专利名称：光通信系统及用于其的照明装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于光通信的系统，特别是涉及利用了发射可视光的照明装置的光通信系统及用于该光通信系统的照明装置。
背景技术：
以往，公知有利用红外线或可视光并将空间作为信号的传输媒介的通信装置(专利文献1)。这种类型的通信装置具有不需要配设电缆或光纤等，并且对于设定的变更也可以灵活地应对等的优点。通信可以以由受光侧接收从发光侧射出的光的形式进行单向或双向的通信。作为光源，通常使用激光或发光二极管等半导体器件。
另一方面，也正在探讨在通信装置中使用荧光灯或发光二极管等室内照明用的照明装置(专利文献2、专利文献3、专利文献4、专利文献5)。根据所述技术，利用附设于照明装置的通信装置，可与置于房间内的各终端进行通信。
专利文献1日本专利文献特开平1-264420号；专利文献2日本专利文献特开平1-292918号；专利文献3日本专利文献特开平11-163795号；专利文献4日本专利文献特开2000-209156号；专利文献5日本专利文献特开2004-147063号。
以往，在光通信技术中一直在探讨利用发光的周期性等来降低照明光对通信的影响(特别是参见专利文献1、专利文献2、及专利文献3)。但是，当使用可视光进行通信时，即使是在照度较低的场所也会对通信产生噪声，从而无法进行高可靠性的通信。例如，当进行红外线通信时，可以暂时降低照明的照度并在此期间进行通信，但是在可视光的情况下这样做还是很不够的。另外，即使在终端之间进行红外线通信，也被要求进一步降低噪声。
所述问题特别是在需要进行双向通信的情况下变得很重要。如果将照明用具用于光通信中，并从照明用具发出单向的调制光波形(作为应用有地域信息的传播、以及特定场所的信息的传播等)，则只要该照明装置连续发光，就较难以产生问题。但是，当另外还有通信装置，并且在这些通信装置与照明用具之间，或者在其他的通信装置彼此之间进行通信时，照明用具所发出的光能就会妨碍这些通信。
并且，被用作光通信装置的照明装置不仅要具有通信功能，还要维持照明功能。即，当该照明装置处于开启状态时，无论通信功能开启还是关闭，该装置都需要维持适当的亮度。照明装置通常从交流电源接受供电。
发明内容
因此，本发明的目的在于以较简单的结构实现光通信系统及用于该光通信系统的照明装置，该光通信系统可在照明装置与终端之间或在终端彼此之间的光通信中进行可靠性高的信息交换。
本发明的光通信系统包括照明装置和终端，并通过设置照明装置的熄灯期间(以下称为“预定时间”)，能够进行照明装置和终端之间的双向通信或通信终端之间的相互通信。由于与商用电源的电压波形同步产生预定时间，所以可在多个照明用具之间同步产生预定时间。因此，如果某房间中的所有照明装置产生基于预定时间的熄灯时间，则由于在预定时间内房间内的照度被抑制得很低，所以利用其他可视光的光通信变得容易。或者，如果使照明用具具备光通信功能，则可在此预定时间内实现照明用具彼此之间的、或者照明用具与个人计算机之间的可视光或红外线通信。
即，本发明的光通信系统包括通过交流电源而发光的照明装置以及通信终端，并且照明装置在与交流电源电压的过零时间同步的固定期间内提供只用于传送信号的预定时间，在该预定时间内，进行信号传送的照明装置的发光被置于关闭状态。通信终端在照明装置中设定的预定时间内进行信号的接收发送。预定时间的长短可以改变。
此时，可根据照明装置中设定的预定时间来改变通信终端中的信号的接收发送时间。用户可以访问通信终端，从而根据照明装置中设定的预定时间来设定信号的接收发送期间，但也可以由通信终端自动检测预定时间来进行设定和切换。
预定时间可以从过零时间开始。为了维持照明功能，优选将预定时间设定为过零时间间隔的1/20以下。
照明装置也可以是在预定的空间内包含设定了共同的预定时间的多个照明装置。另外，照明装置包括用于与通信终端进行可视光通信的通信单元。作为一个例子，可在预定时间的最初的固定期间内发送终端识别信息等追加的通信设定信息。
此外，根据本发明的包含用于光通信并通过交流电源而发光的照明单元的照明装置如下构成在与交流电源电压的过零时间同步的固定期间内设置用于光通信的信号传送的预定时间，并在预定时间内关闭照明。
通信装置具有照明用的发光元件和通信用的发光元件。两者可以是分别独立的元件也可以是兼用的元件。两个发光元件通常是由发光二极管构成。可以使照明用发光元件中的至少一部分与通信用发光元件的发光光谱不同。通信用的发光元件也可以包括发出不同波长的光的多个发光元件。通信用发光元件也可以在预定时间内发送用于通信设定等的追加信息的信号。
通过普及具有本方案功能的照明用具，即使在由照明用具照明的空间里，也可以进行高可靠性的光空间通信。虽然为了从终端射出信号，也使用红外线通信等，但从照明用具的信号的射出可以通过可视光来进行。由于可以达到局部的时间同步，所以也可以在可视光通信中实现半双工通信(虽然是双向通信，然而是通过在时间上切换发送和接受来进行通信的。[Half Duplex Communication])或时分多址连接(TDMA)。由此，可以实现比以往更加高级的光空间通信。
图1是示出本发明第一优选实施方式的光通信系统的结构简图；图2是示出本发明第一优选实施方式的光通信系统中的照明装置操作的时序图；图3是示出本发明第二优选实施方式的光通信系统中的照明装置操作的时序图。
具体实施例方式
下面参照附图，对本发明优选实施方式的光通信系统及其照明装置进行详细的说明。图1是示出本发明第一优选实施方式的光通信系统的结构简图。另外，图2是示出本实施方式中使用的照明装置的操作的时序图。
根据图1，系统包括照明装置10和信息终端100、200。照明装置10也起至少可通过可视光进行通信的通信装置的作用。例如，照明装置10为了照明特定的房间而被安装在该房间的天花板上。图中示出了以参照标号100、200表示的两台终端，但终端也可以是一台或三台。另外，图1中示出了只有终端100与照明装置10进行通信的状态，但也可以由两台以上的终端与共同的照明装置10之间进行通信。
照明装置10具有用于照明的发光元件20；电源电路30，用于向发光元件20供应必要的电能；以及开关元件90，用于对发光元件20的发光进行开关控制。开关元件90由定时(timing)电路80控制。如从后面的说明中可以理解的那样，发光元件20被用于照明，同时还被用于数据发送或包含其他追加信息的信号的发送。发光元件20既可以构成为发出白色光的元件，也可以构成为发出不同波长的光的多个元件，以使这些光相互混合成白色。
由商用电源50向电源电路30供应电能。在图中，商用电源50虽然被图示为家用电插头，但也可以利用墙内布线等各种手段。另外，根据需要在商用电源50和电源电路之间配置变压器40。
过零检测电路70及数据输入与定时电路80相连接。过零检测电路70从由商用电源50供应的交流电流中检测出过零时间在时间轴上的位置，并将该信息提供给定时电路80。定时电路与该过零时间同步地设置固定的预定时间。在预定时间的期间内，开关元件90被打开，从而发光元件20变为关闭状态。
在本实施方式中，通过与商用电源50不同的输入端子来进行数据输入。向照明装置10提供数据时，不限于电气方式，也可以考虑其它各种方式，例如可以采用使用光纤的光学手段。此外，也可以通过电源的配线来提供数据，并通过变压器等提取该数据，然后传送给定时电路。
图2示出了定时电路80的作用的一个例子。在该例子中商用电源是50Hz的交流电源。如图所示，在该例子中，在紧接过零时间的固定期间内设定预定时间。如果在预定时间的期间内是无信号状态，则发光元件20被置为关闭状态。虽然为了便于图示，将预定时间表示得较长，但为了确保足够的照度，预定时间最好为过零时间的周期的1/20以下。并且，预定时间不需要必须在过零时间开始，也可以与过零时间同步并在延迟固定时间之后开始。
在预定时间的期间内，发光元件20可以只为了数据通信而被置于开启状态。通信用发光元件和照明用发光元件可以是不同的元件，也可以是本实施方式所示的兼用的元件。图2中示出了没有数据通信的信号的状态，因此没有示出用于通信的发光元件的开启和关闭。
如图1所示，在此预定时间内从照明装置10发送的信号经由空间被终端100接收(通信1)。在终端100中，为了接收信号，设置光电二极管等受光元件110。另外，虽然具体图示，但如果照明装置10具有接收单元，则在预定时间内既可以从终端110向照明装置10发送信号(通信2)，也可以在终端100和终端200之间进行相互通信(通信3)。终端100上设有发光元件120，以便能够发送可视光或红外线的光信号。
照明装置10包括用于切换预定时间的长度的预定时间设定开关60。通过开关的切换，可将预定时间择一地设定为多种时间中的各个时间，例如，0秒、50μ秒、100μ秒、300μ秒。另一方面，终端100的用户可以根据照明装置10中设定的预定时间来设定终端的信号接收发送期间。此外，终端100也可以通过从后述的基于已调波等的信息中自动检测预定时间，来设定自身的信号接收发送期间。
并且，也可以使照明装置10具有远程控制功能，从而通过远程控制来设定预定时间。当在一定的空间内设置了多个照明装置10时，最好使远程控制的终端能够通用。
图3是示出本发明第二优选实施方式的照明装置的操作的时序图。本实施方式是第一优选实施方式的变形例，是在预定时间内发送已调波的例子。例如，发光元件以与已调波成比例的强度发光。
已调波例如包括作为通信对象的终端的识别信息。即，当在照明装置照明的空间内设置多个终端时，各终端在预定时间内接收从照明装置发出的信号，但只有被包含在识别信息中的终端参与通信。
作为在已调波中提供终端的识别信息的情况的应用例，可实现将进行通信的空间设为多个房间而不是一个房间的网络。此时，网络经由各个房间中的照明装置而构成。经由设置在各个房间中的照明装置，可提供特定终端的识别信息，从而能够仅使与识别信息相对应的特定的终端参与通信。此时，各个房间的预定时间也可以不一样长，可具有不同的长度。
如图3所示，提供终端识别信息的已调波占据预定时间内的前一半。在一连串的信号中，为了识别相同的终端，可以发送相同的已调波，另外也可以为了选择不同的终端而发送不同的已调波。
作为可用已调波发送的其他信息的例子，可以例举出(1)在房间中由(所有的)照明用具产生的预定时间的信息；(2)该终端所在房间的地址、房间号等特定场所的信息；(3)可否向经由包含受光装置的照明用具而设定的局域网(LAN)进行连接；以及(4)过零时刻的检测等。根据(4)，通过用PLL电路等在时间上跟随已调波的周期，照明装置下的通信装置可以准确地知道预定时间的开始时刻(电源电压波形的过零时刻)。特别是如果只是(4)的用途，则也可以使用单纯的重复波形、以及通过伪随机比特序列等而调制的波形。
如上详细说明了作为本发明优选实施方式的光通信装置、以及包括该光通信装置的通信系统，但这仅是例示性的说明，本领域的技术人员可进一步进行各种变形或变更。例如，照明装置也可以不必自身具有通信装置。
权利要求
1.一种光通信系统，包括通过交流电源而发光的照明装置和通信终端，其特征在于，所述照明装置在与所述交流电源的电压过零时间同步的固定期间提供只用于光通信的信号传送的预定时间，并在该预定时间内所述照明装置的发光被置于关闭状态，所述通信终端在所述照明装置中设定的预定时间进行信号的接收发送。
2.如权利要求1所述的光通信系统，其特征在于，所述照明装置可以改变所述预定时间的长度，所述通信终端可以根据所述照明装置中设定的预定时间来改变信号的接收发送时间。
3.如权利要求1所述的光通信系统，其特征在于，所述照明装置在预定的空间内包含设定了共同的预定时间的多个照明装置。
4.如权利要求1所述的光通信系统，其特征在于，所述预定时间从所述过零时间开始。
5.如权利要求1所述的光通信系统，其特征在于，所述预定时间是过零时间间隔的1/20以下。
6.如权利要求1所述的光通信系统，其特征在于，所述照明装置具有用于与所述通信终端进行可视光通信的通信单元。
7.一种照明装置，包括通过交流电源而发光的照明单元，其特征在于，在与所述交流电源的电压过零时间同步的固定期间，设置用于光通信的信号传送的预定时间，并在该预定时间内关闭照明。
8.如权利要求7所述的照明装置，其特征在于，所述照明装置包括均为发光二极管的照明用发光元件和通信用发光元件。
9.如权利要求8所述的照明装置，其特征在于，所述照明用发光元件和所述通信用发光元件为同一元件。
10.如权利要求8所述的照明装置，其特征在于，在所述预定时间内，使用所述通信用发光元件来发送通信设定信息的信号。
全文摘要
以比较简单的结构提供作为能够维持用于照明的充分的照度并可实现稳定的光通信的通信手段的照明装置及系统。光通信系统中使用的照明装置(10)接受来自交流商用电源(50)的电能，使发光元件(20)发光。检测交流商用电源(50)的过零时间，并在与该过零时间同步的固定的预定时间的期间内，从照明装置(10)发送信号或者在通信设备彼此之间进行通信。
文档编号H04B10/10GK1744469SQ200510098240
公开日2006年3月8日 申请日期2005年9月1日 优先权日2004年9月1日
发明者山本健司 申请人:安捷伦科技有限公司