(57)【要約】【課題】設置及び維持管理が容易で低コストなナビゲーションツールを提供する。【解決手段】応力光変換器１Ａ，１Ｂが、入力面１０Ａに入力された力や加速度を出力面１０Ｂから発光部２０へ伝搬する作用部１０、作用部１０から伝搬された力の大きさが閾値を上回っていれば発光する発光部２０、及び発光部２０から出力された光が進む向きを所望の方向へ変化させる反射集光部３０を備える。これにより、簡易な構成の装置により、外部から受けた応力を光に変換して進行方向を指し示すことが可能となり、装置の設置や維持管理が容易でかつ小型なナビゲーションツールを提供できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力面に入力された力及び加速度を出力面へ伝搬する作用部と、
前記出力面に接触して配置され、前記出力面へ伝搬された力及び加速度の大きさに応じて発光する発光部と、
前記発光部が出力した光を所定の方向へ反射する反射集光部と、
を備えることを特徴とする応力光変換装置。
【請求項２】
前記作用部は柱状の構造物であって、当該柱状の構造物の上面を前記入力面、下面を前記出力面とし、
前記入力面の広さと前記出力面の広さが異なることを特徴とする請求項１に記載の応力光変換装置。
【請求項３】
前記発光部は、前記出力面に接触して配置された弾性体と、光を反射する反射体と、応力に応じて発光する発光体が積層された構造物であることを特徴とする請求項１又は２に記載の応力光変換装置。
【請求項４】
前記反射集光部は、前記発光部を放物曲面の焦点とした反射器と、前記反射器で反射した光を集光する集光器を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の応力光変換装置。
【請求項５】
地面に設置するナビゲーション装置であって、
請求項１乃至４のいずれかに記載の応力光変換装置を平面上に複数個並べて配置し、
前記応力光変換装置が出力する光の方向で進行方向を示すことを特徴とするナビゲーション装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加えられた力を光に変換する応力光変換装置及びナビゲーション装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、日本を訪れる来日者数は年々増加しており、交通網の渋滞が懸念されている。来日者による交通渋滞の要因として、現在地や行き先を見失うことや、交通網等の乗降場所が分からないこと等がある。ゆえに、来日者の増加による交通渋滞を緩和するためには、案内マップや進行方向のナビゲーションツールを充実させることが必要とされている。
【０００３】
ナビゲーションツールとして、従来設置されていた案内板の他、非特許文献１に示すデジタルサイネージや、プロジェクションマッピング等様々な手段がある。デジタルサイネージは、駅構内や公共機関に設置され、設置された場所の周辺情報をオフラインで検索し、目的地までの経路を検索することができる。また、プロジェクションマッピングは、案内板が常時設置されていない場所へ光を用いて文字や記号を表示させることができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】「ＩＣＴ活用による観光振興サービスガイド」、情報通信技術を活用した観光振興策に関する調査業務  報告書（平成２６年度）、国土交通省、観光庁、２０１４年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、非特許文献１に示されるデジタルサイネージ及び、プロジェクションマッピングは、装置の設置に加え、コンテンツ更新等の設備の維持管理等へも膨大な費用を要するという課題がある。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、設置及び維持管理が容易で低コストなナビゲーションツールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の本発明に係る応力光変換装置は、入力面に入力された力及び加速度を出力面へ伝搬する作用部と、前記出力面に接触して配置され、前記出力面へ伝搬された力及び加速度の大きさに応じて発光する発光部と、前記発光部が出力した光を所定の方向へ反射する反射集光部と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
第２の本発明に係るナビゲーション装置は、地面に設置するナビゲーション装置であって、上記応力光変換装置を平面上に複数個並べて配置し、前記応力光変換装置が出力する光の方向で進行方向を示すことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、設置及び維持管理が容易で低コストなナビゲーションツールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態の応力光変換装置の構成を示す概略図である。
【図２】作用部の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００１２】
図１は、本実施形態の応力光変換装置の構成を示す概略図であり、応力光変換装置を側面方向から見た図である。図１の応力光変換装置は、地面等に配置されて、力が加えられると発光する装置である。例えば、応力光変換装置を地面に配置することで、人が応力光変換装置に乗ったときに進行すべき方向に光を放射して進行方向をナビゲーションしたり、害獣が応力光変換装置に乗ったときに光を放射して害獣を追い払ったりすることができる。
【００１３】
図１に示す応力光変換装置は、１つ以上の応力光変換器１Ａ，１Ｂが保護フィルム４０内に収容された構成である。各応力光変換器１Ａ，１Ｂは、作用部１０、発光部２０、及び反射集光部３０を備える。以下、各部について説明する。
【００１４】
作用部１０は、常時接触している対象物、或いは外的要因等により一時的に接触している対象物から与えられる荷重や振動等による力や加速度等を増幅或いは減衰させる機能を有する。
【００１５】
作用部１０は、力や加速度等が入力される入力面１０Ａと、入力面より大きい或いは小さい面積の出力面１０Ｂを持つ、柱状の構造物である。入力面１０Ａの面積をａ、出力面１０Ｂの面積をｂとする。入力面１０Ａに単位面積あたりＦ［Ｎ］の大きさの力が与えられるとき、出力面１０Ｂから発光部２０へ伝搬される単位面積あたりの力の大きさＦ’は次式（１）で与えられる。
【００１６】
Ｆ’＝Ｆ×（ａ／ｂ）  ・・・（１）
【００１７】
式（１）から、発光部２０へ伝搬される力の大きさは、作用部１０と発光部２０との接触面積が同じ場合、入力面１０Ａの面積に比例し、出力面１０Ｂの面積に反比例することが分かる。したがって、入力面１０Ａの面積より出力面１０Ｂの面積が大きければ力は減衰される。入力面１０Ａの面積より出力面１０Ｂの面積が小さければ力は増幅される。なお、発光部２０の、出力面１０Ｂと接する面の大きさは、出力面１０Ｂと同等或いは出力面１０Ｂより小さくする。
【００１８】
図２（ａ）に力を減衰させる構成の作用部１０を示し、図２（ｂ）に力を増幅させる構成の作用部１０を示す。
【００１９】
図２（ａ）の作用部１０は、入力面１０Ａの面積が出力面１０Ｂの面積よりも小さく、出力面１０Ｂと発光部２０とが接する面は、出力面１０Ｂより小さい。作用部１０と発光部２０との接触面が出力面１０Ｂよりも小さい場合、発光部２０の周辺に、作用部１０から与えられた力や加速度等を分散させる分散体１１を設置する。分散体１１を設置することにより、作用部１０から与えられた力や加速度等が分散体１１の方へ分散され、式（１）で与えられる、力の減衰効果を表現することができる。
【００２０】
図２（ｂ）では、出力面１０Ｂと発光部２０とが接する面の大きさが出力面１０Ｂと同等であり、入力面１０Ａに加えられた力の大部分が発光部２０へ伝搬する。
【００２１】
なお、力の増幅或いは減衰は、入力面１０Ａと出力面１０Ｂの面積で決まるため、面の形には因らない。
【００２２】
作用部１０は、ゴム等を含む弾性体で構成する。例えば、スライドリング・マテリアルやゲル材料のように弾性の高い材料或いは、樹脂ゴム等のように弾性の低い材料を用いることができる。弾性の高い材料を使用する場合、力や加速度等が吸収され、弾性体自身が元の形状へ戻る力として消費されるため、力や加速度等を減衰させることができる。一方、弾性の低い材料を使用する場合、力や加速度等が吸収されにくいため、力や加速度等が減衰されずに伝搬される。
【００２３】
分散体１１は、作用部１０と同じく、ゴム等を含む弾性体で構成する。例えば、スライドリング・マテリアルやゲル材料のように弾性の高い材料を使用すると良い。弾性の高い材料を使用することによって与えられた力や加速度等を吸収して熱に変換するため、エネルギーを外部へ放出することができる。
【００２４】
発光部２０は、作用部１０から伝搬された力や加速度等の大きさが閾値を上回っていれば力や加速度等の大きさに比例した光を発光する機能を有する。
【００２５】
発光部２０は、作用部１０の出力面１０Ｂと接触して配置された柱状の構造物である。発光部２０は、３層構造であり、作用部１０と接触する弾性体２１、光を反射する反射体２２、及び外部から加えられた力や加速度等に応じて発光する発光体２３で構成される。なお、発光部２０を発光体２３のみで構成してもよい。
【００２６】
弾性体２１は、作用部１０と同じ、ゴム等を含む材料を用いる。弾性体２１を備えることによって、発光部２０に与えられた力や加速度等によって応力が発生したとしても、応力が掛からなくなった際に、元の形へ戻るため、繰返し使用することができる。
【００２７】
反射体２２は、例えば、再帰反射材や金属蒸着されたポリエステルフィルム等を用いる。再帰反射材を用いる場合、光を効率良く反射させることができる。金属蒸着されたポリエステルフィルムを用いる場合、薄いフィルムを用いて薄型化することができる。
【００２８】
発光体２３は、例えば、ユウロピウムを添加したアルミン酸ストロンチウム、マンガンを添加した硫化亜鉛等を用いることができる。ユウロピウム添加アルミン酸ストロンチウムを使用する場合、緑色の発光を観測でき、マンガン添加硫化亜鉛等を使用する場合、黄橙色の発光を観測することができる。特に人間の視感度は５００〜６００ｎｍの緑色が最も高いという性質を持つため、ユウロピウム添加アルミン酸ストロンチウムの発光は肉眼で十分確認することができる。発光体２３は、粉末状にした応力発光材料を透明性樹脂に混合させたり、或いは応力発光材料の粉末を任意の基盤素子の表面へ噴霧塗装したりして形成する。発光材料を樹脂に混合する場合は発光量を調整しやすい。発光材料を噴霧塗装する場合は発光体２３の面に対して一定量の発光を得ることができる。発光材料を噴霧塗装して１５０μｍの厚みを形成した発光体２３に力が加わったと仮定すると、約１７０ｃｐｓ／ｍ2・Ｎの強度の光が発生する。
【００２９】
反射集光部３０は、発光部２０で発光した光の進む向きを変え、所望の方向へ伝搬させる機能を有する。
【００３０】
反射集光部３０は、レンズ３１及び反射器３２で構成される。
【００３１】
反射器３２は、放物曲面を持つ構造或いは、放物曲面を描くように反射材を配置した構造である。発光部２０を放物曲面の焦点へ設置することによって、発光部２０より出力される、指向性の無い光を、平行光へ変換することができる。
【００３２】
反射器３２には、例えば、ゴム等を含む弾性体の表面に反射材を接着したものを用いても良いし、光学ミラーを用いても良い。弾性体を使用した反射器３２は、力や加速度等によって応力光変換器が変形しても元の形状に戻ろうとする性質があり、繰返し使用することができる。光学ミラーを用いた反射器３２は、光の反射率を高くすることができるため、発光部２０から生成された光を効率良く伝搬させることができる。反射器３２によって光が反射される方向は、垂直方向からずれているものとする。光の伝搬方向をずらすことによって、反射光が発光部２０や作用部１０によって遮られることを防止できる。
【００３３】
レンズ３１は、集光した先に設置され、光を所望の方向へ集光させ、伝搬させる。
【００３４】
応力光変換器１Ａ，１Ｂが発光する光の強さは水平方向の面積に依存するため、作用部１０や発光部２０の厚みを薄くし、反射器３２として曲半径が十分小さいものを使用した場合、応力光変換器１Ａ，１Ｂの厚みを薄くできる。
【００３５】
図１に示す応力光変換装置は、１つ以上の応力光変換器１Ａ，１Ｂを並べて保護フィルム４０内に収容している。保護フィルム４０で全体を覆うことにより、ゴミや虫の混入による光パワーの減衰や光の伝搬方向の変化を抑制できる。
【００３６】
応力光変換器１Ａ，１Ｂを並べる場合、応力光変換器１Ａ，１Ｂから出力される光が、隣り合う応力光変換器１Ａ，１Ｂに反射されて外部へ出力されないことが想定される。そのため、隣り合う応力光変換器１Ａ，１Ｂは次式（２）で求められる距離Ｌ以上離して配置する。
【００３７】
Ｌ≧ｈ×ｔａｎθ  ・・・（２）
【００３８】
ここで、ｈは作用部１０から反射集光部３０までの垂直方向の長さ、θは応力光変換器の垂直方向と出力される光のなす角度である。
【００３９】
隣り合う応力光変換器１Ａ，１Ｂを距離Ｌ以上離すことにより、反射集光部３０から出力した光は、隣り合う応力光変換器１Ａ，１Ｂに邪魔されず、外部へ出力される。なお、作用部１０は光を透過する材料で作製してもよい。この場合、隣り合う応力光変換器１Ａ，１Ｂを距離Ｌ以上離して配置しなくても、光を外部へ出力できる。
【００４０】
ここで、応力光変換装置の費用について説明する。応力光変換器１Ａ，１Ｂの作用部１０の大きさを１ｃｍ×１ｃｍ、厚み０．１ｍｍとし、発光部２０の大きさを１ｃｍ×１ｃｍ、厚み０．１ｍｍとし、そのうち発光体２３の厚みを１５０μｍとし、反射器３２を曲半径５ｍｍとする。作用部１０、発光部２０の弾性体２１には、１ｋｇあたり４０００円のシリコーンゴムを用いる。発光体２３には、１０ｇあたり１万円のユウロピウム添加アルミン酸ストロンチウムを１５ｍｇ噴霧塗膜する。レンズ３１には６５０円の３０ｍｍ径の凸レンズを用い、反射器３２には７５０ｍｍ×９００ｍｍあたり３０００円の反射フィルムを用いる。この場合、１つの応力光変換器１Ａ，１Ｂには約６７０円の費用が必要である。応力光変換器１Ａ，１Ｂを１０００個並べた応力変換装置を作製した場合の材料費は約６７万円となる。
【００４１】
一方、デジタルサイネージの場合、設置に１千万〜数千万円、その後のデータ更新等の維持管理費に数百万円程度を要する。
【００４２】
以上の工夫によって、設置費や維持管理費を下げることのできる小型な応力光変換システムを提供する。
【００４３】
以上説明したように、本実施形態によれば、応力光変換器１Ａ，１Ｂが、入力面１０Ａに入力された力や加速度を出力面１０Ｂから発光部２０へ伝搬する作用部１０、作用部１０から伝搬された力の大きさが閾値を上回っていれば発光する発光部２０、及び発光部２０から出力された光が進む向きを所望の方向へ変化させる反射集光部３０を備えることにより、簡易な構成の装置により、外部から受けた応力を光に変換して進行方向を指し示すことが可能となり、装置の設置や維持管理が容易でかつ小型なナビゲーションツールを提供できる。また、複数個の応力光変換器１Ａ，１Ｂを平面上に並べてシート状の装置を作製することで、特別な設置場所を必要とせず、道路上の点字ブロックのように地面に直接貼り付けることができる。
【符号の説明】
【００４４】
１Ａ，１Ｂ…応力光変換器
１０…作用部
１０Ａ…入力面
１０Ｂ…出力面
１１…分散体
２０…発光部
２１…弾性体
２２…反射体
２３…発光体
３０…反射集光部
３１…レンズ
３２…反射器
４０…保護フィルム
【図１】
2019074622.tif 000003
【図２】
2019074622.tif 000004