专利名称：无电源终端的通信系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及无电源终端的通信系统，特别是多个终端使用者可以从环境侧轻松地进行信息下载的光空间通信、同时各终端使用者也可以对环境侧轻松地进行信息上传的光空间通信的新的无电源终端的通信系统。
背景技术：
以往，作为利用光进行通信的光通信技术，已提案了特开平8-107386号公报和特开2000-22637号公报。
在特开平8-107386号公报中，提案了仅使主光传输装置具有电力源、从该主光传输装置利用光向从光传输装置传输电力的通信系统，按照该通信系统，通过利用光传输电力，就不需要一方的电源，例如，从电话局(主光传输装置)通过光纤将电力光和信息信号光同时向电话机(从光传输装置)传输，通过在电话机侧将电力光的光能变换，就可以实现使电话机无电源化的电话系统。
在特开2000-22637号公报中，提案了从接收装置向发射装置发射激光束、为了传输信息而在发射装置中将接收的激光束进行强度调制后送回接收装置的通信系统，按照该通信系统，例如，在事件会场等处通过适当地配置1个发射装置和多个接收装置便可实现1对多的通信。
但是，如前者的通信系统那样将光作为电源使用时，为了信息的通信而反复进行光的亮灭时，进行光电变换的电信号的电压将发生变化。因此，为了供给稳定的电源，需要稳压电路，另外，通信所使用的光的强度也必须非常高。因此，利用光进行通信并且供给电源用的能量时，通信系统特别是接收装置侧的电路将很庞大而复杂。
另外，如后者的通信系统那样通过调制光而进行通信时，在信息发射装置侧需要液晶那样的光调制单元，而光调制单元通常需要电源，所以，不能装载到无电源的发射装置中。
发明内容
因此，本发明的目的旨在提供不需要干电池等另外的电源，利用电路结构简单、小型、轻量、容易携带和佩带的用户终端，可以与配置了信息收发台的环境侧之间轻松地进行光空间通信的全新的通信系统。
本发明的另一目的旨在提供终端使用者可以从环境侧轻松地进行信息下载的光空间通信、同时终端使用者也可以对环境侧轻松地进行信息上传的光空间通信，从而可以轻松地利用通信系统的作为用户终端的全新的无电源终端。
为了达到上述目的，本发明的无电源终端的通信系统的第一特征在于，具有无电源终端，包括接收进行了强度调制的光信号并变换为电信号的光电变换单元、和将由光电变换单元变换的电信号声音输出的声音输出单元；以及发射站，包括根据应发射的信息的电信号向无电源终端发送进行了强度调制的光信号的发射单元。
本发明的无电源终端的通信系统的第二特征在于，具有无电源终端，包括接收进行了强度调制的光信号并变换为电信号的光电变换单元、解调由光电变换单元变换的电信号的解调单元、和将由解调单元解调的电信号声音输出的声音输出单元；以及发射站，包括对应发射的信息的电信号进行模拟调制或数字调制的调制单元、和根据由调制单元调制的电信号向无电源终端发送进行了强度调制的光信号的发射单元。
另外，本发明的无电源终端的通信系统的第三特征在于，具有无电源终端，包括接收进行了强度调制的光信号的一部分并变换为电信号的光电变换单元、将由光电变换单元变换的电信号声音输出的声音输出单元、和接收进行了强度调制的光信号的另一部分进行反射的反射单元，而且在由反射单元进行反射时，可以按照终端使用者发送的信息改变光信号的强弱；发射站，包括根据应发射的信息的电信号向无电源终端发送进行了强度调制的光信号的发射单元；以及接收站，包括接收由无电源终端的反射单元反射的光信号的受光单元、和根据受光单元接收的光信号的强弱分析终端使用者从无电源终端发送的信息的信息接收单元。
本发明的无电源终端的通信系统的第四特征在于，具有无电源终端，包括接收进行了强度调制的光信号并变换为电信号的光电变换单元、将由光电变换单元变换的电信号声音输出的声音输出单元、和接收上传用光进行反射的反射单元，而且由反射单元进行反射时，可以按照终端使用者发送的信息改变上传用光的强弱；发射站，包括根据应发射的信息的电信号向无电源终端发送进行了强度调制的光信号发射单元；以及接收站，包括产生上传用光的发光单元、接收由无电源终端的反射单元反射回来的上传用光的受光单元、和根据受光单元接收的上传用光的强弱分析终端使用者从无电源终端发送的信息的信息接收单元。
本发明的无电源终端的通信系统的第五特征在于，具有无电源终端，包括接收进行了强度调制的光信号的一部分并变换为电信号的光电变换单元、解调由光电变换单元变换的电信号的解调单元、将由解调单元解调的电信号声音输出的声音输出单元、和接收进行了强度调制的光信号的另一部分进行反射的反射单元，而且由反射单元反射时，可以按照终端使用者发送的信息改变光信号的强弱；发射站，包括对应发射的信息的电信号进行模拟调制或数字调制的调制单元、和根据由调制单元调制的电信号向无电源终端发送进行了强度调制的光信号的发射单元；以及接收站，包括接收由无电源终端的反射单元反射的光信号的受光单元、和根据受光单元接收的光信号的强弱分析终端使用者从无电源终端发送的信息的信息接收单元。
本发明的无电源终端的通信系统的第六特征在于，具有无电源终端，包括接收进行了强度调制的光信号并变换为电信号的光电变换单元、解调由光电变换单元变换的电信号的解调单元、将由解调单元解调的电信号声音输出的声音输出单元、和接收上传用光进行反射的反射单元，而且由反射单元进行反射时，可以按照终端使用者发送的信息改变上传用光的强弱；发射站，包括对应发射的信息的电信号进行模拟调制或数字调制的调制单元、和根据由调制单元调制的电信号向无电源终端发送进行了强度调制的光信号的发射单元；以及接收站，包括产生上传用光的发光单元、接收由无电源终端的反射单元反射回来的上传用光的受光单元、和根据受光单元接收的上传用光的强弱分析终端使用者从无电源终端发送的信息的信息接收单元。
在这种情况下，本发明的通信系统的另外的特征在于无电源终端的光电变换单元是太阳能电池、无电源终端的声音输出单元是耳机或头带受话器或扬声器、无电源终端的反射单元是递归型反射部件。
另一方面，本发明的无电源终端的通信系统特征在于对于在上述本发明的通信系统中使用的无电源终端来说，作为光电变换单元的太阳能电池和作为声音输出单元的耳机或头带受话器或扬声器构成一体结构，而且以在终端使用者佩带了耳机或头带受话器或扬声器的状态下使太阳能电池的光接收面朝向终端使用者的视线方向的方式将太阳能电池和耳机或头带受话器或扬声器配置成一体结构，作为光电变换单元的太阳能电池和作为声音输出单元的耳机或头带受话器或扬声器和作为反射单元的递归型反射部件构成一体结构，而且以在终端使用者佩带了耳机或头带受话器或扬声器的状态下使太阳能电池的光接收面和递归型反射部件的光反射面朝向终端使用者的视线方向的方式将太阳能电池和耳机或头带受话器或扬声器和递归型反射部件配置成一体结构。
另外，本发明的无电源终端的通信系统的另外的特征在于无电源终端进而具有将粒子封入具有使光信号入射到容器内并向容器外出射的光透过弹性部件的密闭容器，并能够通过容器内的光透过率随压力变化而变化，改变通过容器内的光信号的强度的光强度变化单元，通过该光强度变化单元可以按照终端使用者发送的信息改变光信号的强弱；无电源终端进而具有将粒子封入具有使上传用光入射到容器内并向容器外出射的光透过弹性部件的密闭容器，并能够通过容器内的光透过率随压力变化而变化，改变通过容器内的上传用光的强度的光强度变化单元，通过该光强度变化单元可以按照终端使用者发送的信息改变上传用光的强弱；光强度变化单元进而具有向密闭容器内导入表示终端使用者发送的信息声音使之产生压力变化的部件；光强度变化单元进而具有通过对密闭容器进行表示终端使用者发送的信息的终端使用者的机械操作而使之压力变化的部件。
另外，上述通信系统和上述无电源终端的另外的特征在于进而具有存储由光电变换单元变换的电信号的电能的存储单元。
按照具有上述各种特征的本发明的通信系统和无电源终端，使需要与配置了发射站和接收站的环境侧进行光空间通信的用户终端具有太阳能电池等光电变换单元和耳机等声音输出单元以及根据需要而具有的递归型反射部件等反射单元，使它们能够进行无电源驱动，从而可以实现简单、小型、轻量的无电源终端。并且，通过利用该无电源终端，环境侧也可以采用非常简单的结构，终端使用者可以从环境侧轻松地下载信息，同时，终端使用者也可以对环境侧轻松地上传信息，从而可以实现可以非常轻松地利用的光空间通信系统。
例如，通过发射会场或展示品等的声音信息、使参加者通过无电源终端接收，可以实现将无电源终端利用于各种信息介绍的事件或展示会等各种各样的1对多的通信空间。
另外，终端使用者通过操作组装到终端中的无电源驱动的光强度变化单元可以任意改变由无电源终端接收的光的强弱，不需要别的电源，仅用携带或佩带的终端就可以向环境侧上传来自终端使用者的信息，在事件或展示会等场合可以与上述1对多的通信空间同时实现各参加者可以发送自己的意思等的多对1的通信空间。对于光强度变化单元，通过利用空气等的振动的压力变化进行光的强度调制，所以，可以实现无电源驱动。
此外，在本发明的通信系统中，通过将想从环境侧向终端侧下载的信息的电信号进行AM和FM等各种模拟调制或PAM、PWM、PPM等各种数字调制，可以减少对通信所使用的光的噪音影响，从而可以实现良好的通信空间。
这时，无电源终端需要解调电路等解调单元，当然电路结构和使用元件可以无电源驱动，另外，即使需要电源，通过用二次电池等蓄电单元存储例如从由光电变换单元接收的光变换的电信号的电能，也可以不设置电源用的信号线和稳压电路而进行馈电。即使组装了解调电路和二次电池，无电源终端也可以非常小型而轻量化，不会影响携带性和佩带性。
图1A和图1B是用于说明本发明的一实施例的图。
图2是表示无电源终端的电路结构的一例的框图。
图3是表示发射站的电路结构的一例的框图。
图4是表示接收站的电路结构的一例的框图。
图5是表示无电源终端的另一实施例的外观的立体图。
图6是表示无电源终端的另一实施例的外观的立体图。
图7是用于说明本发明的一适用例的图。
图8是用于说明本发明的另一适用例的图。
图9A和图9B是表示从无电源终端上传信息时在接收站中进行光电变换的电信号的波形的波形图，图9C是表示从发射站发射的光的强度变化的波形图。
图10是用于说明本发明的另一实施例的图。
图11是表示图10的实施例的光强度变化单元的结构的剖面图。
图12是表示图10的实施例的光强度变化单元的外观的立体图。
图13是表示付在图10的实施例的光强度变化单元的机械振动发生单元的结构的剖面图。
图14是用于说明本发明的另一实施例的图。
图15是用于说明本发明的再另一实施例的图。
图16是表示光强度的分布内容的波形图。
图17是用于说明本发明的再另一实施例的图。
具体实施例方式
实施例1图1A和图1B分别是表示本发明的实施例1的图。如图1A和图1B所示，本发明的通信系统的基本结构是用户携带和佩带的无电源终端10、配置在环境侧的发射站20和接收站30。发射站20和接收站30可以是一体型的结构(图1A)，也可以是分体的结构(图1B)。
下面，说明图1A的情况。在下载通信中，发射站20根据应发射的信息的电信号向无电源终端10发送进行了强度调制的光信号，进行下载发射，无电源终端10接收发射站20发送的进行了强度调制的光信号的一部分并变换为电信号，通过将该电信号声音输出而进行下载接收。
在上传通信中，无电源终端10接收发射站20发送的进行了强度调制的光信号的另一部分进行反射，在反射时通过按照终端使用者发送的信息改变光信号的强弱进行上传发射，接收站接收从无电源终端10反射回来的光信号，通过根据该光信号的强弱分析终端使用者从无电源终端10发射的信息进行上传接收。
下面，说明图1B的情况。在下载通信中，发射站20根据应发射的信息的电信号向无电源终端10发送进行了强度调制的光信号而进行下载发射，无电源终端10接收发射站20发送的进行了强度调制的光信号并变换为电信号，通过将该电信号声音输出而进行下载接收。
在上传通信中，无电源终端10接收接收站30发生的上传用光进行反射，在反射时通过按照终端使用者发送的信息改变上传用光的强弱而进行上传发射，接收站向无电源终端10发生上传用光，接收从无电源终端10反射回来的上传用光，根据上传用光的强弱分析终端使用者从无电源终端10发射的信息进行上传接收。
因此，图1A与图1B的不同点在于，是用于下载和上传的光在图1A中是共有的，而在图1B中则分别是不同的光。
在这样的图1A和图1B的实施例中，更具体而言，在无电源终端10的框体13上设置了将来自发射站20的光信号进行光电变换的太阳能电池等光传感器12、和将光信号或上传用光向接收站30反射的反射板或反射片状的递归型反射部件11，另外，将光传感器12的电信号声音输出的耳机14通过连接器可装拆地与框体13连接。
更具体而言，发射站20和接收站30在图1A中构成一体结构，后面所述的光源23(参见图2)和光传感器31(参见图3)设置在大致相同的位置。从发射站20发送的光信号由无电源终端10的递归型反射部件11准确地向与入射方向相同的方向反射，所以，必须使发光位置和受光位置大致相同。这样，就可以实现使下载和上传共有光的一体结构。另一方面，在图1B中，分别分离地配置，单独与无电源终端10之间进行光的收发。
无电源终端10的电路结构如图2所示，由例如光传感器12和通过导线与其直接连接的耳机14构成。由该电路结构的光传感器12从发射站20接收进行了强度调制而发送来的光信号，由通过光电变换而得到的电信号驱动耳机14，直接重放输出该电信号。这时，用于耳机14驱动的是分配信息信号的交流分量，不利用在光传感器12中同时产生的直流分量。即，仅利用交流分量在无电源状态实现声音输出。
另一方面，递归型反射部件11仅在上传时使用，没有与下载用的光传感器12和耳机14的电路连接。换言之，完全不需要电。利用该递归型反射部件11反射光信号(图1A的情况)或上传用光(图1B的情况)而送回接收站30时，终端使用者例如可以用自己的手挡在递归型反射部件11的前面，通过将光路全部或部分遮挡来改变光的强弱。并且，通过根据自己的意思信息(例如YES/NO的选择指示)等进行手的操作，送回的光的强弱也随之变化，从而可以在无电源状态下传发射该意思信息等。
另外，在图1A的情况下，所谓接收光信号的一部分进行光电变换和接收光信号的另一部分进行反射，就是指在传送来的光信号中接收可以由光传感器12的受光面所接收的范围内的光信号、和接收可以由与光传感器12不同的递归型反射部件11的受光面所接收的范围内的光信号。
发射站20的电路结构例如如图3所示，由声音发生源21、控制电路22和光源23构成。声音发生源21是应向无电源终端10发射的信息的发生源，可以使用麦克风、录音机、信息处理装置等众所周知的装置。控制电路22是控制光源23并调制从该光源23发生的光信号的强度的电路，例如，通过根据声音发生源21发生的声音信号的电压电平改变光源23的驱动电压，可以进行光信号的强度调制控制。光源23是接收控制电路22的控制而发生光的光源，可以根据发射的信息频率控制光的强弱，可以使用可发生充分的光量的光的例如红外发光二极管。为了随所需要的发射距离而增加发送的光量，发光二极管也可以排列成阵列状使用。另外，根据用途，最好使光源23发射的光仅向特定方向发射，使光具有指向性，因此，可以考虑将LED阵列的发光源设置在例如具有抛物反射面的反射镜的焦点位置。
另外，在本实施例中，使用光从发射站20输出声音，但是，根据用途，可以根据音响或其他想输出的形式使用合适的信息发生源，取代声音发生源20。
接收站30的电路结构例如如图4所示，由光传感器31和分析电路32构成，在图1B的实施例中，进而具有发生上传用光的光源。光传感器31是接收无电源终端10反射的来自发射站20的光信号(图1A的情况)或无电源终端10反射回来的来自接收站30的上传用光(图1B的情况)，进行光电变换而输出电信号的光传感器，例如可以使用光电二极管或照相机等摄像器。光电二极管可以采用2维排列结构。分析电路32是根据从光传感器31输出的电信号分析无电源终端10的用户发射的信息的电路。例如，用户向环境侧提供向无电源终端10发射来的信息的选择的指示即进行上传时，进行用于以通/断的形式发射YES/NO的操作时，如上所述，用户通过自己的手的操作利用带有强弱变化的光信号或上传用光进行反射发射，所以，在分析电路32中分析该光的强弱，从无电源终端10取得终端使用者发送的YES/NO的选择指示信息。在该分析处理中，例如，通过将从光传感器31输出的电信号的电压电平与预先设定的阈值进行比较，可以分析是YES还是NO。分析结果以通/断的2值的形式输出，例如，根据用途，可以作为表示终端使用者想发射的信息的内容的信号而输出，对上述例的情况，可以作为表示YES/NO的文字代码信号或声音信号等而输出。
并且，以使在环境侧还能够按照该分析结果信号从发射站20发射与终端使用者发送的上传信息(在上述例中为YES/NO)对应的下载信息的方式构筑系统，从而可以实现环境侧和用户侧之间的交互通信。
在上述本发明的通信系统中所使用的无电源终端10也可以如图5所示的那样，例如将扬声器15组装到框体13中，取代图1所示的耳机14。这时，例如，通过将框体13以及组装到框体13中的光传感器12、递归型反射部件11和扬声器15采用薄型化，也可以实现薄型、轻量的卡式无电源终端10。为了实现卡式化，将容易薄型化的太阳能电池和递归型反射片作为光传感器12和递归型反射部件11使用是一优选的形式。当然，也可以同时具有耳机14和扬声器15。
另外，无电源终端也可以采用图6所示的耳机型的形式。在图6所示的无电源终端100中，耳机103、太阳能电池101和递归型反射片102构成一体结构。更具体而言，将以包围太阳能电池101的方式将递归型反射片102配置在大致同一面上而形成的板状的光收发部安装在具有耳机103的耳朵佩带部上，并且以在终端使用者佩带耳机103的状态下太阳能电池101的光接收面和递归型反射片102的光反射面朝向终端使用者的视线方向的方式将各部分配置成一体。在终端内部，仅内装了连接太阳能电池(11a)的输出端子和耳机(12a)的输入端子的导线(图中未示出)，未装入耳机(12a)驱动用的电池等电源。如前所述，这是因为使用由太阳能电池(11a)得到的电信号直接驱动耳机(12a)声音输出，所以，不需要另外的专用电源。利用这样的耳机型的无电源终端100可以实现更优异的终端佩带性，终端使用者可以更轻松地利用与环境侧的交互通信。
当然，这些耳机型和卡式的各种各样的无电源终端可以根据环境或用途区别使用。
下面，以图7所示的作为博物馆的展示物的介绍系统而利用的情况为一例说明上述结构的通信系统的动作。在图7中，在博物馆的一室内的陈列场200，在墙壁上陈列着绘画等陈列物201、202，与这些陈列物201、202对应地在其上部设置了用于介绍陈列物201、202的收发台203、204。该收发台203、204将陈列物201、202的介绍声音预先存储在声音发生源21(参见图3)中，由控制电路22(参见图3)控制光源23(参见图3)，向指定方向发射与介绍声音的声音信号的电平对应的光信号即进行了强度调制的光信号。作为参观者的终端使用者205将上述耳机型的无电源终端100佩带在耳朵上，例如，在视线朝向陈列物201或在陈列物201之前视线朝向光信号的发射方向时，无电源终端100的太阳能电池101的光接收面将朝向收发台203，由无电源终端100的太阳能电池101接收从收发台203发射的光信号。接收的光由太阳能电池101进行光电变换时，就从耳机103重放输出关于陈列物201的声音介绍。
在该声音介绍的最后，有例如「还进行别的介绍吗？」的问话时，若回答YES，则终端使用者205使用无电源终端100的递归型反射片102将从发射站20发射的光向接收站30的光传感器31(参见图4，以下相同)反射指定时间。若回答NO，则在将光信号向接收站30的光传感器31反射之后，立刻用手遮断光或改变方向从而改变反射角，不向光传感器31传输光。另外，在短时间内通过2次、3次、4次地用手遮断光，可以根据亮灭次数上传YES、NO以外的几个终端使用者的意思信息。
在接收站30中，分析电路32(参见图4)通过将从光传感器31输出的图9A所示的电信号的电压电平与预先设定的图9B所示的阈值进行比较，例如以下判断分析参观者的回答。
(1)在发生了阈值以上的电信号后，将电信号的电平小于阈值的时间计时，在计时结果持续指定时间以上时，就判定参观者的回答是YES。
(2)在发生了阈值以上的电信号后，将电信号的电平小于阈值的时间计时，在计时结果小于指定时间时，就判定参观者的回答是NO。
并且，根据该判断分析结果进而如以下继续进行交互下载。
(I)在得到YES的回答时，接收站30就向发射站20指示利用根据该电信号进行了强度调制的光发射别的声音介绍。
(II)在得到NO时，接收站30就向发射站20指示停止介绍。
该指示处理可以由接收站30进行，也可以由别的控制台进行。
按照上述方式，将耳机型的无电源终端100佩带到耳朵上的终端使用者205即参观者在各陈列场所仅将视线朝向所希望的陈列品201、202，就可以听到其声音介绍。
另外，在收发台中，可以接收从视线指向收发台的终端使用者205发射的信息，所以，通过设置多个收发台203、204，可以判断终端使用者205在多个收发台203、204的哪个收发区域。这样，就可以判断终端使用者205的存在位置，所以，利用这一点就可以构筑可向终端使用者提供更合适的信息的通信系统。
例如，图8表示带有存在位置判断功能的通信系统的一个适用例，在图8的例中，在陈列场210中配置了多个收发台211～217，通过这些多个收发台211～217与终端使用者218进行的通信，可以判断终端使用者218的存在位置。例如，通过以使收发台211～213的光信号的发射方向与收发台214～217的光信号的发射方向正交的方式配置多个收发台211～217，可以大致判断终端使用者218的存在位置的区域，所以，可以相应地向终端使用者提供合适的信息。另外，通过利用终端使用者218的位置经历，可以向终端使用者提供更合适的信息。为了与多个终端使用者对应，也可以用不同的光信号的波长区域对各个终端使用者分别进行收发。
以上的说明，是本发明的通信系统的1个用途，但是，可以将本发明应用于以下各种用途。
(1)可以在看板上设置发射站和接收站，使带有无电源终端的阅览者听到看板的商业声音。
(2)从发射站不是播放声音介绍而是例如播放音乐，终端使用者通过无电源终端可以收听音乐，并且可以指示接收站变更播放的音乐。
(3)作为光信号，通过使用多种特定波长的光信号，可以将多个收发台向多个终端使用者1对1地进行分配。这样，就可以例如将不同的信息向多个终端使用者传送。
应用于合唱的练习等时，可以分别传送合唱的部分音。这时，使发射光信号的方向具有指向性，设置对从发射站发射的光信号和无电源终端的受光元件进行波长限制的滤波器，使由滤波器所限制的各个波长区域按多个收发台和无电源终端的配对而不同。这样，就可以进行阻止串音的收发。
作为硬件结构的变形例，可以有以下几种。
(1)作为从终端使用者的无电源终端输出信息的形式，除了声音信号外，可以输出由LED(发光二极管)的光的点亮或发光的强弱所表示的信息。这时，作为进行强度调制的光信号的发光光源使用红外发光二极管，无电源终端的使用者看不到它的光，不能确认是否接收到了信号，所以，并用可见光的输出形式。这时，将进行了光电变换的电信号的一部分的电能作为驱动电源，使用通过微小电力就可以驱动的可见光发光二极管，输出可见光。
(2)另外，考虑无电源终端侧的信息的接收和发射，在发射站侧，例如，如图9C所示的那样，交替地设置为了下载通信将光信号进行强度调制而发射的区间(从终端侧看为接收区间)、和为了上传通信而发送一定强度的光即不进行强度调制的光的区间(从终端侧看为发射区间)，无电源终端的终端使用者在发射空间中通过将该光进行通/断等处理使之发生强弱变化而上传发射信息，从而可以更可靠地取得从该终端使用者发送的信息。
(3)作为上述实施例的强度调制的光信号，可以使用毫米波等电磁波。
(4)另外，可以将无电源终端的反射光在无电源状态下进行强度调制。这时，例如，将由使光透过的部件形成的密闭容器设置在无电源终端的反射板之前。另外，在密闭容器的一部分设置传递空气振动的膜，将吸收光的粒子例如黑铅的粒子封入到密闭容器中。通过将人发出的声音(空气振动)向密闭容器的膜传递，使透过密闭容器的光的强度随声音电平而被调制。在接收站中，将进行了强度调制的光变换为电信号，从扬声器或耳机重放输出声音，进行声音识别，从而输出终端使用者发送的信息。利用这种方式的强度调制，对由反射板反射前的光和/或反射后的光进行。
关于具体的内容，通过后面所述的实施例进行说明。
实施例2图10是概略地表示在无电源终端中将反射光进行强度变换而从无电源终端侧上传发射信息的结构的图。在图10中，仅表示了上传信息的无电源终端的主要部分。20是发射站、30是接收站、110是无电源终端。111是可以在无电源的状态下改变光的透过率的光强度变化单元。为了具有上传功能，无电源终端110由使来自发射站20的光源23的光向与入射方向大致相同的方向反射的角逆反射器等构成的反射器112、和配置在与接收站30的光传感器31之间的光路中的使从发射站20的光源23发射的光通过的光强度变化单元111构成。
从光源23发射的通过光强度变化单元111的光即进行了强度调制的光信号向接收站30侧的光传感器31发射。作为从发射站20发生光的光源23，使用发生红外光的发光二极管。光传感器31接收(接收)由反射器112向与入射方向的反方向反射并进行了光强度调制的光。光传感器31的光电变换输出在接收站30中进行判断而输出。发射站20和接收站30在一起时，光源23可以设置在接收站30内，也可以设置在接收站30之外。光源23的配置，根据用途而决定。
图11表示光强度变化单元111的结构的一例。在图11中，111a和111b是透过率一定的透过部件(片、膜等)，使用可使光透过的部件。部件111c与透过部件111a和111b、弹性部件111e一起形成密闭容器。使光通过该密闭容器而改变光的强度。这时，通过改变光通过的密闭容器的厚度，改变从透过部件111a通过111b的光的强度。因此，光不通过的部件111c不需要是透过部件。为了改变光通过的密闭容器的光通过方向的厚度，设置了随压力变化而在箭头P方向伸缩的弹性部件111e。并设置了用于向弹性部件15吹气的筒111d，即，设置了传递声音的筒(部件)111d，终端使用者通过从筒111d的前端部例如发声，向弹性部件111e吹气，弹性部件111e就在箭头P方向伸缩，通过压力变化改变光通过的密闭容器的光通过方向的厚度。在由透过部件111a、111b及部件111c和弹性部件111e形成的密闭容器中，为了通过压力变化改变光透过率，封入了吸收光的粒子例如黑铅等。图12表示光强度变化单元111的外观。在图12中，对于与图11相同的地方标以相同的符号，并省略详细的说明。
为了进行上传，从收发台(发射站20和接收站30)向无电源终端110发送光信号，由反射器112返回反射光时，无电源终端110的终端使用者通过筒111d向弹性部件111e发出声音时，空气振动就向弹性部件111e传递，弹性部件111e就在箭头P方向振动。这样，密闭容器内的力学的内部压力就发生变化，所以，光通过的密闭容器的光通过方向的厚度发生变化，从而通过密闭容器的光的透过率发生变化，这样，通过透过部件111a和111b的光就被进行了强度调制。
在接收站30中，解调从无电源终端110反射回来的光，重放输出从终端使用者发送的声音。
如上所述，在本实施例中，使用力学的压力变化进行光强度调制，所以，不需要电源，终端使用者可以在无电源状态下发射信息。
除了上述实施例外，也可以按以下方式实施。
(1)作为除了声音以外的使空气压发生变化的方法，可以使用图13所示的机构。在图13中，111d是筒、111f是弹簧、111g是按钮。按钮111g被弹簧111f支撑住。终端使用者发送信息时，通过按下按钮111g这样的机械操作，将空气振动传递给弹性部件111e，进行信息发射。另外，也可以将流体封入到筒111d内，将通过按钮111g的操作而发生的压力变化引起的振动传递给弹性部件15。
(2)此外，作为传递空气振动的机构，也可以使用利用温度变化的部件。例如，使用记忆合金，通过信息发射者与形状记忆合金部件接触、分离，可以使形状记忆合金部件的形状发生变化，从而可以发生空气振动。
(3)在上述实施例中，是以光为例进行了说明，但是，也可以使用光以外的电磁波。这时，采用对所使用的电磁波极适合的密闭容器。
(4)在上述实施例中，设置了传递声音的部件，但是，想将装置形成小型时，不必特别设置。这时，通信性能将降低。
(5)反射所接收的光的光学系统可以使用图10所示的光学系统以外的系统，根据用途或形状，例如可以将透镜等和反射板组合使用。
(6)若对光强度变化单元111设置引导光源23的光的光学系统和遮光板，则能够进一步提高通信性能。
(7)用于进行上传的密闭容器可以利用至少透过电磁波的透过部件和传递振动的弹性部件形成。
(8)光强度变化单元111可以使入射的光和出射的光都透过，也可以以仅使出射的光透过的方式配置。
如上所述，由利用空气等的振动的压力变化调制入射光的强度，将该光向与入射方向相反的方向反射，所以，不需要用电的光源，可以在无电源状态下发射信息。另外，利用声音发生空气振动而进行光调制时，在接收站30侧通过将光信号变换为电信号，可以重放该声音。此外，通过设置发生空气振动的单元，可以由操作者的操作而发射信息。
实施例3图14是表示应用本发明的通信系统的图。在图14中，通信系统起无电源下载装置的功能，所以，由无电源终端120和发射站20构成。该无电源终端120和发射站20与上述无电源终端10和发射站20(参见图1～图3)对应。本实施例的无电源终端120只是起无电源下载装置的功能，所以，不具有用于上传功能的反射单元，但是，也可以如前所述那样是具有反射单元的结构。无电源终端120具有接收光并变换为电信号的无电源的光电变换电路(光电变换元件、光传感器)121、和用于将由光电变换电路121进行了光电变换的电信号进行声音(重放)输出的耳机或扬声器等无电源的声音输出单元143。另外，光电变换电路121使用发生与接收的光的强度相应的电平(例如电压)的电信号的电路。
发射站20具有控制光源23和光源23发生的光的强度的控制电路22。光源23可以使用LED等，也可以根据用途使用各种各样的光源。控制电路22使用CPU等处理器或IC电路等。通过控制供给光源23的电源电压而控制发光强度。在本实施例中，预先与从声音取得的声音信号的波形对应地预先决定了偏置电平，如图16所示，决定了指定的强度特性。控制电路22根据该强度特性控制光源23的发光强度。图16所示的强度特性具有一定的偏置电平，偏置电平的大小根据无电源终端120的接收性能适当地决定。
在这样的结构中，由控制电路22控制从发射站20的光源23发生具有图16所示的强度特性的光。发生的光由无电源终端120的光电变换电路121接收并变换为电信号，变换的电信号具有与图16所示的强度特性相同的频率特性，所以，从扬声器的声音输出单元143重放输出声音。
在上述实施例中，利用强度具有与电信号的信号波形的信号电平的变化本身对应的强度分布的光传输信息，但是，作为利用载波进行AM调制的电信号，也可以发生具有与信号波形的包络线的波形变化对应的强度分布的光信号而传输该光。
这样的系统结构示于图17。在图17中，发射站20侧的控制电路22接收传输的电信号后由加法器将该电信号与载波重叠，利用别的加法器加上偏压，作成进行了AM调制的电信号。进行AM调制的电路是众所周知的电路，省略详细的说明。由光源23发生并发送与该作成的电信号的变化对应的光。即，通过控制电路22根据AM调制的电信号进行的控制，光源23发生光。该光具有与进行了AM调制的电信号的信号波形的包络线的波形变化对应的强度分布。
这时，由无电源终端140侧的光电变换电路141进行光电变换的电信号被如二极管那样的在无电源状态下进行检波的检波电路142进行检波，取出应传输的电信号，从耳机或扬声器等无电源的声音输出单元143输出。
这样，便可同时发射多个声音。另外，在进行下载的一侧，可以如AM收音机那样选择所希望的频率的声音进行收听。
对以上的实施例可以考虑各种用途和改良方式，下面，说明其中的几个例子。
(1)该通信系统的下载装置可以利用预先准备的声音向终端使用者进行介绍。将发射站安装到动物园的例如「长颈鹿」上，将无电源终端租给「长颈鹿」的观众，作为观众的终端使用者利用无电源终端接收到从「长颈鹿」的发射站发射的光信号时，就从声音输出单元重放输出对「长颈鹿」的说明的声音。另外，也可以发射所介绍的动物的鸣叫声音，取代说明。将发射站设置到博物馆的陈列物、水族馆的水槽等中，也可以向观众进行介绍。
(2)通过光的强度调制而发射的信息，除了声音、动物的鸣叫声音以外，也可以是音乐等音响信息。这时，可以按与想发射的音响信号的信号波形相同的强度分布特性发生光。
(3)在上述实施例中，预先决定了想发射的信号波形，但是，用送话器采集声音、动物的鸣叫声音、音响而变换为电信号，并根据与该电信号所示的信号波形对应的强度分布特性由发射站的光源发光，就可以进行实时的信息发射。因此，在预先准备了想发射的电信号的波形时，可以将波形数据存储到IC存储器、硬盘及其他存储单元中，想实时地传输波形时，可以将送话器等电信号发生单元或从其他装置输入电信号的输入单元装配到系统结构中。
(4)另外，为了能够仅接收发射站的光，可以如图15所示的那样将仅将特定方向的光向光电变换电路131传递的单元设置到无电源终端130上。在图15中，用实线仅表示了主要部分。131是光电变换电路、133和134是遮光板。仅将特定方向的光向光电变换电路131传递的单元除了遮光板外，还可以使用透镜等的光学系统等众所周知的单元。另外，也可以将仅传递特定方向的光的单元设置到信息发射侧的光源23中。
(5)在上述实施例中，使用了无电源的耳机或扬声器等声音重放单元，但是，在使用需要电源的扬声器时，配置蓄电池，将光电变换电路的输出(电能)供给蓄电池，将蓄电池(蓄电单元)作为驱动电源驱动扬声器而声音输出时，可以重放大的声音。
(6)在上述实施例中，例举了发射站和无电源终端分别为1个的例子，但是，也可以如多个发射站和1个无电源终端、1个发射站和多个无电源终端、或者多个发射站和多个无电源终端那样根据用途而构成全体系统。
(7)作为电磁波，可以使用可见光、红外线、毫米波、微波、X射线等不可见的电磁波。另外，电磁波根据用途可以选择使用具有指向性的电磁波和没有指向性的电磁波。使用可见光时，为了下载功能，可以使携带无电源终端的终端使用者知道发射站的存在。另外，不想让无电源终端的终端使用者知道发射站20的存在时，可以使用不可见的电磁波。
(8)若使发生的电磁波(光信号)的波长不同，就可以进行多频道的信息通信。这时，在信息的发射装置中，可以设置多个电磁波输出装置，用分别仅使所希望的波长通过的带通滤波器对电磁波进行滤波。另外，接收侧(无电源终端)可以具有多个“发生与电磁波的强度对应的电平的电信号的变换单元”，分别仅将通过相应的上述带通滤波器的波长输入这些变换单元。
(9)可以使输出单元(耳机或扬声器等)的输出电平可变。这时，利用手动操作的电位器等调整光电变换电路121的输出信号电平。
(10)作为以知觉的形式输出由光电变换电路进行了光电变换的电信号的输出单元，除了上述声音输出单元外，可以根据用途使用以振动的形式输出电信号的振动元件和具有味觉、嗅觉功能的单元等。
(11)在上述实施例中，发生利用AM调制的电信号调制光强度的光，但是，也可以代替AM调制使用FM调制的电信号等用各种方法进行模拟调制的电信号，发生调制了光强度的光。也可以利用数字调制。
如上所述，按照本发明的通信系统，不是用有线发射电信号，而是利用光的强度调制进行发射，所以，可以提供极适合在难以进行有线通信的环境下进行的通信方法。另外，可以在无电源状态下利用简单而小型轻量的无电源终端进行下载。
即，使需要与配置了发射站和接收站的环境侧进行光空间通信的用户终端，具有太阳能电池等光电变换单元和耳机等声音输出单元以及根据需要设置的递归型反射部件等反射单元，使它们可以无电源驱动，从而可以实现简单而小型轻量的无电源终端。并且，通过利用该无电源终端，环境侧也可以采用非常简单的结构，终端使用者可以从环境侧轻松地下载信息，同时终端使用者也可以对环境侧轻松地上传信息，从而可以实现可以非常轻松地利用的光空间通信系统。
例如，通过发射会场或展示品等的声音信息，并使参加者利用无电源终端进行收听，可以实现将无电源终端应用于各种信息介绍的事件或展示会等的各种1对多的通信空间。
另外，通过采用终端使用者用自己的手或通过组装到终端中的无电源驱动的光强度变化单元的操作可以任意改变由无电源终端接收的光的强弱的形式，不需要另外的电源，仅携带或佩带终端就可以向环境侧上传终端使用者的信息，在事件或展示会等中，在实现上述1对多的通信空间的同时，可以实现各参加者发送自己的意思等的多对1的通信空间。由于光强度变化单元利用空气等的振动的压力变化进行光的强度调制，所以，可以实现无电源驱动。
此外，在该通信系统中，通过对想从环境侧向终端侧下载的信息的电信号进行AM、FM等各种模拟调制或PAM、PWM、PPM等各种数字调制，可以减少噪音对通信所使用的光的影响，从而可以实现更良好的通信空间。
这时，无电源终端需要解调电路等解调单元，当然，电路结构和使用元件是可以无电源驱动的，另外，即使需要电源，通过用二次电池等蓄电单元存储从例如由光电变换单元接收的光变换的电信号的电能，不设置另外的电源用的信号线和稳压电路就可以供电。即使组装了解调电路和二次电池，无电源终端也可以实现非常小型轻量化，不影响携带性和佩带性。
当然，无电源终端不受天气的影响，可以在无电源状态下进行信息的收发。另外，装置结构可以用简单的电路构成，所以，成本廉价，可以将无电源终端作为一次性使用。根据用途，无电源终端可以用光或声音输出信息，所以，可以将本发明应用于介绍等各种用途。
权利要求
1.一种利用无电源终端进行通信的通信系统，其特征在于，具有无电源终端，包括接收进行了强度调制的光信号并变换为电信号的光电变换单元、和将由该光电变换单元变换的电信号声音输出的声音输出单元；以及发射站，包括根据应发射的信息的电信号向上述无电源终端发送进行了强度调制的光信号的发射单元。
2.一种利用无电源终端进行通信的通信系统，其特征在于，具有无电源终端，包括接收进行了强度调制的光信号并变换为电信号的光电变换单元、解调由该光电变换单元变换的电信号的解调单元、和将由该解调单元解调的电信号声音输出的声音输出单元；以及发射站，包括对应发射的信息的电信号进行模拟调制或数字调制的调制单元、和根据由该调制单元调制的电信号向上述无电源终端发送进行了强度调制的光信号的发射单元。
3.一种利用无电源终端进行通信的通信系统，其特征在于，具有无电源终端，包括接收进行了强度调制的光信号的一部分并变换为电信号的光电变换单元、将由该光电变换单元变换的电信号声音输出的声音输出单元、和接收上述进行了强度调制的光信号的另一部分进行反射的反射单元，而且在由该反射单元进行反射时，可以按照终端使用者发送的信息改变上述光信号的强弱；发射站，包括根据应发射的信息的电信号向上述无电源终端发送进行了强度调制的上述光信号的发射单元；以及接收站，包括接收由上述无电源终端的反射单元反射的光信号的受光单元、和根据该受光单元接收的光信号的强弱分析终端使用者从上述无电源终端发送的信息的信息分析单元。
4.一种利用无电源终端进行通信的通信系统，其特征在于，具有无电源终端，包括接收进行了强度调制的光信号并变换为电信号的光电变换单元、将由该光电变换单元变换的电信号声音输出的声音输出单元、和接收上传用光并进行反射的反射单元，而且该反射单元进行反射时，可以按照终端使用者发送的信息改变上述上传用光的强弱；发射站，包括根据应发射的信息的电信号向上述无电源终端发送进行了强度调制的上述光信号的发射单元；以及接收站，包括产生上述上传用光的发光单元、接收由上述无电源终端的反射单元反射回来的上传用光的受光单元、和根据该受光单元接收的上传用光的强弱分析终端使用者从上述无电源终端发送的信息的信息分析单元。
5.一种利用无电源终端进行通信的通信系统，其特征在于，具有无电源终端，包括接收进行了强度调制的光信号的一部分并变换为电信号的光电变换单元、解调由该光电变换单元变换的电信号的解调单元、将由该解调单元解调的电信号声音输出的声音输出单元、和接收进行了强度调制的上述光信号的另一部分进行反射的反射单元，而且在该反射单元反射时，可以按照终端使用者发送的信息改变上述光信号的强弱；发射站，包括对应发射的信息的电信号进行模拟调制或数字调制的调制单元、和根据由该调制单元调制的电信号向上述无电源终端发送进行了强度调制的光信号的发射单元；以及接收站，包括接收由上述无电源终端的反射单元反射的光信号的受光单元、和根据该受光单元接收的光信号的强弱分析终端使用者从上述无电源终端发送的信息的信息分析单元。
6.一种利用无电源终端进行通信的通信系统，其特征在于，具有无电源终端，包括接收进行了强度调制的光信号并变换为电信号的光电变换单元、解调由该光电变换单元变换的电信号的解调单元、将由该解调单元解调的电信号声音输出的声音输出单元、和接收上传用光进行反射的反射单元，而且在该反射单元进行反射时，可以按照终端使用者发送的信息改变上述上传用光的强弱；发射站，包括将对应发射的信息的电信号进行模拟调制或数字调制的调制单元、和根据由该调制单元调制的电信号向上述无电源终端发送进行了强度调制的光信号的发射单元；以及接收站，包括产生上传用光的发光单元、接收由上述无电源终端的反射单元反射回来的上传用光的受光单元、和根据该受光单元接收的上传用光的强弱分析终端使用者从上述无电源终端发送的信息的信息分析单元。
7.如权利要求1至6的任意一项所述的通信系统，其特征在于上述无电源终端的光电变换单元是太阳能电池。
8.如权利要求1至6的任意一项所述的通信系统，其特征在于上述无电源终端的声音输出单元是耳机或头带受话器或扬声器。
9.如权利要求3至6的任意一项所述的通信系统，其特征在于上述无电源终端的反射单元是递归型反射部件。
10.一种在权利要求1或2所述的通信系统中使用的无电源终端，其特征在于作为上述光电变换单元的太阳能电池和作为上述声音输出单元的耳机或头带受话器或扬声器构成一体结构。
11.如权利要求10所述的无电源终端，其特征在于上述耳机或头带受话器或扬声器以在终端使用者佩带的状态下使上述太阳能电池的光接收面朝向上述终端使用者的视线方向的方式配置成一体结构。
12.一种在权利要求3至6的任意一项所述的通信系统中使用的无电源终端，其特征在于作为上述光电变换单元的太阳能电池、作为上述声音输出单元的耳机或头带受话器或扬声器、和作为上述反射单元的递归型反射部件构成一体结构。
13.如权利要求12所述的无电源终端，其特征在于上述耳机或头带受话器或扬声器以在终端使用者佩带的状态下使上述太阳能电池的光接收面和递归型反射部件的光反射面朝向上述终端使用者的视线方向的方式配置成一体结构。
14.一种在权利要求3或5所述的通信系统中使用的无电源终端，其特征在于进而具有将粒子封入具有使上述光信号入射到容器内并向容器外出射的光透过弹性部件的密闭容器，并能够通过容器内的光透过率随压力变化而变化，改变通过上述容器内的光信号的强度的光强度变化单元；通过该光强度变化单元，可以按照上述终端使用者发送的信息改变上述光信号的强弱。
15.一种在权利要求4或6所述的通信系统中使用的无电源终端，其特征在于进而具有将粒子封入具有使上述上传用光入射到容器内并向容器外出射的光透过弹性部件的密闭容器，并能够通过上述容器内的光透过率随压力变化而变化，改变通过上述容器内的上传用光的强度的光强度变化单元；通过该光强度变化单元，可以按照上述终端使用者发送的信息改变上述上传用光的强弱。
16.如权利要求14或15所述的无电源终端，其特征在于上述光强度变化单元进而具有向密闭容器导入表示上述终端使用者发送的信息的声音而使之产生压力变化的部件。
17.如权利要求14或15所述的无电源终端，其特征在于上述光强度变化单元进而具有通过对密闭容器表示上述终端使用者发送的信息的上述终端使用者的机械操作而使之产生压力变化的部件。
18.如权利要求1至6的任意一项所述的通信系统，其特征在于上述无电源终端进而具有存储由上述光电变换单元变换的电信号的电能的存储单元。
19.如权利要求10至17的任意一项所述的无电源终端，其特征在于进而具有存储由上述光电变换单元变换的电信号的电能的存储单元。
20.如权利要求1至6的任意一项所述的通信系统，其特征在于上述发射站进而具有将由上述发射单元发出的光信号向特定方向发射的部件，上述无电源终端进而具有将来自特定方向的光信号向上述光电变换单元引导的光引入路。
全文摘要
一种利用无电源终端进行通信的通信系统，具有无电源终端(10)，包括接收进行了强度调制的光信号并变换为电信号的光电变换单元、和将由光电变换单元变换的电信号声音输出的声音输出单元；以及发射站(20)，包括将根据应发射的信息的电信号而进行了强度调制的光信号向无电源终端发送的发射单元。
文档编号H04B10/10GK1608357SQ02826238
公开日2005年4月20日 申请日期2002年11月26日 优先权日2001年11月26日
发明者西村拓一, 伊藤日出男, 山本吉伸, 中岛秀之, 野田五十树 申请人:独立行政法人产业技术综合研究所