(57)【要約】【課題】水中での通信のために使用可能な限られた周波数を効率的に使用するための通信装置を提供する。【解決手段】水中通信装置Ａ（１０Ａ）は、情報を含む第１の信号を電磁波により所定の周波数で送信する電磁波送信ユニット２０と、超音波により前記所定の周波数で送信される第２の信号を受信して、前記第２の信号に含まれる情報を取得する超音波受信ユニット３０と、前記電磁波送信ユニット２０による送信と前記超音波受信ユニット３０による受信を非同期に制御する通信制御部１５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】
情報を含む信号を電磁波および超音波の何れか一方により所定の周波数で送信する送信手段と、
前記電磁波および前記超音波の何れか他方により前記所定の周波数で送信される第２の信号を受信して、前記第２の信号に含まれる情報を取得する受信手段と、
前記送信手段による送信と前記受信手段による受信を非同期に制御する制御部と、を備えることを特徴とする水中通信装置。
【請求項２】
請求項１に記載の水中通信装置において、
電源の容量を検出する検出部と、
前記送信手段から送信する前記電磁波および前記超音波の何れか一方を、検出した前記電源の容量に応じて決定する決定手段と、を備えることを特徴とする水中通信装置。
【請求項３】
請求項１乃至２のいずれかに記載の水中通信装置において、
前記送信手段は、
入力される情報に基づく前記情報を含む信号を生成する入力部と、
前記情報を含む信号に所定の変調を施して変調信号を生成する変調部と、
前記変調信号を増幅して所定の周波数を有する高周波信号を生成する送信部と、
前記高周波信号を前記所定の周波数の前記電磁波および前記超音波の何れか一方に変換して放射する放射部と、を備えることを特徴とする水中通信装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の水中通信装置において、
前記受信手段は、
前記所定の周波数の前記電磁波および前記超音波の何れかを受信して高周波信号に変換する入射部と、
前記高周波信号から変調信号を抽出する受信部と、
前記抽出した変調信号を復調して第２の信号を取得する復調部と、
前記第２の信号が含む情報を出力する出力部と、を備えることを特徴とする水中通信装置。
【請求項５】
Ｎ台（但し、Ｎは２以上の自然数）の水中通信装置を備え、それぞれ双方向に通信する水中通信システムであって、
水中通信装置は、
情報を含む信号を電磁波および超音波の何れか一方により所定の周波数で送信する送信手段と、
前記電磁波および前記超音波の何れか他方により前記所定の周波数で送信される第２の信号を受信して、前記第２の信号に含まれる情報を取得する受信手段と、
前記送信手段による送信と前記受信手段による受信を非同期に制御する制御部と、をそれぞれ備え、
前記所定の周波数は、前記水中通信装置毎に異なるＮ個の周波数を使用することを特徴とする水中通信システム。
【請求項６】
請求項５に記載の水中通信システムにおいて、
双方向に通信する２台の前記水中通信装置の一方は、
他方の前記水中通信装置から電磁波および超音波の何れかにより送信される前記情報を含む信号を受信する第２の受信手段を更に備え、
前記送信手段と前記第２の受信手段とにより、前記他方の水中通信装置との間で互いに通信すると共に、
所定の情報に基づく信号を、前記受信手段により受信することを特徴とする水中通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水中で通信する水中通信装置および水中通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
潜水中のダイバーは、他のダイバーや、地上および船上の基地局と通信して情報の交換を行ったり、自身が使用しているエアタンクのエア残量を常に把握したりして、潜水中の安全を確保している。このような外部との通信やエア残量を把握するための装置として、下記特許文献１に示すような水中通信装置が提案されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−７４８４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、開示された水中通信装置では、２台の水中通信装置で双方向通信を同時に行うためには２つの周波数を使用する必要があり、更に他の装置と通信を行うためには、使用する周波数が更に必要になることから、水中での通信のために使用できる限られた周波数を効率的に使用することは難しかった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］
本適用例にかかる水中通信装置は、情報を含む信号を電磁波および超音波の何れか一方により所定の周波数で送信する送信手段と、前記電磁波および前記超音波の何れか他方により前記所定の周波数で送信される第２の信号を受信して、前記第２の信号に含まれる情報を取得する受信手段と、前記送信手段による送信と前記受信手段による受信を非同期に制御する制御部と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
このような構成によれば、２つの異なる媒体である電磁波と超音波をそれぞれ用いて非同期に送受信するため、電磁波と超音波が同一の周波数であっても混信しないことから、１つの周波数で同時かつ双方向に他の水中通信装置と通信できる。従って、水中での通信のために用いる周波数を有効に使用できる。
【０００８】
［適用例２］
上記適用例にかかる水中通信装置において、電源の容量を検出する検出部と、前記送信手段から送信する前記電磁波および前記超音波の何れか一方を、検出した前記電源の容量に応じて決定する決定手段と、を備えることが好ましい。
【０００９】
このような構成によれば、送信手段で送信する一方の媒体および受信手段で受信する他方の媒体を、電源の容量に応じて決定できる。
【００１０】
［適用例３］
上記適用例にかかる水中通信装置において、前記送信手段は、入力される情報に基づく前記情報を含む信号を生成する入力部と、前記情報を含む信号に所定の変調を施して変調信号を生成する変調部と、前記変調信号を増幅して所定の周波数を有する高周波信号を生成する送信部と、前記高周波信号を前記所定の周波数の前記電磁波および前記超音波の何れか一方に変換して放射する放射部と、を備えても良い。
【００１１】
［適用例４］
上記適用例にかかる水中通信装置において、前記受信手段は、前記所定の周波数の前記電磁波および前記超音波の何れかを受信して高周波信号に変換する入射部と、前記高周波信号から変調信号を抽出する受信部と、前記抽出した変調信号を復調して第２の信号を取得する復調部と、前記第２の信号が含む情報を出力する出力部と、を備えても良い。
【００１２】
［適用例５］
本適用例にかかる水中通信システムは、Ｎ台（但し、Ｎは２以上の自然数）の水中通信装置を備え、それぞれ双方向に通信する水中通信システムであって、水中通信装置は、情報を含む信号を電磁波および超音波の何れか一方により所定の周波数で送信する送信手段と、前記電磁波および前記超音波の何れか他方により前記所定の周波数で送信される第２の信号を受信して、前記第２の信号に含まれる情報を取得する受信手段と、前記送信手段による送信と前記受信手段による受信を非同期に制御する制御部と、をそれぞれ備え、前記所定の周波数は、前記水中通信装置毎に異なるＮ個の周波数を使用することを特徴とする。
【００１３】
このような構成によれば、２つの異なる媒体である電磁波と超音波をそれぞれ用いて非同期に送受信するため、電磁波と超音波が同一の周波数であっても混信しないことから、Ｎ台の水中通信装置でＮ個の周波数を使用することで、それぞれ同時かつ双方向に通信できる。従って、水中での通信のために用いる周波数を有効に利用できる。
【００１４】
［適用例６］
上記適用例にかかる水中通信システムにおいて、双方向に通信する２台の前記水中通信装置の一方は、他方の前記水中通信装置から電磁波および超音波の何れかにより送信される前記情報を含む信号を受信する第２の受信手段を更に備え、前記送信手段と前記第２の受信手段とにより、前記他方の水中通信装置との間で互いに通信すると共に、所定の情報に基づく信号を、前記受信手段により受信しても良い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、通信装置の一形態として、水中で通信するための水中通信装置について図面を参照して説明する。
【００１６】
（実施形態１）
図１は、水中通信装置Ａ（１０Ａ）と水中通信装置Ｂ（１０Ｂ）との機能構成を示すブロック図である。水中通信装置Ａ（１０Ａ）および水中通信装置Ｂ（１０Ｂ）は、相手と授受する情報が含まれる信号を、周波数が同一な電磁波と超音波の２つをそれぞれ用いて水中で双方向通信を行う。
最初に水中通信装置Ａ（１０Ａ）について説明する。この水中通信装置Ａ（１０Ａ）は、電磁波送信ユニット２０、超音波受信ユニット３０および通信制御部１５を備える。電磁波送信ユニット２０は、データ入力部２２、変調部２４、電磁波送信部２６およびアンテナ部２８を備える。データ入力部２２は、通信相手である水中通信装置Ｂ（１０Ｂ）に送信すべきデータが入力される。本実施形態１では、データ入力部２２は、水中通信装置Ａ（１０Ａ）を保持する人物の口元に配置されたマイクロフォン（図示は略す。）である。この人物が発する音声は、電気信号に変換されて変調部２４に送られる。尚、データ入力部２２に入力される情報は、音声情報に限定されるものではなく、水中通信装置Ａ（１０Ａ）を保持する人物の脈拍や血圧等の生体に関する情報であっても良い。変調部２４は、データ入力部２２から送られる電気信号に応じて、所定の変調処理を施して変調信号を生成し、電磁波送信部２６に送る。尚、本実施形態１では、変調信号の周波数（ｆ１）は、５０ＫＨｚ〜２ＭＨｚであり、周波数偏移が１０ＫＨｚ〜２０ＫＨｚ程度の周波数変調方式を採用するが、周波数偏移や変調方式は限定されるものではない。電磁波送信部２６は、変調信号を重畳した高周波信号を所定の送出電力まで増幅する。増幅された高周波信号は、放射部の１つであるアンテナ部２８により電磁波に変換され、水中に放射される。
【００１７】
超音波受信ユニット３０は、圧電素子部３２、超音波受信部３４、復調部３６およびデータ出力部３８を備える。圧電素子部３２は、例えば、圧電体を２枚の電極で挟んだピエゾ素子が水中から超音波の振動を検出し、検出した振動を電気信号に変換して超音波受信部３４に送る。超音波受信部３４は、入射部の１つである圧電素子部３２から送られる電気信号の中から、水中通信装置Ａ（１０Ａ）の電磁波と同じ周波数（ｆ１）の変調信号を抽出し、抽出した変調信号を復調部３６に送る。復調部３６は、変調信号を復調することで、変調信号に重畳された電気信号を抽出して、データ出力部３８に送る。本実施形態１では、変調方式は、電磁波の場合と同様に周波数変調方式が採用される。データ出力部３８はスピーカやヘッドフォン（何れも図示は略す。）を具備し、復調部３６から送られる電気信号を音声信号に変換し、水中通信装置Ａ（１０Ａ）を保持する人物に対して音声を出力する。尚、電磁波送信ユニット２０および超音波受信ユニット３０は、使用する周波数が同一であるため、フィルタ等の部品は同一仕様のものを使用しても良い。また、音声による出力には限定されず、表示パネルにより画像で出力されても良い。
通信制御部１５は、何れも図示を略したＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）およびＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）等を備え、所定のプログラムに従い、電磁波送信ユニット２０と超音波受信ユニット３０の動作を制御する。
【００１８】
次に、水中通信装置Ｂ（１０Ｂ）について説明する。この水中通信装置Ｂ（１０Ｂ）は、電磁波受信ユニット４０、超音波送信ユニット５０および通信制御部１５を備える。電磁波受信ユニット４０は、アンテナ部４２、電磁波受信部４４、復調部４６およびデータ出力部４８を備える。アンテナ部４２は、水中で受信した電磁波を高周波信号に変換して電磁波受信部４４に送る。電磁波受信部４４は、入射部の１つであるアンテナ部４２から送られる高周波信号の中から、水中通信装置Ａ（１０Ａ）の電磁波送信ユニット２０から送信される電磁波と同じ周波数（ｆ１）の変調信号を抽出し、抽出した変調信号を復調部４６に送る。復調部４６は、変調信号を復調することで、変調信号に重畳された電気信号を抽出して、データ出力部４８に送る。データ出力部４８は、例えば、人物の耳の近傍に配置されたスピーカやヘッドフォン（何れも図示は略す。）であり、復調部４６から送られる電気信号を音声信号に変換し、水中通信装置Ｂ（１０Ｂ）を保持する人物に対して音声を出力する。尚、音声による出力には限定されず、表示パネルにより画像で出力されても良い。
超音波送信ユニット５０は、データ入力部５２、変調部５４、超音波送信部５６および圧電素子部５８を備える。データ入力部５２は、通信相手である水中通信装置Ａ（１０Ａ）に送信すべきデータが入力される。水中通信装置Ａ（１０Ａ）と同様に、水中通信装置Ｂ（１０Ｂ）を保持する人物が発する音声は、マイクロフォン（図示は略す。）に入力され、マイクロフォンは、音声の信号を電気信号に変換して変調部５４に送る。変調部５４は、データ入力部５２から送られる電気信号に応じて所定の変調処理を施して、周波数がｆ１の変調信号を生成し、超音波送信部５６に送る。超音波送信部５６は、変調信号を所定の出力まで増幅した電気信号を生成する。生成された電気信号は、放射部の１つである圧電素子部５８のピエゾ素子により超音波に変換され、水中に放射される。
【００１９】
また、通信制御部１５は、水中通信装置Ａ（１０Ａ）と同様に、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭ等を備え、所定のプログラムに従い、電磁波受信ユニット４０と超音波送信ユニット５０の動作を制御する。
上述した水中通信装置Ａ（１０Ａ）および水中通信装置Ｂ（１０Ｂ）は、水中を潜水するダイバーが携帯可能な大きさであり、例えば、ダイバーの腕に装着可能な腕時計のような様態も想定できる。このような水中通信装置Ａ（１０Ａ）および水中通信装置Ｂ（１０Ｂ）を２人のダイバーがそれぞれ携帯して潜水することで、２人のダイバーは水中で全二重、即ち、双方向かつ同時に通話できる。この場合、一方は電磁波であり、他方は超音波であるため、媒体が異なることから周波数が同一（ｆ１）であっても干渉は生じない。
また、水中通信装置Ａ（１０Ａ）および水中通信装置Ｂ（１０Ｂ）の何れか一方をダイバーが携帯して潜水し、他方を基地局として陸上や船上に設置しても良い。この場合、陸上や船上の基地局は、通信装置の電源を大容量化することで送信出力を強くしたり、通信装置を大型化することでアンテナを大きくしたりできる。従って、水中において超音波よりも伝播性能が劣る電磁波を基地局から送信するような運用、即ち、水中通信装置Ａ（１０Ａ）を基地局とし、水中通信装置Ｂ（１０Ｂ）をダイバーが携帯することが好ましい。尚、図示は略すが、水中通信装置Ａ（１０Ａ）および水中通信装置Ｂ（１０Ｂ）の電源の容量を検出する検出部と、検出した電源の容量に応じて、送信を電磁波で行うか、または超音波で行うかを決定するような決定部を通信制御部１５が備えるような構成も想定できる。
【００２０】
（実施形態２）
次に、本発明の実施形態２について、図２および図３を参照して説明する。図２は、本実施形態２における水中通信装置の機能構成を示すブロック図であり、図３は、本実施形態２における水中通信装置の使用例を示す図である。尚、以下の説明では、既に説明した部分と同じ部分については、同一符号を付してその説明を省略する。実施形態１では、２人のダイバーがそれぞれ携帯し、水中で交信する水中通信装置Ａ（１０Ａ）、水中通信装置Ｂ（１０Ｂ）を説明した。本実施形態２では、１人のダイバー５が背負うエアタンク８にエアタンク装着型通信装置１００を装着すると共に、このダイバー５の腕に腕時計型通信装置２００を装着して、エアタンク８のエア残量等の情報をダイバーに通知する。
エアタンク装着型通信装置１００は、電磁波送信ユニット２０、超音波受信ユニット３０および通信制御部１５を備える。また、腕時計型通信装置２００は、電磁波受信ユニット４０、超音波送信ユニット５０および通信制御部１５を備える。電磁波送信ユニット２０および電磁波受信ユニット４０の通信周波数、ならびに超音波送信ユニット５０および超音波受信ユニット３０の通信周波数は、全て同一（ｆ１）である。
【００２１】
また、エアタンク装着型通信装置１００は、エアタンク８に設置された圧力センサ（図示は略す。）によりエア残量等の情報を電気信号に変換する機能を備え、電気信号は電磁波送信ユニット２０に伝達されるように構成されている。電磁波送信ユニット２０は、所定の時間間隔で電気信号の情報を電磁波受信ユニット４０に送る。また、ダイバー５がエア残量を知りたい場合、腕時計型通信装置２００が操作されることで、エア残量等の情報要求信号が超音波送信ユニット５０からエアタンク装着型通信装置１００の超音波受信ユニット３０に送信される。エアタンク装着型通信装置１００の通信制御部１５は、エア残量等の情報要求信号を受信し、電磁波送信ユニット２０にエア残量等の情報を示す電気信号の送信を指示する。この結果、エア残量等の情報を示す電気信号は、ダイバー５の腕時計型通信装置２００に送信され、ダイバー５はエアタンク８のエア残量を知ることができる。本実施形態２においては、腕時計型通信装置２００のデータ出力部４８（図１参照）は、スピーカや振動体等により音声や振動で出力されても良く、また、表示パネルにより画像で出力されても良い。尚、本実施形態２では、エアタンク装着型通信装置１００は、腕時計型通信装置２００に比べて大型化できるため、エア残量等の情報は電磁波で送信されるが、これに限定されるものではない。
上述の構成において、ダイバー５はエアタンク８のエア残量を必要に応じて容易に知ることができる。
【００２２】
（実施形態３）
次に、本発明の実施形態３について、図４を参照して説明する。図４は、本実施形態３における水中通信装置の機能構成を示すブロック図である。本実施形態３では、ダイバー５Ａ，５Ｂがそれぞれ背負うエアタンク８内のエア残量等の情報が、電磁波による通信によりダイバー５Ａ，５Ｂにそれぞれ通知されると共に、超音波による通信によりダイバー５Ａ，５Ｂ間で双方向かつ同時に交信できる。より詳細には、エアタンク装着型通信装置Ａ（１００Ａ）およびエアタンク装着型通信装置Ｂ（１００Ｂ）は、周波数ｆ１およびｆ２の電磁波をそれぞれ送信する電磁波送信ユニットＡ（２０Ａ）および電磁波送信ユニットＢ（２０Ｂ）と、通信制御部１５をそれぞれ備え、ダイバー５Ａ，５Ｂがそれぞれ背負うエアタンク８にそれぞれ装着される。尚、本実施形態３では、エアタンク装着型通信装置Ａ（１００Ａ）およびエアタンク装着型通信装置Ｂ（１００Ｂ）は、エアタンク８のエア残量を示す信号を、一定の周波数の電磁波により所定の時間ごとに送信する従来の送信装置を採用しても良い。
【００２３】
一方のダイバー５Ａが携帯する腕時計型通信装置Ａ（２００Ａ）は、電磁波送信ユニットＡ（２０Ａ）からの電磁波を受信する電磁波受信ユニットＡ（４０Ａ）、周波数ｆ１の超音波を送信する超音波送信ユニットＡ（５０Ａ）、周波数ｆ２の超音波を受信する超音波受信ユニットＡ（３０Ａ）および通信制御部１５を備える。また、他方のダイバー５Ｂが携帯する腕時計型通信装置Ｂ（２００Ｂ）は、電磁波送信ユニットＢ（２０Ｂ）からの電磁波を受信する電磁波受信ユニットＢ（４０Ｂ）、周波数ｆ１の超音波を受信する超音波受信ユニットＢ（３０Ｂ）、周波数ｆ２の超音波を送信する超音波送信ユニットＢ（５０Ｂ）および通信制御部１５を備える。
上述の構成において、それぞれのダイバー５Ａ，５Ｂが使用するエアタンク８のエア残量の情報の通知と、ダイバー５Ａ，５Ｂ間の双方向な通話を、２つの周波数ｆ１，ｆ２を使用することで実現できる。また、図示は略すが、ダイバー５がＮ名（Ｎは３以上）の場合、腕時計型通信装置２００はそれぞれのダイバー５に装着され、それぞれ異なるＮ個の周波数（ｆ１・・・ｆｎ）を使用することで、それぞれのダイバー５が使用するエアタンク８のエア残量の情報の通知と、ダイバー５間の双方向な通話を実現できる。
【００２４】
本発明の実施形態について、図面を参照して説明したが、具体的な構成は、この実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本実施形態１における水中通信装置の機能構成を示すブロック図。
【図２】本実施形態２における水中通信装置の機能構成を示すブロック図。
【図３】本実施形態２における水中通信装置の使用例を示す図。
【図４】本実施形態３における水中通信装置の機能構成を示すブロック図。
【符号の説明】
【００２６】
５，５Ａ，５Ｂ…ダイバー、８…エアタンク、１０Ａ…水中通信装置Ａ、１０Ｂ…水中通信装置Ｂ、１５…通信制御部、２０…電磁波送信ユニット、２２…データ入力部、２４…変調部、２６…電磁波送信部、２８…アンテナ部、３０…超音波受信ユニット、３２…圧電素子部、３４…超音波受信部、３６…復調部、３８…データ出力部、４０…電磁波受信ユニット、４２…アンテナ部、４４…電磁波受信部、４６…復調部、４８…データ出力部、５０…超音波送信ユニット、５２…データ入力部、５４…変調部、５６…超音波送信部、５８…圧電素子部、１００，１００Ａ，１００Ｂ…エアタンク装着型通信装置、２００，２００Ａ，２００Ｂ…腕時計型通信装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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