(57)【要約】【課題】送信クロックに受信クロックを同期させる手段が設けられていない場合であっても、送信されてきたデータを、正確に、かつ高い伝送容量を確保しつつ受信することができるようにする。【解決手段】  データの送信側の装置で用いられる送信クロックの周波数は、受信側の装置で用いられる受信クロックの周波数と同じ周波数とされる。サンプリングのタイミングと、送信データのビットの値の変化点が一致しない場合、サンプリング値から、注目するビットの１，０の値が判定される。一方、サンプリングのタイミングと、送信データのビットの値の変化点が一致する場合、サンプリング値は１，０のいずれの値でもない中間値をとる。この場合、注目するビットの値は、直前のビットの値の反対の値として判定される。本発明は、送信クロックに受信クロックを同期させる手段が設けられていない受信装置に適用することができる。【選択図】図８
2005354190.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信装置と受信装置とからなる通信システムにおいて、
前記送信装置は、
前記受信装置で用いられる受信クロックと同じ周波数のクロックを送信クロックとして、所定のデータを前記受信装置に送信する送信手段を備え、
前記受信装置は、
前記所定のデータを表す信号を前記受信クロックで定められる周期に従ってサンプリングすることにより得られたサンプリング値が、注目するビットの値が１として判定可能な第１の範囲と、０として判定可能な第２の範囲の中間の範囲の値である場合、前記注目するビットの値を、直前のビットの値の反対の値として判定する判定手段と、
前記判定手段による判定結果に基づいて、前記所定のデータを取得する取得手段と
を備えることを特徴とする通信システム。
【請求項２】
所定の周波数のクロックを受信クロックとし、前記受信クロックと同じ周波数のクロックを送信クロックとして送信されてくる所定のデータを受信する受信装置において、
前記所定のデータを表す信号を前記受信クロックで定められる周期に従ってサンプリングすることにより得られたサンプリング値が、注目するビットの値が１として判定可能な第１の範囲と、０として判定可能な第２の範囲の中間の範囲の値である場合、前記注目するビットの値を、直前のビットの値の反対の値として判定する判定手段と、
前記判定手段による判定結果に基づいて、前記所定のデータを取得する取得手段と
を備えることを特徴とする受信装置。
【請求項３】
前記所定のデータは同期信号部と情報信号部からなり、前記同期信号部には、前記情報信号部に含まれない１，０のパターンが含まれる
ことを特徴とする請求項２に記載の受信装置。
【請求項４】
前記判定手段は、前記同期信号部により１つのビットの値を確定し、確定した前記ビット以降のビットの値を判定する場合において、前記サンプリング値が前記第１と第２の範囲の中間の範囲の値であるとき、前記注目するビットの値を、直前のビットの値の反対の値として判定する
ことを特徴とする請求項３に記載の受信装置。
【請求項５】
前記所定のデータが光源の発光のパターンで表される場合、光源からの光を受光する受光手段をさらに備え、
前記判定手段は、前記受光手段により受光された光のレベルを表す信号をサンプリングすることにより得られたサンプリング値に基づいて、前記光源の発光のパターンで表される前記所定のデータを構成するビットの値を判定し、
前記取得手段は、前記判定手段による判定結果に基づいて、前記光源の発光のパターンで表される前記所定のデータを取得する
ことを特徴とする請求項２に記載の受信装置。
【請求項６】
前記受光手段により複数の光源からの光が受光された場合、
前記判定手段は、前記受光手段により受光されたそれぞれの光のレベルを表す信号をサンプリングすることにより得られたサンプリング値に基づいて、前記複数の光源のそれぞれの発光のパターンで表される前記所定のデータを構成するビットの値を判定し、
前記取得手段は、前記判定手段による判定結果に基づいて、前記複数の光源のそれぞれの発光のパターンで表される前記所定のデータをそれぞれ取得する
ことを特徴とする請求項５に記載の受信装置。
【請求項７】
前記受光手段は撮像素子からなる
ことを特徴とする請求項５に記載の受信装置。
【請求項８】
発光動作と受光動作を行うことが可能な画素から構成されるディスプレイの動作を制御する制御手段をさらに備え、
前記受光手段は、前記制御手段により受光動作を行うように制御された画素からなる
ことを特徴とする請求項５に記載の受信装置。
【請求項９】
所定の周波数のクロックを受信クロックとし、前記受信クロックと同じ周波数のクロックを送信クロックとして送信されてくる所定のデータを受信する受信方法において、
前記所定のデータを表す信号を前記受信クロックで定められる周期に従ってサンプリングすることにより得られたサンプリング値が、注目するビットの値が１として判定可能な第１の範囲と、０として判定可能な第２の範囲の中間の範囲の値である場合、前記注目するビットの値を、直前のビットの値の反対の値として判定する判定ステップと、
前記判定ステップの処理による判定結果に基づいて、前記所定のデータを取得する取得ステップと
を含むことを特徴とする受信方法。
【請求項１０】
所定の周波数のクロックを受信クロックとし、前記受信クロックと同じ周波数のクロックを送信クロックとして送信されてくる所定のデータを受信する処理をコンピュータに実行させるプログラムが記録されている記録媒体において、
前記所定のデータを表す信号を前記受信クロックで定められる周期に従ってサンプリングすることにより得られたサンプリング値が、注目するビットの値が１として判定可能な第１の範囲と、０として判定可能な第２の範囲の中間の範囲の値である場合、前記注目するビットの値を、直前のビットの値の反対の値として判定する判定ステップと、
前記判定ステップの処理による判定結果に基づいて、前記所定のデータを取得する取得ステップと
を含むことを特徴とするコンピュータが読み取り可能なプログラムが記録されている記録媒体。
【請求項１１】
所定の周波数のクロックを受信クロックとし、前記受信クロックと同じ周波数のクロックを送信クロックとして送信されてくる所定のデータを受信する処理をコンピュータに実行させるプログラムにおいて、
前記所定のデータを表す信号を前記受信クロックで定められる周期に従ってサンプリングすることにより得られたサンプリング値が、注目するビットの値が１として判定可能な第１の範囲と、０として判定可能な第２の範囲の中間の範囲の値である場合、前記注目するビットの値を、直前のビットの値の反対の値として判定する判定ステップと、
前記判定ステップの処理による判定結果に基づいて、前記所定のデータを取得する取得ステップと
を含むことを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信システム、受信装置および方法、記録媒体、並びにプログラムに関し、特に、送信クロックに受信クロックを同期させる手段が設けられていない場合であっても、送信されてきたデータを、正確に、かつ高い伝送容量を確保しつつ受信することができるようにする通信システム、受信装置および方法、記録媒体、並びにプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、データ通信においては、データの受信側の装置は、送信側の装置から送信されてくるデータの値（１，０）を正しくサンプリングするために、サンプリング周期を定める受信クロックを送信側の送信クロックに同期させておく必要がある。
【０００３】
受信クロックを送信クロックに同期させる方法には、例えば、送信側から、もしくは外部から、送信クロックと同じクロックの供給を受け、それを受信側の装置が受信クロックとして用いる方法と、送信されてきたデータを元に、受信側の装置自身が送信クロックと同じクロックを再生し、再生したクロックを受信クロックとして用いる方法とがある。
【０００４】
前者の方法によれば、データを送るための線とは別にクロックを送るための線が必要になることから、その用途は、基板上での通信や複数の配線が可能な通信に限定される。
【０００５】
図１は、送信部１と受信部２からなる通信システムの構成を示す図である。
【０００６】
図１に示すように、送信部１からクロックを送ることによって受信部２に受信クロックの同期をとらせるためには、データ線３とは別に、送信部１と受信部２の間にクロック線４を用意する必要がある。
【０００７】
一方、後者の方法は、シリアル通信（１チャンネル通信）で用いられる。受信側の装置で送信クロックを再生するためには、PLL(Phase Locked Loop)が一般的に用いられる。
【０００８】
図２は、PLLの構成例を示すブロック図である。
【０００９】
PLLは、例えば、LPF(Low-Pass Filter)１１、位相比較器１２、ループフィルタ１３、VCO(Voltage Controlled Oscillator)１４から構成される。位相比較器１２は、LPF１１の出力と、VCO１４の出力の位相を比較し、位相誤差を出力する。ループフィルタ１３は、位相比較器１２の出力を補償し、得られた信号をVCO１４に出力する。VCO１４は、ループフィルタ１３の出力に対応する位相のクロックを発生し、位相比較器１２と、回路の外部に出力する。PLLから出力されたクロックは受信クロックとして用いられる。
【００１０】
例えば、送受信される信号がバイフェーズ信号である場合、受信された信号にはクロック周波数と、クロック周波数の２倍の周波数にピークが現れる。この場合、LPF１１によってクロック周波数を抜き出し、後段の構成でPLLをかけることによって、受信側でも送信クロックを再生することが可能になる。
【００１１】
このような構成を有するPLLは、特に高周波領域の信号を扱う場合、アナログ回路で構成しなければならないことが多く、高集積化には向いていない。また、PLLには、原理的に位相がロック（同期）するまでに時間がかかってしまうことから、特に、高速通信には不向きである。
【００１２】
ところで、特許文献１には、シリアル通信の開始時に受信側のリセット端子にリセット信号を送信し、そのリセット端子を以降の通信で用いるようにすることにより、１端子で回路規模の小さい通信用の回路を実現する技術が開示されている。
【００１３】
また、特許文献２には、送信側と受信側の周波数は同じであるが、位相が一致していないクロックで動作するユニット間でデータの送受信を行う場合において、受信側のユニットに遅延時間を制御可能な可変遅延回路を設けることによって、安定したデータ通信を実現させる技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−２６３４０４号公報
【特許文献２】特開２００２−７３２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上述したように、受信側の装置に同期を確保させるための２つの方法には、ぞれぞれ、データ線とは別にクロック専用の線が必要になる点、または、高集積化に不向きであるとともに同期をとるために時間がかかる点などの不利な点があるにもかかわらず、それを許容しなければ、伝送容量を確保しつつ、正確にデータを復元させることができない。
【００１５】
ここで、上記のいずれの方法にもよらずに通信を行うために、受信クロックの同期をとることなく、送信されてきたデータを一定の間隔で取り込むだけの受信装置を考える。この受信装置にはPLLによる同期の手段は設けられず、また、外部からの送信クロックの供給もない。
【００１６】
このような受信装置は、サンプリング定理から、サンプリング周波数の１／２以上の周波数の信号は正しくサンプリングすることができない。従って、反対に、受信装置に全ての値を正しくサンプリングさせるためには、送信装置は、送信クロックの周波数を受信クロックの周波数（サンプリング周波数）の１／２以下に設定する必要がある。すなわち、同期をとる手段が受信装置に用意されない場合、実際の伝送容量は、想定する伝送容量の少なくとも１／２以下に低下することになり、効率が悪い。
【００１７】
図３は、受信クロックの周波数が低い場合に生じるデータの欠落について示す図である。
【００１８】
３つの波形のうち、上から１段目の波形は送信データを表し、２段目の波形は受信クロックを表す。３段目の波形は、その受信クロックでサンプリングすることができた受信データを表す。
【００１９】
この例においては、時刻ｔ1から時刻ｔ8で行われるサンプリングまでは送信データを正しくサンプリングすることができていたものの、受信クロックの周波数が低いため、その次のサンプリングのタイミングである時刻ｔ9で本来得られるはずの０の値が欠落している。
【００２０】
このように、外部から送信クロックが供給されず、また、PLLが設けられていない受信装置の場合、受信クロックの速度によっては、送信されてきた全てのデータを正確に受信することができないことがある。また、受信されたデータの信頼性を確保するためには伝送容量を十分に低下させる必要がある。
【００２１】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、送信クロックに受信クロックを同期させる手段が設けられていない場合であっても、送信されてきたデータを、正確に、かつ高い伝送容量を確保しつつ受信することができるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明の通信システムは送信装置と受信装置とからなる。このうちの送信装置は、受信装置で用いられる受信クロックと同じ周波数のクロックを送信クロックとして、所定のデータを受信装置に送信する送信手段を備え、受信装置は、所定のデータを表す信号を受信クロックで定められる周期に従ってサンプリングすることにより得られたサンプリング値が、注目するビットの値が１として判定可能な第１の範囲と、０として判定可能な第２の範囲の中間の範囲の値である場合、注目するビットの値を、直前のビットの値の反対の値として判定する判定手段と、判定手段による判定結果に基づいて、所定のデータを取得する取得手段とを備えることを特徴とする。
【００２３】
本発明の受信装置は、所定の周波数のクロックを受信クロックとし、受信クロックと同じ周波数のクロックを送信クロックとして送信されてくる所定のデータを受信する受信装置であって、所定のデータを表す信号を受信クロックで定められる周期に従ってサンプリングすることにより得られたサンプリング値が、注目するビットの値が１として判定可能な第１の範囲と、０として判定可能な第２の範囲の中間の範囲の値である場合、注目するビットの値を、直前のビットの値の反対の値として判定する判定手段と、判定手段による判定結果に基づいて、所定のデータを取得する取得手段とを備えることを特徴とする。
【００２４】
所定のデータは同期信号部と情報信号部からなり、同期信号部には、情報信号部に含まれない１，０のパターンが含まれるようにすることができる。
【００２５】
判定手段は、同期信号部により１つのビットの値を確定し、確定したビット以降のビットの値を判定する場合において、サンプリング値が第１と第２の範囲の中間の範囲の値であるとき、注目するビットの値を、直前のビットの値の反対の値として判定するようにすることができる。
【００２６】
本発明の受信装置は、所定のデータが光源の発光のパターンで表される場合、光源からの光を受光する受光手段をさらに備えるようにすることができる。この場合、判定手段は、受光手段により受光された光のレベルを表す信号をサンプリングすることにより得られたサンプリング値に基づいて、光源の発光のパターンで表される所定のデータを構成するビットの値を判定し、取得手段は、判定手段による判定結果に基づいて、光源の発光のパターンで表される所定のデータを取得する。
【００２７】
受光手段により複数の光源からの光が受光された場合、判定手段は、受光手段により受光されたそれぞれの光のレベルを表す信号をサンプリングすることにより得られたサンプリング値に基づいて、複数の光源のそれぞれの発光のパターンで表される所定のデータを構成するビットの値を判定し、取得手段は、判定手段による判定結果に基づいて、複数の光源のそれぞれの発光のパターンで表される所定のデータをそれぞれ取得するようにすることができる。
【００２８】
受光手段は撮像素子からなるようにすることができる。
【００２９】
本発明の受信装置は、発光動作と受光動作を行うことが可能な画素から構成されるディスプレイの動作を制御する制御手段をさらに備えるようにすることができる。この場合、受光手段は、制御手段により受光動作を行うように制御された画素からなる。
【００３０】
本発明の受信方法は、所定の周波数のクロックを受信クロックとし、受信クロックと同じ周波数のクロックを送信クロックとして送信されてくる所定のデータを受信する受信方法であって、所定のデータを表す信号を受信クロックで定められる周期に従ってサンプリングすることにより得られたサンプリング値が、注目するビットの値が１として判定可能な第１の範囲と、０として判定可能な第２の範囲の中間の範囲の値である場合、注目するビットの値を、直前のビットの値の反対の値として判定する判定ステップと、判定ステップの処理による判定結果に基づいて、所定のデータを取得する取得ステップとを含むことを特徴とする。
【００３１】
本発明の記録媒体は、所定の周波数のクロックを受信クロックとし、受信クロックと同じ周波数のクロックを送信クロックとして送信されてくる所定のデータを受信する処理をコンピュータに実行させるプログラムが記録されている記録媒体であって、所定のデータを表す信号を受信クロックで定められる周期に従ってサンプリングすることにより得られたサンプリング値が、注目するビットの値が１として判定可能な第１の範囲と、０として判定可能な第２の範囲の中間の範囲の値である場合、注目するビットの値を、直前のビットの値の反対の値として判定する判定ステップと、判定ステップの処理による判定結果に基づいて、所定のデータを取得する取得ステップとを含むコンピュータが読み取り可能なプログラムが記録されていることを特徴とする。
【００３２】
本発明のプログラムは、所定の周波数のクロックを受信クロックとし、受信クロックと同じ周波数のクロックを送信クロックとして送信されてくる所定のデータを受信する処理をコンピュータに実行させるプログラムであって、所定のデータを表す信号を受信クロックで定められる周期に従ってサンプリングすることにより得られたサンプリング値が、注目するビットの値が１として判定可能な第１の範囲と、０として判定可能な第２の範囲の中間の範囲の値である場合、注目するビットの値を、直前のビットの値の反対の値として判定する判定ステップと、判定ステップの処理による判定結果に基づいて、所定のデータを取得する取得ステップとを含むことを特徴とする。
【００３３】
本発明の通信システムにおいては、受信装置で用いられる受信クロックと同じ周波数のクロックを送信クロックとして、所定のデータが受信装置に送信される。また、所定のデータを表す信号を受信クロックで定められる周期に従ってサンプリングすることにより得られたサンプリング値が、注目するビットの値が１として判定可能な第１の範囲と、０として判定可能な第２の範囲の中間の範囲の値である場合、注目するビットの値が、直前のビットの値の反対の値として判定され、判定結果に基づいて、所定のデータが取得される。
【００３４】
本発明の受信装置および方法、記録媒体、並びにプログラムにおいては、所定のデータを表す信号を受信クロックで定められる周期に従ってサンプリングすることにより得られたサンプリング値が、注目するビットの値が１として判定可能な第１の範囲と、０として判定可能な第２の範囲の中間の範囲の値である場合、注目するビットの値が、直前のビットの値の反対の値として判定され、判定結果に基づいて、所定のデータが取得される。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、送信クロックに受信クロックを同期させる手段が設けられていない場合であっても、送信されてきたデータを受信させることができる。
【００３６】
また、本発明によれば、正確に、かつ高い伝送容量を確保しつつ、その受信を行わせることができる。
【００３７】
さらに、本発明によれば、ユーザは、１つの入力部に対して複数のデータを同時に入力することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下に本発明の実施の形態を説明するが、本明細書に記載の発明と、発明の実施の形態との対応関係を例示すると、次のようになる。この記載は、請求項に記載されている発明をサポートする実施の形態が本明細書に記載されていることを確認するためのものである。従って、発明の実施の形態中には記載されているが、発明に対応するものとして、ここには記載されていない実施の形態があったとしても、そのことは、その実施の形態が、その発明に対応するものではないことを意味するものではない。逆に、実施の形態が発明に対応するものとしてここに記載されていたとしても、そのことは、その実施の形態が、その発明以外の発明には対応しないものであることを意味するものでもない。
【００３９】
さらに、この記載は、本明細書に記載されている発明の全てを意味するものではない。換言すれば、この記載は、本明細書に記載されている発明であって、この出願では請求されていない発明の存在、すなわち、将来、分割出願されたり、補正により追加される発明の存在を否定するものではない。
【００４０】
請求項１に記載の通信システムは、送信装置（例えば、図４の送信装置２１）と受信装置（例えば、図４の受信装置２２）とからなる通信システムであって、前記送信装置は、前記受信装置で用いられる受信クロックと同じ周波数のクロックを送信クロックとして、所定のデータを前記受信装置に送信する送信手段（例えば、図１２の送信部３５）を備え、前記受信装置は、前記所定のデータを表す信号を前記受信クロックで定められる周期に従ってサンプリングすることにより得られたサンプリング値が、注目するビットの値が１として判定可能な第１の範囲（例えば、上の閾値より高い値の範囲）と、０として判定可能な第２の範囲（例えば、下の閾値より低い値の範囲）の中間の範囲の値である場合、前記注目するビットの値を、直前のビットの値の反対の値として判定する判定手段（例えば、図１３の値判定部５５）と、前記判定手段による判定結果に基づいて、前記所定のデータを取得する取得手段（例えば、図１３のデータ復元部５７）とを備えることを特徴とする。
【００４１】
請求項２に記載の受信装置は、所定の周波数のクロックを受信クロックとし、前記受信クロックと同じ周波数のクロックを送信クロックとして送信されてくる所定のデータを受信する受信装置（例えば、図４の受信装置２２）であって、前記所定のデータを表す信号を前記受信クロックで定められる周期に従ってサンプリングすることにより得られたサンプリング値が、注目するビットの値が１として判定可能な第１の範囲（例えば、上の閾値より高い値の範囲）と、０として判定可能な第２の範囲（例えば、下の閾値より低い値の範囲）の中間の範囲の値である場合、前記注目するビットの値を、直前のビットの値の反対の値として判定する判定手段（例えば、図１３の値判定部５５）と、前記判定手段による判定結果に基づいて、前記所定のデータを取得する取得手段（例えば、図１３のデータ復元部５７）とを備えることを特徴とする。
【００４２】
請求項５に記載の受信装置は、前記所定のデータが光源の発光のパターンで表される場合、光源からの光を受光する受光手段（例えば、図２４の撮像素子１３１）をさらに備え、前記判定手段は、前記受光手段により受光された光のレベルを表す信号をサンプリングすることにより得られたサンプリング値に基づいて、前記光源の発光のパターンで表される前記所定のデータを構成するビットの値を判定し、前記取得手段は、前記判定手段による判定結果に基づいて、前記光源の発光のパターンで表される前記所定のデータを取得することを特徴とする。
【００４３】
請求項８に記載の受信装置は、発光動作と受光動作を行うことが可能な画素から構成されるディスプレイ（例えば、図２５のI/Oディスプレイ１５１）の動作を制御する制御手段（例えば、図３１のコントローラ１７２）をさらに備え、前記受光手段は、前記制御手段により受光動作を行うように制御された画素からなることを特徴とする。
【００４４】
請求項９に記載の受信方法は、所定の周波数のクロックを受信クロックとし、前記受信クロックと同じ周波数のクロックを送信クロックとして送信されてくる所定のデータを受信する受信方法であって、前記所定のデータを表す信号を前記受信クロックで定められる周期に従ってサンプリングすることにより得られたサンプリング値が、注目するビットの値が１として判定可能な第１の範囲（例えば、上の閾値より高い値の範囲）と、０として判定可能な第２の範囲（例えば、下の閾値より低い値の範囲）の中間の範囲の値である場合、前記注目するビットの値を、直前のビットの値の反対の値として判定する判定ステップ（例えば、図１６のステップＳ１６）と、前記判定ステップの処理による判定結果に基づいて、前記所定のデータを取得する取得ステップ（例えば、図１６のステップＳ２１）とを含むことを特徴とする。
【００４５】
請求項１０に記載の記録媒体に記録されているプログラム、および、請求項１１に記載のプログラムにおいても、各ステップが対応する実施の形態（但し一例）は、請求項９に記載の受信方法と同様である。
【００４６】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【００４７】
図４は、本発明を適用した通信システムの構成例を示すブロック図である。
【００４８】
図４に示すように、通信システムは、送信装置２１と受信装置２２から構成される。送信装置２１と受信装置２２の間にはデータ線２３が設けられる。データ線２３以外には、送信装置２１から受信装置２２に対してクロックを供給するための線などは設けられていない。
【００４９】
送信装置２１は、所定のデータをデータ線２３を介して受信装置２２に送信する。
【００５０】
受信装置２２は、非同期で、送信装置２１から送信されてきたデータを受信する。受信装置２２には、受信クロックを送信クロックに同期させるPLL(Phase Locked Loop)などの手段は設けられていない。
【００５１】
図４の通信システムにおいては、送信装置２１で用いられる送信クロックの周波数は、受信装置２２で用いられる受信クロックの周波数と同じ周波数とされ、送信クロックと同じ伝送容量での通信が実現される。すなわち、エンコードによる符号効率の低下などを無視するものとすると、例えば、１MHzの送信クロックを用いて１Mbpsの非同期通信が実現される。
【００５２】
本通信方式によれば、後に詳述するように、送信側と受信側とでクロックを同期させる必要がなく、また、送信装置２１から送信されるデータのフォーマットを双方の周波数精度などに応じて構成することにより、データの欠落のない正しい通信が可能になる。
【００５３】
図５は、送信装置２１から受信装置２２に送信されるデータのフォーマットの例を示す図である。
【００５４】
送信装置２１により符号化され、受信装置２２に送信されるデータは、同期信号と情報信号からなる。
【００５５】
同期信号は、ひとまとまりの情報の区切りを示す機能を持つ。また、後述するように、受信装置２２においては、注目するビット（値の判定対象のビット）の値が１であるのか、０であるのかは、適宜、注目するビットの直前の１ビットの値も参照されて判定される。従って、本通信方式を実現するためには、ビット列の時間的に前の方で、少なくとも、１つのビットの値が受信装置２２で確定されていること（送信されたビットの値が受信側で正しく判定されていること）が必要であり、同期信号は、このビットを確定させるための機能をも持つ。
【００５６】
図４の通信システムで用いられる通信は、非同期の通信であるために情報信号のみではビットを確定することが困難であり、同期信号が付加されることにより、それに続く情報信号を構成するビットの値の判定が可能になる。
【００５７】
情報信号は、送信装置２１において選択され、受信装置２２に対して送信されたデータである。
【００５８】
ここで、図６の波形を参照して、図４の通信システムで行われる通信の詳細について説明する。
【００５９】
図６の４つの波形は、上から、送信装置２１で用いられる送信クロック、受信装置２２に送信される送信データ（同期信号を含む）、受信装置２２で用いられる受信クロック、および、その受信クロックにより定められる周期でサンプリングされ、値が判定された受信データを示す。
【００６０】
図６は、送信クロックと受信クロックが偶然同期している状態を示している。この場合、送信クロックと受信クロックは同じ周波数であるから、受信クロックの立ち上がりのタイミング（サンプルタイミング）と、送信データの変化点（値の変化するタイミング）が一致することはない。
【００６１】
すなわち、この状態は、PLLがかかった状態と同じ状態である。例えば、受信装置２２の発振器の精度誤差により同期がとれなくなるまでの安定している間は、送信されたデータが、正しい値のまま、問題なく、受信装置２２においても受信される。
【００６２】
例えば、時刻ｔ1では、ある閾値より低いサンプリング値が検出され、注目するビット（時刻ｔ1から時刻ｔ2の期間に現れるビット）の値が０として判定される。また、時刻ｔ2では、ある閾値より高いサンプリング値が検出され、注目するビット（時刻ｔ2から時刻ｔ3の期間に現れるビット）の値が１として判定される。
【００６３】
送信クロックと受信クロックの周波数が同じであるため、このように、送信クロックと受信クロックが偶然同期した場合、１クロックで、正しい値の１ビットの伝送が実現される。
【００６４】
また、送信クロックと受信クロックの位相が完全に一致しなくても、サンプルタイミングと送信データの変化点が一致しない限り、サンプリング値と予め設定されている閾値から、注目するビットの値が１であるのか、または０であるのかを判定することが可能であり、この場合も、１クロックで、正しい値の１ビットの伝送が実現される。
【００６５】
以下、適宜、サンプリング値から、注目するビットの値が１であると判定する閾値を上の閾値といい、０であると判定する閾値を下の閾値という。サンプリング値が上の閾値以上の値である場合は、注目するビットの値は１として判定され、下の閾値以下の値である場合は、注目するビットの値は０として判定される。また、サンプリング値が上の閾値より低く、下の閾値より高い値である場合、この値を中間値という。
【００６６】
反対に、送信データの変化点とサンプルタイミングが一致する場合を考える。
【００６７】
送信データの値が変化するタイミング、すなわち、１から０に、または０から１に値が変化するタイミングと、サンプルタイミングがほぼ一致する場合、サンプリング値が中間値となり、受信装置２２では１，０の値を判定することができない。
【００６８】
図７は、変化点とサンプルタイミングが一致する場合のそれぞれの波形を拡大して示す図である。
【００６９】
図７の上方に示す３つの波形は、上から、送信クロック、送信データ、受信クロックを示す。実線で囲むタイミングでは、送信データの値が０から１に変化するタイミングと、サンプルタイミングが一致している。
【００７０】
この場合、白抜き矢印の先に示すように、サンプリングの時間は完全には０ではないことから、また、送信データの値の変化も瞬間的に行われるものではなく、ある所定の時間で変化することから、図７の一番下の波形に示すように、サンプリングされた値は、注目するビットの値１と直前のビットの値０の中間の値をとることになる。なお、点線で示す波形は、変化点とサンプルタイミングが一致しなければ判定できたであろう値１の受信データを表す。
【００７１】
いま、送信クロックと受信クロックの周波数は同じであるから、送信データが１と０の値を繰り返すものである場合、発振器の精度誤差により位相にずれが生じるまでの限られた時間内では、サンプルタイミングと変化点が必ず一致し、サンプリング値が中間値となるから、その時間内では値の判定ができない。
【００７２】
また、送信データが１と０の値を繰り返すものではない場合でも、値が２以上連続しない限りサンプリング値が中間値をとることになり、値の判定ができない可能性が高い。
【００７３】
ところで、図７に示すように、サンプリング値が中間値であることは、そのサンプルタイミングで、１から０に、または０から１に送信データの値が変化したことを表すから、１つのビットの値を正しく判定することができれば、その後のビットの値は、中間値をとるサンプリング値（変化点の存在の検出）と、直前の１ビットの値から推定できると考えられる。
【００７４】
すなわち、受信装置２２で、ある１ビットの値が１として正しく判定することができたとして、その次の注目するビットのサンプルタイミングで中間値がサンプリングされた場合、そのことは送信データに値の変化（１から０）が生じたことを表すから、注目するビットの値は０として推定することができる。
【００７５】
反対に、受信装置２２で、ある１ビットの値が０として正しく判定することができたとして、その次の注目するビットのサンプルタイミングで中間値がサンプリングされた場合、そのことは送信データに値の変化（０から１）が生じたことを表すから、注目するビットの値は１として推定することができる。
【００７６】
このような推測により行われる値の判定について図８を参照して説明する。
【００７７】
図８の波形は、上から、送信クロック、送信データ、受信クロック、受信データ（サンプリングされた値）を示す。受信データには、１，０の他に中間値が現れる。また、図８の一番下の波形は、その上に示す受信データに基づいて最終的な判定結果として判定された１，０の２値からなるデータを示す。この例においては、時刻ｔ1で送信データの変化点とサンプルタイミングが一致しているため、時刻ｔ1以降に現れる全ての変化点とサンプルタイミングが一致している。
【００７８】
図８の例においては、時刻ｔ1から時刻ｔ24までの送信データは「１１１１０１００１０１１０１００１１０１０１０」の値のビットからなる。このうちの時刻ｔ1から時刻ｔ5までの４つの連続する値１のビットと、それに続く１つの値０のビットは同期信号を構成するビットである。従って、時刻ｔ6以降のビットが情報信号を構成するビットである。
【００７９】
上述したように、同期信号は、受信装置２２にビットを確定させるための機能を持つ。同期信号は、情報信号には現れない１，０のパターンを含むようになされており、送信装置２１においては、この同期信号「１１１１０」のうちの先頭を除く「１１１０」のパターンが情報信号に現れることがないように、送信するデータに対してビット変換が施される。
【００８０】
同じ値が所定の数だけ連続する場合、受信装置２２は、その連続するビットの数から１つ少ない数のビットだけは、少なくとも、前後のデータと関係なく値を正しく判定することができる。
【００８１】
すなわち、図８に示すように時刻ｔ1のサンプルタイミングと変化点が一致し、注目するビットの値をそのサンプリング値だけから判定することができない場合であっても、時刻ｔ2乃至ｔ4の期間には変化点がないから、受信装置２２は、時刻ｔ2，ｔ3，ｔ4のそれぞれのタイミングでのサンプリング値に基づいて、４つの連続するビットのうちの先頭を除く３つのビットの値は正しく判定することができる。
【００８２】
また、この例においては、同期信号が「１１１１０」の値のビットから構成されるため、時刻ｔ5では変化点とサンプルタイミングが一致し、中間値がサンプリングされることになるが、この場合、受信装置２２は、時刻ｔ5に変化点があると認識し、その直前のビット（時刻ｔ4でサンプリングされたビット）の値と反対の値である０を、注目するビットの値として判定する。
【００８３】
これにより、受信装置２２は、時刻ｔ5のサンプリングまでに得られた連続する３つの１の値のビットと、それに続く１つの０の値のビット、すなわち、情報信号には現れることがないようにビット変換が施されている「１１１０」のパターンを検出することにより、同期信号を他の信号と識別することができ、それ以降のデータを情報信号として扱うことができる。
【００８４】
同期信号の末尾の値０は、正しい値であることが保証されているものであるため（確定することができたビットであるため）、受信装置２２は、以降の値の判定に、その確定されたビットの値を用いることができる。
【００８５】
同様に、時刻ｔ6で中間値がサンプリングされた場合、受信装置２２は、時刻ｔ6に変化点があると認識し、その直前の同期信号の末尾のビットの値と反対の値である１を、時刻ｔ6から時刻ｔ7の期間に現れる注目するビットの値として判定する。
【００８６】
このように、サンプリング値が中間値である場合には、直前のビットの値と反対の値を、注目するビットの値として順次判定していくことにより、受信装置２２は、同期信号に続く情報信号を構成するビットの値を正しく判定することができる。
【００８７】
図８の例においては、時刻ｔ6以降の、時刻ｔ7、時刻ｔ9乃至ｔ11、時刻ｔ13乃至ｔ15、時刻ｔ17、時刻ｔ19乃至ｔ24のそれぞれのサンプルタイミングにおいて中間値がサンプリングされており、それぞれのタイミングのビットの値が直前のビットの反対の値として判定されることによって、最終的な判定結果が取得されている。
【００８８】
なお、サンプルタイミングと変化点が一致しない（送信データに１，０の変化がない）時刻ｔ8，ｔ12，ｔ16，ｔ18においては、それぞれ、上の閾値、下の閾値から、直前のビットの値を参照することなく、正しい値が判定されている。
【００８９】
図８の判定結果に示すように、同期信号に続く、時刻ｔ6以降のビットの値「１００１０１１０１００１１０１０１０」は、送信データの情報信号を構成するビットの値と同じである。
【００９０】
以上のような値の判定は、サンプリング値をｘ、例えば、サンプリング値に基づいて値をＨ（High＝１）と判定する上の閾値を０．８、Ｌ（Low＝０）と判定する下の閾値を０．２、注目するビットの直前のビットの値の判定結果をＡとすると、下式（１）、（２）で表される。
【００９１】
【数１】
2005354190.tif 000003
【００９２】
【数２】
2005354190.tif 000004
【００９３】
なお、上下の閾値は、系の雑音レベルによって設定することが好ましい。例えば、ノイズレベルが±２０％の系では、上の閾値を０．７、下の閾値を０．３に設定すると、判定結果が安定することが簡単な実験よりわかっている。
【００９４】
当然、閾値の具体的な値はこの０．７，０．３などに限定されるものではなく、ノイズが少ない系では、上の閾値を０．９、下の閾値を０．１などのように閾値を厳しく設定するようにしてもよい。これにより、最終的に判定される値の信頼性を上げることができる。
【００９５】
閾値を厳しく設定した場合、予期せぬノイズが入り込んだときには、本来、判定可能なデータを中間値と見てしまうため誤判定につながり、また、上の閾値を０．６、下の閾値を０．４などのように閾値を緩く設定した場合、ノイズによる誤判定が多くなることから、これまでの実験では、上の閾値を０．７乃至０．９の範囲で、下の閾値を０．１乃至０．３の範囲で設定することが適切であると考えられる。
【００９６】
なお、図９に示すように、サンプル時間に対してデータの変化が急激で、変化点とサンプルタイミングが一致しても中間値を取ることが困難である場合、図１０に示すように、サンプル時間を長めにとったり、送信側、受信側の送信データが流れるデータ線にダンピング抵抗を挟み、図１１に示すように、送信データの変化を故意になまらせるようにしてもよい。これにより、中間値を容易に取ることができ、判定結果の信頼性を向上させることができる場合がある。
【００９７】
以上のような値の判定が行われる通信方式を採用することにより、高い伝送容量を確保しつつ、データの送受信を行うことができる。すなわち、サンプリング定理に基づく制限から、想定する伝送容量をその１／２以下に設定する必要がない。
【００９８】
また、送信側の装置は受信側の装置で用いられるものと同じ周波数の送信クロックでデータを送信するだけであるため、また、受信側の装置もPLLなどの構成が不要であるため、それぞれの装置の構成を単純なものとすることができる。
【００９９】
さらに、PLLにより同期が確保されるまでの時間を考慮することなくデータの送受信を開始することができるため、ある一定の量のデータの送信が完了するまでの時間を短縮することができる。
【０１００】
以上のような値の判定を含む、データの送受信の一連の処理についてはフローチャートを参照して後述する。
【０１０１】
図１２は、送信装置２１の構成例を示すブロック図である。
【０１０２】
送信データ取得部３１は、受信装置２２に送信する送信データを取得し、取得した送信データをパケット分離部３２に出力する。送信データ取得部３１により取得される送信データは、オーディオデータ、画像データ、テキストデータなどの各種のデータよりなり、図５の情報信号の部分のデータを構成する。
【０１０３】
パケット分離部３２は、送信データ取得部３１から供給されてきたデータを所定のバイト数からなるパケットに分離し、得られたパケットをビット変換部３３に出力する。
【０１０４】
ビット変換部３３は、パケット分離部３２から供給されてきたパケット単位でビット変換を行い、変換して得られたデータを同期信号付加部３４に出力する。ビット変換部３３によるビット変換により、情報信号を構成するデータは、同期信号に含まれる１，０のパターンを含まないものとされる。
【０１０５】
同期信号付加部３４は、ビット変換部３３によりビット変換が施されたデータに同期信号を付加し、同期信号を付加したデータを送信部３５に出力する。同期信号は、送信するデータを時系列的に並べたときに所定の周期で付加される。
【０１０６】
送信部３５は、同期信号付加部３４から供給されてきた同期信号が付加されたデータを、送信クロック発生部３６から供給される送信クロックを用いて、データ線２３を介して受信装置２２に送信する。
【０１０７】
送信クロック発生部３６は、例えば、水晶発振器などよりなり、発生した送信クロックを送信部３５に供給する。送信クロック発生部３６により発生される送信クロックの周波数は受信装置２２で用いられる受信クロックの周波数と同じである。
【０１０８】
図１３は、受信装置２２の構成例を示すブロック図である。
【０１０９】
受信部５１は、データ線２３を介して送信装置２１から送信されてきたデータを受信し、受信したデータ（受信したデータを表す信号）をA/D(Analog/Digital)変換部５２に出力する。
【０１１０】
A/D変換部５２は、受信クロック発生部５３から供給される受信クロックにより定まる周期で、受信部５１から供給されてきた信号のA/D変換（サンプリング）を行い、得られたサンプリング値を同期信号検出部５４と値判定部５５に出力する。A/D変換部５２から出力されるデータは、例えば、図８の受信データに相当し、１，０、または中間値からなる。すなわち、A/D変換部５２によるA/D変換により得られたデータは階調を有しており、まだ、最終的な１，０の値の判定が行われていないものである。
【０１１１】
受信クロック発生部５３は、例えば、水晶発振器などよりなり、発生した受信クロックをA/D変換部５２に供給する。
【０１１２】
同期信号検出部５４は、A/D変換部５２から供給されてくるデータと、値判定部５５による１，０の値の判定結果に基づいて同期信号を検出する。同期信号検出部５４は、例えば、所定の数の１の値のビットを連続して検出した場合、そのことを表す信号を値判定部５５に出力し、それに続くビット（上述した同期信号の例の場合、このビットの値が０であれば、その０の値のビットが同期信号の末尾のビットということになる）の値の判定を行わせる。
【０１１３】
また、同期信号検出部５４は、値判定部５５による値の判定結果に基づいて、連続する所定の数の１の値のビットに続くビットの値が０であると判断した場合、そのビットが同期信号の末尾のビットであると認識し、そのことを表す信号を値判定部５５とデコード部５６に出力する。
【０１１４】
値判定部５５は、A/D変換部５２から供給されてくるデータの値が中間値である場合、直前のビットの値と反対の値を、注目するビットの値として判定し、判定結果を同期信号検出部５４と値判定部５５に出力する。
【０１１５】
例えば、図８の時刻ｔ5で行われるサンプリングによりA/D変換部５２から中間値が供給されてきた場合、値判定部５５は、その直前のビットの値と反対の値である０を、注目するビットの値とし、０のビットを検出したことを判定結果として同期信号検出部５４とデコード部５６に出力する。この判定結果に基づいて、同期信号検出部５４において同期信号の末尾が検出される。
【０１１６】
また、値判定部５５は、同期信号の末尾を検出したことを表す信号が同期信号検出部５４から供給されてきた場合、その末尾のビットの確定された値を同期信号に続くビットの値の判定に用いる。
【０１１７】
デコード部５６は、同期信号の末尾を検出したことを表す信号が同期信号検出部５４から供給されてきた場合、それ以降、値判定部５５から供給されてくる判定結果が情報信号を構成するビットであると認識し、値判定部５５から供給されてくるデータに対して送信装置２１で行われたビット変換の逆変換を行う。デコード部５６による逆変換により得られたデータはデータ復元部５７に出力される。
【０１１８】
データ復元部５７は、デコード部５６から供給されてきたデータに基づいて送信データを復元する。データ復元部５７により復元されたデータは音声の出力や画像の表示などに用いられる。
【０１１９】
次に、以上のような構成を有する送信装置２１と受信装置２２の動作について説明する。
【０１２０】
始めに、図１４のフローチャートを参照して、送信装置２１の送信処理について説明する。
【０１２１】
ステップＳ１において、送信データ取得部３１は、受信装置２２に送信する送信データを取得し、取得した送信データをパケット分離部３２に出力する。
【０１２２】
ステップＳ２において、パケット分離部３２は、送信データ取得部３１から供給されてきたデータを所定のバイト数からなるパケットに分離し、得られたパケットをビット変換部３３に出力する。
【０１２３】
ステップＳ３において、ビット変換部３３は、パケット分離部３２から供給されてきたパケット単位でビット変換を行い、変換して得られたデータを同期信号付加部３４に出力する。
【０１２４】
ステップＳ４において、同期信号付加部３４は、ビット変換部３３により変換処理が施されたデータに同期信号を付加し、同期信号を付加したデータを送信部３５に出力する。
【０１２５】
ステップＳ５において、送信部３５は、同期信号付加部３４から供給されてきた同期信号が付加されたデータを、送信クロック発生部３６から供給される送信クロックを用いて受信装置２２に送信する。その後、処理はステップＳ１に戻り、送信装置２１から受信装置２２に対する所定のデータの送信が繰り返し行われる。
【０１２６】
以上の処理が行われることにより、例えば、図１５に示すように、連続する５つの値１のビットと、それに続く１つの値０のビットから同期信号が構成される場合（上述した図８の例と異なり、５／１syncである場合）、情報信号を構成するビット列に同期信号に含まれるパターンの「１１１１０」が現れることがないように、ビット変換部３３により、「００」を「１００」、「０１」を「１０１」、「１０」を「０１０」、「１１」を「０１１」に変換する２−３ビット変換が行われる（ステップＳ３）。
【０１２７】
従って、送信するデータが、例えば「１２３４ｈ＝０００１＿００１０＿００１１＿０１００ｂ」（＿はデータを構成するものではない）である場合、ビット変換部３３により２−３ビット変換が行われ、その値は、図１５の白抜き矢印＃１の先に示すように、「１００＿１０１＿１００＿０１０＿１００＿０１１＿１０１＿１００」となる。このように、変換後のビット列には、同期信号に含まれるパターンである「１１１１０」が現れることがない。
【０１２８】
また、２−３ビット変換により得られたビット列に同期信号「１１１１１０」が同期信号付加部３４により付加され（ステップＳ４）、ステップＳ５において受信装置２２に対して送信されるビット列は、白抜き矢印＃２の先に示すように、「１１１１１０＿１００＿１０１＿１００＿０１０＿１００＿０１１＿１０１＿１００」となる。
【０１２９】
なお、同期信号の１，０のパターンやビット変換の方法は、図１５に示すものに限らず、様々なパターンの同期信号、ビット変換が用いられ、データのフォーマットが定められる。
【０１３０】
例えば、
１．６／１sync  ,  ３−４ビット変換
２．４／４sync  ,  biphase(DC Free)
３．９／１sync  ,  RLL(1,7)
４．９／９sync  ,  RLL(1,7)  +  DSV(DC Free)
５．２／５／２sync  ,  ２−３ビット変換
などのそれぞれの同期信号とビット変換の組合せによってフォーマットを定めることも可能である。
【０１３１】
また、同期信号が挿入される頻度も、環境によって次のように定められる。
【０１３２】
例えば、送信装置２１と受信装置２２で用いられる基準クロックの精度が信頼できる場合（誤差が小さい場合）、信頼できない場合に較べて同期信号を挿入する間隔を空けることができ、これにより、同期信号を構成するデータの分だけ、符号化効率を上げることが出来る。
【０１３３】
また、基準クロックの周波数精度が水晶のように±１００ppm程度である場合、同期信号により送信クロックと受信クロックの位相が一度一致すればその状態はしばらくの間保持されるから、この場合、精度よりも、フォーマットや雑音環境などによって、同期信号を挿入する周期が定められる。
【０１３４】
一方、基準クロックがセラミック振動子のように温度偏差も含むと±１％以内の誤差が発生する場合、同期信号により位相が一度一致することができたとしても、送信クロックと受信クロックの位相差が徐々に変わって行くことになる。従って、この場合、５０ビット以上の通信でビットずれが発生する恐れがあるため、５０ビットより短い周期で同期信号が挿入されることになる。
【０１３５】
次に、図１６のフローチャートを参照して、受信装置２２の受信処理について説明する。
【０１３６】
なお、図１６の説明においては、図８に示すように、同期信号は４つの連続する１の値のビットと、それに続く１つの０の値のビット（４／１sync）からなるものとする。また、同期信号に含まれる「１１１０」が情報信号に現れることがないように、送信装置２１において２−３ビット変換が行われているものとする。
【０１３７】
ステップＳ１１において、A/D変換部５２は、受信クロック発生部５３から供給される受信クロックにより定まる周期で、受信部５１から供給されてきた信号のサンプリングを行い、得られたサンプリング値を同期信号検出部５４と値判定部５５に出力する。
【０１３８】
ステップＳ１２において、同期信号検出部５４は、３を越える数（３を含まず）の連続する１の値のビットがA/D変換部５２から供給されてきたか否かを判定し、供給されてきていないと判定した場合、ステップＳ１３に進む。この判定には、同期信号検出部５４に設定されている上下の閾値が用いられる。上下の閾値は値判定部５５にも設定されている。
【０１３９】
ステップＳ１３において、同期信号検出部５４は、同期信号を既に受信済みであるか否かを判定し、受信していないと判定した場合、ステップＳ１に戻り、それ以降の処理を繰り返す。この判定は、例えば、同期信号の受信状況を表すフラグの設定に基づいて行われる。
【０１４０】
一方、ステップＳ１２において、同期信号検出部５４は、３を越える数の連続する１の値のビットがA/D変換部５２から供給されてきたと判定した場合、ステップＳ１４に進む。
【０１４１】
ステップＳ１４において、同期信号検出部５４は、同期信号の受信中であることを表す信号を値判定部５５に出力し、次のビットの値の判定を行わせる。
【０１４２】
A/D変換部５２は、ステップＳ１５において、次のビットのサンプリングを行い、サンプリング値を値判定部５５に出力する。
【０１４３】
値判定部５５は、ステップＳ１６において、A/D変換部５２から供給されてきたサンプリング値に基づいて、注目するビットの値の判定を行う。
【０１４４】
例えば、値判定部５５は、A/D変換部５２から供給されてきたサンプリング値が中間値をとる場合、直前のビットの値が１であることに基づいて、注目するビットの値を０として判定し、そのことを表す判定結果を同期信号検出部５４に出力する。また、値判定部５５は、A/D変換部５２から供給されてきたサンプリング値に基づいて、注目するビットの値が１である場合、そのことを表す判定結果を同期信号検出部５４に出力する。
【０１４５】
ステップＳ１７において、同期信号検出部５４は、値判定部５５から供給されてきた判定結果が０の値を表すものであるか否かを判定し、０を表すものではない、すなわち、注目するビットが同期信号の末尾のビットではないと判定した場合、ステップＳ１５に戻り、それ以降の処理を行わせる。すなわち、注目するビットが次のビットに変更され、サンプリングと値の判定が繰り返し行われる。
【０１４６】
一方、ステップＳ１７において、同期信号検出部５４は、値判定部５５から供給されてきた判定結果が０の値を表すものであると判定した場合、すなわち、注目するビットが同期信号の末尾のビットであると判定した場合、ステップＳ１８に進み、同期信号が終了したことを表す信号を値判定部５５とデコード部５６に出力する。これにより、値判定部５５においては、１つのビットの値が確定されたことになり、それ以降のビットの値の判定に用いられる。
【０１４７】
また、同期信号検出部５４は、ステップＳ１９において、同期信号を受信済みであることが表されるようにフラグを設定し、ステップＳ２０に進む。また、ステップＳ１３において同期信号が既に受信済みであると判定された場合も同様に処理はステップＳ２０に進む。
【０１４８】
ステップＳ２０において、デコード部５６は、同期信号に続くビットを３ビット毎にデコード（この例の場合、２−３変換の逆変換である３−２変換）を行い、得られたデータをデータ復元部５７に出力する。すなわち、値判定部５５により値の判定が順次行われ、判定結果のデータがデコード部５６に供給されてくる。
【０１４９】
データ復元部５７は、ステップＳ２１において、デコード部５６から順次供給されてくるデータを一時的にバッファに記憶させることによってひとまとまりのデータを復元し、復元したデータを外部に出力する。送信装置２１からデータが再度送信されてきた場合、処理はステップＳ１１に戻り、同様の処理が繰り返される。
【０１５０】
以上の処理により、受信クロックを送信クロックに同期させる手段が受信装置２２に設けられていない場合であっても通信を実現させることができる。
【０１５１】
なお、以上においては、A/D変換部５２により得られる値は、１，０、または中間値の３つの階調からなるものとしたが、さらに多くの階調からなるようにしてもよい。
【０１５２】
図１７は、４つの階調を用いて行われる同期信号の検出について示す図である。
【０１５３】
この例においては、フォーマットを定める例として上述した２／５／２sync（連続する２つの０の値のビット、連続する５つの１の値のビット、連続する２つの０の値のビットからなる同期信号）と２−３ビット変換が用いられるものとする。すなわち、図１７の時刻ｔ2乃至ｔ11の期間の送信データは同期信号である。この場合、情報信号には４つ以上の連続する１の値が現れることがないようにビット変換が施される。
【０１５４】
また、直前のビットの値が１であり、直後のビットの値が０である注目するビットの値は中間値Ｍ１で表し、直前のビットの値が０であり、直後のビットの値が１である注目するビットの値は中間値Ｍ２で表すものとする。
【０１５５】
この場合、値が連続する場合には、連続する数から少なくとも１だけ少ない数の値は正しく受信装置２２に検出させることができるから、同期信号の時刻ｔ4乃至ｔ9の期間に連続して現れる５つの１の値のビットのうち、時刻ｔ5乃至ｔ9の期間に現れる４つの１の値のビットが検出され、これにより、受信装置２２において同期信号が特定される。
【０１５６】
また、連続する５つの１の値のビットの前後に現れる、連続する２つの０の値のビットから、時刻ｔ3と時刻ｔ10のサンプリングにより、０の値がそれぞれ正しく検出される。
【０１５７】
時刻ｔ4は、送信データの変化点と一致するから、このとき行われるサンプリングにより中間値が検出される。この中間値は、直前のビットの値０と、直後のビットの値１から中間値Ｍ２とされる。
【０１５８】
また、時刻ｔ9は、送信データの変化点と一致するから、このとき行われるサンプリングにより中間値が検出される。この中間値は、直前のビットの値１と、直後のビットの値０から、この注目するビットの値は中間値Ｍ１とされる。
【０１５９】
このように、４つの階調を用い、「０，Ｍ２，１，１，１，１，Ｍ１，０」の値のビット列が検出されたときに同期信号が検出されたものとするようにすることにより、上述した３つの階調を用いる場合に較べて、同期信号の検出精度を高めることができる。
【０１６０】
図４の通信システムにおいては、同期信号を用いて受信装置２２に１つのビットの値を確定させることが重要であるから、このような方法により同期信号の検出精度を高めることにより、それに続くビットの値の判定の精度をも高めることができる。
【０１６１】
以上のような通信方式は、様々なシステムに適用することができる。
【０１６２】
図１８は、本発明を適用した他の通信システムの構成例を示す図である。
【０１６３】
図１８の通信システムにおいては、図４の受信装置２２に対応する受信側の装置はビデオカメラ１０１である。当然、ビデオカメラ１０１に替えて、撮像機能が搭載されている携帯電話機などが用いられるようにしてもよい。
【０１６４】
また、図４の送信装置２１に対応する送信側の装置は、例えば、ビデオカメラ１０１の位置から離れた位置にある放送塔１１１に設置された発光装置１１１Ａ、または、オフィスビル１１２の外壁の所定の位置に設置された発光装置１１２Ａ，１１２Ｂである。
【０１６５】
発光装置１１１Ａ、および発光装置１１２Ａ，１１２Ｂからは、光を媒体としてID、広告、地域情報、位置情報などの所定のデータが送信され、ビデオカメラ１０１により受信される。すなわち、発光装置１１１Ａ、および発光装置１１２Ａ，１１２Ｂは、発光素子を有する装置であり、その発光素子から出射された光は、ビデオカメラ１０１のCCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)などの撮像素子により受光され、ビデオカメラ１０１によりデータが復元される。
【０１６６】
このように、光を媒体とする通信システムの場合も、発光装置１１１Ａ、発光装置１１２Ａ，１１２Ｂから送信されるデータを表す発光パターンの発光周波数は、受信側の装置であるビデオカメラ１０１の撮像素子のサンプリング周波数と同じ周波数とされる。例えば、ビデオカメラ１０１が５９．９４フィールド／秒で撮影を行うNTSC(National Television System Committee)方式のビデオカメラである場合、発光パターンの発光周波数は約６０Hzとなる。
【０１６７】
ここで、図１９に示すように、発光装置１１１Ａにより発光された光に基づいて行われるビデオカメラ１０１の送信データの復元について説明する。なお、発光装置１１２Ａ，１１２Ｂにおいても、発光装置１１１Ａと同様のことが行われる。
【０１６８】
発光装置１１１Ａから送信されるデータは、それを構成するビットの１，０がLED(Light Emitting Diode)などよりなる発光部１２１の発光パターンで表される。例えば、値１は発光ONで表され、値０は発光OFFで表される。
【０１６９】
図２０は、上から、発光部１２１の発光パターン、ビデオカメラ１０１の露光時間、それぞれの露光で検出された受光レベルを示す。
【０１７０】
ビデオカメラ１０１は、図４の受信装置２２のように瞬間的にサンプリングを行うのではなく（上述したように、厳密には、サンプリングにも僅かではあるが時間がかかる）、１フィールドの期間の中で設定される、環境に合わせた露光時間でサンプリング（露光）を行い、得られた受光レベルに基づいて１フィールドの期間の値を判定する。
【０１７１】
図２０に示すように、例えば、露光時間（シャッタースピード）が１／１２０秒である場合、１フィールドの期間の半分の期間だけ露光が行われ、残りの期間はシャッターが閉じた状態となる。図２０において、１フィールドの期間のうち、白で示す期間は露光している期間を表し、黒で示す期間はシャッタが閉じている期間を表す。
【０１７２】
露光していない間に送信データの値が変化する場合、すなわち、データの変化に伴って発光パターンがONからOFFに、またはOFFからONに変化する場合、発光部１２１の１回の発光のON/OFFの期間とビデオカメラ１０１の１フィールドの期間が一致するから、ビデオカメラ１０１は、それぞれの１フィールドの期間の値を全て正しく判定することができる。
【０１７３】
例えば、１回の露光時間、発光部１２１からの光を露光し続けたときの受光レベルを１で表し、全く露光しなかった場合の受光レベルを０で表すとすると、図２０の時刻ｔ1から時刻ｔ3の期間においては、発光パターンがOFFであるから、そのときの露光による受光レベルはほぼ０に近いレベル（時刻ｔ2から時刻ｔ4までの期間に現れる受光レベル）になる。ビデオカメラ１０１は、その受光レベルに基づいて、時刻ｔ1から時刻ｔ3の期間の送信データの値を０として判定することができる。
【０１７４】
また、時刻ｔ5から時刻ｔ7の期間においては、発光パターンがONであるから、そのときの露光による受光レベルはほぼ１に近いレベル（時刻ｔ6から時刻ｔ8の期間に現れる受光レベル）になる。ビデオカメラ１０１は、その受光レベルに基づいて、時刻ｔ5から時刻ｔ7の期間の送信データの値を１として判定することができる。
【０１７５】
一方、露光している間に送信データの値が変化する場合、値の変化のタイミングによって、検出される受光レベルが異なるものになる。従って、この場合、ビデオカメラ１０１は、受光レベルからだけでは送信データの値を判定することができない。発光部１２１の１回の発光のON/OFFの期間とビデオカメラ１０１の１フィールドの期間が一致するから、この状態は露光のタイミング毎に繰り返し現れることになる。
【０１７６】
なお、露光している間に送信データの値が変化することは、上述したような、サンプルタイミングとデータの変化点が一致することに対応する。この場合も、サンプリング値として中間値が得られるため、サンプリング値からだけでは、注目するビットの値を判定することができない。
【０１７７】
図２０の例においては、時刻ｔ3から時刻ｔ4までの露光の間に発光パターンがOFFからONに変化している。また、時刻ｔ7から時刻ｔ8までの露光の間に発光パターンがONからOFFに変化している。
【０１７８】
例えば、発光パターンの２つの変化のうち、OFFからONの変化が、時刻ｔ3から、１回の露光時間の１／３の時間（１／３６０秒）だけ経過した時刻で起きたものである場合、時刻ｔ3から時刻ｔ4までの露光により得られる受光レベルは、白抜き矢印＃１の先の時刻ｔ4から時刻ｔ6までの期間の受光レベルとして示すように２／３で表される。この受光レベル２／３は、時刻ｔ3から時刻ｔ4までの露光時間と、発光パターンがONである時間の重複する時間に対応する。
【０１７９】
また、例えば、ONからOFFの発光パターンの変化が、時刻ｔ7から、１回の露光時間の１／３の時間だけ経過した時刻で起きたものである場合、時刻ｔ7から時刻ｔ8までの露光により得られる受光レベルは、白抜き矢印＃２の先の時刻ｔ8から時刻ｔ10までの期間の受光レベルとして示すように１／３で表される。この受光レベル１／３は、時刻ｔ7から時刻ｔ8までの露光時間と、発光パターンがONである時間の重複する時間に対応する。
【０１８０】
この受光レベル２／３，１／３ように、中間のレベルが検出された場合、ビデオカメラ１０１は、受光レベルからだけでは値を判定することができない。この場合、中間のレベルが検出されたことは、その露光の間に発光パターンが変化したことを表すから、ビデオカメラ１０１は、直前の値と反対の値を、その露光で検出されるべき期間の値として判定する。
【０１８１】
なお、発光装置１１１Ａによる発光のパターンには、ビデオカメラ１０１に１つの１フィールドの期間の値を確定させるための同期信号を表すパターンも含まれる。同期信号を表す発光のパターンも、同期信号に続く情報信号には現れることのないパターンを含むものとされる。
【０１８２】
従って、ビデオカメラ１０１は、同期信号を検出した後は、同期信号に続くそれぞれの１フィールドの期間の値を、直前の値を必要に応じて参照することによって判定することが可能になる。
【０１８３】
このように、発光部１２１の１回の発光のON/OFFの期間とビデオカメラ１０１の１フィールドの期間が一致する場合、ビデオカメラ１０１は、露光の間に発光パターンに変化が起きないときは、受光レベルだけから注目する１フィールドの期間の値を正しく判定することができ、一方、露光の間に発光パターンに変化が起きたときには、中間のレベルである受光レベルと、直前の１フィールドの期間の値から、注目する１フィールドの期間の値を判定することができる。
【０１８４】
図２１は、図２０の各フィールドの期間の受光レベルを濃度で示す図である。
【０１８５】
図２１に示すように、図２０の時刻ｔ2から時刻ｔ4までの１フィールドの期間にはほぼ０の受光レベルが検出され、時刻ｔ4から時刻ｔ6までの１フィールドの期間には２／３の受光レベルが検出される。また、時刻ｔ6から時刻ｔ8までの１フィールドの期間にはほぼ１の受光レベルが検出され、時刻ｔ8から時刻ｔ10までの１フィールドの期間には１／３の受光レベルが検出される。
【０１８６】
以上のような値の判定を用いた通信方式によれば、通信を行う装置間で同期を取ることなく通信（発光／受光）を行わせることが可能であるため、撮像素子の面積に較べて１つの装置で発光された光の受光面積が十分小さい場合には、１つのビデオカメラ１０１に対して、同時に、複数の、しかも互いに同期していない光源（発光装置）からデータを送信することが可能になる。
【０１８７】
図２２は、図１８の構成において、ビデオカメラ１０１による受光位置の例を示す図である。
【０１８８】
図２２に示すように、発光装置１１１Ａからの光、発光装置１１２Ａからの光、および発光装置１１２Ｂからの光は、ビデオカメラ１０１に設けられる撮像素子１３１の異なる位置で受光され、それぞれの位置での受光レベルに基づいてそれぞれの装置から送信されてきたデータが取得される。
【０１８９】
また、１つの光源から、複数のカメラに対して同時にデータを送信することも可能である。
【０１９０】
図２３は、発光装置１１１Ａの構成例を示すブロック図である。
【０１９１】
発光装置１１１Ａの構成は、基本的には、図１２の送信装置２１の構成と同様である。同じ構成には同じ符号を付してあり、重複する説明については適宜省略する。
【０１９２】
発光部１２１はLEDなどよりなり、送信クロック発生部３６から供給されるクロックに従って、発光のON/OFFを切り替え、同期信号付加部３４により同期信号が付加されたデータを表すパターンの発光を行う。
【０１９３】
図２４は、ビデオカメラ１０１の構成例を示すブロック図である。
【０１９４】
ビデオカメラ１０１の構成は、基本的には、図１３の受信装置２２の構成と同様である。同じ構成には同じ符号を付してあり、重複する説明については適宜省略する。
【０１９５】
撮像素子１３１はCCDやCMOSなどよりなり、受光レベルに対応する信号をフレームメモリ１３２に出力する。
【０１９６】
フレームメモリ１３２は、撮像素子１３１から供給されてくる信号を、スキャン周波数発生部１３３から供給されるスキャン周波数に従ってスキャン（サンプリング）し、受光レベルを表す信号を同期信号検出部５４と値判定部５５に出力する。
【０１９７】
受信装置２２の同期信号検出部５４と同様に、ビデオカメラ１０１の同期信号検出部５４においても、情報信号には現れることのない受光レベルのパターン（発光パターン）から同期信号が検出される。
【０１９８】
また、値判定部５５においては、フレームメモリ１３２から供給されてくる信号に基づいて、受光レベルが上の閾値以上である場合には、注目する期間の値は１として判定され、下の閾値以下である場合には、注目する期間の値は０として判定される。受光レベルが上の閾値より低く、下の閾値より高い場合には、注目する期間の値は、直前の期間の値の反対の値として判定される。
【０１９９】
図２３に示す構成を有する発光装置１１１Ａにより図１４に示す処理と同様の処理が行われ、また、図２４に示す構成を有するビデオカメラ１０１により図１６に示す処理と同様の処理が行われる。これにより、発光装置１１１Ａとビデオカメラ１０１の間で、光を媒体とした、非同期の通信が行われる。
【０２００】
以上においては、送信されてきたデータを受光した光のレベルに基づいて復元する装置がビデオカメラ１０１である場合について説明したが、所定の周期で光を検出することができる装置であれば、どのような装置にも、上述したような光を媒体とした非同期の通信を行わせることができる。
【０２０１】
図２５は、本発明を適用したさらに他の通信システムの構成例を示す図である。
【０２０２】
I/O(IN/OUT)ディスプレイ１５１は、それを構成する各画素により、外部から照射された光を検出するIN機能（受光動作）と、所定の画像を表示するOUT機能（表示動作）を実現可能なディスプレイである。
【０２０３】
I/Oディスプレイ１５１を構成する各画素には、例えば、TFT(Thin Film Transistor)と有機または無機のEL(Electroluminescence)素子が設けられる。すなわち、I/Oディスプレイ１５１は、アクティブマトリクス駆動が可能な自発光型のELディスプレイである。
【０２０４】
I/Oディスプレイ１５１においては、その各画素の動作が制御され、１フレーム内に、受光動作を行う画素の所定の数のラインと、表示動作を行う画素の所定の数のラインが別々に設定される。それぞれのラインの動作が１フレーム毎に適宜切り替えられることにより、ユーザには、表示と受光が、I/Oディスプレイ１５１を構成する画素の全体で同時に行われているようにみえる。
【０２０５】
受光動作を行う画素においては、ユーザが利用するLEDペン１６１および１６２の先端に設けられたLEDからの光が受光される。受光動作を行う画素で受光された受光レベルに基づいて、LEDペン１６１および１６２から出力されたデータの復元が行われ、復元されたデータに対応する表示が、表示動作を行う画素により行われる。
【０２０６】
例えば、ユーザにより、LEDペン１６１から出射された光がI/Oディスプレイ１５１の所定の位置を照射した場合、その軌跡に沿って赤色の線が表示され、LEDペン１６２から出射された光がI/Oディスプレイ１５１の所定の位置を照射した場合、その軌跡に沿って青色の線が表示される。
【０２０７】
LEDペン１６１および１６２からI/Oディスプレイ１５１に入力される情報（発光パターンにより表されるデータ）には、それぞれのペンが赤色または青色の線などを入力するときに用いられるものであることを表す識別情報も含まれている。
【０２０８】
なお、図２５のI/Oディスプレイ１５１に表示されている手書きの文字Ｃ1（「材質」）と、文字Ｃ1から引き出された手書きの線は赤色で表示されているものである。また、手書きの文字Ｃ2（「高さ確認」）と、文字Ｃ2から引き出された手書きの線は青色で表示されているものである。
【０２０９】
図２６は、LEDペン１６１の外観の例を示す図である。
【０２１０】
LEDペン１６１の先端にはLED１６１Ａが設けられており、他端にはメモリカード１８１を着脱可能なスロット１６１Ｂが設けられている。
【０２１１】
ユーザは、例えば、図示せぬパーソナルコンピュータなどを用いて所定のデータをメモリカード１８１に記憶させ、それをLEDペン１６１に装着させることで、メモリカード１８１に記憶させた所定のデータに対応するパターンの発光をLEDペン１６１に行わせることができ、その光を受光させることによって、所定のデータをI/Oディスプレイ１５１に入力することができる。
【０２１２】
LEDペン１６１の情報処理部１６１Ｃは、図２３に示す発光装置１１１Ａの構成と同様の構成を有している。情報処理部１６１Ｃにより、メモリカード１８１に記憶されているデータに対するパケット分離、ビット変換、同期信号の付加などの処理が施され、得られたデータを表すパターンの発光がLED１６１Ａから行われる。LED１６１Ａの発光周波数は、I/Oディスプレイ１５１のサンプリング周波数（１フィールドまたは１フレームのレート）と同じ周波数である。
【０２１３】
図２７は、LEDペン１６２の外観の例を示す図である。
【０２１４】
LEDペン１６２の先端にはLED１６２Ａが取り付けられており、他端には、パーソナルコンピュータのUSB(Universal Serial Bus)ポートにLEDペン１６２自体を直接装着させることのできるコネクタ１６２Ｂが設けられている。
【０２１５】
ユーザは、例えば、図示せぬパーソナルコンピュータのUSBポートにコネクタ１６２Ｂを装着させ、パーソナルコンピュータから、LEDペン１６２内蔵のフラッシュメモリ１６２Ｄに所定のデータを記憶させることができる。これにより、ユーザは、フラッシュメモリ１６２Ｄに記憶させた所定のデータに対応するパターンの発光をLEDペン１６２に行わせることができ、その光を受光させることによって、所定のデータをI/Oディスプレイ１５１に入力することができる。
【０２１６】
LEDペン１６２の情報処理部１６２Ｃも、図２３に示す発光装置１１１Ａの構成と同様の構成を有している。情報処理部１６２Ｃにより、フラッシュメモリ１６２Ｄに記憶されているデータに対するパケット分離、ビット変換、同期信号の付加などの処理が施され、得られたデータを表すパターンの発光がLED１６２Ａから行われる。LED１６２Ａの発光周波数も、I/Oディスプレイ１５１のサンプリング周波数と同じ周波数である。
【０２１７】
当然、LEDペン１６１に図２７に示すようなコネクタ１６２Ｂと内蔵のフラッシュメモリ１６２Ｂが設けられるようにしてもよいし、反対に、LEDペン１６２に図２６に示すようなスロット１６１Ｂが設けられるようにしてもよい。また、１本のペンを用いて複数の色の文字などを入力することができるように、I/Oディスプレイ１５１に入力されるそれぞれの色の識別情報をユーザが選択することができるようにしてもよい。
【０２１８】
このように、それぞれ異なる色の文字などを入力することができるペンが用意されることによって、ユーザは、ペンの色を替えて紙面に文字を書いたりするのと同様の感覚で、様々な色の文字や線をI/Oディスプレイ１５１に入力することができる。
【０２１９】
また、LEDペンの発光周波数と、I/Oディスプレイ１５１のサンプリング周波数が同じであれば、LEDペンとI/Oディスプレイ１５１が同期している必要がなく、また、I/Oディスプレイ１５１では、それぞれの画素で入力を検出することができるため、図２２を参照して説明したように、同時に、複数のユーザが、LEDペンを用いて情報を入力することができる。
【０２２０】
ここで、I/Oディスプレイ１５１のIN機能とOUT機能について説明する。
【０２２１】
図２８および図２９は、I/Oディスプレイ１５１の１画素の回路の例を示す図である。
【０２２２】
ゲート線によりTFTのゲート電極Ｇに正方向の電圧（バイアス）が印加されたとき、図２８の実線矢印で示すように、ソース線によりソース電極Ｓに印加された電圧に応じて、アモルファスシリコンやポリシリコンからなる活性半導体層（チャネル）中をソース電極Ｓからドレイン電極Ｄ方向に電流が流れる。
【０２２３】
TFTのドレイン電極ＤにはEL素子のアノード電極が接続されており、TFTのチャネル中を電流が流れることにより生じるアノード−カソード電極間の電位差に応じて、図２８の白抜き矢印で示すようにEL素子が発光する。
【０２２４】
EL素子からの光はディスプレイの外部に出射される。従って、このような画素の動作により画像の表示、すなわち、OUT機能が実現される。
【０２２５】
一方、TFTのゲート電極Ｇに０Ｖ近傍かまたは逆方向の電圧がソース線により印加された場合、ソース電極Ｓにソース線により電圧が印加されているときでもチャネル中を電流が流れず、EL素子のアノード−カソード電極間には電位差が生じないから発光しない。
【０２２６】
この状態で、外部からの光が白抜き矢印で示すように図２９の画素を照射したとき、TFTのチャネルの光伝導性により、微量ではあるがドレイン電極Ｄからソース電極Ｓ方向にリーク電流（オフ電流）が発生する。また、同様に、EL素子においてもリーク電流が発生する。
【０２２７】
このことから、０Ｖ近傍かまたは逆方向の電圧を印加した画素（TFT、EL素子）が発生するリーク電流を増幅してその有無を検出することによって、画素に対して外部から光が照射されたのか否かを識別することが可能になる。また、リーク電流の量によって、光の量も識別することが可能になる。すなわち、これによりIN機能が実現される。
【０２２８】
図３０は、図２８および図２９に示す画素の電流特性を示す図である。縦軸は画素中の電流を表し、横軸はゲート電極Ｇに印加された電圧を表す。
【０２２９】
計測結果を表す線Ｌ1は、正方向の電圧が印加された状態で光が照射されたときに画素で検出される電流（TFTのチャネル中を流れる電流と、EL素子中を流れる電流）の値を表しており、線Ｌ2は、正方向の電圧が印加された状態で光が照射されていないときに画素で検出される電流の値を表している。
【０２３０】
この線Ｌ1およびＬ2により、正方向の電圧が印加されている場合は、外部からの光の有無に関わらず、検出される電流値には差がみられないことがわかる。
【０２３１】
一方、図３０の線Ｌ3は、逆方向の電圧が印加されている状態で外部から光が照射されたときに、その画素で検出された電流の値を表しており、線Ｌ4は、逆方向の電圧が印加されている状態で外部から光が照射されていないときに、その画素で検出された電流の値を表している。
【０２３２】
線Ｌ3と線Ｌ4を比較してわかるように、０Ｖ近傍の電圧または逆方向の電圧が印加されている場合、外部から光が照射されたときと、照射されていないときとで、その画素で検出される電流に差が生じている。例えば、約−５ボルトの電圧（逆方向の電圧）が印加されている状態において、外部から所定の光量の光が照射された場合、「１Ｅ−８（Ａ）」程度の電流（TFTの活性半導体層中において発生した電流と、EL素子が発生した電流）が発生する。
【０２３３】
図３０においては、外部から光が照射されていない場合であっても、「１Ｅ−１０（Ａ）」程度の微小な電流が発生していることが線Ｌ4により示されているが、これは計測中のノイズによるものである。なお、RGBのうちのいずれの色を発光するEL素子の画素であっても、図３０に示すものとほぼ同様の計測結果が得られる。
【０２３４】
以上のように、各画素にTFTとEL素子が設けられているI/Oディスプレイ１５１によっては、画像の表示だけでなく、０Ｖ近傍か、それより逆方向の電圧を印加することによって、画素を用いて外部からの光を検出させることが可能になる。なお、I/Oディスプレイについては、本出願人が先に出願した特願２００３−２８１４８０号にその詳細が開示されている。
【０２３５】
図３１は、I/Oディスプレイ１５１の構成例を示すブロック図である。
【０２３６】
I/Oディスプレイ１５１の構成は、基本的には、図２４のビデオカメラ１０１の構成と同様である。同じ構成には同じ符号を付してあり、重複する説明については適宜省略する。
【０２３７】
ディスプレイ面１７１は、TFTとEL素子が設けられる画素から構成される。それぞれの画素の動作は、例えば、ライン単位でコントローラ１７２により制御される。ディスプレイ面１７１を構成する画素のうち、発光動作を行うラインの画素により画像の表示が行われ、受光動作を行うラインの画素により、LEDペン１６１などから照射された光が受光される。例えば、受光に応じて発生された電流を増幅して得られる信号がフレームメモリ１３２に出力される。
【０２３８】
その後、受光動作を行っている画素により受光された光のレベルが、例えば、１，０のいずれの値とも判定することができない中間値をとる場合、図２０を参照して説明したように、直前の期間の値が参照されて、注目する期間の値が値判定部５５により判定される。値判定部５５による判定結果に対しては、デコード部５６により、LEDペン１６１等において行われたビット変換の逆変換が施され、データ復元部５７によりデータが復元される。
【０２３９】
例えば、データ復元部５７によりLEDペン１６１の識別情報が復元され、ディスプレイ面１７１の所定の位置に現在光を当てているペンが赤色のペンであることが認識された場合、その情報がデータ復元部５７からコントローラ１７２に供給され、ディスプレイ面１７１を構成する画素のうちの表示動作を行う画素により、光が当てられた軌跡に沿って赤色の線または文字等の表示が行われる。
【０２４０】
コントローラ１７２は、ディスプレイ面１７１を構成する画素の受光動作、または表示動作を制御する。
【０２４１】
図２３に示す構成を有するLEDペン１６１の情報処理部１６１Ｃにより図１４に示す処理と同様の処理が行われ、また、図３１に示す構成を有するI/Oディスプレイ１５１により図１６に示す処理と同様の処理が行われる。これにより、LEDペン１６１とI/Oディスプレイ１５１の間で、光を媒体とした、非同期の通信が行われる。
【０２４２】
以上においては、１つの発光素子のON/OFFにより通信が行われるとしたが、例えば、図３２に示すような発光面２０１Ａ全体で発光を行う発光装置２０１により通信が行われるようにしてもよい。
【０２４３】
例えば、ある瞬間に発光面２０１Ａから出射される光は、図３３に示すような１つの２次元バーコード（シンボル）を表すものなる。ビデオカメラ１０１やI/Oディスプレイ１５１等の受信側の装置には、同時に、複数の光源のON/OFFを検出させることができるため、このような２次元バーコードを用いて、まとめて、白黒のパターンを検出させることもできる。
【０２４４】
発光装置２０１からは、例えば、所定のデータに基づいて生成された２次元バーコードＳ1乃至Ｓnを表す光が発光面２０１Ａから順次出射される。I/Oディスプレイ１５１においては、受光動作を行う画素の出力に基づいて２次元バーコードＳ1乃至Ｓnが取得され、取得された２次元バーコードＳ1乃至Ｓnに基づいて、発光装置２０１で選択された所定のデータが再現される。
【０２４５】
２次元バーコードを構成するそれぞれの白黒（ON/OFF）のパターンの判定も、上述したように、中間の受光レベルが検出されたときには、直前の期間の値が参照されるなどして行われる。
【０２４６】
また、発光装置２０１から順次出射される一連の２次元バーコードの先頭には、I/Oディスプレイ１５１に値を確定させるための同期信号が付加される。図３３の例においては、２次元バーコードＳ1およびＳ2が同期信号（同期シンボル）である。
【０２４７】
同じパターンの２次元バーコードを表す光が繰り返し出射されることで、所定の期間繰り返し受光動作を行うように制御されたI/Oディスプレイ１５１の１つの画素に注目した場合、その画素では、同期シンボルの数に対応する連続する数の１または０（ON/OFF）の値が検出されることになり、それにより、同期信号以降の情報信号の値を判定するための値が確定される。
【０２４８】
このように、２次元バーコードを用いて通信を行うことにより、１つの発光素子を用いて通信を行う場合に較べて伝送容量を向上させることができる。従って、図３４に示すような画像２１２やテキスト２１２乃至２１４などのように、データ量の比較的大きいデータであっても、それを発光装置２０１からI/Oディスプレイ１５１に容易に入力することが可能になる。画像２１２、テキスト２１２乃至２１４は、発光装置２０１においてI/Oディスプレイ１５１に送信するデータとして選択されたものである。
【０２４９】
以上においては、I/Oディスプレイ１５１で行われる値の判定は、受光動作を行う画素で発生されたリーク電流の量（受光レベル）に基づいて行われるとしたが、例えば、液晶ディスプレイの各画素に撮像素子を埋め込み、その撮像素子の出力に基づいて行われるようにしてもよい。
【０２５０】
これによっても、I/Oディスプレイ１５１の場合と同様に、見かけ上、表示と受光を同時に行わせることが可能になる。また、各画素に撮像素子が埋め込まれた液晶ディスプレイの場合、１つの画素に、受光と表示を同時に行わせることが可能であるから、あるタイミングでは受光と表示のいずれかしか行わせることができないI/Oディスプレイ１５１を用いた場合より、受光と表示のタイミングに自由度があるといえる。
【０２５１】
上述した一連の処理は、ハードウェアにより実行させることもできるが、ソフトウェアにより実行させることもできる。この場合、そのソフトウェアを実行させる装置は、例えば、図３５に示すようなパーソナルコンピュータにより構成される。
【０２５２】
図３５において、CPU(Central Processing Unit)２３１は、ROM(Read Only Memory)２３２に記憶されているプログラム、または、記憶部２３８からRAM(Random Access Memory)２３３にロードされたプログラムに従って各種の処理を実行する。RAM２３３にはまた、CPU２３１が各種の処理を実行する上において必要なデータなどが適宜記憶される。
【０２５３】
CPU２３１、ROM２３２、およびRAM２３３は、バス２３４を介して相互に接続されている。このバス２３４にはまた、入出力インタフェース２３５も接続されている。
【０２５４】
入出力インタフェース２３５には、キーボード、マウスなどよりなる入力部２３６、液晶ディスプレイやI/Oディスプレイ１５１などよりなる出力部２３７、ハードディスクなどより構成される記憶部２３８、ネットワークを介しての通信処理を行う通信部２３９が接続されている。
【０２５５】
入出力インタフェース２３５にはまた、必要に応じてドライブ２４０が接続され、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、或いは半導体メモリなどよりなるリムーバブルメディア２４１が適宜装着され、それから読み出されたコンピュータプログラムが、必要に応じて記憶部２３８にインストールされる。
【０２５６】
一連の処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータ、または、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば、汎用のパーソナルコンピュータなどに、ネットワークや記録媒体からインストールされる。
【０２５７】
この記録媒体は、図３５に示すように、装置本体とは別に、ユーザにプログラムを提供するために配布される、プログラムが記録されている磁気ディスク（フレキシブルディスクを含む）、光ディスク（CD-ROM(Compact Disk-Read Only Memory)，DVD(Digital Versatile Disk)を含む）、光磁気ディスク（MD（登録商標）(Mini-Disk)を含む）、もしくは半導体メモリなどよりなるリムーバブルメディア２４１により構成されるだけでなく、装置本体に予め組み込まれた状態でユーザに提供される、プログラムが記録されているROM２３２や、記憶部２３８に含まれるハードディスクなどで構成される。
【０２５８】
なお、本明細書において、各ステップは、記載された順序に従って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。
【０２５９】
また、本明細書において、システムとは、複数の装置により構成される装置全体を表わすものである。
【図面の簡単な説明】
【０２６０】
【図１】従来の通信システムの構成を示す図である。
【図２】PLLの構成を示すブロック図である。
【図３】データの欠落について示す図である。
【図４】本発明を適用した通信システムの構成例を示すブロック図である。
【図５】データのフォーマットの例を示す図である。
【図６】波形の例を示す図である。
【図７】データの変化点とサンプルタイミングが一致する波形を拡大して示す図である。
【図８】波形の他の例を示す図である。
【図９】波形を拡大して示す図である。
【図１０】波形を拡大して示す他の図である。
【図１１】波形を拡大して示すさらに他の図である。
【図１２】図４の送信装置の構成例を示すブロック図である。
【図１３】図４の受信装置の構成例を示すブロック図である。
【図１４】送信装置の送信処理を説明するフローチャートである。
【図１５】図１４の処理で得られるビット列の例を示す図である。
【図１６】受信装置の受信処理を説明するフローチャートである。
【図１７】波形の例を示す図である。
【図１８】本発明を適用した他の通信システムの構成例を示す図である。
【図１９】図１８の発光装置とビデオカメラを示す図である。
【図２０】発光パターン、露光時間、受光レベルの例を示す図である。
【図２１】受光レベルを濃度で示す図である。
【図２２】受光位置の例を示す図である。
【図２３】発光装置の構成例を示すブロック図である。
【図２４】ビデオカメラの構成例を示すブロック図である。
【図２５】本発明を適用したさらに他の通信システムの構成例を示す図である。
【図２６】LEDペンの外観の例を示す図である。
【図２７】LEDペンの他の外観の例を示す図である。
【図２８】I/Oディスプレイの１画素の回路の例を示す図である。
【図２９】I/Oディスプレイの１画素の回路の他の例を示す図である。
【図３０】図２８および図２９に示す画素の電流特性を示す図である。
【図３１】I/Oディスプレイの構成例を示すブロック図である。
【図３２】発光装置の例を示す図である。
【図３３】２次元バーコードの例を示す図である。
【図３４】I/Oディスプレイに入力されたデータの例を示す図である。
【図３５】パーソナルコンピュータの構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０２６１】
２１  送信装置，  ２２  受信装置，  ３１  送信データ取得部，  ３２  パケット分離部，  ３３  ビット変換部，  ３４  同期信号付加部，  ３５  送信部，  ３６  送信クロック発生部，  ５１  受信部，  ５２  A/D変換部，  ５３  受信クロック発生部，  ５４  同期信号検出部，  ５５  値判定部，  ５６  デコード部，  ５７  データ復元部，  １０１  ビデオカメラ，  １１１Ａ，１１２Ａ，１１２Ｂ  発光装置，  １２１  発光部，  １３１  撮像素子，  １３２  フレームメモリ，  １３３  スキャン周波数発生部，  １５１  I/Oディスプレイ，  １６１，１６２  LEDペン
【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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【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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【図３４】
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【図３５】
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