JPH0713689A - ３次元姿勢入力装置 - Google Patents
３次元姿勢入力装置Info
- Publication number
- JPH0713689A JPH0713689A JP5158597A JP15859793A JPH0713689A JP H0713689 A JPH0713689 A JP H0713689A JP 5158597 A JP5158597 A JP 5158597A JP 15859793 A JP15859793 A JP 15859793A JP H0713689 A JPH0713689 A JP H0713689A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sphere
- axis
- cabinet
- housing
- rollers
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- User Interface Of Digital Computer (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】人間の手の感触をいかしながら３次元空間にお
ける姿勢方向に対応した信号を得ることができ、しかも
電磁波ノイズの影響も受けない３次元姿勢入力装置を実
現する。 【構成】支持台に支柱を介して固着された球体と、この
球体の表面に接し、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の軸周りにそ
れぞれ回転する３つのローラを備え、前記球体にかぶさ
り球体の周りを任意の方向に回転できるように取り付け
られた半球状の筐体と、この筐体の前記球体周りの動き
に伴う前記３つのローラの回転量出力をもとに筐体の３
次元姿勢方向の変位を算出し、その変位を電気信号で出
力する姿勢変化量演算回路を備える。
ける姿勢方向に対応した信号を得ることができ、しかも
電磁波ノイズの影響も受けない３次元姿勢入力装置を実
現する。 【構成】支持台に支柱を介して固着された球体と、この
球体の表面に接し、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の軸周りにそ
れぞれ回転する３つのローラを備え、前記球体にかぶさ
り球体の周りを任意の方向に回転できるように取り付け
られた半球状の筐体と、この筐体の前記球体周りの動き
に伴う前記３つのローラの回転量出力をもとに筐体の３
次元姿勢方向の変位を算出し、その変位を電気信号で出
力する姿勢変化量演算回路を備える。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、コンピュータの入力装
置に関し、詳しくは３次元空間における姿勢方向を入力
する装置に関するものである。
置に関し、詳しくは３次元空間における姿勢方向を入力
する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来よりコンピュータの入力装置の１つ
にマウスがある。従来のマウスはマウスの縦方向移動量
と横方向移動量をコンピュータに入力するもので、２次
元空間における移動量は得られるものの、３次元空間に
おける姿勢方向を表わすために必要なパラメータ（例え
ば、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の周りの各回転量であるElevation,Az
imath,Rollの３つのパラメータ）をすべて出力できる機
能は有してしない。
にマウスがある。従来のマウスはマウスの縦方向移動量
と横方向移動量をコンピュータに入力するもので、２次
元空間における移動量は得られるものの、３次元空間に
おける姿勢方向を表わすために必要なパラメータ（例え
ば、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の周りの各回転量であるElevation,Az
imath,Rollの３つのパラメータ）をすべて出力できる機
能は有してしない。
【０００３】３次元の姿勢方向を表わすために必要なパ
ラメータを出力することのできる入力装置としては、例
えば特願昭５９−９５４７４号「電磁的結合を有する３
次元デジタイザ」がある。これは、基準座標フレームを
規定する独立した複数の放射アンテナを備え、そのアン
テナから複数の識別可能な電磁場を発生させる。この電
磁場中に置かれた３次元の対象物の表面をトレースする
ためのスタイラスを用意する。このスタイラスには前記
送信される電磁場の各々を検出し得る独立した受信アン
テナが設けられていて、受信アンテナで受信した信号か
ら対象物の位置と方位の情報を求めるようにしたもので
ある。
ラメータを出力することのできる入力装置としては、例
えば特願昭５９−９５４７４号「電磁的結合を有する３
次元デジタイザ」がある。これは、基準座標フレームを
規定する独立した複数の放射アンテナを備え、そのアン
テナから複数の識別可能な電磁場を発生させる。この電
磁場中に置かれた３次元の対象物の表面をトレースする
ためのスタイラスを用意する。このスタイラスには前記
送信される電磁場の各々を検出し得る独立した受信アン
テナが設けられていて、受信アンテナで受信した信号か
ら対象物の位置と方位の情報を求めるようにしたもので
ある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記の３次元デジタイ
ザは、要するに、磁気を発生する装置を用い、発生され
た磁界内に磁気センサーを配置しそのセンサーの３次元
空間における位置および姿勢方向を得るものであるが、
周囲に磁気ノイズを発生するものや鉄板等の磁性体が存
在すると正常に動作しないことがあり、使用環境に様々
な制限が付くという問題があった。
ザは、要するに、磁気を発生する装置を用い、発生され
た磁界内に磁気センサーを配置しそのセンサーの３次元
空間における位置および姿勢方向を得るものであるが、
周囲に磁気ノイズを発生するものや鉄板等の磁性体が存
在すると正常に動作しないことがあり、使用環境に様々
な制限が付くという問題があった。
【０００５】本発明の目的は、このような点に鑑みてな
されたもので、人間の手の感触をいかしながら３次元空
間における姿勢方向に対応した信号を得ることができ、
しかも電磁波ノイズの影響も受けない３次元姿勢入力装
置を実現することにある。
されたもので、人間の手の感触をいかしながら３次元空
間における姿勢方向に対応した信号を得ることができ、
しかも電磁波ノイズの影響も受けない３次元姿勢入力装
置を実現することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明では、支持台に支柱を介して固着された
球体と、この球体の表面に接し、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向
の軸周りにそれぞれ回転する３つのローラを備え、前記
球体にかぶさり球体の周りを任意の方向に回転できるよ
うに取り付けられた半球状の筐体と、この筐体の前記球
体周りの動きに伴う前記３つのローラの回転量出力をも
とに筐体の３次元姿勢方向の変位を算出し、その変位を
電気信号で出力する姿勢変化量演算回路を備えたことを
特徴とする。
るために本発明では、支持台に支柱を介して固着された
球体と、この球体の表面に接し、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向
の軸周りにそれぞれ回転する３つのローラを備え、前記
球体にかぶさり球体の周りを任意の方向に回転できるよ
うに取り付けられた半球状の筐体と、この筐体の前記球
体周りの動きに伴う前記３つのローラの回転量出力をも
とに筐体の３次元姿勢方向の変位を算出し、その変位を
電気信号で出力する姿勢変化量演算回路を備えたことを
特徴とする。
【０００７】
【作用】半球状の筐体を、固定された球体に被せるよう
に取り付ける。その筐体の内部には、球体表面に接触し
てそれぞれＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸周りの回転が可能で、かつ
その回転量に応じた信号を出力する３つの独立したロー
ラが装備されている。筐体を球体に対して回転させたと
き、姿勢変化量演算回路は各ローラからの回転量を読み
取って筐体の３次元姿勢方向の変位を算出する。算出結
果はコンピュータ等で処理し得る形式のデータに変換し
て出力される。
に取り付ける。その筐体の内部には、球体表面に接触し
てそれぞれＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸周りの回転が可能で、かつ
その回転量に応じた信号を出力する３つの独立したロー
ラが装備されている。筐体を球体に対して回転させたと
き、姿勢変化量演算回路は各ローラからの回転量を読み
取って筐体の３次元姿勢方向の変位を算出する。算出結
果はコンピュータ等で処理し得る形式のデータに変換し
て出力される。
【０００８】
【実施例】以下図面を用いて本発明を詳しく説明する。
図１は本発明に係る３次元姿勢入力装置の一実施例を示
す要部構成図（一部分が断面図）、図２は側面図であ
る。図において、１は球体であり、支柱２を介して支持
台３に取り付けられている。４は球体１に被せた半球状
の筐体であり、内部には球体１が入るための半球状の凹
みが形成されている。５はバネであり、筐体４の下面と
台３の間に配置され、筐体４に外部からの力が加わらな
くなったとき筐体を初期状態に戻す復元用のバネであ
る。なお、バネは本発明の必須の構成要素ではなく、用
いなくても本発明の目的を達成することができる。
図１は本発明に係る３次元姿勢入力装置の一実施例を示
す要部構成図（一部分が断面図）、図２は側面図であ
る。図において、１は球体であり、支柱２を介して支持
台３に取り付けられている。４は球体１に被せた半球状
の筐体であり、内部には球体１が入るための半球状の凹
みが形成されている。５はバネであり、筐体４の下面と
台３の間に配置され、筐体４に外部からの力が加わらな
くなったとき筐体を初期状態に戻す復元用のバネであ
る。なお、バネは本発明の必須の構成要素ではなく、用
いなくても本発明の目的を達成することができる。
【０００９】６はボールであり、筐体４と球体１の間に
装着され、筐体が球体の周りをスムースに動くことがで
きるようにするために配置されたものである。なお、ボ
ールは１個に限らず、複数個配置してよい。７，８，９
は軸ベクトルが互いに１次独立となるように配置された
３つのローラである。図示のようなＸ，Ｙ，Ｚ軸（Ｚ軸
は図示の面に垂直な方向）であるとき、ローラ７はＹ軸
を回転軸とする回転のみ行い、ローラ８はＸ軸を回転軸
とする回転のみ行い、ローラ９はＺ軸を回転軸とする回
転のみ行う。
装着され、筐体が球体の周りをスムースに動くことがで
きるようにするために配置されたものである。なお、ボ
ールは１個に限らず、複数個配置してよい。７，８，９
は軸ベクトルが互いに１次独立となるように配置された
３つのローラである。図示のようなＸ，Ｙ，Ｚ軸（Ｚ軸
は図示の面に垂直な方向）であるとき、ローラ７はＹ軸
を回転軸とする回転のみ行い、ローラ８はＸ軸を回転軸
とする回転のみ行い、ローラ９はＺ軸を回転軸とする回
転のみ行う。
【００１０】なお、ローラ７，８，９は通常の２次元マ
ウスにおいて使用されているローラの機構と同じであ
る。すなわち、図３に示すように球体１に接して配置さ
れるローラは、軸周りに回転できるように筐体４に支持
されている。そのローラの回転軸には回転板（図示省
略）が連結されており、更にその回転板の周辺部には光
が透過するスリットが所定の間隔で形成されている。ま
た、そのスリット部を挟むようにして発光部と受光部が
筐体４に固着されていて、回転板の回転に応じて発光部
からの光がオン・オフされ、受光部に達するようになっ
ている。受光部は光・電変換機能を持ち、前記光のオン
・オフに対応した電気信号（パルス信号）を出力する。
このパルス信号はローラの回転に対応した信号であり、
したがってそのパルスはローラの回転量に比例する。
ウスにおいて使用されているローラの機構と同じであ
る。すなわち、図３に示すように球体１に接して配置さ
れるローラは、軸周りに回転できるように筐体４に支持
されている。そのローラの回転軸には回転板（図示省
略）が連結されており、更にその回転板の周辺部には光
が透過するスリットが所定の間隔で形成されている。ま
た、そのスリット部を挟むようにして発光部と受光部が
筐体４に固着されていて、回転板の回転に応じて発光部
からの光がオン・オフされ、受光部に達するようになっ
ている。受光部は光・電変換機能を持ち、前記光のオン
・オフに対応した電気信号（パルス信号）を出力する。
このパルス信号はローラの回転に対応した信号であり、
したがってそのパルスはローラの回転量に比例する。
【００１１】１０は各ローラの出力（回転量に比例した
パルス出力）から３次元姿勢の変化分に対応した信号を
求め送出する姿勢変化量演算回路である。なお、この姿
勢変化量演算回路１０は本実施例では筐体４の内部に装
着してあるが、必ずしも筐体４の内部に組み込む必要は
ない。
パルス出力）から３次元姿勢の変化分に対応した信号を
求め送出する姿勢変化量演算回路である。なお、この姿
勢変化量演算回路１０は本実施例では筐体４の内部に装
着してあるが、必ずしも筐体４の内部に組み込む必要は
ない。
【００１２】このような構成における動作を次に説明す
る。球体１の半径をＲ、ローラの半径をｒとし、筐体４
がＹ軸を回転軸とした回転（これをＹ軸周りの回転（Az
imath ）という）をしたとする。ただし、この場合ロー
ラ８と９はいずれも球体１の表面を自身の軸方向にしか
動かないので、軸周りの回転はない。ローラ７の回転量
がθ（radian）であったとすると、姿勢変化量演算回路
１０はローラ７の出力（回転量θ）から筐体４のＹ軸周
りの回転量ＡY （rad ）を次式の関係より算出する。 ＡY ＝（ｒ×θ）／Ｒ なお、Ｘ軸、Ｚ軸周りの回転があった場合は上記と同じ
関係式により各回転量ＡX ，ＡZ をそれぞれ求めること
ができる。
る。球体１の半径をＲ、ローラの半径をｒとし、筐体４
がＹ軸を回転軸とした回転（これをＹ軸周りの回転（Az
imath ）という）をしたとする。ただし、この場合ロー
ラ８と９はいずれも球体１の表面を自身の軸方向にしか
動かないので、軸周りの回転はない。ローラ７の回転量
がθ（radian）であったとすると、姿勢変化量演算回路
１０はローラ７の出力（回転量θ）から筐体４のＹ軸周
りの回転量ＡY （rad ）を次式の関係より算出する。 ＡY ＝（ｒ×θ）／Ｒ なお、Ｘ軸、Ｚ軸周りの回転があった場合は上記と同じ
関係式により各回転量ＡX ，ＡZ をそれぞれ求めること
ができる。
【００１３】このようにして筐体４の３次元姿勢の変化
（回転量）を３つのローラによりＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸周り
の各回転に分解して捕え、姿勢変化量演算回路１０によ
り、回転量に対応し、かつ送出先のコンピュータ等で処
理し得る形式のデータに変換して出力することができ
る。
（回転量）を３つのローラによりＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸周り
の各回転に分解して捕え、姿勢変化量演算回路１０によ
り、回転量に対応し、かつ送出先のコンピュータ等で処
理し得る形式のデータに変換して出力することができ
る。
【００１４】なお、本発明は例えば従来のマウスやボタ
ン、ダイアル等と組み合わせた構造とすることもでき
る。
ン、ダイアル等と組み合わせた構造とすることもでき
る。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、次
のような効果がある。 従来のデジタイザのような電磁波を用いる方式でない
ため、安定した動作が得られる。 電磁波を使用しないため設置条件の制約が少ない。 筐体に手を触れて操作を行うためキーボード等を利用
するより人間の感覚に近い３次元姿勢の入力が可能であ
る。
のような効果がある。 従来のデジタイザのような電磁波を用いる方式でない
ため、安定した動作が得られる。 電磁波を使用しないため設置条件の制約が少ない。 筐体に手を触れて操作を行うためキーボード等を利用
するより人間の感覚に近い３次元姿勢の入力が可能であ
る。
【図１】本発明に係る３次元姿勢入力装置の一実施例を
示す構成図である。
示す構成図である。
【図２】本発明に係る３次元姿勢入力装置の側面図であ
る。
る。
【図３】ローラに関する説明のための図である。
１ 球体 ２ 支柱 ３ 支持台 ４ 筐体 ５ バネ ６ ボール ７，８，９ ローラ １０ 姿勢変化量演算回路
Claims (1)
- 【請求項１】支持台に支柱を介して固着された球体と、 この球体の表面に接し、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の軸周り
にそれぞれ回転する３つのローラを備え、前記球体にか
ぶさり球体の周りを任意の方向に回転できるように取り
付けられた半球状の筐体と、 この筐体の前記球体周りの動きに伴う前記３つのローラ
の回転量出力をもとに筐体の３次元姿勢方向の変位を算
出し、その変位を電気信号で出力する姿勢変化量演算回
路を備えた３次元姿勢入力装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5158597A JPH0713689A (ja) | 1993-06-29 | 1993-06-29 | ３次元姿勢入力装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5158597A JPH0713689A (ja) | 1993-06-29 | 1993-06-29 | ３次元姿勢入力装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0713689A true JPH0713689A (ja) | 1995-01-17 |
Family
ID=15675169
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5158597A Pending JPH0713689A (ja) | 1993-06-29 | 1993-06-29 | ３次元姿勢入力装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0713689A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114980618A (zh) * | 2022-06-07 | 2022-08-30 | 浙江电联通信机房工程技术有限公司 | 一种多功能智慧节能5g融合便携通信机房 |
-
1993
- 1993-06-29 JP JP5158597A patent/JPH0713689A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114980618A (zh) * | 2022-06-07 | 2022-08-30 | 浙江电联通信机房工程技术有限公司 | 一种多功能智慧节能5g融合便携通信机房 |
| CN114980618B (zh) * | 2022-06-07 | 2023-09-01 | 浙江电联通信机房工程技术有限公司 | 一种多功能智慧节能5g融合便携通信机房 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20040608 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |