JP6141567B1

JP6141567B1 - 可視像単位識別コード構造

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Publication number: JP6141567B1
Application number: JP2017513009A
Authority: JP
Inventors: 秀尉木村; 籾内　正幸; 正幸籾内
Original assignee: 株式会社バートン
Priority date: 2016-09-06
Filing date: 2016-09-06
Publication date: 2017-06-07
Anticipated expiration: 2036-09-06
Also published as: WO2018047246A1; JPWO2018047246A1; CN109716357A; US20210265133A1; US11164057B2; CN109716357B

Abstract

この発明は、空間可視像形成装置を用いた可視像単位識別コード構造に関する。不可視域のレーザービームを出射するレーザー光源と、前記レーザービームを走査する走査手段と、空間の描画予定箇所に前記レーザービームを集光させて、気体をプラズマ発光させる集光光学系と、前記レーザー光源の発振タイミングと前記走査手段の走査タイミングとを制御して前記描画予定箇所に前記プラズマ発光を時系列的に生成し、該プラズマ発光の残像現象として可視像を描く制御手段とを有する空間可視像形成装置を用い、空中その他の気体中や水中などの空間に、明と暗、色彩、または形状などの状態の異なる複数種類の可視像単位を組み合わせて複数並べた可視像単位識別コードを表示してなり、該可視像単位識別コードを任意の方向から読取手段で読み取って情報を伝達しうることを特徴とする。

Description

本発明は、複数の可視像単位からなる識別コードを空間（空中、水中、気体中など）に描画することで、各方位の人々が同時に視認したり、読取装置を用いて読み取ることができる可視像単位識別コード構造に関する。

従来、識別コードとして、バーコードやＱＲコード（登録商標）が知られているが、これらは、伝達する情報が固定されていると共に、いずれも紙やホログラムに印刷され、またはディスプレイ画面に平面的に表示されており、全方位の人が同時に認識しることができなかった。
また、三次元コードや仮想三次元コードについては、特開２００４−２５９００４号や特許第５７３１０５９号、特許第５７３１０６１号などが開示されているが、同様に、識別コードで伝達する情報を変化させることができないし、全方位の人々が同時に認識することはできなかった。
一方、本発明者らは、特許第３６５０８１１号の空中可視像形成装置やこれに基づく米国特許第７５３３９９５号、米国特許第７７６６４８５号を既に提案して相当の成果を挙げている。
そこで、上記空中可視像を用いた識別コードとして利用することで、空間に識別コードを表示し、これを読み取ることで情報の伝達を広範囲に、且つ確実に行うことができる。

特開２００４−２５９００４号公報特許第５７３１０５９号公報特許第５７３１０６１号公報特許第３６５０８１１号公報米国特許第７５３３９９５号公報米国特許第７７６６４８５号公報

この発明が解決しようとする問題点は、空間可視像からなる可視像単位を複数空間に描画して可視像単位の組合せからなる識別コードを同時にまたは時系列に実像として生成することで、全方位から同時に視認したり、読取装置を用いて読み取ることができる可視像単位識別コード構造を提供することにある。

この発明は、上記課題を達成するために、
請求項１の発明では、不可視域のレーザービームを出射するレーザー光源と、前記レーザービームを走査する走査手段と、空間の描画予定箇所に前記レーザービームを集光させて、気体をプラズマ発光させる集光光学系と、前記レーザー光源の発振タイミングと前記走査手段の走査タイミングとを制御して前記描画予定箇所に前記プラズマ発光を時系列的に生成し、該プラズマ発光の残像現象として可視像を描く制御手段とを有する空間可視像形成装置を用いた可視像単位識別コード構造において、
空間に、明暗または色彩の状態の異なる複数種類の可視像単位を組み合わせて複数並べた可視像単位識別コードを表示してなり、
該可視像単位識別コードの中の所定の位置に配置された可視像単位の状態の表示が、可視像単位識別コードを正面から見ているか否かを識別させる指示マークとなっており、
該可視像単位識別コードを任意の方向から読取手段で読み取って情報を伝達しうることを特徴とする。
また、請求項１０の発明では、
不可視域のレーザービームを出射するレーザー光源と、前記レーザービームを走査する走査手段と、空間の描画予定箇所に前記レーザービームを集光させて、気体をプラズマ発光させる集光光学系と、前記レーザー光源の発振タイミングと前記走査手段の走査タイミングとを制御して前記描画予定箇所に前記プラズマ発光を時系列的に生成し、該プラズマ発光の残像現象として可視像を描く制御手段とを有する空間可視像形成装置を用いた可視像単位識別コード構造において、
空間に、明暗または色彩の状態の異なる複数種類の可視像単位を組み合わせて複数並べた可視像単位識別コードを表示してなり、
該可視像単位識別コードを任意の方向から読取手段で読み取って情報を伝達しうる可視像単位識別コード構造であって、
前記読取手段が読取装置からなっており、
該読取装置が、可視像単位識別コードを撮影する撮影機能と、状態の異なる可視像単位を判定する消灯判定機能と、撮影された可視像単位識別コードの画像を正面から見た画像に補正する画像補正機能と、該補正された画像を状態の異なるドットのパターンに置き換えるドットパターン置換機能と、メモリに記憶しているモデルパターン群と比較して一致するモデルパターンを特定する登録パターン比較機能と、特定されたモデルパターンに紐付けされた情報をメモリから呼び出して読取装置のディスプレイに外部表示する情報呼出手段とからなっていることを特徴とする。

本発明は、空間（空中、水中、気体中など）に状態の異なる、例えば明・暗もしくは色彩、または形状の異なる複数種類の可視像単位を組み合わせて複数並べた可視像単位識別コードを表示するので、任意の方位にいる人にも同時に可視像単位識別コードを読み取らせることができる。
そのため、ドローン、航空機、船舶、電車、自動車その他の車輌などの移動体に対して情報を伝達するツールとしても利用することができる。
また、可視像単位識別コードは空間に状態の異なる複数種類の可視像単位の組合せで表現され、一次元から三次元の識別コードとしても表現することができる。
更に、可視像単位識別コードは、時間の経過により状態の組合せを変化させることもでき、伝達する情報量を増やすこともできる。

可視像単位の点灯が変化する状態を示す説明図であって、（ａ）は１列の一方の端部の可視像単位のみが点灯、（ｂ）は隣の可視像単位も点灯、（ｃ）は更に隣の可視像単位も点灯、（ｄ）は全部の可視像単位が点灯した状態を示す。行列に並んだ複数の可視像単位からなる二次元の可視像単位識別コードを示す正面図である。図２の可視像単位識別コードを方角の異なる読取装置で撮影した場合の読取装置に表示されるドットの明滅パターンを示す図である。三次元の可視像単位識別コードの斜視図である。（ａ）は図４の面Ａの可視像単位識別コードを示すドットの明滅パターン、（ｂ）は同面Ｂのドットの明滅パターン、（ｃ）は同面Ｃのドットの明滅パターンをディスプレイに示した図である。読取装置の読取り機能を示すブロック図である。カメラが読取装置とは分離してドローンに搭載された状態の説明図である。

１空間可視像形成装置
２可視像単位
２ａ読取り基準となる可視像単位
３可視像単位識別コード
４読取装置
５カメラ
６ディスプレイ
７メモリ
８ドットの明滅パターン
１０移動体
１１通信機能
２０点灯した可視像単位
２１消灯した可視像単位

以下に、この発明の好適実施例について図面を参照しながら説明する。
空間可視像形成装置１は、前記特許第３６５０８１１号公報（米国特許第７５３３９９５号公報、米国特許第７７６６４８５号公報）に開示された空中可視像形成装置の構造に準じており、水中における可視像形成にも適用したものである。

空間可視像形成装置１は、不可視域のレーザービームを出射するレーザー光源と、前記レーザービームを走査する走査手段と、空中や水中の描画予定箇所に前記レーザービームを集光させて、気体をプラズマ発光させる集光光学系と、前記レーザー光源の発振タイミングと前記走査手段の走査タイミングとを制御して前記描画予定箇所に前記プラズマ発光を時系列的に生成し、該プラズマ発光の残像現象として可視像を描く制御手段とからなっており、特許第３６５０８１１号公報に記載の構成を援用するため、詳細な説明を省略する。

前記空間可視像形成装置１は、固定された位置、または移動体などに設けることができ、空間に、同一形状の可視像単位２を複数組み合わせた可視像単位識別コード３を形成することができる。
本実施例で、可視像単位２は、一例としてドット状の可視像からなっており、状態の異なる可視像単位２として、明と暗、即ち、点灯（点滅を含む、以下同じ）と消灯の２種類の可視像単位２（２０、２１）を組合せを可視像単位識別コード３として使用する。
例えば、点灯する可視像単位２０を「１」とし、消灯した場合２１を「０」として、可視像単位識別コード３を二進法で表現したり、ドットの明滅のパターンで表現することができる。

前記可視像単位識別コード３は、行または列方向に並んだ複数の可視像単位、２（２０、２１）または所定のマトリックス状に配列された複数の可視像単位２（２０、２１）の組合せからなっており、各可視像単位が表現する点灯もしくは点滅または消灯と、組み合わされた複数の可視像単位によるドット状のパターンとから情報を読み取るようになっている。
前記可視像単位識別コード３は、複数の可視像単位２（２０，２１）を同時に空間に描くものでも、１または数個の可視像単位２を規則的に順次空間に描くものでもよい。

可視像単位識別コード３が、行または列方向に可視像単位２を一直線に並べるだけの場合は、可視像単位２が点灯（２０）または消灯（２１）しているか否かを判定するために、可視像単位２は４つ以上並べることが好ましい。
消灯している可視像単位２（２１）は、点灯している可視像単位２（２０）を基準に左右または上下方向の間隔から点灯している一対の可視像単位２（２０）の間に消灯している可視像単位２（２１）が有るか否かを判定している。
そのため３つ以下の可視像単位２が並ぶ場合は、いずれかの可視像単位が消灯している場合に、それを消灯と判定することができにくいからである。

しかし、そのような場合でも、例えば、行または列の一端から他端に向かって一定の時間差で順次に、点灯することで、左右または上下の方向を示すことができる。
図１では、列方向に１列に可視像単位２が４つ並ぶように設定されており、まず図中右端の可視像単位２（２０）だけが点灯し、他の可視像単位２（２１）は消灯している（図１（ａ）参照）。
そして、順次、左に向かって隣接する可視像単位２が１つづつ点灯した可視像単位２（２０）に変化して増えていく（図１（ｂ）〜（ｄ）参照）。

この場合の可視像単位識別コード３は、それを観察する人がいる方角に関係なく、全方位から見て同一の方向を示すことができるので、例えば、自動車などの走行体が進行方向を示したり、走行体の進行方向をガイドするなどの方向指示コードとして利用することができる。
ここでは読取装置４は必要なく、見た者が直感的に可視像単位識別コード３の意味を認識することができる。

図２に一例を示す二次元の可視像単位識別コード３では、可視像単位識別コード３の縦方向、横方向の可視像単位２の配列を予め一定間隔に決められて場合に、点灯している可視像単位２（２０）を基に、それらの上下または左右に隣接する可視像単位２（２０）の間隔から、間隔の長短を測定し、長い間隔と短い間隔の差が短い間隔のほぼ倍数である場合は、前記点灯した可視像単位２（２０）の間に消灯した可視像単位２（２１）があるものと推測することができ、前記短い間隔で消灯した長さが短い間隔のほぼ倍数の長さである場合に、前記点灯した可視像単位２（２０）の間に消灯した可視像単位２（２１）があるものと推測することができ、消灯した可視像単位２（２１）の存在を補って、可視像単位識別コード３を判定することができる。

次に、点灯または消灯している可視像単位２（２０，２１）の組合せからなるマトリックス状のパターンは、可視像単位識別コード３を見る方角によって消灯している可視像単位２（２１）の左右（列）の配置が異なるので、正面から見た可視像単位識別コード３の基準となるように予め所定の位置にあるものを指定の可視像単位２ａとしておき、それを本実施例では消灯させておく。
指定の可視像単位２ａは消灯でも点灯でもよく、または他と異なる色彩や形状の可視像単位でもよい。

前記可視像単位識別コード３の１行目の左から２列目の可視像単位２を読取り基準となる指定の可視像単位２ａ（２１ａ）として消灯させ、１行目の右から２列目の可視像単位２（２０）は点灯する設定にすれば、可視像単位識別コード３を観察する人や、後述の読取装置４が、どちらの方向から可視像単位識別コード３を読み取ればよいか正面を判定させることができる。
この際に、前記消灯している指定の可視像単位２ａ（２１ａ）を明確にするために、その可視像単位２ａに隣接する可視像単位２は点灯する設定にしてもよい。

そして、可視像単位識別コード３を読取る方角が判明すると、観察する位置から見える可視像単位識別コード３をそのまま、あるいは回転や反転させて読み取る。
このように、可視像単位識別コード３を正面の向きで読み取ることで、全方位で同一の可視像単位識別コード３を同時に正しく読み取ることができる。
図３は可視像単位識別コード３を正面側（表側）と背面側（裏側）とからそれぞれ観察した一例であり、背面側（裏側）の観察データ（画像データ）は左右反転させることで正面側からの観察データと一致し、正しく読み取ることができる。

前記可視像単位識別コード３は、空間の奥行き方向に面を増やし、増やした面にも同様に可視像単位２を配置することで、三次元の識別コードとして情報量を増やすことができる（図4参照）。
この場合も、表側と裏側を区別するため、読取り基準となる可視像単位２ａ（２１ａ）を消灯させることが好ましい。

また、三次元の可視像単位識別コード３では、奥行き方向の複数の面を区別するために、例えば、面が奥行き方向に深くなるほど可視像単位２のドットを小さくし、ドットの大きさにより各面に配置される可視像単位２を区別できるようにしたり、奥行き方向の面ごとに可視像単位２（２０）を同一の色とし、異なる面に含まれる可視像単位２（２１）は異なる色彩を施して区別してもよい。

図４に一例を示す三次元の可視像単位識別コード３では、奥行き方向に３つの面Ａ、Ｂ、Ｃが設定され、各面に４行４列の可視像単位２がそれぞれ配置されており、手前の面Ａの可視像単位２Ａ（２０Ａ、２１Ａ）が大径のドットからなり、中間の面Ｂの可視像単位２Ｂ（２０Ｂ、２１Ｂ）が中程度の径のドットからなり、最も奥の面Ｃの可視像単位２Ｃ（２０Ｃ、２１Ｃ）が小径のドットからなって、ドットの大きさによって、Ａ〜Ｃのどの面に含まれるかが分かるようになっている。
図５は読取装置４により可視像単位識別コード３の各面の可視像単位２の組合せを表示したもので、それらを組合せて三次元の可視像単位識別コード３として情報を読み取ればよい。

あるいは、各面（Ａ〜Ｃ）の基準位置を示す所定の可視像単位２を点灯または点滅させることで、上記可視像単位２を基に、同一の面に含まれる可視像単位２を判別するようにしてもよい。
上記は、複数の可視像単位２の組合せを三次元的にほぼ同時に空間に表現する場合であるが、二次元の可視像単位２の組合せを所定の時間差で変化させて三次元のように表現してもよい。

同様に三次元の可視像単位識別コード３を時間差で変化させて、四次元の可視像単位識別コード３のように表現してもよい（図示せず）。
これらによって、多数の可視像単位２の組合せを可視像単位識別コード３として情報を持たせることができる。
また、可視像単位識別コード３が表現された同じ空間に、時間差を設けて、異なる可視像単位識別コード３を表現して、伝達する情報を随時変化させることもできる。

上記可視像単位識別コード３の読取手段は、可視像単位識別コード３が可視像単位２の簡単な組合せの場合には、装置を用いずに観察する人が目視によって読み取ってもよい。
前述のように、自動車などの走行体が進行方向を指示するような可視像単位の点灯もしくは点滅が変化する可視像単位識別コード３の場合、携帯端末を用いることなく、周囲の走行体の操縦者や周辺の人々、前記走行体の進行方向を視認させることができる。

次に、可視像単位識別コード３の読取手段として読取装置４を用いる場合を説明する。
図６に示す読取装置４は、カメラ５と、ディスプレイ６と、メモリ７を有するコンピュータ構成の携帯端末、例えばスマートフォンなどの公知の装置を用いることができる。

読取装置４の一例を示す携帯端末では、可視像単位識別コード３を読み取るソフトウエアをインストールしておく。
このソフトウエアは、図６に示すように、まず、ステップ１（Ｓ１）で、撮影機能１１により、カメラ５で空中の可視像単位識別コード３を撮影する。

次に、ステップ２（Ｓ２）で、状態判定機能１２により各可視像単位の状態を判別するもので、本実施例では、撮影された画像データから点灯している可視像単位２（２０）を基に消灯している可視像単位２（２１）を判定する。
次に、ステップ３（Ｓ３）で、画像補正機能１３により、前記画像が可視像単位識別コード３を撮影した方角に対応して、画像を回転して正面から見た画像に補正する。

そして、ステップ４（Ｓ４）で、ドットパターン置換機能１４により、画像の可視像単位識別コード３の可視像単位２を模式的なドットの明滅パターン８に置き換えて読取装置４のディスプレイ６に表示する。
ステップ５（Ｓ５）で、モデルパターン比較機能１５により、上記ドットの明滅パターン８を予めメモリ７に記憶しているドットのモデルパターン群と比較して一致する明・暗の組合せからなるモデルパターンが特定される。

そしてステップ６（Ｓ６）で、識別モード読取機能１６により、前記特定されたモデルパターンに紐付けされた情報が情報群から呼び出され、ステップ７（Ｓ７）で前記ディスプレイ６上に表示される。
ディスプレイ６に表示される情報は、文字情報であってもよいし、所定サイトのアドレスのハイパーリンクなどであってもよく、後者の場合はステップ８（Ｓ８）で、所定のｗｅｂサイトへ遷移する。

上記可視像単位識別コード３が、一定の時間間隔で変化する場合には、読取装置４のカメラ５の動画撮影機能を使用して録画し、この動画データをそのまま、または一定間隔で連続する静止画像の組合せに置き換える処理をし、以下は前記手順と同様に画像を補正してドットの明滅パターン８に置き換え、一致する明滅モデルパターンを判定すればよい。

本実施例では、可視像単位の識別マークのみを例示したが、可視像単位識別コードには、直線や曲線、任意の図形などの任意のマークを組み合わせて使用するものでもよい。
更に、上記実施例では、複数の可視像単位のみを用いた場合を例示したが、これに音声を組み合わせてもよく、音声信号はアラーム的な機能でもよいし、補助的に識別コードの一部としてもよい。
この場合は、読取装置４の図示しないマイク機能で音声信号を画像と同時に録音しておき、音声信号を同様にメモリに記憶された音声信号群と比較して音声信号の情報を分析すればよい。

前述のように、この可視像単位２の組合せによる可視像単位識別コード３は、空中に表示されるものに限らず、空間可視像形成装置により表示可能な場所であれば、水中や、任意の気体中などで用いてもよく、水中ダイバーや潜水艇、遠隔操作する水中ドローンや飛行するドローン、走行ロボットなどの移動体その他においても広く利用することができる。

ドローンなどの移動体１０を遠隔操作する場合は、図７に例示するように移動体１０にカメラ５を設けておき、撮影した画像データは操縦者や管理者の読取装置４に通信機能１１を介して画像データを転送し、転送された画像データを基に読取装置４により前記図６に示した読取手順に準じて情報を読み取れば良い。
この場合、カメラ５は移動体１０に設けられるので読取装置４にはカメラが無くてもよい。

また、可視像単位の状態の「明」となる点灯は、点滅状態のものも含まれる。
本発明では、状態の異なる可視像単位として、明と暗以外にも、異なる色彩、例えば青色と赤色などの２色の異なる色彩の可視像単位を用いることもできる。
例えば、点灯または点滅する可視像単位の代わりに赤色の可視像単位を用い、消灯の可視像単位の代わりに青色の可視像単位を用いて可視像単位識別コードとしてもよい。
その場合、上記実施例に準じて可視像単位識別コードを読み取ることができるので説明を省略する。

更に、可視像単位の形状を異にしてもよく、例えば、点灯または点滅する可視像単位の代わりに円形の可視像単位を用い、消灯の可視像単位の代わりに三角形の可視像単位を用いて可視像単位識別コードとしてもよい。
その場合も上記実施例に準じて可視像単位識別コードを読み取ることができるので説明を省略する。
更に、状態の異なる可視像単位の種類は２種類に限らず、３種類以上であってもよい。
その他、この発明は、上記実施例に限定されず、この発明の要旨を変更しない範囲で種々設計変更することができる。

Claims

不可視域のレーザービームを出射するレーザー光源と、前記レーザービームを走査する走査手段と、空間の描画予定箇所に前記レーザービームを集光させて、気体をプラズマ発光させる集光光学系と、前記レーザー光源の発振タイミングと前記走査手段の走査タイミングとを制御して前記描画予定箇所に前記プラズマ発光を時系列的に生成し、該プラズマ発光の残像現象として可視像を描く制御手段とを有する空間可視像形成装置を用いた可視像単位識別コード構造において、
空間に、明暗または色彩の状態の異なる複数種類の可視像単位を組み合わせて複数並べた可視像単位識別コードを表示してなり、
該可視像単位識別コードの中の所定の位置に配置された可視像単位の状態の表示が、可視像単位識別コードを正面から見ているか否かを識別させる指示マークとなっており、
該可視像単位識別コードを任意の方向から読取手段で読み取って情報を伝達しうることを特徴とする可視像単位識別コード構造。
可視像単位がドット状からなっていることを特徴とする請求項１に記載の可視像単位識別コード構造。
可視像単位が、点灯もしくは点滅と消灯の２種類の状態の異なる可視像単位からなっていることを特徴とする請求項１または２に記載の可視像単位識別コード構造。
可視像単位が、色彩の異なる複数種類の状態の異なる可視像単位からなっていることを特徴とする請求項１または２に記載の可視像単位識別コード構造。
可視像単位識別コードが、１次元、２次元、または３次元の可視像単位からなっていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の可視像単位識別コード構造。
可視像単位識別コードが、時間の経過により可視像単位の全部または一部の状態を変化させて、時系列に異なる複数の情報を表示しうることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の可視像単位識別コード構造。
可視像単位識別コードが、マトリックス状に配列された複数の可視像単位の組合せからなっていることを特徴とする請求項１から6のいずれかに記載の可視像単位識別コード構造。
指示マークとなる可視像単位が、点灯もしくは点滅する可視像単位からなっており、他の可視像単位と異なる色彩からなっていることを特徴とする請求項１に記載の可視像単位識別コード構造。
可視像単位識別コードの情報に対応して所定の音声が発せられることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の可視像単位識別コード構造。
不可視域のレーザービームを出射するレーザー光源と、前記レーザービームを走査する走査手段と、空間の描画予定箇所に前記レーザービームを集光させて、気体をプラズマ発光させる集光光学系と、前記レーザー光源の発振タイミングと前記走査手段の走査タイミングとを制御して前記描画予定箇所に前記プラズマ発光を時系列的に生成し、該プラズマ発光の残像現象として可視像を描く制御手段とを有する空間可視像形成装置を用いた可視像単位識別コード構造において、
空間に、明暗または色彩の状態の異なる複数種類の可視像単位を組み合わせて複数並べた可視像単位識別コードを表示してなり、
該可視像単位識別コードを任意の方向から読取手段で読み取って情報を伝達しうる可視像単位識別コード構造であって、
前記読取手段が読取装置からなっており、
該読取装置が、可視像単位識別コードを撮影する撮影機能と、状態の異なる可視像単位を判定する消灯判定機能と、撮影された可視像単位識別コードの画像を正面から見た画像に補正する画像補正機能と、該補正された画像を状態の異なるドットのパターンに置き換えるドットパターン置換機能と、メモリに記憶しているモデルパターン群と比較して一致するモデルパターンを特定する登録パターン比較機能と、特定されたモデルパターンに紐付けされた情報をメモリから呼び出して読取装置のディスプレイに外部表示する情報呼出手段とからなっていることを特徴とする可視像単位識別コード構造。
走行体に撮影機能が搭載されており、撮影機能で撮影された可視像単位識別コードの画像は通信手段によって走行体から離間位置の読取装置に送信され、読取装置では受信した可視像単位識別コードの画像を基に処理することを特徴とする請求項１０に記載の可視像単位識別コード構造。