JP2016063347A - 信号伝送装置、信号伝送方法および信号伝送プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】
光に重畳された情報を正確に受信装置へ伝送できることが可能となる信号伝送装置を提供する。
【解決手段】
信号伝送装置は、伝送する信号に応じて入射光を変化させたシンボルを含む入射光を第１強度で任意の物体に照射する照射部を備える。更に、当該信号伝送装置は、物体に入射された入射光の反射率に基づいて第１強度の振幅を制御する制御部を備える。
【選択図】図５

Description

本発明は、例えば、光を利用して信号を伝送する信号伝送装置、信号伝送方法および信号伝送プログラムに関する。

従来より、照明光源として発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ、ＬＥＤ）が広く利用されている。ＬＥＤは、白熱電球または蛍光灯と比較して、応答速度が速いという特徴を有する。この特徴を利用して、人間の目では認識できない速さでＬＥＤを明滅させることで、ＬＥＤから発する照明光に情報（信号と称しても良い）を重畳して通信を行う可視光通信技術が研究されている。当該可視光通信技術は、例えば、電波の使用が制限されている場所での通信用途、室内など光が届く範囲に限定した情報送信、または、Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｓｙｓｔｅｍｓ（ＩＴＳ）などでの利用が検討されている。

例えば、従来より開示されている、ある一つの情報伝送システムは、所定の領域を光らせて情報を送信する発光手段と、所定の領域を時系列的に撮像した画像から情報を復号する受光手段を有する。この情報伝送システムでは、所定の領域情報に応じて少なくとも三値に多値化して色変調された光を発し、受光手段は、所定の領域の多値化された色変調情報に基づいて情報を復号することを開示している。

また、例えば、従来より開示されている、ある一つの光モジュールは、原色光を発する少なくとも二つの一次光源を含み、一次光源から発する光の色座標を埋め込むデータに応じて変調することで、光にデータを組み込むことを開示している。人間の目の色における色の変化に対する感知性は、強度における変化に対する感知性よりも低いので、この光モジュールが照明システムに利用された場合、照明としての機能を低下させることなく、発される光へデータを埋め込むことが可能となる。

特開平３−１０４８３号公報 国際公開第２００９／１３６３１２号

上述の可視光通信技術においては、信号伝送装置が光に重畳された情報を正確に受信装置へ伝送できることが必要となる。本発明は、光に重畳された情報を正確に受信装置へ伝送できることが可能となる信号伝送装置を提唱することを目的とする。

本発明が開示する信号伝送装置は、伝送する信号に応じて入射光を変化させたシンボルを含む入射光を第１強度で任意の物体に照射する照射部を備える。更に、当該信号伝送装置は、物体に入射された入射光の反射率に基づいて第１強度の振幅を制御する制御部を備える。

なお、本発明の目的及び利点は、例えば、請求項におけるエレメント及び組み合わせにより実現され、かつ達成されるものである。また、上記の一般的な記述及び下記の詳細な記述の何れも、例示的かつ説明的なものであり、請求項の様に本発明を制限するものではないことを理解されたい。

本明細書に開示される信号伝送装置では、情報を重畳する光を受信装置が直接受光できない場合でも、光に重畳された情報を受信装置へ伝送することが可能となる。

一つの実施形態による通信システムの概略構成図である。 発光パターンと重畳されるシンボルの値の関係の一例を示す図である。 物体の色相に応じた反射率の概念図である。 （ａ）は、時間と入射光の第１強度の関係図である。（ｂ）は、時間と反射光の第２強度の関係図である。 信号伝送装置１の機能ブロック図である。 信号伝送装置１の信号伝送処理のフローチャートである。 （ａ）は、制御部１５が制御した制御後の入射光の第１強度と制御前の入射光の第１強度の振幅の比較図である。（ｂ）は、制御部１５が制御した制御後の入射光に対応する反射光の第１強度の振幅と制御前の入射光の第１強度の比較図である。 （ａ）は、発光パターンに応じて決定される、発光素子の単位時間当たりの第１強度の時間変化を表す図である。（ｂ）は、ＰＷＭ方式における発光素子の第１強度と発光素子に電流を流す期間、すなわち、発光素子を点灯させる期間の関係の説明図である。 信号受信装置２の機能ブロック図である。 第２制御部２６の第１の機能ブロック図である。 信号受信装置２の受信処理の概念図である。 信号受信装置２により実行される受信処理の動作フローチャートである。 第２制御部２６の第２の機能ブロック図である。

まず、従来技術における課題の所在について説明する。なお、当該課題の所在は、本発明者らが従来技術を仔細に検討した結果として新たに見出したものであり、従来は知られていなかったものである。上述の情報伝送システムにおいては、色相ごとに、送信されるデータの値が割り当てられている。また、上述の光モジュールにおいては、個々の色座標に、１ビットまたは複数ビットで表される論理値が割り当てられている。そのため、従来開示されている情報伝送システムならびに光モジュールにおいて、信号を送信側の装置が発する光に重畳された情報を受信側の装置が正確に復号するためには、受信側の装置は、送信側の装置が発した光を直接受光することが求められる。受信側の装置が送信側の装置が発した光を直接受光することができず、例えば、送信側の装置が発した光が物体で反射された光が受信側の装置で受光される場合、その物体により、受光された光の色が元の色と異なってしまう恐れがある為である。受光された光の色が送信側の装置が発した光の色と異なっている場合、受光された光の色は、重畳された情報に含まれるデータの値に対応する色ではない為、受信側の装置は、送信側の装置が発した光に重畳された情報を正確に復号することは困難となる。換言すると、情報を重畳する光を受信装置が直接受光できない場合でも、光に重畳された情報を正確に受信装置へ伝送できる信号伝送装置は提唱されていない状況にある。

上述の本発明者らの鋭意検証によって、新たに見出された技術的事項または課題を考慮しつつ、以下に、一つの実施形態による信号伝送装置、信号伝送方法及び信号伝送プログラムの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。更には、当該信号伝送装置に対応する信号受信装置ならびに、当該信号伝送装置または当該信号受信装置が利用される通信システムの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

（実施例１）
実施例１に開示する通信システムでは、信号伝送装置１は、照射部１４（なお、照射部１４の詳細の説明は後述する）から発する光の特性を、伝送する情報（信号と称しても良い）に含まれるシンボルの値に応じて時系列的に変化させる。その際、信号伝送装置１は、その光の特性の時系列的な変化のパターンである発光パターンを、伝送する情報に含まれるシンボルの値に応じて異ならせる。これにより、信号受信装置２（なお、信号受信装置２の詳細の説明は後述する）は、信号伝送装置１が発した光を直接受光できず、何らかの物体で反射された光を受光する場合でも、受光した光の特性の時系列的な変化のパターンを抽出することで、重畳された情報を復号できる。

図１は、一つの実施形態による通信システムの概略構成図である。通信システム１００は、信号伝送装置１と信号受信装置２とを有する。そして信号伝送装置１は、自装置が有する照射部１４が発する光に送信する情報を重畳する。一方、信号受信装置２は、撮像部を有し、その撮像部で信号伝送装置１からの光で照明された任意の物体３を含む撮影範囲を時系列的に連続して撮影して得られる、時系列に並んだ複数の画像から光に重畳された情報を復号する。なお、実施例１においては、通信システム１００は、一つの信号受信装置２のみを含んでいるが、通信システム１００に含まれる信号受信装置２の台数は１台に限られない。通信システム１００は、複数の信号受信装置２を含んでもよい。

図２は、発光パターンと重畳されるシンボルの値の関係の一例を示す図である。図２において、横軸は時間を表し、縦軸は、信号伝送装置１から発せられる光の特性を表す。発光パターン２０１及び発光パターン２０２は、それぞれ、シンボル値‘０’、‘１’に相当する。そして発光パターン２０１及び発光パターン２０２では、何れも時間経過とともに光の特性が周期的に変化するが、シンボル値‘０’の振幅は、シンボル値‘１’の振幅に比較して１／２程度に規定されている。この様に、例えば、光の特性の時間変動における振幅をシンボル値ごとに異ならせることで、信号伝送装置１は、照射部１４が発する光に情報を重畳することができる。なお、発光パターンとシンボルの値の関係は、この例に限られない。発光パターンとシンボルの値の関係の詳細については後述する。

信号伝送装置１から発した光が物体３により反射されることで、光の色相そのものは変化しても、反射後の光の時系列に沿った変動パターンは、発光パターンと相似関係を有する。したがって、信号受信装置２は、信号伝送装置１の照射部１４が発し、任意の物体３により反射された光を受光する場合でも、受光した光の変動パターンの周波数特性等を解析して発光パターンを特定することで、信号伝送装置１が照射部１４から発する光に重畳した情報を復号できる。

上述に開示した実施例１の信号伝送装置１は、情報を重畳する光を信号受信装置２が直接受光できない場合でも、光に重畳された情報を信号受信装置２へ伝送することが可能となる。なお、この様な信号伝送装置１は、例えば、以下の形態で産業上利用することできる。例えば、小売店において、商品に関する情報を重畳した入射光を商品（物体３に相当）に照射し、当該商品に興味を持ったユーザが、撮像部（例えばカメラ）を有する多機能型携帯端末で当該商品を撮像すると、商品に関連したＷｅｂサイトを多機能型携帯端末のディスプレイに表示させることができる。

なお、この場合、通信システム１００のシステム管理者がコンテンツ（例えば、商品に関する情報）をＩＤ管理サーバに登録し、当該ＩＤ管理サーバがＩＤをシステム管理者に配布する。次に、システム管理者が信号伝送装置１にＩＤを設定し、信号伝送装置１が当該ＩＤの信号を重畳した入射光を商品に照射する。次に、信号受信装置２が商品をカメラで撮影し、反射光からＩＤを検出する。信号受信装置２は、検出したＩＤでＩＤ管理サーバに問い合わせ、ＩＤ管理サーバがＩＤに対応したコンテンツを信号受信装置２に配信するシステム構成を用いることができる。また、ステージ上の歌手や役者等の動く対象に対して、歌手や役者に関する情報（プロフィール等）を重畳した入射光を照射し、当該歌手や役者をユーザが多機能型携帯端末で撮像すると、歌手や役者のプロフィールを多機能型携帯端末のディスプレイに表示させることができる。

上述に開示した実施例１の信号伝送装置１においても、情報を重畳する光を信号受信装置２が直接受光できない場合でも、光に重畳された情報を信号受信装置２へ伝送することが可能となる。しかしながら、本発明者らは、入射光が任意の物体に照射された場合、物体の表面で光が吸収される影響を受けることを新たに見出したので以下に説明する。

図３は、物体の色相に応じた反射率の概念図である。なお、当該反射率を分光反射率と称しても良い。入射光が任意の物体３の入射された場合において、実際に観測される反射光の強度は、次式で表現される入射光の強度と反射率の積となる。なお、説明の便宜上、入射光の強度を第１強度と称し、反射光の強度の第２強度と称することとする。
（数１）
Ｃ（λ）＝Ｅ（λ）×Ｒ（λ）
上述の（数１）において、Ｃ（λ）は任意の波長λにおける第２強度（反射光の強度）であり、Ｅ（λ）は波長λにおける第１強度（入射光の強度）であり、Ｒ（λ）は波長λにおける反射率（分光反射率と称しても良い）を示す。また、第１強度または第２強度は、換言すると、光の光量であり、当該光量の単位として、光束（ｌｍ）、光度（ｃｄ）、輝度（ｃｄ／ｍ^２）、照度（ｌｘ）の何れかを用いることが可能である。更に、この様な絶対値を用いる光量の単位のほかに、例えば、相対エネルギーまたは比エネルギー等の、一番強い波長の光量を基準値として１．０と規定し、当該基準値に対する比率を用いることも可能である。なお、以降においては、説明の便宜上、第１強度と第２強度の単位を輝度（ｃｄ／ｍ^２）として説明する。

図３から理解できる通り、例えば、青色の波長（例えば、波長４５０ｎｍ）の入射光を、（色相が赤色の）イチゴと、（色相が黄色の）レモンに照射した場合、何れの場合も入射光は吸収される。また、緑色の波長（例えば、波長５５０ｎｍ）の入射光を、イチゴとレモンに照射した場合、イチゴは入射光を吸収するが、レモンは入射光を反射する。更に、赤色の波長（例えば、波長６５０ｎｍ）の入射光を、イチゴとレモンに照射した場合、何れの場合も入射光を反射する。この様に、入射光が入射される物体３の色相に依存して光の吸収が発生する。以下に光の吸収が発生した場合の影響について説明する。

図４（ａ）は、時間と入射光の第１強度の関係図である。上述の通り、時系列に沿って、例えば、入射光の第１強度を変化させることで、任意のシンボルを含む信号（情報と称しても良い）を表現することが出来る。図４（ｂ）は、時間と反射光の第２強度の関係図である。なお、図４（ａ）、図４（ｂ）の横軸に、第１強度の振幅に対応するシンボル値を併記する。図４（ｂ）において、反射光の第２強度は、図４（ａ）の入射光を、反射率が１／ｎの物体３に照射した場合の強度である。反射光の第２強度は、光の吸収によって１／ｎに減衰していることが理解できる。この場合、例えば、‘１’のシンボルの終端と‘０’のシンボルの始端の境界が不明瞭になっていることが確認できる。なお、この場合、第２強度の減衰量に比例して、シンボルを含む信号の振幅自体も減衰する。第２強度の減衰自体は、入射光を物体３に照射した時の、本来の見え方に相当する為、特に問題となることはない。しかしながら、シンボルを含む信号の振幅の減衰は、信号強度の減衰を意味する為、シンボルの復号精度（検出精度と称しても良い）が低下する。なお、この問題は、位相や周波数を変調させてシンボルの値を表現した場合も同様に発生する。これは、位相や周波数を変調させた信号に於いても当然、振幅は存在し、当該振幅の減衰は信号強度の減衰を意味する。この為、信号強度の減衰量が多くなると、ノイズの要因となる周囲の環境光の影響が相対的に強くなり、信号対雑音比の観点から位相や周波数成分の検出が難しくなる為である。この為、光の吸収による第２強度の減衰は、信号の復号精度を低下させる要因となり得ることが本発明者らの鋭意検証により明らかとなった。

上述した通り、本発明者らの鋭意検証により、入射光を任意の物体３に照射した場合において、光の吸収による第２強度の減衰の影響を排除することで、実施例１よりも高い精度を以って、情報を重畳する光を信号受信装置２が直接受光できない場合でも、光に重畳された情報を、信号受信装置２へ伝送することが可能となることを見出した。上述の本発明者らの鋭意検証によって、新たに見出された技術的事項または課題を考慮しつつ、以降に示す、実施例を開示する。なお、上述の（実施例１）は、以降に説明する（実施例２）の比較例として考えることができる。

（実施例２）
図５は、信号伝送装置１の機能ブロック図である。信号伝送装置１は、通信インタフェース部１１と、第１記憶部１２と、記憶媒体アクセス装置１３と、照射部１４と、制御部１５と受光部１７とを有する。図６は、信号伝送装置１の信号伝送処理のフローチャートである。実施例２においては、図６に示す信号伝送装置１による信号伝送処理のフローを、図５に示す信号伝送装置１の機能ブロック図の各機能の説明に対応付けて説明する。信号伝送装置１は、通信インタフェース部１１または記憶媒体アクセス装置１３を介して取得した、あるいは、第１記憶部１２に予め記憶された伝送すべき情報を、照射部１４が発する光に重畳してその情報を送信する。

通信インタフェース部１１は、例えば、信号伝送装置１を、有線または無線の通信ネットワークに接続するための通信インタフェース及びその制御回路を有する。そして通信インタフェース部１１は、他の装置から、通信ネットワークを介して受信した情報を制御部１５へ渡す。なお、通信インタフェース部１１は、必ずしも必要な機能ではなく、必要に応じて適宜用いられれば良い。

第１記憶部１２は、例えば、読み出し専用の不揮発性の半導体メモリと読み書き可能な揮発性の半導体メモリとを有する。第１記憶部１２は、例えば、通信インタフェース部１１を介して取得した、または、記憶媒体アクセス装置１３から読み込んだ、伝送すべき情報を記憶する。また、第１記憶部１２は、制御部１５が送信処理を行うために利用する各種の情報及びプログラムを記憶する。例えば、第１記憶部１２は、シンボル値ごとに、そのシンボル値に対応する発光パターンを表すデータを記憶する。発光パターンを表すデータは、例えば、その発光パターンに応じた照射部１４からの光の制御開始時点における発光パターンの位相、周期（周波数）、光の特性の最大値及び最小値に相当する光量（第１強度）などを含む。また、伝送すべき情報が固定である場合には、第１記憶部１２は、予め、その情報に含まれる各シンボルの発光パターンを表すデータを記憶していてもよい。また、詳細は後述するが、第１記憶部１２は、ユーザによる事前学習によって、入射光の波長と、当該入射光が入射される物体３の反射率の関係を予め記憶した図示しないテーブルが記憶されても良い。

記憶媒体アクセス装置１３は、例えば、磁気ディスク、半導体メモリカード及び光記憶媒体といった記憶媒体１６にアクセスする装置である。記憶媒体アクセス装置１３は、例えば、記憶媒体１６に記憶された、制御部１５上で実行される、送信処理用のコンピュータプログラムあるいは伝送すべき情報を読み込み、制御部１５に渡す。なお、記憶媒体アクセス装置１３は、必ずしも必要な機能ではなく、必要に応じて適宜用いられれば良い。

照射部１４は、発光する光の特性を時系列に沿って変化させることが可能な少なくとも一つの発光素子と、駆動回路とを有する。駆動回路は、制御部１５からの制御信号に応じて、その少なくとも一つの発光素子から発する光の特性（例えば、第１強度（ｃｄ／ｍ^２））を変更する様に、その少なくとも一つの発光素子を駆動する。また、照射部１４は、例えば、プロジェクタマッピング等の公知の手法を用いて、物体３の任意の複数の場所に入射光を入射させることができる。

時系列に沿って変化可能な光の特性は、例えば、単位時間当たりの光量となる第１強度（ｃｄ／ｍ^２）とすることができる。この場合、照射部１４は、第１強度を時系列に沿って変更可能な少なくとも一つの発光素子、例えば、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤのうちの少なくとも一つ、または白色ＬＥＤ、あるいは有機エレクトロルミネッセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ、ＥＬ）素子を有する。

照射部１４は、伝送する信号に応じて入射光を変化させたシンボルを含む入射光を第１強度で物体３に照射する。換言すると、照射部１４は、制御部１５からの制御信号に従って、発光する光の特性を、伝送する情報に含まれるシンボルの値に応じた発光パターンに従って時系列で変化させることで、照射部１４から発する光に情報を重畳する。なお、当該処理は、図６に示すフローチャートのステップＳ１０１に対応する。

制御部１５は、一つまたは複数のプロセッサと、その周辺回路とを有する。そして制御部１５は、信号伝送装置１全体を制御する。制御部１５は、通信インタフェース部１１を介して、あるいは、記憶媒体アクセス装置１３から伝送すべき情報を受け取った場合、その情報を一旦第１記憶部１２に記憶する。制御部１５は、送信処理を実行する場合、伝送すべき情報を第１記憶部１２から読み込み、その情報をシンボル単位で分割する。次に制御部１５は、シンボルごとに、そのシンボルの値に応じた発光パターンを表すデータを第１記憶部１２から読み込み、その発光パターンに応じて発する光の特性を時系列に沿って変化させるように照射部１４を制御する。

受光部１７は、例えば、フォトダイオード等の受光素子を備える。受光部１７は、物体３から反射された反射光を受光し、当該反射光の第２強度を検出する。なお、当該処理は、図６に示すフローチャートのステップＳ１０２に対応する。なお、受光部１７は、信号伝送装置１に一体的に取り付けられても良いし、信号受信装置２が使用され得る場所に分離して配置されても良い。信号受信装置２が使用され得る場所に分離して配置される場合は、照明光の干渉の影響を踏まえた制御が可能となる。また、信号受信装置２に受光部１７を搭載させても良い。

なお、信号伝送装置１において、送信処理を実行するタイミングは予め設定されていてもよい。あるいは、図示しないユーザインタフェース部からの操作によって、あるいは、通信インタフェース部１１を介して受信した、他の装置からの送信処理の開始指示信号に応じて、制御部１５は、送信処理を開始してもよい。あるいは、制御部１５は、一定周期ごとに、送信処理を繰り返し実行してもよい。

（制御部１５による入射光の制御方法１）
制御部１５は、分光特性の１つとなる第１強度が既知の光（例えば、白色の波長の光（Ｅ（λ_ｗ）））を入射光として、任意の物体３に対して照射部１４に照射させる。受光部１７は、当該入射光に対応する反射光を受光する。次に、制御部１５は、入射光の第１強度と、受光部１７が受光した反射光の第２強度に基づいて反射率を算出する。なお、当該処理は、図６に示すフローチャートのステップＳ１０３に対応する。制御部１５は、物体３に入射された入射光に対応する反射光の第２強度の、第１強度に対する減衰量を補填する様に、反射率に基づいて第１強度の振幅を増加させる。なお、当該処理は、図６に示すフローチャートのステップＳ１０４に対応する。例えば、制御部１５は、第２強度を第１強度で除算した値を反射率として算出し、反射率の逆数を第１強度の振幅に乗算する。制御部１５は、第１強度の振幅を制御した制御後の第１強度を有する入射光を物体３に照射する。なお、当該処理は、図６に示すフローチャートのステップＳ１０５に対応する。

ここで、上述の（数１）を次式の通りに変形することで、制御部１５は、反射率を算出することが出来る。
（数２）
Ｒ（λ_ｗ）＝Ｃ（λ_ｗ）／Ｅ（λ_ｗ）
なお、上述の（数２）において、Ｃ（λ_ｗ）は白色の光の波長λ_ｗにおける第２強度（反射光の強度）であり、Ｅ（λ_ｗ）は白色の光の波長λ_ｗにおける第１強度（入射光の強度）であり、Ｒ（λ_ｗ）は白色の光の波長λ_ｗにおける反射率を示す。

次に、例えば、反射光の第２強度が、入射光Ｅ（λ_ｗ）の第１強度に対して１／ｎ倍（＝Ｒ（λ_ｗ））になる場合、入射光Ｅ（λ_ｗ）の第１強度をｎ倍とすると、反射光Ｃ（λ_ｗ）は、次式の通り表現される。
（数３）
Ｃ（λ_ｗ）＝ｎＥ（λ_ｗ）×Ｒ（λ_ｗ）＝ｎＥ（λ_ｗ）×１／ｎ＝Ｅ（λ_ｗ）
上述の（数３）より理解できる通り、反射率の逆数を入射光の第１強度に乗算することにより、反射光の第２強度は、入射光の第１強度と同じになる。ここで、上述の通り、第２強度の減衰量に比例して、シンボルを含む信号の振幅自体も減衰する。また、第２強度の減衰自体は、物体３に入射光を照射した場合の本来の見え方に相当する為、特に問題となることはない。この為、例えば、反射率の逆数を入射光の第１強度の振幅に乗算することで、光の吸収による第１強度の振幅の減衰（換言すると信号強度の減衰）の影響を相殺することができる。なお、制御部１５は、必ずしも反射率の逆数自体を入射光の第１強度の振幅に乗算する必要はない。上述の通り、制御部１５は、物体３に入射された入射光に対応する反射光の第２強度の、第１強度に対する減衰量を補填する様に、反射率に基づいて第１強度の振幅を増加させれば良い。

図７（ａ）は、制御部１５が制御した制御後の入射光の第１強度と制御前の入射光の第１強度の振幅の比較図である。図７（ａ）においては、実線の波形が制御後の第１強度のシンボルを含む信号であり、破線の波形が制御前の第１強度のシンボルを含む信号である。なお、図７（ａ）の横軸に、第１強度の振幅に対応するシンボル値を併記する。制御後の実線の波形の振幅は、制御前の破線の波形の振幅のｎ倍に制御されている。ここで、制御部１５は、第１強度の平均値（基準強度ｘ）を制御前後で等しくすることで、照射部１４が本来発する制御前の第１強度の明るさと、見かけ上の明るさを同一とすることができる。なお、制御部１５は、第１強度の振幅をｎ倍に制御していれば良く、例えば、必要に応じて第１強度となる光量を制御前よりも増加させても良い。

図７（ｂ）は、制御部１５が制御した制御後の入射光に対応する反射光の第１強度の振幅と制御前の入射光の第１強度の比較図である。なお、図７（ａ）の横軸に、第１強度の振幅に対応するシンボル値を併記する。図７（ｂ）においては、実線の波形が制御後の入射光に対応する反射光の信号であり、破線の波形が制御前の入射光に対応する反射光の信号である。制御後の入射光に対応する反射光の信号（実線）の振幅は、図７（ａ）の制御前の入射光の第１強度の振幅と同じになっており、光の吸収による第１強度の振幅の減衰の影響を相殺していることが理解できる。

制御部１５は、複数の色相（波長）の入射光を用いた場合でも、第１強度の振幅を制御することができる。例えば、照射部１４が赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤを有する場合について説明する。先ず、赤色ＬＥＤから照射する光の波長λ_Ｒを６５０（ｎｍ）、緑色ＬＥＤから照射する光の波長λ_Ｇを５５０（ｎｍ）、青色ＬＥＤから照射する光の波長λ_Ｂを４５０（ｎｍ）とする。次に、入射光における各波長の第１強度（例えば、輝度（ｃｄ／ｍ^２））をそれぞれ、Ｅ（λ_Ｒ）＝１００（ｃｄ／ｍ^２）、Ｅ（λ_Ｇ）＝１００（ｃｄ／ｍ^２）、Ｅ（λ_Ｂ）＝１００（ｃｄ／ｍ^２）とする。なお、それぞれの波長の第１強度は事前に計測されているものとし、既知のものであるとする。

ここで、受光部１７が受光する各入射光に対応する反射光における各波長の第２強度をそれぞれ、Ｃ（λ_Ｒ）＝６０（ｃｄ／ｍ^２）、Ｃ（λ_Ｇ）＝１０（ｃｄ／ｍ^２）、Ｃ（λ_Ｂ）＝８０（ｃｄ／ｍ^２）と仮定する。この場合、各波長の（分光）反射率を、上述の（数２）に基づいて算出すると、Ｒ（λ_Ｒ）＝Ｃ（λ_Ｒ）／Ｅ（λ_Ｒ）＝０．６、Ｒ（λ_Ｇ）＝Ｃ（λ_Ｇ）／Ｅ（λ_Ｇ）＝０．１、Ｒ（λ_Ｂ）＝Ｃ（λ_Ｂ）／Ｅ（λ_Ｂ）＝０．８となる。制御部１５は、各ＬＥＤから照射する入射光の第１強度の振幅の倍率を、それぞれ、赤色ＬＥＤでは１／Ｒ（λ_Ｒ）＝１／０．６＝１．６７倍、緑色ＬＥＤでは１／Ｒ（λ_Ｇ）＝１／０.１＝１０倍、青色ＬＥＤでは１／Ｒ（λ_Ｂ）=１／０．８＝１．２５倍として制御する。

また、第１記憶部１３が、物体３の色相を更に記憶している場合であり、物体３の色相が白色の場合には、照射部１４は、白色入射光を物体３に照射し、受光部１７は、当該白色入射光の反射光を受光しても良い。この場合において、制御部１５は、白色入射光の反射光の第２強度を、入射光の第１強度として取扱うことができる。これは、物体３の色相が白色の場合は、入射光のほぼ全てを反射する為である。この為、例えば、照射部１４の経年劣化等に伴う第１強度の変動の影響を排除することが可能となる。

（制御部１５による入射光の制御方法２）
例えば、ユーザによる事前学習によって、第１記憶部１１に、入射光の波長と、入射光が入射される物体の反射率を予め記憶したテーブルを格納している場合、制御部１５は、当該テーブルに格納されている物体の反射率を参照し、上述の（数３）に開示した方法と同様の制御を行えば良い。なお、（制御部１５による入射光の制御方法２）を適用する場合、信号伝送装置１は、受光部１７を配置する必要はない。

以下、照射部１４の制御及び発光パターンについて詳述する。実施例２において、発光パターンは、例えば、図２に示されるように、時間経過に伴って光の特性が正弦波状に変化する周期的な変動パターンとなる。なお、発光パターンは、この例に限られず、例えば、光の特性が三角形状、あるいは矩形パルス状に周期的に変動するパターンであってよい。また発光パターンは、周期的に変動するパターンに限られず、例えば、一つのシンボルに応じた期間内で、光の特性が単調に変化するパターンであってもよい。例えば、シンボル値‘０’に対応する発光パターンでは、そのシンボルに対応する期間の開始時点において照射部１４から発する光は第１の特性値を持ち、その期間の終了時点において照射部１４から発する光は第２の特性値を持つように光の特性が単調に変化する。一方、シンボル値‘１’に対応する発光パターンでは、そのシンボルに対応する期間の開始時点において照射部１４から発する光は第２の特性値を持ち、その期間の終了時点において照射部１４から発する光は第１の特性値を持つように光の特性が単調に変化する。

発光パターンの１周期の長さは、例えば、信号受信装置２が有する撮像部の撮影レートでも、信号受信装置２がその発光パターンを再現できるように、その撮影レートの逆数の数倍に設定される。例えば、信号受信装置２の撮影レートが３０フレーム／秒である場合、発光パターンの１周期の長さは、例えば、１００ミリ秒〜１秒に設定される。

制御部１５は、例えば、伝送すべき情報を、１〜複数のビットを持つビット列単位で分割し、各ビット列を、それぞれ、一つのシンボルとする。制御部１５は、シンボルの値に応じた発光パターンを表すデータを第１記憶部１２から読み込む。そして制御部１５は、シンボルごとに所定長を持つ期間を設定する。制御部１５は、その期間において、１〜数周期分、照射部１４にシンボル値に応じた発光パターンを繰り返させる。

なお、制御部１５は、伝送すべき情報の所定の位置、例えば、先頭に、プリアンブルとして、所定のシンボル列（例えば、‘０１０１０１０１’）を含めてもよい。あるいは、制御部１５は、伝送すべき情報に、巡回冗長検査（Ｃｙｃｌｉｃ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ Ｃｈｅｃｋ、ＣＲＣ）符号といった、誤り検出符号を含めてもよい。制御部１５が、これらのシンボル列及び誤り検出符号を伝送すべき情報に含めることで、信号受信装置２は、伝送された情報を正確に復号することが容易となる。

制御部１５は、シンボルの値に応じた発光パターンの変調方式として、無線通信で利用されている様々な変調方式を利用できる。例えば、制御部１５は、一つのシンボルを一つのビットに対応させてもよい。この場合、制御部１５は、図２に示した二位相偏移変調方式（ｂｉｎａｒｙ ｐｈａｓｅ−ｓｈｉｆｔ ｋｅｙｉｎｇ、ＢＰＳＫ）のように、シンボルの値が‘０’に対応する発光パターンとシンボルの値が‘１’に対応する発光パターンとの間で位相を１８０°反転させる。また、制御部１５は、二つのビットを一つのシンボルに対応させてもよい。この場合、制御部１５は、四位相偏移変調方式（ｑｕａｄｒｉｐｈａｓｅ ｐｈａｓｅ−ｓｈｉｆｔｋｅｙｉｎｇ、ＱＰＳＫ）のように、シンボルが取り得る４通りの値（‘００’、‘０１’、‘１０’、‘１１’)のそれぞれごとに、位相が９０°ずつ異なる、周期的に光の特性が変動する発光パターンを設定してもよい。

あるいは、制御部１５は、シンボルの値に応じて、光の特性の変化幅（以下、振幅レベルと呼ぶ）も変調してもよい。この場合、制御部１５は、直角位相振幅変調（ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ、ＱＡＭ）のように、シンボルが取り得る各値ごとに、振幅レベルと位相の組み合わせが異なる発光パターンを設定してもよい。その際、制御部１５は、振幅レベルに関して、あるシンボル値では、シンボルに対応する期間内で振幅レベルを単調増加させ、他のシンボル値では、シンボルに対応する期間内で振幅レベルを単調減少させてもよい。

また、制御部１５は、互いに異なる周波数（すなわち、互いに異なる周期）を持つ複数の発光パターンを利用して、伝送する情報を多重化してもよい。制御部１５は、例えば、直交周波数分割多重方式（ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ、ＯＦＤＭ）のように、複数の周波数のそれぞれごとに、上記の何れかの変調方式に従った発光パターンでシンボルを表し、各周波数の発光パターンを逆フーリエ変換してもよい。なお、逆フーリエ変換は、周波数時間変換の一例である。そして制御部１５は、周波数時間変換により得られた発光パターンに従って、照射部１４が光の特性を時系列に沿って変化させるように、照射部１４を制御してもよい。

また、信号伝送装置１の周囲の環境光、特に、周期的に発光特性が変化する光が信号受信装置２にとってノイズとなり、信号受信装置２における、伝送された情報の復号精度が低下することも想定され得る。そこで制御部１５は、符号分割多元接続方式（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ、ＣＤＭＡ)で利用されているスペクトラム拡散のように、伝送する情報を複数の周波数に拡散してもよい。そして制御部１５は、伝送する情報を複数の周波数に拡散して得られる発光パターンに従って、照射部１４が光の特性を時系列に沿って変化させるように、照射部１４を制御してもよい。

次に、発光パターンにおいて時系列に沿って変化する光の特性について説明する。発光パターンにおいて時系列に沿って変化する光の特性は、単位時間あたりの光量となる第１強度とすることが出来る。例えば、制御部１５は、発光パターンの１周期に、複数のサンプリング点（例えば、１０〜２０点）を設定する。そして制御部１５は、その発光パターンに従って、各サンプリング点での照射部１４が有する発光素子の単位時間当たりの発光光量となる第１強度を決定すればよい。

照射部１４が有する各発光素子の単位時間当たりの発光光量となる第１強度を、上述の通りに決定された各サンプリング点での第１強度とするために、制御部１５は、各発光素子を、例えば、パルス幅変調（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ、ＰＷＭ）方式に従って制御してもよい。ＰＷＭ方式では、単位時間に対する発光素子が点灯している時間の比（デューティ比）により、発光素子が発する入射光の第１強度が調節される。この場合、例えば、発光パターンの１周期に設定されるサンプリング点の数でその周期を等分して得られる個々の区間が、一つのサンプリング点に対応する区間（その区間の長さをＴとする）となる。そして制御部１５は、その区間Ｔにおいて発光素子を点灯させる時間ｔを、次式に従って決定する。
（数４）
ｔ＝Ｔ×ｎ／Ｍ
上述の（数４）において、Ｍは、発光素子の単位時間当たりの最大第１強度であり、ｎは、そのサンプリング点における単位時間当たりの第１強度である。

図８（ａ）は、発光パターンに応じて決定される、発光素子の単位時間当たりの第１強度の時間変化を表す図である。図８（ａ）において、横軸は時間を表し、縦軸は光量を示す第１強度を表す。点線で示されるグラフ６０１は、発光パターンに応じて決定される、発光素子の単位時間当たりの第１強度の時間変化を表す。また、グラフ６０１は、反射率の逆数を入射光の第１強度の振幅に乗算された後のグラフと考えることも出来るし、入射光の第１強度の振幅を制御する前のグラフと考えることもできる。なお、グラフ６０１上の各点６０２は、それぞれ、サンプリング点を表す。

図８（ｂ）は、ＰＷＭ方式における発光素子の第１強度と発光素子に電流を流す期間、すなわち、発光素子を点灯させる期間の関係の説明図である。図８（ｂ）において、横軸は時間を表し、縦軸は、発光素子に流れる電流を表す。そしてグラフ６１１及び６１２は、それぞれ、時間と発光素子に流れる電流の関係を示す。例えば、図８（ａ）におけるサンプリング点ｔ１における単位時間当たりの第１強度がｎであるとする。この場合、単位時間当たりの第１強度がｎとなるように発光素子を点灯させるために、例えば、グラフ６１１に示されるように、一つのサンプリング点に対応する区間Ｔ内で連続する区間Ｔ×（ｎ／Ｍ）の間、制御部１５は、発光素子に電流を流せばよい。あるいは、グラフ６１２に示されるように、制御部１５は、一つのサンプリング点に対応する区間Ｔ内で、発光素子に電流を流す区間を複数のサブ区間Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３に分割してもよい。この場合も、各サブ区間の長さの合計がＴ×（ｎ／Ｍ）となればよい。

ＰＷＭ方式による発光素子の明滅が人間（ユーザ）に知覚されないようにする為に、制御部１５は、一つのサンプリング点に対応する区間の長さＴが、人間の目に明滅によるちらつきが見え難くなる１／１００秒以下とすることが好ましい。更に、その区間の長さＴは、信号受信装置２の撮影部が１回の撮影を行うときの露光期間よりも短いことが好ましい。これにより、信号受信装置２の撮像部により生成された画像上で照射部１４からの光が照射されている物体が写る領域は、照射部１４が発した光の光量に応じた明るさとなる。また制御部１５は、ＰＷＭ方式による発光素子の明滅がユーザに知覚されない様にする為に、ＰＷＭ方式による発光素子の変調周波数を５００Ｈｚ以上としても良い。

なお、照射部１４が有する各発光素子の第１強度を、一つのサンプリング点に対応する区間の長さＴよりも短い周期で調節することが可能な場合には、制御部１５は、各サンプリング点に対応する発光光量となるように、各発光素子の第１強度を調節してもよい。

実施例２による信号伝送装置によれば、入射光を任意の物体３に照射した場合において、光の吸収による第２強度の減衰の影響を排除することで、実施例１よりも高い精度を以って、情報を重畳する光を信号受信装置２が直接受光できない場合でも、光に重畳された情報を、信号受信装置２へ伝送することが可能となる。

（実施例３）
次に、上述の（実施例１）または（実施例２）の信号伝送装置１に対応する信号受信装置２について説明する。図９は、信号受信装置２の機能ブロック図である。信号受信装置２は、例えば、撮像部を有する携帯端末、あるいは、据え置き型の装置とすることができる。そして信号受信装置２は、通信インタフェース部２１と、第２記憶部２２と、第２記憶媒体アクセス装置２３と、撮像部２４と、ユーザインタフェース部２５と、第２制御部２６とを有する。信号受信装置２は、信号伝送装置１からの光が照射された領域の少なくとも一部を含む撮影範囲を、撮像部２４により所定の撮影レートで時系列に沿って複数回撮影して得られる複数の画像を解析することで、信号伝送装置１が送信した情報を復号する。

通信インタフェース部２１は、例えば、信号受信装置２を、有線または無線の通信ネットワークに接続するための通信インタフェース及びその制御回路を有する。そして通信インタフェース部２１は、第２制御部２６から受け取った情報を、通信ネットワークを介して他の装置、例えば、サーバへ送信する。また通信インタフェース部２１は、他の装置から受け取った情報を第２制御部２６へ渡す。

第２記憶部２２は、例えば、読み出し専用の不揮発性の半導体メモリと読み書き可能な揮発性の半導体メモリとを有する。そして第２記憶部２２は、例えば、撮像部２４により時系列に沿って生成された複数の画像を受信処理の間記憶する。また第２記憶部２２は、第２制御部２６が受信処理を行うために利用する各種の情報及びプログラムを記憶する。さらに第２記憶部２２は、信号伝送装置１が送信し、かつ復号された情報を記憶してもよい。

第２記憶媒体アクセス装置２３は、例えば、磁気ディスク、半導体メモリカード及び光記憶媒体といった記憶媒体２７にアクセスする装置である。第２記憶媒体アクセス装置２３は、例えば、記憶媒体２７に記憶された、第２制御部２６上で実行される、受信処理用のコンピュータプログラムを読み込み、第２制御部２６に渡す。

撮像部２４は、例えば、ＣＣＤあるいはＣＭＯＳといった、信号伝送装置１の照射部１４が発する光に感度を持つ固体撮像素子の２次元アレイにより形成されるイメージセンサと、そのイメージセンサ上に、撮影範囲の像を結像する結像光学系を有する。なお、撮影範囲に、信号伝送装置１の照射部１４からの入射光が照射された領域の少なくとも一部が含まれるように、例えば、図１の物体３が撮影範囲に含まれるように、信号受信装置２は配置されることが好ましい。そして撮像部２４は、信号受信装置２が受信処理を行っている間、所定の撮影レート（例えば、３０フレーム／秒）で撮影を行って、撮影を行う度に画像を生成する。撮像部２４は、画像を生成する度に、その画像を第２制御部２６へ出力する。

ユーザインタフェース部２５は、例えば、タッチパネルディスプレイといった、ユーザが信号受信装置２を操作したり、あるいは、信号受信装置２がユーザに情報を表示するためのデバイスを有する。そしてユーザインタフェース部２５は、ユーザの操作に応じた操作信号、例えば、受信処理の開始を指示する操作信号を第２制御部２６へ出力する。またユーザインタフェース部２５は、第２制御部２６から受け取った各種の情報及び撮像部２４により生成された画像を表示する。例えば、ユーザインタフェース部２５は、撮像部２４により生成された画像とともに、受信処理によって復号した、信号伝送装置１から送信された情報を表示してもよい。

第２制御部２６は、一つまたは複数のプロセッサと、その周辺回路とを有する。そして第２制御部２６は、信号受信装置２全体を制御する。また第２制御部２６は、撮像部２４により、時系列に沿って生成された複数の画像を周波数解析して、信号伝送装置１から送信された情報を復号する。

図１０は、第２制御部２６の第１の機能ブロック図である。第２制御部２６は、分割部３１と、抽出部３２と、復号部３３とを有する。第２制御部２６が有するこれらの各部は、例えば、第２制御部２６が有するプロセッサ上で動作するコンピュータプログラムにより実現されるソフトウェアモジュールである。あるいは、第２制御部２６が有するこれらの各部は、その各部の機能を実現するファームウェアとして信号受信装置２に実装されてもよい。あるいはまた、第２制御部２６が有するこれらの各部は、例えば、Ｗｅｂブラウザ上で動作するＷｅｂアプリケーションとして実装されてもよい。

図１１は、信号受信装置２の受信処理の概念図である。信号伝送装置１の照射部１４からの光で照明された物体が撮像部２４により生成された各画像に写っているとすると、その物体が写っている領域に含まれる画素値は、照射部１４が発する入射光に対応する反射光の特性の変化に影響される。そこで分割部３１は、撮像部２４により生成された画像１０００−１、１０００−２、１０００−３、・・・、１０００−ｎをそれぞれ複数の部分領域１００１に分割する。抽出部３２は、各部分領域から照射部１４が発する光の特性を表す特徴量１００２を抽出する。復号部３３は、その特徴量１００２の時間変化を調べることで、発光パターン１００３を特定する。そして復号部３３は、発光パターン１００３に対応するシンボルの値を復号する。

分割部３１は、各画像を複数の部分領域に分割する。例えば、分割部３１は、各画像を、水平方向及び垂直方向に、それぞれ２〜４分割してもよい。また分割部３１は、複数の分割方法で各画像を分割してもよい。例えば、分割部３１は、各画像を、水平方向及び垂直方向のそれぞれについて２分割して、各画像について４個の部分領域を設定するとともに、各画像を、水平方向及び垂直方向のそれぞれについて３分割して、各画像について９個の部分領域を設定してもよい。これにより、何れかの部分領域において信号伝送装置１からの光で照明された物体が表された領域、あるいは信号伝送装置１の照射部１４そのものが部分領域の大部分を占めるように、部分領域を設定できる確率が高くなる。分割部３１は、各画像の各部分領域を表す情報（例えば、部分領域間の境界の位置）を抽出部３２へ渡す。

抽出部３２は、各画像の各部分領域から、信号伝送装置１の照射部１４から発した入射光に対応する反射光の発光パターンに応じて時系列で変化する光の特性を表す特徴量を抽出する。例えば、時系列で変化する光の特性が単位時間当たりの光量となる第２強度である場合、抽出部３２は、各部分領域の画素の第２強度（ｓｄ／ｍ^２）の平均値あるいは中央値を特徴量として抽出する。なお、特徴量は上記の例に限られず、抽出部３２は、発光パターンで変化する光の特性に応じて時系列で変化する様々な特徴量、例えば、部分領域内の輝度値または特定の色成分の総和、分散または標準偏差を特徴量として抽出してもよい。あるいはまた、抽出部３２は、時間的に連続する２枚の画像間で同じ位置にある画素の画素値間の差分値の部分領域内の平均値を特徴量として抽出してもよい。抽出部３２は、各画像の部分領域ごとの特徴量を復号部３３に渡す。

復号部３３は、部分領域ごとに抽出された特徴量の時系列順での変化から発光パターンを特定し、その発光パターンに応じたシンボルの値を復号する。

上記のように、発光パターンに従って信号伝送装置１の照射部１４から発した光の特性が周期的に変動している場合、信号伝送装置１により照明された物体３が写っている部分領域の特徴量の時間変動は、発光パターンの変動周期に応じた時間軸方向の周波数成分を有する。例えば、上述の様に、信号伝送装置１からの光の特性が正弦波状に変動する場合、時間軸方向における特徴量の周波数成分には、その正弦波に対応する特定の周波数成分が含まれる。

そこで復号部３３は、一つのシンボルに対応する期間と同じ長さの着目期間に含まれる複数の画像について、同一の物体が写っている部分領域ごとに、時系列順にその部分領域から抽出された特徴量を並べることにより、１次元ベクトルを作成する。なお、信号受信装置２が静止しており、かつ、信号受信装置２の撮影範囲内に静止している物体が存在する場合、複数の画像において同一の物体が写っている部分領域は、画像上の同じ位置にある部分領域とすることができる。復号部３３は、その１次元ベクトルをフーリエ変換する。そして、復号部３３は、部分領域ごとに、得られた周波数成分から発光パターンの周期と同じ周波数のスペクトルを抽出する。

復号部３３は、部分領域のうち、抽出したスペクトルの振幅レベルが最大となる部分領域を選択する。あるいは、復号部３３は、抽出したスペクトルの振幅レベルが所定の閾値以上となる部分領域を選択してもよい。これにより、復号部３３は、信号伝送装置１により照明された物体または信号伝送装置１の照射部１４そのものが写っている部分領域を選択できる。そして復号部３３は、選択した部分領域について、抽出したスペクトルから、発光パターンに応じた値を持つ成分、例えば、着目期間内の所定時点（例えば、着目期間の開始時点または終了時点）における光の特性の周期的な変動の位相または振幅レベルを検出する。

なお、信号伝送装置１がシンボルごとに設定する期間と、着目期間とがずれている可能性も存在する。そこで復号部３３は、時系列に沿って着目期間を１フレームずつずらしながら、上記の処理を行って、着目期間ごとに発光パターンに応じた値を持つ成分を検出する。この場合、着目期間と信号伝送装置１がシンボルごとに設定する期間とが一致した場合に、その検出された成分の値が極値となるので、復号部３３は、その極値を、発光パターンに応じた値を持つ成分とすればよい。一旦、極値が得られれば、その極値に対応する着目期間が一つのシンボルに対応する期間と一致していると考えられるので、復号部３３は、その着目期間を基準として、以後の着目期間を設定すればよい。そして復号部３３は、着目期間ごとに、発光パターンに応じた値を持つ成分を検出する。なお、復号部３３は、上記の方法以外の方法により、発光パターンを特定してもよい。例えば、復号部３３は、着目期間内で、時間的に隣接する画像間での特徴量の差分値を求め、その差分値により特徴量の増減を調べることで、発光パターンを特定してもよい。

復号部３３は、検出された成分を時系列順に並べる。復号部３３は、上記の様に、プリアンブルとして、伝送される情報に所定のシンボル列（例えば、‘０１０１０１０１’）が含まれている場合、検出された成分の並びから、そのプリアンブルに相当するシンボル列と一致する部分を抽出する。そして復号部３３は、抽出した部分において検出された成分とシンボルの値が一致する様に、検出された成分とシンボルの値を対応付ければよい。あるいは、復号部３３は、伝送される情報にＣＲＣ等の誤り検出符号が含まれている場合、その誤り検出符号を利用してシンボルの誤りが最小となる様に、検出された成分とシンボルの値を対応付けてもよい。あるいは、復号部３３は、検出された成分とシンボルの値との対応関係を表す参照テーブルを参照して、検出された成分に応じたシンボルの値を求めてもよい。なお、その参照テーブルは、例えば、予め第２記憶部２２に記憶される。

復号部３３は、復号されたシンボルの値を所定の順序で並べることで、伝送された情報を復号する。そして第２制御部２６は、復号した情報を、通信インタフェース部２１を介して他の装置へ出力する。あるいは、第２制御部２６は、復号した情報に応じた処理を実行する。例えば、復号した情報が所定のアプリケーションの起動を指示する情報であれば、第２制御部２６は、そのアプリケーションを起動する。あるいは、第２制御部２６は、復号した情報をユーザインタフェース部２５に表示させてもよい。

図１２は、信号受信装置２により実行される受信処理の動作フローチャートである。第２制御部２６の分割部３１は、各画像を複数の部分領域に分割する（ステップＳ２０１）。そして第２制御部２６の抽出部３２は、部分領域ごとに発光パターンで変化する光の特性を表す特徴量を抽出する（ステップＳ２０２）。

復号部３３は、一つのシンボルに相当する期間に含まれる複数の画像の組を含む期間ごとに、同じ位置の部分領域の特徴量を周波数解析して発光パターンの周期を持つスペクトルを検出する（ステップＳ２０３）。そして復号部３３は、その期間ごとに、検出したスペクトルから発光パターンに対応するシンボルの値を復号して、伝送された情報を復号する（ステップＳ２０４）。そして第２制御部２６は、受信処理を終了する。

以上に説明した様に、この通信システム１００は、信号伝送装置１が発する光に情報を重畳して信号受信装置２へ伝送することができる。この通信システム１００では、時系列に変化する発光パターンをシンボルの値に応じて異ならせることで、信号伝送装置１が発する光に情報を重畳する。そのため、信号受信装置２は、信号伝送装置１が発した光を直接受光できなくても、その時系列に変化する発光パターンを検出することで情報を復号できる。またこの通信システムは、時間経過に対する信号伝送装置１が発する光の特性の変化を緩やかにしても情報を伝送できるので、光の特性の変化をユーザに感知され難くすることができる。

なお、信号受信装置２は、撮像部を有する端末と、その端末と通信ネットワークを介して接続された他の装置、例えばサーバとを有していてもよい。この場合、端末は、画像を生成する度に、その画像を、端末を特定するための識別情報、例えば、その端末のＩＰアドレスとともに通信ネットワークを介してサーバへ送信してもよい。そしてサーバのプロセッサが、上記の実施形態による信号受信装置２の制御部の各処理を実行して、信号伝送装置１から伝送された情報を復号してもよい。さらに、サーバは、復号した情報を、端末を特定するための識別情報を参照して、その端末へ返送してもよい。あるいは、端末が有するプロセッサは、画像を生成する度に、その画像に対して分割部３１の処理と抽出部３２の処理を行って部分領域ごとの特徴量を抽出してもよい。そして端末は、各画像から抽出された部分領域ごとの特徴量を、端末を特定するための識別情報とともに通信ネットワークを介してサーバへ送信してもよい。そしてサーバのプロセッサは、上記の実施形態による信号受信装置２の復号部３３の処理を実行して、信号伝送装置１から伝送された情報を復号してもよい。

実施例３における信号受信装置２によれば、情報を重畳する光を信号受信装置２が直接受光できない場合でも、光に重畳された情報を復号することが可能となる。

（実施例４）
上述の（実施例２）においては、入射光を任意の物体３に照射した場合において、光の吸収による第２強度の減衰の影響を排除することを可能とする信号伝送装置１について開示した。光の吸収による第２強度の減衰の影響の排除は、信号伝送装置１のみではなく、信号受信装置２でも可能である為、以下に開示する。なお、（実施例４）に開示する信号受信装置２は、例えば、（実施例１）に開示する信号伝送装置１に対応するものと考えることができる。

図１３は、第２制御部２６の第２の機能ブロック図である。第２制御部２６は、分割部３１と、抽出部３２と、復号部３３、変更部３４とを有する。第２制御部２６が有するこれらの各部は、例えば、第２制御部２６が有するプロセッサ上で動作するコンピュータプログラムにより実現されるソフトウェアモジュールである。あるいは、第２制御部２６が有するこれらの各部は、その各部の機能を実現するファームウェアとして信号受信装置２に実装されてもよい。あるいはまた、第２制御部２６が有するこれらの各部は、例えば、Ｗｅｂブラウザ上で動作するＷｅｂアプリケーションとして実装されてもよい。なお、分割部３１、抽出部３２、復号部３３の機能は（実施例３）と同様である為、詳細な説明は省略する。なお、（実施例４）においては、第２記憶部２２に入射光の波長と物体３の色相に対応する反射率を予め記憶されているものとする。

図１３において、変更部３４は、例えば、ワイヤードロジックによるハードウェア回路である。また、変更部３４は、信号受信装置２で実行されるコンピュータプログラムにより実現される機能モジュールであっても良い。変更部３４は、第２記憶部２２に格納されている反射率に基づいて第２強度を補正する。例えば、変更部３４は、第２強度の第１強度に対する減衰量を補填する様に、反射率に基づいて第２強度を補正する。例えば、第２制御部２６は、反射率の逆数を第２強度の振幅に乗算して第２強度を補正することができる。

実施例４における信号受信装置２によれば、信号伝送装置１が入射光を任意の物体３に照射した場合において、光の吸収による第２強度の減衰の影響を排除することを可能となる。

また、他の変形例によれば、信号受信装置２が携帯型の装置である場合、信号伝送装置１によって照明されている物体３が静止していても、信号受信装置２自身の移動によって画像上での物体３の位置が時間経過とともに移動することがある。そこで信号受信装置２の制御部は、オプティカルフローなどを利用してトラッキング処理を行い、時系列に沿って並んだ複数の画像間で同一の物体３が写っている部分領域を特定してもよい。そして信号受信装置２の第２制御部２６は、着目期間内の各画像の同じ物体が写っている部分領域から抽出された特徴量を用いて復号部の処理を実行してもよい。また、信号伝送装置１により照明される物体３が移動物体である可能性がある場合についても、同様に、信号受信装置２の第２制御部２６は、トラッキング処理により特定された同一の物体３が写っている部分領域から抽出された特徴量を用いて復号部の処理を実行してもよい。これにより、信号受信装置２と信号伝送装置１により照明された物体３とが相対的に移動する場合でも、信号受信装置２は、信号伝送装置１から伝送された情報を正確に復号できる。

更に他の変形例によれば、信号伝送装置１の照射部１４から発した光が照射される物体３が信号受信装置２の撮像部により生成される画像上に写る領域の面積が所定の面積以上となることが想定される場合、信号受信装置２において分割部３１の処理は省略されてもよい。なお、所定の面積は、例えば、画像サイズの半分とすることができる。この場合には、抽出部３２は、画像全体から特徴量を抽出すればよい。

更にさらに、上記の各実施形態による信号伝送装置１の制御部１５が有する各機能をコンピュータに実現させるコンピュータプログラムは、コンピュータによって読み取り可能な媒体に記録された形で提供されてもよい。同様に、上記の実施形態による信号受信装置２の第２制御部２６が有する各機能をコンピュータに実現させるコンピュータプログラムは、コンピュータによって読み取り可能な媒体に記録された形で提供されてもよい。

以上に図示した各装置の各構成要素は、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。また、上記の実施例で説明した各種の処理は、予め用意されたプログラムをパーソナルコンピュータやワークステーションなどのコンピュータで実行することによって実現することができる。

以上、説明した実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
伝送する信号に応じて入射光を変化させたシンボルを含む前記入射光を第１強度で任意の物体に照射する照射部と、
前記物体に入射された前記入射光の反射率に基づいて前記第１強度の振幅を制御する制御部
を備えることを特徴とする信号伝送装置。
（付記２）
前記制御部は、前記物体に入射された前記入射光の反射光の第２強度の、前記第１強度に対する減衰量を補填する様に、前記反射率に基づいて前記第１強度の前記振幅を増加させることを特徴とする付記１記載の信号伝送装置。
（付記３）
前記反射光を受光する受光部
を更に備え、
前記制御部は、前記第１強度と、前記受光部が受光した前記反射光の前記第２強度に基づいて前記反射率を算出することを特徴とする付記２記載の信号伝送装置。
（付記４）
前記制御部は、前記第２強度を前記第１強度で除算した値を前記反射率として算出し、前記反射率の逆数を前記第１強度の前記振幅に乗算することを特徴とする付記２または付記３記載の信号伝送装置。
（付記５）
前記第１強度または前記第２強度は、輝度値であり、
前記制御部は、前記輝度値を変化させることにより、前記シンボルの値毎に異なる位相、異なる振幅、または異なる周波数を有する前記入射光を生成することを特徴とする付記２ないし付記４の何れか一つに記載の信号伝送装置。
（付記６）
前記入射光と前記物体に対応する前記反射率を予め記憶する第１記憶部を更に備えることを特徴とする付記１記載の信号伝送装置。
（付記７）
前記第１記憶部は、前記物体の色相を更に記憶しており、
前記照射部は、前記物体の前記色相が白色の場合に、白色入射光を前記物体に照射し、
前記受光部は、前記白色入射光の前記反射光を受光し、
前記制御部は、前記白色入射光の前記反射光の前記第２強度を、前記入射光の第１強度として取扱うことを特徴とする付記６記載の信号伝送装置。
（付記８）
伝送する信号に応じて入射光を変化させたシンボルを含む前記入射光を第１強度で任意の物体に照射し、
前記物体に入射された前記入射光の反射率に基づいて前記第１強度の振幅を制御すること
を含むことを特徴とする信号伝送方法。
（付記９）
前記制御することは、前記物体に入射された前記入射光の反射光の第２強度の、前記第１強度に対する減衰量を補填する様に、前記反射率に基づいて前記第１強度の前記振幅を増加させることを特徴とする付記８記載の信号伝送方法。
（付記１０）
前記反射光を受光すること
を更に含み、
前記制御することは、前記第１強度と、前記受光部が受光した前記反射光の前記第２強度に基づいて前記反射率を算出することを特徴とする付記９記載の信号伝送方法。
（付記１１）
前記制御することは、前記第２強度を前記第１強度で除算した値を前記反射率として算出し、前記反射率の逆数を前記第１強度の前記振幅に乗算することを特徴とする付記９または付記１０記載の信号伝送方法。
（付記１２）
前記第１強度または前記第２強度は、輝度値であり、
前記制御することは、前記輝度値を変化させることにより、前記シンボルの値毎に異なる位相、異なる振幅、または異なる周波数を有する前記入射光を生成することを特徴とする付記９ないし付記１１の何れか一つに記載の信号伝送方法。
（付記１３）
前記入射光と前記物体に対応する前記反射率を予め第１記憶部に記憶することを更に含むことを特徴とする付記８記載の信号伝送方法。
（付記１４）
前記第１記憶部は、前記物体の色相を更に記憶しており、
前記照射することは、前記物体の前記色相が白色の場合に、白色入射光を前記物体に照射し、
前記受光することは、前記白色入射光の前記反射光を受光し、
前記制御することは、前記白色入射光の前記反射光の前記第２強度を、前記入射光の第１強度として取扱うことを特徴とする付記１３記載の信号伝送方法。
（付記１５）
コンピュータに、
伝送する信号に応じて入射光を変化させたシンボルを含む前記入射光を第１強度で任意の物体に照射し、
前記物体に入射された前記入射光の反射率に基づいて前記第１強度の振幅を制御する
ことを実行させることを特徴とする信号伝送プログラム。
（付記１６）
伝送する信号に応じて入射光を変化させたシンボルを含む前記入射光の反射光を含む任意の物体の画像を、所定の撮像周期で撮像する撮像部と、
前記撮像部により撮像された複数の前記画像から前記時系列に沿って変化する前記反射光の第２強度を抽出する抽出部と、
前記入射光と前記物体に対応する反射率を予め記憶する第２記憶部と、
前記第２強度の振幅を前記反射率に基づいて変更する変更部と、
前記変更部により変更された複数の前記第２強度から前記シンボルを復号する復号部
を備えることを特徴とする信号受信装置。
（付記１７）
前記補正部は、前記第２強度の前記第１強度に対する減衰量を補填する様に、前記反射率に基づいて前記第２強度の前記振幅を補正することを特徴とする付記１６記載の信号受信装置。
（付記１８）
信号伝送装置と信号受信装置を含む通信システムにおいて、
前記信号伝送装置は、
伝送する信号に応じて入射光を変化させたシンボルを含む前記入射光を第１強度で任意の物体に照射する照射部と、
前記物体に入射された前記入射光の反射率に基づいて前記第１強度の振幅を制御する制御部
を備え、
前記信号受信装置は、
前記入射光の反射光を含む任意の物体の画像を、所定の撮像周期で撮像する撮像部と、
前記撮像部により撮像された複数の前記画像から前記時系列に沿って変化する前記反射光の第２強度を抽出する抽出部と、
前記入射光と前記物体に対応する反射率を予め記憶する第２記憶部と、
前記第２強度の振幅を前記反射率に基づいて変更する変更部と、
前記変更部により変更された複数の前記第２強度から前記シンボルを復号する復号部
を備えること特徴とする通信システム。

１ 信号伝送装置
２ 信号受信装置
３ 物体
１１ 通信インタフェース部
１２ 第１記憶部
１３ 記憶媒体アクセス装置
１４ 照射部
１５ 制御部
１６ 記憶媒体
１７ 受光部

Claims (9)

1. 伝送する信号に応じて入射光を変化させたシンボルを含む前記入射光を第１強度で任意の物体に照射する照射部と、
   前記物体に入射された前記入射光の反射率に基づいて前記第１強度の振幅を制御する制御部
   を備えることを特徴とする信号伝送装置。
2. 前記制御部は、前記物体に入射された前記入射光の反射光の第２強度の、前記第１強度に対する減衰量を補填する様に、前記反射率に基づいて前記第１強度の前記振幅を増加させることを特徴とする請求項１記載の信号伝送装置。
3. 前記反射光を受光する受光部
   を更に備え、
   前記制御部は、前記第１強度と、前記受光部が受光した前記反射光の前記第２強度に基づいて前記反射率を算出することを特徴とする請求項２記載の信号伝送装置。
4. 前記制御部は、前記第２強度を前記第１強度で除算した値を前記反射率として算出し、前記反射率の逆数を前記第１強度の前記振幅に乗算することを特徴とする請求項２または請求項３記載の信号伝送装置。
5. 前記第１強度または前記第２強度は、輝度値であり、
   前記制御部は、前記輝度値を変化させることにより、前記シンボルの値毎に異なる位相、異なる振幅、または異なる周波数を有する前記入射光を生成することを特徴とする請求項２ないし請求項４の何れか一項に記載の信号伝送装置。
6. 前記入射光と前記物体に対応する前記反射率を予め記憶する第１記憶部を更に備えることを特徴とする請求項１記載の信号伝送装置。
7. 前記第１記憶部は、前記物体の色相を更に記憶しており、
   前記照射部は、前記物体の前記色相が白色の場合に、白色入射光を前記物体に照射し、
   前記受光部は、前記白色入射光の前記反射光を受光し、
   前記制御部は、前記白色入射光の前記反射光の前記第２強度を、前記入射光の第１強度として取扱うことを特徴とする請求項６記載の信号伝送装置。
8. 伝送する信号に応じて入射光を変化させたシンボルを含む前記入射光を第１強度で任意の物体に照射し、
   前記物体に入射された前記入射光の反射率に基づいて前記第１強度の振幅を制御すること
   を含むことを特徴とする信号伝送方法。
9. コンピュータに、
   伝送する信号に応じて入射光を変化させたシンボルを含む前記入射光を第１強度で任意の物体に照射し、
   前記物体に入射された前記入射光の反射率に基づいて前記第１強度の振幅を制御すること
   を実行させることを特徴とする信号伝送プログラム。