JP2009159044A - 光伝送システム - Google Patents

Abstract

【課題】光伝送システムにおいて、受信端末の受信方向を通信機能付照明器具の方向に正確に向けなくても、受信端末の位置と姿勢方向を判定することができるようにする。
【解決手段】光伝送システム１は、データを伝送する複数の照明器具と、照明光を受信する受信端末３とを備え、受信端末３は、照明光を受光して電気信号に変換する第１受光部４１及び第２受光部４２と、電気信号からデータを復調する処理部５と、処理部５からのデータに基づいて受信端末３の位置と姿勢方向を判定する判定部６とを有する。第１受光部４１は上方の所定角度内を受光範囲とし、第２受光部４２は前方の所定角度内を受光範囲とする。判定部６は、第１受光部４１からのデータに基づいて位置を判定すると共に、第２受光部４２からのデータに基づいて姿勢方向を判定する。受信端末を水平に保持するだけで、受信端末の位置と姿勢方向を判定することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、受信端末の位置と姿勢方向を判定する光伝送システムに関する。

従来から、周囲に配置された複数の発信装置と、受信端末との間で可視光、又は赤外光による通信を行なって受信端末の位置情報等を得る光伝送システムが知られている。図８（ａ）は、受信端末の位置と向きを実際の地図上で示したものであり、図８（ｂ）は、従来の光伝送システムにおいて、受信端末１０３の表示部１８１の表示内容を示している。従来の光伝送システムにおいては、受信端末１０３の位置を知ることができても、受信端末１０３の姿勢方向を知ることができなかったので、使用者は進行方向等を周囲の情報から判定しなければならなかった。

また、受信端末に複数の受信部を備え、複数の通信機能付照明器具からの信号で、受信端末の位置と姿勢方向を判定し、位置と姿勢方向に応じた情報を受信端末の表示部に表示する光伝送システムが知られている（例えば特許文献１参照）。

しかしながら、特許文献１に示されるような光伝送システムにおいては、受信端末の受信方向を通信機能付照明器具の方向に正確に向けなければならず、方向が合わないと通信ができなかった。
特開２００７−１３５１４４号公報

本発明は、上記問題を解消するものであり、受信端末の受信方向を通信機能付照明器具の方向に正確に向けなくても、受信端末の位置と姿勢方向を判定することができる光伝送システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１の発明は、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、前記照明器具より伝送された照明光を受信する受信端末と、を備え、前記受信端末は、前記照明光を受光して電気信号に変換し、受光範囲が互いに異なる第１及び第２の受光手段と、前記受光手段によって変換された電気信号からデータを復調する処理手段と、前記処理手段からのデータに基づいて前記受信端末の位置と姿勢方向を判定する判定部と、を有する光伝送システムであって、前記第１の受光手段は該受信端末の上方の所定角度内を受光範囲とし、前記第２の受光手段は前記第１の受光手段の受光範囲よりも前方に位置する所定角度内を受光範囲とし、前記判定部は、前記第１の受光手段からのデータに基づいて前記受信端末の位置を判定すると共に、前記第２の受光手段からのデータに基づいて該受信端末の姿勢方向を判定するものである。

請求項２の発明は、請求項１に記載の光伝送システムにおいて、前記受信端末は、地図情報を表示する表示部と、前記地図情報の方向と該受信端末の姿勢方向とを揃えて前記表示部に表示する制御部と、を備えるものである。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の光伝送システムにおいて、前記受信端末は、音声情報を出力する音声出力部と、該受信端末の位置と姿勢方向に応じた位置情報を前記音声出力部によって出力する制御部と、を備えたものである。

請求項１の発明によれば、上方の照明器具からの照明光に基づいて位置を判定し、前方の照明器具からの照明光に基づいて姿勢方向を判定するので、受信端末の受信部を照明器具の方向に正確に向けなくとも、受信端末を水平に保持するだけで、受信端末の位置と姿勢方向を判定することができる。

請求項２の発明によれば、受信端末の位置と姿勢方向を容易に知ることができ、受信端末の操作性が向上する。

請求項３の発明によれば、高齢者や弱視者でも、地図表示を見なくても音声案内を頼りに安心して目的地まで移動することができ、受信端末の操作性が向上する。

本発明の実施形態に係る光伝送システムについて図面を参照して説明する。図１（ａ）は、光伝送システムの構成を示し、図１（ｂ）は、光伝送システムが備える照明器具の構成を示す。光伝送システム１は、照明光にデータを重畳させて伝送する複数の照明器具２ａ、２ｂ、２ｃ等と、照明器具２ａ、２ｂ、２ｃ等より伝送された照明光を受信する受信端末３とを備えている。ここで、複数の照明器具２ａ、２ｂ、２ｃ等を総称する場合は照明器具２と記す。照明器具２は、光を発する光源２１と、光源２１を点灯させる点灯部２２と、自己の照明器具２の配置位置の位置情報を記憶した照明記憶部２３と、点灯部２２や照明記憶部２３の動作を制御する照明制御部２４とを有している。光源２１は、例えば放電灯や発光ダイオードであり、点灯部２２は、例えばインバータ回路や直流電源回路である。光源２１と点灯部２２を複数有してもよい。照明記憶部２３は、例えば不揮発性メモリであり、照明制御部２４は、例えばマイコンである。

照明制御部２４は、光源２１の光を、人間の目では認識できない程度の高い周波数の搬送波を用いた周波数変調によって光信号にする。例えば、光源２１としての放電灯と、点灯部２２としてのインバータ回路とを組み合わせて用いる場合、周波数変調は、インバータ回路が放電灯に供給する交流電力の周波数の制御によって行なうことができる。この光信号は、光源２１の光が照射される範囲において受信可能となる。光信号は、例えば、米国海洋電子機器協会（National Marine Electronics Association）が定めた規格であるNMEA0183に準拠した、開始符号、位置情報、誤り検出符号、終端符号からなる１５バイトの信号であり、例えば伝送速度9600bpsで伝送する。

光信号が表す位置情報は、例えば緯度、経度、高度の内容とし、高度に代えて階数を用いた内容としてもよい。また、建物毎に固有の座標系を用いた表現としたり、予め照明器具２毎に割り当てられた識別符号による表現とすれば、ＧＰＳ信号と共通の表現を用いる場合に比べ、光信号のデータ量を減らし、光信号の送受信に必要な時間を短縮することや、光信号の送受信の信頼性を向上することが可能となる。

受信端末３は、照明器具２からの照明光を受光して電気信号に変換する第１受光部４１（第１の受光手段）及び第２受光部４２（第２の受光手段）と、受光部４によって変換された電気信号からデータを復調する処理部５（処理手段）と、処理部５からのデータに基づいて受信端末３の位置と姿勢方向を判定する判定部６と、各部の動作を制御する制御部７と、地図情報や各照明器具２の配置位置等を記憶している記憶部８と、受信端末３の位置と姿勢方向を表示する表示部８１と、を有している。以下、第１受光部４１及び第２受光部４２を総称する場合は受光部４と記す。受信端末３は、携帯電話機、ＰＤＡ、ｉｐｏｄ等の音声情報出力端末器やデジタルカメラ等に組み込んでもよい。

第１受光部４１は、略水平に保持された受信端末３の上方の所定角度内を受光範囲とし、第２受光部４２は第１受光部４１の受光範囲よりも前方に位置する所定角度内を受光範囲とする。判定部６は、第１受光部４１からのデータに基づいて受信端末３の位置を判定すると共に、第２受光部４２からのデータに基づいて受信端末３の姿勢方向を判定する。

第１受光部４１は、光電変換部９１と光電変換部９２とを有し、第１受光部４１の受光範囲の内の後側を光電変換部９１の受光範囲とし、前側を光電変換部９２の受光範囲としている。第２受光部４２は、光電変換部９３と光電変換部９４とを有し、第２受光部４２の受光範囲の内の後側を光電変換部９３の受光範囲とし、前側を光電変換部９４の受光範囲としている。光電変換部９１乃至９４のそれぞれの受光範囲は重ならない。ここで、光電変換部９１乃至９４を総称する場合は光電変換部９と記す。また、第１受光部４１、及び第２受光部４２が有する光電変換部９は、２個の限らずに１個でも３個以上でもよい。

光電変換部９は、アクリル樹脂等を材料とするレンズと、このレンズを透過した光を受け、電気信号に変換するＰＩＮフォトダイオードのような光電変換素子と増幅回路とを有している。レンズの形状すなわちレンズの外形は、例えば直方体状、又は立方体状であるが、これに限定されない。また、レンズは、所定の波長の光が受光素子に入射させるように成形されていてもよい。ＰＩＮフォトダイオードの代わりにフォトトランジスタやフォトダイオードと増幅回路を集積したフォトＩＣを用いてもよい。増幅回路は汎用のオペアンプＩＣ等で構成される差動増幅回路であるが、オペアンプＩＣの代わりにトランジスタで構成されるものであっても構わない。また、光電変換部から出力された受信信号が復調回路で復調処理するのに十分なレベルであれば、増幅回路を省略してもよい。

処理部５は、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フィルタ回路５１と、受信信号をデータに復調する復調回路５２と、受信信号のピーク（アナログ）電圧値を比較し、光信号の信号強度の順位付けをする比較部５３を有している。

フィルタ回路５１は、帯域通過フィルタやオペアンプ等を有している。復調回路５２は、フィルタ回路５１を通過した受信信号の信号強度を閾値と比較する比較回路を有する。この比較回路はコンパレータＩＣ等からなり、変調周波数の２倍の周波数成分がフィルタ回路５１を通過したときにＨレベルの信号を出力すると共に、その他のときにＬレベルの信号を出力することで照明器具２から照射される照明光の光信号をデータに復調する。

判定部６は、マイコンを主構成要素とするものである。各復調回路５２の出力した２値化データが、予め定められたパターンによって正しく複合されているかを判定する。具体的には、受信した信号が、位置情報データであるかを、例えば、データの開始信号として“＄”を位置情報データの最初に付与すると定めている場合に、位置情報データの最初に開始信号“＄”があれば、位置情報データであり、開始信号“＄”がなければノイズデータと判定する。そして、各光電変換部９からの位置情報データと比較部５３からの比較順位に基づいて、受信端末３の位置と姿勢方向を判定する。

記憶部８は、地図データや、各照明器具２の地図データ上での位置や、地図上の各地点での、例えば店舗情報等の情報を記憶している。表示部８１は、例えば液晶パネルであり、地図に受信端末３の位置と姿勢方向を表示する。

次に、上記のように構成された光伝送システム１の動作について説明する。図２は、光伝送システム１の使用状態を示す。光伝送システム１は、例えば地下街に配設されており、地下街の各通路の天井に複数の照明器具２が配置されている。受信端末３を携帯した使用者は、受信端末３を略水平に保持して、第１受光部４１を上向きにし、第２受光部４２を前方に向ける。第１受光部４１の光電変換部９１の受光範囲Ｓ１の範囲中に照明器具２ａがあり、光電変換部９２の受光範囲Ｓ２の範囲中に照明器具２ｂがある。また、第２受光部４２の光電変換部９３の受光範囲Ｓ３の範囲中に照明器具２ｃがある。従って、照明器具２ａが発する光信号Ｄａは、光電変換部９１へ送信され、照明器具２ｂの光信号Ｄｂは、光電変換部９２へ送信され、照明器具２ｃの光信号Ｄｃは、光電変換部９３へ送信される。

判定部６は、第１受光部４１が受信した光信号の内で信号強度が一番強い光信号を判定し、その信号強度が一番強い光信号を送信した照明器具２の位置を、受信端末３の位置と判定する。図２では、光信号Ｄａの信号強度が光信号Ｄｂよりも強いので、受信端末３が照明器具２ａの位置にあると判定する。また、判定部６は、第２受光部が受信した各光信号の内で信号強度が一番強い光信号を判定し、その信号強度が一番強い光信号を送信した照明器具２の位置を、受信端末３の姿勢方向と判定する。図２では、第２受光部４２が受信した光信号はＤｃだけであるので、受信端末３の姿勢方向は、照明器具２ａの位置から、光信号Ｄｃを送信した照明器具２ｃの方向に向いていると判定する。姿勢方向の判定は、信号強度が一番弱い光信号を送信した照明器具２の位置の方向としてもよいが、信号強度が強い信号の方がエラーの発生が少ないと思われるので、信号強度が強い光信号で判定するのが好ましい。

次に、表示部８１による表示内容について説明する。図３（ａ）は、受信端末３の位置と姿勢方向を実際の地図上で示したものであり、図３（ｂ）は、受信端末３の表示部８１に表示される受信端末３の位置と姿勢方向を示している。この受信端末３は携帯電話機に組み込まれている。表示部８１には、地図の向きが受信端末３の姿勢方向に合わせて表示され、受信端末３の位置と姿勢方向が表示される。このことにより、使用者は、光電変換部９を照明器具２に正確に向けなくても、受信端末３を略水平に保持するだけで、受信端末３の位置と姿勢方向を容易に知ることができる。また、受信端末３の位置の周辺の、例えば店舗等の情報や、姿勢方向である進行方向に関する情報を表示してもよい。位置に応じた情報を容易に得ることができる。

図４は、第１受光部４１が受信した２つの光信号の信号強度が近似している場合での光伝送システム１の使用状態を示す。第１受光部４１が受信した２つの光信号の内の一方の信号強度が他方の信号強度の、例えば７０％以上の場合には、２つの光信号を送信したそれぞれの照明器具２の位置の中間位置が受信端末３の位置と判定する。また、２つの照明器具２の間の位置で、それぞれの信号強度の比率に応じた位置を受信端末３の位置と判定してもよく、例えば信号強度の比が４：３ならば、それぞれの照明器具２からの距離が３：４になる位置を受信端末３の位置と判定してもよい。図４の場合は、光信号ＤａとＤｂの信号強度が同等であるので、照明器具２ａと照明器具２ｂの中間の位置を受信端末３の位置と判定し、照明器具２ｃの位置を姿勢方向と判定している。

第１受光部４１が３個以上の光電変換部９を有している場合には、受信した位置データの内で信号強度の大きさが１番と２番の光信号によって、上述した方法によって受信端末３の位置を判定してもよい。また、受信した全ての光信号の信号強度に基づいて位置を判定してもよく、例えば各照明器具２の位置をＸ−Ｙ座標で表し、信号強度によって各照明器具２の位置座標を加重平均して算出してもよい。受信端末３の位置精度が良くなる。

図５は、第２受光部４２が光信号を受信しない場合での光伝送システム１の使用状態を示す。第２受光部４２が光信号を受信しない場合には、判定部６は、受信端末３の姿勢方向が、光電変換部９１に受信した光信号の照明器具２の位置から、光電変換部９２に受信した光信号の照明器具２の位置に姿勢方向が向いていると判定する。光電変換部９１の受光範囲Ｓ１が上方後側であり、光電変換部９２の受光範囲Ｓ２が上方前方であるので、上述した方法により、受信端末３の姿勢方向を判定することができる。図５の場合は、受光範囲Ｓ１に光信号Ｄａが送信され、受光範囲Ｓ２に光信号Ｄｂが送信されているので、照明器具２ａの位置から照明器具２ｂの位置に受信端末３の姿勢方向が向いていると判定する。

図６は、照明器具２を階段に配設している場合の光伝送システム１の使用状態を示す。
光伝送システム１は、照明器具２を階段の天井に配設した場合にも、図２乃至図４のように照明器具２を平地の天井に配設したのと同様に使用することができる。図６の場合には、照明器具２ａの位置を受信端末３の位置と判定し、照明器具２ａの位置から照明器具２ｂの位置に受信端末３の姿勢方向が向いていると判定する。また、階段の場合には、照明器具２からの位置情報に高さや階段の段数のデータを含め、それを受信端末３に表示してもよい。光伝送システム１の利便性が良くなる。

次に、本実施形態の光伝送システム１の変形例について説明する。図７は、本変形例の受信端末３の構成を示す。本変形例では、受信端末３は音声出力部８２を備えている。音声出力部８２は、受信端末３の位置と姿勢方向に応じた周囲の情報を音声によって使用者に報知する。このことにより、高齢者や弱視者でも、地図表示を見なくても音声案内を頼りに安心して目的地まで移動することができる。

なお、本発明は、上記各種実施形態の構成に限られず、発明の趣旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、受信端末３は受光範囲が左右方向である光電変換部９を有してもよい。受信端末３の位置や姿勢方向の判定する精度が良くなる。また、光伝送システム１は、地下街以外の、例えば街中やビル内等に配設してもよい。利便性が良くなる。

（ａ）は本発明の実施形態に係る光伝送システムの構成図、（ｂ）は同光伝送システムにおける照明器具の構成図。 同光伝送システムの動作を示す図。 （ａ）は受信端末の位置と姿勢方向を実際の地図上で示した図、（ｂ）は同光伝送システムにおける受信端末の表示部に表示された受信端末の位置と姿勢方向を示す図。 同光伝送システムにおいて、第１受光部に受信される２つの光信号の信号強度が近似している場合の動作を示す図。 同光伝送システムにおいて、第２受光部が光信号を受信しない場合の動作を示す図。 同光伝送システムにおいて、階段での動作を示す図。 同光伝送システムの変形例における受信端末の構成図。 （ａ）は受信端末の位置と姿勢方向を実際の地図上で示した図、（ｂ）は従来の光伝送システムにおける受信端末の表示部に表示された受信端末の位置を示す図。

符号の説明

１ 光伝送システム
２ 照明器具
３ 受信端末
４１ 第１受光部（第１の受光手段）
４２ 第２受光部（第２の受光手段）
５ 処理部（処理手段）
６ 判定部
７ 制御部
８１ 表示部
８２ 音声出力部

Claims (3)

1. 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、前記照明器具より伝送された照明光を受信する受信端末と、を備え、前記受信端末は、前記照明光を受光して電気信号に変換し、受光範囲が互いに異なる第１及び第２の受光手段と、前記受光手段によって変換された電気信号からデータを復調する処理手段と、前記処理手段からのデータに基づいて前記受信端末の位置と姿勢方向を判定する判定部と、を有する光伝送システムであって、
   前記第１の受光手段は該受信端末の上方の所定角度内を受光範囲とし、
   前記第２の受光手段は前記第１の受光手段の受光範囲よりも前方に位置する所定角度内を受光範囲とし、
   前記判定部は、前記第１の受光手段からのデータに基づいて前記受信端末の位置を判定すると共に、前記第２の受光手段からのデータに基づいて該受信端末の姿勢方向を判定することを特徴とする光伝送システム。
2. 前記受信端末は、
   地図情報を表示する表示部と、
   前記地図情報の方向と該受信端末の姿勢方向とを揃えて前記表示部に表示する制御部と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の光伝送システム。
3. 前記受信端末は、
   音声情報を出力する音声出力部と、
   該受信端末の位置と姿勢方向に応じた位置情報を前記音声出力部によって出力する制御部と、を備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光伝送システム。