JP2019027820A

JP2019027820A - 角度検出システム、位置検出システム、角度検出方法および位置検出方法

Info

Publication number: JP2019027820A
Application number: JP2017144241A
Authority: JP
Inventors: 啓一善甫; Keiichi Zempo; 水谷　孝一; Koichi Mizutani; 孝一水谷; 尚斗若槻; Naoto Wakatsuki
Original assignee: University of Tsukuba NUC
Current assignee: University of Tsukuba NUC
Priority date: 2017-07-26
Filing date: 2017-07-26
Publication date: 2019-02-21

Abstract

【課題】より簡単な計算で赤外線発信源の方向を検出できるようにする。
【解決手段】角度検出システムが、赤外線を受けて前記赤外線の入射角に応じた輝度分布で赤外線を受光面に到達させる分布形成部と、前記受光面における赤外線の輝度重心位置と端子との距離に応じたセンサ信号を前記端子から出力するセンサと、前記センサ信号に基づいて前記入射角を検出する角度検出部と、を備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、角度検出システム、位置検出システム、角度検出方法および位置検出方法に関する。

屋内測位に関して幾つかの技術が提案されている。
例えば、非特許文献１には、赤外線をフォトダイオードで受光して、赤外線発信源の方向を検出する技術が記載されている。
この技術では、複数のフォトダイオードを一定間隔で配置し、フォトダイオードの並びの前にスリットを配置する。スリットの長さ及びフォトダイオードの間隔を予め調整して、２つのフォトダイオードの中心間の間隔と、スリットの長さを同じにしておく。
そして、赤外線が照射されているフォトダイオードの出力電流に基づいて、赤外線が当っている部分の端部とフォトダイオードの中心とのずれを算出し、算出したずれに基づいて赤外線発信源の方向を検出する。

Noriyuki Sakai、外３名、"Linear Positioning System based on IR Beacon and Angular Detection Photodiode Array"、Proceedings of International Conference on Indoor Positioning and Indoor Navigation 2016、（スペイン）、２０１６年１０月

非特許文献１に記載の技術では、赤外線が当っている部分の端部とフォトダイオードの中心とのずれを算出する際、スリットの長さ、及び、フォトダイオード間の間隔を用いて計算を行う。
より簡単な計算で赤外線発信源の方向を検出することができれば、より好ましい。

本発明は、より簡単な計算で赤外線発信源の方向を検出することができる角度検出システム、位置検出システム、角度検出方法および位置検出方法を提供する。

本発明の第１の態様によれば、角度検出システムは、赤外線を受けて前記赤外線の入射角に応じた輝度分布で赤外線を受光面に到達させる分布形成部と、前記受光面における赤外線の輝度重心位置と端子との距離に応じたセンサ信号を前記端子から出力するセンサと、前記センサ信号に基づいて前記入射角を検出する角度検出部と、を備える。

前記赤外線が示す、当該赤外線を発光した赤外線発信機の識別情報を検出する識別情報検出部と、前記識別情報検出部が検出した識別情報が予め登録されている識別情報と合致した場合、当該識別情報を検出された赤外線に基づいて前記入射角を検出する処理を前記角度検出部に行わせる処理タイミング制御部と、を備えるようにしてもよい。

前記センサは、前記受光面における赤外線の輝度に応じた信号値の前記センサ信号を出力し、前記識別情報検出部は、前記センサ信号に基づいて前記識別情報を検出するようにしてもよい。

前記センサは、位置検出素子を用いて構成され、前記角度検出部は、前記センサの２つの端子の電流値の差を前記センサの２つの端子の合計値で除算した値に基づいて前記輝度重心位置を特定し、特定した輝度重心位置に基づいて前記入射角を検出するようにしてもよい。

本発明の第２の態様によれば、位置検出システムは、赤外線を受けて前記赤外線の入射角に応じた輝度分布で赤外線を受光面に到達させる分布形成部と、前記受光面における赤外線の輝度重心位置と端子との距離に応じたセンサ信号を前記端子から出力するセンサと、前記センサ信号に基づいて前記入射角を検出する角度検出部と、複数の位置の前記受光面についてそれぞれ検出された前記入射角に基づいて、前記赤外線を発光した赤外線発信機の位置を検出する位置検出部と、を備える。

本発明の第３の態様によれば、位置検出システムは、赤外線発信機の識別情報を含む赤外線を受けて前記赤外線の入射角に応じた輝度分布で赤外線を受光面に到達させる分布形成部と、前記受光面における赤外線の輝度重心位置と端子との距離に応じたセンサ信号を前記端子から出力するセンサと、前記センサ信号に基づいて前記入射角を検出する角度検出部と、複数の位置の前記受光面についてそれぞれ検出された前記入射角に基づいて、前記赤外線を発光した赤外線発信機の位置を検出する位置検出部と、識別情報を検出する識別情報検出部と、を備え、前記位置検出部は、前記識別情報にて区別される特定の発信機の位置を検出する。

本発明の第４の態様によれば、角度検出方法は、赤外線を受けて前記赤外線の入射角に応じた輝度分布で赤外線を受光面に到達させ、前記受光面における赤外線の輝度重心位置と端子との距離に応じたセンサ信号を前記端子から出力し、前記センサ信号に基づいて前記入射角を検出することを含む。

本発明の第５の態様によれば、位置検出方法は、赤外線を受けて前記赤外線の入射角に応じた輝度分布で赤外線を受光面に到達させ、前記受光面における赤外線の輝度重心位置と端子との距離に応じたセンサ信号を前記端子から出力し、前記センサ信号に基づいて前記入射角を検出し、複数の位置の前記受光面についてそれぞれ検出された前記入射角に基づいて、前記赤外線を発光した赤外線発信機の位置を検出することを含む。

本発明によれば、より簡単な計算で赤外線発信源の方向を検出することができる。

本発明の実施形態に係る位置検出システムの装置構成を示す概略構成図である。同実施形態に係る赤外線受信機の機能構成を示す概略ブロック図である。同実施形態に係る位置検出装置の機能構成を示す概略ブロック図である。同実施形態に係る分布形成部による赤外線の分布形成の説明図である。同実施形態における、赤外線の受光面への入射角と、輝度重心位置との関係の説明図である。同実施形態に係る角度検出システムの装置構成を示す概略構成図である。同実施形態に係る角度検出装置の機能構成を示す概略ブロック図である。

以下、本発明の実施形態を説明するが、以下の実施形態は請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
図１は、本発明の実施形態に係る位置検出システムの装置構成を示す概略構成図である。図１に示すように、位置検出システム１０は、赤外線発信機１００と、赤外線受信機２００と、位置検出装置４００とを備える。

位置検出システム１０は、赤外線発信機１００からの赤外線に基づいて赤外線発信機１００の位置を検出する。
赤外線発信機１００は、例えば赤外線発光ダイオード（Infrared Light Emitting Diode、ＩＲＬＥＤ）などの赤外線光源を有し、赤外線発信機１００自らを識別するための識別情報を赤外線にて発信する。以下では、赤外線発信機１００を識別するための識別情報を赤外線発信機１００のＩＤ（Identifier）と称する。

赤外線受信機２００は、赤外線発信機１００からの赤外線を受光し、赤外線受信機２００が赤外線を受光する受光面への赤外線の入射角に応じた信号、かつ、受光強度に応じた信号を、位置検出装置４００へ送信する。
位置検出装置４００は、赤外線受信機２００からの信号に基づいて赤外線受信機２００から見た赤外線発信機１００の方向を検出する。さらに、位置検出装置４００は、複数の赤外線受信機２００の各々から見た赤外線発信機１００の方向を検出し、検出結果に基づいて三角測量にて赤外線発信機１００の位置を検出する。
位置検出装置４００は、例えばパソコン（Personal Computer、ＰＣ）又はマイコン（Microcomputer）などのコンピュータを用いて構成される。

赤外線受信機２００と位置検出装置４００とが通信を行う方式は、特定の方式に限定されない。例えば、赤外線受信機２００の各々と位置検出装置４００とが専用の通信経路で接続されていてもよい。あるいは、赤外線受信機２００と位置検出装置４００とが、位置検出システム１０専用の通信ネットワークを介して通信接続するようにしてもよいし、インターネットなど汎用の通信ネットワークを介して通信接続するようにしてもよい。
また、赤外線受信機２００と位置検出装置４００とが無線通信を行うようにしてもよいし、有線にて通信を行うようにしてもよい。赤外線受信機２００と位置検出装置４００とが無線通信を行うようにすれば、配線が不要となる点で赤外線受信機２００の配置が容易になる。

図２は、赤外線受信機２００の機能構成を示す概略ブロック図である。図２に示すように、赤外線受信機２００は、分布形成部２１０と、センサ２２０と、受信機側通信部２３０とを備える。
分布形成部２１０は、赤外線発信機１００からの赤外線を受けて赤外線の入射角に応じた輝度分布で赤外線を受光面に到達させる。ここでの受光面は、上述した赤外線受信機２００の受光面であり、具体的には、センサ２２０が赤外線を受光する受光面である。ここでの入射角は、センサ２２０の受光面に対する入射角である。
分布形成部２１０として、センサ２２０の受光面と並行に配置されたスリットを用いることができる。この場合、センサ２２０の受光面に対する入射角は、分布形成部２１０が形成する面に対する入射角と等しい。

分布形成部２１０として、上記のようなスリットに限らず、受光面に赤外線の入射角に応じた輝度分布を形成可能ないろいろなものを用いることができる。例えば、分布形成部２１０がレンズ、プリズム又は鏡を用いて構成され、赤外線発信機１００からの赤外線を屈折又は反射させて、入射角に応じた機動分布を形成するようにしてもよい。

さらに例えば、分布形成部２１０が凸レンズを備えるようにしてもよい。この場合、凸レンズの中心を通った赤外線は直進し、直進以外の部分を通った赤外線は、直進する赤外線に近づくように屈折する。赤外線受信機２００から見た赤外線発信機１００の方向に応じて凸レンズの中心を通った赤外線が受光面に当たる位置が異なるため、受光面に赤外線の入射角に応じた輝度分布が形成される。

センサ２２０は、センサ２２０自らの受光面における赤外線の輝度重心位置と、センサ２２０自らの端子との距離に応じたセンサ信号を端子から出力する。また、センサ２２０は、受光面における赤外線の輝度に応じた信号値のセンサ信号を出力する。具体的にはセンサ２２０は、位置検出素子（Position Sensitive Detector；ＰＳＤ）を用いて構成される。
センサ２２０として一次元の位置検出素子を用いるようにしてもよいし、二次元の位置検出素子を用いるようにしてもよい。
また、受光面における赤外線の輝度に応じた信号値のセンサ信号を出力するセンサとして、位置検出素子を用いるようにしてもよいし、位置検出素子とは別のセンサを設けるようにしてもよい。受光面における赤外線の輝度に応じた信号値のセンサ信号は、赤外線発信機１００のＩＤを検出するために用いられる。

受信機側通信部２３０は、位置検出装置４００と通信を行う。特に受信機側通信部２３０は、位置検出素子の端子から流れる電流の大きさを示す信号を位置検出装置４００へ送信する。例えば、受信機側通信部２３０が、位置検出素子の端子から流れる電流の大きさをサンプリングしたデジタル信号を位置検出装置４００へ送信するようにしてもよい。あるいは、受信機側通信部２３０が、位置検出素子の端子から流れる電流をそのまま、あるいはアンプで増幅して、位置検出装置４００へ出力するようにしてもよい。
受光面における赤外線の輝度に応じた信号値のセンサ信号を出力するセンサが位置検出素子とは別に設けられている場合、受信機側通信部２３０は、このセンサの信号値を示す信号も位置検出装置４００へ送信する。

図３は、位置検出装置４００の機能構成を示す概略ブロック図である。図３に示すように、位置検出装置４００は、演算装置側通信部４１０と、表示部４２０と、記憶部４８０と、制御部４９０とを備える。制御部４９０は、識別情報検出部４９１と、処理タイミング制御部４９２と、角度検出部４９３と、位置検出部４９４とを備える。

演算装置側通信部４１０は、赤外線受信機２００の各々と通信を行う。特に、演算装置側通信部４１０は、赤外線受信機２００の受信機側通信部２３０が送信する信号を受信する。上記のようにこの信号は、位置検出素子の端子から流れる電流の大きさを示す信号である。また、受光面における赤外線の輝度に応じた信号値のセンサ信号を出力するセンサが位置検出素子とは別に設けられている場合、演算装置側通信部４１０は、このセンサの信号値を示す信号も受信する。

表示部４２０は、液晶パネル又はＬＥＤ（Light Emitting Diode、発光ダイオード）パネル等の表示画面を有し、各種画像を表示する。特に、表示部４２０は、赤外線発信機１００の検出結果を表示する。具体的には、表示部４２０は、角度検出部４９３が検出する入射角、及び、位置検出部４９４が検出する赤外線発信機１００の位置（座標値）のうち何れか一方又は両方を表示する。表示部４２０が、赤外線発信機１００の検出結果をグラフィック表示（図式的に表示）するようにしてもよいし、数値で表示するようにしてもよい。

但し、位置検出装置４００が赤外線発信機１００の検出結果を出力する方法は、表示部４２０に表示する方法に限らない。例えば、演算装置側通信部４１０が、角度検出部４９３が検出する入射角、及び、位置検出部４９４が検出する赤外線発信機１００の位置（座標値）のうち何れか一方又は両方を示すデータを位置検出システム１０の外部の装置へ送信するようにしてもよい。この場合、位置検出装置４００が表示部４２０を備えていない構成としてもよい。

記憶部４８０は、位置検出装置４００が備える記憶デバイスを用いて構成され、各種データを記憶する。特に、記憶部４８０は、赤外線発信機１００のＩＤを予め記憶しておく。記憶部４８０が記憶しているＩＤは、赤外線受信機２００が赤外線発信機１００からの赤外線を受信しているか否かを判定するために、識別情報検出部４９１が検出したＩＤと照合される。
また、記憶部４８０が、演算装置側通信部４１０が赤外線受信機２００から受信した信号を一時的に記憶するようにしてもよい。

制御部４９０は、位置検出装置４００の各部を制御して各種処理を実行する。制御部４９０は、位置検出装置４００が備えるＣＰＵ（Central Processing Unit、中央処理装置）が、記憶部４８０からプログラムを読み出して実行することで構成される。
識別情報検出部４９１は、赤外線発信機１００からの赤外線が示す、当該赤外線を発光した赤外線発信機１００のＩＤを検出する。具体的には、上記のように赤外線発信機１００が、赤外線発信機１００自らのＩＤを赤外線にて送信する。このＩＤは、赤外線受信機２００のセンサ２２０が赤外線を受光して出力するセンサ信号にて示される。そこで、識別情報検出部４９１は、このセンサ信号から赤外線発信機１００のＩＤを読み出す。

上述したように、赤外線発信機１００のＩＤを示すためのセンサ信号は、位置検出素子のセンサ信号であってもよいし、位置検出素子のセンサ信号とは別のセンサ信号であってもよい。赤外線発信機１００のＩＤを示すためのセンサ信号として、位置検出素子のセンサ信号が用いられる場合、識別情報検出部４９１は、位置検出素子のセンサ信号に基づいて赤外線発信機１００のＩＤを検出する。

処理タイミング制御部４９２は、識別情報検出部４９１が検出した赤外線発信機１００のＩＤと、記憶部４８０に予め登録されている赤外線発信機１００のＩＤとを照合する。識別情報検出部４９１が検出した赤外線発信機１００のＩＤと、記憶部４８０に予め登録されている赤外線発信機１００のＩＤとが合致した場合、処理タイミング制御部４９２は、当該ＩＤを検出された赤外線に基づいて赤外線の受光面への入射角を検出する処理を角度検出部４９３に行わせる。

処理タイミング制御部４９２が、識別情報検出部４９１が検出した赤外線発信機１００のＩＤと、記憶部４８０に予め登録されている赤外線発信機１００のＩＤとを照合することで、赤外線受信機２００が受光した赤外線が赤外線発信機１００からの赤外線か否かを判定することができる。この判定により、角度検出部４９３及び位置検出部４９４が処理を行うタイミングを限定することができ、この点で負荷を低減させることができる。また、この判定により、赤外線発信機１００からの赤外線以外の赤外線に基づいて、赤外線の入射角及び赤外線発信機１００の位置を誤検出する可能性を低減させることができる。

角度検出部４９３は、赤外線受信機２００からのセンサ信号に基づいて、赤外線発信機１００からの赤外線の受光面への入射角を検出する。
位置検出部４９４は、複数の位置の受光面についてそれぞれ検出された入射角に基づいて、赤外線を発光した赤外線発信機１００の位置を検出する。
具体的には、位置検出部４９４は、複数の赤外線受信機２００における赤外線発信機１００からの赤外線の受光面への入射角に基づいて、三角測量にて赤外線発信機１００の座標を算出する。

図４は、分布形成部２１０による赤外線の分布形成の説明図である。
図４の例では、分布形成部２１０はスリットにて構成されており、分布形成部２１０に設けられた穴の部分でのみ、赤外線発信機１００からの赤外線を通過させる。
また、センサ２２０は、センサ本体２２１の両端に第一端子２２２と第二端子２２３とが設けられて構成されている。

分布形成部２１０とセンサ２２０の受光面Ｆ１との間には距離Ｄの隙間があるため、分布形成部２１０を通過した赤外線が受光面Ｆ１に当たる位置は、受光面Ｆ１から見た赤外線発信機１００の方向によって異なる。図４の例では、受光面Ｆ１のうち領域Ａ１１に赤外線が当たっている。
受光面Ｆ１から見た赤外線発信機１００の方向は、赤外線発信機１００からの赤外線の受光面Ｆ１への入射角で示される。また、受光面Ｆ１のうちの一部に赤外線が当たることで受光面Ｆ１に赤外線の輝度分布が形成される。図４の例では、線Ｌ１１で示される輝度分布が生じている。
このように、分布形成部２１０は、受光面Ｆ１への赤外線の入射角に応じた分布で赤外線を受光面Ｆ１に到達させる。

センサ本体２２１の受光面Ｆ１に赤外線が当たると、当たった位置に電位が生じて電流が流れる。センサ本体２２１の抵抗により、第一端子２２２を流れる電流と第二端子２２３を流れる電流とが異なる。受光面Ｆ１に赤外線の輝度分布が生じている場合、第一端子２２２及び第二端子２２３に、輝度重心位置に応じた電流が流れる。第一端子２２２に流れる電流をＩ_１とし、第二端子２２３に流れる電流をＩ_２とすると、式（１）の関係が成り立つ。

ここで、ｘ_ｃは、輝度重心位置を示す。受光面Ｆ１の長手方向には、受光面Ｆ１の中心を原点ｏとしてｘ座標が設定されており、ｘ_ｃは、輝度重心のｘ座標値を示す。第一端子２２２はｘ座標の正（＋）側に設けられ、第二端子２２３はｘ座標の負（−）側に設けられている。
Ｌは、受光面Ｆ１の中心から受光面Ｆ１の長手方向端部までの距離を示す。従って、受光面Ｆ１の長手方向の長さは２Ｌである。
角度検出部４９３は、第一端子２２２、第二端子２２３それぞれにおける電流測定値を式（１）に代入して輝度重心のｘ座標値ｘ_ｃを算出する。

角度検出部４９３は、算出した輝度重心のｘ座標値ｘ_ｃからさらに、赤外線の受光面Ｆ１への入射角θを算出する。
図５は、赤外線の受光面Ｆ１への入射角と、輝度重心位置との関係の説明図である。
図５の線Ｌ２１は、赤外線発信機１００の光源と、点Ｐ２１と、輝度重心位置とを通る。

ここで、点Ｐ２１は、分布形成部２１０上で受光面Ｆ１の中心（原点ｏ）に対応する点である。具体的には、点Ｐ２１は、受光面Ｆ１の中心を通る受光面Ｆ１の垂線と分布形成部２１０が形成する面との交点である。このように、角度検出部４９３は、赤外線発信機１００の光源と、分布形成部２１０上で受光面Ｆ１の中心に対応する点とを通る線の延長上に輝度重心が位置すると仮定して入射角を算出する。
図５の場合、輝度重心のｘ座標値ｘ_ｃと赤外線の入射角θとの関係は、式（２）のように示される。

角度検出部４９３は、算出した輝度重心のｘ座標値ｘ_ｃを式（２）に代入して赤外線の入射角θを算出する。
このように、角度検出部４９３は、位置検出素子の２つの端子の電流値の差を、これら２つの端子の合計値で除算した値に基づいて受光面における赤外線の輝度重心位置を特定する。そして、角度検出部４９３は、特定した輝度重心位置に基づいて赤外線の受光面への入射角を検出する。

以上では、赤外線発信機１００の位置を検出する場合について説明したが、赤外線の入射角を検出すれば足りる場合は、位置検出部は不要である。この場合の構成について、図６及び図７を参照して説明する。
図６は、角度検出システムの装置構成を示す概略構成図である。図６に示すように、角度検出システム１１は、赤外線発信機１００と、赤外線受信機２００と、角度検出装置４０１とを備える。
図６の各部のうち、図１の各部に対応して同様の機能を有する部分には同一の符号（１００、２００）を付して説明を省略する。角度検出システム１１は、位置検出装置４００に代えて角度検出装置４０１を備える点以外は、位置検出システム１０と同様である。

図７は、角度検出装置４０１の機能構成を示す概略ブロック図である。図７に示すように、角度検出装置４０１は、演算装置側通信部４１０と、表示部４２０と、記憶部４８０と、制御部４９０とを備える。制御部４９０は、識別情報検出部４９１と、処理タイミング制御部４９２と、角度検出部４９３とを備える。
図７の各部のうち、図３の各部に対応して同様の機能を有する部分には同一の符号（４１０、４２０、４８０、４９０〜４９３）を付して説明を省略する。
角度検出装置４０１は、位置検出部４９４を備えていない点以外は、位置検出装置４００と同様である。
かかる構成にて、角度検出装置４０１は、位置検出装置４００の場合と同様に、赤外線発信機１００からの赤外線の受光面への入射角を検出することができる。

以上のように、分布形成部２１０は、赤外線発信機１００からの赤外線を受けて赤外線の入射角に応じた輝度分布で赤外線を受光面に到達させる。センサ２２０は、受光面における赤外線の輝度重心位置と端子との距離に応じたセンサ信号を端子から出力する。角度検出部４９３は、センサ２２０が端子から出力するセンサ信号に基づいて、赤外線発信機１００からの赤外線の受光面への入射角を検出する。

このように、角度検出部４９３が、赤外線の輝度重心位置と端子との距離に応じたセンサ信号に基づいて入射角を検出することで、式（１）及び式（２）のように比較的簡単な式に基づいて入射角を検出できることが期待される。特に、角度検出部４９３が、赤外線の輝度重心位置と端子との距離に応じたセンサ信号に基づいて入射角を検出することで、複数のフォトダイオードを並べて配置する場合のフォトダイオード間の間隔といった要素が式に含まれないことが期待され、この点で、より簡単な計算で赤外線発信源の方向を検出することができる。

また、位置検出システム１０、角度検出システム１１のいずれも、精密装置等を必要とせず安価に製造可能である。特に、計測対象に付与される赤外線発信機１００は、例えば赤外線ＬＥＤと、赤外線ＬＥＤを所定の識別情報に従って発光させる回路との組み合わせなど簡単な構成とすることができ、安価に製造できる。従って、計測対象の数が多い場合など必要な赤外線発信機１００の数が多い場合でも、製造コストが安くて済む。

また、識別情報検出部４９１は、赤外線発信機１００からの赤外線が示す、当該赤外線を発光した赤外線発信機１００のＩＤを検出する。処理タイミング制御部４９２は、識別情報検出部４９１が検出した赤外線発信機１００のＩＤが、予め記憶部４８０に登録されている赤外線発信機１００のＩＤと合致した場合、当該ＩＤを検出された赤外線に基づいて入射角を検出する処理を角度検出部４９３に行わせる。

また、センサ２２０は、受光面における赤外線の輝度に応じた信号値のセンサ信号として、位置検出素子のセンサ信号を出力する。識別情報検出部４９１は、位置検出素子のセンサ信号に基づいて赤外線発信機１００のＩＤを検出する。このように、識別情報検出部４９１が、位置検出素子のセンサ信号に基づいて赤外線発信機１００のＩＤを検出することで、赤外線発信機１００のＩＤ検出用に別途信号を送信する必要がない。この点で、赤外線受信機２００と位置検出装置４００又は角度検出装置４０１との通信量が少なくて済む。また、赤外線受信機２００及び位置検出装置４００又は角度検出装置４０１における通信の負荷が小さくて済む。

あるいは、赤外線受信機２００毎に識別情報検出部４９１を設けるようにしてもよい。そして、受信機側通信部２３０が、識別情報検出部４９１が検出した赤外線発信機１００のＩＤが、赤外線受信機２００が予め記憶している赤外線発信機１００のＩＤと合致した場合のみ、位置検出装置４００又は角度検出装置４０１へ信号を送信するようにしてもよい。
これにより、赤外線受信機２００と位置検出装置４００又は角度検出装置４０１との通信量が少なくて済む。また、赤外線受信機２００及び位置検出装置４００又は角度検出装置４０１における通信の負荷が小さくて済む。

また、センサ２２０は、位置検出素子を用いて構成される。角度検出部４９３は、上述した式（１）のように、位置検出素子の２つの端子の電流値の差を、これら２つの端子の合計値で除算した値に基づいて輝度重心位置を特定し、特定した輝度重心位置に基づいて入射角を検出する。
これにより、角度検出部４９３は、式（１）及び式（２）のように比較的簡単な式に基づいて入射角を検出できる。特に、複数のフォトダイオードを並べて配置する場合のフォトダイオード間の間隔といった要素が式に含まれない。この点で、角度検出部４９３は、より簡単な計算で赤外線発信源の方向を検出することができる。

また、位置検出部４９４は、複数の位置の受光面についてそれぞれ検出された入射角に基づいて、赤外線を発光した赤外線発信機１００の位置を検出する。
このように、位置検出装置４００では、三角測量によって入射角から赤外線発信機１００の位置を検出することができる。

また、分布形成部２１０は、赤外線発信機１００の識別情報を含む赤外線を受けて赤外線の入射角に応じた輝度分布で赤外線を受光面に到達させる。センサ２２０は、受光面における赤外線の輝度重心位置と端子との距離に応じたセンサ信号を端子から出力する。角度検出部４９３は、センサ２２０が端子から出力するセンサ信号に基づいて、赤外線発信機１００からの赤外線の受光面への入射角を検出する。位置検出部４９４は、複数の位置の受光面についてそれぞれ検出された入射角に基づいて、赤外線を発光した赤外線発信機１００の位置を検出する。識別情報検出部４９１は、識別情報を検出する。位置検出部４９４は、識別情報にて区別される特定の赤外線発信機１００の位置を検出する。
このように、位置検出部２９４が、特定の赤外線発信機１００の位置を選択的に検出することで、位置検出部２９４の位置が軽くて済む。
また、上述したように、角度検出部４９３が、赤外線の輝度重心位置と端子との距離に応じたセンサ信号に基づいて入射角を検出することで、式（１）及び式（２）のように比較的簡単な式に基づいて入射角を検出できることが期待される。特に、角度検出部４９３が、赤外線の輝度重心位置と端子との距離に応じたセンサ信号に基づいて入射角を検出することで、複数のフォトダイオードを並べて配置する場合のフォトダイオード間の間隔といった要素が式に含まれないことが期待され、この点で、より簡単な計算で赤外線発信源の方向を検出することができる。

なお、受信機２００の配置には自由度がある。
受信機２００を、例えば天井に設置するなど、赤外線を遮蔽する物が比較的少ない位置に設置すれば、１つの受信機２００で比較的広い領域をカバーでき、この点で受信機２００の数が少なくて済む。
一方、天井など赤外線を遮蔽する物が比較的少ない位置に受信機２００を設置することが困難である場合、遮蔽物で区切られた区域ごとに複数の受信機２００を設置するなど、受信機２００の数を増やすことで対応可能である。

また、一次元の位置検出素子を備えた２つの受信機２００を、位置検出素子の長手方向を直交させて配置するなど、位置検出素子の長手方向が異なる方向になるように配置することで、角度検出部４９３が、赤外線の入射角を二次元的に検出することができる。
このような受信機２００の組合せを異なる位置に２組配置することで、角度検出部４９３は、異なる位置それぞれについて赤外線の入射角を二次元的に検出することができる。

位置検出部４９４がこの入射角を用いて送信機１００の位置を検出することで、送信機１００の三次元座標を検出できる。
あるいは、送信機１００がカートに設置されて床面から一定の高さに保たれる場合など、送信機１００が所定の平面内で移動する場合、角度検出部４９３が一箇所で赤外線の入射角を二次元的に検出すれば、位置検出部４９４は、送信機１００の三次元座標を検出できる。
一次元の位置検出素子の長手方向が異なる方向になるように配置された１つの受信機２００に代えて、二次元の位置検出素子を１つ備えた受信機２００を用いても、同様に入射角及び送信機１００の位置を検出し得る。

なお、制御部４９０の全部または一部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することで各部の処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。

以上、本発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

１０位置検出システム
１１角度検出システム
１００赤外線発信機
２００赤外線受信機
２１０分布形成部
２２０センサ
２２１センサ本体
２２２第一端子
２２３第二端子
２３０受信機側通信部
３００通信ネットワーク
４００位置検出装置
４０１角度検出装置
４１０演算装置側通信部
４２０表示部
４８０記憶部
４９０制御部
４９１識別情報検出部
４９２処理タイミング制御部
４９３角度検出部
４９４位置検出部

Claims

赤外線を受けて前記赤外線の入射角に応じた輝度分布で赤外線を受光面に到達させる分布形成部と、
前記受光面における赤外線の輝度重心位置と端子との距離に応じたセンサ信号を前記端子から出力するセンサと、
前記センサ信号に基づいて前記入射角を検出する角度検出部と、
を備える角度検出システム。
前記赤外線が示す、当該赤外線を発光した赤外線発信機の識別情報を検出する識別情報検出部と、
前記識別情報検出部が検出した識別情報が予め登録されている識別情報と合致した場合、当該識別情報を検出された赤外線に基づいて前記入射角を検出する処理を前記角度検出部に行わせる処理タイミング制御部と、
を備える請求項１に記載の角度検出システム。
前記センサは、前記受光面における赤外線の輝度に応じた信号値の前記センサ信号を出力し、
前記識別情報検出部は、前記センサ信号に基づいて前記識別情報を検出する、
請求項２に記載の角度検出システム。
前記センサは、位置検出素子を用いて構成され、
前記角度検出部は、前記センサの２つの端子の電流値の差を前記センサの２つの端子の合計値で除算した値に基づいて前記輝度重心位置を特定し、特定した輝度重心位置に基づいて前記入射角を検出する、
請求項１から３の何れか一項に記載の角度検出システム。
赤外線を受けて前記赤外線の入射角に応じた輝度分布で赤外線を受光面に到達させる分布形成部と、
前記受光面における赤外線の輝度重心位置と端子との距離に応じたセンサ信号を前記端子から出力するセンサと、
前記センサ信号に基づいて前記入射角を検出する角度検出部と、
複数の位置の前記受光面についてそれぞれ検出された前記入射角に基づいて、前記赤外線を発光した赤外線発信機の位置を検出する位置検出部と、
を備える位置検出システム。
赤外線発信機の識別情報を含む赤外線を受けて前記赤外線の入射角に応じた輝度分布で赤外線を受光面に到達させる分布形成部と、
前記受光面における赤外線の輝度重心位置と端子との距離に応じたセンサ信号を前記端子から出力するセンサと、
前記センサ信号に基づいて前記入射角を検出する角度検出部と、
複数の位置の前記受光面についてそれぞれ検出された前記入射角に基づいて、前記赤外線を発光した赤外線発信機の位置を検出する位置検出部と、
識別情報を検出する識別情報検出部と、
を備え、
前記位置検出部は、前記識別情報にて区別される特定の赤外線発信機の位置を検出する、
位置検出システム。
赤外線を受けて前記赤外線の入射角に応じた輝度分布で赤外線を受光面に到達させ、
前記受光面における赤外線の輝度重心位置と端子との距離に応じたセンサ信号を前記端子から出力し、
前記センサ信号に基づいて前記入射角を検出する
ことを含む角度検出方法。
赤外線を受けて前記赤外線の入射角に応じた輝度分布で赤外線を受光面に到達させ、
前記受光面における赤外線の輝度重心位置と端子との距離に応じたセンサ信号を前記端子から出力し、
前記センサ信号に基づいて前記入射角を検出し、
複数の位置の前記受光面についてそれぞれ検出された前記入射角に基づいて、前記赤外線を発光した赤外線発信機の位置を検出する
ことを含む位置検出方法。