JP2003131804A - ６自由度情報指示器及び６自由度情報指示方法 - Google Patents

６自由度情報指示器及び６自由度情報指示方法

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康幸 福島
Masaki Niwa
雅樹 丹羽
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電磁誘導作用を利用した位置検出装置と組み
合わせて用い、３Ｄ空間上のオブジェクトの移動と回転
の動きに対応した６自由度の情報を、操作独立性と操作
直感性を担保しつつ片手で入力操作可能とする。 【解決手段】 第１の操作入力手段１１は、筐体１０の
上面前方部において突出する操作子１１の操作によって
２由由度情報を、第２の操作手段１２は、筐体１０側面
に露出したスライドスイッチの操作によって１自由度情
報を、第３の操作入力手段１３は、筐体１０側面に露出
する回転操作子の操作によってＺ軸周りの絶対回転角度
情報を、そして座標検出用コイル４１を含む底面入力手
段１４は、タブレット面に平行な平面内の操作によって
ＸＹ座標値の情報を入力できる。座標検出用コイル４１
は、第１および第２の操作入力手段の操作に応じた自由
度情報の信号を位置検出装置２０へ送るため、およびＸ
Ｙ座標値とＺ軸周りの回転角度とを検出するために用い
られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、コンピュータに６
自由度情報を入力するための情報指示器に関する。本発
明は、特に、電磁誘導作用を利用した位置検出装置と組
み合わせて用いられ、３Ｄ（３次元）空間上のオブジェ
クトの移動と回転を制御するために必要な６自由度情報
（Ｘ，Ｙ，Ｚ，ＰＩＴＣＨ，ＲＯＬＬ，ＹＡＷ）のう
ち、通常のＧＵＩ（グラフィカルユーザインタフェー
ス）ナビゲーションで入力されない４自由度（前記６自
由度のうちＸ，Ｙを除いたもの）の情報を、オブジェク
トの所望の動きに対応させた入力操作部の動きとなるよ
う設けられた複数の入力手段を操作者が指で操作するこ
とによって、片手で容易に入力できるようにした６自由
度情報指示器に関する。
【０００２】
【従来の技術】３Ｄ空間上のオブジェクトの６自由度情
報を同時入力できる入力デバイスとして、スペースボー
ル（商標）が知られている。例えば、ＳｐａｃｅＢａｌ
ｌ４０００ＦＬＸという型番で特定される入力デバイス
は、固定されたボール型センサーを備え、操作者がボー
ル型センサーを触ると力の強弱が感知され、３Ｄオブジ
ェクトをコントロールする情報をコンピュータに入力す
ることができる。
【０００３】スペースボールは、入力手段が感圧センサ
ーで構成された単一の入力手段であるため、６つの情報
の独立制御性に関する課題、すなわち、操作者が所望し
ない複数の自由度の情報が同時に入力されてしまうとい
う課題があった。
【０００４】また、入力部を移動あるいは回転させて情
報入力するものではないため、操作直感性に関する課
題、すなわち、絶対座標、絶対角度を入力することがで
きないという課題があった。
【０００５】また、筐体移動によるマウスのようなＧＵ
Ｉナビゲーションもできず、３Ｄアプリケーションに特
化された入力デバイスであった。
【０００６】一方、別の入力デバイスとして、出願人の
提案にかかる電磁誘導作用を利用した位置検出装置及び
位置指示器が知られている。これは、位置検出方向に併
設された多数のループコイルを備えた通常タブレットと
呼ばれる位置検出装置と、共振回路を有する位置指示器
から構成されたもので、例えば、特開昭６３−７０３２
６号公報に開示されている。その基本動作を簡単に説明
すると、一つのループコイルに所定の周波数の交流信号
を加えて電波（交流電界または交流磁界もしくは交流電
磁界を含む）を送信させ、該電波を位置指示器に設けた
共振回路に受信させる。この際、該電波を受信した共振
回路により発信される電波を前記ループコイルに受信さ
せ、誘導電圧を発生させる。これを位置検出装置の複数
のループコイルについて順次切替えて繰返し、各ループ
コイルに発生した誘導電圧のレベルに基づいて位置指示
器による指示位置の座標値を求める。
【０００７】この従来技術によると、位置検出装置と位
置指示器との間で電波をやりとりすることにより、該位
置指示器による指示位置の座標値を求めることができ、
したがって、位置指示器を使って絶対座標値（位置検出
装置のタブレット面上のＸＹ座標値）を入力することが
できる。しかしながら、３Ｄ空間上のオブジェクトの移
動と回転を制御するために必要な６自由度以上の情報を
同時に入力することができないという課題があった。
【０００８】位置指示器の回転角度を検出できる改良さ
れた位置検出装置及び位置指示器は既に出願人によって
提案されている（特開平８−３０３７４号公報）。すな
わち、座標検出用の第１のコイルとコンデンサとからな
る共振回路を有する位置指示器に、第１のコイルに流れ
る誘導電流により該第１のコイルに発生する磁束の一部
を囲むように該第１のコイルに並置された制御コイルを
設け、制御コイルを開閉制御し、第１のコイルを通過す
る磁束の分布を変化させ、回転角度を検出できるように
した。しかしながら、この入力デバイスでも、３自由度
の情報（ＸＹの座標値とＺ軸周りの回転角度）を同時に
入力できるにすぎなかった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上記のとおり、６自由
度情報を同時に入力可能な従来の入力デバイスは、６自
由度の情報の独立制御性と操作直感性に関する課題があ
った。また、位置検出装置との間の電磁誘導作用を利用
した従来の位置指示器では、６自由度情報を同時に入力
することができないという課題があった。
【００１０】本発明の目的は、このような課題に鑑みて
なされたものであり、電磁誘導作用を利用した位置検出
装置と組み合わせて用いられる情報指示器であって、３
Ｄ空間上のオブジェクトの移動と回転の動きに対応した
６自由度の情報を、操作独立性と操作直感性を担保しつ
つ位置検出装置上で片手での入力操作が可能な６自由度
情報指示器を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】斯かる課題を解決すべ
く、本発明は、電磁誘導作用を利用した位置検出装置と
組み合わせて用いられ、操作者が片手で把持しつつ操作
してコンピュータに６自由度の情報を入力する６自由度
情報指示器であって、底面部を有する筐体と、該６自由
度情報指示器の前記筐体上の操作者の指が触る部分に設
けられ、互いに独立して操作者が指で操作可能な複数の
操作入力手段と、前記６自由度情報指示器の前記筐体の
底面部に設けられた座標検出用コイルを含む底面入力手
段と、前記複数の操作入力手段のうち少なくとも一つの
入力手段を操作者が操作したことに対応する一つまたは
複数の自由度情報の信号を、電磁誘導作用を利用して前
記位置検出装置へ伝送する伝送手段とを備え、前記複数
の操作入力手段を操作者が操作することにより４自由度
の情報を入力し、さらに操作者が前記６自由度情報指示
器の前記筐体を前記底面部と平行な前記位置検出装置の
面内において移動させることによりＸＹ方向の２自由度
の情報を入力する６自由度情報指示器を提供する。
【００１２】この構成により、電磁誘導作用を利用した
位置検出装置と組み合わせて用いられる指示器におい
て、複数の操作入力手段によって４自由度情報（ＰＩＴ
ＣＨ，ＲＯＬＬ，ＹＡＷ，Ｚ）を、２座標検出用コイル
を含む底面入力手段によって指示器のＸＹ座標値として
の２自由度情報（Ｘ，Ｙ）の計６自由度情報を、それぞ
れ独立して片手で容易に入力可能となる。
【００１３】また、６自由度情報指示器は、その筐体の
底面部に設けられた座標検出用コイルを含む底面入力手
段を備えるので、電磁誘導作用を利用した位置検出装置
のタブレット面上での従来通りのＧＵＩナビゲーション
操作も可能である。
【００１４】本発明の好ましい実施形態において、前記
伝送手段は、前記位置検出装置側から放射される一定の
周波数の交流電界または交流磁界もしくは交流電磁界を
受信する受信手段と、前記位置検出装置側へ任意の周波
数の交流電界または交流磁界もしくは交流電磁界を返信
する返信手段と、前記複数の操作入力手段のうちの少な
くとも一つの操作入力手段の操作に対応した一つまたは
複数の自由度の情報をそれぞれ時間の長さに変換する変
換手段と、該変換手段で変換された一つまたは複数の時
間中、前記受信した一定の周波数の交流電界または交流
磁界もしくは交流電磁界の波の数をそれぞれ計数して２
進符号化する計数手段と、該計数手段で求められた複数
の自由度の情報を表す２進符号に応じて前記返信手段を
制御し、位置検出装置側へ返信する交流電界または交流
磁界もしくは交流電磁界を変化させる制御手段とを備え
る。
【００１５】ここで、前記受信手段および前記返信手段
は、前記座標検出用コイルを含む共振回路とすることが
できる。
【００１６】また、前記複数の操作入力手段のうちの少
なくとも一つが時定数回路を含み、操作者の連続的操作
量を連続的なアナログ情報として取得するようにしても
よい。さらに、前記複数の操作入力手段のうちの少なく
とも一つがスイッチ検出回路を含み、操作者の離散的操
作量を離散的なデジタル情報として取得するようにして
もよい。
【００１７】さらに、前記複数の操作入力手段のうちの
一つが、前記座標検出用コイルの中心を回転中心として
回転運動をする回転部材と、前記回転部材を操作者の操
作により回転させる操作部材と、前記回転部材の回転に
ともない位置が変化するように前記座標検出用コイルの
内側にその中心を偏らせて設けられ、かつ前記座標検出
用コイルよりも半径の小さい回転角度検出用コイルと、
少なくとも該回転角度検出用コイルを開閉制御し、座標
検出用コイルを通過する磁束の分布を変化させる制御回
路とを備え、操作者が前記操作部材を回転操作すること
により電磁誘導作用を利用してＺ軸周りの絶対回転角度
情報を入力するようにしてもよい。
【００１８】前記操作入力手段が慣性ホイールを備え、
当該慣性ホイールの慣性回転によってＺ軸方向の移動情
報を入力するようにしてもよい。
【００１９】前記操作入力手段が、当該操作入力手段か
ら操作者が手を放した際に初期値に自己復帰するスティ
ックコントローラもしくはスライドスイッチとしてもよ
い。
【００２０】また、前記操作入力手段が、当該操作入力
手段から操作者が手を放した際に操作終了時の情報を維
持する絶対情報入力手段であってもよい。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、図面を参照しつつ説明する。なお、以下に図示する
実施の形態ないし実施例は発明の理解のための例示であ
って、本発明がこれらに限定されることを意味するもの
ではない。
【００２２】図１は、本発明の第１の実施形態に係る６
自由度情報指示器の外観を位置検出装置とともに示す図
である。６自由度情報指示器１は、パック形状を持つ筐
体１０と、筐体１０の上面前方部に設けられた第１の操
作入力手段１１と、筐体１０の一側面に設けられた第２
の操作入力手段１２及び第３の操作入力手段１３と、筐
体１０の底面部１６に設けられた座標検出用コイル４１
を含む底面入力手段１４を備える。６自由度情報指示器
１は、電磁誘導作用を利用した位置検出装置２０と組み
合わせて用いられ、コンピュータ３０の入力装置となる
ものである。なお、図中１５は、通常のマウスが備える
ような２つの操作スイッチであり、ＧＵＩナビゲーショ
ン中のあるいはアプリケーション利用中の各種機能を動
作させる。
【００２３】タブレットあるいはデジタイザとも呼ばれ
る位置検出装置２０は、図１に示すような平板状の筐体
を有し、その上の所定領域を位置検出領域として有して
いる。位置検出装置２０の基本動作は、その位置検出領
域上のある場所に６自由度情報指示器１を置くことによ
り、電磁誘導（電磁結合）作用によってその位置を検出
し、そのＸＹ座標値をコンピュータに入力するものであ
る。この目的のため、６自由度情報指示器１では、座標
検出用コイル４１にコンデンサが接続され（後述の図７
参照）、共振回路が構成されている。
【００２４】図２は、位置検出装置２０（以下、タブレ
ット２０という場合がある）の要部回路構成を示す図で
ある。図２において、Ｘ軸に４０本のループコイルＸ1
〜Ｘ4 0が配置され、Ｙ軸に４０本のループコイルＹ1〜
Ｙ40が検出方向に互いに平行に図示のように配置されて
いる。これらループコイルは各々のループコイルを選択
する選択回路２に接続されている。この選択回路２は送
受切替回路３に接続され、この送受切替回路３の受信側
にはアンプ４が接続され、このアンプ４は検波回路５に
接続されている。この検波回路５はローパス・フィルタ
ー６に接続され、このローパス・フィルター６はサンプ
ルホールド回路７に接続され、このサンプルホールド回
路７がＡ／Ｄ回路（アナログ・デジタル変換回路）８に
接続され、このＡ／Ｄ回路８はＣＰＵ（中央処理装置）
９に接続されている。このＣＰＵ９から制御信号が前記
選択回路２、サンプルホールド回路７、Ａ／Ｄ回路８お
よび送受切替回路３にそれぞれ入力されている。また、
図中２４は、６自由度情報指示器１が有する共振回路の
共振周波数に等しい周波数の正弦波交流信号を発生する
発信器を示し、２５は該交流信号を電流に変換する電流
ドライバを示す。
【００２５】図１を再び参照して、６自由度情報指示器
１と位置検出装置２０とはケーブル接続はされずに、６
自由度指示器１の筐体１０の底面部１６に設けられた座
標検出用コイル４１と位置検出装置２０のタブレット面
に内蔵されたループコイルとの間の電磁誘導（電磁結
合）作用により信号の伝送（通信）を実行する。すなわ
ち、６自由度情報指示器１は、位置検出装置２０との組
み合わせによってワイヤレスの入力操作環境を提供して
いる。
【００２６】位置検出装置２０とコンピュータ３０との
間は、適切なインタフェースケーブルをもって接続され
る。インタフェースとしては、ＲＳ２３２Ｃインタフェ
ース、ＵＳＢインタフェースなどが用いられる。
【００２７】６自由度情報指示器１は、底面入力手段１
４として座標検出用コイル４１を含む。座標検出用コイ
ル４１は、後述するように第１の操作入力手段１１と第
２の操作入力手段１２の操作に応じた自由度情報の信号
を位置検出装置２０へ送るための受信手段および返信手
段として、およびＸＹ座標値とＺ軸周りの回転角度とを
検出するための共振回路の一部として用いられる。尚、
図１において座標検出用コイル４１は、筐体１０内部の
底面部１６に位置するものであるから本来外観からは見
えないが、透視して見えるように描いてある。
【００２８】図３は、第１の操作入力手段１１を詳細に
示した図である。操作子２１は、第１の操作入力手段１
１を構成するスティックコントローラ２２のレバーに取
り付けられた操作子であって、操作者が指で操作する際
にじかに触れる部分である。なお、図１に示す外観で
は、この操作子２１のみが見えている。スティックコン
トローラ２２は、自己中点復帰型抵抗可変式のスティッ
クコントローラであって、例えばアルプス電気株式会社
製ＲＫＪＸＫ１２２４ＶＲタイプのものを用いることが
できる。操作子２１は、スティックコントローラ２２に
対し、全方向約３０度の範囲で傾けることができる。そ
して、操作終了時には、その初期位置に自己復帰する。
スティックコントローラ２２は、互いに直交する２連の
回転式可変抵抗素子を有しており、操作子２１の傾き方
向と傾き角度に応じてこれら２連の可変抵抗素子の抵抗
値が発生する。スティックコントローラ２２の可変抵抗
素子の各々は、時定数回路２３を変換手段として含む後
述の伝送回路２６に接続されている。
【００２９】図４は、第２の操作入力手段１２を詳細に
示した図である。第２の操作入力手段１２は、レバー操
作式のスライドスイッチ３１であり、つまみ３２をスラ
イドさせると、つまみ３２のスライド角度に依存して片
側２ポジションのコードを発生し出力する。このような
スライドスイッチとしては、例えばアルプス電気株式会
社製ＳＬＬＢ−Ａ−Ｂを用いることができる。なお、図
１に示す外観では、このつまみ３２のみが見えている。
スライドスイッチ３１は、つまみ３２のスライド方向と
スライド角度に応じて異なる４種類のスイッチコードを
出力する。このスイッチコード出力は、伝送回路２６に
入力される。
【００３０】６自由度情報指示器１は、第１の操作入力
手段１１と第２の操作入力手段１２とでそれぞれ発生す
る出力信号を、自由度情報として、電磁誘導作用を利用
して６自由度情報指示器１０から位置検出装置２０へ伝
送するための伝送回路２６を有する。
【００３１】図５は、この伝送回路２６の要部回路構成
を示す図である。図中、８１は位置検出装置２０側から
放射される一定の周波数の交流電界または交流磁界もし
くは交流電磁界を受信する受信手段である。また、８２
は位置検出装置２０側へ任意の周波数の交流電界または
交流磁界もしくは交流電磁界を返信する返信手段であ
る。また、８３−１，８３−２，…８３−４は連続量で
表される複数種類の操作に対応した複数種類の情報をそ
れぞれ時間の長さに変換する変換手段、８４−１，８４
−２，……８４−４は変換手段８３−１〜８３−４で変
換された複数の時間中、受信した一定の周波数の交流電
界または交流磁界もしくは交流電磁界の波の数をそれぞ
れ計数して２進符号化する計数手段、８５は計数手段８
４−１〜８４−４で求められた複数種類の２進符号に応
じて返信手段８２を制御し、位置検出装置２０側へ返信
する交流電界または交流磁界もしくは交流電磁界を変化
させる制御手段である。なお、図５では、連続量で表さ
れる４種類の操作に対応した４自由度の情報を伝送する
ための回路構成図を示しているが、以下の説明では、第
１の操作入力手段１１としてのスティックコントローラ
２２の直交する２自由度の操作に対応する出力信号と、
第２の操作入力手段１２としてのスライドスイッチ３１
の１自由度の操作に対応する出力信号とを伝送処理する
例について述べる。
【００３２】受信手段８１と返信手段８２は、底面入力
手段１４を構成している座標検出用コイル４１にコンデ
ンサを接続してなる共振回路によって構成することがで
きる。
【００３３】図６は、図５の変換手段８３−１，８３−
２の一例を示すもので、連続量で表される操作、本実施
形態では第１の操作入力手段１１であるスティックコン
トローラ２２の操作子２１の操作に応じて抵抗値が変化
する（具体的には、操作子２１の傾き方向と傾き角度に
応じて抵抗値が変化する）２連の可変抵抗素子の各々の
可変抵抗素子９１と、これに接続されたコンデンサ９２
とからなる時定数回路２３を構成している。これによ
り、時定数回路２３の放電特性は可変抵抗素子９１の抵
抗値の変化に応じて変化するので、この放電特性の変化
を利用して連続量で表される２自由度の操作に対応した
２自由度情報を時間に変換することができる。
【００３４】計数手段８４−１，８４−２は、前述した
変換手段８３−１，８３−２から信号が出力されている
時間中、位置検出装置２０側から放射される電波により
共振回路に発生する誘導電圧の波の数を計数する。これ
により、第１の操作入力手段としてのスティックコント
ローラ２２の連続量で表される２自由度の操作に対応し
た２自由度情報をそれぞれ２進符号化できる。
【００３５】一方、第２の操作入力手段１２としてのス
ライドスイッチ３１からの出力信号は、制御手段８５に
入力される。この出力信号は、つまみ３２のスライド方
向とスライド角度に応じて異なる４種類のスイッチコー
ドである。
【００３６】制御手段８５は、計数手段８４−１，８４
−２から出力される２進符号化された信号と前記スイッ
チコード信号に対応して返信手段８２を構成している共
振回路の共振特性を変える。これにより、第１の操作入
力手段１１としてのスティックコントローラ２２の操作
に応じて連続量で表される２自由度情報と、第２の操作
入力手段１２としてのスライドスイッチ３１の操作に応
じた１自由度情報を、６自由度情報指示器１から位置検
出装置２０へ伝送することができる。
【００３７】図７は、第３の操作入力手段１３と底面入
力手段１４を詳細に示した図である。第３の操作入力手
段１３は、回転操作子１７と、回転角度検出用コイル４
２と、回転円板４４を備える。回転操作子１７は、筐体
１０の底面部１６に対し、回転操作子回転軸１８の回り
に回転可能に支持されており、６自由度情報指示器１の
操作者が指を用いてこれを回転操作することができる。
すなわち、図１の外観に示した如く、筐体１０の側面に
露出した回転操作子１７を指で水平に回転させることが
できる。
【００３８】回転円板４４は、筐体１０の底面部１６に
対して回転可能なように設けられ、その回転中心は、座
標検出用コイル４１の中心と一致している。回転円板４
４は、回転操作子１７とギヤのような回転運動伝達手段
１９により接するよう構成されている。回転角度検出用
コイル４２は、棒状のフェライトコア（磁芯材料）に複
数回信号線を巻いて構成したものである。回転円板４４
の上には中心から偏った位置にコイル受け４３があり、
それ自身が回転円板４４の上の偏った位置に設けられた
中心軸の回りを自由回転できるように設けられている。
回転角度検出用コイル４２は、コイル受け４３に対して
は固定されて配置されるが、コイル受け４３がその中心
軸の回りに自由回転でき、従って回転角度検出用コイル
４２はそのコイル回転軸の回りに自由回転できるように
配置されている。
【００３９】回転角度検出用コイル４２の両端からの信
号線４５は、フェライトコアの上部から、制御回路５１
に向かって伸びる。制御回路５１は、筐体１０の底面部
１６上に固定されたプリント基板からなる回路である。
信号線４５はある程度の剛性を有しており、回転円板４
４が回転しそれに伴って回転角度検出用コイル４２の位
置が変化した場合であっても、信号線４５の付け根が常
に制御回路５１の方を向くように回転角度検出用コイル
４２のフェライトコアがその中心軸の周りを回るように
仕向ける。また、信号線４５の長さは、回転角度検出用
コイル４２が制御回路５１から最も遠い位置に移動した
場合であっても断線せず、しかもその剛性を失わない程
度の長さを有する。
【００４０】底面入力手段１４を構成している座標検出
用コイル４１は、筐体１０の底面部１６に固定して設け
られるリング状（円形）のコイルであり、図７に示した
例では、空芯コイル（磁芯を有しないコイル）としてい
る。座標検出用コイル４１は、必要な磁束の強さを得る
ためおよび電波を送受信するのに有効な共振回路を構成
するために複数回巻きとするのが望ましい。なお、座標
検出用コイル４１は円形であり、その円の中心について
回転対称であるから、座標検出用コイル４１に交流電流
が流れたときにそれにより発生する磁束も回転対称であ
ると考えられる。
【００４１】図８は、図７中の制御回路５１の要部回路
構成を示す図である。座標検出用コイル４１にコンデン
サ６０が接続され、共振回路６１が構成されている。こ
の共振回路６１には補償用のコンデンサ６２が接続され
ている。この補償用のコンデンサ６２は回転角度検出用
コイル４２が閉じたときの共振回路６１の共振周波数が
タブレット２０の送信電波（送信信号）の周波数と一致
するようにその容量が選択されている。
【００４２】この共振回路６１は電源回路６４、検波回
路６５、検波回路６６にそれぞれ接続されている。検波
回路６５は時定数の大きい積分回路６７に接続され、検
波回路６６は時定数の小さい積分回路６８に接続されて
いる。積分回路６７はコンパレータ６９に、積分回路６
８はコンパレータ７０にそれぞれ接続されている。この
コンパレータ６９はラッチ回路７１のデータ端子Ｄに接
続され、コンパレータ７０はラッチ回路７１のトリガ端
子Ｔにそれぞれ接続されている。
【００４３】また、共振回路６１に接続された補償用の
コンデンサ６２に直列にスイッチ７２が接続され、回転
角度検出用コイル４２にはスイッチ７３が接続されてい
る。このスイッチ７２および７３にはラッチ回路７１の
出力がそれぞれ接続されている。
【００４４】ここで、ラッチ回路７１のデータ端子Ｄに
その出力が供給される第１の経路７４を形成する積分回
路６７およびコンパレータ６９は、積分回路６７の時定
数とコンパレータ６９の基準値との関係をタブレット２
０からの送信電波が第１の所定時間（例えば、３００μ
ｓよりも十分長い時間）送信された場合に出力信号を出
力するように構成されている。また、ラッチ回路７１の
トリガ端子Ｔにその出力が供給される第２の経路７５を
形成する積分回路６８およびコンパレータ７０は、積分
回路６８の時定数とコンパレータ７０の基準値との関係
をタブレット２０からの送信電波が第１の所定時間より
短い時間である第２の所定時間（例えば、１００μｓよ
りも十分長い時間）送信された場合に出力信号を出力す
るように構成されている。
【００４５】なお、積分回路６７と積分回路６８は例え
ば抵抗とコンデンサを組み合わせたＣＲ回路であり、積
分回路６７を構成する抵抗の抵抗値とコンデンサの静電
容量をＲ１，Ｃ１、積分回路６８を構成する抵抗の抵抗
値とコンデンサの静電容量をＲ２，Ｃ２とすると、Ｃ１
Ｒ１＞Ｃ２Ｒ２のように構成されている。
【００４６】以下、図２および図８の回路構成を参照し
つつ、ＸＹ座標値とＺ軸周りの回転角度を検出する動作
について説明する。
【００４７】図９は、タブレット２０内のＣＰＵ９が実
行する、ＸＹ座標値とＺ軸周りの回転角度を検出するた
めの制御プログラムのフローチャートである。
【００４８】まず、６自由度情報指示器１がタブレット
２０のＸ軸方向のどの位置に置かれたかを検出する為の
Ｘ軸全面スキャンが行われる（ステップＳ１０）。
【００４９】ＣＰＵ９はループコイルＸ1を選択回路２
に選択させ、送受切替回路３を送信側端子Ｔに接続さ
せ、ループコイルＸ1に発信器２４の正弦波交流信号を
供給する。これにより、ループコイルＸ1から６自由度
情報指示器１の共振回路６１に共振周波数の送信電磁波
が送信される。
【００５０】ＣＰＵ９は、この送信モードを所定時間
（例えばＴ＝１００μｓ）実行すると、次に選択回路２
をループコイルＸ1を保持した状態で送受切替回路３を
受信側に切替えて６自由度情報指示器１からの信号を受
信する受信モードを所定時間（例えばＲ＝１００μｓ）
実行する。
【００５１】この動作がＸ軸方向のループコイルＸ1か
らＸ40の全部について各々行われ、どのループコイルを
選択した時に６自由度情報指示器１からの受信信号が最
大になるかに基づいて６自由度情報指示器１のタブレッ
ト２０上の位置を決定する。
【００５２】他方、 全面スキャンモードのときは、ス
イッチ７２および７３は開かれており、送信電磁波によ
り共振回路６１が励振され誘導電圧が発生される。受信
モード中は、送信電波は停止されるが、該誘導電圧によ
り座標検出用コイル４１から電波が発生され、この電波
がタブレット２０の選択されているループコイルを逆に
励振するため、該ループコイルに誘導電圧を発生させ
る。この誘導電圧は座標検出用コイル４１の中心座標に
最も近いループコイルにおいて最大値となるのでその中
心座標値、すなわち入力される６自由度情報のうちのＸ
Ｙ座標値（２自由度情報）が求まる。
【００５３】ＣＰＵ９は送信モードおよび受信モードを
各ループコイルについて繰り返し、ある一つのループコ
イルを選択回路２に選択させる。ループコイルから送信
電波が６自由度情報指示器１に送信される。この送信電
波により座標検出用コイル４１を含む共振回路６１が励
振され誘導電圧が共振回路６１に発生される。所定時間
送信モードを実行後に、タブレット２０は受信モードに
なり、送信電波は消滅する。
【００５４】誘導電圧が減衰するまでこの誘導電圧によ
り６自由度情報指示器１の座標検出用コイル４１から電
波が送出され、この電波が前記選択されたループコイル
により受信される。ループコイルはこの電波で励振さ
れ、ループコイルに誘導電圧が発生する。この誘導電圧
がアンプ４で増幅される。アンプ４で増幅された受信信
号は検波回路５で検波され、ローパス・フィルター６に
送出される。ローパス・フィルター６は共振回路６１の
共振周波数より充分低い遮断周波数を有しており、検波
回路５の出力信号を直流信号に変換し、この直流信号が
サンプルホールド回路７においてサンプルホールドさ
れ、Ａ／Ｄ回路８によりアナログ・デジタル変換され、
ＣＰＵ９に送出される。ＣＰＵ９は、このデジタル値に
変換された各受信信号のレベル分布に基づいて６自由度
情報指示器１のＸ軸方向の位置が検出される。ＣＰＵ９
は受信信号レベルが最大となったループコイルのＮｏ．
を６自由度情報指示器１のＸ軸方向の位置として記憶す
る（ステップＳ１２）。
【００５５】Ｘ軸全面スキャンにおいて、タブレット２
０での受信信号レベルがいずれも所定のしきい値以下で
ある場合にはＣＰＵ９は、６自由度情報指示器１はタブ
レット２０上にないと判別してＸ軸全面スキャンを繰り
返す（ステップＳ１１）。
【００５６】このステップＳ１０のＸ軸全面スキャンと
同様な動作が、Ｙ軸方向においても行われる。そしてＣ
ＰＵ９は、ステップＳ１２と同様な動作によって、６自
由度情報指示器１のタブレット２０上のＹ軸方向の位置
として受信信号レベルが最大となったループコイルを記
憶する（ステップＳ１３〜Ｓ１４）。
【００５７】６自由度情報指示器１の指示したタブレッ
ト２０上のコイルＮｏ．が決定されると、このコイルを
含む前後計５本のループコイルについての部分スキャン
が行われる（ステップＳ１６）。この部分スキャンは、
タブレット２０上に置かれた６自由度情報指示器１の位
置をより精度良く検出するためのものであり、また当該
指示器がタブレット２０上で移動された場合はその軌跡
を検出するためのものである。
【００５８】まず、充電動作が開始される（ステップＳ
１５）。即ち、ＣＰＵ９は選択回路２にステップＳ１２
で記憶されたループコイルを選択させ、送受切替回路３
を送信端子Ｔ側に接続させる。この状態で、ＣＰＵ９は
所定時間（本実施例では、Ｔ＝３００μｓ）そのループ
コイルから送信電波を６自由度情報指示器１に送信す
る。これにより、共振回路６１に誘導電圧が発生し、こ
の誘導電圧により電源回路６４が充電される。この誘導
電圧は、検波回路６５および６６にそれぞれ入力され、
検波回路６５および６６からそれぞれ検波出力が出力さ
れる。
【００５９】この検波出力により第２の経路７５からは
積分回路６８の出力、コンパレータ７０の出力が出力さ
れる。しかし、ＣＰＵ９が送信時間を３００μｓとして
いるため、第１の経路７４からはコンパレータ６９の出
力は出力されない。
【００６０】ＣＰＵ９は充電のための送信時間Ｔ＝３０
０μｓ後に、所定の受信時間（例えば、Ｒ＝１００μ
ｓ）経過後に部分スキャンに移行する（ステップＳ１
６）。
【００６１】ＣＰＵ９はステップＳ１２で記憶されたＸ
軸方向のループコイルを選択回路２に選択させ、送受切
替回路３を送信側端子Ｔに接続する。この状態で、この
ループコイルは送信電波を６自由度情報指示器１に送出
する。この送信電波により座標検出用コイル４１を含む
共振回路６１が励振され誘導電圧が共振回路６１に発生
される。この誘導電圧は検波回路６５および６６でそれ
ぞれ検波され検波出力が出力される。この検波出力は積
分回路６８で積分され、この積分出力がコンパレータ７
０で基準値と比較される。また、同様に検波出力は積分
回路６７で積分され、この積分出力がコンパレータ６９
で基準値と比較される。
【００６２】ＣＰＵ９による送信モード期間はＴ＝１０
０μｓであるので、第１の経路７４および第２の経路７
５からは出力は出力されず、ラッチ回路７１の出力は出
力されず、スイッチ７２および７３は開かれたままであ
る。
【００６３】スイッチ７２および７３が開かれた状態で
は、共振回路６１に発生された前記誘導電圧により座標
検出用コイル４１からは均等な交流磁界が発生される。
この結果、タブレット２０で座標検出用コイル４１の中
心座標値が検出される。
【００６４】ＣＰＵ９は送信モード時間を経過すると、
選択回路２にステップＳ１２で記憶されたループコイル
を選択させ、送受切替回路３を受信端子Ｒ側に切替え
る。このループコイルの受信モードにおいて、前記ステ
ップＳ１０で説明したと同様な動作でタブレット２０で
受信信号を得る。この部分スキャン動作が、送信モード
ではステップＳ１２で記憶されたループコイルを選択
し、受信モードではそれに前後する４本のループコイル
をそれぞれ選択して順次行われる。
【００６５】このＸ軸方向の部分スキャンに続いてＹ軸
方向の部分スキャンが、ステップＳ１４で記憶されたル
ープコイルを含む前後合計５本を対象として同様に行わ
れる。
【００６６】この部分スキャン動作で受信信号レベルが
所定のしきい値以下であれば、ＣＰＵ９は６自由度情報
指示器１はタブレット２０上にないと判別して、処理動
作をステップＳ１０に戻す（ステップＳ１７）。
【００６７】ＣＰＵ９は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の中
心座標検出の為の上記部分スキャンが終了すると、次い
で回転角度検出用コイル４２を短絡して回転角度を求め
るための部分スキャンを行う（ステップＳ１８）。
【００６８】まず、ＣＰＵ９は回転角度検出用コイル４
２を短絡するため所定時間タブレット２０から送信電波
を送信させる。すなわち、ＣＰＵ９は選択回路２にステ
ップＳ１２で記憶されたループコイルを選択させ、送受
切替回路３を送信端子Ｔ側に接続させる。この状態で、
ＣＰＵ９は所定時間（例えば、Ｔ＝７００μｓ）このル
ープコイルから送信電波を６自由度情報指示器１に送信
する。これにより、共振回路６１に誘導電圧が発生す
る。この誘導電圧は、検波回路６５および６６にそれぞ
れ入力され、検波回路６５および６６からそれぞれ検波
出力が出力される。
【００６９】第２の経路７５は１００μｓより十分長い
時間送信電磁波が送出された場合に（例えば、２００μ
ｓ経過後）コンパレータ７０の出力をラッチ回路７１に
出力するように構成されており、タブレット２０の送信
時間が７００μｓなので、この送信期間中にコンパレー
タ７０の出力が出力される。
【００７０】一方、第１の経路７４は３００μｓより十
分長い時間送信電磁波が送出された場合に（例えば、４
００μｓ経過後）コンパレータ出力をラッチ回路７１に
出力するように構成されており、タブレット２０の送信
時間が７００μｓなので、この送信期間中にコンパレー
タ出力が出力される。
【００７１】ラッチ回路７１はコンパレータ７０の出力
の立ち下がりに応答して動作し、この時のコンパレータ
６９の出力をラッチ出力として出力する。このラッチ出
力によりスイッチ７２および７３が閉路される。
【００７２】ＣＰＵ９は回転角度検出用コイル４２を短
絡するための送信時間後に、所定の受信時間（例えば、
Ｒ＝１００μｓ）経過後に回転角度検出のための部分ス
キャンに移行する（ステップＳ１８）。
【００７３】ＣＰＵ９はステップＳ１２で記憶されたル
ープコイルを選択回路２に選択させ、送受切替回路３を
送信側端子Ｔに接続する。この状態で、このループコイ
ルは送信電波を６自由度情報指示器１に送出する。この
送信電波により座標検出用コイル４１を含む共振回路２
１が励振され誘導電圧が共振回路６１に発生される。
【００７４】スイッチ７２および７３が閉じた状態で
は、回転角度検出用コイル４２が短絡される。このと
き、座標検出用コイル４１の内部の磁束に着目すると、
回転角度検出用コイル４２を流れようとするうず電流の
ため回転角度検出用コイル４２の位置には交流磁界は通
りにくくなり、座標検出用コイル４１の内部のうち回転
角度検出用コイル４２から遠ざかる位置に磁束が偏る。
したがって、タブレット２０に電波が送出される位置
が、座標検出用コイル４１の中心座標と回転角度検出用
コイル４２のフェライトコア中心点を結ぶ直線上の、回
転角度検出用コイル４２から遠ざかる向きに移動する。
よって、タブレット２０に検出される座標値が移動し、
座標検出用コイル４１の中心位置を軸として回転された
座標位置が検出される。
【００７５】ＣＰＵ９は送信モード時間を経過すると、
選択回路２にステップＳ１２で記憶されたループコイル
を選択させ、送受切替回路３を受信端子Ｒ側に切替え
る。このループコイルの受信モードにおいて、前記ステ
ップＳ１０で説明したと同様な動作でタブレット２０で
受信信号が得られる。以下、ステップＳ１６と同様にし
て、Ｘ軸方向の部分スキャンに続いてＹ軸方向の部分ス
キャンが行われる（ステップＳ１８）。
【００７６】ＣＰＵ９は、回転座標用の部分スキャンで
最大受信信号レベルを検出したループコイルのＮｏ．を
それぞれ記憶する（ステップＳ１９）。
【００７７】次に、ＣＰＵ９はＸＹ座標値およびＺ軸周
りの回転角度の演算を行う（ステップＳ２０）。すなわ
ち、ＣＰＵ９は、部分スキャンで最大受信信号レベルを
検出したループコイルの最大受信電圧と、その前後のル
ープコイルの受信電圧をそれぞれ得て、座標検出用コイ
ル４１の中心座標値（Ｘ０，Ｙ０）と、第３の操作入力
手段１３によって回転された回転座標位置（Ｘ１，
Ｙ１）を求める。また、ＣＰＵ９はこの中心座標値と回
転座標位置とに基づき、次式により回転角度を決定す
る。
【００７８】
【数１】θ＝−１８０°＋ｔａｎ−１［（Ｘ１−Ｘ０）
／（Ｙ１−Ｙ０）］
【００７９】なお、上記回転角度は、検出した中心座標
を原点として、タブレット２０上のＸ軸およびＹ軸に平
行なＸ・Ｙ座標系を設定し、このＹ軸の正方向を基準
（θ＝０）としてθの範囲を−１８０°＜θ≦＋１８０
°としたときの絶対回転角度である。
【００８０】以上のようにして、第３の操作入力手段１
３としての回転操作子１７の回転操作に応じた１自由度
情報と底面入力手段１４としての座標検出用コイル４１
のタブレット面上での移動に応じた２自由度情報を位置
検出装置２０において検出することができる。
【００８１】このように本実施形態に係る６自由度情報
指示器１では、第１の操作入力手段１１は、筐体１０の
上面前方部において突出する一つの操作子２１の操作に
よって２自由度情報を、第２の操作入力手段１２は、筐
体１０側面に露出したスライドスイッチ３１の操作によ
って１自由度情報を、第３の操作入力手段１３は、筐体
１０側面に露出する回転操作子１７の操作によってタブ
レット面に直交する軸（Ｚ軸）周りの絶対回転角度情報
（１自由度情報）を、そして底面入力手段１４は、タブ
レット面に平行な平面内の操作によってＸＹ座標値の情
報（２自由度情報）を入力できるように構成した。
【００８２】以上のように構成された６自由度情報指示
器１を用いて、コンピュータ３０の画面に表示されてい
る仮想３Ｄ空間上のオブジェクトを移動、回転する入力
操作例を以下具体的に説明する。
【００８３】まず、第１の操作入力手段１１の操作子２
１の動きは、スティックコントローラ２２のスティック
の動きに対応し、全方向約３０度の範囲で傾けることが
できる。そして、操作終了時には、その初期位置に自己
復帰する。前述のようにスティックコントローラ２２
は、直交する２連の回転式可変抵抗素子を備えるので、
操作子２１の傾き方向と傾き角度に応じて２連の回転式
可変抵抗素子の抵抗値が各々連続的に変化する。この連
続量で表される操作に対応した２つの自由度情報は、伝
送回路２６によって２進符号化され、位置検出装置２０
を介してコンピュータ３０に送信される。
【００８４】ここで、操作子２１の傾き方向は、仮想３
Ｄ空間上のオブジェクトのＰＩＴＣＨとＲＯＬＬによる
合成成分である回転方向に一致させることができるの
で、コンピュータ３０のソフトウェアでそのまま回転方
向を制御する２自由度情報として容易に処理することが
できる。ただし、この構成の場合、操作子２１は最大で
も３０度しか傾けることができないので自己中点復帰機
構を利用した相対回転角度制御となる。したがって、操
作性を向上させるために、操作子２１の傾斜角度をオブ
ジェクトの回転速度として利用することが好ましい。
【００８５】次に、第２の操作入力手段１２としてのス
ライドスイッチ３１のつまみ３２の動きは、位置検出装
置２０のタブレット面に対して垂直な方向に約２５度上
下にスライドすることができる。そして、操作終了時に
はその初期位置に自己復帰する。
【００８６】スライドスイッチ３１は、そのつまみ３２
のスライド方向とスライド角度に応じて異なる４種類の
スイッチコードを出力する。このコード情報は、伝送回
路２３によって位置検出装置２０を介してコンピュータ
３０に送信される。
【００８７】ここで、つまみ３２の上下の動きは、仮想
３Ｄ空間上のオブジェクトのＺ座標の移動に一致させる
ことができるので、コンピュータ３０のソフトウェアで
そのままＺ座標移動を制御する１自由度情報として処理
できる。ただし、この構成の場合、片側２種類のコード
情報と自己中点復帰機構を利用した相対座標制御となる
ので、操作性を向上させるために、このコードの違い
を、オブジェクトの移動速度（位置検出装置２０の１ス
キャン動作あたりの座標移動量）の変化として利用する
ことが好ましい。
【００８８】次に、第３の操作入力手段１３としての回
転操作子１７の動きは、タブレット面に平行に回転する
動きであり、回転運動伝達手段１９を介して回転角度検
出用コイル４２を、座標検出用コイル４１の中心座標の
周りで回転させる。回転角度検出用コイル４２に応じ
て、制御回路５１と座標検出装置２０との処理によって
０から３５９度の絶対回転角度をコンピュータ３０に送
信する。
【００８９】ここで、回転操作子１７の回転角度は、仮
想３Ｄ空間上のオブジェクトのＹＡＷに一致させること
ができるので、コンピュータ３０のソフトウェアでその
ままＺ軸回転角度を制御する１自由度情報として容易に
処理することができる。
【００９０】最後に、底面入力手段１４を構成している
座標検出用コイル４１は、６自由度情報指示器１の筐体
１０のタブレット面上での操作に応じてその中心座標が
ＸＹ座標値として位置検出装置２０により検出される。
したがって、仮想３Ｄ空間上のオブジェクトのＸ，Ｙ座
標移動の２自由度情報は、６自由度情報指示器１のタブ
レット面上のＸＹ座標値そのものを利用するようにし
た。
【００９１】以上のような構成とすることで、３Ｄ空間
上のオブジェクトの移動と回転の動きに対応した複数の
操作入力手段と一つの底面入力手段を有する、６自由度
情報入力装置とすることができる。
【００９２】本発明の６自由度情報指示器においては、
筐体の形状、複数の操作入力手段の形式、その配置を様
々に変更することが可能であり、以下図面を参照してそ
のような変形例を簡単に説明する。
【００９３】
【変形例】図１０は、本発明の第２の実施形態に係る６
自由度情報指示器の外観を示す平面図である。この実施
形態において６自由度情報指示器１００は、筐体１１０
の上面前方部において突出するスティックコントローラ
の操作子１１１によって、Ｘ軸とＹ軸周りの回転方向を
それぞれ制御する２自由度情報を入力し、筐体１１０の
一側面から露出するスライドスイッチのつまみ１１２に
よって、Ｚ座標移動を制御する１自由度情報を入力し、
筐体１１０の他の側面から露出する回転操作子１１３に
よって、Ｚ軸周りの絶対回転角度を制御する１自由度情
報を入力するよう構成されている。なお、図中１１５
は、通常のマウスが備えるような操作スイッチ、１１６
はその表面にフェルト等を貼付して滑り止め機能を持た
せた指レストであり、筐体１１０上面の左右対称位置に
一対ずつ設けられている。指レスト１１６は、操作中に
操作子に触れない指の動きを支持し、操作性を向上させ
るのに有効である。
【００９４】図１１は、本発明の第３の実施形態に係る
６自由度情報指示器の外観を示す平面図であり、図１０
に示すものと同一構成部分には同一符号を用いている。
この実施形態において、６自由度情報指示器２００の筐
体２１０の一側面に露出して設けられた操作子２１２
は、前記第１の実施形態において使用されたものと同様
のスティックコントローラの操作子であり、タブレット
面に垂直な向き（上下方向）の操作は、Ｚ座標移動を制
御する１自由度情報を入力し、タブレット面に平行な向
き（前後方向）の操作は、Ｚ軸周りの回転角度を制御す
る１自由度を入力するよう構成されている。この目的の
ため、図５に示す伝送回路２６は、変換手段８３−３，
８３−４にはこのスティックコントローラが有する２連
の回転式可変抵抗素子の連続的な抵抗値の変化が入力さ
れるよう変更される。本実施形態では、図示の如く筐体
２１０の他方側面の操作子２１２と左右対称の位置に、
もう一つの操作子２１３が露出して設けられている。こ
の操作子２１３は前記操作子２１２と同様の構成を有し
同様の機能を実現するものであり、これにより、６自由
度情報指示器２００を把持操作する利き手の違いに応じ
て、操作子２１２または操作子２１３のいずれかを操作
することにより２自由度情報を入力することができる。
本実施形態によると、左右いずれの手でも操作可能な入
力環境を実現できるので、特に位置検出装置２０のマル
チモード（位置指示器を複数使ったモード）での一方の
位置指示器として使用する場合特に有効である。
【００９５】図１２は、本発明の第４の実施形態に係る
６自由度情報指示器の外観を示す平面図であり、図１０
に示すものと同一構成部分には同一符号を用いている。
この実施形態において、６自由度情報指示器３００は、
筐体３１０の上面前方中央部寄りに３自由度情報を入力
することができる多機能操作入力手段を有している。こ
のような多機能操作入力手段としては、例えばアルプス
電気株式会社製のＲＫＪＸＭの型番のスイッチ式多機能
操作デバイスがあり、これは８方向検出スイッチと２相
エンコーダとを組み合わせた入力デバイスである。図示
のものでは、内軸のスティックスイッチ３１１の操作に
よって、Ｘ軸とＹ軸周りの回転をそれぞれ制御する２自
由度情報を入力し、外軸のエンコーダ部３１３の回転操
作によって、Ｚ座標移動を制御する１自由度情報を入力
するよう構成されている。なお、筐体３１０の一側面か
ら露出するスライドスイッチのつまみ３１２によって、
Ｚ座標移動を制御する１自由度情報を入力する。
【００９６】図１３は、本発明の第５の実施形態に係る
６自由度情報指示器の外観を示す平面図であり、図１０
に示すものと同一構成部分には同一符号を用いている。
この実施形態において、６自由度情報指示器４００の筐
体４１０の上面前方部に設けられたトラックボール４１
１の互いに直交する３方向の回転操作によって、Ｘ軸と
Ｙ軸周りの回転をそれぞれ制御する２自由度情報と、Ｚ
軸周りの回転を制御する１自由度情報の計３自由度情報
を入力し、筐体４１０の一側面に設けられたロータリー
エンコーダの回転操作子４１４を回転させる操作（タブ
レット面と垂直な面内に操作子を回転させる操作）によ
って、Ｚ座標移動を制御する１自由度情報を入力するよ
う構成されている。トラックボール４１１の球面は、制
御する自由度情報の数に応じて設けられた３つのロータ
リーエンコーダの回転軸に接続された回転部材（不図
示）と接しており、互いに直交するトラックボール球面
の回転方向と回転量に応じてこれらエンコーダがそれぞ
れコード信号を出力する。また、筐体側面のエンコーダ
は回転操作子４１４の回転方向と回転量に応じてコード
信号を出力する。これらエンコーダの発生する出力信号
を伝送回路２６の制御手段８５に入力することで、位置
検出装置２０を介してコンピュータ３０に入力する。
【００９７】上記第５の実施形態において、筐体側面に
設けられたロータリエンコーダの回転操作子４１４とし
て慣性モーメントの大きい慣性ホイールを使用するとよ
り操作性が向上し有利である。慣性ホイールは、一度回
転させると、指を離した後も慣性によって回転運動を持
続しようとする。したがって、慣性ホイールを瞬時に高
速回転させるような１回の指操作によって大きな回転量
を発生させることができるので、Ｚ軸方向の高速な移動
あるいは大きな移動を制御するのに適した入力操作環境
を提供することができる。この場合、光学式ロータリエ
ンコーダ等の非接触のエンコーダが好ましいが、その他
の形式のエンコーダであってもよい。
【００９８】なお、６自由度情報指示器は、本来的に３
Ｄ空間上のオブジェクトの移動と回転の動きに対応した
６自由度情報をコンピュータに入力することができる
が、操作者が入力を所望しない所定数の自由度情報が入
力されないようソフトウェアでその自由度の入力を禁ず
る処理をすることもできる。これにより、従来のＧＵＩ
ナビゲーション指示器としても使用することができる。
また、コンピュータで利用する各種アプリケーションに
あわせて、その操作入力手段の数と種類を構成するこ
と、あるいは操作入力手段の入力情報をタブレットのド
ライバーあるいは利用する前記アプリケーション上でソ
フトウェア処理することで、６自由度情報の同時制御と
独立制御をモード切替えできるよう構成してもよい。
【００９９】
【発明の効果】以上のように、本発明によって、位置検
出装置上で６自由度情報指示器を移動しまた複数の操作
入力手段を指で操作することによって、仮想３Ｄ空間上
でのオブジェクトの移動、回転に代表される６自由度情
報の制御が、空間オブジェクト自体を操作する感覚で行
える入力操作環境を提供でき、複数の自由度を入力する
ＣＧ、３ＤＣＡＤ等、幅広いアプリケーション環境に応
用できる。
【０１００】また、本発明は、比較的自由に動く親指と
人差し指を用いて複数の操作入力手段を動かし、操作者
の思考の複雑度を最低限に抑えながらも、片手で複数の
自由度を独立して入力できる入力操作環境を提供でき
る。
【０１０１】また、本発明は、操作手段の動きと３Ｄオ
ブジェクトの動きに対応を持たせることにより、オブジ
ェクト自体を操作している感覚で取り扱えるようにな
り、操作直感性が高まる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る６自由度情報指
示器の外観図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る６自由度情報指
示器と組み合わせて用いられる位置検出装置の要部回路
構成図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る６自由度情報指
示器における第１の操作入力手段の詳細を示す斜視図で
ある。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る６自由度情報指
示器における第２の操作入力手段の詳細を示す斜視図で
ある。
【図５】伝送回路２６の要部回路構成図である。
【図６】図５中の変換手段の一例（時定数回路）を示す
回路図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る６自由度情報指
示器における第３の操作入力手段と底面入力手段の詳細
を示す斜視図である。
【図８】図７中の制御回路５１の要部回路構成図であ
る。
【図９】ＸＹ座標値とＺ軸周りの回転角度を検出するた
めの制御プログラムのフローチャートである。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る６自由度情報
指示器の外観を示す平面図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態に係る６自由度情報
指示器の外観を示す平面図である。
【図１２】本発明の第４の実施形態に係る６自由度情報
指示器の外観を示す平面図である。
【図１３】本発明の第５の実施形態に係る６自由度情報
指示器の外観を示す平面図である。
【符号の説明】
１ ６自由度情報指示器 １０ 筐体 １１ 第１の操作入力手段 １２ 第２の操作入力手段 １３ 第３の操作入力手段 １４ 底面入力手段 １５ 操作スイッチ １６ 底面部 １７ 回転操作子 １９ 回転運動伝達手段 ２０ 位置検出波置 ２１ 操作子 ２２ スティックコントローラ ２３ 時定数回路 ２６ 伝送回路 ３０ コンピュータ ３１ スライドスイッチ ３２ つまみ ４１ 座標検出用コイル ４２ 回転角度検出用コイル ４３ コイル受け ４４ 回転円板 ５１ 制御回路
フロントページの続き Ｆターム(参考） 5B068 AA05 AA25 AA36 BB14 BC05 BD01 BD07 BD25 5B087 AA09 BB09 BC02 BC16 DD07

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電磁誘導作用を利用した位置検出装置と
    組み合わせて用いられ、操作者が片手で把持しつつ操作
    してコンピュータに６自由度の情報を入力する６自由度
    情報指示器であって、 底面部を有する筐体と、 該６自由度情報指示器の前記筐体上の操作者の指が触る
    部分に設けられ、互いに独立して操作者が指で操作可能
    な複数の操作入力手段と、 前記６自由度情報指示器の前記筐体の底面部に設けられ
    た座標検出用コイルを含む底面入力手段と、 前記複数の操作入力手段のうち少なくとも一つの入力手
    段を操作者が操作したことに対応する一つまたは複数の
    自由度情報の信号を、電磁誘導作用を利用して前記位置
    検出装置へ伝送する伝送手段とを備え、 前記複数の操作入力手段を操作者が操作することにより
    ４自由度の情報を入力し、さらに操作者が前記６自由度
    情報指示器の前記筐体を前記底面部と平行な前記位置検
    出装置の面内において移動させることによりＸＹ方向の
    ２自由度の情報を入力する６自由度情報指示器。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の６自由度情報指示器であ
    って、 前記伝送手段が、 前記位置検出装置側から放射される一定の周波数の交流
    電界または交流磁界もしくは交流電磁界を受信する受信
    手段と、 前記位置検出装置側へ任意の周波数の交流電界または交
    流磁界もしくは交流電磁界を返信する返信手段と、 前記複数の操作入力手段のうちの少なくとも一つの操作
    入力手段の操作に対応した一つまたは複数の自由度の情
    報をそれぞれ時間の長さに変換する変換手段と、 該変換手段で変換された一つまたは複数の時間中、前記
    受信した一定の周波数の交流電界または交流磁界もしく
    は交流電磁界の波の数をそれぞれ計数して２進符号化す
    る計数手段と、 該計数手段で求められた複数の自由度の情報を表す２進
    符号に応じて前記返信手段を制御し、位置検出装置側へ
    返信する交流電界または交流磁界もしくは交流電磁界を
    変化させる制御手段とを備える６自由度情報指示器。
  3. 【請求項３】 請求項２記載の６自由度情報指示器であ
    って、 前記受信手段および前記返信手段が、前記座標検出用コ
    イルを含む共振回路である６自由度情報指示器。
  4. 【請求項４】 請求項１記載の６自由度情報指示器であ
    って、 前記複数の操作入力手段のうちの少なくとも一つが時定
    数回路を含み、 操作者の連続的操作量を連続的なアナログ情報として取
    得する６自由度情報指示器。
  5. 【請求項５】 請求項１記載の６自由度情報指示器であ
    って、 前記複数の操作入力手段のうちの少なくとも一つがスイ
    ッチ検出回路を含み、 操作者の離散的操作量を離散的なデジタル情報として取
    得する６自由度情報指示器。
  6. 【請求項６】 請求項３記載の６自由度情報指示器であ
    って、 前記複数の操作入力手段のうちの一つが、 前記座標検出用コイルの中心を回転中心として回転運動
    をする回転部材と、 前記回転部材を操作者の操作により回転させる操作部材
    と、 前記回転部材の回転にともない位置が変化するように前
    記座標検出用コイルの内側にその中心を偏らせて設けら
    れ、かつ前記座標検出用コイルよりも半径の小さい回転
    角度検出用コイルと、 少なくとも該回転角度検出用コイルを開閉制御し、座標
    検出用コイルを通過する磁束の分布を変化させる制御回
    路とを備え、 操作者が前記操作部材を回転操作することにより電磁誘
    導作用を利用してＺ軸周りの絶対回転角度情報を入力す
    る６自由度情報指示器。
  7. 【請求項７】 請求項１記載の６自由度情報指示器であ
    って、 前記操作入力手段が慣性ホイールを備え、当該慣性ホイ
    ールの慣性回転によってＺ軸方向の移動情報を入力する
    ６自由度情報指示器。
  8. 【請求項８】 請求項１記載の６自由度情報指示器であ
    って、 前記操作入力手段が、当該操作入力手段から操作者が手
    を放した際に初期位置に自己復帰するスティックコント
    ローラもしくはスライドスイッチである６自由度情報指
    示器。
  9. 【請求項９】 請求項１記載の６自由度情報指示器であ
    って、 前記操作入力手段が、当該操作入力手段から操作者が手
    を放した際に操作終了時の情報を維持する絶対情報入力
    手段である６自由度情報指示器。
  10. 【請求項１０】 電磁誘導作用を利用した位置検出装置
    と組み合わせて用いられ、操作者が片手で把持しつつ操
    作してコンピュータに６自由度の情報を入力する６自由
    度情報指示器の６自由度情報指示方法であって、 該６自由度情報指示器の筐体上の操作者の指が触る部分
    に設けられ、互いに独立して操作者が指で操作可能な複
    数の操作入力手段を操作者が操作することを検出する操
    作入力検出ステップと、 該操作入力検出ステップにて検出された操作に対応する
    一つまたは複数の信号を電磁誘導作用を利用して前記位
    置検出装置へ伝送する信号伝送処理ステップと、 該信号伝送処理ステップにて処理された情報をＸＹ情報
    を除く４自由度の情報としてコンピュータに入力する４
    自由度情報入力ステップと、 前記６自由度情報指示器の底面部に設けられた底面入力
    手段により、操作者が前記６自由度情報指示器を移動さ
    せたことをＸＹ座標値として検出して２自由度の情報と
    してコンピュータに入力するＸＹ情報入力ステップと、 を有する６自由度情報指示方法。
  11. 【請求項１１】 電磁誘導作用を利用した位置検出装置
    と組み合わせて用いられ、操作者が片手で把持しつつ操
    作してコンピュータに６自由度の情報を入力する６自由
    度情報指示器の６自由度情報指示方法であって、 該６自由度情報指示器の筐体上の操作者の指が触る部分
    に設けられ、互いに独立して操作者が指で操作可能な複
    数の操作入力手段を操作者が操作することを検出する操
    作入力検出ステップと、 該操作入力検出ステップにて検出された操作に対応する
    一つまたは複数の信号を電磁誘導作用を利用して前記位
    置検出装置へ伝送する信号伝送処理ステップと、 該信号伝送処理ステップにて処理された情報を、ＸＹ情
    報とＺ軸周りの回転情報を除く３自由度の情報としてコ
    ンピュータに入力する３自由度情報入力ステップと、 前記６自由度情報指示器の底面部に設けられた底面入力
    手段を構成する座標検出用コイルに対し、前記複数の操
    作入力手段のうちの一つが有する回転部材を操作者が回
    転させる操作に従い回転角度検出用コイルを回転移動さ
    せ、Ｚ軸周りの回転座標値として検出して、１自由度の
    情報としてコンピュータに入力するＺ軸回転情報入力ス
    テップと、 前記６自由度情報指示器の底面部に設けられた底面入力
    手段により、操作者が前記６自由度情報指示器を移動さ
    せたことをＸＹ座標値として検出して２自由度の情報と
    してコンピュータに入力するＸＹ情報入力ステップと、 を有する６自由度情報指示方法。
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