JP2009049842A

JP2009049842A - 光を用いた情報伝達システム

Info

Publication number: JP2009049842A
Application number: JP2007215481A
Authority: JP
Inventors: Hideki Okamura; 秀樹岡村; Taki Yamamoto; 多紀山本
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-08-22
Filing date: 2007-08-22
Publication date: 2009-03-05

Abstract

【課題】受信部に送信部に対する方向及び距離に対する感度依存性を持たせ、対象人物または対象物に情報を与えつつ誘導することができる情報伝達システムを提供する。
【解決手段】送信部から受信部に光でデータを伝送する情報伝達システムであって、受信部は、複数の独立した受光部を有し、前記受光部の間、上または端に衝立、遮光板、反射板または反射鏡を設置する手段と、それぞれの受光部からの電気信号を音響として発生させる手段とを備え、前記受光部で受ける光強度の差を利用することにより、前記送信部の方向及び距離に対する感度依存性を持たせるものとする。
【選択図】図１

Description

本発明は光でデータを伝送する情報伝達システムに関し、特に受信部に送信部に対する方向及び距離に対する感度依存性を持たせ、対象人物または対象物に情報を与えつつ誘導することができる情報伝達システムに関する。

従来、データを重畳した光を照射して情報を提供するシステムと、データが重畳された光を受光することで無電源で情報を得ることができる端末が種々提案されており、例として特開2004-229262号公報に開示された第一の技術が挙げられる。

また、上記方法において光源のおよその方向を把握することができるようにした方法がある。それには、特開2004-221946号公報に開示された第二の技術、特開2006-339879号公報に開示された第三の技術、特開2005-204264号公報に開示された第四の技術が挙げられる。

また、光源を用いて誘導するシステムとしては航空実用事典に開示された精密進入経路指示灯（PAPI: Precision Approach Path Indicator）が挙げられる。

第一の技術は、環境側に位置検出装置を配置し、ユーザ端末に光電変換手段としての太陽電池と、音声出力手段としてのイヤホンと、反射手段としての再帰型反射シートを配置して、環境側から発信された赤外光を反射し、環境側で戻されてきた赤外光を撮像することで、端末の位置を検出するものである。ユーザ端末に関してより具体的には、イヤホンがユーザの耳に装着された状態において太陽電池の光受光面および再帰型反射シートの光反射面がユーザの視線方向を向くように、それぞれが配置されて一体的に構成されている。

第二の技術は、第一の技術を従来技術として引用し、情報送信装置から音声情報のみならず各情報装置固有の装置番号等のID情報を光送信し、第一の技術と同じユーザ端末に情報装置からのID情報を光受信して解析できる機能を備え、解析により得られたID情報が音声出力されたり手持ちのモニターに表示出力されたりすることで、環境側に設置された複数の情報送信装置のうちのいずれからの音声情報を聞いているのかを知ることができ、その光空間通信環境における自分のおおよその位置を把握できるものである。

第三の技術は、受光手段として受光部と本体部と音声出力器に分離した受信機を用い、眼鏡において上方からの照明光が受光可能な位置に受光部を設け、利用者の手を塞ぐことなしに情報を確実に取得するようにしたものである。より具体的には、受光手段は支持部材の先端に設置された光電変換素子であり、その光軸は頭部前方に傾けられている。また、処理手段で復調されたデータから得られる情報を音声に変換して出力する音声出力手段を備える受信機を備え、受信機はさらに処理手段で復調されたデータを無線信号で送信する無線信号送信手段を備え、送信された無線信号を受信して、無線信号に含まれるデータから情報を取得するとともに当該情報を画像や音声で出力する情報出力手段とを備えた端末を有するものである。

第四の技術は、環境側から出射される音声赤外光をユーザ端末が具備した太陽電池により受光し、得られた音声信号を音声出力器から出力する情報支援システムであって、ユーザ端末は、左右の耳に装着する音声出力器を有し、且つこれら左右の音声出力器から聞こえる音圧差が人間の聴覚と同様になるように太陽電池を調節しておくことで、複数の光源が設置された環境において、ユーザが、複数の音声を左右から擬似ステレオで聞くことができるとともに、聞こえてくる音を出射している光源のおよその方向を把握できるものである。ユーザ端末に関してより具体的には、正弦的な指向特性を持つ二枚の平面状太陽電池もしくは均一な指向特性を持つ球状太陽電池を用いること、もしくはそれらを組み合わせることにより、又、それぞれの太陽電池を低音用と高音用に振り分け、低高音に応じた音圧差調整を行うことにより、又、太陽電池に合わせた低高音毎のフィルタリングにより、音圧差をより人間の聴覚に近くするものである。

第五の技術は、精密進入経路指示灯（Precision Approach Path Indicator、以下「PAPI」という）と呼ばれる侵入角指示装置である。PAPIは4ユニットから成る横1列の灯火で赤と白の2色の光で示され、通常は滑走路の片側に設置される。従来の進入角指示灯であるVASISは通常約0.25度のピンク層を経て信号が白から赤に変化するのに対し、PAPIは約0.03度から0.07度の非常にシャープな転移層であり、一番内側のユニットは公称進入角より0.5°高く設定され、順次外側に0.33°ずつ低く設定される。この設定によってより精密な進入角指示が可能となる。外側二つが白、内側二つが赤に見えれば適正な進入角となる。
特開2004-229262号公報特開2004-221946号公報特開2006-339879号公報特開2005-204264号公報日本航空広報部編、「航空実用事典」、朝日ソノラマ社、p.327-328、1988年

しかしながら、上記従来のシステムや装置では次のような問題点があった。すなわち、第一の技術では、環境側がユーザ端末の位置を取得することはできるが、ユーザ側が位置情報を取得することはできない。

第二の技術は、第一の技術に改良を加え、ユーザが環境の中での位置を把握できるようにしたものであるが、ユーザが光源に対する向きを直接知ることはできないので、誘導には適していない。このユーザ端末では、太陽電池の光受光面および再帰型反射シートの光反射面はユーザの視線方向を向くように配置されて一体的に構成されており、ユーザは環境側装置の方向を向いたときに音声情報を得られるが、ユーザが向きを変えてみてその受信感度がどのように変化するかを調べてみない限り、光源に対して自分が右にいるのか左にいるのかを知ることはできない。また、ある方向を向いた時に突然音声が聞こえてくることは不自然であり、特に視覚障害者にとってストレスとなりうる。また、デジタル信号で情報を送受信するため、ユーザが光源からどの程度はなれた場所にいるのかを音量によって知ることができない。さらに、ID情報を解析し、音声として出力するまでに時間がかかるため、自分の行動と耳からの情報に僅かなタイムラグが生じ、不自然さのもとになる。そして、たとえ音声で環境内の位置を知ることができたとしても、ユーザが直感的に位置を把握することはできない。それは、言葉で場所を説明してもらうことと、音が聞こえてくる方向及び距離といった情報を含めて、空間の中で自身の位置を把握することは異なるからである。よって、このユーザ端末の情報を聞いて、直感的に行動することは困難である。

また、あらかじめ情報装置毎に設定されたID情報をユーザ端末で解析することでどの情報装置からの音声情報かを知るものであるため、環境中にあるID情報が設定されていない光源からは情報を取得することが出来ない。例えば、環境中に点滅している光源があった場合、健常者は視覚で知りえるが、視覚障害者は異常を感知することができない。

第三の技術は、眼鏡のレンズ部分に一対の受光装置を並べただけであり、第二の技術と同様、光源の方向を知るためには向きを変えてみる必要がある。例えば、音量が小さい時に、ユーザが光源から遠いところにいるためなのか、光源に対して正面でない方向に向いているためなのかどうか区別がつかない。また、大きな音量であるからといって、光源に対して真正面を向いているかどうかは分からず、少し違う方向を向けば、さらに音が大きくなる可能性がある。よって、方向を知るためには常に首を動かしている必要があり実用的でない。従って、情報を与えることを目的として装置を使用する分には問題ないが、誘導する目的には適していない。

第四の技術では、環境側に複数の光源があることを前提にユーザ端末で全方向からの音声情報を集め、擬似ステレオによってユーザの視覚情報と一致させることを目的としているが、そのためには太陽電池は後方からも受光する必要があり、平面状の太陽電池は二枚がお互いに背中合わせになるように設置される必要がある。この場合、常に片側の太陽電池パネルが反対側の太陽電池パネルの陰になってしまうため、前方からの光に対して受光面を有効に利用していない。また、二枚の太陽電池だけでは前方にいるか後方にいるかを知ることはできないため集光用ミラーや球状の太陽電池を併用するとあるが、装置が複雑で大型になる。また、音の時間ずれを再現することは出来ず、装置の実際の場所と擬似ステレオによって認識する装置の場所が完全に一致しないため、ユーザが混乱したり意図しない方向に行ったりする原因となる。また、誘導システムとしてみた場合、全方向からの音が聞こえることはかえって混乱を招く。さらに赤外光に限定しているため照明と兼ねることはできない。

第五の技術は、角度が異なることによって目または受光器に入る光が異なるため、自分が決められた角度を持って進入しているか、ずれているとしたらどちらにずれているのかを知ることができるが、定められた誘導ラインにそって進入するとき以外使用することはできない。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、受信部に送信部に対する方向及び距離に対する感度依存性を持たせ、対象人物または対象物に情報を与えつつ誘導することができる情報伝達システムを提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、請求項1記載の発明は、送信部から受信部に光でデータを伝送する情報伝達システムであって、受信部は、複数の独立した受光部を有し、前記受光部の間、上または端に衝立、遮光板、反射板または反射鏡を設置する手段と、それぞれの受光部からの電気信号を音響として発生させる手段とを備え、前記受光部で受ける光強度の差を利用することにより、前記送信部の方向及び距離に対する感度依存性を持たせることを特徴としている。

請求項2記載の発明は、請求項1記載の光を用いた情報伝達システムに係り、前記送信部は、音源を組み込む手段と、光源を組み込む手段と、前記音源である電気信号によって前記光源を変調する手段とを備え、照明用電球の接続部と同様の形状を有することで既存の照明と差し替えることが可能であることを特徴としている。ここで、照明用電球は蛍光灯や白熱電球、LED照明などの一般用照明に限らず、信号照明、装飾用電球、電球型蛍光灯も含める。

請求項3記載の発明は、請求項1記載の光を用いた情報伝達システムに係り、前記受光部または前記受光部と前記衝立等を一体化したものの上部または下部もしくは上下に反射板等を備えて、上下方向にも感度を持たせることを特徴としている。ここで、「衝立等」には衝立、遮光板、反射板、または反射鏡が含まれ、「反射板等」は「衝立等」から衝立を除いたものである。また、「上部」と「下部」とは、受光部または受光部と衝立等を一体化したものを床面に対して垂直になるように向けた際の、受光部または受光部と衝立等を一体化したものの上下である。

また、本発明の送信部は光源を備えるため「光源」は送信部の光源と同等だが、送信部でない光源からも受信感度から方向と距離についての情報が得られるため、「光源」には送信部以外の光源も含まれる。また、本発明の受信部によって得られる「情報」及び「音」には信号音や音声による説明が含まれる。

本発明の請求項1に係る構成によれば、受信部に衝立や反射板等を備えることで出来る影や反射光によって受光部で受ける光の受信強度に差が生じるので、それぞれの受光部で受けた光から復調した信号を左右それぞれの耳で聞くことで、その音量差からユーザが直感的に光源の方向を知ることができる。この原理を利用するとPAPIのように、自分が正しい方向へ向かっているかどうか、もしくは自分が意図した通りにその方向に向かっているかどうかをユーザが判断することができる。また、環境側からユーザをある一定の方向へ導くようにすることができる。また、光源からの距離に応じて音量が変化するため、光源からどのくらいの距離にいるか、または光源を基準にどのように移動しているかをユーザが知ることができる。従って、受光部がユーザの前方を向いている場合にはユーザが光源からの音を頼りに光源の方向を向いたり光源の方向に進んだりするのを補助することができ、受光部がユーザの後方を向いている場合にはユーザが光源から離れたりするのを補助することが可能である。

また、従来技術ではユーザが光源に対する身体の方向を変えてみない限り光源の方向が分からないため誘導には適していないが、本発明では受信感度の違いにより身体の方向を変えることなしに方向が分かるため、ユーザの歩行速度や行動を妨げずに情報を伝達したり誘導したりすることが可能である。また、例えばユーザが音声で障害物があるという情報を得た場合に、光源の方向が分からずに障害物の方向に行ってしまうというような事態を回避することができる。また、光源の場所が視覚で容易に認識可能な場合や予測可能な場合はもとより、光源の場所が予測できない場合や不慣れな場所にいる際、照明が暗い場所や真っ暗な場所で使用する際、または視覚障害者が使用する際にも、ユーザが光源の方向及び距離を知ることができる。また、環境中にある一般照明からの光の情報を同時に知ることができる。さらに、デジタル信号で情報を得るときのように、ある方向を向いた時に突然音が聞こえてくるということがないため、装置を使用していてもストレスにならない。

また、受信部に衝立や反射板等を設けず受光部に角度をつけて選択性を持たせた場合は、後述するように感度と角度選択性との間にトレードオフの関係があるが、受光部に衝立や反射板等を有することで感度と角度選択性を両立させることが可能である。

また、本発明の請求項2に係る構成によれば、送信部が照明用電球の接続部と同様の形状を有するため一般照明とかねることができる。そのため、既存の照明用電球と交換すれば新たに工事をする必要がない。

また、本発明の請求項3に係る構成によれば、受光部または受光部と衝立等を一体化したものの上部または下部もしくは上下に反射板等を備えることで上下方向の角度に応じて音量が変化するため、光源までの距離の判別がさらに容易になる。例えば、光源が天井にある場合、光源に近づくにつれて受信部の光源に対する角度が変化し音量も変化するため、反射板等がない場合に比べ光源に近づいたことが分かり易い。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。

図1は本発明の実施形態1に係る受信部の概略構成図であり、図2は本発明の実施形態1に係る受信部のブロック図である。

図1のように、受信部10は、独立した二つの受光部1a、1bと、衝立2と、音響出力器3とを備え、受光部1a、1bの間に衝立2が設置されている。受光部1a、1bには太陽電池を用いるのがよい。衝立2にパネルや板、遮光板を使用した場合は、衝立2によって影ができる受光部と、影ができない受光部で受ける光強度に差が生じる。また、衝立2に反射板や反射鏡を使用した場合は後述するように、受信感度を向上させることができ、さらに受信感度の差を大きくすることも可能である。

ここで、受光部1a、1bと衝立2、音響出力器3はそれぞれに一体化、もしくは分離独立して構成することが可能であるが、好適には受光部1a、1bを一体化したもの、または受光部1a、1bと衝立2を一体化したものを光源に対して斜めの向きに固定もしくは移動可能な状態で設置することにより、より効率よく受光することが可能である。また、通常はユーザの上方に光源がある場合が多いが、受信部10を下向きにした場合はユーザに対して光源が下方に位置する場合でも受光可能である。また、受光部1a、1bと衝立2、音響出力器3を一体化したもの、または分離独立して構成したものは頭部に装着することを想定しているが、手に持っても、身体や被服、装身具等に装着してもよい。

図2aのように、変調方式にアナログ変調またはAM変調を採用する場合は、変調された光源を受光部1a、1bで受光し復調して電気信号を得ると共に光のエネルギーを電気エネルギーに変換し、その電気エネルギーを利用して音響出力器3を駆動させることによって復調された電気信号を音響として発生させる。その際、受光部1a、1bからの信号を音響出力器3の左右それぞれから音響として発生させることで受光感度の差から方向感を得ることが可能である。また、デジタル変調を採用する場合は復調した電気信号を受信強度に応じて音響出力器3の左右のレシーバーに振り分けるようにすればよい。

また、アナログ変調またはAM変調の場合は光源からの距離に応じて音量が変化するため、光源からどのくらいの距離にいるか、または光源を基準にどのように移動しているかをユーザが知ることができる。また、光源の方向に加えて距離を知ることでユーザが直感的に光源に対する位置関係を知ることができる。また、デジタル変調の場合であっても、受信感度の違いを利用して適当な信号処理をすることにより同様の機能を持たせることが可能である。その場合は図2bのように、受光部1a、1bと音響出力器3の間に信号処理部6を備えるとよい。

図3は本発明の実施形態2に係る受信部の概略構成図である。同図において、本発明の実施形態1と重複するものは説明を省略する。

同図のように、受信部10は、独立した二つの受光部1a、1bと、衝立2と、音響出力器3とを備え、受光部1a、1bの間に衝立2が設置され、受光部1a、1bには角度がつけられている。

図4を用いて、図1の衝立2を有した実施形態1の受信部が感度と角度選択性を両立させ、図4の形態よりも高い効果を持つことを示す。感度を音量とし、角度選択性は左右の音量の比と同等とした。同様に図4を用いて、図3の実施形態2における受光部1a、1bの角度の定義を示す。図4において、本発明の実施形態1及び実施形態2と重複するものは説明を省略する。

図4において、受信部10は、独立した二つの受光部1a、1bと音響出力器3を備えている。図5によると、受光部1a、1bは正面方向からそれぞれφの角度を持って設置されている。対称軸から測った光源の方向をθとする。すなわちθ＝0のときに光源が正面にある。

受光部1a、1bのサイズは一定なので、光源からの角度に応じて受光部1a、1bに入射する光量が変化する。受光部1a、1bに対して垂直に入射したときの光量をI₀とすると受光部1aはI₀ cos(θ−φ)、受光部1bはI₀ cos(θ＋φ)だけ受光することにある。そしてそれに比例する音量が音響出力器3のそれぞれのレシーバーから流れる。

まず、左右の音量の差から、一意に方向が対応することを示す。いま、左右の音の音量がA倍だけ異なっていたとすると、cos(θ＋φ)＝Acos(θ−φ)である。これを展開して整理すると、tanθ＝[(1-A)/(1+A)]cotθが得られる。すなわち、θ＝arctan{[(1-A)/(1+A)]cotφ}となる。

これにより、Aが与えられるとθが計算できることが分かる。但し、このとき一般に二つの解を持つ。この二つの解は、前方から音が来る場合と後方から音が来る場合に対応する。今、受光部1a、1bには太陽電池を使用し、裏側が光を通さないと仮定しており、前方からの光しか受けないので、この場合には左右の音量差から一意に方向が決定できることが分かる。

図6は、φ＝10°の場合のプロットを示したものである。これは一価関数であり光源の方向と左右の音量差Aが一対一対応していることを示している。

A＝1は、θ＝0、すなわち光源が正面にあるときに対応する。横軸の両端の極限であるA＝0とA＝∞は、片側からしか音が聞こえなくなった状態に対応する。これは図6では80度であり、光の来る方向が左右の受光部1a、1bの角度φと一致した点である。今、太陽電池は裏側からは光が通らないものを想定しているので、θ＞φで、出力は０になる。なお、この場合でも、自分が左右のどちらに偏ってしまっているのかは明白にわかるので本発明の用途には全く問題はない。光源に対して高い方向性の感度を持たせたいとき、すなわち僅かにずれただけでも分かるようにするためにはφを大きくすればよい。これが受光部1a、1bの角度を決めるための指針となる。

なお、光源に近づくにつれ自分が進んだときの光源の方向の変化が大きくなるので、受信音量が増大したという情報だけでなく、その挙動の変化からも光源に近づいたことを知ることが可能である。

図7は、左右の信号強度の比Aをプロットしたものである。これが角度選択性に関する情報を与える。

角度に対して一般にAは非線形に変化する。φ＝27°近辺で、左右60度までの範囲で、ほぼ線形に選択性が変化する。φが大きいほうが、θが小さい領域でカーブが急峻であり、わずかな角度の差で信号強度が大きく変わることがわかる。θが90度近くでは逆にφが小さいほうがカーブが急峻である領域もある。用途によってはこの特性が適している場合もあるので適宜選択する。

音の大きさについて見てみると、耳に聞こえる信号強度は2枚の受光部1a、1bからの出力の和、I₀ cos(θ−φ)＋I₀ cos(θ＋φ)である。図8は、これをさまざまなφについてプロットしたものである。音の大きさは光源の方向に関わらず2枚の受光部1a、1bの角度があまりついていない方が大きくなることがわかる。

以上より、感度と選択性にはトレードオフの関係があることがわかるので、目的に応じて2枚の受光部1a、1bの角度を設定すれば良い。例えば、ある方向を目指して光源のほうにまっすぐ進みたいような場合には、進む速さが大きくなればなるほど角度選択性が必要であるから、2枚の受光部1a、1bの角度は大きくしたほうがよい。逆にユーザがどちらを向いているかという情報だけが必要な場合には、角度選択性は小さくてもかまわないと考えられるので、感度を優先して2枚の受光部1a、1bの角度を小さくすれば良い。

なお、受光部を2枚以上用いても同じような機能を実現できる。2枚だけでは感度と角度選択性との間のトレードオフの関係があるが、3枚以上の受光部を用いて信号を適宜処理することにより感度を高く保ったまま角度選択率をあげることも可能である。例えば、角度をつけた2枚の受光部1a、1bに正面を向いた受光部を追加して正面から来た信号を感度良く受信し、角度を付けた受光部1a、1bからの信号の差を増幅して受信した信号を左右に振り分けて選択率を増幅するなどの手法が可能である。

図9は、図1の受光部1a、1bと衝立2の部分を抜粋したものである。同図のように、2枚の受光部1a、1bの間に衝立2を設置する。ここでは反射板を使用するが、鏡であればさらに効率がよくなる。反射率をrとする(0<r<1)。r＝0は黒い板、遮光板もしくは完全吸収板の場合であり、r＝1が完全反射である。衝立2の高さをhとし、それぞれの受光部1a、1bの長さをLとする。

単位面積あたりの光量を1とした場合、図10aのように−90°<θ<−θ₁のとき光量は0となり、図10bのように−θ₁<θ< 0のとき光量はL＋htanθとなり、図10cのように0<θ<θ₁のとき光量はrh sinθ＋Lcosθとなり、図10dのようにθ₁<θ<90°のとき光量は(1＋r)Lcosθとなる。ここで、θ₁は衝立2に反射した光がちょうど受光部1a、1b全面にあたるような状態でのθでありtanθ₁＝L/hである。

図11は、上式に基づきh＝1.0、L＝1.0、r＝1.0の場合に片側の受光部1aについてプロットしたものである。反射板がないときの正面からの照射での出力が1.0であるが、グラフでは出力が最大1.3となり、反射板の効果があらわれている。

図12によると、選択性は、先の例と同様のカーブを描く。衝立2が高いほど選択性はよくなる。h＝0.5がφ＝20°、h＝5がφ＝80°にほぼ相当する。

図13に、2枚の受光部1a、1bからの音量の和を示す。受光部1a、1bが正面を向いているため、効率がよく、2まで達する。40°近辺の音量に盛り上がりが顕著に見えるが、これは反射板の効果である。実際には40°以下でも広い範囲にわたってこの効果が見られる。衝立2の高さがh＝0.5から2までの範囲で大きな差は生じない。φ＝80°では、先の例では総音量は0.25まで下がってしまっていたことを考えると、10倍ほどの改善がある。

これより、図1の衝立2を有する実施形態１では、最大効率に近い大きな音量を保ったままφ＝80°に相当する高い選択性を持たせることが可能であることがわかった。2枚の受光部1a、1bを並べてその間に反射板を置くというのは、球状の太陽電池やパラボラの反射板を用いることに比べてはるかに簡単な構造であり、より実用的である。

また、図3の実施形態2のように、受信部10に衝立2を有し、受光部1a、1bに角度をつけ、衝立2と角度を適宜組み合わせることによって、より効果的な受信部の形態を探ることも可能である。また、歩行速度や情報取得の目的に応じて受光部1a、1bの角度を変えるのがよいが、歩行速度や情報取得の目的に応じて、角度が自動又は手動で変えられるようにしてもよい。

図14aは、本発明の実施形態3に係る受光部及び衝立等の概略構成図である。同図において、本発明の実施形態1と重複するものは説明を省略する。

同図において、受信部10の受光部及び衝立等は、独立した二つの受光部1a、1bと衝立2、反射板等4を備え、受光部1a、1bの間に衝立2が設置され、受光部1a、1bの下部に反射板等4が設置されている。これにより、受信部10の上下方向に対する感度を上げることができる。

ここで、「衝立2」にはパネル、板、遮光板、反射板、または反射鏡が含まれるが、以下、受光部1a、1bと衝立2を有する受信部10にさらに備える板等は「反射板等4、5」とし、衝立2と反射板等4、5を指して「衝立等」という。

また、受光部1a、1bと衝立2、音響出力器3、反射板等4はそれぞれに一体化、もしくは分離独立して構成することが可能である。また、反射板等4は受光部1a、1bの上部にあってもよく、また上下にあっても差し支えない。

図14bは、本発明の実施形態4に係る受光部及び衝立等の概略構成図である。同図において、本発明の実施形態3と重複するものは説明を省略する。

同図において、受光部1a、1bの間に衝立2が設置され、受光部1a、1bの下部に反射板等4が設置され、さらに反射板等4に受光部1a、1bと平行になるように反射板等5が設置されている。

図15は本発明の実施形態1から4に係る送信部の概略構成図である。同図において、送信部20は、音源21と、光エネルギーを変調する変調器22と、光源23を備え、送信部の接続部24は従来の照明用電球の接続部25と同様の形状をとり、照明器具の接続部26への着脱が可能である。

図16aのように、送信部20の音源21は変調器22に接続され、変調器22は光源23に接続されるが、図16bのように、音源21と光源23を変調器22に接続することも可能である。また、音源21、変調器22、および光源23はそれぞれに一体化、もしくは分離独立して構成することが可能である。

また、送信部20に囲い、鏡、レンズ等を用いて所定の目的を達するように光の届く範囲や強度を調節することも可能である。また、送信部が設置される場所は必ずしも壁や天井でなくてもよく、道路や地面などでもよい。また、送信部20を車等の移動体に装着しておけば、移動体の接近や動作を伝達する手段として利用可能である。

本発明の実施の形態において、受光部1a、1bに太陽電池を使用しているが、他の受光素子であっても差し支えない。また、受光部1a、1bを電源供給用と信号受信用に分割してもよい。また、受光部及び衝立2や反射板等4の数と配置はこれに限らない。衝立2は受光部の面の上や端に設置されていてもよい。また、衝立2にはパネル、板、黒い板、遮光板、完全吸収板、反射板、鏡または反射鏡を使用しているが、これに限らない。また、音響出力器3としてはイヤホン、ヘッドホンまたはスピーカーを用いることができるが、スピーカーを使用する場合は、小型のスピーカーを耳のそばに取り付けるのがよい。イヤホンやヘッドホンを使用した際は外界からの音が多少遮られる可能性があるが、スピーカーや補聴器、またはイヤホンやヘッドホンに外界の音を拾う機能をつけた形態のものを利用すれば、長時間の屋外で使用する際や、視覚障害者が使用する際であっても、ユーザが送信部からの情報を得つつ、外界からの音を聞くことが可能であり、危険が少ない。また、受信部を利用するのは必ずしもヒトとは限らず、物や車、ロボットなどでもよい。

本発明のシステムの使用例として、以下のようなものが挙げられる。例えば、室内や公共施設などの照明を本発明の送信部20に交換すれば、健常者にとっては照明装置で、視覚障害者にとっては室内や施設内を行動するためのガイドとすることができる。また、トイレの方向や出口のある場所など、自分がどの方向に向かっているのか、または自分が意図する方向に向かっているのかをユーザが簡単に知ることができる。

また、電車のホームなどで本発明のシステムを利用すれば、乗り口やエレベーター、エスカレーター、階段等の場所を知ることができる。従来電車のホーム等で視覚障害者用のガイドとして使用されている点字ブロックでは方向や距離を示すことはできず、そのブロックをたどって行くと出口に行けるのかホームの端に行ってしまうのか、ユーザが知ったり環境側から知らせたりすることは出来なかったが、本発明のシステムなら可能である。また、点字による表示では点字のある場所が分かりにくい場合があったが、本発明のシステムでは音が聞こえてくるため、場所を探す必要がない。

また、本発明の送信部20を障害物や危険物に設置し、ここに障害物があるのでよけるように、というようなアナウンスを流す。方向が分からなければ、どこかに障害物があるというアナウンスがあったとしてもそちらに向かって行ってしまうことがありうるが、本発明のシステムを用いれば、アナウンスを横に聞くようにして歩いて行くことで障害物をよけることができる。

また、本発明の送信部20である複数の照明を並べれば、受信部10を持つ視覚障害者がその照明の下をたどってどこかに誘導されて移動できるため、公共設備などを視覚障害者が便利に利用することが可能となる。また、信号機などに本発明のシステムを採用すれば、信号の色や点滅に応じて異なる情報を与えることができ、ユーザに安全な通行を喚起したり、通行を助けたりすることができる。また、街灯などの照明を送信部20と交換し、住所や場所の情報を得られるようにすれば、視覚障害者でなくとも健常者やその場所に不慣れな人が利用することができる。

また、パラリンピックなどでの障害者競技において、視覚障害者にとって従来は不可能だった競技が可能になる。例えば、現在は視覚障害者がマラソンや長距離走をする際は伴走者を必要とするが、送信部20がコースに適度な間隔を置いて設置してあり、走者が受信部10を利用すれば、伴走者なしでも視覚障害者がコースどおりに不安なく走ることができる。また、本発明のシステムはその地点における距離などを通知することもできるので、健常者であってもその情報を利用したい場合は利用することもできる。同様に、短距離走、トラック競技、走り幅跳びなど、従来視覚障害者にとっては難しかった種目ができるようになる。

本発明の実施形態1に係る受信部の概略構成図である。本発明の実施形態1に係る受信部のブロック図である。本発明の実施形態1に係る受信部の別のブロック図である。本発明の実施形態2に係る受信部の概略構成図である。本発明の実施形態1及び２に係る受信部と効果を比較するための受信部の概略構成図である。図3及び図4における受光部の角度の定義を行うものである。図5の構成におけるAとθの関係を示すプロットである。図5の構成における左右の信号強度の比をプロットしたものである。図5の構成におけるφを変えた場合の受信音量のプロットを示したものである。図1の受光部と衝立の部分を抜粋したものである。 −90°<θ<−θ₁の場合について受光器への光の当たり方を説明したものである。 −θ₁<θ< 0の場合について受光器への光の当たり方を説明したものである。 0 <θ<θ₁の場合について受光器への光の当たり方を説明したものである。 θ₁<θ< 90°の場合について受光器への光の当たり方を説明したものである。 h＝1.0、L＝1.0、r＝1.0の場合の片側の受光部からの出力強度を入射角θの関数としてプロットしたものである。左右の信号強度の比をプロットしたものである。図1の構成における2枚の受光部からの音量の和を示したものである。本発明の実施形態3に係る受光部及び衝立等の概略構成図である。本発明の実施形態4に係る受光部及び衝立等の概略構成図である。本発明の実施形態1から4に係る送信部の概略構成図である。本発明の実施形態1から4に係る送信部のブロック図である。本発明の実施形態1から4に係る送信部の別のブロック図である。

符号の説明

1a、1b 受光部
2 衝立
3 音響出力器
4、5 反射板等
6 信号処理部
10 受信部
20 送信部
21 音源
22 変調器
23 光源
24 送信部の接続部
25 照明用電球の接続部
26 照明器具の接続部

Claims

送信部から受信部に光でデータを伝送する情報伝達システムであって、受信部は、複数の独立した受光部を有し、前記受光部の間、上または端に衝立、遮光板、反射板または反射鏡を設置する手段と、それぞれの受光部からの電気信号を音響として発生させる手段とを備え、前記受光部で受ける光強度の差を利用することにより、前記送信部の方向及び距離に対する感度依存性を持たせることを特徴とする光を用いた情報伝達システム。
前記送信部は、音源を組み込む手段と、光源を組み込む手段と、前記音源である電気信号によって前記光源を変調する手段とを備え、照明用電球の接続部と同様の形状を有することで既存の照明と差し替えることが可能であることを特徴とする請求項1に記載の光を用いた情報伝達システム。
前記受光部または前記受光部と前記衝立等を一体化したものの上部または下部もしくは上下に反射板等を備えて、上下方向にも感度を持たせることを特徴とする請求項1に記載の光を用いた情報伝達システム。