１のベース電圧（基準値）に応じて負荷回路５３を流れる電流を抑制する。
【００４１】
エミッタ抵抗２２ｒは、負荷回路５３を流れる電流（つまりエミッタ抵抗２２ｒを流れる電流）の大きさを検出するための抵抗である。
【００４２】
バイアス抵抗２３は、バイポーラトランジスタ２１のベース電圧をバイアスするための抵抗である。
【００４３】
ツェナーダイオード２４は、バイポーラトランジスタ２１のベースに基準値を出力する。
【００４４】
制御回路６は、通信信号の信号配列に応じてツェナーダイオード２４の基準値を変更する。
【００４５】
図４は、図１Ａにおける電流抑制回路の第３変形例を示す回路図である。図４に示した電流抑制回路１は、三端子レギュレータ２５ａと検出抵抗２６と制御回路６とで構成される。
【００４６】
三端子レギュレータ２５ａは、入力端子ＩＮと出力端子ＯＵＴとが負荷回路５３と直列に接続され、調整端子ＡＤＪに入力される電圧に応じて、入力端子ＩＮと出力端子ＯＵＴとの間を流れる電流を抑制する。
【００４７】
検出抵抗２６は、負荷回路５３を流れる電流（つまり検出抵抗２６を流れる電流）の大きさを検出するための抵抗である。また、検出抵抗２６は可変抵抗であり、その抵抗値は、基準値である。検出抵抗２６の断続スイッチＳＷ側の端子は、三端子レギュレータ２５aの調整端子ＡＤＪに接続される。
【００４８】
制御回路６は、通信信号の信号配列に応じて検出抵抗２６の抵抗値を変更する。
【００４９】
このように電流抑制回路１の変形例によっても、オーバーシュートの大きさが部分的なオン・デューティ比（または部分的な信号配列）に依存する場合に、オーバーシュートの抑制をより適切にすることができる。
【００５０】
なお、図１Ａ、図２〜図４において、基準源４が固定の基準値を出力する場合、電流抑制回路１は、制御回路６を備えなくてもよい。
【００５１】
［１．４  照明光通信装置の動作］
以上のように構成された照明光通信装置の動作についてシミュレーション結果を用いて説明する。
【００５２】
図５〜図１４は、図２の電流抑制回路１をシミュレーションした結果を示す。
【００５３】
図５は、図２の回路例に対する第１のシミュレーション結果を示す図である。図５では、平滑コンデンサ６５の容量値を２０ｕＦ、信号発生回路ＳＧからの通信信号の周波数及びオン・デューティ比を２．４ｋＨｚ、７５％に設定している。この設定の下で、図５は、電流抑制回路１の電流設定値を４通りに可変した場合の、ＬＥＤ電流と電流抑制回路１に印加される電圧波形を示す。電流設定値は、４２３ｍＡ、３７３ｍＡ、３３２ｍＡ、３１８ｍＡの４通りである。ちなみに、ＤＣ−ＤＣコンバータの動作周波数は６５ｋＨｚ、断続しない場合の負荷電流（ＬＥＤ電流）の平均値は２４０ｍＡに設定している。
【００５４】
図５において電流抑制回路１の電流設定値を４２３ｍＡに設定した場合、ＬＥＤ電流波形には大きなオーバーシュートが生じており、印加電圧は極めて低くなっており、実質的に電流抑制回路１が機能していない。
【００５５】
電流抑制回路１の電流設定値を３７３ｍＡ、３３２ｍＡ、３１８ｍＡと漸次下げていくと、ＬＥＤ電流のオーバーシュート部がカットされていき、電流設定値が３１８ｍＡの場合にはＬＥＤ電流波形のオーバーシュートが無くなって矩形波となっている。これに伴って、電流抑制回路１の印加電圧は徐々に高くなり、電流設定値を下げていくと電流抑制回路１が働き始め、電流設定値３１８ｍＡではオン期間全領域で電流抑制回路１の電流抑制が効果的に機能していることが分かる。
【００５６】
図６は、図２の回路例に対する第２のシミュレーション結果を示す図である。図６は、図５のシミュレーションにおいて、電流抑制回路１の電流設定値を３１８ｍＡから３０９ｍＡ、２９９ｍＡ、２８９ｍＡと更に漸次下げていった場合のＬＥＤ電流と当該電流抑制回路１に印加される電圧波形を示す。電流設定値の低下に伴って、ＬＥＤ電流のピーク値は減少するが、オーバーシュートの無い矩形波の波形が維持される。また印加電圧波形は、電流設定値の低下に伴って急激に上昇している。
【００５７】
以上の結果を線図にして示したのが図７および図８である。図７は、図２の回路例に対する第３のシミュレーション結果を示す図である。図７は、電流抑制回路１の電流設定値とＬＥＤ電流の関係を示している。電流設定値３１８ｍＡを境目として、設定値が大きいとＬＥＤ電流の平均値は一定に維持されるが、変動幅（オーバーシュート）が大きくなり、また設定値が小さいとＬＥＤ電流の変動幅（オーバーシュート）は消滅するが、平均値は減少していくことが分かる。図８は、図２の回路例に対する第４のシミュレーション結果を示す図である。図８は、電流抑制回路１の電流設定値と電流抑制回路１で発生する回路損失（つまり電流抑制回路１の消費電力）の関係を示している。電流設定値３１８ｍＡを境目として、設定値が大きいと損失は小さい値に抑えられ、また設定値が小さいと損失が急激に増加することが分かる。これらの結果から、図２の回路例に対する図５のシミュレーション条件下では、電流抑制回路１の電流設定値を３１８ｍＡに設定すれば、ＬＥＤ電流のオーバーシュートが抑えられるとともに、その平均値は断続しない場合の値に維持され、さらには電流抑制回路１の回路損失も低い値に抑えることが可能となる。
【００５８】
図９は、図２の回路例に対する第５のシミュレーション結果を示す図である。図９は、図２の回路例において、電流抑制回路１の電流設定値を、上記（図５、図６）の条件下で最適値であった３１８ｍＡに設定し、信号発生器ＳＧからの変調信号のオン・デューティ比を３通りに可変した場合の、ＬＥＤ電流および電流抑制回路１に印加される電圧波形を示す。オン・デューティ比は、７０％、７５％、８０％の３通りである。その他の条件は同じである（平滑コンデンサ６５の容量値２０ｕＦ、信号発生回路ＳＧからの変調信号周波数２．４ｋＨｚ、ＤＣ−ＤＣコンバータの動作周波数６５ｋＨｚ、断続しない場合の負荷電流（ＬＥＤ電流）の平均値２４０ｍＡ）。
【００５９】
オン・デューティ比７５％においては、ＬＥＤ電流波形にオーバーシュートは見られず、電流抑制回路１の印加電圧も低い（これが最適条件といえる）。
【００６０】
オン・デューティ比が８０％の場合は、ＬＥＤ電流波形にオーバーシュートが完全には除去されずにオン期間の後半で傾斜を生じ、また印加電圧は極めて低くなっており、実質的にこの期間では電流抑制回路１が機能していないことが分かる。
【００６１】
また、オン・デューティ比が７０％の場合は、ＬＥＤ電流波形のオーバーシュートは完全に除去されて矩形波となるが、印加電圧が高くなって損失が大きくなる。
【００６２】
信号発生器からの変調信号のオン・デューティ比とＬＥＤ電流の関係を図１０に示す。図１０は、図２の回路例に対する第６のシミュレーション結果を示す図である。電流抑制回路１の電流設定値を３１８ｍＡとした場合、オン・デューティ比７５％を境目にして、オン・デューティ比が大きいとＬＥＤ電流の平均値は一定に維持されるが、変動幅（オーバーシュート）が大きくなり、またオン・デューティ比が小さいとＬＥＤ電流の変動幅（オーバーシュート）は消滅するが、平均値は減少していくことが分かる。
【００６３】
図１１は、図２の回路例に対する第７のシミュレーション結果を示す図である。図１１は、ＬＥＤ電流のオーバーシュートをリップル率で表した線図である。図１２は、図２の回路例に対する第８のシミュレーション結果を示す図である。図１２は、オン・デューティ比と電流抑制回路１の回路損失の関係を表したものである。これらの結果から、電流抑制回路１の最適電流設定値は、信号発生器ＳＧからの通信信号のオン・デューティ比に依存することが類推される。
【００６４】
信号発生器ＳＧからの変調信号のオン・デューティ比に応じて、電流抑制回路１の最適電流設定値を求めた結果を図１３に示す。図１３は、図２の回路例に対する第９のシミュレーション結果を示す図である。図１３において、横軸のオン・デューティ比に応じて、電流設定値を図示したように可変すれば、ＬＥＤ電流の変動値（オーバーシュート）が抑制され、また平均値は断続しない場合の値に維持できる。その場合の電流抑制回路１の回路損失を図１４に示す。図１４は、図２の回路例に対する第１０のシミュレーション結果を示す図である。図１４においてオン・デューティ比５０％〜９０％において、回路損失が低い値に収まっていることが分かる。
【００６５】
図１５は、通信信号の変調方式を示す説明図である。図１５は、照明光通信装置に用いられる変調信号形態の事例を示す。同図は、ＪＥＩＴＡ−ＣＰ１２２３で規定されている１−４ＰＰＭ伝送方式に準拠する。例えば、２ビットデータ「００」の４ＰＰＭ信号は、４スロットからなる１シンボル期間において「１０００」と変調される。つまり、４つのスロット中の１スロットにパルスが現れる。可視光通信では、４スロット中の３スロットを点灯させて点灯時間を確保するために、反転４ＰＰＭ信号が用いられることが多い。同図の通信信号は、反転４ＰＰＭ信号に変調された信号である。この場合、通信信号のハイレベルは、断続スイッチＳＷをオンにし光源である負荷回路５３を点灯させる。また、通信信号のローレベルは、断続スイッチＳＷをオフにし光源である負荷回路５３を消灯させる。例えば、１スロットが１０４．１６７ｕｓｅｃ（＝１／９．６ｋＨｚ）で、４スロット分（４１６ｕｓｅｃ）で１シンボル（ここでは１シンボルは２ビット）を形成している。１−４ＰＰＭ信号は論理値０、１の２値で構成され、４スロット中の１スロットに論理値１が立つデータ配列となる。信号発生回路ＳＧが発生する通信信号は、この論理値を反転した反転４ＰＰＭ信号である。反転４ＰＰＭ信号は、４スロットのどこに負のパルスが立つかでデータを変調するもので、１シンボルの４スロット分を見る限りオン・デューティ比は７５％である。しかし、シンボルの区切りを無視すれば信号配列のパターンは多岐にわたり、部分的なオン・デューティ比も多岐にわたることが分かる。図１６はその一例を示す。
【００６６】
図１６は、通信信号の事例（１）〜（４）を示す図である。同図の４シンボル分のデータのうち、通信信号のローレベルからハイレベルへの立ち上がりの直前のオフ期間およびオン期間に○印を付加してある。○印で囲った部分的なデータを見れば、部分的なオン・デューティ比は、例えば、直近のオフ期間と、当該オフ期間の直前のオン期間とを合わせた期間（直近の１周期）における当該オン期間の割合と定義できる。図１６の事例（１）では直近の１周期の周波数は１．２ｋＨｚ、部分的なオン・デューティ比７５％になっている。事例（２）では４．８ｋＨｚ、５０％、事例（３）では３．２ｋＨｚ、６６．７％、事例（４）では２．４ｋＨｚ、７５％になっている。すなわち、実施の形態１において、電流抑制回路１の最適電流設定値をオン・デューティ比に応じて可変することを開示したが、部分的なオン・デューティ比が刻々と変化するような用途においては、ダイナミックに対応してもよい。
【００６７】
さらに、図２に示した回路例のシミュレーション結果として、図１６の事例（１）〜事例（４）に示した４つのケースで、ＬＥＤ電流波形及び電流抑制回路１への印加電圧の波形の傾向を調べた結果を、図１７〜図２４に示す。
【００６８】
図１７は、図１６の事例（２）のシミュレーション結果（その１）を示す図である（１．２ｋＨｚ、部分的なオン・デューティ比７５％）。また、図１８は、図１６の事例（１）のシミュレーション結果（その２）を示す図である。
【００６９】
図１７において、電流抑制回路１の電流設定値が６７６ｍＡの場合、電流抑制回路１はオーバーシュートの電流を抑制できていない。電流設定値を３１８ｍＡまで下げると、ＬＥＤ電流のオーバーシュートは消滅し、電流抑制回路１の印加電圧はピーク３Ｖ程度まで上昇している。
【００７０】
図１７に対して、電流設定値を更に下げていった場合の結果を図１８に示す。ＬＥＤ電流は矩形波を維持するが、徐々に電流値は低下する。また、電流設定値を更に下げていった場合の電流抑制回路１への印加電圧は急激に上昇し、電流設定値が２８９ｍＡで２０Ｖを超えている。
【００７１】
図１９は、図１６の事例（２）のシミュレーション結果（その１）を示す図である（４．８ｋＨｚ、オン・デューティ比５０％）。また、図２０は、図１６の事例（２）のシミュレーション結果（その２）を示す図である。
【００７２】
図１９において、電流抑制回路１の電流設定値が５５８ｍＡの場合、電流抑制回路１はオーバーシュートの電流を抑制できていない。電流設定値を４７５ｍＡまで下げると、ＬＥＤ電流のオーバーシュートは消滅し、電流抑制回路１の印加電圧はピーク１．２Ｖ程度まで上昇している。
【００７３】
図１９に対して、電流設定値を更に下げていった場合の結果を図２０に示す。ＬＥＤ電流は矩形波を維持するが、徐々に電流値は低下する。また電流抑制回路１への印加電圧は急激に上昇し、電流設定値が４０７ｍＡで３０Ｖを超えている。
【００７４】
図２１は、図１６の事例（３）のシミュレーション結果（その１）を示す図である（３．２ｋＨｚ、オン・デューティ比６６．７％）。また、図２２は、図１６の事例（３）のシミュレーション結果（その２）を示す図である。
【００７５】
図２１において、電流抑制回路１の電流設定値が４６３ｍＡの場合、電流抑制回路１はオーバーシュートの電流を抑制できていない。電流設定値を３５７ｍＡまで下げると、ＬＥＤ電流のオーバーシュートは消滅し、電流抑制回路１の印加電圧はピーク１．４Ｖ程度まで上昇している。電流設定値を更に下げていった場合の結果を図２２に示す。ＬＥＤ電流は矩形波を維持するが、徐々に電流値は低下する。また電流抑制回路１への印加電圧は急激に上昇し、電流設定値が３２０ｍＡで２２Ｖを超えている。
【００７６】
図２３は、図１６の事例（４）のシミュレーション結果（その１）を示す図である（２．４ｋＨｚ、オン・デューティ比７５％）。また、図２４は、図１６の事例（４）のシミュレーション結果（その２）を示す図である。
【００７７】
図２３において、電流抑制回路１の電流設定値が４２９ｍＡの場合、電流抑制回路１はオーバーシュートの電流を抑制できていない。電流設定値を３１８ｍＡまで下げると、ＬＥＤ電流のオーバーシュートは消滅し、電流抑制回路１の印加電圧はピーク１．４Ｖ程度まで上昇している。電流設定値を更に下げていった場合の結果を図２４に示す。ＬＥＤ電流は矩形波を維持するが、徐々に電流値は低下する。また電流抑制回路１への印加電圧は急激に上昇し、電流設定値が２８９ｍＡで２０Ｖを超えている。
【００７８】
図２５Ａ〜図２５Ｃ、図２６Ａ〜図２６Ｃ、図２７Ａ〜図２７Ｃ、図２８Ａ〜図２８Ｃは、図１７〜図２４を用いて説明した結果を線図にまとめたものである。
【００７９】
図２５Ａ、図２６Ａ、図２７Ａ、図２８Ａは、図１６の事例（１）、（２）、（３）、（４）のシミュレーション結果として、電流設定値とＬＥＤ電流（平均値と変動値）との関係を示す図である。
【００８０】
図２５Ｂ、図２６Ｂ、図２７Ｂ、図２８Ｂは、図１６の事例（１）、（２）、（３）、（４）のシミュレーション結果として、電流設定値とＬＥＤ電流のリップル率との関係を示す図である。
【００８１】
図２５Ｃ、図２６Ｃ、図２７Ｃ、図２８Ｃは、図１６の事例（１）、（２）、（３）、（４）のシミュレーション結果として、電流設定値と回路損失との関係を示す図である。
【００８２】
これらの図は、（Ａ）電流設定値とＬＥＤ電流の平均値及び変動値、（Ｂ）電流設定値とＬＥＤ電流リップル率、（Ｃ）電流設定値と電流抑制回路１の損失の関係を示している。これらの結果から、電流抑制回路１の最適電流設定値は、オン・デューティ比５０％の場合は約４７５ｍＡ、オン・デューティ比６６．７％の場合は約３５７ｍＡ、オン・デューティ比７５％の場合は約３１８ｍＡであることが分かる。
【００８３】
次に、信号発生器ＳＧからの通信信号の部分的なオン・デューティ比に応じて、電流抑制回路１の最適電流設定値について説明する。本実施の形態における照明光通信装置の前提としている電源回路５２ａは、既に説明したように定電流フィードバック機能を有している。典型的な事例としては、図１に示したような増幅器を用いた定電流フィードバック回路６７が挙げられる。通常、フィードバック系の安定度を確保するための位相補償回路が付加される。このような位相補償回路には、一巡伝達関数における利得と位相を調整するために積分要素を含む補償回路が用いられ、ＰＩ制御、或いはＰＩＤ制御として知られている。この様な位相補償回路は、換言すれば出力の平均値を一定に制御する手段であると言える。この点を踏まえた上で、図２９Ａは、断続されたＬＥＤ電流の理想的な波形を示す説明図である。図２９Ａに示したＬＥＤ電流の断続波形を見ると、この波形の平均値Ｉａｖｅは次式（１）で表される。
【００８４】
Ｉａｖｅ＝Ｉｏｐ×ＯＮｄ    （１）
【００８５】
ここでＩｏｐは、ＬＥＤ電流のピーク値である。ＯＮｄは、オン・デューティ比であり、１００×Ｔｏｎ／Ｔ（％）で表される。
【００８６】
上記平均値Ｉａｖｅは、定電流フィードバック機能により、断続しない場合の平均電流と同じになるように制御され、オン・デューティ比が変わっても一定値になるように制御される。すなわちオン・デューティ比が小さくなると、Ｉａｖｅが一定値になるようにピーク値Ｉｏｐが大きくなる。このピーク値Ｉｏｐを電流抑制回路１の電流設定値とすれば、ＬＥＤ電流波形は矩形波になってオーバーシュートを除去できるとともに、電流抑制回路１の損失も抑制できる、いわゆる最適値が得られる（（２）式参照）。
【００８７】
最適電流設定値＝Ｉａｖｅ／ＯＮｄ    （２）
【００８８】
ここで、Ｉａｖｅは、断続を加えない場合のＬＥＤ平均電流である。
【００８９】
図２９Ｂは、断続しない場合のＬＥＤ平均電流を２４０ｍＡとした条件で、（２）式を用いて部分的なオン・デューティ比毎の最適電流設定値を求めたものである。これまでの検討で示した部分的なオン・デューティ比毎の最適電流設定値と良く符合することが分かる。
【００９０】
これによれば、ＬＥＤ電流のオーバーシュートを抑制し、かつ、照明光を変調していないときの照明光の明るさと、照明光を変調しているときの照明光の明るさとを、人の見かけ上ほぼ同等にすることができる。
【００９１】
［１．５  通信モジュール１０の構成例］
次に、着脱可能な通信モジュール１０の構成について説明する。
【００９２】
図１Ｂは、実施の形態１における通信モジュール１０を付加していない照明装置の構成を示す回路図である。つまり、図１Ｂは、図１Ａの照明光通信装置において通信モジュール１０を削除し、ショート線Ｓ１０を追加した構成を示す。図１Ａの照明光通信装置は、可視光通信機能を有する照明装置を表している。図１Ｂは、可視光通信機能を有しない照明装置を表している。
【００９３】
図１Ａ、図１Ｂにおける端子Ｔ１、Ｔ２には、通信モジュール１０またはショート線Ｓ１０が接続される。端子Ｔ１、Ｔ２は、端子台またはコネクタであってもよいし、既存の照明装置内の配線のうち図１Ｂのショート線Ｓ１０に対応する配線材を切断した箇所を端子Ｔ１、Ｔ２としてもよい。
【００９４】
図１Ａ、図１Ｂのような構成によれば、既設の光通信機能を持たない照明器具に搭載された電源回路およびＬＥＤ光源をそのまま利用し、簡単な回路部位（つまり通信モジュール１０）を後付で追加することにより光通信機能を付加することができる。
【００９５】
［１．６  照明光通信装置の変形例］
次に、照明光通信装置の変形例について説明する。
【００９６】
図３０Ａは、実施の形態１における照明光通信装置の変形例を示す回路図である。同図の照明光通信装置は、図１Ａと比べて、電源回路５２ａ内部の回路構成が異なっている。以下、異なる点を中心に説明する。
【００９７】
図１Ａの電源回路５２ａでは、定電流フィードバック回路６７により出力電流の平均値を定電流化するフィードバック制御をしているのに対して、図３０Ａの電源回路５２ａでは、スイッチング電流しきい値制御を行うように構成されている。
【００９８】
図３０Ａの電源回路５２ａは、整流ブリッジ６２、コンデンサ６３、ＤＣ−ＤＣコンバータ６４を備える。ＤＣ−ＤＣコンバータ６４は、インダクタ８０、スイッチ素子８１、ダイオード６６ｄ、抵抗８２、信号源８３、フリップフロップ８４、コンパレータ８５、定電圧源８６、コンデンサ８７、抵抗８８、ダイオード８９、ドライバ９０、ゲート抵抗９１を備える。
【００９９】
インダクタ８０、スイッチ素子８１およびダイオード６６ｄは、ＤＣ−ＤＣコンバータ６４をバックコンバーターとして構成する基本的な回路要素である。
【０１００】
スイッチ素子８１をオンおよびオフする制御は、信号源８３、フリップフロップ８４、コンパレータ８５およびその周辺の回路により行われ、スイッチ素子８１のスイッチング電流の閾値制御が行われる。即ち、当該スイッチング電流は負荷回路５３（発光ダイオード）を介する電流でもあり、閾値制御によって定電流フィードバックの代替機能が得られる。このようなＤＣ−ＤＣコンバータ６４の動作について図３０Ｂを用いて説明する。
【０１０１】
図３０Ｂは、図３０Ａの電源回路５２ａにおけるスイッチング電流の閾値制御を示す波形図である。ただし、図３０Ｂは、図３０Ａにおいて端子Ｔ１およびＴ２間がショートしている場合、または、端子Ｔ１およびＴ２に通信モジュール１０が接続され、かつ、断続スイッチＳＷがオン状態を維持している場合における波形を示している。
【０１０２】
図３０Ｂにおいてセット信号Ｓは、信号源８３からフリップフロップ８４のセット入力端子Ｓに入力される信号である。プラス入力信号は、コンパレータ８５のプラス入力端子に入力される信号であり、抵抗８２の電圧降下、つまりスイッチ素子８１を流れる電流の大きさを示す。リセット信号Ｒは、フリップフロップ８４のリセット入力端子に入力される信号である。出力信号Ｑは、フリップフロップ８４の出力端子Ｑから出力される信号である。出力信号Ｑは、ドライバ９０および抵抗９１を介してスイッチ素子８１のゲート信号になる。スイッチング電流は、スイッチ素子８１を流れる電流であり、抵抗８２の電圧降下として検出される。
【０１０３】
セット信号は、信号源８３により生成され、周期的にハイになる。セット信号Ｓがハイになると、ＲＳフリップフロップ８４の出力信号Ｑはハイになる。出力信号Ｑは、ドライバ回路９０およびゲート抵抗９１を介してスイッチ素子８１（ＭＯＳＦＥＴ）のゲートに入力される。スイッチ素子８１は、出力信号Ｑがハイになればオンになる。
【０１０４】
スイッチング電流（スイッチ素子８１を流れる電流）の大きさは、抵抗８２の電圧降下として検出され、コンパレータ８５のプラス入力端子に入力され、コンパレータ８５のマイナス入力端子に印加された基準電圧Ｖｒｅｆと比較される。当該電圧降下が基準電圧Ｖｒｅｆに達すると、コンパレータ８５の出力がハイとなり、コンデンサ８７と抵抗８８で構成された微分回路でパルスに変換され、ＲＳフリップフロップ８４のリセット入力端子に入力される。この時点でフリップフロップ８４の出力信号Ｑはローとなり、スイッチ素子８１がオフする。上記スイッチング電流としてスイッチ素子８１を流れる電流の大きさの検出しているのは、負荷回路５３を流れる電流の大きさを検出することの代用である。
【０１０５】
このようなスイッチング電流の閾値制御は、図１Ａの定電流フィードバック制御を代用するものであり、出力電流の平均を一定化するように働く。これにより、図３０Ａにおいても、図１Ａと同様に、もし電流抑制回路１がなければ、課題の欄で説明したオーバーシュートの問題が発生する。しかし、図３０Ａの構成では、図１Ａと同様に、電流抑制回路１を備えることにより、オーバーシュートを低減することができる。
【０１０６】
なお、電源回路５２ａは、図１Ａの定電流フィードバック制御をするものでも、図３０Ａのスイッチング電流閾値制御をするものでもよい。また、電流抑制回路１は、オーバーシュートを低減する働きを有するので、断続スイッチＳＷのオンおよびオフによりオーバーシュートを生じうる電源回路であれば、効果を奏する。
【０１０７】
（実施の形態２）
実施の形態２では、電流抑制回路１においてアナログ回路的に基準値（ひいては電流設定値）を可変にする構成について説明する。実施の形態１では、オン・デューティ比に応じて基準値を変化させるが、実施の形態２では、断続スイッチＳＷがオンする直前に電流抑制回路１に印加される電圧に応じて基準値を変化させる点が異なっている。つまり、オン・デューティ比の代わりに電流抑制回路１に印加される電圧を用いている。ＬＥＤ電流のオーバーシュートは、オン・デューティ比が大きい程大きくなる。また、図５１に示したように、ＬＥＤ電流のオーバーシュートは、出力電圧（電流抑制回路１に印加される電圧に対応する）が大きい程大きくなる。そこで、実施の形態２では、電流抑制回路１に印加される電圧をオン・デューティ比の代用としている。
【０１０８】
実施の形態２の照明光通信装置は、図１Ａとほぼ同じ構成であるが、電流抑制回路１の構成が異なっている。以下、異なる点を中心に説明する。
【０１０９】
実施の形態２における電流抑制回路１の構成例を、図３１Ａ、図３１Ｂに示す。
【０１１０】
図３１Ａに示した電流抑制回路１は、ＭＯＳＦＥＴ２であるトランジスタ２と、ソースに接続された抵抗３と、定電圧源４ａと、分圧抵抗Ｒ１及びＲ２と、コンデンサＣ１と、ダイオードＤで構成される。また、図３１Ｂに示した電流抑制回路１は、バイポーラトランジスタ１１、１２と、定電圧源１３と、分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２と、雑音防止用のコンデンサＣ１と、電流制限用の抵抗１４と、ダイオードＤで構成される。
【０１１１】
図３１Ａにおいて、定電圧源４の電圧は、抵抗Ｒ１とＲ２で分圧され、コンデンサＣ１を介してトランジスタ２のゲート端子と抵抗３を介した点に接続される。また、トランジスタ２のドレイン端子から抵抗Ｒ１とＲ２による分圧点に向けてダイオードＤが接続される。また図３１Ｂにおいて、バイポーラトランジスタ１１、１２はカレントミラーを形成し、定電圧源１３の電圧は抵抗Ｒ１、Ｒ２で分圧され、コンデンサＣ１と抵抗１４を介して、コレクタ端子とベース端子を短絡したバイポーラトランジスタ１２に基準電流を流す。また、バイポーラトランジスタ１１のコレクタ端子から前記抵抗Ｒ１とＲ２の分圧点に向けダイオードＤが接続される。これらの構成は、信号発生器ＳＧからの変調信号のオン・デューティ比に応じて、電流抑制回路１の最適電流設定値を得る際、その基準源を直接制御するのではなく、当該電流設定値が不適切な場合に生じる電流抑制回路１に印加される電圧を利用して、基準源の分圧点に帰還させるものである。
【０１１２】
図３１Ａ、図３１Ｂの抵抗Ｒ１、Ｒ２およびダイオードＤは、図１Ａの、基準値を変更する制御回路６に相当する。
【０１１３】
本発明の実施の形態２における図３１Ａの動作を、シミュレーション結果を用いて説明する。シミュレーションにおける主な設定条件として、平滑コンデンサの容量値を２０ｕＦ、信号発生回路からの変調信号周波数を２．４ｋＨｚ、ＤＣ−ＤＣコンバータの動作周波数を６５ｋＨｚ、断続しない場合の負荷電流（ＬＥＤ電流）の平均値を２４０ｍＡに設定している。
【０１１４】
図３２Ａ、図３２Ｂ、図３３Ａ、図３３Ｂおよび図３４にシミュレーション結果を示す。図３２Ａ、図３２Ｂは、図３１Ａ、図３１Ｂに示したダイオードＤによる帰還の効果を見るために、まずは帰還回路としてのダイオードＤを除去した場合のシミュレーション結果を示す。信号発生器ＳＧからの変調信号のオン・デューティ比が５０％〜９０％の範囲において、オン・デューティ比９０％以下で電流抑制回路１が機能するように設定しているため、ＬＥＤ電流の変動値（オーバーシュート）はオン・デューティ比全領域にわたって除去されている（図３２Ｂ参照）が、ＬＥＤ電流の平均値はオン・デューティ比が小さいほど減少している。さらに、図３４に示すように、電流抑制回路１損失はオン・デューティ比が小さくなるほど著しく大きくなっている（ダイオード無しの線図を参照）。図３３Ａ、図３３Ｂは、ダイオードＤによる帰還回路を付加した場合の結果である。オン・デューティ比が５０％〜９０％において、ＬＥＤ電流の変動値（オーバーシュート）は小さい値に抑制され、また平均値は断続しない場合の値に維持されている。さらに図３４（ダイオード有り）に示すように、電流抑制回路１損失はダイオードＤによる帰還回路が無い場合に比べて大幅に低減されることが分かる。
【０１１５】
（実施の形態３）
実施の形態３でも、実施の形態２と同様に電流抑制回路１においてアナログ回路的に基準値（ひいては電流設定値）を可変にする構成について説明する。
【０１１６】
実施の形態３の照明光通信装置は、図１Ａとほぼ同じ構成であるが、電流抑制回路１の構成が異なっている。以下、異なる点を中心に説明する。
【０１１７】
図３５Ａは、実施の形態３における電流抑制回路１の構成例を示す図である。図３５Ａに示した電流抑制回路１は、バイポーラ型のトランジスタ２と、エミッタに接続された抵抗３と、基準源４と、分圧抵抗Ｒ１及びＲ２と、コンデンサＣ１と、ボルテージフォロア回路としての増幅器５と、ベース抵抗Ｒｂと、ダイオードＤ及び抵抗Ｒ３で構成される。
【０１１８】
図３５Ａにおいて、定電圧源４ａは、抵抗Ｒ１とＲ２で分圧され、コンデンサＣ１を介して増幅器５を用いたボルテージフォロアのプラス入力端子に接続される。増幅器５の出力端子はそのマイナス入力端子に接続されるとともに、ベース抵抗Ｒｂを介してトランジスタ２のベース端子に接続され、当該ベース端子と抵抗３を介した点に駆動電圧を供給する。また、トランジスタ２のコレクタ端子から前記抵抗Ｒ１とＲ２による分圧点に向けてダイオードＤが接続される。この構成は、信号発生器からの変調信号のオン・デューティ比に応じて、電流抑制回路１の最適電流設定値を得る際、その基準源を直接制御するのではなく、当該電流設定値が不適切な場合に生じる電流抑制回路１の印加電圧を利用して、基準源の分圧点に帰還させるものであり、実施の形態２を示す図３１Ａ、図３１Ｂとの差異は、増幅器５を用いたボルテージフォロアを追加したことである。
【０１１９】
なお、図３５Ａの抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびダイオードＤは、図１Ａの基準値を変更する制御回路６に相当する。
【０１２０】
図３６〜図３８は、図３５Ａの電流抑制回路１の動作を検証するシミュレーション結果を示す図である。シミュレーションの主な設定条件として、平滑コンデンサ６５の容量値を２０ｕＦ、信号発生回路ＳＧからの変調信号周波数を２．４ｋＨｚ、ＤＣ−ＤＣコンバータの動作周波数を６５ｋＨｚ、断続しない場合の負荷電流（ＬＥＤ電流）の平均値を２４０ｍＡに設定している。図３６は、断続スイッチＳＷのオン・デューティ比を５０％〜９０％の範囲で変化させた場合のＬＥＤ電流のピーク値、平均値、変動値を示している。ＬＥＤ電流の変動値（オーバーシュート）は殆ど除去され、また平均値は断続しない場合の値に維持されている。図３７は、ＬＥＤ電流の変動値（オーバーシュート）をリップル率で表したものであり、ここからもオーバーシュートが除去されていることが分かる。図３８は、オン・デューティ比と電流抑制回路１損失の関係を示している。オン・デューティ比の変化に対して、回路損失は低い値に維持されている。
【０１２１】
（実施の形態４）
実施の形態４でも、実施の形態２と同様に電流抑制回路１においてアナログ回路的に基準値（ひいては電流設定値）を可変にする構成について説明する。
【０１２２】
実施の形態４の照明光通信装置は、図１Ａとほぼ同じ構成であるが、電流抑制回路１の構成が異なっている。以下、異なる点を中心に説明する。
【０１２３】
図３５Ｂは、実施の形態４における電流抑制回路１の第１の構成例を示す図である。図３５Ｂに示した電流抑制回路１は、ＭＯＳＦＥＴであるトランジスタ２と、ソースに接続された抵抗３と、定電圧源４ａと、分圧抵抗Ｒ１及びＲ２と、コンデンサＣ１と、増幅器５と、ダイオードＤ及び抵抗Ｒ３で構成される。
【０１２４】
図３５Ｂにおいて、定電圧源４ａは、抵抗Ｒ１とＲ２で分圧され、コンデンサＣ１を介して増幅器５のプラス入力端子に接続される。増幅器５のマイナス入力端子は、トランジスタ２と抵抗３の接続点に接続され、増幅器５の出力端子はトランジスタ２のゲート端子に接続され、当該ゲート端子と抵抗３を介した点の間に駆動電圧が供給される。また、トランジスタ２のドレイン端子から前記抵抗Ｒ１とＲ２による分圧点に向けて、調整用の抵抗Ｒ３を介してダイオードＤが接続される。これらの構成は、信号発生器からの変調信号のオン・デューティ比に応じて、電流抑制回路１の最適電流設定値を得る際、その基準源を直接制御するのではなく、当該電流設定値が不適切な場合に生じる電流抑制回路１の印加電圧を利用して、基準電圧の分圧点に帰還させるものであり、実施の形態２における図３１Ａとの差異は、増幅器５を付加したことである。
【０１２５】
図３９〜図４１は、図３５Ｂの動作を検証するシミュレーション結果を示す図である。シミュレーションの主な設定条件として、平滑コンデンサの容量値を２０ｕＦ、信号発生回路からの変調信号周波数を２．４ｋＨｚ、ＤＣ−ＤＣコンバータの動作周波数を６５ｋＨｚ、断続しない場合の負荷電流（ＬＥＤ電流）の平均値を２４０ｍＡに設定している。図３９〜図４１にシミュレーション結果を示す。図３９は、断続スイッチＳＷのオン・デューティ比を５０％〜９０％の範囲で変化させた場合のＬＥＤ電流のピーク値、平均値、変動値を示している。ＬＥＤ電流の変動値（オーバーシュート）は殆ど除去され、また平均値は断続しない場合の値に維持されている。図４０は、ＬＥＤ電流の変動値（オーバーシュート）をリップル率で表したものであり、ここからもオーバーシュートがほぼ除去されていることが分かる。図４１は、オン・デューティ比と電流抑制回路１損失の関係を示している。オン・デューティ比の変化に対して、回路損失は低い値に維持されている。
【０１２６】
図３９〜図４１では、実施の形態３のシミュレーション結果（図３６〜図３８）に比べ、ＬＥＤ電流リップルがやや大きくなっており、また多少、不安定な動作が見られた。
【０１２７】
実施の形態３、４に付随して、より安定動作を図るための例を、図３５Ｃ、図３５Ｄに示す。図３５Ｃは、実施の形態４における電流抑制回路の第２の構成例を示す図である。図３５Ｃは、抵抗Ｒ１とＲ２の分圧点と増幅器５のプラス入力端子間に、ボルテージフォロアを形成した増幅器５ａとダイオードＤａを追加したもので、コンデンサＣ１と抵抗Ｒ４で形成したフィルター回路に、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３などの影響が及ばないよう、インピーダンス変換回路を付加している。
【０１２８】
図３５Ｄは、実施の形態４における電流抑制回路の第３の構成例を示す図である。図３５Ｄは、抵抗Ｒ１とＲ２の分圧点と増幅器５のプラス入力端子間に、トランジスタＴｒ、抵抗Ｒ５、コンデンサＣ３で形成したリップルフィルターを付加し、増幅器５のプラス入力端子の脈動電圧を抑制したものである。
【０１２９】
（実施の形態５）
実施の形態５でも、実施の形態２と同様に電流抑制回路１においてアナログ回路的に基準値（ひいては電流設定値）を可変にする構成について説明する。
【０１３０】
実施の形態５の照明光通信装置は、図１Ａとほぼ同じ構成であるが、電流抑制回路１の構成が異なっている。以下、異なる点を中心に説明する。
【０１３１】
図３５Ｅは、実施の形態５における電流抑制回路の構成例を示す図である。図３５Ｅに示した電流抑制回路１は、ＭＯＳＦＥＴであるトランジスタ２と、ソースに接続された抵抗３と、基準源４と、分圧抵抗Ｒ１及びＲ２と、コンデンサＣ１と、増幅器５と、当該増幅器５の出力端子とプラス入力端子間に設けられた、抵抗Ｒｇ及びコンデンサＣｐと抵抗Ｒｐ、ダイオードＤ及び抵抗Ｒ３で構成される。
【０１３２】
図３５Ｅにおいて、基準源４は、抵抗Ｒ１とＲ２で分圧され、コンデンサＣ１を介して増幅器５のプラス入力端子に接続される。当該増幅器５のマイナス入力端子は、トランジスタ２と抵抗３の接続点に接続され、当該増幅器５の出力端子はトランジスタ２のゲート端子に接続され、当該ゲート端子と抵抗３を介した点の間に駆動電圧が供給される。また、ＭＯＳＦＥＴのドレイン端子から前記抵抗Ｒ１とＲ２による分圧点に向けて、調整用の抵抗Ｒ３を介してダイオードＤが接続される。更に、前記オペアンプの出力端子とマイナス入力端子間に利得調整の為の抵抗Ｒｇを接続し、また抵抗Ｒｇと並列にコンデンサＣｐ、抵抗Ｒｐからなる位相補償回路を付加している。
【０１３３】
図４２〜図４４は、図３５Ｅの電流抑制回路１の動作を検証するためのシミュレーション結果を示す図である。シミュレーションの主な設定条件として、平滑コンデンサの容量値を２０ｕＦ、信号発生回路からの変調信号周波数を２．４ｋＨｚ、ＤＣ−ＤＣコンバータの動作周波数を６５ｋＨｚ、断続しない場合の負荷電流（ＬＥＤ電流）の平均値を２４０ｍＡに設定している。図４２は、断続スイッチＳＷのオン・デューティ比を５０％〜９０％の範囲で変化させた場合のＬＥＤ電流のピーク値、平均値、変動値を示している。ＬＥＤ電流の変動値（オーバーシュート）は殆ど除去され、また平均値は断続しない場合の値に維持されている。図４３は、ＬＥＤ電流の変動値（オーバーシュート）をリップル率で表したものであり、ここからもオーバーシュートが殆ど除去されていることが分かる。図４４は、オン・デューティ比と電流抑制回路１損失の関係を示している。オン・デューティ比の変化に対して、回路損失は低い値に維持されている。
【０１３４】
図４２〜図４４では、実施の形態４のシミュレーション結果（図３９〜図４１）と比べ、ＬＥＤ電流リップル率が改善され、より安定動作が得られている。
【０１３５】
（実施の形態６）
実施の形態２〜５の電流抑制回路１が、アナログ回路的に基準値（ひいては電流設定値）を可変にする構成であるのに対して、実施の形態６では、デジタル回路的に基準値（ひいては電流設定値）を可変にする電流抑制回路１について説明する。
【０１３６】
実施の形態５の照明光通信装置は、図１Ａとほぼ同じ構成であるが、電流抑制回路１の構成が異なっている。以下、異なる点を中心に説明する。
【０１３７】
図３５Ｆは、実施の形態６における電流抑制回路の構成例を示す図である。図３５Ｆに示した電流抑制回路１は、ＭＯＳＦＥＴであるトランジスタ２と、ソースに接続された抵抗３と、基準源４と、マイコン（つまりＣＰＵ７ｃ）と、分圧抵抗Ｒ１、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８と、分圧比を切替えるためのスイッチＳ０１〜Ｓ０３と、増幅器５と、抵抗Ｒ３で構成される。
【０１３８】
図３５Ｆにおいて、電流抑制回路１（トランジスタ２及び抵抗３）に印加される電圧を、抵抗Ｒ３を介してマイコン（ＣＰＵ７ｃ）に入力する。定電圧源４ａは、抵抗Ｒ１を介して増幅器５のプラス入力端子に接続され、また当該接続点と基準電圧のマイナス端間に、分圧抵抗Ｒ６〜Ｒ８及び切替えスイッチＳ０１〜Ｓ０３が接続される。マイコンは電流抑制回路１間の電圧に応じて、適切な基準電圧の値を算出するか、或いは予め構築された対応テーブルから選択して、切替えスイッチＳ０１〜Ｓ０３を切替える。これらの構成は、前記の実施の形態３〜５の一部をデジタル化した方法とも言える。
【０１３９】
なお、図３５Ｆの抵抗Ｒ１、Ｒ３、ダイオードＤ、Ｒ６〜Ｒ８、スイッチＳ０１〜Ｓ０３およびＣＰＵ７ｃは、図１Ａにおける基準値を変更する制御回路６に相当する。
【０１４０】
（比較参照例）
つづいて、各実施の形態における電流抑制回路１による効果を確認するために、電流抑制回路１を持たない比較参照例について説明する。
【０１４１】
図４５は、図１Ａから電流抑制回路１を削除した比較参照例としての照明光通信装置を示す図である。同図の照明光通信装置は、図１Ａと比べて電流抑制回路１を備えない点と、光源である負荷回路５３と断続スイッチＳＷとが直結されている点とが異なっている。比較参照例の照明光通信装置は、電流抑制回路１を備えないので、電流設定値を超えないように、光源を流れる電流を抑制する機能を有していない。
【０１４２】
図４５に示した比較参照例をシミュレーションした結果を図４６〜図４９Ｂを用いて説明する。
【０１４３】
図４６は、図４５の比較参照用の回路のシミュレーション結果として、オン・デューティ比が６０％、７５％、９０％、１００％の時のＬＥＤ電流と出力電圧波形を示す図である。このシミュレーションでは、平滑コンデンサ６５の容量を２０ｕＦとし、断続スイッチＳＷを駆動する変調信号の周波数を２．４ｋＨｚしている。同図に示すように、オン・デューティ比が小さいほど、ＬＥＤ電流のオーバーシュートが大きくなっているのが分かる。また、電圧波形も変動するが電流の変動ほど激しくはなく、ＬＥＤ負荷の動作抵抗が低いことを伺わせる。
【０１４４】
図４７は、変調信号の周波数を２．４ｋＨｚ、ＯＮ−Ｄｕｔｙを７５％として、出力平滑コンデンサの容量を１０〜３０ｕＦで変化させた場合のＬＥＤ電流波形及び出力電圧波形のシミュレーション結果である。平滑コンデンサ容量が小さいほど、ＬＥＤ電流のオー
バーシュートが大きくなっているのが分かる。図４８Ａ、図４８Ｂ、図４９Ａ、図４９Ｂは、上記のシミュレーション結果を線図で表したものである。横軸ＯＮ−Ｄｕｔｙが変化してもＬＥＤ電流の平均値は変わらず、定電流フィードバック制御（平均化制御）が機能しているが、そのピーク値はＯＮ−Ｄｕｔｙが小さいほど大きくなっている。図中の変動幅は、ＬＥＤ電流のオーバーシュートの大きさを表し、またリップル率でも表示している。例えば、実施の形態１の図１０〜図１４と、比較参照例の図４８Ａ、図４８Ｂ、図４９Ａ、図４９Ｂとを比べると、実施の形態ではＬＥＤ電流のオーバーシュートが良く低減されていることがわかる。
【０１４５】
以上のように実施の形態１〜６に係る照明光通信装置は、照明光を発する光源５３と、前記光源と直列に接続され、前記光源を流れる電流を断続するスイッチＳＷと、前記照明光を変調するために前記スイッチＳＷのオンおよびオフを制御する二値の通信信号を発生する信号発生回路ＳＧと、前記光源および前記スイッチと直列に接続され、可変の電流設定値を超えないように、前記光源を流れる電流を抑制する電流抑制回路１とを備える。
【０１４６】
これによれば、断続スイッチＳＷがオフからオンになった瞬間に光源（つまり負荷回路５３）を流れる電流に発生するオーバーシュートを低減し、これにより受信装置での受信エラーを低減することができる。
【０１４７】
ここで、前記電流抑制回路１は、前記電流設定値に対応する可変の基準値を出力する基準源４と、前記光源および前記スイッチと直列に接続され、前記光源に流れる電流を前記基準値に基づいて抑制するトランジスタ２と、前記通信信号の部分的なオン・デューティ比を算出し、算出した部分的なオン・デューティ比が第１の比率のとき前記基準値を第１の値にし、部分的なオン・デューティ比が前記第１の比率より大きい第２の比率のとき前記基準値を前記第１の値より小さい第２の値にする制御回路６とを備え、前記第２の値に対応する前記電流設定値は、前記第１の値に対応する電流設定値よりも小さくしてもよい。
【０１４８】
これによれば、オーバーシュートの大きさが部分的なオン・デューティ比に依存する場合に、オーバーシュートの抑制を適切にすることができる。
【０１４９】
ここで、前記制御回路６は、前記電流設定値が前記部分的なオン・デューティ比に反比例するように前記基準値を変更してもよい。
【０１５０】
ここで、前記制御回路６は、次式を満たすように前記基準値を変更してもよい。
【０１５１】
Ｉ１＝（Ｉａｖｅ／ＯＮｄ）×１００
【０１５２】
ここで、Ｉ１は前記電流設定値であり、Ｉａｖｅは前記スイッチの断続による照明光の変調をしない場合の前記光源を流れる平均電流であり、ＯＮｄは前記通信信号の部分的なオン・デューティ比（単位は％）である。
【０１５３】
これによれば、オーバーシュートを抑制し、かつ、照明光を変調していないときの照明光の明るさと、照明光を変調しているときの照明光の明るさとを、人の見かけ上ほぼ同等にすることができる。
【０１５４】
ここで、前記制御回路６は、次式を満たすように前記基準値を変更してもよい。
【０１５５】
（Ｉａｖｅ／ＯＮｄ）×１００ ≦ Ｉ１ ＜ Ｉｐ
【０１５６】
ここで、Ｉａｖｅは前記スイッチの断続による照明光の変調をしない場合の前記光源を流れる平均電流であり、ＯＮｄは前記通信信号の部分的なオン・デューティ比であり、Ｉ１は前記電流設定値であり、Ｉｐは前記電流抑制回路が抑制しない場合に前記光源を流れる電流のピーク値である。
【０１５７】
ここで、前記電流抑制回路１は、前記電流設定値に対応する可変の基準値を出力する基準源４と、前記光源および前記スイッチと直列に接続され、自身および前記光源に流れる電流を前記基準値に基づいて抑制するトランジスタ２とを備え、前記基準源４は、定電圧を発生する定電圧源４ａと、前記定電圧を分圧する２つの抵抗（Ｒ１、Ｒ２）と、前記電流抑制回路１に印加される電圧を、前記２つの抵抗同士の接続点に帰還するダイオード（Ｄ）と、前記接続点の電位を前記基準値として保持する容量素子（Ｃ１）とを備え、前記接続点の電位は前記基準値を示す構成であってもよい。
【０１５８】
これによれば、スイッチがオフからオンになった瞬間に、前記光源を流れる電流に発生するオーバーシュートを低減するので、受信装置での受信エラーを低減することができる。なぜなら、照明光通信装置の電源回路が電流フィードバック型である場合、オーバーシュートの大きさが部分的なオン・デューティ比に依存し、オフの期間に出力電圧が徐々に上昇する特性を有している。ダイオードの帰還により、オフの期間に徐々に上昇する出力電圧に応じて基準値も上昇するので、オーバーシュートを適切に低減することができる。
【０１５９】
ここで、前記トランジスタ２は電界効果トランジスタであり、前記電流抑制回路１は、前記トランジスタ２のソースに接続され、前記トランジスタ２および前記スイッチＳＷと直列に接続されたソース抵抗と、出力端子、マイナス入力端子およびプラス入力端子を有する増幅器５とを有し、前記出力端子は前記トランジスタ２のゲートに接続され、前記マイナス入力端子は前記トランジスタ２と前記ソース抵抗との接続点に接続され、前記プラス入力端子は前記２つの抵抗同士の接続点および前記容量素子に接続されてもよい。
【０１６０】
ここで、前記トランジスタ２はバイポーラトランジスタであり、前記電流抑制回路１は、前記トランジスタ２のエミッタに接続され、前記トランジスタおよび前記スイッチと直列に接続されたエミッタ抵抗と、出力端子、マイナス入力端子およびプラス入力端子を有する増幅器５を有し、前記出力端子は前記トランジスタのベースに接続され、前記マイナス入力端子は前記トランジスタと前記エミッタ抵抗との接続点および前記容量素子に接続され、前記プラス入力端子は前記２つの抵抗同士の接続点に接続されてもよい。
【０１６１】
ここで、前記電流抑制回路１は、前記増幅器５に付加された利得調整回路と、前記増幅器５に付加された位相補償回路とを備えてもよい。
【０１６２】
ここで、前記電流抑制回路１は、さらに、前記２つの抵抗同士の接続点と前記プラス入力端子との間に挿入されたボルテージフォロワ回路を備えてもよい。
【０１６３】
ここで、前記制御回路６は、前記電流抑制回路１に印加される電圧を検出する検出部と、検出された電圧に応じて前記基準値を決定するＣＰＵとを備えてもよい。
【０１６４】
ここで、前記照明光通信装置は、直列接続された前記光源、前記スイッチおよび前記電流抑制回路１に電流を供給する電源回路５２ａを有し、前記電源回路５２ａは、供給する電流の平均値を一定にするためのフィードバック制御を行ってもよい。
【０１６５】
ここで、前記電源回路５２ａは、インダクタ８０およびスイッチ素子８１を有するＤＣ−ＤＣコンバーター６４を含み、前記スイッチ素子８１を流れる電流の大きさを検出し、検出した値と所定値との差分に応じて前記スイッチ素子８１のオンおよびオフを制御してもよい。
【０１６６】
また、実施の形態１〜６に係る通信モジュールは、照明装置に着脱可能な、照明光を変調する通信モジュール１０であって、前記照明装置の光源と直列に接続されるスイッチＳＷと、前記照明光を変調するために前記スイッチのオンおよびオフを制御する二値の通信信号を発生する信号発生回路ＳＧと、前記光源および前記スイッチと直列に接続され、可変の電流設定値を超えないように、前記光源を流れる電流を抑制する電流抑制回路１とを備える。
【０１６７】
これによれば、通信モジュールは、既設の照明器具に追加可能である。つまり、既設の照明器具をそのまま利用し、光通信機能を簡単に付加することができ、新たな光通信照明器具を設置する場合と比べて低コストで光通信機能を実現できる。また、スイッチがオフからオンになった瞬間に、前記光源を流れる電流に発生するオーバーシュートを低減するので、受信装置での受信エラーを低減することができる。
【０１６８】
（実施の形態７）
実施の形態７では、定電流フィードバック型の電源を用いて１００％変調の光通信をする場合でも、受信装置の受信エラーを生じさせにくく、低コスト化に適した照明光通信装置および通信モジュールを提供する。
【０１６９】
本実施の形態に係る照明光通信装置の一形態は、照明光を通信信号に従って変調する照明光通信装置であって、前記照明光を発する光源と、前記光源と直列に接続されたトランジスタと、二値の前記通信信号を発生する信号発生回路と、前記照明光の変調動作と前記光源を流れる電流の抑制動作とを前記トランジスタに兼用させる兼用制御回路とを備える。また、兼用制御回路は、既に説明した電流抑制回路の変形例でもある。
【０１７０】
また、本実施の形態に係る通信モジュールの一形態は、照明装置に着脱可能な、照明光を変調する通信モジュールであって、前記照明装置の光源と直列に接続されるトランジスタと、二値の前記通信信号を発生する信号発生回路と、前記照明光の変調動作と前記光源を流れる電流の抑制動作とを前記トランジスタに兼用させる兼用制御回路とを備える。
【０１７１】
本実施の形態に係る照明光通信装置および通信モジュールによれば、定電流フィードバック型の電源を用いて１００％変調の光通信をする場合でも、受信装置の受信エラーを生じさせにくいという効果がある。しかも、上記のトランジスタは、上記の変調動作をするスイッチ素子、および、上記の抑制動作をする電流抑制素子として兼用されるので、回路素子の増加を抑えることができ、低コスト化に適している。
【０１７２】
［７．１  照明光通信装置の構成］
まず、実施の形態７の照明光通信装置の構成について説明する。
【０１７３】
図５０Ａは、実施の形態７における照明光通信装置の構成例を示す回路図である。この照明光通信装置は、出力を定電流化する機能を有した電源回路５２ａと、平滑コンデンサ（平滑回路）６５と、負荷回路５３と、通信モジュール１０とを備える。通信モジュール１０は、トランジスタ２と、兼用制御回路１ｂを備える。
【０１７４】
電源回路５２ａは、整流ブリッジ６２、コンデンサ６３、ＤＣ−ＤＣコンバータ６４、検出抵抗６６、定電流フィードバック回路６７を備える。定電流フィードバック回路６７は、入力抵抗６８、増幅器６９、コンデンサ７０、抵抗７１および基準電圧源７２を備える。
【０１７５】
電源回路５２ａは、商用電源（例えば、交流１００Ｖ）を整流ブリッジ６２で全波整流
し、コンデンサ６３で平滑した後、ＤＣ−ＤＣコンバータ６４で所望の直流電圧に変換する。ＤＣ−ＤＣコンバータ６４の出力両端間に平滑コンデンサ６５が接続されている。また平滑コンデンサ６５と並列に、負荷回路５３と、兼用制御回路１ｂと、トランジスタ２の直列回路が接続されている。
【０１７６】
電源回路５２ａは、負荷回路５３を流れる電流を直接、或いは間接的に検出し、それら電流値を一定にするよう制御する機能を有する。この機能は、図５０Ａにおいては、負荷回路５３の電流を直接検出するための検出抵抗６６および定電流フィードバック回路６７による。定電流フィードバック回路６７は、増幅器６９と、増幅器６９のプラス入力端子に接続された基準電圧源７２と、増幅器６９のマイナス入力端子に接続された入力抵抗６８と、増幅器６９の出力端子と増幅器６９のマイナス入力端子間に接続された利得調整用の抵抗７１、および位相補償用のコンデンサ７０備える。定電流フィードバック回路６７は、検出抵抗６６の電圧降下と基準電圧源７２の電圧との高低を増幅器６９で比較し、その差分を増幅し、ＤＣ−ＤＣコンバータ６４の制御部に帰還する。つまり、検出抵抗６６の電圧降下と前記基準電圧が一致するよう、ＤＣ−ＤＣコンバータ６４に負帰還制御をかけている。また、増幅器６９の反転入力端子と出力端子の間に接続された抵抗７１と入力抵抗６８との分圧比で利得が設定され、抵抗７１と並列に設けられたコンデンサ７０は位相補償のための積分要素として機能する。
【０１７７】
平滑コンデンサ６５は、電源回路５２ａの出力間に接続され、電源回路５２ａの出力を平滑する。
【０１７８】
負荷回路５３は、電源回路５２ａの出力間に、直列接続された複数の発光ダイオードを含み、電源回路の出力が供給される。複数の発光ダイオードは、照明光を発する光源である。
【０１７９】
トランジスタ２は、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect
Transistor）であり、負荷回路５３と直列に接続される。このトランジスタ２は、照明
光の変調動作と、光源（つまり負荷回路５３）を流れる電流の抑制動作とに用いられる。ここで、変調動作は、照明光の変調であり、トランジスタ２において電源回路５２ａから負荷回路５３に供給される電流を断続することによる。また、抑制動作は、光源およびトランジスタ２を流れる電流が電流設定値を超えないように抑制することをいう。
【０１８０】
兼用制御回路１ｂは、照明光の変調動作と光源を流れる電流の抑制動作とをトランジスタ２に兼用させる。そのため、兼用制御回路１ｂは、信号発生回路ＳＧ、スイッチＳＷ、基準源４、制御回路６、抵抗Ｒ５、抵抗Ｒ６および増幅器７を備える。
【０１８１】
信号発生回路ＳＧは、照明光を変調するためにトランジスタ２のオンおよびオフを制御する二値の通信信号を発生する。通信信号は、トランジスタ２のゲートに直接入力されるのではなく、スイッチＳＷおよび増幅器７を介して間接的にトランジスタ２の制御端子に入力され、間接的にトランジスタ２をオンおよびオフする。この通信信号の変調方式は、既に説明した図１５と同じでよい。
【０１８２】
スイッチＳＷは、例えば、スイッチングトランジスタであり、そのゲートまたはベースには信号発生回路ＳＧからの２値の通信信号が入力され、通信信号に応じてオンおよびオフする。兼用制御回路１ｂのうちのスイッチＳＷおよび信号発生回路ＳＧは、照明光の変調動作を制御する変調制御回路として機能する。なお、スイッチＳＷは、サイリスタなどのスイッチング素子であってもよい。
【０１８３】
さらに、図５０Ｂを用いて照明光の変調動作について説明する。図５０Ｂは、図５０Ａ中の信号発生回路ＳＧの通信信号、スイッチＳＷおよびトランジスタ２の動作状態を表した真理値表を示す図である。「ＳＧ」は通信信号の論理値（ハイレベルまたはローレベル）を、「ＳＷ」はスイッチＳＷの状態（オンまたはオフ）を、「２」はトランジスタ２の状態（オンまたはオフ）を示す。ここでは通信信号は図１５の反転４ＰＰＭ信号であるものとする。
【０１８４】
通信信号がＬ（ローレベル）であるときは、スイッチＳＷはオンであり、トランジスタ２はオフであり、光源には電流が流れず消灯する。
【０１８５】
通信信号がＨ（ハイレベル）であるときは、スイッチＳＷはオフであり、トランジスタ２はオンであり、光源には電流が流れて点灯する。このように、２値の通信信号によるトランジスタ２のオンおよびオフにより、照明光が変調される。
【０１８６】
続けて、光源を流れる電流の抑制動作について説明する。図５０Ｂ中の「＊ＯＮ」の表記は次の意味である。すなわち、トランジスタ２は、完全オンの状態になるとは限らず、増幅器７のプラス入力端子とマイナス入力端子との間の誤差に応じて動的に完全オンあるいは不完全オンの状態になる。不完全オンの程度（つまりトランジスタ２のソース−ドレイン間抵抗の大きさ）は、上記の誤差に応じて定まる。これにより、トランジスタ２を流れる電流（つまり光源を流れる電流）は、電流設定値を超えないように抑制される。この電流設定値は、増幅器７のプラス入力端子に入力される基準値に応じて定まる。
【０１８７】
この抑制動作は、兼用制御回路１ｂのうちの信号発生回路ＳＧおよびスイッチＳＷを除く回路部分による。すなわち、兼用制御回路１ｂのうちの基準源４、制御回路６、抵抗Ｒ５、抵抗Ｒ６および増幅器７は、トランジスタ２に抑制動作をさせる電流抑制回路として機能する。
【０１８８】
基準源４は、増幅器７のプラス入力端子に基準値を出力する。基準値は、光源である負荷回路５３を流れる電流の上限（電流設定値）を規定する。例えば、基準値は電流設定値に比例する。また、基準源４は、基準値を固定値として出力してもよいし、信号発生回路ＳＧが発生する通信信号の配列パターン（例えばビットパターン）に応じて可変の基準値
を出力してもよい。
【０１８９】
抵抗Ｒ３は、負荷回路５３を流れる電流の大きさを検出するためのソース抵抗である。抵抗Ｒ３のソース側端子は、増幅器５のマイナス入力端子に接続される。
【０１９０】
増幅器７は、プラス入力端子に、分圧用の抵抗Ｒ５、Ｒ６を介して基準源４が接続され、マイナス入力端子にトランジスタ２のソースが接続される。増幅器７は、通信信号が点灯および消灯のうちの点灯を指示しているとき、光源を流れる電流が電流設定値を超えないようにトランジスタ２へのゲート信号またはベース信号のレベルを決定する。具体的には、増幅器７は、基準値と抵抗Ｒ３で検出された電流値との差分を増幅し、増幅した信号をトランジスタ２のゲートに出力する。
【０１９１】
制御回路６は、基準源４から可変の基準値を出力させるために、通信信号の配列パターンに応じて基準源４の基準値を変更する制御を行う。例えば、制御回路６は、通信信号の部分的なオン・デューティ比を算出し、算出した部分的なオン・デューティ比が第１の比率のとき前記基準値を第１の値にし、部分的なオン・デューティ比が前記第１の比率より大きい第２の比率のとき前記基準値を前記第１の値より小さい第２の値にする。このとき、制御回路６は、通信信号の部分的なオン・デューティ比に反比例するように、基準値を変更してもよい。「部分的なオン・デューティ比」は、例えば、直近のオフ期間と、当該オフ期間の直前のオン期間とを合わせた期間に対する当該オン期間の割合である。あるいは、「部分的なオン・デューティ比」は、通信信号のうちの直近のｎビットの移動平均値で代用してもよい。こうすれば、負荷回路５３を流れる電流に発生するオーバーシュートの大きさが部分的なオン・デューティ比に依存する場合に、オーバーシュートの抑制をより適切にすることができる。
【０１９２】
なお、図５０Ａにおいて、基準源４が固定の基準値を出力する場合、兼用制御回路１ｂは、制御回路６を備えなくてもよい。
【０１９３】
［７．２  照明光通信装置の動作］
以上のように構成された照明光通信装置の動作についてシミュレーション結果を用いて説明する。
【０１９４】
図５１〜図５４は、図５０Ａの兼用制御回路１ｂをシミュレーションした結果を示す。
【０１９５】
図５１は、図５０Ａの回路例に対する第１のシミュレーション結果を示す図である。図５１では、オン・デューティ比が６０％、７５％、９０％、１００％の時のＬＥＤ電流と出力電圧波形を示す。このシミュレーションでは、平滑コンデンサ６５の容量を２０ｕＦとし、スイッチＳＷを駆動する変調信号（つまり通信信号）の周波数を２．４ｋＨｚしている。同図に示すように、オン・デューティ比に関わらず、ＬＥＤ電流のオーバーシュートが抑制されているのが分かる。また、電圧波形も変動するが電流の変動ほど激しくはなく、ＬＥＤ負荷の動作抵抗が低いことを伺わせる。
【０１９６】
信号発生器ＳＧからの変調信号のオン・デューティ比に応じて、兼用制御回路１ｂの最適な電流設定値を求めた結果を図５２に示す。図５２は、図５０Ａの回路例に対する第２のシミュレーション結果を示す図である。このシミュレーションでも、平滑コンデンサ６５の容量を２０ｕＦとし、スイッチＳＷを駆動する変調信号の周波数を２．４ｋＨｚしている。図５２において、横軸のオン・デューティ比に応じて、電流設定値を図示したように可変すれば、オーバーシュートによるＬＥＤ電流の変動値が抑制され、また平均値はトランジスタ２を断続しない場合の値に維持できる。なお、図中の変動幅は、変調された矩形波状のＬＥＤ電流波形のオーバーシュート分を表している。ＬＥＤ電流の平均値は、オン・デュー
ティに関わらずほぼ一定となるので、照明光の明るさもオン・デューティに関わらずほぼ一定に維持される。また、変動幅が小さいことから、ＬＥＤ電流波形のオーバーシュートも抑えられてほぼ矩形波となるので、受信装置の受信エラーを防ぐことができる。なお、オン・デューティ100％（変調なし）で多少の変動が見られるが、変調を加えない元々の
波形に存在する高周波リップルによるものである。
【０１９７】
図５３は、図５０Ａの回路例に対する第３のシミュレーション結果を示す図である。このシミュレーションでも、平滑コンデンサ６５の容量を２０ｕＦとし、スイッチＳＷを駆動する変調信号の周波数を２．４ｋＨｚしている。図５３において、横軸のオン・デューティ比に応じて、出力電圧のピーク値と平均値はほぼ同じ値をとり、変動幅も小さく範囲に収まっている。
【０１９８】
さらに、兼用制御回路１ｂの回路損失を図５４に示す。図５４は、図５０Ａの回路例に対する第４のシミュレーション結果を示す図である。シミュレーションの条件は図５２、図５３と同じである。縦軸は兼用制御回路１ｂにおける回路損失を示す。図５４においてオン・デューティ比５０％〜９０％において、つまり、変調動作をしている場合の回路損失が低い値に収まっていることが分かる。
【０１９９】
［７．３  通信モジュール１０の構成例］
次に、着脱可能な通信モジュール１０について説明する。
【０２００】
図５０Ａにおいて通信モジュール１０は、端子Ｔ１およびＴ２を介して負荷回路５３の一端と電源回路５２ａの一端とに接続されている。端子Ｔ１およびＴ２は、端子台またはコネクタであってもよい。このように通信モジュール１０は、端子Ｔ１およびＴ２に着脱可能である。
【０２０１】
端子Ｔ１およびＴ２には、通信モジュール１０の代わりにショート線を接続することができる。図５０Ａにおいて、端子Ｔ１およびＴ２に、通信モジュール１０の代わりにショート線を接続した装置は、可視光通信機能を有しない照明装置として機能する。
【０２０２】
図５０Ａのような構成によれば、既設の光通信機能を持たない照明器具に搭載された電源回路およびＬＥＤ光源をそのまま利用し、簡単な回路部位（つまり通信モジュール１０）を後付で追加することにより光通信機能を付加することができる。
【０２０３】
以上説明してきたように、実施の形態７の照明光通信装置における兼用制御回路１ｂは、照明光の変調動作と前記光源を流れる電流の抑制動作とをトランジスタ２に兼用させる制御を行う。
【０２０４】
これによれば、抑制動作により電流波形の立ち上がりに生じるオーバーシュートを抑制するので、受信装置の受信エラーを生じさせにくいという効果がある。また、トランジスタ２は、上記の変調動作をするスイッチ素子、および、抑制動作をする電流抑制素子として兼用されるので、回路素子の増加を抑えることができる。
【０２０５】
なお、兼用制御回路１ｂは、通信信号に従って、トランジスタ２のゲートまたはベースに入力されるゲート信号またはベース信号を生成することによって、トランジスタ２に変調動作を実行させ、通信信号が点灯および消灯のうちの点灯を指示しているとき、光源を流れる電流が電流設定値を超えないようにゲート信号またはベース信号のレベルを決定してもよい。
【０２０６】
また、前記兼用制御回路１ｂは、光源を流れる電流の大きさを検出する電流検出回路（つまり抵抗Ｒ３）と、電流設定値に対応する基準値を出力する基準源４と、前記電流の大きさと前記基準値とが入力される２つの入力端子を有し、前記２つの入力端子間の誤差を増幅し、増幅した信号をゲート信号またはベース信号として出力する増幅器７と、２つの入力端子の少なくとも一方に結合され、通信信号が消灯を指示しているときに、誤差を実質的に０にするスイッチ回路(例えばスイッチＳＷ)とを備えていてもよい。ここで、誤差を実質的に０にするというのは、誤差が増幅器７の出力をローレベルにする値をいう。誤差を実質的に０にするというのは、例えば、マイナス入力端子とプラス入力端子とが同電位であってもよく、マイナス入力端子がプラス入力端子よりも高い電位であってもよい。
【０２０７】
また、上記のスイッチ回路は、スイッチトランジスタ（例えばスイッチＳＷ）を有し、スイッチトランジスタは、通信信号が消灯を指示しているときに導通することにより、２つの入力端子のうちの前記基準値に対応する入力端子のレベルを実質的に接地レベルにするようにしてもよい。ここで、実質的に接地レベルというのは、上記の誤差を実質的に０にするようなレベル、言い換えれば、増幅器７の出力をローレベルにするようなレベルをいう。例えば、実質的に接地レベルというのは、接地レベル（つまり０Ｖ）であってもよいし、接地レベルでなくてもマイナス入力端子と同じレベルまたは低いレベルであってもよい。
【０２０８】
ここで、スイッチトランジスタ（例えばスイッチＳＷ）の一端は、前記２つの入力端子のうちの前記基準値に対応する入力端子に接続され、前記スイッチトランジスタの他端は、実質的に接地電位である配線に接続されていてもよい（図５０Ａ参照）。
【０２０９】
ここで、兼用制御回路１ｂは、さらに、基準値に対応する入力端子と前記実質的に接地電位である配線との間に接続された抵抗素子（例えば抵抗１７）を備え、スイッチトランジスタ（例えばバルブＢ２）の一端は、前記２つの入力端子のうちの前記基準値に対応する入力端子に接続され、スイッチトランジスタの他端は、基準源に接続されていてもよい（図５７Ｃ参照）。
【０２１０】
（実施の形態８）
実施の形態７では、スイッチＳＷが増幅器７のプラス入力端子に接続された兼用制御回路１ｂの回路例を示した。これに対して、実施の形態８では、スイッチＳＷが増幅器７のマイナス入力端子に接続された兼用制御回路１ｂの回路例について説明する。
【０２１１】
実施の形態８における照明光通信装置の構成は、図５０Ａの通信モジュール１０を除く部分については同じである。以下、異なる点を中心に説明する。
【０２１２】
図５５は、実施の形態８における兼用制御回路１ｂを有する通信モジュール１０の構成例を示す図である。同図は、図５０Ａと比べて、スイッチＳＷがマイナス入力端子に接続されている点と、抵抗Ｒ８が追加されている点とが主に異なる。以下異なる点を中心に説明する。
【０２１３】
スイッチＳＷは、増幅器７の２つの入力端子のうちの、抵抗Ｒ３で検出される電流の大きさに対応する入力端子（つまりマイナス入力端子）と、実質的に基準値のレベルをもつ配線（つまり基準源４のプラス側の配線）とに接続される。図５５の信号発生回路ＳＧの通信信号、スイッチＳＷおよびトランジスタ２の動作状態は、図５０Ｂに示した真理値表と同じである。
【０２１４】
抵抗Ｒ８は、スイッチＳＷがオンのときに基準源４から抵抗Ｒ８および抵抗Ｒ３を介して接地線（端子Ｔ２に繋がる配線）へ流れる電流を制限するための抵抗である。
【０２１５】
図５５のスイッチＳＷは、通信信号が消灯を指示しているときに導通することにより、２つの入力端子のうちの前記電流の大きさに対応するマイナス入力端子のレベルを実質的に基準値のレベルにする。ここで、実質的に基準値のレベルにするというのは、上記の誤差を実質的に０にするようなレベル、言い換えれば、増幅器７の出力をローレベルにするようなレベルをいう。例えば、実質的に基準値のレベルというのは、基準値と同じレベルであってもよいし、プラス入力端子よりも高いレベルであってもよい。
【０２１６】
このように図５５の兼用制御回路１ｂは、通信信号が消灯を指示しているときに、光源を流れる電流の大きさに対応するマイナス入力端子を実質的に基準値のレベルにすることにより、トランジスタ２をオフにする。また、兼用制御回路１ｂは、通信信号が点灯を指示しているときにトランジスタ２をオンにする。
【０２１７】
これにより兼用制御回路１ｂはトランジスタ２に変調動作をさせることができる。
【０２１８】
以上のように構成された実施の形態８における照明光通信装置の動作についてシミュレーション結果を用いて説明する。
【０２１９】
図５６は、図５５の回路例に対する第１のシミュレーション結果を示す図である。図５６では、オン・デューティ比が６０％、７５％、９０％、１００％の時のＬＥＤ電流と出力電圧波形を示す。このシミュレーションでは、平滑コンデンサ６５の容量を２０ｕＦとし、スイッチＳＷを駆動する変調信号（つまり通信信号）の周波数を２．４ｋＨｚしている。同図は、図５１と類似の結果を示しており、オン・デューティ比に関わらず、ＬＥＤ電流のオーバーシュートが抑制されているのが分かる。また、電圧波形も変動するが電流の変動ほど激しくはなく、ＬＥＤ負荷の動作抵抗が低いことを伺わせる。
【０２２０】
以上説明してきたように、実施の形態８の照明光通信装置における兼用制御回路１ｂは、照明光の変調動作と前記光源を流れる電流の抑制動作とをトランジスタ２に兼用させる制御を行う。
【０２２１】
スイッチ回路（つまりスイッチングトランジスタであるスイッチＳＷ）は、通信信号が消灯を指示しているときに導通することにより、２つの入力端子のうちの前記電流の大きさに対応する入力端子のレベルを実質的に前記基準値のレベルにする。
【０２２２】
これによれば、兼用制御回路１ｂは、通信信号が消灯を指示しているときに、トランジスタ２をオフにする。これにより兼用制御回路１ｂは、トランジスタ２に変調動作をさせることができる。
【０２２３】
また、スイッチトランジスタ（図５５のスイッチＳＷまたは図５７ＡのバルブＢ２）の一端は、前記２つの入力端子のうちの前記電流の大きさに対応する入力端子に接続され、前記スイッチトランジスタの他端は、実質的に基準値のレベルをもつ配線に接続されていてもよい。
【０２２４】
（実施の形態９）
実施の形態９では、兼用制御回路１ｂのいくつかの構成例について説明する。
【０２２５】
実施の形態９における照明光通信装置の構成は、図５０Ａの通信モジュール１０を除く部分については同じである。以下、異なる点を中心に説明する。
【０２２６】
図５７Ａは、実施の形態９における兼用制御回路１ｂを含む通信モジュールの構成例を示す図である。
【０２２７】
図５７Ａの通信モジュール１０は、トランジスタ２と兼用制御回路１ｂとを備える。兼用制御回路１ｂは、信号発生回路ＳＧ、バルブＢ１、バルブＢ２、抵抗Ｒ３、抵抗Ｒ８、増幅器７、抵抗９ａ、抵抗１１ｒ、コンデンサ１２ｃ、増幅器１３ａ、抵抗１４、コンデンサ１５およびインバータ１６を備える。
【０２２８】
兼用制御回路１ｂのうちの信号発生回路ＳＧ、バルブＢ１、バルブＢ２およびインバータ１６を有する回路部分は、トランジスタ２に変調動作をさせる変調制御回路として機能する。
【０２２９】
信号発生回路ＳＧは、既に説明したので省略する。
【０２３０】
バルブＢ１は、例えば、スイッチングトランジスタ、サイリスタ等のスイッチング素子でよく、制御端子に入力される制御信号に応じて開または閉、つまり、非導通または導通の状態になる。バルブＢ１の制御端子には信号発生回路ＳＧからの通信信号が入力される。
【０２３１】
バルブＢ２は、バルブＢ１と同じ素子でよい。バルブＢ２の制御端子には信号発生回路ＳＧからインバータ１６を介して反転された通信信号が入力される。バルブＢ２は、増幅器７の２つの入力端子のうちの、光源を流れる電流の大きさに対応するマイナス入力端子と、実質的に基準値のレベルをもつ配線（つまり定電圧源４ａのプラス側配線）とに接続される。
【０２３２】
ここで、バルブＢ１、バルブＢ２、トランジスタ２の動作状態について図５７Ｂを用いて説明する。図５７Ｂは、図５７Ａ中の信号発生回路ＳＧからの通信信号、バルブＢ１、Ｂ２およびトランジスタ２の動作状態を表す真理値表を示す図である。「ＳＧ」は通信信号の論理値（ハイレベルまたはローレベル）を、「Ｂ１」はバルブＢ１の状態（オンまたはオフ）を、「Ｂ２」はバルブＢ２の状態（オンまたはオフ）を、「２」はトランジスタ２の状態（オンまたはオフ）を示す。通信信号がＬ（ローレベル）であるとき、バルブＢ１、バルブＢ２、トランジスタ２は、それぞれオフ、オン、オフであり、光源には電流が流れず消灯する。つまり、バルブＢ２は、通信信号が消灯を指示しているときに導通することにより、２つの入力端子のうちの前記電流の大きさに対応するマイナス入力端子のレベルを実質的に基準値のレベルにする。これにより増幅器７の出力信号がローレベルになりトランジスタ２はオフになる。
【０２３３】
通信信号がＨ（ハイレベル）であるとき、バルブＢ１、バルブＢ２、トランジスタ２は、それぞれオン、オフ、オンであり、光源には電流が流れ点灯する。
【０２３４】
これにより、２値の通信信号に応じたトランジスタ２のオンおよびオフにより、照明光が変調される。
【０２３５】
また、兼用制御回路１ｂのうちの部分信号発生回路ＳＧ、バルブＢ１、バルブＢ２およびインバータ１６を除く回路部分は、トランジスタ２に光源を流れる電流を抑制する電流抑制回路として機能する。
【０２３６】
抵抗Ｒ３は、トランジスタ２を流れる電流、つまり光源である負荷回路５３を流れる電流の大きさを検出するための抵抗である。
【０２３７】
抵抗Ｒ８は、バルブＢ２がオンのときに定電圧源４ａから抵抗Ｒ８および抵抗Ｒ３を介して接地線に流れる電流を制限するための抵抗である。
【０２３８】
抵抗９ａおよび抵抗１１ｒは、可変の基準源として機能する回路である。すなわち、抵抗９ａおよび抵抗１１ｒは、バルブＢ１がオンのときに、兼用制御回路１ｂに印加される電圧の大きさを検出する。つまり、バルブＢ１と抵抗１１ｒの接続点の電圧は、兼用制御回路１ｂに印加される電圧の大きさを示し、増幅器１３ａ(ここでは増幅器１３ａはバッファとして機能する)を介して増幅器７のプラス入力端子に基準値として入力される。兼用制御回路１ｂに
印加される電圧は、例えば、図５１または図５６の出力電圧のようにオン・デューティに応じて変化する。図５７Ａでは、兼用制御回路１ｂに印加される電圧を、可変の基準値として、増幅器７のプラス入力端子に入力している。この可変の基準値により、トランジスタ２に流れる電流の上限を示す電流設定値を出力電圧およびオン・デューティに応じた適切な値にすることができる。
【０２３９】
定電圧源４ａは、基準値以上の定電圧を発生する。
【０２４０】
抵抗１１ｒおよびコンデンサ１２ｃはフィルタとして機能し、増幅器１３ａはインピーダンス整合用のバッファとして機能する。抵抗１４およびコンデンサ１５はノイズカット用のフィルタとして機能する。
【０２４１】
以上のように、図５７Ａの兼用制御回路１ｂでは、バルブＢ２（例えばスイッチトランジスタ）は、前記通信信号が消灯を指示しているとき（通信信号がＬのとき）に、光源を流れる電流の大きさに対応するマイナス入力端子を実質的に基準値のレベルにすることにより、トランジスタをオフにする。これにより兼用制御回路１ｂは、トランジスタ２に変調動作をさせることができる。
【０２４２】
次に、兼用制御回路１ｂの変形例について説明する。
【０２４３】
図５７Ｃは、実施の形態９における兼用制御回路１ｂを含む通信モジュールの変形例を示す図である。また、図５７Ｄは、図５７Ｃ中の信号発生回路ＳＧからの通信信号、バルブＢ１、Ｂ２およびトランジスタ２の状態を示す真理値表を示す図である。
【０２４４】
図５７Ｃの兼用制御回路１ｂは、図５７Ａと比べてバルブＢ２の接続位置が異なる点と、抵抗１７が追加された点と、定電圧源４ａ、インバータ１６および抵抗Ｒ８が削除された点とが異なっている。以下異なる点を中心に説明する。
【０２４５】
バルブＢ２は、増幅器７の２つの入力端子のうちの基準値に対応するプラス入力端子と、増幅器１３ａの出力端子とに接続され、通信信号が消灯を指示しているとき（通信信号がＬのとき）はオフであることにより、２つの入力端子のうちの基準値に対応するプラス入力端子のレベルを、抵抗１７を介して実質的に接地レベルにする。つまり、通信信号が消灯を指示しているとき（通信信号がＬのとき）は、２つの入力端子の誤差が実質０になり、トランジスタ２がオフになる。
【０２４６】
一方、通信信号が点灯を指示しているとき（通信信号がＨのとき）は、図５７Ａと同様に、トランジスタ２は導通し、かつ電流抑制素子として機能する。
【０２４７】
次に、兼用制御回路１ｂの他の変形例について説明する。
【０２４８】
図５７Ｅは、実施の形態９における兼用制御回路１ｂを含む通信モジュールの他の変形例を示す図である。図５７Fは、図５７Ｅ中の信号発生回路ＳＧからの通信信号、バルブＢ１、Ｂ２、トランジスタ２２、バイポーラトランジスタ２０の状態を示す真理値表を示す図である。
【０２４９】
図５７Ｅは、図５７Ａと比べて、抵抗Ｒ３、Ｒ８、トランジスタ２、増幅器７の代わりに、バイポーラトランジスタ２０、２１、トランジスタ２２、バッファ２３ｂ、バッファ２４ｂ、抵抗２６を備える点が異なっている。以下、異なる点を主に説明する。
【０２５０】
バイポーラトランジスタ２０および２１は、カレントミラー回路を構成し、図５７Ａまたは図５７Ｂのトランジスタ２と同じ機能を果たす。すなわち、通信信号が消灯を指示しているとき（通信信号がＬのとき）は、トランジスタ２２がオフになり、カレントミラーのミラー側のトランジスタ２１のベース信号を実質０Ｖ（または０Ａ）になり、バイポーラトランジスタ２０がオフになる。このとき、バルブＢ１、Ｂ２は開いており（オフであり）、無駄な電流を流さない。また、通信信号が点灯を指示しているとき（通信信号がＨ）は、バルブＢ１、Ｂ２は閉じており（オンであり）、トランジスタ２２もオンである。このとき、増幅器１３ａの出力端子からの基準値は、バルブＢ２、抵抗２５を介してバイポーラトランジスタ２０のベースにベース信号として供給される。これにより、バイポーラトランジスタ２０は、基準値に対応する電流設定値を超えないようにバイポーラトランジスタ２０を流れる電流を抑制する。
【０２５１】
次に、図５７Ｃの兼用制御回路１ｂをシミュレーションした結果を図５８〜図６０を用いて説明する。
【０２５２】
図５８は、図５７Ｃの回路例に対する第１のシミュレーション結果を示す図である。図５８は、信号発生器ＳＧからの変調信号（つまり通信信号）のオン・デューティ比に応じて、兼用制御回路１ｂを流れる電流（つまりＬＥＤ電流と同じ）のピーク値、平均値、変動値（つまり変動幅）を示している。このシミュレーションでは、平滑コンデンサ６５の容量を２０ｕＦとし、変調信号の周波数を２．４ｋＨｚし、オン・デューティ比を５０％〜９０％に変化させている。ＬＥＤ電流のピーク値は、図５２に示した基準値に対応する電流設定値とほぼ等しい結果となっており、オーバーシュートが抑制されていることを示している。ＬＥＤ電流の平均値は、オン・デューティ比に関わらずほぼ一定、つまり人の見かけ上一定の明るさになっている。ＬＥＤ電流の変動値は、ほぼ０であり、オーバーシュートがほぼ除去されている。
【０２５３】
図５９は、図５７Ｃの回路例に対する第２のシミュレーション結果を示す図である。図５９は、オン・デューティ比を変化させたときのＬＥＤ電流のリップル率（変動率）を示す。シミュレーションの条件は図５８と同じである。同図のようにリップル率は２％より小さくなっている。なお、ここに記載したリップル率は、トランジスタ２がオンの期間に流れる、矩形波状のＬＥＤ電流の変動分を、平均電流値で除したもので、次のように定義している。
【０２５４】
リップル率＝（電流ピーク値−電流ボトム値）／（２×平均電流値）
【０２５５】
図６０は、図５７Ｃの回路例に対する第３のシミュレーション結果を示す図である。図６０は、オン・デューティ比を変化させたときの兼用制御回路１ｂの回路損失（つまり消費電力）を示す。シミュレーションの条件は図５８と同じである。同図のように回路損失は、０．５Ｗよりも低く抑えられている。これは、トランジスタ２を流れる電流をほぼ目標の電流設定値に制御することで、兼用制御回路１ｂでの余分な電力損の発生を抑えた事による効果である。
【０２５６】
つづいて、図５７Ｅの兼用制御回路１ｂをシミュレーションした結果を図６１〜図６３を用いて説明する。
【０２５７】
図６１は、図５７Ｅの回路例に対する第１のシミュレーション結果を示す図である。図６１は、信号発生器ＳＧからの変調信号のオン・デューティ比に応じて、兼用制御回路１ｂを流れる電流（つまりＬＥＤ電流と同じ）のピーク値、平均値、変動値（つまり変動幅）を示している。このシミュレーションでは、平滑コンデンサ６５の容量を２０ｕＦとし、変調信号の周波数を２．４ｋＨｚし、オン・デューティ比を５０％〜１００％に変化させている。ＬＥＤ電流のピーク値は、図５２に示した基準値に対応する電流設定値とほぼ等しい結果となっており、オーバーシュートが抑制されていることを示している。ＬＥＤ電流の平均値は、オン・デューティ比に関わらずほぼ一定、つまり人の見かけ上一定の明るさになっている。ＬＥＤ電流の変動値は、ほぼ０であり、オーバーシュートがほぼ除去されている。
【０２５８】
図６２は、図５７Ｅの回路例に対する第２のシミュレーション結果を示す図である。図６２は、オン・デューティ比を変化させたときのＬＥＤ電流のリップル率（変動率）を示す。シミュレーションの条件は図６１と同じである。同図のようにリップル率は１．５％以下になっている。なお、ここに記載したリップル率も図５９の場合と同じである。
【０２５９】
図６３は、図５７Ｅの回路例に対する第３のシミュレーション結果を示す図である。図６０は、オン・デューティ比を変化させたときの兼用制御回路１ｂの回路損失（つまり消費電力）を示す。シミュレーションの条件は図６１と同じである。同図のように回路損失は、０．７Ｗよりも低く抑えられている。これは、トランジスタ２を流れる電流をほぼ目標の電流設定値に制御することで、兼用制御回路１ｂでの余分な電力損の発生を抑えた事による効果である。
【０２６０】
次に、図５７Ａに示した兼用制御回路１ｂの変形例について説明する。
【０２６１】
図５７Ｇは、図５７Ａの兼用制御回路１ｂの変形例を含む通信モジュール１０の構成例を示す図である。図５７Ｇの兼用制御回路１ｂは、図５７Ａを元に、簡易化を兼ねて実用に適した構成にしたものである。図５７Ｇは、図５７Ａと比べて、次の点が異なる。すなわち、インピーダンス整合回路（増幅器１３ａ、抵抗１１ｒ、コンデンサ１２ｃ）を割愛するとともに、バルブ素子Ｂ1をＭＯＳＦＥＴに置き換え、ゲート抵抗Ｒｇ１、ゲート保護抵抗Ｒｇ２を付加して
いる。
【０２６２】
また、トランジスタ２がオフした期間の印加電圧（兼用制御回路１ｂに印加される電圧でオフ期間に徐々に上昇していく）が増幅器７のプラス入力端子に回り込むのを確実に防ぐため、信号発生回路ＳＧの信号の立ち上がりを遅らせる遅延回路Ｄｙを設け、その出力を上記ＭＯＳＦＥＴ（Ｂ１）のゲート抵抗Ｒｇ１に接続している。
【０２６３】
更に図５７Ｇでは、図５７ＡにおけるバルブＢ２を省略し、インバータ１６の出力端子を、抵抗１０を介して増幅器７のマイナス入力端子に接続するとともに、増幅器７の出力端子とマイナス入力端子間に、利得調整用の抵抗Ｒｆ、積分要素としてのコンデンサＣｆを接続することで、トランジスタ２のオン・オフに伴う過渡特性を調整することができる。特にコンデンサＣｆは、その容量値を変えることで、変調された矩形波状のＬＥＤ電流波形の立ち上がり時間を可変できるので、受信装置の受信感度に応じた適度の調整を行うのに好都合である。
【０２６４】
なお、端子Ｔ１とＴ２との間に設けたコンデンサＣoは、トランジスタ２のオフ動作に伴って生じる恐れのある寄生振動を抑制するもので、雑音低減や誤動作防止に有効である。
【０２６５】
（変形例）
次に、照明光通信装置の変形例について説明する。
【０２６６】
図６４は、実施の形態７における照明光通信装置の変形例を示す回路図である。同図の照明光通信装置は、図５０Ａと比べて、電源回路５２ａ内部の回路構成が異なっている。以下、異なる点を中心に説明する。
【０２６７】
図５０Ａの電源回路５２ａでは、定電流フィードバック回路６７により出力電流の平均値を定電流化するフィードバック制御をしているのに対して、図６４の電源回路５２ａでは、スイッチング電流のしきい値制御を行うように構成されている。
【０２６８】
図６４の電源回路５２ａは、整流ブリッジ６２、コンデンサ６３、ＤＣ−ＤＣコンバータ６４を備える。ＤＣ−ＤＣコンバータ６４は、インダクタ８０、スイッチ素子８１、ダイオード６６ｄ、抵抗８２、信号源８３、フリップフロップ８４、コンパレータ８５、定電圧源８６、コンデンサ８７、抵抗８８、ダイオード８９、ドライバ９０、ゲート抵抗９１を備える。
【０２６９】
インダクタ８０、スイッチ素子８１およびダイオード６６ｄは、ＤＣ−ＤＣコンバータ６４をバックコンバーターとして構成する基本的な回路要素である。
【０２７０】
スイッチ素子８１をオンおよびオフする制御は、信号源８３、フリップフロップ８４、コンパレータ８５およびその周辺の回路により行われ、スイッチ素子８１のスイッチング電流の閾値制御が行われる。即ち、当該スイッチング電流は負荷回路５３（発光ダイオード）を介する電流でもあり、閾値制御によって定電流フィードバックの代替機能が得られる。このようなＤＣ−ＤＣコンバータ６４の動作については、図３０Ｂの波形図を用いて既に説明した通りである。
【０２７１】
図６４および図３０Ｂにおけるスイッチング電流の閾値制御は、図５０Ａの定電流フィードバック制御を代用するものであり、出力電流の平均を一定化するように働く。これにより、図６４においても、図５０Ａと同様に、もし兼用制御回路１ｂがなければ、オーバーシュートの問題が発生する。しかし、図６４の構成では、図５０Ａと同様に、兼用制御回路１ｂを備えることにより、オーバーシュートを低減することができる。
【０２７２】
以上のように実施の形態７〜９に係る照明光通信装置は、照明光を通信信号に従って変調する照明光通信装置であって、照明光を発する光源と、前記光源と直列に接続されたトランジスタ２と、二値の前記通信信号を発生する信号発生回路ＳＧと、前記照明光の変調動作と前記光源を流れる電流の抑制動作とを前記トランジスタ２に兼用させる兼用制御回路１ｂとを備える。
【０２７３】
これによれば、トランジスタ２は、上記の変調動作をするスイッチ素子、および、上記の抑制動作をする電流抑制素子として兼用されるので、回路素子の増加を抑えることができる。抑制動作では、トランジスタ２がオフからオンになった瞬間に光源（つまり負荷回路５３）を流れる電流に発生するオーバーシュートを低減し、これにより受信装置での受信エラーを低減することができる。
【０２７４】
ここで、兼用制御回路１ｂは、前記通信信号に従って、前記トランジスタ２のゲートまたはベースに入力されるゲート信号またはベース信号を生成することによって、前記トランジスタ２に前記変調動作を実行させ、前記通信信号が点灯および消灯のうちの点灯を指示しているとき、前記抑制動作において前記光源を流れる電流が電流設定値を超えないように前記ゲート信号またはベース信号のレベルを決定してもよい。
【０２７５】
この構成によれば、上記のトランジスタは、前記ゲート信号またはベース信号のレベルに応じて、前記光源を流れる電流を抑制することができる。
【０２７６】
ここで、兼用制御回路１ｂは、前記光源を流れる電流の大きさを検出する電流検出回路Ｒ３と、前記電流設定値に対応する基準値を出力する基準源４と、前記電流の大きさと前記基準値とが入力される２つの入力端子を有し、前記２つの入力端子間の誤差を増幅し、増幅した信号を前記ゲート信号または前記ベース信号として出力する増幅器７と、前記２つの入力端子の少なくとも一方に結合され、前記通信信号が消灯を指示しているときに、前記誤差を実質的に０にするスイッチ回路とを備えてもよい。
【０２７７】
この構成によれば、前記通信信号が消灯を指示しているときに前記２つの入力端子間の誤差を実質的に０にすることにより、変調動作を可能にする。
【０２７８】
ここで、前記スイッチ回路は、スイッチトランジスタを有し、前記スイッチトランジスタは、前記通信信号が消灯を指示しているときに導通することにより、前記２つの入力端子のうちの前記基準値に対応する入力端子のレベルを実質的に接地レベルにしてもよい。
【０２７９】
この構成によれば、前記通信信号が消灯を指示しているときに、前記基準値に対応する入力端子実質的に接地レベルにすることにより、変調動作をすることができる。
【０２８０】
ここで、前記スイッチトランジスタの一端は、前記２つの入力端子のうちの前記基準値に対応する入力端子に接続され、前記スイッチトランジスタの他端は、実質的に接地電位である配線に接続されてもよい。
【０２８１】
ここで、兼用制御回路１ｂは、さらに、前記基準値に対応する入力端子と前記実質的に接地電位である配線との間に接続された抵抗素子１７を備え、前記スイッチトランジスタの一端は、前記２つの入力端子のうちの前記基準値に対応する入力端子に接続され、前記スイッチトランジスタの他端は、前記基準源に接続されてもよい。
【０２８２】
ここで、前記スイッチ回路は、スイッチトランジスタを有し、前記スイッチトランジスタは、前記通信信号が消灯を指示しているときに導通することにより、前記２つの入力端子のうちの前記電流の大きさに対応する入力端子のレベルを実質的に前記基準値のレベルにしてもよい。
【０２８３】
この構成によれば、前記通信信号が消灯を指示しているときに、前記電流の大きさに対
応する入力端子実質的に前記基準値のレベルにすることにより、変調動作をすることができる。
【０２８４】
ここで、前記スイッチトランジスタの一端は、前記２つの入力端子のうちの前記電流の大きさに対応する入力端子に接続され、前記スイッチトランジスタの他端は、実質的に基準値のレベルをもつ配線に接続してもよい。
【０２８５】
ここで、兼用制御回路１ｂは、さらに、前記増幅器の出力端子と、前記２つの入力端子のうち前記電流の大きさに対応する入力端子との間に接続された帰還コンデンサＣｆと、前記帰還コンデンサと並列に接続された帰還抵抗素子Ｒｆとを備えてもよい。
【０２８６】
この構成によれば、帰還抵抗素子Ｒｆにより利得調整でき、積分要素としてのコンデンサＣｆを備えるで、トランジスタ２のオン・オフに伴う過渡特性を調整することができる。特に帰還コンデンサＣｆは、その容量値に応じて、変調された矩形波状のＬＥＤ電流波形の立上り時間を規定できるので、受信装置の受信感度に応じた適度の調整を行うのに好都合である。
【０２８７】
ここで、兼用制御回路１ｂは、さらに、前記トランジスタの電源線側の端子と、接地線との間に接続されたコンデンサ素子Ｃｏを備えしてもよい。
【０２８８】
この構成によれば、トランジスタのオフ動作に伴って生じる恐れのある寄生ノイズを抑制することができ、ノイズ低減や誤動作防止に有効である。
【０２８９】
ここで、前記スイッチ回路は、前記２つの入力端子のうち前記基準値が入力される入力端子に接続され、前記通信信号に応じてオンおよびオフするスイッチ素子Ｂ１と、前記２つの入力端子のうち前記電流の大きさに対応する入力端子に接続された抵抗素子Ｒ１０と、前記通信信号を反転した反転信号を、前記抵抗素子を介して、前記電流の大きさに対応する入力端子に出力するインバータ１６とを備え、兼用制御回路１ｂは、さらに、前記信号発生回路から前記スイッチ素子に前記通信信号を伝達する信号線に挿入された遅延回路Ｄｙを備えてもよい。
【０２９０】
この構成によれば、信号発生回路ＳＧの通信信号または反転信号を遅らせる遅延回路を設け、遅延した通信信号をスイッチ素子Ｂ１の制御端子に出力する。これにより、トランジスタ２がオフした期間に兼用制御回路１ｂに印加される電圧（この電圧はオフ期間に除除に上昇する）が増幅器のプラス入力端子に回り込むのを確実に防ぐことができ、基準値化けを防止することができる。
【０２９１】
ここで、前記基準源は、前記通信信号のオン・デューティ比、または、兼用制御回路１ｂに印加される電圧に応じた可変の前記基準値を出力してもよい。
【０２９２】
この構成によれば、基準値を動的に最適化することができるので、電流抑制動作も最適化することができる。
【０２９３】
ここで、前記照明光通信装置は、直列接続された前記光源、前記トランジスタに電流を供給する電源回路を有し、前記電源回路は、供給する電流の平均値を一定にするためのフィードバック制御を行ってもよい。
【０２９４】
ここで、前記電源回路は、インダクタ８０およびスイッチ素子８１を有するバックコンバータであるＤＣ−ＤＣコンバーター６４を含み、前記スイッチング素子を流れる電流の大きさを検出し、検出した値と所定値との差分に応じて前記スイッチング素子のオンおよびオフを制御してもよい。
【０２９５】
この構成によれば、スイッチング電流の閾値制御を行うＤＣ−ＤＣコンバーターを電源回路として備える場合でも、オーバーシュートを効果的に低減することができる。
【０２９６】
また、各実施の形態に係る通信モジュールは、照明装置に着脱可能な、照明光を変調する通信モジュールであって、前記照明装置の光源と直列に接続されるトランジスタと、二値の前記通信信号を発生する信号発生回路と、前記照明光の変調動作と前記光源を流れる電流の抑制動作とを前記トランジスタに兼用させる兼用制御回路１ｂとを備える。
【０２９７】
これによれば、通信モジュールは、既設の照明器具に追加可能である。つまり、既設の照明器具をそのまま利用し、光通信機能を簡単に付加することができ、新たな光通信照明器具を設置する場合と比べて低コストで光通信機能を実現できる。また、スイッチがオフからオンになった瞬間に、前記光源を流れる電流に発生するオーバーシュートを低減するので、受信装置での受信エラーを低減することができる。また、トランジスタは、変調動作をするスイッチ素子、および、抑制動作をする電流抑制素子の両者の機能を有するので、回路素子の増加を抑えることができる。
【０２９８】
（実施の形態１０）
実施の形態１０では、可視光通信における受信エラーを低減できるとともに、安定した回路動作を実現できる照明光通信装置又は通信モジュールを提供する。
【０２９９】
実施の形態１０に係る照明光通信装置は、照明光を発する光源と、前記光源と直列に接続され、前記光源を流れる電流を断続するスイッチと、前記照明光を変調するために前記スイッチのオンおよびオフを制御する変調信号を生成する変調信号生成部と、前記光源及び前記スイッチと直列に接続され、電流設定値を超えないように前記光源を流れる電流を抑制する電流抑制回路と、前記電流設定値を変更する制御部とを備え、前記光源、前記スイッチ及び前記電流抑制回路は、この順に直列に接続されている。また、電流抑制回路はグラウンド電位に接続される。
【０３００】
また、実施の形態１０に係る通信モジュールは、照明装置に着脱可能な、照明光を変調する通信モジュールであって、前記照明装置が備える光源と直列に接続され、前記光源を流れる電流を断続するスイッチと、前記照明光を変調するために前記スイッチのオンおよびオフを制御する変調信号を生成する変調信号生成部と、前記光源及び前記スイッチと直列に接続され、電流設定値を超えないように前記光源を流れる電流を抑制する電流抑制回路とを備え、前記光源、前記スイッチ及び前記電流抑制回路は、この順に直列に接続されている。また、電流抑制回路はグラウンド電位に接続される。
【０３０１】
実施の形態１０照明光通信装置および通信モジュールによれば、可視光通信における受信エラーを低減できるとともに、安定した回路動作を実現できる。
【０３０２】
［１０．１  照明光通信装置の構成］
まず、実施の形態１０に係る照明光通信装置の構成を説明する。図６５は、実施の形態１０に係る照明光通信装置１００の構成を示すブロック図である。
【０３０３】
図６５に示す照明光通信装置１００は、照明光の強度を変調することによって信号を送信する可視光通信送信器として機能する。この照明光通信装置１００は、光源１０１と、電源回路１０２と、通信モジュール１０３と、調光制御部１０４とを備える。
【０３０４】
光源１０１は、１以上の発光素子（例えば、ＬＥＤ）を含み、照明光を発する。
【０３０５】
電源回路１０２は、光源１０１に電力を供給する。この電源回路１０２は、電源１１１と、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１２と、コンデンサ１１３と、検出抵抗１１４と、定電流フィードバック回路１１５とを備える。
【０３０６】
電源１１１は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１２に直流電圧を出力する。ＤＣ−ＤＣコンバータ１１２は、電源１１１から供給される直流電圧を所望の電圧Ｖ０に変換し、電圧Ｖ０を光源１０１へ出力する。コンデンサ１１３は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１２の出力端子間に接続される。
【０３０７】
検出抵抗１１４は、光源１０１に流れる電流を検出するために用いられる。定電流フィードバック回路１１５は、検出抵抗１１４を流れる電流、つまり光源１０１に流れる電流が一定となるようにＤＣ−ＤＣコンバータ１１２の出力電圧Ｖ０を制御する。
【０３０８】
また、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１２は、調光制御部１０４から出力される調光信号Ｓ３に基づき、出力電圧Ｖ０を制御する。
【０３０９】
通信モジュール１０３は、光源１０１及び電源回路１０２を含む照明装置に着脱可能である。照明装置に通信モジュール１０３が装着されていない状態では、光源１０１のカソードと、電源回路１０２のＧＮＤ端子とが短絡される。つまり、可視光通信に対応していない照明装置に通信モジュール１０３を装着することにより、当該照明装置で可視光通信機能を実現できる。
【０３１０】
通信モジュール１０３は、変調スイッチ１２１と、電流抑制回路１２２と、変調信号生成部１２３と、外部同期信号入力部１２４と、制御部１２５と、制御電源１２６と、電圧検出回路１２７と、駆動回路１２８とを備える。
【０３１１】
変調信号生成部１２３は、可視光通信で送信する通信信号に基づき変調信号を生成する。なお、変調信号生成部１２３は、照明光通信装置１００に固有のＩＤを示す変調信号を繰り返し発生してもよいし、外部の装置から入力された通信信号に応じて変調信号を発生してもよい。
【０３１２】
外部同期信号入力部１２４は、変調信号生成部１２３で生成された変調信号を制御部１２５に供給する。
【０３１３】
制御部１２５は、マイコン（例えばＣＰＵ）で構成され、外部同期信号入力部１２４から供給された変調信号に基づき二値の変調信号Ｓ１を生成し、生成した変調信号Ｓ１を、駆動回路１２８を介して変調スイッチ１２１の制御端子（ゲート端子）に供給する。
【０３１４】
制御電源１２６は、電源回路１０２から出力される電圧Ｖ０から制御部１２５の電源電圧を生成し、生成した電源電圧を制御部１２５に供給する。電圧検出回路１２７は、電源回路１０２の出力電圧Ｖ０を検出する。
【０３１５】
変調スイッチ１２１は、光源１０１と直列に接続され、電源回路１０２から光源１０１へ供給される電流を断続する。変調スイッチ１２１は、例えば、トランジスタ（例えばＭＯＳＦＥＴ）である。
【０３１６】
電流抑制回路１２２は、光源１０１及び変調スイッチ１２１と直列に接続され、光源１０１に流れる電流を抑制する。具体的には、電流抑制回路１２２は、電流設定値Ｉｓを超えないように光源１０１を流れる電流を抑制（クリップ）する。
【０３１７】
この電流抑制回路１２２は、ＭＯＳＦＥＴであるトランジスタ１３１と、電流設定回路１３２と、増幅器１３３と、トランジスタ１３１のソースに接続された抵抗である電流検出回路１３４とを含む。
【０３１８】
電流設定回路１３２は、増幅器１３３のプラス入力端子に基準値を出力する。基準値は、光源１０１を流れる電流の上限（電流設定値Ｉｓ）を規定する。例えば、基準値は電流設定値に比例する。また、電流設定回路１３２は、制御部１２５で生成される電流指令値Ｓ２に応じた可変の基準値を出力する。なお、電流設定回路１３２は、基準値を固定値として出力してもよい。
【０３１９】
トランジスタ１３１は、光源１０１及び変調スイッチ１２１に直列に接続され、光源１０１に流れる電流を基準値に基づいて抑制（クリップ）する。
【０３２０】
電流検出回路１３４は、光源１０１を流れる電流の大きさを検出するためのソース抵抗である。電流検出回路１３４のトランジスタ１３１側の端子は、増幅器１３３のマイナス入力端子に接続される。
【０３２１】
増幅器１３３のプラス入力端子は電流設定回路１３２に接続され、増幅器１３３のマイナス入力端子はトランジスタ１３１のソース端子に接続される。増幅器１３３は、電流設定回路１３２から出力される基準値と電流検出回路１３４で検出されて電流値との差分を増幅し、増幅した信号をトランジスタ１３１のゲートに出力する。
【０３２２】
なお、図６５に示す回路構成は一例であり、照明光通信装置１００は、図６５に示す全ての構成要素を備える必要はない。例えば、照明光通信装置１００は、調光制御部１０４及び電圧検出回路１２７の少なくとも一方を備えなくてもよい。
【０３２３】
また、電源回路１０２の構成も一例であり、この構成に限定されない。例えば、電源回路１０２は、検出抵抗１１４及び定電流フィードバック回路１１５を備えなくてもよい。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１２が定電流制御を行ってよい。例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１２は、スイッチング電流閾値制御を行ってもよい。または、電源回路１０２は、定電流制御の代わりに定電圧制御を行ってもよい。例えば、電源回路１０２は、検出抵抗１１４及び定電流フィードバック回路１１５の代わりに定電圧フィードバック回路を備えてもよいし、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１２が定電圧制御を行ってもよい。
【０３２４】
また、電流抑制回路１２２の構成も一例であり、光源１０１に流れる電流を抑制(クリップ)できる構成であればこれに限定されない。例えば、電流抑制回路１２２の代わりに図６６〜図６８に示す電流抑制回路１２２Ａ、１２２Ｂ又は１２２Ｃが用いられてもよい。なお、図６６〜図６８に示す端子Ｔ１は、変調スイッチ１２１に接続され、端子Ｔ２は、電源回路１０２のＧＮＤ端子に接続される。
【０３２５】
図６６に示す電流抑制回路１２２Ａは、バイポーラトランジスタ１４１及び１４２と、可変電圧源である電流設定回路１３２Ａと、抵抗１４３とを備える。バイポーラトランジスタ１４１及び１４２は、カレントミラー回路を構成する。バイポーラトランジスタ１４２を流れる電流は、電流設定回路１３２Ａから出力される電圧と抵抗１４３の抵抗値とで決まる。この電流のミラー比倍の電流（つまり電流設定値Ｉｓ）を超えない範囲で、バイポーラトランジスタ１４１は電流を流すことができる。電流設定回路１３２Ａは、制御部１２５から出力される電流指令値Ｓ２に応じて、出力電圧を変更する。
【０３２６】
図６７に示す電流抑制回路１２２Ｂは、バイポーラトランジスタ１５１と、エミッタ抵抗１５２と、バイアス抵抗１５３と、ツェナーダイオードである電流設定回路１３２Ｂとを備える。
【０３２７】
バイポーラトランジスタ１５１は、光源１０１及び変調スイッチ１２１と直列に接続される。バイポーラトランジスタ１５１のベース電圧（基準値）に応じて光源１０１に流れる電流が抑制される。
【０３２８】
エミッタ抵抗１５２は、光源１０１を流れる電流（つまりエミッタ抵抗１５２を流れる電流）の大きさを検出するための抵抗である。
【０３２９】
バイアス抵抗１５３は、バイポーラトランジスタ１５１のベース電圧をバイアスするための抵抗である。
【０３３０】
電流設定回路１３２Ｂは、制御部１２５から出力される電流指令値Ｓ２に応じた基準値をバイポーラトランジスタ１５１のベースに出力する。
【０３３１】
図６８に示す電流抑制回路１２２Ｃは、三端子レギュレータ１６１と検出抵抗である電流設定回路１３２Ｃとを備える。
【０３３２】
三端子レギュレータ１６１は、入力端子ＩＮと出力端子ＯＵＴとが光源１０１及び変調スイッチ１２１と直列に接続され、調整端子ＡＤＪに入力される電圧に応じて、入力端子ＩＮと出力端子ＯＵＴとの間を流れる電流を抑制する。
【０３３３】
電流設定回路１３２Ｃは、光源１０１を流れる電流（つまり電流設定回路１３２Ｃを流れる電流）の大きさを検出するための抵抗である。また、電流設定回路１３２Ｃは可変抵抗であり、その抵抗値は、制御部１２５から出力される電流指令値Ｓ２に応じて変更される。また、電流設定回路１３２Ｃは、三端子レギュレータ１６１の出力端子ＯＵＴと端子Ｔ２との間に接続され、端子Ｔ２は、三端子レギュレータ１６１の調整端子ＡＤＪに接続される。
【０３３４】
［１０．２  基本動作］
以下、照明光通信装置１００の基本動作を説明する。図６９は、照明光通信装置１００の基本動作を示す図である。図６９に示すように、変調信号Ｓ１に応じて変調スイッチ１２１がオン／オフする。ここで用いられている変調方式は、例えば、ＪＥＩＴＡ−ＣＰ１２２３で規定されている１−４ＰＰＭ伝送方式に準拠する。具体的には、２ビットのデータが４スロットのパルスに変換される。常に、この４スロットのうち３スロットはハイレベル（オン）であり、１スロットがローレベル（オフ）である。
【０３３５】
また、図６９の例では、電流指令値Ｓ２は一定であり、電流設定値Ｉｓは一定である。
【０３３６】
ここで、可視光通信のための変調が行われた場合、変調スイッチ１２１がオンした直後に、図６９の点線で示すように、光源１０１に流れる電流であるＬＥＤ電流が瞬間的に増加するオーバーシュートが発生する。このオーバーシュートの発生により、可視光受信器において信号を正しく受信できない場合が発生するという問題がある。
【０３３７】
一方で、実施の形態１０に係る照明光通信装置１００では、電流抑制回路１２２を設けることにより、ＬＥＤ電流の最大値が電流設定値Ｉｓに制限される。これにより、図６９に示すようにオーバーシュートの発生が抑制される。これにより、可視光通信における受信エラーを低減できる。
【０３３８】
なお、図６５に示す定電流フィードバック回路１１５も、ＬＥＤ電流を一定にする機能を有するが、この定電流フィードバック回路１１５による定電流制御は比較的時定数が大きい制御である。つまり、この定電流制御は、所定期間における平均電流を一定にする制御であり、図６９に示すような瞬間的に発生するオーバーシュートを抑制することはできない。
【０３３９】
さらに、実施の形態１０では、図７０に示すように、電源回路１０２の電源端子とＧＮＤ端子との間に、光源１０１、変調スイッチ１２１及び電流抑制回路１２２がこの順に直列に接続される。一方で、光源１０１、変調スイッチ１２１及び電流抑制回路１２２の接続形態として、図７１に示す照明光通信装置１００Ａのように、光源１０１、電流抑制回路１２２及び変調スイッチ１２１の順に接続されることも考えられる。
【０３４０】
しかしながら、図７１の接続形態では、電流抑制回路１２２が電源回路１０２のＧＮＤ端子と接続されないため、動作が不安定になるという課題がある。具体的には、変調スイッチ１２１がオフの状態では、電流抑制回路１２２のＧＮＤ（Ｖ１）が浮いた（フローティング）状態となるため、ＧＮＤの電位変動が大きくなる。一方、実施の形態１０では、図７０に示す接続形態を用いることで、電流抑制回路１２２が常にＧＮＤ端子と接続されるので、変調スイッチ１２１の状態によらず安定した動作を向上できる。
【０３４１】
特に、可変の電流設定値Ｉｓを用いる場合には、図７１の接続形態では微少電流を高精度に制御できず、電流設定値Ｉｓを高精度に制御することが困難である。一方で、図７０に示す接続形態を用いることで、微少電流を高精度に制御できるので電流設定値Ｉｓを高精度に制御できる。さらに、実施の形態１０では、電流指令値Ｓ２を生成するマイコンである制御部１２５のＧＮＤ（制御電源１２６のＧＮＤ）と、電流抑制回路１２２のＧＮＤとが共通になることで、電流設定値Ｉｓをより高精度に制御できる。
【０３４２】
なお、図７０及び図７１に示す信号発生回路１２９は、照明光を変調するために変調スイッチ１２１のオンおよびオフを制御する二値の変調信号Ｓ１を発生する回路であり、図６５に示す変調信号生成部１２３、外部同期信号入力部１２４、制御部１２５及び駆動回路１２８を含む。
【０３４３】
なお、上記説明では、変調方式として、オフ期間においてＬＥＤ電流を完全に遮断する１００％変調方式を用いているが、オフ期間においてオン期間よりＬＥＤ電流を低くする方式が用いられてもよい。ただし、１００％変調方式では、上述したオーバーシュートが特に顕著になる。よって、実施の形態１０の手法は、１００％変調方式を用いる場合に特に有効である。
【０３４４】
以上のように実施の形態１０に係る照明光通信装置１００は、照明光を発する光源１０１と、光源１０１と直列に接続され、光源１０１を流れる電流を断続する変調スイッチ１２１と、照明光を変調するために変調スイッチ１２１のオンおよびオフを制御する変調信号Ｓ１を生成する変調信号生成部１２３と、光源１０１及び変調スイッチ１２１と直列に接続され、電流設定値Ｉｓを超えないように光源１０１を流れる電流を抑制する電流抑制回路１２２と、電流設定値Ｉｓを変更する制御部１２５とを備え、光源１０１、変調スイッチ１２１及び電流抑制回路１２２は、この順に直列に接続されている。
【０３４５】
これにより、電流抑制回路１２２によりオーバーシュートの発生を抑制できるので、可視光通信における受信エラーを低減できる。また、光源１０１、変調スイッチ１２１及び電流抑制回路１２２がこの順に直列接続されることで、変調スイッチ１２１の状態によらず電流抑制回路１２２にＧＮＤ電位が供給される。よって、安定した回路動作を実現できる。
【０３４６】
また、照明光通信装置１００は、電流設定値Ｉｓを変更することで各状態に適正した電流設定値Ｉｓを設定できる。さらに、変調スイッチ１２１の状態によらず電流抑制回路１２２にＧＮＤ電位が供給されることで、高精度な制御が要求される電流設定値Ｉｓの制御を安定して行える。
【０３４７】
また、実施の形態１０に係る通信モジュール１０３は、照明装置に着脱可能な、照明光を変調する通信モジュール１０３であって、照明装置が備える光源１０１と直列に接続され、光源１０１を流れる電流を断続する変調スイッチ１２１と、照明光を変調するために変調スイッチ１２１のオンおよびオフを制御する変調信号Ｓ１を生成する変調信号生成部１２３と、光源１０１及び変調スイッチ１２１と直列に接続され、電流設定値Ｉｓを超えないように光源１０１を流れる電流を抑制する電流抑制回路１２２とを備え、光源１０１、変調スイッチ１２１及び電流抑制回路１２２は、この順に直列に接続されている。
【０３４８】
これにより、電流抑制回路１２２によりオーバーシュートの発生を抑制できるので、可視光通信における受信エラーを低減できる。また、光源１０１、変調スイッチ１２１及び電流抑制回路１２２がこの順に直列接続されることで、変調スイッチ１２１の状態によらず電流抑制回路１２２にＧＮＤ電位が供給される。よって、安定した回路動作を実現できる。
【０３４９】
［１０．３  電流設定値の第１の制御例］
以下では、電流設定値Ｉｓの制御例について説明する。なお、以下では電流設定値Ｉｓの制御する複数の方法を述べるが、以下のいずれかの方法のみが用いられてもよいし、複数の方法を組み合わせて用いてもよい。
【０３５０】
図７２は、電流設定値Ｉｓの第１の制御例を示す図である。第１の制御例では、制御部１２５は、変調スイッチ１２１のオフ期間（変調信号Ｓ１のロー期間）の長さに応じて電流指令値Ｓ２（電流設定値Ｉｓ）を変更する。具体的には、制御部１２５は、オフ期間が長いほど電流設定値Ｉｓを高く設定する。つまり、制御部１２５は、オフ期間が第１の長さの場合、電流設定値Ｉｓを第１の値に設定し、オフ期間が第１の長さより長い第２の長さの場合、電流設定値Ｉｓを第１の値より高い第２の値に設定する。例えば、４ＰＰＭを用いる場合において、１スロットに相当する期間をＴ０とし、２スロットに相当する期間をＴ１とした場合、制御部１２５は、Ｔ０より長くかつＴ１より短い閾値よりオフ期間が短い場合、電流設定値Ｉｓを第１の値に設定し、オフ期間が上記閾値より長い場合、電流設定値Ｉｓを第１の値より高い第２の値に設定する。
【０３５１】
または、制御部１２５は、変調信号Ｓ１の部分的なオン・デューティ比を算出し、算出した部分的なオン・デューティ比に応じて電流指令値Ｓ２（電流設定値Ｉｓ）を変更してもよい。具体的には、制御部１２５は、部分的なオン・デューティ比が高いほど電流設定値Ｉｓを低く設定する。つまり、制御部１２５は、部分的なオン・デューティ比に反比例するように電流設定値Ｉｓを設定してもよい。言い換えると、制御部１２５は、部分的なオン・デューティ比が第１の比率のとき電流設定値Ｉｓを第１の値に設定し、部分的なオン・デューティ比が第１の比率より大きい第２の比率のとき電流設定値Ｉｓを第１の値より小さい第２の値に設定する。
【０３５２】
ここで、「部分的なオン・デューティ比」とは、所定の期間における変調信号Ｓ１のオン（ハイ）期間の割合である。例えば、「部分的なオン・デューティ比」は、直近のオフ期間と、当該オフ期間の直前のオン期間とを合わせた期間に対する当該オン期間の割合である。あるいは、「部分的なオン・デューティ比」は、変調信号Ｓ１のうちの直近のｎビットの移動平均値であってもよい。
【０３５３】
ここで、オーバーシュートの大きさは、オフ期間の長さ（部分的なオン・デューティ比）に依存する。よって、オフ期間の長さ（部分的なオン・デューティ比）に応じて、電流設定値Ｉｓを変更することにより、オーバーシュートの抑制をより適切に行うことができる。
【０３５４】
また、オフ期間の長さ（部分的なオン・デューティ比）が可変である場合には、オフ期間が長いほど平均輝度値が減少するため、平均輝度値を一定にするためには、オフ期間が長い場合にはオン期間の輝度値を増加させる必要がある。上述した電流設定値Ｉｓの制御を行うことで、このような輝度値の制御を行う場合にも適切に電流設定値Ｉｓを変更できる。
【０３５５】
［１０．４  電流設定値の第２の制御例］
図７３は、電流設定値Ｉｓの第２の制御例を示す図である。第２の制御例では、制御部１２５は、調光信号Ｓ３に応じて電流指令値Ｓ２（電流設定値Ｉｓ）を変更する。例えば、調光信号Ｓ３は、ユーザにより調光（明るさの変更）操作が行われた際に、調光制御部１０４により生成される。電源回路１０２は、この調光信号Ｓ３に応じて出力電圧Ｖ０を変更することにより、光源１０１に流れる電流を変更する。これにより、照明光の明るさが変更される。
【０３５６】
図７３は、減光操作が行われた場合の例を示す。制御部１２５は、調光信号Ｓ３により減光が指示された場合に、電流指令値Ｓ２（電流設定値Ｉｓ）を低くする。つまり、制御部１２５は、光源１０１の調光レベルに応じて電流設定値Ｉｓを設定する。具体的には、制御部１２５は、調光レベルが高い（明るい）ほど電流設定値Ｉｓを高く設定する。つまり、制御部１２５は、調光レベルが第１のレベルの場合、電流設定値Ｉｓを第１の値に設定し、調光レベルが第１のレベルより高い第２のレベルの場合、電流設定値Ｉｓを第１の値より高い第２の値に設定する。
【０３５７】
このような電流設定値Ｉｓの制御を行うことで、調光レベルに応じて適切に電流設定値Ｉｓを変更できる。
【０３５８】
また、図７３に示すように、制御部１２５は、調光信号Ｓ３により減光が指示されたタイミングから緩やかに電流指令値Ｓ２を減少させる。これにより、調光レベル（明るさ）の変更に追従して電流指令値Ｓ２を減少させることができるので、急激に電流指令値Ｓ２が減少することによる損失の増大を抑制できる。
【０３５９】
［１０．５  電流設定値の第３の制御例］
図７４は、電流設定値Ｉｓの第３の制御例を示す図である。第３の制御例では、制御部１２５は、電流検出回路１３４で検出されたＬＥＤ電流（光源１０１に流れる電流）の検出結果であるＬＥＤ電流検出値Ｓ４に応じて電流指令値Ｓ２（電流設定値Ｉｓ）を変更する。具体的には、制御部１２５は、ＬＥＤ電流が小さいほど電流設定値Ｉｓを低く設定する。つまり、制御部１２５は、ＬＥＤ電流が第１の電流値の場合、電流設定値Ｉｓを第１の値に設定し、ＬＥＤ電流が第１の電流値より小さい第２の電流値の場合、電流設定値Ｉｓを第１の値より低い第２の値に設定する。
【０３６０】
これにより、例えば、図７４に示すように調光レベルが変更された場合に、調光レベルに応じて適切に電流設定値Ｉｓを変更できる。また、図７２で説明したいように、オフ期間の長さ（部分的なオン・デューティ比）に応じて輝度値（ＬＥＤ電流）を変更する場合においても、適切に電流設定値Ｉｓを変更できる。これにより、調光時等の損失の増加を抑制できる。
【０３６１】
また、図７４に示すように、ＬＥＤ電流を検出するタイミングは、オーバーシュートが発生しておらず、電流値が安定しているタイミングが好ましい。例えば、図７５に示すように、電流検出回路１３４は、変調信号Ｓ１の立ち上がりエッジ（変調スイッチ１２１がオンしたタイミング）から予め定められた遅延時間Ｔｄが経過した後のタイミングで、ＬＥＤ電流を検出する。これにより、精度よくＬＥＤ電流を検出できる。
【０３６２】
なお、図６５では、電流抑制回路１２２内の電流検出回路１３４をＬＥＤ電流の検出にも流用しているが、電流抑制回路１２２内の電流検出回路１３４とは別に電流検出回路が設けられ、当該電流検出回路による検出結果が上記制御に用いられてもよい。
【０３６３】
［１０．６  電流設定値の第４の制御例］
図７６は、電流設定値Ｉｓの第４の制御例を示す図である。第４の制御例では、制御部１２５は、電圧検出回路１２７で検出された電圧Ｖ０の検出結果であるＬＥＤ電圧検出値Ｓ５に応じて電流指令値Ｓ２（電流設定値Ｉｓ）を変更する。ここで電圧Ｖ０は、光源１０１に印加される電圧である。具体的には、制御部１２５は、電圧Ｖ０が小さいほど電流設定値Ｉｓを低く設定する。つまり、制御部１２５は、電圧Ｖ０が第１の電圧値の場合、電流設定値Ｉｓを第１の値に設定し、電圧Ｖ０が第１の電圧値より小さい第２の電圧値の場合、電流設定値Ｉｓを第１の値より低い第２の値に設定する。
【０３６４】
ここで、電圧Ｖ０は、ＬＥＤ電流と同様の傾向で変化する。よって、上記制御により、第３の制御例と同様の効果を実現できる。
【０３６５】
なお、電圧検出のタイミングを、ＬＥＤ電流の検出の場合と同様に制御してもよい。つまり、図７５の場合と同様に、電圧検出回路１２７は、変調信号Ｓ１の立ち上がりエッジ（変調スイッチ１２１がオンしたタイミング）から予め定められた遅延時間Ｔｄが経過した後のタイミングで電圧Ｖ０を検出してもよい。
【０３６６】
［１０．７  照明光通信装置の使用例］
以下、照明光通信装置１００の使用例を説明する。図７７は、照明光通信装置１００の使用例を示す図である。例えば、図７７に示すように、照明光通信装置１００は、ＲＧＢ投光器である。ユーザがスマートフォン等の可視光受信器で照明光通信装置１００により照射された光を撮影することで、当該可視光受信器は可視光信号を受信する。
【０３６７】
図７８は、ＲＧＢ投光器である照明光通信装置１００の外観を示す図である。
【０３６８】
図７９は、照明光通信装置１００の別の使用例を示す図である。例えば、図７９に示すように、照明光通信装置１００は、ＲＧＢスポットライトである。ユーザがスマートフォン等の可視光受信器で照明光通信装置１００により照射された光を撮影することで、当該可視光受信器は可視光信号を受信する。
【０３６９】
（実施の形態１１）
図１Ａ等の電流抑制回路１内の制御回路６は、アナログ回路として構成可能であるし、デジタル回路として構成可能である。実施の形態１１では、制御回路６をデジタル回路として構成した一例について説明する。
【０３７０】
実施の形態１１に係る照明光通信装置の一形態は、照明光を発する光源と、前記光源と直列に接続され、前記光源を流れる電流を断続するスイッチと、前記照明光を変調するために前記スイッチのオンおよびオフを制御する二値の通信信号を発生する信号発生回路と、前記光源および前記スイッチと直列に接続され、基準値に対応する電流設定値を超えないように、前記光源を流れる電流を抑制する電流抑制回路とを備え、前記電流抑制回路は、前記基準値を出力する基準源と、前記光源および前記スイッチと直列に接続され、前記光源に流れる電流を前記基準値に基づいて抑制するトランジスタと、前記通信信号のうちのｎ（ｎは２以上の整数）ビットデータをシフトしながら保持するシフトレジスタを有する制御回路とを備え、前記制御回路は、前記ｎビットデータに基づいて前記通信信号の部分的なオン・デューティ比を算出し、算出した部分的なオン・デューティ比に応じて前記基準値を決定する。
【０３７１】
［１１．１  照明光通信装置の構成］
実施の形態１１の照明光通信装置の全体構成は図１Ａに示した照明光通信装置と同じでよいし、図８０に示す照明光通信装置と同じでもよい。
【０３７２】
図８０は、実施の形態１１における照明光通信装置の変形例を示す回路図である。図８０は、図６４と比べて、通信モジュール１０の内部構成が異なるが、電源回路５２ａは同じである。図８０の通信モジュールは、図１Ａにおいて既に説明した通りである。また、電源回路５２ａは、図６４において既に説明した通りである。
【０３７３】
［１１．２  電流抑制回路１の変形例］
次に、電流抑制回路１の第１〜第３の変形例について説明する。
【０３７４】
図１Ａまたは図８０における電流抑制回路１は、この構成に限定されるものではなく図２〜図４に示した第１〜第３変形例のように構成してもよいし、図８１または図８２のように構成してもよい。
【０３７５】
図８１は、図１Ａまたは図８０における電流抑制回路１の第４変形例を示す回路図である。図８１に示した電流抑制回路１は、ＭＯＳＦＥＴであるトランジスタ２と、ソースに接続された抵抗３と、基準源４と、制御回路６とを備える。基準源４は、定電圧源４ａ、分圧抵抗Ｒ１、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、および、分圧比を切替えるためのスイッチ素子Ｓ０１〜Ｓ０３で構成される。
【０３７６】
制御回路６は、通信信号の信号配列に応じて適切な基準電圧の値を算出するか、或いは予め構築された対応テーブルから適切な基準電圧の値を選択して、スイッチ素子Ｓ０１〜Ｓ０３を切替えてもよい。分圧回路の抵抗器及びスイッチ素子の数が多いほど、微細な基準電圧の切り替えが可能となる。
【０３７７】
図８２は、図１Ａまたは図８０における電流抑制回路１の第５変形例を示す回路図である。図８２の電流抑制回路１は、ＭＯＳＦＥＴであるトランジスタ２と、ソースに接続された抵抗３と、基準源４と、制御回路６とを備える。基準源４は、定電圧源４ａ、分圧抵抗Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３、Ｒ１４、および、分圧比を切替えるためのスイッチ素子Ｓ０１、Ｓ０２とで構成される。
【０３７８】
基準源４のプラス電位側は、抵抗Ｒ１１を介して誤差増幅器のプラス入力端子に接続される。当該接続点と基準電圧のマイナス電位側の間に、抵抗Ｒ１２、Ｒ１３、Ｒ１４の直列回路を設け、これらのうちの１つ、或いは２つを短絡するスイッチ素子Ｓ０１、Ｓ０２を接続して構成される。
【０３７９】
図８２の制御回路６は、図８１と同じでよい。
【０３８０】
［１１．３  制御回路６の構成例］
次に、通信信号の信号配列に応じて、基準源４の基準値を変更する制御を行う制御回路６の構成について、図８３、図８４Ａ〜図８４Ｃを用いてより詳しく説明する。すなわち、制御回路６は、通信信号のうちのｎ（ｎは２以上の整数）ビットデータをシフトしながら保持するシフトレジスタを有し、当該ｎビットデータに基づいて通信信号の部分的なオン・デューティ比を算出し、算出した部分的なオン・デューティ比に応じて基準値を決定する構成例について説明する。
【０３８１】
図８３は、図１Ａまたは図８０における制御回路６および信号発生回路ＳＧの構成例を示すブロック図である。同図において制御回路６は、シフトレジスタ６ａ、演算部６ｂ、補正部６ｃ、換算部６ｄおよび基準値設定部６ｅを備える。
【０３８２】
シフトレジスタ６ａは、信号発生回路ＳＧが発生する通信信号のうちのｎ（ｎは２以上の整数）ビットデータをシフトしながら保持する。
【０３８３】
演算部６ｂは、シフトレジスタ６ａに保持されたｎビットデータに基づいて通信信号の部分的なオン・デューティ比を算出する。部分的なオン・デューティ比は、例えば、（ｉ）直近のオフ期間（ビット０が連続する期間）と、当該オフ期間の直前のオン期間（ビット１が連続する期間）とを合わせた期間に対する当該オン期間の割合でよい。あるいは、部分的なオン・デューティ比」は、（ｉｉ）通信信号のうちの直近のｎビットの移動平均値で代用してもよいし、ｎビット中の所定ビット数の移動平均値でもよい。
【０３８４】
演算部６ｂは、部分的なオン・デューティ比として移動平均値を求める場合は、シフトレジスタ６ａのｎビットに対して単純に加算平均を求めればよい。
【０３８５】
補正部６ｃは、演算部６ｂに算出された部分的なオン・デューティ比に対して補正を行う。上記の（ｉ）（ｉｉ）等の算出方法が異なれば、算出結果も異なるので、補正部６ｃにより補正する。
【０３８６】
換算部６ｄは、補正後の部分的なオン・デューティ比を、対応する適切な基準値に換算する。つまり、換算部６ｄは、補正後の部分的なオン・デューティ比に応じて適切な基準値を決定する。
【０３８７】
基準値設定部６ｅは、決定された基準値を基準源４に設定する。つまり、基準値設定部６ｅは、決定された基準値を基準源４が出力するように、基準源４を制御する。
【０３８８】
次に信号発生回路ＳＧの構成例について説明する。
【０３８９】
図８３において信号発生回路ＳＧは、信号源６ｆ、判別部６ｇ、待機制御部６ｈおよび駆動部６ｉを備える。
【０３９０】
信号源６ｆは、通信信号を発生する。例えば、信号源６ｆは、照明光通信装置のＩＤを含む通信信号を繰り返し発生してもよいし、照明光通信装置のＩＤを含むととともに外部
からの情報を変調した通信信号を発生してもよい。
【０３９１】
判別部６ｇは、信号源６ｆから出力された最新ビットが「１」であるか否かを判別する。もし、最新ビットの直前のビットが０であれば、信号源６ｆから出力された最新ビットによって、光源である負荷回路５３の電流波形に立ち上がりエッジが発生することになる。もし、最新ビットの直前のビットが１であれば、信号源６ｆから出力された最新ビットの区間、光源である負荷回路５３の導通状態が継続することになる。
【０３９２】
待機制御部６ｈは、判別部６ｇによって最新ビットが「１」であると判定された場合、当該最新ビットによるスイッチＳＷの駆動、つまり当該最新ビットをスイッチＳＷのゲートに出力する動作を、制御回路６からレディ信号を受信するまで待機させる。この待機は、光源である負荷回路５３の電流波形に立ち上がりエッジが発生する前に、電流抑制回路１において、当該立ち上がりエッジの直前の部分的なオン・デューティ比に応じた基準値の設定を完了させるためである。
【０３９３】
駆動部６ｉは、制御回路６からレディ信号を受信したタイミングで、上記の最新ビット「１」をスイッチＳＷのゲートに出力する。
【０３９４】
なお、判別部６ｇは、信号源６ｆから出力された最新ビットが「１」であるか否かを判別する代わりに、信号源６ｆから出力された最新の２ビットが「０１」であるか否かを判別、つまり、最新ビットが１でその直前のビットが０であるか否かを判別してもよい。こうすれば、判別部６ｇは、信号源６ｆから出力された最新ビットによって、光源である負荷回路５３の電流波形に立ち上がりエッジが発生するか否かを判別することになる。
【０３９５】
続いて、制御回路６の動作例についてより詳細に説明する。
【０３９６】
図８４Ａは、図１Ａにおける制御回路の処理例を示すフローチャートである。図８４Ａにおいて、照明光通信装置における可視光通信の開始時（例えば、照明光通信装置の電源投入時）に、制御回路６は、まず、シフトレジスタ６ａを初期化（例えばリセット）し（Ｓ４０）、基準源４に基準値の初期値を設定する（Ｓ４１）。この初期値は、例えば、通信信号の平均的なオン・デューティ比７５％に対応する基準値でよい。
【０３９７】
制御回路６は、信号発生回路ＳＧの信号源６ｆがシリアルに発生する通信信号の１ビットをシフトレジスタ６ａに入力すると（Ｓ４２）、入力された１ビットが１であるか否かを判定する（Ｓ４３）。
【０３９８】
入力された１ビットが１であると判定された場合、制御回路６は、シフトレジスタ６ａが保持するｎビットデータの平均値を、部分的なオン・デューティ比として求める（Ｓ４４）。この平均値は、シリアルデータである通信信号のｎビットを図８４Ａのループ処理（Ｓ４２〜Ｓ４７）毎にシフトし求める移動平均値である。さらに、制御回路６は、移動平均値を補正し（Ｓ４５）、補正結果から基準値を求めて当該基準値を基準源４に設定し（Ｓ４６）、信号発生回路ＳＧにレディ信号を出力する（Ｓ４７）。このレディ信号の出力により、ステップＳ４２で入力された１ビットがスイッチＳＷのゲートに出力される。ステップＳ４６において、補正を加えた移動平均値の値から電流抑制回路１の電流設定値および基準値を求めるのは、後述する関係式（２）を用いて算出するか、あるいは、予め数値テーブルを用意しておいてもよい。この数値テーブルは、例えば、補正後の移動平均値と基準値を対応させたテーブルでよい。
【０３９９】
次に、シフトレジスタ６ａの構成例について説明する。図８４Ｂは、制御回路６内のシフトレジスタ６ａの構成例を示す説明図である。図８４Ｂでは、８ビットのシフトレジスタ６ａを例示している。このシフトレジスタ６ａは、１ビットデータを入力するためのシリアルイン端子と、８ビットデータを出力するためのパラレルアウト端子と、１ビットデータを出力するためにシリアルアウト端子とを有している。保持される８ビットデータにおいて、シリアルイン端子側から順にビットｂ１、ｂ２、・・・、ｂ８と呼ぶ。ビットｂ１は、信号源６ｆから出力された最新ビットである。シリアルイン端子から最新ビットがビットｂ１に入力されたタイミングでは、スイッチＳＷのゲートにはビットｂ２が入力されている。ビットｂ１がスイッチＳＷのゲートに出力されるのは、図８４ＡのステップＳ４７のレディ信号が出力されたタイミングである。
【０４００】
次に、図８４ＡのステップＳ４５における補正の具体例について説明する。
【０４０１】
図８４Ｃは、図８４ＡのステップＳ４５の補正例を示すフローチャートである。ステップＳ４４で移動平均値が求められたとき、シフトレジスタ６ａの最新ビットｂ１は、ステップＳ４３において判別されたように、１である。図８４Ｃにおいて、制御回路６は、まず最新ビットｂ１の直前のビットｂ２が０であれば（Ｓ１１：ｙｅｓ）、移動平均値に係数ｋ１を掛け（Ｓ１２）、さらにビットｂ２の直前のビットｂ３が０であれば（Ｓ１３：ｙｅｓ）、もう一度係数ｋ１を掛ける（Ｓ１４）。つまり、制御回路６は、シフトレジスタ６ａの末尾から１ビット目ｂ１が１であり、かつ、２ビット目ｂ２以降が１ビット以上連続する０である場合、移動平均値に１より小さい係数ｋ１を、連続する０のビット数と同じ数だけ累乗する。ここで、係数ｋ１は、例えば０．９でよい。
【０４０２】
次に、ステップＳ１１でｎｏの場合、制御回路６は、ビットｂ３が１であれば（Ｓ１５：ｙｅｓ）、移動平均値に係数ｋ２を掛け（Ｓ１６）、さらにビットｂ４が１であれば（Ｓ１７：ｙｅｓ）、もう一度係数ｋ２を掛ける（Ｓ１８）。つまり、制御回路６は、シフトレジスタ６ａの末尾から１ビット目ｂ１が１であり、かつ、２ビット目ｂ２または３ビット目ｂ３以降に１ビット以上連続する１である場合、移動平均値に１より大きい係数ｋ２を、ビットｂ２またはｂ３以降に連続する１のビット数と同じ数だけ累乗する。ここで、係数ｋ２は、例えば１．０３でよい。
【０４０３】
このような補正によって、想定されるデータ配列すべてにおける移動平均値を、概ね０．５〜０．９の範囲に収めることができる。上記の補正方法はあくまで一つの事例であり、必要なダイナミック性に応じた選択が必要である。特に掛け合わせる係数は、用いられるデータ伝送形式や電源回路条件などによって変わるので、実際の条件下における妥当性の検討が必要となる。
【０４０４】
このような構成により、負荷回路５３を流れる電流に発生するオーバーシュートの抑制をより適切にすることができる。
【０４０５】
［１１．４  照明光通信装置の動作］
以上のように構成された照明光通信装置の動作については、例えば図５〜図１４に示したシミュレーション結果が該当する。実施の形態１等と同じ動作をする。
【０４０６】
以上のように実施の形態１１に係る照明光通信装置は、照明光を発する光源５３と、前記光源と直列に接続され、前記光源を流れる電流を断続するスイッチＳＷと、前記照明光を変調するために前記スイッチのオンおよびオフを制御する二値の通信信号を発生する信号発生回路ＳＧと、前記光源および前記スイッチＳＷと直列に接続され、基準値に対応する電流設定値を超えないように、前記光源を流れる電流を抑制する電流抑制回路１とを備え、前記電流抑制回路１は、前記基準値を出力する基準源４と、前記光源および前記スイッチと直列に接続され、前記光源に流れる電流を前記基準値に基づいて抑制するトランジスタ２と、前記通信信号のうちのｎ（ｎは２以上の整数）ビットデータをシフトしながら保持するシフトレジスタ６ａを有する制御回路６とを備え、前記制御回路６は、前記ｎビットデータに基づいて前記通信信号の部分的なオン・デューティ比を算出し、算出した部分的なオン・デューティ比に応じて前記基準値を決定する。
【０４０７】
これによれば、スイッチＳＷがオフからオンになった瞬間に光源（つまり負荷回路５３）を流れる電流に発生するオーバーシュートを低減し、これにより受信装置での受信エラーを低減することができる。しかも、シフトレジスタを用いて部分的なオン・デューティ比を算出し、算出した部分的なオン・デューティ比に応じて前記基準値を決定するので、基準値をより動的に適切な値にすることができる。
【０４０８】
ここで、前記制御回路６は、前記部分的なオン・デューティ比が第１の比率のとき前記基準値を第１の値にし、部分的なオン・デューティ比が前記第１の比率より大きい第２の比率のとき前記基準値を前記第１の値より小さい第２の値にし、前記第２の値に対応する前記電流設定値は、前記第１の値に対応する電流設定値よりも小さくしてもよい。
【０４０９】
これによれば、オーバーシュートの大きさが部分的なオン・デューティ比に依存する場合に、オーバーシュートの抑制を適切にすることができる。
【０４１０】
ここで、前記制御回路６は、前記電流設定値が部分的なオン・デューティ比に反比例するように前記基準値を変更してもよい。
【０４１１】
ここで、前記制御回路は、次式を満たすように前記基準値を変更してもよい。
【０４１２】
Ｉ１＝（Ｉａｖｅ／ＯＮｄ）×１００
【０４１３】
ここで、Ｉ１は前記電流設定値であり、Ｉａｖｅは前記スイッチの断続による照明光の変調をしない場合の前記光源を流れる平均電流であり、ＯＮｄは前記通信信号の部分的なオン・デューティ比（単位は％）である。
【０４１４】
これによれば、オーバーシュートを抑制し、かつ、照明光を変調していないときの照明光の明るさと、照明光を変調しているときの照明光の明るさとを、人の見かけ上ほぼ同等にすることができる。
【０４１５】
ここで、前記制御回路は、次式を満たすように前記基準値を変更しても良い。
【０４１６】
（Ｉａｖｅ／ＯＮｄ）×１００ ≦ Ｉ１ ＜ Ｉｐ
【０４１７】
ここで、Ｉａｖｅは前記スイッチの断続による照明光の変調をしない場合の前記光源を流れる平均電流であり、ＯＮｄは前記通信信号の部分的なオン・デューティ比であり、Ｉ１は前記電流設定値であり、Ｉｐは前記電流抑制回路が抑制しない場合に前記光源を流れる電流のピーク値である。
【０４１８】
ここで、前記制御回路６は、前記シフトレジスタ６ａの末尾から所定ビット数のデータに対して移動平均値を、部分的なオン・デューティ比として算出し、前記シフトレジスタに保持されたｎビットデータのビットパターンに基づいて前記移動平均値を補正し、補正した移動平均値に対応する基準値を決定してもよい。
【０４１９】
これによれば、スイッチがオフからオンになった瞬間に前記光源を流れる電流に発生するオーバーシュートを低減するので、受信装置での受信エラーを低減することができる。なぜなら、照明光通信装置の電源回路が電流フィードバック型である場合、オーバーシュートの大きさが部分的なオン・デューティ比に依存し、オフの期間に出力電圧が徐々に上昇する特性を有している。ダイオードの帰還により、オフの期間に徐々に上昇する出力電圧に応じて基準値も上昇するので、オーバーシュートを適切に低減することができる。
【０４２０】
ここで、前記制御回路６は、前記移動平均値の補正において、前記シフトレジスタの末尾から１ビット目が１であり、かつ、２ビット目以降が１ビット以上連続する０である場合、前記移動平均値に１より小さい係数を、連続する０のビット数と同じ数だけ累乗してもよい。
【０４２１】
ここで、前記制御回路６は、前記移動平均値の補正において、前記シフトレジスタ６ａの末尾から１ビット目が１であり、かつ、２ビット目または３ビット目以降が１ビット以上連続する１である場合、前記移動平均値に１より大きい係数を、連続する１のビット数と同じ数だけ累乗してもよい。
【０４２２】
ここで、前記制御回路６は、部分的なオン・デューティ比として、前記移動平均値を算出する代わりに、Ｎ（Ｎは２以上の整数）値パルス位置変調された前記通信信号の平均的なオン・デューティ比である（１−（１／Ｎ））×１００（％）を用いてもよい。
【０４２３】
ここで、前記通信信号はＮ（Ｎは４以上の整数）値パルス位置変調されており、前記シフトレジスタ６ａのビット数および前記移動平均値の対象となるビット数は、Ｎビット以上であってもよい。
【０４２４】
ここで、前記基準源４は、固定電圧を発生する定電圧源４ａと、前記定電圧源を分圧する複数の抵抗素子（例えばＲ１、Ｒ６〜Ｒ７、Ｒ１１〜Ｒ１４のいくつか）と、前記抵抗素子と直列または並列に接続された１つ以上のスイッチ素子（例えばＳ０１〜Ｓ０３のいくつか）とを備え、前記制御回路６は、補正した値に応じて前記１つ以上のスイッチ素子のオンおよびオフを制御してもよい。
【０４２５】
ここで、前記照明光通信装置は、直列接続された前記光源、前記スイッチおよび前記電流抑制回路に電流を供給する電源回路５２ａを有し、前記電源回路５２ａは、供給する電流の平均値を一定にするためのフィードバック制御を行ってもよい。
【０４２６】
ここで、前記電源回路５２ａは、インダクタ８０およびスイッチ素子８１を有するＤＣ−ＤＣコンバーター６４を含み、前記スイッチ素子８１を流れる電流の大きさを検出し、検出した値と所定値との差分に応じて前記スイッチ素子８１のオンおよびオフを制御してもよい。
【０４２７】
また、実施の形態１１に係る通信モジュールは、照明装置に着脱可能な、照明光を変調する通信モジュール１０であって、前記照明装置の光源と直列に接続されるスイッチＳＷと、前記照明光を変調するために前記スイッチのオンおよびオフを制御する二値の通信信号を発生する信号発生回路ＳＧと、前記光源および前記スイッチＳＷと直列に接続され、前記光源を流れる電流を抑制する電流抑制回路１とを備え、前記電流抑制回路１は、前記基準値を出力する基準源４と、前記光源および前記スイッチと直列に接続され、前記光源に流れる電流を前記基準値に基づいて抑制するトランジスタ２とを備え、前記通信信号の先頭ｎ（ｎは２以上の整数）ビットデータをシフトしながら保持するシフトレジスタ６ａを有する制御回路６とを備え、前記制御回路６は、前記ｎビットデータに基づいて前記通信信号の部分的なオン・デューティ比を算出し、算出した部分的なオン・デューティ比に応じて前記基準値を決定する。
【０４２８】
これによれば、通信モジュールは、既設の照明器具に追加可能である。つまり、既設の照明器具をそのまま利用し、光通信機能を簡単に付加することができ、新たな光通信照明器具を設置する場合と比べて低コストで光通信機能を実現できる。また、スイッチがオフからオンになった瞬間に、前記光源を流れる電流に発生するオーバーシュートを低減するので、受信装置での受信エラーを低減することができる。
【０４２９】
（実施の形態１２）
実施の形態１２では、１００％変調の光通信をする場合でも、電源投入時の過電圧保護回路の誤動作を防止する照明光通信装置および通信モジュールについて説明する。
【０４３０】
一般に、電源回路の出力電圧は無負荷状態では高くなる。また、電源回路は、出力電圧が過電圧保護レベルを超えると動作を停止する過電圧保護回路を備えることが多い。可視光通信で１００％の変調をする場合、電源投入時に電源回路の出力電圧または出力電流が立ち上がるまでの立ち上げ時間において、変調動作が開始するまでスイッチ素子がオフ（つまり無負荷状態）になり、出力電圧が上昇し、過電圧保護レベルを超えてしまい、電源回路が停止する可能性がある。つまり、無負荷状態に起因して過電圧保護回路が誤動作して電源が停止する可能性がある。
【０４３１】
例えば、既存の照明器具に、可視光通信する通信モジュールを後付けする場合は、電源回路内の過電圧保護回路が動作する可能性がある。また、電源回路を設計する場合、過電圧保護回路のマージン設計が難しくなるという問題がある。
【０４３２】
そこで、実施の形態１２に係る照明光通信装置の一形態は、照明光の点灯と消灯の２状態を２値の通信信号に対応させる変調を行う照明光通信装置であって、過電圧保護回路を有する電源回路と、前記電源回路に接続され前記照明光を発する光源と、前記光源と直列に接続された第１スイッチ素子と、２値の前記通信信号を発生する信号発生回路と、電源投入後の期間であって前記信号発生回路が前記通信信号を発生する動作を開始するまでの期間に、前記第１スイッチ素子をオンにするバイアス電圧を、前記第１スイッチ素子の制御端子に供給するバイアス回路と、前記第１スイッチ素子の制御端子に接続され、前記通信信号に従ってオンおよびオフする第２スイッチ素子とを備える。バイアス回路は、既に説明した電流抑制回路の変形例でもある。
【０４３３】
また、実施の形態１２に係る通信モジュールの一形態は、照明装置が発する照明光の点灯と消灯の２状態を２値の通信信号に対応させる変調を行い、照明装置に着脱可能な通信モジュールであって、前記照明装置の光源に直列に接続され前記照明光を発する光源と、前記光源と直列に接続された第１スイッチ素子と、２値の前記通信信号を発生する信号発生回路と、電源投入後でかつ前記信号発生回路が前記通信信号を発生する動作を開始するまで、前記第１スイッチ素子をオンにするバイアス電圧を、前記第１スイッチ素子の制御端子に供給するバイアス回路と、前記第１スイッチ素子の制御端子に接続された第２スイッチ素子であって、前記信号発生回路が動作を開始した後は、前記通信信号に従ってオンおよびオフする第２スイッチ素子とを備える。
【０４３４】
本実施の形態に係る照明光通信装置および通信モジュールによれば、電源投入時の過電圧保護回路の誤動作を防止することができる。
【０４３５】
［１２．１  照明光通信装置の構成例］
まず、実施の形態１２における照明光通信装置の回路構成の例について説明する。
【０４３６】
図８５は、実施の形態１２における照明光通信装置の構成例を示す回路図である。この照明光通信装置は、出力を定電流化する機能を有した電源回路５１ａと、平滑コンデンサ（平滑回路）６５と、負荷回路５３と、通信モジュール１０とを備える。
【０４３７】
電源回路５１ａは、整流ブリッジ６２、コンデンサ６３、ＤＣ−ＤＣコンバータ６４、検出抵抗６６、定電流フィードバック回路６７を備える。定電流フィードバック回路６７は、入力抵抗６８、増幅器６９、コンデンサ７０、抵抗７１および基準電圧源７２を備える。
【０４３８】
電源回路５１ａは、商用電源（例えば、交流１００Ｖ）を整流ブリッジ６２で全波整流し、コンデンサ６３で平滑した後、ＤＣ−ＤＣコンバータ６４で所望の直流電圧に変換する。ＤＣ−ＤＣコンバータ６４の出力両端間に平滑コンデンサ６５が接続されている。つまり、電源回路５１ａの電源線と接地線との間に平滑コンデンサ６５が接続されている。電源回路５１ａの電源線と接地線との間に負荷回路５３と第１スイッチ素子２ａとが直列に接続されている。
【０４３９】
電源回路５１ａは、負荷回路５３を流れる電流を直接、或いは間接的に検出し、それら電流値を一定にするよう制御する機能を有する。この機能は、図８５においては、負荷回路５３の電流を直接検出するための検出抵抗６６および定電流フィードバック回路６７による。定電流フィードバック回路６７は、増幅器６９と、増幅器６９のプラス入力端子に接続された基準電圧源７２と、増幅器６９のマイナス入力端子に接続された入力抵抗６８と、増幅器６９の出力端子と増幅器６９のマイナス入力端子間に接続された利得調整用の抵抗７１、および位相補償用のコンデンサ７０備える。定電流フィードバック回路６７は、検出抵抗６６の電圧降下と基準電圧源７２の電圧との高低を増幅器６９で比較し、その差分を増幅し、ＤＣ−ＤＣコンバータ６４の制御部に帰還する。つまり、検出抵抗６６の電圧降下と前記基準電圧が一致するよう、ＤＣ−ＤＣコンバータ６４に負帰還制御をかけている。また、増幅器６９のマイナス入力端子と出力端子の間に接続された抵抗７１と入力抵抗６８との分圧比で利得が設定され、抵抗７１と並列に設けられたコンデンサ７０は位相補償のための積分要素として機能する。
【０４４０】
平滑コンデンサ６５は、電源回路５１ａの電源線と接地線との間に接続され、電源回路５１ａの出力を平滑する。
【０４４１】
負荷回路５３は、直列接続された複数の発光ダイオードを含む。複数の発光ダイオードは、照明光を発する光源である。この照明光には、２値の通信信号により変調される。
【０４４２】
通信モジュール１０は、バイアス回路１ｃ、第１スイッチ素子２ａ、第２スイッチ素子３ａ、インバータ５ａおよび信号発生回路ＳＧを備える。
【０４４３】
第１スイッチ素子２ａは、光源である負荷回路５３と直列に接続され、オンおよびオフすることにより光源が発する照明光を１００％変調する。ここでいう１００％変調は、点灯状態、消灯状態の２状態で照明光を変調することをいう。図８５の第１スイッチ素子２ａは、ノーマリオフ型のスイッチトランジスタである。つまり、第１スイッチ素子２ａのソースとゲート間に閾値以上の電圧が印加されていないときは、オフの状態になる。この第１スイッチ素子２ａの一端は負荷回路５３に接続される。第１スイッチ素子２ａの他端は接地線に接続される。第１スイッチ素子２ａの制御端子は、第２スイッチ素子３ａに接続され、バイアス回路１ｃからのバイアス電圧が入力される。
【０４４４】
バイアス回路１ｃは、照明光通信装置の電源投入後の期間であって信号発生回路ＳＧが通信信号を発生する動作を開始するまでの期間に、第１スイッチ素子２ａをオンにするバイアス電圧を、第１スイッチ素子２ａの制御端子に供給する。このバイアス電圧により、当該期間に電源回路５１ａが無負荷状態になるのを回避し、電源回路５１ａの出力電圧が上昇し、過電圧保護レベルを超えるのを防止している。
【０４４５】
第２スイッチ素子３ａは、通信信号に従ってオンおよびオフする。具体的には、第２スイッチ素子３ａは、ノーマリオフ型のトランジスタである。第２スイッチ素子３ａの一端は、第１スイッチ素子２ａの制御端子に接続される。第２スイッチ素子３ａの他端は、接地線に接続される。第２スイッチ素子３ａの制御端子は、インバータ５ａを介して信号発生回路ＳＧに接続され、反転された通信信号が入力される。
【０４４６】
これにより、通信信号がローレベルのとき、第２スイッチ素子３ａはオンであり、第１スイッチ素子２ａの制御端子はローレベルである。その結果、第１スイッチ素子２ａはオフである。
【０４４７】
また、通信信号がハイレベルのとき、第２スイッチ素子３ａはオフであり、第１スイッチ素子２ａの制御端子はバイアス電圧のレベルが維持される。その結果、第１スイッチ素子２ａがオンである。
【０４４８】
また、電源投入後の上記の期間では、インバータ５ａの出力レベルが低いので第２スイッチ素子３ａはオフであり、第１スイッチ素子２ａの制御端子はバイアス電圧のレベルになる。バイアス電圧は、電源投入から出力電圧が立ち上がるに連れて上昇するので、信号発生回路ＳＧの動作開始前に第１スイッチ素子２ａをオンにする。その結果、電源投入時の上記期間では第１スイッチ素子２ａがオンである。
【０４４９】
このように、バイアス電圧により第１スイッチ素子２ａはノーマリオフ型のスイッチであるけれども、上記期間では見かけ上はノーマリオンとして振る舞うので、電源投入時の無負荷状態が解消される。その結果、電源投入時に過電圧保護回路の誤動作を防止することができる。また、過電圧保護レベルのマージンおよびマージン設計の自由度を大きくすることができる。
【０４５０】
信号発生回路ＳＧは、２値の通信信号を発生する。この通信信号は、例えば、ＪＥＩＴＡ−ＣＰ１２２３で規定されている反転４ＰＰＭ信号であってもよい。
【０４５１】
［１２．２  バイアス回路１ｃの構成例］
図８５に示すようにバイアス回路１ｃは、第１抵抗素子６ｒ、第２抵抗素子７ｒ、コンデンサ８、抵抗４ｒを備える。
【０４５２】
第１抵抗素子６ｒおよび第２抵抗素子７ｒは、電源回路５１ａの電源線と接地線との間に直列に接続される。第１抵抗素子６ｒと第２抵抗素子７ｒとの接続点は、第１スイッチ素子２ａの制御端子に電気的に結合され、つまり、入力用の抵抗４ｒを介して接続される。バイアス電圧は、第１抵抗素子６ｒおよび第２抵抗素子７ｒからなる分圧回路の分圧値として容易に生成することができる。
【０４５３】
また、電源回路５１ａの電源線から、第１抵抗素子６ｒと第２抵抗素子７ｒとの接続点を介して、信号発生回路ＳＧおよびインバータ５ａに電力が供給される。つまり、第１抵抗素子６ｒと第２抵抗素子７ｒとの接続点は、信号発生回路ＳＧおよびインバータ５ａに電源電圧を供給するコンデンサ８は、第２抵抗素子７ｒに並列に接続され、上記接続点の電圧（信号発生回路ＳＧおよびインバータ５ａの電源電圧）の安定化を図る。このように、第１抵抗素子６ｒおよび第２抵抗素子７ｒを含む分圧回路の分圧値を、信号発生回路ＳＧおよびインバータ５ａの電源電圧として利用することができる。
【０４５４】
［１２．３  ＤＣ−ＤＣコンバータの構成例］
次に、過電圧保護回路を有する電源回路５１ａの構成例について説明する。
【０４５５】
図８６は、実施の形態１２における過電圧保護回路６４ａを有するＤＣ−ＤＣコンバータ６４の回路例を示す図である。同図のＤＣ−ＤＣコンバータ６４は、入力端子ｉ１、ｉ２、出力端子ｏ１、ｏ２、フィードバック入力端子ＦＢ、トランスＴＲ１、スイッチＳＷ１、ダイオードＤ１、コンデンサＣ１、バッファｂ１、誤差増幅器Ａ１、抵抗Ｒ１、Ｒ２、三角波生成回路ＧＮ、および過電圧保護回路６４ａを備える。
【０４５６】
入力端子ｉ１、ｉ２は、図８５の整流ブリッジ６２の２つの出力端子およびコンデンサ６３の両端に接続され、整流および平滑化された直流電圧が印加される。
【０４５７】
出力端子ｏ１、ｏ２は、図８５の平滑コンデンサ６５の両端に接続される。出力端子ｏ１は、電源線に接続され、出力端子ｏ２は、接地線に接続される。
【０４５８】
フィードバック入力端子ＦＢは、図８５の定電流フィードバック回路６７に接続され、増幅器６９からのフィードバック信号が入力される。このフィードバック信号は電源回路５１ａの出力電流の大きさを示す。
【０４５９】
ＤＣ−ＤＣコンバータ６４は、いわゆるフライバックコンバータであり、トランスＴＲ１の１次巻き線に直列に接続されたスイッチＳＷ１のスイッチング動作により、二次側に電気エネルギーを伝達し、ダイオードＤ１およびコンデンサＣ１により直流電圧を出力端子ｏ１、ｏ２間に出力する。
【０４６０】
スイッチＳＷ１は、三角波生成回路ＧＮが生成する三角波信号と、フィードバック信号とに応じてスイッチング動作する。つまり、三角波生成回路ＧＮが生成する三角波信号のレベルが、フィードバック信号のレベルに達していないときスイッチＳＷ１はオフ状態であり、三角波信号のレベルがフィードバック信号のレベルを越えているときスイッチＳＷ１はオン状態である。例えば、三角波信号が一定周波数で同じ三角波を繰り返す場合、誤差増幅器Ａ１（コンパレータ）の出力信号は、誤差増幅器Ａ１のプラス入力端子のフィードバック信号のレベルに応じてパルス幅が定まるＰＷＭ変調されたパルス信号になる。
【０４６１】
過電圧保護回路６４ａにおいて、誤差増幅器Ａ２（コンパレータ）は、出力端子ｏ１の出力電圧と、定電圧源Ｖｒで定義される過電圧保護レベルとを比較する。誤差増幅器Ａ２の出力信号は、出力端子ｏ１の出力電圧が過電圧保護レベルを超えたときローレベルからハイレベルに反転する。ラッチ回路Ｌａは、誤差増幅器Ａ２の出力信号が反転したときハイレベルをラッチして出力する。ＡＮＤ回路Ｇ１は、ラッチ回路Ｌａがハイレベルを出力しているとき、バッファｂ１の入力信号を、誤差増幅器Ａ１のパルス信号を殺して、強制的にローレベルにする。バッファｂ１の入力信号が強制的にローレベルになると、バッファｂ１の出力信号も強制的にローレベルになり、その結果、スイッチＳＷ１がオフの状態でスイッチＳＷ１のスイッチング動作が停止する。
【０４６２】
このようにして、過電圧保護回路６４ａは、電源回路５１ａの出力電圧が過電圧になれば、つまり、過電圧保護レベルを超えれば、電源回路５１ａの電源供給動作を停止させる。
【０４６３】
［１２．４  動作］
以上のように構成された実施の形態１２における照明光通信装置について、その動作を説明する。
【０４６４】
図８７は、実施の形態１２における照明光通信装置の各部電位のタイムチャートである。同図において、（ａ）コンバータ発振出力は、図８６の、誤差増幅器Ａ１の出力端子、またはスイッチＳＷ１の制御端子の電位の時間経緯を示す。（ｂ）変調制御電源電圧は、図８５の第１抵抗素子６ｒと第２抵抗素子７ｒとの接続点から信号発生回路ＳＧに供給される電源電圧の時間経過を示し、かつ、第１スイッチ素子２ａの制御端子に入力されるバイアス電圧の時間経過を示す。（ｃ）変調信号出力は、信号発生回路ＳＧの出力信号つまり通信信号の時間経緯を示す。（ｄ）ＬＥＤ電流は、光源つまり負荷回路５３を流れる電流の時間経緯を示す。（ｅ）変調有り出力電圧は、電源回路５１ａの出力電圧の時間経緯を示す。図中のＬ１は、変調制御動作レベル、つまり、信号発生回路ＳＧが動作を開始する電源電圧のレベルを示す。Ｌ２は、過電圧保護回路６４ａの過電圧保護レベルを示し、図８６の定電圧源Ｖｒの参照レベルに対応する。
【０４６５】
図中の時刻Ｔ１は、電源回路５１ａの電源投入のタイミングを示す。時刻Ｔ１から（ａ）コンバータ発振出力は有効に出力を開始し、これにより（ｅ）変調有り出力電圧が上昇し始める。
【０４６６】
時刻Ｔ２において、（ｄ）ＬＥＤ電流が流れ始める。つまり、時刻Ｔ２からＴ３の期間は、バイアス電圧によって第１スイッチ素子２ａがオンである期間であり、電源投入後の期間であって信号発生回路ＳＧが通信信号を発生する動作を開始するまでの期間である。時刻Ｔ２において（ｅ）変調有り出力電圧は、ＬＥＤ電流が流れ始めることから、少しだけ低下する。この（ｅ）変調有り出力電圧の低下に連れて、（ｂ）変調制御電圧も少しだけ低下する。
【０４６７】
時刻Ｔ２からＴ３の期間は、バイアス電圧によって第１スイッチ素子２ａがオンであるので、無負荷状態を解消しＬＥＤ電流が流れるので、（ｅ）変調有り出力電圧が過電圧保護レベルＬ２を超えること、つまり過電圧保護回路６４ａの誤動作を防止している。
【０４６８】
時刻Ｔ３において（ｂ）変調制御電圧が変調制御動作レベルを超えるので、（ｃ）変調信号出力が有効になり、（ｄ）ＬＥＤ電流がスイッチングされる。
【０４６９】
時刻Ｔ３以降は、照明光通信装置は定常的な動作状態となる。
【０４７０】
以上説明してきたように、実施の形態１２の照明光通信装置は、照明光の点灯と消灯の２状態を２値の通信信号に対応させる変調を行う照明光通信装置であって、過電圧保護回路を有する電源回路５１ａと、前記電源回路５１ａに接続され前記照明光を発する光源である負荷回路５３と、前記光源と直列に接続された第１スイッチ素子２ａと、２値の前記通信信号を発生する信号発生回路ＳＧと、電源投入後の期間であって前記信号発生回路が前記通信信号を発生する動作を開始するまでの期間に、前記第１スイッチ素子２ａをオンにするバイアス電圧を、前記第１スイッチ素子２ａの制御端子に供給するバイアス回路１ｃと、前記第１スイッチ素子２ａの制御端子に接続され、前記通信信号に従ってオンおよびオフする第２スイッチ素子３ａとを備える。
【０４７１】
この構成によれば、バイアス電圧により第１スイッチ素子２ａはノーマリオフ型のスイッチであっても見かけ上はノーマリオンとして振る舞うので、電源投入時の無負荷状態が解消される。その結果、電源投入時に過電圧保護回路の誤動作を防止することができる。また、過電圧保護レベルのマージンおよびマージン設計の自由度を大きくすることができる。
【０４７２】
ここで、前記過電圧保護回路６４ａは、出力電圧が過電圧になれば電源供給動作を停止させてもよい。
【０４７３】
この構成によれば、電源投入時に過電圧保護回路が誤動作して電源回路が停止することを防止することができる。
【０４７４】
ここで、前記第１スイッチ素子２ａは、ノーマリオフ型のスイッチトランジスタであり、前記バイアス回路１ｃは、第１抵抗素子６ｒを含み、前記第１抵抗素子６ｒの一端は、前記電源回路５１ａの電源線に接続され、前記第１抵抗素子６ｒの他端は、前記第１スイッチ素子２ａの制御端子に直接的にまたは間接的に接続され、前記第２スイッチ素子の一端は、前記第１スイッチ素子２ａの制御端子に接続され、前記第２スイッチ素子の他端は、接地線に接続されてもよい。
【０４７５】
この構成によれば、前記抵抗素子の他端からバイアス電圧を前記第１スイッチ素子２ａの制御端子に供給する。バイアス電圧を供給するバイアス回路１ｃは簡単な抵抗素子により構成することができる。第１スイッチ素子２ａは、バイアス電圧により見かけ上はノーマリオンであるかのように振る舞う。
【０４７６】
ここで、前記第１スイッチ素子２ａは、ノーマリオフ型のスイッチトランジスタであり、前記バイアス回路１ｃは、前記電源回路の電源線と接地線との間に直列に接続された第１抵抗素子６ｒおよび第２抵抗素子７ｒを含み、前記第１抵抗素子６ｒと第２抵抗素子７ｒとの接続点は、前記第１スイッチ素子２ａの制御端子に電気的に結合され、前記電源回路の前記電源線から、前記第１抵抗素子６ｒと第２抵抗素子７ｒとの接続点を介して、前記信号発生回路に電力が供給されてもよい。
【０４７７】
この構成によれば、第１スイッチ素子２ａは、バイアス電圧により見かけ上はノーマリオンであるかのように振る舞う。また、バイアス回路１ｃを第１抵抗素子および第２抵抗素子を含む簡単な分圧回路により構成することができる。また、バイアス電圧は分圧回路の分圧値として容易に生成することができる。
【０４７８】
ここで、前記バイアス回路１ｃは、前記第２抵抗素子に並列接続された容量素子８を含み、前記電源回路の前記電源線から、前記第１抵抗素子６ｒと第２抵抗素子７ｒとの接続点を介して、前記信号発生回路に電力を供給してもよい。
【０４７９】
この構成によれば、第１抵抗素子および第２抵抗素子を含む分圧回路の分圧値を、信号発生回路の電源電圧として利用することができる。
【０４８０】
また、実施の形態１２における通信モジュールは、照明装置が発する照明光の点灯と消灯の２状態を２値の通信信号に対応させる変調を行い、照明装置に着脱可能な通信モジュールであって、前記照明装置の光源に直列に接続され前記照明光を発する光源である負荷回路５３と、前記光源と直列に接続された第１スイッチ素子２ａと、２値の前記通信信号を発生する信号発生回路ＳＧと、電源投入後でかつ前記信号発生回路が前記通信信号を発生する動作を開始するまで、前記第１スイッチ素子２ａをオンにするバイアス電圧を、前記第１スイッチ素子２ａの制御端子に供給するバイアス回路１ｃと、前記第１スイッチ素子２ａの制御端子に接続された第２スイッチ素子３ａであって、前記信号発生回路ＳＧが動作を開始した後は、前記通信信号に従ってオンおよびオフする第２スイッチ素子３ａとを備える。
【０４８１】
この構成によれば、通信モジュールは、既設の照明器具に追加可能である。つまり、既設の照明器具をそのまま利用し、光通信機能を簡単に付加することができ、新たな光通信照明器具を設置する場合と比べて低コストで光通信機能を実現できる。また、通信モジュールを装着した既設の照明器具の電源投入時に過電圧保護回路の誤動作を防止することができる。
【０４８２】
（実施の形態１３）
続いて、実施の形態１３における照明光通信装置について説明する。実施の形態１２では、第１スイッチ素子２ａが、ノーマリオフ型のスイッチトランジスタである例について説明した。これに対して、実施の形態１３では、第１スイッチ素子が、ノーマリオン型のスイッチトランジスタである例について説明する。
【０４８３】
図８８は、実施の形態１３における照明光通信装置の構成例を示す回路図である。同図は、図８５と比較して、通信モジュール１０の回路構成が異なっている。以下、異なる点を中心に説明する。
【０４８４】
図８８の通信モジュール１０は、図８５と比較して、第１スイッチ素子２ａの代わりに第１スイッチ素子２ｂを備える点と、バイアス回路１ｃの回路構成とが異なっている。
【０４８５】
第１スイッチ素子２ｂは、ノーマリオフ型ではなく、ノーマリオン型のスイッチトランジスタである。
【０４８６】
バイアス回路１ｃは、電源投入後に第２スイッチ素子３ａがオフのとき第１スイッチ素子２ｂの制御端子に順バイアスとなるバイアス電圧を供給し、電源投入後に第２スイッチ素子３ａがオンのとき第１スイッチ素子２ｂの制御端子に逆バイアスとなるバイアス電圧を供給するように構成されている。具体的には、バイアス回路１ｃは、第１抵抗素子６ｒ、第２抵抗素子７ｒ、コンデンサ８、第３抵抗素子９、第４抵抗素子９ａ、ダイオード１１ｄを備える。
【０４８７】
第１抵抗素子６ｒおよび第２抵抗素子７ｒは、電源回路５１ａの電源線と接地線との間に直列に接続される。
【０４８８】
第３抵抗素子９および第４抵抗素子９ａは、直列に接続される。直列に接続された第３抵抗素子９および第４抵抗素子９ａは、電源回路の電源線と、第１抵抗素子６ｒと第２抵抗素子７ｒとの接続点との間に、電気的に結合される。ここで、電気的に結合されるというのは、直接的に接続される場合と、間接的に接続される場合とを含む。例えば、図８８の第４抵抗素子９ａの一端は、ダイオード１１ｄを介して、第１抵抗素子６ｒと第２抵抗素子７ｒとの接続点に間接的に接続されている。
【０４８９】
第１スイッチ素子２ｂの一端は、電源線に接続され、第１スイッチ素子２ｂの他端は、第１抵抗素子６ｒと第２抵抗素子７ｒとの接続点に電気的に結合される。第１スイッチ素子２ｂの制御端子は、第３抵抗素子９と第４抵抗素子９ａとの接続点に接続される。
【０４９０】
第２スイッチ素子３ａの一端は、第１スイッチ素子２ｂの制御端子に接続され、第２スイッチ素子３ａの他端は、接地線に接続される。
【０４９１】
このように、バイアス回路１ｃは、第１および第２抵抗素子６ｒ、７ｒからなる分圧回路、第３および第４抵抗素子９、９ａからなる分圧回路の２段階の分圧回路を含む。第２スイッチ素子３ａがオンのときにバイアス電圧は逆バイアスになるので第１スイッチ素子２ｂをオフにする。電源投入後の期間であって信号発生回路ＳＧが通信信号を発生する動作を開始するまでの期間では、第２スイッチ素子３ａがオフなので、第１スイッチ素子２ｂをオンになり、無負荷状態が解消される。
【０４９２】
信号発生回路ＳＧの電源電圧は、電源回路５１ａの電源線から、第１抵抗素子６ｒと第２抵抗素子７ｒとの接続点を介して、信号発生回路ＳＧに供給される。このため、バイアス回路１ｃは、信号発生回路ＳＧに供給される電源電圧を安定化するために、第２抵抗素子に並列接続されたコンデンサ８を備える。
【０４９３】
以上説明してきたように、実施の形態１３の照明光通信装置は、照明光の点灯と消灯の２状態を２値の通信信号に対応させる変調を行う照明光通信装置であって、過電圧保護回路を有する電源回路５１ａと、前記電源回路５１ａに接続され前記照明光を発する光源である負荷回路５３と、前記光源と直列に接続された第１スイッチ素子２ｂと、２値の前記通信信号を発生する信号発生回路ＳＧと、電源投入後の期間であって前記信号発生回路が前記通信信号を発生する動作を開始するまでの期間に、前記第１スイッチ素子２ｂをオンにするバイアス電圧を、前記第１スイッチ素子２ｂの制御端子に供給するバイアス回路１ｃと、前記第１スイッチ素子２ｂの制御端子に接続され、前記通信信号に従ってオンおよびオフする第２スイッチ素子３ａとを備える。
【０４９４】
ここで、前記第１スイッチ素子２ｂは、ノーマリオン型のスイッチトランジスタであり、前記第２スイッチ素子は、前記第１スイッチ素子２ｂの制御端子と接地線との間に接続され、前記バイアス回路１ｃは、電源投入後に前記第２スイッチ素子がオフのとき前記第１スイッチ素子２ｂの制御端子に順バイアスとなるバイアス電圧を供給し、電源投入後に前記第２スイッチ素子がオンのとき前記第１スイッチ素子２ｂの制御端子に逆バイアスとなるバイアス電圧を供給してもよい。
【０４９５】
この構成によれば、ノーマリオン型のスイッチトランジスタを用いるので、電源投入時の無負荷状態が解消され、過電圧保護回路の誤動作を防止することができる。
【０４９６】
ここで、前記バイアス回路１ｃは、前記電源回路の電源線と接地線との間に直列に接続された第１抵抗素子６ｒおよび第２抵抗素子７ｒと、直列に接続された第３抵抗素子９および第４抵抗素子９ａとを含み、前記第３抵抗素子９および前記第４抵抗素子９ａは、前記電源回路の電源線と、前記第１抵抗素子６ｒと前記第２抵抗素子７ｒとの接続点との間に、電気的に結合され、前記第１スイッチ素子２ｂの一端は、前記電源線に接続され、前記第１スイッチ素子２ｂの他端は、前記第１抵抗素子６ｒと前記第２抵抗素子７ｒとの接続点に電気的に結合され、前記第１スイッチ素子２ｂの制御端子は、前記第３抵抗素子９と前記第４抵抗素子９ａとの接続点に接続され、前記第２スイッチ素子３ａの一端は、前記第１スイッチ素子２ｂの制御端子に接続され、前記第２スイッチ素子３ａの他端は、前記接地線に接続されてもよい。
【０４９７】
この構成によれば、バイアス回路１ｃは、第１および第２抵抗素子からなる分圧回路、第３および第４抵抗素子からなる分圧回路の２段階の分圧回路を含む 。第２スイッチ素子がオンのときにバイアス電圧は逆バイアスになるので第１スイッチ素子２ｂをオフにする。
【０４９８】
ここで、前記バイアス回路１ｃは、前記第２抵抗素子に並列接続された容量素子８を含み、前記電源回路の前記電源線から、前記第１抵抗素子６ｒと第２抵抗素子７ｒとの接続点を介して、前記信号発生回路に電力を供給してもよい。
【０４９９】
この構成によれば、第１抵抗素子および第２抵抗素子を含む分圧回路の分圧値を、信号発生回路の電源電圧として利用することができる。
【０５００】
（比較参照例）
続いて、バイアス回路１ｃを備えていない照明光通信装置を比較参照例として想定して、実施の形態１２と比較して説明する。
【０５０１】
図８９は、比較参照例における照明光通信装置の構成例を示す回路図である。同図は、図８５または図８８と比べて、通信モジュール１０がバイアス回路１ｃを備えていない点が異なっている。すなわち、通信モジュール１０は、第１スイッチ素子７３、バッファ７４、信号発生回路ＳＧおよびコンデンサ７６ｃを備える。この通信モジュール１０は、通信信号により照明光を１００％変調する機能を有しているが、バイアス回路１ｃの機能を有していないので、電源投入時の立ち上がり期間に、電源回路５１ａが無負荷の状態が生じ、過電圧保護回路の誤動作が生じ得る。
【０５０２】
図９０は、図８９の比較参照例における照明光通信装置の各部電位のタイムチャートである。ここでは、図８９のＤＣ−ＤＣコンバータ６４が図８６であるものとする。
【０５０３】
図９０において、（ａ）（ｂ）（ｃ）は、過電圧保護回路６４ａが誤動作していない場合の各部電圧、電流の時間経緯を示す。（ａ）誤差増幅器発振出力は、図８６の、誤差増幅器Ａ１の出力端子、またはスイッチＳＷ１の制御端子の電圧の時間経緯を示す。（ｂ）ＬＥＤ電流は、光源つまり負荷回路５３を流れる電流の時間経緯を示す。（ｃ）通常出力電圧は、過電圧保護回路６４ａが誤動作していない場合の電源回路５１ａの出力電圧の時間経緯を示す。
【０５０４】
時刻Ｔ１において電源投入され、（ａ）コンバータ発振出力は有効に出力を開始し、時刻Ｔ２において（ｂ）ＬＥＤ電流が流れ始めている。時刻Ｔ２において（ｃ）通常出力電圧は過電圧保護レベルに達していない状態で、（ｂ）ＬＥＤ電流が流れ始めて無負荷状態が解消されている。つまり、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの期間は無負荷状態であるが、時刻Ｔ２から時刻Ｔ３までの期間は無負荷状態が解消されている。（ｃ）通常出力電圧が過電圧保護レベルに達していない状態で、無負荷状態が解消されているので、過電圧保護回路６４ａの誤動作は生じていない。
【０５０５】
これに対して、図９０の（ｄ）（ｅ）（ｆ）は、過電圧保護回路６４ａが誤動作する場合の各部電位の時間経緯を示す。（ｄ）無負荷時出力電圧は、過電圧保護回路が誤動作した場合の電源回路５１ａの出力電圧の時間経緯を示す。（ｅ）ラッチ回路Ｌａの出力は、過電圧保護回路が誤動作した場合の図８６のラッチ回路Ｌａの出力電圧の時間経緯を示す。（ｆ）ラッチ時発振出力は、過電圧保護回路が誤動作した場合の誤差増幅器Ａ１の出力端子、またはスイッチＳＷ１の制御端子の電圧の時間経緯を示す。図９０の（ｄ）（ｅ）（ｆ）では、信号発生回路ＳＧの立ち上がりが遅く、時刻Ｔ３において、信号発生回路ＳＧが動作を開始していない、つまりＬＥＤ電流が流れていない無負荷状態になっている。そのため、（ｄ）無負荷時出力電圧は、時刻Ｔ３において過電圧保護レベルＬ１を超えてしまい、（ｅ）ラッチ回路Ｌａの出力はハイレベルになり、（ｆ）ラッチ時発振出力は停止する。つまり、時刻Ｔ３において過電圧保護回路６４ａは誤動作し、電源供給を停止する。
【０５０６】
このように、電源投入後の期間であって信号発生回路ＳＧが通信信号を発生する動作を開始するまでの期間が、無負荷状態であれば、過電圧保護回路６４ａの誤動作を生じ得る。
【０５０７】
（変形例）
次に、照明光通信装置の変形例について説明する。
【０５０８】
図９１は、実施の形態１２または１３における照明光通信装置の変形例を示す回路図である。同図の照明光通信装置は、図８５または図８８と比べて、電源回路５１ａ内部の回路構成が異なっている。以下、異なる点を中心に説明する。
【０５０９】
図８５または図８８の電源回路５１ａでは、定電流フィードバック回路６７により出力電流の平均値を定電流化するフィードバック制御をしているのに対して、図９１の電源回路５１ａでは、スイッチング電流のしきい値制御を行うように構成されている。
【０５１０】
図９１の電源回路５１ａは、整流ブリッジ６２、コンデンサ６３、ＤＣ−ＤＣコンバータ６４を備える。ＤＣ−ＤＣコンバータ６４は、インダクタ８０、スイッチ素子８１、ダイオード６６ｄ、抵抗８２、信号源８３、フリップフロップ８４、コンパレータ８５、定電圧源８６、コンデンサ８７、抵抗８８、ダイオード８９、ドライバ９０、ゲート抵抗９１を備える。
【０５１１】
インダクタ８０、スイッチ素子８１およびダイオード６６ｄは、ＤＣ−ＤＣコンバータ６４をバックコンバーターとして構成する基本的な回路要素である。
【０５１２】
スイッチ素子８１をオンおよびオフする制御は、信号源８３、フリップフロップ８４、コンパレータ８５およびその周辺の回路により行われ、スイッチ素子８１のスイッチング電流の閾値制御が行われる。即ち、当該スイッチング電流は負荷回路５３（発光ダイオード）を介する電流でもあり、閾値制御によって定電流フィードバックの代替機能が得られる。このようなＤＣ−ＤＣコンバータ６４の動作について図８５６を用いて説明する。
【０５１３】
図９２は、図９１の電源回路５１ａにおけるスイッチング電流の閾値制御を示す波形図である。ただし、図９２は、図９１において端子Ｔ１およびＴ２間がショートしている場合、または、端子Ｔ１およびＴ２に通信モジュール１０が接続され、かつ、トランジスタ２がオン状態を維持している場合における波形を示している。
【０５１４】
図９２においてセット信号Ｓは、信号源８３からフリップフロップ８４のセット入力端子Ｓに入力される信号である。プラス入力信号は、コンパレータ８５のプラス入力端子に入力される信号であり、抵抗８２の電圧降下、つまりスイッチ素子８１を流れる電流の大きさを示す。リセット信号Ｒは、フリップフロップ８４のリセット入力端子に入力される信号である。出力信号Ｑは、フリップフロップ８４の出力端子Ｑから出力される信号である。出力信号Ｑは、ドライバ９０および抵抗９１を介してスイッチ素子８１のゲート信号になる。スイッチング電流は、スイッチ素子８１を流れる電流であり、抵抗８２の電圧降下として検出される。
【０５１５】
セット信号は、信号源８３により生成され、周期的にハイになる。セット信号Ｓがハイになると、ＲＳフリップフロップ８４の出力信号Ｑはハイになる。出力信号Ｑは、ドライバ回路９０およびゲート抵抗９１を介してスイッチ素子８１（ＭＯＳＦＥＴ）のゲートに入力される。スイッチ素子８１は、出力信号Ｑがハイになればオンになる。
【０５１６】
スイッチング電流（スイッチ素子８１を流れる電流）の大きさは、抵抗８２の電圧降下として検出され、コンパレータ８５のプラス入力端子に入力され、コンパレータ８５のマイナス入力端子に印加された基準電圧Ｖｒｅｆと比較される。当該電圧降下が基準電圧Ｖｒｅｆに達すると、コンパレータ８５の出力がハイとなり、コンデンサ８７と抵抗８８で構成された微分回路でパルスに変換され、ＲＳフリップフロップ８４のリセット入力端子に入力される。この時点でフリップフロップ８４の出力信号Ｑはローとなり、スイッチ素子８１がオフする。上記スイッチング電流としてスイッチ素子８１を流れる電流の大きさの検出しているのは、負荷回路５３を流れる電流の大きさを検出することの代用である。
【０５１７】
このようなスイッチング電流の閾値制御は、図８５、図８８の定電流フィードバック制御を代用するものであり、出力電流の平均を一定化するように働く。
【０５１８】
なお、電源回路５１ａは、図８５、図８８の定電流フィードバック制御をするものでも、図９１のスイッチング電流閾値制御をするものでもよい。
【０５１９】
なお、図９１の電源回路５１ａは過電圧保護回路６４ａを備えていてもよい。その場合、図９１の電源回路５１ａは、図８６に示した過電圧保護回路６４ａを備え、ＡＮＤ回路Ｇ１の非反転入力端子は、フリップフロップ８４の出力端子Ｑと接続される。
【０５２０】
電源回路５１ａは、図８５および図８８のように、供給する電流の平均値を一定にするためのフィードバック制御を行ってもよい。
【０５２１】
また、電源回路５１ａは、図９１のように、インダクタ８０およびスイッチ素子８１を有するバックコンバーター（つまりＤＣ−ＤＣコンバータ６４）を含み、スイッチ素子８１を流れる電流の大きさを検出し、検出した値と所定値との差分に応じてスイッチ素子８１のオンおよびオフを制御してもよい。
【０５２２】
なお、上記のバイアス電圧は、第１スイッチ素子２ａまたは２ｂが電圧駆動型である場合は、バイアスされた電圧値を持つバイアス電圧でよいし、第１スイッチ素子２ａまたは２ｂが電流駆動型であればバイアスされた電流値をもつバイアス電流であってもよい。
【０５２３】
（実施の形態１４）
実施の形態１４〜１８では、照明光通信装置の電源回路が定電流フィードバック回路の代わりに定電圧フィードバック回路を備える構成について説明する。
【０５２４】
定電流フィードバック型の電源の代わりに定電圧フィードバック型の電源を備える場合（例えば、図５０Ｃや特許文献３の図１）には、ＬＥＤ電流に大きなオーバーシュートが生じにくく上記のオーバーシュートの課題を低減し得ると考えられる。しかし、定電圧フィードバック型電源を備える場合に、１００％変調の可視光通信を行えば、スイッチの断続によって平均電流が低下することにより照明光の明るさが低下するという課題が生じる。
【０５２５】
本実施の形態では、定電圧フィードバック型の電源を用いて１００％変調の光通信をする場合でも、スイッチの断続による明るさの低下を抑制し、かつ受信装置の受信エラーを生じさせにくい照明光通信装置および通信モジュールについて説明する。
【０５２６】
、本実施の形態に係る照明光通信装置の一形態は、照明光を発する光源と、前記光源と直列に接続され、前記光源を流れる電流を断続するスイッチと、前記照明光を変調するために前記スイッチのオンおよびオフを制御する二値の通信信号を発生する信号発生回路と、前記光源および前記スイッチと直列に接続され、基準値に対応する電流設定値を超えないように、前記光源を流れる電流を抑制する電流抑制回路と、直列接続された前記光源、スイッチおよび電流抑制回路に直流電圧を印加する直流電源回路と、前記電流抑制回路に印加される電圧の平均値が一定となるよう前記直流電源回路を制御する定電圧フィードバック回路とを備える。
【０５２７】
また、本実施の形態に係る通信モジュールの一形態は、照明装置に着脱可能な、照明光を変調する通信モジュールであって、前記照明装置の光源と直列に接続されるスイッチと、前記照明光を変調するために前記スイッチのオンおよびオフを制御する二値の通信信号を発生する信号発生回路と、前記光源および前記スイッチと直列に接続され、前記光源を流れる電流を抑制する電流抑制回路と、前記照明装置に着脱するための第１、第２および第３端子とを備え、前記第１端子は、前記スイッチと前記電流抑制回路からなる直列回路の前記スイッチ側の一端に接続され、前記第２端子は、前記直列回路中の前記スイッチと前記電流抑制回路との接続点に接続され、前記第３端子は、前記直列回路の前記電流抑制回路側の他端に接続される。
【０５２８】
本実施の形態に係る照明光通信装置および通信モジュールによれば、定電圧フィードバック型の電源を用いて１００％変調の光通信をする場合でも、スイッチの断続による明るさの低下を抑制し、かつ、受信装置の受信エラーを生じさせにくいという効果がある。
【０５２９】
［１４．１  照明光通信装置の構成］
まず、実施の形態１４の照明光通信装置の構成について説明する。
【０５３０】
図９３Ａは、実施の形態１４における照明光通信装置の構成を示す回路図である。この照明光通信装置は、出力を定電圧化する機能を有した電源回路５２ｂと、平滑コンデンサ（平滑回路）６５と、負荷回路５３と、スイッチＳＷと、信号発生回路ＳＧと、電流抑制回路７３とを備える。
【０５３１】
電源回路５２ｂは、整流ブリッジ６２、コンデンサ６３、直流電源回路であるＤＣ−ＤＣコンバータ６４、および定電圧フィードバック回路６７ａを備える。定電圧フィードバック回路６７ａは、入力抵抗６８、増幅器６９、コンデンサ７０、抵抗７１および基準電圧源７２を備える。
【０５３２】
電源回路５２ｂは、商用電源（例えば、交流１００Ｖ）を整流ブリッジ６２で全波整流し、コンデンサ６３で平滑した後、ＤＣ−ＤＣコンバータ６４で所望の直流電圧に変換する。ＤＣ−ＤＣコンバータ６４の出力両端間に平滑コンデンサ６５が接続されている。また平滑コンデンサ６５と並列に、負荷回路５３と、電流抑制回路７３と、スイッチＳＷの直列回路が接続されている。
【０５３３】
電源回路５２ｂは、電流抑制回路７３の両端に印加される電圧を、定電圧フィードバック回路６７ａを介して、電源回路５２ｂのＤＣ−ＤＣコンバータ６４に帰還し、電流抑制回路７３に印加される電圧を一定に制御する、一種の定電圧電源を形成している。
【０５３４】
平滑コンデンサ６５は、電源回路５２ｂの出力間に接続され、電源回路５２ｂの出力を平滑する。
【０５３５】
負荷回路５３は、電源回路５２ｂの出力間に、直列接続された複数の発光ダイオードを含み、電源回路の出力が供給される。複数の発光ダイオードは、照明光を発する光源である。
【０５３６】
スイッチＳＷは、負荷回路５３と直列に付加され、電源回路５２ｂから負荷回路５３に供給される電流を断続する。
【０５３７】
信号発生回路ＳＧは、照明光を変調するためにスイッチＳＷのオンおよびオフを制御する二値の通信信号を発生する。通信信号は、スイッチＳＷの制御端子に入力され、スイッチＳＷをオンおよびオフする。なお、信号発生回路ＳＧは、照明光通信装置に固有のＩＤを示す通信信号を繰り返し発生してもよいし、外部の装置から入力された送信信号に応じて通信信号を発生してもよい。
【０５３８】
［１４．２  電流抑制回路７３の構成］
次に、電流抑制回路７３の構成例について説明する。
【０５３９】
電流抑制回路７３は、負荷回路５３およびスイッチＳＷと直列に付加され、負荷回路５３に流れる電流の大きさを抑制する。例えば、電流抑制回路７３は、光源としての負荷回路５３およびスイッチＳＷと直列に接続され、基準値に対応する電流設定値を超えないように、負荷回路５３を流れる電流を基準値に応じて抑制するようにしてもよい。こうすれば、定電圧フィードバック型の電源を用いて１００％変調の光通信をする場合でも、スイッチの断続による明るさの低下を抑制することができる。さらに、スイッチＳＷがオフからオンになった瞬間に、光源である負荷回路５３を流れる電流に発生するオーバーシュートを低減できるので、受信装置での受信エラーを低減することができる。
【０５４０】
この電流抑制回路７３は、ＭＯＳＦＥＴであるトランジスタ７４、ソースに接続された抵抗７５、誤差増幅器７７、基準源７６および制御回路６で構成される。
【０５４１】
基準源７６は、誤差増幅器７７のプラス入力端子に基準値を出力する。基準値は、光源である負荷回路５３を流れる電流の上限（電流設定値）を規定する。例えば、基準値は電流設定値に比例する。また、基準源７６は、基準値を固定値として出力してもよいし、信号発生回路ＳＧが発生する通信信号の配列パターン（例えばビットパターン）に応じて可変の基準値を出力してもよい。
【０５４２】
トランジスタ７４は、光源である負荷回路５３およびスイッチＳＷに直列に接続され、負荷回路５３に流れる電流を基準値に基づいて抑制する。
【０５４３】
抵抗７５は、負荷回路５３を流れる電流の大きさを検出するためのソース抵抗である。抵抗７５のソース側端子は、誤差増幅器７７のマイナス入力端子に接続される。
【０５４４】
誤差増幅器７７は、プラス入力端子に基準源７６が接続され、マイナス入力端子にトランジスタ７４のソースが接続される。誤差増幅器７７は、基準値と抵抗７５で検出されて電流値との差分を増幅し、増幅した信号をトランジスタ７４のゲートに出力する。
【０５４５】
制御回路６は、基準源７６から可変の基準値を出力させるために、通信信号の配列パターンに応じて基準源７６の基準値を変更する制御を行う。例えば、制御回路６は、通信信号の部分的なオン・デューティ比を算出し、算出した部分的なオン・デューティ比が第１の比率のとき前記基準値を第１の値にし、部分的なオン・デューティ比が前記第１の比率より大きい第２の比率のとき前記基準値を前記第１の値より小さい第２の値にする。このとき、制御回路６は、通信信号の部分的なオン・デューティ比に反比例するように、基準値を変更してもよい。「部分的なオン・デューティ比」は、例えば、直近のオフ期間と、当該オフ期間の直前のオン期間とを合わせた期間に対する当該オン期間の割合である。あるいは、「部分的なオン・デューティ比」は、通信信号のうちの直近のｎビットの移動平均値で代用してもよい。こうすれば、負荷回路５３を流れる電流に発生するオーバーシュートの大きさが部分的なオン・デューティ比に依存する場合に、オーバーシュートの抑制をより適切にすることができる。
【０５４６】
［１４．３  電流抑制回路７３の変形例］
次に、電流抑制回路７３の第１〜第３の変形例について説明する。
【０５４７】
図９３Ａにおける電流抑制回路７３は、この構成に限定されるものではない。。例えば、電流抑制回路７３の内部構成は、図２〜図４に示した電流抑制回路１の第１〜第３変形例と同じでもよい。
【０５４８】
また、図９３Ａの照明光通信装置は、図９３Ｂに示すように、電流抑制回路７３を含む部分を着脱可能な通信モジュール１０としてもよい。
【０５４９】
この通信モジュール１０は、電流抑制回路７３、スイッチＳＷ、コンデンサ６５を有する。図１Ａに示した通信モジュール１０はコンデンサ６５を含まないが、図９３Ｂに示した通信モジュール１０はコンデンサ６５を含む。コンデンサ６５は、ＤＣ−ＤＣコンバータ６４から出力電圧を平滑化する比較的大容量のコンデンサである。通信モジュール１０は、コンデンサ６５の両端の電圧から通信モジュール１０自身の電源電圧を生成する内部電源回路を備えることができる。内部電源回路は、例えば、図６５の制御電源１２６と同じでよく、三端子レギュレータでもよい。これにより、スイッチＳＷがオフであっても、通信モジュール１０内部の電源電圧を継続的に安定して供給でき、必要な電力を確保することが容易になる。
【０５５０】
なお、図１Ａ、図３０Ａ等の他の通信モジュール１０も、図９３Ｂのようにコンデンサ６５および内部電源回路を含む構成としてもよい。
【０５５１】
［１４．４  照明光通信装置の動作］
以上のように構成された照明光通信装置の動作についてシミュレーション結果を用いて説明する。
【０５５２】
図９４Ａ、図９４Ｂ、図９７Ａ、図９７Ｂは、図９３Ａにおいて電流抑制回路７３の代わりに図２の電流抑制回路１を用いたシミュレーション結果を示す。図９４Ａは、図９３Ａにおいて電流抑制回路７３の代わりに図２の電流抑制回路１を用いた第１のシミュレーション結果を示す図である。図９４Ａでは、平滑コンデンサの６５の容量値を２０ｕＦ、信号発生回路ＳＧからの通信信号（変調信号）の周波数を２．４ｋＨｚに設定して、スイッチＳＷのオン・デューティ比を６０％、７５％、９０％、１００％の４通りの可変にした場合の、ＬＥＤ電流と出力電圧波形を示す。ちなみに、ＤＣ−ＤＣコンバータ６４の動作周波数は６５ｋＨｚ、断続しない場合の負荷電流（ＬＥＤ電流）の平均値は２４０ｍＡに設定している。各オン・デューティ比の場合とも、ＬＥＤ電流波形は矩形波を維持しながら、クランプ電流値（ピーク値）を変化させるが、オン・デューティ比の値に拠らずＬＥＤ電流の平均値が一定（２４０ｍＡ）になるよう、電流抑制回路７３の電圧源を可変している。なお出力電圧は、オン・デューティ比が小さいほど、脈動成分が大きくなっている。
【０５５３】
図９４Ｂは、図９３Ａにおいて電流抑制回路７３の代わりに図２の電流抑制回路１を用いた第２のシミュレーション結果を示す図である。電流抑制回路７３に印加される電圧は、図９４Ｂに示すようにオン・デューティ比が小さいほどピーク値が高くなる傾向を示している。この傾向により、オン・デューティ比が大きい場合でも小さい場合でも、負荷回路５３であるＬＥＤの明るさをほぼ一定に保つことができる。
【０５５４】
オン・デューティ比とＬＥＤの明るさとの関係について、比較例を示す図９５、図９６を用いて説明する。図９５は、オン・デューティ比が異なる２つの通信信号とＬＥＤ電流との関係を示す模式図である。ただし、図９５では、電流抑制回路７３が存在しないケース、または、電流抑制回路７３の電流設定値が固定であるケースを示している。
【０５５５】
通信信号（１）は、オン・デューティ比が比較的大きい場合を、また、通信信号（２）は、オン・デューティ比が比較的小さい場合を示している。通信信号（１）、（２）の何れの場合でもスイッチＳＷが断続している場合のＬＥＤ電流の平均値（レベルＩＩ）は、断続しない場合の平均値（レベルＩ）よりも小さい。オン・デューティ比の小さい通信信号（２）のレベルＩＩ方が、通信信号（１）のレベルＩＩより小さくなる。すなわち、断続しない場合の電流値よりも、断続する場合の平均電流の値は、そのオフ・デューティ比に比例して低下することになる。このことは、もし電流抑制回路７３によって電流設定値を制御しなければ、光通信を行う為にＬＥＤ負荷を断続すると、明るさが変わってしまう不都合を生じ得ることを示す。
【０５５６】
図９６は、電流設定値が固定であるケース、または、電流抑制回路７３が存在しないケースにおける、オン・デューティ比とＬＥＤ電流との関係を示す図である。同図より、横軸のオン・デューティ比が変化しても、ＬＥＤ電流のピーク値（図９５のレベルＩ）は変わらず、その平均値（図９５のレベルＩＩ）はオン・デューティ比が小さいほど低下している。つまり、オン・デューティ比が小さいほど照明光が暗くなっていく。つまり、可視光通信による明るさの低下が生じている。
【０５５７】
図９５および図９６に対して、図９４Ａに示したように実施の形態１４における照明光通信装置では、オン・デューティ比が小さいほどＬＥＤ電流のピーク値（つまり電流設定値）が増加する。これにより、オン・デューティ比が小さくても大きくてもＬＥＤ電流の平均値を一定化することができ、スイッチＳＷの断続の有無に関わらず、かつ、オン・デューティ比に関わらず、照明光の明るさを一定に維持することができる。
【０５５８】
図９７Ａは、図９３Ａにおいて電流抑制回路７３の代わりに図２の電流抑制回路１を用いた第３のシミュレーション結果を示す図である。図９７Ａは、オン・デューティ比毎の電流抑制回路７３の最適電流設定値を示している。Ｆ図示したように電流設定値をオン・デューティ比毎に可変することによって、ＬＥＤ電流の平均値は断続しない場合の値に一定化できる。つまり、スイッチＳＷによる明るさの低下を抑制する。また、図９７Ｂに示すように、電流抑制回路７３の損失（つまり電流抑制回路７３自身の消費電力）も低い値に維持することができる。
【０５５９】
図９８は、図９３ＡにおけるＬＥＤ電流、出力電圧、ＳＷ電圧および電流抑制回路の電圧を示す図である。同Ｆ図は、信号発生回路ＳＧからの変調信号のオン・デューティ比に応じて、電流抑制回路７３の最適電流設定値を計算で求めるための説明図である。実施の形態１４の照明光通信装置の前提としている電源回路５２ｂは定電圧電源であって、既に説明したように定電圧フィードバック機能を有している。典型的な事例としては、図９３Ａに示したような誤差増幅器を用いた定電圧フィードバック回路６７ａを備える。通常、フィードバック系の安定度を確保するための位相補償回路が付加される。このような位相補償回路には、一巡伝達関数における利得と位相を調整するために積分要素を含む補償回路が用いられ、ＰＩ制御、或いはＰＩＤ制御として知られている。この様な位相補償回路は、換言すれば電流抑制回路７３に印加される電圧の平均値を一定に制御する手段であると言える。
【０５６０】
この点を踏まえた上で、図９８に示した各種波形を見ると、まずスイッチＳＷがオンのときに流れるＬＥＤ電流は、電流抑制回路７３によって矩形波状に維持される。スイッチＳＷがオフの期間では負荷電流が遮断されるので、出力電圧は上昇するとともに、この電圧はスイッチＳＷに印加される。次にスイッチＳＷがオンの期間では、ＬＥＤ電流が流れるので出力電圧は下降するとともにこの電圧は光源である負荷回路５３と電流抑制回路７３に印加される。負荷回路５３の電流は矩形波なので、出力電圧の変動分ΔＶｏは電流抑制回路７３に印加され、この電圧波形の平均値Ｖａｖｅが定電圧フィードバック回路６７ａによって一定値（図９８に示した事例では約１Ｖ）に制御される。すなわち、負荷回路５３の電流値、平滑コンデンサ６５の容量値、オン・デューティ比の可変範囲などを考慮して、定電圧フィードバック回路６７ａの基準電圧源７２を適切に設定すれば、ＬＥＤ電流波形を矩形波に維持しながら電流抑制回路７３の損失を概ね所望の範囲に抑えることができる。またオン・デューティ比に応じて、ＬＥＤ電流のピークカット値Ｉｏｐを、式（１）で表される値に可変することによって、オン・デューティ比の値に係わらず、ＬＥＤ電流の平均値を一定値に維持できる。
【０５６１】
最適電流設定値＝Ｉｏｐ＝１００×Ｉａｖｅ／ＯＮｄ（％）    （１）
【０５６２】
ここで、Ｉｏｐは、ＬＥＤ電流のピークカット値つまり、電流抑制回路７３の最適な電流設定値である。Ｉａｖｅは、断続しない場合のＬＥＤ電流平均値である。ＯＮｄは、スイッチＳＷのオン・デューティ比（％）である。
【０５６３】
通信信号の部分的なオン・デューティ比と、最適な電流設定値との関係は、図２９Ｂに示した通りである。図２９Ｂは、（１）式を用いてオン・デューティ比毎の最適な電流設定値を求めた結果を示している。同図では、オン・デューティ比ＯＮｄと電流設定値とが反比例する関係になっている。
【０５６４】
以上のように実施の形態１４における照明光通信装置によれば、ＬＥＤ電流のオーバーシュートを抑制し、受信装置の誤動作を低減することができ、かつ、照明光を変調していないときの照明光の明るさと、照明光を変調しているときの照明光の明るさとを、人の見かけ上ほぼ同等にすることができる。
【０５６５】
（実施の形態１５）
実施の形態１５の照明光通信装置を図９９Ａ〜図９９Ｃに基づいて説明する。
【０５６６】
図９９Ａは、実施の形態１５における照明光通信装置の構成を示す回路図である。同図は、図９３Ａと比べて、電流抑制回路７３の代わりに、第１電流抑制回路７３ａと第２電流抑制回路７３ｂとを備える点が異なっている。またスイッチＳＷ、信号発生回路ＳＧおよび第２電流抑制回路７３ｂは、通信モジュール１０として、第１〜第３の端子Ｔ１〜Ｔ３の部分で着脱可能になっている点も異なっている。以下、異なる点を中心に説明する。
【０５６７】
第１電流抑制回路７３ａは、光源である負荷回路５３およびスイッチＳＷと直列に接続され、第１基準値に対応する第１電流設定値を超えないように、自身を流れる電流を抑制する。具体的には、第１電流抑制回路７３ａは、ＭＯＳＦＥＴであるトランジスタ７４、ソースに接続された抵抗７５、誤差増幅器７７、基準源７６で構成される。基準源７６は、誤差増幅器７７のプラス入力端子に第１基準値を出力する。第１基準値は、光源である負荷回路５３を流れる電流のうち第１電流設定値を規定する。例えば、第１基準値は第１電流設定値に比例する。基準源７６は、第１基準値を固定値として出力する。
【０５６８】
第２電流抑制回路７３ｂは、第１電流抑制回路７３ａと並列に接続され、第２基準値に対応する第２電流設定値を超えないように、自身を流れる電流を抑制する。
【０５６９】
図９９Ｃは、実施の形態１５における通信モジュール１０および第２電流抑制回路７３ｂの具体的な構成例を示す回路図である。同図の第２電流抑制回路７３ｂは、図９３Ａに示した電流抑制回路７３と同様の構成であり、同様に動作する。同図の基準源７６の出力を第２基準値と呼ぶ。第２基準値に応じて第２電流抑制回路７３ｂに流れる電流の上限を第２電流設定値と呼ぶ。また、第１〜第３の端子部分で着脱可能な通信モジュール１０は、既設のＬＥＤ照明器具に後付けする形で照明光通信機能を付加するのに適した構成と言える。図９９Ｂは、実施の形態１５における通信モジュール１０を付加していない照明光通信装置の構成を示す回路図である。同図のように、照明光通信装置（通常の照明装置）が通信モジュール１０を備えない場合には、第１、第２端子Ｔ１、Ｔ２間を接続するショート線Ｓ１０を備えればよい。
【０５７０】
図９９Ａ、図９９Ｃの動作を、シミュレーション結果を用いて説明する。図１００は、図９９Ａおよび図９９Ｃの回路例に対するシミュレーション結果を示す図である。シミュレーションの主な設定条件として、平滑コンデンサ６５の容量値を２０ｕＦ、信号発生回路ＳＧからの変調信号周波数を２．４ｋＨｚ、ＤＣ−ＤＣコンバータ６４の動作周波数を６５ｋＨｚ、スイッチＳＷを断続しない場合の負荷電流（ＬＥＤ電流）の平均値を２４０ｍＡに設定している。
【０５７１】
図１００に示すように、第１電流抑制回路７３ａの基準源７６ａの第１基準値による第１電流設定値を、スイッチ素子ＳＷを断続しない場合の電流値（２４０ｍＡ）にしている（同図の既設電流値）。第２電流抑制回路７３ｂの第２基準値による第２電流設定値は、スイッチＳＷのオン・デューティ比が小さくなるとともに、図中の“追加電流値”のように増やしている。同図の理想設定値は、第１電流設定値と第２電流設定値との和である。これによって、ＬＥＤ負荷の平均電流値をオン・デューティ比に係わらず一定にすることができる。
【０５７２】
次に、図１０１は、実施の形態１５における、信号発生回路ＳＧからの変調信号のオン・デューティ比に応じて、追加した第２電流抑制回路７３ｂの最適な第２電流設定値を計算で求めるための説明図である。図２９Ａに示した、断続されたＬＥＤ電流の波形を示す説明図も併せて参照されたい。既に図９８で説明したように、第１電流抑制回路７３ａ、第２電流抑制回路７３ｂの第１、第２電流設定値はそれぞれ、ＬＥＤ電流のピークカット値（Ｉｏｐ）を設定するものである。実施の形態１５においては、第１設定電流値が固定値として第１電流抑制回路７３ａにて、既に断続しない場合のＬＥＤ電流２４０ｍＡに設定されているので、追加した第２電流抑制回路７３ｂの第２電流設定値（追加電流設定値）は、次式（２）で表される値に設定するのが最適となる。
【０５７３】
Ｉｏｐ２＝Ｉａｖｅ×［１００／ＯＮｄ（％）−１］    （２）
【０５７４】
ここで、Ｉｏｐ２は、第２電流抑制回路７３ｂの電流ピークカット値、つまり最適追加電流設定値である。Ｉａｖｅは、断続しない場合のＬＥＤ電流平均値である。ＯＮｄは、スイッチＳＷのオン・デューティ比（％）である。
【０５７５】
図１０１は、オン・デューティ比に応じた電流設定値を示す図である。同図は、（２）式を用いてオン・デューティ比毎の最適電流設定値を求めた結果を示す。同図の合計電流設定値は、第１電流設定値と第２電流設定値との和を示す。追加電流設定値は第２電流設定値を示す。この例では、第１電流設定値は２４０ｍＡの固定値、第２電流設定値は０〜２４０ｍＡの可変値である。
【０５７６】
以上のように、第１電流抑制回路７３ａ、電流抑制回路７３ｂによって、スイッチＳＷを流れる電流は第１電流設定値と第２電流設定値との和を超えないように抑制される。第１電流設定値を固定、第２電流設定値を可変とすることにより、回路動作の制度をより良くすることができ、スイッチＳＷの断続による照明光の明るさの低下の抑制を、より適切に改善することができる。さらに、ＬＥＤ電流に生じるオーバーシュートを低減し、受信装置の誤動作を低減することができる。また、第２電流抑制回路７３ｂを通信モジュール１０の一部として着脱可能にすることにより、既存の照明装置に容易に付加することができる。
【０５７７】
なお、図９９Ａ、図９９Ｃの通信モジュール１０は、スイッチＳＷおよび信号発生回路ＳＧを含まないで、電流抑制回路７３ｂ、第２および第３端子Ｔ２、Ｔ３の回路部分だけでもよい。この場合、図９９Ｂでは、ショート線Ｓ１０の代わりにスイッチＳＷおよび信号発生回路ＳＧを備え、第１、第２端子間にはスイッチＳＷが接続されることになる。
【０５７８】
（実施の形態１６）
実施の形態１６の照明光通信装置を図１０２に基づいて説明する。ここでは、図９３Ａと共通する回路部位の記号と合わせており、追加・変更した回路部を中心に説明する。実施の形態１６では、図９３Ａの制御回路６の代わりに定電流フィードバック回路１６７を備えることにより、実施の形態１４において記述した、オン・デューティ比に応じて基準源の値を可変する具体的な構成を説明する。
【０５７９】
図１０２は、実施の形態１６における照明光通信装置の構成を示す回路図である。図１０２は、実施の形態１４（図９３Ａ）と比べて、電流抑制回路７３の基準源７６を可変する制御回路６の代わりに、新たにＬＥＤ電流の検出するための抵抗６６、定電流フィードバック回路１６７、レベルシフタ７８を追加して、フィードバック系を構成している。定電流フィードバック回路１６７は、入力抵抗１６８を介して誤差増幅器１６９のマイナス入力端子に接続すると共に、当該誤差増幅器１６９のプラス端子には定電圧源７２ｃが接続される。また、前記誤差増幅器１６９の出力端子と当該誤差増幅器１６９のマイナス入力端子間には利得調整用の抵抗７１ｒと、位相補償用のコンデンサ１７０が接続される。
【０５８０】
定電流フィードバック回路１６７は、ＬＥＤ電流を検出するための抵抗６６の電圧降下と定電圧源７２ｃの値が一致するよう、前記電流抑制回路７３の誤差増幅器７７のプラス入力端子の電圧を制御する。なお、レベルシフタ７８は、前記電流抑制回路７３の動作基準点と、定電流フィードバック回路１６７の動作基準点が異なる場合に必要となるものである。
【０５８１】
図１０４〜図１０６は、実施の形態１６（図１０２）の動作を検証するためのシミュレーション結果を示す。シミュレーションの主な設定条件として、平滑コンデンサ６５の容量値を２０ｕＦ、信号発生回路ＳＧからの変調信号周波数を２．４ｋＨｚ、ＤＣ−ＤＣコンバータ６４の動作周波数を６５ｋＨｚ、スイッチＳＷを断続しない場合の負荷電流（ＬＥＤ電流）の平均値を２４０ｍＡに設定している。
【０５８２】
図１０４は、図１０２の回路例に対する第３のシミュレーション結果を示す図である。図１０４は、横軸をオン・デューティ比としてＬＥＤ電流の平均値、ピーク値（ピークカット値）、変動値（ピーク値の変化分）を示し、オン・デューティ比に拠らず、ＬＥＤ電流の平均値は一定に維持されている。また、変動幅も小さく、ＬＥＤ電流は矩形波を維持していることが分かる。
【０５８３】
図１０５は、図１０２の回路例に対する第２のシミュレーション結果を示す図である。図１０５は、当該変動幅をリップル率で表したものであり、多少変動が見られるが、これらは高周波リップルを含んだものである。
【０５８４】
図１０６は、図１０２の回路例に対する第３のシミュレーション結果を示す図である。図１０６は、横軸をオン・デューティ比として、電流抑制回路７３で発生する回路損失を示している。オン・デューティ比に拠らず、損失が低く抑えられていることが分かる。
【０５８５】
図１０２で示した実施の形態１６の照明光通信装置によれば、スイッチＳＷを断続して光通信を行う場合、スイッチＳＷのオン・デューティ比に拠らず、ＬＥＤ電流の平均値を一定に維持することができるので、通信時に照明としての明るさ変化やちらつきを防ぐことができる。また、電流抑制回路７３が接続されているので、ＬＥＤ電流波形は矩形波を維持し、受信側の誤動作要因となるオーバーシュートも抑制される。更に、当該電流抑制回路７３の印加電圧は、定電圧フィードバック回路６７ａによって所望の平均値に制御されるので、電流抑制回路７３における回路損失を低減することも可能となる。
【０５８６】
（実施の形態１７）
実施の形態１７の照明光通信装置を図１０３に基づいて説明する。ここでは、同図は、図９９と共通する回路部位の記号と合わせており、追加・変更した回路部を中心に説明する。実施の形態１７では、実施の形態１５において記述した、オン・デューティ比に応じて第２基準値の値を可変する具体的な構成を説明する。
【０５８７】
図１０３は、実施の形態１５（図９９Ａ、図９９Ｃ）における、第２電流抑制回路７３ｂの基準源７６を可変する方法として、新たにＬＥＤ電流を検出するための抵抗６６、定電流フィードバック回路１６７、レベルシフタ７８を追加して、フィードバック系を構成している。定電流フィードバック回路１６７は、入力抵抗１６８を介して誤差増幅器１６９のマイナス入力端子に接続すると共に、当該誤差増幅器１６９のプラス端子には定電圧源７２ｃが接続される。また、前記誤差増幅器１６９の出力端子と当該誤差増幅器１６９のマイナス入力端子間には利得調整用の抵抗７１ｒと、位相補償用のコンデンサ１７０が接続される。
【０５８８】
定電流フィードバック回路１６７は、ＬＥＤ電流の検出抵抗６６の電圧降下と定電圧源７２ｃの値が一致するよう、第２電流抑制回路７３ｂの誤差増幅器７７のプラス入力端子の電圧を制御する。なお、レベルシフタ７８は、第２電流抑制回路７３ｂの動作基準点と、定電流フィードバック回路１６７の動作基準点が異なる場合に必要となる。
【０５８９】
図１０７〜図１０９は、実施の形態１７（図１０３）の動作を検証するためのシミュレーション結果を示す。シミュレーションの主な設定条件として、平滑コンデンサ６５の容量値を２０ｕＦ、信号発生回路ＳＧからの変調信号周波数を２．４ｋＨｚ、ＤＣ−ＤＣコンバータ６４の動作周波数を６５ｋＨｚ、スイッチＳＷを断続しない場合の負荷電流（ＬＥＤ電流）の平均値を２４０ｍＡに設定している。
【０５９０】
図１０７は、図１０３の回路例に対する第１のシミュレーション結果を示す図である。図１０７は、横軸をオン・デューティ比としてＬＥＤ電流の平均値、ピーク値（ピークカット値）、変動値（ピーク値の変化分）を示し、オン・デューティ比に拠らず、ＬＥＤ電流の平均値は一定に維持されている。また、変動幅も小さく、ＬＥＤ電流は矩形波を維持していることが分かる。
【０５９１】
図１０８は、図１０３の回路例に対する第２のシミュレーション結果を示す図である。図１０８は、当該変動幅をリップル率で表したものであり、多少変動が見られるが、これらは高周波リップルを含んだものである。
【０５９２】
図１０９は、図１０３の回路例に対する第３のシミュレーション結果を示す図である。図１０９は、横軸をオン・デューティ比として、第１電流抑制回路７３ａ及び第２電流抑制回路７３ｂで発生する回路損失を示している。オン・デューティ比に拠らず、損失が低く抑えられていることが分かる。
【０５９３】
図１０３で示した実施の形態１７によれば、スイッチＳＷを断続して光通信を行う場合、当該スイッチＳＷのオン・デューティ比に拠らず、ＬＥＤ電流の平均値を一定に維持することができるので、通信時に照明としての明るさ変化やちらつきを防ぐことができる。また、第１電流抑制回路７３ａおよび第２電流抑制回路７３ｂが接続されているので、ＬＥＤ電流波形は矩形波を維持し、受信側の誤動作要因となるオーバーシュートも抑制される。更に、当該第１電流抑制回路７３ａ、第２電流抑制回路７３ｂに印加される電圧は、定電圧フィードバック回路６７ａによって所望の平均値に制御されるので、第１電流抑制回路７３ａおよび第２電流抑制回路７３ｂでの回路損失を低減することも可能となる。
【０５９４】
加えて図１０３の第２電流抑制回路７３ｂ、定電流フィードバック回路１６７、レベルシフタ７８およびスイッチＳＷの回路部分を、既設のＬＥＤ照明器具に後付けする通信モジュールとすれば、照明光通信機能が容易に付加できる特長を有する。なお、この通信モジュールは、スイッチＳＷを含まない、図１０３の第２電流抑制回路７３ｂ、定電流フィードバック回路１６７およびレベルシフタ７８の回路部分でもよい。
【０５９５】
（実施の形態１８）
実施の形態１８における照明光通信装置を図１１０、図１１１に示す。これらの図の基本的な主回路構成は図９３Ａ、図９９Ａと同じであり、同一の記号を付記している。図１１０、図１１１は、図９３Ａ、図９９Ａと比べて、制御回路６が具体的な構成例と、信号発生回路ＳＧの具体的な構成例とがブロック図として記載されている点が異なる。以下、異なる点を中心に説明する。
【０５９６】
図１１０および図１１１の制御回路６および信号発生回路ＳＧは、図８３中の制御回路６および信号発生回路ＳＧと同じであり、既に説明した通りである。
【０５９７】
ここで、基準値または第２基準値を切替える基準源７６の回路例を図１１２Ａ、図１１２Ｂに示す。
【０５９８】
図１１２Ａは、実施の形態１８における基準源７６の第１の変形例を含む電流抑制回路を示す回路図である。図１１２Ａに示した電流抑制回路７３は、ＭＯＳＦＥＴであるトランジスタ２と、ソースに接続された抵抗３と、基準源７６と、制御回路６とを備える。基準源７６は、定電圧源４ａ、分圧抵抗Ｒ１、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、および、分圧比を切替えるためのスイッチ素子Ｓ０１〜Ｓ０３で構成される。
【０５９９】
制御回路６は、通信信号の信号配列に応じて適切な基準電圧の値を算出するか、或いは予め構築された対応テーブルから適切な基準電圧の値を選択して、スイッチ素子Ｓ０１〜Ｓ０３を切替えてもよい。分圧回路の抵抗器及びスイッチ素子の数が多いほど、微細な基準電圧の切替えが可能となる。
【０６００】
また、図１１２Ｂは、実施の形態１８における基準源７６の第２の変形例を含む電流抑制回路を示す回路図である。図１１２Ｂの電流抑制回路７３は、ＭＯＳＦＥＴであるトランジスタ２と、ソースに接続された抵抗３と、基準源７６と、制御回路６とを備える。基準源７６は、定電圧源４ａ、分圧抵抗Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３、Ｒ１４、および、分圧比を切替えるためのスイッチ素子Ｓ０１、Ｓ０２とで構成される。
【０６０１】
定電圧源４ａのプラス電位側は、抵抗Ｒ１１を介して誤差増幅器５のプラス入力端子に接続される。当該接続点と定電圧源４ａのマイナス電位側の間に、抵抗Ｒ１２、Ｒ１３、Ｒ１４の直列回路を設け、これらのうちの１つ、或いは２つを短絡するスイッチ素子Ｓ０１、Ｓ０２を接続して構成される。
【０６０２】
なお、図１１２Ａ、図１１２Ｂにおける分圧回路の抵抗器及び切替スイッチの数が多いほど、微細な基準電圧の切替えが可能となる。
【０６０３】
図１１０、図１１１に示した制御回路６の動作例については、図８４Ａに示したフローチャート、図８４Ｂに示したシフトレジスタ６ａの説明図、図８４Ｃに示した補正例のフローチャートを用いて既に説明した通りである。
【０６０４】
以上のように実施の形態１８によれば、スイッチＳＷがオフからオンになった瞬間に光源（つまり負荷回路５３）を流れる電流に発生するオーバーシュートを低減し、これにより受信装置での受信エラーを低減することができる。しかも、シフトレジスタを用いて部分的なオン・デューティ比を算出し、算出した部分的なオン・デューティ比に応じて前記基準値を決定するので、基準値をより動的に適切な値にすることができる。
【０６０５】
以上のように実施の形態１４〜１８に係る照明光通信装置は、照明光を発する光源と、前記光源と直列に接続され、前記光源を流れる電流を断続するスイッチＳＷと、前記照明光を変調するために前記スイッチＳＷのオンおよびオフを制御する二値の通信信号を発生する信号発生回路ＳＧと、前記光源および前記スイッチＳＷと直列に接続され、基準値に対応する電流設定値を超えないように、前記光源を流れる電流を抑制する電流抑制回路７３と、直列接続された前記光源、スイッチおよび電流抑制回路に直流電圧を印加するＤＣ−ＤＣコンバータ６４と、前記電流抑制回路に印加される電圧の平均値が一定となるよう前記直流電源回路を制御する定電圧フィードバック回路６７ａとを備える。
【０６０６】
これによれば、定電圧フィードバック型の電源を用いて１００％変調の光通信をする場合でも、スイッチの断続による明るさの低下を抑制することができる。しかも、スイッチＳＷがオフからオンになった瞬間に光源（つまり負荷回路５３）を流れる電流に発生するオーバーシュートを低減し、これにより受信装置での受信エラーを低減することができる。
【０６０７】
ここで、前記電流抑制回路７３は、前記基準値を出力する基準源７６と、前記光源および前記スイッチＳＷと直列に接続され、前記光源に流れる電流を前記基準値に基づいて抑制するトランジスタ７４と、前記通信信号の部分的なオン・デューティ比を測定し、部分的なオン・デューティ比が第１の比率のとき前記基準値を第１の値にし、部分的なオン・デューティ比が前記第１の比率より大きい第２の比率のとき前記基準値を前記第１の値より小さい第２の値にする制御回路６とを備え、前記第２の値に対応する前記電流設定値は、前記第１の値に対応する電流設定値よりも小さくしてもよい。
【０６０８】
これによれば、オーバーシュートの大きさが部分的なオン・デューティ比に依存する場合に、オーバーシュートの抑制を適切にすることができる。
【０６０９】
ここで、前記制御回路６は、前記電流設定値が前記部分的なオン・デューティ比に反比例するように前記基準値を変更してもよい。
【０６１０】
ここで、前記制御回路６は、次式を満たすように前記基準値を変更してもよい。
【０６１１】
Ｉ１＝（Ｉａｖｅ／ＯＮｄ）×１００
【０６１２】
ここで、Ｉ１は前記電流設定値であり、Ｉａｖｅは前記スイッチの断続による照明光の変調をしない場合の前記光源を流れる平均電流であり、ＯＮｄは前記通信信号の部分的なオン・デューティ比（単位は％）である。
【０６１３】
これによれば、オーバーシュートを抑制し、かつ、照明光を変調していないときの照明光の明るさと、照明光を変調しているときの照明光の明るさとを、人の見かけ上ほぼ同等にすることができる。
【０６１４】
ここで、前記制御回路６は、前記光源を流れる電流の大きさを検出する検出部１６８と、前記光源を流れる電流の平均値を一定にするように、前記検出部により検出された電流の大きさに応じて前記基準値を変化させるフィードバック制御を行う定電流フィードバック回路１６７とを備えてもよい。
【０６１５】
また、実施の形態１４〜１８に係る照明光通信装置は、照明光を発する光源５３と、前記光源と直列に接続され、前記光源を流れる電流を断続するスイッチＳＷと、前記照明光を変調するために前記スイッチのオンおよびオフを制御する二値の通信信号を発生する信号発生回路ＳＧと、前記光源および前記スイッチと直列に接続され、第１基準値に対応する第１電流設定値を超えないように、自身を流れる電流を抑制する第１電流抑制回路７３と、前記第１電流抑制回路と並列に接続され、第２基準値に対応する第２電流設定値を超えないように、自身を流れる電流を抑制する第２電流抑制回路７３ｂと、直列接続された前記光源、スイッチおよび第１電流抑制回路に直流電圧を印加するＤＣ−ＤＣコンバータ６４と、前記直流電源回路の出力電圧が一定となるよう前記直流電源回路を制御する定電圧フィードバック回路６７ａとを備える。
【０６１６】
これによれば、定電圧フィードバック型の電源を用いて１００％変調の光通信をする場合でも、スイッチの断続による明るさの低下を抑制することができる。しかも、第１電流抑制回路、第２電流抑制回路によって、スイッチを流れる電流は第１電流設定値と第２電流設定値との和を超えないように抑制される。第１電流設定値を固定、第２電流設定値を可変とすることにより、回路動作の制度をより良くすることができ、ＬＥＤ電流に生じるオーバーシュートを低減し、受信装置の誤動作を低減することができる。
【０６１７】
ここで、前記第２電流抑制回路は、次式を満たすように前記第２基準値を変更してもよい。
【０６１８】
Ｉ２＝（Ｉａｖｅ／ＯＮｄ）×１００
【０６１９】
ここで、Ｉ２は前記第２電流設定値であり、Ｉａｖｅは前記スイッチの断続による照明光の変調をしない場合の前記光源を流れる平均電流であり、ＯＮｄは前記通信信号の部分的なオン・デューティ比（単位は％）である。
【０６２０】
ここで、前記第２電流抑制回路は、前記光源を流れる電流の大きさを検出する検出部と、前記光源を流れる電流の平均値を一定にするように、前記検出部により検出された電流の大きさに応じて前記基準値を変化させるフィードバック制御を行う定電流フィードバック回路１６７とを備えしてもよい。
【０６２１】
ここで、前記制御回路６は、前記通信信号の先頭ｎ（ｎは２以上の整数）ビットデータをシフトしながら保持するシフトレジスタ６ａを有し、前記シフトレジスタ６ａの末尾から所定ビット数のデータに対して移動平均値を、部分的なオン・デューティ比として算出し、前記シフトレジスタに保持されたｎビットデータのビットパターンに基づいて前記移動平均値を補正し、補正した値に対応する基準値を決定してもよい。
【０６２２】
ここで、前記第２電流抑制回路は、前記通信信号の先頭ｎ（ｎは２以上の整数）ビットデータをシフトしながら保持するシフトレジスタ６ａを有する制御回路６を備え、前記制御回路６は、前記シフトレジスタ６ａの末尾から所定ビット数のデータに対して移動平均値を、部分的なオン・デューティ比として算出し、前記シフトレジスタに保持されたｎビットデータのビットパターンに基づいて前記移動平均値を補正し、補正した値に対応する基準値を決定してもよい。
【０６２３】
ここで、前記制御回路６は、前記移動平均値の補正において、前記シフトレジスタの末尾から１ビット目が１であり、かつ、２ビット目以降が０である場合、前記移動平均値に１より小さい係数を、連続する０のビット数と同じ数だけ累乗してもよい。
【０６２４】
ここで、前記制御回路は、前記移動平均値の補正において、前記ｎビットデータの先頭から１ビット目が１であり、かつ、２ビット目または３ビット目以降が１である場合、前記移動平均値に１より大きい係数を、連続する１のビット数と同じ数だけ累乗してもよい。
【０６２５】
ここで、前記制御回路は、部分的なオン・デューティ比として、前記移動平均値を算出する代わりに、Ｎ（Ｎは２以上の整数）値パルス位置変調された前記通信信号の平均的なオン・デューティ比である（１−（１／Ｎ））×１００（％）を用いてもよい。
【０６２６】
ここで、前記通信信号はＮ値パルス位置変調されており、前記シフトレジスタのビット数および移動平均のビット数は、少なくともＮビットであってもよい。
【０６２７】
ここで、前記基準源は、固定電圧を発生する定電圧源と、当該定電圧源を分圧する複数の抵抗素子と、前記抵抗素子と直列または並列に接続された１つ以上の切替えスイッチとを備え、前記制御回路は、補正した値に応じて前記１つ以上の切替スイッチのオンおよびオフを制御してもよい。
【０６２８】
ここで、前記第２電流抑制回路が前記照明光通信装置に着脱可能に構成されてもよい。
【０６２９】
また、実施の形態１４〜１８に係る通信モジュールは、照明装置に着脱可能な、照明光を変調する通信モジュール１０であって、前記照明装置の光源と直列に接続されるスイッチＳＷと、前記照明光を変調するために前記スイッチのオンおよびオフを制御する二値の通信信号を発生する信号発生回路ＳＧと、前記光源および前記スイッチと直列に接続され、前記光源を流れる電流を抑制する電流抑制回路７３と、前記照明装置に着脱するための第１、第２および第３端子Ｔ１〜Ｔ３とを備え、前記第１端子Ｔ１は、前記スイッチと前記電流抑制回路からなる直列回路の前記スイッチ側の一端に接続され、前記第２端子Ｔ２は、前記直列回路中の前記スイッチと前記電流抑制回路との接続点に接続され、前記第３端子Ｔ３は、前記直列回路の前記電流抑制回路側の他端に接続される。
【０６３０】
これによれば、通信モジュールは、既設の照明器具に追加可能である。つまり、既設の照明器具をそのまま利用し、光通信機能を簡単に付加することができ、新たな光通信照明器具を設置する場合と比べて低コストで光通信機能を実現できる。また、定電圧フィードバック型の電源を用いて１００％変調の光通信をする場合でも、スイッチの断続による明るさの低下を抑制することができる。しかも、スイッチがオフからオンになった瞬間に、前記光源を流れる電流に発生するオーバーシュートを低減するので、受信装置での受信エラーを低減することができる。
【０６３１】
（実施の形態１９）
一般に、ＰＷＭ（パルス幅変調）により調光を行う照明装置において可視光通信を実現しようとした場合、ＰＷＭ制御と、可視光通信のための変調とが混在することにより、色バランスが崩れる場合がある。
【０６３２】
そこで、実施の形態１９では、色バランスが崩れることを抑制できる照明光通信装置について説明する。
【０６３３】
本実施の形態の一態様に係る照明光通信装置は、互いに異なる色の光を発する複数の照明部と、前記複数の照明部の各々の調光レベルを制御する調光制御部と、前記複数の照明部の各々の発光及び非発光を時間的に切り替える変調により前記複数の照明部が発する光に信号を重畳する変調制御部とを備え、前記複数の照明部の各々は、前記光を発する光源と、前記光源と直列に接続され、前記光源を流れる電流を断続するスイッチと、前記光源に電力を供給する電源回路とを備え、前記調光制御部は、前記複数の照明部の各々に対して、前記電源回路を制御することで、前記調光レベルが基準レベルより高い場合、前記照明部が発する光の強さを制御する振幅調光を行い、前記調光レベルが前記基準レベルより低く、かつ、前記変調が行われない場合、前記照明部の発光及び非発光の繰り返し周期における発光時間の割合であるオンデューティを制御するＰＷＭ調光を行い、前記変調制御部は、前記変調を行う場合、前記複数の照明部の各々に対して、前記調光レベルが前記基準レベルより高い場合、前記スイッチを制御することにより変調を行い、前記調光レベルが前記基準レベルより低い場合、（１）前記電源回路による前記ＰＷＭ調光を行わず、（２）前記スイッチを制御することにより、前記変調と前記ＰＷＭ調光とが同時に行われ、かつ、他の照明部と発光開始タイミングが同期するように変調を行う第１の制御を行う。
【０６３４】
また、本実施の形態の一態様に係る受信装置は、発光及び非発光を時間的に切り替える変調により信号が重畳された、互いに異なる色の複数の光を受光する受光部と、（１）前記受光部で受光された前記複数の光の各々の明るさの他の光の明るさの各々に対する比率が全て予め定められた値より大きい場合、前記複数の光を用いて前記信号を復調し、（２）複数の前記比率の一つが前記予め定められた値より小さい場合、前記複数の光のうち、前記比率が前記予め定められた値より小さい光以外の光を用いて前記信号を復調する復調部とを備える。
【０６３５】
本実施の形態に係る照明光通信装置および受信装置によれば、色バランスが崩れることを抑制できる。
【０６３６】
［１９．１  照明光通信装置の構成］
まず、実施の形態１９に係る照明光通信装置の構成を説明する。図１１３は、実施の形態１９に係る照明光通信装置１００の構成を示すブロック図である。
【０６３７】
図１１３に示す照明光通信装置１００は、照明光の強度を変調することによって信号を送信する可視光通信送信器として機能する。また、照明光通信装置１００は、例えば、カラー光を投影するＲＧＢ投光器である。この照明光通信装置１００は、照明部２０１Ｒ、２０１Ｇ及び２０１Ｂと、調光制御部２０２と、変調制御部２０３とを備える。
【０６３８】
照明部２０１Ｒは赤色光を発し、照明部２０１Ｇは緑色光を発し、照明部２０１Ｂは青色光を発する。
【０６３９】
調光制御部２０２は、照明部２０１Ｒ、２０１Ｇ及び２０１Ｂの各々の調光レベル（明るさ）を制御する。具体的には、調光制御部２０２は、投影する光の色あい及び明るさ等に応じて、照明部２０１Ｒ、２０１Ｇ及び２０１Ｂの各々の調光レベルを制御するための調光信号Ｓ１Ｒ、Ｓ２Ｒ及びＳ３Ｒを生成する。
【０６４０】
変調制御部２０３は、照明部２０１Ｒ、２０１Ｇ及び２０１Ｂの発光及び非発光を時間的に切り替える変調により照明部２０１Ｒ、２０１Ｇ及び２０１Ｂが発する光に通信信号（可視光信号）を重畳する。具体的には、変調制御部２０３は、可視光通信で送信する通信信号に基づき二値の変調信号Ｓ２Ｒ、Ｓ２Ｇ及びＳ２Ｂを生成する。なお、変調信号生成部１２３は、照明光通信装置１００に固有のＩＤを示す変調信号Ｓ２Ｒ、Ｓ２Ｇ及びＳ２Ｂを繰り返し発生してもよいし、外部の装置から入力された通信信号に応じて変調信号Ｓ２Ｒ、Ｓ２Ｇ及びＳ２Ｂを発生してもよい。
【０６４１】
なお、以下では、可視光信号（通信信号）を照明光に重畳するための変調を単に「変調」と呼び、調光のためのＰＷＭを用いた変調を「ＰＷＭ調光」と呼ぶ。なお、ＰＷＭ調光については詳細を後述する。
【０６４２】
また、ここでは、照明光通信装置１００が、ＲＧＢの三色の照明部を有する例を述べるが、照明部が発する色、及び照明部の数はこれに限らず、例えば、照明光通信装置１００は、４色以上の照明部を有してもよい。
【０６４３】
［１９．２  照明部の構成］
以下、照明部２０１Ｒ、２０１Ｇ及び２０１Ｂの構成を説明する。なお、照明部２０１Ｒ、２０１Ｇ及び２０１Ｂの構成は同じであるため、以下では、照明部２０１Ｒの構成のみを説明する。
【０６４４】
図１１４は照明部２０１Ｒの構成を示す図である。図１１４に示すように照明部２０１Ｒは、光源１０１と、電源回路１０２と、調光信号受信部１０４と、変調スイッチ１２１と、電流抑制回路１２２と、制御電源１２６と、駆動回路１２８とを備える。
【０６４５】
光源１０１は、１以上の発光素子（例えば、ＬＥＤ）を含み、照明光を発する。
【０６４６】
調光信号受信部１０４は、調光制御部２０２で生成された調光信号Ｓ１Ｒを受信する。
【０６４７】
電源回路１０２は、光源１０１に電力を供給する。この電源回路１０２は、電源１１１と、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１２と、コンデンサ１１３と、検出抵抗１１４と、定電流フィードバック回路１１５とを備える。
【０６４８】
電源１１１は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１２に直流電圧を出力する。ＤＣ−ＤＣコンバータ１１２は、電源１１１から供給される直流電圧を所望の電圧Ｖ０に変換し、電圧Ｖ０を光源１０１へ出力する。コンデンサ１１３は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１２の出力端子間に接続される。
【０６４９】
検出抵抗１１４は、光源１０１に流れる電流を検出するために用いられる。定電流フィードバック回路１１５は、検出抵抗１１４を流れる電流、つまり光源１０１に流れる電流が一定となるようにＤＣ−ＤＣコンバータ１１２の出力電圧Ｖ０を制御する。
【０６５０】
また、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１２は、調光信号受信部１０４で受信された調光信号Ｓ１Ｒに基づき、出力電圧Ｖ０を制御する。具体的には、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１２は、光源１０１が発する光の強さを制御する振幅調光と、光源１０１の発光及び非発光の繰り返し周期における発光時間の割合であるオンデューティを制御するＰＷＭ調光とを行う。
【０６５１】
制御電源１２６は、電源回路１０２から出力される電圧Ｖ０から電流抑制回路１２２等の電源電圧を生成し、生成した電源電圧を電流抑制回路１２２等に供給する。また、制御電源１２６は、電圧Ｖ０に基づき、ＰＷＭ調光が行われていることを検出するＰＷＭ検出回路１２７ａを備える。
【０６５２】
変調スイッチ１２１は、光源１０１と直列に接続され、電源回路１０２から光源１０１へ供給される電流を断続する。変調スイッチ１２１は、例えば、トランジスタ（例えばＭＯＳＦＥＴ）である。
【０６５３】
駆動回路１２８は、変調制御部２０３で生成された変調信号Ｓ２Ｒに基づき変調スイッチ１２１の制御端子（ゲート）に供給する信号を生成する。
【０６５４】
電流抑制回路１２２は、光源１０１及び変調スイッチ１２１と直列に接続され、光源１０１に流れる電流を抑制する。具体的には、電流抑制回路１２２は、電流設定値Ｉｓを超えないように光源１０１を流れる電流を抑制（クリップ）する。
【０６５５】
この電流抑制回路１２２は、ＭＯＳＦＥＴであるトランジスタ１３１と、電流設定回路１３２と、増幅器１３３と、トランジスタ１３１のソースに接続された抵抗である電流検出回路１３４とを含む。
【０６５６】
電流設定回路１３２は、増幅器１３３のプラス入力端子に基準値を出力する。基準値は、光源１０１を流れる電流の上限（電流設定値Ｉｓ）を規定する。例えば、基準値は電流設定値に比例する。また、電流設定回路１３２は、可変の基準値を出力する。なお、電流設定回路１３２は、基準値を固定値として出力してもよい。
【０６５７】
トランジスタ１３１は、光源１０１及び変調スイッチ１２１に直列に接続され、光源１０１に流れる電流を基準値に基づいて抑制（クリップ）する。
【０６５８】
電流検出回路１３４は、光源１０１を流れる電流の大きさを検出するためのソース抵抗である。電流検出回路１３４のトランジスタ１３１側の端子は、増幅器１３３のマイナス入力端子に接続される。
【０６５９】
増幅器１３３のプラス入力端子は電流設定回路１３２に接続され、増幅器１３３のマイナス入力端子はトランジスタ１３１のソース端子に接続される。増幅器１３３は、電流設定回路１３２から出力される基準値と電流検出回路１３４で検出されて電流値との差分を増幅し、増幅した信号をトランジスタ１３１のゲートに出力する。
【０６６０】
なお、図１１４に示す回路構成は一例であり、照明部２０１Ｒは、図１１４に示す全ての構成要素を備える必要はない。例えば、照明部２０１Ｒは、電流抑制回路１２２及び制御電源１２６の少なくとも一方を備えなくてもよい。
【０６６１】
また、電源回路１０２の構成も一例であり、この構成に限定されない。例えば、電源回路１０２は、検出抵抗１１４及び定電流フィードバック回路１１５を備えなくてもよい。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１２が定電流制御を行ってよい。例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１２は、スイッチング電流閾値制御を行ってもよい。または、電源回路１０２は、定電流制御の代わりに定電圧制御を行ってもよい。例えば、電源回路１０２は、検出抵抗１１４及び定電流フィードバック回路１１５の代わりに定電圧フィードバック回路を備えてもよいし、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１２が定電圧制御を行ってもよい。
【０６６２】
また、電流抑制回路１２２の構成も一例であり、光源１０１に流れる電流を抑制(クリップ)できる構成であればこれに限定されない。
【０６６３】
［１９．３  変調動作］
以下、照明光通信装置１００により変調動作を説明する。図１１５は、照明光通信装置１００による変調動作を説明するための図である。図１１５に示すように、変調信号Ｓ２Ｒに応じて変調スイッチ１２１がオン／オフする。ここで用いられている変調方式は、例えば、ＪＥＩＴＡ−ＣＰ１２２３で規定されている１−４ＰＰＭ伝送方式に準拠する。具体的には、２ビットのデータが４スロットのパルスに変換される。常に、この４スロットのうち３スロットはハイレベル（オン）であり、１スロットがローレベル（オフ）である。
【０６６４】
また、図１１５の例では、電流設定値Ｉｓは一定である。
【０６６５】
ここで、可視光通信のための変調が行われた場合、変調スイッチ１２１がオンした直後に、図１１５の点線で示すように、光源１０１に流れる電流であるＬＥＤ電流が瞬間的に増加するオーバーシュートが発生する。このオーバーシュートの発生により、可視光受信器において信号を正しく受信できない場合が発生するという問題がある。
【０６６６】
一方で、実施の形態１９に係る照明光通信装置１００では、電流抑制回路１２２を設けることにより、ＬＥＤ電流の最大値が電流設定値Ｉｓに制限される。これにより、図１１５に示すようにオーバーシュートの発生が抑制される。これにより、可視光通信における受信エラーを低減できる。
【０６６７】
なお、図１１４に示す定電流フィードバック回路１１５も、ＬＥＤ電流を一定にする機能を有するが、この定電流フィードバック回路１１５による定電流制御は比較的時定数が大きい制御である。つまり、この定電流制御は、所定期間における平均電流を一定にする制御であり、図１１５に示すような瞬間的に発生するオーバーシュートを抑制することはできない。
【０６６８】
さらに、実施の形態１９では、図１１４に示すように、電源回路１０２の電源端子とＧＮＤ端子との間に、光源１０１、変調スイッチ１２１及び電流抑制回路１２２がこの順に直列に接続される。一方で、光源１０１、変調スイッチ１２１及び電流抑制回路１２２の接続形態として、光源１０１、電流抑制回路１２２及び変調スイッチ１２１の順に接続されることも考えられる。
【０６６９】
しかしながら、このような接続形態では、電流抑制回路１２２が電源回路１０２のＧＮＤ端子と接続されないため、動作が不安定になるという課題がある。具体的には、変調スイッチ１２１がオフの状態では、電流抑制回路１２２のＧＮＤが浮いた（フローティング）状態となるため、ＧＮＤの電位変動が大きくなる。一方、実施の形態１９では、図１１４に示す接続形態を用いることで、電流抑制回路１２２が常にＧＮＤ端子と接続されるので、変調スイッチ１２１の状態によらず安定した動作を向上できる。
【０６７０】
なお、上記説明では、変調方式として、オフ期間においてＬＥＤ電流を完全に遮断する１００％変調方式を用いているが、オフ期間においてオン期間よりＬＥＤ電流を低くする方式が用いられてもよい。
【０６７１】
また、図１１４では、光源１０１、変調スイッチ１２１及び電流抑制回路１２２が、この順に直列に接続される例を述べたが、光源１０１、変調スイッチ１２１及び電流抑制回路１２２の直列接続の順序はこれに限らない。
【０６７２】
［１９．４  調光動作］
以下、照明光通信装置１００により調光動作を説明する。図１１６は、照明光通信装置１００による調光動作を説明するための図である。
【０６７３】
図１１６に示すように、調光制御部２０２は、調光レベルが基準レベルより高い場合（図１１６の調光レベル５〜３）には、照明部２０１Ｒが発する光の強さを制御する振幅調光を行う。具体的には、調光信号Ｓ１Ｒに応じて電源回路１０２が出力する電圧又は電流が制御されることにより、光源１０１に流れるＬＥＤ電流の電流値が制御される。より具体的には、調光レベルが低いほどＬＥＤ電流の電流値が小さくなるように制御される。
【０６７４】
また、調光制御部２０２は、調光レベルが基準レベルより低い場合（図１１６の調光レベル５〜３）には、照明部２０１Ｒの発光及び非発光の繰り返し周期における発光時間の割合であるオンデューティを制御するＰＷＭ調光を行う。具体的には、調光信号Ｓ１Ｒに応じて電源回路１０２が出力する電圧又は電流のオンデューティが制御される。より具体的には、調光レベルが低いほどオンデューティが小さくなるように制御される。
【０６７５】
［１９．５  課題］
ここで、上記変調動作と調光動作とを単に組み合わせた場合において、変調動作と調光動作とが互いに考慮されていない場合には以下の問題が生じる。図１１７に示すように、ＰＷＭ調光と変調とが同時に行われる場合には、各制御により個別にスイッチがオフされるため、平均輝度が減少してしまう。これにより、図１１７に示すように一つの色（図１１７では赤色光）のみがＰＷＭ調光される場合に、色合いがずれてしまうという課題がある。さらに、受信装置において立ち上がりエッジを検出する場合には、図１１７では赤色光の立ち上がりが他の色の立ち上がりとずれているため、赤色光がノイズとして検知され、受信精度が低下するという課題がある。
【０６７６】
［１９．６  全体動作］
図１１８は、照明光通信装置１００による動作のフローチャートである。図１１８に示す処理は、各色に対して順次行われる。また、調光レベルが変更された際に、又は、所定の時間間隔で繰り返し行われる。
【０６７７】
変調が行われない場合（Ｓ１０１でＮｏ）、調光制御部２０２は図１１６に示すような通常の調光制御を行う。具体的には、調光制御部２０２は、ＰＭＷ変調を行わない場合、つまり、調光レベルが基準レベルより高い場合（Ｓ１０２でＮｏ）、通常の振幅調光を行い（Ｓ１０３）、ＰＭＷ変調を行う場合、つまり、調光レベルが基準レベルより低い場合（Ｓ１０２でＹｅｓ）、通常のＰＷＭ調光を行う（Ｓ１０４）。
【０６７８】
一方、変調が行われ、かつ、ＰＷＭ調光が行われない場合（Ｓ１０１でＹｅｓ、かつＳ１０５でＮｏ）、調光制御部２０２は振幅調光を行い、変調制御部２０３は図１１５に示すような通常の変調を行う（Ｓ１０６）。なお、この場合、照明部２０１Ｒ、２０１Ｇ及び２０１Ｂに供給される変調信号Ｓ２Ｒ、Ｓ２Ｇ及びＳ２Ｂは同一の信号であり、同一のタイミングで、照明部２０１Ｒ、２０１Ｇ及び２０１Ｂの発光及び非発光が切り替えられる。
【０６７９】
また、調光制御部２０２は、変調を行う場合と行わない場合とで同じ振幅調光の手法を用いてもよいし、異なる手法を用いてもよい。例えば、調光制御部２０２は、変調を行う場合と行わない場合とで平均輝度（ＬＥＤ電流の平均値）が同じになるように振幅調光を行ってもよい。具体的には、４ＰＰＭが用いられる場合には、輝度値が７５％に減少するため、変調を行う場合にはこの減少を相殺するように輝度値（ＬＥＤ電流）を増加させてもよい。言い換えると、指定された調光レベルが同じ場合において、変調を行う場合のＬＥＤ電流の電流値（オン区間の電流値）は、変調を行わない場合のＬＥＤ電流の電流値より高くてもよい。
【０６８０】
一方、変調が行われ、かつ、ＰＷＭ調光を行う場合（Ｓ１０１でＹｅｓ、かつＳ１０５でＹｅｓ）、照明光通信装置１００は、対象の色の調光レベルが他の全ての色の調光レベルより十分に低いかを判定する（Ｓ１０７）。具体的には、照明光通信装置１００は、対象の色の調光レベル（例えば赤）の他の色の調光レベル（緑及び青）の各々に対する比率を算出する。照明光通信装置１００は、算出した全ての比率が予め定められた値より低い場合に、対象の色の調光レベルが他の全ての色の調光レベルより十分に低いと判定する。なお、照明光通信装置１００は、対象の色の調光レベル（例えば赤）と他の色の調光レベル（緑及び青）の各々との差を算出し、算出した全ての差が予め定められた値より大きい場合に、対象の色の調光レベルが他の全ての色の調光レベルより十分に低いと判定してもよい。
【０６８１】
上記条件が満たされない場合、つまり、算出した比率のうち少なくとも一つが予め定められた値より高い場合（Ｓ１０７でＮｏ）、調光制御部２０２はＰＷＭ調光は行わず、変調制御部２０３はＰＷＭを考慮した変調を行う（Ｓ１０８）。なお、この処理の詳細は後述する。
【０６８２】
上記条件が満たされる場合、つまり、算出した比率の全てが予め定められた値より低い場合（Ｓ１０７でＹｅｓ）、変調制御部２０３は変調を行わず、調光制御部２０２は変調のオンデューティを考慮したＰＷＭ調光を行う（Ｓ１０９）。なお、この処理の詳細は後述する。
【０６８３】
［１９．７第１の動作例］
以下、調光制御部２０２がＰＷＭ調光は行わず、変調制御部２０３がＰＷＭを考慮した変調を行う第１の動作例（図１１８のＳ１０８）の詳細を説明する。図１１９は、この第１の動作例を説明するための図である。
【０６８４】
図１１９に示す例は、照明部２０１Ｒの調光レベルのみが基準レベルより低い場合の例である。また、赤色光の相対強度（Ｒ）は０．１であり、緑色光の相対強度（Ｇ）は１．０であり、青色光の相対強度（Ｂ）は０．２である。ここで、相対強度とは、複数の色の光の信号強度のうち最も高い信号強度を１．０とした場合の、当該最も高い信号強度に対する各信号の信号強度の比率である。
【０６８５】
図１１９に示すように、変調制御部２０３は、照明部２０１Ｒの発光開始タイミングが照明部２０１Ｇ及び２０１Ｂの発光開始タイミングと同じになるように照明部２０１Ｒを制御する。言い換えると、変調制御部２０３は、変調が行われる場合であって、調光レベルが基準レベルより低い場合、調光レベルが基準レベルより高い場合の変調（図１１８のＳ１０６）と発光開始タイミングが同一になるように照明部２０１Ｒを制御する。
【０６８６】
また、変調制御部２０３は、ＰＷＭ調光を考慮したオンデューティを設定する。具体的には、変調が行われ、かつ調光レベルが基準レベルより高い場合（図１１８のＳ１０６）のオンデューティと、変調が行われず、かつ調光レベルが基準レベルより低い場合に行われるＰＷＭ調光が行われた場合（図１１８のＳ１０４）のオンデューティとの積とオンデューティが等しくなるように調光を行う。例えば、４ＰＰＭによる変調が行わる場合、変調が行われる場合のオンデューティは７５％である。よって、ＰＷＭ調光が行われた場合のオンデューティが５０％の場合には、変調制御部２０３は、オンデューティが３２．２５％になるように変調を行う。
【０６８７】
ここで、オンデューティが予め定められた閾値（例えば７５％）以上になった場合、オフ区間（暗い区間）の割が少なくなりすぎることで、受信装置が正しく信号を受信できない可能性ある。よって、実施の形態１９では、オンデューティが予め定められた閾値以上にならないように制御する。つまり、このような場合には、オンデューティを変更する代わりに振幅調光で調整が行われる。
【０６８８】
このように、実施の形態１９に係る照明光通信装置１００は、互いに異なる色の光を発する複数の照明部２０１Ｒ、２０１Ｇ及び２０１Ｂと、複数の照明部２０１Ｒ、２０１Ｇ及び２０１Ｂの各々の調光レベルを制御する調光制御部２０２と、複数の照明部２０１Ｒ、２０１Ｇ及び２０１Ｂの各々の発光及び非発光を時間的に切り替える変調により複数の照明部２０１Ｒ、２０１Ｇ及び２０１Ｂが発する光に信号を重畳する変調制御部２０３とを備える。複数の照明部２０１Ｒ、２０１Ｇ及び２０１Ｂの各々は、光を発する光源１０１と、光源１０１と直列に接続され、光源１０１を流れる電流を断続する変調スイッチ１２１と、光源１０１に電力を供給する電源回路１０２とを備える。調光制御部２０２は、複数の照明部２０１Ｒ、２０１Ｇ及び２０１Ｂの各々に対して、電源回路１０２を制御することで、調光レベルが基準レベルより高い場合、照明部が発する光の強さを制御する振幅調光を行い（図１１８のＳ１０３及びＳ１０６）、調光レベルが基準レベルより低く、かつ、変調が行われない場合、照明部の発光及び非発光の繰り返し周期における発光時間の割合であるオンデューティを制御するＰＷＭ調光を行う（図１１８のＳ１０４）。変調制御部２０３は、変調を行う場合、複数の照明部２０１Ｒ、２０１Ｇ及び２０１Ｂの各々に対して、調光レベルが基準レベルより高い場合（図１１８のＳ１０６）、変調スイッチ１２１を制御することにより変調を行い、調光レベルが基準レベルより低い場合、（１）電源回路１０２によるＰＷＭ調光を行わず（ＰＷＭ変調機能を停止し）、（２）変調スイッチ１２１を制御することにより、変調とＰＷＭ調光とが同時に行われ、かつ、他の照明部と発光開始タイミングが同期するよう（他の照明部と変調信号の立ち上がりが同期するよう）変調を行う第１の制御（第１の動作例）を行う（図１１８のＳ１０８）。
【０６８９】
これにより、照明光通信装置１００は、ＰＷＭ調光と変調とが同時に行われる場合において、各色の信号の位相（立ち上がりタイミング等）がずれることを抑制できるとともに、ＰＷＭ調光を加味したオンデューティで変調を行うことができる。これにより、色バランスが崩れることを抑制できる。
【０６９０】
さらに、ＰＷＭ調光と変調とが同時に行われる場合において、変調制御部２０３により全ての制御を行うことができるので、処理が複雑化することを抑制できる。
【０６９１】
［１９．８  第２の動作例］
以下、変調制御部２０３が変調を行わず、調光制御部２０２が変調のオンデューティを考慮したＰＷＭ調光を行う第２の動作例（図１１８のＳ１０９）の詳細を説明する。図１２０は、この第２の動作例を説明するための図である。
【０６９２】
図１２０に示す例は、照明部２０１Ｒの調光レベルのみが基準レベルより低い場合の例である。また、赤色光の相対強度（Ｒ）は０．１であり、緑色光の相対強度（Ｇ）は１．０であり、青色光の相対強度（Ｂ）は１．０である。つまり、赤色光の調光レベルが他の全ての色の調光レベルよりも十分に低い場合である。
【０６９３】
図１２０に示すように、変調は行われず、ＰＷＭ調光のみが行われる。また、ＰＷＭ調光として変調時のオンデューティを考慮した制御が行われる。具体的には、調光制御部２０２は、変調が行われ、かつ調光レベルが基準レベルより高い場合（図１１８のＳ１０６）のオン
デューティと、変調が行われず、かつ調光レベルが基準レベルより低い場合に行われるＰＷＭ調光が行われた場合（図１１８のＳ１０４）のオンデューティとの積とオンデューティが等しくなるように照明部２０１ＲにＰＷＭ調光を行う。
【０６９４】
例えば、４ＰＰＭによる変調が行わる場合、変調が行われる場合のオンデューティは７５％である。よって、ＰＷＭ調光が行われた場合のオンデューティが５０％の場合には、調光制御部２０２は、オンデューティが３２．２５％になるように変調を行う。
【０６９５】
また、第１の動作例とは異なり、第２の動作例では、赤色光の立ち上がりは、他の色の光の立ち上がりと一致しない。
【０６９６】
この場合、受信装置において全ての色の光を用いて変調を行う場合には、赤色光はノイズとして認識され、受信精度が低下する。一方で、一つの色の強度のみが低い場合には、受信装置においてその強度の低い色を判別することが容易である。よって、受信装置は、強度の低い色の信号を用いずに他の色の信号のみから信号を復調できるので、受信装置における受信精度の低下を抑制できる。
【０６９７】
また、照明光通信装置１００の機能を実現する手法として、可視光通信に対応していない照明装置に、可視光通信機能の拡張を実現するための通信モジュールを装着する手法がある。例えば、可視光通信に対応してない照明装置は、図１１４に示す光源１０１及び電源回路１０２を含む。また、照明装置に通信モジュールが装着されていない状態では、光源１０１のカソードと、電源回路１０２のＧＮＤ端子とが短絡される。
【０６９８】
また、通信モジュールは、図１１４に示す変調スイッチ１２１、電流抑制回路１２２、制御電源１２６及び駆動回路１２８等と、図１１３に示す調光制御部２０２及び変調制御部２０３等とを含む。なお、照明装置は、通常の調光制御機能を有する。よって、通信モジュールに調光制御部２０２の全ての機能が含まれ、照明装置の調光制御機能を置き換える構成であってもよいし、実施の形態１９で拡張された調光制御部２０２の機能のみが通信モジュールに含まれ、照明装置の調光制御機能に、当該拡張された機能が追加されてもよい。具体的には、拡張された機能とは、ステップＳ１０８においてＰＷＭ調光を行わないように制御する機能、及び、ステップＳ１０９において変調のオンデューティを考慮したＰＷＭ調光を行うように制御する機能等である。
【０６９９】
ここで、このような後付けの通信モジュールを用いる場合には、図１１４に示すように、電源回路１０２の出力電圧Ｖ０から通信モジュール用の電源を生成する制御電源１２６が用いられる。しかしながら、ＰＷＭ制御が行われる場合には、電圧Ｖ０が変動するため、制御電源１２６において安定的に通信モジュール用の電源を生成することが困難となる。よって、第２の動作例のようにＰＷＭ調光が行われる場合には変調が行われないように制御することで、ＰＷＭ調光が行われる際には、通信モジュールの動作を停止することができるので、安定した動作を実現できる。
【０７００】
例えば、図１１４に示すＰＷＭ検出回路１２７ａが電源回路１０２のＰＷＭ制御を検知した場合に、通信モジュールの機能（変調機能）を停止させることができる。
【０７０１】
このように、変調が行われる場合であって、調光レベルが基準レベルより低く、かつ、対象の照明部の調光レベルの他の照明部の調光レベルの各々に対する比率が全て予め定められた値より大きい場合（図１１８のＳ１０７でＮｏ）、変調制御部２０３は、対象の照明部に第１の制御（第１の動作例）を行う（Ｓ１０８）。
【０７０２】
変調が行われる場合であって、調光レベルが基準レベルより低く、かつ、上記比率が予め定められた値より小さい場合（Ｓ１０７でＹｅｓ）、調光制御部２０２は、電源回路１０２を制御することにより、変調が行われ、かつ調光レベルが基準レベルより高い場合の第１のオンデューティと、変調が行われず、かつ調光レベルが基準レベルより低い場合に行われるＰＷＭ調光が行われた場合の第２のオンデューティとの積とオンデューティが等しいＰＷＭ調光を対象の照明部に行い、変調制御部２０３は、変調スイッチ１２１による対象の照明部の変調を行わない第２の制御（第２の動作例）を行う（Ｓ１０９）。
【０７０３】
これにより、照明光通信装置１００は、ＰＷＭ調光と変調とが同時に行われる場合において、変調を加味したオンデューティでＰＷＭ制御を行うことができる。これにより、色バランスが崩れることを抑制できる。
【０７０４】
さらに、ＰＷＭ調光と変調とが同時に行われる場合において、調光制御部２０２により全ての制御を行うことができるので、処理が複雑化することを抑制できる。
【０７０５】
さらに、ＰＷＭ制御が行われる際には、変調動作を停止することができるので、例えば、後付けの通信モジュールを用いる場合等において安定した動作を実現できる。
【０７０６】
［１９．９変形例］
なお、上記説明では、照明光通信装置１００が第１の動作例及び第２の動作例を選択的に行う例を述べたが、照明光通信装置１００は、第１の動作例及び第２の動作例の一方のみを行う機能を有してもよい。つまり、照明光通信装置１００は、変調が行われ、かつ、ＰＷＭ調光を行う場合（図１１８のＳ１０５でＹｅｓ）に、第１の動作例（Ｓ１０８）及び第２の動作例（Ｓ１０９）の一方を常に行ってもよい。
【０７０７】
［１９．１０  受信装置］
以下、上述した照明光通信装置１００により送信される可視光信号を受信する受信装置について説明する。図１２１は、実施の形態１９に係る受信装置３００のブロック図である。図１２１に示すように受信装置３００は、受光部３０１と、復調部３０２とを備える。
【０７０８】
受光部３０１は、照明光通信装置１００により発せられた照明光を受光する。また、受光部３０１は、赤色光を受光する赤色受光素子と、緑色光を受光する緑色受光素子と、青色光を受光する青色受光素子とを備え、各受光素子で受光した光に基づく受光信号Ｓ３Ｒ、Ｓ３Ｇ及びＳ３Ｂを生成する。
【０７０９】
復調部３０２は、受光信号Ｓ３Ｒ、Ｓ３Ｇ及びＳ３Ｂから照明光に重畳されている信号を復調する。
【０７１０】
図１２２は、受信装置３００の動作を示すフローチャートである。まず、復調部３０２は、受光信号Ｓ３Ｒ、Ｓ３Ｇ及びＳ３Ｂのうち一つの信号の強度が、他の２つの信号の強度より十分に低いかを判定する（Ｓ２０１）。具体的には、復調部３０２は、対象の色の受信信号の信号強度の他の色の受信信号の信号強度の各々に対する比率を算出する。復調部３０２は、算出した全ての比率が予め定められた値より低い場合に、対象の色の信号強度が他の全ての色の信号強度より十分に低いと判定する。なお、復調部３０２は、対象の色の信号強度と他の色の信号強度の各々との差を算出し、算出した全ての差が予め定められた値より大きい場合に、対象の色の信号強度が他の全ての色の信号強度より十分に低いと判定してもよい。
【０７１１】
上記条件が満たされない場合、つまり、算出した比率のうち少なくとも一つが予め定められた値より高い場合（Ｓ２０１でＮｏ）、復調部３０２は、受光信号Ｓ３Ｒ、Ｓ３Ｇ及びＳ３Ｂの全てを用いて、可視光信号の復調を行う（Ｓ２０２）。つまり、復調部３０２は、通常の復調処理を行う。
【０７１２】
一方、上記条件が満たされる場合、つまり、算出した比率の全てが予め定められた値より低い場合（Ｓ２０１でＮｏ）、復調部３０２は、受光信号Ｓ３Ｒ、Ｓ３Ｇ及びＳ３Ｂのうち、信号強度が十分低いと判定された色の受光信号以外の受光信号を用いて、可視光信号の復調を行う（Ｓ２０３）。例えば、受光信号Ｓ３Ｒの信号強度が低い場合には、復調部３０２は、受光信号Ｓ３Ｇ及びＳ３Ｂから可視光信号を復調する。
【０７１３】
上記動作により、受信装置３００は、上述した照明光通信装置１００における第２の動作により照射される照明光から可視光信号を安定的に復調できる。
【０７１４】
なお、上記説明では、受光部３０１が各色を受光する複数の受光素子を備える例を述べたが、受光部３０１は、全ての色を含む光を受光する単一の受光素子を備えてもよい。この場合、復調部３０２は、受光部３０１で得られた信号のうち、強度が閾値より低い信号成分を除去し、これにより得られた信号を用いて復調処理を行ってもよい。この場合も上記と同様に、復調部３０２は、変調されていない信号強度が低い色の信号を用いずに、変調されている信号強度が高い色の信号のみを用いて復調処理を行うことができる。
【０７１５】
このように、実施の形態１９に係る受信装置３００は、発光及び非発光を時間的に切り替える変調により信号が重畳された、互いに異なる色の複数の光を受光する受光部３０１と、（１）受光部３０１で受光された複数の光の各々の明るさの他の光の明るさの各々に対する比率が全て予め定められた値より大きい場合、複数の光を用いて信号を復調し、（２）複数の比率の一つが予め定められた値より小さい場合、複数の光のうち、比率が予め定められた値より小さい光以外の光を用いて信号を復調する復調部３０２とを備える。
【０７１６】
これにより、受信装置３００は、上述した照明光通信装置１００における第２の動作により照射される照明光から、変調されていない強度の低い色の光を除外し、残りの光から可視光信号を復調できる。よって、受信装置３００は、可視光信号を安定的に復調できる。
【０７１７】
［１９．１１  照明光通信装置の使用例］
以下、照明光通信装置１００の使用例を説明する。図７７、図７８に示したＲＧＢ投光器としての照明光通信装置１００の使用例、図７９に示したＲＧＢスポットライトとしての照明光通信装置の使用例などがある。
【０７１８】
（実施の形態２０）
本実施の形態では、上記実施の形態１０の変形例について説明する。
【０７１９】
可視光通信において、照明光通信装置の設置に応じて、要求される照明光の変化量が異なる。例えば、日中の屋外に照明光通信装置が設置されている場合、周辺が明るいため、照明光通信装置から発した照明光を受信装置で正しく検知できない可能性がある。本実施の形態では、周辺環境光の影響による可視光通信における受信エラーを低減できるとともに、消費電力の増加を抑制できる照明光通信装置について説明する。
【０７２０】
まず、本実施の形態に係る照明光通信装置の構成を説明する。図１２３は、本実施の形態に係る照明光通信装置１００Ｂの構成を示すブロック図である。図１２３に示す照明光通信装置１００Ｂは、図６５に示した照明光通信装置１００に対して、通信モジュール１０３の代わりに通信モジュール１０３Ｂを備える点が異なる。通信モジュール１０３Ｂは、図６５の通信モジュール１０３と比べて、さらにモード切替部１７１と、照度センサ１７２とを備える点が異なる。また、外部同期信号入力部１２４及び制御部１２５に機能が追加されている。
【０７２１】
照明光通信装置１００Ｂは、例えば、道案内等に用いられる看板照明装置である。
【０７２２】
照度センサ１７２は、照明光通信装置１００Ｂの周辺の照度（明るさ）を検知する。
【０７２３】
モード切替部１７１は、照度センサ１７２の検知結果に基づき、通常モード（第１の動作モード）と屋外モード（第２の動作モード）との一方を選択し、選択した動作モードを示すモード切替信号Ｓ６を生成する。このモード切替信号Ｓ６は、外部同期信号入力部１２４を介して制御部１２５に送られる。
【０７２４】
具体的には、モード切替部１７１は、照明光通信装置１００Ｂの周辺の照度が予め定められた閾値より低い場合、通常モードを選択し、照明光通信装置１００Ｂの周辺の照度が予め定められた閾値より高い場合、屋外モードを選択する。つまり、照明光通信装置１００Ｂが屋内に設置されている場合には、通常モードが選択される。また、照明光通信装置１００Ｂが屋内に設置されている場合において、周辺が暗い場合（例えば、夜間及び曇りの日等）には通常モードが選択される。また、照明光通信装置１００Ｂが屋内に設置されている場合において、周辺が明るい場合（例えば、晴れの日の日中等）には屋外モードが選択される。
【０７２５】
なお、モード切替部１７１は、周辺の照度として、変調された照明光の周波数と同じ周波数の外乱光の光量（光強度又は照度）を用いてもよい。
【０７２６】
制御部１２５は、モード切替信号Ｓ６で示される動作モードに応じて、変調信号Ｓ１のオンデューティ等を切り替える。
【０７２７】
次に、照明光通信装置１００Ｂの動作を説明する。図１２４は、通常モード及び屋外モードにおける照明光通信装置１００Ｂの動作を示す図である。
【０７２８】
図１２４に示すように通常モード時の動作は、上述した実施の形態１０の動作と同様である。
【０７２９】
屋外モードにおいて、制御部１２５は、変調信号Ｓ１のオンデューティ、つまり、変調スイッチ１２１のオンデューティを通常モードより低くするとともに、電流指令値Ｓ２を通常モードより高くする。例えば、４ＰＰＭが用いられる場合に、通常モード時のオンデューティは７５％であり、屋外モード時のオンデューティは２５％である。
【０７３０】
ここで、実施の形態２０で用いられる変調方式は、例えば、４ＰＰＭであり、通信信号の論理値によらずオンデューティが一定の変調方式である。
【０７３１】
また、オンデューティが変更された場合、電源回路１０２における定電流フィードバック動作により、単位時間当たりの平均電流が一定になるように制御される。これにより、屋外モード時のオン区間における電流値は、通常モード時のオン区間における電流値よりも高くなる。制御部１２５は、この電流値の上昇に追従するように電流設定値Ｉｓを高くする。
【０７３２】
なお、電源回路１０２が定電流制御機能を有さない場合には、制御部１２５からの指示に基づき電源回路１０２の出力電流又は出力電圧が制御されてもよい。例えば、屋外モードと通常モードとで、オンデューティと電流値との積が略等しくなるように制御される。つまり、屋外モードと通常モードとで、オンデューティと電流設定値Ｉｓとの積が略等しくなるように制御される。
【０７３３】
以上のように、屋外モードでは、通常モードよりオン区間の電流値が高く設定されることで照明光の照度が高くなる。これにより、屋外の日中等においても、受信装置において正しく可視光信号を検知できる。さらに、屋外モードでは、通常モードよりオンデューティが低く設定される。これにより、消費電流の増加を抑制できる。また、電源回路が高出力に対応する必要がないので、例えば、後付けの通信モジュール１０３Ｂを用いた可視光通信機能の追加を容易に実現できる。
【０７３４】
このように、実施の形態２０に係る照明光通信装置１００Ｂは、照明光を発する光源１０１と、光源１０１と直列に接続され、光源１０１を流れる電流を断続する変調スイッチ１２１と、変調スイッチ１２１のオンおよびオフを制御することで照明光を変調することで照明光に信号を重畳するとともに、光源１０１に流れる電流値を制御する制御部１２５とを備える。制御部１２５は、通常モード（第１の動作モード）において、変調スイッチ１２１のオンおよびオフの繰り返し周期における変調スイッチ１２１がオンする時間の割合であるオンデューティを第１の割合に設定するとともに、変調スイッチ１２１がオンしている期間において光源１０１に流れる電流の電流値を第１の電流値に設定し、屋外モード（第２の動作モード）において、オンデューティを第１の割合より低い第２の割合に設定し、電流値を第１の電流値より高い第２の電流値に設定する。
【０７３５】
これにより、照明光通信装置１００Ｂは、周辺環境光の影響による可視光通信における受信エラーを低減できるとともに、屋外モードにおける照明光通信装置１００Ｂ全体の消費電力の増加を抑制できる。
【０７３６】
また、照明光通信装置１００Ｂは、さらに、照明光通信装置１００Ｂの周辺の照度を検知する照度センサ１７２を備える。制御部１２５は、照度センサ１７２により検知された照度が予め定められた閾値より低い場合、通常モードで動作し、照度センサ１７２により検知された照度が閾値より高い場合、屋外モードで動作する。
【０７３７】
これにより、照明光通信装置１００Ｂは、周辺の照度に応じて、適切な動作モードを選択できる。
【０７３８】
また、照明光通信装置１００Ｂは、さらに、光源１０１及び変調スイッチ１２１と直列に接続され、電流設定値Ｉｓを超えないように光源１０１を流れる電流を抑制する電流抑制回路１２２を備える。制御部１２５は、屋外モードにおいて通常モードより電流設定値Ｉｓを高く設定する。
【０７３９】
これにより、照明光通信装置１００Ｂは、動作モードに応じて電流値を適切に制御できる。
【０７４０】
また、実施の形態２０に係る通信モジュール１０３Ｂは、照明装置に着脱可能な、照明光を変調する通信モジュール１０３Ｂであって、照明装置が備える光源１０１と直列に接続され、光源１０１を流れる電流を断続する変調スイッチ１２１と、変調スイッチ１２１のオンおよびオフを制御することで照明光を変調することで照明光に信号を重畳するとともに、光源１０１に流れる電流値を制御する制御部１２５とを備える。制御部１２５は、通常モード（第１の動作モード）において、変調スイッチ１２１のオンおよびオフの繰り返し周期における変調スイッチ１２１がオンする時間の割合であるオンデューティを第１の割合に設定するとともに、変調スイッチ１２１がオンしている期間において光源１０１に流れる電流の電流値を第１の電流値に設定し、屋外モード（第２の動作モード）において、オンデューティを第１の割合より低い第２の割合に設定し、電流値を第１の電流値より高い第２の電流値に設定する。
【０７４１】
なお、上記説明では、モード切替部１７１が周辺の照度に応じて動作モードを切り替える例を述べたが、図１２５に示す照明光通信装置１００Ｃのように、時刻に応じて動作モードが切り替えられてもよい。図１２５に示す照明光通信装置１００Ｃは、図１２３に示す照明光通信装置１００Ｂに対して、通信モジュール１０３Ｃが、照度センサ１７２の代わりに、時刻を検知するタイマ１７３を備える点が異なる。
【０７４２】
制御部１２５は、タイマ１７３により検知された時刻が予め定められた設定期間内である場合、通常モードで動作し、タイマ１７３により検知された時刻が設定期間外である場合、屋外モードで動作する。例えば、設定期間は、日中の明るい時間帯である。
【０７４３】
これにより、照度センサ１７２を用いる場合よりも簡易な構成で、動作モードの切り替えを実現できる。
【０７４４】
なお、上記設定期間は、ユーザにより設定されてもよい。また、動作モードの切り替えがユーザの操作、又は外部の装置からの指示に基づき行われてもよい。さらに、これらの複数の制御を組み合わせてもよい。例えば、ユーザにより、屋内と屋外との設定が行われ、屋内の設定が行われた場合には常に通常モードが選択され、屋外の設定が行われた場合には、照度センサ１７２又はタイマ１７３の検知結果に基づく動作モードの切り替えが行われてもよい。
【０７４５】
なお、実施の形態２０では、実施の形態１０と同様に、光源１０１、変調スイッチ１２１及び電流抑制回路１２２が、この順に直列に接続される例を述べたが、光源１０１、変調スイッチ１２１及び電流抑制回路１２２の直列接続の順序はこれに限らない。
【０７４６】
以下、照明光通信装置１００Ｂ（１００Ｃ）の使用例を説明する。図１２６は、照明光通信装置１００Ｂの使用例を示す図である。例えば、図１２６に示すように、照明光通信装置１００Ｂは、道案内等に用いられる看板照明装置である。ユーザがスマートフォン等の可視光受信器で照明光通信装置１００Ｂにより照射された光を撮影することで、当該可視光受信器は可視光信号を受信する。
【０７４７】
（実施の形態２１）
実施の形態２１では、電源電流にリップルがある場合であっても、リップルに起因する受信エラー率の劣化を抑制する照明光通信装置および通信モジュールについて説明する。
さらに、電源電流にリップルがある場合であっても、電流抑制回路の電流抑制による電力損失の増大を抑制する照明光通信装置および通信モジュールについて説明する。
【０７４８】
一般に、電源回路の出力電流には、商用電源周波数の倍の周波数のリップルが乗ることがよくある。また、リップルの大きさ（変動幅）は一定ではなく負荷の大きさに応じて変わる。
【０７４９】
照明光通信装置の電源電流のリップルは、照明光の明るさの変動に現れる。明るさの変動は、可視光通信の受信エラーを起こし得るという課題がある。また、上記の電流抑制回路が電流設定値を超えないように光源を流れる電流を抑制するので、電源電流にリップルがあると、電流抑制による電力損失が増大し得るという問題もある。
【０７５０】
そこで、実施の形態２１に係る前記照明光通信装置は、例えば、実施の形態１の照明光通信装置であって、前記光源を流れる電流を検出する電流検出部を備え、前記電流抑制回路は、前記電流設定値に対応する可変の基準値を出力する基準源と、前記光源および前記スイッチと直列に接続され、前記光源に流れる電流を前記基準値に基づいて抑制するトランジスタと、前記電流検出部で検出した電流値に応じて前記基準値を決定する制御回路とを備え、前記基準値は、前記電流検出部で検出した電流値のリップルの最低値と最高値とにより定まる値に応じて決定される。最低値と最高値とにより定まる値は、例えば、最低値、最高値、平均値などでよい。基準値は、電流設定値が最低値と最高値とにより定まる値となるように決定される。
【０７５１】
次に、実施の形態２１に係る照明光通信装置の構成を説明する。
【０７５２】
図１２７は、本実施の形態に係る照明光通信装置の構成例を示すブロック図である。図１２７に示す照明光通信装置は、図１Ａまたは図３０Ａに示した照明光通信装置と比べて、制御回路６の代わりに制御回路６ｋを、信号発生回路ＳＧの代わりに信号発生回路ＳＧａを備える点が異なっている。以下、異なる点を中心に説明する。
【０７５３】
制御回路６ｋは、電流検出器で検出した電流値に応じて前記基準値を決定する。電流検出器は、例えば検出抵抗６６である。電源電流は、検出抵抗６６の電流抑制回路１側の端子の電位により検出される。制御回路６ｋは、電流検出器で検出した電流値から電源電流の一定期間におけるリップルの最高値および最低値を検出し、電流抑制回路１の電流設定値が最低値と最高値とにより定まる値（例えば最低値など）となるように基準値を決定する。
【０７５４】
信号発生回路ＳＧａは、後述する第１動作例〜第３動作例では信号発生回路ＳＧと同等でよい。また、信号発生回路ＳＧａは、後述する第４動作例〜第８動作例では、さらに、通信信号の５倍以上の周波数のＰＷＭ信号を生成し、当該ＰＷＭ信号を通信信号のＯＦＦ期間に重畳させる。
【０７５５】
以下、実施の形態２１における第１動作例〜第８動作例の動作例について説明する。
【０７５６】
（第１動作例）
次に、実施の形態２１における第１の動作例について説明する。
【０７５７】
図１２８は、実施の形態２１に係る照明光通信装置の第１の動作例を示す波形図である。同図上段は、電流検出器および制御回路６ｋにより検出された検出電流値を示す。検出電流値は、例えば商用電源周波数の２倍の周波数のリップルを有する。同図下段は、ＬＥＤ電流（負荷回路５３を流れる電流）を示す。この例では、制御回路６ｋは、基準源４から可変の基準値を出力させるために、リップル電流の最低値に応じて基準源４の基準値を変更する制御を行う。具体的には、制御回路６ｋは、電流抑制回路１の電流設定値がリップル最低値となるように基準値を決定する。電流抑制回路１は、電流設定値（ここではリップル最低値）を超えないように、光源（ＬＥＤである負荷回路５３）を流れる電流が抑制する。
【０７５８】
図１２８の下段のように第１の動作例によれば、細い実線および破線で示されるＬＥＤ電流の変動部分、つまり、電流設定値（ここではリップル最低値）を超える部分が抑制される。こうすれば、通信信号により照明光を変調する全区間にわたって、ＬＥＤ電流を、同じ振幅の矩形波の集まりに整形することができる。これにより電源電流にリップルがあっても、照明光の変動を抑制し、受信装置での受信エラーの発生を抑制することができる。
【０７５９】
（第２動作例）
つづいて、実施の形態２１における第２の動作例について説明する。
【０７６０】
図１２９Ａ、実施の形態２１に係る照明光通信装置の第２の動作例を示す波形図である。同図下段は、ＬＥＤ電流（負荷回路５３を流れる電流）を示す。この例では、制御回路６ｋは、リップル電流の最低値よりも大きく最高値よりも小さい所定値となるように基準値を決定する。
【０７６１】
第２の動作例によれば、細い実線および破線で示されるＬＥＤ電流の部分、つまり、電流設定値（ここでは所定値）を超える部分が抑制される。図１２８でも図１２９Ａでも細い実線および破線で示されるＬＥＤ電流の部分は、電流抑制回路１で抑制され電力損失になる。図１２９Ａは、図１２８と比べて、電流抑制回路１の抑制による電力損失を低減させることができる。また、電源電流にリップルがあっても、照明光の変動を抑制し、受信装置での受信エラーの発生を抑制することができる。
【０７６２】
図１２９Ｂは、実施の形態２１に係る照明光通信装置の第２の動作例を示す波形図である。同図は、図１２９Ａの所定値を、具体的にリップル電流の平均値としている。
【０７６３】
なお、図１２９Ａの所定値は、平均値に限らない。図１２９ＡにＬＥＤ電流が矩形波になる部分（細い実線および破線に対応する部分）の時間幅が、照明光通信の送信データとして意味のある部分（例えば通信ＩＤ）含む幅以上であればよい。
【０７６４】
（第３動作例）
図１３０は、実施の形態２１に係る照明光通信装置の第３の動作例を示す波形図である。同図は、検出電流値と、電流設定値または基準値と、ＬＥＤ電流とを記している。電流設定値は、検出電流値と同じ値に設定される。つまり、制御回路６ｋは、電流設定値が検出電流値と同じ周期で変動する値になるように、基準値を設定する。
【０７６５】
同図のＬＥＤ電流は、矩形波のピークが検出電流値に応じて変動するけれども、破線枠内の拡大図のように各矩形波（各パルス）のオーバーシュート分のみが抑制される。そのため、電流抑制回路１での電力損失を最小化でき、かつ、通信信号により照明光を変調する全区間にわたって矩形波にできるため、受信装置の受信エラーを生じさせにくくすることができる。
【０７６６】
（第４動作例）
図１３１は、実施の形態２１に係る照明光通信装置の第４の動作例を示す波形図である。同図において、電流設定値は、検出電流値と同じ周期で変動する同じ値である点は、第３動作例と同じである。
【０７６７】
信号発生回路ＳＧａは、通信信号の５倍以上の周波数のＰＷＭ信号を生成し、当該ＰＷＭ信号を通信信号のローレベル区間に重畳する。
【０７６８】
同図のオン区間は、通信信号のハイレベル区間に対応し、トランジスタ２はオン状態になっている。同図のオフ区間は、通信信号のローレベル区間に対応し、ＰＷＭ信号が重畳される。同図の全てのオフ区間は、トランジスタ２がオフ状態になっているではなく、ＰＷＭ信号によって高速スイッチングしている区間である。
【０７６９】
同図の破線部分の拡大図において、Ｉｏｎは、オン区間におけるＬＥＤ電流（ここでは電流設定値と同じ値）を示す。Ｉｏｆｆ＿ｍａｘは、オフ区間におけるＬＥＤ電流の最大値を示す。Ｉｏｆｆ＿ａｖｅは、オフ区間におけるＬＥＤ電流値の平均値を示し、（Ｉｏｆｆ＿ｍａｘ）×（ＰＷＭ信号のオン・デューティ比）で表される。Ｉｏｆｆ＿ｍｉｎは、オフ区間におけるＬＥＤ電流値の最小値（ここでは０）を示す。
【０７７０】
平均値Ｉｏｆｆ＿ａｖｅは、（直前のＩｏｎ）−（リップル最低値）、言い換えれば（電流設定値）−（リップル最低値）となるように設定される。つまり、ＩｏｎとＩｏｆｆ＿ａｖｅとの差分はどの矩形波でも一定になるように設定されている。これにより、通信信号のオン区間とオフ区間との明暗差が一定に保たれる。
【０７７１】
以上のように、制御回路６ｋは、第３動作例と同様に、電流設定値が検出電流値と同じ値になるように基準源４の基準値を変更する制御を行う。
【０７７２】
信号発生回路ＳＧａは、オン区間とオフ区間との明暗差を一定化するために、オフ区間において電流平均値Ｉｏｆｆ＿ａｖｅ＝（直前のＩｏｎ）−（リップル最低値）になるようにＰＷＭ信号を生成し、ＰＷＭ信号を通信信号のオフ区間に重畳する。
【０７７３】
これにより、通信信号のオン区間の矩形波からオーバーシュートを抑制し、電流抑制回路１での電力損失を最小化することができる。リップルによりＬＥＤ電流（Ｉ＿ｏｎ）が増加しても電流抑制回路１での電力損失の増大を抑制する。通信信号のオン区間とオフ区間との明暗差が一定になるので、受信装置の受信エラーを生じにくくさせることができる。
【０７７４】
（第５動作例）
図１３２は、実施の形態２１に係る照明光通信装置の第５の動作例を示す波形図である。同図に示す第５動作例は、第４動作例と比べて、ＬＥＤ電流（または電流設定値）が閾値以下のとき、通信信号による変調深度を抑制する点が異なる。以下異なる点を中心に説明する。変調深度は、ここではＩｏｎ−Ｉｏｆｆ＿ａｖｅ、または、オン区間とオフ区間における照明光の明暗の差をいうものとする。
【０７７５】
信号発生回路ＳＧａは、同図の区間Ａと区間Ｂとで変調深度を変更する、言い換えれば、区間Ｂにおいて変調深度を抑制する。区間Ａは、電流設定値（またはＬＥＤ電流）が閾値を超える区間である。区間Ｂは、電流設定値（またはＬＥＤ電流）が閾値以下の区間である。
【０７７６】
区間Ａにおいて信号発生回路ＳＧａは、オフ区間において電流平均値Ｉｏｆｆ＿ａｖｅ＝（直前のＩｏｎ）−（リップル最低値）になるようにＰＷＭ信号を生成する。また、区間Ｂにおいて信号発生回路ＳＧａは、オフ区間において電流平均値Ｉｏｆｆ＿ａｖｅ＝（直前のＩｏｎ）−（リップル最低値）−α１になるようにＰＷＭ信号を生成する、つまり、α１だけ変調深度を抑制する。α１は、０＜α１＜（リップル最低値）を満たせばよい。
【０７７７】
第５動作例によれば、区間Ｂで変調深度を抑制することにより電流変化量を抑制することで、第４動作例よりも電力損失を低減することができる。
【０７７８】
（第６動作例）
図１３３は、実施の形態２１に係る照明光通信装置の第６の動作例を示す波形図である。同図は、図１３２に示した第５動作例と比べて、区間Ｂにおいて、通信信号による変調も高速スイッチングも行わない点が異なっている。以下、異なる点を中心に説明する。
【０７７９】
区間Ｂにおいて信号発生回路ＳＧは、通信信号の生成も、高速スイッチング用のＰＷＭ信号の生成もしない。言い換えれば、変調深度を０（ゼロ）に抑制している。
【０７８０】
この場合、区間Ａは、照明光通信の送信データとして意味のある部分（例えば通信ＩＤ）含む時間以上であればよい。
【０７８１】
第６動作例によれば、受信装置における受信エラーの発生を抑制しつつ、電流抑制回路１による損失をさらに抑制することができる。    
【０７８２】
（第７動作例）
図１３４は、実施の形態２１に係る照明光通信装置の第７の動作例を示す波形図である。同図は、図１３２に示した第５動作例と比べて、変調深度が抑制される区間が、区間Ｂではなく区間Ａになっている点が異なっている。以下、異なる点を中心に説明する。
【０７８３】
区間Ａでは信号発生回路ＳＧａは、オフ区間において電流平均値Ｉｏｆｆ＿ａｖｅ＝（直前のＩｏｎ）−（リップル最低値）−α１になるようにＰＷＭ信号を生成する。また、区間Ｂでは信号発生回路ＳＧａは、オフ区間において電流平均値Ｉｏｆｆ＿ａｖｅ＝（直前のＩｏｎ）−（リップル最低値）になるようにＰＷＭ信号を生成する。
【０７８４】
第７動作例によれば、区間Ｂよりも電流変化の大きい区間Ａで変調深度を抑制することにより、第５動作例と比べて、電流抑制回路１による損失をさらに抑制することができる。
【０７８５】
（第８動作例）
図１３５は、実施の形態２１に係る照明光通信装置の第８の動作例を示す波形図である。同図は、図１３４に示した第６動作例と比べて、区間Ａにおいて、通信信号による変調も高速スイッチングも行わない点が異なっている。以下、異なる点を中心に説明する。
【０７８６】
区間Ａにおいて信号発生回路ＳＧは、通信信号の生成も、高速スイッチング用のＰＷＭ信号の生成もしない。言い換えれば、変調深度を０（ゼロ）に抑制している。
【０７８７】
この場合、区間Ｂは、照明光通信の送信データとして意味のある部分（例えば通信ＩＤ）含む時間以上であればよい。
【０７８８】
第８動作例によれば、受信装置における受信エラーの発生を抑制しつつ、電流抑制回路１による損失をさらに抑制することができる。
【０７８９】
（実施の形態２２）
実施の形態２２では、照明光通信装置を構成する電流抑制回路１または兼用制御回路１ｂの基準電源が不適当な値となり過大な電力損を生じる恐れがある場合、その事態を簡単な方法で速やかに検出して保護モードへ移行し、信頼性の高い照明光通信装置について説明する。
【０７９０】
図１３６は、実施の形態２２の前提となる変調回路７０ｂの構成例を示す図である。この変調回路７０ｂは、例えば実施の形態７の図５０Ａに示した兼用制御回路１ｂの具体的な一例であり、照明光通信装置または通信モジュール１０の一部である。図１３６は、変調回路７０ｂに通電している期間のみ、当該変調回路７０ｂに印加される電圧を基準電源に帰還することによって間接的に最適な電流設定値を得る事例を示している。図１３６で、ＭＯＳＦＥＴｎ７１、ソース抵抗ｎ７２は定電流の主回路を構成し、ソース抵抗ｎ７２の電圧降下は抵抗ｎ７６を介して演算増幅器ｎ７３のマイナス端子に入力される。当該演算増幅器ｎ７３のプラス端子にはコンデンサｎ８０と抵抗ｎ８１の並列回路が接続されるとともに、抵抗ｎ８２、ＭＯＳＦＥＴｎ８３を介して当該コンデンサｎ８０に電荷が蓄積される。なお通信信号（例えばＩＤ信号）は、インバータｎ８６、抵抗ｎ７７を介して演算増幅器ｎ７３のマイナス端子に入力され、ＭＯＳＦＥＴｎ７１を断続するとともに、抵抗ｎ８４を介してＭＯＳＦＥＴｎ８３をＯＮ−ＯＦＦする。これによって通信信号がＯＮの期間でＭＯＳＦＥＴｎ７１とＭＯＳＦＥＴｎ８３はともにＯＮとなり、変調回路７０ｂの通電期間に生じるＭＯＳＦＥＴｎ７１と抵抗ｎ７２の電圧降下でコンデンサｎ８０が充電される。抵抗ｎ７８、抵抗ｎ８５は夫々ゲート抵抗、抵抗ｎ８１は放電抵抗、コンデンサｎ７９はスピードアップコンデンサである。
【０７９１】
図１３６で示したような基準電源を自らの電圧降下を利用して生成する方式においては、図８で示したような、定電流設定値が小さいことによる回路損失の極端な増大は起こりにくい。ＬＥＤ電流の平均値はＬＥＤ電源にて概ね一定に制御されているので、変調回路７０ｂ損失が大きいということはその電圧降下が大きいことを意味するが、電圧降下が大きくなろうとすると基準電源が上昇して当該電圧降下を減少させるフィードバックが機能するためである。また図１２に示したような、ＯＮ−Ｄｕｔｙが極端に小さい場合の損失増大も考えにくい。何故なら対象とする通信信号は４ＰＰＭで、平均ＯＮ−Ｄｕｔｙは７５％であり、局部的に変動があったとしても過渡的であるため、平均の電力損に大きく影響することはない。
【０７９２】
しかしながら、極端な場合としてコンデンサｎ８０に基準電位を生成するための回路部が遮断されたり、或いはコンデンサｎ８０や抵抗ｎ８１が短絡するなどの故障時、定電流主回路の損失が増大して過熱するような事態が考えられる。
【０７９３】
このような事態を解決するために、実施の形態２２における照明光通信装置は、前記光源および前記電流抑制回路を流れる電流が所定量を超えたかどうかを検知する検出回路を備え、前記電流が所定量を超えたことを検知すると、前記電流を抑制するよう前記電流抑制回路を制御する。
【０７９４】
また、実施の形態２２における照明光通信装置は、電源回路と、平滑回路及び負荷回路と、断続スイッチと、これら負荷回路及び断続スイッチと直列に設けた変調回路７０ｂと、当該変調回路７０ｂの両端電圧を利用して定電流値を生成するフィードバック回路で構成されるとともに、当該変調回路７０ｂと並列に設けられ上記断続スイッチがＯＮしている期間の電圧降下を検出する検出回路と、当該検出回路の出力を判別して保護モードに移行させる保護回路を備える構成としてもよい。上記の検出回路は過電力検出回路あるいは過電圧検出回路でよい。
【０７９５】
この照明光通信装置における上記検出回路は、断続スイッチがＯＦＦの期間に印加する電圧を分圧する分圧抵抗と、その分圧電圧をクランプする手段と、これら分圧抵抗を介して充電される積分コンデンサと、断続スイッチがＯＮの期間に上記積分コンデンサの電荷を、当該断続スイッチを含む変調回路７０ｂへ放電するダイオード及び放電抵抗からなる放電回路と、上記積分コンデンサの電圧値を判別するコンパレータ及び閾値電圧源で構成されることが好ましい。
【０７９６】
上記検出回路において、分圧抵抗およびクランプ手段に代えて、制御電源か上記コンデンサを充電することも好ましい。
【０７９７】
この照明光通信装置における検出回路は、上記積分コンデンサに対して第２の充電経路を有し、この第２の充電経路は上記放電回路にツェナーダイオートを設けて構成されることも好ましい。
【０７９８】
この照明光通信装置における検出回路は、放電回路にツェナーダイオードを設けて構成される第２の充電経路の積分コンデンサを有し、前記第１の積分コンデンサの電位とワイヤードＯＲで接続され、第２の積分コンデンサ＜＜第１の積分コンデンサに設定されることも好ましい。
【０７９９】
この照明光通信装置における検出回路の出力（コンパレータ出力）がＨｉｇｈとなった場合、その状態を保持するラッチ回路と、当該ラッチ回路の出力で変調回路７０ｂを短絡する短絡スイッチを有することも好ましい。
【０８００】
次に、実施の形態２２の照明光通信装置を図１３７に基づいて説明する。この照明光通信装置は図１、図５０Ａなどに示すように、出力を定電流化する機能を有した電源回路５２ａと、平滑コンデンサ（平滑回路）６５と、ＬＥＤである負荷回路５３と、断続機能を有し定電流回路で構成された変調回路７０ｂを前提として、当該変調回路７０ｂと並列に過電力検出回路９０ａを設けて構成される。
【０８０１】
過電力検出回路９０ａは、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴｎ９０と、そのゲート保護抵抗ｎ９１と、当該Ｐ型ＭＯＳＦＥＴｎ９０のゲート端子と回路グランド間に設けたＮ型ＭＯＳＦＥＴｎ９２と、そのゲート保護抵抗ｎ９３、ゲート抵抗ｎ９４で構成されたスイッチ回路を有し、上記Ｐ型ＭＯＳＦＥＴｎ９０のドレイン端子と回路グランド間に設けられるダイオードｎ９５、抵抗ｎ９６、コンデンサｎ９７及びその放電抵抗ｎ９８からなる積分回路と、コンデンサｎ９７の電位が所定の値に達したことを判別するコンパレータｎ１００及びその閾値電源ｎ９９によって構成されている。上記スイッチ回路は通信信号によって駆動され、通信信号がＨｉｇｈの期間にＰ型ＭＯＳＦＥＴｎ９０がＯＮして、変調用の断続スイッチ（ＭＯＳＦＥＴｎ７１）が通電状態における当該ドレイン電圧がダイオードｎ９５のアノード側に印加される。その印加電圧は抵抗ｎ９６を介してコンデンサｎ９７を充電し、この電位が基準電源ｎ９９の閾値以上となるとコンパレータｎ１００の出力がＨｉｇｈとなる。なお抵抗ｎ９８は放電抵抗である。
【０８０２】
変調回路７０ｂの主回路（ＭＯＳＦＥＴｎ７１と抵抗ｎ７２）を流れる電流の平均値は、電源回路５２ａの定電流制御機能によって概ね一定であるため、この主回路の通電中の電圧降下は電力損と比例する。従ってこの電圧降下が過大な状態を検出する事は、過電力を検出することになる。
【０８０３】
図１３８は、正常動作時の各部波形を示している。反転した通信信号（ａ）がＨｉｇｈの期間は、定電流主回路を構成するＭＯＳＦＥＴｎ７１がＯＮとなりＬＥＤ電流（ｂ）が流れる。その結果、通電期間中にＭＯＳＦＥＴｎ７１と抵抗ｎ７２の両端に生じる電圧降下は（ｃ）のようになる。ＬＥＤ電流（ｂ）と電圧降下（ｃ）の積が（ｄ）に示した電力損となる。これらは抵抗ｎ９６とコンデンサｎ９７で積分され、コンデンサｎ９７に略直流の検出電位が生成されるが、基準電源ｎ９９の閾値に達せず、コンパレータ出力はＬｏｗを維持する。
【０８０４】
図１３９は、何らかの理由で変調回路７０ｂの演算増幅器プラス端子に正常な基準電源が生成されず、変調回路７０ｂの損失が過大となった場合の各部波形を示している。反転した通信信号（ａ）がＨｉｇｈの期間、定電流主回路を構成するＭＯＳＦＥＴｎ７１がＯＮとなりＬＥＤ電流（ｂ）が流れるが、通電期間中にＭＯＳＦＥＴｎ７１と抵抗ｎ７２の両端に生じる電圧波形は（ｃ）で示すように正常時より大きな値となる。従って（ｄ）に示すように定電流主回路の電力損は大きくなり、コンデンサｎ９７に生成される検出電圧も上昇して基準電源ｎ９９の閾値を超え、コンパレータ出力はＨｉｇｈとなる。
【０８０５】
図１４０は、ＬＥＤ負荷が異なる６機種における主回路損失と過電力の検出レベルとを示す図である。負荷容量の異なる６種類のＬＥＤ負荷を用いて、通信信号による正常な変調を行った場合の変調回路７０ｂの損失を機種毎に測定した結果である。何れにおいても抵抗ｎ８１を調整して、ＬＥＤ電流波形が概ね矩形波を維持できる範囲で回路損失が最小となる最適動作点に設定している。主回路損失の大きさはＬＥＤ電流値に比例している。夫々の機種で最適動作点となる抵抗ｎ８１の値から徐々に抵抗値を下げていくと、主回路損失は増加して何れ上記検出電圧（コンデンサｎ９７）が上昇して基準電源ｎ９９の閾値に達してコンパレータｎ１００の出力がＨｉｇｈとなって電力保護動作に移行する。本実施例では、電力保護動作点は機種の違いに拠らずほぼ一定値となる。
【０８０６】
（実施の形態２３）
実施の形態２３の照明光通信装置を図１４１に基づいて説明する。この照明光通信装置も図１、図５０Ａなどに示すように、出力を定電流化する機能を有した電源回路５２ａと、平滑コンデンサ（平滑回路）６５と、ＬＥＤである負荷回路５３と、断続機能を有し定電流回路で構成された変調回路７０ｂを前提として、当該変調回路７０ｂと並列に過電力検出回路９０ｂを設けて構成される。
【０８０７】
過電力検出回路９０ｂは、抵抗ｎ１０１、抵抗ｎ１０３、コンデンサｎ９７で構成した積分回路と、これら抵抗ｎ１０１とｎ１０３の接続点の電位を一定値にクランプするツェナーダイオードｎ１０２と、変調回路７０ｂのＭＯＳＦＥＴｎ７１及び抵抗ｎ７２を介して上記コンデンサの電荷を放電するためのダイオードｎ１０５、抵抗ｎ１０４からなる放電回路と、コンデンサｎ９７の電位が所定の値に達したことを判別するコンパレータｎ１００及びその閾値電源ｎ９９によって構成されている。コンデンサｎ９７の電位が基準電源ｎ９９の閾値以上となるとコンパレータｎ１００の出力がＨｉｇｈとなる。なお抵抗ｎ９８は放電抵抗である。
【０８０８】
本実施例においては、コンデンサｎ９７を充電する充電回路は、主に変調回路７０ｂのＭＯＳＦＥＴｎ７１がＯＦＦしている期間の印加電圧である。この印加電圧は、対象となるＬＥＤ負荷やその電源特性によって大きく異なるが、ツェナーダイオードｎ１０２のクランプ作用によって機種による差異をなくすことができる。すなわち対象となる複数機種のうち、最も印加電圧が小さい機種の電圧以下にクランプすることで、充電電圧の差異が無視できる。
【０８０９】
コンデンサｎ９７に充電された電荷はダイオードｎ１０５、抵抗ｎ１０４を介して、変調回路７０ｂのＭＯＳＦＥＴｎ７１及び抵抗ｎ７２を介してＭＯＳＦＥＴｎ７１がＯＮの期間に放電されるが、その放電量は当該ＯＮ期間の電圧降下に依存する。この電圧降下が大きいとコンデンサｎ９７の電荷は放電しにくく、充電量が一定であればコンデンサｎ９７の電位は上昇する。電圧降下が大きいことは電力損も大きいので過電力を検出することができる。
【０８１０】
図１４２は、正常動作時の各部波形を示している。反転した通信信号（ａ）がＨｉｇｈの期間は、定電流主回路を構成するＭＯＳＦＥＴｎ７１がＯＮとなりＬＥＤ電流（ｂ）が流れる。その結果、通電期間中にＭＯＳＦＥＴｎ７１と抵抗ｎ７２の両端に生じる電圧降下は（ｃ）のようになる。ＬＥＤ電流（ｂ）と電圧降下（ｃ）の積が（ｄ）に示した電力損となる。コンデンサｎ９７はクランプされた充電電圧で充電されるので、充電カーブは（ｅ）に示すとおり毎サイクル同じとなるが、放電カーブは（ｃ）或いは（ｄ）の波形に依存する。すなわち主回路の電圧降下が大きい期間では放電しにくく、小さい期間では放電しやすい。正常動作時はこれら充電と放電のバランスがとれてコンデンサｎ９７の電位は基準電源ｎ９９の閾値に達せず、コンパレータ出力はＬｏｗを維持する。
【０８１１】
図１４３は、何らかの理由で変調回路７０ｂの演算増幅器プラス端子に正常な基準電源が生成されず、変調回路７０ｂの損失が過大となった場合の各部波形を示している。反転した通信信号（ａ）がＨｉｇｈの期間、定電流主回路を構成するＭＯＳＦＥＴｎ７１がＯＮとなりＬＥＤ電流（ｂ）が流れるが、通電期間中にＭＯＳＦＥＴｎ７１と抵抗ｎ７２の両端に生じる電圧波形は（ｃ）で示すように正常時より大きな値となる。従って（ｄ）に示すように定電流主回路の電力損は大きくなり、コンデンサｎ９７の放電が難しくなり、その結果コンデンサｎ９７の電位が上昇して基準電源ｎ９９の閾値を超え、コンパレータ出力はＨｉｇｈとなる。
【０８１２】
図１４４は、負荷容量のことなる６種類のＬＥＤ負荷を用いて、通信信号による正常な変調を行った場合の変調回路７０ｂの損失を機種毎に測定した結果である。何れにおいても抵抗ｎ８１を調整して、ＬＥＤ電流波形が概ね矩形波を維持できる範囲で回路損失が最小となる最適動作点に設定している。主回路損失の大きさはＬＥＤ電流値に比例している。夫々の機種で最適動作点となる抵抗ｎ８１の値から徐々に抵抗値を下げていくと、主回路損失は増加して何れ上記検出電圧（コンデンサｎ９７）が上昇して基準電源ｎ９９の閾値に達してコンパレータｎ１００の出力がＨｉｇｈとなって電力保護動作に移行する。本実施例によれば電力保護動作点は機種によって異なり、正常動作時の主回路損失にほぼ比例した値が得られる。
【０８１３】
この特性は、複数機種を対象にして同一の変調器が用いられる場合に有効である。即ち正常動作時の主回路損失に応じて電力保護動作点が決まるので、特定の機種で検出の余裕度が小さくなったりまた大きくなったりする不都合を緩和することができる。
【０８１４】
（実施の形態２４）
実施の形態２４の照明光通信装置を図１４５図１４５に基づいて説明する。この照明光通信装置も図１、図５０Ａなどに示すように、出力を定電流化する機能を有した電源回路５２ａと、平滑コンデンサ（平滑回路）６５と、負荷回路５３と、断続機能を有し定電流回路で構成された変調回路７０ｂを前提として、当該変調回路７０ｂと並列に過電力検出回路９０ｃを設けて構成される。
【０８１５】
過電力検出回路９０ｃは、制御電源から抵抗ｎ１０１を介してコンデンサｎ９７を充電するように積分回路を構成し、変調回路７０ｂのＭＯＳＦＥＴｎ７１及び抵抗ｎ７２を介して上記コンデンサの電荷を放電するためのダイオードｎ１０５、抵抗ｎ１０４からなる放電回路と、コンデンサｎ９７の電位が所定の値に達したことを判別するコンパレータｎ１００及びその閾値電源ｎ９９によって構成されている。コンデンサｎ９７の電位が基準電源ｎ９９の閾値以上となるとコンパレータｎ１００の出力がＨｉｇｈとなる。なお抵抗ｎ９８は放電抵抗である。
【０８１６】
本実施例においては、コンデンサｎ９７の充電は制御電源電圧から抵抗ｎ１０１を介して行われるため、回路構成が簡略化できる。主な動作や特徴は実施例２と同様である。実施例２と比較して、放電中も充電電力が発生するため、多少制御回路電力が増加する。
【０８１７】
（実施の形態２５）
実施の形態２５の照明光通信装置を図１４６に基づいて説明する。この照明光通信装置も図１、図５０Ａなどに示すように、出力を定電流化する機能を有した電源回路５２ａと、平滑コンデンサ（平滑回路）６５と、負荷回路５３と、断続機能を有し定電流回路で構成された変調回路７０ｂを前提として、当該変調回路７０ｂと並列に過電力検出回路９０ｄを設けて構成される。
【０８１８】
過電力検出回路９０ｄは、実施の形態２３を示した図１４１と殆ど同じであるが、図１４１における放電回路のダイオードｎ１０５をツェナーダイオードｎ１０６に置き換えて構成される。充放電の動作も同様であるが、殆ど同じ構成で過電力保護に加えて過電圧保護の機能を付加することができる。過電力保護の主目的は素子の過熱防止であり、熱時定数は比較的大きいので検出応答時間に瞬時性は求められないが、変調回路７０ｂのＭＯＳＦＥＴｎ７１に過電圧が印加された場合、破壊電圧に達する前に速やかな検出保護が要求される。本発明におけるコンデンサｎ９７の放電時定数は、充電時定数に対して十分に小さい値に設定されるので、当該放電回路に適切な値のツェナーダイオードを用いればツェナー電圧を超えてコンデンサｎ９７を充電する時定数は小さいので、過電圧に対する応答性が得られる。
【０８１９】
（実施の形態２６）
実施の形態２６の照明光通信装置を図１４７に基づいて説明する。この照明光通信装置も図１、図５０Ａに示すように、出力を定電流化する機能を有した電源回路５２ａと、平滑コンデンサ（平滑回路）６５と、負荷回路５３と、断続機能を有し定電流回路で構成された変調回路７０ｂを前提として、当該変調回路７０ｂと並列に過電力検出回路９０ｅを設けて構成される。
【０８２０】
過電力検出回路９０ｅは、実施の形態２３と実施の形態２６を組合せた形で構成される。抵抗ｎ１０１、抵抗ｎ１０３を介してコンデンサｎ９７を充電する第１の積分回路と、抵抗ｎ１０１と抵抗ｎ１０２の接続点電位をクランプするツェナーダイオードｎ１０２と、抵抗ｎ１０４、ツェナーダイオードｎ１０６を介してコンデンサｎ１０８を充電する第２の積分回路と、上記コンデンサｎ９７からコンデンサｎ１０８に向けて接続されるダイオードｎ１０７と、コンデンサｎ１０８の電位が所定の値に達したことを判別するコンパレータｎ１００及びその閾値電源ｎ９９によって構成されている。コンデンサｎ１０８の電位が基準電源ｎ９９の閾値以上となるとコンパレータｎ１００の出力がＨｉｇｈとなる。なお抵抗ｎ９８は放電抵抗である。また第１の積分回路時定数に対して第２の積分回路の時定数は十分に小さくなるように設定される。
【０８２１】
上記第１の積分回路の動作は、実施の形態２３の場合と同様である。またコンデンサｎ９７の放電回路はダイオードｎ１０７、ツェナーダイオードｎ１０６、抵抗ｎ１０４で構成され、これも実施の形態２３の場合と同様である。従って上記第２の積分回路の充電経路は、上記のコンデンサｎ９７の放電経路と共用している。
【０８２２】
コンデンサｎ１０８の容量値を非常に小さく設定することで、第２の積分回路時定数も非常に小さくできるので、過電圧保護としての応答性が格段に改善される。
【０８２３】
（実施の形態２７）
実施の形態２７の照明光通信装置を図１４８に基づいて説明する。この照明光通信装置も図１、図５０Ａに示すように、出力を定電流化する機能を有した電源回路５２ａと、平滑コンデンサ（平滑回路）６５と、負荷回路５３と、断続機能を有し定電流回路で構成された変調回路７０ｂを前提として、当該変調回路７０ｂと並列に過電力検出回路９０を設けられ、その出力が保持回路１１０で保持されるとともに変調回路７０ｂの両端を短絡するためのＭＯＳＦＥＴ１１１を駆動するように構成される。過電力検出回路９０は、過電力検出回路９０ａ〜９０ｅの何れかである。
【０８２４】
過電力検出回路９０ａ〜９０ｅの出力がＨｉｇｈとなる状態は、何らかの理由によって正常な変調動作ができない事態が生じたものとすると、速やかに変調回路を短絡して恰も変調回路が介在しないようにすれば、光通信装置としての機能は消失するが主照明としての機能は維持される。
【０８２５】
このような措置は、変調回路がＬＥＤ電源に与える影響を最小限に抑えることとなり、システムの信頼性向上にも寄与できる。
【０８２６】
（実施の形態２８）
実施の形態２８では、照明光通信装置を構成する電流抑制回路１または兼用制御回路１ｂにおいて、用いられる素子の特性によらず適切な電力損フィードバック制御が可能となり、また複数機種に対応可能なＭＴ化にも寄与する、安価で信頼性の高い照明光通信装置について説明する。
【０８２７】
図１４９は、実施の形態２８の前提となる変調回路７０ｂの構成例を示す図である。この変調回路７０ｂは、例えば実施の形態７の図５０Ａに示した兼用制御回路１ｂの具体的な一例であり、照明光通信装置または通信モジュール１０の一部である。図１４９は、変調回路７０ｂに通電している期間のみ、当該変調回路７０ｂに印加される電圧を基準電源に帰還することによって間接的に最適な電流設定値を得る事例を示している。図１４９で、ＭＯＳＦＥＴｎ７１、ソース抵抗ｎ７２は定電流の主回路を構成し、ソース抵抗ｎ７２の電圧降下は抵抗ｎ７６を介して演算増幅器ｎ７３のマイナス端子に入力される。当該演算増幅器ｎ７３のプラス端子にはコンデンサｎ８０と抵抗ｎ８１の並列回路が接続されるとともに、抵抗ｎ８２、ＭＯＳＦＥＴｎ８３を介して当該コンデンサｎ８０に電荷が蓄積される。なお通信信号は、インバータｎ８６、抵抗ｎ７７を介して演算増幅器ｎ７３のマイナス端子に入力され、ＭＯＳＦＥＴｎ７１を断続するとともに、抵抗ｎ８４を介してＭＯＳＦＥＴｎ８３をＯＮ−ＯＦＦする。これによって通信信号がＯＮの期間でＭＯＳＦＥＴｎ７１とＭＯＳＦＥＴｎ８３はともにＯＮとなり、変調回路７０ｂの通電期間に生じるＭＯＳＦＥＴｎ７１と抵抗ｎ７２の電圧降下でコンデンサｎ８０が充電される。抵抗ｎ７８、抵抗ｎ８５は夫々ゲート抵抗、抵抗ｎ８１は放電抵抗、コンデンサｎ７９はスピードアップコンデンサである。
【０８２８】
図１４９の回路動作を、図１５０に示した動作波形で説明する。反転した通信信号は、抵抗ｎ７７を介して演算増幅器ｎ７３のマイナス端子に入力される。この反転通信信号がＨｉｇｈとなる期間、当該マイナス入力端子電位がプラス端子の電位より高くなるように設定することで、演算増幅器ｎ７３の出力はＬｏｗとなってＭＯＳＦＥＴｎ７１はＯＦＦとなる。また当該通信信号がＬｏｗの期間は、演算増幅器ｎ７３のプラス端子の方が高くなるよう設定すれば、演算増幅器ｎ７３の出漁はＨｉｇｈとなってＭＯＳＦＥＴｎ７１はＯＮとなってＬＥＤ電流が流れる。これらの状況は図１５０の（ａ）〜（ｃ）に示すとおりである。当該ＬＥＤ電流によって抵抗ｎ７２に生じる電圧降下は、抵抗ｎ７６と抵抗ｎ７７で分圧されて演算増幅器ｎ７３のマイナス端子に印加し、当該マイナス端子電位がプラス端子とほぼ等しくなるように演算増幅器ｎ７３の出力が制御される。
【０８２９】
このときのＭＯＳＦＥＴｎ７１のゲート電圧は、概ねそのゲート閾値Ｖｔｈに抵抗ｎ７２の電圧降下を加えた値となっている。
【０８３０】
図１５０の（ｄ）は、変調動作時に定電流主回路（ＭＯＳＦＥＴｎ７１と抵抗ｎ７２）に印加する電圧波形を示している。反転通信信号がＨｉｇｈの期間はＭＯＳＦＥＴｎ７１がＯＦＦとなるので、概ねＬＥＤ電源の出力電圧からＬＥＤ負荷のカットオフ電圧を差し引いた電圧値となる。また反転通信信号がＬｏｗの期間はＭＯＳＦＥＴｎ７１がＯＮとなり定電流動作を行うので、ＭＯＳＦＥＴｎ７１は増幅領域での動作となって電圧降下を伴い、抵抗ｎ７２の電圧降下も加わる。当該電圧降下のみを図示したのが図１５０の（ｅ）であり、この期間はＬＥＤ電流が流れているので、これらは電力損の図でもある。
【０８３１】
反転通信信号によってＭＯＳＦＥＴｎ７１がＯＮ−ＯＦＦ動作するとともに、ＭＯＳＦＥＴｎ８３もＯＮ−ＯＦＦ動作を行う。反転通信信号は、インバータｎ８６で反転（即ち非反転通信信号）され、抵抗ｎ８４を介してＭＯＳＦＥＴｎ８３のゲート端子に印加されるので、ＭＯＳＦＥＴｎ７１とは反対のＯＮ−ＯＦＦ動作を行う。すなわち反転通信信号がＬｏｗの期間でＯＮとなるので、図１５０の（ｅ）に示した電圧降下によって、抵抗ｎ８２を介してコンデンサｎ８０が充電される。この結果、図１５０の（ｅ）に破線で示したような基準電位が生成され、この電位で変調回路７０ｂの電流値が設定される。当該基準電位は抵抗ｎ８２、抵抗ｎ８１で調整が可能であり、適度な設定によって電力損のフィードバック機能を果たす。すなわち、何らかの理由で変調回路７０ｂの電圧降下が増加するとコンデンサｎ８０の充電量も増加し、ＭＯＳＦＥＴｎ７１のゲート電圧が上昇して電流が流れやすくなり、変調回路７０ｂの電圧降下が低減される。
【０８３２】
これらは演算増幅器を用いたスイッチング動作であり、演算増幅器の特性に大きく依存する。図１５１は反転通信信号の立下り時における、ＭＯＳＦＥＴｎ７１のゲート電圧およびＬＥＤ電流の立上り波形をシミュレーションした結果を示す。図１５１の上段には反転通信信号の立下りエッジの波形と、ＬＥＤ電流の立ち上がりエッジの波形とが図示されている。図１５１の下段には、ゲート電圧の立ち上がりエッジの波形が図示されている。
【０８３３】
また、図１５２は反転通信信号の立上り時における、ＭＯＳＦＥＴｎ７１のゲート電圧およびＬＥＤ電流の立下り波形をシミュレーションした結果を示す。図１５２の上段には反転通信信号の立上がりエッジの波形と、ＬＥＤ電流の立ち下がりエッジの波形とが図示されている。図１５２の下段には、ゲート電圧の立ち下がりエッジの波形が図示されている。
【０８３４】
前述したように、反転通信信号がＨｉｇｈからＬｏｗに反転すると、演算増幅器の出力すなわちＭＯＳＦＥＴｎ７１のゲート電圧はＨｉｇｈとなるが、その立上りは傾斜を有する。その傾斜の度合いは演算増幅器の出力特性に大きく依存し、スルーレート特性として提示される。また演算増幅器ｎ７３の周辺に存在する容量成分でも影響を受け、特に出力端とマイナス入力端の間に設けられるコンデンサ容量、ＭＯＳＦＥＴのゲート容量（Ｃｉｓｓ）などの影響が大きい。
【０８３５】
スルーレートの大きな演算増幅器、ゲート容量の小さいＭＯＳＦＥＴを用いて、コンデンサｎ７９など演算増幅器出力に接続されるコンデンサ容量を極力小さくすることによって、ゲート電圧の立上り、立下り傾斜を急峻にすることができる。
【０８３６】
図１５１において、反転通信信号の立下がり時点からＭＯＳＦＥＴｎ７１のゲート電圧が傾斜を持って上昇し、当該電圧がＭＯＳＦＥＴｎ７１のゲート閾値（Ｖｔｈ）に達するとＬＥＤ電流が流れ始める。ＬＥＤ電流によって抵抗ｎ７２に生じる電圧降下を加えた値までゲート電圧は上昇し、ＬＥＤ電流も平坦となる。
【０８３７】
反転通信信号の立下がり時点からＬＥＤ電流が平坦部の１０％に達するまでの時間を立上り遅延時間とする。
【０８３８】
図１５２において、反転通信信号の立上がり時点からＭＯＳＦＥＴｎ７１のゲート電圧が傾斜を持って下降し、当該電圧がＭＯＳＦＥＴｎ７１のゲート閾値（Ｖｔｈ）に達するとＬＥＤ電流は遮断される。反転通信信号の立上がり時点からＬＥＤ電流が平坦部の９０％に達するまでの時間を立下がり遅延時間とする。立上りと立下りの遅延時間を比較した場合、立上り遅延時間が格段に大きいことが分かる。
【０８３９】
図１５３に、立上り遅延時間を伴う場合の変調動作波形を示す。反転通信信号（ａ）に応じて、ＭＯＳＦＥＴｎ７１のゲート電圧は傾斜を持って断続する（ｂ））ので、ＬＥＤ電流波形（ｃ）の立上りに遅延を生じる。
【０８４０】
この結果、主回路印加電圧（ｄ）の立下りにも遅延を生じるので、反転通信信号がＬｏｗの期間に電圧降下として取込みたい波形（ｅ）に電圧降下分以外の電圧が重畳する。この結果、コンデンサｎ８０に生成される基準電位は、本来期待するレベル１（破線表示）よりも高いレベル２（一点鎖線表示）となり、期待する電力損のフィードバック機能が得られないという問題がある。
【０８４１】
この問題を解決するために、実施の形態２８における照明光通信装置の電流抑制回路は、前記スイッチおよび前記電流抑制回路に流れる電流値に応じて、前記電流設定値に対応する可変の基準値を動的に生成する基準源と、生成された前記基準値を所定の時間長だけ遅延させる遅延回路とを備え、前記電流抑制回路は、遅延された前記基準値に基づいて前記光源に流れる電流を抑制する。
【０８４２】
また、実施の形態２８における照明光通信装置は、電源回路と、平滑回路及び負荷回路と、断続スイッチと、これら負荷回路及び変調用断続スイッチと直列に設けた変調回路７０ｂと、当該変調回路７０ｂの両端電圧を利用して定電流値を生成するフィードバック回路で構成されるとともに、当該フィードバック回路に設けて上記断続スイッチと反対の動作を行うフィードバック用スイッチがＯＮするタイミングを遅らせる遅延手段を設ける構成であってもよい。
【０８４３】
この照明光通信装置における上記フィードバック回路は、電圧クランプ手段を含むことも好ましい。
【０８４４】
この照明光通信装置における上記フィードバック回路の遅延手段で設定される遅延時間は、少なくとも変調用断続スイッチの立上り遅延時間よりも十分大きいことが好ましい。
【０８４５】
この照明光通信装置における上記フィードバック回路の遅延手段で設定される遅延時間は、変調用断続スイッチの立上り遅延時間よりも大きく、通信信号に含まれる最小のパルス幅よりも小さいことも好ましい。
【０８４６】
この照明光通信装置における上記フィードバック用スイッチは、少なくともその制御端子と回路グランド間にコンデンサ素子を有することも好ましい。
【０８４７】
実施の形態２８の照明光通信装置を図１５４に基づいて説明する。この照明光通信装置は図１Ａ、図５０Ａに示すように、出力を定電流化する機能を有した電源回路５２ａと、平滑コンデンサ（平滑回路）６５と、負荷回路５３と、断続機能を有し定電流回路で構成された変調回路を前提として、当該変調回路の構成に改良を加えたものである。具体的には、反転通信信号に応じて断続する機能を兼ねる定電流スイッチ（変調用断続スイッチ：ＭＯＳＦＥＴｎ７１）と同期してＯＮ−ＯＦＦする第２のスイッチ（フィードバック用スイッチ：ＭＯＳＦＥＴｎ８３）のゲート駆動回路に、ＯＮのタイミングを遅らせる遅延回路を付加して構成される。
【０８４８】
付加した遅延回路は、反転通信信号を反転（すなわち非反転化）するインバータｎ８６、抵抗ｎ９０とコンデンサｎ８９からなる積分回路と、ダイオードｎ９２と抵抗ｎ９３からなる引抜き回路と、波形整形用のバッファ素子ｎ８８で構成される。反転通信信号がインバータｎ８６で反転されたのち、上記の積分回路で立上りを鈍らせ、バッファ素子ｎ８８の入力閾値を利用して立上り遅延時間を生成している。反転通信信号がＨｉｇｈに切替ると、コンデンサｎ８９の電荷は上記引抜き回路を介して速やかに放電される。
【０８４９】
実施の形態２８を示した図１５４の動作を、図１５５に基づいて説明する。反転通信信号（ａ）に応じて、変調用断続スイッチＭＯＳＦＥＴｎ７１のゲート電圧は傾斜を持って断続する（（ｂ））ので、ＬＥＤ電流波形（ｃ）の立上りに遅延を生じる。この結果、主回路印加電圧（（ｄ））の立下りにも遅延を生じるが、本発明の遅延回路によりフィードバック用スイッチＭＯＳＦＥＴｎ８３のゲート電圧の立上りも遅れる（（ｅ））ので、変調回路７０ｂの電圧降下以外の電圧成分が除去され、（ｆ）に示すように電圧降下分のみでコンデンサｎ８０に基準電位を生成できる。得られる基準電位は、本来期待するレベル１（破線表示）に近いものであり、適切な電力損のフィードバック機能が得られる。
【０８５０】
なお図１５４の変調回路７０ｃでは、ＭＯＳＦＥＴｎ８３のドレイン端子と回路グランド間にツェナーダイオードｚ９４を追加している。その主な目的は、フィードバック用スイッチＭＯＳＦＥＴｎ８３の耐圧を低減することである。当該フィードバック回路は、変調用断続スイッチＭＯＳＦＥＴｎ７１がＯＮしている期間の電圧降下のみを対象としており、ＭＯＳＦＥＴｎ７１がＯＦＦしている期間に印加する電圧は不要なものである。
【０８５１】
従ってツェナーダイオードｚ９４で当該電圧をクランプしても、フィードバックの性能に悪影響は及ぼさない。むしろＭＯＳＦＥＴｎ８３として低耐圧で小容量の素子を用いることにより、寄生容量を減らすことができるので、より精度の高いフィードバック性能が得られる。
【０８５２】
実施の形態２８による主な効果として、１つの変調器を用いて複数のＬＥＤ照明器具に光通信機能を付加できる、所謂ＭＴ化効果が挙げられる。複数のＬＥＤ照明器具に応じた夫々の変調器を必要とする場合に比べ、品種削減によるコスト的効果に加え、可視光通信の普及促進に多大な効果が期待できる。
【０８５３】
図１５６〜図１５９は、ＬＥＤ電流や負荷容量の異なる複数機種を対象に本発明に基づいたＭＯＳＦＥＴｎ８３のゲート電圧立上り遅延回路を付加した場合の各種特性を示している。図１５６はＬＥＤ電流定格の異なる３種類のＬＥＤ照明器具の、ＬＥＤ電流と定電流主回路損失の関係を実測した結果である。ほぼＬＥＤ電流の値と比例して主回路損失が増加し、ＭＯＳＦＥＴｎ８３のゲート電圧立上りの遅延時間には殆ど依存しないことが分かる。図１５７は、同じくＬＥＤ負荷電力と定電流主回路損失の関係を実測した結果であり、ＭＯＳＦＥＴｎ８３のゲート電圧立上りの遅延時間には殆ど依存しない。図１５６の結果と比較すると、定電流主回路損失は、負荷電力よりもＬＥＤ電流に依存することがより明確となる。なおこれらの結果は、コンデンサｎ８０と並列に設けた抵抗ｎ８１（基準抵抗）を都度調整して、ＬＥＤ電流波形がほぼ矩形波となるポイント（最適抵抗値）における定電流主回路電力損を計測している。
【０８５４】
図１５８は、ＬＥＤ電流定格の異なる３種類のＬＥＤ照明器具の、ＬＥＤ電流と最適抵抗値（抵抗８１）の関係を実測した結果である。ＭＯＳＦＥＴｎ８３のゲート電圧立上りの遅延時間を長くするに従って、抵抗ｎ８１の最適抵抗値は３機種とも大きい方にシフトしている。当該遅延時間を長くすると変調回路７０ｂの電圧降下を取込む期間が短くなり、これに伴いコンデンサｎ８０に形成される電圧が低下するので定電流主回路損失が増加する（ＬＥＤ電流波形は矩形波を維持）。基準抵抗ｎ８１の値を増やすことで最適調整点を見出すことができるので、当該遅延時間とともに抵抗ｎ８１の最適調整抵抗値は上昇していく。なお、この場合の変調用断続スイッチ（ＭＯＳＦＥＴｎ７１）の立上り遅延時間は概ね５ｕｓｅｃであった。また、遅延なしと遅延ありの最適抵抗値に大きな差異があるのは、遅延なしの場合は主回路電圧降下以外の電圧も取込んでいたことによると考えられる。図１５９は、上記の３種類のＬＥＤ照明器具におけるＬＥＤ負荷電力（負荷容量）と最適抵抗値（抵抗ｎ８１）の関係を実測した結果である。図１５８の場合と同様に、ＭＯＳＦＥＴ８３のゲート電圧立上りの遅延時間を長くするに従って、抵抗ｎ８１の最適抵抗値は３機種とも大きい方にシフトしている。その理由も図１５８の場合と同じである。
【０８５５】
図１５８、図１５９の結果を、１つの変調器を用いて複数のＬＥＤ照明器具に光通信機能を付加できる所謂ＭＴ化の観点で考えると、最適抵抗値はあくまで１つに固定されるので電流違い、或いは負荷電力違いにおける３つの抵抗値（抵抗８１）が近接していることが望ましい。従って遅延なしの場合よりも遅延ありの方が好ましく、また遅延時間が９〜２４ｕｓｅｃの範囲では遅延時間が大きいほど好ましい傾向にあることが分かる。なお遅延時間を５０ｕｓｅｃとした場合、遅延時間が２４ｕｓｅｃの場合の線図を平行移動した特性となっており、遅延時間を必要以上に大きくしても最適抵抗値が大きくなるだけで、３つの最適抵抗値が近づくわけではない。しかも最適抵抗値が大きくなると、演算増幅器ｎ７３の入力バイアス電流特性に気をつける必要が出てくる。本発明では変調回路７０ｂに流れる電流による電圧降下を演算増幅器のプラス端子にフィードバックして基準電位を得ているが、最適抵抗値が大きくなると上記の入力バイアス電流が無視できなくなる。すなわち、理想的にはコンデンサｎ８０に生成される基準電位は、すべて変調回路７０ｂの電圧降下をフィードバックした電流で生成されるべきところ、演算増幅器ｎ７３の内部回路から入力プラス端子に流入する電流が存在すると、理想的なフィードバック制御を阻害する。結果的に、入力バイアス電流の小さい演算増幅器を用いる必要があり、一般には高価なものとなる。この点を踏まえると、ＭＯＳＦＥＴｎ８３の遅延時間は５０ｕｓｅｃよりも２４ｕｓｅｃの方が好ましいといえる。
【０８５６】
可視光通信の規格であるＪＥＩＴＡ−ＣＰ１２２３によれば、１−４ＰＰＭ伝送方式の１スロットは１０４．１６７ｕｓｅｃとなるので、ＭＯＳＦＥＴ８３のゲート電圧立上り遅延時間を１０４ｕｓｅｃまで大きくすると、１スロット分の電圧降下が全く取込めなくなる。従って当該遅延時間はそれ未満にする必要がある。図１５６〜図１５９の実測に用いた遅延時間５０ｕｓｅｃは、上記１スロット期間の約５０％程度である。これらの結果から、ＭＯＳＦＥＴｎ８３のゲート電圧立上り遅延時間は、変調用断続スイッチ（ＭＯＳＦＥＴｎ７１）の立上り遅延時間よりも大きく、通信信号に含まれる最も短いパルス幅よりも小さい範囲に設定され、更にはＭＯＳＦＥＴｎ８３のゲート電圧立上り遅延時間は、変調用断続スイッチ（ＭＯＳＦＥＴｎ７１）の立上り遅延時間の２倍以上、通信信号に含まれる最も短いパルス幅の１／２以下の範囲に設定するのが最も好ましいといえる。
【０８５７】
（実施の形態２９）
図１６０は、図１５４のフィードバック回路部のみを抜き出したものであり、フィードバック用スイッチＭＯＳＦＥＴｎ８３には当然ながらゲート容量Ｃｉｓｓが存在することを示している。このゲート容量がコンデンサｎ８０に生成される基準電位にどのように影響するかを、図１６１に基づいて説明する。反転通信信号の立下りはインバータｎ８６で反転されるので図１６１の（ａ）に示すように立上り波形となる。抵抗ｎ９０を介してコンデンサｎ８９が充電され、（ｂ）に示すような積分波形となる。この電圧がバッファ素子ｎ８８の入力閾値Ｖｔｈに達すると、その出力は（ｃ）に示すように遅延時間Ｔだけ遅れて出力され、抵抗ｎ８４を介してＭＯＳＦＥＴｎ８３のゲート端子に供給される。上述の通りＭＯＳＦＥＴｎ８３にはゲート容量Ｃｉｓｓが存在するので、（ｄ）に示すようにゲート電圧の立上り時に当該ゲート容量を介する微分波形の電流が流れる。その結果、（ｅ）に示すようにコンデンサｎ８０の電位が上昇し、変調回路７０ｂの基準電位に脈動を生じることになる。本来コンデンサｎ８０の基準電位は、変調回路７０ｂの電圧降下をフィードバックした電流で生成されることが望ましいが、ＭＯＳＦＥＴｎ８３のゲート回路からの電流が回り込んだことになる。
【０８５８】
本発明の実施の形態２９は上記の課題に鑑みたもので、図１６２に具体的な回路構成を示す。実施の形態２９の遅延回路は、反転通信信号が入力されるインバータｎ８６と、ダイオードｎ９２を介して積分回路を形成する抵抗ｎ９０及びコンデンサｎ８９と、トランジスタｎ９６及び抵抗ｎ８５からなる引抜き回路で構成される。図１６３はその動作説明図であり、反転通信信号の立下がり、すなわちインバータｎ８６出力の立上り電圧（ａ）で、抵抗ｎ９０、ダイオードｎ９２を介してコンデンサｎ８９が充電される。コンデンサｎ８９の積分電圧波形がそのままＭＯＳＦＥＴｎ８３のゲート端子に印加されるが、当該コンデンサｎ８９の電圧は（ｂ）に示すような積分波形となり、電圧の立上り傾斜は緩い。従ってＭＯＳＦＥＴｎ８３のゲート容量Ｃｉｓｓを介する電流も（ｄ）に示すように微弱なものとなり、コンデンサｎ８０に生成される基準電位への影響は少なくできる。ＭＯＳＦＥＴｎ８３は、そのゲート電圧がゲート閾値Ｖｔｈに達する遅延時間Ｔだけ遅れてＯＮすることになる。なお通信信号の立下がりは図示していないが、インバータｎ８６の出力がＬｏｗとなった時点で、コンデンサｎ８９の電圧により抵抗ｎ９０を介してインバータｎ８６に電流が流れ込む。
【０８５９】
この電流はトランジスタｎ９６のベース電流となるので、トランジスタｎ９６がＯＮしてコンデンサｎ８９の電荷は低抵抗ｎ８５で消滅する。これらはコンデンサｎ８９の引き抜き回路を形成し、ＭＯＳＦＥＴ８３を速やかにＯＦＦさせる。
【０８６０】
実施の形態２９によれば、フィードバック回路のＭＯＳＦＥＴｎ８３ゲート電圧立上り遅延時間を設定できるとともに、当該ゲート回路から変調回路７０ｂの基準電位が生成されるコンデンサｎ８０へ流れ込む電流を抑制する抑制することができ、より精度の高いフィードバック制御を可能とする。このことは、１つの変調器を用いて複数のＬＥＤ照明器具に光通信機能を付加できる、所謂ＭＴ化の可能性をより高めることに寄与する。
【０８６１】
以上、本発明に係る照明光通信装置および通信モジュールについて、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、実施の形態に限定されるものではない。本発明の主旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、実施の形態および変形例における一部の構成要素を任意に組み合わせて構築される別の形態も、本発明の範囲内に含まれる。
【０８６２】
以上、複数の実施の形態に係る照明光通信装置について説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではない。
【０８６３】
例えば、上記実施の形態に係る照明光通信装置に含まれる各処理部の一部又は全ては集積回路であるＬＳＩとして実現されてもよい。これらは個別に１チップ化されてもよいし、一部又は全てを含むように１チップ化されてもよい。
【０８６４】
また、集積回路化はＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後にプログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）、又はＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。
【０８６５】
つまり、上記各実施の形態において、各構成要素は、専用のハードウェアで構成されるか、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、ＣＰＵまたはプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスクまたは半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。
【０８６６】
また、上記回路図に示す回路構成は、一例であり、本発明は上記回路構成に限定されない。つまり、上記回路構成と同様に、本発明の特徴的な機能を実現できる回路も本発明に含まれる。例えば、上記回路構成と同様の機能を実現できる範囲で、ある素子に対して、直列又は並列に、スイッチング素子（トランジスタ）、抵抗素子、又は容量素子等の素子を接続したものも本発明に含まれる。言い換えると、上記実施の形態における「接続される」とは、２つの端子（ノード）が直接接続される場合に限定されるものではなく、同様の機能が実現できる範囲において、当該２つの端子（ノード）が、素子を介して接続される場合も含む。
【０８６７】
また、ハイ／ローにより表される論理レベル又はオン／オフにより表されるスイッチング状態は、本発明を具体的に説明するために例示するものであり、例示された論理レベル又はスイッチング状態の異なる組み合わせにより、同等な結果を得ることも可能である。
【０８６８】
また、ブロック図における機能ブロックの分割は一例であり、複数の機能ブロックを一つの機能ブロックとして実現したり、一つの機能ブロックを複数に分割したり、一部の機能を他の機能ブロックに移してもよい。また、類似する機能を有する複数の機能ブロックの機能を単一のハードウェア又はソフトウェアが並列又は時分割に処理してもよい。
【０８６９】
以上、一つまたは複数の態様に係る照明光通信装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、一つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。
【符号の説明】
【０８７０】
１  電流抑制回路
１ｃ  バイアス回路
２  トランジスタ（スイッチ）
２ａ、２ｂ  第１スイッチ素子
３ａ  第２スイッチ素子
４  基準源
６、６ｋ  制御回路
６ａ  シフトレジスタ
１０  通信モジュール
５３  負荷回路（光源）
５２ａ  電源回路
６４ａ  過電圧保護回路
９０、９０ａ〜９０ｅ  過電力検出回路（検出回路）
１０１  光源
１２１  変調スイッチ（スイッチ）
１７２  照度センサ
１７３  タイマ
２０１Ｒ、２０１Ｇ、２０１Ｂ  照明部
２０２  調光制御部
２０３  変調制御部
ＳＧ  信号発生回路
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５Ａ】
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【図２５Ｂ】
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【図２５Ｃ】
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【図２６Ａ】
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【図２６Ｂ】
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【図２６Ｃ】
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【図２７Ａ】
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【図２７Ｂ】
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【図２７Ｃ】
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【図２８Ａ】
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【図２８Ｂ】
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【図２８Ｃ】
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【図２９Ａ】
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【図２９Ｂ】
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【図３０Ａ】
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【図３０Ｂ】
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【図３１Ａ】
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【図３１Ｂ】
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【図３２Ａ】
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【図３２Ｂ】
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【図３３Ａ】
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【図３３Ｂ】
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【図３４】
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【図３５Ａ】
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【図３５Ｂ】
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【図３５Ｃ】
2017139211.tif 000053
【図３５Ｄ】
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【図３５Ｅ】
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【図３５Ｆ】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８Ａ】
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【図４８Ｂ】
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【図４９Ａ】
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【図４９Ｂ】
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【図５０Ａ】
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【図５０Ｂ】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７Ａ】
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【図５７Ｂ】
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【図５７Ｃ】
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【図５７Ｄ】
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【図５７Ｇ】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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【図６６】
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【図６７】
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【図６８】
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【図６９】
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【図７０】
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【図７１】
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【図７２】
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【図７３】
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【図７４】
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【図７５】
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【図７６】
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【図７７】
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【図７８】
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【図７９】
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【図８０】
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【図８１】
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【図８２】
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【図８３】
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【図８４Ａ】
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【図８４Ｂ】
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【図８６】
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【図８７】
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【図８８】
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【図８９】
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【図９０】
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【図９１】
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【図９２】
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【図９３Ａ】
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【図９４Ａ】
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【図９５】
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【図９６】
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【図９７Ａ】
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【図９７Ｂ】
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【図９８】
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【図９９Ａ】
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【図９９Ｃ】
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【図１００】
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【図１０１】
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【図１０７】
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【図１１０】
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【図１１１】
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【図１２０】
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【図１２９Ａ】
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【図１３０】
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【図１３１】
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【図１３２】
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【図１３３】
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【図１４０】
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【図１４１】
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【図１４８】
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【図１４９】
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【図１５０】
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【図１６０】
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【図１６１】
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【図１６２】
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【図１６３】
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【図１６４Ｃ】
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【図１６５】
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