JP2008193672A - 情報出力装置、情報出力方法、及び、プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】撮像画像領域が大きくても、扱うデータの処理量を少なくでき、ひいてはデータ転送量を上げることができる情報出力装置、情報出力方法、及び、プログラムを提供する。
【解決手段】受光ユニット４０は、撮像部４５の読み出し領域範囲やタイミングジェネレータを初期化した後、撮像部４５からのフレーム画像をキャプチャ画像フレームバッファ４６に取り込み、バッファポインタｎで指定されたプレーンに格納し、バッファポインタを更新する。そして、バッファポインタが最大値になると、信号検出＆ビット取り出し処理を行い、ビットデータが１バイトバッファリングされると、表示バッファ４７の画像を液晶ディスプレイ４４に転送し表示する。この際、信号検出処理で検出信号が無かった場合は、次の読み出し領域範囲の処理に切り換え（ステップＳ３２）、その読み出し領域範囲について、同様の処理を繰り返す。
【選択図】 図２１

Description

本発明は、たとえば、店頭における商品説明、博物館や展覧会における展示品説明、建築物等のランドマーク表示、広告表示、遊園地等の遊戯施設混雑状態表示など、様々な用途に利用できる情報出力装置、情報出力方法、及び、プログラムに関する。

従来から、商品や展示品などに関する情報の提示、あるいは、建築物等のランドマーク表示、広告表示、遊園地等の遊戯施設混雑状態表示などは、もっぱら、紙、垂れ幕、看板またはプレートなど（以下、便宜的に「情報提示物」という。）の上に書かれた文字情報の形で行われていた。

しかし、このような文字主体の情報提示は、（１）情報提示対象物の数が多い場合、看板等の情報提示物の数も多くなり、肝心の対象物が目立たなくなるうえ、情報提示物と情報提示対象物との対応関係が把握しにくく、誤った情報理解、例えば、商品Ａの情報を商品Ｂの情報と誤解してしまうことがある。（２）また、情報提示物の上に書かれた文字情報は、通常の視力を有する人であれば誰でも読み取ることができるため、特定の人だけを対象とした限定的情報（例えば、商品の仕入価格や最大値引率等）を提示する場合は、符牒化して書込むなどの保全策を講じるが、あまり複雑な符牒化は使い勝手が悪いことから簡単なものにせざるを得ず、情報の保全効果が低下して容易に読み取られるおそれがある。

そこで、本件発明者らは、先に、光空間伝送による情報伝送を利用することによって、情報提示対象品とその提示情報との対応関係を明確にして情報把握の誤解をなくすことができる撮像装置を提案している（下記特許文献１参照）。

この提案では、撮像手段と、前記撮像手段によって撮像された画像を時系列的に記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された画像から特定の画像領域を切り出す切り出し手段と、前記切り出し手段によって切り出された画像領域の時系列的な輝度変化から情報を抽出する抽出手段と、前記抽出手段によって抽出された情報を前記撮影画像に重畳して表示する表示手段とを備えたことを特徴とするものであり、紙、垂れ幕、看板またはプレート等の情報提示物（商品等）とその情報の対応関係を情報提示装置で目視確認できるため、誤った情報理解、例えば、商品Ａの情報を商品Ｂの情報と誤解することがないというものである。
特願２０００−０５６２６０号（特開２００１−２４５２５３）

ところで、上記提案は、撮像画像を時系列的に記憶して、その記憶画像の中から特定の画像領域を切り出し、切り出された画像領域の時系列的な輝度変化から情報を抽出して、その抽出情報を前記撮影画像に重畳表示するというものであるが、たとえば、似たような輝度変化パターンを持つ外乱光が近くにあった場合に情報の抽出が正しく行われないという問題点があり、この点において改善の余地があった。
また、画像領域を切り出す際、撮像画像全領域から特定の画像領域を抽出使用とする場合、非常に時間がかかるという問題もあった。
したがって、本発明が解決しようとする課題は、撮像画像領域が大きくても、扱うデータの処理量を少なくでき、ひいてはデータ転送量を上げることができる情報出力装置、情報出力方法、及び、プログラムを提供することにある。

請求項１記載の発明は、撮像手段と、この撮像手段によって順次撮像される画像を部分的に読み出す読出手段と、この読出手段によって読み出された領域が時系列的に輝度変化する領域か否かを判定する判定手段と、この判定手段により前記領域が時系列的に輝度変化する領域であると判定すると、前記領域の時系列的に輝度変化に基づく情報を出力する情報出力手段とを備えたことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、上記請求項１記載の発明において、前記撮像手段の撮像領域を複数に分割する分割手段を更に備え、前記判定手段は、前記分割手段によって分割された複数の撮像領域夫々について、この領域が時系列的に輝度変化する領域か否かを判定することを特徴とする。

請求項３記載の発明は、上記請求項２記載の発明において、前記分割手段によって分割される撮像領域の大きさを、任意に変更する変更手段をさらに備えることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、上記請求項１記載の発明において、前記読出手段は、順次撮像される画像を所定ドットおきに間引くことにより部分的に読み出すことを特徴とする。

請求項５記載の発明は、上記請求項４記載の発明において、前記読出手段によって間引かれる条件は複数種用意され、前記読出手段は、前記判定手段が時系列的に輝度変化する領域であると判定するまで、前記条件を更新させて順次撮像される画像を間引くことを特徴とする。

請求項６記載の発明は、上記請求項１乃至５の何れかに記載の発明において、前記撮像手段によって撮像された領域を表示する表示手段と、この表示手段に表示された領域のうち、前記判定手段によって時系列的に輝度変化する領域であると判定された領域を選択する領域選択手段と、この領域選択手段によって選択された領域について前記情報出力手段による情報の出力を指示する指示手段と、をさらに備えたことを特徴とする。

請求項７記載の発明は、撮像部にて順次撮像される画像を部分的に読み出す読出ステップと、この読出ステップにて読み出された領域が時系列的に輝度変化する領域か否かを判定する判定ステップと、この判定ステップにて前記領域が時系列的に輝度変化する領域であると判定すると、前記領域の時系列的に輝度変化に基づく情報を出力する情報出力ステップと、からなることを特徴とする。

請求項８記載の発明は、撮像部を備える情報出力ユニットが備えるコンピュータを、前記撮像部にて順次撮像される画像を部分的に読み出す読出手段、この読出手段によって読み出された領域が時系列的に輝度変化する領域か否かを判定する判定手段、この判定手段によって前記領域が時系列的に輝度変化する領域であると判定すると、前記領域の時系列的に輝度変化に基づく情報を出力する情報出力手段、として機能させることを特徴とする。

本発明によれば、撮像画像領域が大きくても、扱うデータの処理量を少なくでき、ひいてはデータ転送量を上げることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。まず、本実施の形態における光通信方式及び光通信装置は、発光ユニットと受光ユニットの組み合わせを基本構成とする。発光ユニットは、商品や展示品、建築物等のランドマーク、広告看板、遊戯施設混などの情報提示対象物に取り付けられ、また、受光ユニットは、それらの情報提示対象物を目視する人物（以下「使用者」という。）によって携行される。発光ユニットの数は情報提示対象物の数に対応し、受光ユニットの数は使用者数に対応する。

（概念説明）
まず、始めに本発明の実施の形態（後述の第１〜第４の実施の形態）に共通の概念を説明する。
図１は、発光ユニット１の概念構成図である。発光ユニット１は、論理判定部２、第１パターン系列発生部３、第２パターン系列発生部４及び駆動部５を含む電子回路部６と、その電子回路部６に直流電源ＥＶを供給するバッテリ７と、発光部８とからなる。

論理判定部２は、ディジタル化され、論理信号０、論理信号１からなる二値化された任意の送信情報ＴＸを１ビットずつ取り込み、そのビットを判定して、論理信号１であれば第１パターン系列発生部３に対してパターン発生指令Ｃ１を出力し、論理信号０であれば第２パターン系列発生部４に対してパターン発生指令Ｃ０を出力する。

第１パターン系列発生部３、及び、第２パターン系列発生部４はそれぞれ論理判定部２からパターン発生指令Ｃ０／Ｃ１が出力されたときに、互いに相関度の低い特定のビットパターン系列（第１パターン系列ＳＡ、第２パターン系列ＳＢ）を発生する。

駆動部５は第１パターン系列発生部３、及び、第２パターン系列発生部４で発生した第１、及び第２パターン系列（ＳＡ／ＳＢ）を用いて直流電圧ＥＶを変調し、その変調電圧ｍＥＶで発光部８を駆動する。発光部８は変調電圧ｍＥＶ（ＯＮ区間）で発光し、０Ｖ（ＯＦＦ区間）で消灯するという時系列的な輝度変化パターンを持つ光Ｐを発射する。

図２（ａ）は、第１および第２のパターン系列（ＳＡ／ＳＢ）の一例を示す図である。この図において、たとえば、任意の送信情報ＴＸを「０１０１１０００・・・・」というビット列とした場合、前記ＴＸの
ｉビット＝０
ｉ＋１ビット＝１
ｉ＋２ビット＝０
ｉ＋３ビット＝１
ｉ＋４ビット＝１
ｉ＋５ビット＝０
ｉ＋６ビット＝０
ｉ＋７ビット＝０
となるので、論理判定部２は、
ｉビット＝Ｃ０
ｉ＋１ビット＝Ｃ１
ｉ＋２ビット＝Ｃ０
ｉ＋３ビット＝Ｃ１
ｉ＋４ビット＝Ｃ１
ｉ＋５ビット＝Ｃ０
ｉ＋６ビット＝Ｃ０
ｉ＋７ビット＝Ｃ０
というようにＣ０、Ｃ１を順次出力する。

したがって、これらＣ１、Ｃ０が入力された第１パターン系列発生部３、及び、第２のパターン系列発生部４では、対応する第１パターン系列ＳＡ、第２パターン系列を生成し出力する。そして駆動部５では順次入力されたＳＡ、ＳＢに対応して、ｍＥＶを出力するので、結果として、送信情報ＴＸは、ＳＢ、ＳＡ、ＳＢ、ＳＡ、ＳＡ、ＳＢ、ＳＢ、ＳＢ・・・・の時系列的な輝度変化パターンを持つ光Ｐとして発光部８より出力されることになる。

なお、概念説明において、第１パターン系列ＳＡ、及び、第２パターン系列ＳＢは、後述の受光ユニット２０（図３参照）側おいて、ノイズとなる外乱光の輝度変化パターンと異なるように設定しなければならない。しかも、これらのパターン系列においては「１」（点灯）と「０」（消灯）の数に大きな差がなく、しかも非同期の疑似乱数パターンのように規則性のないものであることが重要である。

また、概念説明において、第１パターン系列ＳＡ、及び、第２パターン系列ＳＢのビット数は“５”としているが、これに限定されることはない。例えば、ビット数を増やせば外乱光の輝度変化との区別を付けやすくなるが、その反面、伝送効率を損なう。したがって、外乱光の排除を重視するか、送信情報ＴＸの伝送効率を重視するかで、ビット数を柔軟に設定できるようにしてもよい。

さらに、概念説明において、第１パターン系列ＳＡ、及び、第２パターン系列において、一方のパターン系列から他方のパターン系列を生成することも可能となるようにしてもよい。この場合、たとえば、図２（ｂ）に示すように、第２パターン系列ＳＢを非反転バッファ９と反転バッファ１０に通すことにより、第１パターン系列ＳＡ、及び、第２パターン系列を発生させることができる。すなわち、図１において、第１パターン系列発生部３、第２パターン系列発生部４を一つの構成とすることができる。

図３は、受光ユニット２０の概念構成図である。受光ユニット２０は、受光部２１、パターン系列判定部２２、論理信号１発生部２３、及び、論理信号０発生部２４からなる。受光部２１は外部光を電気信号に変換するものであり、特に発光ユニット１（図１参照）から出力された光Ｐを受光して、その光ＰのＯＮ（点灯）区間とＯＦＦ（消灯）区間とを判別することにより論理判定を行い、これに基づくディジタル信号ＰＤを発生する。

パターン系列判定部２２は、２つの基準パターン系列（ＳＡｒ／ＳＢｒ）を記憶し、ディジタル信号ＰＤのビット配列に含まれる二つのパターン系列（ＳＡ／ＳＢ）と基準パターン系列（ＳＡｒ／ＳＢｒ）とを比較し、ディジタル信号ＰＤのビット配列にＳＡｒのパターンが含まれている場合は、その区間の間、第１パターン系列判定信号Ｃａを出力する一方、ディジタル信号ＰＤのビット配列にＳＢｒのパターンが含まれている場合は、その区間の間、第２パターン系列判定信号Ｃｂを出力する。

論理信号１発生部２３、及び、論理信号０発生部２４は上記パターン系列判定部２２から第１パターン系列判定信号Ｃａが出力している間、論理信号１を発生し、パターン系列判定部２２から第２パターン系列判定信号Ｃｂが出力している間、論理信号０を発生して、それらの論理信号を時系列的に出力することにより、時系列的に受光した光Ｐに基づく受信情報ＲＸを再生する。

つまり、このような構成によれば、発光ユニット１に、「０１０１１０００」のビット列を持つ送信情報ＴＸを与えた場合、論理判定部２は送信情報ＴＸの各ビットを一つずつ読み込み、その論理を判定し、論理信号１であれば第１パターン系列発生部３に対してパターン発生指令Ｃ１を出力し、一方、論理信号０であれば第２パターン系列発生部４に対してパターン発生指令Ｃ０を出力する。

次に、第１パターン系列発生部３、及び、第２パターン系列発生部４はそれぞれ論理判定部２からパターン発生指令Ｃ１／Ｃ０が出されたときに対応する第１パターン系列ＳＡ、第２パターン系列ＳＢを順次生成し出力する。

そして、このように出力された第１パターン系列ＳＡ、第２パターン系列ＳＢにしたがって、駆動部５では駆動信号ｍＥＶを出力させ、発光部８からは、時系列的な輝度変化を持つ光Ｐが出力される。

一方、受光ユニット２０の受光部２１により、発光ユニット１からの光Ｐを時系列的に受光すると、受光部２１からは、上記の時系列的な輝度変化に基づくディジタル信号ＰＤが出力され、パターン系列判定部２２において、このＰＤについて基準パターン系列（ＳＡｒ／ＳＢｒ）と順次比較される。

そして、パターン系列判定部２２ではＳＡｒ、ＳＢｒのそれぞれの一致／不一致を比較判定し各判定結果ごとに第１パターン系列判定信号Ｃａ、第２パターン系列判定信号Ｃｂを出力する。

論理信号１発生部２３、及び、論理信号２発生部２４は、パターン系列判定部２２による判定結果に基づいて、論理信号１、論理信号０を発生し、最終的に、送信情報ＴＸと同一のビット列（「０１０１１０００」）を有する情報ＲＸを再生する。

（第１の実施の形態）
次に、本発明を適用した第１の実施の形態を具体的に説明する。図４は、第１の実施の形態における発光ユニット及び受光ユニットを示す図であり（ａ）は発光ユニット３０の正面斜視図、（ｂ）は受光ユニット４０の正面斜視図、（ｃ）は受光ユニット４０の背面斜視図である。発光ユニット３０は適当な形状の外箱（望ましくは屋外設置に適した防滴構造の外箱）３
１に発光窓３２を取り付けて構成されている。また、受光ユニット４０は手持ちに適した形状のボディ４１に光学レンズ部４２、シャッターキー４３及び液晶ディスプレイ４４などを取り付けて構成された、ディジタルカメラ等の撮像装置である。

図５は、発光ユニット３０及び受光ユニット４０の電気的な内部構成図である。この図において、発光ユニット３０は送出データメモリ３３、パターンデータメモリ３４、タイミングジェネレータ３５、ＣＰＵ３６、発光部３７及び発光窓３２を有して構成されている。また、受光ユニット４０は光学レンズ部４２、シャッターキー４３、撮像部４５、キャプチャ画像バッファ４６、表示バッファ４７、液晶ディスプレイ４４、タイミングジェネレータ４８、ＣＰＵ４９、パターンデータメモリ５０、基準画像バッファ５１、フレーム時系列バッファ５２、相関度評価画像バッファ５３、二値化等作業用バッファ５４及びデータリストメモリ５５などを有して構成されている。なお、発光ユニット３０及び受光ユニット４０の電源部（バッテリ等）については図示を略している。

各部の機能を説明すると、まず、発光ユニット３０のタイミングジェネレータ３５は、後述の受光ユニット４０におけるタイミングジェネレータの画像キャプチャクロック信号ＰＣＫと同期する所定周期の安定したクロック信号ＣＫを発生する。

発光ユニット３０のＣＰＵ３６はタイミングジェネレータ３５からのクロック信号ＣＫに同期して、まず、送出データメモリ３３に格納されている送信情報ＴＸのｉ番目のビットを取り出し、そのビット値を判定し、論理信号１であればパターンデータメモリ３４から第１パターン系列ＳＡを取り出し、論理信号０であればパターンデータメモリ３４から第２パターン系列ＳＢを取り出し、第１パターン系列ＳＡ、第２パターン系列ＳＢを発光部３７に出力する。発光部３７は論理信号１の区間で発光し、論理信号０の区間で消灯するという動作を行い、発光窓３２を介して時系列的な輝度変化パターンを持つ光Ｐを出力する。

一方、受光ユニット４０の撮像部４５は、たとえば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ−Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）などのイメージセンサーで構成されており、光学レンズ部４２を介して取り込まれた被写体の像を電気的なフレーム画像信号に変換し、キャプチャ画像クロック信号ＰＣＫに同期した周期でキャプチャ画像バッファ４６に出力する。受光ユニット４０のＣＰＵ４９は、受光ユニット４０の全体動作を制御するものであり、キャプチャ画像バッファ４６に取り込まれたフレーム画像をそのまま表示バッファ４７に送り、液晶ディスプレイ４４に表示させる処理や、シャッターキー４３の操作時に、表示バッファ４７に取り込まれた画像を不図示の画像メモリにキャプチャする処理などを行うが、図示の受光ユニット４０は特に以下の処理を行う点に特徴がある。

すなわち、受光ユニット４０のＣＰＵ４９は、キャプチャクロック信号ＰＣＫに同期してキャプチャ画像バッファ４６に取り込まれたフレーム画像を、そのフレーム画像ごとに、フレーム時系列バッファ５２の各プレーンに順次に格納する。ここで、フレーム時系列バッファ５２は、いずれも１枚のフレーム画像のサイズに相当する記憶容量を持つ第１プレーンから第ｎプレーンまでを備えており、プレーン数ｎは少なくとも発光ユニット３０におけるパターン系列（ＳＡ／ＳＢ）のビット数Ｎに対応する。たとえば、前記概念説明の例示ではＳＡ及びＳＢのビット数が５ビット（Ｎ＝５）であるため、フレーム時系列バッファ５２のプレーン数ｎは少なくとも第１プレーンから第５プレーンまでの５プレーンとなる。以下、説明の便宜上、パターン系列（ＳＡ／ＳＢ）のビット数Ｎを５ビットにするとともにプレーン数ｎも５とすることにする。

第１プレーンから第５プレーンへのフレーム画像の書き込み順は以下の通りである。
１番目のフレーム画像＝第１プレーン
２番目のフレーム画像＝第２プレーン
３番目のフレーム画像＝第３プレーン
４番目のフレーム画像＝第４プレーン
５番目のフレーム画像＝第５プレーン
６番目のフレーム画像＝第１プレーン
７番目のフレーム画像＝第２プレーン
８番目のフレーム画像＝第３プレーン
９番目のフレーム画像＝第４プレーン
１０番目のフレーム画像＝第５プレーン
このように順次第１プレーンから第５プレーンまでの書き込み動作をサイクリックに行う。

受光ユニット４０のＣＰＵ４９は、各プレーンへの書き込み順を制御（実際はバッファポインタｎの値を制御）するとともに、並行して、各プレーンに書き込まれたフレーム画像の中から時系列的な輝度変化パターンを持つ画素領域を抽出し、その輝度変化パターンを二値化等作業用バッファ５４で二値化する処理、及び、その二値化されたデータ（上記デジタル信号ＰＤに相当）と、パターンデータメモリ５０に保持されていた基準パターン系列（ＳＡｒ／ＳＢｒ）とを比較し、ＳＡｒと一致した場合には論理信号１を発生し、一方、ＳＢｒと一致した場合には論理信号０を発生して、それらの論理信号をデータリストメモリ５５に格納するという処理を実行する。また、受光ユニット４０の液晶ディスプレイ４４は、発光ユニット３０による発光領域を含めた被写体像を表示し、さらに、その表示領域の特定部分（たとえば、画面中央部分）にこの発光領域に関する情報を吹き出しなどの図形を模してオーバラップ表示する。なお、基準画像バッファ５１は手ぶれ補正のためのものであり、その利用の仕方については後述する。

図６は、発光ユニット３０及び受光ユニット４０の具体的な利用形態を示す図である。同図において、受光ユニット４０は、都心の風景に画角αの角度で向けられている。画角αの内にはビル５９、６０、６１やテレビ塔６２及び自動車６３、６４などが入り、そのうち、ビル５９、６１、テレビ塔６２に発光ユニット３０が取り付けられている（輝点６５〜６７の位置）。受光ユニットの使用者には、発光ユニット３０自体を視認することはできないが、それぞれの発光ユニット３０は、時系列的な輝度変化パターンを持つ光Ｐを発光しており、輝点６５〜６７は、その光Ｐに相当している。光Ｐによる輝点６５〜６７以外に、自動車６３のヘッドライト光６８が外乱光として画各α内に存在する。

さて、受光ユニット４０の液晶ディスプレイ４４には、画角α内に存在するビル５９、６０、６１、テレビ塔６２及び自動車６３、６４の像（ビル像５９Ａ、６０Ａ、６１Ａ、テレビ塔像６２Ａ、自動車像６３Ａ、６４Ａ）や、各輝点像６５Ａ〜６７Ａやヘッドライト光６８が写し出されている。

受光ユニット４０は、各輝点像６５Ａ〜６７Ａを抽出し、その輝度変化パターンを基準パターン（ＳＡｒ／ＳＢｒ）と各々比較し、ＳＡｒに一致する場合は論理信号１を発生し、また、ＳＢｒに一致する場合は論理信号０を発生する。そして、その論理信号１と論理信号０からなるビット列を文字列変換し、その変換結果をたとえば液晶ディスプレイ４４に吹き出しなどの図形６９をオーバラップ表示する。

このような効果を有する情報伝送システムよれば、市街地の様々なランドマークに取り付けられた発光ユニット３０により、受光ユニット４０の使用者は、建物の名称や入居テナント等の情報を離れた場所から得ることができる。また、建物のような大掛りなものでなくても、店頭に陳列された商品や博物館や展覧会等で展示される物体に発光ユニット３０が取り付けられていれば、商品名や展示品の説明情報を離れた場所から得ることができる。
なお、この第１の実施の形態においては、外乱光としてヘッドライト光６８を例示したが、これに限定されることは無く、蛍光灯であっても、各輝点と識別させることが本発明では可能である。これは、蛍光灯のような周期性を持つ点滅光の場合は、その点滅周期は電源の周波数に同期しているのみであり、各輝点の光Ｐの輝度変化パターンとは明らかに違うからである。

図７は、発光ユニット３０のＣＰＵ３６で実行される発光処理プログラムのフローチャートである。このフローチャートにおいて、ＣＰＵ３６は、まず、送信データメモリ３３に格納されている送信情報ＴＸから１バイト（８ビット）の情報を取り出す（ステップＳ１０）。次に、その情報の先頭１ビットを取り出して（ステップＳ１１）、判定し（ステップＳ１２）、論理信号１であれば第１パターン系列（ＳＡ）で発光部３７を点滅させ（ステップＳ１３）、論理信号０であれば第２パターン系列（ＳＢ）で発光部３７を点滅させる。そして、以上の処理を１バイト分繰り返した後（ステップＳ１５）、再びステップＳ１０に戻って実行し、情報の最後に到達したとき処理を終了する。

図８は、発光ユニット３０の発光動作のタイミングチャートである。この例では、送信情報ＴＸとして“Ｘ”、“Ｔ”、“ｏ”、“ｗ”、“ｅ”・・・・という文字列を想定し、その文字列に対応するビット列（図では“Ｘ”→０１０１１０００）の各ビットを第１パターン系列（ＳＡ：１１０１０）または第２パターン系列（ＳＢ：００１０１）に変換する例を示している。発光ユニット３０の発光部３７は、第１パターン系列（ＳＡ：１１０１０）または第２パターン系列（ＳＢ：００１０１）で点滅し、その点滅のパターンによって上記の送信情報ＴＸを出力する。

図９は、発光側（発光ユニット３０側）と受光側（受光ユニット４０側）とのタイミングチャートである。発光側において、パターン切り換えクロックＣＰはクロック信号において５回につき一回発生する。また、ビット出力クロックＣＢは図５（ａ）のタイミングジェネレータ３５で作られる。

一方、受光側においてはパターン切り換えクロックＣＰは図５（ｂ）のフレーム時系列バッファ５２の書き込みプレーン指定用ポインタをリセットする。
なお、図７におけるバイトデータの取り出し（ステップＳ１６）はこのＣＰに同期して行われる。また、１ビット取り出し（ステップＳ１１）、判定（ステップＳ１２）、及び、パターン系列選択（ステップＳ１３、Ｓ１４）は上記タイミングジェネレータ３５から出力されるクロック信号ＣＫに同期して行われる。

発光側の光Ｐの１点滅周期（ｔＳｌｏｔ）は、受光側の撮像シャッター時間（ｔｓ）を考慮して設定される。また、受光側は、送信側において設定された１点滅周期（ｔＳｌｏｔ）でタイミングよく撮像（光ＰのＯＮ（点灯）／ＯＦＦ（消灯）の切換検出）できるように、送信側との位相ずれ（ｔｄ）を以下の範囲に収まるように設定する。

すなわち、受光側の位相が僅かに遅れる場合、送信側において、１点滅周期（ｔＳｌｏｔ）は、撮像シャッター時間（ｔｓ）と位相ずれ（ｔｄ）との合計よりも長い時間に設定され、逆に、受光側の位相が僅かに進む場合は、進みの度合いが、撮像シャッター時間（ｔｓ）に対し、無視できるほど小さくなるように、１点滅周期（ｔＳｌｏｔ）を設定する。

図１０は、受光ユニット４０のＣＰＵ４９で実行される受光処理プログラムのフローチャートである。このフローチャートを開始すると、まず、タイミングジェネレータ４８を初期化し（ステップＳ２０）、その後、以下の処理を繰り返し実行する。

＜フレームバッファ登録処理＞：ステップＳ２１
図１１は、フレームバッファ登録処理サブルーチンプログラムのフローチャートである。このフローチャートでは、まず、撮像部４５からのフレーム画像をキャプチャ画像フレームバッファ４６に取り込み（ステップＳ２１ａ）、次いで、そのフレーム画像に対して平滑化等のフィルタ処理を施す（ステップＳ２１ｂ）。次いで、このフィルタ処理が施されたフレーム画像と基準画像バッファ５１内の基準フレーム画像とでフレーム相関処理を行い、その結果、動きベクトルを検出し（ステップＳ２１ｃ）、この動きベクトルの動き量が補正しきい値内であるか否かを判定する（ステップＳ２１ｄ）。

動きベクトルの動き量が補正しきい値内でない場合、動きのない、若しくは動き量の少ないフレーム画像であると判断し、そのフレーム画像をフレーム時系列バッファ５２のバッファポインタｎで指定されたプレーンに格納し（ステップＳ２１ｅ）、基準画像バッファ５１の基準フレーム画像をこのフレーム画像に置き換える（ステップＳ２１ｆ）。
一方、動きベクトルの動き量が補正しきい値内である場合、このフレーム画像は動き量の大きいものであると判断し、このフレーム画像に対して動き補正を施すとともに、補正後のフレーム画像をフレーム時系列バッファ５２のバッファポインタｎで指定されたプレーンに格納する（ステップＳ２１ｇ）。

次に、バッファポインタｎを更新し、このキャプチャ画像を表示バッファ４７に格納した後、図１０に復帰する。なお、バッファポインタｎ＝最大値Ｎの場合に、ステップＳ２３の信号検出＆ビット取り出し処理に移行する。

＜信号検出＆ビット取り出し処理＞：ステップＳ２３
図１２は、信号検出＆ビット取り出し処理サブルーチンプログラムのフローチャートである。このフローチャートでは、まず、データリストメモリ５５内の更新要求リスト５５１を初期化する（ステップＳ２３ａ）。次いで、フレーム時系列バッファ５２にある光ＰのＯＮ（点灯）タイミングに対応するフレーム画像群を読出し、各ドット値を平均化した平均画像を求め（ステップＳ２３ｂ）、次いで、光ＰのＯＦＦ（消灯）タイミングに対応するフレーム画像群を読出し、同様に各ドットの値を平均化した平均画像を求める（ステップＳ２３ｃ）。
そして、全フレーム画像群のドット位置毎における輝度の最大値からなる変動幅画像を得る（ステップＳ２３ｄ）。次に、上記ステップＳ２３ｂで求めた平均値画像から、上記ステップＳ２３ｃで求めた平均値画像を引いた絶対値であらわされる絶対相関度評価画像を得る（ステップＳ２３ｅ）。次に、この絶対相関度評価画像／変動幅画像×２５５で定義される（正規化）相関度評価画像を求める（ステップＳ２３ｆ）。

つまり、このようにして得られた相関度評価画像を参照することにより、第１パターン系列として変動した画像領域は正方向で高い相関値を取り、第２パターン系列として変動した画像領域は負方向で高い相関値を取ることが分かる。

次に、上記ステップＳ２３ｆで求めた相関度評価画像から二値化画像を生成し（ステップＳ２３ｇ）、この二値化画像における各領域を、同一連続領域についてラべリング（ラベル付け）し、各領域の中心座標を第１パターン系列として上記更新要求リスト５５１に追加設定する（ステップＳ２３ｈ）。
そして、次に、前記相関度評価画像のしきい値を符号反転させて二値化画像を生成し（ステップＳ２３ｉ）、同様に各領域について第２パターン系列として、更新要求リスト５５１に追加設定する（ステップＳ２３ｊ）。この後、更新要求リスト５５１が空でないか否かを判定し、空でない場合はステップＳ２５のリスト更新処理に移行する。

図１３は、リスト更新処理サブルーチンプログラムのフローチャートである。まず、上記ステップＳ２３にて設定された更新要求リスト５５１からパターン（以降「要求パターン」と称する）を一つ取り出し（ステップＳ２５ａ）、予め登録されている座標と一致するものがこの要求パターンに存在するか否かを判定する（ステップＳ２５ｂ）。そして、一致するものが存在する場合は、この要求パターンが上記第１のパターン系列か第２のパターン系列かを判定する（ステップＳ２５ｄ）。
なお、要求パターンが第１のパターン系列及び第２のパターン系列の双方に一致しない場合にはリストエントリ５５２の新規作成を行い、座標登録処理、ビットバッファ５５３の初期化を行ってから（ステップＳ２５ｃ）、要求パターンを判定する（ステップＳ２５ｄ）。

そして、要求パターンが第１パターン系列である場合はビットバッファ５５３の該当するエントリに“１”を追加し（ステップＳ２５ｅ）、第２のパターンである場合はビットバッファ５５３の該当するエントリに“０”を追加し（ステップＳ２５ｆ）、いずれの場合も終了するまで（ステップＳ２５ｇ）、以上の処理を繰り返し実行し、図１０におけるステップＳ２４の処理に移行する。

＜表示処理＞：ステップＳ２４
図１４は、ステップＳ２４の表示処理サブルーチンプログラムのフローチャートである。このフローチャートでは、まず、今回の更新処理でビットデータの更新がなかったものがあるか否かを判定する（ステップＳ２４ａ）。そして、ビットデータの更新がなかった場合にはデータリストメモリ５５から削除する一方（ステップＳ２４ｂ）、更新があった場合にはビットバッファ５５３に１バイト分のビットデータがバッファリングされたか否かを判定する（ステップＳ２４ｃ）。

ビットバッファ５５３に１バイト（８ビット）バッファリングされていない場合には表示バッファ４７の画像を液晶ディスプレイ４４に送って表示し（ステップＳ２４ｅ）、ビットバッファで１バイト（８ビット）バッファリングされた場合には、データリストメモリ５５のバイトデータＦＩＦＯ（不図示）に追加し、ビットバッファ５５３をクリアした後（ステップＳ２４ｄ）、表示バッファ４７の画像を液晶ディスプレイ４４に転送し表示する（ステップＳ２４ｅ）。次に、最も中央にある光Ｐに対応する輝点を選択し、表示画像にオーバラップして矢印と光Ｐにより伝送された情報文字列を表示する（ステップＳ２４ｆ）。一方、それ以外の輝点については矢印のみをオーバラップ表示して（ステップＳ２４ｇ）、図１０のループに復帰する。

なお、図１１のフレームバッファ登録処理では、使用者の手ぶれ撮影による補正について考慮されていなかったが、そのようなケースの場合、信号検出＆ビット取り出し処理を実行すると、相関度計算（ステップＳ２３ｅ、Ｓ２３ｆ）において支障を来すという問題が生じる。
図１５は上記のような問題を考慮に入れ、使用者による手ぶれ撮影が発生した場合の各フレーム画像を図示したものである。
同図において、５枚の画像７０〜７４はフレーム時系列バッファ５２の各プレーンに格納されたフレーム画像、ｎの値はフレーム時系列バッファ５２におけるポインタであり、各フレーム画像７０〜７４は使用者の手ぶれ撮影による動きを検出している（図示の各フレーム画像７０〜７４におけるハッチング領域７０ａ〜７４ａは動き補正に伴う欠落画素領域を表している。）。この状態で各フレーム画像と、基準画像バッファ５１に保存されている基準フレーム画像との間の動き量を検出し、その動き量をなくす方向に各フレーム画像７０〜７４を水平移動させることで、相関度計算の際に発生する問題の解消を図っている。

図１６は、図１２の信号検出＆ビット取り出し処理プログラムにおける相関度計算（ステップＳ２３ｅ、Ｓ２３ｆ）の概念図であり、二つの相関度評価対象画像７５、７６にはそれぞれ輝点７５ａ、７５ｂ、７６ａが含まれているものとする。
ここで、一方の画像７５は第１パターン系列ＳＡに対する相関度評価後に二値化された画像であり、他方の画像７６は第２パターン系列ＳＢに対する相関度評価後に二値化された画像である。それぞれの輝点７５ａ、７５ｂ、７６ａの画像内座標位置を便宜的に（３００，９８）、（１５９，１２１）、（２０，２４）とすると、更新要求リスト５５１には、輝点７５ｂの情報として座標（３００，９８）とパターン系列“ＳＡ（第１パターン系列）”が、輝点７５ａの情報として座標（１５９，１２１）とパターン系列“ＳＡ（第１パターン系列）”が、また、輝点７６ａの情報として座標（２０，２４）とパターン系列“ＳＢ（第２パターン系列）”が、それぞれ格納される。

図１７は、図１３のリスト更新処理プログラムを実行した後のデータリストメモリ５５の格納状態の一例である。

リスト更新処理プログラムを実行した後、ビットバッファ５５３には、論理信号０と論理信号１が蓄積され、８ビット分蓄積されるとクリアされる。例えば（ａ）→（ｂ）は、図１６における輝点７６ａに相当する座標（２０，２４）のエントリがまさに終了するまでを図示している。すなわち、図１７（ｂ）において、右のビットバッファに０１０００００１＝４１Ｈ＝情報文字列‘Ａ’としてバッファリングされ、次に輝点７５ｂに相当する座標（３００，９８）のエントリが始まっている。

以上説明したとおり、この第１の実施の形態によれば、受光ユニット４０は、撮影することにより画角内に存在する発光ユニット３０の光Ｐによる輝点を受光・検出し、その輝点の発光強度によるパターンを二値化するとともに、二値化されたパターンを、予め用意された互いに相関しないパターン系列のいずれかに一致するか否かを判定する。そして、その判定結果に基づいて、論理信号１若しくは０に変換して送信情報ＴＸを再生する。したがって、かかるパターン系列を含まない外乱光の影響を確実に排除することができる。
また、図１５によれば、使用者の手ぶれによる撮影画像の動き補正を行うことができるので、使用者が、受光ユニット４０を手に持って撮影した場合でも送信情報ＴＸの再生を確実に行うことができ、使い勝手の向上を図ることができる。

なお、以上の説明では、受光ユニット４０として、電子スチルカメラのような液晶ファインダ（液晶ディスプレイ４４）を備えたものを例にしたが、これに限らず、たとえば、図１８（ａ）に示すように、ボディ５３に光学レンズ５０、操作ボタン５１を備え、文字情報表示用の表示部５４、撮影方向調整用の直視ファインダ５５を設けた受光ユニットであってもよい。

これによれば、同図（ｂ）に示すように、直視ファインダ５５０を覗き、目標物に撮影方向を向けて操作ボタン５１０を押すことにより、目標物からの情報を受信して表示部５４０に表示させることができる。このようにすれば比較的高価な液晶ファインダ（図５の液晶ディスプレイ４４）を用いる必要が無く、受光ユニットのコストダウンを図ることができる。
なお、使用者は、直視ファインダ５５０を覗いている間は表示部５４０の表示を確認できないので、目標物からの情報取得を通知するための警報または合成音声等を発するようにしても良い。
（第２の実施の形態）
上記の第１の実施の形態においては、１文字（無圧縮の８ｂｉｔコードテキストデータとする）を転送するためには最低４０フレーム（８×５＝４０フレーム）の画像を必要とする。
したがって、１文字を転送するのに、１．３３〔秒〕の時間がかかり、送信情報の文字数が増えればその分だけ時間を要するという不都合を生じる。

この不都合を回避するためには、単純にフレームレートを上げることが最も望ましいが、仮にフレームレートを３０ｆｐｓ（ｆｒａｍｅ／ｓｅｃｏｎｄ）に設定して転送速度を１０倍にした場合、３０×１０＝３００ｆｐｓものフレームレートを必要としてしまう。

また、フレームレートを高くしつつ、データ処理量を削減するには、フレーム画像のドット数を減らすことが考えられる（たとえば、上記３００ｆｐｓの状態でデータ量を１／１０とすると、検出対象とする領域を、元画像の画素数（例えば６４０×４８０ドット）よりも少ない、例えば２２８×１５２ドット程度に削減すればよい）。
しかし、このようにした場合、画角中に占める１ドット画素の面積も１／１０に減少してしまうため、６４０×４８０中の１ドットの輝点による情報伝送の場合でも、１０倍の検出面積に対する一部の面積の輝度変化となってしまい、画素の輝度変化の変化幅が１／１０に低下し、結局、検出限界を下回るという欠点、つまり、画素精細度の低下に伴って、検出する光源の１ドットの担当面積がより拡大されてしまうという不都合を招く。

これは、たとえば、目立たない豆電球ほどの光源の代わりに、１０倍の面積を持つ光源（例えばグローブ型形状の光源など）を用いなければならなくなったり、または、１ドットの中で面積が小さくなる分、輝度変化の振幅を大きくするために、点灯時の輝度を何倍に設定しなくてはならない。

つまり、上記の第１の実施の形態では、小さな面積の輝度変化を捉え（画素数を精細にし）つつ、データ転送量を上げ、しかも、扱うデータの処理量を少なくするという要求を同時に満たすことができないという欠点があった。

そこで、第２の実施の形態では、上記の欠点を改善するために、
（１）撮像手段の検出エリアから「部分読み出し」を行い、その読み出しエリアを１周期ごとにずらしていくことにより、画角中から高精細に目的変調信号を検出して復号を行うようにする。
（２）撮像手段のサブサンプリング（読み飛ばし）機能を活用し、フレームレートを高く保ったままの画像で全画角での信号検出を行うようにする。
（３）また、上記の２つ（１）、（２）を組み合わせる。
ことをポイントとするものである。

以下、第２の実施の形態について詳しく説明する。なお、上記の概念説明や第１の実施の形態と共通する構成要素については、概念説明や第１の実施の形態、及び該当図面を参照することとし、相違する構成要素（または新たに追加された構成要素）のみを図示することとする。

図１９は、第２の実施の形態における受光ユニット４０の電気的な内部構成図であり、第１の実施の形態の図５（ｂ）に対応する図面である。図５（ｂ）との相違点は、次のとおりである。

撮像部４５はフレームレートを高く設定し部分読み出しが可能な撮像デバイス（ＣＭＯＳセンサー等）であり、全画角の精細度を１２８０×９６０ドット、また、部分読み出し領域の大きさを３２０×２４０ドットとする。
また、撮像部４５は、１５ｆｐｓのフレームレートでフルドット（１２８０×９６０ドット）の画像を取り込むことが可能であり、３２０×２４０ドットの部分読み出しは、上記フルドットの場合の１／１６の面積になる。
したがって、３２０×２４０ドットの部分読み出しを行った場合、およそ１６倍のフレームレート（約２４０ｆｐｓ）の取り込みが可能である。

キャプチャ画像バッファ４６は、部分読み出しデータを格納するため３２０×２４０ドットの容量を持つ。表示バッファ４７は撮像部４５の全画角をモニタ表示するため１２８０×９６０ドットの容量を持つ。また、フレーム時系列バッファ５２は、部分読み出しデータを時系列に格納していくものであるため、各々３２０×２４０ドットの容量を持つ。基準画像バッファ５１、相関度評価画像バッファ５３および二値化等作業用バッファ５４は、部分読み出しデータに対応する３２０×２４０ドットの容量を持つ。

読み出し位置制御メモリ１００は、フルドット（１２８０×９６０ドット）の画像における３２０×２４０ドットの部分読み出し領域（以降「読み出し領域範囲」という）の情報を保持する。

図２０は、読み出し領域範囲の概念図である。この図において、Ｘ₁〜Ｘ₅は読み出し領域範囲の横方向サイズ（３２０ドット）、Ｙ₁〜Ｙ₅は読み出し領域範囲の縦方向サイズ（２４０ドット）である。（１）〜（２５）までの括弧付き数字は読み出し領域範囲の番号であり、サーチは太線矢印の順に行われる。すなわち、（１）→（２）→（３）→（４）→（５）→（６）→・・・・→（２５）の順にサーチを行い、最後の読み出し領域範囲（２５）に達すると、再び（１）に戻ってサーチを繰り返す。なお、右向き矢印線および波線矢印線は、サーチ方向を示す。

なお、図示の例では、各々の読み出し領域において隣の読み出し領域とオーバーラップしている。つまり、フルドット（１２８０×９６０）の画像を縦横に等分（例えば、図示のように５等分）すると、各々の読み出し領域範囲の大きさは領域範囲Ａの２５６×１９２ドットとなるが、読み出し領域範囲（１）は３２０×２４０ドットとなっている。
すなわち、６４×４８ドットのオーバーラップ（重なり合う領域）を設けることにより、領域範囲の境界線上に輝点が存在する場合でも、この輝点の輝度変化を正しく検出することができる。

次に第２の実施の形態における動作を説明する。
図２１は、第２の実施の形態における受光ユニットの全体的な動作フローチャートを示す図である。
このフローチャートでは、撮像素子の全画角１２８０×９６０ドットをいくつかの読み出し領域範囲に分割し、それぞれの読み出し領域ごとに、上記の第１の実施の形態の図１０の処理（ステップＳ２０〜ステップＳ２４）を繰り返して実行する。
すなわち、読み出し領域範囲の初期化（ステップＳ３０）を行い、まず１番目の読み出し領域範囲（図２０の読み出し領域範囲（１））について上記の第１の実施の形態における図１０の処理（ステップＳ２０〜ステップＳ２４）を実行する。

ステップＳ２３で信号検出が行われなかった場合、ステップＳ３１の判定結果が“ＮＯ”となり、次の読み出し領域範囲の処理に切り換え（ステップＳ３２）、その読み出し領域範囲について、ステップＳ２０以降の処理を繰り返す。一方、ステップＳ２３で、５ビット符号の検出等信号検出が行われた場合は、その読み出し領域範囲に対して５回部分読み出し処理を行う。

図２２は、フルドット画像（１２８０×９６０ドット）と、読み出し領域範囲（３２０×２４０ドット）の対応関係を示す概念図である。
この図において、１０１は１２８０×９６０ドットの撮像素子で得られた領域、１０２は１番目の読み出し領域範囲である。この図において、例えば、５ビット符号が検出された場合は一つの領域あたり５回の部分読み出しを行うので、読み出し領域範囲１０２は時刻ｔ₀〜ｔ₄にかけて合計５回読み出される。なお、符号１０３は時刻ｔ₁における読み出し領域範囲、符号１０４は時刻ｔ₂における読み出し領域範囲、符号１０５は時刻ｔ₃における読み出し領域範囲、符号１０６は時刻ｔ₄における読み出し領域範囲を示す。

このように、第２の実施の形態においては、１２８０×９６０ドットで得られた画像を３２０×２４０ドットの読み出し領域範囲に分割し、それぞれの領域をスキャンしながら、第１の実施の形態における図１０の処理（ステップＳ２０〜ステップＳ２４）を繰り返し実行し、分割された領域で輝度変化を伴う輝点、すなわちｎビットの符号が検出された場合は、その読み出し領域範囲に対してｎ回の部分読み出しを行うようにしたため、小さな面積の輝度変化を確実に捉えることができ、文字情報のデータ転送量を上げることができる。
しかも、データの処理量を少なくするという要求を同時に満たすことができる。

なお、本第２の実施形態においては、読み出し領域範囲を３２０×２４０ドットとしているが、これに限定されない。つまりより細かく領域を分割すれば、数１０００ｆｐｓのさらに高いフレームレートでも実現可能である。また、読み出し領域範囲のサイズを可変とし、一つの装置で広範な符号変調条件に対応させることも可能である。

（第３の実施の形態）
第３の実施の形態は、『撮像素子にＣＭＯＳセンサー等を用いる撮像装置は「サブサンプリングモード」機能を備える。』点に着目し、同一の画角内で縦横を１ドットおきにサンプリングしてフレームレートを上げるようにしたものである。
上記「サブサンプリングモード」機能における“サブサンプリング（または、サブサンプリング圧縮法）”とは、非可逆画像圧縮アルゴリズムの一種であり、要は、画角内の全ての画素を処理するのではなく、市松模様にドットを間引いて処理する手法のことである。

図２３は、第３の実施の形態における受光ユニット４０の電気的な内部構成図である。
第３の実施の形態では、上記「サブサンプリングモード」機能を活用するため、新たな構成要素として「サブサンプリングモード」機能に関する制御情報を保持するサブサンプリング制御メモリ１１１と、読み出し条件リストメモリ１１２とを備える。ＣＰＵ４９は、読み出し条件リストメモリ１１２を参照しながら、サブサンプリング制御メモリ１１１を制御する。

図２４は、読み出し条件リストメモリ１１２の格納データを示す概念図である。“Ｎｏ．”は条件番号であり、各Ｎｏ．ごとに、縦方向（タテ）と横方向（ヨコ）の画素間引き条件、その間引き条件で得られる画像サイズ、元画像の分割数（領域数）をあらかじめ指定する。例えば、Ｎｏ．１には、縦横の画素間引き数として“４”（タテヨコ：４ドットおきを意味する）が指定されている。
例えば、元のフルドット画像（１２８０×９６０ドット）に対して条件番号Ｎｏ．１を適用した場合は、間引き数“４”でサブサンプリング処理を施し、その処理の結果として３２０×２４０ドットの読み出し領域範囲を順次切り出す。
また、条件番号Ｎｏ．２を適用した場合は、フルドット画像に間引き数“４”（縦４ドットおき）、“２”（横２ドットおき）でサブサンプリング処理を施して、全画角サイズ６４０×２４０ドットとして３２０ｘ２４０ドットの読み出し領域範囲を順次切り出す。
さらに、条件番号Ｎｏ．３を適用した場合は、間引き数“２”でサブサンプリング処理を施し、全画角画像サイズ６４０×４８０ドットとして３２０ｘ２４０ドットの読み出し領域範囲を順次切り出す。
さらにまた、条件番号Ｎｏ．４を適用した場合は、間引き数として“２”（縦２ドットおき）、“１”（横１ドットおき）でサブサンプリング処理を施し、全画角画像サイズ１２８０×４８０ドットとして、３２０ｘ２４０ドットの読み出し領域範囲を順次切り出す。
また、条件番号Ｎｏ．５を適用した場合は、間引き数“１”でサブサンプリング処理を施し、全画角画像サイズ１２８０×９６０ドットとして、３２０ｘ２４０ドットの読み出し領域範囲を順次切り出す。

図２５は、読み出し条件リストメモリ１１２の条件番号Ｎｏ．１〜Ｎｏ．５に対応した全画角画像サイズの画像と、その中での３２０ｘ２４０ドットで順次切り出しのスキャン画像を示す図である。
（ａ）は条件番号Ｎｏ．１に対応するものであり、スキャン対象画像２０１は元のフルドット画像（１２８０×９６０ドット）の縦４ドット×横４ドットおきに間引いたものである。最も粗い画像であるが、データの処理量は最も軽い。
また、読み出し領域範囲の数は縦１×横１の一つであり、全画角を一回で取り込めるので、例えば上記第２の実施の形態の図２１の処理を行った場合、ステップＳ３２からステップＳ２０の処理ループでは、いつも同じ読み出し領域範囲について行うことになる。
（ｂ）は条件番号Ｎｏ．２に対応するものであり、スキャン対象画像２０２は元のフルドット画像を縦方向を４ドットおき、横方向を２ドットおきにそれぞれ間引いたものである。
この条件では、縦方向の画像の粗さは上記（ａ）と同じであるが、横方向については上記（ａ）よりも精細になっている。
また、読み出し領域範囲の数は縦３×横１の三つなので、例えば上記第２の実施の形態の図２１の処理を行った場合、ステップＳ３２において、横方向に、読み出し位置（ｘ，ｙ）が、（０，０）、（３２０，０）、（６４０，０）とループ設定される。
（ｃ）は条件番号Ｎｏ．３に対応するものであり、スキャン対象画像２０３は元のフルドット画像を縦２ドット×横２ドットおきに間引いたものである。
（ｄ）は条件番号Ｎｏ．４に対応するものであり、スキャン対象画像２０４は元のフルドット画像を縦方向を２ドットおき、横方向を１ドットおきにそれぞれ間引いたものである。
（ｅ）は条件番号Ｎｏ．５に対応するものであり、スキャン対象画像２０５は元のフルドット画像を縦１ドット×横１ドットおきに間引いたものである。最も精密であるが、データ処理量は最も重くなっている。
また、これら（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）において、読み出し領域範囲は縦横に複数設定されるため、ループ設定の際、例えば、２回目の読み出し領域範囲（ｘ，ｙ）は、（３２０，０）（９５９，９５９）の６４０×９６０ドットになる。
しかしながら、読み出し条件リストメモリ１１２の間引き条件がそれぞれの条件番号に応じて設定されているため、常に３２０×２４０ドットの読み出し領域範囲が得られ、さらに上記第２の実施の形態に記載されたように読み出し領域を重ね合わせながら処理する。

図２６は、第３の実施の形態における受光ユニット４０の全体的な動作フローチャートを示す図である。
このフローチャートでは、各サブサンプリングモードに応じて第２の実施の形態で行っていた全画面中の部分領域（読み出し領域範囲）のスキャン制御方法を変更する。信号検出（輝点の輝度変動バターン検出）があった場合、ステップＳ４２の処理について固定しループ処理する。

まず、読み出し条件リストメモリ１１２に格納された条件番号Ｎｏ．１を参照し（ステップＳ４１）、同じレートで全画面を非常に粗いサーチを行う（ステップＳ４２；図２１の処理と同一）。
この場合、条件番号Ｎｏ．１では、たとえば、５ビットのパターンであれば５枚の画像取得毎に信号検出の処理が行われる（比較的広い範囲の起動変動の場合は、このように１／１６精度で取得しても信号が検出できる。）。
なお、ステップＳ４２における表示処理（図２１のステップＳ２４の表示処理）はサンプリングモードに応じて制御される。

粗くサーチした状態（図２５のスキャン画像２０１）で信号が検出されなかった場合は、条件番号の更新を行って同様の処理に移る（ステップＳ４３）。例えば条件番号がＮｏ．１からＮｏ．２に更新された場合は、横方向に精細化されるので、全画各領域サイズに対するスキャン処理をステップＳ４２で行うことになる。この段階で信号検出されると、その読み出し領域範囲でサーチが終了し、信号の二値化処理が開始される。

このように、条件番号を更新して精細度を段階的に高めて、全画素領域に対するスキャン量を増しながら、より小さな信号検出をサーチしていく。そして、条件番号Ｎｏ．５に到達すると、条件番号Ｎｏ．１に戻る。つまり、輝度変化が検出されるまで、この読み出し条件リストの設定を反復する。

このようにすると、検出対象となる輝点を含む画像において、その画角サイズが広い場合であっても、早く信号検出を行うことができる。
つまり、最初は粗いサンプル（図２５のスキャン画像２０１）を用いて初期捕捉を行い、捕捉されなかった場合にのみサンプルの精細度を段階的に高めるようにしたので、スキャン処理に伴う初期捕捉時間の短縮化を図ることがでる。

（第４の実施の形態）
第４の実施の形態は、隣接する光線の影響（電波のようなフェージングやマルチパス、混信などに相当するノイズ）をきわめて受けにくく、かつ、伝送速度の低下を防ぐことを目的とし、撮影画像内の信号検出を行う際に、耐ノイズ性と耐環境性を重視した検出・捕捉モードと、該モードによる検出で領域／対象ドットが確定した後に復号を行う復号モードとに分け、確実な信号検出と、信号検出後の高速な復号を可能にすることを特徴としている。
そしてその実現方法として、検出・捕捉モードは低速フレームレート処理（時系列パターンの相関を生かした検出処理）で行い、信号の変調（発光ユニット３０１側）と信号検出（受光ユニット４０側）とを行う。一方、復号モードは高速フレームレート処理で行い、信号判定のためのスレッシュレベル（閾値）の決定と、二値化を行う処理について詳述する。

なお、第４の実施の形態では、第１の実施の形態と共通する構成要素については、適宜に第１の実施の形態の図面を参照することとして、新たに追加された構成要素を図示する。

第４の実施の形態と第１の実施の形態との相違点は、第４の実施の形態では伝送されるデータ（情報文字列）が非常に高速となっていること、および、画面全体のモニタ更新が無い点にある。

図２７は第４の実施の形態の発光ユニット３０１の電気的な内部構成図であり、第１の実施の形態と重複する構成については説明を省略する。新規に追加された構成とは、図中、破線で囲まれている部分であり、パターンビットカウンタ３８、バイトカウンタ３９に相当する。なお、これらの動作については、図２８のフローチャートで詳述する。
なお、発光ユニット３０１は、ＯＮ状態の光Ｐの強さを高輝度Ｈ（以下「ＯＮ（Ｈ）状態」）と低輝度Ｌ（以下「ＯＮ（Ｌ）状態」）の二つに切り換えることができる。これは輝度で見た場合、「ＯＦＦ状態」＜「ＯＮ（Ｌ）状態」＜「ＯＮ（Ｈ）状態」の関係となる。

図２８は、発光ユニット３０１の動作フローチャートを示す図である。
まず、出力する情報文字列からなるソースデータはビットデータ化され、直流成分を除去された後、送出データメモリ３３に格納される（ステップＳ５１）。次にパターンビットカウンタ３８、バイトカウンタ３９を初期化（ステップＳ５２）した後、パターンデータメモリ３４より１ビットを取り出すとともに（ステップＳ５３）、送出データメモリ３３より１バイト分のビットデータを取り出す（ステップＳ５４）。パターンビットが“０”（論理信号０）であるか否かを判定する（ステップＳ５５）。

そして、論理信号０であれば、当該１バイトについて「“０”＝ＯＦＦ状態、“１”＝ＯＮ（Ｌ）状態」の変調条件を適用し（ステップＳ５６）、一方、パターンビットが論理信号０でなければ当該１バイトについて「“０”＝ＯＦＦ状態、“１”＝ＯＮ（Ｈ）状態」の変調条件を適用する（ステップＳ５７）。

次に、バイトカウンタ３９をインクリメントし（ただし、データ終端ならば先頭バイトに戻る）（ステップＳ５８）、６４バイト分の完了を判定（ステップＳ５９）するまで以上のステップＳ５３以降を繰り返す。
一方、６４バイト分の完了を判定すると、パターンビットカウンタ３８をインクリメントし（ただし、データ終端ならば先頭バイトに戻る）（ステップＳ６０）、以上のステップＳ５３以降を繰り返す。
なお、ステップＳ５８〜ステップＳ６０は、サイクリックに制御されるものであり、出力される信号は伝送データ６４ビット分（８バイト分）で１つの上位パターンビットに従って変動する。

図２９は、出力する情報文字列からなるソースデータのビット列における“１”、“０”ビットの偏りである直流成分の除去の説明図である。
直流成分除去とは「０／１分散の等化」ともいい、後述の受光ユニット４０において低速フレームレートで撮像する場合、ソースデータの性質に左右されず、所定時間内の積分レベルをできるだけ一定に保つために行われる。

まず、送出対象の情報文字列（ａ）を、「ＸＴｏｗｅｒ…」とすると、先頭文字「Ｘ」はＡＳＣＩＩコードで“５８Ｈ”であるので、図に示すようなバイナリ列（ｂ）「０１０１１０００」となる。
次に、このバイナリ列（ｃ）「０１０１１０００」の否定となるビット列（ｃ）「１０１００１１１」を生成し、バイナリ列（ｂ）のビット、ビット列（ｃ）という順番で両者を混合する。
以下、ほかの文字についても同様に処理されて、０／１分散の等化を図った伝送データが生成される。
なお、図２９では、単純な否定ビット列との混合によって直流成分除去をおこなうようにしたが、０または１の連続を抑制するビット列変換として、より冗長度の低いものが各種考えられる、例えば、ＣＤ（コンパクトディスク）のピットと呼ばれる記録列に使われるＥＦＭ変調などほかの方法を用いてもよい。

図３０は、発光ユニット３０１における輝度変動パターンを示す図である。
この図では、拡散符号パターンを「００１０１」とし、この拡散符号パターンの各ビットをパターンビットとしている。

同図において、（Ａ）は、長いサイクルで見た場合の輝度変動パターンを示し、全体として（輝度変動信号のエンベロープとして）、輝度が拡散符号パターンに応じて変化し、かつ、非常に短い時間でＯＮ（Ｈ）、ＯＮ（Ｌ）変動している。
中段（Ｂ）は、伝送データビットが６４ビットで１つのパターンビット周期を示し、下段（Ｃ）は、短いサイクルで見た場合の輝度変動パターンを示す。
この図によれば、受光ユニット４０側で長い撮像周期とシャッター時間で（Ａ）を観測すると、ローパスフィルタをかけた（Ａ）のエンベロープとなる拡散符号パターンによる輝度変動を捉えることができる（以下、このような信号検出方法を「検出・捕捉モード」と呼ぶ）。
また、逆に、受光ユニット４０側で、短い撮像周期とシャッター時間で（Ａ）を観測すると、（Ｃ）で表すような元信号レベルの輝度変動を捉えることができる（以下、このような信号検出方法を「復号モード」と呼ぶ）。

図３１は、第４の実施の形態における受光ユニット４０の動作フローチャートを示す図である。このフローチャートは、「検出・捕捉モード」（ステップＳ７２〜ステップＳ７８）と「復号モード」（ステップＳ７９〜ステップＳ８４）とに分けられる。

「検出・捕捉モード」は、微弱な輝度変動であっても周囲の各種外乱光影響されないロバストな信号検出を行い、且つ、信号が検出された場合には指定された領域のベースバンド復号処理を行うものである。
一方、「復号モード」は、対象領域が確定した後の高速なデータ復号を行うものである。

このフローチャートでは、まず、信号検出を行うための各種設定を行う（ステップＳ７１）。第４の実施の形態では、画面全体を取り込むフレームレートを１０ｆｐｓと仮定する。

図３２は、検出・捕捉モードのときのタイミング図である。
（Ａ）は発光ユニット３０１から出力される光Ｐの輝度変動、（Ｂ）は受光ユニット４０において受光（撮像）されるサンプリングレベルを夫々示し、図中、ｔｓは信号捕捉モードにおけるシャッター時間である。
（Ａ）の輝度変動に同期して、受光ユニット４０側では横矢印で示されるタイミングとシャッター時間で受光を行っている。
受光ユニット４０におけるシャッター時間は発光ユニット３０１の伝送ビットの変動に対して積分効果が出るように、シャッター時間を長くし、また、撮像における絞り、ゲインが設定されている。
ｔｓを例えば５０（ｍｓ）とした場合、３２ビット分の、ＯＦＦ−ＯＮ（Ｌ）が受光ユニット４０側で観測され、積分されて信号変動の平均輝度値が算出される。
このようにして、検出・補足モードでは、画角中で該当信号が存在している、座標の変動が、結果的に（Ｂ）の点線に示すような、変動として観測されることになる。

図３３は、復号モードのときのタイミング図である。（Ａ）は発光ユニット３０１から出力される光Ｐの輝度変動、（Ｂ）は受光ユニット４０において受光（撮像）されるサンプリングレベルを夫々示し、図中、ｔｓは信号捕捉モードにおけるシャッター時間である。
同図において、受光ユニット４０は発光ユニット３０１側における伝送データビット波形の輝度変動に同期して受光する。

図３１において、初期設定として検出・捕捉モード用読み出しクロック設定、読み出し領域範囲の設定が終わると（ステップＳ７１）、次に、ステップＳ２１と同様のフレームバッファ登録処理を行い（ステップＳ７２）、ステップＳ２４と同様の表示処理を行う（ステップＳ７３）。次にフレーム時系列バッファ５２に１パターン周期分時系列画像が格納されているか否か（バッファポインタ＝Ｎであるか否か）を判定し（ステップＳ７４）、その判定結果が“ＮＯ”であれば、ステップＳ７２に復帰する一方、その判定結果が“ＹＥＳ”であれば、信号検出処理、すなわち、光Ｐによる輝度変動検出処理を実行する（ステップＳ７５）。そして、信号検出の有無を判定し（ステップＳ７６）、無しであればステップＳ７２に復帰し、有りであれば、検出マーク枠をオーバーラップ表示（ステップＳ７７）した後、その検出マーク枠領域に対するタップ操作等を検出（ステップＳ７８）すると、復号モード処理（ステップＳ７９〜ステップＳ８４）に移行する。

復号モード処理では、まず、輝度変動検出領域の設定と、フレームレート設定を行う（ステップＳ７９）。第４の実施の形態におけるフレームレートは、全画角を撮像するレートに対して６４倍に設定される。

ステップＳ８０は、１６伝送ビット分の領域について動き補正を行い、その中心ドットのレベルを観測するループ処理である。次に、後段のステップＳ８１〜Ｓ８４に移行するため、スレッシュレベルを決定する。

図３４はスレッシュレベルの決定概念図である。
同図は、復号モードにおける時間輝度変動を表し、縦軸のレベルは、８ビット量子化モデルにおける２５６段階のダイナミックレンジで表され、波形Ｄがレベル８０から１０５の中間的な領域でのベースバンド波形として検出されたとすると、スレッシュレベルは、１３０（最大値）−８０（最小値）／４＋８０（最小値レベル）＝９２．５に設定される。

このようにして決定されたスレッシュレベルに基づき、読み出し領域範囲のデータを取り出して前回との比較処理で動き補正処理を行い、検出対象とするサンプルドット座標を決定する（ステップＳ８１）。そして、そのデータを、ステップＳ８０で決定したスレッシュレベルで、論理判定し、１ビットごとに、ソースデータビット列を取り出し、復号処理を行う（ステップＳ８２）。

図３５は、論理判定の概念図を示すものであり、図３４のスレッシュレベルの決定に基づいて、スレッシュレベル未満を論理信号０、スレッシュレベル以上を論理信号１として伝送データレベルを判定するケースを示している。

最後に、使用者の操作（特定のキー操作等）に応答して、復号データ表示モードを抜け、また、画角全体の信号検出・捕捉モードへ移るか否かの判定を行って（ステップＳ８４）、一連の処理を終了する。

以上のように、第４の実施の形態では、検出のための変調と、情報伝送の変調（ベースバンド変調）とを重畳するとともに、輝度変動を「ＯＦＦ」、「ＯＮ（Ｌ）」、「ＯＮ（Ｈ）」としたため、外乱に強く、単純で高速な信号検出方法であるとともに、輝度変動が小さい面積で検出されても良好な情報文字列の伝送、再生が可能となる。

また、検出・捕捉モードにおいて、事前に領域画像データを取得し、フレーム間の相関で動き補正を行うことで、手ぶれ等の変動があっても、良好な検出性能を確保できる。

なお、検出・捕捉モードにおいて、使用者が検出領域をそれぞれ指定した領域について復号モードに入るようにしたが、複数の領域を指定して読み出すことが可能な構成であれば、一つのフレームレート周期の時間内に複数の領域についてデータが転送できる。
したがって、フレームレートで各領域のデータを複数部分読み出して、復号モードに移行することで、同時に複数の領域について、復号処理を同時に行う装置を構成することも可能である。

また、第４の実施の形態では、復号モードではベースバンド変調を採用したが、符号拡散変調を用いることも可能である。この場合、センサーの検出ノイズや撮像条件の変動にきわめて強くすることができる。

発光ユニット１の概念構成図である。 パターン系列（ＳＡ／ＳＢ）の一例を示す図及び二つのパターン系列（ＳＡ／ＳＢ）を同時に作る場合の構成図である。 受光ユニット２０の概念構成図である。 発光ユニット３０の正面斜視図及び受光ユニット４０の正面斜視図並びに受光ユニット４０の背面斜視図である。 発光ユニット３０及び受光ユニット４０の電気的な内部構成図である。 発光ユニット３０及び受光ユニット４０の利用例を示す図である。 発光ユニット３０のＣＰＵ３６で実行される発光処理プログラムのフローチャートを示す図である。 発光ユニット３０の発光動作のタイミングチャートを示す図である。 発光側（発光ユニット３０側）と受光側（受光ユニット４０側）とのタイミングチャートを示す図である。 受光ユニット４０のＣＰＵ４９で実行される受光処理プログラムのフローチャートを示す図である。 フレームバッファ登録処理サブルーチンプログラムのフローチャートを示す図である。 信号検出＆ビット取り出し処理サブルーチンプログラムのフローチャートを示す図である。 リスト更新処理サブルーチンプログラムのフローチャートを示す図である。 表示処理サブルーチンプログラムのフローチャートを示す図である。 フレームバッファ登録処理プログラムにおける手ぶれ補正の概念図である。 信号検出＆ビット取り出し処理プログラムにおける相関度計算の概念図である。 リスト更新処理プログラムを実行した後のデータリストメモリ５５の状態一例図である。 受光ユニット４０の他の例を示す図である。 第２の実施の形態における受光ユニット４０の電気的な内部構成図である。 読み出し領域範囲の概念図およびオーバラップさせない場合の読み出し領域範囲の境界線を示す図である。 第２の実施の形態における受光ユニット４０の全体的な動作フローチャートを示す図である。 元画像（１２８０×９６０ドットの画像）と、その読み出し領域範囲（３２０×２４０ドット）の対応関係を示す概念図である。 第３の実施の形態における受光ユニット４０の電気的な内部構成図である。 読み出し条件リストメモリ１１２の格納データを示す概念図である。 読み出し条件リストメモリ１１２の条件番号（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．５）に対応したスキャン画像を示す図である。 第３の実施の形態における受光ユニット４０の全体的な動作フローチャートを示す図である。 第４の実施の形態における発光ユニット３０１の電気的な内部構成図である。 第４の実施の形態の発光ユニット３０の動作フローチャートを示す図である。 任意データのビット列から“１”や“０”のビットの偏り（直流成分）を除去する直流成分除去の説明図である。 輝度変動パターンを示す図である。 第４の実施の形態の受光ユニット４０の全体的な動作フローチャートを示す図である。 低フレームレートのときのタイミング図である。 高フレームレートのときのタイミング図である。 スレッシュレベルの決定概念図である。 論理判定の概念図である。

符号の説明

２ 論理判定部
８ 発光部
３０ 発光ユニット
４０ 受光ユニット
４４ 液晶ディスプレイ
４５ 撮像部
４９ ＣＰＵ
５２ フレーム時系列バッファ
１００ 読み出し位置制御メモリ
１１１ サブサンプリング制御メモリ
１１２ 読み出し条件リストメモリ
５４０ 表示部

Claims (8)

1. 撮像手段と、
   この撮像手段によって順次撮像される画像を部分的に読み出す読出手段と、
   この読出手段によって読み出された領域が時系列的に輝度変化する領域か否かを判定する判定手段と、
   この判定手段により前記領域が時系列的に輝度変化する領域であると判定すると、前記領域の時系列的に輝度変化に基づく情報を出力する情報出力手段と、
   を備えたことを特徴とする情報出力装置。
2. 前記撮像手段の撮像領域を複数に分割する分割手段を更に備え、
   前記判定手段は、前記分割手段によって分割された複数の撮像領域夫々について、この領域が時系列的に輝度変化する領域か否かを判定することを特徴とする情報出力装置。
3. 前記分割手段によって分割される撮像領域の大きさを、任意に変更する変更手段をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の情報出力装置。
4. 前記読出手段は、順次撮像される画像を所定ドットおきに間引くことにより部分的に読み出すことを特徴とする請求項１に記載の情報出力装置。
5. 前記読出手段によって間引かれる条件は複数種用意され、
   前記読出手段は、前記判定手段が時系列的に輝度変化する領域であると判定するまで、前記条件を更新させて順次撮像される画像を間引くことを特徴とする請求項２に記載の情報出力装置。
6. 前記撮像手段によって撮像された領域を表示する表示手段と、
   この表示手段に表示された領域のうち、前記判定手段によって時系列的に輝度変化する領域であると判定された領域を選択する領域選択手段と、
   この領域選択手段によって選択された領域について前記情報出力手段による情報の出力を指示する指示手段と
   をさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の情報出力装置。
7. 撮像部にて順次撮像される画像を部分的に読み出す読出ステップと、
   この読出ステップにて読み出された領域が時系列的に輝度変化する領域か否かを判定する判定ステップと、
   この判定ステップにて前記領域が時系列的に輝度変化する領域であると判定すると、前記領域の時系列的に輝度変化に基づく情報を出力する情報出力ステップと、
   からなることを特徴とする情報出力方法。
8. 撮像部を備える情報出力ユニットが備えるコンピュータを、
   前記撮像部にて順次撮像される画像を部分的に読み出す読出手段、
   この読出手段によって読み出された領域が時系列的に輝度変化する領域か否かを判定する判定手段、
   この判定手段によって前記領域が時系列的に輝度変化する領域であると判定すると、前記領域の時系列的に輝度変化に基づく情報を出力する情報出力手段、
   として機能させることを特徴とするプログラム。

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