JP2005004577A - 情報処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】縦置きや横置きなど置き方を変更してもユーザ入力エラーのない３次元入力デバイスを有する改善された情報処理装置を提供する。
【解決手段】３次元入力デバイスとして磁気センサを用い、センサ有効領域を磁気センサを中心とする半球あるいは全球体領域として設定する構成とした。本構成により、情報処理装置を縦置きとした場合も横置きとした場合も、センサ有効領域を情報処理装置の前面全体に広がる領域として設定することが可能となる。従って、センシング不能領域を情報処理装置の前面に形成することがなくなり、情報処理装置の置き方を限定しないユーザの様々な利用形態に対応した情報処理装置が実現される。
【選択図】 図７

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、情報処理装置に関する。さらに詳細には、３次元センサを用いた入力部構成を持つ情報処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
情報処理技術や情報通信技術が高度に発達した現代においては、パーソナル・コンピュータや携帯情報端末を始めとする情報機器がオフィスや家庭内などの至るところで利用されている。
【０００３】
このような情報処理装置において、データ入力部としては例えばキーボード、マウス、スイッチ、ボタンなどが多く利用されているが、最近では、ユーザの操作する入力デバイスを認識し、操作デバイスの３次元的な動きをとらえて３次元データを入力する構成が例えばゲーム機器の分野などで利用されている。
【０００４】
具体的には、ユーザの操作デバイスを情報処理装置に備えたカメラで撮影し、カメラの撮影画像の解析により操作デバイスの３次元的な移動データを情報処理装置に対する入力データとする構成がある。
【０００５】
例えば、図１に示すような、ディスプレイ１０１を持った情報処理装置１０２を縦置きにして、ユーザの操作する操作デバイス１０５の動きを情報処理装置１０２に備えたカメラ１０３の撮影画像の解析によって行うシステムがある。この構成において、操作デバイス１０５の動き情報を入力できる領域は、ある一定の領域に制限される。
【０００６】
すなわち、図１に示すセンサ有効領域１０４のようにセンサのセンシング可能領域、すなわちこの構成においてはカメラの撮影可能領域が規定されることになる。ユーザがカメラ１０３の撮影可能領域として規定されるセンサ有効領域１０４において、操作デバイス１０５を３次元的に移動させることで、情報処理装置１０２に対する３次元データの入力が可能となる。ただし、センサ有効領域１０４以外の部分で、操作デバイス１０５を操作しても情報処理装置１０２に対するデータ入力は実行されない。
【０００７】
同じシステムを横から見た状態を、図２に示す。センサ有効領域１０４は、図２に示すようにカメラ１０３の前方に立体的に設定される。ユーザがカメラ１０３の撮影可能領域として規定されるセンサ有効領域１０４で操作デバイス１０５を移動させることで、情報処理装置１０２に対するデータ入力が可能となる。
【０００８】
一方で、図３に示すように情報処理装置１２２を横置きにして、ディスプレイ１２１と同一面に設置したタッチパネル等の２次元入力デバイス１２３を使い、例えばペン型の操作デバイス１２４を用いて操作入力を行うシステムもある。
【０００９】
２次元入力デバイス１２３としては、タッチパネルやタブレットのようなデバイスが多く利用されていた。この時、２次元入力デバイス１２３の動きを認識できるセンサ有効領域は、２次元入力デバイス１２３の規定する平面領域となる。
【００１０】
同じシステムを横から見た状態を、図４に示す。２次元入力デバイス１２３の動きを認識するセンサ有効領域１３１は、２次元入力デバイス１２３の規定する平面領域と一致する。
【００１１】
図１の縦置きシステムで用いられる情報処理装置１０２を水平に置いて利用しようとすると、図５に示すように、図３に示した横置きシステムにおいてセンサ有効領域１３１として設定される領域では、ユーザの操作する操作デバイス１２４の動きを認識することができない。カメラ１０３の位置からは、ディスプレイ表面付近における２次元の操作情報がセンシングできないからである。
【００１２】
一方で、図３を参照して説明した横置きシステムで用いられる情報処理装置を図６のように縦置きにして利用しようとすると、縦置きシステムでは有効となるセンサ有効領域１０４が、操作デバイスの動きを認識することができない領域となる。２次元入力デバイス１２３は、ディスプレイ表面付近にのみセンサ有効領域１３１を設定するからである。
【００１３】
このように、情報処理装置は、利用する入力デバイスの種類によって、必然的に縦置き専用か横置き専用のいずれかになり、縦置き専用の筐体を横置きにしたり、逆に横置き専用の筐体を縦置きにして利用すると、ユーザの操作する操作デバイスによるデータ入力が確実に行われないという問題があった。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、情報処理装置を縦置きにした場合も横置きにした場合にも、置き方にかかわらないセンサ有効領域を設定することで、ユーザの操作デバイスによる入力を可能とした情報処理装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の側面は、
情報入力部と、前記情報入力部からの入力情報に基づくデータ処理を実行する制御部と、前記制御部におけるデータ処理結果を出力する出力部とを備えた情報処理装置であり、
前記情報入力部は、
磁気センサによって構成され、少なくとも該情報入力部を中心とするほぼ半球領域のセンサ有効領域を有し、該センサ有効領域内において、ユーザの操作する操作デバイスの移動に基づく３次元データを検出し、該検出情報を前記制御部に出力する構成であることを特徴とする情報処理装置にある。
【００１６】
さらに、本発明の情報処理装置の一実施態様において、前記情報入力部は、磁気センサによって構成され、該情報入力部を中心とするほぼ球体領域のセンサ有効領域を有することを特徴とする。
【００１７】
さらに、本発明の情報処理装置の一実施態様において、前記情報入力部は、情報処理装置の前面パネル平面に並行に設置され、少なくとも前面パネル平面を断面としたほぼ半球領域のセンサ有効領域を有することを特徴とする。
【００１８】
さらに、本発明の情報処理装置の一実施態様において、前記情報入力部は、情報処理装置の前面パネル平面に傾きをもって設置され、少なくとも前面パネル平面と非並行面を断面としたほぼ半球領域のセンサ有効領域を有することを特徴とする。
【００１９】
さらに、本発明の情報処理装置の一実施態様において、前記情報入力部は、情報処理装置の縦置き状態において、情報処理装置の前面パネル平面が水平面からα度傾いた位置に設定される構成である場合、前面パネル平面からα／２度傾いた面を断面としたほぼ半球領域のセンサ有効領域を有することを特徴とする。
【００２０】
【作用】
本発明の構成によれば、情報処理装置において、３次元入力デバイスとして磁気センサを用いる構成としたので、センサ有効領域を磁気センサを中心とする半球あるいは全球体領域として設定することが可能となり、情報処理装置を縦置きとした場合も横置きとした場合も、センサ有効領域を情報処理装置の前面全体に広がる領域として設定することが可能となる。従って、センシング不能領域を情報処理装置の前面に形成することがなくなり、情報処理装置の置き方を限定しないユーザの様々な利用形態に対応した情報処理装置が実現される。
【００２１】
本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する本発明の実施例や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。なお、本明細書においてシステムとは、複数の装置の論理的集合構成であり、各構成の装置が同一筐体内にあるものには限らない。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【００２３】
本発明の情報処理装置は、図７に示すように、情報処理装置２０１の情報入力部を構成する入力デバイスとして、３次元入力デバイス（センサ）２０２を利用する。具体的には、例えば３次元入力デバイス２０２としては磁気センサを利用する。
【００２４】
磁気センサによって構成される３次元入力デバイス２０２は、ディスプレイ周囲のほぼ球体として形成される空間領域をセンサ有効領域２０３として設定する。
【００２５】
ほぼ球体として形成される空間領域をセンサ有効領域２０３内のいずれにおいても、ユーザの操作する操作デバイス２０４の動きをセンシングすることが可能となる。
【００２６】
このように、磁気センサ等の３次元入力デバイス２０２を利用することで、図８に示すように、情報処理装置を（ａ）縦置きとした場合も、（ｂ）横置きとした場合も、３次元入力デバイス２０２を中心とした球体空間がセンサ有効領域２０３として設定されることになるので、従来のセンシングデバイスのように、センシング不能領域が情報処理装置の近傍に発生することがなくなり、情報処理装置の置き方を限定する必要がなくなる。
【００２７】
なお、３次元入力デバイス２０２として利用可能な３次元磁気センサは、センシング範囲内にある物体の位置および向きを測定する。その原理について詳しくは例えば特開平６−２２１８０５等に記載されているが、概要は以下のようなものである。すなわち、互いに直交する３軸の送信コイルから発生する磁界の強さと向きを、互いに直行する３軸の受信コイルで検出し、演算処理によって送信コイルと受信コイルの相対位置と相対角度を求める。
【００２８】
このとき、送信コイルから一定の距離となる球の内部であれば、受信コイルがいかなる方向にあっても磁界を検出することが可能であるが、実際には以下に述べる制限により、センシング範囲は半球状となる場合が多い。
【００２９】
まず、図９を参照して１軸の送信コイルの周りに発生する磁界について説明する。半径ａでＮ回巻きのコイルに、右ねじを回す方向に電流Ｉが流れるとき、アンペールの法則により、右ねじが進む方向に磁界Ｈ３００が発生する。ここでコイルは、中心Ｏ３０１に下記式によって示される磁気モーメントＭを持つ磁気双極子と見なすことができる。
【００３０】
【数１】

【００３１】
この結果として生成される磁界Ｈの形状は図９に示すようなものになる。また、中心Ｏからベクトルｒだけ変位した点Ｐでの磁位Φｍは、下記式によって示される。
【００３２】
【数２】

【００３３】
ただしθは、Ｍからｒの方向への角（ラジアン）である。Ｏを原点とし、磁気モーメントＭの方向を基準とする極座標をとると、点Ｐにおける磁界Ｈのｒ方向、θ方向の成分であるＨｒ、Ｈθはそれぞれ下記式によって示される。
【００３４】
【数３】

【００３５】
磁界Ｈは磁気双極子（磁気モーメント）Ｍの向きに関して回転対称であるから、図１０に示すように、ある点Ｐ（θ）と、原点Ｏに関して対称な位置にある点Ｐ’（θ＋π）について、以下の関係が成り立つ。
【００３６】
【数４】

【００３７】
ここでは、中心Ｏから点Ｐへの向きを正とするので、結局のところ点Ｐと点Ｐ’では全く同じ磁界が観測される。すなわち、磁界の強さと向きから両者を区別することはできない。
【００３８】
これまで２次元の図を用いて説明を行ったが、３次元の場合でも上に述べた性質は同様である。したがって、３軸の送受信コイルを用いた３次元磁気センサにおいては、図１１に示すように、中心位置Ｏにある送信コイルを挟んで対象の位置にある受信コイルＡと受信コイルＡ’、受信コイルＢと受信コイルＢ’を区別することができない。これらを区別するために、高価な３次元磁気センサでは、更に別のセンサを組み合わせる等の方法がとられる。
【００３９】
一方、センシング範囲を半球状に限定することで、安価な３次元磁気センサを実現する場合も多い。この場合、例えば図１２に示すように、受信コイルＢの位置は受信コイルＢ’として検出されることになる。したがって、受信コイルＢの位置のように半球の境界付近では、受信コイルの僅かな位置の変動によって、ＢとＢ’を頻繁にジャンプするような不安定な挙動が起こる。そこで、実用上はなるべく半球の境界付近を使用しないような利用形態が望ましい。
【００４０】
次に、３次元入力デバイスとして、磁気センサの中でも安価な半球磁気センサを利用した構成例について説明する。
【００４１】
上述したように、半球磁気センサを利用した構成例を図１３に示す。（ａ）縦置きの場合と（ｂ）横置きの場合を示す。情報処理装置４０１には、半球磁気センサからなる入力デバイス（センサ）４０２が装着され、そのセンシング領域は、入力デバイス４０２の前方のほぼ半球状の領域として設定され、ここにセンサ有効領域４１０が設定される。
【００４２】
このようなほぼ半球のセンシング範囲を持つ半球磁気センサは、全球のセンシング範囲を持つ全球磁気センサよりも一般に安価である。
【００４３】
このような入力デバイス４０２、すなわち入力デバイス４０２の前方の半球状の領域をセンサ有効領域４１０とするデバイスを利用した場合であっても、図に示すように、（ａ）縦置き、（ｂ）横置きの両方において、ユーザの操作する操作デバイスが情報処理装置４０１の前方近傍にある限りにおいて、操作デバイスの動きを検出することが可能となる。
【００４４】
このように、安価な半球磁気センサを採用することで、情報処理装置のコストを下げることができる。
【００４５】
縦置きとした場合のセンシング可能なセンサ有効領域４１０について、図１４を参照して説明する。半球磁気センサからなる入力デバイス４０２を持つ情報処理装置４０１が縦置きとなっており、Ｐ軸に沿った平面に並行に置かれている場合、入力デバイス４０２を中心として、Ｐ軸に垂直なＱ軸方向に広がる略半球領域がセンシング可能なセンサ有効領域４１０として設定される。
【００４６】
横置きとした場合のセンシング可能なセンサ有効領域４１０について、図１５を参照して説明する。半球磁気センサからなる入力デバイス４０２を持つ情報処理装置４０１が横置きとなっており、Ｘ軸に沿った平面に並行に置かれている場合、入力デバイス４０２を中心として、Ｘ軸に垂直なＹ軸方向に広がる半球領域がセンシング可能なセンサ有効領域４１０として設定される。
【００４７】
上述した実施例では、半球磁気センサからなる入力デバイスを情報処理装置の前面に並行に設定した例を示したが、次に、半球磁気センサからなる入力デバイスを情報処理装置の前面に対し傾けて配置した実施例について説明する。
【００４８】
半球磁気センサからなる入力デバイスを情報処理装置の前面に対し傾けて配置した構成例を図１６に示す。図１６（ａ）は、上述の実施例で説明した入力デバイスを情報処理装置の前面に並行に設定した例であり、図１６（ｂ）は入力デバイスを情報処理装置の前面に対し傾けて配置した構成例である。
【００４９】
（ａ）の構成の場合、半球磁気センサからなる入力デバイス４０２を持つ情報処理装置４０１の前面を断面とした半球領域がセンシング可能なセンサ有効領域４１０として設定される。この場合、例えばテーブル上に情報処理装置４０１を置いて利用する場合には、図に示す下部領域４２１はユーザの操作する操作デバイスが移動する領域に含まれることはない。従って無駄なセンシング領域を下方向に広げてしまっていることになる。
【００５０】
一方、図１６（ｂ）は、入力デバイスを情報処理装置の前面に対し傾けて配置した構成例であり、情報処理装置４０１の前面より上向きに半球磁気センサからなる入力デバイス４０２が設定されている。
【００５１】
この図１６（ｂ）に示す構成の場合、入力デバイス４０２の向きを前方とした略半球領域がセンシング可能なセンサ有効領域４１０として設定される。この場合、情報処理装置より下方向のセンシング可能な下部領域４２２は、（ａ）の構成に比較して狭まり、上方のセンシング可能な領域が広がって形成されることになる。
【００５２】
従って、ユーザの操作する操作デバイスは、情報処理装置４０１の上方領域において、（ａ）の場合よりも広いセンシング領域を利用した入力が可能となる。
【００５３】
より具体的には、図１７に示すように、情報処理装置４０１を縦置きにした時、情報処理装置４０１が水平からα度傾いている場合、入力デバイス４０２を情報処理装置４０１から更にβ度傾けて配置する。
【００５４】
このときβ＝α／２とする。このように入力デバイス４０２の角度を選ぶと、図１７（ａ）縦置きと、図１７（ｂ）横置きの両方で、センシング可能範囲としてのセンサ有効領域４１０の中でも精度の高い中央部分を有効に利用できる。また、縦置きと横置きでセンシング範囲が対称になるため、入力情報の演算処理を共通化できるなど、システムの簡略化に役立つ。
【００５５】
さらに、入力デバイス４０２を情報処理装置４０１の上部に設置する構成としてもよい。図１８に示すように、情報処理装置４０１の上部に半球磁気センサからなる入力デバイス４０２を設置する。この構成の場合は、情報処理装置４０１の上部の入力デバイス４０２を中心とした略半球領域がセンシング可能なセンサ有効領域４１０として設定される。
【００５６】
この構成の場合、情報処理装置４０１の上方の有効センシング領域をより大きく設定することが可能となる。
【００５７】
情報処理装置の構成例を図１９を参照して説明する。ユーザの操作する操作デバイスの３次元位置、移動情報は、情報入力部としての入力デバイス（センサ）５０１によって検出される。入力デバイス（センサ）５０１による検出情報は、必要に応じて、メモリ５０３に蓄積され、またデータ処理を実行する制御部であるＣＰＵ５０２によって実行中のアプリケーションに応じた操作コマンドに変換され、ＬＣＤ等のディスプレイ等によって構成される出力部５０４において、入力情報に基づく処理データが表示される。
【００５８】
以上、特定の実施例を参照しながら、本発明について詳解してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施例の修正や代用を成し得ることは自明である。すなわち、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、限定的に解釈されるべきではない。本発明の要旨を判断するためには、冒頭に記載した特許請求の範囲の欄を参酌すべきである。
【００５９】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明の構成によれば、情報処理装置において、３次元入力デバイスとして磁気センサを用いる構成としたので、センサ有効領域を磁気センサを中心とする半球あるいは全球体領域として設定することが可能となり、情報処理装置を縦置きとした場合も横置きとした場合も、センサ有効領域を情報処理装置の前面全体に広がる領域として設定することが可能となる。従って、センシング不能領域を情報処理装置の前面に形成することがなくなり、情報処理装置の置き方を限定しないユーザの様々な利用形態に対応した情報処理装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の情報処理装置のセンサを用いた３次元情報入力構成について説明する図である。
【図２】従来の情報処理装置のセンサを用いた３次元情報入力構成におけるセンシング領域について説明する図である。
【図３】従来の情報処理装置の２次元平面情報入力構成について説明する図である。
【図４】従来の情報処理装置の２次元平面情報入力構成におけるセンシング領域について説明する図である。
【図５】従来の情報処理装置のセンシング領域の欠点について説明する図である。
【図６】従来の情報処理装置のセンシング領域の欠点について説明する図である。
【図７】本発明の情報処理装置のセンサを用いた３次元情報入力構成について説明する図である。
【図８】本発明の情報処理装置のセンサを用いた３次元情報入力構成におけるセンシング領域について説明する図である。
【図９】磁気センサの３次元情報検出理論について説明する図である。
【図１０】磁気センサの３次元情報検出理論について説明する図である。
【図１１】磁気センサの３次元情報検出理論について説明する図である。
【図１２】磁気センサの３次元情報検出理論について説明する図である。
【図１３】本発明の情報処理装置の半球磁気センサを用いた３次元情報入力構成について説明する図である。
【図１４】本発明の情報処理装置の半球磁気センサを用いた３次元情報入力構成におけるセンシング領域について説明する図である。
【図１５】本発明の情報処理装置の半球磁気センサを用いた３次元情報入力構成におけるセンシング領域について説明する図である。
【図１６】本発明の情報処理装置の傾きを持つ半球磁気センサを用いた３次元情報入力構成について説明する図である。
【図１７】本発明の情報処理装置の傾きを持つ半球磁気センサを用いた３次元情報入力構成におけるセンシング領域について説明する図である。
【図１８】本発明の情報処理装置の上部に半球磁気センサを形成した構成について説明する図である。
【図１９】本発明の情報処理装置の構成について説明する図である。
【符号の説明】
１０１ ディスプレイ
１０２ 情報処理装置
１０３ カメラ
１０４ センサ有効領域
１０５ 操作デバイス
１２１ ディスプレイ
１２２ 情報処理装置
１２３ ２次元入力デバイス
１２４ 操作デバイス
１３１ センサ有効領域
２０１ 情報処理装置
２０２ ３次元入力デバイス
２０３ センサ有効領域
２０４ 操作デバイス
３００ 磁界Ｈ
３０１ 中心Ｏ
４０１ 情報処理装置
４０２ 入力デバイス
４１０ センサ有効領域
４２１，４２２ 下部領域
５０１ 入力デバイス（センサ）
５０２ ＣＰＵ
５０３ メモリ
５０４ 出力部

Claims (5)

1. 情報入力部と、前記情報入力部からの入力情報に基づくデータ処理を実行する制御部と、前記制御部におけるデータ処理結果を出力する出力部とを備えた情報処理装置であり、
   前記情報入力部は、
   磁気センサによって構成され、少なくとも該情報入力部を中心とするほぼ半球領域のセンサ有効領域を有し、該センサ有効領域内において、ユーザの操作する操作デバイスの移動に基づく３次元データを検出し、該検出情報を前記制御部に出力する構成であることを特徴とする情報処理装置。
2. 前記情報入力部は、
   磁気センサによって構成され、該情報入力部を中心とするほぼ球体領域のセンサ有効領域を有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. 前記情報入力部は、
   情報処理装置の前面パネル平面に並行に設置され、少なくとも前面パネル平面を断面としたほぼ半球領域のセンサ有効領域を有することを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
4. 前記情報入力部は、
   情報処理装置の前面パネル平面に傾きをもって設置され、少なくとも前面パネル平面と非並行面を断面としたほぼ半球領域のセンサ有効領域を有することを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
5. 前記情報入力部は、
   情報処理装置の縦置き状態において、情報処理装置の前面パネル平面が水平面からα度傾いた位置に設定される構成である場合、前面パネル平面からα／２度傾いた面を断面としたほぼ半球領域のセンサ有効領域を有することを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。

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