JP5161527B2 - インタラクティブポインティングデバイス - Google Patents

Description

本発明は一種の制御装置に係り、特に、応用の必要に基づき、ジャイロスコープの検出軸方向を動態改変するインタラクティブポインティングデバイスに関する。

現在市販されているポインティングデバイスの種類は多く、検出方式により区分すると、ボール型マウス、ＬＥＤ光学マウス、及び最新のレーザー光学マウス等がある。そのうち、ボール型マウスは卓上を移動するため灰塵が付着しやすく、定期的に回転軸上の汚れをクリーニングしてマウスの検出の正確性を保持する必要がある。ＬＥＤ光学マウスは物体表面の荒さにより発生する陰影程度により認識を行いこれにより大理石のような卓上、タイル、金属等の光沢表面では順調にマウスを操作できない。レーザー光学マウスは、コヒーレント光（ｃｏｈｅｒｅｎｔ ｌｉｇｈｔ）を利用し、直接表面の細部に反射させ、陰影を利用せずに認識するものである。これにより、ＬＥＤ光学マウスよりも良好な表面追跡能力を提供できる。しかし、ガラス或いはアクリル等、透明な面では光学検出の原理により機能が制限される。

上述の問題に基づき、慣性検出モジュールによりポインティングデバイスの空間或いは平面運動を検出する設計が流行となっている。周知の技術では、例えば特許文献１にデジタルポインティングデバイスと方法が記載され、そのデバイスはトラックボールデコーダ及びジャイロスコープ素子を包含してデバイスの移動と方向を検出する。該デバイスは平面及び自由空間モードを選択して操作可能である。

ジャイロスコープの消費性電子製品への応用はますます盛んとなっている。例えば、特許文献２には一種の自由空間ポインティングデバイスと方法が記載され、それは第１回転センサ、第２回転センサ及び加速度計を具備する。その後、処理ユニットにより加速度によりいわゆる第１回転出力及び第２回転出力を調整し、並びに出力信号を生成する。

米国特許第５，８２５，３５０号明細書 米国公開特許第２００５／０２５３８０６号明細書

前述の特許文献２の技術は、単純にコンピュータとのコミュニケーションに応用されるポインティングデバイスであるが、マルチメディアとインタラクティブなインタフェース操作装置の機能は欠如している。多元整合の要求に基づき、インタラクティブポインティングデバイスが必要とされており、ポインティングデバイスとゲームインタラクティブ操作インタフェースを一つに整合して、コンピュータ及びゲームを使用する時の便利性を増すことが必要とされている。

ある実施例では、本発明は一種のポインティングデバイスを提供し、それは、少なくとも一軸の加速度信号を生成できる加速度センサーモジュールと、回転動作を検出して回転検出信号を生成できる二軸ジャイロスコープと、該加速度センサーモジュールと該二軸ジャイロスコープに接続されて該少なくとも一軸の加速度信号及び該回転検出信号に対して演算を行い電子装置とインタラクションを形成し、更に該回転検出信号を利用して該ポインティングデバイスの異なるモード下での加速度信号の補償及び補助動作判断の応用を行うマイクロプロセッサと、を包含する。

別の実施例では、本発明は一種のポインティングデバイスを提供し、それは少なくとも一軸の加速度信号を生成できる慣性検出モジュールと、回転動作を検出して回転検出信号を生成できる少なくとも一つの二軸ジャイロスコープと、該二軸ジャイロスコープと接続されて該二軸ジャイロスコープの方位を調整し、並びに調整の方位に基づき転向信号を生成できる転向機構と、該慣性検出モジュール、該転向機構及び該少なくとも一つの二軸ジャイロスコープに接続され、該少なくとも一軸の加速度信号、該転向信号及び該回転検出信号に対して演算を行い電子装置とインタラクションを形成し、該回転検出信号を利用して該ポインティングデバイスの異なるモード下での加速度信号の補償及び補助動作判断の応用を行うマイクロプロセッサと、を包含する。

本発明は一種のインタラクティブポインティングデバイスを提供し、それは機構を利用して応用場面に応じてジャイロスコープを調整して軸方向を検出し、これによりジャイロスコープの検出の弾性を増す。

本発明は一種のインタラクティブポインティングデバイスを提供し、それは空間指向とゲーム制御の二重機能を具備する装置であり、並びにジャイロスコープを利用して回転状態を検出しポインティングデバイスのカーソル制御とインタラクティブ操作インタフェースとマルチメディアプラットフォーム間のインタラクションの根拠となし、動作判断の正確性を高めている。

図１は本発明のインタラクティブポインティングデバイスのインタラクティブシステムを利用した実施例表示図である。該インタラクティブシステム２はマルチメディアホスト２０、ディスプレイ２１及びポインティングデバイス３を包含する。該インタラクティブシステム２は使用者８にポインティングデバイス３を通して該マルチメディアホスト２０内のマルチメディアソフトとインタラクションを形成できる。該マルチメディアホスト２０はコンピュータ或いはその他の演算処理能力を具備するゲーム機とされる。使用者８とマルチメディアホスト２０はインタラクティブ通信を実行する時、インタラクティブの状況或いは景象はディスプレイ２１により表示可能で、使用者８に没頭させてインタラクティブ効果を増すことができる。

図２は本発明のポインティングデバイスの実施例の立体図である。本実施例中、該ポインティングデバイス３は回路板３４を具え、該回路板３４上に加速度センサーモジュール３０、ジャイロスコープ３１及びマイクロプロセッサ３３を具えている。該加速度センサーモジュール３０は使用者の該ポインティングデバイス３を操作する動作を検出して少なくとも一軸の加速度信号を生成することができる。本実施例では、該加速度センサーモジュール３０は三軸加速度センサーモジュールとされ、それは三つの加速度センサーで構成されるか或いは三軸加速度パラメータを検出できる整合モジュールとされ得る。このほか、該加速度センサーモジュール３０は単軸或いは二軸或いは空間と平面加速度を検出できるモジュールとされ得る。

該ジャイロスコープ３１は、使用者が該ポインティングデバイス３を操作する回転動作を検出して回転検出信号を生成することができる。該ジャイロスコープ３１は単軸ジャイロスコープ或いは二軸ジャイロスコープとされ得る。図２の実施例では、該ジャイロスコープ３１は二軸ジャイロスコープ（ＸとＺ軸）とされ、並びに検出した加速度パラメータに基づき、回転検出信号を生成する。該マイクロプロセッサ３３は、該加速度センサーモジュール３０及び該ジャイロスコープ３１に接続されて、少なくとも一軸の加速度信号と該回転検出信号に対して演算を行い電子装置とインタラクションを形成する。該電子装置はコンピュータ或いは演算処理能力を具備するゲーム機とされ得る。該マイクロプロセッサ３３は更に該回転検出信号を利用して該ポインティングデバイスの異なるモード下での加速度信号の補償及び補助動作の判断の応用を行う。

続いて、該マイクロプロセッサの異なるモード下での加速度信号の補償及び補助動作判断の応用を説明する。該ポインティングデバイス３が指向モードに応用される時、例えば、マウスカーソル移動方向の制御、或いはインタラクティブゲームの方向の単純な制御に応用される時、このモードにあって、加速度センサーモジュール３０を利用してポインティングデバイス３傾斜時の加速度値を測定し、ジャイロスコープ３１により回転状態を検出してそれぞれカーソルのスクリーン上の垂直及び水平方向の移動を制御する。指向モード下で、もしＺ軸ジャイロスコープがスクリーン水平方向の制御信号を生成するなら、手部回転の関係は軸方向（則ちＸ軸）にあって求心加速度を誘発し、スクリーン上のカーソルの垂直方向の抖動を形成し、これによりマイクロプロセッサは回転信号に基づき、回転時に誘発される加速度値を補償して、カーソル制御をさらに滑らかとなす。

該ポインティングデバイス３がゲーム制御モードに進入して電子装置とインタラクションを形成する時、加速度センサーモジュール３０及びジャイロスコープ３１の測定した信号を利用して本発明で応用する制御法による動作分析を行い、単純に加速度信号で動作判断を行う正確度を高める。図３は本発明で応用する制御法表示図である。図３に示されるように、その制御法は、上、下、左、右、左上、右上、左下、右下、前と後ろを包含する。すなわち、使用者は該ポインティングデバイスを利用して図３に示される各方向に操作を行える。しかし、一般に、使用者がこの方式で制御し、例えば左上、左下、右上或いは右下の制御を行う時、手部は動作時に無意識にＸ軸（則ち軸方向）の周りを回転し、図４中の操作動作９１に示されるように、ωｘを生成し得る。ゆえに、本発明はジャイロスコープ３１により、この軸方向に加えられたジャイロスコープがその回転信号を検出し、マイクロプロセッサ３３がアナログデジタル変換器を通して伝送された回転及び加速度信号に基づき、回転及び運動に関係する特徴値をキャプチャし、動作判断演算法の演算を行い、単純に加速度信号で動作判断を行う正確度を高める。

図５は本発明のインタラクティブポインティングデバイスの第２実施例の立体図である。本実施例中、基本的には図２の構造と同じであるが、異なるところは、図５の実施例では転向機構３２が増していることであり、随時該ジャイロスコープが検出軸方向を調整できる。本実施例では、該ジャイロスコープは単軸ジャイロスコープとされる。該転向機構３２は、該ジャイロスコープ３１と接続され、該転向機構３２は該ジャイロスコープ３１の方位を調整でき、並びに調整した方位に基づき転向信号を生成する。該マイクロプロセッサ３３は、該加速度センサーモジュール３０、該転向機構３２及び該ジャイロスコープ３１と接続され、少なくとも一軸の加速度信号、該転向信号及び該回転検出信号に対して演算してマルチメディアゲームとインタラクションを形成する。

該転向機構３２は更に転向ユニット３２０とトリガ機構３２１を具備する。該転向ユニット３２０は回転運動により、該ジャイロスコープ３１の検出軸方向を調整する。該トリガ機構３２１は、該転向ユニット３２０が特定位置に調整された時に該転向信号を生成する。マイクロプロセッサ３３が該転向ユニット３２０が転向したと判断できるように、本実施例では、トリガ機構３２１を設計し、それは第１位置のとき、転向信号を生成してマイクロプロセッサ３３に現在のジャイロスコープ３１の位置を告知する。使用者が該転向ユニット３２０を第２位置に転向する時、該転向信号を中断し、該マイクロプロセッサ３３に該ジャイロスコープ３１が別の検出位置にあると判断させる。続いて、該転向ユニット３２０の細部構造を説明する。該転向ユニット３２０は更に載置体３２００と枢軸３２０１を包含する。該載置体３２００はジャイロスコープ３１を載置する。該枢軸３２０１は該載置体３２００を通過し、該載置体３２００は該枢軸３２０１により回転運動を行うことができる。

続いて、本発明の転向機構の動作について説明する。図５及び図６を参照されたい。図６は本発明のインタラクティブポインティングデバイスの実施例のジャイロスコープ検出軸方向切り換えの立体表示図である。開始状態では、該載置体３２００は該第１位置に位置し、すなわち該ジャイロスコープ３１がＺ軸方向の回転状態の位置を検出できる。使用者が該載置体３２００に力を加えてそれに回転運動９０を発生させて、載置体３２００を枢軸３２０１を中心として９０度回転させて第２位置となすと、該ジャイロスコープ３１はＸ軸方向の回転状態を検出できる。前述の設計により、該ジャイロスコープ３１は転向機構により、応用の場面に応じてジャイロスコープ３１の検出軸方向を調整して、インタラクティブポインティングデバイス３の応用の多元性を増すことができる。

以下にトリガ機構３２１の動作について説明する。図７及び図８を参照されたい。これらは本発明のトリガ機構の好ましい実施例の動作表示図である。該トリガ機構３２１はケーシング３２１０内に設置され、該ケーシング３２１０内に収容空間３２１８が開設され、該トリガ機構３２１は接触体３２１１、弾性体３２１７及び電気基板３２１５を具備する。該接触体３２１１は該収容空間３２１８内に設置され、接触体３２１１の上端に接触端面３２１２がある。本実施例では、該接触端面３２１２は円弧端面とされるが、これに限定されるものではない。該接触体３２１１の一側に凸部３２１３があり、それは該接触体３２１１を案内して該収容空間３２１８内をスライドさせる。このほか、該接触体３２１１の底部に電気接続体３２１４が設けられ、該電気接続体３２１４は導電材料とされる。該弾性体３２１７は一端が該凸部３２１３に当接し、別端が該ケーシング３２１０の一側面に当接し、該接触体３２１１に作用力を提供し、該接触体３２１１に第１位置９３及び第２位置９４の間で往復運動させる。該弾性体３２１７は本実施例ではバネとされる。該電気基板３２１５は、該接触体３２１１の一側に設置され且つ該マイクロプロセッサ３３と接続され、該電気基板３２１５に電気接点３２１６が設けられ、該接触体３２１１が第１位置のとき、該電気接続体３２１４と接続される。

該載置体３２００が０度位置にあるとき、則ち図５の状態の時、載置体３２００の一側は該接触体３２１１の接触端面３２１２に圧力を印加し、該接触体３２１１を下向きに移動させて該弾性体３２１７を圧縮させ、これにより該接触体３２１１の底部の電気接続体３２１４が該電気基板３２１５上の電気接点３２１６と接触し、これにより転向信号が該マイクロプロセッサ３３（図示せず）に伝送される。反対に、使用者が該載置体３２００を９０度回転させた後、（図６に示されるように）この時載置体３２００はすでに該接触体３２１１に対応する位置を離れ、弾性体３２１７が蓄積した回復力により、該接触体３２１１は第２位置に回復する。これにより電気基板３２１５上の電気接点３２１６は導通不能となり、該マイクロプロセッサ３３は該ジャイロスコープ３１がすでに使用者により転向されたと判断できる。

続いて、各モード下での操作について説明する。転向機構３２が図５の状態の時、該インタラクティブポインティングデバイス３は指向モードで使用され得る。操作の過程中、マイクロプロセッサ３３はジャイロスコープ３１の検出した信号により転向により形成された加速度変化を補償し、カーソルの安定を維持する。このほか、ゲーム制御モード下で、該転向機構３２が図６の状態へと回転し、上、下、左、右、左上、右上、左下、右下、前と後ろ方向操作を包含する操作法を実行する時にＸ軸の周りを回転する回転信号を検出する。マイクロプロセッサ３３はアナログデジタル変換器の伝送する回転及び加速度信号に基づき、回転及び運動に回転する特徴値をキャプチャし、動作判断演算の演算を実行し、単純に加速度信号で動作判断を行う正確率を高める。

以上は本発明の実施例の説明に過ぎず、本発明の範囲を限定するものではなく、本発明に基づきなしうる同等の修飾或いは変化は、いずれも本発明の請求範囲に属するものとする。

総合すると本発明の提供するインタラクティブポインティングデバイスは、ジャイロスコープの検出軸方向を動態で選択改変し、並びにカーソル装置とマルチメディアインタラクティブプラットフォームの操作インタフェースを一つに整合し、検出装置の多元性を増している。これにより、業界の要求を満足させられ、これにより産業上の競争力を高め及び周辺産業の発展に寄与し、ゆえに発明の要件を具備している。

本発明のインタラクティブポインティングデバイスのインタラクティブシテムを利用した実施例表示図である。 本発明のポインティングデバイスの実施例の立体図である。 本発明で応用する制御法表示図である。 本発明の操作動作表示図である。 本発明のインタラクティブポインティングデバイスの第２実施例の立体図である。 本発明のインタラクティブポインティングデバイスの実施例のジャイロスコープ検出軸方向切り換えの立体表示図である。 本発明のトリガ機構の好ましい実施例の動作表示図である。 本発明のトリガ機構の好ましい実施例の動作表示図である。

２ インタラクティブシステム ２０ マルチメディアホスト
２１ ディスプレイ ３ ポインティングデバイス
３０ 加速度センサーモジュール ３１ ジャイロスコープ
３２ 転向機構 ３２００ 載置体
３２０１ 枢軸 ３２１ トリガ機構
３２１０ ケーシング ３２１１ 接触体
３２１２ 接触端面 ３２１３ 凸部
３２１４ 電気接続体 ３２１５ 電気基板
３２１６ 電気接点 ３２１７ 弾性体
３２１８ 収容空間 ３３ マイクロプロセッサ
８ 使用者 ９０ 回転動作
９１ 操作動作 ９３ 第１位置
９４ 第２位置

Claims (9)

1. ポインティングデバイスにおいて、
   少なくとも一軸の加速度検出信号を生成できる加速度センサーモジュールと、
   回転動作を検出して回転検出信号を生成できる二軸ジャイロスコープと、
   マイクロプロセッサであって、該加速度センサーモジュールと該二軸ジャイロスコープに接続されて、該少なくとも一軸の加速度検出信号と該回転検出信号に対して動作判断演算を行い、電子装置とインタラクションを形成し、該回転検出信号を、該ポインティングディバイスが指向モードにある時の加速度信号の補償と、該ポインティングディバイスがゲーム制御モードにある時の動作判断補助に使用し、そのうち、該指向モードでは、該マイクロプロセッサは、該二軸ジャイロスコープの検出した回転検出信号により、該ポインティングディバイスの回転時に誘発される一軸方向の求心加速度値を補償し、該ゲーム制御モードでは、該マイクロプロセッサは該二軸ジャイロスコープの検出した一軸の回転状態により、動作判断演算法の演算を行い、単純に加速度信号で動作判断する正確度を高める上記ポインティングディバイスと、
   を包含したことを特徴とする、ポインティングデバイス。
2. ポインティングデバイスにおいて、
   少なくとも一軸の加速度検出信号を生成できる加速度センサーモジュールと、
   回転動作を検出して回転検出信号を生成できる少なくとも一軸のジャイロスコープと、 該少なくとも一軸のジャイロスコープに接続されて、該少なくとも一軸のジャイロスコープの方位を調整し、並びに調整した方位に基づき転向信号を生成する転向機構と、
   マイクロプロセッサであって、該加速度センサーモジュール、該転向機構及び該少なくとも一軸のジャイロスコープに接続されて、該少なくとも一軸の加速度検出信号、該転向信号及び該回転検出信号に対して動作判断演算を行い電子装置とのインタラクションを形成し、該回転検出信号を、該ポインティングディバイスが指向モードにある時の加速度信号の補償と、該ポインティングディバイスがゲーム制御モードにある時の動作判断補助に使用し、そのうち、該指向モードでは、該マイクロプロセッサは、該少なくとも一軸のジャイロスコープの検出した回転検出信号により、該ポインティングディバイスの回転時に誘発される一軸方向の求心加速度値を補償し、該ゲーム制御モードでは、該マイクロプロセッサは該少なくとも一軸のジャイロスコープの検出した一軸の回転状態により、動作判断演算法の演算を行い、単純に加速度信号で動作判断する正確度を高めることを特徴とする、ポインティングデバイス。
3. 請求項２記載のポインティングデバイスにおいて、該転向機構は、
   回転運動により、該少なくとも一軸のジャイロスコープの検出軸方向を調整できる転向ユニットと、
   該転向ユニットが特定位置に調整された時に、該転向信号を生成するトリガ機構と、
   を包含したことを特徴とする、ポインティングデバイス。
4. 請求項２記載のポインティングデバイスにおいて、該転向機構は更に、
   該少なくとも一軸のジャイロスコープを載置する載置体と、
   該載置体を貫通し、該載置体を回転運動させる枢軸と、
   を包含したことを特徴とする、ポインティングデバイス。
5. 請求項３記載のポインティングデバイスにおいて、該トリガ機構は、
   一端に電気接続体を具えた接触体と、
   該接触体の一端に当接し、該接触体に作用力を印加し、該接触体を第１位置と第２位置の間で往復運動させる弾性体と、
   該接触体の一側に設置され、該接触体が第１位置にある時に、該電気接続体に接続される電気基板と、
   を包含したことを特徴とする、ポインティングデバイス。
6. 請求項５記載のポインティングデバイスにおいて、該電気基板上に更に少なくとも一つの電気接点を具え、該接触体の外端に該接触体を案内してスライドさせる凸部を具えたことを特徴とする、ポインティングデバイス。
7. 請求項１又は２記載のポインティングデバイスにおいて、該加速度センサーモジュールが三軸加速度センサーモジュールであることを特徴とする、ポインティングデバイス。
8. 請求項１又は２記載のポインティングデバイスにおいて、該加速度センサーモジュールが三つの加速度センサーを具えたことを特徴とする、ポインティングデバイス。
9. 請求項２記載のポインティングデバイスにおいて、該電子装置がコンピュータ或いは演算処理能力を具備するゲーム機のいずれかとされることを特徴とする、ポインティングデバイス。

Images