WO2024057676A1 - 光無線通信システム、受信装置、光無線通信方法、およびプログラム - Google Patents

光無線通信システム、受信装置、光無線通信方法、およびプログラム Download PDF

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optical wireless
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optical
light
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真由 大堀
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キヤノン株式会社
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    • H—ELECTRICITY
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    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/11—Arrangements specific to free-space transmission, i.e. transmission through air or vacuum
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    • H—ELECTRICITY
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    • H04B10/60—Receivers
    • H04B10/66—Non-coherent receivers, e.g. using direct detection
    • H04B10/67—Optical arrangements in the receiver

Definitions

  • the present invention relates to an optical wireless communication system, a receiving device, an optical wireless communication method, and a program.
  • An optical wireless communication system performs communication by receiving a pattern displayed on a light source such as a laser diode (LD) or a light-emitting diode (LED) using a light receiving element such as an avalanche diode.
  • a light source such as a laser diode (LD) or a light-emitting diode (LED)
  • a light receiving element such as an avalanche diode.
  • Patent Document 1 discloses an optical wireless communication system that can perform data communication using a two-dimensional pattern of LEDs.
  • Patent Document 2 discloses an optical wireless communication system that uses an avalanche diode as a light receiving element for visible light communication using an LED.
  • the communication speed depends on the frame rate of the image sensor.
  • an object of the present invention is to provide a high-speed optical wireless communication system.
  • An optical wireless communication system as one aspect of the present invention is an optical wireless communication system having a transmitting device and a receiving device, wherein the transmitting device includes a signal converter that converts communication data into an optical signal, and a signal converter that converts communication data into an optical signal.
  • a light source that emits near-infrared light corresponding to The image pickup device includes a plurality of photoelectric conversion units arranged in the image pickup device, and a filter that limits the wavelength band of light incident on the image pickup device, and each of the plurality of photoelectric conversion units is an avalanche diode.
  • a high-speed optical wireless communication system can be provided.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of an optical wireless communication system in each embodiment.
  • FIG. 1 is a block diagram of an optical wireless communication system in a first embodiment.
  • FIG. 3 is a configuration diagram of a pixel region of a photodetector in the first embodiment.
  • 3 is a flowchart showing the operation of the optical wireless communication system in the first embodiment.
  • 3 is a flowchart showing the operation of the optical wireless communication system in the first embodiment.
  • 3 is a flowchart showing the operation of the optical wireless communication system in the first embodiment.
  • It is a block diagram showing operation of an optical wireless communication system in a 2nd embodiment.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of an optical wireless communication system 1000.
  • Optical wireless communication system 1000 includes a transmitter 100 and a receiver 200.
  • the transmitting device 100 emits near-infrared light corresponding to the optical signal.
  • the receiving device 200 receives near-infrared light emitted by the transmitting device 100.
  • FIG. 2 is a block diagram of the optical wireless communication system 1000 in this embodiment.
  • Optical wireless communication system 1000 includes transmitting device 100 and receiving device 200.
  • the transmitting device 100 includes a signal conversion processing section (signal conversion section) 101 and a light source 102.
  • the light source 102 may be a single light source or a plurality of light sources.
  • the light source 102 can be an LD (Laser Diode) or an LED (Light-Emitting Diode), but is not limited thereto.
  • the receiving device 200 has a light detection unit 300, a control unit 400, an arithmetic processing unit 500, and an image processing unit 600.
  • the light detection unit 300 has an imaging optical system 301, a wavelength cut filter 302, and an imaging element (pixel area) 303.
  • the wavelength cut filter 302 is a filter that limits the wavelength band of light incident on the imaging element 303.
  • the imaging element 303 preferably has a SPAD (Single-Photon Avalanche Diode).
  • the SPAD has high time resolution, making high-speed communication possible.
  • an APD Avalanche Photodiode
  • the light detection unit 300 is connected to the control unit 400, and detects (measures) near-infrared light emitted from the light source 102 of the transmitting device 100 according to the control of the control unit 400.
  • the light detection unit 300 outputs the measurement result to the control unit 400 and the arithmetic processing unit 500.
  • the image sensor 303 receives near-infrared light emitted from the light source 102, so the wavelength cut filter 302 transmits light with wavelengths of 780 nm or more.
  • the control section 400 includes a light detection control section 401 and a pixel number control section 402.
  • the light detection control section 401 controls the operation of the light detection section 300 based on the result of the arithmetic processing of the arithmetic processing section 500.
  • the pixel number control unit 402 controls the light detection unit 300 to operate based on the number of pixels of the image sensor 303 set by the user.
  • the arithmetic processing unit 500 includes a pixel information calculation unit 501, a correction value calculation unit 502, and an fps value calculation unit 503. Note that the pixel information calculation method by the pixel information calculation unit 501 will be described later.
  • the correction value calculation unit 502 calculates a correction value for the offset light acquired by the light detection unit 300. Offset light is light acquired by the image sensor 303 in a state where there is no communication signal information (a state in which the light source 102 of the transmitting device 100 does not emit near-infrared light corresponding to the optical signal). Correction value calculation section 502 outputs the calculation result to image processing section 600.
  • the fps value calculation unit 503 calculates the number of blinks per second (fps value) of the near-infrared light detected by the light detection unit 300.
  • the fps value calculation unit 503 outputs the calculation result to the control unit 400 and the image processing unit 600.
  • the image processing section 600 includes a trimming processing section 601 and a signal processing section 602.
  • the trimming processing unit 601 performs trimming processing on the pixel information calculated by the arithmetic processing unit 500.
  • the signal processing unit 602 performs signal demodulation processing on the pixel information calculated by the arithmetic processing unit 500.
  • the arithmetic processing section 500 and the image processing section 600 constitute a processing section that processes the output signal from the photodetection section 300.
  • FIG. 3 is a configuration diagram of a pixel area of the image sensor 303.
  • a plurality of SPAD pixels 304 are arranged two-dimensionally along the XY directions.
  • One SPAD pixel 304 includes a photoelectric conversion section (avalanche diode) 311, a quench element 312, a control section 320, a counter/memory 321, and a readout section 322.
  • the cathode of the photoelectric conversion unit 311 is supplied with a potential based on a potential VH higher than the voltage VL supplied to the anode.
  • a potential is supplied to the anode and cathode of the photoelectric conversion unit 311 so that a reverse bias is applied such that photons incident on the photoelectric conversion unit 311 are avalanche multiplied.
  • a reverse bias potential is supplied and the potential difference between the anode and the cathode is greater than the breakdown voltage, the avalanche diode operates in Geiger mode.
  • the photoelectric conversion unit 311 uses Geiger mode operation to detect a weak signal at a single photon level at high speed.
  • the control unit 320 determines whether to count the output signal from the photoelectric conversion unit 311 (controls the start of photodetection by the photoelectric conversion unit 311).
  • the control unit 320 is, for example, a switch (gate circuit) provided between the photoelectric conversion unit 311 and the counter/memory 321.
  • the gate of the switch is connected to a pulse line 332, and the control unit 320 is turned on and off in accordance with a signal input to the pulse line 332.
  • a signal based on a control signal from the photodetection control unit 401 in FIG. 3 is input to the pulse line 332.
  • the gates of the switches are controlled collectively for all columns. Thereby, the start and end of light detection is controlled for all SPAD pixels 304 at once.
  • control unit 320 may be configured with a logic circuit instead of a switch. For example, by providing an AND circuit as a logic circuit, and setting the first input of the AND circuit as the output from the photoelectric conversion section 311 and the second input as the signal of the pulse line 332, the output signal from the photoelectric conversion section 311 can be changed. It is possible to switch whether to count or not. Further, the control section 320 does not need to be provided between the photoelectric conversion section 311 and the counter/memory 321, and may be a circuit of the counter/memory 321 that inputs a signal to switch between operation and non-operation of the counter. good.
  • the counter/memory 321 counts the number of photons entering the photoelectric conversion unit 311 and stores it as digital data.
  • the counter/memory 321 initializes the counter circuit in response to a control signal input via a control line 323.
  • the read section 322 is connected to the counter/memory 321 and the read signal line 331.
  • the reading unit 322 controls electrical connection and disconnection between the counter/memory 321 and the read signal line 331 using a control signal supplied via the control line 324.
  • FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the optical wireless communication system 1000.
  • step S101 the light detection unit 300 acquires offset light (light received by the image sensor 303 while the light source 102 is not emitting near-infrared light). Subsequently, in step S102, the arithmetic processing unit 500 calculates an offset value based on the offset light. Subsequently, in step S103, the arithmetic processing unit 500 calculates the fps value (the number of blinks per second of the light detected by the light detection unit 300) for the light detected by the light detection unit 300. Subsequently, in step S104, the arithmetic processing unit 500 determines whether the fps value is greater than or equal to a threshold value. If it is determined that the fps value is less than the threshold, the process returns to step S101. On the other hand, if it is determined that the fps value is equal to or greater than the threshold value, the process advances to step S105.
  • fps value the number of blinks per second of the light detected by the light detection unit 300
  • step S105 the image processing unit 600 acquires the signal from the arithmetic processing unit 500, and performs signal demodulation processing by correcting the offset value for the acquired signal.
  • the threshold value of the fps value may be either a threshold value set in advance in the optical wireless communication system 1000 or a threshold value set by the user. Thereby, unnecessary signal processing due to light other than the near-infrared light emitted from the light source 102 of the transmitting device 100 can be suppressed.
  • FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the optical wireless communication system 1000.
  • step S201 the light detection unit 300 detects near-infrared light emitted by the light source 102 of the transmitting device 100, and the arithmetic processing unit 500 selects a pixel corresponding to the near-infrared light detected by the light detection unit 300. Get information.
  • step S202 the arithmetic processing unit 500 determines whether to apply trimming processing to the pixel information acquired by the arithmetic processing unit 500. If it is determined that the trimming process is not applied, the process advances to step S205. On the other hand, if it is determined that trimming processing is to be applied, the process advances to step S203.
  • step S203 the arithmetic processing unit 500 acquires trimming range information from the pixel information and outputs it to the image processing unit 600. Subsequently, in step S204, the image processing unit 600 performs trimming processing on the pixel information based on the trimming range information. Subsequently, in step S205, the image processing unit 600 performs signal demodulation processing using the trimmed pixel information. Thereby, the processing speed of the optical wireless communication system 1000 can be further improved.
  • FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the optical wireless communication system 1000.
  • step S301 the control unit 400 acquires the number of imaging pixels of the image sensor 303 set by the user as the number of imaging pixels to be controlled (set number of pixels). Subsequently, in step S302, the light detection unit 300 detects near-infrared light emitted by the light source 102 of the transmitter 100. Subsequently, in step S303, the control unit 400 controls the operating area of the image sensor 303 based on the set number of pixels. Subsequently, in step S304, the image processing unit 600 performs signal demodulation processing on the acquired pixel information. Thereby, power consumption in the optical wireless communication system 1000 can be further reduced. (Second embodiment) Next, with reference to FIG.
  • FIG. 7 is a block diagram of an optical wireless communication system 1000a in this embodiment.
  • the optical wireless communication system 1000a differs from the optical wireless communication system 1000 of the first embodiment in that it includes a transmitter 100a equipped with a light source 102a instead of the transmitter 100 equipped with a light source 102.
  • the other configurations of the optical wireless communication system 1000a are the same as those of the optical wireless communication system 1000, so the description thereof will be omitted.
  • the light source 102a is an array light source (two-dimensional array light source). Therefore, the signal conversion processing unit 101 converts the communication data into a two-dimensional optical signal (an optical signal with a two-dimensional pattern corresponding to the light source 102a), and the light source 102a emits near-infrared light corresponding to the two-dimensional optical signal. . Thereby, the amount of data communication per second in the optical wireless communication system 1000a can be increased.
  • Conditional expression (1) defines a preferable range of near-infrared illuminance. If the upper limit of conditional expression (1) is exceeded, the power consumption of the photoelectric conversion unit 311 increases, which is not preferable.
  • conditional expression (1) is more preferably set as in conditional expression (1a) below.
  • conditional expression (1) L ⁇ 5000...(1a)
  • conditional expression (1b) the numerical range of conditional expression (1) is set as shown in conditional expression (1b) below.
  • Conditional expression (2) defines a preferable wavelength range of near-infrared light from the light source 102 or the light source 102a. Exceeding the lower limit of conditional expression (2) is not preferable because visibility increases and the influence on the human body increases. On the other hand, exceeding the upper limit of conditional expression (2) is not preferable because the sensitivity of the photoelectric conversion unit 311 decreases.
  • conditional expression (2) is more preferably set as in conditional expression (2a) below.
  • conditional expression (2) is set as shown in conditional expression (2b) below.
  • the present invention provides a system or device with a program that implements one or more functions of the embodiments described above via a network or a storage medium, and one or more processors in the computer of the system or device reads and executes the program. This can also be achieved by processing. It can also be realized by a circuit (for example, ASIC) that realizes one or more functions.
  • a circuit for example, ASIC
  • a high-speed optical wireless communication system a receiving device, an optical wireless communication method, and a program can be provided.

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Abstract

【課題】高速な光無線通信システムを提供する。 【解決手段】送信装置（１００）と受信装置（２００）とを有する光無線通信システム（１０００）であって、送信装置は、通信データを光信号に変換する信号変換部（１０１）と、光信号に対応する近赤外光を発光する光源（１０２）とを有し、受信装置は、近赤外光を受光する光検出部（３００）を有し、光検出部は、撮像光学系（３０１）と、２次元状に配置された複数の光電変換部（３１１）を含む撮像素子（３０３）と、撮像素子に入射する光の波長帯域を制限するフィルタ（３０２）とを有し、複数の光電変換部はそれぞれ、アバランシェダイオードである。

Description

光無線通信システム、受信装置、光無線通信方法、およびプログラム
　本発明は、光無線通信システム、受信装置、光無線通信方法、およびプログラムに関する。
　近年、通信量の大容量化に伴い、光無線通信システムの開発が行われている。光無線通信システムは、例えば、ＬＤ（Ｌａｓｅｒ　Ｄｉｏｄｅ）やＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ－Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）などの光源に表示したパターンをアバランシェダイオードなどの受光素子で受信して通信を行う。
　特許文献１には、ＬＥＤの２次元パターンを用いてデータ通信を行うことが可能な光無線通信システムが開示されている。特許文献２には、ＬＥＤを利用した可視光通信の受光素子としてアバランシェダイオードを用いる光無線通信システムが開示されている。
特許第５０４８４４０号公報 特許第６６２４５４８号公報
　 特許文献１に開示された光無線通信システムでは、通信速度が撮像素子のフレームレートに依存してしまう。特許文献２に開示された光無線通信システムでは、人体への影響を抑えるため、可視光の出力を制限する必要がある。このため、特許文献１および特許文献２の光無線通信システムでは、高速な光無線通信を行うことができない。
　そこで本発明は、高速な光無線通信システムを提供すること目的とする。
　本発明の一側面としての光無線通信システムは、送信装置と受信装置とを有する光無線通信システムであって、前記送信装置は、通信データを光信号に変換する信号変換部と、前記光信号に対応する近赤外光を発光する光源とを有し、前記受信装置は、前記近赤外光を受光する光検出部を有し、前記光検出部は、撮像光学系と、２次元状に配置された複数の光電変換部を含む撮像素子と、前記撮像素子に入射する光の波長帯域を制限するフィルタとを有し、前記複数の光電変換部はそれぞれ、アバランシェダイオードである。
　本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施形態において説明される。
　本発明によれば、高速な光無線通信システムを提供することができる。
各実施形態における光無線通信システムの構成図である。 第１実施形態における光無線通信システムのブロック図である。 第１実施形態における光検出部の画素領域の構成図である。 第１実施形態における光無線通信システムの動作を示すフローチャートである。 第１実施形態における光無線通信システムの動作を示すフローチャートである。 第１実施形態における光無線通信システムの動作を示すフローチャートである。 第２実施形態における光無線通信システムの動作を示すブロック図である。
　以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
　まず、図１を参照して、本実施形態における光無線通信システム１０００の概要について説明する。図１は、光無線通信システム１０００の構成図である。光無線通信システム１０００は、送信装置１００と受信装置２００とを有する。送信装置１００は光信号に対応する近赤外光を発光する。受信装置２００は、送信装置１００が発光した近赤外光を受光する。以下、各実施形態について詳述する。
（第１実施形態）
　まず、図２を参照して、第１実施形態における光無線通信システム１０００について説明する。図２は、本実施形態における光無線通信システム１０００のブロック図である。光無線通信システム１０００は、送信装置１００および受信装置２００を有する。送信装置１００は、信号変換処理部（信号変換部）１０１および光源１０２を有する。なお光源１０２は、単一光源または複数の光源のいずれでもよい。また光源１０２は、ＬＤ（Ｌａｓｅｒ　Ｄｉｏｄｅ）またはＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ－Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）を用いることができるが、これに限定されるものではない。
　受信装置２００は、光検出部３００、制御部４００、演算処理部５００、および画像処理部６００を有する。光検出部３００は、撮像光学系３０１、波長カットフィルタ３０２、および撮像素子（画素領域）３０３を有する。波長カットフィルタ３０２は、撮像素子３０３に入射する光の波長帯域を制限するフィルタである。撮像素子３０３は、ＳＰＡＤ（Ｓｉｎｇｌｅ－Ｐｈｏｔｏｎ　Ａｖａｌａｎｃｈｅ　Ｄｉｏｄｅ）を有することが好ましい。ＳＰＡＤは、高い時間分解能を有するため、高速な通信が可能となる。なお本実施形態において、ＳＰＡＤに代えて、ＡＰＤ（アバランシェフォトダイオード）を用いてもよい。光検出部３００は、制御部４００に接続され、制御部４００の制御に従って、送信装置１００の光源１０２から発光された近赤外光を検出（測定）する。光検出部３００は、その測定結果を制御部４００および演算処理部５００へ出力する。本実施形態において、撮像素子３０３は光源１０２から発光された近赤外光を受光するため、波長カットフィルタ３０２は波長７８０ｎｍ以上の光を透過させる。
　制御部４００は、光検出制御部４０１および画素数制御部４０２を有する。光検出制御部４０１は、演算処理部５００の演算処理結果に基づいて、光検出部３００の動作を制御する。画素数制御部４０２は、ユーザにより設定された撮像素子３０３の画素数に基づいて光検出部３００が動作するように制御する。
　演算処理部５００は、画素情報算出部５０１、補正値算出部５０２、およびｆｐｓ値算出部５０３を有する。なお、画素情報算出部５０１による画素情報算出方法については後述する。補正値算出部５０２は、光検出部３００で取得したオフセット光について補正値を算出する。オフセット光とは、通信信号情報が無い状態（送信装置１００の光源１０２が光信号に対応する近赤外光を発光していない状態）において撮像素子３０３で取得された光である。補正値算出部５０２は、その算出結果を画像処理部６００へ出力する。ｆｐｓ値算出部５０３は、光検出部３００により検出された近赤外光の１秒あたりの点滅回数（ｆｐｓ値）を算出する。ｆｐｓ値算出部５０３は、その算出結果を制御部４００および画像処理部６００へ出力する。
　画像処理部６００は、トリミング処理部６０１および信号処理部６０２を有する。トリミング処理部６０１は、演算処理部５００により算出された画素情報に対して、トリミング処理を実施する。信号処理部６０２は、演算処理部５００により算出された画素情報に対して、信号復調処理を実施する。演算処理部５００および画像処理部６００は、光検出部３００からの出力信号に対して処理を行う処理部を構成する。
　次に、図３を参照して、光検出部３００における撮像素子３０３の画素領域について説明する。図３は、撮像素子３０３の画素領域の構成図である。画素領域には、複数のＳＰＡＤ画素３０４がＸＹ方向に沿って２次元状に配置されている。１つのＳＰＡＤ画素３０４は、光電変換部（アバランシェダイオード）３１１、クエンチ素子３１２、制御部３２０、カウンタ／メモリ３２１、および読み出し部３２２を有する。
　光電変換部３１１のカソードにはアノードに供給される電圧ＶＬよりも高い電位ＶＨに基づく電位が供給される。光電変換部３１１のアノードとカソードには、光電変換部３１１に入射したフォトンがアバランシェ増倍されるような逆バイアスがかかるように電位が供給される。このような逆バイアスの電位を供給した状態で光電変換することで、入射光によって生じた電荷がアバランシェ増倍を起こしアバランシェ電流が発生する。逆バイアスの電位が供給される際に、アノードとカソードとの電位差が降伏電圧より大きい場合、アバランシェダイオードはガイガーモード動作となる。光電変換部３１１は、ガイガーモード動作を用いて単一光子レベルの微弱信号を高速検出する。
　制御部３２０は、光電変換部３１１からの出力信号をカウントするか否かを判定する（光電変換部３１１による光検出の開始を制御する）。制御部３２０は、例えば、光電変換部３１１とカウンタ／メモリ３２１との間に設けられたスイッチ（ゲート回路）である。スイッチのゲートは、パルス線３３２と接続されており、パルス線３３２に入力される信号に応じて、制御部３２０のオンとオフとが切り替えられる。図３の光検出制御部４０１からの制御信号に基づく信号がパルス線３３２に入力される。スイッチのゲートは、全列一括して制御される。これにより、全てのＳＰＡＤ画素３０４に対して、一括して光検出の開始と終了が制御される。
　なお制御部３２０は、スイッチではなく、論理回路で構成してもよい。例えば、論理回路として、ＡＮＤ回路を設け、ＡＮＤ回路の第１入力を光電変換部３１１からの出力とし、第２入力をパルス線３３２の信号とすることにより、光電変換部３１１からの出力信号をカウントするか否かを切り替えることが可能となる。また、制御部３２０は、光電変換部３１１とカウンタ／メモリ３２１との間に設ける必要はなく、カウンタ／メモリ３２１のうち、カウンタの動作と非動作とを切り替える信号を入力する回路であってもよい。
　カウンタ／メモリ３２１は、光電変換部３１１に入る光子の数をカウントして、デジタルデータとして保持する。カウンタ／メモリ３２１は、制御線３２３を介して入力される制御信号に応じてカウンタ回路の初期化等を行う。読み出し部３２２は、カウンタ／メモリ３２１および読み出し信号線３３１に接続されている。読み出し部３２２は、制御線３２４を介して供給される制御信号により、カウンタ／メモリ３２１と読み出し信号線３３１との電気的な接続、非接続を制御する。
　次に、図４を参照して、光無線通信システム１０００の動作（オフセット補正に関する光無線通信方法）について説明する。図４は、光無線通信システム１０００の動作を示すフローチャートである。
　まずステップＳ１０１において、光検出部３００は、オフセット光（光源１０２が近赤外光を発光していない状態で撮像素子３０３が受光した光）を取得する。続いてステップＳ１０２において、演算処理部５００は、オフセット光に基づいてオフセット値を算出する。続いてステップＳ１０３において、演算処理部５００は、光検出部３００により検出された光についてｆｐｓ値（光検出部３００により検出された光の１秒あたりの点滅回数）を算出する。続いてステップＳ１０４において、演算処理部５００は、ｆｐｓ値が閾値以上であるか否かを判定する。ｆｐｓ値が閾値未満であると判定された場合、ステップＳ１０１に戻る。一方、ｆｐｓ値が閾値以上であると判定された場合、ステップＳ１０５に進む。
　ステップＳ１０５において、画像処理部６００は、演算処理部５００から信号を取得し、取得した信号に対してオフセット値を補正することで信号復調処理を行う。なお本実施形態において、ｆｐｓ値の閾値は、光無線通信システム１０００において予め設定された閾値、または、ユーザにより設定された閾値のいずれでもよい。これにより、送信装置１００の光源１０２から発光された近赤外光以外の光による不要な信号処理を抑制することができる。
　次に、図５を参照して、光無線通信システム１０００の動作（トリミング処理に関する光無線通信方法）について説明する。図５は、光無線通信システム１０００の動作を示すフローチャートである。
　まずステップＳ２０１において、光検出部３００は、送信装置１００の光源１０２が発光した近赤外光を検出し、演算処理部５００は、光検出部３００により検出された近赤外光に応じた画素情報を取得する。続いてステップＳ２０２において、演算処理部５００は、演算処理部５００により取得された画素情報に対して、トリミング処理を適用するか否かを判定する。トリミング処理を適用しないと判定された場合、ステップＳ２０５に進む。一方、トリミング処理を適用すると判定された場合、ステップＳ２０３に進む。
　ステップＳ２０３において、演算処理部５００は、画素情報からトリミング範囲情報を取得して、画像処理部６００に出力する。続いてステップＳ２０４において、画像処理部６００は、トリミング範囲情報に基づいて、画素情報に対してトリミング処理を実施する。続いてステップＳ２０５において、画像処理部６００は、トリミング処理した画素情報を用いて、信号復調処理を実施する。これにより、光無線通信システム１０００の処理速度をより向上させることができる。
　次に、図６を参照して、光無線通信システム１０００の動作（撮像画素数の設定に関する光無線通信方法）について説明する。図６は、光無線通信システム１０００の動作を示すフローチャートである。
　まずステップＳ３０１において、制御部４００は、ユーザにより設定された撮像素子３０３の撮像画素数を、制御対象の撮像画素数（設定画素数）として取得する。続いてステップＳ３０２において、光検出部３００は、送信装置１００の光源１０２が発光した近赤外光を検出する。続いてステップＳ３０３において、制御部４００は、設定画素数に基づいて、撮像素子３０３の動作領域を制御する。続いてステップＳ３０４において、画像処理部６００は、取得した画素情報に対して信号復調処理を実施する。これにより、光無線通信システム１０００における電力消費をより低減することができる。
（第２の実施形態）
　次に、図７を参照して、第２実施形態における光無線通信システム１０００ａについて説明する。図７は、本実施形態における光無線通信システム１０００ａのブロック図である。光無線通信システム１０００ａは、光源１０２を備えた送信装置１００に代えて、光源１０２ａを備えた送信装置１００ａを有する点で、第１実施形態の光無線通信システム１０００と異なる。なお、光無線通信システム１０００ａにおける他の構成は、光無線通信システム１０００と共通であるため、その説明を省略する。
　本実施形態において、光源１０２ａはアレイ光源（２次元アレイ光源）である。このため信号変換処理部１０１は、通信データを２次元光信号（光源１０２ａに対応する２次元パターンの光信号）に変換し、光源１０２ａは２次元光信号に対応する近赤外光を発光する。これにより、光無線通信システム１０００ａにおける１秒当たりのデータ通信量を増大させることができる。
　各実施形態において、好ましくは、光源１０２または光源１０２ａからの近赤外光の照度をＬ［ｌｕｘ］とするとき、以下の条件式（１）を満足する。
　Ｌ＜１００００　…（１）
　条件式（１）は、近赤外の照度の好ましい範囲を定義している。条件式（１）の上限を超えると、光電変換部３１１の消費電力が増大するため、好ましくない。
　各実施形態において、より好ましくは、条件式（１）の数値範囲は、以下の条件式（１ａ）のように設定される。
　Ｌ＜５０００　…（１ａ）
　各実施形態において、更に好ましくは、条件式（１）の数値範囲は、以下の条件式（１ｂ）のように設定される。
　Ｌ＜３０００　…（１ｂ）
　また各実施形態において、好ましくは、光源１０２または光源１０２ａからの近赤外光のピーク波長をλ［ｎｍ］とするとき、以下の条件式（２）を満足する。
　７００＜λ＜１１００　…（２）
　条件式（２）は、光源１０２または光源１０２ａからの近赤外光の波長の好ましい範囲を定義している。条件式（２）の下限を超えると、視感度が高くなり、人体への影響が大きくなるため好ましくない。一方、条件式（２）の上限を超えると、光電変換部３１１の感度が低下するため好ましくない。
　各実施形態において、より好ましくは、条件式（２）の数値範囲は、以下の条件式（２ａ）のように設定される。
　７５０＜１０５０　…（２ａ）
　各実施形態において、更に好ましくは、条件式（２）の数値範囲は、以下の条件式（２ｂ）のように設定される。
　７８０＜λ＜１０００　…（２ｂ）
　（その他の実施形態）
　本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
　各実施形態によれば、高速な光無線通信システム、受信装置、光無線通信方法、およびプログラムを提供することができる。
　以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

Claims (10)

  1. 　送信装置と受信装置とを有する光無線通信システムであって、
    　前記送信装置は、
    　通信データを光信号に変換する信号変換部と、
    　前記光信号に対応する近赤外光を発光する光源とを有し、
    　前記受信装置は、前記近赤外光を受光する光検出部を有し、
    　前記光検出部は、撮像光学系と、２次元状に配置された複数の光電変換部を含む撮像素子と、前記撮像素子に入射する光の波長帯域を制限するフィルタとを有し、
    　前記複数の光電変換部はそれぞれ、アバランシェダイオードであることを特徴とする光無線通信システム。
  2. 　前記受信装置は、前記光検出部からの出力信号に対して処理を行う処理部を更に有し、
    　前記処理部は、前記出力信号のうち前記近赤外光の受光領域に対応する一部の信号のみに対して前記処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の光無線通信システム。
  3. 　前記光検出部は、前記撮像素子のうちユーザにより設定された画素領域の範囲内で前記近赤外光を受光することを特徴とする請求項１または２に記載の光無線通信システム。
  4. 　前記処理部は、
    　前記光検出部により検出された光の１秒あたりの点滅回数が閾値以上であるか否かを判定し、
    　前記点滅回数が前記閾値よりも小さいと判定された場合、前記光に対して前記処理を行わず、
    　前記点滅回数が前記閾値よりも大きいと判定された場合、前記光に対して前記処理を行うことを特徴とする請求項２に記載の光無線通信システム。
  5. 　前記信号変換部は、前記通信データを２次元光信号に変換し、
    　前記光源は、前記２次元光信号に対応する前記近赤外光を発光するアレイ光源であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光無線通信システム。
  6. 　前記光源からの前記近赤外光の照度をＬ［ｌｕｘ］とするとき、
    　Ｌ＜１００００
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の光無線通信システム。
  7. 　前記光源からの前記近赤外光のピーク波長をλ［ｎｍ］とするとき、
    　７００＜λ＜１１００
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の光無線通信システム。
  8. 　光無線通信で送信装置から送信される光信号を受信する受信装置であって、
    　前記送信装置から前記光信号に対応する近赤外光を受光する光検出部を有し、
    　前記光検出部は、撮像光学系と、２次元状に配置された複数の光電変換部を含む撮像素子と、前記撮像素子に入射する光の波長帯域を制限するフィルタとを有し、
    　前記複数の光電変換部はそれぞれ、アバランシェダイオードであることを特徴とする受信装置。
  9. 　送信装置を用いて通信データを光信号に変換して前記光信号に対応する近赤外光を発光するステップと、
    　受信装置を用いて前記近赤外光を受光するステップと、を有し、
    　前記受信装置は、撮像光学系と、２次元状に配置された複数の光電変換部を含む撮像素子と、前記撮像素子に入射する光の波長帯域を制限するフィルタとを有し、
    　前記複数の光電変換部はそれぞれ、アバランシェダイオードであることを特徴とする光無線通信方法。
  10. 　請求項９に記載の光無線通信方法をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
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