(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤外光又は紫外光で構成される不可視光を発光する第１の光源及び点滅する可視光又は変調された可視光を発光する第２の光源を取り付けた電磁界センサと、
前記第１の光源及び第２の光源からの前記不可視光及び前記可視光を検出する複数の検出器と、
前記複数の検出器における前記不可視光及び前記可視光の検出情報、前記電磁界センサにより測定された電磁界強度並びに前記複数の検出器間における相対的な位置関係に基づいて前記電磁界センサの空間位置ごとの３次元の電磁界分布情報を求め、かつ前記不可視光及び前記可視光の一方の検出情報から得られる前記電磁界強度の測定点の履歴に基づいて前記測定点の位置の異常値を検出し、異常値と判定された前記測定点の位置を、他方の検出情報から得られる前記電磁界強度の測定点の位置に基づいて補正する電磁界分布情報生成手段と、
を備える電磁界分布測定装置。
【請求項２】
赤外光を発光する第１の光源及び紫外光を発光する第２の光源を取り付けた電磁界センサと、
前記第１の光源及び第２の光源からの前記赤外光及び紫外光を検出する複数の検出器と、
前記複数の検出器における前記赤外光及び紫外光の検出情報、前記電磁界センサにより測定された電磁界強度並びに前記複数の検出器間における相対的な位置関係に基づいて前記電磁界センサの空間位置ごとの３次元の電磁界分布情報を求め、かつ前記赤外光及び紫外光の一方の検出情報から得られる前記電磁界強度の測定点の履歴に基づいて前記測定点の位置の異常値を検出し、異常値と判定された前記測定点の位置を、他方の検出情報から得られる前記電磁界強度の測定点の位置に基づいて補正する電磁界分布情報生成手段と、
を備える電磁界分布測定装置。
【請求項３】
赤外光又は紫外光で構成される不可視光を発光する第１の光源及び点滅する可視光又は変調された可視光を発光する第２の光源を取り付けた電磁界センサを用いて電磁界強度を計測し、
前記不可視光及び前記可視光を複数の検出器で検出し、
前記複数の検出器における前記不可視光及び前記可視光の検出情報、前記電磁界センサにより測定された前記電磁界強度並びに前記複数の検出器間における相対的な位置関係に基づいて前記電磁界センサの空間位置ごとの３次元の電磁界分布情報を求め、
前記不可視光及び前記可視光の一方の検出情報から得られる前記電磁界強度の測定点の履歴に基づいて前記測定点の位置の異常値を検出し、
異常値と判定された前記測定点の位置を、他方の検出情報から得られる前記電磁界強度の測定点の位置に基づいて補正する電磁界分布測定方法。
【請求項４】
赤外光を発光する第１の光源及び紫外光を発光する第２の光源を取り付けた電磁界センサを用いて電磁界強度を計測し、
前記赤外光及び紫外光を複数の検出器で検出し、
前記複数の検出器における前記赤外光及び紫外光の検出情報、前記電磁界センサにより測定された電磁界強度並びに前記複数の検出器間における相対的な位置関係に基づいて前記電磁界センサの空間位置ごとの３次元の電磁界分布情報を求め、
前記赤外光及び紫外光の一方の検出情報から得られる前記電磁界強度の測定点の履歴に基づいて前記測定点の位置の異常値を検出し、
異常値と判定された前記測定点の位置を、他方の検出情報から得られる前記電磁界強度の測定点の位置に基づいて補正する電磁界分布測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁界分布測定装置及び電磁界分布測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電磁界が生体に与える影響について関心が高まっている。このため電磁界分布の可視化が求められている。また、生体への影響調査に限らず様々な目的のために、電磁界分布の測定が行われている。
【０００３】
電磁界分布の測定では、空間的な測定位置の同定が重要である。従来の電磁界分布測定における測定位置の同定手法としては、磁気式位置センサを用いる方式やカメラを用いる方式が提案されている。
【０００４】
磁気式位置センサを用いる方式は、位置センサとして磁気式トラッカを用いる方式である（例えば、特許文献１及び非特許文献１参照）。磁気式トラッカは、位置特定の精度が高く、３次元座標や角度情報いった詳細な位置情報が得られるため、位置センサとして広く利用されている。
【０００５】
一方、カメラを用いる方式は、CCD (Charge Coupled Device)カメラ等で撮影した画像に対して特徴点検出処理を行うことによって光学的に位置特定を行なう方式である（例えば、非特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−４５８９９号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】K. Sato, N. Miyata, Y. Kamimura and Y. Yamada, "A Freehand Scanning Method for Measuring EMF Distributions Using Magnetic Tracker", IEICE Trans E93.B(7), pp1865-1868, July 2010.
【非特許文献２】K. Sato, H. Kawata and Y. Kamimura, "A Measurement Method for 2-D EMF Distributions Using Optical Tracker", 4th Pan-Pacific EMC Joint Meeting, May 2010.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の磁気式トラッカを用いた測定位置の同定法によれば、十分な位置の検出精度が得られるものの、測定環境に金属が存在すると測定精度が著しく低下するという問題がある。加えて、磁気式トラッカの送信器から発せられる電磁界による測定領域への影響を十分に低減させる仕組みが必要である
【０００９】
一方、従来のカメラを用いた光学式トラッキングでは、測定領域の明るさによって位置の特定が困難になる場合がある。例えば、蛍光灯周辺等の輝度の高い領域が測定対象となる場合や、テレビ周辺等の測定中に明るさが変化する領域が測定対象となる場合には、測定位置の同定を十分な精度で行うことができない。このため、光学式トラッキングでは、測定領域の明るさを十分に暗い一定の明るさに保つ必要がある。
【００１０】
このような背景から、明るさや金属の有無等の測定環境に依存せずに、簡易に測定位置を同定して電磁界分布を測定する技術の開発が望まれる。
【００１１】
本発明は、測定環境に関わらず、より高精度に測定位置を同定して電界分布又は磁界分布を測定することが可能な電磁界分布測定装置及び電磁界分布測定方法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】
【００１２】
本発明に係る電磁界分布測定装置は、赤外光又は紫外光で構成される不可視光を発光する第１の光源及び点滅する可視光又は変調された可視光を発光する第２の光源を取り付けた電磁界センサと、前記第１の光源及び第２の光源からの前記不可視光及び前記可視光を検出する複数の検出器と、前記複数の検出器における前記不可視光及び前記可視光の検出情報、前記電磁界センサにより測定された電磁界強度並びに前記複数の検出器間における相対的な位置関係に基づいて前記電磁界センサの空間位置ごとの３次元の電磁界分布情報を求め、かつ前記不可視光及び前記可視光の一方の検出情報から得られる前記電磁界強度の測定点の履歴に基づいて前記測定点の位置の異常値を検出し、異常値と判定された前記測定点の位置を、他方の検出情報から得られる前記電磁界強度の測定点の位置に基づいて補正する電磁界分布情報生成手段とを備える。
また、本発明に係る電磁界分布測定装置は、赤外光を発光する第１の光源及び紫外光を発光する第２の光源を取り付けた電磁界センサと、前記第１の光源及び第２の光源からの前記赤外光及び紫外光を検出する複数の検出器と、前記複数の検出器における前記赤外光及び紫外光の検出情報、前記電磁界センサにより測定された電磁界強度並びに前記複数の検出器間における相対的な位置関係に基づいて前記電磁界センサの空間位置ごとの３次元の電磁界分布情報を求め、かつ前記赤外光及び紫外光の一方の検出情報から得られる前記電磁界強度の測定点の履歴に基づいて前記測定点の位置の異常値を検出し、異常値と判定された前記測定点の位置を、他方の検出情報から得られる前記電磁界強度の測定点の位置に基づいて補正する電磁界分布情報生成手段とを備える。
【００１３】
また、本発明に係る電磁界分布測定方法は、赤外光又は紫外光で構成される不可視光を発光する第１の光源及び点滅する可視光又は変調された可視光を発光する第２の光源を取り付けた電磁界センサを用いて電磁界強度を計測し、前記不可視光及び前記可視光を複数の検出器で検出し、前記複数の検出器における前記不可視光及び前記可視光の検出情報、前貴殿次回センサに依り測定された前記電磁界強度並びに前記複数の検出期間における相対的な位置関係に基づいて前記電磁界センサの空間位置ごとの３次元の電磁界分布情報を求め、前記不可視光及び前記可視光の一方の検出情報から得られる前記電磁界強度の測定点の履歴に基づいて前記測定点の位置の異常値を検出し、異常値と判定された前記測定点の位置を、他方の検出情報から得られる前記電磁界強度の測定点の位置に基づいて補正するものである。
また、本発明に係る電磁界分布測定方法は、赤外光を発光する第１の光源及び紫外光を発光する第２の光源を取り付けた電磁界センサを用いて電磁界強度を計測し、前記赤外光及び紫外光を複数の検出器で検出し、前記複数の検出器における前記赤外光及び紫外光の検出情報、前記電磁界センサにより測定された電磁界強度並びに前記複数の検出器間における相対的な位置関係に基づいて前記電磁界センサの空間位置ごとの３次元の電磁界分布情報を求め、前記赤外光及び紫外光の一方の検出情報から得られる前記電磁界強度の測定点の履歴に基づいて前記測定点の位置の異常値を検出し、異常値と判定された前記測定点の位置を、他方の検出情報から得られる前記電磁界強度の測定点の位置に基づいて補正するものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る電磁界分布測定装置及び電磁界分布測定方法によれば、測定環境に関わらず、より高精度に測定位置を同定して電界分布又は磁界分布を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電磁界分布測定装置の構成図。
【図２】図１に示すIRマーカの回路構成例を示す回路図。
【図３】図１に示す電磁界センサへのIRマーカの取り付け方法を示す拡大図。
【図４】図１に示すコンピュータのデータ補間部における補間処理の方法の一例を説明する図。
【図５】図１に示すコンピュータの表示装置に表示される画面の構成例を示す図。
【図６】図５に示す画面に電磁界分布マップを表示させた例を示す図。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る電磁界分布測定装置に備えられるIR検出器の構成例を示す上面図。
【図８】図７に示すIR検出器の側面図。
【図９】本発明の第３の実施形態に係る電磁界分布測定装置に備えられるデータ収集系の構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施形態に係る電磁界分布測定装置及び電磁界分布測定方法について添付図面を参照して説明する。
【００１７】
（第１の実施形態）
（構成および機能）
図１は本発明の第１の実施形態に係る電磁界分布測定装置の構成図である。
【００１８】
電磁界分布測定装置１は、蛍光灯等の電磁波を放射する物体Ｏ周辺における２次元(2D: two dimensional)の測定領域における電磁界分布を測定する装置である。そのために、電磁界分布測定装置１は、電磁界センサ２、赤外線(IR: Infrared)マーカ３、CCDカメラ４、IR検出器５、ガイドシート６及びコンピュータ７を備えている。
【００１９】
電磁界センサ２には、IRマーカ３が取り付けられる。また、電磁界センサ２、CCDカメラ４及びIR検出器５の出力先にコンピュータ７が有線又は無線で接続される。図１は、電磁界センサ２及びCCDカメラ４の出力側をUSB (Universal Serial Bus)ケーブル等の信号線でコンピュータ７と接続する一方、IR検出器５の出力側を無線でコンピュータ７と接続した例を示している。
【００２０】
電磁界センサ２は、電磁界強度を測定する携帯用のEMF (electromagnetic field)ドシメータである。電磁界センサ２は、電界の強度を測定する電界センサ部及び磁界の強度を測定する磁界センサ部を備える。そして、電磁界センサ２は、電界センサ部又は磁界センサ部において検出された電界強度及び磁界強度の一方又は双方を電磁界強度のデジタル信号として出力する機能を有する。例えば、電界の周波数レンジが3MHz〜7GHzで磁界の周波数レンジが3MHz〜1GHz等の所望の周波数帯域の電界及び磁界を測定することが可能なEMFドシメータを電磁界センサ２として用いることができる。
【００２１】
IRマーカ３は、赤外光を発光する光源を用いて構成される。実用性の高い光源としては、IR発光ダイオード(LED: Light Emitting Diode)が挙げられる。
【００２２】
図２は、図１に示すIRマーカ３の回路構成例を示す回路図であり、図３は、図１に示す電磁界センサ２へのIRマーカ３の取り付け方法を示す拡大図である。
【００２３】
図２に示すように、IRマーカ３は、IR LEDに抵抗、電圧及びスイッチを直列接続した閉回路によって構成することができる。図２は、順電圧が1.35V、赤外光の発光強度が20mW/sr、赤外光のエネルギが11mW、半値角が±23.5°のIR LEDに33Ωの抵抗及びスイッチを直列に接続し、3Vの直流電圧を印加する回路でIRマーカ３を構成した例を示している。
【００２４】
このような回路構成を有するIRマーカ３は、電磁界センサ２に固定される。図３に示すように、電磁界センサ２は、例えばグリップを兼ねた柱状のボディ２Ａの１つの面にセンサ部２Ｂを設けて構成される。IRマーカ３は、電磁界センサ２のセンサ部２Ｂを測定領域側に向けた場合に、IR検出器５に向けて赤外光を照射できる位置に設けられる。従って、IRマーカ３はセンサ部２Ｂとは逆側のボディ２Ａの面に取り付けられる。図３は、板状のIRマーカ３とセンサ部２Ｂとをボディ２Ａの両側に設けた例を示している。
【００２５】
また、IRマーカ３は、IRマーカ３を構成する回路により生成される電磁界のセンサ部２Ｂへの影響が十分に無視できる位置に配置される。そのために、IRマーカ３とセンサ部２Ｂとの間の距離を調整するためのシム部材８が必要に応じて設けられる。図３の例では、ボディ２ＡとIRマーカ３との間に板状のシム部材８が設けられている。IRマーカ３とセンサ部２Ｂとの間における距離方向に相当するシム部材８の厚さは、センサ部２ＢによってIRマーカ３から発せられる電磁界が無視できない信号値として検出されるか否かを調べることによって実験的に決定することができる。
【００２６】
CCDカメラ４は、電磁界センサ２を含む電磁界の測定領域をモニタリングし、映像として2Dの画像データをリアルタイムに出力する装置である。従って、CCDカメラ４は、電磁界の測定領域を視野内に含めることが可能な位置に設置される。
【００２７】
IR検出器５は、IRマーカ３から照射された赤外光を２次元的に検出し、赤外光の検出情報をIRマーカ３の2Dの位置情報としてリアルタイムに出力する機能を有する。そのために、IR検出器５において検出可能な赤外光の周波数レンジは、IRマーカ３から照射される赤外光の周波数に合わせられる。このため、IR検出器５によれば、IRマーカ３の時間的な位置変化をトラッキングし、IRマーカ３の軌跡情報として取得することができる。
【００２８】
IR検出器５は、電磁界の測定領域を有効視野の範囲内とし、電磁界センサ２に取り付けられたIRマーカ３から照射される赤外光を直接受光可能な位置に設置される。図１は、IR検出器５とCCDカメラ４とを一体化した例を示しているが、IR検出器５及びCCDカメラ４を個別に設置してもよい。
【００２９】
より具体的には、IR検出器５は、IRカメラ５Ａ、ADC (analog to digital converter)５Ｂ、演算装置５Ｃ及び無線送信アンテナ５Ｄを内蔵している。演算装置５Ｃには、IRカメラ５Ａで撮影された赤外光の2Dデジタル画像情報に基づいてIRマーカ３の位置情報の生成処理を行うためのプログラムが予め読み込まれる。そして、IR検出器５は、IRカメラ５Ａで撮影された赤外光の2Dデジタル画像情報とIRカメラ５Ａの有効視野領域情報に基づいて演算装置５Ｃにおいて順次計算されたIRマーカ３の2D位置を示す時系列のベクトル情報を、位置情報として無線送信アンテナ５Ｄから無線送信するように構成される。
【００３０】
尚、ADC (analog to digital converter)５Ｂや演算装置５Ｃ等のIR検出器５の一部の構成要素或いは演算装置５Ｃが有する機能をコンピュータ７側に設けてもよい。
【００３１】
ガイドシート６は、電磁界の測定対象となる2D面に合わせて必要に応じて配置される。図１は、蛍光灯付近の平面領域を電磁界の測定領域とした例を示している。このため、電磁界の被測定面と一致するように平面を形成するガイドシート６が配置されている。このガイドシート６の設置によって、ユーザは、電磁界センサ２を容易に測定面上で２次元的に移動させることが可能となる。ガイドシート６は、測定対象となる電磁界への影響が無視できるよう非金属の不導体材料で構成される。測定領域が曲面や不連続な面である場合には、測定領域の形状に合わせてガイドシート６の形状を決定することができる。
【００３２】
コンピュータ７は、演算装置９、記憶装置１０、入力装置１１、表示装置１２、入出力端子１３及び無線受信アンテナ１４を有する。記憶装置１０には、電磁界分布の測定結果を可視化するためのデータ処理を行う電磁界分布可視化プログラムが予め保存される。演算装置９は、電磁界分布可視化プログラムを読み込むことにより、映像情報生成部１５、電磁界分布情報生成部１６及び画面情報生成部１７として機能する。電磁界分布情報生成部１６は、電磁界マップ生成部１８、位置補正部１９及びデータ補間部２０を有する。
【００３３】
映像情報生成部１５は、CCDカメラ４から入出力端子１３を介して2D画像データをリアルタイムに取得して、表示装置１２に表示させるための測定領域の映像情報を生成する機能と、生成した映像情報を画面情報生成部１７に与える機能とを有する。
【００３４】
2D画像データの取得及び映像情報の生成等の映像情報生成部１５における処理の開始及び終了の指示は、入力装置１１から入力することができる。このため、映像情報生成部１５は、映像情報の他、指示情報の入力に必要となる電子キー等の画像情報を含む画面情報を画面情報生成部１７に与えるように構成される。
【００３５】
電磁界分布情報生成部１６は、入出力端子１３を介して電磁界センサ２から電磁界強度をリアルタイムに取得する一方、無線受信アンテナ１４を介してIR検出器５からIRマーカ３の2D位置情報をリアルタイムに取得する機能、電磁界強度及びIRマーカ３の2D位置情報に基づいて電磁界センサ２の位置ごとの電磁界強度を示す電磁界分布情報を生成する機能及び生成した電磁界分布情報を画面情報生成部１７に与える機能を有する。
【００３６】
電磁界強度及びIRマーカ３の2D位置情報の取得及び電磁界分布情報の生成等の電磁界分布情報生成部１６における処理の開始及び終了の指示についても、入力装置１１から入力することができる。このため、電磁界分布情報生成部１６は、指示情報の入力に必要となる電子キー等の画像情報を含む画面情報を画面情報生成部１７に与えるように構成される。
【００３７】
電磁界マップ生成部１８は、IRマーカ３の2D位置情報、IRマーカ３と電磁界センサ２のセンサ部２Ｂとの相対的な位置関係及び電磁界センサ２により検出された電磁界強度に基づいて、電磁界センサ２の位置、すなわち電磁界強度が測定された測定点の2D位置を順次同定する機能と、時系列のデータとして取得した複数の電磁界強度に対応する各測定点の同定処理の結果に基づいて、測定領域の各位置における電磁界強度を示す電磁界分布マップを生成する機能とを有する。電磁界分布マップは、IRマーカ３の2D位置情報にそれぞれ対応し、電磁界の測定領域内の各位置を表す2Dの配列位置に電磁界強度の値を順次格納していくことによりリアルタイムに作成することができる。
【００３８】
位置補正部１９は、IRマーカ３の2D位置情報に対応する電磁界強度の測定点の2D位置の履歴情報に基づいて、同定された測定点の2D位置の異常値をエラーとして検出する機能と、エラーと判定された測定点の2D位置を他の測定点の2D位置に基づいて補正する機能とを有する。過去の測定点の2D位置は、電磁界強度の取得時刻に対応する軌跡情報として電磁界マップ生成部１８において得ることができる。そこで、各時刻に対応する2D位置を、他の時刻に対応する2D位置と比較することによって、各2D位置が異常値であるか否かのエラー判定処理を行うことができる。
【００３９】
エラー判定処理は2D位置の履歴情報に基づく任意の特異点検出処理によって行うことができる。例えば、各時刻に対応する2D位置を直前の時刻に対応する2D位置と比較して乖離量が閾値を超える場合には、エラーと判定することができる。或いは、各時刻に対応する2D位置を時間的に前後の複数の時刻に対応する2D位置から補間やカーブフィッティングにより算出される2D位置と比較して乖離量が閾値を超える場合には、エラーと判定することもできる。
【００４０】
エラーと判定された2D位置は、所望の補正処理によって補正することができる。補正方法の例としては、他の2D位置に基づく補間処理やカーブフィッティングによる補正方法が挙げられる。すなわち、他の2D位置に基づく補間処理やカーブフィッティングにより算出された2D位置と、エラーと判定された2D位置を置換又は重み付け加算することによって、エラーと判定された2D位置を補正することができる。
【００４１】
データ補間部２０は、電磁界強度の未測定の位置における電磁界強度の値を、他の位置において測定された電磁界強度の値に基づく補間処理によって求める機能と、求めた電磁界強度の計算値を、電磁界分布マップを構成する配列位置に格納する機能とを有する。補間は、線形補間及び非線形補間のいずれとしてもよい。但し、線形補間を行うことにより簡易な処理で十分な精度を有する電磁界強度を計算することができる。
【００４２】
図４は、図１に示すコンピュータ７のデータ補間部２０における補間処理の方法の一例を説明する図である。
【００４３】
図４(A), (B), (C), (D)において、横軸は電磁界の測定領域に設定されたX軸を示し、縦軸はX軸に直交するY軸を示す。すなわち、図４の各図は、2D測定領域を表すXY平面座標系を示す。
【００４４】
図４(A)に示すように、複数の離散的な2Dの配列位置において電磁界強度が測定されている場合を例に説明する。この場合、一方向、例えば、同一のY座標においてX軸方向に複数の電磁界強度が測定されていれば、図４(B)に示すように、同一のY座標における測定値間の値をX軸方向の線形補間によって計算することができる。
【００４５】
同様に、図４(C)に示すように、同一のX座標における測定値間の値をY軸方向の線形補間によって計算することができる。この場合、X軸方向の線形補間によって得られた計算値をY軸方向の線形補間に利用することができる。これにより、より少ない測定値に基づいて多くの配列位置をカバーする電磁界強度分布マップを作成することが可能となる。図４(D)は、線形補間によって全ての配列位置における電磁界強度の値が得られた例を示している。
【００４６】
補間処理によって推定された電磁界強度の計算値と、電磁界センサ２による電磁界強度の測定値とは、識別できるようにすることが電磁界分布マップの信頼性を把握する観点から望ましい。図４(B), (C), (D)の例では、電磁界強度の計算値は、イタリック体で示されているが、表示装置１２に表示させる場合には、識別表示させることが好適である。
【００４７】
そして、補間によって値が推定された配列位置における電磁界強度の測定値が得られた場合には、補間による計算値を測定値に置き換えることができる。これにより、より少ない電磁界強度の測定データに基づいて速やかに電磁界強度分布マップを生成しつつ、新たに測定データが得られた場合には電磁界強度分布マップを更新して精度を向上させることができる。
【００４８】
画面情報生成部１７は、映像情報生成部１５により生成された測定領域の映像情報と電磁界分布情報生成部１６により生成された電磁界分布情報とを用いて表示装置１２に表示させるための画面情報を生成する機能と、画面情報を表示装置１２に出力させる機能とを有する。例えば、測定領域の映像情報と電磁界分布マップとを表示装置１２に並列表示させたり、測定領域の映像情報に電磁界分布マップを重畳表示させることができる。
【００４９】
（動作および作用）
次に電磁界分布測定装置１の動作および作用について説明する。
【００５０】
電磁界分布測定装置１により、蛍光灯等の物体Ｏ付近における2Dの測定領域における電磁界分布を可視化する場合には、予め電磁界分布測定装置１を構成するハードウェアが適切な位置に配置される。すなわち、2Dの測定領域に沿って平面状のガイドシート６が設置される。また、CCDカメラ４及びIR検出器５が、それぞれ電磁界分布の測定領域を視野内に含めることが可能な位置に設置される。
【００５１】
そして、CCDカメラ４の動作をオン状態にすると、測定領域を含む視野内の映像が時系列の2Dの画像データとしてコンピュータ７に出力される。そうすると、コンピュータ７の映像情報生成部１５は、入出力端子１３を介して2D画像データを取得し、画面情報生成部１７に与える。
【００５２】
また、IR検出器５の動作をオン状態にすると、測定領域を含む有効視野内において赤外光の有無及び位置を検出することが可能となる。IR検出器５からは、検出された赤外光の位置情報の他、IR検出器５の有効視野情報をコンピュータ７に無線送信することができる。
【００５３】
IR検出器５から無線送信された情報は、コンピュータ７の無線受信アンテナ１４で受信することができる。受信された情報は、コンピュータ７の電磁界分布情報生成部１６に与えられる。IR検出器５の有効視野情報が電磁界分布情報生成部１６に与えられた場合には、IR検出器５の有効視野を表示させるための画像情報を生成することができる。生成されたIR検出器５の有効視野情報は、指示情報の入力に必要となる電子キー等の画像情報とともに電磁界分布情報生成部１６から画面情報生成部１７に与えられる。
【００５４】
画面情報生成部１７は、映像情報生成部１５から取得した映像情報としての2D画像データ及び電磁界分布情報生成部１６から取得した電子キー等の画像情報を用いて表示装置１２に表示させるための画面情報を生成する。生成された画面情報は、表示装置１２に表示される。
【００５５】
図５は、図１に示すコンピュータ７の表示装置１２に表示される画面の構成例を示す図である。
【００５６】
例えば図５に示すように、表示装置１２に表示される画面には、CCDカメラ４の映像を表示させるエリア及び測定領域の電磁界分布をマップするためのXY座標を表示させるエリアが設けられる。図５の例では、画面の左側のエリアに蛍光灯付近における映像が表示され、右側のエリアにXY座標系が表示されている。更に、CCDカメラ４の映像には、IR検出器５の有効視野が矩形枠として重畳表示されている。
【００５７】
また、図５の例では、電磁界分布の測定開始を指示するためのスタートボタンと、測定終了を指示するためのエンドボタンが表示されている。更に座標(X, Y)におけるじかい電界強度[mV/m]及び磁界強度[μA/m]を数値として表示させるためのエリアを設けることもできる。尚、電界強度及び磁界強度として電束密度[C/m2]及び磁束密度[T]を表示させるようにしてもよい。
【００５８】
これにより、ユーザは測定領域周辺の映像を確認しながらリアルタイムに測定領域の電磁界分布を測定することが可能となる。電磁界分布の測定は、携帯型の電磁界センサ２を用いてフリーハンドで行なうことができる。すなわち、ユーザが電磁界センサ２のセンサ部２Ｂを、測定領域の各測定点を経由するように移動させることにより、各測定点における磁界強度又は電界強度を測定することができる。
【００５９】
このとき電磁界センサ２の位置決めのためにガイドシート６を用いることができる。すなわち、ガイドシート６に沿って電磁界センサ２を移動させることにより、電磁界分布の測定点を2Dの測定領域に合わせることができる。
【００６０】
電磁界センサ２を測定点に配置すると、測定点における電磁界強度が測定される。電磁界強度の測定値は、電磁界センサ２から順次コンピュータ７に出力される。一方、電磁界センサ２に固定されたIRマーカ３から発せられる赤外光は、IR検出器５により検出される。IR検出器５では、赤外光の検出結果に基づいてIRマーカ３の2Dの位置が求められる。求められたIRマーカ３の2D位置情報は、IR検出器５から順次コンピュータ７に無線送信される。
【００６１】
このため、電磁界センサ２が移動すると、コンピュータ７には、電磁界センサ２による電磁界強度の測定データ、IRマーカ３の2D位置情報及びCCDカメラ４の映像が順次入力される。そうすると、電磁界マップ生成部１８では、IRマーカ３の2D位置情報に基づいて電磁界センサ２により測定された電磁界強度の測定点が順次同定される。
【００６２】
そして、電磁界マップ生成部１８は、測定点の同定結果及び電磁界センサ２による電磁界強度の測定データを用いて、測定点ごとの電磁界強度を示す電磁界分布マップ情報を生成する。すなわち、測定領域における各測定点に対応する2Dの配列位置に、電磁界強度の測定値が順次格納される。
【００６３】
また、位置補正部１９は、電磁界強度の測定点の軌跡として得られる履歴情報に基づいて、測定点のエラー検出処理を実行する。エラーが検出された場合には、位置補正部１９により、他の測定点の2D位置情報に基づく補間やカーブフィッティング等の測定点の補正処理が実行される。このため、電磁界強度の測定領域付近において赤外光を発する物体が存在し、仮にIR検出器５により物体がIRマーカ３であると誤認識された場合であっても、電磁界強度の測定点を適切に補正することができる。
【００６４】
更に、データ補間部２０は、未測定の位置における電磁界強度の値を、測定データを用いた補間処理によって求める。求められた電磁界強度の計算値は、電磁界分布マップ情報を構成する2D配列位置に格納される。これにより、測定領域における大局的な電磁界分布マップ情報を速やかに得ることができる。
【００６５】
図６は、図５に示す画面に電磁界分布マップを表示させた例を示す図である。
【００６６】
図６に示すように、XY座標上に電磁界分布マップを表示させることができる。また、CCDカメラ４の映像に電磁界強度の測定点及び測定結果を表すマークを重畳表示させることもできる。電磁界強度の値は、値に応じたグレーススケールやカラースケールを用いて表示させることができる。図６の例では、蛍光灯付近における電磁界強度の測定点及び測定値の分布を容易に把握することができる。
【００６７】
また、IRマーカ３の軌跡をCCDカメラ４の映像及び電磁界分布マップに重畳表示させることもできる。すなわち、時間的に近い測定点同士を線で繋いでIRマーカ３の軌跡として表示させることができる。図６は、250 msごとの測定データを用いてIRマーカ３の軌跡を折れ線で表示させた例を示している。
【００６８】
このため、ユーザは、蛍光灯等の物体Ｏ周辺における所望の測定領域における電磁界分布を画像として視認することができる。また、電磁界分布測定装置１では、電磁界強度の測定位置をフリーハンドで自由に決定できるため、図６に示すような電磁界分布マップを参照しながらより詳細な測定を継続して行うことが可能である。
【００６９】
つまり以上のような、電磁界分布測定装置１は、電磁界センサ２の位置検出のためにIRマーカ３を用いたものである。
【００７０】
（効果）
このため、電磁界分布測定装置１によれば、従来の磁気式位置センサを用いた方式と異なり、被測定電磁界に対する位置測定系の電磁干渉がなく、かつ電磁界強度の測定領域に付近に金属等の導体が存在する場合であっても正確に電磁界強度の測定点を同定することができる。
【００７１】
また、従来の光学式トラッキングと異なり、測定領域の明るさに依存することなく安定して電磁界強度の測定点を求めることができる。特に、電磁界分布測定装置１によれば、電磁界強度の測定領域が暗い場合であっても、正確に電磁界強度の測定点を特定して電磁界分布情報を得ることができる。
【００７２】
更に、IRマーカ３としてIR LEDを用いれば、磁気式位置センサに比べて安価に位置センサを構成することができる。
【００７３】
（変形例）
上述の例では、電磁界センサ２による電磁界強度の測定点を同定するために赤外光を用いたが、紫外光(UV: ultraviolet)を用いてもよい。紫外光を用いる場合には、IRマーカ３及びIR検出器５の代わりにIRマーカ３及びIR検出器５と同等の機能をそれぞれ有するUVマーカ及びUV検出器が電磁界分布測定装置１に備えられる。
【００７４】
すなわち、電磁界強度の測定領域から観測される可視光等の電磁波との識別が可能であり、かつ測定対象となる電磁界への干渉が無視できる波長の電磁波であれば、電磁界強度の測定点の同定のために利用することができる。
【００７５】
尚、赤外光は波長が可視光よりも長く、ミリ波長の電波よりも短い電磁波である。赤外光の波長は、0.7μm〜1mm程度である。一方、紫外光は波長が可視光より短く軟X線より長い電磁波である。紫外光の波長は、10nm〜400nm程度である。波長が760nm〜830nm程度の可視光に対して赤外光及び紫外光は不可視光と呼ばれる。
【００７６】
また、可視光であっても、電磁界強度の測定領域から観測される可視光と識別可能であれば、電磁界強度の測定点の同定のために利用することができる。従って、所定のパターンで点滅する可視光や振幅及び周波数の一方又は双方を変調した可視光であれば、電磁界強度の測定点の同定のために利用することができる。
【００７７】
この場合には、可視光を発光する可視光LED等の光源に可視光を点滅させるための回路又は変調回路を接続して可視光マーカを構成することができる。更に、可視光検出器としてCCDカメラ４を利用することができる。もちろん、CCDカメラ４とは別に位置センサとして専用の可視光検出器を電磁界分布測定装置１に設けてもよい。そして、可視光検出器に内蔵される演算装置又はコンピュータ７において、所定のパターンで点滅する可視光又は変調された可視光の位置を特定する画像処理によって可視光マーカの位置を求めることができる。
【００７８】
尚、不可視光を用いる場合においても、不可視光を点滅又は変調させて使用することができる。この場合、測定領域において赤外光又は紫外光が発生しても、電磁界センサ２の位置同定のための赤外光又は紫外光を識別することができる。
【００７９】
（第２の実施形態）
図７は本発明の第２の実施形態に係る電磁界分布測定装置に備えられるIR検出器の構成例を示す上面図であり、図８は図７に示すIR検出器の側面図である。
【００８０】
第２の実施形態に係る電磁界分布測定装置１Ａは、複数のIR検出器５を備える点及び複数のIR検出器５により検出されたIRマーカ３の2D位置情報を用いたコンピュータ７の情報処理方法が図１に示す第１の実施形態に係る電磁界分布測定装置１と相違する。他の構成および作用については図１に示す電磁界分布測定装置１と実質的に同一である。このため、複数のIR検出器５の構成例のみ図示し、他の構成要素については説明を省略する。
【００８１】
図７に示すように、電磁界分布測定装置１Ａは、複数のIR検出器５を備えている。図７は、２つのIR検出器５を、連結部材３０を介して連結した例を示している。各IR検出器５は、それぞれ連結部材３０にスライド機構３１を介してスライド可能に取り付けられる。このため、IR検出器５間の間隔は、スライド機構３１を用いてIR検出器５を連結部材３０の長手方向にスライドさせることにより調整することができる。
【００８２】
また、連結部材３０には、IR検出器５間の距離を確認するためのメモリ３２が振られている。このため、IR検出器５間の間隔を容易に確認することができる。
【００８３】
互いに連結された２つのIR検出器５は、図１に示す電磁界分布測定装置１と同様にCCDカメラ４とも一体化することができる。
【００８４】
このようにIR検出器５を構成すると、IR検出器５間における相対的な位置関係及び各IR検出器５において検出されたIRマーカ３の2D位置情報に基づいて、幾何学的にIRマーカ３とIR検出器５との間における距離を求めることができる。
【００８５】
そこで、電磁界マップ生成部１８には、IR検出器５間の間隔及び各IR検出器５において検出されたIRマーカ３の2D位置情報に基づいて、IRマーカ３の空間位置を求める機能が備えられる。このため、電磁界マップ生成部１８では、電磁界センサ２の空間位置ごとの３次元(3D: three dimensional)の電磁界分布情報を求めることができる。
【００８６】
尚、各IR検出器５において検出されたIRマーカ３の2D位置情報に基づいて、IRマーカ３又は電磁界センサ２の空間位置を解析的に計算する代わりに、各IR検出器５間の距離、各IR検出器５において検出されたIRマーカ３の2D位置及び各IRマーカ３又は電磁界センサ２の空間位置の対応関係を予め実験的に取得してデータベース化又は数式化することによってIRマーカ３又は電磁界センサ２の空間位置を求めるようにしてもよい。実測値に基づいて各IRマーカ３又は電磁界センサ２の空間位置を求めるようにすれば、ハードウェアと解析に用いられるモデルとの間における誤差を低減させることができる。
【００８７】
この場合、電磁界マップ生成部１８に各IR検出器５間の距離、各IR検出器５において検出されたIRマーカ３の2D位置及び各IRマーカ３又は電磁界センサ２の空間位置の関係を示すテーブル又は近似関数が保存される。そして、電磁界マップ生成部１８は、各IR検出器５間の距離及び各IR検出器５において検出されたIRマーカ３の2D位置を入力として、テーブル又は近似関数を参照し、各マーカ３又は電磁界センサ２の空間位置を出力させるように構成される。
【００８８】
すなわち電磁界分布測定装置１Ａは、複数のIR検出器５を設けることによって、IRマーカ３と各IR検出器５との間における距離を求めてIRマーカ３の3D位置を取得できるようにしたものである。
【００８９】
このため電磁界分布測定装置１Ａによれば、3Dの電磁界分布情報を求めることができるのみならず、IRマーカ３がIR検出器５側を向いていない場合や、IRマーカ３のIR検出器５に対する仰角が傾いている場合であっても、電磁界センサ２の空間位置を精度よく特定することができる。
【００９０】
尚、複数のIR検出器５を連結部材３０で連結せずに、所定の位置に配置することによってIR検出器５間における相対的な位置関係を特定するようにしてもよい。
【００９１】
（第３の実施形態）
図９は本発明の第３の実施形態に係る電磁界分布測定装置に備えられるデータ収集系の構成図である。
【００９２】
第３の実施形態に係る電磁界分布測定装置１Ｂは、電磁界センサ２、CCDカメラ４及びIR検出器５を含むデータ収集系の構成及び電磁界センサ２の位置を求めるためのコンピュータ７における情報処理方法が図１に示す第１の実施形態に係る電磁界分布測定装置１と相違する。他の構成および作用については図１に示す電磁界分布測定装置１と実質的に同一である。このため、データ収集系の構成例のみ図示し、他の構成要素については説明を省略する。
【００９３】
電磁界分布測定装置１Ｂでは、電磁界センサ２のセンサ部２Ｂとは逆側のボディ２Ａに、シム部材８を挟んで同種又は異種の光を発光する複数の光マーカが取り付けられる。すなわち、電磁界センサ２には、波長帯の異なる光を発光する複数の光源及び波長帯が同一の光を発光する複数の光源が設けられる。図９は、電磁界センサ２に、２つのIRマーカ３、２つのUVマーカ４０及び１つの可視光マーカ４１を設けた例を示している。但し、可視光マーカ４１は、点滅する可視光又は変調された可視光を発光する光源で構成される。
【００９４】
一方、CCDカメラ４には、電磁界センサ２に設けられた光マーカの種類に対応する光の検出器がそれぞれ少なくとも１つ連結部材３０により連結される。図９の例では、IRマーカ３及びUVマーカ４からの不可視光を検出するための２つのIR検出器５及び２つのUV検出器４２がCCDカメラ４と連結されている。
【００９５】
尚、可視光マーカ４１からの可視光は、CCDカメラ４により検出することができる。すなわち、CCDカメラ４を可視光マーカ４１から発せられる可視光の検出器として用いることができる。CCDカメラ４により撮影された画像データから可視光マーカ４１からの可視光の位置を検出する処理は、可視光の点滅のパターン又は変調情報に基づく特徴点検出処理によって電磁界マップ生成部１８において行うことができる。
【００９６】
同種又は異種の波長帯の光を発光する複数の光マーカを電磁界センサ２に取り付ければ、光マーカ間における相対的な位置関係及び各光マーカからの光の検出情報に基づいて、電磁界センサ２の空間位置を幾何学的に求めることができる。また、同種又は異種の波長帯の光を検出する複数の光検出器を用いれば、光検出器間における相対的な位置関係及び各光検出器における光の検出情報に基づいて、電磁界センサ２の空間位置を幾何学的に求めることができる。このため、所望の組合せのマーカ及び検出器を用いることによって、電磁界マップ生成部１８において電磁界センサ２の空間位置ごとの3Dの電磁界分布情報を求めることができる。
【００９７】
加えて、互いに異なる波長帯の光を発光する複数の光マーカを電磁界センサ２に取り付ければ、電磁界マップ生成部１８において光の種類ごとに電磁界強度の測定点の位置情報及び位置情報の履歴を得ることができる。このため、位置補正部１９では、赤外光、紫外光及び可視光についてそれぞれ測定点の履歴に基づいて異常値を検出するエラー検出処理を実行することができる。そして、異常値と判定された測定点の位置を、他の波長帯の光の検出情報から得られる正常な電磁界強度の測定点の位置に基づいて補正することができる。
【００９８】
すなわち、異常値として検出された測定点の位置を他の波長帯の光の検出情報に基づく測定点の位置に置き換える補正処理や異常値として検出された測定点の位置と他の波長帯の光の検出情報に基づく測定点の位置とを重み付け加算する補正処理によって測定点の位置補正を行うことができる。
【００９９】
もちろん、異常値の補正に限らず、測定点の位置の同定自体を、異なる波長帯の光の検出情報に基づく複数の位置の重み付け加算や平均値の算出によって行うようにしてもよい。
【０１００】
このような構成を有する電磁界分布測定装置１Ｂでは、電磁界強度の測定領域に赤外光又は紫外光を発生させる物体が存在する場合であっても、物体からの不可視光の干渉を受けない光の検出情報に基づいて正確に電磁界センサ２の空間位置を求めることができる。また、電磁界の測定領域に赤外光及び紫外光の双方が発生している場合であっても、点滅又は変調によって識別可能な可視光の検出情報に基づいて正確に電磁界センサ２の空間位置を求めることができる。
【０１０１】
（他の実施形態）
以上、特定の実施形態について記載したが、記載された実施形態は一例に過ぎず、発明の範囲を限定するものではない。ここに記載された新規な方法及び装置は、様々な他の様式で具現化することができる。また、ここに記載された方法及び装置の様式において、発明の要旨から逸脱しない範囲で、種々の省略、置換及び変更を行うことができる。添付された請求の範囲及びその均等物は、発明の範囲及び要旨に包含されているものとして、そのような種々の様式及び変形例を含んでいる。
【符号の説明】
【０１０２】
１、１Ａ、１Ｂ  電磁界分布測定装置
２  電磁界センサ
２Ａ  ボディ
２Ｂ  センサ部
３  IRマーカ
４  CCDカメラ
５  IR検出器
５Ａ  IRカメラ
５Ｂ  ADC
５Ｃ  演算装置
５Ｄ  無線送信アンテナ
６  ガイドシート
７  コンピュータ
８  シム部材
９  演算装置
１０  記憶装置
１１  入力装置
１２  表示装置
１３  入出力端子
１４  無線受信アンテナ
１５  映像情報生成部
１６  電磁界分布情報生成部
１７  画面情報生成部
１８  電磁界マップ生成部
１９  位置補正部
２０  データ補間部
３０  連結部材
３１  スライド機構
３２  メモリ
４０  UVマーカ
４１  可視光マーカ
４２  UV検出器
Ｏ  物体
【図１】
0005652763.tif 000002
【図２】
0005652763.tif 000003
【図３】
0005652763.tif 000004
【図４】
0005652763.tif 000005
【図７】
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【図８】
0005652763.tif 000007
【図９】
0005652763.tif 000008
【図５】
0005652763.tif 000009
【図６】
0005652763.tif 000010