JP2008104020A - Light transmission system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、放電灯の光の周波数を変調することによってデータの通信を行う光伝送システムに関するものである。 The present invention relates to an optical transmission system that performs data communication by modulating the frequency of light of a discharge lamp.
放電灯の光の周波数を変調することによってデータの通信を行う従来の光伝送システムとして、特許文献１には、ＮＲＺ方式によって変調するビットパターンによって光出力波形を制御する照明光伝送システムが開示されている。特許文献１の照明光伝送システムでは、送信信号における「０」のレベルに照明負荷の全点灯周波数が、「１」のレベルに全点灯用周波数より高周波である調光点灯周波数が、それぞれ対応し、インバータ回路によって全点灯周波数又は調光点灯周波数で照明負荷に流れるランプ電流波形が制御される。
しかしながら、上記従来の光伝送システムには、送信信号の「０」及び「１」に対して固定の周波数が割り当てられているので、送信信号の「０」と「１」の割合が変化すると放電灯の調光レベルも変化し、放電灯の光がちらつくという問題があった。さらに、送信信号の「０」及び「１」のそれぞれの周波数が固定されていることから、送信信号を送信するときに放電灯の調光レベルをユーザの要望に応じて設定することができないという問題もあった。 However, in the above conventional optical transmission system, since fixed frequencies are assigned to “0” and “1” of the transmission signal, it is released when the ratio of “0” and “1” of the transmission signal changes. The dimming level of the electric lamp also changed, and there was a problem that the light of the discharge lamp flickers. Furthermore, since the frequencies of “0” and “1” of the transmission signal are fixed, the dimming level of the discharge lamp cannot be set according to the user's request when transmitting the transmission signal. There was also a problem.
本発明は上記の点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、データの通信を行っているときであっても、放電灯の光のちらつきを低減することができるとともに、ユーザの要望に応じた調光レベルで放電灯を調光することができる光伝送システムを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above points, and the object of the present invention is to reduce flickering of the light from the discharge lamp even when data communication is performed, An object of the present invention is to provide an optical transmission system capable of dimming a discharge lamp at a dimming level according to a user's request.
請求項１の発明は、放電灯の光の周波数を変調することによってデータの通信を行う光伝送システムであって、前記データを作成する信号源と、前記放電灯の調光レベルを設定するための調光信号が入力される調光信号入力手段と、前記データが取り得るビットパターンごとに、２値レベルの組み合わせからなる変換パターンを、一方のレベルと他方のレベルとの比率が当該すべての変換パターンで等しくなるように対応付けている第１のデータテーブルを保持するとともに、前記調光信号ごとに、前記２値レベルのそれぞれに対応する動作周波数を、一方のレベルの動作周波数と他方のレベルの動作周波数との差分が当該すべての２値レベルで一定になるように対応付けている第２のデータテーブルを保持する保持手段と、前記第２のデータテーブルを用いて、前記調光信号入力手段で入力された前記調光信号から前記２値レベルのそれぞれの前記動作周波数を設定し、前記信号源から前記データが入力されると、前記第１のデータテーブルを用いて、当該入力されたデータを前記ビットパターンごとに前記変換パターンに順次変換する変換手段と、前記変換手段からの前記変換パターンを構成する前記２値レベルの前記動作周波数に基づいて前記放電灯への供給電力の周波数を変動して当該放電灯を調光する点灯回路とを有する照明器具を備えるとともに、前記放電灯の光を受光し、受光した前記放電灯の光から前記２値レベルの周波数間の相対値を検出して前記データを復調する受信器を備えることを特徴とする。
The invention of
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記受信器が、受光した前記放電灯の光の周波数の変化量と、前記一方のレベルの動作周波数と前記他方のレベルの動作周波数との差分から定められる閾値との比較に基づいて、前記データを復調することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, the receiver according to the first aspect of the present invention comprises: a change amount of a frequency of light of the discharge lamp received by the receiver; an operating frequency of the one level and an operating frequency of the other level. The data is demodulated based on a comparison with a threshold value determined from the difference.
請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、前記調光信号入力手段が、前記調光レベルを設定し当該設定した調光レベルに基づく調光信号を作成する調光制御コントローラと接続し、前記調光制御コントローラから前記調光信号入力手段に前記調光信号が入力されることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided the dimming control controller according to the first or second aspect, wherein the dimming signal input means sets the dimming level and creates a dimming signal based on the set dimming level. The dimming signal is input to the dimming signal input means from the dimming control controller.
請求項１の発明によれば、データの通信を行っているときであっても、データのビットパターンの変化による放電灯のちらつきを低減することができるとともに、ユーザの要望に応じた調光レベルで放電灯を調光することができる。 According to the first aspect of the present invention, it is possible to reduce the flickering of the discharge lamp due to the change of the bit pattern of the data even when data communication is performed, and the dimming level according to the user's request The discharge lamp can be dimmed.
請求項２の発明によれば、放電灯の光の周波数が変動した場合であっても、２値レベルのそれぞれに対応する動作周波数が混同してしまう可能性を低減することができ、受信器によってデータを確実に復調することができる。 According to the invention of claim 2, even if the frequency of the light of the discharge lamp fluctuates, it is possible to reduce the possibility that the operating frequency corresponding to each of the binary levels will be confused. Thus, the data can be demodulated reliably.
請求項３の発明によれば、ユーザの要望や用途に応じた調光制御コントローラと組み合わせることができる。例えば省エネルギー対応の調光制御コントローラと組み合わせることによって、省エネルギー制御とデータの通信とを両立することができる。また、演出用調光制御コントローラと組み合わせることによって、例えば店舗などでの演出制御とデータの通信とを両立することができる。
According to invention of
（実施形態１）
まず、本発明の実施形態１に係る光伝送システムの構成について図１〜５を用いて説明する。この光伝送システムは、図１に示すように、放電灯の光１０の周波数を変調することによってデータの通信を行うものであり、放電灯１と、放電灯１を調光制御する照明器具２と、放電灯の光１０を受光する受信器３とを備えている。
(Embodiment 1)
First, the configuration of the optical transmission system according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, this optical transmission system performs data communication by modulating the frequency of
放電灯１は、例えば蛍光灯や高輝度放電灯、無電極放電灯など高周波での点灯を可能とする照明用光源であり、照明器具２に保持され、調光制御される。放電灯１を保持する照明器具２の設置場所（例えば住宅や事務所、店舗、屋外など）や用途（例えば一般照明や演出用途など）、面積などによって、ユーザは最適な放電灯１を選択する。
The
続いて、実施形態１に係る照明器具２の構成について説明する。この照明器具２は、放電灯１に供給する高周波電力の周波数を制御することで放電灯の光１０の周波数を変調し、データを送信するものであり、データを作成する信号源２０と、信号源２０で作成されたデータを２値レベルの変換パターンに変換する制御回路部２１と、制御回路部２１で変換された２値レベルの動作周波数に基づいて放電灯１への供給電力の周波数を変動して放電灯１を調光する点灯回路部２２とを備えている。
Then, the structure of the lighting fixture 2 which concerns on
信号源２０は、例えば歩行者ナビゲーション用の位置アドレス情報や、放電灯１が取り付けられる照明器具２の位置情報などから、ディップスイッチ（図示せず）で設定することで１０数ビットのデジタル値である２値化されたデータを作成する。
The
制御回路部２１は例えばマイコンなどで構成されるものであり、放電灯１の調光レベルを設定するための調光信号が入力される調光信号入力部２３と、信号源２０からのデータが取り得るビットパターンごとに、２値レベルの組み合わせからなる変換パターンを対応付けている第１のデータテーブル、及び、調光信号入力部２３からの調光信号ごとに、２値レベルのそれぞれに対応する動作周波数を対応付けている第２のデータテーブルを保持するデータ保持部２４と、データ保持部２４で保持されている第１データテーブル及び第２のデータテーブルを用いてデータを変換パターンに変換する変換部２５とを備えている。
The
調光信号入力部２３は例えば積分回路やマイコンなどで構成され、調光制御コントローラ４と接続している。この調光制御コントローラ４は例えば省エネルギー調光制御コントローラや演出用調光制御コントローラなどであり、放電灯１の調光レベルを設定し、設定した調光レベルに基づく調光信号を作成する。調光制御コントローラ４で作成された調光信号は、図２に示すように、例えば周波数１ｋＨｚのＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号であり、調光レベルに応じてオン・デューティの割合が変動する。オン・デューティ（％）は｛（オン状態の時間Ｔ１）／（１周期の時間Ｔ）｝×１００で表される。なお、調光信号は上記のようなＰＷＭ信号に限定されるものではなく、例えば調光レベルに応じて１Ｖ以上１０Ｖ以下の範囲で振幅が変動する直流電圧などであってもよい。
The dimming
調光信号は、図１に示すように、調光制御コントローラ４から調光信号入力部２３に入力される。調光信号入力部２３は、入力された調光信号を積分回路で平滑して直流電圧に変換し、変換した直流電圧からマイコンのＡＤ変換機能又はカウンタ機能を用いてオン・デューティを求める。なお、調光信号が調光レベルに応じて振幅が変動する直流電圧である場合、調光信号入力部２３は、入力した直流電圧からマイコンのＡＤ変換機能又はカウンタ機能を用いてオン・デューティを求めればよい。
The dimming signal is input from the dimming controller 4 to the dimming
データ保持部２４は例えばＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）などで構成され、第１のデータテーブル及び第２のデータテーブルを保持している。第１のデータテーブルは、図３に示すように、信号源２０（図１参照）からのデータが取り得るビットパターンごとに、「ハイレベル」と「ローレベル」の組み合わせからなる変換パターンを、「ハイレベル」と「ローレベル」との比率がすべての変換パターンで等しくなるように対応付けているものである。
The
上記対応付けについて具体的に説明する。データのビットパターンが「００」の場合、図３（ａ）に示すように、第１スロットが「ハイレベル」、第２〜４スロットが「ローレベル」である１シンボルの変換パターンを対応付けている。データのビットパターンが「０１」の場合、図３（ｂ）に示すように、第２スロットが「ハイレベル」、第１，３，４スロットが「ローレベル」である１シンボルの変換パターンを対応付けている。データのビットパターンが「１０」の場合、図３（ｃ）に示すように、第３スロットが「ハイレベル」、第１，２，４スロットが「ローレベル」である１シンボルの変換パターンを対応付けている。データのビットパターンが「１１」の場合、図３（ｄ）に示すように、第４スロットが「ハイレベル」、第１〜３スロットが「ローレベル」である１シンボルの変換パターンを対応付けている。最後に、データのスタートに対しては、図３（ｅ）に示すように、第５，６スロットが「ハイレベル」、第１〜４，７，８スロットが「ローレベル」である２シンボルの変換パターンを対応付けている。なお、１シンボルは４スロットから構成される。上記より、データの取り得るすべてのビットパターンを、「ハイレベル」と「ローレベル」との比率が１：３となる変換パターンに変換することができる。 The above association will be specifically described. When the data bit pattern is “00”, as shown in FIG. 3A, the conversion pattern of one symbol in which the first slot is “high level” and the second to fourth slots are “low level” is associated. ing. When the data bit pattern is “01”, as shown in FIG. 3B, the conversion pattern of one symbol in which the second slot is “high level” and the first, third, and fourth slots are “low level”. Corresponds. When the data bit pattern is “10”, as shown in FIG. 3C, the conversion pattern of one symbol in which the third slot is “high level” and the first, second and fourth slots are “low level”. Corresponds. When the data bit pattern is “11”, as shown in FIG. 3D, the conversion pattern of one symbol in which the fourth slot is “high level” and the first to third slots are “low level” is associated. ing. Finally, for the start of data, as shown in FIG. 3E, the 2nd symbol in which the 5th and 6th slots are “high level” and the 1st to 4th, 7th and 8th slots are “low level”. Are associated with each other. One symbol is composed of 4 slots. As described above, all bit patterns that can be taken by the data can be converted into a conversion pattern in which the ratio of “high level” to “low level” is 1: 3.
一方、第２のデータテーブルは、図４に示すように、調光信号入力部２３（図１参照）からの調光信号のオン・デューティ及び調光レベルごとに、変換パターンの「ハイレベル」及び「ローレベル」のそれぞれに対応する動作周波数を、「ハイレベル」の動作周波数と「ローレベル」の動作周波数との差分がすべての変換パターンで一定（実施形態１では５．０ｋＨｚ）になるように対応付けているものである。例えば、調光信号のオン・デューティが５％、調光レベルが１００％である場合、「ハイレベル」の動作周波数を５０．０ｋＨｚ、「ローレベル」の動作周波数を５５．０ｋＨｚとする。また調光信号のオン・デューティが９５％、調光レベルが２５％である場合、「ハイレベル」の動作周波数を７５．０ｋＨｚ、「ローレベル」の動作周波数を８０．０ｋＨｚとしている。なお、「ハイレベル」及び「ローレベル」の動作周波数の具体的な値及び「ハイレベル」の動作周波数と「ローレベル」の動作周波数との差分の具体的な値は上記に限定されるものではなく、例えば放電灯１（図１参照）の仕様などに応じて適宜設定されるものである。また、実施形態１において、調光信号のオン・デューティと「ハイレベル」及び「ローレベル」の動作周波数との関係は大きな範囲（図４の調光信号のオン・デューティ５％〜９５％）で見ると必ずしも１次関数ではないが、小さな範囲（図４の調光信号のオン・デューティ５％〜８％）で見ると１次関数と近似してもよい。
On the other hand, as shown in FIG. 4, the second data table has a conversion pattern “high level” for each on-duty and dimming level of the dimming signal from the dimming signal input unit 23 (see FIG. 1). The difference between the operating frequency corresponding to each of the “low level” and the “high level” operating frequency and the “low level” operating frequency is constant in all conversion patterns (5.0 kHz in the first embodiment). Are associated with each other. For example, when the on-duty of the dimming signal is 5% and the dimming level is 100%, the “high level” operating frequency is 50.0 kHz, and the “low level” operating frequency is 55.0 kHz. When the on-duty of the dimming signal is 95% and the dimming level is 25%, the “high level” operating frequency is 75.0 kHz, and the “low level” operating frequency is 80.0 kHz. The specific values of the “high level” and “low level” operating frequencies and the specific value of the difference between the “high level” operating frequency and the “low level” operating frequency are limited to the above. Instead, it is appropriately set according to the specification of the discharge lamp 1 (see FIG. 1), for example. In the first embodiment, the relationship between the on-duty of the dimming signal and the operating frequency of “high level” and “low level” is in a large range (on-
図１の変換部２５は、調光信号入力部２３から調光信号が入力されると、データ保持部２４で保持されている第２のデータテーブルを用いて、入力された調光信号から変換パターンの「ハイレベル」及び「ローレベル」のそれぞれの動作周波数を設定する。動作周波数を設定した変換部２５は、信号源２０からデータが入力されると、データ保持部２４で保持されている第１のデータテーブルを用いて、入力されたデータをビットパターンごとに変換パターンに順次変換する。
When the dimming signal is input from the dimming
点灯回路部２２は、制御回路部２１の変換部２５からの変換パターンを構成する「ハイレベル」及び「ローレベル」のそれぞれの動作周波数に基づいて放電灯１への供給電力の周波数を変動して放電灯１を調光するものであり、直流電流を作成する直流電源２６と、変換部２５からの変換パターンに基づいて後述のインバータ回路部２８を制御する発振回路部２７と、放電灯１に高周波電力を供給するインバータ回路部２８とを備えている。
The
直流電源２６は、例えばダイオードブリッジ回路などで構成される整流平滑回路部と、例えばシャントレギュレータ又はカレントミラー回路などで構成される定電流回路部とを備え、入力側で交流電源（図示せず）と接続している。交流電源は例えば商用電源などである。このような構成の直流電源２６は、交流電源からの交流電流を整流平滑回路部で整流して平滑し、定電流回路部で大きさを一定にし、直流電流をインバータ回路部２８に供給する。
The
発振回路部２７は、インバータ回路部２８に備えられる後述の２つのスイッチング素子（図示せず）を、変換部２５からの変換パターンの「ハイレベル」の動作周波数又は「ローレベル」の動作周波数で交互に駆動する。
The
インバータ回路部２８は、例えばパワーＭＯＳＦＥＴやバイポーラトランジスタなどの２つのスイッチング素子（図示せず）を備えるハーフブリッジ式のものであり、発振回路部２７によってスイッチング素子が駆動されて、直流電源２６からの直流電流を高周波電流に変換し、変換した高周波電流を放電灯１に供給する。インバータ回路部２８は共振を利用して動作周波数の変化によって高周波電流を変化させている。具体的には、動作周波数が低くなると高周波電流が大きくなり、動作周波数が高くなると高周波電流が小さくなる。放電灯１から出力される光１０の周波数は上記動作周波数の２倍である。なお、インバータ回路部２８は、ハーフブリッジ式に限定されるものではなく、例えばフルブリッジ式や一石式など、放電灯１を点灯するために利用可能な汎用のインバータ回路であってもよい。また、インバータ回路部２８は、チョッパ回路と一部の部品を兼用するチョッパ兼用インバータ回路であってもよい。
The
ところで、人間の目の応答可能な周波数であるＣＦＦ（Ｃｒｉｔｉｃａｌ Ｆｕｓｉｏｎ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）は年齢（高年齢になると光の変化への応答性が悪くなる）や個人差によって異なるが、少なくとも１２０Ｈｚ以上であれば人間はちらつきを感じない。なぜなら、５０／６０Ｈｚの商用電源に接続された放電灯から放射される光の周波数は１００／１２０Ｈｚであるが、この光によって人間がちらつきを感じていないためである。実施形態１の４値ＰＰＭの変換パターンでは、データの「００」に対応する変換パターン（図３（ａ）参照）と、次のパケットにおけるデータの「スタート」に対応する変換パターン（図３（ｅ）参照）とが連続する場合に、「ローレベル」が７スロットも続いて最も長くなる。この「ローレベル」の連続する時間が、１２０Ｈｚの逆数である８．３ミリ秒以下であれば、人間はちらつきを感じないことになる。 By the way, CFF (Critical Fusion Frequency), which is a frequency that human eyes can respond to, varies depending on age (the responsiveness to changes in light worsens when older) and individual differences. I don't feel flicker. This is because the frequency of light emitted from a discharge lamp connected to a commercial power supply of 50/60 Hz is 100/120 Hz, but humans do not feel flicker due to this light. In the four-value PPM conversion pattern of the first embodiment, a conversion pattern corresponding to data “00” (see FIG. 3A) and a conversion pattern corresponding to data “start” in the next packet (FIG. 3 ( e) see)), the “low level” becomes the longest after 7 slots. If this “low level” continuous time is 8.3 milliseconds or less, which is the reciprocal of 120 Hz, humans will not feel flicker.
また、インバータ回路部２８の「ハイレベル」の動作周波数と「ローレベル」の動作周波数とが発生する頻度が変換パターンに関係なく一定であることから、所定の動作周波数に相当する光１０が放電灯１から出力することになる。図５を用いて説明すると、「ハイレベル」時の放電灯の光１０は●印で表され（図５の（ａ））、「ローレベル」時の放電灯の光１０は▲印で表される（図５の（ｂ））。「ハイレベル」の動作周波数と「ローレベル」の動作周波数とが発生する頻度は１：３であるため、１シンボルあたりの放電灯の光１０の平均は図５の（ｃ）のようになる。具体的な数値を上げると、例えば「ハイレベル」の動作周波数を５０．０ｋＨｚ、「ローレベル」の動作周波数を５５．０ｋＨｚとすると、１シンボルあたりの放電灯の光１０の平均は、動作周波数が５３．７５ｋＨｚで一定とした場合と同等の大きさとなる。なお、インバータ回路部２８の動作周波数と放電灯の光１０の大きさとの関係は厳密には１次関数ではないが、「ハイレベル」の動作周波数と「ローレベル」の動作周波数との間隔が小さいため１次関数として近似してもよい。
Further, since the frequency at which the “high level” operating frequency and the “low level” operating frequency of the
続いて、実施形態１に係る受信器３の構成について説明する。この受信器３は、図１に示すように、放電灯の光１０を受光し、受光した放電灯の光１０から２値レベルの周波数間の相対値を検出してデータを復調するものであり、放電灯の光１０を受光する光電変換部３０と、受光した放電灯の光１０からデータを復調する復調部３１とを備えている。
Subsequently, the configuration of the
光電変換部３０は例えばフォトダイオードや抵抗などで構成され、放電灯の光１０を受光し、受光した放電灯の光１０に含まれている変換パターンを電気信号に変換する。
The
復調部３１は、増幅回路部３２と、フィルタ回路部３３と、微分回路部３４と、比較部３５と、判断部３６とを備えている。増幅回路部３２は例えばオペアンプなどで構成され、光電変換部３０で変換された電気信号を増幅する。フィルタ回路部３３は、例えばオペアンプなどで構成される汎用のバンドパスフィルタであり、増幅回路部３２で増幅された電気信号の周波数の変化量を検出しやすくする。微分回路部３４は例えばオペアンプなどで構成され、フィルタ回路部３３でフィルタリングされた電気信号の周波数の変化量をアナログ信号として出力する。
The
比較部３５は例えばコンパレータなどで構成され、電気信号の周波数の変化量と、「ハイレベル」の動作周波数と「ローレベル」の動作周波数との差の絶対値の２倍として定められる閾値とを比較してデジタル信号に変換するものである。つまり、比較部３５は、受光した放電灯の光１０の周波数の変化量と、「ハイレベル」の動作周波数と「ローレベル」の周波数との差分から定められる閾値との比較を行う。
The
具体的に説明すると、電気信号の周波数の変化量が、上記のように定められる閾値を越えて増加した場合、「ローレベル」の動作周波数から「ハイレベル」の動作周波数に切り替わったものとして、デジタル信号を「ローレベル」から「ハイレベル」に切り替える。一方、電気信号の周波数の変化量が上記の閾値を越えて減少した場合、「ハイレベル」の動作周波数から「ローレベル」の動作周波数に切り替わったものとして、デジタル信号を「ハイレベル」から「ローレベル」に切り替える。また、電気信号の周波数の変化量が上記の閾値に満たない場合、動作周波数の切り替えがなかったものとして、デジタル信号を「ハイレベル」のときは「ハイレベル」のまま、「ローレベル」のときは「ローレベル」のままとする。 Specifically, when the amount of change in the frequency of the electric signal increases beyond the threshold value determined as described above, it is assumed that the operating frequency is switched from the “low level” operating frequency to the “high level” operating frequency. The digital signal is switched from “low level” to “high level”. On the other hand, when the amount of change in the frequency of the electric signal decreases beyond the above threshold, the digital signal is changed from “high level” to “low level”, assuming that the operating frequency is switched from “high level” to “low level”. Switch to “Low Level”. Also, if the amount of change in the frequency of the electrical signal is less than the above threshold, it is assumed that the operating frequency has not been switched, and when the digital signal is “high”, it remains “high” and “low”. When it is, keep “low level”.
ここで、「ローレベル」の動作周波数と「ハイレベル」の動作周波数との差分そのものではなく、この差分の２倍を閾値としているのは、放電灯の光１０の周波数が上記動作周波数の２倍となっているからである。 Here, the difference between the operating frequency of the “low level” and the operating frequency of the “high level” is not the actual difference, but the difference twice is set as a threshold value because the frequency of the light 10 of the discharge lamp is 2 of the above operating frequency. Because it is doubled.
なお、閾値を、「ローレベル」の動作周波数と「ハイレベル」の動作周波数との差分の絶対値の２倍としたが、部品特性や周辺環境による影響を考慮して閾値に補正係数を乗じてもよく、その結果、閾値は、数学的に２倍であることに限定されなくてもよい。 Note that the threshold value is twice the absolute value of the difference between the “low level” operating frequency and the “high level” operating frequency. However, the threshold value is multiplied by a correction factor in consideration of the influence of component characteristics and the surrounding environment. As a result, the threshold may not be limited to being mathematically doubled.
判断部３６は例えばマイコンなどで構成され、比較部３５からのデジタル信号に基づいてデータを復調する。なお、復調されたデータを表示する表示部（図示せず）が設けられた構成であってもよい。
The
次に、実施形態１の光伝送システムの動作について図１，６を用いて説明する。ここでは、放電灯１が調光レベル１００％で点灯する場合と、その後、調光レベルを２５％に変更した場合の動作を順に説明する。まず、図１の照明器具２の点灯回路部２２において直流電源２６が交流電源（図示せず）からの交流電流を直流電流に変換し、変換した直流電流をインバータ回路部２８に出力する。一方、制御回路部２１において、調光信号入力部２３が、調光レベル１００％に対応する調光信号（オン・デューティ５％のＰＷＭ信号）を調光制御コントローラ４から入力し、入力した調光信号からオン・デューティを求める。ここではオン・デューティが５％であるから、変換部２５は第２のデータテーブルを用いて「ハイレベル」の動作周波数を５０．０ｋＨｚ、「ローレベル」の周波数を５５．０ｋＨｚと設定する。信号源２０からのデータが変換部２５に入力されていない場合、インバータ回路部２８は、変換部２５で設定された「ハイレベル」の動作周波数５０．０ｋＨｚ及び「ローレベル」の動作周波数５５．０ｋＨｚに基づいて放電灯１に高周波電流を供給し、放電灯１を点灯させる。
Next, the operation of the optical transmission system according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. Here, the operation in the case where the
これに対して、信号源２０から変換部２５に１バイトの２進数「１０１１０１００」からなるデータが入力されると、変換部２５は信号源２０からのデータを、図６（ａ）に示すように、スタートビットを含めて４値ＰＰＭのビット構成に変換し、発振回路部２７を制御してインバータ回路部２８の動作周波数を制御する。ここでは同一データである「スタート＋データ」を１パケットとして繰り返し送信する。図１のインバータ回路部２８が、変換部２５で設定された「ハイレベル」の動作周波数及び「ローレベル」の動作周波数に応じて放電灯１に高周波電流を供給し、この高周波電流に基づいて放電灯１を点灯させる。受信器３は放電灯の光１０を受光し、受光した光１０の周波数の変化量に基づいて、データを復調する。
On the other hand, when data consisting of a 1-byte binary number “10110100” is input from the
その後、調光信号入力部２３が、調光レベル２５％に対応する調光信号（オン・デューティ９５％のＰＷＭ信号）を調光制御コントローラ４から入力した場合、「ハイレベル」の動作周波数及び「ローレベル」の動作周波数は、図６（ｂ）に示すように、７５．０ｋＨｚ、８０．０ｋＨｚとなる。このときの照明器具２の動作は、調光レベル１００％に対応する調光信号を入力したときと同じである。
Thereafter, when the dimming
以上、実施形態１によれば、データの通信を行っているときであっても、データのビットパターンの変化による放電灯１のちらつきを低減することができるとともに、ユーザの要望に応じた調光レベルで放電灯１を調光することができる。また、放電灯の光１０の周波数が変動した場合であっても、「ハイレベル」の動作周波数と「ローレベル」の動作周波数が混同してしまう可能性を低減することができ、受信器３によってデータを確実に復調することができる。さらに、ユーザの要望や用途に応じた調光制御コントローラ４と組み合わせることができる。例えば省エネルギー対応の調光制御コントローラと組み合わせることによって、省エネルギー制御とデータの通信とを両立することができる。また、演出用調光制御コントローラと組み合わせることによって、例えば店舗などでの演出制御とデータの通信とを両立することができる。
As described above, according to the first embodiment, even when data communication is performed, flickering of the
（実施形態２）
本発明の実施形態２に係る光伝送システムの構成について図７，８を用いて説明する。この光伝送システムは、実施形態１の光伝送システム（図１参照）と同様に、照明器具２を備えているが、実施形態１の光伝送システムにはない以下に記載の特徴部分を有する。
(Embodiment 2)
The configuration of the optical transmission system according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. This optical transmission system includes the luminaire 2 as in the optical transmission system according to the first embodiment (see FIG. 1), but has the following characteristic portions that are not included in the optical transmission system according to the first embodiment.
実施形態２の光伝送システムは、実施形態１の受信器３（図１参照）に代えて図７に示すような受信器３ａを備えている。この受信器３ａは、光電変換部３０と、復調部３１ａとを備えている。なお、光電変換部３０は実施形態１の光電変換部と同様のものである。
The optical transmission system of the second embodiment includes a receiver 3a as shown in FIG. 7 instead of the receiver 3 (see FIG. 1) of the first embodiment. The receiver 3a includes a
一方、復調部３１ａは、増幅回路部３２と、アナログ／デジタル変換部３７と、判断部３６ａとを備えている。なお、増幅回路部３２は実施形態１の増幅回路部と同様のものである。
On the other hand, the
アナログ／デジタル変換部３７は、増幅回路部３２で増幅された電気信号をデジタル信号に変換して判断部３６ａに出力するものである。サンプリング周波数は「ローレベル」の動作周波数の２倍より十分に高い値が設定されている。
The analog /
判断部３６ａは移動平均法を用いてデータを平滑化して瞬時的なノイズを除去する。次に、瞬時的なノイズが除去されたデジタル信号から周波数に変換するために周期（周波数の逆数）を求める波形整理処理の前処理として、図８に示す三段階の処理を行う。
The
まず、第１段階として、ノイズ除去した電気信号の波形のピーク値から振幅を求める（図８（ａ）参照）。続いて、第２段階として、振幅の中点を求める（図８（ｂ）参照）。最後に、第３段階として、求めた中点を基線に一致させる（図８（ｃ）参照）。なお、図８は説明のために波形変動を大きく記載しており、図８（ａ）中の●印はピーク値を表し、図８（ｂ）中の●印は中点を表している。 First, as a first step, the amplitude is obtained from the peak value of the waveform of the electric signal from which noise has been removed (see FIG. 8A). Subsequently, as a second stage, the midpoint of the amplitude is obtained (see FIG. 8B). Finally, as the third stage, the obtained midpoint is matched with the base line (see FIG. 8C). Note that FIG. 8 shows waveform fluctuations for the sake of explanation. The mark ● in FIG. 8A represents the peak value, and the mark ● in FIG. 8B represents the midpoint.
判断部３６ａは、隣接する中点距離の２倍が周期であるため、得られた中点距離（図８（ｄ）参照）の変化量の２倍の値と、「ローレベル」の動作周波数の逆数（「ローレベル」の周期）と「ハイレベル」の動作周波数の逆数（「ハイレベル」の周期）との差分（周期の差分）の絶対値を２分の１倍にした閾値とを比較する。
Since the
具体的に説明すると、得られた中点距離の変化量の２倍の値が、上記のように定められる閾値を越えて増加した場合、「ハイレベル」の周期から「ローレベル」の周期に切り替わったものとして、デジタル信号を「ハイレベル」から「ローレベル」に切り替える。一方、得られた中点距離の変化量の２倍の値が上記の閾値を越えて減少した場合、「ローレベル」の周期から「ハイレベル」の周期に切り替わったとして、デジタル信号を「ローレベル」から「ハイレベル」に切り替える。また、得られた中点距離の変化量の２倍の値が上記の閾値に満たない場合、「ハイレベル」と「ローレベル」の間で周期の切り替えがなかったものとして、デジタル信号を「ハイレベル」のときは「ハイレベル」のまま、「ローレベル」のときは「ローレベル」のままとする。その後、判断部３６ａは上記デジタル信号に基づいてデータを復調する。
More specifically, when the value obtained by multiplying the obtained change amount of the midpoint distance exceeds the threshold value determined as described above, the period from the “high level” is changed to the period “low level”. As a result of switching, the digital signal is switched from “high level” to “low level”. On the other hand, if the obtained value of twice the change in the midpoint distance decreases beyond the above threshold, the digital signal is changed to “low level”, assuming that the “low level” period is switched to the “high level” period. Switch from “Level” to “High Level”. Further, when the obtained value of twice the change in the midpoint distance is less than the above threshold value, it is assumed that the cycle has not been switched between “high level” and “low level”. When it is “high level”, it remains “high level”, and when it is “low level”, it remains “low level”. Thereafter, the
なお、閾値を、「ローレベル」の周波数の逆数である周期と「ハイレベル」の周波数の逆数である周期との差分の２分の１の絶対値としたが、部品特性や周辺環境による影響を考慮して閾値に補正係数を乗じてもよく、その結果、閾値は、数学的に２倍であることに限定されなくてもよい。 The threshold value is an absolute value that is half the difference between the cycle that is the reciprocal of the “low level” frequency and the cycle that is the reciprocal of the “high level” frequency. May be multiplied by a correction factor, so that the threshold may not be limited to being mathematically doubled.
また、隣接する中点距離同士を比較しても明確な変化を検出できない可能性があるため、所定周期（例えば１０周期）分のデータを記憶して所定周期の中点距離の和を用いてもよい。所定周期が何周期分になるかは動作周波数の変化に必要な時間から設定すればよい。 In addition, since there is a possibility that a clear change cannot be detected even if adjacent midpoint distances are compared, data for a predetermined cycle (for example, 10 cycles) is stored and the sum of the midpoint distances of the predetermined cycle is used. Also good. The number of predetermined cycles may be set from the time required for changing the operating frequency.
なお、受信器３ａは上記以外の点において実施形態１の受信器３（図１参照）と同様である。
The receiver 3a is the same as the
以上、実施形態２によれば、実施形態１と同様に、データの通信を行っているときであっても、データのビットパターンの変化による放電灯１（図１参照）のちらつきを低減することができるとともに、ユーザの要望に応じた調光レベルで放電灯１を調光することができる。
As described above, according to the second embodiment, as in the first embodiment, even when data communication is performed, flickering of the discharge lamp 1 (see FIG. 1) due to a change in the data bit pattern can be reduced. The
また、放電灯の光１０（図１参照）の周波数が変動した場合であっても、「ハイレベル」の動作周波数と「ローレベル」の動作周波数が混同してしまう可能性を低減することができ、受信器３ａによってデータを確実に復調することができる。 Further, even when the frequency of the light 10 (see FIG. 1) of the discharge lamp fluctuates, the possibility that the “high level” operating frequency and the “low level” operating frequency are confused can be reduced. The data can be reliably demodulated by the receiver 3a.
なお、実施形態１又は２の変形例として、照明器具２が明るさセンサを備え、照度を一定にする制御を行ったり、２４時間タイマを備えて調光制御を行ったりしてもよい。また、上記のような制御を行う場合、放電灯の光１０を急激に変化させるとユーザが違和感をもつのを防止するために、放電灯の光１０を徐々に変化させてもよい（フェードイン、フェードアウト）。この場合、調光制御コントローラ４から調光信号入力部２３に調光信号が一定の変化幅で入力される。
As a modification of the first or second embodiment, the luminaire 2 may include a brightness sensor to perform control to make the illuminance constant, or may include a 24-hour timer to perform dimming control. Further, when the above control is performed, the
１ 放電灯
１０ 光
２ 照明器具
２０ 信号源
２１ 制御回路部
２２ 点灯回路部
２３ 調光信号入力部
２４ データ保持部
２５ 変換部
２７ 発振回路部
２８ インバータ回路部
３，３ａ 受信器
４ 調光制御コントローラ
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記データを作成する信号源と、
前記放電灯の調光レベルを設定するための調光信号が入力される調光信号入力手段と、
前記データが取り得るビットパターンごとに、２値レベルの組み合わせからなる変換パターンを、一方のレベルと他方のレベルとの比率が当該すべての変換パターンで等しくなるように対応付けている第１のデータテーブルを保持するとともに、前記調光信号ごとに、前記２値レベルのそれぞれに対応する動作周波数を、一方のレベルの動作周波数と他方のレベルの動作周波数との差分が当該すべての２値レベルで一定になるように対応付けている第２のデータテーブルを保持する保持手段と、
前記第２のデータテーブルを用いて、前記調光信号入力手段で入力された前記調光信号から前記２値レベルのそれぞれの前記動作周波数を設定し、前記信号源から前記データが入力されると、前記第１のデータテーブルを用いて、当該入力されたデータを前記ビットパターンごとに前記変換パターンに順次変換する変換手段と、
前記変換手段からの前記変換パターンを構成する前記２値レベルの前記動作周波数に基づいて前記放電灯への供給電力の周波数を変動して当該放電灯を調光する点灯回路と
を有する照明器具を備えるとともに、
前記放電灯の光を受光し、受光した前記放電灯の光から前記２値レベルの周波数間の相対値を検出して前記データを復調する受信器を備える
ことを特徴とする光伝送システム。 An optical transmission system for communicating data by modulating the frequency of light of a discharge lamp,
A signal source for generating the data;
A dimming signal input means for inputting a dimming signal for setting the dimming level of the discharge lamp;
First data in which a conversion pattern composed of a combination of binary levels is associated with each bit pattern that can be taken by the data so that the ratio between one level and the other level is equal in all the conversion patterns A table, and for each dimming signal, the operating frequency corresponding to each of the binary levels is the difference between the operating frequency of one level and the operating frequency of the other level at all the binary levels. Holding means for holding a second data table associated so as to be constant;
When the second data table is used to set the operating frequency of each of the binary levels from the dimming signal input by the dimming signal input means, and the data is input from the signal source Conversion means for sequentially converting the input data into the conversion pattern for each bit pattern using the first data table;
A lighting apparatus comprising: a lighting circuit for dimming the discharge lamp by changing a frequency of power supplied to the discharge lamp based on the operation frequency of the binary level constituting the conversion pattern from the conversion means. As well as
An optical transmission system comprising: a receiver that receives light from the discharge lamp, detects a relative value between the binary level frequencies from the received light from the discharge lamp, and demodulates the data.
前記調光制御コントローラから前記調光信号入力手段に前記調光信号が入力される
ことを特徴とする請求項１又は２記載の光伝送システム。 The dimming signal input means is connected to a dimming controller that sets the dimming level and creates a dimming signal based on the set dimming level.
The optical transmission system according to claim 1, wherein the dimming signal is input from the dimming controller to the dimming signal input unit.
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