JP2013093067A - Input device and data processing system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an input device capable of easily performing screen scrolling or the like and to moderately provide an input device having a function for moving a cursor pointer in upper and lower directions and in right and left directions and a function for performing screen scrolling or the like.SOLUTION: An input device 101 includes a body part 100 having a longitudinal axis (SX1 axis: X axis), and a motion sensor part 111 (having an X-axis gyro sensor 110) for detecting rotation about the longitudinal axis of the body part 100. The input device can include a Y-axis gyro sensor and a Z-axis gyro sensor for detecting rotation about respective Y axis and Z axis perpendicular to each other in a plane perpendicular to the X axis.

Description

本発明は、入力装置およびデータ処理システム等に関する。   The present invention relates to an input device, a data processing system, and the like.

近年、空間中における本体(筐体)の動き(本体の姿勢(回転を含む)、本体の移動(並進移動を含む)の少なくとも一つを含む)に応じた物理量信号を生成して出力する入力装置(3次元マウス等)を用いたシステムのニーズが高まっている。   In recent years, an input that generates and outputs a physical quantity signal corresponding to the movement of the main body (housing) in space (including at least one of the posture of the main body (including rotation) and the movement of the main body (including translational movement)). There is a growing need for systems using devices (such as three-dimensional mice).

3次元の空間内で携帯型機器を動かすことにより、画像表示装置上でカーソルポインタを移動させ、ボタンにより操作を行う機器(3次元マウス)を用いた技術は、例えば、特許文献1に記載されている。   A technique using a device (three-dimensional mouse) in which a cursor is moved on an image display device by moving a portable device in a three-dimensional space and is operated by a button is described in Patent Document 1, for example. ing.

特許文献1には、ジャイロセンサ(角速度センサ)を2個使用して、2軸(Y軸,Z軸)の回転運動を検出し、検出信号を、そのまま操作情報として制御機器に送る入力装置(ポインティングデバイス)が示されている。この入力装置は、指示棒あるいはレーザーポインタの代わりに使用することができる。例えば、ユーザが、入力装置を手に持った状態で、入力装置の本体部(筐体)の先端部を左右に振ると、その動きに対応して、例えば、表示部上のカーソルの位置が左右に移動する。   In Patent Document 1, two gyro sensors (angular velocity sensors) are used to detect rotational movements of two axes (Y axis and Z axis), and an input device that sends the detection signal as it is to the control device as operation information ( Pointing device). This input device can be used in place of a pointer or a laser pointer. For example, when the user shakes the front end of the main body (housing) of the input device while holding the input device in his / her hand, the position of the cursor on the display unit corresponds to the movement, for example. Move left and right.

特開2001−56743号公報JP 2001-56743 A

例えば、主要なポインティングデバイスであるマウスにおいては、昨今、スクロールホイール(スクロールダイヤル)等が設けられている。これによって、カーソルポインタ等の移動のみならず、画面のスクロールを簡単に実行することができる。マウスにスクロール操作機能が追加されることによって、例えば、縦に長い文書を表示している場合に、その画面を上下に簡単にスクロールすることができ、したがって、ユーザの利便性が向上する。   For example, a mouse as a main pointing device has recently been provided with a scroll wheel (scroll dial). Thereby, not only the movement of the cursor pointer or the like but also the scrolling of the screen can be easily executed. By adding the scroll operation function to the mouse, for example, when a vertically long document is displayed, the screen can be easily scrolled up and down, and the convenience of the user is improved.

これに対して、従来のモーションセンサを搭載する入力装置(3次元ポインティングデバイス等)によって画面をスクロールするときは、ユーザは、例えば、カーソルポインタを画面のスクロールバー上に位置させ、ドラッグ操作をする必要がある。したがって、ユーザには、非常に細かな操作が要求される。   On the other hand, when the screen is scrolled by an input device (such as a three-dimensional pointing device) equipped with a conventional motion sensor, the user places a cursor pointer on the scroll bar of the screen and performs a drag operation, for example. There is a need. Therefore, the user is required to perform very fine operations.

また、入力装置に、スクールホイール等を有する操作部を設け、ダイヤルやスイッチの操作によって、画面のスクロールや画面のズーム(倍率調整)を行えるようにすることも考えられる。しかし、入力装置は、空間において、ユーザの手によって保持された状態で使用されるため、ダイヤルやスイッチを安定的に操作するのがむずかしい。   It is also conceivable that an operation unit having a school wheel or the like is provided in the input device so that screen scrolling or screen zooming (magnification adjustment) can be performed by operating a dial or a switch. However, since the input device is used while being held by the user's hand in the space, it is difficult to stably operate the dial and the switch.

また、入力装置には、手で簡単に操作できるように、小型かつ軽量であることが求められる。したがって、入力装置の本体部(筐体)に設けることができるダイヤルやスイッチの数は、現実的には1個程度である。このことは、例えば、3次元入力装置の多機能化の妨げとなる。   Further, the input device is required to be small and lightweight so that it can be easily operated by hand. Therefore, the number of dials and switches that can be provided in the main body (housing) of the input device is practically about one. This hinders the multifunctionalization of the three-dimensional input device, for example.

本発明の少なくとも一つの実施形態によれば、画面のスクロール等を簡単に行うことができる入力装置を実現することができる。また、例えば、入力装置に、カーソルポインタを上下左右に移動させる機能と、画面をスクロール等する機能とを無理なく付与することが可能となる。したがって、例えば、マウスに近い操作性をもつポインティングデバイスや、指示棒やレーザーポインタに近い操作性をもち、かつ画面のスクロール等も簡単に行える、使い勝手がよく、かつ多機能なポインティングデバイスを実現することができる。   According to at least one embodiment of the present invention, it is possible to realize an input device capable of easily scrolling a screen. Further, for example, it is possible to easily give the input device a function of moving the cursor pointer up, down, left and right and a function of scrolling the screen. Therefore, for example, a pointing device with operability close to that of a mouse or an easy-to-use and multi-functional pointing device that has operability close to a pointer or laser pointer and can be easily scrolled. be able to.

(1)本発明の入力装置の一態様は、長手方向軸を有する本体部と、前記本体部の長手方向軸についての回転を検出するモーションセンサ部と、を含む。   (1) One aspect of the input device of the present invention includes a main body having a longitudinal axis, and a motion sensor that detects rotation of the main body about the longitudinal axis.

モーションセンサ部は、長手方向軸(長軸)を有する入力装置の本体部(筐体)の、長手方向軸(長軸)周りの回転を検出する。本体部(筐体)の「長手方向」は、一般的に「本体部(筐体)が延在する方向(直線的に長く伸びる方向)」であり、「長手方向軸」は例えば、「長手方向に一致する軸」である。   The motion sensor unit detects rotation around the longitudinal axis (long axis) of the main body (housing) of the input device having the longitudinal axis (long axis). The “longitudinal direction” of the main body (housing) is generally “the direction in which the main body (housing) extends (a direction extending linearly long)”, and the “longitudinal axis” is, for example, “longitudinal” “Axis matching direction”.

本体部(筐体)の回転は、例えば、ジャイロセンサによって回転角速度を検出することによって検出することができ、また、加速度センサによって、長手方向軸周りの本体部の傾きを検出することによっても検出することができる。モーションセンサ部から出力される物理量信号は、制御対象の移動制御、その他の制御に利用することができる。例えば、物理量信号に応じて、表示画面のスクロール方向とスクロール量を制御することができ、また、例えば、表示画面(あるいは表示画面中の特定の箇所)のズーム倍率を制御することもできる。   The rotation of the main body (housing) can be detected, for example, by detecting the rotational angular velocity with a gyro sensor, and also detected by detecting the inclination of the main body around the longitudinal axis with an acceleration sensor. can do. The physical quantity signal output from the motion sensor unit can be used for movement control of the control target and other controls. For example, the scroll direction and scroll amount of the display screen can be controlled in accordance with the physical quantity signal, and for example, the zoom magnification of the display screen (or a specific part in the display screen) can also be controlled.

上述したように、入力装置は、空間において、ユーザの手によって保持された状態で使用されるために、ユーザが、ダイヤルやスイッチを安定的に操作するのがむずかしいが、ユーザが、本体部(筐体)を、長手方向軸を中心軸として時計回りあるいは反時計回りに回転させることは容易である。したがって、本態様によれば、ユーザは、入力装置を用いて、例えば、画面のスクロールやズーム等を簡単に行うことができ、入力装置の使い勝手が向上する。また、ダイヤルやスイッチ等を筐体に設ける必要がないため、入力装置のユーザインタフェースの簡素化を図ることができる。   As described above, since the input device is used in a state of being held by the user's hand in the space, it is difficult for the user to stably operate the dial and the switch. It is easy to rotate the casing) clockwise or counterclockwise with the longitudinal axis as the central axis. Therefore, according to this aspect, the user can easily perform, for example, scrolling or zooming the screen using the input device, and the usability of the input device is improved. In addition, since there is no need to provide a dial, a switch, or the like in the housing, the user interface of the input device can be simplified.

なお、本明細書では、空間における本体部(筐体)の先端が指し示す方向(指示方向またはポイント方向)という表現も使用する。指示方向(ポイント方向)は、空間における本体部(筐体)の姿勢によって定まり、概念上は、長手方向軸(筐体の形状によって定まる軸)と区別される。但し、空間座標を基準とすれば、すなわち、空間における筐体の姿勢が決まれば、結果的に、「本体部(筐体)の長手方向」と「本体部(筐体)のポイント方向」は一致すると考えられる。よって、本明細書では、入力装置の本体部(筐体)の空間における姿勢に関係しないときは、原則として「長手方向、長手方向軸」等の用語を使用し、空間における姿勢に関係するときは、「指示方向あるいはポイント方向、X軸(ポイント方向に一致する3次元空間における軸)」等の用語を使用する。上述のとおり、「長手方向軸、ポイント方向軸、X軸」は、結果的に、一致するものとして取り扱うことができる。   In this specification, the expression of the direction (indicated direction or point direction) indicated by the tip of the main body (housing) in the space is also used. The indication direction (point direction) is determined by the posture of the main body (housing) in the space, and is conceptually distinguished from the longitudinal axis (axis determined by the shape of the housing). However, if the spatial coordinates are used as a reference, that is, if the orientation of the housing in the space is determined, as a result, the “longitudinal direction of the main body (housing)” and the “point direction of the main body (housing)” are It is considered that they match. Therefore, in this specification, when not related to the posture in the space of the main body (housing) of the input device, in principle, terms such as “longitudinal direction, longitudinal axis” are used and related to the posture in the space. Uses terms such as “indicated direction or point direction, X-axis (axis in a three-dimensional space that coincides with the point direction)” and the like. As described above, the “longitudinal axis, the point direction axis, and the X axis” can be treated as matching as a result.

(2)本発明の入力装置の他の態様では、前記モーションセンサ部は、前記本体部の長手方向軸に一致するX軸と、前記X軸に垂直な第1面内において互いに直交するY軸およびZ軸とによって定まる3次元の第1直交座標系における、前記X軸についての角速度を検出するX軸ジャイロセンサを有する。   (2) In another aspect of the input device of the present invention, the motion sensor unit includes an X axis that coincides with a longitudinal axis of the main body unit, and a Y axis that is orthogonal to each other within a first plane perpendicular to the X axis. And an X-axis gyro sensor for detecting an angular velocity about the X-axis in a three-dimensional first orthogonal coordinate system determined by the Z-axis.

本態様では、X軸,Y軸およびZ軸で定義される3次元直交座標系を定義する。入力装
置には、X軸周りの回転角速度を検出するX軸ジャイロセンサが設けられる。X軸ジャイロセンサから出力される角速度信号は、制御対象の移動制御、その他の制御に利用することができる。例えば、物理量信号に応じて、表示画面のスクロール方向とスクロール量を制御することができ、また、例えば、表示画面(あるいは表示画面中の特定の箇所)のズーム倍率を制御することもできる。
In this aspect, a three-dimensional orthogonal coordinate system defined by the X axis, the Y axis, and the Z axis is defined. The input device is provided with an X-axis gyro sensor that detects a rotational angular velocity around the X-axis. The angular velocity signal output from the X-axis gyro sensor can be used for movement control of the control target and other controls. For example, the scroll direction and scroll amount of the display screen can be controlled in accordance with the physical quantity signal, and for example, the zoom magnification of the display screen (or a specific part in the display screen) can also be controlled.

(3)本発明の入力装置の他の態様では、前記入力装置は、制御対象に関する制御量を決定するために使用され、前記入力装置は、前記モーションセンサ部からの物理量信号を、前記制御量を示す制御量信号に変換する物理量/制御量変換部を、さらに有する。   (3) In another aspect of the input device of the present invention, the input device is used to determine a control amount related to a control target, and the input device receives a physical quantity signal from the motion sensor unit as the control amount. A physical quantity / control quantity conversion unit for converting into a control quantity signal indicating.

入力装置に設けられるモーションセンサ部によって検出された角速度信号等は、そのまま制御信号等として、例えばデータ処理装置に送信することができる。但し、この場合は、データ処理装置が、受信した角速度信号に基づいて、表示部における制御対象物の制御量(例えば、カーソルポインタの変位量、遠隔操作されるカメラの首振り量、画面のスクロール量、画面のズーム倍率等)を演算する必要があり、その分、データ処理装置の負担が増大する。   An angular velocity signal or the like detected by a motion sensor unit provided in the input device can be directly transmitted as a control signal or the like to, for example, a data processing device. However, in this case, the data processing device controls the control amount of the control object on the display unit (for example, the displacement amount of the cursor pointer, the swing amount of the remotely operated camera, the screen scrolling) based on the received angular velocity signal. Amount, zoom magnification of the screen, and the like), and the burden on the data processing apparatus increases accordingly.

そこで、本態様では、入力装置に、物理量/制御量変換部を設け、入力装置側で、角速度信号等を、表示部における制御対象物の制御量に変換する。そして、得られた制御量の情報(制御量信号)を、データ処理装置等に送信する。これによって、受信側(データ処理装置等)の処理負担が軽減される。   Therefore, in this aspect, a physical quantity / control amount conversion unit is provided in the input device, and an angular velocity signal or the like is converted into a control amount of a control object in the display unit on the input device side. Then, the obtained control amount information (control amount signal) is transmitted to a data processing device or the like. As a result, the processing burden on the receiving side (data processing apparatus or the like) is reduced.

(4)本発明の入力装置の他の態様では、前記モーションセンサ部は、前記Y軸についての角速度を検出するY軸ジャイロセンサと、前記Z軸についての角速度を検出するZ軸ジャイロセンサと、をさらに有し、かつ、前記X軸についての角速度信号に基づく第1信号処理を実行する第1信号処理部と、前記Y軸についての角速度信号および前記Z軸についての角速度信号に基づく第2信号処理を実行する第2信号処理部と、を有する。   (4) In another aspect of the input device of the present invention, the motion sensor unit includes a Y-axis gyro sensor that detects an angular velocity about the Y-axis, a Z-axis gyro sensor that detects an angular velocity about the Z-axis, And a second signal based on the angular velocity signal for the Y axis and the angular velocity signal for the Z axis, and a first signal processing unit that executes a first signal processing based on the angular velocity signal for the X axis. A second signal processing unit that executes processing.

X軸、Y軸およびZ軸によって定まる3次元の直交座標系における、本体部(筐体)の3次元の動きを検出するためには、入力装置は、Y軸およびZ軸周りの回転と、X軸周りの回転とを、各々独立に検出できなければならない。このためには、Y軸およびZ軸周りの回転を検出するための信号処理系と、X軸周りの回転を検出するための信号処理系とが必要である。そこで、本態様では、入力装置には、X軸についての角速度信号に基づく第1信号処理を実行する第1信号処理部と、Y軸およびZ軸についての角速度信号に基づく第2信号処理を実行する第2信号処理部と、が設けられる。   In order to detect the three-dimensional movement of the main body (housing) in the three-dimensional orthogonal coordinate system determined by the X axis, the Y axis, and the Z axis, the input device includes rotation around the Y axis and the Z axis, Each rotation around the X axis must be able to be detected independently. For this purpose, a signal processing system for detecting rotation around the Y axis and the Z axis and a signal processing system for detecting rotation around the X axis are necessary. Therefore, in this aspect, the input device executes a first signal processing unit that executes first signal processing based on the angular velocity signal for the X axis, and second signal processing based on angular velocity signals for the Y axis and the Z axis. And a second signal processing unit.

例えば、第1信号処理部および第2信号処理部の各々は、第1のハードウエアと第2のハードウエア(つまり、異なるハードウエア)によって実現することができる。また、例えば、共通のハードウエアをソフトウエアによって制御する場合(例えば、CPUを使用する場合)には、各信号処理部毎の信号処理ルーチンを用意することによって、第1信号処理部および第2信号処理部の各々を実現することができる。   For example, each of the first signal processing unit and the second signal processing unit can be realized by first hardware and second hardware (that is, different hardware). Further, for example, when common hardware is controlled by software (for example, when a CPU is used), a first signal processing unit and a second signal processing unit are prepared by preparing a signal processing routine for each signal processing unit. Each of the signal processing units can be realized.

(5)本発明の入力装置の他の態様では、前記第1信号処理および前記第2信号処理のいずれを優先すべきかを決定する優先処理決定部と、前記優先処理決定部による決定に基づいて、前記第1信号処理部から出力される第1処理信号および第2信号処理部から出力される第2処理信号のいずれか一方を選択的に出力する選択部と、を有する優先選択部を、さらに有する。   (5) In another aspect of the input device of the present invention, based on the priority processing determination unit that determines which of the first signal processing and the second signal processing should be prioritized, and the determination by the priority processing determination unit A priority selection unit having a selection unit that selectively outputs one of the first processing signal output from the first signal processing unit and the second processing signal output from the second signal processing unit, Also have.

上記(4)の態様で述べたとおり、Y軸およびZ軸周りの回転と、X軸周りの回転とを、各々独立して検出する必要があり、上記(4)の態様では、第1の信号処理部と第2の
信号処理部が設けられる。但し、現実には、Y軸およびZ軸周りの回転と、X軸周りの回転が同時に生じる場合がある。つまり、ユーザが、入力装置の本体部(筐体)を手で支持した状態で、本体部(筐体)の先端部を左右上下に微小に振ったり(すなわち、Y軸ならびにZ軸について微小回転を生じさせたり)、あるいは、本体部(筐体)をX軸周りに回転させたりしたとき、Y軸およびZ軸周りの回転と、X軸周りの回転とが同時に生じる場合があり得る。ユーザが、入力装置の本体部を手に持って操作する以上、現実には、不要な若干の回転が、ユーザの意図に反して生じてしまうのは、やむを得ないことである。
As described in the above aspect (4), the rotation around the Y axis and the Z axis and the rotation around the X axis must be detected independently. In the above aspect (4), the first A signal processing unit and a second signal processing unit are provided. However, in reality, rotation about the Y axis and Z axis and rotation about the X axis may occur simultaneously. In other words, the user shakes the tip of the main body (housing) left and right and up and down slightly while supporting the main body (housing) of the input device by hand (that is, fine rotation about the Y axis and the Z axis). When the main body (housing) is rotated around the X axis, the rotation around the Y axis and the Z axis and the rotation around the X axis may occur at the same time. As long as the user operates the input device with the hand held in his / her hand, in reality, it is inevitable that some unnecessary rotation occurs against the user's intention.

例えば、ユーザが、画面のスクロールをするために、本体部(筐体)をX軸周りに回転させたとき、ユーザの意図に反した、Y軸周りあるいはZ軸周りの回転が生じて、これによって、表示画面上でカーソルポインタが不意に動くような事態が生じると、入力装置の操作精度や信頼性が低下することになる。   For example, when the user rotates the main body (housing) around the X axis in order to scroll the screen, rotation around the Y axis or around the Z axis occurs against the user's intention. Therefore, if a situation occurs in which the cursor pointer moves unexpectedly on the display screen, the operation accuracy and reliability of the input device are lowered.

したがって、入力装置は、第1信号処理部と第2信号処理部が同時並行的に動作する事態が生じたとき、どちらの信号処理部の処理を優先すべきかを判定し、出力信号を選択することができることが、より望ましい。そこで、本態様では、入力装置に優先選択部を設ける。優先選択部は、優先処理決定部と、優先処理決定部による決定に基づいて、第1信号処理部から出力される第1処理信号および第2信号処理部から出力される第2処理信号のいずれか一方を選択的に出力する選択部と、を有する。これによって、ユーザの意図しない操作が確実に防止され、入力装置の操作精度や信頼性の低下が防止される。   Therefore, when the situation where the first signal processing unit and the second signal processing unit operate simultaneously in parallel occurs, the input device determines which signal processing unit should be given priority and selects an output signal. It is more desirable to be able to. Therefore, in this aspect, a priority selection unit is provided in the input device. The priority selection unit includes any one of the first processing signal output from the first signal processing unit and the second processing signal output from the second signal processing unit based on the determination by the priority processing determination unit and the priority processing determination unit. And a selection unit that selectively outputs one of them. As a result, an operation unintended by the user is surely prevented, and a decrease in the operation accuracy and reliability of the input device is prevented.

(6)本発明の入力装置の他の態様では、前記モーションセンサ部は、前記Y軸についての加速度を検出するY軸加速度センサと、前記Z軸についての加速度を検出するZ軸加速度センサと、をさらに有し、かつ、前記第2信号処理部は、前記Y軸加速度センサにより検出されるY軸加速度と、前記Z軸加速度センサにより検出されるZ軸加速度と、に基づいて座標変換を行う座標変換処理部を有し、前記座標変換処理部は、前記Y軸ジャイロセンサによって検出されるY軸角速度および前記Z軸ジャイロセンサによって検出されるZ軸角速度の各々を、前記X軸に垂直な第1面における水平軸であるU軸と、前記第1面において前記U軸に垂直な軸であるV軸と、によって定まる2次元の第2直交座標系におけるU軸角速度およびV軸角速度の各々に変換する。   (6) In another aspect of the input device of the present invention, the motion sensor unit includes a Y-axis acceleration sensor that detects acceleration about the Y-axis, a Z-axis acceleration sensor that detects acceleration about the Z-axis, And the second signal processing unit performs coordinate conversion based on the Y-axis acceleration detected by the Y-axis acceleration sensor and the Z-axis acceleration detected by the Z-axis acceleration sensor. A coordinate transformation processing unit, wherein the coordinate transformation processing unit converts each of the Y-axis angular velocity detected by the Y-axis gyro sensor and the Z-axis angular velocity detected by the Z-axis gyro sensor perpendicular to the X-axis. U-axis angular velocity and V-axis angular velocity in a two-dimensional second orthogonal coordinate system determined by a U-axis that is a horizontal axis on the first surface and a V-axis that is an axis perpendicular to the U-axis on the first surface. The conversion of the each.

上記(4)の態様で述べたとおり、Y軸およびZ軸周りの回転と、X軸周りの回転とを、各々独立して検出する必要があり、上記(4)の態様では、第1の信号処理部と第2の信号処理部が設けられ、上記(5)の態様では、さらに優先選択部が設けられる。但し、Y軸およびZ軸周りの回転の検出と、X軸周りの回転の検出との独立性を確保するためには、X軸周りの本体部(筐体)の回転が、Y軸およびZ軸周りの回転の検出に影響を与えないようにすることが望ましい。   As described in the above aspect (4), the rotation around the Y axis and the Z axis and the rotation around the X axis must be detected independently. In the above aspect (4), the first A signal processing unit and a second signal processing unit are provided. In the above aspect (5), a priority selection unit is further provided. However, in order to ensure the independence of the detection of the rotation around the Y axis and the Z axis and the detection of the rotation around the X axis, the rotation of the main body (housing) around the X axis is It is desirable not to affect the detection of rotation about the axis.

例えば、各軸に対応する角速度センサの各々は、入力装置の本体部に設けられる平面(例えば、筐体の内壁面)に固定されている。よって、入力装置の本体部(筐体)が、X軸について回転すれば、Y軸,Z軸も同様に回転し、Y軸ジャイロセンサやZ軸ジャイロセンサの空間における位置も変動する。X軸についての回転が生じた状態においてY軸角速度センサおよびZ軸角速度サンサの各々によって検出された角速度と、回転が生じない状態で検出された角速度との間には差(誤差)が存在する。   For example, each of the angular velocity sensors corresponding to each axis is fixed to a plane (for example, an inner wall surface of the housing) provided in the main body portion of the input device. Therefore, if the main body (housing) of the input device rotates about the X axis, the Y axis and the Z axis rotate in the same manner, and the positions of the Y axis gyro sensor and the Z axis gyro sensor in the space also vary. There is a difference (error) between the angular velocity detected by each of the Y-axis angular velocity sensor and the Z-axis angular velocity sensor in the state where rotation about the X-axis occurs and the angular velocity detected in the state where no rotation occurs. .

そこで、本態様では、回転補償処理を行い、検出信号を補正することによって、検出誤差を抑制する。本態様では、本体部の指示方向に一致するX軸に垂直な第1面におけるY軸およびZ軸により定まる2次元のYZ直交座標系を定義し、また、本体部の指示方向に一致するX軸に垂直な第1面における水平軸であるU軸と、第1面においてU軸に垂直な軸であるV軸と、によって定まる2次元の第2直交座標系(UV直交座標系)を定義する
。U軸は、第1面内における水平軸であり、また、V軸は、第1面内においてU軸に直交する垂直軸である。U軸およびV軸の各々は、本体部の指示方向(ポイント方向)が特定されることによって一義的に定まり、入力装置のX軸についての回転に影響されない。
Therefore, in this aspect, the rotation compensation process is performed and the detection signal is corrected to suppress the detection error. In this aspect, a two-dimensional YZ orthogonal coordinate system defined by the Y-axis and the Z-axis on the first surface perpendicular to the X-axis that matches the pointing direction of the main body is defined, and X that matches the pointing direction of the main-body A two-dimensional second orthogonal coordinate system (UV orthogonal coordinate system) defined by a U axis that is a horizontal axis on the first surface perpendicular to the axis and a V axis that is an axis perpendicular to the U axis on the first surface is defined. To do. The U axis is a horizontal axis in the first plane, and the V axis is a vertical axis orthogonal to the U axis in the first plane. Each of the U axis and the V axis is uniquely determined by specifying the pointing direction (point direction) of the main body, and is not affected by the rotation of the input device about the X axis.

そして、本態様では、座標変換処理部が、YZ直交座標系から第2直交座標系(UV交座標系)への座標変換(回転座標変換)を実行して、Y軸ジャイロセンサによって検出されるY軸角速度およびZ軸ジャイロセンサによって検出されるZ軸角速度の各々を、U軸角速度およびV軸角速度の各々に変換する。これによって、Y軸およびZ軸の各々について検出された角速度(X軸についての回転が生じた場合には回転に伴う誤差が含まれている)が、本体部のX軸についての回転が無い状態における正確な角速度に補正される。   In this aspect, the coordinate conversion processing unit performs coordinate conversion (rotational coordinate conversion) from the YZ orthogonal coordinate system to the second orthogonal coordinate system (UV orthogonal coordinate system), and is detected by the Y-axis gyro sensor. Each of the Y-axis angular velocity and the Z-axis angular velocity detected by the Z-axis gyro sensor is converted into each of the U-axis angular velocity and the V-axis angular velocity. As a result, the angular velocity detected for each of the Y-axis and the Z-axis (when rotation about the X-axis occurs, an error associated with the rotation is included), but there is no rotation about the X-axis of the main body. Is corrected to an accurate angular velocity.

座標軸変換(回転座標変換)を実行するためには、X軸に直交する第1面内における、X軸(Y軸)と、U軸(V軸)との間の回転角を検出する必要がある。そこで、本態様では、検出軸であるY軸についての物理量測定装置として、Y軸角速度センサの他に、Y軸加速度センサが設けられ、検出軸であるZについての物理量測定装置として、Z軸角速度センサの他に、Z軸加速度センサが設けられる。入力装置の本体部(筐体)が指示方向軸であるX軸について回転した場合、Y軸について検出される加速度およびZ軸について検出される加速度の各々は、回転角に応じて変動する。すなわち、Y軸加速度ならびにZ軸加速度は、第1面内における回転角をパラメータ(変数)に含む式で表現される。よって、Y軸加速度およびZ軸加速度を検出することができれば、回転角の情報を得ることができる。得られた回転角の情報に基づき、回転座標変換を実行することによって、Y軸角速度およびZ軸角速度を、U軸角速度ならびにV軸角速度に変換することができる。   In order to execute coordinate axis conversion (rotational coordinate conversion), it is necessary to detect the rotation angle between the X axis (Y axis) and the U axis (V axis) in the first plane orthogonal to the X axis. is there. Therefore, in this aspect, in addition to the Y-axis angular velocity sensor, a Y-axis acceleration sensor is provided as the physical quantity measuring device for the Y axis that is the detection axis, and the Z-axis angular velocity is used as the physical quantity measuring device for Z that is the detection axis. In addition to the sensor, a Z-axis acceleration sensor is provided. When the main body (housing) of the input device rotates about the X axis, which is the pointing direction axis, each of the acceleration detected for the Y axis and the acceleration detected for the Z axis varies according to the rotation angle. That is, the Y-axis acceleration and the Z-axis acceleration are expressed by equations that include the rotation angle in the first plane as a parameter (variable). Therefore, if the Y-axis acceleration and the Z-axis acceleration can be detected, information on the rotation angle can be obtained. By executing the rotation coordinate conversion based on the obtained rotation angle information, the Y-axis angular velocity and the Z-axis angular velocity can be converted into the U-axis angular velocity and the V-axis angular velocity.

よって、本態様によれば、X軸周りの本体部(筐体)の回転が、Y軸およびZ軸周りの回転の検出に影響を与えないようになる。したがって、本態様によれば、Y軸およびZ軸周りの回転の検出と、X軸周りの回転の検出との完全な独立性を確保することができる。   Therefore, according to this aspect, the rotation of the main body (housing) around the X axis does not affect the detection of the rotation around the Y axis and the Z axis. Therefore, according to this aspect, it is possible to ensure complete independence between detection of rotation around the Y axis and Z axis and detection of rotation around the X axis.

(7)本発明の入力装置の他の態様では、前記入力装置からの信号出力の許可/禁止を切り換えるための出力イネーブルスイッチを備える操作部を有する。   (7) In another aspect of the input device of the present invention, the input device includes an operation unit including an output enable switch for switching permission / prohibition of signal output from the input device.

本態様では、入力装置に、入力装置からの信号出力の許可/禁止を切り換えるための操作部(例えば、押下式あるいはスライド式の出力イネーブルスイッチ)が設けられる。操作部の構成には種々のバリエーションが考えられる。例えば、入力装置が、カーソルポインタの移動制御機能(第1制御機能)および画面のスクロール機能(第2制御機能)を有する場合、各々の機能毎に出力イネーブルスイッチを設けることができ、また、各機能のイネーブル/ディスエーブルを共通に制御する共通の出力イネーブルスイッチを設けることもできる。出力イネーブルスイッチの操作は、本体部(筐体)の空間における姿勢とは無関係に行うことができるため、ユーザにとって、出力イネーブルスイッチの操作を行うことは容易である。   In this aspect, the input device is provided with an operation unit (for example, a push-type or slide-type output enable switch) for switching permission / prohibition of signal output from the input device. Various variations are conceivable for the configuration of the operation unit. For example, when the input device has a cursor pointer movement control function (first control function) and a screen scroll function (second control function), an output enable switch can be provided for each function. It is also possible to provide a common output enable switch for commonly controlling function enable / disable. Since the operation of the output enable switch can be performed regardless of the posture of the main body (housing) in the space, it is easy for the user to operate the output enable switch.

ユーザが、操作部を操作しているときのみ(例えば、出力イネーブルスイッチを押下しているときにのみ)、入力装置から信号が出力される。したがって、操作部の操作がなされない期間(例えば、出力イネーブルスイッチが押下されない期間)においては、本体部(筐体)を動かしても、例えば、制御対象(例えばカーソルポインタ)の位置変位等は生じない。よって、本態様によれば、制御対象の、ユーザが意図しない動きを確実に防止することができ、入力装置の使い勝手がさらに向上する。   Only when the user is operating the operation unit (for example, only when the output enable switch is pressed), a signal is output from the input device. Therefore, in a period during which the operation unit is not operated (for example, a period in which the output enable switch is not pressed), even if the main body (housing) is moved, for example, position displacement of the control target (for example, cursor pointer) occurs. Absent. Therefore, according to this aspect, it is possible to reliably prevent the movement of the control target unintended by the user, and the usability of the input device is further improved.

(8)本発明の入力装置の他の態様では、前記第1信号処理部による前記第1処理を実行するか、前記第2信号処理部による前記第2信号処理を実行するかを強制的に切り換えるための切り換えスイッチを備える操作部を有する。   (8) In another aspect of the input device of the present invention, whether to execute the first processing by the first signal processing unit or to execute the second signal processing by the second signal processing unit is forcibly determined. An operation unit including a changeover switch for switching is provided.

例えば、入力装置が、カーソルポインタの移動制御機能(第1制御機能)および画面のスクロール機能(第2制御機能)を有しているが、ユーザは、第1制御機能のみを利用したいと望む場合もあり得る。そこで、本態様では、入力装置がもつ複数の機能の中から、いずれか一つを選択できるように、機能(信号処理の種類)を切り換える切り換えスイッチを入力装置に設ける。これによって、ユーザは、入力装置がもつ複数の機能の中から、使用を望む一つの機能を選択して利用することができる。したがって、ユーザの利便性がさらに向上する。   For example, the input device has a cursor pointer movement control function (first control function) and a screen scroll function (second control function), but the user wants to use only the first control function. There is also a possibility. Therefore, in this aspect, the input device is provided with a changeover switch for switching the function (signal processing type) so that any one of a plurality of functions of the input device can be selected. Thus, the user can select and use one function desired to be used from among a plurality of functions of the input device. Therefore, user convenience is further improved.

(9)本発明の入力装置の他の態様では、前記第1信号処理部から出力される前記第1処理信号は、表示画面のスクロール量または表示画像のズーム倍率の制御量信号であり、前記第2信号処理部から出力される前記第2処理信号は、表示画面におけるカーソルポインタの変位に関する制御量信号である。   (9) In another aspect of the input device of the present invention, the first processing signal output from the first signal processing unit is a control amount signal of a scroll amount of a display screen or a zoom magnification of a display image, The second processing signal output from the second signal processing unit is a control amount signal related to the displacement of the cursor pointer on the display screen.

本態様によれば、ユーザは、入力装置の本体部(筐体)をX軸(長手方向軸)周りに回転させることによって、画面のスクロール操作やズーム操作を簡単に行うことができ、また、ユーザは、本体部(筐体)の先端部を、例えば、左右上下に微小に振ることによって、カーソルポインタを画面上で、例えば、左右上下に移動させることができる。したがって、例えば、マウスに近い操作性をもつポインティングデバイスや、指示棒やレーザーポインタに近い操作性をもち、かつ画面のスクロール等も簡単に行える、使い勝手がよく、かつ多機能なポインティングデバイスを実現することができる。   According to this aspect, the user can easily perform the scroll operation and zoom operation of the screen by rotating the main body (housing) of the input device around the X axis (longitudinal axis). The user can move the cursor pointer on the screen, for example, left, right, up, down, for example, by slightly swinging the tip of the main body (housing) left, right, up, down. Therefore, for example, a pointing device with operability close to that of a mouse or an easy-to-use and multi-functional pointing device that has operability close to a pointer or laser pointer and can be easily scrolled. be able to.

(10)本発明のデータ処理システムの一態様では、上記いずれかの入力装置と、前記入力装置の送信信号を受信し、受信信号に基づいて所与のデータ処理を実行するデータ処理装置と、を含む。   (10) In one aspect of the data processing system of the present invention, any one of the input devices described above, a data processing device that receives a transmission signal of the input device and executes given data processing based on the received signal; including.

本発明の上述の態様の少なくとも一つを使用することによって、3次元入力装置の使い勝手が向上する。現在、コンピュータ上で3次元空間を扱うことが多くなり、これに伴って、3次元運動を入力できる3次元入力デバイスを用いた、利便性の高いシステムの必要性が高まっている。本態様によれば、操作性に優れ、多機能かつ小型の3次元入力装置を用いたデータ処理システムを実現することができる。   By using at least one of the above aspects of the present invention, the usability of the three-dimensional input device is improved. Currently, a computer is often used for a three-dimensional space, and accordingly, a need for a highly convenient system using a three-dimensional input device capable of inputting a three-dimensional motion is increasing. According to this aspect, it is possible to realize a data processing system using a multi-functional and small-sized three-dimensional input device that is excellent in operability.

入力装置を利用したデータ処理システムの一例の構成を示す図The figure which shows the structure of an example of the data processing system using an input device X軸周りの回転を検出する入力装置の内部構成の一例を示す図The figure which shows an example of an internal structure of the input device which detects the rotation around an X-axis X軸,Y軸およびZ軸の各軸周りの回転を検出する入力装置の利用例を説明するための図The figure for demonstrating the usage example of the input device which detects the rotation around each axis | shaft of an X-axis, a Y-axis, and a Z-axis 図4(A)〜図4(C)は、本体部(筐体)100の先端部の、Y軸方向あるいはZ軸方向における微小変位の検出について説明するための図4A to 4C are diagrams for explaining detection of a minute displacement in the Y-axis direction or the Z-axis direction of the distal end portion of the main body (housing) 100. FIG. 図5(A),図5(B)は、X軸,Y軸,Z軸周りの回転を検出する入力装置の内部構成の一例を示す図5A and 5B are diagrams showing an example of the internal configuration of the input device that detects rotation around the X, Y, and Z axes. 図6(A)〜図6(C)は、X軸周りの回転検出と、Y軸およびZ軸周りの回転検出との独立性を確保するための構成について説明するための図6A to 6C are diagrams for explaining a configuration for ensuring independence between rotation detection around the X axis and rotation detection around the Y axis and the Z axis. X軸,Y軸,Z軸の各軸についての回転を検出する3次元入力装置を使用したデータ処理システムの具体的な構成の一例を示す図The figure which shows an example of a specific structure of the data processing system using the three-dimensional input device which detects the rotation about each axis | shaft of an X-axis, a Y-axis, and a Z-axis 図8は、優先選択部の処理手順を示すフロー図FIG. 8 is a flowchart showing the processing procedure of the priority selection unit. 図9(A)〜図9(C)は、入力装置のX軸に関する回転による、角速度の検出誤差について説明するための図9A to 9C are diagrams for explaining an angular velocity detection error due to rotation of the input device with respect to the X axis. 座標変換(回転座標変換)の内容を説明するための図Diagram for explaining the contents of coordinate transformation (rotational coordinate transformation) 図11(A)〜図11(E)は、座標変換に必要な情報等について説明するための図11A to 11E are diagrams for explaining information and the like necessary for coordinate conversion. 座標変換に必要な情報等について説明するための図Diagram for explaining information necessary for coordinate transformation 回転補償のための座標変換処理の処理順例を示すフロー図Flow chart showing an example of processing sequence of coordinate transformation processing for rotation compensation X軸周りの回転,Y軸周りの回転,Z軸周りの回転を検出する入力装置の他の例(出力イネーブルスイッチを設ける例)の外観構成の例を示す図The figure which shows the example of the external appearance structure of the other example (example which provides an output enable switch) of the input device which detects the rotation around the X-axis, the rotation around the Y-axis, and the rotation around the Z-axis X軸周りの回転,Y軸周りの回転,Z軸周りの回転を検出する入力装置の他の例(イネーブルスイッチ等を設ける例)の外観構成の例を示す図The figure which shows the example of an external appearance structure of the other example (example which provides an enable switch etc.) of the input device which detects the rotation around the X-axis, the rotation around the Y-axis, and the rotation around the Z-axis. X軸周りの回転,Y軸周りの回転,Z軸周りの回転を検出する入力装置の他の例(複数のイネーブルスイッチを設ける例)の外観構成の例を示す図The figure which shows the example of the external appearance structure of the other example (example which provides a some enable switch) of the input device which detects the rotation around the X-axis, the rotation around the Y-axis, and the rotation around the Z-axis. X軸周りの回転,Y軸周りの回転,Z軸周りの回転を検出する入力装置の他の例(機能切り換えスイッチを設ける例)の内部構成を示す図The figure which shows the internal structure of the other example (example which provides a function change switch) of the input device which detects the rotation around the X-axis, the rotation around the Y-axis, and the rotation around the Z-axis.

次に、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成のすべてが、本発明の解決手段として必須であるとは限らない。   Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present embodiment described below does not unduly limit the contents of the present invention described in the claims, and all the configurations described in the present embodiment are as means for solving the present invention. It is not always essential.

(第1の実施形態)
(3次元入力装置の利用例)図1は、入力装置(3次元入力装置:ここでは、例えば、マウスやレーザーポインタの代わりに使用することができるポインティングデバイスとする)を利用したデータ処理システムの一例の構成を示す図である。
(First embodiment)
(Example of Use of Three-Dimensional Input Device) FIG. 1 shows a data processing system using an input device (three-dimensional input device: here, for example, a pointing device that can be used instead of a mouse or a laser pointer). It is a figure which shows the structure of an example.

図1では、入力装置101と、データ処理装置200(無線アンテナAN2を有する)および表示装置300と、によってデータ処理システムが構成される。入力装置101とデータ処理装置200は、通信(ここでは無線通信とする。但し、これに限定されるものではなく有線通信や光通信等であってもよい)によって、信号(情報)の送受信を行うことができる。   In FIG. 1, the input device 101, the data processing device 200 (having the wireless antenna AN2), and the display device 300 constitute a data processing system. The input device 101 and the data processing device 200 transmit and receive signals (information) by communication (in this case, wireless communication, but not limited to this may be wired communication or optical communication). It can be carried out.

入力装置101は長手方向軸(長軸)SX1を有し、また、モーションセンサ部(図1では不図示)を有している。モーションセンサ部は、例えば、ジャイロセンサや加速度センサ等を有し、長手方向軸(長軸)SX1周りの、入力装置101の本体部(筐体)100の回転を検出することができる。長手方向軸(長軸)SX1周りの回転によって生じる物理量(回転角速度や加速度等)は、表示画面のスクロール量の制御や、表示画面(あるいは、表示画面中の指定領域)のズーム倍率の変更の制御等に使用することができる。   The input device 101 has a longitudinal axis (long axis) SX1 and a motion sensor unit (not shown in FIG. 1). The motion sensor unit includes, for example, a gyro sensor, an acceleration sensor, and the like, and can detect the rotation of the main body (housing) 100 of the input device 101 around the longitudinal axis (long axis) SX1. The physical quantities (rotational angular velocity, acceleration, etc.) generated by rotation around the longitudinal axis (long axis) SX1 are the control of the scroll amount of the display screen and the change of the zoom magnification of the display screen (or a designated area in the display screen). It can be used for control.

図1の上側に点線で囲んで示される例では、表示装置300によって、例えばスクリーン上やディスプレイ上に、東京都区内の地図が表示されている。ユーザが入力装置101の本体部(筐体)100を手に持って、本体部(筐体)100を、長手方向軸SX1周りに、図中の矢印の方向にθ(SX1)だけ回転する(ここで、図中の矢印の方向を正方向とする)。   In the example surrounded by a dotted line on the upper side of FIG. 1, a map in Tokyo ward is displayed by the display device 300 on, for example, a screen or a display. The user holds the main body (housing) 100 of the input device 101 and rotates the main body (housing) 100 about the longitudinal axis SX1 by θ (SX1) in the direction of the arrow in the figure ( Here, the direction of the arrow in the figure is the positive direction).

すると、例えば、表示画面PT1は、上側にスクロールされる。ユーザが、本体部(筐体)100を負方向に回転すると、表示画面PT1は、下側にスクロールされる。また、例えば、表示画面PT2中の指定領域Mのズーム倍率が増大し、画像が拡大される。ユーザが、本体部(筐体)100を負方向に回転すると、表示画面PT2中の指定領域Mについてのズーム倍率が小さくなり、画像が縮小される。   Then, for example, the display screen PT1 is scrolled upward. When the user rotates the main body (housing) 100 in the negative direction, the display screen PT1 is scrolled downward. Further, for example, the zoom magnification of the designated area M in the display screen PT2 is increased, and the image is enlarged. When the user rotates the main body (housing) 100 in the negative direction, the zoom magnification for the designated area M in the display screen PT2 is reduced, and the image is reduced.

上述したように、入力装置101の本体部(筐体)100は、空間において、ユーザの手によって保持された状態で使用されるために、ユーザが、ダイヤルやスイッチを安定的
に操作するのがむずかしいが、ユーザが、本体部(筐体)100を、長手方向軸SX1を中心軸として時計回りあるいは反時計回りに回転させることは容易である。したがって、図1に示されるデータ処理システムでは、ユーザは、入力装置101を用いて、例えば、画面のスクロールやズーム等を簡単に行うことができ、入力装置101の使い勝手が格段に向上する。また、ダイヤルやスイッチ等を筐体に設ける必要がないため、入力装置のユーザインタフェースの簡素化を図ることができる。
As described above, since the main body (housing) 100 of the input device 101 is used in a state of being held by the user's hand in the space, the user can stably operate the dial and the switch. Although difficult, it is easy for the user to rotate the main body (housing) 100 clockwise or counterclockwise about the longitudinal axis SX1 as a central axis. Therefore, in the data processing system shown in FIG. 1, the user can easily perform, for example, scrolling or zooming the screen using the input device 101, and the usability of the input device 101 is remarkably improved. In addition, since there is no need to provide a dial, a switch, or the like in the housing, the user interface of the input device can be simplified.

図1の入力装置101は、例えば、円柱形状の外観を有する。入力装置101の本体部(筐体)100は長手方向軸(長軸)SX1と、短軸SX2(長手方向軸SX1に直交し、長手方向軸に比べて長さが短い軸)を有する。「長手方向」は、例えば、「本体部(筐体)100が直線的に延在する方向(直線的に長く伸びる方向)」である。   The input device 101 in FIG. 1 has, for example, a cylindrical appearance. The main body (housing) 100 of the input device 101 has a longitudinal axis (long axis) SX1 and a short axis SX2 (an axis perpendicular to the longitudinal axis SX1 and shorter in length than the longitudinal axis). The “longitudinal direction” is, for example, “a direction in which the main body (housing) 100 extends linearly (a direction in which the body 100 extends linearly long)”.

図1では、円柱形状の本体部(筐体)100の上面Aの中心点C1と、底面C2の中心点C2を結ぶ線分を想定し、この線分に一致する軸を長手方向軸SX1としている。上面Aや底面Bは、筐体の垂直断面とみることもでき、例えば、「筐体の垂直断面の中心点の法線に一致し、かつ長手方向に一致する軸」を長手方向軸SX1とすることができる。   In FIG. 1, a line segment connecting the center point C1 of the upper surface A of the cylindrical main body (housing) 100 and the center point C2 of the bottom surface C2 is assumed, and an axis coinciding with this line segment is defined as a longitudinal axis SX1. Yes. The top surface A and the bottom surface B can also be regarded as a vertical cross section of the housing. For example, the “axis that coincides with the normal of the center point of the vertical cross section of the housing and coincides with the longitudinal direction” is defined as the longitudinal axis SX1. can do.

長手方向軸SX1は、空間において設定されるX軸(ポイント方向軸)と一致する。ポイント方向(指示方向)は、「空間に位置する本体部(筐体)の先端が指し示す方向」である。「ポイント方向」は、空間における本体部(筐体)の姿勢によって定まり、概念上は、長手方向軸(筐体の形状によって定まる軸)と区別される。但し、空間座標を基準とすれば、結果的に、「本体部(筐体)の長手方向」と「本体部(筐体)のポイント方向」は一致すると考えられる。よって、本明細書では、入力装置の本体部(筐体)の空間における姿勢に関係しないときは、原則として「長手方向、長手方向軸」等の用語を使用し、空間における姿勢に関係するときは、「指示方向あるいはポイント方向、X軸(ポイント方向に一致する3次元空間における軸)」等の用語を使用する。上述のとおり、「長手方向軸、ポイント方向軸、X軸」は、結果的に、一致するものとして取り扱うことが可能である。   The longitudinal direction axis SX1 coincides with the X axis (point direction axis) set in the space. The point direction (indicated direction) is “the direction indicated by the tip of the main body (housing) located in the space”. The “point direction” is determined by the posture of the main body (housing) in the space and is conceptually distinguished from the longitudinal axis (axis determined by the shape of the housing). However, if the spatial coordinates are used as a reference, as a result, the “longitudinal direction of the main body (housing)” and the “point direction of the main body (housing)” are considered to coincide. Therefore, in this specification, when not related to the posture in the space of the main body (housing) of the input device, in principle, terms such as “longitudinal direction, longitudinal axis” are used and related to the posture in the space. Uses terms such as “indicated direction or point direction, X-axis (axis in a three-dimensional space that coincides with the point direction)” and the like. As described above, the “longitudinal axis, the point direction axis, and the X axis” can be handled as matching as a result.

(X軸周りの回転を検出する入力装置の内部構成例)
図2は、X軸周りの回転を検出する入力装置の内部構成の一例を示す図である。図2の入力装置101は、モーションセンサ部111を有し、モーションセンサ部111は、本体部(筐体)100の長手方向軸SX1に一致するX軸と、X軸に垂直な面内において互いに直交するY軸およびZ軸とによって定まる3次元の直交座標系における、X軸についての周りの回転角速度を検出するX軸ジャイロセンサ110を有する。
(Internal configuration example of input device that detects rotation around X axis)
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of an internal configuration of an input device that detects rotation around the X axis. The input device 101 in FIG. 2 includes a motion sensor unit 111. The motion sensor unit 111 and the X axis that coincide with the longitudinal axis SX1 of the main body (housing) 100 and the plane perpendicular to the X axis are mutually connected. An X-axis gyro sensor 110 that detects a rotational angular velocity about the X-axis in a three-dimensional orthogonal coordinate system determined by the orthogonal Y-axis and Z-axis is provided.

入力装置101は、さらに、アンプ519と、A/D変換器528と、変換処理部(CPU等)534と、送信部(通信部)536と、アンテナAN1と、を有する。変換処理部(CPU等)101には、物理量/制御量変換部としての係数演算部534が設けられる。係数演算部534は、例えば、角速度信号に変換係数を乗算することによって、角速度信号を変位量信号に変換する。   The input device 101 further includes an amplifier 519, an A / D converter 528, a conversion processing unit (CPU or the like) 534, a transmission unit (communication unit) 536, and an antenna AN1. The conversion processing unit (CPU or the like) 101 is provided with a coefficient calculation unit 534 as a physical quantity / control amount conversion unit. The coefficient calculation unit 534 converts the angular velocity signal into a displacement amount signal, for example, by multiplying the angular velocity signal by a conversion coefficient.

図2においては、空間において、X軸,Y軸およびZ軸で定義される3次元直交座標系が定義され、入力装置101には、X軸周りの回転角速度を検出するためのX軸ジャイロセンサ110が設けられる。X軸ジャイロセンサ110から出力される角速度信号ωxは、制御対象(例えば、カーソルポイ)の移動制御、その他の制御(制御対象である画面のスクロール制御や、制御対象である画面や特定領域のズーム倍率変更制御)に利用することができる。すなわち、例えば、物理量信号に応じて、表示画面のスクロール方向とスクロール量を制御することができ、また、例えば、表示画面(あるいは表示画面中の特定の箇所)のズーム倍率を制御することもできる。   In FIG. 2, a three-dimensional orthogonal coordinate system defined by the X axis, the Y axis, and the Z axis is defined in space, and the input device 101 includes an X axis gyro sensor for detecting a rotational angular velocity around the X axis. 110 is provided. The angular velocity signal ωx output from the X-axis gyro sensor 110 is used for movement control of a control target (for example, cursor poi), other control (scroll control of a screen to be controlled, zoom of a screen to be controlled or a specific area) (Magnification change control). That is, for example, the scroll direction and the scroll amount of the display screen can be controlled in accordance with the physical quantity signal, and for example, the zoom magnification of the display screen (or a specific portion in the display screen) can also be controlled. .

モーションセンサ部111(X軸ジャイロセンサ110)によって検出された角速度信号ωxは、そのまま制御信号等として、例えばデータ処理装置200(図1参照)に送信することができる。但し、この場合は、データ処理装置200が、受信した角速度信号に基づいて、表示装置300(図1参照)における制御対象物の制御量(例えば、カーソルポインタの変位量、遠隔操作されるカメラの首振り量、画面のスクロール量、画面のズーム倍率等)を演算する必要があり、その分、データ処理装置の負担が増大する。   The angular velocity signal ωx detected by the motion sensor unit 111 (X-axis gyro sensor 110) can be directly transmitted as a control signal or the like to, for example, the data processing device 200 (see FIG. 1). However, in this case, the data processing device 200 controls the control amount of the control object (for example, the amount of displacement of the cursor pointer, the remote operation of the remotely operated camera, etc.) on the display device 300 (see FIG. 1) based on the received angular velocity signal. It is necessary to calculate a head swing amount, a screen scroll amount, a screen zoom magnification, and the like, and the burden on the data processing apparatus increases accordingly.

そこで、図2では、入力装置101に、物理量/制御量変換部としての係数演算部534を設け、入力装置101側で、角速度信号ωxを、表示装置300における制御対象物の制御量に変換する。そして、得られた制御量の情報(制御量信号)が、データ処理装置200に送信される。これによって、受信側(データ処理装置200)における処理負担が軽減される。   Therefore, in FIG. 2, the input device 101 is provided with a coefficient calculation unit 534 as a physical quantity / control amount conversion unit, and the input device 101 side converts the angular velocity signal ωx into a control amount of a control object in the display device 300. . Then, the obtained control amount information (control amount signal) is transmitted to the data processing device 200. As a result, the processing load on the receiving side (data processing apparatus 200) is reduced.

(X軸,Y軸,Z軸周りの回転を検出する入力装置の利用例や内部構成等)図2の入力装置では、X軸周りの回転のみを検出している。入力装置が、X軸周りの回転のみならず、Y軸周りの回転ならびにZ軸周りの回転も検出することができれば、より多くの情報の入力が可能である。以下、X軸,Y軸,Z軸の各軸周りの回転を検出する入力装置について説明する。   (Example of use and internal configuration of input device for detecting rotation around X axis, Y axis, and Z axis) In the input device of FIG. 2, only rotation around the X axis is detected. If the input device can detect not only rotation around the X axis but also rotation around the Y axis and rotation around the Z axis, more information can be input. Hereinafter, an input device that detects rotation around each of the X, Y, and Z axes will be described.

図3は、X軸,Y軸およびZ軸の各軸周りの回転を検出する入力装置の利用例を説明するための図である。図3では、本体部(筐体)100の長手方向軸SX1に一致するX軸と、X軸に垂直な面内において互いに直交するY軸およびZ軸とによって定まる3次元の直交座標系が定義される。そして、入力装置101は、本体部(筐体)100の3軸の各々についての回転を検出する。   FIG. 3 is a diagram for explaining an example of use of the input device that detects rotation around each of the X, Y, and Z axes. In FIG. 3, a three-dimensional orthogonal coordinate system defined by an X axis that coincides with the longitudinal axis SX1 of the main body (housing) 100 and a Y axis and a Z axis that are orthogonal to each other in a plane perpendicular to the X axis is defined. Is done. The input device 101 detects rotation about each of the three axes of the main body (housing) 100.

図3では、入力装置101は、レーザーポインタの代わりに使用される。スクリーン400上には、画面410が表示される。画面410は、上下にスクロールされることができる。また、カーソルポインタCPが画面410上を上下左右に移動する。図3では、カーソルポインタCPの上下左右の移動は、ユーザが、本体部(筐体)100の先端部を、Y軸方向あるいはZ軸方向に微小に変位させることによって制御される。また、画面410の上下のスクロールは、本体部(筐体)100のX軸周りの回転によって制御される。   In FIG. 3, the input device 101 is used instead of a laser pointer. A screen 410 is displayed on the screen 400. The screen 410 can be scrolled up and down. In addition, the cursor pointer CP moves up, down, left and right on the screen 410. In FIG. 3, the vertical and horizontal movement of the cursor pointer CP is controlled by the user slightly displacing the tip of the main body (housing) 100 in the Y-axis direction or the Z-axis direction. Further, the vertical scrolling of the screen 410 is controlled by the rotation of the main body (housing) 100 around the X axis.

図4(A)〜図4(C)は、本体部(筐体)100の先端部の、Y軸方向あるいはZ軸方向における微小変位の検出について説明するための図である。   4A to 4C are diagrams for explaining detection of minute displacements in the Y-axis direction or the Z-axis direction of the distal end portion of the main body (housing) 100. FIG.

図4(A)に示されるように、入力装置101の本体部(筐体)100の指示方向(ポイント方向)に一致するX軸と、X軸に垂直な第1面であるQ面内において互いに直交するY軸およびZ軸と、によって、3次元空間における第1直交座標系が定義される。X軸は第1検出軸であり、Y軸は第2検出軸であり、Z軸は第3検出軸である。   As shown in FIG. 4A, in the X axis that coincides with the indicated direction (point direction) of the main body (housing) 100 of the input device 101 and the Q plane that is the first surface perpendicular to the X axis. A Y-axis and a Z-axis that are orthogonal to each other define a first orthogonal coordinate system in a three-dimensional space. The X axis is a first detection axis, the Y axis is a second detection axis, and the Z axis is a third detection axis.

入力装置101の本体部(筐体)100の空間上における姿勢が特定されれば、第1直交座標系は一義的に定まる。第1直交座標系は、固定された座標系ではなく、図4(A)において点線で示されるように、入力装置101の本体部(筐体)がX軸についてθ(X)だけ回転されると、これに伴って、Y軸およびZ軸もθ(X)だけ回転する。なお、θ(X)は、X軸を回転軸とする回転の回転角であることを表す。   If the posture of the input device 101 in the space of the main body (housing) 100 is specified, the first orthogonal coordinate system is uniquely determined. The first orthogonal coordinate system is not a fixed coordinate system, and the main body (housing) of the input device 101 is rotated by θ (X) about the X axis as shown by a dotted line in FIG. Along with this, the Y-axis and the Z-axis also rotate by θ (X). Note that θ (X) represents a rotation angle of rotation about the X axis as a rotation axis.

図4(B)に示されるように、入力装置101の本体部(筐体)100の上下(垂直方向)の微小な動きは、Y軸を回転軸とする回転(回転角θ(Y))として検出することができる。なお、図4(B)では、入力装置101の本体部(筐体)100は、便宜上、直
方体形状に描かれている。この直方体形状は、例えば、モーションセンサ(角速度センサ等)が取り付けられる筐体の内壁面を示していると見ることができる。したがって、Y軸角速度センサによってY軸についての回転角速度を検出し、角速度を時間で積分すれば、Y軸に関する回転角θ(Y)の情報を得ることができる。つまり、入力装置101の本体部(筐体)100の上下の動きを検出することができる。
As shown in FIG. 4B, the minute movement in the vertical direction (vertical direction) of the main body (housing) 100 of the input device 101 is a rotation (rotation angle θ (Y)) about the Y axis. Can be detected as In FIG. 4B, the main body (housing) 100 of the input device 101 is drawn in a rectangular parallelepiped shape for convenience. This rectangular parallelepiped shape can be seen as indicating the inner wall surface of a housing to which a motion sensor (angular velocity sensor or the like) is attached, for example. Therefore, if the rotational angular velocity about the Y axis is detected by the Y-axis angular velocity sensor and the angular velocity is integrated over time, information on the rotational angle θ (Y) regarding the Y axis can be obtained. That is, the vertical movement of the main body (housing) 100 of the input device 101 can be detected.

また、図4(C)に示されるように、入力装置101の本体部(筐体)100の左右(水平方向)の微小な動きは、Z軸を回転軸とする回転(回転角θ(Z))として検出することができる。したがって、Z軸角速度センサによってZ軸についての回転角速度を検出し、角速度を時間で積分すれば、Z軸に関する回転角θ(Z)の情報を得ることができる。すなわち、入力装置101の本体部(筐体)100の左右の動きを検出することができる。   Also, as shown in FIG. 4C, the minute movement of the main body (housing) 100 of the input device 101 from side to side (horizontal direction) is caused by rotation about the Z axis (rotation angle θ (Z )) Can be detected. Therefore, if the rotational angular velocity about the Z axis is detected by the Z-axis angular velocity sensor and the angular velocity is integrated over time, information on the rotational angle θ (Z) regarding the Z axis can be obtained. That is, it is possible to detect left and right movements of the main body (housing) 100 of the input device 101.

図5(A),図5(B)は、X軸,Y軸,Z軸周りの回転を検出する入力装置の内部構成の一例を示す図である。なお、図5(A)は、X軸周りの筐体の回転がない状態を示し、図5(B)は、X軸周りの筐体の回転(回転角θ2)が生じた状態を示す。   5A and 5B are diagrams illustrating an example of an internal configuration of an input device that detects rotation around the X axis, the Y axis, and the Z axis. FIG. 5A shows a state where the casing does not rotate around the X axis, and FIG. 5B shows a state where the casing rotates around the X axis (rotation angle θ2).

入力装置101は、X軸周りの回転角速度ωxを検出するX軸ジャイロセンサ110と、Y軸周りの回転角速度ωyを検出するY軸ジャイロセンサ102と、Z軸周りの回転角速度ωzを検出するZ軸ジャイロセンサ104と、Y軸方向の加速度を検出するY軸加速度センサ106と、Z軸方向の加速度を検出するZ軸加速度センサ108と、を有する。X軸ジャイロセンサ110、Y軸ジャイロセンサ102およびZ軸ジャイロセンサ104の各々は、各軸の矢印の方向(図5(A),図5(B)においては反時計回りの方向)の角速度に対して正の値を出力し、Y軸加速度センサ106およびZ軸加速度センサ108は、各軸の矢印の方向の加速度に対して正の値を出力するものとする。   The input device 101 includes an X-axis gyro sensor 110 that detects a rotational angular velocity ωx around the X axis, a Y-axis gyro sensor 102 that detects a rotational angular velocity ωy around the Y axis, and a Z that detects a rotational angular velocity ωz around the Z axis. An axis gyro sensor 104, a Y axis acceleration sensor 106 that detects acceleration in the Y axis direction, and a Z axis acceleration sensor 108 that detects acceleration in the Z axis direction are included. Each of the X-axis gyro sensor 110, the Y-axis gyro sensor 102, and the Z-axis gyro sensor 104 has an angular velocity in the direction of the arrow of each axis (the counterclockwise direction in FIGS. 5A and 5B). In contrast, a positive value is output, and the Y-axis acceleration sensor 106 and the Z-axis acceleration sensor 108 output a positive value with respect to the acceleration in the direction of the arrow of each axis.

なお、図5(B)においては、X軸に垂直な第1面であるQ面内において、水平軸であるU軸と、U軸に垂直なV軸(垂直軸)によって、2次元の第2の直交座標系が定義されている。この点は、回転補償のための座標変換処理に関係する。この点については、後述する。   In FIG. 5B, in the Q plane, which is the first plane perpendicular to the X axis, the U axis that is the horizontal axis and the V axis that is perpendicular to the U axis (vertical axis) Two orthogonal coordinate systems are defined. This point relates to a coordinate conversion process for rotation compensation. This point will be described later.

(X軸周りの回転検出と、Y軸およびZ軸周りの回転検出との独立性の説明)X軸、Y軸およびZ軸によって定まる3次元の直交座標系における、入力装置101の本体部(筐体)100の3次元の動きを検出するためには、入力装置101は、Y軸およびZ軸周りの回転と、X軸周りの回転とを、各々独立に検出できなければならない。   (Description of independence between rotation detection around the X axis and rotation detection around the Y axis and the Z axis) In order to detect the three-dimensional movement of the (housing) 100, the input device 101 must be able to independently detect rotation about the Y axis and Z axis and rotation about the X axis.

このためには、信号処理部の構成として、例えば、図6(A)〜図6(C)に示すような構成を採用することが好ましい。   For this purpose, as the configuration of the signal processing unit, for example, it is preferable to adopt a configuration as shown in FIG. 6 (A) to FIG. 6 (C).

図6(A)〜図6(C)は、X軸周りの回転検出と、Y軸およびZ軸周りの回転検出との独立性を確保するための構成について説明するための図である。   FIGS. 6A to 6C are diagrams for explaining a configuration for ensuring independence between rotation detection around the X axis and rotation detection around the Y axis and the Z axis.

図6(A)では、入力装置101には、X軸についての角速度信号ωxに基づく第1信号処理を実行する第1信号処理部531と、Y軸およびZ軸についての角速度信号ωy,ωz(ならびに加速度信号γy,γz)に基づく第2信号処理を実行する第2信号処理部533と、が設けられている。なお、第1信号処理部531は、第2処理信号SGaを出力し、また、第2信号処理部533は、第2処理信号SGbを出力する。   6A, the input device 101 includes a first signal processing unit 531 that performs first signal processing based on the angular velocity signal ωx for the X axis, and angular velocity signals ωy, ωz (for the Y axis and the Z axis). And a second signal processing unit 533 that executes second signal processing based on the acceleration signals γy, γz). The first signal processing unit 531 outputs a second processing signal SGa, and the second signal processing unit 533 outputs a second processing signal SGb.

すなわち、第1信号処理と第2信号処理の独立性を確保するためには、Y軸およびZ軸周りの回転を検出するための信号処理系と、X軸周りの回転を検出するための信号処理系
とを設ける必要がある。
That is, in order to ensure the independence of the first signal processing and the second signal processing, a signal processing system for detecting rotation about the Y axis and the Z axis and a signal for detecting rotation about the X axis It is necessary to provide a processing system.

例えば、第1信号処理部531および第2信号処理部533の各々は、第1のハードウエアと第2のハードウエア(つまり、異なるハードウエア)によって実現することができる。また、例えば、共通のハードウエアをソフトウエアによって制御する場合(例えば、CPUを使用する場合)には、各信号処理部毎の信号処理ルーチンを用意することによって、第1信号処理部531および第2信号処理部533の各々を実現することができる。   For example, each of the first signal processing unit 531 and the second signal processing unit 533 can be realized by first hardware and second hardware (that is, different hardware). Further, for example, when common hardware is controlled by software (for example, when a CPU is used), by preparing a signal processing routine for each signal processing unit, the first signal processing unit 531 and the first signal processing unit 531 Each of the two signal processing units 533 can be realized.

図6(B)では、さらに優先選択部543が設けられる。優先選択部543には、第1信号処理および前記第2信号処理のいずれを優先すべきかを決定する優先処理決定部E1と、優先処理決定部E1による決定に基づいて、第1信号処理部531から出力される第1処理信号および第2信号処理部533から出力される第2処理信号のいずれか一方を選択的に出力する選択部E2と、が設けられる。   In FIG. 6B, a priority selection unit 543 is further provided. The priority selection unit 543 includes a priority processing determination unit E1 that determines which of the first signal processing and the second signal processing should be prioritized, and a first signal processing unit 531 based on the determination by the priority processing determination unit E1. And a selection unit E2 that selectively outputs one of the first processing signal output from the second processing signal and the second processing signal output from the second signal processing unit 533.

入力装置101が、ユーザの手によって空間中に保持されている以上、現実には、Y軸およびZ軸周りの回転と、X軸周りの回転が同時に生じる場合があり得る。つまり、ユーザが、入力装置の本体部(筐体)を手で支持した状態で、本体部(筐体)100の先端部を左右上下に微小に振ったり(すなわち、Y軸ならびにZ軸について微小回転を生じさせたり)、あるいは、本体部(筐体)100をX軸周りに回転させたりしたとき、Y軸およびZ軸周りの回転と、X軸周りの回転とが同時に生じる場合があり得る。ユーザが、入力装置の本体部を手に持って操作する以上、現実には、不要な若干の回転が、ユーザの意図に反して生じてしまうのは、やむを得ないことである。   As long as the input device 101 is held in space by the user's hand, in reality, rotation about the Y axis and Z axis and rotation about the X axis may occur simultaneously. That is, the user shakes the tip of the main body (housing) 100 from side to side and up and down with the main body (housing) of the input device supported by hand (that is, the Y axis and the Z axis are minute). When the main body (housing) 100 is rotated around the X axis, the rotation around the Y axis and the Z axis and the rotation around the X axis may occur simultaneously. . As long as the user operates the input device with the hand held in his / her hand, in reality, it is inevitable that some unnecessary rotation occurs against the user's intention.

例えば、ユーザが、画面のスクロールをするために、本体部(筐体)をX軸周りに回転させたとき、ユーザの意図に反した、Y軸周りあるいはZ軸周りの回転が生じて、これによって、表示画面上でカーソルポインタが不意に動くような事態が生じると、入力装置の101の操作精度や信頼性が低下することになる。   For example, when the user rotates the main body (housing) around the X axis in order to scroll the screen, rotation around the Y axis or around the Z axis occurs against the user's intention. Therefore, if a situation occurs in which the cursor pointer moves unexpectedly on the display screen, the operation accuracy and reliability of the input device 101 are lowered.

したがって、入力装置101は、第1信号処理部531と第2信号処理部533が同時並行的に動作する事態が生じたとき、どちらの信号処理部の処理を優先すべきかを判定し、出力信号を選択することができることが、より望ましい。   Therefore, when the situation where the first signal processing unit 531 and the second signal processing unit 533 operate simultaneously in parallel occurs, the input device 101 determines which signal processing unit should be given priority and outputs the output signal. It is more desirable to be able to select.

そこで、図6(B)では、入力装置101に優先選択部543が設けられる。優先選択部543は、優先処理決定部E1と、優先処理決定部による決定に基づいて、第1信号処理部から出力される第1処理信号および第2信号処理部から出力される第2処理信号のいずれか一方を選択的に出力する選択部E2と、を有する。これによって、ユーザの意図しない操作が確実に防止され、入力装置の操作精度や信頼性の低下が防止される。   Therefore, in FIG. 6B, a priority selection unit 543 is provided in the input device 101. The priority selection unit 543 includes a priority processing determination unit E1 and a first processing signal output from the first signal processing unit and a second processing signal output from the second signal processing unit based on the determination by the priority processing determination unit. And a selection unit E2 that selectively outputs any one of the above. As a result, an operation unintended by the user is surely prevented, and a decrease in the operation accuracy and reliability of the input device is prevented.

図6(C)では、さらに、回転補償部(座標変換処理部)532が設けられる。Y軸およびZ軸周りの回転の検出と、X軸周りの回転の検出との独立性を確保するためには、X軸周りの本体部(筐体)100の回転が、Y軸およびZ軸周りの回転の検出に影響を与えないようにすることが望ましい。   In FIG. 6C, a rotation compensation unit (coordinate conversion processing unit) 532 is further provided. In order to ensure the independence of the detection of the rotation around the Y axis and the Z axis and the detection of the rotation around the X axis, the rotation of the main body (housing) 100 around the X axis requires the rotation of the Y axis and the Z axis. It is desirable not to affect the detection of the surrounding rotation.

例えば、各軸に対応する角速度センサ102,104,110の各々は、入力装置101の本体部(筐体)100に設けられる平面(例えば、筐体の内壁面)に固定されている。よって、入力装置101の本体部(筐体)100が、X軸について回転すれば、Y軸,Z軸も同様に回転し、Y軸ジャイロセンサやZ軸ジャイロセンサの空間における位置も変動する。X軸についての回転が生じた状態においてY軸角速度センサ102およびZ軸角速度サンサ104の各々によって検出された角速度と、回転が生じない状態で検出された角速度との間には差(誤差)が存在する。   For example, each of the angular velocity sensors 102, 104, and 110 corresponding to each axis is fixed to a plane (for example, an inner wall surface of the casing) provided in the main body (housing) 100 of the input device 101. Therefore, if the main body (housing) 100 of the input device 101 rotates about the X axis, the Y axis and the Z axis rotate in the same manner, and the positions of the Y axis gyro sensor and the Z axis gyro sensor in the space also vary. There is a difference (error) between the angular velocity detected by each of the Y-axis angular velocity sensor 102 and the Z-axis angular velocity sensor 104 when rotation about the X-axis occurs and the angular velocity detected when rotation does not occur. Exists.

そこで、図6(C)では、回転補償処理を行い、検出信号を補正することによって、検出誤差を抑制する。すなわち、先に図5(B)に示したように、本体部(筐体)100のポイント方向に一致するX軸に垂直な第1面内におけるY軸およびZ軸により定まる2次元のYZ直交座標系を定義し、また、本体部(筐体)100のポイント方向に一致するX軸に垂直な第1面内における水平軸であるU軸と、第1面においてU軸に垂直な軸であるV軸と、によって定まる2次元の第2直交座標系(UV直交座標系)を定義する。U軸は、第1面内における水平軸であり、また、V軸は、第1面内においてU軸に直交する垂直軸である。U軸およびV軸の各々は、本体部(筐体))の指示方向(ポイント方向)が特定されることによって一義的に定まり、入力装置101のX軸についての回転に影響されない。そして、YZ直交座標系から第2直交座標系(UV直交座標系)への座標変換(回転座標変換)によって、Y軸ジャイロセンサ102によって検出されるY軸角速度ωyおよびZ軸ジャイロセンサ104によって検出されるZ軸角速度ωzの各々を、U軸角速度ωuおよびV軸角速度ωvの各々に変換する。これによって、Y軸およびZ軸の各々について検出された角速度(X軸についての回転が生じた場合には回転に伴う誤差が含まれている)が、本体部(筐体)100のX軸についての回転が無い状態における正確な角速度に補正される。よって、図6(C)の構成によれば、X軸周りの本体部(筐体)の回転が、Y軸およびZ軸周りの回転の検出に影響を与えないようになる。したがって、図6(C)の構成によれば、Y軸およびZ軸周りの回転の検出と、X軸周りの回転の検出との完全な独立性を確保することができる。回転補償処理(回転座標変換)の詳細については、図9〜図13を参照して後述する。   Therefore, in FIG. 6C, a rotation compensation process is performed to correct the detection signal, thereby suppressing a detection error. That is, as shown in FIG. 5B, the two-dimensional YZ orthogonality determined by the Y axis and the Z axis in the first plane perpendicular to the X axis that coincides with the point direction of the main body (housing) 100. A coordinate system is defined, and a U axis that is a horizontal axis in the first plane perpendicular to the X axis that coincides with the point direction of the main body (housing) 100, and an axis that is perpendicular to the U axis in the first plane A two-dimensional second orthogonal coordinate system (UV orthogonal coordinate system) defined by a certain V axis is defined. The U axis is a horizontal axis in the first plane, and the V axis is a vertical axis orthogonal to the U axis in the first plane. Each of the U axis and the V axis is uniquely determined by specifying the pointing direction (point direction) of the main body (housing), and is not affected by the rotation of the input device 101 about the X axis. The Y-axis angular velocity ωy detected by the Y-axis gyro sensor 102 and the Z-axis gyro sensor 104 are detected by coordinate conversion (rotational coordinate conversion) from the YZ orthogonal coordinate system to the second orthogonal coordinate system (UV orthogonal coordinate system). Each of the Z-axis angular velocities ωz to be converted is converted into each of the U-axis angular velocities ωu and the V-axis angular velocities ωv. As a result, the angular velocities detected for each of the Y-axis and the Z-axis (when rotation about the X-axis occurs, an error associated with the rotation is included) for the X-axis of the main body (housing) 100. It is corrected to an accurate angular velocity in a state where there is no rotation. Therefore, according to the configuration of FIG. 6C, the rotation of the main body (housing) around the X axis does not affect the detection of the rotation around the Y axis and the Z axis. Therefore, according to the configuration of FIG. 6C, complete independence between detection of rotation around the Y axis and Z axis and detection of rotation around the X axis can be ensured. Details of the rotation compensation process (rotation coordinate conversion) will be described later with reference to FIGS.

(X軸,Y軸,Z軸の各軸についての回転を検出する3次元入力装置を使用したシステムの具体的な構成の例)図7は、X軸,Y軸,Z軸の各軸についての回転を検出する3次元入力装置を使用したデータ処理システムの具体的な構成の一例を示す図である。図7の入力装置では、図6(C)に示す構成が採用されている。   (Example of a specific configuration of a system using a three-dimensional input device that detects rotation about each of the X, Y, and Z axes) FIG. 7 illustrates each of the X, Y, and Z axes. It is a figure which shows an example of a specific structure of the data processing system which uses the three-dimensional input device which detects rotation of this. The input device shown in FIG. 7 employs the configuration shown in FIG.

入力装置101(ここでは、3次元ポインティングデバイスとする)は、モーションセンサ部(3次元モーションセンサ部)502を有する。モーションセンサ部502は、X軸ジャイロセンサ110と、Y軸ジャイロセンサ102と、Z軸ジャイロセンサ104と、Y軸加速度センサ106と、Z軸加速度センサ108と、を有する。Y軸加速度センサ106およびZ軸加速度センサ108は、回転補償処理(回転座標変換)のために設けられている。   The input device 101 (here, a three-dimensional pointing device) includes a motion sensor unit (three-dimensional motion sensor unit) 502. The motion sensor unit 502 includes an X-axis gyro sensor 110, a Y-axis gyro sensor 102, a Z-axis gyro sensor 104, a Y-axis acceleration sensor 106, and a Z-axis acceleration sensor 108. The Y-axis acceleration sensor 106 and the Z-axis acceleration sensor 108 are provided for rotation compensation processing (rotation coordinate conversion).

入力装置(ポインティングデバイス)101は、さらに、各センサ102〜110の出力信号を増幅する増幅器512〜518および519と、A/D変換器520〜526および528と、変換処理部(例えばCPU)530と、比較判定部540と、選択信号生成部541と、セレクタ535と、無線送信部536と、アンテナAN1と、を有する。   The input device (pointing device) 101 further includes amplifiers 512 to 518 and 519 for amplifying output signals of the sensors 102 to 110, A / D converters 520 to 526 and 528, and a conversion processing unit (for example, CPU) 530. And a comparison / determination unit 540, a selection signal generation unit 541, a selector 535, a wireless transmission unit 536, and an antenna AN1.

比較判定部540および選択信号生成部541は、図6(B)における優先処理決定部E1を構成する。また、セレクタ535は、図6(B)における選択部E2に相当する。   The comparison determination unit 540 and the selection signal generation unit 541 constitute a priority processing determination unit E1 in FIG. The selector 535 corresponds to the selection unit E2 in FIG.

また、変換処理部530は、座標変換処理部532と、係数演算部(物理量/制御量変換部)534a,534bと、を有する。係数演算部(物理量/制御量変換部)534a,534bは、設けられないこともあり得る。この場合には、座標変換後の角速度信号(ωu(あるいはωy),ωv(あるいはωz),ωx,)が出力されることになる。   The conversion processing unit 530 includes a coordinate conversion processing unit 532 and coefficient calculation units (physical quantity / control amount conversion units) 534a and 534b. The coefficient calculation units (physical quantity / control quantity conversion units) 534a and 534b may not be provided. In this case, the angular velocity signals (ωu (or ωy), ωv (or ωz), ωx,) after coordinate conversion are output.

また、データ処理装置600は、アンテナAN2と、受信部610と、データ処理部(例えばCPU)620と、ROM630と、RAM640と、表示制御部650と、表示部660と、を有する。表示部660は、ディスプレイ662を有する場合がある。また
、表示部660が投射型の表示装置である場合には、例えばスクリーン400上に画像を表示する。
The data processing device 600 includes an antenna AN2, a receiving unit 610, a data processing unit (for example, CPU) 620, a ROM 630, a RAM 640, a display control unit 650, and a display unit 660. The display unit 660 may include a display 662. When the display unit 660 is a projection display device, an image is displayed on the screen 400, for example.

図7の入力装置101は、制御対象(例えばカーソルポインタCP)の変位方向および変位量を決定するための情報をデータ処理装置600に入力するために用いることができる。入力装置101に設けられる物理量/制御量変換部としての係数演算部534は、座標変換処理部532から出力される角速度信号に対して係数(変換係数)を乗算し、例えば、制御対象(カーソルポインタCP等)の変位量(広義には制御量)を特定するための変位量信号(広義には制御量信号)に変換する。すなわち、例えば、座標変換後の角速度信号ωu,ωvの各々が、変位量信号Mh,Mv(Mhは水平方向の変位量、Mvは垂直方向の変位量)の各々に変換される。また、座標変換後の角速度信号ωxが、画面のスクロール量を示す変位量Msに変換される。なお、座標変換処理の詳細は後述する。   The input device 101 in FIG. 7 can be used to input information for determining the displacement direction and displacement amount of the control target (for example, the cursor pointer CP) to the data processing device 600. A coefficient calculation unit 534 as a physical quantity / control amount conversion unit provided in the input device 101 multiplies the angular velocity signal output from the coordinate conversion processing unit 532 by a coefficient (conversion coefficient), for example, a control target (cursor pointer) CP, etc.) is converted into a displacement amount signal (control amount signal in a broad sense) for specifying a displacement amount (control amount in a broad sense). That is, for example, the angular velocity signals ωu and ωv after coordinate conversion are converted into displacement amount signals Mh and Mv (Mh is a displacement amount in the horizontal direction and Mv is a displacement amount in the vertical direction), respectively. Further, the angular velocity signal ωx after the coordinate conversion is converted into a displacement amount Ms indicating the scroll amount of the screen. Details of the coordinate conversion process will be described later.

入力装置101に設けられるモーションセンサ部502によって検出された各軸についての角速度信号は、そのまま制御信号等としてデータ処理装置に送信することができる。但し、この場合は、データ処理装置600が、受信した角速度信号に基づいて、表示部660における制御対象物(例えばカーソルポインタCP)の変位量を演算する必要があり、その分、データ処理装置600の負担が増大する。そこで、図7では、入力装置101に、物理量/制御量変換部としての係数演算部534を設け、入力装置101側で、角速度信号を、表示部660における制御対象物(例えばカーソルポインタCPや表示画面)の制御量(カーソルの移動量や画面のスクロール量)に変換している。そして、得られた変制御量の情報(制御量信号)Mh,Mv,Msの各々を、無線通信(これに限定されず、光通信や有線通信であってもよい)によってデータ処理装置600に送信する。これによって、データ処理装置600の処理負担が軽減される。   The angular velocity signal for each axis detected by the motion sensor unit 502 provided in the input device 101 can be transmitted as it is to the data processing device as a control signal or the like. However, in this case, it is necessary for the data processing device 600 to calculate the amount of displacement of the controlled object (for example, the cursor pointer CP) on the display unit 660 based on the received angular velocity signal, and accordingly, the data processing device 600 The burden of increases. Therefore, in FIG. 7, the input device 101 is provided with a coefficient calculation unit 534 serving as a physical quantity / control amount conversion unit, and the angular velocity signal is displayed on the input device 101 side as an object to be controlled (for example, a cursor pointer CP or a display). Screen) control amount (cursor movement amount or screen scroll amount). Then, each of the obtained variable control amount information (control amount signals) Mh, Mv, and Ms is transmitted to the data processing device 600 by wireless communication (not limited to this, but may be optical communication or wired communication). Send. As a result, the processing burden on the data processing apparatus 600 is reduced.

また、座標変換処理部532は、本体部(筐体)の先端の指示方向(ポイント方向)が真上や真下付近になる場合には、本体部の動きに応じた信号の出力を禁止し、あるいは、座標変換処理を中止して、座標変換処理前のY軸角速度信号ωyおよびZ軸角速度信号ωzの各々をそのまま出力する。   In addition, the coordinate conversion processing unit 532 prohibits output of a signal according to the movement of the main body when the pointing direction (point direction) of the front end of the main body (housing) is directly above or directly below. Alternatively, the coordinate conversion process is stopped, and each of the Y-axis angular velocity signal ωy and the Z-axis angular velocity signal ωz before the coordinate conversion process is output as it is.

なお、図7における比較判定部540,選択信号生成部541およびセレクタ535からなる優先選択部(図6(C)における参照符号543)の動作については後述する。   The operation of the priority selection unit (reference numeral 543 in FIG. 6C) including the comparison determination unit 540, the selection signal generation unit 541, and the selector 535 in FIG. 7 will be described later.

また、データ処理装置600のデータ処理部620は、受信部610によって受信された信号に基づいて、所与のデータ処理を行い、例えば、画像表示用のデータやタイミング制御信号を生成する。表示制御部650は、表示部660における画像表示を制御する。   Further, the data processing unit 620 of the data processing device 600 performs given data processing based on the signal received by the receiving unit 610, and generates, for example, image display data and a timing control signal. The display control unit 650 controls image display on the display unit 660.

図7のデータ処理システムでは、入力装置に送信部536が設けられ、無線通信(光通信を含む)によって、入力装置101から、データ処理装置等に物理量信号を自在に送信することができる。よって、入力装置の使い勝手が向上する。なお、入力装置101が、有線通信によって信号を出力することもできる。   In the data processing system of FIG. 7, a transmission unit 536 is provided in the input device, and a physical quantity signal can be freely transmitted from the input device 101 to the data processing device or the like by wireless communication (including optical communication). Therefore, the usability of the input device is improved. Note that the input device 101 can also output a signal by wired communication.

本実施形態によれば、操作性に優れた小型の3次元入力装置を用いたデータ処理システムを実現することができる。次に、図7における比較判定部540,選択信号生成部541およびセレクタ535からなる優先選択部(図6(C)における参照符号543)の処理手順について説明する。   According to the present embodiment, a data processing system using a small three-dimensional input device with excellent operability can be realized. Next, a processing procedure of the priority selection unit (reference numeral 543 in FIG. 6C) including the comparison determination unit 540, the selection signal generation unit 541, and the selector 535 in FIG. 7 will be described.

(優先選択部の処理手順)図8は、優先選択部の処理手順を示すフロー図である。優先選択部(図6(C)における参照符号543)は、図7における比較判定部540,選択信号生成部541およびセレクタ535によって構成される。優先選択部543は、X軸周りの回転と、Y軸もしくはZ軸回りの回転とが同時並行的に生じた場合に、どちらがユーザの意図による回転であるかを判定し、いずれか一方の処理を優先的に選択する。   (Processing Procedure of Priority Selection Unit) FIG. 8 is a flowchart showing the processing procedure of the priority selection unit. The priority selection unit (reference numeral 543 in FIG. 6C) includes a comparison determination unit 540, a selection signal generation unit 541, and a selector 535 in FIG. When the rotation around the X axis and the rotation around the Y axis or the Z axis occur simultaneously in parallel, the priority selection unit 543 determines which is the rotation according to the user's intention, and either one of the processes Select with priority.

まず、図7における比較判定部540は、X軸,Y軸およびZ軸の各々についての角速度データωx,ωy,ωzを取り込む(ステップS150)。   First, the comparison determination unit 540 in FIG. 7 takes in angular velocity data ωx, ωy, ωz for each of the X axis, the Y axis, and the Z axis (step S150).

次に、比較判定部540は、筐体の微小なブレ等によって生じるノイズの検出を防止するために、しきい値判定を実行する(ステップ151)。   Next, the comparison / determination unit 540 performs threshold determination in order to prevent detection of noise caused by minute shaking of the housing (step 151).

すなわち、図8に示されるように、X軸回りの角速度ωxの絶対値が、X軸周りの回転に対するしきい値Cxよりも大きいか否かを判定し、大きい場合にのみ、ωxを処理対象の信号として採用し、採用した信号をJ(x)として保存し、小さい場合には、取得したωxを破棄する。   That is, as shown in FIG. 8, it is determined whether or not the absolute value of the angular velocity ωx around the X axis is larger than a threshold value Cx for rotation around the X axis. Is adopted, and the adopted signal is stored as J (x). If it is small, the acquired ωx is discarded.

また、ωyの2乗とωzの2乗の和の平方根が、Y軸またはZ軸周りの回転に対するしきい値Cyzよりも大きいか否かを判定し、大きい場合にのみ、ωy,ωzを処理対象の信号として採用し、上述の平方根の信号をJ(yz)として保存し、小さい場合には、取得したωy,ωzを破棄する。   Also, it is determined whether or not the square root of the sum of the square of ωy and the square of ωz is larger than a threshold value Cyz for rotation around the Y axis or the Z axis. Adopted as a target signal, the above-mentioned square root signal is stored as J (yz), and when it is small, the acquired ωy and ωz are discarded.

次に、比較判定部540は、修正係数の乗算処理を実行する(ステップS152)。すなわち、本体部(筐体)100のX軸周りの回転(ねじり)による通常の角速度は、例えば、数十度/秒程度であるのに対し、本体部(筐体)100の先端部をY軸やZ軸方向に微小に振ることによって生じるY軸やZ軸周りの通常の角速度は、例えば、数度/秒程度である。すなわち、本来、回転量のスケールが異なるため、J(x)とJ(yz)とを直接に比較すると、必ずJ(x)>J(yz)となり、適正な比較処理ができない。そこで、J(x)に所与の修正係数Kxを乗算してJ(x)の値を所定の割合で小さくし、また、J(yz)に所与の修正係数Kyzを乗算してJ(yz)の値を所定の割合で大きくする。   Next, the comparison determination unit 540 executes a correction coefficient multiplication process (step S152). That is, the normal angular velocity due to rotation (twisting) around the X-axis of the main body (housing) 100 is, for example, about several tens of degrees / second, whereas the tip of the main body (housing) 100 is Y The normal angular velocity around the Y-axis and Z-axis caused by minutely shaking in the axis and Z-axis directions is, for example, about several degrees / second. That is, since the scale of the rotation amount is originally different, when J (x) and J (yz) are directly compared, J (x)> J (yz) is always obtained, and proper comparison processing cannot be performed. Therefore, J (x) is multiplied by a given correction coefficient Kx to reduce the value of J (x) by a predetermined ratio, and J (yz) is multiplied by a given correction coefficient Kyz to obtain J (x The value of (yz) is increased at a predetermined rate.

次に、比較判定部540は、KxJ(x)と、KyzJ(yz)とを比較する(ステップS153)。KxJ(x)>KyzJ(yz)ならば、図7の選択信号生成部541は、選択信号SELを第1レベルとし、これによって、セレクタ535は、X軸周りの角速度ωxまたは、これに対応する制御量(例えば画面のスクロール量Ms)を選択して出力する(ステップS154)。   Next, the comparison determination unit 540 compares KxJ (x) and KyzJ (yz) (step S153). If KxJ (x)> KyzJ (yz), the selection signal generation unit 541 in FIG. 7 sets the selection signal SEL to the first level, so that the selector 535 corresponds to the angular velocity ωx around the X axis or the same. A control amount (for example, screen scroll amount Ms) is selected and output (step S154).

また、KxJ(x)<KyzJ(yz)ならば、図7の選択信号生成部541は、選択信号SELを第2レベルとし、これによって、セレクタ535は、Y軸またはZ軸周りの角速度ωy,ωzまたは、これに対応する制御量(カーソルの水平変位量Mh,垂直変位量MV)を選択して出力する(ステップS155)。   Further, if KxJ (x) <KyzJ (yz), the selection signal generation unit 541 in FIG. 7 sets the selection signal SEL to the second level, whereby the selector 535 causes the angular velocity ωy, ωz or a control amount (horizontal displacement amount Mh, vertical displacement amount MV of the cursor) corresponding to this is selected and output (step S155).

これによって、X軸についての回転と、Y軸あるいはZ軸についての回転が同時に生じた場合でも、ユーザの意図しない操作が確実に防止され、入力装置101の操作精度や信頼性の低下が防止される。   As a result, even when rotation about the X axis and rotation about the Y axis or the Z axis occur simultaneously, an operation unintended by the user is surely prevented, and a decrease in the operation accuracy and reliability of the input device 101 is prevented. The

(回転補償のための座標変換についての説明)以下、図7の座標変換処理部532による、回転補償のための座標変換処理について説明する。   (Description of Coordinate Conversion for Rotation Compensation) The coordinate conversion processing for rotation compensation by the coordinate conversion processing unit 532 in FIG. 7 will be described below.

図9(A)〜図9(C)は、入力装置のX軸に関する回転による、角速度の検出誤差について説明するための図である。図9(A)に示すように、入力装置101の本体部(筐
体)100の右先端が、右斜め上方を向いている(ポイントしている)状態を想定する。図9(B)は、入力装置101の本体部(筐体)100が、X軸に関して回転していない状態における、図9(A)のS−S’の断面を示している。図9(C)は、入力装置101の本体部(筐体)100が、X軸に関してθ2だけ回転した状態における、図9(A)のS−S’の断面を示している。
FIG. 9A to FIG. 9C are diagrams for explaining the detection error of the angular velocity due to the rotation about the X axis of the input device. As shown in FIG. 9A, it is assumed that the right end of the main body (housing) 100 of the input device 101 is facing (pointing) diagonally upward to the right. FIG. 9B illustrates a cross section taken along line SS ′ of FIG. 9A in a state where the main body (housing) 100 of the input device 101 is not rotated with respect to the X axis. FIG. 9C shows a cross section taken along line SS ′ of FIG. 9A in a state in which the main body (housing) 100 of the input apparatus 101 is rotated by θ2 with respect to the X axis.

図9(B),図9(C)に示されるように、入力装置101の本体部(筐体)100の内壁面の断面は略正方形である。内壁面を構成する4つの面(あるいは内壁面の断面形状を構成する各辺)をP1〜P4とする。2個のジャイロセンサ(角速度センサ)102,104は各々、Y軸およびZ軸(すなわち検出軸)についての回転角速度を検出する。各ジャイロセンサ102,104は各々、入力装置101の本体部(筐体)100の内壁面P3およびP2に固定されている。よって、図9(C)に示すように、入力装置101の本体部(筐体)100が、検出軸(Y軸,Z軸)以外の軸(X軸)についてθ2だけ回転すれば、Y軸,Z軸も同様に回転し、結果的に、各ジャイロセンサ(角速度センサ)の位置が変動する。   As shown in FIGS. 9B and 9C, the cross section of the inner wall surface of the main body (housing) 100 of the input device 101 is substantially square. Four surfaces constituting the inner wall surface (or each side constituting the cross-sectional shape of the inner wall surface) are defined as P1 to P4. The two gyro sensors (angular velocity sensors) 102 and 104 detect rotational angular velocities about the Y axis and the Z axis (that is, the detection axis), respectively. The gyro sensors 102 and 104 are fixed to inner wall surfaces P3 and P2 of the main body (housing) 100 of the input device 101, respectively. Therefore, as shown in FIG. 9C, if the main body (housing) 100 of the input device 101 rotates about the axis (X axis) other than the detection axis (Y axis, Z axis) by θ2, the Y axis , And the Z axis rotate in the same manner, and as a result, the position of each gyro sensor (angular velocity sensor) varies.

したがって、入力装置101の本体部(筐体)100の先端部に同一の動き(ここでは、左右の動きQR,QLとする)が生じたとしても、X軸周りの回転が生じない状態(図9(B)の状態)において検出される角速度と、X軸周りの回転が生じた状態(図9(C)の状態)において検出される角速度には差が生じる。すなわち、検出軸(Y軸,Z軸)以外の軸(X軸)についての入力装置101の本体部(筐体)100の回転によって、検出誤差が生じる。   Therefore, even when the same movement (here, left and right movements QR and QL) occurs in the distal end portion of the main body (housing) 100 of the input device 101, the rotation around the X axis does not occur (see FIG. 9 (B)) and the angular velocity detected in the state where the rotation about the X axis has occurred (the state of FIG. 9C). That is, a detection error occurs due to the rotation of the main body (housing) 100 of the input device 101 about an axis (X axis) other than the detection axis (Y axis, Z axis).

したがって、本実施形態では、検出された角速度(Y軸およびZ軸についての角速度)の補正(具体的には座標変換)を実行することによって、X軸周りの筐体の回転に影響されることなく、常に、正確な角速度を検出できるようにする。これによって、ユーザの、本体部(筐体)の持ち方の制約がなくなり、3次元入力装置の操作性が改善される。座標変換を実行するためには、X軸周りの回転角についての情報を得る必要があり、そのために、本実施形態の入力装置には、Y軸周りの加速度およびZ軸周りの加速度を検出する加速度センサが設けられる。   Therefore, in the present embodiment, by executing correction (specifically, coordinate conversion) of the detected angular velocities (angular velocities about the Y axis and the Z axis), it is affected by the rotation of the casing around the X axis. It is always possible to detect an accurate angular velocity. This eliminates restrictions on how the user holds the main body (housing), and improves the operability of the three-dimensional input device. In order to execute the coordinate transformation, it is necessary to obtain information about the rotation angle around the X axis. For this reason, the input device of the present embodiment detects acceleration around the Y axis and acceleration around the Z axis. An acceleration sensor is provided.

(座標変換処理)
入力装置101には、座標変換処理部532が設けられ、座標変換処理部532が、座標変換処理を実行する。以下、図10〜図13を用いて、座標変換処理について説明する。
(Coordinate conversion process)
The input device 101 is provided with a coordinate conversion processing unit 532, and the coordinate conversion processing unit 532 executes coordinate conversion processing. Hereinafter, the coordinate conversion process will be described with reference to FIGS.

図10は、座標変換(回転座標変換)の内容を説明するための図である。また、図11(A)〜図11(E)および図12は、座標変換に必要な情報等について説明するための図である。座標変換は、一般に平行移動と回転の組み合わせで実現される。本実施形態では、X軸についての回転のみを考慮すればよい。回転座標変換は、回転行列を用いた行列演算によって実現することができる。   FIG. 10 is a diagram for explaining the contents of coordinate transformation (rotational coordinate transformation). FIGS. 11A to 11E and FIG. 12 are diagrams for explaining information necessary for coordinate conversion. Coordinate conversion is generally realized by a combination of parallel movement and rotation. In this embodiment, only the rotation about the X axis needs to be considered. The rotation coordinate transformation can be realized by matrix calculation using a rotation matrix.

ここで、Y軸加速度をγyとし、Z軸加速度をγzとし、Y軸角速度をωyとし、Z軸加速度をωzとしたとき、座標変換処理部532は、下記(1)式および(2)式の演算によって、Y軸角速度ωyおよびZ軸角速度ωzの各々を、U軸角速度ωuおよびωvの各々に変換する。以下、順をおって説明する。X軸に垂直なQ面(図4(A)参照)におけるY軸(Z軸)とU軸(V軸)とがなす角をθ2としたとき、Y軸角速度ωyおよびZ軸角速度ωzの各々をU軸角速度ωuおよびωvの各々に変換するためには、下記(3)式の行列演算を行えばよい。したがって、下記(4)式および(5)式が成立する。

Figure 2013093067
Here, when the Y-axis acceleration is γ y , the Z-axis acceleration is γ z , the Y-axis angular velocity is ω y , and the Z-axis acceleration is ω z , the coordinate conversion processing unit 532 has the following equation (1) and Each of the Y-axis angular velocity ω y and the Z-axis angular velocity ω z is converted into each of the U-axis angular velocities ω u and ω v by the calculation of equation (2). Hereinafter, it will be described in order. When the angle formed by the Y axis (Z axis) and the U axis (V axis) on the Q plane perpendicular to the X axis (see FIG. 4A) is θ2, the Y axis angular velocity ω y and the Z axis angular velocity ω z In order to convert each of these into U-axis angular velocities ω u and ω v , a matrix operation of the following equation (3) may be performed. Therefore, the following expressions (4) and (5) are established.
Figure 2013093067

図10に示される座標変換処理部532は、上記(4)式および(5)式に示される演算を実行する。但し、(4)式および(5)式の演算を実行するためには、sinθ2ならびにcosθ2を知る必要があり、このために、本実施形態では、Y軸加速度センサ106およびZ軸加速度センサ108が設けられている。   The coordinate conversion processing unit 532 shown in FIG. 10 executes the calculations shown in the above equations (4) and (5). However, in order to execute the calculations of the equations (4) and (5), it is necessary to know sin θ2 and cos θ2, and for this reason, in this embodiment, the Y-axis acceleration sensor 106 and the Z-axis acceleration sensor 108 are Is provided.

ここで、図11(A)〜図11(E)を参照して、重力加速度について説明する。図11(A)に示すように、重力加速度(鉛直上向き方向)をGとする。すなわち、無重量状態(例えば、物体が宇宙空間などに置かれた状態)では、加速度センサの出力はゼロである。同様に、自由落下している物体内も無重量状態であるため、加速度センサの出力はゼロである。一方、地球上の自由落下とはその物体が下向きに1G(上向きに−1G)で加速している状態である。また、(加速度センサ出力)=(物体の加速状態)−(下向きの1G)という関係が成立する。したがって、物体が静止している状態では、加速度センサの出力=0−(下向きの1G)=(上向きの1G)が成立する。また、鉛直軸(G軸)と第1面とがθ1をなしている場合、重力加速度(鉛直上向き)Gの、第1面内の垂直軸であるV軸(X軸についての回転がない状態におけるZ軸に一致する)についての成分をG1(=Gcosθ1)とする。   Here, gravity acceleration will be described with reference to FIGS. 11 (A) to 11 (E). As shown in FIG. 11A, the gravity acceleration (vertical upward direction) is G. That is, in a weightless state (for example, a state where an object is placed in outer space), the output of the acceleration sensor is zero. Similarly, since the inside of the free-falling object is also in a weightless state, the output of the acceleration sensor is zero. On the other hand, free fall on the earth means that the object is accelerating downward by 1G (upward by -1G). Further, a relationship of (acceleration sensor output) = (acceleration state of object) − (downward 1G) is established. Therefore, when the object is stationary, the output of the acceleration sensor = 0− (downward 1G) = (upward 1G) is established. In addition, when the vertical axis (G axis) and the first surface form θ1, the gravity acceleration (vertically upward) G is the vertical axis in the first surface, the V axis (the X axis is not rotated) Let G1 (= Gcos θ1) be the component for the Z axis in FIG.

図11(B)に示されるように、本体部(筐体)100の内壁面P4にY軸加速度線センサ106が設けられ、本体部(筐体)100の内壁面P1にZ軸加速度線センサ108が設けられる。図11(B)は、本体部(筐体)100のX軸に関する回転が生じていない状態を示している。図11(C)は、図11(B)に対応する、ベクトルG1の各座標軸についての成分を示している。ここで、入力装置101の本体部(筐体)100がX軸についてθ2だけ回転した場合を想定する。   As shown in FIG. 11B, a Y-axis acceleration line sensor 106 is provided on the inner wall surface P4 of the main body (housing) 100, and a Z-axis acceleration line sensor is provided on the inner wall surface P1 of the main body (housing) 100. 108 is provided. FIG. 11B shows a state in which the main body (housing) 100 does not rotate about the X axis. FIG. 11C shows components for each coordinate axis of the vector G1 corresponding to FIG. Here, it is assumed that the main body (housing) 100 of the input device 101 is rotated by θ2 about the X axis.

図11(D)は、本体部(筐体)100のX軸に関する回転(回転角θ2)が生じた状態を示している。図11(E)は、図11(D)に対応する、ベクトルG1の各座標軸についての成分を示している。図11(E)において、ベクトルG1は、Z軸成分とY軸成分(共に、図中、太い点線で示されている)に分解することができる。すなわち、重力加速度GのZ軸成分(すなわちZ軸加速度γz)はG1cosθ2であり、同様に、重力加速度(鉛直上向き)GのY軸成分(すなわちY軸加速度γy)はG1sinθ2である。明らかなように、Y軸加速度γy,Z軸加速度γzは、X軸周りの回転角θ2の情報を含んでいる。したがって、Z軸加速度γzおよびY軸加速度γyを検出することによって、上述の(4)式および(5)式の演算を実行することができる。すなわち、(4)式および(5)式は、下記の(6)式および(7)式のように変形することができる。また、G1は、下記(
8)式のように表すことができる。

Figure 2013093067
FIG. 11D shows a state in which the rotation (rotation angle θ2) about the X axis of the main body (housing) 100 has occurred. FIG. 11E shows components for each coordinate axis of the vector G1 corresponding to FIG. In FIG. 11E, the vector G1 can be decomposed into a Z-axis component and a Y-axis component (both indicated by thick dotted lines in the figure). That is, the Z-axis component of gravity acceleration G (that is, Z-axis acceleration γ z ) is G1 cos θ2, and similarly, the Y-axis component of gravity acceleration (vertically upward) G (that is, Y-axis acceleration γ y ) is G1sin θ2. As is clear, the Y-axis acceleration γ y and the Z-axis acceleration γ z include information on the rotation angle θ2 around the X axis. Therefore, by detecting the Z-axis acceleration γ z and the Y-axis acceleration γ y , the calculations of the above expressions (4) and (5) can be executed. That is, the equations (4) and (5) can be modified as the following equations (6) and (7). G1 is the following (
8) can be expressed as:
Figure 2013093067

(8)式を、(6)式および(7)式の分母に代入し、また、(6)式および(7)式において、γy=G1sinθ2,γz=G1cosθ2と置くことによって、上記の(1)式および(2)式を得ることができる。すなわち、座標変換処理部532が、(1)式および(2)式の演算を実行することによって、Y軸角速度ωyおよびZ軸角速度ωzの各々を、U軸角速度ωuおよびωvの各々に変換することができる。 Substituting Eq. (8) into the denominator of Eqs. (6) and (7), and placing γ y = G1sin θ2, γ z = G1 cos θ2 in Eqs. (6) and (7), Equations (1) and (2) can be obtained. That is, the coordinate conversion processing unit 532 executes the calculations of the equations (1) and (2), thereby converting the Y-axis angular velocity ω y and the Z-axis angular velocity ω z into the U-axis angular velocities ω u and ω v , respectively. Each can be converted.

図12は、ωy,ωz,ωu,ωv,γy,γzの相互関係を示す図である。上述のとおり、Y軸角速度ωy,Z軸角速度ωzの各々は、Y軸ジャイロセンサ102およびZ軸ジャイロセンサ104によって検出される。また、Y軸加速度γy,Z軸加速度γzの各々は、Y軸加速度センサ106およびZ軸加速度センサ108によって検出される。U軸角速度ωuおよびV軸角速度ωvは、上記の座標変換によって求められる。   FIG. 12 is a diagram illustrating the mutual relationship between ωy, ωz, ωu, ωv, γy, and γz. As described above, each of the Y-axis angular velocity ωy and the Z-axis angular velocity ωz is detected by the Y-axis gyro sensor 102 and the Z-axis gyro sensor 104. Each of the Y-axis acceleration γy and the Z-axis acceleration γz is detected by the Y-axis acceleration sensor 106 and the Z-axis acceleration sensor 108. The U-axis angular velocity ωu and the V-axis angular velocity ωv are obtained by the coordinate conversion described above.

(ポイント方向が鉛直上向き近傍、あるいは鉛直下向き方向近傍である場合の対策)入力装置101の本体部(筐体)100が鉛直上向きあるいは鉛直下向き付近である場合、鉛直軸(G軸)とQ面(図4(A)参照)とがなす角θ1は略90°となる。したがって、重力加速度(鉛直上向き)Gの、X軸に垂直なQ面内における垂直軸であるV軸の成分G1(=Gcosθ1)は、cos90=0であることから、略0になる。よって、Y軸加速度(γy=G1sinθ2)ならびにZ軸加速度(γz=G1cosθ2)も、略0となる。よって、上記の(1)式および(2)式における分母が略0となり、座標変換のための演算が不能となる。 (Countermeasure when the point direction is in the vicinity of the vertically upward direction or in the vicinity of the vertically downward direction) When the main body (housing) 100 of the input device 101 is vertically upward or vertically downward, the vertical axis (G axis) and the Q plane The angle θ1 formed by (see FIG. 4A) is approximately 90 °. Therefore, the V-axis component G1 (= Gcos θ1), which is the vertical axis in the Q plane perpendicular to the X-axis, of the gravitational acceleration (vertically upward) G is approximately 0 because cos90 = 0. Therefore, the Y-axis acceleration (γ y = G1sin θ2) and the Z-axis acceleration (γ z = G1 cos θ2) are also substantially zero. Therefore, the denominator in the above equations (1) and (2) is substantially 0, and the calculation for coordinate conversion becomes impossible.

現実的には、本体部(筐体)の指示方向(ポイント方向)は画面やスクリーンを向いており、かなり水平に近い状態なので問題はないと考えられるが、稀なケースとして、入力装置101の本体部(筐体)100の指示方向が鉛直上向き近傍、あるいは鉛直下向き近傍になる場合も想定され得る以上、何らかの対策を施すことが望ましい。   Actually, the pointing direction (point direction) of the main body (housing) faces the screen or the screen and is considered to be no problem because it is in a substantially horizontal state, but as a rare case, the input device 101 As long as the pointing direction of the main body (housing) 100 is in the vicinity of vertically upward or in the vicinity of vertically downward, it is desirable to take some measures.

そこで、例えば、本体部(筐体)100の先端の指示方向(ポイント方向)が真上や真下付近になる場合には、入力装置101からの信号出力をゼロに抑制する(すなわち、本体部の動きに応じた信号の出力を禁止する)方法を採用する。これによって、データ処理装置(入力装置101からの信号を受ける側)における処理負担(対策処理に伴う負担)が軽減される。   Therefore, for example, when the pointing direction (point direction) of the front end of the main body (housing) 100 is right above or right below, the signal output from the input device 101 is suppressed to zero (that is, the main body portion The method of prohibiting the output of signals according to movement) is adopted. As a result, the processing load on the data processing device (the side receiving the signal from the input device 101) (the burden associated with the countermeasure processing) is reduced.

また、例えば、本体部(筐体)100の指示方向が鉛直上向き近傍、あるいは鉛直下向き近傍であるときは、座標変換処理部532による座標変換処理を中止して、座標変換処理前のY軸角速度信号およびZ軸角速度信号の各々をそのまま出力するようにしてもよい。この場合、データ処理装置(入力装置101からの信号を受ける側)は、受信したY軸角速度信号およびZ軸角速度信号に基づいて、例えば、表示部における制御対象(例えば、カーソルポインタ)の位置を制御することができるという利点がある。   Further, for example, when the indicated direction of the main body (housing) 100 is near vertically upward or near vertically downward, the coordinate conversion processing by the coordinate conversion processing unit 532 is stopped, and the Y-axis angular velocity before the coordinate conversion processing Each of the signal and the Z-axis angular velocity signal may be output as it is. In this case, the data processing device (the side receiving the signal from the input device 101), for example, determines the position of the control target (for example, cursor pointer) on the display unit based on the received Y-axis angular velocity signal and Z-axis angular velocity signal. There is an advantage that it can be controlled.

なお、本体部(筐体)100の先端の指示方向(ポイント方向)が真上や真下付近にな
っていることは、例えば、上記の(1)式,(2)式における分母を所定の閾値と比較することによって、検出することができる。すなわち、分母が閾値よりも小さいときに、ポイント方向が真上付近あるいは真下付近になっていると判定することができる。
Note that the indication direction (point direction) at the tip of the main body (housing) 100 is directly above or directly below, for example, the denominator in the above equations (1) and (2) is a predetermined threshold value. Can be detected. That is, when the denominator is smaller than the threshold value, it can be determined that the point direction is close to directly above or directly below.

図13は、回転補償のための座標変換処理の処理順例を示すフロー図である。入力装置101に設けられる座標変換処理部532は、加速度データγy,γzを取り込み(ステップS700)、また、角速度データωy,ωzを取り込む(ステップS701)。   FIG. 13 is a flowchart illustrating an example of a processing order of coordinate conversion processing for rotation compensation. The coordinate conversion processing unit 532 provided in the input device 101 takes in the acceleration data γy and γz (step S700) and takes in the angular velocity data ωy and ωz (step S701).

次に、γyωy−γyωzをSuとおき(ステップS702)、γyωy+γzωzをSvとおき(ステップS703)、上記(1)式および(2)式の分母をkとおき(ステップS704)、kSuをωu,kSvをωvとおく(ステップS705)。これによって、U軸に関する回転角速度ωuと、V軸に関する回転角速度ωvが得られる。   Next, γyωy−γyωz is set as Su (step S702), γyωy + γzωz is set as Sv (step S703), the denominators of the above equations (1) and (2) are set as k (step S704), and kSu is set. ωu, kSv is set to ωv (step S705). Thereby, the rotational angular velocity ωu about the U axis and the rotational angular velocity ωv about the V axis are obtained.

次に、物理量/変位量変換部(係数演算部)534は、ωvに係数βyvを乗算して、横変位量MHを算出し(ステップS706)、ωuに係数βzuを乗算して、縦変位量MVを算出し(ステップS707)、整数化処理によってMh,Mvを算出する(ステップS708)。   Next, the physical quantity / displacement amount conversion unit (coefficient calculation unit) 534 calculates the lateral displacement amount MH by multiplying ωv by the coefficient βyv (step S706), and multiplies ωu by the coefficient βzu to obtain the vertical displacement amount. MV is calculated (step S707), and Mh and Mv are calculated by integer processing (step S708).

また、入力装置101の本体部(筐体)100のポイント方向が真上付近あるいは真下付近である場合には、横変位量および縦変位量が共に0となる。よって、Mh=0かつMv=0である場合には、入力装置101から信号を出力することなく処理を終了し(ステップS709)、ステップS709でNoと判定されたときのみ、水平変位量Mhおよび縦変位量Mvを、データ処理装置600に向けて送信する(ステップS710)。   Further, when the point direction of the main body (housing) 100 of the input device 101 is near or directly below, both the lateral displacement amount and the longitudinal displacement amount are zero. Therefore, when Mh = 0 and Mv = 0, the process is terminated without outputting a signal from the input device 101 (step S709), and only when the determination in step S709 is No, the horizontal displacement amount Mh and The vertical displacement amount Mv is transmitted to the data processing device 600 (step S710).

(第2の実施形態)
図14〜図16の各々は、X軸周りの回転,Y軸周りの回転,Z軸周りの回転を検出する入力装置の他の例(イネーブルスイッチ等を設ける例)の外観構成の例を示す図である。
(Second Embodiment)
Each of FIGS. 14 to 16 shows an example of the external configuration of another example (an example in which an enable switch or the like is provided) that detects rotation about the X axis, rotation about the Y axis, and rotation about the Z axis. FIG.

図14では、入力装置101の本体部(筐体)100に、信号出力の許可/禁止を切り換えるための出力イネーブルスイッチSW1(例えば押下式あるいはスライド式のスイッチ)を有する操作部700が設けられる。   In FIG. 14, an operation unit 700 having an output enable switch SW <b> 1 (for example, a push-down or slide-type switch) for switching permission / prohibition of signal output is provided in the main body (housing) 100 of the input device 101.

ここでは、例えば、入力装置101が、カーソルポインタの移動制御機能(第1制御入力機能)および画面のスクロール機能(第2制御入力機能)を有する場合を想定する。図14に示される出力イネーブルスイッチSW1は、各機能のイネーブル/ディスイネーブルを共通に制御する共通の出力イネーブルスイッチである。出力イネーブルスイッチSW1の操作は、本体部(筐体)100の空間における姿勢とは無関係に行うことができるため、ユーザにとって、出力イネーブルスイッチSW1の操作を行うことは容易である。   Here, for example, it is assumed that the input device 101 has a cursor pointer movement control function (first control input function) and a screen scroll function (second control input function). The output enable switch SW1 shown in FIG. 14 is a common output enable switch that controls enable / disable of each function in common. Since the operation of the output enable switch SW1 can be performed regardless of the posture in the space of the main body (housing) 100, it is easy for the user to operate the output enable switch SW1.

出力イネーブルスイッチSW1を設けることによって、ユーザが、操作部700を操作しているときのみ(例えば、出力イネーブルスイッチSW1を押下しているときにのみ)、入力装置101から信号が出力される。したがって、操作部700の操作がなされない期間(例えば、出力イネーブルスイッチSW1が押下されない期間)においては、本体部(筐体)100を動かしても、例えば、制御対象(例えばカーソルポインタ)の位置変位等は生じない。よって、図14の入力装置101によれば、制御対象の、ユーザが意図しない動きを確実に防止することができ、入力装置の使い勝手がさらに向上する。   By providing the output enable switch SW1, a signal is output from the input device 101 only when the user operates the operation unit 700 (for example, only when the output enable switch SW1 is pressed). Therefore, in a period during which the operation unit 700 is not operated (for example, a period in which the output enable switch SW1 is not pressed), even if the main body (housing) 100 is moved, for example, the position displacement of the control target (for example, cursor pointer) Etc. does not occur. Therefore, according to the input device 101 of FIG. 14, it is possible to reliably prevent the movement of the control target that is not intended by the user, thereby further improving the usability of the input device.

操作部700の構成には種々のバリエーションが考えられる。図15では、入力装置101が有する上記の2つの機能の各々に対応した出力イネーブルスイッチSW2,SW3を設けている。この場合、ユーザは、カーソル移動制御機能、画面のスクロール制御機能
のいずれかを選択的にオンさせることができ、ユーザの利便性が向上する。
Various variations are conceivable for the configuration of the operation unit 700. In FIG. 15, output enable switches SW2 and SW3 corresponding to each of the two functions of the input device 101 are provided. In this case, the user can selectively turn on either the cursor movement control function or the screen scroll control function, and the convenience for the user is improved.

また、図16では、操作部700において、切り換えスイッチSW4が設けられる。例えば、入力装置が、カーソルポインタの移動制御機能(第1制御機能)および画面のスクロール機能(第2制御機能)を有しているが、ユーザは、第1制御機能のみを利用したいと望む場合もあり得る。そこで、図16は、入力装置101がもつ複数の機能の中から、いずれか一つを選択できるように、機能(信号処理の種類)を切り換える切り換えスイッチ(スクロール/カーソル移動切り換えスイッチ)SW4を、本体部(筐体)100の操作部700に設けている。これによって、ユーザは、入力装置101がもつ複数の機能の中から、使用を望む一つの機能を選択して利用することができる。したがって、ユーザの利便性がさらに向上する。   In FIG. 16, the operation unit 700 is provided with a changeover switch SW4. For example, the input device has a cursor pointer movement control function (first control function) and a screen scroll function (second control function), but the user wants to use only the first control function. There is also a possibility. Therefore, FIG. 16 shows a changeover switch (scroll / cursor movement changeover switch) SW4 for switching a function (type of signal processing) so that any one of a plurality of functions of the input device 101 can be selected. It is provided in the operation unit 700 of the main body (housing) 100. Accordingly, the user can select and use one function desired to be used from among a plurality of functions of the input device 101. Therefore, user convenience is further improved.

図17は、X軸周りの回転,Y軸周りの回転,Z軸周りの回転を検出する入力装置の他の例(イネーブルスイッチ等を設ける例)の内部構成を示す図である。   FIG. 17 is a diagram illustrating an internal configuration of another example (an example in which an enable switch or the like is provided) that detects rotation around the X axis, rotation around the Y axis, and rotation around the Z axis.

図17の入力装置101は、図7の構成に、さらに、操作部700(図14〜図16に示されるスイッチSW1〜SW4のうちの少なくも一つを有する)と、入力インタフェース702が追加されている。操作部700は、例えば、入力装置101からの信号出力モードを切り換えるためのモード切り換えスイッチとして機能する。   17 further includes an operation unit 700 (having at least one of the switches SW1 to SW4 shown in FIGS. 14 to 16) and an input interface 702 in addition to the configuration of FIG. ing. The operation unit 700 functions as, for example, a mode switching switch for switching a signal output mode from the input device 101.

また、例えば、マウスと同等の機能を実現するために、図17の構成に加えて、さらに、マウスの左/右クリックボタンと同じ機能を持つボタン等を追加することもできる。この場合、入力装置101の使い勝手がさらに向上する。   Further, for example, in order to realize a function equivalent to that of a mouse, a button having the same function as the left / right click button of the mouse can be added in addition to the configuration of FIG. In this case, the usability of the input device 101 is further improved.

以上説明したように、本発明の少なくとも一つの実施形態によれば、画面のスクロール等を簡単に行うことができる入力装置を実現することができる。また、例えば、入力装置に、カーソルポインタを上下左右に移動させる機能と、画面をスクロール等する機能とを無理なく付与することが可能となる。したがって、例えば、多機能なマウスに近い操作性をもつポインティングデバイスや、指示棒やレーザーポインタに近い操作性をもち、かつ画面のスクロール等も簡単に行える、使い勝手がよく、かつ多機能なポインティングデバイスを実現することができる。   As described above, according to at least one embodiment of the present invention, it is possible to realize an input device capable of easily scrolling a screen. Further, for example, it is possible to easily give the input device a function of moving the cursor pointer up, down, left and right and a function of scrolling the screen. Therefore, for example, a pointing device with operability close to that of a multifunctional mouse, operability close to that of a pointer or laser pointer, and easy to use and multifunctional pointing device that can be easily scrolled. Can be realized.

本実施形態の入力装置は、従来、マウスや、支持棒、あるいはレーザーポインタ等が使われてきたプレゼンテーション等の場面で特に有用であるが、それにとどまるものではない。例えば、コンピュータ等の入力装置、すなわちユーザーインターフェースとして使われる場合、そこで動作するあらゆるアプリケーションの入力のために利用することができる。また、本実施形態の入力装置は、遠隔操作によるカメラの首振りシステムや、ロボット制御システム等、多様なシステムに応用することができる。また、本実施形態の入力装置は、マウスのスクロールホイール等による情報入力が可能なアプリケーションプログラムを搭載する装置やシステム全般に適用することができる。従来、本体部(筐体)をポイント方向周りに回転する(ひねる,ねじる)という動作は、まったく活用されていなかった。本実施形態の入力装置は、まったく新しいユーザインタフェースを備える多機能な入力装置であり、さらなる応用が期待される。   The input device according to the present embodiment is particularly useful in scenes such as presentations in which a mouse, a support rod, a laser pointer, or the like has been conventionally used, but is not limited thereto. For example, when used as an input device such as a computer, that is, as a user interface, it can be used for input of any application that operates there. In addition, the input device of the present embodiment can be applied to various systems such as a camera swing system by remote control and a robot control system. Further, the input device of the present embodiment can be applied to devices and systems in general that are equipped with application programs capable of inputting information using a mouse scroll wheel or the like. Conventionally, the operation of rotating (twisting or twisting) the main body (housing) around the point direction has not been utilized at all. The input device of this embodiment is a multifunctional input device having a completely new user interface, and further application is expected.

なお、本発明の実施形態について詳述したが、本発明の新規事項および効果から逸脱しない範囲で、多くの変形が可能であることは、当業者には容易に理解できるであろう。したがって、このような変形例は、すべて本発明に含まれるものとする。また、入力装置という用語は、最も広義に解釈するものとし、空間的変位に対応する信号を入力できる入力装置を広く含むものとする。また、3次元モーションセンサの構成は、前掲の実施形態に限定されるものでではなく、その他の構成(例えば、ジャイロセンサと加速度センサに加
えて、さらに磁気センサを有する構成等)も採用することができる。また、空間的変位には、入力装置の姿勢、回転が含まれ、また、並進も含まれる。なお、入力装置の並進(水平移動や垂直移動等)は、加速度センサの出力の変動を時間で積分することによって算出することができる。
Although the embodiments of the present invention have been described in detail, those skilled in the art will readily understand that many modifications are possible without departing from the novel matters and effects of the present invention. Therefore, all such modifications are included in the present invention. Further, the term input device is to be interpreted in the broadest sense, and broadly includes input devices that can input signals corresponding to spatial displacement. In addition, the configuration of the three-dimensional motion sensor is not limited to the above-described embodiment, and other configurations (for example, a configuration having a magnetic sensor in addition to the gyro sensor and the acceleration sensor) may be adopted. Can do. Further, the spatial displacement includes the posture and rotation of the input device, and also includes translation. Note that the translation (horizontal movement, vertical movement, etc.) of the input device can be calculated by integrating fluctuations in the output of the acceleration sensor with time.

101 入力装置(例えば、ポインティングデバイス等の3次元入力装置)、
100 入力装置の本体部(筐体)、
102 Y軸ジャイロセンサ(Y軸角速度センサ)、
104 Z軸ジャイロセンサ(Z軸角速度センサ)、
106 Y軸加速度センサ、 108 Z軸加速度センサ、
110 X軸ジャイロセンサ(X軸角速度センサ)、
111 モーションセンサ部、400 スクリーン、
502 3次元モーションセンサ部、512〜518,519 増幅器、
520〜526,528 A/D変換器、530 変換処理部(例えばCPU)、
531 第1信号処理部、532 座標変換処理部、533 第2信号処理部、
534 係数演算部(物理量/制御量変換部)、536 無線送信部、
AN1,AN2 アンテナ、600 データ処理装置、
610 受信部、620 データ処理部(CPU等)、630 ROM,
640 RAM、650 表示制御部、660 表示部、662 ディスプレイ
101 input device (for example, a three-dimensional input device such as a pointing device),
100 body (housing) of the input device,
102 Y-axis gyro sensor (Y-axis angular velocity sensor),
104 Z-axis gyro sensor (Z-axis angular velocity sensor),
106 Y-axis acceleration sensor, 108 Z-axis acceleration sensor,
110 X-axis gyro sensor (X-axis angular velocity sensor),
111 motion sensor, 400 screens,
502 3D motion sensor unit, 512-518, 519 amplifier,
520-526, 528 A / D converter, 530 conversion processing unit (for example, CPU),
531 First signal processing unit, 532 Coordinate transformation processing unit, 533 Second signal processing unit,
534 coefficient calculation unit (physical quantity / control quantity conversion unit), 536 wireless transmission unit,
AN1, AN2 antenna, 600 data processing device,
610 receiving unit, 620 data processing unit (CPU, etc.), 630 ROM,
640 RAM, 650 display control unit, 660 display unit, 662 display

Claims (10)

長手方向軸を有する本体部と、前記本体部の長手方向軸についての回転を検出するモーションセンサ部と、を含むことを特徴とする入力装置。   An input device comprising: a main body portion having a longitudinal axis; and a motion sensor portion for detecting rotation about the longitudinal axis of the main body portion. 請求項1記載の入力装置であって、
前記モーションセンサ部は、
前記本体部の長手方向軸に一致するX軸と、前記X軸に垂直な第1面内において互いに直交するY軸およびZ軸とによって定まる3次元の第1直交座標系における、前記X軸についての角速度を検出するX軸ジャイロセンサを有することを特徴とする入力装置。
The input device according to claim 1,
The motion sensor unit is
About the X axis in a three-dimensional first orthogonal coordinate system determined by an X axis coinciding with the longitudinal axis of the main body and a Y axis and a Z axis orthogonal to each other in a first plane perpendicular to the X axis An input device comprising an X-axis gyro sensor that detects the angular velocity of the X-axis.
請求項1または請求項2記載の入力装置であって、
前記入力装置は、制御対象に関する制御量を決定するために使用され、
前記入力装置は、前記モーションセンサ部からの物理量信号を、前記制御量を示す制御量信号に変換する物理量/制御量変換部を、さらに有することを特徴とする入力装置。
The input device according to claim 1 or 2,
The input device is used to determine a control amount related to a control target;
The input device further includes a physical quantity / control amount conversion unit that converts a physical quantity signal from the motion sensor unit into a control amount signal indicating the control amount.
請求項2または請求項3記載の入力装置であって、
前記モーションセンサ部は、
前記Y軸についての角速度を検出するY軸ジャイロセンサと、
前記Z軸についての角速度を検出するZ軸ジャイロセンサと、をさらに有し、かつ、
前記X軸についての角速度信号に基づく第1信号処理を実行する第1信号処理部と、
前記Y軸についての角速度信号および前記Z軸についての角速度信号に基づく第2信号処理を実行する第2信号処理部と、
を有することを特徴とする入力装置。
An input device according to claim 2 or claim 3,
The motion sensor unit is
A Y-axis gyro sensor for detecting an angular velocity about the Y-axis;
A Z-axis gyro sensor that detects an angular velocity about the Z-axis, and
A first signal processing unit that performs first signal processing based on an angular velocity signal about the X axis;
A second signal processing unit that executes second signal processing based on the angular velocity signal for the Y axis and the angular velocity signal for the Z axis;
An input device comprising:
請求項4記載の入力装置であって、
前記第1信号処理および前記第2信号処理のいずれを優先すべきかを決定する優先処理決定部と、前記優先処理決定部による決定に基づいて、前記第1信号処理部から出力される第1処理信号および第2信号処理部から出力される第2処理信号のいずれか一方を選択的に出力する選択部と、を有する優先選択部を、さらに有することを特徴とする入力装置。
The input device according to claim 4,
A priority processing determining unit that determines which of the first signal processing and the second signal processing should be prioritized, and a first process that is output from the first signal processing unit based on the determination by the priority processing determining unit An input device, further comprising: a priority selection unit that includes a selection unit that selectively outputs one of the signal and the second processing signal output from the second signal processing unit.
請求項4または請求項5記載の入力装置であって、
前記モーションセンサ部は、
前記Y軸についての加速度を検出するY軸加速度センサと、
前記Z軸についての加速度を検出するZ軸加速度センサと、をさらに有し、かつ、
前記第2信号処理部は、
前記Y軸加速度センサにより検出されるY軸加速度と、前記Z軸加速度センサにより検出されるZ軸加速度と、に基づいて座標変換を行う座標変換処理部を有し、
前記座標変換処理部は、前記Y軸ジャイロセンサによって検出されるY軸角速度および前記Z軸ジャイロセンサによって検出されるZ軸角速度の各々を、前記X軸に垂直な第1面における水平軸であるU軸と、前記第1面において前記U軸に垂直な軸であるV軸と、によって定まる2次元の第2直交座標系におけるU軸角速度およびV軸角速度の各々に変換する、ことを特徴とする入力装置。
The input device according to claim 4 or 5, wherein
The motion sensor unit is
A Y-axis acceleration sensor that detects acceleration about the Y-axis;
A Z-axis acceleration sensor that detects acceleration about the Z-axis, and
The second signal processor is
A coordinate conversion processing unit that performs coordinate conversion based on the Y-axis acceleration detected by the Y-axis acceleration sensor and the Z-axis acceleration detected by the Z-axis acceleration sensor;
The coordinate conversion processing unit is a horizontal axis on a first surface perpendicular to the X axis, each of the Y axis angular velocity detected by the Y axis gyro sensor and the Z axis angular velocity detected by the Z axis gyro sensor. And converting each of the U-axis angular velocity and the V-axis angular velocity in a two-dimensional second orthogonal coordinate system determined by the U-axis and the V-axis that is an axis perpendicular to the U-axis on the first surface. Input device.
請求項1〜請求項6のいずれかに記載の入力装置であって、
前記入力装置からの信号出力の許可/禁止を切り換えるための出力イネーブルスイッチを備える操作部を有することを特徴とする入力装置。
The input device according to any one of claims 1 to 6,
An input device comprising an operation unit including an output enable switch for switching permission / prohibition of signal output from the input device.
請求項5記載の入力装置であって、
前記第1信号処理部による前記第1処理を実行するか、前記第2信号処理部による前記第2信号処理を実行するかを強制的に切り換えるための切り換えスイッチを備える操作部を有することを特徴とする入力装置。
The input device according to claim 5,
An operation unit including a changeover switch for forcibly switching between executing the first processing by the first signal processing unit and executing the second signal processing by the second signal processing unit. An input device.
請求項5記載の入力装置であって、
前記第1信号処理部から出力される前記第1処理信号は、表示画面のスクロール量または表示画像のズーム倍率の制御量信号であり、前記第2信号処理部から出力される前記第2処理信号は、表示画面におけるカーソルポインタの変位に関する制御量信号であることを特徴とする入力装置。
The input device according to claim 5,
The first processing signal output from the first signal processing unit is a control amount signal of a scroll amount of a display screen or a zoom magnification of a display image, and the second processing signal output from the second signal processing unit. Is a control amount signal related to the displacement of the cursor pointer on the display screen.
請求項1〜請求項9のいずれかに記載の入力装置と、
前記入力装置の送信信号を受信し、受信信号に基づいて所与のデータ処理を実行するデータ処理装置と、
を含むことを特徴とするデータ処理システム。
An input device according to any one of claims 1 to 9,
A data processing device that receives a transmission signal of the input device and performs given data processing based on the received signal;
A data processing system comprising:
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