JP5208692B2 - 位置測定システム及び位置測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星からの信号が到達しない空間においても位置を測定することを可能とする位置測定システム及び位置測定方法に関する。

従来、屋外での位置を測定する技術としてＧＰＳが用いられており、例えばカーナビゲーションシステムに適用されている。また、近年ではＧＰＳ端末の小型化に伴い、携帯電話機やノートパソコンなどにもＧＰＳ端末が搭載されている。

ＧＰＳは、複数のＧＰＳ衛星（人工衛星）から時刻データを載せたマイクロ波信号を送信し、このマイクロ波信号をＧＰＳ端末によって受信し、ＧＰＳ端末がこの信号に基づいて現在の自装置の位置を導出する。従って、ＧＰＳ衛星から送信されるマイクロ波を受信できない場所では、ＧＰＳ端末は現在の位置を測定することができない。

このような問題に対し、ＧＰＳ衛星から送信されるマイクロ波信号を光信号として擬似的に地上の送信局（例えば室内）で発生させることによって、ＧＰＳ衛星から送信されるマイクロ波を受信できない場所における位置の測定を可能とするシステムが提案されている（特許文献１参照）。
特開２００５−７７１７２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、測定結果の精度が不十分であるような場合であっても、これ以上測定精度を向上させることが困難であった。そこで、上記事情に鑑み、本発明は、ＧＰＳ衛星からの信号を受信できない場所であっても位置の測定を可能とし、さらには測定精度を向上させることを可能とする位置測定システム及び位置測定方法を提供することを目的としている。

本発明の一態様は、ｎ＋１台以上（ｎは１以上の整数）の発光装置（例えば、実施形態における発光装置２）と、ｎ本の軸方向で移動可能な位置測定装置（例えば、実施形態における位置測定装置３）と、を含む位置測定システム（例えば、実施形態における位置測定システム１）であって、前記発光装置は、他の発光装置と位相を同期させて、予め設定された時間周期で強度が変化する測距用光と自装置の位置を表す情報（例えば、実施形態における各発光装置２ａに重複しないように予め割り当てられている識別情報）を含む識別用光とを発する発光部（例えば、実施形態における発光部２０２ａ、発光部２０２ｂ）を備え、前記位置測定装置は、複数の受光素子（例えば、実施形態における受光素子）によって前記測距用光と識別用光とを受光する受光部（例えば、実施形態における受光部３０１ａ、受光部３０１ｂ）と、前記識別用光から各発光装置の位置を取得する位置取得部（例えば、実施形態における位置取得部３０６）と、受光された各測距用光における前記強度の変化によって表される波の位相を算出する位相算出部（例えば、実施形態における位相算出部３０７）と、受光された複数の測距用光の発光元のうち、所定の基準に従って一つの発光元を基準発光装置として選択する基準発光装置選択部（例えば、実施形態における基準発光装置選択部３０８）と、前記基準発光装置による前記測距用光と、他の各発光装置による前記測距用光との前記位相の差分を、発光装置毎に算出する位相差算出部（例えば、実施形態における位相差算出部３０９）と、ｎ＋１台以上の各発光装置の位置と、ｎ台以上の発光装置毎に算出された前記位相の差分とに基づいて、自装置の位置を算出する位置算出部（例えば、実施形態における位置算出部３１０ａ、位置算出部３１０ｂ）と、前記受光部の複数の前記受光素子のうち、受光強度が所定の閾値を超えた受光素子による受光結果のみを選択し、選択された受光素子の空間的位置に基づいて隣接する前記選択された受光素子を同一のクラスに配分することによって、前記受光素子のクラスタリングを行うクラスタリング部（例えば、実施形態におけるクラスタリング部３０５）と、を備える。

上記の前記発光装置の前記発光部は、予め設定された異なる時間周期で強度がそれぞれ変化する複数の測距用光（例えば、実施形態における第一測距用光、第二測距用光、第三測距用光）、を発し、前記位置測定装置の前記位置算出部は、ある時間周期の測距用光を用いて前記自装置の位置を算出した後に、算出結果に基づいて得られる自装置と前記発光装置との距離の推定結果及び既に用いられた前記測距用光よりも前記時間周期が短い前記測距用光の位相を用いて、自装置の位置を再度算出する、ように構成されても良い。

上記の前記位置測定装置は、前記位置算出部によって既に算出された自装置の位置に基づいて、前記各発光装置と自装置との推定距離を算出する推定距離算出部（例えば、実施形態における推定距離算出部３１９）と、前記位置算出部が自装置の位置の算出に既に用いた前記測距用光よりも前記時間周期の短い前記測距用光について、前記各発光装置と自装置との間に存在する前記波の波数を前記推定距離に基づいて算出し、さらに前記基準発光装置と自装置との間に存在する前記波の位相を前記推定距離に基づいて基準位相として算出する波数／位相算出部（例えば、実施形態における波数／位相算出部３２０）と、前記基準位相と、前記基準発光装置から発せられた当該時間周期の短い前記測距用光について前記位相算出部によって算出された位相との差分を算出する基準差算出部（例えば、実施形態における基準差算出部３２１）と、前記各発光装置から発せられた当該時間周期の短い前記測距用光について前記位相算出部によって算出された位相に前記差分を加算する基準差加算部（例えば、実施形態における基準差加算部３２２）と、を備え、前記位置算出部は、前記基準差加算部によって算出された各位相を、各発光装置による測距用光の前記位相として処理を行うことによって、当該時間周期の短い前記測距用光に基づいた自装置の位置の算出を行うように構成されても良い。

上記の位置測定システムにおいて、前記予め設定された複数の測距用光の時間周期は、それぞれの比が整数である、ように構成されても良い。

上記の前記受光部は、レンズ（例えば、実施形態におけるレンズ３３０）を備え、前記レンズの焦点よりもずれた位置に前記受光素子を備える、ように構成されても良い。

上記の前記受光部は、光学的ローパスフィルタを備え、前記光学的ローパスフィルタを通過した光を前記受光素子が受光するように構成されても良い。

上記の前記レンズは魚眼レンズであるように構成されても良い。

本発明の一態様は、ｎ＋１台以上（ｎは１以上の整数）の発光装置と、ｎ本の軸方向で移動可能な位置測定装置と、を含む位置測定システムにおける位置測定方法であって、前記発光装置が、他の発光装置と位相を同期させて、予め設定された時間周期で強度が変化する測距用光と自装置の位置を表す情報を含む識別用光とを発する発光ステップと、前記位置測定装置が、複数の受光素子によって前記測距用光と識別用光とを受光する受光ステップと、前記位置測定装置が、前記識別用光から各発光装置の位置を取得する位置取得ステップと、前記位置測定装置が、受光された各測距用光における前記強度の変化によって表される波の位相を算出する位相算出ステップと、前記位置測定装置が、受光された複数の測距用光の発光元のうち、所定の基準に従って一つの発光元を基準発光装置として選択する基準発光装置選択ステップと、前記位置測定装置が、前記基準発光装置による前記測距用光と、他の各発光装置による前記測距用光との前記位相の差分を、発光装置毎に算出する位相差算出ステップと、前記位置測定装置が、ｎ＋１台以上の各発光装置の位置と、ｎ台以上の発光装置毎に算出された前記位相の差分とに基づいて、自装置の位置を算出する位置算出ステップと、前記位置測定装置が、前記受光部の複数の前記受光素子のうち、受光強度が所定の閾値を超えた受光素子による受光結果のみを選択し、選択された受光素子の空間的位置に基づいて隣接する前記選択された受光素子を同一のクラスに配分することによって、前記受光素子のクラスタリングを行うクラスタリングステップと、を備える。

本発明によれば、発光装置によって発せられた光を受光することによって位置測定装置が自装置の位置を測定する。このとき、位置測定装置は、受光した光から強度変化によって表される波形の位相に基づいて位置を測定するため、受光した光を受光素子上において結像させる必要がない。そのため、位置測定装置において、発光装置から受光する光についてピント（焦点）の調整をする必要が無く、発光装置から受光する光についてピントがあっていない場合にも、正確に位置を測定することが可能となる。

また、発光部が異なる時間周期で強度がそれぞれ変化する複数の測距用光を発する態様によれば、位置測定装置は、長い周期の測距用光を用いて算出された自装置の位置に基づいて推定距離を算出し、推定距離の値及び短い周期の測距用光を用いた処理を行うことによって、長い周期の測距用光を用いて算出された自装置の位置よりもさらに精度の高い位置算出を行うことが可能となる。

また、複数の測距用光の時間周期が、それぞれの比が整数であるように構成された態様によれば、受光素子がある時間周期の測距用光を受光する際に、他の時間周期の測距用光から受けるノイズを低減させることが可能となる。

また、位置測定装置がクラスタリング部をさらに備える態様によれば、受光強度が所定の閾値を超えた受光素子による受光結果のみが選択されるため、精度の高い位置算出を行うことが可能となる。

また、レンズの焦点よりもずれた位置に受光素子を備える態様によれば、より多くの受光素子がレンズを介して測距用光及び識別用光を受光することが可能となるため、位置測定が不能となってしまうことを抑止することが可能となる。

また、光学的ローパスフィルタを備える態様によれば、より多くの受光素子がレンズを介して測距用光及び識別用光を受光することが可能となるため、位置測定が不能となってしまうことを抑止することが可能となる。

また、レンズが魚眼レンズであるように構成された態様によれば、より広範囲に配置された発光装置による測距用光及び識別用光を受光することが可能となり、位置測定が不能となってしまうことを抑止することが可能となる。

［システム構成］
図１は、位置測定システム１のシステム構成を表すシステム構成図である。位置測定システム１は、５台の発光装置２−１〜２−５と、位置測定装置３とを備える。以下、各発光装置２−１〜２−５に共通する事項については、単に「発光装置２」と記載して説明する。発光装置２は、位置測定システム１が設置される室内の天井に、発光面を床方向に向けて取り付けられる。位置測定装置３は、複数台の発光装置２から受光し、受光した光に基づいて自装置の位置を測定する。

図２は、位置測定システム１の発光装置２の配置例を示す図である。図２に表される配置例は、図１において天井に配置された５台の発光装置２−１〜２−５を、床側から見上げた場合の配置例である。発光装置２−１〜２−４は部屋の天井の各隅に配置され、発光装置２−５は部屋の天井の中央付近に配置される。また、発光装置２−１〜２−５は、有線又は無線によって通信可能に接続されており、後述する同期調整部２０１によりそれぞれ同期をとって発光を行う。図２では、発光装置２−１〜２−４はそれぞれ発光装置２−５に有線で接続されている。

なお、位置測定システム１では、位置測定装置３が三次元の各軸方向に移動するため、設置される発光装置２の台数は４台以上であればよく、図１や図２に示されるように５台に限定されない。また、位置測定装置３が一次元の軸方向に移動する場合には発光装置２は２台以上であればよく、位置測定装置３が二次元の各軸方向に移動する場合には発光装置２は３台以上であればよい。また、発光装置２の設置位置についても、発光装置２によって発光された光が位置測定装置３によって受光できればどのような設置位置でもよく、天井に設置されることには限定されないし、図２に示される配置例にも限定されない。

［第一実施形態］
図３は、位置測定システム１における発光装置２の第一実施形態である発光装置２ａの機能構成を表す概略ブロック図である。発光装置２ａは、同期調整部２０１、発光部２０２ａを備える。また、発光部２０２ａは、測距用発光部２０３、識別用発光部２０４を備える。

同期調整部２０１は、位置測定システム１において配置されている他の発光装置２ａとの同期をとり、発光部２０２ａに同期信号を出力する。例えば、同期調整部２０１は、他の発光装置２ａと同期調整信号を送受信することによって同期をとる。

測距用発光部２０３は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）等の発光装置を用いて構成され、予め設定されている時間周期で強度が変化する測距用光を同期信号に従ったタイミングで発する。そのため、各発光装置２ａの測距用光の強度の変化によって表される波の位相は、発光の段階では一致している。

図４は、測距用光の具体例を表す図である。図４において、縦軸は光の強度を表し、横軸は時間を表す。図４に図示するように、測距用光は、時間に応じて強度が変化し、強度の時間変化によって表される波形は正弦波を描く。このときの正弦波の周期は予め設定されており各発光装置２ａで共通である。測距用発光部２０３は、図４に表されるように強度が時間変化する光を発する。

なお、以下の説明において、測距用光の位相とは、測距用光の強度の時間変化によって表される正弦波の位相を示し、測距用光の周波数及び波長はそれぞれこの正弦波の周波数及び波長を示す。測距用光の波長は、位置測定システム１が設置される空間内において各発光装置２ａにとって最も遠い地点までの距離のうち、最も長い距離の２倍よりも長くなるように設定される。より好ましくは、測距用光の波長は上記最も長い距離の４倍程度となるように設定される。測距用光の波長がこのように設定されることにより、測距用光の位相は０度から３６０度の間に分布するのではなく所定の範囲内に分布するため、相対的に最も位相が遅い測距用光を検出することが可能となる。例えば、測距用光の波長が上記最も長い距離の４倍に設定された場合は、測距用光の位相は０度から９０度の間の値として得ることが可能であり、得られた値の大小に基づいて相対的に位相が早いか遅いかを判定することが可能となる。

識別用発光部２０４は、ＬＥＤ等の発光装置を用いて構成され、各発光装置２ａに重複しないように予め割り当てられている識別情報を載せた識別用光を発する。識別情報とは、各発光装置２ａを一意に識別するための情報である。

図５は、識別用光の具体例を表す図である。識別用発光部２０４は、例えば所定の間隔で識別用光の点灯と消灯とを繰り返すことによって２ビットの値を表現し、識別情報を２ビット値で表す。図５の場合、発光装置２−１の識別情報は“１１００１１”であり、発光装置２−２の識別情報は“１０１０１０”であり、発光装置２−３の識別情報は“１００１００”である。他の発光装置２ａにも同様に重複しない識別情報が割り当てられる。この場合、発光装置２−１の識別用発光部２０４は、他の発光装置２ａの識別用発光部２０４と共通して予め設定されている所定時間間隔ｔ毎に、点灯（１）・点灯（１）・消灯（０）・消灯（０）・点灯（１）・点灯（１）を繰り返し行うことによって識別情報“１１００１１”を表す。また、識別用光は、点灯及び消滅ではなく、位相の変化、光の強度の変化、周波数や波長の変化など、光の特性の変化によって識別情報を表す方法であれば、他の方法によって識別情報を表すように構成されても良い。言い換えれば、識別用光は、識別用光を位置測定装置３ａの受光素子上で結像させることなく識別情報を読み出すことが可能な方法であれば、他の方法によって識別情報を表すように構成されても良い。

図６は、位置測定システム１における位置測定装置３の第一実施形態である位置測定装置３ａの機能構成を表す概略ブロック図である。位置測定装置３ａは、受光部３０１ａ、発光装置位置記憶部３０４、クラスタリング部３０５、位置取得部３０６、位相算出部３０７、基準発光装置選択部３０８、位相差算出部３０９、位置算出部３１０ａを備える。

図７は、受光部３０１ａの構成例を表す図である。図７（ａ）では、受光部３０１ａは、レンズ３３０と、レンズ３３０を通過して集光された光を受光する測距用受光部３０２及び識別用受光部３０３、測距用受光部３０２及び識別用受光部３０３が配置された受光基盤３５０を備える。図７（ａ）では、受光基盤３５０に測距用受光部３０２及び識別用受光部３０３が配置されているため、測距用受光部３０２及び識別用受光部３０３の図示を省略する。

レンズ３３０は、画角が広いレンズであることが望ましく、例えば魚眼レンズを用いて構成される。また、図７（ａ）では、レンズ３３０と受光基盤３５０との距離Ｌ１は、レンズ３３０の焦点距離からずれるように設計される。そのため、図７（ａ）では、受光基盤３５０上の受光素子には、レンズ３３０を通った光がピントのあった状態で結像せず、レンズ３３０を通った光の像がぼやけて受光される。

図７（ｂ）では、受光部３０１ａは、レンズ３３０と、光学的ローパスフィルタ３７０と、レンズ３３０及び光学的ローパスフィルタ３７０を通過して集光された光を受光する測距用受光部３０２及び識別用受光部３０３、測距用受光部３０２及び識別用受光部３０３が配置された受光基盤３５０を備える。図７（ｂ）でも、受光基盤３５０に測距用受光部３０２及び識別用受光部３０３が配置されているため、測距用受光部３０２及び識別用受光部３０３の図示を省略する。

図７（ｂ）におけるレンズ３３０は、図７（ａ）の場合と同様に、画角が広いレンズであることが望ましく、例えば魚眼レンズを用いて構成される。また、図７（ｂ）では、レンズ３３０を通過した光は、光学的ローパスフィルタ３７０によって高周波成分が減衰されて受光基盤３５０に到達する。そのため、図７（ｂ）では、受光基盤３５０上の受光素子には、レンズ３３０を通った光の像がぼやけて受光される。受光部３０１ａは、図７（ａ）のように構成されても良いし、図７（ｂ）のように構成されても良いし、他の構成によってレンズ３３０を通った光の像が受光素子にぼやけて受光されるように構成されても良い。なお、レンズ３３０を通った光の像が受光素子にぼやけて受光されるように受光部３０１ａが構成されることは必須ではない。

測距用受光部３０２は、各発光装置２ａから発光された各測距用光を受光し、測距用光を電気信号に変換する。
識別用受光部３０３は、各発光装置２ａから発光された各識別用光を受光し、識別用光を電気信号に変換する。

図８は、受光部３０１ａの構成の具体例を表す図である。図８（ａ）は、受光部３０１ａの全体構成を表す図である。受光部３０１ａは、受光部群３１１が二次元に複数配置されて構成され、各受光部群３１１は測距用受光部３０２と識別用受光部３０３とを備える。各受光部群３１１には、他の受光部群３１１と区別するための識別情報が割り当てられている。図８（ａ）の場合、受光部群３１１は二次元マトリックス状に配置され、各行には数字の１〜１８の番号が割り当てられ、各列にはａ〜ｔのアルファベットが割り当てられている。番号とアルファベットの組み合わせ（例えば“１１ｂ”）が、各受光部群３１１の識別情報である。

図８（ｂ）は、一つの受光部群３１１の具体例を表す図である。図８（ｂ）の場合、受光部群３１１は、三つの測距用受光部３０２（Ａ〜Ｃ）と一つの識別用受光部３０３（Ｄ）とを備える。ある測距用受光部３０２によって受光された測距用光は、同じ受光部群３１１に属する識別用受光部３０３によって受光された識別用光によって表される識別情報と対応づけて処理される。

図６に戻って位置測定装置３ａの説明を続ける。発光装置位置記憶部３０４は、各発光装置２ａの位置（空間座標）を有した発光装置位置テーブル記憶する。図９は、発光装置位置記憶部３０４が記憶する発光装置位置テーブルの具体例を表す図である。発光装置位置テーブルは、各発光装置２ａに割り当てられた識別情報に対応づけて、各発光装置２ａが配置された空間位置のｘ座標の値と、ｙ座標の値と、ｚ座標の値とを有する。例えば、識別情報が“１１００１１”である発光装置２−１の位置は、（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）である。

図６に戻って位置測定装置３ａの説明を続ける。クラスタリング部３０５は、受光部３０１ａにおける各受光部群３１１を、受光強度に基づいてクラスタリングする。クラスタリング部３０５が行うクラスタリングは、公知の技術を用いてどのように実現されても良い。

図１０は、クラスタリング部３０５によるクラスタリングの結果の例を表す図である。図１０の例では、四つの発光装置２ａによってそれぞれ発光された光が受光部３０１ａに受光されている。図１０における四つの太線の円は、受光強度が閾値よりも高い受光部群３１１の集合を表す。このように、クラスタリング部３０５は、例えば受光された光の強度が閾値よりも高い受光部群３１１を選択し、それぞれの受光部群３１１の空間的位置に基づいて隣接する受光部群３１１を同一のクラスに配分し、離れている受光部群３１１を他のクラスに分配することによって、受光部３０１ａ上の受光部群３１１を複数のクラスにクラスタリングする。そして、クラスタリング部３０５は、各クラスから代表受光部群を選択し、代表受光部群の測距用受光部３０２によって受光された測距用光による電荷と、代表受光部群の識別情報とを対応づけて位置算出部３０７に渡す。また、クラスタリング部３０５は、代表受光部群の識別用受光部３０３によって抽出された識別情報と、代表受光部群の識別情報とを対応づけて位置取得部３０６に渡す。クラスタリング部３０５が代表受光部群３１１を選択する方法は、例えば各クラスの中央に位置する受光部群３１１を選択する方法であっても良いし、各クラスの中で最も受光強度が高い受光部群３１１を選択する方法であっても良いし、他の方法であっても良い。

位置取得部３０６は、各クラスの代表受光部群の識別用受光部３０３によって受光された識別用光から識別情報を抽出し、抽出された識別情報に対応する発光装置２ａの位置を表す空間座標を発光装置位置記憶部３０４から読み出す。位置取得部３０６は、読み出された空間座標を、代表受光部群の識別情報と対応づけて位置算出部３１０ａに渡す。

位相算出部３０７は、各クラスの代表受光部群の測距用受光部３０２によって受光された測距用光の位相を算出する。位相算出部３０７が測距用光の位相を算出する方法は、どのような方法が適用されても良い。以下、位相算出部３０７が位相を算出する方法の具体例について説明する。

図１１は、位相算出部３０７による位相算出方法の具体例を表す図である。位相算出部３０７は、測距用光の強度の値（Ａ１〜Ａ４）を、予め設定されている測距用光の周波数の１／４の時間毎のタイミング（Ｘ１〜Ｘ４）でサンプリングする。図１１において、Ｌは測距用光の周波数の１／４の長さの時間を表す。そして、位相算出部３０７は、サンプリングされたＡ１〜Ａ４の値を用いて式１に基づき測距用光の位相Ｐを算出する。

位相算出部３０７がＡ１〜Ａ４の値をサンプリングする方法は、どのような方法が適用されても良い。以下、位相算出部３０７がＡ１〜Ａ４の値をサンプリングする方法の具体例について、測距用受光部３０２の構成の具体例とともに説明する。

図１２は、測距用受光部３０２の構成の具体例を表す図である。図１３は、測距用受光部３０２の動作を表すタイミングチャートである。測距用受光部３０２は、四つの光電変換部３１２、二つのドレインゲート部３１３、四つの電荷蓄積部３１４−１〜３１４−４、四つのゲート部３１５−１〜３１５−４を備える。まず、測距用受光部３０２は、各ゲート部３１５−１〜３１５−４をリセットのタイミングで開き、さらに不図示のリセットゲートもリセットのタイミングで開くことによって、それぞれのゲート部３１５−１〜３１５−４に対応する電荷蓄積部３１４−１〜３１４−４に蓄積されていた電荷を捨てて蓄積電荷量をリセットする。その後、測距用受光部３０２は、各ゲート部３１５−１〜３１５−４を交互に繰り返し開くことによって、予め定められた回数（ｍ回）の露光に応じた電荷を電荷蓄積部３１４−１〜３１４−４に蓄積する。具体的には、測距用受光部３０２は、１回目の露光の第１露光のタイミングでゲート部３１５−１を開き、他のゲート部３１５−２〜３１５−４を閉じる。このとき、ゲート部３１５−１に対応する電荷蓄積部３１４−１が電荷を蓄積する。次に、測距用受光部３０２は、第２露光のタイミングでゲート部３１５−２を開き、他のゲート部３１５−１、３１５−３、３１５−４を閉じる。このとき、ゲート部３１５−２に対応する電荷蓄積部３１４−２が電荷を蓄積する。次に、測距用受光部３０２は、第３露光のタイミングでゲート部３１５−３を開き、他のゲート部３１５−１、３１５−２、３１５−４を閉じる。このとき、ゲート部３１５−３に対応する電荷蓄積部３１４−３が電荷を蓄積する。そして、測距用受光部３０２は、第４露光のタイミングでゲート部３１５−４を開き、他のゲート部３１５−１〜３１５−３を閉じる。このとき、ゲート部３１５−４に対応する電荷蓄積部３１４−４が電荷を蓄積する。これで１回目の露光が終了する。第１露光〜第４露光の各タイミングにおける露光時間は同じである。また、第１露光が開始されてから第４露光が終了するまでの時間は、発光装置２ａから発光される測距用光の周期に等しい。そのため、第１露光〜第４露光の各露光時間は、測距用光の周期の１／４となる。各ゲート部３１５−１〜３１５−４がこの露光をｍ回繰り返した後、各電荷蓄積部３１４−１〜３１４−４に蓄積された電荷がそれぞれＡ１〜Ａ４の値として出力される。

図６に戻って位置測定装置３ａの説明を続ける。基準発光装置選択部３０８は、各クラスの代表受光部群によって受光された測距用光のうち相対的に位相が最も遅い測距用光を選択し、この測距用光の発光元となった発光装置２ａを基準発光装置として選択する。

位相差算出部３０９は、基準発光装置から発光された測距用光と、測距用光が受光部３０１ａによって受光された他の発光装置２ａ（以下、「一般発光装置」という）の測距用光との位相差を、全ての一般発光装置について算出する。

位置算出部３１０ａは、位相差算出部３０９によって算出された各一般発光装置の測距用光の位相差と、発光装置位置記憶部３０４に記憶される各発光装置２ａの位置とに基づいて、現在の位置測定装置３ａの位置を算出する。以下、位置算出部３１０の処理の具体例について説明する。

図１４は、基準発光装置と一般発光装置と位置測定装置３ａとの位置関係を表す概略図である。図１４では、発光装置２−１が基準発光装置であり、発光装置２−２及び発光装置２−３が一般発光装置である。なお、以下の説明では、不図示の発光装置２−５も一般発光装置であるとする。位置測定装置３ａと基準発光装置との距離をｄとし、位置測定装置３ａと各発光装置２−ｉとの距離をｄ＋Ｄｉとする。例えば、図１４において、位置測定装置３ａと発光装置２−２との距離はｄ＋Ｄ２とし、位置測定装置３ａと発光装置２−３との距離はｄ＋Ｄ３とする。この場合、各Ｄｉの値は式２のように表される。

式２において、Ｐｉは、一般発光装置（発光装置２−ｉ）と基準発光装置との位相差であり、位相差算出部３０９によって算出される値である。また、式２において、πは円周率である。また、式２において、ｌは式３のように表される。

式３において、ｃは光の速さであり、Ｆは測距用光の周波数である。
また、発光装置２−ｉの位置を（Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉ）とし、位置測定装置３ａの位置を（ｘ，ｙ，ｚ）とする。この場合、各値の関係は式４となる。なお、式４において、発光装置２−ｉが基準発光装置である場合には、Ｄｉの値はゼロとなる。

位置算出部３１０ａは、基準発光装置及び一般発光装置のそれぞれについて式４に値を代入し、四つの未知数ｘ、ｙ、ｚ、ｄに対し四つの式を作成する。そして、位置算出部３１０ａはこの四つの式を解くことによって、位置測定装置３ａの位置（ｘ、ｙ、ｚ）を算出する。

図１５は、第一実施形態の位置測定装置３ａの動作例を表すフローチャートである。まず、受光部３０１ａが複数の測距用光及び識別用光を受光する（ステップＳ１０１）。具体的には、位置測定装置３ａは三次元の各軸方向に自由に移動するため、四つ以上の発光装置２ａから発せられた測距用光及び識別用光を受光する。次に、クラスタリング部３０５が受光部群３１１をクラスタリングする（ステップＳ１０２）。次に、位置取得部３０６が各クラスの代表受光部群３１１によって受光された識別用光に基づいて、このクラスによって受光されている測距用光の発光元となった発光装置２ａの位置を取得する（ステップＳ１０３）。

次に、位相算出部３０７が、各クラスの代表受光部群３１１によって受光された識別用光の位相を算出する（ステップＳ１０４）。次に、基準発光装置選択部３０８が、相対的に位相の最も遅い測距用光を検出し、この測距用光の発光元となった発光装置２ａを基準発光装置として選択する（ステップＳ１０５）。次に、位相差算出部３０９が、基準発光装置の測距用光と一般発光装置の測距用光との位相差を、一般発光装置毎に算出する（ステップＳ１０６）。そして、位置算出部３１０ａが、３台以上の一般発光装置の測距用光の位相差と、３台以上の一般発光装置及び１台の基準発光装置の位置とに基づいて自装置の位置を算出する（ステップＳ１０７）。

このように構成された位置測定システム１の第一実施形態では、複数の（四台以上の）発光装置２ａによって発せられた光を受光することによって位置測定装置３ａが自装置の位置を測定する。このとき、位置測定装置３ａは、受光した光から強度変化によって表される波形の位相とオン／オフのタイミングとを取得するのみであり、受光した光を受光素子上において結像させる必要がない。そのため、位置測定装置３ａにおいて、発光装置２ａから受光する光についてピント（焦点）の調整をする必要が無く、容易な制御によって位置を測定することが可能となる。言い換えれば、位置測定装置３ａは、発光装置２ａから受光する光についてピントがあっていない場合にも、正確に位置を測定することが可能となる。

＜変形例＞
同期調整部２０１は、他の発光装置２ａの同期調整部２０１との通信を行うことなく、予め他の発光装置２ａとの関係で同期がとられている正確な時計（例えば、原子時計）を備えることによって、他の発光装置２ａとの同期をとった同期信号を出力しても良い。同期調整部２０１がこのように構成された場合、発光装置２ａと他の発光装置２ａとの間で同期調整信号を送受信する必要がないため、図２に表されている各発光装置２ａを通信可能に接続する構成は不要となる。

識別用発光部２０４は、識別用光に識別情報を載せるのではなく、発光装置２ａの位置の空間座標を載せても良い。この場合、位置測定装置３ａは発光装置位置記憶部３０４を備える必要はなく、位置取得部３０６は識別用光から各発光装置２ａの位置の空間座標を抽出する。

また、位置測定装置３ａは、ｚ軸上の値が変化しないように、ｘ−ｙ平面上で移動するように構成されても良い。この場合、式４におけるｚは予め決まった値をとるため、位置測定装置３ａは予め決まったｚの値を記憶しておくことにより、三つ以上の発光装置２ａから測距用光を受光することで位置を測定できる。同様に、位置測定装置３ａは、ｙ軸上及びｚ軸上の値が変化しないように、ｘ軸上のみで移動するように構成されても良い。この場合、式４におけるｙ及びｚは予め決まった値をとるため、位置測定装置３ａは予め決まったｙ及びｚの値を記憶しておくことにより、位置測定装置３ａは二つ以上の発光装置２ａから測距用光を受光することで位置を測定できる。このように、位置測定装置３ａは、ｎ本（ｎは１以上の整数）の軸方向で移動可能に構成されても良く、この場合の発光装置２ａはｎ＋１台以上設置される。

図１６は、受光部３０１ａの変形例の構成図である。この場合、レンズ３３０を通過した測距用光及び識別用光は、複数のハーフミラー（ビームスプリッタ）３４０を介して四つの経路に分岐され、それぞれ受光基盤３５０−１〜３５０−４に到達する。各受光基盤３５０−１〜３５０−４は、それぞれ到達した光を受光する。

図１７は、図１６のように受光部３０１ａが構成された場合の受光基盤３５０の構成例を表す図である。なお、図１７では、受光基盤３５０−１を例として図示する。この場合、一つの受光部群３１１−１は、一つの測距用受光部３０２（Ａ）を備える。そのため、受光部群３１１の大きさは、四つの受光素子を備える図８の場合に比べて約１／４となり、受光基盤３５０−１の大きさも図８の受光基盤３５０の大きさに比べて約１／４となる。受光基盤３５０−１と同様に、受光基盤３５０−２の受光部群３１１−２は一つの測距用受光部３０２（Ｂ）を備え、受光基盤３５０−３の受光部群３１１−３は一つの測距用受光部３０２（Ｃ）を備え、受光基盤３５０−４の受光部群３１１−４は一つの識別用受光部３０３（Ｄ）を備える。則ち、各受光基盤３５０−１〜３５０−４は、それぞれＡ〜Ｄの一種類の受光素子を備える。このように構成することによって、受光基盤３５０−１〜３５０−４の一つの大きさを小型化することが可能となる。

図１８は、受光部３０１ａの他の変形例を表す図である。受光部３０１ａにハーフミラー３４０を用いる場合、図１８のように複数の受光基盤３５０−ｉが光の進行方向に対して重なるように（ある受光基盤３５０の受光面と他の受光基盤３５０の背面とが向かい合うように）配置されても良い。例えば、図１８において、受光基盤３５０−１及び受光基盤３５０−２は重なって配置されている。このように受光部３０１ａが構成されることによって、全ての受光基盤３５０が重ならずに並んで配置される場合（例えば図１６の場合）に比べて、受光部３０１ａを小型化することが可能となる。その他、受光部３０１ａにハーフミラー３４０を用いた構成では、ハーフミラー３４０及び受光基盤３５０の配置は、図１６や図１８のような配置に限られず、適宜設計されても良い。

［第二実施形態］
図１９は、位置測定システム１における発光装置２の第二実施形態である発光装置２ｂの機能構成を表す概略ブロック図である。第一実施形態の発光装置２ａと同じ機能部には図１９において図３と同じ符号を付して表し、その説明を省く。

発光装置２ｂは、発光部２０２ａに代えて発光部２０２ｂを備える点で発光装置２ａと異なり、他の構成は発光装置２ａと同様である。発光部２０２ｂは、第一測距用発光部２０５、第二測距用発光部２０６、第三測距用発光部２０７、識別用発光部２０４を備える。

第一測距用発光部２０５、第二測距用発光部２０６、第三測距用発光部２０７は、それぞれ予め設定された異なる周期の測距用光を発する。第一測距用発光部２０５〜第三測距用発光部２０７は、それぞれ同期調整部２０１に従って他の発光装置２ｂと同期して測距用光を発する。以下、第一測距用発光部２０５〜第三測距用発光部２０７がそれぞれ発する測距用光を、第一測距用光〜第三測距用光という。

図２０は、第一測距用光〜第三測距用光の波形の具体例を表す図である。第一測距用光〜第三測距用光の周期をそれぞれＴ１、Ｔ２、Ｔ３とすると、Ｔ１＞Ｔ２＞Ｔ３の関係がある。

図２１は、位置測定システム１における位置測定装置３の第二実施形態である位置測定装置３ｂの機能構成を表す概略ブロック図である。第一実施形態の位置測定装置３ａと同じ機能部には図２１において図６と同じ符号を付して表し、その説明を省く。位置測定装置３ｂは、受光部３０１ｂ、発光装置位置記憶部３０４、クラスタリング部３０５、位置取得部３０６、位相算出部３０７、基準発光装置選択部３０８、位相差算出部３０９、位置算出部３１０ｂ、推定距離算出部３１９、波数／位相算出部３２０、基準差算出部３２１、基準差加算部３２２を備える。

発光部３０１ｂは、第一測距用受光部３１６、第二測距用受光部３１７、第三測距用受光部３１８を備える点で受光部３０１ａと異なり、他の構成は受光部３０１ａと同様である。第一測距用受光部３１６〜第三測距用受光部３１８は、それぞれ第一測距用光〜第三測距用光に対応して構成された測距用受光部３０２である。例えば、第一測距用受光部３１６〜第三測距用受光部３１８がそれぞれ図１２のように構成される場合、露光のタイミングは第一測距用光〜第三測距用光の周波数に応じて設定される。この場合、図８（ｂ）に表される受光部群３１１のＡは第一測距用受光部３１６として構成され、Ｂは第二測距用受光部３１７として構成され、Ｃは第三測距用受光部３１８として構成され、Ｄは識別用受光部３０３として構成される。このように構成されることにより、一つの受光部群３１１によって、第一測距用光、第二測距用光、第三測距用光、識別用光の全ての光を受光することができる。

位置算出部３１０ｂは、第一測距用光については位置算出部３１０ａと同様に処理を行うことによって自装置の位置を算出し、第二測距用光及び第三測距用光については他の処理を行うことによって自装置の位置を算出する。位置算出部３１０ｂの動作の詳細については後述する。
推定距離算出部３１９は、位置算出部３１０ｂによって算出された自装置の位置に基づいて、各発光装置と自装置との間の距離（推定距離）を算出する。

波数／位相算出部３２０は、ある測距用光を用いた処理によって算出された推定距離に基づいて、自装置と基準発光装置との間における、この測距用光よりも周期が短い他の測距用光の波数と位相（基準位相）とを算出する。具体的には、波数／位相算出部３２０は、第一測距用光を用いた処理によって算出された基準発光装置に関する推定距離に基づいて、自装置と基準発光装置との間における、第二測距用光の波数と基準位相とを算出する。また、波数／位相算出部３２０は、第二測距用光を用いた処理によって算出された基準発光装置に関する推定距離に基づいて、自装置と基準発光装置との間における、第三測距用光の波数と基準位相とを算出する。この算出は、例えば推定距離から測距用光の波長を除算し、算出された商（除算結果の整数部分）を波数として取得し、算出された剰余に基づいて位相をさらに算出することによって行われる。
また、波数／位相算出部３２０は、各一般発光装置に関する推定距離に基づいて、基準位相を算出した際に用いられた周期の測距用光について自装置と各一般発光装置との間における波数を算出する。

基準差算出部３２１は、波数／位相算出部３２０によって算出された位相から、基準発光装置の同じ測距用光について位相算出部３０７によって算出された位相を減算し、基準差を算出する。

基準差加算部３２２は、基準差算出部３２１において処理対象となっている測距用光の周波数と同じ周波数の測距用光について、位相算出部３０７によって算出された各一般発光装置における測距用光の位相に基準差を加算する。

図２２及び図２３は、第二実施形態の位置測定装置３ｂの動作例を表すフローチャートである。以下、図２２及び図２３を用いて、第二実施形態の位置測定装置３ｂの処理について説明する。

まず、受光部３０１ｂが複数の測距用光及び識別用光を受光する（ステップＳ２０１）。具体的には、位置測定装置３ｂは三次元の各軸方向に自由に移動するため、四つ以上の発光装置２ｂから発せられた測距用光及び識別用光を受光する。次に、クラスタリング部３０５が受光部群３１１をクラスタリングする（ステップＳ２０２）。次に、位置取得部３０６が各クラスの代表受光部群３１１によって受光された識別用光に基づいて、このクラスによって受光されている測距用光の発光元となった発光装置２ｂの位置を取得する（ステップＳ２０３）。

次に、位相算出部３０７が、各クラスの代表受光部群３１１によって受光された第一識別用光の位相を算出する（ステップＳ２０４）。次に、基準発光装置選択部３０８が、相対的に位相の最も遅い第一測距用光を検出し、この第一測距用光の発光元となった発光装置２ｂを基準発光装置として選択する（ステップＳ２０５）。次に、位相差算出部３０９が、基準発光装置の第一測距用光と一般発光装置の第一測距用光との位相差を、一般発光装置毎に算出する（ステップＳ２０６）。そして、位置算出部３１０ｂが、３台以上の一般発光装置の第一測距用光の位相差と、３台以上の一般発光装置及び１台の基準発光装置の位置とに基づいて自装置の位置を算出する（ステップＳ２０７）。

次に、推定距離算出部３１９が、ステップＳ２０７において算出された自装置の位置に基づいて、自装置と基準発光装置との間の距離（推定距離）を算出する（ステップＳ２０８）。具体的には、推定距離算出部３１９は、発光装置位置記憶部３０４に記憶されている基準発光装置の位置の空間座標と、ステップＳ２０７の処理で算出された自装置の位置の空間座標とを用いて演算を行うことによって推定距離を算出する。

次に、波数／位相算出部３２０が、基準発光装置及び一般発光装置の第二測距用光の波数及び位相を、推定距離に基づいて算出する（ステップＳ２０９：以下図２３）。次に、位相算出部３０７が、基準発光装置の第二測距用光の位相を算出する（ステップＳ２１０）。次に、基準差算出部３２１が、ステップＳ２０９の処理において波数／位相算出部３２０によって算出された位相（基準位相）から、ステップＳ２１０の処理において位相算出部３０７によって算出された位相を減算し、基準差を算出する（ステップＳ２１１）。

次に、位相算出部３０７が、各一般発光装置の第二測距用光の位相を算出する（ステップＳ２１２）。次に、基準差加算部３２２が、ステップＳ２１２の処理において位相算出部３０７によって算出された各一般発光装置の第二測距用光の位相に、ステップＳ２１１の処理において算出された基準差を加算する（ステップＳ２１３）。

次に、位置算出部３１０ｂは、各一般発光装置（発光装置２−ｉ）におけるＤｉを式５に基づいて算出する。

なお、式５において、ＲａｄはステップＳ２１３の処理において基準差が加算された後の各一般発光装置の第二測距用光の位相を表し、Ｎｕｍは各一般発光装置と自装置との間に存在する第二測距用光の波数を表す。そして、位置算出部３１０ｂは、各一般発光装置におけるＤｉの値を用いて、基準発光装置及び一般発光装置のそれぞれについて式４に値を代入し、四つの未知数ｘ、ｙ、ｚ、ｄに対し四つの式を作成する。そして、位置算出部３１０ｂはこの四つの式を解くことによって、位置測定装置３ｂの位置（ｘ、ｙ、ｚ）を算出する（ステップＳ２１４）。

さらに、位置算出部３１０ｂは、ステップＳ２０８〜ステップＳ２１４の処理を、第三測距用光について実行することにより、位置測定装置３ｂの位置を算出する（ステップＳ２１５）。

このように構成された第二実施形態の位置測定装置３ｂは、複数の周期の測距用光を用いて位置を算出する。具体的には、位置測定装置３ｂは、長い周期の測距用光を用いて算出された自装置の位置に基づいて推定距離を算出し、推定距離の値及び短い周期の測距用光を用いた処理を行うことによって、長い周期の測距用光を用いて算出された自装置の位置よりもさらに精度の高い位置算出を可能とする。

＜変形例＞
第一測距用光の周期（Ｔ１）と第二測距用光の周期（Ｔ２）との比、第二測距用光の周期（Ｔ２）と第三測距用光の周期（Ｔ３）との比は、それぞれ整数比であるように設定されても良い。このように構成されることにより、第一測距用受光部３１６〜第三測距用受光部３１８がそれぞれに応じた第一測距用光〜第三測距用光を受光する際に他の周期の測距用光から受けるノイズを低減させることが可能となる。

また、Ｔ１／Ｔ２の値、Ｔ２／Ｔ３の値は、大きすぎると波数／位相算出部３２０や基準差算出部３２１における処理の精度が低下してしまい、逆に小さすぎると算出される自装置の位置の精度の向上が小さくなってしまう。そのため、Ｔ１／Ｔ２の値、Ｔ２／Ｔ３の値は、それぞれ１よりも大きく、２０以下の値に設定されても良い。このように構成されることにより、上記トレードオフを好適に解決できる。より好ましくは、Ｔ１／Ｔ２の値、Ｔ２／Ｔ３の値は、それぞれ２以上５以下の値に設定されても良い。

また、受光部３０１ｂは、プリズムを用いて構成されても良い。図２４は、プリズム３６０を用いて構成された受光部３０１ｂの変形例を表す図である。この場合、受光基盤３５０−１には第一測距用受光部３１６のみが配置され、受光基盤３５０−２には第二測距用受光部３１７のみが配置され、受光基盤３５０−３には第三測距用受光部３１８のみが配置され、受光基盤３５０−４には識別用受光部３０３のみが配置される。レンズ３３０を通過した光は、プリズム３６０によって、第一測距用光、第二測距用光、第三測距用光、識別用光に分離され、それぞれを受光する受光基盤３５０−１〜３５０−４へ到達する。

以上、この発明の実施形態について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等も含まれる。

位置測定システムのシステム構成を表すシステム構成図である。 位置測定システムの発光装置の配置例を示す図である。 位置測定システムにおける発光装置の第一実施形態である発光装置の機能構成を表す概略ブロック図である。 測距用光の具体例を表す図である。 識別用光の具体例を表す図である。 位置測定システムにおける位置測定装置の第一実施形態である位置測定装置の機能構成を表す概略ブロック図である。 受光部の構成例を表す図である。 受光部の構成の具体例を表す図である。 発光装置位置記憶部が記憶する発光装置位置テーブルの具体例を表す図である。 クラスタリングの結果の例を表す図である。 位相算出方法の具体例を表す図である。 測距用受光部の構成の具体例を表す図である。 測距用受光部の動作を表すタイミングチャートである。 基準発光装置と一般発光装置と位置測定装置との位置関係を表す概略図である。 第一実施形態の位置測定装置の動作例を表すフローチャートである。 受光部の変形例の構成図である。 図１６のように受光部が構成された場合の受光基盤の構成例を表す図である。 受光部の他の変形例を表す図である。 位置測定システムにおける発光装置の第二実施形態である発光装置の機能構成を表す概略ブロック図である。 第一測距用光〜第三測距用光の波形の具体例を表す図である。 位置測定システムにおける位置測定装置の第二実施形態である位置測定装置の機能構成を表す概略ブロック図である。 第二実施形態の位置測定装置の動作例を表すフローチャートである。 第二実施形態の位置測定装置の動作例を表すフローチャートである。 プリズムを用いて構成された受光部の具体例を表す図である。

符号の説明

１…位置測定システム， ２…発光装置， ２０１…同期調整部， ２０２…発光部， ２０３…測距用発光部， ２０４…識別用発光部， ２０５…第一測距用発光部， ２０６…第二測距用発光部， ２０７…第三測距用発光部， ３…位置測定装置， ３０１…受光部， ３０２…測距用受光部， ３０３…識別用受光部， ３０４…発光装置位置記憶部， ３０５…クラスタリング部， ３０６…位置取得部， ３０７…位相算出部， ３０８…基準発光装置選択部， ３０９…位相差算出部， ３１０…位置算出部， ３１１…受光部群， ３１２…光電変換部， ３１３…ドレインゲート部， ３１４−１〜３１４−４…電荷蓄積部， ３１５−１〜３１５−４…ゲート部， ３１６…第一測距用受光部， ３１７…第二測距用受光部， ３１８…第三測距用受光部， ３１９…推定距離算出部， ３２０…波数／位相算出部， ３２１…基準差算出部， ３２２…基準差加算部， ３３０…レンズ， ３４０…ハーフミラー， ３５０…受光基盤， ３６０…プリズム， ３７０…光学的ローパスフィルタ

Claims (8)

1. ｎ＋１台以上（ｎは１以上の整数）の発光装置と、ｎ本の軸方向で移動可能な位置測定装置と、を含む位置測定システムであって、
   前記発光装置は、
   他の発光装置と位相を同期させて、予め設定された時間周期で強度が変化する測距用光と自装置の位置を表す情報を含む識別用光とを発する発光部を備え、
   前記位置測定装置は、
   複数の受光素子によって前記測距用光と識別用光とを受光する受光部と、
   前記識別用光から各発光装置の位置を取得する位置取得部と、
   受光された各測距用光における前記強度の変化によって表される波の位相を算出する位相算出部と、
   受光された複数の測距用光の発光元のうち、所定の基準に従って一つの発光元を基準発光装置として選択する基準発光装置選択部と、
   前記基準発光装置による前記測距用光と、他の各発光装置による前記測距用光との前記位相の差分を、発光装置毎に算出する位相差算出部と、
   ｎ＋１台以上の各発光装置の位置と、ｎ台以上の発光装置毎に算出された前記位相の差分とに基づいて、自装置の位置を算出する位置算出部と、
   前記受光部の複数の前記受光素子のうち、受光強度が所定の閾値を超えた受光素子による受光結果のみを選択し、選択された受光素子の空間的位置に基づいて隣接する前記選択された受光素子を同一のクラスに配分することによって、前記受光素子のクラスタリングを行うクラスタリング部と、
   を備える、位置測定システム。
2. 前記発光装置の前記発光部は、予め設定された異なる時間周期で強度がそれぞれ変化する複数の測距用光を発し、
   前記位置測定装置の前記位置算出部は、ある時間周期の測距用光を用いて前記自装置の位置を算出した後に、算出結果に基づいて得られる自装置と前記発光装置との距離の推定結果及び既に用いられた前記測距用光よりも前記時間周期が短い前記測距用光の位相を用いて、自装置の位置を再度算出する、
   請求項１に記載の位置測定システム。
3. 前記位置測定装置は、
   前記位置算出部によって既に算出された自装置の位置に基づいて、前記各発光装置と自装置との推定距離を算出する推定距離算出部と、
   前記位置算出部が自装置の位置の算出に既に用いた前記測距用光よりも前記時間周期の短い前記測距用光について、前記各発光装置と自装置との間に存在する前記波の波数を前記推定距離に基づいて算出し、さらに前記基準発光装置と自装置との間に存在する前記波の位相を前記推定距離に基づいて基準位相として算出する波数／位相算出部と、
   前記基準位相と、前記基準発光装置から発せられた当該時間周期の短い前記測距用光について前記位相算出部によって算出された位相との差分を算出する基準差算出部と、
   前記各発光装置から発せられた当該時間周期の短い前記測距用光について前記位相算出部によって算出された位相に前記差分を加算する基準差加算部と、
   を備え、
   前記位置算出部は、前記基準差加算部によって算出された各位相を、各発光装置による測距用光の前記位相として処理を行うことによって、当該時間周期の短い前記測距用光に基づいた自装置の位置の算出を行う、請求項２に記載の位置測定システム。
4. 前記予め設定された複数の測距用光の時間周期は、それぞれの比が整数である請求項２又は３に記載の位置測定システム。
5. 前記受光部は、レンズを備え、前記レンズの焦点よりもずれた位置に前記受光素子を備える、請求項１〜４のいずれかに記載の位置測定システム。
6. 前記受光部は、光学的ローパスフィルタを備え、前記光学的ローパスフィルタを通過した光を前記受光素子が受光するように構成される、請求項１〜５のいずれかに記載の位置測定システム。
7. 前記レンズは魚眼レンズである請求項５に記載の位置測定システム。
8. ｎ＋１台以上（ｎは１以上の整数）の発光装置と、ｎ本の軸方向で移動可能な位置測定装置と、を含む位置測定システムにおいて、前記発光装置が、他の発光装置と位相を同期させて、予め設定された時間周期で強度が変化する測距用光と自装置の位置を表す情報を含む識別用光とを発する発光ステップと、
   前記位置測定装置が、複数の受光素子によって前記測距用光と識別用光とを受光する受光ステップと、
   前記位置測定装置が、前記識別用光から各発光装置の位置を取得する位置取得ステップと、
   前記位置測定装置が、受光された各測距用光における前記強度の変化によって表される波の位相を算出する位相算出ステップと、
   前記位置測定装置が、受光された複数の測距用光の発光元のうち、所定の基準に従って一つの発光元を基準発光装置として選択する基準発光装置選択ステップと、
   前記位置測定装置が、前記基準発光装置による前記測距用光と、他の各発光装置による前記測距用光との前記位相の差分を、発光装置毎に算出する位相差算出ステップと、
   前記位置測定装置が、ｎ＋１台以上の各発光装置の位置と、ｎ台以上の発光装置毎に算出された前記位相の差分とに基づいて、自装置の位置を算出する位置算出ステップと、
   前記位置測定装置が、前記受光部の複数の前記受光素子のうち、受光強度が所定の閾値を超えた受光素子による受光結果のみを選択し、選択された受光素子の空間的位置に基づいて隣接する前記選択された受光素子を同一のクラスに配分することによって、前記受光素子のクラスタリングを行うクラスタリングステップと、
   を備える、位置測定方法。

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