JP4100416B2 - 位置検出システム - Google Patents
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Description
請求項2の発明は、建物内の施工面である天井面の定位置に配置され位置検出対象の移動体の移動空間内へ超音波を送波可能であり共振特性のQ値が1程度である音源と、建物内で床面上を移動する移動体に搭載され音源から送波された超音波を受波するとともに受波した超音波を電気信号である受波信号に変換し共振特性のQ値が3〜4程度である複数個の受波素子が同一基板上に配列された超音波アレイセンサからなる超音波受信装置と、前記基板に平行な面内における移動体の向きを検出する向き検出手段と、超音波受信装置である超音波アレイセンサの各受波素子で超音波を受波した時間の時間差と各受波素子の配置位置と向き検出手段により検出された移動体の向きとに基づいて超音波受信装置に対して音源の存在する方位を求める位置演算部と、音源と超音波受信装置とのうち超音波受信装置側に設けられ光もしくは電波のトリガ信号を発信するトリガ信号発信器と、音源側に設けられトリガ信号を受信するトリガ信号受信器と、トリガ信号受信器にてトリガ信号を受信したときに音源から超音波を送波させる制御部とを備え、位置演算部は、トリガ信号発信器からトリガ信号が発信された時刻と受波素子により超音波を受波した時刻との関係から超音波受信装置と音源との距離を求める距離演算手段を備えることを特徴とする。
この発明によれば、1つの音源を定位置に配置することにより移動体に搭載された超音波受信装置に対する音源の存在する方位を求めることができるので、従来のように2台の超音波発信器を設置し且つ両超音波発信器から発信させる超音波パルス信号を同期させる制御手段を設ける場合に比べて、施工が容易になるとともに低コスト化が可能になる。また、超音波受信装置と音源との距離を求めることができるので、音源の存在する方位と超音波受信装置と音源との距離とに基づいて超音波受信装置に対する音源の相対位置を求めることができる。また、音源と受波素子との共振特性のQ値が圧電素子に比べて十分に小さいので、残響成分に起因した不感帯を短くすることができ、とくに受波素子について不感帯を短くすることにより角度分解能が改善される。
この発明によれば、前記超音波受信装置から前記各音源それぞれまでの距離を求めることができるので、前記各音源それぞれの存在する方位と前記超音波受信装置から前記各音源それぞれまでの距離とに基づいて前記超音波受信装置に対する前記各音源それぞれの相対位置を求めることができる。
請求項4の発明は、請求項1または請求項3の発明において、トリガ信号を受信した時刻毎における音源の方位および距離を用いて物体の動きを追跡する動線計測を行うことを特徴とする。
この発明によれば、移動体である位置検出対象の物体について動きを追跡することができる。
請求項5の発明は、請求項1または請求項2の発明において、前記音源が複数あり、前記各音源と前記超音波受信装置とのうち前記各音源側に設けられそれぞれ固有の識別情報信号を発信する識別情報信号発信器と、前記超音波受信装置側に設けられ各識別情報信号を受信する識別情報信号受信器と、前記超音波受信装置側に設けられ識別情報信号受信部にて受信した識別情報信号に基づいて前記各音源を個別に特定する音源特定手段とを備えることを特徴とする。
この発明によれば、前記超音波受信装置に対する前記各音源それぞれの存在する方位を前記音源ごとに特定して求めることができる。
請求項6の発明は、請求項1ないし請求項5の発明において、前記音源は、支持基板と、支持基板の一表面側に形成された発熱体層と、支持基板の前記一表面側で支持基板と発熱体層との間に介在する熱絶縁層とを備え、発熱体層への通電に伴う発熱体層の温度変化に伴って超音波を発生する超音波発生素子からなることを特徴とする。
この発明によれば、隣り合う受波素子それぞれへ超音波が到達する時間差をとることで時間差の検出が容易になる。
請求項9の発明は、請求項1ないし請求項8の発明において、前記受波素子がマイクロマシンニング技術を利用して形成されていることを特徴とする。
1 音源ユニット
2 センサユニット
11 音源
12 ドライバ
17 制御部
21 超音波受信装置
21a 受波素子
21b 基板
22 位置演算部
24 メモリ
27 制御部
28 出力部
100 床面
200 天井面
Claims (9)
- 建物内の施工面である天井面の定位置に配置され位置検出対象の移動体の移動空間内へ超音波を送波可能であり共振特性のQ値が1程度である音源と、建物内で床面上を移動する移動体に搭載され音源から送波された超音波を受波するとともに受波した超音波を電気信号である受波信号に変換し共振特性のQ値が3〜4程度である複数個の受波素子が同一基板上に2次元的に配列された超音波アレイセンサからなる超音波受信装置と、前記基板に平行な面内における移動体の向きを検出する向き検出手段と、超音波受信装置である超音波アレイセンサの各受波素子で超音波を受波した時間の時間差と各受波素子の配置位置と向き検出手段により検出された移動体の向きとに基づいて超音波受信装置に対して音源の存在する方位を求める位置演算部と、音源と超音波受信装置とのうち音源側に設けられ光もしくは電波のトリガ信号を発信するトリガ信号発信器と、超音波受信装置側に設けられトリガ信号を受信するトリガ信号受信器と、トリガ信号発信器からのトリガ信号の送波開始タイミングおよび音源からの超音波の送波開始タイミングを制御する制御部とを備え、位置演算部は、トリガ信号受信器によりトリガ信号を受信した時刻と受波素子により超音波を受波した時刻との関係から超音波受信装置と音源との距離を求める距離演算手段を備えることを特徴とする位置検出システム。
- 建物内の施工面である天井面の定位置に配置され位置検出対象の移動体の移動空間内へ超音波を送波可能であり共振特性のQ値が1程度である音源と、建物内で床面上を移動する移動体に搭載され音源から送波された超音波を受波するとともに受波した超音波を電気信号である受波信号に変換し共振特性のQ値が3〜4程度である複数個の受波素子が同一基板上に配列された超音波アレイセンサからなる超音波受信装置と、前記基板に平行な面内における移動体の向きを検出する向き検出手段と、超音波受信装置である超音波アレイセンサの各受波素子で超音波を受波した時間の時間差と各受波素子の配置位置と向き検出手段により検出された移動体の向きとに基づいて超音波受信装置に対して音源の存在する方位を求める位置演算部と、音源と超音波受信装置とのうち超音波受信装置側に設けられ光もしくは電波のトリガ信号を発信するトリガ信号発信器と、音源側に設けられトリガ信号を受信するトリガ信号受信器と、トリガ信号受信器にてトリガ信号を受信したときに音源から超音波を送波させる制御部とを備え、位置演算部は、トリガ信号発信器からトリガ信号が発信された時刻と受波素子により超音波を受波した時刻との関係から超音波受信装置と音源との距離を求める距離演算手段を備えることを特徴とする位置検出システム。
- 前記音源が複数あり、前記各音源と前記超音波受信装置とのうち前記各音源側に設けられそれぞれ固有の識別情報信号を発信する識別情報信号発信器と、前記超音波受信装置側に設けられ各識別情報信号を受信する識別情報信号受信器とを備え、前記トリガ信号発信器として識別情報信号発信器を用いるとともに前記トリガ信号受信器として識別情報信号受信器を用いて前記トリガ信号を識別情報信号で兼用し、前記制御部は、前記音源側に設けられ識別情報信号発信器からの識別情報信号の送信開始タイミングおよび前記音源からの超音波の送波開始タイミングを制御し、前記位置演算部は、識別情報信号受信部にて受信した識別情報信号に基づいて前記各音源を個別に特定する音源特定手段を備え、前記距離演算手段は、識別情報信号受信部により識別情報信号を受信した時刻と前記受波素子により超音波を受波した時刻との関係から前記超音波受信装置と前記音源との距離を求めることを特徴とする請求項1記載の位置検出システム。
- トリガ信号を受信した時刻毎における音源の方位および距離を用いて物体の動きを追跡する動線計測を行うことを特徴とする請求項1または請求項3記載の位置検出システム。
- 前記音源が複数あり、前記各音源と前記超音波受信装置とのうち前記各音源側に設けられそれぞれ固有の識別情報信号を発信する識別情報信号発信器と、前記超音波受信装置側に設けられ各識別情報信号を受信する識別情報信号受信器と、前記超音波受信装置側に設けられ識別情報信号受信部にて受信した識別情報信号に基づいて前記各音源を個別に特定する音源特定手段とを備えることを特徴とする請求項1または請求項2記載の位置検出システム。
- 前記音源は、支持基板と、支持基板の一表面側に形成された発熱体層と、支持基板の前記一表面側で支持基板と発熱体層との間に介在する熱絶縁層とを備え、発熱体層への通電に伴う発熱体層の温度変化に伴って超音波を発生する超音波発生素子からなることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の位置検出システム。
- 前記受波素子は、超音波の音圧を静電容量の変化に変換する静電容量式のマイクロホンからなることを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれかに記載の位置検出システム。
- 受波素子の中心間距離は超音波の波長の0.5〜5倍程度に設定されていることを特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれかに記載の位置検出システム。
- 前記受波素子はマイクロマシンニング技術を利用して形成されていることを特徴とする請求項1ないし請求項8のいずれかに記載の位置検出システム。
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