JP2008304649A - 可視光通信装置及び水中用可視光通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】可視光通信技術を利用して、特に、水中での音声通信を実現できる可視光通信装置を提供することにある。
【解決手段】マイクロフォン２により得られる発声に伴う振動パターンから文字データを生成する振動パターン認識部１０、及び文字データに応じて変調する可視光を生成する可視光変換部１１を有し、特に水中での音声通信を実現できる可視光通信装置である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、一般的には可視光通信システムに関し、特に、水中での通信に適用できる可視光通信装置に関する。

従来、水中においては電波は伝播せず、例えば水中に所在するダイバー（潜水夫）間での音声による通信は技術的に実現されていない。

超音波を利用して、ダイバー間での音声通信を行なう方法も考えられるが、ダイバーは呼吸用にアクアラングのマウスピースを使用するため、通常の発声による発音が困難である。

近年、通常の発声による発音が困難な場合に、肉振動による振動音から通常の発声による音声に変換可能ないわゆる肉伝導マイクロフォンに関する技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
特公表ＷＯ２００４／０２１７３８号公報

前述したように、水中においては、通常の発声が困難であるダイバー間での音声通信は、実現が困難である。先行技術である肉伝導マイクロフォンを利用するにしても、具体的な通信方法は実現されていない。

そこで、本発明の目的は、可視光通信技術を利用して、特に、水中での音声通信を実現できる可視光通信装置を提供することにある。

本発明の観点は、可視光通信技術と、専用マイクロフォンなどにより得られる肉振動（又は骨振動）パターンから文字データを生成する技術とを融合して、特に、水中での音声通信を実現できるか可視光通信装置である。

本発明の観点に従った可視光通信装置は、発声に伴う振動パターンを電気信号に変換する入力手段と、前記振動パターンに対する文字認識処理を実行し、前記発声に対応する文字データを生成する文字データ生成手段と、前記文字データに応じて変調した可視光制御信号に変換する可視光変換手段と、前記可視光制御信号に応じた可視光を発光する発光手段とを備えた構成である。

本発明によれば、通常の発声が困難である水中においても、可視光通信技術を利用して、例えばダイバー間での音声通信を実現できる。

以下図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。

［可視光通信装置の構成］
図１は、本実施形態に関する可視光通信装置の構成を示すブロック図である。

可視光通信装置は、装置本体１と、マイクロフォン２と、発光部３と、受光部４と、ヘッドフォン５とを有する。

マイクロフォン２は、肉振動（肉伝導）式マイクロフォンまたは骨振動式マイクロフォンであり、人の発声に伴う肉また骨の振動（振動音と表記する）を採取し、当該振動音の振動パターンを電気信号に変換して出力する。

装置本体１は、振動パターン認識部１０、可視光変換部１１、可視光通信制御部１２、文字データ変換部１３、及び音声合成部１４を有する。振動パターン認識部１０は、マイクロフォン２から入力された振動パターン（振動波形パターン）１００に対する文字認識処理を実行し、認識結果である文字データ（文字列のディジタル信号）１１０を生成する。振動パターン認識部１０は、具体的には、発声に伴う振動パターンと文字データとを関連付けたデータベースを有し、このデータベースを参照して文字認識処理を実行する。

可視光変換部１１は、振動パターン認識部１０から出力された文字データ１１０に応じて変調した可視光制御信号１２０を出力する。発光部３は、発光ダイオード（ＬＥＤ）・アレイを有し、可視光変換部１１から出力された可視光制御信号１２０に応じた可視光１３０を発信する。

一方、受光部４は、フォトダイオード（ＰＤ）・アレイを有し、送信された可視光２００を受信して電気信号２１０に変換して出力する。文字データ変換部１３は、電気信号２１０から文字データ２２０を復調して出力する。ここで、可視光２００は、文字データに応じて変調された可視光である。

音声合成部１４は、文字データ２２０から音声信号（ディジタルデータ）を合成して、音声信号に対応する電気信号２３０を出力する。ヘッドフォン５は、電気信号２３０から音声を再生し、文字データ２２０を音声として出力する。

可視光通信制御部１２は、スイッチ６からの切り替え信号に応じて、可視光通信の送受信動作を切り替える。可視光通信制御部１２は、送信動作時には可視光変換部１１を機能させる制御信号３００を出力し、また受信動作時には文字データ変換部１３を機能させる制御信号３１０を出力する。さらに、スイッチ６の状態により、同時双方会話や片方向会話モードの通信制御、通信相手との可視光通信路の確立、あるいは通信中の誤り検出やエラーリトライなどの通信制御などを行なう。

［可視光通信装置の動作］
以下、図２のブロック図及び図４のフローチャートを参照して、本実施形態の可視光通信装置の動作を説明する。

図２は、本実施形態の可視光通信装置を、水中での可視光通信システム（水中用音声通信システム）に適用した場合のシステム構成を示すブロック図である。

ここでは、図２に示すように、水中で活動しているダイバー４０が、マイクロフォン２及びヘッドフォン５を装着し、水中に所在する別のダイバーと音声会話を行なう場合や、水上の船舶と音声通信を行なう場合に適用するシステムを想定する。ダイバー４０は、マイクロフォン２を首などの皮膚に貼り付けた状態で使用する。

まず、図４（Ａ）のフローチャートを参照して、ダイバー４０から音声を送信する送信動作を説明する。

送信動作では、水中のダイバー４０がメッセージを発声すると、マイクロフォン２が、その発声に伴う振動音を採取し、当該振動音の振動パターンを電気信号に変換して出力する（ステップＳ１）。ここで、通常では、ダイバー４０は、水中では、呼吸用にアクアラングのマウスピースを使用するため、通常の発声で発音することができない状態である。

可視光水中通信装置（図１の装置本体）１では、振動パターン認識部１０は、マイクロフォン２から入力された振動パターン（振動波形パターン）１００に対する文字認識処理を実行し、認識結果である文字データを生成する（ステップＳ２）。即ち、振動パターン認識部１０は、発声に伴う振動パターンを、メッセージに対応する文字列に変換する。

さらに、可視光変換部１１は、生成された文字データ（メッセージに対応する文字列）に応じて変調した可視光制御信号１２０を出力する。発光部３は、可視光制御信号１２０に応じた可視光１３０を発信する（ステップＳ３，Ｓ４）。

水中に所在する別のダイバーは、図１に示すように、装置本体１、受光部４、及びヘッドフォン５を含む可視光通信装置２０を有することにより、ヘッドフォン５からの音声出力により、ダイバー４０が発声したメッセージを音声で受信することができる。換言すれば、ダイバー４０は、発声したメッセージを、音声で水中に所在する別のダイバーに伝えることができる。

一方、図４（Ｂ）のフローチャートを参照して、ダイバー４０が音声によりメッセージを受信する受信動作を説明する。

ここでは、水中に所在する別のダイバーが、図１に示すように、装置本体１、マイクロフォン２、及び発光部３を含む可視光通信装置３０を有することにより、発声したメッセージを可視光２００で送信した場合を想定する。

受信動作では、受光部４が、別のダイバーの可視光通信装置３０から送信された可視光２００を受光すると、電気信号２１０に変換して出力する（ステップＳ１１）。文字データ変換部１３は、電気信号２１０から文字データ（メッセージの文字列）を復調して出力する（ステップＳ１２）。音声合成部１４は、文字データ２２０から音声信号を合成して、音声信号に対応する電気信号２３０をヘッドフォン５に出力する（ステップＳ１３）。

これにより、ダイバー４０は、ヘッドフォン５からの音声出力により、他のダイバーが発声したメッセージを音声で受信することができる（ステップＳ１４）。

なお、ダイバー４０は、本実施形態の可視光通信装置により、水中における他のダイバーだけでなく、水上の船舶との音声通信を行なうことも可能である。

以上のように本実施形態の可視光通信装置を使用すれば、電波では不可能な水中での音声通信を行なうことができる。特に、可視光を利用するため、発信源と送信先の把握が容易であり、光が届く広範囲での通信が可能である。特に、マウスピースを着用して通常の発声による発音ができないダイバーが、他のダイバーや船舶などとの音声通信（音声による会話）が可能となる。

また、本実施形態の可視光通信装置は、水中での音声通信だけでなく、例えば通常の発声による発音ができない状態の人との音声通信（音声による会話）が可能となる。具体的には、例えば事故などにより声帯に障害が発生した人との音声通信である。また、周囲の環境から発音を抑制しなければならない場合に、可視光が伝わる範囲であれば、発音を抑制した状態での音声通信（音声による会話）が可能となる。

［変形例］
図３は、本実施形態の変形例に関するブロック図である。

本変形例は、図１に示す可視光通信装置において、音声通信における受信動作としてヘッドフォン５により音声出力ではなく、受信した文字データ２２０をディスプレイ１６に表示出力する構成である。

具体的には、図３に示すように、装置本体１には、音声合成部１４の代わりに、表示制御部１５が設けられている。表示制御部１５は、受信した文字データ２２０を表示信号に変換して、ディスプレイ１６の表示制御を実行する。

このような構成により、図２に示すように、可視光通信装置３０から送信された可視光２００を受光することにより、ディスプレイ１６に、文字データ（メッセージの文字列）を復調して表示出力することができる。従って、可視光通信を利用して音声送信されたメッセージの文字列を、ディスプレイ１６の画面上で確認することができる。

なお、ディスプレイ１６は、水中のダイバーが着用する水中用ゴーグルに組み込むことにより、水中のダイバー４０は、可視光通信を利用して音声送信されたメッセージの文字列を視覚的に確認できる。

また、前述したように、水中での音声通信だけでなく、例えば通常の発声による発音ができない状態での音声通信（音声による会話）において、可視光通信を利用して音声送信されたメッセージの文字列を、音声出力ではなく、ディスプレイ１６の画面上で確認することができる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明の実施形態に関する可視光通信装置の構成を示すブロック図。 本実施形態に関する水中用可視光通信システムの構成を示すブロック図。 本実施形態の変形例に関するブロック図。 本実施形態の可視光通信装置の動作を説明するためのフローチャート。

符号の説明

１…可視光通信装置本体、２…マイクロフォン、３…発光部、４…受光部、
５…ヘッドフォン、６…スイッチ、１０…振動パターン認識部、
１１…可視光変換部、１２…可視光通信制御部、１３…文字データ変換部
１４…音声合成部、１５…表示制御部、１６…ディスプレイ。

Claims (7)

1. 発声に伴う振動パターンを電気信号に変換する入力手段と、
   前記振動パターンに対する文字認識処理を実行し、前記発声に対応する文字データを生成する文字データ生成手段と、
   前記文字データに応じて変調した可視光制御信号に変換する可視光変換手段と、
   前記可視光制御信号に応じた可視光を発光する発光手段と
   を具備したことを特徴とする可視光通信装置。
2. 文字データから変換された可視光信号に対応する可視光を受光して、電気信号に変換する受光手段と、
   前記受光手段からの電気信号から文字データを復元する文字データ変換手段と、
   前記文字データ変換手段から出力される文字データを出力する出力手段と
   を具備したことを特徴とする請求項１に記載の可視光通信装置。
3. 前記入力手段は、
   発声に伴う肉振動又は骨振動による振動音を採取して、電気信号に変換するマイクロフォンから構成されることを特徴とする請求項１に記載の可視光通信装置。
4. 前記出力手段は、
   前記文字データに対応する音声を生成する音声生成手段と、
   前記音声を再生する音声再生手段と
   を含むことを特徴とする請求項２に記載の可視光通信装置。
5. 前記文字データ生成手段は、
   前記振動パターンと文字データとを関連付けたデータベース手段と、
   前記データベース手段を参照して、前記振動パターンに対する文字認識処理を実行し、当該文字認識結果である文字データを出力する認識手段と
   を含むことを特徴とする請求項１に記載の可視光通信装置。
6. 前記出力手段は、
   前記文字データに対応する表示信号を生成する表示制御手段と、
   前記表示制御手段からの表示信号に基づいて、前記文字データに対応する文字パターンを表示する表示出力手段と
   を含むことを特徴とする請求項２に記載の可視光通信装置。
7. 発声に伴う肉振動又は骨振動による振動音を採取して、電気信号に変換するマイクロフォンと、
   前記振動パターンに対する文字認識処理を実行し、前記発声に対応する文字データを生成する文字データ生成手段と、
   前記文字データに応じて変調した可視光制御信号に変換する可視光変換手段と、
   前記可視光制御信号に応じた可視光を発光する発光手段と、
   文字データから変換された可視光信号に対応する可視光を受光して、電気信号に変換する受光手段と、
   前記受光手段からの電気信号から文字データを復元する文字データ変換手段と、
   前記文字データに対応する音声を生成する音声生成手段と、
   前記音声を再生するヘッドフォンと
   を具備したことを特徴とする水中用可視光通信システム。

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