JP2002023919A - 姿勢検出装置及び操作入力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】姿勢検出における検出出力の誤差を正確に補正
可能な姿勢検出装置を提供する。 【解決手段】被装着物の姿勢を検出する姿勢検出装置で
あって、所定の方向を向いた軸まわりの姿勢を検出可能
な姿勢検出手段（１軸角速度センサ７Ｍａ）と、所定の
方向とは異なる第１の方向の加速度を検出可能な第１の
検出手段（１軸加速度センサ７Ｍｂ）と、所定の方向及
び第１の方向とは異なる第２の方向の加速度を検出可能
な第２の検出手段（１軸加速度センサ７Ｍｃ）と、姿勢
検出手段の出力を、第１の検出手段の出力及び第２の検
出手段の出力を用いて補正する補正手段（ＣＰＵ）とを
有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は姿勢検出装置及び操
作入力装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】操作者の手にセンサーを装着し、手の形
状や動きを検出してこの検出結果に基づいて信号を発生
させる技術は従来から知られていた。

【０００３】例えば米国特許第５０９７２５２号公報に
は、光源と光センサとを光ファイバ等の導光路で接続し
てなるセンサを手の関節に複数取り付けて当該関節の曲
がりを検出する技術が開示されている。

【０００４】また、特開平９−６２４３７号公報には、
手袋を嵌めた手の甲に２つの加速度センサを配置して手
の２次元移動を検出し、前記手の人差し指の関節部分に
１つのストレインゲージを配置して当該人差し指の屈伸
運動を検出する、マウス代用のコンピュータ入力装置が
開示されている。

【０００５】その他に特開平９−２１６５０号公報のよ
うに、車両の進行方向の傾き(ピッチング)を１軸の角速
度センサの積分値に１軸の加速度センサの傾き角を補正
値として加えるなどの姿勢検出方法が開示されている。

【０００６】また、本出願人による特許出願（特願平１
０−３０２２３６号）には、手の甲に位置及び姿勢を検
出する３軸角速度センサと３軸加速度センサとを配置
し、人差し指の端部、中指の端部、親指の端部及び中央
部に指の折り曲げを検出する１軸角速度センサを配置し
て手の甲の位置・姿勢と指の姿勢とから手の形状を推定
して、この手の形状に基づいてコマンド信号を生成する
操作入力装置が開示されている。

【０００７】さらに、本発明者は特許出願（特願平１１
−３０７０７６号）において、操作者が自動車などの移
動体に搭乗中でも前記操作入力装置を使用できるよう
に、移動に伴う加速度を操作者の身体に装着したセンサ
で感知して、この移動に伴う加速度の影響を補正する技
術を開示している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明者による特願平
１０−３０２２３６号や特願平１１−３０７０７６号に
記載の方法、即ち、操作者の手の甲の位置及び姿勢を３
軸の角速度センサと３軸の加速度センサで検出し、指の
姿勢を端部の１軸の角速度で検出してこれらのデータに
基づいて手の形状を推定し、この手の形状に基づいてコ
マンド信号を発生させる方法は、米国特許第５０９７２
５２号公報や特開平９−６２４３７号公報のような関節
部にセンサを配置する方法と比較して、個人の手の大き
さを考慮してセンサ位置を決定する必要がなく汎用的で
あり、誰でも簡単に利用できる操作入力装置を提供する
ものである。

【０００９】本提案で使用する姿勢検出センサは、身体
に装着する用途のためできるだけ小型・軽量なものが必
要とされる。しかしながら、一般的に高性能なデバイス
は、航空機用や船舶用または車載用のものを目的として
おり大型で装着して使えるようなものはなく、また非常
に高価である。

【００１０】一般に、角速度センサは検出軸周りの回転
運動の角速度運動量を変換する、その応答特性や感度な
どは本提案用途においては低価格なものでも十分な性能
を有している。しかし、温度や環境による信号のドリフ
トやノイズ成分により、角度を求めるときの積分処理に
より誤差が生じてしまう。

【００１１】また加速度センサは停止時においては重力
方向を測定することができるためドリフトが少なく、従
ってこれを基準として用いることが多い。しかし重力加
速度による加速度に加え、並進運動などによる運動加速
度成分が合成される。これらを分離するためにフィルタ
リング処理により分離処理を行うが、これらの処理によ
りその応答特性を悪くしてしまう。

【００１２】従ってこれらの姿勢検出センサの良いとこ
ろをセンサ融合して使うことで、応答性と感度が良く、
そしてドリフトの少ない姿勢検出センサを構築しようと
目指している。

【００１３】また、本出願人提案の特願平１０−３０２
２３６号や特願平１１−３０７０７６号に記載の方法で
指先の姿勢検出センサである１軸の角速度センサには、
リファレンスとなる基準情報が無いために、意識的ある
いは無意識の手の開閉動作とその時の角速度に応じて、
指の曲げ角度のリセットあるいはオーバーフロー処理を
行っている。しかし、ゆっくりとした動作を続けている
とその誤差が蓄積されてくるために、意識的なリセット
動作が必要になる。指先による操作入力の為の動作を検
出するためには、その曲げ角度に関しては高性能な精度
は必要されないが、停止状態に近いときにはある程度の
精度が求められる場合がある。

【００１４】また、特開平９−２１６５０号公報のよう
な方法は、進行方向軸に対して水平に直交する軸回りの
回転が保証されていなければ使えない、つまり進行方向
軸回りの運動が加わると使えないなどの問題がある。

【００１５】本発明はこのような課題に着目してなされ
たものであり、その目的とするところは、空間３軸上で
の１軸回転姿勢検出における検出出力の誤差を正確に補
正可能な姿勢検出装置及び操作入力装置を提供すること
にある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、第１の発明は、被装着物の姿勢を検出する姿勢検
出装置であって、所定の方向を向いた軸まわりの姿勢を
検出可能な姿勢検出手段と、前記所定の方向とは異なる
第１の方向の加速度を検出可能な第１の検出手段と、前
記所定の方向及び第１の方向とは異なる第２の方向の加
速度を検出可能な第２の検出手段と、前記姿勢検出手段
の出力を、前記第１の検出手段の出力及び前記第２の検
出手段の出力を用いて補正する補正手段とを有する。

【００１７】また、第２の発明は、第１の発明における
姿勢検出装置において、前記所定の方向と前記第１の方
向と前記第２の方向は互いに直交している。

【００１８】また、第３の発明は、第１または第２の発
明に係る姿勢検出装置において、前記補正手段は、上記
姿勢検出手段の出力に含まれるドリフトを補正する。

【００１９】また、第４の発明は、手の形状を、所定方
向の軸まわりの姿勢を検出する姿勢センサを用いて検出
し、この検出結果に基づいてコマンドを生成する操作入
力装置において、前記所定の方向とは異なる第１の方向
の加速度を検出可能な第１の検出手段と、前記所定の方
向及び第１の方向とは異なる第２の方向の加速度を検出
可能な第２の検出手段と、前記姿勢センサの出力を、前
記第１の検出手段の出力及び前記第２の検出手段の出力
を用いて補正する補正手段とを有する。

【００２０】また、第５の発明は、第４の発明に係る姿
勢検出装置において、前記補正手段は、前記姿勢検出手
段の出力に含まれるドリフトを補正する。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の姿
勢検出装置及び操作入力装置の実施の形態を詳細に説明
する。

【００２２】図１は、本発明の第１実施形態に係る姿勢
検出装置の構成の一例を示す図である。図１は、操作者
の右手にセンサを取り付けたようすを示している。中指
の端部には、１軸角速度センサ７Ｍａと、一対の１軸加
速度センサ７Ｍｂ、７Ｍｃからなる２軸加速度センサと
を合体した複合角度センサ７Ｍが取り付けられている。
人差し指の端部には、１軸角速度センサ７Ｉａと、一対
の１軸加速度センサ７Ｉｂ、７Ｉｃからなる２軸加速度
センサとを合体した複合角度センサ７Ｉが取り付けられ
ている。さらに、親指の端部には、１軸角速度センサ７
ＴＹａと、一対の１軸加速度センサ７ＴＹｂ、７ＴＹｃ
からなる２軸加速度センサとを合体した複合角度センサ
７ＴＹが取り付けられている。また、親指の中央部に
は、１軸角速度センサ７ＴＸが取り付けられている。複
合角度センサ７ＴＹと１軸角速度センサ７ＴＸとの間に
は、１軸加速度センサ７ＴＹｄが取り付けられている。

【００２３】上記した１軸角速度センサ７Ｍａ、７Ｉ
ａ、７ＴＹａはそれぞれ、指先座標系ＸＹＺのＹ軸周り
（Ｐｉｔｃｈ方向）の角度情報を検出するために用いら
れるものである。また、中指に取り付けられた２軸加速
度センサとしての一対の１軸加速度センサ７Ｍｂ、７Ｍ
ｃは１軸角速度センサ７Ｍａの出力に含まれるドリフト
を補正するのに用いられる。人差し指に取り付けられた
２軸加速度センサとしての一対の１軸加速度センサ７Ｉ
ｂ、７Ｉｃは１軸角速度センサ７Ｉａの出力に含まれる
ドリフトを補正するのに用いられる。２軸加速度センサ
としての一対の１軸加速度センサ７ＴＹｂ、７ＴＹｃと
１軸加速度センサ７ＴＹｄとは３軸加速度センサを構成
し、１軸角速度センサ７ＴＹａ、7ＴＸの出力に含まれ
るドリフトを補正するのに用いられる。

【００２４】さらに、右手の甲の位置（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚ
ｂ）と姿勢（Ｐｉｔｃｈ，Ｒｏｌｌ，Ｙａｗ）を検出す
るために、加速度センサ１２Ｘ、１２Ｙ、１２Ｚと、角
速度センサ１４Ｘ、１４Ｙ、１４Ｚが右手の甲に配置さ
れている。ここで加速度センサ１２Ｘ、１２Ｙ、１２Ｚ
は半導体型加速度センサで構成され、ここでは２軸型の
加速度センサ１２Ｘ、１２Ｙと１軸型の加速度センサ１
２Ｚとを組み合わせて構成されている。また、角速度セ
ンサ１４Ｘ、１４Ｙ、１４Ｚとして１軸の回転方向の角
速度運動量を検出する振動ジャイロ型のセンサを用いて
いる。

【００２５】上記したように本実施形態では、重力ベク
トル軸がＺ軸と一致するような状態で多く使用する系に
おいて、ＸＹ水平面内のＹ軸方向の回転を検出可能な角
速度センサ（図では１軸角速度センサ７Ｍａまたは７Ｉ
ａ）に加えて、当該角速度センサの出力のドリフトを補
正するために、Ｙ軸に直交する２軸方向（Ｘ、Ｚ）の加
速度を検出可能な２軸加速度センサ（図では２軸加速度
センサ７Ｍｂ、７Ｍｃまたは７Ｉｂ、７Ｉｃ）とを設け
たことを特徴とする。

【００２６】さらに親指に関しては親指座標系のＸＹ軸
平面の回転角（Ｘ軸Ｙ軸回転角度）を検出するための2
軸の角速度センサ（図では１軸角速度センサ７ＴＹａま
たは７ＴＸ）とＸＹＺ軸方向の加速度を検出する３軸の
加速度センサ（図では一対の１軸加速度センサ７ＴＹ
ｂ、７ＴＹｃと１軸加速度センサ７ＴＹｄとからなる３
軸加速度センサ）とを設けたことを特徴とする。

【００２７】図２は図１に示す各センサにより検出され
た信号を処理するための信号処理部の構成を示すブロッ
ク図である。

【００２８】図２では、特に中指に取り付けられた複合
角度センサ７Ｍを示しているが、実際はこのような複合
センサが親指とその他の指の数分だけ並列に配置されて
おり、その出力信号に対して以下に述べるのと同様の信
号処理が行われるものとする。

【００２９】アナログ演算回路８は、角速度センサ７Ｍ
ａから出力された角速度信号がＡ／Ｄ変換部９Ｂの変換
レンジに適合するように、角速度センサ７Ｍａの角速度
信号を適宜増幅してＡ／Ｄ変換部９Ｂに送出する。Ａ／
Ｄ変換部９Ｂはアナログ演算回路８からのアナログ信号
をデジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換部９Ｂによる変
換後の角速度信号は補正手段としてのＣＰＵ１１に入力
される。なお、アナログ演算回路８は、角速度信号の低
周波域と高周波域の不要な信号をカットするためのバン
ドパスフィルタ機能をも有しているものとする。

【００３０】上記した角速度センサ７Ｍａ、アナログ演
算回路８、Ａ／Ｄ変換部９Ｂは、操作者の右手の指の先
端の姿勢を検出するための指姿勢検出手段を構成してい
る。

【００３１】また、２軸の加速度センサ７Ｍｂ、７Ｍｃ
からの加速度信号はＰＷＭ（パルス幅変調）されて出力
されるので、カウンタ９Ａでこの信号のデューティ比
（パルス幅のＨ／Ｌの比率）をカウントすることで、そ
の検出された加速度情報を変換することができる。カウ
ント回路９Ａで変換された後の加速度信号はＣＰＵ１１
に入力される。

【００３２】また、直交する３軸上の３つの加速度セン
サ１２（１２Ｘ、１２Ｙ、１２Ｚ）と、カウンタ１３
（１３Ｘ、１３Ｙ、１３Ｚ）と、前記加速度センサ１２
（１２Ｘ、１２Ｙ、１２Ｚ）と同じ軸上に配置された３
つの角速度センサ１４（１４Ｘ、１４Ｙ、１４Ｚ）とア
ナログ演算回路１５（１５Ｘ、１５Ｙ、１５Ｚ）と、Ａ
／Ｄ変換部１６（１６Ｘ、１６Ｙ、１６Ｚ）とは、操作
者の右手の甲の位置と姿勢を検出するための手甲検出手
段を構成している。

【００３３】加速度センサ１２で検出された信号は、Ｐ
ＷＭ（パルス幅変調）されて出力されるので、カウンタ
１３によりこの信号のデューティ比（パルス幅のＨ／Ｌ
の比率）をカウントすることで、その検出された加速度
情報を変換することができる。カウント回路１３で変換
された後の加速度信号はＣＰＵ１１に入力される。ま
た、Ａ／Ｄ変換部１６による変換後の角速度信号はＣＰ
Ｕ１１に入力される。

【００３４】さらに、ＣＰＵ１１には、検出したデータ
を記憶するためのメモリ１０と、インタフェース部１７
とが接続されている。

【００３５】ＣＰＵ１１は手形状推定手段としての機能
を持ち、前記手甲検出手段の出力と前記指姿勢検出手段
の出力に基づいて操作者の手全体の形状を推定する。ま
た、ＣＰＵ１１は操作入力解析手段としての機能を持
ち、前記手形状推定手段の出力を用いて所定の方式でコ
マンドを生成する。さらに本実施形態の特徴として、Ｃ
ＰＵ１１は、姿勢検出手段（例えば中指に取り付けられ
た１軸角速度センサ７Ｍａ）の出力を、２軸加速度セン
サ（例えば中指に取り付けられた一対の１軸加速度セン
サ７Ｍｂ、７Ｍｃ）の出力を用いて補正する補正手段と
しての機能を有する。

【００３６】また、親指についてはＣＰＵ１１は、７Ｔ
Ｙｂ、７ＴＹｃ、７ＴＹｄで構成される３軸加速度セン
サの出力を用いて１軸角速度センサ７ＴＹａと７ＴＸの
出力を補正する。

【００３７】図３は本実施形態に係る複合角度センサに
よる測定の手順を説明するためのフローチャートであ
る。

【００３８】ここまでは指先姿勢手段の１軸角速度セン
サに２軸加速度センサによる構成を図で説明したが、以
下では、この角速度センサと同じＹ軸向き、つまり２軸
の加速度センサと直交する軸にもう１軸の加速度センサ
を配置した３軸加速度センサによる構成方法（図面記載
無し）をとった場合の説明もする。

【００３９】最初に、電源投入時あるいはリセット信号
が入力されたときに初期化動作が行われる。この時に掌
を開いた状態で、さらに掌を下に向けた状態で一瞬動き
を停止させ初期化動作を行う。初期化されたときの加速
度センサからもとめられるＹ軸回りの回転角度である傾
きを初期角度位置（β0）とし、角速度センサ情報から
求められる角度位置（θ0＝0）と対応を取っておく。

【００４０】まず、１軸角速度センサ７Ｍａ、７Ｉａに
よる角速度ωの計測（ステップＳ１）と、加速度センサ
７Ｍｂ、７Ｍｃ、７Ｉｂ、７Ｉｃによる加速度Ａの計測
（ステップＳ２）を並行して行う。ステップＳ１の角速
度ωの計測では、オフセット値としてＧ0を考慮してい
るのでＧ0−Ｇが求める値となる。また、ステップＳ２
の加速度Ａの計測では、ｘ軸加速度センサベクトルＡｘ
（７Ｍｃ、７Ｉｃ）、ｙ軸加速度センサベクトルＡｙ
（３軸加速度センサ構成の場合）、ｚ軸加速度センサベ
クトルＡｚ（７Ｍｂ、７Ｉｂ）が求められる。

【００４１】ステップＳ３及びＳ４ではステップＳ１及
びＳ２での計測結果に基づいて指先の姿勢の変化の度合
いを判定する。まずステップＳ３では、指先姿勢検出手
段のセンサ信号の変化がある閾値以上であるか否かを判
定し、以下であると判断された場合には停止しているか
ゆっくりとした動きをしていると判断されステップＳ４
にすすむ。また以上と判定された場合は、比較的早い動
きをしていると判断され、ステップＳ１５へ進む。

【００４２】ステップＳ１５では１軸角速度センサで検
出された角速度ωを時間積分して角度情報θを求め、こ
の処理フローからリターンする。

【００４３】ステップＳ４ではステップＳ１及びＳ２で
の計測結果に基づいて指先の姿勢がゆっくり変化してい
るか停止したままであるかを判断する。これは指先姿勢
検出手段のセンサ信号の変化がある閾値以上であるか否
かで判定する。この閾値はステップＳ３の閾値より小さ
な値である。停止したままであると判断された場合には
ステップＳ１３のジャイロオフセット補正に進んで、１
軸角速度センサ自身の現在の値（Ｇ）または現在までの
停止判定時の値を移動平均した値をジャイロオフセット
値（Ｇ0）として更新する。次にステップＳ１４へ進
み、現在の角速度（ω）をゼロにリセットし,ステップ
Ｓ５へと進む。

【００４４】一方、ステップＳ３で指先の姿勢がゆっく
り変化していると判断された場合には、ステップＳ５へ
と進む。

【００４５】ステップＳ５では、加速度センサが２軸か
３軸かの構成でフローが変わる、この処理はハードウェ
アの構成を決定した時点で、どちらかのフローを使うか
を定義してもよいし,動作時に構成状態を判断してフロ
ーを進めてもよい。

【００４６】ステップＳ５において加速度センサが２軸
であると判断された場合には、ステップＳ６に進んで加
速度センサベクトル長として（Ａｘ² ＋Ａｚ² ）の平方
根を求め、これが所定の閾値Ｌthrsよりも大きいか否か
を判断する。ここで求めた加速度センサベクトル長が所
定の閾値Ｌthrsよりも小さいときには角度補正を行わな
いでステップＳ１５の処理へと進み、角度情報θを求
め、この処理フローからリターンする。これは２軸の場
合にはＹ軸方向の加速度ベクトルを測定できないので、
Ｘ軸の傾きαが大きくなると、Ｙ軸の傾き角度の測定誤
差が大きくなり、このような場合には補正を行わないほ
うが良いと判断されるからである（ＸＺ面内に重力ベク
トルが存在するときが最も精度が高い）。一方、ステッ
プＳ６において、加速度センサベクトル長が所定の閾値
Ｌthrsよりも大きいと判断された場合には、ステップＳ
７に進んで、ｘ軸加速度センサベクトルＡｘとｚ軸加速
度センサベクトルＡｚとを用いてＹ軸に対する傾き成分
βを求める。これによって、加速度センサの重力方向に
対する傾きが求まる。

【００４７】次にステップＳ８に進み、１軸角速度セン
サで検出された角速度ωを時間積分して角度情報θを求
め、ステップＳ９へと進む。

【００４８】次にステップＳ９では、指先の姿勢が変化
したときにおける、現在の傾き成分βと初期化された時
点の加速度センサの傾きβ0（初期角度位置）との差
と、ステップＳ８で求めた角度情報θとを比較して、そ
の差（θerr＝（β0‐β）-θ）が所定の閾値ｅｒｒよ
りも大きい場合にはステップＳ１０に進んで現在の角度
情報θ補正処理を行う。

【００４９】ステップＳ１０の補正処理では、θにθer
rをそのまま加え補正することもできるが、θerr値が大
きな場合にはデータ跳びが大きくなる、したがって補正
量のθerr・１／ｎ（ｎ＝２〜３）と現在の角速度セン
サより求まる変位角度（ｄθ＝ωｄｔ）の、小さな方を
補正量として加える方式も選択できる。

【００５０】このように本実施形態では、角速度ωを積
分して求められた角度情報θを傾き情報（傾き成分β）
により補正した情報を指先角度情報として用いている。

【００５１】また、ステップＳ９において両者の差が所
定の閾値ｅｒｒよりも小さいと判断された場合には補正
を行わないでリターンする。

【００５２】一方、ステップＳ５において加速度センサ
が３軸構成であると判断された場合には、ステップＳ１
１に進んで、Ｙ軸加速度センサベクトルＡｙが所定の閾
値Ｌthrs3よりも大きいか否かを判断し、小さい場合に
はステップＳ１２に進んでＸ軸加速度センサベクトルＡ
ｘ、Ｙ軸加速度センサベクトルＡｙ、Ｚ軸加速度センサ
ベクトルＡｚを用いて傾き成分βを求めて上記したステ
ップＳ９あるいはステップＳ９及びＳ１０を実行する。

【００５３】また、ステップＳ１１においてＹ軸加速度
センサベクトルＡｙが所定の閾値Ｌthrs3よりも大きい
と判断された場合には角度補正処理は行わず、ステップ
Ｓ１５の処理へと進み、角度情報θを求め、この処理フ
ローからリターンする。これはＸ軸の傾きαが大きくな
り、Ｙ軸が重力軸に近づいていくと、重力軸回りの回転
は加速度センサでは検出できないためである。しかし、
３軸加速度センサ構成において補正できないのはこのＹ
軸が重力ベクトル軸付近にある時のみであり、このよう
な状況が起こる確率は低いと考えられるので、２軸の場
合と比較して補正可能なタイミングが多く有利である。

【００５４】以上より、指先の姿勢検出手段において、
比較的すばやい動作時あるいは加速度センサで補正がで
きないとき、従来の角速度センサのみによる姿勢検出手
段を利用する。しかしゆっくりとした動作が行われてい
る場合には加速度センサによる絶対値データにより角速
度センサを補正することが可能となる。三次元空間内で
の１軸角速度センサ情報を、２軸加速度センサの２軸平
面内付近に重力ベクトルが存在するときに補正をかける
ことで、姿勢検出における検出出力の誤差を補正するこ
とができる。またこの加速度センサを３軸とすること
で、より多くのタイミングで補正することが可能とな
る。

【００５５】次に親指に関しては、７ＴＹｂ、７ＴＹ
ｃ、７ＴＹｄで構成される３軸加速度センサの出力を用
いて１軸角速度センサ７ＴＹａと７ＴＸの出力を補正す
る。

【００５６】その補正方法は前記の１軸角速度センサを
３軸加速度センサで補正する方法を２軸角速度センサに
適用したものである。

【００５７】親指座標系ＸＹＺ系のＸＹ水平面内のＹ軸
方向の回転を検出可能な角速度センサ（図では１軸角速
度センサ７ＴＹａ）に加えて、当該角速度センサの出力
のドリフトを補正するために、Ｙ軸に直交する２軸方向
（Ｘ、Ｚ）の加速度を検出可能な２軸加速度センサ（図
では２軸加速度センサ７ＴＹｂ、７ＴＹｃ）と、さらに
もう１軸の加速度センサ（図では１軸加速度センサ７Ｔ
Ｙｄ）の３軸加速度センサ構成、また、Ｘ軸方向の回転
を検出可能な角速度センサ（図では１軸角速度センサ７
ＴＸ）に加えて、当該角速度センサの出力のドリフトを
補正するために、Ｘ軸に直交する２軸方向（Ｙ、Ｚ）の
加速度を検出可能な２軸加速度センサ（図では２軸加速
度センサ７ＴＹｂ、７ＴＹｄ）と、さらにもう１軸の加
速度センサ（図では１軸加速度センサ７ＴＹｃ）の３軸
加速度センサ構成となる。つまりこの３軸の加速度セン
サがＸＹ軸の角速度センサを前記の処理と同様にして補
正することができる。

【００５８】（付記）上記した具体的実施形態から以下
のような構成の発明を抽出することが可能である。

【００５９】１． 被装着物の姿勢を検出する姿勢検出
装置であって、所定の方向を向いた軸まわりの姿勢を検
出可能な姿勢検出手段と、前記所定の方向とは異なる第
１の方向の加速度を検出可能な第１の検出手段と、前記
所定の方向及び第１の方向とは異なる第２の方向の加速
度を検出可能な第２の検出手段と、前記姿勢検出手段の
出力を、前記第１の検出手段の出力及び前記第２の検出
手段の出力を用いて補正する補正手段と、を有すること
を特徴とする姿勢検出装置。

【００６０】１．によれば、姿勢検出における検出出力
の誤差を正確に補正可能な姿勢検出装置を提供できる。

【００６１】２． 前記所定の方向と前記第１の方向と
前記第２の方向は互いに直交していることを特徴とする
１．記載の姿勢検出装置。

【００６２】２．によれば、検出出力の誤差をさらに効
果的に補正することができる。

【００６３】３． 前記補正手段は、上記姿勢検出手段
の出力に含まれるドリフトを補正することを特徴とする
１．または２．記載の姿勢検出装置。

【００６４】４． 手の形状を、所定方向の軸まわりの
姿勢を検出する姿勢センサを用いて検出し、この検出結
果に基づいてコマンドを生成する操作入力装置におい
て、前記所定の方向とは異なる第１の方向の加速度を検
出可能な第１の検出手段と、前記所定の方向及び第１の
方向とは異なる第２の方向の加速度を検出可能な第２の
検出手段と、前記姿勢センサの出力を、前記第１の検出
手段の出力及び前記第２の検出手段の出力を用いて補正
する補正手段とを有することを特徴とする操作入力装
置。

【００６５】４．によれば、姿勢検出における検出出力
の誤差を正確に補正可能な操作入力装置を提供できる。

【００６６】５． 前記補正手段は、前記姿勢検出手段
の出力に含まれるドリフトを補正することを特徴とする
４．記載の姿勢検出装置。

【００６７】６． 操作者の手の甲に装着され、前記操
作者の手の甲の動きまたは姿勢を検出する手甲検出手段
と、前記操作者の指に装着され、前記操作者の指の姿勢
を検出する指姿勢検出手段と、前記手甲検出手段の出力
と前記指姿勢検出手段の出力に基づいて、前記操作者の
手全体の形状を求める手形状推定手段と、前記手形状推
定手段の出力を用いて、所定の方式でコマンドを生成す
る操作入力解析手段とを有する操作入力装置において、
所定の方向を向いた軸まわりの姿勢を検出可能な姿勢セ
ンサと、前記所定の方向とは異なる第１の方向の加速度
を検出可能な第１の検出手段と、前記所定の方向及び第
１の方向とは異なる第２の方向の加速度を検出可能な第
２の検出手段と、前記姿勢センサの出力を、前記第１の
検出手段の出力及び前記第２の検出手段の出力を用いて
補正する補正手段と、をさらに有することを特徴とする
操作入力装置。

【００６８】６．によれば、姿勢検出における検出出力
の誤差を正確に補正可能な操作入力装置を提供できる。

【００６９】７． 前記補正手段は、前記第１の検出手
段又は前記第２の検出手段の少なくとも一方を用いて重
力加速度方向に対する傾きを求める下方向検出手段を有
し、前記下方向検出手段により求めた重力加速度の方向
に基づいて補正をすることを特徴とする１．、２．また
は３．記載の姿勢検出装置、または４．、５．または
６．記載の操作入力装置。

【００７０】８． 前記補正手段は、前記第１の方向と
前記第２の方向で定義される平面が重力加速度を含む平
面のある閾値以内にあるときの重力加速度の方向を用い
て補正をすることを特徴とする７．記載の姿勢検出装置
または操作入力装置。

【００７１】９． さらに前記所定の方向の加速度を検
出可能な第３の検出手段を具備し、前記補正手段はこの
第３の検出手段の出力を用いて補正することを特徴とす
る１．、２．または３．記載の姿勢検出装置、または
４．、５．または６．記載の操作入力装置。

【００７２】９．によれば、誤差をさらに少なくし、ま
た多くのタイミングて補正を行うことが可能になる。

【００７３】１０． 前記補正手段は、前記第１の検出
手段または前記第２の検出手段により前記被装着物が停
止していることを検出し、この停止時に上記姿勢検出手
段の出力オフセットを調節することにより、前記ドリフ
トを補正することを特徴とする３．記載の姿勢検出装置
または５．記載の操作入力装置。

【００７４】

【発明の効果】請求項１〜３に記載の発明によれば、姿
勢検出における検出出力の誤差を正確に補正可能な姿勢
検出装置を提供できる。

【００７５】また、請求項４に記載の発明によれば、姿
勢検出における検出出力の誤差を正確に補正可能な操作
入力装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る操作入力装置の構成の
一例を示す図である。

【図２】図１に示す各センサにより検出された信号を処
理するための信号処理部の構成を示すブロック図であ
る。

【図３】本実施形態にかかる複合角度センサによる測定
の手順を説明するためのフローチャートである。

【符号の説明】

７Ｍａ、７Ｉａ、７ＴＹａ、７ＴＸ １軸角速度センサ ７Ｍｂ、７Ｍｃ、７Ｉｂ、７Ｉｃ １軸加速度センサ ７ＴＹｂ、７ＴＹｃ、７ＴＹｄ １軸加速度センサ ７Ｍ、７Ｉ、７ＴＹ 複合角度センサ ８ アナログ演算回路 ９Ａ カウンタ ９Ｂ Ａ／Ｄ変換部 １０ メモリ １１ ＣＰＵ １２Ｘ、１２Ｙ ２軸型の加速度センサ １２Ｚ １軸型の加速度センサ １４Ｘ、１４Ｙ、１４Ｚ 角速度センサ １５ アナログ演算回路 １６ Ａ／Ｄ変換部 １７ インタフェース部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被装着物の姿勢を検出する姿勢検出装置
   であって、 所定の方向を向いた軸まわりの姿勢を検出可能な姿勢検
   出手段と、 前記所定の方向とは異なる第１の方向の加速度を検出可
   能な第１の検出手段と、 前記所定の方向及び第１の方向とは異なる第２の方向の
   加速度を検出可能な第２の検出手段と、 前記姿勢検出手段の出力を、前記第１の検出手段の出力
   及び前記第２の検出手段の出力を用いて補正する補正手
   段と、 を有することを特徴とする姿勢検出装置。
2. 【請求項２】 前記所定の方向と前記第１の方向と前記
   第２の方向は互いに直交していることを特徴とする請求
   項１記載の姿勢検出装置。
3. 【請求項３】 前記補正手段は、上記姿勢検出手段の出
   力に含まれるドリフトを補正することを特徴とする請求
   項１または２記載の姿勢検出装置。
4. 【請求項４】 手の形状を、所定方向の軸まわりの姿勢
   を検出する姿勢センサを用いて検出し、この検出結果に
   基づいてコマンドを生成する操作入力装置において、 前記所定の方向とは異なる第１の方向の加速度を検出可
   能な第１の検出手段と、 前記所定の方向及び第１の方向とは異なる第２の方向の
   加速度を検出可能な第２の検出手段と、 前記姿勢センサの出力を、前記第１の検出手段の出力及
   び前記第２の検出手段の出力を用いて補正する補正手段
   とを有することを特徴とする操作入力装置。
5. 【請求項５】 前記補正手段は、前記姿勢検出手段の出
   力に含まれるドリフトを補正することを特徴とする請求
   項４記載の操作入力装置。