JPH06221805A - 離れた物体の位置及び方向を決定するための装置及びその方法 - Google Patents

離れた物体の位置及び方向を決定するための装置及びその方法

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JPH06221805A
JPH06221805A JP17016693A JP17016693A JPH06221805A JP H06221805 A JPH06221805 A JP H06221805A JP 17016693 A JP17016693 A JP 17016693A JP 17016693 A JP17016693 A JP 17016693A JP H06221805 A JPH06221805 A JP H06221805A
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coordinate frame
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JP17016693A
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Jr Herbert R Jones
アール．ジョーンズ，ジュニア ハーバート
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Polhemus Inc
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    • F41—WEAPONS
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    • F41G3/08—Aiming or laying means with means for compensating for speed, direction, temperature, pressure, or humidity of the atmosphere
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F41G3/00—Aiming or laying means
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/20—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature
    • G01D5/204—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature by influencing the mutual induction between two or more coils
    • G01D5/2086—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature by influencing the mutual induction between two or more coils by movement of two or more coils with respect to two or more other coils

Abstract

(57)【要約】 【目的】 隔れた物体の位置及び方向を測定するシステ
ムに関し、ソースを規定するコイル群及びセンサを規定
するコイル群の内、少なくとも一方の非同心性により引
き起こされる誤差を減少することを目的とする。 【構成】 離れた物体の位置及び方向を基準座標フレー
ムに対して測定するために、電磁界を発生させる複数の
発生素子を有するソース１０と、互いに区別可能な複数
の電磁界を発生する信号を上記素子に供給するドライバ
２２と、上記ソースによって発生される電磁界を検出す
る複数の検出素子を有するリモートセンサ３０と、上記
検出素子の出力をソース基準座標フレームに対して上記
物体の位置及び方向に処理するプロセッサ４６とを設け
る。プロセッサは、上記各発生素子の共通の中心からの
変位及び上記各検出素子の共通の中心からの変位に対し
て、少なくとも一方の関数として位置及び方向を補償す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、隔れた物体の位置及び
方向を決定するシステムに電磁結合作用を取り入れたシ
ステムに関し、より特定的には、このようなシステムの
ための新しい処理技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】電磁結合作用を取り入れて隔れた物体の
位置及び方向を決定するシステムは、従来より知られて
いる。このようなシステムは、隔れた物体の位置及び方
向を追尾ならびに測定するために広い分野の様々な用途
で用いられている。従来、このようなシステムは、複数
の電磁場を発生させるために、直交する電磁場発生アン
テナの群、代表的には３つのアンテナが略同一の中心に
配置された集合体を備えたソースアセンブリを構成して
いる。一方、隔れた物体に設けられたセンサは、直交す
る受信用のアンテナの群、代表的には、同じく略同一の
中心に配置された３つのアンテナの集合体を備えてお
り、上記送信用のアンテナで発生された電磁場を受信
し、受信した電磁場に対応する信号を生成する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記受信用アンテナで
生成される信号を用いて離れた物体の位置及び方向を求
める処理アルゴリズムには暗黙の条件が含まれている。
この条件とは、電磁場発生用アンテナが、中心に球形状
で配置され（つまり、これらのアンテナの中心が互いに
共有される）、且つ受信用アンテナが、中心に球形状で
配置されるということである。これらの条件は、製造上
の許容差及び所定精度に左右されるので保証の限りでは
ない。なぜなら、コイルが巻かれる際の方法、及びコイ
ルの中心を同一に配置する際の実許容差に起因するアン
テナ毎のバラツキにより、３台のアンテナの各中心が、
意図した共通の中心から幾分変位される可能性があるか
らである。上記処理アルゴリズムにより解明される各電
磁場測定データは、ソースコイル及びセンサコイルの２
種類の動作コイルから得られるものである。これら両方
のコイルが非同心性（ non-concentricity）であるとす
ると、上記位置及び方向の測定において誤差の発生する
機会は非常に高くなる。
【０００４】初期のリモートセンサ・トラッキングシス
テムは、比較的制限されたセンサ姿勢角度を用いて比較
的狭い規模の空間内で作動するものであったので、格別
な精度を必要としなかった。このような低い期待動作の
場合、製造技術は、上記ソース及びセンサの非同心性的
な不都合を許容誤差範囲内に十分維持することができ
た。しかし、位置及び方向の決定システムにおいては精
度の条件が益々要求され、且つその他の誤差要因が解消
あるいは低減されてきたので、上記ソース及びセンサの
非同心性に起因する誤差が当該システムの動作精度の限
界となっている。より優れた製造加工を行うことにより
非同心性の誤差を解決する試みは、現実的でないばかり
でなく過大なコスト上昇を招く。
【０００５】従来の位置及び方向の測定に係るアルゴリ
ズムは、次のような必要条件を掲げている。これは、各
ソースアンテナを構成するコイル集合体の各コイルの中
心が共有に配置され、且つセンサアンテナを構成するコ
イル集合体の各コイルの中心が共有に配置されることで
ある。この条件は、アンテナ装置を精度良く製造するこ
との難しさに加えて、ソースコイル及びセンサコイルに
対して厳しい制約を課す。他のコイルの幾何学的配置に
よれば、より望ましいパッケージングが作り出されるか
も知れない。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、位置及び方向
を測定するためのシステムにおいて、ソースを規定する
コイル群、及びセンサを規定するコイル群の内、少なく
とも一方の非同心性により引き起こされる誤差を減少す
るための処理技術を提供する。その有利な点において、
本発明は小規模な非同心性の補償と大規模な非同心性の
補償とを提供する。小規模な非同心性の補償は、ソース
及びセンサを規定する各コイル群の欠陥を調節する。大
規模な非同心性の補償は、ソースを規定するコイル群を
特定の用途のために好ましいとされる分散配置に対して
物理的に分離させることを可能にする。同様に、センサ
を規定するコイル群を上記離れた物体上で望ましい適当
な位置に分離して配置してもよい。
【０００７】本発明は、複数の電磁場発生手段と複数の
電磁場受信手段とを備えて、離れた物体の位置及び方向
を基準座標フレームに対して決定するシステムにおいて
実現することができる。上記発生手段は、ソース基準座
標フレームを規定する空間的に独立した成分を備えてい
る。また上記受信手段は、離れた物体上に配置されるも
のであり、発生された各電磁場を受信する空間的に独立
した成分を備えてセンサ基準座標フレームを規定する。
多重送信される電気的信号が電磁場発生手段に供給さ
れ、区別可能な電磁場の群を発生する。これらの電磁場
が受信された後、この電磁場の受信成分を示す信号群が
集められる。
【０００８】本発明は、これら電磁場の成分を離れた物
体の位置及び方向に処理すると同時に、電磁場発生手段
における各成分のソース基準フレームからの変位及び複
数の受信手段におけるセンサ基準フレームからの変位の
内、少なくともいずれか一方を補償する。製造過程の
間、ソース又はセンサを規定するコイル群の較正データ
が集められ、その後、処理アルゴリズムの実行中にリア
ルタイムで適用され、検出した電磁場データ又は位置／
方向解析データを補償する。
【０００９】本発明に係る上記目的及び他の目的、並び
に利点及び特徴は、図面に関連した以下の記述に基づい
て明らかにされるであろう。
【００１０】
【実施例】
ａ）装 置 図１において、離れた物体の位置及び方向を基準座標フ
レームに対して決定する装置の機能ブロック図が示され
ている。電磁場のソースが参照番号１０で概略的に示さ
れている。このソースは、例えば、発生器アンテナ１
１，１２，１３のような複数の電磁場発生手段を備えて
いる。一般的には互いに直交する３つのアンテナが望ま
しく、２つのアンテナが平行であってはならないことが
要求される。また、１つの群に必ずしも３本のアンテナ
が存在する必要はない。本実施例において、当該システ
ムは近接電磁場において作動する。複数の磁気ループア
ンテナが参照番号１１，１２，１３で示されており、こ
れらは疑似安定磁場を確立する。これらの疑似安定磁場
は、放射作用が無視できるような時間で非常にゆっくり
と変化する低周波磁場である。これにより３本のアンテ
ナ１１，１２，１３は、それぞれ等しく直交する軸＜Ｘ
1 ，＜Ｘ2 ，＜Ｘ3 （以後、説明表現の関係上、記号
「＜」を左側に付すか、あるいは当該文字の上部に記号
「∧」を付して直交軸を表す）により確認される基準座
標フレーム内において、各ソース磁気モーメントベクト
ル ＊ｍ1 ，＊ｍ2 ，＊ｍ3 （以後、説明表現の関係
上、記号「＊」を左側に付すか、あるいは当該文字の上
部に記号「→」を付してベクトルを表す）によって定義
される。尚、本実施例はループアンテナを用いて近接電
磁場において作動するが、他の例においては、別の送信
手段を用いて遠隔磁場内で作動するようにしてもよいこ
とが理解されるはずである。
【００１１】発生器アンテナ１１，１２，１３に電気的
信号を供給して複数の低周波電磁場を発生させるために
送信器が設けられており、この場合、周波数は１０ＫＨ
ｚオーダーであるが、例えば、ゼロ乃至数百ＫＨｚのい
ずれかの周波数であっても良い。これらの信号は多重伝
送され、これにより上記各アンテナによって発生される
電磁場が区別可能になる。機能的に例えば送信機は、信
号発生器２０と、マルチプレクサ２１と、各送信用アン
テナ１１，１２，１３に電力を供給する駆動用増幅器２
２とを備えている。本発明に係る最も一般的実施例で
は、上記信号発生器が正弦波発生器又は余弦波発生器を
備え、且つマルチプレクサが、各電磁場発生用アンテナ
に供給される信号を時分割多重送信する通常の回路を備
えている。この場合、３つの駆動回路又は電力増幅器が
設けられ、各回路がマルチプレクサを介して３つの発生
用アンテナ１１，１２，１３の１つと接続されており、
これによりマルチプレクサが、３つの個々の駆動回路を
介して各アンテナに励起信号を継続的に供給することが
理解されるであろう。しかし当業者においては、時分割
多重伝送，周波数分割多重伝送，又は位相多重伝送を含
めて多くの適当な多重送信技術のいずれか１つを使用し
て、このような多重伝送技術を備えた適当な送信機が提
供されることが理解されるであろう。
【００１２】参照番号３０で概略的に示されるように、
センサは、ソース１０によって発生された電磁場を受信
する複数の受信用アンテナ３１，３２，３３を備えてい
る。受信用アンテナ３１，３２，３３はループアンテナ
が望ましいが、例えばフラックスゲート，ホール効果，
及び磁気抵抗素子等、他の技術的アンテナが用いられて
もよい。重要なことは、受信用アンテナが、磁界の大き
さ、すなわち磁界方向とアンテナ軸との間の立体角のコ
サインの大きさに比例した出力を生成することである。
ループアンテナにおいてアンテナの方向は、方向を決定
するために良く知られた「右手の法則」によりコイルの
平面に対して垂直である。以後この関係を記述するため
に用語「ダイポール型受信用アンテナ」が用いられる。
本実施例において必要なことは、受信用アンテナ３１，
３２，３３が３次元空間に広がり、通常、アンテナが、
互いに直交する軸＊ａ1 ，＊ａ2 ，＊ａ3 上にそれぞれ
配置されることである。本発明に係る幾つかの実施例で
は必ずしも３本のアンテナを用いる必要はなく、例えば
空間的に独立した２つの成分当量が６つの信号を十分に
生成し、６つの信号から上記センサ３０の位置及び方向
の自由度（ degrees-of-freedom ）が導かれるならば、
直交する２本のアンテナ又はアンテナ構成体を用いても
よい。本実施例の場合には、互いに直交する３つのアン
テナを設けてソース１０により発生された３つの電磁場
に対して９つの独立した測定を行い、この測定を基に、
独立した６つの位置及び方向パラメータが導かれること
が望ましいと考慮される。したがって受信用アンテナ３
１，３２，３３は、それぞれが同様な直交する軸＜
ｙ1 ，＜ｙ2 ，＜ｙ3 により識別されるセンサ基準座標
フレーム内において、上記各軸で定義される受信ベクト
ル＊ａ1 ，＊ａ2 ，＊ａ3 によってそれぞれ規定され
る。アンテナ３１，３２，３３の各出力はマルチプレク
サ４１に入力されるが、本実施例ではマルチプレクサ４
１が、時分割式マルチプレクサであることが望ましい。
時分割式マルチ伝送を用いた場合、通常、マルチプレク
サ２１，４１は、共通のクロック信号によって制御され
ることが望ましく、これにより、例えば第１のアンテナ
が励起されるとき、上記直交する３つの各受信用アンテ
ナ３１，３２，３３により受信されて、第１のソースア
ンテナ１１により発生された電磁場成分が識別される。
そしてマルチプレクサ４１の出力が、増幅器４２で増幅
された後、同期復調器４３に入力される。同期復調器４
３は、搬送波を復調するための位相検出技術を備えてい
る。すなわち、この検出は、上記アンテナにおける磁界
方向に対する受信用アンテナ方向にしたがって、正又は
負の測定結果を生成するであろう。同期復調器４３の出
力はローパスフィルタ４４に通され、ローパスフィルタ
４４が、受信された信号成分に比例して直流出力（ＤＣ
出力）を供給する信号を平滑する。参照番号４５にアナ
ログ／デジタル変換器が示されている。しかし、ここで
理解すべきことは、従来の信号処理回路又は装置の形態
が、上記同期復調器及びローパス・フィルタに置き換え
て用いることがきることである。例えば、デジタル信号
プロセッサ内に整合フィルタが設けられ、Ｓ／Ｎ比を改
善するためにバンドパスフィルタ，同期復調，ローパス
フィルタ，及び他の様々な信号調整処理を実現すること
が可能である。この場合、Ａ／Ｄ変換器は、もしプロセ
ッサにＡ／Ｄ変換器が含まれていなければ前もって設け
られるであろう。アナログ／デジタル変換器４５からの
信号群は、その後、適当なプロセッサ４６に入力され、
ここでソース１０に対するセンサ３０の各位置及び方向
パラメータが決定される。一般にプロセッサ４６は、マ
ルチプレクサをスイッチングするためのクロック信号を
備えており、上記増幅器及びドライバの内、少なくとも
いずれか一方のゲインを調整して自動ゲイン制御を提供
する。
【００１３】本発明に係る離れた物体の位置及び方向を
決定するためのシステムは、幅広い各種用途を備えてい
る。例えば、センサ３０が、物理的モデル又は同様なモ
デルをトレースしてデジタル・データベースを生成する
ために用いられる３次元デジタイザのスタイラス（ sty
lus ）と結合され得る。この結果得られたデータベース
は、その後、物理的モデルに関する幅広い各種コンピュ
ータ制作画像を生成するのに用いられる。例えば物理的
モデルをトレースすることによって作り出されるデータ
ベースが設計及びレイアウト図を展開するために用いら
れても良い。プラント設計においては、例えば上記デー
タベースが部品リストを集計するために用いられ、付加
的なソフトウエアと結合して各種設計作業を実行するよ
うに用いられてもよい。このような３次元デジタイザに
関する応用例は、例えば建築設計，靴のデザイン，プラ
スチックボトルの製造等、様々な産業において見いださ
れる。他の応用例においては、物理的モデルをトレース
することにより作り出されたデジタル・データベース
が、映画制作技術において複雑なコンピュータ制作画像
を生成するために用いられ得る。更に他の応用例におい
ては、バイオ化学の研究を進めるためにセンサが身体の
特定部分に結合されて用いられ得る。また、重要な訓練
的用途においては、センサが戦闘機パイロットのヘルメ
ットと照準用レチクル（ sighting reticle ) とに結合
されて、目標に対してパイロットの照準ラインを決定
し、照準ラインに沿って目標に指向される機銃を初期化
する。本システムは、航空飛行分野においては、一般的
に航空機の着陸のために用いられる。このときセンサは
航空機と結合され、ソース基準座標フレームは目標着陸
エリアに関連付けられる。更に他の応用例には、病人の
体の動きを監視して非言語情報伝達システムを構築した
り、各種装置をリモート制御するための技術に対し、言
語の無い情報伝達を行うボディー・モーションを提供す
ることが含まれる。これら多くの応用例において理解す
べきことは、離れた物体から受信される信号群を離れた
物体の位置及び方向に変換するための処理技術におい
て、その精度と速度がその用途の達成に重要であること
である。これは特に、例えば時速数百マイルで飛行する
戦闘機のパイロットが機銃を初期化し、上記パイロット
のヘルメットに装備された照準器のレチクルで目標を合
わせようとする場合に当てはまる。
【００１４】ｂ）処 理 以下に示す各シンボルは本処理方法において用いられる
ものである。しかしながら記述表現の関係上、各シンボ
ルは本明細書及び図面において２通りの表現方法で示さ
れる。例えば、直交軸については記号「＜」を左側に付
すか、又は当該文字の上部に記号「∧」を付して表わ
し、ベクトルについては記号「＊」を左側に付すか、又
は当該文字の上部に記号「→」を付して表わし、マトリ
クスについては記号「［ ］」、又は当該文字の上部に
記号「〜」を付して表わす。本処理方法においてソース
１０は、デカルト座標基準フレームの原点として取り扱
われるが、これは本処理アルゴリズムに限定されるもの
ではない。
【００１５】＜ｘ1 ，＜ｘ2 ，＜ｘ3 ソース基準フレームを定義する（３×１）の基本単位ベ
クトルの群である。このフレームの原点はソースコイル
群の中心と一致している。
【００１６】＜ｙ1 ，＜ｙ2 ，＜ｙ3 上記センサ基準フレームを定義する（３×１）の基本単
位ベクトルの群である。このフレームの原点はセンサコ
イル群の中心と一致している。
【００１７】［Ｓ］発生される３つの電磁場ベクトルの
９つの測定値全体を示す（３×３）の信号マトリクスで
ある。
【００１８】＊ａ1 ，＊ａ2 ，＊ａ3 上記センサフレームの原点から転換される単一原点を持
つ（３×１）のベクトルであり、センサ・アンテナ又は
受信アンテナの各３つのアンテナ軸を表している。これ
らのベクトル方向は、ソース基準フレームｘに対して測
定される。尚、ソース及びセンサの両方向軸は上記ソー
スフレームに対して測定される。
【００１９】［Ａ］センサ方向を示す（３×３）のマト
リクスである。これは以下に示すように当該マトリクス
を３つのセンサアンテナ・ベクトル＊ａ1 ，＊ａ2 ，＊
ａ3 に分けることによって定義される。 ［Ａ］＝ ［＊ａ1 ，＊ａ2 ，＊ａ3 ］
【００２０】＊ｍ1 ，＊ｍ2 ，＊ｍ3 それぞれ（３×１）のベクトルであり、各々ソースコイ
ル群の原点から転換される単一原点を備えており、ソー
スアンテナ又は発生アンテナの３つのアンテナ軸を表し
ている。これらのベクトルは上記ソース基準フレームｘ
に対して測定される。
【００２１】［Ｍ］上記［Ａ］に関して前に説明したよ
うに、＊ｍ1 ，＊ｍ2 ，＊ｍ3 を分けることによって定
義されるソースモーメントマトリクスである。
【００２２】＊δｕ1 ，＊δｕ2 ，＊δｕ3 各々（３×１）のベクトルであり、上記センサフレーム
の原点に対し、対応するセンサコイルの位置を定義する
ベクトルである。＊δｕの各ベクトルは上記センサ基準
フレーム内に表される。
【００２３】＊δｕ1 ’，＊δｕ2 ’，＊δｕ3 ’ ＊δｕ’の各ベクトルがソース基準フレーム内で測定さ
れる以外、上記＊δｕと同様である。
【００２４】＊δｗ1 ，＊δｗ2 ，＊δｗ3 各々（３×１）のベクトルであり、上記ソースフレーム
の原点に対し、対応するソースコイルの位置を定義する
ベクトルである。
【００２５】［δｗ］以下のように分割された表現で定
義される（３×３）のマトリクスである。 ［δｗ］＝ ［＊δｗ1 ，＊δｗ2 ，＊δｗ3 ］
【００２６】［δｕ］以下のように分割された表現で定
義される（３×３）のマトリクスである。 ［δｕ］＝ ［＊δｕ1 ，＊δｕ2 ，＊δｕ3 ］
【００２７】＊ｒ （３×１）のベクトルであり、上記ソースフレームの原
点に対する上記センサフレーム位置を定義するベクトル
である。＊ｒの成分はｒ1 ，ｒ2 ，ｒ3 である。
【００２８】ｒ 上記ベクトル＊ｒの大きさを表すものであり、上部の矢
印「→」又は左側の符号「＊」を付けずに示される。そ
してこの大きさは、ベクトル＊ｒの各成分の２乗の総和
の平方根に相当する。 ｒ＝｜＊ｒ｜ ＝（ｒ1 2＋ｒ2 2＋ｒ3 2）1/2
【００２９】＜ｒ 上記ソースからセンサに向けた位置の単位ベクトル点で
あり、 ＜ｒ＝＊ｒ／ｒとして計算される。
【００３０】＊ｒij （３×１）のベクトルであり、ｉ番目のセンサコイルの
位置をｊ番目のソースコイルに対して定義するベクトル
である。上記ｉ，ｊは１，２，３の値をとる。
【００３１】ｒij 上記ベクトル＊ｒijの大きさである。
【００３２】＊Ｂ 磁場Ｂを表す（３×１）のベクトルであり、通常、１平
方メートル当たりのテスラ又はウェーバの単位系で表さ
れる。Ｂγ及びＢθは、当該ベクトル＊Ｂが極座標内で
表わされたときの放射成分と接線成分である。上記各デ
カルト座標成分は、Ｂ1 ，Ｂ2 ，Ｂ3 で与えられる。
【００３３】［Ｈ］以下のように定義される（３×３）
のフィールド結合マトリクスである。
【数３】
【００３４】２つの因子が数学的便宜のために組み合わ
されている。ここで理解すべきことは、もし上記システ
ムが、例えば遠視野 ( far-field )等、他の場の条件下
で動作するならば、上記結合関係は変わるであろうこと
である。このような結合関係に関する関係式は当業者で
あればよく知られている。
【００３５】ｋ 物理的定数，センサ感度，ソース磁気モーメント，及び
増幅器のゲインを考慮することによって決定される定数
である。この定数は、表される数式を簡略化するために
１つに見なしている。
【００３６】１）概 要 「離れた物体の方向及び位置を決定するための方法とそ
の装置」に関して本願発明者に発行された米国特許第
4,737,794号において、その開示内容は、参照すること
によって本願に関連される。上記開示において、非常に
小さいダイポール型励起アンテナ以外によって発生さ
れ、非常に小さいダイポール型受信アンテナ以外によっ
て受信される電磁場構成に関する演算方法についての１
つのアパーチャ補償技術が示されている。従来、離れた
物体の方向及び位置を決定するシステムの方法手段は、
ソースコイルとセンサコイルの両方を極小型ダイポール
としてモデル化する関係式によって示されていた。しか
し、その測定誤差は、これが近似式によるためにソース
／センサ間の距離が短くなるにつれて顕著になり、アパ
ーチャ、すなわちコイルの直径が上記ソースとセンサと
の間の距離に等しくなると、極小型ダイポールの近似式
以外の関係式を用いて測定誤差を防止する必要がある。
アパーチャ補償は、上記米国特許において、通常主要な
ダイポール項１／ｒ3以外の項を考慮することによって
実現されている。位置及び方向の解は、ソース及びセン
サ近傍にある金属物体を固定した後に移動することで引
き起こされる電磁場の歪みに対して補償されることが更
に可能である。本発明によれば、ソースコイル及びセン
サコイルの非直交性が較正された後、その処理中に補償
技術が適用される。
【００３７】上記米国特許第 4,737,794号は、Arfken著
の「物理学者のための数学的手法（ Mathematical Meth
od for Physicists ) 1968年」の 439頁乃至 443頁につ
いて言及しており、これには以下のようなルジャンドル
の多項式を用いることにより、電流ループによる磁界Ｂ
を極座標内に示すことができると教示している。
【数４】 しかし１つの電流ループは、非常に薄い電線で構成され
る一方、実現可能なコイルは、電線の直径故に寸法がゼ
ロとはならない。実現可能なコイルは、直径が「ａ」，
高さが「ｂ」，巾が「ｃ」の軸対称を備えており、この
コイルからの磁界は以下のような形式で表わすことがで
きる。
【数５】 また、より一般的な形式においては、軸方向に対象な任
意のコイルによる磁界Ｂは、以下のような級数展開によ
り表すことができる。
【数６】 ここで定数ｃ1 ，ｃ2 ，ｃ3 は、コイル又はコイル群の
特定な幾何学的構造から決定される。軸対称を持たない
複数のコイルも、同様な級数表現で表すことが可能であ
るが、関連されるルジャンドルの関係式とともに置き換
えられる一般的なジャンドルの関数を用いた場合、更に
複雑な項が含められる。軸対称の場合についての関係式
は通常行われるように導かれ、より一般的な展開式にて
明らかな各定数に従ってアパーチャ補償が適用される。
しばしば、楕円積分，超幾何関数，又は他の数式等を用
いて、級数表現以外の形式とすることが可能である。
【００３８】本発明の場合、デカルト座標が望ましい座
標系であり、以下のように置換が行われる。
【数７】
【００３９】上記ベクトル積又は内部積は、式（９）に
おいて用いられ、式（１１）は以下のようにベクトル＊
ｒの外部積として、ダイナミック表記法でそれ自身につ
いて書き表すことができる。
【数８】
【００４０】この置換の結果、次のような表現となる。
【数９】 上記マトリクス［Ｉ］は識別マトリクスであり、磁気モ
ーメントベクトル＊ｍは「右手の法則」に従って電流ル
ープ面と垂直な方向に定められる。
【００４１】上記べき級数は、アパーチャ補償と同様、
非同心性の補償に反映させるために変換されてもよい。
実際は、このようにすることで、例えばヘルメットに実
装される表示成分のように、近隣の金属物体による電磁
場の歪み作用が更に補償され得る。しかし、ここに開示
した技術は級数展開に限定されるものではない。その他
一般的なコイル構成に関して演算及び補償するために、
楕円積分，超幾何関数，ルックアップテーブル、又は他
の数学的関数を用いることができる。更に補償は、上記
米国特許に開示されるように、誤差項のフィードバック
において適用されたり、あるいは直接的に適用され得
る。
【００４２】上記開示の磁場Ｂに関する調査は１／ｒの
奇数のべき数だけが表れるものであるが、これは、発生
用コイル及び受信用コイルが、それらの各原点に位置決
めされ、且つ共通の中心を共有したと見なされるからで
ある。もし、これらのコイルが、上記各原点からオフセ
ットされるならば、両方、つまり１／ｒの偶数及び奇数
のべき数が現れる。
【００４３】一例として、θ＝０の軸に位置決めされた
ソースコイルが、当該軸に沿ってその原点からδｒだけ
オフセットされるとすると、当該軸に沿った電磁界に関
するべき級数は、以下のように表わされる。
【数１０】 これは、コイル位置のオフセットが、その作り出す電磁
場についてのべき級数表現において、奇数及び偶数の両
方の項を形成することを説明している。相反性により検
出用コイルは正確に同じ動作を行うと見られる。
【００４４】２）非同心性パラメータ 非同心性のソース及びセンサに関する磁界データの補
償、すなわち位置及び方向の補償は、ソース構成体（３
つ一組で構成される構成体）の各発生用コイルについ
て、そのコイル群の中心に対するソース構成体の相対位
置、及び、センサ構成体（３つ一組で構成される構成
体）の各受信用コイルについて、そのコイル群の中心に
対するセンサ構成体の相対位置の調査に基づかれる。こ
の背景に用いられる同心性は、特に３次元の変位をもつ
「球の同心性」(spherical concentricity）であり、
「軸の同心性」(axial concentricity）と対比される。
従って、３つのベクトル＊δｗ1 ，＊δｗ2 ，＊δｗ3
はソースの仮想中心に対してソースコイルの個々の位置
を定義するものであり、そして、３つのベクトル＊δｕ
1 ，＊δｕ2 ，＊δｕ3 はセンサコイルの個々の位置を
定義するものであるが、補償を実行するために必ず測定
される必要がある。勿論、コイルが３つ以外であるなら
ば、そのときはその数に対応する位置ベクトルが存在す
る。上記ソースの仮想中心が、そのソースコイル位置の
任意の１つと一致するように選択され、且つ上記センサ
の仮想中心が、そのセンサコイル位置の任意の１つと一
致するように選択されると、これは定義により３つのベ
クトルの１つをゼロに強制するので総較正量を減らすこ
とができる。仮想中心についての他の選択も可能であ
る。コイルの相対位置を測定するための有効な方法は多
数存在する。例えばその１つは、非同心性が、ソースコ
イル及びセンサコイルの内、少なくともいずれか一方に
おいて、コイルの仮想中心に対するその位置の大きな変
位の結果によるものであるとき、この共有の仮想中心に
対して１つの機械的測定を実行することである。しか
し、この方法は、往々にして十分な精度を得ることがで
きないので、コイル位置についての磁気的な調査が要求
されるかもしれない。
【００４５】ソースコイル及びセンサコイルの各位置を
磁気的に測定するための１つの技術は、試験中の装置を
ジンバル内に配置した後、当該装置を１／ｒ3 の交番磁
界内に晒すことである。この装置を転換あるいは回転さ
せることにより装置の出力電圧に変化が起こり、この変
化がコイルの位置を較正するのに用いられる。もし均一
な電磁界が試みられるならば、上記装置を転換又は回転
させることによる装置の出力電圧の変化は存在しないの
で、何も知ることができないであろう。回転に基づいた
手法は次の通りである。１つの軸において１８０度回転
可能なジンバルが、送信用コイルの軸上に位置決めされ
る。このジンバルの回転軸は上記送信器の軸と垂直であ
る。ジンバルの軸と送信用コイルの軸との交点は、送信
器のコイルから既知の距離ｒ0 にある。そして、試験中
のコイルは、上記交点近傍でジンバルと結び付けられて
おり、その検出用の軸が送信用コイルの軸と略共有する
軸となるように指向されて、この結果、所定距離ｒ0 に
おいて２つのコイル間で最大の絶対結合、すなわち相互
誘導となるようにされる。δｒは、上記交点に対する上
記試験中のコイル位置の軸成分とする。この試験の目的
は、上記δｒを測定することである。その第１のステッ
プは、この第１の方向について試験中のコイルの出力電
圧「Ｓ1 」を測定することである。このとき上記ジンバ
ルは、最大の絶対結合を得る出力電圧「Ｓ2 」を生成し
ながら１８０度回転されるが、その符号は「Ｓ1 」と反
対である。この符号は、ある場合には上記検出用コイル
が送信用コイルに貢献し、また他の場合には検出用コイ
ルが送信用コイルに非貢献するので、これにより反転さ
れる。上記電磁場が原理的に１／ｒ3 で作用すると仮定
すると、上記回転が試験中のコイルの軸位置を２δｒだ
け変えるので方向信号１は（ｒ＋δｒ）-3に比例し、方
向２についての信号「Ｓ2 」は反対の符号となり、しか
も（ｒ−δｒ）-3に比例するであろう。両者の関係は以
下のように示されるが、ここでｋは、送信信号の強度，
受信器のゲイン，周波数，及び物理的定数を含めた比例
定数である。
【数１１】 δｒ／ｒ0 の比は、次のように容易に求めることができ
る。
【数１２】 尚、ｒ0 は既知なので、これによりδｒが導かれる。１
つのアンテナ群内の幾つかのコイルの軸上の距離δｒを
測定するためには２軸型のジンバルが望ましい。例え
ば、まず対向する方向は、コイル１の軸１に沿ってサン
プルされた後、コイル１の軸２に沿ってサンプルされ、
その後、コイル１の軸３に沿ってサンプルされる。この
測定動作はコイル２及び３についても繰り返される。放
射位置を測定するために、上記ジンバルは送信用コイル
の側面に配置され、試験中のコイルの軸は当該送信用コ
イルと平行に指向される。これは、１つの送信用コイル
群を設けて送信用コイルがジンバル及び試験中のコイル
から９０度離れて向くように選択することにより最良と
なる。放射位置には２つの成分があるので、回転は２つ
の軸について行なわれる必要がある。回転軸と、上記送
信用コイルの位置をジンバルの中心に結びつける線分で
定義された軸とが互いに略直交している必要がある。１
つのコイルの非同心性成分を測定するのに用いられる幾
つかの方向は、もう１つのコイルの非同心性成分を測定
するために更に適合されなければならない。各送信用コ
イルは同様な様式で回転され得る。この動作は、上記コ
イル群の各コイルの中心に対して１つの軸と、２つの放
射測定を解明する。これら３つの測定値は３つのベクト
ル成分として表すことができる。例えば、ベクトルシン
ボル＊δｗ1 は、送信用コイル１についての上記３つの
離心率測定値（ eccentricity measurement ）を示して
いる。３つの送信用コイルについて、３つのベクトル＊
δｗ1 ，＊δｗ2 ，＊δｗ3が存在する。同様に、３つ
の受信用コイルの離心率を定義するための３つの受信ベ
クトル＊δｕ1 ，＊δｕ2 ，＊δｕ3 が存在する。ここ
で重要なことは、完全に交差する回転軸をもつジンバル
によって回転が行われることであり、すなわち、ジンバ
ルの軸が実質的には交差していないならば、このとき同
じ処理によりジンバルの交差を測定するために付加的な
回転が行われることである。他の方法は、対向する２つ
の角度以上に回転させることである。すなわち１８０度
以内で分離された角度が用いられて、その間で非同心性
の測定値を特定することであるが、線型的な回帰を用い
ながら最小変化の適合について求めることができる。ま
た他の方法は、試験中の装置をその理論的な軸に沿って
僅かに増分しながら転換し、その範囲内にて、線型な回
帰分析により求められる解を特定することである。更に
他の方法は、転換と回転とを組み合わせることである。
その他、これ以外の方法については、これら技術的内容
を基に当業者へ提案されるであろう。例えば、正確なＸ
線調査，又はコイルを回転させると同時に、発生された
電磁場の振幅を計測すること、又は他の非破壊試験等
が、非同心性パラメータを測定するための個々の用途に
おいて適当とされるであろう。
【００４６】３）非同心性の補償 （３×１）の３つのソースアンテナ位置ベクトル＊δｗ
1,＊δｗ2,＊δｗ3 と（３×１）の３つのセンサアンテ
ナ位置ベクトル＊δｕ1,＊δｕ2,＊δｕ3 とが一度測定
されると、これらの値は記録されて、離れた物体の位置
及び方向を測定するシステム内に入力される。これによ
り当該システムが、用いる個々のソース／センサの対に
ついて、電磁場補償項、又は位置及び方向の補償項を演
算することができるようにする。電磁場補償項は、上記
９つの各信号成分についてデルタ信号を判断することに
よって演算され得る。この場合、３つのソースと３つの
検出用アンテナとが存在するので、ソース／センサのコ
イル位置の組合わせが９つ存在する。これら９つの組合
わせは、対象とする回転されるセンサコイルの位置ベク
トルから、対象とするソースコイルの位置ベクトルを減
算することにより計算される。センサコイルの位置ベク
トルは、次に示すように、センサの姿勢マトリクス
［Ａ］によって回転される。これら回転されるコイルの
位置は素数（ primes ）を用いて示される。
【数１３】 上記ソースコイルの３つの位置ベクトル＊δｗ1 ，＊δ
ｗ2 ，＊δｗ3 は、その後、回転された３つのセンサコ
イルの位置ベクトル＊δｕ1 ’，＊δｕ2 ’，＊δ
ｕ3 ’から減算されて次のような９つのベクトル形式＊
δｒijになる。
【数１４】 上記ソース基準フレームは便宜上選ばれたが、全ての座
標がこのフレーム内に回転されるならば他の基準フレー
ムが用いられても良い。任意のベクトル＊δｒijは、第
ｉ番目のセンサコイルにおける、その仮想中心に対する
センサコイルの位置と、第ｊ番目のソースコイルにおけ
る、その仮想中心に対するソースコイルの位置との差を
表している。上記センサの仮想中心と、上記ソースの仮
想中心との間のベクトルは＊ｒとして示される。これに
より、ｊ番目のソースコイルに対するｉ番目のセンサコ
イルの位置が式（１９）のように表される。
【数１５】
【００４７】４）大規模な非同心性の補償 大規模な非同心性は、ソースコイル及びセンサコイルの
内、少なくとも一方の位置の大規模な変位に相当され
る。判断されるソース／センサ−の位置ベクトル＊ｒを
用いながら、ｊ番目のソースコイルに対するｉ番目のセ
ンサコイルの９つの位置＊ｒijが計算され、その後、そ
のダイアディック［Ｒ］と、９つのダイアディック［Ｒ
ij］が計算される。
【００４８】離れた物体の位置及び方向を電磁結合を用
いて分析するための関係式は、式（２０）のように示さ
れる。
【数１６】 ここで［Ｐ］は、互いに直交する３つの単位ベクトルを
用いて示される位置マトリクスを表しており、その１つ
がセンサを示している。また、符号ｔは、マトリクスの
転置を表している。この離れた物体の位置及び方向に関
する関係式は、上記米国特許による以下の式と同様であ
る。
【数１７】
【００４９】上記関係式は、マトリクス［Ｓ］の９つ全
ての要素に関する表現であり、受信側及び送信側につい
て完全な同心性をもつコイル群に対してのみ有効であ
る。当該マトリクスのｉｊ番目の要素はｓijとして示さ
れており、ベクトル＊ａi によって表される受信マトリ
クス［Ａ］のｉ番目の列と、ベクトル＊ｍj によって表
される送信マトリクス［Ｍ］のｊ番目の列とを含んでい
る。そして、ベクトル＊ｒijを用いて示されるｊ番目の
送信用コイルに対するｉ番目の受信用コイルのベクトル
の位置は、式（２２）のように表される。
【数１８】 上述のように、この関係式で表しているダイアディック
[Ｒ］は、ベクトル位置ｒijの外部積から構成される。
【数１９】 このように、中心に位置決めされたｉ番目の受信用コイ
ルとｊ番目の送信用コイル間で受信される信号ｓijと、
変位されたこれらのコイル間で受信される信号ｓijとの
差は、次の関係式によって与えられる。
【数２０】 ９つの要素が存在するので、上記式は９つ存在する。こ
のように見出された各要素は、デルタ信号マトリクス
［ΔＳ］で定義される。これらの要素は、測定されるコ
イルの位置又はコイルの非同心性のデータと同様に、判
断される位置及び方向パラメータに基づいて最初に決定
されてもよい。補償は、新しい位置及び方向が開始され
る前に、測定された信号マトリクス［Ｓ］に上記デルタ
信号マトリクス［ΔＳ］を加えることによって実行され
る。
【００５０】新しく受信される信号マトリクスからデル
タ信号を除算する過程は図３に示されている。受信され
た信号マトリクスの各要素を修正すること以外に、位置
及び方向の解に非同心性の補正が直接的に適用され、方
向パラメータにおけるの位置を修正することも可能であ
る。非同心性の補正を位置及び方向の解に直接的に適用
する処理アルゴリズムの変形例は、本明細書に示した技
術的思想に従って、当業者の能力の範疇で想到され得る
であろう。
【００５１】５）小規模な非同心性の補償 非同心性が、ソース／センサ間の距離に対してコイルの
僅かな変位を意味する場合には、非常に僅かな較正を必
要とする処理技術が適用され得る。この技術は、テーラ
ー級数展開を用いてデルタ信号マトリクス成分を演算す
る。上記信号マトリクス［Ｓ］の１つの成分は、更に次
のように書き表わすことができる。上述のように、成分
ｓijは、ｊ番目のソースコイルによって発生された磁界
Ｂj に対してｉ番目の受信用コイルによって受信される
信号である。
【数２１】 ここで、
【数２２】 である。位置ベクトル＊ｒの変化に起因する信号の変化
は、＊ｒに対してｓijのグラジエントを求めて、その
後、位置におけるベクトル変化＊δｒijを用いてドット
積を求めることによって見出される。この添字「ij」
は、次の幾つかの展開過程で混乱が起こらないように付
されている。まず「ｓ」のグラジエントが求められる。
【数２３】 磁界ベクトル＊Ｂのローテーションが略ゼロに等しいの
で、ベクトル＊ａの全ての導関数はゼロであるが、その
第１項だけはゼロでない。
【数２４】 ここでａ1 ，ａ2 ，ａ3 は、ベクトル＊ａijの要素であ
り、ｒ1 ，ｒ2 ，ｒ3はベクトル＊ｒijの要素である。
ベクトル＊δｒijとのドット積の結果、次式が導かれ
る。
【数２５】
【００５２】上述のように、これらの要素は、新しい位
置及び方向の解法（図３参照）が開始される前に受信さ
れた信号マトリクス［Ｓ］から除算される修正マトリク
ス［ΔＳ］を定義する。
【００５３】
【発明の効果】
ｃ）結 論 このように、複数の直交するコイルを共通の中心周囲に
巻く製造過程によって引き起こされる非同心性に対し、
これを補償する処理体系が示される。加えて広い意味で
の非同心性は、言い換えると、ソース又はセンサを調整
するためにコイル群の個々のコイルに対して意図的な変
位が適応され得る。これは、本位置及び方向の測定シス
テムの個々の用途のために、ソースコイル及びセンサコ
イルの群の適用に融通性を与える。大規模な非同心性に
対する適用は、小規模な非同心性のためのアルゴリズム
よりも多くの較正を必要とするアルゴリズムによって実
現されるが、適当な処理速度に関していうと、この違い
は無視できるであろう。
【００５４】上記米国特許第 4,737,794号に開示された
技術を組み合わせにおいて本願発明は、共有して配置さ
れる極小型ダイポール素子として全てのソースコイルと
センサコイルとを取り扱う結果、誤差を無視できるレベ
ルに減少させる。このように、これらの素子の構造に基
づかれた従来の制約が取り除かれる。個々のコイル配
置、及びソースコイル群とセンサコイル群との距離にお
いて、その臨界点が非常に小さくされる。注目すること
は、ここに用いられる反復アルゴリズムが、従来の位置
及び方向測定フレームによる解法を必要としないことで
あるが、もし、そのようにしたとすると、より早く収束
するであろう。また、本発明の原理は、楕円積分，超幾
何学関数，ルックアップテーブル，及び他の数学的表現
を用いた他の処理アルゴリズムによって補足されても良
い。加えて、非同心性に対する補償は、ここに表した技
術思想を用いて位置及び方向パラメータに対して直接的
に適用されても良い。
【００５５】上記特定的に述べた実施例の変形例及び変
更例は、本発明の原理から逸脱することなく実施するこ
とが可能であり、均等の原理を含めた特許法の原理に従
って判断されるように、添付した特許請求の範囲によっ
てのみ限定されるように意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を用いた位置／方向測定装置の機能を示
す機能ブロック図である。
【図２】本発明に係る処理で用いられるシンボル表記に
よって個々のコイルが非中心にあるソース及びセンサを
表した説明図である。
【図３】本発明に係る処理の流れを示す説明図である。
【符号の説明】
１０…ソース １１，１２，１３…電磁場発生アンテナ ２０…信号発生器 ２１…マルチプレクサ ２２…ドライバ ３０…センサ ３１，３２，３３…電磁場受信アンテナ ４１…マルチプレクサ ４２…増幅器 ４３…同期復調器 ４４…ローパスフィルタ ４５…Ａ／Ｄ変換器

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基準座標フレームに対して離れた物体の
    位置及び方向を決定するための装置であって、 電磁場を発生するための複数の電磁場発生素子を備えた
    ソースであって、該複数の電磁場発生素子が、ソース基
    準座標フレームを定義する空間的に独立した成分を有す
    るソースと、 前記複数の電磁場発生素子に対して複数の電磁場を発生
    する信号を供給するためのドライバであって、該複数の
    電磁場が互いに区別可能とされるドライバと、 複数の電磁場検出素子を備えて前記発生された電磁場を
    検出するリモートセンサであって、当該センサは離れた
    物体上に配置されており、該電磁場検出素子が、前記発
    生された各電磁場を検出すると共に、センサ基準座標フ
    レームを定義する空間的に独立した成分を備えているリ
    モートセンサと、 前記電磁場検出素子の出力を前記ソース基準座標フレー
    ムに対する離れた物体の位置及び方向に処理するプロセ
    ッサとを具備し、 前記プロセッサが、前記空間的に独立した電磁場発生素
    子成分の前記ソース基準座標フレームからの変位、又は
    前記空間的に独立した電磁場検出素子成分の前記センサ
    基準座標フレームからの変位に関する関数として前記位
    置及び方向を補償する、離れた物体の位置及び方向を決
    定するための装置。
  2. 【請求項２】 前記プロセッサが前記電磁場検出素子の
    出力を補償する、請求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】 前記電磁場発生素子が、各々原点を有す
    る電磁場発生用アンテナの群を備えており、該電磁場発
    生用アンテナの原点が共通の１つの中心から変位されて
    いるとき、前記プロセッサが該電磁場発生用アンテナの
    原点における前記共通の中心からの変位に対して補償す
    る、請求項１に記載の装置。
  4. 【請求項４】 前記電磁場検出素子が各々原点を有する
    受信用アンテナの群を備えており、該受信用アンテナの
    原点が共通の１つの中心から変位されているとき、前記
    プロセッサが該受信用アンテナの原点における前記共通
    の中心からの変位に対して補償する、請求項３に記載の
    装置。
  5. 【請求項５】 前記電磁場検出素子が各々原点を有する
    受信用アンテナの群を備えており、該受信用アンテナの
    原点が共通の１つの中心から変位されているとき、前記
    プロセッサが該受信用アンテナの原点における前記共通
    の中心からの変位に対して補償する、請求項１に記載の
    装置。
  6. 【請求項６】 前記プロセッサが離れた物体の位置及び
    方向に関する以前の解決法により前記検出素子の出力成
    分を補償するものである請求項１に記載の装置。
  7. 【請求項７】 前記プロセッサが、前記電磁場発生素子
    の空間的に独立した成分における前記ソース基準座標フ
    レームからの大規模な変位、又は前記電磁場検出素子の
    空間的に独立した成分における前記センサ基準座標フレ
    ームからの大規模な変位の関数として前記位置及び方向
    を補償する、請求項１に記載の装置。
  8. 【請求項８】 基準座標フレームに対して離れた物体の
    位置及び方向を決定するための装置であって、 電磁場を発生させるためのソースであって、ソース基準
    座標フレームを定義する空間的に独立した成分を備えて
    いるソースと、 前記ソースに向けて互いに区別可能な複数の電磁場を発
    生する信号を供給するためのドライバと、 複数の電磁場検出用アンテナを備え、該アンテナが前記
    発生された電磁界を検出するためのセンサの共通の中心
    から変位されているリモートセンサであって、当該セン
    サは離れた物体上に配置されており、前記電磁場検出用
    アンテナが、センサ基準座標フレームを定義する空間的
    に独立した成分を備えているリモートセンサと、 前記電磁場検出用アンテナの出力を前記ソース基準座標
    フレームに対する離れた物体の位置及び方向に処理する
    プロセッサとを具備し、 前記プロセッサが、前記位置及び方向を前記センサの共
    通の中心に対する前記電磁場検出用アンテナの非同心性
    の関数として補償する、離れた物体の位置及び方向を決
    定するための装置。
  9. 【請求項９】 前記ソースが複数の電磁場発生用アンテ
    ナによって定義されており、該電磁場発生用アンテナが
    前記ソースの共通の中心から変位されているとき、前記
    プロセッサが、該ソースの共通の中心に対する前記電磁
    場発生用アンテナの非同心性の関数として前記リモート
    センサの位置及び方向を補償する、請求項８に記載の装
    置。
  10. 【請求項１０】 前記プロセッサが、離れた物体の位置
    及び方向に関する以前の方法によって前記電磁場検出用
    アンテナの出力を補償する、請求項８に記載の装置。
  11. 【請求項１１】 前記プロセッサが、離れた物体の位置
    及び方向に関する以前の方法によって前記電磁場検出用
    アンテナの出力を補償する、請求項９に記載の装置。
  12. 【請求項１２】 前記プロセッサが、前記電磁場検出用
    アンテナの非同心性を前記ソース基準座標フレームに転
    換する、請求項８に記載の装置。
  13. 【請求項１３】 前記プロセッサが、前記ソース基準座
    標フレーム内で前記電磁場発生用アンテナの非同心性に
    前記電磁場検出用アンテナの非同心性を組合わせて、前
    記各電磁場発生用アンテナに対する前記各電磁場検出用
    アンテナの相対位置を定義する要因の群を決定する、請
    求項９に記載の装置。
  14. 【請求項１４】 基準座標フレームに対して離れた物体
    の位置及び方向を決定するための方法であって、 電磁場を発生するための複数の電磁場発生素子を備えた
    ソースを構成するステップであって、前記複数の電磁場
    発生素子が、ソース基準座標フレームを定義する空間的
    に独立した成分を備えているステップと、 多重伝送される電気的な信号を前記電磁場発生素子に供
    給し、これにより区別可能な複数の電磁場の群を発生す
    るステップと、 離れた物体上に配置される複数の電磁場検出素子を備
    え、且つセンサ基準座標フレームを定義する空間的に独
    立した成分を有するリモートセンサを構成して、前記電
    磁場を検出した後、該検出された電磁場成分を表す信号
    の群を生成するステップと、 前記基準座標フレーム内で前記信号の群を前記離れた物
    体の位置及び方向に処理するステップであって、該基準
    座標フレーム内に（ａ）前記電磁場発生素子の少なくと
    も１つの成分における前記ソース基準座標フレームから
    の変位、及び（ｂ）前記電磁場検出素子の少なくとも１
    つの成分における前記センサ基準座標フレームからの変
    位の内の１つについての補償操作が含まれるステップ
    と、 を具備する、離れた物体の位置及び方向を決定するため
    の方法。
  15. 【請求項１５】 前記補償するステップが、前記受信さ
    れた電磁場成分を表す信号群を調節することを含む、請
    求項１４に記載の方法。
  16. 【請求項１６】 （ａ）前記電磁場発生素子の少なくと
    も１つの成分における前記ソース基準座標フレームから
    の変位と、（ｂ）前記電磁場検出素子の少なくとも１つ
    の成分における前記センサ基準座標フレームからの変位
    との両方に対して補償するステップを更に具備する請求
    項１４に記載の方法。
  17. 【請求項１７】 前記電磁場検出素子成分の前記センサ
    基準座標フレームからの変位を示すセンサ変位パラメー
    タを決定するステップを当該方法の始めの段階に具備す
    る請求項１４に記載の方法。
  18. 【請求項１８】 前記電磁場発生素子成分の前記ソース
    基準座標フレームからの変位を示すソース変位パラメー
    タを決定するステップを当該方法の始めの段階に具備す
    る請求項１４に記載の方法。
  19. 【請求項１９】 前記電磁場検出素子成分の前記センサ
    基準座標フレームからの変位を示すセンサ変位パラメー
    タを決定するステップを当該方法の始めの段階に具備す
    る請求項１８に記載の方法。
  20. 【請求項２０】 基準座標フレームに対して離れた物体
    の位置及び方向を決定するための方法であって、 電磁場を発生するための複数の電磁場発生用アンテナを
    備えたソースを構成するステップであって、該複数の発
    生用アンテナが、ソース基準座標フレームを定義する空
    間的に独立した成分を備えているステップと、 多重伝送される電気的な信号を前記電磁場発生用アンテ
    ナに供給し、これにより区別可能な複数の電磁場の群を
    発生するステップと、 離れた物体上に配置される複数の電磁場検出用素子を備
    え、且つセンサ基準座標フレームを定義するための空間
    的に独立した成分を有するリモートセンサを構成して、
    前記電磁場を検出した後、該検出した電磁場の成分を表
    す信号の群を生成するステップと、 前記基準座標フレーム内で前記信号群を離れた物体の位
    置及び方向に処理するステップであって、該基準座標フ
    レーム内には、前記電磁場発生用アンテナの共通の中心
    に関する該電磁場発生用アンテナ成分の非同心性の関
    数、又は前記電磁場受信用アンテナの共通の中心に関す
    る該電磁場受信用アンテナ成分の非同心性の関数として
    の補償が含まれており、 前記受信された電磁界成分を示す信号マトリクスＳを確
    立し、 【数１】 を演算し、 前記信号マトリクスを前記Δｓijの関数として調整する
    ことを含むステップと、を具備する、離れた物体の位置
    及び方向を決定するための方法。
  21. 【請求項２１】 基準座標フレームに対して離れた物体
    の位置及び方向を決定するための方法であって、 電磁場を発生させるための複数の電磁場発生用アンテナ
    を備えたソースを構成するステップであって、該複数の
    発生用アンテナが、ソース基準座標フレームを定義する
    空間的に独立した成分を備えているステップと、 多重伝送される電気的な信号を前記電磁場発生用アンテ
    ナに供給し、これにより区別可能な複数の電磁場の群を
    発生するステップと、 離れた物体上に配置される複数の電磁場検出用アンテナ
    を備え、且つセンサ基準座標フレームを定義する空間的
    に独立した成分を有するリモートセンサを構成し、前記
    電磁場を検出した後、該検出した電磁場の成分を表す信
    号群を生成するステップと、 前記基準座標フレーム内で前記信号群を離れた物体の位
    置及び方向に処理するステップであって、該基準座標フ
    レーム内には、前記電磁場発生用アンテナの共通の磁気
    的中心に関する該電磁場発生用アンテナ成分の非同心性
    の関数、又は、前記電磁場受信用アンテナの共通の磁気
    的中心に関する該電磁場受信用アンテナ成分の非同心性
    の関数としての補償が含まれており、 前記受信された電磁場の成分を示す信号マトリクスＳを
    確立し、 【数２】 を演算し、 前記Δｓijの関数として前記信号マトリクスを調整する
    ことを含むステップと、 を具備する、離れた物体の位置及び方向を決定するため
    の方法。
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IL (1) IL105959A (ja)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000355188A (ja) * 1999-06-17 2000-12-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd インタラクティブ電子黒板
JP2002054928A (ja) * 2000-08-14 2002-02-20 Reideikku:Kk 方位測定方法及び測定装置
JP2002181547A (ja) * 2000-12-13 2002-06-26 Reideikku:Kk 方位測定方式
JP2003004409A (ja) * 2001-06-26 2003-01-08 Reideikku:Kk 位置測定方式及び位置測定装置
JP2003240532A (ja) * 2002-02-18 2003-08-27 Canon Inc 位置方向測定装置および情報処理方法
JP2005052637A (ja) * 2003-07-18 2005-03-03 Pentax Corp カプセル型装置及びカプセル型装置駆動制御システム
JP2007163462A (ja) * 2005-10-19 2007-06-28 Biosense Webster Inc 反転磁界システムでの金属不感受性
JP2009532154A (ja) * 2006-04-04 2009-09-10 ピエール トランシアン、 移動式放射線設備の位置決め調整
JP2011528584A (ja) * 2008-07-23 2011-11-24 アトレオ メディカル インコーポレイテッド 心肺蘇生中に圧迫パラメータを測定するためのｃｐｒ補助装置
KR20150048245A (ko) * 2012-09-01 2015-05-06 폭스바겐 악티엔 게젤샤프트 수신기의 위치를 결정하는 방법 및 수신기용 위치 결정 시스템
RU2626755C1 (ru) * 2016-07-18 2017-07-31 Общество с ограниченной ответственностью "НАСТЭК" (ООО "НАСТЭК") Устройство для определения положения объекта в пространстве
JP2020527242A (ja) * 2017-07-06 2020-09-03 ミンマックスメディカルＭｉｎｍａｘｍｅｄｉｃａｌ 磁気探知機の較正方法

Families Citing this family (204)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2652928B1 (fr) 1989-10-05 1994-07-29 Diadix Sa Systeme interactif d'intervention locale a l'interieur d'une zone d'une structure non homogene.
DE69318304T2 (de) 1992-08-14 1998-08-20 British Telecomm Ortungssystem
US5615132A (en) * 1994-01-21 1997-03-25 Crossbow Technology, Inc. Method and apparatus for determining position and orientation of a moveable object using accelerometers
US5600330A (en) * 1994-07-12 1997-02-04 Ascension Technology Corporation Device for measuring position and orientation using non-dipole magnet IC fields
US5803089A (en) * 1994-09-15 1998-09-08 Visualization Technology, Inc. Position tracking and imaging system for use in medical applications
US5829444A (en) * 1994-09-15 1998-11-03 Visualization Technology, Inc. Position tracking and imaging system for use in medical applications
GB2308186B (en) * 1994-09-28 1999-06-09 William Richard Fright Arbitrary-geometry laser surface scanner
US5585790A (en) * 1995-05-16 1996-12-17 Schlumberger Technology Corporation Method and apparatus for determining alignment of borehole tools
US5654637A (en) * 1995-05-19 1997-08-05 Geonics Limited Method for detecting buried high conductivity objects including scaling of voltages for eliminating noise of a particular depth
FR2734900B1 (fr) * 1995-06-01 1997-07-04 Sextant Avionique Procede de determination de la position et de l'orientation d'un systeme mobile, notamment de la ligne de visee dans un viseur de casque
US5955879A (en) * 1995-10-20 1999-09-21 Durdle; Nelson G. Method and device for monitoring the relative positions of at least two freely movable points and providing feedback therefrom
FR2748571B1 (fr) * 1996-05-09 1998-08-07 Europ Agence Spatiale Dispositif de recepteur pour systeme de navigation notamment par satellite
WO1999003060A1 (en) * 1997-07-08 1999-01-21 Koninklijke Philips Electronics N.V. Input device
US6226548B1 (en) 1997-09-24 2001-05-01 Surgical Navigation Technologies, Inc. Percutaneous registration apparatus and method for use in computer-assisted surgical navigation
US5990679A (en) * 1997-10-22 1999-11-23 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Method using corrective factors for determining a magnetic gradient
US6008641A (en) * 1997-10-22 1999-12-28 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Method using corrective factors for aligning a magnetic gradiometer
US6021343A (en) 1997-11-20 2000-02-01 Surgical Navigation Technologies Image guided awl/tap/screwdriver
US6348058B1 (en) 1997-12-12 2002-02-19 Surgical Navigation Technologies, Inc. Image guided spinal surgery guide, system, and method for use thereof
IL122578A (en) 1997-12-12 2000-08-13 Super Dimension Ltd Wireless six-degree-of-freedom locator
US6073043A (en) * 1997-12-22 2000-06-06 Cormedica Corporation Measuring position and orientation using magnetic fields
JP2003524443A (ja) 1998-08-02 2003-08-19 スーパー ディメンション リミテッド 医療用体内誘導装置
US6477400B1 (en) 1998-08-20 2002-11-05 Sofamor Danek Holdings, Inc. Fluoroscopic image guided orthopaedic surgery system with intraoperative registration
EP1131597A4 (en) * 1998-09-23 2001-11-07 Univ Johns Hopkins SYSTEM OF MAGNETIC DETECTORS FOR MEASURING THREE-DIMENSIONAL POSITIONS WITH FAST RESPONSE, HIGH RESOLUTION AND HIGH PRECISION
US6789043B1 (en) * 1998-09-23 2004-09-07 The Johns Hopkins University Magnetic sensor system for fast-response, high resolution, high accuracy, three-dimensional position measurements
US6487516B1 (en) 1998-10-29 2002-11-26 Netmor Ltd. System for three dimensional positioning and tracking with dynamic range extension
US6470207B1 (en) 1999-03-23 2002-10-22 Surgical Navigation Technologies, Inc. Navigational guidance via computer-assisted fluoroscopic imaging
US6491699B1 (en) * 1999-04-20 2002-12-10 Surgical Navigation Technologies, Inc. Instrument guidance method and system for image guided surgery
US6665117B2 (en) 1999-05-06 2003-12-16 Conocophillips Company Method and apparatus for interactive curved surface borehole interpretation and visualization
US6424464B1 (en) 1999-05-06 2002-07-23 Phillips Petroleum Company Method and apparatus for interactive curved surface seismic interpretation and visualization
US6427079B1 (en) 1999-08-09 2002-07-30 Cormedica Corporation Position and orientation measuring with magnetic fields
US8239001B2 (en) 2003-10-17 2012-08-07 Medtronic Navigation, Inc. Method and apparatus for surgical navigation
US7366562B2 (en) 2003-10-17 2008-04-29 Medtronic Navigation, Inc. Method and apparatus for surgical navigation
US8644907B2 (en) 1999-10-28 2014-02-04 Medtronic Navigaton, Inc. Method and apparatus for surgical navigation
US11331150B2 (en) 1999-10-28 2022-05-17 Medtronic Navigation, Inc. Method and apparatus for surgical navigation
US6493573B1 (en) 1999-10-28 2002-12-10 Winchester Development Associates Method and system for navigating a catheter probe in the presence of field-influencing objects
US6499488B1 (en) 1999-10-28 2002-12-31 Winchester Development Associates Surgical sensor
US6474341B1 (en) 1999-10-28 2002-11-05 Surgical Navigation Technologies, Inc. Surgical communication and power system
US6381485B1 (en) 1999-10-28 2002-04-30 Surgical Navigation Technologies, Inc. Registration of human anatomy integrated for electromagnetic localization
US6702805B1 (en) * 1999-11-12 2004-03-09 Microdexterity Systems, Inc. Manipulator
WO2001064124A1 (en) 2000-03-01 2001-09-07 Surgical Navigation Technologies, Inc. Multiple cannula image guided tool for image guided procedures
US6615155B2 (en) 2000-03-09 2003-09-02 Super Dimension Ltd. Object tracking using a single sensor or a pair of sensors
US6549004B1 (en) 2000-03-14 2003-04-15 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Distributed magnetic field positioning system using code division multiple access
US6535756B1 (en) 2000-04-07 2003-03-18 Surgical Navigation Technologies, Inc. Trajectory storage apparatus and method for surgical navigation system
WO2001084188A2 (en) * 2000-05-02 2001-11-08 The Johns Hopkins University Steerable three-dimensional magnetic field sensor system for detection and classification of metal targets
US7085400B1 (en) 2000-06-14 2006-08-01 Surgical Navigation Technologies, Inc. System and method for image based sensor calibration
US6594516B1 (en) 2000-07-18 2003-07-15 Koninklijke Philips Electronics, N.V. External patient contouring
US6738044B2 (en) * 2000-08-07 2004-05-18 The Regents Of The University Of California Wireless, relative-motion computer input device
US6594617B2 (en) 2000-08-18 2003-07-15 Applanix Corporation Pedometer navigator system
US6519550B1 (en) * 2000-09-11 2003-02-11 Intel Corporation ( A Delaware Corporation) Object scanner
US6676669B2 (en) 2001-01-16 2004-01-13 Microdexterity Systems, Inc. Surgical manipulator
US7892243B2 (en) * 2001-01-16 2011-02-22 Microdexterity Systems, Inc. Surgical manipulator
US6691074B1 (en) 2001-02-08 2004-02-10 Netmore Ltd. System for three dimensional positioning and tracking
JP4395689B2 (ja) * 2001-02-09 2010-01-13 コニカミノルタホールディングス株式会社 画像データ処理方法およびモデリング装置
US6636757B1 (en) 2001-06-04 2003-10-21 Surgical Navigation Technologies, Inc. Method and apparatus for electromagnetic navigation of a surgical probe near a metal object
US20040082940A1 (en) * 2002-10-22 2004-04-29 Michael Black Dermatological apparatus and method
US6720921B2 (en) * 2002-02-15 2004-04-13 Allen E. Ripingill, Jr. Position location and tracking method and system employing low frequency radio signal processing
US6947786B2 (en) 2002-02-28 2005-09-20 Surgical Navigation Technologies, Inc. Method and apparatus for perspective inversion
US6968846B2 (en) * 2002-03-07 2005-11-29 Stereotaxis, Inc. Method and apparatus for refinably accurate localization of devices and instruments in scattering environments
US6774624B2 (en) * 2002-03-27 2004-08-10 Ge Medical Systems Global Technology Company, Llc Magnetic tracking system
US6990368B2 (en) 2002-04-04 2006-01-24 Surgical Navigation Technologies, Inc. Method and apparatus for virtual digital subtraction angiography
US7998062B2 (en) 2004-03-29 2011-08-16 Superdimension, Ltd. Endoscope structures and techniques for navigating to a target in branched structure
DE10225518B4 (de) 2002-06-10 2004-07-08 Rayonex Schwingungstechnik Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung und Positionsbestimmung eines Instruments oder Gerätes
US6963301B2 (en) * 2002-08-19 2005-11-08 G-Track Corporation System and method for near-field electromagnetic ranging
US7298314B2 (en) * 2002-08-19 2007-11-20 Q-Track Corporation Near field electromagnetic positioning system and method
US9285453B2 (en) 2002-08-19 2016-03-15 Q-Track Corporation Method of near-field electromagnetic ranging and location
US7599730B2 (en) 2002-11-19 2009-10-06 Medtronic Navigation, Inc. Navigation system for cardiac therapies
US7697972B2 (en) 2002-11-19 2010-04-13 Medtronic Navigation, Inc. Navigation system for cardiac therapies
US7542791B2 (en) 2003-01-30 2009-06-02 Medtronic Navigation, Inc. Method and apparatus for preplanning a surgical procedure
US7660623B2 (en) 2003-01-30 2010-02-09 Medtronic Navigation, Inc. Six degree of freedom alignment display for medical procedures
US20070265606A1 (en) * 2003-02-14 2007-11-15 Reliant Technologies, Inc. Method and Apparatus for Fractional Light-based Treatment of Obstructive Sleep Apnea
US7872635B2 (en) * 2003-05-15 2011-01-18 Optimetrics, Inc. Foveated display eye-tracking system and method
US7158754B2 (en) * 2003-07-01 2007-01-02 Ge Medical Systems Global Technology Company, Llc Electromagnetic tracking system and method using a single-coil transmitter
US20050012597A1 (en) * 2003-07-02 2005-01-20 Anderson Peter Traneus Wireless electromagnetic tracking system using a nonlinear passive transponder
US7313430B2 (en) 2003-08-28 2007-12-25 Medtronic Navigation, Inc. Method and apparatus for performing stereotactic surgery
JP4164423B2 (ja) * 2003-08-29 2008-10-15 キヤノン株式会社 センシング部とポインティングデバイスとを含み構成される装置
EP2316328B1 (en) 2003-09-15 2012-05-09 Super Dimension Ltd. Wrap-around holding device for use with bronchoscopes
EP1667749B1 (en) 2003-09-15 2009-08-05 Super Dimension Ltd. System of accessories for use with bronchoscopes
US20050062469A1 (en) * 2003-09-23 2005-03-24 Anderson Peter Traneus System and method for hemisphere disambiguation in electromagnetic tracking systems
US8354837B2 (en) 2003-09-24 2013-01-15 Ge Medical Systems Global Technology Company Llc System and method for electromagnetic tracking operable with multiple coil architectures
US7835778B2 (en) * 2003-10-16 2010-11-16 Medtronic Navigation, Inc. Method and apparatus for surgical navigation of a multiple piece construct for implantation
US7840253B2 (en) 2003-10-17 2010-11-23 Medtronic Navigation, Inc. Method and apparatus for surgical navigation
US7015859B2 (en) * 2003-11-14 2006-03-21 General Electric Company Electromagnetic tracking system and method using a three-coil wireless transmitter
US8764725B2 (en) 2004-02-09 2014-07-01 Covidien Lp Directional anchoring mechanism, method and applications thereof
US7567834B2 (en) 2004-05-03 2009-07-28 Medtronic Navigation, Inc. Method and apparatus for implantation between two vertebral bodies
US7746321B2 (en) 2004-05-28 2010-06-29 Erik Jan Banning Easily deployable interactive direct-pointing system and presentation control system and calibration method therefor
US20050285591A1 (en) * 2004-06-08 2005-12-29 Higgins Robert F AC magnetic tracking system employing wireless field source
US8131342B2 (en) * 2004-08-24 2012-03-06 General Electric Company Method and system for field mapping using integral methodology
US20060255795A1 (en) * 2005-05-13 2006-11-16 Higgins Robert F Six-degree-of-freedom, integrated-coil AC magnetic tracker
US9285897B2 (en) 2005-07-13 2016-03-15 Ultimate Pointer, L.L.C. Easily deployable interactive direct-pointing system and calibration method therefor
KR20080031929A (ko) * 2005-08-04 2008-04-11 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. 중재적 디바이스 위치 측정을 위한 감지기의 자기 추적을위한 시스템 및 방법
US8784336B2 (en) 2005-08-24 2014-07-22 C. R. Bard, Inc. Stylet apparatuses and methods of manufacture
WO2007027962A2 (en) * 2005-08-29 2007-03-08 Reliant Technologies, Inc. Method and apparatus for monitoring and controlling thermally induced tissue treatment
US7835784B2 (en) 2005-09-21 2010-11-16 Medtronic Navigation, Inc. Method and apparatus for positioning a reference frame
US20070129629A1 (en) * 2005-11-23 2007-06-07 Beauregard Gerald L System and method for surgical navigation
US20070167744A1 (en) * 2005-11-23 2007-07-19 General Electric Company System and method for surgical navigation cross-reference to related applications
WO2007062496A1 (en) 2005-12-02 2007-06-07 Danisch Lee A Shape-acceleration measurement device and apparatus
US9168102B2 (en) 2006-01-18 2015-10-27 Medtronic Navigation, Inc. Method and apparatus for providing a container to a sterile environment
US20070208251A1 (en) * 2006-03-02 2007-09-06 General Electric Company Transformer-coupled guidewire system and method of use
US20070212335A1 (en) * 2006-03-07 2007-09-13 Hantash Basil M Treatment of alopecia by micropore delivery of stem cells
US7471202B2 (en) 2006-03-29 2008-12-30 General Electric Co. Conformal coil array for a medical tracking system
EP2002288B1 (en) * 2006-04-06 2019-11-06 Baker Hughes, a GE company, LLC Correction of cross-component induction measurements for misalignment using comparison of the xy formation response
US7532997B2 (en) 2006-04-17 2009-05-12 General Electric Company Electromagnetic tracking using a discretized numerical field model
US8112292B2 (en) 2006-04-21 2012-02-07 Medtronic Navigation, Inc. Method and apparatus for optimizing a therapy
US20080058782A1 (en) * 2006-08-29 2008-03-06 Reliant Technologies, Inc. Method and apparatus for monitoring and controlling density of fractional tissue treatments
US8660635B2 (en) 2006-09-29 2014-02-25 Medtronic, Inc. Method and apparatus for optimizing a computer assisted surgical procedure
US8388546B2 (en) 2006-10-23 2013-03-05 Bard Access Systems, Inc. Method of locating the tip of a central venous catheter
US7794407B2 (en) 2006-10-23 2010-09-14 Bard Access Systems, Inc. Method of locating the tip of a central venous catheter
US20080177203A1 (en) * 2006-12-22 2008-07-24 General Electric Company Surgical navigation planning system and method for placement of percutaneous instrumentation and implants
US20080154120A1 (en) * 2006-12-22 2008-06-26 General Electric Company Systems and methods for intraoperative measurements on navigated placements of implants
FR2911691B1 (fr) * 2007-01-18 2010-11-26 Bertrand Lombard Transducteur magnetique et procede de calcul associe pour dispositif de localisation spatiale electromagnetique principalement destine a la chirurgie assistee par ordinateur.
US7950306B2 (en) 2007-02-23 2011-05-31 Microdexterity Systems, Inc. Manipulator
US8024026B2 (en) * 2007-05-31 2011-09-20 General Electric Company Dynamic reference method and system for use with surgical procedures
EP2012170B1 (en) * 2007-07-06 2017-02-15 Harman Becker Automotive Systems GmbH Head-tracking system and operating method thereof
EP2026406A1 (en) * 2007-08-14 2009-02-18 Oticon A/S Multipurpose antenna unit
US20090062739A1 (en) * 2007-08-31 2009-03-05 General Electric Company Catheter Guidewire Tracking System and Method
US8905920B2 (en) 2007-09-27 2014-12-09 Covidien Lp Bronchoscope adapter and method
US8391952B2 (en) * 2007-10-11 2013-03-05 General Electric Company Coil arrangement for an electromagnetic tracking system
EP2992825B1 (en) 2007-11-26 2017-11-01 C.R. Bard Inc. Integrated system for intravascular placement of a catheter
US8849382B2 (en) 2007-11-26 2014-09-30 C. R. Bard, Inc. Apparatus and display methods relating to intravascular placement of a catheter
US9649048B2 (en) 2007-11-26 2017-05-16 C. R. Bard, Inc. Systems and methods for breaching a sterile field for intravascular placement of a catheter
US9456766B2 (en) 2007-11-26 2016-10-04 C. R. Bard, Inc. Apparatus for use with needle insertion guidance system
US10449330B2 (en) 2007-11-26 2019-10-22 C. R. Bard, Inc. Magnetic element-equipped needle assemblies
US9521961B2 (en) 2007-11-26 2016-12-20 C. R. Bard, Inc. Systems and methods for guiding a medical instrument
US10524691B2 (en) 2007-11-26 2020-01-07 C. R. Bard, Inc. Needle assembly including an aligned magnetic element
US10751509B2 (en) 2007-11-26 2020-08-25 C. R. Bard, Inc. Iconic representations for guidance of an indwelling medical device
US8781555B2 (en) 2007-11-26 2014-07-15 C. R. Bard, Inc. System for placement of a catheter including a signal-generating stylet
US8478382B2 (en) 2008-02-11 2013-07-02 C. R. Bard, Inc. Systems and methods for positioning a catheter
US9575140B2 (en) 2008-04-03 2017-02-21 Covidien Lp Magnetic interference detection system and method
EP2297673B1 (en) 2008-06-03 2020-04-22 Covidien LP Feature-based registration method
US8218847B2 (en) 2008-06-06 2012-07-10 Superdimension, Ltd. Hybrid registration method
WO2010004555A1 (en) * 2008-07-10 2010-01-14 Given Imaging Ltd. Localization of capsule with a synthetic source of quadrupoles and dipoles
US8932207B2 (en) 2008-07-10 2015-01-13 Covidien Lp Integrated multi-functional endoscopic tool
US8616974B2 (en) * 2008-07-10 2013-12-31 Sixense Entertainment, Inc. Passive and active video game controllers with magnetic position sensing
EP2313143B1 (en) 2008-08-22 2014-09-24 C.R. Bard, Inc. Catheter assembly including ecg sensor and magnetic assemblies
US8165658B2 (en) 2008-09-26 2012-04-24 Medtronic, Inc. Method and apparatus for positioning a guide relative to a base
US8437833B2 (en) 2008-10-07 2013-05-07 Bard Access Systems, Inc. Percutaneous magnetic gastrostomy
US8175681B2 (en) 2008-12-16 2012-05-08 Medtronic Navigation Inc. Combination of electromagnetic and electropotential localization
US8611984B2 (en) 2009-04-08 2013-12-17 Covidien Lp Locatable catheter
US20100275718A1 (en) * 2009-04-29 2010-11-04 Microdexterity Systems, Inc. Manipulator
US9339206B2 (en) 2009-06-12 2016-05-17 Bard Access Systems, Inc. Adaptor for endovascular electrocardiography
US9532724B2 (en) 2009-06-12 2017-01-03 Bard Access Systems, Inc. Apparatus and method for catheter navigation using endovascular energy mapping
US9125578B2 (en) 2009-06-12 2015-09-08 Bard Access Systems, Inc. Apparatus and method for catheter navigation and tip location
EP2464407A4 (en) 2009-08-10 2014-04-02 Bard Access Systems Inc DEVICES AND METHODS FOR ENDOVASCULAR ELECTROGRAPHY
US8494613B2 (en) 2009-08-31 2013-07-23 Medtronic, Inc. Combination localization system
US8494614B2 (en) 2009-08-31 2013-07-23 Regents Of The University Of Minnesota Combination localization system
EP2517622A3 (en) 2009-09-29 2013-04-24 C. R. Bard, Inc. Stylets for use with apparatus for intravascular placement of a catheter
WO2011044421A1 (en) * 2009-10-08 2011-04-14 C. R. Bard, Inc. Spacers for use with an ultrasound probe
US8348831B2 (en) * 2009-12-15 2013-01-08 Zhejiang University Device and method for computer simulated marking targeting biopsy
US8264396B2 (en) * 2010-01-20 2012-09-11 Honeywell International Inc. Three dimensional noncontact motion sensor
US9476963B2 (en) * 2010-04-23 2016-10-25 David Cyganski Search and rescue method and system
EP4122385A1 (en) 2010-05-28 2023-01-25 C. R. Bard, Inc. Insertion guidance system for needles and medical components
WO2011159834A1 (en) 2010-06-15 2011-12-22 Superdimension, Ltd. Locatable expandable working channel and method
CA2806353A1 (en) 2010-08-09 2012-02-16 C.R. Bard Inc. Support and cover structures for an ultrasound probe head
KR101856267B1 (ko) 2010-08-20 2018-05-09 씨. 알. 바드, 인크. Ecg-기반 카테터 팁 배치의 재확인
US8801693B2 (en) 2010-10-29 2014-08-12 C. R. Bard, Inc. Bioimpedance-assisted placement of a medical device
US8380289B2 (en) 2010-11-18 2013-02-19 Robert D. Zellers Medical device location systems, devices and methods
US8391956B2 (en) 2010-11-18 2013-03-05 Robert D. Zellers Medical device location systems, devices and methods
FR2972316B1 (fr) * 2011-03-03 2013-03-22 Thales Sa Emetteur electromagnetique emettant simultanement selon trois axes orthogonaux pour detection de position et d'orientation d'objets
AU2012278809B2 (en) 2011-07-06 2016-09-29 C.R. Bard, Inc. Needle length determination and calibration for insertion guidance system
USD699359S1 (en) 2011-08-09 2014-02-11 C. R. Bard, Inc. Ultrasound probe head
USD724745S1 (en) 2011-08-09 2015-03-17 C. R. Bard, Inc. Cap for an ultrasound probe
WO2013070775A1 (en) 2011-11-07 2013-05-16 C.R. Bard, Inc Ruggedized ultrasound hydrogel insert
DE102011086773A1 (de) * 2011-11-22 2013-05-23 Robert Bosch Gmbh Metallsensor
US9459124B2 (en) * 2012-03-12 2016-10-04 Sixense Entertainment, Inc. Electromagnetic tracker (AC) with extended range and distortion compensation capabilities employing multiple transmitters
JP6004694B2 (ja) * 2012-03-26 2016-10-12 富士通テン株式会社 レーダ装置およびターゲット検出方法
US8683707B1 (en) 2012-03-28 2014-04-01 Mike Alexander Horton Magnetically modulated location system
CN104837413B (zh) 2012-06-15 2018-09-11 C·R·巴德股份有限公司 检测超声探测器上可移除帽的装置及方法
US8818486B2 (en) 2012-07-12 2014-08-26 Biosense Webster (Israel) Ltd. Position and orientation algorithm for a single axis sensor
ES2811323T3 (es) 2014-02-06 2021-03-11 Bard Inc C R Sistemas para el guiado y la colocación de un dispositivo intravascular
US10952593B2 (en) 2014-06-10 2021-03-23 Covidien Lp Bronchoscope adapter
US10869650B2 (en) 2014-11-06 2020-12-22 Covidien Lp System for tracking and imaging a treatment probe
US10973584B2 (en) 2015-01-19 2021-04-13 Bard Access Systems, Inc. Device and method for vascular access
KR101873855B1 (ko) * 2015-02-23 2018-07-03 한국전자통신연구원 3축 코일 센서 및 그것을 포함하는 자기장 측정 장치
US10209074B2 (en) * 2015-02-23 2019-02-19 The Regents Of The University Of Michigan Magnetic beacon self-localization using mobile device magnetometers
US10426555B2 (en) 2015-06-03 2019-10-01 Covidien Lp Medical instrument with sensor for use in a system and method for electromagnetic navigation
WO2016210325A1 (en) 2015-06-26 2016-12-29 C.R. Bard, Inc. Connector interface for ecg-based catheter positioning system
US11109774B2 (en) * 2015-07-06 2021-09-07 Biosense Webster (Israel) Ltd. Flat location pad using nonconcentric coils
DE102015212782A1 (de) 2015-07-08 2017-01-12 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren, Steuergerät und Fahrzeug
US10001529B2 (en) * 2015-09-03 2018-06-19 Texas Instruments Incorporated Low-offset Graphene Hall sensor
US9962134B2 (en) 2015-10-28 2018-05-08 Medtronic Navigation, Inc. Apparatus and method for maintaining image quality while minimizing X-ray dosage of a patient
US11000207B2 (en) 2016-01-29 2021-05-11 C. R. Bard, Inc. Multiple coil system for tracking a medical device
US10413272B2 (en) 2016-03-08 2019-09-17 Covidien Lp Surgical tool with flex circuit ultrasound sensor
US10478254B2 (en) 2016-05-16 2019-11-19 Covidien Lp System and method to access lung tissue
US10751126B2 (en) * 2016-10-28 2020-08-25 Covidien Lp System and method for generating a map for electromagnetic navigation
JP7035043B2 (ja) * 2016-10-28 2022-03-14 コヴィディエン リミテッド パートナーシップ マップに基づいて電磁センサの位置及び／又は配向を特定するためのシステム及び方法
US10722311B2 (en) 2016-10-28 2020-07-28 Covidien Lp System and method for identifying a location and/or an orientation of an electromagnetic sensor based on a map
US10418705B2 (en) 2016-10-28 2019-09-17 Covidien Lp Electromagnetic navigation antenna assembly and electromagnetic navigation system including the same
US10615500B2 (en) 2016-10-28 2020-04-07 Covidien Lp System and method for designing electromagnetic navigation antenna assemblies
US10792106B2 (en) 2016-10-28 2020-10-06 Covidien Lp System for calibrating an electromagnetic navigation system
US10446931B2 (en) 2016-10-28 2019-10-15 Covidien Lp Electromagnetic navigation antenna assembly and electromagnetic navigation system including the same
US10638952B2 (en) * 2016-10-28 2020-05-05 Covidien Lp Methods, systems, and computer-readable media for calibrating an electromagnetic navigation system
US10517505B2 (en) 2016-10-28 2019-12-31 Covidien Lp Systems, methods, and computer-readable media for optimizing an electromagnetic navigation system
US10874327B2 (en) 2017-05-19 2020-12-29 Covidien Lp Systems and methods for tracking and imaging a treatment probe having an integrated sensor
FR3069068B1 (fr) 2017-07-17 2019-08-23 Sysnav Procede de localisation d'un objet evoluant dans un champ magnetique genere par un ensemble d'au moins trois generateurs magnetiques
US11219489B2 (en) 2017-10-31 2022-01-11 Covidien Lp Devices and systems for providing sensors in parallel with medical tools
US11744647B2 (en) 2017-11-08 2023-09-05 Teleflex Medical Incorporated Wireless medical device navigation systems and methods
US20190257673A1 (en) * 2018-02-22 2019-08-22 Sixense Enterprises Inc. Electromagnetic Six Degree of Freedom (6DOF) Tracking System With Non-Concentric Transmitter Coils
US10992079B2 (en) 2018-10-16 2021-04-27 Bard Access Systems, Inc. Safety-equipped connection systems and methods thereof for establishing electrical connections
US11415643B2 (en) 2018-12-06 2022-08-16 Texas Instruments Incorporated Amplification using ambipolar hall effect in graphene
EP3918272A4 (en) * 2018-12-16 2022-05-18 Magnisity Ltd MAGNETIC LOCATION USING A DIRECT CURRENT MAGNETOMETER
DE102020110212A1 (de) 2019-04-16 2020-10-22 Ascension Technology Corporation Positions- und Orientierungsbestimmung mit einer Helmholtz-Vorrichtung
EP4027876A4 (en) 2019-09-09 2022-10-05 Magnisity Ltd MAGNETIC FLEXIBLE CATHETER TRACKING SYSTEM AND METHODS USING DIGITAL MAGNETOMETERS
WO2021108837A1 (en) * 2019-12-02 2021-06-10 Robert Bosch (Australia) Pty Ltd Method and system of near field localisation
JP2023519074A (ja) 2020-01-03 2023-05-10 レンサー インク 眼に対して音波とレーザーを複合適用するための方法及びシステム

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04502515A (ja) * 1989-04-11 1992-05-07 アセンション　テクノロジー　コーポレーション 直流位置測定装置

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4208024A (en) * 1961-01-11 1980-06-17 Honeywell Inc. Control apparatus
US3432751A (en) * 1965-03-22 1969-03-11 Canadian Patents Dev Apparatus for orienting a total field magnetometer
US3868565A (en) * 1973-07-30 1975-02-25 Jack Kuipers Object tracking and orientation determination means, system and process
US5182514A (en) * 1974-11-19 1993-01-26 Texas Instruments Incorporated Automatic compensator for an airborne magnetic anomaly detector
US3983474A (en) * 1975-02-21 1976-09-28 Polhemus Navigation Sciences, Inc. Tracking and determining orientation of object using coordinate transformation means, system and process
US3991361A (en) * 1975-03-27 1976-11-09 Westinghouse Electric Corporation Semi-automatic compass calibrator apparatus for a vehicle mounted flux gate compass system to cancel out effect of local magnetic disturbances
US4054881A (en) * 1976-04-26 1977-10-18 The Austin Company Remote object position locater
US4116057A (en) * 1976-12-20 1978-09-26 Gerald Leslie Sullivan Pendulous induction compass transmitter with means to compensate for heading errors in turns due to the vertical component of the Earth's magnetic field and due to two cycle error
US4298874A (en) * 1977-01-17 1981-11-03 The Austin Company Method and apparatus for tracking objects
US4314251A (en) * 1979-07-30 1982-02-02 The Austin Company Remote object position and orientation locater
US4287809A (en) * 1979-08-20 1981-09-08 Honeywell Inc. Helmet-mounted sighting system
US4327498A (en) * 1980-03-17 1982-05-04 Sperry Corporation Magnetic compass compensation system
US4328548A (en) * 1980-04-04 1982-05-04 The Austin Company Locator for source of electromagnetic radiation having unknown structure or orientation
US4346384A (en) * 1980-06-30 1982-08-24 The Austin Company Remote object position and orientation locator
US4688037A (en) * 1980-08-18 1987-08-18 Mcdonnell Douglas Corporation Electromagnetic communications and switching system
US4394831A (en) * 1981-02-12 1983-07-26 Honeywell Inc. Helmet metal mass compensation for helmet-mounted sighting system
US4710708A (en) * 1981-04-27 1987-12-01 Develco Method and apparatus employing received independent magnetic field components of a transmitted alternating magnetic field for determining location
JPS59672A (ja) * 1982-06-27 1984-01-05 Tsutomu Jinno 測距センサ
US4613866A (en) * 1983-05-13 1986-09-23 Mcdonnell Douglas Corporation Three dimensional digitizer with electromagnetic coupling
US4737794A (en) * 1985-12-09 1988-04-12 Mcdonnell Douglas Corporation Method and apparatus for determining remote object orientation and position
US4742356A (en) * 1985-12-09 1988-05-03 Mcdonnell Douglas Corporation Method and apparatus for determining remote object orientation and position
US4849692A (en) * 1986-10-09 1989-07-18 Ascension Technology Corporation Device for quantitatively measuring the relative position and orientation of two bodies in the presence of metals utilizing direct current magnetic fields
US5170566A (en) * 1990-06-05 1992-12-15 Arthur D. Little, Inc. Means for reducing interference among magnetometer array elements
FR2664044B1 (fr) * 1990-06-29 1993-05-14 Sextant Avionique Procede et dispositif de determination d'une orientation liee a un systeme mobile, notamment de la ligne de visee dans un viseur de casque.
US5187540A (en) * 1990-10-31 1993-02-16 Gec Ferranti Defence Systems Limited Optical system for the remote determination of position and orientation

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04502515A (ja) * 1989-04-11 1992-05-07 アセンション　テクノロジー　コーポレーション 直流位置測定装置

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000355188A (ja) * 1999-06-17 2000-12-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd インタラクティブ電子黒板
JP2002054928A (ja) * 2000-08-14 2002-02-20 Reideikku:Kk 方位測定方法及び測定装置
JP4527273B2 (ja) * 2000-12-13 2010-08-18 株式会社レイディック 方位測定方式
JP2002181547A (ja) * 2000-12-13 2002-06-26 Reideikku:Kk 方位測定方式
JP2003004409A (ja) * 2001-06-26 2003-01-08 Reideikku:Kk 位置測定方式及び位置測定装置
JP2003240532A (ja) * 2002-02-18 2003-08-27 Canon Inc 位置方向測定装置および情報処理方法
JP2005052637A (ja) * 2003-07-18 2005-03-03 Pentax Corp カプセル型装置及びカプセル型装置駆動制御システム
JP2007163462A (ja) * 2005-10-19 2007-06-28 Biosense Webster Inc 反転磁界システムでの金属不感受性
JP2009532154A (ja) * 2006-04-04 2009-09-10 ピエール トランシアン、 移動式放射線設備の位置決め調整
JP2011528584A (ja) * 2008-07-23 2011-11-24 アトレオ メディカル インコーポレイテッド 心肺蘇生中に圧迫パラメータを測定するためのｃｐｒ補助装置
KR20150048245A (ko) * 2012-09-01 2015-05-06 폭스바겐 악티엔 게젤샤프트 수신기의 위치를 결정하는 방법 및 수신기용 위치 결정 시스템
US9797998B2 (en) 2012-09-01 2017-10-24 Volkswagen Aktiengesellschaft Method for determining a position of a receiver and positioning system for a receiver
RU2626755C1 (ru) * 2016-07-18 2017-07-31 Общество с ограниченной ответственностью "НАСТЭК" (ООО "НАСТЭК") Устройство для определения положения объекта в пространстве
WO2018017000A1 (ru) * 2016-07-18 2018-01-25 Общество С Ограниченной Ответственностью "Настэк" Устройство для определения положения объекта в пространстве
JP2020527242A (ja) * 2017-07-06 2020-09-03 ミンマックスメディカルＭｉｎｍａｘｍｅｄｉｃａｌ 磁気探知機の較正方法

Also Published As

Publication number Publication date
CA2097962A1 (en) 1994-01-10
IL105959A0 (en) 1993-10-20
DE69320274T2 (de) 1999-04-29
EP0581434B1 (en) 1998-08-12
US5307072A (en) 1994-04-26
EP0581434A1 (en) 1994-02-02
CA2097962C (en) 1996-08-13
IL105959A (en) 1995-01-24
DE69320274D1 (de) 1998-09-17

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