JPH07175583A - 指示入力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 指示入力装置の位置の移動が、忠実に端末装
置の画面上のカーソルとなって現れるようにすること。 【構成】 マウス型指示入力装置の位置検出ユニット１
から初期位置と、姿勢の入力を行う。動き始めたマウス
型指示入力装置のｘ′ｙ′ｚ′方向を中心にした角速度
を角速度検出ユニット５，６，７で検出する。検出結果
を積分して、移動角を算出し、さらに、あらかじめ入力
してあった初期姿勢と加算して随時の姿勢を算出する。
加速度検出ユニット２，３，４によって、加速度を検出
する。前に求めた姿勢を表す姿勢パラメータをもとに、
Ｌ系の加速度を算出する。前記加速度をもとに、積分計
算を行って相対速度を算出、さらに積分計算を行って、
変位を算出し、得られた変位に、初期位置を加算して
Ｌ′系の相対位置を求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コンピューターに情報
を入力するために好適なマウスなどの指示入力装置に関
係するものである。

【０００２】さらに具体的には、本体を平面上において
移動することでスクリーン上のカーソルを移動すること
によって情報をコンピューターに入力するのに好適な指
示入力装置に関係するものである。

【０００３】

【従来の技術】従来は、上記目的を実現するために、本
体下方に平坦部分をもうけ、机上などの平坦部分に置
き、ラバーボールや、光学的手法によって、本体と平面
との相対変位を検知し、前記変位をコンピューターのス
クリーン上に示されるカーソルの変位に反映させるべく
本体からコンピューターへの通信および制御を行ってい
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例のうち、ラバーボール等を用いる方法では、使い勝
手が使用する平面上の表面の状態に左右される。たとえ
ば、非常に摩擦がない（いわゆるつるつる）の状態の時
は、カーソルが移動しにくく、非常に使いづらいという
問題がある。また逆に、摩擦が大きくなると、本体と平
面上の摩擦も大きくなり、移動しにくく、同じく使いづ
らくなる。前記のどちらでもない、ちょうど良い専用の
平面を持つパッドが市販化されているが、それらは高価
で、かつラバー等でできているため経年劣化が激しく、
長期間初期の性能が維持できないという問題がある。

【０００５】上記の問題の解決のために、光学的手法を
用いた指示入力装置が実用化されている。しかしながら
この場合は、高価な専用のパッドを用いなければなら
ず、しかもその平面に傷がつく等の事態が発生した場合
は、変位の入力が乱れるという問題がある。また、専用
のパッドを必要とするため、使用が備え付けのワークス
テーション等に限られ、ポータブル型の、いわゆるノー
ト型のパーソナルコンピューターにおいては使用しにく
いという問題点がある。

【０００６】上記問題点は、光学的手法や、ラバーボー
ルと平面との接触を用いるなど、外部要因によってマウ
スの移動量を検出することに起因している。これら外部
要因による測定は、理想的な環境においては効果を発揮
するが、経年劣化が発生するなどの通常使用時は、マウ
スの定量的な移動量は把握しにくく、使いにくさを発生
させている。

【０００７】そこで本発明の目的は以上のような問題を
解消した指示入力装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は副座標系の主座標系に対する姿勢、位置および
速度のうち、少なくとも一つを入力する初期化手段と、
前記副座標系の少なくとも一方向を中心とした回転速度
を検知する回転速度検知手段と、前記副座標系の少なく
とも一方向の加速度を検知する加速度検知手段と、前記
検知された加速度と、前記検知された回転速度とに基づ
いて、前記副座標系の前記主座標系に対する変位を算出
する変位算出手段と、前記入力された位置と、前記算出
された変位とに基づいて、前記副座標の前記主座標に対
する位置を算出する位置算出手段と、前記算出された位
置に応答して、端末装置に表示されるカーソルを移動さ
せる信号を出力するカーソル移動信号出力手段とを具備
することを特徴とする。

【０００９】さらに本発明は副座標系の主座標系に対す
る姿勢、位置および速度を入力する初期化手段と、前記
副座標系の少なくとも一方向を中心とした回転速度を検
知する回転速度検知手段と、前記検知された回転速度に
基づいて、前記副座標系の回転変位を算出する回転変位
算出手段と、前記算出された回転変位と、前記入力され
た姿勢とに基づいて、前記副座標系の前記主座標系に対
する姿勢を算出する姿勢算出手段と、前記副座標系の少
なくとも一方向の加速度を検知する加速度検知手段と、
前記検知された加速度と、前記算出された姿勢とに基づ
いて、前記副座標系の前記主座標系に対する加速度を算
出する相対加速度算出手段と、前記算出された加速度
と、前記入力された速度とに基づいて、前記副座標系の
前記主座標系に対する速度を算出する速度算出手段と、
前記算出された速度に基づいて前記副座標系の前記主座
標系に対する変位を算出する変位算出手段と、前記入力
された位置と、前記算出された変位とに基づいて、前記
副座標の前記主座標に対する位置を算出する位置算出手
段と、前記算出された位置に応答して、端末装置に表示
されるカーソルを移動させる信号を出力するカーソル移
動信号出力手段とを具備することを特徴とする。

【００１０】さらに本発明は副座標系の主座標系に対す
る姿勢、位置、速度と、常時加わっている加速度である
常時加速度とを入力する初期化手段と、前記副座標系の
少なくとも一方向を中心とした回転速度を検知する回転
速度検知手段と、前記検知された回転速度に基づいて、
前記副座標系の回転変位を算出する回転変位算出手段
と、前記算出された回転変位と、前記入力された姿勢と
に基づいて、前記副座標系の前記主座標系に対する姿勢
を算出する姿勢算出手段と、前記副座標系の少なくとも
一方向の加速度を検知する加速度検知手段と、検知され
た回転速度に基づいて、常時加速度を算出する常時加速
度算出手段と、前記検知された加速度と、前記算出され
た常時加速度と、前記検知された回転速度とに基づい
て、前記副座標系の前記主座標系に対する加速度を算出
する相対加速度算出手段と、前記算出された加速度と、
前記入力された速度とに基づいて、前記副座標系の前記
主座標系に対する速度を算出する速度算出手段と、前記
算出された速度に基づいて前記副座標系の前記主座標系
に対する変位を算出する変位算出手段と、前記入力され
た位置と、前記算出された変位とに基づいて、前記副座
標の前記主座標に対する位置を算出する位置算出手段
と、前記算出された位置に応答して、端末装置に表示さ
れるカーソルを移動させる信号を出力するカーソル移動
信号出力手段とを具備することを特徴とする。

【００１１】さらに本発明においては、好ましくは主座
標系の少なくとも一方向を中心とした回転速度を検知す
る主座標系回転検知手段と、前記検知された主座標系の
回転速度に基づいて、前記主座標系の回転変位を算出す
る主座標系回転変位算出手段と、前記算出された主座標
系の回転変位に基づいて、前記主座標系の過去における
姿勢に対する現在の姿勢を算出する姿勢変位算出手段
と、前記主座標系の少なくとも一方向の加速度を検知す
る主座標系加速度検知手段と、前記検知された主座標系
の加速度と、前記算出された現在の姿勢とに基づいて、
前記主座標系の加速度を算出する主座標系加速度算出手
段と、前記算出された主座標系の加速度に基づいて、速
度を算出する主座標系速度算出手段と、前記算出された
主座標系の速度に基づいて、変位を算出する変位算出手
段と、前記算出された主座標系の変位に基づいて、前記
算出された位置および前記算出された姿勢の少なくとも
１つを補正する補正手段とをさらに具備することを特徴
とする。

【００１２】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。

【００１３】〈実施例１〉 （構成）図１は、本発明を最もよく説明する図である。
１は、本発明におけるマウス型指示入力装置に搭載され
る位置検出ユニット、２はｙ′方向の加速度を検出する
ユニット、３はｘ′方向の加速度を検出するユニット、
４はｚ′方向の加速度を検出するユニット、５はｚ′方
向を中心とした角速度を検出するユニット、６はｙ′方
向を中心とした角速度を検出するユニット、７はｘ′方
向の加速度を検出するユニット、８はこれらのユニット
をドライブするドライバーと、外部ユニットへの通信手
段を持つコントローラである。ｘ′，ｙ′，ｚ′につい
ては、後で詳しく述べる。

【００１４】角速度検出ユニット５，６，７は、たとえ
ば、圧電振動ジャイロ等によって構成されており、コン
トローラ８に搭載されているドライバーによって、角速
度検知可能な構成になっている。また、加速度検出ユニ
ット２，３，４は、図１に概略を示しているように、重
りＡと、それを保持するばねＢ等によって構成されてお
り、コントローラ８によって重りの位置を例えば光学的
手段等によって検知することにより、それぞれの方向の
加速度を算出することができる。

【００１５】少なくともコントローラ８は、前記角速度
検出ユニット５，６，７、および加速度検知手段２，
３，４をドライブする事で前記角速度および加速度を検
知する手段を持つ。詳細な構成は、いく通りかが考えら
れる。本発明の原理を説明した後で述べる。

【００１６】（位置検出の原理）まず、図２を元に、上
記、ｘ′，ｙ′，ｚ′の意味の説明と、本実施例におけ
る位置算出の考え方について述べる。

【００１７】本実施例においては、前記位置算出とは、
Ｌ′系と、Ｌ系の相対的な位置、すなわち図２で示すと
ころの位置ベクトル〔Ｐ〕を算出することと定義づけ
る。ここで、Ｌ′系は、マウス型指示入力装置を指し、
Ｌ系は、たとえば、端末等がおかれている空間（たとえ
ば建物）を指す。前記定義付けの理由は、「物体の動き
はすべて相対的である」アインシュタインの相対性原理
に基づいている。すなわち、物体の絶対位置は有り得な
いということであり、どの場所を基準にした位置である
かの定義付けが必要だということである。〔ｉ〕，
〔ｊ〕，〔ｋ〕は、Ｌ系における基本ベクトル、
〔ｉ′〕，〔ｊ′〕，〔ｋ′〕は、Ｌ′系における基本
ベクトルである。

【００１８】ここで、〔ｉ′〕，〔ｊ′〕，〔ｋ′〕
は、〔ｉ〕，〔ｊ〕，〔ｋ〕を用いて以下のように表す
ことができる。

【００１９】

【数１】 〔ｉ′〕＝ｉ_x 〔ｉ〕＋ｉ_y 〔ｊ〕＋ｉ_z 〔ｋ〕 〔ｊ′〕＝ｊ_x 〔ｉ〕＋ｊ_y 〔ｊ〕＋ｊ_z 〔ｋ〕 〔ｋ′〕＝ｋ_x 〔ｉ〕＋ｋ_y 〔ｊ〕＋ｋ_z 〔ｋ〕 ただし、ｉ_x ²＋ｉ_y ²＋ｉ_z ²＝１ ｊ_x ²＋ｊ_y ²＋ｊ_z ²＝１ ｋ_x ²＋ｋ_y ²＋ｋ_z ²＝１…（１） ｉ_x ，ｉ_y ，ｉ_z ，ｊ_x ，ｊ_y ，ｊ_z ，ｋ_x ，ｋ_y ，ｋ
_z で示すこれらのパラメータは、Ｌ系におけるＬ′系の
姿勢を示すパラメータ（以下姿勢パラメータ）である。
ここで、Ｌ系が静止系（加速度運動を行っていない）で
あれば、イニシャル時におけるこれらのパラメータを元
に、回転変位を算出することによって、随時の姿勢パラ
メータを算出することができる。また、姿勢パラメータ
と、Ｌ′系において計測される加速度から、Ｌ系とＬ′
系との間の加速度を検出し、積分することによって、位
置ベクトル〔Ｐ〕を求めることができる。

【００２０】（位置検出の具体的理論）最初に、簡単の
ために、Ｌ系が無重力である系を考え、次に、重力が加
わっている系を考える。また、どの場合も、前述のよう
に、Ｌ系は等速円運動も含めた加速度運動は行っていな
いと仮定する。

【００２１】図３において、〔ｉ₀ ′〕，〔ｊ₀ ′〕，
〔ｋ₀ ′〕を初期のＬ′系の基本ベクトル、〔ｉ′〕，
〔ｊ′〕，〔ｋ′〕を、移動した後のＬ′系基本ベクト
ルとし、ｘ′，ｙ′平面が時計方向にθ方向だけ回転し
た場合を例にとって説明する。式で表すと、

【００２２】

【数２】 〔ｉ′〕＝〔ｉ₀ ′〕cos θ＋〔ｋ₀ ′〕sin θ 〔ｊ′〕＝−〔ｉ₀ ′〕sin θ＋〔ｋ₀ ′〕cos θ 〔ｋ′〕＝〔ｋ₀ ′〕 …（２） となる。上記の例では、ｘ′，ｙ′平面のみの回転だっ
たが、３方向すべてにおいて同様の考え方ができ、しか
も、それらが複雑に絡み合った場合でも、同様の解析に
よって随時の姿勢パラメータを求めることができる。す
なわち、一番最初の姿勢パラメータがわかっていれば、
あとは、ユニット５，６，７によって得られる角速度か
ら求まるθによって、随時の姿勢パラメータを求めるこ
とができる。

【００２３】次に、上記で求まった姿勢パラメータを用
いて、Ｌ′系のＬ系における加速度を求める。

【００２４】マウス型指示入力装置内の加速度検出ユニ
ット２、３，４で検知される加速度を〔ａ′〕とする
と、〔ａ′〕は、〔ｉ′〕，〔ｊ′〕，〔ｋ′〕を用い
て次のように表すことができる。

【００２５】

【数３】 〔ａ′〕＝ａ_x 〔ｉ′〕＋ａ_y 〔ｊ′〕＋ａ_z 〔ｋ′〕 ただし、ａ_x ，ａ_y ，ａ_z はそれぞれ〔ａ´〕のｘ成
分，ｙ成分，ｚ成分である。

【００２６】上記の式に、（１）を代入すると、

【００２７】

【数４】 〔ａ′〕＝ａ_x （ｉ_x 〔ｉ〕＋ｉ_y 〔ｊ〕＋ｉ_z
〔ｋ〕） ＋ａ_y （ｊ_x 〔ｉ〕＋ｊ_y 〔ｊ〕＋ｊ_z 〔ｋ〕） ＋ａ_z （ｋ_x 〔ｉ〕＋ｋ_y 〔ｊ〕＋ｋ_z 〔ｋ〕） ＝（ａ_x ｉ_x ＋ａ_y ｊ_x ＋ａ_z ｋ_x ）〔ｉ〕 ＋（ａ_x ｉ_y ＋ａ_y ｊ_y ＋ａ_z ｋ_y ）〔ｊ〕 ＋（ａ_x ｉ_z ＋ａ_y ｊ_z ＋ａ_z ｋ_z ）〔ｋ〕 となり、〔ａ′〕を〔ｉ〕，〔ｊ〕，〔ｋ〕で表すこと
ができる。

【００２８】たとえばここで、もし、〔ｉ′〕＝
〔ｉ〕，〔ｊ′〕＝〔ｊ〕，〔ｋ′〕＝〔ｋ〕であれ
ば、図２で示すようにＬ系とＬ′系は平行であるため、

【００２９】

【数５】ｉ_x ＝ｊ_y ＝ｋ_z ＝１ であることから、

【００３０】

【数６】 〔ａ′〕＝ａ_x 〔ｉ〕＋ａ_y 〔ｊ〕＋ａ_z 〔ｋ〕 となる。

【００３１】実際のＬ系におけるＬ′系の加速度は、
〔ａ′〕と〔ａ〕の向きが逆であることから、

【００３２】

【数７】 〔ａ〕＝−〔ａ′〕 ＝−（ａ_x ｉ_x ＋ａ_y ｊ_x ＋ａ_z ｋ_x ）〔ｉ〕 −（ａ_x ｉ_y ＋ａ_y ｊ_y ＋ａ_z ｋ_y ）〔ｊ〕 −（ａ_x ｉ_z ＋ａ_y ｊ_z ＋ａ_z ｋ_z ）〔ｋ〕 となる。

【００３３】ここで求まった加速度を積分することによ
って速度がもとまり、さらに速度を積分することによっ
て変位を求めることができる。

【００３４】上記述べてきた解析によって、あらかじ
め、Ｌ′系の、Ｌ系における位置および姿勢がわかれ
ば、回転速度、加速度を知るだけで（外部情報無し
に）、随時の位置を算出することができる。

【００３５】上記は重力を無視した場合であったが、実
際にはマウス型指示入力装置にも重力が働いており、し
かも、マウス型指示入力装置内では、加わっている加速
度が、慣性力なのか、重力なのかの区別はできない。こ
れは、アインシュタインの一般相対性理論の、「慣性力
と重力の同一性」による。よって、本発明では、重力加
速度を入力し、姿勢パラメータより、随時重力加速度の
方向を検出し、実際にかかっている加速度から、重力加
速度の値を引くことによって、慣性加速度を算出する方
法をとる。

【００３６】重力がかかっている方向をｚ軸方向とは反
対の方向と仮定すると、

【００３７】

【数８】〔ｇ〕＝−ｇ〔ｋ〕 ただし、ｇは重力定数。

【００３８】となる。ｇをＬ′系基本ベクトルで表す
と、

【００３９】

【数９】 〔ｇ〕＝−ｇ（ｋ_x 〔ｉ〕＋ｋ_y 〔ｊ〕＋ｋ_z 〔ｋ〕） 実際にマウス型指示入力装置内で検出される加速度を
〔ａ″〕とすると、

【００４０】

【数１０】〔ａ″〕＝〔ａ′〕＋〔ｇ〕 であるから、

【００４１】

【数１１】〔ａ′〕＝〔ａ″〕−〔ｇ〕 によって、〔ａ′〕を求めることができる。

【００４２】（位置算出装置の構成）上記の理論に基づ
き、実際に位置算出を行うためのシステムの構成につい
て説明する。図４に示すように、本システムは、角速度
検出手段１１と、移動角算出手段１２と、初期姿勢入力
手段１３と、姿勢算出手段１４と、加速度検出手段１５
と、Ｌ系における加速度算出手段１６と、相対速度算出
手段１７と、相対変位算出手段１８と、相対位置算出手
段１９と、初期位置入力手段２０とによってなる。これ
らの手段は、それぞれコントローラ８もしくはサーバー
２０（図６：後述）内に搭載されているマイクロコンピ
ュータにおけるソフトウエアモジュールによって構成す
る。また、ゲートアレイといったハード回路構成をとっ
ても良い。また、姿勢算出までをハード回路で、それ以
降位置算出までをソフトウエアで構成するハイブリッド
構成も可であり、さまざまに考えることができる。

【００４３】これらの構成要素のうち、マウス型指示入
力装置のコントローラ８の具備する手段は、大きく分け
て以下の３通りに考える事ができる。

【００４４】（１）角速度と加速度の検知のみ行い、結
果をサーバー２０に送信する方法。

【００４５】（２）姿勢と加速度までを算出し、結果を
サーバー２０に送信する方法。

【００４６】（３）姿勢、相対位置をすべて計算し、結
果をサーバー２０に送信する方法。

【００４７】上記３通りいずれの場合でも、サーバー２
０はマウス型指示入力装置からの信号をもとに、解析を
行い、算出された相対位置をもとに、マウス型指示入力
装置や端末装置を管理する。

【００４８】これらの構成によって生ずる作用を図５を
用いて説明する。

【００４９】まず、初期位置と、姿勢の入力を行う（Ｓ
１）。次に、動き始めたマウス型指示入力装置のｘ′，
ｙ′，ｚ′方向を中心にした角速度をそれぞれ角速度検
出ユニット５，６，７を用いて検出する（Ｓ２）。検出
結果を積分することによって、移動角が算出される（Ｓ
３）。さらに、あらかじめ入力してあった初期姿勢と加
算する（Ｓ４）ことによって、随時の姿勢を算出する
（Ｓ５）。

【００５０】次に、加速度検出ユニット２，３，４によ
って、加速度を検出する（Ｓ６）。次に、前に求めた姿
勢を表す姿勢パラメータをもとに、Ｌ系の加速度を算出
する（Ｓ７）。前記加速度をもとに、積分計算を行うこ
とによって相対速度を算出する（Ｓ８）。さらに積分計
算を行うことによって、変位を算出する（Ｓ９）。得ら
れた変位に、初期位置を加算する（Ｓ１０）ことによっ
て、相対位置が求まる（Ｓ１１）。

【００５１】（マウス型指示入力装置の構成）マウス型
指示入力装置の構成を、図６に示す。マウス型指示入力
装置４０は、位置検出ユニット１，マウスコントローラ
４１，下部スイッチ（以下、ＳＷ）４２，クリックボタ
ン４３によって構成されている。位置検出ユニット１
は、現在の自分の位置をこれまで述べてきた手法に基づ
いて算出し、マウスコントローラ４１とデータのやり取
りを行う。ＳＷ４２は、マウス型指示入力装置４０が平
面上に置かれているかどうかを検知するスイッチで、平
面上に置かれているか否かを、マウスコントローラ４１
に知らせる。クリックボタン４３は、ボタンが押されて
いるか否かを、マウスコントローラ４１に知らせる。マ
ウスコントローラ４１は、上記の情報を、サーバー２０
に伝える。この構成のほかにも、たとえば、マウスコン
トローラ４１と、コントローラ８とを兼ねる構成が考え
られる。いずれの場合でも、位置検出ユニット１から出
力されるデータは、前記コントローラ８の具備する手段
に基づいている。

【００５２】（マウス型指示入力システムの構成）上記
の位置算出手段を用い、マウスシステムを構築した例
を、図７に示す。本システムは、マウス型指示入力装置
４１，サーバー２０，端末装置３０によりなる。サーバ
ー２０は、マウス型指示入力装置４１からの信号に基づ
き、端末装置３０に、端末装置３０上のカーソルを移動
させる信号を出力する。

【００５３】（マウス型指示入力システムの動作）次
に、マウス型指示入力システムの動作について図８の
（ａ），（ｂ）を元に説明する。まず、ワークステーシ
ョン等のシステム全体が立ち上がったとき（Ｓ１１）、
マウス型指示入力装置の初期の位置と姿勢を入力する
（Ｓ１２）。このとき、マウスは、マウスを操作する平
面上に静置しておくとする。この時点から、位置算出を
開始する（Ｓ１３）。

【００５４】マウスが平面から離されると、すなわち、
ＳＷ４２がＯＦＦされているときは、マウスの位置算出
は実行されるが、カーソルの移動は行われない。

【００５５】ＳＷ４２がＯＮされたとき（Ｓ１４）、す
なわち、マウスが平面上におかれたときに、例外処理が
発生する。まず、そのときの初期位置からの相対位置を
記憶する（Ｓ１５）。ＳＷ４２のＯＮ状態が続いている
間（Ｓ１６）、変位の算出をし、（Ｓ１５）で行った位
置との相対分だけ、カーソルを移動する（Ｓ１７）。Ｓ
Ｗ４２がＯＦＦすると、このルーチンを抜ける（Ｓ１
８）。

【００５６】〈実施例２〉実施例１では、Ｌ系が移動す
る場合を特に考慮しなかった。しかしながら、端末装置
が使われる環境は、静止しているビルの中だけとは限ら
ず、たとえば、移動、停止を繰り返す乗り物の中で使わ
れる場合もあり、長時間端末装置のたち上げが行われな
い場合は、地球の自転や公転を考慮しなければならなく
なる。

【００５７】これらの誤差を補正するために、Ｌ系の移
動も考慮して位置を管理する必要がある。

【００５８】すなわち、図１で示す位置検出ユニット
を、Ｌ系にも具備し、常に位置の補正を行うことによ
り、精密な位置管理を行う。

【００５９】（位置の移動の補正）最初の位置から、移
動した位置をベクトルとして表し、そのベクトルを元
に、位置の補正を行う。

【００６０】最初の位置と、最初の位置におけるマウス
型指示入力装置との相対位置を〔Ｐ〕、Ｌ系が移動した
移動量を〔Ｐ₀ 〕、移動した先と、マウス型指示入力装
置との相対位置を〔Ｐ′〕とすると、

【００６１】

【数１２】〔Ｐ〕＝〔Ｐ₀ 〕＋〔Ｐ′〕 よって、

【００６２】

【数１３】〔Ｐ′〕＝〔Ｐ〕−〔Ｐ₀ 〕 となる。〔Ｐ₀ 〕は、Ｌ系に取り付けられた位置検出ユ
ニットによって求めることができる。

【００６３】（姿勢の補正）Ｌ系の最初の姿勢を示す基
本ベクトルを〔ｉ₀ 〕，〔ｊ₀ 〕，〔ｋ₀ 〕、移動後の
基本ベクトルを〔ｉ〕，〔ｊ〕，〔ｋ〕とする。する
と、Ｌ系に設けられた位置検出ユニットによって、以下
の式を満たすパラメータを求めることができる。

【００６４】

【数１４】 〔ｉ₀ 〕＝ｉ_x0〔ｉ〕＋ｉ_y0〔ｊ〕＋ｉ_z0〔ｋ〕 〔ｊ₀ 〕＝ｊ_x0〔ｉ〕＋ｊ_y0〔ｊ〕＋ｊ_z0〔ｋ〕 〔ｋ₀ 〕＝ｋ_x0〔ｉ〕＋ｋ_y0〔ｊ〕＋ｋ_z0〔ｋ〕 Ｌ′系の位置を示す基本ベクトル〔ｉ′〕，〔ｊ′〕，
〔ｋ′〕は、〔ｉ₀ 〕，〔ｊ₀ 〕，〔ｋ₀ 〕を用いて、

【００６５】

【数１５】 〔ｉ′〕＝ｉ_x 〔ｉ₀ 〕＋ｉ_y 〔ｊ₀ 〕＋ｉ_z 〔ｋ₀ 〕 〔ｊ′〕＝ｊ_x 〔ｉ₀ 〕＋ｊ_y 〔ｊ₀ 〕＋ｊ_z 〔ｋ₀ 〕 〔ｋ′〕＝ｋ_x 〔ｉ₀ 〕＋ｋ_y 〔ｊ₀ 〕＋ｋ_z 〔ｋ₀ 〕 と表すことができるから、

【００６６】

【数１６】

【００６７】と、表すことができる。

【００６８】（作用）上記の理論に基づき、作用を述べ
る。本実施例の場合、Ｌ系（ビルなど、端末装置がおか
れている場所の系）Ｌ′系（マウス型指示入力装置）の
両方に位置検出ユニット１が搭載されている。

【００６９】先ず、実施例１で説明した理論に基づき、
Ｌ′系のＬ系における移動量を算出する。次に、Ｌ系の
移動量の算出を行う。最後に、Ｌ系の移動量を元に、前
に述べた理論に基づき補正を行う。

【００７０】〈実施例３〉図４において、加速度検出手
段１５によって、速度を先に算出し、それから姿勢を組
み合わせて相対速度を算出しても良い。また、変位を算
出してから、姿勢を掛け合わせ、Ｌ系における位置を算
出するなどその実施の考え方はさまざまである。

【００７１】〈実施例４〉図７におけるサーバー２０
は、実施例１では独立した装置として扱ったが、マウス
型指示入力装置４０の機能の一部として搭載が可能であ
る。また、端末装置３０の機能の一部として搭載も可能
である。前者は、従来のマウス型指示入力装置とのコン
パチビリティが容易であるが、マウス本体の機能が重く
なる。また、後者は、マウスとの特殊な切り口が必要と
なるが、マウス本体の機能を軽くできるという特徴があ
る。

【００７２】〈実施例５〉本実施例の特徴を、図９を用
いて説明する。

【００７３】本実施例では、下部スイッチ４２の代りの
ものが、側面についており（以下、側面スイッチ４２
Ａ）親指で操作可能になっている。側面スイッチ４２Ａ
を操作しながらマウスを動かすと、画面上のカーソルが
移動する。側面スイッチ４２Ａを離してマウスを動かし
ても、カーソルは移動しない。このような構成をとるこ
とによって、底面を接触させる必要がなくなる。また、
側面スイッチ４２Ａをトグル式にすると、側面スイッチ
４２ＡをＯＮしている間、マウスの移動は常にカーソル
移動に反映されるため、タブレットのように絶対位置で
カーソル移動が可能となる。

【００７４】

【発明の効果】本発明により、外部情報による指示入力
装置の位置の検知が不要になるため、指示入力装置の位
置の移動が、忠実に端末装置の画面上のカーソルとなっ
て現れる指示入力装置を構築できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる位置検出ユニットの構成を示す
図である。

【図２】位置検出の原理の説明図である。

【図３】ベクトルの回転例を示す図である。

【図４】位置検出装置の構成を示す図である。

【図５】同装置の作用を示すフローチャートである。

【図６】マウス型指示入力装置の構成を示す図である。

【図７】マウスシステムを示す図である。

【図８】マウス型指示入力システムの動作を示すフロー
チャートである。

【図９】マウス型指示入力装置の他の構成を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ 位置検出ユニット ２ ｙ′方向の加速度を検出するユニット ３ ｘ′方向の加速度を検出するユニット ４ ｚ′方向の加速度を検出するユニット ５ ｚ′方向を中心とした角速度を検出するユニット ６ ｙ′方向を中心とした角速度を検出するユニット ７ ｘ′方向の加速度を検出するユニット ８ これらのユニット２〜７をドライブするドライバー
と、外部ユニットへの通信手段を持つコントローラ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 副座標系の主座標系に対する姿勢、位置
   および速度のうち、少なくとも一つを入力する初期化手
   段と、 前記副座標系の少なくとも一方向を中心とした回転速度
   を検知する回転速度検知手段と、 前記副座標系の少なくとも一方向の加速度を検知する加
   速度検知手段と、 前記検知された加速度と、前記検知された回転速度とに
   基づいて、前記副座標系の前記主座標系に対する変位を
   算出する変位算出手段と、 前記入力された位置と、前記算出された変位とに基づい
   て、前記副座標の前記主座標に対する位置を算出する位
   置算出手段と、 前記算出された位置に応答して、端末装置に表示される
   カーソルを移動させる信号を出力するカーソル移動信号
   出力手段とを具備することを特徴とする指示入力装置。
2. 【請求項２】 副座標系の主座標系に対する姿勢、位置
   および速度を入力する初期化手段と、 前記副座標系の少なくとも一方向を中心とした回転速度
   を検知する回転速度検知手段と、 前記検知された回転速度に基づいて、前記副座標系の回
   転変位を算出する回転変位算出手段と、 前記算出された回転変位と、前記入力された姿勢とに基
   づいて、前記副座標系の前記主座標系に対する姿勢を算
   出する姿勢算出手段と、 前記副座標系の少なくとも一方向の加速度を検知する加
   速度検知手段と、 前記検知された加速度と、前記算出された姿勢とに基づ
   いて、前記副座標系の前記主座標系に対する加速度を算
   出する相対加速度算出手段と、 前記算出された加速度と、前記入力された速度とに基づ
   いて、前記副座標系の前記主座標系に対する速度を算出
   する速度算出手段と、 前記算出された速度に基づいて前記副座標系の前記主座
   標系に対する変位を算出する変位算出手段と、 前記入力された位置と、前記算出された変位とに基づい
   て、前記副座標の前記主座標に対する位置を算出する位
   置算出手段と、 前記算出された位置に応答して、端末装置に表示される
   カーソルを移動させる信号を出力するカーソル移動信号
   出力手段とを具備することを特徴とする指示入力装置。
3. 【請求項３】 副座標系の主座標系に対する姿勢、位
   置、速度と、常時加わっている加速度である常時加速度
   とを入力する初期化手段と、 前記副座標系の少なくとも一方向を中心とした回転速度
   を検知する回転速度検知手段と、 前記検知された回転速度に基づいて、前記副座標系の回
   転変位を算出する回転変位算出手段と、 前記算出された回転変位と、前記入力された姿勢とに基
   づいて、前記副座標系の前記主座標系に対する姿勢を算
   出する姿勢算出手段と、 前記副座標系の少なくとも一方向の加速度を検知する加
   速度検知手段と、 前記検知された回転速度に基づいて、常時加速度を算出
   する常時加速度算出手段と、 前記検知された加速度と、前記算出された常時加速度
   と、前記検知された回転速度とに基づいて、前記副座標
   系の前記主座標系に対する加速度を算出する相対加速度
   算出手段と、 前記算出された加速度と、前記入力された速度とに基づ
   いて、前記副座標系の前記主座標系に対する速度を算出
   する速度算出手段と、 前記算出された速度に基づいて前記副座標系の前記主座
   標系に対する変位を算出する変位算出手段と、 前記入力された位置と、前記算出された変位とに基づい
   て、前記副座標の前記主座標に対する位置を算出する位
   置算出手段と、 前記算出された位置に応答して、端末装置に表示される
   カーソルを移動させる信号を出力するカーソル移動信号
   出力手段とを具備することを特徴とする指示入力装置。
4. 【請求項４】 主座標系の少なくとも一方向を中心とし
   た回転速度を検知する主座標系回転検知手段と、 前記検知された主座標系の回転速度に基づいて、前記主
   座標系の回転変位を算出する主座標系回転変位算出手段
   と、 前記算出された主座標系の回転変位に基づいて、前記主
   座標系の過去における姿勢に対する現在の姿勢を算出す
   る姿勢変位算出手段と、 前記主座標系の少なくとも一方向の加速度を検知する主
   座標系加速度検知手段と、 前記検知された主座標系の加速度と、前記算出された現
   在の姿勢とに基づいて、前記主座標系の加速度を算出す
   る主座標系加速度算出手段と、 前記算出された主座標系の加速度に基づいて、速度を算
   出する主座標系速度算出手段と、 前記算出された主座標系の速度に基づいて、変位を算出
   する変位算出手段と、 前記算出された主座標系の変位に基づいて、前記算出さ
   れた位置および前記算出された姿勢の少なくとも１つを
   補正する補正手段とをさらに具備することを特徴とする
   請求項１，２および３のいずれかに記載の指示入力装
   置。