JPH04227600A - 通路誘導装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 市街地や地下街、大きな駅の構内等を歩く際、歩行者、
殊に老人や視力障害者が、道に迷う事が多い。

本発明はそのような歩行時の通路の誘導を補助する装置
に関するものである。以下実施例に従い説明する。

第１図は本発明を実施した通路誘導装置の本体の平面図
。第２図はその縦断面図である。

（１）は通路誘導装置本体。（２）はその前面（第１図
の紙面における上方）に取り付けた発光素子。

（３）は受光素子。（４）は超音波振動子。（５）は上
面に取り付けた液晶ディスプレイ。（６）はキーボード
。

（７）は本体（１）中のスピーカー。（８）は地磁気測
定装置。（９）はコイルスプリング。（１０）はその下
端に吊るされた重り。（１１）はその下に設けたリミッ
トスイッチ。（１２）は十字形重りを用いた空間内自由
度６の加速度計。（１３）はコンピューターその他を内
蔵した電子回路ボックスである。

この本体（１）を網製手提げバッグや衣服の胸のポケッ
ト等に入れ、発光素子（２）等の付いた前面を進行方向
に向け、素子（２）（３）（４）を遮蔽せず、歩行者は
歩く。

歩行時、歩行者及び本体（１）が向いている方位がディ
スプレイ（５）に「北北東」等と文字で表示されたり、
東西南北を記した文字盤に現在の本体（１）の向きを示
す矢印が記された映像等で示され、スピーカ（７）から
音声で数秒ごとに表示されたりする。

キーボード（６）中の機能設定された数字キーを押す事
による選択で、方位が変わる時にのみ、音声表示したり
、指定のキーを押す事により、随時、音声表示する事も
出来る。

この方位判定機能を行なうための地磁気測定装置（８）
について詳述する。

第３図は地磁気測定装置（８）内の主要部の拡大平面図
。第４図はその正面図である。

（１４）は底部基盤。（１５）はその上に取り付けた、
ＩＣから成る、極性表示型感磁素子（ホールＩＣ）。（
１６）はそのシリコン基盤面に設けたホール効果を起こ
す半導体から成る感磁部。（１７）（１８）は上下に並
んだ印加電極。（１９）（２０）は出力電極。（２１）
は向きを９０゜変えた（１５）と同構造の感磁素子であ
る。

第５図は素子（１５）中の主要部を示す回路図で、（２
２）は６Ｖの電池が２個直列に連なった外部電源。

（２３）は素子（１５）中のオペアンプ。（２４）（２
５）は素子（１５）の出力端子である。

印加電極（１７）に＋６Ｖの印加電圧が加わり、（１８
）がアースされた図の状態で、感磁部（１７）の後面か
ら前面に向かう磁場がかかれば、ホール効果により、出
力電極（１９）に正、（２０）に負の出力電圧が生し、
オペアンプ（２３）で増幅され、端子（２４）に正、（
２５）に負の最終出力電圧が生ずる。

ここで、磁場の方向を逆転すれば、電極（１９）に負、
（２０）に正の電圧が生じ、端子（２４）に負、（２５
）に正の最終出力電圧が生ずる。

磁場の強さが０になれば、当然出力は０となる。

従来市販されている多くの感磁素子は磁場の強さに比例
した出力電圧を生ずるが、磁場の方向が変わっても、出
力電圧の極性は変わらず、地磁気の方向を検知し、方位
を定める装置に用いる事が出来なかった。

しかし、上記のような構造を持つ感磁素子（１５）（２
１）を用いれば、次のような動作で方位の検知が可能に
なる。

今、本体（１）の前面を北に向ければ、地球の磁南極か
ら出て磁北極に達する地磁気（地球磁場）の磁力線は素
子（１５）（２１）を後方から前方に貫き、（２１）の
出力は０であるが、（１５）の出力端子（２４）には＋
１Ｖの出力が生ずるとする。（以下この端子電圧を出力
電圧とする）。

方位を順次変え、その際の（１５）（２１）の出力電圧
、両者の比、（２１）の出力電圧の極性等を次表に記す
。

このように、（１５）と（２１）の出力比を計算し、更
に同じ値を極性の正負で区別する等、電子回路ボックス
（１３）中のＡ−Ｄコンバーター付ディジタルコンピュ
ーターで計算し、方位を判定する。（北北東、南南西そ
の他も、ほぼ同様に出力比と極性から判定し得る。） なお、この出力比は緯度が変わり、地磁気の水平分力が
変化しても、（１５）と（２１）の出力が同時に変化す
るため、常に方位に対応する。

判定の結果、東向きであれば、ディスプレイ（５）には
、素子（３）の方向に向く、矢印が現れ、その先に東の
文字が記され、右回りに、南、西、北と記した文字盤の
映像が現れる。

方位検出用に用い得るバイアスコイル付感字素子につい
て次に記す。

第６図はバイアスコイル付感磁素子の平面図。

第７図はその正面図である。

（２６）はバイアスコイル付感磁素子。（２７）はその
シリコン基板面に形成された従来型のホールＩＣ。

（２８）はその表面に絶縁体を介してホトエッチング等
、ＩＣ中に金属配線を行なう技術で形成された、アルミ
ニウム等から成る渦巻形の単層のバイアス磁場発生用コ
イルである。

第８図は素子（２６）内等の回路構成の概要を示すブロ
ック図で、（２９）は１個の外部電池。（３０）はコモ
ン端子。（３１）は電源端子。（３２）は出力端子であ
る。

細く皮薄に造られた高抵抗のコイル（２８）に電池（２
９）から常に小電流が流れ、素子の後方がＮ極、前方が
Ｓ極の１Ｇのバイアス磁場を発生する。

地磁気を遮蔽した環境では、従来型のホールＩＣ（２７
）の出力端子（素子（２６）の端子に同じ）には、バイ
アス磁場による１Ｖの電圧が発生する。

バイアス磁場と同方向の０．１Ｇの地磁気環境に置けば
、その出力は１．１Ｖとなり、逆方向の０．１Ｇの環境
下では０．９Ｖになる等、バイアス磁場に地磁気が加減
され、出力も１Ｖを基準に増減する。

ボックス（１３）中のコンピューターは、素子（１５）
（２１）の代わりに、基盤（１４）に取り付けた素子（
２６）の出力が１Ｖの時は、それに有効に作用する地磁
き成分が０、１．１Ｖの時は正方向の０．１Ｇ、０．９
Ｖの時は逆方向の０．１Ｇ等々と判定するプログラムを
内蔵し、地磁気の強弱と方向を判定し、本体（１）の向
く方位を検出する。

なお、素子（２６）中に設けたブリッジ回路等に生ずる
１Ｖの基準電圧と、端子（３２）に生ずる出力電圧とを
比較し、両者の差を取り、バイアス磁場のみの状態では
、外部出力が０になるようにしてもよい。

素子（２６）上に２組のバイアスコイル付従来型ホール
ＩＣを形成し、一方のコイルには正方向通電で正方向バ
イアス磁場を造らせ、他方のコイルには逆通電で逆方向
の磁場を造らせ、両ＩＣの出力差を外部出力にし、地磁
気が０の時、外部出力は０、それより、地磁気が正方向
に増せば正、逆方向に増せば負の出力電圧が生ずるよう
にしてもよい。

バイアス磁場をコイル（２８）で造る代わりに、従来型
ホールＩＣ（２７）に小耐久磁石板を張り付け、素子（
２６）を得てもよい。

表裏面を逆方向に向けた２個の従来型ホールＩＣ間に、
小耐久磁石板を挟んで一体化し、電源端子は共通に結び
、２本の出力端子間に生ずる電位差を外部出力として用
いるようにしてもよい。

第３〜４図示の素子（１５）において、感磁部（１６）
に生ずるホール効果による電圧を出力電極（１９）と印
加電極（１８）（０Ｖ）との電位差として取り出した場
合、地磁気の作用が０であれば、電極（１９）の電位は
３Ｖ、地磁気が正方向に作用すれば、ごくわずか３Ｖよ
り高まり、負方向に作用すれば、こくわずか下がる事に
なる。

この変化を素子内の直流増幅器で増幅し、地磁気０の時
、外部出力は０、＋０．１Ｇの時、３．１Ｖ、−０．１
Ｇの時、２．９Ｖ等となるようにし、バイアス磁場を省
略してもよい。

以上のように、地磁気測定装置（８）内の感磁素子とボ
ックス（１３）内のコンピューター等の動作により、本
体（１）の向いている方位を判定し、映像や音声で表示
する。

なお、素子（１５）（２１）以外に１個またはそれ以上
の感磁素子を角度を変えて基盤（１４）に取り付け、そ
れらの出力値も用い、コンピューター解析で本体（１）
の傾斜を測定したり、地磁気の偏角から緯度を求める等
してもよい。

本体（１）を携帯して歩けば、歩行に伴う身体の上下動
により、本体（１）も上下に動き、本体が下がる時、ス
プリング（９）で吊り下げられた重り（１０）は慣性で
、下がるのがやや遅れ、リミットスイッチ（１１）から
離れ、本体（１）が上がる時、再び接触する。

従って、２歩歩くごとに１回、スイッチ（１１）は開閉
され、電流パルスが生じ、ボックス（１３）中のコンピ
ューターで計数し、歩数を記録する。

キーボード（６）で機能を選択すれば、方位が変わるご
とに、前の転向点からの歩数が表示される。

例えば、「北北東、１００歩」「北東、３５歩」「東北
東、７０歩」「東、１２０歩」等と音声表示すれば、こ
れから向かう方向と、前の転向点から今に到る歩数が知
られる。（方位と歩数を異なった音色の声で言う事が望
ましい。） また、これはコンピューターのメモリーに記録され、ス
タート位置からの記録を時間表示も含めて再生する事が
出来る。

例えば、「１０時、北、スタート」「１０時５分、北北
東、１００歩」「１０時６分、北東、３５歩」等と、い
つ、どの方向を向き、前の転向点等から、そこへ達する
までの歩数を、順次再生すれば、前に人に案内してもら
って歩いた際の記録が再現され、これから同じ道をたど
る場合の参考にする事が出来る。

また、歩きながら、リアルタイムで再生する際には、映
像表示では、ディスプレイ（５）に現在の歩行方向を示
す矢印付の文字盤上に、過去の歩行方向を示すための、
形や色を変えた矢印が現れ、その側に「１００歩」等の
文字が記され、実際にその方向に１００歩歩けば、過去
の矢印は次の方向を示し、歩数表示も変わる。

音声表示では、「今は南、北へ１００歩」「今は東、北
北東へ３５歩」等と、現在の方向をまず言い、ついで、
音色を変えて過去の記録を言う。（表示形式はその他種
々可能である。） パソコンのディスプレイに地図を表示し、マウスの操作
等で行きたい経路をなぞり、距離は歩数に換算し、ボッ
クス（１３）中のコンピューターに転送してもよい。

このマウス操作の際、あるいは歩行時に記録する際等、
文字または音声で、「下り階段１０段」「横断歩道」そ
の他の指示を入力し、再生されるようにしてもよい。

方位測定装置（８）と、歩数のデータを用い、およその
歩行軌跡をディスプレイ（５）上等に表示する事も出来
る。

すなわち、１歩歩くごとに、北進ならＹ座標を１加算し
、南進なら１減算し、東進ならＸ座標を１加算し、西進
なら１減算し、北東進ならＹ座標を０．７加算し、Ｘ座
標も０．７加算し、南南東進ならＹ座標を０．９２減算
し、Ｘ座標を０．３８加算する等し、コンピューターの
メモリーに記録し、ディスプレイ（５）上にこの座標値
の変化を再現し、歩行軌跡を表示する事が出来る。

この軌跡上に現在位置を示す点や、色を変えて記した軌
跡等を重ね、歩行の参考にする。

このように、従来の歩数計のような歩数のみの計数では
得られない様々の効果が、方位測定装置（８）と、歩数
計の組み合わせで得られる。

なお、スイッチ（１１）をピエゾ素子にし、アナログ出
力を得、階段の昇降等を波形から検出し、記録するよう
にしてもよい。

このように、歩数で歩行距離を表示する事は簡便で分か
り易い利点はあるが、不正確となる。また、地磁気測定
装置（８）で方位を測定する場合も、本体（１）の傾斜
、鉄筋に囲まれた場合等、測定値が不正確になり易いが
、十字形重り付６自由度加速度計（１２）を用いての慣
性誘導方式による、本体（１）の移動距離や方向等の測
定を参考にする。

第９図は加速度計（１２）の主要部分の拡大横断面図。

第１０図はその縦断正面図である。

（３３）は十字形の内空を有する、フェライトその他の
材料から成る、耐久磁石製の密閉ボックスで、内空の各
垂直断面は四角形をなす。（３４）は内空面と１ｍｍ程
度の間隔を隔て、磁力の反発力で浮かんでいる、磁石鋼
から成る、長軸の長さが数ｃｍの、耐久磁石製の十字形
重り。（３５）〜（３８）はその前極、右極、後極、左
極である。

なお、ボックス（３３）内には、油を入れ、重り（３４
）の不要な振動を消す。また、重りの前極と右極はＮ極
、後極と左極はＳ極に磁化し、それら４極の周囲のボッ
クス内面は同極に磁化する。

このようなボックスを造るには、上下に開くフェライト
容器を造り、（３４）と同形の強い磁力のネオジウム鋼
製等の磁石を中に入れ、ボックスを磁化し、中程度の磁
力の重り（３４）を、極性が上記のようになるように考
慮してはめ込み、油を入れ、接着剤でボックスを密封す
る等すればよい。

ボックス（３３）の透磁率が高いため、地磁気は遮蔽さ
れ、重り（３４）には影響しないが、更に遮蔽効果を高
めるため、ボックスの周囲に厚さ１ｍｍ程度のプラスチ
ックボックスをかぶせ、更にその外側をパーマロイ等で
囲み、地磁気を遮蔽してもよい。

（３５Ｘ）〜（３８Ｘ）はボックス（３３）内の、磁極
（３５）〜（３８）の各先端との対向面に張り付けた、
銅板等から成る、表面を絶縁層で被覆した、距離検出用
電極。（３５Ｙ）〜（３８Ｙ）は各磁極の側面との対向
面に張り付けた距離検出用電極。（３５Ｚ）〜（３８Ｚ
）は各磁極の下面との対向面に張り付けた距離検出用電
極である。

電極（３５Ｘ）〜（３８Ｚ）は、各々が絶縁され、左右
または前後に並んだ１対の平行板から成る。

第１１図は磁極（３５）付近の電極の拡大平面図で、（
３５Ｘ１）（３５Ｘ２）は電極（３５Ｘ）の、（３５Ｙ
１）（３５ｙ２）は（３５Ｙ）の、（３５Ｚ１）（３５
Ｚ２）は（３５Ｚ）の各構成要素である。

第１２図は電極（３５Ｘ１）（３５Ｘ２）を含む電気回
路図で、（３９）はその端子が電極（３５Ｘ１）と（３
５Ｘ２）につながる高周波コイル。（４０）はコイル（
３９）の近くに置かれた高周波コイル。（４１）は高周
波増幅器。（４２）は電源。（４３）は整流器。（４４
）はパルス計数器である。

磁極（３５）と電極（３５Ｘ１）は一つのコンデンサー
を形成し、磁極（３５）と電極（３５Ｘ２）も一つのコ
ンデンサーを形成する。

両コンデンサーは磁極（３５）の導電材料で直列につな
がり、１静電容量に集約される。

この電極（３５Ｘ）のなすコンデンサーとコイル（３９
）は並列につながり、かつ、増幅器（４１）の入力端子
につながり、出力端子につながるコイル（４０）等で発
振回路を形成し、発振周波数は磁極（３５）と電極（３
５Ｘ）が接近すれば静電容量が増して下がり、離れれば
上がる。

従って、この周波数を測定すれば、両者の距離が検出出
来る事になる。

この発振回路で出来た高周波交流は整流器（４３）で半
波整流され、パルスとなり、パルス計数器（４４）で１
／１００秒ごとに計数され、磁極（３５）と電極（３５
Ｘ）間の距離が常に測定される。

他の（３６Ｘ）〜（３８Ｚ）の１１対の電極も、各々同
様の回路に組み込まれ、それぞれ、対向する磁極間との
距離を検出する。

磁極（３５）〜（３８）と、その周囲のボックス（３３
）の内面との間には、磁力による反発力が働いているが
、その力は距離の冪乗に逆比例して大きくなり、この距
離を知れば、重り（３４）とボックス（３３）との間に
働く力の大きさが分かり、次に述べるように、重力の加
速度や、運動に伴う加速度が測定出来、本体（１）の傾
斜、移動等が測定出来る。

本体（１）が正常位なら、重り（３４）は重力で電極（
３５Ｚ）〜（３８Ｚ）に一定距離近ずくが、傾斜すれば
、その距離は広がり、傾斜方向と角度により、電極（３
５Ｘ）〜（３８Ｚ）に対する距離変化の分布が変わり、
ボックス（１３）中のコンピューターにより、本体（１
）の傾斜方向と角度を算出出来る。

また、本体（１）が前方に向かって増速運動をする場合
、正の加速度が生じ、重り（３４）の慣性で、重り（３
４）と、電極（３５Ｘ），（３６Ｙ），（３８Ｙ）との
距離は開き、（３７Ｘ）との距離は狭まる。

これらの各距離はボックス（１３）中のコンピューター
に各パルス計数機から送られ、いずれも、等しい値の距
離の変化が起こっている事を判定し、前方に向かう直進
性の加速度が加わっており、その大きさがどれだけであ
るかを測定する。

周知のように、速度０の時からの加速度を積分すれば、
速度が得られ、速度を積分すれば、移動距離がえられる
。

コンピューターはそのような計算をし、スタート時点か
ら、本体（１）と歩行者が、とれだけ前進したかをリア
ルタイムで測定し、ディスプレイ（５）に表示したり、
前述の歩数の代わりに、「北東、１２ｍ」等と音声で表
示する事が出来る。

実際には、この歩行距離は、次に述べるような要素も含
んで計算される。

歩行中、減速すれば、重り（３４）は慣製により、ボッ
クス（３３）内を相対的に前進し、電極（３５Ｘ）（３
６Ｙ）（３８Ｙ）との間隔は狭まり、（３７Ｘ）との間
隔は広がる。

この負の加速度も積分され、速度から引かれて行き、歩
行距離の増加率は減少する。

実際の歩行では絶えず増速、減速が起こっており、正の
加速度、負の加速度が積分され、頻繁に変化する速度情
報が得られ、それを積分した距離情報が求められる。

歩行者の体及び本体（１）が右に加速すれば、重り（３
４）と電極（３６Ｘ）（３５Ｙ）（３７Ｙ）との間は広
がり、（３８Ｘ）との間は狭まり、左に加速すれば、そ
の逆となる。

これらもコンピューターで解析され、右または左へどれ
だけ移動したかが表示される。

更に、本体（１）及び人体を上下に加速すれば、電極（
３５Ｚ）￣（３８Ｚ）と重り（３４）との間隔は狭まっ
たり、広がったりし、コンピューターにより、速定され
る。

本体（１）が右前に動けば、重り（３４）と電極（３５
Ｘ）等との間隔が狭まったりするほか、電極（３５Ｙ）
との間隔も同時に狭まる等の事が起こり、コンピュータ
ーは右前への運動が起こった事を解析する。

本体（１）が水平面内で右回転すれば、重りと電極（３
５Ｙ）（３８Ｙ）との間は広がり、（３６Ｙ）（３７Ｙ
）との間は狭まり、右回転が起こった事が判定される。

左回転すれば、その逆となる。

本体（１）の前方が上がり、後方が下がる回転では、重
りと電極（３５Ｚ）の間は広がり、（３７Ｚ）との間は
狭まる。（（３６Ｚ）（３８Ｚ）との間は傾斜するが、
平均距離は変わらない。） 本体（１）が左右に傾斜した場合、重りと電極（３６Ｚ
）（３８Ｚ）との間隔が変わる。

これら重りと各電極間の距離の変化を解析し、３軸の直
交座標における、あらゆる方向への直進運動及び各座標
軸に対する回転運動等、自由度６の運動の解析、測定が
行ない得る。

ただし、それらの測定は当然、誤差を伴うが、水平面内
での回転運動については、地磁気測定装置（８）のデー
タも含め、相互に補い合い、補正する事が出来る。

例えば、本体（１）及び基盤（１４）が傾斜している場
合、感磁素子（１５）（２１）による方位測定は不正確
になるが、加速度計（１２）による傾斜測定のデータで
補正し、加速度計（１２）による回転運動の測定が長時
間の誤差の累積でくるうのを、地磁気の測定値で時々チ
ェックする等である。

なお、電極（３７Ｘ）（３８Ｘ）を省略し、（３５Ｘ）
（３６Ｘ）のみで、前後左右の加速度を検出する事が出
来る。

磁極（３５）〜（３８）を全部Ｎ極にし、それらの中心
部をＳ極にし、ボックス（３３）の対応する内面を同極
に磁化してもよい。

各磁極（３５）〜（３８）と、その周囲との距離を、レ
ーザーを用いた測距装置、その他で測定してもよい。間
隙に張り付けた感圧ゴムその他から成るピエゾ素子で加
速度を求めてもよい。（重りを消磁してもよい。） 重り（３４）を縦方向と横方向に分離し、各々、棒状の
空間を有する、多数の測距用電極の付いたボックス内に
収め、自由度６の測定を行なってもよい。なお、Ｚ軸方
向の棒は不要である。

本体（１）中の一ヵ所に左端を固定した板バネの右端に
立方体状の耐久磁石製の重りを取り付け、重りに前後方
向のみの可動性を与え、重りの前後に同極性の固定磁極
を設け、重りが固定磁極間に止どまるようにし、本体（
１）に加わる加速度を重りと固定磁極の間隔から測定し
得るようにし、１軸方向の加速度計を構成させ、それを
含めて、同様の３軸方向の三つの加速度計を本体（１）
内の前方に設け、同様の三つの加速度計を後方にも設け
、合計６個の加速度計で６自由度の測定を行なってもよ
いが、構造が複雑となる欠点がある。

なお、加速度計（１２）で上下動が高精度で測定出来る
ため、階段の上がり下がりを記録し、次回の歩行時に「
これより下り階段２０段」等と音声で予告し得るように
してもよい。

本体（１）中に振り子等を用いた傾斜計も入れ、そのデ
ータも利用してもよい。

このように、歩行時の方位、歩いた距離等を報知したり
、予告したりすれば、歩行に便利であるが、大きな駅の
構内や、初めての道等を歩く場合、充分参考にならない
。そこで、キーボード（６）の操作により、次のような
機能を選択する。

第１３図は駅の構内における通路誘導システムの周辺装
置の構成図で、（４５）は柱。（４６）は壁。（４７）
はホストコンピューター。（４８）〜（５３）は柱や壁
に取り付けたコンピューターの端末箱である。

各端末箱は同構造をしているが、その内の（４８）につ
いて次に記す。

第１４図は端末箱（４８）の正面図で、（５４）は赤外
線発光素子。（５５）は受光素子。（５６）は超音波振
動子である。

第１５図は本体（１）のボックス（１３）中の電気回路
、端末箱（４８）、コンピューター（４７）等から成る
誘導システムの電気回路のブロック図である。

（５７）は本体１）中の既定行行先メモリー。（５８）
は設定行先メモリー。（５９）はスピーカー（７）に連
なる送受話器。（６０）は固有番号メモリー。（６１）
は本体（１）の方向情報メモリー。（６２）は誘導情報
メモリー。

（６３）は超音波振動子（４）に連なるパルス電圧発生
器。

（６４）はそれらに連なるボックス（１３）中のコンピ
ューターである。

（６６）は端末箱（４８）中の設定行先情報送信器。（
６７）は高周波信号中継器。（６８）は超音波信号受信
器。

（６９）は各端末箱とホストコンピューター（４７）を
結ぶケーブルである。

（７０）はホストコンピューター（４７）中の設定行先
メモリー。（７１）は固有番号受付メモリー。（７２）
は行先メモリー。（７３）は本体方向メモリー。（７４
）は本体位置メモリー。（７５）は誘導情報メモリーで
ある。

今、第１３図が東京駅の構内とする。歩行者が本体（１
）を携帯して端末箱（４８）の近くを通りかかると、箱
内の設定行先情報送信器（６７）から、束京駅に関する
案内先が「北口、１１」「南口、１２」「北口の緑の窓
口、１３」等と数値コートを付して本体（１）の設定行
先メモリー（５８）に記入する。

この情報内容を人間が毎月１回程度、コンピューター（
４７）の設定行先メモリー（７０）に入力すると、ただ
ちに各端末箱（４８）〜（５３）内の設定行先情報送信
器（６６）の付属メモリーに記憶され、各送信器は毎秒
１回、１／１０秒以下の時間で、１ＭＨｚのＦＭ搬送波
に乗せ、発光素子（５４）に送る事を反復する。

その赤外線を本体（１）の受光素子（３）で受け、１Ｍ
Ｈｚのバンドパスフィルターと検波器等から成る、図示
しない受信器を介して、設定行先メモリー（５８）に入
力するのである。

端末箱（４８）〜（５３）はそれぞれ時間差をつけて、
この信号を発信するため、混信の恐れはない。

本体（１）中の既定行先メモリー（５７）には使用頻度
の高い「改札口、１」「便所、２」等の行先が入ってい
る。

歩行者が便所へ行きたい場合、まず、誘導を希望するモ
ードにするための数値５をキーボード（６）から打ち込
み、ついで、便所を指定する数値２を打てば、システム
が働き、現在位置に最も近い便所へ行くための方位や方
向をディスプレイ（５）に文字や矢印で示すか、スピー
カー（７）で音声により「右前へ」等と表示する。

その方向にしばらく行き、別れ道に来ると、矢印や声で
「左へ」等と表示する。（「左へ５ｍ」等と距離を入れ
てもよい。） 東京駅北口から新大阪駅へ行きたい場合、キーボード（
６）に５０と打てば、ディスプレイ（５）に設定行先が
順次現れて来るので（音声も同時に）該当項目が出た時
に１を入力すれば、新大阪駅に対応する数値がコンピュ
ーター（４７）に伝えられ、本体（１）には「切符があ
りますか」と表示され、ない場合には０を入力すれば、
切符売り場を経て、新大阪駅に達する列車の着くホーム
への通路を矢印や音声で表示する。

切符があれば、１を入力し、切符売り場を経ない通路が
指示される。

設定行先中に該当項目がない場合等、キーボードに５０
０と打つと、スピーカー（７）がマイクロホンになり、
「新潟駅へ行く通路を教えて下さい」等と言えば、送受
話器（５９）を経て、０．９ＭＨｚの搬送波に乗り、発
光素子（２）から箱（４８）その他の受光素子（５５）
に入り、コンピューター（４７）を経て、案内係りの人
に送話され、案内係りが大型ディスプレイを見ながら新
潟駅を指定すれば、歩行者の現在位置に適した順路が本
体（１）に送られる。（音声入力装置を用い、自動化し
てもよい。） これらの動作を次に詳述する。

キーボード（６）から５２等、誘導して欲しい行先を指
定した番号を打ち込むと、まず、固有番号メモリー（６
０）に入っている、その本体が造られた際にＲＯＭに焼
き付けた、３０桁程度の２進数による、その装置に個固
な識別番号が読み出され、０．８ＭＨｚの搬送波に乗り
、１０−４秒以内に、発光素子（２）から送信され、受
光素子（５５）を経て、コンピューター（４７）に入り
、固有番号受付メモリー（７１）に入力される。その時
、他の歩行者が持っている装置との間の交信をしていな
ければ、今、受け付けた固有番号と、交信許可を示す信
号とを、受付番号を中継した端末箱を介して、０．７Ｍ
Ｈｚの搬送波に乗せ、発光素子（５４）、受光素子（３
）を経て、箱（１）内のコンピューターに送る。コンピ
ューターは行先番号と、ついで、メモリー（６１）に入
っている、地磁気測定装置（８）や加速度計（１２）等
のデータで算出した、本体（１）が現在向いている方向
「北向き」「南東向き」等のデータを０．６ＭＨｚの搬
送波に乗せ、コンピューター（４７）の行先メモリー（
７２）と、本体方向メモリー（７３）に入力し、ついで
、超音波パルス発生器（６３）で１００ＫＨｚの高周波
電圧を１０−４秒間だけ、発生し、超音波振動子（５）
に加え、超音波パルスを１個、周囲の空間に発射する。

この超音波パルスは周囲のいくつかの端末箱の超音波振
動子（５６）に入り、生じた出力電圧はコンピューター
（４７）に送られる。

コンピューター（４７）は各端末箱から送られる超音波
パルスの到達時間差を測定し、電波航法のロランにより
、船等の位置を知るのと同じ原理で、本体（１）の任意
の基準点（コンピューター（４７）の位置，その他）に
対する位置を算出し、メモリー（７４）に入力し、本体
（１）中のコンピューター（６４）の位置情報メモリー
にも入力する。（位置測定に、光や電波では伝搬速度が
速過ぎるので、超音波パルスを用いているが、測定技術
が進歩すれば、光や電波を用いてもよい。） 超音波パルスを用いての位置測定は数秒間に１回程度反
復されるが、次の測定までの間は、加速度計（１２）や
、地磁気測定装置（８）の測定値等から次のようにして
求められる。

加速度計（１２）により、本体（１）の移動距離を測定
する。

その際、まず北北東へ１ｍ移動すれば、コンピューター
（６４）中の位置情報メモリーの北向き座標成分に０．
９２ｍ加え、東向き成分に０．３８ｍ加え、ついて、南
西に１ｍ進めば、北向き成分を０．７ｍ減じ、東向き成
分も０．７ｍ減ずる等し、現在位置を常に測定し、記録
する。

ついで、コンピューター（４７）はメモリー（７３）（
７４）のデータを用い、更に、磁気ディスク等に入って
いる駅構内の地図を参照し、地図上に本体（１）の位置
と方向を記入し（メモリー上で）目標に達する順路を描
き、現在位置から進むべき方位、または本体（１）や歩
行者から見た前、右、左等の方向を算出し、誘導情報メ
モリー（７５）に入力する。（本体（１）自体の向きが
不明なら、右や左の指示は出来ない。） メモリー（７５）の内容はただちに本体（１）の誘導情
報メモリー（６２）に送られる。

ここまでの所要時間はごく短く、ここで、本体（１）の
交信許可が取り消され、本体（１）からは次の行先の誘
導を求める固有番号の送信電波しか、随意的には出せな
くなる。メモリー（６２）のデータは以後、ディスプレ
イ（５）やスピーカー（７）で表示される。

コンピューター（４７）は受付メモリー（７１）に入っ
ている次の固有番号を調べ、その番号と交信許可信号を
送り、その番号の装置との交信をする。その交信が終れ
ば、更に次の装置との交信をする。

最初の装置との交信が終つた１秒後、コンピューター（
４７）は再びそれに交信許可を与え、メモリー（６１）
の方向情報の読み出しと、超音波パルスを発生させ、現
在位置を測定し、異常な方向に向いたり、危険な場所に
近ずいておれば、その旨を本体（１）に知らせる。

他の装置も１秒ごとにチェックする。

このようにして、タイムシエアリングで多数の装置に誘
導情報を与え、駅構内の目的の箇所や目的地につながる
ホーム等へ誘導する。

歩行者と本体（１）が北東を向いており、進むべき方向
が東であれば、誘導情報メモリー（６２）には「東、右
前４５゜」と言う情報が入っている。

キーボード（６）からの入力で、誘導情報を方位で指示
するモードにしておれば、方向情報メモリー（６１）内
の情報により、ディスプレイ（５）に本体（１）の向き
とは関係なく、東西南北を示す文字板がコンピューター
（６４）の動作で表示され、進むべき東を向いた矢印が
、その文字盤上に現れ（本体（１）の右斜め前を指して
いる）、スピーカー（７）は「北東向き、東へ」とか、
「北東向き、右斜め前へ」等と音声で表示する。

歩行者が示された方向に向きを変えると、ディスプレイ
（５）上の文字盤の絶対方位表示は変わらず（相対的に
は本体に対し、文字盤と、誘導方向を示す矢印は反時計
方向に回転する。）歩行者は矢印の方向（前方）に向か
って歩けばよい事になる。

その際、音声では「北西、北へ」「東北東、東へ」等と
表示する。（「東北東、やや右へ」「東、前へ」等と表
示してもよい。） キーボード（６）で方向表示モードにしておれば、ディ
スプレイ（５）には文字で「右前へ」と表示したり、右
前へ向いた矢印が現れたりし、「右前へ」等と簡潔に音
声表示される。

なお、端末箱（４８）〜（５３）と本体（１）との交信
を電波、磁波等を用いて行なったり、同一周波数の搬送
波で送り得る信号は同じ周波数で送るようにする等して
もよい。

本体（１）の位置の測定をするため、まず、端末箱（４
８）から１００ＫＨｚの超音波パルスを発射し、本体（
１）がそれを受けると、ただちに２００ＫＨｚの超音波
パルスを発射し、端末箱（４８）〜（５３）でそれを受
信し、各端末箱へ入る時間差から本体（１）の位置を検
出してもよい。

あるいは、本体（１）から発信される赤外線や超音波を
端末箱（４８）〜（５３）で受信した場合の出力比から
、本体（１）の位置を測定してもよい。

素子（２）（３）（４）を省略し、本体（１）中に、全
後方向に向いた送受信用のバーアンテナを設け、そのア
ンテナを経て、送受信してもよい。

その場合、電磁波はバーアンテナの前後方向に、かなり
の指向性を持って放射されるので、各端末箱の受信出力
比から、本体（１）の方向を算出する事も出来る。

本体（１）の前後面、あるいは、３〜６面からそれぞれ
異なった周波数の超音波パルス等を発射し、各端末箱に
それぞれ各周波数の受信器を設け、それらの全出力の比
から本体（１）の位置や方向を測定してもよい。

端末箱（４８）〜（５３）にそれぞれ北緯３５度．１４
文．２５．７４秒、東経１４２度．１９文．３１．２８
秒等の座標値、またはホストコンピューター（４７）を
元点として、北１５．６ｍ．東２５．８ｍ．上７．５ｍ
等の座標値、あるいは、各端末箱に与えた固有番号等を
、各箱から異なった周波数の搬送波を用いたり、時間を
ずらせ、自己の座標値等をくりかえし発信させ、本体（
１）に設けた１個または数個のセンサーで受信し、各箱
に対応する出力の時間差や強弱差から、本体（１）内の
コンピューター（６４）、またはホストコンピューター
（４７）で、各端末箱に対する本体（１）の相対位置，
更にホストコンピューターに対する位置（駅内での位置
）、一般地図上での位置等を算出するようにしてもよい
。

例えば、本体（１）の左面を前方に向けて歩く場合、誘
導情報の「右へ」と言う表示は、本体（１）の前面を前
に向けて歩く場合より、９０゜ずらせて、「前へ」と言
う表示に修正しなければならない。

本体（１）のどの面を前に向けて歩いているかを加速度
計（１２）で検出し、自動的にコンピューター（６４）
で誘導情報メモリー（６２）の内容を修正して表示する
ようにする事が望ましい。（本体（１）に修正用の矢ツ
マミを取り付け、それを進行方向に合わせて歩いてもよ
いが、合わせ忘れる可能性が多い。）大きな駅等では、
端末箱も数１００個以上用いなければならないが、各端
末箱中にも、ある程度のコンピューターを内蔵させ、ホ
ストコンピューター（４７）との交信情報を簡略化した
り、数１０台の端末箱をサブコンピューターで制御し、
各サブコンピューターの情報をホストコンピューターに
伝えるようにしたり、２個の端末箱を１セットにし、そ
の内蔵装置のみにより、本体（１）の位置判定、誘導方
向の判断等を行なうようにする等してもよい。

キーボード（６）の操作により、固有番号メモリー（６
０）から０．８ＭＨｚの搬送波で３０桁程度の固有番号
が発信される事が、誘導情報請求の始動動作であるが、
大きな駅等で、多数の歩行者から一斉に請求があれば、
混信の恐れもある。

そこで、次のように改良し、混信の可能性を小さくして
もよい。

固有番号が３２ビットの２進数で表現されているとして
、それを８等分し、１６進数で８桁に変換する。

キーボード（６）から５２等、誘導して欲しい行先を打
ち込むと、始動動作として、０．８ＭＨｚの搬送波に乗
った１ビットのパルスが本体（１）から発信され、それ
を受け取ったホストコンピューター（４７）は固有番号
探索動作を開始する。

まず、０．７ＭＨｚの搬送波に乗せて１６進数の０〜Ｆ
の値（４ビット表示）をわずかの間隔を置きながら、順
次、発信する。

それを受け取った本体（１）は、固有番号が１６進数て
、７５８Ｆ６Ａ４２であったとすれば、探索動作の７を
受信した直後に、０．６ＭＨｚの１ビットのパルスを発
信する。

ホストコンピューターはそれを受信し、第１桁の動作を
打ち切り、第２桁の探索動作を始め、０〜Ｆの発信を０
．７ＭＨｚでする。

５の発信の直後に本体（１）は０．６ＭＨｚで１ビット
のパルスを発信する。

ホストコンピューターは第３桁の探索動作を始める。

本体（１）は８の直後に応答パルスを発信する。

以下、同様の動作により、コンピューター（４７）は本
体（１）の固有番号を探索する事が出来る。

この場合、同時に７５９３６ＢＤＣの固有番号を持った
別の本体（１）から請求があった場合、探索動作の７５
までは前者と同時に応答パルスを出すが、第３桁の８の
直後には、前者のみ応答し、以後、後者中のコンピュー
ターの判断で、応答を停止する。

従って、前者のみの番号の探索が行なわれる。

次にコンピューター（４７）は前者に交信を許可し、誘
導情報を与える。

ついで、コンピューター（４７）は次の探索の第１桁目
を７から始める。後者がこれに応答すると、第３桁目の
探索を５から始め、後者が応答すると、第３桁目の探索
動作を８から始め、後者は９で応答する。第４桁目はＦ
から始め、後者は３で応答する。

以下、順次、前者の固有番号から各桁の探索を始め、後
者の探索を終え、交信を許可し、誘導情報を与える。（
後者の探索時、各桁を０から始めてもよいが、若い数値
を持つものほど、速く探索され維い事になる。） このようにすれば、１ビット単位のパルスを発信するの
みで、ホストコンピューター（４７）に本体（１）の固
有番号を知らせる事が出来、混信の可能性が小さくなる
。

各端末箱から常に固有番号の第１桁目の探索信号を反復
発信しておき、本体（１）のキーボードに誘導情報の請
求を打ち込むと、その信号を受信するようになり、その
本体の固有番号の第１桁目に合致した時、１ビットの応
答信号を発信し、以下、前述と同様の動作を行ない、ホ
ストコンピューター（４７）から本体（１）に誘導情報
が送られるようにしてもよい。

このような固有番号の探索システムは、交信請求機能付
の種々の交信装置と、ホストコンピューターとの間の交
信を制御するためにも用い得る。

本体（１）中にＣＤ−ＲＯＭその他から成る地図情報シ
ステムを内蔵させ、各端末箱が発信する端末箱自身の緯
度・経度表示による位置情報を受信し、更に本体（１）
から出した超音波パルスのやり取り等により、本体（１
）の更に細かな緯度・経度表示による位置を判定し、地
図上における位置を知り、メモリー（６１）中の本体（
１）の方向情報も参考にし、コンピューター（６４）で
進むべき方位や方向を算出するようにしてもよい。

なお、端末箱をホストコンピューター（４７）から切り
離し、そのコネクターまたは受光素子（３）を通じ、運
んで来た緯度・経度等の入力装置から、各端末箱の位置
情報と設定行先情報等を内蔵したコンピューターに入力
し、それぞれに取り付けた液晶ディスプレイで緯度・経
度、地名その他を表示し、入力ミスのチェックと、一般
への報知を行なうようにしてもよい。

本体（１）に固有番号のほか、歩行者の名前も記録して
おくようにし、端末箱の液晶ディスプレイやスピーカー
を通じ、「中村さん右へ」等と文字、矢印、音声等で表
示するようにしてもよい。

その他種々の設計変更や応用が可能である。

本発明を実施すれば、地上の道路、地下街、駅の構内、
その他を歩行者が歩く際等、進行中の方位が、文字盤に
矢印で記された映像、文字、音声等 （３９） で、安価な方位センサーによる測定で表示され、人間が
容易に、認知し得る方位と歩数の組み合わせから成る歩
行軌跡が、安価な回路で測定表示され、比較的安価な十
字形重りを用いた空間内自由度６の加速度センサーを用
い、方位速定の補助、移動距離の測定、回転角度の測定
等を行ない、建造物の柱、壁、その他に設置した周辺機
器との情報交換等により測定した位置情報と、向いてい
る方向の情報とを用いた計算により、希望の行先に達す
る過程の各時点における、進むべき方位、または右、左
等と、人間に分かり維い表現形式の誘導情報を求め、映
像、文字、音声等で表示する、通路誘導システムが得ら
れる利点が生ずる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施した通路誘導装置本体の平面図。 第２図はその縦断正面図。第３図はその内部の地磁気測
定装置（８）内の拡大平面図。第４図はその正面図。第
５図は素子（１５）中の主要部の回路図。第６図はバイ
アスコイル付感磁素子の平面図。第７図はその正面図。 第８図は素子（２６）内等の回路構成の概要を示すブロ
ック図。第９図は加速度計（１２）の主要部分の拡大横
断面図。第１０図はその縦断正面図。第１１図は磁極（
３５）付近の電極の拡大平面図。第１２図は電極（３５
Ｘ１）（３５Ｘ２）等を含む電気回路図。第１３図は駅
の構内における通路誘導システムの周辺装置の構成図。 第１４図は端末箱（４８）の正面図。第１５図は本体（
１）のボックス（１３）中の電気回路、端末箱（４８）
、コンピューター（４７）等から成る誘導システムの電
気回路図である。 藤村明宏

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 歩行者が携帯する本体中に、素子中の半導体から成る感
   磁部の、ホール効果による出力端子電圧を、同素子内に
   設けたオペアンプにより、有極性に増幅して出力電圧を
   得る、極性検出可能型感磁素子、またはバイアス磁場発
   生源を内蔵した、外部磁場の極性検出可能型感磁素子を
   用い、本体及び歩行者の向いている方位を判定し、かつ
   、それを映像、文字、音声言語等で表示し得る装置を設
   け、歩行に伴う身体の上下動を検出するスプリングに吊
   るされた重り等により開閉するスイッチ等から成る、歩
   数検出器の出力を、各時点に対応する歩行方位データと
   組み合わせて記録し、かつ、表示し得る装置を設け、角
   柱を縦横に組み合わせた十字形の重りを、それより、や
   や大きい内空を有するボックス中に封入し、重りの各極
   と、ボックスの対向面とを同磁極に磁化するか、両者間
   に弾性材料を挟み、ボックスに加速度が加われば、その
   間隙が増減するようにし、各極ごとに、３軸方向の間隙
   の大きさをリアルタイムで測定する距離検出器を設け、
   それらのデータをコンピューターで集約し、空間内自由
   度６の測定をする加速度計を設け、それらの諸測定値と
   、通路の要所々に配置した、通路誘導用コンピューター
   に連なる端末機との間の通信等により、本体の現在位置
   を判定する装置の判定値と、本体の向いている方位と、
   地図とを参照し、希望する行先に達するために、現在進
   むべき方位または前後左右等の方向を、映像、文字、音
   声等で表示する通路誘導装置。