JP4660818B2 - 照明システム - Google Patents

Description

本発明は、照明器具と光通信用照明器具とが設置された空間において、光通信の通信範囲を利用者に識別可能に視認させる光通信範囲識別方法に関するものである。

光無線通信技術により、例えば照明光を利用して無線通信を行うことが可能であり、現在、建物空間内での利用が期待されている（非特許文献１参照）。

ところで、建物空間内で照明による光無線通信を実現するにあたり、光通信で情報を発信する機能を備えた光通信用照明器具を、照明を行うだけの照明器具と混在させて設置する状況が想定される。

ただし、このような状況では、光通信用照明器具から発せられた光と照明器具から発せられた光とが混ざるので、光通信用照明器具からの光がどこまで届いているのか、つまり光通信の通信範囲を利用者に視認させることが望ましい。具体的には、光通信用照明器具から発せられた光の照射範囲と照明器具から発せられた光の照射範囲とを利用者が視覚的に区別できるようにすることが望ましい。

そこで、光の色温度の違いや光の光量の強弱で光通信の通信範囲を利用者に視認させる方法が考えられる。これにより、光通信の通信範囲を利用者に視認させることができるのは勿論、同時に、建築空間の雰囲気や利用者の視環境も変えることができる。具体的には、光の色温度の差を大きくすれば、緊張や弛緩といった利用者の心理に影響を与えることができ、また、光の照度の差を大きくすれば、利用者の視力に影響を与えることができる。

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しかしながら、建築空間の雰囲気や利用者の視環境を変えずに光通信の通信範囲を利用者に視認させたい場合、上述した方法では、それを実現することはできなかった、という問題点があった。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、照明器具と光通信用照明器具とが設置された空間において、建築空間の雰囲気や利用者の視環境を変えることなく光通信の通信範囲を利用者に識別可能に視認させることができる光通信範囲識別方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明にかかる光通信範囲識別方法は、照明器具と、光通信で情報を発信する機能を備えた照明器具である光通信用照明器具とが設置された空間において、光通信の通信範囲を利用者に識別可能に視認させる光通信範囲識別方法であって、前記光通信用照明器具に取り付けられた光源である通信用光源から発せられた光に反応して蛍光を発する蛍光物質を、前記利用者の身体の所定の部分、前記利用者が携帯する物および所定の場所のうち少なくとも１つに塗布することを特徴とする。

また、本発明にかかる光通信範囲識別方法は、上記発明において、前記通信用光源および前記照明器具に取り付けられた光源である照明光源において、前記通信用光源の分光強度分布である通信分光強度分布における光強度と前記照明光源の分光強度分布である照明分光強度分布における光強度との差の値のうち少なくとも１つは所定値以上であり、前記蛍光物質は、前記所定値以上である値を算出した際の光強度に対応する波長を含む波長領域のうち、前記通信分光強度分布におけるその波長領域内の光強度の積算値と前記照明分光強度分布における当該その波長領域内の光強度の積算値との差の値が最大となる波長領域内の光に反応して蛍光を発するものであることを特徴とする。

また、本発明にかかる光通信範囲識別方法は、上記発明において、前記物は、前記光通信用照明器具から発信された情報を受信する機能を備えた携帯端末であることを特徴とする。

本発明によれば、照明器具と、光通信で情報を発信する機能を備えた照明器具である光通信用照明器具とが設置された空間において、光通信の通信範囲を利用者に識別可能に視認させるにあたって、光通信用照明器具に取り付けられた光源である通信用光源から発せられた光に反応して蛍光を発する蛍光物質を、利用者の身体の所定の部分、利用者が携帯する物および所定の場所のうち少なくとも１つに塗布するので、照明器具と光通信用照明器具とが設置された空間において、建築空間の雰囲気や利用者の視環境を変えることなく光通信の通信範囲を利用者に識別可能に視認させることができるという効果を奏する。具体的には、空間内で、利用者は、蛍光物質を塗った手を照明にかざし、手が発光しているかを確認するだけで、光通信の通信範囲を知ることができる。また、空間内で、利用者は、予め渡された蛍光物質が塗られた紙を照明にかざし、紙が発光しているかを確認するだけで、光通信の通信範囲を知ることができる。また、空間内の室内構成要素（具体的には床面（床材）や内装材、什器など）に蛍光物質を予め塗っておけば、利用者は、床面（床材）や内装材、什器などが発光しているかを確認するだけで、光通信の通信範囲を知ることができる。

また、本発明によれば、通信用光源および照明器具に取り付けられた光源である照明光源において、通信用光源の分光強度分布である通信分光強度分布における光強度と照明光源の分光強度分布である照明分光強度分布における光強度との差の値（具体的には、通信分光強度分布における光強度から照明分光強度分布における光強度を減算した値）のうち少なくとも１つは所定値以上であり、蛍光物質は、所定値以上である値を算出した際の光強度に対応する波長を含む波長領域のうち、通信分光強度分布におけるその波長領域内の光強度の積算値と照明分光強度分布における当該その波長領域内の光強度の積算値との差の値（具体的には、通信分光強度分布におけるその波長領域内の光強度の積算値から照明分光強度分布における当該その波長領域内の光強度の積算値を減算した値）が最大となる波長領域内の光に反応して蛍光を発するものであるので、光通信の通信範囲をより一層識別し易くすることができるという効果を奏する。

また、本発明によれば、物は、光通信用照明器具から発信された情報を受信する機能を備えた携帯端末であるので、利用者は、蛍光物質が塗られた携帯端末が発光しているかを確認するだけで、光通信の通信範囲を知ることができるという効果を奏する。

以下に、本発明にかかる光通信範囲識別方法の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、本明細書において、「光」とは、電磁波であり、可視光を含むすべての光（例えば、ラジオ波やマイクロ波、赤外線、紫外線、Ｘ線、ガンマ線など）を意味する。換言すると、「光」には、人間が眼で色として認識できる波長域の電磁波である可視光だけでなく、人間が眼で色として認識できない波長域の電磁波も含まれる。

まず、一般の照明器具である照明器具１０２と、可視光通信で情報を発信する機能を備えた照明器具である光通信用照明器具１００とが設置された空間について、図１および図２を参照して説明する。図１および図２は照明器具１０２と光通信用照明器具１００とが設置された空間の一例を示す図である。図１および図２に示すように、本実施例における空間は建物内の空間であり、３台の照明器具１０２と１台の光通信用照明器具１００とが天井に設置されている。なお、光通信用照明器具１００および照明器具１０２の設置台数はこれに限定しない。また、図１および図２では、光通信用照明器具１００から発せられた光と照明器具１０２から発せられた光とを視覚的に区別できるように、光通信用照明器具１００から発せられた光の照射範囲（光通信の通信エリア）を、照明器具１０２から発せられた光の照射範囲を示す色とは異なる色と模様との組み合わせで示している。しかし、実際の空間では、光通信用照明器具１００から発せられた光と照明器具１０２から発せられた光とは視覚的に区別できなくてもよい。

つぎに、光通信用照明器具１００を含む光通信照明システムの構成について図３を参照して説明する。図３は光通信用照明器具１００を含む光通信照明システムの構成の一例を示す図である。図３に示すように、光通信照明システムは光通信用照明器具１００と受信器１０４とで構成されている。光通信用照明器具１００は発光部１００ａと変調部１００ｂと記憶部１００ｃとを備えている。発光部１００ａは、可視光を発する可視光通信用の光源（通信用光源）であり、可視光で照明を行う。ここで、発光部１００ａおよび照明器具１０２に取り付ける照明光源として、発光部１００ａの分光強度分布（通信分光強度分布）における光強度から照明光源の分光強度分布（照明分光強度分布）における光強度を減算した値のうち少なくとも１つが所定値Ａ（当該Ａは、通信分光強度分布と照明分光強度分布とに基づいて決定された値である。）以上であるものを用いてもよい。また、後述する蛍光物質が吸収する短波長成分を含む光源を通信用光源として用い、その波長成分を少量しか含まない光源を照明光源として用いてもよい。なお、「少量」とは両光源の分光強度分布（後述する図４参照）の特定の波長領域内での光強度の積算値により相対的に決定されるものである。変調部１００ｂは発光部１００ａ（通信用光源）を変調して可視光通信で情報を発信する。記憶部１００ｃは可視光通信で発信する情報を記憶する。受信器１０４は光通信用照明器具１００から発信された情報を受信する機能を備えた携帯端末である。なお、本実施例では、受信器１０４に、後述する蛍光物質が塗られている。

つぎに、光通信の通信範囲を利用者に識別可能に視認させるために用いる本発明の特徴である蛍光物質について図４から図６を参照して説明する。蛍光物質（具体的には蛍光塗料や蛍光材料や蛍光体など）は通信用光源から発せられた光に反応して蛍光を発する。具体的には、蛍光物質は、通信用光源に含まれており且つ照明光源に少量しか含まれていない短波長成分を可視波長域へ励起するものである。なお、「少量」とは両光源の分光強度分布（図４参照）の特定の波長領域内での光強度の積算値により相対的に決定されるものである。

ここで、通信用光源および照明光源として、通信用光源の分光強度分布（通信分光強度分布）における光強度から照明光源の分光強度分布（照明分光強度分布）における光強度を減算した値のうち少なくとも１つが所定値Ａ以上であるものを用いた場合、蛍光物質として、所定値Ａ以上である値を算出した際の光強度に対応する波長を含む波長領域のうち、通信分光強度分布におけるその波長領域内の光強度の積算値から照明分光強度分布における当該その波長領域内の光強度の積算値を減算した値が最大または所定値Ｂ（当該Ｂは、通信分光強度分布と照明分光強度分布とに基づいて決定された値である。）以上となる波長領域内の光に反応して蛍光を発するものを用いてもよい。具体的には、照明光源の波長分布が図４のａに示すものであり且つ通信用光源の波長分布が図４のｂに示すものである場合、蛍光物質として図４のｃに示す波長分布のものを用いてもよい。また、具体的には、蛍光物質として、図５に示す化学構造を有し紫外線を当てると緑色の光を放つ特徴を持つ色素であるフルオレセイン（ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｉｎ）や、図６に示す化学構造を有する蛍光染料であるスチルベン系蛍光漂白剤を用いてもよい。

そして、光通信の通信範囲を利用者に識別可能に視認させるために、上述した蛍光物質を、利用者の身体の所定の部分、利用者が携帯する物、所定の場所などに塗布する。具体的には、利用者の手や腕に蛍光物質を塗ってもよい。また、蛍光物質が塗られた紙を利用者に携帯させてもよい。また、空間内の室内構成要素（具体的には床面（床材）や内装材、什器など）に蛍光物質を塗ってもよい。ここで、本実施例では、蛍光物質を受信器１０４に予め塗布しているので、図３に示すように、受信器１０４は、光通信範囲内でのみ発光し、光通信範囲外では発光しない。

以上、説明したように、本実施例によれば、照明器具１０２と光通信用照明器具１００とが設置された空間において、光通信の通信範囲を利用者に識別可能に視認させるにあたって、通信用光源から発せられた光に反応して蛍光を発する蛍光物質を、利用者の身体の所定の部分、利用者が携帯する物および所定の場所のうち少なくとも１つに塗布する（練りこむ、貼り付ける）ので、照明器具１０２と光通信用照明器具１００とが設置された空間において、建築空間の雰囲気や利用者の視環境を変えることなく光通信の通信範囲を利用者に識別可能に視認させることができる。具体的には、空間内で、利用者は、蛍光物質を塗った手を照明にかざし、手が発光しているかを確認するだけで、光通信の通信範囲を知ることができる。換言すると、利用者の手に蛍光物質を予め塗っておき、利用者がその手を照明にかざせば、通信用照明器具の下でのみ利用者の手が発光するので、利用者は、手が発光しているかを確認するだけで、光通信の通信範囲を知ることができる。また、空間内で、利用者は、予め渡された蛍光物質が塗られた紙を照明にかざし、紙が発光しているかを確認するだけで、光通信の通信範囲を知ることができる。換言すると、蛍光物質を塗った紙を利用者に予め渡しておき、利用者がその紙を照明にかざせば、通信用照明器具の下でのみ紙が発光するので、利用者は、紙が発光しているかを確認するだけで、光通信の通信範囲を知ることができる。また、空間内の室内構成要素（具体的には床面（床材）や内装材、什器など）に蛍光物質を予め塗っておけば、通信用照明器具の下の床面（床材）や内装材、什器などが特定の色や輝度で発光するので、利用者は、床面（床材）や内装材、什器などが発光しているかを確認するだけで、光通信の通信範囲を知ることができる。

ここで、光通信用照明器具が空間内の通常の照明器具と混ざって設置されている場合、例えば利用者が天井を見上げて光通信用照明器具を視覚的に判別することで、利用者が光通信用照明器具を確認する状況が考えられる。しかし、そのような状況は稀であり、さらに普通の利用者はどの照明器具が光通信用のものであるかをその外観から判別することは困難である。そして、仮に利用者が光通信用照明器具を確認することができたとしても、利用者の手元では光通信用照明器具から発せられた光が例えばその隣の通常の照明器具から発せられた光と混ざってしまうので、利用者は光通信用照明器具から発せられた光がどこまで届いているのかを知ることが困難である。つまり、利用者にとって、光通信の通信範囲（情報の受信エリア）を知ることが困難である。そこで、本発明を実施すれば、通常の照明器具と光通信用照明器具とが設置された空間において、利用者は光通信の通信範囲を容易に知ることができ、利用者の混乱を防ぐことができる。しかも、本発明を実施しても建築空間の雰囲気や利用者の視環境が変わることはないので、光通信を実現する際、本発明を手軽に導入することができる。また、本発明は通信技術に依存しない方法であるので、通信時間の遅れが生じず、高速移動中でも利用可能である。また、光通信用照明器具の位置が頻繁に変更されるような場所で本発明を適用しても通信エリアを説明する案内表示などを変更する作業は不要であるので、このような場所でも本発明を手軽に導入することができる。

また、本実施例によれば、通信用光源および照明光源において、通信分光強度分布における光強度から照明分光強度分布における光強度を減算した値のうち少なくとも１つは所定値Ａ以上であり、蛍光物質は、所定値Ａ以上である値を算出した際の光強度に対応する波長を含む波長領域のうち、通信分光強度分布におけるその波長領域内の光強度の積算値から照明分光強度分布における当該その波長領域内の光強度の積算値を減算した値が最大または所定値Ｂ以上となる波長領域内の光に反応して蛍光を発するものであるので、光通信の通信範囲をより一層識別し易くすることができる。

また、本実施例によれば、物は、光通信用照明器具１００から発信された情報を受信する機能を備えた携帯端末であるので、利用者は、蛍光物質が塗られた携帯端末が発光しているかを確認するだけで、光通信の通信範囲を知ることができる。換言すると、蛍光物質が塗られた専用の携帯端末を利用者に予め渡しておき、利用者は当該携帯端末を光に当たるように持っていれば、通信用照明器具の下でのみ携帯端末が発光するので、利用者は、携帯端末が発光しているかを確認するだけで、光通信の通信範囲を知ることができる。

以上のように、本発明にかかる光通信範囲識別方法は、建築空間の雰囲気や利用者の視環境を変えることなく光通信の通信範囲を利用者に識別可能に視認させることができ、特に建築空間において可視光通信を実施する場合に好適である。

照明器具１０２と光通信用照明器具１００とが設置された空間の一例を示す図である。 照明器具１０２と光通信用照明器具１００とが設置された空間の一例を示す図である。 光通信用照明器具１００を含む光通信照明システムの構成の一例を示す図である。 照明光源、通信用光源および蛍光物質の波長分布の一例をそれぞれグラフで示す図である。 フルオレセイン（ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｉｎ）の化学構造を示す図である。 スチルベン系蛍光漂白剤の化学構造を示す図である。

符号の説明

１００ 光通信用照明器具
１００ａ 発光部（通信用光源）
１００ｂ 変調部
１００ｃ 記憶部
１０２ 照明器具
１０４ 受信器（携帯端末）

Claims (1)

1. 照明器具と、
   照明用の光源が発する光を用いた光通信によって情報を送信する光通信用照明器具と、
   前記光通信用照明器具が発する光に反応して蛍光を発する発光物質を塗布し、前記光通信用照明器具が発する光の照射範囲に配置可能な物と、
   を備え、
   前記光通信用照明器具が発する光は、前記照明器具が発する光と比して、短波長成分の光強度が強い分光強度分布を有し、
   前記発光物質は、前記短波長成分の光に反応することを特徴とする照明システム。

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