WO2009147863A1

WO2009147863A1 - 光受信機

Info

Publication number: WO2009147863A1
Application number: PCT/JP2009/002538
Authority: WO
Inventors: 青山千秋
Original assignee: 本田技研工業株式会社
Priority date: 2008-06-05
Filing date: 2009-06-04
Publication date: 2009-12-10
Also published as: JPWO2009147863A1; JP5427173B2

Abstract

　受光素子を２次元に配置し、変調光の光源を的確に検出することができる受信機を提供する。光受信機は、複数の画素ユニットを行列状に配列した受光部と、外界からの光を受け、前記受光部に結像させるレンズと、を備える。画素ユニットのそれぞれは、光電変換部と、この光電変換部に接続され、光電変換部で生成された電荷を移送するための電荷移送部と、それぞれ振り分けゲートを介して前記電荷移送部に接続された４つの電荷蓄積領域と、を備える。光受信機は、変調された光のレートの２倍以上のレートで光電変換部の電荷を順に４つの電荷蓄積領域に移送するよう前記振り分けゲートを制御する制御部を備え、これにより変調された光のサンプリングを行うよう構成されている。

Description

光受信機

　この発明は、光通信の分野に属し、変調された光を受信して復調する受信機に関する。

　非特許文献１には、可視光通信システムの基本的な規格が記載されている。可視光通信には、ベースバンド通信方式と副搬送波通信方式がある。ベースバンド通信方式は、情報を電気信号に変換した状態のまま直接通信する方式である。副搬送波通信方式は、情報を電気信号に変換した後、所定の副搬送波（サブキャリア）を変調して送受信する方式である。どちらの方式にもディジタル方式とアナログ方式とがある。

　非特許文献２には、可視光を搬送波として用いた単方向の通信システム（可視光IDシステム）の基本的な規格が記載されている。28.8kHzの副搬送波を変調する符号化方式として4PPMが使われ、SC-4PPMと呼ばれている。4PPMでは、一つのシンボルを４つのスロットに分け、どのスロットに副搬送波のパルス列が配置されるかによって、２ビットのコードを表す。すなわち、４つのスロットのうち、第１のスロットに副搬送波のパルス列が配置されると、00を表し、第２のスロットにパルス列が配置されると、01を表し、第３のスロットにパルス列が配置されると、10を表し、第４のスロットにパルス列が配置されると、11を表す。

　特許文献１には、家電製品の赤外線を用いたリモコンからの光を検出する信号処理回路が記載されている。その信号処理回路は、受光素子の出力を増幅し、バンドパスフィルタで搬送波の周波数帯域をフィルタリングした後、検波器で検波し、積分器で積分し、ヒステリシス特性を有する比較器で波形整形することにより復調を行う。

　また、特許文献２には、光源からパルス状に光を照射し、視野からフォトダイオードに入射した光により発生した電荷を、ゲートを介してフォトダイオードに接続された複数のコンデンサに光の照射に同期して振り分けることが記載されている。この複数のコンデンサに蓄積された電荷について信号処理を行って、発光源からのパルス状の光照射に対応する出力波形を取り出して、その位相差から被写体までの距離を測定することが記載されている。

　特許文献３には、埋め込み型フォトダイオードの構造および製造方法が記載されている。半導体基板に形成したフォトダイオードのN型領域６（第１図(e)）の上にP型領域13を形成して、N型フォトダイオード領域６を埋め込む（第１図(f)）。フォトダイオード領域６で生成された電荷は、転送ゲートとなるシリコン電極の作用により電荷転送部となるN型領域７に転送される。

　非特許文献３には、複数のLEDからパラレルに変調光を送り、受信機ではレンズを介して２次元に受光素子を配置した受光面に光源の像を形成し、複数の画像位置で受信した光をパラレルに復調処理する、パラレル光通信方式が記載されている。

　非特許文献４には、ビーコンのIDを長距離から認識することができるCMOSイメージセンサを用いたIDカメラシステムが記載されている。このカメラシステムにはシーンモードとIDモードの２つの動作モードがある。IDモードでは、画像の全画素（192 x 124）すべてについて12kHzのサンプリング処理を行ってID画像を作成する。

　非特許文献４の方式で対応することができる周波数は、12kHzであり、一般的なリモコンで使われている変調光の周波数40kHzに対応することができない。
特開平8-237207号公報米国特許6,239,456 特開平2-304974号公報可視光通信システム、JEITA CP-1221、（社）電子情報技術産業協会、2007年３月発行可視光IDシステム、JEITA CP-1222、（社）電子情報技術産業協会、2007年６月発行 "Analysis of LED-Allocation for High-Speed Parallel Wireless Optical Communication System", Satoshi Miyauchi, Radio and Wireless Symposium, 2006 IEEE, January 17-19, 2006, pp 191-194 "ID CAM: a smart camera for scene capturing and ID recognition Mixed and augmented Reality", Nobuyuki Matsushita, 2003, Proceedings, The Second IEEE and ACM International Symposium, October 7-10, 2003, pp 227-236

　受光素子を２次元に配置し、十分な画素数を備えながら、変調光の光源（変調された光）を的確に検出することができる受信機が必要とされている。

　この発明の一形態では、変調された光を出す光源からの光を受け取る光受信機を提供する。この光受信機は、複数の画素ユニットを行列状に配列した受光部と、外界からの光を受け、受光部に結像させるレンズと、を備える。画素ユニットのそれぞれは、櫛型の光電変換領域を有し、電荷転送部に接続されている光電変換部と、この光電変換部に接続され、光電変換部で生成された電荷を転送するための電荷転送部と、それぞれ振り分けゲートを介して電荷転送部に接続され、電荷を蓄積する３つ以上の電荷蓄積領域と、を備える。

　この光受信機は、変調された光の１周期の期間に、光電変換部の電荷を順に３つ以上の電荷蓄積部に転送するように振り分けゲートを制御する制御部を備え、これにより変調された光のサンプリングを行うよう構成されている。

　この発明の一形態によると、受信機の受光部において、電荷が生成されると、櫛型で電荷転送部よりも幅の狭い光電変換領域から、ポテンシャル（電位）の低い電荷転送部に向かって電荷が速やかに移動する。かつ、電荷が生成されると、３つ以上の電荷蓄積部への電荷の振り分けという形でサンプリングが行われる。したがって、高い周波数の変調光に対応することができる。

　この発明の一形態では、受信機の受光部において、画素ユニットのそれぞれは、複数の微細な光電変換領域を有し、電荷転送部に接続されている光電変換部を備える。

　この発明の一形態によると、受信機の受光部において、電荷が生成されると微細な光電変換領域からポテンシャル（電位）の低い電荷転送部に向かって電荷が速やかに移動する。かつ、３つ以上の電荷蓄積部への電荷の振り分けという形でサンプリングが行われる。したがって、高い周波数の変調光に対応することができる。

　この発明の一形態では、受信機の受光部において、画素ユニットのそれぞれは、光電変換部と、振り分けゲートを介して光電変換部に接続され、電荷を蓄積する３つ以上の電荷蓄積部と、を備える。

　この光受信機は、さらに、変調された光の１周期の期間に、光電変換部の電荷を順に３つ以上の電荷蓄積部に転送するように振分けゲートを制御する制御部と、複数のサイクルにわたって電荷蓄積部に蓄積された電荷を読み出し、画素ユニットごとに蓄積電荷の差分をとる差分回路と、を備え、その差分から変調された光のサンプリング値を求める。

　この発明の一形態によると、画素ユニットごとに蓄積された電荷の差分から変調光のサンプリング値を求めるので、変調無しの光（サンプリング値ゼロ）を排除して、変調強度（サンプリング値）に応じた変調光の検出感度を高めることができる。

　この発明の一形態では、複数のサイクルは、変調光に含まれるシンボルのパルス幅の１／４の周期に相当し、一つのサイクルは、このシンボルに含まれる副搬送波パルスの一周期に対応するよう構成されている。

この発明の一実施例の光受信機の全体的な構成を示すブロック図。受光素子の配列の一例を示す図。従来技術の受光素子のレイアウトを示す図。図３の等価回路を示す図。図３の受光素子におけるポテンシャルと電荷の動きを示す図。この発明の一実施例の画素ユニットの構造を示す図。この発明の他の一実施例の画素ユニットの構造を示す図。図７の画素ユニットの等価回路を示す図。画素ユニットにおける露光のタイミングを示す図。入射シンボルを検出するサンプリングのタイミングを示す図。図１０のタイミングをマクロ的に示すタイミング図。位相検出の原理を示す図。シンボルのコーディングと副搬送波の関係を示す図。リーダ検索のプロセスを示す流れ図。ビット読み取りのプロセスを示す流れ図。ＭＯＳコンデンサを用いた実施例の構造を示す図。図１６の構造の断面を示す図。

符号の説明

１２　　　受光部
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ　　　サンプリング・コンデンサ
２５　　　画素ユニット
２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ　　　光電変換部（領域）
３１　　　電荷転送部
２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄ　　　電荷蓄積部

　次に図面を参照して、この発明の実施の形態を説明する。図１は、この発明の一実施例の光受信機の機能ブロック図である。光受信機10は、レンズ19によって形成される画像を受け取る受光部12を有する。受光部12は、複数の画素ユニットを２次元に配列した構造を有する。各画素ユニットは、後に詳述するように、光電変換部で発生する電荷を蓄積し、所定の時間間隔で出力して、サンプリング・コンデンサ14a、14b、14c、14dにホールドする。

　差分回路16は、サンプリング・コンデンサの電圧のうち大きいものと小さいものとの差分をとる。常時光りを出す光源からの光では、その差分としてのサンプル値がゼロになる。これに対し、強度変調された光を出す光源からの光では、差分としてのサンプル値が光パルスの強さを表す。パルス判別器18は、この基準にしたがって、光パルスの存在を判別し、順次検出した光パルスに対応する電気パルス信号を復号器20に送る。タイミング制御部22は、受信対象となる強度変調光のパルス周波数に適合した速度で、画素ユニットの４つの電荷蓄積領域から電荷を読み出すよう、読み出しタイミングを制御する。

　受光部12のすべての画素ユニットについてパルス判別の処理を行うことにより、画像の中に強度変調した光を出す一つまたは複数の光源を検出することができる。パルス判別器18の働きについては、後に詳しく説明する。

　図１において、計算機11から提供された信号が、符号器13で符号化され、変調器15で変調される。投光器17は、その変調された信号列に応じた光パルス（変調光）を出力する。投光器17は、高レート（繰り返し周波数）の光パルスを放射することのできる発光ダイオード（LED）またはレーザダイオードであってよい。また、投光器17は、高レートの赤外線パルスを放射する発光ダイオードであってもよい。

　図２は、受光部12における画素ユニット25の一般的な配列を示す。図３は、特許文献２に記載されている画素ユニットのレイアウトを推測して作成した図である。それぞれの画素ユニット25は、光を電荷に変える光電変換部25aを備える。A-A’断面図に示されるように光電変換部25aは、半導体基板のP型領域（Pウェル）にN型領域を埋め込んで形成された埋め込みフォトダイオードである。光電変換部25aで生成される電荷は、振り分けゲートTx1およびTx2によって振り分けられて、第１の電荷蓄積領域27aおよび第２の電荷蓄積領域27bに異なるタイミングで蓄積される。第１および第２の電荷蓄積領域27a、27bは、P型領域に埋め込まれたN型領域で形成されている。

　図２の差分回路16は、垂直操作回路23および水平走査回路27による制御にしたがって、各画素の第１および第２の電荷蓄積領域から電荷を読み出す。差分回路16は、その読みだした出力値の差分をとり、差分画像出力として出力する。電荷蓄積領域27a、27bは、リセットゲートRa、Rbを介してリセット電極29a、29bに接続される。光電変換部25aで生成される電荷を検出するサイクルの最初に、リセットゲートRa、Rbが開かれ、リセット電極に加えられる電圧Vによって電荷蓄積領域27a、27bが充電される。これをリセットといい、光電変換部25aで生成される電子は、充電状態の電荷蓄積領域27a、27bの電荷を減らす方向に作用する。

　図３は、たとえば特許文献２に示されるような受光部の画素ユニット25の構造を模型的に示す。画素ユニット25の光電変換部25aは、フォトダイオードであり、振り分けゲートTx1を介して電荷蓄積領域27aに、振り分けゲートTx2を介して電荷蓄積領域27bに接続されている。電荷蓄積領域27a、27bは、リセットゲートRa、Rbを介してリセット電極29a、29bに接続される。図３の下部に示す断面図は、光電変換部25aが半導体基板のP型井戸にN型領域を埋め込んで形成されていることを示している。N型領域の縁が基板表面にせり上がって描かれているのは、特許文献３の第１図(f)、第２図(e)、第３図(a)に描かれているN型領域６の縁部と同様の構造を表すためであり、公知の構造を表している。ゲートTx1に電位が加えられることにより、電荷が光電変換領域25aから電荷蓄積領域27aのN＋領域に移動する。

　図３の下部は、画素ユニット25のA-A’断面を示す。P 型の井戸（P-well）にN型の層25aが埋め込まれ、その上に形成されているP+領域との間のPN接合によりフォトダイオードが形成されている。MOS構造の転送ゲートTx1の隣に電荷蓄積領域27aが形成されている。電荷蓄積領域27aは、P型の井戸領域61に埋め込まれたN領域で構成されていている。N+領域29aはリセット電極を構成し、電圧Vに接続されている。N+領域27aとN+領域29aとは、MOS構造のゲートR1に電圧を加えることにより電気的に接続される。画素ユニット25は、光電変換領域25aを除き遮光膜51で全体を覆われている。

　図４は、図３の画素ユニットの回路図である。図５は、この回路におけるポテンシャル井戸の変化を表している。受光領域25aすなわち光電変換部25aは、光電変換作用を持つダイオードとコンデンサC0からなる。図５を参照すると、(A)は、回路になんらの操作を加えていない状態でのポテンシャル井戸を示す。(B)において、振り分けゲートTx1、Tx2およびリセットゲートR1、R2を開いて（各トランジスタをオンさせて）、光電変換部および電荷蓄積領域の電荷を移動させる。（C）は１回目の露光の第１期間中に光電変換部25aで電荷が生成されている状態を示す。（D）は振り分けゲートTx1を開いて光電変換部25aに溜まった電荷を電荷蓄積領域27a（コンデンサC1）に転送する様子を示す。

　次に、（E）は、１回目の露光の第２期間中に光電変換部25aで電荷が生成される様子を示す。（F）は、振り分けゲートTx2を開いて電荷を電荷蓄積領域C2に転送する様子を示す。（G）は、２回目の露光の第１期間が始まった状態を示す。（H）は、（G）で光電変換部に溜まった電荷を電荷蓄積領域27a（コンデンサC1）に転送する様子を示す。このようにして、露光サイクルをｎ回繰り返し、この間に電荷蓄積領域27a（コンデンサC1）および電荷蓄積領域27b（コンデンサC2）に蓄積された電荷が出力ゲートTを介して読み出される。L1およびL2のFETトランジスタは、レベルシフト用のトランジスタで、出力ゲートTが開かれた際、コンデンサC1またはC2の電位に応じた電流を下流のサンプリング・コンデンサ（差分回路）に送る作用をする。

　図６は、この発明の一実施例の光受信機10の受光部12で使われる画素ユニット25のレイアウト図である。この実施例では、一つの画素の光電変換部は櫛型の形状をしている。櫛型の形状にすることにより、光電変換部25aの幅が電荷転送部31の幅より狭くなるため電荷転送部31のポテンシャル（電位）が低くなる。その結果、光電変換換部25aからポテンシャルの低い電荷転送部に向かって電荷を速やかに移動させることができる。図６では櫛型の歯の形状が長方形であるが、歯の形状を、電荷転送部31から離れるにつれて幅が狭くなる台形や三角形、あるいは半楕円等にしても良い。要は先細りの形状であれば基本的にどんな形状でもよい。こうすることにより、光電変換部25aの各点における最小幅が電荷転送部31に向かって広くなるため、電荷転送部31に向かってポテンシャルの傾斜が形成され、電荷を速やかに移動させることができる。

　図７は、この発明の他の一実施例の光受信機10の受光部12で使われる画素ユニット25のレイアウト図である。この実施例では、一つの画素の光電変換部は、４つの微細な光電変換領域25a、25b、25c、25dに分割されている。微細な光電変換領域25a、25b、25c、25dで生成された電荷がよりポテンシャルの低い電荷転送部31に移動する。４つの微細な光電変換領域25a、25b、25c、25dおよび電荷転送領域31は、P型領域（P-well）に埋め込まれた一体的なN型領域で形成することができる。この一体的なN型領域の上方に遮光膜（遮光マスク）を設けて微細な光電変換領域25a、25b、25c、25dだけに光が入るようにする。

　後述するタイミングで振り分けゲートTx1、Tx2、Tx3、Tx4の一つが開かれると、電荷転送領域31の電荷が、開かれたゲートに対応する電荷蓄積領域27a、27b、27c、27dの一つに流れる。画素ユニット25は、図３の構造と同様に、光電変換領域である微細な光電変換領域25a、25b、25c、25dを除いて遮光膜（図示しない）で覆われている。

　画素ユニット25には、電荷蓄積領域27a、27b、27c、27dに隣接してリセット電極29a、29b、29c、29dが設けられている。リセットゲートR1、R2、R3、R4が開かれると、リセット電極29a、29b、29c、29dに加えられている電圧Vにより電荷蓄積領域27a、27b、27c、27dが充電されてリセット状態になる。後に示すタイミング図から明らかなように、リセット処理は、全画素ユニットの全電荷蓄積領域に対して同時に行われる。

　図８は、図７の画素ユニット25の等価回路である。この回路では、微細な光電変換領域25a、25b、25c、25dがフォトダイオードとコンデンサC0a、C0b、C0c、C0dの対で示されている。電荷転送部31は、コンデンサC3で示されている。振り分けゲートTx1、Tx2、Tx3、Tx4にそれぞれ隣接する電荷蓄積領域27a、27b、27c、27dが、コンデンサC1、C2、C3、C4で表されている。これらのコンデンサは、リセットゲートR1、R2、R3、R4のFETトランジスタがオンにされることにより、電圧Vで充電される。この動作は、リセットと呼ばれ、フォトダイオードで生成される電荷を蓄積する前の初期状態を作るためのものである。

　FETトランジスタL1、L2、L3、L4は、レベルシフト・トランジスタで、読み出しゲートT1、T2、T3、T4が開かれるとき、コンデンサC1、C2、C3、C4にホールドされている電荷に応じた電流をサンプリング・コンデンサ14a、14b、14c、14dに送り出す作用をする。

　次に図９を参照して、図７の画素ユニット25の動作タイミングを説明する。入射光の波形は、可視光ID送信機、赤外線リモコン、ビーコンなどから出された変調光のパルス波形を示す。この例では、リモコンからの光は、副搬送波を用いて送信されている。図９の入射光の波形は、副搬送波のパルス波形を示す。この実施例では、副搬送波の１周期につき４回露光を行う。

　まず、リモコン光のシンボルの直前で、画素ユニット25をリセットする。リセットゲートを開くと同時に４つの振り分けゲートTx1、Tx2、Tx3、Tx4を開いて電荷移送領域31および電荷蓄積領域27a、27b、27c、27dをリセットする（充電する）。次いで、第１の露光期間では、振り分けゲートTx1を開いて、４つの微細な光電変換領域25a、25b、25c、25dで生成される電荷を、電荷転送部31を介して電荷蓄積領域27a（コンデンサC1）に蓄える。電荷転送部31から受け取る電荷は、コンデンサC1の電圧を下げる方向に作用する。

　続いて第２露光期間では、振り分けゲートTx2を開き、４つの微小変換部25a、25b、25c、25dで生成される電荷を、電荷転送部31を介して電荷蓄積領域27b（コンデンサC2）に蓄積する。次に、第３露光期間では、振り分けゲートTx3を開き、４つの微細な光電変換領域25a、25b、25c、25dで生成される電荷を、電荷転送部31を介して電荷蓄積領域27c（コンデンサC3）に蓄積する。さらに、第４露光期間では、振り分けゲートTx4を開き、４つの微小変換部25a、25b、25c、25dで生成される電荷を、電荷転送部31を介して電荷蓄積領域27d（コンデンサC4）に蓄積する。

　こうして一つの周期を終えると、次の周期に入り、同様の露光を繰り返す。コンデンサC1、C2、C3、C4には、m周期を終了するまで、各周期の第１、第２、第３、第４の露光で受け取る電荷が蓄積されていく。m周期が終了すると、転送ゲートT１、T2、T3、T4が開かれる。レベルシフト・トランジスタL1，L2、L3、L4のゲートにはコンデンサC1、C2、C3、C4の電圧が加えられているので、それぞれのコンデンサの電圧レベルに応じた電流がサンプリング・コンデンサ14a、14b、14c、14dに流れる。

　図１０は、21個の副搬送波パルスで変調光の一つのシンボルのパルスが表示される例におけるサンプリングのタイミング図である。図１１は、複数のシンボルにわたってのサンプリングのタイミングを表す。言い換えると、図１０は、図１１の一つのシンボルのパルスを構成する21個の副搬送波パルスのレベルでのサンプリングのタイミングを表す。

　図１０の例では、副搬送波はパルスの５周期ごとに、蓄積サイクルと読み出しサイクルを繰り返す。この発明の手法では、蓄積サイクルにおいて電荷蓄積領域27a、27b、27c、27dに電荷を蓄積した後、読み出しサイクルにおいて出力ゲートを開いてサンプリング・コンデンサ14a、14b、14c、14dに出力し、さらに差分回路16およびパルス判別器18でサンプリング値を求める。

　一実施例では、図１２に例示されるように、サンプリング・コンデンサ14a、14b、14c、14dから読み出された値をC(θ₀)、C(θ₁)、C(θ₂)、C(θ₃)とすると、次に示す数式１に従ってサンプリング値Rを求める。数式１には、変調光の位相θを求める式も含まれている。なお、図１２には正弦波が示されているが、パルス波についてもほぼ同様に求められる。

　図４では、電荷蓄積領域が27aから27dまで４つあり、４つに振り分ける場合の例だが、電荷蓄積部は３つあるいは５つ以上でも良い。電荷蓄積部が３つの場合、数式１の代わりに数式２を利用する。

　図１０では、作図上の制約の為、振り分けゲートではTx1だけを示してあるが、図９に示すタイミングにより、蓄積サイクルにおいては振り分けゲートTx1、Tx2、Tx3、Tx4は同じ回数開かれる。リセットゲートは、蓄積サイクルの始めに開かれる。

　図１１は、リモコン信号の一例である。21個の副搬送波パルスで構成される主パルスの後に同じ幅のスペースが続くことで論理値ゼロを表す。主パルスの後に３倍の幅のスペースが続くことで論理値１を表す。図１１では、第１シンボルが論理値ゼロを表し、第２シンボルが論理値１を表す。図１のパルス判別器18によりサンプリング値が決定され、図１１の(D)に示すパルス列が復号器20に送られる。

　図１３は、家電製品の赤外線光を用いたリモコンに使用される強度変調の仕様の一例を示す。図１３（A）を参照すると、副搬送波として38KHzのパルスが用いられ、論理ゼロのシンボルは、21個の副搬送波パルス（560マイクロ秒)に同じ幅のスペースが続くことで表される。論理１のシンボルは、21個の副搬送波パルスにその３倍の幅のスペースが続くことにより表される。

　図１３（B）を参照すると、シンボル列の前に、シンボル列の開始を示すリーダとして9ミリ秒の連続した副搬送波パルス列とこれに続く4.5ミリ秒のスペースが配置される。シンボル列は、低位アドレス(Address low)および高位アドレス(Address high)からなる機器の番号を示す16ビットを含んでいる。このアドレスにコマンドの8ビットが続き、さらにこのコマンドを反転させた8ビットが続く。この後に、シンボル列の終端を示すパルス列が配置され、さらに次のシンボル列との間にはトレーラとして空白区間が設けられる。

　図１４は、この発明の手法を用いて図１２に示すリモコン信号からリーダを検出する処理フローを示す。リーダは、図１２(B)に示すように9ミリ秒のパルス列である。リーダを検出するため、タイミング制御器22は、リーダ期間の1/4の周期である2.25ミリ秒の周期で電荷蓄積を行うモードに入る(101)。図９に示すように、副搬送波の１周期は26.7マイクロ秒なので、2.25ミリ秒は、副搬送波の84.3周期に相当する。したがって、図９においてm=84として、電荷蓄積領域27a、27b、27c、27dへの電荷蓄積が行なわれる。蓄積された電荷がサンプリング・コンデンサ14a、14b、14c、14dに読み出された後、差分回路16の差分演算に基づいてパルス判別器18がサンプリング値を決める。この処理をリーダ期間の9ミリ秒の間に繰り返すことにより、パルス判別器18がリーダパルスを判別する。

　この処理を受光部12の全画面について実行する(103)。これにより、リモコン信号を発信している一つまたは複数の光源からのリーダを検出することができる。リーダを検出すると（105）、タイミング制御器22は、リーダに続く4.5ミリ秒のスペースを検出するため、その1/4の1.1ミリ秒の周期で電荷蓄積を行うモードに入る。1.1ミリ秒は、副搬送波の41.2周期に相当する。したがって、このモードでは、図９における電荷蓄積の周期数mをm=41として、上記のようなパルス判別を行う。このモードでは全画面について処理を行う必要はなく、リーダを検出した画素およびその周辺の数個ないし数十個の画素についての部分的な読み出しを行うことができる(109)。

　この部分読み出し処理によって光パルスが検出されなければ、4.5ミリ秒のスペースを検出したことになる。したがって、プロセスは、560マイクロ秒のシンボルパルスを検出するため、その1/4の期間の140マイクロ秒の電荷蓄積モードに入る(113)。このモードにおいても、リーダを検出した画素およびその周辺の画素に限定した部分読み出しを行う(115)。

　このモードにおいて光パルスが検出されると(117)、リーダ検出のプロセスは終了する。引き続き図１５のビット読み取り処理に入る。ビット読み取り処理では、図１１を参照して説明したシンボルの取り決めにしたがって、シンボルの論理値を判定する。ブロック131および133は、図１４のブロック113および115と同一である。140マイクロ秒の電荷蓄積モードにおいて光パルスが検出されず、画素が暗い状態であると（135）、560マイクロ秒のスペースが検出されたことを意味するので、スペースのカウントｎを１とする（137）。続いて、ブロック139および141で、140マイクロ秒の電荷蓄積を行い、スペースのカウントｎを１だけインクリメントする（143）。画素が明るくなるまで、ステップ139から143を繰り返す。

　画素が明るくなり、すなわち光パルスが検出されたとき（145）、カウントｎが３を超えていれば、スペースの幅がパルス幅の３倍あることを意味するので、論理値を１と判定する（149）。ｎが３を超えていなければ、図12(A)の符号化規則にしたがって、シンボルの論理値を０と判定する(151)。こうして、リモコン信号の復号が行われる。

　図１６は、この発明の別の実施例を示す図である。図１６では、図７と同一の構成要素には同一の参照番号を付してある。この実施例では、電荷蓄積部27a、27b、27c、27dがMOS型コンデンサで構成されている。図１７に示すようにMOS型コンデンサは、電荷蓄積部を構成する半導体領域27aおよびその上方に絶縁膜を介して設けられた電極27Aとで構成される。

　以上にこの発明を具体的な実施例について説明したが、この発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

Claims

　変調された光を出す光源からの光を受け取る、光受信機であって、
　複数の画素ユニットを行列状に配列した受光部と、
　外界からの光を受け、前記受光部に結像させるレンズと、を備え、
　前記画素ユニットのそれぞれは、
　　櫛型の光電変換領域を有し、電荷転送部に接続されている光電変換部と、
　　該光電変換部に接続され、該光電変換部で生成された電荷を転送するための電荷転送部と、
　　それぞれ振り分けゲートを介して前記電荷転送部に接続され、電荷を蓄積する３つ以上の電荷蓄積部と、を備え、
　前記光受信機は、さらに、前記変調された光の１周期の期間に、前記光電変換部の電荷を順に前記３つ以上の電荷蓄積部に転送するように前記振分けゲートを制御する制御部を備え、これにより前記強度変調された光のサンプリングを行うよう構成されている、前記光受信機。
　変調された光を出す光源からの光を受け取る、光受信機であって、
　複数の画素ユニットを行列状に配列した受光部と、
　外界からの光を受け、前記受光部に結像させるレンズと、を備え、
　前記画素ユニットのそれぞれは、
　　複数の微細な光電変換領域を有し、電荷転送部に接続されている光電変換部と、
　　前記光電変換部に接続され、該光電変換部で生成された電荷を転送するための電荷転送部と、
　　それぞれ振り分けゲートを介して前記電荷転送部に接続され、電荷を蓄積する３つ以上の電荷蓄積部と、を備え、
　前記光受信機は、さらに、前記変調された光の１周期の期間に、前記光電変換部の電荷を順に前記３つ以上の電荷蓄積部に転送するように前記振分けゲートを制御する制御部を備え、これにより前記強度変調された光のサンプリングを行うように構成されている、前記光受信機。
　変調された光を出す光源からの光を受け取る、光受信機であって、
　複数の画素ユニットを行列状に配列した受光部と、
　外界からの光を受け、前記受光部に結像させるレンズと、を備え、
　前記画素ユニットのそれぞれは、
　　光電変換部と、
　　振り分けゲートを介して前記光電変換部に接続され、電荷を蓄積する３つ以上の電荷蓄積部と、を備え、
　前記光受信機は、さらに、
　前記変調された光の１周期の期間に、前記光電変換部の電荷を順に前記３つ以上の電荷蓄積部に転送するように前記振分けゲートを制御する制御部と、
　複数のサイクルにわたって前記電荷蓄積部に蓄積された電荷を読み出し、前記画素ユニットごとに蓄積電荷の差分をとる差分回路と、
　を備え、該差分から前記変調された光のサンプリング値を求める、前記光受信機。
　前記複数のサイクルは、前記光に含まれるシンボルのパルス幅の１／４の周期に相当し、一つのサイクルは、前記シンボルに含まれる副搬送波パルスの一周期に対応するよう構成されている、請求項３に記載の光受信機。