JP4576625B2 - 情報伝送システム、撮像装置、及び、受光制御方法 - Google Patents

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伝送システム、撮像装置、及び、受光制御方法に関する。

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、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も把握しにくく、誤った情報理解、たとえば、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。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（たとえば、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。

このような問題点に対し、以下に記載されるような技術が考えられている。
すなわち、送信すべき情報を構成するビット列を論理判定し、その判定結果に応じて、予め用意されている二つのビットパターン系列ＳＡ、ＳＢの一方を選択して、その選択結果に従って前記光Ｐを変調する発光ユニットと、前記光Ｐを受光してその光の強度に応じた二値化信号を生成し、該二値化信号に含まれるビットパターン系列が、前記二つのビットパターン系列のいずれか一方に対応するとき、そのパターン系列に対応した論理信号を発生して、受光ユニットの表示部に所要の情報を表示する技術である（例えば特許文献１参照）。

特開２００３−１７９５５６号公報

しかしながら、上記の従来技術は、情報提示物と情報提示対象物との対応関係を正しく把握できる点、及び、情報の保全効果を得られる点などできわめて有益であるが、以下の点で改善すべき余地があった。
例えば、受光ユニットは、パターン系列（ＳＡ／ＳＢ）のビット数ｍと同数のｎ個のプレーンを必要とするため、フレーム時系列バッファの容量が相当に大きくなる。たとえば、６４０×４８０画素のフレーム画像の場合、１画素はＲＧＢの三色で構成され、且つ、それぞれ多階調（たとえば、８ビット）になっているため、１プレーンあたりのビット数は６４０×４８０×３×８＝７，３７２，８００ビットとなり、それがｎプレーン必要であるから、フレーム時系列バッファのトータルの容量は、仮にｍ＝５としても、３６，８６４，０００ビットもの膨大な量になる。したがって、受光ユニットのコストアップを招き、実用化の大きな妨げになるという問題点がある。

また、発光ユニットは、クロック信号ＣＫのタイミングで送信情報ＴＸのビットを順次に取り出し、そのビット値に応じた第１パターン系列ＳＡ又は第２パターン系列ＳＢで変調した光Ｐを出力する。一方、受光ユニットは、発光ユニットのクロック信号ＣＫに同期した画像キャプチャクロック信号ＰＣＫのタイミングで、光Ｐを撮像して、その画像をフレーム時系列バッファのｎ枚のプレーンに順次に取り込む。このことは、発光ユニットと受光ユニットの間のデータレートがクロック信号ＣＫ又は画像キャプチャクロック信号ＰＣＫの周期で一義的に決まってしまうことを意味する。クロック信号ＣＫ又は画像キャプチャクロック信号ＰＣＫの周期は、受光ユニットの撮像部のフレームレートに相当し、ＣＣＤなどの典型的なフレームレートは、たとえば、３０ｆｐｓ（フレーム／秒）程度であるから、パターン系列（ＳＡ／ＳＢ）のビット数ｍを５とした場合、データレートは毎秒６ビットほどにしかならず、この程度のデータレートでは、きわめて簡単な情報、たとえば、商品のタグ情報やＩＤ情報程度しか送れない。

そこで、本発明は、受信ユニットの情報取得にかかるメモリ容量を少なくし、且つ受信可能な情報のデータレートを高めて用途の拡大を図ることができる情報伝送システム、撮像装置、及び、受光制御方法を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、伝送すべき情報を所定のパターンで点灯する光信号に変換して出力する発光ユニットと、前記光信号を受光することよって得られた所定のパターンから前記情報を復元する受光ユニットとで構成される情報伝送システムにおいて、前記受光ユニットは、マトリクス状に配列された複数の光電変換素子で構成された撮像手段と、前記撮像手段への受光を前記光電変換素子単位で遮断する遮断手段と、前記所定のパターンに基づいて前記遮断手段を制御する遮断制御手段と、この遮断制御手段によって制御された結果、前記撮像手段により得られた光信号から前記情報を復元する復元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、前記請求項１記載の発明において、前記遮断手段は、前記光電変換素子Ｎ個につき１個の割合で該光電変換素子上に重ねられた多数のシャッタ領域で構成されるとともに、前記各シャッタ領域をその配列順に沿って交互に開状態と閉状態とに制御する第一遮断制御手段と、前記各シャッタ領域を前記第一遮断制御手段による制御とは逆の状態をとるように制御する第二遮断制御手段とを更に備え、前記遮断制御手段は、前記所定のパターンに従って前記第一遮断制御手段による制御と前記第二遮断制御手段による制御とを選択的に実行させることを特徴とする。
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、前記発光ユニットは、伝送すべき情報を構成するビット列を論理判定する論理判定手段と、該論理判定手段による判定結果に応じて予め用意された互いに相関度の低い二つのビットパターン系列より択一的にビットパターン系列を選択するビットパターン系列選択手段と、該ビットパターン系列選択手段による選択結果に従って変調される強度を所定のパターンとして前記光信号を出力するよう制御する出力制御手段とを備えることを特徴とする。
請求項４記載の発明は、撮像装置において、マトリクス状に配列された複数の光電変換素子で構成された撮像手段と、前記撮像手段への受光を前記光電変換素子単位で遮断する遮断手段と、所定のパターンに基づいて前記遮断手段を制御する遮断制御手段と、この遮断制御手段によって制御された結果、前記撮像手段より変調された光信号を連続的に取得する光信号取得手段と、この光信号取得手段によって連続的に取得された光信号から情報に変換する情報変換手段とを備えることを特徴とする。
請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記遮断手段は、前記光電変換素子Ｎ個につき１個の割合で該光電変換素子上に重ねられた多数のシャッタ領域で構成されるとともに、前記各シャッタ領域をその配列順に沿って交互に開状態と閉状態とに制御する第一遮断制御手段と、前記各シャッタ領域を前記第一遮断制御手段による制御とは逆の状態をとるように制御する第二遮断制御手段とを更に備え、前記遮断制御手段は、前記所定のパターンに従って前記第一遮断制御手段による制御と前記第二遮断制御手段による制御とを選択的に実行させることを特徴とする。
請求項６記載の発明は、マトリクス状に配列された複数の光電変換素子に対し、該複数の光電変換素子への受光を前記光電変換素子単位で遮断する遮断ステップと、所定のパターンに基づいて前記遮断手段を制御する遮断制御ステップと、この遮断制御ステップにて制御された結果、変調された光信号を連続的に取得する光信号取得ステップと、この光信号取得ステップにて連続的に取得された光信号から情報に変換する情報変換ステップとからなることを特徴とする。

請求項１、４、及び、６記載の発明では、受光ユニットは、発光ユニット側より送信される光信号の所定のパターン所定のパターンに基づいて、マトリクス状に配列された複数の光電変換素子を素子単位で遮断する。したがって、従来技術において全てのパターンについて全ての光電変換素子を使用していたところを、パターンに応じて選択使用することができ、情報取得にかかるメモリ容量を少なくし、且つ受信可能な情報のデータレートを高めて用途の拡大を図ることができる。
請求項２、及び、５記載の発明では、光電変換素子の遮断は、光電変換素子Ｎ個につき１個の割合で該光電変換素子上に重ねられた多数のシャッタ領域をその配列順に沿って交互に開状態と閉状態、またその制御とは逆の状態を選択的に行うようにしている。したがって、従来技術において全てのパターンについて全ての光電変換素子を使用していたところを、パターンに応じて選択使用することができ、情報取得にかかるメモリ容量を少なくし、且つ受信可能な情報のデータレートを高めて用途の拡大を図ることができる。
請求項３記載の発明では、発光ユニットと組み合わせて用いることにより、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。

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。なお、以下の説明における様々な細部の特定ないし実例及び数値や文字列その他の記号の例示は、本発明の思想を明瞭にするための、あくまでも参考であって、それらのすべてまたは一部によって本発明の思想が限定されないことは明らかである。また、周知の手法、周知の手順、周知のアーキテクチャ及び周知の回路構成等（以下「周知事項」）についてはその細部にわたる説明を避けるが、これも説明を簡潔にするためであって、これら周知事項のすべてまたは一部を意図的に排除するものではない。かかる周知事項は本発明の出願時点で当業者の知り得るところであるので、以下の説明に当然含まれている。

＜構成＞
まず、構成を説明する。
図１は、発光ユニット１及び受光ユニット２０を示す図である。（ａ）は受光ユニット２０の正面斜視図、（ｂ）は受光ユニット２０の背面斜視図、（ｃ）は発光ユニット１の正面斜視図である。

受光ユニット２０は、手持ちに適した形状のボディ２１に光学レンズ部２２、シャッターキーなどの操作ボタン２３（図では１個のボタンしか示していないが複数のボタンを備えていてもよい）及び液晶ディスプレイ２４などを取り付けて構成された、たとえば、ディジタルカメラ等の撮像装置である。受光ユニット２０は、ユーザによって携行され、そのユーザが情報提示対象物を目視できる位置に至ったときに当該ユーザの所望により使用される。受光ユニット２０の数はユーザ数に対応する。受光ユニット２０の具体的な構成は後で説明する。

図２は、発光ユニット１の内部ブロック図である。発光ユニット１は、送出データメモリ２、パターンデータメモリ３、タイミングジェネレータ４、ＣＰＵ（Central Processing Unit）５、発光部６及び発光窓７などを備える。

タイミングジェネレータ４は、受光ユニット８のタイミングジェネレータ１３で作られる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。

ＣＰＵ５は、タイミングジェネレータ４からのクロック信号ＣＫに同期して、送出データメモリ２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て、論理信号１であればパターンデータメモリ３から第１パターン系列ＳＡを取り出す一方、論理信号０であればパターンデータメモリ３から第２パターン系列ＳＢを取り出し、それらの第１パターン系列ＳＡ又は第２パターン系列ＳＢを発光部６に出力する動作を送信情報ＴＸのビット数ｆだけ繰り返す。発光部６は、第１パターン系列ＳＡ又は第２パターン系列ＳＢの論理信号１の区間で発光し、論理信号０の区間で消灯するという点滅動作を行い、発光窓７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。

発光ユニット１は、クロック信号ＣＫのタイミングで送信情報ＴＸのデータを１ビットずつ取り出し、各々のビット値を判定して、論理信号１であれば第１パターン系列ＳＡを選択する一方、論理信号０であれば第２パターン系列ＳＢを選択する。

図３は、第１及び第２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「０１０１１・・・・」というビット列とした場合、ＴＸの各ビット（ｉ、ｉ＋１、ｉ＋３・・・・）ごとの第１及び第２パターン系列ＳＡ、ＳＢの選択は、
ｉビット＝０→ＳＢ
ｉ＋１ビット＝１→ＳＡ
ｉ＋２ビット＝０→ＳＢ
ｉ＋３ビット＝１→ＳＡ
ｉ＋４ビット＝１→ＳＡ
となり、この場合、発光ユニット１の発光部６は、ＳＢ、ＳＡ、ＳＢ、ＳＡ、ＳＡ・・・・の時系列的な輝度変化パターンを持つ光Ｐを出力する。

図４は、受光ユニット２０の電気的な内部構成図である。この図において、受光ユニット２０は、光学レンズ部２２、液晶シャッタ２６、撮像部２７、キャプチャ画像バッファ２８、表示バッファ２９、液晶ディスプレイ２４、タイミングジェネレータ３０、操作ボタン２３、状態通知ＬＥＤ（Light Emitting Diode）３１、ＣＰＵ３２、パターンデータメモリ３３、基準画像バッファ３４、相関度評価画像バッファ３５、二値化等作業用バッファ３６及びデータリストメモリ３７（更新要求リスト３７ａ、リストエントリ３７ｂ、ビットバッファ３７ｃ）などを有して構成されている。なお、電源部（バッテリ等）については図示を略している。

図５は、液晶シャッタ２６を含む撮像部２７の外観図である。撮像部２７は、多数の光電変換素子（撮像画素）２７ａをマトリクス状に配列した所定対角距離（たとえば、１／４インチ、１／３インチ又は１／６インチ等）のＣＣＤやＣＭＯＳなどの二次元イメージセンサーをパッケージ２７ｂに収めてユニット化されたものである。パッケージ２７ｂの下面や側面から突き出したピン２７ｃを基板に差し込んで使用する。さらに、パッケージ２７ｂの上面には、上記の対角距離を若干上回る大きさの開口窓２７ｄが形成されており、すべての光電変換素子２７ａがこの開口窓２７ｄを介して外部に露出し、受光面２７ｅを形成している。開口窓２７ｄの露出面（光電変換素子２７ａの配列面）は、外部からの光を受光する受光面となり、撮像部２７は、受光面に結像し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２８に出力する。

一般的にＣＣＤなどの受光面は、不要波長の光をカットしたりするための光学フィルタ２７ｆで覆われているが、本実施形態の撮像部２７は、光学フィルタ２７ｅに加えて、液晶シャッタ２６を有している点に特徴がある。すなわち、本実施形態の撮像部２７は、光学レンズ部２２と光学フィルタ２７ｅ及び液晶シャッタ２６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２８に出力する点で通常のもの（たとえば、従来技術の撮像部１０）と相違する。なお、図示の例では、撮像部２７の受光面上に液晶シャッタ２６を置き、その上に光学フィルタ２７ｅを重ねているが、液晶シャッタ２６と光学フィルタ２７ｅの順番を入れ替えてもよい。但し、液晶シャッタ２６から受光面までの距離はできるだけ短い方がよく、光学フィルタ２７ｅの厚みを考慮すると、図示のような順番（受光面上に液晶シャッタ２６を置き、その上に光学フィルタ２７ｅを重ねる）とすることが望ましい。

液晶シャッタ２６は、２枚の透明電極の間に液晶分子を封入し、電極電圧をＯＮ／ＯＦＦして液晶分子の向きを変えることにより、光の透過率を高低２段階に変更できるようにしたデバイスである。液晶分子がシャッタの厚み方向に揃うと（分子が立つともいう）透明状態（高透過率／シャッタが開いた状態）になり、逆にシャッタの横方向に揃うと（分子が寝るともいう）不透明状態（低透過率／シャッタが閉じた状態）になる。電極電圧のＯＮ／ＯＦＦと液晶分子の向きの関係は液晶の種類によって異なるが、本実施形態では、説明の便宜上、高電位の電圧をかけたときに液晶分子がシャッタの厚み方向に揃って透明状態になるものとする。つまり、電極電圧をＯＮにするとシャッタが開き、ＯＦＦにするとシャッタが閉じるものとする。

さて、一般的に液晶シャッタは、立体視（３Ｄ視）メガネなどに用いられる全面シャッタ型（液晶全体が透明と非透明に切り替わるもの）と、細かく分けられた領域（以下、シャッタ領域という）単位に個別の透過率制御が可能なマトリクス型の二種類存在する。本実施例で使用する液晶シャッタ２６は、後者のマトリクス型である。

図６は、液晶シャッタ２６の概念構造図である。この図において、マトリクス状に配列された四角の升目は、それぞれシャッタ領域となる透明電極Ｇｇ（ｇはグループ番号１又は２）を表している。但し、背面側の電極（共通電極）は前面の電極に隠れて見えていない。各々の電極Ｇｇと共通電極の間には液晶が封入されており、各電極Ｇｇごとにシャッタ領域を形成する。電極Ｇｇに電圧を加えない場合は、その電極Ｇｇの下の液晶が高透過率になり、当該位置のシャッタ領域は閉じた状態になる。一方、電極Ｇｇに電圧を加えた場合は、その電極Ｇｇの下の液晶が低透過率になり、当該位置のシャッタ領域は開いた状態になる。

なお、各電極Ｇｇとほぼ相似形で描かれた矩形状の破線枠は、撮像部２７の光電変換素子２７ａを表している。つまり、液晶シャッタ２６の各々の電極Ｇｇ（シャッタ領域）と撮像部２７の光電変換素子２７ａは、それぞれ一対一の関係になっている。

各電極Ｇｇの周囲には２系統の透明配線（第１系統配線２６ａ、第２系統配線２６ｂ）が引き回されている。第１系統配線２６ａは、第１グループの電極Ｇ１に接続されており、第２系統配線２６ｂは、第２グループの電極Ｇ２に接続されている。第１グループの電極Ｇ１には、所定のタイミングで低電位と高電位に変化する制御電圧ＣＴが第１系統配線２６ａを介して加えられており、また、第２グループの電極Ｇ２には、インバータ２６ｃで極性反転された制御電圧ＣＴが第２系統配線２６ｂを介して加えられている。第１グループの電極Ｇ１と第２グループの電極Ｇ２は、それぞれ縦横交互に、いわゆる「市松模様」となるように配列されている。

図７は、液晶シャッタ２６の開閉状態の概念図である。この図において、白抜き矩形は開状態のシャッタ領域を示し、ハッチング付矩形は閉状態のシャッタ領域を示す。図示のように、（ａ）制御電圧ＣＴの高電位期間では、第１グループの電極Ｇ１の位置のシャッタ領域が開状態（白抜き矩形）となり、第２グループの電極Ｇ２の位置のシャッタ領域が閉状態（ハッチング付矩形）になる。逆に、（ｂ）制御電圧ＣＴの低電位期間では、第１グループの電極Ｇ１の位置のシャッタ領域が閉状態（ハッチング付矩形）となり、第２グループの電極Ｇ２の位置のシャッタ領域が開状態（白抜き矩形）になる。以下、（ａ）の状態のことを「点灯時専用マスク状態」又は単に「点灯時専用マスク」といい、（ｂ）の状態のことを「消灯時専用マスク状態」又は単に「消灯時専用マスク」ということにする。

図８は、本実施形態の原理説明図である。この図において、（ａ）は点灯時専用マスク３８と消灯時専用マスク３９の模式図である。つまり、図示の点灯時専用マスク３８は、図７（ａ）の液晶シャッタ２６の状態を模式化したものであり、また、図示の消灯時専用マスク３９は、図７（ｂ）の液晶シャッタ２６の状態を模式化したものである。なお、図示の点灯時専用マスク３８と消灯時専用マスク３９は、液晶シャッタ２６の多数のシャッタ領域のうちの２×２の４個を代表例として選んだものであり、点灯時専用マスク３８と消灯時専用マスク３９の左上のシャッタ領域をＥ１とし、右上のシャッタ領域をＥ２とし、左下のシャッタ領域をＥ３とし、右下のシャッタ領域をＥ４とする。

図示のとおり、点灯時専用マスク３８は左上と右下のシャッタ領域Ｅ１、Ｅ４が開き、右上と左下のシャッタ領域Ｅ２、Ｅ３が閉じている。また、消灯時専用マスク３９は、その逆に、左上と右下のシャッタ領域Ｅ１、Ｅ４が閉じ、右上と左下のシャッタ領域Ｅ２、Ｅ３が開いている。

今、発光ユニット１の光Ｐが点灯しているときに、点灯時専用マスク３８を透して光Ｐを見ると、Ｅ１とＥ４の部分からその“点灯状態”が見える。また、発光ユニット１の光Ｐが消灯しているときに、消灯時専用マスク３９を透して光Ｐを見ると、Ｅ２とＥ３の部分からその“消灯状態”が見える。これらは、正しい組み合わせ（光Ｐ点灯−点灯時専用マスク３８、光Ｐ消灯−消灯時専用マスク３９）の見え方であり、光Ｐの点滅パターンと二つのマスク（点灯時専用マスク３８と消灯時専用マスク３９）の使用パターン（切り換えパターン）は一致している。

一方、消灯時専用マスク３９を使用したときにＥ２とＥ３の部分から“点灯状態”が見えたり、あるいは、点灯時専用マスク３８を使用したときにＥ１とＥ４の部分から“消灯状態”が見えたりした場合は、正しくない組み合わせである。この場合、光Ｐ（光Ｐとは限らない。他の光源の可能性もある）の点滅パターンと二つのマスク（点灯時専用マスク３８と消灯時専用マスク３９）の使用パターン（切り換えパターン）は一致していない。

以上のことを踏まえて、液晶シャッタ２６の二つの使用パターン（点灯時専用マスク３８／消灯時専用マスク３９）と撮像部２７との関係を説明する。

図９は、液晶シャッタ２６と撮像部２７の関係図である。この図において、今、発光ユニット１の光Ｐが、所定のスロット（ＳＬＯＴａ〜ＳＬＯＴｅ）単位に点滅を繰り返したとする。スロットの長さは同一であり、且つ、すべてのスロットを足し合わせた時間Ｔａは、撮像部２７の１フレームに相当する。

ここで、光Ｐの点滅パターンを、「点灯」→「点灯」→「消灯」→「点灯」→「消灯」とする。点灯を論理１、消灯を論理０とすると、この点滅パターンは「１１０１０」の４ビットデータ（第１パターン系列ＳＡ）である。液晶シャッタ２６の二つの使用パターンを、この４ビットデータに同期させて切り換える。すなわち、「点灯」の際には点灯時専用マスク３８を使用し、「消灯」の際には消灯時専用マスク３９を使用するように逐次に切り換えると、図示のとおり、ＳＬＯＴａとＳＬＯＴｂでは点灯時専用マスク３８が用いられ、次のＳＬＯＴｃでは消灯時専用マスク３９が用いられ、ＳＬＯＴｄでは再び点灯時専用マスク３８が用いられ、最後のＳＬＯＴｅでは消灯時専用マスク３９が用いられる。

このようにマスクを切り換えると、各スロット（ＳＬＯＴａ〜ＳＬＯＴｅ）ごとに、点灯時専用マスク３８又は消灯時専用マスク３９を透過した光の像が撮像部２７で光電変換され、最終的に１枚のフレーム画像としてキャプチャ画像バッファ２８に格納される。

さて、簡単化のために、撮像素子２７の画素（光電変換素子２７ａ）をマスク（点灯時専用マスク３８、消灯時専用マスク３９）と同様に単純化して２×２の４個とし、それぞれの画素をＢ１〜Ｂ４で表すことにすると、点灯時専用マスク３８を使用するＳＬＯＴａ、ＳＬＯＴｂ及びＳＬＯＴｄでは、開状態にあるシャッタ領域Ｅ１、Ｅ４に対応する画素（Ｂ１、Ｂ４）でしか光電変換が行われない。同じく、消灯時専用マスク３９を使用するＳＬＯＴｃ及びＳＬＯＴｅでは、開状態にあるシャッタ領域Ｅ２、Ｅ３に対応する画素（Ｂ２、Ｂ３）でしか光電変換が行われない。

したがって、１フレームの時間Ｔａで得られたフレーム画像の各画素のデータのうちＢ１データとＢ４データは点灯時専用マスク３８を使用したときのものになり、且つ、Ｂ２データとＢ３データは消灯時専用マスク３９を使用したときのものになるから、これらの画素データをキャプチャ画像バッファ２８から選択的に読み出すことにより、１つのフレーム画像から二つの画像（点灯時画像４０と消灯時画像４１）を得ることができる。

そして、これらの点灯時画像４０と消灯時画像４１とを用いて、発光ユニット１の光Ｐの点滅パターンの判定を行うことができる。この判定の具体的方法については、後で詳しく説明するが、基本的な考え方は次のとおりである。

光Ｐの点滅パターンと二つのマスク（点灯時専用マスク３８／消灯時専用マスク３９）の使用パターンが一致しているならば、点灯時画像４０には充分な明るさの輝点が含まれているはずであり、且つ、消灯時画像４１にはそのような輝点は含まれていないはずである。したがって、そのような点灯時画像４０と消灯時画像４１が得られた場合は、光Ｐの点滅パターンが既知のパターン（マスクの切り換えパターンと同一のパターン）であることが分かる。これに対して、もし、点灯時画像４０に充分な明るさの輝点が含まれていないか、又は、消灯時画像４１にそのような輝点が含まれている場合には、光Ｐの点滅パターンは未知のパターンであり、若しくは、外乱光などの不要なノイズであることが分かる。

＜作用説明＞
次に、本実施形態の具体的な作用を説明する。
本実施形態に係る受光ユニット２０の主要な処理は、もっぱらＣＰＵ３２によって行われる。すなわち、ＣＰＵ３２は、タイミングジェネレータ３０からの画像キャプチャクロック信号ＰＣＫに同期して撮像部２７の撮影動作を制御したり、また、撮像部２７からキャプチャ画像バッファ２８に取り込まれたフレーム画像をそのまま表示バッファ２９に送り、スルー画像として液晶ディスプレイ２４に表示させたり、さらには、シャッターボタン等の操作ボタン２３の操作時に、表示バッファ２９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などの処理を行ったりする。

加えて、ＣＰＵ３２は、撮像部２７の撮影動作時に液晶シャッタ２６を制御し、二つのマスク（点灯時専用マスク３８／消灯時専用マスク３９）の使用パターンを所定のパターン（第一パターン系列ＳＡ又は第２パターン系列ＳＢ）に従って切り換える処理を行う。

さらに、ＣＰＵ３２は、キャプチャ画像バッファ２８からフレーム画像（マスクを切り換えながら撮影した画像）を取り出し、その１枚のフレーム画像から上記の点灯時画像４０及び消灯時画像４１を生成する処理を行うとともに、それぞれの点灯時画像４０及び消灯時画像４１に対して近傍画像による補完処理を行い、次いで、補完処理後の画像に対してパターン内の点灯と消灯数の重みを考慮した加減算を行い、その演算結果を相関度評価画像バッファ３５に格納した後、その相関度評価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３６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３３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３７のビットバッファ３７ｃに格納するという処理を実行する。さらに、ビットバッファ３７ｃに格納された論理信号からこの発光領域に関するビット列を生成して、情報を変換・復元し、液晶ディスプレイ２４を制御して、その画面上に、発光ユニット１による発光領域を含めた被写体像を表示すると共に、その表示領域の特定部分（たとえば、画面中央部分など）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という処理を実行する。

図１０は、発光ユニット１及び受光ユニット２０の具体的な利用状況を示す図である。同図において、受光ユニット２０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４２、４３、４４やテレビ塔４５及び自動車４６、４７などが入り、そのうち、ビル４２、４４、テレビ塔４５に発光ユニット１が取り付けられている（輝点４８〜５０の位置）。受光ユニット２０のユーザには、発光ユニット１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１は、時系列的な輝度変化パターン（第１パターン系列ＳＡ又は第２パターン系列ＳＢ）を持つ光Ｐを発光しており、輝点４８〜５０は、その光Ｐに相当している。光Ｐによる輝点４８〜５０以外に、外乱光の例として、自動車４６のヘッドライト光５１が画各α内に存在している。

受光ユニット２０の液晶ディスプレイ２４には、画角α内に存在するビル４２、４３、４４、テレビ塔４５及び自動車４６、４７の像（ビル像４２Ａ、４３Ａ、４４Ａ、テレビ塔像４５Ａ、自動車像４６Ａ、４７Ａ）や、各輝点像４８Ａ〜５０Ａ並びにヘッドライト光像５１Ａが写し出されている。

受光ユニット２０は、各輝点像４８Ａ〜５０Ａ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２４に吹き出しなどの図形５２をオーバラップ表示する。

受光ユニット２０のユーザは、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１により、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１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。

図１１は、発光ユニット１のＣＰＵ５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、ＣＰＵ５は、まず、送出データメモリ２に格納されているｆビットの送信情報ＴＸから所定量、たとえば、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）論理判定し（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６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６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１２は、発光ユニット１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１の発光部６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１３は、発光側（発光ユニット１）と受光側（受光ユニット２０）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ＣＫの５回につき１回発生する。図示の例では、１回目と２回目のＣＰの周期で第１パターン系列ＳＡを選択し、３回目のＣＰの周期で第２パターン系列ＳＢを選択している。図面中央付近の波形は、光Ｐの駆動波形である。光Ｐはハイレベル期間（論理１の期間）で点灯し、ローレベル期間（論理０の期間）で消灯する。たとえば、１回目のＣＰの周期では、光Ｐは５つのスロット（ＳＬＯＴａ〜ＳＬＯＴｅ）ごとに「点灯」→「点灯」→「消灯」→「点灯」のパターンで点滅する。

一方、受光側においては、撮像部２７の撮像周期（フレーム）ごとに動作が繰り返される。ここで、１フレームの時間Ｔａは、発光側の一つのＣＰの周期に一致し、且つ、そのフレームの開始と終了は、ＣＰの周期の始まりと終わりに一致している。つまり、発光側の１ＣＰと受光側の１フレームは同期している。

撮像部２７は、この１フレームの期間で露光（光電変換素子２７ａへの電荷の蓄積）と光電変換素子２７ａからの電荷の読み出しを行い、電荷を電気信号（画像信号）に変換した後、この画像信号を、次のフレームの頭でキャプチャ画像バッファ２８へ転送する。なお、電荷を画像信号に変換する際に暗電流補正などの所要の信号操作も行われるが、ここでは説明を割愛する。

さて、本実施形態においては、受光側で液晶シャッタ２６の制御も行われる。制御信号ＣＴは、先にも（図４参照）説明したとおり、液晶シャッタ２６の制御信号である。ＣＴが高電位（以下、ハイレベルという）にあるとき、液晶シャッタ２６は、第１グループの電極Ｇ１の位置のシャッタ領域が開状態となり（図７（ａ）参照）、ＣＴが低電位（以下、ローレベルという）にあるとき、液晶シャッタ２６は、第２グループの電極Ｇ２の位置のシャッタ領域が開状態となる（図８（ｂ）参照）。前者の状態は「点灯時専用マスク状態」であり、後者の状態は「消灯時専用マスク状態」である。

図示の例においては、１番目と２番目のスロット（ＳＬＯＴａ、ＳＬＯＴｂ）及び４番目のスロット（ＳＬＯＴｄ）のときに、制御信号ＣＴがハイレベルになっており、また、３番目のスロット（ＳＬＯＴｃ）と５番目のスロット（ＳＬＯＴｅ）のときに、制御信号ＣＴがローレベルになっている。したがって、ＳＬＯＴａ、ＳＬＯＴｂ及びＳＬＯＴｄでは、液晶シャッタ２６が「点灯時専用マスク状態」になり、ＳＬＯＴｅでは、液晶シャッタ２６が「消灯時専用マスク状態」になる。

なお、制御信号ＣＴ′は、制御信号ＣＴの位相を所定量Δｓだけ前に進めて補正したものである。Δｓは液晶シャッタ２６の応答遅れ時間（数ミリ秒）に相当する。本明細書全体を通して、位相補正前の制御信号ＣＴを液晶シャッタ２６に与えることにする。但し、これは説明の便宜である。実際には位相補正後の制御信号ＣＴ′を与える。

図中の最下段に示す二つの波形５３、５４は、それぞれ液晶シャッタ２６の開閉波形を示している。実線の波形５３は「点灯時専用マスク状態」のときのもの、一点鎖線の波形５４は「消灯時専用マスク状態」のときのものである。いずれも、波形５３、５４の山の部分で「点灯時専用マスク状態」又は「消灯時専用マスク状態」となる。これらの波形５３、５４は、制御信号ＣＴ（実際にはＣＴ′）に同期して山から谷へ又は谷から山へと遷移する。

「点灯時専用マスク状態」に対応する波形５３の山の部分（イ、ロ、ニ）では、撮像部２７の特定画素（図９のＢ１、Ｂ４参照）に電荷が蓄積され、また、「消灯時専用マスク状態」に対応する波形５４の山の（ハ、ホ）では、撮像部２７の特定画素（図９のＢ２、Ｂ３参照）に電荷が蓄積される。つまり、撮像部２７の１フレームの期間で点灯時画像用のデータ（図９のＢ１データ、Ｂ４データ参照）と消灯時画像用のデータ（図９のＢ２データ、Ｂ３データ参照）が蓄積されるので、これらの蓄積電荷から作られる１枚のフレーム画像中に、二つの画像（点灯時画像４０と消灯時画像４１）の画素データが含まれることになる。

図１４は、受光ユニット２０のＣＰＵ３２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３０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。

液晶シャッタ制御処理：ステップＳ２１
この液晶シャッタ制御処理では、まず、所要のシャッタ制御パターンを読み込む。このパターンは、発光ユニット１の光Ｐの点滅パターン（第１パターン系列ＳＡ又は第２パターン系列ＳＢ）に対応したものである。ここでは、一例として「１１０１０」（第１パターン系列ＳＡ）を読み込むものとする。次に、このシャッタ制御パターンに基づいて制御信号ＣＴを発生する。この制御信号ＣＴは、制御パターンの論理１でハイレベルとなり、論理０でローレベルとなる信号である（図１３の制御信号ＣＴ参照）。次いで、制御信号ＣＴの位相をΔｓだけ補正した制御信号ＣＴ′を生成し、この制御信号ＣＴ′を液晶シャッタ２６に出力して処理を終了する。

フレームバッファ登録処理：ステップＳ２２
図１５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２７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Ｓ２２ａ）、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Ｓ２２ｂ）。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３４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Ｓ２２ｃ）、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Ｓ２２ｄ）。

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、そのままキャプチャ画像バッファ２８に格納し（ステップＳ２２ｅ）、基準画像バッファ３４の基準フレーム画像をこのフレーム画像に置き換え（ステップＳ２２ｆ）、且つ、同じフレーム画像を表示バッファ２９に格納した後、図１４に復帰する。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キャプチャ画像バッファ２８に格納し（ステップＳ２２ｇ）、同じフレーム画像を表示バッファ２９に格納した後、図１４に復帰する。

信号検出＆ビット取り出し処理：ステップＳ２３
図１６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３７内の更新要求リスト３７ａを初期化する（ステップＳ２３ａ）。次いで、キャプチャ画像バッファ２８に格納されているフレーム画像に対して点灯時画像４０と消灯時画像４１のフィルタ計算を行い（ステップＳ２３ｂ）、その計算結果を相関度評価画像として相関度評価画像バッファ３５に格納する（ステップＳ２３ｃ）。

図１７は、フィルタ計算の概念図である。この図において、四角の升目はフィルタ計算の対象となる画素である。各々の画素は、座標（ｘ，ｙ）が与えられている。今、フレーム画像の縦サイズをＨ、横サイズをＷとし、以下の式１、式２の値域を
ｉ＝０〜Ｗ／２，ｊ＝０〜Ｈ／２
で繰り返し計算する。

但し、（２ｉ＋１，２ｊ＋１）の座標位置が点灯時画像４０の各ドット（図９のＢ１、Ｂ４参照）に対応し、（２ｉ＋２，２ｊ＋１）の座標位置が消灯時画像４１の各ドット（図９のＢ２、Ｂ３参照）に対応するものとする。
また、点灯時画像画像４０の各ドットに対する重み値Ｗａを１／３とし、消灯時画像４１の各ドットに対する重み値Ｗｂを１／２とする（パターンで点灯３ｂｉｔ、消灯２ｂｉｔ）。
座標の値をＰ（ｉ，ｊ）とすると、座標（ｉ，ｊ）の相関度評価値Ｒ（ｉ，ｊ）は、
Ｒ（２ｉ＋１，２ｊ＋１） ・・・・点灯時画像４０に対応する座標での相関度
＝点灯時ドット値／３−近傍平均で補完算出した点灯時ドット値
＝（その座標の値）／３−その座標の４近傍平均／２
＝Ｐ（２ｉ＋１，２ｊ＋１）−（Ｐ（２ｉ＋１，２ｊ）＋Ｐ（２ｉ＋２ｊ＋ｌ）＋Ｐ（２ｉ＋１，２ｊ＋２）＋Ｐ（２ｉ＋２，２ｊ＋ｌ））／４
・・・・（式１）
Ｒ（２ｉ＋２，２ｊ＋１） ・・・・消灯時画像４１に対応する座標での相関度
＝ 近傍値から補完した点灯時ドット値／３−消灯時ドット値
＝ その座標の４近傍平均／３−（その座標の値）／２
＝（（Ｐ（２ｉ＋１，２ｊ）＋Ｐ（２ｉ＋１，２ｊ＋ｌ）＋Ｐ（２ｉ＋２，２ｊ＋２）＋Ｐ（２ｉ＋３，２ｊ＋１））／４）／３−Ｐ（２ｉ＋１，２ｊ＋ｌ）／２
・・・・（式２）
で与えられる。

これにより、キャプチャ画像バッファ２８から相関度評価画像バッファ３５への直接的な計算ができ、別途に、点灯時画像４０のためのバッファや消灯時画像４１のためのバッファを用意する必要がない。

図１８は、点灯時画像４０と消灯時画像４１の画像差分による相関度評価画像５５の取得概念図である。この図において、点灯時画像４０の各画素に乗算器５６を用いて重み値Ｗａ（１／３）を適用し、また、消灯時画像４１にも乗算器５７を用いて重み値Ｗｂ（１／２）を適用し、それらを加算器５８で加算して画像差分による相関度評価画像５５を得る。なお、点灯時画像４０の内部に描かれた市松模様の図形５９は、「点灯時専用マスク状態」の液晶シャッタ２６によって得られた光Ｐ（但し、点灯）の像を表しており、消灯時画像４１の内部に描かれた市松模様の図形６０は、「消灯時専用マスク状態」の液晶シャッタ２６によって得られた光Ｐ（但し、消灯）の像を表している。図形５９、６０の黒く塗りつぶされた小さな矩形は、閉状態のシャッタ領域に対応する画素（以下、閉画素）であり、それらの黒塗り矩形に挟まれた小さな矩形は、開状態のシャッタ領域に対応する画素（以下、開画素）である。但し、ここでは、図示の都合上、光Ｐ以外の背景の閉画素及び開画素はハッチングで潰して省略している。相関度評価画像５５の内部に描かれた白く塗りつぶされた図形６１は、画像差分によって得られた光Ｐの点灯像である。図形５９、６０及び６１のギザギザは、撮像素子２７の画素（つまりシャッタ領域）の境界を表す。

このように、相関度評価画像５５を生成すると、再び、図１６において、相関度評価画像バッファ３５内の相関度評価画像５５から二値化画像を生成し（ステップＳ２３ｄ）、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更新要求リスト３７ａに追加設定する（ステップＳ２３ｅ）。
次に、前記相関度評価画像５５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Ｓ２３ｆ）、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３７ａに追加設定する（ステップＳ２３ｇ）。この後、更新要求リスト３７ａが空でないか否かを判定し（ステップＳ２３ｈ）、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１９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３７ａ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第１パターン系列ＳＡか第２パターン系列ＳＢかを判定する（ステップＳ２５ｄ）。

なお、要求パターンが第１パターン系列ＳＡ及び第２パターン系列ＳＢの双方に一致しない場合にはリストエントリ３７ｂの新規作成を行い、座標登録処理、ビットバッファ３７ｃ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３７ｃ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３７ｃ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１３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２０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３７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３７ｃ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３７ｃ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２９の画像を液晶ディスプレイ２４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３７のバイトデータＦＩＦＯ（不図示）に追加し、ビットバッファ３７ｃをクリアした後（ステップＳ２４ｄ）、表示バッファ２９の画像を液晶ディスプレイ２４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１４のループに復帰する。

＜まとめ＞
以上説明したとおり、この実施形態によれば、受光ユニット２０は、発光ユニット１からの光Ｐの点滅パターンで送信された第１パターン系列ＳＡ又は第２パターン系列ＳＢを、１フレームの期間内で受け取ることができる。したがって、１フレームの長さ（Ｔａ）を、たとえば、６６ｍｓとし、第１パターン系列ＳＡ又は第２パターン系列ＳＢの情報量（ビット数ｍ）をｍ＝５とすれば、本実施形態では、１ビットあたり、６６ｍｓ÷５＝１３．５ｍｓで送ることができ、従来技術のように１フレームあたり１ビットしか送れなかったものに比べて、ｍ倍のデータレートの向上を見込むことができる。このことは、短時間で多くの情報を伝送可能になることを意味するから、簡単な情報（商品のタグ情報やＩＤ情報）などはもとより、もっと複雑な情報も送ることができるようになり、多様な用途への利用拡大を図ることが可能になるという格別の効果が得られる。

また、本実施形態の受光ユニット２０は、従来技術のフレーム時系列バッファ１６に相当する構成要素を必要としない。しかも、キャプチャ画像バッファ２８に格納された一つのフレーム画像から点灯時画像４０と消灯時画像４１を作り出すことができるため、それらの画像（点灯時画像４０と消灯時画像４１）のためフレームメモリも必要としない。ゆえに、従来技術に比べて、大幅なメモリ容量の削減を図ることができる。したがって、コストを低減でき、実用化上の大きな障害の一つを排除できる格別の効果が得られる。

また、本実施形態の受光ユニット２０は、既存の撮像部２７の前面に液晶シャッタ２６を設けるだけでよく、プログラムの一部改修を除き、構成上の大きな変更も生じない。したがって、この点においてもコスト削減に寄与する。加えて、デジタルカメラ等の汎用の撮像装置にも容易に適用できるというメリットもある。

また、液晶シャッタ２６の応答遅れ時間（Δｓ）を加味して位相を補正した制御信号ＣＴ′を使用するので、液晶シャッタ２６の応答遅れに伴う不都合（シャッタ開閉タイミングのズレなど）を防止できる。しかも、位相の補正量を加減することにより、たとえば、反応速度が遅い（したがって、安価な）シャッタデバイスの使用も可能であり、この点においてもコスト削減に寄与する。

また、液晶シャッタ２６のシャッタ領域の配列を撮像部２７の画素に合わせて「市松模様」としたので、撮像部２７の本来の解像度を損なうことがなく、しかも、画像の縦横比のバランスを保ったまま処理系を組むことができる。

＜変形例＞
なお、以上の説明では、受光ユニット２０として、デジタルカメラ等のような液晶ファインダ（液晶ディスプレイ２４）を備えたものを例にしたが、これに限らない。

図２１は、液晶ファインダを備えない受光ユニットの一例を示す図である。この図に示すように、ボディ６２に光学レンズ６３、操作ボタン６４を備え、さらに、文字情報表示用の表示部６５や撮影方向調整用の直視ファインダ６６を備えた受光ユニット６７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６６を覗き、目標物に撮影方向を向けて操作ボタン６４を押すことにより、目標物からの情報を受信して表示部６５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４の液晶ディスプレイ２４）を用いる必要が無く、受光ユニット６７のコストダウンを図ることができる。なお、ユーザは、直視ファインダ６６を覗いている間は表示部６５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。

また、上記の実施形態では、液晶シャッタ２６のシャッタ領域と撮像部２７の画素とを一対一に対応させたが、これに限定されない。

図２２は、液晶シャッタ２６の変形例を示す図である。この図において、液晶シャッタ２６のシャッタ領域６８は、実線の大きな矩形で示されており、一つのシャッタ領域の下に撮像部２７の４個（２×２）の画素６９が位置している。すなわち、この例では、撮像部２７の画素６９の４個に対して、液晶シャッタ２６のシャッタ領域６８を１個対応させており、つまり、４対１の関係になっている。このようにしても、撮像部２７の１フレーム期間内で点灯時画像４０と消灯時画像４１とを支障無く得ることができる。

しかも、このような多対１の関係にすることにより、とりわけ、高画素数の撮像部２７に液晶シャッタ２６を組み合わせる場合のコストアップ問題（小さな画素６９に合わせて液晶シャッタ２６のシャッタ領域６８を縮小するほどコストが嵩む）を回避できる。なお、このようにした場合には、フレーム画像が得られた段階で、まず、複数のドットの平均値を求めて１つのドット値にまとめるようなフィルタ処理を行う必要がある。

図２３は、フィルタ処理の概念図である。ここでは、撮像部２７の画素数を１２８０×９６０ドットと仮定している。この１２８０×９６０の元画像７０をフィルタ処理によって、図示のような、たとえば、３２０×２４０ドットの縮小画像７１にサイズ変換し、その後、上記の実施形態と同様に、この縮小画像７１に対して、画像分離や補完などの処理を施して相関度評価画像５５を得るようにすればよい。

また、上記の実施形態では、液晶シャッタ２６を常にどちらかのマスク状態（点灯時専用マスク状態又は消灯時専用マスク状態）にしているが、これに限らない。

図２４は、液晶シャッタ２６の好ましい変形例を示す図である。この図において、配線７２は、図６の第１系統配線２６ａにつながっており、配線７３は同じく図６の第２系統配線２６ｂにつながっている。液晶シャッタ制御信号発生部７４で作られた制御信号ＣＴは、第１のオア素子７５の一方入力に加えられているとともに、インバータ７６を介して極性反転されたＣＴが第２のオア素子７７の一方入力に加えられている。第１のオア素子７５と第２のオア素子７７の各他方入力にはシャッタモード選択部７８からのモード選択信号ＳＴが加えられている。このような構成において、モード選択信号ＳＴをローレベルのままにしておけば、上記の実施形態と同様の作用が得られる。すなわち、制御信号ＣＴをハイレベル（高電位）にすれば、配線７２及び図６の第１系統配線２６ａを介して第１グループの電極Ｇ１に高電位を印可し、液晶シャッタ２６を点灯時専用マスク状態にすることができ、また、制御信号ＣＴをローレベル（低電位）にすれば、配線７３及び図６の第２系統配線２６ｂを介して第２グループの電極Ｇ２に（インバータ７６で極性反転した）高電位を印可し、液晶シャッタ２６を消灯時専用マスク状態にすることができる。

一方、モード選択信号ＳＴをハイレベルにすると、制御信号ＣＴのレベルに関わらず、二つのオア素子７５、７７の出力をハイレベル（高電位）にすることができる。したがって、この場合には、配線７２及び図７の第１系統配線２６ａを介して第１グループの電極Ｇ１に高電位を印可できるとともに、配線７３及び図７の第２系統配線２６ｂを介して第２グループの電極Ｇ２にも高電位を印可できるから、結局、液晶シャッタ２６のすべてのシャッタ領域を“開状態”にすることができる。これにより、撮像部２７の受光面を非マスク状態（開放状態）にすることができ、たとえば、受光ユニット２０としてデジタルカメラ等の撮影装置を使用していた場合に、その撮影装置を用いて通常の撮影を支障無く行うことができるようになる。つまり、撮影装置と受光ユニット２０との完全な兼用が可能になる。

また、上記の実施形態では、液晶シャッタ２６のシャッタ領域を「市松模様」に配列していたが、これに限らない。要は、シャッタ領域の開面積と閉面積が均一又はほぼ均一であって、且つ、部分的な偏りがない配列であればよく、たとえば、次のようにしてもよい、

図２５は、液晶シャッタ２６の他の構成例を示す図である。この図において、液晶シャッタ２６の電極７９（シャッタ領域でもある）は、横長の矩形状になっており、各々の電極７９は、縦方向又は横方向（図は縦方向）に所定のピッチで並べられているとともに、一つ置きに交互に第１系統配線８０と第２系統配線８１に接続されている。第１系統配線８０には制御信号ＣＴが加えられており、第２系統配線８１にはインバータ８２によって極性反転された制御信号ＣＴが加えられている。各々の電極７９の幅は、その電極７９の下に撮像部２７の上下２列の画素８３を含むように設定されている。

このようにすると、縦方向又は横方向（図は縦方向）に並べられた電極７９（シャッタ領域でもある）は、制御信号ＣＴの電位に応じて交互に開状態と閉状態を繰り返し、いわゆる「ゼブラ模様」を描く。この「ゼブラ模様」は「市松模様」に比べて画素の精細度バランスはやや悪くなるが、シンプルな電極（シャッタ領域）構成とすることができ、液晶シャッタ２６の製造コストを低減できる。また、撮像部２７の開口率をあまり低下させない点でも有利である。

なお、各々の電極７９の幅は、その電極７９の下に撮像部２７の上下３列ないしはそれ以上の画素８３を含むように設定してもよく、又は、横１列の画素８３を含むように設定してもよい。

以上の実施形態では、１フレームの期間内で発光ユニット１からの第１パターン系列ＳＡ又は第２パターン系列ＳＢのすべての情報（ビット数ｍ）を受信するようにしたが、ビット数ｍが増えると、１フレームの期間内ですべてを受信できなくなるおそれがある。このような場合、次のようにしてもよい。

図２６及び図２７は、第１パターン系列ＳＡ又は第２パターン系列ＳＢの情報量（ビット数ｍ）が増えた場合に対応した改良例である。この図において、レンズ８４を透過した発光ユニット１からの光Ｐは、光学スプリッタ８５により、直進する光Ｐ１と９０度曲げられた光Ｐ２に分けられる。それぞれの光Ｐ１、Ｐ２の先には、ＣＰＵ３２によって相補的に制御（一方が透過で他方が非透過に制御されること）される第１の液晶シャッタ８６と第２の液晶シャッタ８７が設けられており、それらの液晶シャッタ８６、８７を透過した光Ｐ１′、Ｐ２′が、第１の撮像部８８及び第２の撮像部８９で画像信号に変換されるようになっている。

ここで、第１の液晶シャッタ８６を点灯時専用マスクとして使用し、第２の液晶シャッタ８７を消灯時専用マスクとして使用すれば、二つの撮像部８８、８９からは、それぞれ第１のフレーム画像９０と第２のフレーム画像９１が得られる。

したがって、これら二つの画像（第１のフレーム画像９０と第２のフレーム画像９１）を用いて、図２７に示すように、分離フィルタリング９２、９３を施すことにより、フレーム画像９０、９１ごとの点灯時蓄積画像９４、９５と消灯時蓄積画像９６、９７とを得ることができ、それらの点灯時蓄積画像９４、９５と消灯時蓄積画像９６、９７とを加算器９８で加算することにより、相関度評価画像５５を得ることができる。

このような構成にすると、たとえば、発光ユニット１で１ビットを１０ビットのパターンに拡散しても十分に対応できる。受信側で、５ビット分ずつ二つの撮像系（第１の撮像部８８と第２の撮像部８９の二つの系）で撮影すればよいからである。２フレームの組み合わせで１ビット分を検出するとしても、フレームレートに対する高速化に寄与する。一般に、拡散するパターン長をｍ、検出のために必要なフレーム数をＦｖとして、ｍ＞Ｆｖの組み合わせであれば、従来技術に比べて、大幅な高速化を望める。最高の耐ノイズ性を実現（＝パターン長が長い）しつつ、撮像部８８、８９のフレームレートや液晶シャッタ８６、８７の速度に制限がある場合などに有効である。

受光ユニット２０を示す図である。 発光ユニット１の内部ブロック図である。 第１及び第２パターン系列（ＳＡ／ＳＢ）の一例を示す図である。 受光ユニット２０の電気的な内部構成図である。 液晶シャッタ２６を含む撮像部２７の外観図である。 液晶シャッタ２６の概念構造図である。 液晶シャッタ２６の開閉状態の概念図である。 本実施形態の原理説明図である。 液晶シャッタ２６と撮像部２７の関係図である。 発光ユニット１及び受光ユニット２０の具体的な利用状況を示す図である。 発光ユニット１のＣＰＵ５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。 発光ユニット１の発光動作のタイミングチャートである。 発光側（発光ユニット１）と受光側（受光ユニット２０）のタイミングチャートである。 受光ユニット２０のＣＰＵ３２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。 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。 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。 フィルタ計算の概念図である。 点灯時画像４０と消灯時画像４１の画像差分による相関度評価画像５５の取得概念図である。 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である。 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。 液晶ファインダを備えない受光ユニットの一例を示す図である。 液晶シャッタ２６の変形例を示す図である。 フィルタ処理の概念図である。 液晶シャッタ２６の制御関係の好ましい変形例を示す図である。 液晶シャッタ２６の他の構成例を示す図である。 第１パターン系列ＳＡ又は第２パターン系列ＳＢの情報量が増えた場合に対応した改良例である。 第１パターン系列ＳＡ又は第２パターン系列ＳＢの情報量が増えた場合に対応した改良例である。

符号の説明

Ｅ１〜Ｅ４ シャッタ領域
Ｇｇ 透明電極（シャッタ領域）
１ 発光ユニット
２０ 受光ユニット（撮像装置）
２６ 液晶シャッタ（遮断手段）
２７ 撮像部（撮像手段）
２７ａ 光電変換素子
２７ｅ 受光面
３２ ＣＰＵ（遮断制御手段、復元手段、第一遮断制御手段、第二遮断制御手段）
６８ シャッタ領域
７５ 第１のオア素子７５
７７ 第２のオア素子７７
７８ シャッタモード選択部
７９ 電極
８６ 第１の液晶シャッタ
８７ 第２の液晶シャッタ
８８ 第１の撮像部
８９ 第２の撮像部

Claims (6)

1. 伝送すべき情報を所定のパターンで点灯する光信号に変換して出力する発光ユニットと、前記光信号を受光することよって得られた所定のパターンから前記情報を復元する受光ユニットとで構成される情報伝送システムにおいて、
   前記受光ユニットは、
   マトリクス状に配列された複数の光電変換素子で構成された撮像手段と、
   前記撮像手段への受光を前記光電変換素子単位で遮断する遮断手段と、
   前記所定のパターンに基づいて前記遮断手段を制御する遮断制御手段と、
   この遮断制御手段によって制御された結果、前記撮像手段により得られた光信号から前記情報を復元する復元手段と
   を備えることを特徴とする情報伝送システム。
2. 前記遮断手段は、前記光電変換素子Ｎ個につき１個の割合で該光電変換素子上に重ねられた多数のシャッタ領域で構成されるとともに、
   前記各シャッタ領域をその配列順に沿って交互に開状態と閉状態とに制御する第一遮断制御手段と、前記各シャッタ領域を前記第一遮断手段による制御とは逆の状態をとるように制御する第二遮断制御手段とを更に備え、
   前記遮断制御手段は、前記所定のパターンに従って前記第一遮断制御手段による制御と前記第二遮断制御手段による制御とを選択的に実行させることを特徴とする請求項１に記載の情報伝送システム。
3. 前記発光ユニットは、
   伝送すべき情報を構成するビット列を論理判定する論理判定手段と、
   該論理判定手段による判定結果に応じて予め用意された互いに相関度の低い二つのビットパターン系列より択一的にビットパターン系列を選択するビットパターン系列選択手段と、
   該ビットパターン系列選択手段による選択結果に従って変調される強度を所定のパターンとして前記光信号を出力するよう制御する出力制御手段と
   を備えることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の情報伝送システム。
4. マトリクス状に配列された複数の光電変換素子で構成された撮像手段と、
   前記撮像手段への受光を前記光電変換素子単位で遮断する遮断手段と、
   所定のパターンに基づいて前記遮断手段を制御する遮断制御手段と、
   この遮断制御手段によって制御された結果、前記撮像手段より変調された光信号を連続的に取得する光信号取得手段と、
   この光信号取得手段によって連続的に取得された光信号から情報に変換する情報変換手段と
   を備えることを特徴とする撮像装置。
5. 前記遮断手段は、前記光電変換素子Ｎ個につき１個の割合で該光電変換素子上に重ねられた多数のシャッタ領域で構成されるとともに、前記各シャッタ領域をその配列順に沿って交互に開状態と閉状態とに制御する第一遮断制御手段と、前記各シャッタ領域を前記第一遮断制御手段による制御とは逆の状態をとるように制御する第二遮断制御手段とを更に備え、
   前記遮断制御手段は、前記所定のパターンに従って前記第一遮断制御手段による制御と前記第二遮断制御手段による制御とを選択的に実行させることを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
6. マトリクス状に配列された複数の光電変換素子に対し、
   該複数の光電変換素子への受光を前記光電変換素子単位で遮断する遮断ステップと、
   所定のパターンに基づいて前記遮断手段を制御する遮断制御ステップと、
   この遮断制御ステップにて制御された結果、変調された光信号を連続的に取得する光信号取得ステップと、
   この光信号取得ステップにて連続的に取得された光信号から情報に変換する情報変換ステップと
   からなることを特徴とする受光制御方法。

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