(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のスピーカを含む複数の機器で構成され、各機器の位置の基準となる基準機器と他のスピーカとの相対位置を検出するスピーカ位置検出システムにおいて、
前記基準機器及び各スピーカは、少なくとも３箇所に発光部を設けてあり、
該発光部からの発光を含む光を受光し、受光した光が分布した画像を生成する受光装置と、
前記基準機器及び各スピーカ上での発光部間の位置関係を記憶する手段と、
前記受光装置が生成した画像内における、前記基準機器に設けた少なくとも３箇所の発光部に対応する発光点、及び各スピーカに設けた少なくとも３箇所の発光部に対応する発光点を特定する特定手段と、
前記基準機器について特定した発光点の画像内での位置、及び前記基準機器上での発光部間の位置関係に基づいて、前記受光装置に対する前記基準機器の相対位置を計算し、各スピーカについて特定した発光点の画像内での位置、及び各スピーカ上での発光部間の位置関係に基づいて、前記受光装置に対する各スピーカの相対位置を計算する計算手段と、
計算した前記受光装置に対する前記基準機器及び各スピーカの相対位置に基づいて、前記基準機器と各スピーカとの相対位置を計算する手段とを備え、
前記基準機器及び複数のスピーカの内のいずれかの機器は、４箇所以上に発光部を設けてあり、
前記特定手段は、
前記受光装置が生成した画像から、前記機器に設けてある４箇所以上の発光部に対応する発光点を特定する手段を有し、
前記計算手段は、
前記特定手段で４箇所以上の発光部に対応する発光点が特定された場合に、４箇所以上の発光部に対応する発光点から、３箇所の発光部に対応する発光点を選択する手段と、
３箇所の発光部に対応する発光点を選択する組み合わせの夫々について、選択した発光点の画像内での位置、及び前記機器上での発光部間の位置関係に基づいて、前記受光装置に対する前記機器の相対位置を計算する手段と、
前記組み合わせの夫々について計算した前記機器の相対位置を平均する手段と
を有することを特徴とするスピーカ位置検出システム。
【請求項２】
前記受光装置は、複数方向からの光を受光できるように、複数方向に向けた複数の受光部を有しており、受光部別に画像を生成するように構成してあることを特徴とする請求項１に記載のスピーカ位置検出システム。
【請求項３】
前記基準機器及び各スピーカに設けてある発光部を、機器毎に異なる方法で点滅させる手段を更に備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のスピーカ位置検出システム。
【請求項４】
前記基準機器及び各スピーカに設けてある複数の発光部の内、いずれか一つの発光部は、他の発光部よりも発光強度を大きく構成してあることを特徴とする請求項１から３に記載のスピーカ位置検出システム。
【請求項５】
前記基準機器は映像表示装置であることを特徴とする請求項１から４までのいずれか一つに記載のスピーカ位置検出システム。
【請求項６】
複数のスピーカを含む複数の機器で構成された音響システムで、各機器の位置の基準となる基準機器と他のスピーカとの相対位置を検出する方法において、
前記基準機器及び各スピーカは、少なくとも３箇所に発光部を設けてあり、前記基準機器及び複数のスピーカの内のいずれかの機器は、４箇所以上に発光部を設けてあり、
該発光部からの発光を含む光を受光する受光装置で、受光した光が分布した画像を生成し、
生成した画像内における、前記基準機器に設けた少なくとも３箇所の発光部に対応する発光点を特定し、
特定した発光点の画像内での位置、及び前記基準機器上での発光部間の位置関係に基づいて、前記受光装置に対する前記基準機器の相対位置を計算し、
前記受光装置で生成した画像内における、各スピーカに設けた少なくとも３箇所の発光部に対応する発光点を特定し、
特定した発光点の画像内での位置、及び各スピーカ上での発光部間の位置関係に基づいて、前記受光装置に対する各スピーカの相対位置を計算し、
前記機器に設けた４箇所以上の発光部に対応する発光点が特定された場合に、４箇所以上の発光部に対応する発光点から、３箇所の発光部に対応する発光点を選択し、
３箇所の発光部に対応する発光点を選択する組み合わせの夫々について、選択した発光点の画像内での位置、及び前記機器上での発光部間の位置関係に基づいて、前記受光装置に対する前記機器の相対位置を計算し、
前記組み合わせの夫々について計算した前記機器の相対位置を平均し、
計算した前記受光装置に対する前記基準機器及び各スピーカの相対位置に基づいて、前記基準機器と各スピーカとの相対位置を計算すること
を特徴とするスピーカ位置検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のスピーカを備える音響システムにおいて各スピーカの相対位置を検出する技術に関し、より詳しくは、立体音響システムにおける各スピーカの相対位置を正確に検出するためのスピーカ位置検出システム及びスピーカ位置検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、音声を発生する音響システムとして、聴取者の周囲に複数のスピーカを設置し、各スピーカにチャンネルを割り当てて多チャンネルで音響を再生する多チャンネルの音響システムが利用されている。更に、多チャンネルの音響システムと映像を表示するディスプレイとを組み合わせ、映画等の映像をディスプレイで表示すると共に高品位の音声を発生する映像・音響システムが普及してきている。このような映像・音響システムはホームシアタ等と呼ばれている。現在普及が進んでいる５．１チャンネル又は７．１チャンネル等の音響システムでは、各スピーカの配置を定めた規格が決められている。例えば、５．１チャンネルについての規格としてはＩＴＵ−Ｒ  ＢＳ．７７５−１がある。このような規格においては、超低域用スピーカを除いた各スピーカの高さがほぼ一定となるように各スピーカの位置が定められている。
【０００３】
５．１チャンネル等の音響システムでは、スピーカ夫々の役割が大きく、いずれか一つのスピーカの位置が多少ずれただけでも、本来生成されるべき音場とは大きく異なる音場が生成されてしまう。従って、多チャンネルの音響システムを構築するためには、規格に従って各スピーカを正しい位置に配置する必要がある。映像・音響システムの場合は、各スピーカはディスプレイに対しても正しく配置される必要がある。また聴取者が音声を聴取する聴取位置は、理想的には各スピーカから等距離の位置であることが求められる。その理由は、例えば二つのスピーカから発する音声を合成した合成音像を作る場合、理想的な合成音場はその二つのスピーカから等距離の位置でのみ生成されるからである。従って、理想的な聴取位置から聴取者が少し移動しただけで、聴取者の位置には音像が正確に定位しなくなる。
【０００４】
しかしながら、家庭内等に多チャンネルの音響システムを聴取者が構築する場合、実際には、規格に従って各スピーカを正しい位置に配置することは難しい。正しい配置を行うためには、聴取位置と各スピーカの相対位置とを正しく測定する必要がある。正しくスピーカを配置したとしても、聴取者が聴取位置を変更した場合は、正確な音像が定位することができなくなり、また音響システムを設置する部屋の形状又は他の配置物の制限によってスピーカを正しく配置できないことも多い。このような状況で正しく音声を聴取するには、聴取位置及び各スピーカの位置に応じて、各スピーカが出力する音声を補正することが考えられ、このためには聴取位置及び各スピーカの位置を測定する必要がある。このように、多チャンネルの音響システムを構築するためには、各スピーカの位置を正確に検出することが重要であり、従来、スピーカの位置を検出するための技術が提案されている。
【０００５】
特許文献１に記載された技術では、聴取者が発声した音声を各スピーカの位置に設けられたマイクで収音し、各マイクに音声が到達するまでの時間差を記録する。また、各スピーカからテスト用の音信号を出力し、他のスピーカの位置にある各マイクでその音信号を収音することにより、各スピーカ間の相対位置を計算する。計算した各スピーカ間の相対位置と、各スピーカの位置に聴取者の音声が到達するまでの時間差とに基づいて、聴取者と各スピーカとの相対位置を計算している。
【０００６】
特許文献２に記載された技術では、聴取者との相対位置が既知である基準スピーカから音信号を出力し、他のスピーカの付近に設けられた各マイクでその音信号を収音し、特許文献１の技術と同様に、基準スピーカに対する各スピーカの位置を計算している。特許文献３に記載された技術では、各スピーカから音信号を出力し、出力した音信号を特定の場所にかたまって設置された複数のマイクにより収音し、各マイクに入力された音信号の強度の差異から、音信号を発したスピーカの位置を検出する。特許文献４に記載された技術では、各スピーカから音信号を出力し、各スピーカに一体的に設けられたマイク又は各スピーカ自身によって音信号を収音し、各スピーカ間の距離を計算し、計算した各距離から特許文献１と同様にして各スピーカの相対位置を推定する。
【０００７】
特許文献５に記載された技術では、各スピーカから音信号を出力し、出力した音信号を相対位置関係が既知である複数のマイクにより収音し、夫々のマイクに入力した音信号の遅延の差異から音信号を発したスピーカの位置を検出する。特許文献６に記載された技術では、超音波マイクをディスプレイ画面あるいはディスプレイ後方等に３個以上配置し、各スピーカから出力する超音波信号を各マイクで収音することによって位置を検出する。特許文献７に記載された技術では、聴取者が知覚可能でない音信号を通常の出力音声に埋め込み、埋め込んだ音信号を用いて二つのスピーカ間の距離を測定し、その後は、特許文献４と同様にして相対位置関係を推定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−１９８２４９号公報
【特許文献２】国際公開第２００５／０９１６７９号パンフレット
【特許文献３】特開２００６−３３０７７号公報
【特許文献４】特開２００６−１４８８８０号公報
【特許文献５】特開２００６−１７４０９４号公報
【特許文献６】特開２００８−７８９３８号公報
【特許文献７】特表２００８−５４６３４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、次世代の音響規格として、立体音響システムが提案されている。立体音響システムでは、スピーカの高さについて全て同じ高さで統一するのではなく、例えば上段、中段及び下段等のように、各スピーカの高さにグループを設けておき、夫々の高さ毎に聴取者の周囲にスピーカを配置することにより、音像の周囲の水平方向の制御だけでなく垂直方向も制御する。このような立体音響システムでは、従来の音響システムに比べてチャンネル数及びスピーカ数が多くなり、１５〜３０個のスピーカが必要とされている。
【００１０】
このような多数のチャンネルを用いる立体音響システムは、スピーカ数が多いという特徴がある分、これらのスピーカの位置及び聴取位置の変動に対してある程度の頑強性を有する。即ち、いくつかのスピーカの位置が定められた配置より少しずれていたとしても、生成される音場に対する影響は小さい。また聴取位置が理想的な位置から多少ずれたとしても、同様に音像定位に及ぼす影響は小さい。その一方で、立体音響システムでは、配置されるスピーカの高さが全て一定ではなく、スピーカ毎に配置するべき高さが決められているので、夫々のスピーカを正しい高さに配置する必要がある。例えば、上段、中段及び下段のスピーカの高さのグループがある場合、上段と下段とを入れ替えて設置したときには、生成される音場は本来のものとは全く異なるものとなってしまう。即ち、立体音響システムは、従来の音響システムに比べて、各スピーカの位置及び聴取者位置の多少のずれに対しては頑強であるものの、スピーカの配置の際には各スピーカの高さという要素を考慮に入れる必要があるという特徴がある。このような特徴から、立体音響システムでは、各スピーカの相対位置及び聴取位置については厳密な正確さが必要とされないものの、高さを含めた各スピーカの位置を検出する技術が必要となる。
【００１１】
以上の如き立体音響システムにおいて、特許文献１に記載の技術でスピーカ位置の検出を行った場合を考える。この技術では、各スピーカの相対位置を推定するために、各スピーカが発するテスト用の音信号を用いて各スピーカ間の距離を求め、求めた距離を用いて各スピーカの相対位置を算出するようになっている。しかし、音信号は反射及び回折を起こし易いので、実際の家庭環境において音信号から各スピーカ間の距離を精度良く求めることは難しい。また、仮に各スピーカ間の距離が正確に算出されたとしても、その距離から数学的に各スピーカの相対位置を一意に求めるには、多数の非線形連立方程式を解く必要があり、一般的に困難である。例えば、五つのスピーカが３次元ユークリッド空間上にあり、そのうち四つのスピーカが同一平面上にあり、五番目のスピーカがその平面から特定の距離だけ離れている場合、平面に対する五番目のスピーカ位置の対称点を考えると、四つのスピーカ夫々から対称点までの距離は、四つのスピーカ夫々から五番目のスピーカまでの距離と等しい。即ち、スピーカ間の距離関係だけでは、各スピーカの相対位置を一意に求めることはできない。超低域用スピーカを除いた各スピーカをほぼ同一平面上に配置する５．１チャンネル等の従来の音響システムではスピーカ位置の検出が可能ではあるものの、各スピーカの高さが異なる立体音響システムでは、特許文献１に記載の技術でスピーカ位置を検出することはできない。
【００１２】
特許文献２に記載の技術では、特許文献１における聴取者の発声した音声の代わりに、聴取者との距離が既知である基準スピーカからの音信号を使用しているので、特許文献１と同様に、スピーカ位置を検出することは困難である。さらに、聴取者とスピーカとの距離が既知であるという前提が現実的ではない。特許文献３に記載の技術では、各スピーカからの音信号を各マイクで検出した強度の差によってスピーカの方向を判定するとしている。音信号の強度が単位時間当たりの音圧であると考えると、一般家庭のように反射音又は他の音が存在する環境では、立体音響システムに必要な多数のスピーカの方向を音圧だけで判定するのは困難である。特許文献４に記載の技術では，特許文献１と同様にしてスピーカ間の距離から各スピーカの相対位置を求めるとしているので、特許文献１と同様に、立体音響システムには適用できない。
【００１３】
特許文献５に記載の技術では、特許文献３と同様に複数のマイクで検出した音信号の到達時間差によってスピーカのマイクに対する相対位置を検出する。特許文献３と同様に、反射音又は他の音が存在する環境では、多数のスピーカの相対位置を到達時間差だけで判定するのは困難である。特許文献６に記載の技術は、音信号用の音として超音波を用いていること以外は、ほぼ特許文献と同様であるので、特許文献と同様に、立体音響システムへの適用は困難である。特許文献７に記載の技術は、聴取者が知覚可能でない音信号を用いること以外は、特許文献１、２及び４と同様であるので、同様に、立体音響システムへの適用は困難である。
【００１４】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、音信号ではなく発光を用いることによって、多数のスピーカの位置を正確に検出することが可能なスピーカ位置検出システム及びスピーカ位置検出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に係るスピーカ位置検出システムは、複数のスピーカを含む複数の機器で構成され、各機器の位置の基準となる基準機器と他のスピーカとの相対位置を検出するスピーカ位置検出システムにおいて、前記基準機器及び各スピーカは、少なくとも３箇所に発光部を設けてあり、該発光部からの発光を含む光を受光し、受光した光が分布した画像を生成する受光装置と、前記基準機器及び各スピーカ上での発光部間の位置関係を記憶する手段と、前記受光装置が生成した画像内における、前記基準機器に設けた少なくとも３箇所の発光部に対応する発光点、及び各スピーカに設けた少なくとも３箇所の発光部に対応する発光点を特定する特定手段と、前記基準機器について特定した発光点の画像内での位置、及び前記基準機器上での発光部間の位置関係に基づいて、前記受光装置に対する前記基準機器の相対位置を計算し、各スピーカについて特定した発光点の画像内での位置、及び各スピーカ上での発光部間の位置関係に基づいて、前記受光装置に対する各スピーカの相対位置を計算する計算手段と、計算した前記受光装置に対する前記基準機器及び各スピーカの相対位置に基づいて、前記基準機器と各スピーカとの相対位置を計算する手段とを備え、前記基準機器及び複数のスピーカの内のいずれかの機器は、４箇所以上に発光部を設けてあり、前記特定手段は、前記受光装置が生成した画像から、前記機器に設けてある４箇所以上の発光部に対応する発光点を特定する手段を有し、前記計算手段は、前記特定手段で４箇所以上の発光部に対応する発光点が特定された場合に、４箇所以上の発光部に対応する発光点から、３箇所の発光部に対応する発光点を選択する手段と、３箇所の発光部に対応する発光点を選択する組み合わせの夫々について、選択した発光点の画像内での位置、及び前記機器上での発光部間の位置関係に基づいて、前記受光装置に対する前記機器の相対位置を計算する手段と、前記組み合わせの夫々について計算した前記機器の相対位置を平均する手段とを有することを特徴とする。
【００１６】
本発明に係るスピーカ位置検出システムは、前記受光装置は、複数方向からの光を受光できるように、複数方向に向けた複数の受光部を有しており、受光部別に画像を生成するように構成してあることを特徴とする。
【００１７】
本発明に係るスピーカ位置検出システムは、前記基準機器及び各スピーカに設けてある発光部を、機器毎に異なる方法で点滅させる手段を更に備えることを特徴とする。
【００１８】
本発明に係るスピーカ位置検出システムは、前記基準機器及び各スピーカに設けてある複数の発光部の内、いずれか一つの発光部は、他の発光部よりも発光強度を大きく構成してあることを特徴とする。
【００１９】
本発明に係るスピーカ位置検出システムは、前記基準機器は映像表示装置であることを特徴とする。
【００２１】
本発明に係るスピーカ位置検出方法は、複数のスピーカを含む複数の機器で構成された音響システムで、各機器の位置の基準となる基準機器と他のスピーカとの相対位置を検出する方法において、前記基準機器及び各スピーカは、少なくとも３箇所に発光部を設けてあり、前記基準機器及び複数のスピーカの内のいずれかの機器は、４箇所以上に発光部を設けてあり、該発光部からの発光を含む光を受光する受光装置で、受光した光が分布した画像を生成し、生成した画像内における、前記基準機器に設けた少なくとも３箇所の発光部に対応する発光点を特定し、特定した発光点の画像内での位置、及び前記基準機器上での発光部間の位置関係に基づいて、前記受光装置に対する前記基準機器の相対位置を計算し、前記受光装置で生成した画像内における、各スピーカに設けた少なくとも３箇所の発光部に対応する発光点を特定し、特定した発光点の画像内での位置、及び各スピーカ上での発光部間の位置関係に基づいて、前記受光装置に対する各スピーカの相対位置を計算し、前記機器に設けた４箇所以上の発光部に対応する発光点が特定された場合に、４箇所以上の発光部に対応する発光点から、３箇所の発光部に対応する発光点を選択し、３箇所の発光部に対応する発光点を選択する組み合わせの夫々について、選択した発光点の画像内での位置、及び前記機器上での発光部間の位置関係に基づいて、前記受光装置に対する前記機器の相対位置を計算し、前記組み合わせの夫々について計算した前記機器の相対位置を平均し、計算した前記受光装置に対する前記基準機器及び各スピーカの相対位置に基づいて、前記基準機器と各スピーカとの相対位置を計算することを特徴とする。
【００２２】
本発明においては、基準機器及び複数のスピーカの夫々に少なくとも３箇所の発光部を設けておき、各発光部からの赤外線を受光装置で受光し、受光した光の発光点が分布した画像と予め定められている各発光部の位置関係とから、基準機器と各スピーカとの相対位置を計算する。少なくとも３箇所に設けた発光部からの光に基づいて相対位置を求めるので、３次元空間内での正確な相対位置を求めることが可能である。
【００２３】
また本発明においては、受光装置は、複数方向からの光を受光できるように複数の受光部を備えているので、立体音響システムにおけるスピーカ等、任意の配置のスピーカの相対位置を求めることが可能となる。
【００２４】
また本発明においては、各機器に設けた発光部を機器毎に異なった方法で点滅させることにより、発光部を設けてある機器を容易に区別することが可能となる。
【００２５】
また本発明においては、各機器に設けられた複数の発光部の内、所定の発光部での発光強度を他の発光部よりも大きくすることにより、発光部を容易に区別し、スピーカの相対位置を正確に求めることが可能となる。
【００２６】
また本発明においては、基準機器を映像表示装置とすることにより、映像・音響システムにおける映像表示装置に対する各スピーカの相対位置を正確に求めることが可能となる。
【００２７】
また本発明においては、各機器に４箇所以上の発光部を設けてスピーカ位置の検出を行った場合は、３箇所の発光部を選択する組み合わせ毎にスピーカの相対位置を計算し、各組み合わせについて計算した相対位置を平均することにより、相対位置の検出精度が向上される。
【発明の効果】
【００２８】
本発明にあっては、複数のスピーカを備える音響システムにおいて、基準機器に対する各スピーカの３次元空間内での正確な相対位置を求めることが可能であるので、各スピーカの高さが異なる立体音響システムにおいても、各スピーカの相対位置を正確に求めることが可能となり、優れた音響を得るためのスピーカ配置、及び各スピーカの配置に応じた適切な音響補正が可能となる等、本発明は優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明のスピーカ位置検出システムの構成例を示す模式的斜視図である。
【図２】映像表示装置の正面図である。
【図３】スピーカの正面図である。
【図４】リモコンの外観を示す模式図である。
【図５】リモコンの内部構成を示すブロック図である。
【図６】ＡＶプレーヤ、映像表示装置及びスピーカの内部構成例を示すブロック図である。
【図７】本発明のスピーカ位置検出システムがスピーカ位置を検出する処理の手順を示すフローチャートである。
【図８】ステップＳ３の発光点特定処理のサブルーチンの処理手順を示すフローチャートである。
【図９】Ｑ、ｑ、Ｐの関係を示す模式図である。
【図１０】４個以上の発光点から映像表示装置の相対位置を計算するステップＳ４のサブルーチンの処理手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。
図１は、本発明のスピーカ位置検出システムの構成例を示す模式的斜視図である。本発明のスピーカ位置検出システムは、使用者が映像及び音声を視聴するための映像・音響システムである。映像・音響システムは、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等の記録媒体に記録されたデータ、又は放送信号等に基づいて映像及び音声を再生するためのＡＶ（Audio Visual）プレーヤ３と、映像表示装置２と、複数のスピーカ４，４，…と、使用者がＡＶプレーヤ３を制御するためのリモコン（リモートコントローラ）１とを備えている。映像表示装置２は、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ又はプロジェクタ等を用いて構成されている。映像表示装置２及びスピーカ４，４，…は、図示しない通信ケーブルを介して夫々にＡＶプレーヤ３に接続されている。ＡＶプレーヤ３は、映像表示装置２及びスピーカ４，４，…の夫々に対して信号を送信し、映像表示装置２は信号に基づいた映像を表示し、スピーカ４，４，…は信号に基づいた音声を出力する。リモコン１は、ブルートゥース等の無線通信を用いてＡＶプレーヤ３と双方向通信を行う構成となっている。リモコン１は、使用者からの操作を受け付け、動作開始の指示等の各種の指示をＡＶプレーヤ３へ送信し、ＡＶプレーヤ３は、リモコン１から受信した指示に従って各種の処理を実行する。以上の如き構成の映像・音響システムは、リモコン１で所定の指示を受け付けることにより、本発明のスピーカ位置検出システムとしての動作を実行する。
【００３１】
図２は、映像表示装置２の正面図である。映像・音響システムは、映像表示装置２に表示される映像を観る使用者に対して音声を提供するために、スピーカ４，４，…は映像表示装置２の位置を基準として配置される。従って、映像表示装置２は本発明における基準機器に対応する。映像表示装置２には、正面に設けられた表示画面の周囲四隅に、発光部２１、２２、２３、２４が設けられている。各発光部は、赤外線発光素子を用いて構成されており、赤外線を発光する。発光部２１、２２、２３、２４は、映像表示装置２の表示画面の中心に対して対称な位置に配置されていることが望ましい。また発光部２１は、映像表示装置２に設けられた他の発光部よりも発光強度が大きく構成されている。例えば、発光部２１は、他の発光部で用いている赤外線発光素子よりも発光強度が大きい赤外線発光素子を用いて構成されているか、又は他の発光部よりも多数の赤外線発光素子を用いて構成されている。なお、図２には、映像表示装置２の４箇所に発光部を設けた例を示したが、本発明は少なくとも３箇所に発光部を設けていれば実現可能であるので、映像表示装置２は３箇所に発光部を備えた形態であってもよく、また５箇所以上に発光部を備えた形態であってもよい。
【００３２】
図３は、スピーカ４の正面図である。スピーカ４には、正面に設けられた振動板の周囲四隅に、発光部４１、４２、４３、４４が設けられている。各発光部は、赤外線発光素子を用いて構成されており、赤外線を発光する。発光部４１、４２、４３、４４は、スピーカ４の振動板の中心軸に対して対称な位置に配置されていることが望ましい。また発光部４１は、スピーカ４に設けられた他の発光部よりも発光強度が大きく構成されている。なお、スピーカ４は３個の発光部を備えた形態であってもよく、また５個以上の発光部を備えた形態であってもよい。スピーカ４，４，…の夫々について、同様に複数の発光部が設けられている。
【００３３】
図４は、リモコン１の外観を示す模式図である。リモコン１は、本発明における受光装置に対応する。リモコン１は直方体形状に形成されており、表面の各面に、映像表示装置２及びスピーカ４，４，…の発光部から発光された赤外線を受光する受光部１１が設けられている。即ち、リモコン１は、複数方向に受光方向を向けた複数の受光部１１，１１，…を備えており、複数方向からの赤外光を夫々に受光することが可能である。受光部１１は、赤外線受光素子を用いて構成されている。なお、リモコン１は、複数方向からの赤外光を受光することができる形態であれば、直方体形状以外の形状であってもよい。
【００３４】
図５は、リモコン１の内部構成を示すブロック図である。リモコン１は、使用者からの操作を受け付けるための各種のキー又はタッチパネル等の操作部１６と、無線通信を用いてＡＶプレーヤ３との間で各種の信号を送受信する送受信部１５とを備え、操作部１６は送受信部１５送受信部１５に接続されている。受光部１１，１１，…の夫々は、各受光部１１の動作を制御する受光制御部１２，１２，…に接続されている。受光制御部１２，１２，…は、送受信部１５に接続されており、送受信部１５で受信した信号に従って受光部１１，１１，…の動作を制御する。受光制御部１２は、毎秒３０フレーム等の所定のフレームレートで、受光部１１が受光した赤外線の発光点が分布した赤外線画像を表す画像信号を生成する構成となっている。赤外線画像は、赤外線の発光点の空間分布を２次元に射影した写像である。写像のモデルは透視カメラモデルであり、その焦点距離は予め定められている。
【００３５】
また受光制御部１２には、入力画像プレ処理部１３が接続されている。受光部１１，１１，…は、赤外線を受光し、受光制御部１２，１２，…は、画像信号を生成して入力画像プレ処理部１３へ入力し、入力画像プレ処理部１３は、入力された画像信号に対して画像処理を行う。入力画像プレ処理部１３には、映像表示装置２及びスピーカ４，４，…の位置検出を行う位置検出処理部１４が接続されており、入力画像プレ処理部１３は、画像処理を行った後の画像信号を位置検出処理部１４へ入力する。位置検出処理部１４には、不揮発性メモリで構成された記憶部１７が接続されており、記憶部１７は、映像表示装置２及びスピーカ４，４，…が備える発光部間の距離、並びに透視カメラモデルの焦点距離を予め記憶している。位置検出処理部１４は、入力画像プレ処理部１３から入力された画像信号と記憶部１７が記憶するデータに基づいて、映像表示装置２とスピーカ４，４，…夫々との相対位置を検出する処理を行う。
【００３６】
図６は、ＡＶプレーヤ３、映像表示装置２及びスピーカ４の内部構成例を示すブロック図である。ＡＶプレーヤ３は、演算を行う演算部、演算に伴う情報を記憶するＲＡＭ、演算に必要なプログラムを記憶するＲＯＭ等からなる制御部３１を備え、制御部３１は、本発明のスピーカ位置検出方法の処理を制御する。制御部３１には、スピーカ位置検出方法の処理に必要なデータを記憶する記憶部３４と、無線通信を用いてリモコン３との間で各種の信号を送受信する送受信部３２とが接続されている。また制御部３１には、映像表示装置２及びスピーカ４，４，…に対して制御信号を送信するためのインタフェース部３３が接続されている。映像表示装置２は、発光部２１，２２，２３，２４の夫々が接続された発光制御部２５１，２５２，２５３，２５４と、インタフェース部２６とを備えている。インタフェース部２６は、ＡＶプレーヤ３のインタフェース部３３と通信ケーブルを介して接続されている。同様に、スピーカ４は、発光部４１，４２，４３，４４が接続された発光制御部４５１，４５２，４５３，４５４と、インタフェース部４６とを備えており、インタフェース部４６はＡＶプレーヤ３のインタフェース部３３と通信ケーブルを介して接続されている。スピーカ４，４，…は夫々同様の構成となっている。
【００３７】
各インタフェース部は、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）又はＵＰｎＰ（Universal Plug and Play ）等の通信プロトコルに対応した通信インタフェースであり、インタフェース部間は通信プロトコルに対応した通信ケーブルで接続されている。制御部３１は、インタフェース部３３から映像表示装置２及びスピーカ４，４，…へ制御信号を送信し、インタフェース部２６，４６は、制御信号を受信し、各発光制御部は、制御信号に従って各発光部を制御する。なお、図６は、本発明のスピーカ位置検出システムとして必要な内部構成を示しており、ＡＶプレーヤ３、映像表示装置２及びスピーカ４は、図６に示した構成以外に、映像・音響システムとして必要な構成物を備えている。また、スピーカ位置検出システムは、スピーカ位置検出を行うための制御信号と、映像及び音声を出力するための映像信号及び音声信号とを、同一の通信ケーブルを介して送受信する形態であってもよい。またスピーカ位置検出システムは、各種の信号を無線通信により送受信する形態であってもよい。
【００３８】
映像表示装置２及びスピーカ４，４，…が備える各発光制御部には、夫々に固有ＩＤが割り当てられており、記憶部３４は、固有ＩＤのリストを記憶している。制御部３１は、例えば、インタフェース部３３を介して各発光制御部を自動的に検出し、検出した各発光制御部に固有ＩＤを割り振り、割り振った固有ＩＤのリストを記憶部３４に記憶させる処理を行う。
【００３９】
次に、以上の構成でなるスピーカ位置検出システムが実行するスピーカ位置検出方法を説明する。図７は、本発明のスピーカ位置検出システムがスピーカ位置を検出する処理の手順を示すフローチャートである。映像表示装置２の表示画面にメニューを表示し、使用者がリモコン１の操作部１６に対して所定の操作を行うことにより、リモコン１は、スピーカ位置検出の開始指示を使用者から受け付ける（Ｓ１）。送受信部１５は、スピーカ位置検出の開始を指示する信号をＡＶプレーヤ３へ送信し、ＡＶプレーヤ３は、リモコン１から送信された信号を送受信部３２で受信する。制御部３１は、映像表示装置２と、スピーカ４，４，…の内の一のスピーカ４とに、発光部を発光させる処理を行う（Ｓ２）。
【００４０】
ステップＳ２では、制御部３１は、記憶部３４が記憶する固有ＩＤのリストの中から、映像表示装置２が備える発光制御部と、一のスピーカ４が備える発光制御部との固有ＩＤを読み出し、読み出した固有ＩＤが示す発光制御部に対して、発光を命令する制御信号をインタフェース部３３から送信する。映像表示装置２及びスピーカ４では、インタフェース部で制御信号を受信し、各発光制御部は、制御信号に従って発光部を発光させる。これにより、映像表示装置２の発光部２１，２２，２３，２４と、一のスピーカ４の発光部４１，４２，４３，４４とがほぼ同時に発光する。
【００４１】
発光部を発光させる際には、映像表示装置２とスピーカ４とで発光のさせ方を異ならせることにより、映像表示装置２からの赤外線とスピーカ４からの赤外線とを区別できるようにする。例えば、映像表示装置２の発光部は点滅発光させ、スピーカ４の発光部は連続発光させる。点滅発光と連続発光とは逆でもよい。また各発光部を点滅発光させ、映像表示装置２とスピーカ４とで点滅間隔を異ならせてもよい。或いは、映像表示装置２又はスピーカ４であることを示す発光信号を発するように発光部の点滅間隔を制御してもよい。各発光部の発光のさせ方は、制御部３１が制御信号で制御してもよく、各発光制御部が予め定めてあってもよい。各発光部の点滅間隔は、点滅周波数の最大値が、リモコン１の受光部１１及び受光制御部１２でのフレームレートの１／２以下となるように設定する。
【００４２】
映像表示装置２の発光部２１，２２，２３，２４と、一のスピーカ４の発光部４１，４２，４３，４４とが発光することにより、リモコン１の受光部１１，１１，…のいずれかに赤外線が入射する。受光部１１，１１，…は、赤外線を受光し、受光制御部１２，１２，…は画像信号を生成して入力画像プレ処理部１３へ順次入力する。入力画像プレ処理部１３は、ローパスフィルタ等を用いて画像信号からノイズを除去することにより、赤外線に起因する信号以外の信号を可及的に除去した画像信号を位置検出処理部１４へ入力する。位置検出処理部１４は、入力された画像信号を記憶し、画像信号が表す赤外線画像から映像表示装置２及びスピーカ４上の発光部に対応する発光点を特定する発光点特定処理を行う（Ｓ３）。
【００４３】
図８は、ステップＳ３の発光点特定処理のサブルーチンの処理手順を示すフローチャートである。位置検出処理部１４は、受光制御部１２，１２，…が生成した複数の画像信号が表す複数の赤外線画像から、所定以上の輝度で発光する高輝度の発光点を抽出する（Ｓ３１）。各赤外線画像は、所定のフレームレートで生成された時間的に連続した画像となっている。ステップＳ３１では、位置検出処理部１４は、時刻ｔにおける赤外線画像上の座標（ｘ，ｙ）での輝度をＢt （ｘ，ｙ）として、特定の時刻ｔ０において下記の（１）式の条件を満たす座標（ｘ，ｙ）上の発光点を赤外線画像から抽出する。
【００４４】
【数１】
0005430242.tif 000002
【００４５】
（１）式において、Ｌは分析時間長であり、ｎは赤外線画像上での発光点を中心とする分析範囲であり、ｃ1 は閾値である。この内、ｎは自然数である。Ｌ，ｎ，ｃ1 の具体的な値は、受光部１１，１１，…の感度及び解像度等の特性に応じて適切な値に予め定めてあり、記憶部１７が記憶している。位置検出処理部１４は、ステップＳ３１で、（１）式を満たす発光点を全て抽出してもよく、（１）式で計算したＱt0（ｘ，ｙ）の値が大きい順に所定数の発光点を抽出してもよい。
【００４６】
位置検出処理部１４は、次に、抽出した各発光点について、時刻ｔ０−Ｌからｔ０までの各時刻における発光の有無を示すビット値を計算する処理を行う（Ｓ３２）。ステップＳ３２では、位置検出処理部１４は、抽出した発光点の座標を（ｘu ，ｙu ）（ｕは自然数）とすると、抽出した各発光点について、下記の（２）式で定義されるビット値ｍutを、時刻ｔ０−Ｌからｔ０までの時間内に生成した赤外線画像のフレーム毎に計算する。
【００４７】
【数２】
0005430242.tif 000003
【００４８】
（２）式において、ｃ2 は所定の閾値であり、記憶部１７が記憶している。また式（２）における時刻ｔは、各フレームを生成したときの時刻である。これにより、フレーム間の時間をｄｔとすると、各発光点について、赤外線の点滅ビット列（ｍut0-L ，ｍut0-L+dt，…，ｍut0 ）が生成される。点滅ビット列が全て１の場合は、発光点が連続発光していることを示し、点滅ビット列に１と０とが混合している場合は、発光点が点滅していることを示している。各発光点の点滅ビット列と、映像表示装置２及びスピーカ４の発光部の発光のさせ方とを比較することにより、各発光点が映像表示装置２の発光部に対応するか、スピーカ４の発光部に対応するか、又はいずれの発光部にも対応しないかを判定することが可能である。映像表示装置２及びスピーカ４の発光部の発光のさせ方は、記憶部１７が記憶している。
【００４９】
位置検出処理部１４は、次に、各発光点の点滅ビット列と、映像表示装置２の発光部の発光のさせ方とを比較することにより、受光制御部１２，１２，…が生成した複数の画像信号が表す複数の赤外線画像の内のいずれか一つに、映像表示装置２上の発光部に対応する３又は４個の発光点が含まれているか否かを判定する（Ｓ３３）。なお、映像表示装置２に３個の発光部を備えた形態の場合は、３個の発光点が含まれているかを判定し、５個以上のａ個の発光部を備えた形態の場合は、３〜ａ個の発光点が含まれているかを判定する。何れかの赤外線画像に映像表示装置２上の発光部に対応する３又は４個の発光点が含まれている場合は（Ｓ３３：ＹＥＳ）、位置検出処理部１４は、映像表示装置２上の各発光部に対応する発光点を特定する（Ｓ３４）。ステップＳ３４では、発光点の内、輝度が最大である発光点を、他の発光部よりも発光強度が大きい発光部２１に対応する発光点であると特定する。更に、位置検出処理部１４は、赤外線画像中における発光部２１に対応する発光点に対する他の発光点の位置関係と、映像表示装置２上の発光部２１に対する他の発光部の位置関係とを比較することにより、発光部２２，２３，２４の夫々に対応する発光部を特定する。なお、このとき、発光部２２，２３，２４の全てに対応する発光部を特定する必要はなく、発光部２２，２３，２４の内の少なくとも２個の発光部に対応する発光部を特定すればよい。発光部２２，２３，２４の内の少なくとも２個の発光部に対応する発光部を特定すれば、映像表示装置２上の少なくとも３個の発光部に対応する発光部を得ることができ、本発明を実行することは可能である。
【００５０】
位置検出処理部１４は、次に、各発光点の点滅ビット列と、スピーカ４の発光部の発光のさせ方とを比較することにより、受光制御部１２，１２，…が生成した複数の画像信号が表す複数の赤外線画像の内のいずれか一つに、スピーカ４上の発光部に対応する３又は４個の発光点が含まれているか否かを判定する（Ｓ３５）。何れかの赤外線画像にスピーカ４上の発光部に対応する３又は４個の発光点が含まれている場合は（Ｓ３５：ＹＥＳ）、位置検出処理部１４は、スピーカ４上の各発光部に対応する発光点を特定する（Ｓ３６）。ステップＳ３６では、位置検出処理部１４は、ステップＳ３４と同様の方法を用いて発光点を特定する。ステップＳ３６が終了した後は、位置検出処理部１４は、ステップＳ３のサブルーチンを終了して処理をメインへ戻す。
【００５１】
ステップＳ３３で、いずれの赤外線画像においても映像表示装置２上の発光部に対応する発光点が２個以下若しくは５個以上である場合（Ｓ３３：ＮＯ）、又はステップＳ３５で、いずれの赤外線画像においてもスピーカ４上の発光部に対応する発光点が２個以下若しくは５個以上である場合は（Ｓ３５：ＮＯ）、位置検出処理部１４は、ステップＳ３の処理を開始してから所定時間が経過したか否かを判定する（Ｓ３７）。まだ所定時間が経過していない場合は（Ｓ３７：ＮＯ）、位置検出処理部１４は、処理をステップＳ３１へ戻し、赤外線の受光からステップＳ３の処理をやり直す。ステップＳ３の処理を開始してから所定時間が経過している場合は（Ｓ３７：ＹＥＳ）、位置検出処理部１４は、スピーカ位置検出の処理を終了する。この際、送受信部１５は、エラー信号をＡＶプレーヤ３へ送信し、ＡＶプレーヤ３は、スピーカ位置の検出ができなかったことを示すエラー表示を映像表示装置２に表示させる処理を行う。
【００５２】
ステップＳ３の処理により、映像表示装置２からの赤外線とスピーカ４からの赤外線とが同一の受光部１１に入射する場合でも、互いに異なる受光部１１に入射する場合でも、同様に各発光部に対応する発光点を特定することが可能である。なお、映像表示装置２又はスピーカ４が３個の発光部又は５個以上の発光部を備えた形態である場合は、ステップＳ３３及びＳ３５では、発光部の数に応じた処理を行う。
【００５３】
ステップＳ３が終了した後は、位置検出処理部１４は、リモコン１に対する映像表示装置２の相対位置を計算する処理を行う（Ｓ４）。ステップＳ３で、映像表示装置３上の発光部に対応する３個の発光点を特定したとし、特定した各発光点の赤外線画像上での位置をＱ1 ，Ｑ2 ，Ｑ3 とする。また３次元空間上のベクトルｑ1 ，ｑ2 ，ｑ3 を、Ｑ1 ，Ｑ2 ，Ｑ3 夫々の単位ベクトルとする。更に、Ｑ1 ，Ｑ2 ，Ｑ3 に対応する３次元空間上の各点をＰ1 ，Ｐ2 ，Ｐ3 とする。図９は、Ｑ、ｑ、Ｐの関係を示す模式図である。図中のＧは、赤外線画像に対応する透視カメラモデルの写像平面である。Ｐ1 ，Ｐ2 ，Ｐ3 は、映像表示装置２上の発光部の位置となり、Ｐ1 ，Ｐ2 ，Ｐ3 を求めることにより、映像表示装置２上の発光部のリモコン１に対する相対位置が求まり、更には、リモコン１に対する映像表示装置２の相対位置を求めることができる。Ｑ1 ，Ｑ2 ，Ｑ3 がいずれの発光部に対応するかはステップＳ３で特定されているので、Ｐ1 ，Ｐ2 ，Ｐ3 がいずれの発光部の位置を示しているかは明らかとなっている。図９の例では、Ｐ1 ，Ｐ2 ，Ｐ3 は、夫々発光部２１，２２，２４の位置である。αi （ｉ＝１，２，３）をスカラー量とすれば、Ｐi は下記の（３）式で表すことができる
Ｐi ＝αi ｑi   …（３）
【００５４】
前述したように、映像表示装置２上の発光部間の距離は既知であり、記憶部１７に記憶されているので、Ｐ1 ，Ｐ2 ，Ｐ3 の互いの距離も明らかである。Ｐm とＰn との距離をｄmnとすると、ｄmnは下記の（４）式で定義される。
【００５５】
【数３】
0005430242.tif 000004
【００５６】
（４）式に（３）式を代入すると、下記の（５）式を求めることができる。
【００５７】
【数４】
0005430242.tif 000005
【００５８】
演算子・は、内積を表し、ｑi ・ｑi ＝１である。ｑi はＱi の座標及び既知の焦点距離から求めることができる。例えば、３次元空間上のｘｙ平面を写像平面と平行な平面とし、写像平面に直交する方向をｚ軸の方向とし、Ｑi の赤外線画像上での座標を（ｘi ，ｙi ）とし、焦点距離をＤとすると、３次元空間上でのＱi の座標は（ｘi ，ｙi ，Ｄ）となり、この座標からｑi が得られる。得られたｑi からｑm ・ｑn を計算することができる。Ｐ1 ，Ｐ2 ，Ｐ3 を求めるためには、α1 ，α2 ，α3 を求めればよい。関数ｆ，ｇ，ｈとを下記の（６）式，（７）式，（８）式のように定義する。
【００５９】
【数５】
0005430242.tif 000006
【００６０】
ここで、（Δ1 ，Δ2 ，Δ3 ）を摂動として、理想的にｆ（α1 ＋Δ1 ，α2 ＋Δ2 ，α3 ＋Δ3 ）＝０を満たすような（Δ1 ，Δ2 ，Δ3 ）を計算することとする。関数ｆは、下記の（９）式のようにテイラー展開することができる。
【００６１】
【数６】
0005430242.tif 000007
【００６２】
（９）式において２次以上の高次項を無視すれば、（Δ1 ，Δ2 ，Δ3 ）に関する方程式を得ることができる。関数ｇ，ｈについても同様にして方程式を求めることにより、下記の（１０）式に示す連立方程式を得ることができる。
【００６３】
【数７】
0005430242.tif 000008
【００６４】
（１０）式における右辺第２項の正方行列はヤコビ行列である。このヤコビ行列をＪ（α1 ，α2 ，α3 ）とすると、（１０）式は下記の（１１）式のように変形することができる。
【００６５】
【数８】
0005430242.tif 000009
【００６６】
（１１）式で得られる（Δ1 ，Δ2 ，Δ3 ）を（α1 ，α2 ，α3 ）の暫定値に加算することを繰り返し、収束した（α1 ，α2 ，α3 ）を得ることを考える。ｋを計算の繰り返し回数とし、ｋ番目の（α1 ，α2 ，α3 ）を（α1k，α2k，α3k）とすると、下記の（１２）式のような漸化式が成り立つ。
【００６７】
【数９】
0005430242.tif 000010
【００６８】
位置検出処理部１４は、ステップＳ４で、Ｑi の座標からｑi を計算し、（１２）式の漸化式に従った計算を（α1k+1，α2k+1，α3k+1）が収束するまで繰り返し、収束した（α1k+1，α2k+1，α3k+1）を最終的な（α1 ，α2 ，α3 ）とし、得られた（α1 ，α2 ，α3 ）を（３）式に代入することにより、Ｐ1 ，Ｐ2 ，Ｐ3 を計算する。Ｐ1 ，Ｐ2 ，Ｐ3 を得ることにより、リモコン１に対する映像表示装置２の相対位置が得られる。
【００６９】
ステップＳ３で映像表示装置３上の発光部に対応する４個以上の発光点を特定した場合は、位置検出処理部１４は、ステップＳ４で、４個以上の発光点から映像表示装置２の相対位置を計算する処理を行う。図１０は、４個以上の発光点から映像表示装置２の相対位置を計算するステップＳ４のサブルーチンの処理手順を示すフローチャートである。位置検出処理部１４は、特定した発光点から３個の発光点を選択し（Ｓ４１）、選択した３個の発光点について、前述した方法で相対位置を計算する（Ｓ４２）。位置検出処理部１４は、次に、４個以上の発光点から３個の発光点を選択できる組み合わせの内、未だ相対位置を計算していない組み合わせがあるか否かを判定する（Ｓ４３）。３個の発光点を選択できる組み合わせは、４個以上の発光点から３個の発光点を選択する全ての組み合わせとするか、特定の発光点を必ず含む組み合わせとするか、又は組み合わせの数に上限を設ける等、任意に設定すればよい。未だ相対位置を計算していない組み合わせがある場合は（Ｓ４３：ＹＥＳ）、位置検出処理部１４は、処理をステップＳ４１へ戻し、まだ相対位置を計算していない組み合わせで３個の発光点を選択する。未だ相対位置を計算していない組み合わせがない場合は（Ｓ４３：ＮＯ）、位置検出処理部１４は、各発光点について２回以上計算した相対位置を平均する（Ｓ４４）。このようにして、映像表示装置２の相対位置の検出精度を高めることができる。ステップＳ４４が終了した後は、位置検出処理部１４は、ステップＳ４のサブルーチンを終了して処理をメインへ戻す。
【００７０】
ステップＳ４が終了した後は、位置検出処理部１４は、ステップＳ３で特定したスピーカ４上の発光部に対応する発光点の座標に基づき、ステップＳ４と同様の方法で、リモコン１に対するスピーカ４の相対位置を計算する（Ｓ５）。リモコン１の受光部１１，１１，…の内、映像表示装置２からの赤外線とスピーカ４からの赤外線とが互いに異なる受光部１１に入射した場合、ステップＳ４で計算した映像表紙装置２の相対位置とステップＳ５で計算したスピーカ４の相対位置とは、夫々異なる受光部１１に入射した赤外線から計算したものであるので、座標系が互いに異なる。ステップＳ５が終了した後、位置検出処理部１４は、映像表紙装置２の相対位置とスピーカ４の相対位置との座標径を同一にするための座標変換を行う（Ｓ６）。ここでは、スピーカ４の相対位置の座標を、映像表紙装置２の相対位置と同じ座標系上の座標へ変換するとする。座標変換前のスピーカ４上の発光部の座標をＰisp （ｉ＝１，２，…）とし、座標変換後のスピーカ４上の発光部の座標をＰisp ′とすると、Ｐisp ′は下記の（１３）式で計算できる。
Ｐisp ′＝ＲＰisp ＋Ｔ  （ｉ＝１，２，…）  …（１３）
【００７１】
（１３）式において、Ｒは３次元の回転行列であり、下記の（１４）式で表される。またＴは並進行列であり、下記の（１５）式で表される。
【００７２】
【数１０】
0005430242.tif 000011
【００７３】
【数１１】
0005430242.tif 000012
【００７４】
θx ，θy ，θz は夫々３次元空間のｘ軸周り、ｙ軸周り、ｚ軸周りの回転角であり、Ｔx ，Ｔy ，Ｔz は夫々３次元空間のｘ軸方向、ｙ軸方向、ｚ軸方向の並進の大きさである。各パラメータは、スピーカ４からの赤外線が入射する受光部１１を、映像表示装置２からの赤外線が入射する受光部１１の位置にまで移動させるためのパラメータであり、各受光部１１の配置関係によって予め定まっている。映像表示装置２からの赤外線が入射する受光部１１とスピーカ４からの赤外線が入射する受光部１１とが受光部１１，１１，…の内のいずれであるかの組み合わせの夫々について、記憶部１７は回転行列Ｒ及び並進行列Ｔを記憶している。ステップＳ６では、位置検出処理部１４は、映像表示装置２からの赤外線が入射した受光部１１とスピーカ４からの赤外線が入射した受光部１１とを特定し、特定した受光部に係る回転行列Ｒ及び並進行列Ｔを記憶部１７から読み出し、（１３）式に従って、座標変換後のスピーカ４上の発光部の座標を計算する。
【００７５】
ステップＳ６の処理により、リモコン１に対する映像表示装置２及びスピーカ４の相対位置が同一の座標系上で得られる。なお、映像表示装置２からの赤外線とスピーカ４からの赤外線とが同一の受光部１１に入射している場合は、位置検出処理部１４は、ステップＳ６の処理を省略してもよい。
【００７６】
位置検出処理部１４は、次に、ステップＳ６で得られた映像表示装置２及びスピーカ４のリモコン１に対する相対位置から、映像表示装置２とスピーカ４との相対位置を計算する処理を行う（Ｓ７）。ステップＳ７では、映像表示装置２に対するスピーカ４の相対位置を計算する。より具体的には、映像表示装置２上の一点を原点とする座標系上でのスピーカ４の位置を計算する。ステップＳ４で映像表示装置２上の発光部２１，２２，２４の座標が得られているとし、発光部２１の座標をＰ1TV 、発光部２２の座標をＰ2TV 、発光部２４の座標をＰ4TV とする。更に、発光部２１を原点、発光部２１から発光部２２へ向かう直線をｘ軸、発光部２１から発光部２４へ向かう直線をｙ軸、ｘ軸及びｙ軸と直交する左手系の軸をｚ軸とする座標系を考え、この座標系にスピーカ４上の発光部の座標Ｐisp ′を座標変換することとする。この座標変換に必要な回転行列をＲ′、並進行列をＴ′とする。まず、並進行列Ｔ′は、ベクトルＰ1TV の逆方向のベクトルとなることは明らかであるので、並進行列Ｔ′は下記の（１６）式で表される。
Ｔ′＝−Ｐ1TV     …（１６）
【００７７】
また、発光部２１から発光部２２へ単位ベクトルがｘ軸の単位ベクトルとなり、発光部２１から発光部２４へ単位ベクトルがｙ軸の単位ベクトルとなり、Ｐ1TV ，Ｐ2TV ，Ｐ4TV を含む平面の法線ベクトルがｚ軸の単位ベクトルになるという関係から、下記の（１７）、（１８）及び（１９）式が成り立つ。
【００７８】
【数１２】
0005430242.tif 000013
【００７９】
【数１３】
0005430242.tif 000014
【００８０】
【数１４】
0005430242.tif 000015
【００８１】
（１７）〜（１９）式を解くことにより、回転行列Ｒ′が求まる。リモコン１に対するスピーカ４の座標をＰsp、映像表示装置２に対するスピーカ４の座標をＳとすると、スピーカ４の座標Ｓは、下記の（２０）式で計算することができる。
Ｓ＝Ｒ′Ｐsp＋Ｔ′    …（２０）
【００８２】
リモコン１に対するスピーカ４の座標Ｐspとしては、Ｐisp ′のいずれを用いてもよい。また、Ｐisp ′から求めることができるスピーカ４の代表点の座標を用いてもよい。例えば、発光部４１の座標Ｐ1sp ′と発光部４３の座標Ｐ3sp ′との平均値は、スピーカ４の振動板の中心軸の座標となり、この座標を座標Ｐspとして用いてもよい。通常、スピーカの振動板は円形であり、円形の振動板の中心軸を中心にスピーカをどう回転させて配置したとしても、その出力特性は変化しない。従って、振動板の中心軸の座標をスピーカ４の座標として用いることにより得られるスピーカ４の相対位置は、映像・音響システムにおける音響特性を調整するために有用である。
【００８３】
ステップＳ７では、位置検出処理部１４は、映像表示装置２上の発光部の座標に基づき、（１６）〜（１９）式を用いて並進行列Ｔ′及び回転行列Ｒ′を計算し、（２０）式を用いて、映像表示装置２に対するスピーカ４の座標Ｓを計算する。計算した座標Ｓは、映像表示装置２とスピーカ４との相対位置を示す。なお、発光部２１，２２，２３の座標が得られている場合等、座標間を結んだ直線が直交していない場合は、位置検出処理部１４は、座標間を結んだ直線の方向ベクトルの演算により、互いに直交するｘ軸の単位ベクトル及びｙ軸の単位ベクトルを計算する処理を行い、計算した単位ベクトルを用いて前述のように映像表示装置２に対するスピーカ４の座標Ｓを計算する処理を行う。
【００８４】
ステップＳ７が終了した後は、位置検出処理部１４は、計算したスピーカ４の座標Ｓを記憶し、スピーカ位置検出システムに含まれる全てのスピーカ４，４，…の相対位置を計算したか否かを判定する（Ｓ８）。まだ相対位置を計算していないスピーカ４がある場合は（Ｓ８：ＮＯ）、スピーカ位置検出システムは、処理をステップＳ２へ戻し、映像表示装置２とまだ相対位置を計算していない一のスピーカ４との発光部を発光させる処理を行う。具体的には、位置検出処理部１４は、スピーカ位置を検出する処理を続行するための信号を送受信部１５からＡＶプレーヤ３へ送信させ、ＡＶプレーヤ３は信号を送受信部３２で受信し、制御部３１は、次のスピーカ４に発光させる処理を行う。ステップＳ８で全てのスピーカ４，４，…の相対位置を計算している場合は（Ｓ８：ＹＥＳ）、スピーカ位置検出システムは、スピーカ位置を検出する処理を終了する。
【００８５】
スピーカ位置を検出する処理が終了した後は、リモコン１は、計算したスピーカ４，４，…の相対位置をＡＶプレーヤ３へ送信する。ＡＶプレーヤ３は、各スピーカ４の相対位置に基づいて各スピーカ４に出力させる音声を補正する処理、又は現在の各スピーカ４の相対位置を映像表示装置２に表示させて使用者に各スピーカ４の位置の調整を指示する処理等、各スピーカ４の位置に応じた処理を実行する。
【００８６】
以上詳述した如く、本発明においては、映像表示装置２及びスピーカ４，４，…の夫々に少なくとも３箇所の発光部を設けておき、各発光部からの赤外線をリモコン１で受光し、受光した赤外線の発光点が分布した赤外線画像と各発光部の位置関係とから、映像表示装置２と各スピーカ４との相対位置を計算する。少なくとも３箇所に設けた発光部からの赤外線に基づいて相対位置を求めるので、３次元空間内での正確な相対位置を求めることが可能である。従って、各スピーカの高さが異なる立体音響システムにおいても、各スピーカの相対位置を正確に求めることが可能となり、優れた音響を得るためのスピーカ配置、及び各スピーカの配置に応じた適切な音響補正が可能となる。
【００８７】
また本発明においては、発光部の点滅間隔を映像表示装置２及びスピーカ４，４，…の夫々で異ならせることによって、発光部を設けてある機器を容易に区別することができる。これにより、互いに区別することが困難である音信号を用いた従来技術に比べて、各スピーカ４の相対位置をより短時間で正確に求めることが可能となる。また本発明においては、各機器に設けられた複数の発光部の内の一の発光部で発光強度を他の発光部よりも大きくすることにより、発光部を容易に区別し、スピーカの相対位置を正確に求めることが可能となる。
【００８８】
なお、本実施の形態においては、スピーカ位置を検出するための情報処理を主にリモコン１の位置検出処理部１４で行う形態を示したが、これに限るものではなく、赤外線画像を表す画像信号をリモコン１からＡＶプレーヤ３へ送信し、ＡＶプレーヤ３でスピーカ位置を検出するための情報処理を実行する形態であってもよい。また、各スピーカ４の相対位置を順次計算するのではなく、スピーカ４，４，…の発光部を一斉に発光させて各スピーカ４の相対位置を計算してもよい。また赤外線画像と各発光部の位置関係とから相対位置を計算するアルゴリズムは、本実施の形態で説明したもの以外のアルゴリズムを用いても構わない。
【００８９】
また本実施の形態においては、本発明における受光装置はリモコン１であるとしたが、これに限るものではなく、受光装置はその他の形態であってもよい。例えば、リモコン１以外に、ＡＶプレーヤ３と通信を行う専用の受光装置を備えた形態であってもよい。またＡＶプレーヤ３又は特定のスピーカ４に受光部を設けることで受光装置とした形態であってもよい。また映像表示装置２の替わりにスクリーンを備え、スクリーンに映像を投影するプロジェクタを備え、プロジェクタに受光部を設けることで受光装置とした形態であってもよい。また複数の受光装置を用いる形態であってもよい。
【００９０】
また本実施の形態においては、本発明における基準機器は映像表示装置２であるとしたが、これに限るものではなく、本発明はＡＶプレーヤ３又は特定のスピーカ４を基準機器とした形態であってもよい。また本実施の形態においては、発光部は赤外線を発光する形態を示したが、これに限るものではなく、発光部は可視光を発光し、受光部は可視光を受光する形態であってもよい。またＡＶプレーヤ３は、映像表示装置２又は何れかのスピーカ４と一体に構成された形態であってもよい。
【符号の説明】
【００９１】
１  リモコン（受光装置）
１１  受光部
１４  位置検出処理部
２  映像表示装置（基準機器）
２１、２２、２３、２４  発光部
３  ＡＶプレーヤ
３１  制御部
４  スピーカ
４１、４２、４３、４４  発光部
【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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