JP3544387B2 - 方位・傾斜センサによる入力装置 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、パーソナルコンピュータ、テレビゲーム、バーチャルリアリティ等の入力装置として使用される方位・傾斜センサによる入力装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
パーソナルコンピュータ、テレビゲーム、あるいはバーチャルリアリティ等 の位置、あるいは方位角情報の入力装置として、例えば、マウスあるいは傾斜センサを使用した入力装置が使われている。
広く使用されているマウスは、卓上に接して回転するボールにX軸、Y軸の直交する2つのエンコーダを付属させたものである。平面座標の位置情報は容易に得られるが、ボールの回転を引き起こす媒体が必要であり、塵の巻き込み、回転部の摩耗等により信頼性が低い。又、平面座標のX軸、Y軸方向の平面的位置が入力できるだけである。
一方、空間的に使用し、位置情報が得られる入力装置としては、例えば、2軸方向の傾斜センサから構成されたものがある。この傾斜センサは重力を感知する重錘が使用されており、重錘による垂直線との傾斜角度をエンコーダ、又は可変抵抗等の手段により、電気信号に変換するものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
従来の入力装置として汎用的に使用されている、マウスは、X軸、Y軸の平面的位置情報だけである。そして、マウス内部のボールを回転させるための接触媒体として、卓上の広いスペースが必要であり。又、ボールを回転させる時、塵の巻き込み、回転部の摩耗等により信頼性が低い。
又、空間的に使用でき、立体的位置情報を得るための、例えば2軸方向の傾斜センサを組み込んだ入力装置は、水平方位角を検知し入力できない欠点がある。上記した問題点を解決し、空間的な一点にて、X軸、Y軸、Z軸方向の位置変化を容易に入力できる入力装置を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の問題点を解決するため、地磁気の各々直交するX軸、Y軸、Z軸方向の3成分の角度変化を検出し、その角度信号を入力する入力装置において、前記3成分の初期状態の値を検出する磁気センサと、前記3成分のうちの一方向に対する傾斜角を検出する傾斜センサと、前記3成分の初期状態の値及び前記3成分のうちの一方向に対する傾斜角を示す値をデータ信号に変換する手段と、前記3成分の角度変化として、前記3成分の初期状態の値及び前記一方向に対する傾斜角の値から他の2方向に対する傾斜角を演算する手段を備えたことを特徴とする方位・傾斜センサによる入力装置を提供する。
【0005】
【作用】
本発明は、上記した構成により、地磁気のX,Y,Z軸方向の3成分を測定する磁気センサと、地磁気と直交する方向の傾斜センサを組み合わすことにより、空間的な点でのX,Y,Z軸方向の位置変化情報を容易に入力が可能となる。又、方位角変化を地磁気を検出して行うので、座標基準が容易に決定できる。
従来のマウスのような回転部がないので、信頼性の優れた入力装置を構成することが可能である。
【0006】
【実施例】
本発明の実施例について、図面を参照して説明する。
【0007】
X軸、Y軸、Z軸3方向の位置情報とらえるために、先ず、磁気センサにより方位角を検出する原理、その方位角に傾斜センサによる傾斜角を用いて3軸方向の方位角度を検出する理論を、図1から図5の図面を用いて説明する。
原点Oで直交する3軸をX,Y,Zとし、X軸を中心として回転する角度をφ、Y軸を中心として回転する角度をθ、Z軸を中心として回転する角度をψとする。
ここで、図1に示すように、磁気センサによって初期時の地磁気の成分が(X,Y,Z)が得られ、図2に示すように、磁気センサが回転及び傾斜することによって得られた地磁気の成分が(X’,Y’,Z’)とすると、(X’,Y’,Z’)を−φ回転すると、図3の状態となり、次に、−θ回転すると、図4の状態となり、次に、−ψ回転させると、図5の状態となり、図1の(X,Y,Z)に一致する。
従って、(X’,Y’,Z’)から(X,Y,Z)への座標変換は数1、数2、数3に示すようになる。
【0008】
【数1】
【0009】
【数2】
【0010】
【数3】
【0011】
従って、地磁気の各々直交する3成分と一方の傾斜角度φが既知であれば、他方の傾斜角度θ及び方位角度ψを求めることができる。
【0012】
図6は、本発明の一実施例の方位・傾斜センサによる入力装置の外観斜視図である。図7は、本発明の一実施例のブロック図を示す。磁気センサ8は、X軸、Y軸、Z軸の3方向を検出する磁気センサ素子3組から構成されており、非磁性材料からなる、ほぼ正方形のケースに格納されている。磁気センサ8の出力信号2,3,4は、出力ケーブル9にて導出され、出力信号はアナログ信号であるので、マイクロコンピュータ5のA/Dコンバータにてディジタル信号に変換される。
傾斜センサは重錘による垂直線との傾斜角度を、例えば抵抗値に変換し、アナログ信号に変換、その出力1を同じくマイクロコンピュータ5のA/Dコンバータにディジタル信号に変換する。コンピュータ5内に前記した原理の算式をプログラムしてあり、上記の各センサのA/Dコンバータしたディジタル信号を演算する。その結果を出力ケーブル6にて出力する。
なお、上記の一実施例は、傾斜センサ7、磁気センサ8とマイクロコンピュータ5とは別構成で分かれているが、入力装置が若干大形になるが、一体の装置に組み込むことも可能である。
【0013】
【発明の効果】
以上、説明したように、空間の位置において、X軸、Y軸、Z軸の3方向に傾斜させることで、容易にX軸、Y軸、Z軸の3方向の位置変化信号を作ることができ、安価で小形の信頼性の高い入力装置の提供が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】初期状態での地磁気センサの座標系を示す図。
【図2】初期状態より回転・傾斜した時の座標系を示す図。
【図3】図2を−φ角回転した時の座標系を示す図。
【図4】図3を−θ角回転した時の座標系を示す図。
【図5】図4を−ψ角回転した時の座標系を示す図。
【図6】本発明の一実施例によるによる入力装置の斜視図。
【図7】本発明の一実施例のブロック図。
【符号の説明】
1 φ角傾斜検出センサ出力
2 X軸磁気センサ出力
3 Y軸磁気センサ出力
4 Z軸磁気センサ出力
5 A/Dコンバータ内蔵マイクロコンピュータ
6 データ出力用信号ケーブル
7 傾斜センサ
8 磁気センサ
9 出力ケーブル
Claims (1)
- 地磁気の各々直交するX軸、Y軸、Z軸方向の3成分の角度変化を検出し、その角度信号を入力する入力装置において、前記3成分の初期状態の値を検出する磁気センサと、前記3成分のうちの一方向に対する傾斜角を検出する傾斜センサと、前記3成分の初期状態の値及び前記3成分のうちの一方向に対する傾斜角を示す値をデータ信号に変換する手段と、前記3成分の角度変化として、前記3成分の初期状態の値及び前記一方向に対する傾斜角の値から他の2方向に対する傾斜角を演算する手段を備えたことを特徴とする方位・傾斜センサによる入力装置。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP8252694A JP3544387B2 (ja) | 1994-03-28 | 1994-03-28 | 方位・傾斜センサによる入力装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP8252694A JP3544387B2 (ja) | 1994-03-28 | 1994-03-28 | 方位・傾斜センサによる入力装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07271508A JPH07271508A (ja) | 1995-10-20 |
JP3544387B2 true JP3544387B2 (ja) | 2004-07-21 |
Family
ID=13776970
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP8252694A Expired - Fee Related JP3544387B2 (ja) | 1994-03-28 | 1994-03-28 | 方位・傾斜センサによる入力装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP3544387B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
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US7746321B2 (en) | 2004-05-28 | 2010-06-29 | Erik Jan Banning | Easily deployable interactive direct-pointing system and presentation control system and calibration method therefor |
US7444095B2 (en) | 2005-03-15 | 2008-10-28 | Kyocera Mita Corporation | Image forming apparatus and printing control method therefor |
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-
1994
- 1994-03-28 JP JP8252694A patent/JP3544387B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
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JPH07271508A (ja) | 1995-10-20 |
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