JP4586636B2

JP4586636B2 - 光伝送システム並びに光伝送システムの受信機

Info

Publication number: JP4586636B2
Application number: JP2005160311A
Authority: JP
Inventors: 竜伏見; 秀夫牧野
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2005-05-31
Filing date: 2005-05-31
Publication date: 2010-11-24
Anticipated expiration: 2025-05-31
Also published as: JP2006339879A

Description

本発明は、照明光にデータを重畳させて伝送する１乃至複数の照明器具と、照明光に重畳されたデータを受信する受信機とを有する光伝送システム、並びにその受信機に関するものである。

従来より、照明光にデータを重畳させて伝送する複数の照明器具と、照明光に重畳されたデータを受信する受信機とを有する光伝送システムが種々提案されている（例えば、特許文献１並びに特許文献２参照）。

図７はこの種の光伝送システムの照明器具に搭載されて光源を点灯する点灯装置の一例を示す概略回路構成図である。この点灯装置は、蛍光灯のような放電灯を点灯するための放電灯点灯装置であって、商用の交流電源ＡＣを整流平滑して直流電圧・電流を作成する直流電源部８０と、直流電源部８０の直流出力を高周波交流に変換して放電灯８２に出力するインバータ回路８１とを備える。

直流電源部８０はダイオードブリッジＤＢからなる全波整流器と、平滑コンデンサＣ１とで構成される。インバータ回路８１は所謂ハーフブリッジ型であって、直流電源部８０の出力端間に直列接続された２つのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２と、ローサイドのスイッチング素子Ｑ２の両端にカップリングコンデンサＣ２を介して直列接続されたインダクタＬ１及びコンデンサＣ３からなる共振回路とで構成され、コンデンサＣ３の両端（出力端）に放電灯８２が接続される。２つのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は発振回路８３から出力されるパルス状の駆動信号によって互いに相補的にスイッチングされる。照明光にデータを重畳させる制御回路８４は、送信源８５から与えられるデータ信号（Ｈ，Ｌの２値信号）の立ち上がり及び立ち下がり部分の整形や振幅の一定化を行う送信回路８４ａと、送信回路８４ａで波形処理等がされたデータ信号に応じて発振回路８３の発振周波数（スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２をスイッチングする駆動信号の周波数）を変調（例えば、ＦＳＫ変調）する周波数変調回路８４ｂとを具備し、例えば、マイクロコンピュータ等で構成される。周波数変調回路８４ｂは、データ信号がＬレベルのときに発振回路８３から出力する駆動信号の周波数（インバータ回路８１の動作周波数）を、放電灯８２を定格点灯させるために必要な電力が供給可能である動作周波数（以下、点灯周波数と呼ぶ）に設定し、データ信号がＨレベルのときには点灯周波数よりも高い周波数（以下、変調周波数と呼ぶ）に設定する。なお、放電灯８２の点灯時におけるインバータ回路８１の出力特性は共振回路並びに放電灯８２を含めた共振系の共振周波数にピークを持つ山型の波形となり、通常は点灯周波数を共振周波数よりも高い周波数に設定しているから、インバータ回路８１の動作周波数を点灯周波数から変調周波数に変化させるとインバータ回路８１から放電灯８２への供給電力が減少して光出力も低下することになる。

一方、受信機９０は、図８に示すようにデータが重畳された照明光を受光してデータを復調する受光モジュール９１と、受光モジュール９１から出力されるデータ信号を外部の電子機器１００に伝送する伝送回路９２とで構成される。受光モジュール９１は、フォトダイオードや太陽電池などの光電変換素子を有して受光した照明光を電気信号に変換する受光部９３と、受光部９３の出力信号（受信信号）を増幅する増幅回路９４と、増幅回路９４で増幅された受信信号から変調周波数の周波数成分を弁別する帯域通過（バンドパス）フィルタ９５と、バンドパスフィルタ９５で弁別された周波数成分から元のデータ信号を復調する復調回路９６とを具備している。ここで、図９（ａ）に示すように放電灯８２に流れるランプ電流はインバータ回路８１の動作周波数に同期して周期的に変化するが、照明光については同図（ｂ）に示すようにインバータ回路８１の動作周波数の２倍の周波数で変化するから、バンドパスフィルタ９５における通過帯域の中心周波数を変調周波数の２倍に設定する必要がある。

上述のような照明器具と受信機９０で構成される光伝送システムは、例えば、通路の天井に複数の照明器具が所定間隔で配設され、この通路を移動する利用者が受信機９０を携帯し、照明器具の照明光に重畳されているデータを受信機９０で受信し且つ復調して電子機器１００（例えば、携帯電話機やＰＤＡ端末など）に伝送し、受信したデータで示される情報（例えば、建物内の位置情報など）を電子機器１００の画面に表示したり、スピーカから音声メッセージとして出力することで利用者に種々の情報を提供する目的などに利用される（例えば、特許文献３参照）。
特開昭６０−３２４４３号公報特開平１１−３１３０３４号公報特開２００４−２２０４８０号公報

ところで、取得した情報を利用者に提示するための電子機器１００、例えば、携帯電話機やＰＤＡ端末などは、通話や情報取得時以外の未使用時においては衣服のポケットや鞄などに収納されていることが多く、受信機９０が電子機器１００と一体に構成されている場合には衣服や鞄などが障害物となって受光モジュール９１で照明光が受光できない虞があった。

従って、必要な情報を確実に取得するためには電子機器１００と一体となった受信機９０をポケットや鞄などから出して手に持つ必要があり、利用者にとっては常に片手が塞がった状態となって不便であった。特に視覚障害者や高齢者においては、障害物に対する防御のために手を空けておくことや、歩行補助機器（例えば、杖など）を手に持つ必要があるので、両手若しくは片手を常に空けておきたいという要望がある。また、図１０（ａ）に示すように天井に配設された照明器具２００からの照明光を手に持った受信機９０で受光する場合、受信機９０の受光範囲（受光角φ）の軸がぶれやすいため、特に歩行中に照明光を受光できない虞がある。さらに、受信機９０の受光角φの軸が前方へぶれると、図１０（ｂ）に示すように本来照明光を受光すべき照明器具２００の隣の照明器具２００’の照明を受光してしまい、誤った情報を取得してしまう虞もある。

本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、その目的は、利用者の手を塞ぐことなしに情報を確実に取得することができる光伝送システムを提供することにある。

請求項１の発明は、上記目的を達成するために、照明光にデータを重畳させて伝送する１乃至複数の照明器具と、照明光に重畳されたデータを受信する受信機とを有し、受信機は、照明光を受光して電気信号に変換する受光手段と、受光手段から出力する受信信号からデータを復調する処理手段と、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とを備え、前記受光手段は、人が頭部に装着して使用する眼鏡のブリッジから上方且つ前方へ傾斜する向きに突出した支持部材の先端に設けられ、当該眼鏡が人の頭部に装着された状態において、前記照明光を受光する受光面の光軸が鉛直上方に対して傾けられてなり、前記音声出力手段は、前記眼鏡のつるの部分に支持体で支持された状態で設けられたことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、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受信機に備え、無線信号送信手段から送信される無線信号を受信する無線信号受信手段と、無線信号受信手段で受信した無線信号に含まれる前記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ことを特徴とする。

請求項３の発明は、上記目的を達成するために、照明光にデータを重畳させて伝送する１乃至複数の照明器具と、照明光に重畳されたデータを受信する受信機とを有する光伝送システムに用いられる受信機において、照明光を受光して電気信号に変換する受光手段と、受光手段から出力する受信信号からデータを復調する処理手段と、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とを備え、前記受光手段は、人が頭部に装着して使用する眼鏡のブリッジから上方且つ前方へ傾斜する向きに突出した支持部材の先端に設けられ、当該眼鏡が人の頭部に装着された状態において、前記照明光を受光する受光面の光軸が鉛直上方に対して傾けられてなり、前記音声出力手段は、前記眼鏡のつるの部分に支持体で支持された状態で設けられたことを特徴とする。

本発明によれば、人の頭部に装着される眼鏡において上方からの照明光が受光可能な位置に受信機の受光手段が設けられているので、従来例のように利用者が受信機を手に持たなくても照明器具から照射される照明光を確実に受光することができ、利用者の手を塞ぐことなしに情報を確実に取得することができ、しかも、頭部に装着される眼鏡に受光部を設けたことにより、受信機を手で持つ場合に比較して、天井に配設される照明器具との距離が近づくから、受光可能な角度が多少大きくなっても直近の照明器具の照明光が受光しやすくなり、さらに従来のように受信機を手で持つ場合は受信機の方向がぶれやすく、歩行中に受信機を照明器具の方へ向けることは特に障害者や高齢者には困難であるが、頭部に装着する眼鏡に受光部を設けることで受光部のぶれが少なくできる光伝送システム並びにその受信機を提供することができる。

（実施形態１）
本実施形態の光伝送システムは、介護施設や病院あるいは地下街などにおける視覚障害者若しくは高齢者向けの自立支援に利用されるものである。但し、これ以外の場所や用途に用いられる光伝送システムにも本発明の技術思想が適用可能であることはいうまでもない。

本実施形態の光伝送システムを構成する照明器具は、介護施設や病院あるいは地下街の通路等の天井に一定の間隔を空けて配設され、各々の配設場所を特定するための位置情報（例えば、男性トイレ前、女性トイレ前、階段前などを示す情報）のデータを照明光に重畳して周期的に伝送している。また照明器具が具備する点灯装置は、図７に示した従来例の放電灯点灯装置と共通の構成を有するものであるから図示は省略する。但し、照明光を発する光源は放電灯に限定されるものではなく、発光ダイオードなどの発光素子を用いることも可能である。

受信機１は、図１に示すように受光部１０と、本体部２０と、音声出力部３０とで構成される。受光部１０は、フォトダイオードや太陽電池などの光電変換素子を有して受光した照明光を電気信号に変換する光電変換部１１と、光電変換部１１の出力信号（受信信号）を増幅する増幅回路１２と、増幅回路１２で増幅された受信信号を電波を媒体とする無線信号で発信する発信部１３とを備える。

本体部２０は、受光部１０の発信部１３から発信された無線信号を受信する受信部２１と、受信部２１で受信した受信信号から変調周波数の周波数成分を弁別するバンドパスフィルタ２２と、バンドパスフィルタ２２で弁別された周波数成分から元のデータ信号（照明器具から送信されたデータ信号）を復調する復調回路２３と、本システムが設置されている介護施設や病院あるいは地下街等の地図情報並びに予め利用者毎に割り当てられた固有のＩＤ（利用者ＩＤ）や時刻と関連づけられた情報データベースを格納する記憶部２４と、マイコンを主構成要素とし復調回路２３で復調されたデータ信号から得られる位置情報を記憶部２４に格納されている情報データベースと照合する処理や照合した結果から利用者に伝えるべき位置情報を適当な媒体（画像や音声など）で出力するための処理を行う制御部２５と、制御部２５で処理された位置情報を画像で表示する液晶表示器を具備した画像出力部２６と、制御部２４で処理された位置情報を電波を媒体とする無線信号で送信する送信部２７と、制御部２５に対して種々の設定を行うための設定部２８とを備える。

音声出力部３０は、本体部２０の送信部２７から送信された無線信号を受信する受信部３１と、受信部３１で受信した受信信号から取得される位置情報を音声で出力する音声出力回路３２とを備える。

また本体部２０は、図２に示すように衣服のポケットや鞄の中に収納可能なハウジング３０を有し、箱状に形成されたハウジング３０内に受信部２１、バンドパスフィルタ２２、復調回路２３、記憶部２４、制御部２５、画像出力部２６、送信部２７が納められている。なお、ハウジング３０の前面上部には画像出力部２６が具備する液晶表示器の画面２６ａが露出し、前面下部には設定部２８が具備する操作スイッチ２８ａが配設されている。

一方、受光部１０並びに音声出力部３０は、図２に示すように人の頭部に装着される用具、例えば眼鏡（あるいはサングラス）４０に取り付けられている。眼鏡４０の中央部分（ブリッジ）に棒状の支持部材４１が設けられ、この支持部材４１の先端に受光部１０が支持されている。支持部材４１は、眼鏡４０のブリッジから上方且つ前方へ傾斜する向きに突出しており、眼鏡４０が人の頭部に装着された状態において光電変換部１１が有する光電変換素子の光軸Ａが鉛直上方に対して傾斜角θ（＜９０度）だけ前方へ傾けられている。なお、支持部材４１を眼鏡４０のブリッジに対して回動自在に取り付け、利用者Ｈの身長に応じて最適な傾斜角θに調整できるようにしても構わない。また眼鏡４０のつる（テンプル）の部分に紐状の支持体４２が設けられ、この支持体４２の先端に音声出力部３０が支持されている。但し、音声出力部３０はイヤホン型のケースに受信部３１並びに音声出力回路３２を収納して構成されている。

本実施形態の動作を説明する。眼鏡４０を装着するとともに本体部２０を携帯した利用者Ｈが、図３に示すように照明器具２００の送信範囲（照明光が照射される範囲）に進入すると、支持部材４１の先端に支持されている受光部１０の光電変換部１１で照明光を受光し、光電変換部１１から出力され増幅器１２で増幅された受信信号が発信部１３から無線信号で発信される。発信部１３から発信された無線信号が本体部２０の受信部２１で受信され、バンドパスフィルタ２２で弁別された周波数成分から復調回路２３により元のデータ信号（照明器具２００から送信されたデータ信号）が復調されて制御部２５に渡される。制御部２５は、復調回路２３で復調されたデータ信号から得られる位置情報を記憶部２４に格納されている情報データベースと照合し、照合した結果から利用者Ｈに伝えるべき位置情報を適当な媒体（画像や音声など）で出力するための処理、例えば、利用者Ｈに現在の位置を知らせるための音声メッセージを作成したり、利用者Ｈの現在位置を地図上に重ね合わせた画像を作成する。そして、制御部２５で作成された画像が画像出力部２６に出力されて画面２６ａに表示されるとともに、制御部２５で作成された音声メッセージが送信部２７から無線信号で音声出力部３０に送信される。音声出力部３０では、受信部３１で受信した信号を音声出力回路３２が再生することにより利用者Ｈの耳に音声メッセージを届けることができる。なお、音声出力部３０から出力される音声メッセージの音量、音質、繰り返し回数、速度などは本体部２０の設定部２８が有する操作スイッチ２８ａを操作することで利用者Ｈが自由に設定できる。

上述のように受信機１を受光部１０と本体部２０と音声出力部３０とに分離し、人の頭部に装着される用具（眼鏡４０）において上方からの照明光が受光可能な位置に受光部１０を設けているので、従来例のように利用者Ｈが受信機９０を手に持たなくても照明器具２００から照射される照明光を障害物（衣服や頭髪など）に遮られることなく確実に受光することができ、しかも、本体部２０を衣服のポケットや鞄などに収納すれば、利用者Ｈは両手を自由に使うことができるから、視覚障害者や高齢者は勿論のこと、健常者においても歩行の安心、利便性の向上が図れる。また、頭部に装着される用具に受光部１０を設けたことにより、受信機を手で持つ場合に比較して、天井に配設される照明器具２００との距離が近づくから、受光可能な角度が多少大きくなっても直近の照明器具２００の照明光が受光しやすくなるという利点がある。さらに従来のように受信機を手で持つ場合は受信機の方向がぶれやすく、歩行中に受信機を照明器具２００の方へ向けることは特に障害者や高齢者には困難であるが、頭部に装着する用具に受光部１０を設けることで受光部１０のぶれが少なくできるという利点もある。但し、受光部１０を設ける用具は眼鏡４０に限定されるものではなく、人が頭部に装着するもの、特にヘッドホンあるいは帽子であっても構わない。

また、眼鏡４０のブリッジから上方且つ前方へ傾斜する向きに突出した支持部材４１の先端に受光部１０を設け、眼鏡４０が人の頭部に装着された状態において光電変換部１１が有する光電変換素子の光軸Ａが鉛直上方に対して傾斜角θだけ前方へ傾けてあるので、利用者Ｈの歩行速度が大きい場合や、光電変換部１１で受光してから画像出力部２６で画像を表示したり音声出力部３０から音声メッセージを出力するまでに比較的に長い遅延時間が生じた場合でも、照明器具２００の真下を通る時点で情報（画像や音声メッセージ）が出力されることになる。

さらに、音声出力部３０が人の耳の近傍、すなわち、眼鏡４０のつるの部分に支持体４２で支持された状態で設けられているので、周囲騒音が比較的大きい環境下でも情報（音声メッセージ）を聞き取ることができ、しかも、音声出力部３０をイヤホン型とすることで音声メッセージが他人に聞かれるのを防いで利用者Ｈのプライバシーを保護することができる。

ところで、図４に示すように外部のサーバ７０に情報データベース７２を設け、電波あるいは光（可視光又は赤外光）を媒体とする無線通信によって本体部２０の記憶部２４に格納されている内容を更新するようにしてもよく、この場合、サーバ７０と本体部２０とに各々無線信号を送受信する送受信部７１，２９が設けられる。なお、本実施形態では受信機１と本体部２０並びに本体部２０と音声出力部３０との間で電波を媒体とした無線信号を送受信する構成としたが、受信機１と本体部２０又は本体部２０と音声出力部３０の少なくとも何れか一方を信号線で接続して有線通信を行うようにしても構わない。さらに、本体部２０を眼鏡４０の躯体（例えば、つるの部分）に内蔵する構成としても構わない。

（実施形態２）
本実施形態の光伝送システムは、受光部１０の発信部１３から発信（送信）される無線信号を受信する無線信号受信手段と、無線信号受信手段で受信した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５０を有する点に特徴がある。但し、受信機１や照明器具２００の構成及び動作は実施形態１と共通であるから、共通の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態における端末５０は、図５に示すように基本的な構成が受信機１の本体部２０と共通であって、受光部１０の発信部１３から発信された無線信号を受信する受信部５１と、受信部５１で受信した受信信号から変調周波数の周波数成分を弁別するバンドパスフィルタ５２と、バンドパスフィルタ５２で弁別された周波数成分から元のデータ信号（照明器具から送信されたデータ信号）を復調する復調回路５３と、本体部２０と共通の情報データベースを格納する記憶部５４と、マイコンを主構成要素とし復調回路５３で復調されたデータ信号から得られる位置情報を記憶部５４に格納されている情報データベースと照合する処理や照合した結果から利用者に伝えるべき位置情報を適当な媒体（画像や音声など）で出力するための処理を行う制御部５５と、制御部５５で処理された位置情報を画像で表示する液晶表示器を具備した画像出力部５６と、制御部５５で処理された位置情報を音声で出力する音声出力部５７と、制御部５５に対して種々の設定を行うための設定部５８とを備える。また端末５０は、図６に示すように衣服のポケットや鞄の中に収納可能なハウジング６０を有し、箱状に形成されたハウジング６０内に各部５１〜５８が納められている。なお、ハウジング６０の前面上部には画像出力部５６が具備する液晶表示器の画面５６ａが露出し、前面下部には設定部５８が具備する操作スイッチ５８ａが配設されている。

上述のように構成される端末５０は、例えば、利用者（視覚障害者や高齢者など）Ｈの保護者や介護者などの第三者が携帯するものであって、受信機１の本体部２０で取得するのと同一の情報を取得することができる。すなわち、受光部１０の発信部１３から発信された無線信号が端末５０の受信部５１で受信され、バンドパスフィルタ５２で弁別された周波数成分から復調回路５３により元のデータ信号（照明器具２００から送信されたデータ信号）が復調されて制御部５５に渡される。制御部５５は、復調回路５３で復調されたデータ信号から得られる位置情報を記憶部５４に格納されている情報データベースと照合し、照合した結果から利用者Ｈに伝えられた位置情報を適当な媒体（画像や音声など）で出力するための処理、例えば、利用者Ｈの現在位置を知らせるための音声メッセージを作成したり、利用者Ｈの現在位置を地図上に重ね合わせた画像を作成する。そして、制御部５５で作成された画像が画像出力部５６に出力されて画面５６ａに表示されるとともに、制御部５５で作成された音声メッセージが音声出力部５７で再生することにより、第三者は利用者Ｈと同じ音声メッセージを聞くことができる。

而して、端末５０によって利用者Ｈと同じ位置情報を共有するので、保護者や介護者などの第三者が利用者Ｈの居場所を把握することができて第三者の手間が省けるとともに安心感を与えることができる。

実施形態１における受信機を示すブロック図である。同上における受信機の概略構成図である。同上の動作説明図である。同上における他の構成の受信機を示すブロック図である。実施形態２における受信機を示すブロック図である。同上における受信機の概略構成図である。従来例における照明器具の点灯装置を示す概略回路構成図である。従来例における受信機のブロック図である。同上の動作説明図である。同上の動作説明図である。

符号の説明

１受信機
１０受光部
１１光電変換部
２０本体部
３０音声出力部

Claims

照明光にデータを重畳させて伝送する１乃至複数の照明器具と、照明光に重畳されたデータを受信する受信機とを有し、受信機は、照明光を受光して電気信号に変換する受光手段と、受光手段から出力する受信信号からデータを復調する処理手段と、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とを備え、前記受光手段は、人が頭部に装着して使用する眼鏡のブリッジから上方且つ前方へ傾斜する向きに突出した支持部材の先端に設けられ、当該眼鏡が人の頭部に装着された状態において、前記照明光を受光する受光面の光軸が鉛直上方に対して傾けられてなり、前記音声出力手段は、前記眼鏡のつるの部分に支持体で支持された状態で設けられたことを特徴とする光伝送システム。
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受信機に備え、無線信号送信手段から送信される無線信号を受信する無線信号受信手段と、無線信号受信手段で受信した無線信号に含まれる前記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ことを特徴とする請求項１記載の光伝送システム。
照明光にデータを重畳させて伝送する１乃至複数の照明器具と、照明光に重畳されたデータを受信する受信機とを有する光伝送システムに用いられる受信機において、照明光を受光して電気信号に変換する受光手段と、受光手段から出力する受信信号からデータを復調する処理手段と、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とを備え、前記受光手段は、人が頭部に装着して使用する眼鏡のブリッジから上方且つ前方へ傾斜する向きに突出した支持部材の先端に設けられ、当該眼鏡が人の頭部に装着された状態において、前記照明光を受光する受光面の光軸が鉛直上方に対して傾けられてなり、前記音声出力手段は、前記眼鏡のつるの部分に支持体で支持された状態で設けられたことを特徴とする光伝送システムの受信機。