JP5532372B2 - 慣性センシング装置 - Google Patents

Description

本発明は、慣性センシング装置に係り、特に、携帯式電子装置に接続された慣性センシング装置に関わる。

従来、慣性センシング素子でユーザの身体動作を検出し、表示画面上の特定のカーソルを操作する方式は、ユーザが慣性センシング素子を身の上につけて、或いは該慣性センシング素子を手で握ることによって、傾斜や、振りまたはリズム等の動作をし、慣性センシング素子が検出するとともに信号を発生するようになる。

一方、電子技術の快速な発展のため、例えば、モバイル通信装置、個人デジタルアシスタント、モバイル衛星ナビゲーション装置などの携帯式電子装置は、既に、薄型化や、小型化、軽量化の設計に達成でき、さらに、より高い効能のマイクロプロセッサ制御手段、例えば、携帯電話（mobile phone）または個人デジタルアシスタント（Personal Digital Assistant;PDA）を備えており、より多いツールソフトウェアもしくはマルチメディア機能を運行するため、通常、高い効能のマイクロプロセス制御手段を配置しデータ演算を行い、かつ、これらの携帯式電子装置は、一般に、データ信号の交換を行うため、例えば、ブルートゥース（Bluetooth）（登録商標）モジュールの無線伝送装置を含んでいる。

しかしながら、1980年後半から今までに至り、図形化ユーザインターフェースのアプリケーションが徐々に成熟され、様々な電子製品、例えば、卓上型コンピュータや、ノートパソコン、モバイル通信装置、ＰＤＡ、モバイル衛星ナビゲーション装置などに見られるようになり、便利や、親和かつ快速な操作方式をユーザに提供できるが、ユーザが、図形化ユーザインターフェースでパソコンシステム操作し、或いはパソコンシステムと互動する際に、キーボードや、マウス、タッチパネルまたは他の制御装置に合わせて入力する必要があり、図形化ユーザインターフェースの発展制限になったことだげでなく、場面のような操作環境を提供することもできない。

従来、ユーザの身体動作を検出することにより制御操作する図形化ユーザインターフェースは、ユーザが依然、特定の入力装置、例えば、グリップやリモコンなどをつけたり利用したりする必要があり、通常に、その自体がユーザの身体動作に基づいくことのみセンシング信号しか発生できず、センシング信号をパソコンシステムに転送しなければならなく、デコーダ、変換、演算等の処理手順を経てから、制御操作信号を発生でき、ユーザの特定動作を正確的に反映できないことだけでなく、かつ、常に、前記携帯式電子装置またはパソコンシステム装置の図形化ユーザインターフェースの制御操作及び電子ゲーム表示画面上の特定のカーソルのユーザの身体動作に対する反応が、鈍くまたは遅延となる。

そのため、本発明者は、上記欠点が改良できるのを感心して、長年以来この領域で積み立てた経験により、専念な観察かつ研究をし、さらに学術理論の運用に合せ、設計が合理的で前記問題を有効に改善できる本発明を提案した。

本発明は、携帯式電子装置に接続し、携帯式電子装置中のマイクロプロセッサ制御手段及び無線信号伝送モジュールの機能に合わせて、ユーザの様々な身体動作に対応する制御操作信号を発生及び出力することができる慣性センシング装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明は、図形化ユーザインターフェースの制御操作装置を提供し、一対のコネクタ、マイクロプロセッサ制御手段（microprocessor control unit;MCU）及び無線信号伝送モジュールを有する携帯式電子装置に接続する慣性センシング装置を含み、該慣性センシング装置は、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の加速度を受けた時に、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向に対応する加速度センシング信号ａ_ｘ、ａ_ｙ、ａ_ｚを生じる加速度メータユニットと、Ｘ、Ｙ、Ｚを軸とする角加速度を受けた時に、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸に対応する角加速度センシング信号ω_ｘ、ω_ｙ、ω_ｚを生じるジャイロユニットと、該携帯式電子装置の継ぎ合わせコネクタに差し込むためのプラグを有するコネクタモジュールとを含むことによって、該コネクタモジュールのプラグを継ぎ合わせコネクタ内に差し込むことで、慣性センシング装置と該携帯式電子装置とが互いに組み合わせて電気的に接続されるようになり、該マイクロプロセッサ制御手段は、該慣性センシング装置から加速度メータユニットにより生じるこれらの加速度センシング信号及び該ジャイロユニットにより生じるこれらの角加速度センシング信号を受信し、さらに、これらの加速度センシング信号及びこれらの角加速度センシング信号をデジタルセンシング信号に変換し、演算処理手順を経て様々な制御操作信号に映し、該携帯式電子装置の無線信号伝送ユニットにより該制御操作信号を出力し、電子ゲーム表示画面上の特定のカーソルまたは図形化ユーザインターフェースを制御操作する。

本発明は、以下の有利な効果がある。

１、該慣性センシング装置により該携帯式電子装置に容易に着脱し、ユーザが別の入力装置、例えば、キーボードや、マウス、タッチパネル、レバーなどを頼る必要はなくなり、携帯電話のような携帯式電子装置で該慣性センシング装置に合わせて、自身の身体動作で電子ゲームまたは図形化ユーザインターフェースを容易に制御操作することができる。

２、現在の大半の携帯式電子装置は、高い効能のマイクロプロセッサ制御手段及び無線信号伝送モジュールを有するため、マイクロプロセッサ制御手段で前記センシング信号の演算処理を行い、無線信号伝送モジュールによりこれらのデジタル制御操作信号を出力し、このようにして、該慣性センシング装置の内部回路及び構造の複雑度を大幅に低下させ、非常に軽薄、小型の外形を構成するので、ユーザが携帯、収納あるいは該携帯式電子装置に挿着し易くなる。

本発明の特徴及び技術内容をより詳しく理解するために、以下に本発明に関わる詳細な説明及び添付図面を参照するが、それらの添付図面が参考及び説明のみに使われ、本発明の技術的範囲を狭く限定するものではないことは言うまでもない。

図１〜図３は、本発明に係る実施例の慣性センシング装置の組成ブロック図、斜視組合図及び斜視分解図であり、該慣性センシング装置１は、例えば、携帯電話またはＰＤＡである携帯式電子装置２に接続し、該携帯式電子装置２は、一対のコネクタ２１、マイクロプロセッサ制御手段２２及び無線信号伝送モジュール２３を有し、本実施例の慣性センシング装置１は、ケース１１と、加速度メータユニット１２と、ジャイロユニット１３と、コネクタモジュール１４と、メモリモジュール１５を含む。

該加速度メータユニット１２が該ケース１１内に配置され、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の加速度を受けた時に、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向に対応する加速度センシング信号ａ_ｘ、ａ_ｙ、ａ_ｚを生じる。

該ジャイロユニット１３も該ケース１１内に配置され、Ｘ、Ｙ、Ｚを軸とする角加速度を受けた時に、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸に対応する角加速度センシング信号ω_ｘ、ω_ｙ、ω_ｚを生じる。

該加速度メータユニット１２及び該ジャイロユニット１３は、微機電システムプロセス（ＭＥＮＳ）で製造され、かつ、容量型、圧電型または光学型などでもよい。本実施例は、該加速度メータユニット１２及び該ジャイロユニット１３は、容量型であれば、より低い製造コスト及びよい素早さを有するので、好ましい。

該コネクタモジュール１４も該ケース１１内に配置され、かつ、該加速度メータユニット１２及び該ジャイロユニット１３に電気的に接続され、該コネクタモジュール１４はプラグ１４１を有し、該プラグ１４１は該ケース１１の外に突出し、このようにして、該携帯式電子装置２の継ぎ合わせコネクタ２１と互いに挿着でき、該慣性センシング装置１と該携帯式電子装置２とが互いに組み合わせて電気的に接続するとなる。本実施例では、該コネクタモジュール１４及び継ぎ合わせコネクタ２１は、一組のミニＵＳＢのプラグ及びソケットである。

前記実施例のように、該慣性センシング装置１と該携帯式電子装置２とが互いに組み合わせると、ユーザが手で把持可能なグリップとなって、共同に制御操作信号の入力装置とすることができる。そのうち、該該慣性センシング装置１中に配置された該加速度メータユニット１２及び該ジャイロユニット１３は、ユーザの身体動作、例えば、手の振りのため、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の加速度、およびＸ、Ｙ、Ｚを軸とする角加速度を受けた時に、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向に対応する加速度センシング信号ａ_ｘ、ａ_ｙ、ａ_ｚ、及びＸ、Ｙ、Ｚ軸に対応する角加速度センシング信号ω_ｘ、ω_ｙ、ω_ｚを生じる。

該携帯式電子装置２のマイクロプロセッサ制御手段２２は、該コネクタモジュール１４と該継ぎ合わせコネクタ２１とが互いに挿着することにより、該慣性センシング装置１からこれらの加速度センシング信号及びこれらの角加速度センシング信号を受信し、さらに、これらの加速度センシング信号及びこれらの角加速度センシング信号をデジタルセンシング信号に変換してから、さらに演算処理手順を経て様々な制御操作信号に映し、該携帯式電子装置の無線信号伝送モジュール２３によりこれらの制御操作信号を出力し、電子ゲーム表示画面上の特定のカーソルまたは図形化ユーザインターフェースを制御操作する。

該メモリモジュール１５も該ケース１１内に配置され、該メモリモジュール１５は、該加速度メータユニット１２及び該ジャイロユニット１３からのこれらの加速度センシング信号及びこれらの角加速度センシング信号、或るいは、マイクロプロセッサ制御手段２２からの該デジタルセンシング信号を連続的に受信、記録及び記憶し、ユーザの身体動作の記録の信号データベースとして、さらに、該信号データベースでパラメータを発生し、これらの加速度センシング信号、これらの角加速度センシング信号、或るいは、これらのデジタルセンシング信号を微調し、制御操作反応及び素早さを向上する。

例えば、該メモリモジュール１５内に記録されたこれらの加速度センシング信号、これらの角加速度センシング信号、或るいは、これらのデジタルセンシング信号は、予め提供された一組の参考信号に同時に比較でき、これらの参考信号は、それぞれ、様々な制御操作信号に対応し、例えば、電子ゲーム表示画面上の特定のカーソルの上下、左右または図形化ユーザインターフェースのクリックや跳び出しを制御操作し、このように、該メモリモジュール１５は、これらの参考信号に基づいてこれらの加速度センシング信号、これらの角加速度センシング信号、これらのデジタルセンシング信号またはその組合を分類し、かつ、同一類別中の記録された信号で新しい特徴信号を発生して該参考信号を補正し、ユーザの身体動作の慣習によって制御操作信号の素早さを向上することが達成できる。好ましい実施例では、該メモリモジュール１５は、複数のユーザの身体動作の慣習を記録できる。

以上のように、本発明に係る実施例の慣性センシング装置１は、以下の有利な効果がある。

１、該慣性センシング装置１により該携帯式電子装置２に容易に着脱し、ユーザが別の入力装置、例えば、キーボードや、マウス、タッチパネル、レバーなどを頼る必要はなくなり、自身の身体動作で電子ゲームまたは図形化ユーザインターフェースを容易に制御操作することができる。

２、現在の大半の携帯式電子装置２は、高い効能のマイクロプロセッサ制御手段２２及び無線信号伝送モジュール２３を有するため、マイクロプロセッサ制御手段２２で前記センシング信号の演算処理を行い、無線信号伝送モジュール２３によりこれらのデジタル制御操作信号を出力し、このようにして、該慣性センシング装置１の内部回路及び構造の複雑度を大幅に低下させ、非常に軽薄、小型の外形を構成するので、ユーザが携帯、収納あるいは該携帯式電子装置２に挿着し易くなる。

３、該メモリモジュール１５でユーザの身体動作の慣習を記録、記憶し、このように、これらのセンシング信号の出力を微調し、制御操作反応及び素早さを向上できるだけでなく、さらに、該慣性センシング装置１が、ユーザの慣習による個人化制御操作効果を備えるようになる。

しかし、前記の説明は、単に本発明の好ましい具体的な実施例の詳細説明及び図面に過ぎず、本発明の特許請求の範囲を限定するものではなく、本発明の技術的範囲は、下記の特許請求の範囲に基づくべき、いずれの当該分野における通常の知識を有する専門家が本発明の分野の中で、適当に変更や修飾などを実施できるが、それらの実施が本発明の技術的範囲内に包含されるべきことは言うまでもない。

図１は、本発明に係る慣性センシング装置の実施例の組成ブロック図である。 図２は、本発明に係る慣性センシング装置の実施例の斜視組合図である。 図３は、本発明に係る慣性センシング装置の実施例の斜視分解図である。

符号の説明

１ 慣性センシング装置
２ 携帯式電子装置
２１ コネクタ
２２ マイクロプロセッサ制御手段
２３ 無線信号伝送モジュール
１１ ケース
１２ 加速度メータユニット
１３ ジャイロユニット
１４ コネクタモジュール
１４１ プラグ
１５ メモリモジュール

Claims (4)

1. 継ぎ合わせコネクタ、マイクロプロセッサ制御手段及び無線信号伝送ユニットを有する携帯式電子装置に接続する慣性センシング装置であって、
   Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の加速度を受けた時に、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向に対応する加速度センシング信号ａｘ、ａｙ、ａｚを生じる加速度メータユニットと、
   Ｘ、Ｙ、Ｚを軸とする角加速度を受けた時に、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸に対応する角加速度センシング信号ωｘ、ωｙ、ωｚを生じるジャイロユニットと、
   前記携帯式電子装置の前記継ぎ合わせコネクタに機械的に差し込み且つ電気的に接続するためのプラグを有し、前記携帯式電子装置のスクリーンを覆わないように前記携帯式電子装置の底縁に接続可能なコネクタモジュールと、
   前記加速度メータユニット及び前記ジャイロユニットに電気的に接続し、前記加速度メータユニット及び前記ジャイロユニットから前記加速度センシング信号及び前記角加速度センシング信号、或るいは、前記マイクロプロセッサ制御手段からのデジタルセンシング信号を受信、記録及び記憶してユーザの身体動作の記録の信号データベースとし、かつ、該信号データベースでパラメータを発生し、前記加速度センシング信号、前記角加速度センシング信号、或るいは、前記デジタルセンシング信号を微調するメモリモジュールと、
   を含み、
   前記慣性センシング装置と前記携帯式電子装置との間において前記加速度センシング信号及び前記角加速度センシング信号を伝送するために前記コネクタモジュールの前記プラグを前記継ぎ合わせコネクタ内に差し込み、
   前記携帯式電子装置の前記マイクロプロセッサ制御手段により、前記慣性センシング装置から前記加速度メータユニットにより生じる前記加速度センシング信号、及び、前記ジャイロユニットにより生じる前記角加速度センシング信号を受信し、前記加速度センシング信号及び前記角加速度センシング信号をデジタルセンシング信号に変換し、演算処理手順を経て前記デジタルセンシング信号を前記複数の制御操作信号に変換し、
   前記携帯式電子装置の前記無線信号伝送ユニットにより前記制御操作信号を出力し、電子ゲーム表示画面上の特定のカーソルまたは図形化ユーザインターフェースを制御操作する、
   ことを特徴とする慣性センシング装置。
2. 内部には、前記加速度メータユニットと、前記ジャイロユニットと、前記コネクタモジュールとが配置されたケースを有し、かつ、前記コネクタモジュールのプラグが前記ケースの外に突出されたことを特徴とする請求項１記載の慣性センシング装置。
3. 前記メモリモジュールは、前記加速度メータユニット及び前記ジャイロユニットからの前記加速度センシング信号及び前記角加速度センシング信号を連続的に受信及び記録することを特徴とする請求項１に記載の慣性センシング装置。
4. 前記メモリモジュールは、複数の制御操作信号に対応する所定の一組の参考信号を受信及び記録し、該一組の参考信号に基づいて前記加速度センシング信号、前記角加速度センシング信号、前記デジタルセンシング信号またはその組合を分類し、かつ、同一類別中の記録された信号で新しい特徴信号を発生して該参考信号を補正することを特徴とする請求項１に記載の慣性センシング装置。

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