(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
他の光通信装置からの送信信号である発光信号を受光する第ｐ（ｐは１〜ｍの整数、ｍは４以上の整数）の受光部と、
第１〜第ｍの前記受光部によって検出された位相差に基づいて、自装置と前記他の光通信装置との距離を算出する演算部と、
を備え、
第ｐの前記受光部は、
複数の画素が配列され、前記画素それぞれが露光量に応じた電荷を生成する第ｐの光電変換部と、
第ｐの前記光電変換部によって生成された電荷を蓄積する第ｐの電荷蓄積部と、
第ｐの前記光電変換部と第ｐの前記電荷蓄積部との間に設けられ、ゲートを開閉することによって第ｐの前記光電変換部から第ｐの前記電荷蓄積部へ電荷が入ることを制御する第ｐの振り分けゲート部と、
を備え、
第１〜第ｍの前記受光部は、第１〜第ｍの前記光電変換部が受光した前記発光信号と、前記自装置が送信した発光信号との前記位相差を検出し、
前記演算部は、第１〜第ｍの前記光電変換部によって検出された位相差に基づいて、前記自装置と前記他の光通信装置との距離を算出し、
第２〜第ｍの前記振り分けゲート部が振り分けるタイミングは、前記他の光通信装置からの発光信号を第２〜第ｍの前記電荷蓄積部に振り分けるタイミングと、前記他の光通信装置からの発光信号を第１の前記電荷蓄積部に振り分けるタイミングと、が異なり、
第２〜第ｍの前記光電変換部が、第２〜第ｍの前記電荷蓄積部が蓄積した前記発光信号から送信情報を検出し、
第２〜第ｍの前記電荷蓄積部が蓄積するタイミングにおいて、第２〜第ｍの前記振り分けゲート部による前記ゲートそれぞれの開閉パターンが同じであり、第２〜第ｍの前記振り分けゲート部による前記ゲートぞれぞれの開閉タイミングが異なり、
第１の前記電荷蓄積部が蓄積するタイミングにおいて、第１〜第ｍの前記振り分けゲート部による前記ゲートそれぞれのゲート開閉パターンが異なり、第２〜第ｍの前記電荷蓄積部が蓄積するタイミングが異なる、光通信装置。
【請求項２】
前記発光信号は、
自装置が送信した発光信号に対する応答信号である請求項１に記載の光通信装置。
【請求項３】
前記他の光通信装置からの送信信号である前記発光信号は、
前記他の光通信装置からの前記送信情報に基づいて生成された情報パルスと、
所定時間毎に且つ所定回数毎に開始するパルスタイミングが前記情報パルスの開始時刻に対して遅延される測距パルスと、
を含む請求項１から請求項２のいずれか１項に記載の光通信装置。
【請求項４】
第２〜第ｍの前記振り分けゲート部は、各々２π／（ｍ−１）毎にずれて前記ゲートを開閉し、
第１の前記振り分けゲート部は、２π／（（ｍ−１）ｎ）の周期で（ｎは自然数）前記ゲートを開閉し、
第２〜第ｍの前記振り分けゲート部は、第１の前記振り分けゲート部が開いているときに閉じる請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光通信装置。
【請求項５】
前記他の光通信装置からの送信信号である前記発光信号は、
前記他の光通信装置からの前記送信情報に基づいて生成された情報パルスと、測距パルスとが、重畳され、（２π）：（２π／（（ｍ−１）ｎ））の周期比率の関係であり、前記測距パルスは、所定時間毎に且つ所定回数毎に開始するパルスタイミングが前記情報パルスの開始時刻に対して遅延される請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光通信装置。
【請求項６】
前記他の光通信装置からの送信信号である前記発光信号は、第１〜第ｏのｏ（ｏは２以上の整数）個の信号ブロックを備え、
前記パルスタイミングは、
前記信号ブロック毎に、前記信号ブロックの個数に応じて決定された遅延時間分ずつ遅延される請求項５に記載の光通信装置。
【請求項７】
前記送信信号は、送信情報に基づいて生成された情報パルスと、所定時間毎に且つ所定回数毎に開始するパルスタイミングが遅延される測距パルスと、を備える請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の光通信装置。
【請求項８】
前記送信信号は、前記情報パルスと、前記測距パルスとが重畳され、（２π）：（２π／（（ｍ−１）ｎ））（ｍは４以上の整数、ｎは１以上の整数）の周期比率の関係である、請求項７に記載の光通信装置。
【請求項９】
他の光通信装置からの送信信号である発光信号を受光する第ｐ（ｐは１〜ｍの整数、ｍは４以上の整数）の受光部と、複数の画素が配列され、前記画素それぞれが露光量に応じた電荷を生成する第ｐの光電変換部と、第ｐの前記光電変換部から生成された電荷を蓄積する第ｐの電荷蓄積部と、第ｐの光電変換部と第ｐの前記電荷蓄積部との間に設けられ、ゲートを開閉することによって第ｐの前記光電変換部から第ｐの前記電荷蓄積部へ電荷が入ることを制御する第ｐの振り分けゲート部と、を備え、第ｐの前記受光部は、複数の画素が配列され、前記画素それぞれが露光量に応じた電荷を生成する第ｐの光電変換部と、第ｐの前記光電変換部によって生成された電荷を蓄積する第ｐの電荷蓄積部と、第ｐの前記光電変換部と第ｐの前記電荷蓄積部との間に設けられ、ゲートを開閉することによって第ｐの前記光電変換部から第ｐの前記電荷蓄積部へ電荷が入ることを制御する第ｐの振り分けゲート部と、を備える光通信装置のコンピュータに、
他の光通信装置からの送信信号である発光信号を受光する受光手順と、
第１〜第ｍの前記受光部によって前記受光手順により検出された位相差に基づいて、自装置と前記他の光通信装置との距離を算出する演算部手順と、
第１〜第ｍの前記受光部は、第１〜第ｍの前記光電変換部が受光した前記発光信号と、前記自装置が送信した発光信号との前記位相差を検出する検出手順と、
第１〜第ｍの前記光電変換部によって検出された位相差に基づいて、前記自装置と前記他の光通信装置との距離を算出する算出手順と、
前記他の光通信装置からの発光信号を第２〜第ｍの前記電荷蓄積部に振り分けるタイミングと、前記他の光通信装置からの発光信号を第１の前記電荷蓄積部に振り分けるタイミングと、が異なるように第２〜第ｍの前記振り分けゲート部を制御する手順と、
第２〜第ｍの前記電荷蓄積部が蓄積した前記発光信号から送信情報を検出するように第２〜第ｍの前記光電変換部を制御する手順と、
第２〜第ｍの前記振り分けゲート部による前記ゲートそれぞれの開閉パターンが同じであり、第２〜第ｍの前記振り分けゲート部による前記ゲートぞれぞれの開閉タイミングが異なるように第２〜第ｍの前記電荷蓄積部が蓄積するタイミングを制御する手順と、
第１〜第ｍの前記振り分けゲート部による前記ゲートそれぞれのゲート開閉パターンが異なり、第２〜第ｍの前記電荷蓄積部が蓄積するタイミングが異なるように第１の前記電荷蓄積部が蓄積するタイミングを制御する手順と、
を含むプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信装置、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光を用いた光通信システムが提案されている。光通信システムにおいて、送信装置は、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ：発光ダイオード）等の発光素子を備え、強度が変調された光を発光素子によって発することによって情報を送信する。受信装置は、フォトダイオードを備え、送信装置によって発せられた光を受光して復調することによって情報を受信する。受信装置は、例えば、強度変調された光によって構成される搬送波の１周期の間に、フォトダイオードにおける光電変換によって生じた電荷を複数回読み出すことによって、強度変調に応じた復調を行う（従来技術）。
【０００３】
また、特許文献１には、複数の撮像素子に蓄積された電荷を切り替えて読み出すことで、測距を行う測距装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−４５３０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、複数の撮像素子を切り替えて使用する場合、撮像素子毎に温度特性を有するため、温度特性の影響を低減するために温度に加えて位相や反射光強度などの複数のパラメータについてもキャリブレーションを行う必要があった。そのためキャリブレーション空間が非常に広くキャリブレーションコストが高いものとなっていた。
【０００６】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、温度特性の影響を低減することができる光通信装置、及びプログラム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】
【０００７】
（１）上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る光通信装置は、他の光通信装置からの送信信号である発光信号を受光する第ｐ（ｐは１〜ｍの整数、ｍは４以上の整数）の受光部と、第１〜第ｍの前記受光部によって検出された位相差に基づいて、自装置と前記他の光通信装置との距離を算出する演算部と、を備え、第ｐの前記受光部は、複数の画素が配列され、前記画素それぞれが露光量に応じた電荷を生成する第ｐの光電変換部と、第ｐの前記光電変換部によって生成された電荷を蓄積する第ｐの電荷蓄積部と、第ｐの前記光電変換部と第ｐの前記電荷蓄積部との間に設けられ、ゲートを開閉することによって第ｐの前記光電変換部から第ｐの前記電荷蓄積部へ電荷が入ることを制御する第ｐの振り分けゲート部と、を備え、第１〜第ｍの前記受光部は、第１〜第ｍの前記光電変換部が受光した前記発光信号と、前記自装置が送信した発光信号との前記位相差を検出し、前記演算部は、第１〜第ｍの前記光電変換部によって検出された位相差に基づいて、前記自装置と前記他の光通信装置との距離を算出し、第２〜第ｍの前記振り分けゲート部が振り分けるタイミングは、前記他の光通信装置からの発光信号を第２〜第ｍの前記電荷蓄積部に振り分けるタイミングと、前記他の光通信装置からの発光信号を第１の前記電荷蓄積部に振り分けるタイミングと、が異なり、第２〜第ｍの前記光電変換部が、第２〜第ｍの前記電荷蓄積部が蓄積した前記発光信号から送信情報を検出し、第２〜第ｍの前記電荷蓄積部が蓄積するタイミングにおいて、第２〜第ｍの前記振り分けゲート部による前記ゲートそれぞれの開閉パターンが同じであり、第２〜第ｍの前記振り分けゲート部による前記ゲートぞれぞれの開閉タイミングが異なり、第１の前記電荷蓄積部が蓄積するタイミングにおいて、第１〜第ｍの前記振り分けゲート部による前記ゲートそれぞれのゲート開閉パターンが異なり、第２〜第ｍの前記電荷蓄積部が蓄積するタイミングが異なる。
【０００９】
（２）また、本発明の一態様に係る光通信装置において、前記発光信号は、自装置が送信
した発光信号に対する応答信号であるようにしてもよい。
（３）また、本発明の一態様に係る光通信装置において、前記他の光通信装置からの送信信号である前記発光信号は、前記他の光通信装置からの前記送信情報に基づいて生成された情報パルスと、所定時間毎に且つ所定回数毎に開始するパルスタイミングが前記情報パルスの開始時刻に対して遅延される測距パルスと、を含むようにしてもよい。
【００１０】
（４）また、本発明の一態様に係る光通信装置において、第２〜第ｍの前記振り分けゲート部は、各々２π／（ｍ−１）毎にずれて前記ゲートを開閉し、第１の前記振り分けゲート部は、２π／（（ｍ−１）ｎ）の周期で（ｎは自然数）前記ゲートを開閉し、第２〜第ｍの前記振り分けゲート部は、第１の前記振り分けゲート部が開いているときに閉じるようにしてもよい。
【００１１】
（５）また、本発明の一態様に係る光通信装置において、前記他の光通信装置からの送信信号である前記発光信号は、前記他の光通信装置からの前記送信情報に基づいて生成された情報パルスと、測距パルスとが、重畳され、（２π）：（２π／（（ｍ−１）ｎ））の周期比率の関係であり、前記測距パルスは、所定時間毎に且つ所定回数毎に開始するパルスタイミングが前記情報パルスの開始時刻に対して遅延されるようにしてもよい。
【００１２】
（６）また、本発明の一態様に係る光通信装置において、前記他の光通信装置からの送信信号である前記発光信号は、第１〜第ｏのｏ（ｏは２以上の整数）個の信号ブロックを備え、前記パルスタイミングは、前記信号ブロック毎に、前記信号ブロックの個数に応じて決定された遅延時間分ずつ遅延されるようにしてもよい。
【００１３】
（７）また、本発明の一態様に係る光通信装置において、前記送信信号は、送信情報に基づいて生成された情報パルスと、所定時間毎に且つ所定回数毎に開始するパルスタイミングが遅延される測距パルスと、を備えるようにしてもよい。
【００１４】
（８）また、本発明の一態様に係る光通信装置において、前記送信信号は、前記情報パルスと、前記測距パルスとが重畳され、（２π）：（２π／（（ｍ−１）ｎ））（ｍは４以上の整数、ｎは１以上の整数）の周期比率の関係であるようにしてもよい。
【００１５】
（９）上記目的を達成するため、本発明の一態様に係るプログラムは、他の光通信装置からの送信信号である発光信号を受光する第ｐ（ｐは１〜ｍの整数、ｍは４以上の整数）の受光部と、複数の画素が配列され、前記画素それぞれが露光量に応じた電荷を生成する第ｐの光電変換部と、第ｐの前記光電変換部から生成された電荷を蓄積する第ｐの電荷蓄積部と、第ｐの光電変換部と第ｐの前記電荷蓄積部との間に設けられ、ゲートを開閉することによって第ｐの前記光電変換部から第ｐの前記電荷蓄積部へ電荷が入ることを制御する第ｐの振り分けゲート部と、を備え、第ｐの前記受光部は、複数の画素が配列され、前記画素それぞれが露光量に応じた電荷を生成する第ｐの光電変換部と、第ｐの前記光電変換部によって生成された電荷を蓄積する第ｐの電荷蓄積部と、第ｐの前記光電変換部と第ｐの前記電荷蓄積部との間に設けられ、ゲートを開閉することによって第ｐの前記光電変換部から第ｐの前記電荷蓄積部へ電荷が入ることを制御する第ｐの振り分けゲート部と、を備える光通信装置のコンピュータに、他の光通信装置からの送信信号である発光信号を受光する受光手順と、第１〜第ｍの前記受光部によって前記受光手順により検出された位相差に基づいて、自装置と前記他の光通信装置との距離を算出する演算部手順と、第１〜第ｍの前記受光部は、第１〜第ｍの前記光電変換部が受光した前記発光信号と、前記自装置が送信した発光信号との前記位相差を検出する検出手順と、第１〜第ｍの前記光電変換部によって検出された位相差に基づいて、前記自装置と前記他の光通信装置との距離を算出する算出手順と、前記他の光通信装置からの発光信号を第２〜第ｍの前記電荷蓄積部に振り分けるタイミングと、前記他の光通信装置からの発光信号を第１の前記電荷蓄積部に振り分けるタイミングと、が異なるように第２〜第ｍの前記振り分けゲート部を制御する手順と、第２〜第ｍの前記電荷蓄積部が蓄積した前記発光信号から送信情報を検出するように第２〜第ｍの前記光電変換部を制御する手順と、第２〜第ｍの前記振り分けゲート部による前記ゲートそれぞれの開閉パターンが同じであり、第２〜第ｍの前記振り分けゲート部による前記ゲートぞれぞれの開閉タイミングが異なるように第２〜第ｍの前記電荷蓄積部が蓄積するタイミングを制御する手順と、第１〜第ｍの前記振り分けゲート部による前記ゲートそれぞれのゲート開閉パターンが異なり、第２〜第ｍの前記電荷蓄積部が蓄積するタイミングが異なるように第１の前記電荷蓄積部が蓄積するタイミングを制御する手順と、を含む。
【発明の効果】
【００１６】
上述した（１）の構成によれば、検出された位相差に基づいて、精度の良い距離検出を行うことができる。
また、上述した（１）、（７）、（９）の構成によれば、複数の電荷蓄積部に基づくキャリブレーションを軽減でき、温度特性の影響を低減することができる。
また、上述した（３）、（４）、（５）、（６）の構成によれば、送信側で生成された測距パルスのタイミングが遅延されているため、受信側の演算処理を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態に係る計測システム１の構成を表すシステム構成図である。
【図２】第１実施形態に係る計測システム１Ａの構成を表すシステム構成図である。
【図３】第１実施形態に係る受光部の構成の概略を表す概略図である。
【図４】第１実施形態に係る受光部に用いられる画素の構成を表す構成図である。
【図５】図４の画素の等価回路を表す図である。
【図６】第１実施形態に係る画素から読み出された３つの電圧レベルに基づいて正弦波である搬送波の振幅及び位相を算出するための概略を表す概略図である。
【図７】第１実施形態に係る画素から読み出された３つの電圧レベルに基づいてパルス波である搬送波の振幅及び位相を算出するための概略を表す概略図である。
【図８】第１実施形態に係る変調器が行う変調を説明する図である。
【図９】第１実施形態に係る送信信号の構成例と符号化を説明する図である。
【図１０】第１実施形態に係るｎ毎のＴＯＦブロックＴＢの例を示す図である。
【図１１】第１実施形態に係る送信信号の発光パターンと振り分けゲートＴｘａ〜Ｔｘｃのタイミングチャートである。
【図１２】図１１の発光パターンと振り分けゲートＴｘａを拡大した図である。
【図１３】第１実施形態に係る搬送波の位相変化とサンプリングタイミングの一例のタイミングチャートである。
【図１４】第１実施形態の復調器によって生成される図１３のタイミングで読み取りを行った場合の復調テーブルの一例を説明する図である。
【図１５】第１実施形態に係る信号源の探索の処理手順を表すフローチャートである。
【図１６】第１実施形態に係るビットの読み取り処理手順を表すフローチャートである。
【図１７】第１実施形態に係る積分されたｎ＝０〜７９における８０個の信号を逐次接続した例を表す図である。
【図１８】図１７の領域ｇ４９０の拡大図である。
【図１９】第１実施形態に係る積分値の最小値の検出と、真の最小値の推定の処理手順のフローチャートである。
【図２０】図１３と比較して１目盛り分ずれている場合のタイミングチャートである。
【図２１】第１実施形態の復調器によって生成される図２０のタイミングで読み取りを行った場合の復調テーブルの一例を説明する図である。
【図２２】図１３と比較して０．５目盛り分ずれている場合のタイミングチャートである。
【図２３】第１実施形態の復調器によって生成される図２２のタイミングで読み取りを行った場合の復調テーブルの一例を説明する図である。
【図２４】第１実施形態に係る信号探索における読み出し領域の移動の一例を説明する図である。
【図２５】第１実施形態に係る信号探索における読み出し領域の移動の他の例を説明する図である。
【図２６】リーダフレームの読み出し領域とビット読み出し領域の一例を説明する図である。
【図２７】リーダフレームの読み出し領域とビット読み出しを並列処理する一例を説明する図である。
【図２８】第１実施形態に係る受光部が３個の端末から識別子を受光したときの状態を説明する図である。
【図２９】第１実施形態に係る発光部の取り付け位置の例を説明する図である。
【図３０】第１実施形態に係る受光部の取り付け位置の例を説明する図である。
【図３１】第２実施形態に係る送信信号の発光パターンと振り分けゲートＴｘａ〜Ｔｘｃのタイミングチャートである。
【図３２】第２実施形態に係る送信信号の発光パターンと振り分けゲートＴｘａ〜Ｔｘｃのタイミングチャートである。
【図３３】第３実施形態に係る発光パターン、振り分けゲートＴｘａ及びＴｘｄのタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
＜第１実施形態＞
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る計測システム１の構成を表すシステム構成図である。図１に示すように、計測システム１は、第１端末１０−１及び第２端末１０−２を備えている。以下の例では、第１端末１０−１が第１車両に搭載され、第２端末１０−２が第２車両に搭載されているとして説明する。
また、以下の例では、第１端末１０−１と第２端末１０−２との構成が同じ場合を説明するが、構成は異なっていてもよい。同じ機能を有する構成要素には、同じ符号を用いる。また、以下の説明において、第１端末１０−１と第２端末１０−２のうち、一方を特定しない場合、単に端末１０ともいう。
【００１９】
［第１端末１０−１と第２端末１０−２との間の通信の概略説明］
ここで、第１端末１０−１と第２端末１０−２との間の通信についての概略を説明する。
第１端末１０−１と第２端末１０−２とが光通信を行うことで、それぞれの端末１０が搭載されている第１車両と第２車両との間の距離を、第１端末１０−１と第２端末１０−２それぞれが求める。
【００２０】
例えば、まず、第１端末１０−１は、自端末の識別子（ＩＤ）、第１車両の移動速度、及び第１車両の進行方向を送信情報として符号化及び変調して光パルス信号として第２端末１０−２へ送信する。
次に、第２端末１０−２は、第１端末１０−１から送信された光パルス信号を受信し、受信した光パルス信号を復調及び復号して送信情報を取得する。続けて、第２端末１０−２は、取得した送信情報に、受信した信号の位相情報を載せて送信情報を生成し、生成した送信情報を第１端末１０−１に送信する。
【００２１】
なお、送信情報には、例えば、端末の識別情報（ＩＤ）、応答ＩＤ、車両の運動情報、送信情報を識別するためのカウント値、位相測定をしたときの受信した情報のカウント値などが含まれている。なお、応答ＩＤとは、受信した端末の識別子である。
【００２２】
次に、第１端末１０−１は、第２端末１０−２から送信された送信信号について、第２端末１０−２が第１端末１０−１から送信された送信信号を受信した場合の位相情報で補正する。この補正によって、第１端末１０−１は、送信信号が第１端末１０−１から第２端末１０−２まで到達するのに要した時間と第２端末１０−２から第１端末１０−１まで到達するのに要した時間により発生した位相変化に基づいて、第１車両と第２車両との間の距離を求める。さらに、第１端末１０−１は、２次元の面である受光部の位置情報を角度情報に変換してから距離情報も利用して３次元の位置情報に変換して、第１車両と第２車両との間の３次元の相対位置情報を求める。
なお、光パルス信号の生成方法、受信方法等については、後述する。
【００２３】
［端末１０の構成］
端末１０は、レンズ１０１、受光部１０２、発振器１０３、復調器１０４、復号器１０５、演算部１０６、符号器１０７、変調器１０８、投光器１０９、及び記憶部１１０を備えている。
【００２４】
レンズ１０１は、他の端末１０から発光された強度変調光及び環境光を含む光束を通過させ、受光部１０２に結像させる。なお、レンズ１０１と受光部１０２との間に、光学的なフィルタを備えるようにしてもよい。
受光部１０２は、後述するように複数の画素が二次元に配列された構造を有する。受光部１０２は、画素によって受光した光に応じた電荷を発生させて蓄積し、所定のタイミングで蓄積した電荷を復調器１０４へ出力する。
発振器１０３は、復調器１０４及び変調器１０８で用いるクロック信号を生成し、生成したクロック信号を復調器１０４及び変調器１０８に出力する。
【００２５】
復調器１０４は、受光部１０２から入力された受信信号に対して、変調器１０８で用いる変調方式に応じた復調を行い、復調した受信信号を復号器１０５に出力する。変調器１０８で行う変調方式は、例えば、２π／３−ＤＢＰＳＫ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｂｉｎａｒｙ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）等の方式である。また、復調器１０４は、後述するように、受光部１０２が有する画素２０１（図３、図４）を制御する。なお、画素２０１の制御は、演算部１０６が行うようにしてもよい。
復号器１０５は、復調器１０４によって復調された受信信号を、符号器１０７で用いる符号化に応じて復号し、復号した受信信号を演算部１０６に出力する。
【００２６】
演算部１０６は、復号器１０５から入力された他の端末１０からの送信情報から、識別子、速度、方位を示す各情報、及び搬送波の位相情報を抽出し、抽出した情報を記憶部１１０に記憶させる。演算部１０６は、他の端末１０から送信情報を受信したことに応じて、受信した搬送波の周波数と同じ周波数の変調光に、受信したときの位相情報、自端末の識別子、自端末の移動速度、及び自端末１０の方位を示す情報を載せた応答信号を生成し、生成した応答信号を符号器１０７に出力する。また、演算部１０６は、位相情報を記憶部１１０に逐次記憶させる。
【００２７】
記憶部１１０には、識別子、速度、方位を示す各情報、及び搬送波の位相情報が関連付けられて記憶される。また、記憶部１１０には、位相情報が記憶される。
【００２８】
符号器１０７は、演算部１０６から入力された車両情報や応答信号を送信情報とし、送信情報を符号化してビット列を生成する。符号器１０７は、生成したビット列を変調器１０８に出力する。
変調器１０８は、符号器１０７から入力されたビット列を、例えばＤＢＰＳＫ方式に従って、発振器１０３から入力されたクロック信号を用いて変調して搬送波を生成する。変調器１０８は、生成した搬送波を投光器１０９に出力する。
【００２９】
投光器１０９は、変調器１０８によって生成された搬送波に基づいて位相変調された光（位相変調光）を発光することで他の端末１０へ送信する。投光器１０９は、例えば高レート（繰り返し周波数）の例えば可視光パルスを送信することのできる発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）又はレーザダイオードを用いて構成される。また、投光器１０９は、高レートの赤外線パルスを送信する発光ダイオード又はレーザダイオードを用いて構成されてもよい。
なお、投光器１０９に用いる光源は、例えば赤外線のＬＥＤ（発光ダイオード）と他の可視光（例えば、青色または緑色）の帯域で発光するＬＥＤである。このように、赤外線のＬＥＤに加えて、他の帯域のＬＥＤを発光させることで、人間が視認できる任意の発光色に見える効果がある。
【００３０】
なお、図１に示した端末１０の構成は一例であって、構成はこれに限られない。端末１０は、例えば、図２に示すように、ＧＮＳＳ１１１をさらに備えていてもよい。図２は、本実施形態に係る本実施形態に係る計測システム１Ａの構成を表すシステム構成図である。図２に示すように、計測システム１Ａは、第１端末１０Ａ−１及び第２端末１０Ａ−２を備えている。また、第１端末１０Ａ−１及び第２端末１０Ａ−２それぞれは、第１端末１０−１及び第２端末１０−２の構成要素に加えて、ＧＮＳＳ１１１をさらに備えている。
【００３１】
ＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ  Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ  Ｓｙｓｔｅｍ（ｓ）；全地球航法衛星システムまたは汎地球航法衛星システム）１１１は、衛星（不図示）を用いた測位システムである。ＧＮＳＳ１１１は、衛生から受信した信号から基準信号を抽出し、抽出した基準信号を発振器１０３に出力する。
発振器１０３は、ＧＮＳＳ１１１から入力された基準信号に応じて、生成したクロック信号を補正し、補正したクロック信号を復調器１０４及び変調器１０８に出力する。または、発振器１０３は、ＧＮＳＳ１１１から入力された基準信号を用いてクロック信号を生成し、生成したクロック信号を復調器１０４及び変調器１０８に出力する。
【００３２】
［受光部１０２の構成の説明］
次に、受光部１０２の構成について説明する。
図３は、本実施形態に係る受光部１０２の構成の概略を表す概略図である。
受光部１０２は、複数の画素２０１、垂直走査回路２０２、水平走査回路２０３、読み出し回路２０４を備える。画素２０１は、二次元マトリックス状に配置され、レンズ１０１を通過した光を受けて電荷を生成し蓄積する。各画素２０１に蓄積された電荷に応じた電圧レベルは、垂直走査回路２０２及び水平走査回路２０３による制御に応じて、読み出し回路２０４によって読み出される。読み出された電圧レベルは、読み出し回路２０４から復調器１０４（図１または図２）へ出力される。
【００３３】
次に、画素２０１の構成について説明する。
図４は、本実施形態に係る受光部１０２に用いられる画素２０１の構成を表す構成図である。
受光部１０２は、図３に示したように複数の画素が配列されている。画素２０１それぞれは、４つの微小変換部１０２１ａ〜１０２１ｄ（光電変換部）を備える。各微小変換部１０２１ａ〜１０２１ｄは光電変換素子を用いて構成される。また、画素２０１は、４つの電荷蓄積領域１０２２ａ〜１０２２ｄ（電荷蓄積部）と、各電荷蓄積領域１０２２ａ〜１０２２ｄに対応する振り分けゲートＴｘａ〜Ｔｘｄ（振り分けゲート部）を備える。４つの微小変換部１０２１ａ〜１０２１ｄは、電荷移送領域１０２３及び振り分けゲートＴｘａ〜Ｔｘｄを介して、電荷蓄積領域１０２２ａ〜１０２２ｄに接続される。
【００３４】
微小変換部１０２１ａ〜１０２１ｄ（光電変換部）それぞれは、露光量に応じた電荷を生成する。
電荷蓄積領域１０２２ａ〜１０２２ｄ（電荷蓄積部）それぞれは、微小変換部１０２１ａ〜１０２１ｄによって生成された電荷を蓄積する。
振り分けゲートＴｘａは、微小変換部１０２１ａ（光電変換部）と電荷蓄積領域１０２２ａ（電荷蓄積部）との間に設けられ、ゲートを開閉することによって微小変換部１０２１ａから電荷蓄積領域１０２２ａへ電荷が入ることを制御する。同様に、振り分けゲートＴｘｆ（ｆは、ｂ、ｃ、ｄのいずれか１つ）は、微小変換部１０２１ｆ（光電変換部）と電荷蓄積領域１０２２ｆ（電荷蓄積部）との間に設けられ、ゲートを開閉することによって微小変換部１０２１ｆから電荷蓄積領域１０２２ｆへ電荷が入ることを制御する。なお、本実施形態において、第１の電荷蓄積部とは、例えば電荷蓄積領域１０２２ｄであり、第２〜第４の電荷蓄積部とは、電荷蓄積領域１０２２ａ〜１０２２ｃである。また、第１の振り分けゲート部とは、振り分けゲートＴｘｄであり、第２〜第４の振り分けゲート部とは、振り分けゲートＴｘａ〜Ｔｘｃである。
【００３５】
微小変換部１０２１ａ〜１０２１ｄにおける光電変換によって生成された電荷は、よりポテンシャルの低い電荷移送領域１０２３へ移動する。振り分けゲートＴｘａ〜Ｔｘｄのうちの一つが開かれると、電荷移送領域１０２３から、開かれたゲートＴｘａ〜Ｔｘｄに対応する電荷蓄積領域１０２２ａ〜１０２２ｄの一つに電荷が移動する。そして、各電荷蓄積領域１０２２ａ〜１０２２ｄに移動した電荷は、各電荷蓄積領域１０２２ａ〜１０２２ｄによって所定のタイミングまで蓄積される。そして、蓄積された電荷は、所定のタイミングで読み出し電極１０２４ａ〜１０２４ｄから、読み出し回路２０４（図３）を介して復調器１０４（図１または図２）へ読み出される。
【００３６】
また、画素２０１は、各電荷蓄積領域１０２２ａ〜１０２２ｄに隣接するリセットゲートＲａ〜Ｒｄ及びリセット電極１０２５ａ〜１０２５ｄを備える。リセットゲートＲａ〜Ｒｄが開かれると、リセット電極１０２５ａ〜１０２５ｄに加えられている電圧Ｖによって、電荷蓄積領域１０２２ａ〜１０２２ｄが充電されてリセット状態となる。このリセット処理は、受光部１０２（図１または図２）の全ての画素２０１（図３）の電荷蓄積領域１０２２ａ〜１０２２ｄに対して同時に行われる。
【００３７】
また、画素２０１（図３）は、ドレインゲートＤｒ、及びドレイン電極Ｄａを備える。ドレインゲートＤｒが開かれると、電荷移送領域１０２３に蓄積された電荷のうち、余分な電荷がドレイン端子Ｄａに移動する。余分な電荷とは、例えば、画素２０１に所定の強度より高い強度の光が入射した場合、蓄積される電荷である。このように所定の強度より高い強度に光が入射した場合、蓄積される電荷が周囲の画素にあふれ出すことを防ぐためにドレインゲートＤｒ及びドレイン端子Ｄａが用いられる。
【００３８】
図５は、図４の画素２０１の等価回路を表す図である。図５において、微小変換部１０２１ａ〜１０２１ｄは、フォトダイオードとして表される。振り分けゲートＴｘａ〜Ｔｘｄにそれぞれ隣接する電荷蓄積領域１０２２ａ〜１０２２ｄは、コンデンサＣａ〜Ｃｄとして表される。これらのコンデンサＣａ〜Ｃｄは、リセットゲートＲａ〜ＲｄのＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ  ｅｆｆｅｃｔ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；電界効果トランジスタ）がオンになることによって電圧Ｖで充電される。この動作は、前述したリセット処理であり、電荷蓄積領域１０２２ａ〜１０２２ｄの状態を、微小変換部１０２１ａ〜１０２１ｄによって生成される電荷を蓄積する前の状態（初期状態）に戻すための処理である。
【００３９】
電界効果トランジスタＬａ〜Ｌｄは、レベルシフト・トランジスタである。電界効果トランジスタＬａ〜Ｌｄは、読み出しゲートＳＬａ〜ＳＬｄが開かれると、コンデンサＣａ〜Ｃｄにホールドされている電荷に応じた電流は、それぞれ読み出し回路２０４（図３）を介して復調器１０４（図１または図２）へ送り出される。
【００４０】
なお、４つの微小変換部１０２１ａ〜１０２１ｄ及び電荷移送領域１０２３は、Ｐ型領域（Ｐ−ｗｅｌｌ）に埋め込まれた一体的なＮ型領域によって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幕（遮光マスク）が設けられ、画素２０１の各構成のうち微小変換部１０２１ａ〜１０２１ｄだけに光が入るように構成される。
【００４１】
また、図５において、破線２１０は、搬送波から位相を検出する際に使用する最小の構成要素を表している。後述するように、実施形態では、４つの微小変換部１０２１ａ〜１０２１ｄのうち、少なくとも１つの微小変換部１０２１ａが受光した信号を用いて、位相を検出する。なお、位相の検出に用いる微小変換部は、微小変換部１０２１ａに限られず、他の微小変換部１０２１ｂ〜１０２１ｄのうちの、いずれか１つであってもよい。すなわち、実施形態では、少なくとも１つの微小変換部と、ｍ＋１個（ｍは３以上）の振り分けを行う構成要素を要していればよい。
【００４２】
［画素２０１の動作の説明］
次に、図４と図５とを参照して、画素２０１の動作について説明する。なお、以下の各ゲートの制御は、復調器１０４が行う。
また、以下の説明において、露光が行われる時間を「露光タイム」と呼び、読み出しが行われる時間を「読み出しタイム」と呼ぶ。
【００４３】
まず、露光が開始される直前に画素２０１は、リセットゲートＲａ〜Ｒｄを開くとともに４つの振り分けゲートＴｘａ〜Ｔｘｄを開いて、電荷移送領域１０２３及び電荷蓄積領域１０２２ａ〜１０２２ｄをリセットする（充電する）。露光タイムが開始すると、画素２０１は、振り分けゲートＴｘａを開いて、４つの微小変換部１０２１ａ〜１０２１ｄで生成される電荷を、電荷移送領域１０２３を介して電荷蓄積領域１０２２ａ（コンデンサＣａ）に蓄える。また、画素２０１は、後述するように、振り分けゲートＴｘａが閉じている期間に振り分けゲートＴｘｄを開いて、４つの微小変換部１０２１ａ〜１０２１ｄで生成される電荷を、電荷移送領域１０２３を介して電荷蓄積領域１０２２ｄ（コンデンサＣｄ）に蓄える。さらに、画素２０１は、後述するように、振り分けゲートＴｘｄが閉じている期間にドレインゲートＤｒを開いて、余分な電荷をドレイン端子Ｄａに排出する。
【００４４】
次に、画素２０１は、露光タイムが開始してから１／３周期が経過する前に振り分けゲートＴｘａを閉じ、１／３周期経過のタイミングで振り分けゲートＴｘｂを開き、４つの微小変換部１０２１ａ〜１０２１ｄで生成される電荷を、電荷移送領域１０２３を介して電荷蓄積領域１０２２ｂ（コンデンサＣｂ）に蓄える。また、画素２０１は、振り分けゲートＴｘｂが閉じている期間に振り分けゲートＴｘｄを開いて、４つの微小変換部１０２１ａ〜１０２１ｄで生成される電荷を、電荷移送領域１０２３を介して電荷蓄積領域１０２２ｄ（コンデンサＣｄ）に蓄える。さらに、画素２０１は、振り分けゲートＴｘｄが閉じている期間にドレインゲートＤｒを開いて、余分な電荷をドレイン端子Ｄａに排出する。
【００４５】
次に、画素２０１は、露光タイムが開始してから２／３周期が経過するときに振り分けゲートＴｘｂを閉じ、２／３周期経過のタイミングで振り分けゲートＴｘｃを開き、４つの微小変換部１０２１ａ〜１０２１ｄで生成される電荷を、電荷移送領域１０２３を介して電荷蓄積領域１０２２ｃ（コンデンサＣｃ）に蓄える。また、画素２０１は、振り分けゲートＴｘｂが閉じている期間に振り分けゲートＴｘｄを開いて、４つの微小変換部１０２１ａ〜１０２１ｄで生成される電荷を、電荷移送領域１０２３を介して電荷蓄積領域１０２２ｄ（コンデンサＣｄ）に蓄える。さらに、画素２０１は、振り分けゲートＴｘｄが閉じている期間にドレインゲートＤｒを開いて、余分な電荷をドレイン端子Ｄａに排出する。
次に、画素２０１は、露光タイムが開始してから１周期が経過するときに振り分けゲートＴｘｃを閉じる。
【００４６】
［搬送波の振幅と位相について説明］
次に、搬送波の振幅と位相について説明する。まず、図６を用いて、搬送波が正弦波の例を説明する。
図６は、本実施形態に係る画素２０１から読み出された３つの電圧レベルに基づいて正弦波である搬送波の振幅及び位相を算出するための概略を表す概略図である。
図６において、Ｃ（θ０）、Ｃ（θ１）、Ｃ（θ２）は、それぞれ画素２０１の電荷蓄積領域１０２２ａ〜１０２２ｃから読み出された電圧レベル、すなわち１／３周期毎の搬送波の強度を表す。実施形態では、図６に示すように、１周期の搬送波において、（２／３）π毎に搬送波の振幅Ｒ及び搬送波の位相θを復調器１０４が算出する。
まず、搬送波が正弦波の場合の電圧レベル、搬送波の中心レベルＢ、搬送波の振幅Ｒ、及び搬送波の位相θについて説明する。
電圧レベルＣ（θ０）、Ｃ（θ１）、Ｃ（θ２）それぞれは、次式（１）〜次式（３）のように表される。
【００４７】
【数１】
0006439181.tif 000002
【００４８】
【数２】
0006439181.tif 000003
【００４９】
【数３】
0006439181.tif 000004
【００５０】
搬送波の中心レベルＢ、搬送波の振幅Ｒ、及び搬送波の位相θは、次式（４）〜次式（６）のように表される。
【００５１】
【数４】
0006439181.tif 000005
【００５２】
【数５】
0006439181.tif 000006
【００５３】
【数６】
0006439181.tif 000007
【００５４】
復調器１０４は、全ての画素２０１毎に振幅Ｒを算出し、振幅Ｒが所定の閾値を超えた画素２０１（輝点画素）及びその周囲の画素２０１についてのみ、位相θを算出する。以下、輝点画素及びその周囲の画素２０１をまとめて「処理対象画素」という。一般的な環境光は、強度がほとんど変化しないため、その振幅Ｒは非常に小さくゼロに近い値となる。これに対し、強度変調光は他の端末である第２端末１０−２によって人為的に強度を周期的に変化させて振幅Ｒが大きな値となるように発光されるため、第１端末１０−１と第２端末１０−２との距離に応じて減衰はするものの、所定の閾値以上の値になる。そのため、復調器１０４が上記のように閾値を用いて処理対象画素を検出することによって、強度変調光が受光された画素２０１に限って位相θを算出し、強度変調光の位相θのみを算出することが可能となる。このとき、復調器１０４は、複数の処理対象画素から算出された位相の値が異なる場合、各値の平均値や代表値などを算出し、算出された値を位相θとして取り扱う。なお、上記の閾値は、他の端末によって発光される強度変調光の振幅と、想定される第１端末１０−１及び第２端末１０−２の距離に応じて予め復調器１０４に設定される。また、復調器１０４は、処理対象画素が検出されない場合、前回の処理で算出された位相θを出力するように構成されても良いし、光が遮られた等の原因に起因する信号の欠落によるエラーが発生したと判定するように構成されても良いし、ターミナルフレームの代わりに信号の終端として検出するように構成されてもよい。
【００５５】
次に、図７及を用いて、搬送波がパルス波の例を説明する。
図７は、本実施形態に係る画素２０１から読み出された３つの電圧レベルに基づいてパルス波である搬送波の振幅及び位相を算出するための概略を表す概略図である。図７に表される波形は搬送波を構成する１周期分のパルス波を表す。
図７において、Ｃ（θ０）、Ｃ（θ１）、Ｃ（θ２）は、電圧レベル、すなわち１／３周期毎の搬送波の強度を表す。パルス波においても、復調器１０４は、（２／３）π毎に搬送波の振幅Ｒ及び搬送波の位相θを算出する。
搬送波の中心レベルＢ、搬送波の振幅Ｒ、及び搬送波の位相θそれぞれは、次式（７）〜次式（９）のように表される。
【００５６】
【数７】
0006439181.tif 000008
【００５７】
【数８】
0006439181.tif 000009
【００５８】
【数９】
0006439181.tif 000010
【００５９】
なお、式（８）において、ＭＡＸ（）は、最大値を求める関数であり、ＡＢＳ（）は、絶対値を求める関数である。また、式（９）において、Ｄ０、Ｄ１、及びＤ２は、次式（１０）〜次式（１２）である。
【００６０】
【数１０】
0006439181.tif 000011
【００６１】
【数１１】
0006439181.tif 000012
【００６２】
【数１２】
0006439181.tif 000013
【００６３】
［変調器１０８が行う変調の説明］
次に、変調器１０８が行う変調について説明する。
図８は、本実施形態に係る変調器１０８が行う変調を説明する図である。なお、図８に示す例では、変調方式として位相を（２／３）πずつ移動させていくＤＢＰＳＫ変調（以下、（２／３）π−ＤＢＰＳＫ変調という）を例に説明するが、変調器１０８が行う変調方式は、ＤＢＰＳＫ変調方式に限られない。
【００６４】
図８において、符号ｇ１００が示す図は、位相変化量のビット（ｂｉｔ）との関係を説明する図である。横軸は実数Ｉ（Ｒｅａｌ）を表し、縦軸は虚数Ｑ（Ｉｍａｇｉｎａｒｙ）を表す。
符号ｇ１００が示す図のように、位相変化量が＋（２／３）πの場合のビットを０と定義し、−（２／３）πの場合のビットを１と定義する。すなわち、１２０度の位相変化で、ビット０と１とを表す。
【００６５】
また、符号ｇ１１０が示す図は、ビット、位相変化、位相、波形の関係を説明する図である。なお、符号ｇ１１０が示す図は、ビット列が０、１、１、０、０の例である。また、信号が正弦波の場合、実線ｇ１１１〜実線ｇ１１５の波形は、各ビットに対応する波形を表し、破線ｇ１１６の波形は、位相が０のときの波形を表している。信号がパルス波の場合、実線ｇ１１７の波形は、各ビットに対応する波形を表し、破線ｇ１１８の波形は、位相が０のときの波形を表している。
【００６６】
まず、信号が正弦波の場合を説明する。
区間１では、位相が０、波形ｇ１１１は波形ｇ１１６との位相差が０の波形である。
区間１から区間２において、波形ｇ１１２が波形ｇ１１１に対して位相が＋（２／３）π変化し、ビットが０となる。区間２では、位相が＋（２／３）π（＝０＋（２／３）π）である。
【００６７】
区間２から区間３において、波形ｇ１１３の位相は、波形ｇ１１２に対して−（２／３）π変化し、ビットが１となる。区間３では、位相が０（＝＋（２／３）π−（２／３）π）である。
区間３から区間４において、波形ｇ１１４の位相は、波形ｇ１１３に対して−（２／３）π変化し、ビットが１となる。区間４では、位相が−（２／３）π（＝０−（２／３）π）である。
区間４から区間５において、波形ｇ１１５の位相は、波形ｇ１１４に対して＋（２／３）π変化し、ビットが０となる。区間５では、位相が０（＝−（２／３）π＋（２／３）π）である。
【００６８】
次に、信号がパルス波の場合を説明する。
区間１では、位相が０、波形ｇ１１７は波形ｇ１１８と一致し、Ｈ（ハイ）レベルの期間とＬ（ロー）レベルとの期間が５０％ずつの波形である。
区間１から区間２において、波形ｇ１１７が波形ｇ１１８に対して位相が＋（２／３）π変化し、ビットが０となる。区間２では、位相が＋（２／３）π（＝０＋（２／３）π）である。
【００６９】
区間２から区間３において、波形ｇ１１７の位相は、波形ｇ１１８に対して−（２／３）π変化し、ビットが１となる。区間３では、位相が０（＝＋（２／３）π−（２／３）π）である。
区間３から区間４において、波形ｇ１１７の位相は、波形ｇ１１８に対して−（２／３）π変化し、ビットが１となる。区間４では、位相が−（２／３）π（＝０−（２／３）π）である。
区間４から区間５において、波形ｇ１１７の位相は、波形ｇ１１８に対して＋（２／３）π変化し、ビットが０となる。区間５では、位相が０（＝−（２／３）π＋（２／３）π）である。
【００７０】
以上のように、変調器１０８は、符号器１０７から入力されたビット列を、例えばＤＢＰＳＫ方式に従って変調して搬送波を生成する。
【００７１】
［送信信号と符号化の説明］
次に、送信信号について説明する。
図９は、本実施形態に係る送信信号の構成例と符号化を説明する図である。図９において、横軸は時刻、縦軸は各信号のＨ（ハイ）レベルとＬ（ロー）レベルとを表している。
図９に示すように、送信信号ｇ２００の１つのシーケンスは、２個のリーダ信号ブロックと、８０個（ｎ＝０〜７９）の信号ブロックと、２個の無信号ブロックとで構成されている。また、送信信号ｇ２００の１つのシーケンスの１周期Ｔｓは、３６．２８８［ｍｓｅｃ］（＝４３２［μｓｅｃ］×（２＋８０＋２））である。１秒当たりのシーケンス数を整数とするためにシーケンスの前後に無信号期間を設けてもよい。
【００７２】
リーダ信号ブロックは、信号ブロックの始まりを示す信号のブロックである。
信号ブロックＳＢは、送信情報が符号化及び変調された信号のブロックである。
無信号ブロックは、信号ブロックの終了を示すブロックであり、無信号状態である。
【００７３】
波形ｇ２０１は、１つの信号ブロックＳＢを拡大した波形である。１つの信号ブロックＳＢは、９個の信号パルスと無信号とで構成される。９個の信号パルスは、図１３を用いて後述する３  ｔｉｃｋに対応する。すなわち、１  ｔｉｃｋは、３個の信号パルスに相当する。
【００７４】
無信号の期間（無信号期間とも言う）は、信号パルス３個分の期間である。１つの信号パルスは３６［μｓｅｃ］である。また、無信号期間は、３個の信号パルス分の期間であるため、１  ｔｉｃｋに相当する。このため、信号ブロックの１周期Ｔｂは、４３２［μｓｅｃ］（＝３６［μｓｅｃ］×（９＋３））である。なお、ｇ２０１では無信号期間がＬレベルとなっているがＨレベルでもよい。
【００７５】
波形ｇ２０２は、１つの信号パルスＳＰを拡大した波形である。１つの信号パルスＳＰは、位相を示す期間Ｔｗと、９個のＴＯＦブロックと、残りの期間Ｔｗ’とで構成される。ＴＯＦブロックＴＢの期間は、ディーティが５０％であるため、１８［μｓｅｃ］（＝２［μｓｅｃ］×９）である。ＴＯＦブロックの１周期Ｔｒは、（ＴＰ×５）（＝１［μｓｅｃ］）×２の期間であり、すなわち、２［μｓｅｃ］である。また、位相を示す期間Ｔｗは、位相が０度の場合に０であり、位相が１２０度の場合にＴｐ×１／３であり、位相が２４０度の場合にＴｐ×２／３である。すなわち、位相を示す期間Ｔｗの長さによって、ビット値が決定する。
【００７６】
波形ｇ２０３は、ＴＯＦブロックＴＢを拡大した波形である。１つのＴＯＦブロックＴＢは、遅延期間Ｔｄと、５個のＴＯＦパルスと、残りの期間Ｔｄ’とで構成される。ここで、遅延期間Ｔｄは、次式（１３）のように表される。
【００７７】
【数１３】
0006439181.tif 000014
【００７８】
式（１３）において、Ｍは信号ブロックの数であり、図９に示す例では８０である。
波形ｇ２０４は、ＴＯＦパルスＴＰを拡大した波形である。ＴＯＦパルスＴＰの１周期は、２００［ｎｓｅｃ］であり、Ｌレベルの期間ＴｌｏｗとＨレベルの期間Ｔｈｉｇｈそれぞれは、１００［ｎｓｅｃ］である。
【００７９】
図９に示したシーケンスの１周期Ｔｓ、信号ブロックＳＢの１周期Ｔｂ、信号パルスＳＰの１周期Ｔｐ、位相を示す期間Ｔｗ、残りの期間Ｔｗ’、ＴＯＦブロックＴＢの１周期Ｔｒ、遅延期間Ｔｄと、ＴＯＦパルスＴＰのＨレベルの期間Ｔｈｉｇｈ及びＬレベルの期間Ｔｌｏｗと、残りの期間Ｔｄ’との関係は、次式（１４）のように表される。式（１４）の関係は、直交条件に基づいて決定されたものである。
【００８０】
【数１４】
0006439181.tif 000015
【００８１】
ここで、ＴＯＦブロックＴＢについて、さらに説明する。
図１０は、本実施形態に係るｎ毎のＴＯＦブロックＴＢの例を示す図である。図１０において、横軸は時刻、縦軸は各信号のＨレベルとＬレベルとを表している。
波形ｇ２０２（０）は、ｎ＝０のＴＯＦブロックＴＢである。ｎ＝０のとき、ＴＯＦパルスＴＰの遅延期間Ｔｄ０は０である。すなわち、波形ｇ２０２（０）は、時刻０から開始される。なお、信号パルスＳＰにおいて、同じ波形のＴＯＦブロックＴＢが９個含まれ、さらに、信号ブロックＳＢには、同じ波形の信号パルスＳＰが９個含まれている。
【００８２】
次に、波形ｇ２０２（１）は、ｎ＝１のＴＯＦブロックＴＢである。ｎ＝１のとき、ＴＯＦパルスＴＰの遅延期間Ｔｄ１は２５［ｎｓｅｃ］（＝２［μｓｅｃ］／８０）である。すなわち、図１０に示すように、ｎ＝１のときの波形ｇ２０２（１）は、ｎ＝０のときの波形ｇ２０２（０）に対して、２５［ｎｓｅｃ］遅れている。
以下、ｎが１増加する毎に２５［ｎｓｅｃ］ずつ遅れていく。そして、ｎ＝７９のとき、波形ｇ２０２（７９）のように、２０００［ｎｓｅｃ］の前にＴＯＦパルスＴＰの最初のＬレベルの期間Ｔｌｏｗの１／４（＝１００［ｎｓｅｃ］／２５［ｎｓｅｃ］）だけ現れ、残りの信号は、０［ｎｓｅｃ］に折り返す。
【００８３】
［受信側の処理の説明］
次に、送信信号を受信した受信側の端末１０の処理について説明する。
図１１は、本実施形態に係る送信信号の発光パターンと振り分けゲートＴｘａ〜Ｔｘｃのタイミングチャートである。図１１において、横軸は時刻、縦軸は各信号のＨ（ハイ）レベルとＬ（ロー）レベルとを表している。
【００８４】
波形ｇ３０１は、送信信号の発光パターンである。波形３０１に示すように、発光期間が５０％、消灯期間が５０％である。発光期間と消灯期間それぞれは、１８［μｓｅｃ］である。また、発光パターンの１周期は、３６［μｓｅｃ］（＝２［μｓｅｃ］×１８）である。この２［μｓｅｃ］は、測定を行う距離範囲によって決定される値である。発光パターンの１周期が２［μｓｅｃ］の場合、距離範囲の最大値は、例えば６００［ｍ］である。
【００８５】
波形ｇ３０２は、振り分けゲートＴｘａの制御信号である。波形ｇ３０２は、時刻ｔ１０１〜ｔ１０２の１２［μｓｅｃ］におけるＨレベルの期間、振り分けゲートＴｘａが開かれ、残りの時刻ｔ１０３〜ｔ１０７における２４［μｓｅｃ］のＬレベルの期間、振り分けゲートＴｘａが閉じられる。
波形ｇ３０３は、振り分けゲートＴｘｂの制御信号であり、波形ｇ３０２がＨレベルからＬレベルに変化した時刻ｔ１０３のとき、ＬレベルからＨレベルに切り替わる。
波形ｇ３０４は、振り分けゲートＴｘｃの制御信号であり、波形ｇ３０３がＨレベルからＬレベルに変化した時刻ｔ１０５とき、ＬレベルからＨレベルに切り替わる。
すなわち、振り分けゲートＴｘａ〜Ｔｘｃは、１２［μｓｅｃ］ずつゲートを開いていくことで、受信信号の光による電荷を蓄積する。
【００８６】
図１２は、図１１の発光パターンと振り分けゲートＴｘａを拡大した図である。図１２では、振り分けゲートＴｘｄとドレインゲートＤｒの波形も示している。
図１２に示すように、図１１に示した波形ｇ３０１は、時刻ｔ１０１〜ｔ１０４において、Ｈレベルが継続される正パルス列（例えば時刻ｔ１５１〜ｔ１５３）と、Ｈレベルの期間とＬレベルの期間（例えば時刻ｔ１５３〜ｔ１５５）とが交互に含まれる負パルス列とを含む。そして、発光パターンの１周期は、２０００［ｎｓｅｃ］である。また、負パルス列の期間は、９００［ｎｓｅｃ］である。
【００８７】
波形ｇ３１２は、振り分けゲートＴｘａの制御信号であり、Ｈレベル及びＬレベルの期間それぞれが１０００［ｎｓｅｃ］である。このＨレベルの期間（例えば時刻ｔ１５１〜ｔ１５３）が通信期間である。
波形ｇ３１４は、振り分けゲートＴｘｄの制御信号である。振り分けゲートＴｘｄは、振り分けゲートＴｘａがＬレベルの期間（例えば時刻ｔ１５３〜ｔ１５５）、すなわち閉じられている期間に、１周期が１００［ｎｓｅｃ］のパルス信号が５個挿入される。パルス信号が挿入されている期間をＴＯＦ時間と定義する。ＴＯＦ時間は、５００［ｎｓｅｃ］（＝１００［ｎｓｅｃ］×５）である。また、波形ｇ３１４がＨレベルの期間、振り分けゲートＴｘｄが開かれる。
【００８８】
波形ｇ３１５は、ドレインゲートＤｒの制御信号である。ドレインゲートＤｒは、振り分けゲートＴｘａがＬレベルの期間（例えば時刻ｔ１５３〜ｔ１５５）に、２個の５０［ｎｓｅｃ］のＨレベルの信号と、４個の１周期が１００［ｎｓｅｃ］のパルス信号とが挿入される。パルス信号が挿入されている期間は、余分な電荷を排出している時間であるため排出時間と定義する。排出時間は、５００［ｎｓｅｃ］（＝５０［ｎｓｅｃ］×２＋１００［ｎｓｅｃ］×４）である。また、波形ｇ３１５がＨレベルの期間、ドレインゲートＤｒが開かれる。
【００８９】
なお、図１２に示した例では、振り分けゲートＴｘａの期間のみを例に示したが、振り分けゲートＴｘｂ及びＴｘｃにおいても、図１２と同様に、振り分けゲートＴｘｂ及びＴｘｃが閉じている期間に、振り分けゲートＴｘｄとドレインゲートＤｒとが復調器１０４によって制御され、積分が行われる。
【００９０】
図１１に示した１周期のサンプリングを３回行うことで図９における信号ブロックを検出する。その後１０８μ秒あけて次のサンプリングを始めるまでにコンデンサＣａ、Ｃｂ、Ｃｃの積分値を読み出す。振り分けゲートＴｘａ〜Ｔｘｃの積分時間は、１８［μｓｅｃ］（＝１０００［ｎｓｅｃ］×６×３）である。
また、振り分けゲートＴｘｄの積分時間は、９［μｓｅｃ］（＝１００［ｎｓｅｃ］×５×６×３）である。
【００９１】
［搬送波とサンプリングタイミングの説明］
次に、（２／３）π−ＤＢＰＳＫ変調された搬送波とサンプリングタイミングの例を説明する。
図１３は、本実施形態に係る搬送波の位相変化とサンプリングタイミングの一例のタイミングチャートである。図１３において、横軸は経過時間を表し、縦軸は搬送波の各フレームにおける位相を表し、ビット列“０”、“１”、“１”、“０”が送信される。また、図１３において、波形ｇ２０１は搬送波の経過時間に対する位相の変化を表し、符号ｇ４０２で囲まれた領域の画像は、サンプリングタイミングを表している。また、横軸において、時刻ｔ（ｎ）（ｎは１以上の整数）からｔ（ｎ＋１）の期間であるΔｔを、１目盛り（１  ｔｉｃｋ）と呼ぶ。そして、図１３に示した例では、サンプルタイミングは、この１目盛りの時刻の間と一致している。また、１目盛りは、例えば２００μ秒である。図９のタイミングに従うと１０８μ秒である。
また、サンプリングタイミング１とサンプリングタイミング２との間は、露光タイミングである。すなわち、本実施形態では、例えば２００μ秒の期間に露光し、２００μ秒の期間に読み出しを行う動作を交互に行う。
【００９２】
なお、図１３に示した送信信号は、（２／３）π−ＤＢＰＳＫ変調された信号である。リーダフレームは、位相変化がない期間を、例えば８目盛り分（例えば１．６［ｍｓｅｃ］）継続させる。データに応じて、位相変化させ、位相変化させた後は、３目盛り分、同じ位相の信号を継続する。位相変化の間に１目盛り分の無信号期間を設ける。
【００９３】
まず、時刻ｔ１〜ｔ８の期間（リーダフレームタイムともいう）、３目盛り分の一定の位相（図１３に示した例では１８０度）と無信号と３目盛り分の一定の位相とで構成される搬送波が送信される。このリーダフレームの位相は、変調器１０８によって初期位相として算出される。また、時刻ｔ１〜ｔ４の期間において、時刻ｔ１〜ｔ２の期間と時刻ｔ３〜ｔ４の期間とにサンプリングが行われる。このように、３目盛り分の信号に対して、２回の計測を行うことで、少なくとも１回、位相が検出される。
【００９４】
次に、時刻ｔ５〜ｔ８の期間、一定の位相（図１３に示した例では１８０度）で搬送波が送信される。
時刻ｔ８〜ｔ９の期間の無信号期間、位相が０度から１２０度（＋（２／３）π）に変化する。その後、３目盛り分である時刻ｔ９〜ｔ１２の期間、第１フレームが一定の位相（図１３に示した例では３００度）で送信される。リーダフレームと第１フレームとの位相差がビット列を表し、時刻ｔ９における位相差は＋１２０度（＋（２／３）π）である。このため、ビット列は“０”である。
【００９５】
次に、第１フレームのフレームタイムが終了すると、時刻ｔ１２〜ｔ１３の期間、位相が３００度から１８０度に変化する。その後、時刻ｔ１３〜ｔ１６の期間、第２フレームが一定の位相（図１３に示した例では０度）で送信される。第１フレームと第２フレームとの位相差が次のビット列を表し、時刻ｔ１３における位相差は−１２０度（−（２／３）π）であり“１”を表す。
【００９６】
次に、第２フレームのフレームタイムが終了すると、時刻ｔ１６〜ｔ１７の期間、位相が０度から−１２０度に変化する。その後、時刻ｔ１７〜ｔ２０の期間、第３フレームが一定の位相（図１３に示した例では６０度）で送信される。第２フレームと第３フレームとの位相差が次のビット列を表し、時刻ｔ１７における位相差が−１２０度（−（２／３）π）であり“１”を表す。
【００９７】
次に、第３フレームのフレームタイムが終了すると、時刻ｔ２０〜ｔ２１の期間、位相が−１２０度から０度に変化する。その後、時刻ｔ２１〜ｔ２４の期間、第４フレームが一定の位相（図１３に示した例では１８０度）で送信される。第３フレームと第４フレームとの位相差が次のビット列を表し、時刻ｔ２１における位相差が＋１２０度（＋（２／３）π）であり“０”を表す。
なお、無信号期間が、所定の期間継続した場合、信号が終了したことを表す。ここで、所定の期間とは、例えば４目盛り分（例えば０．８［ｍｓｅｃ］）である。
【００９８】
図１４は、本実施形態の復調器１０４によって生成される図１３のタイミングで読み取りを行った場合の復調テーブルの一例を説明する図である。図１４に示すように、復調テーブルには、ｉｎｄｅｘ、搬送波の振幅、搬送波の位相、代表位相、位相変化、及びｂｉｔ値が関連付けられている。なお、ｉｎｄｅｘは、図１１におけるサンプリングタイムの値である。また、代表位相とは、搬送波の位相情報がないとき、１サンプルタイム前の位相である。なお、搬送波の位相情報がある場合、代表位相の値は、搬送波の位相の値である。また、ｂｉｔ値は、ビット列である。なお、振幅の値は、例であり、１が最大値であってもよく、同様に０が最小値であってもよい。または、振幅の値は、１が最大値でなくてもよく、同様に０が最小値でなくてもよい。また、振幅の値は、予め定められている複数の閾値を用いて決定された値である。また、図１４において、“？”は、位相が不定であることを示している。
【００９９】
ｉｎｄｅｘが２と３では、代表位相が１８０度のまま変化していない。また、ｉｎｄｅｘが３と４では、代表位相が１８０度のまま変化していない。これらは、リーダフレームに対応する。
次に、ｉｎｄｅｘが４のとき、振幅が１、位相が１８０度、代表位相が１８０度である。
次に、ｉｎｄｅｘが５のとき、振幅が１、位相が３００度、代表位相が３００度である。ｉｎｄｅｘが４と５では、代表位相が１８０度から３００度に変化し、すなわち位相が１２０度増えている。上述したように、この位相差はビット列“０”に対応する。なお、ノイズなどの誤差により検出した位相差には誤差があるため、位相差は、１２０度に対して数度の誤差が発生する。このように、２回のサンプリングタイムともに位相を取得できた場合、復調器１０４は、２回のサンプリングタイムで取得できたビット値のうち振幅が大きい一方のみをビット値として用いる。また、振幅の大きさが同じ場合は、ｉｎｄｅｘが小さい方を用いる。
【０１００】
次に、ｉｎｄｅｘが６のとき、振幅が１、位相が３００度、代表位相が３００度である。
次に、ｉｎｄｅｘが７のとき、振幅が１、位相が１８０度、代表位相が１８０度である。ｉｎｄｅｘが６と７では、代表位相が３００度から１８０度に変化し、すなわち位相が１２０度減少している。上述したように、この位相差はビット列“１”に対応する。
【０１０１】
このように、復調器１０４は、生成した復調テーブルを用いて、位相変化の値を算出または推定し、算出または推定した位相変化の値に基づいて、ビット列を算出する。
なお、復調器１０４は、図１２に示した位相の値等の情報を、所定の時間経過後に消去するようにしてもよい。
【０１０２】
図１１及び図１２を用いて説明したように、振り分けゲートＴｘａ〜Ｔｘｃは、他の光通信装置（第２端末１０−２）からの発光信号を、３（＝４−１）個の電荷蓄積領域１０２２ａ〜１０２２ｃ（第２〜第４の電荷蓄積部）に振り分けるタイミングと、電荷蓄積領域１０２２ｄ（第１の電荷蓄積部）に振り分けるタイミングと、が異なっている。そして、３個の電荷蓄積領域１０２２ａ〜１０２２ｃが蓄積した発光信号から送信情報を検出する。そして３個の電荷蓄積領域１０２２ａ〜１０２２ｃが蓄積するタイミングは、振り分けゲートＴｘａ〜Ｔｘｃによるゲートの開閉パターンが同じであり、ゲートを開閉タイミングが異なっている。さらに、電荷蓄積領域１０２２ｄが蓄積するタイミングは、振り分けゲートＴｘａ〜Ｔｘｄによるゲートのゲート開閉パターンが異なり、蓄積するタイミングが異なっている。
【０１０３】
また、本実施形態では、図４、図９〜及び図１４を用いて説明したように、画素２０１が備える４つの微小変換部１０２１ａ〜１０２１ｄのうち３つの微小変換部１０２１ａ〜１０２１ｃを用いて、送信信号に含まれるビット列を抽出することで、他の端末１０が送信した情報を取得する。また、本実施形態では、１つの微小変換部１０２１ｄを用いて、位相を検出し、検出した受信信号の位相と、送信信号との位相との位相差を検出し、検出された位相差を用いて、端末１０間、例えば端末１０が搭載されている車両間の距離を算出している。受信信号と送信信号との位相差を、受光部１０２が検出する。なお、上述したように、位相差の検出に用いる微小変換部１０２１ｄは、これに限られず、４つの微小変換部１０２１のいずれか１つ、送信信号から情報を検出する３つの微小変換部１０２１と異なっていればよい。
【０１０４】
また、本実施形態では、図９〜及び図１４を用いて説明したように、発光信号は、送信情報に基づいて生成された情報パルスと、測距パルスとが、重畳され、（２π）：（２π／（（ｍ−１）ｎ）の周期比率の関係であり、測距パルスは、所定時間毎に且つ所定回数毎に開始するパルスタイミングが遅延されている。
【０１０５】
［計測システムの処理手順］
次に、計測システム１の処理手順について説明する。
まず、信号源の探索処理について説明する。なお、以下の例では、２００μ秒間、露光し、２００μ秒間、読み出しを行う例を説明する。
図１５は、本実施形態に係る信号源の探索の処理手順を表すフローチャートである。
【０１０６】
（ステップＳ１）受光部１０２は、２００μ秒間、露光を行う。
（ステップＳ２）復調器１０４は、受光部１０２によって受光され、復調器１０４によって復調、復号器１０５によって復号された受信信号の位相を検出する。
【０１０７】
（ステップＳ３）復調器１０４は、受信信号に位相があるか否かを判別する。演算部１０６は、位相があると判別した場合（ステップＳ３；ＹＥＳ）、受信信号を受信できたとして信号源の探索処理を終了する。演算部１０６は、位相がないと判別した場合（ステップＳ３；ＮＯ）、ステップＳ４に処理を進める。
【０１０８】
（ステップＳ４）復調器１０４は、続けて２回露光したか否かを判別する。続けて２回露光とは、図１３において、サンプリングタイミング（ｎ）（ｎは１以上の整数）とサンプリングタイミング（ｎ＋１）の２回、露光を行ったことを示す。演算部１０６は、続けて２回露光した場合（ステップＳ４；ＹＥＳ）、ステップＳ５に処理を進め、続けて２回露光していない場合（ステップＳ４；ＮＯ）、ステップＳ１に処理を戻す。
【０１０９】
（ステップＳ５）復調器１０４は、読み出し領域の移動を行い。ステップＳ１に処理を戻す。なお、読み出し領域については、後述する。
計測システム１は、以上の信号源の探索処理を、信号源が検出されるまで繰り返す。なお、ステップＳ３〜ステップＳ５の処理を演算部１０６が制御するようにしてもよい。
【０１１０】
次に、ビットの読み取り処理手順について説明する。
図１６は、本実施形態に係るビットの読み取り処理手順を表すフローチャートである。以下の処理は、図１５において、信号源を検出できた後に行う。
【０１１１】
（ステップＳ１０１）演算部１０６は、ｎに０を代入する。
（ステップＳ１０２）受光部１０２は、２００μ秒間、露光を行う。
（ステップＳ１０３）演算部１０６は、受光部１０２によって受光され、復調器１０４によって復調、復号器１０５によって復号された受信信号の位相を検出し、検出した位相を記憶部１１０に記憶させる。
【０１１２】
（ステップＳ１０４）演算部１０６は、受信信号に位相があるか否かを判別する。演算部１０６は、位相があると判別した場合（ステップＳ１０４；ＹＥＳ）、ステップＳ１０１に処理を戻す。演算部１０６は、位相がないと判別した場合（ステップＳ１０４；ＮＯ）、ステップＳ１０５に処理を進める。
（ステップＳ１０５）演算部１０６は、ｎにｎ＋１を代入する。
【０１１３】
（ステップＳ１０６）演算部１０６は、信号源を見失ったか否か判別する。なお、演算部１０６は、例えばｎが１０未満の場合に、信号源を見失ったと判別する。演算部１０６は、信号源を見失ったと判別した場合（ステップＳ１０６；ＹＥＳ）、ビットの読み取り処理を終了する。演算部１０６は、信号源を見失っていないと判別した場合（ステップＳ１０６；ＮＯ）、ステップＳ１０２に処理を戻す。
信号源を見失っていない場合、演算部１０６は、ステップＳ１０２〜Ｓ１０６の処理を繰り返し、逐次位相を検出、記憶させる。
【０１１４】
［振り分けゲートＴｘｄの制御によって検出されるｎ＝０〜７９の積分値の例］
次に、受信側の端末１０の受光部１０２によって受光され、振り分けゲートＴｘｄの制御によって積分されたｎ＝０〜７９における８０個の信号について説明する。
図１７は、本実施形態に係る積分されたｎ＝０〜７９における８０個の信号を逐次接続した例を表す図である。図１７において、縦軸は画素２０１の出力強度（積分値）、横軸はｎの番号であり、遅延時間に対応する。
点ｇ４０１は、ｎ＝０のときの積分値を表し、点ｇ４０２は、ｎ＝１のときの積分値を表し、・・・、点ｇ４７９は、ｎ＝７９のときの積分値を表している。
前述したように送信信号において、ＴＯＦブロックＴＢが、ｎの値に応じて２５［ｎｓｅｃ］ずつ移動していこことにより、図１７に示すような積分値が得られる。
【０１１５】
次に、振り分けゲートＴｘｄによる積分値の最小値の検出について、図１８及び図１９を用いて説明する。
図１８は、図１７の領域ｇ４９０の拡大図である。図１９は、本実施形態に係る積分値の最小値の検出と、真の最小値の推定の処理手順のフローチャートである。
【０１１６】
図１８において、縦軸は画素２０１の出力強度（積分値）、横軸は遅延時間である。また、点ｇ５０１は（ｍ−１）（ｍは１〜８０のいずれかの整数）番目の積分値であり、点ｇ５０２はｍ番目の積分値であり、点ｇ５０３は（ｍ＋１）番目の積分値である。また、線ｇ５１１は、点ｇ５０１と点ｇ５０２とを通る線分であり、線ｇ５１２は、点ｇ５０３を通り、線ｇ５１１の線分の傾きと傾きの極性が逆の線分である。
【０１１７】
図１８に示すように、点ｇ５０１は、遅延時間がｔ２００、出力強度がＬ０であり、点ｇ５０２は、遅延時間がｔ２０１、出力強度がＬ１であり、点ｇ５０３は、遅延時間がｔ２０２、出力強度がＬ３である。また、Ｔ０〜Ｔ２は、遅延時間を正規化した値である。
ここで、図１８に示す例において、測定された測定値Ｌ０〜Ｌ２を用いて、真の最小値である点ｇ５２１の位置、すなわち、遅延時間ｔｍｉｎを算出する方法を説明する。
図１８に示す例では、測定値の大小関係が、Ｌ１＜Ｌ２＜Ｌ０である。
遅延時間ｔを測定値Ｌが最小となる遅延時間ｔ２０１を基準として、前後の時間が１となるように正規化すると、Ｔは、次式（１５）のように表される。
【０１１８】
【数１５】
0006439181.tif 000016
【０１１９】
式（１５）を用いて、線ｇ５１１と線ｇ５１２との交点を求めることで、真の最小値の位置を求めることができる。式ｇ５１１は、次式（１６）のように表され、線ｇ５１２は、次式（１７）のように表される。
【０１２０】
【数１６】
0006439181.tif 000017
【０１２１】
【数１７】
0006439181.tif 000018
【０１２２】
なお、式（１６）において、ａは傾きであり、ｂｎは切片であり、式（１７）において、ｂｐは切片である。
また、各遅延時間を用いて、正規化したＴ０〜Ｔ２は、次式（１８）〜（２０）のように表される。
【０１２３】
【数１８】
0006439181.tif 000019
【０１２４】
【数１９】
0006439181.tif 000020
【０１２５】
【数２０】
0006439181.tif 000021
【０１２６】
式（１６）〜式（２０）より、Ｌ０、Ｌ１、Ｌ２は、次式（２１）〜次式（２３）のようになる。
【０１２７】
【数２１】
0006439181.tif 000022
【０１２８】
【数２２】
0006439181.tif 000023
【０１２９】
【数２３】
0006439181.tif 000024
【０１３０】
式（２１）〜式（２３）より、正規化された最小の位置Ｔｍｉｎは、次式（２４）のように表される。
【０１３１】
【数２４】
0006439181.tif 000025
【０１３２】
式（２４）より、測定値が最小となる遅延時刻ｔｍｉｎは、次式（２５）のように表される。
【０１３３】
【数２５】
0006439181.tif 000026
【０１３４】
（ステップＳ２０１）復調器１０４は、８０個（ｎ＝０〜７９）のうち、最小値の積分値（例えば点ｇ５０２）を検出する。
（ステップＳ２０２）復調器１０４は、検出した最小値の前後の積分値（例えば点ｇ５０１と点ｇ５０３）を検出する。
【０１３５】
（ステップＳ２０３）復調器１０４は、連続する２つの積分値（例えば点ｇ５０１と点ｇ５０２）を通る線分（例えば線ｇ５１１）の例えば式（１６）に示した直線の式を算出する。続けて、復調器１０４は、算出した線分における傾きの極性を反転させた傾きを有し、残りの積分値（例えば点ｇ５０３）を通る線分（例えば線ｇ５１２）の例えば式（１７）に示した直線の式を算出する。続けて、復調器１０４は、上述したように、算出した２つの直線の交点を、例えば式（２５）を用いて真の最小値として推定し、推定した真の最小値に基づいて位相として算出する。
（ステップＳ２０４）復調器１０４は、算出した位相を位相差として用いて、端末１０と送信信号を送信した他の端末１０との距離を算出する。２つの端末の時計がＧＮＳＳ１１１により同期がとれている場合は、１つの位相から距離が算出できる。同期がとれていない場合は、２つの端末の位相の和の２分の１から距離が算出できる。例えば同期がとれている時の位相値が２００ｎ秒であれば、距離は６０ｍ（＝２００×０．３）となる。同期がとれていないときの位相値が２００ｎ秒と４００ｎ秒であれば、距離が９０ｍ（＝（２００＋４００）／２×０．３）となる。これらの位相値は、回路の遅延時間等により発生する誤差を補正されたものである。
【０１３６】
なお、図１８及び図１９に示した例では、最小値の前後の積分値を用いて、真の最小値を推定する例を説明したが、最小値の推定に用いる積分値の個数は、最小値を含む３個以上であればよい。
また、上述した例では、復調器１０４が位相差を算出する例を説明したが、これに限られない。受光部１０２が復調器１０４の一部を有し、受光部１０２が、位相差を算出するようにしてもよい。また、上述した例では、復調器１０４が、位相差に基づいて端末１０間の距離を求める例を説明したが、これに限られない。演算部１０６は、例えば復調器１０４、復号器１０５を含んでいてもよい。この場合、演算部１０６が、受光部１０２によって検出された位相差を用いて、自端末１０と他の端末１０との距離を算出するようにしてもよい。
【０１３７】
このように、検出された最小値から、真の最小値を推定することで、距離の検出精度は、例えば６００［ｍ］の検出範囲に対して約６［ｍ］（２５［ｎsec］）から、約２［ｍ］（±５［ｍ］）に向上する。
【０１３８】
（１目盛り分、サンプリングタイミングがずれた場合の搬送波とサンプリングタイミングの説明）
次に、サンプリングタイミングが、図１３と比較して１目盛り分ずれている場合について説明する。図２０は、本実施形態に係る図１３と比較して１目盛り分ずれている場合のタイミングチャートである。図２１は、本実施形態の復調器１０４によって生成される図２０のタイミングで読み取りを行った場合の復調テーブルの一例を説明する図である。
図２０の示す例では、１目盛り分の無信号期間（例えば、時刻ｔ８〜時刻ｔ９）にサンプリングされた場合の例である。縦軸、横軸、搬送波は、図１３と同じである。
【０１３９】
図２０のサンプリングタイミングで搬送波の位相を取り込んだ場合、復調テーブルは、図２１のようになる。
ｉｎｄｅｘが２のとき、振幅が１であり、位相が１８０度であり、代表位相が１８０度である。
ｉｎｄｅｘが３のとき、無信号状態であるため振幅が０、位相が？（不明）である。このように、位相が不明な場合、代表位相は、前のｉｎｄｅｘの位相を引き継ぐ。このため、代表位相の値は、１８０度となる。
ｉｎｄｅｘが４のとき、振幅が１であり、位相が１８０度であり、代表位相が１８０度である。
【０１４０】
ｉｎｄｅｘが５のとき、無信号状態であるため振幅が０、位相が？（不明）であるため代表位相が１８０度である。
ｉｎｄｅｘが６のとき、振幅が１であり、位相が３００度であり、代表位相が３００度である。ｉｎｄｅｘが５と６では、位相変化が＋１２０度であり、ビット値“０”に対応する。
以下同様に、ｉｎｄｅｘが７と８では、位相変化が−１２０度であり、ビット値“１”に対応する。
以上のように、サンプリングタイミングが図１１のタイミングと１目盛ずれている場合であっても、図１４と同様にビット列“０”、“１”、“１”、“０”を得ることができる。
【０１４１】
［０．５目盛り分、サンプリングタイミングがずれた場合の搬送波とサンプリングタイミングの説明］
次に、サンプリングタイミングが、図１３と比較して０．５目盛り分ずれている場合について説明する。図２２は、本実施形態に係る図１３と比較して０．５目盛り分ずれている場合のタイミングチャートである。図２３は、本実施形態の復調器１０４によって生成される図２２のタイミングで読み取りを行った場合の復調テーブルの一例を説明する図である。
図２２の示す例では、１目盛り分の無信号期間（例えば、時刻ｔ８〜時刻ｔ９）にサンプリングされた場合を含む例である。縦軸、横軸、搬送波は、図１３と同様である。
【０１４２】
図２２のサンプリングタイミングで搬送波の位相を取り込んだ場合、復調テーブルは、図２３のようになる。
ｉｎｄｅｘが１のとき、サンプリングタイミングのうち半分が無信号状態であるため振幅が０．５であり、位相が１８０度であり、代表位相が１８０度である。
ｉｎｄｅｘが２のとき、振幅が１であり、位相が１８０度であり、代表位相が１８０度である。
ｉｎｄｅｘが３のとき、サンプリングタイミングのうち半分が無信号状態であるため振幅が０．５、位相が１８０度、代表位相が１８０度である。
ｉｎｄｅｘが４のとき、振幅が１であり、位相が１８０度であり、代表位相が１８０度である。ｉｎｄｅｘが３と４では、位相変化が０度である。
【０１４３】
ｉｎｄｅｘが５のとき、サンプリングタイミングのうち半分が無信号状態であるため振幅が０．５、位相が３００度、代表位相が３００度である。ｉｎｄｅｘが４と５では、位相変化が＋１２０度である。
ｉｎｄｅｘが６のとき、振幅が１であり、位相が３００度であり、代表位相が３００度である。ｉｎｄｅｘが５と６では、前述したように、２回のサンプリングタイムで取得できたビット値のうち振幅が大きい一方のみをビット値として用いるため、位相変化が＋１２０度であり、ビット値“０”に対応する。
ｉｎｄｅｘが７のとき、サンプリングタイミングのうち半分が無信号状態であるため振幅が０．５、位相が１８０度、代表位相が１８０度である。ｉｎｄｅｘが６と７では、位相変化が-１２０度であり、ビット値“０”に対応する。
以上のように、サンプリングタイミングが図１３のタイミングと０．５目盛ずれている場合であっても、図１４及び図２１と同様にビット列“０”、“１”、“１”、“０”を得ることができる。
【０１４４】
［読み出し領域、読み出し領域の説明］
次に、読み出し領域と、読み出し領域の移動について図２４〜図２８を用いて説明する。図２４は、本実施形態に係る信号探索における読み出し領域の移動の一例を説明する図である。図２５は、本実施形態に係る信号探索における読み出し領域の移動の他の例を説明する図である。また、図２４及び図２５において、紙面に対して横方向をｘ軸方向、ｘ軸に対して垂直な方向をｙ軸方向とする。また、図２４及び図２５において、符号５００で示す領域の画像は、図３で説明した受光部１０２の全ての画素２０１をｘ軸方向及びｙ軸方向に並べて示した画像である。
【０１４５】
図２４において、符号５１１で示す画像は、読み出し領域を示す画像である。図２４に示す例では、復調器１０４は、読み出し領域を、矢印５２１のように、ｘ軸方向に移動させて、図１５に示した処理を繰り返す。矢印５２１のように移動させ、画像５００の右端に達した後、復調器１０４は、矢印５２２に示すように、読み出し領域を画像５００におけるｘ軸方向の左に戻す。このとき、復調器１０４は、読み出し領域をｙ軸方向にｙ１だけ移動させる。そして、復調器１０４は、矢印５２３に示すように、ｘ軸方向に移動させて、図１５に示した処理を繰り返す。なお、読み出し領域が右下端に達したら左上端に戻す。
【０１４６】
図２５において、符号５１２で示す画像は、読み出し領域を示す画像である。図２５に示す例では、復調器１０４は、読み出し領域を、矢印５３１のように、ｙ軸方向に移動させて、図１５に示した処理を繰り返す。なお、読み出し領域が下端に達したら上端に戻す。
なお、図２４及び図２５に示した読み出し領域及び読み出し領域の移動は一例であり、これに限られない。例えば、図２５において、ｙ軸方向に長い読み出し領域を、ｘ軸方向に移動させるようにしてもよい。
【０１４７】
図２６は、信号探索の読み出し領域とビット読み出し領域の一例を説明する図である。符号５１１に示す領域が読みだす画像は、信号を探索している領域を示す画像である。また、符号５４１及び５４２に示す領域が読みだす画像は、ビット読み取り領域を示す画像である。信号探索で信号源の候補を検出できた場合、復調器１０４は、図２６に示すようにビット読み取り領域を決定するようにしてもよい。また、このビット読み取り領域は、後述するビット読み取り処理に応じて領域を補正させるようにしてもよい。
また、図２５に示した例においても、復調器１０４は、ビット読み取り領域を決定するようにしてもよい。
【０１４８】
図２７は、信号探索の読み出し領域とビット読み出しを並列処理する一例を説明する図である。図２７に示すように、信号探索の読み出し領域は、図２５と同様に、順次、ｙ軸方向に上から下に向かって移動させていく。そして、ビット読み出し領域は、信号源の候補が検出された位置を、読み出し開始位置として、繰り返し読み出すようにしてもよい。これにより、ビット読み出しを全画素走査しなくてよいため、演算量を低減することができる。
【０１４９】
次に、端末１０が、複数の他の端末からの信号を検出した場合について説明する。なお、この例では、他の端末は３個あり、おのおのの端末には、識別子（ＩＤ）が０００００００１、００００００１０、００００００１１として割り当てられているとする。
図２８は、本実施形態に係る受光部１０２が３個の端末から識別子を受光したときの状態を説明する図である。符号５５１が示す画像は、識別子（ＩＤ）が０００００００１の端末から受光した識別子に基づく画像である。符号５５２が示す画像は、識別子（ＩＤ）が００００００１０の端末から受光した識別子に基づく画像である。符号５５３が示す画像は、識別子（ＩＤ）が００００００１１の端末から受光した識別子に基づく画像である。
【０１５０】
［受光部の取り付け位置及び発光部の取り付け位置の説明］
次に、端末１０を、車両に取り付けるとき、受光部の取り付け位置及び発光部の取り付け位置の例について説明する。
図２９は、本実施形態に係る発光部の取り付け位置の例を説明する図である。なお、発光部とは、少なくとも投光器１０９を備えている。図２９の符号７０１が示す領域の画像のように、ヘッドライト付近に取り付けられていてもよい。または、符号７０２が示す領域の画像のように、ルーフの周囲に取り付けられていてもよい。あるいは、符号７０３が示す領域の画像のように、テールライトやブレーキランプ付近に取り付けられていてもよい。さらには、発光部は複数あってもよく、複数の発光部が、図２９に示した複数の箇所に取り付けられていてもよい。
【０１５１】
図３０は、本実施形態に係る受光部１０２の取り付け位置の例を説明する図である。受光部であるセンサは、少なくともレンズ１０１及び受光部１０２を備えている。センサは、図３０の符号７１１が示す領域の画像のように、車両の前方にノーズカメラとして取り付けられていてもよい。ノーズカメラは、交差点において左右の移動体の検出を行う。また、符号７１２が示す領域の画像のように、サイドミラーの近傍にサイドビューカメラとして取り付けられていてもよい。サイドビューカメラは、後側方の移動体の検出を行う。また、符号７１３が示す領域の画像のように、車両の後方にリアビューカメラとして取り付けられていてもよい。リアビューカメラは、後方の移動体の検出を行う。さらに、符号７１４が示す領域の画像のように、例えばルームミラーの脇に全周囲カメラとして取り付けられていてもよい。全周囲カメラは、全周囲（３６０度）を見渡す。なお、車両内または車両外の左右対称な位置にも全周囲カメラを取り付けるようにしてもよい。これにより、ステレオ視を行いつつ、死角を低減することができる。
【０１５２】
［温度特性の影響を低減できる理由の説明］
ここで、変調方式がπ／４  ＤＱＰＳＫ変調であり、図３に示した画素２０１の４つの振り分けゲートＴｘａ〜Ｔｘｄを用いて位相から距離を検出する場合について説明する。搬送波が正弦波の場合、画素２０１の電荷蓄積領域１０２２ａ〜１０２２ｄから読み出された電圧レベルがＣ（θ０）、Ｃ（θ１）、Ｃ（θ２）、Ｃ（θ３）であるとする。この各電圧レベルは、（１／２）πごとの値である。位相θは、次式（２６）のように表される。
【０１５３】
【数２６】
0006439181.tif 000027
【０１５４】
式（２６）に示すように、位相θは、４つの電圧レベルＣ（θ０）、Ｃ（θ１）、Ｃ（θ２）、Ｃ（θ３）に依存している。例えば、温度が変化したとき、これらの４つの電圧レベルＣ（θ０）、Ｃ（θ１）、Ｃ（θ２）、Ｃ（θ３）は、それぞれ温度特性を有するため、求めたい位相θも温度に依存することになる。このような温度特性の影響を低減するためには、４つの電圧レベルＣ（θ０）、Ｃ（θ１）、Ｃ（θ２）、Ｃ（θ３）に関する要素に対してキャリブレーションを行う必要がある。このキャリブレーションに求められる精度は、距離範囲を０ｍから６００ｍとし距離分解能を１ｍとすると、位相検出性能として０．６度（＝３６０／６００）以下となることが求められる。温度が変わっても安定してこの性能を実現することは極めて困難である。
【０１５５】
一方、本実施形態では、画素２０１のうち、３つの振り分けゲートＴｘａ〜Ｔｘｃを制御して、ビット値を取得し、残りの１つの振り分けゲートＴｘｄを制御して、位相を取得する。
この結果、画素２０１が温度によって特性が変化した場合であっても、位相を取得しているのは、１つの振り分けゲートＴｘｄである。これにより、本実施形態では、得られる検出値は、例えば図１７に示した波形の振幅やオフセットが変化するが、位相は温度によって変化しない。また、図１７に示した波形は、仮に受光部１０２に入射する光の強度が、所定の強度より高い場合、例えば左端及び右端から出力が飽和していくことになる。しかしながら、例えば符号ｇ４９０に示した領域は、強度が高くなっても残るため、端末１０は位相を検出でき、検出した位相に基づいて距離を算出することができる。すなわち、本実施形態によれば、温度特性による位相の変化に対する検出精度を向上させることができる。
【０１５６】
以上のように、本実施形態に係る光通信装置（端末１０）は、他の光通信装置（例えば第２端末１０−２）からの送信信号である発光信号を受光する受光部１０２と、受光部によって検出された位相差に基づいて、自装置（例えば第１端末１０−１）と他の光通信装置との距離を算出する演算部（例えば復調器１０４、復号器１０５、演算部１０６）と、を備え、受光部は、複数の画素２０１が配列され、画素それぞれが露光量に応じた電荷を生成する光電変換部（例えば微小変換部１０２１ｄ）と、光電変換部によって生成された電荷を蓄積する第１の電荷蓄積部（例えば電荷蓄積領域１０２２ａ〜１０２２ｄのうちのいずれか１つ）と、光電変換部と電荷蓄積部との間に設けられ、開閉することによって光電変換部から前記電荷蓄積部へ電荷が入ることを制御するｍ（ｍは４以上の整数）個の振り分けゲート部（例えば振り分けゲートＴｘａ〜Ｔｘｄ）と、を備え、受光部は、光電変換部が受光した発光信号と、自装置が送信した発光信号との位相差を検出し、演算部は、光電変換部によって検出された位相差に基づいて、自装置と他の光通信装置との距離を算出する。
【０１５７】
この構成によって、本実施形態では、１つの電荷蓄積部を用いて位相差を検出し、検出した位相差に基づいて、自装置と他の光通信装置との距離を算出することができる。従って、本実施形態によれば、１つの電荷蓄積部を用いて位相差を検出するので、温度特性の影響を低減するためにキャリブレーションを行わなくて済む。この結果、本実施形態によれば、温度特性の影響を低減することができる。
【０１５８】
また、本実施形態に係る光通信装置（端末１０）において、光電変換部（例えば微小変換部１０２１ｄ）から生成された電荷を蓄積する（ｍ−１）個の第２〜第ｍの電荷蓄積部（例えば第１の電荷蓄積部以外の電荷蓄積領域１０２２ａ〜１０２２ｄ）、をさらに備え、振り分けゲート（例えば振り分けゲートＴｘａ〜Ｔｘｄ）部は、他の光通信装置からの発光信号を、（ｍ−１）個の第２〜第ｍの電荷蓄積部に振り分けるタイミングと、第１の電荷蓄積部（第２〜第ｍの電荷蓄積部以外の電荷蓄積領域１０２２ａ〜１０２２ｄ）に振り分けるタイミングと、が異なり、（ｍ−１）個の第２〜第ｍの電荷蓄積部が蓄積した発光信号から送信情報を検出し、（ｍ−１）個の第２〜第ｍの電荷蓄積部が蓄積するタイミングは、振り分けゲート部によるゲートのゲート開閉パターンが同じであり、ゲートを開閉タイミングが異なり、第１の電荷蓄積部が蓄積するタイミングは、振り分けゲート部によるゲートのゲート開閉パターンが異なり、蓄積するタイミングが異なる。
【０１５９】
この構成によって、本実施形態では、例えば４個の光電変換部のうち、３個の光電変換部を用いて送信情報（ビットの値）を検出し、残りの１個の光電変換部を用いて位相を検出する。従って、本実施形態によれば、１つの微小変換部を用いて位相差を検出するので、温度特性の影響を低減するためにキャリブレーションを行わなくて済む。この結果、本実施形態によれば、温度特性の影響を低減することができる。
【０１６０】
また、本実施形態では、測定範囲に基づいて、発光パターンにおける１周期（例えば２［μｓｅｃ］）を決定した。
そして、本実施形態では、搬送波において遅延されているＴＯＦブロックのうち、複数の検出値（積分値）に基づいて、積分値が最小となる遅延時間を推定するようにした。この結果、本実施形態では、積分値を用いて検出した位相に基づいて距離を検出する場合と比較して、検出精度を、例えば６［ｍ］から２［ｍ］に向上することができる。すなわち、本実施形態によれば、距離を検出する距離分解能を向上させることができる。
この結果、本実施形態では、検出距離範囲の確保、距離分解能の向上を両立して成立させることができる。
【０１６１】
また、本実施形態に係る光通信装置（端末１０）において、発光信号（例えば図９の信号ブロックＳＢ）は、送信情報に基づいて生成された情報パルス（例えば、信号パルスＳＰ）と、所定時間毎に且つ所定回数毎に開始するパルスタイミングが遅延される遅延されている測距パルス（例えば、ＴＯＦパルスＴＰ）と、を含む。
【０１６２】
この構成によって、本実施形態では、発光パターンにおいて、ＴＯＦパルスを発光させる期間を、１周期（例えば３６［μｓｅｃ］）のうちの５０％に設定したので、振り分けゲートＴｘａ〜Ｔｘｃの制御によって画素２０１が受信できる時間を長く確保することができる。この結果、本実施形態によれば、感度を向上させることができる。
以上のように、本実施形態によれば、検出距離範囲の確保、距離分解能の向上、官殿向上の３つを成立させることができる。
【０１６３】
また、本実施形態に係る光通信装置（端末１０）において、電荷蓄積部は、光電変換部（微小変換部１０２１ａ〜１０２１ｄ）から生成された電荷を蓄積するｍ個の電荷蓄積部（電荷蓄積領域１０２２ａ〜１０２２ｄ）と、を備え、電荷転送部（電荷移送領域１０２３）は、複数の光電変換部と複数の振り分けゲート（振り分けゲートＴｘａ〜Ｔｘｄ）と複数の電荷蓄積部とに接し、光電変換部と電荷転送部とのいずれか一方又は双方は、光電変換部に対応する電荷蓄積部側に、光電変換部によって生成された電荷が移動するような電位ポテンシャルを有し、発光信号（搬送波）は、送信情報に基づいて生成された情報パルスと、測距パルスとが、重畳され、（２π）：（２π／（（ｍ−１）ｎ）の周期比率の関係であり、測距パルスは、所定時間毎に且つ所定回数毎に開始するパルスタイミングが遅延される。
【０１６４】
また、本実施形態に係る送信信号は、送信情報に基づいて生成された情報パルスと、所定時間毎に且つ所定回数毎に開始するパルスタイミングが遅延される測距パルスと、を備える。
【０１６５】
この構成によって、送信側で生成された測距パルスのタイミングが遅延されているため、受信側の演算処理を低減することができる。
【０１６６】
＜第２実施形態＞
第１実施形態では、図１１のようにデューティが５０％の発光パターンを説明した。本実施形態では、１／３の期間、発光し、２／３の期間、消灯する例を説明する。
なお、端末１０の構成は、図１または図２と同様であり、画素２０１の構成は、図３と同様である。
【０１６７】
［送信信号と符号化の説明］
次に、送信信号について説明する。
図３１は、本実施形態に係る送信信号の構成例と符号化を説明する図である。図３１において、横軸は時刻、縦軸は各信号のＨレベルとＬレベルとを表している。
図３１に示すように、送信信号ｇ２００の１つのシーケンスは、２個のリーダ信号ブロックと、８０個（ｎ＝０〜７９）の信号ブロックと、２個の無信号ブロックとで構成されている。また、送信信号ｇ２００の１つのシーケンスの１周期Ｔｓは、３６．２８８［ｍｓｅｃ］（＝４３２［μｓｅｃ］×（２＋８０＋２））である。
【０１６８】
波形ｇ２０１は、１つの信号ブロックＳＢを拡大した波形である。１つの信号ブロックＳＢは、９個の信号パルスと無信号とで構成される。無信号の期間（無信号期間とも言う）は、信号パルス３個分の期間である。１つの信号パルスは３６［μｓｅｃ］である。このため、信号ブロックの１周期Ｔｂは、４３２［μｓｅｃ］（＝３６［μｓｅｃ］×（９＋３））である。
【０１６９】
波形ｇ２０２は、１つの信号パルスＳＰを拡大した波形である。１つの信号パルスＳＰは、位相を示す期間Ｔｗと、６個のＴＯＦブロックと、残りの期間Ｔｗ’とで構成される。ＴＯＦブロックの１周期Ｔｒは、２［μｓｅｃ］である。ＴＯＦブロックＴＢの期間は、ディーティが１／３であるため、１８［μｓｅｃ］（＝２［μｓｅｃ］×８）である。また、位相を示す期間Ｔｗは、位相が０度の場合に０であり、位相が１２０度の場合にＴｐ×１／３であり、位相が２４０度の場合にＴｐ×２／３である。
【０１７０】
波形ｇ２０３は、ＴＯＦブロックＴＢを拡大した波形である。１つのＴＯＦブロックＴＢは、遅延期間Ｔｄと、５個のＴＯＦパルスと、残りの期間Ｔｄ’とで構成される。ここで、遅延期間Ｔｄは、式（１３）のように表される。
波形ｇ２０４は、ＴＯＦパルスＴＰを拡大した波形である。ＴＯＦパルスＴＰの１周期は、２００［ｎｓｅｃ］であり、Ｌレベルの期間ＴｌｏｗとＨレベルの期間Ｔｈｉｇｈそれぞれは、１００［ｎｓｅｃ］である。
【０１７１】
図３１に示したシーケンスの１周期Ｔｓ、信号ブロックＳＢの１周期Ｔｂ、信号パルスＳＰの１周期Ｔｐ、位相を示す期間Ｔｗ、残りの期間Ｔｗ’、ＴＯＦブロックＴＢの１周期Ｔｒ、遅延期間Ｔｄと、ＴＯＦパルスＴＰのＨレベルの期間Ｔｈｉｇｈ及びＬレベルの期間Ｔｌｏｗと、残りの期間Ｔｄ’との関係は、次式（２７）のように表される。
【０１７２】
【数２７】
0006439181.tif 000028
【０１７３】
［受信側の処理の説明］
次に、送信信号を受信した受信側の端末１０の処理について説明する。
図３２は、本実施形態に係る送信信号の発光パターンと振り分けゲートＴｘａ〜Ｔｘｃのタイミングチャートである。図３２において、横軸は時刻、縦軸は各信号のＨレベルとＬレベルとを表している。
なお、波形ｇ３０２、波形ｇ３０３、及び波形ｇ３０４は、図１１と同じである。すなわち、振り分けゲートＴｘａ〜Ｔｘｃの動作は、第１実施形態と同様である。
【０１７４】
波形ｇ３０１’は、送信信号の発光パターンである。波形３０１’に示すように、発光期間が約３３％、消灯期間が約６７％である。発光期間は１２［μｓｅｃ］であり、と消灯期間は２４［μｓｅｃ］である。また、発光パターンの１周期は、３６［μｓｅｃ］（＝２［μｓｅｃ］×１８）である。この２［μｓｅｃ］は、第１実施形態と同様に、測定を行う距離範囲によって決定される値である。
なお、発光パターン、振り分けゲートＴｘａ、Ｔｘｄ、及びドレインゲートＤｒのタイミングは、第１実施形態の図１２と同じである。
【０１７５】
本実施形態の効果を、図３２を用いて説明する。
送信側の端末１０と、受信側の端末１０とに発振器１０３同士の周波数ずれが少ない場合、図３２に示した発光パターンのうちの発光期間は、振り分けゲートＴｘａのゲートが開いている間のみに取得される。ここで、仮に画素２０１が受光する光の強度が、所定の強度より高い場合、振り分けゲートＴｘａが開いている期間に画素２０１の電荷蓄積領域１０２２ａから読み出された電圧レベルが飽和する。しかしながら、振り分けゲートＴｘｂとＴｘｃが開いている期間には、発光パルスが存在していないので、この期間に画素２０１の電荷蓄積領域１０２２ｂ及び１０２２ｂから読み出された電圧レベルは飽和しない。
【０１７６】
また、発光パルスと振り分けゲートＴｘとの関係が、例えば６［μｓｅｃ］ずれた場合、所定の強度より高い発光パルスは、振り分けゲートＴｘａとＴｘｂとが開いている期間に受信される。この結果、画素２０１の電荷蓄積領域１０２２ａ及び１０２２ｂから読み出された電圧レベルは飽和する。しかしながら、振り分けゲートＴｘｂとＴｘｃが開いている期間には、発光パルスが存在していないので、この期間に電荷蓄積領域１０２２ｃから読み出された電圧レベルは飽和しない。
さらに、発光パルスと振り分けゲートＴｘとの関係が、例えば１２［μｓｅｃ］ずれた場合、所定の強度より高い発光パルスは、振り分けゲートＴｘｂとが開いている期間に受信され、電荷蓄積領域１０２２ａから読み出された電圧レベルのみが飽和する。
以上のように、本実施形態によれば、受光する光の強度が所定の強度より高い場合であっても、１つの電荷蓄積領域１０２２から読み出された電圧レベルが飽和しないので、強度に対する飽和の影響を低減することができる。
【０１７７】
なお、第１実施形態及び第２実施形態では、画素２０１が図４に示したように、受信した信号を４つに振り分ける構成を説明したが、これに限られない。振り分ける構成は、４つ以上であり、そのうちの１つを使って位相を検出するようにしてもよい。この場合、送信側において、受光側の受光部１０２の構成に合わせた変調方式を用いればよい。
また、第１実施形態及び第２実施形態では、振り分けゲートＴｘａ〜Ｔｘｃの３個を用いて送信情報を取得し、振り分けゲートＴｘｄの１個を用いて位相を取得する例を説明したが、各々、用いる振り分けゲートＴｘは、これに限られない。４個の振り分けゲートＴｘのうち１個を用いて位相を取得し、残りの３個の振り分けゲートＴｘを用いて送信情報を取得すればよい。
【０１７８】
＜第３実施形態＞
第１実施形態及び第２実施形態では、画素２０１がドレインゲートＤｒとドレイン端子Ｄａとを備える例を説明したが、画素２０１は、ドレインゲートＤｒとドレイン端子Ｄａとを備えてなくてもよい。
本実施形態では、画素２０１がドレインゲートＤｒとドレイン端子Ｄａとを備えていない場合の例を説明する。
【０１７９】
画素２０１は、図３において、ドレインゲートＤｒ及びドレイン端子Ｄａ及びＤａを備えていない。画素２０１の他の構成要素は、図３と同様である。
また、端末１０の構成は、図１または図２と同様である。
【０１８０】
図３３は、本実施形態に係る発光パターン、振り分けゲートＴｘａ及びＴｘｄのタイミングチャートである。図３３において、横軸は時刻、縦軸は各信号のＨレベルとＬレベルとを表している。
図３３に示すように、Ｈレベルが継続される正パルス列（例えば時刻ｔ１５１〜ｔ１５３）と、Ｈレベルの期間とＬレベルの期間（例えば時刻ｔ１５３〜ｔ１５５）とが交互に含まれる負パルス列とを含む。そして、発光パターンの１周期は、２０００［ｎｓｅｃ］である。また、負パルス列の期間は、９００［ｎｓｅｃ］である。
【０１８１】
図１２の波形ｇ３１２との差異は、時刻ｔ１５３〜ｔ１５５の期間の振り分けゲートＴｘａとＴｘｄの信号パターンである。
波形ｇ３１２’は、振り分けゲートＴｘａの制御信号であり、時刻ｔ１５３〜ｔ１５５の期間、Ｌレベルの期間とＨレベルの期間とが交互に切り替わる。このＨレベルの期間（例えば時刻ｔ１５１〜ｔ１５３）が通信期間である。図１２の波形ｇ３１２との差異は、時刻ｔ１５３〜ｔ１５５の期間である。この切り替えパルス信号の１周期は１００［ｎｓｅｃ］、５周期分である。
また、波形ｇ３１３’は、振り分けゲートＴｘｄの制御信号であり、時刻ｔ１５１〜ｔ１５３の期間、Ｌレベルであり、時刻ｔ１５３〜ｔ１５４の期間、Ｈレベルの期間とＬレベルの期間とが交互に切り替わる。
【０１８２】
また、図１２に示すように、振り分けゲートＴｘａとＴｘｄの切り替えパルス信号とは、互いにＨレベルとＬレベルとの関係が逆である。
つまり時刻ｔ１５１〜ｔ１５３の期間、振り分けゲートＴｘａの制御信号はＨレベルであり、振り分けゲートＴｘｄの制御信号はＬレベルである。
そして、時刻ｔ１５１から５０［ｎｓｅｃ］の期間、振り分けゲートＴｘａの制御信号はＬレベルであり、振り分けゲートＴｘｄの制御信号はＨレベルである。
図３３においても、振り分けゲートＴｘｄは、振り分けゲートＴｘａが閉じているときに開かれるように制御される。
【０１８３】
なお、図３３に示した例では、図１２と同様に振り分けゲートＴｘａとＴｘｄの関係のみを図示しているが、振り分けゲートＴｘｂとＴｘｄ、および振り分けゲートＴｘｃとＴｘｄについても、同様の動作になるように制御される。
【０１８４】
以上のように、本実施形態によれば、画素２０１がドレインゲートＤｒとドレイン端子Ｄａを備えていなくても、振り分けゲートＴｘａまたはＴｘｂまたはＴｘｃと、振り分けゲートＴｘｄを図３３のように制御することで、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１８５】
なお、図３３に示したように、画素２０１がドレインゲートＤｒとドレイン端子Ｄａを備えない構成を、第２実施形態の端末１０に適用してもよい。
【０１８６】
図３１〜図３３を用いて説明したように、本実施形態では、振り分けゲートＴｘａ〜Ｔｘｃ（第２〜第４の振り分けゲート部）は、各々２π／（ｍ−１）毎にずれて開閉し、振り分けゲートＴｘｄ（第１の振り分けゲート部）は、２π／（（ｍ−１）ｎ）の周期で（ｎは自然数）開閉し、振り分けゲートＴｘａ〜Ｔｘｃ（第２〜第ｍの振り分けゲート部）は振り分けゲートＴｘｄ（第１の振り分けゲート部）が開いているときは閉じる。
【０１８７】
以上のように、本実施形態の光通信装置（端子１０）において、第２〜第ｍの振り分けゲート部（例えば振り分けゲートＴｘａ〜Ｔｘｃ）は、各々２π／（ｍ−１）毎にずれて開閉し、第１の振り分けゲート部（例えば振り分けゲートＴｘｄ）は、２π／（（ｍ−１）ｎ）の周期で（ｎは自然数）開閉し、第２〜第ｍの振り分けゲート部は第１の振り分けゲート部が開いているときは閉じる。
【０１８８】
この構成によって、本実施形態では、受信側で測距パルスの受信タイミングを遅延させるため、送信側の処理を低減することができる。
【符号の説明】
【０１８９】
１０−１、１０Ａ−１…第１端末、１０−２、１０Ａ−２…第２端末、１０、１０Ａ…端末、１０１…レンズ、１０２…受光部、１０３…発振器、１０４…復調器、１０５…復号器、１０６…演算部、１０７…符号器、１０８…変調器、１０９…投光器、１１０…記憶部、１１１…ＧＮＳＳ、ＳＢ…信号ブロック、ＳＰ…信号パルス、ＴＢ…ＴＯＦブロック、ＴＰ…ＴＯＦパルス
【図１】
0006439181.tif 000029
【図２】
0006439181.tif 000030
【図３】
0006439181.tif 000031
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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