電話回線等で利用できる、音声帯域のＦＳＫ変復調器を内蔵したビット単位可変長フレーム方式のリモートコントローラ
【課題】現在全国に配備済みの電話回線網を利用して、現場サイドに立った簡便性のある遠隔制御用の電話機利用型コントロール機器を提供する。使い勝手は電話機を利用する感覚で、運用経費も通常電話と同等である、簡素で、低廉で、経済的なリモートコントロール機器を提供する。
【解決手段】既存の電話回線、電話機を利用し、電話機のハンドセット接続モジュラーコネクタにリモートコントローラを接続し、送信側リモートコントローラにテーブル操作ＢＯＸ１を、受信側コントローラにテーブル駆動装置１１を接続する。電話機を利用して相手方にダイヤルアップ接続後、リモートコントローラ内の切換えスイッチを切換え、ＦＳＫ変調方式、ビット単位可変長フレーム方式を用いて遠隔操作、制御を行う。
【解決手段】既存の電話回線、電話機を利用し、電話機のハンドセット接続モジュラーコネクタにリモートコントローラを接続し、送信側リモートコントローラにテーブル操作ＢＯＸ１を、受信側コントローラにテーブル駆動装置１１を接続する。電話機を利用して相手方にダイヤルアップ接続後、リモートコントローラ内の切換えスイッチを切換え、ＦＳＫ変調方式、ビット単位可変長フレーム方式を用いて遠隔操作、制御を行う。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療分野等で遠隔地間の病院を結んで顕微鏡の病理画像を同時に見ながら診断を下すような場合に、遠隔で顕微鏡を操る手段として遠隔地から制御できるリモートコントローラが必要となる。その場合接続の為の煩雑な技術知識が必要なようでは現場が混乱する結果になる。そのような現場で電話機を操るような手軽さで使用可能なリモートコントローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の病院間で実施されている遠隔地間の病理診断は、顕微鏡の静止画を病理医のいる遠隔地に送り、画像を見ながらパソコン等により顕微鏡のコントロールを実施している。しかし乍、パソコンを使用しての作業は、病理医の先生方に負担になり、使い勝手の面で可也の負担を掛けているのが現状である。静止画で顕微鏡画像を診断用に使っている為、次の移動位置に移動終了後、再度静止画を送って判断する事の連続となる。またリモートコントロールシステムの価格も高く普及していないのが実情である。
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
そこで通信手段としては、既に全国に張り巡らされている一般の電話回線網から都市部で順次提供が成されている光高速回線に至る、あらゆる通信回線が利用でき、音声を送る事のできる回線であれば利用可能な安価なリモートコントロールシステムで、既存のプロトコルに影響を受けない音声帯域を利用した一般的なリモートコントローラが存在していない。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
前述のような難点等を解消し、一般電話機を利用する事は全国どこでも使用可能となる。又電話機を利用する事で相手先に接続する場合でも至極簡単で、確実である。最近の多機能電話機の場合、本体部分とハンドセット部分が交換可能なようモジュラーコネクタで接続されている。そこで請求項１記載の送信側と受信側の本コントローラは、電話器等６のハンドセット接続モジュラーコネクタに簡単に接続でき、電話回線網７との接続は既存の電話機６、８を利用する事で確実にダイアルアップ接続できる。ハンドセットの接続モジュラーコネクタは電話機共通で殆どの市販されている電話機に接続可能となる。またＩＳＤＮ回線利用の電話機、最近台頭してきたＩＰ電話機に関しても同様に応用可能である。電話機に接続されているハンドセットは、送信側リモートコントローラ４、受信側であるリモートコントローラ１０に同様のハンドセット用モジュラーコネクタを設けそれぞれのハンドセット５、９が接続できるようになっている。またダイアル接続終了後及びリモートコントロール操作前は、お互い話をする事も可能となる。通常は本コントローラを電話機に接続しておき普通の電話機としても使用可能である。本リモートコントローラは電話機のハンドセット用モジュラーコネクタに接続する事により簡単に相手先と接続でき、遠隔制御が可能となる手段を採用した。
【０００５】
また、請求項２記載の音声帯域のＦＳＫ変調部１９及び復調部２６を採用し、ビット単位可変長フレームを用いたリモートコントローラにする事で、ＭＯＤＥＭを利用した場合のような標準的プロトコルで接続する必要が無く、回線品質による転送速度の低下も無くなる。また音声帯域のＦＳＫ変復調方式は、標準的プロコルによるコマンドの変換、パケット毎のデータ数の制限等も無く、データ転送速度が格段に速くなる。ＦＳＫ変復調は、ＡＳＫ変復調に比べノイズに強く、回線品質の影響を受けにくい利点がある。
最近の高速回線では、パケット単位でデータを送受信している為、数ビットのデータを送る場合でも数百バイト送ってしまう。その為、標準的なプロトコルを採用すると一般アナログ回線のような低速回線では可也無駄になる。このように低速の回線を利用した場合でも充分ビットレートで見ると高速に通信ができ、数ビット単位で送受信可能な音声帯域でのＦＳＫ変復調部とビット単位での可変長フレーム通信手段を採用した。
【０００６】
次に、請求項３記載のＭＯＤＥＭ機能を持たずに電話機６、８に依存する事により取扱いが至極簡便にできる。先ず相手に接続する場合は、送受信側供に通常の電話機機能を利用して接続できる。接続後お互い話をしながら切換タイミングを見計らって自由にリモート操作に移る事が可能。またリモート操作を中止したい場合は、一方が切換を戻すか、電話を切れば済む。また受信側ではデータが正常に受信できている状態の時だけコントロールが可能になるような機能を搭載して信頼性を上げている。このようにＭＯＤＥＭ機能を電話機側に依存する事で、使い勝手の面をアップしてリモートコントローラの価格を下げる事ができる構成を採用した。
【０００７】
更に、請求項４に記載の送信側にはデータ圧縮の為のデータエンコーダ１８を内蔵し、受信側にはデータを解凍する為のデータデコーダ２５を内蔵して音声帯域でのデータ送信に対する高速性をアップしている。一般に存在する機械式エンコーダ型ジョイスティック若しくはアナログ式のジョイスティックは、遠隔制御に不可欠な方向とリアルタイムな速度変化を併せ持ったリモート用操作手段である。これらの操作手段である機械式エンコーダ型ジョイスティック若しくはアナログ式のジョイスティックは少なく見ても１６ビット程度のデータ容量が必要となる。１６ビットを２ビットに圧縮できれば単純に８倍の速度で制御が可能となる。１６ビットを２ビットに圧縮して実現するエンコーダ１８、デコーダ２５を内蔵し低速回線を使用した場合に高速伝送が可能である手段を採用した。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明を図示例に基いて説明する。
図中４は、遠隔操作する側で使用する本発明の送信側リモートコントローラであり、図中１０は、遠隔で操作される側で使用する本発明の受信側リモートコントローラである。図１は、本発明のリモートコントローラを使用した１例であり、電話回線網７を介して送信側電話機６と受信側電話機８が接続され、電話機を介してそれぞれのリモートコントローラが接続される。遠隔操作側のＸ、Ｙ、Ｚテーブル操作ＢＯＸにより受信側に設置されているＸ、Ｙ、Ｚテーブル駆動装置１１を経由してＸ、Ｙ、Ｚ移動テーブル１３を動かす事が可能となるよう構成されたシステムである。遠隔で動かす事のできる駆動部及び駆動用コントローラと操作用のジョイスティックが附属している制御システムであれば電話回線を利用した遠隔操作ができる。
【０００９】
図中６の送信側電話機と送信側リモートコントローラ４は、電話機のハンドセット接続用モジュラーコネクタを利用して接続する。電話機から外した送信側ハンドセット５はリモートコントローラ４に接続され普通の電話機としての機能を利用できる。
【００１０】
また送信側リモートコントローラ４に設けられた送信側切換スイッチ２１により通常の電話機として利用でき、相手先にダイアル接続も当然できる。これは市販されている多機能電話機ではハンドセットのみ交換可能なようモジュラーコネクタで接続され差し替えは簡単にできる。また電話機は構内ＰＢＸ等を利用した内線電話機でも使用可能となる。それに最近利用者が急増しているＩＰ電話等でも同様利用可能である。
【００１１】
遠隔操作用のＸ、Ｙ、Ｚテーブル操作ＢＯＸ１は、Ｘ軸である横方向、Ｙ軸である縦方向及びＺ軸である深さ方向に動くようなテーブルを操作するものである。操作ＢＯＸには、Ｘ、Ｙジョイスティック３及びＺ方向操作用の２軸操作用ボタン２が設けられている。送信側リモートコントローラ４は、これらの操作ＢＯＸを接続できるコネクタが１７の操作ＢＯＸインターフェース部に取り付けられている。また１７は、操作ＢＯＸの操作スイッチ類に合せて拡張できる構造を持っている。
【００１２】
図２は、送信側リモートコントローラ４の内部構成の概略図であるが、この図中の構成部を説明する。送信側切換部２３は、２２の送信側ハンドセットとデータ送信用のアナログ増幅部２０が切換えられる機能を持っている。ハンドセット側に切換えるとハンドセットを電話機に接続、通常の電話機と同様に扱える。コントロール側に切換えると遠隔操作ができるようになる。本発明の送信側リモートコントローラ４は電話機に接続した状態で通常電話機及び遠隔操作を送信側切換えスイッチ２１のみで切換えでき、操作性を向上させた。
【００１３】
１７は操作ＢＯＸインターフェース部で、遠隔操作用ＢＯＸ１が接続されジョイスティックの信号が入力する事で方向、速度、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸種の検出とデジタル化する機能を有している。操作ＢＯＸは、基本的に軸の数だけ操作用のスイッチが存在する為、軸数及びスイッチ数に応じたフレキシビリティのある回路数を構成できるようになっている。
【００１４】
操作ＢＯＸインターフェース部１７からのデジタル信号は、データエンコーダ部１８に導かれ、データの圧縮及びビット列に変換される。前にも述べたようにジョイスティックからは方向、速度に比例した９０°の位相差のある信号が発生している。この信号はそのままデジタル化すると４ビット４種の１６ビットデータになる。これでは３軸のデータを送るには４８ビットの容量となる。４８ビットのデータを６ビットに圧縮する役割を担っているのがデータエンコーダ部１８である。このようにデータ容量を少なくする事は低速の回線を使用した場合に効力を発揮できる。
【００１５】
また、操作ＢＯＸは種類により軸数、スイッチ数が異なり圧縮されたデータもその軸数に応じて１フレームで送るデータ量が変化する。その為データに応じたビット単位での可変長フレーム方式の回路構成をとっている。その事により低速回線を利用しても充分ジョイスティックの操作間隔にあった遠隔制御ができる。
【００１６】
圧縮され、可変長フレームで出力されたデータは、ＦＳＫ変調部１９に導かれ音声帯域で周波数変調される。ＦＳＫ変調は本来無線機等でキャリア周波数の高いＵＨＦ帯などで用いられているが、本発明では音声帯域５ＫＨＺ以下の周波数帯で使用した。音声帯域でＦＳＫ変調を用いた結果、非常に安定度のあるデータ伝送が可能となった。
【００１７】
ＦＳＫ変調されたデータは、アナログ増幅器２０に入力され、方形波はアナログサイン波に変換されて出力される。このアナログ信号は、ハンドセットと同様に電話機のモジュラーコネクタに接続され、マイクで音声を電話機に取り込むと同様な形式の信号になる。
【００１８】
また、電話機と併用した本発明のリモートコントロールシステムは、一般の市販されているＭＯＤＥＭにあるようなダイヤル発振機能、電話回線接続回路、送受話分離回路は不要になると供に、電話機のそれらの機能を利用する事で簡便性を図っている。
【００１９】
送信側電話機６は、電話回線網及びＰＢＸ等である７を経由して受信側電話機８に接続される。電話回線網は、デジタルからアナログまで多種多様で音声の送受話が可能であれば当然本システムは利用できる。また電話回線網に応じた電話機であれば図示例に限定される事なく適宜利用できる。
【００２０】
受信側電話機８には、受信側リモートコントローラ１０が接続され、受信された音声帯域のＦＳＫ変調波であるアナログ信号を電話機のモジュラーコネクタから受信側リモートコントローラに送出する。電話機に接続されているハンドセット９は、リモートコントローラ１０のハンドセット接続コネクタに接続される。
【００２１】
受信側リモートコントローラ１０は、ハンドセット用モジュラーコネクタで電話機に接続され、通常は電話機の利用が可能である。また受信側のリモートコントローラにある受信側切換えスイッチ２８により切換えた場合に、通常の電話機から遠隔操作用データの受信及び制御ができるようになる。
【００２２】
また受信側リモートコントローラ１０には、Ｘ、Ｙ、Ｚテーブル駆動装置１１及び受信側Ｘ、Ｙ、Ｚテーブル操作ＢＯＸが接続できる。本来であれば駆動装置に操作ＢＯＸが直接接続され、テーブルの操作がその場で自由にできる。遠隔で操作するか、直接操作するか、切換えができる機能を受信側リモートコントローラ１０には備えている。当然ながら遠隔制御には、遠隔制御前の準備があるはずである。準備段階では手元の操作ＢＯＸを利用し、遠隔に切換えた後は、相手の操作でテーブルが動作する事になる。また必要な場合には、手元で操作する事が操作切換えスイッチ３３で可能となる。Ｘ、Ｙ、Ｚ移動テーブル１３、Ｘ、Ｙ、Ｚテーブル駆動装置１１、及び受信側Ｘ、Ｙ、Ｚテーブル操作ＢＯＸ１６は、図示例等に限定される事はなく適宜自由に利用できるものである。
【００２３】
図３は、受信側リモートコントローラ１０の内部構成を例示する概略図である。受信側切換え部３０は、受信側電話機８のハンドセット用接続モジュラーコネクタに接続され、電話機用のハンドセット９は、受信側ハンドセット接続部２９に接続される。受信側切換えスイッチ２８により、リモートコントローラを接続した状態で通常の電話機として利用できる。送信側からの受信音が入り、ハンドセットを取り上げ、相手が目的の遠隔操作者であるか確認後、リモートコントロール操作に切換える事が可能となる。この作業手順は、ＭＯＤＥＭ機能では達成不可能で、先ず、お互い言葉で確認した上、判断できる点が運用性を上げる結果となる。
【００２４】
遠隔操作用のアナログサイン波は、受信側切換え部３０からアナログ受信部２７に送られ、バンドパスフィルタ、ＡＧＧ増幅器を経てデジタル化される。バンドパスフィルタは、Ｓ／Ｎ比向上の目的、ＡＧＣ増幅器は電話回線の利得違いによる補正を目的で挿入されている。
【００２５】
アナログ受信部２７から出力されるデジタル信号は、ＦＳＫ復調部２６に入り周波数弁別される。その後データに変換され、１フレームが正しく受信できているか検証されＸ、Ｙ、Ｚ軸等のデータ部分だけを抽出し、データデコーダ部２５に送られる。
【００２６】
データデコーダ部２５では、圧縮されていたデータを解凍して通常使用できる信号体系に戻す事を目的としている。遠隔側ではエンコードして１軸当たり１６ビットのデータを２ビットに圧縮して送信している為、受信側では２ビットを１６ビットに戻さなくてはならない。１６ビットのデータには方向、速度、軸種が含まれている。またデータデコーダ部２５は、図示例等に限定される事はなく適宜自由にデコード方式を変更できるものである。
【００２７】
さらにデータデコーダ部２５では、受信データが正しいかチェックして正しいデータであればデータ検出自動切換え部３１に送り、受信データが正しい場合のみ遠隔操作に切換える事ができる。仮に受信データが不正の場合に遠隔側へ切換える事はＸ、Ｙ、Ｚ移動テーブルを暴走させる事にもなり兼ねない。安全性の面で重要な機能である。
【００２８】
データ検出自動切換え部３１では、受信側Ｘ、Ｙ、Ｚテーブル操作ＢＯＸ１６側の操作、遠隔操作側の受信データによる操作、操作切換えスイッチ３３の組み合わせを判断する機能を持っている。当然ながら受信データが不正の場合は、操作切換えスイッチ３３をリモート側に切換えても、切り替えが出来ないような安全面の対策が成されている。
【００２９】
Ｘ、Ｙ、Ｚテーブル駆動装置インターフェース部２４では、Ｘ、Ｙ、Ｚテーブル駆動装置１１の操作ＢＯＸ接続コネクタの条件を満足できる様構成されている。Ｘ、Ｙ、Ｚテーブル駆動装置インターフェース部２４は、駆動テーブルの構成上、または機能上から、図示例等に限定される事はなく適宜自由にインタフェース方式を変更できるものである。
【実施例】
【００３０】
仙台市内の病院Ａと岩手県内の病院Ｂ間を高速回線で結び遠隔病理診断の実験が実施された。病院Ａで電動顕微鏡に試料を搭載、顕微鏡画像は高速のブロードバンド回線で病院Ａから病院Ｂへ、秒間３０フレームに近い状態で病院Ｂのモニターに映し出され、病院Ｂから電話回線を利用して病院Ａの電動顕微鏡を本発明のリモートコントローラを使用しマニュプレータ的に制御して観察行為を行った。病院Ｂから顕微鏡画像を見ながらリアルタイムで顕微鏡の試料を自由に観察できる事が証明された。病院Ｂの病理医の先生からは自分で顕微鏡を操っているような感覚で操作できた。遠隔病理診断の世界が飛躍的に発展する可能性が出て来たと評価が高かった。このように遠隔地の検査機器などを本発明のリモートコントローラを利用して、診断医のいない病院に対して、診断医のいる病院が、回線網を利用して、現場に行かないで診断できる様になれば、医療のコスト削減にも大いに役立つ事になる。
【発明の効果】
【００３１】
現在の電話回線網は、高速化の一途を辿っており、画像等の伝送速度に関しては飛躍的に高くなった。しかし乍ＴＣＰ／ＩＰ等のプロトコルに制限される事になり、今までの低速回線を利用して少ないデータ量をできるだけリアルタイムに伝送したいという要求に関しては不向きな傾向にある。全国津々浦々にまで高速回線が配備されるにはまだ数年は必要で、配備されたとしても当然ながら運用経費の増大と、それなりのシステムの予備知識等が必要となり運用面では必ずしも適正であるとは言い切れない。このような情報化社会にあって、一般の電話機６，８と、全国に張り巡らされている一般電話回線網等の７を利用して、本発明のリモートコントローラ４、１０を使用して地方の診断医が存在しない病院等に対し、比較的廉価で導入が可能になれば、遠隔病理診断の発展に寄与できる事になる。またリモートコントローラ４、１０は電話機に簡単に接続でき、普段は一般の電話機として利用でき、遠隔診断等で必要な時に２１、２８のスイッチを切換えて利用可能で、現場再度から見て使い勝手の良い機器として充分利用できる。
【００３２】
また、リモートコントローラ４、１０はパソコン等を利用しない為、簡便に取扱いができる上、予備知識等が無くても直ぐに利用できる。電話機６、８に関しては、構内用ＰＢＸを備えた内線からの電話機でも利用可能となっている。一般のＭＯＤＥＭ等を利用すると内線からの電話機では利用できなくなり、外線を引き込む必要がある。これでは利用したい場合に何かと不便である。一般電話機を利用し、電話機の機能を最大限利用する事で、リモートコントローラ４、１０は電話機を取り扱う感覚で使用できる機器となっている。
【００３３】
さらに、リモートコントローラ４、１０は、図示例にあるようなＸ、Ｙ、Ｚ移動テーブル１３及び、Ｘ、Ｙ、Ｚテーブル操作ＢＯＸ１のリモートコントロールに固定される事は無く、操作ＢＯＸインターフェース１７及びＸ、Ｙ、Ｚテーブル駆動装置インターフェース部２４は、軸数、機能スイッチ群の種類によって柔軟に対応できるインターフェースとして構成されている。
【００３４】
また取扱い上の安全面を考慮して、正常にデータが受信できている場合には、操作切換スイッチ３３が有効になる。これは回線等に障害が発生した場合は、捜査対象であるテーブル等の異常動作の防止に優れた機能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のリモートコントローラを採用したシステムを例示する概略図
【図２】 本発明の送信側リモートコントローラの内部構成を例示する概略図
【図３】 本発明の受信側リモートコントローラの内部構成を例示する概略図
【符号の説明】
１ Ｘ、Ｙ、Ｚテーブル操作ＢＯＸ ２ Ｚ軸操作ボタン
３ Ｘ、Ｙジョイスティック ４ 送信側リモートコントローラ
５ 送信側ハンドセット（受話器） ６ 送信側電話機
７ 電話回線網 ８ 受信側電話機
９ 受信側ハンドセット（受話器） １０ 受信側リモートコントローラ
１１ Ｘ、Ｙ、Ｚテーブル駆動装置 １２ Ｘ軸駆動モータ
１３ Ｘ、Ｙ、Ｚ移動テーブル １４ Ｚ軸駆動モータ
１５ Ｙ軸駆動モータ １６ 受信側Ｘ、Ｙ、Ｚテーブル操作ＢＯＸ
１７ 操作ＢＯＸインターフェース部 １８ データエンコーダ部
１９ ＦＳＫ変調部 ２０ アナログ増幅器
２１ 送信側切換スイッチ ２２ 送信側ハンドセット接続部
２３ 送信側切換部
２４ Ｘ、Ｙ、Ｚテーブル駆動装置インターフェース部
２５ データデコーダ部 ２６ ＦＳＫ復調部
２７ アナログ受信部 ２８ 受信側切換スイッチ
２９ 受信側ハンドセット接続部 ３０ 受信側切換部
３１ データ検出自動切換部 ３２ 受信側Ｘ、Ｙ、Ｚテーブル操作ＢＯＸ接続部
３３ 操作切換えスイッチ
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療分野等で遠隔地間の病院を結んで顕微鏡の病理画像を同時に見ながら診断を下すような場合に、遠隔で顕微鏡を操る手段として遠隔地から制御できるリモートコントローラが必要となる。その場合接続の為の煩雑な技術知識が必要なようでは現場が混乱する結果になる。そのような現場で電話機を操るような手軽さで使用可能なリモートコントローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の病院間で実施されている遠隔地間の病理診断は、顕微鏡の静止画を病理医のいる遠隔地に送り、画像を見ながらパソコン等により顕微鏡のコントロールを実施している。しかし乍、パソコンを使用しての作業は、病理医の先生方に負担になり、使い勝手の面で可也の負担を掛けているのが現状である。静止画で顕微鏡画像を診断用に使っている為、次の移動位置に移動終了後、再度静止画を送って判断する事の連続となる。またリモートコントロールシステムの価格も高く普及していないのが実情である。
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
そこで通信手段としては、既に全国に張り巡らされている一般の電話回線網から都市部で順次提供が成されている光高速回線に至る、あらゆる通信回線が利用でき、音声を送る事のできる回線であれば利用可能な安価なリモートコントロールシステムで、既存のプロトコルに影響を受けない音声帯域を利用した一般的なリモートコントローラが存在していない。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
前述のような難点等を解消し、一般電話機を利用する事は全国どこでも使用可能となる。又電話機を利用する事で相手先に接続する場合でも至極簡単で、確実である。最近の多機能電話機の場合、本体部分とハンドセット部分が交換可能なようモジュラーコネクタで接続されている。そこで請求項１記載の送信側と受信側の本コントローラは、電話器等６のハンドセット接続モジュラーコネクタに簡単に接続でき、電話回線網７との接続は既存の電話機６、８を利用する事で確実にダイアルアップ接続できる。ハンドセットの接続モジュラーコネクタは電話機共通で殆どの市販されている電話機に接続可能となる。またＩＳＤＮ回線利用の電話機、最近台頭してきたＩＰ電話機に関しても同様に応用可能である。電話機に接続されているハンドセットは、送信側リモートコントローラ４、受信側であるリモートコントローラ１０に同様のハンドセット用モジュラーコネクタを設けそれぞれのハンドセット５、９が接続できるようになっている。またダイアル接続終了後及びリモートコントロール操作前は、お互い話をする事も可能となる。通常は本コントローラを電話機に接続しておき普通の電話機としても使用可能である。本リモートコントローラは電話機のハンドセット用モジュラーコネクタに接続する事により簡単に相手先と接続でき、遠隔制御が可能となる手段を採用した。
【０００５】
また、請求項２記載の音声帯域のＦＳＫ変調部１９及び復調部２６を採用し、ビット単位可変長フレームを用いたリモートコントローラにする事で、ＭＯＤＥＭを利用した場合のような標準的プロトコルで接続する必要が無く、回線品質による転送速度の低下も無くなる。また音声帯域のＦＳＫ変復調方式は、標準的プロコルによるコマンドの変換、パケット毎のデータ数の制限等も無く、データ転送速度が格段に速くなる。ＦＳＫ変復調は、ＡＳＫ変復調に比べノイズに強く、回線品質の影響を受けにくい利点がある。
最近の高速回線では、パケット単位でデータを送受信している為、数ビットのデータを送る場合でも数百バイト送ってしまう。その為、標準的なプロトコルを採用すると一般アナログ回線のような低速回線では可也無駄になる。このように低速の回線を利用した場合でも充分ビットレートで見ると高速に通信ができ、数ビット単位で送受信可能な音声帯域でのＦＳＫ変復調部とビット単位での可変長フレーム通信手段を採用した。
【０００６】
次に、請求項３記載のＭＯＤＥＭ機能を持たずに電話機６、８に依存する事により取扱いが至極簡便にできる。先ず相手に接続する場合は、送受信側供に通常の電話機機能を利用して接続できる。接続後お互い話をしながら切換タイミングを見計らって自由にリモート操作に移る事が可能。またリモート操作を中止したい場合は、一方が切換を戻すか、電話を切れば済む。また受信側ではデータが正常に受信できている状態の時だけコントロールが可能になるような機能を搭載して信頼性を上げている。このようにＭＯＤＥＭ機能を電話機側に依存する事で、使い勝手の面をアップしてリモートコントローラの価格を下げる事ができる構成を採用した。
【０００７】
更に、請求項４に記載の送信側にはデータ圧縮の為のデータエンコーダ１８を内蔵し、受信側にはデータを解凍する為のデータデコーダ２５を内蔵して音声帯域でのデータ送信に対する高速性をアップしている。一般に存在する機械式エンコーダ型ジョイスティック若しくはアナログ式のジョイスティックは、遠隔制御に不可欠な方向とリアルタイムな速度変化を併せ持ったリモート用操作手段である。これらの操作手段である機械式エンコーダ型ジョイスティック若しくはアナログ式のジョイスティックは少なく見ても１６ビット程度のデータ容量が必要となる。１６ビットを２ビットに圧縮できれば単純に８倍の速度で制御が可能となる。１６ビットを２ビットに圧縮して実現するエンコーダ１８、デコーダ２５を内蔵し低速回線を使用した場合に高速伝送が可能である手段を採用した。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明を図示例に基いて説明する。
図中４は、遠隔操作する側で使用する本発明の送信側リモートコントローラであり、図中１０は、遠隔で操作される側で使用する本発明の受信側リモートコントローラである。図１は、本発明のリモートコントローラを使用した１例であり、電話回線網７を介して送信側電話機６と受信側電話機８が接続され、電話機を介してそれぞれのリモートコントローラが接続される。遠隔操作側のＸ、Ｙ、Ｚテーブル操作ＢＯＸにより受信側に設置されているＸ、Ｙ、Ｚテーブル駆動装置１１を経由してＸ、Ｙ、Ｚ移動テーブル１３を動かす事が可能となるよう構成されたシステムである。遠隔で動かす事のできる駆動部及び駆動用コントローラと操作用のジョイスティックが附属している制御システムであれば電話回線を利用した遠隔操作ができる。
【０００９】
図中６の送信側電話機と送信側リモートコントローラ４は、電話機のハンドセット接続用モジュラーコネクタを利用して接続する。電話機から外した送信側ハンドセット５はリモートコントローラ４に接続され普通の電話機としての機能を利用できる。
【００１０】
また送信側リモートコントローラ４に設けられた送信側切換スイッチ２１により通常の電話機として利用でき、相手先にダイアル接続も当然できる。これは市販されている多機能電話機ではハンドセットのみ交換可能なようモジュラーコネクタで接続され差し替えは簡単にできる。また電話機は構内ＰＢＸ等を利用した内線電話機でも使用可能となる。それに最近利用者が急増しているＩＰ電話等でも同様利用可能である。
【００１１】
遠隔操作用のＸ、Ｙ、Ｚテーブル操作ＢＯＸ１は、Ｘ軸である横方向、Ｙ軸である縦方向及びＺ軸である深さ方向に動くようなテーブルを操作するものである。操作ＢＯＸには、Ｘ、Ｙジョイスティック３及びＺ方向操作用の２軸操作用ボタン２が設けられている。送信側リモートコントローラ４は、これらの操作ＢＯＸを接続できるコネクタが１７の操作ＢＯＸインターフェース部に取り付けられている。また１７は、操作ＢＯＸの操作スイッチ類に合せて拡張できる構造を持っている。
【００１２】
図２は、送信側リモートコントローラ４の内部構成の概略図であるが、この図中の構成部を説明する。送信側切換部２３は、２２の送信側ハンドセットとデータ送信用のアナログ増幅部２０が切換えられる機能を持っている。ハンドセット側に切換えるとハンドセットを電話機に接続、通常の電話機と同様に扱える。コントロール側に切換えると遠隔操作ができるようになる。本発明の送信側リモートコントローラ４は電話機に接続した状態で通常電話機及び遠隔操作を送信側切換えスイッチ２１のみで切換えでき、操作性を向上させた。
【００１３】
１７は操作ＢＯＸインターフェース部で、遠隔操作用ＢＯＸ１が接続されジョイスティックの信号が入力する事で方向、速度、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸種の検出とデジタル化する機能を有している。操作ＢＯＸは、基本的に軸の数だけ操作用のスイッチが存在する為、軸数及びスイッチ数に応じたフレキシビリティのある回路数を構成できるようになっている。
【００１４】
操作ＢＯＸインターフェース部１７からのデジタル信号は、データエンコーダ部１８に導かれ、データの圧縮及びビット列に変換される。前にも述べたようにジョイスティックからは方向、速度に比例した９０°の位相差のある信号が発生している。この信号はそのままデジタル化すると４ビット４種の１６ビットデータになる。これでは３軸のデータを送るには４８ビットの容量となる。４８ビットのデータを６ビットに圧縮する役割を担っているのがデータエンコーダ部１８である。このようにデータ容量を少なくする事は低速の回線を使用した場合に効力を発揮できる。
【００１５】
また、操作ＢＯＸは種類により軸数、スイッチ数が異なり圧縮されたデータもその軸数に応じて１フレームで送るデータ量が変化する。その為データに応じたビット単位での可変長フレーム方式の回路構成をとっている。その事により低速回線を利用しても充分ジョイスティックの操作間隔にあった遠隔制御ができる。
【００１６】
圧縮され、可変長フレームで出力されたデータは、ＦＳＫ変調部１９に導かれ音声帯域で周波数変調される。ＦＳＫ変調は本来無線機等でキャリア周波数の高いＵＨＦ帯などで用いられているが、本発明では音声帯域５ＫＨＺ以下の周波数帯で使用した。音声帯域でＦＳＫ変調を用いた結果、非常に安定度のあるデータ伝送が可能となった。
【００１７】
ＦＳＫ変調されたデータは、アナログ増幅器２０に入力され、方形波はアナログサイン波に変換されて出力される。このアナログ信号は、ハンドセットと同様に電話機のモジュラーコネクタに接続され、マイクで音声を電話機に取り込むと同様な形式の信号になる。
【００１８】
また、電話機と併用した本発明のリモートコントロールシステムは、一般の市販されているＭＯＤＥＭにあるようなダイヤル発振機能、電話回線接続回路、送受話分離回路は不要になると供に、電話機のそれらの機能を利用する事で簡便性を図っている。
【００１９】
送信側電話機６は、電話回線網及びＰＢＸ等である７を経由して受信側電話機８に接続される。電話回線網は、デジタルからアナログまで多種多様で音声の送受話が可能であれば当然本システムは利用できる。また電話回線網に応じた電話機であれば図示例に限定される事なく適宜利用できる。
【００２０】
受信側電話機８には、受信側リモートコントローラ１０が接続され、受信された音声帯域のＦＳＫ変調波であるアナログ信号を電話機のモジュラーコネクタから受信側リモートコントローラに送出する。電話機に接続されているハンドセット９は、リモートコントローラ１０のハンドセット接続コネクタに接続される。
【００２１】
受信側リモートコントローラ１０は、ハンドセット用モジュラーコネクタで電話機に接続され、通常は電話機の利用が可能である。また受信側のリモートコントローラにある受信側切換えスイッチ２８により切換えた場合に、通常の電話機から遠隔操作用データの受信及び制御ができるようになる。
【００２２】
また受信側リモートコントローラ１０には、Ｘ、Ｙ、Ｚテーブル駆動装置１１及び受信側Ｘ、Ｙ、Ｚテーブル操作ＢＯＸが接続できる。本来であれば駆動装置に操作ＢＯＸが直接接続され、テーブルの操作がその場で自由にできる。遠隔で操作するか、直接操作するか、切換えができる機能を受信側リモートコントローラ１０には備えている。当然ながら遠隔制御には、遠隔制御前の準備があるはずである。準備段階では手元の操作ＢＯＸを利用し、遠隔に切換えた後は、相手の操作でテーブルが動作する事になる。また必要な場合には、手元で操作する事が操作切換えスイッチ３３で可能となる。Ｘ、Ｙ、Ｚ移動テーブル１３、Ｘ、Ｙ、Ｚテーブル駆動装置１１、及び受信側Ｘ、Ｙ、Ｚテーブル操作ＢＯＸ１６は、図示例等に限定される事はなく適宜自由に利用できるものである。
【００２３】
図３は、受信側リモートコントローラ１０の内部構成を例示する概略図である。受信側切換え部３０は、受信側電話機８のハンドセット用接続モジュラーコネクタに接続され、電話機用のハンドセット９は、受信側ハンドセット接続部２９に接続される。受信側切換えスイッチ２８により、リモートコントローラを接続した状態で通常の電話機として利用できる。送信側からの受信音が入り、ハンドセットを取り上げ、相手が目的の遠隔操作者であるか確認後、リモートコントロール操作に切換える事が可能となる。この作業手順は、ＭＯＤＥＭ機能では達成不可能で、先ず、お互い言葉で確認した上、判断できる点が運用性を上げる結果となる。
【００２４】
遠隔操作用のアナログサイン波は、受信側切換え部３０からアナログ受信部２７に送られ、バンドパスフィルタ、ＡＧＧ増幅器を経てデジタル化される。バンドパスフィルタは、Ｓ／Ｎ比向上の目的、ＡＧＣ増幅器は電話回線の利得違いによる補正を目的で挿入されている。
【００２５】
アナログ受信部２７から出力されるデジタル信号は、ＦＳＫ復調部２６に入り周波数弁別される。その後データに変換され、１フレームが正しく受信できているか検証されＸ、Ｙ、Ｚ軸等のデータ部分だけを抽出し、データデコーダ部２５に送られる。
【００２６】
データデコーダ部２５では、圧縮されていたデータを解凍して通常使用できる信号体系に戻す事を目的としている。遠隔側ではエンコードして１軸当たり１６ビットのデータを２ビットに圧縮して送信している為、受信側では２ビットを１６ビットに戻さなくてはならない。１６ビットのデータには方向、速度、軸種が含まれている。またデータデコーダ部２５は、図示例等に限定される事はなく適宜自由にデコード方式を変更できるものである。
【００２７】
さらにデータデコーダ部２５では、受信データが正しいかチェックして正しいデータであればデータ検出自動切換え部３１に送り、受信データが正しい場合のみ遠隔操作に切換える事ができる。仮に受信データが不正の場合に遠隔側へ切換える事はＸ、Ｙ、Ｚ移動テーブルを暴走させる事にもなり兼ねない。安全性の面で重要な機能である。
【００２８】
データ検出自動切換え部３１では、受信側Ｘ、Ｙ、Ｚテーブル操作ＢＯＸ１６側の操作、遠隔操作側の受信データによる操作、操作切換えスイッチ３３の組み合わせを判断する機能を持っている。当然ながら受信データが不正の場合は、操作切換えスイッチ３３をリモート側に切換えても、切り替えが出来ないような安全面の対策が成されている。
【００２９】
Ｘ、Ｙ、Ｚテーブル駆動装置インターフェース部２４では、Ｘ、Ｙ、Ｚテーブル駆動装置１１の操作ＢＯＸ接続コネクタの条件を満足できる様構成されている。Ｘ、Ｙ、Ｚテーブル駆動装置インターフェース部２４は、駆動テーブルの構成上、または機能上から、図示例等に限定される事はなく適宜自由にインタフェース方式を変更できるものである。
【実施例】
【００３０】
仙台市内の病院Ａと岩手県内の病院Ｂ間を高速回線で結び遠隔病理診断の実験が実施された。病院Ａで電動顕微鏡に試料を搭載、顕微鏡画像は高速のブロードバンド回線で病院Ａから病院Ｂへ、秒間３０フレームに近い状態で病院Ｂのモニターに映し出され、病院Ｂから電話回線を利用して病院Ａの電動顕微鏡を本発明のリモートコントローラを使用しマニュプレータ的に制御して観察行為を行った。病院Ｂから顕微鏡画像を見ながらリアルタイムで顕微鏡の試料を自由に観察できる事が証明された。病院Ｂの病理医の先生からは自分で顕微鏡を操っているような感覚で操作できた。遠隔病理診断の世界が飛躍的に発展する可能性が出て来たと評価が高かった。このように遠隔地の検査機器などを本発明のリモートコントローラを利用して、診断医のいない病院に対して、診断医のいる病院が、回線網を利用して、現場に行かないで診断できる様になれば、医療のコスト削減にも大いに役立つ事になる。
【発明の効果】
【００３１】
現在の電話回線網は、高速化の一途を辿っており、画像等の伝送速度に関しては飛躍的に高くなった。しかし乍ＴＣＰ／ＩＰ等のプロトコルに制限される事になり、今までの低速回線を利用して少ないデータ量をできるだけリアルタイムに伝送したいという要求に関しては不向きな傾向にある。全国津々浦々にまで高速回線が配備されるにはまだ数年は必要で、配備されたとしても当然ながら運用経費の増大と、それなりのシステムの予備知識等が必要となり運用面では必ずしも適正であるとは言い切れない。このような情報化社会にあって、一般の電話機６，８と、全国に張り巡らされている一般電話回線網等の７を利用して、本発明のリモートコントローラ４、１０を使用して地方の診断医が存在しない病院等に対し、比較的廉価で導入が可能になれば、遠隔病理診断の発展に寄与できる事になる。またリモートコントローラ４、１０は電話機に簡単に接続でき、普段は一般の電話機として利用でき、遠隔診断等で必要な時に２１、２８のスイッチを切換えて利用可能で、現場再度から見て使い勝手の良い機器として充分利用できる。
【００３２】
また、リモートコントローラ４、１０はパソコン等を利用しない為、簡便に取扱いができる上、予備知識等が無くても直ぐに利用できる。電話機６、８に関しては、構内用ＰＢＸを備えた内線からの電話機でも利用可能となっている。一般のＭＯＤＥＭ等を利用すると内線からの電話機では利用できなくなり、外線を引き込む必要がある。これでは利用したい場合に何かと不便である。一般電話機を利用し、電話機の機能を最大限利用する事で、リモートコントローラ４、１０は電話機を取り扱う感覚で使用できる機器となっている。
【００３３】
さらに、リモートコントローラ４、１０は、図示例にあるようなＸ、Ｙ、Ｚ移動テーブル１３及び、Ｘ、Ｙ、Ｚテーブル操作ＢＯＸ１のリモートコントロールに固定される事は無く、操作ＢＯＸインターフェース１７及びＸ、Ｙ、Ｚテーブル駆動装置インターフェース部２４は、軸数、機能スイッチ群の種類によって柔軟に対応できるインターフェースとして構成されている。
【００３４】
また取扱い上の安全面を考慮して、正常にデータが受信できている場合には、操作切換スイッチ３３が有効になる。これは回線等に障害が発生した場合は、捜査対象であるテーブル等の異常動作の防止に優れた機能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のリモートコントローラを採用したシステムを例示する概略図
【図２】 本発明の送信側リモートコントローラの内部構成を例示する概略図
【図３】 本発明の受信側リモートコントローラの内部構成を例示する概略図
【符号の説明】
１ Ｘ、Ｙ、Ｚテーブル操作ＢＯＸ ２ Ｚ軸操作ボタン
３ Ｘ、Ｙジョイスティック ４ 送信側リモートコントローラ
５ 送信側ハンドセット（受話器） ６ 送信側電話機
７ 電話回線網 ８ 受信側電話機
９ 受信側ハンドセット（受話器） １０ 受信側リモートコントローラ
１１ Ｘ、Ｙ、Ｚテーブル駆動装置 １２ Ｘ軸駆動モータ
１３ Ｘ、Ｙ、Ｚ移動テーブル １４ Ｚ軸駆動モータ
１５ Ｙ軸駆動モータ １６ 受信側Ｘ、Ｙ、Ｚテーブル操作ＢＯＸ
１７ 操作ＢＯＸインターフェース部 １８ データエンコーダ部
１９ ＦＳＫ変調部 ２０ アナログ増幅器
２１ 送信側切換スイッチ ２２ 送信側ハンドセット接続部
２３ 送信側切換部
２４ Ｘ、Ｙ、Ｚテーブル駆動装置インターフェース部
２５ データデコーダ部 ２６ ＦＳＫ復調部
２７ アナログ受信部 ２８ 受信側切換スイッチ
２９ 受信側ハンドセット接続部 ３０ 受信側切換部
３１ データ検出自動切換部 ３２ 受信側Ｘ、Ｙ、Ｚテーブル操作ＢＯＸ接続部
３３ 操作切換えスイッチ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電話回線網を利用して遠隔地にある駆動機構つきＸＹＺテーブル等を、音声帯域のＦＳＫ変調方式を用いたリモートコントローラを使用して簡便に接続、制御ができることを目的としたリモートコントロールシステムで、送信側と受信側の本コントローラは、電話器等のハンドセット接続モジュラーコネクタに簡単に接続でき、電話回線との接続は既存の電話機を利用する事で、遠隔地との接続も一般電話のダイヤルアップ機能を利用できるリモートコントロールシステム。
【請求項２】
音声帯域のＦＳＫ変復調方式の採用と、ビット単位での可変長フレームを用いたリモートコントローラにする事でＭＯＤＥＭを利用した場合のような標準的プロトコルで接続する必要が無く、回線品質による転送速度の低下も無くなる。また音声帯域のＦＳＫ変調方式は、標準的プロコルによるコマンドの変換、パケット毎のデータ数の制限等も無く、データ転送速度が格段に速くなるリモートコントロールシステム。
【請求項３】
音声帯域のＦＳＫ変調方式を用いたリモートコントローラにする事によりＭＯＤＥＭ機能を必要としなくなり、電話回線への接続は電話機本体を利用する事で、相手を呼び出す機能は必要なくなり安価に製造可能となる。また電話機のハンドセット用の接続モジュラーコネクタに接続する事で、音響カプラ等を利用する場合と異なり煩雑でなくなるリモートコントロールシステム。
【請求項４】
本リモートコントローラ内には、送信側にはデータ圧縮の為のエンコーダを内蔵し、受信側にはデータを解凍する為のデコーダを内蔵して音声帯域でのデータ送信に対する高速性をアップしている。例えば回転方向を検出可能な機械的エンコーダの信号を送信する場合は、方向を判別する為には４種の４ビットコードが必要となる。それを送信側で２ビットにエンコードして受信側のデコードにより４種の４ビットコードに戻している。またアナログ式のジョイスチックなども同様にエンコードする事により８ビットデータを２ビットに圧縮して送る事ができる。遠隔制御に不可欠な方向とリアルタイムな速度データの変化に追従でき、データビット数を圧縮して実現するエンコーダ、デコーダを内蔵したリモートコントロールシステム。
【請求項１】
電話回線網を利用して遠隔地にある駆動機構つきＸＹＺテーブル等を、音声帯域のＦＳＫ変調方式を用いたリモートコントローラを使用して簡便に接続、制御ができることを目的としたリモートコントロールシステムで、送信側と受信側の本コントローラは、電話器等のハンドセット接続モジュラーコネクタに簡単に接続でき、電話回線との接続は既存の電話機を利用する事で、遠隔地との接続も一般電話のダイヤルアップ機能を利用できるリモートコントロールシステム。
【請求項２】
音声帯域のＦＳＫ変復調方式の採用と、ビット単位での可変長フレームを用いたリモートコントローラにする事でＭＯＤＥＭを利用した場合のような標準的プロトコルで接続する必要が無く、回線品質による転送速度の低下も無くなる。また音声帯域のＦＳＫ変調方式は、標準的プロコルによるコマンドの変換、パケット毎のデータ数の制限等も無く、データ転送速度が格段に速くなるリモートコントロールシステム。
【請求項３】
音声帯域のＦＳＫ変調方式を用いたリモートコントローラにする事によりＭＯＤＥＭ機能を必要としなくなり、電話回線への接続は電話機本体を利用する事で、相手を呼び出す機能は必要なくなり安価に製造可能となる。また電話機のハンドセット用の接続モジュラーコネクタに接続する事で、音響カプラ等を利用する場合と異なり煩雑でなくなるリモートコントロールシステム。
【請求項４】
本リモートコントローラ内には、送信側にはデータ圧縮の為のエンコーダを内蔵し、受信側にはデータを解凍する為のデコーダを内蔵して音声帯域でのデータ送信に対する高速性をアップしている。例えば回転方向を検出可能な機械的エンコーダの信号を送信する場合は、方向を判別する為には４種の４ビットコードが必要となる。それを送信側で２ビットにエンコードして受信側のデコードにより４種の４ビットコードに戻している。またアナログ式のジョイスチックなども同様にエンコードする事により８ビットデータを２ビットに圧縮して送る事ができる。遠隔制御に不可欠な方向とリアルタイムな速度データの変化に追従でき、データビット数を圧縮して実現するエンコーダ、デコーダを内蔵したリモートコントロールシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００６−１５７８４２（Ｐ２００６−１５７８４２Ａ）
【公開日】平成１８年６月１５日（２００６．６．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３７８０４０（Ｐ２００４−３７８０４０）
【出願日】平成１６年１１月３０日（２００４．１１．３０）
【出願人】（５０５０００４８０）フィンガルリンク株式会社 (2)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月１５日（２００６．６．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１１月３０日（２００４．１１．３０）
【出願人】（５０５０００４８０）フィンガルリンク株式会社 (2)
【Ｆターム（参考）】
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