CN1825264A - 三维信息检测系统和三维信息输入装置 - Google Patents

Abstract

在三维信息检测系统中，利用简单的结构，可以进行表里判定和镜像判定。利用切换部分(111)依次选择三维信息检测装置(109)的传感器线圈(110)，同时，可在相互不干涉的垂直配置的三维信息输入装置(101)的各个输入元件(103～105)的输入线圈(106～108)和传感器线圈(110)之间，利用电磁结合进行信号的发送和接收，利用检测部分(113)检测由选择的传感器线圈(110)接收的信号，由控制部分(210)，从由检测部分(113)检测的检测信号中计算三维空间的三维信息输入装置(101)的位置或姿势等三维信息。

Description

三维信息检测系统和三维信息输入装置

技术领域

本发明涉及检测三维空间的输入装置的位置或姿势等的三维信息的三维信息检测系统，以及在上述三维信息检测系统中用于输入上述三维信息的三维信息输入装置。

背景技术

先前开发了利用电磁感应方式检测三维空间的输入装置的位置或姿势等的三维信息的三维信息检测系统。例如，开发了利用扇形检测传感器，不但可以检测输入装置的姿势，而且可以检测回转方向的三维信息检测系统(参照特许文献1)。

但是，在特许文献1所述的三维信息检测系统中，检测x、y、z坐标困难。另外，为了进行输入装置的表里判定，必需进行复杂的处理。另外，由于当利用在电磁感应方式中通用的正交传感器，检测输入装置的三维信息时，判定输入装置的表里和判定镜像困难，因此必需使用形状为扇形的特殊的复杂结构的传感器，这是一个问题。

另外，这里所谓表里，在以三维空间的三维信息输入装置的或的方向成为表(或里)的情况下，称与上述或的方向成180°的上述三维信息输入装置的方向为里(或)表。另外，所谓判定表里是指在以或的方向作为表的情况下，判定三维信息输入装置是向着上述表或向着与上述表成180°角度的里。利用特许文献1所述的发明，在给定方向上有三个输入线圈的三维信息输入装置中，在向着或的方向的情况下，即使对三个输入线圈中的一个输入线圈加上180°回转，上述输入装置也可输出相同的信号。即，利用传感器装置，由于在上述输入装置向着表的情况下，和向着里的情况下，都检测出相同的信号，因此上述输入装置的表里判定困难。

另外，所谓镜象，在输入线圈的中心轴为横向延伸的情况下，为基于X轴和/或Y轴的输入装置的线对称的像；在输入装置向着(x、y)方向的情况下，向着(-x、y)方向，(x、-y)方向，(-x，-y)方向的像为镜像。所谓不能判定镜像是指在着眼于一个输入线圈的位置和方向的情况下，不能判别相对于X轴和y轴，处在对称位置的输入线圈。例如，在不能判别镜像的情况下，当输入线圈向着(x、y)方向时，利用传感器装置检测的信号电平与输入线圈向着(-x、y)方向，(x、-y)方向，(-x、-y)方向时相同，因此不能判别向着哪一个方向。

开发了可解决这个问题的，不利用扇形检测传感器而通过利用相互垂直的正交传感器和与上述传感器倾斜交叉配置的传感器，可以检测输入装置的坐标、姿势、回转的三维信息的三维信息检测系统(参照特许文献2)。

采用上述特许文献2所述的三维信息检测系统，由于在电磁感应方式的传感器中通用的正交传感器上加上倾斜传感器的结构，因此可使传感器结构简单。但是，在这种三维信息检测系统中，存在着判定输入装置的表里在结构上困难的问题。这是由于指示器的多个输入线圈的配置只限于相互不偏心的表里对称形，不能利用直接检测判定表里。

[特许文献1]特开2000-99259号公报。

[特许文献2]特开2003-196015号公报。

发明内容

发明要解决的问题

本发明的目的是通过使三维信息输入装置中包含的多个输入线圈互相不干涉，在三维信息检测系统中，可以利用简单的结构判定表面和判定镜像。

另外，本发明的目的还在于利用上述三维信息输入装置和正交传感器，通过简单的结构可以进行表里判定和镜像判定。

解决问题所用的方法

根据本发明，提供了一种三维信息检测系统，它具有：具有三维信息输入用的多个输入线圈的三维信息输入机构；相互交叉地沿着检测面配置，与上述多个输入线圈电磁结合的多个传感线圈；切换选择上述传感器线圈的选择机构；在上述输入线圈和选择的上述传感器线圈之间，利用电磁结合发生发送和接收的信号的信号发生机构；检测由上述选择的传感器线圈或上述输入线圈接收的信号的信号检测机构；和根据由上述信号检测机构检测的信号，计算三维空间的上述输入机构的三维信息的计算机构；上述三维信息输入机构具有第一、第二、第三个输入线圈作为上述多个输入线圈，上述第一、第二、第三个线圈的中心轴相互成直角配置，同时，上述第一、第二个线圈的中心轴位于同一平面上。

上述三维信息输入装置具有第一、第二、第三个输入线圈作为上述多个输入线圈，上述第一、第二、第三个线圈的中心轴相互成直角配置，同时，上述第一、第二个线圈的中心轴位于同一平面上。

上述第三个输入线圈的中心位置与上述第一、第二个线圈的中心轴位于同一个平面上。

另外，根据本发明还提供了一种三维信息检测系统，它具有：具有三维信息输入用的多个输入线圈的三维信息输入机构；相互交叉地沿着检测面配置，与上述多个输入线圈电磁结合的多个传感线圈；切换选择上述传感器线圈的选择机构；在上述输入线圈和选择的上述传感器线圈之间，利用电磁结合发生发送和接收的信号的信号发生机构；检测由上述选择的传感器线圈或上述输入线圈接收的信号的信号检测机构；和根据由上述信号检测机构检测的信号，计算三维空间的上述输入机构的三维信息的计算机构；上述三维信息输入机构具有第一、第二、第三个输入线圈作为上述多个输入线圈，上述各个线圈的中心轴磁性不干涉地相互成直角配置，同时相互不直接交叉。

上述三维信息输入机构具有第一、第二、第三个输入线圈作为上述多个输入线圈，上述各个线圈的中心轴磁性不干涉地相互成直角配置，同时相互不直接交叉。

另外，上述第一、第二、第三个输入线圈为按右手系统配置的。

此外，上述第一、第二、第三个输入线圈为按左手系统配置。

另外，上述三维信息输入机构具有球体，上述各个输入线圈配置在上述球体内。

另外，上述第一、第二、第三个输入线圈的合成中心位置与上述球体的中心位置一致。

另外，上述各个输入线圈由磁性材料上卷绕制成。

另外，上述各个输入线圈为空芯线圈。另外，多个上述空芯线圈相互成链条状交叉也可以。

此外，与各个输入线圈一起构成不同频率的共振回路的共振用电容器与上述各个输入线圈连接。

另外，具有与上述各个共振回路串联连接，具有与对应的共振回路相同的共振频率的多个串联共振回路，和发生发送信号的发送信号发生回路，使上述发送信号发生回路的输出信号，通过上述串联共振回路，从与上述串联共振回路对应的输入线圈输出也可以。

另外，具有将驱动电力供给上述发送信号发生回路的电池。

此外，上述计算机构，根据由上述检测机构检测的检测信号，计算至少是三维空间的上述三维信息输入机构的姿势。

此外，上述计算机构，根据由上述检测机构检测的检测信号，计算至少是三维空间的上述三维信息输入机构的坐标。

此外，上述计算机构，根据由上述检测机构检测的检测信号，计算是三维空间的上述三维信息输入机构的姿势和坐标。

此外，上述计算机构，根据由上述检测机构检测的上述检测信号中的峰值附近的至少三个点的信号，计算上述各个输入线圈的X轴坐标和Y轴坐标，同时，通过从上述检测信号的给定电平值的信号分布的宽度得到上述各个输入线圈的高度，计算上述三维信息输入机构的姿势和/或坐标。这样，可以计算上述三维信息输入机构的姿势和/或坐标。

此外，上述计算机构，在上述姿势中，从与由上述检测机构检测的各个线圈对应的检测信号的关系，得到上述三维信息输入机构的倾角θ和方位角Φ。

此外，上述计算机构，从与上述各个输入线圈对应的检测信号的辅助信号比，得到上述三维信息输入机构的倾角θ和方位角Φ。

此外，上述计算机构，从与上述各个输入线圈对应的检测信号的左右单侧宽度的比，得到上述三维信息输入机构的倾角θ和方位角Φ。

此外，上述信号发生机构发生与上述各个输入线圈对应的多个频率的信号，在上述各个输入线圈和上述选择的传感器之间，发送和接收不同频率的信号。

此外，通过从上述信号发生机构将电流供给上述各个输入线圈，可从上述各个输入线圈送出信号，上述检测机构检测由上述传感器线圈产生的信号。

此外，通过从上述信号发生机构将电流供给上述输入线圈，可从上述传感器线圈送出信号，上述检测机构检测由上述各个输入线圈产生的信号。

此外，通过从上述信号发生机构将电流供给上述传感器线圈，上述输入线圈接收上述信号后，通送至上述传感器线圈，上述检测机构检测由上述传感器线圈接收的信号。

另外，本发明还提供了一种三维信息输入装置，它具有用于输入三维信息的多个输入线圈，通过在上述多个输入线圈和三维信息检测装置之间，利用电磁结合进行信号的发送和接收，将三维信息输入上述三维信息检测装置中。上述多个输入线圈具有第一、第二、第三个输入线圈，上述各个线圈的中心轴互相成直角配置，同时，上述第一、第二个线圈的中心轴位于同一平面上。

上述多个输入线圈具有第一、第二，第三个输入线圈，上述各个线圈的中心轴互相成直角配置，同时，上述第一，第二个线圈的中心轴位于同一平面上。

此外，上述第三个输入线圈的中心位置位于与上述第一、第二个线圈的中心轴相同的平面上。

另外，根据本发明还提供了一种三维信息输入装置，它具有用于输入三维信息的多个输入线圈，通过在上述多个输入线圈和三维信息检测装置之间，利用电磁结合进行信号的发送和接收，将三维信息输入上述三维信息检测装置中。上述多个输入线圈具有第一、第二、第三个输入线圈，上述各个线圈的中心轴相互成直角配置，使磁性不干涉，同时，相互不直接交叉。

上述多个输入线圈具有第一、第二、第三个输入线圈，上述各个线圈的中心轴相互成直角配置，同时，相互不直接交叉。

此外，上述第一、第二、第三个输入线圈为按右手系统配置的。

另外，上述第一、第二、第三个输入线圈为按左手系统配置。

另外，上述三维信息输入装置具有球体，上述各个输入线圈配置在上述球体内。

另外，上述第一、第二、第三个输入线圈的合成中心位置与上述球体的中心位置一致。

另外，上述各个输入线圈由磁性材料卷绕制成。

另外，上述各个输入线圈为空芯线圈。

另外，与各个输入线圈一起构成不同频率的共振回路的共振用电容器与上述各个输入线圈连接。

另外，具有与上述各个共振回路串联连接，具有与对应的共振回路相同的共振频率的多个串联共振回路，和发生发送信号的发送信号发生回路，使上述发送信号发生回路的输出信号，通过上述串联共振回路，从与上述串联共振回路对应的输入线圈输出也可以。

另外，具有将驱动电力供给上述发送信号发生回路的电池。

发明的效果

采用本发明的三维信息检测系统，可以通过利用具有相互不电磁干涉配置的多个输入线圈的三维信息输入装置，用简单的结构进行表里判定和镜像判定。

另外，利用本发明的三维信息输入装置，可用简单的结构，构筑可表里判定和镜像判定的三维信息检测系统。

附图说明

图1为本发明第一个实施例的三维信息检测系统的方框图；

图2为本发明第一个实施例的三维信息检测系统的时间图；

图3为表示本发明第一个实施例的三维信息检测系统的处理的流程图；

图4为表示本发明第一个实施例的三维信息检测系统的处理的流程图；

图5为表示本发明第一个实施例的三维信息检测系统的处理的流程图；

图6为本发明第一个实施例的三维信息输入装置的正视图；

图7为本发明第一个实施例的三维信息输入装置的下视图；

图8为本发明第一个实施例的三维信息输入装置的右侧视图；

图9为本发明第一个实施例的三维信息输入装置的说明图；

图10为本发明第一个实施例的三维信息输入装置的说明图；

图11为说明本发明第一个实施例的三维信息检测系统的处理的特性图；

图12为说明本发明第一个实施例的三维信息检测系统的处理的特性图；

图13为说明本发明第一个实施例的三维信息检测系统的处理的特性图；

图14为说明本发明第一个实施例的三维信息检测系统的处理的特性图；

图15为说明本发明第一个实施例的三维信息检测系统的处理的特性图；

图16为本发明第一个实施例的三维信息输入装置的说明图；

图17为说明本发明第一个实施例的三维信息检测系统的处理的说明图；

图18为说明本发明第一个实施例的三维信息检测系统的处理的说明图；

图19为说明本发明第一个实施例的三维信息检测系统的处理的说明图；

图20为说明本发明第一个实施例的三维信息检测系统的处理的说明图；

图21为说明本发明第一个实施例的三维信息检测系统的处理的说明图；

图22为本发明第一个实施例的三维信息输入装置的说明图；

图23为说明本发明第一个实施例的三维信息检测系统的处理的说明图；

图24为说明本发明第一个实施例的三维信息检测系统的处理的说明图；

图25为说明本发明第一个实施例的三维信息检测系统的处理的特性图；

图26为说明本发明第一个实施例的三维信息检测系统的处理的特性图；

图27为说明本发明第一个实施例的三维信息检测系统的处理的特性图；

图28为说明本发明第一个实施例的三维信息检测系统的处理的特性图；

图29为说明本发明第一个实施例的三维信息检测系统的处理的特性图；

图30为说明本发明第一个实施例的三维信息检测系统的处理的特性图；

图31为说明本发明第一个实施例的三维信息检测系统的处理的特性图；

图32为说明本发明第一个实施例的三维信息检测系统的处理的特性图；

图33为说明本发明第一个实施例的三维信息检测系统的处理的特性图；

图34为说明本发明第一个实施例的三维信息检测系统的处理的特性图；

图35为说明本发明第一个实施例的三维信息检测系统的处理的特性图；

图36为说明本发明第一个实施例的三维信息检测系统的处理的特性图；

图37为说明本发明第一个实施例的三维信息检测系统的处理的特性图；

图38为说明本发明第一个实施例的三维信息检测系统的处理的特性图；

图39为说明本发明第一个实施例的三维信息检测系统的处理的特性图；

图40为说明本发明第一个实施例的三维信息检测系统的处理的特性图；

图41为说明本发明第一个实施例的三维信息检测系统的处理的特性图；

图42为说明本发明第一个实施例的三维信息检测系统的处理的特性图；

图43为说明本发明第一个实施例的三维信息检测系统的处理的特性图；

图44为说明本发明第一个实施例的三维信息检测系统的处理的特性图；

图45为说明本发明第一个实施例的三维信息检测系统的处理的特性图；

图46为说明本发明第一个实施例的三维信息检测系统的处理的特性图；

图47为说明本发明第一个实施例的三维信息检测系统的处理的特性图；

图48为说明本发明第一个实施例的三维信息检测系统的处理的特性图；

图49为说明本发明第一个实施例的三维信息检测系统的处理的特性图；

图50为说明本发明第一个实施例的三维信息检测系统的处理的特性图；

图51为说明本发明第一个实施例的三维信息检测系统的处理的特性图；

图52为说明本发明第一个实施例的三维信息检测系统的处理的特性图；

图53为说明本发明第一个实施例的三维信息检测系统的处理的特性图；

图54为说明本发明第一个实施例的三维信息检测系统的处理的特性图；

图55为说明本发明第一个实施例的三维信息检测系统的处理的特性图；

图55为说明本发明第一个实施例的三维信息检测系统的处理的特性图；

图56为说明本发明第一个实施例的三维信息检测系统的处理的特性图；

图57为说明本发明第一个实施例的三维信息检测系统的处理的特性图；

图58为说明本发明第一个实施例的三维信息检测系统的处理的特性图；

图59为说明本发明第一个实施例的三维信息检测系统的处理的特性图；

图60为说明本发明第一个实施例的三维信息检测系统的处理的特性图；

图61为本发明第二个实施例的三维信息输入装置的平面图；

图62为本发明第二个实施例的三维信息输入装置的正视图；

图63为本发明第二个实施例的三维信息输入装置的右侧视图；

图64为本发明第三个实施例的三维信息输入装置的平面图；

图65为本发明第三个实施例的三维信息输入装置的正视图；

图66为本发明第三个实施例的三维信息输入装置的右侧视图；

图67为本发明第三个实施例的三维信息输入装置的说明图；

图68为本发明第四个实施例的三维信息输入装置的平面图；

图69为本发明第四个实施例的三维信息输入装置的正视图；

图70为本发明第四个实施例的三维信息输入装置的右侧视图；

图71为本发明第四个实施例的三维信息输入装置的说明图；

图72为本发明第二个实施例的三维信息检测系统的方框图；

图73为本发明第三个实施例的三维信息检测系统的方框图；

图74为本发明第四个实施例的三维信息检测系统的方框图。

符号说明

101、6101、6401、6801、7305、7405-构成三维信息输入装置的三维信息输入装置

102、6102、6402、6802-球体

103～105、6403～6405、6803～6805-输入元件

106～108、6103～6105、6406～6408、6806～6808-输入线圈

109、7200、7300、7400-构成三维信息检测机构的三维信息检测装置

110-传感器线圈

111、7201、7202-构成选择机构的切换部分

112-接收回路

113-构成信号检测机构的检测部分

114、7203、7301、7401-构成处理机构的控制部分

115、7204、7302、7402-构成计算机构、选择机构、回步控制机构的CPU

116、7205、7303、7403-构成存储机构的存储器

117-发送控制部分

118-发送回路

601～603、6409～6411、6809～6811-芯子

605～607、6412～6414、6812～6814-电容器

608～610、6415～6417、6815～6817-孔

901、6701、7101-立方体

7210-线圈

7404-电缆

具体实施方式

以下，利用附图，说明本发明实施例的三维信息检测系统和三维信息输入装置。在以下说明实施例的各个图中，相同的部分用相同的符号表示。另外，在计算三维空间的三维信息输入装置的坐标和姿势时参照的各种参照数据(后述的特性图的数据和校正用的数据)预先存储在存储器116中。

图1为表示本发明第一个实施例的三维信息检测系统结构的方框图。

第一个实施例的三维信息检测系统具有作为输入三维信息(例如，三维空间的坐标、方向等姿势)的三维信息输入机构的三维信息输入装置101和作为检测三维信息输入装置101的三维信息的三维信息检测机构的三维信息检测装置109。

三维信息输入装置101具有外形为球形的球体102和配置在球体102内的多个(在本实施中为三个)输入元件103～105。输入线圈106～108分别沿着输入元件103～105的长度方向配置。输入元件103～105的中心分别与输入线圈106～108的中心一致。在以下的说明中，为了说明方便，适当地将输入线圈106用输入线圈fu表示，输入线圈107用输入线圈fv表示，输入线圈108用输入线圈fw表示。

图6～8为表示三维信息输入装置101的详细结构图，图6为三维信息输入装置101的正视图，图7为三维信息输入装置101的下视图，图8为三维信息输入装置101的右侧视图，另外，图9为说明三维信息输入装置101的输入元件103～105的配置的说明图。

在图1、图6-图9中，多个输入元件103-105配置在由树脂等绝缘性材料构成的球体102内，使得在各个输入元件103-105的长度方向通过中心的轴(长度方向的中心轴)互相垂直。

如图9所示，当假设假想的立方体901说明各个输入元件103-105的配置时，输入元件103和输入元件104配置在与输入元件103、104的长度方向的中心轴互相垂直的同时，在同一个平面内。输入元件105配置成使其长度方向的中心轴在给定间隔上，与其他输入元件103、105的长度方向的中心轴垂直。

即：考虑作为通过第一个输入线圈106(输入元件103)的中心与该输入线圈106的长度方向的轴垂直的面的法平面。在剩余的二个输入线圈107、108中，将离开该法平面的输入线圈作为第二个线圈，剩下的作为第三个线圈，又在图9中，第二个输入线圈为输入线圈107，第三个输入线圈为输入线圈108。

在第一个输入线圈106的轴方向上考虑大小为1的单位向量。该单位向量的表里的方向取为具有第二个输入线圈107(输入元件104)的方向上选择的，第一个输入线圈106的方位向量。

同样，依次考虑在第二个输入线圈107(输入元件104)的轴方向上大小为1的单位向量，该单位向量的表里方向取为在具有第三个输入线圈108(输入元件105)的方向上选择的，第二个输入线圈107的方位向量。

又同样，考虑在第三个输入线圈108(输入元件105)的轴方向上大小为1的单位间量。该单位向量的表里方向取为选择在第一个输入线圈106的方位向量的右边，接近乘上第二个输入线圈107的方位向量，计算向量积的结果的向量的方向的第三个输入线圈108的方位向量。

在本实施例中，这时，第一个线圈106(输入元件103)的方位向量的左边，乘上第二线圈107(输入元件104)的方位向量，计算向量积的结果，在与第三个线圈108(输入元件105)的方位向量大致一致的情况下，该三个线圈106-108(输入元件103-105)按右手系统配列配置和定义。第一个实施例的三维信息输入装置101为右手系统配置的三维信息输入装置的例子。

另外，这时，上述向量积的计算结果，在大致与第三个线圈108的方位向量相反方向的向量一致的情况下，该三个输入线圈106-108(输入元件103-105)按左手系统配置和定义。如后所述，在第一实施例中，以使用左手系统配置的三维信息输入装置101为例说明，现在使用右手系统配置的三维信息输入装置的情况下，考虑输入线圈配置的不同，通过进行同样处理，也可检测从三维信息输入装置输入的三维信息。

输入元件103具有由磁性材料构成的芯子601，卷绕在芯子601上的第一输入线圈106和与第一输入线圈106并联连接的电容器605。输入元件104具有由磁性材料构成的芯子602，卷绕在芯子602上的第二输入线圈107和第二输入线圈107并联连接的电容器606。另外，输入元件105具有由磁性材料构成的芯子603，卷绕在芯子603上的第三输入线圈108和与第三输入线圈108并联连接的电容器607。

输入线圈106-108分别以输入元件103-105的中心部分(中心位置)为中心卷绕在芯子601-603上。输入线圈106和电容器605构成以第一个共振频率fu共振的第一个并联共振回路。输入线圈107和电容器606构成以第二个共振频率fv共振的第二个并联共振回路。另外，输入线圈108和电容器607构成以第三个共振频率fw共振的第三个并联共振回路。

输入线圈106和输入线圈107的长度方向的中心轴位于同一平面上。另外，输入线圈108的中心位置位于与输入线圈106、107的上述中心轴相同的平面上。

在球体102中做出上述配置，保持各个输入元件用的圆柱形孔608-610，各个输入元件103-105收容保持在各个孔608-610内，使球体102内的位置不偏离。

这样，通过使三维信息输入装置101中包含的多个输入线圈磁性上互相不干涉，再通过进行由三维信息检测装置109进行后述的处理可用简单的结构，进行表里判定和镜像判定，可以容易地检测从三维信息输入装置101输入的位置或姿势等三维信息。另外，利用三维信息输入装置101和使用正交传感器的简单结构的三维信息检测装置109，可以进行表里判定和镜像判定，可以利用简单的结构检测三维信息。

另一方面，在图1中，三维信息检测装置109在作为检测装置109的平坦上表面的检测面(输入装置101的侧面)的大致全部区域上，具有作为互相垂直(在第一个实施例中为X轴方向和Y轴方向)配置的传感器装置的多个传感器线圈110。

多个传感器线圈110由在X轴方向并排设置的多个传感器线圈(X传感器线圈)和在Y轴方向并排设置的多个传感器线圈(Y传感器线圈)构成，通过构成进行传感器线圈110切换的切换机构的切换部分111和具有放大回路的接收回路112，与构成信号检测机构的检测部分113连接。

检测部分113具有为对接收信号检波的多种频率信号(在第一实施例中的频率fu、fv、fw)检波的检波回路。

构成信号发生机构的发送控制部分117具有生成多种频率信号(在第一个实施例中为频率fu、fv、fw)的发送信号发生回路，在给定的时间，有选择地切换上述发送信号发生回路生成的信号，输出至发送回路118的选择器回路。发送回路118具有放大回路，其输出部分与切换部分111连接。

另外，也可以同时发送频率为fu、fv、fw的三种信号。在同时发送频率fu、fv、fw的三种信号的情况下，通过对由检测部分113接收的信号，进行快速富利叶变换(FFT)等处理，可以算出各个频率fu、fv、fw分量的信号强度。另外，在同时发送频率fu、fv、fw三种信号的情况下，后述用于扫描时间由一个频率的扫描时间即可完成，可以缩短扫描时间。

检测部分113和发送控制部分117与控制它们的控制部分114连接。

控制部分114具有预先存储后述的各种表格和处理程序的存储器116和中央处理装置(CPU)115。该CPU可通过执行存储在存储器116中的程序，根据检测部分113检测的信号，参照上述表格，进行输入装置101的三维空间的坐标或姿势等的三维信息的计算处理、传感器线圈110的选择控制处理、和检测处理部分113与发送控制部分117的同步控制处理等各种处理。在三维信息检测装置109中，具有传感器线圈110，切换部分111，接收回路112，检测部分113，发送控制部分117，发送回路118和控制部分114。

这里，控制部分114构成处理机构，存储器116构成存储机构，CPU 115构成计算三维信息输入装置101的三维坐标或姿势等的三维信息的计算机构，进行检测部分113和发送控制部分117的同步控制的同步控制机构。另外，CPU 115控制用于进行传感器线圈110的选择控制处理用的切换部分111，与切换部分111一起，构成选择机构。

图2为说明第一个实施例的动作的时间图。在图2中表示了传感器线圈110具有在X轴方向并排设置的103个X传感器线圈，和在与其垂直的Y轴方向上并排设置的78个Y传感器线圈的例子。

现说明图2的动作概要。首先三维信息检测装置109的控制部分114控制切换部分111切换至发送模式(发送时间)，选择扫描第一次的传感器线圈110与发送回路118连接。在这个状态下，由于控制部分114检测作为输入装置101的构成元件的输入元件103～105的三维空间的坐标(位置)和姿势(方向)，因此，由发送控制部分117生成与任何一个输入元件103～105的共振频率fu、fv、fw对应的频率fu、fv、fw的信号，在给定时间切换选择这些信号，通过发送回路118和切换部分111，从传感器线圈110输出。然后，控制部分114将切换部分111切换至接收模式(接收时间)，通过切换部分111，使传感器线圈110与接收回路112连接。

在输入装置101中，与接收的信号的共振频率对应的输入元件103～105，利用电磁结合，接收从传感器线圈110发出的信号。在频率为fu的情况下，信号从具有输入线圈106的输入元件103输出；在频率为fv的情况下，信号从具有输入线圈107的输入元件104输出；在频率为fw的情况下，信号从具有输入线圈108的输入元件105输出。

在接收模式下，当信号从各个输入元件103～105输出时，利用电磁结合，在传感器线圈110中发生检测信号。在接收期间，通过由控制部分114，在给定时间扫描传感器线圈110的X传感器线圈和Y传感器线圈，可从接近输入装置101的传感器线圈得到大的检测信号，从离输入装置101远的传感器线圈得到小的检测信号。通过在频率fu、fv、fw下进行上述动作，在各个输入元件103～105中结束信号的检测处理。

现根据图2，说明上述动作。如图2(a)所示，首先，在发送期间，控制部分114控制切换部分111切换至发送模式，选择扫描第一次的传感器线圈110与发送回路118连接。在这个状态下，由发送控制部分117生成与输入元件103的共振频率fu对应的频率fu的信号，控制部分114从通过发送回路118和切换部分111选择的传感器线圈110输出。然后，控制部分114在接收期间，将切换部分111切换至接收模式，通过切换部分111，使传感器线圈110与接收回路112连接。

输入元件103，在利电磁结合，从传感器线圈110接收频率fu的信号后，将频率fu的信号送回检测装置109。

在上述接收期间，由通过控制部分114的选择控制选择的X传感器线圈中的一个传感器线圈接收通过电磁结合从输入元件102输出的信号。由上述传感器线圈接收的信号，利用接收回路112放大后，由检测部分113检波，进行信号电平的检测。每一个X传感器线圈反复进行4次上述发送动作和接收动作(图2(b))，得出的各个检测信号电平一次存储在图中没有示出的缓冲存储器中，取其合计值作为用该传感器线圈检测的检测信号电平。与上述检测的传感器线圈对应，将上述检测信号电平的数据存储在存储器116中。另外，在本实施例中，通过多次反复上述发送动作和接收动作，可以减低噪声。又因为与先前的数字定时动作的顺序同样，每一个X传感器线圈重复4次上述发送动作和接收动作。但不一定进行4次，根据得出信号的精度等，可以设定各种次数。

对于频率fu，在全部X传感器线圈(在本实施例中为103个)和全部Y传感器线圈(在本实施例为78个)进行上述动作(图2(c))。

对于频率fv、fw的信号接着上述动作，进行上述同样的动作。在这种情况下，从检测装置109输出的频率fv的信号，在检测装置109和具有输入线圈107的输入元件104之间发送接收后，利用检测装置109检测；或者，从检测装置109输出的频率fw的信号，在检测装置109和具有输入线圈108的输入元件105之间发送接收后，利用检测装置109检测。

如上所述，通过进行频率fu、fv、fw的动作，完成一个循环的动作(图2(d))。

图3～图5表示第一个实施例的三维信息检测系统的处理的流程图。

以下，利用图1～图9和其它关联的图，说明第一个实施例的动作。另外，三维信息输入装置101的三维空间的位置或姿势的检测，基本上是通过在三维信息输入装置101和三维信息检测装置109之间发送和接收信号，利用传感器线圈110检测从三维信息输入装置101发出的信号。三维信息检测装置109根据该信号，直接检测按三维信息输入装置101中预先包含的给定的位置关系配置的三个输入线圈106～108的各个中心的坐标和方向，再根据各个输入线圈106～108的中心位置坐标和方向，从预先设定的三个输入线圈106～108的相互的给定的位置关系检测三维信息输入装置101的三维空间的位置或姿势。在输入线圈106～108在不能根据表里关系或镜像关系直接检测方向的区域中存在的情况下，坐标值使用不直接特别规定该方向的输入线圈的坐标值。其方向可通过从与可以直接检测方向的另一个输入线圈的相对关系，计算不能检测该方向的输入线圈的方向，这样间接地检测不能直接检测该方向的输入线圈的方向或坐标。

首先，进行控制部分114的CPU 115、存储器116、发送控制部分117和检测部分113内设置的缓冲存储器的初始化处理(图3的步骤S301)。

其次，如图2所述，依次从检测装置109向输入装置101，在给定的时间，发送频率不同的信号，同时，在输入装置101中，利用电磁结合从检测装置109接收和返回信号。

即：首先，控制部分114通过控制发送控制部分117，选择从传感器线圈110发送至输入装置101的信号的频率(步骤S302)。如图2(d)所示，上述频率的选择，在给定的时间内，按频率fu、fv、fw的顺序反复进行，因此首先，控制部分114控制发送控制部分117，以输出频率fu的信号。

其次，控制部分114通过控制切换部分111，切换选择将从发送控制部分117发出的信号发送至输入装置101和传感器线圈110(步骤S303)。

这样，从发送控制部分117输出的频率fu的信号通过发送回路118、切换部分111供给选择的传感器线圈。输入装置101利用电磁结合，接收上述传感器线圈发出的信号后，送回至检测装置109。在接收期间，检测装置109，由上述选择的传感器线圈，通过电磁结合检测从输入装置101发出的信号。由上述传感器线圈检测的信号，通过切换部分111、接收回路112，输入至检测部分113，检测部分113进行输入信号的电平检测。通过依次，在给定时间内选择传感器线圈110的全部X传感器线圈和全部Y传感器线圈(全扫描)，进行上述检测动作(步骤S304)。

判断对三种频率fu、fv、fw的信号是否进行上述动作。当判断对全部频率fu、fv、fw的信号没有完成上述动作时，回到步骤S305；当判断对全部频率fu、fv、fw的信号动作完成时，即当判断检测从全部输入元件103～105发出的信号的处理完成时，移至步骤S306(步骤S305)。

通过上述处理，控制部分114将从输入装置101接收的信号的检测电平和与该检测电平对应的传感器线圈的数据，按照各个频率fu、fv、fw的每一个频率，存储在存储器116中。即将从输入元件103～105接收的信号的检测电平和与该检测电平对应的传感器线圈的数据存储在存储器116中。

在步骤S306中，参照预先存储在存储器116中的接收电平的表，对传感器线圈110的接收电平，校正步骤S302～S305的传感器线圈110的接收电平的灵敏度偏差(步骤S306)。上述电平校正在各个输入元件103～105中，即在全部频率fu、fv、fw中进行。另外，在步骤S306中，对每一个输入元件校正用Y传感器线圈检测的信号电平的峰值，使它与用X传感器线圈检测的信号电平的峰值一致。

在以下的处理步骤中，通过分三层表示流程图的处理方框，对全部输入元件103～105(输入线圈106～108)，即全部频率信号fu、fv、fw进行处理。

以下，详细说明检测处理动作。

(1)球体102内的输入线圈106～108的配置

当从各个输入线圈106～108输出的磁力线进入另一个线圈106～108中时，磁力线被分成右和左交叉，使磁力线的向量的总和为零。即，三维信息输入装置101中包含的多个输入线圈106～108不互相干涉。为了调整容易，使各个输入线圈106～108互相离开5mm以上。另外，将球的直径抑制在Φ40，使各个输入线圈106～108的信号可以很好地用三维信息检测装置109的传感器检测。另外，输入线圈106～108彼此离开配置，使连接输入线圈中心之间的向量大(图10)。但是，当过分离开时，三个线圈106～108的信号大小互相过分不同，最小的信号的误差扩大，因此，线圈106～108之间的距离保留至这个程度。

(2)各个输入线圈106～108的中心的X、Y坐标检测算法(步骤S307)

图11为表示用X传感器线圈检测的输入线圈106的信号的图。该检测信号由在X坐标Xum时取最大值LUxm的主信号LUxm，在X坐标Xus1时，具有峰值LUxs1的左辅助信号LUxs1，和在X坐标Xus2时具有峰值LUxs2的右辅助信号LUxs2构成。XuG为利用使用这些信号LUxm、LUxs1、LUxs2和三个坐标Xum、Xus1、Xus2的加权平均算出的X坐标。另外，Xwidth为主信号LUxm的一半值的宽度。在输入线圈107、108中也同样表示。在输入线圈106的情况下添加字母u，在输X线圈107的情况下，添加字母V，在输入线圈108的情况下，添加字母W表示。

如图12所示，在判定信号大小的情况下，在左右辅助信号LUxs1、LUxs2上加上负的符号，进行信号的大中小判定。在图12中，左辅助信号LUxmed在X坐标Xumed(＝Xus1)时，在负的一侧具有中间值LUxmed，或者右辅助信号LUxmin在X坐标Xumin(＝Xus2)时，在负的一侧具有最小值LUxmed。XuG为通过使用这些信号LUxm、LUxmed、LUxmin和二个坐标Xum、Xumin的加权平均计算的X坐标。另外，Xwidth为主信号LUxm的一半值宽度。在输入线圈1017，108中也同样表示，只在输入线圈106的情况下，添加字母u，在输入线圈107的情况下，添加字母V，在输入线圈108的情况下，添加字母W表示。

坐标检测使用得出的信号值，实现大致线性的坐标检测。例如，线圈106的X坐标Xu_dir用

Xu_dir＝((LUxm-|LUxmed|)×Xum+(|LUxmin|-|LUxmed|)×Xumin)/(LUxm-2×|LUxmed|+|LUxmin|)表示。线圈106的y坐标Yu_dir也可同样检测。线圈107的X坐标Xv_dir、Y坐标Yv_dir、线圈108的X坐标Xw_dir、Y坐标Yw_dir也同样检测。字母“dir”为“direct”的简略，表示直接检测的信号。

(3)高度(Z坐标)检测算法(步骤S308，S309)

图13为在输入线圈的倾斜角θ为0°的情况下，利用由传感器检测的信号分布的半值宽度检测高度Z₀的特性图。

图14为与输入线圈的倾斜角θ的增加的同时半值宽度减少，用于高度Z在高处检测，利用倾斜角θ校正高度Z的特性图。另外，图14为取校正前的高度Z₀为20mm情况下的特性图。CPU 115根据在步骤S308中求出的半值宽度Xwidth，利用图13、14的特性图数据，计算输入线圈的高度坐标Z。

(4)姿势检测算法

以下的算法，由于是各个输入线圈106～108(输入元件103～105)的共同的算法，以输入线圈106(输入元件103)代表进行说明。

首先，将共振频率为750kHz的输入线圈的共振回路放置在Φ40的球体102的中心，改变输入线圈的倾斜角θ，方位角Φ，利用传感器110测定信号分布。

在图11的信号分布中，当使输入装置101在X方向倾斜，用主信号值LUxm除左右辅助信号LUxs1、LUxs2的差，计算倾斜角θ时，线性不好。因此，如上所述，在辅助信号LUxs1、LUxs2的地方，由于磁力线向着相反方向，使辅助信号LUxs1、LUxs2相减。另外，求出包含符号的，由传感器线圈110检测的线圈106发出的信号的X分量的最小值LUxmin和X分量的中间值LUxmed(图12)。

其次，利用最大值LUxm、中间值LUxmed、最小值LUxmin，计算下述的比率ratio_Ux、ratio_Uy(步骤S 310)。

比率ratio_Ux＝(LUxmed-LUxmin)/(LUxm-LUxmin)

比率ratio_Uy＝(LUymed-LUymin)/(LUym-LUymin)

其次，利用比率ratio_Ux、ratio_Uy，计算输入线圈106(输入元件103)的倾斜角θ的X方向分量θux，Y方向分量θuy(步骤S 311)。

即：比率ratio_Ux在X方向的倾斜θx在0～180°以下，大致线性地变化，因此，如下所述，可从ratio_Ux检测输入线圈106(输入元件103)的倾斜角θ的X方向分量θux。另外，当使输入线圈106在y方向倾斜时的倾斜角θ的Y方向分量θuy可用下述同样的式子表示。当取由传感器线圈110检测的线圈106发出的信号的Y分量的最小值为LUymin，Y分量的中间值为LUymed，Y分量的最大值为LUym时，比率ratio_Uy＝(LUymed-LUymin)/(LUym-LUmin)。

θux＝ratio_Ux×180(度)。

θuy＝ratio_Uy×180(度)。

另外，如图10所示，在由三个输入线圈106～108的组合构成的输入装置101的情况下，可如下这样校正。

输入线圈106在与X轴或Y轴平行的方向上，在0≤θ≤180°的全倾斜角下，比率ratio_Ux对倾斜角θu的依存性的特性图接近线性。但在一般方位角Φu时，比率ratio_Ux对于方位角Φu的X方向分量θux不成线性，而成为局部线性的特性图。在方位角Φu＝0°时，信号比ratio_Ux少许偏离线性，但在存储装置中预先具有作为校正用的表，可以校正ratio_Ux的X方向的倾斜角θux(度)的值，使得可以线性地检测X方向的倾斜角θux。

<合成倾斜角θ的检测>

其次用几何学方法，计算作为各个输入线圈106～108的倾斜角的合成倾斜角θ(步骤S 311)。

输入线圈106(输入元件103)的比率ratio_Ux、ratio_Uy；输入线圈107(输入元件104)的比率ratio_Vx、ratio_Vy；输入线圈108(输入元件105)的比率ratio_Wy、ratio_Wy同样地计算。

由于偏离线性，利用预先存储在存储装置中的校正系数表校正。利用校正系数，可用下式表示校正后的输入线圈106(输入元件103)的X方向的倾斜角θux(度)，Y方向的倾斜角θuy(度)。

θux＝(ratio_Ux×校正系数)×180(度)

θuy＝(ratio_Uy×校正系数)×180(度)

同样计算校正后的输入线圈107(输入元件104)的X方向的倾斜角θvx(度)，Y方向的倾斜角θvy(度)；校正后的输入线圈108(输入元件105)的X方向的倾斜角θwx(度)，Y方向的倾斜角θwy(度)。

如图15所示，当直接用几何学方法，从输入线圈106(输入元件103)的校正后的X方向倾斜角θux和Y方向倾斜角θuy，求输入线圈106(输入元件103)的倾斜角(合成倾斜角)θu时，得出如下的结果。

输入线圈107(输入元件104)的倾斜角(合成倾斜角)θv，输入线圈108(输入元件105)的倾斜角(合成倾斜角)θw也可同亲计算。

<Φ的检测>

其次，计算用第一象限代表的输入线圈106(输入元件103)的方位角Φ。(步骤S 312)。

首先，为了高精度地算出方位角Φ，另外计算以下的信号比率ratio_Ux2。

$\mathrm{ratio}\_U{x}_2=(\sqrt{\left|\mathrm{LUx}\min \right|}-\sqrt{\mathrm{LUxmed}|})/\sqrt{\mathrm{LUxm}}+\sqrt{\mathrm{LUx}\min |})$

同样可利用下式计算信号比率ratio_Uy2。

$\mathrm{ratio}\_U{y}_2=(\sqrt{\left|\mathrm{LUy}\min \right|}-\sqrt{\mathrm{LUymed}|})/\sqrt{\mathrm{LUym}}+\sqrt{\mathrm{LUy}\min |})$

同样，可以计算输入线圈107(输入元件104)的信号比率ratio_Vx2、ratto_Vy2；输入元件108(输入元件105)的比率ratio_Wx2、ratio_Wy2。

从该信号比率与信号的平方根相乘的值的比率，计算以第一象限代表的输入线圈106(输入元件103)的方位角Φu0。

同样可计算以第一象限代表的输入线圈107(输入元件104)的方位角Φv0，以第一象限代表的输入线圈108(输入元件105)的方位角Φw0。

其次，判定象限，进行一般方位角Φu、Φv、Φw的计算处理。

在这种情况下，当不能直接从由传感器线圈110检测的信号检测方位向量和坐标时，可间接地从连接多个输入线圈的中心之间的向量计算，或进行表里判定或镜像判定(参见图16)。

如图17所示，将以输入线圈为中心的三维空间区域在地球上区分为三个区域(区域1～区域3)表示，以可直接检测输入线圈的区域(向着输入线圈的方向(方位向量的方向)的区域)作为区域1。在区域1中，不可能只利用直接检测，判定表里(判定是向着北半球或向着南半球)。

另外，在横侧下(输入线圈与传感器线圈110平行的状态)，以不但可判定表里，而且必需判定镜像的区域作为区域2。最后，以间接检测方位向量和坐标必要的区域作为区域3。

当考虑三个输入线圈106～108时，由于具有相互垂直的限制条件，区域的排列组合大约有13种。分别在13种情况下进行检测。

<区域判定计算例>

线圈(fu)106：

(i)当Uz＜Uz_min时，Z分量为区域2。Uz_min为给定的阈值。

(ii)在区域3内，输入线圈106(输入元件103)为与X轴或Y轴平行或接近反平行的区域；下一个Uxz或Uyz小。

$\mathrm{Uxz}=\sqrt{(U{x}^2+U{z}^2)}$

$\mathrm{Uyz}=\sqrt{(U{x}^2+U{z}^2)}$

Uxyz_min＝Min(Uxz，Uyz)。

它表示接近X轴或Y轴的方向的区域。式中，Min(Uxz，Uyz)为在这种情况下选择Uxz和Uyz的值中的小的值的函数。Uxz＜Uxyz_min或Uyz＜Uxyz_min情况为区域3。

图18为表示输入线圈106～108(输入元件103～105)的姿势和坐标检测区域的图表。它表示输入线圈fu、fv、fw的检测区域的排列组合和由它进行的图5的子程序的13个号码。这里在理论上不引起的排列组合下，由于各个输入线圈fu、fv、fw的方位向量有检测误差，因此包含可引起的组合。另一方面，排除几乎不会引起的组合。

<间接检测例>

(i)为了方便，输入线圈间的向量用字母二个字的粗字斜体表示。

取从线圈fu的中心至线圈fv的中心的向量为Uv。输入线圈间的向量的各个分量，在字母二个字中加入x、y、z的小字。当依次取X，Y，Z分量为UVx、UVy、UVz时，

UVx＝Vx-Ux，

UVy＝Vy-Uy，

UVz＝Vz-Uz，

线圈fu的间接检测的方位向量U_ind(ind为inderect的简略，表示间接检测的信号)，如下式所示，可用其大小|UV|除线圈fu和线圈fv之间的向量UV而规格化。

U_ind＝UV/|UV|

式中，符“||”为绝对值，即向量的大小。

(ii)取从线圈fw的中心至线圈fu的中心的向量为WU。当依次取其X、Y、Z分量为WUx、WUy、WUz时，

WUx＝Ux-Wx

WUy＝Uy-Wy

WUz＝Uz-Wz

线圈fv的间接检测的方位向量V_ind，可用其大小|WU|除线圈fw和线圈fu之间的向量WU而规格化。由于WU的方向和V_dir的方向相反，当计算V_ind时，如下式所示，要加入负的符号。

V_ind＝-WU/|WU|。

(iii)如下式所示，线圈fw的间接检测的方位向量W_ind，在计算表里判定或镜像判定后的线圈fu和线圈fv的直接检测的方位向量U_dir和V_dir的向量积(U_dir×V_dir)，用其大小|U_dir×V_dir|除进行规格化。

W_ind＝(U_dir×V_dir)/|U_dir×V_dir|(dir为direct的简略)

<方位向量的检测>

由于有测定误差，一般，直接检测的方位向量和间接检测的方位向量会少许不一致。因此，为了减小这种不一致，在区域1和区域2中，使用直接检测的方位向量和间接检测的方位向量，进行表里判定或镜像判定。

这样，用U_dir、V_dir、W_dir表示输入线圈fu、fv、fw的分别的直接检测方位向量。另外，利用U_ind，V_ind，W_ind表示输入线圈fu、fv、fw的分别的间接检测方位向量。

(i)检测区域111

在检测区域111的情况下，表里判定按二者择一进行(步骤S317)。

即：考虑与直接检测的方位向量U_dir相反的向量-U_dir，采用与间接检测方位向量U_dir的向量差小的(参照图19)。

对于输入线圈fu：

如果|U_dir-U_ind|≤|U_dir+U_ind|，则U_dir＝U_dir，

如果|U_dir-U_ind|＞|U_dir+U_ind|，则U_dir＝-U_dir。

对于输入线圈fv：

如果|V_dir-V_ind|≤|V_dir+V_ind|，则V_dir＝V_dir，

如果|V_dir-V_ind|＞|V_dir+V_ind|，则V_dir＝-V_dir。

对于输入线圈fw：

如果|W_dir-W_ind|≤|W_dir+W_ind|，则W_dir＝W_dir，

如果|W_dir-W_ind|＞|W_dir+W_ind|，则W_dir＝-W_dir，

式中，|U_dir-U_ind|等表示(U_dir-U_ind)的大小，以下也同样。另外，相等(＝)表示将右边代入左边，以下同样。

(ii)检测区域112

检测区域112的情况为只有方位向量W大致与XY平面平行，与X轴或Y轴方向不一致的情况。用二者择一方法进行表里判定(步骤S318)。

对于输入线圈fu：

如果|U_dir-U_ind|≤|U_dir+U_ind|，则U-dir＝U_dir。

如果|U_dir-U_ind|＞|U_dir+U_ind|，则U-dir＝-U_dir。

对于输入线圈fv：

如果|V_dir-V_ind|≤|V_dir+V_ind|，则V_dir＝V_dir。

如果|V_dir-V_ind|＞|V_dir+V_ind|，则V_dir＝-V_dir。

<向量积>

如图20所示，取表里判定后的直接检测方位向量U_dir和V_dir的向量积，作为线圈fw的间接检测的方位向量W_ind。由于线圈fw的横倒(θ≈90°)，直接检测的方位向量W_dir显现以X轴或Y轴为镜的镜像。其中，最接近W_ind的为实像。取它为W_dir。另外，由于发生镜像为Z分量在O附近时，与镜像相当的W_dir2，W_dir4以Z分量作为Wz_dir，W_dir3以Z分量作为-Wz_dir即：W_ind用下式表示。另外，在下式中进行规格化。

W_ind＝(U_dir×V_dir)/|U_dir-V_dir|

<表里和镜像判定>

利用如下的四者择一进行表里判定和胸像判定(步骤S322)。

当取W_ind＝(Wx_ind，Wy_ind，Wz_ind)

W_dir1＝(Wx_dir，Wy_dir，Wz_dir)

W_dir2＝(-Wx_dir，Wy_dir，Wz_dir)

W_dir3＝(-Wx_dir，-Wy_dir，-Wz_dir)

W_dir4＝(Wx_dir，-Wy_dir，Wz_dir)时，如果

|W_dir1-W_ind|≤|W_dir2-W_ind|而且

|W_dir1-W_ind|≤|W_dir3-W_ind|而且

|W_dir1-W_ind|≤|W_dir4-W_ind|则W_dir＝W_dir1。另外，如果

|W_dir2-W_ind|≤|W_dir1-W_ind|而且

|W_dir2-W_ind|≤|W_dir3-W_ind|而且

|W_dir2-W_ind|≤|W_dir4-W_ind|则W_dir＝W_dir2。另外，如果

|W_dir3-W_ind|≤|W_dir1-W_ind|而且

|W_dir3-W_ind|≤|W_dir2-W_ind|而且

|W_dir3-W_ind|≤|W_dir4-W_ind|则W_dir＝W_dir3。另外，如果

|W_dir4-W_ind|≤|W_dir1-W_ind|而且

|W_dir4-W_ind|≤|W_dir2-W_ind|而且

|W_dir4-W_ind|≤|W_dir3-W_ind|则W_dir＝W_dir4。

检测区域121，检测区域211的情况也进行与上述大致同样的处理。

(iii)检测区域122

<表里判定>

检测区域122为方位向量V和W二者都大致与XY平面平行，而且与X轴或y轴方向不一致的情况。利用二者择一进行表里判定(步骤S318)。

即：对于输入线圈fu：

如果|U_dir-U_ind|≤|U_dir-U_ind|则U_dir＝U_dir，

如果|U_dir-U_ind|＞|U_dir-U_ind|则U_dir＝-U_dir，

<表里判定，镜像判定>

对于输入线圈fv，表里判定和镜像判定如下这样，按四者择一进行(参见图4)，(步骤S322)。

即：对于输入线圈fv：

当V_ind＝(Vx_ind，Vy_ind，Vz_ind)，

V_dir1＝(Vx_dir，Vy_dir，Vz_dir)

V_dir2＝(-Vx_dir，Vy_dir，Vz_dir)

V_dir3＝(-Vx_dir，-Vy_dir，-Vz_dir)

V_dir4＝(Vx_dir，-Vy_dir，Vz_dir)时，如果

|V_dir1-V_ind|≤|V_dir2-V_ind|而且

|V_dir1-V_ind|≤|V_dir3-V_ind|而且

|V_dir1-V_ind|≤|V_dir4-V_ind|则V_dir＝V_dir1。

另外，如果

|V_dir2-V_ind|≤|V_dir1-V_ind|而且

|V_dir2-V_ind|≤|V_dir3-V_ind|而且

|V_dir2-V_ind|≤|V_dir4-V_ind|则V_dir＝V_dir2。

另外，如果

|V_dir3-V_ind|≤|V_dir1-V_ind|而且

|V_dir3-V_ind|≤|V_dir2-V_ind|而且

|V_dir3-V_ind|≤|V_dir4-V_ind|则V_dir＝V_dir3。

另外，如果

|V_dir4-V_ind|≤|V_dir1-V_ind|而且

|V_dir4-V_ind|≤|V_dir2-V_ind|而且

|V_dir4-V_ind|≤|V_dir3-V_ind|则V_dir＝V_dir4。

这里，使用表里判定后的U_dir、V_dir用向量积计算W_ind。

<表里和镜像判定>

对于输入线圈fw，可如下这样，利用四者择一进行表里判定和胸像判定(参见图21)(步骤S 322)。

即：对于输入线圈fw：

当取W_ind＝(Wx_ind，Wy_ind，Wz_ind)

W_dir1＝(Wx_dir，Wy_dir，Wz_dir)

W_dir2＝(-Wx_dir，Wy_dir，Wz_dir)

W_dir3＝(-Wx_dir，-Wy_dir，-Wz_dir)

W_dir4＝(Wx_dir，-Wy_dir，Wz_dir)时，如果

|W_dir1-W_ind|≤|W_dir2-W_ind|而且

|W_dir1-W_ind|≤|W_dir3-W_ind|而且

|W_dir1-W_ind|≤|W_dir4-W_ind|则W_dir＝W_dir1。

如果

|W_dir2-W_ind|≤|W_dir1-W_ind|而且

|W_dir2-W_ind|≤|W_dir3-W_ind|而且

|W_dir2-W_ind|≤|W_dir4-W_ind|则W_dir＝W_dir2。

如果

|W_dir3-W_ind|≤|W_dir1-W_ind|而且

|W_dir3-W_ind|≤|W_dir2-W_ind|而且

|W_dir3-W_ind|≤|W_dir4-W_ind|则W_dir＝W_dir3。

如果

|W_dir4-W_ind|≤|W_dir1-W_ind|而且

|W_dir4-W_ind|≤|W_dir2-W_ind|而且

|W_dir4-W_ind|≤|W_dir3-W_ind|则W_dir＝W_dir4。

另外，检测区域211，检测区域121，检测区域221，检测区域212也大致同样处理。

(iv)检测区域113

<表里判定>

检测区域113情况的表里判定，如下这样，按二者择一决定(步骤S319)。

对于输入线圈fu：

如果|U_dir-U_ind|≤|U_dir+U_ind|，则U_dir＝U_dir，

如果|U_dir-U_ind|＞|U_dir+U_ind|，则U_dir＝-U_dir，

另外，对于输入线圈fv：

如果Sign(Vz_dir)＝-Sign(WUz)，则V_dir＝V_dir。

如果Sign(Vz_dir)＝-Sign(WUz)，则V_dir＝-V_dir。这里，“Sign()”为表示符号的函数，在负的情况下为-1，在正的情况下为+1。

另外，对于输入线圈fw，从下一个向量积求W_ind，利用W_ind作为W_dir。

W_ind＝U_dir×V_ind

另外，检测区域131、检测区域311也大致同样处理。

(v)检测区域331(步骤S320)

作为一个例子，表示线圈fu取θ＝90°，线圈fv取θ＝90°，线圈fw取θ＝0°，以线圈fw作为基准计算的例子。这里，由于fw的θ＝0°，三个线圈都大致同一高度，因此省略Z的说明。

说明将球体放置在X、Y矩形传感器110上的小的盘子上，在球体中心的X、Y坐标和高度一定下，以图22(平面图)的姿势，围绕Z轴回转的情况的例子。

首先，为了简单，假定输入线圈fw(输入元件105)的中心为坐标原点。

另外，是从输入线圈fu(输入元件103)、输入线圈fv(输入元件104)都不是其方位角，而输入线圈fu、fv的中心坐标从第一象限到达第二象限的情况考虑的。

当取线圈fu(输入元件103)和线圈fv(输入元件104)的一般方位角分别为Φu、Φv时，线圈fu(输入元件103)、线圈fv(输入元件104)的中心的坐标分别取为(Xu、Yu)，(Xv、Yv)，用符号U、V表示。

图23为图22的部分放大图。图24为说明处理的说明图。以下，利用图22～24进行说明。

在图24中，直角三角形△UWA和直角三角形△VUB相反。即：△UWA∽△VUB。

因此Xu∶Yu＝(Yv-Yu)∶(Xu-Xv)    ......(1)

∴Xu/Yu＝(Yv-Yu)/(Xu-Xv)

当k＝15.0mm/13.5mm＝1.111时，

(Yv-Yu)/Xu＝(Xu-Xv)/Yu＝k......(2)

从(2)式右边：

Xu-Xv＝kYu

∴Xu＝Xv+kYu(对于fu：90≤Φu≤135°)  ......(3)

从(2)式左边：

Yu-Yv＝kXu

∴Yu＝Yv+kXu(对于fu，135°≤Φu≤180°)  ......(4)

从(1)式：

(Xu-Xv)Xu＝(Yv-Yu)Yu

∴(Xu-Xv)＝(Yv-Yu)Yu/Xu

∵Xv＝Xu+(Yu-Yv)Yu/Xu  ......(5)

将(4)式代入(5)式：

Xv＝Xu+[{(Yv-kXu)-Yv}((Yv-kXu)]/Xu

＝Xu-k(Yv-kXu)

＝Xu-kYv+k²Xu

∴Xv＝(1+K²)Xu-kYv(对于fv，225°≤Φv≤270°)  ......(6)

另外，从(1)式，与导出(5)式的顺序同样。

(Yv-Yu)Yu＝(Xu-Xv)Xu

∴Yv-Yu＝(Xu-Xv)Xu/Yu

∴Yv＝Yu+(Xu-Xv)Xu/Yu           ......(7)

将式(3)代入式(7)，

Yv＝Yu+[{(Xv+kYu)-Xv}(Xv+kYu)]/Yu

＝Yu+k(Xv+kYu)

∴Yv＝(1+k²)Yu+kXv(对于fv，180°≤Φv≤225°)  ......(8)

结果，以上的4个式(3)，(4)，(6)和(8)为间接检测的计算式。

当与直接检测坐标做成一起时，可以检测二个线圈fu、fv的X、Y坐标。

另外，这些计算式在所有限都有效。即，线圈fu和线圈fV的一般方位角分别为Φu、Φv，(北半球：线圈fw的Z分量为正，Wz＞0)。具体是fu的45°≤Φu≤135°，225°≤Φu≤315°，即在fv的135°≤Φv≤225°，-45°≤Φv≤45°下

Xu＝Xv+kYu(间接检测)Yu＝Yu(直接检测)

Xv＝Xv(直接检测)

Yv＝(1+k²)Yu+kXv  (间接检测)

特别是在fu的135°≤Φu≤225°，-45°≤Φu≤45°，即在fv的45°≤Φv≤135°，225°≤Φv≤315°下，

Xu＝Xu(直接检测)

Yu＝Yv-kXu(间接检测)

Xv＝(1+k²)Xu-kYv  (间接检测)

Yv＝Yv(直接检测)

以上为在北半球的坐标检测。

在南半球K前的符号相反(南半球：线圈fw的Z分量为负，Wz＜0)。特别是，在fu的45°≤Φu≤135°，225°≤Φu≤315°，即在fv的135°≤Φv≤225°，-45°≤Φv≤45°下，

Xu＝Xv-kYu(间接检测)

Yu＝Yu(直接检测)

Xv＝Xv(直接检测)

Yv＝(1+k²)Yu-kXv  (间接检测)

特别是，在fu的135°≤Φu≤225°，-45°≤Φu≤45°，即fv的45°≤Φv≤135°，225°≤Φv≤315°下

Xu＝Xu            (直接检测)

Yu＝Yv+kXu        (间接检测)

Xv＝(1+k²)Xu+kYv  (间接检测)

Yv＝Yv            (直接检测)。

其次，增加线圈fw的中心的X、Y坐标(Xw、Yw)。

Xu＝Xu+Xw

Yu＝Yu+Yw

Xv＝Xv+Xw

Yv＝Yv+Yw

这样，得到以给定位置为基准的线圈fu、fw的中心的位置坐标。

说明检测区域111的情况。为了简单，在坐标中球体102的中心固定，在水平面内围绕垂直轴回转，测定各个输入线圈(输入元件)的倾斜角θ和方位角Φ与各个输入线圈(输入元件)的中心的X、Y、Z坐标在水平面内的回转角的依存性。检测区域，按fu、fv、fw的顺序为111。

使每一个输入线圈fu、fv、fw在水平面内回转15°，相对于水平面内的回转角Φ做出各个线圈fu、fv、fw的各个直接检测的方位向量分量Ux_dir、Uy_dir、Uz_dir、Vx_dir、Vy_dir、Vz_dir、Wx_dir、Wy_dir、Wz_dir的图形，如图25～图27所示。

其次，以三个输入线圈fu、fv、fw的X、Y、Z坐标为基础，计算线圈间向量UV和WU，将其规格化。从这些结果，求出线圈fu和线圈fv的间接检测方位向量分量Ux_ind、Uy_ind、Uz_ind、Vx_ind、Vy_ind、Vz_ind，如图28、图29所示。

当将线圈fu的直接检测方位向量分量与线圈fu的间接检测方位向量分量比较，判定表里时，直接检测方位向量分量也可以照原样不动。但当将线圈fv的直接检测方位向量分量与线圈fv的间接检测方位向量分量比较，判定表里时，直接检测方位向量分量必需表里反转。

因此，表里判定后的线圈fv的直接检测方位向量分量成为图30、图31那样。求表里判定后的线圈fu的方位向量和表里判定后的线圈fv的方位向量的向量积，规格化，作为线圈fw的间接检测的方位向量分量，表示在图32中。

当将线圈fw的直接检测方位向量分量与线圈fw的间接检测的方位向量分量比较，判定表里时，直接检测方位向量分量可以照原样不动，如图33(与图27相同)那样。

在检测区域112、113的情况也可以上述同样考虑，进行处理，与上述例1对应的图表示在图34～图43中。但使用Sign(WUz)判定表里的方向。

其次，说明检测区域331、221、321、231的情况。为了简单，在坐标中，球体102的中心固定，围绕Z轴回转，测定各个线圈的倾斜角θ和方位角Φ与各个线圈的中心的X、Y、Z坐标的方位角的依存性(线圈fu的方位角Φu)。

检测区域，按线圈fu、fv、fw的顺序变化为检测区域331、221、321、231等。

在线圈fw的倾斜角θ＝0°的情况下，围绕fw，使每一个线圈fu和fv的方位角Φ回转15°，相对于线圈fw的方位角Φu做出线圈fu的中心的X、Y坐标Xu、Yu，则如图44所示。

由于线圈fu、fv都是横倒状态，θ＝0°，当与X轴或Y轴平行时，依次Y坐标和X坐标不定。这种形式表示在特性图中。但线圈fu的中心的X、Y坐标Xu、Yu为以线圈fw的中心的X、Y坐标为原点时的坐标。Z坐标理论上一定，Z坐标不是不定的。

如上所述，图45为使线图fu变化时，线圈fu的中心的间接检测的X、Y坐标Xu_ind、Yu_ind。当与图44比较时，可看出间接检测的坐标在与直接检测的坐标不同的方位角上，坐标不定。

通过使直接检测坐标和间接检测坐标加权平均，得到加权平均后的值，在切换选择直接检测坐标和间接检测坐标时，不产生急剧变化，而是连续平滑地变化(步骤S325)。

由于这样，为了有效地利用可以检测直接检测坐标和间接检测坐标的坐标，设定加权平均的权重。当作出线圈fu的X、Y信号的峰值时，如图46所示，如下式那样，以该峰值做出比例，再将该比例乘3，得出图47所示的权重wei_LUxm，wei_LUym。

wei_LUxm＝(LUxm/(LUxm+LUym))×3，

wei_LUym＝(LUym/(LUxm+LUym))×3。

利用该权重wei_LUxm、wei_LUym，通过下式，对直接检测坐标和间接检测坐标加权平均时，取加权平均后的值在切换选择直接检测坐标和间接检测坐标时，不产生急剧变化，如图48所示那样连续的平滑变化。

Xu_wei＝wei_LUx×Xu_dir+(1-wei_LUx)×Xu_ind，

Yu_wei＝wei_LUy×Yu_dir+(1-wei_LUy)×Yu_ind，

对线圈fv也同样，当用下式加权平均时，得到的加权平均后的值，如图49那样平滑变化。

Xv_wei＝wei_LVx×Xv_dir+(1-wei_LVx)×Xv_ind，

Yv_wei＝wei_LVy×Yv_dir+(1-wei_LVy)×Yv_ind。

利用这个结果，计算线圈fu-fv之间的向量。图50为表示线圈fu-fv之间的向量大小分量与线圈fu的方位角Φu依存的形式的图。

图51为表示线圈fu、线圈fv之间向量与规格化向量分量的方位角的依存性的图。

其次，从以线圈fw为原点的坐标，输入图形要素输入板检测坐标的(Xw、Yw)做出特性图。如图52、图53所示，Xw、Yw按三角函数变化，球体102的中心接近一定。

图54表示直接检测的三个线圈fu、fv、fw的中心高度Zu_dir、Zv_dir、Zw_dir和球体102的中心的高度ZG_dir相对于线圈fu的方位角Φu的变化的图。

图55为每前进10mm检测在方位角Φ＝45°的方向转动输入装置101的情况下的三个线圈fu、fv、fw的X、Y坐标的变化的图。可看出，有些地方有弯曲的部分，在该部分上，坐标不定，在检测坐标中产生坐标不连接。

当在直接检测坐标和间接检测坐标中取加权平均时，如图56的Yu_wei、Yv_wei、Yw_wei那样，大致为线性。

图57为表示在方位角Φ＝45°的方向上使输入装置101转动情况下的三个线圈fu、fv、fw的高度Z的变化的图。如图57所示，由于高度Z坐标不定，直接采用直接检测坐标。

输入装置101(球体102)的中心的直接检测的X坐标，Y坐标的坐标不定，使误差增大。但是，通过使间接检测的X坐标、Y坐标加权平均，如图58的YG_wei所示，坐标变化的形式可以线性地检测。另外，高度Z使用直接检测的Z坐标。

检测输入装置101(球体102)的中心，在本实施例中，三个输入线圈106～108的中心(合成中心)的三维坐标(XG_wei、YG_wei、ZG_wei)(步骤S 326)。

例如，三个线圈fu、fv、fw中，线圈fv的直接检测的方位向量分量只向着北半球(Z分量经常为O或正)。由于这样，如图9所示，X、Y分量的极性屡次反转。线圈fu、fw也是同样的特性。

在利用间接检测方位向量镜像判定或表里判定直接检测方位向量时，如果对直接检测方位向量和间接检测方位向量加权平均，则如图60所示，成为平滑的三角函数的变化。但是，方位向量的Z分量，作为加权平均，可以原封不动地使用直接检测方位向量分量。如下式所示，检测输入装置101的姿势(步骤S 327)。在下式中，U_Wei、X_Wei、W_Wei分别表示用线圈fu、fv、fw的加权平均计算的方位向量。

另外，Ux_Wei、Uy_Wei、Uz_Wei、Vx_Wei、Vy_Wei、Vz_Wei、Wx_Wei、Wy_Wei、Wz_Wei依次表示方位向量U_Wei、V_Wei、W_Wei的X、Y、Z分量。

$(U\_\mathrm{wei},V\_\mathrm{wei},W\_\mathrm{wei})$

$=\left(\begin{array}{ccc}\mathrm{Ux}\_\mathrm{wei}& \mathrm{Vx}\_\mathrm{wei}& \mathrm{Wx}\_\mathrm{wei}\\ \mathrm{Uy}\_\mathrm{wei}& \mathrm{Vy}\_\mathrm{wei}& \mathrm{Wy}\_\mathrm{wei}\\ \mathrm{Uz}\_\mathrm{wei}& \mathrm{Vz}\_\mathrm{wei}& \mathrm{Wz}\_\mathrm{wei}\end{array}\right)$

将上述的三维坐标和这个姿势合并，成为6维检测。

图61～图63分别为本发明第二个实施例的三维信息输入装置的平面图、正视图、右侧视图。相同的部分用相同符号表示。

在图61～图63中，三维信息输入装置6101配置在外形为球形的球体6102和球体6102内，分别具有构成输入元件的多个(本实施例中为三个)输入线圈6103、6104、6105。

各个输入线圈6103～6105由圆形的空芯线圈构成，通过各个输入线圈6103～6105的圆形中心的轴(线圈轴)配置在由树脂等绝缘性材料构成的球体6102内，互相成直角。

另外，各个输入线圈6103～6105相互成链条状交叉。

在本第二个实施例的三维信息输入装置6101中，通过使多个输入线圈6103～6105互相磁性不干涉，可通过利用三维信息检测装置进行与上述第一个实施例所述同样的处理，可以进行表里判定和镜像判定，可以容易检测从三维信息输入装置6101输入的位置或姿势等三维信息，可以用三维信息检测装置检测由三维信息输入装置6101输入的三维信息。但是在上述第一个实施例的三维信息输入装置101中，二个线圈106、107(输入元件103、104)在同一平面上，而在本第二个实施例的三维信息输入装置6401中，全部线圈配置在不同的平面上，三维信息输入装置101和三维信息输入装置6101中，线圈的位置偏移这点不同。因此，利用使用三维信息输入装置6101的三维信息检测系统中，用三维信息检测装置从检测信号计算三维信息时，必需考虑线圈的偏移进行计算处理。

图64-图66分别为本发明的第三个实施例的三维信息输入装置6401的平面图、正视图和右侧视图。图67为说明三维信息输入装置6401的输入元件6403至6405的配置的说明图。为了容易看，图67变换了姿势，图64至图67中，相同的部分用相同的符号表示。

在图64至图67中，多个(本实施例中为3个)输入元件6403至6405配置在由树脂等绝缘性材料构成的球体6402内，使得在各输入元件6403至6405的长度方向上通过其中心的轴(长度方向的中心轴)，在互相直接不交叉的状态下互相以给定的距离垂直。

如图67所示，假定假想的立方体6701说明各个输入元件6403～6405的配置。输入元件6403、输入元件6404、输入元件6405分别配置在立方体6701的互相垂直的不同的面上，这样，各个输入元件6403～6405以给定距离互相不直接交叉，垂直配置。

即，考虑通过第一个输入线圈6406(输入元件6403)的中心，作为输入线圈6406的长度方向的轴垂直的面的法平面。在剩下的二个输入线圈6407、6408中，取离开该法平面的输入线圈为第二个线圈，剩下的为第三个线圈。在图67中，第二个输入线圈为输入线圈6407，第三个输入线圈为输入线圈6408。

考虑第一个输入线圈6406(输入元件6403)的轴方向上大小为1的单位向量。该单位向量的表里方向为在有第二个输入线圈6407(输入元件6404)的方向上选择的第一个输入线圈6406的方位向量。

同样，依次考虑第二个输入线圈6407(输入元件6404)的轴方向上大小为1的单位向量。该单位向量的表里方向为在有第三个输入线圈6408(输入元件6405)的方向上选择的第二个输入线圈6407的方位向量。

再同样考虑第三个输入线圈6408(输入元件6405)的轴方向上大小为1的单位向量。该单位向量的表里方向为在有第一个输入线圈6406(输入元件6403)的方向上选择的第三个输入线圈6408(输入元件6405)的方位向量。

在本实施例中，这时，在第一个线圈6406(输入元件6403)的方位向量的右乘上第二个线圈6407(输入元件6404)的方位向量，计算向量积的结果，在与第三个线圈6408(输入元件6405)的方位向量大致一致的情况下，该三个输入线圈6406～6408(输入元件6403～6405)按右手系统配置和定义。本第三个实施例的三维信息输入装置6401为右手系统的三维信息输入装置的例子。这时，上述向量积的计算结果，在与第三个线圈6408(输入元件6405)的方位向量的相反方向的向量大致一致的情况下，该三个输入线圈6406～6408(输入元件6403～6405)按左手系统配置的和定义。左手系统配置的三维信息输入装置的例子以后说明。

输入元件6403具有由磁性材料构成的芯子6409、卷绕在芯子6409上的第一输入线圈6406和与第一输入线圈6406并联连接的电容器6412。输入元件6404具有由磁性材料构成的芯子6410、卷绕在芯子6410上的第二输入线圈6407和第二输入线圈6407并联连接的电容器6413。另外，输入元件6405具有由磁性材料构成的芯子6411、卷绕在芯子6411上的第三输入线圈6408和与第三输入线圈6408并联连接的电容器6414。

输入线圈6406至6408分别以输入元件6403至6405的中心部分(中心位置)为中心卷绕在芯子6409-6411上。输入线圈6406和电容器6412构成以第一个共振频率fu共振的第一个并联共振回路。输入线圈6407和电容器6413构成以第二个共振频率fv共振的第二个并联共振回路。另外，输入线圈6408和电容器6414构成以第三个共振频率fw共振的第三个并联共振回路。

在对球体6402中形成用于保持上述这样配置的各个输入元件6403至6405的圆柱形孔6415至6417。各个输入元件6403至6405收容保持在各孔6415至6417内，使球6402内的位置不偏移。

在本第三个实施例的三维信息输入装置6401中，多个输入线圈6406至6408磁性互不干涉，这样，通过利用三维信息检测装置进行与上述第一个实施例所述同样的处理，可以进行表里判定和镜像判定，可以容易地检测从三维信息输入装置6401输入的位置或姿势等三维信息，可以利用三维信息检测装置检测用三维信息输入装置6401输入的三维信息。

但在上述第一个实施例的三维信息输入装置101中，二个线圈106、107(输入元件103、104)在同一平面上，而在本第三个实施例的三维信息输入装置6401中，全部线圈配置在不同的平面上。三维信息输入装置101和6401中，线圈位置偏移，这点不相同，因此，在使用三维信息输入装置6401的三维信息检测系统中，在用三维信息检测装置从检测信号计算三维信息时，必需考虑线圈的偏移量进行计算处理。

图68～图70分别为本发明的第四个实施例的三维信息输入装置6801的平面图、正视图和右侧视图。此外，图71为说明三维信息输入装置6801的输入元件6803～6805的配置的说明图。为了容易看，图71变换了姿势，在图68～图71中相同的部分用相同的符号表示。

在上述第三个实施例中，举出右手系统配置的三维信息输入装置的例子，第四个实施例的三维信息输入装置6801为左手系统配置的三维信息输入装置的例子。

在图68至图71中，多个(本实施例中为3个)输入元件6803至6805配置在由树脂等绝缘性材料构成的球体6802内，使得在各输入元件6803至6805的长度方向上通过其中心的轴(长度方向的中心轴)，在互相直接不交叉的状态下互相以给定的距离垂直。

如图71所示，假定假想的立方体7101说明各个输入元件6803～6805的配置。输入元件6803、输入元件6804、输入元件6805分别配置在立方体7101的互相垂直的不同的面上，这样，各个输入元件6803～6805以给定距离互相不直接交叉，垂直配置。

输入元件6803具有由磁性材料构成的芯子6809、卷绕在芯子6809上的第一输入线圈6806和与第一输入线圈6806并联连接的电容器6812。输入元件6804具有由磁性材料构成的芯子6810、卷绕在芯子6810上的第二输入线圈6807和第二输入线圈6807并联连接的电容器6813。另外，输入元件6805具有由磁性材料构成的芯子6811、卷绕在芯子6811上的第三输入线圈6808和与第三输入线圈6808并联连接的电容器6814。

输入线圈6806至6808分别以输入元件6803至6805的中心部分(中心位置)为中心卷绕在芯子6809-6811上。输入线圈6806和电容器6812构成以第一个共振频率fu共振的第一个并联共振回路。输入线圈6807和电容器6813构成以第二个共振频率fv共振的第二个并联共振回路。另外，输入线圈6808和电容器6814构成以第三个共振频率fw共振的第三个并联共振回路。

在对球体6802中形成用于保持上述这样配置的各个输入元件6803至6805的圆柱形孔6815至6817。各个输入元件6803至6805收容保持在各孔6815至6817内，使球6802内的位置不偏移。

在利用第四个实施例的三维信息输入装置6801的三维信息检测系统中，与上述第三个实施例同样，通过用维信息检测装置进行与上述第一个实施例所述同样的处，可以用三维信息检测装置检测由三维信息输入装置6801输入的三维信息。

但是，在上述第一个实施例的三维信息输入装置101中，二个线圈106、107(输入元件103、104)配置在同一平面上，同时为右手系统配置，而在本第三个实施例的三维信息输入装置6801中，全部线圈配置在不同的平面上，同时为左手系统配置。因此，在使用三维信息输入装置6801的三维信息检测系统中，当用三维信息检测装置从检测信号计算三维信息时，要考虑输入线圈配置不同和偏移量，进行计算处理，则可以通过进行与上述第一个实施例同样的处理，检测三维信息。

图72为本发明的第二个实施例的三维信息检测系统的方框图。与图1相同的部分用相同符号表示，省略其说明。

第二个实施例的三维信息检测系统具有三维信息输入装置101和检测三维信息输入装置101的位置和姿势等三维信息的三维信息检测装置7200。

三维信息检测装置7200具有在大致全部检测面上互相垂直配置的多个线圈(检测多个信号用的传感器线圈和发送多个信号用的线圈)7210。

多个线圈7210中的传感器线圈由多个X传感器线圈和Y传感器线圈构成，通过进行上述传感器线圈切换的切换部分7201和具有放大回路的接收回路112，与构成信号检测装置的检测部分113连接。检测部分113具有用于检波接收信号而对多种频率信号(例如频率fu、fv、fw)进行检波的检波回路。

构成信号发生装置的发送控制部分117具有生成多种频率信号(例如频率fu、fv、fw)的发送信号发生回路，将由上述发送信号发生回路生成的信号在给定时间选择切换，输出至发送回路118的选择器回路。发送回路118具有放大回路，其输出部分通过切换部分7202，与多个线圈7210中的多个信号发送用的线圈连接。控制部分7203具有CPU 7204和存储CPU 7204执行的程序的同时存储数据等的存储器7205，可进行三维信息的计算处理，和切换部分7201、7202，接收回路112，检测部分113，发送控制部分117，发送回路118的控制等。

在检测三维信息输入装置101的三维信息的情况下，在控制部分7203的控制下，发送控制部分117通过发送回路118和切换部分7202，从由控制部分7203选择的信号发送用线圈发送检测用信号。三维信息输入装置101返回从上述信号发送用线圈来的信号。从三维信息输入装置101来的信号，利用由控制部分7203选择的传感器线圈检测，通过接收回路112，由检测部分113检测。控制部分7203根据由检测部分113检测的信号，计算三维信息输入装置101的位置或姿势等三维信息。这样，可以检测由三维信息输入装置101输入的三维信息。

图73为本发明的第三个实施例的三维信息检测系统的方框图。与图1相同的部分用相同符号表示，省略使用。

第三个实施例的三维信息检测系统具有三维信息输入装置7305和检测三维信息输入装置7305的位置或姿势等三维信息的三维信息检测装置7300。

三维信息输入装置7305具有上述配置的多个输入元件103～105，同时具有图中没有示出的，从各个输入元件103～105发生多种频率信号(例如频率fu、fv、fw)的信号发生回路和电源。

三维信息检测装置7300具有在检出面的大致全域上互相垂直的多个传感器线圈110。

传感器线圈110由多个X传感器线圈和Y传感器线圈构成，可通过进行传感器线圈110切换的切换部分7304和具有放大回路的接收回路112与构成信号检测装置的检测部分113连接。检测部分113具有检波接收信号用的检波多种频率信号(例如频率fu、fv、fw)的检波回路。

检测部分113的输出部分与控制部分7301连接。控制部分7301具有CPU 7302和存储CPU 7302执行的程序的同时存储数据等的存储器7303，可进行三维信息的计算处理，接收回路112，检测部分113的控制等。

在检测三维信息输入装置101的三维信息的情况下，在给定时间不同频率的信号从三维信息输入装置7305的各个输入元件103～105发送出去。

在三维信息检测装置7300中，在控制部分7301的控制下，通过切换控制切换部分7304，可以利用由控制部分7203选择的传感器线圈110，检测从三维信息输入装置101发出的信号，通过接收回路112，用检测部分113检测。控制部分7301、根据检测部分113检测的信号，计算三维信息输入装置7305的位置和姿势等三维信息。这样，可以检测三维信息输入装置7305输入的三维信息。

图74为本发明的第四个实施例的三维信息检测系统的方框图。与图1相同的部分用相同符号表示，省略使用。

第四实施例的三维信息检测系统具有三维信息输入装置7405和检测它的位置或姿势等三维信息的三维信息检测装置7400。三维信息输入装置7405和三维信息检测装置7400用电缆7404连接。三维信息输入装置7405通过电缆7404从三维信息检测装置7400接收送至输入元件103～105的信号，接收供给三维信息输入装置7405的电子结构元件的电源。

三维信息输入装置7405具有上述配置的多个输入元件103～105，同时，各个输入元件103～105，通过电缆7404接收从发送回路118发出的相互不同的频率信号(例如频率fu、fv、fw)，利用电磁结合输出至三维信息检测装置7400。

三维信息检测装置7400具有在检出面的大致全域上互相垂直的多个传感器线圈110。

传感器线圈110由多个X传感器线圈和Y传感器线圈构成，可通过进行传感器线圈110切换的切换部分7404和具有放大回路的接收回路112与构成信号检测装置的检测部分113连接。检测部分113具有检波接收信号用的检波多种频率信号(例如频率fu、fv、fw)的检波回路。

检测部分113的输出部分与控制部分7401连接。控制部分7401具有CPU 7402和存储CPU 7402执行的程序的同时存储数据等的存储器7403，可进行三维信息的计算处理，接收回路112，检测部分113，发送控制部分117，发送回路118的控制等。

构成信号发生装置的发送控制部分117具有生成多种频率信号(例如频率fu、fv、fw)的发送信号发生回路，将由上述发送信号发生回路生成的信号在给定时间选择切换，输出至发送回路118的选择器回路。发送回路118具有放大回路，其输出部分通过电缆7404与三维信息输入装置7405的各个输入线圈连接。

另外，为了使三维信息输入装置7405和三维信息检测装置7400间的信号发送接收同步，检测部分113和发送控制部分117连接。

在检测三维信息输入装置101的三维信息时，在控制部分7401的控制下，利用切换部分7404切换传感器线圈110，同时，发送控制部分117通过发送回路和电缆7404在给定时间，将多种频率信号(例如频率fu、fv、fw)输出至三维信息输入装置7405。上述多种频率信号，在给定时间从三维信息输入装置的各个输入线圈输出至三维信息检测装置7400。

在三维信息检测装置7300中，在控制部分7301的控制下，通过切换部分7404和接收回路112，利用由控制部分7203选择的传感器线圈110，通过电磁结合，检测从三维信息输入装置101发出的信号，通过接收回路112，由检测部分113检测。控制部分7401根据检测部分113检测的信号，计算三维信息输入装置7405的位置或姿势等三维信息。这样，可进行由三维信息输入装置7405输入的三维信息的检测。在本实施例中，由于使三维信息输入装置7405和三维信息检测装置之间的信号发送接收同步，容易进行表里判定等。

另外，在上述各个实施例中，在计算三维信息输入装置的坐标或姿势时，通过参照预先存储在存储器116等中的表(参照数据用表，校正用表)进行，将计算坐标，方位角Φ，倾角θ用的计算式(近似式)作为程序预先存储在存储器116中，也可以由CPU 115进行上述计算处式。

另外，在上述各个实施例中，利用三维信息输入装置接收从三维信息检测装置的传感器线圈发生的信号，从三维信息输入装置将信号返回至三维信息检测装置，利用与将信号发送至三维信息输入装置的传感器线圈相同的传感器线圈，接收从三维信息输入装置来的信号，通过用三维信息检测装置检测输入元件的位置或方向，检测三维信息输入装置的位置或姿势，利用信号发送和接收不同的传感器线圈进行也可以。

另外，三维信息输入装置的输入线圈和三维信息检测装置的传感器线圈构成振荡回路，当存在输入装置时，检测装置也可以为自己振荡方式。

另外，在三维信息输入装置中，内部装有接收从电源或其他地方的电源供给的电源回路，产生发送接收信号的信号发生回路。上述信号的发送接收，计算部分和用红外线或电波等无线发送计算结果的发送回路。另一方面，在三维信息检测装置中，构成共振回路的多个线圈平面配置，从输入装置发出的信号用检测装置接收返回，利用输入装置的发送接收回路接收它，用上述计算部分计算各个输入元件的三维信息(三维坐标和方向)，将该计算结果，利用上述发送回路发送至上位装置等其他装置中也可以。

另外，在三维信息输入装置中，内部装有接收从电源或其他地方的电源供给的电源回路，产生发送接收信号的信号发生回路。上述信号的发送接收，按给定发送格式处理接收信号的信号处理部分和用红外线或电波等无线发送计算结果的发送回路。另一方面，在三维信息检测装置中，构成共振回路的多个传感器线圈平面的或曲面的配置，同时，设置接收从上述发送回路来的信号，计算输入装置的位置或方向的计算部分也可以。

另外，在三维信息输入装置中，内部装有接收从电源或其他地方的电源供给的电源回路，信号接收部分，计算部分和用红外线或电波等无线发送计算结果的发送回路。另一方面，在三维信息检测装置中，构成共振回路的多个构成共振回路的多个传感器线圈，切换选择上述传感器线圈的信号发生回路，产生用于发送接收的信号的信号发生回路，计算各个输入元件的三维信息的计算部分也可以。

另外，在三维信息输入装置中内部可放置从电源或其他地方来的电源供给的电源回路，信号接收部分，三维信息计算部分和红外线或电波等无线发送计算结果的发送回路。另一方面，在三维信息检测装置中配置构成共振回路的多个传感器线圈和信号发生回路，切换选择上述传感器线圈并将从上述信号发生回路来的信号发送至上述输入装置，利用上述输入装置计算三维信息，用无线发送至上述位置等的其他装置中也可以。

另外，各个输入元件的外形除球体以外也可以由圆柱体，椭圆体等各种形状构成。

另外，在三维信息输入装置中设置振荡回路的情况下，输入线圈不形成共振回路也可以。

另外，在三维信息检测装置中设置振荡回路的情况下，传感器线圈不形成共振回路也可以。

另外，在输入线圈和三维信息检测装置构成共振回路的情况下，发送和接收的信号不必完全与上述共振回路的共振频率一致，具有得到实质的接收信号的程度的不相同的范围内的信号，即与上述共振频率关联的信号也可以。

另外，从传感器线圈送出检测用信号利用三维信息输入装置接收上述检测用信号，根据上述三维输入装置检测的信号，计算上述三维信息输入装置的位置或姿势等三维信息也可以。

如上所述，本发明的一种三维信息检测系统，它具有：具有三维信息输入用的多个输入线圈的三维信息输入装置；相互交叉地沿着检测面配置，与上述多个输入线圈电磁结合的多个传感线圈；切换选择上述传感器线圈的选择机构；在上述输入线圈和选择的上述传感器线圈之间，利用电磁结合发生发送和接收的信号的信号发生机构；检测由上述选择的传感器线圈或上述输入线圈接收的信号的信号检测机构；和根据由上述信号检测机构检测的信号，计算三维空间的上述输入机构的三维信息的计算机构；上述三维信息输入装置具有第一、第二、第三个输入线圈作为上述多个输入线圈，上述第一、第二、个线圈的中心轴相互成直角配置，同时，上述第一-第二，个线圈的中心轴位于同一平面上。

另外，本发明一种三维信息检测系统，它具有：具有三维信息输入用的多个输入线圈的三维信息输入装置；相互交叉地沿着检测面配置，在上述多个输入线圈电磁结合的多个传感线圈；切换选择上述传感器线圈的选择机构；在上述输入线圈和选择的上述传感器线圈之间，利用电磁结合发生发送和接收的信号的信号发生机构；检测由上述选择的传感器线圈或上述输入线圈接收的信号的信号检测机构；和根据由上述信号检测机构检测的信号，计算三维空间的上述输入机构的三维信息的计算机构；上述三维信息输入装置具有第一、第二、第三个输入线圈作为上述多个输入线圈，上述各个线圈的中心轴磁性不干涉地相互成直角配置，同时相互不直接交叉。

例如，上述第一、第二、第三个输入线圈按右手系统配置。

另外，上述第一、第二、第三输入线圈也可按左手系统配置。

另外，上述输入装置具有球体，上述各个输入线圈配置在上述结构体内。

另外，上述多个输入线圈的合成中心位置和上述球体的中心位置可以一致地配置。

另外，上述各个输入线圈由磁性材料卷绕构成。

另外，上述各个输入线圈为空芯线圈。

另外，与各个输入线圈一起构成不同频率的共振回路的共振用电容器与上述各个输入线圈连接。

另外，具有与上述各个共振回路串联连接，具有与对应的共振回路相同的共振频率的多个串联共振回路，和发生发送信号的发送信号发生回路，将上述发送信号发生回路输出的信号，通过上述串联共振回路，从与上述串联共振回路对应的输入线圈输出也可以。

另外，具有将驱动电力供给上述发送信号的检测信号、至少可计算三维空间的上述发送信号发生回路的电池。

另外，上述计算机构根据由上述检测机构检测的检测信号、至少可计算三维空间的上述输入机构的姿势。

另外，上述计算机构根据由上述检测机构检测的检测信号、至少可计算三维空间的上述输入机构的坐标。

另外，上述计算机构根据由上述检测机构检测的检测信号、可计算三维空间的上述输入机构的姿势和坐标。

另外，上述计算机构，根据由上述检测机构检测的上述检测信号中的峰值附近的至少三个点的信号，计算上述输入机构的X轴坐标和Y轴坐标，同时，可从上述检测信号的给定电平值的信号分布的宽度，得到上述各输入机构的高度。

另外，上述计算机构从由与上述检测机构检测的各个线圈对应的检测信号的关系，可得到上述输入机构的倾角θ和方位角Φ。

另外，上述计算机构从与上述各输入线圈对应的检测信号的辅助信号比，可得到上述输入机构的倾角θ和方位角Φ。

另外，上述计算机构从与上述各输入线圈对应的检测信号的左右单侧宽度比，可得到上述输入机构的倾角θ和方位角Φ。

上述信号发生机构可产生与上述输入线圈对应的多个频率的信号，在上述各输入线圈上述选择的传感器线圈之间，发送和接收不同频率的信号。

通过从上述信号发生机构将电流供给上述输入线圈，可从上述输入线圈送出信号，上述检测机构检测由上述输入线圈产生的信号。

另外，通过从上述信号发生机构将电流供给上述传感器线圈，可从上述传感器线圈送出信号，上述检测机构检测由上述输入线圈产生的信号。

另外，通过从上述信号发生机构将电流供给上述传感器线圈，可从上述传感器线圈送出信号，上述输入线圈，在接收上述信号后，返送至上述传感器线圈，上述检测机构检测由上述传感器线圈接收的信号。

这样，三维信息输入机构中包含的多个输入线圈相互不干涉，因此在三维住处检测系统中可用简单的结构进行表里判定和镜像判定，容易检测从三维信息输入装置输入的位置或姿势等三维信息。

另外，由于通过利用与三维信息输入装置垂直的传感器的简单结构，可以进行表里判定和镜像判定，因此可用简单结构检测三维信息。

产业上利用的可能性

除了三维信息系统以外，可以在CAD(计算机辅助设计)、计算机绘图(CG)系统、游戏等信息输入系统等三维信息检测或使用三维信息检测结果的各种系统中使用。

Claims (31)

1.一种三维信息检测系统，它具有：

具有三维信息输入用的多个输入线圈的三维信息输入机构；

相互交叉地沿着检测面配置，与上述多个输入线圈电磁结合的多个传感线圈；

切换选择上述传感器线圈的选择机构；

在上述输入线圈和选择的上述传感器线圈之间，利用电磁结合发生发送和接收的信号的信号发生机构；

检测由上述选择的传感器线圈或上述输入线圈接收的信号的信号检测机构；和

根据由上述信号检测机构检测的信号，计算三维空间的上述输入机构的三维信息的计算机构；

其特征为，上述三维信息输入机构具有第一、第二、第三个输入线圈作为上述多个输入线圈，上述第一、第二、第三个线圈的中心轴相互成直角配置，同时，上述第一、第二个线圈的中心轴位于同一平面上。

2.如权利要求1所述的三维信息检测系统，其特征为，上述第三个输入线圈的中心位置位于与上述第一、第二个线圈的中心轴同一个平面上。

3.一种三维信息检测系统，它具有：

具有三维信息输入用的多个输入线圈的三维信息输入机构；

相互交叉地沿着检测面配置，在上述多个输入线圈电磁结合的多个传感线圈；

切换选择上述传感器线圈的选择机构；

在上述输入线圈和选择的上述传感器线圈之间，利用电磁结合发生发送和接收的信号的信号发生机构；

检测由上述选择的传感器线圈或上述输入线圈接收的信号的信号检测机构；和

根据由上述信号检测机构检测的信号，计算三维空间的上述输入机构的三维信息的计算机构；

其特征为，上述三维信息输入机构具有第一、第二、第三个输入线圈作为上述多个输入线圈，上述各个线圈的中心轴磁性不干涉地相互成直角配置，同时相互不直接交叉。

4.如权利要求1～3中任何一条所述的三维信息检测系统，其特征为，上述第一、第二、第三个输入线圈为按右手系统配置的。

5.如权利要求1～3中任何一条所述的三维信息检测系统，其特征为，上述第一、第二、第三个输入线圈为按左手系统配置。

6.如权利要求1～5中任何一条所述的三维信息检测系统，其特征为，上述三维信息输入机构具有球体，上述各个输入线圈配置在上述球体内。

7.如权利要求6中所述的三维信息检测系统，其特征为，上述第一、第二、第三个输入线圈的合成中心位置与上述球体的中心位置一致。

8.如权利要求1～7中任何一条所述的三维信息检测系统，其特征为，上述各个输入线圈由磁性材料卷绕制成。

9.如权利要求1～7中任何一条所述的三维信息检测系统，其特征为，上述各个输入线圈为空芯线圈。

10.如权利要求1～9中任何一条所述的三维信息检测系统，其特征为，与各个输入线圈一起构成不同频率的共振回路的共振用电容器与上述各个输入线圈连接。

11.如权利要求1～10中任何一条所述的三维信息检测系统，其特征为，上述计算机构，根据由上述检测机构检测的检测信号，计算至少是三维空间的上述三维信息输入机构的姿势。

12.如权利要求1～10中任何一条所述的三维信息检测系统，其特征为，上述计算机构，根据由上述检测机构检测的检测信号，计算至少是三维空间的上述三维信息输入机构的坐标。

13.如权利要求1～10中任何一条所述的三维信息检测系统，其特征为，上述计算机构，根据由上述检测机构检测的检测信号，计算是三维空间的上述三维信息输入机构的姿势和坐标。

14.如权利要求1～13中任何一条所述的三维信息检测系统，其特征为，上述计算机构，根据由上述检测机构检测的上述检测信号中的峰值附近的至少三个点的信号，计算上述各个输入线圈的X轴坐标和Y轴坐标，同时，通过从上述检测信号的给定电平值的信号分布的宽度得到上述各个输入线圈的高度，计算上述三维信息输入机构的姿势和/或坐标。

15.如权利要求1～14中任何一条所述的三维信息检测系统，其特征为，上述计算机构，在上述姿势中，从与由上述检测机构检测的各个线圈对应的检测信号的关系，得到上述三维信息输入机构的倾角θ和方位角Φ。

16.如权利要求15所述的三维信息检测系统，其特征为，上述计算机构，从与上述各个输入线圈对应的检测信号的辅助信号比，得到上述三维信息输入机构的倾角θ和方位角Φ。

17.如权利要求15所述的三维信息检测系统，其特征为，上述计算机构，从与上述各个输入线圈对应的检测信号的左右单侧宽度的比，得到上述三维信息输入机构的倾角θ和方位角Φ。

18.如权利要求1～17中任何一条所述的三维信息检测系统，其特征为，上述信号发生机构发生与上述各个输入线圈对应的多个频率的信号，在上述各个输入线圈和上述选择的传感器线圈之间，发送和接收不同频率的信号。

19.如权利要求1～18中任何一条所述的三维信息检测系统，其特征为，通过从上述信号发生机构将电流供给上述各个输入线圈，可从上述各输入线圈送出信号，上述检测机构检测由上述传感器线圈产生的信号。

20.如权利要求1～19中任何一条所述的三维信息检测系统，其特征为，通过从上述信号发生机构将电流供给上述传感器线圈，可从上述传感器线圈送出信号，上述检测机构检测由上述各个输入线圈产生的信号。

21.如权利要求1～19中任何一条所述的三维信息检测系统，其特征为，通过从上述信号发生机构将电流供给上述传感器线圈，可从上述传感器线圈送出信号，上述输入线圈接收上述信号后，返送至上述传感器线圈，上述检测机构检测由上述传感器线圈接收的信号。

22.一种三维信息输入装置，它具有用于输入三维信息的多个输入线圈，通过在上述多个输入线圈和三维信息检测装置之间，利用电磁结合进行信号的发送和接收，将三维信息输入上述三维信息检测装置中，

其特征为，作为上述多个输入线圈具有第一、第二、第三个输入线圈，上述各个线圈的中心轴互相成直角配置，同时，上述第一、第二个线圈的中心轴位于同一平面上。

23.如权利要求22所述的三维信息输入装置，其特征为，上述第三个输入线圈的中心位置与上述第一、第二个线圈的中心轴位于相同的平面上。

24.一种三维信息输入装置，它具有用于输入三维信息的多个输入线圈，通过在上述多个输入线圈和三维信息检测装置之间，利用电磁结合进行信号的发送和接收，将三维信息输入上述三维信息检测装置中，

其特征为，作为上述多个输入线圈具有第一、第二、第三个输入线圈，上述各个线圈的中心轴相互成直角配置，使磁性不干涉，同时，相互不直接交叉。

25.如权利要求22～24中任何一条所述的三维信息输入装置，其特征为，上述第一、第二、第三个输入线圈为按右手系统配置的。

26.如权利要求22～24中任何一条所述的三维信息输入装置，其特征为，上述第一、第二、第三个输入线圈为按左手系统配置。

27.如权利要求22～26中任何一条所述的三维信息输入装置，其特征为，上述三维信息输入装置具有球体，上述各个输入线圈配置在上述球体内。

28.如权利要求27所述的三维信息输入装置，其特征为，上述第一、第二、第三个输入线圈的合成中心位置与上述球体的中心位置一致。

29.如权利要求22～28中任何一条所述的三维信息输入装置，其特征为，上述各个输入线圈由磁性材料卷绕制成。

30.如权利要求22～28中任何一条所述的三维信息输入装置，其特征为，上述各个输入线圈为空芯线圈。

31.如权利要求22～30中任何一条所述的三维信息输入装置，其特征为，与各个输入线圈一起构成不同频率的共振回路的共振用电容器与上述各个输入线圈连接。

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