(57)【要約】１つ以上の位置及び／又は方向における環境の１つ以上の特性を記録又は測定することにより環境からの情報を得るための、環境との関係において移動可能なセンサ（５）及びセンサとトランスジューサの相対的位置及び方位を固定できるような形で、センサ（５）に対し機械的に連結されたトランスジューサ（６）を含んで成る、１つの環境（１）の１つ以上の特性に関する情報を生成するための装置（４）。該トランスジューサ（６）は、環境内の信号供給源（７）から入射信号を受信することにより環境との関係における少なくとも４つの自由度に関するその方位及び位置を決定し、これによりセンサ（５）により達成された少なくとも１つの前記記録又は測定についてセンサの方位及び位置に関する対応する情報を生成するように配置されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つ以上の位置及び／又は方向で、環境の１つ以上の特性を記録又は測定することにより、環境からの情報を得るための、環境との関係において移動可能なセンサ（５）を含んで成る、１つの環境（１）の１つ以上の特性に関する情報を生成するための装置において、センサ及びトランスジューサの相対的位置及び方位を固定できるような形で、センサ（５）に対し機械的に連結されたトランスジューサ（６）を内含していること、及び該トランスジューサは、環境内の信号供給源（７）から入射信号を受信することにより環境（１）との関係における少なくとも４つの自由度に関するその方位及び位置を決定し、それにより、センサ（５）により達成された少なくとも１つの前記記録又は測定について環境との関係におけるセンサの少なくとも４つの自由度に関し、センサの方位及び位置に関する対応する情報を生成するように配置されていること、そして記録又は測定情報及び方位及び位置情報を発出するように設計され、該記録又は測定情報及び該方位及び位置情報が該環境の少なくとも１つの特性を定義づけすることを特徴とする装置。
【請求項２】
トランスジューサ（６）は、トランスジューサ（６）と環境（１）が互いとの関係において移動させられた場合に、環境との関係におけるその方位及び位置を反復的に決定するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
トランスジューサ（６）は、トランスジューサ（６）と環境（１）が互いとの関係において移動させられた場合に、任意の座標系内で環境により機械的に誘導されず自由に移動できるように配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
トランスジューサ（６）は、０．２ステラジアン（Ｓｒ）を超える立体角を構成し、かつ、トランスジューサが前記信号供給源（７）から入射信号を受信するように配置されている信号受信方向の収集により形成される信号受信方向部域を伴って設計されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
トランスジューサの信号受信方向部域が、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４に記載の装置。
【請求項６】
トランスジューサの信号受信方向部域が、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４に記載の装置。
【請求項７】
トランスジューサの信号受信方向部域が、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４に記載の装置。
【請求項８】
トランスジューサの信号受信方向部域が、トポロジー的に接続されていることを特徴とする請求項４〜７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】
センサ（５）と情報処理ユニット（９）の間及びトランスジューサ（６）と情報処理ユニット（９）の間の情報伝達を目的として接続を確立するために配置されている手段（１０、１１）を内含すること、及び情報処理ユニット（９）が環境の少なくとも１つの特性を表わすデータを生成するために記録又は測定情報及び方位及び位置情報を処理するように配置されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０】
環境のモデル（１３）を補足するための情報を生成するように設計されていることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１１】
環境のモデル（１３）の生成のための情報を生成するように設計されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１２】
コンピュータグラフィックモデル（１３）用に意図された情報を生成するように設計されていることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の装置。
【請求項１３】
１つの物体（２３、２７）を制御するための情報を生成するように設計されていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１４】
物体（２３）を内含することを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
センサ（５）又はそのいずれかの部分が物体（２３）を構成していることを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
トランスジューサ（６）は、方位及び位置情報を得るため、環境（１）内の少なくとも３つの異なる信号供給源によって構成されている信号供給源（７）から、信号供給源とトランスジューサの間で直線的に伝播する信号を受信するように配置されていることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１７】
環境（１）内に配置された信号供給源（７）を内含することを特徴とする、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１８】
信号供給源（７）が、能動的に信号を発信する信号供給源によって構成されていることを特徴とする請求項１〜１７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１９】
信号供給源（７）が、入射した信号を反射する受動部材によって構成されていることを特徴とする、請求項１〜１８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２０】
信号を伝送するための手段（１８）を内含すること、及び、信号供給源（７）が信号伝送手段から伝送された信号を反射する受動的手段によって構成されていることを特徴とする請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
トランスジューサ（６）が、信号供給源（７）から伝送された信号を受信し、トランスジューサとの関係における受信された信号の相対的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１〜２０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２２】
トランスジューサ（６）の表面（１６）が信号供給源から伝送された信号を受信し、該表面の関係における受信された信号の相対的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２１に記載の装置。
【請求項２３】
トランスジューサの表面が、信号供給源から伝送された信号を受信し、該表面上での受信された信号の相対的入射位置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１〜２２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２４】
センサ（５）が、録画用に設計された光学器具であることを特徴とする請求項１〜２３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２５】
センサ（５）が、環境内に存在する１つ以上の物理的及び／又は化学的状態を記録するために設計された器具であることを特徴とする請求項１〜２４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２６】
センサ（５）が、環境内に存在する１つ以上の物理的及び／又は化学的数量を測定するために設計された器具であることを特徴とする請求項１〜２５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２７】
センサ（５ｂ）及びトランスジューサ（６ｂ）が、共通のユニット（１７）を有することを特徴とする請求項１〜２６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２８】
共通のユニットが、検出器（１７）であることを特徴とする請求項２７に記載の装置。
【請求項２９】
各々が、前記センサ（５）を１個と前記トランスジューサ（６）を１個含んで成る２つ以上のアセンブリ（３２）を内含することを特徴とする請求項１〜２８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３０】
センサ（５）を用いて、１つ以上の位置及び／又は方向で、環境の１つ以上の特性を記録又は測定することを含む、１つの環境の１つ以上の特性に関する情報を生成するための方法において、少なくとも１回の前記記録又は測定のためのセンサの少なくとも４つの自由度に関するセンサ（５）の方位及び位置についての対応する情報を生成する段階、そして記録又は測定情報及び方位及び位置情報に基づいて環境の少なくとも１つの特性を表わすデータを生成する段階を内含することを特徴とする方法。
【請求項３１】
センサ（５）と環境（１）が互いとの関係において移動させられた時点で、環境との関係におけるセンサの方位及び位置を反復的に決定する段階を内含することを特徴とする請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
センサ（５）と環境（１）が互いとの関係において移動させられた時点で、任意の座標系内で環境との関係において機械的に誘導されず自由にセンサを移動させる段階を内含することを特徴とする請求項３０又は３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記センサの方位及び位置に関する情報が、立体角を構成し、かつ検出された情報の信号受信方向を収集することにより形成され、０．２ステラジアン（Ｓｒ）を超える、信号受信方向部域内で環境内の信号供給源からの信号を検出することによって生成されることを特徴とする請求項３０〜３２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３４】
前記センサの方位及び位置に関する情報が、１ステラジアンを超える立体角を構成する信号受信方向部域内で環境内の信号供給源からの信号を検出することによって生成されることを特徴とする請求項３０〜３２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３５】
前記センサの方位及び位置に関する情報が、２ステラジアンを超える立体角を形成する信号受信方向部域内で環境内の信号供給源からの信号を検出することによって生成されることを特徴とする請求項３０〜３２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３６】
前記センサの方位及び位置に関する情報が、４ステラジアンを超える立体角を形成する信号受信方向部域内で環境内の信号供給源からの信号を検出することによって生成されることを特徴とする請求項３０〜３２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３７】
センサ（５）の方位及び位置に関する情報を生成するために、求められるセンサの自由度の数に関して、センサの方位及び位置に関する情報を生成する場合において、求められるセンサの自由度の数に関して、センサの方位及び位置に関する情報を生成に必要とされるものよりも多数の環境内地点から発信された信号が前記信号受信方向部域内で受信されることを特徴とする請求項３３〜３６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３８】
録画を行なうこと、交互に環境（１）の録画を行なうこと、環境（１）からの１つ以上の物体の移動により環境の特性に影響を及ぼすこと、及びピクチャ情報と方位や位置情報を用いて前記単数又は複数の物体の移動の前に存在した環境の特性を模倣するモデルを新規作成することを目的として、センサ（５）を使用する段階を含んで成ることを特徴とする請求項３０〜３７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３９】
録画のため及び撮影のためにカメラを用いる場合の環境との関係におけるカメラの方位及び位置を決定することを目的としてセンサを構成するカメラを使用する段階を含んで成ることを特徴とする請求項３０〜３８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４０】
撮影のためにカメラを用いる場合の環境との関係におけるカメラ（５）の位置及び方位を決定するための請求項１〜２９のいずれか１項に記載の装置の使用。
【請求項４１】
記録されたフィルムのその後のアニメーションにおいて使用されるべき関連情報を生成するために撮影にカメラを使用する場合の環境との関係におけるカメラの位置及び方位を決定するための請求項１〜２９のいずれか１項に記載の装置の使用。
【請求項４２】
環境のモデルを新規作成するための請求項１〜２９のいずれか１項に記載の装置の使用。
【請求項４３】
１つの環境内のライン（３０）に沿って、該ラインの１つ以上の共通の位置（３１）における１つ以上の特性を決定するための請求項１〜２９のいずれか１項に記載の装置の使用。
【請求項４４】
環境の１つ以上の層内の環境の特性の１モデルを生成するため、環境内のライン（３０）に沿って該ラインの１つ以上の共通の位置（３１）における１つ以上の特徴を決定するための請求項１〜２９のいずれか１項に記載の装置の使用。
【請求項４５】
１つのコンピュータ内で実行される場合に請求項３０〜３９のいずれか１項に記載の段階を達成するようプロセッサに命令するためのソフトウェアコード部分を含むコンピュータの内部メモリ内に直接ロードできるコンピュータプログラム。
【請求項４６】
少なくとも部分的に、インターネットのようなネットワークを介して提供される請求項４５に記載のコンピュータプログラム。
【請求項４７】
請求項３０〜３９のいずれか１項に記載の段階をコンピュータに制御させるように意図された、記憶プログラムを有するコンピュータ読取り可能媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、１つ以上の位置及び／又は方向における環境の１つ以上の特性の記録又は測定により、環境からの情報を得るための、環境との関係において移動可能なセンサを含んで成る、１つの環境の１つ以上の特性に関する情報を生成するための装置に関する。さらに、本発明は、センサを用いた１つ以上の位置及び／又は方向での環境の１つ以上の特徴の記録又は測定を含む、１つの環境の１つ以上の特徴に関する情報を生成するための方法に関する。
【０００２】
このような装置及びこのような方法は、数多くの目的のために使用可能であるが、以下において、モデルを新規作成し物体を制御するための手段という利用分野について記述するが、本発明は特定の利用分野について何ら制限されるものではない。
【０００３】
最初に、本発明において使用されている数多くの用語について、以下でより厳密に説明し定義づけする。これに関連して、本文中の「環境」、「特性」、「センサ」及び「モデル」という語には非常に広い意味が与えられるという点を強調しておく。
【０００４】
環境は、１つ以上の物理的物体又はそれらの一部ならびに、物理的な制限的表面を伴なう又は伴わない任意の体積によって構成され得る。該体積又は空間は、１つ以上の固体物体を内含し、かつ／又は気体及び／又は液体状態の異なる媒質を含んでいる可能性がある。環境の中では、静止及び／又は可動の両方の物体／現象が発生し得る。この環境は、屋外及び屋内の両方に位置設定されうる。さらに、環境は、例えば逆空間のような概括的な空間であり得る。
【０００５】
特性という語は、原則として、記録及び／又は測定可能な１つの環境のすべての特徴を網羅する。これはすなわち、あらゆる化学的及び物理的状態及び数量が内含されること、そしてさらに、立証され得る外観及び拡がりに関するその環境のすべての特徴が内含される、ということを意味している。すべての考えられる特性の中でいくつか例を挙げると、以下のようなものがある。すなわち１つの物体が、固体状態で存在すること、ある一定の酸素含有量が１つの位置に存在すること、気体がある一定の温度をもつこと、１つの物体又はその一部分が特別な拡がり、形状、テクスチュア（質感）又は色などをもつこと、あらゆるベクトル特性が、磁場、音場、流れなどといった１つの位置に存在することなどである。
【０００６】
さらに、「センサ」という語は、上述の定義に従って１つの環境の特性の記録及び／又は測定のために使用可能である、異なる器具のための包括的用語としてみなされるべきであるということが指摘される。これに関連して、指向性ならびに非指向性のセンサ及びポイントセンサならびにアレイとして設計されたセンサが内含される。センサは、１つの位置に実質的に設置されている間又はそこから一定の距離のところに設置されている間のいずれかでその位置における１つの特性を記録／測定するタイプのものであり得る。さらに、センサは電磁放射線又は音波を発出及び／又は受理できるものでありうる。センサのいくつかの例としては、ＩＲ−カメラ、望遠鏡、フィルムカメラ、ビデオカメラ、スチールカメラ、ＧＭ−カウンタ、ＵＶ検出器、マイクロ波アンテナ、温度計、風力計、マイクロホンなどがある。１台の同一装置内のセンサが、１以上の器具を内含し得ること、そして、その器具は異なる特徴をもち得ることを強調しておくべきである。ここでは、特許請求の範囲で使用されている「１つのセンサ」という語が、実際に、２つ以上の器具を使用する可能性を何ら制限するものでなく、これらの器具は１つの環境の異なる特性を記録又は測定するために配置される可能性がきわめて高いということが強調される。
【０００７】
１つの特定のタイプのセンサは、ピクチャを得るため光学器具によって構成される。以下の記述から明確となるように、本発明の数多くの重要な利用分野において、カメラがセンサとして使用される。カメラという語には、フィルムカメラ、ビデオカメラ、スチールカメラ、ステレオカメラ、ＩＲ−カメラなどが含まれる。これは、すなわち写真撮影及び映像撮影が１つの環境の特性の記録としてみなされることを意味しており、より詳細には、これらの方法は、まず最初に、１つの環境の外観及び／又は拡がりに関係する特性を記録するために使用される。
【０００８】
「モデル」という語が、わずかな座標データ、グラフ、図面、地図などといったような非常に単純な環境モデルから、例えばピクチャ処理及び／又は評価のためのコンピュータグラフィック環境の中で、移動、回転、変化又はその他のあらゆる方法で処理され得るより高度な２次元、３次元又はそれ以上の高次のモデルであるより高度なモデルまで、またさらに、ユーザーが仮想の形で１つの環境の特性に参加できるいわゆる仮想現実（ＶＲ）モデルである対話式アプリケーションに関して最も高度なモデルに至るまでのすべてを含むように意図されている、ということも強調しておくべきである。特別な１つのタイプのモデルとして、さまざまなタイプのコンピュータゲーム、特に対話式であるようなものがある。さらに、モデルは、写真静止画及びフィルムシーケンスの形をした動画を内含しうる。３次元モデルにおいては、気体流のようなベクトル数量を、１本の矢印の方向及び長さが当該数量のそれぞれ方向及び値を示すような形で、矢印を用いて表現することができる。さらに、温度、放射線強度などのような非等方性でない数量であることが非常に多いその他の数量は、現在の数量が一定の値を有するいずれかの表面に従って、ある量を異なった色付けされた透明な表面で表すという形式で示すことができる。さらに、例えば逆空間を用いて１つの環境を描くもののような、抽象的かつ数学的な性質のモデル及びホログラフによる明示も内含される。
【０００９】
さらに、「位置」及び「方位」といった用語は、以下のような意味をもつ。３次元の物体は、空間との関係において最高６つの自由度（つまり３つの並進と３つの回転）をもち得る。その物体の「位置」は、現座標系の原点との関係における並進を示す３つの数量によって定義される。これらは本出願では、ｘ、ｙ及びｚにより表示されている。物体の「方位」は、座標系内の物体の回転角度を示す３つの数量によって定義づけされる。これらは、本出願において、α、β及びγにより表示されている。実際には、１つの物又は他の物体は、往々にして、６未満の自由度数をもつ。例えば、コンピュータディスプレイ上のカーソルは、通常、２つの自由度を有する。その方位は一定（又は無関係）であり、その位置は、２つの変数によって特徴づけされる。同様にして、３次元物体は、それが６よりも少ない数の自由度をもつような制限を有する可能性がある。例えば、テーブル上を移動できるブロックは３つの自由度を有し、２つの変数がテーブル天面上のその位置を表わし、１つの変数がその方位、すなわちテーブル天面に対し垂直な１本の軸を中心としたその回転角度を表わす。
【００１０】
その上、装置又は少なくともその一部分と環境の間の相対的な動きが装置自体を移動させることによって実施されるような利用分野が以下において先ず記述されているものの、例えば環境が、静止状態で設置されていない１つの物体によって構成されている場合のような一部の場合には、静止装置を使用し、環境を移動させることで代わりに相対的運動を達成することも可能である。
【００１１】
今日、数多くの異なる利用分野で異なるタイプのモデル、好ましくはコンピュータグラフィック環境内で使用するよう意図された３次元モデルを達成するための広範な作業が発展している。モデルは、１つの環境を表し、その環境が有する特徴のうちの少なくともいくつかを示すように意図されている。すなわち、モデルは、例えば、環境の特性についての情報がモデルを通して得られるような形で可能なかぎり広範に環境を模倣することを目標とすることができる。
【００１２】
上述のように、１つの環境の特性、特に環境の外観を再現しようと試みる１つのタイプのモデルとしては、仮想現実（ＶＲ）モデルと呼ばれるモデルがある。これらは、例えばいわゆる３次元メガネ及び所要のコンピュータとの通信を用いることによってユーザーがモデル内で仮想的に「自らを移動させる」ことができるという特徴をもつ。したがって、ユーザーは例えば、仮想的に当該環境を訪ずれ、モデルを用いて、現実の環境の特性に参加することができる。先進のＶＲモデルでは、異なる位置及び方向から環境の特性を研究する可能性の他に、モデルの特性を変更し、これにより現実の環境内のこのような対応する修正が結果としてもたらすことになる帰結についての情報を受理することのような能動的動作を行なう可能性がある。
【００１３】
【発明の背景】
モデルを新規作成する場合に、１つの環境の特性についての所要情報を得るためには、現在のところ、往々にして例えばビデオカメラ又はそれに類するもののような、環境の録画のための２台以上のカメラを含む配置が使用されている。
【００１４】
技術的現状の１例としては、いわゆるステレオカメラの使用がある。好ましくは、入念に測定された又は共通の物体の露光により計算された相互の位置及び方位を有する２台の機械的に固定された形で連結されたカメラが使用される。このような配置では、環境について、大抵対を成している大量の２次元ピクチャから成る基本画像データを得ることができる。しかしながら、この基本画像データには、環境の３次元モデルへと変換できるようになるのに非常に重い計算パワーを必要とする先進の統計アルゴリズムの使用を含む、多大な処理が必要である。通常、いくつかのカメラ、特殊な機構及び多くの計算作業が必要とされるという事実のため、この方法は、コスト及び時間のかかるものとなっており、このことは実際にはモデルの質の基準を下げなくてはならないことを意味している。
【００１５】
３次元モデルを達成するためのもう１つの方法は、いわゆる３次元スキャンである。この場合、モデルのための基礎を構成する物体は、回転テーブル上に位置設定される。さらに、テーブルは、物体から一定の距離のところにあるスキャナとの関係において適切に垂直方向に調整できる。テーブルを同時に回転させ、場合によってはテーブルを垂直方向に移動させながら、スキャナを用いて、スキャナと物体の間の距離の反復的測定を実施することにより、テーブルの回転角及び物体の仰角の関数としての距離情報が得られる。この距離情報は、このとき、物体のモデルを新規作成するために使用可能である。しかしながら、この方法には、それが、単純な形状をもつ、比例して小さい物体のモデルを生成するためのみに適していることから、大きな制限がある。もう１つの弱点は、物体及びスキャナが、測定手順の間、互いとの関係において自由に移動させられ得ないという点にある。物体の特徴についての詳細な情報を最も効率よく得るためには、任意の位置から、そして任意の方向で、測定を行なうことが望ましいと思われる。
【００１６】
例えば、ＶＲアプリケーションのための環境の記述を達成するためのさらなる技術は、パノラマ技術である。これは、水平線全体又はその大部分が数多くの異なる位置から撮影され、これらのピクチャが１つのコンピュータモデルの形に結合されることに基づいている。モデルを使用するにあたり、検分者は、自らを仮想的に異なる位置の間で移動させることができ、これらの位置の数は、そのモデルが基づいていた位置を記録するピクチャ数に依存している。この技術は、市販されており、アップルコンピュータ社の国特許第５，８４１，４４０号及びＶＰＬリサーチ社の米国特許第５，６８４，９４３号に記述されている。
【００１７】
【発明の概要】
本発明の目的は、少なくともいくつかの点で上述の、このような装置との関連で改善されている、冒頭部分で定義された種類の装置を提供することにある。
【００１８】
この目的は、本発明に従うと、センサ及びトランスジューサの相対的位置及び方位を固定できるような形で、センサに対し機械的に連結されたトランスジューサを内含する装置において、該トランスジューサが、環境内の信号供給源から入射信号を受信することにより環境との関係における少なくとも４つの自由度に関するその方位及び位置を決定し、これにより、センサにより達成された少なくとも１つの記録又は測定について環境との関係におけるセンサの少なくとも４つの自由度に関しセンサの方位及び位置に関する対応した情報を生成するように配置されており、該環境の少なくとも１つの特性を定義づけする記録又は測定情報及び方位及び位置情報を発出するように設計されている装置によって達成されている。このようにして、環境の特性についての情報及び特性情報が記録されているときに環境との関係においてセンサがいかに方向づけられ位置づけられるかに関係する情報を得るために該装置を使用することができるようになる。
【００１９】
例えば、３次元モデルを生成する場合のような、３次元の問題／現象の処理においては、センサの６つの自由度のすべてがわかっている場合が最も有利であるが、近似を通して５つ又は４つの自由度がわかっている場合及び／又は有利な対称性が存在する場合に、往々にして充分良好な結果を得ることができる。一例を挙げると、例えば、ワンポイントボロメータ及び遮蔽されたＧＭ−カウンタの場合に、センサがその記録方向を軸とする対称性をもつ場合、５つの自由度の決定しか必要とされない。トランスジューサひいてはセンサの方位及び位置が４つの自由度に関して決定されることの帰結として、それぞれ３つの並進及び３つの回転からなる両方のパラメータの組からの少なくとも１つのパラメータについての情報もつねに得られる。これは往々にして、充分な情報を得るための必要条件である。しかしながら、通常は、わずか１つの位置パラメータそして１つの方位パラメータしかわかっていないというのでは不充分である。４つ未満の自由度の決定しか必要とされない利用分野では、それは、広範な対称性の発生か又は、機械的条件によりある一定の自由度が得られることに依存している。このような条件が存在しない場合には、４つ未満の自由度がわかっているだけでは、非常に些細なケースしか扱えないことから、現利用分野のためには通常不充分である。
【００２０】
さらに、トランスジューサの特徴にしたがって、センサは、その位置及び方位がトランスジューサによって決定され得ることから環境との関係において自由に移動でき機械的に誘導されないように設計され得、このようにして、装置を任意の位置及び方向で使用できることから、きわめて高い性能が結果としてもたらされる。トランスジューサが環境内の信号供給源から信号を受信することによってその位置及び方位を決定するという特徴の結果、装置は絶対測定のために使用するように設計され得ることになる。すなわち、信号供給源ひいては環境との関係におけるトランスジューサの位置／方位の相対的変更のみならずその実際の位置／方位をも決定することができ、これにより、加速度センサ及びジャイロのような、発生するその他のタイプのトランスジューサにおいて必要とされるドッキング、位置合せ、同期化及び／又はゼロ設定の方法は削除されることになる。
【００２１】
一例を挙げると、装置は、異なる記録／測定においてセンサが現地点に向けられている状態で、異なる位置から達成される複数の異なる記録又は測定を通して環境内の１つの及び同じ点についての情報を得ることができる。センサが、ピクチャを生成するためのカメラにより構成されている場合、例えば、その点がどの方向から観察されているかに応じて１つの同じ点において異なる特性をもつ環境のテクスチュアを記録／測定することができ、ＶＲモデルにおいてその後モデリングするためのデータを生成することができる。このようなテクスチュアの例としてはベルベット及びホログラムがある。さらに、装置は、テクスチュアなどのような外観に関する特性及び形状、長さなどのような拡がりに関する特性へとピクチャの特性を分割でき、これにより、例えば、その後の環境のモデリングにおいてこれらの特徴を別々に処理できるようにする形で、ピクチャを表わすデータの生成を可能にする。
【００２２】
このようにして、本発明を用いると、環境について及び／又はその少なくともいくつかの特性について既知の装置が代表的情報を生成できないか又は情報をわずかな程度しか生成できないような１つの環境の特性を定義づけし／表す情報を生成する能力をもつ、冒頭部分で定義されたタイプの装置が得られる。さらに、本発明を用いると、既知の装置を用いることによって可能であるものよりも高い正確度で、１つの環境の特性を定義づけし／表す情報を生成することができる。その上、本発明に従った装置は、１つの環境の特性を定義づけし／表す情報を生成しかつ、既知の装置の使用に比べはるかに少ない記録又は測定を用いて前記情報を生成する能力を有する。本発明に従った装置は、同様に、環境の特徴を定義づけし／表す情報を生成し、既知の装置の使用に比べて少なく及び／又はより単純な記録及び／又は測定用器具を用いて前記情報を生成することができる。さらに、本発明に従った装置を用いると、１つの環境の特性を定義づけし／表す情報を生成することができ、前記情報は同様に、既知の装置の使用において必要とされる期間よりもはるかに短かい期間で生成可能である。本発明に従った装置は、少なくともトランスジューサに関して、広範な及び／又は反復的なドッキング、位置合せ、同期化及び／又はゼロ設定も必要としない。
【００２３】
本発明に従った装置の好ましい実施形態に従うと、トランスジューサは、トランスジューサと環境を互いとの関係において移動させる場合に環境との関係におけるトランスジューサの方位及び位置を反復的に決定するように配置されている。これにより、トランスジューサが環境との関係におけるセンサの方位及び位置についての対応する情報を生成している一方で、環境の特性の記録又は測定は、センサが環境との関係において異なる位置及び／又は方位に位置設定された状態で実施可能となる。このことはすなわち、環境との関係におけるセンサの動きを通して、環境の特性をマッピングできるということを意味している。例えば、１つの空間の特性をマッピングし、その空間の特性全体にわたる２次元又は３次元マップ又はモデルの生成を可能にするデータを生成することができる。
【００２４】
本発明のもう１つの好ましい実施形態に従うと、トランスジューサは、トランスジューサと環境を互いとの関係において移動させる場合に、任意の座標系内で環境により機械的に誘導されず自由に移動可能であるように配置されている。例えば信号及び／又はパワー伝達のために考えられるケーブル以外に、トランスジューサひいてはセンサを強制的にある一定の座標系内の任意の軸又は任意の平面に従わせるような環境との機械的連結が全く存在しないという事実により、装置の使用が単純で動きのきわめて自由なものとなる。１つのモデルを新規作成するにあたっては、一般的な場合では、充分な情報量を得るために一定数の記録が必要でありうる。例えば、事務所の部屋のモデルを新規作成することが望まれていると仮定する。この場合、本発明に従った装置は、センサについての方位及び位置の情報を得ることができると同時に、通常は「隠された」位置についての特性情報の記録を達成できるようにし、これにより、ある検分方向から隠れた特性について機能するモデルを生成することができる。隠された位置は、机の下、椅子の後ろ、紙くずかごの中などにあると考えられる。
【００２５】
本発明のもう１つの好ましい実施形態に従うと、トランスジューサは、信号供給源からの入射信号を受信するようにトランスジューサが配置されている信号受信方向の収集量によって形成され、１つの立体角を構成する０．２ステラジアン（ｓｒ）を超える信号受信方向部域を伴って設計されている。その他の好ましい実施形態には、それぞれ１ステラジアン、２ステラジアン及び４ステラジアンを超える信号受信方向部域を伴うトランスジューサが内含される。前記信号受信方向部域は、あらゆる形状及び想像上の立体角球上の拡がりをもつことができる。本発明の好ましい実施形態に従うと、トランスジューサの信号受信方向部域は、トポロジー的に連結されているが、このことには、それが信号受信能力のない囲い込まれた方向部域をもち得るということも含められている。この信号受信方向部域は、外部因子とは独立しており、トランスジューサの受信方向のみに関係している。それは、方向部域の外部閉塞の形状における制限条件又は信号供給源の何らかの部分的欠如により影響されない。このようにして、本発明に従った装置のトランスジューサは、信号受信方向部域の角度が大きくなればなるほど、トランスジューサの方位及び位置の決定においてある一定の正確度を達成するのに必要な信号供給源の数が少なくてすむという理由から有利であり、比例して広い信号受信方向部域を有している。したがって、広い信号受信方向部域により、計算の精度が高くなり少ない基準点しか必要でなくなる。特に、トランスジューサの軸に沿った、すなわちトランスジューサの主方向における位置の決定に関して、正確度が改善される。広い信号受信方向部域によるもう１つの利点は、トランスジューサの信号受信方向の大部分が、異なる障害によって「隠される」危険性がより低いということにある。
【００２６】
本発明のさらなる好ましい実施形態に従うと、装置は、センサと情報処理ユニットの間及びトランスジューサと情報処理ユニットの間の情報伝達を目的として接続を確立するための手段を内含し、情報処理ユニットは、環境の単数又は複数の特性を表わすデータを生成するために測定情報の記録及び方位及び位置情報を組合わせるように配置されている。データ記憶能力ならびに計算能力をもち得る情報処理ユニットというのは、必要条件に従って環境の特性を定義づけし／表す所望のデータを生成するために、センサからの情報及びトランスジューサからの情報を、記憶し、組合せ、同期化し、分類し、計算に使用することができる、ということを意味している。
【００２７】
本発明のもう１つの実施形態に従うと、装置は、コンピュータグラフィックモデル用として意図された情報を生成するように設計されている。このような装置は、例えばコンピュータグラフィック環境内で環境の仮想現実（ＶＲ）モデルを新規作成するのに用いることのできる環境についてのデータを収集するために、有利に使用される。例えば、３Ｄメガネ及び所要のコンピュータとの通信を用いることによって、ユーザーが「自らを移動させること」ができ、異なる位置及び角度から現実の部屋の特性と対応する特性を研究又は使用することができる、１つの部屋のＶＲ−モデルを新規作成する可能性が存在する。
【００２８】
本発明のもう１つの実施形態に従うと、装置は、１つの物体を制御するための情報を生成するように設計されている。これに関連して、装置を用いて決定される環境の特性に基づいて１つの物体を制御することが可能である。この物体は、例えば、コンピュータの環境内で例示されているあらゆる種類のカーソルであってよく、このカーソルの応答は、センサ又はロボットなどに対する環境の特性に関係付けされている。
【００２９】
本発明のさらなる実施形態に従うと、装置は、制御された物体を内含し、いくつかの場合には、センサが物体そのものを構成する。装置のこれらの特徴の組合せは、結果としてフィードバック結合の可能性をもたらし、これはすなわち、センサが必要とされている制御つまりセンサ及び環境などとの関係におけるセンサの移動の記録又は測定頻度の効果が、環境の特性についての以前の記録又は測定に基づいていてもよいことを意味している。
【００３０】
本発明のもう１つの好ましい実施形態に従うと、センサは、録画用に設計された光学器具である。このような装置を用いると、環境の外観及び拡がりと関係する特性について非常に高い正確度をもつデータを得ることができる。このデータは、環境との関係において、どの位置から及びどの方向から録画が行なわれたかについての認識が望まれるような数多くの異なる利用分野において使用することができる。特に、このような装置は、撮影及び録画したフィルムのアニメーションを補足する上で使用可能である。
【００３１】
本発明のさらなる好ましい実施形態に従うと、センサは、環境内での現在の１つ以上の物理的及び／又は化学的状態を記録するために設計された１つの器具である。このような構成された装置は、例えば、その位置及び分布がそれまで知られていない蓄積したコーティング及びそれに類するものといったような固体物体が環境の中に存在するか否かについての情報を提供することになる。
【００３２】
本発明のもう１つの好ましい実施形態に従うと、センサは、環境内で発生する１つ以上の物理的及び／又は化学的数量の測定のために設計された１つの器具である。この場合、装置での反復的測定を通して、例えば二酸化炭素含有量が１つの交通区域に対する環境内でいかに分布しているかといったような、１つの環境内の特殊な物質又は特殊な化学化合物の分布を明示する２次元又は３次元マップ又はモデルの生成を可能にするデータを生成することが可能である。これはまた、例えばその環境内の異なる位置における現在の温度といったような物理的数量の情報を得ることと組合わせることもでき、これにより環境の数多くの異なる特性の間の関係を明示するモデルを生成することができる。
【００３３】
本発明はまた、請求の範囲に記載の方法の独立項からなる請求項を引用することで特徴づけられた、冒頭部分で定義づけされたタイプの方法にも関する。このような方法は、１つの環境の特性を定義づけし／表す情報を生成するための実質的により効率の高い手順を結果としてもたらす。
【００３４】
本発明に従った装置及び本発明に従った方法のさらなる利点及び有利な特徴は、以下の記述及び残りの従属項の請求項に開示されている。
【００３５】
本発明はまた、本発明に従った装置のさまざまな使用にも関する。これらの使用の役割及び利点は、以下の記述及び請求の範囲から明らかになる。
【００３６】
本発明はまた、対応する添付の請求の範囲に従ったコンピュータプログラム及びコンピュータ読取り可能媒体にも関する。方法の請求項の組の中に定義づけされている本発明に従った方法が、問題のプログラムステップと共に提供されるコンピュータプログラムによりもたらされ得るプロセッサからのプログラム命令を通して達成されるのに非常に適したものであることは明白である。
【００３７】
【発明の好ましい実施形態の詳細な説明】
本発明の実施形態の詳細な説明を、以下、単なる一例として添付図面を参考にして提供する。
【００３８】
図１では、１つの部屋、その部屋の制限表面のいくつか及び部屋の中に存在する２つの物体２、３で構成された１つの環境１が例示されている。この部屋は、明確にするために、概略的に例示されているが、実際には、これは、多くの異なる特性をもつ任意の部屋であってよい。環境１は、例えば不動産業者がコンピュータ通信を介して、ＶＲ（ヴァーチャル）モデルにおいてあるアパートを実体験する機会を顧客に提供することによって、顧客にアパートを紹介することを目的として１つのモデルを確立することが望まれている１つのアパートの部屋であり得る。そのモデルを作ることが興味深いその他の場所の例としては、犯罪が行われた場所、交通区域などがある。
【００３９】
環境１の特性に関する情報を生成するための本発明に従った装置４は、１つ以上の位置及び／又は方向における環境１の１つ以上の特性の記録又は測定によりその環境１から情報を得るため、環境との関係において移動可能であるセンサ５を含む。通常、環境の特性は、その環境のどの位置が調査されているかに依存する。しかしながら、ある場合には、１つの同じ位置は、どの検分方向でその位置が調査されているかによって異なる特性をもつ可能性がある。これに関係するのは、ホログラム及びいくつかの表面構造、例えばベルベット表面などである。センサ５はこの場合、録画用カメラである。その上、装置４は、カメラ５及びトランスジューサ６の相対的位置及び方位を固定することができるように、カメラ５に対し機械的に連結されたトランスジューサ６を内含する。このような理由から、トランスジューサ６及びセンサ５は、互いにしっかりと組立てられるか又は相互連結されて、所望される場合には、互いとの関係において分離及び／又は調整可能となっていてよい。トランスジューサ６とセンサ５の間に１つ以上の互いに固定された調整を得るためには、ガイドピン、ロック機構などのような従来の機械的コンポーネントを適用することができる。主要なのは、トランスジューサ６とセンサ５の相対的位置及び方位を６つの自由度すべてに関して固定できるということにある。しかしながら、相互の方位及び位置の少なくとも一部分は、装置４を使用して得られた情報を用いて計算可能であることから、これらの方位及び位置すべてを予め知っていることは必要でない。しかしながら、この計算作業は、センサ５及びトランスジューサ６の固定された相互の位置及び方位が予めわかっている場合、単純化される。多くの選択可能な調整可能性がある場合には、あらゆる種類のより単純なインジケータを用いて、トランスジューサ６とセンサ５の間の現行の調整を指示することも可能である。
【００４０】
トランスジューサ６は、方位及び位置情報を得るため、信号供給源７とトランスジューサ６の間で直線的に伝播する入射信号を、環境１内の信号供給源７から受信するように配置されている。トランスジューサ６の部屋との関係における４つの自由度を決定するためには、少なくとも２つの異なる信号供給源７が必要とされ、大部分の場合において、少なくとも３つの信号供給源７が必要である。２つの信号供給源しか利用しないためには、例えば、好ましい対称性が存在するか又はある一定の位置及び方位情報が他の方法で得られるといったような、単純なケースが必要となる。６つの自由度すべてを決定することが望まれる場合、少なくとも３つ、往々にして４つの信号供給源７が必要とされる。大部分の場合において、より多くの信号供給源７を使用することが有利である。信号供給源７は、装置４の中に内含されていてよい、すなわちこの目的のためには、特に情報を得ることのできる環境１の中に設置されていてよいが、これらの信号供給源は、環境内に自然に発生する物体によって構成されていてもよい。
【００４１】
本発明に従った装置内の１つのコンポーネントとして使用できる１つのタイプのトランスジューサが、スウェーデンのＦｌｏｔｔｉｌｊｇａｔａｎ６１，Ｓ−７２１　３１ＶａｓｔｅｒａｓにあるＭｅｅｑＡＢ社により開発され市場に出されている。
【００４２】
本出願において、「センサ５の位置及び方位が決定される」という表現は、特に他の指示のないかぎり、前記３つの位置パラメータｘ、ｙ、ｚ及び前記３つの方位パラメータα、β、γのうちの少なくとも４つのパラメータが、環境とのその関係が既知である１つの座標系内で知られているということを意味している。
【００４３】
本発明に従った装置４は、前述のように、センサ５の少なくとも４つの自由度、そして最高６つの自由度すべてを決定する能力をもつトランスジューサ６を内含しているが、このような装置は、センサのより少ない数の自由度についての認識しか要求されていない場合においても有利に使用可能である。トランスジューサ６及び信号供給源７の機能については、以下でさらに詳述する。
【００４４】
こうして、トランスジューサ６を用いて、環境１との関係におけるセンサ５の位置及び方位を決定することが可能である。このことはすなわち、１つ以上の記録又は測定について、それぞれの記録又は測定の都度、センサ５の方位及び位置を決定できるということを意味する。図１に例示されている実施形態の例では、装置４はこのようにして、トランスジューサ６を用いてカメラ５について、１つ以上の録画に関係する方位及び位置情報を生成することができる。
【００４５】
さらに、装置４には、情報処理ユニット９及び／又はもう１つの外部の情報処理及び／又は表示ユニットに対して、ここではピクチャ情報である記録又は測定情報及び方位及び位置情報を信号の形で発信するための手段８が具備されている。これらの信号発信手段８、例えば接点部材又は無線伝送のための送信機は、電気接続１０、１１又は無線信号受信のための受信機と共に、情報処理ユニット９に対し環境１の特性を定義づけし／表す記録又は測定情報及び方位及び位置情報を伝送する。多くの場合において、装置４は、反対の方向、すなわち情報処理ユニット９からセンサ５及び／又はトランスジューサ６への信号伝送も可能となるような形で設計されており、情報処理ユニット９は信号発信手段を有し、センサ５及び／又はトランスジューサ６は対応する信号受信手段を有している。図１においては、センサ５及びトランスジューサ６に対する給電ケーブル５１も、概略的に例示されている。
【００４６】
データ記憶容量及び計算能力をもち得る、適切なコンピュータソフトウェアを内含する情報処理ユニット９を用いて、カメラ５からのピクチャ信号とトランスジューサ６からの方位や位置信号を、環境１の特性を表わす所望のタイプのデータを生成する目的で、記憶し、調整し、分類し、計算用ベースとして使用することが可能である。完全な結果を得るためには、トランスジューサ６が、ピクチャ情報内の最も小さい解像度よりも高い精度をもつカメラ５に関する方位及び位置情報を生成することができることが必要である。
【００４７】
処理済みデータの形をした処理された情報は、このとき情報処理ユニット９から適切な提示手段１２、例えば従来の検分用スクリーン、より先進なコンピュータグラフィック環境又はホログラフ表示ユニットに転送され得る。これに関連して、装置４が環境のモデル１３を生成かつ、補足するためにもう１つの形のデータ又は情報を生成するように設計されていてよく、補足の場合には既存のモデルと共働するように設計され得るということを述べておくべきである。前もって知られている環境に関する情報、例えば広い外形で表わした部屋の構成、部屋の中の物体のいくつかの位置などの、例えば図面から得ることのできる情報を使用し、一緒に実行して、本発明に従った装置を用いた環境の特性情報の収集を既知ではないその環境の特性に集中させることができるようにすることが可能である。一例を挙げると、建物の壁のテクスチャ、パターン、色及び類似の特性の形をしたさらなる特性情報を建物の現在のモデルに付加するために装置を使用することができるだろう。モデルは、その建物が実際に有する状態に対応する形での現行の特性情報と共に供給される、すなわち、壁紙のパターン全般又はそれに類するものといったあらゆる特性の型通りの適用が問題なのではなく、現在の特性が決定され、転送され、モデルの対応する位置に置かれる。この結果、壁紙の継目又はそれに類するものといったような、例えばパターンの不釣合いが正しく描写されることになる。図１では、情報処理ユニット９が、例えばＣＡＤ−プログラムと共に機能しうるコンピュータユニット１４といかに共働するかが、概略的に例示されている。
【００４８】
１つのモデルの生成と関連して、装置は、記録又は測定情報及び方位及び位置情報の他に、環境の特性に関して得られた情報を、現行の情報獲得がいつどこで行なわれるか、光や温度といった、どのような外部条件及び／又はどのような装置の調整の間に情報獲得が行なわれるかなどに関する付加情報で補足するための前記付加的情報を生成するように構成されうる。得られた情報が特定の時点における特定の場所に関係していることを信頼できる形で立証できること、そしてある条件下において、特性情報を用いて新規作成されたモデルの信憑性が問われるのを回避できることがきわめて重要でありうる。一例を挙げると、これは、モデルが捜査のための基本的データ及び／又は裁判における証拠として使用されることになる、犯罪、交通事故及びそれに類するものが発生した場所の立証において非常に重要であり得る。
【００４９】
本発明に従った装置４の使用においては、まず最初に、人間の手によってか又は車両、自由に動くロボットといった類のものによって実施されうるように、信号供給源７の位置について、すなわち環境１の座標系についての充分な情報を装置が受理するまで、機械的に連結されているカメラ５及びトランスジューサ６が部屋１全体にわたり移動させられることによって、環境の座標系を定義づけする少なくとも３つ、好ましくは４つ及び通常は５つの信号供給源からの信号をトランスジューサ６が得るような形で、適切に手順が進められる。装置４の実施形態の例においては、より厳密には、トランスジューサ６及びセンサ５を内含するアセンブリは、手によって運ばれ、これによりそのための不可欠なハンドル１５を有している。さらに、その後の記録／測定中に、方位及び位置の決定における絶対的な長さの尺度がわかっている必要がある場合には、例えば測定手順中に、環境内の参照ゲージとして周知の寸法と共に物体を置くことなどにより、速度標準を同時に使用しながら信号供給源７の測定を行なう。
【００５０】
本発明に従った方法においては、トランスジューサ６は適切には、トランスジューサ６及び環境１が互いとの関係において移動させられた時点で環境１との関係におけるその方位及び位置を反復的に決定するように配置されており、この方法には、カメラ５については、センサ／カメラ５及び環境１が互いとの関係において移動させられた時点で部屋に関係する少なくとも４つの自由度に関してカメラ５の方位及び位置を反復的に決定すること、そして、ピクチャ情報及び方位及び位置情報に基づいて環境１の単数又は複数の特性を表わすデータ／情報を生成することが含まれる。記録又は測定情報及び方位及び位置情報の調整を単純化する目的で、装置は、トランスジューサ６がいつそれぞれの方位及び位置の決定を行なうべきかをセンサ５が制御するような形で、適切に構成されている。センサとしてのカメラ５の使用においては、それは、カメラ５のピクチャ同期化が、トランスジューサ６の方位及び位置の測定を誘発するような形で配置され得る。
【００５１】
好ましい一実施形態においては、トランスジューサ６ひいてはセンサ５は、トランスジューサ６及び環境１が互いとの関係において移動させられた時点で任意の座標系内で環境１により機械的に誘導されずに自由に移動させられるように配置される。このようにして、この場合、センサ５は、任意の座標系内で環境１との関係において機械的に誘導されずに、自由に移動され得る。こうして、カメラ５を環境１との関係において任意の位置及び方位に位置設定でき、これにより録画を環境１の特定の興味の対象である部分又はピクチャが要求される部分に集中させることができるという点で、多大な利点がもたらされることになる。環境１に機械的に束縛されず環境により機械的に誘導されないように設計された本発明に従った装置４というのは、特性情報の獲得がスキャンタイプの先行技術とは根本的に異なる形で実施可能であるということを意味している。本発明に従った装置によると、記録及び測定は、任意の位置及び方向で実施可能である。例えば、こうして、異なる記録／測定の間、現行点にセンサが向けられた状態で異なる位置から実施される反復的な方向依存性の測定及び／又は記録を通して、環境内の１つの同じ点に関する情報を得ることができる。また、環境の異なる条件で、異なる時点におけるセンサの同じ位置及び／又は方位に関し１つの同じ環境について記録／測定を反復的に実施することも可能である。この場合、例えば１つの環境の外観に関する特性が、光の異なる条件と共にいかに変動するかに関する情報を得ることができる。
【００５２】
トランスジューサは、スウェーデン特許第４４４５３０号に記述されている種類の２次元トランスジューサであってよい。したがって、トランスジューサ６は、本出願において可視光波長帯域の内部ならびに外側で光放射によって構成される又はこれを利用する信号を意味する「光信号」を用いて機能する光学器具であってもよい。例えば発光ダイオードの形をした一定数の信号供給源７を、トランスジューサ６から及び互いから一定の距離をおいて、かつトランスジューサ６の通常の使用の際に、少なくとも３つ、好ましくは４つの信号供給源７が同時にトランスジューサの視野の内部に存在するような形で、配置することができる。互いとの関係における信号供給源７の位置は、例えば、トランスジューサ６を用いて実施できるように、供給源に共通の座標系内の供給源の位置を測定することによって、知ることができる。測定全般に関しては、スウェーデン特許第５０６，５１７号を参照されたい。
【００５３】
トランスジューサ６は、適切には、通信チャネルを介して情報処理ユニット９の中に内含されている計算ユニットと接続している。しかしながら、計算ユニット又は情報処理ユニット全体を、トランスジューサ６及びセンサ５から成るアセンブリに直接接続した状態に置くことも可能である。通信チャンネルは、フレキシブルなケーブル１１によって構成されていてもよいし、又は（オペレータに可能なかぎり大きい動きの自由度を提供するために）ワイヤレスリンク、例えばＩＲ−リンク又は無線リンク、例えばスウェーデンのＫｉｓｔａにあるＥｒｉｃｓｓｏｎ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ＡＢからの「Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（商標）」技術により構成されていてよい。このチャンネルを通して、信号供給源７からの異なる信号がいかにしてトランスジューサ６上に入射するかに関する情報が、トランスジューサ６から計算ユニットまで送達される。
【００５４】
計算ユニットは、トランスジューサ６の位置及び方位を連続的に計算する。本発明に従った装置の一実施形態においては、トランスジューサ６は、信号供給源７から伝送された信号を受信し、トランスジューサとの関係における受信した信号の相対的入射方向を記録するように設計されている。これは、光学信号を使用することによって実施されてはならないが、いわゆる整相列であるマイクロ波及びアンテナアレイを用いることによっても実施可能である。トランスジューサは例えば、レーダー波を伝送し環境内の信号供給源からレーダーエコーを受理するために設計されたレーダーユニットでありうる。レーダーエコーの入射方向に基づいて、計算ユニットは次に、トランスジューサの位置及び方位、それによりセンサの位置及び方位を計算することができる。
【００５５】
いくつかの場合では、トランスジューサは表面１６を有し、この表面は、信号供給源からの伝送された信号を受信し、表面との関係における受信した信号の相対的入射方向及び／又は表面上の受信信号の相対的入射位置を記録するように設計されている。この場合、例えば、ＣＣＤタイプのビデオカメラ及び広角レンズをトランスジューサとして使用することができ、センサが本発明の一実施形態におけるカメラである場合、トランスジューサ６ｂ及びセンサ５ｂは、検出器１７の形をした共通のユニットを有し得る。共通の検出器１７というのは、信号供給源７及び環境１からのピクチャ生成のためのその他の入射光の両方からの入射信号を受信する検出器を意味する。次に、信号供給源７及びピクチャ生成のために実施された記録の信号は分離され、それぞれトランスジューサ６ｂとセンサ５ｂの中で別々に処理される。
【００５６】
図２では、３つの信号供給源７からの信号がいかにして検出器１７上に入射するか、そして受信信号の入射角度がいかにして互いに関連づけされるかが概略的に例示されている。それぞれの信号についての入射方向はφｉ及びΘｉによって定義づけされ、ここでｉ＝１、２、又は３である。このとき、これらの入射方向は、必要とされる方位及び位置情報を計算するための基礎となる。さらに、この実施形態においては、検出器１７はトランスジューサ６ｂ及びセンサ５ｂに共通であると想定されている。
【００５７】
簡単に言うとこの場合、方位及び位置の計算は、３つ、一般的には４つの信号供給源７が拾い出され、トランスジューサ６からこれらの信号供給源７までの視線のトランスジューサ６との関係における方向が決定されることにより実施され、ここでトランスジューサ６の位置及び方位はこれらの視線の方向及び信号供給源７の既知の位置及びこれらの数量の間の幾何学的関係を用いることによって得られる。信号供給源７の互いに対する位置は、既知であると仮定される。あるいは、信号供給源７の相対的位置は、各供給源の位置が１つの座標系内でわかっていることにより、間接的に知ることもできる。
【００５８】
トランスジューサの構成及び対応する計算回路の構成とその機能については、前述のとおり、上述のスウェーデン特許第４４４５３０号により詳細に記述されている。
【００５９】
トランスジューサ６の信号受信方向部域は少なくとも０．２ステラジアンにすることが有利であり、さもなくば、トランスジューサのその他の２本の軸と同等となるようにトランスジューサの軸に沿った決定に関する性能を維持することは困難である。しかしながら、好ましくは、この信号受信方向部域は少なくとも１ステラジアンであり、このような部域が大きくなればなるほど、環境との関係におけるトランスジューサの方位及び位置の決定にあたりある一定の正確度を得るため環境内に必要とされる信号供給源の数は少なくなる。環境内を移動する物体が多くなればなるほど、そして例えば突出した箱、斜めのコーナー及びその他の障害物に起因して環境の幾何形状が複雑になればなるほど、前記信号受信方向部域は大きくなければならず、多くの可動部分の備わった作業場においては、４ステラジアンを超える信号受信方向部域を有することが有利であり、さらには、トランスジューサについての方位及び位置情報の信頼できる決定を達成するためには環境内に１００個を超える信号供給源が必要とされる可能性がある。この場合、信号受信方向部域がトポロジー的に連結されていることも好ましいが、これは確かな必要性ではない。
【００６０】
信号供給源が、トランスジューサの信号受信方向部域内に充分拡がっていることが好まれるが、これは、たとえ環境内の信号供給源の数が比例して低いレベルに保たれても、人間、フォークリフト、ロボット又はそれに類するものを通して環境の一部分が覆い隠されることといったような妨害の発生によって正しい情報を達成することができない確率が高まるからである。しかしながら、実際に、このような充分な拡がりが、このタイプの以前の既知の装置の場合ほど重要でなくなったのは、特に広い信号受信方向部域を伴う本発明に従った装置の設計によるためである。
【００６１】
信号受信方向部域については、以下のことを追加することができる。すなわち、０．２ステラジアン未満しか含まない信号受信方向部域は、当然の理由から実用が困難であるが、これは、このような場合において、環境内で遮断する少数の物体がトランスジューサを容易に妨害でき、これによりトランスジューサが機能しなくなるからである。さらに、このような小さな信号受信方向部域の場合、環境内に必要とされる信号供給源の数は、非実用的なまでに多くなり、実際にユーザーに制約を与えている。さらに、このような小さい信号受信方向部域の場合、特にそれらが互いに連結されている場合、すべての位置測定方向において、同じように高い位置の測定精度を維持することは困難になる。
【００６２】
好ましくは、信号受信方向部域は、必要な信号供給源の数が妥当な多さとなり、かなり均等な位置の測定精度がこのとき得られるように、１ステラジアンを超えるべきである。
【００６３】
環境が、例えば数多くの、そして場合によっては可動する物体、反射／鏡映表面及び／又は信号供給源のない大きな物体の近くにあるトランスジューサ位置を伴って、幾何学的に複雑である場合（このような典型的な環境は、数多くの人間、カメラ、小道具、サイドシーン、鏡及び車両が同時に存在する映画スタジオでありうる）、信号受信方向部域は２ステラジアンを超えるべきである。より大きい信号受信方向部域が良いというさらなる理由は、信号供給源のない大きい隠されたセクタのため、まず第１に方位に関してトランスジューサが限定された動作範囲をもたなくなるということにある。特に、大きな物体が信号供給源を遮断するという事態が発生し、信号供給源数が制限されている複雑な環境においては、４ステラジアンを超える信号受信方向部域をもつことが好ましい。
【００６４】
動作範囲全体にわたる信号供給源の分布を、好ましくは、環境の異なる部分における測定精度の必要条件及び環境の性質に適合させることができる。このことは、環境内で自然に発生する信号供給源を著しく容易に使用できるようにする。信号供給源の必要数は、通常の場合においてトランスジューサにより捉えられる信号供給源の最少数が４以上でなくてはならないことから、上述のように、トランスジューサの信号受信方向部域にも左右される。しかしながら、信号供給源の数の増加は、より高い正確度とさらなる妨害に対する耐久性の改善をもたらす。
【００６５】
信号供給源７は、その光を脈動させるか変調させることのできる発光ダイオードなどといった能動的信号発信源であっても、又は例えば反射テープで作られた反射性マーカーといったような受動的信号供給源であってもよい。マーカーは、平坦な形状であってもよいし、又は（検分方向とは無関係な同じ形状を示すように）反射球により構成されていてもよい。さらに、マーカーは、計算ユニット及びその信号処理回路が容易に異なるマーカーを識別し離隔状態に保つことができるようにするため互いに異なる形状を有することができ、あるいはまた、同じ目的で、同じ形状であるが、異なるサイズ及び／又は「色」をもつマーカーを使用することもでき、ここで色という語には、電磁スペクトルの不可視部分も含まれている。図１に例示されているような受動的反射性信号供給源の使用においては、装置は、反射性マーカーにより反射されるよう意図された信号の伝送手段１８を内含しうる。このような場合、適切にトランスジューサ６に連結された形で配置された伝送手段１８は、例えば、好ましくは、現信号を干渉光源などから分離することができるようにある一定の周波数で脈動又は変調させられている赤外線などを伝送することができる。
【００６６】
別の実施形態においては、特別に配置された信号供給源は全く必要とされないが、信号供給源として、環境にはすでに存在する適切な細部が使用される。適切な細部の例としては、特徴的な外観と充分明確で既知の位置をもつコーナー、穴及びそれに類するものがある。装置の始動時点で、これらの細部は認識され、適切な形で識別され、それらの位置は、例えば、ＣＡＤシステムからダウンロードを通して決定され記憶されるか、あるいは、それらはトランスジューサによって測定される。信号供給源として用いられる細部は、部屋の中の通常の照明でもよいが、必要ならば所望の強度や性質の照明を提供するよう特殊な光源を配置することもできる。確かに、信号供給源の少なくとも一部分は、特別に配置されたマーカー、例えば暗い背景上に置かれた発光テープの一部分、パターン又は図形によって構成されていてよい。スウェーデン特許第４５８，４２７号においては、この種類のトランスジューサの位置及び方位をどのように計算できるか、並びにこの計算を実施するための機器の構成及び機能がさらに詳細に記述されている。
【００６７】
以下では、本発明の実施形態のいくつかの変形例について記述する。これらの例において、まず最初に、それぞれの実施形態の特徴と前述の実施形態に共通でありそれらの基準となっている問題について記述されている。これは、特にことわりのない場合、トランスジューサの機能に関するものである。類似の又は対応する構成要素には、記述全体を通して同一参照番号が付されている。
【００６８】
図３、４及び５においては、本発明に従った方法の一実施形態が例示されており、この方法には、録画を行なうこと、交互に環境１の録画を行なうこと、環境からの１つ以上の物体１９、２０の移動により環境の特性に影響を及ぼすこと、及びピクチャ情報と方位や位置情報を用いて前記単数又は複数の物体の移動の前に存在した環境１の特性を模倣するモデル２１を新規作成すること、を目的としてセンサ５を使用する段階が含まれている。この例において、考古学的発掘に関連する１つの環境１を立証するといった利用分野が想定されている。しかしながら、この方法は、爆発又は地震の後の家、道路、橋梁といった破壊された建築物の撤去といった利用分野や、不可逆的な修正を通して環境に影響を及ぼし、同時に、この影響（例えば撤去）の直前の状態を表わす環境のモデルを新規作成することが望まれるその他の利用分野といった、数多くの利用分野において使用されることになる。このとき、該モデルは、特定の過去の時代に考古学的発掘のための場所が有していた特性や、崩壊前の建物に存在していた特性といったような、環境の原始的な特性に関する情報やヒントを提供することができる。
【００６９】
図３においては、発掘区域の周囲に信号供給源７を含む多数の支柱がどのように位置設定されているか例示されている。したがって、本発明に従った装置４では、まず、最初に、そしてその後掘削及び場合によっては地塊の除去をしたとき、考古学的な又はその他の物体１９、２０が発見された時点で、環境１の特性についての情報が生成される。その後、本発明に従った装置の使用及び掘削を交互に実施することができ、本発明に従った方法を要求される限界まで反復することができる。この場合に得られた記録又は測定情報、すなわち、ここでは共に環境１の特性を定義づけし／表すデータを構成するピクチャ情報と方位や位置情報は、このとき、発掘の前に見受けられたとおりの環境の３次元モデル２１を新規作成するために使用することができる。本発明に従った装置４は、環境の１つの表面の形状、テクスチュア又はその他の特性を記録する能力を有し、そして形状及び表面特性は互いに独立して処理できることから、発見された物体を、該装置を用いてその後の時点で詳細に画像形成することが可能である。その後、発見場所、発掘時に発見された物体の相対的位置及び／又は方位、そして場合によっては環境との関係におけるその位置／方位を表わすモデルを、例えば準備の整った状態及び／又はきれいな状態での物体１９、２０に対応する複製と共に提供することができる。
【００７０】
一例として、図５に概略的に示されているように、発見された物体１９、２０の相対的位置及びもとの地面２２との関係における物体の位置は、モデルによって例示され得る。
【００７１】
図６においては、本発明に従った装置４の一変形形態の１つの利用分野が例示されており、ここでは、環境１は野球場などで構成され、装置４は、トランスジューサ６及びフィルムカメラ５の形をしたセンサ５及び環境１内に設置された所要の信号供給源７を含んで成る。トランスジューサ６及びセンサ５から成るアセンブリは、ボールジョイントを伴うスタンドに設置することができ、オペレータは、容易にフィルムカメラ５を所望の位置まで回転させることができるか、所望の方向を撮影するため、オペレータがこれを自由に運ぶことも可能である。
【００７２】
この例においては、装置は、物体２３を制御するためのデータを生成するようにも設計されており、さらに、装置は、センサの一部分か、より厳密に言えば、フィルムカメラ５の焦点機能２３により構成されている物体を内含している。焦点機能２３の制御を提供するため、フィルムカメラ５並びにトランスジューサ６は情報処理ユニット９と通信する。このようにして、焦点機能２３の制御を、記録又は測定情報、すなわちピクチャ情報と方位や位置情報に基づいて実施することができ、その結果所望の平面内で常時焦点が調整されることになる。これは、例えば野球場の地面２４と一致する平面であってもよく、野球場の外観がわかっている場合には、別の方向で撮影するためにカメラがパン又は移動させられ、及び／又は何らかの物体が野球場の地面とカメラの間の、カメラのピクチャ受理部域内に入り込んだ場合でも、焦点を制御して、野球場の地面につねに調整された状態となるようにすることができる。ボール２５の位置を、適切なあらゆる方法で連続的に決定できるということを条件として、さらなる開発では、本発明に従った装置４が、代りに焦点をつねにボール２５上に維持するために使用されることになり、かつ、自由に移動可能なカメラ５は、常にボールの方向に向くように制御されることになる。図６では、焦点が、選手５０がボール２５とカメラ５の間にいるにもかかわらず、ボール２５についての位置を含む平面２６の中で調整されるということが例示されている。
【００７３】
確かに、この場合でも、例えば、１名以上の選手が、ある１つの状況下でどのように行動すべきであったか、そしてこのような場合にこのことがゲームにとってどんな意味を持っていたはずであるかを後に例示する目的で、監督が、提示手段１２上に、該部域と選手達を例示する３次元ＶＲモデルを新規作成できるであろう。複数の本発明に従った装置を同時に使用する場合、さらに多くの検分方向から現行のゲームを再現することが可能である。例えば、監督は、モデルを用いて特定の選手の視界角度からゲームの状況を見ることができるだろう。あるいは、各々がトランスジューサ及びカメラを含む本発明に従った複数の装置を用いて、１つのモデルを新規作成することができ、検分者自身、どの検分位置及び／又は方向から問題の人物がゲームをフォローすることを望むかを選択することができるため、このモデルを通して検分者は、例えばフットボールのゲームに対話式にかつ実時間で参加することができる。本発明に従った複数の装置が野球場に位置設定された状態では、いずれのカメラも選択された検分位置に存在せず、かつ／又は選択された検分方向に向けられていないにもかかわらず、選択された検分位置から、及び／又は選択された検分方向でゲームを再現することのできる１つのモデルを新規作成するための充分な情報を得ることが可能である。
【００７４】
図７では、本発明に従った装置４のさらなる利用分野が例示されている。環境１は１つの部屋から成り、これは、放射線の漏洩が発生した工場の一部を表している。部屋の中の異なる位置における放射線レベルをマッピングするために、本発明に従った装置４は、部屋の中の任意の位置及び方向で装置を調整するため旋回させられたロボットアーム２８をもつ遠隔制御式ロボット２７の上に組立てられた状態で使用される。
【００７５】
装置は、上述のものに従った環境内又は環境が発生する物体の中に置かれたマーカーから成る対応する信号供給源７とトランスジューサ６を内含している。
【００７６】
センサ５は、この場合、部屋の中の異なる位置で放射線強度を測定するための従来のＧＭ−カウンタであり得る。さらに、装置は、提示ユニット１２に連結されている情報処理ユニット９に連結されている。部屋の中を動き回り放射線強度を測定するようにロボット２７を制御することにより、放射線分布のマッピング又はモデルを得ることができる。これは例えば、提示ユニット１２上で一定の放射線濃度を持つライン及び／又は表面２９を示すことができる。ＧＭカウンタを用いて得られた記録又は測定情報及び対応する方位及び位置情報を用いて、モデルを新規作成し、かつ／又は現行の漏洩を追跡するのに充分な量の測定結果を得るために、環境１内のどこでさらなる測定を実施すべきかを計算することができる。これに関連して、環境の特性を表わし本発明に従った装置４により生成されてきたデータに基づいて、本発明に従った装置４を内含するロボット２７のロボットアーム２８の動き及び部屋の中の動きに関して制御することが可能である。
【００７７】
この実施例ならびに本特許出願に記述されたその他の実施形態及び利用分野においては、モデル１３、２１、２９の新規作成を「オンライン」で、すなわち実時間で、及び／又はそれが望まれる場合には後で実施することが可能である、ということを指摘しておくべきである。
【００７８】
図８では、従来のＸ線断層撮影法を使用して得られる結果に類似又は対応した測定結果を生成するために本発明に従った装置４が使用されたケースにおけるいくつかの補助的測定の結果が概略的に例示されている。しかしながら、この方法／本発明に従った装置４の使用におけるいくつかの部分は、従来のＸ線断層撮影法において適用されている方法と類似又は共通であるが、従来の技術とは異なる形で記録／測定を実施できるようにしており、自由に移動可能なセンサ５の形状において、その方位及び位置を反復的に決定できるということに本発明の特徴があるということを強調しておかなくてはならない。本発明に従った装置４を用いると、実際、外向きに記録／測定を実施することが可能である、すなわち、通常のＸ線断層撮影法において一般的であるように、例えば可動であるが機械的に誘導された放射線源がＸ線を発出し、このＸ線が次に検出器を用いて検出される（このとき断層撮影された物体は放射線源と検出器の間に位置設定されている）ということは必要とされない。本発明に従った装置４を用いると、それどころか、環境内に設置された検出器を使用する必要なく装置が環境内で自由に移動できる一方で、異なる点及び層内のその特性との関係において環境を入念にマッピングすることができる。
【００７９】
環境は、酸素、二酸化炭素などのいくつかの化学化合物／汚染物質の百分率又は例えば温度といったいくつかの物理的数量の値を決定することが望まれているような、例えば交差点といった交通区域を内含する比較的体積の大きい空間であり得る。測定を開始する前に、環境内の支柱、家の壁、煙突の上又は適切な自然に存在するか、又は設置された物体上の複数の位置に、信号供給源が置かれる。センサ５のタイプはこの場合、現行の利用分野に応じて選択され得る。ある場合には、あらゆる種類の波を伝送し、測定したい数量の一関数として、この波の反応を受理することのできるセンサが必要とされることになり、一方、ある場合では、センサが環境内の励起に由来する波を受理できることだけで充分であることもある。
【００８０】
例えば、密度測定は、ＩＲセンサを用いて実施され得る。したがって、本発明は、特に環境内の異なる層について環境の特性に関する情報を生成するため、環境内のライン３０の１つ以上の共通の位置３１で前記ライン３０に沿って１つ以上の特性を決定する目的での本発明に従った装置の使用に関する。図８では、異なるライン３０に沿って１つの数量の値がいかに変動するかが例示されている。測定中、２つの位置Ａ及びＢの間の積分値が得られる。多数の測定であることが多い、異なる方向での異なる位置からの反復的測定を通して、測定ライン３０に共通の点３１において考慮された数量の値についての情報を、センサを保持し移動させる大型の機械的構造物の必要なく、かつ現行ラインに沿って記録／測定される信号（波）の時間測定の必要なく、より高い精度で得ることができる。
【００８１】
本発明に従った装置のもう１つの重要な使用は、撮影用にカメラを使用する場合で、特に記録されたフィルムのその後の補足的アニメーションにおいて使用すべきデータを生成するためにカメラを使用するときに、環境との関係におけるカメラの位置及び方位を決定することにある。この場合、本発明に従った方法の１つの実施形態は、録画のため及び撮影にカメラを用いる場合の環境との関係におけるカメラの方位及び位置を決定するためのセンサを構成するカメラの使用を含んで成る。この結果、カメラを所望の位置及び方位に誘導し、及び／又は、連続録画中にカメラがいかに設置され、方向づけされるかを後に決定させることができるため、撮影における多大な利点がもたらされることになる。カメラが必ずしも何らかの機械的車両によって固定又は誘導される必要なく、これを行なうことが可能である。それどころか、カメラを、所望のフィルム状況に応じて異なる位置及び方位へと自由に移動させることができる。例えば自ら移動している人物は、所望の撮影角度及び位置からその人物をフォローするように本発明に従った装置をもっていきながら撮影されることになる。この場合、例えば現行フィルム撮影のその後のモデリング及び／又はアニメーションにおいて、ピクチャ情報と対応する方位や位置情報を用いて、きわめて重要であるか又は要求されるデータを生成することができる。
【００８２】
図９では、本発明に従った装置の一実施形態が例示されており、該装置は、センサ５及びトランスジューサ６を各々含む２つのアセンブリ３２ａ、３２ｂを内含している。確かに、このようなアセンブリ３２をさらに所望の程度まで使用することが可能である。一般に、前出の実施形態に関連して記述されているように、少なくとも環境が静止している場合には、例えば録画をするためには１つの前記アセンブリで完全に充分である。しかしながら、図９に例示されているように、走っている人物３３が撮影対象であるような環境の中に可動な物体／現象が存在する場合、上述のタイプの別々のアセンブリを２つ以上使用するのが有利である。この利用分野は、可動物体の特徴に関するより完全な情報を得ることを可能にする。図９では、前述のことに従って、トランスジューサ６は、現行の録画に関連するそれぞれのセンサ、すなわちそれぞれのカメラ５についての方位及び位置情報が連続的に得られるように、環境１内の信号供給源７から信号を受信するように意図されている。例中、１つのアセンブリ３２ａは、走っている人物３３が通過した時点で、アセンブリがそれをフォローするような形で回転を通して移動させられるかぎり静止状態にあると想定されている。第２のアセンブリ３２ｂは、撮影用物体である走る人物３３に後続する走る人物３４によってもち運ばれるものとして意図されている。
【００８３】
本発明に従った装置及び本発明に従った方法が、ここで例として示された実施形態に制限されるものでないことは明白である。いくつかの修正の可能性についてはすでに述べた。さらに、本発明の考え方がひとたび導入された時点で、このような可能性は当業者にとって明白である。従って、本発明は、添付の請求の範囲により定義づけされる保護範囲のみに制限され、特許保護の枠内に同等の実施形態が内含されるということが強調される。
【図面の簡単な説明】
【図１】部屋の形をした環境、本発明に従った装置及び装置に連結された情報処理機器の斜視図である。
【図２】本発明に従った検出器と環境内の信号供給源に由来する検出器への入射信号の概略的斜視図である。
【図３】本発明に従った方法の一変形形態が適用される環境を例示する斜視図である。
【図４】本発明に従った方法の一変形形態が適用される環境を例示する斜視図である。
【図５】図３及び４に従った方法を適用することによって生成可能なモデルの一例を示す概略的斜視図である。
【図６】本発明に従った装置の一変形形態が、１つの物体を制御するために使用されている１つの環境の斜視図である。
【図７】本発明に従った装置の一変形形態を備えたロボットが、環境についての生成された特性情報に基づいて制御されている１つの環境の斜視図である。
【図８】本発明に従った装置を用いることによって達成される測定を例示する斜視図である。
【図９】各々がセンサ及びトランスジューサを備えた２つのアセンブリを内含する本発明に従った装置の一実施形態である。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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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14年8月21日(2002.8.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つ以上の位置及び／又は方向で、環境の１つ以上の特性を記録又は測定することにより、環境からの情報を得るための、環境との関係において移動可能なセンサ（５）を含んで成る、１つの環境（１）の１つ以上の特性に関する情報を生成するための装置において、センサ及びトランスジューサの相対的位置及び方位を固定できるような形で、センサ（５）に対し機械的に連結されたトランスジューサ（６）を内含していること、及び該トランスジューサは、環境内の信号供給源（７）から入射信号を受信することにより環境（１）との関係における少なくとも４つの自由度に関するその方位及び位置を決定し、それにより、センサ（５）により達成された少なくとも１つの前記記録又は測定について環境との関係におけるセンサの少なくとも４つの自由度に関し、センサの方位及び位置に関する対応する情報を生成するように配置されていること、そして記録又は測定情報及び方位及び位置情報を発出するように設計され、該記録又は測定情報及び該方位及び位置情報が該環境の少なくとも１つの特性を定義づけすることを特徴とする装置。
【請求項２】
トランスジューサ（６）は、トランスジューサ（６）と環境（１）が互いとの関係において移動させられた場合に、環境との関係におけるその方位及び位置を反復的に決定するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
トランスジューサ（６）は、トランスジューサ（６）と環境（１）が互いとの関係において移動させられた場合に、任意の座標系内で環境により機械的に誘導されず自由に移動できるように配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
トランスジューサ（６）は、０．２ステラジアン（Ｓｒ）を超える立体角を構成し、かつ、トランスジューサが前記信号供給源（７）から入射信号を受信するように配置されている信号受信方向の収集により形成される信号受信方向部域を伴って設計されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
トランスジューサの信号受信方向部域が、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４に記載の装置。
【請求項６】
トランスジューサの信号受信方向部域が、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４に記載の装置。
【請求項７】
トランスジューサの信号受信方向部域が、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４に記載の装置。
【請求項８】
トランスジューサの信号受信方向部域が、トポロジー的に接続されていることを特徴とする請求項４〜７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】
センサ（５）と情報処理ユニット（９）の間及びトランスジューサ（６）と情報処理ユニット（９）の間の情報伝達を目的として接続を確立するために配置されている手段（１０、１１）を内含すること、及び情報処理ユニット（９）が環境の少なくとも１つの特性を表わすデータを生成するために記録又は測定情報及び方位及び位置情報を処理するように配置されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０】
環境のモデル（１３）を補足するための情報を生成するように設計されていることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１１】
環境のモデル（１３）の生成のための情報を生成するように設計されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１２】
コンピュータグラフィックモデル（１３）用に意図された情報を生成するように設計されていることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の装置。
【請求項１３】
１つの物体（２３、２７）を制御するための情報を生成するように設計されていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１４】
物体（２３）を内含することを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
センサ（５）又はそのいずれかの部分が物体（２３）を構成していることを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
トランスジューサ（６）は、方位及び位置情報を得るため、環境（１）内の少なくとも３つの異なる信号供給源によって構成されている信号供給源（７）から、信号供給源とトランスジューサの間で直線的に伝播する信号を受信するように配置されていることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１７】
環境（１）内に配置された信号供給源（７）を内含することを特徴とする、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１８】
信号供給源（７）が、能動的に信号を発信する信号供給源によって構成されていることを特徴とする請求項１〜１７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１９】
信号供給源（７）が、入射した信号を反射する受動部材によって構成されていることを特徴とする、請求項１〜１８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２０】
信号を伝送するための手段（１８）を内含すること、及び、信号供給源（７）が信号伝送手段から伝送された信号を反射する受動的手段によって構成されていることを特徴とする請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
トランスジューサ（６）が、信号供給源（７）から伝送された信号を受信し、トランスジューサとの関係における受信された信号の相対的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１〜２０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２２】
トランスジューサ（６）の表面（１６）が信号供給源から伝送された信号を受信し、該表面の関係における受信された信号の相対的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２１に記載の装置。
【請求項２３】
トランスジューサの表面が、信号供給源から伝送された信号を受信し、該表面上での受信された信号の相対的入射位置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１〜２２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２４】
センサ（５）が、録画用に設計された光学器具であることを特徴とする請求項１〜２３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２５】
センサ（５）が、環境内に存在する１つ以上の物理的及び／又は化学的状態を記録するために設計された器具であることを特徴とする請求項１〜２４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２６】
センサ（５）が、環境内に存在する１つ以上の物理的及び／又は化学的数量を測定するために設計された器具であることを特徴とする請求項１〜２５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２７】
センサ（５ｂ）及びトランスジューサ（６ｂ）が、共通のユニット（１７）を有することを特徴とする請求項１〜２６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２８】
共通のユニットが、検出器（１７）であることを特徴とする請求項２７に記載の装置。
【請求項２９】
各々が、前記センサ（５）を１個と前記トランスジューサ（６）を１個含んで成る２つ以上のアセンブリ（３２）を内含することを特徴とする請求項１〜２８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３０】
センサ（５）を用いて、１つ以上の位置及び／又は方向で、環境の１つ以上の特性を記録又は測定することを含む、１つの環境の１つ以上の特性に関する情報を生成するための方法において、センサ及びトランスジューサの相対的位置及び方位を固定できるような形でセンサに機械的に連結されかつ環境内の信号供給源から入射信号を受信することによって環境との関係における少なくとも４つの自由度に関するその位置及び方位を決定するように配置されているトランスジューサを用いることにより、少なくとも１回の前記記録又は測定のためのセンサの少なくとも４つの自由度に関するセンサ（５）の方位及び位置についての対応する情報を生成する段階、そして記録又は測定情報及び方位及び位置情報に基づいて環境の少なくとも１つの特性を表わすデータを生成する段階を内含することを特徴とする方法。
【請求項３１】
センサ（５）と環境（１）が互いとの関係において移動させられた時点で、環境との関係におけるセンサの方位及び位置を反復的に決定する段階を内含することを特徴とする請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
センサ（５）と環境（１）が互いとの関係において移動させられた時点で、任意の座標系内で環境との関係において機械的に誘導されず自由にセンサを移動させる段階を内含することを特徴とする請求項３０又は３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記センサの方位及び位置に関する情報が、立体角を構成し、かつ検出された情報の信号受信方向を収集することにより形成され、０．２ステラジアン（Ｓｒ）を超える、信号受信方向部域内で環境内の信号供給源からの信号を検出することによって生成されることを特徴とする請求項３０〜３２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３４】
前記センサの方位及び位置に関する情報が、１ステラジアンを超える立体角を構成する信号受信方向部域内で環境内の信号供給源からの信号を検出することによって生成されることを特徴とする請求項３０〜３２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３５】
前記センサの方位及び位置に関する情報が、２ステラジアンを超える立体角を形成する信号受信方向部域内で環境内の信号供給源からの信号を検出することによって生成されることを特徴とする請求項３０〜３２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３６】
前記センサの方位及び位置に関する情報が、４ステラジアンを超える立体角を形成する信号受信方向部域内で環境内の信号供給源からの信号を検出することによって生成されることを特徴とする請求項３０〜３２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３７】
センサ（５）の方位及び位置に関する情報を生成するために、求められるセンサの自由度の数に関して、センサの方位及び位置に関する情報を生成する場合において、求められるセンサの自由度の数に関して、センサの方位及び位置に関する情報を生成に必要とされるものよりも多数の環境内地点から発信された信号が前記信号受信方向部域内で受信されることを特徴とする請求項３３〜３６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３８】
録画を行なうこと、交互に環境（１）の録画を行なうこと、環境（１）からの１つ以上の物体の移動により環境の特性に影響を及ぼすこと、及びピクチャ情報と方位や位置情報を用いて前記単数又は複数の物体の移動の前に存在した環境の特性を模倣するモデルを新規作成することを目的として、センサ（５）を使用する段階を含んで成ることを特徴とする請求項３０〜３７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３９】
録画のため及び撮影のためにカメラを用いる場合の環境との関係におけるカメラの方位及び位置を決定することを目的としてセンサを構成するカメラを使用する段階を含んで成ることを特徴とする請求項３０〜３８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４０】
撮影のためにカメラを用いる場合の環境との関係におけるカメラ（５）の位置及び方位を決定するための請求項１〜２９のいずれか１項に記載の装置の使用。
【請求項４１】
記録されたフィルムのその後のアニメーションにおいて使用されるべき関連情報を生成するために撮影にカメラを使用する場合の環境との関係におけるカメラの位置及び方位を決定するための請求項１〜２９のいずれか１項に記載の装置の使用。
【請求項４２】
環境のモデルを新規作成するための請求項１〜２９のいずれか１項に記載の装置の使用。
【請求項４３】
１つの環境内のライン（３０）に沿って、該ラインの１つ以上の共通の位置（３１）における１つ以上の特性を決定するための請求項１〜２９のいずれか１項に記載の装置の使用。
【請求項４４】
環境の１つ以上の層内の環境の特性の１モデルを生成するため、環境内のライン（３０）に沿って該ラインの１つ以上の共通の位置（３１）における１つ以上の特徴を決定するための請求項１〜２９のいずれか１項に記載の装置の使用。
【請求項４５】
１つのコンピュータ内で実行される場合に請求項３０〜３９のいずれか１項に記載の段階を達成するようプロセッサに命令するためのソフトウェアコード部分を含むコンピュータの内部メモリ内に直接ロードできるコンピュータプログラム。
【請求項４６】
少なくとも部分的に、インターネットのようなネットワークを介して提供される請求項４５に記載のコンピュータプログラム。
【請求項４７】
請求項３０〜３９のいずれか１項に記載の段階をコンピュータに制御させるように意図された、記憶プログラムを有するコンピュータ読取り可能媒体。
【国際調査報告】
2004510137.tif 000058
2004510137.tif 000059
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