JP2005149321A - 座標入力装置、情報処理装置及びそれらの制御方法、プログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 指示具によって指示される座標入力領域上の座標を検出する座標入力装置であって、指示具の指示座標を座標センサユニット1L及び1Rで検出する。指示具の主軸方向回転角度を時系列信号検出部100で検出する。
【選択図】 図1
Description
前記指示具の指示座標を検出する第1検出手段と、
前記指示具の主軸方向回転角度を検出する第2検出手段と
を備える。
前記m個の発光素子は、前記指示具の主軸方向に対して、直角な面に概ね平行な方向に光を放射するように所定の角度ごとに配置され、該m個の発光素子がそれぞれ任意のタイミングで発光する。
前記第1検出手段は、前記記憶手段に記憶される補正値を用いて、前記角度θaが示す方向に、算出した座標値を補正する。
指示具によって入力される座標入力領域上の座標を検出する座標入力装置であって、
発光部を有する前記指示具からの第1発光に基づいて、該指示具の指示座標を検出する第1検出手段と、
前記指示具からの第2発光に基づいて、該指示具の主軸方向回転角度を検出する第2検出手段と
を備える。
座標入力装置によって出力される座標入力領域に対する指示具の指示座標とその主軸方向回転角度に基づいて、表示部に表示されるオブジェクトを制御する情報処理装置であって、
前記座標入力装置より、前記指示具の指示座標とその主軸方向回転角度を入力する入力手段と、
前記入力手段で入力された前記指示具の指示座標とその主軸方向回転角度に基づいて、処理対象のオブジェクトの表示形態を制御する制御手段と
を備える。
指示具によって指示される座標入力領域上の座標を検出する座標入力装置の制御方法であって、
前記指示具の指示座標を検出する第1検出工程と、
前記指示具の主軸方向回転角度を検出する第2検出工程と、
を備える。
指示具によって入力される座標入力領域上の座標を検出する座標入力装置の制御方法であって、
発光部を有する前記指示具からの第1発光に基づいて、該指示具の指示座標を検出する第1検出工程と、
前記指示具からの第2発光に基づいて、該指示具の主軸方向回転角度を検出する第2検出工程と
を備える。
座標入力装置によって出力される座標入力領域に対する指示具の指示座標とその主軸方向回転角度に基づいて、表示部に表示されるオブジェクトを制御する情報処理装置の制御方法であって、
前記座標入力装置より、前記指示具の指示座標とその主軸方向回転角度を入力する入力工程と、
前記入力工程で入力された前記指示具の指示座標とその主軸方向回転角度に基づいて、処理対象のオブジェクトの表示形態を制御する制御工程と
を備える。
指示具によって指示される座標入力領域上の座標を検出する座標入力装置の制御を実現するプログラムであって、
前記指示具の指示座標を検出する第1検出工程のプログラムコードと、
前記指示具の主軸方向回転角度を検出する第2検出工程のプログラムコードと
を備える。
指示具によって入力される座標入力領域上の座標を検出する座標入力装置の制御を実現するプログラムであって、
発光部を有する前記指示具からの第1発光に基づいて、該指示具の指示座標を検出する第1検出工程のプログラムコードと、
前記指示具からの第2発光に基づいて、該指示具の主軸方向回転角度を検出する第2検出工程のプログラムコードと
を備える。
座標入力装置によって出力される座標入力領域に対する指示具の指示座標とその主軸方向回転角度に基づいて、表示部に表示されるオブジェクトを制御する情報処理装置の制御を実現するプログラムであって、
前記座標入力装置より、前記指示具の指示座標とその主軸方向回転角度を入力する入力工程のプログラムコードと、
前記入力工程で入力された前記指示具の指示座標とその主軸方向回転角度に基づいて、処理対象のオブジェクトの表示形態を制御する制御工程のプログラムコードと
を備える。
図1は本発明の実施形態1の座標入力装置の概略構成を示す図である。
まず、座標センサユニット1L及び1R内の投光部30の構成について、図3を用いて説明する。
再帰性反射部材3は、入射角度に対する反射特性を有してる。この反射特性としては、例えば、再帰性反射部材3がテープ状に平坦に構成された場合には、図6に示すように、再帰性反射部材3への入射光の入射角度が45度を超えるあたりから得られる反射光量が減少し、指示具がある場合にはその変化が充分に取れないことになる。
次に、実施形態1における指示具について、図8を用いて説明する。
次に、時系列信号検出部100について、図13を用いて説明する。
次に、指示具21のLED順次点灯方式について説明する、
実施形態1においては、6個のLED24(LED1〜LED6)を、図11に示したように、指示具21の円周方向に対し、60度ずつ均等に配置している。そして、個々のLED24の指向性は、その半値レベルが±30度になるよう設定され、例えば、全てを同時に点灯させると全方位に対して均等になるように構成されている。
そして、このKを、以下の(B)式に代入することにより、指示具21の主軸方向回転角を算出する。
ここで、θsは指示具21における基準方位(主軸に垂直な面内において規定される指示具自体の方位)と、指示具21から時系列信号検出部100に向かうベクトルの成す角である主軸方向回転角度であって、絶対的な指示具21の方位ではない。
θa=θs−θp
により、容易に算出することができる。
上述したように、実施形態1の指示具21からの時系列信号は、例えば、500KHzで変調されたバースト信号である。
本発明における一つの注意点は、座標センサユニット1L(1R)による座標検出を行う座標検出系と、時系列信号検出部100による時系列信号検出を行う時系列信号検出系のどちらも赤外線を用いており、その検出系同士が相互妨害しないよう考慮しなければならない点である。
制御・座標演算ユニット2と座標センサユニット1L及び1Rの間では、主に、検出部40内のラインCCD41用のCCD制御信号、CCD用クロック信号と出力信号及び発光部30の赤外LED31の駆動信号がやり取りされている。
ここで、本発明の実施形態1の制御・座標演算ユニット2における制御信号のタイミングチャートについて、図17を用いて説明する。
座標センサユニット1L及び1Rに対する指示具21の角度計算にあたっては、まず、指示具21による遮光範囲を検出する必要がある。
ここで、Norm_data_a[N]は、ラインCCD41の各画素における絶対変化量である。
この計算結果を示すと、図28の14−2のように、画素データの変化が比であらわされるため、再帰性反射部材3の反射率が異なる場合でも、等しく扱うことが可能になり、高精度に検出が可能になる。
Np = Nr + (Nf-Nr)/2 (3)
と計算することが可能である。但し、この計算では、画素間隔が最小の分解能になってしまう。
Nrv = Nr-1 + ( Vthr - Lr-1 ) / ( Lr - Lr-1 ) (4)
Nfv = Nf-1 + ( Vthr - Lf-1 ) / ( Lf - Lf-1 ) (5)
と計算できる。そして、これらの仮想画素番号Nrv,Nfvの仮想中心画素Npvは、
Npv = Nrv + (Nfv-Nrv)/2 (6)
で決定される。
tanθ = (L5 *Npr + L4) *Npr + L3) *Npr + L2) *Npr + L1) *Npr + L0 (7)
で示すことができる。
次に、画素番号から変換された角度データ(tanθ)から、指示具の位置座標を算出する。
x = Ds * (tanθL+ tanθR) / (1+( tanθL * tanθR) ) (8)
y = - Ds * (tanθR - tanθL -(2* tanθL* tanθR)) /
(1+( tanθL * tanθR))+P0Y (9)
で計算される。
以上説明したように、本発明においては、指示具21のペンアップダウン信号、指示具スイッチ信号(例えば、仮想マウスにおける右ボタン(第一ボタン)及び左ボタン(第二ボタン)信号)を、座標入力動作に並行して同時に入力することができる。また、これに加えて、指示具21の主軸方向回転角をリアルタイムで、座標入力装置側に通知することができる。以下、この構成によって、実現可能な用途について説明する。
例えば、指示具21の主軸方向回転角θaをリアルタイムで検出し、その主軸方向回転角θaに基づいて、外部端末の表示装部で表示されるカーソル(オブジェクト)を、形状方向性のあるカーソルで表示することが可能となる。また、そのカーソルに対して方向別に描線時の線の色、スタイル、太さ等の表示形態を制御することが可能となる。
指示具21の主軸方向回転角の時間変化の座標移動速度に対する比率をリアルタイムで検知して、この比率の大きさによって描線の太さを変化させる。例えば、図34(a)及び(b)に示すように、比率が大きいほど描線の太さを太くすることによって、指示具21で、毛筆に似た描線を実現することができる。
指示具21の主軸方向回転角の時間変化をリアルタイムで検知して、この大きさによって軌跡の掠れ(かすれ)を表示制御する。
指示具21の主軸方向回転角θaをリアルタイムで検出し、この主軸方向回転角θaに基づいて、画面上のオブジェクトの回転制御を実現することができる。ここで、オブジェクトは、ゲームソフトにおけるキャラクターでも良いし、例えば、図36に示すような、回転ダイアルでも良い。
実施形態1では、指示具21の絶対的な主軸方向回転角θaあるいはΔθaをリアルタイムで検出し、これを軸回転を伴う仮想現実操作感覚を実現する構成としている。
実施形態3では、指示具21上のLEDを4個配置した構成について説明する。この場合の指示具21の主軸方向回転角と、時系列信号検出部100の検出波形の関係は、図38のようになる。また、この場合の順次点灯シーケンスを図39に示す。LED4個の場合も、実施形態1のLED6個の場合とほぼ同様の方式で、同じ機能を実現できる。
一般に、LEDの数をn個、同時点灯数をm個、(n、mは整数、n>m)とすると、 実施形態1では、n=6、m=2
実施形態2では n=4、m=2
となる。
実施形態4では、自発光型の指示具21を座標入力装置に適用させた構成について説明する。
実施形態5では、自発光型の指示具21を座標入力装置に適用させた別の構成について説明する。
2 制御・座標演算ユニット
3 再帰性反射部材
4 座標入力領域
100 時系列信号検出部
Claims (24)
- 指示具によって指示される座標入力領域上の座標を検出する座標入力装置であって、
前記指示具の指示座標を検出する第1検出手段と、
前記指示具の主軸方向回転角度を検出する第2検出手段と
を備えることを特徴とする座標入力装置。 - 前記指示具は、m個の発光素子と、1つ以上のスイッチを備え、
前記m個の発光素子は、前記指示具の主軸方向に対して、直角な面に概ね平行な方向に光を放射するように所定の角度ごとに配置され、該m個の発光素子がそれぞれ任意のタイミングで発光する
ことを特徴とする請求項1に記載の座標入力装置。 - 前記指示具は、前記m個の発光素子を、該指示具の主軸回転方向に、一個ずつ順送りしながら同時にn個ずつ点灯し、かつ一回転順送り周期内でm個の発光素子の内、i番目の発光素子が最初に点灯してからi+1番目の発光素子が最初に点灯するまでの期間Ti(i=1〜m)がそれぞれ互いに異なる値として予め設定されている
ことを特徴とする請求項2に記載の座標入力装置。 - 前記指示具は、前記一回転順送り周期をr回繰り返すことにより、誤り検知情報を含めてrビットの情報を出力する
ことを請求項3に記載の座標入力装置。 - 前記rビットの情報は、指示具上の複数のスイッチ信号が含まれる
ことを特徴とする請求項4に記載の座標入力装置。 - 前記第2検出手段は、前記一回転順送り周期でr回繰り返されながら、前記指示具から出力される複数パルスの組み合わせを検出する
ことを特徴とする請求項4に記載の座標入力装置。 - 前記指示具に設定されている期間Ti(i=1〜m)を記憶する記憶手段を更に備える
ことを特徴とする請求項3に記載の座標入力装置。 - 前記第2検出手段は、前記一回転順送り周期でr回繰り返されながら、前記指示具から出力される複数パルスの組み合わせ間の時間間隔と、前記期間Ti(i=1〜m)を照合することにより、前記指示具の主軸に垂直な面内において規定される指示具の基準方位と、該指示具から前記第2検出手段に向かうベクトルの成す角度θsを前記指示具の主軸方向回転角度として算出する
ことを特徴とする請求項7に記載の座標入力装置。 - 前記第2検出手段は、前記複数のパルスの組み合わせ内のパルス振幅比を算出し、その振幅比に基づいて、前記角度θsを前記指示具の主軸方向回転角度として算出する
ことを特徴とする請求項8に記載の座標入力装置。 - 前記第2検出手段は、前記指示具と当該第2検出手段とを結ぶ直線と、前記座標入力領域のX軸またはY軸、または該座標入力領域の基準となる方向との成す角度θpを算出し、この角度θpと前記角度θsに基づいて、前記指示具の基準方位と前記座標入力領域のX軸またはY軸または該座標入力領域の基準となる方向との成す角度θaを前記指示具の主軸方向回転角度として算出する
ことを特徴とする請求項8に記載の座標入力装置。 - 前記指示具の形状に基づく前記第1検出手段で算出される座標値を補正する補正値を記憶する記憶手段を更に備え、
前記第1検出手段は、前記記憶手段に記憶される補正値を用いて、前記角度θaが示す方向に、算出した座標値を補正する
ことを特徴とする請求項1に記載の座標入力装置。 - 指示具によって入力される座標入力領域上の座標を検出する座標入力装置であって、
発光部を有する前記指示具からの第1発光に基づいて、該指示具の指示座標を検出する第1検出手段と、
前記指示具からの第2発光に基づいて、該指示具の主軸方向回転角度を検出する第2検出手段と
を備えることを特徴とする座標入力装置。 - 前記指示具は、前記第一発光及び前記第二発光を時間差を持って発光する
ことを特徴とする請求項12に記載の座標入力装置。 - 座標入力装置によって出力される座標入力領域に対する指示具の指示座標とその主軸方向回転角度に基づいて、表示部に表示されるオブジェクトを制御する情報処理装置であって、
前記座標入力装置より、前記指示具の指示座標とその主軸方向回転角度を入力する入力手段と、
前記入力手段で入力された前記指示具の指示座標とその主軸方向回転角度に基づいて、処理対象のオブジェクトの表示形態を制御する制御手段と
を備えることを特徴とする情報処理装置。 - 前記制御手段は、前記入力手段で入力された前記指示具の指示座標とその主軸方向回転角度に基づいて、更に、処理対象のオブジェクトの回転方向と回転速度を制御する
ことを特徴とする請求項14に記載の情報処理装置。 - 前記制御手段は、前記入力手段で入力された前記指示具の指示座標とその主軸方向回転角度と、前記オブジェクトの向きと描線方向の成す角に基づいて、該オブジェクトによる描線の表示形態を制御する
ことを特徴とする請求項14に記載の情報処理装置。 - 前記制御手段は、前記入力手段で入力された前記指示具の指示座標とその主軸方向回転角度の時間変化に基づいて、前記オブジェクトによる描線の表示形態を制御する
ことを特徴とする請求項14に記載の情報処理装置。 - 前記制御手段は、前記入力手段で入力された前記指示具の指示座標と主軸方向回転角の時間変化の座標移動速度に対する比率に基づいて、前記オブジェクトによる描線の表示形態を制御する
ことを特徴とする請求項14に記載の情報処理装置。 - 指示具によって指示される座標入力領域上の座標を検出する座標入力装置の制御方法であって、
前記指示具の指示座標を検出する第1検出工程と、
前記指示具の主軸方向回転角度を検出する第2検出工程と
を備えることを特徴とする座標入力装置の制御方法。 - 指示具によって入力される座標入力領域上の座標を検出する座標入力装置の制御方法であって、
発光部を有する前記指示具からの第1発光に基づいて、該指示具の指示座標を検出する第1検出工程と、
前記指示具からの第2発光に基づいて、該指示具の主軸方向回転角度を検出する第2検出工程と
を備えることを特徴とする座標入力装置の制御方法。 - 座標入力装置によって出力される座標入力領域に対する指示具の指示座標とその主軸方向回転角度に基づいて、表示部に表示されるオブジェクトを制御する情報処理装置の制御方法であって、
前記座標入力装置より、前記指示具の指示座標とその主軸方向回転角度を入力する入力工程と、
前記入力工程で入力された前記指示具の指示座標とその主軸方向回転角度に基づいて、処理対象のオブジェクトの表示形態を制御する制御工程と
を備えることを特徴とする情報処理装置の制御方法。 - 指示具によって指示される座標入力領域上の座標を検出する座標入力装置の制御を実現するプログラムであって、
前記指示具の指示座標を検出する第1検出工程のプログラムコードと、
前記指示具の主軸方向回転角度を検出する第2検出工程のプログラムコードと
を備えることを特徴とするプログラム。 - 指示具によって入力される座標入力領域上の座標を検出する座標入力装置の制御を実現するプログラムであって、
発光部を有する前記指示具からの第1発光に基づいて、該指示具の指示座標を検出する第1検出工程のプログラムコードと、
前記指示具からの第2発光に基づいて、該指示具の主軸方向回転角度を検出する第2検出工程のプログラムコードと
を備えることを特徴とするプログラム。 - 座標入力装置によって出力される座標入力領域に対する指示具の指示座標とその主軸方向回転角度に基づいて、表示部に表示されるオブジェクトを制御する情報処理装置の制御を実現するプログラムであって、
前記座標入力装置より、前記指示具の指示座標とその主軸方向回転角度を入力する入力工程のプログラムコードと、
前記入力工程で入力された前記指示具の指示座標とその主軸方向回転角度に基づいて、処理対象のオブジェクトの表示形態を制御する制御工程のプログラムコードと
を備えることを特徴とするプログラム。
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