(57)【要約】【課題】光空間通信環境においてユーザが音声情報のみならず視覚情報をも簡単に入手することのできる、新しいユーザ端末およびそれを用いた情報支援システムを提供する。【解決手段】直流成分に液晶シャッター駆動電力を含み、交流成分に視覚情報に応じた液晶シャッター駆動信号を含む信号光を受光する太陽電池（１１）と、太陽電池（１１）によって前記信号光から抽出された電力が供給されるとともに同じく抽出された駆動信号に従い駆動されて、視覚情報を表示する液晶シャッター（１２）とを備える。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流成分に液晶シャッター駆動電力を含み、交流成分に視覚情報に応じた液晶シャッター駆動信号を含む信号光を受光する太陽電池と、太陽電池によって前記信号光から抽出された電力が供給されるとともに同じく抽出された駆動信号に従い駆動されて、視覚情報を表示する液晶シャッターとを備えていることを特徴とするユーザ端末。
【請求項２】
直流成分に液晶シャッター駆動電力を含み、交流成分に視覚情報に応じた液晶シャッター駆動信号および音声情報に応じた音声信号を含む信号光を受光する太陽電池と、太陽電池によって前記信号光から抽出された電力が供給されるとともに同じく抽出された駆動信号に従い駆動されて、視覚情報を表示する液晶シャッターと、太陽電池によって前記信号光から抽出された音声信号を音声出力する音声出力器とを備えていることを特徴とするユーザ端末。
【請求項３】
直流成分に液晶シャッター駆動電力を含み、交流成分に視覚情報に応じた液晶シャッター駆動信号を含む信号光を受光する太陽電池と、太陽電池によって前記信号光から抽出された電力が供給されるとともに同じく抽出された駆動信号に従い駆動されて、視覚情報を表示する液晶シャッターとを備えているユーザ端末、および
前記信号光を照射する環境側装置、
を有することを特徴とする情報支援システム。
【請求項４】
直流成分に液晶シャッター駆動電力を含み、交流成分に視覚情報に応じた液晶シャッター駆動信号および音声情報に応じた音声信号を含む信号光を受光する太陽電池と、太陽電池によって前記信号光から抽出された電力が供給されるとともに同じく抽出された駆動信号に従い駆動されて、視覚情報を表示する液晶シャッターと、太陽電池によって前記信号光から抽出された音声信号を音声出力する音声出力器とを備えているユーザ端末、および
前記信号光を照射する環境側装置、
を有することを特徴とする情報支援システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この出願の発明は、ユーザ端末および情報支援システムに関するものである。さらに詳しくは、この出願の発明は、光空間通信環境においてユーザが音声情報のみならず視覚情報をも簡単に入手することのできる、新しいユーザ端末および情報支援システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
実世界における情報支援インフラが整った社会環境では、位置固有の情報が大量に空間内に埋め込まれ、容易な操作で適切な情報を見つけ出せるようになると予測される。
【０００３】
このとき、距離に関係なく通信する機能のある携帯電話やＰＨＳによる情報支援だけでなく、数ｍ程度の通信距離で情報支援を実現する局所通信による情報支援も重要になると考えられる。局所通信は、位置固有の情報の送受信に適しており、またユーザの位置や向きを利用しやすいという特長がある。従って、ユーザの状態や意図を推定し、莫大な情報から「いま、ここで、私が」欲しい情報を容易な操作でインタラクティブに提供する状況依存情報支援（非特許文献１参照）に有利となる。
【０００４】
位置に基づきインタラクティブに情報支援を実現するものとしては、Ｃ−ＭＡＰ（非特許文献２参照）や都市情報システムＵＣＩＳ（非特許文献３参照）、買い物支援システム（非特許文献４参照）などが知られている。これらは、ＰＤＡなど個人情報を持つ端末によりプライバシーをも考慮した情報支援を実現している。
【０００５】
しかしながら、ユビキタス情報環境では、直感的な操作でインタラクティブに自由に動き回りながら使用できる、より軽い個人端末も有用である。
【０００６】
そこで、この出願の発明の発明者等は、環境やユーザが提供するエネルギーのみで環境側とユーザとの間の情報光送受信を行うことのできる情報端末を用いた、位置に基づく情報支援システムを既に提案している（非特許文献５参照）。これは、ユーザが環境内を移動しつつインタラクティブに情報支援を受けることができ、操作が容易、位置・方向に応じた情報入手が容易、無電源小型という特長を持っている。
【０００７】
このシステムにおいて、環境側に設置される装置（ユーザ側装置と呼ぶこととする）からは、音の波形に従って変調回路により強度変調した光（好ましくは赤外光）が照射され、ユーザが装着あるいは携帯する情報端末（ユーザ端末と呼ぶこととする）では、それが具備する太陽電池によって照射光から電力が取り出される。この電力は音の波形を元に変調されているため、受信用の受動回路を通してイヤフォンやヘッドフォン等の音声出力器へ導くことで、無電源でユーザに音を伝達することができる。また、ユーザ端末の表面には、コーナーキューブなどのように光源方向に光を反射する部材を設けてもよく、この場合には環境側装置から光を照射するとユーザ端末から強い光が帰ってくるため、赤外カットフィルタを撮像素子上に有する赤外光投光カメラ等の撮像器を用いれば、ユーザ端末のみが光って見えるので、ユーザ端末の位置やおよその方向を容易に推定できるようにもなる。これによれば、ユーザ端末の位置・方向やその履歴、さらにはユーザ端末を用いてユーザから送られてくる合図などを基に、適切な情報を直感的かつ容易な操作でインタラクティブに提供できるのである。
【０００８】
図４は一具体例を示したものであり、まず、情報を環境側からユーザへダウンロードする場合、環境側は、音声波形にバイアスをかけて増幅し、赤外ＬＥＤで照射する。ユーザ端末は、ＬＥＤ光を太陽電池により受光して、太陽電池が音声波形に従って発電し、太陽電池に直結したイヤフォンから音声が流れる。次に、情報をユーザから環境側へアップロードする場合、環境側には、赤外ＬＥＤをカメラ光軸近くに取り付けたカメラを設置する。ただし、カメラには可視光カットフィルタを取り付け、赤外光が入射しなければ真っ暗な画像を出力するようにする。ユーザ端末には小型コーナーキューブを埋め込んだ再帰型反射シートを取り付けておく。これにより、赤外ＬＥＤから赤外光が照射されると強力な赤外光がカメラに戻り、ユーザ端末のみが輝点として観測されて、ユーザ端末の数やおよその位置、方向が計測される。
【０００９】
また、カメラと反射シート間の反射光光路上に光透過率を変化可能な手段を設けることで、その手段を透過する反射光の強度を透過率を適宜変化させることで変化させて、その強度変化に従った情報のアップロードを可能にすることもできる。たとえば、透過率を高くしてカメラに届く反射光の強度を大きくすることにより「はい／Ｙｅｓ」を表した情報、その逆に透過率を低くして反射光強度を小さくすることにより「いいえ／Ｎｏ」を表した情報をアップロードできる。また、反射光をユーザが手などで遮ることで、その遮る回数や時間パターンなどに基づいて数種の合図を送ることも可能である。さらにまた、ユーザ端末自体を振ったり揺らしたりしてその動きパターンで合図を送ることも可能である。カメラを複数個用いれば、ユーザ端末の３次元位置や向きも推定できる。
【００１０】
【非特許文献１】
中島秀之，”マイボタンによる状況依存支援”，人工知能学会誌，Ｖｏｌ．１６，Ｎｏ．６，ｐｐ．７９２−７９６（２００１）
【非特許文献２】
角  康之、外５名，”Ｃ−ＭＡＰ：Ｃｏｎｔｅｘｔ−ａｗａｒｅな展示ガイドシステムの試作”，情報処理学会論文誌，Ｖｏｌ．３９，Ｎｏ．１０，ｐｐ．２８６６−２８７８（１９９８）
【非特許文献３】
一岡  義宏、外２名，”赤外線簡易放送型通信を用いた都市型コミュニティ支援システム”，電子情報通信学会論文誌（Ｂ），Ｖｏｌ．Ｊ８４−Ｂ，Ｎｏ．７，ｐｐ．１２９９−１３１０（２００１）
【非特許文献４】
Ｔｈｏｒｓｔｅｎ  Ｂｏｈｎｅｎｂｅｒｇｅｒ、外３名，”Ｌｏｃａｔｉｏｎ−Ａｗａｒｅ  Ｓｈｏｐｐｉｎｇ  Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ”，  Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ  ｏｆ  ａ  Ｄｅｃｉｓｉｏｎ−Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃ  Ａｐｐｒｏａｃｈ  Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｆｏｕｒｔｈ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  ｏｎ  Ｈｕｍａｎ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ  ｗｉｔｈ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｄｅｖｉｃｅｓ  （Ｍｏｂｉｌｅ−ＨＣＩ−０２），ＡＣＭ  Ｐｒｅｓｓ，２００２
【非特許文献５】
西村  拓一、外３名，”無電源小型通信端末を用いた位置に基づく状況支援システム”，情報処理学会研究会報告，２００２−ＩＣＩＩ−２，ｐｐ．１−６（２００２）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記既提案のユーザ端末は、音声情報をダウンロードすることしかできず、視覚情報を扱うことはできなかった。音声情報のみならず視覚情報をも扱うことができれば、位置に基づく情報支援がより向上されることになる。
【００１２】
そこで、この出願の発明は、以上のとおりの事情に鑑み、光空間通信環境においてユーザが視覚的に情報を入手することができる、つまり視覚情報のダウンロードを行うことのできる、新しいユーザ端末およびそれを用いた情報支援システムを提供することを課題としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この出願の発明は、上記の課題を解決するものとして、第１には、直流成分に液晶シャッター駆動電力を含み、交流成分に視覚情報に応じた液晶シャッター駆動信号を含む信号光を受光する太陽電池と、太陽電池によって前記信号光から抽出された電力が供給されるとともに同じく抽出された駆動信号に従い駆動されて、視覚情報を表示する液晶シャッターとを備えていることを特徴とするユーザ端末を提供し、第２には、直流成分に液晶シャッター駆動電力を含み、交流成分に視覚情報に応じた液晶シャッター駆動信号および音声情報に応じた音声信号を含む信号光を受光する太陽電池と、太陽電池によって前記信号光から抽出された電力が供給されるとともに同じく抽出された駆動信号に従い駆動されて、視覚情報を表示する液晶シャッターと、太陽電池によって前記信号光から抽出された音声信号を音声出力する音声出力部とを備えていることを特徴とするユーザ端末を提供する。
【００１４】
また、第３には、直流成分に液晶シャッター駆動電力を含み、交流成分に視覚情報に応じた液晶シャッター駆動信号を含む信号光を受光する太陽電池と、太陽電池によって前記信号光から抽出された電力が供給されるとともに同じく抽出された駆動信号に従い駆動されて、視覚情報を表示する液晶シャッターとを備えているユーザ端末、および前記信号光を照射する環境側装置、を有することを特徴とする情報支援システムを提供し、第４には、直流成分に液晶シャッター駆動電力を含み、交流成分に視覚情報に応じた液晶シャッター駆動信号および音声情報に応じた音声信号を含む信号光を受光する太陽電池と、太陽電池によって前記信号光から抽出された電力が供給されるとともに同じく抽出された駆動信号に従い駆動されて、視覚情報を表示する液晶シャッターと、太陽電池によって前記信号光から抽出された音声信号を音声出力する音声出力部とを備えているユーザ端末、および前記信号光を照射する環境側装置、を有することを特徴とする情報支援システムを提供する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
上記のとおりの特徴を有するこの出願の発明は、視覚情報のダウンロードを実現するために、液晶シャッターを利用する。これは、現存のフラットディスプレイ（プラズマディスプレイ、ＬＥＤディスプレイ、エレクトロルミネセンスパネル、蛍光表示管、デジタル・マイクロミラー・デバイス、フィールド・エミッション・ディスプレイなど）と比較して、電圧および消費電力を効果的に抑えることができるためである。実際、ポリマーネットワーク型液晶パネル（シチズン時計製、液晶層厚６μｍ）は絶縁状態で不透明であるが、わずか２Ｖの５０Ｈｚ交流入力で透明となり視覚的な情報を表現できる。
【００１６】
より具体的には、たとえば図１に例示したように、ユーザ端末（１）では、前記既提案のユーザ端末と同様に、それが具備する太陽電池（１１）により信号光を受光し、一方、環境側装置（２）では、それが具備する赤外ＬＥＤ等の光源（２１）から、送出したい視覚情報に応じて液晶シャッター駆動用の信号を付加した信号光を照射する。つまり、環境側の光源（２１）にはバイアス電流と音声用の交流以外に、液晶シャッター駆動交流が重なることになる。これにより、環境側からの信号光（好ましくは赤外光）には、たとえば図２に例示したように、直流成分に駆動電力、音声帯域より低周波側に液晶シャッター駆動信号（図２では５０Ｈｚ程度）、音声帯域に音声信号（図２では３０Ｈｚ〜２０ｋＨｚ程度）が含まれることになる。
【００１７】
このため、太陽電池（１１）により信号光を光電変換して得られた電気信号のうち、駆動電力および液晶シャッター駆動信号が液晶シャッター（１２）に導かれてそれを駆動することで、視覚情報が表示され、音声信号が音声出力器（１３）に導かれることで、音声情報が出力される。このとき、音声帯域よりも低周波（図２では５０Ｈｚ程度）を再生しないイヤフォンやヘッドフォン等の音声出力器（１３）を用いる、あるいはコイルなど単純なパッシブ回路で構成可能なハイパスフィルタ（図示なし）を太陽電池（１１）と音声出力器（１３）との間に挿入する、つまり太陽電池（１１）の出力を簡単なパッシブ回路を経て液晶シャッター（１２）に直結することで、音声配信中に液晶シャッター（１２）が誤動作しないようにし、また液晶シャッター駆動用の信号音が耳に入らないようにする。さらにまた、液晶シャッター（１２）には音声信号の高周波も入るが振幅が小さく誤って駆動することが無いように、光源（２１）を設定調整することも好ましい。あるいは、太陽電池（１１）と液晶シャッター（１２）との間にローパスフィルタを挿入してもよい。もちろん、バンドパスフィルタやバンドエリミネーションフィルタ等の各種周波数フィルタが適用可能である。
【００１８】
以上により、ユーザ端末（１）を装着あるいは携帯したユーザは、環境側からの視覚情報および音声情報を見て聞いて情報支援を簡単に受けることができるようになる。視覚情報のみの情報支援とする構成も同様に可能であることは言うまでもない。なお、ユーザは、モールス信号のように液晶シャッター（１２）の時間変化のパターンから複数通りのメッセージを受け取ることもできる。また、液晶シャッター（１２）を見ながらユーザ端末（１）の方向を変化させれば、どの方向から情報が来ているのかを確認できたり、距離に応じて液晶シャッターの濃さも変わるので、方向だけでなく距離も判定できたりする。
【００１９】
ユーザ端末（１）は、前記図４に例示した既提案のユーザ端末に対して、液晶シャッター（１２）および場合によっては上述したハイパスフィルタ等の周波数フィルタを付加すればよく、その構成としては、たとえば太陽電池（１１）、液晶シャッター（１２）、音声出力器（１３）を全て一体に設けたものや、液晶シャッター（１２）のみを太陽電池（１１）および音声出力器（１３）とは別体としたものなどが考えられ、利用形態に応じて様々な配置構成が可能である。いずれの場合も装着・携帯容易な軽量小型端末とすることができる。
【００２０】
図３は、ユーザ端末（１）のさらに別の一実施形態を示したものである。この図３の実施形態では、液晶シャッター（１２）を再帰型反射シート（１４）の上に配置している。この場合、照射方向を制御できる複数の光源（２１）と複数のカメラ（２２）を用いて個々のユーザに異なった視覚・音声情報を送るように構築された情報支援システムにおいて、各カメラ（２２）でユーザ端末（１）の再帰型反射シート（１４）の点滅パターンを観測すれば、液晶シャッター（１２）の表示パターンを認識でき、これによってユーザ端末（１）がどの光源（２１）からの信号光を受光しているかを判別できるようにもなる。これは、カメラ（２２）と光源（２１）のキャリブレーションや反射シートのみではなく正常なユーザ端末（１）である確認に有効な構成である。
【００２１】
また、ユーザ端末（１）には、複数の液晶シャッター（１２）を設けてもよく、これらを駆動するためには、次の３通りの方法が考えられる。まずは、光源（２１）の光の波長を複数用い、各波長のみを透過する光学フィルタを表面に設置した太陽電池（１１）を複数用いる方法であり、各太陽電池（１１）に接続した液晶シャッター（１２）を独立に駆動することができる。２つ目は、光源（２１）および太陽電池（１１）表面に偏光フィルタを用いる方法である。最後の方法は、搬送波を用いる方法である。音声情報が載る音声帯域より高い帯域（図２では２０ｋＨｚ以上）に搬送波を設定し、ユーザ端末（１）に同調回路と検波回路をチャンネル数分付加することで、多チャンネル同時受信が可能となる。さらに、液晶ディスプレイを駆動する信号を送り、直接画像を表示することも考えられる。
【００２２】
もちろん、この出願の発明は以上の実施形態に限定されるものではなく、細部については様々な態様が可能である。
【００２３】
【発明の効果】
以上詳しく説明したとおり、この出願の発明によって、光空間通信環境においてユーザが視覚的に情報を入手することができる、つまり音声情報のみならず視覚情報をも簡単にダウンロードできる、ユビキタス情報支援に有用な新しいユーザ端末およびそれを用いた情報支援システムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この出願の発明の一実施形態を説明するための図である。
【図２】この出願の発明における環境側光源による信号光の周波数特性を説明するための図である。
【図３】この出願の発明のユーザ端末のさらに別の一実施形態を説明するための図である。
【図４】従来の情報支援システムを説明するための図である。
【符号の説明】
１  ユーザ端末
１１  太陽電池
１２  液晶シャッター
１３  音声出力器
１４  再帰型反射シート
２  環境側装置
２１  光源
２２  カメラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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