JP2007187526A - 位置検出システムおよびその位置検出システムに用いられる発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 移動体ごとに面倒な校正登録作業などの初期設定を要することなく、可動式の走査器を要することもなく、また各発光手段を適正な順序で発光動作させることができ、高い精度と信頼性をもって移動体の位置を検出することが可能な位置検出システムおよびその位置検出システムに用いられる発光装置を提供する。
【解決手段】 光学ビーコン♯１〜♯２６が、自身以外の光学ビーコンから発せられる光を受けるための受光部９を有している。この受光部９の向く方向が本体に対して可変である。
【選択図】 図２

Description

この発明は、移動体の移動空間たとえば屋内等における移動体の位置を検出する位置検出システムおよびその位置検出システムに用いられる発光装置に関する。

従来、移動体の位置を知るための手段として、移動体に回転式のレーザレーダを設けるとともに、移動体の周りの空間に少なくとも３つの反射器を固定し、レーザレーダから発せられるレーザ光により移動体の周囲を走査するシステムが知られている。このシステムでは、レーザ光の走査に伴う各反射器からの反射光の有無、およびレーザ光の走査角度情報に基づいて、移動体から見た各反射器の方向を検知することができる。また、各反射器で反射した光が戻ってくるまでの時間を計ることにより、移動体と各反射器との間の距離を検知することができる。そして、検知した方向および距離に基づいて、移動体の位置を特定することができる（例えば、特許文献１）。
特開２００３−３０２４６９号公報

上記のシステムでは、初期設定として、敷設後に移動体を定点に置いて校正登録作業を行う必要があることから、多数の移動体を用いるような場合には各移動体ごとに上記校正登録作業を行わねばならず、面倒であるため、このような用途には向いていなかった。また、それ以降も移動体の移動データを継続的に取得しながら各反射器の位置を監視し続け、場合によっては移動体の自律移動の制御データ（デッドレコニング）との比較をしなければならず、この点からも、多数の移動体が出入りしたり自由な移動を行うような用途には向いていなかった。また、回転式のレーザレーダのような可動式の走査器を設けねばならないために、移動体が大型化したり、故障の可能性およびコストが高くなるという問題がある。

これに対し、移動体の移動空間に複数の発光手段を設け、これら発光手段から発せられる光の方向を検出し、この検出結果に基づいて移動体の位置を検出するシステムが考えられる。このシステムによれば、上記のような可動式の走査器を設けることなく、移動体の位置を検出することが可能である。また、上記システムにおいて、各発光手段を順に発光動作させるようにすれば、全ての発光手段を常に発光させておく必要がないので、消費電力を低減することが可能である。各発光手段を順に発光動作させる手段として、各発光手段から発せられる光を発光手段の相互間で順に受け継いでいくことが考えられる。

この場合、各発光手段がどのように配置されていても、発光手段間での光の受け継ぎが途切れないようにする必要がある。

この発明は、上記事情を考慮したもので、移動体ごとに面倒な校正登録作業などの初期設定を要することなく、可動式の走査器を要することもなく、また各発光手段を適正な順序で発光動作させることができ、高い精度と信頼性をもって移動体の位置を検出することが可能な位置検出システムおよびその位置検出システムに用いられる発光装置を提供することを目的とする。

請求項１に係る発明の位置検出システムは、移動体の移動空間に分散して設けられ、自身以外の発光装置から発せられる光を受けることにより動作して、それぞれ自己の識別情報を含む発光パターンで発光する複数の発光装置と、上記移動体に設けられ、上記各発光装置により発せられる光の識別情報から少なくとも３つの発光装置を識別するとともに、識別した各発光装置からの光の方向を検出し、この検出結果に基づいて上記移動体の位置を検出する検出手段と、を備えている。そして、上記発光装置は、光源が設けられた本体と、自身以外の発光装置から発せられる光を受けるための受光部を有し、この受光部の向く方向が上記本体に対して可変である。

請求項２に係る発明の発光装置は、移動体の移動空間に分散して設けられ、自身以外の発光装置から発せられる光を受けることにより動作して、それぞれ自己の識別情報を含む発光パターンで発光する複数の発光装置と、上記移動体に設けられ、上記各発光装置により発せられる光の識別情報から少なくとも３つの発光装置を識別するとともに、識別した各発光装置からの光の方向を検出し、この検出結果に基づいて上記移動体の位置を検出する検出手段と、を備えた位置検出システムに用いられるものであって、光源が設けられた本体と、自身以外の発光装置から発せられる光を受けるための受光部を有し、この受光部の向く方向が前記本体に対して可変である。

この発明の位置検出システムおよびその位置検出システムに用いられる発光装置によれば、移動体ごとに面倒な校正登録作業などの初期設定を要することなく、可動式の走査器を要することもない。これにより、多数の移動体を用いるようなものにも適用可能とすることができ、さらには、移動体が大型化したり、故障の可能性およびコストが高くなるといった不都合を生じることもない。しかも、各発光装置の個数や取付け空間の大きさなどにかかわらず、各発光装置を適正な順序で発光動作させることができ、高い精度と信頼性をもって移動体の位置を検出することができる。

［１］以下、この発明の第１の実施形態について図面を参照して説明する。
図１に示すように、１は大型商店などの建物で、床、壁、天井で覆われ、内部に棚２を有している。この建物１の床面に移動体３が移動自在に存している。

建物１の内壁上部、棚２の上部、および天井に、少なくとも３つ以上の発光装置たとえば２７個の光学ビーコン♯０〜♯２６が分散して取付けられている。これら光学ビーコン♯０〜♯２６は、光源として赤外線光を発する発光ダイオードを用いており、取付け位置（平面座標）については敷設時に移動体３に設けられた後述する検出ユニットの位置データメモリに記憶されている。

光学ビーコン♯０〜♯２６から発せられる赤外線光は、壁面や棚２に取付けられている場合に平面図上で最大１８０度（角部に取付けのものは９０度または２７０度）の範囲で側方ないし下方向に拡がり、天井に取付けられている場合に平面図上で最大３６０度の範囲で側方ないし下方向に拡がる。

光学ビーコン♯０〜♯２６のうち、光学ビーコン♯０は定期的に発光動作し、それに続いて残りの光学ビーコン♯１〜♯２６が順に発光動作する。この順繰りの発光動作を可能にするため、光学ビーコン♯０から発せられる赤外線光の到達領域に光学ビーコン♯１が取付けられ、光学ビーコン♯１から発せられる赤外線光の到達領域に光学ビーコン♯２が取付けられている。同様に、光学ビーコン♯３〜♯２６も、発光順位が１つ前の光学ビーコンから発せられる赤外線光の到達領域に、それぞれ取付けられている。

光学ビーコン♯１〜♯２６のうち、壁面や棚２に取付けられる光学ビーコンの具体的な構成を図２および図３に示している。図２は光学ビーコンの本体４を側方から見た図、図３は本体４を上方から見た図である。
壁面１ａに光学ビーコンの本体４が取付けられ、その本体４の側部から下部にかけての湾曲状の周面に複数の光源として発光ダイオード５が取付けられている。なお、この発光ダイオード５は、移動体３に対して発光する光源としてだけでなく、他の光学ビーコンに対して発光する発光部としての機能をも有する。これら発光ダイオード５は、本体４の側部から下部にかけての周面が下方に向いた半円状に設けられていることにより、互いに異なる方向に向いて取付けられており、その結果互いに異なる方向（側方ないし下方）に光を発する。とくに、本体４の周面の一部を縦方向（図２において上下方向）に見た場合に、周面の上部に多くの個数の発光ダイオード５が取付けられ、周面の略中央部に上部よりも少ない個数の発光ダイオード５が取付けられ、周面の下部に略中央部よりも少ない個数の発光ダイオード５が取付けられている。このような発光ダイオード５の取付け位置および取付け個数の選定により、光学ビーコンの発光強度が側方から下方にかけて徐々に小さくなる。

これら光学ビーコンは、設置される前において受光部９がその向きを可変となるように構成されている。すなわち、本体４の周面上部の壁面１ａに近い位置に支軸６が略垂直方向に立設され、その支軸６に環状部材７が回動自在に装着されている。そして、環状部材７の外周面にロッド８の一端部が連結され、そのロッド８の他端部に受光部９が設けられている。環状部材７が回動操作されると、図３に破線で示すようにロッド８が回動し、受光部９が本体４の周面上部の端縁に沿って回動する。

なお、光学ビーコンが壁や天井に取付けられていて、位置検出システムの一部として実際に動作する際には、環状部材７が、図示しない位置決め部材によって支軸６に対して位置決めされる。このように本件各発明において、受光部９の向く方向が本体４に対して可変であるとは、光学ビーコン単体の状態でそのようになっていればよく、位置検出システムの動作時には受光部９はいずれかの位置に固定されているものでもよい。

また、光学ビーコン♯１〜♯２６のうち、天井面に取付けられる光学ビーコンの具体的な構成を図４に示している。まず、本体４の側部から下部にかけての湾曲状の周面に複数の光源として発光ダイオード５が取付けられている。これら発光ダイオード５は、本体４の側部から下部にかけての周面が湾曲していることにより、互いに異なる方向（側方ないし下方）に光を発する。とくに、本体４の周面の一部を縦方向に見た場合に、周面の上部に多くの個数の発光ダイオード５が取付けられ、周面の略中央部に上部よりも少ない個数の発光ダイオード５が取付けられ、周面の下部に略中央部よりも少ない個数の発光ダイオード５が取付けられている。このような発光ダイオード５の取付け位置および取付け個数の選定により、当該光学ビーコンの発光強度が側方から下方にかけて徐々に小さくなる。

本体４の周面上部の略中央位置に支軸６が略垂直方向に立設され、その支軸６の上端部が天井面１ｂに固定されている。そして、支軸６に環状部材７が回動自在に装着され、その環状部材７の外周面にロッド８を介して受光部９が取付けられている。環状部材７が回動操作されると、ロッド８が回動し、受光部９が本体４の周面上部の端縁に沿って回動する。この回動範囲は３６０度である。

上記受光部９は、他の光学ビーコンから発せられる赤外線光を受けるためのもので、受光方向が環状部材７の回動操作により可変であり、発光順位が１つ前の光学ビーコン、より詳細にはその発光ダイオード５に対して受光方向が設定される。すなわち、光学ビーコン♯１における受光部９の受光方向は、発光順序が１つ前の光学ビーコン♯０に対し、良好な指向性をもって設定される。光学ビーコン♯２における受光部９の受光方向は、発光順序が１つ前の光学ビーコン♯１に対し、良好な指向性をもって設定される。同様に、光学ビーコン♯３〜♯２６における受光部９の受光方向も、発光順位が１つ前の光学ビーコンに対し、それぞれ良好な指向性をもって設定される。例として、光学ビーコン♯１８〜♯２０における受光部９の受光方向を図５に示している。

なお、発光順位が１番目の光学ビーコン♯０は、他の光学ビーコンから発せられる赤外線光を受ける必要がないため、支軸６、環状部材７、ロッド８、および受光部９の構成は有していない。

光学ビーコン♯０の制御回路を図６に示している。すなわち、制御部１０にタイマ１１，１２、ＩＤ設定部１４、変調駆動回路１５が接続されている。
タイマ１１は、当該光学ビーコン♯０の定期的な発光動作を設定するための一定時間すなわち発光パターンの周期Ｔ１をカウントする。タイマ１２は、当該光学ビーコン♯０の発光パターンの中で、方向検出用の発光動作をする一定時間Ｔ２をカウントする。ＩＤ設定部１４は、当該光学ビーコン♯０に固有の識別情報いわゆるＩＤを人為的な操作により可変設定するためのものである。変調駆動回路１５は、所定周波数のキャリア信号を制御部１０の制御に応じて変調し、その変調信号（パルス信号）によって各発光ダイオード５を発光させる。

制御部１０の制御による光学ビーコン♯０の発光動作を図７のタイムチャートに示している。
すなわち、タイマ１１のカウントに基づく一定時間Ｔ１ごとに、開始コードを含む発光動作（オン，オフパターン）で先ず発光し、次にＩＤコードを含む発光パターンで発光し、続いてタイマ１２のカウントに基づく一定時間Ｔ２だけ方向検出用として連続的に発光し、最後に終了コードを含む発光動作で発光する。方向検出用の発光は、当該光学ビーコン♯０の方向を移動体３に確実に検出させるためのものである。

光学ビーコン♯１〜♯２６の制御回路を図８に示している。すなわち、制御部２０にタイマ２２，２３、ＩＤ設定部２４、変調駆動回路２５、受信復調回路２７が接続されている。

タイマ２２は、当該光学ビーコンの方向検出用の発光動作を設定するための一定時間Ｔ２をカウントする。タイマ２３は、当該光学ビーコンの直前に発光する光学ビーコンが方向検出用の発光を開始してから、当該光学ビーコンが発光を開始するまでの規制時間Ｔ３（図９参照）、をカウントする。ＩＤ設定部２４は、当該光学ビーコンに固有のＩＤを人為的な操作により可変設定するためのものである。変調駆動回路２５は、所定周波数のキャリア信号を制御部１０の制御に応じて変調し、その変調信号（パルス信号）によって各発光ダイオード５を発光させる。受信復調回路２７は、他の光学ビーコンから発せられる光を受光部９内の受光素子（例えばフォトダイオード）２８で受け、受けた光に含まれている開始コード、ＩＤコード、終了コードを復調により抽出して制御部２０に供給する。

制御部２０の制御による光学ビーコン♯１〜♯２６の一部の発光動作を図９のタイムチャートに示している。
すなわち、光学ビーコン♯１は、他の光学ビーコンから受けた光がどの光学ビーコンから発せられたものであるかを光から抽出されるＩＤコードに基づいて常に監視しており、予め定められている発光順序が１つ前の光学ビーコン♯０の発光を受けて、かつ光学ビーコン♯０の方向検出用の発光が開始されてからタイマ２３のカウントに基づく規制時間Ｔ３が経過した後に、所定の発光パターンでの発光動作を開始する。まず、開始コードを含む発光動作で発光し、次にＩＤコードを含む発光動作で発光し、続いてタイマ２２のカウントに基づく一定時間Ｔ２だけ方向検出用として連続的に発光し、最後に終了コードを含む発光動作で発光する。方向検出用の発光は、光学ビーコン♯１の方向を移動体３に確実に検出させるためのものである。

光学ビーコン♯２は、他の光学ビーコンから受けた光がどの光学ビーコンから発せられたものであるかを光から抽出されるＩＤコードに基づいて常に監視しており、予め定められている発光順序が１つ前の光学ビーコン♯１の発光を受けて、かつ光学ビーコン♯１の方向検出用の発光が開始されてからタイマ２３のカウントに基づく規制時間Ｔ３が経過した後に、所定の発光パターンでの発光動作を開始する。まず、開始コードを含む発光動作で発光し、次にＩＤコードを含む発光パターンで発光し、続いてタイマ２２のカウントに基づく一定時間Ｔ２だけ方向検出用として連続的に発光し、最後に終了コードを含む発光動作で発光する。方向検出用の発光は、光学ビーコン♯２の方向を移動体３に確実に検出させるためのものである。

同様に、光学ビーコン♯３〜♯２６が順次に動作して発光する。

一方、移動体３は、図１０および図１１に示す検出ユニット（検出手段）３０を備えている。検出ユニット３０は、受光部４０、演算部５０、および位置データメモリ５１を有している。そして、検出ユニット３０は、光学ビーコン♯０〜♯２６から発せられる光のうち受光した各光に含まれているＩＤコードを参照することにより少なくとも３つの光学ビーコンを識別するとともに、識別した各光学ビーコンからの光の方向を検出し、この検出結果及びＩＤコードによる位置データメモリ内の位置データに基づいて移動体３の位置を検出するものである。

受光部４０は、軸方向が垂直となるように移動体３に設けられた円筒状の筐体４１を有し、その筐体４１の上部開口を遮光板４２で閉塞し、上方からの光を遮光板４２の略中央部に形成されている開口（絞り）４２ａを通して筐体４１内に導入する。導入された光は、レンズ４３により、二次元受光素子であるＣＭＯＳイメージセンサ４４に集光する。すなわち、ＣＭＯＳイメージセンサ４４の上面に集光点Ｐが形成される。

位置データメモリ５１は、光学ビーコン♯０〜♯２６の位置データを同光学ビーコン♯０〜♯２６のＩＤコードに対応付けて記憶している。

演算部５０は、受光部４０のＣＭＯＳイメージセンサ４４で受けた光に含まれているＩＤコードを解読する解読手段と、この解読手段で解読された各ＩＤコードに基づいて位置データメモリ５１を参照することにより少なくとも３つの光学ビーコンを識別する識別手段と、この識別手段で識別された各光学ビーコンからの光（方向検出用の発光）の方向を上記ＣＭＯＳイメージセンサ４４の出力から検出する検出手段と、この検出手段で検出された光の方向により移動体３の位置を演算する演算手段と、を有している。

各光学ビーコンからの光の方向については、ＣＭＯＳイメージセンサ４４の中心点を原点とした集光点ＰのＸ，Ｙ座標から算出することができる。

ＣＭＯＳイメージセンサ４４における集光点Ｐの一例を図１２に示している。
ＣＭＯＳイメージセンサ４４ｂにおける各画素のうち、受光強度が最も大きい画素のＸ，Ｙ座標であるＸｐ，Ｙｐが、ＣＭＯＳイメージセンサ４４における集光点のＸ，Ｙ座標として検出される。このＸｐ，Ｙｐを用いた下式で得られる角度の方向に、発光元の光学ビーコンが存在する。
tan^−１(Yp/Xp)±π
以上のように、ＩＤコードを含む発光パターンで発光する複数の光学ビーコン♯０〜♯２６を移動体３の移動空間に分散して設けるとともに、移動体３には、光学ビーコン♯０〜♯２６から発せられる光に含まれているＩＤコードから少なくとも３つの光学ビーコンを識別し、識別した各光学ビーコンからの光の方向を検出し、検出した光の方向に基づいて移動体３の位置を検出する検出ユニット３０を設けることにより、従来のような敷設後に各移動体を所定の位置に置いて行う校正登録作業などの初期設定を要することなく、可動式の走査器を要することもない。したがって、移動体３が大型化したり、故障の可能性およびコストが高くなるといった不都合を生じない。

しかも、移動体３の受光部６よりも上方に位置するように設けられる各光学ビーコンにおいて、その発光強度が側方から下方にかけて徐々に小さくなるように、各光学ビーコンにおける各発光ダイオード５の取付け位置および取付け個数を選定している（本体４の周面の上部に多くの個数の発光ダイオード５を取付け、周面の略中央部に上部よりも少ない個数の発光ダイオード５を取付け、周面の下部に略中央部よりも少ない個数の発光ダイオード５を取付けている）。このため、光学ビーコンは、床面上の遠い位置に対してより強い発光強度で発光するので、移動体３が１つの光学ビーコンから受ける光の強度を、移動体３の位置にかかわらず、均一にすることができ、移動体３の受光部６のダイナミックレンジを広げることなく、受光精度を向上させることができる。
光学ビーコン♯０〜♯２６の発光については、常に発光させることなく、所定の順序で発光させるので、光学ビーコン♯０〜♯２６の発光に要する電力が少なくてすみ、省エネルギー効果が得られる。しかも、光学ビーコン♯０〜♯２６が同時に発光しないので、移動体３側の受光システムの複雑化や高コスト化を招くことなく、光学ビーコン♯０〜♯２６の光を移動体３側でそれぞれ個別に確実に捕らえることができる。

光学ビーコン♯０は定期的に発光し、かつ♯１〜♯２６は自身以外の光学ビーコン（発光順序が１つ前の光学ビーコン）から発せられる光を受けて順に発光するので、光学ビーコン♯０〜♯２６の相互を信号線接続する必要がない。よって、構成の簡略化およびコストの低減が図れるだけでなく、設置する位置の自由度を高めることができる。

また、光学ビーコン♯１〜♯２６は、単体の状態において受光部９が本体４に対して可動に設けられているので、受光部９を、発光順序が１つ前の光学ビーコンに向けることができる。このため、光学ビーコン♯１〜♯２６は、受光部９の向きが個別に設定されるにもかかわらず、光学ビーコンを共通化でき、しかも、良好な指向性をもって設定できる。したがって、各光学ビーコンは、発光順序が１つ前の光学ビーコンから発せられた光を忠実かつ的確に捕らえることができ、各光学ビーコンを適正な順序で間断なく発光動作させることができる。すなわち、発光の連係が途絶えてしまうなどの不都合を生じない。このように、光学ビーコンの共通化によりコスト低減が図れるとともに、移動体３における位置検出の精度および信頼性を高めることができる。

光学ビーコン♯０が定期的に発光し、それに続いて残りの光学ビーコン♯１〜♯２６が順に発光するので、仮に、光学ビーコン♯１〜♯２６の一連の発光が何らかの原因で一時的に途切れた場合でも、それにかかわらず、光学ビーコン♯０〜♯２６の発光を確実に継続することができる。

ＩＤ設定部１４，２４によって光学ビーコン♯０〜♯２６のＩＤコードを可変設定できるので、光学ビーコン♯０〜♯２６の構成を共通化することができる。すなわち、光学ビーコン♯０は図６の構成を有し、光学ビーコン♯１〜♯２６は図８の構成を有しているが、両者は部品数、制御機能、符号が異なるだけで、基本的なハードウェアは同じである。このうち、光学ビーコン♯０が有する２つのタイマ１１，１２、および光学ビーコン♯１〜♯２６がそれぞれ有する２つのタイマ２２，２３に関しては、ＩＤ設定部１４，２４で設定されるＩＤコードに応じて各タイマの機能（カウント時間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３）を設定することにより、ハードウェアとしての共通化が可能である。このように、光学ビーコン♯０〜♯２６の構成を共通化できることにより、コストの低減が図れる。

光学ビーコン♯０〜♯２６から発せられる光を移動体３の受光部４０に取込み、取込んだ光をレンズ４３を通して二次元受光素子であるＣＭＯＳイメージセンサ４４に集光し、その集光点から光の方向を検出し、検出した光の方向から移動体３の位置を検出する構成であるから、従来のように移動体に回転式のレーザレーダを設けて移動体の周囲をレーザ光により走査するようなシステムに比べ、移動体３の構成がコンパクトになる。移動体３の構成がコンパクトであることにより、スーパーマーケットのような狭い移動空間においても、移動体３のスムーズな移動が可能となる。

移動体３に設けられる検出ユニット３０の演算部５０は、各光学ビーコンからの光に含まれているＩＤコードをＣＭＯＳイメージセンサ４４の出力から解読し、解読した各ＩＤコードに基づいて位置データメモリ５１内の位置データを参照することにより少なくとも３つの光学ビーコンを識別し、識別した各光学ビーコンからの光の方向をＣＭＯＳイメージセンサ４４の出力から検出し、検出した光の方向に基づいて移動体３の位置を演算するので、ＣＭＯＳイメージセンサ４４への集光に基づく位置検出を精度よく確実に実現することができる。

［２］第２の実施形態について説明する。
発光装置である各光学ビーコンは、図１３に示すように、本体４の周面の一部を縦方向に見た場合に、本体４の側部から下部にかけての周面の上部に１個の発光ダイオード５が取付けられ、同周面の略中央部に１個の発光ダイオード５が取付けられ、同周面の下部に１個の発光ダイオード５が取付けられている。この縦方向の３個の発光ダイオード５ごとに、図１４に示す駆動回路が構成されている。

すなわち、図１４に示すように、駆動電圧Ｖｄが、ＮＰＮ型トランジスタ８０のコレクタ・エミッタ間および抵抗８１ａを介して、上部の発光ダイオード５に印加される。同様に、駆動電圧Ｖｄが、ＮＰＮ型トランジスタ８０のコレクタ・エミッタ間および抵抗８１ｂを介して、略中央部の発光ダイオード５に印加される。同様に、駆動電圧Ｖｄが、ＮＰＮ型トランジスタ８０のコレクタ・エミッタ間および抵抗８１ｃを介して、下部の発光ダイオード５に印加される。抵抗８１ａ，８１ｂ，８１ｃの抵抗値は、互いに異なり、８１ａ＜８１ｂ＜８１ｃの関係がある。

トランジスタ８０のベース・エミッタ間に電圧が印加されてトランジスタ８０がオンすると、抵抗８１ａ，８１ｂ，８１ｃを通して各発光ダイオード５に電流が流れ、各発光ダイオード５が発光する。このとき、抵抗８１ａ，８１ｂ，８１ｃの抵抗値の関係により、上部の発光ダイオード５に流れる電流がもっとも大きく、略中央部の発光ダイオード５に流れる電流が次に大きく、下部の発光ダイオード５に流れる電流がもっとも小さい。したがって、上部の発光ダイオード５の発光量がもっとも大きく、略中央部の発光ダイオード５の発光量が次に大きく、下部の発光ダイオード５の発光量がもっとも小さくなる。

図１３は壁取付け用の光学ビーコンの構成であるが、天井取付け用の光学ビーコンの構成もほぼ同じである。

このように、各発光ダイオード５から発せられる光の強度が側方から下方にかけて徐々に小さくなるように、各発光ダイオード５の発光量が互いに異なる値に設定されることにより、移動体３が１つの光学ビーコンから受ける光の強度を、移動体３の位置にかかわらず、均一化することができ、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

他の構成、作用、効果は、第１の実施形態と同じである。よって、その説明は省略する。

［３］第３の実施形態について説明する。
図１５に示すように、本体４の周面の一部を縦方向に見た場合に、本体４の側部から下部にかけての周面の上部に１個の発光ダイオード５が取付けられ、同周面の略中央部に１個の発光ダイオード５が取付けられ、同周面の下部に１個の発光ダイオード５が取付けられている。上部の発光ダイオード５の発光量、略中央部の発光ダイオード５の発光量、下部の発光ダイオード５の発光量は、互いに同じである。

そして、本体４の側部から下部にかけての周面および各発光ダイオード５の全体を被う状態に、プラスチックなどの半透明のカバー９０が設けられている。カバー９０は、透明度が側部から下部にかけて徐々に小さくなっている。

したがって、各発光ダイオード５が点灯したとき、カバー９０の上部から照射される光の量がもっとも大きく、カバー９０の略中央部から照射される光の量が次に大きく、カバー９０の下部から照射される光の量がもっとも小さくなる。

図１５は壁取付け用の光学ビーコンの構成であるが、天井取付け用の光学ビーコンの構成もほぼ同じである。

上記のようなカバー９０を採用して、各光学ビーコンから発せられる光の強度を側方から下方にかけて徐々に小さくすることにより、移動体３が１つの光学ビーコンから受ける光の強度を、移動体３の位置にかかわらず、均一化することができ、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

他の構成、作用、効果は、第１の実施形態と同じである。よって、その説明は省略する。

［４］第４の実施形態について説明する。
図１６に示すように、本体４の周面の一部を縦方向に見た場合に、本体４の側部から下部にかけての周面の上部に１個の発光ダイオード５が取付けられ、同周面の略中央部に１個の発光ダイオード５が取付けられ、同周面の下部に１個の発光ダイオード５が取付けられている。各発光ダイオード５の発光量は互いに同じであるが、上部の発光ダイオード５が発する光の照射角がもっとも小さく、略中央部の発光ダイオード５が発する光の照射角が次に小さく、下部の発光ダイオード５が発する光の照射角が最も大きい。

照射角の違いは、各発光ダイオード５へ封入する樹脂の形状を変えたり、各発光ダイオード５にそれぞれ異なるレンズを設けることにより、達成することができる。

図１６は壁取付け用の光学ビーコンの構成であるが、天井取付け用の光学ビーコンの構成もほぼ同じである。

このように、発光量が互いに同じ複数の発光ダイオード５を光学ビーコンごとに設け、各発光ダイオード５が発する光の照射角を側方から下方にかけて徐々に大きくすることにより、移動体３が１つの光学ビーコンから受ける光の強度を、移動体３の位置にかかわらず、均一化することができ、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

他の構成、作用、効果は、第１の実施形態と同じである。よって、その説明は省略する。

［５］第５の実施形態について説明する。
壁面や棚２に取付けられる光学ビーコンの具体的な構成を図１７および図１８に示している。図１７は光学ビーコンの本体４を側方から見た図、図１８は本体４を上方から見た図である。

本体４の周面上部に受光保持板８２が設けられている。受光保持板８２は、本体４の周面上部と同じ形状を有し、かつ本体４の周面上部よりも僅かに小さい面積を有している。この受光保持板８２の周縁に、一定間隔で複数（例えば６個）の受光部９が埋設されている。各受光部９の受光面は、側方に向かって露出しており、それぞれ同じ有効入射角（例えば３０度）を有している。有効入射角は、内部の受光素子２８へ封入される樹脂の形状や、同受光素子２８に装着されるレンズなどにより、決定される。

そして、図１９に示すように、各受光部９内の受光素子２８の出力が、オートゲインコントローラ（ＡＧＣ）８３、同期フィルタ（ＢＰＦ）８４、および２値化回路８５を介して、それぞれオア回路８６に入力される。このオア回路８６の出力が上記受信復調回路２７に供給される。すなわち、各受光部９のいずれかの受光出力が、受信復調回路２７に供給される。

図１７および図１８は壁取付け用の光学ビーコンの構成であるが、天井取付け用の光学ビーコンの構成もほぼ同じである。

このように、１つの光学ビーコンに複数の受光部９を設けることにより、発光順序が１つ前の光学ビーコンがどの位置にあっても、その光学ビーコンに対する受光方向を良好な指向性をもって設定できる。例えば、建物１内の棚２の位置換えなどに伴って光学ビーコンの位置が変更になった場合でも、人為的な操作を何も要することなく、その位置変更に対処することができる。
他の構成、作用、効果は、第１の実施形態と同じである。よって、その説明は省略する。

［６］第６の実施形態について説明する。
光学ビーコン♯１〜♯２６のうち、壁面や棚２に取付けられる光学ビーコンの具体的な構成を図２０および図２１に示している。図２０は光学ビーコンの本体４を側方から見た図、図２１は本体４を上方から見た図である。
本体４の周面上部の壁面１ａに近い位置に支軸６が略垂直方向に立設され、その支軸６に環状部材７，８７がそれぞれ回動自在に装着されている。そして、環状部材７の外周面にロッド８の一端部が連結され、そのロッド８の他端部に受光部９が設けられている。環状部材７が回動操作されると、図２１に破線で示すようにロッド８が回動し、受光部９が本体４の周面上部の端縁に沿って回動する。受光部９内には上記受光素子２８が収容されている。また、環状部材８７の外周面にロッド８８の一端部が連結され、そのロッド８８の他端部に発光部８９が設けられている。環状部材８７が回動操作されると、図２１に矢印で示すようにロッド８８が回動し、発光部８９が本体４の周面上部の端縁に沿って回動する。これにより、発光部８９の向く方向を本体４に対して可変設定することができる。発光部８９の向く方向が本体４に対して可変であるとは、光学ビーコン単体の状態でそのようになっていればよく、位置検出システムの動作時には発光部８９はいずれかの位置に固定されるものでもよい。発光部８９内には、本体４の周面における各発光ダイオード５と同様に駆動される少なくとも１つの発光ダイオード５が収容されている。

図２０および図２１は壁取付け用の光学ビーコンの構成であるが、天井取付け用の光学ビーコンの構成もほぼ同じである。

光学ビーコンが壁や天井に取付けられて、位置検出システムの一部として実際に動作する際には、発光部８９を支持する環状部材８７が、図示しない位置決め部材によって支軸６に対し位置決めされる。この位置決めにより、各光学ビーコンの発光方向がそれぞれ最適状態に可変設定される。

受光部９は、環状部材７の回動操作により、発光順位が１つ前の光学ビーコンに対して受光方向が設定される。発光部８９は、環状部材８７の回動操作により、発光順位が１つ後の光学ビーコンに対して発光方向が設定される。例として、光学ビーコン♯１８〜♯２０における受光部９の受光方向および発光部８９の発光方向を図２２に示している。

なお、発光順位が１番目の光学ビーコン♯０は、図示していないが、他の光学ビーコンから発せられる赤外線光を受ける必要がないため、支軸６に環状部材８７のみ装着し、その環状部材７の外周面にロッド８８を介して発光部８９を設けた構成であり、環状部材７、ロッド８、受光部９は有していない。ただ、光学ビーコン♯０については、他の光学ビーコンと同様の構成のものを採用し、環状部材７、ロッド８、受光部９を使用しないようにすることも可能である。

以上のように、光学ビーコン♯１〜♯２６における受光部９の受光方向を、発光順序が１つ前の光学ビーコンに対し、良好な指向性をもって設定できる。また、光学ビーコン♯０〜♯２６における発光部８９の発光方向を、発光順序が１つ後の光学ビーコンに対し、良好な指向性をもって設定できる。

光学ビーコン♯１〜♯２６の受光部９が本体４に対してそれぞれ可動に設けられているので、受光部９の構成に関して、光学ビーコン♯１〜♯２６を共通化することができる。しかも、光学ビーコン♯０〜♯２６の発光部８９が本体４に対してそれぞれ可動に設けられているので、発光部８９の構成に関して、光学ビーコン♯０〜♯２６を共通化することができる。これらの共通化により、コストの低減が図れる。
他の構成、作用、効果は、第１の実施形態と同じである。よって、その説明は省略する。

各実施形態の全体的な構成を示す図。 第１の実施形態における壁取付け用の光学ビーコンの構成を側方から見た図。 第１の実施形態における壁取付け用の光学ビーコンの構成を上方から見た図。 第１の実施形態における天井取付け用の光学ビーコンの構成を示す図。 第１の実施形態における各光学ビーコンの受光部の受光方向を示す図。 各実施形態の発光順位が第１位の光学ビーコンの制御回路のブロック図。 各実施形態の発光順位が第１位の光学ビーコンの発光動作を示すタイムチャート。 各実施形態の残りの各光学ビーコンの制御回路のブロック図。 各実施形態の残りの各光学ビーコンの発光動作を示すタイムチャート。 第１の実施形態の検出ユニットの構成を断面して示す図。 第１の実施形態の検出ユニットの構成を上方から見た図。 第１の実施形態のＣＭＯＳイメージセンサにおける集光点を示す図。 第２の実施形態における壁取付け用の光学ビーコンの構成を示す図。 第２の実施形態における各発光ダイオードの駆動回路のブロック図。 第３の実施形態における壁取付け用の光学ビーコンの構成を示す図。 第４の実施形態における壁取付け用の光学ビーコンの構成を示す図。 第５の実施形態における壁取付け用の光学ビーコンの構成を側方から見た図。 第５の実施形態における壁取付け用の光学ビーコンの構成を上方から見た図。 第５の実施形態における各光学ビーコンの制御回路の要部のブロック図。 第６の実施形態における壁取付け用の光学ビーコンの構成を側方から見た図。 第６の実施形態における壁取付け用の光学ビーコンの構成を上方から見た図。 第６の実施形態における各光学ビーコンの受光部の受光方向および発光部の発光方向を示す図。

符号の説明

１…建物、１ａ…壁面、１ｂ…天井面、３…移動体、４…本体、５…発光ダイオード（光源）、６…支軸、７…環状部材、８…ロッド、９…受光部、８１ａ，８１ｂ，８１ｃ…抵抗、９０…カバー、８２…受光保持板、８７…環状部材、８８…ロッド、８９…発光部、♯０〜♯２６…光学ビーコン、３０…検出ユニット、４０…受光部、４１…筐体、４２…遮光板、４２ａ…開口（絞り）、４３…レンズ、４４…ＣＭＯＳイメージセンサ（二次元受光素子）

Claims (5)

1. 移動体の移動空間に分散して設けられ、自身以外の発光装置から発せられる光を受けることにより動作して、それぞれ自己の識別情報を含む発光パターンで発光する複数の発光装置と、
   前記移動体に設けられ、前記各発光装置により発せられる光の識別情報から少なくとも３つの発光装置を識別するとともに、識別した各発光装置からの光の方向を検出し、この検出結果に基づいて前記移動体の位置を検出する検出手段と、を備え、
   前記発光装置は、光源が設けられた本体と、自身以外の発光装置から発せられる光を受けるための受光部を有し、この受光部の向く方向が前記本体に対して可変であることを特徴とする位置検出システム。
2. 移動体の移動空間に分散して設けられ、自身以外の発光装置から発せられる光を受けることにより動作して、それぞれ自己の識別情報を含む発光パターンで発光する複数の発光装置と、
   前記移動体に設けられ、前記各発光装置により発せられる光の識別情報から少なくとも３つの発光装置を識別するとともに、識別した各発光装置からの光の方向を検出し、この検出結果に基づいて前記移動体の位置を検出する検出手段と、
   を備えた位置検出システムに用いられる発光装置であって、
   光源が設けられた本体と、自身以外の発光装置から発せられる光を受けるための受光部を有し、この受光部の向く方向が前記本体に対して可変であることを特徴とする発光装置。
3. 移動体の移動空間に分散して設けられ、自身以外の発光装置から発せられる光を受けることにより、それぞれ自己の識別情報を含む発光パターンで発光する複数の発光装置と、
   前記移動体に設けられ、前記各発光装置により発せられる光の識別情報から少なくとも３つの発光装置を識別するとともに、識別した各発光装置からの光の方向を検出し、この検出結果に基づいて前記移動体の位置を検出する検出手段と、を備え、
   前記発光装置は、自身以外の発光装置から発せられる光を受けるための複数の受光部を有し、これら受光部は互いに異なる方向に向くように配設されていることを特徴とする位置検出システム。
4. 移動体の移動空間に分散して設けられ、自身以外の発光装置から発せられる光を受けることにより動作して、それぞれ自己の識別情報を含む発光パターンで発光する複数の発光装置と、
   前記移動体に設けられ、前記各発光装置により発せられる光の識別情報から少なくとも３つの発光装置を識別するとともに、識別した各発光装置からの光の方向を検出し、この検出結果に基づいて前記移動体の位置を検出する検出手段と、を備え、
   前記発光装置は、前記移動体に対して発光する光源が設けられた本体と、自身以外の発光装置からの光を受けるための受光部と、自身以外の発光装置に対して発光する発光部とを有し、この発光部の向く方向が前記本体に対して可変であることを特徴とする位置検出システム。
5. 移動体の移動空間に分散して設けられ、自身以外の発光装置から発せられる光を受けることにより動作して、それぞれ自己の識別情報を含む発光パターンで発光する複数の発光装置と、
   前記移動体に設けられ、前記各発光装置により発せられる光の識別情報から少なくとも３つの発光装置を識別するとともに、識別した各発光装置からの光の方向を検出し、この検出結果に基づいて前記移動体の位置を検出する検出手段と、
   を備えた位置検出システムに用いられる発光装置であって、
   前記移動体に対して発光する光源が設けられた本体と、自身以外の発光装置からの光を受けるための受光部と、自身以外の発光装置に対して発光する発光部とを有し、この発光部の向く方向が前記本体に対して可変であることを特徴とする発光装置。

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