JPH06301473A - 3次元コンピュータ入力装置 - Google Patents

3次元コンピュータ入力装置

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JPH06301473A
JPH06301473A JP5126483A JP12648393A JPH06301473A JP H06301473 A JPH06301473 A JP H06301473A JP 5126483 A JP5126483 A JP 5126483A JP 12648393 A JP12648393 A JP 12648393A JP H06301473 A JPH06301473 A JP H06301473A
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JP
Japan
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sphere
input device
computer input
rotation
dimensional computer
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JP5126483A
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English (en)
Inventor
Takeshi Miura
武 三浦
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Miura Takeshi
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Miura Takeshi
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Abstract

(57)【要約】 【目的】ポリゴン座標系を用いたコンピュータの3次元
入力をやりやすくする為の球体形状をした入力装置。 【構成】球体、球体表面のスイッチ、球体内部のスイッ
チからなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、ポリゴン座標などを
利用した3次元グラフイック機能を有するコンピュータ
のための入力装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のコンピュータ入力装置は2次元入
力用のものであった。現在の入力方式は、図1のように
パソコン2の背面にあるコネクターにマウスケーブル4
を接続し、CRT1に表示されるカーソルを見ながら、
マウス5を前後左右に動かして操作していた。また、テ
レビゲーム用の入力装置にあっては、図2のように十字
型のキー8を用いて2次元的な操作を行っていた。図2
において、7はコンピュータ部、6はゲームプログラム
が入っているROMカセットである。さらに、ゲームセ
ンターなどに設置されている大型のゲーム機では、ジョ
イステックを用いて2次元操作をしているものもある。
これについては、図を省略する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】いままでの3次元を作
る方式は、図4のようにドットで描かれた絵を何枚も記
憶しておき、それを順番に表示していく、いわゆるスプ
ライト処理と言われるものであった。近年、DSP(D
IGITAL SIGNAL PROCESSOR)を
使用することにより、複雑な数値計算を高速で処理する
技術が進んできた。このことは、図3のように立体座標
での高速3次元アフィン変換を可能にし、ポリゴン座標
を使ったグラフィック制御を実現するに至った。しか
し、いまだにコンピューターのコントローラは2次元制
御用に作られた物であるため、3次元グラフィックスを
制御するには、従来用いられている2次元入力装置の他
にもう1軸の入力手段が必要であった。3次元の入力を
するには、2次元+1次元と言う間に合わせの入力手段
では非常に使いずらい。さらに、テレビゲームなどの画
像の動きが高速化するにつれ、すばやい反応を実現でき
る入力装置が望まれる。すばやい反応を得る為には、指
が複数のスイッチ間を移動せずに、常に1対1に対応し
ている必要がある。本発明は、コンピュータの入力方式
をポリゴン座標系用に3次元入力できるようにするとと
もに、即応性の高い入力装置を実現するものである。
【0004】
【問題を解決するための手段】本発明は、図5のように
空間におかれた球形あるいは楕円体あるいは円盤状の球
体(以下総称して球体と呼ぶ)9をコンピューター7に
ケーブルで接続して、球体9を図6のように手で握って
使用するものである。図7のように、球体を手で握った
ときに、指で容易に押す事ができる位置に、スイッチ1
0、11、12が取り付けられている。このスイッチは
5つの指がそれぞれ1つずつのスイッチを押せるよう
に、最大5つのスイッチを装するものである。図7は一
例として、親指、人差し指、中指がそれぞれスイッチ1
2、11、10を押すために装置されている。図7のス
イッチ部13、可動物体を支持する棒あるいは板14、
可動物体15と、図8のセンサー部16と、図9の支持
する棒14、可動物体15、プッシュスイッチ17、押
し部18と、図10の支持する棒14、可動物体15、
押し部18、圧電素子19と、図11の支持する棒1
4、可動物体15、磁石20、磁力で入り切りするスイ
ッチ(リードスイッチ)21と、図12の水銀または導
電性液体の入った回転検出部22と、図13の加速度セ
ンサーまたは角度センサー27は球体9の回転を検出す
るための機能を構成する部品である。球体の回転を検出
する方式について簡単に説明する。まず図9において、
球体9の上部からつりさげられた可動物体を支持する棒
14には、一定の重量を持った可動物体15と、スイッ
チ17を押すための押し部18が2つないしは4つ取り
付けられている。球体が傾けられたとき、一定の重量を
持った可動物体15は常に重力方向に向こうとする。こ
のことによって、押し部18はスイッチ17に対し、球
体9の傾き角度と、可動物体15の重量および押し部の
支点28からの位置によって決まる圧力を発生する。ス
イッチ17は押し部18によって受けた圧力が、接点の
動作をさせる程度に達したとき、オンする。球体9の回
転方向に対し、1軸方向のみについて回転検出をおこな
う場合は、押し部18を2つ、スイッチ17を2つ用い
る。球体9の回転方向に対し、2軸方向について回転検
出を行う場合は、押し部18を4つ、スイッチ17を4
つ用いる。また、これから述べるいくつかの方法も、上
記同様の方法によって1軸もしくは2軸に対応できるも
のである。つぎに回転検出方法として、スイッチのかわ
りに圧電素子を用いる方法について説明する。図10に
おいて、いままで述べてきたスイッチ部分を圧電素子1
9に置き換えることができる。圧電素子19は圧力の大
きさに相関をもった電圧を発生する素子である。球体9
を傾けることによって、前に述べた理由により発生する
圧力に対し、ほぼ比例した電圧が発生する。発生した電
圧が一定値のいき値(スレッショルド値)を超えたと
き、検出回路のトランジスターのオープンコレクター出
力をオンさせるものである。つぎに回転検出方法とし
て、押し部に磁石を用い、スイッチを磁気によって動作
するもの(リードスイッチ)に置き換えた場合について
述べる。いままで述べたような、圧力によって球体の回
転検出を行う方法にくらべ、磁力を用いる方法は、球体
9の回転検出時のチャタリングを起こしにくいと言う長
所を持つ。接点をオンさせる磁力と、オフさせる磁力の
間にはかなりのヒステリシスを持つため、今まで述べて
きた方法にくらべて、チャタリングが少ない。図11
は、磁石20と磁力によってオンオフするスイッチ(リ
ードスイッチ)21を用いた方法を示す。つぎに回転検
出方法として、液体を封じ込めるケースと、導電性の液
体と、電極からなる方法について説明する。図12にお
いて、導電性の液体もしくは水銀23、電極24、絶縁
ブッシング25、ケース26は、球体9に対して22の
ごとく取り付けられる。球体9が傾くことによって、ケ
ース26の中にある導電性の液体もしくは水銀23は、
電極24を覆う。このことによって、複数設置された電
極24どうし、または電極24とケース26間の導電率
が下がる。導電率が下がったのを、直接または電子回路
を通して検出するものである。最後に回転検出方法とし
て、図13のように傾斜センサーや加速度センサーのよ
うな市販されているデバイスを用いるものについて説明
する。図13は球体9の上部に、加速度センサーまたは
傾斜センサー27を取り付け球体9の回転によって、そ
れに比例した電圧を得るものである。いままで述べてき
た方法は、球体9の2軸方法について回転検出するため
には、4つのスイッチ部を必要としたのに対し、この方
法では1個のセンサー27で2軸検出ができるととも
に、回転角度を出力電圧によって極めて正確にとらえる
ことも可能である。ただし、この方法および圧電素子を
用いた方法については外部から電源の供給を受ける必要
がある。
【0005】
【作用】本発明では、球体を前後左右に回転させるか、
瞬時に移動させることによって1軸ないし2軸の入力を
行う。さらに、球体を握る手の指で最大5つのスイッチ
をコントロールできるものである。図16を用いて、球
体9が傾けられたときの一定の重量を持つ可動物体15
によってスイッチが受ける圧力について説明する。図1
6のように押し部18がとりつけられる位置が、可動物
体15と球体9の取り付け点に対して、L1:L2であ
るとき、スイッチが受ける圧力は、可動物体15の重量
をWとし、球体9の傾きをaとしたとき、 (L1+L2)Wsina/L2 である。したがって、本発明の使用目的等に応じて、L
1、L2、W、aを決めることができる。これらのパラ
メータを変化させた場合、球体9の回転に対するスイッ
チの即応性と、動作の反作用によって発生するチャタリ
ングの関係を調節することができる。いままでに述べ
た、球体9の回転検出方法のうちスイッチを検出手段と
するもの及び圧電素子では、検出信号のチャタリングが
発生する。このチャタリングは、可動物体15の重量が
軽いとき顕著に発生する。しかし図11のように、磁石
20と磁力によってオンオフするスイッチ21を使用し
たばあいはチャタリングは殆どでない。図17はその原
理である。図17のaで磁石とスイッチがt1だけ離れ
ていた、つぎにbでは磁石が、バネ状接触子を引きつけ
る位置t2まで接近した、このときバネ状接触子は、引
きつけられたことによって磁石に接近し、より強い磁力
で保持される。したがって、磁石を離してスイッチを切
ろうとするときのt3はt2よりも大きく、よってスイ
ッチのオンオフ動作にヒステリシスを持つ事になる。こ
のときのヒステリシスは、磁石の磁束密度と、バネ状接
触子のばね定数等によって決まる。さて、球体9の回転
検出にケースに封じ込めた液体または水銀を用いる方法
では、液体の粘性が高く、表面張力が大きいものがチャ
タリングを押さえる。水銀を利用することは、このよう
な理由から非常に良い結果を得るが、民生品として使用
した場合の廃棄処理に問題がある。したがって、特殊用
途向けに限定されよう。液体を利用した方法では、電解
質溶液で有れば良く、例えば塩水であっても実現でき
る。この場合、導電率の変化を、電気回路によって検出
し、トランジスターなどのオープンコレクター出力によ
って、球体9の回転検出をすることになる。次に電源を
必要とする場合の信号出力形態を示す。図15は、球体
9の回転検出方法に、圧電素子を用いた場合の出力形態
である。この図では、球体表面のスイッチを3つとし、
球体の2軸方向の傾き検出を行い、それをオープンコレ
クターによって出力するものである。次に電源を必要と
しない場合の信号出力形態を示す。図14は、球体回転
の2軸方向検出と球体表面の3つのスイッチをあらわ
す。この方法は、あらゆるコンピュータ入力方式と最も
互換をとりやすいものである。また、図13のような市
販のセンサー27をもちいる場合は、そのセンサー出力
に依存して、インターフェース回路を作成する必要があ
る。
【0006】
【実施例】何種類かの球体検出方式を、述べてきたが図
9のような方式を用いてパソコンの入力を行った例をこ
こで述べる。図7のように、球体表面のスイッチは3つ
であり、それぞれ親指、人差し指、中指によって容易に
押すことができる位置に設置されている。球体の回転検
出は、4つのスイッチによって2軸を行う方式である。
これら合計7つのスイッチは、図14のようにあらわさ
れ、パソコンのシューティングゲームに対し、次のよう
な入力ができるように接続した。 図14の+X CRT 右の動き 図14の−X CRT 左の動き 図14の+Y CRT 上の動き 図14の−Y CRT 下の動き 図14の人差し指 CRT 奥へ行く動き 図14の中指 CRT 手前に来る動き 図14の親指 シューティング この結果、ポリゴン座標系を用いたソフトに対応して、
自分が行きたい方向へ極めて忠実に動作を与えることが
できることを、確認できた。
【0007】
【発明の効果】ポリゴン座標系を用いた3次元パソコン
ゲームや、3次元入力のパソコンCADといった、将来
伸びつつある多次元座標系のコンピュータソフト入力装
置として、本発明は有効である。本発明は、単純な機構
から、現在の入力装置と価格を同程度に保って生産販売
することが可能である。本発明品は、球体形状であるた
め、それをテーブル上において操作しても良いし、空中
で操作しても良い。また本発明は、両手にもってより複
雑な入力を可能にできるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 マウスを使用するパソコンの図
【図2】 十字キーを使用するゲームコンピュータ
の図
【図3】 立体座標を表現した図
【図4】 スプライト処理を表すための図
【図5】 ゲームコンピューターに本発明品を取り
付けた図
【図6】 本発明品のつかみかたを表す図
【図7】 本発明品の一般的なスイッチ配置と回転
検出機構を示した図
【図8】 本発明品の可動物体を用いない回転検出
機構の場合を示した図
【図9】 回転検出機構にスイッチを用いた図
【図10】 回転検出機構に圧電素子を用いた図
【図11】 回転検出機構に磁石と磁力によって動作
するスイッチを用いた図
【図12】 回転検出機構に液体を封入したケースを
用いた図
【図13】 回転検出機構に市販の傾斜センサーを用
いた図
【図14】 スイッチを用いた場合の出力図
【図15】 圧電素子を用いた場合の出力図
【図16】 本発明品を回転させた場合の圧力を表し
た図
【図17】 回転検出に磁石と磁力によって入り切り
するスイッチを用いた場合のヒステリシス説明図
【符号の説明】
1 CRT 2 パーソナルコンピュータ(パソコン) 3 キーボード 4 マウスケーブル 5 マウス 6 ROMカセット 7 ゲームパソコン 8 十字キー入力装置 9 球体 10 中指で押せる位置にあるスイッチ 11 人差し指で押せる位置にあるスイッチ 12 親指で押せる位置にあるスイッチ 13 球体の回転を検出するスイッチ部 14 可動物体を支持する棒または板 15 一定の重量を持った可動物体 16 可動物体を用いない場合の回転検出部 17 スイッチ 18 押し部 19 圧電素子 20 磁石 21 磁力によって入り切りするスイッチ 22 導電性液体によって回転を検出するための検
出部 23 導電性液体または水銀 24 複数の電極 25 絶縁ブッシング 26 ケース 27 傾斜センサーまたは加速度センサー

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】手で握る事ができる大きさの球体または楕
    円体または円盤状の球体(以後総称して球体と言う)の
    内部に、球体が左右及び前後に回転したときに、それを
    検出するための一定の重量を有する少なくとも1つ以上
    の可動物体と、それを支持する棒あるいは板と、棒の途
    中に取り付けられたスイッチ押し部と、押し部が動くこ
    とによって受ける圧力で接点を動作させる1つ以上のス
    イッチと、球体表面に装置された指で押すコントロール
    スイッチと、を有することを特徴とする3次元コンピュ
    ータ入力装置。
  2. 【請求項2】請求項1記載の3次元コンピュータ入力装
    置において、球体の回転検出のためのスイッチに変え
    て、棒の押し部から受ける圧力によって電圧を発生する
    1つ以上の圧電素子を用い、この圧電素子が、球体の回
    転によって可動物体支持棒の押し部からうける圧力によ
    って電圧を発生することにより球体の回転検出をするこ
    と、を特徴とする3次元コンピュータ入力装置。
  3. 【請求項3】請求項1記載の3次元コンピュータ入力装
    置において、可動物体支持棒の押し部に磁石を取り付
    け、スイッチに磁力で入り切りするスイッチ(リードス
    イッチ)を用いることによって、球体の回転検出をする
    こと、を特徴とする3次元コンピュータ入力装置。
  4. 【請求項4】請求項1記載の3次元コンピュータ入力装
    置において、球体の回転検出のための、可動物体と支持
    棒のかわりに水銀とそれを封じ込めるケース及び1本以
    上の電極を装置し、球体が回転することによって水銀が
    移動して電極を覆うことにより、電極間の導電率が上が
    る。このような、球体の回転を電極間の抵抗値変化とし
    てとらえること、を特徴とする3次元コンピュータ入力
    装置。
  5. 【請求項5】請求項1記載の3次元コンピュータ入力装
    置において、球体の回転検出のための、可動物体と支持
    棒のかわりに導電性の液体(塩水など)とそれを封じ込
    めるケース及び1本以上の電極を装置し、球体が回転す
    ることによって、導電性液体が移動して電極を覆うこと
    により、電極間の導電率が上がることを利用すること、
    を特徴とする3次元コンピュータ入力装置。
  6. 【請求項6】請求項1記載の3次元コンピュータ入力装
    置において、球体の回転検出のために、可動物体と支持
    棒のかわりに加速度センサーを装置し、球体が回転した
    ときの加速度に応じた電圧によって回転を検出する機能
    を有すること、を特徴とする3次元コンピュータ入力装
    置。
  7. 【請求項7】請求項1記載の3次元コンピュータ入力装
    置において、球体の回転検出のために、可動物体と支持
    棒のかわりに傾斜センサーを装置し、球体が回転したと
    きの傾斜に応じた電圧を取り出すことによって回転を検
    出する機能を有すること、を特徴とする3次元コンピュ
    ータ入力装置。
  8. 【請求項8】請求項1から7記載の3次元コンピュータ
    入力装置において、球体表面にあるスイッチは、親指、
    人さし指、中指、薬指、小指のそれぞれによって個別に
    押すことができる5つ以内の数であって、球体を手で握
    ったときにそれぞれの指で容易に押すことができる配置
    にあること、を特徴とする3次元コンピュータ入力装
    置。
JP5126483A 1993-04-16 1993-04-16 3次元コンピュータ入力装置 Pending JPH06301473A (ja)

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JP5126483A JPH06301473A (ja) 1993-04-16 1993-04-16 3次元コンピュータ入力装置

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JP5126483A JPH06301473A (ja) 1993-04-16 1993-04-16 3次元コンピュータ入力装置

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JPH06301473A true JPH06301473A (ja) 1994-10-28

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JP5126483A Pending JPH06301473A (ja) 1993-04-16 1993-04-16 3次元コンピュータ入力装置

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JP (1) JPH06301473A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011108063A (ja) * 2009-11-19 2011-06-02 Funai Electric Co Ltd 回転入力装置および電子機器

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011108063A (ja) * 2009-11-19 2011-06-02 Funai Electric Co Ltd 回転入力装置および電子機器

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