JP4325604B2 - 可視光制御装置、可視光通信装置、可視光制御方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、人の目に見える光（可視光）の点滅を制御する可視光制御装置、可視光通信装置、可視光制御方法及びプログラムに関するものである。

従来、情報通信を行う場合に、人の目に見えない赤外線が適用されていた。その理由としては、赤外線は可視光よりも伝送効率が高く、また、可視光は、人にとって視覚的に不快であったり、邪魔になったりすることがあるためである。

しかしながら、可視光は、可視光の受信可能領域を人が視覚的に認識することが可能となるため、用途によっては、赤外線よりも利便性、娯楽性などに優れている場合がある。なお、可視光は、電波と同じ波の一種なので、当然ながら、情報を伝送することが可能である。

このようなことから、本発明より先に出願された技術文献として、位置情報を発生する位置データ部と、該位置データ部からの位置情報により電力線上の電気信号を変調する変調部と、位置情報により変調した電気信号により照明光を発生する照明部と、を備え、照明光（可視光）による光無線通信を利用して、位置情報を通信する位置情報通信装置が開示された文献がある（例えば、特許文献１参照）。

また、可視光通信の可能性について記載した文献がある（例えば、非特許文献１参照）。

なお、可視光には、重要な特性がある。その特性とは、高速に点滅することである。この可視光を人の目には感じられない速さで高速に点滅させることで、様々な情報を送信することが可能となる。このため、可視光を用いて情報通信を行うことで、無線通信や赤外線通信により発生する種々の問題点を克服し、ユキビタス（偏在的）で、超高速で、人体や電子機器に影響を及ぼさない通信が可能となる。
特開２００５−２１８０６６号公報 中川 正雄著，ユキビタス可視光通信，電子情報通信学会論文誌，電子情報通信学会2005，Ｂ Vol．J-88-B No.2 pp．351-359

なお、可視光の通信方法としては、副搬送波を変調し、図１（ａ），（ｂ）に示す変調信号を生成し、該生成した変調信号を基に、可視光の点滅を制御し、所定の発光時間比率で可視光を発光させ、情報を含む可視光を伝送させるのが主な通信方法であった。なお、図１（ａ）は、１２．５％の割合の発光時間比率で可視光を発光させる際の変調信号を示し、変調信号が１の時に、搬送波信号を発生させ、可視光を点灯し、変調信号が０の時に、可視光の光りを消灯する。また、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す変調信号を反転させた変調信号を示し、８７．５％の割合の発光時間比率で可視光を発光させる際の変調信号を示し、変調信号が１の時に、搬送波信号を発生させ、可視光を点灯し、変調信号が０の時に、可視光の光りを消灯する。なお、図１（ｂ）に示す変調信号は、図１（ａ）に示す変調信号よりも可視光を点灯させる時間が長いため、同じピーク電流に対して、より明るい可視光を発光させることが可能となる。

なお、上述した通信方法は、図１（ａ），（ｂ）に示すように、発光時間比率が１２．５％、または、８７．５％に固定されており、可視光の明るさを任意の明るさに調節することができない。このため、可視光の明るさを任意の明るさに調節できるようにすることが要望されている。しかしながら、上記特許文献１や上記非特許文献１には、情報を含む可視光を発光する点については開示されているが、その可視光を発光させる発光時間比率を変化させ、可視光の明るさを任意の明るさに調節することについては何ら考慮されていない。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、可視光の明るさを任意の明るさに調節することが可能な可視光制御装置、可視光通信装置、可視光制御方法及びプログラムを提供することを目的とするものである。

かかる目的を達成するために、本発明は以下の特徴を有することとする。

＜可視光制御装置＞
本発明にかかる可視光制御装置は、
副搬送波を変調し、変調信号を生成する変調手段と、
前記変調手段により生成した変調信号の周期を変化させる周期変調信号を生成する周期変調信号生成手段と、
前記周期変調信号生成手段により生成された周期変調信号と、前記変調手段により生成した変調信号と、を合成し、情報を含む可視光の点滅を制御する駆動信号を生成する駆動信号生成手段と、
前記駆動信号生成手段により生成した駆動信号の変化点における時間変化率を緩和し、該緩和した駆動信号の発光時間比率で前記可視光を発光させる発光時間比率緩和制御手段と、
を有することを特徴とする。

＜可視光通信装置＞
本発明にかかる可視光制御装置は、
上記記載の可視光制御装置を搭載した可視光通信装置であって、前記可視光制御装置を用いて光学素子から発光させる可視光の点滅を制御し、前記可視光を送信することを特徴とする。

＜可視光制御方法＞
本発明にかかる可視光制御方法は、
情報を含む可視光の点滅を制御する可視光制御装置が行う可視光制御方法であって、
副搬送波を変調し、変調信号を生成する変調工程と、
前記変調工程により生成した変調信号の周期を変化させる周期変調信号を生成する周期変調信号生成工程と、
前記周期変調信号生成工程により生成された周期変調信号と、前記変調工程により生成した変調信号と、を合成し、情報を含む可視光の点滅を制御する駆動信号を生成する駆動信号生成工程と、
前記駆動信号生成工程により生成した駆動信号の変化点における時間変化率を緩和し、該緩和した駆動信号の発光時間比率で前記可視光を発光させる発光時間比率緩和制御工程と、
を有することを特徴とする。

＜プログラム＞
本発明にかかるプログラムは、
副搬送波を変調し、変調信号を生成する変調処理と、
前記変調処理により生成した変調信号の周期を変化させる周期変調信号を生成する周期変調信号生成処理と、
前記周期変調信号生成処理により生成された周期変調信号と、前記変調処理により生成した変調信号と、を合成し、情報を含む可視光の点滅を制御する駆動信号を生成する駆動信号生成処理と、
前記駆動信号生成処理により生成した駆動信号の変化点における時間変化率を緩和し、該緩和した駆動信号の発光時間比率で前記可視光を発光させる発光時間比率緩和制御処理と、をコンピュータに実行させることを特徴とする。

本発明によれば、所定の発光時間比率を変化させ、該変化させた発光時間比率で可視光を発光させることで、可視光を任意の明るさに調節することが可能となる。

まず、図２を参照しながら、本実施形態における可視光制御装置、可視光制御回路の特徴について説明する。

本実施形態における可視光制御装置は、副搬送波を変調し、変調信号を生成する変調手段『ＰＰＭ信号発生回路（１）、サブキャリア発生回路（２）、第１のＡＮＤ回路（４）に相当』と、変調手段（１、２、４）により変調された変調信号を基に、情報を含む可視光の点滅を制御し、所定の発光時間比率で可視光を発光させる可視光制御手段『駆動回路（８）に相当』と、を有する可視光制御装置であって、所定の発光時間比率を変化させ、該変化させた発光時間比率で可視光を発光させる発光時間比率制御手段『調光信号発生回路（３）、反転回路（５）、第２のＡＮＤ回路（６）、ＯＲ回路（７）に相当』を有することを特徴とするものである。これにより、可視光を任意の明るさに調節することが可能となる。

また、本実施形態における可視光制御回路は、副搬送波を変調し、変調信号を生成する変調回路『ＰＰＭ信号発生回路（１）、サブキャリア発生回路（２）、第１のＡＮＤ回路（４）に相当』と、変調回路（１、２、４）により生成した変調信号を基に、光学素子（９）から発光させる可視光の点滅を制御し、所定の発光時間比率で光学素子（９）から可視光を発光させる駆動回路（８）と、を有する可視光制御回路であって、変調信号による所定の発光時間比率を変化させるための調光信号を生成する調光信号生成回路『調光信号発生回路（８）に相当』と、調光信号生成回路（８）により生成した調光信号を基に、変調回路（１、２、４）により生成した変調信号の周期を変化させた駆動信号を生成する駆動信号生成回路『反転回路（５）、第２のＡＮＤ回路（６）、ＯＲ回路（７）に相当』と、を有し、駆動回路（８）は、駆動信号生成回路（５、６、７）により生成された駆動信号を基に、光学素子（９）から発光させる可視光の点滅を制御することで、変調信号による所定の発光時間比率を変化させた発光時間比率で光学素子（９）から可視光を発光させることを特徴とするものである。これにより、可視光を任意の明るさに調整することが可能となる。以下、添付図面を参照しながら、本実施形態における可視光制御装置（可視光制御回路）について説明する。

（第１の実施形態）
まず、図２を参照しながら、本実施形態の可視光制御装置の構成について説明する。

本実施形態における可視光制御装置は、ＰＰＭ（Pulse Position Modulation）信号発生回路（１）と、サブキャリア発生回路（２）と、調光信号発生回路（３）と、第１のＡＮＤ回路（４）と、反転回路（５）と、第２のＡＮＤ回路（６）と、ＯＲ回路（７）と、駆動回路（８）と、光学素子（９）と、を有して構成される。

ＰＰＭ信号発生回路（１）は、ＰＰＭ信号を出力するための回路であり、デジタルの主信号をフレーム信号で定まる１フレームに１個の割合でＰＰＭ信号に変換し、該変換したＰＰＭ信号を出力することになる。

なお、ＰＰＭ信号発生回路（１）で行う主信号からＰＰＭ信号への変換（変調）は、例えば、１フレームに１個の割合で主信号をＰＰＭ信号に変換することになる。なお、ＰＰＭ信号発生回路（１）が４値の位置変調を行う場合には、図３に示すように、主信号が“００”の場合は、ＰＰＭ信号は、“１０００”となり、“０１”の場合は、“０１００”となり、“１０”の場合は、“００１０”となり、“１１”の場合は、“０００１”となる。なお、この４値の位置変調の場合は、ＰＰＭ信号の１フレーム内のマーク率が１／４となる。なお、ＰＰＭ信号発生回路（１）で行う位置変調は、４値の位置変調に限定するものではなく、２値などの多値の位置変調を行うことも可能である。

サブキャリア発生回路（２）は、副搬送波（サブキャリア）を出力するための回路である。調光信号発生回路（３）は、可視光の発光時間比率を変化させるための調光信号を出力するための回路である。

第１のＡＮＤ回路（４）は、ＰＰＭ信号発生回路（１）から出力されたＰＰＭ信号と、サブキャリア発生回路（２）から出力されたサブキャリアと、を合成し、所定の発光時間比率で光学素子（９）を発光させるための変調信号を生成し、出力する。なお、第１のＡＮＤ回路（４）において生成した変調信号は、平均電力が一定となるため、この変調信号を基に光学素子（９）を発光させた際の可視光の明るさは、可視光に含めて送信する情報の内容によらず、一定となり、可視光のちらつきを防止することが可能となる。

反転回路（５）は、ＰＰＭ信号発生回路（１）から出力されたＰＰＭ信号を反転した反転ＰＰＭ信号を生成し、出力する。

第２のＡＮＤ回路（６）は、反転回路（５）から出力された反転ＰＰＭ信号と、調光信号発生回路（３）から出力された調光信号と、を合成し、第１のＡＮＤ回路（４）から出力される変調信号の周期を変化させるための周期変調信号を生成し、出力する。

ＯＲ回路（７）は、第１のＡＮＤ回路（４）から出力された変調信号と、第２のＡＮＤ回路（６）から出力された周期変調信号と、を合成し、駆動回路（８）を制御するための駆動信号を生成し、出力する。

駆動回路（８）は、ＯＲ回路（７）から出力された駆動信号を基に、光学素子（９）の点滅を制御し、その駆動信号による発光時間比率で可視光を発光させる。

光学素子（９）は、可視光を発光するものであり、駆動回路（８）の制御により任意の明るさの可視光を発光することになる。なお、光学素子（９）は、可視光を発光させるものであれば特に限定するものではなく、ＬＤ（Laser Diode）やＬＥＤ(Light Emitting Diode)などが適用可能である。

次に、図４を参照しながら、図２に示す可視光制御装置における制御動作について説明する。なお、図４は、図２に示す可視光制御装置を構成する各回路から出力される信号を示す図である。

まず、ＰＰＭ信号発生回路（１）は、図４（ａ）に示すＰＰＭ信号を出力し、サブキャリア発生回路（２）は、図４（ｂ）に示すサブキャリアを出力する。次に、第１のＡＮＤ回路（４）は、ＰＰＭ信号発生回路（１）から出力された図４（ａ）に示すＰＰＭ信号と、サブキャリア発生回路（２）から出力された図４（ｂ）に示すサブキャリアと、を基に、（ａ）ＰＰＭ信号と、（ｂ）サブキャリアと、の論理積となる図４（ｃ）に示す変調信号を生成し、該生成した変調信号を出力する。

また、反転回路（５）は、ＰＰＭ信号発生回路（１）から出力された図４（ａ）に示すＰＰＭ信号を反転し、図４（ｄ）に示す反転ＰＰＭ信号を生成し、該生成した反転ＰＰＭ信号を出力する。

第２のＡＮＤ回路（６）は、反転回路（５）から出力された図４（ｄ）に示す反転ＰＰＭ信号と、調光信号発生回路（３）から出力された図４（ｅ）に示す調光信号と、を基に、（ｄ）反転ＰＰＭ信号と、（ｅ）調光信号と、の論理積となる図４（ｆ）に示す周期変調信号を生成し、該生成した周期変調信号を出力する。

ＯＲ回路（７）は、第１のＡＮＤ回路（４）から出力された図４（ｃ）に示す変調信号と、第２のＡＮＤ回路（６）から出力された図４（ｆ）に示す周期変調信号と、を基に、（ｃ）変調信号と、（ｆ）周期変調信号と、の論理和となる図４（ｇ）に示す駆動信号を生成し、該生成した駆動信号を出力する。

駆動回路（８）は、ＯＲ回路（７）から出力される図４（ｇ）に示す駆動信号を基に、光学素子（９）の点滅を制御し、その図４（ｇ）に示す駆動信号による発光時間比率で光学素子（９）から可視光を発光させ、任意の情報を含む可視光を送信する。

このように、本実施形態における可視光制御装置は、発光時間比率を変化させるための図４（ｅ）に示す調光信号を基に、図４（ｃ）に示す変調信号の周期を変化させた図４（ｇ）に示す駆動信号を生成し、該生成した駆動信号を基に、駆動回路（８）において光学素子（９）の点滅を制御することで、図４（ｃ）に示す変調信号の発光時間比率を変化させ、該変化させた図４（ｇ）に示す駆動信号の発光時間比率で可視光を発光させることになる。これにより、光学素子（９）から発光する可視光を任意の明るさに調節し、該調節した任意の明るさで情報を含む可視光を送信することが可能となる。

なお、図２に示す調光信号発生回路（３）から出力する図４（ｅ）に示す調光信号のデューティ比を調整し、図４（ｅ）に示す調光信号よりも“１”の比率が高い図５（ｅ）に示す調光信号を調光信号発生回路（３）から出力した場合には、第２のＡＮＤ回路（６）は、図４（ｆ）に示す周期変調信号よりも“１”の比率が高い図５（ｆ）に示す周期変調信号を出力することになり、その周期変調信号を基に駆動信号を出力するＯＲ回路（７）は、図４（ｇ）に示す駆動信号よりも“１”の比率が高い図５（ｇ）に示す駆動信号を出力することになる。これにより、駆動回路（８）は、ＯＲ回路（７）から出力される“１”の比率が高い図５（ｇ）に示す駆動信号を基に、光学素子（９）の点滅を制御し、その“１”の比率が高い図５（ｇ）に示す駆動信号の発光時間比率で可視光を発光させることになり、駆動回路（８）は、図４（ｇ）に示す駆動信号よりも“明るい”可視光を発光させ、情報を含む可視光を送信することになる。このため、調光信号発生回路（３）から出力する調光信号のデューティ比を調整し、該調整した調光信号を基に、駆動信号を生成し、該生成した駆動信号を基に、駆動回路（８）において光学素子（９）の点滅を制御することで、光学素子（９）から発光する可視光の発光時間比率を変化させることが可能となる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。

第２の実施形態における可視光制御装置は、図２に示す第１の実施形態の可視光制御装置を構成するＰＰＭ信号を出力するＰＰＭ信号発生回路（１）を、図６に示すように、ＰＰＭ信号を反転させた反転ＰＰＭ信号を出力する反転ＰＰＭ信号発生回路（１０）としたことを特徴とするものである。これにより、第１の実施形態の可視光制御装置と同様に光学素子（９）の発光時間比率を変化させ、光学素子（９）から発光する可視光を任意の明るさに調節することが可能となる。以下、図６、図７を参照しながら、第２の実施形態における可視光制御装置について説明する。

まず、図６を参照しながら、第２の実施形態における可視光制御装置の構成について説明する。

第２の実施形態における可視光制御装置は、図２に示す第１の実施形態の可視光制御装置を構成するＰＰＭ信号発生回路（１）を、図６に示すように、ＰＰＭ信号を反転させた反転ＰＰＭ信号を出力する反転ＰＰＭ信号発生回路（１０）に置き換えた構成とする。

次に、図７を参照しながら、図６に示す第２の実施形態の可視光制御装置における制御動作について説明する。なお、図７は、図６に示す可視光制御装置を構成する各回路から出力される信号を示す図である。

まず、反転ＰＰＭ信号発生回路（１０）は、図７（ａ）に示す反転ＰＰＭ信号を出力し、サブキャリア発生回路（２）は、図７（ｂ）に示すサブキャリアを出力する。次に、第１のＡＮＤ回路（４）は、反転ＰＰＭ信号発生回路（１０）から出力された図７（ａ）に示す反転ＰＰＭ信号と、サブキャリア発生回路（２）から出力された図７（ｂ）に示すサブキャリアと、を基に、（ａ）反転ＰＰＭ信号と、（ｂ）サブキャリアと、の論理積となる図７（ｃ）に示す変調信号を生成し、該生成した変調信号を出力する。

また、反転回路（５）は、反転ＰＰＭ信号発生回路（１０）から出力された図７（ａ）に示す反転ＰＰＭ信号を反転し、図７（ｄ）に示すＰＰＭ信号を生成し、該生成したＰＰＭ信号を出力する。

第２のＡＮＤ回路（６）は、反転回路（５）から出力された図７（ｄ）に示すＰＰＭ信号と、調光信号発生回路（３）から出力された図７（ｅ）に示す調光信号と、を基に、（ｄ）ＰＰＭ信号と、（ｅ）調光信号と、の論理積となる図７（ｆ）に示す周期変調信号を生成し、該生成した周期変調信号を出力する。

ＯＲ回路（７）は、第１のＡＮＤ回路（４）から出力された図７（ｃ）に示す変調信号と、第２のＡＮＤ回路（６）から出力された図７（ｆ）に示す周期変調信号と、を基に、（ｃ）変調信号と、（ｆ）周期変調信号と、の論理和となる図７（ｇ）に示す駆動信号を生成し、該生成した駆動信号を出力する。

駆動回路（８）は、ＯＲ回路（７）から出力される図７（ｇ）に示す駆動信号を基に、光学素子（９）の点滅を制御し、その駆動信号による発光時間比率で光学素子（９）から可視光を発光させ、任意の情報を含む可視光を送信する。

このように、第２の実施形態における可視光制御装置は、第１の実施形態における可視光制御装置と同様に、発光時間比率を変化させるための図７（ｅ）に示す調光信号を基に、図７（ｃ）に示す変調信号の周期を変化させた図７（ｇ）に示す駆動信号を生成し、該生成した駆動信号を基に、駆動回路（８）において光学素子（９）の点滅を制御することで、図７（ｃ）に示す変調信号の発光時間比率を変化させ、該変化させた図７（ｇ）に示す駆動信号の発光時間比率で可視光を発光させることが可能となる。これにより、光学素子（９）から発光する可視光を任意の明るさに調節し、該調節した任意の明るさで情報を含む可視光を送信することが可能となる。

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について説明する。

第３の実施形態における可視光制御装置は、図８に示すように、ＰＰＭ信号、または、反転ＰＰＭ信号を出力するＰＰＭ信号／反転ＰＰＭ信号発生回路（１１）を設けたことを特徴とするものである。これにより、ＰＰＭ信号／反転ＰＰＭ信号発生回路（１１）からＰＰＭ信号、または、反転ＰＰＭ信号を出力し、第１の実施形態における可視光制御装置、または、第２の実施形態における可視光制御装置と同様な制御動作を行うことが可能となる。以下、図８、図９を参照しながら、第３の実施形態における可視光制御装置について説明する。

まず、図８を参照しながら、第３の実施形態における可視光制御装置の構成について説明する。

第３の実施形態における可視光制御装置は、図２に示す第１の実施形態の可視光制御装置を構成するＰＰＭ信号発生回路（１）、または、図６に示す第２の実施形態の可視光制御装置を構成する反転ＰＰＭ信号発生回路（１０）を、ＰＰＭ信号、または、反転ＰＰＭ信号を出力するＰＰＭ信号／反転ＰＰＭ信号発生回路（１１）に置き換えた構成とする。これにより、ＰＰＭ信号／反転ＰＰＭ信号発生回路（１１）からＰＰＭ信号、または、反転ＰＰＭ信号を出力することになる。

次に、図９を参照しながら、図８に示すＰＰＭ信号／反転ＰＰＭ信号発生回路（１１）の内部構成について説明する。

ＰＰＭ信号／反転ＰＰＭ信号発生回路（１１）は、ＰＰＭ変調回路（１０１）と、反転回路（１０２）と、切替スイッチ（１０３）と、スイッチ制御回路（１０４）と、を有して構成される。

ＰＰＭ変調回路（１０１）は、デジタルの主信号をフレーム信号で定まる１フレームに１個の割合でＰＰＭ信号に変換し、該変換したＰＰＭ信号を出力する。

反転回路（１０２）は、ＰＰＭ変調回路（１０１）から出力されるＰＰＭ信号を反転し、反転ＰＰＭ信号を出力する。

切替スイッチ（１０３）は、ＰＰＭ変調回路（１０１）から出力されたＰＰＭ信号、または、反転回路（１０２）から出力された反転ＰＰＭ信号の何れかの信号に切り替え、ＰＰＭ信号／反転ＰＰＭ信号発生回路（１１）から出力する信号を選択する。なお、切替スイッチ（１０３）の切り替えは、スイッチ制御回路（１０４）から出力される制御信号を基に、切替スイッチ（１０３）を切り替え、ＰＰＭ信号／反転ＰＰＭ信号発生回路（１１）から出力する信号を選択することになる。

このように、第３の実施形態における可視光制御装置は、ＰＰＭ信号、または、反転ＰＰＭ信号を、切替スイッチ（１０３）により切り替えてＰＰＭ信号／反転ＰＰＭ信号発生回路（１１）から出力することで、第１の実施形態における可視光制御装置、または、第２の実施形態における可視光制御装置と同様な制御動作を行うことが可能となる。

（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態について説明する。

第４の実施形態における可視光制御装置は、上述した第１から第３の実施形態における可視光通信装置を構成するＯＲ回路（７）から出力される駆動信号の変化点における時間変化率を緩和させ、該緩和させた駆動信号の発光時間比率で光学素子（９）から可視光を発光させることを特徴とするものである。これにより、第１から第３の実施形態における可視光制御装置のように、所定の発光時間比率を変化させ、該変化させた発光時間比率で可視光を発光させ、光学素子（９）から発光する可視光を任意の明るさに調節するように制御した場合でも、図１０に示すように、第１のＡＮＤ回路（４）から出力する変調信号『変調信号スペクトル』よりも低い周波数成分の雑音『雑音スペクトル』しか発生しないため、任意の明るさに調節した可視光で情報を送信しても送信エラーが発生せず、精度の高い情報通信を行うことが可能となる。以下、図１０〜図１３を参照しながら、第４の実施形態における可視光制御装置について説明する。

まず、図１１を参照しながら、第４の実施形態における可視光制御装置の構成について説明する。

第４の実施形態における可視光制御装置は、図１１に示すように、ＯＲ回路（７）から出力された駆動信号の変化点における時間変化率を緩和させるための可変時定数回路（２０）を設けたことを特徴とする。これにより、ＯＲ回路（７）から出力された駆動信号の変化点における時間変化率を緩和させることが可能となり、駆動回路（８）は、可変時定数回路（２０）において緩和させた緩和駆動信号を基に、光学素子（９）の点滅を制御することで、ＯＲ回路（７）から出力された駆動信号の発光時間比率の変化点における時間変化率を緩和させた緩和駆動信号の発光時間比率で光学素子（９）から可視光を発光させることが可能となる。

次に、図１２を参照しながら、図１１に示す可変時定数回路（２０）の内部構成について説明する。

可変時定数回路（２０）は、アナログスイッチ（２０１）と、抵抗Ｒ（２０２）と、コンデンサＣ（２０３）と、を有して構成される。

図１２に示す可変時定数回路（２０）は、ＰＰＭ信号発生回路（１）から出力されるＰＰＭ信号を基に、アナログスイッチ（２０１）のオン、オフの切替制御を行い、ＰＰＭ信号発生回路（１）から出力されるＰＰＭ信号が“１”の場合には、アナログスイッチ（２０１）をオンにし、ＰＰＭ信号が“０”の場合には、アナログスイッチ（２０１）をオフにし、アナログスイッチ（２０１）のオン、オフによりＯＲ回路（７）から出力された駆動信号の変化点における時間変化率を緩和させ、該緩和させた緩和駆動信号を出力することになる。

なお、アナログスイッチ（２０１）がオフの場合には、抵抗（２０２）の抵抗値：Ｒと、コンデンサ（２０３）の静電容量：Ｃと、により定まる大きな時定数でＯＲ回路（７）から出力された駆動信号の変化点における時間変化率を緩和させ、アナログスイッチ（２０１）がオンの場合には、抵抗値：Ｒが小さくなるため、アナログスイッチ（２０１）がオフの場合よりも小さい時定数でＯＲ回路（７）から出力された駆動信号の変化点における時間変化率を緩和させることになる。

次に、図１３を参照しながら、図１１に示す第４の実施形態の可視光制御装置における制御動作について説明する。なお、図１３は、図１１に示す可視光制御装置を構成する各回路から出力される信号を示す図である。

第４の実施形態の可視光制御装置は、図１３（ｇ）に示す駆動信号をＯＲ回路（７）から出力するまでの制御動作は、第１の実施形態の可視光制御装置と同様な制御動作を行うことになる。そして、可変時定数回路（２０）は、ＰＰＭ信号発生回路（１）から出力される図１３（ａ）に示すＰＰＭ信号を基に、図１２に示すアナログスイッチ（２０１）のオン、オフを切り替え、そのアナログスイッチ（２０１）のオン、オフにより決定される時定数で、ＯＲ回路（７）から出力された図１３（ｇ）に示す駆動信号の変化点における時間変化率を緩和させ、図１３（ｈ）に示す緩和駆動信号を生成し、出力する。そして、駆動回路（８）は、可変時定数回路（２０）から出力される図１３（ｈ）に示す緩和駆動信号を基に、光学素子（９）の点滅を制御し、その緩和駆動信号による発光時間比率で光学素子（９）から可視光を発光させ、任意の情報を含む可視光を送信する。

このように、図１１に示す第４の実施形態における可視光制御装置は、可変時定数回路（２０）が、ＰＰＭ信号発生回路（１）から出力されるＰＰＭ信号を基に、ＯＲ回路（７）から出力される図１３（ｇ）に示す駆動信号の変化点における時間変化率を緩和させ、図１３（ｈ）に示す緩和駆動信号を生成し、該生成した緩和駆動信号を基に、駆動回路（８）において光学素子（９）の点滅を制御することで、図１３（ｇ）に示す駆動信号の変化点における時間変化率を緩和させた図１３（ｈ）に示す緩和駆動信号の発光時間比率で可視光を発光させることになる。これにより、光学素子（９）から発光する可視光を任意の明るさに調節するように制御した場合でも、図１０に示すように、第１のＡＮＤ回路（４）から出力する変調信号『変調信号スペクトル』よりも低い周波数成分の雑音『雑音スペクトル』しか発生しないため、任意の明るさに調節した可視光で情報を送信しても送信エラーが発生せず、精度の高い情報通信を行うことが可能となる。

なお、上述した図１１に示す第４の実施形態の可視光制御装置は、図２に示す第１の実施形態の可視光制御装置に対し、可変時定数回路（２０）を設けた構成としたが、図６に示す第２の実施形態の可視光制御装置や、図８に示す第３の実施形態の可視光制御装置に対しても、上述した可変時定数回路（２０）を設け、図１４、図１５に示す構成とし、上述した制御動作を行うことになる。

なお、図１４は、図６に示す第２の実施形態の可視光制御装置に対して可変時定数回路（２０）を設けた構成を示す。この図１４に示す可視光制御装置は、可変時定数回路（２０）が、反転ＰＰＭ信号発生回路（１０）から出力される反転ＰＰＭ信号を基に、ＯＲ回路（７）から出力される駆動信号の変化点における時間変化率を緩和させた緩和駆動信号を生成し、該生成した緩和駆動信号を駆動回路（８）に出力することになる。

また、図１５は、図８に示す第３の実施形態の可視光制御装置に対して可変時定数回路（２０）を設けた構成を示す。この図１５に示す可視光制御装置は、可変時定数回路（２０）が、ＰＰＭ信号／反転ＰＰＭ信号発生回路（１０）から出力されるＰＰＭ信号、または、反転ＰＰＭ信号を基に、ＯＲ回路（７）から出力される駆動信号の変化点における時間変化率を緩和させた緩和駆動信号を生成し、該生成した緩和駆動信号を駆動回路（８）に出力することになる。

このように、第４の実施形態における可視光制御装置は、ＰＰＭ信号、または、反転ＰＰＭ信号を基に、ＯＲ回路（７）から出力される駆動信号の変化点における時間変化率を緩和させた緩和駆動信号を生成し、該生成した緩和駆動信号の発光時間比率で光学素子（９）から可視光を発光させることで、可視光を任意の明るさに調節した場合でも、図１０に示すように、第１のＡＮＤ回路（４）から出力する変調信号『変調信号スペクトル』よりも低い周波数成分の雑音『雑音スペクトル』しか発生しないため、任意の明るさに調節した可視光で情報を送信しても送信エラーが発生せず、精度の高い情報通信を行うことが可能となる。

なお、上述する実施形態は、本発明の好適な実施形態であり、上記実施形態のみに本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更を施した形態での実施が可能である。例えば、可視光を用いて情報通信を行う可視光通信装置に対し、上述した本実施形態の可視光制御装置（可視光制御回路）を搭載することで、その搭載した可視光制御装置（可視光制御回路）により任意の明るさに調節した可視光を基に情報通信を行うことが可能となる。

また、上述した本実施形態の可視光制御装置（可視光制御回路）における制御動作は、ハード構成ではなく、コンピュータプログラム等のソフトウェアにより実行することも可能であり、また、上記のプログラムは、光記録媒体、磁気記録媒体、光磁気記録媒体、または半導体等の記録媒体に記録し、その記録媒体から上記プログラムを、光学素子（９）を有する電子機器に読み込ませることで、上述した制御動作を、光学素子（９）を有する電子機器において実行させることも可能である。また、所定のネットワークを介して接続されている外部機器から上記プログラムを光学素子（９）を有する電子機器に読み込ませることで、上述した制御動作を、光学素子（９）を有する電子機器において実行させることも可能である。

本発明は、光学素子（９）を有する電子機器に対して適用可能である。

発光時間比率が１２．５％または８７．５％に固定された変調信号を示す図である。 第１の実施形態における可視光制御装置（可視光制御回路）の構成を示す図である。 ＰＰＭ信号発生回路（１）で行う位置変調を説明するための図である。 図２に示す第１の実施形態の可視光制御装置（可視光制御回路）を構成する各回路から出力される信号を示す第１の図である。 図２に示す第１の実施形態の可視光制御装置（可視光制御回路）を構成する各回路から出力される信号を示す第２の図であり、調光信号発生回路（３）から出力する調光信号のデューティ比を調整し、“１”の比率が高い調光信号を出力した場合を示す図である。 第２の実施形態における可視光制御装置（可視光制御回路）の構成を示す図である。 図６に示す第２の実施形態の可視光制御装置（可視光制御回路）を構成する各回路から出力される信号を示す図である。 第３の実施形態における可視光制御装置（可視光制御回路）の構成を示す図である。 第３の実施形態の可視光制御装置（可視光制御回路）を構成するＰＰＭ信号／反転ＰＰＭ信号発生回路（１１）の内部構成を示す図である。 第４の実施形態における可視光制御装置（可視光制御回路）が可視光を任意の明るさに調節した場合に発生する“雑音（ノイズ）”の状態を示す図である。 第４の実施形態における可視光制御装置（可視光制御回路）の構成を示す第１の図である。 第４の実施形態の可視光制御装置（可視光制御回路）を構成する可変時定数回路（２０）の内部構成例を示す図である。 図１１に示す第４の実施形態の可視光制御装置（可視光制御回路）を構成する各回路から出力される信号を示す図である。 第４の実施形態における可視光制御装置（可視光制御回路）の構成を示す第２の図である。 第４の実施形態における可視光制御装置（可視光制御回路）の構成を示す第３の図である。

符号の説明

１ ＰＰＭ信号発生回路（信号変換手段）
２ サブキャリア発生回路（副搬送波）
３ 調光信号発生回路（調光信号生成手段、調整手段）
４ 第１のＡＮＤ回路（変調手段）
５ 反転回路
６ 第２のＡＮＤ回路（周期変調信号生成手段）
７ ＯＲ回路（駆動信号生成手段）
８ 駆動回路（可視光制御手段）
９ 光学素子
１０ 反転ＰＰＭ信号発生回路（信号変換手段）
１１ ＰＰＭ信号／反転ＰＰＭ信号発生回路（信号変換手段）
１０１ ＰＰＭ変調回路
１０２ 反転回路
１０３ 切替スイッチ（信号選択手段）
１０４ スイッチ制御回路（信号選択手段）
２０ 可変時定数回路（発光時間比率緩和制御手段）
２０１ アナログスイッチ
２０２ 抵抗Ｒ
２０３ コンデンサＣ

Claims (14)

1. 副搬送波を変調し、変調信号を生成する変調手段と、
   前記変調手段により生成した変調信号の周期を変化させる周期変調信号を生成する周期変調信号生成手段と、
   前記周期変調信号生成手段により生成された周期変調信号と、前記変調手段により生成した変調信号と、を合成し、情報を含む可視光の点滅を制御する駆動信号を生成する駆動信号生成手段と、
   前記駆動信号生成手段により生成した駆動信号の変化点における時間変化率を緩和し、該緩和した駆動信号の発光時間比率で前記可視光を発光させる発光時間比率緩和制御手段と、
   を有することを特徴とする可視光制御装置。
2. 前記変調手段は、
   主信号を多値ＰＰＭ（Pulse Position Modulation）信号、または、前記多値ＰＰＭ信号を反転した反転多値ＰＰＭ信号に変換する信号変換手段を有し、
   前記信号変換手段により変換された多値ＰＰＭ信号、または、前記反転多値ＰＰＭ信号を基に、前記副搬送波を変調し、前記変調信号を生成することを特徴とする請求項１記載の可視光制御装置。
3. 前記周期変調信号生成手段は、
   前記所定の発光時間比率を変化させるための調光信号を生成する調光信号生成手段と、
   前記調光信号生成手段により生成した調光信号と、前記信号変換手段により変換された多値ＰＰＭ信号、または、前記反転多値ＰＰＭ信号と、を合成する合成手段と、
   を有することを特徴とする請求項２記載の可視光制御装置。
4. 前記調光信号生成手段は、
   前記調光信号のデューティ比を調整する調整手段を有し、
   前記調整手段により調整したデューティ比の調光信号を生成することを特徴とする請求項３記載の可視光制御装置。
5. 前記発光時間比率緩和制御手段は、
   前記信号変換手段により変換された多値ＰＰＭ信号、または、反転多値ＰＰＭ信号を基に、前記駆動信号生成手段により生成した駆動信号の変化点における時間変化率を緩和することを特徴とする請求項２から４の何れか１項に記載の可視光制御装置。
6. 前記信号変換手段により変換された多値ＰＰＭ信号、または、前記反転多値ＰＰＭ信号の何れかの信号を選択する信号選択手段を有することを特徴とする請求項２から５の何れか１項に記載の可視光制御装置。
7. 請求項１から６の何れか１項に記載の可視光制御装置を搭載した可視光通信装置であって、前記可視光制御装置を用いて光学素子から発光させる可視光の点滅を制御し、前記可視光を送信することを特徴とする可視光通信装置。
8. 情報を含む可視光の点滅を制御する可視光制御装置が行う可視光制御方法であって、
   副搬送波を変調し、変調信号を生成する変調工程と、
   前記変調工程により生成した変調信号の周期を変化させる周期変調信号を生成する周期変調信号生成工程と、
   前記周期変調信号生成工程により生成された周期変調信号と、前記変調工程により生成した変調信号と、を合成し、情報を含む可視光の点滅を制御する駆動信号を生成する駆動信号生成工程と、
   前記駆動信号生成工程により生成した駆動信号の変化点における時間変化率を緩和し、該緩和した駆動信号の発光時間比率で前記可視光を発光させる発光時間比率緩和制御工程と、
   を有することを特徴とする可視光制御方法。
9. 主信号を多値ＰＰＭ（Pulse Position Modulation）信号、または、前記多値ＰＰＭ信号を反転した反転多値ＰＰＭ信号に変換する信号変換工程を有し、
   前記変調工程は、
   前記信号変換工程により変換された多値ＰＰＭ信号、または、前記反転多値ＰＰＭ信号を基に、前記副搬送波を変調し、前記変調信号を生成することを特徴とする請求項８記載の可視光制御方法。
10. 前記周期変調信号生成工程は、
    前記所定の発光時間比率を変化させるための調光信号を生成する調光信号生成工程と、
    前記調光信号生成工程により生成した調光信号と、前記信号変換工程により変換された多値ＰＰＭ信号、または、前記反転多値ＰＰＭ信号と、を合成する合成工程と、を有することを特徴とする請求項９記載の可視光制御方法。
11. 前記調光信号のデューティ比を調整する調整工程を有し、
    前記調光信号生成工程は、
    前記調整工程により調整したデューティ比の調光信号を生成することを特徴とする請求項１０記載の可視光制御方法。
12. 前記発光時間比率緩和制御工程は、
    前記信号変換工程により変換された多値ＰＰＭ信号、または、反転多値ＰＰＭ信号を基に、前記駆動信号生成工程により生成した駆動信号の変化点における時間変化率を緩和することを特徴とする請求項９から１１の何れか１項に記載の可視光制御方法。
13. 前記信号変換工程により変換された多値ＰＰＭ信号、または、前記反転多値ＰＰＭ信号の何れかの信号を選択する信号選択工程を有することを特徴とする請求項９から１２の何れか１項に記載の可視光制御方法。
14. 副搬送波を変調し、変調信号を生成する変調処理と、
    前記変調処理により生成した変調信号の周期を変化させる周期変調信号を生成する周期変調信号生成処理と、
    前記周期変調信号生成処理により生成された周期変調信号と、前記変調処理により生成した変調信号と、を合成し、情報を含む可視光の点滅を制御する駆動信号を生成する駆動信号生成処理と、
    前記駆動信号生成処理により生成した駆動信号の変化点における時間変化率を緩和し、該緩和した駆動信号の発光時間比率で前記可視光を発光させる発光時間比率緩和制御処理と、をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。

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