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JP4878130B2 - Projection type guidance device and guidance direction display method - Google Patents

Projection type guidance device and guidance direction display method Download PDF

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JP4878130B2
JP4878130B2 JP2005193946A JP2005193946A JP4878130B2 JP 4878130 B2 JP4878130 B2 JP 4878130B2 JP 2005193946 A JP2005193946 A JP 2005193946A JP 2005193946 A JP2005193946 A JP 2005193946A JP 4878130 B2 JP4878130 B2 JP 4878130B2
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義則 木村
護 宮地
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Description

本発明は、経路に沿って案内や誘導など、人を導く際に誘導方向を指示する誘導装置に関し、特にレーザ光を用いてその誘導方向を指示する投射型誘導装置に関する。   The present invention relates to a guidance device that indicates a guidance direction when guiding a person such as guidance or guidance along a route, and more particularly, to a projection type guidance device that indicates a guidance direction using a laser beam.

従来、建物内の非常口の位置や方向を示す装置としては避難誘導灯があり、これは内部から照明される矢印などの標識によって避難すべき方向を表示する。しかしながら、火災においては化学物質を含む建材などから大量の煙が発生することにより標識の避難時の視認性が悪くなる場合があり、有効な避難誘導が行われない状況が発生している。   Conventionally, as an apparatus for indicating the position and direction of an emergency exit in a building, there is an evacuation guide light, which displays a direction to evacuate by a sign such as an arrow illuminated from the inside. However, in a fire, a large amount of smoke is generated from a building material containing a chemical substance, so that the visibility at the time of evacuation of the sign may be deteriorated, and a situation where effective evacuation guidance is not performed occurs.

他方、道路における雪や濃霧など視認性が悪い状況においても視認性を維持するために、レーザ光を用いた視線誘導装置が実用されている(特許文献1参照)。   On the other hand, a line-of-sight guidance device using laser light has been put into practical use in order to maintain visibility even in situations where visibility is poor, such as snow or heavy fog on the road (see Patent Document 1).

この視線誘導装置は、レーザ光を、道路の折れ曲がり部若しくは湾曲部すなわちカーブに沿って想定される表示線を指向し該表示線に沿ってカーブ方向に走査しつつ照射する。   This line-of-sight guidance device irradiates a laser beam while directing a display line assumed along a bent portion or a curved portion of a road, that is, a curve, and scanning in the curve direction along the display line.

視線誘導装置においては、道路などの経路上に主副ガルバノミラーなどの走査手段を用いてレーザ光を人間がその走査を認識できない高い周波数で走査しつつ照射するので、人間には連続し静止した輝線として認識され、たとえば、そのレーザ光表示は道路のカーブ方向すなわち曲がり具合を表示する。
特開平10−3599号公報
In the line-of-sight guidance device, the laser beam is irradiated on a route such as a road using a scanning means such as a main / sub galvanometer mirror while scanning at a high frequency at which the human cannot recognize the scanning, so that the human is continuously stationary. For example, the laser light display indicates the curve direction of the road, that is, the degree of bending.
Japanese Patent Laid-Open No. 10-3599

しかし、従来の視線誘導装置を用いて火災発生時などの避難誘導を行おうとした場合、レーザ光表示の輝線に沿ったどちらの方向に避難すべきかという誘導方向を表現することができない。よって、人間がたとえば行き止まりとなる方向や火元などの危険な方向に誘導されてしまうという問題点があった。   However, when evacuation guidance is performed using a conventional line-of-sight guidance device in the event of a fire or the like, it is impossible to express the guidance direction as to which direction along the bright line of the laser light display should be evacuated. Therefore, there is a problem that humans are guided in a dangerous direction such as a dead end or a fire source.

一方、誘導方向を示す手段として、たとえば壁面上に設けられ非常口方向を表示する避難誘導灯では、混乱した避難状況のもとでは壁面の標識をいちいち参照しながらその誘導方向を判断し、迅速な避難行動をとることは集団行動として大変困難である。よって、素早い避難誘導のためにはより明確な表示装置によって誘導方向を告知することが求められる。また、従来の照明を備えた避難誘導灯では視認性が不十分であることに加えて、たとえば最寄りの避難口近辺が火元であって、そちらに誘導しては危険な状況においても固定的にその最寄りの避難口を示すだけであるので、安全な避難経路の指示が行えないという問題があった。   On the other hand, as a means for indicating the direction of guidance, for example, in an evacuation guide light provided on a wall surface and displaying the direction of an emergency exit, the guidance direction is judged while referring to the signs on the wall surface one by one under a confused evacuation situation. Taking evacuation action is very difficult as a collective action. Therefore, for quick evacuation guidance, it is required to notify the guidance direction with a clearer display device. Moreover, in addition to insufficient visibility with conventional evacuation guide lights equipped with conventional lighting, for example, the vicinity of the nearest evacuation exit is a fire source, and it is fixed even in situations where it is dangerous to guide there. Since this only indicates the nearest evacuation exit, there is a problem that a safe evacuation route cannot be designated.

そこで、本発明の解決しようとする課題には、誘導方向の指示が行える投射型誘導装置及び誘導方向表示方法を提供することが一例として挙げられる。   Thus, the problem to be solved by the present invention is to provide a projection type guidance device and a guidance direction display method capable of instructing the guidance direction as an example.

請求項1記載の投射型誘導装置は、射出角度が周期的に変化する光ビームを被投射面に投射して誘導方向を表示する投射型誘導装置であって、光ビームを射出する光源と、前記光ビームを投射方向に向けて周期的に揺動せしめる光駆動部と、を含み、前記光駆動部は、第1周波数で第1振幅の第1交流信号と前記第1周波数より低い第2周波数で前記第1振幅より大なる第2振幅の第2交流信号を含む駆動信号に応じて、前記光ビームを遥動することを特徴とする。   The projection type guidance device according to claim 1 is a projection type guidance device that projects a light beam whose emission angle periodically changes onto a projection surface to display a guidance direction, and a light source that emits the light beam; A light driving unit that periodically swings the light beam in a projection direction, and the light driving unit has a first AC signal having a first amplitude at a first frequency and a second lower than the first frequency. The light beam is swung according to a drive signal including a second AC signal having a second amplitude larger than the first amplitude in frequency.

請求項2記載の投射型誘導装置は、前記第2交流信号は立ち上がり速度及び立ち下がり速度が異なる波形の振動信号であることを特徴とする。   The projection type guidance device according to claim 2 is characterized in that the second AC signal is a vibration signal having a waveform having different rising speed and falling speed.

以上の構成により、照射されたレーザ光の被走査領域の動きすなわち、誘導方向が容易に視認できる。順送りに被走査領域を表示させるので、所定間隔を1周期として被走査領域が周期的に走行しているように見えることになり、移動する被走査領域を表示によって誘導の向きを示すことができるので、人が辿るべき方向が認識しやすくなる。   With the above configuration, the movement of the scanned region of the irradiated laser beam, that is, the guiding direction can be easily visually confirmed. Since the scanning area is displayed in order, the scanning area appears to run periodically with a predetermined interval as one cycle, and the direction of guidance can be indicated by displaying the moving scanning area. Therefore, it becomes easier to recognize the direction that a person should follow.

請求項3記載の投射型誘導装置は、前記光駆動部は、前記第2交流信号の立ち上がり及び立ち下がり速度を変化せしめる波形変化回路を有するので、この波形変化回路において、誘導方向をスイッチあるいはラッチによって記憶し、これに基づいて誘導方向を決めることができる。   4. The projection type guiding apparatus according to claim 3, wherein the optical drive unit has a waveform changing circuit for changing a rising speed and a falling speed of the second AC signal. In this waveform changing circuit, the guiding direction is switched or latched. And the guidance direction can be determined based on this.

請求項9記載の投射型誘導装置は、前記光駆動部は半導体基板上に形成された電気回路と前記光ビームを投射方向に向けて反射する鏡とを含み、前記電気回路が前記鏡の傾きを電気的に制御するので、少なくとも1軸走査により1次元方向の誘導指示ができる。   The projection type guidance device according to claim 9, wherein the light driving unit includes an electric circuit formed on a semiconductor substrate and a mirror that reflects the light beam toward a projection direction, and the electric circuit is inclined by the mirror. Is electrically controlled, so that a guidance instruction in a one-dimensional direction can be performed by at least one-axis scanning.

請求項10記載の投射型誘導装置は、前記被走査領域の走査周期を同期せしめるコントローラにより、投射型誘導装置の複数を連携することで、誘導方向表示システムを構成できる。これによれば、各経路に配置された各投射型誘導装置の表示形態を選択でき、移動する被走査領域を表示させるから、比較的容易に人を誘導できる。   According to a tenth aspect of the present invention, a guidance direction display system can be configured by coordinating a plurality of projection type guidance devices with a controller that synchronizes the scanning period of the scanned region. According to this, since the display form of each projection type guidance device arranged in each path can be selected and the moving scanning area is displayed, a person can be guided relatively easily.

発明を実施するための形態BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

以下、添付図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図1は本実施形態による投射型誘導装置10の構成を示すブロック図である。また、図2及び図3はこの投射型誘導装置10が照射するレーザ光ビームによる経路表示の方法を示したもので、図2は上方より見た本装置の動作を示す概略平面図で、図3は通路断面方向から見た本装置の動作を示す概略側面図である。投射型誘導装置はレーザ光を通路床面上、誘導方向に走査しつつ照射して被走査領域を表示し、特に、その被走査領域が案内すべき方向へ移動するように、被走査領域の動きを視認できる速度で表示する。   FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a projection type guidance apparatus 10 according to this embodiment. 2 and 3 show a method of displaying a path by a laser light beam emitted by the projection type guidance apparatus 10, and FIG. 2 is a schematic plan view showing the operation of the apparatus viewed from above. 3 is a schematic side view showing the operation of the present apparatus as seen from the passage cross-sectional direction. The projection type guidance device irradiates a laser beam on the passage floor while scanning in the guidance direction to display the scanned area, and in particular, moves the scanned area in the direction to be guided. The movement is displayed at a speed that can be seen.

図1の11は半導体レーザなどを光源12とするレーザ装置、40はレーザ光を所定面へ走査しつつ照射する光駆動部30の走査ミラーである。レーザ装置11は、エキスパンダ、コリメータレンズ、シリンドリカルレンズなどの光学部品13を含み、これらによって光源12から射出されたレーザ光を略平行光とし、この光ビームを走査ミラー40へ入射する。走査ミラー40はその反射鏡の回転軸を中心としてその反射面の角度を可変できるように構成されたものであり、たとえばシリコンチップ上に形成されたMEMSミラーが用いられる。MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)とは、LSI半導体製造技術を用いて形成された電気回路と超精密な機械的構造を一体化したシステムである。MEMSミラーは、MEMSにより小さな反射鏡の傾きを電気的に制御することで、光の方向を変える微細構造装置である。MEMSミラーの駆動機構はMEMS技術の応用として知られている種々のものを用いることができる。   Reference numeral 11 in FIG. 1 denotes a laser device using a semiconductor laser or the like as the light source 12, and reference numeral 40 denotes a scanning mirror of the light driving unit 30 that irradiates the laser beam while scanning the laser beam onto a predetermined surface. The laser device 11 includes an optical component 13 such as an expander, a collimator lens, or a cylindrical lens. The laser light emitted from the light source 12 is converted into substantially parallel light, and the light beam is incident on the scanning mirror 40. The scanning mirror 40 is configured so that the angle of the reflecting surface thereof can be varied around the rotation axis of the reflecting mirror. For example, a MEMS mirror formed on a silicon chip is used. MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) is a system that integrates an electrical circuit formed using LSI semiconductor manufacturing technology and an ultra-precise mechanical structure. A MEMS mirror is a microstructure device that changes the direction of light by electrically controlling the tilt of a small reflecting mirror by MEMS. As the driving mechanism of the MEMS mirror, various types known as applications of MEMS technology can be used.

光駆動部30の制御回路20は、各種メモリを搭載したマイクロコンピュータからなり装置全体の制御をなす回路であり、接続された操作部(図示せず)からの使用者による操作入力又は外部装置(図示せず)による入力並びに現在の装置の動作状況に応じて各種の制御信号を生成するとともに、使用者に動作状況などを表示する表示部(図示せず)に接続されている。   The control circuit 20 of the optical drive unit 30 is a circuit that is composed of a microcomputer equipped with various memories and controls the entire apparatus. Operation input by a user from a connected operation unit (not shown) or an external device ( Various control signals are generated in accordance with an input by a device (not shown) and the current operation status of the apparatus, and are connected to a display unit (not shown) for displaying the operation status and the like to the user.

この投射型誘導装置は、避難誘導用とした場合、例えば火炎発生などの情報を元に起動するように設定されており、この制御回路20は外部装置などからの信号により、火災が発生していない場所へ避難すべき方向を認識する。このような避難情報からこの制御回路20は適切な避難方向を決定し、又は外部指定に従い、鋸歯状波の方向を決定し、鋸歯状波発生回路31にその指令を発するとともに、正弦波発生回路32へ正弦波生成の指令を発する。制御回路20からの指令によって、鋸歯状波発生回路31は誘導すべき方向に対応する低周波の鋸歯状波を作り、正弦波発生回路32が所定高周波数の正弦波を生成する。鋸歯状波発生回路31は制御回路20の指令に応じて鋸歯状波の立ち上がり及び立ち下がり速度を変化せしめる波形変化回路を有している。加算器33は鋸歯状波と正弦波を足し合わせた重畳波形を作り、これを走査ミラー40に駆動信号として供給する。走査ミラー40は重畳波形の信号によりレーザ光を経路上に走査しつつ照射して、図2及び図3に示すように、動きを視認できる速度で誘導方向に移動する被走査領域が床面に得られる。   When this projection type guidance device is used for evacuation guidance, it is set to start based on information such as the occurrence of a flame, for example, and this control circuit 20 has a fire caused by a signal from an external device or the like. Recognize the direction to evacuate to a place that is not. From such evacuation information, the control circuit 20 determines an appropriate evacuation direction, or determines the direction of the sawtooth wave according to external designation, issues a command to the sawtooth wave generation circuit 31, and also generates a sine wave generation circuit. A command for generating a sine wave is issued to 32. In response to a command from the control circuit 20, the sawtooth wave generation circuit 31 generates a low frequency sawtooth wave corresponding to the direction to be guided, and the sine wave generation circuit 32 generates a sine wave of a predetermined high frequency. The sawtooth wave generating circuit 31 has a waveform changing circuit that changes the rising and falling speeds of the sawtooth wave in accordance with a command from the control circuit 20. The adder 33 creates a superimposed waveform obtained by adding the sawtooth wave and the sine wave, and supplies this to the scanning mirror 40 as a drive signal. The scanning mirror 40 irradiates the laser beam while scanning the path with a signal having a superimposed waveform, and as shown in FIGS. 2 and 3, the scanned region moving in the guiding direction at a speed at which the movement can be visually recognized is formed on the floor surface. can get.

このように、投射型誘導装置は、例えば1周期200ミリ秒以上の低周波信号成分を生成する低周波生成回路としての鋸歯状波発生回路31と、1周期200ミリ秒未満の高周波信号成分を生成する高周波生成回路としての正弦波発生回路32と、これら高周波信号成分及び低周波信号成分とを合成した重畳波を走査信号(駆動信号)として生成する加算器と、を含む。   As described above, the projection-type guidance device includes, for example, a sawtooth wave generation circuit 31 as a low-frequency generation circuit that generates a low-frequency signal component having a period of 200 milliseconds or more and a high-frequency signal component having a period of less than 200 milliseconds. A sine wave generation circuit 32 as a high frequency generation circuit to be generated, and an adder that generates a superimposed wave obtained by synthesizing these high frequency signal component and low frequency signal component as a scanning signal (drive signal).

図4は、走査ミラー40としてのMEMSミラーの一例を示す。ここで、41はシリコン結晶からなる全体として数百μm角の矩形の平面反射鏡、42はバネ性をもつトーションヒンジ、43、44は固定電極である。   FIG. 4 shows an example of a MEMS mirror as the scanning mirror 40. Here, reference numeral 41 denotes a rectangular planar reflector made of silicon crystal as a whole, which is several hundred μm square, 42 is a torsion hinge having a spring property, and 43 and 44 are fixed electrodes.

図4に示すように、反射鏡41は中央にて1対のトーションヒンジ42により空中に支持されている。各トーションヒンジ42はそれぞれのスペーサ支持部SPから互いに向かって反射鏡41を2等分するように延び、トーション軸線を形成している。反射鏡41はトーションヒンジ42の間の中央に連結固着されている。スペーサ支持部SPは、反射鏡41下の空間を画定するように、シリコン基板Sub上に絶縁性材料で形成される。   As shown in FIG. 4, the reflecting mirror 41 is supported in the air by a pair of torsion hinges 42 at the center. Each torsion hinge 42 extends from each spacer support part SP so as to bisect the reflecting mirror 41 and forms a torsion axis. The reflecting mirror 41 is connected and fixed at the center between the torsion hinges 42. The spacer support portion SP is formed of an insulating material on the silicon substrate Sub so as to define a space below the reflecting mirror 41.

1対の固定電極43、44はトーション軸線に関して両側にある反射鏡41の半体部分下のシリコン基板Sub上に空間を介して配置されている。トーションヒンジ42及び固定電極43、44は、リソグラフィ法で形成され、シリコンの他にたとえば、アルミニウム、アルミニウム合金又はチタン/タングステンなどの材料で所定の厚さで形成される。   The pair of fixed electrodes 43 and 44 are disposed on the silicon substrate Sub under the half of the reflecting mirror 41 on both sides with respect to the torsion axis via a space. The torsion hinge 42 and the fixed electrodes 43 and 44 are formed by a lithography method, and are formed with a predetermined thickness using a material such as aluminum, an aluminum alloy, or titanium / tungsten in addition to silicon.

固定電極43、44はたとえばCMOSトランジスタなどで構成された駆動回路(図示せず)に接続されている。駆動回路は2つの固定電極43、44のうちの少なくも一方に駆動電位を加える。   The fixed electrodes 43 and 44 are connected to a drive circuit (not shown) composed of, for example, a CMOS transistor. The drive circuit applies a drive potential to at least one of the two fixed electrodes 43 and 44.

反射鏡41はトーションヒンジ42を介してバイアス回路(図示せず)に接続されている。バイアス回路は反射鏡41にバイアス電位を印加する。   The reflecting mirror 41 is connected to a bias circuit (not shown) via a torsion hinge 42. The bias circuit applies a bias potential to the reflecting mirror 41.

反射鏡41にバイアス電圧を加えるとともに2つの固定電極43、44のうちの一方に駆動電位を加えると、この電位に応じて、反射鏡41とその下にある固定電極43、44との間に静電気力が誘起され、反射鏡41はトーションヒンジ42の軸を中心として回動する。図5は、トーションヒンジ42がトーション軸線の回りで捻れ、反射鏡41が捻れ角θで回動する形態を示す。トーションヒンジ42は反射鏡41と共に回転すなわち捩れて、機械エネルギの形態の復元力が発生する。反射鏡41及びトーションヒンジ42は、バイアス回路から印加される電位がないときには、常時、平坦位置すなわち非捻れ位置となる。反射鏡41が角度θだけ回動すると、軸線上の入射光は2θの範囲に亘って偏向される。   When a bias voltage is applied to the reflecting mirror 41 and a driving potential is applied to one of the two fixed electrodes 43, 44, the reflecting mirror 41 and the fixed electrodes 43, 44 below the reflecting mirror 41 depend on this potential. An electrostatic force is induced, and the reflecting mirror 41 rotates about the axis of the torsion hinge 42. FIG. 5 shows a form in which the torsion hinge 42 is twisted around the torsion axis and the reflecting mirror 41 is rotated at the twist angle θ. The torsion hinge 42 rotates or twists with the reflecting mirror 41 to generate a restoring force in the form of mechanical energy. When there is no potential applied from the bias circuit, the reflecting mirror 41 and the torsion hinge 42 are always in a flat position, that is, a non-twisted position. When the reflecting mirror 41 is rotated by an angle θ, incident light on the axis is deflected over a range of 2θ.

トーションヒンジ42の捻れ量は、バイアス電位に対して、反射鏡41が一方の固定電極43、44に印加される駆動電位の関数となる。反射鏡41の回動量は、入力駆動信号の関数として、ほぼ線形又は非線形に変化する。よって、反射鏡41の大きさは数百μm程度であり、その重量も軽いことから、反射鏡41を高速で応答よく走査制御することが可能となる。   The twist amount of the torsion hinge 42 is a function of the driving potential applied to the one of the fixed electrodes 43 and 44 by the reflecting mirror 41 with respect to the bias potential. The amount of rotation of the reflecting mirror 41 changes substantially linearly or nonlinearly as a function of the input drive signal. Therefore, the size of the reflecting mirror 41 is about several hundreds μm and its weight is light, so that it is possible to scan the reflecting mirror 41 at high speed with good response.

駆動回路に制御される反射鏡41によって、誘導方向を制御されたレーザ光は図2及び図3に示すように床面に走査されつつ照射される。この実施形態において走査は1次元の直線又曲線の線分内に行われる。図3に示すように走査ミラーはその回転軸(トーションヒンジ42)が断面内方向に壁面、すなわち垂直面から所定の角度だけ傾くように設置され、これにより床面上の所定の位置にレーザ光を照射するように構成される。   The laser light whose guiding direction is controlled by the reflecting mirror 41 controlled by the drive circuit is irradiated while being scanned on the floor surface as shown in FIGS. In this embodiment, the scanning is performed within a one-dimensional straight line or curved line segment. As shown in FIG. 3, the scanning mirror is installed such that its rotation axis (torsion hinge 42) is inclined at a predetermined angle from the wall surface, that is, the vertical plane, in the cross-sectional direction, so that the laser beam is positioned at a predetermined position on the floor surface. It is comprised so that it may irradiate.

図6はこのレーザ光走査を行うための駆動信号の一例を示す。図6において横軸は時間であり、縦軸は反射鏡41の駆動信号レベルたとえば電圧値の振幅である。なお、MEMSミラーは想定する範囲の周波数では共振などがなく、駆動信号はそのまま反射鏡41の角度に対応するように設計されている。図6の駆動信号は図7(A)に示すような周波数が高い正弦波と図7(B)に示すような周波数の低い鋸歯状波を足し合わせた波形となっている。正弦波は周波数fs(1周期=1/fs)、振幅asを、鋸歯状波は周波数をfz(1周期=1/fz)、振幅azを有する。図7(C)に示す鋸歯状波を用いる場合は図7(B)に示す鋸歯状波を用いる場合の逆方向の移動を表示する。光駆動部30の鋸歯状波発生回路31内の波形変化回路により制御回路20の指令に応じて鋸歯状波の立ち上がり及び立ち下がり速度を変化させ、図7(B)及び(C)の切り換えを行う。   FIG. 6 shows an example of a drive signal for performing this laser beam scanning. In FIG. 6, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the drive signal level of the reflecting mirror 41, for example, the amplitude of the voltage value. Note that the MEMS mirror is designed so as not to resonate at a frequency within the assumed range, and the drive signal corresponds to the angle of the reflecting mirror 41 as it is. The drive signal in FIG. 6 has a waveform obtained by adding a sine wave having a high frequency as shown in FIG. 7A and a sawtooth wave having a low frequency as shown in FIG. 7B. The sine wave has a frequency fs (1 period = 1 / fs) and an amplitude as, and the sawtooth wave has a frequency fz (1 period = 1 / fz) and an amplitude az. When the sawtooth wave shown in FIG. 7C is used, the movement in the reverse direction when the sawtooth wave shown in FIG. 7B is used is displayed. The rising and falling velocities of the sawtooth wave are changed in accordance with the command of the control circuit 20 by the waveform changing circuit in the sawtooth wave generating circuit 31 of the optical drive unit 30, and the switching between FIGS. 7B and 7C is performed. Do.

ここで、正弦波の周期1/fsは200ミリ秒未満(5Hz超)、鋸歯状波の周期1/fzは200ミリ秒以上(5Hz以下)に設定される。これは人間の視覚像は200ミリ秒ほど保持されるという実験事実から求められる条件であり、この正弦波による周波数の高い走査レーザ光スポット軌跡は通常の視覚では連続した線分(被走査領域)として認識され、低い周波数の鋸歯状波による走査レーザ光スポット軌跡はその連続した線状の被走査領域が移動するように認識される。よって、被走査領域の動きを視認できる速度は1周期200ミリ秒以上の範囲に含まれる。人間視覚の保持時間を200ミリ秒とできる実験については、たとえば論文(Gawne TJ, Martin JM, Activity of primate V1 cortical neurons during blinks. J Neurophysiol 2000; 84(5): 2691-2694)に記載されている。   Here, the period 1 / fs of the sine wave is set to less than 200 milliseconds (over 5 Hz), and the period 1 / fz of the sawtooth wave is set to 200 milliseconds or more (5 Hz or less). This is a condition required from the experimental fact that a human visual image is maintained for about 200 milliseconds, and this high-frequency scanning laser light spot locus by a sine wave is a continuous line segment (scanned region) in normal vision. And the scanning laser beam spot trajectory by the low frequency sawtooth wave is recognized so that the continuous linear scanning region moves. Therefore, the speed at which the movement of the scanned region can be visually recognized is included in the range of one cycle of 200 milliseconds or more. An experiment that can maintain human visual retention time of 200 milliseconds is described, for example, in a paper (Gawne TJ, Martin JM, Activity of primate V1 cortical neurons during blinks. J Neurophysiol 2000; 84 (5): 2691-2694). Yes.

上記の重畳波で駆動された装置10において、正弦波の周波数をfs(1周期は1/fs)、照射床面上での振幅をAsとし、鋸歯状波の周波数をfz(1周期は1/fz)、照射面上での振幅をAzとすると、図8に示すように、正弦波1周期で鋸歯状波による輝点軌跡の移動量dはd=Az*fz/fsとなる。図8において横軸は時間であり、縦軸は移動距離である。図8の(A)〜(E)に示すように、正弦波のAsを一定として鋸歯状波の周波数fzを徐々に高くするにしたがって、照射面上における輝点軌跡(被走査領域)の振幅AがAsより短くなる。すなわち、図8の(A)〜(B)のdが3/4Asまでは被走査領域が線分として移動する態様で表示されるが、図8の(C)〜(D)のdが3/4Asを超えると被走査領域が間隔を開けて点滅移動する態様で表示される。dが正弦波による照射振幅Asの2倍を越えてしまうと図8の(E)のように、レーザ光が同じ場所を2度以上照射しないので、被走査領域が認識されない。   In the device 10 driven by the above superimposed wave, the frequency of the sine wave is fs (1 period is 1 / fs), the amplitude on the irradiation floor is As, and the frequency of the sawtooth wave is fz (1 period is 1). / Fz), where the amplitude on the irradiation surface is Az, as shown in FIG. 8, the moving amount d of the bright spot locus by the sawtooth wave in one cycle of the sine wave is d = Az * fz / fs. In FIG. 8, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the movement distance. As shown in FIGS. 8A to 8E, the amplitude of the bright spot locus (scanned region) on the irradiation surface is increased as the frequency fz of the sawtooth wave is gradually increased with the As of the sine wave constant. A becomes shorter than As. In other words, the scanning area is displayed as a line segment until d in FIGS. 8A to 8B is 3/4 As, but d in FIGS. 8C to 8D is 3 When / 4 As is exceeded, the scanned area is displayed in a blinking manner with an interval. If d exceeds twice the irradiation amplitude As by the sine wave, as shown in FIG. 8E, the laser beam does not irradiate the same place twice or more, so the scanned region is not recognized.

これを防止するための条件はd1<2Asなので、Az*fz/fs<2Asとなる。すなわち、fz<fs*2As/Azが少なくとも点として認識される条件となる。   Since the condition for preventing this is d1 <2As, Az * fz / fs <2As. That is, fz <fs * 2As / Az is a condition for recognizing at least a point.

なお、上記例では低周波の鋸歯状波は電圧が時間軸において、直線的に立ち上がり垂直に瞬時的に下降あるいは逆に垂直に瞬時的に立ち上がり直線的に下降する電気パルスであるが、これに限らず、装置は立ち上がり速度及び立ち下がり速度が異なる鋸歯状波の振動信号すなわち非対称波形で駆動すればよく、立ち上がり及び立ち下がり傾斜が等しくない三角波形などの波形も用いられ、時間に比例して電圧が高くなり所定電圧に達すると急激に電圧が下がる周期的変化を繰り返し出力する発振器が利用される。高周波の正弦波についてもこれは対称波形であるが、これに限らず、鋸歯状波などの非対称波形、三角波などの対称波形も利用できる。   In the above example, the low-frequency sawtooth wave is an electric pulse in which the voltage rises linearly in the time axis and falls instantaneously in the vertical direction, or conversely rises instantaneously in the vertical direction and falls linearly. Not limited to this, the device only needs to be driven by a sawtooth wave vibration signal with different rising speed and falling speed, that is, an asymmetric waveform, and a waveform such as a triangular waveform with unequal rising and falling slopes is also used, which is proportional to time. An oscillator is used that repeatedly outputs a periodic change in which the voltage drops rapidly when the voltage increases and reaches a predetermined voltage. This is also a symmetric waveform for a high-frequency sine wave, but is not limited to this, and an asymmetric waveform such as a sawtooth waveform or a symmetric waveform such as a triangular wave can also be used.

上記例では、被走査領域を1次元の直線又曲線の線分による1次元表示する例を説明したが、直交XY方向に駆動自在なMEMSミラーを用いてレーザ光照射による輪郭線によってアイコンなどを2次元表示した被走査領域を、その動きを視認できる速度で表示する構成も本発明に含まれる。このように2次元にレーザ光を走査する場合においてもその誘導方向には上記した第1の周波数信号と第2の周波数信号が含まれるように構成する。換言すれば、直交する2次元の走査手段に対してそれぞれの軸に独立に異なる周波数の駆動信号を与えるのではなく、誘導を行う方向には1次元の構成に対して記述した上記実施例と同じように、二つの周波数が組み合わさった駆動信号を与えるように構成する。このようにすることによって、誘導方向には人間が視認できる照射領域を形成することが可能となり、上述した例と同様に照射面において容易に誘導方向を判別せしめる動作が行えることとなる。   In the above example, an example in which the scanned region is displayed in a one-dimensional manner using a one-dimensional straight line or curved line segment has been described. A configuration in which the two-dimensionally displayed scanned area is displayed at a speed at which the movement can be visually recognized is also included in the present invention. Thus, even when the laser beam is scanned two-dimensionally, the guiding direction includes the first frequency signal and the second frequency signal. In other words, instead of giving drive signals of different frequencies to the respective axes independently to the orthogonal two-dimensional scanning means, the above-described embodiment described for the one-dimensional configuration in the direction in which guidance is performed. Similarly, it is configured to provide a drive signal in which two frequencies are combined. By doing so, it is possible to form an irradiation region that can be visually recognized by a person in the guidance direction, and an operation for easily determining the guidance direction on the irradiation surface can be performed as in the above-described example.

上記の実施形態においては1つの装置の動作を説明したが、図9の建物内部に設置した例に示すように、投射型誘導装置10a、10bを複数用い、動作を連携させることができる。このような動作においては、投射型誘導装置10aにおいて鋸歯状波による走査が誘導方向にて終了した時点でこれに続いてその隣にある投射型誘導装置10bが鋸歯状波による走査を始める。更に、他の投射型誘導装置(図示せず)を設けて、隣接する投射型誘導装置同士はその走査範囲が互いに近接するか重なるように設置されれば、これにより被走査領域は連続して避難経路に沿って順次移動するように観測される。   In the above embodiment, the operation of one device has been described. However, as shown in the example installed in the building of FIG. 9, a plurality of projection type guidance devices 10a and 10b can be used to coordinate the operations. In such an operation, when the scanning with the sawtooth wave is finished in the guiding direction in the projection type guiding apparatus 10a, the adjacent projection type guiding apparatus 10b starts scanning with the sawtooth wave. Furthermore, if another projection type guidance device (not shown) is provided, and the adjacent projection type guidance devices are installed so that their scanning ranges are close to each other or overlap each other, this allows the scanned region to be continuous. Observed to move sequentially along the evacuation route.

以上のように本実施形態においては、被走査領域が移動するように光駆動部への走査周波数を設定したので、誘導方向の認識が容易な投射型誘導装置を構成することができる。   As described above, in the present embodiment, since the scanning frequency for the optical drive unit is set so that the scanned region moves, it is possible to configure a projection type guidance device that can easily recognize the guidance direction.

図10は、本実施形態の誘導方向表示システムの一構成例のブロック図を示す。たとえば、4台の投射型誘導装置10をそれぞれコントローラ50へ繋ぎ、これにコントローラ50に含まれる同期パルス発生器から投射型誘導装置10へ同期信号を与える。誘導方向表示システムにおいては、複数個の投射型誘導装置10をケーブルによりコントローラ50に接続し、コントローラ50からケーブルを介して所要の投射型誘導装置にデータを伝送することによって各投射型誘導装置を制御する。   FIG. 10 shows a block diagram of a configuration example of the guidance direction display system of the present embodiment. For example, four projection type guidance devices 10 are each connected to the controller 50, and a synchronization signal is given to the projection type guidance device 10 from a synchronization pulse generator included in the controller 50. In the guidance direction display system, a plurality of projection type guidance devices 10 are connected to the controller 50 via cables, and each projection type guidance device is transmitted by transmitting data from the controller 50 to the required projection type guidance device via the cable. Control.

同一の投射型誘導装置10は、レーザ光の照射振幅(床面上の走査範囲)とおおよそ同じ距離をおいて配置されている場合には、第1の投射型誘導装置に同期パルスを与え、同期パルスを基準に1周期の鋸歯状波形による走査をおこない、1つの被走査領域が走査振幅端に達したときに隣の投射型誘導装置に同期パルスを与えることで、これに重畳した正弦波によって移動する被走査領域が連続して表示されるようになる。もし投射型誘導装置10の間隔が走査振幅よりも大きいときには、先の投射型誘導装置の被走査領域が走査振幅端に達してから所定の時間後に次の投射型誘導装置に同期パルスを与えることによって移動する破線状の被走査領域を表示することができ、避難の誘導方向を非常に明確に示すことができる。   When the same projection type guidance device 10 is arranged at the same distance as the irradiation amplitude (scanning range on the floor surface) of the laser beam, it gives a synchronization pulse to the first projection type guidance device, A scan with a sawtooth waveform of one cycle is performed on the basis of the sync pulse, and when one scanned area reaches the scan amplitude end, a sync pulse is given to the adjacent projection type guidance device, and a sine wave superimposed on this As a result, the moving scanning area is continuously displayed. If the interval between the projection type guidance devices 10 is larger than the scanning amplitude, a synchronization pulse is given to the next projection type guidance device after a predetermined time after the scanned area of the previous projection type guidance device reaches the scanning amplitude end. It is possible to display a broken line-shaped scanned area that moves, and to clearly indicate the direction of evacuation guidance.

コントローラ50は、非常警報を把握するために接続されている非常警報受信器などに接続され、これからの信号を受信する。この信号の中には適切な誘導方向を判断するための火災発生場所や煙の発生状況、あるいはさらに直接的に本器に対する適切な誘導方向の情報を含むものであってもよい。   The controller 50 is connected to an emergency alarm receiver or the like connected to grasp an emergency alarm, and receives a signal from this. This signal may include information on the location of fire occurrence and smoke generation to determine an appropriate guidance direction, or more directly information on the appropriate guidance direction for the device.

さらに、このコントローラ50は自器に備える、あるいは周辺に接続された煙感知器、火炎感知器、温度感知器のデータを参照するように構成することができる。このような情報を元に、このコントローラ50は火災が発生していない避難方向を認識することができる。このような情報からこのコントローラ50は適切な避難方向を決定し、鋸歯状波の方向を決定し、その決定を投射型誘導装置10へ送信する。   Further, the controller 50 can be configured to refer to data of a smoke sensor, a flame sensor, and a temperature sensor which are provided in the device or connected to the periphery. Based on such information, the controller 50 can recognize the evacuation direction in which no fire has occurred. From such information, the controller 50 determines an appropriate evacuation direction, determines the direction of the sawtooth wave, and transmits the determination to the projection type guidance apparatus 10.

ここで、鋸歯状波の方向の決定はコントローラ50を用いず、直接外部からの信号にも続いて決定することもできる。誘導が必要な状況になればさらにレーザ装置をONにし、また必要に応じて火災の状況を外部に送信し、または、音声、あるいは表示灯を合わせて避難誘導を行うように構成することもできる。   Here, the direction of the sawtooth wave can be determined without using the controller 50, and can also be determined directly following the signal from the outside. If the situation requires guidance, the laser device can be further turned on, and if necessary, the status of the fire can be transmitted to the outside, or the evacuation guidance can be performed by voice or indicator lights. .

この構成は、図10のようにコントローラ50から投射型誘導装置10へスポーク接続して中央で集中して同期を制御することには限られず、図11に示すように複数の投射型誘導装置を接続するバス接続またはデイジーチェーン接続することによって、次々と投射型誘導装置に走査開始の同期パルスを与え、同様の動作を行うように構成することもできる。また、コントローラ50を予め投射型誘導装置10へ内蔵することもできる。   This configuration is not limited to the spoke connection from the controller 50 to the projection type guidance device 10 as shown in FIG. 10 and centrally controlling the synchronization in the center, and a plurality of projection type guidance devices are arranged as shown in FIG. By connecting bus connections or daisy chain connections, it is also possible to apply a synchronization start pulse to the projection type guidance device one after another and perform the same operation. Further, the controller 50 can be built in the projection type guidance device 10 in advance.

コントローラ50には、少なくとも誘導経路の目的地を指示することができるキーボード、マウス、ペンタブレットなどのコンソールを接続することができ、また、少なくとも選択可能な誘導経路の目的地を画面表示するCRTないし液晶表示器などのモニタも接続することができる。   The controller 50 can be connected to a console such as a keyboard, a mouse, and a pen tablet capable of instructing at least the destination of the guide route, and can be a CRT or a CRT that displays at least a selectable destination route on the screen. A monitor such as a liquid crystal display can also be connected.

モニタへの表示の制御やコンソールでの選択に応じた誘導経路の決定は、コントローラ50で行なわれる。すなわち、コントローラ50は、マイクロコンピュータを主構成とする制御処理部を備え、制御処理部にはコンソールとモニタとの対の設置場所や、投射型誘導装置が設置されている経路や、誘導経路の目的地として選択可能な場所などに関する情報が格納されており、これらの情報を用いてモニタへの表示を行なったり、コンソールで選択された情報に基づいて投射型誘導装置による表示を行なうべき誘導経路を決定したりする。決定した投射型誘導装置の表示形態はモニタの画面上に説明表示され、どの表示形態の投射型誘導装置を辿ればコンソールで選択した目的地に辿り着くかが示される。   The controller 50 determines the guidance route according to the display control on the monitor and the selection on the console. That is, the controller 50 includes a control processing unit having a microcomputer as a main component. The control processing unit includes an installation location of a pair of a console and a monitor, a route where a projection type guidance device is installed, and a guidance route. Information on places that can be selected as destinations is stored, and guidance information that should be displayed on the monitor using these information or displayed by the projection type guidance device based on the information selected on the console To decide. The determined display type of the projection type guidance device is explained and displayed on the screen of the monitor, and it is shown which display type projection type guidance device is used to reach the destination selected on the console.

以上、本実施形態によって、避難者は、被走査領域の移動の表示を辿って行くことによって、迷うことなく目的地に到着することができる。   As described above, according to the present embodiment, the evacuee can arrive at the destination without hesitation by following the display of the movement of the scanned area.

本発明の実施形態の投射型誘導装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the projection type guidance apparatus of embodiment of this invention. 上方より見た本発明の実施形態の投射型誘導装置の動作を示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows operation | movement of the projection type guidance apparatus of embodiment of this invention seen from upper direction. 通路断面方向から見た本発明の実施形態の投射型誘導装置の動作を示す概略側面図である。It is a schematic side view which shows operation | movement of the projection type guidance apparatus of embodiment of this invention seen from the channel | path cross-sectional direction. 本発明の実施形態の投射型誘導装置の走査ミラーとしてのMEMSミラーを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the MEMS mirror as a scanning mirror of the projection type guidance apparatus of embodiment of this invention. 図4における線AAの断面図である。It is sectional drawing of line AA in FIG. 本発明の実施形態の投射型誘導装置のレーザ光走査を行うための駆動信号の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the drive signal for performing laser beam scanning of the projection type guidance device of the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態の投射型誘導装置に用いる信号のための波形の例を示すグラフである。It is a graph which shows the example of the waveform for the signal used for the projection type guidance device of the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態の投射型誘導装置のレーザ光による輝点軌跡の移動距離と時間の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the moving distance of the bright spot locus | trajectory by the laser beam of the projection type guidance apparatus of embodiment of this invention, and time. 本発明の実施形態の投射型誘導装置の複数を建物内部に設置した例を示す線図である。It is a diagram which shows the example which installed the plurality of the projection type guidance apparatuses of embodiment of this invention in the inside of a building. 本実施形態の誘導経路表示システムの一構成例のブロック図である。It is a block diagram of an example of 1 composition of a guidance course display system of this embodiment. 本実施形態の誘導経路表示システムの一構成例のブロック図である。It is a block diagram of an example of 1 composition of a guidance course display system of this embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

10 投射型誘導装置
11 レーザ装置
12 光源
13 光学部品
20 制御回路
30 光駆動部
31 鋸歯状波発生回路
32 正弦波発生回路
33 加算器
40 走査ミラー
41 反射鏡
42 トーションヒンジ
43、44 固定電極
50 コントローラ
SP スペーサ支持部
Sub シリコン基板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Projection type guidance apparatus 11 Laser apparatus 12 Light source 13 Optical component 20 Control circuit 30 Optical drive part 31 Sawtooth wave generation circuit 32 Sine wave generation circuit 33 Adder 40 Scanning mirror 41 Reflecting mirror 42 Torsion hinge 43, 44 Fixed electrode 50 Controller SP spacer support part Sub silicon substrate

Claims (3)

導方向を表示する投射型誘導装置であって、
光ビームを射出する光源と、
前記光ビームを被投射面に周期的に投射する光駆動部と、を有し、
前記光駆動部は、第1振幅の1周期200ミリ秒未満の高周波信号成分を生成する高周波生成回路と、前記第1振幅より大なる第2振幅の1周期200ミリ秒以上の鋸歯状波成分を生成する鋸歯状波発生回路と、前記鋸歯状波発生回路及び前記高周波生成回路に接続され且つ前記鋸歯状波成分及び前記高周波信号成分とを合成した重畳波を駆動信号として生成する加算器と、前記駆動信号に応じて反射鏡の回転軸を中心としてその反射面の角度を可変しつつ前記光ビームを反射する走査ミラーと、を含み、
前記光駆動部に接続され且つ、誘導方向を決定して前記鋸歯状波発生回路を制御して前記鋸歯状波成分の立ち上がり及び立ち下がり速度を変化せしめ、誘導方向に対応する前記鋸歯状波を含む前記駆動信号を変化させ、前記走査ミラーを介して、前記光ビームを前記被投射面に投射し被走査領域を形成して、前記駆動信号による走査周期をもって前記被走査領域が誘導方向へ移動するように表示する制御回路を有することを特徴とする投射型誘導装置。
A projection type inductive device that displays an induction direction,
A light source that emits a light beam;
A light driving unit that periodically projects the light beam onto a projection surface ;
The optical driving unit includes a high-frequency generation circuit that generates a high-frequency signal component having a first amplitude less than 200 milliseconds and a sawtooth wave component having a second amplitude greater than the first amplitude and having a second amplitude of 200 milliseconds or more. A sawtooth wave generating circuit that generates a signal, and an adder that is connected to the sawtooth wave generating circuit and the high frequency generation circuit and generates a superimposed wave that combines the sawtooth wave component and the high frequency signal component as a drive signal. includes a scanning mirror for reflecting the light beam while varying the angle of the reflecting surface about the rotation axis of the reflection mirror in response to the drive signal,
The sawtooth wave corresponding to the guide direction is connected to the optical driving unit and determines the guide direction and controls the sawtooth wave generation circuit to change the rising and falling speeds of the sawtooth wave component. The drive signal is changed, and the light beam is projected onto the projection surface via the scanning mirror to form a scanned region, and the scanned region moves in the guide direction with a scanning period of the drive signal. A projection type guidance device comprising: a control circuit for displaying in such a manner .
請求項1に記載の投射型誘導装置の複数と、前記複数の投射型誘導装置の少なくとも1つに接続されかつそれぞれの前記投射型誘導装置による前記被走査領域の前記走査周期を同期せしめるコントローラと、を含み、前記被走査域をそれらが連続して移動するように生成することを特徴とする誘導方向表示システム。 A plurality of projection guide device of claim 1, and a controller for synchronizing the scanning cycle of the scanned area by at least connected to one and each of the projection-type induction device of the plurality of projection type induction device , hints, the guidance direction display system, characterized in that generated as the scanned area they move continuously. 光ビームを発生する光源と光ビームを被投射面に投射する光駆動部とを備えた投射型誘導装置によって、誘導方向を表示する誘導方向表示方法であって、
前記光駆動部は、第1振幅の1周期200ミリ秒未満の高周波信号成分を生成する高周波生成回路と、前記第1振幅より大なる第2振幅の1周期200ミリ秒以上の鋸歯状波成分を生成する鋸歯状波発生回路と、前記鋸歯状波発生回路及び前記高周波生成回路に接続され且つ前記鋸歯状波成分及び前記高周波信号成分とを合成した重畳波を駆動信号として生成する加算器と、前記駆動信号に応じて反射鏡の回転軸を中心としてその反射面の角度を可変しつつ前記光ビームを反射する走査ミラーと、を含み、
前記光駆動部に接続された制御回路によって、誘導方向を決定して前記鋸歯状波発生回路を制御して前記鋸歯状波成分の立ち上がり及び立ち下がり速度を変化せしめ、誘導方向に対応する前記鋸歯状波を含む前記駆動信号を変化させ、前記走査ミラーを介して、前記光ビームを前記被投射面に投射し被走査領域を形成して、前記駆動信号による走査周期をもって前記被走査領域が誘導方向へ移動するように表示することを特徴とする誘導方向表示方法。
A guidance direction display method for displaying a guidance direction by a projection type guidance device including a light source that generates a light beam and a light driving unit that projects the light beam onto a projection surface,
The optical driving unit includes a high-frequency generation circuit that generates a high-frequency signal component having a first amplitude less than 200 milliseconds and a sawtooth wave component having a second amplitude greater than the first amplitude and having a second amplitude of 200 milliseconds or more. A sawtooth wave generating circuit that generates a signal, and an adder that is connected to the sawtooth wave generating circuit and the high frequency generation circuit and generates a superimposed wave that combines the sawtooth wave component and the high frequency signal component as a drive signal. includes a scanning mirror for reflecting the light beam while varying the angle of the reflecting surface about the rotation axis of the reflection mirror in response to the drive signal,
A sawtooth wave corresponding to the guiding direction is determined by determining a guiding direction and controlling the sawtooth wave generating circuit by a control circuit connected to the optical driving unit to change rising and falling speeds of the sawtooth wave component. The drive signal including a wave is changed, the light beam is projected onto the projection surface via the scanning mirror to form a scanned region, and the scanned region is guided with a scanning period by the drive signal. A guidance direction display method, characterized by displaying to move in a direction.
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