JP2000249549A

JP2000249549A - 位置検出装置

Info

Publication number: JP2000249549A
Application number: JP11054135A
Authority: JP
Inventors: Hajime Fujii; 元藤井; Shigeru Nonami; 成野波
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 1999-03-02
Filing date: 1999-03-02
Publication date: 2000-09-14

Abstract

(57)【要約】【課題】予め位置が特定されている基準点を使用して
人間等の可動体の位置を高精度且つ簡易に検出できる位
置検出装置を提供する。【解決手段】人体頭部２に装着可能で頭部２から見て
少なくとも水平方向に分散した少なくとも３カ所の基準
点の内の２点に対する頭部２の向きが成す水平角を頭部
２の向きの移動により検出する水平角検出手段６と、基
準点の異なる組み合わせからなる少なくとも２以上の水
平角とそれらの基準点の位置情報から頭部２の水平面上
の位置を算出する水平位置算出手段７とを備えてなる。
更に好ましくは、頭部２の向きと連動して基準点を視準
する視準手段５を備え、その視準手段５は可視光ビーム
４を出射する光源を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、人間等の可動体の
位置を検出する位置検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、可動体の位置検出技術として
は、屋外の可動体に対しては、カーナビゲーション等で
利用されているＧＰＳ（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏ
ｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）技術がある。その他、加速度
センサ及びジャイロセンサを用いた自立航法技術が提案
されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＧＰＳ
は、人工衛星からの電波を受信しなければならず、屋内
では利用できない。また、Ｄ−ＧＰＳと呼ばれる補正技
術を用いても、位置検出精度は１０ｍが限界である。ま
た、都市部等のビル影では、電波の受信状態が劣化した
り、反射波の受信等の影響で精度が更に劣化することが
知られている。また、自立航法技術では、加速度センサ
が可動体の加速度を安定して正確に検出することが困難
であるため、位置検出精度に安定性がないことが知られ
ている。

【０００４】本発明は、上述の問題点に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、予め位置が特定されている基
準点を使用して可動体の位置を高精度且つ簡易に検出で
きる位置検出装置を提供する点にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の本発明に係る位置検出装置の第一の特徴構成は、特許
請求の範囲の欄の請求項１に記載した如く、人体頭部に
装着可能で前記頭部から見て少なくとも水平方向に分散
した少なくとも３カ所の基準点の内の２点に対する前記
頭部の向きが成す水平角を前記頭部の向きの移動により
検出する水平角検出手段と、前記基準点の異なる組み合
わせからなる少なくとも２以上の前記水平角とそれらの
基準点の位置情報から前記頭部の水平面上の位置を算出
する水平位置算出手段とを備えてなる点にある。尚、本
明細書において、前記水平角とは前記頭部の向きが成す
角度の水平方向成分を意味する。また、「少なくとも水
平方向に分散した」とは、各基準点の高さ（垂直方向の
位置）は、同じでも同じでなくても何れでもよいことを
意味している。

【０００６】同第二の特徴構成は、特許請求の範囲の欄
の請求項２に記載した如く、人体頭部に装着可能で前記
頭部から見て少なくとも水平方向に分散した複数の基準
点の内の１点に対する前記頭部の向きの方位角を検出す
る方位角検出手段と、前記基準点の内の少なくとも２点
以上に対する前記方位角とそれらの基準点の位置情報か
ら前記頭部の水平面上の位置を算出する水平位置算出手
段とを備えてなる点にある。

【０００７】同第三の特徴構成は、特許請求の範囲の欄
の請求項３に記載した如く、上記第一または第二の特徴
構成に加えて、前記頭部の向きと連動して前記基準点を
視準する視準手段を備えてなる点にある。

【０００８】同第四の特徴構成は、特許請求の範囲の欄
の請求項４に記載した如く、上記第三の特徴構成に加え
て、前記視準手段は可視光ビームを出射する光源を備え
ている点にある。

【０００９】同第五の特徴構成は、特許請求の範囲の欄
の請求項５に記載した如く、操作者から見て少なくとも
水平方向に分散した少なくとも３カ所の基準点を可視光
ビームを出射して視準する視準手段と、前記基準点の内
の２点に対する前記視準手段の視準方向が成す水平角を
前記視準方向の移動により検出する水平角検出手段と、
前記基準点の異なる組み合わせからなる少なくとも２以
上の前記水平角とそれらの基準点の位置情報から前記視
準手段の水平面上の位置を算出する水平位置算出手段と
を備えてなる点にある。

【００１０】同第六の特徴構成は、特許請求の範囲の欄
の請求項６に記載した如く、操作者から見て少なくとも
水平方向に分散した複数の基準点を可視光ビームを出射
して視準する視準手段と、前記基準点の内の１点に対す
る前記視準手段の視準方向の方位角を検出する方位角検
出手段と、前記基準点の内の少なくとも２点以上に対す
る前記方位角とそれらの基準点の位置情報から前記視準
手段の水平面上の位置を算出する水平位置算出手段とを
備えてなる点にある。

【００１１】以下に作用並びに効果を説明する。本発明
の第一の特徴構成によれば、水平角検出手段を人体頭部
に装着固定することで、３カ所の基準点の水平面上の平
面位置をＡ、Ｂ、Ｃとし、頭部の平面位置をＯとする
と、頭部の向きＯＡとＯＢの成す角∠ＡＯＢは頭部の向
きを基準点Ａから基準点Ｂまたはその逆に移動すること
で水平角検出手段によって検出でき、頭部の向きＯＢと
ＯＣの成す角∠ＢＯＣも同様に検出することができる。
∠ＡＯＢと∠ＢＯＣは夫々一定角度で定まることから点
Ｏは△ＡＯＢと△ＢＯＣの各外接円の円周上に位置し、
２つの外接円は点Ｏと基準点Ｂの２点で交差するため、
点Ｏの位置は△ＡＯＢと△ＢＯＣが同じ円に内接してい
ない限り∠ＡＯＢと∠ＢＯＣの値から一義的に決定され
る。従って、水平位置算出手段は上記の関係より少なく
とも２以上の水平角（∠ＡＯＢ、∠ＢＯＣ）とそれらの
基準点（Ａ、Ｂ、Ｃ）の位置情報（例えば、位置座標）
から頭部（Ｏ）の水平面上の位置を算出することができ
るのである。また、水平角検出手段を人体頭部に装着可
能な形態とし頭部の向きを検出することで、操作者は移
動静止を繰り返す別作業をしながら、別途トランシット
等の測量装置を携帯せずとも適宜現在位置を確認でき便
利である。特に水平位置算出手段をハンドヘルドコンピ
ュータやウェアラブルコンピュータ等の軽量小型の形態
のもので実現することで作業性がより向上される。

【００１２】従って、例えば、屋内やビル影等のＧＰＳ
による位置検出が困難或いは不可能な領域において、予
め位置を特定した少なくとも３カ所の基準点を設定して
おくことにより、当該領域においても、操作者等の可動
体の位置検出を簡便に行うことができるのである。ま
た、後述の実験結果で示すように、基準点の配置や位置
検出範囲を１０ｍ〜１００ｍ程度の範囲に限定すること
でＧＰＳに対して１０〜１００倍の位置検出精度を得る
ことができるのである。

【００１３】同第二の特徴構成によれば、方位角検出手
段を人体頭部に装着固定することで、２カ所の基準点の
水平面上の平面位置をＡ、Ｂとし、頭部の平面位置をＯ
とし、方位角の基準となる基準方位上の１点をＸとする
と、頭部の向きＯＡと基準方位ＯＸの成す方位角∠ＡＯ
Ｘと頭部の向きＯＢと基準方位ＯＸの成す方位角∠ＢＯ
Ｘが方位角検出手段によって検出できる。つまり、直線
ＯＡと直線ＯＢが、夫々傾き（∠ＡＯＸ、∠ＢＯＸ）と
直線上の１点（Ａ、Ｂ）の位置が既知となるため、Ａ、
Ｂ、Ｏを含む水平面内で一義的に決定され、両直線の交
点である点Ｏの位置も一義的に決定される。従って、水
平位置算出手段は上記の関係より少なくとも２以上の方
位角（∠ＡＯＸ、∠ＢＯＸ）とそれらの基準点（Ａ、
Ｂ）の位置座標から頭部（Ｏ）の水平面上の位置を算出
することができるのである。

【００１４】従って、上記第一の特徴構成の場合と同様
に、例えば、屋内やビル影等のＧＰＳによる位置検出が
困難或いは不可能な領域において、予め位置を特定した
複数の基準点を設定しておくことにより、当該領域にお
いても、操作者等の可動体の位置検出を行うことができ
るのである。また、方位角検出手段の検出精度が上記第
一の特徴構成の水平角検出手段の検出精度と同程度であ
れば、同様の位置検出精度を得ることができる。

【００１５】同第三の特徴構成によれば、視準手段が頭
部の向きと連動することにより、その視準手段で基準点
を視準することにより、正確に頭部の向きをその基準点
に向けることができ、水平角検出手段や方位角検出手段
の実質的な検出精度を向上させることができ、結果とし
て位置検出精度の向上が図れるのである。

【００１６】同第四の特徴構成によれば、視準手段から
出射される可視光ビームを所定の基準点に当てること
で、頭部の向きが正確にその基準点に向けられているか
否かを操作者が目視で容易に確認できるため、位置検出
精度の向上と位置検出作業の作業性の向上が図れるので
ある。

【００１７】同第五の特徴構成によれば、頭部の位置を
視準手段の位置と置き換えれば上記第一の特徴構成の場
合と同様の原理で視準手段の位置を検出できるのであ
る。

【００１８】また、同第六の特徴構成によれば、頭部の
位置を視準手段の位置と置き換えれば上記第二の特徴構
成の場合と同様の原理で視準手段の位置を検出できるの
である。

【００１９】更に、上記第五及び第六の特徴構成の場
合、視準手段から出射される可視光ビームを所定の基準
点に当てることで、視準方向が正確にその基準点に向け
られているか否かを操作者が目視で容易に確認できるた
め、正確な視準が容易に行え、位置検出精度の向上と位
置検出作業の作業性の向上が図れるのである。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明に係る位置検出装置の第１
実施形態を図面に基づいて説明する。

【００２１】図１に示すように、位置検出装置は、操作
者１の頭部２に装着固定可能なヘルメット等の頭部被着
物３に固定された可視光ビーム４を出射する視準手段５
と、同じく前記頭部被着物３に固定された前記可視光ビ
ーム４の出射方向の変化の水平方向成分である水平角を
検出する水平角検出手段６と、前記操作者１の身体に装
着可能な小型計算機からなる水平位置算出手段７とを備
えた構成となっている。

【００２２】図２に示すように、前記頭部２の水平面上
の位置を点Ｏとし、その点Ｏから見て少なくとも水平方
向に分散した予め位置が特定された３カ所の基準点Ａ，
Ｂ，Ｃに前記視準手段５から出射される前記可視光ビー
ム４を当てて、それを目視確認することで前記頭部２の
向きを前記各基準点Ａ，Ｂ，Ｃに向けて視準するため
に、前記可視光ビーム４の出射方向は前記頭部２の正面
水平方向に設定してある。尚、前記視準手段５として
は、赤色レーザビームを出射する光源を内蔵した一般に
市販されているレーザビームポインタ（会議等でスクリ
ーン上の表示を指し示す器具）を利用することができ
る。

【００２３】また、前記水平角検出手段６は既存の検出
技術に基づく適切なセンサを使用して構成されるもので
あり、例えば、ジャイロセンサ等を利用して構成され
る。この場合、前記頭部２の向きを基準点Ａから基準点
Ｂに向けて回転させた場合の回転速度を検出すること
で、前記頭部２を中心とする２つの基準点Ａ，Ｂ間の水
平角θ₁ を検出することができる。また、同様に、前記
頭部２の向きを基準点Ｂから基準点Ｃに向けて回転させ
た場合の回転速度を検出することで、前記頭部２を中心
とする２つの基準点Ｂ，Ｃ間の水平角θ₂ を検出するこ
とができる。ジャイロセンサは小型軽量のものとしては
ピエゾジャイロ等を利用することができる。例えば、単
体のピエゾジャイロで水平角を検出しようとする場合、
ピエゾジャイロ回転軸を鉛直軸方向に支持可能な支持手
段を採用したり、ピエゾジャイロ回転軸の鉛直軸からの
傾斜角を検出する検出手段を併用して出力補正すること
で、前記頭部２の水平軸芯廻りの揺動を無視することが
できる。

【００２４】前記水平位置算出手段７は前記水平角検出
手段６と所定の信号ケーブル８で接続されており、前記
水平角検出手段６が検出した水平角θ₁ ，θ₂ を受信す
る。また、前記少なくとも３カ所の基準点Ａ，Ｂ，Ｃの
位置データを予め記憶しておくための記憶装置と、前記
水平角θ₁ ，θ₂ と前記位置データに基づいて前記頭部
２の水平面上の位置を算出する演算処理装置を内蔵して
いる。尚、前記水平位置算出手段７は、例えば、一般的
なマイクロコンピュータ方式のアーキテクチャで構成で
きるため、詳細な説明は割愛する。

【００２５】次に、前記水平位置算出手段７が前記水平
角θ₁ ，θ₂ と前記位置データに基づいて前記頭部２の
水平面上の位置を算出できる原理について説明する。前
記水平角θ₁ は前記頭部２の向きＯＡとＯＢの成す角∠
ＡＯＢであり、前記水平角θ₂ は前記頭部２の向きＯＢ
とＯＣの成す角∠ＢＯＣである。また、∠ＢＡＯをα、
∠ＢＣＯをβとすると、α及びβが定まると、基準点Ａ
と基準点Ｃの位置が既知であるため、直線ＯＡと直線Ｏ
Ｃの位置が特定され、その交点である点Ｏが一義的に決
定される。従って、前記頭部２の水平面上の位置を算出
するには、α及びβを求めればよい。

【００２６】ところで、△ＡＯＢと△ＢＯＣに正弦定理
を適用すると、数１と数２の方程式が導出できる。尚、
ａ、ｂ、ｄは夫々基準点Ａ，Ｂ間の距離と基準点Ｂ，Ｃ
間の距離と基準点Ｂと点Ｏ間の距離である。また、四角
形ＡＢＣＯについて内角の和が３６０°であるため、数
３が成立する。尚、γは基準点Ａ，Ｂ，Ｃの成す角∠Ａ
ＢＣである。

【００２７】

【数１】ａ／ｓｉｎθ₁ ＝ｄ／ｓｉｎα

【数２】ｂ／ｓｉｎθ₂ ＝ｄ／ｓｉｎβ

【数３】α＋β＝３６０°−（γ＋θ₁ ＋θ₂ ）

【００２８】数１、数２、数３において、ａ、ｂ、γは
基準点Ａ，Ｂ，Ｃの位置が特定されているため算出可能
であり、前記水平角θ₁ ，θ₂ は前記水平位置算出手段
７で検出されるため既知である。従って、数１、数２、
数３はα、β、ｄを未知数とする３元連立方程式とな
り、これを解法することで、αとβが求まり、前記頭部
２の水平面上の位置を算出することができる。但し、注
意すべきは、点Ｏの位置が四角形ＡＢＣＯが円に内接す
る関係にある場合、点Ｏがその円周上の任意の位置で、
前記水平角θ₁ ，θ₂ の値が一定であるため、数１、数
２、数３はもはや３元連立方程式を形成しなくなる点で
ある。詳細に説明すると、数１、数２は共に四角形ＡＢ
ＣＯが内接する円の直径に等しく、ｓｉｎα＝ｓｉｎβ
が常時成立する。また、数３においては、点Ｏの位置が
線分ＯＢが当該円の直径となる場合を想定すると、α＋
β＝１８０°となるが、前記水平角θ₁ ，θ₂ の値が点
Ｏの位置にかかわらず一定であるので、同式は常時成立
することになる。ｓｉｎα＝ｓｉｎβとα＋β＝１８０
°は任意のα、βで同時に成立するため、αとβは不定
となり、算出不能である。

【００２９】次に、本発明に係る位置検出装置を使用し
て前記頭部２の水平面上の位置を算出する手順について
説明する。先ず、前記操作者１は、目視可能な範囲にあ
る前記基準点Ａ，Ｂ，Ｃを特定し、前記水平位置算出手
段７の入力装置を使用して、前記基準点Ａ，Ｂ，Ｃを指
定する。Ａ，Ｂ，Ｃは、例えば、前記水平位置算出手段
７の表示画面上に出力されたものの中から指定する。引
き続き、前記操作者１は前記頭部２の向きを前記基準点
Ａに向け、前記視準手段５が出射する前記可視光ビーム
４が前記基準点Ａに当ったことを確認して、前記水平角
検出手段６の検出動作を開始する。開始指示は前記水平
位置算出手段７の入力装置を使用して行う。続いて、前
記頭部２の向きを前記基準点Ｂに向けて回転し、前記可
視光ビーム４が前記基準点Ｂに当った時点で前記水平角
検出手段６の検出動作を停止する。停止指示は前記水平
位置算出手段７の入力装置を使用して行う。尚、この開
始及び停止は、前記水平角検出手段６が回転の開始及び
停止を自動検出することで行っても構わない。この時点
で、前記水平角θ₁ が検出され、前記水平位置算出手段
７へ送信される。引き続き、同様の要領で前記水平角θ
₂ が検出され前記水平位置算出手段７へ送信される。

【００３０】前記水平位置算出手段７は上記した算出原
理に基づいて、前記連立方程式を解法する前に、（γ＋
θ₁ ＋θ₂ ）の値を計算する。計算結果が１８０°の場
合は、位置検出不能であるので、その旨を前記水平位置
算出手段７の表示画面上に出力する。前記操作者１は、
別の基準点を追加選択して、先に行った前記水平角θ
₁ ，θ₂ の検出動作を繰り返す必要がある。

【００３１】（γ＋θ₁ ＋θ₂ ）の値が１８０°でない
場合は、前記水平位置算出手段７は所定の前処理と前記
連立方程式を解法と所定の後処理を実行して、前記頭部
２の水平面上の位置を算出し、前記水平位置算出手段７
の表示画面上に出力する。尚、前記頭部２の水平面上の
位置の出力方法としては、予定位置からのズレを示すも
のであっても、それを音声出力で指示する形態であって
も構わない。

【００３２】次に、本発明に係る位置検出装置を使用し
て簡易な位置検出実験を行ったので、その結果を説明す
る。実験は縦横１４ｍ×１３ｍの床の室内で、図３に示
す位置に基準点Ａ，Ｂ，Ｃを設けて行った。図中、黒丸
が実際の位置で白丸が検出位置である。１０カ所の位置
で位置検出を行った結果、誤差の平均がｘ方向１１．９
ｃｍ、ｙ方向７．９ｃｍであった。

【００３３】次に、本発明に係る位置検出装置の第２実
施形態について説明する。第２実施形態は、前記水平角
検出手段６の代わりに、前記頭部２の向きの方位角を検
出する方位角検出手段９を前記頭部被着物３に固定して
ある。また、前記水平位置算出手段７の前記頭部２の水
平面上の位置の算出アルゴリズムは、前記水平角θ₁ ，
θ₂ に基づくものではなく、別途、前記方位角検出手段
９が検出する方位角に基づくものを使用する。その他の
構成要素は、第１実施形態と同様であり、外観上は図１
に示す通りである。また、第１実施形態では、予め位置
が特定された少なくとも３カ所の基準点Ａ，Ｂ，Ｃを使
用したが、第２実施形態では、予め位置が特定された２
カ所の基準点Ａ，Ｂを使用する。これは、方位角が地球
座標系等に基づく一種の絶対座標値であるため、第１実
施形態の第３の基準点Ｃが常時固定されていることを意
味するものである。方位角は東西南北の何れかを基準と
する地球座標系以外に、屋内等では、前記基準点Ａ，Ｂ
の位置特定に使用するローカルな座標系を使用しても構
わない。

【００３４】前記方位角検出手段９は既存の検出技術に
基づく適切なセンサを使用して構成されるものであり、
例えば、磁方位計やジャイロセンサ等を利用して構成さ
れる。前記方位角検出手段９の操作方法は、前記水平角
検出手段６とは異なり、前記操作者１は前記頭部２の向
きを夫々前記基準点Ａに向け、前記視準手段５が出射す
る前記可視光ビーム４が前記基準点Ａに当ったことを確
認して、前記方位角検出手段９の検出動作を実行し、前
記基準点Ａの方位角θ₃ を検出する。実行指示は前記水
平位置算出手段７の入力装置を使用して行う。また、検
出された前記方位角θ₃ は前記水平位置算出手段７に送
信される。前記基準点Ｂについても同様に行い、前記基
準点Ｂの方位角θ₄ が検出される。尚、前記基準点Ａ，
Ｂの前記水平位置算出手段７への入力選択作業は第１実
施形態の場合と同様である。

【００３５】次に、前記水平位置算出手段７が前記方位
角θ₃ ，θ₄ と前記位置データに基づいて前記頭部２の
水平面上の位置を算出できる原理について説明する。図
４に示すように、前記頭部２の水平面上の位置を点Ｏと
し、同平面をＸＹ直交座標系の座標面とする。前記方位
角θ₃ ，θ₄ の基準方位をＸ座標軸の正方向とする。こ
こで、前記方位角θ₃ は前記基準点Ａに対する前記頭部
２の向きＯＡと基準方位ＯＸの成す角∠ＡＯＸであり、
前記方位角θ₄ は前記基準点Ｂに対する前記頭部２の向
きＯＢと基準方位ＯＸの成す角∠ＢＯＸである。直線Ｏ
Ａと直線ＯＢは夫々の傾きがｔａｎθ₃ 、ｔａｎθ₄ で
あるので、数４と数５に示す１次関数で表現される。

【００３６】

【数４】直線ＯＡ：ｙ＝ｘｔａｎθ₃ ＋ｙ₃

【数５】直線ＯＢ：ｙ＝ｘｔａｎθ₄ ＋ｙ₄

【００３７】ここで、ｙ₃ 、ｙ₄ は夫々直線ＯＡと直線
ＯＢのｙ切片であり、未知数である。傾きｔａｎθ₃ 、
ｔａｎθ₄ は前記方位角θ₃ ，θ₄ が前記方位角検出手
段９によって検出されているため既知である。従って、
数４に前記基準点Ａの位置の座標値（ｘ₁ ，ｙ₁ ）を代
入し、数５に前記基準点Ｂの位置の座標値（ｘ₂ ，ｙ
₂ ）を代入することで、ｙ₃ 、ｙ₄ についての２元連立
方程式が成立し、これを解法してｙ₃ 、ｙ₄ を算出する
と、数４と数５が確定する。この時点で、数４と数５を
ｘ，ｙについての２元連立方程式として解くと、直線Ｏ
Ａと直線ＯＢの交点である点Ｏの（ｘ，ｙ）座標値が算
出され、前記頭部２の水平面上の位置を算出できる。

【００３８】以下に別実施形態を説明する。〈１〉上記第１または第２実施形態では、前記視準手段
５と前記水平角検出手段６または前記方位角検出手段９
を前記頭部被着物３に固定装着し、前記頭部２の向きと
前記可視光ビーム４の出射方向とを一致させて、夫々前
記頭部２の向きの水平角または方位角を検出する仕組み
になっていた。しかし、前記可視光ビーム４の出射方向
の前記水平角または前記方位角が前記水平角検出手段６
または前記方位角検出手段９で直接検出可能であれば、
前記視準手段５と前記水平角検出手段６または前記方位
角検出手段９を必ずしも前記頭部被着物３に固定装着し
なくても、前記頭部２の位置の代わりに前記視準手段５
の位置検出は可能である。そこで、例えば、前記水平角
検出手段６または前記方位角検出手段９が前記可視光ビ
ーム４の出射方向の前記水平角または前記方位角を検出
可能に前記視準手段５と連結状態に構成すればよい。更
に、簡易な方法として、図５に示すように、前記視準手
段５を鉛直軸Ｚ廻りに回転自在且つ上下に揺動自在に支
持し、前記鉛直軸Ｚ廻りの回転角をロータリエンコーダ
１０で計測可能に構成するのも好ましい。前記ロータリ
エンコーダ１０を任意回転位置から計測可能とすれば、
前記水平角検出手段６として機能し、所定の方位を基準
角０°とすれば前記方位角検出手段９として機能する。

【００３９】〈２〉上記第１または第２実施形態におい
て、前記視準手段５は前記可視光ビーム４を出射する形
態のものでなくても構わない。例えば、前記操作者１の
左右一方の目の前に位置するように照準器を前記頭部被
着物３に固定して、前記視準手段５としても構わない。
前記操作者１はその照準器を覗いて基準点を視準するこ
とで前記頭部２の向きをその基準点に向けることができ
る。

【００４０】〈３〉前記水平位置算出手段７の前記水平
角または前記方位角に基づく前記頭部２の位置算出方法
は上記した方法に限定されるものではない。

【００４１】〈４〉更に、本発明に係る位置検出装置
は、前記各基準点の高さを異ならせることで、３次元の
位置検出装置に拡張することが可能である。この場合、
上記第１実施形態の場合であれば、前記頭部２の向きの
基準点間の移動における回転角の垂直方向成分を検出す
る垂直角検出手段を別途設け、２組の基準点間の垂直角
を所定の鉛直平面上へ写像して、上記した水平角から水
平面上の位置を算出するアルゴリズムを流用すること
で、前記頭部２の高さを算出することが原理的に可能で
ある。また、上記第２実施形態の場合であれば、前記高
さの異なる２カ所の基準点に対する前記頭部２の向きの
仰角または俯角を検出することで、上記した方位角から
水平面上の位置を算出するアルゴリズムを流用すること
で、前記頭部２の高さを算出することが原理的に可能で
ある。

【００４２】〈５〉上記実施形態において、前記基準点
は予め位置が特定されていれば何であってもよい。例え
ば、室内では、天井の隅部を利用したり、予めマークを
付しておいても構わない。屋外では、建物や電柱等の所
定箇所の位置を計測しておいて基準点として登録してお
けばよい。また、本発明に係る位置検出装置を登山者等
が利用する場合は、山の頂上等を基準点としてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る位置検出装置の外観構成を示す説
明図

【図２】本発明に係る位置検出装置の第１実施形態の位
置検出手法を説明するための説明図

【図３】本発明に係る位置検出装置による位置検出結果
を示す説明図

【図４】本発明に係る位置検出装置の第２実施形態の位
置検出手法を説明するための説明図

【図５】本発明に係る位置検出装置の別実施形態を示す
説明図

【符号の説明】

１操作者２頭部３頭部被着物４可視光ビーム５視準手段６水平角検出手段７水平位置算出手段８信号ケーブル９方位角検出手段１０ロータリエンコーダＡ，Ｂ，Ｃ基準点Ｏ頭部の水平面上の位置 θ₁ ，θ₂ 水平角 θ₃ ，θ₄ 方位角Ｚ鉛直軸

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】人体頭部に装着可能で前記頭部から見て
少なくとも水平方向に分散した少なくとも３カ所の基準
点の内の２点に対する前記頭部の向きが成す水平角を前
記頭部の向きの移動により検出する水平角検出手段と、前記基準点の異なる組み合わせからなる少なくとも２以
上の前記水平角とそれらの基準点の位置情報から前記頭
部の水平面上の位置を算出する水平位置算出手段とを備
えてなる位置検出装置。
【請求項２】人体頭部に装着可能で前記頭部から見て
少なくとも水平方向に分散した複数の基準点の内の１点
に対する前記頭部の向きの方位角を検出する方位角検出
手段と、前記基準点の内の少なくとも２点以上に対する前記方位
角とそれらの基準点の位置情報から前記頭部の水平面上
の位置を算出する水平位置算出手段とを備えてなる位置
検出装置。
【請求項３】前記頭部の向きと連動して前記基準点を
視準する視準手段を備えてなる請求項１または２記載の
位置検出装置。
【請求項４】前記視準手段は可視光ビームを出射する
光源を備えている請求項３記載の位置検出装置。
【請求項５】操作者から見て少なくとも水平方向に分
散した少なくとも３カ所の基準点を可視光ビームを出射
して視準する視準手段と、前記基準点の内の２点に対する前記視準手段の視準方向
が成す水平角を前記視準方向の移動により検出する水平
角検出手段と、前記基準点の異なる組み合わせからなる少なくとも２以
上の前記水平角とそれらの基準点の位置情報から前記視
準手段の水平面上の位置を算出する水平位置算出手段と
を備えてなる位置検出装置。
【請求項６】操作者から見て少なくとも水平方向に分
散した複数の基準点を可視光ビームを出射して視準する
視準手段と、前記基準点の内の１点に対する前記視準手段の視準方向
の方位角を検出する方位角検出手段と、前記基準点の内の少なくとも２点以上に対する前記方位
角とそれらの基準点の位置情報から前記視準手段の水平
面上の位置を算出する水平位置算出手段とを備えてなる
位置検出装置。