(57)【要約】【課題】方位検知装置、方法及びプログラムにおいて、３次元直交座標系の各座標軸を中心とした検知対象の回転角度を正確に検知することを目的とする。【解決手段】光源からの直線偏光を受光する光センサ部からの出力検知信号に基づいてヨー角度、ロール角度及びピッチ角度を推定するプロセッサを備え、センサ部は、１つの上面と、Ｍ個（Ｍは３以上の自然数）の側面を有する多面体を形成する本体と、前記上面に偏光方向が互いに一定角度異なるように配置された３個以上の偏光受光センサと、前記Ｍ個の側面に一定角度間隔で配置された複数の非偏光受光センサを有し、プロセッサは、前記３個以上の偏光受光センサの出力検知信号に基づいてヨー角度を推定し、前記複数の非偏光受光センサの出力検知信号に基づいてロール角度及びピッチ角度を推定するように構成する。【選択図】図３
2014215053.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの直線偏光を受光する光センサ部と、
前記光センサ部からの出力検知信号に基づいてヨー角度、ロール角度及びピッチ角度を推定するプロセッサを備え、
前記ヨー角度は前記ＸＹＺ座標系の地面と平行なＸＹ平面と垂直なＺ軸を中心とした回転角度、前記ロール角度はＸ軸を中心とした回転角度、前記ピッチ角度はＹ軸を中心とした回転角度であり、
前記センサ部は、
１つの上面と、Ｍ個（Ｍは３以上の自然数）の側面を有する多面体を形成する本体と、
前記上面に偏光方向が互いに一定角度異なるように配置された３個以上の偏光受光センサと、
前記Ｍ個の側面に一定角度間隔で配置された複数の非偏光受光センサを有し、
前記プロセッサは、前記３個以上の偏光受光センサの出力検知信号に基づいて前記ヨー角度を推定し、前記複数の非偏光受光センサの出力検知信号に基づいて前記ロール角度及び前記ピッチ角度を推定することを特徴とする、方位検知装置。
【請求項２】
前記プロセッサは、前記ロール角度とは異なるタイミングで前記ピッチ角度を推定することを特徴とする、請求項１記載の方位検知装置。
【請求項３】
前記光センサ部の前記本体の前記上面は、三角形状または四角形状を有することを特徴とする、請求項１または２記載の方位検知装置。
【請求項４】
前記光センサ部の前記本体の前記Ｍ個の側面は、前記上面から末広がりとなるように傾斜していることを特徴とする、請求項３記載の方位検知装置。
【請求項５】
前記プロセッサは、前記３個以上の偏光受光センサの出力検知信号が示す偏光受光強度の比率に基づいて前記ヨー角度を推定することを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１項記載の方位検知装置。
【請求項６】
光源からの直線偏光を受光する光センサ部からの出力検知信号に基づいてプロセッサがヨー角度、ロール角度及びピッチ角度を推定する方位検知方法であって、
前記ヨー角度は前記ＸＹＺ座標系の地面と平行なＸＹ平面と垂直なＺ軸を中心とした回転角度、前記ロール角度はＸ軸を中心とした回転角度、前記ピッチ角度はＹ軸を中心とした回転角度であり、
前記センサ部は、１つの上面と、Ｍ個（Ｍは３以上の自然数）の側面を有する多面体を形成する本体と、前記上面に偏光方向が互いに一定角度異なるように配置された３個以上の偏光受光センサと、前記Ｍ個の側面に一定角度間隔で配置された複数の非偏光受光センサを有し、
前記プロセッサが、前記３個以上の偏光受光センサの出力検知信号に基づいて前記ヨー角度を推定し、前記複数の非偏光受光センサの出力検知信号に基づいて前記ロール角度及び前記ピッチ角度を推定することを特徴とする、方位検知方法。
【請求項７】
コンピュータに、光源からの直線偏光を受光する光センサ部からの出力検知信号に基づいてヨー角度、ロール角度及びピッチ角度を推定する方位検知処理を実行させるプログラムであって、
前記ヨー角度は前記ＸＹＺ座標系の地面と平行なＸＹ平面と垂直なＺ軸を中心とした回転角度、前記ロール角度はＸ軸を中心とした回転角度、前記ピッチ角度はＹ軸を中心とした回転角度であり、
前記センサ部は、１つの上面と、Ｍ個（Ｍは３以上の自然数）の側面を有する多面体を形成する本体と、前記上面に偏光方向が互いに一定角度異なるように配置された３個以上の偏光受光センサと、前記Ｍ個の側面に一定角度間隔で配置された複数の非偏光受光センサを有し、
前記３個以上の偏光受光センサの出力検知信号に基づいて前記ヨー角度を推定し、前記複数の非偏光受光センサの出力検知信号に基づいて前記ロール角度及び前記ピッチ角度を推定する手順を前記コンピュータに実行させることを特徴とする、プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、方位検知装置、方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
方位検知装置は、検知対象の一例である人の頭部の向き、人の方位などを検知するのに使用することができる。例えば人の頭部の方位を知ることで、その人が何を見ているか、何に興味を示しているかなどの情報を収集することができる。また、人の頭部の動きを追跡することで、コンピュータなどとのインタラクション、ユーザインタフェースなどに追跡した頭部の動きに関する情報をフィードバックすることができる。追跡した頭部の動きに関するフィードバック情報を用いることで、人の動き（または、ジェスチャ）による各種装置の制御、人が興味を有すると判断される情報の提供、人の向きを考慮した音場を生成するための音響機器の制御などの各種サービスの提供が可能となる。
【０００３】
方位検知装置の第１の例では、人に装着された加速度センサ及び磁気センサを用いて人の方位を検知する。しかし、この第１の例では、磁気センサは環境磁気の乱れなどの影響を受けるため、人の方位を正確に検知することは難しい。
【０００４】
一方、方位検知装置の第２の例では、人に装着された光センサに光源からの光を照射して、光センサの受光強度に基づいて人の方位を光学的に検知する。しかし、この第２の例では、光源は光センサに対して特定の方向に光を照射したり、複数の光源を用いたりしないと、人の方位を正確に検知することは難しい。
【０００５】
また、上記の第１の例及び第２の例では、３次元直交座標系の各座標軸を中心とした検知対象の回転角度を正確に検知することは難しい。つまり、上記の第１の例及び第２の例では、例えば人の頭部のヨー（Yaw）角度、ピッチ（Pitch）角度、及びロール（Roll）角度を正確に検知することは難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実開平６−４０８０４号公報
【特許文献２】特開平９−３１９５０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の方位検知装置では、３次元直交座標系の各座標軸を中心とした検知対象の回転角度を正確に検知することは難しい。
【０００８】
そこで、本発明は、３次元直交座標系の各座標軸を中心とした検知対象の回転角度を正確に検知可能な方位検知装置、方法及びプログラム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】
【０００９】
本発明の一観点によれば、光源からの直線偏光を受光する光センサ部と、前記光センサ部からの出力検知信号に基づいてヨー角度、ロール角度及びピッチ角度を推定するプロセッサを備え、前記ヨー角度は前記ＸＹＺ座標系の地面と平行なＸＹ平面と垂直なＺ軸を中心とした回転角度、前記ロール角度はＸ軸を中心とした回転角度、前記ピッチ角度はＹ軸を中心とした回転角度であり、前記センサ部は、１つの上面と、Ｍ個（Ｍは３以上の自然数）の側面を有する多面体を形成する本体と、前記上面に偏光方向が互いに一定角度異なるように配置された３個以上の偏光受光センサと、前記Ｍ個の側面に一定角度間隔で配置された複数の非偏光受光センサを有し、前記プロセッサは、前記３個以上の偏光受光センサの出力検知信号に基づいて前記ヨー角度を推定し、前記複数の非偏光受光センサの出力検知信号に基づいて前記ロール角度及び前記ピッチ角度を推定する方位検知装置が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
開示の方位検知装置、方法及びプログラムによれば、３次元直交座標系の各座標軸を中心とした検知対象の回転角度を検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】一実施例における光源と方位検知装置の一例を示す図である。
【図２】方位検知装置の外観の一例を示す図である。
【図３】一実施例における方位検知装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
【図４】光センサ部の一例を示す斜視図である。
【図５】光センサ部の一例を示す平面図である。
【図６】偏光受光センサの一例を示す図である。
【図７】非偏光受光センサの一例を示す図である。
【図８】偏光受光センサの配置の一例を説明する図である。
【図９】光センサ部と３次元直交座標系の各座標軸との関係の一例を説明する図である。
【図１０】偏光受光センサの受光面積を説明する図である。
【図１１】偏光受光センサの出力を説明する図である。
【図１２】偏光受光強度分布の一例を示す図である。
【図１３】ヨー角度の一例を示す図である。
【図１４】ロール角度及びピッチ角度を説明する図である。
【図１５】比率テーブルの一例を示す図である。
【図１６】方位検知処理の一例を説明するフローチャートである。
【図１７】光源の配置の他の例を説明する図である。
【図１８】図１７に示す光源の配置での方位検知処理の一例を説明する図である。
【図１９】図１７に示す光源の配置でのヨー角度の推定を説明する図である。
【図２０】光センサ部の他の例を示す図である。
【図２１】他の実施例における方位検知装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
【図２２】複数の検知対象の位置検知の一例を説明する図である。
【図２３】他の実施例における光源と方位検知装置の一例を示す図である。
【図２４】オフライン処理の一例を説明するフローチャートである。
【図２５】グリッドの一例を説明する図である。
【図２６】オンライン処理の一例を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
開示の方位検知装置、方法及びプログラムにおいて、プロセッサは、光源からの直線偏光を受光する光センサ部からの出力検知信号に基づいてヨー角度、ロール角度及びピッチ角度を推定する。センサ部は、１つの上面と、Ｍ個（Ｍは３以上の自然数）の側面を有する多面体を形成する本体と、前記上面に偏光方向が互いに一定角度異なるように配置された３個以上の偏光受光センサと、前記Ｍ個の側面に一定角度間隔で配置された複数の非偏光受光センサを有する。プロセッサは、前記３個以上の偏光受光センサの出力検知信号に基づいてヨー角度を推定し、前記複数の非偏光受光センサの出力検知信号に基づいてロール角度及びピッチ角度を推定する。
【００１３】
以下に、開示の方位検知装置、方法及びプログラムの各実施例を図面と共に説明する。
【実施例】
【００１４】
図１は、一実施例における光源と方位検知装置の一例を示す図である。図１において、光源１１は、例えば建物内の天井に設置され、建物内の床に向かって（即ち、後述するＸＹＺ座標系のＺ軸方向と平行な方向に沿って）予め決められた偏光方向の光（即ち、直線偏光）を照射する。検知対象の一例である人１００は、後述する方位検知装置２１を装着しており、方位検知装置２１は光源１１からの光を検知する。
【００１５】
図２は、方位検知装置の外観の一例を示す図である。図２に示す例では、方位検知装置２１はヘッドセットの形態を有し、人１００の頭１００−１に装着されている。方位検知装置２１は、後述する光センサ部２４を有する。
【００１６】
図３は、一実施例における方位検知装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。この例では、方位検知装置２１は、図３に示す如く接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）２２、メモリ２３、光センサ部２４、通信部２５、及びデータベース（ＤＢ：Data-Base）部２６を有する。ＣＰＵ２２は、プロセッサまたはコンピュータの一例であり、方位検知装置２１全体の制御を司る。メモリ２３は、記憶手段の一例であり、ＣＰＵ２２が実行するプログラム、ＣＰＵ２２が実行する演算の中間データなどの各種データを格納する。光源１１からの光を検知する光センサ部２４の構成については後述する。通信部２５は、有線及び／または無線で外部装置（図示せず）と通信する通信手段の一例である。方位検知装置２１は、後述する如く推定したヨー（Yaw）角度Ψ、ピッチ（Pitch）角度θ、及びロール（Roll）角度φなどのセンシング情報を、通信部２５から外部装置へ送信可能である。外部装置は、例えばブルーツース（Bluetooth、登録商標）を含む近距離無線通信プロトコルなどを用いて通信部と通信しても良く、方位検知装置２１からのセンシング情報に基づいてサービスを提供したり、サービスの内容を変更したりしても良い。ＤＢ部２６は、各種パラメータを格納したデータベースを有しており、メモリ２３内に設けられていても良い。
【００１７】
記憶手段は、コンピュータ読取可能な記憶媒体により形成可能である。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、半導体記憶装置であっても良い。また、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体が磁気記録媒体、光記録媒体、光磁気記録媒体などの場合、記憶手段はロードされた記録媒体に対して情報の読み書きを行うリーダ・ライタで形成可能である。
【００１８】
図４は、光センサ部の一例を示す斜視図である。この例では、図４に示すように、光センサ部２４は三角錐台形状の本体２４１を有する。本体２４１は、三角形状の上面２４−１、三角形状の底面２４−２、及び台形状の３つの側面（または、斜面）２４−３を有する。
【００１９】
図５は、光センサ部の一例を示す平面図である。図５に示すように、本体２４１の上面２４−１には、３個の偏光受光センサ２４１ａ１，２４１ｂ１，２４１ｃ１が設けられている。偏光受光センサ２４１ａ１，２４１ｂ１，２４１ｃ１は、上面２４−１の対応する辺に沿って配置されている。また、本体２４１の３つの側面２４−３には、非偏光受光センサ２４１ａ２，２４１ｂ２，２４１ｃ２が設けられている。非偏光受光センサ２４１ａ２，２４１ｂ２，２４１ｃ２は、底面２４−２の対応する辺、或いは、上面２４−１の対応する辺に沿って配置されている。
【００２０】
図６は、偏光受光センサの一例を示す図である。図６に示す偏光受光センサ２４１−１は、各偏光受光センサ２４１ａ１，２４１ｂ１，２４１ｃ１として機能し得る。図６中、（ａ）は偏光受光センサ２４１−１の平面図を示し、（ｂ）は偏光受光センサ２４１−１の側面図を示す。偏光受光センサ２４１−１は、受光シート３２の上に偏光フィルム３１が設けられた構成を有する。図６（ａ）中、偏光フィルム３１内に示されている平行な実線は、偏光方向を模式的に示す。受光シート３２の面と偏光フィルム３１の面は、互いに平行であり、取り付けられる上面２４−１と平行である。偏光フィルム３１の面積は、受光シート３２の面積以上であれば良い。偏光受光センサ２４１−１は、光源１１からの光を偏光フィルム３１を介して受光シート３２で受光するため、光センサ部２４の姿勢変化（即ち、頭部１００−１の姿勢変化）に伴う受光面積の変化に基づいて受光強度を検知できる。
【００２１】
偏向受光センサ２４１−１は偏光フィルム３１を有するため、図５中、平行な実線で模式的に示すように、偏光受光センサ２４１ａ１，２４１ｂ１，２４１ｃ１の偏光方向は互いに一定角度異なり、図５の例では互いに１２０°異なる。
【００２２】
図７は、非偏光受光センサの一例を示す図である。図７に示す非偏光受光センサ２４１−２は、各非偏光受光センサ２４１ａ２，２４１ｂ２，２４１ｃ２として機能し得る。図７中、（ａ）は非偏光受光センサ２４１−２の平面図を示し、（ｂ）は非偏光受光センサ２４１−２の側面図を示す。非偏光受光センサ２４１−２は、受光シート３３を有し、偏光フィルムは有さない。
【００２３】
図８は、偏光受光センサの配置の一例を説明する図である。図８中、（ａ）は例えば水平配置される偏光受光センサ２４１−１の平面図、（ｂ）は例えば傾斜配置される非偏光受光センサ２４１−２の側面図を示す。この例では、側面２４−３及び非偏光受光センサ２４１−２の水平面（または、底面２４−２）に対する傾斜角度はαであり、非偏光受光センサ２４１−２の側面２４−３に沿った上下方向の長さはｌである。
【００２４】
図９は、光センサ部と３次元直交座標系の各座標軸との関係の一例を説明する図である。図９は、光センサ部２４の上面２４−１及び底面２４−２が３次元直交座標系の一例であるＸＹＺ座標系のＸＹ平面と平行な状態を示す。光源１１は、発行ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）１１Ａ及び直線偏光フィルタ（または、フィルム）１１Ｂを有する。人１００の頭部１００−１の回転中心をＣで示す。また、光センサ部２４の中心と頭部１００−１の回転中心Ｃとの間のＺ軸に沿った距離をＤで示す。例えばＸＹ平面と垂直なＺ軸を中心とした回転角度をヨー（Yaw）角度Ψ、Ｙ軸を中心とした回転角度をピッチ（Pitch）角度θ、及び、Ｘ軸を中心とした回転角度をロール（Roll）角度φと定義する。
【００２５】
図１０は、偏光受光センサの受光面積を説明する図である。図１０において、ａ１，ｂ１，ｃ１は、偏光受光センサ２４１ａ１，２４１ｂ１，２４１ｃ１の受光面積を示し、破線は光源１１の偏光方向を示す。偏光フィルム３１を有する偏光受光センサ２４１ａ１，２４１ｂ１，２４１ｃ１の受光強度と、ヨー角度Ψとの間には、定量的な関係があるため、周知の方法を利用することで、偏光受光センサ２４１ａ１，２４１ｂ１，２４１ｃ１の出力検知信号に基づき合計３相の偏光受光強度の比率からヨー角度Ψを推定することができる。また、偏光受光センサ２４１ａ１，２４１ｂ１，２４１ｃ１の出力検知信号の位相差に基づき、ピッチ回転区間を特定することができる。
【００２６】
図１１は、偏光受光センサの出力を説明する図である。この例では、説明の便宜上、光センサ２４内に各偏光受光センサ２４１ａ１，２４１ｂ１，２４１ｃ１の出力検知信号をアナログ−デジタル変換するＡＤＣ（Analog-to-Digital Converter）が設けられており、デジタル検知信号をＣＰＵ２２に出力する。また、光センサ２４内に各非偏光受光センサ２４１ａ２，２４１ｂ２，２４１ｃ２の出力検知信号をアナログ−デジタル変換するＡＤＣ（Analog-to-  Digital Converter）が設けられており、デジタル検知信号をＣＰＵ２２に出力する。なお、図３において、光センサ部２４とＣＰＵ２２との間にＡＤＣを設けても良いことは言うまでもない。
【００２７】
図１２は、偏光受光強度分布の一例を示す図である。図１２は、光センサ部２４の上面２４−１がＸＹ平面と平行であり、Ｚ軸を中心に１８０°ずつ、計３回連続して回転した場合の偏光受光強度分布を示す。図１２中、縦軸は偏光受光センサ２４１ａ１，２４１ｂ１，２４１ｃ１の出力検知信号に基づく受光強度ａ，ｂ，ｃを任意単位で示し、横軸は時間ｔを任意単位で示す。
【００２８】
図１３は、ヨー角度の一例を示す図である。図１３は、図１２の偏光受光強度分布から推定したヨー角度Ψを示す。図１３中、縦軸はヨー角度Ψ（°）、横軸は時間ｔを任意単位で示す。
【００２９】
図１４は、ロール角度及びピッチ角度を説明する図である。この例では、人間の生理運動学による観察結果などを考慮して、ロール回転及びピッチ回転は、別々のタイミングで発生すると仮定する。ロール回転及びピッチ回転を特定するため、先ず非偏光受光センサ２４１ａ２，２４１ｂ２，２４１ｃ２の出力検知信号のデューティー比を計算し、いずれのデューティー比も閾値以下であれば、ロール回転及びピッチ回転は発生していないと判断する。また、例えば非偏光受光センサ２４１ａ２，２４１ｃ２の出力検知信号の増減が同調している場合はピッチ回転が発生していると判断し、同調していない場合はロール回転が発生していると判断する。なお、非偏光受光センサ２４１ａ２，２４１ｂ２，２４１ｃ２の出力検知信号の位相差に基づき、ピッチ回転区間またはロール回転区間を特定することができる。
【００３０】
なお、予め例えば非偏光受光センサ２４１ｂ２，２４１ａ２（または、２４１ｃ２）の出力検知信号の比率テーブルを作成してメモリ２３又はＤＢ部２６に格納しておき、人１００の方位検知時に検知した非偏光受光センサ２４１ｂ２，２４１ａ２（または、２４１ｃ２）の出力検知信号の比率に基づき比率テーブルを検索してピッチ回転を特定するようにしても良い。この場合、非偏光受光センサ２４１ｂの出力検知信号の増減方向から、ピッチ回転の回転方向の極性を推定することができる。
【００３１】
図１５は、比率テーブルの一例を示す図である。図１５に示す例では、ピッチ角度θ（°）に対し、非偏光受光センサ２４１ｂ２の出力検知信号の、非偏光受光センサ２４１ａ２，２４１ｂ２，２４１ｃ２の出力検知信号の合計に対する比率ｂ２／Totalと、非偏光受光センサ２４１ａ２の、非偏光受光センサ２４１ａ２，２４１ｂ２，２４１ｃ２の出力検知信号の合計に対する比率ａ２／Totalとが格納されている。
【００３２】
なお、ロール角度φ（°）に対しても、ピッチ角度θ（°）の場合と同様にして比率テーブルを作成することができる。
【００３３】
図１６は、方位検知処理の一例を説明するフローチャートである。図１６に示す方位検知処理は、図３に示すＣＰＵ２２が、メモリ２３に格納されたプログラムを実行することで実現可能である。図１６において、ステップＳ１では、偏光受光センサ２４１ａ１，２４１ｂ１，２４１ｃ１の出力検知信号から対応するデジタル検知信号を取得する。ステップＳ２では、ステップＳ１で取得したデジタル検知信号に基づいて、上記の如き方法でヨー角度Ψを特定する。
【００３４】
ステップＳ３では、非偏光受光センサ２４１ａ２，２４１ｂ２，２４１ｃ２の出力検知信号から対応するデジタル検知信号を取得する。ステップＳ４では、ステップＳ３で取得したデジタル検知信号に基づいて、上記の如き方法でロール回転区間及びピッチ回転区間を特定する。ステップＳ５では、ロール回転またはピッチ回転が有るか否かを判定し、判定結果がＮＯであると処理はステップＳ１へ戻る。一方、ステップＳ５の判定結果がＹＥＳであると、ロール回転及びピッチ回転は、別々のタイミングで発生すると仮定しているので、ステップＳ６では、ロール回転またはピッチ回転を識別する。
【００３５】
ステップＳ７では、ステップＳ６における識別の結果がピッチ回転であるか否かを判定し、判定結果がＮＯであると処理はステップＳ８へ進み、判定結果がＹＥＳであると処理はステップＳ９へ進む。ステップＳ８では、ロール角度を上記の如き方法で推定し、処理はステップＳ１へ戻る。また、ステップＳ９では、ピッチ角度を上記の如き方法で推定し、処理はステップＳ１へ戻る。
【００３６】
これにより、３次元直交座標系の各座標軸を中心とした検知対象の回転角度、即ち、ロール角度φ、ピッチ角度θ、及びヨー角度Ψを正確に推定することができ、φ，θ，Ψに基づき人１００の頭部１００−１（即ち、方位検知装置２１）の姿勢（または、光源１１に対する方位）を検知できる。
【００３７】
図１７は、光源の配置の他の例を説明する図であり、図１８は、図１７に示す光源の配置での方位検知処理の一例を説明する図である。図１８は、図１７の状態から破線で示すようにあるヨー角度Ψ（この例では反時計方向に）回転した状態を示す。図１７及び図１８において、光源１１は、例えば建物内の壁に設置され、建物内の対向する壁に向かって光を水平方向（即ち、ＸＹ平面と平行な方向に沿って）に照射する。図１７及び図１８中、図５及び図９と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。この例では、非偏光受光センサ２４１ａ２，２４１ｂ２，２４１ｃ２の出力検知信号から受光強度のみを用いて光センサ部２４Ａのヨー角度Ψを推定するため、光源１１側に偏光フィルタを設けなくても良い。
【００３８】
図１９は、図１７に示す光源の配置でのヨー角度の推定を説明する図である。図１９中、ハッチングは、例えば非偏光受光センサ２４１ａ２の位置を示す。例えば、非偏光受光センサ２４１ａ２，２４１ｂ２の受光強度Ｓａ，Ｓｂは、
Ｓａ＝Ｐ・ｌ２・ｓｉｎ（α）・ｓｉｎ（Ψ）      −π／６＜Ψ＜π−π／６
Ｓｂ＝０                                      −π／６＜Ψ＜π−π／６
で表すことができ、受光強度Ｓａ，Ｓｂは１２０°の位相差を有する。ここで、Ｐ，ｌ，αは常数であるため、非偏光受光センサ２４１ａ２，２４１ｂ２の出力検知信号からヨー角度Ψの絶対値を計算することができる。さらに、図９と共に説明した光センサ部２４のＸＹＺ座標系の定義と、非偏光受光センサ２４１ａ２，２４１ｂ２，２４１ｃ２の出力検知信号の位相差に基づき、ヨー回転の区間を特定することができる。このように、光源１１が水平方向に光を照射する場合、図１７及び図１８に示す如き比較的簡単な構成の光センサ部２４Ａを用いてヨー角度Ψを推定することができる。
【００３９】
なお、図５の光センサ部２４に対して図１７及び図１８の場合のように光源１１からの光を水平方向に照射し、方位推定装置２１を装着している人１００の動きが光センサ部２４への光が遮蔽されにくい動きに限定されている場合には、図５の例の場合と同様にヨー角度Ψ、ピッチ角度θ、及びロール角度φを推定できる。また、光源１１からの光を水平方向に照射する場合、図５の光センサ部２４の上面２４−１が水平方向と直交する配置としても良いことは言うまでもない。
【００４０】
上記の例では、光センサ部２４，２４Ａの本体２４１は三角錐台形状を有するが、本体２４１は１つの上面と、３つ以上の側面を有する多面体であれば良い。また、側面は、上面に対して垂直であっても、上面に対して傾斜していても良い。さらに、多面体の上面に設ける偏光受光センサの数は、好ましくは３個以上であり、多面体の側面に設ける非偏光受光センサの数は、３個以上であり、側面の数と同じ個数であることが好ましい。
【００４１】
図２０は、光センサ部の他の例を示す図である。図２０中、（ａ）は光センサ部２４Ｂの斜視図、（ｂ）は光センサ部２４Ｂの平面図、（ｃ）は光センサ部２４Ｂの側面図を示す。図２０中、図４乃至図７と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００４２】
図２０に示す光センサ部２４Ｂの本体２４１は、平行四面体形状を有する。本体２４１の上面２４−１には３個の偏光受光センサ２４１−１が図５と同様の位置関係で、偏光方向が互いに一定角度（この例では１２０°）異なるように配置されている。本体２４１の４つの側面２４−３には、夫々１個の非偏光受光センサ２４１−２が設けられている。なお、図２０では、側面２４−３は上面２４−１に対して垂直であるが、図２０中末広がりとなるように９０°以外の角度で傾斜していても良い。また、偏光受光センサ２４１−１の数がＮ個（Ｎは３以上の自然数）の場合には、偏光方向が互いに一定角度（３６０°／Ｎ）異なるように配置される。さらに、非偏光受光センサ２４１−２は、本体２４１の各側面２４−３に設けられることが好ましいが、一定角度間隔で配置されていれば良く、例えば側面２４−３の数が２Ｍ（Ｍは２以上の自然数）の場合、合計Ｍ個の非偏光受光センサ２４１−２を１つおき毎の側面２４−３に設けても良い。
【００４３】
図２１は、他の実施例における方位検知装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。図２１中、図３と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。図２１に示す方位検知装置２１Ａは、加速度センサ２７を有する。加速度センサ２７は、立ち位置検知用の慣性センサの一例であり、周知の方法で３軸（例えば、ＸＹＺ座標軸）に沿った加速度を検知して３軸加速度情報を出力する。ＣＰＵ２２は、この３軸加速度情報に基づいて、周知の方法でピッチ角度θ及びロール角度φを推定する。この場合、ロール回転及びピッチ回転は、同じタイミングで発生していても良い。この例では、説明の便宜上、図５に示す如き構成を有する光センサ部２４を使用するが、例えば図２０に示す如き構成を有する光センサ部２４Ｂを使用しても良く、光センサ部２４の本体２４１の形状は三角錐台形状に限定されない。
【００４４】
図２２は、複数の検知対象の位置検知の一例を説明する図であり、図２３は、他の実施例における光源と方位検知装置の一例を示す図である。図２２及び図２３において、人１００Ａ，１００Ｂは、同じ構成の方位検知装置２１を装着しており、光源１１からの光が照射される円形エリア（または、受光ゾーン）内で立っている。図２２は、説明の便宜上、方位検知装置２１の光センサ部２４を示すことで、人１００Ａ，１００Ｂの頭部１００−１の姿勢を模式的に示している。図２３中、（ａ）は光源１１からの光の照射を示す側面図、（ｂ）は光源１１からの光が照射される床上の円形エリアを示す平面図である。図２３中、（ｂ）においてＰＡ，ＰＢは夫々人１００Ａ，１００Ｂの立ち位置を示し、ＣＰは円形エリアの中心を示す。また、図２３中、（ａ）においてＨは人１００Ａの身長（光センサ部２４の高さ位置）を示す。
【００４５】
ＣＰＵ２２は、加速度センサ２７からの３軸加速度情報に基づいてピッチ角度θ及びロール角度φを推定し、光センサ部２４からの出力検知信号に基づいて受光強度分布を求めて光源１１との方位関係を推定できる。さらに、ＣＰＵ２２は、光センサ部２４からの出力検知信号に基づいて求めた受光強度から、人１００の高さＨを推定できる。従って、各人１００Ａ，１００Ｂが装着している方位検知装置２１では、各人１００Ａ，１００Ｂの円形エリア内の立ち位置と姿勢を推定できる。このように、各人１００Ａ，１００Ｂが円形エリア内にいるか否かに加え、立ち位置と姿勢を推定することで、例えば提供するサービスを各人１００Ａ，１００Ｂの立ち位置及び姿勢に応じて変更するなどして、サービスの質を向上することが可能となる。
【００４６】
上記の如く人１００の立ち位置と姿勢（頭部１００−１の姿勢）をＣＰＵ２２において推定する場合、ＣＰＵ２２は光センサ部２４からの出力検知信号に基づいて受光強度分布を次のように求めることができる。ここで、xi, yi, ziは人１００（即ち、方位検知装置２１）のＸＹＺ座標位置を示し、r, p, yはヨー角度Ψ、ピッチ角度θ、及びロール角度φを示し、pa1, pb1, pc1は偏光光センサ２４１ａ１，２４１ｂ１，２４１ｃ１の出力検知信号を示し、pa2, pb2, pc2は非偏光光センサ２４１ａ２，２４１ｂ２，２４１ｃ２の出力検知信号を示す。
【００４７】
{xi, yi, zi}+{r, p, y} → {pa1, pb1, pc1, pa2, pb2, pc2}
そこで、このような受光強度分布に基づいて、次のように人１００の立ち位置を特定できることがわかる。
【００４８】
{pa1, pb1, pc1, pa2, pb2, pc2}+{r, p, y} → {xi, yi, zi}
人１００の立ち位置を検知する位置検知処理は、例えば以下に説明するオフライン処理を予め実行しておき、その後にオンライン処理を実行することで実現できる。
【００４９】
図２４は、オフライン処理の一例を説明するフローチャートである。図２４に示すオフライン処理は、図２１に示すＣＰＵ２２が、メモリ２３に格納されたプログラムを実行することで実現可能である。図２４において、ステップＳ２１では、オフライン処理が開始され、ステップＳ２２では、図２３に示す光源１１からの光の照射領域を、一定の高さＨｉの受光面（または、エリア）に相当するデータベースＤＢｉを選択する。ステップＳ２３では、エリアをサイズＬで分割し、ステップＳ２４では、グリッドＧｉの中心位置（Ｘｉ，Ｙｉ）を特定する。図２５は、グリッドの一例を説明する図である。
【００５０】
ステップＳ２５では、中心位置（Ｘｉ，Ｙｉ）で姿勢角度（ロール、ピッチ、ヨー）をΘ＝ｄαで分割する。ステップＳ２６では、各姿勢における受光強度分布を計算するか、或いは、光センサ部２４の出力検知信号（即ち、実測値）に基づき求める。ステップＳ２７では、ステップＳ２６で求めた受光強度分布と位置をＤＢ部２６に登録（即ち、格納）する。例えば、ステップＳ２７では、受光強度分布、姿勢及び位置座標をベクトルに変換し、検索のためのｋｄ木（ｋｄ−ｔｒｅｅ）に登録する。ステップＳ２８では、全てのグリッドの処理を完了したか否かを判定し、判定結果がＮＯであると処理はステップＳ２９へ進み、判定結果がＹＥＳであると処理はステップＳ３０へ進む。ステップＳ２９では、ｉの値をｉ＝ｉ＋１にインクリメントし、処理はステップＳ２４へ戻る。一方、ステップＳ３０では、オフライン処理が完了する。
【００５１】
図２６は、オンライン処理の一例を説明するフローチャートである。図２６に示すオンライン処理は、図２１に示すＣＰＵ２２が、メモリ２３に格納されたプログラムを実行することで実現可能である。ステップＳ２６において、ステップＳ３１では、オンライン処理が開始され、ステップＳ３２では、光センサ部２４の高さＨを特定する。ステップＳ３３では、高さＨでオフライン処理により格納されている検索用ＤＢを特定する。
【００５２】
ステップＳ３４では、光センサ部２４からの出力検知信号に基づきヨー角度Ψを推定する。ステップＳ３５では、加速度センサ２７からの３軸加速度情報に基づきロール角度φ及びピッチ角度θを推定する。ステップＳ３６では、ロール角度φ、ピッチ角度θ及びヨー角度Ψの受光強度分布を取得する。ステップＳ３７では、ＤＢ部２６の最短隣検索で受光強度分布の登録位置（Ｘｉ，Ｙｉ）を特定する。例えば、ステップＳ３７では、受光強度分布から検索用ベクトル{pa1, pb1, pc1, pa2, pb2, pc2}+{r, p, y}を作成し、この検索用ベクトル{pa1, pb1, pc1, pa2, pb2, pc2}+{r, p, y}を用いたｋｄ木の最短隣検索により、上記オフライン処理によりＤＢ部２６に登録された受光強度分布の登録位置（Ｘｉ，Ｙｉ）を特定する。ステップＳ３８では、ステップＳ３７で特定した位置（Ｘｉ，Ｙｉ）を人１００の立ち位置の近似とし、処理はステップＳ３４へ戻る。
【００５３】
これにより、人１００が光源１１からの光が照射される円形エリア内にいるか否かに加え、円形エリア内にいる人１００の立ち位置と姿勢を推定することができる。
【００５４】
以上の実施例を含む実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
光源からの直線偏光を受光する光センサ部と、
前記光センサ部からの出力検知信号に基づいてヨー角度、ロール角度及びピッチ角度を推定するプロセッサを備え、
前記ヨー角度は前記ＸＹＺ座標系の地面と平行なＸＹ平面と垂直なＺ軸を中心とした回転角度、前記ロール角度はＸ軸を中心とした回転角度、前記ピッチ角度はＹ軸を中心とした回転角度であり、
前記センサ部は、
１つの上面と、Ｍ個（Ｍは３以上の自然数）の側面を有する多面体を形成する本体と、
前記上面に偏光方向が互いに一定角度異なるように配置された３個以上の偏光受光センサと、
前記Ｍ個の側面に一定角度間隔で配置された複数の非偏光受光センサを有し、
前記プロセッサは、前記３個以上の偏光受光センサの出力検知信号に基づいて前記ヨー角度を推定し、前記複数の非偏光受光センサの出力検知信号に基づいて前記ロール角度及び前記ピッチ角度を推定することを特徴とする、方位検知装置。
（付記２）
前記プロセッサは、前記ロール角度とは異なるタイミングで前記ピッチ角度を推定することを特徴とする、付記１記載の方位検知装置。
（付記３）
前記光センサ部の前記本体の前記上面は、三角形状または四角形状を有することを特徴とする、付記１または２記載の方位検知装置。
（付記４）
前記光センサ部の前記本体の前記Ｍ個の側面は、前記上面から末広がりとなるように傾斜していることを特徴とする、付記３記載の方位検知装置。
（付記５）
前記プロセッサは、前記３個以上の偏光受光センサの出力検知信号が示す偏光受光強度の比率に基づいて前記ヨー角度を推定することを特徴とする、付記１乃至４のいずれか１項記載の方位検知装置。
（付記６）
予め作成された前記複数の非偏光受光センサの出力検知信号が示す受光強度の比率と前記ロール角度の関係を示す第１のテーブルと、予め作成された前記複数の非偏光受光センサの出力検知信号が示す受光強度の比率と前記ピッチ角度の関係を示す第２のテーブルを格納した記憶手段を更に備え、
前記プロセッサは、前記複数の非偏光受光センサの出力検知信号が示す受光強度の比率を求め、求めた前記比率に基づき、前記記憶手段に格納された前記第１のテーブルから前記ロール角度を特定し、前記記憶手段に格納された前記第２のテーブルからピッチ角度を特定することを特徴とする、付記１乃至５のいずれか１項記載の方位検知装置。
（付記７）
前記光源は、前記Ｚ軸方向と平行な方向に沿って前記光を照射することを特徴とする、付記１乃至６のいずれか１項記載の方位検知装置。
（付記８）
前記光源は、前記ＸＹ平面と平行な方向に沿って前記光を照射することを特徴とする、付記１乃至６のいずれか１項記載の方位検知装置。
（付記９）
光源からの直線偏光を受光する光センサ部からの出力検知信号に基づいてプロセッサがヨー角度、ロール角度及びピッチ角度を推定する方位検知方法であって、
前記ヨー角度は前記ＸＹＺ座標系の地面と平行なＸＹ平面と垂直なＺ軸を中心とした回転角度、前記ロール角度はＸ軸を中心とした回転角度、前記ピッチ角度はＹ軸を中心とした回転角度であり、
前記センサ部は、１つの上面と、Ｍ個（Ｍは３以上の自然数）の側面を有する多面体を形成する本体と、前記上面に偏光方向が互いに一定角度異なるように配置された３個以上の偏光受光センサと、前記Ｍ個の側面に一定角度間隔で配置された複数の非偏光受光センサを有し、
前記プロセッサが、前記３個以上の偏光受光センサの出力検知信号に基づいて前記ヨー角度を推定し、前記複数の非偏光受光センサの出力検知信号に基づいて前記ロール角度及び前記ピッチ角度を推定することを特徴とする、方位検知方法。
（付記１０）
前記プロセッサが、前記ロール角度とは異なるタイミングで前記ピッチ角度を推定することを特徴とする、付記９記載の方位検知方法。
（付記１１）
前記プロセッサが、前記３個以上の偏光受光センサの出力検知信号が示す偏光受光強度の比率に基づいて前記ヨー角度を推定することを特徴とする、付記９または１０記載の方位検知方法。
（付記１２）
記憶手段が予め作成された前記複数の非偏光受光センサの出力検知信号が示す受光強度の比率と前記ロール角度の関係を示す第１のテーブルと、予め作成された前記複数の非偏光受光センサの出力検知信号が示す受光強度の比率と前記ピッチ角度の関係を示す第２のテーブルを格納しており、
前記プロセッサが、前記複数の非偏光受光センサの出力検知信号が示す受光強度の比率を求め、求めた前記比率に基づき、前記記憶手段に格納された前記第１のテーブルから前記ロール角度を特定し、前記記憶手段に格納された前記第２のテーブルからピッチ角度を特定することを特徴とする、付記９乃至１１のいずれか１項記載の方位検知方法。
（付記１３）
前記光源は、前記Ｚ軸方向と平行な方向に沿って前記光を照射することを特徴とする、付記９乃至１２のいずれか１項記載の方位検知方法。
（付記１４）
前記光源は、前記ＸＹ平面と平行な方向に沿って前記光を照射することを特徴とする、付記９乃至１２のいずれか１項記載の方位検知方法。
（付記１５）
前記プロセッサが、前記ヨー角度、前記ロール角度及び前記ピッチ角度で決まる姿勢毎に、前記光源からの光が照射するエリア内で異なる高さ位置での受光強度分布と前記エリア内での位置とを予めデータベース部に登録しておき、
前記プロセッサが、前記光センサ部の出力検知信号に基づいて特定した高さ位置で前記データベース部を参照し、前記光センサ部の出力検知信号に基づいて推定した前記ヨー角度と慣性センサの出力検知信号に基づいて推定した前記ロール角度及び前記ピッチ角度から取得した受光強度分布で前記データベース部から登録されている位置を特定することを特徴とする、付記９乃至１４のいずれか１項記載の方位検知方法。
（付記１６）
コンピュータに、光源からの直線偏光を受光する光センサ部からの出力検知信号に基づいてヨー角度、ロール角度及びピッチ角度を推定する方位検知処理を実行させるプログラムであって、
前記ヨー角度は前記ＸＹＺ座標系の地面と平行なＸＹ平面と垂直なＺ軸を中心とした回転角度、前記ロール角度はＸ軸を中心とした回転角度、前記ピッチ角度はＹ軸を中心とした回転角度であり、
前記センサ部は、１つの上面と、Ｍ個（Ｍは３以上の自然数）の側面を有する多面体を形成する本体と、前記上面に偏光方向が互いに一定角度異なるように配置された３個以上の偏光受光センサと、前記Ｍ個の側面に一定角度間隔で配置された複数の非偏光受光センサを有し、
前記３個以上の偏光受光センサの出力検知信号に基づいて前記ヨー角度を推定し、前記複数の非偏光受光センサの出力検知信号に基づいて前記ロール角度及び前記ピッチ角度を推定する手順を前記コンピュータに実行させることを特徴とする、プログラム。
（付記１７）
前記手順は、前記ロール角度とは異なるタイミングで前記ピッチ角度を推定することを特徴とする、付記１６記載のプログラム。
（付記１８）
前記手順は、前記３個以上の偏光受光センサの出力検知信号が示す偏光受光強度の比率に基づいて前記ヨー角度を推定することを特徴とする、付記１６または１７記載のプログラム。
（付記１９）
記憶手段が予め作成された前記複数の非偏光受光センサの出力検知信号が示す受光強度の比率と前記ロール角度の関係を示す第１のテーブルと、予め作成された前記複数の非偏光受光センサの出力検知信号が示す受光強度の比率と前記ピッチ角度の関係を示す第２のテーブルを格納しており、
前記手順は、前記複数の非偏光受光センサの出力検知信号が示す受光強度の比率を求め、求めた前記比率に基づき、前記記憶手段に格納された前記第１のテーブルから前記ロール角度を特定し、前記記憶手段に格納された前記第２のテーブルからピッチ角度を特定することを特徴とする、付記１６乃至１８のいずれか１項記載のプログラム。
【００５５】
以上、開示の方位検知装置、方法及びプログラムを実施例により説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００５６】
１      光源
１Ａ      ＬＥＤ
１Ｂ      偏光フィルタ
２１      方位検知装置
２２      ＣＰＵ
２３      メモリ
２４      光センサ部
２５      通信部
２６      ＤＢ部
２７      加速度センサ
２４１      本体
２４１ａ１，２４１ｂ１，２４１ｃ１      偏光受光センサ
２４１ａ２，２４１ｂ２，２４１ｃ２      非偏光受光センサ
【図１】
2014215053.tif 000003
【図２】
2014215053.tif 000004
【図３】
2014215053.tif 000005
【図４】
2014215053.tif 000006
【図５】
2014215053.tif 000007
【図６】
2014215053.tif 000008
【図７】
2014215053.tif 000009
【図８】
2014215053.tif 000010
【図９】
2014215053.tif 000011
【図１０】
2014215053.tif 000012
【図１１】
2014215053.tif 000013
【図１２】
2014215053.tif 000014
【図１３】
2014215053.tif 000015
【図１４】
2014215053.tif 000016
【図１５】
2014215053.tif 000017
【図１６】
2014215053.tif 000018
【図１７】
2014215053.tif 000019
【図１８】
2014215053.tif 000020
【図１９】
2014215053.tif 000021
【図２０】
2014215053.tif 000022
【図２１】
2014215053.tif 000023
【図２２】
2014215053.tif 000024
【図２３】
2014215053.tif 000025
【図２４】
2014215053.tif 000026
【図２５】
2014215053.tif 000027
【図２６】
2014215053.tif 000028