(57)【要約】      （修正有）【課題】光を用いる位置検出システムにおいて、被測定対象の構成を簡素なものにできるものを提供する。【解決手段】位置検出システム１００において、フォークリフト２０には波長λの光を放射する光源部２１（光源部Ａ〜Ｅ）が設けられる。固定された受光部３０（Ｉ〜ＸＩＩ）が波長λの光を検出し、受光部を識別する識別信号と、光量信号を含む受光情報とを組み合わせて送信する。位置演算部は、識別信号および受光情報に基づいて各光源部２１の位置を算出する。【選択図】図１
2013242222.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定対象に設けられ、所定の波長の光を放射する光源と、
前記所定の波長の光を検出する、３つ以上の固定された受光部と、
前記受光部からの受光情報に基づき、前記光源の位置を算出する位置演算部と
を備える、位置検出システム。
【請求項２】
前記受光情報は、前記受光部が検出した光の光量を表す光量信号を含む、請求項１に記載の位置検出システム。
【請求項３】
前記位置演算部は、前記光量に基づいて前記光源と各前記受光部との距離を算出し、前記距離に基づいて前記光源の位置を算出する、請求項２に記載の位置検出システム。
【請求項４】
４つ以上の前記受光部を備え、
前記位置演算部は、前記４つ以上の前記受光部のうちから３つの前記受光部を選択し、選択された前記受光部のそれぞれが検出した光量に基づき、前記光源の位置を算出する、請求項２または３に記載の位置検出システム。
【請求項５】
前記位置演算部は、各前記受光部が検出した光量の大きさに基づいて３つの前記受光部を選択する、請求項４に記載の位置検出システム。
【請求項６】
前記位置演算部は、前記光源について直前の選択においてどの受光部が選択されたかに基づいて、３つの前記受光部を選択する、請求項４または５に記載の位置検出システム。
【請求項７】
前記位置演算部は、各前記受光部についてあらかじめ記憶した優先度に基づいて３つの前記受光部を選択する、請求項４〜６のいずれか一項に記載の位置検出システム。
【請求項８】
前記光源および前記受光部は屋内に設けられ、
前記所定の波長は、屋内の照明の波長スペクトルにおいて最大の光量となる波長とは異なる、請求項１〜７のいずれか一項に記載の位置検出システム。
【請求項９】
各前記受光部は信号送信手段を備え、
前記位置演算部には、前記信号送信手段から送信される信号を受信可能な信号受信手段が接続される、請求項１〜８のいずれか一項に記載の位置検出システム。
【請求項１０】
前記信号送信手段はすべて、電力線通信によって同一の周波数帯を用いて送信を行い、
各前記信号送信手段は、前記受光情報と、当該信号送信手段を識別する識別信号とを組み合わせた信号を送信する、請求項９に記載の位置検出システム。
【請求項１１】
異なる被測定対象に設けられる複数の前記光源と、
各前記光源を制御する光源制御部と
を備え、
前記光源制御部は、同時に発光する前記光源の数が最大で１となるよう制御する、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の位置検出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は位置検出システムに関し、とくに光を用いる位置検出システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
移動する対象物の位置を検出する位置検出システムとして、光源を用いるものが知られている。たとえば、特許文献１には、天井に赤外線ＬＥＤを設けておき、被測定対象となる移動端末が赤外線を受信して自身の存在領域を特定するという構成が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１８３１７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の構成では、被測定対象の構成が複雑になるという問題があった。たとえば、特許文献１のように被測定対象側で位置特定を行う構成では、被測定対象が受光器や演算処理回路を個々に持つ必要がある。結果としてたとえばコストが増加する。
【０００５】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、被測定対象の構成を簡素なものにできる位置検出システ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】
【０００６】
上述の問題を解決するため、この発明に係る位置検出システムは、被測定対象に設けられ、所定の波長の光を放射する光源と、所定の波長の光を検出する、３つ以上の固定された受光部と、受光部からの受光情報に基づき、光源の位置を算出する位置演算部とを備える。
【０００７】
このような構成によれば、被測定対象の光源が光を放射し、被測定対象とは分離された固定された受光部が受光して位置計算に用いる。
【０００８】
受光情報は、受光部が検出した光の光量を表す光量信号を含んでもよい。
位置演算部は、光量に基づいて光源と各受光部との距離を算出し、距離に基づいて光源の位置を算出してもよい。
４つ以上の受光部を備え、位置演算部は、４つ以上の受光部のうちから３つの受光部を選択し、選択された受光部のそれぞれが検出した光量に基づき、光源の位置を算出してもよい。
位置演算部は、各受光部が検出した光量の大きさに基づいて３つの受光部を選択してもよい。
位置演算部は、光源について直前の選択においてどの受光部が選択されたかに基づいて、３つの受光部を選択してもよい。
位置演算部は、各受光部についてあらかじめ記憶した優先度に基づいて３つの受光部を選択してもよい。
光源および受光部は屋内に設けられ、所定の波長は、屋内の照明の波長スペクトルにおいて最大の光量となる波長とは異なってもよい。
各受光部は信号送信手段を備え、位置演算部には、信号送信手段から送信される信号を受信可能な信号受信手段が接続されてもよい。
信号送信手段はすべて、電力線通信によって同一の周波数帯を用いて送信を行い、各信号送信手段は、受光情報と、当該信号送信手段を識別する識別信号とを組み合わせた信号を送信してもよい。
異なる被測定対象に設けられる複数の光源と、各光源を制御する光源制御部とを備え、光源制御部は、同時に発光する光源の数が最大で１となるよう制御してもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の位置検出システムでは、被測定対象に光源を設けるので、受光部および位置演算部は被測定対象から分離して配置することができ、被測定対象の構成を簡素にできる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る位置検出システムの概要を示す図である。
【図２】図１の各光源部の発光の繰り返しタイミングパターン例を示す図である。
【図３】図１の各受光部が検出する光の光量（強度）の経時的変化を示す図である。
【図４】図１の受光部が検出した光量に応じて生成する信号の例を示す図である。
【図５】図１の光源部、受光部および制御装置の詳細構成の具体例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１に、本発明の実施の形態１に係る位置検出システム１００の概要を示す。
位置検出システム１００は、作業室１０に関連して設けられる。作業室１０の内部は屋内である。位置検出システム１００は、作業室１０における１台以上のフォークリフト２０等の位置を検出する。フォークリフト２０は実施の形態１において位置検出の対象となる被測定対象である。
【００１２】
フォークリフト２０には、それぞれ光源部２１が設けられる。フォークリフト２０の位置は、光源部２１の位置によって表される。図１では、５台のフォークリフト２０に合計５つの光源部２１が搭載されているが、本明細書ではこれらの光源部２１を互いに区別するためにアルファベットを用いて光源部Ａ〜光源部Ｅと呼ぶことがある。光源部２１は指向性を持たず、少なくとも所定範囲（たとえば仰角が正となる範囲）において、実質的に等方的に光を放射する。したがって、光源部２１から放射された光の強度（単位面積あたりの光量）は、光源部２１からの距離の単調減少関数となり、たとえば距離の２乗に反比例する。
【００１３】
作業室１０の内部の所定位置、たとえば天井または天井付近に、３つ以上の受光部３０が固定されて設けられる。図１では、１２個の受光部３０が配置されているが、本明細書ではこれらの受光部３０を互いに区別するためにローマ数字を用いて受光部Ｉ〜受光部ＸＩＩと呼ぶことがある。
【００１４】
作業室１０には配電線５０が設けられ、受光部３０に電力を供給する。また、本実施形態では、配電線５０は室内照明４０（たとえば蛍光灯）にも電力を供給する。受光部３０は室内照明４０に取り付けられるか又は室内照明４０の近傍に配置され、室内照明４０と同じ電源から電力の供給を受ける。このような構成によれば、既存の室内照明４０および配電線５０を活用して容易に受光部３０を配置できる。
【００１５】
作業室１０は、外光を実質的に遮断する遮断壁（床、壁、天井等）を備えており、作業室１０の内部に存在する光は、実質的に、光源部２１からの光と、室内照明４０からの光のみとなる。または、光源部２１からの光および室内照明４０からの光に比べて、他の光源からの光（ノイズ）は無視できる程度である。
【００１６】
光源部２１は、所定の波長λを含む光（たとえば波長λにおいて最大となるスペクトルを持つ光）を放射し、受光部３０はこの波長λの光を検出して光量を測定する。ここで、受光部３０には室内照明４０からの光も入射するが、受光部３０は光源部２１からの光と室内照明４０からの光を区別し、実質的に光源部２１からの光のみ検出するようになっている。このような機能は、たとえば、波長λを、室内照明４０の波長スペクトルにおいて最大の光量となる波長とは異なった値とするとともに、受光部３０に適切な波長特性を持つフィルタを備えることにより実現することができる。なお、「波長が異なる」とは、たとえば設計値（仕様上の値）が異なることを意味する。または、たとえば、室内照明４０の最大光量の波長のフィルタ透過率と、光源部２１の波長λのフィルタ透過率との差が、受光部３０に生じる検出ノイズと比較して十分大きくなる程度であることをいう。
【００１７】
配電線５０には信号・電源分離部５１が設けられ、電力線通信（ＰＬＣ）を行えるようになっている。また、信号・電源分離部５１には交流電源５２および制御装置６０が接続され、分離された信号は制御装置６０に送信される。このような構成により、配電線５０は、交流電源５２から受光部３０および室内照明４０に電力を供給するとともに、受光部３０と制御装置６０との間で信号の送受信を仲介することができる。
【００１８】
図２は、光源部２１（光源部Ａ〜Ｅ）の発光の繰り返しタイミングパターン例を示す図である。各光源部の点灯タイミングは互いにずらされ、重複しないようになっている。すなわち、同時に発光する光源部の数は最大で１である。たとえば時間帯ｔ１では光源部Ａのみが点灯し、光源部Ｂ〜Ｅは消灯されている。また、時間帯ｔ１に続く時間帯ｔ２では光源部Ａが消灯して光源部Ｂが点灯し、結果として光源部Ｂのみが点灯している。
【００１９】
以下同様に、光源部Ｃ、Ｄ、Ｅの順で個別に点灯され、その後、光源部Ａが点灯する状態に戻り、同じサイクルが繰り返される。ここで、各光源部Ａ〜Ｅは同一の波長λを含む光を放射するが、放射タイミングがずれているので、ある時点で点灯している光源部が光源部Ａ〜Ｅのいずれであるのかを時刻に基づいて特定することができる。
なお、図２の例では、すべての光源部について、点灯中の光量（発光の強度）は同一かつ一定であるが、これは光源部ごとに異なってもよく、また時間的に変化してもよい。
【００２０】
図３は、受光部３０（受光部Ｉ〜ＸＩＩ）が検出する光の光量（強度）の経時的変化を示す図である。時間帯ｔ１では光源部Ａのみが発光しているので、受光部Ｉ〜ＸＩＩが受光する光は光源部Ａからの光のみとなる。ここで、図１に示すように、光源部Ａに最も近い受光部は受光部ＩＸであり、次に近いものは受光部Ｖであり、次に近いものは受光部Ｘである。すなわち、光源部ｘから受光部ｙまでの距離をＤｘ−ｙと表すと、ＤＡ−ＩＸ＜ＤＡ−Ｖ＜ＤＡ−Ｘである。したがって、図３に示すように、受光部ＩＸの光量が最大となる。光源部ｘから放射された光について受光部ｙが検出する光量をＬｘ−ｙと表すと、ＬＡ−ＩＸ＞ＬＡ−Ｖ＞ＬＡ−Ｘである。（なお図３では、４番目以下の光量となる受光部については一部表示を省略している）
【００２１】
時間帯ｔ２では光源部Ａが消灯して光源部Ｂが点灯するので、各受光部が検出する光量は異なるものとなる。以下同様に、光源部Ｃ、Ｄ、Ｅが点灯されると、それに応じて各受光部で異なる光量が検出される。
【００２２】
図４に、受光部３０が検出した光量に応じて生成する信号の例を示す。図４には受光部Ｉ〜ＩＩＩのみ示す。ある光源部２１が光量Ｌの光を放射すると、光源部２１と受光部Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩとの距離に応じて減衰し、検出される光量はそれぞれＬＩ、ＬＩＩ、ＬＩＩＩとなることを模式的に示している。各受光部は、自身を識別する識別信号Ｓ１と、受光情報Ｓ２とを組み合わせた信号を生成し、この信号を、配電線５０（図１）を介して制御装置６０に送信する。
【００２３】
識別信号Ｓ１は、各送信機を識別するための送信機識別パターン信号として機能するものであり、図４では模式的に４ビットのビット列として示され、受光部Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩはそれぞれビット列１１１１、１０１１、１１０１に対応する。このような構成により、信号に基づいてその信号がどの受光部によって生成されたものであるかを特定することができる。
また、受光情報Ｓ２は、受光部が検出した光の光量を表す光量信号を含む。たとえば、受光部Ｉが生成する受光情報Ｓ２に基づいて、受光部Ｉの光量ＬＩを特定することができる。
【００２４】
図５に、光源部２１、受光部３０および制御装置６０の詳細構成の具体例を示す。
光源部２１は、ＤＣ電源２２、リセット信号発生器２３、パルス変換部２４およびＬＥＤ２５を備える。受光部３０は、フォトデテクタ３１、パルス発生器３２、合成アンプ３３、リセット信号発生器３４およびＰＬＣ送信器３５を備える。制御装置６０は、光源制御部６１、受光制御部６２、信号受信部６３および位置演算部６４を備える。制御装置６０は、たとえば公知のマイクロコンピュータを含む構成として実現することができる。
【００２５】
光源部２１において、パルス変換部２４は、ＤＣ電源２２から電力の供給を受け、光源すなわち発光手段であるＬＥＤ２５を制御して発光させる。ここで、パルス変換部２４はリセット信号発生器２３からのリセット信号により各光源部２１の時間同期をとる。このリセット信号は、例えば、位置検出システム１００の始動時で出される。その他、既存システムの無線信号を利用してもよい。または可視光によるリセットパルスで代替してもよい。リセット信号発生器２３は、光源制御部６１から無線による制御信号を受信し、この制御信号に応じてリセット信号を発生させる。このような構成により、光源制御部６１はＬＥＤ２５の発光を制御する。本実施形態において、光源制御部６１は、図２に示すように、複数のＬＥＤ２５が同時に発光しないように（すなわち、同時に発光するＬＥＤ２５の数が最大で１となるように）制御する。
【００２６】
受光部３０において、光検出手段としてのフォトデテクタ３１は、検出した光量を表す光量信号を含む受光情報Ｓ２を生成し、これを合成アンプ３３に伝達する。なお、上述のように、所定の波長を有するフィルタが設けられており、フォトデテクタ３１に入射する波長は制限される。また、パルス発生器３２は識別信号Ｓ１を生成し、これを合成アンプ３３に伝達する。
【００２７】
合成アンプ３３は、識別信号Ｓ１と受光情報Ｓ２とを組み合わせて増幅し、増幅された信号をＰＬＣ送信器３５に伝達する。ＰＬＣ送信器３５は信号送信手段として機能し、この信号をＰＬＣにより（すなわち配電線５０を介して）信号受信部６３に送信する。すなわち、ＰＬＣ送信器３５は、識別信号Ｓ１と、受光情報Ｓ２とを組み合わせた信号を送信する。
【００２８】
ここで、ＰＬＣ送信器３５は、リセット信号発生器３４からのリセット信号に応じたパルス発生器３２のタイミングで送信を行う。リセット信号発生器３４は、受光制御部６２からＰＬＣにより（すなわち配電線５０を介して）制御信号を受信し、この制御信号に応じてリセット信号を発生させる。このような構成により、受光制御部６２は受光部３０を制御する。本実施形態では、ＰＬＣ送信器３５はすべて同一の周波数帯を用いて送信を行うが、受光制御部６２が各受光部について異なるタイミングでリセット信号を発生させるよう制御することにより、各受光部からの信号が配電線５０上で衝突しないようにすることができる。
【００２９】
制御装置６０において、信号受信部６３は、ＰＬＣ送信器３５から送信される信号を受信可能な信号受信手段として機能する。すなわち、信号受信部６３は、受光部Ｉ〜ＸＩＩのそれぞれから識別信号Ｓ１および受光情報Ｓ２を受信し、これらを位置演算部６４に伝達する。位置演算部６４は識別信号Ｓ１および受光情報Ｓ２に基づいて光源部２１の位置（すなわちＬＥＤ２５の位置）を算出する。具体的には、以下のような処理を行う。
各受光部Ｉ〜ＸＩＩが設置されている位置および各受光部Ｉ〜ＸＩＩに対応する識別信号Ｓ１の内容は、位置演算部６４に既知である（たとえば制御装置６０が事前に記憶している）。位置演算部６４は、信号を受信したタイミングに基づいて点灯している光源部２１を特定し（たとえば時間帯ｔ１なら光源部Ａ）、識別信号Ｓ１に基づいて送信元の受光部３０を特定し、受光情報Ｓ２に基づいて光量を特定する。
【００３０】
次に、位置演算部６４は、受光部Ｉ〜ＸＩＩのうちから、光源部２１の位置演算に用いる３つの受光部を選択する。この選択基準は様々なものを用いることができるが、具体例として次の３種類が挙げられる。
（１）光量に基づく選択。たとえば、受光部Ｉ〜ＸＩＩのうち光量が最も大きい３つを選択する。
（２）直前に選択された受光部に基づく選択。すなわち、位置演算が繰り返される場合において、その光源部２１に対する直前の位置演算のための選択においてどの受光部が選択されたかに基づく選択である。たとえば、直前に選択された３つの受光部をそのまま選択する。
（３）受光部間の優先度に基づく選択。たとえば、制御装置６０は各受光部の優先度を事前に記憶しておき、優先度が最も大きい３つを選択する。
【００３１】
上記の３種類は組み合わせて用いてもよい。たとえば、まず（１）のように光量に基づく選択を行い、複数の受光部の光量が同一（または差が所定範囲内）である場合に限り、それらの受光部については（３）のように優先度に基づいて選択を行ってもよい。
【００３２】
次に、位置演算部６４は、選択された３つの受光部について、それぞれ光量に基づいて光源部からの距離を算出する（光量に基づく距離の算出方法は、当業者であれば適宜設計できる）。次に、選択された各受光部の位置と、各受光部から光源部までの距離とに基づいて、当該光源部の位置を算出する。光源部の位置は、たとえば、平面上に、３つの受光部についてその位置を中心とし光源部までの距離を半径とする円を描き、これら３つの円の交点として算出することができる。
【００３３】
以上説明するように、本発明の実施の形態１に係る位置検出システム１００によれば、被測定対象であるフォークリフト２０の光源部２１が光を放射し、フォークリフト２０とは分離された固定された受光部３０および制御装置６０により位置計算を行うので、フォークリフト２０に受光部３０や制御装置６０を搭載する必要がなく、フォークリフト２０の構成を簡素なものとすることができる。
【００３４】
制御装置６０と光源部２１との間の通信には無線通信が用いられるので、移動する被測定対象に通信ケーブルを接続する必要がなく、構成が簡素になる。ただし、変形例として、制御装置６０と光源部２１との間の通信を有線としてもよい。
【００３５】
各光源部２１について、ＬＥＤ２５の発光タイミングがずらされるので、同一波長のＬＥＤを用いながら各フォークリフト２０の個体識別を容易に行うことができる。ただし、変形例として、複数またはすべてのＬＥＤが同時に発光する構成としてもよい。この場合、たとえば各ＬＥＤの波長を異ならせ、受光部に分光手段を設けることにより、フォークリフト２０の個体識別が可能となる。また、各光源部の点灯タイミングは互いにずらされ、重複しないようになっていることが好ましいが、各光源部の光量が判別可能な程度に重複していてもよい。
【００３６】
制御装置６０と受光部３０との間の通信にはＰＬＣが用いられるので、受光部３０に電源を供給するための配電線５０を通信に用いることができ、通信専用のケーブルが不要となるので構成が簡素になる。ただし、変形例として、制御装置６０と受光部３０との間に通信用のケーブルを別途設けてもよく、また無線通信機能を設けてもよい。
【００３７】
各受光部３０について、それぞれ異なる識別信号Ｓ１を用いるので、各受光部３０の個体識別を容易に行うことができる。また、ＰＬＣ送信器３５の送信タイミングがずらされるので、同一のＰＬＣネットワーク（配電線５０）で同一周波数帯を用いながら信号の衝突を回避することができる。ただし、ＰＬＣ送信器３５の送信タイミングは一律の制御がなされないものであってもよい。たとえば異なる周波数帯を用いてもよく、または公知のネットワーク制御における衝突回避方法を採用してもよい。
【００３８】
光源制御部６１と受光制御部６２とは、それぞれリセット信号を発生させるタイミングを同期しておくことが好ましい。また、リセット信号発生器２３および３４は、本実施形態では始動時にリセット信号を出すが、一定周期ごとにリセット信号を出して補正してもよい。
【符号の説明】
【００３９】
１０  作業室、２０  フォークリフト（被測定対象）、２１（Ａ〜Ｅ）  光源部、２５  ＬＥＤ（光源）、３０（Ｉ〜ＸＩＩ）  受光部、３５  送信器（信号送信手段）、４０  室内照明（屋内の照明）、５０  配電線、６０  制御装置、６１  光源制御部、６２  受光制御部、６３  信号受信部（信号受信手段）、６４  位置演算部、１００  位置検出システム、
Ｌ，Ｌｘ，Ｌｘ−ｙ  光量、Ｓ１  識別信号、Ｓ２  受光情報（光量信号）。
【図１】
2013242222.tif 000003
【図２】
2013242222.tif 000004
【図３】
2013242222.tif 000005
【図４】
2013242222.tif 000006
【図５】
2013242222.tif 000007