(57)【要約】【課題】  特定の光電変換素子の電気信号の出力周期が高い撮像素子、及びこれを備えた撮像モジュール、携帯端末を提供する。【解決手段】  規則的に配列された複数の光電変換素子及び該光電変換素子が生成した電荷を該光電変換素子から転送するＣＣＤからなるＣＣＤセンサ１０１と、光電変換素子から転送された電荷が入力されるＡ／Ｄコンバータ１０６とを有し、光電変換素子のそれぞれが生成した電荷を第１の期間を周期として所定の順番でＡ／Ｄ１０６コンバータへ転送し、Ａ／Ｄコンバータ１０６から映像信号を出力する撮像素子であって、特定の光電変換素子からは第１の周期よりも早い第２の周期でＡ／Ｄコンバータ１０６へ電荷を転送させる手段を備え、Ａ／Ｄコンバータ１０６は、第１の期間を周期として特定の光電変換素子から転送されてきた電荷に応じては映像信号として出力し、第２の期間を周期として特定の光電変換素子から転送されてきた電荷に応じては、可視光信号として映像信号とは異なる経路へ出力する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
規則的に配列された複数の光電変換素子と、該光電変換素子が生成した電荷を該光電変換素子から転送する電荷転送手段と、前記光電変換素子から転送された電荷が入力されるＡ／Ｄコンバータとを有し、前記光電変換素子のそれぞれが生成した電荷を第１の期間を周期として所定の順番で前記Ａ／Ｄコンバータへ転送し、前記Ａ／Ｄコンバータから第１のデジタル信号を出力する撮像素子であって、
前記特定の光電変換素子からは前記第１の周期よりも早い第２の周期で前記Ａ／Ｄコンバータへ電荷を転送させる手段を備え、
前記Ａ／Ｄコンバータは、前記第１の期間を周期として前記特定の光電変換素子から転送されてきた電荷に応じては前記第１のデジタル信号として出力し、前記第２の期間を周期として前記特定の光電変換素子から転送されてきた電荷に応じては、第２のデジタル信号として前記第１のデジタル信号とは異なる経路へ出力することを特徴とする撮像素子。
【請求項２】
前記特定の光電変換素子が可視光信号を受光したか否かを判断する手段と、前記特定の光電変換素子が可視光信号を受光した場合に、前記第１の期間を周期とする前記光電変換素子から前記Ａ／Ｄコンバータへの電荷の転送を停止させる手段とをさらに有することを特徴とする請求項１記載の撮像素子。
【請求項３】
前記特定の光電変換素子が複数であり、前記Ａ／Ｄコンバータは、前記第２の期間を周期として前記特定の光電変換素子のそれぞれから転送されてきた電荷の平均値に応じて前記第２のデジタル信号を出力することを特徴とする請求項１又は２記載の撮像素子。
【請求項４】
前記光電変換素子は縦横に配列しており、前記所定の順番はラスタスキャンの順番であり、１ライン分の光電変換素子の電荷を前記Ａ／Ｄコンバータへ転送するごとに、前記特定の光電変換素子の電荷を前記Ａ／Ｄコンバータへ転送することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の撮像素子。
【請求項５】
規則的に配列された複数の光電変換素子と、該光電変換素子が生成した電荷を該光電変換素子から転送する電荷転送手段と、前記光電変換素子から転送された電荷が入力される第１のＡ／Ｄコンバータとを有し、前記光電変換素子のそれぞれが生成した電荷を第１の期間を周期として所定の順番で前記第１のＡ／Ｄコンバータへ転送し、前記第１のＡ／Ｄコンバータから第１のデジタル信号を出力する撮像素子であって、
さらに第２のＡ／Ｄコンバータを有し、
前記特定の光電変換素子からは前記第１の周期よりも早い第２の周期で前記第２のＡ／Ｄコンバータへ電荷を転送させる手段を備え、
前記第１のＡ／Ｄコンバータは、前記第１の期間を周期として前記特定の光電変換素子から転送されてきた電荷に応じては前記第１のデジタル信号として出力し、
前記第２のＡ／Ｄコンバータは、前記第２の期間を周期として前記特定の光電変換素子から転送されてきた電荷に応じては、第２のデジタル信号として前記第１のデジタル信号とは異なる経路へ出力することを特徴とする撮像素子。
【請求項６】
前記特定の光電変換素子が可視光信号を受光したか否かを判断する手段と、前記特定の光電変換素子が可視光信号を受光した場合に、前記光電変換素子から前記第１のＡ／Ｄコンバータへの電荷の転送を停止させる手段とをさらに有することを特徴とする請求項５記載の撮像素子。
【請求項７】
前記特定の光電変換素子が複数であり、前記第２のＡ／Ｄコンバータは、前記第２の期間を周期として前記特定の光電変換素子のそれぞれから転送されてきた電荷の平均値に応じて前記第２のデジタル信号を出力することを特徴とする請求項５又は６記載の撮像素子。
【請求項８】
前記光電変換素子は縦横に配列しており、前記所定の順番はラスタスキャンの順番であり、１ライン分の光電変換素子の電荷を前記第１のＡ／Ｄコンバータへ転送するごとに、前記特定の光電変換素子の電荷を前記第２のＡ／Ｄコンバータへ転送することを特徴とする請求項５から７のいずれか１項記載の撮像素子。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載の撮像素子と、前記各光電変換素子に光を集光するレンズと、前記第１の周期分の前記第１のデジタル信号に応じた画像の中に所定形状の部分が存在するか否かを判断する手段と、前記第１の周期分の前記第１のデジタル信号に応じた画像の中に所定形状の部分が存在する場合に、前記特定光電変換素子を前記所定形状に応じて選択する手段とを有することを特徴とする撮像モジュール。
【請求項１０】
前記各光電変換素子の受光量が所定の期間内に所定量以上変化した否かを判断する手段と、所定の期間内に受光量が所定量以上変化した前記光電変換素子を前記特定の光電変換素子として選択する手段とを有することを特徴とする請求項９記載の撮像モジュール。
【請求項１１】
請求項９又は１０に記載の撮像モジュールと、前記第１のデジタル信号に応じた画像を表示する表示手段と、前記第２のデジタル信号を処理する手段とを備えた携帯端末。
【請求項１２】
前記各光電変換素子の受光量の変化を基に、前記特定の光電変換素子を変更する手段をさらに有することを特徴とする請求項１１記載の携帯端末。
【請求項１３】
移動体通信機能を備えた移動体通信端末であることを特徴とする請求項１１又は１２記載の携帯端末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受光した光を基に電気信号を生成する撮像素子に関し、特に、可視光が高周波で変調する場合にも、変調に応じた電気信号を出力できる撮像素子及びこれを備えた撮像モジュール、携帯端末に関する。
【背景技術】
【０００２】
情報処理端末同士でデータをやりとりする手法には、接触方式（有線通信）と非接触方式（無線通信）とがあるが、近年では、端末同士を有線接続する必要がない「非接触方式」が主流となりつつある。
【０００３】
従来、非接触方式での情報通信には、電波や赤外光が主に用いられていた。
しかし、電波を用いた非接触通信は、他の電子機器が誤作動する原因となる可能性がある。また、電波が人体に悪影響を及ぼす懸念があることも指摘されている。一方、赤外光を用いた非接触通信は、アイ・セイフティ（目の保護）の問題から強い信号を発信することができず、通信速度を向上させられないという問題がある。また、赤外線は指向性が極めて高いため、光路が障害物によって遮られることの無いように端末を正対させなければならず、通信中に端末を移動できないという問題がある。
【０００４】
このため、現在では可視光を用いて非接触通信を行う方法（可視光通信）が注目されている。可視光域の光は人体に有害ではなく、アイ・セイフティに関しても問題とはならない。
【０００５】
可視光通信を行う場合、受信側の端末では、光検出素子（フォトディテクタ）で受光した信号光を光電変換する必要がある。近年の携帯端末（携帯電話端末、ＰＤＡなど）は、撮像素子（ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサなど）を内蔵し、デジタルビデオカメラとしての機能（動画撮影機能）を備えるものがほとんどであるため、その撮像素子を可視光信号の検出用素子として兼用することによって、受信側の端末の小型化・軽量化が図れる。
【０００６】
携帯端末に内蔵される撮像素子は、複数の光電変換素子が規則的に（マトリクス状、ハニカム状など）配置したものであり、各光電変換素子において受光した光をそれぞれ電気信号に変換することによって画像信号を生成している。例えば、ＣＣＤセンサはフォトダイオードが縦横に整列して配置されており、各フォトダイオードで発生した電荷をＣＣＤを用いて順次（シリアルに）転送することによって画像信号を生成する。
【０００７】
しかし、従来の撮像素子は、規則的に配列された複数の光電変換素子からプログレッシブ方式又はインタレース方式で電気信号をシリアルに出力している。このため、可視光通信に特定の素子の出力を用いると、図１２（ａ）のように、サンプリング周期よりも長いタイミングで変化する光信号は検出できるが、図１２（ｂ）のようにサンプリング周期よりも短いタイミングで変化する光信号を検出できない。
すなわち、撮像素子が３０ｆｐｓで電気信号を出力する場合（換言すると、それぞれの光電変換素子の電気信号の出力タイミングが１／３０秒の場合）、これよりも早い周期で光信号が変調してもそれを検出することはできない。
【０００８】
フレームレートを上げれば可視光が高周波で変調しても検出できるが、撮像素子の電荷転送速度には限界があるため、実際にはフレームレートを上げることは困難である。
【０００９】
撮像素子に関する従来技術としては、特許文献１に開示される「高速度撮像素子及び高速度撮像装置」がある。
【特許文献１】特開平１１−６９２３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１に記載の発明は、いわゆる「部分読み出し」を可能とするものである。よって、特許文献１に記載の発明を可視光信号を受光することを目的とする撮像素子に適用すると、可視光信号を受光すべき光電変換素子がマスクされた状態となって信号を検出できない恐れが生じる。
すなわち、特許文献１に記載の発明は、可視光信号を受光することを目的とする撮像素子に適用することはできない。
【００１１】
よって、可視光信号の受光のためには、旧来の撮像素子を用いなければならず、これを用いて可視光通信を行うと、単位時間当たりの情報伝送量を高くできないという問題があった。
【００１２】
本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、特定の光電変換素子の電気信号の出力周期が高い撮像素子、及びこれを備えた撮像モジュール、携帯端末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】
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明は、第１の態様として、規則的に配列された複数の光電変換素子と、該光電変換素子が生成した電荷を該光電変換素子から転送する電荷転送手段と、光電変換素子から転送された電荷が入力されるＡ／Ｄコンバータとを有し、光電変換素子のそれぞれが生成した電荷を第１の期間を周期として所定の順番でＡ／Ｄコンバータへ転送し、Ａ／Ｄコンバータから第１のデジタル信号を出力する撮像素子であって、特定の光電変換素子からは第１の周期よりも早い第２の周期でＡ／Ｄコンバータへ電荷を転送させる手段を備え、Ａ／Ｄコンバータは、第１の期間を周期として特定の光電変換素子から転送されてきた電荷に応じては第１のデジタル信号として出力し、第２の期間を周期として特定の光電変換素子から転送されてきた電荷に応じては、第２のデジタル信号として第１のデジタル信号とは異なる経路へ出力することを特徴とする撮像素子を提供するものである。
【００１４】
上記本発明の第１の態様においては、特定の光電変換素子が可視光信号を受光したか否かを判断する手段と、特定の光電変換素子が可視光信号を受光した場合に、第１の期間を周期とする光電変換素子からＡ／Ｄコンバータへの電荷の転送を停止させる手段とをさらに有することが好ましい。
【００１５】
本発明の第１の態様の上記のいずれの構成においても、特定の光電変換素子が複数であり、Ａ／Ｄコンバータは、第２の期間を周期として特定の光電変換素子のそれぞれから転送されてきた電荷の平均値に応じて第２のデジタル信号を出力することが好ましい。また、光電変換素子は縦横に配列しており、所定の順番はラスタスキャンの順番であり、１ライン分の光電変換素子の電荷をＡ／Ｄコンバータへ転送するごとに、特定の光電変換素子の電荷をＡ／Ｄコンバータへ転送することが好ましい。
【００１６】
また、上記目的を達成するため、本発明は、第２の態様として、規則的に配列された複数の光電変換素子と、該光電変換素子が生成した電荷を該光電変換素子から転送する電荷転送手段と、前記光電変換素子から転送された電荷が入力される第１のＡ／Ｄコンバータとを有し、前記光電変換素子のそれぞれが生成した電荷を第１の期間を周期として所定の順番で前記第１のＡ／Ｄコンバータへ転送し、前記第１のＡ／Ｄコンバータから第１のデジタル信号を出力する撮像素子であって、さらに第２のＡ／Ｄコンバータを有し、前記特定の光電変換素子からは前記第１の周期よりも早い第２の周期で前記第２のＡ／Ｄコンバータへ電荷を転送させる手段を備え、前記第１のＡ／Ｄコンバータは、前記第１の期間を周期として前記特定の光電変換素子から転送されてきた電荷に応じては前記第１のデジタル信号として出力し、前記第２のＡ／Ｄコンバータは、前記第２の期間を周期として前記特定の光電変換素子から転送されてきた電荷に応じては、第２のデジタル信号として前記第１のデジタル信号とは異なる経路へ出力することを特徴とする撮像素子を提供するものである。
【００１７】
本発明の第２の態様においては、特定の光電変換素子が可視光信号を受光したか否かを判断する手段と、前記特定の光電変換素子が可視光信号を受光した場合に、前記光電変換素子から前記第１のＡ／Ｄコンバータへの電荷の転送を停止させる手段とをさらに有することが好ましい。
【００１８】
本発明の第２の態様の上記のいずれの構成においても、特定の光電変換素子が複数であり、前記第２のＡ／Ｄコンバータは、前記第２の期間を周期として前記特定の光電変換素子のそれぞれから転送されてきた電荷の平均値に応じて前記第２のデジタル信号を出力することが好ましい。また、光電変換素子は縦横に配列しており、前記所定の順番はラスタスキャンの順番であり、１ライン分の光電変換素子の電荷を前記第１のＡ／Ｄコンバータへ転送するごとに、前記特定の光電変換素子の電荷を前記第２のＡ／Ｄコンバータへ転送することが好ましい。
【００１９】
また、上記目的を達成するため、本発明は、第３の態様として、上記本発明の第１の態様及び第２の態様のいずれかの構成に係る撮像素子と、各光電変換素子に光を集光するレンズと、第１の周期分の第１のデジタル信号に応じた画像の中に所定形状の部分が存在するか否かを判断する手段と、第１の周期分の第１のデジタル信号に応じた画像の中に所定形状の部分が存在する場合に、特定光電変換素子を所定形状に応じて選択する手段とを有することを特徴とする撮像モジュールを提供するものである。
【００２０】
本発明の第３の態様においては、各光電変換素子の受光量が所定の期間内に所定量以上変化した否かを判断する手段と、所定の期間内に受光量が所定量以上変化した光電変換素子を特定の光電変換素子として選択する手段とを有することが好ましい。
【００２１】
また、上記目的を達成するため、本発明は、第４の態様として、上記本発明の第３の態様のいずれかの構成にかかる撮像モジュールと第１のデジタル信号に応じた画像を表示する表示手段と、第２のデジタル信号を処理する手段とを備えた携帯端末を提供するものである。
【００２２】
上記本発明の第４の態様においては、各光電変換素子の受光量の変化を基に、特定の光電変換素子を変更する手段をさらに有することが好ましい。
【００２３】
本発明の第４の態様の上記のいずれの構成においても、移動体通信機能を備えた移動体通信端末であることが好ましい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、複数の光電変換素子が規則的に配列され各光電変換素子からシリアルに電気信号が出力される撮像素子であり特定の光電変換素子の電気信号の出力周期が高い撮像素子、及びこれを備えた撮像モジュール、携帯端末を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
〔第１の実施形態〕
本発明を好適に実施した第１の実施形態について説明する。図１に本実施形態にかかる撮像素子の構成を示す。撮像素子１００は、ＣＣＤセンサ１０１、Ｘ方向コントローラ１０３、Ｙ方向コントローラ１０４、可視光受信制御部１０５及びＡ／Ｄ変換器１０６を有する。
ＣＣＤセンサ１０１は、複数のフォトダイオード（ＰＤ）が縦横に整列しており、各ＰＤにおいて発生した電荷をＡ／Ｄ１０６へ転送するためのＣＣＤを備えている。ＣＣＤによってＰＤから取り出された電荷は、シリアルに（換言すると、時分割されて）Ａ／Ｄ１０６へ入力される。制御部１０２は、ＣＣＤセンサ１０１にスキャンを行わせる（各ＰＤから所定の順序で電荷を転送させる）ための機能部であり、ＣＣＤ１０１のＰＤから所定の順序で電荷が転送されるようにＸ方向コントローラ１０３及びＹ方向コントローラ１０４を駆動する。Ｘ方向コントローラ１０３はＣＣＤセンサ１０１のどの列のＰＤの電荷をＡ／Ｄ１０６へ転送するかを指定するための機能部である。Ｙ方向コントローラ１０４は、ＣＣＤセンサ１０１のどの行のＰＤの電荷を転送するのかを指定するための機能部である。Ｘ方向コントローラ１０３及びＹ方向コントローラ１０４の出力の組み合わせにより、一又は複数の任意のＰＤが発生させた電荷をＡ／Ｄ１０６へ出力できる。なお、複数個のＰＤを指定した場合には、指定された全てのＰＤの電荷がＡ／Ｄ１０６へ転送される。可視光受信制御部１０５は、可視光通信時に、所定のタイミングで特定のＰＤ（可視光信号受光用ＰＤ）の電荷をＡ／Ｄ１０６へ転送させる機能部である。Ａ／Ｄ１０６は、ＣＣＤセンサ１０１から転送されてきた電荷量（換言すると、電流値）に基づいてデジタル信号を生成する。なお、通常のスキャン動作中は可視光受信制御部１０５はＡ／Ｄ１０６へ同期信号を出力していないため、可視光信号受光用ＰＤから転送された電荷に応じたデジタル信号は、映像信号としてＡ／Ｄ１０６から出力される。また、複数のＰＤから電荷が入力された場合には、入力された電荷の平均値に応じたデジタル信号を出力する。
【００２６】
撮像素子１００の動作について説明する。可視光受信制御部１０５は、可視光通信時には所定のタイミングでＸ方向コントローラ１０３及びＹ方向コントローラ１０４に制御信号を出力して、可視光信号受光用ＰＤの電荷をＡ／Ｄ１０６へ転送させる。
【００２７】
例えば、可視光受信制御部１０５は、可視光信号受光用ＰＤの電荷をＡ／Ｄ１０６へ転送するための制御信号を、ＣＣＤセンサ１０１が１行分のＰＤの電荷をＡ／Ｄ１０６へ転送するごとにＸ方向コントローラ１０３及びＹ方向コントローラ１０４へ出力する。これにより、１行分のＰＤの電荷がＡ／Ｄ１０６へ出力されるごとに可視光信号受光用ＰＤの電荷がＡ／Ｄ１０６へ出力されるようになる。
【００２８】
これにより、図２に示すように、Ｎ行並んだＰＤを備えたＣＣＤセンサ１０１であれば、フレームレートの（Ｎ−１）倍の周期で可視光信号をサンプリングできる。よって、単位時間当たりの通信速度を高めることが可能となる。
【００２９】
また、図３に示すように、第２のＡ／ＤコンバータであるＡ／Ｄ２ １０８を追加し、映像信号と、可視光信号をそれぞれ別のＡ／ＤコンバータでＡ／Ｄ変換してもよい。このような構成をとれば、映像信号および可視光信号に最適な特性を持つＡ／Ｄコンバータを使用できるという利点がある。
【００３０】
〔第２の実施形態〕
本発明を好適に実施した第２の実施形態について説明する。図４に、本実施形態にかかる撮像素子の構成を示す。本実施形態の撮像素子１００は、第１の実施形態にかかる撮像素子１００とほぼ同様の構成であるが、可視光信号認識部１０７をさらに有する。
【００３１】
可視光信号認識部１０７は、Ａ／Ｄ１０６から出力された可視光信号受光用ＰＤの出力を所定回数分蓄積するキャッシュメモリを備えている。可視光信号認識部１０７は、Ａ／Ｄ１０６から可視光信号受光用ＰＤの出力が入力された際には、キャッシュメモリに蓄積されているデータ（可視光信号受光用ＰＤの出力履歴）と新たにＡ／Ｄ１０６から入力されたデジタル信号（可視光信号受光用ＰＤの出力に応じてＡ／Ｄ１０６から出力されたデジタル信号）とに基づいて、可視光信号受光用ＰＤが可視光情報を受信しているか否かを判断する。可視光情報認識部１０７は、可視光情報受光用ＰＤが可視光情報を受信していると判断した場合には、可視光受信制御部１０５へ制御信号を出力し、制御部１０２によるスキャンを停止させる。
【００３２】
図５に、本実施形態にかかる撮像素子の動作の流れを示す。
制御部１０２は、Ｘ方向コントローラ１０３及びＹ方向コントローラ１０４を駆動して、ＣＣＤセンサ１０１の各ＰＤから所定の順序で電荷を転送していく（ステップＳ２０１）。第１の実施形態と同様に、所定のタイミング（例えば、１行スキャンするごと）で可視光信号受光用ＰＤの電荷がＡ／Ｄ１０６へ転送される（ステップＳ２０２）。Ａ／Ｄ１０６は可視光信号受光用ＰＤから出力されてきた電荷に応じたデジタル信号を生成し、可視光信号認識部１０７へ出力する。
【００３３】
可視光信号認識部１０７は、Ａ／Ｄ１０６から入力されたデジタル信号を不図示のキャッシュに蓄積する（ステップＳ２０３）。そして、可視光信号認識部１０７は、可視光信号受光用ＰＤが可視光信号を受光しているか否かを判断する（ステップＳ２０４）。例えば、可視光信号受光用ＰＤが出力する電荷に変化が無い場合（２値信号であれば、Ａ／Ｄ１０６からの出力信号が“０”又は“１”のまま変化していない場合）、可視光信号認識部１０７は、可視光信号受光用ＰＤが可視光信号を受光していないと判断する（ステップＳ２０４／Ｎｏ）。この場合は、通常のスキャン動作を継続する。
一方、可視光受光用ＰＤが可視光信号を受光していると判断した場合（ステップＳ２０４／Ｙｅｓ）、可視光信号認識部１０７は、可視光受信制御部１０５へ制御信号を出力し、スキャン動作を停止させる（ステップＳ２０５）。スキャン動作停止後は、可視光受信制御部１０５は、所定のタイミングで可視光信号受光用ＰＤの電荷をＡ／Ｄ１０６へ転送し、可視光信号を受光する。この動作は、上記第１の実施形態と同様であるため、重複する説明は省略する。
【００３４】
このように、本実施形態にかかる撮像素子は、可視光信号受光用ＰＤが可視光信号を受信していると判断した場合には通常のスキャン動作を停止させるため、可視光通信時の消費電力を低減できる。
【００３５】
なお、本実施形態にかかる撮像素子を備えた携帯端末は、可視光受信制御部１０５がスキャン動作を停止させた場合には、可視光通信中であるメッセージを表示すると良い。
【００３６】
〔第３の実施形態〕
本発明を好適に実施した第３の実施形態について説明する。図６に本実施形態にかかる携帯端末の構成を示す。携帯端末２００は、撮像素子１００、画像認識部２０１、パターン記憶部２０２、表示部２０３及び可視光通信部２０４を有する。なお、撮像素子１００、画像認識部２０１及びパターン記憶部２０２は、光電変換素子に光を集光する為の不図示のレンズなどとともにモジュールとして一体に構成されている。
【００３７】
撮像素子１００は、第１の実施形態において説明したものと同様である。画像認識部２０１は、Ａ／Ｄ１０６から出力された１フレーム分の映像信号を解析して、フレーム画像中に（すなわち、被写体に）所定の形状の部分が存在するか否かを判断する。画像認識部２０１は、フレーム画像中に所定形状の部分が存在すると判断した場合には、可視光受信制御部１０５へ制御信号を出力し、特定のＰＤを可視光信号検出用ＰＤとして選択して所定の周期で電荷をＡ／Ｄ１０６へ転送させる。画像認識部２０１は、パターン記憶部２０２に記憶されている形状とフレーム画像とを比較することによって、フレーム画像中に所定の形状の部分が存在するか否かを判断する。パターン記憶部２０２には、特定の形状のデータが記憶されている。表示部２０３は、Ａ／Ｄ１０６から出力される映像信号に応じた画像を表示する装置であり、例えばＬＣＤである。可視光通信部２０４は、Ａ／Ｄ１０６から出力される可視光信号に応じたデジタル信号を処理する。
【００３８】
携帯端末２００は、この他に携帯端末としての機能を司る機能部（例えば、携帯電話端末であれば無線回路やアンテナなど）を備えるが、これらは公知のものを適用可能であるため、図中には示さず説明は省略する。
【００３９】
本実施形態にかかる携帯端末の可視光通信時の動作について説明する。図７に、携帯端末２００の可視光通信時の動作の流れを示す。
制御部１０２は、Ｘ方向コントローラ１０３及びＹ方向コントローラ１０４を駆動して、ＣＣＤセンサ１０１の各ＰＤの電荷を順次Ａ／Ｄ１０６へ転送する（ステップＳ３０１）。画像認識部２０１は、Ａ／Ｄ１０６から入力されるデジタル信号を１フレーム分ラッチしてフレーム画像のデータを生成する。そして、画像認識部２０１は、パターン記憶部２０２に記憶されている形状データを読み出し、生成したフレーム画像の中に読み出したパターンと一致する部分があるか否かを判断する（ステップＳ３０２）。
【００４０】
図８（ａ）に示す形状データがパターン記憶部に２０２に記憶されている場合、（ｂ）に示すようなフレーム画像が得られたならば、パターンと一致する部分があると判断する。なお（ｃ）に示すように、パターンと一致する部分はフレーム画像の周縁部に合っても良い。
【００４１】
パターン記憶部２０２から読み出した形状と一致する部分があると判断した場合には（ステップＳ３０２／Ｙｅｓ）、画像認識部２０１は可視光受信制御部１０５へ制御信号を送り、可視光信号受光用ＰＤを指定する。例えば、図８（ｂ）や（ｃ）に示すようなフレーム画像が得られたのであれば、三重の閉曲線の内側にあるＰＤを可視光信号受光用ＰＤとして指定する。画像認識部２０１からの制御信号を受信した可視光受信制御部１０５は、指定されたＰＤを可視光信号受光用ＰＤとして、そのＰＤの電荷を所定の周期でＡ／Ｄ１０６へ転送する動作をＸ方向コントローラ１０３及びＹ方向コントローラ１０４に行わせる（ステップＳ３０３）。
一方、一致する部分が無いと判断した場合には（ステップＳ３０２／Ｎｏ）、画像認識部２０１は、可視光受信制御部１０５へ制御信号を送らず、通常のスキャン動作を実行させる。
【００４２】
このように、本実施形態にかかる携帯端末は、１フレームの画像中に含まれる特定の形状を認識して、可視光信号の受光に用いるＰＤを自動的に選択する。これにより、可視光信号を受光する際に、可視光信号が特定のＰＤに受光されるようにユーザが端末の向きを調整する手間が不必要となる。
【００４３】
なお、画像認識部２０１に手ぶれ検出機能を持たせてもよい。すなわち、画像認識部２０１にフレーム画像をキャッシュする機能を設け、一つ前のフレームと比較して画像全体が同一方向にシフトした場合には、可視光信号受光用のＰＤもシフトさせる。例えば図９に示すように、画像全体が上方向及び左方向に各２画素ずれた場合には、元の可視光信号受光用ＰＤから上方向及び左方向にそれぞれ２画素の位置にあるＰＤを可視光信号受光用ＰＤとして用いる。これにより、可視光信号受光中に携帯端末の位置がずれたとしても、可視光通信を継続して行えるようになる。
【００４４】
〔第４の実施形態〕
本発明を好適に実施した第４の実施形態にかかる携帯端末の構成を示す。図１０に本実施形態にかかる携帯端末の構成を示す。本実施形態にかかる携帯端末２００は、第３の実施形態のものとほぼ同様であるが、パターン記憶部２０２を備えていない。
本実施形態において画像認識部２０１はフレーム画像をキャッシュする機能を備えており、一つ前のフレームと比較して受光量が所定量以上変化したＰＤがあるか否かを検出する。画像認識部２０１は、受光量が所定量以上変化したＰＤがある場合には、制御信号を可視光受信部１０５へ出力し、そのＰＤを可視光信号受光用ＰＤとして指定する。
【００４５】
本実施形態にかかる携帯端末２００の可視光通信時の動作について説明する。図１１に、携帯端末２００の可視光通信時の動作の流れを示す。
制御部１０２は、Ｘ方向コントローラ１０３及びＹ方向コントローラ１０４を駆動して、ＣＣＤセンサ１０１の各ＰＤの電荷を順次Ａ／Ｄ１０６へ転送する（ステップＳ４０１）。画像認識部２０１は、Ａ／Ｄ１０６から入力されるデジタル信号を１フレーム分ラッチしてフレーム画像のデータを生成する。そして、画像認識部２０１は、キャッシュしている前回のフレーム画像データを読み出し、生成したフレーム画像の中に前回のフレーム画像と比較して受光量が所定量以上変化した部分があるか否かを判断する（ステップＳ４０２）。
【００４６】
受光量が所定量以上変化した部分がある場合には（ステップＳ４０２／Ｙｅｓ）、画像認識部２０１は可視光受信制御部１０５へ制御信号を送り、その部分に該当するＰＤを可視光信号受光用ＰＤとして指定する。画像認識部２０１からの制御信号を受信した可視光受信制御部１０５は、指定されたＰＤを可視光信号受光用ＰＤとして、そのＰＤの電荷を所定の周期でＡ／Ｄ１０６へ転送する動作をＸ方向コントローラ１０３及びＹ方向コントローラ１０４に行わせる（ステップＳ４０３）。
一方、受光量が所定量以上変化した部分が無い場合には（ステップＳ４０２／Ｎｏ）、画像認識部２０１は、可視光受信制御部１０５へ制御信号を送らず、通常のスキャン動作を実行させる。
【００４７】
なお、受光量が所定量以上変化した部分が複数ある場合には、各箇所について上記の処理を順番に実行すれば良い。
【００４８】
このように、本実施形態にかかる携帯端末は、１フレームの画像中に受光量が所定量以上変化した部分があるか否かを判断して、可視光信号の受光に用いるＰＤを自動的に選択する。これにより、可視光信号を受光する際に、可視光信号が特定のＰＤに受光されるようにユーザが端末の向きを調整する手間が不必要となる。
【００４９】
〔第５の実施形態〕
本発明を好適に実施した第５の実施形態について説明する。本実施形態にかかる携帯端末２００は、第４の実施形態のものと同様の構成である。
本実施形態において画像認識部２０１は、フレーム画像中に受光量が所定量の部分があるか否かを検出する。画像認識部２０１は、受光量が所定量以上のＰＤがある場合には、制御信号を可視光受信部１０５へ出力し、そのＰＤを可視光信号受光用ＰＤとして指定する。
可視光信号受光時の動作については、判断の基準が異なるだけで第４の実施形態と同様であるため、重複する説明は省略する
【００５０】
このように、本実施形態にかかる携帯端末は、１フレームの画像中に受光量が所定量以上の部分があるか否かを判断して、可視光信号の受光に用いるＰＤを自動的に選択する。これにより、可視光信号を受光する際に、可視光信号が特定のＰＤに受光されるようにユーザが端末の向きを調整する手間が不必要となる。
【００５１】
なお、上記各実施形態は本発明の好適な実施の一例であり、本発明はこれに限定されることはない。
例えば、上記各実施形態においては、可視光信号をサンプリングする周期は一定であったが、サンプリング周期が必ずしも一定である必要はない。
また、上記各実施形態は単色の画像信号を生成するＣＣＤセンサを用いる構成を示したが、カラー画像信号を生成するＣＣＤセンサを用いても良い。この場合には、ＲＧＢの全てに本発明を適用する必要はなく、少なくとも一色に適用すればよい。
このように、本発明は様々な変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明を好適に実施した第１の実施形態に係る撮像素子の構成を示す図である。
【図２】可視光信号のサンプリング周期を撮像素子のフレーム周期よりも高めた状態を示す図である。
【図３】第１の実施形態に係る撮像素子の別の構成例を示す図である。
【図４】本発明を好適に実施した第２の実施形態にかかる撮像素子の構成を示す図である。
【図５】第２の実施形態にかかる撮像素子の動作の流れを示す図である。
【図６】本発明を好適に実施した第３の実施形態にかかる携帯端末の構成を示す図である。
【図７】第３の実施形態にかかる携帯端末の動作の流れを示す図である。
【図８】可視光信号受光用ＰＤを検出するためのパターン及びその認識例を示す図である。
【図９】画像全体のずれを基に可視光信号受光用ＰＤを変更する一例を示す図である。
【図１０】本発明を好適に実施した第４の実施形態に係る携帯端末の構成を示す図である。
【図１１】第４の実施形態にかかる携帯端末の動作の流れを示す図である。
【図１２】従来の撮像素子を用いて可視光信号を受光する場合に、高周波の可視光信号が検出不可能となることを示す図である。
【符号の説明】
【００５３】
１００    撮像素子
１０１    ＣＣＤセンサ
１０２    制御部
１０３    Ｘ方向コントローラ
１０４    Ｙ方向コントローラ
１０５    可視光受信制御部
１０６    Ａ／Ｄ
１０７    可視光信号認識部
１０８    Ａ／Ｄ ２
２００    携帯端末
２０１    画像認識部
２０２    パターン記憶部
２０３    表示部
２０４    可視光通信部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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