(57)【要約】    【課題】  蛍光ランプの発光を送信信号の伝送媒体として利用して、しかも高速通信を可能にした光通信システムを提供する。    【解決手段】  光通信システムは、蛍光ランプ14を備え、蛍光ランプの光出力に送信信号を含むように構成された送信手段1と、送信手段から得られる蛍光ランプの光出力を受光して送信信号を受信する受信手段2と、を具備し、受信手段1は、蛍光ランプの光出力に含まれる光の中から蛍光ランプに封入されている放電媒体の主要なスペクトル線を選択的に受光し得る受光感度特性を有する受光手段21を備えている。【選択図】図１
2009021971.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛍光ランプを備え、蛍光ランプの光出力に送信信号を含むように構成された送信手段と；
送信手段から得られる蛍光ランプの光出力を受光して送信信号を受信する受信手段と；
を具備し、
受信手段は、蛍光ランプの光出力に含まれる光の中から蛍光ランプに封入されている放電媒体の主要なスペクトル線を選択的に受光し得る受光感度特性を有する受光手段を備えている；
ことを特徴とする光通信システム。
【請求項２】
受光手段は、４３６ｎｍのスペクトル線を放電媒体の主要なスペクトルとして選択的に受光するとともに、青色光を発光する青色発光素子を備えるＬＥＤ光源からの送信信号を含む光出力を受信することが可能であるように構成されていることを特徴とする請求項２記載の光通信システム。
【請求項３】
受光手段は、波長４０５ｎｍおよび４３６ｎｍのスペクトル線の少なくともいずれか一つを放電媒体の主要なスペクトルとして選択的に受光するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の光通信システム。
【請求項４】
受信手段は、受光手段の出力から送信信号の振動成分を選択的に抽出して受信する振動成分抽出手段を具備していることを特徴とする請求項１または２記載の光通信システム。
【請求項５】
蛍光ランプは、波長３８０〜７８０ｎｍの領域における放射パワーＰＶに対する波長３８０〜４６０ｎｍの領域における放射パワーＰＳの比ＰＳ／ＰＶ（％）が下式を満足することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一記載の光通信システム。
３≦ＰＳ／ＰＶ≦２０
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光ランプの光出力を送信信号の伝送媒体として利用する光通信システムの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
ビル内などの構内を照明するのに用いられる蛍光ランプの光出力を利用して通信する光通信システムは既知である（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
照明用として多用されている蛍光ランプは、ガラス管の内面側に蛍光体を塗布し、内部に水銀およびアルゴンなどの不活性ガスを放電媒体として封入していて、低圧水銀蒸気放電によって放射される紫外線（主に２５３．７ｎｍおよび１８５ｎｍ）が蛍光体を励起したときに蛍光体から発生する可視光を利用するようにしたランプである（非特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】特開昭６０−０３２４４３号公報
【非特許文献１】照明用語辞典（社団法人  照明学会  編、１９９０年１１月２５日発行）第３３−３４頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記から理解できるように蛍光ランプの発光は、主として蛍光体によるものである。
【０００６】
ところが、蛍光体は、一般に数十ないし数百ｍｓの残光特性を有しているので、通信信号に対する応答が遅い。このため、高速な通信を行うべく送信信号の周波数を高くしようとすると、受光手段の出力から送信信号を抽出するのが困難になるという問題がある。例えば、１ビットのデータを送信するためには、少なくとも数十ｍｓ必要であるから、蛍光ランプの蛍光体からの可視光を用いて通信を行う場合、１００ｂｐｓ程度の通信速度しか得られない。
【０００７】
本発明は、蛍光ランプの発光を送信信号の伝送媒体として利用して、しかも高速通信を可能にした光通信システム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】
【０００８】
本発明の光通信システムは、蛍光ランプを備え、蛍光ランプの光出力に送信信号を含むように構成された送信手段と；送信手段から得られる蛍光ランプの光出力を受光して送信信号を受信する受信手段と；を具備し、受信手段は、蛍光ランプの光出力に含まれる光の中から蛍光ランプに封入されている放電媒体の主要なスペクトル線を選択的に受光し得る受光感度特性を有する受光手段を備えている；ことを特徴としている。
【０００９】
本発明は、以下の態様を許容する。
【００１０】
〔送信手段について〕    送信手段は、蛍光ランプの光出力に送信信号を含むように構成されている。これを実現するために、例えば蛍光ランプを点灯するための点灯装置、光出力に送信信号を含ませるための変調手段、送信データ受入手段などを備えることができる。
【００１１】
（蛍光ランプについて）    蛍光ランプは、気密容器、蛍光体層、放電生起手段および放電媒体を主たる構成要素として構成されていて、気密容器の内部に封入された放電媒体の低圧蒸気またはガス放電により放射された紫外線が蛍光体層に照射されることで蛍光体が励起されて可視光を発生する。
【００１２】
気密容器は、ガラスバルブなどから形成され、直管状、環状、Ｕ字状、Ｗ字状、スパイラル状など既知の多様な形態をなしていることが許容される。また、気密容器の外径および長さは、蛍光ランプの種別および定格などに応じて多様に設定することができる。
【００１３】
蛍光体層は、蛍光ランプ用として既知の蛍光体を用いて形成することができる。なお、使用する蛍光体は、本発明において特段限定されない。例えば、一般に多用されている３波長発光形蛍光体やハロリン酸蛍光体などを用いることができる。蛍光体層は、常法により形成することができる。
【００１４】
放電生起手段は、気密容器内に封入された後述する放電媒体の低圧蒸気またはガス放電を生起するための手段であり、例えば電極または高周波磁界発生手段などをもって構成することができる。電極の場合、内部電極および外部電極が知られているが、そのどちらでもよい。
【００１５】
放電媒体は、低圧蒸気またはガス放電により紫外線が放射されるのであればよく、一般照明用の蛍光ランプとしては水銀およびアルゴンなどの希ガスが用いられる。なお、水銀は、純水銀またはアマルガムとして封入される。
【００１６】
希ガスは、蛍光ランプの種別、定格および製造者などに応じてヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）およびキセノン（Ｘｅ）の一種または複数種が用いられる。なお、放電媒体は、所望により水銀を含まないで、キセノンなどの希ガスや希ガスのハロゲン化物などのみであってもよい。
【００１７】
また、放電媒体は、低圧放電により紫外線のみでなく、可視光のスペクトル線を放射する。このスペクトル線は、蛍光体層から発生する可視光の波長領域に重なる波長であることが許容される。しかし、上記スペクトル線のうち主要なものは、蛍光体層から発生する可視光の波長領域に重なる波長であったとしても、その放射エネルギー強度が、同一波長における蛍光体からの発光の放射エネルギー強度より大きくなければならない。両者の放射エネルギー強度差は大きいほど通信信号の識別が容易になるので好都合であり、好ましくは蛍光体発光の放射エネルギー強度の１．５倍以上、より好ましくは２倍以上である。
【００１８】
例えば、水銀の場合、低圧水銀蒸気放電により２５３．７ｎｍ、１８５ｎｍ、３１３ｎｍおよび３６５ｎｍなどの紫外線に加えて波長４０５、４０８、４３５、４３６、５４６、５７７、５７９および６９１ｎｍの可視域のスペクトル線ならびに１０１４ｎｍの赤外域のスペクトル線を発生することが知られている。したがって、一般照明用の蛍光ランプの場合には、水銀の上記スペクトル線のうち主要なスペクトル線を検出するように構成すればよい。また、この場合、主要なスペクトル線は、好ましくは可視光領域において蛍光体発光と容易に識別可能なものであるのがよい。さらに好適には、蛍光ランプの種別、定格および製造者などにかかわらず共通に放射されるスペクトル線であるのがよい。
【００１９】
次に、市販されている蛍光ランプの種別について説明する。種別は、（１）ランプの種類および形状、（２）ランプの大きさの区分、ガラス管が細いものおよび高出力形、（３）光源色、演色性および用途、（４）始動補助に関する構造上の相違、（５）節電設計の定格ランプ電力、（６）品種、用途機能、（７）近紫外線（３１３ｎｍおよび３６５ｎｍ）を吸収する膜を有する、に分かれていて、蛍光ランプの形名中に符号化されている。そして、種別により蛍光ランプの設計が相違している。加えて、蛍光ランプの製造者によっても設計が相違している。したがって、蛍光ランプは、種別および製造者により設計が異なっているので、蛍光ランプの発光の分光分布特性は多様である。
【００２０】
本発明においては、好適には後述する受光手段が蛍光ランプの放射の中から水銀の放電媒体によって発生する主要なスペクトルである４０５ｎｍまたは４３６ｎｍを選択的に受光するように構成される。このため、光出力中に送信信号を含ませる蛍光ランプとして、その放射特性が以下の条件を満足するものを用いることにより、受光手段側において受光信号中から送信信号を抽出しやすくなることが分かった。すなわち、蛍光ランプは、その発光中の波長３８０〜７８０ｎｍの領域にわたる放射パワーをＰＶとし、波長３８０〜４６０ｎｍの領域における放射パワーをＰＳとしたとき、比ＰＳ／ＰＶ（％）が下式を満足する。
３≦ＰＳ／ＰＶ≦２０
【００２１】
本発明の上記態様において、波長３８０〜７８０ｎｍの領域は、一般に可視光として定義されている。これに対して、波長３８０〜４６０ｎｍの領域は、可視光の中で短波長の領域であり、その光色が青色（紫色を含む。）として人に感知される。蛍光ランプの放射のうち、波長３８０〜４６０ｎｍの領域は、放電媒体が水銀である場合の主要なスペクトルであるとともに、受光手段において選択的に受光するのに好適な波長４０５ｎｍおよび４３６ｎｍの光がその範囲内に含まれている。また、上記波長域は、蛍光ランプの蛍光体からの放射のうち短波長の放射が含まれる波長範囲でもある。
【００２２】
したがって、放電媒体の主要なスペクトルの波長の近傍に蛍光体からの放射が存在しないか、または放射強度レベルが相対的に低い方が上記スペクトルと蛍光体からの放射との識別が容易になる。すなわち、受光手段で受光する波長域において、放電媒体の主要なスペクトルである波長４０５ｎｍまたは波長４３６ｎｍの放射パワーが占める割合が大きくなるほど識別しやすくなる。その意味において、比ＰＳ／ＰＶが上記数式を満足する範囲内であれば、波長４０５ｎｍまたは波長４３６ｎｍの光を選択的に受光しやすくなる。これに対して、比ＰＳ／ＰＶが２０％を超えると、蛍光体から発生する短波長領域の放射が多くなって波長４０５ｎｍおよび波長４３６ｎｍの光が蛍光体の発光中に埋もれてしまうので、波長４０５ｎｍまたは波長４３６ｎｍの光を受光しにくくなる。また、比ＰＳ／ＰＶが３％未満になると、放電媒体の主要なスペクトルである波長４０５ｎｍまたは波長４３６ｎｍの放射パワーも少なくなるので、通信信号の受信に差し支えるようになる。なお、好適には５〜１５％の範囲である。
【００２３】
３波長発光形蛍光体を用いた蛍光ランプの場合、波長３８０〜４６０ｎｍの領域の放射を生じるのは主として青色発光蛍光体、例えばＢＡＭ（BaMgAl10O17：Eu2+）蛍光体であり、程度の差はあれ各発光色の蛍光ランプに用いられている。したがって、青色発光蛍光体の使用量が少なくなれば、前記比ＰＳ／ＰＶが上記数式を満足しやすくなる。すなわち、青色発光蛍光体の使用量が使用する蛍光体全体の３０質量％以下、好適には１０質量％以下であれば、前記比ＰＳ／ＰＶが上記数式を満足しやすくなる。また、蛍光ランプの色温度が４５００Ｋ以下、好適には３５００Ｋ以下であれば、前記比ＰＳ／ＰＶが上記数式を満足しやすくなる。なお、青色発光蛍光体の使用量を上述の程度まで低減しても白色光を発生することができ、一般照明目的を達成するうえでの問題はない。
【００２４】
市販されている３波長発光形の蛍光ランプでは、その光色が概ね次のように構成されている。
光    色            色  温  度          比ＰＳ／ＰＶ      数式満足程度
・昼光色（ＥＤ色）：６７００〜８０００Ｋ    約２５％程度        ×             
・昼白色（ＥＮ色）：５０００〜６０００Ｋ    約２０％程度        △
・白  色（ＥＷ色）：３５００〜４２００Ｋ    約１５％程度        ○
・電球色（ＥＬ色）：２５００〜３０００Ｋ    約９％程度          ○
【００２５】
上記蛍光ランプの色温度が異なる主な原因は、青色発光蛍光体の使用量が異なるからである。なお、昼光色（ＥＤ色）を除く残りの４光色の蛍光ランプでは、前記比ＰＳ／ＰＶが上記数式を満足するものが比較的多い。すなわち、白色（ＥＷ色）は前記比ＰＳ／ＰＶが約１５％程度であり、電球色（ＥＬ色）は前記比ＰＳ／ＰＶが約９％程度であるから、これらの蛍光ランプは、上記数式を満足する。また、昼白色（ＥＮ色）は前記比ＰＳ／ＰＶが約２０％程度であり、上記数式を満足しない場合があり得る。これに対して、昼光色（ＥＤ色）は前記比ＰＳ／ＰＶが約２５％程度であるから、上記数式を満足しない。
【００２６】
（点灯装置について）    点灯装置は、蛍光ランプを点灯する手段であり、好ましくはインバータ回路および負荷回路を主体として構成され、蛍光ランプを高周波点灯する。
【００２７】
インバータ回路は、直流−交流変換回路であり、既知の各種回路方式を所望により選択して用いることができる。例えば、ハーフブリッジ形インバータ、フルブリッジ形インバータおよび並列形インバータなどである。なお、点灯装置の電源として低周波交流電源を用いる場合、直流電源を得るために、整流化直流電源回路を備えることができる。
【００２８】
負荷回路は、インバータ回路と蛍光ランプの間に介在する回路手段をいう。また、負荷回路は、所望によりバラスト機能を有する限流手段、始動に先立ち蛍光ランプのフィラメント電極を所要に加熱するフィラメント予熱機能、始動時に蛍光ランプに印加される電圧を高めて始動を促進する始動回路機能および蛍光ランプに印加される電圧波形を正弦波にする波形整形回路機能などを備えることができる。
【００２９】
（変調手段について）    変調手段は、光出力に送信信号を含ませるための手段であり、後述する送信データ受入手段が送信データを受け入れたら、送信データを所定の変調方式に基づいた送信信号に変換して蛍光ランプから発生する光出力に当該送信信号を含ませる手段である。変調方式は、光通信において既知の各種方式を適宜採用することができる。例えば、特開昭６０−０３２４４３号公報に記載のＦＳＫ（周波数シフトキーイング）変調、特開２００４−０７２３６５号公報に記載のＰＰＭ（パルス位置変調）および反転ＰＰＭ（反転パルス位置変調）などを用いることができる。
【００３０】
蛍光ランプの光出力を変調するためには、点灯装置のインバータ回路の駆動信号発生回路を制御して、変調された駆動信号を発生し、この駆動信号でインバータ回路のスイッチング回路を駆動して、インバータ回路の出力を送信データに応じて変調するのがよい。上記出力の制御としては、変調方式に応じて発振周波数、振幅、位相およびパルス幅などのいずれか一つまたは複数を変化させることができる。しかし、所望により点灯装置を制御しないで、点灯装置と蛍光ランプの間に点灯装置とは別設の変調回路を介在させることもできる。
【００３１】
（送信データ受入手段について）    送信データ受入手段は、送信データを送信手段に受け入れる際の受入部であり、インターフェイス回路などからなる。また、所望によりバッファなどを備えることもできる。なお、送信データは、ディジタルおよびアナログのいずれの形式であってもよい。また、所望によりディジタルおよびアナログの組み合わせであってもよい。さらに、送信データは、例えば映像、音声およびコンピュータデータなど多様なデータから選択されたものであることを許容する。
【００３２】
〔受信手段について〕    受信手段は、受光手段を備えていて、蛍光ランプの光出力を受光してその中に含まれている送信信号を抽出して送信手段との間で通信を行う手段である。受信手段は、蛍光ランプの光出力中に含まれている送信信号を抽出するために、復調手段を備えることができる。所望により受光手段と復調手段の間に送信信号を選択的に抽出するための振動成分抽出手段を介在させることができる。また、受光手段の出力レベルを所望のレベルに高めるために、増幅器を受光手段と変調手段の間に介在させることができる。
【００３３】
（受光手段について）    本発明において、受光手段は、蛍光ランプの光出力を受光する手段である。そして、蛍光ランプの光出力に含まれている送信信号を抽出しやすくするために、蛍光ランプに封入されている放電媒体の主要なスペクトル線を選択的に受光し得る受光感度特性を有している。
【００３４】
蛍光ランプ中の放電媒体の主要なスペクトル線としては、例えば主として一般照明用の低圧水銀蒸気放電による蛍光ランプの場合、前述のように波長３１３、３６５、４０５、４０８、４３５、４３６、５４６、５７７、５７９、６９１および１０１４ｎｍのスペクトル線の中から選択することができる。なお、上記数値は、丸めた値であり、実際には小数点以下の数値の波長を有するスペクトル線を含むことができる。これらのスペクトル線の中でも波長４０５、４３５、４３６、５４６、５７７、５７９および６９１ｎｍのスペクトル線は、紫外線カット膜の有無、ガラスの種類、光色など種別が比較的多種にわたるとともに異なる製造者の蛍光ランプの発光に対して共通して含まれているので、受光手段の標準化、共通化を図りやすくなり好適である。とりわけ波長４０５、４３５および４３６ｎｍのスペクトル線は、殆ど全ての種別の蛍光ランプにおいて共通に存在しており、蛍光体発光との識別が容易であるので、極めて好都合である。
【００３５】
なお、波長４３５ｎｍおよび４３６ｎｍの発光は、一般的には一つのスペクトル線として検出される。したがって、波長４３６ｎｍのスペクトル線を検出する場合には、波長４３５ｎｍのスペクトル線を包含する概念であるといえる。
【００３６】
上述のように蛍光ランプの放電媒体の主要なスペクトル線を選択的に受光するための受光感度特性を受光手段に付与する具体的な手段は、本発明において特段限定されない。例えば、蛍光ランプの蛍光体からの発光の波長領域の殆ど全体ないし一部にわたる比較的広帯域の受光感度特性を有する受光素子と所望の狭い選択透過特性を有する光学フィルタとを組み合わせて受光手段を構成することができる。所望の選択透過特性とは、蛍光ランプの放電媒体の主要なスペクトル線を選択的に透過する特性である。このような光学フィルタは、例えば多層薄膜を用いて形成した狭帯域光学フィルタにより容易に得ることができる。また、所望の狭帯域の受光素子であれば、狭帯域光学フィルタを用いなくても受光手段として用いることができる。
【００３７】
光学フィルタとして半値幅５０ｎｍ程度のものを用いることにより、波長４３５ｎｍおよび４３６ｎｍの発光が一つのスペクトル線として検出されるとともに、青色光を発光する青色発光素子を備えるＬＥＤ光源からの送信信号を含む光出力をも受信することが可能になる。すなわち、上記の態様によれば、蛍光ランプおよびＬＥＤに共通して使用可能な受光手段を得ることができる。
【００３８】
また、受光手段は、光電変換素子を用いて構成するのがよく、例えばフォトダイオード、フォトトランジスタなどを用いることができる。フォトダイオードとしては、例えばＰＩＮフォトダイオード、フォトＰＮダイオード、Ｓｉフォトダイオードなどを用いることができる。
【００３９】
（復調手段について）    復調手段は、受光手段の受光出力中の送信信号を復調してその中から送信データを抽出する手段であるが、変調方式に適合する復号方式を用いる。したがって、適用された変調方式と対をなす復号方式を用いればよい。
【００４０】
（振動成分抽出手段について）    振動成分抽出手段は、受光手段の出力中から送信信号を選択的に抽出するための手段であり、所望により配設することができる。そして、振動成分抽出手段は、例えば受光手段と復調手段の間に介在される。しかし、所望により受光手段の出力を増幅器で増幅した後段に配設することもできる。
【００４１】
また、振動成分抽出手段を帯域濾波形フィルタにより構成することができる。この場合、濾波する帯域は、送信信号の周波数帯域である。
【００４２】
〔その他の構成について〕    本発明においては、所望により以下の構成を付加することができる。
【００４３】
１．（照明器具について）    照明器具は、本発明の構成要素である蛍光ランプおよびその点灯装置を具備していて、所要の照明目的に供されるとともに、光通信システムの送信手段の全部または一部をそこに配設する。照明器具は、光通信を行うエリアが屋内であれば主として屋内用の照明器具であり、また光通信を行うエリアが屋外であれば主として屋外用の照明器具が用いられる。
【００４４】
複数の照明器具を離間配設して各照明器具から送信信号を光出力に含めて発信するように構成して、受信手段が移動しても光通信が可能なようにすることもできる。
【発明の効果】
【００４５】
本発明においては、蛍光ランプの送信信号を含む光出力を受光手段で検出する際に、従来技術による残光特性を無視できない蛍光体の発光を避けて、代わりに蛍光ランプの放電媒体の主要なスペクトル線を中心として検出するので、送信信号に対する応答が速くなる。そのため、従来技術では無視し得ない残光特性のある蛍光体の発光を検出して通信信号を抽出するために通信信号に対する応答が遅いため、例えば１０ｂｐｓ程度の通信速度であったものが、本発明によれば孤立原子の励起状態の寿命は一般的に０．０１μｓオーダーであるから、通信信号に対する応答が速くなるので、１０ｋｂｐｓ程度の通信速度に飛躍的に向上させることができる。なお、蛍光体によっては残光特性が１μｓ以下のものもあり、それに応じた早い応答を得ることもできるが、そのような蛍光体は種類が限定され、選択の幅が極端に狭くなってしまうため、実用的ではない。
【００４６】
また、一般照明用の蛍光ランプの場合、放電媒体の水銀の主要なスペクトル線を検出することにより、蛍光ランプの種別や製造者などの如何にかかわらずスペクトル線が共通しているので、多様な品種や製造者の蛍光ランプに対して受光手段の標準化、共通化を図ることができる。
【００４７】
さらに、波長４０５、４３５および４３６ｎｍのスペクトル線は、一般照明用の蛍光ランプの光源色の如何にかかわらず共通に含んでいるので、多様な蛍光ランプに対して受光手段の標準化、共通化を図ることができる。
【００４８】
さらにまた、受光手段が４３６ｎｍのスペクトル線を放電媒体の主要なスペクトルとして選択的に受光するとともに、青色光を発光する青色発光素子を備えるＬＥＤ光源からの送信信号を含む光出力を受信することが可能であるように構成することにより、蛍光ランプおよびＬＥＤに共通な受光手段を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態を説明する。
【００５０】
図１は、本発明の光通信システムを実施するための第１の形態を示すブロック回路図である。光通信システムは、送信手段１および受信手段２を具備して構成されている。
【００５１】
送信手段１は、送信データ受入手段１１、変調手段１２、点灯装置１３および蛍光ランプ１４を備えていて、照明器具を構成している。なお、送信手段１は、照明器具本体内に配設されていて、外観上は送信手段を備えていない照明器具と実質的に変わらない。
【００５２】
送信データ受入手段１１は、例えばインターフェイスを主体として構成され、外部の送信データ発生部３から発生した送信データを受け入れる。
【００５３】
変調手段１２は、送信データ受入手段１１が受け入れた送信データを所定の変調方式により変調する。
【００５４】
点灯装置１３は、直流電源部１３ａおよびインバータ回路／負荷回路部１３ｂを備えて構成されている。直流電源部１３ａは、低周波交流電源４の交流電圧を整流、平滑化して直流電圧を出力する。インバータ回路／負荷回路部１３ｂは、インバータ回路および負荷回路部を含む。インバータ回路は、スイッチング回路および駆動信号発生回路１３ｂ１により構成されている。
【００５５】
駆動信号発生回路１３ｂ１は、駆動信号を発生してインバータ回路のスイッチング回路を所定の発振周波数で駆動する。また、駆動信号発生回路１３ｂ１は、変調手段１２により送信信号で変調された駆動信号を発生する。これによりインバータ回路からは変調された送信信号が含まれた高周波電圧が発生する。
【００５６】
蛍光ランプ１４は、ガラスバルブ、その内面側に形成された蛍光体層、ガラスバルブの両端内部に封装された一対のフィラメント電極およびガラスバルブの内部に封入された放電媒体を具備している。そして、放電媒体は、適量の水銀および数百Ｐａ程度のアルゴンなどの希ガスからなり、一般照明用のものである。
【００５７】
また、蛍光ランプ１４は、その一対のフィラメント電極がインバータ回路／負荷回路部１３ｂの負荷回路の所定位置に接続しているので、インバータ回路から発生した伝送信号が含まれた高周波電圧が負荷回路を経由して一対のフィラメント電極間に印加される。その結果、予熱フィラメント電極が予熱され、次に始動電圧が印加されて始動して点灯する。そして、点灯により、送信信号を含む可視光の光出力が生じる。しかし、送信信号は人間の目には感じない高い周波数を有しているので、蛍光ランプ１４の点灯による通信を行わない通常の点灯におけるのと見かけ上は変わらない照明が行われる。
【００５８】
受信手段２は、受光手段２１、増幅器２２および復調手段２３を備えている。
【００５９】
受光手段２１は、蛍光ランプ１４の光出力を受光するような位置関係に配設され、蛍光ランプ１４の光出力の中からガラスバルブ内に封入されている水銀が蒸発し、かつ低圧水銀蒸気放電が生起したときに放射される主要なスペクトル線、例えば４３６ｎｍの可視光を選択的に受光し得る分光受光感度特性を有している。そのため、光出力中に含まれる送信信号を高感度に受光すなわち受信することができる。
【００６０】
増幅器２２は、受光手段２１から得た送信信号を所要のレベルまで増幅する。
【００６１】
復調手段２３は、増幅された送信信号を復調して送信データを復元する。なお、得られた送信データは、受信手段２から取り出されて、例えば外部の機器５に入力して通信が行われる。
【００６２】
次に、蛍光ランプの主要なスペクトル線と応答速度の関係を調べるための実験結果について図２ないし図９を参照しながら説明する。
【００６３】
図２および図３は、異なる２品種であるＦＬ２０ＳＳ  ＥＸ−Ｄ／１８−Ｚ形蛍光ランプ（以下、便宜上「蛍光ランプＡ」という。）およびＦＬ２０ＳＳ・Ｗ形蛍光ランプ（以下、便宜上「蛍光ランプＢ」という。）の分光分布特性をそれぞれ示すグラフである。各図において、横軸は波長（ｎｍ）を、縦軸は放射強度（％）を、それぞれ示す。なお、横軸は、分光放射強度の最大ピークを１００％としたときの相対値である。
【００６４】
蛍光ランプＡは、Ａ社製の３波長発光形で昼光色の蛍光ランプであり、３波長発光形の希土類蛍光体を主体とする蛍光体層を備えている。蛍光ランプＢは、Ｂ社製の普通形で白色の蛍光ランプであり、カルシウムハロリン酸蛍光体を主体とする蛍光体層を備えている。なお、図２および図３において、グラフに追記した数値は、受光手段による受光波長を示している。
【００６５】
図４は、蛍光ランプＡおよびＢを、それぞれ点灯周波数１４ｋＨｚでパルス点灯した際のランプ電圧およびランプ電流を示す波形図である。なお、図４（ａ）はランプ電圧を示し、ＰＷＭ制御により休止期間のある交流パルス波形である。図４（ｂ）はランプ電流を示し、ランプ電圧波形にほぼ一致した交流パルス波形である。
【００６６】
図５および図６は、蛍光ランプＡの各受光波長における受光手段の出力波形図である。なお、各波形図の上部に記載した数値が受光波長を示している。波長４０４．４ｎｍ、４３５．８ｎｍ、４４９．０ｎｍ、４８７．４ｎｍ、５４６．９ｎｍ、５７８．２ｎｍおよび６５４．０ｎｍでは応答が比較的速く、２８ｋＨｚのパルス光を抽出することが可能である。しかし、４０４．４ｎｍ、４３５．８ｎｍおよび４４９．０ｎｍが特にパルス光の検出レベルが大きく、応答が特に良好である。これに対して、波長５４２．６ｎｍ、５８７．２ｎｍ、６１１．７ｎｍ、６３１．０ｎｍおよび７０９．０ｎｍでは応答が遅くパルス光を抽出することが殆ど不可能である。
【００６７】
図７は、蛍光ランプＢの各受光波長における受光手段の出力波形図である。図５および図６におけるのと同様に各波形図の上部に記載した数値が受光波長を示している。波長４０４．４ｎｍ、４３５．９ｎｍ、４8１．１ｎｍ、５４６．４ｎｍ、５７７．７ｎｍおよび６５３．４ｎｍでは応答が比較的速く２８ｋＨｚのパルス光を抽出することが可能である。しかし、４０４．４ｎｍ、４３５．９ｎｍおよび５４６．４ｎｍが特にパルス光の検出レベルが大きく、応答が特に良好である。これに対して、波長５８２．２ｎｍでは応答が遅くパルス光を抽出することが殆ど不可能である。
【００６８】
次に、図５および図６と図７とを対比して見ると、波長４０５ｎｍ（４０４．４ｎｍ）、４３６ｎｍ（４３５．８ｎｍおよび４３５．９ｎｍ）ならびに５４７ｎｍ（５４６．９ｎｍおよび５４６．４ｎｍ）が蛍光ランプＡおよびＢに共通している。これらの波長は、いずれも水銀のスペクトル線である。
【００６９】
図８は、蛍光ランプＡの波長４３５．８ｎｍの受光において、ランプ電流とこれに対応する光パルスの波形を重ねて示した波形図である。なお、波形ａがランプ電流、波形ｂが光パルスである。
【００７０】
図から理解できるように、波長４３６ｎｍにおいては、放電媒体の主要なスペクトル線を選択的に受光することで早い応答が得られていることが分かる。
【００７１】
図９は、蛍光ランプＢの波長４３５．９ｎｍの受光において、ランプ電流とこれに対応する光パルスの波形とを時間を合わせて重ねて示した波形図である。なお、波形ａがランプ電流、波形ｂが光パルスである。
【００７２】
図から理解できるように、図８と同様であることが分かる。
【００７３】
図１０は、ＦＬ２０ＳＳ／ＥＮＷ／１８Ｈ形蛍光ランプにおける分光分布特性を示すグラフである。この蛍光ランプにおいても、波長４０４ｎｍおよび４３６ｎｍの水銀のスペクトル線を選択的に受光することで速い応答が得られる。
【００７４】
図１１は、本発明の光通信システムを実施するための第２の形態を示すブロック回路図である。なお、図において、図１と同一部分については同一符号を付して説明は省略する。
【００７５】
第２の形態は、増幅器２２と復調手段２３との間に振動波形抽出手段２４を介在させている。振動波形抽出手段２４は、帯域通過フィルタにより構成されていて、波長選択的に受光する。
【００７６】
本形態によれば、光パルスの周波数帯を通過させ、通過帯域より低い周波数帯の通過を遮断するので、送信信号のＳＮ比を十分に高めることができる。
【００７７】
次に、本発明の光通信システムを実施するための第３の形態について説明する。本形態においては、インバータ回路の発振周波数が例えば１１２ｋＨｚの高周波出力を発振周波数の整数分の１である例えば２８ｋＨｚの周波数でＰＷＭ制御している。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の光通信システムを実施するための第１の形態を示すブロック回路図
【図２】ＦＬ２０ＳＳ  ＥＸ−Ｄ／１８−Ｚ形蛍光ランプの分光分布特性を示すグラフ
【図３】ＦＬ２０ＳＳ・Ｗ形蛍光ランプの分光分布特性をそれぞれ示すグラフ
【図４】蛍光ランプを点灯周波数１４ｋＨｚのパルス点灯した際のランプ電圧およびランプ電流を示す波形図
【図５】蛍光ランプＡの各受光波長における受光手段の出力波形図
【図６】蛍光ランプＡの各受光波長における受光手段の出力波形図
【図７】蛍光ランプＢの各受光波長における受光手段の出力波形図
【図８】波長４３５．８ｎｍの受光において、ランプ電流とこれに対応する光パルスの波形を重ねて示した波形図
【図９】波長４３５．９ｎｍの受光において、ランプ電流とこれに対応する光パルスの波形を重ねて示した波形図
【図１０】ＦＬ２０ＳＳ／ＥＮＷ／１８Ｈ形蛍光ランプにおける分光分布特性を示すグラフ
【図１１】本発明の光通信システムを実施するための第２の形態を示すブロック回路図
【符号の説明】
【００７９】
１…送信手段、２…受信手段、３…送信データ発生部、４…低周波交流電源、５…機器、１１…送信データ受入手段、１２…変調手段１２、１３…点灯装置、１３ａ…直流電源部、１３ｂ…インバータ回路／負荷回路部１３ｂ、１３ｂ１…駆動信号発生回路、１４…蛍光ランプ、２１…受光手段、２２…増幅器、２３…復調手段
【図１】
2009021971.tif 000003
【図２】
2009021971.tif 000004
【図３】
2009021971.tif 000005
【図４】
2009021971.tif 000006
【図５】
2009021971.tif 000007
【図６】
2009021971.tif 000008
【図７】
2009021971.tif 000009
【図８】
2009021971.tif 000010
【図９】
2009021971.tif 000011
【図１０】
2009021971.tif 000012
【図１１】
2009021971.tif 000013