JPH08278846A - Three-dimensional data input device - Google Patents

Three-dimensional data input device

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JPH08278846A
JPH08278846A JP8024487A JP2448796A JPH08278846A JP H08278846 A JPH08278846 A JP H08278846A JP 8024487 A JP8024487 A JP 8024487A JP 2448796 A JP2448796 A JP 2448796A JP H08278846 A JPH08278846 A JP H08278846A
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JP
Japan
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angular velocity
signal
data
rotation amount
amount data
Prior art date
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Pending
Application number
JP8024487A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Michiyasu Tano
通保 田野
Tokuzo Shibata
篤三 柴田
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ROJIN KK
Data Tec Co Ltd
Original Assignee
ROJIN KK
Data Tec Co Ltd
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Publication date
Application filed by ROJIN KK, Data Tec Co Ltd filed Critical ROJIN KK
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Publication of JPH08278846A publication Critical patent/JPH08278846A/en
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Priority to US09/705,189 priority patent/US6466831B1/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE: To provide a three-dimensional data input device capable of inputting three-dimensional information to a computer by a simple operation. CONSTITUTION: A freely rotatable ball body 4, rotation detection sensors 5 and 6 for detecting a rotational amount imparted to the ball body 4 and an angular velocity meter 7 for detecting an angular velocity generated in a mouse main body 3 are provided inside the mouse main body 3. Further, an arithmetic part 2 for generating the displacement amount data of a pointer within a plance based on the rotational amount detected in the rotation detection sensors 5 and 6 and generating the rotational amount data of the pointer based on the output value of the angular velocity meter 7 is provided and at least one of the displacement amount data and the rotational amount data is outputted to the computer by a prescribed data form.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、コンピュータのデ
ータ入力装置に係り、特に、三次元データの入力を可能
にする装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a data input device for a computer, and more particularly to a device that enables input of three-dimensional data.

【0002】[0002]

【従来の技術】コンピュータのデータ入力装置として、
キーボードのほか、マウス、デジタイザ等のポインティ
ングデバイスが多用されている。図15は、ポインティ
ングデバイスの一例であるマウスCの使用状態の説明図
である。図示するように、マウスCは、コンピュータB
のデータ入力部に所定のマウスインターフェースを介し
て接続される。そして、コンピュータB側のソフトウエ
アにより、画面上の横(X軸)方向及び縦(Z軸)方向
のポインタ変位量を、それぞれ机上でのマウス本体の前
後(Z軸)左右(X軸)方向の移動量と対応させてい
る。使用時には、操作者がマウス本体を所望の方向に移
動させる。これに対応してコンピュータBの画面上のポ
インタが変位する。このように、現在、マウスCによる
画面操作は二次元的なものに限られている。これは、デ
ジタイザ等のような他の同種のデータ入力装置を用いる
場合も同様である。
2. Description of the Related Art As a data input device for a computer,
In addition to keyboards, pointing devices such as mice and digitizers are widely used. FIG. 15 is an explanatory diagram of a usage state of the mouse C, which is an example of a pointing device. As shown, mouse C is computer B
Is connected to the data input section of the mouse via a predetermined mouse interface. Then, by the software on the computer B side, the pointer displacement amounts in the horizontal (X-axis) direction and the vertical (Z-axis) direction on the screen are respectively measured on the desk in the front-back (Z-axis) left-right (X-axis) direction. It corresponds to the movement amount of. At the time of use, the operator moves the mouse body in a desired direction. In response to this, the pointer on the screen of the computer B is displaced. As described above, currently, the screen operation by the mouse C is limited to two-dimensional operation. This is also the case when other similar data input devices such as digitizers are used.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところで、コンピュー
タBの画面操作において、マルチタスク処理やマルチウ
インドウ処理のような複数同時処理では、図16に示さ
れるように、処理対象となる表示画面a,b,cを順次
積み重ねることが想定されている。この場合、目的とす
る表示画面を開くためには、より上位の表示画面から順
次開いていかなければならない。そのため、多くの表示
画面を管理する場合は、操作が煩雑になるばかりでな
く、操作ミスが生じ易くなる。これは、従来のデータ入
力装置が二次元的なデータ入力しかできず、提供される
ソフトウエアもそれに対応せざるを得なかったことに起
因する。
By the way, in the screen operation of the computer B, in a plurality of simultaneous processes such as a multitask process and a multiwindow process, as shown in FIG. 16, the display screens a and b to be processed are displayed. , C are assumed to be sequentially stacked. In this case, in order to open the target display screen, it is necessary to open sequentially from the higher order display screen. Therefore, when managing many display screens, not only the operation becomes complicated, but also an operation error easily occurs. This is because the conventional data input device can only input two-dimensional data, and the software provided has to correspond to it.

【0004】一方、建築機械設計などで利用されている
CAD(コンピュータによる画像形成支援システム)に
おいては、三次元的なデータ入力が一般的になってい
る。しかし、従来のデータ入力装置が二次元的なデータ
入力しかサポートできないため、CADが用意している
機能を十分に発揮できず、操作上不便をきたしている。
On the other hand, three-dimensional data input is generally used in CAD (image forming support system by computer) used in construction machine design and the like. However, since the conventional data input device can only support two-dimensional data input, the functions provided by CAD cannot be fully exerted, which is inconvenient in operation.

【0005】そこで本発明の課題は、上記背景に鑑み、
コンピュータへの三次元的なデータ入力を可能にする簡
易構成のデータ入力装置を提供することにある。
In view of the above background, an object of the present invention is to solve the above problems.
It is to provide a data input device having a simple structure that enables three-dimensional data input to a computer.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の三次元データ入力装置は、装置本体内に回転自在に
配置されたボール体と、このボール体に付与された回転
量を検出する回転検出センサと、この回転検出センサで
検出した回転量から一平面内におけるポインタの変位量
データを生成する変位量データ生成手段と、前記平面に
対して所定の角度をもつ軸線回りの角速度が発生したと
きにそれを検出して角速度信号に変換する角速度計と、
前記角速度信号に基づいて前記軸線回りまたは該軸線に
対して一定傾斜角をもつ他の軸線回りのポインタの回転
量データを生成する回転量データ生成手段とを少なくと
も備え、前記変位量データと回転量データの少なくとも
一方を所定のデータ形式で出力するように構成される。
A three-dimensional data input device of the present invention for solving the above problems detects a ball body rotatably arranged in the apparatus body and the amount of rotation given to this ball body. A rotation detecting sensor, a displacement amount data generating means for generating displacement amount data of a pointer in one plane from the rotation amount detected by the rotation detecting sensor, and an angular velocity around an axis having a predetermined angle with respect to the plane. An gyro that detects it and converts it into an angular velocity signal,
At least a rotation amount data generating means for generating rotation amount data of a pointer around the axis or around another axis having a constant inclination angle with respect to the axis based on the angular velocity signal, the displacement amount data and the rotation amount. It is configured to output at least one of the data in a predetermined data format.

【0007】回転量データ生成手段は、前記角速度計の
周囲温度に対応する温度係数値を導出し、この温度計数
値に基づいて前記変換された角速度信号を補正する温度
補正手段を有することを特徴とする。
The rotation amount data generating means has a temperature correction means for deriving a temperature coefficient value corresponding to the ambient temperature of the angular velocity meter and correcting the converted angular velocity signal based on the temperature count value. And

【0008】上記課題を解決する他の三次元データ入力
装置は、所定角度をもつ複数の軸線上に各々配置され、
各軸線回りの角速度が発生したときにそれを検出して角
速度信号に変換する複数の角速度計と、これらの角速度
計で変換された角速度信号を相互に加味して各軸線回り
のポインタ回転量データを生成する回転量データ生成手
段とを少なくとも備え、前記回転量データを所定のデー
タ形式で出力するように構成される。この場合、軸線数
は三次元であるから互いに直交する3本であることが好
ましいが、係数演算補正が可能なので、その数は任意で
足りる。
Another three-dimensional data input device for solving the above-mentioned problems is arranged on a plurality of axes having predetermined angles,
Pointer rotation amount data around each axis, which takes into account the angular velocity signals converted by these angular velocimeters and the multiple angular velocimeters that detect the angular velocity around each axis and convert it to the angular velocity signal. And a rotation amount data generating unit for generating the rotation amount data, and is configured to output the rotation amount data in a predetermined data format. In this case, since the number of axes is three-dimensional, it is preferable that the number of axes is three orthogonal to each other. However, the number can be arbitrarily set because coefficient calculation correction is possible.

【0009】この構成における好ましい態様として、前
記回転量データ生成手段に、前記各々の角速度信号を規
定時間内で振幅値が平均化されたディジタル信号に変換
する手段を設ける。より好ましくは、さらに、前記変換
されたディジタル信号を座標値信号に変換する座標変換
部と、この座標変換部で変換された座標値信号をそれぞ
れ少なくとも二分岐する信号分岐部と、この信号分岐部
で分岐された各分岐信号からそれぞれ異なる周波数成分
を除去するフィルタ部と、このフィルタ部を経た各分岐
信号を合成する信号合成部と、この信号合成部で合成さ
れた信号を角度積分して個々の角速度信号に対応する角
度データを生成する手段とを設け、生成された各々の角
度データを前記座標値信号の変換時パラメータとして前
記座標変換部へ導くようにする。
As a preferred mode of this configuration, the rotation amount data generating means is provided with means for converting each of the angular velocity signals into a digital signal whose amplitude value is averaged within a prescribed time. More preferably, further, a coordinate conversion unit that converts the converted digital signal into a coordinate value signal, a signal branch unit that branches the coordinate value signal converted by the coordinate conversion unit into at least two, and this signal branch unit. A filter unit that removes different frequency components from each of the branched signals branched by, a signal combining unit that combines the branched signals that have passed through this filter unit, and the signals combined by the signal combining unit are integrated by angle integration. And means for generating angle data corresponding to the angular velocity signal, and each of the generated angle data is guided to the coordinate conversion unit as a conversion parameter of the coordinate value signal.

【0010】なお、角度データをより正確なものとする
ため、上記回転量データ生成手段は、前記角速度信号に
含まれる角度成分の変化が予め不感帯として設定した領
域内のときに低周波成分の振幅値、すなわちオフセット
成分を補正する補正手段を備え、有害なオフセット成分
を逐次キャンセルできるようにする。
In order to make the angle data more accurate, the rotation amount data generating means is configured such that when the change in the angular component contained in the angular velocity signal is within the area preset as the dead zone, the amplitude of the low frequency component is increased. A correction means for correcting the value, that is, the offset component is provided so that the harmful offset component can be sequentially canceled.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の三
次元データ入力装置の実施態様を詳細に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of a three-dimensional data input device of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

【0012】(第1実施形態)図1は、本発明を三次元
マウスに適用した場合の説明図であり、(a)はその内
部配置を示す正断面図、(b)は側部断面図である。こ
の三次元マウスAは、センサ部1と、演算部2とから構
成される。センサ部1は、手で握れる程度の大きさのマ
ウス本体3の内部に、回転自在のボール体4、回転検出
センサとして用いる2つのロータリーエンコーダ5,
6、角速度計として用いるジャイロ7、及び2つのスイ
ッチ8,9を配置して成る。
(First Embodiment) FIGS. 1A and 1B are explanatory views when the present invention is applied to a three-dimensional mouse. FIG. 1A is a front sectional view showing the internal arrangement, and FIG. 1B is a side sectional view. Is. The three-dimensional mouse A is composed of a sensor unit 1 and a calculation unit 2. The sensor unit 1 includes a rotatable ball body 4, two rotary encoders 5 used as rotation detection sensors, inside a mouse body 3 that is small enough to be held by a hand.
6, a gyro 7 used as an angular velocity meter, and two switches 8 and 9 are arranged.

【0013】ボール体4は、マウス本体3の底部に形成
された開口部3aからその一部が露出するように配置さ
れ、この露出部分がマウスパッド18と接することによ
って、マウス本体体3の移動に連動して回転するように
なっている。ロータリーエンコーダ5,6は、互いに直
交する水平2軸方向(前後、左右)からボール体4の表
面に常時接触するように配置され、各軸におけるボール
体4の回転量に対応する信号をそれぞれ出力するように
なっている。ジャイロ7は、上記2軸に直交する第3の
軸(垂直方向)に配置され、マウス本体3の回転量に対
応した信号を出力するようになっている。2つのスイッ
チ8,9は、各々マウス本体3の上面に配置された操作
ボタン10,11に連動しており、対応する操作ボタン
が押されたときに、それを表す選択信号を出力する。
The ball body 4 is arranged so that a part thereof is exposed from an opening 3a formed in the bottom of the mouse body 3, and the exposed portion contacts the mouse pad 18, whereby the mouse body 3 is moved. It is designed to rotate in conjunction with. The rotary encoders 5 and 6 are arranged so as to be in constant contact with the surface of the ball body 4 in two horizontal axis directions (front and rear, left and right) orthogonal to each other, and output signals corresponding to the rotation amount of the ball body 4 on each axis. It is supposed to do. The gyro 7 is arranged on a third axis (vertical direction) orthogonal to the two axes and outputs a signal corresponding to the rotation amount of the mouse body 3. The two switches 8 and 9 are interlocked with the operation buttons 10 and 11 arranged on the upper surface of the mouse body 3, and when a corresponding operation button is pressed, a selection signal indicating that is output.

【0014】ロータリーエンコーダ5,6は、ボール体
4に接触したローラと同一回転軸に設けられた回転スリ
ットが、ボール体4の回転に連動して回転し、光を遮断
したときにその状態をフォトセンサで検出し、ボール体
4の回転量を回転信号(パルス信号)に変換して出力す
るように構成されたものである。
In the rotary encoders 5 and 6, the rotary slit provided on the same rotary shaft as the roller in contact with the ball body 4 rotates in conjunction with the rotation of the ball body 4 and turns the state when the light is blocked. The rotation amount of the ball 4 is detected by a photo sensor, converted into a rotation signal (pulse signal), and output.

【0015】ジャイロ7は、角速度を高精度に検出でき
るものであれば、特にその種類を問うものではないが、
例えば圧電型振動ジャイロ(例えば、村田製作所製の圧
電型振動ジャイロ(ENC−05D))を用いることが
より好ましい。この圧電型振動ジャイロは、小型、軽量
でマウス本体3内に装着可能なうえ、量産性が高いの
で、製造コストの大幅な低減化が期待できるものであ
る。
The gyro 7 is not particularly limited as long as it can detect the angular velocity with high accuracy.
For example, it is more preferable to use a piezoelectric vibrating gyro (for example, a piezoelectric vibrating gyro manufactured by Murata Manufacturing Co., Ltd. (ENC-05D)). Since this piezoelectric vibration gyro is small and lightweight and can be mounted in the mouse body 3 and has high mass productivity, it is expected that the manufacturing cost will be significantly reduced.

【0016】上記センサ部1は、マウス本体3の前後の
移動量(ボール体4の回転量)を第1のロータリーエン
コーダ5で検出し、回転信号P1として出力するととも
に、マウス本体3の左右の移動量(ボール体4の回転
量)を第2のロータリーエンコーダ6で検出し、回転信
号P2として出力する。マウス本体3が回転した場合
は、これをジャイロ7で検出し、角速度信号Rとして出
力する。そして、これらの信号P1,P2,Rを、スイ
ッチ8,9に対応した選択信号S1,S2とともに演算
部2に送出する。
The sensor unit 1 detects the amount of forward and backward movement of the mouse body 3 (the amount of rotation of the ball body 4) by the first rotary encoder 5 and outputs it as a rotation signal P1. The amount of movement (the amount of rotation of the ball body 4) is detected by the second rotary encoder 6 and output as a rotation signal P2. When the mouse body 3 rotates, this is detected by the gyro 7 and output as an angular velocity signal R. Then, these signals P1, P2, R are sent to the arithmetic unit 2 together with the selection signals S1, S2 corresponding to the switches 8, 9.

【0017】演算部2は、アナログインターフェース1
2、パルスインターフェース13、出力インターフェー
ス14、CPU15、及びメモリ16から構成され、そ
の駆動電源は、信号ケーブル17と一体化された電源線
を介してコンピュータ側から供給される。
The arithmetic unit 2 is an analog interface 1.
2, a pulse interface 13, an output interface 14, a CPU 15, and a memory 16, and the driving power for the driving is supplied from the computer side through a power line integrated with the signal cable 17.

【0018】アナログインターフェース12は、ジャイ
ロ7が検出した角速度信号Rをディジタル信号に変換す
るA/D変換部と、ディジタル信号に含まれるDC成分
と高周波のノイズ成分とを除去するノイズフィルタ(バ
ンドパスフィルタ)と、ノイズフィルタの出力をCPU
15の入力レベルに増幅する増幅器を備えている。
The analog interface 12 is an A / D converter for converting the angular velocity signal R detected by the gyro 7 into a digital signal, and a noise filter (bandpass filter) for removing DC components and high frequency noise components contained in the digital signal. Filter) and the output of the noise filter to the CPU
An amplifier for amplifying 15 input levels is provided.

【0019】パルスインターフェース13は、ロータリ
ーエンコーダ5,6が検出したパルス信号P1,P2を
成形する波形整形回路と、成形されたパルス信号をCP
U15の入力レベルに増幅する増幅器とを備えている。
The pulse interface 13 is a waveform shaping circuit for shaping the pulse signals P1 and P2 detected by the rotary encoders 5 and 6, and a CP for the shaped pulse signal.
An amplifier for amplifying the input level of U15.

【0020】CPU15は、例えば1チップのマイクロ
プロセッサであり、メモリ16との間で情報の授受を行
うことで、所要の機能を演算部2に形成する。メモリ1
6は、CPU15が読み込んで実行する処理プログラム
を収納したROMと、CPU15による処理結果を記憶
するRAMとから構成される。メモリ16内の処理プロ
グラムとCPU15との協働により演算部2内に形成さ
れる機能ブロック例を、図2に示す。なお、図2中、A
/D変換部1及びノイズフィルタ122は、上述のアナ
ログインターフェース12が具備するブロックであり、
また、他のインターフェースの詳細及びCPU1の前段
の増幅器については、図示省略してある。
The CPU 15 is, for example, a one-chip microprocessor, and exchanges information with the memory 16 to form a required function in the arithmetic unit 2. Memory 1
Reference numeral 6 includes a ROM that stores a processing program that the CPU 15 reads and executes, and a RAM that stores the processing result of the CPU 15. FIG. 2 shows an example of functional blocks formed in the calculation unit 2 by the cooperation of the processing program in the memory 16 and the CPU 15. In addition, in FIG.
The / D converter 1 and the noise filter 122 are blocks included in the analog interface 12 described above,
Further, details of other interfaces and amplifiers in the preceding stage of the CPU 1 are not shown.

【0021】図2を参照すると、演算部2には、パルス
インターフェース13を介して入力されたパルス信号P
1,P2をカウントするためのパルスカウンタ151
と、カウントされたパルス信号数に基づき画面上にある
ポインタの変位量、すなわち距離データを生成する距離
データ生成部152とが形成される。これは、従来と同
様の二次元的なデータ入力に対応させるものである。演
算部2には、また、ジャイロ7で検出され、A/D変換
部121及びノイズフィルタ122を経て加工された角
速度信号Rから画面上のポインタの回転量、すなわち角
度データを得るための、不感帯処理部153、積分回路
154、角度データ生成部155が形成される。
Referring to FIG. 2, the pulse signal P input through the pulse interface 13 is input to the arithmetic unit 2.
Pulse counter 151 for counting 1 and P2
And a distance data generation unit 152 that generates displacement amount of the pointer on the screen, that is, distance data based on the counted number of pulse signals. This corresponds to the two-dimensional data input similar to the conventional one. The calculation unit 2 also detects a rotation amount of the pointer on the screen, that is, a dead zone for obtaining the angle data from the angular velocity signal R detected by the gyro 7 and processed through the A / D conversion unit 121 and the noise filter 122. A processing unit 153, an integration circuit 154, and an angle data generation unit 155 are formed.

【0022】不感帯処理部153は、予め不感帯として
設定した領域内であればマウス本体3は回転していな
い、すなわち停止していると判定する。そして、停止し
ている場合は、ドリフト補正や原点補正を行い、相対角
度を強制的に原点(0値)に戻す処理を行う。積分回路
154は、不感帯処理部153を経た信号を規定時間積
分し、角度情報として出力するものであり、角度データ
生成部155は、積分回路154から出力される角度情
報を、角速度信号に対応する角度データに変換するもの
である。
The dead zone processing section 153 determines that the mouse body 3 is not rotating, that is, is stopped within the area preset as the dead zone. If it is stopped, drift correction and origin correction are performed, and processing for forcibly returning the relative angle to the origin (zero value) is performed. The integration circuit 154 integrates the signal that has passed through the dead zone processing unit 153 for a prescribed time and outputs it as angle information. The angle data generation unit 155 corresponds the angle information output from the integration circuit 154 to the angular velocity signal. It is converted into angle data.

【0023】演算部2には、さらに、スイッチ8,9か
らの選択信号、パルス信号P1,P2に基づく距離デー
タ、及び角速度信号Rに基づく角度データを、使用する
出力インターフェースに併せて合成し、三次元データと
して出力するデータ出力部157が形成される。この三
次元データは、図1に示す信号ケーブル17を介してコ
ンピュータBに入力される。
The arithmetic unit 2 further synthesizes the selection signals from the switches 8 and 9, distance data based on the pulse signals P1 and P2, and angle data based on the angular velocity signal R together with the output interface to be used, A data output unit 157 that outputs as three-dimensional data is formed. This three-dimensional data is input to the computer B via the signal cable 17 shown in FIG.

【0024】なお、ジャイロ7は温度に敏感なので、温
度変化で角速度信号Rに変動が生じても演算結果に影響
を与えないようにするため、温度補正手段を設けてい
る。この温度補正手段は、予め温度変化に対する実デー
タを求めて補正テーブルを上記処理プログラム内に作成
しておき、温度検出センサ(図示せず)がジャイロ7の
周辺の温度を検出したときに、検出温度と上記補正テー
ブルとにより角速度信号に必要な補正を加えるものであ
る。温度検出センサは、演算部2にサーミスタなどを組
み込んでおき、処理プログラムの側でサーミスタの検出
温度を随時読みとれるようにすることで、容易に実現可
能である。
Since the gyro 7 is sensitive to temperature, temperature correction means is provided so as not to affect the calculation result even if the angular velocity signal R fluctuates due to temperature change. The temperature correction means obtains actual data for temperature changes in advance and creates a correction table in the processing program, and detects when a temperature detection sensor (not shown) detects the temperature around the gyro 7. The necessary correction is added to the angular velocity signal based on the temperature and the correction table. The temperature detection sensor can be easily realized by incorporating a thermistor or the like in the calculation unit 2 so that the processing program can read the detected temperature of the thermistor at any time.

【0025】上述のように、三次元マウスAは構成され
ているので、コンピュータBに対して二次元データ入力
を行いたい場合には、図3(a)に示すように、マウス
本体3を前後(Z軸)、左右(Y軸)に移動させるだけ
で、それが可能になる。また、三次元データ入力を行い
たい場合は、マウス本体3を所要量だけ回転させる。こ
れにより図3(b)に示すように、ジャイロ7がその角
速度を検出して角速度信号Rを演算部2に出力する。演
算部2は、角速度信号Rに基づいて画面上でのポインタ
の回転量、すなわち角度データを生成し、これをコンピ
ュータBに入力する。
Since the three-dimensional mouse A is constructed as described above, when two-dimensional data input is desired for the computer B, the mouse body 3 is moved back and forth as shown in FIG. 3 (a). This can be done simply by moving to the left and right (Y axis) (Z axis). When the user wants to input three-dimensional data, the mouse body 3 is rotated by a required amount. Thereby, as shown in FIG. 3B, the gyro 7 detects the angular velocity and outputs the angular velocity signal R to the calculation unit 2. The calculation unit 2 generates the amount of rotation of the pointer on the screen, that is, angle data based on the angular velocity signal R, and inputs this to the computer B.

【0026】次に、上記三次元マウスAの他の操作態様
例を図4及び図5を参照して説明する。図5(a)は、
マウス本体3を停止させた状態で、左操作ボタン10を
押しながら回転させることで画面Z軸回りの回転量を求
めるようにした場合の例である。この場合は、マウス本
体3から、左スイッチ8の選択信号S1と、ジャイロ7
の角速度信号Rとが演算部2に送出されるようにする。
演算部2は、角速度信号Rから角度データを生成し、こ
れを左スイッチ8の選択信号S1とともにコンピュータ
Bへ送出する。コンピュータBは、図4に示すように、
この角度データに基づいて画面上の表示データを所定量
回転させる。
Next, another example of the operation mode of the three-dimensional mouse A will be described with reference to FIGS. 4 and 5. Figure 5 (a) shows
This is an example of a case where the amount of rotation about the screen Z axis is obtained by rotating the mouse body 3 while pressing the left operation button 10 in a stopped state. In this case, the selection signal S1 from the left switch 8 and the gyro 7 are sent from the mouse body 3.
And the angular velocity signal R are transmitted to the calculation unit 2.
The calculation unit 2 generates angle data from the angular velocity signal R and sends it to the computer B together with the selection signal S1 of the left switch 8. Computer B, as shown in FIG.
The display data on the screen is rotated by a predetermined amount based on this angle data.

【0027】図5(b)は、マウス本体3を停止させた
状態で、右操作ボタン11を押しながら回転させること
で画面Y軸回りの回転量を求めるようにした場合の例で
ある。この場合は、マウス本体3からは、右スイッチ9
の選択信号S2と、ジャイロ7からの角速度信号Rが演
算部2に送出される。演算部2は、角速度信号Rに対応
する角度データを生成し、これを右スイッチ9の選択信
号S2とともにコンピュータBに送出する。
FIG. 5B shows an example in which the amount of rotation around the Y-axis of the screen is obtained by rotating the mouse body 3 while pressing the right operation button 11 while the mouse body 3 is stopped. In this case, from the mouse body 3, the right switch 9
The selection signal S2 and the angular velocity signal R from the gyro 7 are sent to the calculation unit 2. The calculation unit 2 generates angle data corresponding to the angular velocity signal R and sends it to the computer B together with the selection signal S2 of the right switch 9.

【0028】図5(c)は、マウス本体3を停止させた
状態で、例えば左操作ボタン10と右操作ボタン11と
を圧しながら回転させた場合を示す。このとき、マウス
本体3からは左スイッチ8の選択信号S1及び右スイッ
チ9の選択信号S2と、ジャイロ7の角速度信号Rとが
演算部2に送出される。演算部2は、角速度信号Rに対
応する角度データを生成し、これを左スイッチ8及び右
スイッチ9の選択信号S1,S2とともにコンピュータ
BI送出する。コンピュータBは、受け取った角度デー
タから画面X軸回りに対応して処理をする。
FIG. 5C shows a case where the mouse body 3 is stopped and the left operation button 10 and the right operation button 11 are rotated while being pressed. At this time, the selection signal S1 for the left switch 8 and the selection signal S2 for the right switch 9 and the angular velocity signal R for the gyro 7 are sent from the mouse body 3 to the computing unit 2. The calculation unit 2 generates angle data corresponding to the angular velocity signal R, and sends the angle data together with the selection signals S1 and S2 of the left switch 8 and the right switch 9 to the computer BI. The computer B processes the received angle data around the X axis of the screen.

【0029】また、画面上でのカーソルの移動(画面
X,Z方向)を従来のマウスと同様に前後左右に操作す
ることによりコントロールし、Y軸方向つまり画面の奥
行き方向は、押しボタンと対応させてもよい。例えば図
5(d)に示すように、左操作ボタン10を押しながら
マウス本体3を前後に移動させた場合に、センサ部1か
らは左スイッチ8の選択信号S1,ロータリーエンコー
ダ5,6のパルス信号P1,P2、及び、ジャイロ7の
角速度信号Rが演算部2に送出されるようにする。演算
部2は、角速度信号Rに対応する角度データ(0度)
と、パルス信号P1,P2に対応する距離データとを生
成し、これらを左スイッチ8の選択信号S1とともにコ
ンピュータBに送出する。コンピュータBは、受け取っ
た各データからマウス本体3は回転せずに、前後に移動
していると判断し、回転処理をせずにマウス本体3の移
動量に従って図形を拡大、縮小するように処理を行う。
Further, the movement of the cursor on the screen (the X and Z directions of the screen) is controlled by operating the front, rear, left and right like the conventional mouse, and the Y axis direction, that is, the depth direction of the screen corresponds to the push button. You may let me. For example, as shown in FIG. 5D, when the mouse body 3 is moved back and forth while pressing the left operation button 10, the sensor unit 1 outputs the selection signal S1 of the left switch 8 and the pulses of the rotary encoders 5 and 6. The signals P1 and P2 and the angular velocity signal R of the gyro 7 are sent to the arithmetic unit 2. The calculation unit 2 calculates the angle data (0 degree) corresponding to the angular velocity signal R.
And distance data corresponding to the pulse signals P1 and P2 are generated, and these are sent to the computer B together with the selection signal S1 of the left switch 8. From the received data, the computer B determines that the mouse body 3 is moving forward and backward without rotating, and performs processing for enlarging and reducing the figure according to the movement amount of the mouse body 3 without performing rotation processing. I do.

【0030】なお、上記コンピュータBによる図形デー
タの操作は、三次元マウスAからの入力データをアプリ
ケーション上でどのように処理するかによって決定され
るもので、三次元マウスAの操作方法は、必ずしも上記
操作方法に限定されるものではない。また、上述の三次
元マウスAでは2個の操作ボタンを備えたマウス本体3
について説明してあるが、2個に限定されるものではな
く、例えばマウス本体3の左側面に第3の操作ボタンに
配置し(図示せず)、マウス本体3上部に配置した2個
の操作ボタンは、人差し指と中指とで操作し、第3の操
作ボタンは、親指で操作するようにしてもよい。このこ
とにより、三次元マウスAから、より多くの情報をコン
ピュータBに送出することができる。
The operation of the graphic data by the computer B is determined by how the input data from the three-dimensional mouse A is processed by the application, and the operation method of the three-dimensional mouse A is not always required. The operation method is not limited to the above. Further, in the above-mentioned three-dimensional mouse A, the mouse body 3 having two operation buttons is provided.
However, the number of operations is not limited to two, and for example, two operations can be performed by arranging a third operation button (not shown) on the left side surface of the mouse body 3 and arranging it on the upper portion of the mouse body 3. The buttons may be operated with the index finger and the middle finger, and the third operation button may be operated with the thumb. As a result, more information can be sent from the three-dimensional mouse A to the computer B.

【0031】このように、本実施形態によれば、三次元
マウスAからマウス本体3の移動量、回転量に基づく三
次元データと、操作ボタンに基づく信号とが同時に出力
されるので、キーボードと併用しながら画面操作を行う
従来のマウスに比べ、マウス本体3を操作するだけで多
くの情報をコンピュータBに送出することができ、簡単
な操作で高度な画面操作を行うことができる。
As described above, according to the present embodiment, the three-dimensional mouse A simultaneously outputs three-dimensional data based on the movement amount and the rotation amount of the mouse body 3 and the signal based on the operation button. Compared with a conventional mouse that performs screen operations while being used together, more information can be sent to the computer B simply by operating the mouse body 3, and advanced screen operations can be performed with simple operations.

【0032】(第2実施形態)次に、図6〜図14を参
照して本発明の第2実施形態を説明する。図6は、第1
実施形態の場合と同様、本発明を三次元マウスに適用し
た場合の例を示す構成図である。この実施形態の三次元
マウス20は、ジャイロ部21と、マウス部22と、主
制御部23とを一体化して構成される。
(Second Embodiment) Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 6 shows the first
It is a block diagram which shows the example at the time of applying this invention to a three-dimensional mouse like the case of embodiment. The three-dimensional mouse 20 of this embodiment is configured by integrating a gyro unit 21, a mouse unit 22, and a main control unit 23.

【0033】ジャイロ部21は、3本の軸線、例えば互
いに直交するX,Y,Z軸上にそれぞれ第1実施形態で
用いたものと同一のジャイロ22a,22b,22cを
配置して成る。第1のジャイロ22aはロール角(X軸
回りの角度)、第2のジャイロ22bはピッチ角(Y軸
回りの角度)、第3のジャイロ22cはヨー角(Z軸回
りの角度)に対応させたものである。各ジャイロ22
a,22b,22cから出力される角速度信号は、増幅
器(AMP)23a,23b,23cで、それぞれ主制
御部23が処理可能な信号レベルに増幅されるようにな
っている。ジャイロ部21は、また、三次元データ入力
と後述の二次元的なデータ入力とを選択するためのクリ
ックボタン24を備えている。
The gyro unit 21 is formed by arranging the same gyros 22a, 22b and 22c as those used in the first embodiment on three axes, for example, X, Y and Z axes orthogonal to each other. The first gyro 22a corresponds to the roll angle (angle around the X axis), the second gyro 22b corresponds to the pitch angle (angle around the Y axis), and the third gyro 22c corresponds to the yaw angle (angle around the Z axis). It is a thing. Each gyro 22
The angular velocity signals output from a, 22b, and 22c are amplified by amplifiers (AMP) 23a, 23b, and 23c to signal levels that can be processed by the main control unit 23, respectively. The gyro unit 21 also includes a click button 24 for selecting three-dimensional data input and two-dimensional data input described later.

【0034】マウス部22は、従来の二次元的なデータ
入力を可能にするためのもので、回転自在のボール体2
5と、ボール体25の回転量を検出するロータリーエン
コーダ26a,26bと、前述の左右操作ボタンに連動
して選択信号を出力するスイッチ27a,27bと、副
制御部28とから構成される。副制御部28を除く各部
の機能は、第1実施形態で説明した対応部分と同一であ
る。副制御部28は、コントロールICで構成され、ロ
ータリーエンコーダ26a,26b、及びスイッチ27
a,27bの各出力データに基づいて一平面内における
ポインタの変位量データを生成する。マウス部22の作
用は、基本的には第1実施形態の場合と同様なので、重
複説明を避ける。
The mouse portion 22 is for allowing conventional two-dimensional data input, and is a rotatable ball body 2.
5, rotary encoders 26a and 26b that detect the amount of rotation of the ball 25, switches 27a and 27b that output a selection signal in conjunction with the left and right operation buttons described above, and a sub-control unit 28. The functions of the respective units except the sub control unit 28 are the same as the corresponding portions described in the first embodiment. The sub-control unit 28 is composed of a control IC and includes rotary encoders 26a and 26b and a switch 27.
The displacement amount data of the pointer in one plane is generated based on the output data of a and 27b. The operation of the mouse portion 22 is basically the same as that in the case of the first embodiment, and therefore a duplicate description will be omitted.

【0035】主制御部23は、所定クロックで動作する
1チップCPUと所定の処理プログラム等を格納したメ
モリ部とで構成され、ジャイロ部21やマウス部22か
らの出力データに基づいてコンピュータに入力すべき二
次元データあるいは三次元データを生成する。上記処理
プログラムとCPUにより形成される機能ブロックの構
成例を図7に示す。
The main control section 23 comprises a one-chip CPU that operates at a predetermined clock and a memory section that stores a predetermined processing program, etc., and inputs it to a computer based on output data from the gyro section 21 and the mouse section 22. Generate two-dimensional data or three-dimensional data to be used. FIG. 7 shows a configuration example of functional blocks formed by the processing program and the CPU.

【0036】図7を参照すると、主制御部23には、各
ジャイロ22a,22b,22cから出力される角速度
信号をディジタル信号に変換するA/D変換部231
a,231b,231cが形成される。個々のA/D変
換部は、入力信号をディジタル化する際に平均化処理を
行う。
Referring to FIG. 7, the main controller 23 includes an A / D converter 231 for converting the angular velocity signals output from the gyros 22a, 22b, 22c into digital signals.
a, 231b, 231c are formed. Each A / D converter performs averaging processing when digitizing the input signal.

【0037】この平均化処理の概要は図8に示すとおり
であり、まず、対応するジャイロから角速度信号の入力
があったときに(S101)、それを短い分割時間周期
で高速に読み取って数値加算を行う(S102)。次い
で読み込み回数をカウントし(S104)、カウント値
が規定値に達した時点で(S104:Yes)規定時間に
おける数値の平均化を行う(S105)。規定時間は、
この実施形態では20msであり、このときの高速読み
取りの分割時間は17μsである。この平均化処理によ
り、図9(a)に示すような包絡波形の角速度信号が同
図(b)のように平均化され、後述の台形法により角度
積分される際に、角度データとしての精度が、格段に高
まる。各A/D変換部231a,231b,231cの
出力は座標変換部232に導かれる。
The outline of this averaging process is as shown in FIG. 8. First, when an angular velocity signal is input from the corresponding gyro (S101), it is read at high speed in a short division time period and numerical value addition is performed. Is performed (S102). Next, the number of times of reading is counted (S104), and when the count value reaches the specified value (S104: Yes), the numerical values in the specified time are averaged (S105). The specified time is
In this embodiment, it is 20 ms, and the division time for high-speed reading at this time is 17 μs. By this averaging process, the angular velocity signals having the envelope waveform as shown in FIG. 9A are averaged as shown in FIG. 9B, and when the angle integration is performed by the trapezoidal method described later, the accuracy as the angle data is obtained. However, it increases dramatically. The outputs of the A / D conversion units 231a, 231b, 231c are guided to the coordinate conversion unit 232.

【0038】座標変換部232は、ディジタル化された
各角速度成分を例えばオイラー座標系の数値に変換する
もので、その際に、互いに他の角速度成分ないし帰還入
力された角度データを変換時パラメータとして用いる。
つまり他の軸線における信号成分を加味する。これは、
三次元データの場合、平面が水平面に対して一定傾斜角
度をもった状態で360回転させた場合に、幾何学上、
回転後のデータが元の位置に決して戻らないため、それ
を修正する必要があるからである。座標変換部232か
らは、ロール角成分(誤差が含まれた状態なので、成分
と称する、以下同じ)△α、ピッチ角成分△β、及びヨ
ー角成分△φが出力される。以後の機能については他の
角度成分に共通なので、ロール角成分△αについて説明
する。
The coordinate conversion unit 232 converts each digitized angular velocity component into, for example, a value in the Euler coordinate system. At that time, other angular velocity components or angle data fed back are used as conversion parameters. To use.
That is, the signal components on other axes are added. this is,
In the case of three-dimensional data, when the plane is rotated 360 with the plane having a constant inclination angle,
This is because the rotated data never returns to its original position, so it needs to be corrected. The coordinate conversion unit 232 outputs a roll angle component (which is referred to as a component because the error is included, the same applies hereinafter) Δα, a pitch angle component Δβ, and a yaw angle component Δφ. Since the functions thereafter are common to the other angle components, the roll angle component Δα will be described.

【0039】このロール角成分△αは、信号分岐部(図
示省略)で二分岐され、一方の分岐信号は不感帯処理部
233a、他方の分岐信号はハイパスフィルタ235a
に送られる。
The roll angle component Δα is branched into two by a signal branching unit (not shown), one branching signal is a dead zone processing unit 233a, and the other branching signal is a high pass filter 235a.
Sent to

【0040】不感帯処理部233aの処理概要は図10
に示すとおりであり、まず、分岐信号から低周波のドリ
フト成分を除去する(S201)。そしてノイズ成分の
振幅変化量を検出してそれが予め不感帯として設定した
領域内であれば、三次元マウス20が回転していない、
すなわち角速度が発生していないと判定する(S20
2)。そして、オフセットキャンセル処理をするか否
か、すなわち低周波成分の振幅値をリセットするか否か
を選択する(S203)。オフセットキャンセル処理が
必要なければ(S203:No)、その出力をそのままロ
ーパスフィルタ234aに送る。一方、オフセットキャ
ンセル処理が必要である場合は(S203:Yes)、オ
フセット処理を実行する(S204)。
The processing outline of the dead zone processing section 233a is shown in FIG.
First, the low-frequency drift component is removed from the branch signal (S201). Then, if the amplitude change amount of the noise component is detected and it is within the region set as the dead zone in advance, the three-dimensional mouse 20 is not rotating,
That is, it is determined that the angular velocity is not generated (S20
2). Then, it is selected whether or not the offset cancellation processing is performed, that is, whether or not the amplitude value of the low frequency component is reset (S203). If the offset cancellation processing is not necessary (S203: No), the output is sent to the low pass filter 234a as it is. On the other hand, when the offset cancel process is necessary (S203: Yes), the offset process is executed (S204).

【0041】オフセットキャンセル処理は、図11に示
すように、ランダムノイズを抽出した後(S301)、
その高周波成分を除去してオフセット値を抽出する(S
302)。このオフセット値に対して変数の減算処理を
行い(S303)、ジャイロ22aへの補正信号を生成
する(S304)。このオフセットキャンセル処理を行
うことで、例えば図12(a)に示す成分をもつ分岐信
号が、同図(b)に示すようにオフセット値がキャンセ
ルされた状態となり、オフセット値に起因する角度の誤
差が除去される。
In the offset canceling process, as shown in FIG. 11, after extracting random noise (S301),
The high frequency component is removed and the offset value is extracted (S
302). A variable subtraction process is performed on this offset value (S303) to generate a correction signal for the gyro 22a (S304). By performing this offset cancellation processing, for example, the branch signal having the component shown in FIG. 12A is in a state where the offset value is canceled as shown in FIG. Are removed.

【0042】この不感帯処理部233aを経てローパス
フィルタ234aに送られ、その高周波成分が除去され
た後、ハイパスフィルタ235aを経て低周波成分が除
去された他方の分岐信号と合成される。このようにして
異なる周波数成分の分岐信号を合成することで、例えば
図13に示されるように周波数領域の変化に起因する誤
差の発生が抑制される。
After passing through the dead zone processing section 233a, it is sent to the low-pass filter 234a, the high-frequency component thereof is removed, and then it is combined with the other branch signal from which the low-frequency component is removed via the high-pass filter 235a. By thus synthesizing the branch signals of different frequency components, the occurrence of an error due to a change in the frequency domain is suppressed as shown in FIG. 13, for example.

【0043】合成された信号は積分回路236に逐次送
られ、ここで規定時間(本例では20ms)毎に積分加
算される。ここでは、台形法積分を採用する。これは、
1サイクル前の時点での積分値と現サイクルの時点での
積分値とを合算して2で除する処理を繰り返す手法であ
るが、上述のように、角速度信号のディジタル化の際
に、規定時間での平均化処理が行われているので、これ
により得られる積分値のデータ精度はかなり高いものと
なっている。
The combined signals are sequentially sent to the integrating circuit 236, where they are integrated and added at regular time intervals (20 ms in this example). Here, the trapezoidal method integration is adopted. this is,
This is a method of repeating the process of adding the integrated value at the time point one cycle before and the integrated value at the time point of the current cycle and dividing by 2. However, as described above, it is specified when the angular velocity signal is digitized. Since the averaging process is performed in time, the data accuracy of the integrated value obtained by this is quite high.

【0044】角度データ生成部237aは、積分回路2
36aで積分加算された成分を角度データ、すなわちロ
ール角pに変換する。このロール角pは、二分岐され、
一方は前述のように座標変換部232に帰還入力され、
他方は図示しないデータ出力部へ送られる。
The angle data generator 237a includes an integrating circuit 2
The component integrated and added in 36a is converted into angle data, that is, the roll angle p. This roll angle p is bifurcated,
One is fed back to the coordinate conversion unit 232 as described above,
The other is sent to a data output unit (not shown).

【0045】以上のロール角成分△αについての機能ブ
ロック及びその処理内容は、ピッチ角成分△β、ヨー角
成分△φについても同一であり、角度データ生成部23
7b,237cからそれぞれ各軸の角速度信号に対応す
る角度データ、すなわちピッチ角q,ヨー角rが出力さ
れる。
The functional blocks and the processing contents thereof for the roll angle component Δα are the same for the pitch angle component Δβ and the yaw angle component Δφ, and the angle data generator 23
7b and 237c output angle data corresponding to the angular velocity signals of the respective axes, that is, pitch angle q and yaw angle r.

【0046】主制御部23は、このようにして生成され
る角度データとマウス部22の出力データに基づく距離
データとを、二次元的なデータを伝送するための従来の
マウスインタフェースにのせてコンピュータのデータ入
力部に送る。図14(a)は上記従来のマウスインタフ
ェースによるデータ伝送フォーマットであり、距離デー
タとしてのX軸移動量とY軸移動量が交互に繰り返し伝
送される様子が示されている。この実施形態では、同図
(b)に示すように、X軸移動量、Y軸移動量に続い
て、上記ロール角p,ピッチ角q,ヨー角rを表すX軸
回転量、Y軸回転量、Z軸回転量を既存の伝送領域にそ
のままのせ、これを組として繰り返し伝送する。コンピ
ュータ側では、これらのデータに基づいて画面上のポイ
ンタの移動処理、回転処理を行う。
The main control unit 23 puts the angle data thus generated and the distance data based on the output data of the mouse unit 22 on a conventional mouse interface for transmitting two-dimensional data, and computer. To the data input section of. FIG. 14A shows a data transmission format by the above-mentioned conventional mouse interface, and shows that the X-axis movement amount and the Y-axis movement amount as distance data are alternately transmitted repeatedly. In this embodiment, as shown in FIG. 7B, following the X-axis movement amount and the Y-axis movement amount, the roll angle p, the pitch angle q, and the yaw angle r are represented by the X-axis rotation amount and the Y-axis rotation amount. Amount and Z-axis rotation amount are left as they are in the existing transmission area, and these are repeatedly transmitted as a set. On the computer side, pointer movement processing and rotation processing on the screen are performed based on these data.

【0047】以上のように構成される本実施形態の三次
元マウス20は、机上において使用してもよいし、机上
から離した状態で使用することもできる。後者の場合
は、マウス本体の姿勢角やヨー角を変えることで、コン
ピュータの画面上のポインタを変位させたり、ポインタ
あるいはそれが指標する図形データ等を回転させたりす
ることができ、多種多様な形態のデータ入力が可能にな
る。
The three-dimensional mouse 20 of the present embodiment configured as described above may be used on a desk or may be used while being separated from the desk. In the latter case, by changing the posture angle and yaw angle of the mouse body, the pointer on the computer screen can be displaced, and the pointer or the graphic data pointed to by the pointer can be rotated. It becomes possible to input data in the form.

【0048】このように、二つの実施形態を示して本発
明の三次元データ入力装置を詳細に説明したが、本発明
は、マウスと同一の原理をもつ他のデータ入力装置、例
えばボール体を手動で回転させてポインタの変位量デー
タを生成する、通称トラックボールや、加圧によりポイ
ンタの移動を規制するポインティングデバイスにも同様
に適用して上述の効果を得ることができるものである。
Thus, the three-dimensional data input device of the present invention has been described in detail by showing two embodiments. However, the present invention is not limited to other data input devices having the same principle as a mouse, such as a ball. The above-mentioned effect can be obtained by applying it to a so-called trackball that is manually rotated to generate displacement data of a pointer or a pointing device that restricts movement of the pointer by pressurization.

【0049】[0049]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の三次元データ入力装置によれば、多種多様な情報を、
簡単な操作でコンピュータに入力することが可能にな
る。また、その装置構成も簡略なものなので量産化も可
能であり、小型化と低コスト化とを同時に満足させるこ
ともできる。
As is apparent from the above description, according to the three-dimensional data input device of the present invention, various kinds of information can be stored.
It becomes possible to input to the computer with a simple operation. Further, since the device configuration is simple, mass production is possible, and it is possible to satisfy both size reduction and cost reduction at the same time.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】(a)は本発明の第1実施形態である三次元マ
ウスの内部構成を示す正面断面図、(b)はその側面
図。
FIG. 1A is a front sectional view showing an internal configuration of a three-dimensional mouse according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a side view thereof.

【図2】第1実施形態の三次元マウスにより演算部内に
形成される機能ブロックの構成例を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of functional blocks formed in a calculation unit by the three-dimensional mouse of the first embodiment.

【図3】(a)は第1実施形態の三次元マウスの使用状
態を示す説明図、(b)は使用時にマウス内部に加えら
れる各軸成分の力の様子を示す図。
FIG. 3A is an explanatory diagram showing a usage state of the three-dimensional mouse of the first embodiment, and FIG. 3B is a diagram showing a state of a force of each axial component applied to the inside of the mouse during use.

【図4】三次元データが入力された場合のコンピュータ
の画面表示の一例を示す図。
FIG. 4 is a diagram showing an example of a screen display of a computer when three-dimensional data is input.

【図5】(a)〜(d)は第1実施形態の三次元マウス
の他の操作態様例を説明するための説明図。
5A to 5D are explanatory views for explaining another example of the operation mode of the three-dimensional mouse of the first embodiment.

【図6】本発明の第2実施形態に係る三次元マウスの構
成例を示す図。
FIG. 6 is a diagram showing a configuration example of a three-dimensional mouse according to a second embodiment of the present invention.

【図7】第2実施形態により形成される機能ブロックの
構成図。
FIG. 7 is a configuration diagram of functional blocks formed according to the second embodiment.

【図8】第2実施形態で採用するディジタル変換時の平
均化処理の手順図。
FIG. 8 is a procedure diagram of averaging processing at the time of digital conversion adopted in the second embodiment.

【図9】平均化処理の効果を説明するための図で、
(a)は処理前、(b)は処理後の波形例を示す。
FIG. 9 is a diagram for explaining the effect of averaging processing,
(A) shows a waveform example before the processing, and (b) shows a waveform example after the processing.

【図10】第2実施形態で採用する不感帯処理の手順
図。
FIG. 10 is a procedure diagram of dead zone processing adopted in the second embodiment.

【図11】不感帯処理に付随するオフセットキャンセル
処理の手順図。
FIG. 11 is a procedure diagram of offset cancellation processing accompanying the dead zone processing.

【図12】オフセットキャンセル処理の効果を説明する
ための図で、(a)は処理前、(b)は処理後の波形を
示す。
FIG. 12 is a diagram for explaining the effect of offset cancellation processing, in which (a) shows a waveform before processing and (b) shows a waveform after processing.

【図13】第2実施形態により周波数領域の異なる信号
成分を合成する場合の概念説明図。
FIG. 13 is a conceptual explanatory view when synthesizing signal components having different frequency domains according to the second embodiment.

【図14】三次元データをコンピュータに伝送する場合
の伝送フレーム例を示す図で、(a)は既存のフォーマ
ット例、(b)はそれを用いて三次元データを伝送する
場合の例を示す。
14A and 14B are diagrams showing an example of a transmission frame in the case of transmitting three-dimensional data to a computer, FIG. 14A shows an example of an existing format, and FIG. 14B shows an example of transmitting three-dimensional data using it. .

【図15】二次元的なデータを入力する従来のマウスの
使用状態説明図。
FIG. 15 is an explanatory view of a usage state of a conventional mouse for inputting two-dimensional data.

【図16】コンピュータの画面表示の一例を示す説明
図。
FIG. 16 is an explanatory diagram showing an example of a screen display of a computer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 センサ部 2 演算部 3 マウス本体 4,25 ボール体 5,6,26a,26b 回転検出センサとして使用す
るロータリエンコーダ 7,22a〜22c 角速度計として用いるジャイロ 8,9,27a,27b 操作ボタンの押下に連動する
スイッチ 10,11 操作ボタン A,20 三次元マウス 21 ジャイロ部 22 マウス部 23 主制御部 121,231a〜231c A/D変換部 122 ノイズフィルタ 151 パルスカウンタ 152 距離データ生成部 154 原点補正部 157 データ出力部 232 座標変換部 153,233a〜233c 不感帯処理部 234a〜234c ローパスフィルタ 235a〜235c ハイパスフィルタ 155,236a〜236c 積分回路 156,237a〜237c 角度データ生成部
1 sensor part 2 operation part 3 mouse body 4,25 ball body 5,6,26a, 26b rotary encoder used as a rotation detection sensor 7,22a-22c gyro used as an angular velocity meter 8,9,27a, 27b push of operation button Switch that operates in conjunction with 11, Operation buttons A, 20 Three-dimensional mouse 21 Gyro unit 22 Mouse unit 23 Main control unit 121,231a to 231c A / D conversion unit 122 Noise filter 151 Pulse counter 152 Distance data generation unit 154 Origin correction unit 157 Data output unit 232 Coordinate conversion unit 153, 233a to 233c Dead band processing unit 234a to 234c Low pass filter 235a to 235c High pass filter 155, 236a to 236c Integration circuit 156, 237a to 237c Angle data generation unit

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 装置本体内に回転自在に配置されたボー
ル体と、 このボール体に付与された回転量を検出する回転検出セ
ンサと、 この回転検出センサで検出した回転量から一平面内にお
けるポインタの変位量データを生成する変位量データ生
成手段と、 前記平面に対して所定の角度をもつ軸線回りの角速度が
発生したときにそれを検出して角速度信号に変換する角
速度計と、 前記角速度信号に基づいて前記軸線回りまたは該軸線に
対して一定傾斜角をもつ他の軸線回りのポインタの回転
量データを生成する回転量データ生成手段とを少なくと
も備え、 前記変位量データと回転量データの少なくとも一方を所
定のデータ形式で出力するように構成されている三次元
データ入力装置。
1. A ball body rotatably arranged in the main body of the apparatus, a rotation detection sensor for detecting a rotation amount given to the ball body, and a rotation amount detected by the rotation detection sensor in a plane. Displacement amount data generating means for generating displacement amount data of the pointer; an angular velocity meter for detecting an angular velocity around an axis having a predetermined angle with respect to the plane and converting it into an angular velocity signal; At least a rotation amount data generating means for generating rotation amount data of a pointer around the axis or around another axis having a constant inclination angle with respect to the axis based on a signal, the displacement amount data and the rotation amount data. A three-dimensional data input device configured to output at least one in a predetermined data format.
【請求項2】 前記回転量データ生成手段は、前記角速
度計の周囲温度に対応する温度係数値を導出し、この温
度計数値に基づいて前記変換された角速度信号を補正す
る温度補正手段を有することを特徴とする請求項1記載
の三次元データ入力装置。
2. The rotation amount data generating means has a temperature correcting means for deriving a temperature coefficient value corresponding to an ambient temperature of the angular velocity meter and correcting the converted angular velocity signal based on the temperature count value. The three-dimensional data input device according to claim 1, wherein.
【請求項3】 所定角度をもつ複数の軸線上に各々配置
され、各軸線回りの角速度が発生したときにそれを検出
して角速度信号に変換する複数の角速度計と、 これらの角速度計で変換された角速度信号を相互に加味
して各軸線回りのポインタ回転量データを生成する回転
量データ生成手段とを少なくとも備え、 前記回転量データを所定のデータ形式で出力するように
構成された三次元データ入力装置。
3. A plurality of angular velocimeters, each of which is arranged on a plurality of axes having a predetermined angle, detects when an angular velocity around each axis occurs and converts the angular velocity signal into an angular velocity signal, and these angular velocity meters convert the angular velocity signals. And a rotation amount data generating unit that generates pointer rotation amount data around each axis by mutually adding the generated angular velocity signals, and a three-dimensional configuration configured to output the rotation amount data in a predetermined data format. Data input device.
【請求項4】 前記回転量データ生成手段は、前記各々
の角速度信号を規定時間内で振幅値が平均化されたディ
ジタル信号に変換する手段を有することを特徴とする請
求項3記載の三次元データ入力装置。
4. The three-dimensional structure according to claim 3, wherein the rotation amount data generating means includes means for converting each of the angular velocity signals into a digital signal whose amplitude value is averaged within a prescribed time. Data input device.
【請求項5】 前記回転量データ生成手段は、さらに、
前記変換されたディジタル信号を座標値信号に変換する
座標変換部と、この座標変換部で変換された座標値信号
をそれぞれ少なくとも二分岐する信号分岐部と、この信
号分岐部で分岐された各分岐信号からそれぞれ異なる周
波数成分を除去するフィルタ部と、このフィルタ部を経
た各分岐信号を合成する信号合成部と、この信号合成部
で合成された信号を角度積分して個々の角速度信号に対
応する角度データを生成する手段とを有し、生成された
各々の角度データを前記座標値信号の変換時パラメータ
として前記座標変換部へ導くことを特徴とする請求項4
記載の三次元データ入力装置。
5. The rotation amount data generating means further comprises:
A coordinate conversion unit that converts the converted digital signal into a coordinate value signal, a signal branch unit that branches the coordinate value signal converted by the coordinate conversion unit into at least two, and each branch that is branched by the signal branch unit. A filter unit that removes different frequency components from the signal, a signal combining unit that combines the branched signals that have passed through the filter unit, and the signals combined by the signal combining unit are integrated by angle to correspond to individual angular velocity signals. 5. A means for generating angle data, wherein each of the generated angle data is guided to the coordinate conversion section as a conversion time parameter of the coordinate value signal.
The three-dimensional data input device described.
【請求項6】 前記回転量データ生成手段は、前記角速
度信号に含まれる角度成分の変化が予め不感帯として設
定した領域内のときに低周波成分の振幅値を補正する補
正手段を備えることを特徴とする請求項1ないし5のい
ずれかの項記載の三次元データ入力装置。
6. The rotation amount data generation means includes a correction means for correcting the amplitude value of the low frequency component when the change in the angular component included in the angular velocity signal is within a region set as a dead zone in advance. The three-dimensional data input device according to any one of claims 1 to 5.
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