JPS6053802A - 物体の位置，姿勢ないし位置変化または姿勢変化の測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、空間に固定している物体に直接またはそれと
間隔をおいて配置されて定められた不均衡な磁界を発生
する磁界発生器と、この磁界発生器とは隔てて配置され
てその物体とは独立であって測定中磁束まだは磁束変化
を検出する磁束検出器と、磁束もしくは磁束変化のもと
で生じる電気信号を得てこれを評価する電子装置とを用
いて、空間に固定している物体の位置、姿勢ないし位置
変化または姿勢変化を測定するだめの装置であって、前
記磁束検出器には磁力線を集めるアンテナが付属してい
て、このアンテナの前記磁界発生器側端部ｉｄ厘厘体体
角点を形成し、この直方体の角点により定まる空間内に
前記磁界発生器が配置されるようになっている測定装置
に関する。

〔従来技術とその問題点〕 上述の如き測定装置は西独特許出願Ｐ２８５２７６４．
２（西独特許出願公開第２８５２７６４号公報）に記載
されていて、これにおいては外乱信号の除去のためにそ
れぞれ２つの平行な面の信号が加算増幅器に導かれるこ
とによシ２つの面信号が形成され、両面信号が差動増幅
器によシ結合されて２倍の実信号と零にまで相殺された
外乱信号をもたらすようになっている。

この措置にも拘わらず例えば地磁気自身により、あるい
は装置の使用時においてアンテナ範囲に持ち込まれるか
又はこれに近接させられる強磁性材料により生じる磁界
のゆがみによって、不完全な補償が行なわれ、それによ
って全体の測定方法が妨害されることがわかった。この
欠点は、公知の装置では何より先ず、外乱信号の消去の
ための信号評価がもっばらアンテナに関係し、外乱信号
が測定範囲内であまシ考慮されないという結果をもたら
す。

−〔発明の目的〕 そこで本発明は、上述の点を改善すべく、測定系の範囲
内、即ちアンテナにより境界付けられた容積の範囲内に
おいて生じる外乱磁界を測定方式に妨害を与えない程度
に消去することを目的とする。

〔発明の要点〕

この目的は、冒頭にのべた如き測定装置において、外乱
磁界の除去のために、まず全部の磁束検出器の電気信号
が加算され、これによシ形成された加算外乱信号がそれ
ぞれ引實要素にて磁束検出器の個別信号から差引かれる
ようにすることによって達成される。

〔実施例〕

以下、図面を参照しながら本発明の実施例について更に
詳細に説明する。

第１図は斜視図にて、％に有利な用途、即ち歯科医用に
おける本発明装置の実施例を示す。この装置は患者の下
顎のある点の位置、姿勢および／または位置変化もしく
は姿勢変化をめるためのものである。この図において、
１は患者の頭であシ、２は患者の下顎である。３は磁界
発生器として用いられる永久磁石であり、これは患者の
口の内部において下顎の任意の個所に適当な付着または
粘着手段（例えば、歯型）によって固定される。

磁界発生器３は、西独特許出願ｐ２７１５１０６に詳し
く記載されているように、２つの等しい寸法の棒磁石か
らなる。両棒磁石の開き角度は約９０’である。これら
の棒磁石はかなシ小さくて、約３簡の長さと約１ｍ＋四
方の横断面を有する。磁界発生器３は、破線で図示され
ているような不均衡な回転対称でない２つの磁界Ｍｌ、
Ｍ２を発生する。

患者の口の外側には磁束検出装置４があシ、この装置は
主として患者の頭１−に保持された支え５と下顎の左右
にある検出ブロック６．７を備える検出系とからなる。

支え５は公知のように連結されためがね状もしくはおも
かい状の支えとして形成され、患者の種々の頭の状態に
適合させるだめの詳しくは示されていない多数の滑節を
有する。

雨検出ブロック６．７は支え５に連結された棒８によっ
て〃いにしつか力と接続されている。

検出ブロック６．７のそれぞれは、合成樹脂ケース９に
おいて保持され且つそれぞれ互いに平行になっている４
つの磁束検出器１〜Ｖエエエを有する。磁束検出器工〜
Ｖエエ■によって取シ出された信号は信号線１０を介し
て電子評価装置１１に導かれ、そしてそこからさらに適
当な表示装置１２に導かれる。

磁束検出器■〜Ｖエエエの構成および配置冒頭に述べた
特許出願（西独特許出願Ｐ２８５２７６４゜２）に詳し
く開示されている。これに関しては、各磁束検出器がセ
ンサとして用いられる薄板状のホールゼネレータを有し
、このホールゼネレータの有効面には両側に異なる長さ
のミューメタル製アンテナ棒が接している。磁束検出器
１〜Ｖエエエス９内に配置されている前置増幅器を介し
て増幅されて電子ユニット１１に導かれる。

磁束検出器１〜Ｖエエのそれぞれは非強磁性材料からな
る鞘を有し、この中に２つの部分からなるアンテナが差
し込まれていて、アンテナの両部会の間Ｃ（ホールゼネ
レータが挿入されている。

アンテナの特殊な配置とホールゼネレータの対称配置に
よって、これらは患者の頭に直接に隣接するケース９０
面に固定点または基準点Ａ−Ｈを形成する。これらの点
の接続線は第２図に示されている直方体を区画する。磁
界発生器３はその直方体によって形成される空間の内部
にある（第１図参照）。この空間において仮定された点
（この点に磁界発生器３がある。）から出発して、磁界
検出器の対称配置によってアンテナ作用を代表する角点
Ａ−Ｈにて、３つの平面Ｘ、Ｙ、Ｚにおける下顎もしく
は磁界発生器３の動きに関して信号Ｘ。

７＋ｚが得られ、また逆方向の動きの場合には信号−Ｘ
、　−７，−Ｚが得られる。

ここに本発明は、対応するアンテナ対の間において両ア
ンテナの和信号は両アンテナの接続線の方向における磁
石の動きに依存しないが、一方この和信号は外乱磁界の
大きさの尺度（以下ではＥＭＦと略称する。）をなすと
いう認識に基いている。

例えばＸ方向における動きに関しては、点Ａについて、
　へ二　Ｘ十ＦＣＭＦ 点Ｅについて、　Ｅ＝−ｘ＋ＥＭＦ Ａ＋Ｂについて、　Ａ十Ｂ＝　２・ＥＭＦなる式が得ら
れる。同様のことがＹ方向および２方向に関しても当て
はまる。

そこで、本発明によれば、８つのアンテナ全部の電気信
号が加算される（：０Ａ−Ｈ＝８　Ｉ　Ｍ　Ｆ　）。

この加算信号は前述のように磁石３の動きに関係しない
。さらに全部で８つのアンテナ信号の和が評価回路に入
力され、アンテナ系Ａ−Ｈによって境界付けられた容積
に関して、外乱量に対する代表信号が得られる。正味信
号の何らかの変化（空間内における磁石の変化）に依存
しないこの外乱磁界である和信号は、外乱磁界信号がア
ンテナのそれぞれの位置における磁界の強さを代表する
にすぎなかった以前の提案に比べて、今や著しく拡張さ
れた容積にわたって平均化された外乱磁界の強さの尺度
をなす。

補償は第３図および第４図による補償回路において次の
ようにすることによって行なわれる。即ち、各基準点Ａ
−Ｈ（第３図には点Ａについて、ダイオード４図には点
Ｅについて示されている。）について、外乱信号の和（
ＤＡ−Ｈ＝８ＩＭＰ）が分割器（Ｔ）において存在する
アンテナの個数に応じてここでは８により割算され、こ
れにより得られた外乱信号がそれぞれアンテナで検出さ
れた個別信号（ｘ十ＫＭＦ’、ｙ＋ＴｉＭ？、ｚ＋Ｆｆ
ＭＦ・・・）から差引かれる。この場合に引算器の出力
端では外乱信号を相殺された正味信号”＋　７．　Ｚが
得られる。

万−留まる残留外乱信号（第３図および第４図に△ＥＭ
Ｆ”にて表されている。）は、次に公知のようにそれぞ
れ２つの基準点の信号を互いに差引くことにより消去す
ることができる。点ＡおよびＢに関しては、Ｘ方向にお
いて、 Ａ−ｘ　＋△ＥＭＦ Ｅ　＝　−Ｘ　＋△ＥＭＦ Ａ−に＝２−Ｘ＋ΔＫＭＦ−ΔＥＭＦ ＝２ｘ が得られる。同様のことが他の基準点Ｂ−Ｈに関しても
当てはまる。

以上かられかるように、上述の措置により２重の補償が
得られ、つまり一方では信号処理前に外乱磁界の加算信
号から得られる外乱信号を個別信号から差引くことによ
って、他方では個別信号の引算による従来から知られて
いる補償によって２重の補償が得られ、この場合に後者
は第５図に不し且つ冒頭に説明したようにそれぞれ２つ
の平行な面の信号を先ず加算増幅器（Ａ）に導くことに
よシ２つの面信号を形成し、それからこれらを差動増幅
器（Ｓ）を介して結合することによって行なうことがで
き、その差動増幅器は２倍の実信号と零にまで相殺され
だ外乱信号をもたらす。

〔発明の効果〕

以上説明した如く、本発明によれば、外乱磁界（ＩＭＦ
　）の除去のために、まず全部の磁束検出器（工〜ｖｘ
ｘｘ）の電気信号（ｘ＋ｍＭＦ。

ｙ＋ＫＭＦ、Ｚ十ＥＭＦ）が加算され、これによシ形成
された加算外乱信号（８重ＭＦ）がそれぞれ引算要素（
Ｓ）にて磁束検出器（■〜ｖ工■工）の個別信号（ｘ十
ＥＭＦ、ｙ十ＥＭＦ、Ｚ＋ＥＭＦ）から差引かれるよう
にすることによって、地磁気や装置使用時に持ち込まれ
る強磁性体による磁界のゆがみを補償することができる
。さらに、２つの面信号の差を取る公知の方式を組み合
わせるならば、２重の補償が行なわれることから、残留
外乱信号をほとんど完全に消去することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による測定装置の実施例を示す斜視図、
第２図は個々の磁束検出器の角点により形成される直方
体の斜視図、第３図ないし第５図は信号評価のだめのブ
ロック図である。 １・・・患者の頭、２・・・患者の下顎、３・・・磁界
発生器、４・・・磁束検出装置、５・・・支え、６，７
・・・磁束検出ブロック、■〜Ｖエエエ・・・磁束検出
器、８・・・棒、９・・・合成樹脂ケース、１０・・・
信号線、１１・・・電子評価装置、１２・・・表示装置
ｂ　”＋　７１　２・・・実信号、ＥＭＰ・・・外乱磁
界、ΔＥＭＦ・・・残留外乱磁界、Ａ・・・加算増幅器
、Ｓ・・・差動増幅器（引算要素λＴ・・・分割器。 ｏａ　−８

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）空間に固定している物体に直接またはそれと間隔を
   おいて配置されて定められた不均衡な磁界を発生する磁
   界発生器（３）と、この磁界発生器とは隔てて配置され
   てその物体とは独立であって測定中磁束または磁束変化
   を検出する磁束検出器（工〜ＶＸエエ）と、磁束もしく
   は磁束変化のもとで生じる電気信号を得てこれを評価す
   る電子装置（１１）とを用いて、空間に固定している物
   体の位置、姿勢ないし位置変化もしくは姿勢変化を測定
   するための装置であって、前記磁束検出器には磁力線を
   集めるアンテナが付属していて、このアンテナの前記磁
   界発生器側端部が直方体の角点（Ａ〜Ｈ）を形成し、こ
   の直方体の角点によシ定まる空間内に前記磁界発生器が
   配置されるようになっている測定装置において、外乱磁
   界（ＥＭＦ）の除去のために、まず全部の磁束検出器（
   ■〜Ｖ■エエ）の電気信号（ｘ＋ＥＭＦ、ｙ十ＥＭＦ、
   ｚ＋ＥＭＦ）が加算され、これにより形成された加算外
   乱信号（８ＥＭＦ）がそれぞれ引算要素（Ｓ）にて磁束
   検出器（■〜ＶＩＩＩ）の個別信号（ｘ＋ＥＭＦ、ｙ十
   ＦｉＭＦ、ｚ＋ＥＭＦ）から差引かれるようにしたこと
   を特徴とする空間に固定している物体の位置、姿勢ない
   し位置変化または姿勢変化の測定装置。 ２）前記加算外乱信号（８ＫＭＦ）は分割器（Ｔ）にお
   いて存在する磁束検出器（工〜ＶエエＩ）の個数に応じ
   て割算され、この割算により得られた外乱信号（ＩＭＦ
   　）が磁束検出器（工〜ｖ■■工）の個別信号（ｘ＋Ｅ
   ＭＦ、ｙ＋ＥＭＦ、Ｚ−１−ＫＭＦ）から差引かれるよ
   うにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   測定装置。 ３）万一存在する残留外乱信号（ΔＫＭＦ）は前記引算
   後に得られる信号をさらに対応する基準点（Ａ　Ｊ　Ｂ
   　？、Ｄ　Ｈ，ＯＣＪ　）の信号同士で引算することに
   よシ消去することを特徴とする特許請求の範囲第２項記
   載の測定装置。