JP5899465B2 - 可視光通信端末 - Google Patents

Description

本発明は、可視光通信端末に関するものである。

従来、可視光を用いてデータ伝送を行う可視光通信システムが提案されている（例えば特許文献１参照）。上記特許文献に開示された通信システムは、発光ダイオードに流れる電流を通信信号に応じて変調することで、通信信号による変調光を重畳させた照明光を放射させる照明器具と、照明光を受光して解析することで通信信号を得る受信器とで構成される。

特開２００８−２０６０８７号公報

上述のような可視光通信システムの照明器具は、一般的に天井などの高所に設置されるのであるが、受信器を手に持って使用すると、自分の体などで照明光が遮られて、通信信号を受信できない可能性があった。また受信器を手に持って使用する場合は、受信器を持つ手が塞がるため、他の作業の邪魔になるという問題もあった。

本発明は上記課題に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、手に持たずに使用でき、且つ、上方から照射される光を確実に受光できるようにした可視光通信端末を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の可視光通信端末は、外部の可視光送信器から出力される可視光通信信号を受光して電気信号に変換する受光部と、前記受光部によって変換された電気信号から得た情報を外部に出力する出力部と、前記受光部及び前記出力部の電源である電池と、前記受光部、前記出力部及び前記電池を少なくとも収納する本体と、円弧状に湾曲して一端側が前記本体に取り付けられ、耳介に引っ掛けられて前記本体との間に前記耳介を挟むことで前記本体を前記耳介に装着させる耳掛け部とを備え、前記本体が耳介に装着された状態で、前記本体において前記耳掛け部が設けられた位置よりも上側となる部位に、頭部側に突出する上側突出部が設けられ、前記上側突出部に前記受光部が収納されていることを特徴とする。

この可視光通信端末において、前記本体が耳介に装着された状態で、前記耳掛け部において前記本体に取り付けられる一端側の位置よりも重心が下側にくるように、前記本体に収納される部品が配置されることも好ましい。

この可視光通信端末において、前記出力部は、前記情報をもとに作成された音声信号を音に変換して出力するスピーカを備える。そして、前記本体が耳介に装着された状態で、前記耳掛け部において前記本体に取り付けられる一端側の位置よりも下側に前記スピーカが配置されることも好ましい。

この可視光通信端末において、前記本体において前記スピーカを収納する部位には、前記本体が耳介に装着された状態で耳介側となる方向へ突出する下側突出部が設けられ、前記下側突出部内に前記スピーカが収納されることも好ましい。

この可視光通信端末において、前記本体には、前記本体が耳介に装着された状態で外耳道に対向する部位に対して左右両側に、前記耳掛け部の一端側が着脱自在に取り付けられる取付部がそれぞれ設けられることも好ましい。左側の前記取付部に前記耳掛け部が取り付けられる場合と、右側の前記取付部に前記耳掛け部が取り付けられる場合とで、前記耳掛け部が耳介に引っ掛けられる向きを逆向きとし、左右の前記取付部のうちの何れか一方に前記耳掛け部が取り付けられる。ここにおいて、左右方向とは、前記本体が耳介に装着された状態で頭部の前後方向となる方向を言う。

この可視光通信端末において、前記本体において前記上側突出部が設けられた部位には、前記本体からの突出方向が調整自在で且つ伸縮自在のポールが設けられ、前記ポールの先端に前記受光部が配置されることも好ましい。

本発明によれば、可視光通信端末の本体は、耳掛け部を耳介に引っ掛けることによって耳に装着されるので、手に持たずに使用できる。しかも、受光部は、本体が耳介に装着された状態で上側となる本体の部位に配置されているので、上方から照射される光を確実に受光することができる。

本実施形態の可視光通信端末を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は左側面図、（ｃ）は上面図、（ｄ）は下面図である。 （ａ）は同上の右側面図、（ｂ）は同上の背面図である。 同上の斜視図である。 同上のブロック図である。 同上の別の形態を示す斜視図である。

本発明に係る可視光通信端末は、可視光により通信信号（可視光通信信号）を送信する可視光送信器（例えば可視光通信の機能が付加された照明器具）から送信された可視光を受光して、受光した光から可視光通信信号を取得するために用いられる。

図４は可視光通信端末１のブロック図であり、制御部１０と、受光部１１と、復調部１２と、音声出力部１３と、スピーカ１４と、無線通信部１５と、ＬＥＤ駆動部１６と、ＬＥＤ１７と、操作部１８、電池電源部１９とを備える。

制御部１０は、例えばマイクロコンピュータからなり、全体的な制御を行う。

受光部１１は、フォトダイオード及びその周辺回路からなり、送信器２（可視光送信器）から放射された可視光を受光して電気信号に変換する。

復調部１２は、受光部１１から入力された信号を復調して得た可視光通信信号を制御部１０に出力する。

音声出力部１３は、制御部１０から入力される音声信号を増幅してスピーカ１４を駆動する。

無線通信部１５は、例えばBluetooth（登録商標）方式の近距離無線技術を利用して外部の通信器（図示せず）との間で通信を行うものであり、制御部１０によって通信が制御される。

ＬＥＤ駆動部１６は、制御部１０から入力される制御信号に応じて、ＬＥＤ１７を点灯、消灯、又は点滅させる。尚、ＬＥＤ１７は後述する本体２０の内部に収納されており、ＬＥＤ１７の発光が、本体２０を透過して外部から視認できるようになっている。本実施形態では、後述する電源スイッチ１８ａの操作時にＬＥＤ１７の発光が見えやすいように、ＬＥＤ１７の発光部分が、電源スイッチ１８ａよりも上側で、且つ、後述する音量スイッチ１８ｃよりも下側に設けられている。

操作部１８は、後述する本体２０の表面に配置された電源スイッチ１８ａや音量調整スイッチ１８ｂ，１８ｃなどからなり、ユーザによって操作されると、操作に応じた信号を制御部１０に出力する。

電池電源部１９は電池を電源として、可視光通信端末１の各部に動作に必要な電力を供給する。

ユーザによって電源スイッチ１８ａがオン操作され、電池電源部１９から各部に動作電力が供給されると、制御部１０が動作を開始し、受光部１１は受信待ちの状態になる。そして、送信器２から可視光が送信され、この可視光が受光部１１に受光されると、受光部１１によって電気信号に変換され、さらに復調部１２によって復調された信号が制御部１０に入力される。制御部１０は、送信器２からの可視光通信信号が入力されると、この可視光通信信号を無線通信部１５から外部の受信器に無線送信させる。また制御部１０は、外部の通信器から無線通信部１５を介して受信した信号により音声信号を音声出力部１３に出力して、スピーカ１４から出力させており、例えば送信器２から受信した位置情報をもとに位置案内などを音声で行うことができる。また制御部１０は、復調部１２から復調信号が入力される間（すなわち、受光部１１が可視光を受光する間）、ＬＥＤ駆動部１６に制御信号を送信して、ＬＥＤ１７を点滅させており、送信器２から放射された可視光を受光中であることを表示する。尚、音量調整スイッチ１８ｂがユーザによって操作されると、制御部１０は、音量を大きくする制御信号を音声出力部１３に出力して、音量を上げる。また、音量調整スイッチ１８ｃがユーザによって操作されると、制御部１０は、音量を小さくする制御信号を音声出力部１３に出力して、音量を下げる。

次に、可視光通信端末１の構造を図１〜図３に基づいて説明する。尚、以下の説明では特に断りが無いかぎり、図１（ｂ）に示す向きにおいて上下左右の方向を規定し、図１（ａ）の左右方向を前後方向として説明を行う。また本実施形態では、右耳に装着して使用される可視光通信端末１を例に説明を行うが、可視光通信端末１の装着方向を右耳に限定する趣旨のものではない。

可視光通信端末１は、合成樹脂成形品からなり、図４のブロック図に示される回路を内部に収納する本体２０を備えている。

本体２０を左右方向から見た形状（図１（ａ）に示す形状）は、下側に行くほど幅広となる台形部分の下側に半円部分が連結されたような形状に形成されている。

本体２０が耳に装着された状態で頭部と対向する本体２０の面には、頭部側に突出する円錐台状の第１突出部２１（下側突出部）が、本体２０の下部に設けられている。第１突出部２１の先端面には、第１突出部２１の先端面の中央位置から放射状に延びる複数個の貫通孔２１ａが形成されている。第１突出部２１の内部にはスピーカ１４が収納されており、スピーカ１４から出力された音は、貫通孔２１ａを通して本体２０の外部に出力されるようになっている。

また、本体２０が耳に装着された状態で頭部と対向する本体２０の面には、本体２０の上下方向における中間部よりも頭部側に突出する第２突出部２２（上側突出部）が、本体２０の上部に設けられている。本体２０の上部には、送信器２から放射された可視光を受光部１１に集光させる半球状のレンズ２３が取り付けられている。そして、本体２０の上部には、レンズ２３の焦点付近に受光素子の受光面が位置するように受光部１１が収納されている。

ここで、本体２０の上部は下部に比べて細幅に形成されているので、本体２０の上部には、受光部１１及びその周辺回路（例えば復調部１２）のみが実装されたプリント配線基板３０ａが収納されている（図２（ａ）参照）。また、図４のブロック図に示す回路のうち、受光部１１及びその周辺回路を除いた他の回路は別のプリント配線基板３０ｂに実装されており、このプリント配線基板３０ｂは本体２０の下部の幅広部分に収納されている（図２（ａ）参照）。そして、本体２０の内部において、上部と下部とに分かれて収納される２枚のプリント配線基板３０ａ，３０ｂの間は、複数本の電線（図示せず）を介して電気的に接続されている。

本体２０には、樹脂成形品からなる耳掛け部２６が取り付けられている。耳掛け部２６は、細幅の板状であって、略半円を描くように円弧状に湾曲した形状に形成されている。突出部２１の外周面には、図２（ｂ）における上部の左右両側からそれぞれ径方向に突出する台形状の突起２４が設けられ、左右の突起２４の各々には、耳掛け部２６の一端側が着脱自在に挿入される溝２５が形成されている。すなわち、突出部２１には、外耳道に対向する位置（突出部２１の中央位置）に対して、前後方向（図２（ｂ）中の左右方向）の両側に、耳掛け部２６の一端側が差込接続される溝２５（取付部）が設けられている。そして、左右の溝２５のうちの何れか一方に耳掛け部２６が取り付けられている。

本実施形態の可視光通信端末１は、右耳に装着して使用されるものであり、図１（ａ）の右側が体の前側となるので、前側（図２（ｂ）における左側）の溝２５に耳掛け部２６の一端が差込接続されている。この耳掛け部２６は、溝２５に接続された部位から、後側（図２（ｂ）中の右側）に突出し、第１突出部２１の外周面に沿って湾曲しながら、その先端部は図２（ｂ）中の下側に突出する。また、耳掛け部２６の先端部は、図２（ａ）に示す向きにおいて、突出部２１の右側端面よりも右側（頭部側）に位置している。耳掛け部２６の先端部は、少なくとも左右方向において移動自在となっており、耳掛け部２６の先端部が突出部２１の先端面から離れる方向に拡げられると、耳掛け部２６の弾性により、耳掛け部２６の先端部を突出部２１側に押し付ける力が発生する。

この可視光通信端末１を耳に装着する際は、耳掛け部２６の先端部を突出部２１の先端面から離れる方向に指で拡げながら、耳掛け部２６の先端部を耳介と頭部との間に挿入した後、耳掛け部２６の先端部を耳介の後側を通して耳に引っ掛ける。この時、耳掛け部２６の先端部は、耳掛け部２６自体の弾性復帰力によって突出部２１側に押し付けられるから、耳掛け部２６と本体２０との間に耳介が挟まれ、可視光通信端末１が耳に装着される。尚、耳掛け部２６のほぼ全体が耳介の裏側に当たることで、可視光通信端末１は耳にしっかりと装着されるようにになっている。

ところで、上記の実施形態では可視光通信端末１が右耳に装着される場合を例に説明したが、可視光通信端末１を左耳に装着することも可能である。可視光通信端末１が左耳に装着される場合は、図１（ａ）の左側が体の前側となるので、前側（図２（ｂ）における右側）の溝２５に左耳装着用の耳掛け部２７の一端側が差込接続される。左耳装着用の耳掛け部２７は、右耳装着用の耳掛け部２６と左右対称な形状に形成されており、図２（ｂ）中の右側の溝２５に差し込んで使用される。左耳装着用の耳掛け部２７は、溝２５に接続された部位から、図２（ｂ）中の左側に突出し、第１突出部２１の外周面に沿って湾曲しながら、その先端部は図２（ｂ）中の下側に突出する。また、左耳装着用の耳掛け部２７も、耳掛け部２６と同様、突出部２１の右側端面よりも右側（頭部側）に位置している。耳掛け部２７の先端部は、少なくとも左右方向において移動自在となっており、耳掛け部２７の先端部が突出部２１の先端面から離れる方向に拡げられると、耳掛け部２７の弾性により、耳掛け部２７の先端部を突出部２１側に押し付ける力が発生する。

また本実施形態の可視光通信端末１では本体２０の上部に、受光部１１に光を集光させるレンズ２３が取り付けられている。したがって、可視光通信端末１が耳に装着された状態では、本体２０の上部に取り付けられたレンズ２３が頭頂部とほぼ同じ高さに位置し、レンズ２３が頭部や頭髪などの陰に入りにくくなる。よって、天井などの高所に設置された送信器２から照射された光がレンズ２３に確実に入射され、レンズ２３を通して受光部１１で受光することができる。尚、本実施形態では、可視光通信端末１が耳に装着された状態で光軸中心に対して±４５度の角度範囲からの光を受光できるように、本体２０の上下方向の長さを１２０ｍｍとし、突出部２１の中心位置からレンズ２３の上端までの長さを、成人男性の標準的な体格を考慮して１００ｍｍに設定しているが、これらの寸法は適宜変更が可能である。

また、可視光通信端末１が耳に装着された状態では、突出部２１の中央付近に外耳道が位置し、外耳道に対向する位置にスピーカ１４が配置されるから、スピーカ１４から出力される音を聞き取り易くなっている。

また、図２（ａ）に示すように、本体２０の内部に収納される部品のうち、比較的重いスピーカ１４や電池電源部１９の電池１９ａは本体２０の下部に収納されている。したがって、本体２０が耳に装着された状態では、耳掛け部２６において本体２０に取り付けられる一端側の位置よりも可視光通信端末１の重心位置が下側になり、本体２０の下部が左右方向においてぐらつきにくくなるから、本体２０の位置が安定する。尚、本体２０の内部には、頭部側から順番にスピーカ１４と電池１９ａとプリント配線基板３０ｂとが左右方向に並べて収納されている。すなわち、プリント配線基板３０ｂよりも重量が重い電池１９ａが、プリント配線基板３０ｂよりも頭部側に配置されているので、重心が内側（頭部側）に移動し、本体２０が耳に装着された際に、本体２０の位置が安定するという効果がある。

また、本体２０が耳介に装着された状態で、耳掛け部２６において本体２０に取り付けられる一端側の位置に対して、スピーカ１４と反対側であって、上側となる本体２０の部位には、頭部側に突出する第２突出部２２が設けられている。このように、本体２０の上部には頭部側に突出する第２突出部２２が設けられているので、第２突出部２２に受光部１１などを収めることができる。また第１突出部２１と第２突出部２２の間の本体２０の部位は厚みを薄くすることで、本体２０が耳に装着された場合に本体２０が頭部に当たりにくくなり、又、髪の毛などを避けて装着できる。

また、本実施形態では本体２０の上部にレンズ２３が固定されているが、図５に示すように、本体２０の上部に伸縮自在のポール２８を設け、このポール２８の先端にレンズ２３と、受光部１１が備える受光素子とを取り付けるようにしてもよい。ポール２８は例えばボールジョイント２９によって回転自在に支持されており、ポール２８の方向および長さを調節することによって、所望の位置で所望の方向からの光を受光することができる。

以上説明したように、本実施形態の可視光通信端末１は、受光部１１と、出力部（音声出力部１３及びスピーカ１４、或いは、無線通信部１５からなる）と、電池１９ａ（電池電源部１９）と、本体２０と、耳掛け部２６（２７）とを備える。受光部１１は、外部の送信器２（可視光送信器）から出力される可視光通信信号を受光して電気信号に変換する。出力部は、受光部１１によって電気信号に変換された可視光通信信号から得た情報を外部に出力する。電池電源部１９は受光部１１及び出力部に電源を供給する。本体２０は、受光部１１、出力部及び電池電源部１９を少なくとも収納する。耳掛け部２６（２７）は、円弧状に湾曲して一端側が本体２０に取り付けられ、耳介に引っ掛けられて本体２０との間に耳介を挟むことで本体２０を耳介に装着させる。そして、本体２０が耳介に装着された状態で上側となる本体２０の部位に、受光部１１が配置されている。

このように、可視光通信端末１の本体２０は、耳掛け部２６（２７）を耳介に引っ掛けることによって耳に装着されるので、手に持たずに使用できる。しかも、受光部１１は、本体２０が耳介に装着された状態で上側となる本体２０の部位に配置されているので、上方から照射される光を確実に受光することができる。

また本実施形態では、本体２０が耳介に装着された状態で、耳掛け部２６（２７）において本体２０に取り付けられる一端側の位置よりも重心が下側にくるように、本体２０に収納される部品が配置されている。

このように重心を低くすることによって、耳掛け部２６（２７）において本体２０に取り付けられる一端側の位置よりも重心が上側にくる場合に比べて、本体２０の上部が動きにくくなって、本体２０の位置が安定するという効果がある。

また本実施形態では、出力部が、可視光通信信号から得た情報をもとに作成された音声信号を音に変換して出力するスピーカ１４を備えている。そして、本体２０が耳介に装着された状態で、耳掛け部２６において本体２０に取り付けられる一端側の位置よりも下側にスピーカ１４が配置されている。

このように、本体２０が耳介に装着された状態で、耳掛け部２６において本体２０に取り付けられる一端側の位置よりも下側に、比較的重量の重いスピーカ１４が配置されているので、可視光通信端末１の重心を下げることができる。また、耳介に引っ掛けられる耳掛け部２６が本体２０に取り付けられる一端側の位置よりも下側にスピーカ１４が配置されているから、外耳道の近くにスピーカ１４を配置でき、スピーカ１４の音が聞き取り易くなるという効果もある。

また本実施形態では、本体２０においてスピーカ１４を収納する部位には、本体２０が耳介に装着された状態で耳介側となる方向へ突出する第１突出部２１が設けられ、第１突出部２１内にスピーカ１４が収納されている。

このように、スピーカ１４を収納する第１突出部２１を耳介側に突出させることで、本体２０において第１突出部２１以外の部位を、頭部から離すことができる。よって、頭部や頭髪に本体２０が当たりにくくなるから、本体２０を耳に装着する際に邪魔にならず、容易に装着することができる。

また本実施形態では、本体２０が耳介に装着された状態で、耳掛け部２６（２７）において本体２０に取り付けられる一端側の位置に対して、スピーカ１４と反対側であって、上側となる本体２０の部位には、頭部側に突出する第２突出部２２が設けられている。

このように、本体２０の上部には頭部側に突出する第２突出部２２が設けられているので、第２突出部２２に受光部１１などを収めることができ、また第１突出部２１と第２突出部２２の間の本体２０の部位は厚みを薄くすることができるから、本体２０が耳に装着された場合に本体２０を頭部に当たりにくくすることができる。

また本実施形態では、本体２０には、本体２０が耳介に装着された状態で外耳道に対向する部位に対して左右両側に、耳掛け部２６（２７）の一端側が着脱自在に取り付けられる溝２５（取付部）がそれぞれ設けられている。左側の溝２５に耳掛け部２６が取り付けられる場合と、右側の溝２５に耳掛け部２７が取り付けられる場合とで、耳掛け部２６，２７が耳介に引っ掛けられる向きは逆向きになっている。そして、左右の溝２５のうちの何れか一方に耳掛け部２６又は２７が取り付けられるようになっている。

これにより、可視光通信端末１の本体２０を、左右の耳の何れにも取り付けることができ、可視光通信端末１を装着する耳をユーザが選択することができる。

また本実施形態において、本体２０が耳介に装着された状態で上側となる本体２０の部位に、本体２０からの突出方向が調整自在で且つ伸縮自在のポール２８が設けられ、このポール２８の先端に受光部が配置されることも好ましい。ポール２８は突出方向が調整自在で且つ伸縮自在であるから、ポール２８の突出方向および長さを調節することによって、所望の位置で所望の方向からの光を受光することができる。

１ 可視光通信端末
２ 送信器（可視光送信器）
１１ 受光部
１３ 音声出力部（出力部）
１４ スピーカ（出力部）
１５ 無線通信部（出力部、入力部兼用）
１９ 電池電源部
１９ａ 電池
２０ 本体
２１ 第１突出部
２２ 第２突出部
２３ レンズ
２４ 突起
２５ 溝（取付部）
２６ 耳掛け部

Claims (6)

1. 外部の可視光送信器から出力される可視光通信信号を受光して電気信号に変換する受光部と、
   前記受光部によって変換された電気信号から得た情報を外部に出力する出力部と、
   前記受光部及び前記出力部の電源である電池と、
   前記受光部、前記出力部及び前記電池を少なくとも収納する本体と、
   円弧状に湾曲して一端側が前記本体に取り付けられ、耳介に引っ掛けられて前記本体との間に前記耳介を挟むことで前記本体を前記耳介に装着させる耳掛け部とを備え、
   前記本体が耳介に装着された状態で、前記本体において前記耳掛け部が設けられた位置よりも上側となる部位に、頭部側に突出する上側突出部が設けられ、前記上側突出部に前記受光部が収納されていることを特徴とする可視光通信端末。
2. 前記本体が耳介に装着された状態で、前記耳掛け部において前記本体に取り付けられる一端側の位置よりも重心が下側にくるように、前記本体に収納される部品が配置されたことを特徴とする請求項１記載の可視光通信端末。
3. 前記出力部は、前記情報をもとに作成された音声信号を音に変換して出力するスピーカを備え、
   前記本体が耳介に装着された状態で、前記耳掛け部において前記本体に取り付けられる一端側の位置よりも下側に前記スピーカが配置されたことを特徴とする請求項１又は２記載の可視光通信端末。
4. 前記本体において前記スピーカを収納する部位には、前記本体が耳介に装着された状態で前記耳介側となる方向へ突出する下側突出部が設けられ、前記下側突出部内に前記スピーカが収納されたことを特徴とする請求項３記載の可視光通信端末。
5. 前記本体には、前記本体が耳介に装着された状態で外耳道に対向する部位に対して左右両側に、前記耳掛け部の一端側が着脱自在に取り付けられる取付部がそれぞれ設けられ、
   左側の前記取付部に前記耳掛け部が取り付けられる場合と、右側の前記取付部に前記耳掛け部が取り付けられる場合とで、前記耳掛け部が耳介に引っ掛けられる向きを逆向きとし、
   左右の前記取付部のうちの何れか一方に前記耳掛け部が取り付けられることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の可視光通信端末。
6. 前記本体において前記上側突出部が設けられた部位には、前記本体からの突出方向が調整自在で且つ伸縮自在のポールが設けられ、
   前記ポールの先端に前記受光部が配置されたことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の可視光通信端末。

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