通信システム及び通信方法
【課題】ＳＮ比を向上し、タグの面積を大きくすることなく、所望の場所に設定することができ、データサイズが制限されないタグを生成する。
【解決手段】送信機１は、発信部１５Ａに、所定の情報を含み所定の周波数成分を含む光信号Ａを発信させると同時に、発信部１５Ｂに、光信号Ａの同期反転信号である光信号Ｂを発信させる。受信機２では、発信部１５Ａ、１５Ｂによって規定されるタグ領域が入射面の法線方向に位置している場合に、光信号Ａがフォトダイオード２１Ａに受光されると同時に光信号Ｂがフォトダイオード２１Ｂに受光されるように入射部２０、フォトダイオード２１Ａ、２１Ｂが設置されている。フォトダイオード２１Ａ、２１Ｂで光電変換された電気信号がともに所定の周波数成分を含む場合に、これらの電気信号を合成した信号から所定の情報を取得する。
【解決手段】送信機１は、発信部１５Ａに、所定の情報を含み所定の周波数成分を含む光信号Ａを発信させると同時に、発信部１５Ｂに、光信号Ａの同期反転信号である光信号Ｂを発信させる。受信機２では、発信部１５Ａ、１５Ｂによって規定されるタグ領域が入射面の法線方向に位置している場合に、光信号Ａがフォトダイオード２１Ａに受光されると同時に光信号Ｂがフォトダイオード２１Ｂに受光されるように入射部２０、フォトダイオード２１Ａ、２１Ｂが設置されている。フォトダイオード２１Ａ、２１Ｂで光電変換された電気信号がともに所定の周波数成分を含む場合に、これらの電気信号を合成した信号から所定の情報を取得する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号により情報を送受信する通信システム及び通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
２次元コードやＲＦタグ等のタグが、従来より利用されている。このようなタグは、物体上に設けられた実体のあるものであり、タグのデータサイズも固定であるのが一般的である（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２５０５２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のタグには、以下に示すような不都合があった。
（１）読み出し機の近くに複数のタグがあると混信しやすい。
（２）情報を貼り付ける範囲を広げようとすればするほど、タグの面積を大きくする必要がある。
（３）空間上にはタグを形成することができない。
（４）タグのデータサイズが固定であるため、送信できるデータサイズに限界がある。
【０００５】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、ＳＮ比を向上し、タグの面積を大きくすることなく、所望の場所に設定することができ、データサイズが制限されないタグを生成することができる通信システム及び通信方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の第１の観点に係る通信システムは、
所定の間隔を置いて配置され波動信号を発信する複数の発信部を有する送信機と、前記波動信号を入射する入射部を介して受信した前記波動信号を電気信号に変換する複数の受信部を有する受信機とを備え、
前記送信機は、
前記複数の発信部のうちの第１の発信部に、所定の情報を含み所定の周波数成分を含む第１の波動信号を発信させると同時に、前記複数の発信部のうちの第２の発信部に、前記第１の波動信号の同期反転信号である第２の波動信号を発信させ、
前記受信機では、
前記第１、前記第２の発信部によって規定されるタグ領域が前記入射部の入射面の法線方向に位置している場合に、前記第１の波動信号が前記複数の受信部のうちの第１の受信部に受信されると同時に前記第２の波動信号が前記複数の受信部のうちの第２の受信部に受信されるように、前記入射部と前記複数の受信部とが配置され、
前記受信機は、
前記第１、前記第２の受信部で変換された電気信号がともに前記所定の周波数成分を含む場合に、これらの電気信号を合成した信号から、前記所定の情報を取得する取得部をさらに備える。
【０００７】
前記送信機では、
矩形の前記タグ領域の一方の対角線の両端に前記第１の発信部が配置され、他方の対角線の両端に前記第２の発信部が配置され、
前記受信機では、
４つの受信部が、２次元座標系の各象限の受信部として設置されている、
こととしてもよい。
【０００８】
前記送信機は、
第１の方向に配列され、第１の周波数の成分を含む前記第１、前記第２の波動信号を発信する前記第１、前記第２の発信部と、
前記第１の方向に直交する第２の方向にそれぞれ配列され、前記第１の周波数とは異なる第２の周波数の成分を含む前記第１、前記第２の波動信号を発信する前記第１、前記第２の発信部と、
を有し、
前記受信機では、
４つの受信部が、２次元座標系の各象限の受信部として設置されており、
前記取得部は、
前記第１象限、前記第３象限に対応する受信部で変換された電気信号の和と、前記第２象限、前記第４象限に対応する受信部で変換された電気信号の和とがともに前記第１、前記第２の周波数成分を含む場合に、これらの電気信号を合成した信号から、前記所定の情報を取得する、
こととしてもよい。
【０００９】
前記所定の情報には、
前記第１の波動信号と前記第２の波動信号とで異なるヘッダデータと、前記第１の発信部が左側に見える側から前記タグ領域を見たときに用いられる第１のデータと、前記第２の発信部が左側に見える側から前記タグ領域を見たときに用いられる第２のデータとが含まれ、
前記取得部は、
右側の前記受信部で変換された電気信号に含まれるヘッダデータが前記第１の波動信号のものである場合には、前記第１のデータを取得し、
右側の前記受信部で変換された電気信号に含まれるヘッダデータが前記第２の波動信号のものである場合には、前記第２のデータを取得する、
こととしてもよい。
【００１０】
前記送信機は、
搬送波で変調された電気信号を反転することにより、前記第２の波動信号を生成し、
前記取得部は、
前記第１、前記第２の受信部で変換された電気信号を乗算することにより得られる乗算信号から、前記所定の情報を取得する、
こととしてもよい。
【００１１】
前記送信機は、
搬送波で変調され前記第１の波動信号へ変換される電気信号を反転することにより、前記第２の波動信号を生成し、
前記取得部は、
前記第１、前記第２の受信部のうち、一方の受信部で変換された電気信号と、他方の受信部で変換された電気信号を反転した信号とを乗算することにより得られる乗算信号から前記所定の情報を取得する、
こととしてもよい。
【００１２】
前記送信機は、
前記第１の波動信号に含まれる前記所定の情報を表すビット列信号を反転することにより、前記第２の波動信号を生成し、
前記取得部は、
前記第１、前記第２の受信部のうち、一方の受信部で変換された電気信号を復号化することにより得られるビット列信号と、他方の受信部で変換された電気信号を復号化することにより得られるビット列信号を反転した信号との論理積に相当する信号から前記所定の情報を取得する、
こととしてもよい。
【００１３】
本発明の第２の観点に係る通信方法は、
所定の間隔を置いて配置され波動信号を発信する複数の発信部を有する送信機と、前記波動信号を入射する入射部を介して受信した前記波動信号を電気信号に変換する複数の受信部を有する受信機とを用いた通信方法であって、
前記送信機において、
前記複数の発信部のうちの第１の発信部に、所定の情報を含み所定の周波数成分を含む第１の波動信号を発信させると同時に、前記複数の発信部のうちの第２の発信部に、前記第１の波動信号の同期反転信号である第２の波動信号を発信させる発信工程と、
前記受信機において、
前記第１、前記第２の発信部によって規定されるタグ領域が入射面の法線方向に位置している場合に、前記第１の波動信号が前記複数の受信部のうちの一方の受信部に受信されると同時に前記第２の波動信号が他方の受信部に受信させる入射部を介して前記第１、第２の受信部に入射した波動信号を変換することにより得られる電気信号がともに前記所定の周波数成分を含む場合に、これらの電気信号を合成した信号から、前記所定の情報を取得する取得工程と、
を含む。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、送信機の第１、第２の発信部によって規定されるタグ領域が受信機の入射部の入射面の法線方向に位置している場合、第１の受信部で第１の波動信号が受信され、第２の受信部で第２の波動信号が受信されるようになり、各受信部で変換された電気信号がともに所定の周波数成分を含むようになる。この場合には、これらの電気信号が合成された信号から所定の情報が抽出される。
【００１５】
すなわち、本発明によれば、受信機がタグ領域に向いているときだけ、送信機から発信される波動信号を受光してその波動信号に含まれる情報を受信機で取得することができる。
【００１６】
また、本発明によれば、各受信部で変換された電気信号を合成した信号から、所定の情報を抽出するので、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。また、このタグ領域は波動信号によって形成されるものであるので、物理的に大きなタグを配置しなくても広い範囲をカバーすることができるうえ、空間等の所望の位置にタグを配置することができる。また、波動信号によって情報を伝達するので、送信されるデータサイズも制限されない。
【００１７】
このように、本発明によれば、ノイズに強く、タグの面積を大きくすることなく、所望の場所に設置でき、データサイズが制限されないタグを生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る通信システムの構成を示す斜視図である。
【図２】図１の送信機及び受信機の内部構成を示すブロック図である。
【図３】図３（Ａ）は、受信機がタグ領域を向いている場合での光信号の受信状態を説明するための図であり、図３（Ｂ）は、受信機がタグ領域を向いていない場合での受信状態を説明するための図である。
【図４】図４（Ａ）は、本発明の第２の実施形態に係る通信システムの一部の構成を示す斜視図であり、図４（Ｂ）は、光信号の経路を説明するための図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る通信システムの受信機の内部構成を示すブロック図である。
【図６】図６（Ａ）は、本発明の第３の実施形態に係る通信システムの一部の構成を示す斜視図であり、図６（Ｂ）は、光信号の経路を説明するための図である。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る通信システムの受信機の内部構成を示す図である。
【図８】図８（Ａ）は、本発明の第４の実施形態に係る通信システムが適用される空間の上面図であり、図８（Ｂ）は、その空間の側面図である。
【図９】データフォーマットの一例を示す図である。
【図１０】本発明の第４の実施形態に係る通信システムの受信機の内部構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の第５の実施形態に係る通信システムにおける発信部の配列を示す図である。
【図１２】図１１の通信システムの性能試験（その１）の一例を示す図である。
【図１３】図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）は、性能試験（その１）の結果を示すグラフである。
【図１４】図１１の通信システムの性能試験（その２）の一例を示す図である。
【図１５】図１５（Ａ）、図１５（Ｂ）は、性能試験（その２）の結果を示すグラフである。
【図１６】受信機の内部構成の変形例（その１）を示すブロック図である。
【図１７】受信機の内部構成の変形例（その２）を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態について説明する。
【００２１】
図１には、本実施形態に係る通信システム１００の構成が示されている。図１に示すように、本実施形態に係る通信システム１００は、送信機１と、受信機２とを備える。
【００２２】
送信機１は、２つの発信部１５Ａ、１５Ｂを備える。発信部１５Ａが第１の送信部に対応し、発信部１５Ｂが第２の送信部に対応する。発信部１５Ａと発信部１５Ｂとの間隔はＬとなっている。発信部１５Ａと発信部１５Ｂとは、それらの向きが同じになるように（＋Ｙ方向を向いて）設置されている。
【００２３】
発信部１５Ａと発信部１５Ｂとでタグ領域ＴＡが規定される。すなわち、タグ領域ＴＡの幅は、発信部１５Ａと発信部１５Ｂとの間隔と同じＬであり、タグ領域ＴＡは、発信部１５Ａと発信部１５Ｂとが向いている＋Ｙ方向を法線方向としている。
【００２４】
送信機１は、発信部１５Ａを点滅させて、所定の情報を含む光信号（第１の波動信号）を発信する。これと同時に、送信機１は、発信部１５Ａに隣接する発信部１５Ｂを点滅させて、発信部１５Ａから送信される光信号の同期反転信号である光信号（第２の波動信号）を発信する。
【００２５】
受信機２は、例えば携帯端末である。受信機２には、発信部１５Ａ、１５Ｂから送信される光信号を受信するための入射部２０がその筐体面に設けられている。本実施形態では、入射部２０は、凸レンズである。この受信機２のユーザが、受信機２を、図１に示すような向き、すなわち入射部２０が設けられている筐体面をタグ領域ＴＡに向けたときに、発信部１５Ａ、１５Ｂから送信された光信号が、入射部２０に入射されるようになっている。
【００２６】
図２には、送信機１と受信機２の内部構成が示されている。図２に示すように、送信機１は、上述の発信部１５Ａ、１５Ｂに加え、デジタル符号化部１０と、アナログ変調部１１と、搬送波発生部１２と、同期反転信号生成部１３と、クロック１４と、を備えている。
【００２７】
デジタル符号化部１０は、受信機２に送信すべき所定の情報、例えば、タグ領域ＴＡに対応して伝達されるべき情報を含むデジタル信号を外部装置（不図示）から入力して、その情報を符号化して出力する。
【００２８】
アナログ変調部１１は、デジタル符号化部１０で符号化されたデジタル信号をアナログ信号に変換し、さらに搬送波発生部１２から出力された搬送波を用いて変調する。この変調方式としては、振幅変調方式、位相変調方式、周波数変調方式など様々な変調方式を採用することができる。
【００２９】
同期反転信号生成部１３は、アナログ変調部１１で変調されたアナログ信号を入力して発信部１５Ａに出力するとともに、そのアナログ信号に対して同期反転したアナログ信号を生成して発信部１５Ｂに出力する。同期反転信号生成部１３は、発信部１５Ａに送信されるアナログ信号と、発信部１５Ｂに送信されるアナログ信号とにずれが生じないように、クロック１４から出力されるクロック信号を用いてそれらの信号の同期をとっている。
【００３０】
発信部１５Ａは、変調されたアナログ信号に従って点滅することにより、光信号Ａを発信する。発信部１５Ｂは、そのアナログ信号の同期反転信号に従って点滅することにより、光信号Ｂを発信する。光信号Ａ、Ｂは、＋Ｙ方向を中心に所定の範囲に送信される。
【００３１】
一方、受信機２は、入射部２０に加え、フォトダイオード２１Ａ、２１Ｂと、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２２Ａ、２２Ｂと、増幅部２３Ａ、２３Ｂと、乗算部２４と、検波部２５と、復調部２６と、復号化部２７と、を備える。
【００３２】
フォトダイオード２１Ａ、２１Ｂは、入射部２０を介して入射した光を受光する受信部である。すなわち、受信機２は、光信号を受信する複数の受信部を有している。フォトダイオード２１Ａ、２１Ｂは、入射した光の強度に応じて光電変換された電気信号（アナログ信号）をそれぞれ出力する。
【００３３】
フォトダイオード２１Ａ、２１Ｂは、タグ領域ＴＡが入射部２０の入射面の法線方向に位置している場合に、発信部１５Ａから送信され入射部２０に入射した光信号がフォトダイオード２１Ａに受光されると同時に発信部１５Ｂから送信され入射部２０に入射した光信号がフォトダイオード２１Ｂに受光されるように設置されている。
【００３４】
バンドパスフィルタ２２Ａは、フォトダイオード２１Ａから出力されたアナログ信号に含まれる所定の周波数帯域の成分のみを通過させる。バンドパスフィルタ２２Ｂは、フォトダイオード２１Ａから出力されたアナログ信号に含まれる所定の周波数帯域の成分のみを通過させる。これにより、バンドパスフィルタ２２Ａ、２２Ｂを通過するアナログ信号には、直流（ＤＣ）成分は含まれなくなる。
【００３５】
増幅部２３Ａは、バンドパスフィルタ２２Ａを通過したアナログ信号を増幅して出力する。また、増幅部２３Ｂは、バンドパスフィルタ２２Ｂを通過したアナログ信号を増幅して出力する。
【００３６】
乗算部２４は、増幅部２３Ａから出力されたアナログ信号と、増幅部２３Ｂから出力されたアナログ信号とを乗算して出力する。これにより、例えば、一方のアナログ信号が０であった場合には、乗算部２４の出力は０となる。
【００３７】
検波部２５は、乗算部２４から出力された電気信号を検波して出力する。復調部２６は、検波部２５によって検波されたアナログ信号をデジタル信号に復調する。復号化部２７は、復調部２６によって復調されたデジタル信号を復号化して出力する。
【００３８】
本実施形態では、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２２Ａ、２２Ｂと、増幅部２３Ａ、２３Ｂと、乗算部２４と、検波部２５と、復調部２６と、復号化部２７とが、取得部に対応する。取得部は、フォトダイオード２１Ａ、２１Ｂでそれぞれ光電変換された電気信号がともに送信機１から発信された光信号の周波数成分を含む場合に、これらの電気信号の積に相当する信号から、その波動信号に含まれる所定の情報を取得する。
【００３９】
次に、本実施形態に係る通信システム１００の動作について説明する。
【００４０】
図２に示すように、受信機２がタグ領域ＴＡを向いており、発信部１５Ａから送信された光信号Ａのみが、フォトダイオード２１Ａに受光され、発信部１５Ｂから送信された光信号Ｂのみがフォトダイオード２１Ｂに受光された場合には、光信号Ａに対応する信号が、フォトダイオード２１Ａ、ＢＰＦ２２Ａ、増幅部２３Ａへと流れ、光信号Ｂに対応する信号が、フォトダイオード２１Ｂ、ＢＰＦ２２Ｂ、増幅部２３Ｂへと流れる。これにより、乗算部２４では、光信号Ａに対応する信号と光信号Ｂに対応する信号とが乗算されるようになる。
【００４１】
より具体的には、例えば、図３（Ａ）に示すように、入射部２０の光軸がタグ領域ＴＡを通過している場合には、発信部１５Ａから発せられた光信号は、入射部２０を介してフォトダイオード１５Ａに入射し、発信部１５Ｂから発せられた光信号は、入射部２０を介してフォトダイオード１５Ｂに入射する。
【００４２】
この場合、乗算部２４では、光信号Ａに相当するアナログ信号と、光信号Ｂに相当するアナログ信号とが乗算される。この乗算結果（積）に相当する信号が、検波部２５によって検波され、復調部２６によってデジタル信号に変換され、復調される。そして、復号化部２７によって復号化されて、そのデジタル信号に含まれる情報が取得される。
【００４３】
また、入射部２０の光軸がタグ領域ＴＡを通過していない場合には、光信号Ａが入射部２０を介してフォトダイオード１５Ａに入射すると同時に光信号Ｂが入射部２０を介してフォトダイオード１５Ｂに入射することはない。例えば、図３（Ｂ）に示す場合には、光信号Ａ、Ｂは、ともにフォトダイオード２１Ｂに受光されている。
【００４４】
光信号Ａに対して光信号Ｂは同期反転信号であるため、互いに打ち消し合い、フォトダイオード２１Ｂで光電変換される信号は、直流成分しか含まない信号となる。さらに、フォトダイオード２１Ａには光信号Ａ、Ｂが受信されていないので、ダイオード２１Ａで光電変換される信号は、ゼロ信号となる。
【００４５】
したがって、乗算部２４への２つの入力は、光信号Ａ、Ｂの周波数成分を含まない信号となる。すると、乗算部２４の乗算結果に相当する信号も光信号Ａ、Ｂの周波数成分を含まない信号となり、復号化部２７で復号化されるデジタル信号はゼロ信号となる。すなわち、この場合に、送信機１から送信される光信号に含まれる情報は復号化されなくなる。
【００４６】
以上詳細に説明したように、本実施形態によれば、送信機１の発信部１５Ａ、１５Ｂによって規定されるタグ領域ＴＡが受信機２の入射部２０の入射面の法線方向に位置している場合、フォトダイオード２１Ａ、２１Ｂで光信号Ａと光信号Ｂとのいずれかが受信されるようになり、フォトダイオード２１Ａ、２１Ｂでそれぞれ光電変換された電気信号がともに光信号Ａ、Ｂの周波数成分を含むようになる。この場合には、これらの電気信号の積に相当する信号から、所定の情報が抽出される。
【００４７】
すなわち、本実施形態によれば、タグ領域ＴＡに受信機が向いているときだけ、送信機１から送信される光信号に含まれる情報を受信機２で取得することができる。
【００４８】
また、本実施形態によれば、電気信号の積に相当する信号から、所定の情報を抽出するので、その電気信号のＳ／Ｎ比を向上させることができる。また、このタグ領域ＴＡは光信号によって規定されるものであるので、物理的に大きなタグを配置することなく、広い範囲をカバーすることができるうえ、空間中等の所望の位置にタグを配置することができる。また、光信号により情報を送信するのでデータサイズは制限されない。
【００４９】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００５０】
上記実施形態では、発信部が２つ（発信部１５Ａ、１５Ｂ）、フォトダイオードが２つ（フォトダイオード２１Ａ、２１Ｂ）のいわゆる２象限型の光タグを実現するものであったが、本実施形態では、４象限型の光タグを実現する。
【００５１】
図４（Ａ）には、本実施形態に係る通信システム１００の一部の構成の模式図が示されている。図４（Ａ）に示すように、本実施形態では、送信機１において、発信部１５Ａ、１５Ｂに加え、発信部１５Ｃ、１５Ｄがさらに設けられている。また、受信機２側には、フォトダイオード２１Ａ、２１Ｂに加え、フォトダイオード２１Ｃ、２１Ｄが設けられている。図４（Ａ）では、フォトダイオード２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄを、１つのフォトダイオード２１としてまとめて示している。フォトダイオード２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄは、２次元座標系αβの各象限の受信部となる。
【００５２】
図４（Ａ）、図４（Ｂ）に示すように、発信部１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄは、矩形領域の各頂点に設置されている。本実施形態では、この矩形領域がタグ領域ＴＡとなる。本実施形態では、矩形のタグ領域ＴＡの一方の対角線の両端に第１の発信部としての発信部１５Ａ、１５Ｄが配置され、他方の対角線の両端に第２の発信部としての発信部１５Ｂ、１５Ｃが配置されている。
【００５３】
本実施形態では、発信部１５Ａ、１５Ｄから送信される光信号に対して、発信部１５Ｂ、１５Ｃから送信される光信号が同期反転している。
【００５４】
入射部２０の光軸が、タグ領域ＴＡを向くと、フォトダイオード２１Ａには、発信部１５Ａから送信される光信号が入射し、フォトダイオード２１Ｂには、発信部１５Ｂから送信される光信号が入射する。これと同時に、フォトダイオード２１Ｃには、発信部１５Ｃから送信される光信号が入射し、フォトダイオード２１Ｄには、発信部１５Ｄから送信される光信号が入射する。
【００５５】
図５には、本実施形態に係る通信システム１００の受信機２の内部構成が示されている。図５に示すように、フォトダイオード２１Ａ乃至２１Ｄで受信された光信号は、それぞれバンドパスフィルタ２２Ａ乃至２２Ｄ、増幅部２３Ａ乃至２３Ｄを経て、乗算部２４で乗算される。この乗算結果に相当する信号が、検波部２５で検波され、復調部２６で復調され、復号化部２７で復号化される。
【００５６】
本実施形態においても、フォトダイオード２１Ａ乃至２１Ｄにおいて、発信部１５Ａ乃至１５Ｄで光信号が受信されていなければ、乗算部２４の出力信号はゼロ信号となって、情報を取得することができなくなる。
【００５７】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
【００５８】
本実施形態に係る通信システムも、上記第２の実施形態と同様に、４象限型の光タグを実現するものであるが、発信部１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄの配置が上記第２の実施形態と異なる。
【００５９】
図６（Ａ）に示すように、本実施形態では、発信部１５Ａ、１５ＢがＸ軸方向に沿って配置され、発信部１５Ｃ、１５ＤがＺ軸方向に沿って配置されている。発信部１５Ａ乃至１５Ｄは、放射状に光を発しており、その光は、受信機２が、発信部１５Ａ乃至１５Ｄよりも＋Ｙ方向にあれば、そのフォトダイオード２１Ａ乃至２１Ｄで受信可能である。
【００６０】
発信部１５Ａ乃至１５Ｄがこのように配置されていると、タグ領域ＴＡは、発信部１５ＡからＺ軸方向に延びる直線と、発信部１５ＢからＺ軸方向に延びる直線と、発信部１５ＣからＸ軸方向に延びる直線と、発信部１５ＤからＸ軸方向に延びる直線とで囲まれる領域がタグ領域ＴＡとなる。
【００６１】
発信部１５Ａ、１５Ｃから送信される光信号の搬送波と、発信部１５Ｂ、１５Ｄから送信される光信号の搬送波とは、例えば、１０ＭＨｚと１５ＭＨｚというように、周波数が異なっている。本実施形態では、１０ＭＨｚが第１の周波数に対応し、１５ＭＨｚが第２の周波数に対応する。
【００６２】
受信機２の向きが図６（Ａ）に示すようにタグ領域ＴＡを指していると、例えば、図６（Ｂ）に示すように、発信部１５Ａ、１５Ｄから送信された光信号はフォトダイオード２１Ａに入射し、発信部１５Ｂから送信された光信号はフォトダイオード２１Ｂに入射し、発信部１５Ｃから送信された光信号はフォトダイオード２１Ｃに入射する。
【００６３】
図７には、受信機２の内部構成が示されている。図７に示すように、本実施形態に係る受信機２は、バンドパスフィルタ２２Ａ乃至２２Ｄの代わりに、分離部２８Ａ乃至２８Ｄを備えている。また、受信機２は、増幅部２３Ａ乃至２３Ｄの代わりに、増幅部２９Ａ乃至２９Ｄを備えている。また、受信機２は、加算部３０をさらに備えている。
【００６４】
分離部２８Ａ乃至２８Ｄは、フォトダイオード２１Ａ乃至２１Ｄから出力された電気信号は、１０ＭＨｚ周辺の周波数帯域信号と、１５ＭＨｚ周辺の周波数帯域の電気信号とに分離される。
【００６５】
増幅部２９Ａ乃至２９Ｄは、分離部２８Ａ乃至２８Ｄから出力された２つの周波数帯域の電気信号（１０ＭＨｚと１５ＭＨｚ）をぞれぞれ増幅して出力する。
【００６６】
加算部３０は、増幅部２９Ａから出力された１０ＭＨｚ付近の周波数帯域を有する信号と、増幅部２９Ｄから出力された１０ＭＨｚ付近の周波数帯域を有する信号とを加算する。また、加算部３０は、増幅部２９Ｂから出力された１０ＭＨｚ付近の周波数帯域を有する信号と、増幅部２９Ｃから出力された１０ＭＨｚ付近の周波数帯域を有する信号とを加算する。
【００６７】
加算部３０によって加算された２つの１０ＭＨｚ付近の周波数帯域の電気信号は、１０ＭＨｚの周波数帯域の電気信号用の取得部３１への入力となる。ここでは、取得部３１において、２つの１０ＭＨｚ付近の周波数帯域の電気信号の乗算結果に相当する信号が検波部２５により検波され、復調部２６により復調され、復号化部２７により復号化される。
【００６８】
一方、加算部３０は、増幅部２９Ａから出力された１５ＭＨｚ付近の周波数帯域の電気信号と、増幅部２９Ｄから出力された１５ＭＨｚ付近の周波数帯域の電気信号とを加算する。また、加算部３０は、増幅部２９Ｂから出力された１５ＭＨｚ付近の周波数帯域の電気信号と、増幅部２９Ｃから出力された１５ＭＨｚ付近の周波数帯域の電気信号とを加算する。
【００６９】
加算部３０によって加算された２つの１５ＭＨｚ付近の周波数帯域の電気信号は、１５ＭＨｚの周波数帯域の電気信号用の取得部３２への入力となる。ここでは、取得部３１において、２つの１５ＭＨｚ付近の周波数帯域の電気信号の乗算結果に相当する信号が検波部２５により検波され、復調部２６により復調され、復号化部２７により復号化される。
【００７０】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。
【００７１】
本実施形態に係る通信システム１００は、上記第１の実施形態と同様に、２象限型の光タグである。
【００７２】
図８（Ａ）には、本実施形態に係る通信システム１００が適用される空間の上面図が示されている。また、図８（Ｂ）には、その空間の側面図が示されている。
【００７３】
図８（Ａ）、図８（Ｂ）に示すように、本実施形態では、送信機１は、例えば屋内の天井等に設置されている。送信機１の２つの発信部１５Ａ、１５Ｂは、下向きに屋内を照らす照明装置である。これにより、２つの発信部１５Ａ、１５Ｂから鉛直下向きに延びる直線に挟まれた領域がタグ領域ＴＡとなる。
【００７４】
本実施形態では、Ａ側から受信機２をタグ領域に向けた場合と、Ｂ側から受信機２をタグ領域ＴＡに向けた場合とで、取得される情報が異なる。
【００７５】
図９には、送信機１０から送信される情報のデータフォーマットの一例が示されている。図９に示すように、送信機１０から送信される情報は一連のビット列データであり、３つのデータから構成されている。
【００７６】
１つ目のデータはヘッダデータ３５である。このヘッダデータ３５は、例えば、すべてのビット列が１となっており、他のデータと区別することができるようになっている。
【００７７】
ヘッダデータ３５に続くのが、Ａ側用情報３６である。Ａ側用情報３６は、図８（Ａ）、図８（Ｂ）に示すように、受信機２がＡ側からタグ領域ＴＡを指したときに用いられる情報である。
【００７８】
Ａ側用情報３６に続くのが、Ｂ側用情報３７である。Ｂ側用情報３７は、図８（Ａ）、図８（Ｂ）に示すように、受信機２がＡ側からタグ領域ＴＡを指したときに用いられる情報である。
【００７９】
ここで、ヘッダデータ３５、Ａ側用情報３６及びＢ側用情報３７のデータサイズは固定となっている。
【００８０】
図１０には、本実施形態に係る受信機２の内部構成が示されている。図１０に示すように、この受信機２は、情報抽出部４０と方向検出部４１とをさらに備えている点が、上記第１の実施形態に係る受信機２と異なる。
【００８１】
ここで、本実施形態では、フォトダイオード２１Ａが右側で、フォトダイオード２１Ｂが左側にある向きに受信機２が用いられるものとする。
【００８２】
情報抽出部４０は、復号化部２７で復号化した情報から、取得すべき情報を抽出する。
【００８３】
方向検出部４１は、情報抽出部４０における情報の抽出のために、増幅部２３Ａから出力された情報を入力している。方向検出部４１は、増幅部２３Ａから出力された情報に基づいて、ヘッダデータ３６の値を検出する。
【００８４】
方向検出部４１で検出されたビットデータのうち、すべて１である所定のビット列がある場合には、その部分がヘッダデータ３５である。このヘッダデータ３５が方向検出部４１で検出されたということは、フォトダイオード２１Ａが発信部１５Ａからの光信号を受信しているので、受信機２はＡ側からタグ領域ＴＡを指していることになる。この場合、情報抽出部４０は、ヘッダデータ３５に続く所定バイト数のビット列データを、Ａ側用情報３６として抽出して出力する。
【００８５】
一方、方向検出部４１で検出されたビットデータのうち、すべて０である所定のビット列がある場合には、その部分がヘッダデータ３５である。このヘッダデータ３５が方向検出部４１で検出されたということは、フォトダイオード２１Ａが発信部１５Ｂからの光信号を受信しているので、受信機２はＢ側からタグ領域ＴＡを指していることになる。この場合、情報抽出部４０は、ヘッダデータ３５に続く所定バイト数のビット列データを、Ｂ側用情報３７として抽出して出力する。
【００８６】
本実施形態によれば、一方の側からタグ領域ＴＡを望む場合と、他方の側からタグ領域ＴＡを望む場合とで、取得できる情報を異ならしめることができる。例えば、Ａ側から見てタグ領域ＴＡの方角にあるランドマークについての情報を、Ａ側用情報３６に含め、Ｂ側から見てタグ領域ＴＡの方角にあるランドマークについての情報を、Ｂ側用情報３７に含めるようにすることができる。このようにすれば、例えば、本実施形態に係る通信システム１００を案内板として用いることもできる。
【００８７】
（第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。
【００８８】
図１１には、本実施形態に係る通信システム１００における発信部１５Ａ乃至１５Ｍの配列が示されている。図１１に示すように、横長の大きな領域５０をカバーするために、発信部１５Ａ乃至１５Ｍが、図１１に示すように領域５０の外縁に沿って、配列されている。
【００８９】
発信部１５Ａ乃至１５Ｍは、隣接する発信部同士が組みになって領域５０中の対応する小領域に関する情報を含む光信号を送信している。例えば、タグ領域ＴＡを受信機２が指した場合、受信機２のフォトダイオード２１Ａ乃至２１Ｄでは、発信部１５Ｄ、１５Ｅ、１５Ｋ、１５Ｌから発信される光信号が受光され、それらの波動信号に含まれる情報が受信機２で再生される。
【００９０】
このように通信システムにおいて問題となるのが、発信部１５Ａ乃至１５Ｍの間隔である。
【００９１】
例えば、図１２に示すように、あるタグ領域ＴＡを目標として受信機２でポイントした場合、そのタグ領域ＴＡに対応する発信部の組に隣接する発信部はノイズ源となる。この場合、目標となるタグ領域に対応する発信部の間隔ｗが、ＳＮ比に大きく影響してくる。
【００９２】
図１２において、ｈは、受信機２のフォトダイオードと発信部１５Ａ乃至１５Ｍが形成された面との間の距離であり、ここでは３．０ｍである。また、θは、フォトダイオードと発信部１５Ａ乃至１５Ｍが形成された面の法線に対する受信機２の向きのなす角度である。ｒは、目標となる発信部からフォトダイオードまでの距離である。ｒはθが変化するにつれて変化する。
【００９３】
図１３（Ａ）には、右象限のフォトダイオードで受信される、θを変更したときの、目標の発信部からの波動信号の放射強度と、ノイズ源からの波動信号の放射強度がそれぞれ示されている。また、図１３（Ｂ）には、目標の発信部からの波動信号に対するノイズ源からの波動信号の放射強度比が示されている。
【００９４】
図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）に示すように、ほぼ全てのθについて、発信部の間隔ｗが大きくなるにつれて、ＳＮ比が悪化している。ＳＮ比を１／２以下とするには、発信部の間隔ｗをｈの半分以下に設定する必要がある。
【００９５】
さらに、図１４に示すように、目標とするタグ領域ＴＡに対応する発信部の組を、ノイズ源となる発信部の組から離していき、フォトダイオードの向きθを、目標とする発信部の組に追従させていった場合について考える。図１４においても、ｈは、フォトダイオードと発信部が形成された面までの距離であり、ここでは３．０ｍである。また、θは、フォトダイオードと発信部が形成された面の法線に対する受信機２の向きのなす角度である。ｒは、目標となる発信部からフォトダイオードまでの距離である。
【００９６】
図１５（Ａ）には、この場合に、右象限のフォトダイオードで受信される、目標の発信部からの波動信号の放射強度と、ノイズ源からの波動信号の放射強度がそれぞれ示されている。また、図１５（Ｂ）には、目標の発信部からの波動信号に対するノイズ源からの波動信号の放射強度比が示されている。
【００９７】
図１５（Ａ）、図１５（Ｂ）に示すように、ほぼ全てのθについて、発信部の間隔ｗが大きくなるにつれて、ＳＮ比が悪化している。ＳＮ比を１／２以下とするには、発信部の間隔ｗをｈの半分以下とする必要がある。
【００９８】
また、発信部の間隔ｗをｈの半分以下とした場合であっても、ＳＮ比を考慮すると、θは、最大でも５５度程度に留めておく必要がある。
【００９９】
上記各実施形態に係る通信システムは、他にも様々な変更が可能である。
【０１００】
例えば、受信機２の構成は、図１６に示すようなものであってもよい。図１６に示す受信機２は増幅部２３Ｂの代わりに、反転増幅部４３Ｂを備えている。
【０１０１】
反転増幅器４３Ｂは、入力した信号を反転して増幅させる。すなわち、反転増幅器部４３Ｂの出力信号は、増幅器２３Ａから出力される信号と同一である。
【０１０２】
また、上記各実施形態では、送信機１側で搬送波で変調された信号を変調したが、本発明は限られない。図１７に示すように、送信機１において、符号化されたデジタル信号を変調することなく、そのままそのデジタル信号に従って一方の発信部１５Ａを点滅させ、デジタル信号の同期反転信号に従って他方の発信部１５Ｂを点滅させるようにしてもよい。
【０１０３】
この場合、受信機２側では、フォトダイオード２１Ａ、２１Ｂで光電変換され、バンドパスフィルタ２２Ａ、２２Ｂを通過した電気信号を、そのまま復調部２６Ａ、２６Ｂで復調し、復号化部２７Ａ、２７Ｂで復号化する。
【０１０４】
さらに、復号化部２７Ａで復号化された信号は、インバータ５０で反転される。インバータ５０で反転された信号と、復号化部２７Ｂで復号化された信号は、論理和部５１で論理和演算される。両信号が同期した信号であれば、論理和部５１から出力される信号は、符号化前のデータ信号となる。
【０１０５】
なお、上記各実施形態では、受信部をフォトダイオードとしたが、ＣＣＤ（電荷結合素子）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子を受信部として用いてもよい。
【０１０６】
また、受信機２では、バンドパスフィルタを採用したが、これをハイパスフィルタに代えてもよい。
【０１０７】
上記各実施形態では、入射部２０として、凸レンズを用いたが、本発明はこれには限られず、入射部２０をピンホールとしてもよいし、魚眼レンズとしてもよい。
【０１０８】
なお、上記各実施形態では、送信される光信号を可視光の信号としたが、本発明はこれには限られず、可視光以外の電磁波や、超音波などの波動信号を用いてもよい。
【０１０９】
なお、本発明は、上記実施の形態及び図面によって限定されるものではない。本発明の要旨を変更しない範囲で実施の形態及び図面に変更を加えることができるのはもちろんである。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
本発明は、実世界環境での様々な情報の提供、特定の位置に居る人に対して情報を提供するのに好適である。例えば、建造物などの大型のものや。廊下のような実体のない空間にもタグを展開することができる。また、本発明は、携帯端末で再生可能な画像、音声、動画等の大容量のコンテンツの配信や、デジタルサイネージ（電子看板）と組み合わせた情報配信にも好適である。
【符号の説明】
【０１１１】
１ 送信機
２ 受信機
１０ デジタル符号化部
１１ アナログ変調部
１２ 搬送波発生部
１３ 同期反転信号生成部
１４ クロック
１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄ 発信部
２０ 入射部
２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄ フォトダイオード
２２Ａ、２２Ｂ バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）
２３Ａ、２３Ｂ 増幅部
２４ 乗算部
２５ 検波部
２６、２６Ａ、２６Ｂ 復調部
２７、２７Ａ、２７Ｂ 復号化部
２８Ａ、２８Ｂ、２８Ｃ、２８Ｄ 分離部
２９Ａ、２９Ｂ、２９Ｃ、２９Ｄ 増幅部
３０ 加算部
３１、３２ 取得部
３５ ヘッダデータ
３６ Ａ側用情報
３７ Ｂ側用情報
４０ 情報抽出部
４１ 方向検出部
４３Ｂ 反転増幅部
５０ インバータ
５１ 論和積部
１００ 通信システム
ＴＡ タグ領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号により情報を送受信する通信システム及び通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
２次元コードやＲＦタグ等のタグが、従来より利用されている。このようなタグは、物体上に設けられた実体のあるものであり、タグのデータサイズも固定であるのが一般的である（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２５０５２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のタグには、以下に示すような不都合があった。
（１）読み出し機の近くに複数のタグがあると混信しやすい。
（２）情報を貼り付ける範囲を広げようとすればするほど、タグの面積を大きくする必要がある。
（３）空間上にはタグを形成することができない。
（４）タグのデータサイズが固定であるため、送信できるデータサイズに限界がある。
【０００５】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、ＳＮ比を向上し、タグの面積を大きくすることなく、所望の場所に設定することができ、データサイズが制限されないタグを生成することができる通信システム及び通信方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の第１の観点に係る通信システムは、
所定の間隔を置いて配置され波動信号を発信する複数の発信部を有する送信機と、前記波動信号を入射する入射部を介して受信した前記波動信号を電気信号に変換する複数の受信部を有する受信機とを備え、
前記送信機は、
前記複数の発信部のうちの第１の発信部に、所定の情報を含み所定の周波数成分を含む第１の波動信号を発信させると同時に、前記複数の発信部のうちの第２の発信部に、前記第１の波動信号の同期反転信号である第２の波動信号を発信させ、
前記受信機では、
前記第１、前記第２の発信部によって規定されるタグ領域が前記入射部の入射面の法線方向に位置している場合に、前記第１の波動信号が前記複数の受信部のうちの第１の受信部に受信されると同時に前記第２の波動信号が前記複数の受信部のうちの第２の受信部に受信されるように、前記入射部と前記複数の受信部とが配置され、
前記受信機は、
前記第１、前記第２の受信部で変換された電気信号がともに前記所定の周波数成分を含む場合に、これらの電気信号を合成した信号から、前記所定の情報を取得する取得部をさらに備える。
【０００７】
前記送信機では、
矩形の前記タグ領域の一方の対角線の両端に前記第１の発信部が配置され、他方の対角線の両端に前記第２の発信部が配置され、
前記受信機では、
４つの受信部が、２次元座標系の各象限の受信部として設置されている、
こととしてもよい。
【０００８】
前記送信機は、
第１の方向に配列され、第１の周波数の成分を含む前記第１、前記第２の波動信号を発信する前記第１、前記第２の発信部と、
前記第１の方向に直交する第２の方向にそれぞれ配列され、前記第１の周波数とは異なる第２の周波数の成分を含む前記第１、前記第２の波動信号を発信する前記第１、前記第２の発信部と、
を有し、
前記受信機では、
４つの受信部が、２次元座標系の各象限の受信部として設置されており、
前記取得部は、
前記第１象限、前記第３象限に対応する受信部で変換された電気信号の和と、前記第２象限、前記第４象限に対応する受信部で変換された電気信号の和とがともに前記第１、前記第２の周波数成分を含む場合に、これらの電気信号を合成した信号から、前記所定の情報を取得する、
こととしてもよい。
【０００９】
前記所定の情報には、
前記第１の波動信号と前記第２の波動信号とで異なるヘッダデータと、前記第１の発信部が左側に見える側から前記タグ領域を見たときに用いられる第１のデータと、前記第２の発信部が左側に見える側から前記タグ領域を見たときに用いられる第２のデータとが含まれ、
前記取得部は、
右側の前記受信部で変換された電気信号に含まれるヘッダデータが前記第１の波動信号のものである場合には、前記第１のデータを取得し、
右側の前記受信部で変換された電気信号に含まれるヘッダデータが前記第２の波動信号のものである場合には、前記第２のデータを取得する、
こととしてもよい。
【００１０】
前記送信機は、
搬送波で変調された電気信号を反転することにより、前記第２の波動信号を生成し、
前記取得部は、
前記第１、前記第２の受信部で変換された電気信号を乗算することにより得られる乗算信号から、前記所定の情報を取得する、
こととしてもよい。
【００１１】
前記送信機は、
搬送波で変調され前記第１の波動信号へ変換される電気信号を反転することにより、前記第２の波動信号を生成し、
前記取得部は、
前記第１、前記第２の受信部のうち、一方の受信部で変換された電気信号と、他方の受信部で変換された電気信号を反転した信号とを乗算することにより得られる乗算信号から前記所定の情報を取得する、
こととしてもよい。
【００１２】
前記送信機は、
前記第１の波動信号に含まれる前記所定の情報を表すビット列信号を反転することにより、前記第２の波動信号を生成し、
前記取得部は、
前記第１、前記第２の受信部のうち、一方の受信部で変換された電気信号を復号化することにより得られるビット列信号と、他方の受信部で変換された電気信号を復号化することにより得られるビット列信号を反転した信号との論理積に相当する信号から前記所定の情報を取得する、
こととしてもよい。
【００１３】
本発明の第２の観点に係る通信方法は、
所定の間隔を置いて配置され波動信号を発信する複数の発信部を有する送信機と、前記波動信号を入射する入射部を介して受信した前記波動信号を電気信号に変換する複数の受信部を有する受信機とを用いた通信方法であって、
前記送信機において、
前記複数の発信部のうちの第１の発信部に、所定の情報を含み所定の周波数成分を含む第１の波動信号を発信させると同時に、前記複数の発信部のうちの第２の発信部に、前記第１の波動信号の同期反転信号である第２の波動信号を発信させる発信工程と、
前記受信機において、
前記第１、前記第２の発信部によって規定されるタグ領域が入射面の法線方向に位置している場合に、前記第１の波動信号が前記複数の受信部のうちの一方の受信部に受信されると同時に前記第２の波動信号が他方の受信部に受信させる入射部を介して前記第１、第２の受信部に入射した波動信号を変換することにより得られる電気信号がともに前記所定の周波数成分を含む場合に、これらの電気信号を合成した信号から、前記所定の情報を取得する取得工程と、
を含む。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、送信機の第１、第２の発信部によって規定されるタグ領域が受信機の入射部の入射面の法線方向に位置している場合、第１の受信部で第１の波動信号が受信され、第２の受信部で第２の波動信号が受信されるようになり、各受信部で変換された電気信号がともに所定の周波数成分を含むようになる。この場合には、これらの電気信号が合成された信号から所定の情報が抽出される。
【００１５】
すなわち、本発明によれば、受信機がタグ領域に向いているときだけ、送信機から発信される波動信号を受光してその波動信号に含まれる情報を受信機で取得することができる。
【００１６】
また、本発明によれば、各受信部で変換された電気信号を合成した信号から、所定の情報を抽出するので、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。また、このタグ領域は波動信号によって形成されるものであるので、物理的に大きなタグを配置しなくても広い範囲をカバーすることができるうえ、空間等の所望の位置にタグを配置することができる。また、波動信号によって情報を伝達するので、送信されるデータサイズも制限されない。
【００１７】
このように、本発明によれば、ノイズに強く、タグの面積を大きくすることなく、所望の場所に設置でき、データサイズが制限されないタグを生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る通信システムの構成を示す斜視図である。
【図２】図１の送信機及び受信機の内部構成を示すブロック図である。
【図３】図３（Ａ）は、受信機がタグ領域を向いている場合での光信号の受信状態を説明するための図であり、図３（Ｂ）は、受信機がタグ領域を向いていない場合での受信状態を説明するための図である。
【図４】図４（Ａ）は、本発明の第２の実施形態に係る通信システムの一部の構成を示す斜視図であり、図４（Ｂ）は、光信号の経路を説明するための図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る通信システムの受信機の内部構成を示すブロック図である。
【図６】図６（Ａ）は、本発明の第３の実施形態に係る通信システムの一部の構成を示す斜視図であり、図６（Ｂ）は、光信号の経路を説明するための図である。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る通信システムの受信機の内部構成を示す図である。
【図８】図８（Ａ）は、本発明の第４の実施形態に係る通信システムが適用される空間の上面図であり、図８（Ｂ）は、その空間の側面図である。
【図９】データフォーマットの一例を示す図である。
【図１０】本発明の第４の実施形態に係る通信システムの受信機の内部構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の第５の実施形態に係る通信システムにおける発信部の配列を示す図である。
【図１２】図１１の通信システムの性能試験（その１）の一例を示す図である。
【図１３】図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）は、性能試験（その１）の結果を示すグラフである。
【図１４】図１１の通信システムの性能試験（その２）の一例を示す図である。
【図１５】図１５（Ａ）、図１５（Ｂ）は、性能試験（その２）の結果を示すグラフである。
【図１６】受信機の内部構成の変形例（その１）を示すブロック図である。
【図１７】受信機の内部構成の変形例（その２）を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態について説明する。
【００２１】
図１には、本実施形態に係る通信システム１００の構成が示されている。図１に示すように、本実施形態に係る通信システム１００は、送信機１と、受信機２とを備える。
【００２２】
送信機１は、２つの発信部１５Ａ、１５Ｂを備える。発信部１５Ａが第１の送信部に対応し、発信部１５Ｂが第２の送信部に対応する。発信部１５Ａと発信部１５Ｂとの間隔はＬとなっている。発信部１５Ａと発信部１５Ｂとは、それらの向きが同じになるように（＋Ｙ方向を向いて）設置されている。
【００２３】
発信部１５Ａと発信部１５Ｂとでタグ領域ＴＡが規定される。すなわち、タグ領域ＴＡの幅は、発信部１５Ａと発信部１５Ｂとの間隔と同じＬであり、タグ領域ＴＡは、発信部１５Ａと発信部１５Ｂとが向いている＋Ｙ方向を法線方向としている。
【００２４】
送信機１は、発信部１５Ａを点滅させて、所定の情報を含む光信号（第１の波動信号）を発信する。これと同時に、送信機１は、発信部１５Ａに隣接する発信部１５Ｂを点滅させて、発信部１５Ａから送信される光信号の同期反転信号である光信号（第２の波動信号）を発信する。
【００２５】
受信機２は、例えば携帯端末である。受信機２には、発信部１５Ａ、１５Ｂから送信される光信号を受信するための入射部２０がその筐体面に設けられている。本実施形態では、入射部２０は、凸レンズである。この受信機２のユーザが、受信機２を、図１に示すような向き、すなわち入射部２０が設けられている筐体面をタグ領域ＴＡに向けたときに、発信部１５Ａ、１５Ｂから送信された光信号が、入射部２０に入射されるようになっている。
【００２６】
図２には、送信機１と受信機２の内部構成が示されている。図２に示すように、送信機１は、上述の発信部１５Ａ、１５Ｂに加え、デジタル符号化部１０と、アナログ変調部１１と、搬送波発生部１２と、同期反転信号生成部１３と、クロック１４と、を備えている。
【００２７】
デジタル符号化部１０は、受信機２に送信すべき所定の情報、例えば、タグ領域ＴＡに対応して伝達されるべき情報を含むデジタル信号を外部装置（不図示）から入力して、その情報を符号化して出力する。
【００２８】
アナログ変調部１１は、デジタル符号化部１０で符号化されたデジタル信号をアナログ信号に変換し、さらに搬送波発生部１２から出力された搬送波を用いて変調する。この変調方式としては、振幅変調方式、位相変調方式、周波数変調方式など様々な変調方式を採用することができる。
【００２９】
同期反転信号生成部１３は、アナログ変調部１１で変調されたアナログ信号を入力して発信部１５Ａに出力するとともに、そのアナログ信号に対して同期反転したアナログ信号を生成して発信部１５Ｂに出力する。同期反転信号生成部１３は、発信部１５Ａに送信されるアナログ信号と、発信部１５Ｂに送信されるアナログ信号とにずれが生じないように、クロック１４から出力されるクロック信号を用いてそれらの信号の同期をとっている。
【００３０】
発信部１５Ａは、変調されたアナログ信号に従って点滅することにより、光信号Ａを発信する。発信部１５Ｂは、そのアナログ信号の同期反転信号に従って点滅することにより、光信号Ｂを発信する。光信号Ａ、Ｂは、＋Ｙ方向を中心に所定の範囲に送信される。
【００３１】
一方、受信機２は、入射部２０に加え、フォトダイオード２１Ａ、２１Ｂと、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２２Ａ、２２Ｂと、増幅部２３Ａ、２３Ｂと、乗算部２４と、検波部２５と、復調部２６と、復号化部２７と、を備える。
【００３２】
フォトダイオード２１Ａ、２１Ｂは、入射部２０を介して入射した光を受光する受信部である。すなわち、受信機２は、光信号を受信する複数の受信部を有している。フォトダイオード２１Ａ、２１Ｂは、入射した光の強度に応じて光電変換された電気信号（アナログ信号）をそれぞれ出力する。
【００３３】
フォトダイオード２１Ａ、２１Ｂは、タグ領域ＴＡが入射部２０の入射面の法線方向に位置している場合に、発信部１５Ａから送信され入射部２０に入射した光信号がフォトダイオード２１Ａに受光されると同時に発信部１５Ｂから送信され入射部２０に入射した光信号がフォトダイオード２１Ｂに受光されるように設置されている。
【００３４】
バンドパスフィルタ２２Ａは、フォトダイオード２１Ａから出力されたアナログ信号に含まれる所定の周波数帯域の成分のみを通過させる。バンドパスフィルタ２２Ｂは、フォトダイオード２１Ａから出力されたアナログ信号に含まれる所定の周波数帯域の成分のみを通過させる。これにより、バンドパスフィルタ２２Ａ、２２Ｂを通過するアナログ信号には、直流（ＤＣ）成分は含まれなくなる。
【００３５】
増幅部２３Ａは、バンドパスフィルタ２２Ａを通過したアナログ信号を増幅して出力する。また、増幅部２３Ｂは、バンドパスフィルタ２２Ｂを通過したアナログ信号を増幅して出力する。
【００３６】
乗算部２４は、増幅部２３Ａから出力されたアナログ信号と、増幅部２３Ｂから出力されたアナログ信号とを乗算して出力する。これにより、例えば、一方のアナログ信号が０であった場合には、乗算部２４の出力は０となる。
【００３７】
検波部２５は、乗算部２４から出力された電気信号を検波して出力する。復調部２６は、検波部２５によって検波されたアナログ信号をデジタル信号に復調する。復号化部２７は、復調部２６によって復調されたデジタル信号を復号化して出力する。
【００３８】
本実施形態では、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２２Ａ、２２Ｂと、増幅部２３Ａ、２３Ｂと、乗算部２４と、検波部２５と、復調部２６と、復号化部２７とが、取得部に対応する。取得部は、フォトダイオード２１Ａ、２１Ｂでそれぞれ光電変換された電気信号がともに送信機１から発信された光信号の周波数成分を含む場合に、これらの電気信号の積に相当する信号から、その波動信号に含まれる所定の情報を取得する。
【００３９】
次に、本実施形態に係る通信システム１００の動作について説明する。
【００４０】
図２に示すように、受信機２がタグ領域ＴＡを向いており、発信部１５Ａから送信された光信号Ａのみが、フォトダイオード２１Ａに受光され、発信部１５Ｂから送信された光信号Ｂのみがフォトダイオード２１Ｂに受光された場合には、光信号Ａに対応する信号が、フォトダイオード２１Ａ、ＢＰＦ２２Ａ、増幅部２３Ａへと流れ、光信号Ｂに対応する信号が、フォトダイオード２１Ｂ、ＢＰＦ２２Ｂ、増幅部２３Ｂへと流れる。これにより、乗算部２４では、光信号Ａに対応する信号と光信号Ｂに対応する信号とが乗算されるようになる。
【００４１】
より具体的には、例えば、図３（Ａ）に示すように、入射部２０の光軸がタグ領域ＴＡを通過している場合には、発信部１５Ａから発せられた光信号は、入射部２０を介してフォトダイオード１５Ａに入射し、発信部１５Ｂから発せられた光信号は、入射部２０を介してフォトダイオード１５Ｂに入射する。
【００４２】
この場合、乗算部２４では、光信号Ａに相当するアナログ信号と、光信号Ｂに相当するアナログ信号とが乗算される。この乗算結果（積）に相当する信号が、検波部２５によって検波され、復調部２６によってデジタル信号に変換され、復調される。そして、復号化部２７によって復号化されて、そのデジタル信号に含まれる情報が取得される。
【００４３】
また、入射部２０の光軸がタグ領域ＴＡを通過していない場合には、光信号Ａが入射部２０を介してフォトダイオード１５Ａに入射すると同時に光信号Ｂが入射部２０を介してフォトダイオード１５Ｂに入射することはない。例えば、図３（Ｂ）に示す場合には、光信号Ａ、Ｂは、ともにフォトダイオード２１Ｂに受光されている。
【００４４】
光信号Ａに対して光信号Ｂは同期反転信号であるため、互いに打ち消し合い、フォトダイオード２１Ｂで光電変換される信号は、直流成分しか含まない信号となる。さらに、フォトダイオード２１Ａには光信号Ａ、Ｂが受信されていないので、ダイオード２１Ａで光電変換される信号は、ゼロ信号となる。
【００４５】
したがって、乗算部２４への２つの入力は、光信号Ａ、Ｂの周波数成分を含まない信号となる。すると、乗算部２４の乗算結果に相当する信号も光信号Ａ、Ｂの周波数成分を含まない信号となり、復号化部２７で復号化されるデジタル信号はゼロ信号となる。すなわち、この場合に、送信機１から送信される光信号に含まれる情報は復号化されなくなる。
【００４６】
以上詳細に説明したように、本実施形態によれば、送信機１の発信部１５Ａ、１５Ｂによって規定されるタグ領域ＴＡが受信機２の入射部２０の入射面の法線方向に位置している場合、フォトダイオード２１Ａ、２１Ｂで光信号Ａと光信号Ｂとのいずれかが受信されるようになり、フォトダイオード２１Ａ、２１Ｂでそれぞれ光電変換された電気信号がともに光信号Ａ、Ｂの周波数成分を含むようになる。この場合には、これらの電気信号の積に相当する信号から、所定の情報が抽出される。
【００４７】
すなわち、本実施形態によれば、タグ領域ＴＡに受信機が向いているときだけ、送信機１から送信される光信号に含まれる情報を受信機２で取得することができる。
【００４８】
また、本実施形態によれば、電気信号の積に相当する信号から、所定の情報を抽出するので、その電気信号のＳ／Ｎ比を向上させることができる。また、このタグ領域ＴＡは光信号によって規定されるものであるので、物理的に大きなタグを配置することなく、広い範囲をカバーすることができるうえ、空間中等の所望の位置にタグを配置することができる。また、光信号により情報を送信するのでデータサイズは制限されない。
【００４９】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００５０】
上記実施形態では、発信部が２つ（発信部１５Ａ、１５Ｂ）、フォトダイオードが２つ（フォトダイオード２１Ａ、２１Ｂ）のいわゆる２象限型の光タグを実現するものであったが、本実施形態では、４象限型の光タグを実現する。
【００５１】
図４（Ａ）には、本実施形態に係る通信システム１００の一部の構成の模式図が示されている。図４（Ａ）に示すように、本実施形態では、送信機１において、発信部１５Ａ、１５Ｂに加え、発信部１５Ｃ、１５Ｄがさらに設けられている。また、受信機２側には、フォトダイオード２１Ａ、２１Ｂに加え、フォトダイオード２１Ｃ、２１Ｄが設けられている。図４（Ａ）では、フォトダイオード２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄを、１つのフォトダイオード２１としてまとめて示している。フォトダイオード２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄは、２次元座標系αβの各象限の受信部となる。
【００５２】
図４（Ａ）、図４（Ｂ）に示すように、発信部１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄは、矩形領域の各頂点に設置されている。本実施形態では、この矩形領域がタグ領域ＴＡとなる。本実施形態では、矩形のタグ領域ＴＡの一方の対角線の両端に第１の発信部としての発信部１５Ａ、１５Ｄが配置され、他方の対角線の両端に第２の発信部としての発信部１５Ｂ、１５Ｃが配置されている。
【００５３】
本実施形態では、発信部１５Ａ、１５Ｄから送信される光信号に対して、発信部１５Ｂ、１５Ｃから送信される光信号が同期反転している。
【００５４】
入射部２０の光軸が、タグ領域ＴＡを向くと、フォトダイオード２１Ａには、発信部１５Ａから送信される光信号が入射し、フォトダイオード２１Ｂには、発信部１５Ｂから送信される光信号が入射する。これと同時に、フォトダイオード２１Ｃには、発信部１５Ｃから送信される光信号が入射し、フォトダイオード２１Ｄには、発信部１５Ｄから送信される光信号が入射する。
【００５５】
図５には、本実施形態に係る通信システム１００の受信機２の内部構成が示されている。図５に示すように、フォトダイオード２１Ａ乃至２１Ｄで受信された光信号は、それぞれバンドパスフィルタ２２Ａ乃至２２Ｄ、増幅部２３Ａ乃至２３Ｄを経て、乗算部２４で乗算される。この乗算結果に相当する信号が、検波部２５で検波され、復調部２６で復調され、復号化部２７で復号化される。
【００５６】
本実施形態においても、フォトダイオード２１Ａ乃至２１Ｄにおいて、発信部１５Ａ乃至１５Ｄで光信号が受信されていなければ、乗算部２４の出力信号はゼロ信号となって、情報を取得することができなくなる。
【００５７】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
【００５８】
本実施形態に係る通信システムも、上記第２の実施形態と同様に、４象限型の光タグを実現するものであるが、発信部１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄの配置が上記第２の実施形態と異なる。
【００５９】
図６（Ａ）に示すように、本実施形態では、発信部１５Ａ、１５ＢがＸ軸方向に沿って配置され、発信部１５Ｃ、１５ＤがＺ軸方向に沿って配置されている。発信部１５Ａ乃至１５Ｄは、放射状に光を発しており、その光は、受信機２が、発信部１５Ａ乃至１５Ｄよりも＋Ｙ方向にあれば、そのフォトダイオード２１Ａ乃至２１Ｄで受信可能である。
【００６０】
発信部１５Ａ乃至１５Ｄがこのように配置されていると、タグ領域ＴＡは、発信部１５ＡからＺ軸方向に延びる直線と、発信部１５ＢからＺ軸方向に延びる直線と、発信部１５ＣからＸ軸方向に延びる直線と、発信部１５ＤからＸ軸方向に延びる直線とで囲まれる領域がタグ領域ＴＡとなる。
【００６１】
発信部１５Ａ、１５Ｃから送信される光信号の搬送波と、発信部１５Ｂ、１５Ｄから送信される光信号の搬送波とは、例えば、１０ＭＨｚと１５ＭＨｚというように、周波数が異なっている。本実施形態では、１０ＭＨｚが第１の周波数に対応し、１５ＭＨｚが第２の周波数に対応する。
【００６２】
受信機２の向きが図６（Ａ）に示すようにタグ領域ＴＡを指していると、例えば、図６（Ｂ）に示すように、発信部１５Ａ、１５Ｄから送信された光信号はフォトダイオード２１Ａに入射し、発信部１５Ｂから送信された光信号はフォトダイオード２１Ｂに入射し、発信部１５Ｃから送信された光信号はフォトダイオード２１Ｃに入射する。
【００６３】
図７には、受信機２の内部構成が示されている。図７に示すように、本実施形態に係る受信機２は、バンドパスフィルタ２２Ａ乃至２２Ｄの代わりに、分離部２８Ａ乃至２８Ｄを備えている。また、受信機２は、増幅部２３Ａ乃至２３Ｄの代わりに、増幅部２９Ａ乃至２９Ｄを備えている。また、受信機２は、加算部３０をさらに備えている。
【００６４】
分離部２８Ａ乃至２８Ｄは、フォトダイオード２１Ａ乃至２１Ｄから出力された電気信号は、１０ＭＨｚ周辺の周波数帯域信号と、１５ＭＨｚ周辺の周波数帯域の電気信号とに分離される。
【００６５】
増幅部２９Ａ乃至２９Ｄは、分離部２８Ａ乃至２８Ｄから出力された２つの周波数帯域の電気信号（１０ＭＨｚと１５ＭＨｚ）をぞれぞれ増幅して出力する。
【００６６】
加算部３０は、増幅部２９Ａから出力された１０ＭＨｚ付近の周波数帯域を有する信号と、増幅部２９Ｄから出力された１０ＭＨｚ付近の周波数帯域を有する信号とを加算する。また、加算部３０は、増幅部２９Ｂから出力された１０ＭＨｚ付近の周波数帯域を有する信号と、増幅部２９Ｃから出力された１０ＭＨｚ付近の周波数帯域を有する信号とを加算する。
【００６７】
加算部３０によって加算された２つの１０ＭＨｚ付近の周波数帯域の電気信号は、１０ＭＨｚの周波数帯域の電気信号用の取得部３１への入力となる。ここでは、取得部３１において、２つの１０ＭＨｚ付近の周波数帯域の電気信号の乗算結果に相当する信号が検波部２５により検波され、復調部２６により復調され、復号化部２７により復号化される。
【００６８】
一方、加算部３０は、増幅部２９Ａから出力された１５ＭＨｚ付近の周波数帯域の電気信号と、増幅部２９Ｄから出力された１５ＭＨｚ付近の周波数帯域の電気信号とを加算する。また、加算部３０は、増幅部２９Ｂから出力された１５ＭＨｚ付近の周波数帯域の電気信号と、増幅部２９Ｃから出力された１５ＭＨｚ付近の周波数帯域の電気信号とを加算する。
【００６９】
加算部３０によって加算された２つの１５ＭＨｚ付近の周波数帯域の電気信号は、１５ＭＨｚの周波数帯域の電気信号用の取得部３２への入力となる。ここでは、取得部３１において、２つの１５ＭＨｚ付近の周波数帯域の電気信号の乗算結果に相当する信号が検波部２５により検波され、復調部２６により復調され、復号化部２７により復号化される。
【００７０】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。
【００７１】
本実施形態に係る通信システム１００は、上記第１の実施形態と同様に、２象限型の光タグである。
【００７２】
図８（Ａ）には、本実施形態に係る通信システム１００が適用される空間の上面図が示されている。また、図８（Ｂ）には、その空間の側面図が示されている。
【００７３】
図８（Ａ）、図８（Ｂ）に示すように、本実施形態では、送信機１は、例えば屋内の天井等に設置されている。送信機１の２つの発信部１５Ａ、１５Ｂは、下向きに屋内を照らす照明装置である。これにより、２つの発信部１５Ａ、１５Ｂから鉛直下向きに延びる直線に挟まれた領域がタグ領域ＴＡとなる。
【００７４】
本実施形態では、Ａ側から受信機２をタグ領域に向けた場合と、Ｂ側から受信機２をタグ領域ＴＡに向けた場合とで、取得される情報が異なる。
【００７５】
図９には、送信機１０から送信される情報のデータフォーマットの一例が示されている。図９に示すように、送信機１０から送信される情報は一連のビット列データであり、３つのデータから構成されている。
【００７６】
１つ目のデータはヘッダデータ３５である。このヘッダデータ３５は、例えば、すべてのビット列が１となっており、他のデータと区別することができるようになっている。
【００７７】
ヘッダデータ３５に続くのが、Ａ側用情報３６である。Ａ側用情報３６は、図８（Ａ）、図８（Ｂ）に示すように、受信機２がＡ側からタグ領域ＴＡを指したときに用いられる情報である。
【００７８】
Ａ側用情報３６に続くのが、Ｂ側用情報３７である。Ｂ側用情報３７は、図８（Ａ）、図８（Ｂ）に示すように、受信機２がＡ側からタグ領域ＴＡを指したときに用いられる情報である。
【００７９】
ここで、ヘッダデータ３５、Ａ側用情報３６及びＢ側用情報３７のデータサイズは固定となっている。
【００８０】
図１０には、本実施形態に係る受信機２の内部構成が示されている。図１０に示すように、この受信機２は、情報抽出部４０と方向検出部４１とをさらに備えている点が、上記第１の実施形態に係る受信機２と異なる。
【００８１】
ここで、本実施形態では、フォトダイオード２１Ａが右側で、フォトダイオード２１Ｂが左側にある向きに受信機２が用いられるものとする。
【００８２】
情報抽出部４０は、復号化部２７で復号化した情報から、取得すべき情報を抽出する。
【００８３】
方向検出部４１は、情報抽出部４０における情報の抽出のために、増幅部２３Ａから出力された情報を入力している。方向検出部４１は、増幅部２３Ａから出力された情報に基づいて、ヘッダデータ３６の値を検出する。
【００８４】
方向検出部４１で検出されたビットデータのうち、すべて１である所定のビット列がある場合には、その部分がヘッダデータ３５である。このヘッダデータ３５が方向検出部４１で検出されたということは、フォトダイオード２１Ａが発信部１５Ａからの光信号を受信しているので、受信機２はＡ側からタグ領域ＴＡを指していることになる。この場合、情報抽出部４０は、ヘッダデータ３５に続く所定バイト数のビット列データを、Ａ側用情報３６として抽出して出力する。
【００８５】
一方、方向検出部４１で検出されたビットデータのうち、すべて０である所定のビット列がある場合には、その部分がヘッダデータ３５である。このヘッダデータ３５が方向検出部４１で検出されたということは、フォトダイオード２１Ａが発信部１５Ｂからの光信号を受信しているので、受信機２はＢ側からタグ領域ＴＡを指していることになる。この場合、情報抽出部４０は、ヘッダデータ３５に続く所定バイト数のビット列データを、Ｂ側用情報３７として抽出して出力する。
【００８６】
本実施形態によれば、一方の側からタグ領域ＴＡを望む場合と、他方の側からタグ領域ＴＡを望む場合とで、取得できる情報を異ならしめることができる。例えば、Ａ側から見てタグ領域ＴＡの方角にあるランドマークについての情報を、Ａ側用情報３６に含め、Ｂ側から見てタグ領域ＴＡの方角にあるランドマークについての情報を、Ｂ側用情報３７に含めるようにすることができる。このようにすれば、例えば、本実施形態に係る通信システム１００を案内板として用いることもできる。
【００８７】
（第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。
【００８８】
図１１には、本実施形態に係る通信システム１００における発信部１５Ａ乃至１５Ｍの配列が示されている。図１１に示すように、横長の大きな領域５０をカバーするために、発信部１５Ａ乃至１５Ｍが、図１１に示すように領域５０の外縁に沿って、配列されている。
【００８９】
発信部１５Ａ乃至１５Ｍは、隣接する発信部同士が組みになって領域５０中の対応する小領域に関する情報を含む光信号を送信している。例えば、タグ領域ＴＡを受信機２が指した場合、受信機２のフォトダイオード２１Ａ乃至２１Ｄでは、発信部１５Ｄ、１５Ｅ、１５Ｋ、１５Ｌから発信される光信号が受光され、それらの波動信号に含まれる情報が受信機２で再生される。
【００９０】
このように通信システムにおいて問題となるのが、発信部１５Ａ乃至１５Ｍの間隔である。
【００９１】
例えば、図１２に示すように、あるタグ領域ＴＡを目標として受信機２でポイントした場合、そのタグ領域ＴＡに対応する発信部の組に隣接する発信部はノイズ源となる。この場合、目標となるタグ領域に対応する発信部の間隔ｗが、ＳＮ比に大きく影響してくる。
【００９２】
図１２において、ｈは、受信機２のフォトダイオードと発信部１５Ａ乃至１５Ｍが形成された面との間の距離であり、ここでは３．０ｍである。また、θは、フォトダイオードと発信部１５Ａ乃至１５Ｍが形成された面の法線に対する受信機２の向きのなす角度である。ｒは、目標となる発信部からフォトダイオードまでの距離である。ｒはθが変化するにつれて変化する。
【００９３】
図１３（Ａ）には、右象限のフォトダイオードで受信される、θを変更したときの、目標の発信部からの波動信号の放射強度と、ノイズ源からの波動信号の放射強度がそれぞれ示されている。また、図１３（Ｂ）には、目標の発信部からの波動信号に対するノイズ源からの波動信号の放射強度比が示されている。
【００９４】
図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）に示すように、ほぼ全てのθについて、発信部の間隔ｗが大きくなるにつれて、ＳＮ比が悪化している。ＳＮ比を１／２以下とするには、発信部の間隔ｗをｈの半分以下に設定する必要がある。
【００９５】
さらに、図１４に示すように、目標とするタグ領域ＴＡに対応する発信部の組を、ノイズ源となる発信部の組から離していき、フォトダイオードの向きθを、目標とする発信部の組に追従させていった場合について考える。図１４においても、ｈは、フォトダイオードと発信部が形成された面までの距離であり、ここでは３．０ｍである。また、θは、フォトダイオードと発信部が形成された面の法線に対する受信機２の向きのなす角度である。ｒは、目標となる発信部からフォトダイオードまでの距離である。
【００９６】
図１５（Ａ）には、この場合に、右象限のフォトダイオードで受信される、目標の発信部からの波動信号の放射強度と、ノイズ源からの波動信号の放射強度がそれぞれ示されている。また、図１５（Ｂ）には、目標の発信部からの波動信号に対するノイズ源からの波動信号の放射強度比が示されている。
【００９７】
図１５（Ａ）、図１５（Ｂ）に示すように、ほぼ全てのθについて、発信部の間隔ｗが大きくなるにつれて、ＳＮ比が悪化している。ＳＮ比を１／２以下とするには、発信部の間隔ｗをｈの半分以下とする必要がある。
【００９８】
また、発信部の間隔ｗをｈの半分以下とした場合であっても、ＳＮ比を考慮すると、θは、最大でも５５度程度に留めておく必要がある。
【００９９】
上記各実施形態に係る通信システムは、他にも様々な変更が可能である。
【０１００】
例えば、受信機２の構成は、図１６に示すようなものであってもよい。図１６に示す受信機２は増幅部２３Ｂの代わりに、反転増幅部４３Ｂを備えている。
【０１０１】
反転増幅器４３Ｂは、入力した信号を反転して増幅させる。すなわち、反転増幅器部４３Ｂの出力信号は、増幅器２３Ａから出力される信号と同一である。
【０１０２】
また、上記各実施形態では、送信機１側で搬送波で変調された信号を変調したが、本発明は限られない。図１７に示すように、送信機１において、符号化されたデジタル信号を変調することなく、そのままそのデジタル信号に従って一方の発信部１５Ａを点滅させ、デジタル信号の同期反転信号に従って他方の発信部１５Ｂを点滅させるようにしてもよい。
【０１０３】
この場合、受信機２側では、フォトダイオード２１Ａ、２１Ｂで光電変換され、バンドパスフィルタ２２Ａ、２２Ｂを通過した電気信号を、そのまま復調部２６Ａ、２６Ｂで復調し、復号化部２７Ａ、２７Ｂで復号化する。
【０１０４】
さらに、復号化部２７Ａで復号化された信号は、インバータ５０で反転される。インバータ５０で反転された信号と、復号化部２７Ｂで復号化された信号は、論理和部５１で論理和演算される。両信号が同期した信号であれば、論理和部５１から出力される信号は、符号化前のデータ信号となる。
【０１０５】
なお、上記各実施形態では、受信部をフォトダイオードとしたが、ＣＣＤ（電荷結合素子）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子を受信部として用いてもよい。
【０１０６】
また、受信機２では、バンドパスフィルタを採用したが、これをハイパスフィルタに代えてもよい。
【０１０７】
上記各実施形態では、入射部２０として、凸レンズを用いたが、本発明はこれには限られず、入射部２０をピンホールとしてもよいし、魚眼レンズとしてもよい。
【０１０８】
なお、上記各実施形態では、送信される光信号を可視光の信号としたが、本発明はこれには限られず、可視光以外の電磁波や、超音波などの波動信号を用いてもよい。
【０１０９】
なお、本発明は、上記実施の形態及び図面によって限定されるものではない。本発明の要旨を変更しない範囲で実施の形態及び図面に変更を加えることができるのはもちろんである。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
本発明は、実世界環境での様々な情報の提供、特定の位置に居る人に対して情報を提供するのに好適である。例えば、建造物などの大型のものや。廊下のような実体のない空間にもタグを展開することができる。また、本発明は、携帯端末で再生可能な画像、音声、動画等の大容量のコンテンツの配信や、デジタルサイネージ（電子看板）と組み合わせた情報配信にも好適である。
【符号の説明】
【０１１１】
１ 送信機
２ 受信機
１０ デジタル符号化部
１１ アナログ変調部
１２ 搬送波発生部
１３ 同期反転信号生成部
１４ クロック
１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄ 発信部
２０ 入射部
２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄ フォトダイオード
２２Ａ、２２Ｂ バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）
２３Ａ、２３Ｂ 増幅部
２４ 乗算部
２５ 検波部
２６、２６Ａ、２６Ｂ 復調部
２７、２７Ａ、２７Ｂ 復号化部
２８Ａ、２８Ｂ、２８Ｃ、２８Ｄ 分離部
２９Ａ、２９Ｂ、２９Ｃ、２９Ｄ 増幅部
３０ 加算部
３１、３２ 取得部
３５ ヘッダデータ
３６ Ａ側用情報
３７ Ｂ側用情報
４０ 情報抽出部
４１ 方向検出部
４３Ｂ 反転増幅部
５０ インバータ
５１ 論和積部
１００ 通信システム
ＴＡ タグ領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の間隔を置いて配置され波動信号を発信する複数の発信部を有する送信機と、前記波動信号を入射する入射部を介して受信した前記波動信号を電気信号に変換する複数の受信部を有する受信機とを備え、
前記送信機は、
前記複数の発信部のうちの第１の発信部に、所定の情報を含み所定の周波数成分を含む第１の波動信号を発信させると同時に、前記複数の発信部のうちの第２の発信部に、前記第１の波動信号の同期反転信号である第２の波動信号を発信させ、
前記受信機では、
前記第１、前記第２の発信部によって規定されるタグ領域が前記入射部の入射面の法線方向に位置している場合に、前記第１の波動信号が前記複数の受信部のうちの第１の受信部に受信されると同時に前記第２の波動信号が前記複数の受信部のうちの第２の受信部に受信されるように、前記入射部と前記複数の受信部とが配置され、
前記受信機は、
前記第１、前記第２の受信部で変換された電気信号がともに前記所定の周波数成分を含む場合に、これらの電気信号を合成した信号から、前記所定の情報を取得する取得部をさらに備える、
ことを特徴とする通信システム。
【請求項２】
前記送信機では、
矩形の前記タグ領域の一方の対角線の両端に前記第１の発信部が配置され、他方の対角線の両端に前記第２の発信部が配置され、
前記受信機では、
４つの受信部が、２次元座標系の各象限の受信部として設置されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
前記送信機は、
第１の方向に配列され、第１の周波数の成分を含む前記第１、前記第２の波動信号を発信する前記第１、前記第２の発信部と、
前記第１の方向に直交する第２の方向にそれぞれ配列され、前記第１の周波数とは異なる第２の周波数の成分を含む前記第１、前記第２の波動信号を発信する前記第１、前記第２の発信部と、
を有し、
前記受信機では、
４つの受信部が、２次元座標系の各象限の受信部として設置されており、
前記取得部は、
前記第１象限、前記第３象限に対応する受信部で変換された電気信号の和と、前記第２象限、前記第４象限に対応する受信部で変換された電気信号の和とがともに前記第１、前記第２の周波数成分を含む場合に、これらの電気信号を合成した信号から、前記所定の情報を取得する、
ことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項４】
前記所定の情報には、
前記第１の波動信号と前記第２の波動信号とで異なるヘッダデータと、前記第１の発信部が左側に見える側から前記タグ領域を見たときに用いられる第１のデータと、前記第２の発信部が左側に見える側から前記タグ領域を見たときに用いられる第２のデータとが含まれ、
前記取得部は、
右側の前記受信部で変換された電気信号に含まれるヘッダデータが前記第１の波動信号のものである場合には、前記第１のデータを取得し、
右側の前記受信部で変換された電気信号に含まれるヘッダデータが前記第２の波動信号のものである場合には、前記第２のデータを取得する、
ことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項５】
前記送信機は、
搬送波で変調された電気信号を反転することにより、前記第２の波動信号を生成し、
前記取得部は、
前記第１、前記第２の受信部で変換された電気信号を乗算することにより得られる乗算信号から、前記所定の情報を取得する、
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通信システム。
【請求項６】
前記送信機は、
搬送波で変調され前記第１の波動信号へ変換される電気信号を反転することにより、前記第２の波動信号を生成し、
前記取得部は、
前記第１、前記第２の受信部のうち、一方の受信部で変換された電気信号と、他方の受信部で変換された電気信号を反転した信号とを乗算することにより得られる乗算信号から前記所定の情報を取得する、
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通信システム。
【請求項７】
前記送信機は、
前記第１の波動信号に含まれる前記所定の情報を表すビット列信号を反転することにより、前記第２の波動信号を生成し、
前記取得部は、
前記第１、前記第２の受信部のうち、一方の受信部で変換された電気信号を復号化することにより得られるビット列信号と、他方の受信部で変換された電気信号を復号化することにより得られるビット列信号を反転した信号との論理積に相当する信号から前記所定の情報を取得する、
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通信システム。
【請求項８】
所定の間隔を置いて配置され波動信号を発信する複数の発信部を有する送信機と、前記波動信号を入射する入射部を介して受信した前記波動信号を電気信号に変換する複数の受信部を有する受信機とを用いた通信方法であって、
前記送信機において、
前記複数の発信部のうちの第１の発信部に、所定の情報を含み所定の周波数成分を含む第１の波動信号を発信させると同時に、前記複数の発信部のうちの第２の発信部に、前記第１の波動信号の同期反転信号である第２の波動信号を発信させる発信工程と、
前記受信機において、
前記第１、前記第２の発信部によって規定されるタグ領域が入射面の法線方向に位置している場合に、前記第１の波動信号が前記複数の受信部のうちの一方の受信部に受信されると同時に前記第２の波動信号が他方の受信部に受信させる入射部を介して前記第１、第２の受信部に入射した波動信号を変換することにより得られる電気信号がともに前記所定の周波数成分を含む場合に、これらの電気信号を合成した信号から、前記所定の情報を取得する取得工程と、
を含む通信方法。
【請求項１】
所定の間隔を置いて配置され波動信号を発信する複数の発信部を有する送信機と、前記波動信号を入射する入射部を介して受信した前記波動信号を電気信号に変換する複数の受信部を有する受信機とを備え、
前記送信機は、
前記複数の発信部のうちの第１の発信部に、所定の情報を含み所定の周波数成分を含む第１の波動信号を発信させると同時に、前記複数の発信部のうちの第２の発信部に、前記第１の波動信号の同期反転信号である第２の波動信号を発信させ、
前記受信機では、
前記第１、前記第２の発信部によって規定されるタグ領域が前記入射部の入射面の法線方向に位置している場合に、前記第１の波動信号が前記複数の受信部のうちの第１の受信部に受信されると同時に前記第２の波動信号が前記複数の受信部のうちの第２の受信部に受信されるように、前記入射部と前記複数の受信部とが配置され、
前記受信機は、
前記第１、前記第２の受信部で変換された電気信号がともに前記所定の周波数成分を含む場合に、これらの電気信号を合成した信号から、前記所定の情報を取得する取得部をさらに備える、
ことを特徴とする通信システム。
【請求項２】
前記送信機では、
矩形の前記タグ領域の一方の対角線の両端に前記第１の発信部が配置され、他方の対角線の両端に前記第２の発信部が配置され、
前記受信機では、
４つの受信部が、２次元座標系の各象限の受信部として設置されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
前記送信機は、
第１の方向に配列され、第１の周波数の成分を含む前記第１、前記第２の波動信号を発信する前記第１、前記第２の発信部と、
前記第１の方向に直交する第２の方向にそれぞれ配列され、前記第１の周波数とは異なる第２の周波数の成分を含む前記第１、前記第２の波動信号を発信する前記第１、前記第２の発信部と、
を有し、
前記受信機では、
４つの受信部が、２次元座標系の各象限の受信部として設置されており、
前記取得部は、
前記第１象限、前記第３象限に対応する受信部で変換された電気信号の和と、前記第２象限、前記第４象限に対応する受信部で変換された電気信号の和とがともに前記第１、前記第２の周波数成分を含む場合に、これらの電気信号を合成した信号から、前記所定の情報を取得する、
ことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項４】
前記所定の情報には、
前記第１の波動信号と前記第２の波動信号とで異なるヘッダデータと、前記第１の発信部が左側に見える側から前記タグ領域を見たときに用いられる第１のデータと、前記第２の発信部が左側に見える側から前記タグ領域を見たときに用いられる第２のデータとが含まれ、
前記取得部は、
右側の前記受信部で変換された電気信号に含まれるヘッダデータが前記第１の波動信号のものである場合には、前記第１のデータを取得し、
右側の前記受信部で変換された電気信号に含まれるヘッダデータが前記第２の波動信号のものである場合には、前記第２のデータを取得する、
ことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項５】
前記送信機は、
搬送波で変調された電気信号を反転することにより、前記第２の波動信号を生成し、
前記取得部は、
前記第１、前記第２の受信部で変換された電気信号を乗算することにより得られる乗算信号から、前記所定の情報を取得する、
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通信システム。
【請求項６】
前記送信機は、
搬送波で変調され前記第１の波動信号へ変換される電気信号を反転することにより、前記第２の波動信号を生成し、
前記取得部は、
前記第１、前記第２の受信部のうち、一方の受信部で変換された電気信号と、他方の受信部で変換された電気信号を反転した信号とを乗算することにより得られる乗算信号から前記所定の情報を取得する、
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通信システム。
【請求項７】
前記送信機は、
前記第１の波動信号に含まれる前記所定の情報を表すビット列信号を反転することにより、前記第２の波動信号を生成し、
前記取得部は、
前記第１、前記第２の受信部のうち、一方の受信部で変換された電気信号を復号化することにより得られるビット列信号と、他方の受信部で変換された電気信号を復号化することにより得られるビット列信号を反転した信号との論理積に相当する信号から前記所定の情報を取得する、
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通信システム。
【請求項８】
所定の間隔を置いて配置され波動信号を発信する複数の発信部を有する送信機と、前記波動信号を入射する入射部を介して受信した前記波動信号を電気信号に変換する複数の受信部を有する受信機とを用いた通信方法であって、
前記送信機において、
前記複数の発信部のうちの第１の発信部に、所定の情報を含み所定の周波数成分を含む第１の波動信号を発信させると同時に、前記複数の発信部のうちの第２の発信部に、前記第１の波動信号の同期反転信号である第２の波動信号を発信させる発信工程と、
前記受信機において、
前記第１、前記第２の発信部によって規定されるタグ領域が入射面の法線方向に位置している場合に、前記第１の波動信号が前記複数の受信部のうちの一方の受信部に受信されると同時に前記第２の波動信号が他方の受信部に受信させる入射部を介して前記第１、第２の受信部に入射した波動信号を変換することにより得られる電気信号がともに前記所定の周波数成分を含む場合に、これらの電気信号を合成した信号から、前記所定の情報を取得する取得工程と、
を含む通信方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１２−７４８４２（Ｐ２０１２−７４８４２Ａ）
【公開日】平成２４年４月１２日（２０１２．４．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２１７２１１（Ｐ２０１０−２１７２１１）
【出願日】平成２２年９月２８日（２０１０．９．２８）
【出願人】（８０２００００３１）財団法人北九州産業学術推進機構 (187)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月１２日（２０１２．４．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２８日（２０１０．９．２８）
【出願人】（８０２００００３１）財団法人北九州産業学術推進機構 (187)
【Ｆターム（参考）】
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