(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１次元状に受光セルが配置され該受光セルの配列方向に並べられて位置情報により変調された光を放出する複数の発光源からの光を受光する１次元受光手段と、前記発光源からの光を前記１次元受光手段の受光面に結像させる光学手段と、前記１次元受光手段から出力される１次元のイメージをもとに各発光源から送られてくる前記位置情報を取得する位置情報取得手段と、前記位置情報取得手段で取得した３以上の発光源に対応する位置情報及び各発光源からの光を受光した前記１次元受光手段における前記受光セルの受光位置をもとに２次元の測定位置を特定する測定位置特定手段を有することを特徴とする位置検出装置。
【請求項２】
前記位置情報取得手段は、前記１次元受光手段から出力される１次元のイメージを時系列的に参照して前記発光源からの光の像を追跡しながら光の点滅あるいは強弱を検出し、前記位置情報に復調することを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項３】
さらに、前記１次元受光手段の受光面と略直交する方向の受光面を有する第２の１次元受光手段と、前記第２の１次元受光手段から出力される１次元のイメージをもとに各発光源から送られてくる前記位置情報を取得する第２の位置情報取得手段を有し、前記測定位置特定手段は、各発光源に対応する位置情報と、同じ位置情報が取得された前記１次元受光手段における受光位置及び前記第２の１次元受光手段における受光位置を対応付け、３次元位置を特定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の位置検出装置。
【請求項４】
映像を撮影するビデオカメラと、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の位置検出装置と、前記ビデオカメラで撮影した映像と前記位置検出装置で検出した測定位置とを対応づけて記憶する記憶手段を有することを特徴とする撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定位置を特定する位置検出技術と、その位置検出技術を用いた撮影システムの技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
位置を検出する方法として、近年ではＧＰＳが広く用いられている。例えば特許文献１などにおいても、車両の位置をＧＰＳにより検出している。しかし、ＧＰＳ衛星の電波が届かないトンネルや地下街などでは位置を検出することができないという欠点がある。また、ＧＰＳによる車両の位置検出精度は数メートルから数十メートル程度であり、正確な位置を検出することができないという欠点もある。
【０００３】
車両などにおいては、ＧＰＳが使用できない場所での位置検出を補完するため、例えばタイヤの回転などによって距離を計測し、またハンドルの回転角などから方向を割り出して位置を予測することも行われているが、ＧＰＳよりも精度が低い。
【０００４】
一方、トンネルや管路、地下施設などにおいては、そのメンテナンスのため壁面の状態を観察し、異常の有無をチェックしている。このようなチェックを行う場合、異常が生じている箇所を正確に特定することが重要である。しかし、従来は例えば距離ポストを設置して位置を把握する程度しか行われておらず、異常箇所の特定を正確に行うことができなかった。そのため、地下のトンネルや管路、施設においても正確に位置を特定することができる技術が要望されていた。
【０００５】
【特許文献１】特開平６−３３１３７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、地下などであっても正確に位置を特定することができる位置検出装置と、その位置検出装置を用いた撮影装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、位置検出装置において、１次元状に受光セルが配置され該受光セルの配列方向に並べられて位置情報により変調された光を放出する複数の発光源からの光を受光する１次元受光手段と、前記発光源からの光を前記１次元受光手段の受光面に結像させる光学手段と、前記１次元受光手段から出力される１次元のイメージをもとに各発光源から送られてくる前記位置情報を取得する位置情報取得手段と、前記位置情報取得手段で取得した３以上の発光源に対応する位置情報及び各発光源からの光を受光した前記１次元受光手段における前記受光セルの受光位置をもとに２次元の測定位置を特定する測定位置特定手段を有することを特徴とするものである。
【０００８】
例えば本発明の位置検出装置が車載され、移動している場合には、発光源から送られてくる位置情報を受信する間に１次元受光手段における発光源からの光の像は移動してしまう。そのため、位置情報を受信する際には、１次元受光手段から出力される１次元のイメージを時系列的に参照して、発光源からの光の像を追跡しながら光の点滅あるいは強弱を検出し、前記位置情報に復調するように構成するとよい。
【０００９】
また３次元の位置を特定する場合には、さらに、前記１次元受光手段の受光面と略直交する方向の受光面を有する第２の１次元受光手段と、前記第２の１次元受光手段から出力される１次元のイメージをもとに各発光源から送られてくる前記位置情報を取得する第２の位置情報取得手段を設け、前記測定位置特定手段は、各発光源に対応する位置情報と、同じ位置情報が取得された前記１次元受光手段における受光位置及び前記第２の１次元受光手段における受光位置を対応付け、３次元位置を特定するように構成すればよい。
【００１０】
また本発明は、撮影装置において、映像を撮影するビデオカメラと、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の位置検出装置と、前記ビデオカメラで撮影した映像と前記位置検出装置で検出した測定位置とを対応づけて記憶する記憶手段を有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、発光源からの光を用いることから、トンネルや管路、地下施設など、電波の届かない暗い場所でも位置を特定することができる。また、発光源から送られてくる位置情報をもとにして、複数の発光源からの光の像が結像した１次元のイメージから位置を求めるため、ＧＰＳ等に比べて正確に位置を特定することができる。
【００１２】
そして、このようにして特定された測定位置を映像と対応づけておけば、映像を撮影した位置を正確に特定することができる。例えば構築物のメンテナンスの際に異常が発生している箇所を正確に特定して対処することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は、本発明の位置検出装置の実施の一形態を含む一構成例を示すブロック図である。図中、１は位置検出装置、２は発光源、１１は光学系、１２はラインセンサ、１３は位置情報取得部、１４は測定位置特定部である。位置検出装置１の周囲には複数の発光源２が設けられており、それぞれ、発光源２が設置されている位置に関する情報である位置情報により変調された光を放出している。位置情報としては、緯度及び経度でもよいし、ある特定の点からの相対的な位置でもよい。あるいは、それぞれ異なるＩＤを送信し、そのＩＤに予め対応づけられている位置の情報を特定できるように構成されていてもよい。以下の説明では、ＩＤなどを送信する場合でも、間接的にではあるが位置が特定できるので、位置情報として扱うことにする。また、複数の発光源２はラインセンサ１２の受光セルの配列方向に並べられていることが望ましいが、ラインセンサ１２の受光セルの配列方向と直交する方向に異なる位置情報を送信する発光源２が整列していなければ、ある程度自由に配置することができる。
【００１４】
なお、発光源２における光の変調方法は任意であり、後述の位置情報取得部１３で復調できる方式であるものとする。発光源２としては、変調により点滅あるいは光量変化の応答が速い光源を用いるとよく、例えば可視光ＬＥＤや赤外光ＬＥＤなどを用いることが望ましいが、他の光源を用いてもよいことは言うまでもない。
【００１５】
位置検出装置１は、複数の発光源２からの位置情報により変調された光を受光して、位置検出装置１が存在している測定位置を特定する。そのための構成として、光学系１１、ラインセンサ１２、位置情報取得部１３、測定位置特定部１４等を含んで構成されている。
【００１６】
光学系１１は、発光源２からの光をラインセンサ１２の受光面に結像させるためのものであり、例えばレンズなどで構成されている。なお、レンズなどとラインセンサ１２の受光面との距離は既知であるものとする。あるいは距離を検知可能に構成されていてもよい。
【００１７】
ラインセンサ１２は、１次元状に受光セルが配置された受光素子であり、発光源２からの光を受光して、１次元のイメージとして出力する。
【００１８】
位置情報取得部１３は、ラインセンサ１２から出力される１次元のイメージを時系列的に参照し、各発光源２からの光の像の点滅あるいは光量変化を検出することによって、各発光源２から送られてくる位置情報を復調して取得する。なお、位置検出装置１が車載される場合などのように、位置検出装置１が移動する場合には、各発光源２の光の像はラインセンサ１２の受光面上を移動することになる。そのため、各発光源２の光の像を追跡しながら、発光源２の光の点滅あるいは強弱を検出して、位置情報を復調すればよい。ラインセンサ１２では、例えば２次元ＣＣＤセンサなどに比べて高速に１次元のイメージを取得することができる。従って、位置検出装置１が移動した場合でも、１次元のイメージ上での発光源２の光の像の移動は少なく、十分追跡することができる。また、高速な位置情報の転送にも対応することができる。
【００１９】
なお、位置情報取得部１３は、測定位置を特定する時点での発光源２からの光の像が存在するラインセンサ１２上の位置（受光位置）も取得するものとする。このとき、例えば位置情報を送信するために消灯している発光源２がある場合でも、上述のように発光源２の光の像を追跡していれば、像が存在するであろう位置を予測することができ、その予測した位置を受光位置とすればよい。
【００２０】
測定位置特定部１４は、位置情報取得部１３で取得した、発光源２から送られてきたそれぞれの位置情報と、各発光源からの光の像が存在しているラインセンサ１２上の受光位置をもとに、位置検出装置１が存在している測定位置を特定する。なお、測定位置として特定できるのは２次元の位置である。
【００２１】
まず、ラインセンサを用いた一般的な位置計測方法について説明しておく。図２は、２次元平面でのラインセンサを用いた位置計測方法の一例の説明図である。図２では既知の点ａ（ｘ１，ｙ１）、ｂ（ｘ２，ｙ２）、ｃ（ｘ３，ｙ３）が与えられ、投影中心Ｏ（ｘ０，ｙ０）の位置を特定するものとしている。投影中心Ｏは、光学系１１におけるレンズの中心などに対応する。また、投影中心Ｏからラインセンサ１２の受光面へ下ろした垂線の足を点Ｈ（０）、投影中心Ｏと点Ｈの距離をｈとし、この距離ｈも既知とする。
【００２２】
各点ａ（ｘ１，ｙ１）、ｂ（ｘ２，ｙ２）、ｃ（ｘ３，ｙ３）の像がラインセンサ１２の受光面に投影される。このときのラインセンサ１２上での受光位置をそれぞれＡ（Ｘ１）、Ｂ（Ｘ２）、Ｃ（Ｘ３）とする。このＸ１，Ｘ２，Ｘ３は、ラインセンサ１２の受光面上での１次元座標であり、各受光位置間の距離ＤAB、ＤBC、ＤCAは次のように表せる。
ＤAB＝｜Ｘ１−Ｘ２｜
ＤBC＝｜Ｘ２−Ｘ３｜
ＤCA＝｜Ｘ３−Ｘ１｜
【００２３】
また、点Ｈの１次元座標を０とすると、点Ｏから各受光位置までの距離ＤOA、ＤOB、ＤOCは次のように表せる。
ＤOA＝√（Ｘ１2 ＋ｈ2 ）
ＤOB＝√（Ｘ２2 ＋ｈ2 ）
ＤOC＝√（Ｘ３2 ＋ｈ2 ）
【００２４】
これらの式より、角θAOB 、角θBOC 、角θCOA は余弦定理を用いると
ｃｏｓθAOB ＝（ＤOA2 ＋ＤOB2 −ＤAB2 ）／（２ＤOA・ＤOB）
＝（Ｘ１2 ＋ｈ2 ＋Ｘ２2 ＋ｈ2 −（Ｘ１−Ｘ２）2 ）／（２・√（Ｘ１2 ＋ｈ2 ）・√（Ｘ２2 ＋ｈ2 ））
＝（Ｘ１Ｘ２＋ｈ2 ）／（√（Ｘ１2 ＋ｈ2 ）・√（Ｘ２2 ＋ｈ2 ））
ｃｏｓθBOC ＝（ＤOB2 ＋ＤOC2 −ＤBC2 ）／（２ＤOB・ＤOC）
＝（Ｘ２2 ＋ｈ2 ＋Ｘ３2 ＋ｈ2 −（Ｘ２−Ｘ３）2 ）／（２・√（Ｘ２2 ＋ｈ2 ）・√（Ｘ３2 ＋ｈ2 ））
＝（Ｘ２Ｘ３＋ｈ2 ）／（√（Ｘ２2 ＋ｈ2 ）・√（Ｘ３2 ＋ｈ2 ））
ｃｏｓθCOA ＝（ＤOC2 ＋ＤOA2 −ＤCA2 ）／（２ＤOC・ＤOA）
＝（Ｘ３2 ＋ｈ2 ＋Ｘ１2 ＋ｈ2 −（Ｘ３−Ｘ１）2 ）／（２・√（Ｘ３2 ＋ｈ2 ）・√（Ｘ１2 ＋ｈ2 ））
＝（Ｘ３Ｘ１＋ｈ2 ）／（√（Ｘ３2 ＋ｈ2 ）・√（Ｘ１2 ＋ｈ2 ））
【００２５】
ここで、各々の点の間の距離をｄab、ｄbc、ｄcaとすると、これらは以下のように求まる。
ｄab＝√（（ｘ１−ｘ２）2 ＋（ｙ１−ｙ２）2 ）
ｄbc＝√（（ｘ２−ｘ３）2 ＋（ｙ２−ｙ３）2 ）
ｄca＝√（（ｘ３−ｘ１）2 ＋（ｙ３−ｙ１）2 ）
【００２６】
また、図２から対頂角の関係から
ｃｏｓθaOb ＝ｃｏｓθAOB 
ｃｏｓθbOc ＝ｃｏｓθBOC 
ｃｏｓθcOa ＝ｃｏｓθCOA 
であることがわかる。
【００２７】
よって、各点ａ，ｂ，ｃから点Ｏまでの距離をｄOa、ｄOb、ｄOcとすると余弦定理から
ｄOa2 ＝ｄab2 −ｄOb2 ＋２ｄOaｄObｃｏｓθaOb 
＝ｄab2 −ｄOb2 ＋２ｄOaｄObｃｏｓθAOB 
ｄOb2 ＝ｄbc2 −ｄOc2 ＋２ｄObｄOcｃｏｓθbOc 
＝ｄbc2 −ｄOc2 ＋２ｄObｄOcｃｏｓθBOC 
ｄOc2 ＝ｄca2 −ｄOa2 ＋２ｄOcｄOaｃｏｓθcOa 
＝ｄca2 −ｄOa2 ＋２ｄOcｄOaｃｏｓθCOA 
と表すことができる。
【００２８】
以上から、点Ｏ（ｘ０，ｙ０）は以下の計算式を解くことで算出することが可能となる。
（ｘ０−ｘ１）2 ＋（ｙ０−ｙ１）2 ＝ｄOa2 
（ｘ０−ｘ２）2 ＋（ｙ０−ｙ２）2 ＝ｄOb2 
（ｘ０−ｘ３）2 ＋（ｙ０−ｙ３）2 ＝ｄOc2 
このようにして、既知の点が最低３個あれば、点Ｏ（ｘ０，ｙ０）の位置を求めることができる。
【００２９】
上述の説明では点ａ，ｂ，ｃの位置が既知であったものとしている。従って、点ａ，ｂ，ｃの位置を何らかの方法により取得している必要がある。本発明では、点ａ，ｂ，ｃに発光源２を配置し、それぞれの位置あるいは位置に対応する情報を光による通信で送信する方法を採用している。各発光源２は点滅や光量の変更などによって位置情報を送信する。そのため、ある一時点でラインセンサ１２により取得された１次元イメージでは送られてきた位置情報を取得することはできないが、時系列的に得られる１次元イメージを参照してゆくことにより、発光源２から光により送られてきた情報を取得することができる。
【００３０】
図３は、各発光源から送られてくる位置情報の受信処理の一例の説明図である。図３では２つの発光源２について受光している場合を示している。ここでは、各発光源２は変調方式としてＯＯＫ（Ｏｎ−Ｏｆｆ  Ｋｅｙｉｎｇ）を用い、データが１の時に発光し、データが０の時に消灯するものとしている。すなわち光の点滅によりデータが送信される。そのため、ラインセンサ１２で時系列的に得られた１次元イメージにおいては、発光源２の光の像が現れたり消滅したりすることになる。この様子を図３に示しており、時系列的に得られた１次元イメージを順に参照することにより、光源の点滅や光量変動を抽出することができる。図３に示す例では、データとしてそれぞれ１，０，１，…が得られている。なお、データの送受信方法については既存の技術を適用することができる。例えば変調方式としてはＯＯＫに限らず、ＰＰＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）など、あらゆる強度変調方式を用いることができる。また、データフォーマットなどについても任意に設計することができる。
【００３１】
図４は、各発光源から送られてくる位置情報の受信処理の別の例の説明図である。ここでは、位置検出装置１が移動する場合を示している。この例においても各発光源２における変調方式としてＯＯＫを用いたものとしている。位置検出装置１が移動する場合、ラインセンサ１２上の発光源２からの光の像も移動する。このとき、発光源２の光の像はランダムに移動するわけではなく、位置検出装置１の移動速度に応じた動きをする。図４ではその動きを単純化して示している。
【００３２】
ある１次元イメージ中に発光源２の光の像が存在する場合、次の１次元イメージにおいては、前の１次元イメージにおいて発光源２の光の像が存在していた位置の両側数画素程度を参照すれば、対応する光の像を検出することができる。このようにして、順次得られる１次元イメージから、対応する光の像を追跡してゆけばよい。発光源２では、位置情報に従って光を変調するため、ＯＯＫの場合には消灯している時間が存在する。この場合にはラインセンサ１２上には発光源２の光の像は存在しなくなる。しかし、それまでに当該発光源２からの光の像を検出していれば、その検出位置（受光位置）の変化から、点灯していれば光の像を検出できるであろう位置を予測することができる。発光源２が消灯している期間は、この予測した位置を用い、追跡を行えばよい。
【００３３】
上述のようにして、位置検出装置１が移動し、発光源２の光の像がラインセンサ１２上で移動する場合でも、発光源２の光の像を追跡し、送られてくる位置情報を取得することができる。なお、後述する具体例のように自動車に位置検出装置１を搭載し、路上に設置された発光源からの光を受光する場合、位置情報を取得するまでに要する時間で発光源からの光の像がラインセンサ１２上で移動する距離は数画素程度に抑えることが可能である。また、その場合にラインセンサ１２上で発光源２の光の像が移動する速さは、ラインセンサ１２の中央付近で速く、周辺部で遅くなる傾向がある。このような移動の傾向を加味して発光源２からの光の像の追跡を行ってもよい。
【００３４】
このようにして、３以上の発光源２からそれぞれ光により送られてくる位置情報を位置情報取得部１３で取得する。各発光源２の位置情報が取得できれば、測定位置特定部１４で図２を用いて説明した方法により、位置検出装置１が存在する測定位置を特定することができる。なお、図４に示すように発光源２の光の像が移動する場合には、ある特定の１次元イメージにおける発光源２からの光の像の位置（あるいは予測位置）をラインセンサ１２上の位置として図２を用いて説明した方法により測定位置を特定すればよい。
【００３５】
上述のような本発明の構成では、ラインセンサ１２を用いて測定位置を特定する構成であることから、安価に構成することができ、また、その処理量も２次元センサを用いる場合に比べて格段に少なくすることができる。さらにそのために、イメージの読み出し速度が速く、全体の処理速度を向上させることができるとともに、発光源２から高速にデータが送られてくる場合でも追随することができる。例えば位置検出装置１が移動する場合でも、高速に通信が行えれば追随する画素数も少なくなり、移動の影響を低減することができる。
【００３６】
また、発光源２から送られてくる位置情報を取得して測定位置を特定する構成であることから、外部から光点の位置を与えるなどの操作は不要である。さらに、受光された光点が測定用のものであるか否かの判断も、位置情報が取得できたか否かにより容易に行うことができ、全体として測定位置の特定を自動的に行うことができる。
【００３７】
図５は、本発明の位置検出装置の実施の一形態を含む一構成例における変形例の説明図である。図中、２１は集光レンズ、２２はシリンドリカルレンズである。ここでは位置検出装置１については光学系１１及びラインセンサ１２のみを示している。図５（Ａ）は測定位置を特定する２次元平面における平面図であり、図５（Ｂ）はその断面図である。
【００３８】
上述のように図１に示した構成では２次元の測定位置を特定することができるが、このとき、発光源２が測定する２次元平面から外れている場合には、ラインセンサ１２に受光される光量が少なくなったり、ラインセンサ１２の受光面から外れてしまうなどの問題が生じることがある。このような問題を解消するため、図５に示した例では、光学系１１として発光源２の像をラインセンサ１２の受光面に結像させる集光レンズ２１とともに、ラインセンサ１２の受光面のラインと直交する方向の光を集めるためのシリンドリカルレンズ２２を設けている。このシリンドリカルレンズ２２によって、発光源２の設置位置がラインセンサ１２の受光ラインから外れ、例えば図５（Ｂ）に示すように図中の上下に発光源２がずれていても、発光源２からの光をラインセンサ１２に入射させることができ、より確実に測定位置の特定を行うことができる。
【００３９】
図６は、本発明の位置検出装置の実施の一形態を含む一構成例における別の変形例の説明図である。図６においても、位置検出装置１については光学系１１及びラインセンサ１２のみを示している。上述の変形例と同様に、発光源２がラインセンサ１２の受光ラインから外れる場合に対処するための例を示している。この変形例では、発光源２として直線状の光源を使用した例を示している。このような発光源２の延在方向がラインセンサの受光ラインと略直交するように、各発光源２を設置するとよい。これによって、ラインセンサ１２の受光ラインと直交する方向での発光源２の位置ズレを考慮することなく、測定位置を特定することができる。
【００４０】
図７は、本発明の位置検出装置の実施の一形態の変形例を含む一構成例を示すブロック図である。図中、図１と同様の部分には同じ符号を付して説明を省略する。１５は光学系、１６はラインセンサ、１７は位置情報取得部である。光学系１５は、発光源２からの光をラインセンサ１６の受光面に結像させるためのものであり、光学系１１と同様のものである。ラインセンサ１６は、ラインセンサ１２と同様に１次元状に受光セルが配置された受光素子であるが、ラインセンサ１２とは受光面が略直交する方向に配置されている。位置情報取得部１７は、ラインセンサ１６から出力される１次元のイメージを時系列的に参照する以外は位置情報取得部１３と同様である。
【００４１】
測定位置特定部１４は、位置情報取得部１３で取得した位置情報と、位置情報取得部１７で取得した位置情報が同じであるものを対応付け、同じ位置情報が得られたラインセンサ１２上での受光位置とラインセンサ１６上での受光位置と位置情報の組み合わせを求める。同じ位置情報が得られたと言うことは、同じ発光源２からの光の像であることを示しており、別々のラインセンサ１２，１６における受光位置を同定することができる。このようにして得られた各発光源２に対応する位置情報、ラインセンサ１２上での受光位置、ラインセンサ１６上での受光位置をもとに、３次元の測定位置を求める。
【００４２】
図２でも説明したように、ラインセンサ１２を用いて２次元の測定位置を特定することができる。この変形例では、ラインセンサ１６をラインセンサ１２と直交する方向に配置することによって、もう１次元の測定位置を求め、合わせて３次元の測定位置を特定することができる。
【００４３】
図８は、ラインセンサを用いた１次元の位置計測方法の一例の説明図である。ここでは図示したｚ方向の位置を求める例を示している。点ｐ（ｚ１），ｑ（ｚ２）は、ｚ方向に異なる位置に配置されている。図２に示した例と同様に、光学系１５におけるレンズの中心などに対応する投影中心Ｏ（ｚ０）の位置を求める。また、投影中心Ｏからラインセンサ１６の受光面へ下ろした垂線の足を点Ｈ、投影中心Ｏと点Ｈの距離をｈとし、この距離ｈは既知とする。
【００４４】
各点ｐ（ｚ１）、ｑ（ｚ２）の像がラインセンサ１６の受光面に投影される。このときのラインセンサ１６上での受光位置をそれぞれＰ（Ｚ１）、Ｑ（Ｚ２）とする。このＺ１，Ｚ２は、ラインセンサ１６の受光面上での１次元座標である。このとき、図８から
（ｚ０−ｚ１）／（ｚ０−ｚ２）＝Ｚ１／Ｚ２
よって、
ｚ０＝（Ｚ２ｚ１−Ｚ１ｚ２）／（Ｚ２−Ｚ１）
となり、ｚ方向の測定位置を特定することができる。
【００４５】
この場合も、点ｐ，ｑのｚ方向を含む位置は各発光源２から位置情報として送られてくるので、例えば図３や図４に示したようにして位置情報取得部１７で位置情報を取得し、そのうちのｚ方向の座標から、測定位置特定部１４は上述のようにしてｚ方向の測定位置を求めることができる。図２を用いて説明したようにして２次元（ｘ、ｙ方向）の位置を求めるとともに、この例のようにしてｚ方向の位置を求めることによって、位置検出装置１の３次元の測定位置を求めることができる。
【００４６】
図９は、本発明の位置検出装置の実施の一形態における応用例の説明図である。図中、３１は移動車、３２は位置検出装置、３３はカメラ、３４は発光源である。図９に示した例では、本発明の位置検出装置を用いて道路の状態を監視するシステムに応用した例を示しており、本発明の撮影装置の一例でもある。
【００４７】
図９に示す例では、道路の左右に発光源３４が設けられている。発光源は図１，図７における発光源２と同様のものである。道路を建設する際には正確に測量を行って工事を行うので、その際に発光源３４を正確な位置に設置することができる。また、発光源３４からは、設置された位置に関する位置情報によって発光光を変調し、発光光により位置情報を送信することができる。
【００４８】
移動車３１は道路を走行する例えば保守車両などであり、位置検出装置３２及びこの例ではカメラ３３を搭載している。位置検出装置３２は上述の本発明の位置検出装置１を含んでいる。特にここでは、道路の両側に発光源３４を設置した例を示しており、そのために本発明の位置検出装置１を左側用と右側用の２基設けている。図１０は、応用例における位置検出装置３２の一例の説明図である。ここでは２つの位置検出装置のうち光学系１１及びラインセンサ１２について示している。左右の側方からの光を受光するため、それぞれのラインセンサ１２は左側からの光を受光するラインセンサ１２と、右側からの光を受光するラインセンサ１２とを設けている。もちろん、ミラーやプリズムなどを用いて光路を変更することにより各ラインセンサ１２の配置を変更することも可能である。
【００４９】
カメラ３３は、道路の状態を撮影するものであり、路面、法面、防護壁や道路付帯物、トンネルなどでは壁面などを撮影することができる。撮影した映像は、位置検出装置３２で検出した測定位置と対応づけて、図示しない記録手段に記録しておく。この映像を参照し、異常が発見された場合にはその映像に対応づけられている測定位置を取得すれば、どこで異常が発生しているかを容易に知ることができる。なお、カメラ３３を複数台搭載し、視差を含む複数の映像を撮影して解析することによって、剥離や浮きなど、変状や変形等を自動的に検出することも可能である。
【００５０】
例えばトンネルなどにおいては、定期的に路面や壁面などの状態を観察し、異常の有無を監視することが行われている。その一つの方法として、保守用の車両を走行させながらトンネル内を撮影し、その画像を参照することにより亀裂や漏水などの異常を発見したら、その異常に対処している。しかし、従来のこのようなシステムでは、異常が確認された場合にはその映像からおおよその位置を予測するしかなく、異常が発生している位置を正確に特定することができない。そのため、実際に現場に向かって確認作業を行っても位置が異なるために重大な異常を見逃す危険性があった。
【００５１】
上述の応用例の構成では、位置検出装置３２により特定した測定位置とともに映像を記録しているので、映像から異常が確認された場合には、対応する測定位置をもとに現場に向かえば、より確実に異常の発生を確認して対処することができる。もちろん、トンネルに限らず、一般の道路や橋梁、地下街、鉄道、あるいは上下水道などのような管路など、幅広い分野で利用可能である。
【００５２】
また、上述のように本発明の位置検出装置では２次元または３次元の位置を特定することができるので、単に道路の長さ方向の位置だけでなく、道路上の走行している車線を特定することができるし、地図上の位置を特定することができる。また、移動体１の姿勢が道路と並行でなくても位置を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の位置検出装置の実施の一形態を含む一構成例を示すブロック図である。
【図２】２次元平面でのラインセンサを用いた位置計測方法の一例の説明図である。
【図３】各発光源から送られてくる位置情報の受信処理の一例の説明図である。
【図４】各発光源から送られてくる位置情報の受信処理の別の例の説明図である。
【図５】本発明の位置検出装置の実施の一形態を含む一構成例における変形例の説明図である。
【図６】本発明の位置検出装置の実施の一形態を含む一構成例における別の変形例の説明図である。
【図７】本発明の位置検出装置の実施の一形態の変形例を含む一構成例を示すブロック図である。
【図８】ラインセンサを用いた１次元の位置計測方法の一例の説明図である。
【図９】本発明の位置検出装置の実施の一形態における応用例の説明図である。
【図１０】応用例における位置検出装置３２の一例の説明図である。
【符号の説明】
【００５４】
１…位置検出装置、２…発光源、１１…光学系、１２…ラインセンサ、１３…位置情報取得部、１４…測定位置特定部、１５…光学系、１６…ラインセンサ、１７…位置情報取得部、２１…集光レンズ、２２…シリンドリカルレンズ、３１…移動車、３２…位置検出装置、３３…カメラ、３４…発光源。
【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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