JPH0798630A - 三次元位置入力装置 - Google Patents
三次元位置入力装置Info
- Publication number
- JPH0798630A JPH0798630A JP5264382A JP26438293A JPH0798630A JP H0798630 A JPH0798630 A JP H0798630A JP 5264382 A JP5264382 A JP 5264382A JP 26438293 A JP26438293 A JP 26438293A JP H0798630 A JPH0798630 A JP H0798630A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 三次元の座標指定が直接的に行われて人間の
感覚に合い、入力時間がかからないで高精度にして操作
性に優れ、空間マウスの小型化も可能となる。 【構成】 空間マウス１と受信装置２０を備え、空間マ
ウス１の空間移動に伴う三次元方向の加速度と角速度は
慣性センサー４により得られ、受信装置２０に送信され
る。受信装置２０で受信のデータは、慣性データ演算部
２７により演算処理されて空間座標および移動量が算出
され、この算出データは三次元位置情報としてインター
フェイス部２８より外部の計算機やＦＡ機器等へ送出さ
れる。
感覚に合い、入力時間がかからないで高精度にして操作
性に優れ、空間マウスの小型化も可能となる。 【構成】 空間マウス１と受信装置２０を備え、空間マ
ウス１の空間移動に伴う三次元方向の加速度と角速度は
慣性センサー４により得られ、受信装置２０に送信され
る。受信装置２０で受信のデータは、慣性データ演算部
２７により演算処理されて空間座標および移動量が算出
され、この算出データは三次元位置情報としてインター
フェイス部２８より外部の計算機やＦＡ機器等へ送出さ
れる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、主に三次元ＣＡＤや三
次元シュミレションゲーム、ＦＡロボット等の位置入力
装置およびセンサーに利用される三次元位置入力装置に
関するものである。
次元シュミレションゲーム、ＦＡロボット等の位置入力
装置およびセンサーに利用される三次元位置入力装置に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種装置としては、平面マウス
に切り換えスイッチを設け、該スイッチによりマウスか
らの出力データをモード切り換え回路を介してＸＹ出力
回路またはＺ出力回路に出力し、これら出力値を三次元
データ挌納レジスタに格納し、透視投影表示回路を介し
て立体空間の位置をＣＲＴに表示するもの（特開平２−
１８９６１９号公報参照）や、ビデオカメラ複数台によ
る画像解折により、所定の入力指示点の空間位置を測定
し、三次元位置を指定するもの、または磁気変換型のセ
ンサーでは、静磁界および動磁界中に検出コイル置き、
検出コイルに誘起される電流を測定することにより、検
出コイルの空間位置と角度が計算でき、三次元位置を指
定するもの等が知られている。
に切り換えスイッチを設け、該スイッチによりマウスか
らの出力データをモード切り換え回路を介してＸＹ出力
回路またはＺ出力回路に出力し、これら出力値を三次元
データ挌納レジスタに格納し、透視投影表示回路を介し
て立体空間の位置をＣＲＴに表示するもの（特開平２−
１８９６１９号公報参照）や、ビデオカメラ複数台によ
る画像解折により、所定の入力指示点の空間位置を測定
し、三次元位置を指定するもの、または磁気変換型のセ
ンサーでは、静磁界および動磁界中に検出コイル置き、
検出コイルに誘起される電流を測定することにより、検
出コイルの空間位置と角度が計算でき、三次元位置を指
定するもの等が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする問題点】ところで、従来の技
術で述べたもののうち、前者においては、ダイレクトな
空間位置の入力指示ができず、また、人間の視覚と入力
感覚が合わないため、入力に時間がかかり過ぎるという
問題点を有し、ビデオカメラによる場合には、入力装置
が大がかりになって装置の価格が高くなり過ぎ、また、
画像解折に時間がかかって、処理能力に劣るという問題
点を有し、また、後者においては、磁気を使用している
ため、金属物や外部磁気により、磁気歪みが生じて使用
不能となり、また、検出範囲が狭いという問題点を有し
ていた。
術で述べたもののうち、前者においては、ダイレクトな
空間位置の入力指示ができず、また、人間の視覚と入力
感覚が合わないため、入力に時間がかかり過ぎるという
問題点を有し、ビデオカメラによる場合には、入力装置
が大がかりになって装置の価格が高くなり過ぎ、また、
画像解折に時間がかかって、処理能力に劣るという問題
点を有し、また、後者においては、磁気を使用している
ため、金属物や外部磁気により、磁気歪みが生じて使用
不能となり、また、検出範囲が狭いという問題点を有し
ていた。
【０００４】本発明は、このような従来の技術が有する
問題点に鑑みなされたもので、その目的とするところ
は、三次元の座標指定が直接的であるため人間の感覚に
合って入力時間がかからず、その上高精度にして操作性
に優れ、しかも廉価に製作できる三次元位置入力装置を
提供することにある。
問題点に鑑みなされたもので、その目的とするところ
は、三次元の座標指定が直接的であるため人間の感覚に
合って入力時間がかからず、その上高精度にして操作性
に優れ、しかも廉価に製作できる三次元位置入力装置を
提供することにある。
【０００５】
【問題点を解決するための手段】この目的のため、本発
明は、空間マウスと、該空間マウスよりの信号を受信し
て、空間マウスの移動に伴う空間座標および移動量を算
出し、かつ算出データを三次元位置情報として送出する
受信装置とを備え、前記空間マウスは、小型ケースに内
蔵のバッテリー、慣性センサー、送信ユニットおよびス
イッチを含み、前記受信装置は、前記慣性センサー出力
を受信する受信部と該受信部よりの慣性データを演算処
理する慣性データ演算部と該演算部よりの算出データを
計算機やＦＡ機器等へ送出するインターフェイス部とを
含む構成を特徴とするものである。
明は、空間マウスと、該空間マウスよりの信号を受信し
て、空間マウスの移動に伴う空間座標および移動量を算
出し、かつ算出データを三次元位置情報として送出する
受信装置とを備え、前記空間マウスは、小型ケースに内
蔵のバッテリー、慣性センサー、送信ユニットおよびス
イッチを含み、前記受信装置は、前記慣性センサー出力
を受信する受信部と該受信部よりの慣性データを演算処
理する慣性データ演算部と該演算部よりの算出データを
計算機やＦＡ機器等へ送出するインターフェイス部とを
含む構成を特徴とするものである。
【０００６】
【実施例】実施例について図面を参照し、その作用と共
に説明する。図１は本発明に係る三次元位置入力装置の
一例での構成図で、同図において、本装置は空間マウス
と受信装置により構成されている。空間マウス１は、手
の平に収まり、軽量である小型ケース２にバッテリー
３、慣性センサー４、マルチプレクサー回路５、送信ユ
ニット６が内蔵されると共に、ケース２の外側には、バ
ッテリー３と接続の充電用端子７と電極用端子８および
マルチプレクサー回路５の切り換えスイッチ９を有して
構成され、ケースの空間移動に伴う慣性センサー４の出
力はアンテナ１０より送信される。
に説明する。図１は本発明に係る三次元位置入力装置の
一例での構成図で、同図において、本装置は空間マウス
と受信装置により構成されている。空間マウス１は、手
の平に収まり、軽量である小型ケース２にバッテリー
３、慣性センサー４、マルチプレクサー回路５、送信ユ
ニット６が内蔵されると共に、ケース２の外側には、バ
ッテリー３と接続の充電用端子７と電極用端子８および
マルチプレクサー回路５の切り換えスイッチ９を有して
構成され、ケースの空間移動に伴う慣性センサー４の出
力はアンテナ１０より送信される。
【０００７】慣性センサー４は、図２に示されるよう
に、三次元方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ）に振動ジャイロセンサー
１１Ｘ、１１Ｙ、１１Ｚと加速度センサー１２Ｘ、１２
Ｙ、１２Ｚが配置されて構成され、各センサーの出力
は、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸の変位量として検出されるようになっ
ている。
に、三次元方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ）に振動ジャイロセンサー
１１Ｘ、１１Ｙ、１１Ｚと加速度センサー１２Ｘ、１２
Ｙ、１２Ｚが配置されて構成され、各センサーの出力
は、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸の変位量として検出されるようになっ
ている。
【０００８】受信装置２０は、空間マウス１よりの信号
を受信して空間マウス１の移動に伴う空間座標および移
動量を算出し、かつ算出データを三次元位置情報として
計算機やＦＡ機器等へ送出するもので、該受信装置２０
は、充電用端子２２と電極用端子２３を有するマウスソ
ケット２１と、ケース２４に内蔵され、かつアンテナ２
５よりのセンサー出力を受信する受信部２６と、該受信
部２６よりの慣性データを演算処理する慣性データ演算
部２７と該演算部２７よりの算出データを外部の計算機
やＦＡ機器等にコネクタ２９を介して送出するインター
フェイス部２８および商用電源線３１よりの電源３０を
有している。
を受信して空間マウス１の移動に伴う空間座標および移
動量を算出し、かつ算出データを三次元位置情報として
計算機やＦＡ機器等へ送出するもので、該受信装置２０
は、充電用端子２２と電極用端子２３を有するマウスソ
ケット２１と、ケース２４に内蔵され、かつアンテナ２
５よりのセンサー出力を受信する受信部２６と、該受信
部２６よりの慣性データを演算処理する慣性データ演算
部２７と該演算部２７よりの算出データを外部の計算機
やＦＡ機器等にコネクタ２９を介して送出するインター
フェイス部２８および商用電源線３１よりの電源３０を
有している。
【０００９】上記の構成において、慣性センサー４によ
りケースの空間移動による方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ）の加速度
と角速度が得られ、これが無線で送信される。送信され
たデータは受信装置２０で受信され、検波されてデータ
に復調される。この復調されたデータは慣性データ演算
部２７の演算用レジスタに送られてデータは単位時間当
りで演算され、単位時間当たりの空間距離と回転角度が
算出される。これにより単位時間での移動点が求まり、
この値は積和演算用メモリ貯め置かれる。空間マウス１
よりスイッチ９の切り換によるスイッチ信号が送信され
る都度に、積和演算用メモリのデータは積和演算処理さ
れて原点からの空間座標が算出される。算出されたデー
タはコンピュータ等の高速標準インターフェイスにより
計算機等へ送られ、計算機等のアプリケーションソフト
では、このデータを基に三次元での作業等の処理が行わ
れ、ＣＲＴに表示される。
りケースの空間移動による方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ）の加速度
と角速度が得られ、これが無線で送信される。送信され
たデータは受信装置２０で受信され、検波されてデータ
に復調される。この復調されたデータは慣性データ演算
部２７の演算用レジスタに送られてデータは単位時間当
りで演算され、単位時間当たりの空間距離と回転角度が
算出される。これにより単位時間での移動点が求まり、
この値は積和演算用メモリ貯め置かれる。空間マウス１
よりスイッチ９の切り換によるスイッチ信号が送信され
る都度に、積和演算用メモリのデータは積和演算処理さ
れて原点からの空間座標が算出される。算出されたデー
タはコンピュータ等の高速標準インターフェイスにより
計算機等へ送られ、計算機等のアプリケーションソフト
では、このデータを基に三次元での作業等の処理が行わ
れ、ＣＲＴに表示される。
【００１０】次に、三次元ＣＡＤでの応用例を図３から
図６を参照して説明する。本応用例は、三次元ＣＡＤを
使用する際、三次元座標の入力に際し、空間マウスの移
動変位量を受信装置によって三次元座標に変換し、ＣＡ
Ｄにこの情報を提供するハードウエアシステムとなつて
いる。更に説明すると、空間マウス４０は、前記の図２
に示されているセンサーを有する慣性センサー４１と、
マルチプレクサ４３、ＣＫ（クロック）４４、ＶＣＯ
（電圧制御発振器）４５、増巾器４６を含む送信部４２
とによって構成され、慣性センサー４１における各セン
サーの出力と同期信号、スイッチ信号はマルチプレクサ
４３により時分割データ（図６参照）としてアンテナ４
７を介して送信される。このように、空間マウス４０の
移動量はリアルタイムで常に送信される。送信されたデ
ータは、受信装置５０により受信されデータに加工され
る。受信装置５０は、フイルター５２、増巾器５３、検
波器５４、コンパレータ５５、コントロール回路５６、
クロック５７、Ｓ＆Ｈ５８、Ａ／Ｄ変換器５９を含む受
信部５１と、ＤＳＰ（ディジタル信号処理プロセッサ）
６１、メモリ６２、コントロールバス６３、ＣＰＵ（中
央演算処理装置）６４を含む慣性データ演算部６０と、
メモリ６６、ＳＣＳＩコントロール６７、ＳＣＳＩコネ
クタ６８、終端抵抗６９等を含むインターフェイス部６
５から構成されている。受信されたデータは検波器５４
により復調され、ダミー信号のレベルが検出されて同期
パルスのスタートが決定されると共に、各信号のサンプ
リングが行われてＡ／Ｄ変換器５９によりアナログ／デ
ィジタル変換され、データの２値化が行われてコンピュ
ータの扱える形にされる。ディジタル化された６つの慣
性データは、ＤＳＰ６１によって二重積分処理がなさ
れ、三次元の距離ベクトルと回転角度が算出され、座標
変換処理により単位時間（例えば１ｍ秒）当たりの空間
座標が決定されて、このデータは、積和演算用のメモリ
６２とインターフェイス部６５に送られる。また、フラ
グ１のレベルにより、オフセット点より指定点の空間座
標が積和演算されてインターフェイス部６５に送られ、
また、フラグ２のレベルにより、オフセット点が現指定
点に変更され、オフセット点の更新データがインターフ
ェイス部６５に送られる。インターフェイス部６５にお
いては、送られて来たデータの優先順位をみて送信フォ
ーマットにデータが並べられ、このデータは高速標準イ
ンターフェイス（例えばＳＣＳＩ）を通してコンピュー
タ７０のＩ／Ｏブロック７１へ送られる。そして、三次
元ＣＡＤのソフト７２では、このデータがＩ／Ｏブロッ
ク７１から読み出され、ＣＲＴ７３に表示されてＣＡＤ
データとして運用される。このように構成された三次元
ＣＡＤでの入力装置は、本発明に係る三次元位置入力装
置となり得るものである。
図６を参照して説明する。本応用例は、三次元ＣＡＤを
使用する際、三次元座標の入力に際し、空間マウスの移
動変位量を受信装置によって三次元座標に変換し、ＣＡ
Ｄにこの情報を提供するハードウエアシステムとなつて
いる。更に説明すると、空間マウス４０は、前記の図２
に示されているセンサーを有する慣性センサー４１と、
マルチプレクサ４３、ＣＫ（クロック）４４、ＶＣＯ
（電圧制御発振器）４５、増巾器４６を含む送信部４２
とによって構成され、慣性センサー４１における各セン
サーの出力と同期信号、スイッチ信号はマルチプレクサ
４３により時分割データ（図６参照）としてアンテナ４
７を介して送信される。このように、空間マウス４０の
移動量はリアルタイムで常に送信される。送信されたデ
ータは、受信装置５０により受信されデータに加工され
る。受信装置５０は、フイルター５２、増巾器５３、検
波器５４、コンパレータ５５、コントロール回路５６、
クロック５７、Ｓ＆Ｈ５８、Ａ／Ｄ変換器５９を含む受
信部５１と、ＤＳＰ（ディジタル信号処理プロセッサ）
６１、メモリ６２、コントロールバス６３、ＣＰＵ（中
央演算処理装置）６４を含む慣性データ演算部６０と、
メモリ６６、ＳＣＳＩコントロール６７、ＳＣＳＩコネ
クタ６８、終端抵抗６９等を含むインターフェイス部６
５から構成されている。受信されたデータは検波器５４
により復調され、ダミー信号のレベルが検出されて同期
パルスのスタートが決定されると共に、各信号のサンプ
リングが行われてＡ／Ｄ変換器５９によりアナログ／デ
ィジタル変換され、データの２値化が行われてコンピュ
ータの扱える形にされる。ディジタル化された６つの慣
性データは、ＤＳＰ６１によって二重積分処理がなさ
れ、三次元の距離ベクトルと回転角度が算出され、座標
変換処理により単位時間（例えば１ｍ秒）当たりの空間
座標が決定されて、このデータは、積和演算用のメモリ
６２とインターフェイス部６５に送られる。また、フラ
グ１のレベルにより、オフセット点より指定点の空間座
標が積和演算されてインターフェイス部６５に送られ、
また、フラグ２のレベルにより、オフセット点が現指定
点に変更され、オフセット点の更新データがインターフ
ェイス部６５に送られる。インターフェイス部６５にお
いては、送られて来たデータの優先順位をみて送信フォ
ーマットにデータが並べられ、このデータは高速標準イ
ンターフェイス（例えばＳＣＳＩ）を通してコンピュー
タ７０のＩ／Ｏブロック７１へ送られる。そして、三次
元ＣＡＤのソフト７２では、このデータがＩ／Ｏブロッ
ク７１から読み出され、ＣＲＴ７３に表示されてＣＡＤ
データとして運用される。このように構成された三次元
ＣＡＤでの入力装置は、本発明に係る三次元位置入力装
置となり得るものである。
【００１１】
【発明の効果】しかして、本発明によれば、三次元の座
標指定が直接的であるため、人間の感覚に合い、入力時
間がかからず、また、慣性センサーを用いているため、
外来の電気的ノイズに対して強く、高精度が得られる。
標指定が直接的であるため、人間の感覚に合い、入力時
間がかからず、また、慣性センサーを用いているため、
外来の電気的ノイズに対して強く、高精度が得られる。
【００１２】また、本発明によれば、慣性センサーと慣
性データ演算部が分けられているため、空間マウスが小
型化され、かつコードレスであるので、操作性が良いば
かりか、システムに使用されている機器は安価であるた
め、廉価に製作することができる。
性データ演算部が分けられているため、空間マウスが小
型化され、かつコードレスであるので、操作性が良いば
かりか、システムに使用されている機器は安価であるた
め、廉価に製作することができる。
【図１】本発明に係る三次元位置入力装置の一例での構
成図である。
成図である。
【図２】慣性センサーブロックの実装図である。
【図３】三次元ＣＡＤシステムのハードウェアの関連を
示す構成図である。
示す構成図である。
【図４】空間マウスのブロック図である。
【図５】受信装置のブロック図である。
【図６】送信データフォーマット図である。
１ 空間マウス ２ 小型ケース ３ バッテリー ４ 慣性センサー ６ 送信ユニット ９ スイッチ ２０ 受信装置 ２４ ケース ２６ 受信部 ２７ 慣性データ演算部 ２８ インターフェイス部
【手続補正書】
【提出日】平成６年４月２２日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図７
【補正方法】追加
【補正内容】
【図７】 従来例の構成図である。
Claims (1)
- 【請求項１】 空間マウスと、該空間マウスよりの信号
を受信して、空間マウスの移動に伴う空間座標および移
動量を算出し、かつ算出データを三次元位置情報として
送出する受信装置とを備え、前記空間マウスは、小型ケ
ースに内蔵のバッテリー、慣性センサー、送信ユニット
およびスイッチを含み、前記受信装置は、前記慣性セン
サー出力を受信する受信部と該受信部よりの慣性データ
を演算処理する慣性データ演算部と該演算部よりの算出
データを計算機やＦＡ機器等へ送出するインターフェイ
ス部とを含む構成を特徴とする三次元位置入力装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5264382A JPH0798630A (ja) | 1993-09-28 | 1993-09-28 | 三次元位置入力装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5264382A JPH0798630A (ja) | 1993-09-28 | 1993-09-28 | 三次元位置入力装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0798630A true JPH0798630A (ja) | 1995-04-11 |
Family
ID=17402382
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5264382A Pending JPH0798630A (ja) | 1993-09-28 | 1993-09-28 | 三次元位置入力装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0798630A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08314625A (ja) * | 1995-05-03 | 1996-11-29 | Mitsubishi Electric Res Lab Inc | コンピュータ制御装置およびコンピュータ制御システム |
| JP2003503254A (ja) * | 1999-06-25 | 2003-01-28 | スマ インヴェストメント ホールディング | 所定の制動閾値に基づいて車のハザードランプを作動させる装置の改良 |
| JP2008299866A (ja) * | 2004-03-23 | 2008-12-11 | Fujitsu Ltd | 携帯装置の傾斜及び並進運動成分の識別 |
| JP2012505476A (ja) * | 2008-10-07 | 2012-03-01 | クゥアルコム・インコーポレイテッド | 動きセンサを使用して、バーチャルボタンを生成すること |
-
1993
- 1993-09-28 JP JP5264382A patent/JPH0798630A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08314625A (ja) * | 1995-05-03 | 1996-11-29 | Mitsubishi Electric Res Lab Inc | コンピュータ制御装置およびコンピュータ制御システム |
| JP2003503254A (ja) * | 1999-06-25 | 2003-01-28 | スマ インヴェストメント ホールディング | 所定の制動閾値に基づいて車のハザードランプを作動させる装置の改良 |
| JP4818555B2 (ja) * | 1999-06-25 | 2011-11-16 | スマ インヴェストメント ホールディング | 所定の制動閾値に基づいて車のハザードランプを作動させる装置の改良 |
| JP2008299866A (ja) * | 2004-03-23 | 2008-12-11 | Fujitsu Ltd | 携帯装置の傾斜及び並進運動成分の識別 |
| JP2012505476A (ja) * | 2008-10-07 | 2012-03-01 | クゥアルコム・インコーポレイテッド | 動きセンサを使用して、バーチャルボタンを生成すること |
| US8682606B2 (en) | 2008-10-07 | 2014-03-25 | Qualcomm Incorporated | Generating virtual buttons using motion sensors |
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