(57)【要約】【課題】環状経路を含むネットワーク状経路に対して、歩行者に信号音を繰返し発生して経路を知らせて、歩行範囲の全体の方向、危険場所と歩行者の位置関係を知らせ、安全に誘導するようなシステムを提供する。【解決手段】線状誘導経路を接続して環状経路を形成するには、信号の進行波をなめらかに接続するため、スピーカの相番号順が巡回する順序を接続点の前後で崩れないようにする。また環状経路の経路長を、進行波の波長の整数倍にする条件を満足させる。これらの条件を満足させるためにスピーカ位置を調整すると同時に、進行波の進行速度の変動を少なくするように微調整する。【選択図】図１
2015170329.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３以上の相数ｎの信号を通す電線からなる信号配線と、信号音の電流を発生する音源と、音源からの信号音電流を各相の電線に繰り返して送りこむ分配器と、誘導、警告、交通制御、に必要な信号情報に応じて信号音を制御する制御装置を備え、信号配線の各相の電線に複数個のスピーカを配線に沿って配置した音響信号システムにおいて、この信号配線は環状経路を含む複数個の誘導区間からなる経路に設置され、一個の主制御装置から発生する共通の誘導信号を各区間に送りこむことを特徴とする音響信号ネットワークシステム。
【請求項２】
３以上の相数ｎの信号を通す電線からなる信号配線と、信号音の電流を発生する音源と、音源からの信号音電流を各相の電線に繰り返して送りこむ分配器と、誘導、警告、交通制御、に必要な信号情報に応じて信号音を制御する制御装置を備え、信号配線の各相の電線に複数個のスピーカを配線に沿って配置した音響信号システムにおいて、この信号配線は、環状経路、分岐経路、合流経路、の一つ以上を含む複数個の誘導区間からなる経路に設置され、一個の主制御装置から発生する共通の誘導信号を各区間に送りこむことを特徴とする音響信号ネットワークシステム。
【請求項３】
複数のスピーカを誘導経路に沿ってほぼ一定の間隔で配置し、各スピーカごとに設置した制御装置を主制御装置と通信線で接続し、一定のクロック時間ごとに、信号音を発生する位置のスピーカを順次変更することにより、誘導信号の進行波を発生させる音響信号ネットワークシステムにおいて、前記ネットワークは環状経路を含むことを特徴とする音響信号ネットワークシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は視覚障害等の歩行者が道路や交差点等を歩くとき、聴覚のみにより安全に誘導するシステムにおいて、環状経路または枝分かれ経路を含む誘導経路および回路の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
本発明の先行技術として、先に出願した音響誘導装置（特許文献１）は、任意の始点から終点まで続く誘導経路を設定し、あたかも小鳥が経路に沿って飛びながら歩行者を先導するように鳴いて案内するシステムを提供する。そのために、この経路に複数個のスピーカを設置し、小鳥が経路に沿って飛びながら鳴いて歩行者を誘導する信号音を繰返し発生して、信号の進行波を形成して、歩行範囲の全体の経路と方向、危険場所と歩行者の位置関係を知らせるシステムを提供する。あたかも小鳥が飛びながら鳴いて誘導するシステムを作るためには、経路の全体に信号の波動を形成する。本発明は、この技術を実施するために、信号の回路を改良して、環状の経路、枝分かれ経路を含むネットワーク状の経路に対して誘導を可能にするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2012-169977
【特許文献２】特開2006-340159
【特許文献３】特開2000-285378
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
経路の案内では、始点から終点まで続く一次元的な経路だけでなく、ある領域の全体を覆うネットワーク状の経路に対する案内が必要とされる。ネットワーク（網目）状の経路とは、始点と終点を結ぶ誘導区間が複数個あって、これらが伝達線により、全体として接続されているものである。この中には、図１の例のごとく、環状の経路も含まれ、始点も終点もない場合もあり、また立体交差も含まれる。そこで、まず図１のような環状の経路をこのネットワークに導入することを目的とする。
【０００５】
特許文献１、２，３はいずれも音響を利用した従来の案内誘導装置であるが、それらの中には、環状経路は目的、構成の中に記述はない。 ここで、環状経路とは、その経路に沿って進むと元の出発点に戻るものである。線状経路の誘導は目的点への誘導であるが、環状経路の誘導は特定の目的点が無く、別の言い方をすれば、出発点への案内である。避難経路の中に環状経路があると、ぐるぐる回って避難できないので、特許文献２の第１目的の避難に適しない。第３の応用例の子供の遊び場は、目的点が無くてもよいが、環状迷路は出られなくなるから一般的でない。そして、環状経路を示唆する具体的記述はない。   特許文献３も避難を目的とするので環状経路は目的に反する。さらに後述するように、それは不可能であった。 特許文献１は本発明の基礎となるもので、その明細書の図３は往復の経路が輪状、図９は碁盤目の経路があり、環状経路に近いが、解決されていない問題があって、環状経路は示されていなかった。その輪状の経路に小鳥をぐるぐる回って飛ばせる方法は示されていなかった。
【０００６】
一般に「線状のものから環状のものを作るには、線状のものを環状に配置すればよい」という経験則がある。これを経験則Ｘと名付ける。例えば道路や鉄道は環状道路や環状線など多くの例があり、場合によっては経路もあてはまる。この経験則に当てはまれば、容易に発明できることと考える。しかし、線状のゴムひもを環状に配置すれば輪ゴムになるとは言えない。環状のものを作るには目的に合った接続技術が必要である。特許文献２では音源装置は間隔をおいて離散的に配置されていて、端と端が接続されていないので、接続の問題はなく、経験則Ｘを使えば環状経路ができる。この例では経路の接続は道路の接続により確保されて環状道路ができるので、それに方向を指示する音源装置を加えれば環状誘導経路が作れる。しかし、視覚障害者が音響のみをたよりに進むときは、線状経路の音響装置の切れ目で、案内が途切れてしまうので、途切れない案内を目的として、可能にする本発明のシステムとは別のものである。
【０００７】
特許文献２に経験則Ｘを当てはめて、特許文献２の線状の経路を環状に配置して環状経路を作るとする。例えば図３に示すように、一辺が１００ｍの正方形ＡＢＣＤの４つの辺に４つの線状誘導経路を配置して、経験則Ｘを適用すれば、一見、環状案内経路ができるように見えるが、接続の問題のために、この発明は不可能である。辺ＡＢと辺ＢＣを、点Ｂで接続するには遅延時間の調節が必要である。点Ａを遅延時間の基準として、遅延時間０とすると、遅延時間は１ｍにつき約１．５ｍｓとするので、点Ｂでの遅延時間を１５０ｍｓとすると点Ｂでの接続ができる。同様に点Ｃでの遅延時間を３００ｍｓにし、点Ｄでの遅延時間を４５０ｍｓとすると接続ができる。次に、点Ａでの遅延時間を６００ｍｓとすると環状誘導経路が完成するかというと、それは不可能である。点Ａの遅延時間は、すでに０と決まっているからである。この例は経験則Ｘが正しくないことを示す。環状経路を作るには、出発地点と目的地点を接続する問題を解決する必要がある。
また合流点でも、同様に不可能な場合が起きる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
進行波は自然界に、光、音波、電子波、津波のように至る所に存在するが、環状進行波は殆ど存在しない。その理由は環状に回り続ける進行波は永久運動となるのでエネルギーを注入する機構を含まないと、ミクロの世界でなければ存在できない。天然の環状進行波としては、安定な原子内の軌道電子の波動がある。人工物を考えると、レーザー発振器の共振器内にはレーザー光の環状進行波が作られる。本発明で使う信号の進行波は天然の進行波ではなく、特許文献１で初めて作られたもので、コンピュータで仮想的に作られた波動であるから、その接続条件は知られていなかった。
【０００９】
本発明の基礎である特許文献１の、信号の進行波を利用する音響誘導装置で、直線状の誘導経路から環状の誘導経路を構成するには、二つの問題の解決が必要である。第一に、二つの進行波をなめらかに接続することである。この音響誘導システムにおいて進行波をなめらかに接続するには同じ波形、同じ振幅の進行波を使用し、周期と速度を等しくし、接続点での位相を合わせればよい。しかし、異なる二つの進行波を接続して一つの進行波を作っても、長さが長い線状経路になり、環状にはならない。環状の進行波を作るには、進行波の一端に、その進行波自身を接続することが必要である。第二の問題は、線状の進行波の一端に、その進行波自身を接続することである。接続点で位相を合わせることが可能なためにはｑを正の整数とすると、環の長さが波長のｑ倍でなければならないという制約条件がある。ｑを量子数、この制約条件を量子条件と呼ぶ(この条件は量子物理学とは直接の関係ないが、式の形が同じなので、量子物理学の用語を借りる)。しかし、長さが任意の環状経路において、この条件が正確に満足されることは殆どない。そこで実際的にこれを解決するには、まずｑが整数にならない場合には切捨てまたは切上げにより端数を丸めて整数にして、この条件を近似的に満足させる。次に、接続点で位相が一致するように、スピーカ間隔ｄを微調整すると、速度が調整され、位相を合わせることが可能となる。実施例１の説明で、第一、第二の問題を解決して環状進行波を作る方法を詳細に述べる。
【発明の効果】
【００１０】
環状の誘導経路を使うと、直線状の誘導経路の組合わせだけを使うのに比べて、誘導経路の設計が容易になり、利用者にも解りやすい利点がある。また、前記の接続条件と調整方法は、避難経路のように環状を含まなくても、二つの経路の合流点での接続に適用できる。
図３は環状経路を音響誘導ネットワークに適用した図である。３は街路の車道部分で、１４は歩道部分および街路ブロックである。歩道部分に沿って黒い矢線で示す信号配線の誘導区間１５が設置してある。何個かの矢線を接続して区間を示している。車道で隔てられた他のブロックの歩道部分にも同様に信号配線の誘導区間が設置してある。これらの誘導区間は信号配線の信号伝達部分１６により接続点１７を介して相互にすべて接続されていて共通の４相信号で駆動されている。図示されていないが接続点１７の付近にその区間の誘導を制御する副制御パッケージを設置する。図示してない主制御パッケージから４相信号配線に４相信号電流を通せば、黒い矢線の誘導区間に設置されたスピーカは音響信号の進行波を形成し、歩道の誘導に使われる。
この図にはもう一つの系統の信号配線が設置されていて、白い矢線で示す誘導部分１８は歩道を横切る横断歩道の誘導に使うものである。誘導部分は白い線で示す信号伝達部分１９により白丸の接続点２０を介して接続されている。
白い矢線で示す系統の誘導部分は横断歩道の通行の誘導に使われるもので、横断歩道用の系統の４相の信号電流を通せば、誘導区間に設置されたスピーカは横断歩道に誘導の進行波を形成する。二つの系統を一つの主制御器で制御する場合もある。
この図では誘導経路は平面上の例ばかりであるが、立体交差が含まれても、また、多層階の建物など立体的な経路でも進行波の誘導信号は支障なく作用する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は本発明の信号配線が環状の場合の回路図である。
【図２】図２はハース効果を利用した誘導経路を環状に配置しても、環状経路の構成は不可能であることを説明する図である。
【図３】図３は本発明の音響誘導ネットワークシステムを街路の案内に適用した経路図である。
【図４】図４は実施例１の４相の信号配線と、これを駆動する制御パッケージの回路である。
【図５】図５は図４の信号配線に作られる４相進行波信号を表す信号分配図である。
【図６】図６は（ａ）と（ｂ）の二つの信号配線を接続する方法を説明するための例の信号分配図。
【図７】図７は、図５（ｂ）の進行波の位相を図（ｃ）のように変更して、接続可能にすることを説明する図である。
【図８】図８は図５の誘導経路を環状にするために、ｘ＝８とｘ＝９にあったスピーカの位置をずらした図である。
【図９】図９は誘導経路のネットワークが複数の誘導経路区間を含む時に、これを駆動するための回路図である。
【図１０】図１０は実施例２のスピーカ間隔をｄ＝２ｍにした場合の６相信号配線の信号分配図である。
【図１１】図１１は実施例２のｄ＝２ｍにした場合の８相信号配線の信号分配図である。
【図１２】図１２は各スピーカの出力を、スピーカごとに設置したマイクロプロセッサーで制御する実施例３の回路ブロック図である。
【実施例】
【００１２】
この波動の接続原理を音響誘導装置に適用して、環状を含む網目状の経路のネットワークを構成するための信号配線の接続方法を説明する。まず、信号配線の構成を述べる、すでに特許文献１に述べたもので、ｎ相の信号を通すものである。相数ｎは３から６程度の整数である。 以下、ｎ＝４を例として説明するが、ｎが４以外でも同様に成立する。図４は説明のための例で、長さＬ＝９ｍの４相信号配線と、これを駆動する制御パッケージの回路を示す。４相の信号を通す４本の電線６と共通線８を束ねた信号配線９を経路に沿って設置し、各相の電線６に一定距離ｄ＝１ｍのずれを与えてスピーカA、B、C、D・・・Ｉを周期的に配置する。制御パッケージ５の音源１から出る信号電流に、各相ごとに一定のクロック時間ｃ＝０．５ｓの遅れを与え、分配器２を通して信号配線の各相の電線に、この４相信号電流を送り込む。小鳥の声を信号音として用いれば、小鳥がA、B、C、D等のスピーカの経路を飛ぶような案内信号の波動になり、案内信号の波動を形成することができる。信号音として小鳥の鳴き声の代わりに連続する音楽を使えば、街頭宣伝車がスピーカから音楽を発しながら経路A、B、C、D・・・を進むのを模擬したような案内信号になる。共通線８は波動的な信号電流の帰線となるほかに、区間内すべてのスピーカから同一の信号音を発生する音声信号の発生に利用する。
【００１３】
図５は図４の信号配線に発生する信号の進行波を表す信号分配図である。たて軸は時間をクロック番号で表す。制御器はクロック時間ｃ＝０．５ｓごとにクロックパルスを発生するので、
ｋ＝０、１、２、・・・と進むクロック番号は時間の進行を表す。クロック番号ｋ，相番号ｐ、スピーカ番号ｉは０から始まる番号を使うものとする。よこ軸は経路に沿った出発点からの距離ｘである。時間が進みクロックパルスが発するごとに、信号線にスピーカを鳴らす信号を入れると、信号を発する位置はｘ＝ｋｃｖ＝ｋ(ｍ)  となり、スピーカ番号は  ｉ＝ｘ／ｄ＝ｋとなる。ｎ相交流信号の相番号ｐはｐ＝０、１，２，・・・，ｎ−１、０，１，２となり、０〜ｎ−１を繰り返す。
スピーカ間隔ｄ＝１ｍであるので、スピーカの相番号ｐは、ｘの増加と共に、ｐ＝０，１，２，３，０，１，２・・・のように進む。○印は、その時間にそのスピーカ位置で、小鳥が「ピー」と鳴くことを示す。言い換えると、○印は信号の進行波の波頭の位置を表す。クロックｋと共に右上に進む○印は小鳥の飛ぶ軌跡を表し、軌跡の勾配の逆数は小鳥の速度、すなわち進行波の速度ｖである。この図の場合  ｖ＝ｄ／ｃ＝２ｍ／ｓとなる。進行波の周期はＴ＝ｎｃ＝２ｓ、波長はＤ＝ｎｄ＝４ｍとなる。
【００１４】
図６は二つの進行波の接続を説明するための例を表す信号分配図である。ｘ＝０〜６の位置に長さ６ｍの信号配線があり、図（ａ）はその信号の進行波を表す。ｘ＝６〜９の位置に長さ４ｍの信号配線があり、図（ｂ）はその信号の進行波を表す。この２個の誘導区間をなめらかに接続するには、同じ波形、同じ振幅の進行波を使用して、接続点での位相を合わせればよい。
接続点での位相を等しくするために、図（ｂ）の時間軸を２クロック分ずらすと、図７の図（ｃ）に示すようにｘ＝６の○印の位置は３相になる。これで接続点ｘ＝６の位相は図（ａ）と一致したので接続ができて、経路の長さ９ｍの図５の進行波となる。進行波のなめらかな信号配線の接続を行うには、接続されたスピーカの順序がA、B、C、D、A、B、・・・と巡回する順序を接続点の前後で崩さないようにすることである。スピーカに相番号ｐ＝０，１，２，３，０を使って番号付をすると、相数ｎの時は、接続点の位相を合わせるには、接続点の前後でスピーカの番号順をｐ＝０、１，２、・・・、ｎ−１、０、１．２・・・と巡回する順序に合わせることである。
【００１５】
次に、全体ネットワークの設計からｎ、ｄ、ｃ、ｖ等がすでに定まっている中に、図５の信号経路を環状にして長さ９ｍの環状経路を作り、はめこむものとする。量子条件の制約は式で書くと  Ｌ＝ｑｎｄ  となる。Ｌ＝９は環の長さ、ｑは量子数、ｎ＝４は相数、ｄ＝１はスピーカ間の距離である。量子条件の式からｑを求めると、ｑ＝Ｌ／(ｎｄ)＝２．５  となるので、丸めてｑ＝２として。量子条件の式は近似的に成立する。もし経路設計を変更してｄ＝１．１２５に変更できるなら、Ｌ＝９で条件を満足する。これができない時は、図８に示すように、ｘ＝７のスピーカをｘ＝７．５  に、ｘ＝８のスピーカをｘ＝９に位置をずらすと、ｘ＝０とｘ＝９で進行波の位相が一致するので、なめらかに接続して環状経路ができる。スピーカ位置をずらしたのでスピーカ間隔ｄは１．５となり、速度ｖ＝ｄ／ｃ＝３ｍ／ｓとなり、速度が少し変動する。さらに広い範囲で調整すれば、速度の変動を緩やかにできる。
図８を描いた用紙を曲げて、ｘ＝０とｘ＝９の線を接続すると、円筒状の信号分配図となり、その図上の小鳥が飛ぶ軌跡円筒表面をらせん状に回転する。
【００１６】
接続点の前後で進行波の位相を合わせるためにスピーカの番号順をｐ＝０、１，２、・・・、ｎ−１を巡回する順序に合わせる方法と、スピーカ位置を調整して、進行波の速度変動を微調整する方法とは、線状経路に枝別れする経路を接続して分岐や合流を行う場合にも有効に使うことができて、接続点での分岐経路、合流経路のなめらかな接続を可能にする。
【００１７】
図９は誘導経路のネットワークが複数の誘導経路区間を含む時に、これを誘導経路を駆動するための回路図を示す。主制御パッケージ５の中の音源１は信号電流を発生し、分配器２はこの信号を各相に分配し、増幅器３が増幅する。この信号電流を各誘導経路区間の信号配線の各電線６に通すことにより、スピーカ７のＡ、Ｂ、Ｃ、・・・Ｈ等が次々に信号音を発生し、信号音の進行波を形成する。進行波形成のために、各相のスピーカを鳴らす時間は主制御器４が制御する。共通線８はスピーカ７の電流を接地に戻す役を果たす。ｎ相信号を通すｎ本の電線６と共通線８を束ねたものが信号配線９である。図９ではスピーカＡ、・・・Ｈが第１の誘導区間で、次のスピーカＡ、・・・Ｄが第２の誘導区間である。共通線８は各誘導区間ごとに設置され、スピーカ７はそれぞれの区間の共通線に接続される。第２の誘導区間のスピーカは相間の位置ずれが第１の誘導区間と逆なので、進行波の向きが逆になる。副制御器１０は各誘導区間の制御に用いる。誘導区間の増幅器３と副制御器１０を合わせたものが副制御パッケージ１１である。制御線１２は主制御器４の制御信号を副制御器１０に送る。誘導区間内のスピーカに共通の信号は、主制御器４から発生して副制御器１０が中継するか、副制御器１０が発生して増幅器を経由して共通線８に送り、誘導区間内のスピーカが音声信号を発生する。「信号が変わりました。横断できます。」などの音声情報を随時に信号配線に送りこむことができる。またその区間の地名や交差点の名称を入れることは案内に役立つ。
【００１８】
図１０は本発明の実施例２の信号分配図を示す。実施例１ではｄ＝１ｍであったが、この実施例では、スピーカ間隔ｄを長くして経路長当たりのスピーカ数を節約してみる。案内の機能を保つために、進行波の速度ｖとクロック時間ｃは前実施例と同じｖ＝２ｍ／ｓ、ｃ＝０．５ｓとする。時間が経過して番号ｋのクロックが発生した時、信号を発するスピーカの位置の番号ｉを求めると、位置ｘ＝ｋｃｖとなり、ｉ＝ｘ／ｄ＝ｋｃｖ／ｄ＝０．５ｋとなる。図１０にこの場合の信号分配図を示す。 しかし、ｋが奇数の位置にはスピーカがない。例えばｋ＝１の時は、ｉ＝０．５となる。ｉの端数を切捨てと切上げで丸めた値の０と１の番号の二つのスピーカを同時に鳴らすことにする。すると、その合成音を少し離れた位置から聞くと、両者のほぼ中間から発するように聞こえるので、これを点線の○印で示す。これらの点を結ぶ小鳥の飛ぶ軌跡となる。信号音が６相ごとに繰り返されれば、実施例１と同様に、信号の進行波が形成され、小鳥は歩行者を次々と追い越して行くように聞こえる。これについて行くことで誘導がなされる。図１０は両端の位相が一致するので、これを接続すれば、長さ６ｍの環状経路が形成される。図１１は信号音が８相ごとに繰り返される場合で、長さ８ｍの環状経路が形成される。
実施例１の図５の信号分配図においても、経路中の特定の場所、例えば、ｘ＝１で、道路事情などからスピーカの設置が困難な場合は、ｘ＝０とｘ＝２のスピーカを同時に鳴らす方法を使うこともできる。
【００１９】
図１２は各スピーカの出力を、スピーカごとに設置したマイクロプロセッサーで制御する実施例３の回路ブロック図である。Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、・・・等のスピーカ列と、これを制御する１〜８のアドレス番号を付けたマイクロプロセッサーが信号配線を構成する。マイクロプロセッサーには接続された電源＋と電源−の２本の電源線より電源が供給される。ネットワーク内のすべてのスピーカをアドレス番号を付けたマイクロプロセッサーで制御すると、主制御器との通信により、信号情報や、操作命令を受け取ることができる。マイクロプロセッサー間の通信は、非同期式シリアル通信は、１本の通信線を使って、また同期式シリアル通信は２本の通信線を使って、行うことができる。これらの電線とマイクロプロセッサーとスピーカを束ねて信号配線を構成することができる。パラレル通信、無線通信をつかってもよい。またマイクロプロセッサーは時計回路を内蔵することができるので、信号分配図に基づき、どの時間にどの信号をどのスピーカに発生させるかを自由にプログラムすることができる。これにより、案内誘導を実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
以上に述べたような音響誘導ネットワークシステムによれば、視覚障害者の街路や建物での活動を助けるだけでなく、障害のない人に対しても、複雑な建物内で火災など緊急時の避難経路の案内や、複雑な施設の見学順路の案内にも使用が可能である。
【符号の説明】
【００２１】
１  音源：信号音電気波形の発生源である。
２  分配器
３  増幅器
４  主制御器
５  主制御パッケージ。これは１音源、２分配器、３増幅器、4制御器をパッケージに入れたものである。
６  ｎ相信号を通すｎ本の電線
７  A  〜  H  の各相のスピーカ
８  共通線
９  信号配線。これはｎ相信号を通す電線と共通線８を束ねたものである。
１０  副制御器、またはマイクロプロセッサー
１１  副制御パッケージ。これは増幅器３、副制御器１０をパッケージに入れたものである。
１２  制御線
１３  街路の車道部分
１４  街路の歩道部分および街路ブロック
１５  街路の歩道に沿って設置された信号配線の誘導部分
１６  信号配線の伝達部分
１７  誘導部分１５と伝達部分１６の接続点
１８  横断歩道に設置された信号配線の誘導部分
１９  横断歩道に設置された信号配線の伝達部分
２０  誘導部分１８と伝達部分１９の接続点
２１  電源＋
２２  電源−
２３  送受信器
【図１】
2015170329.tif 000003
【図２】
2015170329.tif 000004
【図３】
2015170329.tif 000005
【図４】
2015170329.tif 000006
【図５】
2015170329.tif 000007
【図６】
2015170329.tif 000008
【図７】
2015170329.tif 000009
【図８】
2015170329.tif 000010
【図９】
2015170329.tif 000011
【図１０】
2015170329.tif 000012
【図１１】
2015170329.tif 000013
【図１２】
2015170329.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成27年5月6日(2015.5.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
次に、全体ネットワークの設計からｎ、ｄ、ｃ、ｖ等がすでに定まっている中に、図５の信号経路を環状にして長さ９ｍの環状経路を作り、はめこむものとする。量子条件の制約は式で書くと  Ｌ＝ｑｎｄ  となる。Ｌ＝９は環の長さ、ｑは量子数、ｎ＝４は相数、ｄ＝１はスピーカ間の距離である。量子条件の式からｑを求めると、ｑ＝Ｌ／(ｎｄ)＝２．５  となるので、丸めてｑ＝２として。量子条件の式は近似的に成立する。もし経路設計を変更してｄ＝１．１２５に変更できるなら、Ｌ＝９で条件を満足する。これができない時は、図８に示すように、ｘ＝７のスピーカをｘ＝７．５  に、ｘ＝８のスピーカをｘ＝９に位置をずらすと、ｘ＝０とｘ＝９で進行波の位相が一致するので、なめらかに接続して環状経路ができる。スピーカ位置をずらしたのでスピーカ間隔ｄは１．５となり、速度ｖ＝ｄ／ｃ＝３ｍ／ｓとなり、速度が少し変動する。さらに広い範囲で調整すれば、速度の変動を緩やかにできる。
なお、一つの経路から二つの経路に別れて、そのまま、また合流する経路、例えば相数ｎ＝３の時
2015170329.tif 000015
のような経路にも環状経路が含まれる。この環状経路の一周の経路長Ｌは、信号波動の進行方向と逆向きに測る部分はマイナスの距離とする。するとＬ＝０となり、量子数ｑ＝０は整数となる。すべてプラスの距離としてＬ＝８として、q＝８/３の分数となるとしてはいけない。
図８を描いた用紙を曲げて、ｘ＝０とｘ＝９の線を接続すると、円筒状の信号分配図となり、その図上の小鳥が飛ぶ軌跡円筒表面をらせん状に回転する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項３】
複数のスピーカを誘導経路に沿って一定の間隔で配置し、各スピーカごとに設置した制御装置を主制御装置と通信線で接続し、一定のクロック時間ごとに、信号音を発生する位置のスピーカを順次変更することにより、誘導信号の進行波を発生させる音響信号ネットワークシステムにおいて、前記ネットワークは環状経路を含むことを特徴とする音響信号ネットワークシステム。
【手続補正書】
【提出日】平成27年5月21日(2015.5.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は視覚障害等の歩行者が道路や交差点等を歩くとき、聴覚のみにより安全に誘導するシステムにおいて、環状経路または枝分かれ経路を含む誘導経路および回路の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
本発明の先行技術として、先に出願した音響誘導装置（特許文献１）は、任意の始点から終点まで続く誘導経路を設定し、あたかも小鳥が経路に沿って飛びながら歩行者を先導するように鳴いて案内するシステムを提供する。そのために、この経路に複数個のスピーカを設置し、小鳥が経路に沿って飛びながら鳴いて歩行者を誘導する信号音を繰返し発生して、信号の進行波を形成して、歩行範囲の全体の経路と方向、危険場所と歩行者の位置関係を知らせるシステムを提供する。あたかも小鳥が飛びながら鳴いて誘導するシステムを作るためには、経路の全体に信号の波動を形成する。本発明は、この技術を実施するために、信号の回路を改良して、環状の経路、枝分かれ経路を含むネットワーク状の経路に対して誘導を可能にするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2012-169977
【特許文献２】特開2006-340159
【特許文献３】特開2000-285378
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
経路の案内では、始点から終点まで続く一次元的な経路だけでなく、ある領域の全体を覆うネットワーク状の経路に対する案内が必要とされる。ネットワーク（網目）状の経路とは、始点と終点を結ぶ誘導区間が複数個あって、分岐点と合流点で全体として接続されているものである。図１は本発明の実施例で網目道路にＡＢＣＤＥの５相のスピーカを繰り返し配置し、相順にスピーカを鳴らして誘導するシステムである。小鳥の鳴き声がＡＢＣ順に次々と移動すると切れ目のない誘導ができる。分岐や合流、環状の経路も含まれ、始点も終点もない場合もあり、また立体交差も含まれる。そこで、本発明は図１のような環状道路を含む経路に誘導経路を設定することを目的とする。
【０００５】
特許文献１、２，３はいずれも音響を利用した従来の案内誘導装置であるが、それらの中には、環状経路は目的、構成の中に記述はない。 ここで、環状経路とは、その経路に沿って進むと元の出発点に戻るものである。線状経路の誘導は目的点への誘導であるが、環状経路の誘導は特定の目的点が無く、別の言い方をすれば、出発点への案内である。避難経路の中に環状経路があると、ぐるぐる回って避難できないので、特許文献２の第１目的の避難に適しない。第３の応用例の子供の遊び場は、目的点が無くてもよいが、環状迷路は出られなくなるから一般的でない。そして、環状経路を示唆する具体的記述はない。特許文献３も避難を目的とするので環状経路は目的に反する。さらに後述するように、それは不可能であった。 特許文献１は本発明の基礎となるもので、その明細書の図３は往復の経路が輪状、図９は碁盤目の経路があり、環状経路に近いが、解決されていない問題があって、環状経路は示されていなかった。その輪状の経路に小鳥をぐるぐる回って飛ばせる方法は示されていなかった。
【０００６】
一般に線状のものから環状のものを作るには、それを環状に配置して端と端を接続する必要がある。特許文献２では音響誘導装置は間隔をおいて離散的に配置されていて、端と端が接続されていないので、道路は環状になっていても、視覚障害者が音響のみをたよりに進むときは、音響誘導装置の切れ目で、案内が途切れてしまうので、途切れない案内を目的として、可能にする本発明のシステムとは別のものである。
【０００７】
特許文献２のハース効果を使った線状の経路を環状に配置して環状経路を作るとする。例えば図２に示すように、一辺が１００ｍの正方形ＡＢＣＤの４つの辺に４つの線状誘導経路を配置すれば、一見、環状案内経路ができるように見えるが、接続の問題のために、この発明は不可能である。辺ＡＢと辺ＢＣを、点Ｂで接続するには遅延時間の調節が必要である。点Ａを遅延時間の基準として、遅延時間０とすると、遅延時間は１ｍにつき約１．５ｍｓとするので、点Ｂでの遅延時間を１５０ｍｓとすると点Ｂでの接続ができる。同様に点Ｃでの遅延時間を３００ｍｓにし、点Ｄでの遅延時間を４５０ｍｓとすると接続ができる。次に、点Ａでの遅延時間を６００ｍｓとすると環状誘導経路が完成するかというと、それは不可能である。点Ａの遅延時間は、すでに０と決まっているからである。環状経路を作るには、出発地点と目的地点を接続する問題を解決する必要がある。
また合流点でも、同様に不可能な場合が起きる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
進行波は自然界に、光、音波、電子波、津波のように至る所に存在するが、環状進行波は殆ど存在しない。その理由は環状に回り続ける進行波は永久運動となるのでエネルギーを注入する機構を含まないと、ミクロの世界でなければ存在できない。天然の環状進行波としては、安定な原子内の軌道電子の波動がある。人工物を考えると、レーザー発振器の共振器内にはレーザー光の環状進行波が作られる。本発明で使う信号の進行波は天然の進行波ではなく、特許文献１で初めて作られたもので、コンピュータで仮想的に作られた波動であるから、その接続条件は知られていなかった。
【０００９】
本発明の基礎である特許文献１の、信号の進行波を利用する音響誘導装置で、直線状の誘導経路から環状の誘導経路を構成するには、二つの問題の解決が必要である。第一に、二つの進行波をなめらかに接続することである。この音響誘導システムにおいて進行波をなめらかに接続するには同じ波形、同じ振幅の進行波を使用し、周期と速度を等しくし、接続点での位相を合わせればよい。しかし、異なる二つの進行波を接続して一つの進行波を作っても、長さが長い線状経路になり、環状にはならない。環状の進行波を作るには、進行波の一端に、その進行波自身を接続することが必要である。第二の問題は、線状の進行波の一端に、その進行波自身を接続することである。接続点で位相を合わせることが可能なためにはｑを正の整数とすると、環の長さが波長のｑ倍でなければならないという制約条件がある。ｑを量子数、この制約条件を量子条件と呼ぶ(この条件は量子物理学とは直接の関係はないが、式の形が同じなので、量子物理学の用語を借りる)。しかし、長さが任意の環状経路において、この条件が正確に満足されることは殆どない。そこで実際的にこれを解決するには、まずｑが整数にならない場合には切捨てまたは切上げにより端数を丸めて整数にすると、この条件を満足し、接続点で位相を一致させることができる。次に、スピーカ間隔ｄを微調整すると、速度が調整され、なめらかに接続することができる。実施例１の説明で、第一、第二の問題を解決して誘導経路ネットワークを作る方法を述べる。
【発明の効果】
【００１０】
環状の誘導経路を使うと、直線状の誘導経路の組合わせだけを使うのに比べて、誘導経路の設計が容易になり、利用者にも解りやすい利点がある。また、前記の接続条件と調整方法は、避難経路のように環状を含まなくても、二つの経路の合流点での接続に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は本発明の環状経路を含む誘導経路のスピーカ列の相配置図である。Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅは５相のスピーカ列である。
【図２】図２はハース効果を利用した誘導経路を環状に配置しても、環状経路の構成は不可能であることを説明する図である。
【図３】図３は本発明の実施例１の誘導経路を設定する対象の例１の道路である。
【図４】図４は図２の道路に設定した４相の誘導経路の相配置図である。
【図５】図５は図３の誘導経路の左上の枝線だけを逆向きにした４相の誘導経路の相配置図である。
【図６】図６は実施例１の４相の信号配線と、これを駆動する制御パッケージの回路である。
【図７】図７は図３の誘導経路にさらに経路を追加した例２の道路である。
【図８】図８は図７の道路に設定した５相の誘導経路の相配置図である。
【図９】図９は図７の道路に設定した４相の誘導経路の相配置図である。
【実施例】
【００１２】
波動の接続原理を音響誘導装置に適用して、環状を含む網目状の経路のネットワークを構成するための相配置図を作成する方法を説明する。図３は本発明の実施例１の誘導装置を設定する対象の道路を示す図で、この道路に量子条件を利用して経路設定を行うことを例１の課題とする。図に、入口から出口まで、途中寄り道しながら進む経路を示す。マス目の大きさはｄ＝１ｍとし、スピーカを設置する位置を示す。矢印は経路の方向を示す。┳、┻ の記号は分岐点を表し、二つの外向きの矢印の一方を選択して進む。また ╋ の記号の分岐点では、左右から来た経路が合流して上下に分岐し、または上下から来た経路が合流して左右に分岐することを示す。この経路には道路の網目が４個あり、[１]、[２]、[３]、[４] の番号が付けてある。誘導経路の設定には、まず各網目の一周の経路長Ｌを求める。左回りに測ると[１]Ｌ＝１４、[２]Ｌ＝−１４、[３]Ｌ＝−１４、[４]Ｌ＝１４ となる。網目[２]と[３]は誘導信号の波動の向き、すなわち、矢印の向きと経路長を測る向きが逆になるので、その長さをマイナスとする。ｎ＝５とすると、[１]の量子数ｑはｑ＝Ｌ/ｎｄ＝１４/５ となり、整数にならないので、丸めてｑ＝３とし、Ｌ＝１５とする。すべての網目をＬ＝±１５にすると切れ目のない誘導経路の設定が可能になる。そのために、図の上と下にある横に走る道路に２個のスピーカを挿入すると図１になる。この図に入口から順に５相のスピーカＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅを当てはめるとスピーカ誘導経路のスピーカ列への５相の相配置図が得られる。この後、スピーカ位置を微調整して、案内小鳥の速度変化をなめらかにすると誘導経路が完成する。図１の道路はｎ＝３としても、すべての量子数がｑ＝±５となるので、順に３相のスピーカＡ、Ｂ、Ｃを当てはめると誘導経路の３相の相配置図が得られる。図３の道路に、相数４の誘導信号を使うときは、ｑ＝±３．５となるので、丸めてｑ＝±４とする。すべての網目をＬ＝±１６にするため、上と下にある横に走る道路と図の左と右にある縦に走る道路に。それぞれ２個のスピーカを挿入すると図５になる。この図に入口から順に４相のスピーカＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄを当てはめると誘導経路の４相の相配置図が得られる。相配置図は案内信号となる仮想の小鳥が飛行するようなスピーカ配置を保証し、分岐点と合流点で切れ目を生じないので、これに基づいて誘導経路を設定できる。
【００１３】
図６は図５のような相配置図に従って誘導経路にスピーカを配置した時、誘導経路を駆動してスピーカを鳴らすための回路図を示す。この図は特許文献１の図１に示された駆動装置と本質的には同じようなものである。主制御パッケージ５の中の音源１は例えば小鳥の鳴き声のような信号電流を発生し、分配器２はこの信号を各相に分配し、増幅器３が増幅する。この信号電流を各誘導経路区間の信号配線の各電線６に通すことにより、スピーカ７のＡ、Ｂ、Ｃ、D等が次々に信号音を発生し、信号音の進行波を形成する。進行波形成のために、各相のスピーカを鳴らす時間は主制御器４が制御する。共通線８はスピーカ７の電流を接地に戻す役を果たす。ｎ相信号を通すｎ本の電線６と共通線８を束ねたものが信号配線９である。この図ではｎ＝４とした。スピーカＡ、・・・Ｄが第１の誘導区間で、次のスピーカＡ、・・・Ｄが第２の誘導区間である。共通線８は各誘導区間ごとに設置され、スピーカ７はそれぞれの区間の共通線に接続される。第２の誘導区間のスピーカは相間の位置ずれが第１の誘導区間と逆なので、進行波の向きが逆になる。副制御器１０は各誘導区間の制御に用いる。誘導区間の増幅器３と副制御器１０を合わせたものが副制御パッケージ１１である。制御線１２は主制御器４の制御信号を副制御器１０に送る。誘導区間内のスピーカに共通の信号は、主制御器４から発生して副制御器１０が中継するか、副制御器１０が発生して増幅器を経由して共通線８に送り、誘導区間内のスピーカが音声信号を発生する。「信号が変わりました。横断できます。」などの音声情報を随時に信号配線に送りこむことができる。またその区間の地名や交差点の名称を入れることは案内に役立つ。
【００１４】
次に図３の網目[１]の中にさらに経路を追加したい時の図を図７に示す。この場合、網目[１]は分割されて網目[５] と網目[６]ができる。経路長は[５]Ｌ＝１０、[６]Ｌ＝４、となる。網目[５] と [６]のように隣接する二つの網目の経路長Ｌの和は、二つの網目の周囲を一周する経路[１]のＬに等しい。ｎ＝５とすると、網目[５]以外は量子条件を満たさないので、網目[２]、[３]、[４]は前の例の図１と同じ設定とする。網目[６]はｑ＝４/５で整数にならないので、丸めてｑ＝１とすると誘導経路の設定が可能になり、Ａ、Ｂ・・・Ｅを当てはめると図８に示す５相配置図が得られる。図８はｎ＝３としても量子条件を満足するので、Ａ、Ｂ、Ｃを当てはめると３相の相配置図を作ることもできる。次に図７でｎ＝４相とすると、網目[２] ，[３] ， [４] ，[５]が量子条件を満足しないので、網目[５]はｑ＝３にし、その他の網目は図４と同様にすると、図９の４相配置図が得られる。
これらの図で、逆に出口から入口に向けて鳴き声の違う仮想の案内小鳥をすべての経路で逆向きに使えば、すべての道の往復の案内ができる。
【産業上の利用可能性】
【００１５】
以上に述べたような音響誘導ネットワークシステムによれば、視覚障害者の街路や建物での活動を助けるだけでなく、障害のない人に対しても、複雑な建物内で火災など緊急時の避難経路の案内や、複雑な施設の見学順路の案内にも使用が可能である。
【符号の説明】
【００１６】
１  音源：信号音電気波形の発生源である。
２  分配器
３  増幅器
４  主制御器
５  主制御パッケージ。これは１音源、２分配器、３増幅器、4制御器をパッケージに入れたものである。
６  ｎ相信号を通すｎ本の電線
７  Ａ  〜  Ｄ  の各相のスピーカ
８  共通線
９  信号配線。これはｎ相信号を通す電線と共通線８を束ねたものである。
１０  副制御器、またはマイクロプロセッサー
１１  副制御パッケージ。これは増幅器３、副制御器１０をパッケージに入れたものである。
１２  制御線
１３  信号配線の伝達部分
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2015170329.tif 000016
【図２】
2015170329.tif 000017
【図３】
2015170329.tif 000018
【図４】
2015170329.tif 000019
【図５】
2015170329.tif 000020
【図６】
2015170329.tif 000021
【図７】
2015170329.tif 000022
【図８】
2015170329.tif 000023
【図９】
2015170329.tif 000024