JP4207490B2 - 光通信装置、光通信データ出力方法、および光通信データ解析方法、並びにコンピュータ・プログラム - Google Patents
光通信装置、光通信データ出力方法、および光通信データ解析方法、並びにコンピュータ・プログラム Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信装置、光通信データ出力方法、および光通信データ解析方法、並びにコンピュータ・プログラムに関する。さらに、詳細には、改良されたパルス位置変調（ＰＰＭ：Pulse Position Modulation）方式を適用した光通信を実行する装置、方法に関し、特に可視光領域での光通信に適した光通信装置、光通信データ出力方法、および光通信データ解析方法、並びにコンピュータ・プログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
昨今、光を用いた無線（ワイヤレス）通信が様々な分野で利用されている。光あるいは電波を用いた無線（ワイヤレス）通信は、データ伝送路としてのケーブルが不要であることから、例えば携帯機器間での通信や、ＰＣ、ＰＤＡ等の機器間相互通信、あるいはＰＣとプリンタあるいはディスプレイ等その他の周辺機器との通信等、様々な機器間通信において利用されている。特に、光通信は、電波を用いた通信方式に比較して低コストであり、電磁放射ノイズによる影響も受けないため、今後ますます利用範囲が広がるものと予測される。
【０００３】
従来の光通信方式としては、例えば赤外線等によって光強度を変化させた例えばパルス信号列を生成し、受信機側でパルス信号を解析する構成等がある。光通信においては、このような光強度変調処理による変調信号が使用される場合が多い。
【０００４】
光強度変調信号は、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）、あるいはレーザーダイオード（ＬＤ：Laser diode）の発する光の変調光を出力し、受信側で強度解析を行なってデータを取得する。光通信における情報伝送においては、光の波長に関するコヒーレンシーが利用されることは少なく、主に光強度が利用される。これは、光信号の波長は、１０14Ｈｚ以上であるためコヒーレント検出が困難であり、一方、強度変調信号の復調処理は簡易であり、受信側での処理負担が少ないからである。
【０００５】
光強度変調方式として、代表的な方式としては、例えばオンオフキーイング（ＯＯＫ：On Off Keying）のように通信データに基づいて輝度自身を決定する方式、あるいは、輝度変化パルスのパルス位置に基づいて情報を載せるパルス位置変調(ＰＰＭ:Pulse Position Modulation）方式がある。
【０００６】
図１を参照して、オンオフキーイング（ＯＯＫ：On Off Keying）および、パルス位置変調(ＰＰＭ:Pulse Position Modulation）方式について説明する。
【０００７】
図１（ａ）は、通信データシーケンスを示し、（ｂ）は、オンオフキーイング（ＯＯＫ）方式による光データシーケンス、（ｃ）〜（ｅ）は、異なる態様のパルス位置変調(ＰＰＭ）方式による光データシーケンスを示している。
【０００８】
（ｂ）に示すオンオフキーイング（ＯＯＫ）は、通信データのビットが［１］のとき、パルスを生成し、通信データのビットが［０］のときパルスを生成しないというパルス生成規則に基づいて、データ系列に基づいて出力する光強度を制御して通信データに対応するパルス列を送受信する方式である。例えば通信データのビット列が１１０１であれば、設定パルスをハイ，ハイ、ロー，ハイ等のように、ビット列に従って設定する。
【０００９】
（ｃ）〜（ｅ）は、パルス位置変調(ＰＰＭ:Pulse Position Modulation）方式によるデータ転送処理例を示している。パルス位置変調(ＰＰＭ)は、異なる輝度レベルに基づくパルス列を生成した信号であり、予め定められたシンボル長内に設定したパルス列に基づいてデータが読み取られる。
【００１０】
（ｃ）に示す例は、シンボル長（またはフレーム）を２つのパルス幅に設定した例であり、パルスの存在する部分が、光信号の存在する部分あるいは輝度レベルが高い部分、パルスの存在しない部分が、光信号の存在しない部分あるいは輝度レベルが低い部分である。２つのパルス幅に設定した領域の前半にパルスがある場合を［１］、後半にパルスがある場合を［０］として設定する。各シンボル長におけるパルス配列を識別することにより、データが判別される。
【００１１】
（ｄ）に示す例は、フレームを４つのパルス幅に設定した例であり、各フレームにおいて、［００］、［０１］、［１０］、［１１］の４種類のデータを示す。４つのパルス幅に設定した領域の第１番目にパルスがある場合を［１１］、第２番目にパルスがある場合を［１０］、第３番目にパルスがある場合を［０１］、第４番目にパルスがある場合を［００］として設定する。各フレームにおけるパルス配列を識別することにより、データが判別される。
【００１２】
（ｅ）に示す例は、フレームを８つのパルス幅に設定した例であり、各フレームにおいて、［０００］〜［１１１］の８種類のデータを示す。８つのパルス幅に設定した領域の何番目にパルスがあるかによって、［０００］〜［１１１］の８種類のデータのいずれかが示される。
【００１３】
このような、オンオフキーイング（ＯＯＫ）あるいは、パルス位置変調（ＰＰＭ）信号による光通信を例えば可視光を適用して実行する場合を想定する。
【００１４】
図２に示すように、データ送信手段としての発光手段を持つ送信機１１０と、データ受信手段としての受光手段を持つ受信機１２０とからなり、可視光を適用した光送受信を行なう構成とする。
【００１５】
送信機の発光手段は、可視光を出力する発光手段であり、例えば日常の室内灯、屋外灯等の照明に用いることが可能である。あるいは、画像出力用のディスプレイとしての適用も可能である。
【００１６】
しかし、日常光として適用しながら、あるいは画像出力用のディスプレイとして適用しながら、上述したオンオフキーイング（ＯＯＫ）あるいは、パルス位置変調（ＰＰＭ）信号による光通信を実行すると、パルスのある領域のみにおいて発光され、パルスのない領域では発光が停止されることになる。その結果、照明としての明るさが低下し、また、ディスプレイとしての輝度が減少することになる。
【００１７】
すなわち、可視光を用いた通信を実行しながら、その光出力手段を照明として適用したり、あるいは画像出力用のディスプレイとして適用することは困難である。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、例えば可視光を適用した光データの送受信構成において、輝度の低下を抑え、光出力手段を照明として適用したり、あるいは画像出力用のディスプレイとして適用することを可能とする光通信装置および光通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の側面は、
光通信データの出力を行なう送信機としての光通信装置であり、
パルス位置変調（ＰＰＭ）におけるオン／オフ位置を反転させた反転パルス位置変調（反転ＰＰＭ）処理を通信データシーケンスに対して施して反転ＰＰＭ信号シーケンスを生成する変調信号生成手段と、
フィールドシーケンシャル方式に従ったカラー画像データ表示を行う出力手段と、
前記出力手段に表示するフィールドシーケンシャル方式に従ったカラー画像データの各タイムフレームのオンフレームに、前記変調信号生成手段において生成した反転ＰＰＭ信号シーケンスを重畳させた重畳信号を生成する重畳処理手段と、
前記重畳処理手段において生成した重畳信号に対応するピクセル輝度制御信号を生成する出力制御手段であり、前記反転ＰＰＭ信号のオフデータ量によって予測される画像データの輝度レベル低下分を補うように輝度レベルをアップさせたピクセル輝度制御信号を生成して前記出力手段に出力する出力制御手段と、
を有することを特徴とする光通信装置にある。
【００２７】
さらに、本発明の第２の側面は、
光通信データの出力を行なう送信機における光通信データ出力方法であり、
変調信号生成手段が、パルス位置変調（ＰＰＭ）におけるオン／オフ位置を反転させた反転パルス位置変調（反転ＰＰＭ）処理を通信データシーケンスに対して施して反転ＰＰＭ信号シーケンスを生成する変調信号生成ステップと、
重畳処理手段が、フィールドシーケンシャル方式に従ったカラー画像データ表示を行う出力手段に出力するカラー画像データの各タイムフレームのオンフレームに、前記変調信号生成ステップにおいて生成した反転ＰＰＭ信号シーケンスを重畳して重畳信号を生成する重畳処理ステップと、
出力制御手段が、前記重畳処理ステップにおいて生成した重畳信号に対応するピクセル輝度制御信号を生成するステップであり、前記反転ＰＰＭ信号のオフデータ量によって予測される画像データの輝度レベル低下分を補うように輝度レベルをアップさせたピクセル輝度制御信号を生成して前記出力手段に出力する出力制御ステップと、
を有することを特徴とする光通信データ出力方法にある。
【００３５】
さらに、本発明の第３の側面は、
光通信データの出力を行なう送信機において、光通信データ出力処理を実行させるコンピュータ・プログラムであって、
変調信号生成手段に、パルス位置変調（ＰＰＭ）におけるオン／オフ位置を反転させた反転パルス位置変調（反転ＰＰＭ）処理を通信データシーケンスに対して施して反転ＰＰＭ信号シーケンスを生成させる変調信号生成ステップと、
重畳処理手段に、フィールドシーケンシャル方式に従ったカラー画像データ表示を行う出力手段に出力するカラー画像データの各タイムフレームのオンフレームに、前記変調信号生成ステップにおいて生成した反転ＰＰＭ信号シーケンスを重畳して重畳信号を生成させる重畳処理ステップと、
出力制御手段に、前記重畳処理ステップにおいて生成した重畳信号に対応するピクセル輝度制御信号を生成させるステップであり、前記反転ＰＰＭ信号のオフデータ量によって予測される画像データの輝度レベル低下分を補うように輝度レベルをアップさせたピクセル輝度制御信号を生成して前記出力手段に出力させる出力制御ステップと、
を有することを特徴とするコンピュータ・プログラムにある。
【００３７】
【作用】
本発明の構成によれば、パルス位置変調（ＰＰＭ）におけるオン／オフ位置を反転させた反転パルス位置変調（反転ＰＰＭ）処理を通信データシーケンスに対して施して反転ＰＰＭ信号シーケンスを適用した光通信を行なう構成としたので、高いデューテイサイクル、すなわちパルスのオン時間が長いパルスデータを適用した通信が可能となり、例えば照明装置あるいはディスプレイ装置において可視光を適用した通信を行なう場合に、照明の照度を低下させることなく、またディスプレイの輝度レベルを低下させることなく通信を実行することが可能となる。
【００３８】
また、本発明の構成によれば、視覚可能な画像データに対して、通信データに基づく変調信号シーケンスを重畳し出力することが可能であり、通常の画像データとともに通信データを送信することが可能となる。
【００３９】
また、本発明の構成によれば、反転ＰＰＭ信号によってデータを送受信する構成としたことにより、受信機における受信信号のエラーレートの低下が可能となり、正確なデータ通信が実現される。
【００４０】
なお、本発明のコンピュータ・プログラムは、例えば、様々なプログラム・コードを実行可能な汎用コンピュータ・システムに対して、コンピュータ可読な形式で提供する記憶媒体、通信媒体、例えば、ＣＤやＦＤ、ＭＯなどの記憶媒体、あるいは、ネットワークなどの通信媒体によって提供可能なコンピュータ・プログラムである。このようなプログラムをコンピュータ可読な形式で提供することにより、コンピュータ・システム上でプログラムに応じた処理が実現される。
【００４１】
本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する本発明の実施例や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。なお、本明細書においてシステムとは、複数の装置の論理的集合構成であり、各構成の装置が同一筐体内にあるものには限らない。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の光通信装置および光通信方法について詳細に説明する。
【００４３】
本発明の光通信装置としての送信機および受信機の一実施例を図３を参照して説明する。図３は、通信データを光信号として出力する光出力手段３１３を備えた送信機３１０と、光信号を受信する受光手段３２１を備えた受信機３２０の構成を示している。
【００４４】
ここでは、通信データに基づいて変調された信号からなる可視光波長領域の光信号を送受信データとした例を示す。従って、送信機３１０の光出力手段３１３は、可視光を出力する例えば照明手段、あるいはディスプレイ手段（例えば強誘電性ＬＣＤ、あるいは、有機ＥＬディスプレイ等）によって構成可能である。一方、受信機３２０の受光手段３２１は、可視光波長領域の光を受信し電機信号に変換する例えばＣＣＤ、ＣＭＯＳイメージセンサーによって構成される。
【００４５】
送信機３１０中の光出力手段３１３は、受信機３２０に対して光変調信号を送信するのみならず、照明として、あるいは画像表示ディスプレイとしての期能を有し、照明としてしようしながら、あるいは画像表示を実行しながらのデータ通信を実行し、輝度レベルを低下させない通信を実現する。
【００４６】
なお、図には示していないが、受信機３２０の受光手段３２１は、例えばレンズを含む光学系を介して送信機３１０の光出力手段３１３の出力する光データをセンサー面に結像する。
【００４７】
送信機３１０の変調信号生成手段３１１は、例えばビット情報列によって構成される通信データシーケンスを輝度変化情報に変調し、変調信号シーケンスを生成する。出力制御手段３１２は、変調信号生成手段３１１において生成した変調信号シーケンスに対応する出力制御信号を光出力手段３１３に出力し、光出力手段３１３は、出力制御信号に基づいて、通信データシーケンスに対応した輝度変化を発生させて、データ出力を行なう。
【００４８】
送信機３１０の変調信号生成手段３１１の実行する変調方式について、図４を用いて説明する。本実施例において、適用する変調方式は、反転ＰＰＭ変調方式であり、先に図２を参照して説明した従来のＰＰＭ方式におけるパルスのオン／オフを反転させた構成を持つ、
【００４９】
先に図１を参照して説明したＰＰＭ変調方式は、各フレームにおいて設定可能な複数のパルス位置のいずれか１つの位置にパルスを発生してデータを表現する構成である。例えば図１（ｃ）の４−ＰＰＭ構成では、フレーム中の第１スロットがオン＝００、フレーム中の第２スロットがオン＝０１、フレーム中の第３スロットがオン＝１０、フレーム中の第４スロットがオン＝１１を、それぞれ示していた。
【００５０】
本実施例においては、これら各スロットのオン（Ｈｉｇｈ）／オフ（Ｌｏｗ）を反転させる変調方式、すなわち、反転ＰＰＭ変調方式を実行する。
【００５１】
図４（ａ）は、通信データシーケンスを示し、（ｂ）〜（ｄ）は、異なる態様の反転パルス位置変調(ＰＰＭ）方式による光データシーケンスを示している。
【００５２】
（ｂ）に示す例は、フレーム（シンボル長）を２つのパルス幅に設定した反転２−ＰＰＭによるデータシーケンス例である。パルスの存在する部分が、光信号の存在する部分あるいは輝度レベルが高い部分、パルスの存在しない部分が、光信号の存在しない部分あるいは輝度レベルが低い部分である。２つのパルス幅に設定した領域の前半のパルス設定領域（前半スロット）にパルスがない場合を［１］、後半のパルス設定領域（後半スロット）にパルスがない場合を［０］として設定する。各フレームにおけるパルス配列を識別することにより、データが判別される。
【００５３】
（ｃ）に示す例は、フレームを４つのパルス幅に設定した例であり、各フレームにおいて、［００］、［０１］、［１０］、［１１］の４種類のデータを示す。４つのパルス幅に設定した領域の第１番目のパルス設定領域（第１スロット）にパルスがない場合を［１１］、第２番目のパルス設定領域（第２スロット）にパルスがない場合を［１０］、第３番目のパルス設定領域（第３スロット）にパルスがない場合を［０１］、第４番目のパルス設定領域（第４スロット）にパルスがない場合を［００］として設定する。各フレームにおけるパルス配列を識別することにより、データが判別される。
【００５４】
（ｄ）に示す例は、フレームを８つのパルス幅に設定した例であり、各フレームにおいて、［０００］〜［１１１］の８種類のデータを示す。８つのパルス幅に設定した領域の何番目のパルス設定領域にパルスがないかによって、［０００］〜［１１１］の８種類のデータのいずれかが示される。
【００５５】
このように、反転パルス位置変調（Ｉｎｖｅｒｔｅｄ ＰＰＭ）方式では、従来のＰＰＭ方式による光信号列に比較して、高いデューテイ、すなわちＯＮ（Ｈｉｇｈ）となったパルスが多く存在する。
【００５６】
フレームを２パルス間隔として設定した反転２−ＰＰＭ方式では、従来の２−ＰＰＭ方式と、パルス密度が変わらないが、フレームを４パルス間隔として設定した反転４−ＰＰＭ方式では、従来の４−ＰＰＭ方式と比較して、パルス密度が１／４から３／４に変化し、結果として、照明光の明るさ、あるいはディスプレイの輝度レベルの低下が抑制され、反転４−ＰＰＭ方式を適用することにより、照明あるいはディスプレイの使用状態に大きな変化をもたらすことなく、通信データの送信が可能となる。
【００５７】
さらに、フレームを８パルス間隔として設定した反転８−ＰＰＭ方式では、従来の８−ＰＰＭ方式と比較して、パルス密度が１／８から７／８に変化し、反転４−ＰＰＭ方式の場合より、さらに、照明光の明るさ、あるいはディスプレイの輝度レベルの低下が抑制される。このように反転ＰＰＭ方式を適用することにより、照明あるいはディスプレイの通常の使用状態を維持したまま、通信データを送信することが可能となる。
【００５８】
従来のＰＰＭ方式と、反転ＰＰＭ方式について、デューテイサイクルで比較すると、以下のようになる。
２−ＰＰＭ：５０％，反転２−ＰＰＭ：５０％
４−ＰＰＭ：２５％，反転４−ＰＰＭ：７５％
８−ＰＰＭ：１２．５％，反転８−ＰＰＭ：８７．５％
である。
【００５９】
一般式で示すと、反転ｎ−ＰＰＭにおいて、そのデューテイサイクルは、（１−（１／ｎ））×１００％であり、従来のｎ−ＰＰＭでは、デューテイサイクルは、１００／ｎとなる。従って、ｎが大であるほど、反転ｎ−ＰＰＭにおいてはデューテイサイクルが大となり、照明光の明るさ、あるいはディスプレイの輝度レベルの低下が小さくなる。
【００６０】
送信機３１０が反転ＰＰＭ変調データを光出力手段３１３を介して表示、送信した場合、受信機３２０側ではＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の受光素子センサーを持つ受光手段３２１から信号を取り出し、フレーム定義位置判別のためのフレーム同期処理の後、各フレームのスロット（パルス設定領域）のパルス位置を検出することで復調、すなわち通信データの取得を行う。
【００６１】
すなわち、受信機３２０は、受光手段３２１の受光素子の受信光信号の解析を実行し、受光素子の解析に基づいて反転ＰＰＭ変調データシーケンスを取得するとともに、取得した反転ＰＰＭ変調データシーケンスに対応する通信データシーケンス（ビット列）を取得する処理を実行する信号解析手段を有する。
【００６２】
信号解析手段は、復調対象の変調信号、すなわち反転ＰＰＭ信号の復調処理構成を有する。図３には、反転ＰＰＭ変調信号の復調処理を実行する信号解析手段として、スロット積分手段３２２、データ変換手段３２３からなる構成を示している。
【００６３】
図３に示す構成を持つ信号解析手段の処理について説明する。スロット積分手段３２２において、フレームのスロット位置を判別するためクロックからクロック情報を入力して、受光手段３２１において受信した反転ＰＰＭ信号を構成する各スロットの積分処理を行なう。すなわち、予め定められた各ビット情報に対応するスロットパータン（コード）と受信信号とのマッチング積分を行い、積分値が最大のコードを最尤のコードとして選択し、データ変換手段３２３において、取得コードに基づくデータ（ビット情報）取得処理を行なう。
【００６４】
このように、本発明の反転ＰＰＭ信号を用いた光データ通信においては、高いデューテイサイクルを維持した通信が可能となり、例えば照明装置あるいはディスプレイ装置において可視光を適用した通信を行なう場合に、照明の照度を低下させることなく、またディスプレイの輝度レベルを低下させることなく通信を実行することが可能となる。
【００６５】
また、反転ＰＰＭ信号によってデータを送受信することで、受信機における受信信号のエラーレートも低下させることが可能となる。図５を参照して、反転ＰＰＭ信号と、従来のＰＰＭ信号によるデータ送受信におけるエラー率について説明する。
【００６６】
図５は、Ｘ軸に受信機における信号レベル（Ｗ）、Ｙ軸に受信データのビットエラー率（ＢＥＲ）を示した図であり、コンピュータを用いたシミュレーション結果を示す。白丸が従来のパルス位置変調（ＰＰＭ）方式による光通信、黒丸が本発明の反転パルス位置変調（反転ＰＰＭ）方式による光通信のプロットを示している。なお、シミュレーションは、受信機におけるノイズ＝０ｄＢｍ（１ｅ−３Ｗａｔｔ）とし、パルス位置変調（ＰＰＭ）および反転パルス位置変調（反転ＰＰＭ）における最大パワーレベルは等しいものとして実行した。
【００６７】
図５から理解されるように、反転パルス位置変調（反転ＰＰＭ）方式による光通信の場合のほうが、従来のパルス位置変調（ＰＰＭ）方式による光通信に比較して、同じ信号レベルにおいて、低いエラー率となっており、正確なデータ通信が実現される。
【００６８】
次に、送信機３１０の光出力手段３１３としてＬＣＤ等のディスプレイ装置を用い、視覚可能な画像をディスプレイ装置に表示しながら表示画像に重畳して通信用データを表示、送信する構成について説明する。ここでは、ディスプレイ装置のうち、輝度制御をピクセルのオンの時間の長短によって制御する方式（フィールドシーケンシャル方式）を用いた表示処理方式による構成を持つ装置に、データを重畳する処理について説明する。ただし、本発明はフィールドシーケンシャル方式に限らずあらゆる表示方式に適応可能である。
【００６９】
図６を参照して、一般のフィールドシーケンシャル方式によるカラー画像の表示方法について説明する。フィールドシーケンシャル方式では、ディスプレイを構成する各ピクセルにおいて、各ピクセル表示色に従ってＲ，Ｇ，ＢそれぞれのＯＮ／ＯＦＦ時間を設定したフレームを連続して出力することにより、各色を表示する。すなわち、各ピクセルのＲ，Ｇ，Ｂの輝度はそれぞれのオン時間の長短によってコントロールされる。
【００７０】
図６に示すように、各ピクセルに対応して、Ｒタイムフレーム、Ｇタイムフレーム、Ｂタイムフレームが、順次設定され、各フレームにおいて、Ｒ，Ｇ，ＢのそれぞれのＯＮ時間として、Ｒオンフレーム、Ｇオンフレーム、Ｂオンフレーム、各ＲＧＢのオンフレームの設定時間に基づいて各ピクセルの表示色が決定する。この処理により、ディスプレイを構成するピクセルの色が設定され、ディスプレイ全体として画像データが表示されることになる。
【００７１】
このようなフィールドシーケンシャル方式によるカラー画像表示方式において、図４を用いて説明した反転ＰＰＭ変調方式に従った光パルスデータを表示画像に重畳する。
【００７２】
図７に示す送信機３１０の変調信号生成手段３１１が、通信データを構成するビット情報に基づいて図４に示す反転ＰＰＭ変調信号を生成する。さらに、図７に示す重畳処理手段４１１において、視覚可能な画像信号に反転ＰＰＭ変調信号を重畳し、重畳信号を生成する。
【００７３】
重畳処理手段４１１による信号生成処理について、図８を参照して説明する。先に図６を参照して説明したように、視覚画像は、フィールドシーケンシャル方式によるカラー画像表示であり、Ｒ，Ｇ，ＢそれぞれのＯＮ／ＯＦＦ時間を設定したフレームを連続して出力することにより各ピクセルの色が表示される。
【００７４】
通信データは、各タイムフレーム中のオンフレームの領域を利用して重畳される。図には、Ｒオンフレームに通信データを重畳した例を示している。Ｒオンフレーム内に例えば４スロット（２ビット）からなる反転ＰＰＭ変調データからなるＰＰＭフレームを連続して複数組み込む構成とする。
【００７５】
すなわち、図７の重畳処理手段４１１は、画像データにおいてＲ，Ｇ，Ｂの各信号がオンとなった位置において、通信データの反転ＰＰＭ変調信号を重畳し、重畳信号を生成する。ここでの重畳処理は、反転ＰＰＭ信号のスロットがオンとなった位置では、画像信号のオン状態を維持し、反転ＰＰＭ信号のスロットがオフとなった位置では、画像信号のＲまたはＧまたはＢの信号をオフとする設定である。
【００７６】
図７の出力制御手段３１２は、重畳処理手段４１１の生成した重畳信号に基づいて、光出力手段３１３、すなわちディスプレイに対するピクセル輝度制御信号を出力する。
【００７７】
前述のように、反転ＰＰＭ信号は、例えば図４を参照して説明した４スロット構成を持つ反転４−ＰＰＭにおいて、いずれの信号（００〜１１）においても、オン：オフの割合は３：１であり、全体としての輝度の減少は少なく抑えることができる。
【００７８】
また、ディスプレイとして強誘電性ＬＣＤを用いれば、その応答時間は１００マイクロセカンド前後であり、反転ＰＰＭ信号のスロット単位を１００マイクロセカンド前後に設定することが可能であり、画像信号としての劣化レベルは視覚上ほとんど問題のないレベルに抑えることが可能となる。
【００７９】
図９にＲオンフレームに通信データを重畳した場合のＲオンフレームの信号変化を示す。前述のように、Ｒオンフレームに対して、反転ＰＰＭ変調信号が重畳されることにより、３／４がオン、１／４がオフとなったＰＰＭフレームをｎ個格納し、データとしては、２×ｎビットの情報を格納したＰＰＭフレームをＲフレーム中に重畳することができる。
【００８０】
本方式では、フィールドシーケンシャル方式によるカラー画像表示におけるＲ，Ｇ，Ｂそれぞれのオンフレームに連続して通信データに基づくＰＰＭフレームを重畳することになるので、Ｒ，Ｇ，Ｂすべてのオンフレームにおいて、３／４がオン、１／４がオフとなったＰＰＭフレームが重畳され、Ｒ，Ｇ，Ｂとも同様の輝度変化が発生し、偏った色の変化は発生しない。
【００８１】
なお、通信データを重畳する場合に画像データ自体の調整を予め実行する構成としてもよい。例えば、Ｒ，Ｇ，Ｂの輝度レベルを通信データの重畳によって低下する分、予めアップするように重畳処理以前に補正する。
【００８２】
具体的には、例えば４スロットのＰＰＭフレームを用いる場合は、通信データの重畳により、３／４の輝度レベル低下が予測されるので、オリジナル画像データのＲ，Ｇ，Ｂレベルを４／３倍に設定する補正を実行した後、通信データを重畳する構成とすれば、通信データの重畳による画像データの劣化を抑えることができる。
【００８３】
次に、図１０以下を参照して、送信機の光出力手段として、ディスプレイを適用した構成例について説明する。図１０に示す例は、ビデオプロジェクタ５１１を用いて、通信データを重畳した画像を投影し、投影画像を二次元センサーを備えた受像機５１２，５１４において受信し、受信データ（画像）をＰＣ等のデータ処理装置５１３，５１５において処理することによって通信データを取得する構成である。
【００８４】
ビデオプロジェクタ５１１は、例えばインターネットを介して通信データを受信し、これを、予めビデオプロジェクタ５１１内のメモリに格納した画像データに重畳して、スクリーンに投影する。この投影画像を各受像機において受信し、受信したデータをデータ処理装置としてのＰＣに出力し、上述したＰＰＭ信号の解析により、画像中のＰＰＭ変調信号を取り出して、取り出した信号に基づいてデータ、すなわち各ＰＰＭフレームに設定されたビット情報を取得する。
【００８５】
この例ではビデオプロジェクタ５１１が、例えば家庭内でのワイヤレスのアクセスポイントとなっており、このビデオプロジェクタ５１１はインターネットなどから高速に取り込まれたデータを、表示すべき画像に畳み込み、表示をする。人間が画像を見ても変調されていない画像と何ら変わらない画像を見ることができる。
【００８６】
各受像機５１２，５１５では、レンズ等によって構成される光学系を介して画像が光センサー上に撮り込まれ、取得データが、ＰＣ等のデータ処理装置に出力され、センサーのとり込みデータ（輝度変化データ）について復調処理がなされる。
【００８７】
図１１は、ディスプレイを有するビデオカメラレコーダ間で通信データを重畳した画像により通信を実行する例を示している。ここでは各ビデオカメラレコーダ５２１，５２３には液晶モニター５２２，５２４が備えられ、液晶モニターに通信データを重畳した画像データを表示する。
【００８８】
各ビデオカメラレコーダ５２１，５２３は、カメラ部を介して、液晶モニター５２２，５２４に表示された画像を撮り込み、カメラ内部の二次元センサーにおいて、各画素の輝度変化情報を読み取り、カメラ内部のデータ処理手段において、輝度変化情報に基づく通信データの取得処理を行なう。各ビデオカメラレコーダ５２１，５２３は、ディスプレイとしては、例えば強誘電性ディスプレイ、あるいは有機ＥＬディスプレイ等の高速変調が可能な素子が使用される。図に示すように２台のビデオカメラレコーダを合い向かわせることにより、可視光を用いたデータ送受信を行うことが出来る。
【００８９】
図１２は、カメラ機能およびディスプレイ機能を持つ携帯電話５３１，５４１間での通信処理例を示している。それぞれの携帯電話５３１，５４１は、カメラ部５３３，５４３を介して、それぞれ互いのディスプレイ５３２，５４２に表示された画像を撮り込み、携帯電話５３１，５４１内部のカメラ部５３３，５４３において、画素の輝度変化情報を読み取り、携帯電話５３１，５４１内部のデータ処理手段において、輝度変化情報に基づく通信データの取得処理を行なう。
【００９０】
それぞれの携帯電話５３１，５４１のディスプレイは、例えば強誘電性ディスプレイ、あるいは有機ＥＬディスプレイ等の高速変調が可能な素子を使用することで、高速データ通信が可能となる。
【００９１】
上述した各機器において、取得画像からのデータ取得処理、通信データの変調処理、あるいは画像に対する変調データの重畳処理を実行するデータ処理手段のハードウェア構成例を図１３を参照して説明する。データ処理手段は、例えばＰＣ等によって構成可能であるが、上述したように、カメラ、携帯電話、ビデオプロジェクタ等の各機器に組み込むことも可能である。図１３を参照して、上述した処理を実行するデータ処理手段構成を説明する。
【００９２】
ＣＰＵ(Central processing Unit)７１１は、各種アプリケーションプログラムや、ＯＳ（Operating System）を実行するプロセッサである。上述の通信データの変調処理、画像データに対するデータ重畳処理、あるいは受信画像についてのデータ取得処理を実行する。ＲＯＭ（Read-Only-Memory）７１２は、ＣＰＵ７１１が実行するプログラム、あるいは演算パラメータとしての固定データを格納する。ＲＡＭ（Random Access Memory）７１３は、ＣＰＵ７１１の処理において実行されるプログラム、およびプログラム処理において適宜変化するパラメータの格納エリア、ワーク領域として使用される。
【００９３】
ＨＤＤ７１４はハードディスクの制御を実行し、ハードディスクに対する各種データ、プログラムの格納処理および読み出し処理を実行する。バス７２０はＰＣＩ（Peripheral Component Internet/Interface）バス等により構成され、各モジュール、入出力インタフェース７２１を介した各入出力装置とのデータ転送を可能にしている。
【００９４】
入力部７１５は、例えば前述したＣＭＯＳ等の高速応答性のセンサーであり、センサーによって撮り込まれた画像に基づいて、ＣＰＵ７１１において、データ取得プログラムが実行されて通信データが取得される。出力部７１６は、例えば前述した照明、ディスプレイ（例えば強誘電性ディスプレイ、あるいは有機ＥＬディスプレイ）等であり、例えばＣＰＵ７１１において通信データの重畳処理プログラムが実行されて通信データを重畳した画像が表示される。
【００９５】
通信部７１７は、例えばインターネット、ＬＡＮ等の各種ネットワークを介した通信を実行する通信処理部であり、画像データ、あるいは画像に重畳すべき通信データ、あるいは通信データを重畳済みの画像データの送受信処理に適用される。
【００９６】
ドライブ７１８は、フロッピーディスク、ＣＤ−ＲＯＭ(Compact Disc Read Only Memory)，ＭＯ(Magneto optical)ディスク，ＤＶＤ(Digital Versatile Disc)、磁気ディスク、半導体メモリなどの記録媒体７１９の記録再生を実行するドライブであり、各記録媒体７１９からのプログラムまたはデータ再生、記録媒体７１９に対するプログラムまたはデータ格納を実行する。
【００９７】
各記憶媒体に記録されたプログラムまたはデータを読み出してＣＰＵ７１１において実行または処理を行なう場合は、読み出したプログラム、データは入出力インタフェース７２１、バス７２０を介して例えば接続されているＲＡＭ７１３に供給される。
【００９８】
以上、特定の実施例を参照しながら、本発明について詳解してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施例の修正や代用を成し得ることは自明である。すなわち、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、限定的に解釈されるべきではない。本発明の要旨を判断するためには、冒頭に記載した特許請求の範囲の欄を参酌すべきである。
【００９９】
なお、明細書中において説明した一連の処理はハードウェア、またはソフトウェア、あるいは両者の複合構成によって実行することが可能である。ソフトウェアによる処理を実行する場合は、処理シーケンスを記録したプログラムを、専用のハードウェアに組み込まれたコンピュータ内のメモリにインストールして実行させるか、あるいは、各種処理が実行可能な汎用コンピュータにプログラムをインストールして実行させることが可能である。
【０１００】
例えば、プログラムは記憶媒体としてのハードディスクやＲＯＭ（Read Only Memory)に予め記録しておくことができる。あるいは、プログラムはフレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ(Compact Disc Read Only Memory)，ＭＯ(Magneto optical)ディスク，ＤＶＤ(Digital Versatile Disc)、磁気ディスク、半導体メモリなどのリムーバブル記録媒体に、一時的あるいは永続的に格納（記録）しておくことができる。このようなリムーバブル記録媒体は、いわゆるパッケージソフトウエアとして提供することができる。
【０１０１】
なお、プログラムは、上述したようなリムーバブル記録媒体からコンピュータにインストールする他、ダウンロードサイトから、コンピュータに無線転送したり、ＬＡＮ(Local Area Network)、インターネットといったネットワークを介して、コンピュータに有線で転送し、コンピュータでは、そのようにして転送されてくるプログラムを受信し、内蔵するハードディスク等の記憶媒体にインストールすることができる。
【０１０２】
また、明細書に記載された各種の処理は、記載に従って時系列に実行されるのみならず、処理を実行する装置の処理能力あるいは必要に応じて並列的にあるいは個別に実行されてもよい。
【０１０３】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明の構成によれば、パルス位置変調（ＰＰＭ）におけるオン／オフ位置を反転させた反転パルス位置変調（反転ＰＰＭ）処理を通信データシーケンスに対して施して反転ＰＰＭ信号シーケンスを適用した光通信を行なう構成としたので、高いデューテイサイクル、すなわちパルスのオン時間が長いパルスデータを適用した通信が可能となり、例えば照明装置あるいはディスプレイ装置において可視光を適用した通信を行なう場合に、照明の照度を低下させることなく、またディスプレイの輝度レベルを低下させることなく通信を実行することが可能となる。
【０１０４】
また、本発明の構成によれば、視覚可能な画像データに対して、通信データに基づく変調信号シーケンスを重畳し出力することが可能であり、通常の画像データとともに通信データを送信することが可能となる。
【０１０５】
また、本発明の構成によれば、反転ＰＰＭ信号によってデータを送受信する構成としたことにより、受信機における受信信号のエラーレートの低下が可能となり、正確なデータ通信が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】光通信におけるデータシーケンスと光信号の対応例を示す図である。
【図２】光通信における光データの送受信構成例を示す図である。
【図３】本発明に係る光通信装置における送信機および受信機の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明に係る光通信装置において適用可能な反転ＰＰＭ変調方式について説明する図である。
【図５】本発明に係る光通信装置において適用可能な反転ＰＰＭ方式と従来のＰＰＭ方式についてのビットエラー率の比較図である。
【図６】フィールドシーケンシャル表示方式の処理について説明する図である。
【図７】本発明に係る光通信装置において、画像に通信データを重畳してデータ送受信を行なう送信機および受信機の構成を示すブロック図である。
【図８】フィールドシーケンシャル表示方式に通信データを重畳する処理について説明する図である。
【図９】フィールドシーケンシャル表示方式に通信データを重畳する処理について説明する図である。
【図１０】本発明に係る光通信装置の適用例について説明する図である。
【図１１】本発明に係る光通信装置の適用例について説明する図である。
【図１２】本発明に係る光通信装置の適用例について説明する図である。
【図１３】本発明に係る光通信装置のデータ処理手段構成例について示す図である。
【符号の説明】
１１０ 送信機
１２０ 受信機
３１０ 送信機
３１１ 変調信号生成手段
３１２ 出力制御手段
３１３ 光出力手段
３２０ 受信機
３２１ 受光手段
３２２ スロット積分手段
３２３ データ変換手段
４１１ 重畳処理手段
５１１ ビデオプロジェクタ
５１２，５１４ 受像機
５１３，５１５ データ処理装置
５２１，５２３ ビデオカメラレコーダー
５２２，５２４ 液晶モニター
５３１，５４１ 携帯電話
５３２，５４２ ディスプレイ
５３３，５４３ カメラ
７１１ ＣＰＵ
７１２ ＲＯＭ
７１３ ＲＡＭ
７１４ ＨＤＤ
７１５ 入力部
７１６ 出力部
７１７ 通信部
７１８ ドライブ
７１９ 記憶媒体
７２０ バス
７２１ 入出力インタフェース
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信装置、光通信データ出力方法、および光通信データ解析方法、並びにコンピュータ・プログラムに関する。さらに、詳細には、改良されたパルス位置変調（ＰＰＭ：Pulse Position Modulation）方式を適用した光通信を実行する装置、方法に関し、特に可視光領域での光通信に適した光通信装置、光通信データ出力方法、および光通信データ解析方法、並びにコンピュータ・プログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
昨今、光を用いた無線（ワイヤレス）通信が様々な分野で利用されている。光あるいは電波を用いた無線（ワイヤレス）通信は、データ伝送路としてのケーブルが不要であることから、例えば携帯機器間での通信や、ＰＣ、ＰＤＡ等の機器間相互通信、あるいはＰＣとプリンタあるいはディスプレイ等その他の周辺機器との通信等、様々な機器間通信において利用されている。特に、光通信は、電波を用いた通信方式に比較して低コストであり、電磁放射ノイズによる影響も受けないため、今後ますます利用範囲が広がるものと予測される。
【０００３】
従来の光通信方式としては、例えば赤外線等によって光強度を変化させた例えばパルス信号列を生成し、受信機側でパルス信号を解析する構成等がある。光通信においては、このような光強度変調処理による変調信号が使用される場合が多い。
【０００４】
光強度変調信号は、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）、あるいはレーザーダイオード（ＬＤ：Laser diode）の発する光の変調光を出力し、受信側で強度解析を行なってデータを取得する。光通信における情報伝送においては、光の波長に関するコヒーレンシーが利用されることは少なく、主に光強度が利用される。これは、光信号の波長は、１０14Ｈｚ以上であるためコヒーレント検出が困難であり、一方、強度変調信号の復調処理は簡易であり、受信側での処理負担が少ないからである。
【０００５】
光強度変調方式として、代表的な方式としては、例えばオンオフキーイング（ＯＯＫ：On Off Keying）のように通信データに基づいて輝度自身を決定する方式、あるいは、輝度変化パルスのパルス位置に基づいて情報を載せるパルス位置変調(ＰＰＭ:Pulse Position Modulation）方式がある。
【０００６】
図１を参照して、オンオフキーイング（ＯＯＫ：On Off Keying）および、パルス位置変調(ＰＰＭ:Pulse Position Modulation）方式について説明する。
【０００７】
図１（ａ）は、通信データシーケンスを示し、（ｂ）は、オンオフキーイング（ＯＯＫ）方式による光データシーケンス、（ｃ）〜（ｅ）は、異なる態様のパルス位置変調(ＰＰＭ）方式による光データシーケンスを示している。
【０００８】
（ｂ）に示すオンオフキーイング（ＯＯＫ）は、通信データのビットが［１］のとき、パルスを生成し、通信データのビットが［０］のときパルスを生成しないというパルス生成規則に基づいて、データ系列に基づいて出力する光強度を制御して通信データに対応するパルス列を送受信する方式である。例えば通信データのビット列が１１０１であれば、設定パルスをハイ，ハイ、ロー，ハイ等のように、ビット列に従って設定する。
【０００９】
（ｃ）〜（ｅ）は、パルス位置変調(ＰＰＭ:Pulse Position Modulation）方式によるデータ転送処理例を示している。パルス位置変調(ＰＰＭ)は、異なる輝度レベルに基づくパルス列を生成した信号であり、予め定められたシンボル長内に設定したパルス列に基づいてデータが読み取られる。
【００１０】
（ｃ）に示す例は、シンボル長（またはフレーム）を２つのパルス幅に設定した例であり、パルスの存在する部分が、光信号の存在する部分あるいは輝度レベルが高い部分、パルスの存在しない部分が、光信号の存在しない部分あるいは輝度レベルが低い部分である。２つのパルス幅に設定した領域の前半にパルスがある場合を［１］、後半にパルスがある場合を［０］として設定する。各シンボル長におけるパルス配列を識別することにより、データが判別される。
【００１１】
（ｄ）に示す例は、フレームを４つのパルス幅に設定した例であり、各フレームにおいて、［００］、［０１］、［１０］、［１１］の４種類のデータを示す。４つのパルス幅に設定した領域の第１番目にパルスがある場合を［１１］、第２番目にパルスがある場合を［１０］、第３番目にパルスがある場合を［０１］、第４番目にパルスがある場合を［００］として設定する。各フレームにおけるパルス配列を識別することにより、データが判別される。
【００１２】
（ｅ）に示す例は、フレームを８つのパルス幅に設定した例であり、各フレームにおいて、［０００］〜［１１１］の８種類のデータを示す。８つのパルス幅に設定した領域の何番目にパルスがあるかによって、［０００］〜［１１１］の８種類のデータのいずれかが示される。
【００１３】
このような、オンオフキーイング（ＯＯＫ）あるいは、パルス位置変調（ＰＰＭ）信号による光通信を例えば可視光を適用して実行する場合を想定する。
【００１４】
図２に示すように、データ送信手段としての発光手段を持つ送信機１１０と、データ受信手段としての受光手段を持つ受信機１２０とからなり、可視光を適用した光送受信を行なう構成とする。
【００１５】
送信機の発光手段は、可視光を出力する発光手段であり、例えば日常の室内灯、屋外灯等の照明に用いることが可能である。あるいは、画像出力用のディスプレイとしての適用も可能である。
【００１６】
しかし、日常光として適用しながら、あるいは画像出力用のディスプレイとして適用しながら、上述したオンオフキーイング（ＯＯＫ）あるいは、パルス位置変調（ＰＰＭ）信号による光通信を実行すると、パルスのある領域のみにおいて発光され、パルスのない領域では発光が停止されることになる。その結果、照明としての明るさが低下し、また、ディスプレイとしての輝度が減少することになる。
【００１７】
すなわち、可視光を用いた通信を実行しながら、その光出力手段を照明として適用したり、あるいは画像出力用のディスプレイとして適用することは困難である。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、例えば可視光を適用した光データの送受信構成において、輝度の低下を抑え、光出力手段を照明として適用したり、あるいは画像出力用のディスプレイとして適用することを可能とする光通信装置および光通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の側面は、
光通信データの出力を行なう送信機としての光通信装置であり、
パルス位置変調（ＰＰＭ）におけるオン／オフ位置を反転させた反転パルス位置変調（反転ＰＰＭ）処理を通信データシーケンスに対して施して反転ＰＰＭ信号シーケンスを生成する変調信号生成手段と、
フィールドシーケンシャル方式に従ったカラー画像データ表示を行う出力手段と、
前記出力手段に表示するフィールドシーケンシャル方式に従ったカラー画像データの各タイムフレームのオンフレームに、前記変調信号生成手段において生成した反転ＰＰＭ信号シーケンスを重畳させた重畳信号を生成する重畳処理手段と、
前記重畳処理手段において生成した重畳信号に対応するピクセル輝度制御信号を生成する出力制御手段であり、前記反転ＰＰＭ信号のオフデータ量によって予測される画像データの輝度レベル低下分を補うように輝度レベルをアップさせたピクセル輝度制御信号を生成して前記出力手段に出力する出力制御手段と、
を有することを特徴とする光通信装置にある。
【００２７】
さらに、本発明の第２の側面は、
光通信データの出力を行なう送信機における光通信データ出力方法であり、
変調信号生成手段が、パルス位置変調（ＰＰＭ）におけるオン／オフ位置を反転させた反転パルス位置変調（反転ＰＰＭ）処理を通信データシーケンスに対して施して反転ＰＰＭ信号シーケンスを生成する変調信号生成ステップと、
重畳処理手段が、フィールドシーケンシャル方式に従ったカラー画像データ表示を行う出力手段に出力するカラー画像データの各タイムフレームのオンフレームに、前記変調信号生成ステップにおいて生成した反転ＰＰＭ信号シーケンスを重畳して重畳信号を生成する重畳処理ステップと、
出力制御手段が、前記重畳処理ステップにおいて生成した重畳信号に対応するピクセル輝度制御信号を生成するステップであり、前記反転ＰＰＭ信号のオフデータ量によって予測される画像データの輝度レベル低下分を補うように輝度レベルをアップさせたピクセル輝度制御信号を生成して前記出力手段に出力する出力制御ステップと、
を有することを特徴とする光通信データ出力方法にある。
【００３５】
さらに、本発明の第３の側面は、
光通信データの出力を行なう送信機において、光通信データ出力処理を実行させるコンピュータ・プログラムであって、
変調信号生成手段に、パルス位置変調（ＰＰＭ）におけるオン／オフ位置を反転させた反転パルス位置変調（反転ＰＰＭ）処理を通信データシーケンスに対して施して反転ＰＰＭ信号シーケンスを生成させる変調信号生成ステップと、
重畳処理手段に、フィールドシーケンシャル方式に従ったカラー画像データ表示を行う出力手段に出力するカラー画像データの各タイムフレームのオンフレームに、前記変調信号生成ステップにおいて生成した反転ＰＰＭ信号シーケンスを重畳して重畳信号を生成させる重畳処理ステップと、
出力制御手段に、前記重畳処理ステップにおいて生成した重畳信号に対応するピクセル輝度制御信号を生成させるステップであり、前記反転ＰＰＭ信号のオフデータ量によって予測される画像データの輝度レベル低下分を補うように輝度レベルをアップさせたピクセル輝度制御信号を生成して前記出力手段に出力させる出力制御ステップと、
を有することを特徴とするコンピュータ・プログラムにある。
【００３７】
【作用】
本発明の構成によれば、パルス位置変調（ＰＰＭ）におけるオン／オフ位置を反転させた反転パルス位置変調（反転ＰＰＭ）処理を通信データシーケンスに対して施して反転ＰＰＭ信号シーケンスを適用した光通信を行なう構成としたので、高いデューテイサイクル、すなわちパルスのオン時間が長いパルスデータを適用した通信が可能となり、例えば照明装置あるいはディスプレイ装置において可視光を適用した通信を行なう場合に、照明の照度を低下させることなく、またディスプレイの輝度レベルを低下させることなく通信を実行することが可能となる。
【００３８】
また、本発明の構成によれば、視覚可能な画像データに対して、通信データに基づく変調信号シーケンスを重畳し出力することが可能であり、通常の画像データとともに通信データを送信することが可能となる。
【００３９】
また、本発明の構成によれば、反転ＰＰＭ信号によってデータを送受信する構成としたことにより、受信機における受信信号のエラーレートの低下が可能となり、正確なデータ通信が実現される。
【００４０】
なお、本発明のコンピュータ・プログラムは、例えば、様々なプログラム・コードを実行可能な汎用コンピュータ・システムに対して、コンピュータ可読な形式で提供する記憶媒体、通信媒体、例えば、ＣＤやＦＤ、ＭＯなどの記憶媒体、あるいは、ネットワークなどの通信媒体によって提供可能なコンピュータ・プログラムである。このようなプログラムをコンピュータ可読な形式で提供することにより、コンピュータ・システム上でプログラムに応じた処理が実現される。
【００４１】
本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する本発明の実施例や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。なお、本明細書においてシステムとは、複数の装置の論理的集合構成であり、各構成の装置が同一筐体内にあるものには限らない。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の光通信装置および光通信方法について詳細に説明する。
【００４３】
本発明の光通信装置としての送信機および受信機の一実施例を図３を参照して説明する。図３は、通信データを光信号として出力する光出力手段３１３を備えた送信機３１０と、光信号を受信する受光手段３２１を備えた受信機３２０の構成を示している。
【００４４】
ここでは、通信データに基づいて変調された信号からなる可視光波長領域の光信号を送受信データとした例を示す。従って、送信機３１０の光出力手段３１３は、可視光を出力する例えば照明手段、あるいはディスプレイ手段（例えば強誘電性ＬＣＤ、あるいは、有機ＥＬディスプレイ等）によって構成可能である。一方、受信機３２０の受光手段３２１は、可視光波長領域の光を受信し電機信号に変換する例えばＣＣＤ、ＣＭＯＳイメージセンサーによって構成される。
【００４５】
送信機３１０中の光出力手段３１３は、受信機３２０に対して光変調信号を送信するのみならず、照明として、あるいは画像表示ディスプレイとしての期能を有し、照明としてしようしながら、あるいは画像表示を実行しながらのデータ通信を実行し、輝度レベルを低下させない通信を実現する。
【００４６】
なお、図には示していないが、受信機３２０の受光手段３２１は、例えばレンズを含む光学系を介して送信機３１０の光出力手段３１３の出力する光データをセンサー面に結像する。
【００４７】
送信機３１０の変調信号生成手段３１１は、例えばビット情報列によって構成される通信データシーケンスを輝度変化情報に変調し、変調信号シーケンスを生成する。出力制御手段３１２は、変調信号生成手段３１１において生成した変調信号シーケンスに対応する出力制御信号を光出力手段３１３に出力し、光出力手段３１３は、出力制御信号に基づいて、通信データシーケンスに対応した輝度変化を発生させて、データ出力を行なう。
【００４８】
送信機３１０の変調信号生成手段３１１の実行する変調方式について、図４を用いて説明する。本実施例において、適用する変調方式は、反転ＰＰＭ変調方式であり、先に図２を参照して説明した従来のＰＰＭ方式におけるパルスのオン／オフを反転させた構成を持つ、
【００４９】
先に図１を参照して説明したＰＰＭ変調方式は、各フレームにおいて設定可能な複数のパルス位置のいずれか１つの位置にパルスを発生してデータを表現する構成である。例えば図１（ｃ）の４−ＰＰＭ構成では、フレーム中の第１スロットがオン＝００、フレーム中の第２スロットがオン＝０１、フレーム中の第３スロットがオン＝１０、フレーム中の第４スロットがオン＝１１を、それぞれ示していた。
【００５０】
本実施例においては、これら各スロットのオン（Ｈｉｇｈ）／オフ（Ｌｏｗ）を反転させる変調方式、すなわち、反転ＰＰＭ変調方式を実行する。
【００５１】
図４（ａ）は、通信データシーケンスを示し、（ｂ）〜（ｄ）は、異なる態様の反転パルス位置変調(ＰＰＭ）方式による光データシーケンスを示している。
【００５２】
（ｂ）に示す例は、フレーム（シンボル長）を２つのパルス幅に設定した反転２−ＰＰＭによるデータシーケンス例である。パルスの存在する部分が、光信号の存在する部分あるいは輝度レベルが高い部分、パルスの存在しない部分が、光信号の存在しない部分あるいは輝度レベルが低い部分である。２つのパルス幅に設定した領域の前半のパルス設定領域（前半スロット）にパルスがない場合を［１］、後半のパルス設定領域（後半スロット）にパルスがない場合を［０］として設定する。各フレームにおけるパルス配列を識別することにより、データが判別される。
【００５３】
（ｃ）に示す例は、フレームを４つのパルス幅に設定した例であり、各フレームにおいて、［００］、［０１］、［１０］、［１１］の４種類のデータを示す。４つのパルス幅に設定した領域の第１番目のパルス設定領域（第１スロット）にパルスがない場合を［１１］、第２番目のパルス設定領域（第２スロット）にパルスがない場合を［１０］、第３番目のパルス設定領域（第３スロット）にパルスがない場合を［０１］、第４番目のパルス設定領域（第４スロット）にパルスがない場合を［００］として設定する。各フレームにおけるパルス配列を識別することにより、データが判別される。
【００５４】
（ｄ）に示す例は、フレームを８つのパルス幅に設定した例であり、各フレームにおいて、［０００］〜［１１１］の８種類のデータを示す。８つのパルス幅に設定した領域の何番目のパルス設定領域にパルスがないかによって、［０００］〜［１１１］の８種類のデータのいずれかが示される。
【００５５】
このように、反転パルス位置変調（Ｉｎｖｅｒｔｅｄ ＰＰＭ）方式では、従来のＰＰＭ方式による光信号列に比較して、高いデューテイ、すなわちＯＮ（Ｈｉｇｈ）となったパルスが多く存在する。
【００５６】
フレームを２パルス間隔として設定した反転２−ＰＰＭ方式では、従来の２−ＰＰＭ方式と、パルス密度が変わらないが、フレームを４パルス間隔として設定した反転４−ＰＰＭ方式では、従来の４−ＰＰＭ方式と比較して、パルス密度が１／４から３／４に変化し、結果として、照明光の明るさ、あるいはディスプレイの輝度レベルの低下が抑制され、反転４−ＰＰＭ方式を適用することにより、照明あるいはディスプレイの使用状態に大きな変化をもたらすことなく、通信データの送信が可能となる。
【００５７】
さらに、フレームを８パルス間隔として設定した反転８−ＰＰＭ方式では、従来の８−ＰＰＭ方式と比較して、パルス密度が１／８から７／８に変化し、反転４−ＰＰＭ方式の場合より、さらに、照明光の明るさ、あるいはディスプレイの輝度レベルの低下が抑制される。このように反転ＰＰＭ方式を適用することにより、照明あるいはディスプレイの通常の使用状態を維持したまま、通信データを送信することが可能となる。
【００５８】
従来のＰＰＭ方式と、反転ＰＰＭ方式について、デューテイサイクルで比較すると、以下のようになる。
２−ＰＰＭ：５０％，反転２−ＰＰＭ：５０％
４−ＰＰＭ：２５％，反転４−ＰＰＭ：７５％
８−ＰＰＭ：１２．５％，反転８−ＰＰＭ：８７．５％
である。
【００５９】
一般式で示すと、反転ｎ−ＰＰＭにおいて、そのデューテイサイクルは、（１−（１／ｎ））×１００％であり、従来のｎ−ＰＰＭでは、デューテイサイクルは、１００／ｎとなる。従って、ｎが大であるほど、反転ｎ−ＰＰＭにおいてはデューテイサイクルが大となり、照明光の明るさ、あるいはディスプレイの輝度レベルの低下が小さくなる。
【００６０】
送信機３１０が反転ＰＰＭ変調データを光出力手段３１３を介して表示、送信した場合、受信機３２０側ではＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の受光素子センサーを持つ受光手段３２１から信号を取り出し、フレーム定義位置判別のためのフレーム同期処理の後、各フレームのスロット（パルス設定領域）のパルス位置を検出することで復調、すなわち通信データの取得を行う。
【００６１】
すなわち、受信機３２０は、受光手段３２１の受光素子の受信光信号の解析を実行し、受光素子の解析に基づいて反転ＰＰＭ変調データシーケンスを取得するとともに、取得した反転ＰＰＭ変調データシーケンスに対応する通信データシーケンス（ビット列）を取得する処理を実行する信号解析手段を有する。
【００６２】
信号解析手段は、復調対象の変調信号、すなわち反転ＰＰＭ信号の復調処理構成を有する。図３には、反転ＰＰＭ変調信号の復調処理を実行する信号解析手段として、スロット積分手段３２２、データ変換手段３２３からなる構成を示している。
【００６３】
図３に示す構成を持つ信号解析手段の処理について説明する。スロット積分手段３２２において、フレームのスロット位置を判別するためクロックからクロック情報を入力して、受光手段３２１において受信した反転ＰＰＭ信号を構成する各スロットの積分処理を行なう。すなわち、予め定められた各ビット情報に対応するスロットパータン（コード）と受信信号とのマッチング積分を行い、積分値が最大のコードを最尤のコードとして選択し、データ変換手段３２３において、取得コードに基づくデータ（ビット情報）取得処理を行なう。
【００６４】
このように、本発明の反転ＰＰＭ信号を用いた光データ通信においては、高いデューテイサイクルを維持した通信が可能となり、例えば照明装置あるいはディスプレイ装置において可視光を適用した通信を行なう場合に、照明の照度を低下させることなく、またディスプレイの輝度レベルを低下させることなく通信を実行することが可能となる。
【００６５】
また、反転ＰＰＭ信号によってデータを送受信することで、受信機における受信信号のエラーレートも低下させることが可能となる。図５を参照して、反転ＰＰＭ信号と、従来のＰＰＭ信号によるデータ送受信におけるエラー率について説明する。
【００６６】
図５は、Ｘ軸に受信機における信号レベル（Ｗ）、Ｙ軸に受信データのビットエラー率（ＢＥＲ）を示した図であり、コンピュータを用いたシミュレーション結果を示す。白丸が従来のパルス位置変調（ＰＰＭ）方式による光通信、黒丸が本発明の反転パルス位置変調（反転ＰＰＭ）方式による光通信のプロットを示している。なお、シミュレーションは、受信機におけるノイズ＝０ｄＢｍ（１ｅ−３Ｗａｔｔ）とし、パルス位置変調（ＰＰＭ）および反転パルス位置変調（反転ＰＰＭ）における最大パワーレベルは等しいものとして実行した。
【００６７】
図５から理解されるように、反転パルス位置変調（反転ＰＰＭ）方式による光通信の場合のほうが、従来のパルス位置変調（ＰＰＭ）方式による光通信に比較して、同じ信号レベルにおいて、低いエラー率となっており、正確なデータ通信が実現される。
【００６８】
次に、送信機３１０の光出力手段３１３としてＬＣＤ等のディスプレイ装置を用い、視覚可能な画像をディスプレイ装置に表示しながら表示画像に重畳して通信用データを表示、送信する構成について説明する。ここでは、ディスプレイ装置のうち、輝度制御をピクセルのオンの時間の長短によって制御する方式（フィールドシーケンシャル方式）を用いた表示処理方式による構成を持つ装置に、データを重畳する処理について説明する。ただし、本発明はフィールドシーケンシャル方式に限らずあらゆる表示方式に適応可能である。
【００６９】
図６を参照して、一般のフィールドシーケンシャル方式によるカラー画像の表示方法について説明する。フィールドシーケンシャル方式では、ディスプレイを構成する各ピクセルにおいて、各ピクセル表示色に従ってＲ，Ｇ，ＢそれぞれのＯＮ／ＯＦＦ時間を設定したフレームを連続して出力することにより、各色を表示する。すなわち、各ピクセルのＲ，Ｇ，Ｂの輝度はそれぞれのオン時間の長短によってコントロールされる。
【００７０】
図６に示すように、各ピクセルに対応して、Ｒタイムフレーム、Ｇタイムフレーム、Ｂタイムフレームが、順次設定され、各フレームにおいて、Ｒ，Ｇ，ＢのそれぞれのＯＮ時間として、Ｒオンフレーム、Ｇオンフレーム、Ｂオンフレーム、各ＲＧＢのオンフレームの設定時間に基づいて各ピクセルの表示色が決定する。この処理により、ディスプレイを構成するピクセルの色が設定され、ディスプレイ全体として画像データが表示されることになる。
【００７１】
このようなフィールドシーケンシャル方式によるカラー画像表示方式において、図４を用いて説明した反転ＰＰＭ変調方式に従った光パルスデータを表示画像に重畳する。
【００７２】
図７に示す送信機３１０の変調信号生成手段３１１が、通信データを構成するビット情報に基づいて図４に示す反転ＰＰＭ変調信号を生成する。さらに、図７に示す重畳処理手段４１１において、視覚可能な画像信号に反転ＰＰＭ変調信号を重畳し、重畳信号を生成する。
【００７３】
重畳処理手段４１１による信号生成処理について、図８を参照して説明する。先に図６を参照して説明したように、視覚画像は、フィールドシーケンシャル方式によるカラー画像表示であり、Ｒ，Ｇ，ＢそれぞれのＯＮ／ＯＦＦ時間を設定したフレームを連続して出力することにより各ピクセルの色が表示される。
【００７４】
通信データは、各タイムフレーム中のオンフレームの領域を利用して重畳される。図には、Ｒオンフレームに通信データを重畳した例を示している。Ｒオンフレーム内に例えば４スロット（２ビット）からなる反転ＰＰＭ変調データからなるＰＰＭフレームを連続して複数組み込む構成とする。
【００７５】
すなわち、図７の重畳処理手段４１１は、画像データにおいてＲ，Ｇ，Ｂの各信号がオンとなった位置において、通信データの反転ＰＰＭ変調信号を重畳し、重畳信号を生成する。ここでの重畳処理は、反転ＰＰＭ信号のスロットがオンとなった位置では、画像信号のオン状態を維持し、反転ＰＰＭ信号のスロットがオフとなった位置では、画像信号のＲまたはＧまたはＢの信号をオフとする設定である。
【００７６】
図７の出力制御手段３１２は、重畳処理手段４１１の生成した重畳信号に基づいて、光出力手段３１３、すなわちディスプレイに対するピクセル輝度制御信号を出力する。
【００７７】
前述のように、反転ＰＰＭ信号は、例えば図４を参照して説明した４スロット構成を持つ反転４−ＰＰＭにおいて、いずれの信号（００〜１１）においても、オン：オフの割合は３：１であり、全体としての輝度の減少は少なく抑えることができる。
【００７８】
また、ディスプレイとして強誘電性ＬＣＤを用いれば、その応答時間は１００マイクロセカンド前後であり、反転ＰＰＭ信号のスロット単位を１００マイクロセカンド前後に設定することが可能であり、画像信号としての劣化レベルは視覚上ほとんど問題のないレベルに抑えることが可能となる。
【００７９】
図９にＲオンフレームに通信データを重畳した場合のＲオンフレームの信号変化を示す。前述のように、Ｒオンフレームに対して、反転ＰＰＭ変調信号が重畳されることにより、３／４がオン、１／４がオフとなったＰＰＭフレームをｎ個格納し、データとしては、２×ｎビットの情報を格納したＰＰＭフレームをＲフレーム中に重畳することができる。
【００８０】
本方式では、フィールドシーケンシャル方式によるカラー画像表示におけるＲ，Ｇ，Ｂそれぞれのオンフレームに連続して通信データに基づくＰＰＭフレームを重畳することになるので、Ｒ，Ｇ，Ｂすべてのオンフレームにおいて、３／４がオン、１／４がオフとなったＰＰＭフレームが重畳され、Ｒ，Ｇ，Ｂとも同様の輝度変化が発生し、偏った色の変化は発生しない。
【００８１】
なお、通信データを重畳する場合に画像データ自体の調整を予め実行する構成としてもよい。例えば、Ｒ，Ｇ，Ｂの輝度レベルを通信データの重畳によって低下する分、予めアップするように重畳処理以前に補正する。
【００８２】
具体的には、例えば４スロットのＰＰＭフレームを用いる場合は、通信データの重畳により、３／４の輝度レベル低下が予測されるので、オリジナル画像データのＲ，Ｇ，Ｂレベルを４／３倍に設定する補正を実行した後、通信データを重畳する構成とすれば、通信データの重畳による画像データの劣化を抑えることができる。
【００８３】
次に、図１０以下を参照して、送信機の光出力手段として、ディスプレイを適用した構成例について説明する。図１０に示す例は、ビデオプロジェクタ５１１を用いて、通信データを重畳した画像を投影し、投影画像を二次元センサーを備えた受像機５１２，５１４において受信し、受信データ（画像）をＰＣ等のデータ処理装置５１３，５１５において処理することによって通信データを取得する構成である。
【００８４】
ビデオプロジェクタ５１１は、例えばインターネットを介して通信データを受信し、これを、予めビデオプロジェクタ５１１内のメモリに格納した画像データに重畳して、スクリーンに投影する。この投影画像を各受像機において受信し、受信したデータをデータ処理装置としてのＰＣに出力し、上述したＰＰＭ信号の解析により、画像中のＰＰＭ変調信号を取り出して、取り出した信号に基づいてデータ、すなわち各ＰＰＭフレームに設定されたビット情報を取得する。
【００８５】
この例ではビデオプロジェクタ５１１が、例えば家庭内でのワイヤレスのアクセスポイントとなっており、このビデオプロジェクタ５１１はインターネットなどから高速に取り込まれたデータを、表示すべき画像に畳み込み、表示をする。人間が画像を見ても変調されていない画像と何ら変わらない画像を見ることができる。
【００８６】
各受像機５１２，５１５では、レンズ等によって構成される光学系を介して画像が光センサー上に撮り込まれ、取得データが、ＰＣ等のデータ処理装置に出力され、センサーのとり込みデータ（輝度変化データ）について復調処理がなされる。
【００８７】
図１１は、ディスプレイを有するビデオカメラレコーダ間で通信データを重畳した画像により通信を実行する例を示している。ここでは各ビデオカメラレコーダ５２１，５２３には液晶モニター５２２，５２４が備えられ、液晶モニターに通信データを重畳した画像データを表示する。
【００８８】
各ビデオカメラレコーダ５２１，５２３は、カメラ部を介して、液晶モニター５２２，５２４に表示された画像を撮り込み、カメラ内部の二次元センサーにおいて、各画素の輝度変化情報を読み取り、カメラ内部のデータ処理手段において、輝度変化情報に基づく通信データの取得処理を行なう。各ビデオカメラレコーダ５２１，５２３は、ディスプレイとしては、例えば強誘電性ディスプレイ、あるいは有機ＥＬディスプレイ等の高速変調が可能な素子が使用される。図に示すように２台のビデオカメラレコーダを合い向かわせることにより、可視光を用いたデータ送受信を行うことが出来る。
【００８９】
図１２は、カメラ機能およびディスプレイ機能を持つ携帯電話５３１，５４１間での通信処理例を示している。それぞれの携帯電話５３１，５４１は、カメラ部５３３，５４３を介して、それぞれ互いのディスプレイ５３２，５４２に表示された画像を撮り込み、携帯電話５３１，５４１内部のカメラ部５３３，５４３において、画素の輝度変化情報を読み取り、携帯電話５３１，５４１内部のデータ処理手段において、輝度変化情報に基づく通信データの取得処理を行なう。
【００９０】
それぞれの携帯電話５３１，５４１のディスプレイは、例えば強誘電性ディスプレイ、あるいは有機ＥＬディスプレイ等の高速変調が可能な素子を使用することで、高速データ通信が可能となる。
【００９１】
上述した各機器において、取得画像からのデータ取得処理、通信データの変調処理、あるいは画像に対する変調データの重畳処理を実行するデータ処理手段のハードウェア構成例を図１３を参照して説明する。データ処理手段は、例えばＰＣ等によって構成可能であるが、上述したように、カメラ、携帯電話、ビデオプロジェクタ等の各機器に組み込むことも可能である。図１３を参照して、上述した処理を実行するデータ処理手段構成を説明する。
【００９２】
ＣＰＵ(Central processing Unit)７１１は、各種アプリケーションプログラムや、ＯＳ（Operating System）を実行するプロセッサである。上述の通信データの変調処理、画像データに対するデータ重畳処理、あるいは受信画像についてのデータ取得処理を実行する。ＲＯＭ（Read-Only-Memory）７１２は、ＣＰＵ７１１が実行するプログラム、あるいは演算パラメータとしての固定データを格納する。ＲＡＭ（Random Access Memory）７１３は、ＣＰＵ７１１の処理において実行されるプログラム、およびプログラム処理において適宜変化するパラメータの格納エリア、ワーク領域として使用される。
【００９３】
ＨＤＤ７１４はハードディスクの制御を実行し、ハードディスクに対する各種データ、プログラムの格納処理および読み出し処理を実行する。バス７２０はＰＣＩ（Peripheral Component Internet/Interface）バス等により構成され、各モジュール、入出力インタフェース７２１を介した各入出力装置とのデータ転送を可能にしている。
【００９４】
入力部７１５は、例えば前述したＣＭＯＳ等の高速応答性のセンサーであり、センサーによって撮り込まれた画像に基づいて、ＣＰＵ７１１において、データ取得プログラムが実行されて通信データが取得される。出力部７１６は、例えば前述した照明、ディスプレイ（例えば強誘電性ディスプレイ、あるいは有機ＥＬディスプレイ）等であり、例えばＣＰＵ７１１において通信データの重畳処理プログラムが実行されて通信データを重畳した画像が表示される。
【００９５】
通信部７１７は、例えばインターネット、ＬＡＮ等の各種ネットワークを介した通信を実行する通信処理部であり、画像データ、あるいは画像に重畳すべき通信データ、あるいは通信データを重畳済みの画像データの送受信処理に適用される。
【００９６】
ドライブ７１８は、フロッピーディスク、ＣＤ−ＲＯＭ(Compact Disc Read Only Memory)，ＭＯ(Magneto optical)ディスク，ＤＶＤ(Digital Versatile Disc)、磁気ディスク、半導体メモリなどの記録媒体７１９の記録再生を実行するドライブであり、各記録媒体７１９からのプログラムまたはデータ再生、記録媒体７１９に対するプログラムまたはデータ格納を実行する。
【００９７】
各記憶媒体に記録されたプログラムまたはデータを読み出してＣＰＵ７１１において実行または処理を行なう場合は、読み出したプログラム、データは入出力インタフェース７２１、バス７２０を介して例えば接続されているＲＡＭ７１３に供給される。
【００９８】
以上、特定の実施例を参照しながら、本発明について詳解してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施例の修正や代用を成し得ることは自明である。すなわち、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、限定的に解釈されるべきではない。本発明の要旨を判断するためには、冒頭に記載した特許請求の範囲の欄を参酌すべきである。
【００９９】
なお、明細書中において説明した一連の処理はハードウェア、またはソフトウェア、あるいは両者の複合構成によって実行することが可能である。ソフトウェアによる処理を実行する場合は、処理シーケンスを記録したプログラムを、専用のハードウェアに組み込まれたコンピュータ内のメモリにインストールして実行させるか、あるいは、各種処理が実行可能な汎用コンピュータにプログラムをインストールして実行させることが可能である。
【０１００】
例えば、プログラムは記憶媒体としてのハードディスクやＲＯＭ（Read Only Memory)に予め記録しておくことができる。あるいは、プログラムはフレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ(Compact Disc Read Only Memory)，ＭＯ(Magneto optical)ディスク，ＤＶＤ(Digital Versatile Disc)、磁気ディスク、半導体メモリなどのリムーバブル記録媒体に、一時的あるいは永続的に格納（記録）しておくことができる。このようなリムーバブル記録媒体は、いわゆるパッケージソフトウエアとして提供することができる。
【０１０１】
なお、プログラムは、上述したようなリムーバブル記録媒体からコンピュータにインストールする他、ダウンロードサイトから、コンピュータに無線転送したり、ＬＡＮ(Local Area Network)、インターネットといったネットワークを介して、コンピュータに有線で転送し、コンピュータでは、そのようにして転送されてくるプログラムを受信し、内蔵するハードディスク等の記憶媒体にインストールすることができる。
【０１０２】
また、明細書に記載された各種の処理は、記載に従って時系列に実行されるのみならず、処理を実行する装置の処理能力あるいは必要に応じて並列的にあるいは個別に実行されてもよい。
【０１０３】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明の構成によれば、パルス位置変調（ＰＰＭ）におけるオン／オフ位置を反転させた反転パルス位置変調（反転ＰＰＭ）処理を通信データシーケンスに対して施して反転ＰＰＭ信号シーケンスを適用した光通信を行なう構成としたので、高いデューテイサイクル、すなわちパルスのオン時間が長いパルスデータを適用した通信が可能となり、例えば照明装置あるいはディスプレイ装置において可視光を適用した通信を行なう場合に、照明の照度を低下させることなく、またディスプレイの輝度レベルを低下させることなく通信を実行することが可能となる。
【０１０４】
また、本発明の構成によれば、視覚可能な画像データに対して、通信データに基づく変調信号シーケンスを重畳し出力することが可能であり、通常の画像データとともに通信データを送信することが可能となる。
【０１０５】
また、本発明の構成によれば、反転ＰＰＭ信号によってデータを送受信する構成としたことにより、受信機における受信信号のエラーレートの低下が可能となり、正確なデータ通信が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】光通信におけるデータシーケンスと光信号の対応例を示す図である。
【図２】光通信における光データの送受信構成例を示す図である。
【図３】本発明に係る光通信装置における送信機および受信機の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明に係る光通信装置において適用可能な反転ＰＰＭ変調方式について説明する図である。
【図５】本発明に係る光通信装置において適用可能な反転ＰＰＭ方式と従来のＰＰＭ方式についてのビットエラー率の比較図である。
【図６】フィールドシーケンシャル表示方式の処理について説明する図である。
【図７】本発明に係る光通信装置において、画像に通信データを重畳してデータ送受信を行なう送信機および受信機の構成を示すブロック図である。
【図８】フィールドシーケンシャル表示方式に通信データを重畳する処理について説明する図である。
【図９】フィールドシーケンシャル表示方式に通信データを重畳する処理について説明する図である。
【図１０】本発明に係る光通信装置の適用例について説明する図である。
【図１１】本発明に係る光通信装置の適用例について説明する図である。
【図１２】本発明に係る光通信装置の適用例について説明する図である。
【図１３】本発明に係る光通信装置のデータ処理手段構成例について示す図である。
【符号の説明】
１１０ 送信機
１２０ 受信機
３１０ 送信機
３１１ 変調信号生成手段
３１２ 出力制御手段
３１３ 光出力手段
３２０ 受信機
３２１ 受光手段
３２２ スロット積分手段
３２３ データ変換手段
４１１ 重畳処理手段
５１１ ビデオプロジェクタ
５１２，５１４ 受像機
５１３，５１５ データ処理装置
５２１，５２３ ビデオカメラレコーダー
５２２，５２４ 液晶モニター
５３１，５４１ 携帯電話
５３２，５４２ ディスプレイ
５３３，５４３ カメラ
７１１ ＣＰＵ
７１２ ＲＯＭ
７１３ ＲＡＭ
７１４ ＨＤＤ
７１５ 入力部
７１６ 出力部
７１７ 通信部
７１８ ドライブ
７１９ 記憶媒体
７２０ バス
７２１ 入出力インタフェース
Claims (3)
- 光通信データの出力を行なう送信機としての光通信装置であり、
パルス位置変調（ＰＰＭ）におけるオン／オフ位置を反転させた反転パルス位置変調（反転ＰＰＭ）処理を通信データシーケンスに対して施して反転ＰＰＭ信号シーケンスを生成する変調信号生成手段と、
フィールドシーケンシャル方式に従ったカラー画像データ表示を行う出力手段と、
前記出力手段に表示するフィールドシーケンシャル方式に従ったカラー画像データの各タイムフレームのオンフレームに、前記変調信号生成手段において生成した反転ＰＰＭ信号シーケンスを重畳させた重畳信号を生成する重畳処理手段と、
前記重畳処理手段において生成した重畳信号に対応するピクセル輝度制御信号を生成する出力制御手段であり、前記反転ＰＰＭ信号のオフデータ量によって予測される画像データの輝度レベル低下分を補うように輝度レベルをアップさせたピクセル輝度制御信号を生成して前記出力手段に出力する出力制御手段と、
を有することを特徴とする光通信装置。 - 光通信データの出力を行なう送信機における光通信データ出力方法であり、
変調信号生成手段が、パルス位置変調（ＰＰＭ）におけるオン／オフ位置を反転させた反転パルス位置変調（反転ＰＰＭ）処理を通信データシーケンスに対して施して反転ＰＰＭ信号シーケンスを生成する変調信号生成ステップと、
重畳処理手段が、フィールドシーケンシャル方式に従ったカラー画像データ表示を行う出力手段に出力するカラー画像データの各タイムフレームのオンフレームに、前記変調信号生成ステップにおいて生成した反転ＰＰＭ信号シーケンスを重畳して重畳信号を生成する重畳処理ステップと、
出力制御手段が、前記重畳処理ステップにおいて生成した重畳信号に対応するピクセル輝度制御信号を生成するステップであり、前記反転ＰＰＭ信号のオフデータ量によって予測される画像データの輝度レベル低下分を補うように輝度レベルをアップさせたピクセル輝度制御信号を生成して前記出力手段に出力する出力制御ステップと、
を有することを特徴とする光通信データ出力方法。 - 光通信データの出力を行なう送信機において、光通信データ出力処理を実行させるコンピュータ・プログラムであって、
変調信号生成手段に、パルス位置変調（ＰＰＭ）におけるオン／オフ位置を反転させた反転パルス位置変調（反転ＰＰＭ）処理を通信データシーケンスに対して施して反転ＰＰＭ信号シーケンスを生成させる変調信号生成ステップと、
重畳処理手段に、フィールドシーケンシャル方式に従ったカラー画像データ表示を行う出力手段に出力するカラー画像データの各タイムフレームのオンフレームに、前記変調信号生成ステップにおいて生成した反転ＰＰＭ信号シーケンスを重畳して重畳信号を生成させる重畳処理ステップと、
出力制御手段に、前記重畳処理ステップにおいて生成した重畳信号に対応するピクセル輝度制御信号を生成させるステップであり、前記反転ＰＰＭ信号のオフデータ量によって予測される画像データの輝度レベル低下分を補うように輝度レベルをアップさせたピクセル輝度制御信号を生成して前記出力手段に出力させる出力制御ステップと、
を有することを特徴とするコンピュータ・プログラム。
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