(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
視標の位置を測定する視標位置測定装置であって、該視標位置測定装置は、
視標に配置され、視標の位置を計測する視標センサ部と、
前記視標センサ部で累積誤差が生じる場合、生じる累積誤差の許容限界に達する間隔よりも短い間隔で前記視標センサ部により計測される位置情報を出力する視標情報出力部と、
視標の位置を外部から計測し、計測される外部位置情報を出力する外部測定部と、
前記視標情報出力部からの位置情報と前記外部測定部からの外部位置情報とを用いて、視標の位置を特定する演算部と、
を具備することを特徴とする視標位置測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の視標位置測定装置において、前記視標センサ部は、加速度センサ及び角速度センサからなることを特徴とする視標位置測定装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の視標位置測定装置において、前記視標センサ部は、ＧＰＳセンサを有することを特徴とする視標位置測定装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れかに記載の視標位置測定装置において、前記視標情報出力部は、無線で位置情報を出力することを特徴とする視標位置測定装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４の何れかに記載の視標位置測定装置において、前記視標情報出力部は、前記外部測定部により視標の位置を外部から計測できないときに前記視標情報出力部の位置情報の出力を開始し、前記外部測定部により視標の位置を外部から計測可能なときに前記視標情報出力部の位置情報の出力を停止することを特徴とする視標位置測定装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５の何れかに記載の視標位置測定装置において、前記外部測定部は、１つの撮像装置と１つの距離センサとからなることを特徴とする視標位置測定装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項５の何れかに記載の視標位置測定装置において、前記外部測定部は、一対の撮像装置からなることを特徴とする視標位置測定装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項５の何れかに記載の視標位置測定装置において、前記外部測定部は、一対の撮像装置と、該一対の撮像装置を少なくとも３自由度に回転駆動可能なアクチュエータとからなることを特徴とする視標位置測定装置。
【請求項９】
請求項８に記載の視標位置測定装置において、前記アクチュエータは、前記視標情報出力部からの位置情報を用いてフィードフォワード制御されることを特徴とする視標位置測定装置。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９の何れかに記載の視標位置測定装置において、前記外部測定部は、前記視標センサ部で生じる累積誤差の許容限界に達する間隔よりも短い間隔で視標の位置を計測し外部位置情報を出力することを特徴とする視標位置測定装置。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０の何れかに記載の視標位置測定装置において、前記演算部は、前記視標情報出力部からの位置情報と前記外部測定部からの外部位置情報の何れか一方を基準に他方を補正に用いて視標の位置を特定することを特徴とする視標位置測定装置。
【請求項１２】
請求項１乃至請求項１１の何れかに記載の視標位置測定装置において、前記演算部は、前記外部測定部により視標の位置を外部から計測できないときに前記視標情報出力部からの位置情報を用いて視標の位置を特定することを特徴とする視標位置測定装置。
【請求項１３】
請求項１乃至請求項１２の何れかに記載の視標位置測定装置において、前記演算部は、前記視標センサ部で生じる累積誤差の許容限界に達する間隔よりも短い間隔で、前記外部測定部からの外部位置情報を用いて視標の位置を特定することを特徴とする視標位置測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は視標位置測定装置に関し、特に、視標の位置を追跡し続けることが可能な視標位置測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばモーションキャプチャ等に用いられるような、空間において特定の視標の位置を測定することが可能な視標位置測定装置としては、カメラ等の光学的撮像装置を用いたものや、ホール素子等の磁気センサを用いたもの等が存在する。光学的撮像装置を用いた位置測定装置とは、例えば、２つ以上の複数の撮像装置を用いて視標を撮像して３次元位置を計測するものである（例えば特許文献１）。
【０００３】
また、磁気センサを用いた位置測定装置とは、例えば、視標として磁気マーカを用いて、このマーカから発せられる磁界を磁気センサで検出することでその位置を測定するものである（例えば特許文献２）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−０６５６４１号公報
【特許文献２】特開２００５−１２１５７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、光学的撮像装置を用いた位置測定装置では、視標が常に撮像装置に撮像されている必要があり、撮像装置の死角に視標が移ると位置を測定できないという問題があった。さらに、視標が急加速度、高速度で移動した場合に、視標を追跡できなくなるという問題もあった。測定精度と測定範囲については、撮像装置の台数に比例するため数多くの撮像装置を用いなければならず、且つ高精度に視標を測定しようと思うと、高速度カメラ等が必要となるため、高価なシステムとなっていた。
【０００６】
また、磁気センサを用いた位置測定装置では、視標からの磁界が届く範囲に測定範囲が限定されるため、その範囲は狭いものであった。また、環境磁場、例えば地磁気の影響も受けるため、測定精度も高いものではなかった。
【０００７】
本発明は、斯かる実情に鑑み、視標が置かれる環境に影響を受けずに高精度に視標を追跡してその位置を測定することが可能な視標位置測定装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した本発明の目的を達成するために、本発明による視標位置測定装置は、視標に配置され、視標の位置を計測する視標センサ部と、視標センサ部により計測される位置情報を出力する視標情報出力部と、視標の位置を外部から計測し、計測される外部位置情報を出力する外部測定部と、視標情報出力部からの位置情報と外部測定部からの外部位置情報とを用いて、視標の位置を特定する演算部と、を具備するものである。
【０００９】
ここで、視標センサ部は、加速度センサ及び角速度センサからなるものであれば良い。
【００１０】
また、視標センサ部は、ＧＰＳセンサを有するものでも良い。
【００１１】
また、視標情報出力部は、無線で位置情報を出力するものでも良い。
【００１２】
また、視標情報出力部は、外部測定部により視標の位置を外部から計測できないときに視標情報出力部の位置情報の出力を開始し、外部測定部により視標の位置を外部から計測可能なときに視標情報出力部の位置情報の出力を停止するものでも良い。
【００１３】
さらに、視標情報出力部は、視標センサ部で生じる累積誤差の許容限界に達する間隔よりも短い間隔で位置情報を出力するものでも良い。
【００１４】
また、外部測定部は、１つの撮像装置と１つの距離センサとからなるものでも良い。
【００１５】
また、外部測定部は、一対の撮像装置からなるものでも良い。
【００１６】
さらに、外部測定部は、一対の撮像装置と、該一対の撮像装置を少なくとも３自由度に回転駆動可能なアクチュエータとからなるものでも良い。
【００１７】
ここで、アクチュエータは、視標情報出力部からの位置情報を用いてフィードフォワード制御されるものでも良い。
【００１８】
また、外部測定部は、視標センサ部で生じる累積誤差の許容限界に達する間隔よりも短い間隔で視標の位置を計測し外部位置情報を出力するものでも良い。
【００１９】
また、演算部は、視標情報出力部からの位置情報と外部測定部からの外部位置情報の何れか一方を基準に他方を補正に用いて視標の位置を特定するものでも良い。
【００２０】
また、演算部は、外部測定部により視標の位置を外部から計測できないときに視標情報出力部からの位置情報を用いて視標の位置を特定するものでも良い。
【００２１】
さらに、演算部は、視標センサ部で生じる累積誤差の許容限界に達する間隔よりも短い間隔で、外部測定部からの外部位置情報を用いて視標の位置を特定するものでも良い。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の視標位置測定装置には、視標に設けられる視標位置センサと外部から視標の位置を計測する外部測定器を組み合わせることで、視標を追跡し続けてその位置を正確に測定することが可能であるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図示例と共に説明する。図１は、本発明の視標位置測定装置の構成を説明するための概略ブロック図である。本発明の視標位置測定装置は、視標１０の位置を測定するための装置であり、図示の通り、視標センサ部１２と、視標情報出力部１５と、外部測定部２０と、演算部３０とから主に構成されている。視標１０は、外部測定部２０により測定可能な形状や性質を有するものであれば良く、例えばモーションキャプチャとして本発明の視標位置測定装置を適用した場合には、球状や円板上のマーカであれば良い。また、視標１０は、ゲーム装置のコントローラのように、操作者がそれを動かすことでゲーム装置に所定の動作命令を入力するための装置であっても良い。
【００２４】
本発明の視標位置測定装置の視標センサ部１２は、視標１０に固定されている。視標センサ部１２は、視標１０の位置を計測するためのセンサである。より具体的には、視標センサ部１２は、好ましくは例えば加速度センサ及び角速度センサからなるものである。また、重力センサやＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）センサ等、複数のセンサを組み合わせて使用しても良い。これらの種々のセンサからなる視標センサ部１２は、視標１０に固定されることで、視標１０の相対的又は絶対的な位置を計測するものである。
【００２５】
また、視標１０の視標センサ部１２には、視標情報出力部１５が接続されている。視標情報出力部１５は、視標センサ部１２の出力信号、即ち、視標の位置情報を演算部３０へ送信するためのものであり、視標情報出力部１５には、視標センサ部１２の出力が入力される。なお、図示例では、視標１０に視標情報出力部１５が包含されているように示されているが、本発明はこれに限定されず、視標センサ部１２からの出力が視標情報出力部１５に入力されていれば、視標情報出力部１５は視標１０の外部に設けられていても良い。また、複数の視標の位置を演算部３０側で識別可能とするために、各視標情報出力部において、ユニークなＩＤ番号等を視標の３次元位置と共に位置情報に埋め込むことも可能である。なお、本明細書中では、視標センサ部１２と視標情報出力部１５を分けて記載しているが、本発明はこれに限定されず、出力機能付きのセンサ等であっても勿論構わない。
【００２６】
ここで、視標情報出力部１５から演算部３０への位置情報の出力は、無線通信又は有線通信で行われる。例えばモーションキャプチャ等の用途では、視標１０は独立していることが好ましいため、無線通信で行われることが好ましい。なお、視標情報出力部１５からの出力が無線通信で行われる場合には、演算部３０はそれに応じた無線通信装置を有するものとすれば良い。
【００２７】
そして、本発明の視標位置測定装置では、このような視標１０の位置を外部から計測するために、外部測定部２０を用いている。外部測定部２０は、視標１０の位置を外部から計測し、外部位置情報として視標１０の３次元位置を演算部３０へ出力するものである。外部測定部２０は、光学的に視標１０の３次元位置を測定できるもの、例えば撮像装置を用いたもの等が好ましい。外部測定部２０の詳細な構成は、後に説明する。なお、外部測定部２０は光学的なセンサには限定されず、非接触に視標の位置を計測可能なものであれば良く、例えば超音波センサや磁気センサ等であっても良い。
【００２８】
本発明の視標位置測定装置では、上述の視標センサ部１２により計測され視標情報出力部１５により出力される位置情報と、外部測定部２０により計測され出力される外部位置情報とを用いて、視標の位置を演算部３０にて特定している。演算部３０は、例えばパーソナルコンピュータやＤＳＰ等、演算処理を行えるものであれば良い。演算部３０では、視標センサ部１２の位置情報と外部測定部２０の外部位置情報とを用いて、より正確に且つ相補的に視標１０の位置を特定している。即ち、本発明の視標位置測定装置によれば、視標センサ部の位置情報と外部測定部の外部位置情報の何れか一方を基準とし、他方を補正として用いることで、より正確に視標の位置を特定することが可能である。
【００２９】
ここで、視標センサ部１２に用いられる加速度センサや角速度センサは、相対的な変位は計測できるが絶対的な変位は計測することが難しい。また、相対的な変位については、累積誤差が生じてしまうため、視標の測定をある程度の時間長で行うとその誤差が無視できなくなってくる。しかしながら、加速度センサや角速度センサは、変位に対する応答性は高いため、視標が高速に移動しても視標の位置を追跡可能な性能を有している。一方、外部測定部２０に用いられる撮像装置を用いるような光学的センサでは、累積誤差は生じないが、変位に対する応答性はその撮像装置のフレームレートに主に影響され、一般的な３０フレーム／秒程度のフレームレートでは十分な応答性は得られない場合がある。勿論、フレームレートを高くした高速度カメラ等を用いれば応答性も高めることが可能ではあるが、この場合には、撮像された画像から視標の位置をリアルタイムに算出する視覚フィードバック制御のための処理を高速に行う必要があるため、撮像装置自体のコストだけでなく演算部のコストも上がってしまうという問題がある。また、外部測定部２０が光学的センサである場合、外部測定部２０の視野を遮るものが存在すると死角となってしまうため、この死角に視標１０が入ってしまうと、視標１０を外部から計測することができなくなってしまうという問題もある。
【００３０】
しかしながら、本発明の視標位置測定装置によれば、演算部３０により、例えば視標センサ部１２により生じ得る累積誤差を補正するために、外部測定部２０による外部位置情報を用いて視標１０の位置を特定することが可能となる。また、外部測定部２０により視標の位置を外部から計測できないとき、即ち、外部測定部２０からの外部位置情報が途切れたときに、視標センサ部１２による位置情報を用いて補うことも可能である。例えば、視標１０が死角に入ってしまい外部測定部２０により測定できなくなった場合でも、演算部３０では、視標センサ部１２による位置情報を用いて視標１０の位置を特定する。さらに、視標１０が高速移動した場合等、外部測定部２０による測定が追い付かない場合であっても、視標センサ部１２による位置情報を用いて補うことで、視標１０を追跡し続けてその位置を特定することが可能となる。
【００３１】
本発明の視標位置測定装置では、視標センサ部１２による計測を主とし、外部測定部２０による計測を従として構成すれば、外部測定部２０の計測レート（計測間隔又は出力間隔）は高くなくても良い。即ち、外部測定部２０の計測レートは、視標センサ部１２で生じる累積誤差の許容限界に達する間隔よりも短い間隔の計測レートで測定・出力し、この外部位置情報を視標センサ部１２による位置情報の累積誤差の補正に用いる。これにより、演算部３０により特定される視標１０の位置は、許容累積誤差範囲内に収まるものとなる。このように、本発明の視標位置測定装置では、外部測定部２０の計測レートが必ずしも高い必要がないため、例えば撮像装置を用いるような光学的センサの場合には、高価な高速度カメラ等を用いなくても良い。さらに、許容累積誤差範囲がある程度広ければ、スチルカメラを用いても良い。またさらに、計測レートが低くても良いため、高解像度な撮像画像であっても、視覚フィードバック制御のための演算処理の負荷も低く抑えることが可能となる。
【００３２】
また、外部測定部２０による計測を主とし、視標センサ部１２による計測を従として構成した場合には、視標センサ部１２の計測レート、又は視標情報出力部１５の出力レートは高くなくても良い。視標情報出力部１５から演算部３０への位置情報の送信が無線通信で行われる場合には、視標センサ部１２や視標情報出力部１５はバッテリ駆動されることが好ましいが、特に無線通信の消費電力を考慮すると、視標情報出力部１５の出力レートは低いことが好ましい。したがって、視標情報出力部１５は、好ましくは視標センサ部１２で生じる累積誤差の許容限界に達する間隔よりも短い間隔の出力レートで位置情報を出力する。なお、視標センサ部１２の計測レートを低くしても構わない。これにより、演算部３０により特定される視標１０の位置は、許容累積誤差範囲内に収まるものとなると共に、バッテリ駆動であってもその駆動時間を伸ばすことが可能となる。
【００３３】
さらに、視標情報出力部１５に関して、定期的に位置情報を出力するのではなく、必要なときのみ位置情報を出力するように制御することも可能である。即ち、外部測定部２０により視標１０の位置を外部から計測できないときに、視標情報出力部１５の位置情報の出力を開始するようにし、外部測定部２０により視標１０の位置を外部から計測可能なときには。視標情報出力部１５の位置情報の出力を停止するように制御しても良い。外部測定部２０により視標１０が計測できない場合とは、例えば視標１０が外部測定部２０の死角に入った場合や、視標１０が高速に変位した場合等である。このような場合のみ視標情報出力部１５からの位置情報を用いれば、バッテリ駆動であってもその駆動時間を伸ばすことが可能となる。
【００３４】
より具体的には、演算部３０において、外部測定部２０からの外部位置情報のみを用いて視標１０の位置を特定して視標１０を追跡し続ける。そして、外部測定部２０からの外部位置情報が途切れた場合、即ち、視標１０が死角に入った場合や高速移動した場合に、演算部３０から視標センサ部１２や視標情報出力部１５に対して位置情報を要求する。演算部３０では、この要求に応じて出力される視標情報出力部１５からの位置情報を用いて、視標１０の位置を特定して視標１０を追跡し続けることが可能となる。
【００３５】
次に、本発明の視標位置測定装置の構成要素のうち、特に外部測定部の構成について、より詳細に説明する。外部測定部は、視標の３次元位置を測定するための装置である。以下、図２を用いて本発明の視標位置測定装置の第１実施例を説明する。図２は、本発明の視標位置測定装置において、外部測定部を１つの撮像装置と１つの距離センサで構成した第１実施例を説明するための概略構成図である。図中、図１と同一の符号を付した部分は概ね同一物を表している。
【００３６】
３次元位置を測定するためには、例えば外部測定部からの距離（奥行き）と２次元平面上の位置（縦横位置）が測定できれば良い。そこで、本発明の視標位置測定装置の第１実施例において、外部測定部２０は、１つの撮像装置２１と１つの距離センサ２２と、これらを駆動するアクチュエータ２３とから構成されている。なお、アクチュエータ２３は、距離センサ２２のみを駆動するものであっても良い。撮像装置２１は、例えばＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等を用いたデジタルビデオカメラからなるものである。また、アクチュエータ２３は、撮像装置２１又は距離センサ２２を、少なくとも３自由度に回転駆動可能なものである。
【００３７】
撮像装置２１により視標１０を撮像すると、その撮像された画像における視標１０の位置により、撮像装置２１に対する視標１０の２次元平面上の位置が計測できる。なお、この縦横位置の計測精度は、撮像装置２１のピクセル数に比例する。また、撮像装置２１もアクチュエータ２３により駆動される場合には、撮像画像の所定の位置、例えば撮像画像の中心に視標１０が位置するようにアクチュエータ２３により撮像装置２１を視覚フィードバック制御する。このとき、撮像装置２１の向いている角度を、アクチュエータのモータに付けられるエンコーダにより測定することで、撮像装置２１に対する視標１０の２次元平面上の位置が計測できる。
【００３８】
そして、距離センサ２２は、例えばレーザ距離計や超音波距離計等の非接触な距離計からなるものである。距離センサ２２により、視標１０までの距離を計測する。なお、アクチュエータ２３を用いることで、視標１０を追跡しながらリアルタイムに距離を計測可能である。視標１０の追跡には、撮像装置２１による撮像画像を用いても良い。
【００３９】
これら撮像装置２１と距離センサ２２による計測結果を用いて、視標１０の３次元位置が算出される。このような構成の外部測定部２０により計測された外部位置情報と、視標センサ部１２からの位置情報とを用いて、演算部３０により視標１０の位置を特定するのは、図１を用いて説明した通りである。
【００４０】
本発明の第１実施例の視標位置測定装置によれば、撮像装置が１つだけで足りるため、安価に構成可能である。
【００４１】
次に、図３を用いて本発明の視標位置測定装置の第２実施例を説明する。図３は、本発明の視標位置測定装置において、外部測定部を一対の撮像装置で構成した第２実施例を説明するための概略構成図である。図中、図１と同一の符号を付した部分は概ね同一物を表している。図示の通り、本実施例では、外部測定部２０が、一対の撮像装置２４から構成されている。一対の撮像装置２４は、例えばＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等を用いたデジタルビデオカメラからなるものである。一対の撮像装置２４により視標１０を撮像すると、その撮像された各画像における視標１０の位置と、一対の撮像装置２４間の距離とを用いることで、三角測量の原理により視標１０の３次元位置が算出される。
【００４２】
このような構成の外部測定部２０により計測された外部位置情報と、視標センサ部１２からの位置情報とを用いて、演算部３０により視標１０の位置を特定するのは、図１を用いて説明した通りである。
【００４３】
本発明の第２実施例の視標位置測定装置によれば、アクチュエータ等の駆動部分が不要であるため、シンプルな構成で測定装置を実現することが可能である。
【００４４】
次に、図４を用いて本発明の視標位置測定装置の第３実施例を説明する。図４は、本発明の視標位置測定装置において、外部測定部を一対の撮像装置で構成した第３実施例を説明するための概略構成図である。図中、図１と同一の符号を付した部分は概ね同一物を表している。図示の通り、本実施例では、外部測定部２０が、一対の撮像装置２５と、これらを駆動するアクチュエータ２３とから構成される、両眼アクティブカメラを用いたものとなっている。また、必要により広角撮像装置２６を設けて、一対の撮像装置２５を望遠撮像装置としても良い。一対の撮像装置２５や広角撮像装置２６は、例えばＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等を用いたデジタルビデオカメラからなるものである。アクチュエータ２３は、撮像装置２５を少なくとも３自由度に回転駆動可能なものである。
【００４５】
本発明の視標位置測定装置の第３実施例においては、一対の撮像装置２５による各撮像画像の所定の位置、例えば撮像画像の中心に視標１０が位置するようにアクチュエータ２３により各撮像装置２５を視覚フィードバック制御する。このとき、各撮像装置２５の向いている角度を、アクチュエータのモータに付けられるエンコーダによりそれぞれ測定し、この角度と一対の撮像装置２５間の距離とを用いることで、三角測量の原理により視標１０の３次元位置が計測される。エンコーダによる分解能、即ち、角度計測は高精度であるため、視標の位置計測は高精度に行われる。
【００４６】
さらに、外部測定部２０を、望遠撮像装置である一対の撮像装置２５と広角撮像装置２６とを用いた構成とした場合、さらに高精度に視標１０の位置を特定することが可能となる。即ち、位置の測定精度は、撮像装置の視野角とピクセル数、アクチュエータのエンコーダの分解能により決定されるが、広角撮像装置２６を用いて視標１０の大まかな位置を検出した後、その位置に注視するように望遠撮像装置である一対の撮像装置２５をアクチュエータ２３で駆動すれば、高解像度に視標１０を撮像することが可能となる。したがって、より高精度に３次元位置が計測される。
【００４７】
また、本発明の視標位置測定装置では、アクチュエータ２３の制御系に、視標１０に配置される視標センサ部１２による位置情報を用いることが可能である。一対の撮像装置２５による各撮像画像の情報を基に、例えば常に撮像画像の中心に視標１０が位置するようにアクチュエータ２３を視覚フィードバック制御している場合、視標１０が高速移動したときには、画像処理能力やアクチュエータ等の駆動系の運動制御能力の問題により、視標１０に追従して撮像装置２５を駆動できなくなる場合もあり得る。しかしながら、本発明の視標位置測定装置の第３実施例によれば、視標１０に設けられた視標センサ部１２により視標１０の位置計測を行っているため、視標情報出力部１５から出力される位置情報を用いれば、アクチュエータ２３をフィードフォワード制御することが可能となる。即ち、視標情報出力部１５からの位置情報を用いて、視標１０の位置に撮像装置２５を注視するようにアクチュエータ２３を駆動制御させれば、撮像画像を画像処理により解析するよりも高速に駆動できる。なお、このことは第１実施例のアクチュエータの制御でも同様である。
【００４８】
このような構成の外部測定部２０により計測された外部位置情報と、視標センサ部１２からの位置情報とを用いて、演算部３０により視標１０の位置を特定するのは、図１を用いて説明した通りである。
【００４９】
なお、両眼アクティブカメラの構成としては、図示例のものには限定されず、本願の発明者と同一の発明者による特開２００７−０９３４７９や特開２００７−１２０９９３等を利用することも可能である。
【００５０】
以下、本発明の第３実施例の視標位置測定装置について、外部測定部のより詳細な測定原理について説明する。図５は、第３実施例の外部測定部の一対の撮像装置と視標との位置関係を説明するための図である。図中、図４と同一の符号を付した部分は概ね同一物を表している。なお、図５において、θ１は一対の撮像装置２５の中間位置におけるｘｙ平面上の回転角、θ２は各撮像装置のｘｚ平面上の回転角、θ３、θ４は各撮像装置のｘｙ平面上の回転角とする。また、一対の撮像装置のｘｙ平面上における回転運動、即ち輻輳開散運動を、図示例のように独立して運動しないよう制限し、１つのアクチュエータで制御可能なように構成した場合には、θ３＝−θ４である。
【００５１】
一対の撮像装置間の距離Ｌと、θ２、θ３、θ４とを用いることで、三角測量の原理により、視標１０の３次元位置を算出することができる。これにより、撮像画像を用いた視覚フィードバック制御が行われる。
【００５２】
また、一対の撮像装置２５の回転中心の中間位置の点から視標までの距離ｌは、以下の式で求めることができる。
【数１】
0005051839.tif 000002
【００５３】
また、視標１０の視標センサ部１２による位置情報、より具体的には例えば視標１０の並進加速度信号と、アクチュエータ２３の回転角加速度との関係は、以下の式で表わされる。
【数２】
0005051839.tif 000003
0005051839.tif 000004
加速度である。
【００５４】
したがって、撮像画像を用いた視覚フィードバック制御を行うと共に、数２の加速度情報を用いたフィードフォワード制御を行うことにより、アクチュエータ２３を高速に駆動することが可能となる。
【００５５】
また、視標１０が撮像装置２５の死角に入った場合であっても、リアルタイムで得られる数２の加速度情報を用いて視標１０の位置を算出し、これを基にアクチュエータ２３を制御すれば良い。
【００５６】
以上、説明したように、本発明の視標位置測定装置によれば、視標が置かれる環境に影響を受けずに高精度に視標を追跡してその位置を測定することが可能となる。
【００５７】
なお、本発明の視標位置測定装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００５８】
例えば、位置計測を行うセンサについては、上述したセンサに限定されず、視標に配置可能で視標の位置を計測できるものや、外部から視標の位置を計測できるものであって、これらを本発明の効果が得られるように組み合わせられるものであれば如何なるものであっても適用可能である。
【００５９】
また、上述の図示例では視標側には加速度センサ等を設け、外部測定部に撮像装置等を設けたものを説明したが、本発明はこれに限定されず、さらに、視標側にも撮像装置等を設けて外部測定部の位置を計測するようにし、外部測定部にも加速度センサ等を設けて外部測定部の位置を計測するようにすることで、双方の変位を双方で計測することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明の活用例としては、例えばテレビゲーム装置のリモコンを視標とし、そのリモコンの位置によりゲームの操作を行うものが挙げられる。テレビモニタ側に外部測定部を配置し、視標としてのリモコンの位置を外部から計測すると共に、リモコンに内蔵される視標センサ部によりリモコンの位置を計測する。そして、外部測定部からリモコンが見えなくなった場合やリモコンを高速動作させた場合等に、視標センサ部による位置情報を用いて視標の位置を特定することが可能である。
【００６１】
また、海上に設けられるブイに本発明を活用することも可能である。ブイを視標とし、船舶等に設置される外部測定部によりブイを計測する。ブイは波によりその位置が変動するため、視覚フィードバック制御やフィードフォワード制御等によりブイの位置を測定することで、波の高さを計測することが可能である。本発明の視標位置測定装置によれば、例えば波によりブイが外部測定部から見えなくなった場合であっても、ブイに内蔵される視標センサ部による位置情報を用いてブイの位置を追跡し続けることが可能である。なお、ブイにＧＰＳセンサも設けておけば、ＧＰＳセンサによるブイのある程度の位置を用いて、初期測定時に外部測定部をブイの方向に自動的に向けることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】図１は、本発明の視標位置測定装置の構成を説明するための概略ブロック図である。
【図２】図２は、本発明の視標位置測定装置の第１実施例を説明するための概略構成図である。
【図３】図３は、本発明の視標位置測定装置の第２実施例を説明するための概略構成図である。
【図４】図４は、本発明の視標位置測定装置の第３実施例を説明するための概略構成図である。
【図５】図５は、本発明の視標位置測定装置の第３実施例の外部測定部の一対の撮像装置と視標との位置関係を説明するための図である。
【符号の説明】
【００６３】
１０    視標
１２    視標センサ部
１５    視標情報出力部
２０    外部測定部
２１，２４，２５，２６    撮像装置
２２    距離センサ
２３    アクチュエータ
３０    演算部
【図１】
0005051839.tif 000005
【図２】
0005051839.tif 000006
【図３】
0005051839.tif 000007
【図４】
0005051839.tif 000008
【図５】
0005051839.tif 000009