JP2004246920A - 情報処理装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】機器全体の回転により情報を入力することができるようにする。
【解決手段】 操作ボタン２を押すと、LCD３の画面にメニューが表示され、操作ボタン２を押したまま、Ｘ軸回り、Ｙ軸回り、あるいはＺ軸回りにPDA５０全体を回転させると、これが３軸ジャイロセンサ１によって検出され、この検出結果に基づいて、画面に表示されたカーソルがメニュー上を移動し、所望のメニュー項目にカーソルが位置したとき、操作ボタン２を離すと、カーソルが位置していたメニュー項目の選択が確定され、選択されたメニュー項目に対応する処理が開始される。本発明は、PDAに適用することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、情報処理装置および方法に関し、例えば、装置全体を片手で保持し、回転させることにより、情報を入力することができるようにした、情報処理装置および方法に関する。

従来より、例えば、電子手帳、携帯電話、ポケベル等の携帯型の電子機器においては、情報を入力する手段として、ボタン、ペン、タッチパネル等を用いている。例えば、電子手帳においては、片手で機器本体を保持し、もう一方の手でペンを持ち、機器本体に設けられたタッチパネルをペンで操作して、所定の情報を入力するようにしている。

また、携帯電話においては、電話番号を入力するための数字キー、各機能に対応した機能ボタンが設けられ、所定の操作を行うようにしている。ポケベル等においては、各機能に対応した必要最低限の機能ボタンが設けられており、これらを操作するようにしている。

しかしながら、ペンとタッチパネルを用いて情報を入力する電子手帳のような携帯機器の場合、片手でタッチパネルが設けられた機器本体を保持し、もう一方の手でペンを保持しなければならず、操作時に両手を必要とし、使い勝手が悪い場合がある課題があった。例えば、片手に荷物を持ったままで操作することは困難である。

また、携帯電話等においては、電話番号を入力するための数字キーがかなりのスペースを要し、小型化の妨げとなる場合がある課題があった。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、操作ボタンの数を少なくするとともに、片手でも簡単に操作することができるようにするものである。

本発明の情報処理装置は、情報を表示する表示手段と、筐体全体の回転に伴う筐体の姿勢の変位を検出し、検出結果に対応する変位情報を生成する回転角度検出手段と、現在位置を検出し、検出結果に対応する現在位置情報を生成する位置検出手段と、変位情報および現在位置情報に基づいて、視点位置および視線方向を決定する視点位置・視線方向決定手段と、図形データから構成される地図情報を格納する地図情報格納手段と、視点位置および視線方向に基づき、地図情報を構成する図形データの座標を変換する図形データ座標変換手段と、図形データ座標変換手段によって座標変化された図形データに基づいて画像データを生成する画像データ生成手段とを含むことを特徴とする。

位置検出手段は、GPSを利用して現在位置を検出するようにすることができる。

画像データは、視点位置および視線方向に基づいた鳥瞰図であるようにすることができる。

地図情報格納手段は、ハードディスクカードであるようにすることができる。

回転角度検出手段は、互いに直交する３軸方向の回転角度を各々検出するようにすることができる。

筐体は、片手で保持可能な大きさであるようにすることができる。

本発明の情報処理方法は、筐体全体の回転に伴う筐体の姿勢の変位を検出し、検出結果に対応する変位情報を生成する回転角度検出ステップと、現在位置を検出し、検出結果に対応する現在位置情報を生成する位置検出ステップと、変位情報および現在位置情報に基づいて、視点位置および視線方向を決定する視点位置・視線方向決定ステップと、図形データから構成される地図情報を格納する地図情報格納ステップと、視点位置および視線方向に基づき、地図情報を構成する図形データの座標を変換する図形データ座標変換ステップと、図形データ座標変換手段によって座標変化された図形データに基づいて画像データを生成する画像データ生成ステップとを含むことを特徴とする。

本発明の情報処理装置および方法においては、筐体全体の回転に伴う筐体の姿勢の変位が検出されて検出結果に対応する変位情報が生成され、現在位置が検出されて検出結果に対応する現在位置情報が生成される。さらに、変位情報および現在位置情報に基づいて、視点位置および視線方向が決定され、視点位置および視線方向に基づき、地図情報を構成する図形データの座標が変換されて、座標変化された図形データに基づいて画像データが生成される。

本発明によれば、装置全体の回転操作により、情報の入力を行うことができ、片手で入力を行うようにしたり、操作ボタンの数を削減することができる。従って、携帯型機器の使い勝手を向上させるとともに、機器を小型化することが可能となる。

以下に本発明の実施の形態を説明するが、請求項に記載の構成要件と、発明の実施の形態における具体例との対応関係を例示すると、次のようになる。この記載は、請求項に記載されている発明をサポートする具体例が、発明の実施の形態に記載されていることを確認するためのものである。従って、発明の実施の形態中には記載されているが、構成要件に対応するものとして、ここには記載されていない具体例があったとしても、そのことは、その具体例が、その構成要件に対応するものではないことを意味するものではない。逆に、具体例が構成要件に対応するものとしてここに記載されていたとしても、そのことは、その具体例が、その構成要件以外の構成要件には対応しないものであることを意味するものでもない。

さらに、この記載は、発明の実施の形態に記載されている具体例に対応する発明が、請求項に全て記載されていることを意味するものではない。換言すれば、この記載は、発明の実施の形態に記載されている具体例に対応する発明であって、この出願の請求項には記載されていない発明の存在、すなわち、将来、分割出願されたり、補正により追加されたりする発明の存在を否定するものではない。

請求項１に記載の情報処理装置（例えば、時１のPDA５０）は、情報を表示する表示手段（例えば、図２のLCD３）と、筐体全体の回転に伴う筐体の姿勢の変位を検出し、検出結果に対応する変位情報を生成する回転角度検出手段（例えば、図２の３軸ジャイロセンサ１３）と、現在位置を検出し、検出結果に対応する現在位置情報を生成する位置検出手段（例えば、図２のGPSカード２２）と、変位情報および現在位置情報に基づいて、視点位置および視線方向を決定する視点位置・視線方向決定手段（例えば、図１４の視点位置・視線方向決定部４４）と、図形データから構成される地図情報を格納する地図情報格納手段（例えば、図１４の地図データ格納部４７）と、視点位置および視線方向に基づき、地図情報を構成する図形データの座標を変換する図形データ座標変換手段（例えば、図１４の図形データ座標変換部４５）と、図形データ座標変換手段によって座標変化された図形データに基づいて画像データを生成する画像データ生成手段（例えば、図１４の画像データ出力部４６）とを含むことを特徴とする。

図１は、本発明を応用した携帯型情報処理装置（PDA：personal digital assistants）５０の外観図を示している。３軸ジャイロセンサ１は、装置全体がＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸回りに回転したとき、各回転角度を検出するようになされている。操作ボタン２は、装置に対して所定の指示を行うようになされている。LCD３は、メニュー画面や地図等の画像を表示するようになされている。

図２は、図１に示したPDA５０の内部の構成例を示すブロック図である。３軸ジャイロセンサ１は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各座標軸に対応した振動ジャイロ１ａ、１ｂ、１ｃからなる。

振動ジャイロは、振動している物体に回転角速度を加えると、その振動と直角方向にコリオリ力が生じる特性を有しており、このコリオリ力Ｆは、次のように表される。

Ｆ＝２ｍｖω
（ただし、ｍは質量、ｖは速度、ωは角速度）

従って、角速度ωは、コリオリ力Ｆに比例することになり、コリオリ力Ｆを検出することにより、回転角速度を検出することができる。

振動ジャイロ１ａには、駆動用圧電磁器４ａと検出用圧電磁器４ｂが設けられており、駆動用圧電磁器４ａにはオシレータ２５の発振出力である交番信号が印加されるようになされている。この状態で、振動ジャイロ１ａがθ方向に回転されると、検出用圧電磁器４ｂにコリオリ力Ｆが加わり、電圧Ｅが発生する。

検出用圧電磁器４ｂより出力される微小な電圧は、アンプ７において増幅され、Ａ／Ｄ変換器１０においてディジタルのデータとされる。

振動ジャイロ１ａに加わった角速度ωと、発生する電圧Ｅは、比例関係を有しており、例えば、Ｘ軸回りに右方向に回転させたとき、電圧Ｅが上昇し、左方向に回転させたとき、電圧Ｅが下降するように配置される。

振動ジャイロ１ｂ，１ｃについても、振動ジャイロ１ａの場合と基本的に同様であり、振動ジャイロ１ｂによってＹ軸回りの角速度が検出され、アンプ８において増幅された後、Ａ／Ｄ変換器１１においてディジタルのデータに変換される。同様に、振動ジャイロ１ｃによって、Ｚ軸回りの角速度が検出され、アンプ９において増幅された後、Ａ／Ｄ変換器１２においてディジタルのデータに変換される。

操作ボタン２は、ユーザの操作に対応して所定の信号を発生し、入力インタフェース１３に供給するようになされている。CPU１４は、バス２６を介して各種のＩＣなどと接続されている。ROM１５は、装置全体のシステムプログラムの他、例えば、ワードプロセッサ機能用のカナ漢字変換プログラムおよびそのための辞書テーブル、さらに手書き入力に対する認識プログラム、およびそのための辞書テーブルなどが書き込まれている。RAM１６には、動作上必要なデータが随時記憶される。

LCD３は、カラーLCDコントローラ１８の制御により、所定の表示を行うようになされている。感圧型透明タブレット２９は、感圧型透明タブレットコントローラ１７の制御により、所定の入力を検出するようになされている。バックライト３０は、バックライトコントローラ１９の制御により、感圧型透明タブレットを通して、LCD３を後方から照明するようになされている。

ＰＣカードインタフェース２０にはコネクタ２７が設けられ、GPS装置としてのPCMCIA（Personal Computer Memory Card International Association）規格に適合したPCMCIA型GPS（Global Positioning System）カード（以下、単にGPSカードと略記する）２２（位置検出手段）が挿入される。CPU１４は、ＰＣカードインタフェース２０を介して、GPSカード２２とデータ、プログラム等の授受ができるようになされている。また、GPSカード２２には、GPS衛星からの電波を受信し、対応する信号を出力するGPSアンテナ２３が接続されるようになされている。GPSカード２２は、GPSアンテナ２３によって受信された信号に基づいて現在位置を検出し、現在位置に対応する位置データを出力するようになされている。

ＰＣカードインタフェース２１にはコネクタ２８が設けられ、例えば記憶装置としてのPCMCIA型ハードディスクカード（以下、単にHDDカードと略記する）２４が接続されるようになされている。HDDカード２４には、地図データ等が記憶される。

また、入力インタフェース１３は、Ａ／Ｄ変換器１０乃至１２より供給された３軸ジャイロセンサ１の検出信号をバス２６を介してCPU１４に供給するようになされている。また、操作ボタン２より供給される所定の操作に対応した信号を、バス２６を介してCPU１４に供給するようになされている。

次に、図３と図４を参照して、上記構成のPDA５０を用いて、メニュー選択を行う場合の動作について説明する。この操作を行う場合、現在の位置に関するデータは必要がないので、図２において、GPSカード２２をＰＣカードインタフェース２０のコネクタ２７に挿入する必要はない。また、地図データについても不要なため、HDDカード２４をコネクタ２８に挿入する必要はない。

図３は、メニュー選択を行う場合の一連の操作画面の例を示しており、図４は、操作手順を説明するためのフローチャートである。最初、図４のステップＳ１において、CPU１４により、ユーザによって操作ボタン２が押下されたか否かが判定される。このとき、図３（ａ）に示すように、PDA５０の画面には何も表示されていない。

いま、ユーザによって操作ボタン２が押下されると、所定の信号が発生し、入力インタフェース１３、バス２６を介して、CPU１４に供給される。これにより、CPU１４は、ボタン２が操作されたと判定し、ステップＳ２に進む。一方、ユーザによるボタン２の操作がなされない場合、ステップＳ１の処理が繰り返される。

ステップＳ２においては、CPU１４は、所定のメニューに対応する表示データ（ビットマップデータ）を生成し、画面上での表示位置に対応するデータとともに、バス２６を介してカラーLCDコントローラ１８に供給する。あるいは、予め、メニューに対応するビットマップデータをROM１５に記憶させておき、バス２６を介してそれを読み出し、カラーLCDコントローラ１８に供給するようにしてもよい。

カラーLCDコントローラ１８は、図示せぬVRAM（ビデオRAM）を有しており、VRAMに書き込まれたデータに従ってLCD３を制御し、所定の画像を表示させるようになされている。従って、CPU１４より供給された所定のメニューに対応する表示データは、カラーLCDコントローラのVRAMに記憶される。カラーLCDコントローラ１８は、VRAMに記憶した表示データに従って、LCD３に制御信号を供給し、所定のメニューを表示させる。

次に、ステップＳ３において、CPU１４は、例えば、ROM１５より、所定のカーソルに対応する表示データを読み出し、画面上での表示位置に対応するデータとともに、カラーLCDコントローラ１８に供給する。カラーLCDコントローラ１８は、CPU１４より供給されたカーソルに対応する表示データをVRAMに記憶し、VRAMに記憶した表示データに従って、LCD３を制御する。

その結果、図３の（ｂ）に示すように、所定のメニューと、所定のカーソル（この場合、十字型の形状をしている）がLCD３の画面に表示される。この場合、最初、カーソルはメニューの中央に表示される。

次に、ステップＳ４に進み、CPU１４により、機器（PDA）５０全体が回転されたか否かが判定される。例えば、ユーザが図１に示したように、機器全体を片手で保持した状態で、例えば、Ｘ軸回りに機器全体を回転させると、この回転により、検出用圧電磁器４ｂに所定の電圧が発生し、アンプ７において増幅され、Ａ／Ｄ変換器１０においてディジタルデータとされる。このディジタルデータは、入力インタフェース１３を介して入力され、バス２６を介してCPU１４に供給される。これにより、CPU１４は、機器全体がＸ軸回りに回転されたことを認識することができる。Ｙ軸回りの回転、およびＺ軸回りの回転についても同様である。

ステップＳ４において、機器全体が回転されたと判定された場合、ステップＳ５に進み、CPU１４は、Ｘ軸に関する回転量を抽出する。次に、ステップＳ６において、Ｙ軸に関する回転量を抽出する。ステップＳ７においては、Ｘ軸とＹ軸のそれぞれの回転量に応じて、カーソルを上下左右方向に移動させる。

即ち、機器全体の回転に応じて、カーソルを上下左右方向に移動させるために、カーソルに対応するビットマップデータと、画面上にいま表示されているカーソルに対して上下左右方向にずらした表示位置に対応するデータをカラーLCDコントローラ１８に供給する。この表示位置のずれの大きさは、検出用圧電磁器４ｂ，５ｂの各出力電圧に対応する。カラーLCDコントローラ１８は、CPU１４より供給されたビットマップデータを、その表示位置に対応するデータに基づいて、VRAMの所定の場所に記憶させる。

カラーLCDコントローラ１８は、VRAMに記憶した移動後のカーソルに対応するビットマップデータに従ってLCD３を制御する。これにより、最初、図３（ｂ）に示したようにカーソルが画面の中央にある状態で、機器全体をＸ軸回りに回転させたとき、例えば、図３（ｃ）に示すように、カーソルが項目「banana」に移動する。また、最初、図３（ｂ）に示したようにカーソルが画面の中央にある状態で、機器全体をＹ軸回りに回転させたとき、例えば、図３（ｄ）に示すように、カーソルが項目「Apple」に移動する。

次に、ステップＳ８に進み、CPU１４は、カーソルがメニュー項目のいずれかに位置している場合、そのメニュー項目が強調表示された状態のメニューに対応する表示データを生成し、カラーLCDコントローラ１８に供給する。例えば、図３（ｃ）に示すように、カーソルがメニュー項目「Banana」に位置している場合、メニュー項目「Banana」が強調表示されたメニューに対応する表示データを生成し、カラーLCDコントローラ１８に供給する。

これにより、カラーLCDコントローラ１８は、カーソルが位置するメニュー項目「Banana」が強調表示されたメニューに対応する表示データをVRAMに記憶する。そして、VRAMに記憶された表示データに従って、LCD３を制御し、メニュー項目「Banana」が強調表示された画面を表示させる。

また、例えば、図３（ｄ）に示すように、カーソルがメニュー項目「Apple」に位置している場合、メニュー項目「Apple」が強調表示されたメニューに対応する表示データを生成し、カラーLCDコントローラ１８に供給する。

これにより、カラーLCDコントローラ１８は、カーソルが位置するメニュー項目「Apple」が強調表示されたメニューに対応する表示データをVRAMに記憶する。そして、VRAMに記憶された表示データに従って、LCD３を制御し、メニュー項目「Apple」が強調表示された画面を表示させる。

ステップＳ８における処理が終了すると、ステップＳ４に戻り、ステップＳ４以降の処理が繰り返し実行される。

ステップＳ４において、機器全体が回転していないと判定された場合、ステップＳ９に進み、操作ボタン２が離されたか否かが判定される。操作ボタン２が離されていないと判定された場合、ステップＳ４に戻り、ステップＳ４以降の処理が繰り返し実行される。一方、例えば、図４（ｄ）のような画面が表示された状態で、操作ボタン２を離すと、ステップＳ９において、操作ボタン２が離されたと判定され、ステップＳ１０に進み、CPU１４は、ステップＳ８において強調表示されたメニュー項目の選択を確定する。

これにより、ステップＳ１１において、メニューが画面から消去され、ステップＳ１に戻り、ステップＳ１以降の処理が繰り返し実行される。

このようにして、装置全体を片手で保持し、Ｘ軸、およびＹ軸の回りに回転させることにより、所定のメニュー項目の選択を行うことができる。ここでは、Ｘ軸とＹ軸の２軸の回りに回転させる場合について説明したが、勿論、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の３軸の回りに回転させることにより、メニュー項目の選択を行うようにすることも可能である。

また、ここでは、装置が回転すると、カーソルがメニュー上を移動し、所定のメニュー項目を選択できるようにしたが、図５に示すように、カーソルを画面内の所定の位置、例えば中央に固定し、装置が回転すると、メニューが画面内を移動するようにすることも可能である。このようにしても、メニュー項目の所定のものを選択することができる。

図６は、本発明を電子手帳に応用した場合のLCD３の表示例を示している。例えば、電子手帳を片手で保持し、操作ボタン２を押下して円環状のメニューを表示させる。この場合、電子手帳で用いられるメニュー項目、例えば、「スケジュール」、「辞書」、「メモ」、「リマインダ」、「電話帳」、「TO DO（やるべき事項）」等が表示され、画面の中央にカーソルが表示される。

次に、操作ボタン２を押下したまま、電子手帳全体を、Ｘ軸、Ｙ軸の回りに回転させることにより、所定のメニュー項目にカーソルを移動させる。そして、所望のメニュー項目にカーソルが位置している状態で、操作ボタン２を離すと、カーソルが位置していたメニュー項目の選択が確定する。

このようにして、電子手帳を片手で操作し、メニュー項目の選択を行うことができる。また、上記メニューの代わりに、数字、アルファベット、平仮名、あるいは片仮名等をメニュー項目とするメニューを表示させ、カーソルで所望の数字あるいは文字を選択することにより、電話番号や文章等を入力するようにすることもできる。

図７は、ドラム状のメニューの例を示している。このように、あたかもドラム上にメニュー項目が配置されるかの如く表示され、所定の位置に矩形のカーソルが表示される。ユーザは、まず、操作ボタン２を押下し、次に、装置をＸ軸の回りに回転させる。これにより、ドラムが回転し、カーソル内に所望のメニュー項目が移動したとき、操作ボタン２を離す。このようにして、ドラム状のメニューの所望のメニュー項目を選択し、確定することができる。

次に、図８乃至図１３を参照して、上記構成のPDA５０を用いて、ディジタルマップを表示する場合について説明する。この表示を行う場合、現在の位置に関するデータが必要となるので、図２において、GPSカード２２をＰＣカードインタフェース２０のコネクタ２７に挿入する。これにより、GPSカード２２は、GPSアンテナ２３により受信されたGPS衛星からの電波に基づいて、現在位置を算出することが可能となる。また、HDDカード２４をコネクタ２８に挿入し、地図データの読み出しが可能な状態とする。

図８は、PDA５０に回転操作を加え、仮想的な地図または図面等の所定の領域を、画面に表示させることを示す概念図である。PDA５０において、HDDカード２４には、地図データが記憶されており、CPU１４は、ＰＣカードインタフェース２１を介してHDDカード２４より地図データを読み出す。そして、読み出した地図データに、図１４乃至図１６を参照して後述するような鳥瞰図表示のための座標変換処理を施し、座標変換処理が施された地図データに対応するビットマップデータを生成し、カラーLCDコントローラ１８に供給する。

カラーLCDコントローラ１８は、CPU１４より供給されたビットマップデータをVRAMに記憶させる。そして、カラーLCDコントローラ１８は、VRAMに記憶したビットマップデータに従ってLCD３を制御し、ビットマップデータに対応する地図を表示させる。このようにして、所定の地図の現在位置に対応した領域を表示させることができる。この場合、GPSカード２２から供給された現在位置に対応する地図データがHDDカード２４より読み出され、LCD３によって表示される。

PDA５０の画面に現在位置の地図を表示させた状態で、例えば、ユーザが、操作ボタン２を押下し、PDA５０を画面に対して水平な軸（Ｘ軸）の回りに回転させると、検出用圧電磁器４ｂにより所定の電圧が発生し、アンプ７によって増幅され、Ａ／Ｄ変換器１０においてディジタルのデータに変換された後、バス２６を介してCPU１４に供給される。これにより、CPU１４は、Ｘ軸の回りにPDA５０が回転されたことを認識する。

次に、CPU１４は、LCD３に表示されている地図が上方向または下方向に移動するように、HDDカード２４より読み出した地図データに基づいて、いまLCD３の画面に表示されている部分から上または下にずれた地図データに対応するビットマップデータを生成し、カラーLCDコントローラ１８に供給する。

カラーLCDコントローラ１８は、CPU１４より供給されたビットマップデータをVRAMに一旦記憶させる。次に、VRAMに記憶されたビットマップデータに従って、LCD３を制御し、対応する地図を表示させる。これにより、PDA５０のLCD３の画面に表示されている地図が、ユーザによる回転操作に応じて、上下方向に移動する。この移動量は、PDA５０の回転角に対応する。

また、操作ボタン２を押したまま、画面に対して垂直な軸（Ｙ軸）の回りにPDA５０を回転させると、今度は、検出用圧電磁器５ｂにより、電圧が発生され、Ｙ軸回りの回転操作がなされたことがCPU１４によって認識される。

次に、CPU１４は、LCD３に表示されている地図が左方向または右方向に移動するように、HDDカード２４より読み出した地図データに基づいて、いまLCD３の画面に表示されている部分より左または右にずれた地図データに対応するビットマップデータ生成し、カラーLCDコントローラ１８に供給する。

カラーLCDコントローラ１８は、CPU１４より供給されたビットマップデータをVRAMに一旦記憶させる。次に、VRAMに記憶されたビットマップデータに従って、LCD３を制御し、対応する地図を表示させる。これにより、PDA５０のLCD３の画面に表示されている地図が、ユーザによる回転操作に応じて、左右方向に移動する。この移動量は、PDA５０の回転角に対応する。

また、上記回転操作を組み合わせることにより、地図の任意の部分をLCD３の画面に表示させることができる。このようにして、地図の所定の領域を表示させた状態で操作ボタン２を離す（解除する）と、いま表示されている領域の地図が確定され、その部分の地図が以後継続して画面に表示される。なお、Ｘ軸回りの回転操作およびＹ軸回りの回転操作は、同時に行うことが可能である。

図９は、仮想的な地図に対して、PDA５０を傾けて位置させた様子を表している。PDA５０のLCD３の画面に対して垂直な方向（Ｚ軸方向）から、LCD３の画面の裏面にある仮想的な地図を観察すると、地図上の領域Ａを観察することができる。そこで、PDA５０のLCD３に、図１０に示すような地図を表示させる。これにより、あたかも、現実に地図を広げ、それを様々な角度から眺めているような画像を画面に表示することができる。

さらに、図９、図１０に示すように、次に、移動しようとしている移動先を示す指標Ｍを表示することができる。これにより、ユーザは、いま地図上のどの部分に移動しようとしているのかを認識することができるので、地図上の所望の部分に移動する際の操作を容易にすることができる。また、移動先が遠方にある場合でも、現在の表示領域と移動先とを同時に画面に納めることができるので、移動先と現在位置との関係を容易に認識することができる。

図１１は、仮想的な地図上を移動するPDA５０の軌跡を、地図表面の真横から観察したときの図を表している。最初、視点Ｐ１において、地図を真上から観察し、図１２に示すような地図をLCD３の画面に表示させる。次に、PDA５０の操作ボタン２を押し、そのまま、PDA５０を所定の軸の回りに回転させる。すると、視点が、視点Ｐ１からその上方に位置する視点Ｐ２に自動的に移動し、斜め上空から地図を観察することができる。

このとき、視点Ｐ１において観察していた地図上の領域の全部または一部がPDA５０の画面内に入るようにすることができる。これにより、現在位置と移動先との間の位置関係を容易に把握することができ、所望の移動先を迅速に見つけ出すことができる。

視点Ｐ２において、PDA５０のLCD３の画面には、図１３に示すように、仮想的な地図を斜め上空から観察したような鳥瞰図が表示され、移動先の指標Ｍが表示される。そして、指標Ｍが、所望の移動先と合致したとき、操作ボタン２を離すと、視点Ｐ２から視点Ｐ３を経由して、視点Ｐ４に移動する。そして、視点Ｐ４において、地図を真上から観察した画像がPDA５０のLCD３に表示される。

このようにして、ユーザは、片手でPDA５０を操作することにより、地図上の所望の場所を簡単に表示させることができる。

次に、図１４乃至図１６を参照して、鳥瞰図表示の方法について説明する。これは、地図をあたかも上空から見おろしたように表示する方法であり、最近では、ナビゲーション装置等において用いられ、自車両が位置する表示基準点周辺の詳細な道路形態を表示するとともに、遠方の道路形態をも表示することができるようになされている。

図１４は、鳥瞰図表示を実現するための一般的なシステムの構成例を示している。このシステムは、現在位置Ｐ₀（Ｘ_p，Ｙ_P，Ｚ_P）を入力する現在位置入力部４１と、現在位置を変更するための視点変換用キー入力部４２と、現在位置入力部４１からの情報に基づいて、視点位置・視線方向を決定する視点位置・視線方向決定部４４、視点位置・視線方向決定部４４からの情報および地図情報に基づいて、図形データの座標を変換する図形データ座標変換部４５、図形データ座標変換部４５からの情報に基づいて、画像データを出力する画像データ出力部４６からなる鳥瞰図表示計算部４３と、各種地図情報を格納し、上記図形データ座標変換部４５に対して、格納している地図情報を出力する地図データ格納部４７と、画像データ出力部４６から出力される画像情報に対応する画像を表示する画像表示部４８とから構成されている。

このシステムは、図２に示したPDA５０において、GPSカード２２を装着することにより実現することができる。即ち、現在位置入力部４１は、図２におけるGPSカード２２、GPSアンテナ２３に対応し、視点変換用キー入力部４２は、３軸ジャイロセンサ１に対応する。鳥瞰図表示計算部４３を構成する視点位置・視線方向決定部４４と図形データ座標変換部４５は、CPU１４に対応し、画像データ出力部４６は、カラーLCDコントローラ１８に対応する。地図データ格納部４７は、HDDカード２４に対応し、画像表示部４８は、LCD３に対応する。

透視投影図は、図１５に示すように、ＸＹＺ平面のＸＹ平面基準として表現される地図ＡＢＣＤ領域を、視点Ｅ（Ｘ₀，Ｙ₀，Ｚ₀）から参照点Ｂ（Ｘ_b，Ｙ_b，Ｚ_b）に対して俯角θで見おろした映像をその視線方向に対し、垂直に配置された視平面Ｇに投影される映像が鳥瞰図として画面に表示されたものである。

このとき、視点Ｅからの視線方向は、ＸＹ平面に対する回転方向情報角度αを有するものとする。また、視点Ｅと、視平面Ｇとの間の距離をＶ_dとする。そして、透視投影された表示画像において、中央線上にある縦線を基準線とし、この基準線上にある定められた点Ｑを透視投影の基準点と呼ぶことにする。この基準点Ｑは、地図データ上において、ＸＹ平面で考えたときの視点Ｅと、透視投影の参照点Ｂ（画面中心）とを結ぶ直線上にある点となり、表示画面の下辺から参照点Ｂに向かって、距離Ｄ_cの地点に表示される。

図１６は、図１４に示したシステムによる処理動作を示すフローチャートである。この処理は、一般的なコンピュータの演算により実現されるものであり、現在位置Ｐ₀を視点位置Ｅとする方法と、現在位置Ｐ₀を透視投影の基準点Ｑとする方法があるが、ここでは、現在位置Ｐ₀を基準点Ｑ、そして、この基準点Ｑが参照点Ｂと一致する場合について説明する。

最初に、ステップＳ１において、視点変換用キー入力部４２と現在位置入力部４１により、現在位置Ｐ₀を基準点、かつ、参照点Ｂとし、ステップＳ２２において、視線俯角θ、視点高さｈ、および進行方向αをそれぞれセットする。

次に、ステップＳ２３に進み、視点位置・視線方向決定部４４により、視点位置を下記の数式により算出する。ここでは、視点Ｅは、参照点Ｂの情報に基づいて次のように決定することができる。即ち、いま、参照点Ｂの座標を（ｘ，ｙ，０）とすると、視点Ｅ（Ｘ₀，Ｙ₀，Ｚ₀）は、下記のように表すことができる。
Ｘ₀＝ｘ−ｈ×ｃｏｓα（ｔ）／ｔａｎθ
Ｙ₀＝ｙ−ｈ×ｓｉｎα（ｔ）／ｔａｎθ
Ｚ₀＝ｈ

次に、ステップＳ２４において、図形データ座標変換部４５により、地図データに対して、上記算出された視点に基づいて透視投影変換を行う。ここでは、ＸＹ平面上の点Ｍ（Ｍ_x，Ｍ_y，Ｍ_z）の視平面Ｇ（Ｓ_x，Ｓ_y）への座標変換の関係式は下記の式により表される。なお、平地図の場合、Ｍ_z＝０となる。

次に、ステップＳ２５において、画像データ出力部４６が、座標変換後の各データ（Ｓ_xi，Ｓ_yi）を画像表示部４８に供給し、画像表示部４８は、画像データ出力部４６より供給されたデータに対応する画像を表示し、処理を終了する。これにより、ＸＹ平面を基準として表現される地図データは、視平面Ｇに透視投影され、鳥瞰図表示されることになる。

なお、上記実施例において、視点を仮想的に前進または後退させるためのボタンを別に設けるようにすることも可能である。これにより、地図を任意の高度から観察するようにすることができる。

また、上記実施例においては、情報を記憶する記憶装置としてPCMCIA型HDDカードを用いるようにしたが、半導体メモリ等のその他の記憶装置を用いるようにすることも可能である。

また、Ｘ軸回りのみ、若しくはＸ軸とＹ軸回りの回転角度を検出する角度センサを用いて、カーソルやメニューの移動を行うようにすることも可能である。

本発明の入力装置を応用した携帯型情報処理装置の外観図である。 図１の携帯型情報処理装置の内部の構成例を示すブロック図である。 円環状メニューを表示し、メニュー項目を選択する手順を示す図である。 図３の円環状メニューのメニュー項目を選択する手順を説明するフローチャートである。 カーソルを固定し、円環状メニューが移動するようにしたメニュー画面例を示す図である。 電子手帳において表示されるメニュー画面例を示す図である。 円筒状メニューを表示し、メニュー項目を選択する様子を示す図である。 仮想的な地図上を移動し、画面に地図上の任意の部分を表示させる様子を示す図である。 仮想的な地図を斜め上空から観察する様子を示す図である。 図９において、PDA５０のLCD３に表示される画面例を示す図である。 仮想的な地図上において、視点を現在位置から移動先に移動させた場合に、視点が移動した軌跡を、地図の横方向から観察した図である。 図１１の視点Ｐ１において地図を観察した場合の画面表示例である。 図１１の視点Ｐ２において地図を観察した場合の画面表示例である。 鳥瞰図表示処理を行うシステムの一般的な構成例を示すブロック図である。 透視投影変換の概念を説明する図である。 図１４に示したシステムの動作を説明するフローチャートである。

符号の説明

１ ３軸ジャイロセンサ， ２ 操作ボタン， ３ LCD， ４ａ，５ａ，６ａ 駆動用圧電磁器， ４ｂ，５ｂ，６ｂ 検出用圧電磁器， ７，８，９ アンプ， １０，１１，１２ Ａ／Ｄ変換器， １３ 入力インタフェース， １４ CPU， １５ ROM， １６ RAM， １７ 感圧型透明タブレットコントローラ， １８ カラーLCDコントローラ， １９ バックライトコントローラ， ２０，２１ ＰＣカードインタフェース， ２２ PCMCIA型GPSカード， ２３ GPSアンテナ， ２４ PCMCIA型HDDカード， ２５ オシレータ， ２６ バス， ２７，２８ コネクタ， ２９ タブレット， ３０ バックライト， ４１ 現在位置入力部， ４２ 視点変換用キー入力部， ４３ 鳥瞰図表示計算部， ４４ 視点位置・視線方向決定部， ４５ 図形データ座標変換部， ４６ 画像データ出力部， ４７ 地図データ格納部， ４８ 画像表示部， ５０ PDA， Ｍ 指標

Claims (7)

1. 携帯し得る大きさの筐体から成る情報処理装置において、
   情報を表示する表示手段と、
   前記筐体全体の回転に伴う前記筐体の姿勢の変位を検出し、検出結果に対応する変位情報を生成する回転角度検出手段と、
   現在位置を検出し、検出結果に対応する現在位置情報を生成する位置検出手段と、
   前記変位情報および前記現在位置情報に基づいて、視点位置および視線方向を決定する視点位置・視線方向決定手段と、
   図形データから構成される地図情報を格納する地図情報格納手段と、
   前記視点位置および前記視線方向に基づき、前記地図情報を構成する前記図形データの座標を変換する図形データ座標変換手段と、
   前記図形データ座標変換手段によって座標変化された前記図形データに基づいて画像データを生成する画像データ生成手段と
   を含むことを特徴とする情報処理装置。
2. 前記位置検出手段は、GPS(Global Positioning System)を利用して現在位置を検出する
   ことを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
3. 前記画像データは、前記視点位置および前記視線方向に基づいた鳥瞰図である
   ことを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
4. 前記地図情報格納手段は、ハードディスクカードである
   ことを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
5. 前記回転角度検出手段は、互いに直交する３軸方向の回転角度を各々検出する
   ことを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
6. 前記筐体は、片手で保持可能な大きさである
   ことを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
7. 携帯し得る大きさの筐体から成る情報処理装置の情報処理方法において、
   前記筐体全体の回転に伴う前記筐体の姿勢の変位を検出し、検出結果に対応する変位情報を生成する回転角度検出ステップと、
   現在位置を検出し、検出結果に対応する現在位置情報を生成する位置検出ステップと、
   前記変位情報および前記現在位置情報に基づいて、視点位置および視線方向を決定する視点位置・視線方向決定ステップと、
   図形データから構成される地図情報を格納する地図情報格納ステップと、
   前記視点位置および前記視線方向に基づき、前記地図情報を構成する前記図形データの座標を変換する図形データ座標変換ステップと、
   前記図形データ座標変換手段によって座標変化された前記図形データに基づいて画像データを生成する画像データ生成ステップと
   を含むことを特徴とする情報処理方法。

Images