JP2008020253A - 情報処理装置および情報処理方法、並びにプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】専用のセンサを用いることなく、環境光の色や照明の種類に応じた処理を行う機器を実現する。
【解決手段】携帯型情報処理装置１０は、環境の変化（具体的には、照射光の波長の変化）を検出し、環境に応じた処理を行うものである。携帯型情報処理装置１０は、その外側面に特定波長対応太陽電池セル１１−Ａ乃至１１−Ｄが設けられている。特定波長対応太陽電池セル１１−Ａ乃至１１−Ｄは、その発電効率がそれぞれ異なる所定の波長の光に対応して上昇するようになされている。したがって、複数の環境にそれぞれ異なる波長の照射光を備えておけば、特定波長対応太陽電池セル１１−Ａ乃至１１−Ｄの発電効率を比較することにより、現在位置している環境を判定することができる。本発明は、例えばテーマパークの移動型アトラクションに適用できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、情報処理装置および情報処理方法、並びにプログラムに関し、特に、環境光の波長の変化を検出し、現在の環境光に応じた処理を実行するようにした情報処理装置および情報処理方法、並びにプログラムに関する。

例えば、日没などによって周囲が暗くなると点灯する街灯、室内の照明の明るさに応じて輝度を自動的に調整するディスプレイ、環境光の照度に応じて内蔵された液晶ディスプレイの表示を調整するリモートコントローラ（例えば、特許文献１参照）などのように、環境光の変化に応じて動作する機器が従来から存在する。

特開２００４−２０２７５９号公報

しかしながら、環境光の変化に応じて動作する従来の機器は、環境光の明るさ（照度）を検出しているに過ぎず、環境光の明るさがあまり変化せず、色や照明の種類が変化するような環境光の変化には対応することができない。

なお、環境光の色や照明の種類を検出できる専用のセンサが各種存在するので、当該専用のセンサを用いれば、環境光の明るさがあまり変化せず、色や照明の種類が変化するような環境光の変化に対応する機器を実現できるが、コスト高の抑止や省スペース化の観点から見て、そのような専用のセンサを用いることなく環境光の上述した変化に対応することが望ましい。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、専用のセンサを用いることなく、環境光の色や照明の種類に応じた処理を行う機器を実現できるようにするものである。

本発明の一側面である情報処理装置は、光を電力に変換する発電素子を備え、照射光の波長が変化する環境に応じた処理を行う情報処理装置において、それぞれ異なる所定の波長の光に対して発電効率が偏向されている複数の発電素子と、前記複数の発電素子によって発生された電力の電圧をそれぞれ検出する複数の電圧検出手段と、検出された前記複数の発電素子それぞれの電圧に基づき、前記複数の発電素子のうちで相対的に発電効率が他と異なるものを判定し、判定結果に対応して現在位置する環境を判定する判定手段と、判定された前記環境に対応する処理を行う処理手段とを含む。

前記処理手段は、判定された前記環境に対応する処理として、ディスプレイの画面表示の制御、音声出力の制御、またはプログラムの実行制御のうちの少なくとも１つ行うようにすることができる。

それぞれ異なる所定の波長の光に対して発電効率が偏向されている前記複数の発電素子は、色素増感型太陽電池とすることができる。

それぞれ異なる所定の波長の光に対して発電効率が偏向されている前記複数の発電素子は、透過する光の波長がそれぞれ異なるフィルタで覆われた太陽電池とすることができる。

本発明の一側面である情報処理方法は、光を電力に変換する発電素子を備え、照射光の波長が変化する環境に応じた処理を行う情報処理装置の情報処理方法において、それぞれ異なる所定の波長の光に対して発電効率が偏向されている複数の発電素子によって発生された電力の電圧をそれぞれ検出し、検出された前記複数の発電素子それぞれの電圧に基づき、前記複数の発電素子のうちで相対的に発電効率が他と異なるものを判定し、判定結果に対応して現在位置する環境を判定し、判定された前記環境に対応する処理を行うステップを含む。

本発明の一側面であるプログラムは、光を電力に変換する発電素子を備え、照射光の波長が変化する環境に応じた処理を行う情報処理装置の制御用のプログラムであって、それぞれ異なる所定の波長の光に対して発電効率が偏向されている複数の発電素子によって発生された電力の電圧をそれぞれ検出させ、検出された前記複数の発電素子それぞれの電圧に基づき、前記複数の発電素子のうちで相対的に発電効率が他と異なるものを判定し、判定結果に対応して現在位置する環境を判定し、判定された前記環境に対応する処理を行うステップを含む処理をコンピュータに実行させる。

本発明の一側面においては、それぞれ異なる所定の波長の光に対して発電効率が偏向されている複数の発電素子によって発生された電力の電圧がそれぞれ検出され、検出された複数の発電素子それぞれの電圧に基づき、複数の発電素子のうちで相対的に発電効率が他と異なるものが判定され、判定結果に対応して現在位置する環境が判定され、判定された環境に対応する処理が行われる。

本発明の一側面によれば、専用のセンサを用いることなく、環境光の色や照明の種類に応じた処理を行う機器を実現することが可能となる。

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施の形態である携帯型情報処理装置の概観図を示している。この携帯型情報処理装置１０は、環境の変化（具体的には、照射光の波長の変化）を検出し、検出結果に基づいて環境に応じた処理を行うものである。携帯型情報処理装置１０は、その外側面に複数（図１の場合、４）の特定波長対応太陽電池セル１１−Ａ乃至１１−Ｄ、および所定の情報を表示するディスプレイ１２が設けられている。

この携帯型情報処理装置１０の表面に設けられた特定波長対応太陽電池セル１１−Ａ乃至１１−Ｄは、その発電効率がそれぞれ異なる所定の波長の光に対応して上昇するようになされている。したがって、複数の環境にそれぞれ異なる波長の照射光を備えておけば、特定波長対応太陽電池セル１１−Ａ乃至１１−Ｄの発電効率を比較することにより、現在位置している環境を判定することができる。以下、特定波長対応太陽電池セル１１−Ａ乃至１１−Ｄを、それぞれ異なる波長Ａ乃至Ｄに特化されているものとして説明する。

なお、照射光を電力に変換する特定波長対応太陽電池セル１１−Ａ乃至１１−Ｄ（以下、特定波長対応太陽電池セル１１−Ａ乃至１１−Ｄを個々に区別する必要がない場合、単に特定波長対応太陽電池セル１１と称する。特定波長対応太陽電池セル１１の数は４に限られるものではない。

また、環境の変化が検出された場合に、その変化に併せて、どのような処理を実行するようにするかは任意である。例えば、環境の変化が検出された場合に、ディスプレイ１２に表示されるべき画像を変更するようにしてもよいし、あるいは、図示せぬスピーカから出力される音声を変更するようにしてもよい。このような手法を採用しておけば、例えば、美術館等において展示物近辺で用いる照明の波長を各展示品毎に可変させるようにすることで、各展示物に対応した適切な画像を携帯型情報処理装置に表示させ、あるいは、適切な音声案内を行うことが可能となるのである。

特定の波長の光に対して発電効率が上昇する特定波長対応太陽電池セル１１−Ａ乃至１１−Ｄは、例えば色素増感型太陽電池を用いて実現することができる。

色素増感型太陽電池の特性について説明する。

色素増感型太陽電池は、Si（ケイ素）を用いた従来の太陽電池に比較し、現状では発電効率が劣る。しかしながら、ケイ素を用いないのでより安価に製造できる可能性がある。製造工程が液晶のそれと同等であるので量産効率が高い。有機系色素を用いるので着色が容易である。有機系色素を選択することによって光吸収特性を制御することができる。ガラス基板を用いないので折り曲げが可能である。より薄型に成形できるなどの長所を有する。

有機系色素としては、フェニルキサンテン系色素、フタロシアニン系色素、クマリン系色素、シアニン系色素、メロシアニン系色素、ポルフィリン系色素、プロフラビン系色素などが知られている。これらは光吸収特性が異なっているだけでなく、発色も異なっている。これらの色素を単体で使用したり、複数の色素を配合するだけでも、光吸収特性に特徴を持たせることができるし、発色を制御することができる。また、今後の研究開発でより波長域が限定された色素が発明されることも予想される。したがって、これらを利用することにより光吸収特性および発色を制御することができる。

上述した光吸収特性や発色を制御する特性を利用することにより、特定波長対応太陽電池セル１１−Ａ乃至１１−Ｄの発電効率をそれぞれ異なる波長Ａ乃至Ｄに特化させることができる。

ディスプレイ１２には、例えば電子ペーパや液晶パネルなどを適用することができる。

図２は、携帯型情報処理装置１０の第１の構成例を示している。携帯型情報処理装置１０は、上述したように筐体外側面に設けられる特定波長対応太陽電池セル１１およびディスプレイ１２の他、特定波長対応太陽電池セル１１から得られる電力を安定して後段に供給する電力供給部２３、並びに、特定波長対応太陽電池セル１１を環境の変化を検出するセンサとみなし、検出された現在位置する環境に応じた処理を行う制御部２５から構成される。

特定波長対応太陽電池セル１１−Ａは、照射光を受光して電力に変換する発電モジュール２１−Ａと、発電モジュール２１−Ａで発電された電力の電圧を検出する電圧検出部２２−Ａから構成される。発電モジュール２１−Ａは、発生された電力を電力供給部２３に出力する。電圧検出部２２−Ａは、電圧の検出結果をAD変換した後、制御部２５の環境判定部２７に通知する。

なお、特定波長対応太陽電池セル１１−Ｂ乃至１１−Ｄは、特定波長対応太陽電池セル１１−Ａと同様に構成されるので、その説明は省略する。

電力供給部２３は、所望の電圧を得るよう発電モジュール２１−Ａ乃至２１−Ｄからの電力ラインを適宜並列または直列に接続し、内蔵する充電池あるいはコンデンサなどからなる蓄電部２４に電力を蓄積した後、後段のディスプレイ１２および制御部２５に電力を供給する。

制御部２５は、内蔵するメモリ２６に保持されたプログラムを実行することにより、環境判定部２７、信号処理部２８、および表示制御部２９を実現する。環境判定部２７は、電圧検出部２２−Ａ乃至２２-Ｄの検出結果を比較することによって現在位置する環境を判定し、判定結果を信号処理部２８に通知する。信号処理部２８は、通知された判定結果に応じた処理を行い、処理結果を表示制御部２９に出力する。表示制御部２９は、信号処理部２８から入力される処理結果を表示するようにディスプレイ１２の画面表示を制御する。

なお、信号処理部２８は、ハードウェアにより実現するようにしてもよく、ソフトウェアにより実現するようにしてもよい。例えば、ソフトウェアにより実現する場合には、複数のアプリケーションを実装し、実行対象となっているアプリケーションによって実行すべき処理を変化させるようにしてもよい。

また、一部の特定波長対応太陽電池セルに対しては、処理を割り当てない等を行うことも可能である。また、周囲において照射されている光の変化状態（例えば、赤から青、青から黄色と言うような光の変化）に応じて実行すべき１つの処理を決定するようにしてもよい。

なお、上述した各特定波長対応太陽電池セル１１に対する処理の割当の変更については、信号処理部２８のハードウェア構成を変更する事により実現するようにしてもよいし、実装アプリケーションによる処理内容に応じて変更するようにしてもよい。

ここで、特定波長対応太陽電池セル１１にも適用される太陽電池の一般的な発電特性について説明する。図３は、照射光の照度に対する電流ｉと電圧ｖの関係を示している。同図において、横軸は照射光の照度を示し、左縦軸は電流ｉを示し、右縦軸は電圧ｖを示している。

同図から明らかなように、電圧ｖは、照度が所定の値を超えると急激に上昇し、それ以降、照度が増してもわずかずつ上昇するに過ぎない。これに対して、電流ｉは、照度の増加に比例してその値が上昇する。

図４は、電圧ｖおよび電流ｉ、並びにこれらの積である電力ｐの後段の負荷変動に対する相関関係を示している。同図において、横軸は電圧ｖを示し、左縦軸は電流ｉを示し、右縦軸は電力ｐを示している。ここで、後段の負荷変動とは、特定波長対応太陽電池セル１１の後段に設けられた、例えば電力供給部２３の蓄電部２４に対する充電状況の変化、制御部２５あるいはディスプレイ１２の消費電力の変化に起因する。

電圧ｖ、電流ｉ、および電力ｐは、上述したように照度に応じて変化するだけでなく、後段の回路の負荷変動によっても変化する。その結果、電圧ｖ、電流ｉ、および電力ｐは、同図に示すような遷移曲線上を移動することになる。通常、電力ｐが最大となる遷移曲線上のポイントを、当該太陽電池の発電動作点Ｐに決定する。

ただし、特定波長対応太陽電池セル１１−Ａ乃至１１−Ｄは、上述したように光の吸収特性がそれぞれ異なるので、それぞれの遷移曲線は必ずしも一致するものではない。

図５は、電圧ｖおよび電流ｉの後段の負荷変動に対する相関関係を、照射光の異なる３種類の照度ごとに示している。同図において、横軸は電圧ｖを示し、縦軸は電流ｉを示している。同図から明らかなように、照度の変化は電流ｉの変化として顕著に現れる。

以上説明した太陽電池の発電特性に基づき、本実施の形態である携帯型情報処理装置１０の各特定波長対応太陽電池セル１１は、所定の波長が照射された場合、これを電圧の変化として検出し、現在位置している環境を特定する。

次に、携帯型情報処理装置１０による、現在位置している環境に対応して動作する処理（以下、環境対応処理と称する）について、図６のフローチャートを参照して説明する。なお、携帯型情報処理装置１０を所持したユーザが移動する各環境それぞれには、予め波長Ａ乃至Ｄの照射光が設置されているものとする。

ステップＳ１において、各特定波長対応太陽電池セル１１の電圧検出部２２は、発電モジュール２１によって発生された電圧を検出してAD変換し、その変換結果の値を環境判定部２７に通知する。ステップＳ２において、環境判定部２７は、各特定波長対応太陽電池セル１１から通知された検出電圧の変換結果の値（以下、検出電圧値と称する）を、予め用意した標準化テーブルなどと比較することにより、各特定波長対応太陽電池セル１１−Ａ乃至１１−Ｄの発電効率を決定する。

ステップＳ３において、環境判定部２７は、各特定波長対応太陽電池セル１１−Ａ乃至１１−Ｄのうち、相対的に発電効率の上昇したものがあるか否かを判定する。相対的に発電効率の上昇したものがないと判定された場合、処理はステップＳ１に戻され、それ以降の処理が繰り返される。

反対に、ステップＳ３において、相対的に発電効率の上昇したものがあると判定された場合、処理はステップＳ４に進められる。ステップＳ４において、環境判定部２７は、相対的に発電効率の上昇したと判定された特定波長対応太陽電池セル１１に基づき、現在位置している環境（照射光の波長）を特定し、特定結果を信号処理部２８に通知する。

ステップＳ５において、信号処理部２８は、環境判定部２７から通知された特定結果に対応する処理（例えば、環境に対応したテキストデータや画像データなどを生成する）を行い、処理結果を表示制御部２９に出力する。表示制御部２９は、入力された処理結果に基づいてディスプレイ１２の表示を制御する（具体的には、環境に対応したテキストや画像などを表示させる）。

この後、処理はステップＳ１に戻されてそれ以降の処理が繰り返されることになる。以上で、携帯型情報処理装置１０による環境対応処理の説明を終了する。

以上説明したように、携帯型情報処理装置１０の環境対応処理によれば、ユーザによる操作を必要とすることなく、現在位置している環境に適したテキストや画像などを表示させることができる。なお、現在位置している環境に適した音声を出力するようにしたり、現在位置している環境に適したプログラムを実行させるようにしてもよい。

ところで、上述した携帯型情報処理装置１０において特定波長対応太陽電池セル１１の検出電圧値は、後段の負荷変動に起因して変化していた。そこで、検出電圧値の変化を減少させるべく、後段の負荷変動が特定波長対応太陽電池セル１１に影響しないように動作する負荷安定部を追加した構成例について、図７を参照して説明する。

図７は、本発明の一実施の形態である携帯型情報処理装置の第２の構成例を示している。この第２の構成例は、図２に示された第１の構成例の太陽電池１１と電力供給部２３の間に、負荷安定部４１を追加したものである。負荷安定部４１は、特定波長対応太陽電池セル１１に対する電力供給部２３以降による負荷変動を安定させるものである。負荷安定部４１以外の構成要素については、第１の構成例と同様であって同一の符号を付しているので、その説明は省略する。

負荷安定部４１の構成例とその動作について、図８を参照して説明する。

特定波長対応太陽電池セル１１の電圧VPにとっての負荷電流は、抵抗(RS)５１に流れる電流ISと、抵抗(RZ)５２に流れる電流IZの和である。
負荷電流＝IS＋IZ

抵抗(RZ)５２を流れる電流IZは、比較器(CM)５４の入力インピーダンスが十分に高い仮定すれば、ツェナダイオード(DZ)５３に流れる常に一定の電流のみを考えればよい。
IZ＝一定

一方、抵抗(RS)５１に流れる電流ISは、電力供給部２３以降に相当する回路負荷(RL)５５に流れる電流ILとトランジスタ(TR)５６に流れる電流ITの和である。
IS＝IL＋IT

したがって、抵抗(RS)５１に生じる電圧VSを一定にすれば、電流ISも一定となるので、特定波長対応太陽電池セル１１の電圧VPにとっての負荷電流を一定にすることができる。

具体的には、ツェナダイオード(DZ)５３の降伏電圧VZをVZ＝VP−VSとなるように設定する。ここで、VS＝RS・ISであるから降伏電圧VZは次式のとおりとなる。
VZ＝VP−(RS・IS)

例えば回路負荷(RL)５５の負荷が減少したことにより、抵抗(RS)５１に流れる電流ISが一定としたい電流値よりもΔILだけ減少した場合、ツェナダイオード(DZ)５３の降伏電圧VZと抵抗(RS)５１の電圧とは、以下の関係となる。
VZ＜VP−(RS・(IS−ΔIL))

この関係により、比較器(CM)５４の出力は上昇し、トランジスタ(TR)５６に流れる電流ITは増加され、抵抗(RS)５１に流れる電流ISが増加されることになる。比較器(CM)５４の出力は、VZ＝VP−(RS・IS)の関係が成立するまで続くので、結果として抵抗(RS)５１に流れる電流ISは電流変動ΔILが生じる前の状態に戻って一定化される。したがって、特定波長対応太陽電池セル１１の電圧VPにとっての負荷電流も一定化される。

逆に、例えば回路負荷(RL)５５の負荷が増加したことにより、抵抗(RS)５１に流れる電流ISが一定としたい電流値よりもΔILだけ増加した場合、ツェナダイオード(DZ)５３の降伏電圧VZと抵抗(RS)５１の電圧とは、以下の関係となる。
VZ＞VP−(RS・(IS＋ΔIL))

この関係により、比較器(CM)５４の出力は下降し、トランジスタ(TR)５６に流れる電流ITは減少され、抵抗(RS)５１に流れる電流ISが減少されることになる。比較器(CM)５４の出力は、VZ＝VP−(RS・IS)の関係が成立するまで続くので、結果として抵抗(RS)５１に流れる電流ISは電流変動ΔILが生じる前の状態に戻って一定化される。したがって、特定波長対応太陽電池セル１１の電圧VPにとっての負荷電流も一定化される。

なお、この負荷安定部４１は、本実地の形態のように太陽電池に対する負荷を一定化する用途だけでなく、例えば、温度差、風力、圧力等を利用した発電素子に対する負荷を一定化する用途にも適用することができる。

以上説明したように、本発明の一実施の形態である携帯型情報処理装置１０によれば、特定波長対応太陽電池セル１１−Ａ乃至１１−Ｄを発電の用途のみならず、環境（照射光の波長）の変化に検出に用いるようにしたので、環境の変化を検出するための専用のセンサを別個に設ける場合に比較して省スペース化が実現される。

なお、各特定波長対応太陽電池セル１１の代わりに、色吸収特性の等しい複数の太陽電池セルを設置し、各対応電池をそれぞれ異なる波長の光を透過するフィルタで覆うようにしてもよい。

また、特定波長対応太陽電池セル１１−Ａ乃至１１−Ｄだけで所望の発電量を得られないような場合に備え、例えば図９に示すように、照射光の所定の波長に特化されていない発電の用途だけに用いる太陽電池セル７１を追加するようにしてもよい。

本発明の一実施の形態である携帯型情報処理装置１０は、例えばテーマパークの移動式アトラクションの乗物に設置すれば、照射光の波長の異なる複数の環境を移動する毎、その場に適した解説情報を表示したりすることできる。また例えば、入場券代わりに入場者に所持させれば、例えばアトラクションの入り口において待ち時間を表示したり、レストラン内においてメニューを表示させたりすることができる。

なお、上述した説明においては、特定波長対応太陽電池セル１１−Ａ乃至１１−Ｄのうち、発電効率が相対的に上昇したものを特定するようにしたが、反対に、発電効率が相対的に下降したものを特定するようにしてもよい。

本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

本発明を適用した携帯型情報処理装置の概観略図である。 携帯型情報処理装置の第１の構成例を示すブロック図である。 太陽電池の発電特性を示す図である。 太陽電池の発電特性を示す図である。 太陽電池の発電特性を示す図である。 環境対応処理を説明するフローチャートである。 携帯型情報処理装置の第２の構成例を示すブロック図である。 図７の負荷安定部の構成例を示すブロック図である。 携帯型情報処理装置の変形例を示す概観略図である。

符号の説明

１０ 携帯型情報処理装置， １１ 特定波長対応太陽電池セル， １２ ディスプレイ， ２１ 発電モジュール， ２２ 電圧検出部， ２３ 電力供給部， ２４ 蓄電部， ２５ 制御部， ２６ メモリ， ２７ 環境判定部， ２８ 信号処理部， ２９ 表示制御部， ４１ 負荷安定部， ７１ 太陽電池セル

Claims (6)

1. 光を電力に変換する発電素子を備え、照射光の波長が変化する環境に応じた処理を行う情報処理装置において、
   それぞれ異なる所定の波長の光に対して発電効率が偏向されている複数の発電素子と、
   前記複数の発電素子によって発生された電力の電圧をそれぞれ検出する複数の電圧検出手段と、
   検出された前記複数の発電素子それぞれの電圧に基づき、前記複数の発電素子のうちで相対的に発電効率が他と異なるものを判定し、判定結果に対応して現在位置する環境を判定する判定手段と、
   判定された前記環境に対応する処理を行う処理手段と
   を含む情報処理装置。
2. 前記処理手段は、判定された前記環境に対応する処理として、ディスプレイの画面表示の制御、音声出力の制御、またはプログラムの実行制御のうちの少なくとも１つ行う
   請求項１に記載の情報処理装置。
3. それぞれ異なる所定の波長の光に対して発電効率が偏向されている前記複数の発電素子は、色素増感型太陽電池である
   請求項１に記載の情報処理装置。
4. それぞれ異なる所定の波長の光に対して発電効率が偏向されている前記複数の発電素子は、透過する光の波長がそれぞれ異なるフィルタで覆われた太陽電池である
   請求項１に記載の情報処理装置。
5. 光を電力に変換する発電素子を備え、照射光の波長が変化する環境に応じた処理を行う情報処理装置の情報処理方法において、
   それぞれ異なる所定の波長の光に対して発電効率が偏向されている複数の発電素子によって発生された電力の電圧をそれぞれ検出し、
   検出された前記複数の発電素子それぞれの電圧に基づき、前記複数の発電素子のうちで相対的に発電効率が他と異なるものを判定し、判定結果に対応して現在位置する環境を判定し、
   判定された前記環境に対応する処理を行う
   ステップを含む情報処理方法。
6. 光を電力に変換する発電素子を備え、照射光の波長が変化する環境に応じた処理を行う情報処理装置の制御用のプログラムであって、
   それぞれ異なる所定の波長の光に対して発電効率が偏向されている複数の発電素子によって発生された電力の電圧をそれぞれ検出させ、
   検出された前記複数の発電素子それぞれの電圧に基づき、前記複数の発電素子のうちで相対的に発電効率が他と異なるものを判定し、判定結果に対応して現在位置する環境を判定し、
   判定された前記環境に対応する処理を行う
   ステップを含む処理をコンピュータに実行させるプログラム。

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