(57)【要約】物体（１５０）の位置を追跡するための方法が提供される。 方法は、ベース（１２０）内に配置された１つまたは複数のセンサ（１２２）から磁場データを受信することを含む。センサは、物体上または物体内または物体内に収容された物体モジュール（１５０ａ）上または物体モジュール（１５０ａ）内の磁石から発生する磁場を検出するように構成される。この方法は、センサからの磁場データに基づいて、ベースに対する物体の実際の位置を決定することをさらに含む。この方法はまた、電子的に表示するために磁場データに基づいて物体の対応する仮想位置を生成することを含む。この方法を実行するためのシステムもまた提供される。
2019522219.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体の位置を追跡する方法であって、該方法は、
ベース内に配置された１つまたは複数のセンサから磁場データを受信するステップであって、該センサは、物体上または物体内の磁石から発せられる磁場を検出するように構成される、受信するステップと、
前記センサからの磁場データに基づいて、前記ベースに対する前記物体の実際の位置を決定するステップと、
電子的に表示するために前記磁場データに基づいて前記物体の対応する仮想位置を生成するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記ベースに対応する仮想ベースを含む仮想環境を生成するステップと、
仮想環境において、仮想ベースに対して決定された仮想位置で対応する仮想物体を表示するステップと、
を更に含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記物体に関連付けられた電子ＩＤを読み取るステップと、前記仮想物体の対応するＩＤを表す信号を生成するステップと、をさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記仮想物体のＩＤを表す前記信号に基づいて、１つまたは複数の固有の特徴を有する前記仮想物体を表示するステップと、をさらに含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記仮想物体および／または前記物体の仮想位置を生成することは、リアルタイムで、またはほぼリアルタイムで、または他の方法で実行される、請求項２乃至４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記物体が前記ベースに対して動かされるとき、前記ベースに対する前記物体の新たな実際の位置を決定し、前記仮想ベースに対する前記仮想物体の仮想位置を更新することをさらに含む、請求項１乃至５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
物体の位置を追跡するシステムであって、
磁石を含む物体と、
磁石から発生する磁界を検出するための１つまたは複数のセンサを含むベースと、
前記センサからの磁場データを受信しそして出力するように構成されたレシーバまたはトランシーバと、
前記出力された磁場データに基づいて、センサデータに基づいて前記ベースに対する物体の実際の位置を決定し、電子的に表示するために対応する仮想位置を生成するためのソフトウェアと、
を含むシステム。
【請求項８】
前記磁石は、前記物体に挿入可能かつ前記物体から取り外し可能な物体モジュールに含まれる、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記物体は更に電子ＩＤを含み、前記物体モジュールは前記物体の前記電子ＩＤを読み取るための読取装置を含む、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記物体は更に電子ＩＤを含み、前記ベースは更に前記ＩＤを読み取るための読取装置を含む、請求項７に記載のシステム。
【請求項１１】
前記磁石が電磁石であるか、または電磁石を含む、請求項７乃至１０のいずれかに記載のシステム。
【請求項１２】
前記物体または物体モジュールは更に、マイクロコントローラと、前記電磁石に供給される電力を制御するように動作可能なスイッチング素子を含み、前記マイクロコントローラは、前記トランシーバおよび／または外部計算装置と任意にまたは好ましくはデータ通信し、前記マイクロコントローラは、前記トランシーバおよび／または外部計算装置から受信したコマンドに基づいて前記スイッチング素子を制御するように動作可能である、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記トランシーバおよび／または外部計算装置は、前記物体または物体モジュールのマイクロコントローラと任意にまたは好ましくは無線データ通信し，前記無線データ通信は、ブルートゥースを介している、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
電子的に表示することは、生成された仮想位置を電子装置のディスプレイ上に表示することを含み、請求項２から６のいずれかに従属する場合には、前記生成された仮想環境を表示する、請求項１乃至６のいずれかに記載の方法または請求項７乃至１３のいずれかに記載のシステム。
【請求項１５】
前記電子ＩＤは、無線周波数電子ＩＤ（ＲＦＩＤ）または近距離無線通信（ＮＦＣ）ＩＤである、請求項３、４または６のいずれかに記載の方法または請求項９乃至１４のいずれかに記載のシステム。
【請求項１６】
前記センサは、３Ｄ空間内の物体の位置を決定するように配置され、かつ動作可能である、請求項１乃至６または１４乃至１５のいずれかに記載の方法または請求項７乃至１５のいずれかに記載のシステム。
【請求項１７】
前記複数のセンサから受信した磁場データは、三次元磁場ベクトルであるかまたはそれを含む、請求項１６に記載のシステムまたは方法。
【請求項１８】
前記ベースに対する物体の位置を決定することは、複数のセンサが使用され、当該センサからのデータを当該センサの位置に対する３次元位置ベクトルに変換することと、マルチラテレーションまたは三辺測量によって前記ベースに対する物体の位置を計算することとを含む、請求項１７に記載のシステムまたは方法。
【請求項１９】
ディスプレイ上の前記仮想物体の追跡を記録することをさらに含む、請求項１乃至６または１４乃至１８のいずれかに記載の方法または請求項７乃至１８のいずれかに記載の装置。
【請求項２０】
物体の位置を追跡するためのシステムで使用するための物体モジュールであって、
マグネットと、
物体の電子ＩＤを読み取るためのＩＤ読取装置と、
物体および／または外部装置と通信するための無線通信装置と、
加速度計と、そして
ジャイロスコープと、
を含む物体モジュール。
【請求項２１】
他の物体モジュールの磁石からの磁場を感知するための磁力計を更に含む、請求項２０に記載の物体モジュール。
【請求項２２】
前記磁石から発する磁場を感知するための１つまたは複数の磁力計を含むベースを含む、請求項２０または２１に記載の物体モジュールを含む物体。
【請求項２３】
前記物体モジュールと前記物体との間のハードデータ接続を更に含む、請求項２２に記載の物体。
【請求項２４】
請求項７から１８のいずれかに記載のシステムで定義され使用される取り外し可能な物体モジュールまたは請求項８乃至１８のいずれかに記載のシステムで定義され使用される物体モジュールを含む物体。
【請求項２５】
計算装置上で実行されると、当該計算装置に請求項１乃至６または１４乃至１９のいずれかに記載の方法を実行させるように構成されたコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出器に対して磁石を含む物体の位置を追跡し、その仮想表現を生成するためのシステムおよび方法に関する。特に、本発明は、物体の物理的位置を決定するための磁気位置センサの使用と、物体の位置の対応する仮想表現の生成に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＧＰＳ(global positioning system)は、地球を周回し、地球上の人々がそれらの地理的位置を経度、緯度そして高さが約１００−１０メートルの間の精度で識別することを可能にする衛星のアレイである。精度は特殊な軍事用のために約１ｍに向上させることができる。ＧＰＳは、ＧＰＳ受信機の位置の決定をより正確には行うことができない。ＧＰＳはまた、屋内ではうまく動作しない。
【０００３】
様々な屋内装置は、物体の位置を検出することができるセンサを使用する。例えば、ＴＶリモートコントロールおよびゲーム機は、コントローラ内の送信機からの信号を検出するために光学（例えば赤外線またはピクセルベースの）センサを使用する。そのようなシステムは、３次元（３Ｄ）位置情報を提供するために使用することができるが、低い光レベルのような貧弱な環境条件下では性能が悪く、機能するにはエミッタとセンサとの間に見える明確なラインを必要とする。さらに、手／身体の動きを検出する既知のシステムは高価であり、したがって、状況によってはそれらの使用が禁止される。
【０００４】
光学システムの固有の問題を生じることなく特に屋内でより短い距離に対してより高い精度を提供するシステムが必要とされる場合があり得る。本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本明細書中で使用される「物体」は、例えば、物体に挿入可能な磁石／物体モジュールに収容される一体的または取外し可能な磁石を有する物体を意味する。「磁石」に対する言及は、磁界の任意のソースを意味するものとして解釈されるべきである。磁界を提供する任意のものを使用することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様によれば、請求項１に記載のような物体の位置を追跡する方法が提供される。
【０００７】
その方法は、ベースに対応する仮想ベースを含む仮想環境を生成することと、その仮想環境において仮想ベースに対する物体の生成された仮想位置における対応する仮想物体を表示することとをさらに含むことができる。
【０００８】
一実施形態では、この方法はさらに、物体と関連付けられた電子ＩＤを読み取ることと、仮想物体の対応するＩＤの特定を表す信号を生成することと、を含む。
【０００９】
この方法はさらに、仮想物体のＩＤを表す信号に基づいて、１つまたは複数の固有の特性を有する仮想物体を表示することを含む。
【００１０】
仮想物体および／または物体の仮想位置を生成することは、リアルタイムまたはほぼリアルタイムに、またはそうでない別な方法で行うことができる。
【００１１】
一実施形態において、物体がベースに対して移動されるとき、その方法は、ベースに対する物体の新しい実際の位置を決定することと、その仮想ベースに対する仮想物体の仮想位置を更新することとを含むことができる。
【００１２】
本発明の第２の態様によれば、請求項７に記載のような物体の位置を追跡するためのシステムが提供される。
【００１３】
本発明のさらなる態様によれば、請求項２０または請求項２３に規定されるような物体モジュールが提供される。本発明のさらなる態様によれば、請求項２２または２３に規定されるような物体が提供される。
【００１４】
以下は、本発明のすべての態様および実施形態に適用される。
【００１５】
物体は、玩具またはコントローラ、例えばゲームコントローラ、であってもよい。
【００１６】
好ましい実施形態では、磁石は、物体内またはその上に着脱可能に収容可能である物体モジュール（または磁石モジュール）に含まれる。物体モジュールは、例えば、クリック、スナップ嵌合、または螺合によって、物体内または物体に着脱可能に取り付けることができる。物体モジュールは、システムと共に使用するために、他の電子コンポーネントまたはアクセサリにまたはその中に着脱可能に取り付けることができる。物体モジュールがシステムの異なるコンポーネント間で交換可能であり、追加の物体、アクセサリ、その他をシステムに追加し、既存の１つまたは複数の物体モジュールと互換性を持たせることができるということは利点である。
【００１７】
物体モジュールはトランシーバ（送受信機）を含むようにしてもよく、または、トランシーバはベース内に設けられるようにしてもよい。
【００１８】
電子ハブは、物体モジュールに電力を供給するための１つまたは複数の電源、物体モジュールおよび／または外部装置と電子的に通信するための通信装置、１つまたは複数のセンサから受信される磁場強度データを処理するためのプロセッサ、を含むことができる。一つまたは複数の物体モジュールは、ハブ内にまたはハブに、例えば、ハブに設けられた凹部内に、収容可能であってもよいし、またはドッキング可能であってもよい。
【００１９】
物体または物体モジュールはまた、加速度計および／またはジャイロスコープを含むことができる。物体または物体モジュールは、電子ＩＤまたはＩＤタグをさらに含むことができる。物体、物体モジュール、ハブおよび／またはベースはさらに、電子ＩＤまたはＩＤタグを読み取るためのリーダをさらに含むことができる。例えば、物体は、電子ＩＤまたはＩＤタグを含むことができ、ベースおよび／または物体モジュールはさらに、電子ＩＤまたはＩＤタグを読み取るためのリーダを含むことができる。物体モジュール、ベースおよび／またはハブは、１つまたは複数のセンサから受信された磁場強度データを処理するためのプロセッサをさらに含むことができる。物体および／または物体モジュールは、ベース、ハブおよび／または外部電子／計算（コンピューティング）装置と無線通信するように構成することができる。
【００２０】
物体または物体モジュールは、電磁石、加速度計およびジャイロスコープのうちの１つ以上を含むことができる。それは、代わりに／さらに加えて、ブルートゥース(登録商標)デバイス、電磁石のデューティサイクルを管理するためのトランジスタ回路、電磁石に供給される電圧を上昇させる昇圧チップ、信号を管理し、必要に応じてオン、オフするプロセッサ、バッテリ、バッテリ充電と物体への接続用のコネクタ、物体のような外部ハードウェアを認識するためのＩＤ、例えばＲＦリーダを含むことができる。物体または物体モジュールは、センサ、例えば磁力計を含むことができる。
【００２１】
物体または物体モジュールは、以下の（非網羅的なリスト）のうちの１つまたは複数を行うことができる。
【００２２】
−センサ（例えば、加速度計および／またはジャイロスコープ）から例えば無線、例えばブルートゥース、を介して外部装置にデータを送信する。
【００２３】
−ブルートゥースを介して外部装置から要求されたときにオンボード電磁石を始動させるか、またはタイマに基づいて磁石を始動させる、
−例えばＲＦＩＤを介して玩具のような外部物体を認識する
−プラグインするハードウェア（例えば、ゲームパッド上のボタンまたはジョイスティック）からデータを送信する
−プラグインされた外部装置に電力を供給する 
しかしながら、システムのサブコンポーネントは、代わりに、外部装置に直接接続することができる。ベースは、データを蓄積し、それを外部装置に送信するように構成することができる。したがって、データの計算／処理は、位置データが外部装置に送信される前に、ベース内で行われるようにしてもよく、またはシステムは、計算／処理が遠隔で実行されることができる外部装置に直接生データ(raw data)を送信するようにしてもよい。あるいは、サブコンポーネントは、それぞれ、それらのデータを独立して外部装置に送信するようにしてもよい。重要なことに、処理が外部装置上で遠隔的に実行される実施形態の場合、これはシステムを非常に低コストで製造することができるという利点がある。この種の計算を問題なく行うラップトップまたはタブレットのようなユーザの外部装置でより強力な計算が行われ、そして高価な計算ユニットをシステムに入れる必要性を回避する。
【００２４】
一実施形態では、物体自体が磁石を含み、磁石と一体的に形成されてもよい。物体は、トランシーバを含むことができる。物体はまた、加速度計および／またはジャイロスコープを含むことができる。すなわち、一実施形態では、磁石は物体と一体である。別の実施形態では、磁石は、（本実施形態では磁石を有しない）物体に挿入および／または物体から取り外し可能である。磁石は、物体にまたは物体上に配置にされ、および／または物体から取り除くことができる物体モジュール（または磁石モジュール）内に収容するようにしてもよい。そのように、全体を通して使用されるような「物体」への言及は、磁石を含む任意の構成要素を意味しうると解釈され、すなわち、それは物体モジュール、物体に挿入されたときの物体モジュールの組み合わせ、または磁石がその一体的な部分である物体であり得る。
【００２５】
一実施形態では、磁石は電磁石であるか、または電磁石からなる。物体または物体モジュールは、マイクロコントローラと、電磁石に供給される電力を制御するように動作可能なスイッチング素子とをさらに含むことができ、マイクロコントローラは、トランシーバとデータ通信可能である。マイクロコントローラは、トランシーバから受信されたコマンドに基づいてスイッチング素子を制御するように動作可能であることが好ましい。トランシーバは、ベース内またはベース上に、または物体モジュールに設けることができる。
【００２６】
電磁石の使用は、物体を互いに区別することができるように、それぞれが異なる周波数で動作するようにプログラムすることができ、電磁石をそれぞれ有する複数の物体または物体モジュールを同時に使用することを可能にするので都合が良い。電磁石は、異なる周波数で動作するように異なる物体または物体モジュールがプログラムされるＡＣ動作の下で、または、センサによって独立して感知可能なように磁石が順番で単純にオン／オフするＤＣ動作の下で使用することができる。オン／オフシーケンスのデューティサイクルは、感知されるべき物体／物体モジュールの数に応じて期間を変化させることができる。この電磁石のフラッシングは、外部装置から受信した信号によって制御することができる。
【００２７】
本発明の任意の態様または実施形態によれば、ベースは、構成要素を収容するための平面シート、マットまたは容器であってもよい。それは、装飾されていなくてもよく、特定のアプリケーションでまたは装飾のために使用するために、マーキングが設けられていてもよい。物体／物体モジュールとベース／マットとの間のインタラクション（相互作用）の性質は、ユーザによって選択されたデジタルコンテンツによって決定され、−任意の環境、インタラクションまたはゲームを経験することができる。マット／ベースまたは物体／物体モジュールのいずれも、可能なインタラクションを制限するものではない。マット／ベースは、剛性であってもよく、部分的に剛性であってもよいし、可撓性または部分的に可撓性であってもよい。マットは、丸めたり、折り曲げたりすることができるように製造することができる。マットは、マットが巻かれるかまたは折り畳まれることを可能にする可撓性部分によって接合された複数の剛性または半剛体の部分を含むようにしてもよい。
【００２８】
システムはさらに、仮想環境内の仮想ベースに対して物体または物体モジュールの仮想位置を表示しおよび／またはベースを表す生成された仮想環境を表示するための電子ディスプレイを含むことができる。一実施形態では、物体／または物体モジュールがベースに対して移動されるとき、ベースに対する物体／物体モジュールの新しい実際の位置を決定し、仮想ベースに対する仮想物体／物体モジュールの仮想位置をディスプレイ上で更新することができる。物体／物体モジュールの位置の視覚的表現をリアルタイムで、またはリアルタイムに近く、またはそうでない方法で、生成実行するようにしてもよい。 
物体、物体モジュールまたはハブは、トランシーバからワイヤレスコマンド信号を受信するように動作可能なアンテナを含むことができる。トランシーバは、複数のセンサのいずれかまたはリーダから出力信号を選択的に読み取るマルチプレクサを介して、１つまたは複数のセンサおよびリーダからデータを受け取ることができる。システムは、同時に追跡（トラック）されてもよい複数の物体または物体モジュールを含むことができる。物体はそれぞれ仮想環境において同時に表現／表示され得る 。
【００２９】
ベースは、実質的に平坦であってもよい。１つまたは複数のセンサは、ベース上に「追跡領域（トラッキングエリア）」を規定するためにベース上またはベース内に配置されてもよい。「追跡（トラッキング）ボリューム（tracking volume））」は、トラッキングエリアおよびベースの表面に垂直な方向におけるセンサのトラッキング半径によって規定してもよい。１つまたは複数のセンサは、少なくとも２つまたは３つのセンサを含むことができる。複数のセンサが設けられている場合には、これらを幾何学的なパターンまたはアレイで配置することができる。複数のセンサは、矩形格子上に配置されたセンサのアレイであってもよいし、含んでいてもよい。複数のセンサは、三角形格子上に配置されたセンサのアレイであってもよいし、含んでいてもよい。アレイの外側境界は、トラッキングエリアを画定することができる。トラッキングエリアは、約０ｃｍから４０ｃｍの間で横方向寸法を有することができるが、いくつかの実施形態では、より大きくすることができる。
【００３０】
別の実施形態では、センサはハブ内にすべて配置することができる。この実施形態では、ハブはベースとして作用し、それ故物体を移動させることができる平坦な表面を提供しない。代わりに、ユーザは、ハブの周りのすべての自由空間内で物体を移動させることができる。一実施形態では、ハブはスタンドまたは他の支持体上にマウントされ、マットが使用されている地面またはデスクの表面上で上昇させることができる。これは、実質的に３６０°のトラッキングボリュームを有利に提供する。いくつかの実施形態では、ハブは全く必要とされず、３Ｄ空間内で物体モジュールで物体を動かすだけで、物体モジュールの加速度計およびジャイロスコープからのデータに基づいて、基本的なインタラクションまたはゲームを体験することができる。また、物体／物体モジュールと携帯電話または他の電子装置とのインタラクションを経験することも可能である。
【００３１】
一実施形態では、１つまたは複数の物体モジュールは、センサ、例えば磁力計を含むこともできる。これにより、各物体モジュール（磁石も含む）が他の物体モジュールに対してその位置を決定することが可能になる。以上のように電磁石をオン、オフに切り替えることにより、電磁石を使用することが可能となる。有利には、空間内の物体モジュールの位置が知られていない場合(例えば、ベース／マットが使用されていない場合)、異なる物体間の距離を決定することができる。そして複数の物体が存在する場合には、三辺測量の形式を実行することができる。
【００３２】
特に、センサがハブ内に配置されている実施形態では、しかしまた他の実施形態では、センサ自体の配置は平坦である必要はない。
【００３３】
システムはさらに、生成された仮想環境の視点や眺めのための入力を提供するために、トランシーバとデータ通信可能なカメラまたはカメラモジュールを含むことができる。カメラモジュールは、トランシーバと無線データ通信し、マイクロコントローラおよび慣性測定ユニット（ＩＭＵ）（または別個の加速度計および／またはジャイロスコープ）を含むようにしてもよい。カメラモジュールは手動で、または、例えばロボットで移動させてもよいし、その移動をＩＭＵによって分析し、ＲＦトランシーバを介して無線でトランシーバに送信するようにしてもよい。カメラデータストリームは、ベースに対するカメラの位置、ＩＭＵのヨー（yaw）、ピッチ（pitch）、およびロール（roll）を含むことができる。追加的に、または代わりに、トランシーバとデータ通信するマイクロフォンを提供して、データ、例えば、マイクロフォンデータストリームをトランシーバに提供するようにしてもよい。
【００３４】
電磁石を作動させることは、１つまたは複数のスイッチング素子を動作させることを含むことができる。各物体の電磁石は、ただ１つの電磁石がいつでも作動されるように、周期的に作動と不作動にすることができる。一実施形態では、１つまたは複数のセンサは、地球の磁場よりも小さい最小検出可能磁場を有するようにしてもよい（ＡＣ動作とＤＣ動作のどちらを使用するかによって異なるが約１０〜６０マイクロテスラ）。
【００３５】
一実施形態では、システムは、生成された仮想的な位置を表示するために、そして任意にまたは好ましくは生成された仮想的な環境を表示するために表示装置を有する電子装置をさらに含む。すべての演算が、例えば、アプリケーション、プログラム、またはウェブアプリケーションを介して、外部装置１６０上で行うことができる。あるいは、演算は、ベースまたはハブ内のプロセッサによって実行することができる。
【００３６】
トランシーバは、物体のマイクロコントローラと無線データ通信することができ、任意にまたは好ましくは、無線データ通信はブルートゥースを介して行われる。
【００３７】
態様および実施形態によれば、物体モジュール、ベース／マット、そしてまたはハブは、ブルートゥースによってペアリングされ得る。次に、所与の物体モジュールのＩＤが、接続する物体モジュールのリストに追加される。物体モジュールは、それらがハブに物理的に接続されたときに、チャージングポートを介してペアリングされることができる。物体モジュールは、誰かの他のシステムに接続する物体モジュールの問題につながる可能性があるので、物体モジュールは、常にペアリングモードにする必要はない。しかしながら、別のユーザは、自分の物体および物体モジュールをハブ／システムに接続／ペアすることができ、彼は自分の物体モジュールをハブにプラグおよびアンプラグしてそれらがペアリングされるだけでよい。これはまた、新たな追跡装置を接続するためにアプリケーションに入る必要があるという問題を回避する。
【００３８】
物体モジュールは、ハブ／マットを介した使用とは独立してスマートフォンまたはタブレット（外部装置）と直接接続するように構成してもよい。
【００３９】
電子ＩＤは、無線電子ＩＤ（a radio frequency electronic ID）（ＲＦＩＤ）タグまたは近距離通信（ＮＦＣ）タグに格納することができる。あるいは、物体のこのＩＤは、一セットのピンのようなハード接続を介して伝達されてもよい。ＲＦＩＤは、低コストで物体の識別が可能であり、データコンテンツの暗号化を可能にするので便利である。それはまた、様々なコントローラのような将来のハードウェアのための別の入力のためのオープンフレームワークもまた提供する。物体モジュール、物体、マット、またはハブ内のＲＦＩＤリーダはまた、それが物体モジュール内に置かれたときにその物体モジュールを「ウェイクアップ」するために使用されてもよい。
【００４０】
一実施形態では、複数のセンサは、３Ｄ空間における物体の位置を決定するように配置され、動作可能である。複数のセンサから受信したデータは、３次元磁界ベクトルであってもよいし、３次元磁界ベクトルを含んでいてもよい。３Ｄ内の物体の位置を決定することができる本発明の態様および実施形態は特に有利である。先行技術のシステムは、２Ｄで働くだけであり、物体がセンサに沿ってまたは非常に近接して配置され、移動することを必要とする。
【００４１】
ベースに対する物体の位置を決定するステップは、複数のセンサからのデータをセンサの位置に対して三次元位置ベクトルに変換するステップと、マルチラテレーション、例えば三辺測量による、ベースに対する物体の位置を計算するステップとを含むことができる。
【００４２】
一実施形態では、ディスプレイ上の仮想物体の追跡が記録される。
【００４３】
本発明の別の態様では、計算装置上で実行されると、計算装置に第１の態様の方法を実行させるように構成されたコンピュータプログラムが提供される。
【００４４】
本発明の態様および実施形態は、コンピュータ上で実施することができる。コンピュータ上で実行されたときに、本明細書に開示された任意の方法をコンピュータに実行させるコンピュータプログラムを提供することができる。コンピュータプログラムは、ソフトウェア実装であってもよく、コンピュータは、任意の適切なハードウェアとして考えることができ、デジタル信号プロセッサ、マイクロコントローラ、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブルリードオンリーメモリ（ＥＰＲＯＭ）、または電子的に消去可能なプログラマブルリードオンリーメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）内の実装、を非限定的な例として含むことができる。ソフトウェア実装は、アセンブリプログラムであってもよい。
【００４５】
コンピュータプログラムは、コンピュータ可読媒体上に提供されてもよく、ディスクまたはメモリデバイスのような物理的なコンピュータ可読媒体であってもよく、または一時的な信号として具現化されてもよい。このような一時的な信号は、インターネットダウンロードを含むネットワークダウンロードであってもよい。
【００４６】
別の態様によれば、計算装置上で実行されると、計算装置に第１の態様に従った方法を実行させるように構成されたソフトウェアまたはコンピュータプログラムが提供される。
【００４７】
本発明の態様および実施形態は、ゲームを行うことから仮想／デジタル作品の作成にまで、そして現実の物体および仮想的な物体を制御することまで、多数の異なるアプリケーションにおいて有利に使用することができる。本発明の態様および実施形態は、彼または彼女が望むところはどこでも（測定範囲の範囲内で）ユーザが原則的に自由に物体／物体モジュールを動かすことができて、その移動が仮想環境において解釈され、処理され、そして提示されるリアルタイム追跡システムを提供する。
【００４８】
上記および下記の態様および実施形態の特徴は、明示的に述べられていなくても、交換可能におよび／または組み合わせて使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
次に、添付の図面の図を参照しながら本発明の態様および実施形態を説明する。
【図１ａ】図１ａは、システムの概略図を示す。
【図１ｂ】図１ｂは、システムの概略図を示す。
【図２】図２（ａ）−（ｅ）は、図１のシステムと共に使用するための例示的なマットを示す。
【図３】図３は、例示的な物体の概略図を示す。
【図４】図４は、例示的な物体の概略図を示す。
【図５】図５は、例示的なベースの概略図を示す。
【図６】図６は、ベースの概略回路図である。
【図７】図７（ａ）−（ｃ）は、例示的なベースの概略図を示す。
【図８】図８は、システムの概略図を示す。
【図９】図９は、システムの概略図を示す。
【図１０】図１０は、例示的な物体の概略図を示す。
【図１１】図１１は、例示的な物体の概略図を示す。
【図１２】図１２は、例示的な物体の概略図を示す。
【図１３】図１３は、物体モジュールの代替的な使用を示す。
【図１４】図１４は、物体モジュールの代替的な使用を示す。
【図１５】図１５は、物体モジュールがハブ内でどのように受信されるかを示す。
【図１６】図１６は、物体の模式的表現を示す図である。
【図１７】図１７は、プロトタイプの追跡システムを示す。
【図１８】図１８は、プロトタイプの追跡システムを示す。
【図１９ａ】図１９ａは、プロトタイプの追跡システムを示す。
【図１９ｂ】図１９ｂは、生成された仮想環境の例を示す。
【図２０ａ】図２０ａは、カメラモジュールの主要な回路構成要素（コンポーネント）を示す。
【図２０ｂ】図２０ｂは、システムと共にカメラモジュールを使用するためのプロセスを示す。
【図２１】図２１は、ベースに対する物体の位置を追跡する方法を示すフロー図である。
【図２２】図２２は、ベースに対する物体の位置を決定する方法を示すフロー図である。
【図２３】図２３は、システムの動作を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
図１ａは、本発明の第１の実施形態による追跡（トラッキング）システムを示す。システム１００は、物体１５０と、マット、ベースまたはプラットフォーム１２０とを含む。ベース１２０は、ベース１２０に対する物体１５０の位置を追跡（トラック）するために、物体１５０と共に使用するために提供される。コンピュータ生成仮想環境１４０は、外部計算装置１６０上で表示するためのものであり、ベース１２０に対する物体１５０の位置を、対応する仮想ベース１２０’に対する物体１５０’の対応する仮想表現として表示することができる。仮想環境は、別個の外部電子装置１６０（図示せず）上に提供されてもよい。システム１００は、実質的にコンパクトであり、一例として、デスクやベンチトップなどの表面上にマウントして操作することができるようにしてもよい。
【００５１】
図１ｂは、第２の実施形態による追跡システムを示す。ここで、ハブまたはモジュール１２１は、マット１２０の上または一部として任意に設けられ、またはマット１２０とは別にしてもよい。後者の場合には、ハブ１２１と共に使用するために、異なる交換可能なマット１２０を設けてもよい。マット１２０は、使用される技術に関して異なるように構成することができる、および／または異なる審美的外観であってもよい。外部計算装置上で表示するためのコンピュータ生成仮想環境１４０も、図１ａを参照して説明したように提供される。
【００５２】
いずれの実施形態においても、マット１２０は可撓性であってもよい。図２は、巻く（図２ａ）または折り畳む（図２ｂ）ことを可能にする可撓性材料で作られたマット１２０の例を示す。これを達成するために、マットは、ＴＰＥ、フレキシブルＰＣＢ、導電性ファブリックなどで形成することができる。あるいは、マット１２０は、上述した種類の可撓性材料によって接合された固体のパネル１２０ｐから形成することができる（図２ｃ）。図２ｄおよび２ｅはそれぞれ、ハブ１２１がマット１２０から分離および／または取り外し可能である実施形態において巻かれ折り畳まれたマット１２０を示す。
【００５３】
図１ｂを再び参照すると、ハブ１２１は様々な機能を実行するように構成されている。それは１つ以上の物体モジュール１５０ａを収容または支持することができる。それは、物体モジュール１５０ａおよび／または外部電子装置と通信するように構成された１つまたは複数の構成要素を収容することができる。これらの特徴は、以下でより詳細に説明される。
【００５４】
両方の実施形態に関して、ベース１２０またはハブ１２１は、一体型電源、および／またはハブ１２１および／またはその中にドッキングされた任意の物体モジュール１５０ａに電力を供給するための取り外し可能なバッテリ、燃料電池または他の燃料源用の区画を含み得る。充電式のバッテリ／燃料電池を使用することができる。ハブ１２１は、ＵＳＢポートなどの電源ポートを備えていてもよい。 それはまた／代わりに主電源コネクタを持つようにしてもよい。外部電源は、ハブ１２１がバッテリを再充電すること、および／またはその中の電子部品および装置に電力を供給することを可能にし得る。
【００５５】
再び第１の実施形態を参照すると、物体１５０はベース１２０に対して移動可能である。物体１５０は、一般的またはスタイリッシュな三次元物体であり得るか、またはそれを含み得る。物体１５０は、形状、モデル図を有することができ、かつ／または玩具もしくはコントローラ（例えば、図１３に示すようなゲームコントローラ）とすることができる。物体１５０は平坦なベース（例えば直方体または角錐であるかまたはそれらを含んだり、例えば図３または図８ｂに示すような輪郭を描いていてもよい）を有していてもよい。
【００５６】
物体１５０は磁石１１２を含む。いくつかの実施形態では、有利には、物体１５０の平らなベースは磁石への取り付けを容易にし得る。 あるいは、磁石１１２は物体１５０と一体であってもよい。その場合、物体がマット１２０の上に立つための平坦な表面を有することが便利である。
【００５７】
図３において、物体１５０は上部１５０ｔとベース１５０ｂとを有する。ここでは、物体１５０は玩具として示され、成形された上部１５０ｔと磁石モジュール１１０であるベース１５０ｂとを有する。磁石モジュール１１０、１５０ｂは、第２の実施形態におけるように、また図４を参照してさらに説明されるように、取り外し可能または交換可能であり得る。あるいは、磁石モジュール１１０は物体１５０を含んでいてもよく、すなわちそれらは一体的に形成される。
【００５８】
磁石モジュール１１０は、例えば磁石１１２の、磁場の発生源を含む。磁石は、電磁石であり得る。 それは識別子１１４も含むことができる。ＩＤタグ１１４に格納された物体ＩＤを読み取る（またはスキャニングする）ために電子リーダ（読取装置）１２４をベース１２０に設けることができる。電子リーダはＲＦＩＤリーダ（読取装置）またはＮＦＣリーダ（読取装置）とすることができる。
【００５９】
あるいは、第２の実施形態では、磁石１１２は、（例えば、後述する図４のように）物体１５０の中または上に受容可能な別個の物体または物体モジュール１５０ａに収容されてもよい。物体モジュール１５０ａは、例えば、取り外し可能に取り付け可能であり得る。第１の実施形態に関しては、物体１５０はベース１２０に対して移動可能である。この実施形態では、識別子１１４は物体１５０に設けられている。リーダ１２４は物体モジュール１５０ａに設けられている。電子リーダは、ＲＦＩＤリーダまたはＮＦＣリーダであり得る。
【００６０】
両方の実施形態において、識別子は、電子ＩＤであってもよく、例えば、電子ＩＤは、無線周波数識別（ＲＦＩＤ）タグまたは近距離通信（ＮＦＣ）ＩＤタグに記憶されてもよい。ＲＦＩＤタグ１１４は、物体１５０を識別する情報を含む。この情報は、その物体１５０に固有のコードの形態であってもよい。ＩＤは物体１５０に関連付けられた仮想キャラクタ１５０’を識別するために使用することができる。ＩＤはまた、磁石のタイプおよびプロパティのような情報を含むことができる。例えば、ＩＤは、磁石１１２の寸法および強さなどの特性を含むことができる。第２の実施形態では、物体モジュール１５０ａが物体１５０（または後述する他のアクセサリ）と接続すると、物体モジュール１５０ａ内のリーダ１２４が物体の（またはアクセサリ）のＲＦＩＤ／ＮＦＣ識別情報を読み取る。次に、物体モジュール１５０ａは、仮想次元で複製するために特定の特性または行動をとる。
【００６１】
第２の実施形態では、図４（ａ）は、物体１５０のベース内に設けられた凹部１５１内に物体モジュール１５０ａが取り付けられる例を示す。図４（ｂ）は、物体のベース内の適所にある物体モジュール１５０ａを示す。そのように挿入されたとき、物体１５０のベースによって提供される下面全体および物体モジュールの下面は、好ましくは同一平面であり、連続的な滑らかな表面を形成する。凹部１５１は、物体モジュール１５０ａを物体１５０内の適所に保持し、それを取り外すことを可能にするように形作られてもよい。図４（ｃ）および（ｄ）はそれぞれ、ベース内に挿入されてそこから取り外される物品モジュール１５０ａを拡大して示している。
【００６２】
保持を容易にするために、ベースは内側に突出するリップ（縁、へり）１５３を含む。リップ１５３は物体モジュール１５０ａが位置からずれるのを防ぐのに十分なほどにベースの開口部を狭くしている。ベースはキャビティ（空洞）１５５も含む。図示の実施形態では、キャビティ１５５は、リップ１５３を含むものとは反対側のベースの端部または側部の領域でベースを薄くすることによって形成される。物体モジュール１５５ａは、リップ１５３の近傍でベースのより厚い部分と接触しているが、ベースのより薄い部分とは接触していない。
【００６３】
ユーザが物体モジュール１０５ａの端部をキャビティ１５５内に押すと、物体モジュール１５０ａをベースから取り外すことができる。ユーザによって加えられる力は、リップ１５３によって提供される抵抗を克服するのに十分である必要があるが、一旦超えると、物体モジュール１５０ａの他端はリップ１５３を越えて自由になり、物体モジュール１５０ａは自由になり、取り外すことができる。リップ１５３は、物体モジュール１５０ａが所定の位置に押し込まれおよび／またはベースから取り外されるときにクリック音などの可聴ノイズを与えるように構成することができる。
【００６４】
図４ｅは、磁石１１２および上述したような任意の他の関連する特徴を含むベース１５０ｂが、物体１５０−物体１５０の上部１５０ｔ−に取り付け可能である別の実施形態を示す。ベース１５０ｂの上面１５０ｓは、例えば、粘着面を提供するためにその上に接着剤を提供することによって、上部１５０ｔに取り付けるための手段を備えることができる。しかしながら、他の固定手段も考えられることが理解されるだろう。本発明の態様および実施形態による物体モジュールベース１５０ｂを、ＲＦＩＤ対応可能物体１５０である上部と使用することにより、ユーザはその上部１５０ｔに対する識別情報をロック解除することができる。したがって、ベース１５０ｂ／システム１５０は古いスタイルと互換性があり、既存の物体、玩具およびアクセサリに新しい用途または使用を提供する。
【００６５】
両方の実施形態について、物体１５０は、仮想環境１４０内に表すことができる仮想物体またはキャラクタ１５０’と関連付けられる。ベース１２０は、仮想環境１４０の位置基準として機能することができ、物体１５０は仮想環境１４０内の仮想ベース１２０’に対して移動される仮想キャラクタ１５０’を表す。例えば、ユーザまたはロボットによって、物体１５０がベース１２０を横切って移動すると、ベース１２０に対するその位置が追跡される。追跡は、リアルタイムで、ほぼリアルタイムで、またはそうでなく行われてもよい。ベース１２０に対して物体１５０を移動させると、仮想環境１４０内の仮想ベース１２０’を横切って仮想キャラクタ１５０’が対応する方法で動き回る。特定の入力は、仮想キャラクタ１５０’が仮想環境１４０内で事前に規定されたインタラクションまたは行動を引き起こすトリガーとすることができる。例えば、ベース２００を横切って物体１５０をシンプルに動かすことによって仮想キャラクタ１５０’は歩くか走るように見え、物体１５０をベース１２０から持ち上げることによって仮想キャラクタ１５０’はジャンプまたは飛ぶように見えるようにすることができる。仮想キャラクタ１５０’の事前に規定された振る舞いは、物体１５０のＩＤと関連しており、これについては後述する。
【００６６】
１つまたは複数の物体１５０は、いつでもシステム１００によってスキャンで取り込むまたは認識することができる。電磁石を異なる周波数を用いて識別できるので、電磁石を用いることでこれは容易にされる。ベース１２０に対するそれらの位置を同時に追跡することができる。それらの仮想キャラクタ１５０’は、仮想環境１４０内に現れてもよい。２つの物体１５０の物理的インタラクションによって、対応する仮想キャラクタ１５０’が所定の方法で仮想環境１４０内でインタラクトするようにしてもよい。 例えば、２つの物体に一緒に力を加えることによって、それらの仮想キャラクタ１５０’が仮想環境１４０内で戦うかまたは競争するよう見えさせてもよい。
【００６７】
図５は、実質的に平坦な上面を有するベース１２０を示す。 使用時には、平らな表面は、物体１５０がユーザによって動かされていないときに物体１５０を静止状態で支持するのに有利である。ベースの幾何学的形状は、ベース１２０の長さおよび幅がベースの深さより実質的に大きいように、典型的に平面である。図面では長方形の厚板またはマットとして示されているが、ベース１２０は任意の形状の平らな薄板（ラメラ）の形態をとることができる。実施形態において、ベース１２０は、硬質ボードまたは可撓性マットを含み得る。別の実施形態では、ベース１２０は平坦ではないが、例えば地形を表すために反り、湾曲、またはテクスチャ加工されていてもよい。 ベースの形状は審美的な設計上の選択であり得る。
【００６８】
ベース１２０（第１の実施形態）またはハブ１２１（第２の実施形態）は、磁石１１２から発せられる磁場の強度を測定するように動作可能な１つまたは複数の、好ましくは複数のセンサ１２２を含む。以下により詳細に説明するように、センサ１２２は、物体１５０／物体モジュール１５０ａの追跡を容易にする。 各センサ１２２は、ベース１２０上のその位置で測定された磁場の強度に比例する出力信号を提供する。ベース１２０またはハブ１２１は、センサ出力と干渉する可能性がある磁性材料を実質的に含まなくてもよい。簡単に言えば、センサ１２２からの磁石１１２（物体１５０）の距離（ｄ）は、ｄ＝１／（Ｃ．ＳＱＲＴ（Ｂ））であり、ここで、Ｃは磁石特性に応じた定数であり、Ｂは磁場での測定強度である。使用される／必要とされる実際の計算は他のパラメータ／要因を考慮に入れるようにより複雑に構成されるようすることができる。物体１５０／物体モジュール１５０ａがセンサ１２２に向かって動かされると、センサ１２２は増大した磁場を検出し、そして出力は増大する。物体１５０／物体モジュール１５０ａがセンサ１２２から離れると、センサ１２２はより低い磁場を検出し、それに対応して出力はより低くなる。出力信号がゼロ（または検出が不可能な出力ノイズフロア以下）に落ちる前に物体１５０／物体モジュール１５０ａをセンサ１２２から離すことができる最大距離で、センサ１２２の「追跡半径」または「追跡ボリューム」を設定する。追跡半径／ボリュームは、磁石１１２の強度およびセンサ１２２の最小検出可能磁場によって決定される。物体１５０／物体モジュール１５０ａを追跡することができない「デッドエリア」を回避するために、任意の２つの隣接センサ１２２の分離は、センサ１２２の追跡半径の２倍未満になるように選択される。
【００６９】
位置測定の精度は、物体１５０または物体モジュール１５０ａにジャイロスコープおよび／または加速度計を組み込むことによって改善することができる。マット１２０／ハブ１２１の磁力計１２２からの磁界データと、物体モジュール１５０ａ内のジャイロスコープおよび／または加速度計からのデータとの組み合わせは、非常に良好な位置検出を可能にする。これはまた、加速度計とジャイロスコープのデータに基づいて追跡ボリュームの外側で追跡を続け、次に物体が再び検出可能になったときに磁気追跡を参照することが可能であるので、可能な追跡の範囲を拡大する。しかし、位置は磁場データのみに基づいて決定できることも理解されよう。
【００７０】
いずれの実施形態においても、システム１００は、物体１５０が「追跡ボリューム」を通って移動するときに、物体１５０を三次元で追跡することができる。追跡ボリュームの横方向の広がりは２Ｄ検出領域によって制限され、一方、縦方向の広がり（第３の次元）は検出半径によって制限される。さらに、物体１５０または物体モジュール１５０ａのジャイロスコープおよび加速度計からのデータを使用することによって、追跡ボリュームを超えた追跡を続けることができる。物体１５０または物体モジュール１５０ａが追跡ボリューム内に再び入るかまたは再び感知された場合、センサ追跡は再び引き継ぐことができる。いずれにしても、ジャイロスコープおよび加速度計のデータは、議論されているように、より高い追跡精度を保証するためにずっと使用され得る。
【００７１】
磁石１１２から発生する磁界の強度は磁石１１２から離れるにつれて既知の予測可能な方法で減衰し、センサ１２２は予測可能な（そして較正された）磁気応答を有するので追跡は正確かつ信頼できるという利点がある。例えば、磁石１１２によって生成される磁場は、周知の逆立方体減衰を有する磁気双極子としてモデル化され得る。 減衰係数は磁石１１２の特性であり、例えば較正済みセンサ１２２を使用して磁界の減衰をシステム１００で使用するために記憶し補間することができる距離でマッピングすることによって既知であるか、または予め決定することができる。したがって、センサ出力は、ベース１２０上の所定のセンサ位置に対する距離に容易に変換することができる。各センサ１２２は、３つの距離値（ｘ、ｙ、ｚ）を提供する。これらの値は、その特定の軸に沿って感知された磁場から導き出され、そしてそれらの値に基づいて、追跡された物体までの距離と方向を与えるベクトルを計算することができる。ベース１２０またはハブ１２１に対する物体１５０または物体モジュール１５０ａの位置は、既知の三辺測量法によって、例えば後述するプロセッサによって、少なくとも３つのセンサ出力を使用して計算されることが好ましい。精度は劣るが、位置は１つか２つのセンサ出力を使用して計算することもできる。
【００７２】
光学追跡システムとは異なり、磁石追跡システム１００は、追跡するために物体１５０とセンサ１２２との間の明確な視認のラインを必要としない点で有利である。システム１００は、磁石１１２または２１２から発生する磁場を、非磁性の不透明または固体の物体を通して検出することができる。これは、ユーザが追跡を妨げることなく任意の方法で物体を保持し、ベースの周りに物体を移動させることを有利に可能にする。
【００７３】
図５の実施形態は、長方形格子上に配置された４つのセンサ１２２のアレイを含むベース１２０を示す（長方形格子は、正方形格子の特別な場合を含む）。アレイの外側境界は、長方形の追跡領域１２６を画定する。他の実施形態では、より大きなサイズのアレイを使用して追跡領域を増やすことができ、および／または図７（ａ）〜（ｃ）に示すように異なる形状のアレイ、例えば三角格子、を使用することができる。他の実施形態では、４つより少ないまたは４つより多いセンサ１２２を使用することができる。一実施形態では、単一のセンサ１２２を使用することができるが、物体１５０の位置を識別する精度は、複数のセンサ１２２を使用することによって改善される。（注 −読取装置１２４はマット１２０ではなく第２の実施形態の物体モジュール１５０ａに設けられるが、この実施形態では１つまたは複数の追加の読取装置をマットに設けることができる）
別の実施形態では、センサ１２２はハブに配置されてもよく、ベース／マット１２０が全く必要とされないことを意味する。
【００７４】
図６は、本発明の第１または第２の実施形態によるベース１２０またはハブ１２１の主要構成要素を示す。示される特定の実施形態では、トランシーバ１３０は、マルチプレクサを介して、任意に複数のセンサ１２２およびリーダ１２４からの出力を受信するように構成される。図示のトランシーバ１３０は無線送受信機であるが、代わりにブルートゥースを使用することもできる。他の実施形態では、例えば、 センサ１２２にそれぞれ独自の独立したアドレスを与えることができる場合、マルチプレクサは不要である。マルチプレクサが使用される場合、それはトランシーバ１３０によって制御される。使用されるとき、マルチプレクサはトランシーバ１３０が任意のセンサ１２２またはリーダ１２４からデータを選択的に読み取ることを可能にする。
【００７５】
第２の実施形態では、物体モジュール１５０ａおよび／または外部電子装置１６０との通信を可能にするために、ハブ１２１はブルートゥースアンテナのような無線通信装置を含む。 それはまた、トランシーバ１３０によって受信されたデータに対して計算を実行するためのプロセッサを含む。ハブ１２１は、センサ１２２からデータを収集し、それを処理し、それを他の装置、例えば、物体モジュール１５０ａまたは電子装置１６０にブロードキャストする。装置１６０はデータを物体モジュール１５０ａに送信することができ、これは、例えば、光を明滅させること、または物体モジュール１５０ａ内に存在するランブルパックまたはモジュールを起動することによって示すことができる。物体モジュールはまた、例えばゲームへの入力を可能にする、１つまたは複数のボタンまたはジョイスティックなど、１つまたは複数の他の入力を有することができる。これらの入力、および上述の出力（例えば、点滅するＬＥＤまたはランブルパック）と同様、ピンなどのハード接続を介して、または無線方式で、物体モジュール１５０ａと物体１５０との通信を通じて可能にされる。
【００７６】
そのような任意の追加のハードウェアは、任意のコントローラ入力（ジョイスティックまたはボタン）を、Ｉ２Ｃなどの標準化されたフォーマットに変換することを可能にするチップを有することができる。物体モジュール１５０ａがコントローラなどの物体１５０にプラグインされる場合、データを物体モジュール１５０ａに送信するためのコネクタ（複数のコネクタピンなど）を設けるようにしてよい。次に、そのような物体／コントローラ１５０内に包含されたＲＦＩＤタグ１１４を使用して、これらの入力をどのように解読するか、および標準の到来するジャイロスコープおよび加速度計データと比較してこのデータがどのように入るかをアプリに伝えることができる（下記参照）。
【００７７】
システムは、異なる磁場強度および測定精度を提供するために異なる磁石および／またはセンサ１２２を使用するように構成することができる。センサ１２２は、短い距離にわたって小さな磁界を感知するように構成することができ、例えば、コンピュータ支援手術で、非常に有用である。実施形態では、磁石の強度は約０．０５〜０．６テスラ（その表面で測定される）の範囲内であり得、追跡半径は約５ｃｍ〜３０ｃｍまたは４０ｃｍの範囲内であり得る。システムの解像度は、約１ｃｍ未満または約０．５ｃｍ未満（または約０．１ｃｍ未満）であり得る。センサ１２２は、センサ出力を正確に磁場に変換することを可能にする較正されたセンサとすることができる。磁気センサは、約５０マイクロテスラ未満の最小検出可能磁場を有し得る。
【００７８】
センサ１２２で検出可能な磁場は、物体の位置を３次元（ｘ、ｙ、ｚ）で決定することを可能にする情報を含むベクトル磁場（Ｂｘ、Ｂｙ、Ｂｚ）である。センサ１２２は磁力計とすることができる。好ましい実施形態では、センサ１２２は、Ｂｘ、Ｂｙ、およびＢｚを測定するように動作可能な三軸ベクトル磁力計である。３つの軸の磁場を測定することによって、システム１００は３次元で物体１５０の位置を追跡することができる。例えば、ユーザは、物体１５０または物体モジュール１５０ａをベース１２０の上面にわたって動かすことができると同様、物体１５０または物体モジュール１５０ａをベース１２０またはハブ１２１の上面から持ち上げることができる。
【００７９】
図８は、第１の実施形態のための例示的なシステム１００を示す。トランシーバまたはマイクロコントローラ１３０は、ベース１２０（または第２の実施形態ではハブ１２１）に電気的に（有線または無線）接続されている。トランシーバ１３０は、リーダ１２４からの物体ＩＤと複数のセンサ１２２からの出力を受け取るように構成される。あるいは、それぞれに別々のトランシーバ／コントローラ１３０を設けるようにしてもよい。図８では別個の要素として示されているが、第２の実施形態では、トランシーバ１３０は代わりにベース１２０またはハブ１２１内に設けられてもよい。
【００８０】
図９は、第２の実施形態のための別の例示的システム１００を示す。ここでは、トランシーバまたはマイクロコントローラ１３０は物体モジュール１５０ａ内に統合されている。物体モジュール１５ａからのデータは、物体モジュール１５０ａから直接電子装置（後述）に送信される。ここで、マット１２０は、電子装置にデータを送信するそれ自身のトランシーバを有する。
【００８１】
いずれの実施形態についても、電子装置１６０、例えば、プロセッサ、コンピュータ、タブレット、ｉＰａｄ（登録商標）、携帯電話、またはその他の類似のデバイス、が提供される。装置１６０は、仮想環境１４０をその上に表示することができるスクリーンまたはディスプレイを有する。装置１６０は、ユーザインタフェース、例えばＧＵＩ、を有してもよい。電子装置１６０は、仮想物体１５０’を生成するように動作可能なプロセッサを含み得る。プロセッサは、センサ出力と物体ＩＤに含まれる所定の磁石特性に基づいて、ベース１２０に対する物体１５０の位置を決定するように構成される。プロセッサ１３０は、リアルタイムで物体１５０の位置を決定するように動作可能である。すべての計算は、例えば、アプリ、プログラム、またはウェブアプリケーションを介して外部装置１６０上で行うことができる。計算装置の処理能力を使用することは、システムハードウェアの複雑さの低減を有利に提供する。
【００８２】
装置１６０は、トランシーバ１３０から１つ以上のデータストリームを受信して仮想環境１４０を生成し表示するように構成される。特に、電子装置１６０は、仮想環境１４０内の物体１５０に関連付けられた仮想物体１５０’を表示するためのディスプレイを含み得る。物体１５０は、ＩＤタグ１１４から読み取られた物体ＩＤに応じて、いくつかの異なる仮想キャラクタ１５０’のうちの１つとして現れ得る。例えば、物体１５０は、漫画のキャラクタとして、または動物として、あるいは他の任意の仮想物体１５０’として現れてもよい。 仮想環境１４０は、仮想キャラクタ１５０’が他の仮想キャラクタ１５０’および／または仮想環境内の他のコンピュータ生成要素と相互作用するように見えるようにプログラムすることができる。インタラクション（相互作用）はさまざまな形で現れ得る。物体１５０（第２の実施形態における物体モジュール１５０ａを含む）がユーザによって物理的に動かされると、電子装置１６０は対応する仮想物体１５０’の動きを表示する。表示はリアルタイムであってもよいし、または遅れがあってもよい。
【００８３】
１つまたは複数のデータストリームは、再生用のビジュアルファイルを生成するために電子装置１６０によって記録され得る。 データファイルは編集または共有できる。
【００８４】
第２の実施形態を参照すると、図１０は、物体１５０に挿入されている物体モジュール１５０ａの一例を示す。ここでの物体１５０は玩具である。物体モジュール１５０ａは、図１１に示すように、カメラモジュール１７０に設けられた凹部１５１に挿入することもできる。システムと共に使用するための他の物体またはアクセサリを設けてもよく、追跡装置を受け入れるためのスロットまたは凹部を有してもよい。魔法の杖（図１２）、マイクロフォン、ステアリングホイール、ゲームパッドコントローラ（図１３）、ロボットなどのアクセサリはすべて提供されてもよく、物体モジュール１５０ａを受け入れるためのスロット／凹部を備える。そのような「アクセサリ」は、物体１５０と本質的に同じであるが、特定の用途に応じてボタン、タッチパッド、ライトなどのような１つまたは複数の追加の機能を有することができる。これらのアクセサリは個々のゲームまたは経験に対応してもよく、これらのアクセサリは仮想環境内の新しい機能またはコンテンツのロックを解除するために使用されてもよい。
【００８５】
図１２では、魔法の杖５５０が、その上および／またはそのハンドル上に配置された物体モジュール１５０ａと共に示されている。そのようなアクセサリは、例えば、電子装置１６０（図示せず）の画面上で物を移動させるといったような、コンピュータゲームをプレイし、それとインタラクト（相互作用）するときに使用することができる。
【００８６】
図１３では、ゲームパッドコントローラ６５０が、その上／その中に配置された物体モジュール１５０ａと共に示されている。ゲームパッドコントローラ６５０は、大部分が標準的なゲームパッドコントローラ６５０であり、これは標準的な方法で動作して、例えば、計算装置／タブレット／ｉＰａｄのような電子装置１６０上で、ゲームをプレイするときに制御を提供する。 ボタン６５２を押すと、装置１６０の画面上のキャラクタに動作を実行させることができ、あるいはそうでなければ画面上で何かを起こさせることができる。あるいは、物体モジュール１５０ａによって感知された動き検出は装置１６０にブロードキャストされ、例えば、コントローラ６５０を持ち上げると、装置１６０の画面上のキャラクタが飛び上がるようにするなど、スクリーン上で何が起こるかを制御するために使用される。コントローラは、ブルートゥースのようなそれ自身の複雑な電子機器を必要としないように、コントローラからのデータの全ては、物体モジュールを介して直接システムに送信され得る。
【００８７】
図１４は、アクセサリ７５０のわずかに異なる使用例を示している。ここで、アクセサリ７５０は、電子装置１６０によって制御することができるライトであるかまたはそれを含む。これは、物体１５０またはアクセサリ７５０と電子装置１６０との間に存在する双方向通信を例示する。
【００８８】
物体モジュール１５０ａはまた、図１５に示されるように、ハブ１２１内に設けられた凹部１５１内に嵌合またはカチッとはまる。これにより、ハード接続による更新、または充電を提供することができる。構成要素はまた／その代わりに、好ましくはそれらのソフトウェアを無線で更新することができる。
【００８９】
物体モジュール１５０ａは、スリープモードを有するように構成／プログラムすることができる。これにより、物体モジュール１５０ａをオンオフするための物体モジュール１５０ａ上の物理的ボタンの必要性が回避される。システムは次のように機能し得る。
【００９０】
−  物体モジュール１５０ａが充電されてベース／マット１２０／ハブ１２１から取り外されると、それはスリープ状態に入る。
【００９１】
−  物体モジュール１５０ａに差し込まれると、ＲＦＩＤタグはリーダに応答させ、物体モジュール１５０ａをウェイクアップさせる。
【００９２】
−  物体モジュール１５０ａが所定の時間動かされなかった場合、それはスリープ状態に入り、再び動かされたときにウェイクアップする。
【００９３】
−  バックパックまたは車両において、それらを運搬するとき運動の結果として物体モジュール１５０ａがオンになるのを回避するために、物体モジュール１５０ａは、ベース／マット１２０／ハブ１２１が取り外されるかまたは電源が切られると、オフモードに入るようにプログラムすることができる。このオフモードの間、物体モジュール１５０ａは、ベース／マット１２０／ハブ１２１に再び電力が供給されているかどうかをチェックするために時々毎回非常に短い時間だけウェイクアップする。これにより、物体モジュール１５０ａは電力を節約し、あたかもそれらが完全にオフになっているかのように振る舞うことが可能になる。
【００９４】
物体モジュール１５０ａが物体１５０内に差し込まれるときはいつでも、ＲＦＩＤタグから識別した物体１５０（例えば玩具／コントローラ）のＩＤと同様、そのＩＤを送信する。物体モジュール１５０ａは、物体モジュール１５０ａ内に設けられた加速度計、ジャイロスコープおよび／または磁石などの加速度計やジャイロスコープデータおよび／または磁石データのパケットを中央ハブ１２１／外部装置１６０に送信する。コントローラ（例えば６５０）が物体モジュール１５０ａに取り付けられている場合、このデータはデータストリームに含まれる。
【００９５】
データを受信するために、外部装置１６０（例えばタブレット／コンピュータ）は、オンボードの電磁石１１２を作動させるために各物体モジュール１５０ａに順番にプロンプトを送信する。そして、物体モジュール１５０ａは、プロンプトを送り返す必要なくこのコマンドを実行する。電磁石１１２は、所定の周期でオン／オフ（フラッシュ）する。
【００９６】
図１６は、第１の実施形態による例示的な磁石モジュール２１０を含む別の物体１５０を示す。磁石モジュール２１０は電磁石２１２を含む。磁石モジュール２１０は、電磁石２１２に供給される電力を制御するためのマイクロコントローラ２１６およびスイッチング素子２１８をさらに備える。スイッチング素子２１８はトランジスタ、例えばパワートランジスタ、であり得る。マイクロコントローラ２１６は、トランシーバ１３０とデータ通信し、トランシーバ１３０から受信したコマンド信号に基づいてスイッチング素子２１８を制御するように動作可能である。例えば、トランシーバ１３０は、”locate”（ロケート（位置特定））コマンドをマイクロコントローラ２１６に送信して、スイッチング素子２１８を動作させて電磁石２１２に一定期間電力を「オン」することによって、物体１５０の位置に関する情報を要求することができる。これにより、物体１５０の位置が明らかになる。次に、マイクロコントローラ２１６は、スイッチング素子２１８を再び作動させて電磁石２１２に電力を「ＯＦＦ」にする。 電磁石２１２は急速に「オン」から「オフ」に循環され、追跡の精度を向上させるためにロケートコマンドが高周波で周期的に繰り返される。オーバーヒートを避けるために、５０％未満のデューティサイクルが好ましい。「オン」期間は、０．５秒から１１ミリ秒の範囲から選択するようにしてもよい。磁石モジュール２１０およびトランシーバ１３０は、有線または無線通信でもよい。
【００９７】
いずれの実施形態においても、電磁石１１２は、異なる物体１５０または物体モジュール１５０ａが異なる周波数で同時に動作するようにプログラムされているＡＣ動作下で使用することができる。 次いで、センサからのデータを（例えばバンドパスフィルタによって）フィルタリングして、特定の物体モジュールの位置を決定することができる。代わりに、ＤＣ動作の下では、磁石１１２は、それらがセンサ１２２によって独立して感知され得るように、順番にシンプルにオンオフされる。オン／オフシーケンスのデューティサイクルは、感知されるべき物体／物体モジュールの数に応じて持続時間を変えることができる。この電磁石のフラッシングは、外部装置から受信した信号によって制御することができる。
【００９８】
いずれの実施形態でも、トランシーバ１３０は、以下のように機能する埋め込みコードを含み得る。
【００９９】
−  構成要素（コンポーネント）を初期化する
−  キャリブレーション（オフセットヌル（offset null））：現在の磁場を測定し、それを次のデータ収集の残りから差し引くために、データ収集の最初のラウンドを実行する。これは、物体１５０およびベース１２０によって発生した磁場の乱れを測定するためだけに行われる。
【０１００】
−  プロセスの残りは、磁力計１２２からデータを検索することに基づいている。システムは、必要ならば検索されたデータの処理を実行する。 マルチプレクサが使用されている場合は、次のループが繰り返される：
−  マルチプレクサのゲートを開き、各センサからXYZ値を収集する。
【０１０１】
−  磁力計の結果XYZからのXYZ値に対する演算は文字列に格納される。
【０１０２】
−  任意選択で、ＩＤリーダが物体１５０内に配置されていない場合、マルチプレクサの別のゲートを開き、ＲＦＩＤリーダ／ライタ１２４からデータを収集する。タグが検出されるとそのＵＤＩＤが分析され、カタログと一致するとＩＤに対応してストリング（文字列）が格納される。
【０１０３】
−  例えば、Bluetoothまたはラジオトランシーバなど、無線トランシーバ１３０上で着信データを読み取る。物体１５０、物体モジュール１５０ａ、カメラまたは他のアクセサリから来るヨー、ピッチ、ロールデータは、カメラ上のボタン状態と同様にストリング（文字列）「Yaw(ヨー)、Pitch(ピッチ)、Roll(ロール)」に格納される。
【０１０４】
−  ストリングは以下の構造で構築される：「Ｘ、Ｙ、Ｚ、Yaw(ヨー)、Pitch(ピッチ)、Roll(ロール)、ＲＦＩＤ」任意の追加入力インジケータも含まれてもよい、例えばボタン状態ジョイスティックまたは使用される場合は他の入力。
【０１０５】
−  ストリングは、電子装置によって読み取られるために、ＵＳＢシリアルを介して電子装置１６０（ラップトップ、ｉＰａｄ、ｍａｃｂｏｏｋ、ｐｃ、ｐｃタブレット、ｐｃデスクトップなど）に送信され得る。 あるいは、各物体１５０は、そのデータが最初にハブを通過する必要なしに、外部装置１６０と独立して通信し、それにそれらのデータを送信することができる。すべてのデータをハブ経由で送信すると、すべてのデータのタイミングが調整され、一方、すべてを外部装置に直接送信すると、データを受信してハブで再送信する必要がなくなるため、はるかに高速な通信が可能になる。
【０１０６】
一実施形態では、物体１５０に関連する２つ以上の磁石モジュール２１０がシステム１００内にスキャンされて同時に追跡される。トランシーバ１３０は、各磁石モジュール２１０に関連する「オン」期間が一時的に重ならないように、各磁石モジュール２１０に順次「locate（ロケート）」コマンドを送信する。 これにより、追跡の精度を維持するために、常に１つの電磁石２１２のみが確実にＯＮになる。各磁石モジュール２１０に関連する「オン」期間内に、複数のセンサ１２２からの出力がトランシーバ１３０によって読み取られ、ベース１２０に対する物体１５０の正確な位置が次の磁石モジュール２１０へのサイクルの前に決定される。しかしながら、前述のように、これはＡＣ（交流）方法によっても克服することができる。 これは、ハブ１２１に対する物体モジュール１５０ａの位置を決定するために、第２の実施形態においても行うことができる。
【０１０７】
したがって、実施形態では、物体１５０または物体モジュール１５０ａは、磁場を放射する磁石１１２または電磁石１１２を含む。３Ｄ空間におけるそれらの位置は、マット１２０（またはハブ１２１）内の１つまたは複数のセンサ（磁力計）１２２に対して決定される。物体１５０または物体モジュール１５０ａ内にジャイロスコープを含めることによって、物体１５０または物体モジュール１５０ａの向きおよび／またはピッチ、ヨーおよびロールを決定することも可能になる。センサ１２２は所定の位置にあり、物体１５０または物体モジュール１５０ａの磁石／電磁石から検出された磁場の強度は、物体１５０／物体モジュール１５０ａのセンサ１２０からの距離の尺度を提供する。そのため、２つ以上のセンサ１２０を使用することはより正確な測定値を提供するが、それでも単一のセンサも機能するであろう。 加速度計を含めることにより、物体１５０／物体モジュール１５０ａの加速度の尺度が得られ、これもまた、物体１５０／物体モジュール１５０がどのように動いているかの正確な描写を提供するのに役立つ。
【０１０８】
図１７はプロトタイプシステム１００を示している。ここでは、物体１５０は仮想的に自動車１５０’として表されている。図１８では、ユーザは、それがベース１２０から垂直に分離されるように物体１５０を持ち上げている。仮想表現１５０’は、仮想ベースまたは地形１２０’に対して対応して持ち上げられている。図１７および図１８の両方に対して、追加の仮想物体１９０’が見える。対応する物理的物体が存在しなくても、仮想表現１５０’が仮想環境１４０内で仮想障害物１９０’と相互作用する場合、仮想表現１５０’および／または仮想障害物１９０’は予めプログラムされた規則に従って反応する。
【０１０９】
図１９ａに示す実施形態では、システム１００は、仮想環境に補助入力を提供するためのカメラモジュール１７０および／またはマイクロフォンをさらに含む。トランシーバに転送される１つまたは複数のデータストリームはまた、以下により詳細に説明されるように、カメラデータストリームおよび／またはマイクロフォンデータストリームを含み得る。
【０１１０】
カメラモジュール１７０は、（図１９ａに示されるように）トランシーバ１３０とデータ通信する物理的装置、または例えば、ユーザインタフェースで装置１６０に表示または現わされる仮想カメラモジュール１７０’とすることができる。仮想環境１４０は、カメラモジュール１７０を物理的に動かすことによって、またはユーザインタフェースを介してカメラモジュール１７０を仮想環境１４０内で動かすことによって、カメラモジュール１７０の角度および／または位置を変えることで変更され得る。物理カメラモジュール１７０は移動可能であり、ベース１２０上またはその周囲のどこにでも配置することができ、物体１５０と全く同じように３Ｄ空間内で追跡可能である。カメラモジュール１７０は、さらに／その代わりにその位置がわかるようにベース上の所定の位置に配置されてもよい。物理カメラモジュール１７０は、マイクロコントローラおよび慣性測定装置（ＩＭＵ）を含むことができる。カメラモジュールが物理的に動かされると、その動きがＩＭＵによって分析され、カメラデータがトランシーバ１３０に送信される。実施形態では、カメラモジュール１７０は、システム１００がベースに対するカメラモジュール１７０の位置を決定することを可能にするために磁石１１２をさらに含むことができる。カメラデータストリームは、ベースおよびジャイロスコープデータに対するカメラの位置を含み、仮想環境１４０に対する視点および目線を提供するためにＩＭＵのヨー、ピッチおよびロールとしても参照される。他の実施形態では、カメラモジュールはトランシーバ１３０と無線データ通信しており、カメラデータはカメラモジュール内のＲＦトランシーバを介してトランシーバ１３０に無線で送信される。カメラは、前述のようにコンピュータと直接通信することができるが、IMUと磁石が物体内にあるように設計することもできる。
【０１１１】
実施形態では、仮想ディスプレイの視点および目線は、固定することも、ユーザインタフェース内からのいくつかのプリセット位置および角度から選択することもできる。図１９ｂは、物体１５０が３Ｄ空間においてカメラモジュール１７０の上方に持ち上げられた場合に生成された仮想環境１４０の一例を示す。図１７および図１８のカメラアングルとは対照的に、図１９ｂでは、カメラは仮想表現１５０’より実質的に下にあり仮想表現１５０’を見上げている。
【０１１２】
図２０ａは、カメラモジュール１７０の主要な回路構成要素を示す。図２０ｂは、仮想環境１４０を生成するために追跡システム１００と共にカメラモジュール１７０を使用する方法に含まれるステップを示す。カメラモジュール１７０は、外部装置と直接無線通信することができる。この図は独立型カメラモジュールアクセサリの主要な回路構成要素を示しているが、任意の種類のアクセサリをこのように構成することができることに留意されたい。あるいは、カメラモジュールまたは他の任意のアクセサリは、外部追跡装置を使用して設計され得る。
【０１１３】
代わりに、データは外部装置１６０に無線で送信される。これは、第２の実施形態では、ハブ１２１が物体１５０からのすべてのデータを蓄積し、それからそれを外部装置に送信するように、またはすべての物体が外部装置１６０と独立して通信するようにして起こることができる。
【０１１４】
マイクロフォンはベース１２０内に設けられてもよく、またはトランシーバ１３０またはベース１２０はマイクロフォンコネクタ入力を含んでいてもよい。代わりに、外部機器のマイクロフォンを直接使用することもできる。マイクロフォンデータは、生成された仮想環境１４０に追加される、ユーザの音声、解説、または音楽などの仮想環境に対する効果音を提供する。音声は、音声をシミュレートするための顔のジェスチャなど、仮想環境１４０内で仮想キャラクタ１５０’の特定の行動またはインタラクションを引き起こす（トリガーする）ためのユーザ入力として使用され得る。マイクロフォンデータストリームは、再生用の視聴覚ファイルを生成するために視覚データと共に記録されてもよい。
【０１１５】
図２１は、ベースに対する物体の位置を追跡する（トラッキングする）方法を示すフロー図を示す。ステップＳ１において、物体１５０がリーダ１２４によってスキャンされ、物体ＩＤ１１４が読み取られる（なぜなら今やＲＦリーダは、玩具内にはめ込まれた追跡装置の内側に埋め込まれているためである）。物体１５０の実際の位置（座標）はステップＳ２で決定される。ステップＳ３において、仮想環境１１４が、仮想キャラクタ１５０’および／または仮想物体１９０’を用いて生成される。
【０１１６】
実施形態では、物体１５０／物体モジュール１５０ａ、カメラまたは他のアクセサリについて、ＸＹＺおよびピッチ、ロールおよびヨーを取得することができる。
【０１１７】
ステップＳ４において、ユーザは物体１５０を動かす。ユーザは、例えばゲームへの入力を可能にする1つまたは複数のボタンまたはジョイスティックを介して１つまたは複数の他の入力を提供することができる。任意にカメラ１７０を移動させることができ、および／または、存在する場合にはユーザはマイクロフォンに音を入れることができる。ステップＳ４からのデータはステップＳ５で収集される。ステップＳ６において、位置およびカメラアングルが決定される。仮想環境１４０はステップＳ７で更新され、更新された表現が装置１６０上で作られる。
【０１１８】
図２２は、ベースに対する物体１５０の位置を決定する方法を説明するフロー図を示す。ステップＳ８において、センサ１２２からの出力が読み取られる。ステップＳ９において、センサ１２２の出力は、物体ＩＤ１１４に基づいてセンサに対する距離に変換される。ステップ１０において、ベース１２０に対する物体１５０の位置は、三辺測量を用いて計算される。
【０１１９】
図２３は、「物理的」インタラクション（相互作用）、「ソフトウェア」相互作用、「デジタル出力」、およびそれらの間のインタラクションに分けられた、上で定義されたプロセスのキーステップの全体的な要約を示している。これは、このシステムを３Ｄアニメーションの作成に使用するという特定の場合にこのシステムがどのように機能するかの内訳であるが、他のさまざまなアプリケーションにも同様に使用できることに注意すべきである。例えば、アニメーションアプリを利用することができる。出力は、ＶＲヘッドセットで見ることができる３６０°ビデオとすることができる。これにより、没入型ではない方法でＶＲコンテンツとインタラクトする新しい形式が提供され、ヘッドセットを着用する代わりに、有形物を使って環境をナビゲートし、一連のツール（実際の物体または仮想物体）で環境とインタラクトすることができる。実際にゲームや他のさまざまなＶＲ体験とインタラクトすることも考えられる。
【０１２０】
図１７〜図２３は、概して第１の実施形態を参照して図示および説明されているが、説明された特徴は第２の実施形態にも当てはまることを理解されよう。
【０１２１】
添付の特許請求の範囲は特徴の特定の組み合わせを対象としているが、本発明の開示の範囲は、本明細書に開示された任意の新規な特徴または任意の新規な特徴の組み合わせ、いずれかの請求項に現在請求されているのと同じ発明に関連するかどうか、およびそれが本発明と同じ技術的問題のいくつかまたはすべてを軽減するかどうか、明示的または黙示的またはその一般化のいずれか、も含む。
【０１２２】
別々の実施形態の文脈で説明されている特徴は、単一の実施形態において組み合わせて提供されてもよい。 逆に、簡潔にするために単一の実施形態の文脈で説明されている様々な特徴は、別々にまたは任意の適切なサブコンビネーションで提供することもできる。
【０１２３】
完全を期すために、「備える、含む」という用語は他の要素またはステップを排除するものではなく、「１つの」という用語は複数を排除するものではなく、特許請求の範囲におけるいかなる参照符号も特許請求の範囲を限定すると解釈されない。
【図１ａ】
2019522219.tif 000003
【図１ｂ】
2019522219.tif 000004
【図２（ａ）】
2019522219.tif 000005
【図２（ｂ）】
2019522219.tif 000006
【図２（ｃ）】
2019522219.tif 000007
【図２（ｄ）】
2019522219.tif 000008
【図２（ｅ）】
2019522219.tif 000009
【図３】
2019522219.tif 000010
【図４（ａ）】
2019522219.tif 000011
【図４（ｂ）】
2019522219.tif 000012
【図４（ｃ）】
2019522219.tif 000013
【図４（ｄ）】
2019522219.tif 000014
【図４（ｅ）】
2019522219.tif 000015
【図５】
2019522219.tif 000016
【図６】
2019522219.tif 000017
【図７（ａ）】
2019522219.tif 000018
【図７（ｂ）】
2019522219.tif 000019
【図７（ｃ）】
2019522219.tif 000020
【図８】
2019522219.tif 000021
【図９】
2019522219.tif 000022
【図１０】
2019522219.tif 000023
【図１１】
2019522219.tif 000024
【図１２】
2019522219.tif 000025
【図１３】
2019522219.tif 000026
【図１４】
2019522219.tif 000027
【図１５】
2019522219.tif 000028
【図１６】
2019522219.tif 000029
【図１７】
2019522219.tif 000030
【図１８】
2019522219.tif 000031
【図１９ａ】
2019522219.tif 000032
【図１９ｂ】
2019522219.tif 000033
【図２０ａ】
2019522219.tif 000034
【図２０ｂ】
2019522219.tif 000035
【図２１】
2019522219.tif 000036
【図２２】
2019522219.tif 000037
【図２３】
2019522219.tif 000038
【手続補正書】
【提出日】平成31年2月27日(2019.2.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体の位置を追跡する方法であって、該方法は、
ベース内に配置された１つまたは複数のセンサから磁場データを受信するステップであって、該センサは、物体上または物体内の磁石から発せられる磁場を検出するように構成される、受信するステップと、
前記センサからの磁場データに基づいて、前記ベースに対する前記物体の実際の位置を決定するステップと、
電子的に表示するために前記磁場データに基づいて前記物体の対応する仮想位置を生成するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記ベースに対応する仮想ベースを含む仮想環境を生成するステップと、
仮想環境において、仮想ベースに対して決定された仮想位置で対応する仮想物体を表示するステップと、
を更に含み、
任意にまたは好ましくは、
前記仮想物体および／または前記物体の仮想位置の生成が、リアルタイムで、またはほぼリアルタイムで、または他の方法で実行される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記物体に関連付けられた電子ＩＤを読み取るステップと、前記仮想物体の対応するＩＤを表す信号を生成するステップと、をさらに含み、
任意にまたは好ましくは、
前記仮想物体のＩＤを表す前記信号に基づいて、１つまたは複数の固有の特徴を有する前記仮想物体を表示するステップ、をさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記物体が前記ベースに対して動かされるとき、前記ベースに対する前記物体の新たな実際の位置を決定し、前記仮想ベースに対する前記仮想物体の仮想位置を更新することをさらに含む、請求項１乃至３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
物体の位置を追跡するシステムであって、
磁石を含む物体と、
磁石から発生する磁界を検出するための１つまたは複数のセンサを含むベースと、
前記センサからの磁場データを受信しそして出力するように構成されたレシーバまたはトランシーバと、
前記出力された磁場データに基づいて、センサデータに基づいて前記ベースに対する物体の実際の位置を決定し、電子的に表示するために対応する仮想位置を生成するためのソフトウェアと、
を含むシステム。
【請求項６】
前記磁石は、前記物体に挿入可能かつ前記物体から取り外し可能な物体モジュールに含まれ、
任意にまたは好ましくは、
前記物体は更に電子ＩＤを含み、前記物体モジュールは前記物体の前記電子ＩＤを読み取るための読取装置を含む、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記物体は更に電子ＩＤを含み、前記ベースは更に前記ＩＤを読み取るための読取装置を含む、請求項５に記載のシステム。
【請求項８】
前記磁石が電磁石であるか、または電磁石を含み、
任意にまたは好ましくは、
前記物体または物体モジュールは更に、マイクロコントローラと、前記電磁石に供給される電力を制御するように動作可能なスイッチング素子を含み、前記マイクロコントローラは、前記トランシーバおよび／または外部計算装置と任意にまたは好ましくはデータ通信し、前記マイクロコントローラは、前記トランシーバおよび／または外部計算装置から受信したコマンドに基づいて前記スイッチング素子を制御するように動作可能であり、
任意にまたは好ましくは、
前記トランシーバおよび／または外部計算装置は、前記物体または物体モジュールのマイクロコントローラと任意にまたは好ましくは無線データ通信し，前記無線データ通信は、ブルートゥース（登録商標）を介している、請求項５乃至７のいずれかに記載のシステム。
【請求項９】
電子的に表示することは、生成された仮想位置を電子装置のディスプレイ上に表示することを含み、請求項２から６のいずれかに従属する場合には、前記生成された仮想環境を表示する、請求項１乃至４のいずれかに記載の方法または請求項５乃至８のいずれかに記載のシステム。
【請求項１０】
前記電子ＩＤは、無線周波数電子ＩＤ（ＲＦＩＤ）または近距離無線通信（ＮＦＣ）ＩＤである、請求項３または４のいずれかに記載の方法または請求項６乃至９のいずれかに記載のシステム。
【請求項１１】
前記センサは、３Ｄ空間内の物体の位置を決定するように配置され、かつ動作可能であり、
任意にまたは好ましくは、
前記複数のセンサから受信した磁場データは、三次元磁場ベクトルであるかまたはそれを含み、
任意にまたは好ましくは、
前記ベースに対する物体の位置を決定することは、複数のセンサが使用され、当該センサからのデータを当該センサの位置に対する３次元位置ベクトルに変換することと、マルチラテレーションまたは三辺測量によって前記ベースに対する物体の位置を計算することとを含む、請求項１乃至４または９乃至１０のいずれかに記載の方法または請求項５乃至１０のいずれかに記載のシステム。
【請求項１２】
ディスプレイ上の前記仮想物体の追跡を記録することをさらに含む、請求項１乃至４または９乃至１１のいずれかに記載の方法または請求項５乃至１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
物体の位置を追跡するためのシステムで使用するための物体モジュールであって、
マグネットと、
物体の電子ＩＤを読み取るためのＩＤ読取装置と、
物体および／または外部装置と通信するための無線通信装置と、
加速度計と、そして
ジャイロスコープと、
を含む物体モジュール。
【請求項１４】
他の物体モジュールの磁石からの磁場を感知するための磁力計を更に含む、請求項１３に記載の物体モジュール。
【請求項１５】
前記磁石から発する磁場を感知するための１つまたは複数の磁力計を含むベースを含み、
任意にまたは好ましくは、
前記物体モジュールと前記物体との間のハードデータ接続を更に含む、請求項１３または１４に記載の物体モジュールを含む物体。
【請求項１６】
請求項５から１１のいずれかに記載のシステムで定義され使用される取り外し可能な物体モジュールまたは請求項６乃至１１のいずれかに記載のシステムで定義され使用される物体モジュールを含む物体。
【請求項１７】
計算装置上で実行されると、当該計算装置に請求項１乃至４または９乃至１２のいずれかに記載の方法を実行させるように構成されたコンピュータプログラム。
【国際調査報告】
2019522219.tif 000039
2019522219.tif 000040
2019522219.tif 000041