JPH0619618A - 入力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 入力装置１は、位置センサ１０、圧力センサ
１１、回転センサ１２を基台１４に設けている。また、
状態の選択等を行うためのボタン１３ａ、１３ｂも基台
１４に設けている。各センサやボタンによって検出、ま
たは選択されたデータはケーブル１５を介して外部のデ
ータ処理装置に送っている。 【効果】 データグローブでの脱着性の問題が生じるこ
となく、複数のパラメータをデータグローブと同様に扱
うことができ、日常的な使用を行う上で使い勝手のよい
入力装置を実現することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、マンーマシンインター
フェースを介して手の動作データを必要としている装置
にデータを採取して供給する入力装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】最近、マンーマシンインターフェースを
介して人工的な世界を構成しユーザに臨場感を与えて実
際その世界が現実世界として体験できる、いわゆる人工
現実感（バーチャルリアリティ）に関する仮想現実装置
が数多く製品化されつつある。この仮想現実装置におい
て、手の動作のデータを採るために現在よく用いられて
いるものにデータグローブがある。データグローブは、
手袋の形状をしている。データグローブは、この手袋の
指の関節の位置にセンサを組み込んでおり、各関節の曲
がり具合いを計測して手の動作を採取している。このよ
うにデータグローブは、手の動作のデータを採取する上
で良いデバイスである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、データグロ
ーブは手袋の形状になって各指の関節にセンサを取り付
けたりしなければならないため脱着が非常に面倒であ
る。また、データグローブは、気温の高いとき手袋の中
で汗をかいたりしてユーザに不快感を与えてしまう。日
常で使用しようとする場合、ユーザがデータグローブを
装着時に例えば不意に電話がかかってきたとき、電話に
出るためにとっさに手袋を脱着できない。データグロー
ブの脱着ができないから、ユーザは、そのまま電話に手
を延ばす必要に迫られる。このとき、データグローブの
各センサから出ているケーブル類に注意を払いながら手
を動かさなければならない等、非常に不便である。

【０００４】そこで、本発明は、このような実情に鑑み
てなされたものであり、手の動作を入力する上で日常の
使い勝手に優れた入力装置の提供を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係る入力装置
は、３次元空間の座標軸に対する各移動量の内の少なく
とも１つの変化量の入力を行うための入力装置におい
て、手で把握できる形状を有すると共に、３次元空間内
での位置、または変位量を検出する位置センサと、手の
把握動作に応じて発生する圧力を検出する圧力センサと
を有してなることにより、上述の課題を解決する。

【０００６】また、入力装置は、３次元空間の座標軸に
対する各回転量の内の少なくとも１つの変化量の入力を
行うための入力装置において、手で把握できる形状を有
すると共に、３次元空間内での回転、または変位量を検
出する回転センサと、条件を選択するボタン入力手段と
を有してなることにより、上述の課題を解決する。

【０００７】

【作用】本発明の入力装置は、位置センサによって３次
元空間における手の位置、または変位量を検出し、圧力
センサで手からの把握による圧力を検出している。入力
装置は、これら検出したデータを外部に設けているデー
タ処理装置に出力している。

【０００８】また、回転センサで３次元空間における手
の回転量、または変位量を検出し、ボタン入力手段を通
じて状態に応じた条件を選択している。入力装置は、こ
れら検出したデータを外部に設けているデータ処理装置
に出力している。

【０００９】

【実施例】以下、本発明に係る入力装置の実施例につい
て、図面を参照しながら説明する。

【００１０】ここで、本発明の入力装置は、３次元空間
の位置変位量、３次元空間の回転変位量及び手からの把
握に基づく圧力を検出し、合計７次元のデータとしてを
扱うことができる一例である。また、入力装置は、手の
動作の指示を行うための入力装置において、採取したデ
ータをインターフェースを介して外部に設けている仮想
現実装置に出力する場合を例に挙げて説明する。

【００１１】先ず、本発明の入力装置に内蔵する複数の
センサを備えた基台の外観を示す図１を参照しながら説
明する。３次元空間の座標軸に対する各移動量の内の少
なくとも１つの変化量の入力を行うための入力装置にお
いて、図１に示す入力装置１は、手で把握できる形状を
有すると共に、３次元空間内での位置、または変位量を
検出する位置センサ１０と、手の把握動作に応じて発生
する圧力を検出する圧力センサ１１とを有している。

【００１２】これらのセンサは基台１４に配設されてい
る。基台１４の側面部１４ａからこれらのセンサが検出
したデータをケーブル１５を介して出力している。上記
圧力センサ１１は、図１に示す実施例ではダイアフラム
方式を用いた気圧センサで構成している。上記ダイアフ
ラム方式の圧力センサは、２次変換方式の圧力センサと
呼ばれている。圧力計測の分野において圧力を直接的に
計測することが難しいので圧力センサは例えば力や力の
変位センサ等に１次変換し、さらに２次の信号である例
えば電気信号や空気圧信号等に変換して計測している。

【００１３】図２は、入力装置１の外観図を示してい
る。この実施例において入力装置は、入力装置の形状を
球状にしている。入力装置の大きさは略々硬式テニスボ
ール程度の大きさにしている。この入力装置の内部に図
１に示した複数のセンサを備えた基台１４を内蔵してい
る。この入力装置１の基台１４を覆うようにボール状に
の外殻として例えば可撓性を有するゴムからなる感圧部
１６を設けている。感圧部１４と圧力センサ１１の間に
は気体を充填しておく。

【００１４】図３は、実際にユーザが本発明の入力装置
を握った状態を示す一例である。感圧部１６は上記親指
以外の４本の指でボールの感圧部１６を握って押圧する
ことにより、押し潰される。この潰され具合いに応じて
内部の気圧が高められる。圧力センサ１１はこの内部の
気圧自体、または気圧の変化を計測して電気信号に変換
している。この実施例は感圧部１６の一部にガス漏れが
生じると圧力を検出できなくなってしまうが直接圧力を
検出可能なセンサが配設できれば上記問題は解決でき
る。

【００１５】また、入力装置の他の実施例を図１を参照
しながら説明する。ここで、共通する部分に同じ参照番
号を付して説明を省略する。３次元空間の座標軸に対す
る各回転量の内の少なくとも１つの変化量の入力を行う
ための入力装置において、入力装置１は、手で把握でき
る形状を有すると共に、３次元空間内での回転、または
変位量を検出する回転センサ１２と、条件を選択するボ
タン入力手段であるボタン１３ａ、１３ｂとで構成して
いる。

【００１６】なお、図１に示すようにボタンの数は２つ
に限定されるものではない。

【００１７】このボタン１３ａ、１３ｂは硬い材質から
なる基台１４に配設している。また、回転センサ１２も
前述した実施例のセンサ同様、上記基台１４の側面部１
４ａに配設している。また、上記ボタン１３ａ、１３ｂ
は、図３に示すように持って例えば親指で押し分ける。
このように手のひらの当たる位置や指の当たる位置に複
数のセンサを配することにより、握り方を工夫すること
により、様々な検出が可能になる。

【００１８】次に、本発明の入力装置の概略的な回路構
成について図４を参照しながら説明する。ここで、説明
する回路構成は、上述した２つの実施例を合わせ持つ構
成を採っている。入力装置１は、位置、回転、圧力等を
検出するセンサ部２０、検出信号をアンプするセンサア
ンプ部２１及び各検出した情報を積分する積分回路２２
で構成している。

【００１９】この回路の動作について説明すると、上記
センサ部２０は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各次元の位置変位
情報を検出する位置センサ２０ａ、２０ｂ、２０ｃを有
してそれぞれの検出した軸方向成分の位置変位情報をセ
ンサアンプ部２１のセンサアンプ２１ａ、２１ｂ、２１
ｃに供給している。

【００２０】また、上記センサ部２０は、Ｘ軸、Ｙ軸、
Ｚ軸の各次元の回転変位情報を検出する回転センサ２０
ｄ、２０ｅ、２０ｆを有してそれぞれの検出した軸方向
成分の回転変位情報をセンサアンプ部２１のセンサアン
プ２１ｄ、２１ｅ、２１ｆに供給している。

【００２１】センサ部２０は、圧力センサ２０ｇで検出
した圧力の変化をいわゆる２次変換することで得られる
電気信号に変換してセンサアンプ部２１のセンサアンプ
２１ｈに供給している。

【００２２】ボタン１３ａとボタン１３ｂで選択した情
報は、センサアンプで増幅することなく、インターフェ
ース基板を経て出力端子３１、３２に送っている。構成
している。

【００２３】センサアンプ部２１の各センサアンプから
の出力信号はケーブル２３を介して積分回路２２に供給
している。ここで、各出力信号は、別々の配線によって
出力しているが、各出力信号を多重化して積分回路２２
に供給するようにしてもよい。

【００２４】積分回路２２において、積分器２２ａ、２
２ｂ、２２ｃは、供給される各軸方向成分からなる各位
置変位情報を積分して位置情報、すなわち位置データに
している。同様に、積分器２２ｄ、２２ｅ、２２ｆは、
供給される各軸方向成分からなる各回転変位情報を積分
して回転角度情報にしている。また、積分器２２ｇでも
圧力情報を積分することによってユーザの入力装置１の
感圧部１６を握る握力情報を得ている。これらの積分器
２２ａ〜２２ｇからの情報は、出力端子２４〜２９を介
してそれぞれ出力している。

【００２５】この入力装置１で検出した各データは、ホ
スト側に設けた例えば仮想現実装置３３にコネクタ３３
ａを介して供給する。コネクタ３３ａを介して入力され
た各データはデータバスＤＢを介してＣＰＵ３３ｂに送
っている。ＣＰＵ３３ｂは入力装置１から各軸の位置デ
ータ、回転角度情報である向き情報、握力情報及びボタ
ンの選択等の状態情報に基づいて仮想現実装置３３が造
り出す仮想空間内における作用を決定している。

【００２６】例えば入力装置１で得られた位置と方向に
対応して仮想空間内に手を描き、その入力装置１の握り
に応じて得られる握力情報で制御する。もし、仮想空間
内における手の近傍に物体が表示されているとき、仮想
現実装置３３は手の動きに追従させて手のひらの内側に
この物体を位置させると、ユーザは上述した仮想空間内
に表示された物体を握った感覚を実際にもつことができ
るようになる。

【００２７】なお、入力装置の形状は前述した実施例に
おいて球状にしていたが、入力装置の形状は球状に限定
されるものでなく、入力装置は、図５に示す胡桃割り器
のような形状にしてもよい。図５に示す胡桃割り器の支
点に相当する部分４０に例えば複数のセンサを組み込
む。入力装置２は、２つのグリップ４１、４２を設けて
バネの復元力で開状態にし、手の握力に応じて変化する
グリップ同士の角度から圧力を検出するようにしてもよ
い。また、グリップ４１の上面４１ａにボタン１３ａ、
１３ｂを配してもよい。このように構成して予め手のひ
ら、あるいは指が当たるところに圧力センサを配置する
ことにすれば全体を硬い材料で製作することができる。

【００２８】さらに、入力装置の形状は、円筒形や卵
形、自由曲面を組み合わせたエルゴデザインでも可能で
ある。入力装置の大きさも球状の入力装置の場合、例え
ばピンポン球の大きさでは小さ過ぎ、ソフトボールの大
きさでは大きすぎるから、手の保持感覚が良好なテニス
ボール大の大きさにすればよい。円筒形の入力装置は缶
ジュース程度の大きさにする。

【００２９】また、本発明の入力装置は、いずれも検出
したデータをケーブルを用いて送信していたが、入力装
置内にバッテリと送信機を組み込めば、微弱な電波や赤
外線等を用いて変調した信号にデータをのせて伝送を行
ってワイヤレスの入力装置にすることができる。

【００３０】このように構成することにより、入力装置
は従来の入力装置によって得られる３次元空間の位置情
報や回転情報だけでなく、データグローブでなければ入
力できない動作の一つである物体を握る動作の検出や状
態の選択等行うことができる。また、この入力装置は、
データグローブにおいて問題であった脱着の手間がかか
らない。不用のとき手を放しユーザの近傍に置いておけ
ばよいから、日常的に使用する上でも優れている。

【００３１】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明の入力装置によれば、３次元空間の座標軸に対する各
移動量の内の少なくとも１つの変化量の入力を行うため
の入力装置において、手で把握できる形状を有すると共
に、３次元空間内での位置、または変位量を検出する位
置センサと、手の把握動作に応じて発生する圧力を検出
する圧力センサとを有してなることにより、従来の入力
装置によって得られる３次元空間の位置情報だけでな
く、データグローブでなければ入力できない動作の一つ
である物体を握る動作の検出を行うことができる。ま
た、この入力装置は、データグローブにおいて問題であ
った脱着の手間がかからない。不用のとき手を放しユー
ザの近傍に置いておけばよいから、日常的に使用する上
でも優れている。

【００３２】また、入力装置は、３次元空間の座標軸に
対する各回転量の内の少なくとも１つの変化量の入力を
行うための入力装置において、手で把握できる形状を有
すると共に、３次元空間内での回転、または変位量を検
出する回転センサと、条件を選択するボタン入力手段と
動作の指示を行うため、３次元空間の回転変位量を検出
する回転検出手段と、条件を選択するボタン入力手段と
を有してなることにより、従来の入力装置によって得ら
れる３次元空間の回転情報だけでなく、例えば状態の選
択等を行うことができる。また、入力装置の形状や大き
さによって日常的に使用する上でも優れた入力装置を実
現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の入力装置における実施例において入力
装置に内蔵する複数の各センサを取り付けた基台の構成
を示した外観斜視図である。

【図２】図１に示した基台を内蔵した入力装置の外観斜
視図である。

【図３】ユーザが入力装置を手で握った状態を示す図で
ある。

【図４】本発明に係る入力装置の概略的なブロック回路
構成を示す図である。

【図５】図１に示した球状の入力装置に対して胡桃割り
器の形状をなした入力装置の一例を示す側面図である。

【符号の説明】

１０・・・・・・・・・・・・位置センサ １１・・・・・・・・・・・・圧力センサ １２・・・・・・・・・・・・回転センサ １３ａ、１３ｂ・・・・・・・ボタン １５・・・・・・・・・・・・ケーブル １６・・・・・・・・・・・・感圧部

フロントページの続き (72)発明者 福田 譲治 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ３次元空間の座標軸に対する各移動量の
   内の少なくとも１つの変化量の入力を行うための入力装
   置において、 手で把握できる形状を有すると共に、３次元空間内での
   位置、または変位量を検出する位置センサと、 手の把握動作に応じて発生する圧力を検出する圧力セン
   サとを有してなることを特徴とする入力装置。
2. 【請求項２】 ３次元空間の座標軸に対する各回転量の
   内の少なくとも１つの変化量の入力を行うための入力装
   置において、 手で把握できる形状を有すると共に、３次元空間内での
   回転、または変位量を検出する回転センサと、 条件を選択するボタン入力手段とを有してなることを特
   徴とする入力装置。