(57)【要約】【課題】送信機間および送信機と受信機との間で非同期での稼働が可能となり、それぞれの間を接続する同期用信号線及び同期信号発生器が不要な光送信機および光送信方法を提供することを目的とする。【解決手段】光送信機は、装置に固有の識別情報を含み複数のビットで構成される送信情報を生成し、生成した送信情報の各ビットを消灯と点灯の組み合わせによって送信データを生成する生成部と、生成された送信データに応じて、発光部の点灯と消灯を制御することで固有のビーコン信号を送信する送信部と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置に固有の識別情報を含み複数のビットで構成される送信情報を生成し、生成した前記送信情報の各ビットを消灯と点灯の組み合わせによって送信データを生成する生成部と、
生成された前記送信データに応じて、発光部の点灯と消灯を制御することで固有のビーコン信号を送信する送信部と、
を備える光送信機。
【請求項２】
前記送信データの１ビットは、所定時間点灯する点灯期間と、前記所定時間消灯する消灯期間とを備える、請求項１に記載の光送信機。
【請求項３】
前記送信データの０の発光パターンは、第１の所定点灯時間と第１の所定消灯時間との組み合わせによる発光パターンであり、
前記送信データの１の発光パターンは、前記第１の所定点灯時間と異なる第２の所定点灯時間と前記第１の所定消灯時間と異なる第２の所定消灯期間との組み合わせによる発光パターンである、請求項１または請求項２に記載の光送信機。
【請求項４】
前記送信データの１ビットは、６つの前記所定時間で構成されている、請求項２または請求項３に記載の光送信機。
【請求項５】
前記送信データは、０の発光パターン、および１の発光パターンの少なくとも１つを備え、
前記０の発光パターンは、２つの前記所定時間連続して点灯の後、４つの前記所定時間連続して消灯であり、
前記１の発光パターンは、４つの前記所定時間連続して点灯の後、２つの前記所定時間連続して消灯である、請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の光送信機。
【請求項６】
前記送信データは、
前記送信情報の前に所定の時間全てが消灯または点灯のスタートビットと、前記送信情報の後にパリティビットとによって構成される、請求項２から請求項５のいずれか１項に記載の光送信機。
【請求項７】
発光部を有する光通信装置における光通信方法であって、
生成部が、装置に固有の識別情報を含み複数のビットで構成される送信情報を生成し、生成した前記送信情報の各ビットを消灯と点灯の組み合わせによって送信データを生成する生成手順と、
送信部が、生成された前記送信データに応じて、前記発光部の点灯と消灯を制御することで固有のビーコン信号を送信する送信手順と、
を含む光送信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光送信機および光送信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特定の通信コードを持つ複数発光部（例えば発光ダイオード光源）と、露光時間が限られる受光部（例えばカメラなど）で通信を行う場合は、単純に１ｂｉｔを光の明と暗で信号を送ると、各発光部間および発光部と受光部の間で、信号の同期が必要であった（例えば特許文献１参照）。すなわち、特許文献１に記載の技術では、発光部と受光部それぞれに対し電源供給のほかに同期のための信号線と同期信号発生装置が必要となる。
【０００３】
図２０は、従来技術の構成例を示す図である。断続的なサンプリングデータ（例えばカメラによる画像）などを用いて通信を行う場合は、図２０に示すように、送信部（発光部９０１）、受信部（カメラ９１１）ともに同期（位相が一致）し、かつキャリア周波数が完全に同一であることが不可欠である。このため、断続的なサンプリングデータ（例えばカメラによる画像）などを用いて通信を行う場合は、同期信号発生器９０３と同期用信号線９０２が全ての機器間に必要であった。なお、図２０において、ＴＸ９０４は送信部であり、ＲＸ９１３は受信部である。また、画像処理装置９１２は、カメラ９１１が撮影した画像に対して画像処理を行う。また、撮影された画像には、発光部９０１によって発光された画像が含まれている。この従来技術の場合は、発光部と受光部それぞれに対し電源供給のほかに同期のための信号線と同期信号発生装置が必要となる。
【０００４】
また、発光部が発光した光信号を受光部で受光する装置としては、異なる色の光を発光する複数の発光部を有し、送信データを色度座標上の色度点に対応付け、送信データに対応する色度点の色光が放射されるように各発光部の発光量を算出し、チャネル行列の推定に用いるプリアンブル信号を生成し、プリアンブル信号、及び算出した発光量に基づいて各発光部を発光させる送信装置と、異なる色の光信号を受信する複数の受光部を有し、プリアンブル信号に対応する光信号が各受光部で受信されると光信号に基づいてチャネル行列を推定し、推定したチャネル行列に基づいて色度点に対応する光信号に伝搬路補償を施し、伝搬路補償後の信号に基づいて色度座標上の色度点を検出して送信データを復調する受信装置と、を含む可視光通信システムが提案されている（例えば特許文献２参照）。特許文献２に記載の技術では、送信装置において、同期符号に基づき生成されたプリアンブル信号が各発光部に接続されている。特許文献２に記載の技術においても、発光部と受光部それぞれに対し電源供給のほかに同期のための信号線と同期信号発生装置が必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】再公表ＷＯ２０１７／１０４１６６号公報
【特許文献２】特開２０１０−９８５７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、各従来技術の場合、発光部と受光部それぞれに対し電源供給のほかに同期のための信号線と同期信号発生装置が必要となる。例えば「ユニークＩＤ（識別子）を持つ複数発光体とカメラを用いた位置同定システム」の設置を考えた場合、インフラに対する工事が大掛かりとなり導入コストが高額となる。さらに片方が移動体の場合は、有線接続が困難である事が多く無線での通信となるため、これによりさらにシステムが複雑となり遅延や誤作動の問題も発生する。特に受光部が移動体上にある場合は、無線による通信を選択することになるが、遅延が許容されないのでシステム構築が難しい。
【０００７】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、送信機間および送信機と受信機との間で非同期での稼働が可能となり、それぞれの間を接続する同期用信号線及び同期信号発生器が不要な光通信装置および光通信方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る光送信機＜送信機２＞は、装置に固有の識別情報＜ＩＤ＞を含み複数のビットで構成される送信情報を生成し、生成した前記送信情報の各ビットを消灯と点灯の組み合わせによって送信データを生成する生成部＜送信情報生成部２１、エンコーダ２２＞と、生成された前記送信データに応じて、発光部＜２４＞の点灯と消灯を制御することで固有のビーコン信号を送信する送信部＜２３＞と、を備える。
【０００９】
（２）また、本発明の一態様に係る光送信機において、前記送信データの１ビットは、所定時間＜１単位＞点灯する点灯期間と、前記所定時間消灯する消灯期間とを備えるようにしてもよい。
【００１０】
（３）また、本発明の一態様に係る光送信機において、前記送信データの０の発光パターンは、第１の所定点灯時間と第１の所定消灯時間との組み合わせによる発光パターンであり、前記送信データの１の発光パターンは、前記第１の所定点灯時間と異なる第２の所定点灯時間と前記第１の所定消灯時間と異なる第２の所定消灯期間との組み合わせによる発光パターンであるようにしてもよい。
【００１１】
（４）また、本発明の一態様に係る光送信機において、前記送信データの１ビットは、６つの前記所定時間で構成されているようにしてもよい。
【００１２】
（５）また、本発明の一態様に係る光送信機において、前記送信データは、０の発光パターン、および１の発光パターンの少なくとも１つを備え、前記０の発光パターンは、２つの前記所定時間連続して点灯の後、４つの前記所定時間連続して消灯であり、前記１の発光パターンは、４つの前記所定時間連続して点灯の後、２つの前記所定時間連続して消灯であるようにしてもよい。
【００１３】
（６）また、本発明の一態様に係る光送信機において、前記送信データは、前記送信情報の前に所定の時間全てが消灯または点灯のスタートビットと、前記送信情報の後にパリティビットとによって構成されるようにしてもよい。
【００１４】
（７）上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る光送信機方法は、発光部を有する光通信装置における光通信方法であって、生成部が、装置に固有の識別情報を含み複数のビットで構成される送信情報を生成し、生成した前記送信情報の各ビットを消灯と点灯の組み合わせによって送信データを生成する生成手順と、送信部が、生成された前記送信データに応じて、前記発光部の点灯と消灯を制御することでビーコンを送信する送信手順と、を含む。
【発明の効果】
【００１５】
上述した（１）または（７）によれば、送信情報の各ビットを消灯と点灯の組み合わせによって送信データを生成するようにしたので、送信機間および送信機と受信機との間で非同期での稼働が可能となり、それぞれの間を接続する同期用信号線及び同期信号発生器が不要とすることができる。
【００１６】
また、上述した（２）〜（５）によれば、送信データのタイミングと、受信機側の露光タイミングにずれがあっても、受信機側で送信データを誤判定無く受信することができる送信データを送信することができる。
また、上述した（６）によれば、全ての所定期間が消灯または点灯のスタートビットを設けたので、送信データに含まれる送信情報の開始位置を受信側で見つけることができる送信データを送信することができる。また、上述した（６）によれば、パリティビットを設けたので、受信機側は、これを用いてデータを正しく受信できたか否かを判別することができる送信データを送信することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施形態に係る光通信システムの構成例を示す図である。
【図２】実施形態に係る光通信システムの構成例を示すブロック図である。
【図３】実施形態に係るビーコン信号の“０”と“１”の発光パターンを示す図である。
【図４】実施形態におけるビーコン信号の構成例を示す図である。
【図５】実施形態に係るメインデータセットに重畳されるサブデータセットの例を示す図である。
【図６】実施形態に係る送信機が行う送信処理手順のフローチャートである。
【図７】実施形態に係る送信機からの光を含む画像を撮影部の全感度領域で撮影した画像例を示す図である。
【図８】実施形態に係る光学系にフィルタ処理を行った後撮影した画像例を示す図である。
【図９】実施形態に係る“０”の発光パターンにおける消灯と点灯の判定例を示す図である。
【図１０】実施形態に係る“１”の発光パターンにおける消灯と点灯の判定例を示す図である。
【図１１】実施形態に係る判定基準例を示す図である。
【図１２】実施形態に係る撮影された画像に対して行う処理を説明するための図である。
【図１３】実施形態に係る受信機の処理部が行う画像処理手順のフローチャートである。
【図１４】実施形態に係る撮影された画像における座標を示す図である。
【図１５】実施形態に係るカメラ座標を示す図である。
【図１６】実施形態におけるカメラ座標とワールド座標を示す図である。
【図１７】天井に取り付けられている複数の送信機からの光を撮影した際の画像のイメージ図である。
【図１８】実施形態に係る地図上の自己位置を示す図である。
【図１９】実施形態に係る受信機が行う位置同定の処理手順のフローチャートである。
【図２０】従来技術の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明に用いる図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００１９】
［光通信システムの構成］
まず、光通信システムの構成例を説明する。
図１は、本実施形態に係る光通信システム１の構成例を示す図である。図１に示すように、光通信システム１は、送信機２ａ，２ｂ，２ｃ，…と受信機３を備える。なお、以下の説明において、送信機２ａ，２ｂ，２ｃ，…のうちの１つを特定しない場合は送信機２という。送信機２は、固有のビーコン信号（ｇ１ａ、ｇ１ｂ、ｇ１ｃ、…）を発光と消灯によって送信する。また、受信機３は、撮影部３１と処理部３２を備える。後述するように、ビーコン信号には、各送信機２を識別するための識別情報（ＩＤ）が含まれている。
【００２０】
次に、送信機２と受信機３それぞれの構成例を説明する。なお、以下の説明では、図１に示した送信機２ａ，２ｂ，２ｃ，…の構成が同じ場合を説明する。なお、送信機２ａ，２ｂ，２ｃ，…の構成は、異なっていてもよい。
【００２１】
図２は、本実施形態に係る光通信システム１の構成例を示すブロック図である。図２に示すように、光通信システム１は、送信機２と受信機３を備える。
送信機２は、送信情報生成部２１（生成部）、エンコーダ２２（生成部）、送信部２３、発光部２４を備える。
受信機３は、撮影部３１、処理部３２を備える。処理部３２は、露光制御部３２１、画像処理部３２２、記憶部３２３、判定部３２４、デコーダ３２５、ＣＡＬデータ記憶部３２６、方向演算部３２７、地図データ記憶部３２８、自己位置演算部３２９、および出力部３３０を備える。
【００２２】
図２に示すように、本実施形態の光通信システム１は、従来技術とは異なり、送信機２は互いに非同期であり、かつ受信機３とも非同期である。このため、本実施形態の光通信システム１は、送信機２同士は、互いに同期信号の送受信を行わない。また、本実施形態の光通信システム１は、送信機２と受信機３も、互いに同期信号の送受信を行わない。
【００２３】
送信機２は、固有のビーコン信号（符号ｇ１）を発光と消灯によって送信する。なお、従来技術とは異なり、送信機２は互いに非同期であり、かつ受信機３とも非同期である。このため、送信機２同士は、互いに同期信号の送受信を行わない。また、送信機２と受信機３も、互いに同期信号の送受信を行わない。なお、送信部２３が取り付けられているワールド座標系における位置（以下、ビーコン座標ともいう）は既知である。
【００２４】
送信情報生成部２１は、送信情報を生成して、生成した送信情報をエンコーダ２２に出力する。なお、送信情報には、送信機２を識別するための識別情報（ＩＤ）が含まれている。また、送信情報には、ビーコン座標を示す情報が含まれていてもよい。
【００２５】
エンコーダ２２は、送信情報生成部２１が出力する送信情報を、後述するようにエンコード処理して送信データを生成する。エンコーダ２２は、生成した送信データを送信部２３に出力する。なお、後述するように、送信データにおける１ビットは、例えば６単位（６つの所定時間）のＨ（ハイ）レベルとＬ（ロー）レベルによって構成されている。また、１セットのメインデータには、後述するようにスタートビットと、データビットと、パリティビットが含まれている。なお、単位および送信データの構成等については後述する。
【００２６】
送信部２３は、エンコーダ２２が出力する送信データに基づいて、Ｈレベルの信号に対して発光部２４を点灯するように制御し、Ｌレベルの信号に対して発光部２４を消灯するように制御することで、ビーコン信号を送信するように制御する。なお、送信部２３は、発光部２４に供給する電流値または電圧値を制御することで点灯と消灯を制御する。
【００２７】
発光部２４は、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）であり、送信部２３の制御に応じて点灯と消灯を行うことで、ビーコン信号を送信する。なお、光源の波長は、例えば赤外線（ＩＲ（Ｉｎｆｒａｒｅｄ  Ｒａｙｓ））である。なお、光源の波長は赤外線に限らない。
【００２８】
受信機３は、受信したビーコン信号から送信情報を抽出する。また、受信機３は、複数の送信機２から受信したビーコン信号に基づいて、自己位置を求める。なお、受信機３は、各送信機２の位置情報を、ビーコン信号から取得してもよく、外部装置（不図示）から取得してもよく、予め地図データ記憶部３２８に記憶させておいてもよい。
【００２９】
撮影部３１は、露光制御部３２１の制御に応じて送信データを１単位のフレームレートで撮影を行い、撮影した画像を処理部３２に出力する。撮影部３１は、慣性センサ（不図示）、距離センサ（不図示）等を備えている。撮影部３１は、センサが検出した検出結果を自己位置演算部３２９に出力する。
処理部３２は、撮影された画像に対して画像処理を行って送信情報を抽出する。
【００３０】
露光制御部３２１は、撮影部３１の露光タイミングを制御する。なお、露光タイミングについては後述する。
【００３１】
画像処理部３２２は、撮影部３１が撮影した画像を取得し、取得した画像を記憶部３２３に記憶させる。画像処理部３２２は、取得した画像に対して画像処理を行う。なお、画像処理については後述する。画像処理部３２２は、画像処理した結果を判定部３２４と方向演算部３２７に出力する。画像処理部３２２が出力する結果には、カメラ座標におけるビーコン信号による輝点の座標（ｕ，ｖ）が含まれている。なお、撮影された画像等については後述する。
【００３２】
記憶部３２３は、撮影された画像を記憶する。記憶部３２３は、撮影された画像に含まれる各信号に対応する画素領域がＨレベルであるかＬレベルであるかを判定するための画像に対する閾値を記憶する。記憶部３２３は、送信情報のビットの判定に用いられる判定基準を記憶する。なお、判定基準については後述する。記憶部３２３は、画像処理に必要な情報を記憶する。記憶部３２３は、デコードに必要な情報を記憶する。
【００３３】
判定部３２４は、画像処理部３２２が出力する画像処理された画像に対して、記憶部３２３が記憶する閾値に基づいて、撮影された画像に含まれる各信号に対応する画素領域がＨレベルであるのかＬレベルであるのか判定する。判定部３２４は、判定した判定結果をデコーダ３２５に出力する。
【００３４】
デコーダ３２５は、記憶部３２３が記憶する判定基準に基づいて、ビットが“０”の発光パターンであるのか、“１”の発光パターンであるのか判定する。なお、“０”の発光パターンと“１”の発光パターンについては後述する。デコーダ３２５は、判定した結果に基づいて、ビーコン信号から情報を抽出する（デコードする）。デコーダ３２５は、抽出した情報を自己位置演算部３２９と出力部３３０に出力する。
【００３５】
ＣＡＬデータ記憶部３２６は、撮影部３１が有するレンズや撮像素子等の組み合わせに固有のキャリブレーションデータを記憶する。
【００３６】
方向演算部３２７は、ＣＡＬデータ記憶部３２６が記憶するキャリブレーションデータを用いて、画像処理部３２２が出力する画像処理された画像に基づいて、ビーコン信号が送信された方向を演算する。なお、方向の演算方法については後述する。方向演算部３２７は、演算した方向を示す方向情報を自己位置演算部３２９に出力する。なお、方向演算部３２７が出力する方向情報には、撮影部３１に対するビーコン信号の方向（方位角ω、仰角θ）が含まれている。
【００３７】
地図データ記憶部３２８は、例えば光通信システム１が使用される領域の地図データを記憶する。
【００３８】
自己位置演算部３２９は、撮影部３１が出力する検出結果と、方向演算部３２７が出力する方向情報を取得する。自己位置演算部３２９は、検出結果と、方向情報と、地図データ記憶部３２８が記憶する地図データを用いて、送信機２の自己位置を演算する。自己位置演算部３２９は、演算した位置を示す位置情報を出力部３３０に出力する。自己位置演算部３２９が出力する位置情報には、ワールド座標系における自己位置（ｘ，ｙ，ｚ，θｚ）が含まれている。なお、位置の演算方法については後述する。
【００３９】
出力部３３０は、デコーダ３２５が出力する情報と、自己位置演算部３２９が出力する位置情報とを外部装置（例えば表示装置、信号処理装置等）（不図示）に出力する。
【００４０】
［送信データの構成］
次に、送信データの構成について、図３〜図４を用いて説明する。
まず、本実施形態におけるビーコン信号の発光パターンを説明する。
図３は、本実施形態に係るビーコン信号の“０”と“１”の発光パターンを示す図である。図３において、横軸は経過時間であり、縦軸は信号のレベル（Ｈレベル、Ｌレベル）である。なお、“０”と“１”は、ビーコン信号におけるビットである。本実施形態では、図３に示すようにビットを発光部２４の発光時間の長短（光信号）で表現する。また、以下の説明では、１ビットは６単位の通信時間である。なお、１単位は、所定時間であり、図３においてｔｎ（ｎは１以上の整数）〜ｔｎ＋１の期間である。
【００４１】
時刻ｔ１〜ｔ７の期間の信号が“０”の発光パターンである。“０”の発光パターンは、時刻ｔ１〜ｔ３の期間（第１の所定点灯時間）が点灯（Ｈレベル）であり、時刻ｔ３〜ｔ７の期間（第１の所定消灯時間）が消灯（Ｌレベル）である。すなわち、“０”の発光パターンは、２単位時間が点灯であり、４単位時間が消灯である。換言すると、“０”の発光パターンは、所定の点灯時間（第１の所定点灯時間）と所定の消灯時間（第１の所定消灯時間）との組み合わせで構成されている。
【００４２】
また、時刻ｔ１１〜ｔ１７の期間の信号が“１”の発光パターンである。“１”の発光パターンは、時刻ｔ１１〜ｔ１５の期間（第２の所定点灯時間）が点灯（Ｈレベル）であり、時刻ｔ１５〜ｔ１７の期間（第２の所定点灯時間）が消灯（Ｌレベル）である。すなわち、“１”の発光パターンは、４単位時間が点灯であり、２単位時間が消灯である。換言すると、“１”の発光パターンは、“０”の発光パターンとは異なる所定の点灯時間（第２の所定点灯時間）と、“０”の発光パターンとは異なる所定の消灯時間（第２の所定点灯時間）との組み合わせで構成されている。
【００４３】
このように、送信機２のエンコーダ２２は、“０”に対して“ＨＨＬＬＬＬ”に変換（エンコード）し、“１”に対して“ＨＨＨＨＬＬ”に変換（エンコード）する。そして、送信機２の送信部２３は、Ｈレベルに対して発光部２４を点灯するように制御し、Ｌレベルに対して発光部２４を消灯するように制御する。
【００４４】
次に、ビーコン信号の構成例を説明する。
図４は、本実施形態におけるビーコン信号の構成例を示す図である。図４において、符号ｇ５が示す図は、ビーコン信号に対する発光部２４への制御電圧の測定値例を示している。また、符号ｇ７が示す図は、符号ｇ５のビーコン信号のうち、メインデータセットを示している。なお、図４において、横軸は経過時間であり、符号ｇ５の縦軸は信号レベル［Ｖ］であり、符号ｇ７の縦軸は信号レベル（ＨレベルとＬレベル）である。
【００４５】
図４に示すように、ビーコン信号のメインデータセットは、スタートビット（Ｓｔａｒｔ，Ｓ）と、データビット（Ｄａｔａ）と、パリティビット（Ｐａｒｉｔｙ，Ｐ）とで構成されている。図３のルールで作成されたデータビットは、“１”、“０”、“１”、“１”、“０”、“０”、“０”、“１”であり、パリティビットが“１”である。
【００４６】
スタートビットは、１ビット（６単位）であり、データビットの前に設けられている。また、スタートビットは、連続した消灯信号であり、図４に示す例では６単位の消灯である。このように、スタートビットは、データ列の開始または終了を表し、所定の時間に全消灯の発光パターンであり、“０”および“１”の発光パターンと異なる発光パターンである。
データビットは、スタートビットの後に連続して設けられ、例えば８ビット以上の情報を有する。なお、データビットには、エラー検出符号や、エラー訂正符号が含まれていてもよい。
パリティビットは、１ビット（６単位）であり、データビットに連続して設けられ、例えば奇数パリティである。パリティビットは、パリティ自身を含め、ビット全体で“１”の個数が奇数となるように設定されている。なお、６単位の場合の受信機３における露光については、図９と図１０を用いて後述する。
なお、図４に示した例では、１ビットが６単位の例を示したが、１ビットは例えば６単位以下であってもよく、６単位以上であってもよい。
【００４７】
例えば、１ビットに対して３単位を割り当て、スタートビットをＬＬＬとし、“０”の発光パターンをＨＬＬとし、“１”の発光パターンをＨＨＬとしてもよい。この場合、撮影部３１が、１単位に対して２倍の露光回数で撮影することで、１ビットを６単位とした場合と同等の効果を得ることができる。この場合であっても、メインデータセットは、スタートビットが１ビット、データセットがｎビット、パリティビットが１ビットの計ｎ＋２ビットである。
【００４８】
なお、図３に示した例では、“０”と“１”の発光パターンがＨレベルから開始される例を説明したが、これに限らない。例えば、“０”の発光パターンがＬレベルから開始され、４単位の消灯後に２単位の点灯であってもよく、“１”の発光パターンがＬレベルから開始され、２単位の消灯後に４単位の点灯であってもよい。また、Ｈレベルが消灯であり、Ｌレベルが点灯であってもよい。この場合のスタートビットは、連続した点灯信号であり、６単位の点灯である。スタートビットは、データ列の開始または終了を表し、所定の時間に全点灯の発光パターンであり、“０”および“１”の発光パターンと異なる発光パターンである。
【００４９】
［サブデータセット］
次に、サブデータセットの例を説明する。
ビーコン信号は、図４に示したメインデータセットに加え、さらにメインデータセットに重畳されるサブデータセットを有していてもよい。図５は、本実施形態に係るメインデータセットに重畳されるサブデータセットの例を示す図である。なお、図５に示す例では、メインデータの１ビット（６単位）に対し、サブデータは１ビット（６０単位）とする例である。
【００５０】
図５に示す例では、メインデータセットは、スタートビット（１ビット）、データビット（４８ビット）およびパリティビット（１ビット）の計５０ビットである。そして、データビットとパリティビットにサブデータが重畳されている。符号ｇ１１は、２ビット目のデータビットを拡大して示した図である。また、図５の例は、サブデータセットの重畳に、メインデータセットの正転＝１、反転＝０を用いた場合である。
【００５１】
まず、スタートビットは、１ビット＝サブデータの６０単位が全て点灯状態である。
次に、サブデータビットは、データビットが“１”の発光パターンである符号ｇ１２が正転であり、データビットが“０”の発光パターンである符号ｇ１３が逆転である。
そして、パリティビットは“０”の発光パターンであるので逆転である。
なお、スタートビットの６０単位の間は、メインデータの送信を不可とする。
【００５２】
図５に示したように、メインデータセットの正転と反転を繰り返し送信することで、メインデータにサブデータを重畳して連続送信するこができる。このサブデータセットに、例えば処理頻度の低い情報を割り当てることで、常時処理が必要な情報を、より高速に取得することが可能である。
【００５３】
なお、図５に示したデータビットのビット数や、サブデータの単位数は一例であり、これに限らない。また、サブデータセットの重畳は、メインデータセットの正転＝０、反転＝１であってもよい。また、サブデータの１ビットは、５０単位以下であってもよく、５０単位以上であってもよい。
【００５４】
［送信機の送信処理］
次に、送信機２が行う送信処理手順例を説明する。
図６は、本実施形態に係る送信機２が行う送信処理手順のフローチャートである。
【００５５】
（ステップＳ１）送信情報生成部２１は、送信情報を生成する。
【００５６】
（ステップＳ２）エンコーダ２２は、送信情報生成部２１が出力する送信情報をエンコード処理して送信データを生成する。なお、エンコーダ２２は、サブデータが含まれている場合、サブデータも含めてエンコード処理を行う。また、上述したように、送信データには、スタートビットとデータビットとパリティビットが含まれる。このため、エンコーダ２２は、エンコード処理の際、スタートビットをデータビットの前に付与し、さらにパリティビットを計算して、計算したパリティビットをデータビットの後に付与する。
【００５７】
（ステップＳ３）送信部２３は、エンコーダ２２が出力する送信データを基づいて、Ｈレベルのデータに対して発光部２４を点灯するように制御し、Ｌレベルのデータに対して発光部２４を消灯するように制御することで、ビーコン信号を送信するように制御する。
【００５８】
［受信機の画像処理］
次に、受信機３が行う画像処理について説明する。
図７は、本実施形態に係る送信機からの光を含む画像を撮影部の全感度領域で撮影した画像例を示す図である。図７において、符号ｇ１０１は、ビーコン信号の輝点の画像であり、符号ｇ１０２とｇ１０３はダウンライト照明による光の画像である。このように、受信機３が撮影した画像には、送信機２以外の他の光源による画像が撮影される場合がある。なお、図７では、説明のために白と黒とを反転させている。
【００５９】
図８は、本実施形態に係る光学系にフィルタ処理を行った後撮影した画像例を示す図である。なお、図８に示す例は、図７に示した撮影された画像に対して、ＩＲ帯域を通過させるＢＰＦ（バンドパスフィルタ）を用いた後の画像である。すなわち、本実施形態では、撮影部３１が有する撮像素子の前段の光学系でＢＰＦをかけている。この理由は、撮影部３１が白黒の撮影装置の場合は、撮影後に輝度情報となってしまうためである。また、図８では、説明のために白と黒とを反転させている。符号ｇ１２１は、ビーコン信号の輝点の画像であり、符号ｇ１２２とｇ１２３はダウンライト照明による光の画像である。このように、本実施形態では、ＢＰＦを用いることで、不要な可視光照明による画像を除去または減衰させることができ検出精度を向上させることができる。なお、処理部３２は、さらに例えばクラスタリング処理等を行って、面積が閾値以上の白領域の画像を抽出することで、符号ｇ１２２やｇ１２３の領域の画像を除去するようにしてもよい。
【００６０】
［受信機側の点灯と消灯の判定］
次に、消灯と点灯の判定例について、図９〜図１１を用いて説明する。
図９は、本実施形態に係る“０”の発光パターンにおける消灯と点灯の判定例を示す図である。図１０は、本実施形態に係る“１”の発光パターンにおける消灯と点灯の判定例を示す図である。図１１は、本実施形態に係る判定基準例を示す図である。図９と図１０において、横軸は経過時間であり、縦軸は信号レベル（ＨレベルとＬレベル）である。
【００６１】
また、図９と図１０において、符号ｇ２０１とｇ２０５とｇ２２１とｇ２２５は、発光部２４の点灯と消灯を表す。符号ｇ２０２とｇ２２２は、第１ケースにおける撮影装置の露光タイミングである。符号ｇ２０３とｇ２２３は、第２ケースにおける撮影装置の露光タイミングである。符号ｇ２０４とｇ２２４は、第３ケースにおける撮影装置の露光タイミングである。符号ｇ２０６とｇ２２６は、第４ケースにおける撮影装置の露光タイミングである。符号ｇ２０７とｇ２２７は、第５ケースにおける撮影装置の露光タイミングである。符号ｇ２０８とｇ２２８は、第６ケースにおける撮影装置の露光タイミングである。符号ｇ２０９と符号２２９が示す範囲は、ＨレベルとＬレベルの判定結果を示す。
【００６２】
なお、図９と図１０は、露光時間が５／６単位の例である。この露光時間および露光タイミングは、受信機３の露光制御部３２１が制御する。また、発光部２４と撮影部３１のフレームレートの周波数のズレは、撮影部のレートを１００とすると９８．３３〜１０１．６６（±１．６６％）が許容される。ただし、図９と図１０は、発光部２４と撮影部３１のフレームレートの周波数完全一致した場合の図である。
【００６３】
また、図９と図１０において、第１ケース〜第３ケースは、高感度判定例である。なお、高感度判定とは、撮影画像を２値化する際の白判定感度が高い場合（＝少しの入光で白と判定）、もしくは素子への入光量が大きい場合である。図９と図１０の第１ケース〜第３ケースでは、５／６単位の露光時間のうち、１／６単位以上の入光があったらＨと判定する。
また、第４ケース〜第６ケースは、低感度判定例である。なお、低感度判定とは、撮影画像を２値化する際の白判定感度が低い場合（＝多くの入光で白と判定）、もしくは素子への入光量が小さい場合である。図９と図１０の第４ケース〜第６ケースでは、５／６単位の露光時間のうち、５／６単位の全てに入光があった場合にＨと判定する。
【００６４】
高感度判定における符号ｇ２０２とｇ２２２の第１ケースの場合は、発光部２４の立ち上がりタイミングと、露光時間の立ち上がりタイミングが一致している例である。符号ｇ２０２のように、第１ケースでは、“０”の発光パターンに対して、点灯（Ｈレベル）が２個であり、消灯（Ｌレベル）が４個であると判定される。符号ｇ２２２のように、第１ケースでは、“１”の発光パターンに対して、点灯（Ｈレベル）が４個であり、消灯（Ｌレベル）が２個であると判定される。
【００６５】
高感度判定における符号ｇ２０３とｇ２２３の第２ケースの場合は、発光部２４の立ち上がりタイミングと、露光時間の立ち上がりタイミングが２／６単位（１２０［ｄｅｇ］）進んでいる例である。符号ｇ２０３のように、第２ケースでは、“０”の発光パターンに対して、点灯（Ｈレベル）が３個であり、消灯（Ｌレベル）が３個であると判定される。符号ｇ２２３のように、第２ケースでは、“１”の発光パターンに対して、点灯（Ｈレベル）が５個であり、消灯（Ｌレベル）が１個であると判定される。
【００６６】
高感度判定における符号ｇ２０４とｇ２２４の第３ケースの場合は、発光部２４の立ち上がりタイミングと、露光時間の立ち上がりタイミングが４／６単位（２４０［ｄｅｇ］）進んでいる例である。符号ｇ２０４のように、第３ケースでは、“０”の発光パターンに対して、点灯（Ｈレベル）が３個であり、消灯（Ｌレベル）が３個であると判定される。符号ｇ２２４のように、第３ケースでは、“１”の発光パターンに対して、点灯（Ｈレベル）が５個であり、消灯（Ｌレベル）が１個であると判定される。
【００６７】
低感度判定における符号ｇ２０６とｇ２２６の第４ケースの場合は、発光部２４の立ち上がりタイミングと、露光時間の立ち上がりタイミングが一致している例である。符号ｇ２０６のように、第４ケースでは、“０”の発光パターンに対して、点灯（Ｈレベル）が２個であり、消灯（Ｌレベル）が４個であると判定される。符号ｇ２２６のように、第４ケースでは、“１”の発光パターンに対して、点灯（Ｈレベル）が４個であり、消灯（Ｌレベル）が２個であると判定される。
【００６８】
低感度判定における符号ｇ２０７とｇ２２７の第５ケースの場合は、発光部２４の立ち上がりタイミングと、露光時間の立ち上がりタイミングが２／６単位（１２０［ｄｅｇ］）進んでいる例である。
符号ｇ２０７のように、第５ケースでは、“０”の発光パターンに対して、点灯（Ｈレベル）が１個であり、消灯（Ｌレベル）が５個であると判定される。このため、第５ケースの“１”の発光パターンは、Ｈレベルが１個であるためＩＤ読み取り不可と判定される。
符号ｇ２２７のように、第５ケースでは、“１”の発光パターンに対して、点灯（Ｈレベル）が３個であり、消灯（Ｌレベル）が３個であると判定される。このため、第５ケースの“１”の発光パターンは、Ｈレベルが３個であるため“０”と判定され、誤判定される。
【００６９】
低感度判定における符号ｇ２０８とｇ２２８の第６ケースの場合は、発光部２４の立ち上がりタイミングと、露光時間の立ち上がりタイミングが４／６単位（２４０［ｄｅｇ］）ずれている例である。
符号ｇ２０８のように、第６ケースでは、“０”の発光パターンに対して、点灯（Ｈレベル）が３個であり、消灯（Ｌレベル）が３個であると判定される。このため、第６ケースの“０”の発光パターンは、Ｈレベルが１個であるためＩＤ読み取り不可と判定される。
符号ｇ２２８のように、第６ケースでは、“１”の発光パターンに対して、点灯（Ｈレベル）が５個であり、消灯（Ｌレベル）が１個であると判定される。このため、第６ケースの“１”の発光パターンは、Ｈレベルが３個であるため“０”と判定され、誤判定される。
【００７０】
次に、記憶部３２３が記憶する判定基準について説明する。
なお、ここでは、説明が煩雑になることを避けるため、上述したサブデータ処理を除外してメインデータのデコード処理について説明する。
図１１に示すようにＨレベルの個数が０個の場合、受信機３のデコーダ３２５は、スタートビット（Ｓｔａｒｔ  ｂｉｔ）と見なす、または光量不足等によりＩＤ（識別情報）読み取りができない（不可）とみなす。Ｈレベルの個数が１個の場合、デコーダ３２５は、光量不足等によりＩＤ（識別情報）読み取りができない（不可）とみなす。また、Ｈレベルの個数が２個以上、３個以下の場合、デコーダ３２５は、“０”とみなす。Ｈレベルの個数が４個以上、５個以下の場合、デコーダ３２５は、“１”とみなす。Ｈレベルの個数が６個の場合、デコーダ３２５は、光量過剰等によりＩＤ（識別情報）読み取りができない（不可）とみなす、または発光部２４以外の光源であるとみなす。これらの判定基準は、受信機３の記憶部３２３が記憶している。なお、図１１に示した判定基準は、１ビットが６単位の場合である。このため、判定基準は、１ビットが６単位以外の場合、１ビットの単位数に合わせて設定される。
【００７１】
このように、第１ケース〜第４ケースの“０”の発光パターンと“１”の発光パターンは、図１１に示した判定基準に基づいて、“０”または“１”が適切に判定される。
第５ケースと第６ケースの“０”の発光パターンは、Ｈレベルが１個であるためＩＤ読み取り不可と判定される。
また、第５ケースと第６ケースの“１”の発光パターンは、Ｈレベルが３個であるため“０”と判定され、誤判定される。なお、第５ケースと第６ケースの場合は、例えば奇数パリティと合わせ解読不能な信号列であることを識別する。
【００７２】
次に、受信機３が撮影した画像に対して行う処理例を説明する。
図１２は、本実施形態に係る撮影された画像に対して行う処理を説明するための図である。なお、図１２に示す例では、データビットが８ビットの例である。受信機３の撮影部３１は、発光パターンを、１ビットあたり６枚、１０（＝１＋８＋１）ビットに対して計６０枚撮影する。なお、図１２は白と黒とを反転してある。
また、符号ｇ３０１が示す領域の画像（０１〜０６）は、スタートビットの発光パターンを撮影した画像である。符号ｇ３０２〜ｇ３０９が示す領域の画像（０７〜１２、１３〜１８、１９〜２４、２５〜３０、３１〜３６、３７〜４２、４３〜４８、４９〜５４、５５〜６０）は、１ビット目〜８ビット目の発光パターンを撮影した画像である。
【００７３】
１単位目（０１）がＬ、２単位目（０２）がＬ、…、６単位目（０６）がＬである。このため、受信機３の判定部３２４は、１〜６単位をスタートビットであると判定する。
【００７４】
続けて、判定部３２４は、データビットの１ビット目の１単位目（０７）〜６単位目（１２）の順に判定する。判定部３２４は、ＨＨＨＨＬＬ、すなわちＨが４個のため“１”と判定する。
続けて、判定部３２４は、データビットの２ビット目の１単位目（０８）〜６単位目（１８）の順に判定する。判定部３２４は、ＨＨＬＬＬＬ、すなわちＨが２個のため“０”と判定する。
【００７５】
以下、判定部３２４は、３ビット目、…、８ビット目を順に判定する。
続けて、判定部３２４は、符号ｇ３１０の１単位目（５５）〜６単位目（６０）の順に判定する。判定部３２４は、ＨＨＨＨＬＬ、すなわちＨが４個のため“１”と判定する。なお、判定部３２４は、符号ｇ３１０に続いて、符号ｇ３０１のＬＬＬＬＬＬの発光パターン、すなわちスタートビットを受信した際、そのスタートビットの前のビットをパリティビットであると判定する。または、データビット長が予め決められている場合、判定部３２４は、所定のデータビットの後に付与されているビットをスタートビットであると判定する。
【００７６】
図１２に示したように、発光パターンが輝点（図１２では黒点）として連続画像に撮影されるため、処理部３２は、これらの画像に対してＨかＬかを判定した後、ビット毎に“０”か“１”を判定する。そして、受信機３の処理部３２は、判定結果を用いて、ビーコン信号に含まれるデータに対してデコードを行うことができる。
【００７７】
なお、上述したように、本実施形態では、送信機２は、送信機２のタイミングでビーコン信号を送信する。そして、受信機３は、送信機２からの同期信号を用いずに画像から送信データに対してデコードを行う。このように、受信機３が、送信機２からの同期信号を用いずに画像に対してデコードを行える理由は、上述したようにビーコン信号の信号列（メインデータセット）の構成を、１ビットを複数単位で構成し、ＨレベルとＬレベルの発光の組み合わせ（“０”の発光パターンをＨＨＬＬＬＬ、“１”の発光パターンをＨＨＨＨＬＬ）で定義したためである。また、受信機３が、送信機２からの同期信号を用いずに画像に対してデコードを行える理由は、データｎビットと、スタートビット（１ビット）とパリティビット（１ビット）で構成したためである。
なお、本実施形態の位置同定精度は、送信機２の設置数と受信機３の撮影部３１の画素数に依存するが、例えば２０ｃｍ以下が可能である。
【００７８】
［画像処理手順］
次に、受信機３の処理部３２が行う画像処理手順例を説明する。
図１３は、本実施形態に係る受信機３の処理部３２が行う画像処理手順のフローチャートである。
【００７９】
（ステップＳ１０１）撮影部３１は、露光制御部３２１の制御に基づいて撮影する。
【００８０】
（ステップＳ１０２）画像処理部３２２は、撮影された多値（例えばグレースケール、２５６階調）の画像を２値化する。
【００８１】
（ステップＳ１０３）画像処理部３２２は、２値化された画像に対してクラスタリング処理を行う。なお、画像処理部３２２は、クラスタリング処理を行うクラスタごとに画素数、縦横比および充填率等の属性を付加する。なお、画像処理部３２２は、例えば記憶部３２３が記憶する閾値以上の画素に対してクラスタリング処理を行う。
【００８２】
（ステップＳ１０４）画像処理部３２２は、クラスタリング処理を行った結果に基づいて、光源候補の領域の画像を抽出する。なお、画像処理部３２２は、ステップＳ１０３で付加した属性に基づいて光源候補を抽出する。
【００８３】
（ステップＳ１０５）画像処理部３２２は、系列で光源候補が蓄積されたら光源候補を追跡する。なお、画像処理部３２２は、追跡に必要なデータを記憶部３２３に記憶させる。例えば、画像処理部３２２は、例えば６フレーム後を探して近傍（例えば５画素×５画素）に類似の光源があれば同一の光源と仮定してその間の信号強度を抽出する。画像処理部３２２は、ＨレベルとＬレベルに不適切な強度であれば信号候補から外す。画像処理部３２２は、現時刻から後の時刻に見つかった光源を基準にしてその後の光源を探すことを光源が見つからなくなるまで繰り返す。
【００８４】
以下、判定部３２４は、画像処理された結果に基づいてＨレベルとＬレベルを判定する。そして、判定部３２４は、１ビットにおけるＨレベルの個数に基づいて“０”の発光パターンであるか“１”の発光パターンであるか判定する。続けて、デコーダ３２５は、画像処理部３２２が追跡した信号列について信号列の長さを検証し、必要に応じてエラー訂正もしくはエラー検出信号を利用して信号を補正して、送信情報を得る。
【００８５】
なお、上述した画像処理手順は一例であり、これに限らない。画像処理部３２２は、画像処理において、例えばエッジ検出、特徴量検出等の処理を行ってもよい。
【００８６】
［方向の演算方法］
次に、受信機３が行うビーコン信号の方向の演算方法について、図１４と図１５を用いて説明する。
図１４は、本実施形態に係る撮影された画像における座標を示す図である。図１４において、水平方向をＵ軸方向、垂直方向をＶ軸方向とする。符号ｇ４０１は、撮影された画像内のビーコン信号の輝点を表す。ビーコン信号の輝点の座標（ｕ，ｖ）を、以下、輝点座標という。
【００８７】
本実施形態では、受信機３の処理部３２は、輝点座標（ｕ，ｖ）からビーコン信号が送信された方向（方位角ω，仰角θ）を演算する。なお、方向演算部３２７は、ビーコン信号の方向を計算する際に、ＣＡＬデータ記憶部３２６が記憶するキャリブレーションデータを使用する。
【００８８】
図１５は、本実施形態に係るカメラ座標を示す図である。
図１５に示すように、カメラ座標の原点をカメラ光学中心とする。例として，複数のレンズからなる光学系においては物側主点とする。さらに、カメラ座標軸をＸｃ，Ｙｃ，Ｚｃとする。また、カメラ座標は、−Ｙｃ方向を撮影部３１前方とし且つ移動体前方とし、＋Ｚｃ方向を天井方向とする左手系とする。
【００８９】
輝点座標（ｕ，ｖ）（図１４）に対し、内部パラメータならびにレンズ歪みの補正データを使用することで，カメラ座標上の点に変換する。
ビーコン信号の輝点座標（ｕ，ｖ）と、ビーコン信号のカメラ座標系での座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）（以下、ビーコン座標ともいう）との関係は次式（１）で表される。
【００９０】
【数１】
2020162081.tif 000003
【００９１】
ただし、式（１）において、（ｆｘ，ｆｙ）はピクセル単位の焦点距離であり、（Ｃｘ，Ｃｙ）はピクセル単位の光学的中心（主点）であり、Ｓはスケールファクタである。カメラレンズの半径方向と円周方向の歪みが、このＸｃ，Ｙｃ，Ｚｃに反映されている。
半径方向の歪み係数ｋと円周方向の歪み係数ｐを用いて、カメラ座標系における拡張表記すると次式（２）のように表すことができる。
【００９２】
【数２】
2020162081.tif 000004
【００９３】
式（２）において、Ｘｃにおけるｘ’（１＋ｋ１ｒ２＋ｋ２ｒ４＋ｋ３ｒ６）の項と、Ｙｃにおけるｙ’（１＋ｋ１ｒ２＋ｋ２ｒ４＋ｋ３ｒ６）の項は、撮影部３１が有するレンズによる歪み成分の内、半径方向の歪みを表している。また、Ｘｃにおける｛２ｐ１ｘ’ｙ’＋ｐ２（ｒ２＋２ｘ’２）｝の項と、Ｙｃにおける｛ｐ１（ｒ２＋２ｙ’２）＋２ｐ２ｘ’ｙ’｝の項は、撮影部３１が有するレンズによる歪み成分の内、円周方向の歪みを表している。
【００９４】
方向演算部３２７は、例えば規定画像や送信機２の配置パターンを用いたキャリブレーションターゲットによるカメラキャリブレーションを行う。そして、方向演算部３２７は、既知の座標に対応する理論上の撮像内座標と実際に撮影された座標とを比較してｋ値とｐ値を決定する。これにより、本実施形態によれば、レンズの歪みが算出されるカメラ座標に与える影響を除去することができるので、以降の自己位置算出を精度良く行うことができる。
カメラ座標系におけるビーコン信号の方向（方位角ω，仰角θ）は、次式（３）のように表すことができる。
【００９５】
【数３】
2020162081.tif 000005
【００９６】
［自己位置の演算方法］
次に、受信機３が行う自己位置の演算方法について、図１６〜図１８を用いて説明する。
図１６は、本実施形態におけるカメラ座標とワールド座標を示す図である。図１６では、２つの送信機２ａ，２ｂを用いて説明する。（Ｘｗ，Ｙｗ，Ｚｗ）がワールド座標系であり、（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）がカメラ座標系である。符号ｇ４２１は、カメラ座標系における送信機２ａの座標（Ｘ１ｃ，Ｙ１ｃ，Ｚ１ｃ）、ワールド座標系における送信機２ａの座標（Ｘ１ｗ，Ｙ１ｗ，Ｚ１ｗ）を表している。符号ｇ４２２は、カメラ座標系における送信機２ｂの座標（Ｘ２ｃ，Ｙ２ｃ，Ｚ２ｃ）、ワールド座標系における送信機２ｂの座標（Ｘ２ｗ，Ｙ２ｗ，Ｚ２ｗ）を表している。また、ワールド座標系におけるカメラ座標系の原点Ｏｃの座標を（ｔ１，ｔ２，ｔ３）とする。
【００９７】
式（１）で演算したカメラ座標系におけるビーコン座標と、既知のワールド座標系におけるビーコン座標を複数使用すると、回転行列と併進行列を求められる。従って、ワールド座標系を使用した既知の地図上での自己位置を算出することができる。
【００９８】
ここで、カメラ座標系からワールド座標系への変換は、３次元アフィン変換により行う。この変換に使用される変換行列の各値は、参照するビーコン信号を必要数確保すれば算出可能である。しかしながら、実施形態では位置同定に必要な，Ｘ，Ｙ，θｚのみに限定し、他のパラメータはセンサからの入手や固定値とした。
ワールド座標とカメラ座標との関係は、要素ｒｎｍからなる回転行列と、要素ｔｎからなる併進行列を用いて、次式（４）のように表すことができる。
【００９９】
【数４】
2020162081.tif 000006
【０１００】
回転行列要素であるｒ１１〜ｒ３３は、カメラ座標がワールド座標系に対して，Ｘｗ軸周りにα、Ｙｗ軸周りにβ、Ｚｗ軸周りにγ回転しているとした場合の変数であるとする。
ここでαとβは、例えば移動体や撮影部３１に内蔵された慣性センサの、重力に対する値を用いて取得することができる。また、ｔ３も、床面との距離センサより取得可能である。
この結果、位置同定のために求めなければならない変数は、ｔ１（Ｘ），ｔ２（Ｙ）と、Ｚｗ軸周りの回転角度γ（θＺ）となる。
ここで、ワールド座標系におけるビーコン座標は既知であるため、複数の送信機２を用いて連立方程式を解き，撮影部３１の撮影位置と方向を得ることができる（自己位置と方向の同定）。
【０１０１】
図１７は、天井に取り付けられている複数の送信機２からの光を撮影した際の画像のイメージ図である。符号ｇ４３１が示す領域は、撮影部３１によって撮影された画像である。符号ｇ４３３が示す領域は、送信機２が天井に取り付けられている部屋の外形を示している。また、符号ｇ４４１〜ｇ４４５は、各送信機２が送信したビーコン信号を示している。また、受信機３は、受信した送信データに対してデコードを行い、符号ｇ４４１の送信機２のＩＤ（識別情報）がＩＤ１、符号ｇ４４２の送信機２のＩＤがＩＤ２、符号ｇ４４３の送信機２のＩＤがＩＤ３、符号ｇ４４４の送信機２のＩＤがＩＤ４を得る。図１７の例では、撮影範囲以外であったため、受信機３は、符号ｇ４４５のＩＤを取得できていない。
【０１０２】
上述したように、各送信機２のワールド座標系における位置は既知である。そして、受信機３は、ビーコン信号を受信できた送信機２のＩＤを送信データから取得し、かつ方向を演算して求める。さらに、複数の送信機２の位置から、自己位置を同定する。この結果、図１７に示すように、ワールド座標系における受信機３の位置が同定される。なお、図１７において、紙面の上側を受信機３の後方（ＲＥＡＲ）とし、紙面の下側を受信機３の前方（ＦＲＯＮＴ）とする。
【０１０３】
受信機３は、図１８に示すように、同定した自己位置を地図上の座標に変換する。図１８は、本実施形態に係る地図上の自己位置を示す図である。図１８において、横軸はＸ軸であり、縦軸はＹ軸である。また、図１８に示す例は、４つの送信機２を撮影して、ＩＤを取得できた場合の例である。なお、ＩＤが５の送信機２（図１７の符号ｇ４４５）は、撮影範囲外であったため撮影できていない。図１８に示す例の自己位置は、例えばＸｗ＝２８５５、Ｙｗ＝３１４０、θｚ＝３０３度である。
【０１０４】
このように、本実施形態によれば、受信機３を起動して画像を撮影すれば即時に自己位置の座標と向きが得られる。また、本実施形態によれば、図１８に示すように送信機２のＩＤに紐付けた地図を得ることができる。
【０１０５】
［位置同定の処理手順］
次に、受信機３が行う位置同定の処理手順例を説明する。
図１９は、本実施形態に係る受信機３が行う位置同定の処理手順のフローチャートである。
【０１０６】
（ステップＳ２０１）撮影部３１は、露光制御部３２１の制御に応じて撮影する。
（ステップＳ２０２）画像処理部３２２は、撮影された画像に対して画像処理（図１３のステップＳ１０２〜Ｓ１０５）の処理を行う。
【０１０７】
（ステップＳ２０３）判定部３２４は、画像処理部が出力する情報に基づいて、判定処理を行って、ビーコン信号による画像を確定する。続けて、デコーダ３２５は、ビーコン信号からＩＤを含む送信データを抽出する。これにより、デコーダ３２５は、ビーコン信号のＩＤを確定する。
【０１０８】
（ステップＳ２０４）方向演算部３２７は、画像処理部が出力する情報と、ＣＡＬデータ記憶部３２６が記憶するキャリブレーション情報と、上述した式（１）、式（２）を用いて、カメラ座標系におけるビーコン信号の位置（ビーコン座標）を確定する。続けて、方向演算部３２７は、画像処理部が出力する情報を用いて、上述した式（３）によってビーコン信号の方向（撮影部３１から見た送信機２の方向）を演算する。
【０１０９】
（ステップＳ２０５）自己位置演算部３２９は、デコーダ３２５が出力する送信データを取得する。続けて、自己位置演算部３２９は、ＩＤを２つ以上検出できたか否かを判別する。自己位置演算部３２９は、ＩＤを２つ以上検出できたと判別した場合（ステップＳ２０５；ＹＥＳ）、ステップＳ２０６の処理に進める。自己位置演算部３２９は、ＩＤを２つ以上検出できていないと判別した場合（ステップＳ２０５；ＮＯ）、ステップＳ２０１の処理に戻る。
【０１１０】
（ステップＳ２０６）自己位置演算部３２９は、撮影部３１が出力する検出結果と、方向演算部３２７が出力する方向情報を取得する。続けて、自己位置演算部３２９は、検出結果と、方向情報と、地図データ記憶部３２８が記憶する地図データを用いて、上述した式（４）によって送信機２の自己位置を演算して同定する。
【０１１１】
以上のように、本実施形態では、測位のための基準となるビーコン信号に点光源の光信号を使用した。本実施形態のビーコン信号は、ユニークなＩＤ（識別情報）を持ち、既知の座標に複数設置される。本実施形態では、撮影部３１によりビーコン信号を撮影することで、各ビーコン信号の識別と撮影部３１からの方位を取得するようにした。そして、本実施形態では、この撮影データと既知のビーコン信号の座標データ（ビーコン座標）から現在の自己位置（カメラ撮影位置）を推定するようにした。
【０１１２】
本実施形態によれば、ビーコン信号に光を使用することにより、鏡面以外では電波のようなマルチパスの影響がないため、設置後の設置環境個別のキャリブレーションが不要である。また、本実施形態によれば、電波の様に他の機器との干渉やノイズの影響を受けにくい。
【０１１３】
以上のように、本実施形態では、送信データの１ビットに対して例えば６単位を割り当てた。そして、本実施形態では、この送信データを１単位のフレームレートの撮影部３１で撮影して画像処理することによって、送信機２のキャリア周波数と受光部のフレームレートの完全一致、及びシャッタータイミングの同期（位相の一致）を不要とした。
また、本実施形態では、送信データを、例えばデータビットのｎビットに加えて、スタートビットを１ビット、パリティビットを１ビットの計ｎ＋２ビットで構成した。
また、本実施形態では、データのデコードを、連続して撮影した複数画像の発光部２４の輝度により１単位毎のＨレベルまたはＬレベルを判定し，さらに判定基準に基づいて１ｂｉｔ毎の“０”または“１”を決定するようにした。
【０１１４】
これにより、本実施形態によれば、各送信機２間および送信機２と受信機３の間の完全な非同期での稼働が可能となり、それぞれの間を接続する同期用信号線及び同期信号発生器が不要となる。また、本実施形態によれば、送信機２が複数の場合、電源線の接続のみで設置コストの低減が図れ、用途によっては送信機２の電池による独立電源駆動も可能であり、イベント限定の仮設向けなど、さらなる容易な設置が可能となる。
また、本実施形態によれば、６倍でオーバーサンプリング（１ビットを６単位）した信号形式を採用することにより、断続的なサンプリングデータ（例えば撮影部３１が撮影した画像）を用いながら、送信機２と受信機間で、非同期かつ近似したキャリア周波数での通信を実現することができる。
【０１１５】
なお、本発明における送信機２の機能の全てまたは一部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、実行することにより送信機２が行う処理の全てまたは一部を行ってもよい。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、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）を備えたＷＷＷシステムも含むものとする。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が送信された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（ＲＡＭ）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。
【０１１６】
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。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よい。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、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
【０１１７】
以上、本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形および置換を加えることができる。
【符号の説明】
【０１１８】
１…光通信システム、２，２ａ，２ｂ，２ｃ，・・・…送信機、３…受信機、２１，２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，・・・…送信情報生成部、２２，２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，・・・…エンコーダ、２３，２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，・・・…送信部、２４，２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，・・・…発光部、３１…撮影部、３２…処理部、３２１…露光制御部、３２２…画像処理部、３２３…記憶部、３２４…判定部、３２５…デコーダ、３２６…、ＣＡＬデータ記憶部、３２７…方向演算部、３２８…地図データ記憶部、３２９…自己位置演算部、３３０…出力部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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