KR20100067881A

KR20100067881A - 가시광 정보 통신 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20100067881A
Application number: KR1020080126473A
Authority: KR
Inventors: 한수욱; 장형식; 김정헌; 김효진; 박창수
Original assignee: 한국광기술원
Priority date: 2008-12-12
Filing date: 2008-12-12
Publication date: 2010-06-22
Also published as: KR101036849B1

Abstract

본 발명은 가시광 정보 통신 장치 및 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 LED를 포함한 가시광 디스플레이 장치를 이용하여 유용한 정보를 송신하고 태양전지판을 가시광 수신의 수신소자로 이용함으로써, 대면적 제작이 용이하고 상대적으로 저가이며 두께가 얇을 뿐만 아니라 구부림이 자유로워 용이하게 옷이나 모자, 안경, 로봇 몸체 등에 부착형으로 구현할 수 있으며, 장애인, 노약자, 환자, 로봇 등에 가시광 송수신 장치를 부착하여 각종 안내정보와 방향 정보를 송수신할 수 있어, 장애인 안내용, 로봇용, 교통 및 위험 상황을 알리는 서비스, 노인 및 환자의 응급 모니터링 서비스, 장애인의 위치 확인 서비스 및 미아 찾기 서비스 등에도 활용될 수 있는 가시광 정보 통신 장치 및 방법에 관한 것이다.

이를 위해 본 발명은 가시광 파장 영역의 빛에 정보를 실어 송신하는 가시광 디스플레이 장치; 상기 가시광을 수신하는 태양전지판을 구비하는 가시광 송수신 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 가시광 정보 통신 장치를 제공한다.

가시광, 장애인, LED, 태양전지판, 안내

Description

가시광 정보 통신 장치 및 방법{Device and Method for communication using visible light}

대부분의 시각 장애인은 길을 걷거나 다른 장소로 이동할 때 지팡이를 이용하여 진행 방향 상의 장애물 등을 감지하면서 이동한다. 이러한 시각 장애인들이 더욱 쉽게 이동할 수 있도록 지면 또는 도로에 유도블록을 설치하기도 한다. 또한, 청각 장애인들의 안전한 보행을 유도하기 위해 각종 안내판과 표지들이 설치되어 있다.

이러한 유도 블록이 설치되어 있더라도 지면으로부터 소정 높이 이상 위치에 있는 장애물이나 이동 중에 갑자기 발생할 수 있는 다양한 상황에 대해서는 시각 장애인이 이를 감지할 수 없는 단점이 있다. 또한, 시각 장애인이 이동하고자 하는 목적지가 초행 길일 경우 시각 장애인 혼자 이동하는 것이 어렵기 때문에 도우미나 인척들이 동행 또는 이동중에 주위 사람들에게 도움을 청하거나, 목적지로의 경로를 미리 숙지하여 이동하는 방법 이외에 별다른 길 안내 방법이 없었다.

대한민국 공개특허공보 특2001-0001677호의 “시각 장애인용 장애물 감지 경보장치”에는, 초음파 센서가 부착된 감지 경보 장치를 목에 걸어 휴대하여 전방의 장애물의 유무를 감지하여 3단계의 경보 체계로 알려주는 기술이 개시되어 있다. 그러나 감지거리가 1.5미터로 짧아 사용자의 보행속도를 고려할 때에 안전성을 보장하는데 어려움이 있으며, 장애물의 유무만을 알려주기 때문에 사용자는 지팡이를 이용하여 장애물이 있는 위치를 확인해야 하는 문제점을 가지고 있다.

대한민국 공개특허공보 특2002-0031690호의 “시각 장애인을 위한 초음파 센서가 장착된 안경”에는, 초음파 센서가 장착된 안경을 착용하여 머리 부분의 장애물을 감지하여 거리에 따라 신호음이 발생하는 시간 간격을 조절하여 안전한 보행을 도와주는 기술이 개시되어 있다. 그러나 장애물의 방향 등에 대한 정보의 부족으로 장애물이 있음을 인지하고도 안전한 보행을 위해 장애물의 위치를 확인해야한다는 문제점을 가지고 있다.

대한민국 공개특허공보 특2000-0054125호의 “시각 장애인용 착용 가능 보행 안내 장치 및 방법”에는, 두 대의 카메라 및 GPS를 이용하여 장애물 감지 및 사용자의 위치 추정을 통해 사용자가 목적지까지 안전한 보행을 할 수 있도록 하는 기술이 개시되어 있다. 그러나 카메라의 영상 정보를 처리하기 위해 고성능의 컴퓨터가 필요하고 영상처리에 많은 시간이 소요되며, 또한 착용가능 컴퓨터와 고성능 컴퓨터 사이의 무선 통신 가능 거리 등에 의해 그 사용이 많은 제약을 받는다는 문제점이 있다.

이와 같이 대다수의 전자 보행 장치들이 단순 장애물 감지 장치의 역할을 하고 있어서 사용자를 목적지까지 안전하게 안내하기 위한 휴대용 보행 안내 장치의 역할을 하지 못하고 있는 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 특히 용이하게 옷이나 모자, 안경, 로봇 몸체 등에 부착형으로 구현할 수 있으며, 장애인, 노약자, 환자, 로봇 등에 가시광 송수신 장치를 부착하여 각종 안내정보와 방향 정보를 송수신할 수 있어, 장애인 안내용, 로봇용, 교통 및 위험 상황을 알리는 서비스, 노인 및 환자의 응급 모니터링 서비스, 장애인의 위치 확인 서비스 및 미아 찾기 서비스 등에도 활용될 수 있는 가시광 정보 통신 장치 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명에 따른 가시광 정보 통신 장치는 가시광 파장 영역의 빛에 정보를 실어 송신하는 가시광 디스플레이 장치; 상기 가시광을 수신하는 태양전지판을 구비하는 가시광 송수신 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 가시광 디스플레이 장치는 LED(Light Emitting Diode)로 구현될 수 있다.

또한, 상기 가시광 디스플레이 장치에는 상기 LED의 점등을 위한 바이어스 전류 이외에 변조 신호를 위한 변조 전류가 동시에 인가될 수 있다.

또한, 상기 가시광 송수신 장치는 상기 태양전지판의 출력 신호를 디코딩하는 디코더, 상기 디코딩된 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 변환기를 포함 할 수 있다.

또한, 상기 가시광 송수신 장치는 상기 아날로그 신호를 음성으로 출력하는 스피커 또는 이어폰, 진동으로 출력하는 골도 진동자를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 가시광 송수신 장치는 위치정보를 포함한 신호를 송신하는 송신부를 더 구비할 수 있다.

또한, 상기 송신부는 위치정보를 포함한 신호를 인코딩하는 인코더, 상기 인코딩된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 변환기, 상기 변환된 디지털 신호를 광에 싣는 변조기를 포함할 수 있다.

또한, 상기 가시광 송수신 장치는 신체 부착형인 것이 바람직하다.

또한, 상기 가시광 송수신 장치는 안경 형상이며, 안경의 렌즈부에 상기 태양전지판이 부착될 수 있다.

또한, 상기 스피커 또는 이어폰, 상기 골도 진동자는 상기 안경의 귀걸이부에 구비될 수 있다.

또한, 상기 송신부는 상기 렌즈부와 상기 귀걸이부 사이에 구비될 수 있다.

또한, 상기 가시광 디스플레이 장치가 송신하는 상기 정보는 병원내 안내 전광판, 건물내 방향 표시, 신호등, 대중교통수단 안내정보, 보행정보 및 응급정보를 포함하며, 상기 가시광 송수신 장치는 장애인에게 부착되어 상기 정보를 상기 장애인에게 제공하고 장애인의 위치정보를 송신할 수 있다.

본 발명에 따른 가시광 정보 통신 방법은 (a) LED를 이용한 표시정보와 함께 가시광 파장 영역의 빛에 안내정보를 실어 송신하는 단계; (b) 태양전지판이 상기 가시광을 수신하여 전기적 신호로 변환하는 단계; (c) 상기 전기적 신호를 디코딩하고 아날로그 신호로 변환하는 단계; 및 (d) 상기 아날로그 신호를 음성 또는 진동으로 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 가시광 정보 통신 방법은 (e) 위치정보가 담긴 신호를 인코딩하고 디지털 신호로 변환하는 단계; (f) 상기 변환된 디지털 신호를 LED를 이용한 가시광 또는 적외선 파장 영역의 빛에 실어 송신하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면 LED를 포함한 가시광 디스플레이 장치를 이용하여 유용한 정보를 송신하고, 태양전지판을 가시광 수신의 수신소자로 이용함으로써 대면적 제작이 용이하고 상대적으로 저가이며 두께가 얇을 뿐만 아니라 구부림이 자유로워 용이하게 옷이나 모자, 안경, 로봇 몸체 등에 부착형으로 구현할 수 있으며, 장애인, 노약자, 환자, 로봇 등에 가시광 송수신 장치를 부착하여 각종 안내정보와 방향 정보를 송수신할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면 장애인 안내용, 로봇용, 교통 및 위험 상황을 알리는 서비스, 노인 및 환자의 응급 모니터링 서비스, 장애인의 위치 확인 서비스 및 미아 찾기 서비스 등에도 활용될 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가 지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가시광 정보 통신 장치의 개념도이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가시광 정보 통신 장치는, 도 1을 참조하면, 가시광 디스플레이 장치(100)와 가시광 송수신 장치(200)를 포함하여 이루어진다. 도 1에서는 편의상 가시광 송수신 장치가 안경 형태로 구현된 경우를 예로 들어 설명하기로 한다. 가시광 송수신 장치는 안경 형태 이외에도 모자 형태, 이어폰 형태 등 신체 부착용으로 구현될 수 있다.

가시광 디스플레이 장치(100)는 가시광 파장 영역의 빛에 정보를 실어 송신한다. 일례로, 가시광 디스플레이 장치(100)는 LED(Light Emitting Diode)로 구현될 수 있다.

LED는 가시광 영역(380~780nm)의 빛을 발산하는 발광 다이오드로, 고휘도 LED가 개발됨에 따라 LED의 용도는 조명을 비롯하여 전광판으로까지 확대되기에 이르렀다. LED의 가시광 파장 영역의 빛에 데이터를 실어 저전력 무선통신을 실현할 수 있다. 이를 위해 가시광 디스플레이 장치(100)는 조명 또는 정보를 표시하기 위한 LED 점등을 위하여 바이어스 전류를 인가하는 것과 더불어, 변조 신호를 위한 변조 전류가 동시에 인가된다.

가시광 디스플레이 장치(100)는 시각 장애인을 위한 안내 정보와 방향 정보를 가시광 파장 영역의 빛을 통해 전송한다. 안내 정보와 방향 정보로는 병원 내 안내 전광판, 공공시설 등 건물 내의 방향 표시, 신호등, 대중교통수단용 안내 정보, 보행 정보 및 응급 정보 등이 가능하다. 예컨대, 시각 장애인이 교차로 횡단보도 앞에 위치하는 경우, 가시광 디스플레이 장치(100)는 "3보앞 횡단보도, 정면 종로1가, 좌측 남대문, 우측 서울시청, 후면 광화문" 과 같은 안내 정보와 방향 정보를 가시광 형태로 전송할 수 있다.

가시광 송수신 장치(200)는 가시광을 수신하는 태양전지판(210)을 구비하여 가시광 디스플레이 장치(100)에서 전송된 가시광을 수신하고, 장애인의 식별 기호인 ID와 장애인의 위치 정보 등을 광을 이용하여 송신하여 보호자가 장애인의 위치를 인식할 수 있도록 한다. 가시광 송수신 장치(200)는 태양전지판(210)으로 이루어진 수신부, 디코더(212), 변환기(214), 정보 제공부(220)를 포함한다. 도 1에는 안경 형태의 가시광 송수신 장치(200)에서 렌즈 부분에 태양전지판(210)이 부착된 예가 도시되어 있다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가시광 송수신 장치의 사시도이다.

가시광 송수신 장치가 안경 형태로 구현되는 경우, 태양전지판(210)은 렌즈 부분에, 디코더(212)와 변환기(214)를 포함한 신호처리부는 안경 다리 부분에, 정보 제공부(220)는 귀걸이 부분에 구비될 수 있다. 또한, 송신부(230)는 렌즈부와 귀걸이부 사이에 구비될 수 있다.

도 3에 태양전지판이 도시되어 있다.

태양전지판(210)은 대면적 제작이 용이하고, Si p-i-n/APD 계열에 비해 상대적으로 저가이며, 두께가 얇을 뿐만 아니라, 구부릴 수 있는 특징이 있어서 부착형으로 용이하게 옷이나 모자, 안경, 로봇 몸체 등에 부착할 수 있는 장점이 있다. 태양전지판(210)은 본 출원인이 실시한 실험에 의하면 100 kHz 이상의 신호 수신에도 문제가 없는 것으로 나타났다.

도 4는 가시광 송수신 장치 중 수신부의 블록도이다.

태양전지판(210)은 가시광을 수신하여 전기적 신호로 변환한다.

디코더(212)는 태양전지판(210)의 출력신호를 디코딩한다.

변환기(214)는 디코딩된 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환한다.

정보 제공부(220)는 아날로그 신호를 음성으로 출력하거나 진동으로 출력함으로써, 시각 장애인이 안내정보와 방향정보를 인식할 수 있도록 한다. 정보 제공부(220)는 음성 출력의 경우 스피커 또는 이어폰으로 구현될 수 있고, 진동 출력의 경우 골도 진동자로 구현될 수 있다.

도 5는 가시광 송수신 장치 중 송신부의 블록도이다.

송신부(230)는 장애인의 식별 기호인 ID 정보와 장애인의 위치 정보를 포함한 신호를 송신한다.

송신부(230)는 ID 정보와 위치 정보를 포함한 신호를 인코딩하는 인코더(232), 인코딩된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 변환하고 변환된 디지 털 신호를 광에 싣는 변환/변조기(234)를 구비한다. 이때, 변환기와 변조기는 별도로 구비될 수도 있음은 물론이다. 변환/변조기(234)는 변환된 디지털 신호를 LED를 이용한 가시광 또는 적외선 파장 영역의 빛에 실어서 전송하도록 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가시광 정보 통신 장치는 장애인 안내용 이외에도 로봇에 활용할 수 있다. 로봇에 가시광 송수신 장치를 부착하고 가시광을 수신하는 수단으로 활용함으로써 가이드 서비스 등에 활용할 수 있다. 또한, 상기 가시광 정보 통신 장치는 환자에게 적용하여 병원 내에서 가이드 서비스를 제공하는 데 활용될 수 있다. 또한, 교통 및 위험 상황을 알리는 서비스, 노인 및 환자의 응급 모니터링 서비스, 장애인의 위치 확인 서비스 및 미아 찾기 서비스 등에도 활용될 수 있다.

이를 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가시광 정보 통신 장치는 공공시설 사용을 비롯한 일상 생활에서의 위험요소를 사전에 방지하여 삶의 질 향상과 공공복지 향상에 기여할 수 있다.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가시광 정보 통신 방법의 흐름도이다.

단계 S10은 LED를 이용한 표시정보와 함께 가시광 파장 영역의 빛에 안내정보를 실어 송신하는 단계이다. 이때, 안내정보는 병원 내 안내 전광판, 공공시설 등 건물 내의 방향 표시, 신호등, 대중교통수단용 안내 정보, 보행 정보 및 응급 정보 등을 포함한다. 또한, 로봇에 가시광 송수신 장치를 부착한 경우에는 각종 가이던스(guidance) 정보와 로케이션(location) 정보를 포함할 수 있다.

단계 S20은 태양전지판이 가시광을 수신하여 전기적 신호로 변환하는 단계이다.

단계 S30은 태양전지판의 출력신호를 디코딩하고 아날로그 신호로 변환하는 단계이다.

단계 S40은 변환된 아날로그 신호를 음성 또는 진동으로 제공하는 단계이다. 장애인은 상기 음성 또는 진동 정보를 이용하여 안내를 받을 수 있으며, 환자와 노약자는 병원 내의 안내와 응급 정보 등을 받을 수 있게 된다.

단계 S50은 위치정보가 담긴 신호를 인코딩하고 디지털 신호로 변환하는 단계이다. 이때, 변환된 신호에는 장애인, 환자, 노약자, 로봇 등의 위치정보와 함께 고유의 식별기호인 ID가 포함될 수 있다.

단계 S60은 변환된 디지털 신호를 LED를 이용한 가시광 또는 적외선 파장 여역의 빛에 실어 송신하는 단계이다. 이와 같이 가시광 송수신 장치로부터 송신된 정보는 보호자 또는 운영자에게 수신되어, 가시광 송수신 장치의 위치 정보와 함께 관련 정보를 파악할 수 있도록 한다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

본 발명은 가시광 통신을 통해 유용한 정보를 제공하는 분야, 특히 시청각 장애인에게 안내정보와 방향정보를 제공하고, 장애인의 위치정보를 보호자에게 제공하는 분야, 로봇을 이용하여 guidance 정보와 location 정보를 제공하는 분야, 환자나 노약자에게 병원 내에서의 안내정보와 응급정보를 제공하는 분야 등에 광범위하게 적용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가시광 정보 통신 장치의 개념도,

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가시광 송수신 장치의 사시도,

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가시광 송수신 장치에 부착되는 태양전지판을 도시한 도면,

도 4는 가시광 송수신 장치 중 수신부의 블록도,

도 5는 가시광 송수신 장치 중 송신부의 블록도,

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 - 가시광 디스플레이 장치 200 - 가시광 송수신 장치

210 - 태양전지판 220 - 정보제공부

230 - 송신부

Claims

가시광 파장 영역의 빛에 정보를 실어 송신하는 가시광 디스플레이 장치;

상기 가시광을 수신하는 태양전지판을 구비하는 가시광 송수신 장치

를 포함하는 것을 특징으로 하는 가시광 정보 통신 장치.
제1항에 있어서,

상기 가시광 디스플레이 장치는 LED(Light Emitting Diode)로 구현되는 것을 특징으로 하는 가시광 정보 통신 장치.
제2항에 있어서,

상기 가시광 디스플레이 장치에는 상기 LED의 점등을 위한 바이어스 전류 이외에 변조 신호를 위한 변조 전류가 동시에 인가되는 것을 특징으로 하는 가시광 정보 통신 장치.
제1항에 있어서,

상기 가시광 송수신 장치는 상기 태양전지판의 출력 신호를 디코딩하는 디코더, 상기 디코딩된 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 가시광 정보 통신 장치.
제4항에 있어서,

상기 가시광 송수신 장치는 상기 아날로그 신호를 음성으로 출력하는 스피커 또는 이어폰, 진동으로 출력하는 골도 진동자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가시광 정보 통신 장치.
제5항에 있어서,

상기 가시광 송수신 장치는 위치정보를 포함한 신호를 송신하는 송신부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 가시광 정보 통신 장치.
제6항에 있어서,

상기 송신부는 위치정보를 포함한 신호를 인코딩하는 인코더, 상기 인코딩된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 변환기, 상기 변환된 디지털 신호를 광에 싣는 변조기를 포함하는 것을 특징으로 하는 가시광 정보 통신 장치.
제7항에 있어서,

상기 가시광 송수신 장치는 신체 부착형인 것을 특징으로 하는 가시광 정보 통신 장치.
제8항에 있어서,

상기 가시광 송수신 장치는 안경 형상이며, 안경의 렌즈부에 상기 태양전지 판이 부착되는 것을 특징으로 하는 가시광 정보 통신 장치.
제9항에 있어서,

상기 스피커 또는 이어폰, 상기 골도 진동자는 상기 안경의 귀걸이부에 구비되는 것을 특징으로 하는 가시광 정보 통신 장치.
제10항에 있어서,

상기 송신부는 상기 렌즈부와 상기 귀걸이부 사이에 구비되는 것을 특징으로 하는 가시광 정보 통신 장치.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 가시광 디스플레이 장치가 송신하는 상기 정보는 병원내 안내 전광판, 건물내 방향 표시, 신호등, 대중교통수단 안내정보, 보행정보 및 응급정보를 포함하며,

상기 가시광 송수신 장치는 장애인에게 부착되어 상기 정보를 상기 장애인에게 제공하고 장애인의 위치정보를 송신하는 것을 특징으로 하는 가시광 정보 통신 장치.
(a) LED를 이용한 표시정보와 함께 가시광 파장 영역의 빛에 안내정보를 실어 송신하는 단계;

(b) 태양전지판이 상기 가시광을 수신하여 전기적 신호로 변환하는 단계;

(c) 상기 전기적 신호를 디코딩하고 아날로그 신호로 변환하는 단계; 및

(d) 상기 아날로그 신호를 음성 또는 진동으로 제공하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 가시광 정보 통신 방법.
제13항에 있어서,

(e) 위치정보가 담긴 신호를 인코딩하고 디지털 신호로 변환하는 단계;

(f) 상기 변환된 디지털 신호를 LED를 이용한 가시광 또는 적외선 파장 영역의 빛에 실어 송신하는 단계

를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가시광 정보 통신 방법.