特許 6559238 少なくとも１個の可動磁性体の位置を特定する方法および関連システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6559238

(24)【登録日】2019年7月26日

(45)【発行日】2019年8月14日

(54)【発明の名称】少なくとも１個の可動磁性体の位置を特定する方法および関連システム

(51)【国際特許分類】

   G01B 7/00 20060101AFI20190805BHJP

   G06F 3/046 20060101ALI20190805BHJP

【ＦＩ】

   G01B7/00 102M

   G06F3/046 E

【請求項の数】17

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2017-531766(P2017-531766)

(86)(22)【出願日】2015年12月7日

(65)【公表番号】特表2018-500558(P2018-500558A)

(43)【公表日】2018年1月11日

(86)【国際出願番号】EP2015078817

(87)【国際公開番号】WO2016091800

(87)【国際公開日】20160616

【審査請求日】2017年7月24日

(31)【優先権主張番号】1462108

(32)【優先日】2014年12月9日

(33)【優先権主張国】FR

(73)【特許権者】

【識別番号】517202261

【氏名又は名称】イ・エス・カ・エヌ

(74)【代理人】

【識別番号】110001173

【氏名又は名称】特許業務法人川口國際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】オートソン，トリスタン

(72)【発明者】

【氏名】アロウイ，ラベブ

【審査官】 八木 智規

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１５−５１９５４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−２５７１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／２４１６５６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｂ ７／００− ７／３４

Ｇ０１Ｃ ２１／００−２１／３６

Ｇ０１Ｃ ２３／００−２５／００

Ｇ０１Ｒ ３３／００−３３／２６

Ｇ０６Ｆ ３／０３− ３／０４７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

各々の磁力計（Ｍ_ｉ，ｊ）の既知の相対位置を維持すべく自由度無しで互いに機械的に接続された少なくともＮ個の三軸磁力計（Ｍ_ｉ，ｊ）のネットワークに対する少なくとも１個の可動磁性体（ＯＭＭ_ｋ）の位置を特定し、Ｎは少なくとも２に等しい整数である方法であって、連続的に、
−磁化可能な、すなわち磁化に付随する測定バイアス（ＢＭ_ｉ，ｊ^ｍｅｓ）を含む測定値（Ｂ_ｉ，ｊ^ｍｅｓ）を出力として伝送可能な磁力計（Ｍ_ｉ，ｊ）の検出するステップ（Ｅ１）と、
−補正バイアス（ＢＣ_ｉ，ｊ^ｍｅｓ）により、前記磁化可能な磁力計（Ｍ_ｉ，ｊ）により伝送された測定値（Ｂ_ｉ，ｊ^ｍｅｓ）を補正するステップ（Ｅ２）であって、前記補正バイアス（ＢＣ_ｉ，ｊ^ｍｅｓ）が、位置特定フィルタリング（ＦＬ）への入力として前記磁力計（Ｍ_ｉ，ｊ）により提供された測定値（Ｂ_ｉ，ｊ^ｍｅｓ）と、前記磁力計（Ｍ_ｉ，ｊ）により伝送されたデータの前記位置特定フィルタリング（ＦＬ）実行直後の推定値（Ｂ_ｉ，ｊ^ｅｓｔ）との偏差に対応しており、前記位置特定フィルタリング（ＦＬ）への入力として前記磁力計（Ｍ_ｉ，ｊ）により提供された測定値（Ｂ_ｉ，ｊ^ｍｅｓ）は、前の補正バイアス（ＢＣ_ｉ，ｊ^ｍｅｓ）によって補正されている、補正するステップ（Ｅ２）と、
−前記磁化可能な磁力計（Ｍ_ｉ，ｊ）の前記補正するステップを考慮することにより、前記磁力計（Ｍ_ｉ，ｊ）を磁化不可能であるものとみなすステップ（Ｅ３）とを含む方法。

【請求項2】

前記位置特定フィルタリング（ＦＬ）において、前記磁化可能な磁力計（Ｍ_ｉ，ｊ）により提供された前記測定値（Ｂ_ｉ，ｊ^ｍｅｓ）の影響を抑制する影響抑制ステップ（Ｅ４）を含んでいる、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記影響抑制ステップ（Ｅ４）が、カルマンフィルタを用いる前記位置特定フィルタリング（ＦＬ）において前記磁化可能な磁力計（Ｍ_ｉ，ｊ）の測定値（Ｂ_ｉ，ｊ^ｍｅｓ）に関連付けられた分散を拡大させることを含んでいる、請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記影響抑制ステップ（Ｅ４）が、前記位置特定フィルタリング（ＦＬ）において前記磁化可能な磁力計（Ｍ_ｉ，ｊ）の測定値（Ｂ_ｉ，ｊ^ｍｅｓ）を考慮しないことを含む、請求項２に記載の方法。

【請求項5】

前記検出ステップ（Ｅ１）が、前記磁化可能な磁力計（Ｍ_ｉ，ｊ）により直接提供された状態情報のレジスタの飽和情報を利用する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。

【請求項6】

前記検出ステップ（Ｅ１）が、前記磁化可能な磁力計（Ｍ_ｉ，ｊ）により提供された前記測定値（Ｂ_ｉ，ｊ^ｍｅｓ）の値のノルムが、第１の閾値（Ｓ１）よりも大きい場合に磁化可能な磁力計（Ｍ_ｉ，ｊ）を検出する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。

【請求項7】

前記検出ステップ（Ｅ１）が、前記磁化可能な磁力計（Ｍ_ｉ，ｊ）により伝送されたデータの前記位置特定フィルタリング（ＦＬ）実行直後の前記推定値（Ｂ_ｉ，ｊ^ｅｓｔ）のノルムが、磁化可能性が検出されなかった他の磁力計（Ｍｉ，ｊ）により伝送されたデータの前記位置特定フィルタリング（ＦＬ）実行直後の前記推定値（Ｂ_ｉ，ｊ^ｅｓｔ）から計算された前記伝送データの前記推定値（Ｂ_ｉ，ｊ^ｅｓｔ）のノルムよりも第２の閾値（Ｓ２）だけ大きい場合に磁化可能な磁力計（Ｍ_ｉ，ｊ）を検出する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。

【請求項8】

前記検出ステップ（Ｅ１）が、磁力計（Ｍ_ｉ，ｊ）の前記測定値（Ｂ_ｉ，ｊ^ｍｅｓ）の誤差のノルムが、他の磁力計（Ｍ_ｉ，ｊ）の前記測定値（Ｂ_ｉ，ｊ^ｍｅｓ）の各々の誤差よりも第３の閾値（Ｓ３）だけ大きい場合に磁化可能な磁力計（Ｍ_ｉ，ｊ）を検出し、前記磁力計（Ｍ_ｉ，ｊ）の前記測定値（Ｂ_ｉ，ｊ^ｍｅｓ）の誤差が、位置特定フィルタリング（ＦＬ）への入力として前記磁力計（Ｍ_ｉ，ｊ）により提供された前記測定値（Ｂ_ｉ，ｊ^ｍｅｓ）と、前記磁力計（Ｍ_ｉ，ｊ）により伝送されたデータの前記位置特定フィルタリング（ＦＬ）直後の推定値（Ｂ_ｉ，ｊ^ｅｓｔ）との間の偏差に対応しており、前記位置特定フィルタリング（ＦＬ）への入力として前記磁力計（Ｍ_ｉ，ｊ）により提供された測定値（Ｂ_ｉ，ｊ^ｍｅｓ）は、前の補正バイアス（ＢＣ_ｉ，ｊ^ｍｅｓ）によって補正されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。

【請求項9】

前記検出ステップ（Ｅ１）が、前記磁力計（Ｍ_ｉ，ｊ）の前記測定値（Ｂ_ｉ，ｊ^ｍｅｓ）の誤差のノルムが第３の閾値（Ｓ３ｂｉｓ）よりも大きい場合に磁化可能な磁力計（Ｍ_ｉ，ｊ）を検出する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。

【請求項10】

前記補正ステップ（Ｅ２）が、前記磁化可能な磁力計（Ｍ_ｉ，ｊ）が飽和していない場合に実行される、請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法。

【請求項11】

前記補正ステップ（Ｅ２）が、前記磁化可能な磁力計（Ｍ_ｉ，ｊ）により伝送された前記測定値（Ｂ_ｉ，ｊ^ｍｅｓ）が第４の閾値（Ｓ４）を下回る場合に実行される、請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

前記補正ステップ（Ｅ２）が、前記磁化可能な磁力計（Ｍ_ｉ，ｊ）により伝送されたデータの前記推定値（Ｂ_ｉ，ｊ^ｍｅｓ）が第４の閾値（Ｓ４）を下回る場合に実行される、請求項１０または１１に記載の方法。

【請求項13】

前記補正ステップ（Ｅ２）が、前記磁化可能な磁力計（Ｍ_ｉ，ｊ）と、前記可動磁性体または磁性体群（ＯＭＭ_ｋ）とを分離する距離が第５の閾値（Ｓ５）よりも大きい場合に実行される、請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の方法。

【請求項14】

前記補正ステップ（Ｅ２）が、前記可動磁性体または磁性体群（ＯＭＭ_ｋ）が安定な位置に存在する場合に実行される、請求項１０〜１３のいずれか１項に記載の方法。

【請求項15】

前記補正ステップ（Ｅ２）が、前記可動磁性体または磁性体群（ＯＭＭ_ｋ）の推定位置の分散が複数の連続する推定値にわたり第６の閾値（Ｓ６）を下回る場合に、実行される、請求項１４に記載の方法。

【請求項16】

前記補正ステップ（Ｅ２）が、前記磁化可能性が検出されなかった磁力計（Ｍ_ｉ，ｊ）の前記測定値（Ｂ_ｉ，ｊ^ｍｅｓ）の誤差の分散が複数の連続する推定値にわたり第７の閾値（Ｓ７）を下回る場合に実行される、請求項１４または１５に記載の方法。

【請求項17】

−各々の磁力計（Ｍ_ｉ，ｊ）の既知の相対位置を維持すべく自由度無しで互いに機械的に接続された少なくともＮ個の三軸磁力計（Ｍ_ｉ，ｊ）のネットワークであって、Ｎは少なくとも２に等しい整数であるネットワークと、
−前記ネットワークの磁力計（Ｍ_ｉ，ｊ）により提供された測定値（Ｂ_ｉ^ｍｅｓ）および位置特定フィルタ（ＦＬ）に基づいて、前記可動磁性体または磁性体群（ＯＭＭ_ｋ）の位置（Ｐｏｓ_ｔ，Ｍ_ｔ）を判定することに適した電子処理ユニット（１１）とを含み、
前記電子処理ユニット（１１）が、
−磁化可能な、すなわち磁化に付随する測定バイアス（ＢＭ_ｉ，ｊ^ｍｅｓ）を含む測定値（Ｂ_ｉ，ｊ^ｍｅｓ）を出力として伝送可能な磁力計（Ｍ_ｉ，ｊ）を検出する手段と、
−補正バイアス（ＢＣ_ｉ，ｊ^ｍｅｓ）により、前記磁化可能な磁力計（Ｍ_ｉ，ｊ）により伝送された前記測定値（Ｂ_ｉ，ｊ^ｍｅｓ）を補正する手段であって、前記補正バイアス（ＢＣ_ｉ，ｊ^ｍｅｓ）が、位置特定フィルタリング（ＦＬ）への入力として前記磁力計（Ｍ_ｉ，ｊ）により提供された測定値（Ｂ_ｉ，ｊ^ｍｅｓ）と、前記磁力計（Ｍ_ｉ，ｊ）により伝送されたデータの前記位置特定フィルタリング（ＦＬ）実行直後の推定値（Ｂ_ｉ，ｊ^ｅｓｔ）との偏差に対応しており、前記位置特定フィルタリング（ＦＬ）への入力として前記磁力計（Ｍ_ｉ，ｊ）により提供された測定値（Ｂ_ｉ，ｊ^ｍｅｓ）は、前の補正バイアス（ＢＣ_ｉ，ｊ^ｍｅｓ）によって補正されている、補正する手段と、
−前記磁化可能な磁力計（Ｍ_ｉ，ｊ）の前記補正するステップ（Ｅ２）を考慮することにより、前記磁力計（Ｍ_ｉ，ｊ）を磁化不可能であるものとみなす手段とを含む少なくとも１個の可動磁性体（ＯＭＭ_ｋ）の位置を特定するシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、少なくとも１個の可動磁性体の位置を特定する方法および関連システムに関する。

【背景技術】

【0002】

磁性体の位置を特定する方法および装置に関する文献、例えば仏国特許第２９８８８６２号明細書等が知られている。

【0003】

仏国特許第２９８８８６２号明細書は、三軸磁力計のネットワーク、すなわち各磁力計間の既知の距離を維持すべく自由度無しで互いに機械的に接続されたＮ個の三軸磁力計を含むネットワーク（Ｎは５よりも大きい整数）により取得された測定値から磁性体の位置を特定する方法を開示している。磁力計のネットワークは、一枚以上の綴じられた、またはバラバラの用紙等の筆記媒体の荷重面を含む装置内に含まれている。

【0004】

磁性体の所在は、位置（磁力計の配列に対して固定された座標系内における（ｘ、ｙ、ｚ）座標）と、磁性体の向きを表す磁気モーメント（同一座標系内における（Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚ））の値からなると考慮される。

【0005】

この種の方法で用いる測定値へのバイアスの導入は位置を不正確に、または不安定にさえする。

【0006】

可動磁性体の手書き筆跡をデジタル化するアプリケーションにおいて、磁力計は、磁性体が短い距離にある場合に顕著な磁場を検出することが求められる。現在、顕著な、一般に３ガウスのオーダーの磁場に置かれたならば大部分の磁力計の性能レベルは低下する。同様に、強磁性材料では、特に追加的な測定バイアスに対応する残留磁場が生じる。

【0007】

求められる位置特定の精度が１ｍｍ未満である書き筆跡をデジタル化するシステムでこのような装置を用いるのは、測定バイアスの結果精度の低下、更には位置特定フィルタリングで実行される推定アルゴリズムが発散し得ることを意味する。

【0008】

このような磁力計の磁化現象は一般に無視されており、充分な精度が得られないことを意味する。実際、磁力計の測定バイアス、および磁石を備えたスタイレット等の可動磁性体の使用により生じる磁化により、磁石の位置および向きの推定精度が劣化する。

【0009】

起動時にセンサ電流の値を保存しておき、次いで推定アルゴリズムの計算ステップの前に減算することにより、使用開始時点における磁力計の測定バイアスを考慮することは公知の方式である。これらの測定バイアスは従ってもはや認識されず、従ってアルゴリズムに対してもはや何ら影響を及ぼさない。

【0010】

この解決策は、初期測定バイアスを考慮しており、従って長期間にわたり正確な動作を保証できるようにするだけではない。磁化現象により、初期化では考慮しなかった時間経過に伴う追加的なバイアスが生じる。

【0011】

実際、モーメントが０．２Ａ．ｍ^２に近い標準的な磁石の場合、磁力計は、磁石が装置から６ｃｍ以内に近づいたら直ちに磁化され始める、すなわちオフセットを示すことができる。これは、推定誤差が生じることにより時間の経過に伴い装置の使用が制約される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0012】

【特許文献1】仏国特許出願公開第２９８８８６２号明細書

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0013】

本発明の目的の一つは、上述の問題を緩和することである。

【0014】

本発明の一態様によれば、各々の既知の相対位置を維持すべく自由度無しで互いに機械的に接続された少なくともＮ個の三軸磁力計のネットワーク（Ｎは少なくとも２に等しい整数）に対する少なくとも１個の可動磁性体の位置を特定する方法を提供するものであり、本方法は、連続的に、
− 磁化可能な、すなわち磁化に付随する測定バイアスを含む測定値を出力として伝送可能な磁力計を検出するステップと、
− 補正バイアスにより、前記磁化可能な磁力計により伝送された測定値を補正するステップであって、前記補正バイアスが、位置特定フィルタリングへの入力として前記磁力計により提供された測定値と、前記磁力計により伝送されたデータの前記位置特定フィルタリング実行直後の推定値との偏差に対応している、補正するステップと、
− 前記磁化可能な磁力計の前記補正するステップを考慮することにより、前記磁力計が磁化不可能であると判定するステップとを含んでいる。

【0015】

考慮するバイアスはバイアスベクトルであり、すなわちこれらは単軸、二軸、または三軸であってよい。実際、磁化は、補正と同様に、二または三であってよい。

【0016】

従って、センサの近くある磁力計および強磁性成分の、連続的に補正される可動磁性体または磁性体群による磁化を考慮する。更に、このような方法により、装置の起動時の磁化を考慮することが可能になる。

【0017】

一実装において、本方法は、前記位置特定フィルタリングにおいて、前記磁化可能な磁力計により提供された測定値の影響を抑制する影響抑制ステップを含んでいる。

【0018】

従って、位置特定装置の精度および信頼性は、磁力計または磁力計群、および磁化可能な強磁性体の影響を抑制することにより向上する。

【0019】

一実装によれば、影響抑制ステップは、カルマンフィルタを用いる前記位置特定フィルタリングにおいて、前記磁化可能な磁力計の測定値に関連付けられた分散を拡大させることを含んでいる。

【0020】

従って、位置特定フィルタリングの実行中になされた推定は、直接磁化可能であるかまたは強磁性成分の影響を受け得る磁力計に付与された重みまたは重要性を表す。

【0021】

一変型において、影響抑制ステップは、前記位置特定フィルタリングにおいて、前記磁化可能な磁力計の測定値を考慮しない。

【0022】

従って、位置特定フィルタリングにおいて磁化可能な磁力計または磁力計群は考慮されない。このように考慮しないことで、必要な計算能力、従って例えば待機状態への切り替えに利用できる時間を使用できるシステムの消費を抑える利点をもたらす。

【0023】

一実装において、検出ステップは、前記磁化可能な磁力計により直接提供された状態情報のレジスタの飽和情報を利用する。この状態情報は、磁力計の１個以上の軸の飽和を記述することができる。

【0024】

従って、磁化可能な磁力計の１個以上の軸の飽和を検出することが可能である。

【0025】

一実装によれば、検出ステップは、前記磁化可能な磁力計により提供された測定値のノルムが第１の閾値よりも大きい場合に、磁化可能な磁力計を検出する。

【0026】

第１の閾値は例えば、完全な測定スケールの半分、または換言すれば、磁力計により測定可能な最大値の半分のオーダーであってよい。この閾値は、最下位ビットすなわちＬＳＢとして表すことができる。

【0027】

従って、磁力計が飽和前に磁化されていた場合、当該磁力計が磁化されていることを検出することができる。更に、センサに対する顕著な磁場はまた、同じく磁化可能であるために磁力計上でオフセットまたはバイアスを示す近傍成分に対する顕著な磁場を反射する。

【0028】

一実装において、検出ステップは、前記磁化可能な磁力計により伝送されたデータの前記位置特定フィルタリング実行直後の推定値のノルムが、磁化可能性が検出されなかった他の磁力計により伝送されたデータの前記位置特定フィルタリング実行直後の推定値から計算された前記伝送データの推定値のノルムよりも第２の閾値だけ大きい場合に、磁化可能な磁力計を検出する。

【0029】

第２の閾値は、例えば、磁力計のフルスケールの２倍の値を有していてよく、ＬＳＢと表すことができる。

【0030】

従って、磁化可能な磁力計が、顕著な磁場が存在する場合に誤ったデータを返したならば、推定値により当該センサの磁化を検出することが可能になる。

【0031】

更に、量子化ノイズを抑制すべくより低いフルスケールを備えた磁力計の使用が望まれる場合、本方法によりセンサの測定範囲外であっても正確に磁化を検出することが可能になる。実際、推定された測定値はセンサの最大目盛まで振り切れることはない。

【0032】

一実装によれば、検出ステップが磁化可能な磁力計を検出するのは、磁力計の測定値の誤差のノルムが、他の磁力計の測定値の誤差の各々のノルムよりも第３の閾値だけ大きい場合であり、磁力計の測定値の誤差は、位置特定フィルタリングへの入力として前記磁力計により提供された測定値と、前記磁力計により伝送されたデータの前記位置特定フィルタリング実行直後の推定値との偏差に対応する。

【0033】

換言すれば、各磁力計について、実際の測定値と推定された測定値またはデータとの差異を最初に計算し、次いでこの差異を正規化して、磁化可能な磁力計毎に他のセンサの差異と比較する。

【0034】

従って、磁石が近くに存在しない場合、推定された磁場が顕著でない場合、または磁力計が飽和していない場合であっても、磁力計の磁化を検出することができる。

【0035】

一変型として、差異のノルムを閾値に比較する（当該ノルムを他のセンサの測定誤差に関連付けることなく）ことができる。

【0036】

一実装において、そこで前記磁化可能な磁力計が飽和していない場合に、補正ステップを実行する。

【0037】

上述の方法は、磁力計が飽和した場合、磁力計から返された測定値は（センサが飽和しているため）実際の磁場を表さないため、補正の信頼性を向上させることができる。

【0038】

一実装によれば、前記磁化可能な磁力計により伝送された測定値が第４の閾値を下回る場合に、補正ステップを実行する。

【0039】

第４の閾値は、磁力計のノイズまたはＲＭＳノイズ（二乗平均平方根ノイズ）の５倍となるように選択可能であって、テスラを単位として表すことができる。

【0040】

上の条件が一般に満たされるのは、磁気発生源がセンサから遠く、当該センサを再び磁化するリスクが無い場合である。

【0041】

一変型において、補正ステップは、前記磁化可能な磁力計により伝送されたデータの推定値が第４の閾値を下回る場合に実行される。

【0042】

推定データを考慮する利点は、測定バイアスが生じず、閾値との比較の信頼性が高まることである。

【0043】

一実装において、補正ステップは、前記磁化可能な磁力計と可動磁性体または磁性体群とを分離する距離が第５の閾値よりも大きい場合に実行される。

【0044】

上述の閾値は、磁性体の最大寸法の倍数、例えば磁性体の最大寸法の３倍であるように選択することができる。

【0045】

従って、推定された磁場が当該センサについて計算されていなくても、磁化された磁力計を補正することができる。例えば、磁化されていることが検出された磁力計については、当該センサが補正されるまで推定された磁場を計算しなくてもよい。

【0046】

一実装によれば、補正ステップは、可動磁性体または磁性体群が安定な位置に存在する場合に実行される。

【0047】

従って、推定された測定値は、位置特定フィルタリングの位置特定アルゴリズムが可動磁性体の実際の位置に収束している場合に信頼性が高くなる。実際、高速移動に際して、測定誤差はアルゴリズムの収束誤差も含んでいる。

【0048】

上述の閾値は例えば１０^−６ｍｍ^２であってよい。

【0049】

一実装において、補正ステップは、可動磁性体または磁性体群の推定位置の分散が複数の連続する推定値にわたり第６の閾値を下回る場合に実行される。

【0050】

実際、低い分散は可動磁性体の僅かな動きを記述しており、従って位置特定アルゴリズムは可動磁性体の位置に向かって収束するのに時間を要した。

【0051】

一実装によれば、補正ステップは、磁化可能性が検出されなかった磁力計の測定誤差の分散が複数の連続する推定値にわたり第７の閾値を下回る場合に実行される。

【0052】

上述の閾値は、Ｔｅｓｌａ^２で表す、磁力計のノイズまたはＲＭＳノイズの２乗の２５倍であるように選択することができる。

【0053】

従って、測定誤差は、位置特定フィルタリングの収束の状態をも記述する。低い測定誤差は、フィルタが可動磁性体の位置に向かって収束したことを意味する。

【0054】

また、本発明の別の態様によれば、
− 各々の既知の相対位置を維持すべく自由度無しで互いに機械的に接続された少なくともＮ個の三軸磁力計のネットワーク（Ｎは少なくとも２に等しい整数）と、
− 当該ネットワークの磁力計により提供された測定値および位置特定フィルタに基づいて、可動磁性体または磁性体群の位置を判定することに適した電子処理ユニットとを含み、
前記電子処理ユニットが、
− 磁化可能な、すなわち磁化に付随する測定バイアスを含む測定値を出力として伝送可能な磁力計を検出する手段と、
− 補正バイアスにより、前記磁化可能な磁力計により伝送された測定値を補正する手段であって、前記補正バイアスが、位置特定フィルタリングへの入力として前記磁力計により提供された測定値と、前記磁力計により伝送されたデータの前記位置特定フィルタリング実行直後の推定値との偏差に対応している補正する手段と、
− 前記磁化可能な磁力計の前記補正するステップを考慮することにより、前記磁力計が磁化不可能であると判定する手段とを含む少なくとも１個の可動磁性体の位置を特定するシステムをも提案する。

【0055】

本発明は、非限定的な例として記述され、添付図面で示すいくつかの実施形態を精査することにより理解が深まろう。

【図面の簡単な説明】

【0056】

【図1】公知の従来技術による位置特定装置を模式的に示す。

【図2】公知の従来技術による位置特定装置を模式的に示す。

【図3】本発明の一態様で権利主張する方法を模式的に示す。

【図4】本発明の一態様で権利主張する方法を模式的に示す。

【発明を実施するための形態】

【0057】

全ての図面を通じて同一の参照符号を有する要素は同一である。

【0058】

以下の記述において、当業者に公知の特徴および機能については詳述しない。

【0059】

更に、以下の記述において、考慮するバイアスはバイアスベクトルであり、すなわち単軸、二軸、または三軸であってよい。実際、磁化は補正と同様に、一、二、または三軸で行われてよい。また、バイアスを記述する場合、これらはバイアスベクトルであり、従って、磁化に影響を受ける軸の本数に依存して１、２、または３次元であってよい。

【0060】

図１に、例えば仏国特許第２９８８８６２Ａ１号明細書に記述されているような従来技術による可動磁性体ＯＭＭの位置を特定する装置１を表す。

【0061】

位置特定装置１は、この場合、例えば制御ユニット３に接続された画面２であって当該画面２における画像の表示を制御可能な電子装置２を制御する。

【0062】

上に示す例において、装置３は画面２上のカーソル４の位置および向きを制御する。例えば、カーソル４は直方体等の三次元形状を有している。

【0063】

可動磁性体ＯＭＭ_ｋは、外部磁場および非磁性筆記具６が存在しない場合であっても非ゼロの磁気モーメントを示す永久磁石５を含んでいる。非磁性とは、測定可能な磁気特性を一切示さない材料で製造された筆記具を意味するものと理解されたい。例えば、筆記具６は木製またはプラスチック製の鉛筆、ペン、または消しゴムである。筆記具６の位置は、永久磁石５の位置から特定することができる。筆記具６はまた、特に永久磁石５のサイズが小さい場合に、永久磁石５の取扱いが容易になり得る。典型的には、永久磁石５と筆記具６の組み合わせは、自由度無しで装置１に固定された直交基準フレームＸＹＺにある人間の手により直接自由に動かすことができる。この場合、方向Ｘ、Ｙは水平（筆記支持面）であり、方向Ｚは垂直である。この目的のため、当該組み合わせの重さは、１キロ未満、好適には２００ｇ未満である。当該組み合わせの寸法は、ユーザーの片手で把持して動かすことができる程度に充分小さい。可動磁性体または磁性体群ＯＭＭ_ｋは直交基準フレームＸＹＺ内で自由に動かすことができる。

【0064】

例えば、磁石の保磁力は、１００Ａ．ｍ^−１または５００Ａ．ｍ^−１よりも大きい。例えば、保磁力は強またはフェリ磁性体内で生じる。永久磁石５は長方形の形状を有している。図１において、永久磁石５の磁気モーメントの方向は、当該物体の長手方向に平行な矢印で表されている。一変型として、永久磁石５が筆記具６を囲む環状であってよい。永久磁石５で最大長さを以下でＬと表記している。

【0065】

永久磁石５の強度は典型的には０．０１Ａ．ｍ^２または０．１Ａ．ｍ^２よりも大きい。本実施形態において、永久磁石５は自由度無しで筆記具６に固定されている。

【0066】

位置特定装置１により、基準フレームＸＹＺ内における永久磁石５の位置を特定することが可能になる。本明細書において、位置とは、基準フレームＸＹＺ内における永久磁石５のｘ、ｙ、ｚ位置の判定、および基準フレームＸＹＺの軸Ｘ、Ｙ、およびＺに対する永久磁石５の向きの判定を意味するものと理解されたい。例えば、永久磁石５の向きは、基準フレームの軸Ｘ、Ｙ、Ｚの各々に対する永久磁石５の磁気モーメントの角度θ_ｘ、θ_ｙおよびθ_ｚにより表される。

【0067】

位置特定装置１は、Ｎ個の三軸磁力計Ｍ_ｉｊのネットワークを含んでいる。図１において、垂直の波線は、位置特定装置１の一部が表現されていないことを示す。

【0068】

典型的に、Ｎは５よりも大きく、好適には１６または３２よりも大きく、更には６４に等しくてもよい。

【0069】

本実施形態において、磁力計Ｍ_ｉｊは、行および列に配列されてマトリクスまたはネットワークを形成している。この場合、当該マトリクスは、８行および８列を含んでいる。添え字ｉおよびｊは各々、当該マトリクスの磁力計Ｍ_ｉｊが位置する交差箇所の行および列を識別する。

【0070】

図１において、行ｉの磁力計Ｍ_ｉ１，Ｍ_ｉ２，Ｍ_ｉ３、Ｍ_ｉ４、およびＭ_ｉ８だけが視認できる。磁力計Ｍ_ｉｊの互いに相対的な位置を図２に更に詳細に示している。

【0071】

各磁力計Ｍ_ｉｊは、自由度無しで他の磁力計に固定されている。この目的のため、磁力計Ｍ_ｉｊは、自由度無しで剛性プレート８の背面７に固定されている。当該剛性プレート８は、永久磁石５の方に向けられた前面９を有している。プレート８は、剛性非磁性材料で製造されている。例えば、プレート８はガラス製であってよい。

【0072】

各磁力計Ｍ_ｉｊは、永久磁石５により生じた磁場の方向および強度を測定する。このため、各磁力計Ｍ_ｉｊは、永久磁石５により当該磁力計の３本の測定軸上における当該磁力計Ｍ_ｉｊのレベルで生じた磁場の直交射影のノルムを測定する。この場合、これら３本の測定軸は互いに直交する。例えば、各磁力計Ｍ_ｉｊの測定軸は各々、基準フレームのＸ、Ｙ、Ｚ軸に平行である。

【0073】

各磁力計Ｍ_ｉｊは、情報伝達バス１０を介して処理ユニット１１に接続されている。

【0074】

処理ユニット１１は、磁力計Ｍ_ｉｊの測定値から、基準フレームＸＹＺ内における永久磁石５の位置および向きを判定することができる。この目的のため、ユニット１１は、情報記憶媒体に保存された命令を実行できるプログラム可能なコンピュータ１２を含んでいる。従って、ユニット１１はまた、コンピュータ１２により図３の方法を実行するのに必要な命令を含むメモリ１３を含んでいる。

【0075】

特に、ユニット１１は、磁力計Ｍ_ｉｊの各測定値を、永久磁石５の、すなわち基準フレームＸＹＺ内における筆記具６の位置および向きを表すパラメータに関連付ける物理数学的モデルを実装している。

【0076】

本モデルは、非線形推定フィルタ、例えば拡張カルマンフィルタの形式で実装されている。

【0077】

本モデルは典型的に、電磁気学の物理方程式から構築されている。本モデルを構築するために、永久磁石５を磁気双極子で近似する。この近似は、永久磁石５と磁力計Ｍ_ｉｊとの距離が２Ｌよりも大きく、好適には８Ｌより大きい場合、殆ど誤差が生じず、Ｌは永久磁石５の最大寸法である。典型的に、Ｌは２０ｃｍ未満、好適には１０または５ｃｍ未満である。

【0078】

ユニット１１はまた、インターフェース１４上の永久磁石５の測定された位置および向きを復元することができる。

【0079】

制御ユニット３は当該インターフェース１４を介してユニット１１に接続されている。

【0080】

図２は位置特定装置１の磁力計Ｍ_ｉｊの一部を表している。これらの磁力計Ｍ_ｉｊは、方向Ｘに平行な行ｉに配列されている。これらの磁力計はまた、方向Ｙに平行な列ｊに配列されてマトリクスまたはネットワークを形成している。行ｉおよび列ｊは、添え字の昇順に配列されている。

【0081】

磁力計Ｍ_ｉｊの中心は、行ｉと列ｊが交差する箇所に位置している。磁力計の中心は、当該磁力計により磁場が測定される点に対応している。この場合、添え字ｉ、ｊは区間［１；８］内に存在する。

【0082】

行ｉに沿って直接連続する２個の磁力計Ｍ_ｉｊおよびＭ_{１，ｊ＋１}の中心は既知の距離ｄ_{ｉ，ｊ，ｊ＋１}だけ離れている。同様に、同じ列ｊに沿って直接連続する２個の磁力計Ｍ_ｉｊおよびＭ_{ｉ＋１，ｊ}の中心は既知の距離ｄ_{ｊ，ｉ，ｉ＋１}だけ離れている。

【0083】

以下に述べる特定のケースにおいて、どの行ｉにおいても距離ｄ_{ｉ，ｊ，ｊ＋１}は同一である。従ってこの距離をｄ_ｊと表記する。同様に、との列ｊにおいても２個の磁力計間の距離ｄ_{ｊ，ｉ，ｉ＋１}は同一である。従ってこの距離をｄ_ｉと表記する。記述する例において、距離ｄ_ｉ、ｄ_ｊは共にｄに等しい。

【0084】

典型的に、距離ｄが１〜４ｃｍの間にあるのは１、
− 永久磁石の強度が０．５Ａ．ｍ^２、
− 磁力計の感度が４．１０^−７Ｔ、および
− 磁力計Ｍ_ｉｊの個数が６４の場合である。

【0085】

図３に、各々の既知の相対位置を維持すべく自由度無しで互いに機械的に接続された少なくともＮ個の三軸磁力計Ｍ_ｉ，ｊのネットワークに対する少なくとも１個の可動磁性体ＯＭＭ_ｋの位置を特定する既知の方法を模式的に示す。

【0086】

現時点ｔで磁力計Ｍ_ｉ，ｊにより実行された測定は、位置特定フィルタリングＦＬの前に各々のオフセット分の補正され、当該フィルタリングもまた先行時点ｔ^−１における各可動磁性体ＯＭＭ_ｋの位置（例えば位置および向き）を入力として受け取る。位置特定フィルタリングＦＬは、現時点ｔにおける各可動磁性体ＯＭＭ_ｋの位置（例えば位置および向き）を出力として伝送することにより、磁力計Ｍ_ｉ，ｊからのデータの推定値を計算することが可能になる。

【0087】

各々のオフセットはその後時間が経過しても一定であるため、磁力計の動作時間にわたり正しい動作が保証されない。その理由は、時間経過に伴い磁化現象により生じる更なるバイアスは考慮されず、初期バイアスだけを考慮するためである。

【0088】

図４は、本発明の一態様による、各々の既知の相対位置を維持すべく自由度無しで互いに機械的に接続された少なくともＮ個の三軸磁力計Ｍ_ｉ，ｊのネットワークに対する少なくとも１個の可動磁性体ＯＭＭ_ｋの位置を特定する方法を模式的に表している。

【0089】

現時点ｔにおいて磁力計Ｍ_ｉ，ｊにより提供された測定値は、先行時点ｔ^−１において計算された各々の補正オフセット分、または各々の補正バイアスＢＣ_ｉ，ｊ^ｍｅｓだけ補正され、次いで先行時点ｔ^−１における可動磁性体または磁性体群ＯＭＭ_ｋの位置（例えば位置および向き）と共に、位置特定フィルタリングＦＬへの入力として提供される。

【0090】

位置特定フィルタリングＦＬは、現時点ｔにおける可動磁性体または磁性体群ＯＭＭ_ｋの位置（例えば位置および向き）を出力として伝送するため、磁力計Ｍ_ｉ，ｊにより伝送されたデータの推定値を計算することが可能になり、従って現時点ｔにおける補正済み測定値からの減算により、各磁力計Ｍ_ｉ，ｊの各測定誤差を計算することが可能になる。現時点ｔにおける補正済み測定値に加え、これらの各測定誤差により、現時点ｔのおける各補正バイアスＢＣ_ｉ，ｊ^ｍｅｓを決定することが可能になる。

【0091】

これらのステップは連続的または反復的に繰り返されるため、各反復実行時に、磁力計Ｍ_ｉ，ｊの補正バイアスＢＣ_ｉ，ｊ^ｍｅｓを決定することが可能になる。従って、連続的に補正するための、磁力計Ｍ_ｉ，ｊの可能な磁化のための、本発明の方法。

【0092】

本方法のステップは、電子処理ユニット１１により実行される。

【0093】

従って、本方法は、
− 磁化可能な、すなわち磁化に付随する測定バイアスＢＭ_ｉ，ｊ^ｍｅｓを含む測定値Ｂ_ｉ，ｊ^ｍｅｓを出力として伝送可能な磁力計Ｍ_ｉ，ｊの検出するステップＥ１と、
− 前記磁化可能な磁力計Ｍ_ｉ，ｊにより伝送された測定値Ｂ_ｉ，ｊ^ｍｅｓを補正バイアスＢＣ_ｉ，ｊ^ｍｅｓ、すなわち位置特定フィルタリングＦＬへの入力として前記磁力計Ｍ_ｉ，ｊにより提供された測定値Ｂ_ｉ，ｊ^ｍｅｓと、前記磁力計Ｍ_ｉ，ｊにより伝送されたデータの前記位置特定フィルタリングＦＬ実行直後の推定値Ｂ_ｉ，ｊ^ｅｓｔとの間の偏差に対応する前記補正バイアスＢＣ_ｉ，ｊ^ｍｅｓにより補正するステップＥ２と、
− 前記磁化可能な磁力計Ｍ_ｉ，ｊの前記補正ステップを考慮することにより、前記磁力計Ｍ_ｉ，ｊが磁化不可能であると判定するステップＥ３とを含んでいる。

【0094】

本方法はまた、前記位置特定フィルタリングＦＬにおいて、前記磁化可能な磁力計Ｍ_ｉ，ｊにより提供された測定値Ｂ_ｉ，ｊ^ｍｅｓの影響を抑制する影響抑制ステップＥ４を含んでいてよい。

【0095】

当該影響抑制ステップＥ４は、カルマンフィルタを用いる前記位置特定フィルタリングＦＬにおいて前記磁化可能な磁力計Ｍ_ｉ，ｊの測定値Ｂ_ｉ，ｊ^ｍｅｓに関連付けられた分散を拡大させることを含んでいても、または前記位置特定フィルタリングＦＬにおいて前記磁化可能な磁力計Ｍ_ｉ，ｊの測定値Ｂ_ｉ，ｊ^ｍｅｓを考慮しなくてもよい。

【0096】

検出ステップＥ１は、前記磁化可能な磁力計Ｍ_ｉ，ｊにより直接提供された状態レジスタの飽和に関する情報を利用すること、および／または前記磁化可能な磁力計Ｍ_ｉ，ｊにより提供された測定値Ｂ_ｉ，ｊ^ｍｅｓの値のノルムが第１の閾値Ｓ１よりも大きい場合に磁化可能な磁力計Ｍ_ｉ，ｊを検出すること、および／または前記磁化可能な磁力計Ｍ_ｉ，ｊにより伝送されたデータの前記位置特定フィルタリングＦＬ実行直後の推定値Ｂ_ｉ，ｊ^ｅｓｔのノルムが、磁化可能性が検出されなかった他の磁力計Ｍ_ｉ，ｊにより伝送されたデータの前記位置特定フィルタリングＦＬ実行直後の推定値Ｂ_ｉ，ｊ^ｅｓｔから計算された前記伝送データの推定値Ｂ_ｉ，ｊ^ｅｓｔのノルムより第２の閾値Ｓ２だけ大きい場合に磁化可能な磁力計Ｍ_ｉ，ｊを検出すること、および／または磁力計Ｍ_ｉ，ｊの測定値Ｂ_ｉ，ｊ^ｍｅｓにおける誤差が、他の磁力計Ｍ_ｉ，ｊの測定値Ｂ_ｉ，ｊ^ｍｅｓの各々の誤差よりも第３の閾値Ｓ３だけ大きい場合に磁化可能な磁力計Ｍ_ｉ，ｊを検出することができ、磁力計Ｍ_ｉ，ｊの測定値Ｂ_ｉ，ｊ^ｍｅｓにおける誤差は、位置特定フィルタリングＦＬへの入力として前記磁力計Ｍ_ｉ，ｊにより提供された測定値Ｂ_ｉ，ｊ^ｍｅｓと、前記磁力計Ｍ_ｉ，ｊにより伝送されたデータの前記位置特定フィルタリングＦＬ実行直後の推定値Ｂ_ｉ，ｊ^ｅｓｔとの間の偏差に対応している。

【0097】

上述の最後の条件の変型として、検出ステップＥ１は、磁力計Ｍ_ｉ，ｊの測定値Ｂ_ｉ，ｊ^ｍｅｓにおける誤差のノルムが第３の閾値Ｓ３ｂｉｓよりも大きい場合に磁化可能な磁力計Ｍ_ｉ，ｊを検出することができる。

【0098】

補正ステップＥ２を実行できるのは、前記磁化可能な磁力計Ｍ_ｉ，ｊが飽和していない場合、および／または前記磁化可能な磁力計Ｍ_ｉ，ｊにより伝送された測定値Ｂ_ｉ，ｊ^ｍｅｓが第４の閾値Ｓ４を下回る場合、および／または前記磁化可能な磁力計Ｍ_ｉ，ｊにより伝送されたデータＢ_ｉ，ｊ^ｍｅｓの推定値が第４の閾値Ｓ４を下回る場合、および／または前記磁化可能な磁力計Ｍ_ｉ，ｊと、可動磁性体または磁性体群ＯＭＭ_ｋとを分離する距離が第５の閾値Ｓ５よりも大きい場合、および／または可動磁性体または磁性体群ＯＭＭ_ｋが安定な位置に存在する場合、および／または可動磁性体または磁性体群ＯＭＭ_ｋの推定位置の分散が複数の連続する推定値にわたり第６の閾値Ｓ６を下回る場合、および／または磁化可能性が検出されなかった磁力計Ｍ_ｉ，ｊの測定値Ｂ_ｉ，ｊ^ｍｅｓの誤差の分散が複数の連続する推定値にわたり第７の閾値Ｓ７を下回る場合である。

【0099】

上述の方法のステップは、入力データに作用して出力データを生成することにより本発明の機能を実行すべくコンピュータプログラムを実行する１個以上のプログラム可能プロセッサにより実行することができる。

【0100】

コンピュータプログラムは、コンパイラまたはインタープリタ言語を含む任意の形式のプログラミング言語で書かれていてよく、当該コンピュータプログラムは、スタンドアローンプログラムまたはサブプログラムとして、コンピュータ環境での使用に適した要素または他の装置を含む任意の形式で提供することができる。コンピュータプログラムは、１台のコンピュータ、または１箇所あるいは複数箇所にわたり分散されて通信ネットワークにより互いに接続された複数台のコンピュータ上で実行すべく提供することができる。

【0101】

本発明の好適な実施形態について記述してきた。本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく各種の変更を行うことができる。従って、他の実施形態は添付の請求項の範囲内に含まれる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】