JP3126901B2 - ３次元入力装置及び３次元入力装置を用いた入出力装置 - Google Patents
３次元入力装置及び３次元入力装置を用いた入出力装置Info
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- JP3126901B2 JP3126901B2 JP07125444A JP12544495A JP3126901B2 JP 3126901 B2 JP3126901 B2 JP 3126901B2 JP 07125444 A JP07125444 A JP 07125444A JP 12544495 A JP12544495 A JP 12544495A JP 3126901 B2 JP3126901 B2 JP 3126901B2
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- A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
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- A63F2300/10—Features of games using an electronically generated display having two or more dimensions, e.g. on a television screen, showing representations related to the game characterized by input arrangements for converting player-generated signals into game device control signals
- A63F2300/105—Features of games using an electronically generated display having two or more dimensions, e.g. on a television screen, showing representations related to the game characterized by input arrangements for converting player-generated signals into game device control signals using inertial sensors, e.g. accelerometers, gyroscopes
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- Position Input By Displaying (AREA)
- User Interface Of Digital Computer (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、３次元空間における位
置または位置と方向を入力するための３次元入力装置に
関し、より詳細には、３自由度或いは６自由度の変化に
応じる該入力装置及びバーチャルリアリティやゲームの
分野で利用し得る構造が簡単で安価な該入力装置を用い
た入出力装置に関する。
置または位置と方向を入力するための３次元入力装置に
関し、より詳細には、３自由度或いは６自由度の変化に
応じる該入力装置及びバーチャルリアリティやゲームの
分野で利用し得る構造が簡単で安価な該入力装置を用い
た入出力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近のコンピュータの性能の向上に伴っ
て、バーチャルリアリティやゲームなどの３次元データ
処理の頻度が高まり、３次元入力の必要性が高まってい
る。図２０は、従来技術の例として、特開平５−２１６
５８３号に開示されている６自由度の当該入力装置の構
造を示す。手で操作するハンドル５１が６本のシリンダ
５２を介して台座５３に接続されている。ハンドル５１
を操作すると、６本のシリンダ５２の長さが変化するの
で、これらの長さを求め、求めた長さを演算することに
よって、ハンドル５１の位置と方向を入力することがで
きる。しかし、小型，軽量，安価な当該装置の必要性が
高まる中で、従来のものは、上記の従来例のように、６
本のシリンダを保持するというようなことから、大きな
台座５３を必要とするものが多く、この条件を満足する
ものではなかった。
て、バーチャルリアリティやゲームなどの３次元データ
処理の頻度が高まり、３次元入力の必要性が高まってい
る。図２０は、従来技術の例として、特開平５−２１６
５８３号に開示されている６自由度の当該入力装置の構
造を示す。手で操作するハンドル５１が６本のシリンダ
５２を介して台座５３に接続されている。ハンドル５１
を操作すると、６本のシリンダ５２の長さが変化するの
で、これらの長さを求め、求めた長さを演算することに
よって、ハンドル５１の位置と方向を入力することがで
きる。しかし、小型，軽量，安価な当該装置の必要性が
高まる中で、従来のものは、上記の従来例のように、６
本のシリンダを保持するというようなことから、大きな
台座５３を必要とするものが多く、この条件を満足する
ものではなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
状況に鑑みてなされたものであって、３次元入力装置の
要素となる検出素子を小型，軽量の新たな構造のものと
するとともに、この長さ検出素子を用いることにより、
小型，軽量な当該入力装置、或いは、バーチャルリアリ
ティ分野における当該入力装置を用いた入出力装置を安
価に提供することをその目的とする。
状況に鑑みてなされたものであって、３次元入力装置の
要素となる検出素子を小型，軽量の新たな構造のものと
するとともに、この長さ検出素子を用いることにより、
小型，軽量な当該入力装置、或いは、バーチャルリアリ
ティ分野における当該入力装置を用いた入出力装置を安
価に提供することをその目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、（１）前後左右の２自由度を入力できる
１個のジョイスティックに、樹脂または金属で製作した
太さの異なる筒状部品を、入れ子構造に組み合わせて製
作した伸縮自在の棒状素子であって、各筒状部品が電気
抵抗をもっているか、または各筒状部品に電気抵抗を示
す物質をコーティングし、なおかつ各筒状部品間の接触
部を通電性の構造とすることによって、棒状素子全体の
電気抵抗を測定して棒状素子の長さを計測できるように
した、上下に長さを可変とした長さ検出用素子を結合し
て、上下前後左右の３自由度を検出できるようにした３
次元位置検出手段と、前記３次元位置検出手段からの出
力を使って所定座標における３次元位置を算出する演算
手段と、前記演算手段からの出力をコンピュータに伝送
するインターフェイス手段とから構成されていることを
特徴とする３次元入力装置、或いは、（２）前後左右の
２自由度を入力できる１個のジョイスティックに、樹脂
または金属で製作した太さの異なる筒状部品を、入れ子
構造に組み合わせて製作した伸縮自在の棒状素子であっ
て、各筒状部品が電気抵抗をもっているか、または各筒
状部品に電気抵抗を示す物質をコーティングし、なおか
つ各筒状部品間の接触部を通電性の構造とすることによ
って、棒状素子全体の電気抵抗を測定して棒状素子の長
さを計測できるようにした、上下に長さを可変とした長
さ検出用素子の一端を結合し、該素子の他端をもう１個
のジョイスティックに結合して、さらに前記長さ検出用
素子の棒状素子軸まわりの回転を検出するための回転検
出手段を設けることにより、上下前後左右の３方向の位
置とヨー，ピッチ，ロールの３方向の角度の合計６自由
度を検出できるようにした６自由度検出手段と、前記６
自由度検出手段からの出力を使って、所定座標における
３次元位置と、その位置での検出部分の方向角であるヨ
ー，ピッチ，ロールを算出する演算手段と、前記演算手
段からの出力をコンピュータに伝送するインターフェイ
ス手段とから構成されていることを特徴とする３次元入
力装置、或いは、（３）上記（１）又は（２）における
長さ検出素子における各筒状部品により構成される電気
抵抗の回路が２回路以上を含み、測定精度を向上させる
ようにしたことを特徴としてなる３次元入力装置、或い
は、（４）前記（１）〜（３）のいずれか１つの３次元
入力装置と、頭部搭載型ディスプレイと、スイッチを複
数備えたコントロールパッドからなることを特徴とする
３次元入力装置を用いた入出力装置を構成する。
決するために、（１）前後左右の２自由度を入力できる
１個のジョイスティックに、樹脂または金属で製作した
太さの異なる筒状部品を、入れ子構造に組み合わせて製
作した伸縮自在の棒状素子であって、各筒状部品が電気
抵抗をもっているか、または各筒状部品に電気抵抗を示
す物質をコーティングし、なおかつ各筒状部品間の接触
部を通電性の構造とすることによって、棒状素子全体の
電気抵抗を測定して棒状素子の長さを計測できるように
した、上下に長さを可変とした長さ検出用素子を結合し
て、上下前後左右の３自由度を検出できるようにした３
次元位置検出手段と、前記３次元位置検出手段からの出
力を使って所定座標における３次元位置を算出する演算
手段と、前記演算手段からの出力をコンピュータに伝送
するインターフェイス手段とから構成されていることを
特徴とする３次元入力装置、或いは、（２）前後左右の
２自由度を入力できる１個のジョイスティックに、樹脂
または金属で製作した太さの異なる筒状部品を、入れ子
構造に組み合わせて製作した伸縮自在の棒状素子であっ
て、各筒状部品が電気抵抗をもっているか、または各筒
状部品に電気抵抗を示す物質をコーティングし、なおか
つ各筒状部品間の接触部を通電性の構造とすることによ
って、棒状素子全体の電気抵抗を測定して棒状素子の長
さを計測できるようにした、上下に長さを可変とした長
さ検出用素子の一端を結合し、該素子の他端をもう１個
のジョイスティックに結合して、さらに前記長さ検出用
素子の棒状素子軸まわりの回転を検出するための回転検
出手段を設けることにより、上下前後左右の３方向の位
置とヨー，ピッチ，ロールの３方向の角度の合計６自由
度を検出できるようにした６自由度検出手段と、前記６
自由度検出手段からの出力を使って、所定座標における
３次元位置と、その位置での検出部分の方向角であるヨ
ー，ピッチ，ロールを算出する演算手段と、前記演算手
段からの出力をコンピュータに伝送するインターフェイ
ス手段とから構成されていることを特徴とする３次元入
力装置、或いは、（３）上記（１）又は（２）における
長さ検出素子における各筒状部品により構成される電気
抵抗の回路が２回路以上を含み、測定精度を向上させる
ようにしたことを特徴としてなる３次元入力装置、或い
は、（４）前記（１）〜（３）のいずれか１つの３次元
入力装置と、頭部搭載型ディスプレイと、スイッチを複
数備えたコントロールパッドからなることを特徴とする
３次元入力装置を用いた入出力装置を構成する。
【０００５】
【作用】長さ検出素子の作用は、棒状素子が伸縮する
と、入れ子構造の筒状部品間の接触部が変化するが、伸
びると接触部の間隔が伸びて抵抗値が大きくなることか
ら、根元部分で棒状素子の抵抗Ｒを測定することによっ
て、棒状素子の長さＬを計測することができる。さら
に、２経路の回路とすることにより、接点のブレによる
測定誤差を生じることがないので、計測の精度を向上し
得る。また、ジョイスティックと上記長さ検出素子を結
合し、ジョイスティックの前後左右の２自由度と長さ検
出素子の上下を合せて得た３自由度の出力から所定の座
標におけるジョイスティックの操作量としての３次元位
置を演算し、その結果をコンピュータに入力させる。ま
た、２個のジョイスティック間に上記長さ検出素子を結
合し、該長さ検出素子に対して一方のジョイスティック
の回転及び移動方向の角度も検出することにより、さら
に、検出自由度を増すことになり、上下前後左右の３方
向の位置と、ヨー，ピッチ，ロールの３方向の角度の合
計６自由度の出力から所定の座標における操作されるジ
ョイスティックの操作量としての３次元位置と、その位
置での方向角であるヨー，ピッチ，ロールを演算し、そ
の結果をコンピュータに入力させる。したがって、これ
らにより、多自由度の３次元入力装置を小型，軽量，安
価に提供できる。さらに、上記３次元入力装置と頭部搭
載型ディスプレイ、およびスイッチを複数備えたコント
ロールパッドからなる一体形の入出力装置を構成し、こ
れによりバーチャルリアリティやゲームに利用できる安
価な当該３次元入力装置を用いた入出力装置が提供可能
となる。
と、入れ子構造の筒状部品間の接触部が変化するが、伸
びると接触部の間隔が伸びて抵抗値が大きくなることか
ら、根元部分で棒状素子の抵抗Ｒを測定することによっ
て、棒状素子の長さＬを計測することができる。さら
に、２経路の回路とすることにより、接点のブレによる
測定誤差を生じることがないので、計測の精度を向上し
得る。また、ジョイスティックと上記長さ検出素子を結
合し、ジョイスティックの前後左右の２自由度と長さ検
出素子の上下を合せて得た３自由度の出力から所定の座
標におけるジョイスティックの操作量としての３次元位
置を演算し、その結果をコンピュータに入力させる。ま
た、２個のジョイスティック間に上記長さ検出素子を結
合し、該長さ検出素子に対して一方のジョイスティック
の回転及び移動方向の角度も検出することにより、さら
に、検出自由度を増すことになり、上下前後左右の３方
向の位置と、ヨー，ピッチ，ロールの３方向の角度の合
計６自由度の出力から所定の座標における操作されるジ
ョイスティックの操作量としての３次元位置と、その位
置での方向角であるヨー，ピッチ，ロールを演算し、そ
の結果をコンピュータに入力させる。したがって、これ
らにより、多自由度の３次元入力装置を小型，軽量，安
価に提供できる。さらに、上記３次元入力装置と頭部搭
載型ディスプレイ、およびスイッチを複数備えたコント
ロールパッドからなる一体形の入出力装置を構成し、こ
れによりバーチャルリアリティやゲームに利用できる安
価な当該３次元入力装置を用いた入出力装置が提供可能
となる。
【０００６】
【実施例】図１ないし図４は、本発明の長さ検出素子の
実施例を示す。図１は、棒状素子の構造を示す。ラジオ
のロッドアンテナと同様に伸縮自在になるように、樹脂
または金属で製作した太さの異なる筒状部品１１を、入
れ子構造に組み合わせて棒状素子を構成する。そして、
この棒状素子の伸縮による長さの変化を検出する長さ検
出素子を構成するために、筒状部品による該長さを電気
抵抗変化に関係付けなければならないが、その１つの方
法として、入れ子構造に組み合わされた各筒状部品自体
を電気抵抗を持った材料とすることによって構成する。
或いは、図２に示すように、各筒状部品を電気的不導体
からなる筒状部品１２とし、その表面に電気抵抗を示す
物質をコーティング１３し、なおかつ各筒状部品１２間
の接触部を該抵抗体１３に通電させる通電性の接点１４
構造とする。なお、筒状部品１２間には、不導体の筒状
部品支持部１７を設けてもよい。図３は、この実施例に
おける電気接続を概略的に示すが、図示のように、筒状
部品１１の先端部分１８に通電性のコード１５を端部接
続点１６で接続し、筒状部品１１の中を通して根元部分
１９から出す。このような接続で棒状素子に形成される
電気的等価回路は、図４に示すようになるから、抵抗Ｒ
は棒状素子の長さＬに比例して変化することになる。従
って、棒状素子の抵抗Ｒを測定することによって、棒状
素子の長さＬに応じた検出をし、計測をすることができ
る。
実施例を示す。図１は、棒状素子の構造を示す。ラジオ
のロッドアンテナと同様に伸縮自在になるように、樹脂
または金属で製作した太さの異なる筒状部品１１を、入
れ子構造に組み合わせて棒状素子を構成する。そして、
この棒状素子の伸縮による長さの変化を検出する長さ検
出素子を構成するために、筒状部品による該長さを電気
抵抗変化に関係付けなければならないが、その１つの方
法として、入れ子構造に組み合わされた各筒状部品自体
を電気抵抗を持った材料とすることによって構成する。
或いは、図２に示すように、各筒状部品を電気的不導体
からなる筒状部品１２とし、その表面に電気抵抗を示す
物質をコーティング１３し、なおかつ各筒状部品１２間
の接触部を該抵抗体１３に通電させる通電性の接点１４
構造とする。なお、筒状部品１２間には、不導体の筒状
部品支持部１７を設けてもよい。図３は、この実施例に
おける電気接続を概略的に示すが、図示のように、筒状
部品１１の先端部分１８に通電性のコード１５を端部接
続点１６で接続し、筒状部品１１の中を通して根元部分
１９から出す。このような接続で棒状素子に形成される
電気的等価回路は、図４に示すようになるから、抵抗Ｒ
は棒状素子の長さＬに比例して変化することになる。従
って、棒状素子の抵抗Ｒを測定することによって、棒状
素子の長さＬに応じた検出をし、計測をすることができ
る。
【０００７】図６ないし８は、当該長さ検出素子の各筒
状部品により構成される電気抵抗の回路が２経路の回路
となるようにした他の実施例を示す。図６の実施例は、
２経路の回路を構成する第１の方法で、不導体の各筒状
部品１２の表裏それぞれに電気抵抗を示す物質１３をコ
ーティングし、なおかつ、各筒状部品１２間の接触部
は、表は表同士、裏は裏同士をその接点１４-1，１４-2
を介して通電性の構造とする。なお、筒状部品１２間に
は、不導体の筒状部品支持部１７を設けてもよい。棒状
素子の先端部分の端部接続点１６において、表裏の抵抗
性のコーティングを接続し、根元部分の表裏間の抵抗を
抵抗計によって測定する。このような接続で棒状素子に
形成される電気的等価回路は、図７に示すようになるか
ら、抵抗Ｒは棒状素子の長さＬに比例して変化すること
になる。従って、棒状素子の抵抗Ｒを測定することによ
って、棒状素子の長さＬに応じた検出をし、計測するこ
とができる。精度は、各接続部に関して、前述の実施例
では、接点が１箇所しかないが、本実施例では、２箇所
１４-1，１４-2存在する。従って、接点のブレによる測
定誤差は打ち消しあうので、単純計算で１／２に減少
し、精度を向上させることができる。また、図８の実施
例は、２経路の回路を構成する第２の方法で、筒状部品
の表面を２分割して図に対して左側の表と右側の表の２
経路の回路にする。等価回路は、図７と同じであり、同
様に精度が向上する。
状部品により構成される電気抵抗の回路が２経路の回路
となるようにした他の実施例を示す。図６の実施例は、
２経路の回路を構成する第１の方法で、不導体の各筒状
部品１２の表裏それぞれに電気抵抗を示す物質１３をコ
ーティングし、なおかつ、各筒状部品１２間の接触部
は、表は表同士、裏は裏同士をその接点１４-1，１４-2
を介して通電性の構造とする。なお、筒状部品１２間に
は、不導体の筒状部品支持部１７を設けてもよい。棒状
素子の先端部分の端部接続点１６において、表裏の抵抗
性のコーティングを接続し、根元部分の表裏間の抵抗を
抵抗計によって測定する。このような接続で棒状素子に
形成される電気的等価回路は、図７に示すようになるか
ら、抵抗Ｒは棒状素子の長さＬに比例して変化すること
になる。従って、棒状素子の抵抗Ｒを測定することによ
って、棒状素子の長さＬに応じた検出をし、計測するこ
とができる。精度は、各接続部に関して、前述の実施例
では、接点が１箇所しかないが、本実施例では、２箇所
１４-1，１４-2存在する。従って、接点のブレによる測
定誤差は打ち消しあうので、単純計算で１／２に減少
し、精度を向上させることができる。また、図８の実施
例は、２経路の回路を構成する第２の方法で、筒状部品
の表面を２分割して図に対して左側の表と右側の表の２
経路の回路にする。等価回路は、図７と同じであり、同
様に精度が向上する。
【０００８】図５は、本発明の３自由度型の３次元入力
装置の実施例を示す。これは、前後左右の２自由度を入
力できる１個のジョイスティック２に、上記の長さ検出
素子１を結合したものである。なお、長さ検出素子の先
端にレバー３を設けるとよい。ジョイスティック２の部
分は、図９に示すように、ジャイロコンパスを支えるの
に用いられているジンバルと呼ばれる構造２１に長さ検
出手段１を接続し、ジンバルの各回転部分に回転角を検
出するための可変抵抗器２２，２３を接続している。従
って、各可変抵抗器２２，２３の抵抗を測定すれば、ジ
ョイスティックの前後左右方向の鉛直方向に対する角度
を検出することができる。上記のジョイスティックに長
さ検出手段１を接続してあるので、長さ検出手段１の抵
抗を測定すれば、ジョイスティックから先端部分までの
長さが検出できる。このように、上下前後左右の３自由
度を検出できる手段が構成される。ここに、上記の手段
によって直接検出されるのは、鉛直方向に対する角度
と、ジョイスティックから先端部分までの距離に対応す
る抵抗値だけであるから、コンピュータに所定座標にお
ける３次元座標を表すディジタル信号を入力するために
は、信号処理回路が必要である。この構成を図１０に示
す。まず、ジョイスティック２と長さ検出手段１の抵抗
値は、抵抗電圧変換回路３１によって電圧に変換され、
続いて、Ａ／Ｄ変換器３２でディジタル信号に変換さ
れ、３次元入力装置に内蔵しているマイクロコンピュー
タ（マイコン）３３に入力される。マイクロコンピュー
タ３３は、受け取ったデータから３次元入力装置先端部
の３次元座標を計算し、外部に接続されているコンピュ
ータに結果を伝送する作用をしている。
装置の実施例を示す。これは、前後左右の２自由度を入
力できる１個のジョイスティック２に、上記の長さ検出
素子１を結合したものである。なお、長さ検出素子の先
端にレバー３を設けるとよい。ジョイスティック２の部
分は、図９に示すように、ジャイロコンパスを支えるの
に用いられているジンバルと呼ばれる構造２１に長さ検
出手段１を接続し、ジンバルの各回転部分に回転角を検
出するための可変抵抗器２２，２３を接続している。従
って、各可変抵抗器２２，２３の抵抗を測定すれば、ジ
ョイスティックの前後左右方向の鉛直方向に対する角度
を検出することができる。上記のジョイスティックに長
さ検出手段１を接続してあるので、長さ検出手段１の抵
抗を測定すれば、ジョイスティックから先端部分までの
長さが検出できる。このように、上下前後左右の３自由
度を検出できる手段が構成される。ここに、上記の手段
によって直接検出されるのは、鉛直方向に対する角度
と、ジョイスティックから先端部分までの距離に対応す
る抵抗値だけであるから、コンピュータに所定座標にお
ける３次元座標を表すディジタル信号を入力するために
は、信号処理回路が必要である。この構成を図１０に示
す。まず、ジョイスティック２と長さ検出手段１の抵抗
値は、抵抗電圧変換回路３１によって電圧に変換され、
続いて、Ａ／Ｄ変換器３２でディジタル信号に変換さ
れ、３次元入力装置に内蔵しているマイクロコンピュー
タ（マイコン）３３に入力される。マイクロコンピュー
タ３３は、受け取ったデータから３次元入力装置先端部
の３次元座標を計算し、外部に接続されているコンピュ
ータに結果を伝送する作用をしている。
【０００９】ここで、検出データから３次元座標を計算
するアルゴリズムを説明する。まず、記号を次のように
定義する。 ａ：ジョイスティック２のジンバルの内側の可変抵抗２
２から検出される角度 ｂ：ジョイスティック２のジンバルの外側の可変抵抗２
３から検出される角度 ｃ：ジョイスティック２中心から先端部分までの距離 ジョイスティック２の中心を原点とする。 ｘ：左右方向の座標 ｙ：前後方向の座標 ｚ：上下方向の座標 検出されるａ,ｂ,ｃから座標ｘ,ｙ,ｚを求める式は、ジ
ョイスティック２の置かれている向きによって変わるか
ら、図１１のように設置（すなわち、角度検出値が０の
とき、スティックがｚ軸に向く）されているものとす
る。すると、検出される値は、ジョイスティック２の中
心を原点とした３次元入力装置の先端部の極座標であ
る。従って、以下の式によって直交座標に変換すること
ができる。 ｘ＝−ｃ＊ｓｉｎ［ｂ］＊ｃｏｓ［ａ］ ｙ＝−ｃ＊ｓｉｎ［ａ］ ｚ＝ｃ＊ｃｏｓ［ｂ］＊ｃｏｓ［ａ］ 内蔵しているマイクロコンピュータ３３は、以上の計算
結果を外部に接続されているコンピュータに伝送する。
内蔵しているマイクロコンピュータ３３の動作を示すソ
フトウェアのフローチャートが図１２に示されている
が、上記の手順を実行するものである。本実施例では、
先端部分の３次元位置を求めるための計算を内蔵してい
るマイクロコンピュータ３３で実現しているが、この部
分を省略し、検出されたデータを直接この３次元入力装
置の外部に接続されているコンピュータに伝送し、その
中のプログラムで計算することも当然可能である。ま
た、マイクロコンピュータではなくて専用のＬＳＩを用
いて高速化することも可能である。以上の構成により、
本発明の３次元入力装置は、先端部分のレバーを持って
指定したい位置に移動させることによって、簡単に３次
元位置をコンピュータに入力できる機能を果たし、同時
にその構造が単純であることから、小型，軽量で、かつ
安価に製作することが可能である。
するアルゴリズムを説明する。まず、記号を次のように
定義する。 ａ：ジョイスティック２のジンバルの内側の可変抵抗２
２から検出される角度 ｂ：ジョイスティック２のジンバルの外側の可変抵抗２
３から検出される角度 ｃ：ジョイスティック２中心から先端部分までの距離 ジョイスティック２の中心を原点とする。 ｘ：左右方向の座標 ｙ：前後方向の座標 ｚ：上下方向の座標 検出されるａ,ｂ,ｃから座標ｘ,ｙ,ｚを求める式は、ジ
ョイスティック２の置かれている向きによって変わるか
ら、図１１のように設置（すなわち、角度検出値が０の
とき、スティックがｚ軸に向く）されているものとす
る。すると、検出される値は、ジョイスティック２の中
心を原点とした３次元入力装置の先端部の極座標であ
る。従って、以下の式によって直交座標に変換すること
ができる。 ｘ＝−ｃ＊ｓｉｎ［ｂ］＊ｃｏｓ［ａ］ ｙ＝−ｃ＊ｓｉｎ［ａ］ ｚ＝ｃ＊ｃｏｓ［ｂ］＊ｃｏｓ［ａ］ 内蔵しているマイクロコンピュータ３３は、以上の計算
結果を外部に接続されているコンピュータに伝送する。
内蔵しているマイクロコンピュータ３３の動作を示すソ
フトウェアのフローチャートが図１２に示されている
が、上記の手順を実行するものである。本実施例では、
先端部分の３次元位置を求めるための計算を内蔵してい
るマイクロコンピュータ３３で実現しているが、この部
分を省略し、検出されたデータを直接この３次元入力装
置の外部に接続されているコンピュータに伝送し、その
中のプログラムで計算することも当然可能である。ま
た、マイクロコンピュータではなくて専用のＬＳＩを用
いて高速化することも可能である。以上の構成により、
本発明の３次元入力装置は、先端部分のレバーを持って
指定したい位置に移動させることによって、簡単に３次
元位置をコンピュータに入力できる機能を果たし、同時
にその構造が単純であることから、小型，軽量で、かつ
安価に製作することが可能である。
【００１０】図１３は、本発明の６自由度型の３次元入
力装置の実施例を示す。これは、前後左右の２自由度を
入力できる２個のジョイスティック２-1，２-2の間に、
棒状素子を有する上記した長さ検出素子１を結合して、
さらに長さ検出素子１に対する上部のジョイスティック
２-2の棒状素子軸まわりの回転を検出するための回転検
出手段２４を設けたものである。下部のジョイスティッ
ク２-1を固定して、上部のジョイスティック２-2に接続
されたレバー３を使用者の手で持って指定したい位置に
移動させ、指定したい方向に向けることによって、上下
前後左右の３方向の位置と、ヨー，ピッチ，ロールの３
方向の角度の合計６自由度を入力できる。下部のジョイ
スティック２-1と長さ検出手段１に関しては、前記３次
元入力装置の場合と同じ構造と機能を持っている。上部
のジョイスティック２-2は、詳しくは、図１４のような
構造になっており、２個の可変抵抗器２２，２３の抵抗
を測定してレバー３に対する長さ検出手段１の方向を検
出し、中央に設置され、長さ検出手段１に接続された回
転検出手段２４の可変抵抗器の抵抗を測定して長さ検出
手段１に対する上部のジョイスティック２-2の回転角を
検出するようになっている。このように、６自由度の検
出手段が構成される。ここに、上記の手段によって直接
検出されるのは、各抵抗器の抵抗値だけであるから、コ
ンピュータに６自由度のディジタル信号を入力するため
には、信号処理回路が必要である。この構成図を図１５
に示す。上部と下部のジョイスティック２-1，２-2と長
さ検出手段１の抵抗値は、抵抗電圧変換回路３１によっ
て電圧に変換され、続いてＡ／Ｄ変換器３２でディジタ
ル信号に変換され、６自由度入力装置に内蔵しているマ
イクロコンピュータ３３に入力される。マイクロコンピ
ュータは、受け取ったデータから６自由度型の３次元入
力装置先端部のレバー３の所定座標における３次元座標
とヨー，ピッチ，ロールの方向角を計算し、外部に接続
されているコンピュータに結果を伝送する作用をしてい
る。
力装置の実施例を示す。これは、前後左右の２自由度を
入力できる２個のジョイスティック２-1，２-2の間に、
棒状素子を有する上記した長さ検出素子１を結合して、
さらに長さ検出素子１に対する上部のジョイスティック
２-2の棒状素子軸まわりの回転を検出するための回転検
出手段２４を設けたものである。下部のジョイスティッ
ク２-1を固定して、上部のジョイスティック２-2に接続
されたレバー３を使用者の手で持って指定したい位置に
移動させ、指定したい方向に向けることによって、上下
前後左右の３方向の位置と、ヨー，ピッチ，ロールの３
方向の角度の合計６自由度を入力できる。下部のジョイ
スティック２-1と長さ検出手段１に関しては、前記３次
元入力装置の場合と同じ構造と機能を持っている。上部
のジョイスティック２-2は、詳しくは、図１４のような
構造になっており、２個の可変抵抗器２２，２３の抵抗
を測定してレバー３に対する長さ検出手段１の方向を検
出し、中央に設置され、長さ検出手段１に接続された回
転検出手段２４の可変抵抗器の抵抗を測定して長さ検出
手段１に対する上部のジョイスティック２-2の回転角を
検出するようになっている。このように、６自由度の検
出手段が構成される。ここに、上記の手段によって直接
検出されるのは、各抵抗器の抵抗値だけであるから、コ
ンピュータに６自由度のディジタル信号を入力するため
には、信号処理回路が必要である。この構成図を図１５
に示す。上部と下部のジョイスティック２-1，２-2と長
さ検出手段１の抵抗値は、抵抗電圧変換回路３１によっ
て電圧に変換され、続いてＡ／Ｄ変換器３２でディジタ
ル信号に変換され、６自由度入力装置に内蔵しているマ
イクロコンピュータ３３に入力される。マイクロコンピ
ュータは、受け取ったデータから６自由度型の３次元入
力装置先端部のレバー３の所定座標における３次元座標
とヨー，ピッチ，ロールの方向角を計算し、外部に接続
されているコンピュータに結果を伝送する作用をしてい
る。
【００１１】先端部の３次元座標を計算する方法は、前
記３自由度型の３次元入力装置の場合と同じである。残
るヨー，ピッチ，ロールの方向角を計算するアルゴリズ
ムを説明する。まず、記号を次のように定義する。下部
のジョイスティック２-1と長さ検出手段１から得られる
データは上記と同じ定義に従う。 ｄ：上部ジョイスティック２-2のジンバルの内側の可変
抵抗２２から検出される角度 ｅ：上部ジョイスティック２-2のジンバルの外側の可変
抵抗２３から検出される角度 ｆ：上部ジョイスティック２-2中心の回転検出手段２４
の可変抵抗から検出される上部ジョイスティックの長さ
検出手段１に対する回転角 ｐ：レバー３のヨーの方向角 ｑ：レバー３のピッチの方向角 ｒ：レバー３のロールの方向角 角度ｐ,ｑ,ｒを求める式は、ジョイスティックの置かれ
ている向きによって変わるから、ｐ＝ｑ＝ｒ＝０の初期
状態では、図１６のように設置（すなわち、角度検出値
が０のとき、スティックがｚ軸に向く）されているもの
とする。初等力学の座標系の変換の計算手順に従えば、
求める方向角は得られるデータから以下のアルゴリズム
によって求められる。 （step１）データから変数の準備 ｃ１＝ｃｏｓ［ｂ］，ｓ１＝ｓｉｎ［ｂ］ ｃ２＝ｃｏｓ［ａ］，ｓ２＝ｓｉｎ［ａ］ ｃ３＝ｃｏｓ［ｆ］，ｓ３＝ｓｉｎ［ｆ］ ｃ４＝ｃｏｓ［ｄ］，ｓ４＝ｓｉｎ［ｄ］ ｃ５＝ｃｏｓ［ｅ］，ｓ５＝ｓｉｎ［ｅ］ とする。 （step２）多用する数値の計算 ｈ＝ｃ３＊ｓ２＊ｃ１−ｓ３＊ｓ１ ｉ＝ｃ４＊ｃ２＊ｃ１−ｓ４＊ｈ ｊ＝ｃ３＊ｓ１＋ｓ３＊ｓ２＊ｃ１ （step３）回転行列要素の計算 ｒ１２＝−c４＊（c３＊s２＊s１＋s３＊c１）−s４＊c
２＊s１ ｒ２２＝ｃ４＊ｃ３＊ｃ２−ｓ４＊ｓ２ ｒ３２＝ｃ４＊ｈ＋ｓ４＊ｃ２＊ｃ１ ｒ３１＝ｃ５＊ｊ＋ｓ５＊ｉ ｒ３３＝ｃ５＊ｉ−ｓ５＊ｊ （step４）方向角の計算 ｐ＝ｔａｎ-1［−ｒ１２／ｒ２２］ ｑ＝ｔａｎ-1［ｒ３２／ｓｑｒｔ［ｒ１２＊＊２＋ｒ２
２＊＊２］］ ｒ＝ｔａｎ-1［ｒ３１／ｒ３３］ ただし、関数ｔａｎ-1［ｙ／ｘ］の角度をとる範囲は以
下のように定義する。 ｔ＝ｔａｎ-1［ｙ／ｘ］ ｘ＞＝０，ｙ＞＝０ のとき ０＜＝ｔ＜＝ 90［度］ ｘ＜０， ｙ＞０ のとき 90 ＜ ｔ ＜ 180［度］ ｘ＜＝０，ｙ＜＝０ のとき 180＜＝ｔ＜＝270［度］ ｘ＞０， ｙ＜０ のとき 270 ＜ ｔ ＜ 360［度］ とする。内蔵しているマイクロコンピュータ３３は、以
上の計算結果を外部に接続されているコンピュータに伝
送する。内蔵しているマイクロコンピュータ３３の動作
を示すソフトウェアのフローチャートが図１７に示され
ているが、上述の手順を実行するものである。本実施例
では、先端部分の３次元位置と方向角を求めるための計
算を内蔵しているマイクロコンピュータ３３で実現して
いるが、この部分を省略し、検出されたデータを直接こ
の３次元入力装置の外部に接続されているコンピュータ
に伝送し、その中のプログラムで計算することも当然可
能である。また、専用のＬＳＩを使用して高速化するこ
とも可能である。以上の構成により、本発明のこの３次
元入力装置は、先端部分のレバーを持って指定したい位
置に移動させ、指定したい方向に向けることによって簡
単に６自由度をコンピュータに入力でき、同時にその構
造が単純であることから、小型，軽量な構成で、かつ安
価に製作することができる。
記３自由度型の３次元入力装置の場合と同じである。残
るヨー，ピッチ，ロールの方向角を計算するアルゴリズ
ムを説明する。まず、記号を次のように定義する。下部
のジョイスティック２-1と長さ検出手段１から得られる
データは上記と同じ定義に従う。 ｄ：上部ジョイスティック２-2のジンバルの内側の可変
抵抗２２から検出される角度 ｅ：上部ジョイスティック２-2のジンバルの外側の可変
抵抗２３から検出される角度 ｆ：上部ジョイスティック２-2中心の回転検出手段２４
の可変抵抗から検出される上部ジョイスティックの長さ
検出手段１に対する回転角 ｐ：レバー３のヨーの方向角 ｑ：レバー３のピッチの方向角 ｒ：レバー３のロールの方向角 角度ｐ,ｑ,ｒを求める式は、ジョイスティックの置かれ
ている向きによって変わるから、ｐ＝ｑ＝ｒ＝０の初期
状態では、図１６のように設置（すなわち、角度検出値
が０のとき、スティックがｚ軸に向く）されているもの
とする。初等力学の座標系の変換の計算手順に従えば、
求める方向角は得られるデータから以下のアルゴリズム
によって求められる。 （step１）データから変数の準備 ｃ１＝ｃｏｓ［ｂ］，ｓ１＝ｓｉｎ［ｂ］ ｃ２＝ｃｏｓ［ａ］，ｓ２＝ｓｉｎ［ａ］ ｃ３＝ｃｏｓ［ｆ］，ｓ３＝ｓｉｎ［ｆ］ ｃ４＝ｃｏｓ［ｄ］，ｓ４＝ｓｉｎ［ｄ］ ｃ５＝ｃｏｓ［ｅ］，ｓ５＝ｓｉｎ［ｅ］ とする。 （step２）多用する数値の計算 ｈ＝ｃ３＊ｓ２＊ｃ１−ｓ３＊ｓ１ ｉ＝ｃ４＊ｃ２＊ｃ１−ｓ４＊ｈ ｊ＝ｃ３＊ｓ１＋ｓ３＊ｓ２＊ｃ１ （step３）回転行列要素の計算 ｒ１２＝−c４＊（c３＊s２＊s１＋s３＊c１）−s４＊c
２＊s１ ｒ２２＝ｃ４＊ｃ３＊ｃ２−ｓ４＊ｓ２ ｒ３２＝ｃ４＊ｈ＋ｓ４＊ｃ２＊ｃ１ ｒ３１＝ｃ５＊ｊ＋ｓ５＊ｉ ｒ３３＝ｃ５＊ｉ−ｓ５＊ｊ （step４）方向角の計算 ｐ＝ｔａｎ-1［−ｒ１２／ｒ２２］ ｑ＝ｔａｎ-1［ｒ３２／ｓｑｒｔ［ｒ１２＊＊２＋ｒ２
２＊＊２］］ ｒ＝ｔａｎ-1［ｒ３１／ｒ３３］ ただし、関数ｔａｎ-1［ｙ／ｘ］の角度をとる範囲は以
下のように定義する。 ｔ＝ｔａｎ-1［ｙ／ｘ］ ｘ＞＝０，ｙ＞＝０ のとき ０＜＝ｔ＜＝ 90［度］ ｘ＜０， ｙ＞０ のとき 90 ＜ ｔ ＜ 180［度］ ｘ＜＝０，ｙ＜＝０ のとき 180＜＝ｔ＜＝270［度］ ｘ＞０， ｙ＜０ のとき 270 ＜ ｔ ＜ 360［度］ とする。内蔵しているマイクロコンピュータ３３は、以
上の計算結果を外部に接続されているコンピュータに伝
送する。内蔵しているマイクロコンピュータ３３の動作
を示すソフトウェアのフローチャートが図１７に示され
ているが、上述の手順を実行するものである。本実施例
では、先端部分の３次元位置と方向角を求めるための計
算を内蔵しているマイクロコンピュータ３３で実現して
いるが、この部分を省略し、検出されたデータを直接こ
の３次元入力装置の外部に接続されているコンピュータ
に伝送し、その中のプログラムで計算することも当然可
能である。また、専用のＬＳＩを使用して高速化するこ
とも可能である。以上の構成により、本発明のこの３次
元入力装置は、先端部分のレバーを持って指定したい位
置に移動させ、指定したい方向に向けることによって簡
単に６自由度をコンピュータに入力でき、同時にその構
造が単純であることから、小型，軽量な構成で、かつ安
価に製作することができる。
【００１２】図１８は、本発明の３次元入力装置を用い
た入出力装置の実施例を示す。これは、上記した６自由
度型の３次元入力装置４２を頭部搭載型ディスプレイ
（ＨＭＤ）４１とコントロールパッド４３との間に設置
したもので、頭部搭載型ディスプレイ４１は、使用者の
眼に近づけて設置し得るように、肩にかけたリング４４
によって支持される。使用者は、頭部搭載型ディスプレ
イ４１を覗くことにより、眼の前に大画面の映像を見る
ことができる。さらに、この頭部搭載型ディスプレイ４
１に３次元入力装置４２の基底部が接続されており、先
端部はコントロールパッド４３に接続されている。従っ
て、頭部搭載型ディスプレイ４１とコントロールパッド
４３は、３次元入力装置４２によって連結されているこ
とになる。コントロールパッド４３には、複数のスイッ
チが備えられている。この３次元入力装置を用いた入出
力装置の実施例は、バーチャルリアリティやゲームに使
用することを目的として構成したものである。具体的な
使用法の例として、フライトシミュレータの場合には、
頭部搭載型ディスプレイ４１に飛行機のコックピットか
らの風景を表示しておき、コントロールパッド４３の位
置と回転を３次元入力装置４２によってコンピュータに
伝送し、飛行機を操縦させることができる。また、別の
例として、シューティングゲームの場合には、同様に、
コントロールパッド４３の傾きによってミサイルやレー
ザ銃の方向を指定させることができる。３次元入力装置
４２が、小型，軽量，安価であるから、このような一体
型の入出力装置も小型，軽量な構成で、安価に製作で
き、６自由度入力の利用範囲を広め、バーチャルリアリ
ティやゲームへの利用も可能になる。また、以上の実施
例において、３次元入力装置４２を前記した本発明の３
自由度の３次元入力装置に替えても、同様に入出力装置
を実現できる。両者は、応用に必要な自由度数によって
選択される。
た入出力装置の実施例を示す。これは、上記した６自由
度型の３次元入力装置４２を頭部搭載型ディスプレイ
（ＨＭＤ）４１とコントロールパッド４３との間に設置
したもので、頭部搭載型ディスプレイ４１は、使用者の
眼に近づけて設置し得るように、肩にかけたリング４４
によって支持される。使用者は、頭部搭載型ディスプレ
イ４１を覗くことにより、眼の前に大画面の映像を見る
ことができる。さらに、この頭部搭載型ディスプレイ４
１に３次元入力装置４２の基底部が接続されており、先
端部はコントロールパッド４３に接続されている。従っ
て、頭部搭載型ディスプレイ４１とコントロールパッド
４３は、３次元入力装置４２によって連結されているこ
とになる。コントロールパッド４３には、複数のスイッ
チが備えられている。この３次元入力装置を用いた入出
力装置の実施例は、バーチャルリアリティやゲームに使
用することを目的として構成したものである。具体的な
使用法の例として、フライトシミュレータの場合には、
頭部搭載型ディスプレイ４１に飛行機のコックピットか
らの風景を表示しておき、コントロールパッド４３の位
置と回転を３次元入力装置４２によってコンピュータに
伝送し、飛行機を操縦させることができる。また、別の
例として、シューティングゲームの場合には、同様に、
コントロールパッド４３の傾きによってミサイルやレー
ザ銃の方向を指定させることができる。３次元入力装置
４２が、小型，軽量，安価であるから、このような一体
型の入出力装置も小型，軽量な構成で、安価に製作で
き、６自由度入力の利用範囲を広め、バーチャルリアリ
ティやゲームへの利用も可能になる。また、以上の実施
例において、３次元入力装置４２を前記した本発明の３
自由度の３次元入力装置に替えても、同様に入出力装置
を実現できる。両者は、応用に必要な自由度数によって
選択される。
【００１３】図１９は、本発明の３次元入力装置を用い
た入出力装置の他の実施例を示す。使用者の腰に頭部搭
載型ディスプレイ４１の制御装置，電源などを含む装置
４５を固定して、顔面には使用者が見得るように頭部搭
載型ディスプレイ４１を固定し、これら両者の間に６自
由度型の３次元入力装置４２を設置する。この一体型の
入出力装置は、バーチャルリアリティに使用される。つ
まり、顔を動かした場合に、６自由度型の３次元入力装
置４２によって顔の位置と方向が検出され、コンピュー
タに伝送されるから、それに応じて画像が変化し、使用
者は仮想空間を体験できる。バーチャルリアリティの分
野では、従来、高価な磁気センサが用いられているが、
本発明の３次元入力装置４２を使用することによって、
安価なシステムを製作できるようになる。
た入出力装置の他の実施例を示す。使用者の腰に頭部搭
載型ディスプレイ４１の制御装置，電源などを含む装置
４５を固定して、顔面には使用者が見得るように頭部搭
載型ディスプレイ４１を固定し、これら両者の間に６自
由度型の３次元入力装置４２を設置する。この一体型の
入出力装置は、バーチャルリアリティに使用される。つ
まり、顔を動かした場合に、６自由度型の３次元入力装
置４２によって顔の位置と方向が検出され、コンピュー
タに伝送されるから、それに応じて画像が変化し、使用
者は仮想空間を体験できる。バーチャルリアリティの分
野では、従来、高価な磁気センサが用いられているが、
本発明の３次元入力装置４２を使用することによって、
安価なシステムを製作できるようになる。
【００１４】
【発明の効果】長さ検出素子として新規な入れ子構造の
筒状部品でロッドアンテナ状の構造とし、筒状部品によ
る電気抵抗の回路を２回路を形成するものとし、さらに
電気抵抗の回路を２経路とすることにより、軽量，かつ
精度向上をもたらす検出手段が得られるとともに、安価
に製作し得るものとなる。そして、この長さ検出素子を
用いた３次元入力装置にもこの長さ検出素子の利点が生
かされる。また、この３次元入力装置を頭部搭載型ディ
スプレイと組み合わせることによって、バーチャルリア
リティやゲームに利用できる安価な入出力装置を提供で
きる。
筒状部品でロッドアンテナ状の構造とし、筒状部品によ
る電気抵抗の回路を２回路を形成するものとし、さらに
電気抵抗の回路を２経路とすることにより、軽量，かつ
精度向上をもたらす検出手段が得られるとともに、安価
に製作し得るものとなる。そして、この長さ検出素子を
用いた３次元入力装置にもこの長さ検出素子の利点が生
かされる。また、この３次元入力装置を頭部搭載型ディ
スプレイと組み合わせることによって、バーチャルリア
リティやゲームに利用できる安価な入出力装置を提供で
きる。
【図１】本発明の検出素子の実施例の要部をなす棒状素
子の構造を示す図である。
子の構造を示す図である。
【図２】本発明の検出素子の実施例における筒状部品間
の接続状態を説明する図である。
の接続状態を説明する図である。
【図３】本発明の検出素子の実施例における電気接続の
概略図である。
概略図である。
【図４】図３に示される実施例の電気的等価回路図であ
る。
る。
【図５】本発明の３次元入力装置（３自由度）の実施例
の外観の概略図である。
の外観の概略図である。
【図６】本発明の２回路検出素子の実施例における筒状
部品間の接続状態を説明する図である。
部品間の接続状態を説明する図である。
【図７】本発明の２回路検出素子の実施例の電気的等価
回路図である。
回路図である。
【図８】本発明の２回路検出素子の他の実施例における
電気接続の概略図である。
電気接続の概略図である。
【図９】本発明の実施例に用いるジョイスティックの構
成の説明図である。
成の説明図である。
【図１０】本発明の３次元入力装置の実施例の電気回路
図である。
図である。
【図１１】本発明の３次元入力装置の実施例装置の所定
座標に関する配置を示す図である。
座標に関する配置を示す図である。
【図１２】本発明の３次元入力装置の実施例における検
出値の処理のフローチャートである。
出値の処理のフローチャートである。
【図１３】本発明の３次元入力装置（６自由度）の実施
例の外観概略図である。
例の外観概略図である。
【図１４】本発明の３次元入力装置（６自由度）の実施
例の上部ジョイスティックと長さ検出素子の関連構成を
示す図である。
例の上部ジョイスティックと長さ検出素子の関連構成を
示す図である。
【図１５】本発明の３次元入力装置（６自由度）の実施
例の電気回路図である。
例の電気回路図である。
【図１６】本発明の３次元入力装置（６自由度）の実施
例装置の所定座標に関する配置を説明する図である。
例装置の所定座標に関する配置を説明する図である。
【図１７】本発明の３次元入力装置（６自由度）の実施
例における検出値の処理のフローチャートである。
例における検出値の処理のフローチャートである。
【図１８】本発明の３次元入力装置を用いた入出力装置
の実施例の構成を示す概略図である。
の実施例の構成を示す概略図である。
【図１９】本発明の３次元入力装置を用いた入出力装置
の他の実施例の構成を示す概略図である。
の他の実施例の構成を示す概略図である。
【図２０】従来の３次元入力装置（６自由度）の概略図
である。
である。
１…長さ検出素子、２…ジョイスティック、２-1…下部
ジョイスティック、２-2…上部ジョイスティック、３…
レバー、１１…筒状部品、１２…不導体の筒状部品、１
３…抵抗性のコーティング、１４…導電性の接点、１４
-1，１４-2…導電性の接点、１５…コード、１６…端部
接続点、１７…不導体の筒状部品支持部、１８…棒状素
子の先端部分、１９…棒状素子の根本部分、２１…ジン
バル構造、２２…内側の回転検出用可変抵抗、２３…外
側の回転検出用可変抵抗、２４…回転検出手段、３１…
抵抗電圧変換回路、３２…Ａ／Ｄ変換器、３３…マイコ
ン、４１…頭部搭載型ディスプレイ、４２…３次元入力
装置（６自由度）、４３…コントロールパッド、４４…
リング、４５…制御装置、５１…シリンダ、５２…台
座。
ジョイスティック、２-2…上部ジョイスティック、３…
レバー、１１…筒状部品、１２…不導体の筒状部品、１
３…抵抗性のコーティング、１４…導電性の接点、１４
-1，１４-2…導電性の接点、１５…コード、１６…端部
接続点、１７…不導体の筒状部品支持部、１８…棒状素
子の先端部分、１９…棒状素子の根本部分、２１…ジン
バル構造、２２…内側の回転検出用可変抵抗、２３…外
側の回転検出用可変抵抗、２４…回転検出手段、３１…
抵抗電圧変換回路、３２…Ａ／Ｄ変換器、３３…マイコ
ン、４１…頭部搭載型ディスプレイ、４２…３次元入力
装置（６自由度）、４３…コントロールパッド、４４…
リング、４５…制御装置、５１…シリンダ、５２…台
座。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G06F 3/033 - 3/037 G06F 3/00 G06F 3/03 A63F 13/06
Claims (4)
- 【請求項１】 前後左右の２自由度を入力できる１個の
ジョイスティックに、樹脂または金属で製作した太さの
異なる筒状部品を、入れ子構造に組み合わせて製作した
伸縮自在の棒状素子であって、各筒状部品が電気抵抗を
もっているか、または各筒状部品に電気抵抗を示す物質
をコーティングし、なおかつ各筒状部品間の接触部を通
電性の構造とすることによって、棒状素子全体の電気抵
抗を測定して棒状素子の長さを計測できるようにした、
上下に長さを可変とした長さ検出用素子を結合して、上
下前後左右の３自由度を検出できるようにした３次元位
置検出手段と、前記３次元位置検出手段からの出力を使
って所定座標における３次元位置を算出する演算手段
と、前記演算手段からの出力をコンピュータに伝送する
インターフェイス手段とから構成されていることを特徴
とする３次元入力装置。 - 【請求項２】 前後左右の２自由度を入力できる１個の
ジョイスティックに、樹脂または金属で製作した太さの
異なる筒状部品を、入れ子構造に組み合わせて製作した
伸縮自在の棒状素子であって、各筒状部品が電気抵抗を
もっているか、または各筒状部品に電気抵抗を示す物質
をコーティングし、なおかつ各筒状部品間の接触部を通
電性の構造とすることによって、棒状素子全体の電気抵
抗を測定して棒状素子の長さを計測できるようにした、
上下に長さを可変とした長さ検出用素子の一端を結合
し、該素子の他端をもう１個のジョイスティックに結合
して、さらに前記長さ検出用素子の棒状素子軸まわりの
回転を検出するための回転検出手段を設けることによ
り、上下前後左右の３方向の位置とヨー，ピッチ，ロー
ルの３方向の角度の合計６自由度を検出できるようにし
た６自由度検出手段と、前記６自由度検出手段からの出
力を使って、所定座標における３次元位置と、その位置
での検出部分の方向角であるヨー，ピッチ，ロールを算
出する演算手段と、前記演算手段からの出力をコンピュ
ータに伝送するインターフェイス手段とから構成されて
いることを特徴とする３次元入力装置。 - 【請求項３】 請求項１又は２記載の３次元入力装置に
おいて、前記検出素子における各筒状部品により構成さ
れる電気抵抗の回路が２回路以上を含み、測定精度を向
上させるようにしたことを特徴としてなる３次元入力装
置。 - 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれか一項記載の３
次元入力装置と、頭部搭載型ディスプレイと、スイッチ
を複数備えたコントロールパッドからなることを特徴と
する３次元入力装置を用いた入出力装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07125444A JP3126901B2 (ja) | 1995-05-24 | 1995-05-24 | ３次元入力装置及び３次元入力装置を用いた入出力装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07125444A JP3126901B2 (ja) | 1995-05-24 | 1995-05-24 | ３次元入力装置及び３次元入力装置を用いた入出力装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08320761A JPH08320761A (ja) | 1996-12-03 |
| JP3126901B2 true JP3126901B2 (ja) | 2001-01-22 |
Family
ID=14910245
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07125444A Expired - Fee Related JP3126901B2 (ja) | 1995-05-24 | 1995-05-24 | ３次元入力装置及び３次元入力装置を用いた入出力装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3126901B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8112155B2 (en) | 2004-02-05 | 2012-02-07 | Motorika Limited | Neuromuscular stimulation |
| US8545420B2 (en) | 2004-02-05 | 2013-10-01 | Motorika Limited | Methods and apparatus for rehabilitation and training |
| US8888723B2 (en) | 2004-02-05 | 2014-11-18 | Motorika Limited | Gait rehabilitation methods and apparatuses |
| US9238137B2 (en) | 2004-02-05 | 2016-01-19 | Motorika Limited | Neuromuscular stimulation |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3404651B2 (ja) | 2000-03-30 | 2003-05-12 | 財団法人理工学振興会 | 三次元入力装置 |
| KR100463757B1 (ko) * | 2002-07-30 | 2004-12-29 | 비엔비넷(주) | 수동 자유도를 갖는 2자유도 햅틱장치 |
| JP2006252210A (ja) * | 2005-03-11 | 2006-09-21 | Doshisha | 操作部の変位検出機構 |
| JP5929086B2 (ja) * | 2011-10-14 | 2016-06-01 | 日本精工株式会社 | 誘導用脚式ロボット及びグリップ移動機構 |
-
1995
- 1995-05-24 JP JP07125444A patent/JP3126901B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8112155B2 (en) | 2004-02-05 | 2012-02-07 | Motorika Limited | Neuromuscular stimulation |
| US8545420B2 (en) | 2004-02-05 | 2013-10-01 | Motorika Limited | Methods and apparatus for rehabilitation and training |
| US8753296B2 (en) | 2004-02-05 | 2014-06-17 | Motorika Limited | Methods and apparatus for rehabilitation and training |
| US8888723B2 (en) | 2004-02-05 | 2014-11-18 | Motorika Limited | Gait rehabilitation methods and apparatuses |
| US9238137B2 (en) | 2004-02-05 | 2016-01-19 | Motorika Limited | Neuromuscular stimulation |
| US10039682B2 (en) | 2004-02-05 | 2018-08-07 | Motorika Limited | Methods and apparatus for rehabilitation and training |
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