(57)【要約】【課題】可視光通信における受信エラーを低減できるとともに、回路規模の増加を抑制しつつ、複数の信号を照明光に重畳する。【解決手段】照明光通信装置１００は、照明光を発する光源１０１と、照明光を変調するための、第１変調信号と、第１変調信号より周波数が高い第２変調信号とを生成する変調信号生成部１２３と、光源１０１と直列に接続され、第１変調信号に基づき光源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、第２変調信号に基づき電流設定値Ｉｓを変更することで照明光に第２変調信号を重畳する制御部１２５とを備える。【選択図】図１７
2017121020.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明光を発する光源と、
前記照明光を変調するための、第１変調信号と、前記第１変調信号より周波数が高い第２変調信号とを生成する変調信号生成部と、
前記光源と直列に接続され、前記第１変調信号に基づき前記光源を流れる電流を断続するスイッチと、
前記光源及び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、
前記第２変調信号に基づき前記電流設定値を変更することで前記照明光に前記第２変調信号を重畳する制御部とを備える
照明光通信装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記スイッチがオンしたタイミングから予め定められた時間の間のみ前記第２変調信号に基づき前記電流設定値を変更する
請求項１記載の照明光通信装置。
【請求項３】
前記変調信号生成部は、第１変調方式を用いて前記第１変調信号を生成し、前記第１変調方式とは異なる第２変調方式を用いて前記第２変調信号を生成する
請求項１又は２記載の照明光通信装置。
【請求項４】
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
請求項１〜３のいずれか１項に記載の照明光通信装置。
【請求項５】
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、
前記照明光を変調するための、第１変調信号と、前記第１変調信号より周波数が高い第２変調信号とを発生する変調信号生成部と、
前記照明装置が備える光源と直列に接続され、前記変調信号に基づき前記光源を流れる電流を断続するスイッチと、
前記光源及び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、
前記第２変調信号に基づき前記電流設定値を変更することで前記照明光に前記第２変調信号を重畳する制御部とを備える
通信モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明光通信装置及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（例えば、特許文献１参照）。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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−０６９５０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような照明光通信装置では、可視光通信における受信エラーを低減できるとともに、回路規模の増加を抑制しつつ、複数の信号を照明光に重畳できることが望まれている。
【０００５】
そこで、本発明は、可視光通信における受信エラーを低減できるとともに、回路規模の増加を抑制しつつ、複数の信号を照明光に重畳できる照明光通信装置又は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】
【０００６】
本発明の一態様に係る照明光通信装置は、照明光を発する光源と、前記照明光を変調するための、第１変調信号と、前記第１変調信号より周波数が高い第２変調信号とを生成する変調信号生成部と、前記光源と直列に接続され、前記第１変調信号に基づき前記光源を流れる電流を断続するスイッチと、前記光源及び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、前記第２変調信号に基づき前記電流設定値を変更することで前記照明光に前記第２変調信号を重畳する制御部とを備える。
【０００７】
また、本発明の一態様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、前記照明光を変調するための、第１変調信号と、前記第１変調信号より周波数が高い第２変調信号とを発生する変調信号生成部と、前記照明装置が備える光源と直列に接続され、前記変調信号に基づき前記光源を流れる電流を断続するスイッチと、前記光源及び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、前記第２変調信号に基づき前記電流設定値を変更することで前記照明光に前記第２変調信号を重畳する制御部とを備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、可視光通信における受信エラーを低減できるとともに、回路規模の増加を抑制しつつ、複数の信号を照明光に重畳できる照明光通信装置又は通信モジュールを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、実施の形態１に係る照明光通信装置のブロック図である。
【図２】図２は、実施の形態１に係る電流抑制回路の別の例を示す図である。
【図３】図３は、実施の形態１に係る電流抑制回路の別の例を示す図である。
【図４】図４は、実施の形態１に係る電流抑制回路の別の例を示す図である。
【図５】図５は、実施の形態１に係る照明光通信装置の動作例を示す図である。
【図６】図６は、実施の形態１に係る照明光通信装置の概略構成を示す図である。
【図７】図７は、実施の形態１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８】図８は、実施の形態１に係る電流設定値の第１の制御例を示す図である。
【図９】図９は、実施の形態１に係る電流設定値の第２の制御例を示す図である。
【図１０】図１０は、実施の形態１に係る電流設定値の第３の制御例を示す図である。
【図１１】図１１は、実施の形態１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１２】図１２は、実施の形態１に係る電流設定値の第４の制御例を示す図である。
【図１３】図１３は、実施の形態１に係る照明光通信装置の使用例を示す図である。
【図１４】図１４は、実施の形態１に係る照明光通信装置の外観の一例を示す図である。
【図１５】図１５は、実施の形態１に係る照明光通信装置の別の使用例を示す図である。
【図１６】図１６は、実施の形態２に係る照明光通信装置の動作例を示す図である。
【図１７】図１７は、図１６の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示したものではない。
【００１１】
なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素などは、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、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、任意の構成要素として説明される。
【００１２】
また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。なお、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略または簡略化される場合がある。
【００１３】
（実施の形態１）
［１．照明光通信装置の構成］
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１は、本実施の形態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。
【００１４】
図１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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
なお、図１に示す回路構成は一例であり、照明光通信装置１００は、図１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。
【００３４】
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。
【００３５】
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２〜図４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２〜図４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。
【００３６】
図２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。
【００３７】
図３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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
図４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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
［２．１．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５は、照明光通信装置１００の基本動作を示す図である。図５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。
【００４６】
また、図５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。
【００４７】
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５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。
【００４８】
一方で、本実施の形態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５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。
【００４９】
なお、図１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５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。
【００５０】
さらに、本実施の形態では、図６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７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。
【００５１】
しかしながら、図７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、本実施の形態では、図６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。
【００５２】
特に、可変の電流設定値Ｉｓを用いる場合には、図７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６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、本実施の形態では、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。
【００５３】
なお、図６及び図７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１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。
【００５４】
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、本実施の形態の手法は、１００％変調方式を用いる場合に特に有効である。
【００５５】
以上のように本実施の形態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。
【００５６】
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。
【００５７】
また、照明光通信装置１００は、さらに、電流設定値Ｉｓを変更する制御部１２５を備えてもよい。
【００５８】
これにより、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。
【００５９】
また、本実施の形態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。
【００６０】
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。
【００６１】
［２．２．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。
【００６２】
図８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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
［２．３．電流設定値の第２の制御例］
図９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。
【００６８】
図９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。
【００６９】
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。
【００７０】
また、図９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。
【００７１】
［２．４．電流設定値の第３の制御例］
図１０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。
【００７２】
これにより、例えば、図１０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８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。
【００７３】
また、図１０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１１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。
【００７４】
なお、図１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。
【００７５】
［２．５．電流設定値の第４の制御例］
図１２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。
【００７６】
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。
【００７７】
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１１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。
【００７８】
［３．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１３は、照明光通信装置１００の使用例を示す図である。例えば、図１３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。
【００７９】
図１４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。
【００８０】
図１５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１５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。
【００８１】
（実施の形態２）
本実施の形態では、上記実施の形態１の変形例について説明する。なお、実施の形態２に係る照明光通信装置１００の全体構成は図１と同様である。ただし、実施の形態１に対して制御部１２５（信号発生回路１２９）に機能が追加されている。
【００８２】
具体的には、本実施の形態では、変調スイッチ１２１による１００％変調に加え、電流抑制回路１２２の電流設定値Ｉｓを変更する高周波変調を行う。これにより、照明光通信装置１００は、２種類の可視光信号を送信できる。
【００８３】
図１６は、本実施の形態に係る照明光通信装置１００の動作を示す図である。図１７は、図１６に示す変調スイッチ１２１の一つのオン期間を拡大した図である。
【００８４】
本実施の形態では、変調信号生成部１２３は、例えば、２種類の通信信号（第１通信信号及び第２通信信号）に基づき２種類の変調信号（第１変調信号及び第２変調信号）を生成する。制御部１２５は、第１変調信号に基づき、実施の形態１と同様に変調信号Ｓ１を生成する。さらに、制御部１２５は、第２変調信号に基づき電流指令値Ｓ２を高周波変調する。
【００８５】
例えば、変調信号Ｓ１の周波数は１０ｋＨｚ程度であり、電流指令値Ｓ２の周波数は１ＭＨｚ程度である。なお、具体的な周波数はこれに限定されず、例えば、電流指令値Ｓ２の周波数は１ＭＨｚ〜１００ＭＨｚ程度であってもよい。
【００８６】
また、図１６及び図１７に示すように、制御部１２５は、オーバーシュートが発生している期間、つまり、電流抑制回路１２２により電流が抑制されている期間にのみ電流指令値Ｓ２の高周波変調を行う。例えば、制御部１２５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期間Ｔ１の間のみ高周波変調を行う。
【００８７】
ここで電流抑制回路１２２により電流が抑制されている期間において電流指令値Ｓ２（電流設定値Ｉｓ）が変更された場合には、その変更に追従してＬＥＤ電流が増減する。つまり、光源１０１から照射される光の明るさが変更されるので、可視光通信信号の送信を実現できる。
【００８８】
なお、制御部１２５は、常に電流指令値Ｓ２の高周波変調を行ってもよいし、少なくとも期間Ｔ１を含む期間において電流指令値Ｓ２の高周波変調を行ってもよい。または、制御部１２５は、期間Ｔ１に含まれる一部の期間のみ電流指令値Ｓ２の高周波変調を行ってもよい。
【００８９】
このように、本実施の形態では、２種類の通信信号を送信することができる。これにより、例えば、照明光通信装置１００から離れた位置に受信器が存在する場合には、当該受信器は、振幅（明るさの変化）が大きい第１通信信号のみを受信し、受信器が照明光通信装置１００に近づいた場合には、当該受信器は、第１通信信号及び第２通信信号の両方を受信することができる。これにより、例えば、ユーザが対象物により近づいた場合に、対象物に関するより詳細な情報をユーザに提供するといった使用環境を実現できる。
【００９０】
または、１００％変調のみを受信可能な受信器では、第１通信信号のみを受信し、１００％変調及び高周波変調の両方に対応している受信器では第１通信信号及び第２通信信号の両方を受信してもよい。これにより、１００％変調及び高周波変調の両方に対応している受信器では、より詳細な情報を取得できる。
【００９１】
なお、１００％変調により送信される情報と、高周波変調により送信される情報とは同一の情報であってもよい。つまり、第１通信信号で示される情報と第２通信信号で示される情報とは同一の情報であってもよい。この場合には、例えば、１００％変調のみに対応している受信器では、１００％変調の信号を受信でき、高周波変調に対応している受信器では高周波変調の信号を受信できる。よって、複数種類の受信器において通信信号を受信することできる。
【００９２】
また、１００％変調と高周波変調とで異なる変調方式を用いてもよい。例えば、１００％変調方式として４ＰＰＭ方式を用い、高周波変調には他の方式を用いてもよい。これにより、より多くの種類の受信器において通信信号を受信できる。
【００９３】
さらに、周期的に、高周波変調の変調方式を切り替えてもよい。例えば、オン期間ごとに交互に異なる変調方式が用いられてもよい。これにより、さらに、送信する信号の変調方式の数を増加させることができるので、より多くの種類の受信器において通信信号を受信できる。また、高周波変調に用いられる変調方式は３以上であってもよい。
【００９４】
以上のように、本実施の形態に係る照明光通信装置１００は、照明光を発する光源１０１と、照明光を変調するための、第１変調信号Ｓ１と、第１変調信号Ｓ１より周波数が高い第２変調信号とを生成する変調信号生成部１２３と、光源１０１と直列に接続され、第１変調信号Ｓ１に基づき光源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、第２変調信号に基づき電流設定値Ｉｓを変更することで照明光に第２変調信号を重畳する制御部１２５とを備える。
【００９５】
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。さらに、電流設定値Ｉｓを変調することにより、オーバーシュートを抑制する期間において、照明光を変調できる。さらに、電流抑制回路１２２を、オーバーシュートの発生を抑制のみならず、照明光を変調するための回路としても兼用できるので、回路規模及びコストの増加を抑制しつつ、複数の信号を照明光に重畳できる。
【００９６】
また、制御部１２５は、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時間Ｔ１の間のみ第２調光信号に基づき電流設定値Ｉｓを変更してもよい。
【００９７】
これにより、不必要に電流設定値Ｉｓが変調されることを抑制できるので省電力化等を実現できる。
【００９８】
また、変調信号生成部１２３は、第１変調方式を用いて第１通信信号から第１変調信号Ｓ１を生成し、第１変調方式とは異なる第２変調方式を用いて第２通信信号から第２変調信号を生成してもよい。
【００９９】
これにより、第１変調方式及び第２変調方式の少なくとも一方に対応している受信器で信号を受信できるので、より多くの種類の受信器において信号を受信できる。
【０１００】
また、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てもよい。
【０１０１】
これにより、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。
【０１０２】
なお、実施の形態２では、実施の形態１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。
【０１０３】
また、本実施の形態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、照明光を変調するための、第１変調信号Ｓ１と、第１変調信号Ｓ１より周波数が高い第２変調信号とを生成する変調信号生成部１２３と、照明装置が備える光源１０１と直列に接続され、第１変調信号Ｓ１に基づき光源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、第２変調信号に基づき電流設定値Ｉｓを変更することで照明光に第２変調信号を重畳する制御部１２５とを備える。
【０１０４】
以上、本発明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、この実施の形態に限定されるものではない。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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】
【０１１２】
１００  照明光通信装置
１０１  光源
１０３  通信モジュール
１２１  変調スイッチ（スイッチ）
１２２  電流抑制回路
１２３  変調信号生成部
１２５  制御部
【図１】
2017121020.tif 000003
【図２】
2017121020.tif 000004
【図３】
2017121020.tif 000005
【図４】
2017121020.tif 000006
【図５】
2017121020.tif 000007
【図６】
2017121020.tif 000008
【図７】
2017121020.tif 000009
【図８】
2017121020.tif 000010
【図９】
2017121020.tif 000011
【図１０】
2017121020.tif 000012
【図１１】
2017121020.tif 000013
【図１２】
2017121020.tif 000014
【図１３】
2017121020.tif 000015
【図１４】
2017121020.tif 000016
【図１５】
2017121020.tif 000017
【図１６】
2017121020.tif 000018
【図１７】
2017121020.tif 000019