JP5218016B2 - 入力装置およびデータ処理システム - Google Patents
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Description
(3次元入力装置の利用例)
図1(A),図1(B)は、入力装置(3次元入力装置:ここでは、例えば、レーザーポインタの代わりに使用されるポインティングデバイスとする)を用いたデータ処理システムの一例の構成を示す図である。図1(A)に示されるように、ユーザ10は、入力装置100を右手に持っており、入力装置100の本体部(筐体)の先端部は、スクリーン400上に表示されているカーソルポインタ(以下、単にポインタということがある)CPを指している。以下の説明では、入力装置100の本体部(筐体)が指示する方向を、「指示方向」あるいは「ポイント方向」と記載する。ポイント方向(指示方向)は、「空間に位置する入力装置100の本体部(筐体)の先端が指し示す方向」であり、ポイント方向(指示方向)は、空間において定義されるX軸方向に一致する。また、入力装置100が実際に使用されているときは、ポイント方向(指示方向,X軸方向)は、便宜上、入力装置100の本体部(筐体)の長手方向と一致するものとして、取り扱うことが可能である。
図2(A)〜図2(C)は、3次元空間において定義される直交座標系、ならびに直交座標系における動き検出について説明するための図である。図2(A)に示されるように、入力装置100の本体部(筐体)の指示方向(ポイント方向)に一致するX軸が定義され、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軸によって2次元の第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検出軸である。したがって、入力装置100は、本体部(筐体)の3次元空間における動きを、Y軸およびZ軸によって定まる2次元の第1直交座標系に基づいて検出する。入力装置100の本体部(筐体)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2(A)において点線で示されるように、入力装置100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。
図4(A),図4(B)は、入力装置に搭載される物理量測定装置を示す図である。図4(A)は、X軸周りの筐体の回転がない状態を示し、図4(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。
入力装置100には、座標変換処理部(図5,図8の参照符号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5〜図7を用いて、座標変換処理について説明する。
入力装置100の本体部(筐体)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2(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。
図8は、3次元入力装置を使用したデータ処理システムの構成の一例を示す図である。3次元入力装置100(ここでは、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、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。
図10は、入力装置の他の例の構成を示す図である。図10の入力装置100は、図8の構成に、操作部(出力イネーブルスイッチ)700と、入力インタフェース702が追加されている。操作部(出力イネーブルスイッチ)700は、入力装置100からの信号出力の許可/不許可(イネーブル/ディスエーブル)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。
102 Y軸ジャイロセンサ、104 Z軸ジャイロセンサ、
106 Y軸加速度センサ、108 Z軸加速度センサ、
400 スクリーン、502 3次元モーションセンサ部、512〜518 増幅器、
520〜526 A/D変換器、530 変換処理部(例えばCPU)、
532 座標変換処理部、534 係数演算部(物理量/変位量変換部)、
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
Claims (7)
- 本体部の指示方向に一致するX軸に垂直な第1面において互いに直交するY軸およびZ軸によって定まる2次元の第1直交座標系における、前記本体部の動きに対応する物理量信号を生成するモーションセンサ部を含み、
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、
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、を含み、
さらに、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と、を含み、
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し、
前記Y軸加速度をγyとし、前記Z軸加速度をγzとし、前記Y軸角速度をωyとし、前記Z軸角速度をωzとしたとき、前記座標変換処理部は、下記(1)式および(2)式の演算によって、前記Y軸角速度ωyおよび前記Z軸角速度ωzの各々を、前記U軸角速度ωuおよび前記V軸角速度ωvの各々に変換することを特徴とする入力装置。
- 前記入力装置は、制御対象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に入力するために用いられ、
前記入力装置は、さらに、前記座標変換処理部から出力される角速度信号を、前記制御対象の変位量を特定するための変位量信号に変換する物理量/変位量変換部を有することを特徴とする請求項1に記載の入力装置。 - 前記本体部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、前記入力装置からの信号出力を禁止することを特徴とする請求項1または2に記載の入力装置。
- 前記本体部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、前記座標変換処理部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出力することを特徴とする請求項1または2に記載の入力装置。
- 前記入力装置からの信号出力の許可/不許可を切り換えるための操作部を有することを特徴とする請求項1ないし4のいずれか一項に記載の入力装置。
- 外部装置と通信するための通信部を有することを特徴とする請求項1ないし5のいずれか一項に記載の入力装置。
- 請求項6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。
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