(57)【要約】【課題】  位置検出に最適な３つの光を適切に選ぶことができ、これにより移動体の位置を精度よく検出することが可能な信頼性にすぐれた位置検出システムおよび位置検出装置を提供する。【解決手段】  ２次元光学センサ３２の受光面における中心点Ｏからなるべく離れたところの３つの集光点Ｄの位置を自己位置検出用として選択する。【選択図】      図６
2008014776.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体の上方に設けられた複数の発光手段と、
前記移動体に設けられ、前記各発光手段から発せられる光が集光する受光面と、
前記受光面における各集光点の位置を検出するとともに、その各集光点の位置と前記受光面の中心点との間の距離を検出する第１検出手段と、
前記第１検出手段で検出される各集光点の位置のうち、同第１検出手段で検出される距離がもっとも大きい集光点を含む３つの集光点の位置を選択する選択手段と、
前記選択手段で選択される３つの集光点の位置から、その３つの集光点の光源方向を検出する第２検出手段と、
前記第２検出手段で検出される３つの光源方向に基づいて前記移動体の位置を検出する第３検出手段と、
を備えていることを特徴とする位置検出システム。
【請求項２】
移動体の上方に設けられた複数の発光手段と、
前記移動体に設けられ、前記各発光手段から発せられる光が集光する受光面と、
前記受光面における各集光点の位置および受光強度を検出するとともに、その各集光点の位置と前記受光面の中心点との間の距離を検出する第１検出手段と、
前記第１検出手段で検出される各集光点の位置のうち、同第１検出手段で検出される距離および受光強度に応じて３つの集光点の位置を選択する選択手段と、
前記選択手段で選択される３つの集光点の位置から、その３つの集光点の光源方向を検出する第２検出手段と、
前記第２検出手段で検出される３つの光源方向に基づいて前記移動体の位置を検出する第３検出手段と、
を備えていることを特徴とする位置検出システム。
【請求項３】
前記選択手段は、前記第１検出手段で検出される各集光点の位置に対し、同第１検出手段で検出される距離が大きい順に重み付けし、かつ同第１検出手段で検出される受光強度が大きい順に重み付けし、これら重み付けの和がもっとも大きい３つの集光点の位置を選択することを特徴とする請求項２に記載の位置検出システム。
【請求項４】
前記選択手段は、前記第１検出手段で検出される距離に応じた光源方向の検出誤差を第１指標として求めるとともに、前記第１検出手段で検出される受光強度に応じた光源方向の検出誤差を第２指標として求め、これら第１指標および第２指標の和がもっとも小さい３つの集光点の位置を選択することを特徴とする請求項２に記載の位置検出システム。
【請求項５】
移動体の上方に設けられ、複数の発光手段からの光を受けて前記移動体の位置を検出する位置検出装置であって、
前記各発光手段から発せられる光が集光する受光面と、
前記受光面における各集光点の位置を検出するとともに、その各集光点の位置と前記受光面の中心点との間の距離を検出する第１検出手段と、
前記第１検出手段で検出される各集光点の位置のうち、同第１検出手段で検出される距離がもっとも大きい集光点を含む３つの集光点の位置を選択する選択手段と、
前記選択手段で選択される３つの集光点の位置から、その３つの集光点の光源方向を検出する第２検出手段と、
前記第２検出手段で検出される３つの光源方向に基づいて前記移動体の位置を検出する第３検出手段と、
を備えていることを特徴とする位置検出装置
【請求項６】
移動体の上方に設けられ、複数の発光手段からの光を受けて前記移動体の位置を検出する位置検出装置であって、
前記各発光手段から発せられる光が集光する受光面と、
前記受光面における各集光点の位置および受光強度を検出するとともに、その各集光点の位置と前記受光面の中心点との間の距離を検出する第１検出手段と、
前記第１検出手段で検出される各集光点の位置のうち、同第１検出手段で検出される距離および受光強度に応じて３つの集光点の位置を選択する選択手段と、
前記選択手段で選択される３つの集光点の位置から、その３つの集光点の光源方向を検出する第２検出手段と、
前記第２検出手段で検出される３つの光源方向に基づいて前記移動体の位置を検出する第３検出手段と、
を備えていることを特徴とする位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、移動体の位置を検出する位置検出システムおよび位置検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
移動体の位置を検出する方法として、三角測量が知られている。この三角測量により移動体の位置を検出するシステムの例として、発光手段から発せられる光を移動体の受光手段で受け、その受光手段で受けた光の光源方向を検出し、検出した光源方向に基づいて移動体の位置を検出する移動作業ロボットのシステムがある（例えば特許文献１）。
【０００３】
受光手段として例えば２次元光学センサが用いられ、その２次元光学センサの受光面に発光手段から発せられた光が集光される。そして、２次元光学センサの受光面における集光点と同受光面の中心点との位置関係から受光手段で受ける光の光源方向（角度）が検出され、検出された光源方向に基づいて移動体の位置が検出される。
【０００４】
また、複数の位置検出結果を得て、その平均値を求めるシステムもある（例えば特許文献２）。
【特許文献１】特開２００２−７３１７０号公報
【特許文献２】特開２００１−３３２４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のようなシステムでは、移動体の位置を検出するために３つの光の光源方向が必要であり、その３つの光の光源方向をどのように選ぶかによって位置検出の結果に差が生じてしまう。
【０００６】
この発明は、上記事情を考慮したもので、位置検出に最適な３つの光を適切に選ぶことができ、これにより移動体の位置を精度よく検出することが可能な信頼性にすぐれた位置検出システムおよび位置検出装置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】
【０００７】
請求項１に係る発明の位置検出システムは、移動体の上方に設けられた複数の発光手段と、上記移動体に設けられ、上記各発光手段から発せられる光が集光する受光面と、この受光面における各集光点の位置を検出するとともに、その各集光点の位置と上記受光面の中心点との間の距離を検出する第１検出手段と、この第１検出手段で検出される各集光点の位置のうち、同第１検出手段で検出される距離が大きい方の３つの集光点の位置を選択する選択手段と、この選択手段で選択される３つの集光点の位置から、その３つの集光点の光源方向を検出する第２検出手段と、この第２検出手段で検出される３つの光源方向に基づいて上記移動体の位置を検出する第３検出手段と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
この発明の位置検出システムおよび位置検出装置によれば、位置検出に最適な３つの光を適切に選ぶことができる。これにより、移動体の位置を精度よく検出することが可能となり、信頼性の向上が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
［１］以下、この発明の第１の実施形態について図面を参照して説明する。  
図１に示すように、商店などの建物１の床面に移動体２が走行自在に存している。そして、移動体２の移動空間の上方たとえば建物１の内壁上部および天井に、３つ以上の光学指標として７個の発光手段たとえば光学ビーコン♯０〜♯６が分散配置されている。これら光学ビーコン♯０〜♯６は、発光素子として赤外線光を発する発光ダイオードを有しており、取付け位置（平面上のｘ，ｙ座標）については施設時に既知となっている。
【００１０】
とくに、光学ビーコン♯１〜♯６は、自身以外の少なくとも１つの光学ビーコンから発せられる光を受けて動作する。
【００１１】
光学ビーコン♯０〜♯６には、符号順にそのまま対応する発光順序が予め定められている。発光順序が１番目の光学ビーコン♯０は、基準光学ビーコンとして、定期的に発光動作する。この光学ビーコン♯０の制御回路は、図２に示すように、発光パターン生成部１０、タイマ１１、ＩＤ設定部１２、および発光素子（発光ダイオード）１３により構成されている。このうち、発光パターン生成部１０およびタイマ１１により、発光制御部が構成されている。  
タイマ１１は、光学ビーコン♯０の周期的な発光動作を設定するための一定時間ｔ１をカウントする。ＩＤ設定部１２は、光学ビーコン♯０に固有の識別情報であるＩＤを人為的な操作に応じて可変設定する。
【００１２】
発光パターン生成部１０は、図３のタイムチャートに示すように、タイマ１１が一定時間ｔ１をカウントするごとに、所定周波数のキャリア信号を変調し、その変調信号（パルス信号）により、特定の発光パターンを有する開始コードを生成し、続いてＩＤ設定部１２の設定に応じたＩＤコードを生成し、生成した開始コードおよびＩＤコードに応じて発光素子１３を発光させる。開始コードの立上がりからＩＤコードの終了までに、一定時間ｔａが確保される。ＩＤコードは、一定時間ｔｂに収まる３ビットの２進数値であり、光学ビーコン♯０用として２進数値“０”が定めらされている。一定時間ｔａ，ｔｂについては、発光パターン生成部１０内のクロック信号のカウントにより設定される。
【００１３】
残りの光学ビーコン♯１〜♯６は、従動光学ビーコンとして、自身以外の光学ビーコンから発せられる光のうち、発光順序がそれぞれ１つ前の光学ビーコンから発せられる光をその光に含まれているＩＤコードから判別し、その判別した光を受けることにより順次に動作して発光する。
【００１４】
光学ビーコン♯１〜♯６の制御回路は互いに同一のもので、そのうちの光学ビーコン♯１の制御回路を代表して図４に示している。すなわち、自身以外の光学ビーコンから発せられる光を受ける受光素子（フォトダイオード）２０、この受光素子２０の受光信号に含まれている開始コードおよびＩＤコードを判別する信号判別部２１、この信号判別部２１で開始コードおよびＩＤコードが判別された場合に同判別されたＩＤコードとＩＤメモリ２３内の特定ＩＤコード（発光順序が１つ前の光学ビーコンのＩＤコード）とを比較する比較部２２が設けられている。この比較部２２の比較結果が、発光パターン生成部２４に供給される。そして、発光パターン生成部２４に、タイマ２５、ＩＤ設定部２６、発光素子（発光ダイオード）２７が接続されている。  
タイマ２５は、比較部２２の比較結果が一致の場合に、発光動作開始までの一定時間ｔ２をカウントする。ＩＤ設定部２６は、光学ビーコン♯１に固有の識別情報であるＩＤを人為的な操作に応じて可変設定する。
【００１５】
発光パターン生成部２４は、比較部２２の比較結果が一致となった場合にタイマ２５を動作させ、図３に示しているように、そのタイマ２５による一定時間ｔ２のカウントが終了した後、所定周波数のキャリア信号を変調し、その変調信号（パルス信号）により、特定の発光パターンを有する開始コードを生成し、続いてＩＤ設定部２６の設定に応じたＩＤコードを生成し、生成した開始コードおよびＩＤコードに応じて発光素子２７を発光させる。開始コードの立上がりからＩＤコードの終了までに、一定時間ｔａが確保される。ＩＤコードは、一定時間ｔｂに収まる３ビットの２進数値であり、光学ビーコン♯１用として２進数値“１”が定められている。一定時間ｔａ，ｔｂについては、発光パターン生成部２４内のクロック信号のカウントにより設定される。
【００１６】
上記信号判別部２１、比較部２２、ＩＤメモリ２３、発光パターン生成部２４、およびタイマ２５により、発光制御部が構成されている。
【００１７】
なお、他の光学ビーコン♯２〜♯６のＩＤコードとして、２進数値“２”“３”“４”“５”“６”がそれぞれ定められている。光学ビーコン♯０〜♯６のＩＤコード、および光学ビーコン♯０〜♯６のＩＤメモリ２３に記憶される特定ＩＤコード（発光順序が１つ前の光学ビーコンのＩＤコード）の関係を、図５に示している。
【００１８】
こうして、光学ビーコン♯０が一定時間ｔ１ごとに発光動作して開始コードおよびＩＤコードを発する。光学ビーコン♯１は、他の光学ビーコンから受ける光のＩＤコードを監視し、発光順序が１つ前の光学ビーコン♯０の特定ＩＤコードである場合に、それから一定時間ｔ２後に発光動作して開始コードおよびＩＤコードを発する。光学ビーコン♯２は、他の光学ビーコンから受ける光のＩＤコードを監視し、発光順序が１つ前の光学ビーコン♯１の特定ＩＤコードである場合に、それから一定時間ｔ２後に発光動作して開始コードおよびＩＤコードを発する。以後、同様に、光学ビーコン♯３〜♯６が順次に発光動作する。全ての光学ビーコン♯０〜♯６の発光動作が終了するタイミングは、上記一定時間ｔ１のカウントが終了するタイミングの前である。これにより、一定時間ｔ１ごとに、光学ビーコン♯０〜♯６の順繰りの発光動作が繰返される。
【００１９】
一方、移動体２は、光学ビーコン♯０〜♯６から入射する光の光源方向（入射角度）を検出するとともに、その各入射光に含まれているＩＤコードに対応する光学ビーコン♯０〜♯６の位置を判別し、これら検出結果および判別結果に応じて自己位置を検出する機能を有するもので、図６の制御回路に示すように、受光部３０、検出部（第１検出手段）４１、選択部（選択手段）４２、光源方向検出部（第２検出手段）４３、自己位置検出部（第３検出手段）４０、コード検知部４４、位置データメモリ４５、および蓄積メモリ４６を有している。これら受光部３０、検出部４１、選択部４２、光源方向検出部４３、自己位置検出部４０、コード検知部４４、位置データメモリ４５、および蓄積メモリ４６などにより、光学ビーコン♯０〜♯６からの光を受けて移動体２の位置を検出する位置検出装置が構成されている。
【００２０】
上記受光部３０は、光学ビーコン♯０〜♯６から届く光を入射部３１で取込んで２次元光学センサ３２の受光面に集光する。２次元光学センサ３２として、例えばＣＭＯＳイメージセンサやＣＣＤイメージセンサ、あるいはＰＳＤ（Position Sensitive Detector）と称される位置センサなどが用いられる。入射部３１は、図７および図８に示すように、軸方向が垂直となるように移動体２に設けられた円筒状の筐体３３を有し、その筐体３３の上部開口を遮光板３４で閉塞し、上方から届く光を遮光板３４の中央部の開口（絞り）３４ａを通して筐体３３内に導入し、導入した光をレンズ３５により２次元光学センサ３２の受光面に集光する。
【００２１】
図９は２次元光学センサ３２の受光面における集光点（光像）Ｄの一例であり、点線矢印は光学ビーコンからの入射光の方向を示している。上記検出部４１は、２次元光学センサ３２の受光面における集光点Ｄの位置（重心位置のｘ，ｙ座標“ｘd，ｙd”）を検出するとともに、その各集光点Ｄの位置と２次元光学センサ３２の受光面の中心点Ｏ（ｘ，ｙ座標が“0，0”）との間の距離ｒをそれぞれ下式の演算により検出する。  
【数１】
2008014776.tif 000003
【００２２】
上記選択部４２は、検出部４１で検出される各集光点Ｄの位置のうち、同検出部４１で検出される距離ｒがもっとも大きい方の３つの集光点Ｄの位置を選択する。光源方向検出部４３は、選択部４２で選択される３つの集光点Ｄの位置から、その３つの集光点Ｄの光源（光学ビーコン）の方向（入射角度）を検出する。すなわち、２次元光学センサ３２の受光面における集光点Ｄのｘ，ｙ座標が“ｘd，ｙd”であれば、このｘ，ｙ座標“ｘd，ｙd”を用いた下式で得られる角度θ（ｘ軸方向を基準とする角度）の方向に、光源である光学ビーコンが存在する。  
θ＝tan−１（ｙd／ｘd）
自己位置検出部４０は、光源方向検出部４３で検出される３つの光源方向に基づく周知の三角測量の演算により、移動体２の位置を検出する。
【００２３】
コード検知部４４は、上記入射部３１への各入射光に含まれている開始コードおよびＩＤコードを上記２次元光学センサ３２の出力から検知する。位置データメモリ４５は、光学ビーコン♯０〜♯６の位置データをその光学ビーコン♯０〜♯６のＩＤコードに対応付けて記憶している。蓄積メモリ４６は、自己位置検出部４０で検出される位置を蓄積して記憶する。この蓄積メモリ４６の記憶内容に基づき、移動体２の移動経路を解析することが可能である。
【００２４】
また、移動体２は、自律走行可能な移動ロボットとしての使用を可能にするため、コントローラ５０、走行ユニット５１、マップデータメモリ５２、移動ルートプログラムメモリ５３を有している。マップデータメモリ５２は、建物１内の移動空間のマップデータを記憶している。移動ルートプログラムメモリ５３は、当該移動体２の移動ルートを指定するための移動ルートプログラムを記憶している。コントローラ５０は、移動ルートプログラムメモリ５３内の移動ルートプログラムに従い、かつ自己位置検出部４０で特定される移動体位置とマップデータメモリ５２内のマップデータとの照合により、自律走行ユニット５１を駆動制御する。
【００２５】
ここで、光学ビーコンから発せられる光と２次元光学センサ３２の受光との関係について説明する。  
図９に示す集光点Ｄが仮に受光面の中心点Ｏに近い位置にあるとすると、集光点Ｄのｘ，ｙ座標“ｘd，ｙd”はそれぞれ零に近い値となる。この状態で光学ビーコンの方向（入射角度θ）を検出しようとすると、ｘ，ｙ座標“ｘd，ｙd”に含まれる微小な誤差が、大きな検出誤差となって現われてしまう。この理由は、数学的に説明することができる。
【００２６】
すなわち、ある入射光によって形成される集光点Ｄのｘ，ｙ座標にそれぞれ誤差Δｘ，Δｙが含まれていたとすると、同入射光によって形成される理想的な集光点Ｄ´のｘ，ｙ座標を“ｘd´，ｙd´”とした場合、集光点Ｄのｘ，ｙ座標は“ｘd´+Δｘ，ｙd´+Δｙ”と表すことができる。集光点ＤとＤ´の差をΔＤ（＝(Δｘ)2+(Δｙ)2）、理想的な集光点Ｄ´の位置と２次元光学センサ３２の受光面の中心点Ｏとの間の距離を  
ｒ´（＝(ｘd´)2+(Δｙd´)2）とした場合、光源方向の検出誤差Δθが最大になるのは、理想的な集光点Ｄ´を２次元光学センサ３２の受光面の中心点Ｏと結んだ線分ＯＤ´と、集光点Ｄ´とＤを結んだ線分Ｄ´Ｄが垂直の関係を満たす場合であり、そのとき、光学ビーコンの入射角度θの誤差Δθは幾何学的関係から下式で表される。  
Δθ＝tan−１（Ｄ´Ｄ／ＯＤ´）＝tan−１（ΔＤ／ｒ´）
すなわち、集光点Ｄのｘ，ｙ座標“ｘd，ｙd”に含まれる微少な誤差Δｘ，ΔｙによってΔＤが決定し、ΔＤが等しい場合には、理想的な集光点Ｄ´と２次元光学センサ３２の受光面の中心点Ｏの距離ｒ´によって、光学ビーコンの入射角度の誤差Δθが決定する。ｒ´は未知の値であるが、ｒ＝ｒ＋Δｒ，Δｒ≪０であるため、ｒ´≒ｒと考えてよい。また、集光点ＤとＤ´の差ΔＤを２次元光学センサ３２に固有の位置検出誤差εとすると、光学ビーコンの入射角度θの誤差Δθは下式で表される。  
Δθ＝tan−１（ε／ｒ）
ε＝１５０μmの場合の距離ｒと誤差Δθとの関係を図１０に示している。すなわち、ｒの値が零に近づくほど、Δθは増加傾向にあり、εが定数であれば、θに関する誤差は大きくなる。
【００２７】
例えば、集光点Ｄの位置に応じてどのような誤差Δθが生じるかの具体的なデータを図１１に示している。ｒ＝０．５mmのときにはｍ１６，７degもの誤差Δθが生じるのに対し、ｒ＝４．５mmのときには１．９１deg程度の誤差Δθしか生じない。
【００２８】
別の見方をすると、ある入射光によって形成される集光点Ｄ１の位置と同入射光によって形成される理想的な集光点Ｄ１´の位置との差をΔＤ１とし、別の入射光によって形成される集光点Ｄ２の位置と同入射光によって形成される理想的な集光点Ｄ２´の位置との差をΔＤ２としたとき、ΔＤ１＝ΔＤ２であれば、集光点Ｄの位置と２次元光学センサ３２の受光面の終身点Ｏとの間の距離ｒが大きいほうほど、光源方向（角度θ）の検出誤差Δθが小さい。
【００２９】
要するに、２次元光学センサ３２の受光面の中心点Ｏに近い位置の集光点Ｄから光源方向（角度θ）を検出しようとすると、その光源方向の検出誤差Δθが大きくなり、その大きな検出誤差Δθを含んだ状態の光源方向を用いて自己位置を検出しようとすると、その自己位置検出に大きな誤差が生じるという問題がある。この問題を解消するためには、上記選択部４２のように、２次元光学センサ３２の受光面における中心点Ｏからなるべく離れたところの集光点Ｄの位置を、自己位置検出用として選択するのがよい。
【００３０】
４つの光学ビーコン♯１〜♯４を用いて自己位置を検出した場合の実験データを図１２に示している。θは、２次元光学センサ３２の受光面における集光点Ｄの位置（ｘ，ｙ座標）から検出される光源方向の角度。θrは、同集光点Ｄの位置に基づく理想的な光源方向の角度である。両角度の誤差“θ−θr”は、距離ｒが大きいほど小さいことが分かる。
【００３１】
したがって、この場合、光学ビーコン♯１，♯２，♯４の発光に基づく３つの集光点Ｄの位置が選択され、選択された３つの集光点Ｄの位置から、その各集光点Ｄの光源方向（入射角度）が検出される。そして、検出された３つの光源方向に基づく周知の三角測量の演算により、移動体２の位置が検出される。
【００３２】
以上のように、２次元光学センサ３２の受光面における中心点Ｏからなるべく離れたところの３つの集光点Ｄの位置を自己位置検出用として選択することにより、移動体２の位置を精度よく検出することができる。これにより、位置検出の信頼性が大幅に向上する。
【００３３】
［２］第２の実施形態について説明する。  
移動体２の検出部４１は、２次元光学センサ３２の受光面における集光点Ｄの位置（重心位置のｘ，ｙ座標“ｘd，ｙd”）および受光強度（重心位置の受光強度）ｐを検出するとともに、その各集光点Ｄの位置と２次元光学センサ３２の受光面の中心点Ｏ（ｘ，ｙ座標が“0，0”）との間の距離ｒをそれぞれ下式の演算により検出する。距離ｒの検出方法は第１の実施形態と同じである。受光強度ｐは、２次元光学センサ３２の出力電圧のレベルから検出することができる。
【００３４】
また、移動体２の選択部４２は、検出部４１で検出される各集光点Ｄの位置に対し、同検出部４１で検出される距離ｒが大きい順に重み付けし（大きい順に高い順位を付ける）、かつ同検出部４１で検出される受光強度ｐが大きい順に重み付けし（大きい順に高い順位を付ける）、これら重み付け（順位）の和がもっとも大きい３つの集光点Ｄの位置を選択する。
【００３５】
他の構成は、第１の実施形態と同じである。
【００３６】
４つの光学ビーコン♯１〜♯４を用いて自己位置を検出した場合の実験データを図１３に示している。θは、２次元光学センサ３２の受光面における集光点Ｄの位置（ｘ，ｙ座標）から本システムによって検出される光源方向の角度。θrは、同集光点Ｄの位置に基づく理想的な光源方向の角度である。
【００３７】
光源である光学ビーコン♯１〜♯４ごとに異なる距離ｒの重み付け（順位）、同じく光学ビーコン♯１〜♯４ごとに異なる受光強度ｐの重み付け（順位）、およびこれら重み付け（順位）の和（合計順位）を、図１４にまとめて示している。合計順位がもっとも小さいのは光学ビーコン♯１，♯２、次に小さいのは光学ビーコン♯４である。
【００３８】
したがって、この場合、光学ビーコン♯１，♯２，♯４の発光に基づく３つの集光点Ｄの位置が選択され、選択された３つの集光点Ｄの位置から、その各集光点Ｄの光源方向（入射角度）が検出される。そして、検出された３つの光源方向に基づく周知の三角測量の演算により、移動体２の位置が検出される。
【００３９】
以上のように、３つの集光点Ｄの位置の選択要素として、距離ｒだけでなく、受光強度ｐを加味することにより、自己位置の検出精度がさらに向上する。
【００４０】
［３］第３の実施形態について説明する。  
選択部４２は、検出部４１で検出される距離に応じた光源方向の検出誤差Δθを第１指標Ｓ１として求めるとともに、検出部４１で検出される受光強度ｐに応じた光源方向の検出誤差Δθを第２指標Ｓ２として求め、これら第１指標Ｓ１および第２指標Ｓ２の和（＝Ｓ１＋Ｓ２）がもっとも小さい３つの集光点の位置を選択する。他の構成は第２の実施形態と同じである。
【００４１】
第１の実施形態で説明したように、ある入射光によって形成される集光点Ｄ１の位置と同入射光によって形成される理想的な集光点Ｄ１´の位置との差をΔＤ１とし、別の入射光によって形成される集光点Ｄ２の位置と同入射光によって形成される理想的な集光点Ｄ２´の位置との差をΔＤ２としたとき、ΔＤ１＝ΔＤ２であれば、集光点Ｄの位置と２次元光学センサ３２の受光面の中心点Ｏとの間の距離ｒが大きい方ほど、光源方向（角度θ）の検出誤差Δθが小さい。すなわち、距離ｒに応じた光源方向の検出誤差Δθは、幾何学的関係から下式で表わされる。εは２次元光学センサ３２に固有の位置検出誤差である。  
Δθ＝tan−１（ε／ｒ）
この距離ｒに応じた光源方向の検出誤差Δθを、誤差の生じ易さの第１指標Ｓ１として定める。  
Ｓ１＝tan−１（ε／ｒ）
一方、集光点Ｄの受光強度ｐに応じた光源方向の検出誤差Δθは、下式のようにｐの関数で表わすことができる。  
Δθ＝ｆ（ｐ）
この受光強度ｐに応じた光源方向の検出誤差Δθを、誤差の生じ易さの第２指標Ｓ２として定める。たとえばｐとΔθの関係が一次式で示される場合、下式のように表すことができる。  
Ｓ２＝Ａ・ｐ＋Ｂ  （Ａ，Ｂは実験により決定する定数）
なお、第２指標Ｓ２については、実験によりあらかじめ計測してｐとΔθの関係を調べ、例えば選択部４２の内部メモリに記憶しておくことができる。
【００４２】
光源ごとに異なる第１指標Ｓ１および第２指標Ｓ２の例を図１５に示している。選択部４２は、第１指標Ｓ１と第２指標Ｓ２との和（＝Ｓ１＋Ｓ２）を求め、その和が小さい３つの光学ビーコンの発光に基づく３つの集光点Ｄの位置を選択する。図１５において、指標Ｓ１，Ｓ２の和がもっとも小さいのは光学ビーコン♯１、２番目に小さいのは光学ビーコン♯２、３番目に小さいのは光学ビーコン♯４である。
【００４３】
したがって、この場合、光学ビーコン♯１，♯２，♯４の発光に基づく３つの集光点Ｄの位置が選択され、選択された３つの集光点Ｄの位置から、その各集光点Ｄの光源方向（入射角度）が検出される。そして、検出された３つの光源方向に基づく周知の三角測量の演算により、移動体２の位置が検出される。
【００４４】
以上のように、３つの集光点Ｄの位置の選択要素として、距離ｒだけでなく、受光強度ｐを加味することにより、自己位置の検出精度がさらに向上する。
【００４５】
なお、この発明は、上記各実施形態に限定されるものではなく、要旨を変えない範囲で種々変形実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】各実施形態の全体的な構成を示す図。
【図２】各実施形態の発光順序が第１位の光学ビーコンの制御回路のブロック図。
【図３】各実施形態における各光学ビーコンの発光動作を示すタイムチャート。
【図４】各実施形態の残りの各光学ビーコンの制御回路のブロック図。
【図５】各実施形態における各光学ビーコンのＩＤコードおよび各光学ビーコンに記憶される特定ＩＤコードの関係を示す図。
【図６】各実施形態における移動体の制御回路のブロック図。
【図７】各実施形態における受光部の構成を断面して示す図。
【図８】図７を上方から見た図。
【図９】各実施形態における２次元光学センサの受光面における集光点Ｄの一例を示す図。
【図１０】各実施形態における距離ｒと誤差Δθとの関係を示す図。
【図１１】各実施形態における集光点Ｄの位置に応じてどのような誤差Δθが生じるかの具体的なデータを示す図。
【図１２】第１の実施形態における４つの光学ビーコンを用いて自己位置を検出した場合の実験データを示す図。
【図１３】第２の実施形態における４つの光学ビーコンを用いて自己位置を検出した場合の実験データを示す図。
【図１４】図１４における距離ｒの順位、受光強度ｐの順位、および合計順位を示す図。
【図１５】第３の実施形態における第１指標Ｓ１、第２指標Ｓ２、およびその和を示す図。
【符号の説明】
【００４７】
１…建物、２…移動体、♯０〜♯６…光学ビーコン（発光手段）、１３…発光素子、２０…受光素子、２７…発光素子、３０…受光部、３２…２次元光学センサ、４０…自己位置検出部、４１…検出部、４２…選択部、４３…光源方向検出部
【図１】
2008014776.tif 000004
【図２】
2008014776.tif 000005
【図３】
2008014776.tif 000006
【図４】
2008014776.tif 000007
【図５】
2008014776.tif 000008
【図６】
2008014776.tif 000009
【図７】
2008014776.tif 000010
【図８】
2008014776.tif 000011
【図９】
2008014776.tif 000012
【図１０】
2008014776.tif 000013
【図１１】
2008014776.tif 000014
【図１２】
2008014776.tif 000015
【図１３】
2008014776.tif 000016
【図１４】
2008014776.tif 000017
【図１５】
2008014776.tif 000018