JP2002062981A

JP2002062981A - 表示画面指示装置

Info

Publication number: JP2002062981A
Application number: JP2000246945A
Authority: JP
Inventors: Kunihiko Ishiyama; 邦彦石山; Sumio Yano; 澄男矢野
Original assignee: Nippon Hoso Kyokai NHK; Japan Broadcasting Corp
Current assignee: Japan Broadcasting Corp
Priority date: 2000-08-16
Filing date: 2000-08-16
Publication date: 2002-02-28
Anticipated expiration: 2020-08-16
Also published as: JP4043702B2

Abstract

(57)【要約】【課題】グラフィカルユーザインターフェースを用い
たインタラクティブなシステムにおけるロール角補正付
き方向指示による表示画面指示装置に関し、回転に関係
なく表示画面上のカーソル移動位置を操作者の手元での
操作方向と一致させること。【解決手段】リモコン部１０は角度検出部１５を有
し、操作者がリモコン部１０を操作してその向きを変え
ると表示画面と直交する軸方向を含んだ互いに直交する
３方向のリモコン部１０の角度変化を検出し、画面座標
算出部２０に検出データを供給する。画面座標算出部２
０は、３方向の角度変化測定結果に基づいた演算を行っ
て、リモコン部１０の回転移動による表示画面上の指示
位置のずれを補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は表示画面指示装置に
関し、特に、グラフィカルユーザインターフェースを用
いたインタラクティブなシステムにおけるロール角補正
付き方向指示による表示画面指示装置に関する。本発明
装置は、インタラクティブなシステムとして、表示画面
を有するシステム、例えば、パーソナルコンピュータの
ポインティングデバイスとして、またはテレビ受信機の
リモートコントロール装置に用いて好適である。

【０００２】

【従来の技術】従来の方向指示による表示画面指示装置
は互いに直交する２つの軸を中心とする回転角の検出の
みを行い、この検出結果に従って表示画面上の任意位置
を指示し、カーソル等を表示していた。上記２つの軸
は、表示画面に対向して略平行な面内にある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このため、上記の面に
垂直な軸を中心として表示画面指示装置全体が回転（す
なわち表示画面上では表示画面に垂直な軸を中心とした
回転）した場合、表示画面上のカーソル位置をその回転
に応じて補正することは不可能であり、表示画面指示装
置の手元での操作方向と異なる方向に表示画面上のカー
ソルが動いてしまう場合が生じる。

【０００４】表示画面指示装置が表示画面に垂直な軸を
中心として回転している場合、表示画面上のカーソルを
目的の位置に正しく移動させるために、操作者が表示画
面指示装置を持ち直すことにより回転角を直したり、あ
るいは、回転角を考慮しながら操作方向を調整しなけれ
ばならないという煩わしさがあった。

【０００５】本発明はこれらの問題を解決するためにな
されたものであって、その目的は、グラフィックユーザ
インターフェースを用いたインタラクティブなシステム
における表示画面指示装置において、表示画面に対して
垂直な方向を中心とした回転に依存することなく、表示
画面上のカーソル移動位置を操作者の手元での操作方向
と一致させることのできる表示画面指示装置を提供する
ことである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、表示画面と略直交する軸方向を回転中心
とする回転移動以外の移動操作に応じて前記画像画面上
の所定位置を指示する指示手段と、前記略直交する軸方
向を含んだ互いに略直交する３方向の前記指示手段の角
度変化を測定する角度測定手段と、前記角度測定手段に
よる前記３方向の角度変化測定結果に基づいた演算を行
って、前記指示手段の前記回転移動による前記表示画面
上の指示位置のずれを補正する補正手段とを備えた形態
の表示画面指示装置を実施した。

【０００７】パーソナルコンピュータあるいは放送受信
機等のグラフィックユーザインターフェースを用いたイ
ンタラクティブなシステムにおいて上記各形態の表示画
面指示装置をパーソナルコンピュータのポインティング
デバイスとして、またはテレビ受信機のリモートコント
ロール装置として用いることで、表示画面に対して垂直
な方向を中心として表示画面指示装置が回転した場合
に、この回転角を補正し、表示画面に表示されるカーソ
ルの移動位置のずれを補正して手元での操作方向と一致
させることができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明に係る表示画面指示装置の
一実施形態の概略構成図を図１に示す。本発明装置のシ
ステム構成は大別して、表示部３０の表示画面を指示す
るリモコン部１０、画面座標算出部２０、表示部３０か
ら構成される。表示部３０は表示画面を有する。リモコ
ン部１０は角度検出部１５を有する。角度検出部１５
は、操作者がリモコン部１０を操作してその向きを変え
ると後述の通りに表示画面３５（図２参照）と直交する
軸方向を含んだ互いに直交する３方向のリモコン部１０
の角度変化を検出し、画面座標算出部２０に検出データ
を供給する。

【０００９】リモコン部１０と画面座標算出部２０およ
び表示部３０との間の接続は、有線、無線を問わない。
リモコン部１０と画面座標算出部２０を一体的に設ける
ことも、画面座標算出部２０と表示部３０を一体的に設
けることもできる。後者の構成の場合、例えば赤外線受
光部を本体に設けてリモコン部１０からの検出データを
受信する。なお、表示画面上での方向指示位置を表す表
示方法としてフリーカーソル等の連続的な表示方法と、
ホットスポット等の不連続な表示方法のどちらにも適応
可能である。

【００１０】角度検出部１５には３軸ジャイロ、磁気セ
ンサ等の角度センサを用いることができる。これらの動
作原理について以下に説明する。

【００１１】（ジャイロの動作原理）測定対象が回転す
るとジャイロはその姿勢を保とうとするため、測定対象
との相対的な位置が変化する。その際、相対的な位置を
保つ方向に電気的に生じる力が加わる構造となってい
る。電気的な力を発生させるために流れる電流が、測定
対象の回転する角速度に比例することを利用して、角速
度を測定する。角度変化量は角速度を積分することによ
り求める。３軸ジャイロの場合、測定対象とジャイロの
相対的な位置を保つ方向として、３方向の軸を設けてい
る。

【００１２】（磁気センサの動作原理）磁気センサは、
磁界を発生させるソース部と測定対象に取り付けるセン
サ部から構成され、センサ部の角度変化あるいは変位に
より、磁束の変化が生じ、センサ部に内蔵されたコイル
に起電力が発生する。その電位を検出することにより角
度と位置を求める。３次元の角度及び位置を測定するた
めには、ソース部から発生させる磁界の方向を３方向設
け、時分割的に発生させる。さらに、センサ部に直交す
る３つのコイルを設けることにより、３方向の磁界それ
ぞれに対して、３つのコイルの起電力が測定でき、これ
らから３次元の角度及び位置情報が算出できる。

【００１３】ここで、リモコン部１０が図２のように表
示画面３５に垂直なｚ軸を中心としてθだけ回転したと
する。なお、ｘ軸とｙ軸、ｘ’軸とｙ’軸はそれぞれ互
いに直交し、表示画面３５と平行な面（図示せず）内に
あり、ｘ軸方向は表示画面３５の水平方向と一致し、ｙ
軸方向は表示画面３５の垂直方向と一致する。

【００１４】上記座標系において、リモコン部１０の操
作方向がｙ軸を中心としてφ、ｘ軸を中心としてψだけ
回転した場合、これら角度センサから構成される角度検
出部１５は、表示画面３５を基準としたｘ軸とｙ軸の方
向からθだけ回転したｘ’軸、ｙ’軸を中心とした回転
角ψ’、φ’を出力する。

【００１５】したがって、回転量θを補正しない場合、
手元でのリモコン部１０の操作方向とは異なる方向に表
示画面３５上のカーソルが移動することになる。そこで
本実施形態では、以下のような演算処理を行って回転角
（ロール角）を補正し、表示画面に表示されるカーソル
の位置を手元での操作と一致させている。

【００１６】先ず画面座標算出部２０では、角度検出部
１５からの出力θ、φ’、およびψ’から、実際に手元
で操作した方向であるφ、ψを次のようにして算出す
る。

【００１７】図３において、リモコン部１０を水平に保
つように操作して操作者が指示しようとした表示画面３
５上の点をＰとし、ｚ軸を中心としてリモコン部１０が
水平からθだけ回転した場合に実際に指示している点を
Ｐ’とする。

【００１８】角度検出部１５によって実際に測定された
ｚ軸、ｙ軸、ｘ軸を中心とする回転角は、それぞれθ、
φ’、およびψ’である。リモコン部１０によって表示
画面３５に対して操作者が指示しようとしている方向の
ｙ軸、ｘ軸を中心とする回転角は、それぞれφ、ψであ
り、算出すべき回転角φ、ψは、次式から求めることが
できる。

【００１９】

【数１】φ＝tan^-1{cos(θ＋tan^-1（tanψ’／tan
φ’))＊√(tan²φ’＋tan²ψ’)} ψ＝tan^-1{sin(θ＋tan^-1（tanψ’／tanφ’))＊√(ta
n²φ’＋tan²ψ’)}

【００２０】次に画面座標算出部２０は、上式に従って
算出したφとψの値から、表示画面３５上の初期位置か
らのカーソル移動値であるカーソルの２次元座標の移動
値を計算する。水平方向の移動値Δｘと垂直方向の移動
値Δｙは、単純な線形変換または非線型変換によって、
φとψの値を基に計算することができる。

【００２１】先ず線形変換の例について説明する。単位
角あたりの表示画面３５における水平方向の移動画素数
をＨ，単位角あたりの表示画面３５における垂直方向の
移動画素数をＶとすると、表示画面３５上の２次元座標
の移動値ΔｘとΔｙは、次式から求めることができる。

【００２２】

【数２】Δｘ＝φＨ Δｙ＝ψＶ

【００２３】続いて非線形変換の例について説明する。
非線形変換を行うためには、表示画面３５とリモコン部
１０との距離を測定しておく必要があるが、磁気センサ
を用いることにより、表示画面３５を基準とした座標系
におけるリモコン部１０の座標（ｘ，ｙ，ｚ）を測定す
ることが可能であり、容易に表示画面３５とリモコン部
１０との距離Ｄを求めることができる。このとき、表示
画面３５上の２次元座標の移動値ΔｘとΔｙは、次式か
ら求めることができる。

【００２４】

【数３】Δｘ＝Ｄｔａｎφ Δｙ＝Ｄｔａｎψ

【００２５】移動値ΔｘとΔｙを算出すると画面座標算
出部２０は、カーソルの初期座標にそれぞれΔｘ、Δｙ
を加えて補正した座標値を表示部３０に供給し、表示部
３０は、補正された座標値に従ってカーソルの表示を行
う。

【００２６】このように本実施形態によれば、リモコン
部１０を操作するときに、表示画面３５に対して垂直な
ｚ軸方向を回転中心とする回転を補正して、手元でのリ
モコン部１０の操作方向と表示画面３５上のカーソルの
移動方向を一致させるように補正するので、操作者が回
転軸を意識せずにリモコン部１０を操作することができ
るようになる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明した通り本発明によれば、指示
手段を使用する際に、表示画面に対して垂直な方向を中
心として指示手段が回転していたとしても、指示位置の
ずれがなく、手元での指示手段の操作方向に合った移動
表示画面上の目的位置に正しくカーソルを移動させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る表示画面指示装置の一実施形態の
概略構成図である。

【図２】ｚ軸を中心に回転が生じた場合のｘ軸、ｙ軸に
おける変化を示す説明図である。

【図３】本発明に係る実施形態における補正のための変
換式に使用する変数の定義を表す説明図である。

【符号の説明】

１０リモコン部１５角度検出部２０画面座標算出部３０表示部３５表示画面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表示画面と略直交する軸方向を回転中心
とする回転移動以外の移動操作に応じて前記画像画面上
の所定位置を指示する指示手段と、前記略直交する軸方向を含んだ互いに略直交する３方向
の前記指示手段の角度変化を測定する角度測定手段と、前記角度測定手段による前記３方向の角度変化測定結果
に基づいた演算を行って、前記指示手段の前記回転移動
による前記表示画面上の指示位置のずれを補正する補正
手段とを備えたことを特徴とする表示画面指示装置。