JP2017201314A - 紫外線量測定装置及び紫外線量測定システム - Google Patents

Abstract

【課題】極めて簡易且つ安価な回路構成で、容易に紫外線量の測定を実現する。【解決手段】紫外線量測定装置は、フォトクロミック色素が塗布された感光変色板によって感光部位が遮蔽されている、可視光の強度をアナログ電圧信号に変換する第一光検出部と、感光部位が光を遮蔽する遮蔽物によって遮蔽されていない第二光検出部と、第一光検出部及び第二光検出部のデータに基づいて紫外線量を算出する紫外線量算出部を具備する。【選択図】図１

Description

本発明は、紫外線量測定装置及び紫外線量測定システムに関する。

近年の電子デバイスは、高性能化と低価格化が進行している。例えば、昔では考えられなかった、バリエーション豊かな点滅機能を有するＬＥＤ発光器具が、１００円前後の低価格で入手できる。
しかしながら、データ通信を行うには、ＬＥＤ発行器具以外の付属的なデバイスが必要となるため、前述のような低価格の電子回路で実現することが困難である。

特許３０５７４３８号公報

発明者は、近年普及しているスマートフォン（携帯型無線端末）に適用するアクセサリとして、紫外線量を測定する装置を開発している。携帯型無線端末には様々な通信手段が内蔵されているので、一見すると、測定した紫外線量のデータを携帯型無線端末に送信することは容易であるように思える。しかし、携帯型無線端末に備わっている通信機能を用いて、データ通信を行おうとすると、以下のような問題が生じる。
先ず、無線ＬＡＮ及びＢｌｕｅＴｏｏｔｈ（登録商標）のデバイスは高価であると共に、消費電力が大きい。また、通信を行うに先立ち、予め種々の設定を必要とするため使い勝手が悪い。
赤外線を用いるＩｒＤＡ（Infrared Data Association）は、端末によっては装備されていないものもあり、また送信側の発光素子と、受信側の受光素子を、遮蔽物のない状態でしっかり対向させなければならない。
このように、携帯型無線端末に備わっている通信機能を用いて、データ通信を行おうとすると、回路の価格が高価になったり、使い勝手が悪い等の不都合が生じる。
最も安価な通信手段は、有線のＵＳＢケーブルであるが、有線であるが故の煩雑性があり、使い勝手も良くない。また、ケーブル断線の可能性もある。

本発明は係る状況に鑑みてなされたものであり、極めて簡易且つ安価な回路構成で、容易にデータ通信を実現する、紫外線量測定装置及び紫外線量測定システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の紫外線量測定装置は、フォトクロミック色素が塗布された感光変色板によって感光部位が遮蔽されている、可視光の強度をアナログ電圧信号に変換する第一光検出部と、第一光検出部とほぼ同一の電気的特性を有し、感光部位が光を遮蔽する遮蔽物によって遮蔽されていない第二光検出部と、第一光検出部及び第二光検出部の出力信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器と、第一光検出部及び第二光検出部のデジタルデータに基づいて紫外線量を算出する紫外線量算出部とを具備する。
更に、紫外線量のデータを矩形波の信号に変換するエンコーダと、矩形波の信号を受け、矩形波の信号のエッジで発音する、単一の固有振動周波数でピークを有し、減衰する振動を発する発音体とを具備する。

また、上記課題を解決するために、本発明の紫外線量測定システムは、紫外線量測定装置と、データ受信装置とよりなる紫外線量測定システムである。
紫外線量測定装置は、フォトクロミック色素が塗布された感光変色板によって感光部位が遮蔽されている、可視光の強度をアナログ電圧信号に変換する第一光検出部と、第一光検出部とほぼ同一の電気的特性を有し、感光部位が光を遮蔽する遮蔽物によって遮蔽されていない第二光検出部と、第一光検出部及び第二光検出部の出力信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器と、第一光検出部及び第二光検出部のデジタルデータに基づいて紫外線量を算出する紫外線量算出部とを具備する。更に、紫外線量のデータを矩形波の信号に変換するエンコーダと、矩形波の信号を受け、矩形波の信号のエッジで発音する、単一の固有振動周波数でピークを有し、減衰する振動を発する発音体とを具備する。
データ受信装置は、マイクと、マイクが出力する音声信号をデジタルの音声データに変換するＡ／Ｄ変換器と、単一の固有振動周波数でピークを有し、減衰する振動を発する発音体の波形データと、音声データとの相関性を演算する波形相関処理部と、波形相関処理部が出力する相関データに基づいて、データを出力するデコーダとを具備する。

本発明によれば、極めて簡易且つ安価な回路構成で、容易にデータ通信を実現する、紫外線量測定装置及び紫外線量測定システムを提供できる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の実施形態に係る、紫外線量測定装置の使用状態を示す概略図と、外観及び内部構造を示す概略図である。 紫外線量測定装置のハードウェア構成を示すブロック図と、ソフトウェア機能を示すブロック図である。 圧電スピーカの周波数特性を示すグラフと、圧電スピーカに印加する矩形波信号と、圧電スピーカから生じる音の波形と、圧電スピーカから生じる音に基づいてパルスに変換した信号波形と、パルス信号を単安定マルチバイブレータ（モノマルチ）に通した信号波形を示す波形概略図である。 本実施形態の紫外線量測定装置１０２の圧電スピーカから発される音をオシロスコープにて測定した信号波形図と、信号波形の一部拡大図である。 データ受信装置のハードウェア構成を示すブロック図と、ソフトウェア機能を示すブロック図である。 波形相関処理部の動作原理を説明する概略図と、波形相関処理部の機能ブロック図である。 データ送信装置の機能ブロック図である。

［紫外線量測定装置と携帯型無線端末の概略］
図１Ａは、本発明の実施形態に係る、紫外線量測定装置の使用状態を示す概略図である。
図１Ｂは、本発明の実施形態に係る、紫外線量測定装置の外観と内部構造を示す概略図である。
携帯型無線端末１０１のアクセサリとして使用される紫外線量測定装置１０２は、およそ３〜５ｃｍ程度の長さを有するストラップコード１０３に接続されたぬいぐるみ１０４である。すなわち、ぬいぐるみ１０４が紫外線量測定装置１０２の筐体になる。このぬいぐるみ１０４の内部に、感光変色板１０５で遮蔽されている第一フォトダイオード１０６と、遮蔽物のない第二フォトダイオード１０７と、回路基板１０８が埋め込まれている。第一フォトダイオード１０６と第二フォトダイオード１０７の受光面は、ぬいぐるみ１０４から露出している。図１Ｂにおいて、第一フォトダイオード１０６と第二フォトダイオード１０７は、熊のぬいぐるみ１０４の頭部に露出している。

感光変色板１０５はフォトクロミック色素が塗布されたアクリルの板である。サングラス等のフォトクロミックガラス等に用いられているフォトクロミック色素は、紫外線を吸収すると灰色あるいは黒色に変色し、紫外線が照射されなくなると変色が戻る可逆的変色特性を有する。紫外線が強いほど、フォトクロミック色素は濃く変色する。第一フォトダイオード１０６と第二フォトダイオード１０７は可視光線のセンサであり、感光変色板１０５で遮蔽した第一フォトダイオード１０６の出力電流と、遮蔽物のない第二フォトダイオード１０７の出力電流とを比較することで、紫外線の強度を算出できる。周知のように、可視光用のセンサは、紫外線を直接検出する紫外線センサより低価格である。この手法を用いた紫外線量測定装置１０２によれば、既存の紫外線センサと比べ、低価格で紫外線の強度を検出することが可能となる。

回路基板１０８は、図示しない周知のワンチップマイコンと、押しボタンスイッチ１０９と、図示しない圧電スピーカ２０７（図２参照）と、図示しないボタン電池のソケットを有する。
例えばＣＲ２０３２等のボタン電池で動作するワンチップマイコンは、第一フォトダイオード１０６と第二フォトダイオード１０７の出力電流を受けて、紫外線量を計算して、図示しないＲＡＭ２０３（図２参照）に記憶する。そして、ユーザによって押しボタンスイッチ１０９が押されると、圧電スピーカ２０７を駆動して、ＲＡＭ２０３内の紫外線量データを音声信号に変換する。すなわち、本実施形態の紫外線量測定装置１０２は、音がデータの搬送波となるデータ送信装置でもある。
携帯型無線端末１０１には音声データ受信用のアプリケーションプログラムが稼働しており、紫外線量測定装置１０２の圧電スピーカ２０７から発される音をマイクから拾い、ノイズ除去処理を経てデコードし、紫外線量データを得る。

［紫外線量測定装置１０２のハードウェア構成とソフトウェア機能］
図２Ａは、紫外線量測定装置１０２のハードウェア構成を示すブロック図である。
紫外線量測定装置１０２は、周知のＣＰＵ２０１、ＲＯＭ２０２、ＲＡＭ２０３、押しボタンスイッチ１０９がバス２０４に接続される、周知のマイクロコンピュータよりなる機器である。バス２０４には更に、Ａ／Ｄ変換器２０５（図２中「Ａ／Ｄ」と略記）を通じて第一フォトダイオード１０６と第二フォトダイオード１０７が接続され、またシリアルインターフェース２０６（図２中「シリアルＩ／Ｆ」と略記）を通じて圧電スピーカ２０７が接続されている。
ここで注目すべき点は、圧電スピーカ２０７はＤ／Ａ変換器に接続されておらず、バス２０４から出力される矩形波の電圧信号によって直接的に駆動されるという点である。この圧電スピーカ２０７の駆動の詳細については図４以降で後述する。

図２Ｂは、紫外線量測定装置１０２のソフトウェア機能を示すブロック図である。
第一フォトダイオード１０６と第二フォトダイオード１０７の出力信号は、Ａ／Ｄ変換器２０５によってデジタルデータに変換される。紫外線量算出部２０８は、第一フォトダイオード１０６と第二フォトダイオード１０７のデータに基づき、紫外線量を算出する。そして、入出力制御部２０９の管理の下、紫外線量データはタイマ２１０が出力する相対時間情報と共にログメモリ２１１に記録される。ログメモリ２１１は、バッテリバックアップされたＲＡＭ２０３やフラッシュメモリのＲＯＭ２０２等の不揮発性ストレージである。
入出力制御部２０９は、押しボタンスイッチ１０９の操作情報を受けると、ログメモリ２１１から紫外線量データと経過時間情報をエンコーダ２１２へ出力する。エンコーダ２１２はデジタルデータをパルス幅変調の矩形波に変換する。

図２Ｃは、ログメモリ２１１に格納されるデータのデータ構造を示す図である。
ログメモリ２１１には、紫外線量フィールド２１３と経過時間フィールド２１４が設けられている。
紫外線量フィールド２１３には、紫外線量算出部２０８が算出した紫外線量が格納される。
経過時間フィールド２１４には、押しボタンスイッチ１０９が前回押された時点からタイマ２１０が計測した経過時間が秒単位で格納される。

低価格のワンチップマイコンは、ＣＰＵ２０１、ＲＯＭ２０２、ＲＡＭ２０３、バス２０４、Ａ／Ｄ変換器２０５、そしてシリアルインターフェース２０６を含む一方、現在日時情報を出力するリアルタイムクロック（「Real Time Clock」、以下「ＲＴＣ」と略）を装備していないことが多い。しかし、紫外線量測定装置１０２は、紫外線量と共に、その紫外線量がどの程度の時間をかけて測定されたのかを示す経過時間を、携帯型無線端末１０１であるデータ受信装置へ送信する必要がある。相対時間情報である経過時間が判れば、経過時間の間に平均してどの程度の強度の紫外線を肌が受けたのかを知ることができる。そこで、押しボタンスイッチ１０９でリセットされるタイマ２１０を駆動させて、経過時間を測定し、ログメモリ２１１の経過時間フィールド２１４に記録する。

図３Ａは、圧電スピーカ２０７の周波数特性を示すグラフである。
圧電スピーカ２０７の周波数特性は、中心周波数がおよそ４ｋＨｚで、周波数帯域が数百Ｈｚ程度の帯域幅である。ほぼ実質的に、単独の音程の音しか出せない。
音声周波数帯域におけるデータ通信の変調方式には、周波数偏移変調（Frequency Shift Keying）や位相偏移変調（Phase Shift Keying）等、様々な方式があるが、これら変調方式はデータ転送速度を上げようとすればするほど、帯域幅を必要とする。また、帯域幅が狭くてもよいオンオフ変調の場合、データ転送速度が１００ｂｐｓ程度の低速度となってしまうため実用的でない。

そこで、本実施形態の紫外線量測定装置１０２では、音声周波数帯域でデータ通信を行うために、圧電スピーカ２０７に直接、矩形波の電圧を印加する。すると、圧電スピーカ２０７は周波数帯域が非常に狭いので、その中心周波数によるリンギングが、矩形波のエッジ（立ち上がり及び立ち下がり）で発生する。
図３Ｂは、圧電スピーカ２０７に印加する矩形波信号（ａ）と、圧電スピーカ２０７から生じる音の波形（ｂ）と、圧電スピーカ２０７から生じる音に基づいてパルスに変換した信号波形（ｃ）と、パルス信号を単安定マルチバイブレータ（モノマルチ）に通した信号波形（ｄ）を示す波形概略図である。（ａ）に示す矩形波の電圧を、圧電スピーカ２０７に印加する。すると、圧電スピーカ２０７は周波数帯域が非常に狭いので、（ｂ）に示すように、その中心周波数による、減衰を伴うリンギングが、矩形波のエッジで発生する。
リンギングの立ち上がり部分をパルスに変換すると、（ｃ）に示すような波形が得られる。この（ｃ）に示す信号をモノマルチに与えると、（ｄ）に示すように、（ａ）と同じ波形の矩形波を再現できる。

図３Ｂに示した信号波形では、どの時点が元の信号の高電位の部分なのか、低電位の部分なのかがわからない。したがって、（ｄ）の波形は（ａ）の波形の逆位相になる可能性もある。しかし、本実施形態の紫外線量測定装置１０２では、元のデジタル信号の位相を再現することが目的ではなく、あくまでも「０」と「１」を受信側が把握できればよい。そこで、本実施形態の紫外線量測定装置１０２は、エンコーダ２１２にパルス幅変調を行わせる。パルスの幅の違いで「０」と「１」を表現する。

図４Ａは、本実施形態の紫外線量測定装置１０２の圧電スピーカ２０７から発される音をオシロスコープにて測定した信号波形である。リンギング波形の間隔が広い箇所と狭い箇所が存在することが判る。この間隔で、「０」「１」を表現することができる。
図４Ｂは、図４Ａの波形を一部拡大した信号波形である。但し、図面の都合上、振幅は縮小してある。図４Ｂを見ると、リンギング波形が減衰振動であること、またほぼ一定の周波数であることが判る。この周波数は、圧電スピーカ２０７の振動板の固有振動周波数である。本実施形態の紫外線量測定装置１０２は、矩形波のエッジで圧電スピーカ２０７の振動板を叩いている、ともいえる。

本実施形態の紫外線量測定装置１０２は、圧電スピーカ２０７に矩形波に基づくリンギングを生じさせれば良い。このため、トランジスタやオペアンプ等の増幅器を使用せず、ワンチップマイコンのシリアルポートに圧電スピーカ２０７を直接接続している。
圧電スピーカ２０７は容量性負荷であるため、貫通電流が生じない。電圧だけで音を発することができるので、僅かな電力しか取り出せないボタン電池でも長期間に渡る使用が可能である。結果として、本実施形態の紫外線量測定装置１０２は、極めて少ない消費電力とすることができる。

［携帯型無線端末１０１のハードウェア構成とソフトウェア機能］
図５Ａは、携帯型無線端末１０１のハードウェア構成を示すブロック図である。
データ受信装置である携帯型無線端末１０１は、周知のＣＰＵ５０１、ＲＯＭ５０２、ＲＡＭ５０３、フラッシュメモリ等の不揮発性ストレージ５０４、液晶ディスプレイである表示部５０５、静電式位置検出装置である操作部５０６と、現在日時情報を出力するＲＴＣ５０７がバス５０８に接続される。透明電極の操作部５０６と表示部５０５は、タッチパネル５０９を構成する。
バス５０８にはこの他に、通話に使用するマイク５１０が接続されているＡ／Ｄ変換器５１１（図５中「Ａ／Ｄ」と略記）と、通話やインターネット接続に使用する無線通信部５１２と、通話や音楽鑑賞等に使用するスピーカ５１３が接続されているＤ／Ａ変換器５１４（図５及び図７中「Ｄ／Ａ」と略記）が接続されている。

図５Ｂは、携帯型無線端末１０１のソフトウェア機能を示すブロック図である。
マイク５１０は音声をアナログ音声信号に変換する。アナログ音声信号はＡ／Ｄ変換器５１１によってデジタルの音声データに変換された後、ＡＧＣ（Auto Gain Control）５１５によって音声データのレベルが調整されて、一旦、ＲＡＭ５０３内に構成される一時メモリ５１６に格納される。

一方、不揮発性ストレージ５０４には、紫外線量測定装置１０２の圧電スピーカ２０７のリンギング波形をデジタルデータにした波形データ５１７が格納されている。
波形相関処理部５１８は、一時メモリ５１６内の音声データと波形データ５１７とを、相対時間軸をずらしながら乗算処理と加算処理を施し、ノイズ成分が混入している音声データから、紫外線量測定装置１０２が発した音声通信データを抽出する。
音声通信データは包絡線検波部５１９によってダイオード検波と同等のデジタル信号処理が行われ、包絡波形データが得られる。
包絡波形データは二値化処理部５２０によって、所定の閾値と比較されて、矩形波状の信号データに変換される。
矩形波上の信号データはデコーダ５２１によってパルス幅復調が行われ、紫外線量測定装置１０２が出力した紫外線量データが得られる。

紫外線量データは一旦ＲＡＭ５０３内に受信データ５２２として記憶された後、入出力制御部５２３を通じて無線通信部５１２によって、図示しないサーバへ、ユーザの識別情報等と共に送信される。また、入出力制御部５２３はサーバから無線通信部５１２を通じて紫外線量の推移に関する情報を受信して、表示部５０５に表示する。
なお、入出力制御部５２３は、紫外線量データをサーバに送信する際、相対時間情報に加え、ＲＴＣ５０７から現在時間情報を取得して、これをサーバに送信する。この他、入出力制御部５２３は操作部５０６が出力する指示操作を受けて、上述した一連のデータ受信処理の実行制御を行う。

図６Ａは、波形相関処理部５１８の動作原理を説明する概略図である。
マイク５１０から取得した音声データ（ａ）に対し、不揮発性ストレージ５０４に保持されている波形データ５１７（ｂ）が乗算される。乗算の際、音声データの波形と、波形データ５１７の波形の周波数と位相が合っていると、乗算結果の波形は、ほぼ入力信号の波形と同じ周波数及び位相の乗算波形（ｃ）が大きな振幅にて得られる。しかし、入力信号の波形（ｄ）と、波形データ５１７の波形（ｅ）の周波数と位相がずれていると、乗算結果の波形（ｆ）は、極めて小さい振幅か、あるいは殆ど振幅が得られない。
すなわち、入力信号のうち、波形データ５１７と高い相関を有する信号成分のみが、乗算処理によって抽出できる。

図６Ｂは、波形相関処理部５１８の機能ブロック図である。
マイク５１０から取得した音声データは、一旦、一時メモリ５１６内の第一バッファ６０１に格納される。一例として、第一バッファ６０１には４００００サンプルよりなる音声データが格納されているものとする。
乗算器６０２は、第一バッファ６０１内の音声データと、波形データ５１７とを乗算する。波形データ５１７はリンギング１回分のデータである。一例として、１６０サンプルあるものとする。

最初に乗算器６０２は、第一バッファ６０１の１サンプル目から１６０サンプル目迄の音声データを、波形データ５１７の１サンプル目から１６０サンプル目迄と乗算する。
次に乗算器６０２は、第一バッファ６０１の２サンプル目から１６１サンプル目迄の音声データを、波形データ５１７の１サンプル目から１６０サンプル目迄と乗算する。
以下同様に、乗算器６０２は、第一バッファ６０１の読み出し開始位置（ポインタ）を１サンプルずつずらしながら、波形データ５１７と乗算する。

乗算器６０２が出力する乗算データは、加算器６０３に引き渡される。加算器６０３は、第二バッファ６０４内のデータを読み出して、乗算データと加算した後、再び第二バッファ６０４に書き戻す。
初期状態の第二バッファ６０４は無信号状態を示す「０」のデータで埋め尽くされている。これに、加算器６０３が出力する加算データが順次加算処理を伴いながら上書きされる。
最初に加算器６０３は、乗算器６０２が出力した、第一バッファ６０１の１サンプル目から１６０サンプル目迄の音声データと波形データ５１７との乗算データと、第二バッファ６０４の１サンプル目から１６０サンプル目迄のデータとを加算する。初期状態の第二バッファ６０４は「０」なので、加算器６０３は乗算器６０２が出力した乗算データをそのまま、第二バッファ６０４の１サンプル目から１６０サンプル目迄に上書きする。

次に加算器６０３は、乗算器６０２が出力した、第一バッファ６０１の２サンプル目から１６１サンプル目迄の音声データと波形データ５１７との乗算データと、第二バッファ６０４の２サンプル目から１６１サンプル目迄のデータとを加算する。第二バッファ６０４の１サンプル目から１６０サンプル目の領域には、直前の加算器６０３の処理によって、先の演算結果が書き込まれている。したがって加算器６０３は、乗算器６０２が出力した乗算データに、第二バッファ６０４の２サンプル目から１６０サンプル目迄のデータを加算する。そして、演算結果を第二バッファ６０４の２サンプル目から１６１サンプル目迄に上書きする。
以下同様に、加算器６０３は、第二バッファ６０４の読み出し開始位置（ポインタ）を１サンプルずつずらしながら、乗算器６０２の乗算データと加算して、これを第二バッファ６０４の元の位置に上書きする。

波形相関処理部５１８の処理によって、第一バッファ６０１に格納されている音声データのうち、波形データ５１７と高い相関を持つ成分のみが、第二バッファ６０４に格納される。つまり、ノイズの除去が高い精度で行われる。

ＣＲ２０３２等のボタン電池で駆動されるワンチップマイコンで構成される紫外線量測定装置１０２は、ボタン電池の電圧で形成された矩形波にて圧電スピーカ２０７が駆動される。圧電スピーカ２０７から発される音は、およそ−４０ｄＢ〜−３０ｄＢという、極めて静かな音である。この音量であれば、満員電車等でも周囲の迷惑にならない。
ストラップコード１０３は大体３ｃｍ〜５ｃｍ程度の長さである。つまり、携帯電話用アクセサリとして構成される紫外線量測定装置１０２の圧電スピーカ２０７と、スマートフォンであるデータ受信装置のマイク５１０との距離は、１０ｃｍに満たない。本実施形態のデータ受信装置は、波形相関処理部５１８の優れたノイズ除去処理により、距離が３０ｃｍ程度離れていても、十分データ通信が可能である。
また、本実施形態の紫外線量測定装置１０２とデータ受信装置によって実現される音声データ通信は、およそ１２００ｂｐｓ程度の通信速度を実現する。紫外線量と経過時間を送受信する程度であれば、１秒以下で通信することができる。

紫外線量測定装置１０２とデータ受信装置との通信は音声を用いて行われる。紫外線量測定装置１０２とデータ受信装置とが通信できる範囲は至近距離であるので、無線ＬＡＮやＢｌｕｅＴｏｏｔｈ（登録商標）等のように、混信やセキュリティを考慮した事前の設定等の手間が不要である。また、ＮＦＣ（Near field communication）やＩｒＤＡ等のようにわざわざ送信側機器と受信側機器とを所定の位置関係になるように対向させる必要がない。そして、スマートフォンであれば必ずマイク５１０を装備しているので、機種によって非対応になる心配がない。
唯一、欠点と考えられる点は、受信側（データ受信装置）の演算処理が、送信側（紫外線量測定装置１０２）の演算処理に比べて膨大である、という点である。しかし、殆どのスマートフォンはＭＰ３等の圧縮音声データ再生機能を備える程の、高い演算能力を備える。数秒程度の波形相関処理部５１８の処理は、スマートフォンにとっては軽い処理である。

何より、本実施形態の紫外線量測定装置１０２は、極めて安価に製造できるという利点がある。低価格なワンチップマイコン、低価格な圧電スピーカ２０７、低価格なフォトダイオードと感光変色板１０５を用意すればよい。本実施形態の紫外線量測定装置１０２は、電波を送信するためのコイルや、電波を出すための電力を消費する発振回路が不要である。したがって、無線ＬＡＮやＢｌｕｅＴｏｏｔｈ（登録商標）等において必要とされる、通信を実現するために必要な機能を提供する種々のソフトウェアや設定の手間も不要である。

以上説明した実施形態には、以下に記す応用例が可能である。
（１）携帯型無線端末１０１は、紫外線量測定装置１０２と同様の、データ送信装置としても機能させることができる。
図７は、データ送信装置としての携帯型無線端末１０１機能ブロック図である。ハードウェア構成のブロック図は図５Ａと同一である。
不揮発性ストレージ５０４等に格納されている、任意の送信データ７０１は、エンコーダ２１２によってパルス幅変調が施される。そして、パルス幅変調のコードは、波形生成部７０２によってエッジ部分に波形データ５１７が設けられる。そして、Ｄ／Ａ変換器５１４によってアナログ信号に変換された後、スピーカ５１３から音が出される。
紫外線量測定装置１０２の場合は、エンコーダ２１２から出力されるパルス幅変調の矩形波信号が、圧電スピーカ２０７を直接的に駆動していたが、携帯型無線端末１０１の場合は、圧電スピーカ２０７より遥かにオーディオ特性の良い電磁型のスピーカ５１３（ダイナミック型スピーカ）がある。このため、圧電スピーカ２０７をパルス変調の矩形波信号で直接的に駆動した場合と同じ音を、波形データ５１７を用いて合成する。すなわち、波形生成部７０２、波形データ５１７、Ｄ／Ａ変換器５１１及びスピーカ５１３は、圧電スピーカ２０７の動作を模倣する。

携帯型無線端末１０１は、本実施形態の通信方式によるデータ送信装置としても、データ受信装置としても機能できる。すなわち、ＩｒＤＡに代わる、簡易なデータ送受信手段として、本実施形態の通信方式が利用可能である。
近年のスマートフォンやフューチャーフォンには、ＩｒＤＡを装備しない機種が増えつつある。本実施形態の通信方式は、ＩｒＤＡのない携帯型無線端末１０１が相手でも、電話番号やデジタル名刺等の、簡易なデータ交換が実現できる。

（２）上述の実施形態では、紫外線量測定装置１０２を開示したが、通信のコンテンツは紫外線量に限らない。例えば、歩数計、体温計、パルスオキシメータ、体組成計等の、生体情報測定装置に、本実施形態の紫外線量測定装置１０２にて開示したデータ通信機能を搭載してもよい。また、近接センサと組み合わせて、店舗内売り場に設置して、近づいてきた顧客に商品情報を送信する、商品情報広報機器も実現可能である。

（３）データの変調方式はパルス幅変調に限られない。光ディスク等で周知の８−１４変調等、種々のデジタル変調が利用可能である。
（４）データ送信装置に使用するスピーカは、必ずしも圧電スピーカ２０７でなくてもよい。電磁型スピーカであっても、振動板の周波数特性が狭い周波数帯域であれば、圧電スピーカ２０７と同様にパルスを与えるだけで、エッジ部分で固有振動を生じさせることができる。但し、電磁型スピーカを用いる場合、電流を流す必要が生じるので、消費電力は大きくなる。
本実施形態のデータ送信装置は、周波数帯域が狭く、単一の固有振動周波数で強いピークを有し、短時間で減衰する振動を発する発音体であれば、利用可能である。

本実施形態では、データ送信装置である紫外線量測定装置１０２と、データ受信装置である携帯型無線端末１０１を開示した。
データ送信装置は、圧電スピーカ２０７等の、周波数帯域が狭く、固有振動周波数で強いピークを持ち、短時間で減衰する振動を発する発音体に、矩形波の電圧を与えることで、矩形波のエッジで、発音体の固有振動を生じさせる。静かな音で、少量のデータを送信するに十分なデータ転送速度を実現できる。搬送波に電波を用いる無線通信とは異なり、発振回路を持たないので、極めて低消費電力であり、また回路規模も小さい。
データ受信装置は、データ送信装置が発した音をマイク５１０で音声信号に変換し、Ａ／Ｄ変換器５１１にてデジタルデータに変換した後、データ送信装置の発音体の波形データ５１７を用いて、相関性の高い音声成分のみ抽出する。データ送信装置の発音体が発する音の波形は判っているので、予めその音を波形データ５１７として保持しておき、乗算による相関処理に用いることで、極めて高いノイズ除去性能を実現できる。

以上、本発明の実施形態例について説明したが、本発明は上記実施形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、他の変形例、応用例を含む。
例えば、上記した実施形態例は本発明をわかりやすく説明するために装置及びシステムの構成を詳細且つ具体的に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることは可能であり、更にはある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。
また、上記の各構成、機能、処理部等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計するなどによりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行するためのソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の揮発性或は不揮発性のストレージ、または、ＩＣカード、光ディスク等の記録媒体に保持することができる。
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしもすべての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

１０１…携帯型無線端末、１０２…紫外線量測定装置、１０３…ストラップコード、１０５…感光変色板、１０６…第一フォトダイオード、１０７…第二フォトダイオード、１０８…回路基板、１０９…押しボタンスイッチ、２０１…ＣＰＵ、２０２…ＲＯＭ、２０３…ＲＡＭ、２０４…バス、２０５…Ａ／Ｄ変換器、２０６…シリアルインターフェース、２０７…圧電スピーカ、２０８…紫外線量算出部、２０９…入出力制御部、２１０…タイマ、２１１…ログメモリ、２１２…エンコーダ、２１３…紫外線量フィールド、２１４…経過時間フィールド、５０１…ＣＰＵ、５０２…ＲＯＭ、５０３…ＲＡＭ、５０４…不揮発性ストレージ、５０５…表示部、５０６…操作部、５０７…ＲＴＣ、５０８…バス、５０９…タッチパネル、５１０…マイク、５１１…Ａ／Ｄ変換器、５１２…無線通信部、５１３…スピーカ、５１４…Ｄ／Ａ変換器、５１５…ＡＧＣ、５１６…一時メモリ、５１７…波形データ、５１８…波形相関処理部、５１９…包絡線検波部、５２０…二値化処理部、５２１…デコーダ、５２２…受信データ、５２３…入出力制御部、６０１…第一バッファ、６０２…乗算器、６０３…加算器、６０４…第二バッファ、７０１…送信データ、７０２…波形生成部

Claims (6)

1. フォトクロミック色素が塗布された感光変色板によって感光部位が遮蔽されている、可視光の強度をアナログ電圧信号に変換する第一光検出部と、
   前記第一光検出部とほぼ同一の電気的特性を有し、感光部位が光を遮蔽する遮蔽物によって遮蔽されていない第二光検出部と、
   前記第一光検出部及び前記第二光検出部の出力信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器と、
   前記第一光検出部及び前記第二光検出部のデジタルデータに基づいて紫外線量を算出する紫外線量算出部と、
   前記紫外線量のデータを矩形波の信号に変換するエンコーダと、
   前記矩形波の信号を受け、前記矩形波の信号のエッジで発音する、単一の固有振動周波数でピークを有し、減衰する振動を発する発音体と
   を具備する、紫外線量測定装置。
2. 前記エンコーダは、矩形波の周期の相違でデータを表現する変調を行う、
   請求項１記載の紫外線量測定装置。
3. フォトクロミック色素が塗布された感光変色板によって感光部位が遮蔽されている、可視光の強度をアナログ電圧信号に変換する第一光検出部と、
   前記第一光検出部とほぼ同一の電気的特性を有し、感光部位が光を遮蔽する遮蔽物によって遮蔽されていない第二光検出部と、
   前記第一光検出部及び前記第二光検出部の出力信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器と、
   前記第一光検出部及び前記第二光検出部のデジタルデータに基づいて紫外線量を算出する紫外線量算出部と、
   前記紫外線量のデータを矩形波の信号に変換するエンコーダと、
   前記矩形波の信号を受け、前記矩形波の信号のエッジに、単一の固有振動周波数でピークを有し、減衰する振動を発する発音体の波形データを用いて発音する音声データを生成する波形生成部と、
   前記音声データに基いて発音するスピーカと
   を具備する、紫外線量測定装置。
4. 前記エンコーダは、矩形波の周期の相違でデータを表現する変調を行う、
   請求項３記載の紫外線量測定装置。
5. 紫外線量測定装置と、データ受信装置とよりなる紫外線量測定システムであって、
   前記紫外線量測定装置は、
   フォトクロミック色素が塗布された感光変色板によって感光部位が遮蔽されている、可視光の強度をアナログ電圧信号に変換する第一光検出部と、
   前記第一光検出部とほぼ同一の電気的特性を有し、感光部位が光を遮蔽する遮蔽物によって遮蔽されていない第二光検出部と、
   前記第一光検出部及び前記第二光検出部の出力信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器と、
   前記第一光検出部及び前記第二光検出部のデジタルデータに基づいて紫外線量を算出する紫外線量算出部と、
   前記紫外線量のデータを矩形波の信号に変換するエンコーダと、
   前記矩形波の信号を受け、前記矩形波の信号のエッジで発音する、単一の固有振動周波数でピークを有し、減衰する振動を発する発音体と
   を具備し、
   前記データ受信装置は、
   マイクと、
   前記マイクが出力する音声信号をデジタルの音声データに変換するＡ／Ｄ変換器と、
   単一の固有振動周波数でピークを有し、減衰する振動を発する発音体の波形データと、前記音声データとの相関性を演算する波形相関処理部と、
   前記波形相関処理部が出力する相関データに基づいて、データを出力するデコーダと
   を具備する、紫外線量測定システム。
6. 前記デコーダは、矩形波の周期の相違でデータが表現された変調信号からデータを抽出する、
   請求項５記載の紫外線量測定システム。
   

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