(57)【要約】環境に対する生き物（３）の位置及び／又は向きを決定するための装置であって、環境中の信号源（９）から入射信号を受信することによって環境に対するその位置及び／又は向きを決定し、受信された信号の、変換器に対する相対的な入射方向を記録するように設けられた変換器（５）を含む、生き物（３）に接続される位置決め部材（４）と、変換器（５）の位置及び／又は向きに関する情報によって生き物（３）の位置及び／又は向きを決定するための、生き物（３）と変換器（５）とを相互接続して、生き物（３）と変換器（５）との相対的な位置及び／又は向きが限られた範囲内に設けられるようにする手段（８）とを含む装置。
2005504957.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
環境に対する生き物（３）の位置及び／又は向きを決定するための装置であって、環境中の信号源（９）からの入射信号を受信することによって環境に対するその位置及び／又は向きを決定し、受信された信号の、変換器に対する相対的な入射方向を記録するように設けられた変換器（５）を含む、生き物に接続される位置決め部材（４）と、変換器の位置及び／又は向きに関する情報によって生き物の位置及び／又は向きを決定するための、生き物と変換器とを相互接続して、生き物と変換器との相対位置及び／又は向きが限られた範囲内に設けられるようにする手段（８）とを含むことを特徴とする装置。
【請求項２】
環境に対する生き物（３）の位置及び／又は向きを決定するための装置であって、環境中の信号源（９）からの入射光信号を受信することによって環境に対するその位置及び／又は向きを決定するように設けられた変換器（５）を含む、生き物に接続される位置決め部材（４）と、変換器の位置及び／又は向きに関する情報によって生き物の位置及び／又は向きを決定するための、生き物と変換器とを接続して、生き物と変換器との相対的な位置及び／又は向きが限られた範囲内に設けられるようにする手段（８）とを含むことを特徴とする装置。
【請求項３】
変換器（５）が、変換器と環境とが互いに対して動くたび、環境に対するその位置及び／又は向きを繰り返し決定するように設けられていることを特徴とする、請求項１又は２記載の装置。
【請求項４】
変換器（５）が、変換器と環境とが互いに対して動くと、自由に動くことができ、環境によって随意の座標系で機械的に誘導されないように設けられていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項記載の装置。
【請求項５】
変換器（５）が、０．２ステラジアン（ＳＲ）を超える立体角を構成し、変換器が前記信号源（９）から入射信号を受けるように設けられている受信方向の収集量によって形成される受信方向エリアを有するように設計されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項記載の装置。
【請求項６】
変換器（５）の受信方向エリアが、１ステラジアンを超える立体角を構成することを特徴とする、請求項５記載の装置。
【請求項７】
変換器（５）の受信方向エリアが、２ステラジアンを超える立体角を構成することを特徴とする、請求項５記載の装置。
【請求項８】
変換器（５）の受信方向エリアが、４ステラジアンを超える立体角を構成することを特徴とする、請求項５記載の装置。
【請求項９】
変換器（５）の受信方向エリアが位相的に接続されていることを特徴とする、請求項５〜８のいずれか１項記載の装置。
【請求項１０】
変換器（５）が、環境に対する少なくとも二つの自由度に関してその位置及び／又は向きを決定するように設けられていることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項記載の装置。
【請求項１１】
変換器（５）が、環境に対する少なくとも三つの自由度に関してその位置及び／又は向きを決定するように設けられていることを特徴とする、請求項１０記載の装置。
【請求項１２】
変換器（５）が、環境に対する少なくとも四つの自由度に関してその位置及び向きを決定するように設けられていることを特徴とする、請求項１１記載の装置。
【請求項１３】
位置決め部材（４）が、情報を生き物（３）に転送するための手段（６、１５）を含むことを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか１項記載の装置。
【請求項１４】
位置決め部材（４）が、環境中の事象（２２）に対して向けられる、生き物（３）によって携帯可能であり、変換器（５）に機械的に接続された指示部品（２３）を含むことを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１項記載の装置。
【請求項１５】
指示部品（２３）が、指向性の電磁放射線を伝送するための手段（２５）を含むことを特徴とする、請求項１４記載の装置。
【請求項１６】
位置決め部品（４）が、生き物（３）から情報を受けるための手段（７、１５）を含むことを特徴とする、請求項１〜１５のいずれか１項記載の装置。
【請求項１７】
位置決め部材（４）と環境中のユニットとの間の通信のための手段（１０）を含むことを特徴とする、請求項１〜１６のいずれか１項記載の装置。
【請求項１８】
環境に対する変換器（５）の位置及び／又は向きに関する少なくとも一つの条件の導入によって定義される少なくとも一つの参照を含むことを特徴とする、請求項１〜１７のいずれか１項記載の装置。
【請求項１９】
前記少なくとも一つの条件が、環境中に存在するオブジェクト（２１、３０）の位置及び／又は広がりに関連して、前記少なくとも一つの条件を満たすためには位置決め部材（４）がオブジェクトと機械的に接触されられなければならないことを特徴とする、請求項１８記載の装置。
【請求項２０】
位置決め部材（４）及び／又はオブジェクト（２１、３０）が、位置決め部材とオブジェクトとを互いに係合させて、位置決め部材又はその一部、ひいては変換器（５）をオブジェクトに対して固定して、変換器が前記少なくとも一つの条件を満たすことを可能にするように設計されていることを特徴とする、請求項１９記載の装置。
【請求項２１】
位置決め部材（４）と前記オブジェクトとの間で信号を転送するための接続を確立するために通信手段（１０）が設けられていることを特徴とする、請求項１７ならびに請求項１９及び２０のいずれか１項記載の装置。
【請求項２２】
位置決め部材（４）が、環境の一以上の属性を一以上の位置及び／又は向きで記録又は計測することによって環境から情報を得るためのセンサを含むことを特徴とする、請求項１〜２２のいずれか１項記載の装置。
【請求項２３】
センサが指示部品（２３）に含まれることを特徴とする、請求項１４又は１５及び請求項２２記載の装置。
【請求項２４】
変換器（５）が、信号源（９）から送信される信号を受信し、受信された信号の、変換器に対する相対的な入射方向を記録するように設計されていることを特徴とする、請求項２〜２３のいずれか１項記載の装置。
【請求項２５】
変換器（５）が、信号源（９）から送信される信号を受信し、受信された信号の、表面に対する相対的な入射方向を記録するように設計されている同表面を有することを特徴とする、請求項１又は２４記載の装置。
【請求項２６】
変換器（５）が、環境中の少なくとも三つの異なる信号源によって構成される信号源（９）から信号源と変換器との間を直線的に伝搬する信号を受信するように設けられていることを特徴とする、請求項１〜２５のいずれか１項記載の装置。
【請求項２７】
環境中に設けられた信号源（９）を含むことを特徴とする、請求項１〜２６のいずれか１項記載の装置。
【請求項２８】
信号源（９）が、能動的な信号を発する信号源によって構成されることを特徴とする、請求項１〜２７のいずれか１項記載の装置。
【請求項２９】
信号源（９）が、部材に入射する信号を反射する受動的な同部材によって構成されることを特徴とする、請求項１〜２７のいずれか１項記載の装置。
【請求項３０】
信号を送信するための手段を含み、信号源（９）が、送信手段から送信される信号を反射する前記受動的な部材によって構成されることを特徴とする、請求項２９記載の装置。
【請求項３１】
変換器（５）が、信号源（９）から送信される信号を受信し、受信された信号の、表面上での相対的な入射位置を記録するように設計されている同表面を有することを特徴とする、請求項１〜３０のいずれか１項記載の装置。
【請求項３２】
変換器（５）が、環境中の信号源（９）からの入射光信号を受信することによって環境に対するその位置及び／又は向きを決定するように設けられていることを特徴とする、請求項１記載の装置。
【請求項３３】
生き物（３）の動きを決定及び／又は指示及び／又は最適化するための、請求項１〜３２のいずれか１項記載の装置の使用。
【請求項３４】
生き物（３）の視線方向を決定するための、請求項１〜３２のいずれか１項記載の装置の使用。
【請求項３５】
生き物（３）を教育して特定の行動を実施させるための、請求項１〜３２のいずれか１項記載の装置の使用。
【請求項３６】
生き物（３）を教育して特定の移動経路（１６）をたどらせるための、請求項１〜３２のいずれか１項記載の装置の使用。
【請求項３７】
環境中のオブジェクト（２、３、１９、３０）の存在を決定するための、請求項１〜３２のいずれか１項記載の装置の使用。
【請求項３８】
環境中で、オブジェクトを識別したり、オブジェクトの位置及び／又は向きを決定したり、オブジェクト（２、３、１９、３０）をマーキングしたりするための、請求項１〜３２のいずれか１項記載の装置の使用。
【請求項３９】
生き物（３）に認可を与えるための、請求項１〜３２のいずれか１項記載の装置の使用。
【請求項４０】
生き物（３）が特定の位置及び／又は向きにあるための認可を与えるための、請求項３９記載の使用。
【請求項４１】
生き物（３）が特定の行為を実施するための認可を与えるための、請求項３９記載の使用。
【請求項４２】
生き物（３）が特定のエリア（１７）を訪れることを警告及び／又は阻止するための、請求項１〜３２のいずれか１項記載の装置の使用。
【請求項４３】
オブジェクト（１９、３０）の機能を制御するための、請求項１〜３２のいずれか１項記載の装置の使用。
【請求項４４】
行為が実施されたかどうかを決定するための、請求項１〜３２のいずれか１項記載の装置の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は、環境に対する生き物の位置及び／又は向きを決定するための装置ならびに当該装置の使用に関する。
【０００２】
このような装置は、多数の目的に使用することができるが、以下、本発明を限定するわけではないが、特に、生き物を誘導及び監視し、生き物によってオブジェクト、エリア又はボリュームを精査、警備又は調査するための手段を構成する応用分野を記載する。
【０００３】
まず以下に、本出願で使用する多数の語句を説明し、より厳密に定義する。これに関連して、文中に見られる「生き物」、「オブジェクト」、「事象」、「環境」、「屋内」、「半屋内」、「モデル」、「位置」、「向き」、「認可」及び「抽象的場所」は、以下の定義にしたがって非常に広い意味を与えられるということが強調される。
【０００４】
「生き物」は、人及び動物を含む。ほ乳類の群に属する動物が第一に意味するところであるが、他の動物、たとえば鳥、魚、両生類及び爬虫類ならびに昆虫もまた含まれる。
【０００５】
「オブジェクト」とは、物理的な物及び生き物又はそれらの部分をいう。
【０００６】
「事象」は、生き物及び物に加えて、蒸気、液体、陰影、光、音源、波、振動、動き、広がる亀裂、通風、流れ、渦、乱流、変色及び色合いならびに他の同等の事象をも含む。
【０００７】
「環境」は、１個以上の物理的な物もしくはその部分及び／又は生き物ならびに物理的限界面を有する又は有しない随意のボリュームによって構成されることができる。ボリューム又は空間は、１個以上の固体オブジェクトを含むこともできるし、気体状態及び／又は液体状態にある種々の媒体を含むこともできる。また、ボリューム中が真空であることも可能である。環境中には、静止状態及び可動性の両方のオブジェクト／事象が存在することができる。当該環境は、屋外及び屋内のいずれに位置してもよく、生き物に比較して大きい又は小さい広がりを有してもよい。
【０００８】
本発明は、主として「屋内」及び「半屋内」で適用されることを意図する。「屋内」とは、種々の永久的又は一時的な建造物及び構造物ならびに自然に現存する囲い、たとえば住宅、工場施設、オフィス、テント、洞窟、トンネル、鉱山だけでなく、ある種の屋根を支える壁、柱及び／又はマストによる、より簡単な構造の内側のすべてのタイプの場所を含む。屋根は、当該エリアを完全に覆うこともできるし、ネット、格子又は目板として設計されていることもできる。同じく、たとえば船、列車、車、飛行機及び宇宙船のような種々の船舶・航空機中の場所が屋内環境のカテゴリーに数えられる。「半屋内」とは、屋外で、構造物又は自然に現存するオブジェクトの近く及び屋内環境の外郭の近くに位置する場所、たとえば道路、屋根、マスト、柱、電線、塔、壁、街灯柱、橋、木、岩石構造、石、低木、長い渓谷及び丘陵、水たまり、海岸線、変化する植物などの近くに位置する場所をいう。
【０００９】
また、「モデル」は、たとえば少ない座標化データ、グラフ、図面、地図などといった非常に簡単な環境モデルから、たとえば画像処理及び／又は評価のためのコンピュータグラフィック環境で他の方法で移動、回転、変更又は加工することができる、より進歩した二次元、三次元又はより高次元のモデルまでのすべてを含み、さらに、ユーザが仮想的な方法で環境の属性の一部を取り入れることができる、対話式アプリケーションに関してもっとも進歩したモデル、いわゆるバーチャルリアリティ（ＶＲ）モデルをも含むことを意図するということが強調されるべきである。さらには、モデルは、スチール写真及び連続フィルムの形態の動画を含むこともできる。モデルにおいては、ベクトル量、たとえば気流は、矢印によって、矢印の方向及び長さが当該量のそれぞれ方向及び値を示すような方法で表すことができる。さらには、往々にして等方性の量である他の量、たとえば温度、放射強度などは、面に沿う量で当該分量をたとえば一定値として表す色分けした透明な面の形態で表すことができる。加えて、ホログラフィー再現物や抽象的及び数学文字のモデル、たとえば逆空間によって環境を示すものなどが含まれる。
【００１０】
さらには、「位置」及び「向き」は以下の意味を有する。三次元オブジェクト、すなわち物理的物品又は生き物は、六つまでの空間自由度、つまり並進自由度三つ及び回転自由度三つを有することができる。オブジェクトの「位置」は、当該座標系の原点に対する並進を示す三つの量によって定義される。本出願ではこれらの量をｘ、ｙ及びｚで表す。しかし、位置パラメータを他の座標系、たとえば極座標（ｒ、ψ、φ）で表すことも可能である。オブジェクトの「向き」は、座標系におけるオブジェクトの回転角を示す三つの量によって決定される。本出願ではこれらの量をα、β及びγで表す。
【００１１】
実際には、オブジェクトは、６未満である数の自由度を有することが多い。たとえば、コンピュータディスプレー上のカーソルは通常、二つの自由度を有する。その向きは一定（又は無関係）であり、その位置は二つの変数によって特徴付けられる。三次元オブジェクトも同様に、６未満の自由度を有するような制限を受けることがある。たとえば、テーブルの上で動くブロックは三つの自由度を有する。二つの変数がテーブル上のその位置を示し、一つの変数がその向き、すなわちテーブル上面に対して垂直な軸を中心とするその回転の角度を示す。
【００１２】
「認可」とは、ある生き物が環境中の一定のエリア／ボリューム又はオブジェクトに入る許可を有する又は有しないか、一定の行為を実施する許可を受けている又は受けていないことをいう。この認可に関しては、特殊な条件が満たされること、たとえば一定の時点又は生き物もしくはその他によって実施されなければならない既定の行為であるかもしれず、あるいは、環境中に特殊な状態が存在するということ又は一定のできごとが発生した又は発生するということであるかもしれない。
【００１３】
「抽象的場所」は、物理的な物の位置及び広がりと必ずしも一致しなくてもよい、環境中の位置及び／又は向きの選択されたセットであるが、抽象的場所は、環境の属性に依存して又は依存せずに一以上の選択された位置及び／又は向きパラメータによって画定することができ、特定の時間間隔によって画定することができる。
【００１４】
さらには、装置又は少なくともその部分と環境との相対的な動きを、装置そのものを動かすことによって実施する応用例をまず以下に記載するが、場合によっては、たとえば環境が静止状態で設置されてはいないオブジェクトによって構成される場合には、静止状態の装置を使用し、代わりに環境を動かすことによって相対的な動きを達成することも可能であることが指摘されるべきである。
【背景技術】
【００１５】
従来技術
多数の異なる分野の中で、たいていは人間である生き物又はその生き物に接続された別のオブジェクトを、環境に対するその位置及び／又は向きに関して位置決めする必要がある。オブジェクトは、たとえば、生き物が存在するところの何らかの種の船舶・航空機であってもよい。
【００１６】
このためには、ＧＰＳ、すなわち、たとえば船、飛行機、陸上の乗り物及び／又は個人の位置を決定するための衛星システムであって、多数の衛星の既知の位置及びそれらの衛星から受信ユニットへの信号送信によって受信ユニットが位置する場所を決定することができるシステムを使用することができる。しかし、ＧＰＳはいくつかの欠点をかかえている。それらの欠点とは、まず、システムは、未知の広がり及び／又は密度を有するオブジェクトが衛星と受信ユニットとの間に少ない又は存在せず、反射波の受信が無視しうる程度しか存在しない環境、すなわち実際には屋外でしか十分に作動しないということである。これは、システムが、転送される無線信号の伝搬時間の計測と、信号が、衛星からまっすぐ受信ユニットまで、信号伝搬速度が既知であるところの一定の既知の媒体中を伝搬するという仮定とに基づくということに依存する。信号伝搬距離が延びる反射波の場合、衛星から受信ユニットまでの伝搬時間は異なり、非反射波の場合よりも長くなり、それがシステムの不正確さに寄与する。これは、たとえば、受信ユニットが屋内に位置し、屋外環境の何らかの物体に当たって反射されたのち別々の窓を介して受信ユニットに到達する信号を受信する場合に当てはまる。さらには、システムが、いわゆるＤＧＰＳ（ディファレンシャルＧＰＳ）を使用する場合、良好時にはセンチメートルサイズのわずかな誤差でオブジェクトの位置を決定することができる性能を有する。実際には、適度な信号障害物／信号伝搬距離伝搬がある場合が多く、メートルサイズのより高い不正確さが結果として起こり、受信ユニットが屋内に位置する状態では、システムは事実上使用不能であり、それは、多くの用途にとって、システムが全く不十分又は使用不能であることを意味する。ＧＰＳの受信ユニットは、生き物又は別のオブジェクトの向きを決定することはできない。少なくとも一つの向きを決定するためには、１個の同じオブジェクトに対して２個以上の互いに離間する受信ユニットを使用しなければならない。３個の受信ユニットにより、オブジェクトの六つの自由度すべてを決定することができる。
【００１７】
生き物又はその生き物に接続されたオブジェクトを位置決めするための、場合によっては屋内環境でも使用可能であるもう一つのシステムがいわゆるポヒマス（Polhemus）システム（Polhemus社、米バーモント州Colchester）である。このシステムは、３軸磁気ダイポールソース及び３軸磁場センサを使用する。伝送される磁場を順に変えることにより、三つの独立した励起ベクトルが達成される。センサによって感知される三つのベクトルは、ソースに対するセンサの位置及び向きを決定するのに十分な情報を含む。しかし、このシステムはいくつかの欠点をかかえている。一つの欠点は、システムが使用される場所で発生する他の磁場に対する感度であり、これが、たとえば、エンジンなどからの変動性磁場が数多く存在する作業場での使用をより困難にする。もう一つの欠点は、より大きな金属物体が隣接しているとシステムの精度にマイナスに影響するということであり、これは、たとえば車体の製造ラインではシステムが事実上使用不能になることを意味する。オフィス環境に関しても、スチール板製のキャビネット／家具、ブラウン管（ＣＲＴ）に基づく表示画面及び磁場を発生させる他の装置の近くでは同じことが当てはまる。さらには、電車の線路、送電線、変電所に近い環境や磁場が存在する他の場所でも問題が生じる。さらなる欠点は、センサが磁場のソースに比較的近くなければならないということであり、これは、同時に精度が求められる場合に作用エリアを大きく制限する。これらの欠点が、このシステムを特殊な環境でしか使用することができないようにしている。
【発明の開示】
【００１８】
発明の目的及び発明の概要
本発明の一つの目的は、信号を受信することによって生き物の位置及び／又は向きを決定する能力を有する装置であって、位置及び／又は向きの決定において、第一には信号の反射から生じる信号路の延長のせいで発生する、信号伝搬時間の計測に伴う不正確さを有しない装置を提供することである。さらには、本発明のもう一つの目的は、１個の受信ユニットしか使用しないときでも生き物の向きを決定することができる装置を提供することである。
【００１９】
この目的は、本発明にしたがって、環境に対する生き物の位置及び／又は向きを決定するための装置であって、環境中の信号源からの入射信号を受信することによって環境に対するその位置及び／又は向きを決定し、受信された信号の、変換器に対する相対的な入射方向を記録するように設けられた変換器を含む、生き物に接続される位置決め部材と、変換器の位置及び／又は向きに関する情報によって生き物の位置及び／又は向きを決定するための、生き物と変換器とを相互接続して、生き物と変換器との相対的な位置及び／又は向きが限られた範囲内に設けられるようにする手段とを含む装置によって達成される。
【００２０】
このような装置の提供により、受信信号の伝搬時間を計測することなく、生き物の位置及び／又は向きを決定することができ、それにより、信号反射の結果としての異なる長さの信号経路に主に依存し、環境中の種々の媒体の異なる密度によって変動する信号伝搬速度にある程度依存してしまう、伝搬時間を計測する際に発生する誤差の発生源なしで、位置及び向きの決定を既知の制御された精度で実施することができる。さらには、第一には向きの決定を実施することができる精度は、オブジェクトが一定の最小の広がりを有するということに依存しない。すなわち、１個の受信ユニットで十分であるため、たとえば、生き物又は接続手段が、一定の精度を達成するために２個以上の受信ユニットを互いに最小の距離で配置するために、いずれかの方向に一定の広がりを有する必要がない。
【００２１】
本発明の第二の目的は、信号を受信することによって生き物の位置及び／又は向きを決定する能力を有する装置であって、そのような既知の装置の環境中に存在する金属性オブジェクトの結果として生じる不正確さを減らす又はなくし、屋内で使用することができる装置を提供することである。
【００２２】
この目的は、環境に対する生き物の位置及び／又は向きを決定するための装置であって、環境中の信号源からの入射光信号を受信することによって環境に対するその位置及び／又は向きを決定するように設けられた変換器を含む、生き物に接続される位置決め部材と、変換器の位置及び／又は向きに関する情報によって生き物の位置及び／又は向きを決定するための、生き物と変換器とを接続して、生き物と変換器との相対的な位置及び／又は向きが限られた範囲内に設けられるようにする手段とを含む装置を提供することによって達成される。
【００２３】
このような装置の提供により、さらには磁場及び／又は金属質オブジェクトが存在する屋内といった環境中でも、信号を乱し、それによる位置及び／又は向きの決定の不正確さに寄与することなく、生き物の位置及び／又は向きを決定することができる。
【００２４】
本発明の好ましい実施態様によると、変換器は、変換器と環境とが互いに対して動くたび、環境に対するその位置及び／又は向きを繰り返し決定するように設けられている。これにより、生き物が環境に対して移動しているときでも、生き物の位置及び／又は向きに関する情報を絶えず得ることができる。たとえば、変換器に接続された人の移動及び／又は動きは、記録のために決定することもできるし、移動経路選択、環境の性質などに関する指示を与える目的で、位置及び／又は向きの決定に基づいて情報をその人に転送するための基礎を構成するために決定することもできる。
【００２５】
本発明のもう一つの好ましい実施態様によると、変換器は、変換器と環境とが互いに対して動くとき、自由に動くことができ、環境によって随意の座標系で機械的に誘導されないように設けられている。たとえば信号転送及び／又は電力伝達のためのコードがおそらくは存在することを除いては、変換器、ひいては生き物が一定の座標系で何らかの軸又は平面をたどることを強いる環境との機械的接続がないということにより、生き物の位置及び／又は向きを決定することができると同時に、生き物にとって非常に大きな動きの自由が得られる。
【００２６】
本発明のもう一つの好ましい実施態様によると、変換器は、環境に対する少なくとも二つの自由度に関してその位置及び／又は向きを決定するように設けられている。これにより、たとえば生き物の二つの位置座標を決定することが可能である。ある生き物を位置決めするとき、多くの場合、二つの位置座標に関する認識は十分な情報である。たとえば、人がどの平面に存在するかに関する情報が不要である場合や人が建造物の一つの同じフロアで移動しているということからこの情報が既知である場合、その人の位置を十分に決定することが可能である。
【００２７】
本発明のもう一つの好ましい実施態様によると、変換器は、環境に対する少なくとも三つの自由度に関してその位置及び／又は向きを決定するように設けられている。これにより、たとえば三つの位置座標を決定し、それにより、環境に対する生き物の位置を完全に決定することが可能である。
【００２８】
本発明のもう一つの実施態様によると、変換器は、環境に対する少なくとも四つの自由度に関してその位置及び向きを決定するように設けられている。これにより、たとえば三つの位置座標及び一つの向き座標を決定し、それにより、環境に対する生き物の位置を完全に決定し、一つの自由度に関して、生き物が環境に対してどのように向いているのかを決定することが可能である。向きパラメータに関する情報を他の情報、たとえば位置決め部材に接続された人が直立姿勢であるという情報と組み合わせて使用して、その人がその垂直回転軸に関してどのように向いているのか、ひいてはその人又はその人の一部、たとえば頭又は胴体が環境に対してどのように向いているのかを決定することができる。
【００２９】
本発明のもう一つの好ましい実施態様によると、位置決め部材は、環境中の事象に対して向けられる、生き物によって携帯可能であり、変換器に機械的に接続された指示部品を含む。このような指示部品により、環境中の事象の位置及び／又は向きを決定することができる。指示部品を一以上の位置から当該事象に向け、変換器によって得られた位置及び向き情報ならびにたとえばモデルの形態にある環境の性質に関するさらなる情報を使用することにより、環境に対する前記事象の位置及び／又は向きを決定することが可能である。さらには、生き物が前記事象に対して特定の位置及び／又は向きを有する又は有していたということを決定することが可能である。
【００３０】
本発明のもう一つの好ましい実施態様によると、指示部品は、指向性の電磁放射線を伝送するための手段を含む。指示部品は、たとえば、レーザビームを伝送するための装備を備えていてもよく、それにより、指示部品を当該事象に高精度で向けることができる。したがって、事象の位置及び／又は向きに関する情報を高精度で得ることができ、これは、多くの用途、たとえば環境中の特定の装備の状態を検出する用途で多大な価値がある。たとえば、機械のどこに損傷があるか、配水管の漏れ、火事などを決定することである。
【００３１】
本発明のもう一つの好ましい実施態様によると、装置は、環境に対する変換器の位置及び／又は向きに関する少なくとも一つの条件の導入によって定義される少なくとも一つの参照を含む。このような参照ならびに変換器の位置及び／又は向きがその参照と一致する機会の記録により、たとえば生き物が特定の場所に存在したか及び／又は特定の向きを得たかどうかを記録するために使用することもできるし、生き物又は指示部品が特定の位置及び／又は向きにあるということに関連して又はそれが当てはまらないということに関連して何らかの他の措置を講じるための基礎としても使用することができる情報が得られる。
【００３２】
本発明のもう一つの好ましい実施態様によると、前記少なくとも一つの条件は、環境中に存在するオブジェクトの場所及び／又は広がりに関連し、そのため、前記少なくとも一つの条件を満たすためには、位置決め部材をそのオブジェクトと機械的に接触させなければならない。環境に対して所定の位置を有するこのような参照オブジェクトにより、その参照オブジェクトが所期の方法で位置決めされ、生き物が参照オブジェクトのところにある又はあったということを位置決め部材によって立証することもできるし、それとの食い違いが存在するということを記録することもできる。参照オブジェクトは、たとえば、特に盗まれやすい物や窓、ドア、取っ手などであることができる。
【００３３】
本発明のもう一つの好ましい実施態様によると、位置決め部材及び／又は参照オブジェクトは、変換器が前記少なくとも一つの条件を満たすよう、位置決め部材とオブジェクトとが互いに係合して、位置決め部材又はその一部、ひいては変換器を参照オブジェクトに対して固定することができるように設計されている。これにより、生き物が変換器を画定された参照に対応する所期の位置及び／又は向きにするための容易な方法に通じる装置が得られる。
【００３４】
本発明のさらなる利点及び有利な特徴を以下の説明及び残りの従属項で開示する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明の好ましい実施態様を一例としてのみ添付図面を参照しながら説明する。
【００３６】
発明の好ましい実施態様の詳細な説明
本出願に適用される位置決め部材は、そのもっとも簡単な設計で、環境中の信号源から入射する信号を受信するための変換器と、変換器と生き物とを相互接続するための手段とによって構成することができる。
【００３７】
接続手段は、たとえば、接着剤であってもよいし、変換器を持ち運ぶためのバッグであってもよいし、変換器を収容する生き物に装着されるための帯状物、たとえば首輪、ブレスレットなどであってもよい。しかし、接続手段は、変換器の他に部品を使用することなく、変換器そのものに含めてもよいし、変換器の設計によって提供してもよいということが強調されるべきである。一例として、変換器は、たとえば生き物が単に変換器を持つ又は噛むことによって変換器を生き物に接続することができるよう、「取っ手」の形態の接続手段を備えてもよい。変換器はまた、生き物に移植されるように設計されていてもよい。
【００３８】
もう一つのタイプの接続手段は種々の乗り物である。これに関連して、生き物及び乗り物は、生き物と乗り物との相対的な位置及び／又は向きが、乗り物の広がりが制限されるということ又は生き物が乗り物に固定されているということにより、限られた範囲内に設けられるように設けられる。変換器は、たとえば、生き物が乗っている車又は生き物が乗っているボートに設けることができる。
【００３９】
また、導入部で定義した「環境」は、以下で説明するそのもっとも簡単な実施態様で、変換器が位置及び／又は向き決定のために受信する信号を発するための信号源のみを含むこともできるということが強調されるべきである。
【００４０】
すべての実施態様に関して詳細には記載されないとしても、本明細書に記載するすべての用途及び実施態様に関して、環境中の信号源は、変換器の位置及び／又は向きを決定するために変換器によって受信される信号を送信、反射又は伝播するために使用されるということが指摘される。さらには、明細書を通じて、同様の参照番号は同一又は類似したオブジェクトを示す。
【００４１】
誤解を避けるため、事象などを「位置決めする」の意味は、そもそも、環境に対する事象の位置及び／又は向きを決定する又は環境中の事象をたどることであるが、本発明はまた、事象を環境に対して特定の位置及び／又は向きに「位置決めする」とは、「配置する」という意味で使用することもできるということが強調される。
【００４２】
図１には、部屋1のいくつかの画定面及び多数の物２が存在する部屋１によって構成される環境が示されている。この場合、環境は建造物中の図示する部屋１であるが、実際には、環境は、いくつかの属性を有する屋内及び半屋内環境であってもよい。この実施態様では、環境は、美術館の部屋１であると考えられ、部屋１の中に存在する物は絵画２であると考えられる。美術館の来訪者３が部屋１の中にいる。本発明によると、来訪者３は、環境に対するその位置及び／又は向きを決定するための装置を備えている。この装置は、生き物３に接続された位置決め部材４を含み、位置決め部材４は、環境に対するその位置及び／又は向きを決定するように設けられた変換器５を含む。位置決め部材４に含まれる変換器５は、来訪者３の頭に設けられている。
【００４３】
これに関連して、人３の位置を部屋１及び部屋１の中の別個のオブジェクト２に対して決定することが興味深い。加えて、変換器５は、人３の向きの決定を可能にする。人３の頭に位置する変換器５により、位置情報の他に、頭が環境に対してどのように向いているかに関する情報が得られ、この情報は、人３の見る方向に関する情報を間接的に与える。
【００４４】
位置決め部材４は、変換器５に加えて、イヤフォン６及びマイクロフォン７を含む。好ましくは、変換器５、イヤフォン６及びマイクロフォン７は、ユーザが装備を快適に利用することができるよう、いわゆるヘッドセットに設けられる。したがって、上述したヘッドセットは、人３と変換器５とを接続して人３と変換器５との相対的な位置及び向きが限られた範囲内に設けられるようにする手段８を構成する。したがって、変換器５の位置及び／又は向きに関する情報により、人３の位置及び／又は向きを決定することができる。
【００４５】
さらには、変換器５は、位置又は向きの情報を得るため、環境中の信号源９から信号源９と変換器５との間を直線的に伝搬する入射信号を受信するように設けられ、変換器５と環境とが互い対して移動するたび、すなわち人３が移動するたび、環境に対するその位置及び／又は向きを繰り返し決定するように設けられている。さらには、変換器５は、自由に動くことができ、環境によって変換器の携帯者による随意の座標系で機械的に誘導されないように設けられている。
【００４６】
本出願における「物又は生き物の位置を決定する」とは、位置パラメータ（ｘ、ｙ、ｚ）の少なくともいくつかを、環境に対する関係が既知である座標系の中で既知にすることをいう。本出願における「物又は生き物の向きを決定する」とは、向きパラメータ（α、β、γ）の少なくとも一つを、環境に対する関係が既知である座標系の中で既知にすることをいう。本発明の当該用途に依存して、「生き物の位置及び／又は向き」とは、場合によっては、その生き物全体の位置及び／又は向きをいい、場合によっては、その生き物の体の特定部分の位置及び／又は向きをいう。一つの用途では、たとえば人がどこにいるのかを知るだけで十分であるかもしれないし、別の用途では、たとえば人の頭又は手が環境又は特に体の残り部分に対してどのように向いているのかに関する情報を要するかもしれない。変換器／位置決め部材の数及び生き物におけるそれらの位置は、多分にこのような希望に依存する。
【００４７】
通常、変換器は、環境に対する少なくとも二つの自由度に関してその位置及び／又は向きを決定するように設けられている。これは、たとえば、生き物又は物の位置を二つの位置パラメータに関して決定しなければならない場合に当てはまる。図１に示す例では、人３の位置は、たとえば人３がフロアのどこにいるのかを記録するような人３の位置を一定の水平面で記録する場合には少なくとも二つの位置パラメータに関して適切に決定され、たとえば人３の頭がどの向きにあるか、又はより厳密には、頭が水平面に対して垂直な軸を中心にどのように向いているのかを記録するような環境中の人３の向きを記録する場合には少なくとも一つの向きパラメータに関して適切に決定される。また、より多くの自由度を決定する変換器５を使用する際、たとえば、人３がどの水平面にあるのかを決定することも可能である。たとえば、人３が異なるフロアを訪れたり、体を曲げ延ばししたりするならば、当該水平面は変化するかもしれない。さらなる向きパラメータに関する知識があると、人の頭がどのように傾いているか、すなわち、水平面に対して垂直である前記軸に対するその回転角をも決定することができる。人３（の頭）の位置及び向きに関する完全な情報を得るためには、すべての位置及び向きパラメータを決定しなければならない。
【００４８】
部屋に関する変換器５の四つの自由度を決定するためには、少なくとも２個の信号源９が必要であり、たいていの場合、少なくとも３個の信号源９が必要である。２個だけの信号源９の使用は、左右対称が存在するということ又は一定の位置及び向きの情報を別の方法で、たとえば環境モデルを通じて得ることができるということにより、単純な場合を要する。六つすべての自由度を決定することが望まれる場合には、少なくとも３個、しばしば４個の信号源９が必要である。たいていの場合、いくつの自由度を決定することを望むかに関係なく、多数の信号源９を使用することが有利である。理由は、多数の信号源９は、何らかの信号源又はいくつかの信号源が遮断されたとしても、信号を変換器５に転送するために必要な最低数の信号源９は常に確保されるということを保証するからである。これらの信号源９は、この特殊な理由のために環境中に配置することができるが、環境中に自然に存在するオブジェクトによって構成することもできる。
【００４９】
本発明の装置に使用することができる一つのタイプの変換器は、MEEQ社（Hasslogatan  20,  SE-721  31  Vasteras、スウェーデン）によって開発され、市場に投入されたものである。
【００５０】
本出願ならびにスウェーデン国特許第４４４５３０号、第４５８４２７号及び第５０６５１７号に記載された計測方法を用いると、高精度で計測を実施する、すなわち位置及び／又は向きを決定することが可能である。場合によっては、位置に関しては１／１０mm以上の精度で、向きに関しては１／１０mrad以上の精度で可能である。さらには、入射信号の入射方向が記録されるということ及び変換器がそれ自体の位置及び向きならびに「望ましい」信号源の位置を知るということにより、望まれない信号源、代替信号源又は反射信号源から生じた「偽信号」をふるい落とすことができる。また、必要な最小数よりも多い信号源を使用することにより、感知可能な程度の精度に影響することなく、遮蔽された信号源の形態の外乱を装備によって取り扱うことができる。したがって、変換器が別々の信号源に関して信号の入射方向を上述の方法で記録するという他に、変換器に対して異なって入射する同一の信号源から生じる反射信号を別々に登録することができ、それにより、信号のさらなる評価において、同じく同一の信号源から生じるような望ましくない信号を除外することができる。
【００５１】
本発明を適用するときには、ユーザが装備を利用する前に、変換器５が信号源９の位置すなわち環境の座標系に関する十分な情報を受信するまで、変換器５を部屋１の中で移動させることにより（人３又は他の生き物が手で実施することもできるし、乗り物、自由に動くロボットなどによって実施することもできる）、変換器５が、環境の座標系を画定する少なくとも２個、好ましくは３個又は４個、通常は５個以上の信号源９からの信号を受信するよう手順を進めることが適当である。加えて、その後の使用中、長さの絶対目盛りを知ることが必要であるならば、たとえば計測処理の間に周知の寸法のオブジェクトを参照ゲージとして環境中に配置することによって計測基準を同時に使用しながら信号源９の計測を実施する。
【００５２】
変換器５は、スウェーデン国特許第４４４５３０号に記載されている種類の二次元変換器であってもよい。たとえば、変換器は、本出願では可視波長帯域内外の光放射線によって構成される又は利用される信号をいう「光信号」とで作動する光学機器であってもよい。好ましい波長範囲は１０〜１５０００nmの範囲である。好適には波長範囲２００〜１６００nmを適用することができるが、本発明はいかなるふうにもこの波長範囲に限定されないということが強調されるべきである。たとえば発光ダイオードの形態にある多数の信号源９を変換器及び互いから離間させて設けて、変換器の通常の使用中、常に少なくとも３個、好ましくは４個の信号源が同時に信号を変換器に転送するようにしてもよい。信号源の互いに対する位置は、たとえば、各信号源に共通の座標系の中で信号源の位置を計測することによって知られ、そのような計測は変換器によって実施することができる。一般に信号源の位置の計測に関しては、スウェーデン国特許第５０６５１７号を参照すること。
【００５３】
さらには、位置決め部材４は、好適には、部品、すなわち変換器５、位置決め部材４から生き物３に情報を転送するための手段６及び生き物３から情報を受けるための位置決め部材４に含まれる手段７の間の内部通信のための手段１０を含む。通信手段１０は、ローカルコンピュータユニット１１ならびに信号処理、信号転送及び情報の記憶に必要な他の標準部品を有することができる。図３を参照。好ましくは、装置は、位置決め部材４と、たとえば中央コンピュータユニット１３との間の外部通信のための手段１２も含む。内部的及び外部的な通信は、ワイヤ又はワイヤレスリンクを介する信号転送によって実施することができる。位置決め部材４から生き物３に情報を転送するための手段６は、前記例では、イヤフォン６中に位置するスピーカ６によって構成されるが、他にも多くの情報転送手段を使用してもよく、それらのいくつかを他の実施例に関して記載する。これはまた、必ずしもマイクロフォン７でなくてもよいが、生き物３から情報を受けるための手段７にも当てはまる。
【００５４】
変換器５は、通路チャネルを介して計算ユニットと接続し、この計算ユニットは、位置決め部材４の中に設けられたコンピュータユニット１１又は中央コンピュータユニット１３に含めることができる。通信チャネルは、上述したようにフレキシブルケーブルによって構成することもできるし、できるだけ大きな動きの自由度を操作者に許すため、ワイヤレスリンク、たとえばＩＲリンク又は無線リンク、Ericsson  Components社（スウェーデンKista）の「Bluetooth」技術によって構成することもできる。このチャネルを介して、信号源９から変換器５に入射する種々の信号に関する情報が変換器５から計算ユニットに送られる。
【００５５】
計算ユニットは、変換器５の位置及び向きを絶えず計算する。装置の一つの実施態様では、変換器５は、信号源９から送信された信号を受信し、受信された信号の変換器５に対する相対的な入射方向を記録するように設計されている。これは、光信号を使用して実施する必要はなく、たとえばマイクロ波又は音響波及びアンテナアレイ、いわゆるフェイズドアレイを使用することによって実施することもできる。変換器は、たとえば、レーダー波を伝送し、環境中の信号源からレーダー反響を受けるように設計されたレーダユニットであってもよい。すると、計算ユニットは、レーダー反響の入射方向に基づいて、変換器の位置及び向き、ひいては変換器に接続されたオブジェクトの位置及び向きを計算することができる。
【００５６】
市販されているマイクロ波のフェイズドアレイは、たとえばEricsson  Microwave社（スウェーデンMolndal）及び他のマイクロ波装置供給業者によって提供されている。超音波のためのフェイズドアレイは、たとえば、AGFAと呼ばれる会社グループの子会社KrautKramer  Ultrasonic  Systems（ドイツCologne）によって提供されている。
【００５７】
場合によっては、変換器は、信号源から送信された信号を受信し、受信された信号の表面に対する相対的な入射方向及び／又は、受信された信号の表面における相対的な入射位置を記録するように設計された表面を有する。この場合、たとえば、表面上の環境を表すためにレンズを使用してもよい。たとえば、ＣＣＤタイプのビデオカメラ及び広角レンズを変換器として使用してもよい。
【００５８】
図２には、三つの信号源９からの信号がどのように変換器５に入射するのか及び受信された信号の入射角がどのように相関するのかが図に示されている。各信号の入射方向はψi及びθiによって決定される（ｉ＝１、２又は３）。この場合、入射方向は、必要な向き及び位置情報を計算するための基礎である。
【００５９】
一例として、図２ａには、信号を検出するための広角レンズ５０及び表面５１が示されている。環境中の信号源９から広角レンズに入射する信号が、検出面上、変換器５に対する信号の入射方向ψ、θに一致する位置に示されている。唯一の位置、すなわち検出面におけるその相対的ｘ、ｙ座標を検出することにより、信号の入射方向ψ、θを導き出す、すなわち、変換器から当該信号源への視線方向を決定することができる。
【００６０】
簡潔にいうと、向き及び位置の計算は、この場合、３個、一般には４個の信号源９を選択し、変換器５からこれらの信号源９への視線の、変換器５に対する方向を決定し、視線方向及び信号源９の既知の位置ならびにこれらの量の間の幾何学的関係を使用することによって、変換器５の位置及び向きを得ることで実施することができる。信号源９の互いに対する位置は既知であると仮定する。あるいはまた、信号源９の相対的な位置は、各信号源の位置を座標系で知ることによって間接的に知ることもできる。
【００６１】
立体角によって構成され、前記信号源から入射信号を受信するために変換器が設けられている受信方向の収集量によって形成される受信方向エリアは少なくとも０．２ステラジアンであり、それ未満では、変換器の軸に沿う、すなわち変換器の主方向における決定に関して性能を維持することは困難であり、これは、変換器の他の２軸にも均しくいえる。しかし、好ましくは、受信方向エリアは少なくとも１ステラジアンであり、そのようなエリアが大きくなればなるほど、環境に対する変換器の向き及び位置の決定で一定の精度を得るために環境中で必要な信号源の数は少なくなる。環境中で動くオブジェクトが多ければ多いほど、たとえば突出する箱状物、斜めの角部及び障害物となる他の物のせいで環境の形状が複雑になればなるほど、前記受信方向エリアは大きくすべきであり、多数の可動部品がある作業場では、４ステラジアンを超える受信方向エリアを有することが有利であり、さらに、おそらくは、変換器のための向き及び位置の情報の確実な決定を達成するためには１００個を超える信号源が環境中に必要になるかもしれない。また、その場合、決定的に必要ではないとしても、受信方向エリアが位相的に接続されていることが好ましい。
【００６２】
前記受信方向エリアは、いかなる形状及び仮想立体角球体上の展開を有することもできる。本発明の好ましい実施態様によると、変換器の受信方向エリアは位相的に接続されているが、受信能力のない囲い込み方向エリアを有することもできることを含む。受信方向エリアは、外因から独立しており、変換器の受信方向だけに関連する。これは、方向エリアの外部遮断の形態の制限や信号源の部分的不在によって影響されない。
【００６３】
信号源は変換器の受信方向エリア内で十分に展開していることが好ましい。理由は、環境中の信号源の数が割合的に低いレベルに維持されるとしても、発生する外乱、たとえば人、フォークリフト、ロボットなどによる環境の一部の遮蔽が正しい情報の獲得を妨害しない確率を向上するからである。しかし、実際は、そのような十分な展開をこのタイプの既知の装置におけるほど重要にしないものは、特に広い受信方向エリアを有する本発明の装置の設計である。
【００６４】
受信方向エリアに関して、以下を付け加えることができる。
０．２未満のステラジアンからなる受信方向エリアは、本質的には、実際には使用しにくい。理由は、そのような場合、環境中で障害物になっている少数のオブジェクトが変換器を容易に妨げることができ、したがって変換器が作動しなくなるからである。加えて、このような小さな受信方向エリアの場合、環境中に必要な信号源の数が実施不可能なほど多くなり、それこそが実際にユーザを制限するものである。加えて、このような小さな受信方向エリアでは、特にそれらが相互接続されているならば、すべての位置計測方向で同じ高い位置計測精度を維持することは困難になる。
【００６５】
好ましくは、受信方向エリアは１ステラジアンを超えるべきであり、そのため、必要な信号源の数が妥当な数になり、すると、相当に均一な位置計測精度を得ることができる。
【００６６】
たとえば多くのおそらくは可動性のオブジェクト、反射鏡面及び／又は信号源をもたない大きなオブジェクトの近くの変換器位置を有する（典型的なそのような環境は、多くの人、カメラ、小道具、サイドスクリーン、鏡及び乗り物が同時に存在する映画スタジオであるかもしれない）といった幾何学的に複雑な環境ならば、受信方向エリアは２ステラジアンを超えるべきである。受信方向エリアがより大きい方がいいというさらなる理由は、信号源をもたない大きな隠れセクタのせいで変換器が最初の向きに関して限られた作動範囲を有しないということである。また、特に、大きなオブジェクトが信号源を遮蔽し、信号源の数が限られる複雑な環境では、４ステラジアンを超える受信方向エリアが望ましい。
【００６７】
作動範囲に及ぶ信号源の分布は、好ましくは、環境の異なる部分における計測精度の要件及び環境の性質に適合させることができる。これは、環境中に自然に存在する信号源を使用する可能性を相当に促進する。多数の信号源の必要性は、確かに、上記にしたがって、変換器の受信方向エリアにも依存する。理由は、通常の場合に変換器によって記録される信号源の最小数が４以上でなければならないからである。しかし、信号源の数の増加は、より高い精度及びさらなる外乱に対する改善された耐久性を与える。
【００６８】
変換器の構造及び対応する計算回路の構造ならびのそれらの機能は、前述したとおりであり、上述のスウェーデン国特許第４４４５３０号にさらに詳細に記載されている。
【００６９】
信号源９は、パルス又は変調させることができる光を発する能動的な信号源、たとえば発光ダイオードなどであることもできるし、たとえば反射テープでできた反射マーカのような受動的な信号源９であることもできる。マーカは、平面的な形であってもよいし、見る方向にかかわりなく同じ形状を示すよう、反射球体によって構成されていてもよい。さらには、マーカは、計算ユニット及びその信号処理回路が異なるマーカを識別し、それらを離しておくことを容易にするため、互いに対して異なる形状を有することもできるし、あるいはまた、同じ目的で、形状は同じであるがサイズ及び／又は「色」が異なるマーカを使用してもよい（「色」は、電磁スペクトルの非可視部分をも含む）。受動的な反射信号源９の使用に際して、装置は、反射マーカによって反射されるための信号を発信するための手段を含むことができる。このような場合には変換器５に接続して設けられることが適当である発信手段は、当該信号をたとえば干渉光源から分けることができるよう、好ましくは一定の周波数でパルス又は変調される赤外線を伝送することができる。
【００７０】
代替態様では、特別に設けられる信号源を要さず、信号源としては、環境中にすでに存在する適当な細部が使用される。適当な細部の例は、特徴的な外観及び輪郭がはっきりした既知の位置を有する角部、穴及び類似物である。装置を起動すると、これらの細部が適当な方法で指示され、識別され、それらの位置が、たとえばＣＡＤシステムからのダウンロードを介して決定され記憶されるか、あるいはまた、変換器によって計測される。信号源として使用される細部は、通常の室内照明のみから照らすこともできるが、必要ならば特殊な光源を設けて照射に所望の強さ又は性質を与えてもよいことも確かである。確かに、信号源の少なくともいくつかは、特別に設けられるマーカ、たとえば暗い背景に配置された明るいテープの部分、パターン又は形によって構成することもできる。スウェーデン国特許第４５８４２７号では、このタイプの変換器の位置及び向きを計算する方法ならびにこの計算を実施するための装備の構造及び機能がより詳細に記載されている。
【００７１】
環境に含まれる画定された信号源９の特定のセットが、変換器５を含む位置決め部材４が作動するところの特定の参照系を構成するということができる。位置決め部材４を備えた生き物３が信号源９と協働するためこのような参照系に入るとき、これは、位置決め部材４が参照系、ひいては特定の参照座標系に接近するといわれる。系に接近する際には、計算ユニットに必要な参照系に関する情報を得るための種々の方法がある。参照系は、より大きな建造物、たとえばサービスマンが動き回り、一定の行為を実施するところの機械室といったものに拡張できると仮定する。したがって、機械室の至るところに画定された信号源が数多くある。さらには、機械室は、通常どおり、機械室に出入りするときに通過するための多数の出入口を設けられている。一般的な場合、位置決め部材に接続されているサービスマンが参照系に近づくため機械室に立ち入ろうとすると、変換器に接続された計算ユニットが、どこでサービスマンが機械室に立ち入るのかに関する情報、すなわち、どの信号源から変換器が信号を受信するのかに関する情報を受けることが必要である。情報は、受動的な方法で受けることもできるし、能動的な方法で得ることもできる。受動的な情報転送は、たとえば出入口に位置する信号源を、それらが参照系のための独特なパターンを形成するように配置することによって実施することができる。計算ユニットがそのパターンを認識し、どの参照系が使用されるのか及びサービスマンが機械室にはいるときどの出入口を通過する又は通過したのかを決定することができる。情報が能動的な方法で転送されるとき、送信機、すなわち別個の送信機又は信号源の一つを当該出入口に配置することができ、サービスマンがこの送信機を通過すると、送信機から送信される信号の受信によって参照系に関する必要な情報が計算ユニットに転送される。
【００７２】
また、たとえば当該参照系に対する生き物の位置及び／又は向きに関する情報を得るために他の情報源を利用することが可能である。たとえば、屋外では、サービスマンが機械室に向かっているとき、ＧＰＳを使用してサービスマンの位置を決定することもできる。機械室への出入口で、ローカルな参照系がナビゲーションを引き継ぐ。これに関連して、ＧＰＳによる位置決定は、ローカル参照系への移行中に特定の初期情報、たとえばどの建造物、ドアなどのところに生き物がいるのかといった情報によって計算ユニットを支援するために使用することもできる。
【００７３】
ローカル参照系には、一以上のサブ参照系を設けてもよい。機械室を例に挙げると、これは、機械室内の何らかのオブジェクト、たとえば特定の機械がそれ自体の参照系を有することを含むかもしれない。その理由は、たとえば、異なる位置及び／又は向きごとに異なる参照系の特性が求められるということである。たとえば、サブ参照系を上位の系に対して配置し直す又は可動的に配置することができる。したがって、種々のローカル参照系又はサブ参照系では、信号源の数、信号源の位置、信号源のタイプ及び機能（能動的、受動的、構成など）を変更して当該必要性を満たすことができる。機械室の中で移動しているときには、おそらく比較的単純な参照系で十分であるが、サービスマンが点検、調節、修理などを実施する機械の周囲では、より進んだ参照系が必要である。
【００７４】
図３には、本発明の一つの実施態様の種々部品及び対応する通信ラインが見られるブロック図が示されている。変換器５、生き物３からの情報を位置決め部材４に転送するための手段７、位置決め部材４からの情報を生き物３に転送するための手段６及びローカルコンピュータユニット１１を含む位置決め部材４は、外部中央コンピュータユニット１３と通信することができる。さらには、変換器５は、位置及び向きの決定に必要な情報を環境中の信号源９から取得する。生き物３がこの変換器５に機械的に接続される。コンピュータユニット１１は、たとえばマイクロフォン又はキーセットといった入力ユニットである情報受け取り手段７を介して生き物３から情報を受け取り、たとえばスピーカ又はディスプレーといった情報通信手段６を介して情報を転送する。確かに、情報転送手段を一つのユニット、たとえば一体型通信・入力ユニットの形態で設けることも可能である。また、図３には、位置決め部材４及び中央コンピュータユニット１３を、環境中の、信号を転送するための他のオブジェクト１４と接続してもよいことが示されている。さらには、当然、１個以上のさらなるオブジェクトを位置決め部材４に含めるということも可能である。
【００７５】
図１を参照して記載した実施態様に応用された、生き物３の位置及び／又は向きを決定するための本発明の使用は、人３と変換器５との相対的な位置及び／又は向きが限られた範囲内に設けられて、変換器５が環境中の信号源９から入射信号を受信することによって環境に対するその位置及び／又は向きを決定し、変換器５に関して決定された位置及び／又は向きによって生き物３の位置及び／又は向きが決定されるように変換器５を含む位置決め部材４に人３を接続することにより、環境に対する来訪者３の位置及び／又は向きを決定することを含む。人３が環境に対して動くたび、これは絶えず繰り返し実施される。位置及び／又は向きの決定は常に環境に対して実施されるが、先に記載したように、場合によっては、信号源９のみによって環境が構成されてもよく、その結果、そのような場合、主として決定されるものは、生き物の以前の位置及び／又は向きに対する生き物３の位置及び向きである。
【００７６】
人が美術館を訪れる図１に示す実施態様では、本発明は、その人３が、来館時に、自分が見ている種々の絵画２に関する情報を受けることができるような方法で利用することができる。変換器５が部屋１の中の人３の位置及び向きを絶えず決定することができるということにより、（中央）コンピュータユニット１１、１３は、その人３がいつどの絵画２を見ているのかに関する情報を受けることができ、その情報にしたがって、たとえば、絵画２の作者、起源、画法などに関する情報を含む音声メッセージを見る人に伝送することができる。見る方向によって異なる経験を与える芸術作品を見るとき、たとえば音楽又は他の音声の形態にある情報の転送を当該見る方向に依存して適合させて、作品のこの特徴を強調することもできる。さらには、来訪者３は、たとえば特定の経験の達成に通じる、当該オブジェクトに対する位置及び／又は向きを得るためには、環境に対してどのように動くべきかに関する情報を受けることができる。
【００７７】
本発明は、建造物を監視する仕事を任命され、すべての絵画が所定の位置にあるかを調べる警備員やたとえば技術的な設置を行うサービスマンにも同様な方法で使用することができる。この目的の場合、警備員は、一定の場所にある絵画があるべきであるかどうかを知る必要はない。警備員は、与えられた指示に従い、一定の所与の位置及び視線方向で見えるものを間接的又は積極的な方法で報告するだけで十分であり、それにより、（中央）コンピュータユニットから情報を得る人又は物がその情報を評価し、万事がしかるべき状態であるかどうかを決定することができる。警備員が移動するとき、その移動を、位置及び／又は向き情報に基づいて又はそれによって指図することができる。たとえば、中央コンピュータユニットの操作者が、警備員に対し、警備員が歩かなければならない経路に沿って移動する間どのように移動又は見回りするのかを絶えず指示してもよい。また、無人の中央コンピュータユニットを使用する場合には、これらの指示を事前に記録しておいてもよい。同時に、本発明によって環境の状態を調査又は実現が可能であり、たとえば、警備員が一定の位置を通過するとき照明をオン／オフに切り換えることが可能であり、当然、警備員が移動経路及び実施しなければならない行為に関して指示に従っているということを調査することも可能である。これに関連して、環境及び／又は警備員の以前の位置及び／又は向きに対する警備員の動きをマッピングするため、警備員に関して決定された位置及び／又は向きを記録してもよい。この場合、好ましくは、抽象的場所が使用される。
【００７８】
本発明はまた、建物中の来訪者の行動に関する情報を得たり、来訪者のための適当な案内ルーチンを設計したりするために、作者又は美術館管理責任者によって利用されることもできる。来訪者３が来訪者３の位置及び／又は向き及び／又は来訪者３の希望に基づいて関連情報を絶えず与えられるよう、コンピュータユニット１１、１３をプログラムすることが可能である。このような来訪者用ルーチンを作成するとき、作者自身が本発明の装備を使用しながら当該環境中を動いてもよいし、特定の位置及び／又は向きにあるとき、たとえば、後で来訪者が対応する位置及び／又は向きの一定の所与の許容差内に入ったときイヤフォン６で再生することができるアナウンス文を録音してもよい。また、どの絵画２が見られたのか、どの程度に見られたのか、どの方向及び距離から見られたのかなどに関する情報を記憶することも可能である。この情報は、異なる方法で、たとえば美術商が、どのオブジェクトが人気であるのか及び部屋に対するオブジェクトの位置がどのように来訪者の経験を実現するかを決定するために使用することができる。
【００７９】
特に、図１に例示する美術館に関する例は、単なる一例と見なされなければならず、多数の異なる分野で本発明の等価の応用がいくつも見られるということが強調されるべきである。たとえば、本発明は、種々の店舗及びショッピングセンターで使用することもできる。その場合、絵画ではなく、たとえば品物及び／又は掲示板が、第一に来店者がチェックする対象となるオブジェクトである。これに関連して、顧客は、特定の位置にいるとき又は所望の品物を見つけるのに適当な移動経路に関する特定の指示及び情報を見るとき、種々の品物に関する情報を絶えず受けることもできる。店主もまた、美術館管理責任者と同じ方法で、顧客がどのように移動し、種々の品物を見たか及びどの程度にそれが起こったかを評価して、それに基づき、販売を増したり、顧客の種々の要望を満たしたりする目的で店舗の設計を最適化することができる。さらには、美術館の場合と同様な方法で、種々の来店者用ルーチンを事前にプログラムしたり、店主／来店者の要望にしたがってオンラインで作成したりすることもできる。ヘッドセットに代わるものとして、この場合、変換器がショッピングカートに設けられ、顧客は、ごく単純にショッピングカートを保持することによってその変換器に機械的に接続される。
【００８０】
本発明のこの用途のさらなる変形が図４及び５に示されている。図４では、展示ホールの形の環境が示されている。この実施態様では、展示の来訪者３は、図１の例と実質的に同じ装備を提供されるが、この場合、位置決め部材４はまた、たとえば、他の装備と通信するように設計されたポータブル表示装置であるような表示及び／又は入力ユニット１５を含む。展示の来訪者３は、表示装置１５を介して、どのように移動及び／又は通信すべきか、たとえば、どのように移動し、展示ホールに示されているものの一部を最良の方法でまわり、トイレなどを見つけるかに関する情報を得ることができる。図５ａ、５ｂ及び５ｃには、展示の来訪者３が図４のａ〜ｃで示す地点にいるとき表示装置上に表示することができる表示の例が示されている。表示装置には、いくつかのもの、たとえばどの方向が北を指すか、特定のルートをたどったり、一定のゴールに到達したりするためには来訪者３はどの方向をたどることを選ぶべきか又は来訪者３の注意を引く又は来訪者に情報を提供したり、広告を提供したりするための様々な情報を表示することができる。
【００８１】
図６には、警備経路１６上の警備員３が示され、図７及び８は、警備員３又はサービスマン３が構造中の損傷、より正確にこの実施態様ではパイプの漏れを識別し、報告する方法を示す。
【００８２】
警備員に関する場合は、多くの方法で、図１に示す美術館／店舗の場合と類似している。しかし、装備を使用する方法に関する重要な違いは、先の例では、（中央）コンピュータユニット１１、１３が「スレーブ」として適切に働き、来訪者／顧客３が「マスタ」を有するということである。それに対し、警備員の場合、条件は反対である。すなわち、警備員３が「スレーブ」であり、（中央）コンピュータユニット１１、１３が「マスタ」である。「マスタ」及び「スレーブ」は、だれ又は何が管理する立場にあるかを示すために使用される。すなわち、たとえば、スレーブである警備員３は、（中央）コンピュータユニット１１、１３により、たとえば一定の位置に行くよう制御され、マスタである来訪者３は、（中央）コンピュータユニット１１、１３によって支援されながら、自分の移動経路１６を自由に選択し、所望の程度まで、どの情報をコンピュータユニットから受けるのかを制御する。
【００８３】
警備員の場合、（中央）コンピュータユニット１１、１３を使用して、警備員１３による介入を受けて又は受けずに、警備経路１６を作成することができる。警備員３は、当該警備経路１６又はその経路に沿って何が起こるかに関する事前情報を受ける必要はない。これに関連して、警備員３は、たとえば前記実施態様における来訪者３と同じ方法で所与のゴールまで誘導されるが、ゴールは、（中央）コンピュータユニット１１、１３によって事前に決定されるか、及び／又は（中央）コンピュータユニット１１、１３の操作者によって決定され、したがって、警備員３自身によって決定されるのではない。たとえば、パトロール中の２人の警備員が事前に知らされることなく出合うようにアレンジすることもできる。さらには、他の警備任務、たとえば機械といった環境中のオブジェクトを通過するとき、警備員がそのオブジェクトの状態を記録するための特別な措置を講じなければならないということを導入することもできる。
【００８４】
明瞭に示すため、図６に示す例では、破線及び矢印が警備員３の移動経路１６を示す。加えて、警備経路１６沿いのいくつかの重要地点がＡ〜Ｆとして示されている。警備員３は、位置決め部材４を介して、どのように移動するのか及びどのような行為を実施しなければならないのかに関する情報を受けられる。このために、位置決め部材４は、生き物３と（中央）コンピュータユニット１１、１３との間で情報を転送するための前記手段の他に、警備員３が携帯することができる表示ユニットをも含むことができる。これは、警備経路１６に沿って移動する警備員３への指示が、視覚的及び／又は聴覚的に転送されることができ、「Ａ及びＦ地点で左９０゜方向転換、Ｂ、Ｃ及びＥ地点で右９０゜方向転換」といった意味を有することができる。
【００８５】
警備員３が当該指示に違反して、たとえばＡ地点で右に行こうとすると、新たな情報を（中央）コンピュータユニット１１、１３から警備員３に転送して違反を是正させることができる。それに関連して、警備員３は、割り当てられたルートに戻ることに関する情報を受けることができる。また、警備員３の認可を許諾又は拒否することが可能である。警備員３が当該指示に違反してたとえばＡ地点で直進して破線でマークされたエリア１７に入ろうとするならば、このエリアは立入禁止であるという意味の情報を（中央）コンピュータユニット１１、１３から警備員３に転送したり、たとえばドア１８をロックして通過を防止しするという信号を（中央）コンピュータユニット１１、１３から環境中の受信装置に送信してドアロックを制御したりすることができる。
【００８６】
随意の場所及び任意の瞬間に、警備員３に対し、特定の位置及び／又は向きに配置したり、特定の行為を実行したりするよう求めることもできる。これは、たとえば、環境に対する事象２２の位置及び／又は向きが参照と一致するかどうかを決定する方法を達成するために実施することができる。この方法は、生き物、この場合は前記のような警備員３を、変換器５を含む位置決め部材４に接続して生き物３と変換器５との相対的な位置及び／又は向きを限られた範囲内に設け、環境に対する位置決め部材４の位置及び／又は向きに関する少なくとも一つの条件の導入によって前記参照を定義し、環境に対する位置決め部材４の位置及び／又は向きを、変換器５により、環境中の信号源９からの入射信号を受信することによって決定し、位置決め部材４に関して決定した位置及び／又は向き情報を参照と比較して、前記少なくとも一つの条件が満たされる少なくとも一つの存在しうる状態を記録することを含む。変換器５を含む位置決め部材４は、前記のように、生き物３によって持ち運ばれる部材であってもよいし、生き物が当該位置で一時的に接続される、変換器を含む位置決め部材であってもよい。図６に示す例では、警備員３は、Ｄ地点にいるとき、自らを特定の位置及び／又は向きに配することを求められ、おそらくは、それに関連してさらなる措置を講じる。たとえばＤ地点に位置するドアから部屋４０に入り、変換器５によって、スイッチ１９がオフ状態にあるのかオン状態にあるのかを決定し、そのようにして、マークされたエリア１７への許可を得たり、Ｅ地点のドア１８がロックされていて、警備経路１６をＦ地点まで継続することができるようにすることを求められるかもしれない。
【００８７】
したがって、この実施態様では、本発明は、環境に対する変換器５の位置及び／又は向きに関する少なくとも一つの条件の導入によって定義される前記少なくとも一つの参照を含むが、他の条件、たとえば一定の時点、音声試験などを加えてもよい。本発明の参照の導入は、たとえば警備員が見回ることを求められる抽象的場所として使用することができ、それが、たとえば警備経路の配設において多大な融通性を与える。警備員３が移動する回廊を形成する壁２０が図６に示されているが、特別に設計された認可を適用することにより、抽象的であり、特定の位置及び／又は向き座標によって画定される「回廊」、「部屋」などを形成することも可能である。このような抽象的環境を適用すると、人は、所与の区域の範囲内で、たとえば作業場の中の通過ルートに沿って自由に動くことができるが、その人がその区域から逸れると、アラームが起動されたり、その人が位置決めユニットを介して指示を受けたりする。許可される区域及び許可されない区域は、すべて当該必要性に応じて容易な方法で形成、変更又は削除することもできるし、生き物ごとに異なることもできる。
【００８８】
本発明の前記実施態様を参照すると、抽象的場所のもう一つの用途が、人、たとえば店を訪れている本発明を利用する顧客が、特定の抽象的場所を訪れると、割戻し金及び／又は値引きを受けることであると述べることができる。抽象的場所で、たとえば品物を陳列させ、それにより、店主は品物を目立たせることができ、それと引き換えに顧客はある報いを受ける。
【００８９】
場合によっては、前記少なくとも一つの条件は、環境中に存在するオブジェクト２１の位置及び／又は広がりによって定義される。警備員３が参照にしたがって位置決め部材４、すなわち変換器５を容易かつ合理的に配置することができることを保証するため、位置決め部材４及び／又は参照オブジェクトは、場合によっては、位置決め部材４とオブジェクト２１とを互いに係合させて、位置決め部材４又はその一部、ひいては変換器５をオブジェクト２１に対して固定して、変換器５が前記少なくとも一つの条件を満たすように設計されてもよい。これを応用して、変換器により、たとえば電圧ブレーカが定位置にある、すなわち、そうでなければ電圧を印加されるエリアが切断されており、サービスマンがそのエリアを通過する又はそのエリアで作業を実施できるということを決定し、サービスマンがそのエリアから去ったのち、ブレーカが別の位置にある、すなわちエリアが電圧を印加されているということを対応する方法で決定することができる。
【００９０】
美術館及び店舗の例と同様な方法で、特別な警備経路を設定してもよく、必要な信号源が環境中に存在するならば、警備サービスを提供するものの代表者及びその買い手の代表者が、１個以上の位置決め部材を持ちながら当該環境の中を移動して、顧客の要望に応じて警備経路をいっしょに画定し、決定することができる。これに関連して、特定の警備サービスをその場で設計し、それにより、どの行為を警備の仕事に含めるかに関して合意を結ぶことが可能である。たとえば、抽象的場所及び認可を画定し、警備員３のルート及び見る方向などを決定することができる。
【００９１】
図７及び８は、環境の事象２２を位置決めする方法を示す。本発明のこの応用は、環境中の事象２２を指示するための部品２３に接続された変換器５を含む位置決め部材４に生き物３を接続すること、その指示部品２３を生き物３によって少なくとも一つの指示位置２６から事象２２に向け、変換器５が、環境中の信号源９から入射信号を受信することによってその位置及び／又は向きを決定し、それにより、前記少なくとも一つの指示位置に関して環境に対する指示部品２３の位置及び／又は向きを決定するということ、ならびに環境に対して指示された事象２２の位置及び／又は向きを、指示部品２３に関して決定された位置及び／又は向きによって決定することを含む。これを達成するため、位置決め部材４は、生き物３によって携帯可能であり、変換器５に機械的に接続されている、環境中の事象２２に対して向けられるための指示部品２３を含む。サービスマン３が指示部品２３を漏れているパイプ２４に向ける。指示部材２３は、指向性の電磁放射線、たとえばレーザ光などを伝送するための手段２５を含むことができる。これに関連して、変換器５が環境に対する指示部品２３の位置及び／又は向きに関する情報を提供するのと同時に指示部品２３を当該事象２２に正確に向けることができる。そして、環境に対する事象２２の位置、この場合は配水管の漏れ２２の位置を決定するために、指示部品２３の一以上の他の位置ごとに方法を繰り返すことができる。好適には、サービスマン３が、指示行為が実施される位置に指示部品２３が配置されていることを立証することにより、そのような指示行為が記録されることが望ましいことを確認する。立証は、多くの異なる方法、たとえば生き物が指示部品の起動部、たとえばボタンなどを作動させたり、（中央）コンピュータユニット１１、１３に接続されたマイクロフォンに話しかけたり、一定の期間指示部品を静止状態に維持するなどにより、実施することができる。
【００９２】
図８には、人３が、環境に対して別の位置２７で示されている。指示部品２３が当該事象２２に向けられる二つの異なる位置２６、２７に関する指示部品２３の位置及び向きに関する情報により、当該事象２２の位置を計算することができる。あるいはまた、変換器５によって実施される位置及び向きの決定と組み合わせて他の情報、たとえば一以上の環境モデルを使用することもできる。環境モデルを使用することにより、場合によっては、変換器５を含む指示部品２３を一つの位置のみから事象２２に向けることにより、当該事象２２の位置を決定することができる。
【００９３】
位置決め部材４は、位置及び／又は向きの決定を実施するのと同時に一以上の位置及び／又は向きで環境の一以上の属性を記録又は計測することによって環境から情報を得るためのセンサを含むこともできる。このような装置を用いると、視覚的に示すことが不可能であるような事象を含む他の事象を位置決めすることができる。たとえば、指示部品の中に設けられる放射線検出器は、放射能漏れを検出し、位置決めすることを可能にするであろう。また、位置及び／又は向きの決定に関連して環境の画像記録によってさらなる情報を得る目的で、ビデオカメラといったカメラを、指示部品又は別の適当な位置に設けることにより、たとえば生き物が単にカメラを持ち運ぶということにより、位置決め部材に提供することが可能である。
【００９４】
図９を参照して、本発明を、環境に対するオブジェクト３０の位置及び／又は向きを生き物３によって決定する用途に関して記載する。本方法は、生き物３、たとえば警備員又はサービスマンを、変換器５を含む位置決め部材４に接続すること、位置決め部材４を、生き物３により、オブジェクト３０と機械的に接触させること、環境に対する位置決め部材４の位置及び／又は向きを、変換器５により、環境中の信号源９から入射信号を受信することによって決定すること、ならびに位置決め部材４の決定された位置及び／又は向きによってオブジェクト３０の位置及び／又は向きを決定することを含む。図９では、流動媒体を含むパイプ２９が示されている。このパイプ２９は、流量計測装備３１及び媒体の流れを調整するための弁３２を備えている。弁３２は、取っ手３０によって調節することができ、それにより、流れを調整することができる。したがって、取っ手の設定ごとに異なる流れがパイプ中に得られる。これに関連して、本発明はいくつかの用途を有する。しかし、はじめに、図９に示す実施態様は単なる例とみなさなければならず、本発明は上述した弁３２によって例示されるが、本発明は、随意のオブジェクト３０とで同様な方法で応用することができるということが強調されるべきである。この例では、取っ手３０は、変換器５を含む位置決め部材４の一部を受けるように設計されている。変換器５は、たとえば人３が位置決め部材４の一部を手に保持することにより、生き物３、好ましくは人に接続される。
【００９５】
位置決め部材４及び参照オブジェクト、すなわち取っ手３０は、好ましくは互いに係合して位置決め部材４、ひいては変換器５をオブジェクト３０に対して固定するように設計されている。これは、くさび形のピン４１を対応するくさび形の溝４２に挿入することよって実施することができる。このようにして、取っ手３０の位置及び／又は向きを決定、較正及び／又は調節することが可能である。たとえば、サービスマン３は、位置決め部材４を取っ手３０に適用することにより、取っ手３０が所望の位置にあるということを決定したり、取っ手３０の位置及び／又は向きに関する情報を（中央）コンピュータユニット１１、１３に転送したりすることができる。この情報を使用して、たとえば何らかの種類の技術プロセスの状態を調べることもできる。さらには、技術的機能を、その機能が当該オブジェクトの種々の設定によってどのように実施されるのかを研究することによって評価することが可能である。この例では、変換器５によって生成される位置及び／又は向きの情報によって決まる取っ手３０の種々の設定に関して流量計測装備３１による直接流量計測を実施することにより、弁３２を較正してもよい。
【００９６】
本発明のもう一つの用途は、オブジェクト、エリア又はボリュームを捜索し、マッピングすることである。図１０には、エリア３３が示され、このエリアは、たとえば、麻薬がエリア内にあるかを調査するために捜索することが望まれる、港に近い商業用地であってもよい。この場合、生き物３は、好適には、首又は腹に巻かれたバンド８によって変換器５に接続された教育された麻薬捜索犬３である。好ましくは、位置決め部材４はまた、コンピュータユニット１１を含むものであったり、位置決め部材４が中央コンピュータユニットに接続されていたりする。前記のような変換器５は、環境中の信号源９から入射信号を受信することにより、その位置及び／又は向きを連続的に決定し、変換器５に関して決定された位置及び／又は向きにより、犬３の位置及び／又は向きを決定することができる。これは、生き物３の動きを環境に対してマッピングすることを可能にする。さらには、どの瞬間に犬３がどの位置及び／又は向きを有する／有したかを記録することができる。
【００９７】
生き物３が環境に対して移動するとき、環境の一以上の属性を記録し、マッピングすることができる。この場合、麻薬がこの場所に存在するかしないかを記録することが可能である。記録は、犬３の行動に基づいて実施することができる。たとえば、犬３が通常の方法で移動するならば、おそらく麻薬はないが、犬３が一定の場所で特定の方法で動いたり、動作を行ったりするならば、麻薬があるかもしれない。犬３はまた、何か特別なものを見つけたとき吠えることもでき、位置決め部材４に含まれるマイクロフォン及びすでに記載した他の通信手段により、犬の吠える声を（中央）コンピュータユニット１１に転送することもできる。もちろん、情報は、犬３への指令の形態で反対方向に転送することもできる。生き物３は、予測し得ない方法で動くことがあるが、その間にも、生き物の位置及び／又は向きは絶えず決定される。しかし、犬３を訓練して、訓練された方法で動かす又は動作を行わせることが可能であり、それに関連して、本発明を上記のように使用して、犬３を訓練して一定の動作及び／又は動きを行わせることができる。
【００９８】
これに関連するもう一つの用途は、捜索のために、異なる動物が異なる状況でどのように動くかを記録することである。たとえば、馬は、その移動パターンをマッピングするために、馬の脚に設けられた１個以上の変換器を備えることができる。
【００９９】
麻薬捜索犬３に関する実施態様では、人が犬を導くことを伴って又は伴わずに方法を実施することができる。犬を導く人をなしで済ますことは、重要な費用削減をもたらす。さらには、当然、同様な用途、たとえば建造物の中で爆発物を捜索する用途がある。
【０１００】
もう一つの用途は、地雷のないエリアを確保し、記録することによる、直接的又は間接的な地雷除去である。地雷、特に対人地雷があるエリアで、本発明は、位置決め部材を生き物に設けることによって使用することができる。位置決め部材を備えた人又は動物が存在したところの環境に対する位置を、これらの人、牛などが環境中を通常の方法すなわち位置決め部材がない時と同様に動いている間に記録することができる。これにより、地雷のない位置を効果的な方法で記録して、地雷のないエリア及び通行可能な道路に関する情報を作成することができる。もちろん、そのエリアが地雷を除かれていると考えるのに十分な位置情報が得られるまで、１匹以上の犬を繰り返し地雷が存在すると考えられるエリアに放すことにより、地雷がそのエリアに存在するかどうかをより体系的に調査することが可能である。
【０１０１】
図１１には、腕３４に付けられた、電子タグとして使用するためのブレスレットの形態の接続手段８を含む位置決め部材４が示されている。位置決め部材４は、位置決め部材４とアラームユニット３５との間で信号を転送するための、好ましくはブレスレットに含まれるアラームユニット３５と接続している。しかし、アラームユニット３５は、環境中の随意の位置に別に設けてもよい。アラームユニット３５は、一定の条件下、音声信号を（中央）コンピュータユニットに発するために適切に設けられる。これらの条件とは、たとえば、変換器５が、ブレスレットを有する人３が禁止された位置及び／又は向きに存在すること、変換器５がオンになっていないこと、変換器５が所期のとおりに作動しないこと、位置決め部材４とアラームユニット３５との接続が切断されていること又はアラームユニット３５がその所期の位置から除かれていることであることができる。好ましくは、アラームユニット３５は、アラームユニットをたとえばブレスレットから取り外すためには特殊な工具を使用しなければならず、アラームユニット３５又は装置の別の部分を破損させることなく実施されるそのような取り外しが、前記工具を利用しうる承認された人にしか実施できないように設計されている。
【０１０２】
人３を位置決め部材４と接続し、位置決め部材とアラームユニット３５との通信のための接続を確立することにより、独自の特性を有する効率的ないわゆる電子タグが得られる。望むならば、位置決め部材４から、人３の位置及び／又は向きに関する情報を絶えず外部監視中枢に転送することもできるが、これは、監視を実施するためにいかなるふうにも必要ではない。監視中枢への位置及び／又は向きの情報の転送は、場合によっては、たとえば警報、誤作動もしくは改ざんがあった場合やとにかく伝送を実施しなければならない場合、実施してもよい。したがって、本発明のもう一つの大きな利点は、位置決め部材４から環境中の受信装置へ信号を送信する必要なく、監視を可能にするということである。本発明の装置は、生き物３が存在する場所に関する情報を含まない信号を環境から位置決め部材４に転送することだけを要し、それにより、電子タグの携帯者は、未承認の盗聴及び追跡から保護される。これは、人３の安全に対して脅威である人々が盗聴によってその人を追跡する危険性が相当に減る又は完全になくなることを意味する。
【０１０３】
さらには、本出願に記載された信号の、特に生き物３と（中央）コンピュータユニット１１、１３との間のすべての転送を既存の技術によってコード化及び／又は圧縮すると、未承認の盗聴を防ぎ、高速伝送を達成することができるということを述べておくべきである。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】部屋の多数の絵画及び１人の来訪者を含む、美術館の部屋の形態の環境の斜視図である。
【図２】本発明の変換器及び変換器に対する、環境中の信号源から生じる入射信号の斜視図である。
【図２ａ】広角レンズ及び検出面を含む本発明の変換器の斜視図である。
【図３】本発明の装置及び装置に含まれる部品間の通信ラインの例のブロック図である。
【図４】展示ホール及びその来訪者を上から示す図である。
【図５ａ】図４の展示ホールの来訪者が持ち運ぶ、情報転送のための表示装置の外観の図である。
【図５ｂ】図４の展示ホールの来訪者が持ち運ぶ、情報転送のための表示装置の外観の図である。
【図５ｃ】図４の展示ホールの来訪者が持ち運ぶ、情報転送のための表示装置の可能な外観の図である。
【図６】建造物の中で警備員が歩く経路及び警備員を上から示す図である。
【図７】人がパイプの漏れを位置決めする環境の斜視図である。
【図８】人が環境に対して別の位置に移動した、図７に示す図である。
【図９】パイプ及びそれに設けられた弁ならびに弁の取っ手に適用される位置決め部材の斜視図である。
【図１０】犬による捜索を受ける商業用地を上から示す図である。
【図１１】人に適用され、電子タグとして働くためのブレスレットを示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図２ａ】
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【図３】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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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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【図１１】
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【国際公開パンフレット】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年8月28日(2003.8.28)
【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】
環境に対する生き物（３）の位置及び／又は向きを決定するための、環境中の少なくとも３個の、そのうち３個が環境に対して既知の位置を有する信号源（９）からの入射信号を受信し、受信された信号の、変換器に対する相対的な入射方向を記録することによって環境に対するその位置及び／又は向きを決定するように設けられた変換器（５）を含む、生き物に接続される位置決め部材（４）と、変換器の位置及び／又は向きに関する情報によって生き物の体の一部の位置及び／又は向きを決定するための、生き物の体の一部と変換器とを相互接続して、前記体の一部と変換器との相対的な位置及び／又は向きが限られた範囲内に設けられるようにする手段（８）とを含む装置であって、変換器が、前記信号を受信し、信号の相対的な入射方向を記録するための少なくとも一つのフェイズドアレイを備えていることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記信号がマイクロ波によって構成されることを特徴とする、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記信号が音響波によって構成されることを特徴とする、請求項１記載の装置。
【請求項４】
環境に対する生き物（３）の位置及び／又は向きを決定するための、環境中の少なくとも３個の、そのうち３個が環境に対して既知の位置を有する信号源（９）からの入射光信号を受信することによって環境に対するその位置及び／又は向きを決定するように設けられた変換器（５）を含む、生き物に接続される位置決め部材（４）と、変換器の位置及び／又は向きに関する情報によって生き物の体の一部の位置及び／又は向きを決定するための、生き物の体の一部と変換器とを接続して、前記体の一部と変換器との相対的な位置及び／又は向きが限られた範囲内に設けられるようにする手段（８）とを含む装置であって、変換器（５）が、信号源（９）から送信される信号を受信し、受信された信号の、表面に対する相対的な入射位置を記録するように設計されている同表面を有し、装置が、抽象的場所を生成するために、環境に対する変換器（５）の位置及び／又は向きに関する少なくとも一つの条件の導入によって定義される少なくとも一つの参照を含むことを特徴とする装置。
【請求項５】
環境に対する生き物（３）の位置及び／又は向きを決定するための、環境中の少なくとも３個の、そのうち３個が環境に対して既知の位置を有する信号源（９）からの入射光信号を受信することによって環境に対するその位置及び／又は向きを決定するように設けられた変換器（５）を含む、生き物に接続される位置決め部材（４）と、変換器の位置及び／又は向きに関する情報によって生き物の体の一部の位置及び／又は向きを決定するための、生き物の体の一部と変換器とを接続して、前記体の一部と変換器との相対的な位置及び／又は向きが限られた範囲内に設けられるようにする手段（８）とを含む装置であって、変換器（５）が、信号源（９）から送信される信号を受信し、受信された信号の、表面に対する相対的な入射位置を記録するように設計されている同表面を有し、位置決め部材（４）が、環境の一以上の属性を一以上の位置及び／又は向きで記録又は計測することによって環境から情報を得るためのセンサを含むことを特徴とする装置。
【請求項６】
変換器（５）が、変換器と環境とが互いに対して動くたび、環境に対するその位置及び／又は向きを繰り返し決定するように設けられていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項記載の装置。
【請求項７】
変換器（５）が、変換器と環境とが互いに対して動くと、自由に動くことができ、環境によって随意の座標系で機械的に誘導されないように設けられていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項記載の装置。
【請求項８】
変換器（５）が、０．２ステラジアン（ＳＲ）を超える立体角を構成し、変換器が前記信号源（９）から入射信号を受けるように設けられている受信方向の収集量によって形成される受信方向エリアを有するように設計されていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項記載の装置。
【請求項９】
変換器（５）の受信方向エリアが、１ステラジアンを超える立体角を構成することを特徴とする、請求項８記載の装置。
【請求項１０】
変換器（５）の受信方向エリアが、２ステラジアンを超える立体角を構成することを特徴とする、請求項８記載の装置。
【請求項１１】
変換器（５）の受信方向エリアが、４ステラジアンを超える立体角を構成することを特徴とする、請求項８記載の装置。
【請求項１２】
変換器（５）の受信方向エリアが位相的に接続されていることを特徴とする、請求項８〜１１のいずれか１項記載の装置。
【請求項１３】
変換器（５）が、環境に対する少なくとも二つの自由度に関してその位置及び／又は向きを決定するように設けられていることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか１項記載の装置。
【請求項１４】
変換器（５）が、環境に対する少なくとも三つの自由度に関してその位置及び／又は向きを決定するように設けられていることを特徴とする、請求項１３記載の装置。
【請求項１５】
変換器（５）が、環境に対する少なくとも四つの自由度に関してその位置及び向きを決定するように設けられていることを特徴とする、請求項１４記載の装置。
【請求項１６】
位置決め部材（４）が、情報を生き物（３）に転送するための手段（６、１５）を含むことを特徴とする、請求項１〜１５のいずれか１項記載の装置。
【請求項１７】
位置決め部材（４）が、環境中の事象（２２）に対して向けられる、生き物（３）によって携帯可能であり、変換器（５）に機械的に接続された指示部品（２３）を含むことを特徴とする、請求項１〜１６のいずれか１項記載の装置。
【請求項１８】
指示部品（２３）が、指向性の電磁放射線を伝送するための手段（２５）を含むことを特徴とする、請求項１７記載の装置。
【請求項１９】
位置決め部品（４）が、生き物（３）から情報を受けるための手段（７、１５）を含むことを特徴とする、請求項１〜１８のいずれか１項記載の装置。
【請求項２０】
位置決め部材（４）と環境中のユニットとの間の通信のための手段（１０）を含むことを特徴とする、請求項１〜１９のいずれか１項記載の装置。
【請求項２１】
環境に対する変換器（５）の位置及び／又は向きに関する少なくとも一つの条件の導入によって定義される少なくとも一つの参照を含むことを特徴とする、請求項１又は５記載の装置。
【請求項２２】
前記少なくとも一つの条件が、環境中に存在するオブジェクト（２１、３０）の位置及び／又は広がりに関連して、前記少なくとも一つの条件を満たすためには位置決め部材（４）がオブジェクトと機械的に接触されられなければならないことを特徴とする、請求項４又は２１記載の装置。
【請求項２３】
位置決め部材（４）及び／又はオブジェクト（２１、３０）が、位置決め部材とオブジェクトとを互いに係合させて、位置決め部材又はその一部、ひいては変換器（５）をオブジェクトに対して固定して、変換器が前記少なくとも一つの条件を満たすことを可能にするように設計されていることを特徴とする、請求項１９記載の装置。
【請求項２４】
位置決め部材（４）と前記オブジェクトとの間で信号を転送するための接続を確立するために通信手段（１０）が設けられていることを特徴とする、請求項２０ならびに請求項２２及び２３のいずれか１項記載の装置。
【請求項２５】
位置決め部材（４）が、環境の一以上の属性を一以上の位置及び／又は向きで記録又は計測することによって環境から情報を得るためのセンサを含むことを特徴とする、請求項１記載の装置。
【請求項２６】
センサが指示部品（２３）に含まれることを特徴とする、請求項１７又は１８及び請求項５又は２５記載の装置。
【請求項２７】
変換器（５）が、信号源（９）から送信される信号を受信し、受信された信号の、変換器に対する相対的な入射方向を記録するように設計されていることを特徴とする、請求項４又は５記載の装置。
【請求項２８】
変換器（５）が、信号源（９）から送信される信号を受信し、受信された信号の、表面に対する相対的な入射方向を記録するように設計されている同表面を有することを特徴とする、請求項２７記載の装置。
【請求項２９】
変換器（５）が、環境中の少なくとも三つの異なる信号源によって構成される信号源（９）から信号源と変換器との間を直線的に伝搬する信号を受信するように設けられていることを特徴とする、請求項１〜２８のいずれか１項記載の装置。
【請求項３０】
環境中に設けられた信号源（９）を含むことを特徴とする、請求項１〜２９のいずれか１項記載の装置。
【請求項３１】
信号源（９）が、能動的な信号を発する信号源によって構成されることを特徴とする、請求項１〜３０のいずれか１項記載の装置。
【請求項３２】
信号源（９）が、部材に入射する信号を反射する受動的な同部材によって構成されることを特徴とする、請求項１〜３０のいずれか１項記載の装置。
【請求項３３】
信号を送信するための手段を含み、信号源（９）が、送信手段から送信される信号を反射する前記受動的な部材によって構成されることを特徴とする、請求項３２記載の装置。
【請求項３４】
変換器（５）が、環境中の信号源（９）からの入射光信号を受信することによって環境に対するその位置及び／又は向きを決定するように設けられていることを特徴とする、請求項１記載の装置。
【請求項３５】
生き物（３）の動きを決定するための、請求項１〜３４のいずれか１項記載の装置の使用。
【請求項３６】
生き物（３）の動きを指示するための、請求項１〜３４のいずれか１項記載の装置の使用。
【請求項３７】
生き物（３）を教育して特定の行動を実施させるための、請求項１〜３４のいずれか１項記載の装置の使用。
【請求項３８】
生き物（３）を教育して特定の移動経路（１６）をたどらせるための、請求項１〜３４のいずれか１項記載の装置の使用。
【請求項３９】
環境中のオブジェクト（２、３、１９、３０）の存在を決定するための、請求項１〜３４のいずれか１項記載の装置の使用。
【請求項４０】
生き物（３）に認可を与えるための、請求項１〜３４のいずれか１項記載の装置の使用。
【請求項４１】
生き物（３）が特定の位置及び／又は向きにあるための認可を与えるための、請求項４０記載の使用。
【請求項４２】
生き物（３）が特定の行為を実施するための認可を与えるための、請求項４０記載の使用。
【請求項４３】
生き物（３）が特定のエリア（１７）を訪れることを警告及び／又は阻止するための、請求項１〜３４のいずれか１項記載の装置の使用。
【請求項４４】
行為が実施されたかどうかを決定するための、請求項１〜３４のいずれか１項記載の装置の使用。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
この目的は、本発明にしたがって、環境に対する生き物の位置及び／又は向きを決定するための装置であって、環境中の信号源からの入射信号を受信し、受信された信号の、変換器に対する相対的な入射方向を記録することによって環境に対するその位置及び／又は向きを決定するように設けられた変換器を含む、生き物に接続される位置決め部材と、変換器の位置及び／又は向きに関する情報によって生き物の位置及び／又は向きを決定するための、生き物と変換器とを相互接続して、生き物と変換器との相対位置及び／又は向きが限られた範囲内に設けられるようにする手段とを含む装置によって達成される。




【国際調査報告】
2005504957.tif 000065
2005504957.tif 000066
2005504957.tif 000067