JP6248543B2 - 光タグ装置、光信号送信制御方法及び光通信システム - Google Patents

Description

本発明は、可視光通信技術を用いた光タグ装置、光信号送信制御方法及び光通信システムに関する。

従来、可視光通信技術を用いた光タグの低電力化を図るための技術が提案されている。（例えば、特許文献１）

特開２００６−３２３５２５号公報

移動体通信において、移動端末の位置情報を知る一般的な手段として、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ：全地球測位システム）衛星からの到来電波や無線通信の基地局等を利用した方法が考えられる。しかしながら、これらの方法は、いずれも当該無線通信専用の受信回路を装備しなければならず、電力の消費が大きいという不具合や、電波の受信ができない位置では運用ができないという不具合などがある。

また上記特許文献には、なんらかの状態が変化したことをセンサ（電波を検出する回路を含む）で検出し、そのセンサ出力をトリガとして光タグの発光動作を行なわせるような技術が記載されている。

したがって、光タグの発光動作を開始させたい位置で、センサが検出する何らかの状態が変化するような外的な条件を設定することが不可欠であり、開始させたい位置が限定される虞がある他、センサの種類によっては、意図的に状態を変化させるための、例えば電波送信機などの外部装置が必要となるなど、装置の規模が大型化することも考えられる。

本発明は上記のような実情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、外部からの信号を受信するための回路等を必要とせず、簡素な構成ながら任意の位置で確実に発光させることが可能な光タグ装置、光信号送信制御方法及び光通信システムを提供することにある。

本発明の一態様は、装置の識別情報を発光信号として出力する発光手段と、発光位置までの距離を記憶する記憶手段と、発光位置までの距離を計測する計測手段と、上記計測手段で計測する距離と上記記憶手段で記憶した距離とに応じて上記発光手段での発光動作を制御する発光制御手段とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、簡素な構成ながら任意の位置で確実に発光させることが可能となる。

本発明の一実施形態に係る光タグ装置とカメラからなる光通信システムに適用した場合の使用環境の例を示す図。 同実施形態に係る光タグ装置の回路構成を示すブロック図。 同実施形態に係るターゲット記憶部での記憶内容を例示する図。 同実施形態に係る光タグ装置側の運用時の制御部での処理内容を示すフローチャート。 同実施形態に係る光タグ装置の動作状態を例示する図。

以下、本発明をマラソン大会に参加するランナーを撮影するための光通信システムに適用した場合の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、マラソン大会に参加するランナーＲＮ（図１（Ａ））が装着する光タグ装置１０（図１（Ｂ））と、そのランナーＲＮを撮影するカメラマンＰＧ（図１（Ｃ））が所持するカメラ３０（図１（Ｄ））とからなる光通信システムに適用した場合の使用環境の例を示す。ランナーＲＮは、光タグ装置１０を身体の前面側の任意の位置、例えば腰に装着した上でマラソン大会に参加する。上記光タグ装置１０は、光の３原色であるＲ（赤色），Ｇ（緑色），Ｂ（青色）で発光する３個のＬＥＤを配列した発光部２０を備える。

一方、上記ランナーＲＮを撮影するためのカメラマンＰＧが所持するカメラ３０は、例えばＪＥＩＴＡ ＣＰ−１２２１／１２２２等の規格に則った可視光通信において、送信側機器に対する認識／追尾機能が搭載された、撮像機器である。

図２は、上記光タグ装置１０の機能上の回路構成を示すブロック図である。実際の装置における電子回路での半導体のチップ構成等とは異なる場合がある。

同図で、１１はこの光タグ装置１０全体の制御動作を司る制御部である。この制御部１１は、ＣＰＵと、ワークメモリとなるＲＡＭ、動作プログラムやこの光タグ装置１０の個体固有の識別情報を含んだ固定データ等を記憶したＲＯＭで構成される。また制御部１１にはキー入力部１２が直接接続される。

このキー入力部１２は、例えば電源投入キーを兼ねたスタートキー、電源切断キーを兼ねたストップキー、一時的に発光及び距離の計測を停止させるポーズキー等を備え、それらのキー操作に伴うキー操作信号を上記制御部１１へ直接出力する。

さらに制御部１１には、バスＢを介して、ターゲット記憶部１３、積算記憶部１４、ＬＥＤドライバ１５、通信部１６、３軸加速度センサ１７、ジャイロセンサ１８、及び照度センサ１９が接続される。

図３に示すように上記ターゲット記憶部１３は、マラソンコースのスタート地点からの距離値をターゲットポイント（ＴＰ）として事前に設定して記憶しておく。すなわち図２では、複数、例えば第１乃至第５の計５点のターゲットポイント（ＴＰ）に関する距離値と、それらターゲットポイントの前後で上記発光部２０での発光を開始する距離及び終了する距離を予想誤差となるα値として設定している。

例えば「１」番目のターゲットポイントは「５０００［ｍ］」で予想誤差としてのα値は「２００［ｍ］」となっているので、計算上はスタート地点から「４８００［ｍ］」地点でこの光タグ装置１０の個体固有の識別情報に関する第１回目の可視光通信の発光動作を開始し、以後「５２００［ｍ］」地点で同発光動作を停止するまでの「４００［ｍ］」の範囲に渡って、発光部２０での発光動作を維持することになる。

上記積算記憶部１４は、後述する加速度センサでの検出出力から換算した、この光タグ装置１０の移動距離を積算して記憶する。

ＬＥＤドライバ１５は、上記制御部１１の制御の下に、上記発光部２０を構成する赤色ＬＥＤ２０Ｒ、緑色ＬＥＤ２０Ｇ、及び青色ＬＥＤ２０Ｂをそれぞれ発光駆動する。

通信部１６は、例えばＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）ケーブルを介して外部接続されるパーソナルコンピュータ（図示せず）との通信により、上記ターゲット記憶部１３に記憶させる内容の設定等を制御する。

上記３軸加速度センサ１７は、この光タグ装置１０に与えられる３次元空間内での、鉛直方向への重力加速度を含んだ加速度を検出する。

上記ジャイロセンサ１８は、この光タグ装置１０の姿勢変化に伴う角速度を検出する。これら３軸加速度センサ１７及びジャイロセンサ１８で自律航法部を構成し、その出力から、光タグ装置１０がどの方向にどれだけの距離を移動したのかを検知できる。

上記照度センサ１９は、光タグ装置１０が置かれている周囲環境の照度（明るさ）を検出する。

次に上記実施形態の動作について説明する。
なお、上記図３で示した如くターゲット記憶部１３には、ランナーＲＮが参加するマラソン大会のコースに応じた、スタート地点から複数のターゲットポイントまでの距離値の情報が、その前後値αの情報と共に事前設定により記憶されているものとする。

また、光タグ装置１０を装着したランナーＲＮを撮影するための、カメラマンＰＧが所持するカメラ３０には、予め光タグ装置１０の個体固有の識別情報が登録されており、可視光通信によりその発光パターンから、登録した光タグ装置１０を認識することができるものとする。

図４は、ランナーＲＮが光タグ装置１０を装着してマラソンレースに参加する際、スタート地点においてキー入力部１２のスタートキーを操作することで開始される、発光部２０に対する発光制御の処理内容を示す。

この図４の処理は、制御部１１が内部のＲＯＭに記憶している動作プログラムと各種固定データを読出し、ワークメモリであるＲＡＭ上に展開してプログラムの各コマンドを実行することで実現される。

その処理当初に制御部１１は、複数のターゲットポイントを取扱うための変数ｎに初期値「１」を設定する（ステップＳ１０１）。次いで制御部１１は、この変数ｎの値にしたがってターゲット記憶部１３から「１」番目のターゲットポイントまでの距離「５０００［ｍ］」と予想誤差のα値「２００［ｍ］」とを読出し、減算「５０００−２００」を行なって、その差「４８００［ｍ］」を、発光動作を開始する目標の距離値として設定する（ステップＳ１０２）。

その上で制御部１１は、ジャイロセンサ１８から検出する角速度情報と、３軸加速度センサ１７から検出する加速度情報とから、その時点で進行している距離と相対的な方向とを、二重積分と誤差補正演算を含む演算により算出し（ステップＳ１０３）、算出した結果をそれまでに記憶されていた積算記憶部１４の記憶内容に積算して積算結果を記憶することで、スタート地点からの距離と相対的な位置及び方向とを更新する（ステップＳ１０４）。
制御部１１は、この更新した距離が、上記直前のステップＳ１０２で設定した目標の距離値に達したか否かを判断し（ステップＳ１０５）、達していなければ再び上記ステップＳ１０３からの処理に戻って、移動に応じた距離と方向の記憶更新を続行する。

こうして光タグ装置１０を装着したランナーＲＮの移動に伴って、上記ステップＳ１０３〜Ｓ１０５の処理を繰返し実行する過程で、上記ステップＳ１０５において更新した移動距離が目標の距離値に達したと判断した場合、制御部１１は発光動作を開始する地点となったことを認識し、ｎの値にしたがってターゲット記憶部１３から「１」番目のターゲットポイントまでの距離「５０００［ｍ］」と予想誤差のα値「２００［ｍ］」とを読出し、加算「５０００＋２００」を行なって、その和「５２００［ｍ］」を、発光動作を停止する次の目標の距離値として設定する（ステップＳ１０６）。

さらに制御部１１は、上記照度センサ１９で周囲の照度を検出してその検出結果に基づいた明るさで、この光タグ装置１０の個体固有の識別情報を上記ＬＥＤドライバ１５により発光部２０で発光駆動させる発光動作を開始させる（ステップＳ１０７）。

このとき、照度センサ１９で検出した周囲の照度が高く、晴天下など、比較的明るい環境下で光タグ装置１０が使用されていると判断した場合に、制御部１１はＬＥＤドライバ１５に対して発光部２０をより高い輝度で発光させる。こうすることで制御部１１は、光タグ装置１０での発光動作が周囲の明るさに埋もれて、発光部２０での発光がカメラ３０側に認識されなくなるのを防止する。

一方で、照度センサ１９で検出した周囲の照度が低く、曇天下、雨天下、あるいは室内など、比較的暗い環境下で光タグ装置１０が使用されていると判断した場合に、制御部１１はＬＥＤドライバ１５に対して発光部２０をより低い輝度で発光させる。こうすることで制御部１１は、光タグ装置１０の発光輝度が著しく高く、周囲の人たちを無用に眩しがらせてしまうことを回避する。

次いで制御部１１は、ジャイロセンサ１８から検出する角速度情報と、３軸加速度センサ１７から検出する加速度情報とから、その時点で進行している距離と相対的な方向とを、二重積分と誤差補正演算を含む演算により算出し（ステップＳ１０８）、算出した結果をそれまでに記憶されていた積算記憶部１４の記憶内容に積算して積算結果を記憶することで、スタート地点からの距離と相対的な位置及び方向とを更新する（ステップＳ１０９）。
制御部１１は、この更新した距離が、上記直前のステップＳ１０６で設定した目標の距離値に達したか否かを判断し（ステップＳ１１０）、達していなければ再び上記ステップＳ１０８からの処理に戻って、移動に応じた距離と方向の記憶更新を続行する。

こうして光タグ装置１０を装着したランナーＲＮの移動に伴って、上記ステップＳ１０８〜Ｓ１１０の処理を繰返し実行することで、光タグ装置１０は発光部２０による発光動作を維持しながら、その時点でのターゲットポイントの地点を含む範囲を移動することになる。

これに対して、ターゲットポイント近傍で待機するカメラマンＰＧは、光タグ装置１０を装着したランナーＲＮが通過する際に、カメラ３０の撮影ファインダ内にランナーＲＮが入るようにする。このときカメラ３０側では、予め識別情報を登録していたランナーＲＮであれば、当該ランナーが正しい被写体であることを認識し、予め設定した動作、例えば画角内での自動合焦機能を伴う被写体の追尾等を行なうことで、少なくとも撮影動作の一部を自動化できる。

光タグ装置１０側では、発光動作を続行しながらランナーＲＮの移動に伴って、上記ステップＳ１０８〜Ｓ１１０の処理を繰返し実行する。そして、上記ステップＳ１１０において更新した移動距離が目標の距離値に達したと判断した場合、制御部１１は発光動作を停止する地点となったことを認識し、それまで周囲の照度に応じて行なっていた、可視光通信のための発光部２０での発光動作を停止する（ステップＳ１１１）。

図５は、あるマラソン大会の周回コースの地図上での、光タグ装置１０の動作状態を例示する図である。同図では、実線が実際のコースを示し、破線が３軸加速度センサ１７及びジャイロセンサ１８により算出した、ランナーＲＮの走行に伴う移動経路を示す。

上記カメラマンＰＧが待機するターゲットポイントＴＰの位置に合わせた移動距離を事前に設定しておくことにより、これも事前に設定した予想誤差となるα値に基づいた前後範囲内でのみ、発光部２０での発光による可視光通信での識別情報の発信が実行される。

その後、制御部１１は変数ｎの値を「＋１」更新設定した上で（ステップＳ１１２）、上記ターゲット記憶部１３を参照して、更新した変数ｎの値にしたがったｎ番目のターゲットポイントの設定があるか否かにより、次のターゲットポイントでの可視光通信に備える必要があるか否かを判断する（ステップＳ１１３）。

ここで、まだターゲットポイントの設定があると判断した場合には、次のターゲットポイントでの可視光通信に備えるべく、上記ステップＳ１０２からの処理に戻る。

以下、予め設定されたターゲットポイント毎に上記と同様の処理を繰返し実行する。
そして、予め設定されたターゲットポイントのすべてに対する発光制御を終えた時点で、上記ステップＳ１１３で、更新した変数ｎの値にしたがったｎ番目のターゲットポイントの設定がないと判断した制御部１１は、以上で上記図４の処理を終了する。

以上詳述した如く本実施形態によれば、光タグ装置１０を簡素な回路構成としながらも、移動するコースが既知である場合には、事前の設定により任意の位置で確実に発光させることが可能となる。

また上記実施形態では、光タグ装置１０の移動距離を計測する手段として加速度センサを用いるものとしたので、半導体チップ化された、きわめて小型で簡易な構成により移動距離の計測が実現できる。

さらに上記実施形態は、ターゲットポイントと関連付けて予想誤差となるα値を予め設定して記憶させることで、発光動作を行なうターゲットポイントを挟んだ前後範囲内での発光動作を制御するものとしたので、距離の計測結果が誤差を含む場合であっても、確実にターゲットポイントでの発光動作を実現できる。

また上記実施形態は、照度センサ１９をさらに備え、発光動作時には周囲の外光の明るさにより、発光部２０で発光させる輝度を可変制御するものとしたので、受光側の装置に確実に届く光量としながらも、無闇に明るく眩しいものとならないように、自動で制御できる。

なお上記実施形態は、本発明をマラソン大会に参加するランナーを撮影するための光通信システムに適用した場合の一実施形態について説明したものであるが、本発明は特に用途などを限定するものではない。

また上記実施形態は、ＧＰＳを使用すると消費電力が大きいという課題を解決することができるが、もともと他の目的のためにＧＰＳが用意されている装置の場合は、発光位置までの距離を計測する計測手段としてＧＰＳを使用することが可能である。

その他、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、上述した実施形態で実行される機能は可能な限り適宜組み合わせて実施しても良い。上述した実施形態には種々の段階が含まれており、開示される複数の構成要件による適宜の組み合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、効果が得られるのであれば、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
請求項１記載の発明は、装置の識別情報を発光信号として出力する発光手段と、発光位置までの距離を記憶する記憶手段と、発光位置までの距離を計測する計測手段と、上記計測手段で計測する距離と上記記憶手段で記憶した距離とに応じて上記発光手段での発光動作を制御する発光制御手段とを備えたことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、上記請求項１記載の発明において、上記計測手段は、装置にかかる加速度を検出する加速度センサの出力を移動距離に換算することを特徴とする。

請求項３記載の発明は、上記請求項１または２記載の発明において、上記記憶手段は、発光位置までの距離を、発光を開始する位置及び発光を停止する位置として記憶することを特徴とする。

請求項４記載の発明は、上記請求項１乃至３いずれか記載の発明において、装置外部の明るさを検出する明るさ検出手段をさらに備え、上記発光制御手段は、上記明るさ検出手段での検出結果に応じて上記発光手段での発光強度を制御することを特徴とする。

請求項５記載の発明は、装置の識別情報を発光信号として出力する発光部を備えた装置での光信号送信制御方法であって、発光位置までの距離を記憶する記憶工程と、発光位置までの距離を計測する計測工程と、上記計測工程で計測する距離と上記記憶工程で記憶した距離とに応じて上記発光部での発光動作を制御する発光制御工程とを有したことを特徴とする。

請求項６記載の発明は、装置の識別情報を発光信号として出力する発光手段、発光位置までの距離を記憶する記憶手段、発光位置までの距離を計測する計測手段、及び上記計測手段で計測する距離と上記記憶手段で記憶した距離とに応じて上記発光手段での発光動作を制御する発光制御手段を備えた光タグ装置と、上記光タグ装置の発光信号を受信して識別情報を取得する受信装置とを含むことを特徴とする。

１０…光タグ装置、１１…制御部、１２…キー入力部、１３…ターゲット記憶部、１４…積算記憶部、１５…ＬＥＤドライバ、１６…通信部、１７…３軸加速度センサ、１８…ジャイロセンサ、１９…照度センサ、２０…発光部、３０…カメラ、Ｂ…バス、ＰＧ…カメラマン、ＲＮ…ランナー。

Claims (6)

1. 装置の識別情報を発光信号として出力する発光手段と、
   発光位置までの距離を記憶する記憶手段と、
   発光位置までの距離を計測する計測手段と、
   上記計測手段で計測する距離と上記記憶手段で記憶した距離とに応じて上記発光手段での発光動作を制御する発光制御手段と
   を備えたことを特徴とする光タグ装置。
2. 上記計測手段は、装置にかかる加速度を検出する加速度センサの出力を移動距離に換算することを特徴とする請求項１記載の光タグ装置。
3. 上記記憶手段は、発光位置までの距離を、発光を開始する位置及び発光を停止する位置として記憶することを特徴とする請求項１または２記載の光タグ装置。
4. 装置外部の明るさを検出する明るさ検出手段をさらに備え、
   上記発光制御手段は、上記明るさ検出手段での検出結果に応じて上記発光手段での発光強度を制御する
   ことを特徴とする請求項１乃至３いずれか記載の光タグ装置。
5. 装置の識別情報を発光信号として出力する発光部を備えた装置での光信号送信制御方法であって、
   発光位置までの距離を記憶する記憶工程と、
   発光位置までの距離を計測する計測工程と、
   上記計測工程で計測する距離と上記記憶工程で記憶した距離とに応じて上記発光部での発光動作を制御する発光制御工程と
   を有したことを特徴とする光信号送信制御方法。
6. 装置の識別情報を発光信号として出力する発光手段、発光位置までの距離を記憶する記憶手段、発光位置までの距離を計測する計測手段、及び上記計測手段で計測する距離と上記記憶手段で記憶した距離とに応じて上記発光手段での発光動作を制御する発光制御手段を備えた光タグ装置と、
   上記光タグ装置の発光信号を受信して識別情報を取得する受信装置と
   を含むことを特徴とする光通信システム。