(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
階段ステップを乗降する乗降者の足位置がどの階段ステップの踏面にかかっているかを、階段ステップの一端から狭ビームの赤外線光を特定フォーマットでパルス位置変調して発信し、該階段ステップの他端に該狭ビームの赤外線光を受信する受光器を設置し、前記受光器によって検出される狭ビームの赤外線光を予め記憶されたコード情報であって階段ごとに変えて設定されるコード情報と照合して正当に受信していることが確認される状態が該狭ビームの光が階段乗降者の足によって遮断されることにより途絶えると該途絶えた光信号に係る階段ステップの段を非接触検出して、該検出した階段ステップの段に対応させて設定した音響を外部スピーカより発音することを特徴とする音響階段装置。
【請求項２】
請求項１の音響階段装置において、前記階段ステップの両端に設置する赤外線光ビーム発信器と受光器の設置位置を階段ステップごとに交互に変更して設置することを特徴とする音響階段装置。
【請求項３】
請求項１もしくは２記載の音響階段装置において、階段全般が見渡せる位置に置いたＴＶカメラの階段全体の画像解析により、特定の乗降者を検出し、該特定乗降者の足によって遮断されることにより生じる赤外線遮断信号によってのみ、前記階段ステップの段に対応させて設定した音響を前記外部スピーカより発音することを特徴とする音響階段装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、階段乗降者の足の位置によって階段ステップごとに設定した音響を発生させる音響階段装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、階段を歩くたびに音が出て、階段の上り下りを楽しくさせる試みがなされている。非特許文献１はスウェーデンの駅のエスカレータ脇の階段に上記試みを適用した例である。
【０００３】
通称ピアノ階段と言われているようで、設置以前はほとんどの通行者がエスカレータを利用していたのが、設置後は階段を利用する通行者が増え、エスカレータに並んだりすることがなくなり、通行者の健康にも良いと好評とのことである。更に同様な試みが各国でも行われている。
【０００４】
それらのほとんどは、階段の各ステップの踏み面に加圧センサあるいは接触スイッチセンサを設置し、階段乗降者がステップを踏むことによる接触式センサ出力により、ステップごとにあらかじめ設定した音響を外部スピーカから発音する仕組みである。
【０００５】
しかし、加圧センサやスイッチセンサのような機械的接触式センサには階段乗降者の体重がかかってしまうため、非特許文献２のように階段乗降者の多い駅などではセンサ部がすぐに劣化、故障してしまう恐れがある。このため、非特許文献３のように使用時間を制限している例がある。
【０００６】
さらに、上記接触式センサは階段のステップ上に設置するため設置工事が煩雑の上、階段乗降者の通行を中断させて設置工事を行わなくてならない。
【０００７】
また、せっかく階段ステップにピアノの鍵盤のような音階を設定しても、階段乗降者が多いと、同時にいろいろな階段ステップが踏まれており、特定の個人が階段ステップを踏んで曲を奏でることはできない。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】URL: http://news.searchina.ne.jp/disp.cgi?y=2009&d=1010&f=it_1010_003.shtml
【非特許文献２】URL: http://sh.shwalker.com/news/detail/1408
【非特許文献３】URL: http://p.twipple.jp/AJzOd
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記のごとく、階段乗降者が多い場所でも機材の劣化や故障が少ない音響階段装置の実現が課題である。更に、階段ステップへの設置工事を簡易なものとし、設置工事中でも可能な限り階段乗降者の通行を妨げないことが望まれる。
【００１０】
また、同様に乗降者の多い階段でも、特定の個人が階段各ステップを移動して望みの曲を演奏することを可能とすることも課題である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記のような各課題を解決するために、本発明に係る音響階段装置は、（請求項１）の如く、加圧センサや接触スイッチセンサを使わずに非接触で、階段のどのステップに通行者の足がかかっているかを検出し、該ステップに設定された音響を外部スピーカから発音することを特徴とする。
【００１２】
また、（請求項２）の如く、非接触センサとして光を用い、階段ステップの踏み面の一端から狭ビームの光を送信し、該階段ステップ踏み面の他端に該光ビームを受信する光受信器を設置し、該光ビームが階段乗降者の足によって遮断されることにより足位置を検出することを特徴とする。
【００１３】
（請求項３）では、（請求項２）の音響階段装置において、階段ステップ踏み面の両端に設置する光ビーム送信器と光受信器の設置位置をステップごとに交互に変更して回りこみや回折や反射による誤動作を軽減することを特徴とする。
【００１４】
さらに、（請求項４）の如く、発信光ビームを特定フォーマットでパルス位置変調して送信し、光受信器より受信した該光ビーム信号を該特定フォーマットでデコードすることにより該光ビームの到来を検出することを特徴とする。
【００１５】
また、（請求項５）の如く、センサ用の送信光ビームとして赤外線光ビームを用いることを特徴とする。
【００１６】
また、（請求項６）の如く、非接触センサとしてＴＶカメラによる画像を用い、階段全般を見渡せる位置に設置したＴＶカメラの階段全体の画像解析により、該階段乗降者の足位置を検出し、該足位置に一致する階段ステップに設定した音響を外部スピーカより発音することができるように構成することもできる。
【００１７】
（請求項７）では、上記ＴＶカメラからの画像情報から特定の階段乗降者を追尾し、該特定乗降者の足位置を検出し、該足位置に一致する階段ステップに設定した音響を外部スピーカより発音する。
【００１８】
（請求項８）では、（請求項７）の検出をより確実にするため、上記特定乗降者の画像がかかる階段ステップからの赤外線ビーム遮断信号のみによって、該階段ステップに設定した音響を外部スピーカより発音するように構成する。
【発明の効果】
【００１９】
以上、説明したように、本発明に係る音響階段装置においては、非接触センサを用いるためセンサの摩耗や劣化や故障が無く、メンテナンスを大幅に省力化することができ、階段乗降者が多い階段でも長期間にわたって乗降者に楽しみを与えることが可能となる。
【００２０】
非接触センサとして光ビームを用いていることから、機械的可動部がないため摩耗等の劣化がなく、維持管理が大幅に低減できる。さらに光ビームをパルス位置変調することによってコード化すると、外来光による誤動作や階段ステップ間の光の回り込みなどによる誤動作を大幅に低減できる。
【００２１】
また、光の中でも赤外線を使用した場合は外来光による誤動作がさらに少なくなり、赤外線は人間の目では不可視であることから、階段乗降者には本発明の設置が確認できないため音響発生の意外性を高めると共に機材へのいたずら防止の効果も生ずる。
【００２２】
さらに、非接触センサとしてＴＶカメラよる画像情報センサによって階段乗降者の足位置検出を行えば、乗降者には本発明の存在が分からないため、さらに意外性が増す。また、画像情報から複数の階段乗降者の中から特定の乗降者を抽出、追尾することにより該特定者の足位置のみのステップ音響を流すことにより、該特定者が好みの音響を選択することができ、階段に複数の乗降者が存在しても好みの曲を奏でることも可能となる。
【００２３】
また、非接触センサとして、上記光ビームセンサとＴＶカメラによる画像情報センサを組み合わせることにより、上記特定者の足位置検出をさらに確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態に係る音響階段装置の一実施例を示す概略図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る音響階段装置の動作説明のための概略ブロックダイヤグラムである。
【図３】本発明の一実施形態に係る音響階段装置の音響発生タイミングの説明図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る音響階段装置のＴＶカメラ画像によるセンシングの説明図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る音響階段装置の特定乗降者追尾とＴＶカメラ画像と光センサの組み合わせによるセンシングの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。なお、以下では本発明の目的を達成するための説明に必要な範囲を模式的に示し、本発明の該当部分の説明に必要な範囲を主に説明することとし、説明を省略する箇所については公知技術によるものとする。
【００２６】
図１は本発明の一実施形態に係る音響階段装置の全体的な概要を示した概念的斜視図で、非接触センサとして光を用いた例を示している。階段ステップの踏み面ＳＴ１〜ＳＴ７の一端には狭ビーム光送信器ＴＸ１〜ＴＸ７を設置する。該ステップ踏み面ＳＴ１〜ＳＴ７の他端の該狭ビーム光線の指向方向に光受信器ＲＸ１〜ＲＸ７を設置する。図１では光送信機と光受信器を階段乗降者の邪魔にならないよう階段側壁に組み込んだ例を示している。なお、前述した如く、ステップごとに光送信機と光受信器の位置を入れ替えて光の回り込み防止を考慮してもよい。
【００２７】
図２は本発明の一実施形態に係るシステムブロック図であり、本発明の一実施態様である請求項５記載のコード化された赤外線光による乗降者の足位置検出を例にとったものである。狭ビーム光送信機ＴＸ１はマイクロコンピュータ（以下「μＣＰＵ」と略。）部１、メモリ部２、インタフェース部３、ドライバ部４、光源部５を備えて構成されており、電源１４からの電源ライン１５から電源が各部に供給されると、メモリ部３に記憶されたコード情報によりμＣＰＵ部１、インタフェース部３、ドライバ部４を経由してランプや光半導体（以下「ＬＥＤ」と略。）や赤外線ＬＥＤ（以下「ＩＲ−ＬＥＤ」と略。）から成る光源５を駆動して光集束レンズ６からパルス位置変調された狭ビーム光７を、階段ステップに平行に光受信機ＲＸ１に向けて発射する。図１の実施例では赤外線ＬＥＤを想定している。
【００２８】
光受信器ＲＸ１中の光検出センサ部８は、ＣｄＳセルやＰｂＳセルあるいはフォトダイオードやフォトトランジスタによって構成され（図示せず）、ＴＸ１からのパルス位置変調された狭ビーム光線７を検出する。この狭ビーム光線７は、増幅部９で増幅されたのちインタフェース部１２を経由してμＣＰＵ部１０によってメモリ部１１に記憶されたコード情報と照合（デコード）され、正しくＴＸ１からの光線が受信されていることが確認されるとインタフェース部１２を経由して音響起動信号ライン１６に音響起動信号を送出する。
【００２９】
階段ステップ毎に設置される光送信器ＴＸ２、ＴＸ３・・・ＴＸｎと光受信器ＲＸ２、ＲＸ３・・・ＲＸｎは上記と同様に動作する。
【００３０】
なお、パルス位置変調信号のコーダ、デコーダについては、ＴＶのチャンネルリモコンに用いられている赤外線リモートコントロール装置で一般的に広く知られている技術であるので、ここでは詳細説明は省略する。
【００３１】
階段ステップ踏み面の一端に設置されたＴＸ１〜ＴＸ７の各光送信器は、電源が供給されると階段ステップ踏み面に平行に狭ビーム光線を送信し、ステップの他端に設置されたＲＸ１〜ＲＸ２の光受信器に受信される。光受信器は光受信がとだえたとき、音響起動信号を音響発生器に送出する。音響発生器１３は、光受信器ＲＸ１〜ＲＸ７からの音響起動信号を受け、ＲＸ１〜ＲＸ７に予め設定した、たとえばド、レ、ミ、・・・、シのような音響をスピーカＳから発音する。なお、各光受信器ＲＸ１〜ＲＸｎに小型の音響発生器とスピーカを内蔵して音響を発生してもよい。
【００３２】
図１においては、ステップＳＴ１，ＳＴ４，ＳＴ５，ＳＴ７では二人の階段乗降者Ｐ１、Ｐ２によって光線が遮断されておらず、階段乗降者Ｐ１の足がステップ踏み面ＳＴ２，ＳＴ３にかかり、階段乗降者Ｐ２の足がＳＴ６にかかり、両乗降者の足によって順次光線が遮断され各光線受信器ＲＸ２，ＲＸ３，ＲＸ６から音響駆動信号が音響発生器に送られ、たとえばＳＴ１〜ＳＴ７の各ステップに設定した音響をド、レ、ミ、・・・、シとしておけば、乗降者の足が各ステップにかかった順に、レ、ミ、ラの音響がスピーカＳより発音される。
【００３３】
図３は、ＲＸ１〜ＲＸｎからの音響駆動信号の一例を示している。横軸は経過時間、縦軸は受信信号強度を示している。図３の期間Ｔ１の間は、当該ステップ上に乗降者の足がかかっておらず、光線受信器ＲＸは光線送信器型の光線を連続して受信している。期間Ｔ２においては、当該ステップに乗降者の足がかかり、光線送信器ＴＸからの光線が乗降者の足によって遮られ光線が受信できない状態である。期間Ｔ３においては、乗降者の足が離れて再び受信できるようになった状態である。
【００３４】
乗降者の足がステップにかかったとき、すなわち図３のＴ２期間の初め（図２では立下り）の音響の発生方法としてはいくつかの方法が考えられる。図３のａは乗降者の足がかかった瞬間に一定短期間ｔ１だけ音響を発生する例であり、図３のｂは乗降者の足がステップ上にかかっている間ずっと音響を発生する例である。図３のｃは、乗降者の足が一度かかると音響を発生し、足が移動して光線が受信できるようになっても、ｔ３間は音響を発生する例であり、音響として歌や音楽を発生させる例である。上記音響発生方法は、本発明の応用場面によって最適なものを選択すればよい。
【００３５】
発生音響例としては、上記説明のようにド、レ、ミ・・・のような音階や、歌や音楽、動物や鳥の鳴き声等いろいろな応用が考えられる。
【００３６】
図１では光線発信器ＴＸ１〜ＴＸ７を階段ステップ踏み面の同一端に設置した例を示したが、階段ステップ踏み面の奥行きが狭かったり段差が低い場合などには、光線受信器に隣のステップからの光線が入射して誤動作を起こす可能性がある。これを避けるため光線発信器と光線受信器の位置をステップごとに入れ替えるようにしてもよい。
【００３７】
なお、上記の説明ではＴＸ１より送信する光線を赤外線としているが、もちろん赤外線以外の可視光のような光線でも本発明に適用することができる。また、上記の実施形態において、送信光線をパルス位置変調しているが、通常の連続光線としても本発明に適用することができる。この場合は、図２の光送信機と光受信器中の後述するＰＩＣ部を除去して直結すればよい。
【００３８】
ＴＸ１，ＲＸ１中のμＣＰＵ部、メモリ部、インタフェース部を含む点線部（図２）は、ＰＩＣ部（Peripheral Interface Controller）と呼ばれ、１チップに収められたＤＩＰのＩＣとして市販されており、回路構成を容易に実現し、かつ大変安価にすることができる。このようなＩＣを用いると簡単に送信光線をパルス位置変調することができ、階段ごとに変調コードを変えておくことにより階段間の光線回り込みによる誤動作を防止することができる。
【００３９】
本発明に用いる光線としては、可視光光線でも適用できるのはもちろんであるが、赤外線のような不可視光線を用いれば、外来光が混入することが少なく、階段乗降者が本発明装置の設置に気づくことがなく音響発生に対しての意外性が増す。さらに、不可視のため設置場所が分からないため装置へのいたずら防止にもなる。
【００４０】
さらに、本発明は階段ステップの両端に小型装置を設置するだけで、階段ステップ自体に工事をしないため設置が大変容易で、通行を中断することなく設置工事を行うことも可能である。
【００４１】
図４は、本発明の一実施形態に係る音響階段の別の一実施形態に係る概略を示した図で、非接触センサとしてＴＶカメラ２０による画像センサを用いた例を示している。階段全体が見渡せる俯瞰位置にＴＶカメラ２０を設置した場合の画像例は図４の如くであり、階段乗降者（図４では乗降者Ｐ１およびＰ２）の足先を画像処理装置２１で検出し、階段ステップに足先（画像４のＰ１、Ｐ２の斜線部）が掛ったときに各ステップごとに設定された音響を音響発生部２２を介しスピーカＳより発音する。なお、階段乗降者の足先検出は公知の画像検出手法であるので詳細は省略する。
【００４２】
図５は、本発明のまた別の一実施形態に係る音響階段の概略を示した図で、ＴＶカメラ２０からの画像を観測し、画像中から例えばＰ１のような特定乗降者を選択追尾し、その足先の掛る階段ステップのみの音響を発音することにより、複数の乗降者が階段に存在しても特定乗降者Ｐ１の足が掛ったステップに設定した音響のみが発音され、特定乗降者Ｐ１が階段ステップを移動して曲を奏でることも可能となる。
【００４３】
更に、図５のようにＴＶカメラ２０による画像情報と上記光送信機と光受信機による光線センサによる足位置センサと組み合わせ、ＴＶカメラ２０で特定乗降者Ｐ１を追尾し、該乗降者Ｐ１が存在する領域（図５の乗降者Ｐ１が存在する斜線領域）からの光線遮断信号によってのみ音響を発音することにより、より正確に乗降者Ｐ１の足先位置を検出することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、階段昇降と言う単純な行為に、ちょっとした遊び心を加えて楽しくさせるものであるが、それにより階段と併設されたエスカレータやエレベータを使用していた通行者が階段を使う機会が多くなり、エスカレータやエレベータの省エネになると共に通行者の健康維持にも役立てることができる。
【００４５】
また、本発明を階段昇降時の単なる遊び心の付加として用いるばかりでなく、身障者のリハビリや健康増進のための運動を楽しくさせる装置としても活用できる。
【００４６】
更に、階段ステップを踏み変えることによって音楽を奏でることができ、健康増進を兼ねた音楽教育や、鳥や動物の鳴き声当て、曲のイントロ当て等の新しいゲームに発展させることも可能である。
【００４７】
以上のように、本発明はいろいろな応用が考えられ、本発明による音響階段は設置工事が簡単で、メンテナンスが大変容易なため、更に新しい応用が生み出されるであろう。
【符号の説明】
【００４８】
１…マイクロコンピュータ部、２…メモリ部、３…インタフェース部、４…ドライバ部、５…光源部、６…集束レンズ、７…光ビーム、８…光検出部、９…増幅部、１０…マイクロコンピュータ、１１…メモリ部、１２…インタフェース部、１３…音響発生部、１４…電源部、１５…電源ライン、１６…信号ライン、１７…スピーカ、２０…ＴＶカメラ、２１…画像処理部、２２…音響発生部、ＴＸ１〜ＴＸn…光送信器、ＲＸ１〜ＲＸｎ…光受信器、ＳＴ１〜ＳＴ７…階段ステップ踏み面、Ｐ１〜Ｐ２…階段乗降者、Ｓ…スピーカ
【要約】      （修正有）【課題】階段乗降者が多い階段でも装置が摩耗したり劣化することなく耐久性を向上させる。【解決手段】音響階段装置においては、階段ステップを乗降する乗降者Ｐ１〜Ｐ２の足位置がどのステップ踏み面ＳＴ１〜ＳＴ７にかかっているかを非接触検出し、ステップごとに予め設定しておいた音響のうち前記非接触検出されたステップに対応する音響を該検出に相応するタイミングで外部スピーカＳより発音する。つまり、非接触センサとして光とＴＶカメラによる画像を用いる。光をコード化したり、画像センサと光センサを組み合わせることにより誤動作を低減する。【選択図】図１【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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