(57)【要約】  【課題】  本発明は高周波の技術に関する。特に、本発明は、１つ以上の高周波トランシーバの位置と場所との少なくとも一方の検出システムに関し、該検出システムは、上記１つ以上の高周波トランシーバが送信する高周波信号を受信可能に設置される１つ以上の受信アンテナと、１つ以上の高周波トランシーバに受信されることにより該１つ以上の高周波トランシーバにより高周波信号が送信されるための、１つ以上の周波数帯域の高周波信号を送信するために設置される１つ以上の送信アンテナと、上記１つ以上の受信アンテナに接続され、該１つ以上の受信アンテナが受信する高周波信号を解析して送信元の高周波トランシーバの空間位置と場所の少なくとも一方ならびに識別情報を導き出すために設置される、１つ以上の第１アンテナ信号処理装置と、上記第１アンテナ信号処理装置に少なくとも間接的に接続され、送信元の高周波トランシーバの位置、場所、識別情報の少なくとも１つに関する情報を受信するための１つ以上のデータ処理装置とを備える。上記１つ以上のデータ処理装置に接続された第１メモリ装置内に、上記１つ以上の送信アンテナのアンテナ電界により与えられる上記空間の仮想表現を少なくとも部分的に含むデータ構造が設けられる。上記仮想表現は、所定の識別情報を有する１つ以上の高周波トランシーバの目標位置と場所の少なくとも一方に関する情報を含む。上記１つ以上のデータ処理装置は、変換情報を入手可能であり、該変換情報に基づいて、所定の識別情報を有する１つ以上の高周波トランシーバの実際位置と場所との少なくとも一方が、仮想表現内において、上記第１アンテナ信号処理装置から得られる位置、場所、識別情報の少なくとも１つに基づき割り当てられる。上記１つ以上のデータ処理装置が、所定の識別情報を有する高周波トランシーバの目標位置と実際位置と場所との少なくとも一方を仮想表現内において比較し、比較の結果として、さらなる処理のために、「一致」または「不一致」を示す信号を出力する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つ以上の高周波トランシーバ(１００)の位置と場所との少なくとも一方を検出するシステムであって、
前記１つ以上の高周波トランシーバ(１００)が送信する高周波信号を受信可能に設置される１つ以上の受信アンテナ(３０)と、
前記１つ以上の高周波トランシーバ(１００)に受信されることにより前記１つ以上の高周波トランシーバ(１００)により高周波信号が送信されるための、１つ以上の周波数帯域の高周波信号を送信するために設置される１つ以上の送信アンテナ(３０)と、
前記１つ以上の受信アンテナ(３０)に接続され、前記１つ以上の受信アンテナが受信する前記高周波信号を解析して送信元の前記高周波トランシーバ(１００)の空間位置と場所との少なくとも一方ならびに識別情報を導き出すために設置される、１つ以上の第１アンテナ信号処理装置(３１)と、
前記第１アンテナ信号処理装置(３１)に少なくとも間接的に接続され、送信元の前記高周波トランシーバ(１００)の位置、場所、識別情報の少なくとも１つに関する情報を受信する、１つ以上のデータ処理装置(３５)とを備え、
前記１つ以上のデータ処理装置(３５)に接続された第１メモリ装置(３６)内に、前記１つ以上の送信アンテナのアンテナ電界により与えられる前記空間の仮想表現を少なくとも部分的に含むデータ構造が設けられ、前記仮想表現は、所定の識別情報を有する１つ以上の高周波トランシーバ(１００)の目標位置と場所(１００ＳＯＬＬ)との少なくとも一方に関する情報を含み、
前記１つ以上のデータ処理装置(３５)は、変換情報を入手可能であり、該変換情報に基づいて、所定の識別情報を有する１つ以上の高周波トランシーバの実際位置と場所(１００ＩＳＴ)との少なくとも一方が、仮想表現内において、前記第１アンテナ信号処理装置(３１)から得られる位置、場所、識別情報の少なくとも１つに基づき割り当てられ、
前記１つ以上のデータ処理装置(３５)が、所定の識別情報を有する高周波トランシーバ(１００)の前記目標位置と場所(１００ＳＯＬＬ)との少なくとも一方、前記実際位置と場所(１００ＩＳＴ)との少なくとも一方を前記仮想表現内において比較し、前記比較の結果として、さらなる処理のために、「一致」または「不一致」を示す信号を出力することを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記１つ以上の受信アンテナ(３０)が、協働する複数の受信アンテナマトリクスからなり、アンテナの協働が好適には第２アンテナ信号処理装置と前記第１アンテナ信号処理装置(３１)との少なくとも一方とにより制御されることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記１つ以上のデータ処理装置(３５)が、モバイル、特に携帯型データ処理装置であり、好適にはラップトップＰＣ、タブレットコンピュータ、スマートフォンなどであることを特徴とする、請求項１または２に記載のシステム。
【請求項４】
前記第１と第２アンテナ信号処理装置(３１)との少なくとも一方と、前記受信アンテナ(３０)との少なくとも一方とが前記モバイルデータ処理装置(３５)に固定的に接続され、特に、装着されていることを特徴とする、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記第１データ処理装置(３５)が、協働する複数のデータ処理装置からなり、前記複数のデータ処理装置間のデータ通信が、好適には光学的、無線、または電気的データ接続により行われることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項６】
前記１つ以上の送信アンテナ(３０)が、前記１つ以上の受信アンテナ(３０)であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項７】
前記１つ以上の受信アンテナ(３０)と、前記１つ以上の送信アンテナ(３０)との少なくとも一方が、複数の周波数帯域で送受信可能に設置され、特に、前記１つ以上の受信アンテナ(３０)と前記１つ以上の送信アンテナ(３０)との少なくとも一方と、前記第１と第２アンテナ信号処理装置(３１)との少なくとも一方が、少なくとも複数の周波数帯域で実質的に同時に、または、周波数領域内で可変に、高周波信号の送受信が可能であるように設置されていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項８】
前記１つ以上の高周波トランシーバ(１００)の前記実際位置位置と場所(１００ＩＳＴ)との少なくとも一方と、前記高周波トランシーバ（１００）の前記目標位置と場所(１００ＳＯＬＬ)との少なくとも一方と、前記仮想表現とのいくなくとも一方とが、前記データ処理装置(３５)に少なくとも間接的に接続された表示装置(３７)により、図形出力されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項９】
前記仮想表現が、前記１つ以上の高周波トランシーバ(１００)の位置と場所との少なくとも一方の特定に必要な精度に関する情報を含み、特に、前記高周波トランシーバ(１００)の位置と場所との少なくとも一方の、前記目標と実際の位置と場所との少なくとも一方の間の一致に必要な精度に関する情報が、各所定の識別情報を有する１つ以上の高周波トランシーバの前記目標位置と場所(１００ＳＯＬＬ)との少なくとも一方に関して指定されることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１０】
前記データ処理装置(３５)が、前記１つ以上の高周波トランシーバの前記目標と前記実際の位置と場所との少なくとも一方の間の前記比較の結果として、１つ以上の高周波トランシーバの前記実際位置と場所(１００ＩＳＴ)との少なくとも一方とが、前記仮想表現内において、指定された必要な精度の範囲内で目標位置と場所(１００ＳＯＬＬ)との少なくとも一方と一致する場合、さらなる処理のために、「一致」または「不一致」を示す信号を出力することを特徴とする、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記データ処理装置(３５)が、前記１つ以上の高周波トランシーバ(１００)の前記目標と前記実際の位置と場所との少なくとも一方の間の前記比較の結果として、さらなる処理のために「不一致」を示す信号を出力した場合、前記仮想表現内において、前記１つ以上の高周波トランシーバ(１００)の前記実際位置と場所との少なくとも一方と前記目標位置と場所との少なくとも一方との間の移動ベクトルが形成され、前記データ処理装置(３５)の前記表示装置(３７)により表示され、さらに、前記１つ以上の高周波トランシーバ(１００)を目標位置と場所との少なくとも一方に移動させるために１つ以上のアクチュエータ(３９)を制御するための基準とされることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１２】
前記データ処理装置(３５)が、前記比較の結果として、「一致」または「不一致」をそれぞれ示す信号を出力する際、前記比較結果が、たとえばそれぞれ緑領域または緑の点、あるいは赤領域または赤の点などのように、少なくとも部分的に色分けされた視覚的出力として、または、それぞれ「OK」「FAIL」などのようにテキストメッセージ（２００）として、または、音声による出力として、さらに、１つ以上のインターロック、好適には１つ以上のソフトウェアインターロックの解除または施錠により、示されることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１３】
前記１つ以上のデータ処理装置(３５)が、１つ以上の外部画像記録装置(４０)と１つ以上の内蔵画像記録装置との少なくとも一方に、少なくとも間接的に接続され、前記画像記録装置(４０)が、好適にはビデオカメラ、特に好適には高解像度ビデオカメラであることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１４】
前記外部と内蔵との少なくとも一方の画像記録装置(４０)により記録される１つ以上の画像が、前記仮想表現とともに、またはこれに関連づけて前記メモリ装置(３６)に記憶され、好適には、前記画像を記憶する前に、画像処理、特に、コントラスト強調、分割、輪郭検出、減算などを行うことを特徴とする、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記比較結果の前記画像、テキスト出力、前記記憶画像の少なくとも１つを、前記画像記録装置により記録された前記画像に重ね合わせ、前記重ね合わせた画像を、前記１つ以上のデータ処理装置(３５)の前記表示装置(３７)により出力することを特徴とする、請求項１３または１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記１つ以上の受信アンテナ(３０)が特に前記モバイルデータ処理装置(３５)に固定的に接続されている場合、前記受信アンテナの前記位置と場所との少なくとも一方を、前記の変換情報に基づき、１つ以上の高周波トランシーバ(１００)の少なくとも１つの特定された実際位置と場所との少なくとも一方と前記仮想表現とに対して特定することを特徴とする、請求項１〜１５のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１７】
所定の識別情報を有する１つ以上の固定高周波トランシーバ(１００)の前記実際位置と場所との少なくとも一方を特定し、前記実際位置と場所との少なくとも一方を前記仮想表現内の目標位置と場所との少なくとも一方と関連づけることにより、前記変換情報が設定と較正との少なくとも１つがなされることを特徴とする、請求項１〜１６のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１８】
前記１つ以上の受信アンテナ(３０)の指向性を計測し、前記仮想表現と関連づけることにより、前記変換情報が設定と較正との少なくとも一方がなされることを特徴とする、請求項１〜１７のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１９】
前記１つ以上のデータ処理装置の前記表示装置の前記表示領域内に、三次元情報が投影され、特に、たとえば空間的な位置と場所情報との少なくとも一方、および、レイトレーシング技法による前記仮想表現の情報などの三次元情報が、前記表示装置の視聴者の視点を考慮して、前記１つ以上のデータ処理装置の前記表示装置の前記表示領域内に投影されることを特徴とする、請求項１〜１８のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項２０】
前記１つ以上の高周波トランシーバ(１００)が、RFID装置(無線自動識別装置)であることを特徴とする、請求項１〜１９のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項２１】
前記高周波トランシーバが、特に、１つ以上の物体と人間との少なくとも一方の上または内に配置され、前記仮想表現内における複数の高周波トランシーバの相対的と絶対的との少なくとも一方の位置決めを制御するために使用する、請求項１〜２０のいずれか１項に記載のシステムの使用方法。
【請求項２２】
高周波トランシーバの前記仮想表現に対する相対的と絶対的との少なくとも一方の位置関係が失われた後に再び元の配置を確立する、特に、人物に対して人物と物体との少なくとも一方を再位置決めするために使用する、請求項２１に記載の使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高周波技術に関し、特に、この発明は１つ以上の高周波トランシーバの位置と場所との少なくとも一方を検出するシステムと、同システムの使用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高周波トランシーバは従来技術、とりわけ、RFID-マーカあるいはRFID-タグ(無線自動識別タグ)の形式でよく知られている。この種のマーカやタグは既に、製造業では、例えば製造工程での追跡や制御の少なくとも一方や、消費財の小売り業では、例えば、商品の流れの追跡や真偽確認など、さまざまな方法で使用されている。
【０００３】
また、特許文献１は、方向性を有する適切な受信システムによって、RFID‐タグが発する電磁信号を利用し、タグの場所を特定したり動きを追跡したりするシステムを示している。特許文献２には、取り付けられたRFID‐タグに基づいて医療器具の場所を特定することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ドイツ特許出願公開２００７−０６２８４３号公報
【特許文献２】ドイツ出願公開公開２００６−０２９１２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これらの既知のシステムは、RFID‐タグまたはタグの場所をただ特定するだけであり、それ以上の関連情報はほとんど得られないことが分かっている。
【０００６】
したがって本発明は、RFID‐タグなどの高周波トランシーバを検出する既知のシステムを少なくとも部分的に改良し、特に検出された位置または場所情報の自動判定を少なくとも部分的に可能にするシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
これら、および他の目的は、請求項１の特徴を有する、１つ以上の高周波トランシーバーの位置と場所の少なくとも一方の検出システムにより達成される。本発明に係るシステムの好ましい使用法は、請求項２０の主題の通りである。好ましい実施形態は、従属請求項の主題にそれぞれ対応する。
【０００８】
それによると、本発明に係る１つ以上の高周波トランシーバの位置と場所の少なくとも一方の検出システムは、上記１つ以上の高周波トランシーバが送信する高周波信号を受信可能なように設置されて１つ以上の受信アンテナと、上記１つ以上の高周波トランシーバに受信されることにより、該１つ以上の高周波トランシーバにより高周波信号が送信されるための１つ以上の周波数帯域の高周波信号を送信するためにな設置される１つ以上の送信アンテナと、上記１つ以上の受信アンテナに接続され、該１つ以上の受信アンテナが受信する高周波信号を解析して送信元の高周波トランシーバの空間位置と場所の少なくとも一方並びに識別情報を導きだすために設置される、１つ以上の第１アンテナ信号処理装置とを備える。１つ以上のデータ処理装置が少なくとも間接的に上記第１アンテナ信号処理装置に接続され、送信元の高周波トランシーバの位置、場所、識別情報の少なくとも１つに関する情報を受信する。
【０００９】
本発明によれば、上記１つ以上のデータ処理装置に接続された第１メモリ装置内に、上記１つ以上の送信アンテナのアンテナ電界により与えられる上記空間の仮想表現を少なくとも部分的に含むデータ構造が設けられ、上記仮想表現は、所定の識別情報を有する１つ以上の高周波トランシーバの目標位置と場所との少なくとも一方に関する情報を含み、上記１つ以上のデータ処理装置は、変換情報を入手可能であり、これに基づいて、所定の識別情報を有する１つ以上の高周波トランシーバの実際の位置と場所との少なくとも一方が、仮想表現内において、上記第１アンテナ信号処理装置から得られる位置、場所、識別情報のとの少なくとも１つに基づき割り当てられ、上記１つ以上のデータ処理装置が、所定の識別情報を有する１つ以上の高周波トランシーバの目標位置と実際位置と場所との少なくとも一方を仮想表現内において比較し、比較の結果として、さらなる処理のために、「一致」または「不一致」を示す信号を出力する。
【００１０】
このような構成の本発明に係るシステムは、高周波トランシーバまたはそのアンテナの、受信アンテナに対する各空間位置と場所との少なくとも一方を検出できるだけでなく、送信アンテナ電界により与えられる空間の仮想表現(仮想空間)内における１つ以上の高周波トランシーバの絶対的位置と場所との少なくとも一方(それぞれ、実際位置または場所)を特定し、これを、仮想表現とともに記憶されている位置と場所との少なくとも一方(それぞれ、目標位置または場所)に対応づけることができる。
【００１１】
ここで、仮想表現内の目標位置と場所との少なくとも一方は、仮想表現内で１または複数のこのような位置と場所との少なくとも一方を直接定義して規定されるか、または、所定場所と所定パターンとの少なくとも一方にて各高周波トランシーバが装着された、１つ以上の目標物を計測し、このようにして特定された高周波トランシーバの位置と場所との少なくとも一方を記録し、仮想表現内の目標位置と場所との少なくとも一方として登録されたものであることが好ましい。
【００１２】
ここで、本発明の特徴として、上記１つ以上のデータ処理装置が入手可能な上記変換情報によって、上記１つ以上の第１アンテナ信号処理装置から得られた高周波トランシーバの位置と場所と識別情報との少なくとも１つを、仮想表現内に(また、好適には外にも)変換することができ、したがって、仮想表現と、上記１つ以上の送信アンテナのアンテナ電界空間との間に、独自の関係が、好適には１対１の対応関係が存在する。
【００１３】
したがって、仮想表現は、好適には、送信アンテナにより与えられる空間と、受信アンテナにより検出される空間との少なくとも一方の空間の、少なくとも一部分の仮想図を表し、計測された位置、場所、識別情報の少なくとも１つが全てこの中に転置され、この中でさらなるデータ処理を簡単に行うことができる。
【００１４】
本発明の一実施形態において、変換情報は、好適には基準物を用いて(必要に応じて繰り返し)送信アンテナ電界を計測(較正)することにより得られ、これを、データ処理装置に少なくとも間接的に接続されたフラッシュＲＯＭ、ＨＤＤなどのメモリ装置に永久保存しておくことにより、上記１つ以上のデータ処理装置に提供される。このようにして変換情報を規定することにより、変換時に、(実)空間、すなわち送信アンテナ電界内に配されている部品と干渉物と干渉源との少なくとも１つを起因とする、送信アンテナの電磁界歪みと、高周波トランシーバの電磁界歪みの両方が考慮されるので、これにより、高周波トランシーバの仮想表現(すなわち仮想空間)内の実際の位置と場所との少なくとも一方を確実に正しく特定し、また必要に応じて補正することができるので、特に有用である。
【００１５】
変換情報により、好適には各高周波トランシーバの送信電界領域内で、実空間から仮想空間への、いわば正確なマッピングが行われる。適切な変換情報としては、たとえば、検出された位置と場所情報との少なくとも一方の記号変換を行うことができる複雑なマトリクスの形態や、必要に応じ補間や外挿を含む数値変換に利用することができる、必要に応じて多次元の数値数体の形態が挙げられる。
【００１６】
別の実施形態では、これとは別にまたはこれに加えて、所定の識別情報を有する１つ以上の固定高周波トランシーバの実際位置と場所との少なくとも一方を特定してこれを仮想表現内の目標位置と場所との少なくとも一方に関連づける際に、変換情報を設定と較正との少なくとも一方を行い、また必要に応じ、確認することも可能である。この場合好ましくは、この高周波トランシーバの仮想表現内での位置が、システムの製造または設定時に既に決定されており、必要に応じ不可変のものとして指定されている。
【００１７】
これにより、計測される実際位置と場所との少なくとも一方が固定の目標位置と場所との少なくとも一方からずれると、これに応じたエラーメッセージが出されるため、初期の、またはこれより後の較正が正確で信頼できるものであるか否かの再較正を継続的に行う、または少なくとも恒久的に管理することができる。たとえば、実空間、すなわち送信アンテナ電界内に配された部品と干渉物と干渉源との少なくくとも１つに変更がある場合にこれを検出することができ、変更を起因とする計測誤差およびこれが仮想表現内にマッピングされることを防止することができる。
【００１８】
さらに別の実施形態では、これとは別にまたはこれに加えて、１つ以上の受信アンテナと１つ以上の送信アンテナとの少なくとも一方の指向性を選択的と継続的との少なくとも一方で計測し、これらの特定された指向性を仮想表現内に関連づける際に、変換情報を設定と較正との少なくとも一方を行い、また必要に応じ、確認することも可能である。これは特に、複数の高周波トランシーバが計測される場合、つまり、これらの位置と場所との少なくとも一方が特定される場合に可能かつ有用であり、たとえば互いに隣接、またはその他の位置関係にある高周波トランシーバの送信と受信との少なくとも一方の電界強度などの計測結果における差異に基づき、受信指向性の変化を検出することができる。後者はたとえば、トランシーバの受信電界強度を計測し、これを受信アンテナを介して返信することにより、システムに返送することができる。
【００１９】
これにより、１つ以上の受信アンテナと１つ以上の送信アンテナとの少なくとも一方での計測された指向性にずれがあると、これに応じたエラーメッセージが出されるため、初期の、またはこれより後の較正が正確で信頼できるものであるか否かの再較正を継続的に行う、または少なくとも恒久的に管理することができる。ここでも、実空間、すなわち送信アンテナ電界内に配された部品、干渉物、干渉源の少なくとも１つに変更がある場合にこれを検出することができ、変更を起因とする計測誤差およびこれが仮想表現内にマッピングされることを防止することができる。
【００２０】
また、上述のまたは以下に記載の変換情報の様々な設定方法またはその較正の検証方法は、ある部品の配置と人物と少なくとも一方の存在を選択的に検出するために、すなわち、ある使用状況を検出するために用いることができる。このような場合は変換情報を再較正する必要はなく、ある特定の使用状況用に準備または作成しておいたその他の変換情報を、データ処理装置が必要に応じ入手するだけでよい。
【００２１】
これにより、たとえば、金属物体が円上を移動可能に配された空間において、物体が円状軌跡に沿って移動するのに伴いその場所によって様々に、送信アンテナと高周波トランシーバとの少なくとも一方が送信する電磁界に影響を与えることとこれを変形させることとの少なくとも一方である場合、この物体の異なるそれぞれの場所ごとに、さらなる変換情報と変換情報との少なくとも一方を補正する１または複数の誤差行列を生成することができ、次いでこれを、計測した位置と場所との少なくとも一方の情報を仮想表現内の実際位置と場所との少なくとも一方に割り当てる際に用いることができ、これによって、物体が様々な位置に移動しても、計測した位置と場所情報との少なくとも一方が確実に仮想空間内に（および必要に応じて外にも）信頼性高く正確に変換される。
【００２２】
本発明の好適な実施形態において、上記１つ以上の受信アンテナが、協働する複数の受信アンテナマトリクスからなり、アンテナの協働が第２アンテナ信号処理装置と上記第１アンテナ信号処理装置との少なくとも一方により制御されることが好ましい。このようにマトリクス状の複数の受信アンテナが協働することで、受信アンテナの指向性は確実に高まり、実空間内に配された高周波トランシーバの送信信号が、金属物体または人体の一部など強い減衰効果を有する要素により減衰されても、全ての高周波トランシーバを確実に検出することができる。
【００２３】
このようなマトリクス状に配される受信アンテナはまた、変換情報に、サブコンポーネントとして、マトリクス内で協働する各送信と受信アンテナとの少なくとも一方ごとの個別の変換情報が含まれる場合に特に有用である。これにより、１つ以上のデータ処理装置により、複数の受信アンテナがそれぞれの送受信システムに有効な変換情報を用いて記録した高周波トランシーバの送信信号を用いて、実際位置と場所との少なくとも一方を仮想表現内に変換することができ、仮想表現内で、この個別の送受信システムにより特定された位置にずれがある場合は、エラーメッセージが出力され、これにより再較正の必要がある旨を表示させることができる。
【００２４】
したがってかかる実施形態によれば、受信アンテナマトリクスの複数の受信システムが(対応する個別の変換情報および関連の仮想空間により)互いに較正されるシステムが構築されるだけでなく、個別の変換情報の正確性を検証する可能性が元から与えられている。これにより、ここでも、実空間、すなわち送信アンテナ電界内に配された部品、干渉物、、干渉源との少なくとも１つに変更がある場合にこれを検出することができ、計測誤差およびそれが仮想表現内に表されることを防止することができる。
【００２５】
特に好適な実施形態においては、上記１つ以上のデータ処理装置が、モバイル、特に携帯型データ処理装置であり、ラップトップＰＣ、タブレットコンピュータ、スマートフォンなどであることが好ましい。これによって、特に、データ処理装置が実際位置と場所ととの少なくとも一方の目標位置と、場所との少なくとも一方との間の比較結果を「一致」として出力する前に高周波トランシーバが再位置決めされる、またはされる可能性がある使用例において、本発明に係るシステムを用いた簡単な作業が可能となる。
【００２６】
本発明の特に好適な実施形態においては、上記第１データ処理装置が、協働する複数のデータ処理装置からなり、上記複数のデータ処理装置間のデータ通信が、光学的、無線すなわちワイヤレスのデータ接続により行われることが好ましい。ここで、特に、固定データ処理装置とモバイルデータ処理装置とが相互作用すると有用であり、特に、データ処理の枠組みにおいて、多量のデータを処理または記憶する場合に、計算能力と記憶容量との少なくとも一方の点で携帯型データ処理装置ではその能力の限界により処理を実行できない恐れがあるときに有用である。モバイルデータ処理装置はこの場合、固定データ処理装置に対し、少なくとも部分的に、一種の入出力装置であるということができる。
【００２７】
さらに、本発明に係る方法による実際位置と場所との少なくとも一方の特定が、比較結果の出力とはまったく異なる場所において行われる使用例において、データ通信を行う複数のデータ処理装置間の協働的相互作用を利用することももちろんできる。ここでの位置特定には上記場所の距離は無関係である。なぜなら、トランシーバの実空間における計測位置と場所との少なくとも一方を仮想空間内に変換した後は、さらなる処理は仮想空間内でのみ行われ、この処理は既知のデータ送信方法および手段に基づきいずれの場所でも行うことができるからである。たとえば、人物または物体を再位置決めするため、またはリモートコントロールにより移動を制御するためにかかるフィードバックを行うことができ、仮想表現および変換情報により、所定の位置と移動経路との少なくとも一方からのずれを確実に防ぐことができる。
【００２８】
本発明の特に好適な実施形態においては、上記１つ以上の受信アンテナ、１つ以上の送信アンテナと、第１と第２アンテナ信号処理装置との少なくとも一方とが、それぞれ複数の周波数帯域で送受信可能なように設置されている。好適には、様々な組み合わせで送受信システムを構成する上記１つ以上の受信アンテナ、１つ以上の送信アンテナと、上記第１と第２アンテナ信号処理装置との少なくとも一方とが、少なくとも、複数の周波数帯域で実質的に同時に、または、周波数領域内で可変に、高周波信号の送受信が可能であるように設置されている。
【００２９】
このような構成により、規定の位置と場所との少なくとも一方とが所望の精度が得られるまで必要に応じ複数の段階を経ることで、１つ以上の高周波トランシーバの位置と場所との少なくとも一方の特定精度を向上することができる。これはたとえば、１つ以上の高周波トランシーバの位置と場所と少なくとも一方の特定を、低い送受信周波数、すなわち長い波長にて行い、その後、計測精度を上げるために、同じ高周波トランシーバの位置と場所との少なくとも一方の特定を少なくとも一度、高い送受信周波数、すなわち短い波長にて行う。
【００３０】
ここで、送受信周波数とは、１つ以上の送信アンテナの送信周波数および、１つ以上の高周波トランシーバの送信周波数の双方を指し、また、受信周波数も同様に、１つ以上の受信アンテナの受信周波数および、１つ以上の高周波トランシーバの受信周波数の双方を指す。
【００３１】
さらに、計測中に送受信周波数を継続的に変化させることで、これにより得られる(計測される)１つ以上の受信アンテナの領域における位相および振幅が距離および角度に大きく依存することから、１つ以上の高周波トランシーバの位置と場所との少なくとも一方を非常に正確に特定することができる。たとえば、計測中に比較的狭い周波数範囲で高周波トランシーバの送信信号をいわゆる掃引することで、高周波トランシーバの位置と場所との少なくとも一方を非常に正確に特定することができる。
【００３２】
本発明に係るシステムにおいて上記１つ以上の送信と受信装置との少なくとも一方は、ＫHz帯の高域において、または、好適にはＭHz帯の低、中、高域の少なくとも１つ、さらに好ましくはＧHz帯の低、中、高域の少なくとも１つ、さらにはまたＴHz帯域ならびに赤外線波長帯域における周波数の送信と受信(必ずしも同時でない)との少なくとも一方が可能であるように構成されることが好ましい。このような周波数帯域は、従来技術で知られている様々な方法でそれぞれ生成、発信、受信することができる。
【００３３】
ただし、送信と受信装置との少なくとも一方を複数用いる場合、すなわち、送信と受信アンテナとの少なくとも一方とそれぞれ関連のアンテナドライバおよびアンテナ信号処理装置との組み合わせを用いる場合、これらをそれぞれ異なる送信と受信周波数域との少なくとも一方を有するように構成してもよい。これにより、たとえば、実空間全体を提供するある送信アンテナ(関連の部品および受信装置とともに)がＭHz帯域で作動し、空間中の比較的小さな副領域のみを同時に提供するアンテナマトリクスがＧHz帯域で作動する。それぞれの送信と受信装置との少なくとも一方が異なる周波数域で作動し、空間内の物体およびこれに関連の干渉物などの様々な影響があるため、このような場合は、第１とその他の各データ処理装置との少なくとも一方が、それぞれ使用される送信と受信周波数との少なくとも一方および電界ごとに異なる変換情報(および必要に応じて誤差行列)を有することが好ましい。これにより、位置と場所情報との少なくとも一方の処理に用いられる送信と受信装置の少なくとも一方とこれに関連の部品を備えるシステムごとに、各送信と受信装置との少なくとも一方により検出された位置と場所情報との少なくとも一方を、信頼性高く正確に仮想空間内に(および必要に応じて外にも)変換することができる。
【００３４】
このような実施形態によれば、異なる送信と受信装置との少なくとも一方、あるいはシステムにより検出された実際位置と場所との少なくとも一方が一致するか否かを調べることも可能であり、したがって、位置と場所との少なくとも一方を余分に特定することを可能にするのみでなく、必要に応じて異なるシステムによって計測を検証、すなわち妥当性を確認することも可能であり、これは特に高精度を必要とする使用例において有用である。
【００３５】
一例にすぎないが、ある周波数帯域で(動的に可変でもある)送信と受信周波数との少なくとも一方を生成する例として、周波数ミキシングを挙げることができる。本来、使用する送信と受信周波数との少なくとも一方が高いと、周波数が短いことからだけでも、またさらに、これに伴って計測精度が高まり、また、コンパクトなアンテナを使用できることからも、位置と場所との少なくとも一方の特定精度は向上する。このため、位置と場所との少なくとも一方の特定に求められる精度によっては、非常に高い周波数の使用が適している場合もある。
【００３６】
本発明の特に好適な実施形態においては、上記１つ以上の受信アンテナと、第１と第２アンテナ信号処理装置との少なくとも一方とがモバイルデータ処理装置に固定的に接続され、好適には固着されている。たとえば、携帯型ＰＣのスクリーンまたはハウジングの後方にそれぞれフラットアンテナのコイルが装着され、好適には複数の高周波トランシーバの位置と場所との少なくとも一方がモバイルデータ処理装置の視点から計測される。.
【００３７】
この場合、１つ以上の高周波トランシーバの実際位置と場所との少なくとも一方についての、仮想表現および実空間の間の明確な関係、好適には１対１の対応関係に関する情報を得るために、１つ以上の高周波トランシーバの特定される１つ以上の実際位置と場所との少なくとも一方とに関するモバイルデータ処理装置も入手可能である変換情報と仮想表現との少なくとも一方に基づいて、モバイルデータ処理装置の場所と位置との少なくとも一方を特定することが好ましい。このために、所定の識別情報を有する１つ以上の固定高周波トランシーバのモバイルデータ処理装置に接続されてこれに対して特定される送受信システム(すなわち、送信と受信アンテナとの少なくとも一方とアンテナ信号処理装置の組み合わせ)からの位置と場所との少なくとも一方を用い、次いで、この検出された位置と場所との少なくとも一方を、仮想表現内の対応するトランシーバの目標位置と場所との少なくとも一方に関連づけることが好ましい。この場合、仮想表現内では、この高周波トランシーバの位置は、システムの製造または設定時に規定されたもので、必要に応じ不可変のものとして指定されていることが好ましい。
【００３８】
この関連づけにより、ある種追加的な変換情報が特定されることになり、この情報によって、モバイルデータ処理装置により特定された高周波トランシーバの位置と場所との少なくとも一方を、仮想表現内に独自の対応関係でマッピング、すなわち、モバイルデータ処理装置の視点から見たこれらの目標位置と場所との少なくとも一方を、実空間に転送することができる。こうすることで、実際位置と場所との少なくとも一方と、目標位置と場所との少なくとも一方とを、モバイルデータ処理装置の「視点から」比較することができ、これは特に、結果の出力に非常に重要である場合がある。
【００３９】
本発明の本実施形態に関し、また、モバイルデータ処理装置上に装着される送信と受信アンテナとの少なくとも一方と、アンテナ信号処理装置との少なくとも一方とは独立して、モバイルデータ処理装置に、１つ以上の高周波トランシーバを設ければ、各高周波トランシーバを計測することによって、同様に、モバイルデータ処理装置の仮想表現に対する、または仮想表現内における位置と場所との少なくとも一方を正確に特定することができて、有用である。
【００４０】
これにより、および、上述の通り、モバイルデータ処理装置の姿勢を、仮想表現内にて特定することができ、これにより必要に応じて変換情報を用いることにより、実空間における姿勢を特定することができる。モバイルデータ処理装置の「視点から」、また、必要に応じ送信と受信システムとの少なくとも一方の「視点から」、仮想空間すなわち仮想表現と、実空間との間に独自の関係、好適には１対１の対応関係を生成する追加的な変換情報が設定されることで、いわば、モバイルデータ処理装置の照合システムが仮想表現の照合システムに一致させられる。これは、特に、モバイルデータ処理装置に関して以下にさらに述べる本発明に係るシステムの出力機能にとって有用である場合がある。
【００４１】
本発明の一実施形態においては、上記１つ以上の送信アンテナが、同時に上記１つ以上の受信アンテナである。概してこの方が有用であると思えるが、送信および受信システムを別々の場所に設けることもまた有用である。特に、受信アンテナおよび関連の部品がモバイルデータ処理装置上に配されている場合、送信システムを受信アンテナから独立して設計することが、たとえば、電力供給面から有利である場合がある。
【００４２】
送信システムが、モバイルデータ処理装置ではなく、たとえば部屋の天井に装着され、固定電源または必要に応じ固定データ処理装置から電力供給されていても、たとえば、高周波トランシーバを始動、制御、プログラムする、問い合わせするの少なくとも１つを行のうに必要な信号を発信することができ、その後高周波トランシーバが発信する信号は、受信装置がモバイルデータ処理装置に装着されているため、該受信装置により受信および処理することができる。このように分離することにより、モバイルデータ処理装置の電力源を節約しながら同時に、必要な分だけ比較的高い電界強度を得ることができる。
【００４３】
本発明の好適な実施形態においては、上記１つ以上のデータ処理装置、またはこれに接続されたデータ処理装置が、上記１つ以上の高周波トランシーバの実際位置と場所との少なくとも一方と、上記１つ以上の高周波トランシーバの目標位置と場所との少なくとも一方と、上記仮想表現との少なくとも一方の、図形表現を出力する表示装置を備えている。
【００４４】
好適には、上記表示装置は、部屋の壁などに、使用者に見えやすく装着されることと、モバイルデータ処理装置の表示装置により表示こととの少なくとも一方が行われる。これに代えて、またはこれに加えて、表示をビデオ投影またはレーザ投射により行い、たとえば物体または人物を選択的に照明することで上記高周波トランシーバの目標および実際の位置と場所との少なくくとも一方を表示してもよい。さらに、前述の表示装置に代えて、またはこれに加えて、たとえば眼鏡の形で使用者の網膜上に表示内容を画像投影する、使用者により携帯される表示装置を設けてもよい。
【００４５】
実際の位置と目標の位置との少なくとも一方と、場所との少なくとも一方、ならびに必要に応じ仮想表現を図形出力することで、たとえば、システムを使用中の使用者は、データ処理装置が、高周波トランシーバの実際位置と場所との少なくとも一方の目標位置と場所との少なくとも一方とを比較した結果として「一致」を出力するためには、高周波トランシーバをどの程度、どのように再位置決めと再配置すべきかとの少なくくともとも一方を知ることができる。
【００４６】
本発明の好適な実施形態においては、データ処理装置が、１つ以上の高周波トランシーバの目標位置と場所との少なくとも一方と、実際位置と場所の少なくとも一方との比較の結果として、さらなる処理のために「不一致」を示す信号を出力した場合、仮想表現内において、上記１つ以上の高周波トランシーバの実際位置と場所との少なくとも一方と、目標位置と場所の少なくとも一方との間の移動ベクトルが形成され、好適には仮想表現とともに、表示装置により表示される。これにより、システムの使用者にとって、好適には複数の高周波トランシーバの全ての実際位置と場所との少なくとも一方を、必要に応じて位置決めに求められる精度内で、それぞれの目標位置と場所との少なくとも一方に合致させるにはどのような再配置または移動が必要であるかの検知が特に容易となる。行われた移動または再配置に対する適切な応答を受信するため、高周波トランシーバの位置と場所との少なくとも一方、および必要に応じて使用者のための表現が、移動または再配置の後または途中に、再び調整される。
【００４７】
より好適には、上述のように必要に応じ継続的に特定される移動ベクトルが、さらに、自動的に、使用者による手作業無しに、１つ以上の高周波トランシーバを目標位置と場所との少なくとも一方に移動させるために１つ以上のアクチュエータを制御するための基準として用いられる。これは、特に、様々な自由度が与えられている複数の高周波トランシーバを使用する場合に、個別の高周波トランシーバに求められる位置決め精度に応じて行うことができる。このようにして、本発明に係るシステムにより、１つ以上の高周波トランシーバを再位置決めと記憶の少なくとも一方のための制御機能が得られるだけでなく、これに加えて、１つ以上の高周波トランシーバの位置決めと記憶の少なくくとも一方を、それぞれ自動で調節または補正することができる。
【００４８】
またこれにより、１つの同じ使用状況において、１つ以上の高周波トランシーバの複数の目標位置と場所との少なくとも一方について順次続けて調べることも可能であり、この場合、データ処理装置が１つ以上の高周波トランシーバの目標および実際の位置と場所との少なくとも一方の「一致」を出力するたびに、このトランシーバの新しい(または次の)目標位置と場所との少なくとも一方が仮想表現内に設定され、これに基づき、移動ベクトルが設定される。次いで、この移動ベクトルを基準として、１つ以上のアクチュエータによって１つ以上の高周波トランシーバの自動移動を制御することができる。これにより、高周波トランシーバの軌跡が時に非常に複雑となることがあっても、これを「たどる」ことができ、すなわち、１つ以上の各高周波トランシーバが配置されている物体をほぼ同じ軌跡に沿って案内することができる。
【００４９】
本発明の別の好適な実施形態においては、データ処理装置が比較の結果として「一致」または「不一致」を示す信号を出力する際に、この比較結果が少なくとも部分的に、たとえば緑領域または赤領域のように、色分けされた画像出力として、または、それぞれ「OK」「FAIL」などのテキストの結果メッセージとして、表示装置上に図形出力される。特に好適には、個々のまたは全ての高周波トランシーバの目標位置と場所との少なくとも一方が実際のものと合致しているか否かについてこのように簡単、迅速に視認することができる情報をこの図形表示内に組み入れることができる。たとえば、図形として表示される仮想表現内で、高周波トランシーバの目標および実際の位置と場所との少なくとも一方を点で表し、「一致」の場合は緑の点、「不一致」の場合は赤の点とすることができる。これにより、１つ以上の高周波トランシーバの実際位置と場所との少なくとも一方が、目標位置と場所との少なくとも一方と異なる場合、使用者はすぐに、確実に視認することができる。
【００５０】
比較結果の図形出力に加え、またはこれに代えて、音声による出力でもよく、または、１つ以上のインターロック、好適には１つ以上のソフトウェアインターロックを、好適には解除または施錠することにより、その他の処理を必要に応じ始動と制御との少なくとも一方をすることができる。たとえば、本発明に係るシステムは、ある所定の、または全ての高周波トランシーバの目標位置と場所との少なくとも一方が実際のものと一致した後にのみ、その他のシステムまたは装置の電源スイッチをＯＮとするリレーを始動させるよう設定することができる。これにより、様々な使用例において、幾つかのまたは全ての高周波トランシーバが誤った位置にあるとさらなる処理により損傷を受ける、危険な結果につながる可能性があるの少なくとも一方であるとき、適切な位置決めと再位置決めとの少なくとも一方がなされるまで確実にこのような処理が行われないようにすることができる。このような使用例については、以下で詳しい説明の中で例を挙げてさらに述べる。
【００５１】
加えて、高周波トランシーバに関連づけることができる識別情報によって、異なるトランシーバを混同して、誤って「一致」が表示されたり、インターロックが解除されたりすることを確実に無くすこともできる。
【００５２】
本発明の一実施形態においては、上記仮想表現が、１つ以上の高周波トランシーバの位置と場所との少なくとも一方に求められる一致精度に関する情報を含み、特に、ある高周波トランシーバの目標位置と場所との少なくとも一方と実際のものとの間の一致に求められる精度に関する各情報が、各所定の識別情報を有する１つ以上の高周波トランシーバの目標位置と場所との少なくとも一方と組み合わせて好適には仮想表現内で提供される。または、高周波トランシーバの目標位置と場所との少なくとも一方と実際のものとの間の一致に求められる精度に関する情報が、仮想表現から独立して記憶されていてもよく、各高周波トランシーバの好適には固有の識別情報を通じ、位置と場所の少なくとも一方との一致の「精度」を仮想表現内の各トランシーバに一義的に割り当てるマップを作成してもよい。
【００５３】
好適には、データ処理装置が、１つ以上の高周波トランシーバの目標と実際の位置と場所との少なくとも一方の比較の結果として、１つ以上の高周波トランシーバの実際位置と場所との少なくとも一方が、仮想表現内において、指定された必要な精度の範囲内で目標位置と場所との少なくとも一方と一致する場合、さらなる処理のために、「一致」または「不一致」を示す信号を出力する。このように、本発明の実施形態では、「一致」または「不一致」を表す信号が、前述のように、また、以下に述べるように処理される。特に、システムにより１つ以上のトランシーバについて規定される「精度」内において「一致」が検出された場合、かかる一致が図形出力されたり、インターロックが解除されたりする。
【００５４】
これにより、たとえば複数の高周波トランシーバのうち、あるトランシーバについては目標と実際の位置と場所との少なくとも一方が厳密に一致している必要があるが、その他のトランシーバについては目標と実際の位置と場所の少なくとも一方との一致精度が低くてもよいなど、異なる高周波トランシーバの位置と場所の少なくとも一方の一致精度にある種の重みづけを行うことができる。これにより、高周波トランシーバの全体配置の「精度」を、本発明に係るシステムの使用例ごとに最適に合わせることができる。
【００５５】
本発明の特に好適な実施形態においては、上記１つ以上のデータ処理装置と、これに接続された別のデータ処理装置との少なくとも一方が、１つ以上の外部画像記録装置に接続され、この外部画像記録装置が、たとえば送信アンテナと受信アンテナとの少なくとも一方の領域、または画像記録に好適な位置に配される。モバイルデータ処理装置を第１またはその他のデータ処理装置として使用する場合は、モバイルデータ処理装置が内蔵画像記録装置を備えることが好ましい。かかる画像記録装置は、ビデオカメラ、特に高解像度ビデオカメラなどであることが好ましい。
【００５６】
本発明の特に好適な実施形態においては、この画像記録装置が、仮想表現の記録中と処理中との少なくとも一方と、システムの使用中との少なくとも一方で、たとえば案内と制御の少なくとも一方の目的で、画像を記録するのに用いられる。好適には、画像記録装置により記録された画像が、第１データ処理装置とその他のデータ処理装置の少なくとも一方の表示装置に表示される。
【００５７】
さらに好適には、外部画像記録装置と内蔵画像記録装置との少なくとも一方により記録された１つ以上の画像が、好適には仮想表現の作成時に、仮想表現とともに、またはこれに関連づけて、メモリ内に記憶される。かかる記録画像を仮想表現の表示に関連づけて１つ以上の表示装置に表示することができ、これにより、部品、人物、その他の物体の配置との少なくとも１つがずれている場合は、これを簡単に視認し補正することができる。
【００５８】
好適には、画像記録装置により記録される上記１つ以上の画像を記憶する前に、画像処理、特に、コントラスト強調、分割、輪郭検出、減算などを行うことで、その時の記録状況の仮想表現を生成する際に必要に応じて輪郭を強調し、これにより、再現されたときの視認性を改善することができる。
【００５９】
特に好適には、記録装置により記録と記憶された画像との少なくとも一方が、実際位置および場所、目標位置および場所と、仮想表現との少なくとも１つとともに表示される。これはたとえば、画像記録装置によりライブ記録されたビデオ画像を、高周波トランシーバの目標位置と実際の位置、場所、仮想表現との少なくとも１つを示す図形要素上に重ねて示す、いわゆる「拡張現実」法により表示することができる。
【００６０】
本発明の実施形態において、本発明に係るシステムは、特に、１つ以上の第１データ処理装置が、内蔵画像記録装置を備えるモバイルデータ処理装置であるときに、その作用効果を奏する。モバイルデータ処理装置の位置と場所との少なくとも一方を検出することにより、仮想表現、および、それぞれこれに関連づけて記憶された１つ以上の高周波トランシーバの目標位置と場所との少なくとも一方に対するモバイルデータ処理装置のカメラアングルを特定することができ、画像記録装置により記録されたビデオ画像上に正しい位置および視点にて重ね合わせることができる。同様に、システムにより計測される１つ以上の高周波トランシーバの実際位置と場所との少なくとも一方を検出し、画像記録装置により記録されたビデオ画像上に正しい位置にて重ね合わせることができ、これに加えて、「一致」「不一致」を図形またはテキスト表示により示すことができる。
【００６１】
モバイルデータ処理装置が動くと、システムがこれを検出し、重ね合わせる情報の再計算が行われるので、仮想表現が再び、ビデオ画像内またはこれの上で、モバイルデータ処理装置の新しい位置に関して正しい位置および視点で表示される。仮想表現のかかる再計算または補正はライブで行うのが好ましく、これにより使用者は表示装置を見ながら、使用者が(ビデオカメラを介して)選択するビデオ画像の視点をそれぞれ正しく補正する情報を、常に分かりやすく完全に得ることができる。
【００６２】
固定的に配された画像記録装置によっても同様の機能を得ることができるが、この場合に注目されるのは、画像記録装置により記録および記憶された画像を、ライブ画像の、好適には位置と場所との少なくとも一方、または「一致」／「不一致」に関するその他の情報に隣り合わせて示すことであり、これによって、操作者は、仮想表現を作成する際に、記録された状況を作り出すための、分かりやすい「マニュアル」を得ることができる。好適には、記録画像を大体の位置に重ねた後、次いで、システムが全ての高周波トランシーバについて「一致」を表す信号を出力して必要に応じインターロックを解除するまで、再位置決めおよび記憶により細かい調節を行う。
【００６３】
特に好適な実施形態においては、目標と実際の位置との少なくとも一方と、場所、仮想表現、および必要に応じて「一致」または「不一致」それぞれの図形表現を、好適には変換情報の少なくとも一方と、モバイルデータ処理装置の場合にはその位置と場所との少なくとも一方から特定することができる画像記録装置の視点とを考慮した三次元(３Ｄ)情報とし、１つ以上のデータ処理装置の表示装置の表示領域に投影されて表示され、これにより、表示装置を見る者にとって視点的に正確で空間的に正しく状況を表した表現を表示装置により提供することができる。このように、表示装置を見る者の視点を考慮しつつ表示領域に３Ｄ情報を投影する手法は、たとえばレイトレーシング技法により知られ、必要に応じ使用状況に適した方法で本発明に用いることができる。
【００６４】
画像記録装置により記録されたライブ画像を同時に重ねつつこのように画像領域に全て３Ｄで情報を投影することで、本発明に係るシステムの使用者は、記録されている状況を正確に視認し再現することができ、しかも、この状況は、仮想表現と、その中で定義されている高周波トランシーバの目標位置と場所との少なくとも一方により、自動で精度高く検証することもできる。
【００６５】
本発明に係るシステムでは、好適には、高周波トランシーバとしてRFIDマーカが用いられ、これらのマーカは、好適には複数の周波数帯域で送受信可能であり、また、これらマーカのプログラミングも可能である。特に、好適にはいわゆる受動型RFIDマーカ、すなわち、長寿命電池などの形で自身の電源を有しないものが用いられる。かかるRFIDマーカは好適には、送信装置の電磁界により電力供給されて始動した後、必要に応じ必要なコマンドを受信し、これによりRFIDマーカから応答シーケンスが送信される。応答シーケンスは、識別情報や、プログラミングにより事前に記憶されたその他の情報など、マーカに記憶されている情報や、または、たとえば測定温度、放射量など、マーカにより記録された読出し用データの双方を含むことができる。
【００６６】
本発明に係るシステムは、様々な用途において使用可能であり、特に、物体と人物との少なくとも一方を正確に再配置することが求められる用途において使用することができる。特に、本発明に係るシステムは、高周波トランシーバが、特に、１つ以上の物体と人間との少なくとも一方に配置された上で、仮想表現内における複数の高周波トランシーバの相対的と絶対的との少なくとも一方の位置決めを制御するために使用される。特に好適には、本発明に係るシステムは、高周波トランシーバの仮想表現に対する相対的位置関係と絶対的位置関係との少なくとも一方が失われた後に再び元の配置を確立する、特に、人物に対して人物と物体との少なくとも一方を再配置するために使用される。
【００６７】
本発明は、航空機、車両技術、データ処理技術、ロボット工学、および医学などに渡る数多くの分野で利用可能である。したがって、以下の記載の範囲内では、個別のケースしか詳述することができない。ただし、これら個々の実施形態の記述は、上で非常に概略的に述べた本発明の開示内容、また、これから当業者により追加的に想到される内容を、明示的に限定するものではない。
【００６８】
本発明の特徴および利点はまた、少なくとも部分的に、図面および請求の範囲と併せて詳細に説明する以下の発明の様々な実施形態から明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】第１の一般情況における本発明の第１の実施態様の概略図である。
【図２】図１の第１データ処理装置の表示装置の表示内容の概要図である。
【図３】本発明の別の実施形態の別の使用状況を示す概略図である。
【図４】本発明の別の実施形態のさらに別の使用状況を示す概略図である。
【図５】別の使用状況における本発明の別の実施形態を示す概要図である。
【発明を実施するための形態】
【００７０】
図１は、第１の一般的使用状況における本発明の第１実施形態を例とする概略図を示す。(実)空間(１０)内に物体(２０)が配され、これの二カ所に(図１の例では対向する隅に)、RFIDマーカとして高周波トランシーバ(１００ｂ)、(１００ｃ)が設けられている。空間(１０)の一隅領域にはまた、別の固定RFIDマーカ(１００ａ)が配されている。RFIDマーカは受動型であるのが好ましく、たとえば自己粘着性を有することで簡単に使用することができる。本実施形態におけるRFIDマーカは全て個別の識別情報を有するため、マーカ間の混同はあり得ない。
【００７１】
また、空間(１０)内には、複合送受信装置(３０ａ)が、関連のアンテナ信号処理装置(３１)とともに設置されている。送受信装置(３０ａ)は、アンテナが送信アンテナおよび受信アンテナのいずれとしても動作でき、アンテナ信号処理装置(３１)の各動作切替が少なくとも部分的に制御されるよう構成されている。
【００７２】
赤外線またはＷＬＡＮなどの適切な通信リンクを介して、データ処理装置(３５)がアンテナ信号処理装置(３１)に接続されており、データ処理装置(３５)はアンテナ信号処理装置(３１)と、データ交換、特に、制御情報、位置と場所情報の少なくとも１つ、ならびに識別情報を交換することができる。データ処理装置(３５)は、使用者に視覚情報を提示する図形表示装置(３７)を備える。データ処理装置(３５)は、たとえばタブレットコンピュータなどモバイルであることが好ましい。
【００７３】
図１の実施形態では、データ処理装置(３５)にRFIDマーカ(１００ｄ)も設けられ、データ処理装置はさらに第２受信装置(３０ｂ)を備え、データ、特に、位置と場所との少なくとも一方の情報、ならびに識別情報を受信装置と交換することができるような適切な方法でモバイルデータ処理装置に接続されている。本実施形態では、第２受信装置(３０ｂ)のアンテナ信号処理装置は、モバイルデータ処理装置上で動作する各ソフトウェアにより実現される。
【００７４】
例示の実施形態では、RFIDマーカ(１００ａ)、(１００ｂ)、(１００ｃ)が、たとえばＭHz帯域で送信装置(３０ａ)から送信される電磁界により駆動されると信号を発信するよう構成され、この信号は実質的にマーカの識別情報のみを示すが、必要に応じて、マーカ(１００ａ)、(１００ｂ)、(１００ｃ)の正確な位置確認と場所の少なくとも一方の特定に役立つその他の信号配列を示すこともできる。また、マーカ(１００ａ)、(１００ｂ)、(１００ｃ)は、あたかも異なる周波数帯域で２種の信号が送信されるように、信号をＭHz帯域およびＧHz帯域の双方にて発するよう構成される。これに対して、RFIDマーカ(１００ｄ)は、その「応答信号」が１周波数帯域のみにて送信されるよう構成され、この周波数帯域は、モバイルデータ処理装置の受信装置(３０ｂ)が受信するものではないことが好ましい。これにより、図１に示す実施形態において、RFIDマーカ(１００ａ〜１００ｄ)の駆動後は確実に、マーカ(１００ａ)、(１００ｂ)、(１００ｃ)が受信装置(３０ａ)および受信装置(３０ｂ)の双方から「見られ」「聞かれる」のに対し、マーカ(１００ｄ)は受信装置(３０ａ)のみにより「見られ」、「聞かれる」。このような好適な実施形態には、以下の図１および図２の説明から明らかなように、いくつかの利点がある。
【００７５】
ここで示す本発明の実施形態の使用状況および機能について、図２を参照し、また必要に応じて図１を参照して説明する。図２はモバイルデータ処理装置(３５)の図形表示装置(３７)に表示される画像を少なくとも部分的に示す。図中、図１に示す状況とは異なる視点で空間状況が表されていることが分かるが、これは、図１に示すように、モバイルデータ処理装置(３５)が図１の状況を側方から「見て」いるためである。図中、表示されている画像は該状況の仮想表現を表しており、空間(１０)が実空間(１０ｖ)に、略示オブジェクト(２０ｖ)が実際の物体(２０)に対応する。
【００７６】
図２の表示内容用に選択される視点は、この場合、本実施形態に係るシステムにより２つの異なる方法で指定することができる。１つ目は、受信装置(３０ａ)により、モバイルデータ処理装置に装着されたRFIDマーカ(１００ｄ)の送信信号を検出し、これに基づきデータ処理装置の受信装置(３０ａ)に対する位置と場所との少なくとも一方を特定する。次いでこの位置と場所との少なくとも一方の情報がデータ処理装置(３５)に送信され、データ処理装置は、データ処理装置が入手可能で、かつ、較正プロセス(説明略)においてこの使用状況用に設定された変換情報に基づき、仮想表現内における自身の位置を特定することができる。２つ目に、モバイルデータ処理装置(３５)はまた、位置と場所との少なくとも一方の特定を自身で行うこともできる。すなわち、RFIDマーカ(１００ａ)の送信する送信信号を受信装置(３０ｂ)を介して検出し、検出した位置と場所との少なくとも一方の情報ならびに(モバイルデータ処理装置内に配することができる)メモリ装置に記憶された変換情報に基づき、仮想空間(すなわち仮想表現)内の自身の位置と場所との少なくとも一方を特定する。
【００７７】
このようにして特定されたモバイルデータ処理装置(３５)の位置と場所との少なくとも一方は次いで表示内容の算出基準に用いられ、状況の仮想表現がモバイルデータ処理装置の「視点から」表示される。本発明のこの機能が特に面白いのは、眼鏡型に設計された携帯表示装置(図示略)を表示手段として用い、表示内容の画像投影が使用者の網膜上に行われる場合である。送信と受信装置との少なくとも一方と高周波トランシーバとを眼鏡に配して用いることにより、眼鏡の位置と場所との少なくとも一方、すなわち使用者の頭部位置および視線を特定することができ、これによって、使用者の視線に対して正しい視点から見た仮想表現を、ある種の３Ｄ眼鏡やバーチャル・リアリティ(仮想現実、ＶＲ)眼鏡のように、使用者の視野に投影することができる。
【００７８】
また、説明するまでもなく、仮想表現内でのモバイルデータ処理装置の位置と場所との少なくとも一方を特定する上述の２つの方法は、累積的に適用してもよく、これによって、それぞれの送受信周波数に有効な変換情報を補正と、誤差と、偏差との少なくとも１つがある場合これを補正することができる。
【００７９】
様々な送受信周波数におけるこのような変換情報の偏差はまた、空間内でアンテナアレイ(およびRFIDマーカ)がそれぞれ設けられた物体または個人の検出に用いることもできる。なぜなら、これらは一般に、電磁放射の異なる周波数に対して異なる反射性および吸収性を有し、電磁界に及ぼす歪みおよび減衰が異なるため、それぞれの変換情報を少なくとも質的に、あるいは必要に応じ量的にも比較することにより、この違いを特定することができるからである。
【００８０】
また、モバイルデータ処理装置(３５)の表示手段(３７)により表示される仮想表現には、受信システム(３０ａ)、(３０ｂ)の位置と場所との少なくとも一方の特定、および、それぞれの変換情報に基づきシステムにより決定される、RFIDマーカ(１００ａ〜１００ｃ)の仮想表現内における実際位置と場所との少なくとも一方(１００ａＩＳＴ〜１００ｃＩＳＴ)が、ここでは黒丸として示されている。加えて、メモリ装置内に記憶された、仮想表現内の、またはこれに関連づけた、各マーカ(１００ａ〜１００ｃ)の目標位置と場所との少なくとも一方(１００ａＳＯＬＬ〜１００ｃＳＯＬＬ)が、ここでは白丸で示されている。実際位置と場所との少なくとも一方(１００ａＩＳＴ〜１００ｃＩＳＴ)と目標位置と場所との少なくとも一方(１００ａＳＯＬＬ〜１００ｃＳＯＬＬ)は、仮想表現そのものと同様に、正しい視点から、すなわちモバイルデータ処理装置(３５)の「視点から」表示されている。
【００８１】
図から分かるように、マーカ(１００ａ)の実際位置および場所は、目標位置および場所と「一致」している。つまり、変換情報に基づき検出されたマーカの位置と場所との少なくとも一方は、正しい位置にあり、この正しい位置は、仮想表現内において、目標位置と場所との少なくとも一方の特定に要する精度の範囲内で、たとえば白丸の大きさで示すことができる。「一致」しているかどうかは、さらに、「OK」というテキスト表示(２００ａ)により、使用者が見てすぐに簡単に確認することができる。２つのマーカ(１００ｂ)、(１００ｃ)の実際位置(１００ｂＩＳＴ、１００ｃＩＳＴ)は、これらの目標位置(１００ｂＳＯＬＬ、１００ｃＳＯＬＬ)に適合しておらず、「不一致」のため、これにも「FAIL」というテキスト表示(２００ｂ)、(２００ｃ)が表示されている。
【００８２】
この結果、本実施形態では、表示装置を見た使用者が、目標位置と場所との少なくとも一方(１００ｂＳＯＬＬ)、(１００ｃＳＯＬＬ)から、物体(２０)が目標位置に対して正しい場所にないことをすぐに認識し、表示装置の正しい視点から見た表現を用いて、マーカ(２００ｂ)、(２００ｃ)について「一致」、すなわち、それぞれについて「OK」が表示されるまで、物体(２０)を移動、または再配置することができる。ここで、マーカ(１００ａ〜１００ｄ)が個別の識別情報を有し、この識別情報が好適にはそれぞれの位置と場所との少なくとも一方と併せて、好適には仮想表現内で記憶されているため、たとえばマーカ(１００ｂ)と(１００ｃ)を混同することはあり得ない。したがって、たとえ物体(２０)の位置と場所との少なくとも一方が、実空間では、たとえば物体の対称性のために正しい位置にあるように見えても、物体(２０)が間違った場所に配されていると、システムがこれを検知し、確実に仮想表現内に表示される。
【００８３】
テキスト表示(２００ａ〜２００ｃ)に代えて、目標位置と場所との少なくとも一方(１００ａＳＯＬＬ)、(１００ｂＳＯＬＬ)、(１００ｃＳＯＬＬ)と、実際位置と場所との少なくとも一方(１００ａＩＳＴ)、(１００ｂＩＳＴ)、(１００ｃＩＳＴ)とのペアごとに、それぞれのアイコンの色を変化させて表示し、たとえば、マーカ(１００ａ)の位置と場所との少なくとも一方の目標と実際のものを緑のアイコン、マーカ(１００ｂ)、(１００ｃ)の位置と場所との少なくとも一方の目標と実際のものを赤のアイコンで示せば、「不一致」から「一致」に変わった際の色の変化によって同様の意味を表すことができる。
【００８４】
受信システム(３０ａ)、(３０ｂ)に関し上述したように、異なる送受信周波数によって位置と場所との少なくとも一方を二重に特定できるため、RFIDマーカ(１００ａ〜１００ｃ)の位置と場所との少なくとも一方を特定する場合にも、これらの位置と場所との少なくとも一方の検出を同様に余分に行うことができ、ここでも、各変換情報により、これらマーカの仮想表現内での実際位置と場所との少なくとも一方は一致するはずである。一致しない場合は、補正してもよいし、または、空間内にその他の物体と個人との少なくとも一方が存在していること、または誤って記憶されていることを示す場合もある。理想的には、これらの物体と個人との少なくとも一方にそれぞれマーカを設け、これに関する固有の情報をシステムに記録しておくとよい。
【００８５】
ビデオカメラなどの画像記録装置により記録した状況のビデオ表現をモバイルデータ処理装置(３５)内に組み入れておき、たとえば、表示された仮想表現画像の下に置き、理想的には、その視点を、仮想表現画像の視点と実質的に一致させるとよい。これにより、仮想表現の「人工的な」画像に対する一種の補完情報として、状況の検出をさらに容易なものにする情報を使用者に提供することができる。
【００８６】
続く３つの図は、本発明の具体的な使用状況を示し、発明に係るシステムの各実施形態を、これらの使用状況に適応させたものである。重複を避けつつこれらの実施形態を厳密に説明するため、図１および図２に示す発明に係るシステムの機能の説明、および、全般の説明も参照する。
【００８７】
図３は、パラシュートの適切なパッキングを制御するシステムを例にした発明の使用法を示す。この目的のために、図３ａに示すように、第１RFIDマーカ(１００ａ)が、パラシュート(５０)のサスペンションラインとキャノピーの接続領域、またはセグメント縫い目(５１)とキャノピー(５０)の境目に用いられている。第３RFIDマーカ(１００ｃ)がキャノピー端に沿って、第１RFIDマーカ(１００ａ)間にそれぞれ配され、さらに、第２RFIDマーカ(１００ｂ)が、これもそれぞれ第１および第３RFIDマーカ(１００ａ)、(１００ｃ)の間に配されている。
【００８８】
束状に重ねたキャノピー端(５２)の平面図において、キャノピーが正しく折り畳まれている場合、第１、第２、および第３のマーカ(１００ａ)、(１００ｂ)、(１００ｃ)は互いに重なり合う。つまり、第１RFIDマーカ(１００ａ)は全て、サスペンションラインの束とともに二重のＳ字の中心部の同一箇所で互いに重なり合う。キャノピー端(５２)において各第１マーカ(１００ａ)の左または右においてこれより上および下に位置する第２RFIDマーカ(１００ｂ)は、それぞれ上下に重なり合う。キャノピー端(５２)において２つの第２マーカ(１００ｂ)間でこれより上および下に位置する第３RFIDマーカ(１００ｃ)も同様に、それぞれ上下に重なり合う。第１、第２、および第３マーカ(１００ａ〜１００ｃ)のこの位置関係は図３ｂにも示しているが、図３ｂでは、明瞭化のために、パラシュートパックの全容は示さず、キャノピー端(５２)の上面図のみ示している。
【００８９】
パッキング後に、第１、第２、および第３RFIDマーカ全ての位置および必要に応じ場所、さらにその識別情報が、アンテナ信号処理装置(３１)が接続された送受信アンテナ(３０)と、関連の表示装置(３７)を備えた第１データ処理装置(３５)とを備えた本発明に係るシステムにより検出され、システムの構築時に計測により設定された変換情報を用いて、対応するマーカ全ての目標位置と、実際位置と目標位置との一致に要する精度に関する情報とを含むパケットの仮想表現内に変換される。
【００９０】
図３ｃは、この場合における、表示装置(３７)に表示されたマーカの実際位置および目標位置と、位置間の「一致」を明示する追加的なテキスト情報とを含む仮想表現を示す。仮想表現内で実際位置および目標位置を表示するために、図２の場合と同様に対応するアイコンが使われている。図３ｂでは、１つの第３RFIDマーカ(１００ｃ)がパックの下部で正しい位置に来なかったため、これが仮想表現の下部に表示されたアイコンの対応位置によって示されており、このためにこれらマーカについては「不一致」の旨が表示されている。
【００９１】
したがって本使用法では、本発明に係るシステムは、複数のRFIDマーカの正しい配置や再位置決めを検証するために機能するのみであり、１または複数のマーカの再位置決めは、目標位置とともに記憶されている精度情報に基づき、ある範囲内でしか行われない。
【００９２】
図３の実施形態は、各表示装置(３７)およびこれに表示される情報無しでも同様に実施することができ、データ処理装置(３５)が全てのマーカについて「一致」を示す信号を出力するだけで足り、たとえばこれに基づき、パラシュート送出用のインターロックが制御される。
【００９３】
図４は、図３の実施形態の単純な制御機能を超える実施形態または使用状況をそれぞれ示し、本例では、本発明に係るシステムが使用者にガイダンスを与えるものである。図４ａは、ネットワークまたは電話の配線器のいわゆるパッチパネル(１)を示し、パッチパネル(１)に対し固定位置に配される第１RFIDマーカ(１００ａ)を備える。
【００９４】
パッチパネルはソケット(２)を有し、所定のシステムにしたがってネットワークまたは電話のコネクタ(３)が挿入される。このようなネットワークまたは電話の配線は、大型設備であればかなり複雑となり、回線を接続または再接続する際(つまり、コネクタを最初に対応するソケットに接続する際、または、あるコネクタを別のソケットに割り当てる際)には、誤接続を避けるために２つの各部品を絶対に正しく互いに接続することが必要であるが、本発明はこれを保証するものである。
【００９５】
図４ａによれば、コネクタ(３)には第２および第３RFIDマーカが設けられ、表示装置(３７)を有するモバイルデータ処理装置(３５)は送受信装置(３０)を備え、これがマーカから発信される信号を記録し、たとえば信号の位相および振幅により、マーカの位置特定が行われる。加えて、マーカが送信する識別情報も記録され判定される。データ処理装置は内部メモリを備え、パッチパネル(または簡潔に、その表面のみ)の仮想表現が記憶されている。
【００９６】
本実施形態では、仮想表現自体は第２および第３(さらに別の)RFIDマーカの目標位置は直接含まず、これらの位置は、仮想表現の各照合システムに関連づけて、別のデータベースに保存されている。このようにして、記憶されているRFIDマーカの目標位置を、周辺のデータベース上で簡単に変更することができるので、目標位置変更を周辺から行い、融通性を最大限に高めることができる。ただし、データ処理装置３５もこのマーカ目標位置データセットにアクセス可能で、マーカ目標位置を含む仮想表現を使用例に応じて組み立てることができる。
【００９７】
図４ｂに示すように、モバイルデータ処理装置(３５)は、パッチパネル近辺に近づくと、これに対する自身の位置および場所を、第１マーカ(１００ａ)により特定し、これに基づいて、表示装置にパッチパネルの仮想表現と、ある場合は後方に設けられたビデオカメラのビデオ画像とを、正しい視点から表示する。さらに、第２および第３マーカ(１００ｂ)、(１００ｃ)のモバイルデータ処理装置に対する位置が特定され、データ処理装置内に記憶された変換情報により仮想表現内に変換される。仮想表現には、対応するアイコンにより、少なくとも第２マーカの目標位置(１００ｂＳＯＬＬ)と、第２マーカの実際位置(１００ｂＩＳＴ)とが表示される。これは必ずしも必要ではないが、複雑なケースでは、記録されているRFIDマーカの目標と実際の位置と場所との少なくとも一方をまとめて表示するのではなく、連続的に、最初に第１マーカおよびその目標と実際の位置を示し、使用者が確認した後に、第２マーカおよびその目標と実際の位置を示す、という方法が有用な場合もある。
【００９８】
あるコネクタ(３)が正しいソケット(２)に挿入されていない(またはいずれのソケットにも挿入されていない)場合、モバイルデータ処理装置のディスプレイにはその旨が表示され(たとえば「FAIL」)、パッチパネル(１)のどのソケット(２)にコネクタ(３)が挿入されるべきかが使用者に通知される。これにより、恣意的に複雑なネットワーク構造や電話配線構造であっても、本発明に係るシステムが使用者をガイドし誤接続があり得ないので、直感的にかつ簡単に変更することができる。
【００９９】
上述の実施形態は、多少の変更または調整のみでその他の使用例にも応用することができる。これらの例は個別に詳しく説明しないが、幾つかの例を簡単に挙げ、その特徴点を大まかに述べる。
【０１００】
本発明に係るシステムはたとえば航空機分野において、飛行機に正しい数のライフジャケットが装備されているか否かの確認に用いることができる。このためには、全てのライフジャケットに、対応する座席に関連づけた識別情報を有する第１RFIDマーカを装着しておく。加えて、たとえば、座席位置を示すための第２RFIDマーカを座席のヘッドレストに配しておく。本発明により実施される送受信システムを備えたモバイルデータ処理装置は、飛行機内を移動させることにより、ヘッドレストに配された第２マーカに基づき、変換情報を用いて、位置または場所の特定を行い、これに基づいて、飛行機の仮想表現を（ごく簡単な、または歪んだ図形でもよい）正しい視点から表示する。第１RFIDマーカの目標位置の表示は必要なく、仮想表現内で飛行機の座席が明確に示され、第１マーカの実際位置と目標位置との比較によって「不一致」表示が与えられれば足りる。この場合、ライフジャケットはもともと無かったか、または正しい場所にないことを意味し、調べる必要がある。
【０１０１】
加えて、ライフジャケットに装着するRFIDマーカが、各マーカの使用年数を読取可能な情報として提供するデバイスを備えていてもよく、これにより、マーカの起動後に、その識別情報とともに使用年数情報が送受信システムに送信された後、ライフジャケットの使用年数が検出され、期限切れのものはその旨を表示装置上に表示することもできる。本発明に係るシステムによれば、このように、期限切れライフジャケットを簡単に発見、交換することができる。
【０１０２】
航空機分野における本発明に係るシステムの別の利用例では、荷物を搭載した後に、荷物室の荷物にRFIDマーカを付し、マーカの位置に基づいて、この初期位置および場所を目標位置と場所との少なくとも一方とする荷物室の仮想表現を記憶しておく。飛行中の計測によりいずれかの荷物の移動が検知された場合は、たとえばキャビンアテンダントにより可能な範囲において適切に対応することができる。また、これによれば、荷物に配されたRFIDマーカの個別の識別情報に基づき、搭載後にある荷物を再び取り出すことも簡単にできるので、たとえば、ある乗客が現れなかったときの、特定の荷物を降ろす作業が大幅に迅速化される。この場合、本発明に係るシステムを用いて仮想表現内で荷物室内を捜索すれば、適切な装備を備えるモバイルデータ処理装置によって、探している荷物がすぐに示される。
【０１０３】
自動車技術分野における本発明に係るシステムの別の利用例では、好ましくはＧHz帯域で動作するRFIDマーカを、車両乗員室の安全ベルトのベルト部分および座席内部の所定位置に配置しておく。送受信システムを有する本発明に係るデータ処理装置により車両内でRFIDマーカの位置計測を行い、好ましくはシステム設定時に設定・記憶された変換情報に基づき、仮想表現内のRFIDマーカの、すなわちシートベルトの正しい位置を特定し、乗員が正しくシートベルトを着用したかどうかを判定することができる。また、いずれかの座席が乗員により占められているか否かも、座席表面に装着されたRFIDマーカの信号が、体重によって移動された所定場所から検出されるか否かによって把握することができる。車両乗員室の仮想表現中でのマーカの静止位置からのずれ、すなわち目標位置からのずれは、乗員が存在することを示し、これにより、データ処理装置が「不一致」を出力したときには、事故の際に各エアバッグを作動させることもできる。
【０１０４】
ロボット工学分野における本発明に係るシステムのさらに別の利用例では、ロボットにより加工されるワークの所定点にRFIDマーカを装着し、さらに、ロボット領域にも追加の固定マーカを配する。ロボットそのものには本発明に係る送受信システムが装着され、近辺の全てのRFIDマーカの受信システムに対する位置を検出し、変換情報を用いて、これらを加工空間の仮想表現中に変換する。ロボットの視点から見て、仮想表現内におけるロボットの位置と場所との少なくとも一方も常時特定されていれば、ワーク上のマーカ、すなわちワークが仮想表現内で誤った場所に置かれた場合はこれを検出することができ、さらに、仮想表現内で所定の移動経路上でワークとの衝突が予測される場合は、システムを即時に停止させて衝突を避けることができる。
【０１０５】
ロボット工学分野における別の利用例では、ロボットアームの複数の適当箇所にRFIDマーカが装着され、ロボットの移動範囲外の地点から送受信システムによって絶えず読み出されて、マーカの位置と場所との少なくとも一方が実際の位置と場所との少なくとも一方として絶えず仮想表現中に変換される。仮想表現内で１つ以上の高周波トランシーバの目標および実際の位置と場所との少なくとも一方の間にずれが検出された場合は、システムは移動ベクトルを設定し、これに基づいてロボットを制御して、１つ以上の高周波トランシーバの目標および実際の位置て場所との少なくとも一方が「一致」するようにする。その後、一部または全ての高周波トランシーバの目標位置が、新しい目標および実際の位置と場所との少なくとも一方と置き換えられ、再設定された移動ベクトルに基づき、以降のロボットの移動が制御される。これにより、本発明に係るシステムによって、ロボットアームが複雑な軌跡を安全に「たどる」ことができる。
【０１０６】
次に、本発明のさらなる実施形態および使用状況を、図５を参照して説明する。これは放射線治療分野における使用例であって、患者の正確な位置決めだけでなく、治療場面におけるあらゆる治療に関するパラメータの調整が極めて重要な例である。
【０１０７】
図５は、イオンビーム照射治療室における患者治療準備の様子を略示している。同図において、患者(４)は、室内の全ての方向に移動可能な治療台(５)上の、真空パッドの形で設けられた患者専用固定手段(７０)上に寝た状態で、照射中心は現在、ガントリ(６０)下方の患者頭部内にある。治療室内で、第１および第２送受信装置(３０ａ)、(３０ｂ)は治療台(５)の真下と天井の双方に位置している。送受信装置(３０ａ)、(３０ｂ)は対応するアンテナ信号処理装置(３１ａ)、(３１ｂ)に接続され、これらのアンテナ信号処理装置は、好ましくは室外に配された第１データ処理装置(３５)に接続されている。データ処理装置は、前述の治療室の部材および患者の仮想表現を少なくとも部分的に表すデータ構造を備えるメモリ手段(３６)を有する。ビデオカメラ(４０)および表示装置(３７)がデータ処理装置(３５)に接続されている。
【０１０８】
何度も詳述したように、送受信システムは、治療室内に配備されているRFIDマーカ(１００ａ)、(１００ｂ)、(１００ｃ)の位置と場所との少なくとも一方を特定し、これらを実際位置と場所との少なくとも一方として仮想表現中に変換する。ここで、固定のRFIDマーカ(１００ａ)は、位置特定と場所特定との少なくとも一方の検証に用いられるだけでなく、ガントリ(６０)、治療台(５)およびそのアクチュエータ(３９)、治療室内のその他の物体との少なくとも１つとの干渉がある場合の、補正係数の決定にも用いられる。
【０１０９】
仮想表現は図形表現として表示装置(３７)上に操作者に対し明示され、図５に示すように、幾つかのRFIDマーカ(１００ｂ)、(１００ｃ)および真空パッド(７０)上の患者(４)の配置のみが示される。ここでは明瞭化および簡略化のために略しているが、支持マット、胸板など、放射線治療に用いられるその他の物体もまた同様に検出し、仮想表現内に表示してもよい。
【０１１０】
本発明に係るシステムにより、初回の検査時に、たとえば、固有の識別情報を有する貼付型RFIDにより付け外しの簡単な部位に標識を付された患者(４)を、初回の検査あるいはシステム設定時または前回の治療時と全く同じ仰臥位に再び位置決めすることができる。初回検査時には、患者ごとに治療場面の仮想表現が個別に作成され、この仮想表現に、患者上のRFIDマーカの位置と場所との少なくとも一方、および、真空パッド(７０)、ガントリ(６０)、固定マーカの目標位置と場所との少なくとも一方が、それぞれの個別の識別情報とともに加えられる。さらにまた、初回検査またはシステム設定時に、正しい位置における患者の画像がビデオカメラ(４０)により記録され、これも仮想表現に加えられる。
【０１１１】
真空パッド(７０)など、患者に関連の治療部材全てに付されるRFIDマーカの個別の識別情報により、誤った治療や、治療部品の取り違えを確実に無くすことができる。また、このシステムにより、患者が入室するときには既にRFIDマーカの識別情報を用いて患者を同定し、これに基づき、この患者用のガントリの位置、放射量、アパーチャ調節などの適切な治療パラメータを、混同することなく設定することができる。
【０１１２】
この後、必須のRFIDマーカの目標および実際の位置、および、必要に応じて、システム設定時に記録したビデオ画像上に重ねて表示されるライブ映像を含む、表示装置(３７)に表示された仮想表現を用いて、操作者が患者および治療部材を位置決めし直す。加えて、実際のおよび目標の位置と場所との少なくとも一方を用いて設定することができる移動ベクトルに基づき、患者の再位置決めをシステムが自動で行うこともできる。全てのRFIDマーカの目標および実際の位置が「一致」すると、システムがこの旨を表示するので、治療を開始することができる。
【０１１３】
システムが、１つ以上のRFIDマーカの目標および実際の位置と場所との少なくとも一方の間で「不一致」が検出されたことから、再位置決めされた患者の位置が正しくないことを検出すると、治療開始のためのインターロックは解除されない。同様にして、システムは、操作者が室内にいることを、操作者に付されたRFIDマーカを検出することにより検出することができ、この場合も治療開始のためのインターロックを解除しない。同じように、治療中に、たとえば患者が動くことによって、１つ以上のRFIDマーカの目標および実際の位置と場所との少なくとも一方の間で「不一致」が検出された場合、直ちに照射が中止され、実際のおよび目標の位置と場所との少なくとも一方を用いて治療中に連続的に設定することができる１以上の移動ベクトルに基づいて、自動で患者を位置決めし直した後に、照射が再開される。
【０１１４】
最後に、たとえば患者に配されたRFIDマーカ用に、治療中に連続的に移動ベクトルを設定することもまた可能であり、これによってたとえば、患者の呼吸によって動く胸部の癌の動きに追随して、アクチュエータ(３９)により患者の位置を動的に再配置することもできる。こうすることで、癌の位置が一定ではない難しい状況下であっても、放射中心が常に癌内にあり、健康な組織への損傷を最小としながら最大の治療効果を得ることができる。
【０１１５】
例示の使用例において、また、表示装置に加え、データ処理装置(３５)とともに図示しないモバイルデータ処理装置を使用することもできる。この場合、モバイルデータ処理装置はデータ処理装置(３５)から仮想表現を受信して、仮想表現内の自身の位置と場所との少なくとも一方に基づいて、正しい視点から仮想表現を表示する。または、モバイルデータ処理装置の位置と場所との少なくとも一方を、これに装着したRFIDマーカによりシステムが特定することもでき、これに基づいて、データ処理装置(３５)で表示するための、モバイルデータ処理装置の正しい「視点」から見た仮想表現画像を、リアルタイムで算出することができる。
【０１１６】
上述したように、２つの送受信システム(３０ａ)、(３０ｂ)、(３１ａ)、(３１ｂ)により、仮想表現内のRFIDマーカの実際位置を余分に特定する、すなわち、たとえば異なる送受信周波数を用いることで、異なる精度で第１の補足的特定を行うことができる。さらに、これにより、変換情報の正確性、および、システムの計測精度を絶えず監視し、必要に応じ補正することができる。
【０１１７】
たとえば複数の癌を有する患者の治療用に目標位置と場所との少なくとも一方の記録データを複数記憶しておくことにより、本発明に係るシステムによって、ロボット工学分野での使用例で詳述したような、所定の軌跡を「たどる」方法と同様のやり方で、ある患者用の全治療手順を一回の治療において行うことができる。たとえば、治療の第１段階では、患者の第１の位置の癌に、ガントリ(６０)を第１の所定傾斜角度に傾け、第１の照射量および第１の照射時間を用いて第１の照射を行い、その後に、照射をいったん停止し、患者を自動で第２の位置に再位置決めし、ガントリ(６０)の位置を第２の所定傾斜角度に回転させ、次いで、第２の癌に対し第２の照射量および第２の照射時間にて第２のさらなる治療を行う。自動の「再位置決め」をそれぞれ間にはさんだその他の治療もまた可能であり、各治療は完全に特有の治療パラメータに基づいて行うことができる。
【０１１８】
以上、本発明を、まず概略的に、次いで好適な実施形態および使用状況について、個々の特徴とともに説明した。ここに記載の特徴は全て、それぞれの使用状況およびこれに関連の実施形態によって制約があるとしても、ほぼ自由に組み合わせることができる。ただし、明言しておくが、上述のように、特徴点のいかなる組み合わせも可能であって、これらもまた本発明の記載範囲において明示的に発明に属するものとして開示されていると解すべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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2013540990.tif 000009
2013540990.tif 000010
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