CN111837096A - 三维位置指示器及三维位置检测系统 - Google Patents

三维位置指示器及三维位置检测系统 Download PDF

Info

Publication number
CN111837096A
CN111837096A CN201880091007.5A CN201880091007A CN111837096A CN 111837096 A CN111837096 A CN 111837096A CN 201880091007 A CN201880091007 A CN 201880091007A CN 111837096 A CN111837096 A CN 111837096A
Authority
CN
China
Prior art keywords
spatial
dimensional
electronic pen
position detection
indicator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201880091007.5A
Other languages
English (en)
Inventor
宗像博史
玉野浩
陈元昊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wacom Co Ltd
Original Assignee
Wacom Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wacom Co Ltd filed Critical Wacom Co Ltd
Publication of CN111837096A publication Critical patent/CN111837096A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
    • G06F3/0354—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of 2D relative movements between the device, or an operating part thereof, and a plane or surface, e.g. 2D mice, trackballs, pens or pucks
    • G06F3/03545—Pens or stylus
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
    • G06F3/0346—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of the device orientation or free movement in a 3D space, e.g. 3D mice, 6-DOF [six degrees of freedom] pointers using gyroscopes, accelerometers or tilt-sensors
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
    • G06F3/038—Control and interface arrangements therefor, e.g. drivers or device-embedded control circuitry
    • G06F3/0383—Signal control means within the pointing device
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/046—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by electromagnetic means

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Position Input By Displaying (AREA)
  • User Interface Of Digital Computer (AREA)

Abstract

提供通过在位置检测传感器的输入面和空间位置检测装置的三维空间中设为相同的指示位置而在操作作业中保持一贯性的三维位置指示器。用于与外部装置交互而使外部装置检测三维空间的空间坐标系中的位置和方向的空间位置指标部相对于棒状部的轴心方向的一端侧的前端部以与检测的位置及方向成为特定的位置关系及方向关系的方式设置。在棒状部内，为了使位置检测传感器检测前端部的指示位置而设置有用于与位置检测传感器交互的交互部。在外部装置中，能够基于通过与空间位置指标部的交互而检测到的位置及方向和特定的位置关系及方向关系，来算出三维空间中的棒状部的轴心方向的一端侧的前端部的指示位置。

Description

三维位置指示器及三维位置检测系统
技术领域
本发明涉及例如适合为了三维描绘(3D描绘)而使用的三维位置指示器及三维位置检测系统。
背景技术
已知有通过利用电子笔对被称作数字转换器的坐标输入装置连续地进行位置指示而进行描绘从而制作动画图像等的描绘系统。在该情况下，操作者在使电子笔的笔尖与内置有数字转换器的平板装置的输入面接触的状态或虽然是与平板装置的输入面非接触的状态但放置于能够进行位置检测的上方区域的状态(悬停状态)下进行用于生成描绘图像的位置指示操作。数字转换器检测由电子笔指示的位置，作为其检测结果而生成描绘图像，并在显示画面上显示。操作者一边确认显示于显示画面的描绘图像一边执行描绘。
最近，出现了能够将显示于二维的显示画面的描绘图像在视觉上如三维图像那样描绘表现的描绘系统、应用。在该情况下，描绘系统、应用经常使用动作传感器来检测基于操作者的手或手指的动作的对使用数字转换器生成的描绘图像削减、使其凹陷、使其鼓出等动作操作(手势)，基于该检测到的动作操作(手势)来进行三维的描绘表现处理。
另外，提供了能够进行如上所述的位置指示输入和手势等的操作输入双方的用户接口。例如在专利文献1(美国专利第9367169号说明书)中，公开了使用具备检测操作者的手指触摸的触摸传感器和检测动作的动作传感器的装置且构成为对来自动作传感器的信号进行响应而将触摸传感器从悬停事件检测模式切换为手势事件检测模式的触摸控制器。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：美国专利第9367169号说明书
发明内容
发明所要解决的课题
然而，在专利文献1中，在从触摸传感器的输入面起的限定的距离范围的空间区域即悬停区域中，切换悬停事件检测模式和手势事件检测模式，操作者需要维持相对于触摸传感器的悬停状态而进行手势。因而，操作者需要在限制的空间区域中进行手势，因此存在用于3D描绘的作业难以进行这一问题。另外，在专利文献1中，由于设想了操作者的手指的操作，所以也存在难以进行更细微的指示操作这一问题。另外，在专利文献1中，由于根据来自动作传感器的信号而切换悬停事件检测模式和手势事件检测模式，所以存在必须为了切换而每次变更设备的倾斜这一问题。
本发明的目的在于，提供能够解决以上的问题点的三维位置指示器及三维位置检测系统。
用于解决课题的手段
为了解决上述的课题，提供一种三维位置指示器，通过棒状部的轴心方向的一端侧的前端部，能够进行位置检测传感器的输入面上的位置指示，并且能够进行三维空间中的位置指示，其特征在于，
用于与外部装置交互而使所述外部装置检测所述三维空间的空间坐标系中的位置和方向的空间位置指标部相对于所述前端部以与所述检测的位置及方向成为特定的位置关系及方向关系的方式设置，并且，
在所述棒状部内，为了使所述位置检测传感器检测所述前端部的指示位置而设置有用于与所述位置检测传感器交互的交互部，
在所述外部装置中，能够基于通过与所述空间位置指标部的交互而检测到的所述位置及方向和所述特定的位置关系及方向关系来算出所述三维空间中的所述前端部的指示位置。
另外，为了解决上述的课题，提供一种三维位置检测系统，具备以棒状部的轴心方向的一端侧的前端部为指示位置的三维位置指示器、位置检测传感器及空间位置检测装置，其特征在于，
所述三维位置指示器具备：
空间位置指标部，用于与所述空间位置检测装置交互而使所述空间位置检测装置检测所述三维空间的空间坐标系中的位置和方向，相对于所述前端部以与由所述空间位置检测装置检测的位置及方向成为特定的位置关系及方向关系的方式设置；及
交互部，为了与所述位置检测传感器交互而使所述位置检测传感器检测所述前端部的指示位置，而设置于所述棒状部内，
所述空间位置检测装置基于通过与所述三维位置指示器的所述空间位置指标部的交互而检测到的所述位置及方向和所述特定的位置关系及方向关系来算出所述三维空间中的所述三维位置指示器的所述前端部的指示位置。
上述的结构的三维位置指示器通过利用交互部与位置检测传感器交互，来使位置检测传感器检测棒状部的轴心方向的一端侧的前端部的指示位置。
并且，三维位置指示器具备与外部装置交互的空间位置指标部，作为外部装置的三维位置检测系统的空间位置检测装置通过与三维位置指示器的空间位置指标部的交互来检测三维位置指示器的三维空间中的位置及方向。因此，在上述的三维位置检测系统中，空间位置检测装置能够与三维位置指示器和位置检测传感器的位置关系无关地检测三维位置指示器的位置。
通过该结构，在上述的三维位置检测系统中，操作者能够在位置检测传感器的输入面上通过三维位置指示器的棒状部的前端部的位置指示而进行精细的描绘，并且通过在与位置检测传感器的位置关系没有限制的三维空间中进行基于三维位置指示器的位置的动作的手势，能够进行对3D描绘像的输入操作。
在此，在三维位置指示器的空间位置指标部的位置成为了与棒状部的轴心方向的前端部不同的位置的情况下，由位置检测传感器检测的三维位置指示器的指示位置和由空间位置检测装置检测的三维位置指示器的指示位置会不同。若成为这样，则在使用三维位置指示器将位置检测传感器中的描绘操作和空间位置检测装置中的手势操作作为一系列操作而切换并进行作业的情况下，三维位置指示器的指示位置会因操作而不同，无法进行连续的位置指示操作，作业可能会不顺利地进行。
但是，在上述的结构的三维位置指示器中，棒状部的轴心方向的一端侧的前端部以与通过空间位置指标部与空间位置检测装置的交互而检测的位置及方向成为特定的位置关系及方向关系的方式设置。由此，在空间位置检测装置中，基于通过与空间位置指标部的交互而检测的位置及方向和关于上述的前端部的特定的位置关系及方向关系，能够将棒状部的轴心方向的一端侧的前端部的位置作为指示位置而检测。
因此，使用者不仅在位置检测传感器的输入面中，在空间位置检测装置的三维空间中，也能够将棒状部的轴心方向的一端侧的前端部设为指示位置，在操作作业中保持一贯性，能够顺利地进行三维描绘作业。
附图说明
图1是用于说明本发明的空间位置检测系统的第一实施方式的概要的图。
图2是用于说明本发明的空间位置检测系统的第一实施方式的结构例的框图。
图3是用于说明本发明的空间位置指示系统的第一实施方式中的空间坐标系的图。
图4是用于说明本发明的空间位置指示系统的第一实施方式中的电子笔的位置检测用的坐标系的切换的图。
图5是示出本发明的三维位置指示器的第一实施方式的外观的立体图。
图6是用于说明本发明的三维位置指示器的第一实施方式的结构例的图。
图7是用于说明本发明的三维位置指示器的第一实施方式的结构例的图。
图8是用于说明本发明的三维位置指示器的第一实施方式的其他结构例的图。
图9是用于说明本发明的三维位置指示器的第二实施方式的结构例的图。
图10是用于说明本发明的空间位置检测系统的第二实施方式的结构例的框图。
图11是用于说明本发明的三维位置指示器的其他实施方式的结构例的图。
具体实施方式
以下，一边参照附图一边说明本发明的空间位置检测系统的几个实施方式。
[第一实施方式]
本发明的第一实施方式的空间位置检测系统是将显示部设为头戴显示器的结构且将3D描绘空间设为虚拟现实(包括VR(Virtual Reality：虚拟现实)、MR(Mixed Reality：混合现实)、AR(Augmented Reality：增强现实)等。以下，简称作VR)的空间的例子。
图1是示出将VR的空间设为3D描绘空间的该第一实施方式的空间位置检测系统的整体的结构的概要的图。另外，图2是示出该第一实施方式的空间位置检测系统的各部分的功能的详细结构例的框图。
如图1所示，该第一实施方式的空间位置检测系统构成为具备三维位置指示器、数字转换器20、空间位置检测用单元30、空间描绘信息生成装置40及头戴显示器(以下，称作HMD)50。如图2所示，在该例子中，在该例子中，空间描绘信息生成装置40具备输入信息处理部41和显示图像生成部42的功能，例如由个人计算机构成。输入信息处理部41具备空间位置检测装置的功能。需要说明的是，如图2所示，在该说明书中，将由个人计算机的程序执行的处理功能的各自为了便于说明而表示为各“电路”框。
需要说明的是，在该第一实施方式的空间位置检测系统中，设为使用具备输入信息处理部41和显示图像生成部42的空间描绘信息生成装置40，但作为本发明的空间位置检测系统，也可以设为由三维位置指示器、数字转换器20、空间位置检测用单元30及输入信息处理部41构成的结构，显示图像生成部42构成为另外设置。
三维位置指示器10具有将棒状部的轴心方向的一端侧的前端的位置设为数字转换器20的输入面上的指示位置并且设为使用空间位置检测用单元30而由输入信息处理部41的空间位置检测功能检测的三维空间中的指示位置的功能。
如图1所示，在该例子中，三维位置指示器10的棒状部由能够插拔的电子笔11构成。在该例子中，从电子笔11的筒状的壳体的轴心方向的一方的端部的开口突出的芯体的前端11a(以下，称作笔尖11a)成为棒状部的轴心方向的一端侧的前端。作为电子笔11，在该第一实施方式中，使用电磁感应方式的电子笔作为例子，但不限定于电磁感应方式，也可以是静电耦合方式的电子笔。
需要说明的是，电子笔11当然也可以不设为能够相对于三维位置指示器10插拔而一体地或固定地设置。也就是说，棒状部也可以一体地或固定地设置于三维位置指示器10。关于三维位置指示器10的结构例的详细的说明，将在后文叙述。
在该例子中，数字转换器20具备薄型的长方体形状的壳体21，将其表面设为三维位置指示器10的电子笔11的笔尖11a的位置指示的输入面21S。并且，数字转换器20具备位置检测传感器部22和位置检测电路23(参照图2)。
虽然图示省略，但位置检测传感器部22通过多个环形线圈分别在数字转换器20的壳体的横向(X轴方向)和壳体的纵向(Y轴方向)上配设而构成。虽然图示省略，但三维位置指示器10的电子笔11在笔尖11a侧具备由线圈和电容器构成的谐振电路(图示省略)，通过在数字转换器20的位置检测传感器部22的环形线圈与电子笔11的谐振电路之间进行电磁感应耦合而在电子笔11与数字转换器20的位置检测传感器部22之间交互从而进行信号的授受。需要说明的是，在该例子中，数字转换器20配合电子笔11而设为电磁感应方式，但在静电耦合方式的情况下，与电子笔通过静电耦合而进行交互。
数字转换器20的位置检测电路23通过位置检测传感器部22的环形线圈而向电子笔11供给信号，并且通过环形线圈而接收从电子笔11反馈的信号，基于该接收到的信号而在位置检测传感器部22的检测区域中检测由电子笔11的笔尖11a指示的位置。在该实施方式中，数字转换器20构成为将由电子笔11的笔尖11a指示的位置作为电子笔11的指示位置而检测。
在该例子的数字转换器20中，以罩住输入面21S的大致全域的方式配设有传感器部22的多个环形线圈。
并且，在该实施方式中，能够利用数字转换器20来检测电子笔11的指示位置的位置检测区域不仅是电子笔11的笔尖11a与数字转换器20的输入面21S接触时的平面区域，也包括电子笔11的笔尖11a与数字转换器20的输入面21S非接触而与输入面21S在与该输入面21S正交上方向(与X轴方向及Y轴方向正交的Z轴方向)上分离但能够通过基于电磁耦合的信号的授受而检测电子笔11的指示位置的空间区域(电子笔11的悬停状态的悬停区域)。
图3是用于说明数字转换器20的三维位置指示器10的电子笔11的指示位置的检测空间区域的图，一并示出了后述的空间位置检测用单元30的包括三维位置指示器10的检测对象物(称作对象)的检测空间区域(三维空间区域)。
例如，在图1中将数字转换器20的输入面21S的左上角的位置P0设为X轴方向、Y轴方向及Z轴方向的原点的坐标((X，Y，Z)＝(0，0，0))时，数字转换器20的能够检测电子笔11的指示位置的位置检测区域DT在图3中成为标注斜线而示出的输入面21S的平面区域及该输入面21S的上方的长方体的空间区域。
即，如图3所示，若将数字转换器20的输入面21S的X轴方向的长度设为Lx，将Y轴方向的长度设为Ly，将能够检测悬停状态的Z轴方向的临界高度位置设为Lz，则如图3所示，由P0(0，0，0)、P1(Lx，0，0)、P2(Lx，Ly，0)、P3(0，Ly，0)、P4(0，0，Lz)、P5(Lx，0，Lz)、P6(Lx，Ly，Lz)、P7(0，Ly，Lz)这8点的坐标点位置包围的区域成为数字转换器20的位置检测区域DT。在该数字转换器20中，在位置检测区域DT中检测到的电子笔11的指示位置的信息向空间描绘信息生成装置40的输入信息处理部41供给。
在该例子中，空间位置检测用单元30构成为，能够设定数字转换器20所在的三维空间区域，在该三维空间区域中检测三维位置指示器10的位置并且检测数字转换器20的位置。
如图3所示，空间位置检测用单元30构成为，将包括数字转换器20的位置检测区域DT的空间区域设为探索区域，探索存在于该探索区域的对象。在该实施方式中，利用空间位置检测用单元30检测的对象被设为三维位置指示器10及数字转换器20。在以下的说明中，将由该空间位置检测用单元30设定的三维空间区域(探索区域)为了方便而记为动作检测空间区域MD。
在该实施方式中，空间位置检测用单元30通过与对象之间的光学的交互来检测对象的位置，如图1及图2所示，构成为包括2个发光追踪装置31A、31B和安装于对象的光位置通知部(以下，称作追踪器)。
追踪器具备检知来自发光追踪装置31A、31B的红外线激光的受光传感器和用于在利用受光传感器检知到红外线激光的受光时通知发光追踪装置31A、31B的该情况的例如由LED(Light Emitting Diode：发光二极管)构成的发光部。受光传感器以能够接受来自任何方向的激光的方式在各追踪器设置有多个。
在该实施方式中，装配追踪器的对象是三维位置指示器10和数字转换器20。即，在该例子中，为了能够通知数字转换器20在动作检测空间区域MD中的空间位置及朝向(输入面21S的朝向)，在薄型的长方体形状的数字转换器20的壳体的左上角和右下角装配有追踪器24A和追踪器24B。需要说明的是，如上所述，通过使用追踪器，不仅能够检测位置也能够检测方向，因此向数字转换器20安装的追踪器也可以是1个。
另外，为了通知三维位置指示器10在动作检测空间区域MD中的空间位置及朝向，在该例子中，在三维位置指示器10的与电子笔11的轴心方向的笔尖11a侧相反一侧的后端侧装配有追踪器12。追踪器12构成三维位置指示器10的空间位置指标部。
另外，在该例子中，在追踪器也设置有用于检测动作、方向(朝向)的例如9轴传感器。并且，受光传感器的受光输出、9轴传感器的输出从追踪器的各自以有线或无线的方式或经由安装的对象而向空间描绘信息生成装置40供给。在该情况下，在来自追踪器12、24A、24B的信息中分别包括自身的辨识信息。
在空间描绘信息生成装置40中，根据来自追踪器的多个受光传感器的受光输出和/或9轴传感器的输出来检测装配有追踪器的对象在三维空间中的姿势、动作。需要说明的是，要想检测装配有追踪器的对象在三维空间中的姿势、动作，在追踪器设置有多个受光传感器和9轴传感器的任一方即可。
2个发光追踪装置31A、31B具有同一结构，分别具备红外线激光的激光发光部、通过发出的红外线激光而在动作检测空间区域MD内搜索的搜索单元及检知接受到红外线激光的追踪器12、24A、24B的发光部的发光的光位置检知单元。
在该情况下，例如，发光追踪装置31A通过红外线激光而以在动作检测空间区域MD内在水平方向上扫描并且使其水平方向的扫描位置以规定的间距τX依次在垂直方向上移动的方式搜索。另外，发光追踪装置31B通过红外线激光而以在动作检测空间区域MD内在垂直方向上扫描并且使其垂直方向的扫描位置以规定的间距τY依次在水平方向上移动的方式搜索。
追踪器12、24A、24B的各自利用受光传感器来监视红外线激光的受光，在检测到红外线激光的受光时，将由LED构成的发光部点亮。
发光追踪装置31A、31B通过检知追踪器12、24A、24B的发光部的发光来检测装配有该追踪器12、24A、24B的对象在动作检测空间区域MD内的位置。发光追踪装置31A、31B构成为，在检知到追踪器12、24A、24B的发光部的发光时，能够也检知该检知到的时间点从发出的红外线激光的发光时刻起的经过时刻。在该情况下，追踪器12、24A、24B的各自进行与自身的辨识信息对应的不同的发光。
由此，空间位置检测用单元30能够将动作检测空间区域MD内的安装于对象的追踪器12、24A、24B的位置(也就是说，对象的位置)以与规定的间距τX及规定的间距τY对应的精度进行位置检测。
2个发光追踪装置31A、31B相对于空间描绘信息生成装置40以有线或无线的方式连接，对空间描绘信息生成装置40通知检知到的追踪器12、24A、24B在动作检测空间区域MD中的空间位置信息。在该情况下，在来自2个发光追踪装置31A、31B的信息中分别包括自身的辨识信息。
在该例子中，如图2所示，由2个发光追踪装置31A、31B检知到的追踪器12、24A、24B在动作检测空间区域MD中的空间位置信息向空间描绘信息生成装置40的输入信息处理部41的空间位置检测电路410供给。
如前所述，来自追踪器12、24A、24B的受光传感器的受光输出和9轴传感器的检测输出也向空间描绘信息生成装置40的输入信息处理部41的空间位置检测电路410供给。
在该例子中，空间位置检测电路410具备位置指示器检测电路4101、指示位置算出电路4102及数字转换器检测电路4103，并且，在该例子中，如后所述，具备检测设置于三维位置指示器10的操作部的操作信息的操作信息检测电路4104。由操作信息检测电路4104检测到的操作信息从三维位置指示器10与受光传感器的受光输出、9轴传感器的输出一起向空间描绘信息生成装置40的空间位置检测电路410供给。
位置指示器检测电路4101利用通过与三维位置指示器10的追踪器12的光学的交互而由发光追踪装置31A及31B检测到的位置信息来检测动作检测空间区域MD内的三维位置指示器10的位置，并且根据来自追踪器12的受光传感器的受光输出和9轴传感器的检测输出来检测动作检测空间区域MD内的包括三维位置指示器10朝向的方向的三维位置指示器10的姿势。在该情况下，在三维位置指示器10的姿势中，包括作为棒状部的电子笔11的轴心方向和以该轴心方向为中心的旋转方向位置(旋转角)。
由位置指示器检测电路4101检测到的三维位置指示器10的位置的信息和包括朝向的方向的三维位置指示器10的姿势的信息向指示位置算出电路4102供给。在此，三维位置指示器10的指示位置是电子笔11的笔尖11a的位置，与由位置指示器检测电路4101检测到的三维位置指示器10的位置不同。如后所述，在三维位置指示器10中，电子笔11的笔尖11a构成为以与由空间位置检测电路410的位置指示器检测电路4101检测的三维位置指示器10的位置及方向成为特定的位置关系及方向关系的方式安装。
在指示位置算出电路4102中，根据上述的特定的位置关系及方向关系，根据由位置指示器检测电路4101检测的三维位置指示器10的位置的信息及方向的信息来检测电子笔11的笔尖11a的指示位置的修正信息存储于修正存储器4102M。
指示位置算出电路4102根据由位置指示器检测电路4101检测到的三维位置指示器10的位置的信息及方向的信息和存储于修正存储器4102M的修正信息来算出电子笔11的笔尖11a的指示位置，并输出该指示位置。另外，指示位置算出电路4102基于由位置指示器检测电路4101检测到的三维位置指示器10的姿势的信息来算出电子笔11的轴心方向的朝向(电子笔11的倾斜)，并且算出电子笔11的旋转、动作，作为电子笔11的姿势的信息而输出。
并且，空间位置检测电路410的数字转换器检测电路4103利用通过与追踪器24A、24B的光学的交互而由发光追踪装置31A及31B检测到的位置信息来检测动作检测空间区域MD内的数字转换器20的位置。另外，数字转换器检测电路4103根据来自追踪器24A、24B的受光传感器的受光输出和9轴传感器的检测输出来检测动作检测空间区域MD内的包括数字转换器20的输入面21S朝向的方向的数字转换器20的姿势，将检测到的姿势的信息与位置的信息一起输出。
另外，在操作信息检测电路4104中，检测并输出三维位置指示器10的操作部的操作信息。
在输入信息处理部41中，根据如前述那样由数字转换器20检测到的位置检测区域DT中的三维位置指示器10的电子笔11的笔尖11a的指示位置的信息、由上述的空间位置检测电路410检测到的动作检测空间区域MD中的三维位置指示器10的电子笔11的笔尖11a的位置(指示位置)的信息、电子笔11的姿势的信息、三维位置指示器10的姿势的信息及操作信息，生成向显示图像生成部42供给的信息。并且，输入信息处理部41将生成的信息向显示图像生成部42供给。
在该实施方式中，如图2所示，显示图像生成部42具备用于生成3D描绘像的描绘像生成电路421和用于生成在HMD50上显示的VR图像的VR图像生成电路422。以下，将描绘像生成电路421中的与3D描绘像的生成相关的处理称作3D描绘系处理。另外，将VR图像生成电路422中的与VR图像的生成相关的处理称作VR图像系处理。在该实施方式中，在HMD50中，在包括数字转换器20的位置检测区域DT的动作检测空间区域MD中描绘出的3D描绘图像作为虚拟显示图像而显示，并且显示三维位置指示器10的电子笔11及数字转换器20的虚拟显示图像。
描绘像生成电路421基于三维位置指示器10的电子笔11的笔尖11a的位置指示及电子笔11的姿势的信息来生成3D描绘像，并且基于由三维位置指示器10的操作者执行的手势来进行3D描绘像的变形、旋转、移动等处理。如图2所示，在显示图像生成部42设置有用于检测由三维位置指示器10的操作者执行的手势的手势检测处理电路423，该手势检测处理电路423中的手势的检测结果向描绘像生成电路421供给。手势检测处理电路423根据三维位置指示器10的位置的变化及姿势的变化来检测由三维位置指示器10的操作者执行的手势。
显示图像生成部42的VR图像生成电路422生成在HMD50上显示的VR图像。作为VR图像，在该实施方式中，包括电子笔11的VR图像、数字转换器20的VR图像及由描绘像生成电路421生成的3D描绘像的VR图像。需要说明的是，也可以生成包括电子笔11的三维位置指示器10的VR图像。
输入信息处理部41根据来自数字转换器20的信息和来自空间位置检测用单元30的信息而生成以上说明的描绘系处理用的信息和VR图像系处理用的信息，并向显示图像生成部42供给。
在该情况下，输入信息处理部41在三维位置指示器10的电子笔11的笔尖11a的位置存在于位置检测区域DT时，将由能够比空间位置检测用单元30高精度地检测电子笔11的笔尖11a的位置的数字转换器20检测到的三维位置指示器10的电子笔11的笔尖11a的指示位置的信息向显示图像生成部42的VR图像生成电路422供给。
另外，输入信息处理部41在三维位置指示器10的电子笔11的笔尖11a的位置存在于位置检测区域DT以外的空间时，将使用空间位置检测用单元30检测的三维位置指示器10的电子笔11的笔尖11a的位置的信息向显示图像生成部42的VR图像生成电路422供给。即，输入信息处理部41将三维位置指示器10的指示位置的信息根据三维位置指示器10的电子笔11的笔尖11a存在于位置检测区域DT及动作检测空间区域MD的哪个区域而切换并向显示图像生成部42供给。
并且，在该实施方式中，如上所述，输入信息处理部41将根据使用空间位置检测用单元30检测到的三维位置指示器10的姿势的信息而由指示位置算出电路4102算出的电子笔11的包括倾斜、旋转的姿势的信息与电子笔11的笔尖11a所在的空间位置无关地向显示图像生成部42的描绘像生成电路421及VR图像生成电路422供给。
[关于检测三维位置指示器10的指示位置的空间坐标系间的坐标变换]
在该实施方式中，数字转换器20的位置检测区域DT的空间坐标系和空间位置检测用单元30的动作检测空间区域MD的空间坐标系能够如图3所示那样独立设定。
如上所述，在该实施方式中，在3D描绘系处理及VR图像系处理的各自中，相互利用数字转换器20的位置检测区域DT的空间坐标系的信息和空间位置检测用单元30的动作检测空间区域MD的空间坐标系的信息。在该情况下，2个空间坐标系若能够完全共通则没有问题，但如上所述，由于分别能够独立设定，所以需要考虑以下说明的点。
在图3中，动作检测空间区域MD的空间坐标系的3轴使用后缀s而设为Xs轴、Ys轴、Zs轴，与数字转换器20的检测区域DT的空间坐标系的X轴、Y轴、Z轴区分而示出。需要说明的是，在图3中，为了方便，Xs轴、Ys轴、Zs轴各自的方向作为与X轴、Y轴、Z轴各自的方向相同的方向而示出，但在配设于动作检测空间区域MD内的数字转换器20的设置时的输入面21S的倾斜等的关系上，Xs轴、Ys轴、Zs轴各自的方向可能与X轴、Y轴、Z轴各自的方向不同。
但是，在该实施方式中，数字转换器20配置于空间位置检测用单元30的动作检测空间区域MD，空间位置检测用单元30的动作检测空间区域MD的空间坐标系构成为包括数字转换器20的位置检测区域DT的空间坐标系的至少一部分作为共通区域。在该实施方式中，三维位置指示器10的电子笔11的笔尖11a的指示位置的信息构成为通过使用位置检测区域DT的空间坐标系和动作检测空间区域MD的空间坐标系的共通的区域而使用后述的空间位置修正信息进行坐标变换。
需要说明的是，在该情况下，若Xs轴、Ys轴、Zs轴各自的方向和X轴、Y轴、Z轴各自的方向是相同方向，则位置检测区域DT的空间坐标系和动作检测空间区域MD的空间坐标系能够通过考虑两空间坐标系的原点位置之差而作为一个空间坐标系共通处理。即，若例如将位置检测区域DT的空间坐标系的原点位置与动作检测空间区域MD的空间坐标系的原点位置的X轴方向、Y轴方向、Z轴方向的偏置值分别设为OFSx、OFSy、OFSz，则通过求出Xs-OFSx(＝X)、Ys-OFSy(＝Y)、Zs-OFSz(＝Z)，能够将动作检测空间区域MD的空间坐标系的坐标值(Xs，Ys，Zs)变换为位置检测区域DT的空间坐标系的坐标值(X，Y，Z)。
但是，在该第一实施方式的空间位置指示系统中，如上所述，在独立设置的数字转换器20的位置检测区域DT的空间坐标系和空间位置检测用单元30的动作检测空间区域MD的空间坐标系中，X轴、Y轴、Z轴各自的方向和Xs轴、Ys轴、Zs轴各自的方向可能不同。另外，在X轴、Y轴、Z轴各自的方向和Xs轴、Ys轴、Zs轴各自的方向相同的情况下，也难以准确地规定原点位置的偏置值，可能会针对每个空间位置指示系统而不同。
于是，2个空间坐标系中的坐标位置会不同，在切换了数字转换器20的位置检测区域DT的空间坐标系和空间位置检测用单元30的动作检测空间区域MD的空间坐标系这2个空间坐标系时，例如，在HMD50的显示画面中电子笔11的笔尖11a的位置的坐标可能会以跳动的方式变化。若成为这样，则要输入描绘图像的使用者必须对指示位置进行重新指示，是不便的。
于是，在该实施方式中，利用数字转换器20的位置检测区域DT的至少一部分区域是与空间位置检测用单元30的动作检测空间区域MD共通的空间区域，生成位置检测区域DT的空间坐标系与动作检测空间区域MD的空间坐标系的偏移的修正信息而进行坐标变换。在该例子中，通过将使用空间位置检测用单元30检测到的动作检测空间区域MD的空间坐标系的坐标值(Xs，Ys，Zs)变换为数字转换器20的位置检测区域DT的空间坐标系的坐标值(X，Y，Z)，能够得到修正了两者的偏移的坐标值。接着对用于该变换的修正信息进行说明。
Figure BDA0002673609260000171
(数学式1)是用于将使用空间位置检测用单元30检测到的动作检测空间区域MD的空间坐标系的坐标值(Xs，Ys，Zs)线性变换为数字转换器20的位置检测区域DT的空间坐标系的坐标值(X，Y，Z)的行列式。该行列式是3行3列，将其成分利用aij(i，j＝1，2，3)表示。
在该第一实施方式中，利用数字转换器20的位置检测区域DT的至少一部分是与空间位置检测用单元30的动作检测空间区域MD共通的空间区域，生成用于位置检测区域DT的空间坐标系与动作检测空间区域MD的空间坐标系之间的变换的修正信息。
即，如图3所示，对数字转换器20的位置检测区域DT和空间位置检测用单元30的动作检测空间区域MD的共通的空间区域内的至少3点Pa、Pb、Pc进行位置指定，从各设备取得各点的数字转换器20的位置检测区域DT的空间坐标系的坐标值(X，Y，Z)和空间位置检测用单元30的动作检测空间区域MD的空间坐标系的坐标值(Xs，Ys，Zs)。理想的是，从这些设备取得的坐标值成为相同的值，但若不进行校准，则这些坐标值通常不一致。一般来说，数字转换器20的位置检测的精度比使用了空间位置检测用单元30的位置检测的精度高，因此，优选使空间位置检测用单元30的动作检测空间区域MD的空间坐标系的坐标值与数字转换器20的位置检测区域DT的空间坐标系的坐标值一致。
关于在共通区域内进行了位置指定的1个点，若将对应的位置检测区域DT的空间坐标系的坐标值(X，Y，Z)和动作检测空间区域MD的空间坐标系的坐标值(Xs，Ys，Zs)向数学式1代入则得到3个方程式。通过在共通区域内进行至少3点的位置指定，得到关于a11～a33的至少9个方程式，因此能够求出a11～a33各自的值。另外，位置检测区域DT的空间坐标系与动作检测空间区域MD的空间坐标系之间的变换不限定于上述方法，也可以将共通区域中的至少3点的坐标值使用基于机器学习的学习、用户的校准等。
如以上这样，在该实施方式的空间位置指示系统中，能够修正数字转换器20的位置检测区域DT的空间坐标系与空间位置检测用单元30的动作检测空间区域MD的空间坐标系的偏移而作为共通的一个坐标系来处理，但该修正处理在输入信息处理部41中进行。
因而，在HMD50的显示图像中，即使电子笔10的指示位置的信息在数字转换器20的位置检测区域DT的空间坐标系与空间位置检测用单元30的动作检测空间区域MD的空间坐标系之间切换，两者也能够作为共通的一个坐标系来处理，因此不会产生例如电子笔11的笔尖11a的指示位置变化的状态。
[检测三维位置指示器10的指示位置的空间坐标系的切换]
在第一实施方式的空间位置指示系统中，构成为在空间位置检测用单元30的动作检测空间区域MD内具有数字转换器20的位置检测区域DT的至少一部分作为共通区域。
并且，在该实施方式的空间位置指示系统中，根据动作检测空间区域MD的空间内的三维位置指示器10的电子笔11的笔尖11a的位置从数字转换器20的传感器部22的输入面21S的分离距离，来切换是使用由数字转换器20检测到的三维位置指示器10的电子笔11的笔尖11a的指示位置的坐标还是使用利用空间位置检测用单元30检测到的三维位置指示器10的电子笔11的笔尖11a的指示位置的坐标。
在该实施方式中，成为切换点的从输入面21S的分离距离(Z轴方向的分离距离)θth被设定为数字转换器20能够检测三维位置指示器10的电子笔11的悬停状态的Z轴方向的临界高度距离Lz以下。在该例子中，如图4所示，成为切换点的从输入面21S的分离距离θth被设定为与数字转换器20能够检测三维位置指示器10的电子笔11的悬停状态的Z轴方向的临界高度距离Lz即位置检测区域DT的Z轴方向的长度Lz相等。
即，在该实施方式的空间位置指示系统中，如图4所示，在三维位置指示器10的电子笔11的笔尖11a从输入面21S的分离距离为θth以下时，数字转换器20使用在其位置检测区域DT中检测到的三维位置指示器10的电子笔11的笔尖11a的指示位置的信息。
另外，在该实施方式的空间位置指示系统中，如图4所示，在三维位置指示器10的电子笔11的笔尖11a从输入面21S的分离距离比θth大时，使用利用空间位置检测用单元30检测到的三维位置指示器10的电子笔11的笔尖11a的指示位置的信息。
关于三维位置指示器10的电子笔11的笔尖11a的位置从数字转换器20的传感器部22的输入面21S的分离距离(Z轴方向的分离距离)，在该实施方式中，由于数字转换器20的传感器部22处的来自电子笔11的接收信号的信号电平(信号强度)成为与分离距离对应的值，所以在输入信息处理部41中，基于从数字转换器20得到的来自电子笔11的接收信号的信号电平来检测上述分离距离。
[输入信息处理部41中的切换处理]
接着，对构成为实现以上内容的图2的输入信息处理部41的结构例进行说明。即，构成数字转换器20的位置检测电路23将三维位置指示器10的电子笔11的笔尖11a的指示位置的检测输出向选择电路411作为其一方的输入信号而供给，并且向选择电路412作为其一方的输入信号而供给。需要说明的是，在从该位置检测电路23向选择电路411及412供给的信息中，除了电子笔11的笔尖11a的指示位置的检测输出之外，还包括向电子笔11的笔尖11a施加的笔压信息。
另外，空间位置检测电路410的指示位置算出电路4102将三维位置指示器10的电子笔11的笔尖11a的空间位置(电子笔11的指示位置)的检测输出向坐标变换电路413供给。该坐标变换电路413存储有上述的(数学式1)的3行3列的行列的成分a11～a33，通过进行上述的(数学式1)的运算，将空间位置检测用单元30的动作检测空间区域MD的空间坐标系的信息变换为数字转换器20的位置检测区域DT的空间坐标系的信息。并且，坐标变换电路413将该变换后的坐标输出向选择电路411及412作为其另一方的输入信号而供给。
并且，在该实施方式中，数字转换器20的位置检测电路23将来自电子笔10的接收信号的信号电平的信息向选择控制信号生成电路414供给。选择控制信号生成电路414根据来自电子笔10的接收信号的信号电平来检测三维位置指示器10的电子笔11的笔尖11a从数字转换器20的输入面21S的分离距离，基于检测到的从输入面21S的分离距离来生成选择控制信号SE。生成的选择控制信号SE向选择电路411及412供给。
并且，选择电路411及412在电子笔11的笔尖11a从数字转换器20的输入面21S的分离距离为数字转换器20能够检测电子笔11的悬停状态的Z轴方向的临界高度Lz以下时，由选择控制信号SE控制成选择来自数字转换器20的位置检测电路23的位置检测输出，在上述分离距离比上述临界高度Lz大时，由选择控制信号SE控制成选择来自坐标变换电路413的输出。
并且，来自选择电路411的三维位置指示器10的电子笔11的笔尖11a的指示位置的信息向3D描绘系处理用的描绘像生成电路421及手势检测处理电路423供给。另外，来自选择电路412的三维位置指示器10的电子笔11的笔尖11a的指示位置的信息向VR图像系处理用的VR图像生成电路422供给。
并且，来自空间位置检测电路410的指示位置算出电路4102的电子笔11的姿势的信息和来自操作信息检测电路4104的三维位置指示器10的操作部的操作信息向描绘像生成电路421、手势检测处理电路423、VR图像生成电路422的各自供给。另外，来自数字转换器检测电路4103的数字转换器20的位置信息及姿势信息向描绘像生成电路421及VR图像生成电路422的各自供给。如后所述，在描绘像生成电路421中，数字转换器20的姿势信息为了将电子笔11的姿势的信息变换为相对于数字转换器20的输入面的相对的姿势的信息而使用。
[显示图像生成部42的处理动作]
描绘像生成电路421具备基于来自选择电路411的电子笔11的笔尖11a的指示位置的检测输出和由空间位置检测用单元30检测到的电子笔11的姿势的信息来描绘精细的线画等的笔描绘功能。另外，描绘像生成电路421具备基于由空间位置检测用单元30检测到的电子笔11的空间位置和电子笔的姿势的信息来进行基于由手势检测处理电路423检测到的动作(手势)的描绘处理的手势处理功能。
在该例子中，对该描绘像生成电路421及手势检测处理电路423供给来自选择控制信号生成电路414的选择控制信号SE。由此，描绘像生成电路421在三维位置指示器10的电子笔11的笔尖11a的位置为数字转换器20的位置检测区域DT的空间区域内时，以执行笔描绘功能的方式动作。另外，手势检测处理电路423在电子笔11的笔尖11a的位置为数字转换器20的位置检测区域DT的空间区域以外时，以执行手势处理的方式动作。
在该情况下，在描绘像生成电路421中，电子笔11的姿势的信息中包含的倾斜反映于描绘线的粗细等，但该倾斜在电子笔11的笔尖11a的位置处于位置检测区域DT内时，需要设为相对于数字转换器20的输入面21S的倾斜。
但是，来自指示位置算出电路4102的电子笔11的姿势的信息是使用空间位置检测用单元30检测到的，因此，在数字转换器20的输入面21S的面方向与空间位置检测单元30在动作检测空间区域MD中的X-Y平面的面方向错开的情况下，不表示相对于数字转换器20的输入面21S的倾斜。
于是，在该实施方式的描绘像生成电路421中，具备使用来自数字转换器位置检测电路4103的数字转换器20的姿势信息而将在空间位置检测电路410的动作检测空间区域MD的坐标系中检测到的电子笔11的倾斜修正为相对于数字转换器20的输入面的相对的倾斜的处理功能。
另外，描绘像生成电路421及手势检测处理电路423也进行基于来自操作信息检测电路4104的三维位置指示器10的操作部的操作信息的处理。
显示图像生成部42的VR图像生成电路422使用来自选择电路412的三维位置指示器10的电子笔11的笔尖11a的位置的信息和来自电子笔11的姿势的信息而生成电子笔11的VR图像。该电子笔11的VR图像以使电子笔11的笔尖11a的位置显示于检测到的指示位置的方式生成。
在该情况下，来自空间位置检测电路410的电子笔11的笔尖11a的指示位置的信息以在数字转换器20中成为相同的指示位置的信息的方式由坐标变换电路413进行坐标变换。因而，来自选择电路412的三维位置指示器10的电子笔11的笔尖11a的位置的信息通过选择控制信号SE而在由选择电路412切换时不会变化，因此不会产生电子笔11的VR图像的显示位置以跳动的方式移动等显示偏移。
另外，在该实施方式中，VR图像生成电路422基于来自数字转换器检测电路4103的数字转换器20的位置及姿势的信息而生成数字转换器20的VR图像，并向动作检测空间区域MD显示。并且，VR图像生成电路422进一步接受来自操作信息检测电路4104的三维位置指示器10的操作部的操作信息，例如对关于3D描绘的菜单进行VR显示，或者显示操作按钮的VR图像。在描绘像生成电路421中，识别着这些菜单的VR图像、操作按钮的VR图像在动作检测空间区域MD中的位置，能够检测三维位置指示器10的电子笔11的笔尖11a是否指示(与点击同样)了这些VR图像位置并进行对应的处理。
并且，如前述那样由描绘像生成电路421生成的3D描绘图像信息向VR图像生成电路422供给而被设为VR图像，与上述的VR图像一起通过显示驱动电路424而向HMD50供给并显示。
[三维位置指示器10的结构例」
接着，参照图5～图7来说明该实施方式的三维位置指示器10的结构例。图5是示出该实施方式的三维位置指示器10的外观的立体图。另外，图6是用于说明该实施方式的三维位置指示器10的构成部件及其组装的图。
该实施方式的三维位置指示器10由图6(A)所示的电子笔11和构成使用者把持的把持部的保持架13构成。构成空间位置指标部的追踪器12装配于保持架13。
在该例子中，如图6(B)所示，电子笔11的芯体的前端部作为笔尖11a而从圆筒形状的棒状的壳体110的轴心方向的一方的开口侧突出。虽然图示省略，但在电子笔11的圆筒形状的壳体110的中空部内的笔尖11a的附近如周知那样配置有卷绕于铁氧体芯的线圈，并且在配设于中空部内的印制基板配设有与线圈并联连接而构成谐振电路的电容器。另外，在该例子中，在电子笔11上，控制用于使谐振电路的频率变化的电容器的接通断开的侧开关11s以能够由使用者操作的方式从壳体110露出而设置。
保持架13具备在使用者把持三维位置指示器10时由手掌的部分覆盖的握持部131、电子笔装配部132及追踪器装配部133。
电子笔装配部132具有圆筒状形状，具备构成为电子笔11在其轴心方向上从与笔尖11a侧相反一侧的后端部11b插入而向保持架13卡定的筒状凹孔部132a。筒状凹孔部132a具有在将电子笔11插入而装配时电子笔11使其笔尖11a侧露出并且使侧开关11s向外部露出而以能够操作的状态保持的轴心方向的长度。
并且，在该例子中，如图6(A)所示，在电子笔11的轴心方向的后端部11b侧设置有环状凹槽11c，并且在筒状凹孔部132a形成有用于与该电子笔11的环状凹槽11c嵌合而使电子笔11向筒状凹孔部132a内卡定的环状突部132b。
在该例子中，在电子笔11的后端部11b侧形成有台阶部11d，构成为在该台阶部11d与筒状凹孔部132a的端部抵碰时，电子笔11的环状凹槽11c与筒状凹孔部132a内的环状突部132b嵌合而电子笔11向电子笔装配部132的筒状凹孔部132a内卡定。使电子笔11向电子笔装配部132的筒状凹孔部132a内卡定的结构不限于设置该例子这样的环状凹槽11c和环状突部132b的结构，只要是在电子笔11的后端部11b侧的台阶部11d与筒状凹孔部132a的端部抵碰时能够使电子笔11向电子笔装配部132的筒状凹孔部132a内卡定的结构即可，可以是任何结构。
握持部131从圆筒状形状的电子笔装配部132的周侧面向与轴心方向正交的方向延伸出，并且构成为使用者容易把持的形状。在该握持部131上，在使用者把持时能够利用食指等操作的部位设置有操作按钮131a、131b，并且设置有能够由使用者的拇指的指腹旋转操作及按下操作的操作部131c。在该图5及图6所示的三维位置指示器10的例子中，三维位置指示器10被设为左利手的使用者用，圆形操作部131c以在利用左手把持了握持部131时能够利用左手的拇指操作的方式安装。
并且，追踪器装配部133以从圆筒形状的电子笔装配部132的周侧面的与形成有握持部131的角度位置错开180度的相反侧的角度位置向与轴心方向正交的方向延伸出的方式安装。对该追踪器装配部133设置有上述的追踪器12。因此，在使用者以手掌包住的方式把持了握持部131时，安装于追踪器装配部133的追踪器12成为手背的上方侧而成为不被手覆盖的状态。
在该例子中，如图5所示，追踪器12被设为在圆板状构件的上表面(平面)12a具备3个突部的形状。在该追踪器12上，如图5及图6(B)、(C)所示，以不管红外线激光从哪个方向到来都能接受该红外线激光的受光的方式在3个突部和圆板状构件设置有多个受光传感器121。另外，在追踪器12的3个突部中的一个设置有作为用于在利用受光传感器121的任一者接受了红外线激光时将该受光通过发光而通知的发光元件的LED122。需要说明的是，9轴传感器设置于追踪器12的内部。
需要说明的是，虽然图示省略，但在将追踪器12与空间描绘信息生成装置40之间以有线的方式连接的情况下，在追踪器12设置连接用于与空间描绘信息生成装置40连接的电缆的连接器，另外，在以无线的方式连接的情况下，在追踪器12的内部设置通信单元。
并且，在该例子中，如图6(B)、(C)所示，追踪器12以圆板状构件的上表面12a的面方向(包括上表面12a的面朝向的方向)成为相对于追踪器装配部133的延出方向正交的状态并且与圆筒形状的电子笔装配部132的轴心方向平行的状态安装。并且，LED122安装于追踪器装配部133的延出方向上。
如上所述，通过使用空间位置检测用单元30，在空间位置检测电路410的位置指示器检测电路4101中，作为动作检测空间区域MD的空间坐标系中的追踪器12的位置，检测设置于该追踪器12的LED122的位置Pt。另外，在位置指示器检测电路4101中，如前所述，作为三维位置指示器10的朝向(方向)，在该例子中，检测追踪器12的上表面12a的面方向(包括上表面的平面朝向的方向)。
从图5明显可知，由空间位置检测电路410的位置指示器检测电路4101检测的追踪器12的位置Pt与装配于保持架13的电子笔11的笔尖11a的位置Pp不同。但是，由空间位置检测电路410的位置指示器检测电路4101检测的追踪器12的位置Pt(LED122的位置)和装配于保持架13的电子笔11的笔尖11a的位置Pp在三维位置指示器10中成为了特定的位置关系。
在此，如图5所示，规定三维位置指示器10的机械结构的三维坐标系构成为，以追踪器12的位置Pt为原点，将与追踪器12的上表面12a平行且与圆筒状形状的电子笔装配部132的轴心方向平行的方向设为坐标轴Zt，将与追踪器12的上表面12a平行且与圆筒状形状的电子笔装配部132的轴心方向正交的方向设为坐标轴Yt，将与追踪器12的上表面12a正交的方向(与坐标轴Zt及Yt正交的方向)设为坐标轴Xt。由于这样构成，所以由空间位置检测电路410的位置指示器检测电路4101检测的追踪器12的位置Pt和装配于保持架13的电子笔11的笔尖11a的位置Pp成为如图7所示的位置关系。
即，在坐标轴Xt、Yt、Zt的空间中，装配于保持架13的电子笔11的笔尖11a的位置Pp成为了以下位置：相对于追踪器12的位置Pt，在坐标轴Xt方向上偏移了-Δx，另外，在坐标轴Zt方向上偏移了+Δz，而且，坐标轴Yt方向的偏移Δy是0(Δy＝0)。因此，通过使用这些值作为修正值COR(＝(-Δx，Δy(＝0)，+Δz))，能够根据追踪器12的位置Pt而算出电子笔11的笔尖11a的位置Pp。
在该实施方式中，由于三维位置指示器10在机构上如上述这样构成，所以所述Xt轴方向的偏移量Δx及所述Zt轴方向的偏移量Δz能够作为三维位置指示器10的机械的尺寸值而规定。即，Δx作为从LED122的位置到电子笔装配部132的中心轴位置为止的尺寸而求出，Δz作为从LED122的位置与电子笔装配部132的中心轴位置的交点位置到电子笔11的笔尖11a的前端部为止的尺寸而求出。
在该情况下，使用空间位置检测用单元30而由空间位置检测电路410检测的追踪器12的位置Pt是空间位置检测电路410中的空间坐标系(Xs，Ys，Zs)，坐标轴的方向与前述的规定三维位置指示器10的机械结构的三维坐标系(Xt，Yt，Zt)不一定一致，必须考虑这一点。这是因为，三维位置指示器10由使用者朝向任意的方向而使用。
但是，在该实施方式中，由位置指示器检测电路4101检测的三维位置指示器10的朝向即追踪器12的上表面12a朝向的方向(与上表面12a正交的方向)使用空间位置检测用单元30而由空间位置检测电路410检测。并且，若能够检测该追踪器12的上表面12a朝向的方向，则前述的规定三维位置指示器10的机械结构的三维坐标系(Xt，Yt，Zt)的各坐标轴的方向能够由空间位置检测电路410中的空间坐标系(Xs，Ys，Zs)确定。
这样，若规定三维位置指示器10的机械结构的三维坐标系(Xt，Yt，Zt)的各坐标轴的方向能够由空间位置检测电路410中的空间坐标系(Xs，Ys，Zs)确定，则根据由空间位置检测电路410的位置指示器检测电路4101检测的追踪器12的位置Pt，通过使用所述修正值COR，能够算出空间位置检测电路410的空间坐标系(Xs，Ys，Zs)中的电子笔11的笔尖11a的指示位置。
根据以上情况，在空间位置检测电路410的指示位置算出电路4102所具备的修正存储器4102M中存储有所述修正值COR(＝(-Δx，Δy(＝0)，+Δz))。并且，在指示位置算出电路4102中，使用由位置指示器检测电路4101检测的三维位置指示器10的朝向和存储于修正存储器4102M的所述修正值COR，如上所述，根据三维位置指示器10的追踪器12的位置Pt来算出电子笔11的笔尖11a的指示位置。
需要说明的是，在图5及图6所示的三维位置指示器10中，构成为，为了能够根据三维位置指示器10的机械的尺寸值而容易地设定修正值COR，追踪器12与电子笔装配部132及电子笔11的位置关系成为上述那样。但是，追踪器12也可以相对于保持架13以任何状态安装。
在该情况下，修正值COR能够如以下这样求出并预先向修正存储器4102M存储。
即，将三维位置指示器10在动作检测空间区域MD的空间内调整追踪器12的朝向，设为规定三维位置指示器10的机械结构的三维坐标系(Xt，Yt，Zt)的各坐标轴的方向与使用空间位置检测用单元30而由空间位置检测电路410检测的空间坐标系(Xs，Ys，Zs)的各坐标轴的方向一致的状态。
并且，将三维位置指示器10的电子笔11的笔尖11a的位置Pp使用数字转换器20而检测，将该检测到的坐标值变换为使用空间位置检测用单元30而由空间位置检测电路410检测的空间坐标系(Xs，Ys，Zs)的坐标值。该变换成为数学式1所示的变换的逆变换。另外，将三维位置指示器10的追踪器12的位置Pt作为由空间位置检测电路410检测的空间坐标系(Xs，Ys，Zs)的坐标值而检测。
并且，算出检测到的追踪器12的位置Pt的坐标值与电子笔11的笔尖11a的位置Pp的坐标值的偏移量(Δx，Δy，Δz)，将该算出的偏移量(Δx，Δy，Δz)作为修正值COR而向修正存储器4102M存储。
修正值COR向该修正存储器4102M的存储处理可以在构筑空间位置检测系统时进行，也可以适当由使用者事后进行。
如以上说明这样，在上述的实施方式的空间位置检测系统中，在使用三维位置指示器10在数字转换器20中描绘并且在由空间位置检测用单元30规定的空间中进行手势操作等的情况下，指示位置始终能够设为三维位置指示器10的电子笔11的笔尖11a的位置，因此起到使用者能够从描绘到手势进行保持了一贯性的操作作业这一效果。
并且，在上述的第一实施方式中，由于能够将数字转换器20的检测区域的空间坐标和空间位置检测用单元30的检测区域的空间坐标作为共通的坐标来处理，所以具有在3D描绘系处理中切换了来自数字转换器20的输出和空间位置检测用单元30的输出时也不会产生坐标偏移这一特征。
因此，操作者不用意识数字转换器20与空间位置检测用单元30的切换，仅通过将电子笔10在数字转换器20上空间性地移动，就能够无缝地进行从精细描绘到基于手势的操作。
另外，在上述的第一实施方式中，在VR图像系处理中，作为用于生成三维位置指示器10的电子笔11的VR图像的电子笔11的位置信息(笔尖11a的位置信息)，在数字转换器20的位置检测区域DT的空间区域中，能够使用比空间位置检测用单元30中的检测输出高精度且反应速度也快的数字转换器20的位置检测输出，因此得到根据实际的使用者的电子笔11的操作而确切地反应的VR图像。
需要说明的是，上述的空间描绘信息生成装置40由计算机构成，因此输入信息处理部41及显示图像生成部42的各电路的部分当然能够构成为由软件程序执行的软件功能部。
需要说明的是，在上述的第一实施方式中，在指示位置算出电路4102的修正存储器4102M中，在工场出货时等，预先存储修正值(Δx，Δy，Δz)的信息。但是，该修正存储器4102M也可以作为缓冲存储器而从三维位置指示器10发送修正值的信息。
在该情况下，例如如图8所示，构成为从三维位置指示器10除了追踪器12的受光传感器的受光输出的信息、9轴传感器的输出信息、操作按钮131a、131b的操作信息之外还将上述的修正值(Δx，Δy，Δz)的信息向空间位置检测电路410发送。并且，在空间位置检测电路410的指示位置算出电路4102中，使用保持于作为缓冲存储器的修正存储器4102M的修正值而检测电子笔11的笔尖11a的位置作为三维位置指示器10的指示位置。需要说明的是，在图8中，“ID”意味着三维位置指示器10的辨识信息。
若这样构成，则作为在空间位置检测系统中使用的三维位置指示器，能够利用追踪器12的位置与电子笔11的笔尖11a的位置的偏移量不同的三维位置指示器。并且，在三维位置指示器10也能够装配轴心方向的长度不同的多种电子笔。不过，在该情况下，在三维位置指示器10中预先存储与轴心方向的长度尺寸不同的电子笔的各自对应的修正值，并且能够根据装配的电子笔而通过使用者对操作单元进行操作来选择设定使用哪个修正值。
需要说明的是，上述的第一实施方式的三维位置指示器10设为了能够插拔电子笔11，但电子笔11也可以固定于保持架13。另外，也可以是，作为棒状部，不是使用电子笔11，而是在棒状部内配设电子笔11的功能部(即，卷绕于铁氧体芯的线圈和与该线圈并联连接而构成谐振电路的电容器)，由此，棒状部与保持架13一体地构成。
[第二实施方式]
第二实施方式是上述的第一实施方式的变形例，对与上述的第一实施方式的各部分相同的部分标注同一附图标记，省略其说明。
在上述的第一实施方式的三维位置指示器10中，将电子笔11的笔尖11a的位置始终设为三维位置指示器10的指示位置。但是，也可以构成为，在不将电子笔11向保持架13装配时，能够将追踪器12的位置设为指示位置而用于其他用途。
即，在该第二实施方式的三维位置指示器10A中，在将电子笔11装配于保持架13A时，与第一实施方式同样，将装配的电子笔11的笔尖11a的位置设为指示位置，但在未将电子笔11装配于保持架13A时，将追踪器12的位置直接作为指示位置使用。
图9是用于说明该第二实施方式的三维位置指示器10A的要部的结构例的图。图9示出了该第二实施方式的三维位置指示器10A的保持架13A的握持部131、电子笔装配部132及追踪器装配部133的一部分的剖视图。
在该第二实施方式中，在三维位置指示器10A的保持架13A设置有检测是否装配有电子笔11的装配检测单元。并且，在该例子中，该装配检测单元中的电子笔11的装配检测输出通过追踪器12而与受光传感器的受光输出等一起向该第二实施方式中的空间描绘信息生成装置40A的空间位置检测电路410A(参照图10)通知。来自装配检测单元的电子笔11的装配检测输出当然也可以构成为不是通过追踪器12而是独立地向空间描绘信息生成装置40A的空间位置检测电路410A通知。
在该例子中，作为装配检测单元，如图9所示，使用具备能够在箭头AR的方向上弹性位移的按压件134a的开关构件134。开关构件134在按压件134a不被按压而向开关构件134的壳体外突出的状态下，例如成为开关断开的状态，在按压件134a被按压而向开关构件134的壳体内压入的状态下，成为开关接通的状态。
因此，若电子笔11如图9所示那样向电子笔装配部132A的筒状凹孔部132Aa插入，则开关构件134的按压件134a由该电子笔11的壳体按下，开关构件134的开关状态变化(在该例子中从开关断开成为开关接通)。并且，该开关构件134的开关状态作为电子笔11的装配检测输出而通过追踪器12向空间描绘信息生成装置40A的空间位置检测电路410A供给。
图10示出该第二实施方式的情况的空间描绘信息生成装置40A的尤其空间位置检测电路410A的结构例。在该图10的例子中，也对与上述的第一实施方式的空间描绘信息生成装置40及空间位置检测电路410相同的部分标注同一附图标记，省略其详细的说明。
在该第二实施方式的空间位置检测电路410A中，除了上述的位置指示器检测电路4101、指示位置算出电路4102、数字转换器检测电路4103及操作信息检测电路4104之外，还设置有电子笔装配检测电路4105和开关电路4106。
电子笔装配检测电路4105接收来自三维位置指示器10A的电子笔11的装配检测输出并进行解析，检测电子笔11是否装配于电子笔装配部132，作为其检测结果而输出装配检测输出DP。
对开关电路4106的一方的输入端T供给由位置指示器检测电路4101检测到的三维位置指示器10A的追踪器12的位置的信息TI，对另一方的输入端P供给由指示位置算出电路4102算出的装配的电子笔11的笔尖11a的位置的信息PI。
并且，对开关电路4106供给电子笔装配检测电路4105的装配检测输出DP作为切换控制信号。开关电路4106通过装配检测输出DP，在电子笔11未装配于三维位置指示器10A时，切换为一方的输入端T侧而输出追踪器12的位置的信息TI作为输出信息，在电子笔11装配于三维位置指示器10A时，切换为另一方的输入端P侧而输出电子笔11的笔尖11a的位置的信息PI作为输出信息。并且，开关电路4106的输出信息向坐标变换电路413供给。
另外，电子笔装配检测电路4105的装配检测输出DP向VR图像生成电路422A供给。VR图像生成电路422A在通过装配检测输出DP而判断为电子笔11装配于三维位置指示器10A时，将电子笔11的VR图像与上述的第一实施方式同样地生成并向HMD50显示。另外，VR图像生成电路422A在通过装配检测输出DP而判断为电子笔11未装配于三维位置指示器10A时，在该第二实施方式中，不生成电子笔11的VR图像，而在检测到的追踪器12的位置例如生成追踪器12的VR图像、规定的标记，并向HMD50显示。
如以上这样，在第二实施方式中，仅在三维位置指示器10A装配有电子笔11时，成为与第一实施方式同样的动作。并且，在三维位置指示器10A未装配电子笔11时，能够作为使用了追踪器位置的其他用途而使用。
需要说明的是，在上述的例子中，作为用于在三维位置指示器10A的保持架13的电子笔装配部132A装配了电子笔11时自动地检测这一点的装配检测单元，设置开关构件134，但作为装配检测单元，不限于开关构件134。
另外，在上述的第二实施方式中，设置用于在三维位置指示器10A的保持架13的电子笔装配部132A装配了电子笔11时自动地检测这一点的装配检测单元，但也可以不是通过装配检测单元而是通过使用者的操作来将电子笔11的装配向空间描绘信息生成装置40A的空间位置检测电路410A通知。
另外，在通过使用者操作三维位置指示器10的操作部来通知电子笔11向三维位置指示器的装配的例子的情况下，即使实际上未装配电子笔11，也能够虚拟地设为电子笔11装配于三维位置指示器10，在VR图像生成电路422A中生成电子笔11的VR图像并向HMD50显示。
[上述的实施方式的变形例]
在上述的实施方式的三维位置指示器10中，保持架13设为了具备握持部131的结构。但是，如图11(A)、(B)、(C)所示，也可以构成不具备握持部131而具备由电子笔装配部132和追踪器装配部133构成的保持架13B的三维位置指示器10B。需要说明的是，如在图11(A)、(B)、(C)中标注同一附图标记所示，三维位置指示器10B除了变更保持架的结构之外，设为与使用图5及图6说明的三维位置指示器10相同的结构。
在该三维位置指示器10B的情况下，图5及图6所示的操作按钮131a、131b也可以设置于电子笔装配部132。另外，在三维位置指示器10B中也是，电子笔11可以固定于保持架13B，也可以是，作为棒状部，不是使用电子笔11，而是在棒状部内配设电子笔11的功能部，由此，棒状部与保持架13B一体地构成。而且，图11所示的三维位置指示器10B的结构当然也能够应用于第二实施方式的情况。
需要说明的是，在上述的实施方式中，空间位置检测用单元30设为了具备发出红外线激光的发光追踪装置和追踪器的结构，但当然不限于该结构。例如，也可以设为使用了其他非可见光传感器、可见光线传感器或它们的组合的结构。
另外，也可以设为以下结构：在电子笔设置电池并且设置电波的收发单元，从外部对电子笔发送电波，通过接收来自该电子笔的电波来检测电子笔的空间位置。另外，也可以是使用磁共振的结构、使用超声波的结构。另外，也以利用1台或多台相机来拍摄检测空间位置的对象物(电子笔、平板)，使用其拍摄图像来检测对象物的空间位置。
另外，在上述的实施方式中，构成为，生成数字转换器20的VR图像，操作者在HMD50的显示画面上识别数字转换器20的位置，但当然也可以使HMD支持AR(增强现实)而构成为能够直接观察数字转换器20。
另外，在上述的实施方式的说明中，在数字转换器的位置检测区域DT的外侧的空间区域中，检测基于电子笔的动作的手势，但在所述外侧的空间区域中，也能够检测电子笔的笔尖的指示位置而非电子笔的动作，并用于描绘。
另外，在上述的实施方式中，基于数字转换器20的传感器部22与电子笔11之间的信号的接收电平来检测电子笔11的笔尖11a的位置从数字转换器20的输入面的分离距离，但检测电子笔11的笔尖11a的位置与数字转换器20的输入面的分离距离的方法不限于此。
例如，在空间位置检测用单元30中，由于能够检测电子笔10的笔尖11a的位置和数字转换器20的输入面21S的位置，所以也可以根据检测到的电子笔11的笔尖11a的位置和数字转换器20的输入面21S的位置来检测电子笔11的笔尖11a的位置与数字转换器20的输入面21S的分离距离，生成选择电路401的选择控制信号。
另外，作为显示三维图像的单元，不限于HMD，也可以使用3D显示器、AI(AerialImaging：航空影像)板以及全息图技术。另外，也可以在数字转换器20设置例如LCD等显示器，在该显示器中进行3D显示。这些显示单元也可以与HMD一起使用，用于供HMD的佩戴者以外的人观看显示于HMD的描绘图像。
另外，坐标的变换将由空间位置检测用单元30检测到的电子笔的笔尖的坐标值变换为数字转换器20中的坐标系的坐标值，但也可以反过来将由数字转换器20检测到的电子笔的笔尖的坐标值变换为空间位置检测用单元30中的坐标系的坐标值。
另外，在上述的实施方式中，电子笔及数字转换器使用电磁感应方式，但不限于此，当然也能够使用静电方式(包括主动静电耦合方式、被动静电耦合方式)或其他方式的电子笔和数字转换器。
另外，上述的实施方式的数字转换器也可以是被称作所谓智能手机的便携型便携电话终端，另外，还可以是带数字转换器的个人计算机。
需要说明的是，在以上的说明中，对利用空间位置指示系统进行3D描绘的情况进行了说明，但设为本发明的对象的描绘图像也可以是2D描绘图像、2.5D描绘图像。
标号说明
10…三维位置指示器，11…电子笔，11a…电子笔11的笔尖，12…追踪器，13…保持架，20…数字转换器，22…位置检测传感器，23…位置检测电路，24A，24B…追踪器，30…空间位置检测用单元，31A，31B…发光追踪装置，40…空间描绘信息生成装置，41…输入信息处理部，42…显示图像生成部，50…HMD，131…握持部，132…电子笔装配部，133…追踪器装配部，410…空间位置检测电路，413…坐标变换电路，421…描绘像生成电路，422…VR图像生成电路。

Claims (20)

1.一种三维位置指示器，通过棒状部的轴心方向的一端侧的前端部，能够进行位置检测传感器的输入面上的位置指示，并且能够进行三维空间中的位置指示，其特征在于，
用于与外部装置交互而使所述外部装置检测所述三维空间的空间坐标系中的位置和方向的空间位置指标部相对于所述前端部以与所述检测的位置及方向成为特定的位置关系及方向关系的方式设置，并且，
在所述棒状部内，为了使所述位置检测传感器检测所述前端部的指示位置而设置有用于与所述位置检测传感器交互的交互部，
在所述外部装置中，能够基于通过与所述空间位置指标部的交互而检测到的所述位置及方向和所述特定的位置关系及方向关系来算出所述三维空间中的所述前端部的指示位置。
2.根据权利要求1所述的三维位置指示器，其特征在于，
所述空间位置指标部安装于用于保持所述棒状部的保持架，并且所述棒状部被设为与所述保持架分体的以所述前端部为笔尖的电子笔，
在所述保持架设置有用于将所述电子笔以维持所述笔尖与所述空间位置指标部的所述特定的位置关系及方向关系的方式装配的装配部。
3.根据权利要求2所述的三维位置指示器，其特征在于，
所述保持架的所述装配部具备通过将所述电子笔插入而成为保持所述笔尖与所述空间位置指标部的所述特定的位置关系及方向关系并卡定的状态的凹部。
4.根据权利要求2所述的三维位置指示器，其特征在于，
具备将在所述装配部装配有所述电子笔向所述外部装置通知的单元。
5.根据权利要求1所述的三维位置指示器，其特征在于，
所述空间位置指标部以不会被使用者的手遮挡的方式设置于所述保持架。
6.根据权利要求2所述的三维位置指示器，其特征在于，
在所述保持架的所述装配部装配了所述电子笔时，也能够进行设置于所述电子笔的开关操作部的操作。
7.根据权利要求1所述的三维位置指示器，其特征在于，
所述空间位置指标部与所述外部装置光学地交互，具备在接受了来自所述外部装置所具备的发光部的光时将该受光向所述外部装置通知的单元。
8.根据权利要求1所述的三维位置指示器，其特征在于，
所述交互部与所述位置检测传感器通过以电磁感应方式耦合而进行交互。
9.根据权利要求1所述的三维位置指示器，其特征在于，
所述交互部与所述位置检测传感器通过以静电耦合方式耦合而进行交互。
10.根据权利要求1所述的三维位置指示器，其特征在于，
在所述保持架设置有供使用者操作的1个或多个操作部，
将所述操作部的操作信息对所述外部装置以有线或无线的方式传递。
11.一种三维位置检测系统，具备以棒状部的轴心方向的一端侧的前端部为指示位置的三维位置指示器、位置检测传感器及空间位置检测装置，其特征在于，
所述三维位置指示器具备：
空间位置指标部，用于与所述空间位置检测装置交互而使所述空间位置检测装置检测所述三维空间的空间坐标系中的位置和方向，相对于所述前端部以与由所述空间位置检测装置检测的位置及方向成为特定的位置关系及方向关系的方式设置；及
交互部，为了与所述位置检测传感器交互而使所述位置检测传感器检测所述前端部的指示位置，而设置于所述棒状部内，
所述空间位置检测装置基于通过与所述三维位置指示器的所述空间位置指标部的交互而检测到的所述位置及方向和所述特定的位置关系及方向关系来算出所述三维空间中的所述三维位置指示器的所述前端部的指示位置。
12.根据权利要求11所述的三维位置检测系统，其特征在于，
所述空间位置检测装置存储有用于根据所述检测到的所述三维位置指示器的空间位置指标部的位置及方向来算出所述前端部的指示位置的基于所述三维位置指示器的所述空间位置指标部与所述前端部的特定的位置关系及方向关系而生成的修正值。
13.根据权利要求11所述的三维位置检测系统，其特征在于，
具备选择输出单元，该选择输出单元选择并输出由所述位置检测传感器检测到的所述三维位置指示器的所述前端部的位置和由所述空间位置检测装置检测到的所述三维位置指示器的所述前端部的位置的任一者。
14.根据权利要求13所述的三维位置检测系统，其特征在于，
在所述空间位置检测装置的所述三维空间内包括所述位置检测传感器的输入面，
在所述选择输出单元之前具备用于使所述所述三维空间的空间坐标系和所述位置检测传感器的输入面上的坐标系的一方与另一方一致的坐标变换修正单元。
15.根据权利要求13或14所述的三维位置检测系统，其特征在于，
具备显示来自所述选择输出单元的指示位置的轨迹的显示单元，
在所述显示单元上显示的所述指示位置的轨迹的图像是VR(VirtualReality)图像。
16.根据权利要求11所述的三维位置检测系统，其特征在于，
所述三维位置指示器的所述空间位置指标部安装于用于保持所述棒状部的保持架，并且所述棒状部被设为与所述保持架分体的以所述前端部为笔尖的电子笔，
在所述保持架设置有用于将所述电子笔以维持所述笔尖与所述空间位置指标部的所述特定的位置关系及方向关系的方式装配的装配部，
在所述三维位置指示器设置有将在所述装配部装配有所述电子笔向所述空间位置检测装置通知的单元，
所述空间位置检测装置在从所述三维位置指示器接受了装配有所述电子笔的通知时，基于通过与所述三维位置指示器的所述空间位置指标部的交互而检测到的所述位置及方向和所述特定的位置关系及方向关系，来算出所述三维空间中的所述三维位置指示器的所述前端部的指示位置。
17.一种三维位置检测系统，具备：三维位置指示器，在保持架设置有与空间位置检测装置交互而使所述空间位置检测装置检测三维空间的空间坐标系中的位置和方向的空间位置指标部；及所述空间位置检测装置，
其特征在于，
所述空间位置检测装置将相对于所述检测到的所述三维位置指示器的位置及方向处于特定的位置关系及方向关系的所述三维空间内的位置作为所述三维位置指示器的指示位置而检测。
18.根据权利要求17所述的三维位置检测系统，其特征在于，
所述空间位置检测装置存储有用于根据所述三维位置指示器的空间位置指标部的位置及方向来检测所述指示位置的基于所述三维位置指示器的所述空间位置指标部与所述指示位置的特定的位置关系及方向关系而生成的修正值。
19.根据权利要求17所述的三维位置检测系统，其特征在于，
具备基于由所述空间位置检测装置检测到的指示位置而在所述三维空间中虚拟地进行描绘的描绘装置，
所述描绘装置具备虚拟地生成以所述指示位置为前端部的触控笔的图像的单元。
20.根据权利要求17所述的三维位置检测系统，其特征在于，
所述三维位置指示器在所述保持架具备供使用者操作的操作部，并且具备将所述操作部的操作信息对所述空间位置检测装置以有线或无线的方式传递的单元，
所述空间位置检测装置根据来自所述三维位置指示器的所述操作部的操作信息而决定是否将相对于所述检测到的所述三维位置指示器的位置及方向处于特定的位置关系及方向关系的所述三维空间内的位置作为所述三维位置指示器的指示位置而算出。
CN201880091007.5A 2018-03-23 2018-12-20 三维位置指示器及三维位置检测系统 Pending CN111837096A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018-055544 2018-03-23
JP2018055544 2018-03-23
PCT/JP2018/046976 WO2019181118A1 (ja) 2018-03-23 2018-12-20 ３次元位置指示器及び３次元位置検出システム

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111837096A true CN111837096A (zh) 2020-10-27

Family

ID=67987084

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880091007.5A Pending CN111837096A (zh) 2018-03-23 2018-12-20 三维位置指示器及三维位置检测系统

Country Status (5)

Country Link
US (2) US11294478B2 (zh)
EP (1) EP3770732B1 (zh)
JP (2) JP7321995B2 (zh)
CN (1) CN111837096A (zh)
WO (1) WO2019181118A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI796965B (zh) * 2021-05-03 2023-03-21 宏達國際電子股份有限公司 手持式電子裝置

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7386152B2 (ja) * 2018-03-05 2023-11-24 株式会社ワコム 入力システム及び入力方法
AU2021280384A1 (en) 2020-05-29 2023-01-05 Sony Interactive Entertainment Inc. Input device
US20220004262A1 (en) * 2020-07-01 2022-01-06 Wacom Co., Ltd. Systems and methods for dynamic sketching with exaggerated content
TW202232288A (zh) * 2020-10-23 2022-08-16 日商和冠股份有限公司 電腦、方法及程式
US11644907B2 (en) * 2021-02-26 2023-05-09 Logitech Europe S.A. Systems, devices, and methods for physical surface tracking with a stylus device in an AR/VR environment
US11397478B1 (en) * 2021-02-26 2022-07-26 Logitech Europe S.A. Systems, devices, and methods for physical surface tracking with a stylus device in an AR/VR environment
US11630504B2 (en) * 2021-03-16 2023-04-18 Htc Corporation Handheld input device and electronic system
WO2022201693A1 (ja) * 2021-03-22 2022-09-29 株式会社ワコム コントローラ及びトラッキングシステム
TWI801177B (zh) * 2021-09-16 2023-05-01 宏達國際電子股份有限公司 手持控制器及操控方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020051359A1 (en) * 2000-05-31 2002-05-02 Koji Hisasue Pen holder for interactive board
JP2006092410A (ja) * 2004-09-27 2006-04-06 Pioneer Electronic Corp 電子ペンおよびタッチパネル装置
US20100091112A1 (en) * 2006-11-10 2010-04-15 Stefan Veeser Object position and orientation detection system
CN102652302A (zh) * 2009-12-11 2012-08-29 夏普株式会社 光传感器电路、二维坐标检测装置、信息处理装置和光传感器元件的刷新驱动方法
JP2013084096A (ja) * 2011-10-07 2013-05-09 Sharp Corp 情報処理装置
US20140354553A1 (en) * 2013-05-29 2014-12-04 Microsoft Corporation Automatically switching touch input modes
CN107407994A (zh) * 2015-03-27 2017-11-28 精工爱普生株式会社 交互式投影仪以及交互式投影系统

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4991148A (en) * 1989-09-26 1991-02-05 Gilchrist Ian R Acoustic digitizing system
US5488204A (en) * 1992-06-08 1996-01-30 Synaptics, Incorporated Paintbrush stylus for capacitive touch sensor pad
US7268774B2 (en) * 1998-08-18 2007-09-11 Candledragon, Inc. Tracking motion of a writing instrument
CA2390362A1 (en) * 1999-11-08 2001-05-17 Itpen Europe Limited Apparatus for digitizing writing and drawing with erasing and/or pointing capability
JP3995866B2 (ja) * 2000-04-14 2007-10-24 株式会社リコー 入力装置
JP4146188B2 (ja) * 2002-08-15 2008-09-03 富士通株式会社 超音波型座標入力装置
US20050190163A1 (en) * 2004-02-27 2005-09-01 Marko Sarasmo Electronic device and method of operating electronic device
US20070073133A1 (en) * 2005-09-15 2007-03-29 Schoenefeld Ryan J Virtual mouse for use in surgical navigation
US20080166175A1 (en) * 2007-01-05 2008-07-10 Candledragon, Inc. Holding and Using an Electronic Pen and Paper
US20100021022A1 (en) * 2008-02-25 2010-01-28 Arkady Pittel Electronic Handwriting
JP2009205609A (ja) * 2008-02-29 2009-09-10 Sharp Corp ポインティング装置
JP2011018090A (ja) * 2009-07-07 2011-01-27 Panasonic Corp 電子ペン及び電子ペンシステム
WO2011068024A1 (ja) * 2009-12-03 2011-06-09 シャープ株式会社 位置検出機能付き表示装置、および、入力位置検出システム
WO2013160887A1 (en) * 2012-04-23 2013-10-31 N-Trig Ltd. Pressure sensitive stylus for a digitizer
JP6105075B2 (ja) * 2013-10-08 2017-03-29 日立マクセル株式会社 投射型映像表示装置、操作検出装置及び投射型映像表示方法
WO2015061765A1 (en) * 2013-10-25 2015-04-30 Livescribe Inc. Combined activation mechanism of retractable marker and power status for an electronic pen
US9367169B2 (en) 2014-03-31 2016-06-14 Stmicroelectronics Asia Pacific Pte Ltd Method, circuit, and system for hover and gesture detection with a touch screen
JP2016038902A (ja) * 2014-08-06 2016-03-22 株式会社リコー 接触検出システム、情報処理方法、情報処理装置、及びプログラム
WO2016056116A1 (ja) * 2014-10-10 2016-04-14 Ｎｅｃディスプレイソリューションズ株式会社 表示システム、入力装置、表示装置、及び表示方法
US9684391B1 (en) * 2015-12-11 2017-06-20 Logomark, Inc. Telescopic mechanism and touch tool for writing instrument or the like
JP2017117312A (ja) * 2015-12-25 2017-06-29 株式会社リコー 情報処理装置、情報入力システム、情報処理方法およびプログラム
WO2019220803A1 (ja) * 2018-05-18 2019-11-21 株式会社ワコム 位置指示装置及び情報処理装置
JP7401427B2 (ja) * 2018-05-21 2023-12-19 株式会社ワコム 位置指示デバイス及び空間位置指示システム

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020051359A1 (en) * 2000-05-31 2002-05-02 Koji Hisasue Pen holder for interactive board
JP2006092410A (ja) * 2004-09-27 2006-04-06 Pioneer Electronic Corp 電子ペンおよびタッチパネル装置
US20100091112A1 (en) * 2006-11-10 2010-04-15 Stefan Veeser Object position and orientation detection system
CN102652302A (zh) * 2009-12-11 2012-08-29 夏普株式会社 光传感器电路、二维坐标检测装置、信息处理装置和光传感器元件的刷新驱动方法
JP2013084096A (ja) * 2011-10-07 2013-05-09 Sharp Corp 情報処理装置
US20140354553A1 (en) * 2013-05-29 2014-12-04 Microsoft Corporation Automatically switching touch input modes
CN107407994A (zh) * 2015-03-27 2017-11-28 精工爱普生株式会社 交互式投影仪以及交互式投影系统

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI796965B (zh) * 2021-05-03 2023-03-21 宏達國際電子股份有限公司 手持式電子裝置

Also Published As

Publication number Publication date
EP3770732A4 (en) 2021-06-09
JP2023129627A (ja) 2023-09-14
EP3770732A1 (en) 2021-01-27
WO2019181118A1 (ja) 2019-09-26
US20200401245A1 (en) 2020-12-24
JPWO2019181118A1 (ja) 2021-03-11
US11934592B2 (en) 2024-03-19
US20220179506A1 (en) 2022-06-09
JP7321995B2 (ja) 2023-08-07
US11294478B2 (en) 2022-04-05
EP3770732B1 (en) 2023-06-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11934592B2 (en) Three-dimensional position indicator and three-dimensional position detection system including grip part orthogonal to electronic pen casing
US11630570B2 (en) Spatial position indication system
CN107615214B (zh) 界面控制系统、界面控制装置、界面控制方法及程序
JP7386152B2 (ja) 入力システム及び入力方法
CN111344663B (zh) 渲染装置及渲染方法
US20230205416A1 (en) Spatial position indication system
EP3032375B1 (en) Input operation system
CN212256257U (zh) 电子设备用控制器
CN111565898A (zh) 操作引导系统
KR20040020262A (ko) 펜 타입의 다기능 마우스 입력장치
US12001629B2 (en) Systems and methods for dynamic shape sketching using position indicator and processing device that displays visualization data based on position of position indicator
US20230386100A1 (en) Color selecting method and color selecting apparatus
WO2023188659A1 (ja) 情報処理システム
KR101469186B1 (ko) 비접촉 제스쳐 조작장치를 가지는 마우스
CN116648926A (zh) 带有具有磁场跟踪的外围设备的系统
JP2023531302A (ja) 動的な形状スケッチングのためのシステム及び方法
JP2024025076A (ja) マーカ位置登録装置、マーカ位置登録プログラム及びマーカ位置登録方法
CN111813232A (zh) Vr键盘和vr办公装置
CN117897948A (zh) 便携信息终端以及目标显示方法
JPH01159722A (ja) 座標入力装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination