JPH08511112A - センサ・データ処理 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 姿勢検出を用いる、たとえば、ジョイスティック型装置から発生されたデータを処理するための方法および装置が開示される。データは所定の命令セットと、電流および種々のパラメータの過去の状態を用いて処理されて、アナログ・ジョイスティックからの、たとえば、直角位置データの直接プロッティングにはならない画像操作およびその他の出力を可能にする。本発明の装置は仮想出力状態と、入力の時間変調と、自動電流減少などの強制機能と、オートパイロット機能とを考慮する。

Description

【発明の詳細な説明】 センサ・データ処理 技術分野 本発明は検出に関するものであり、かつジョイステイックなどの位置検出装置 または運動検出装置を用いて、ビジュアル表示装置などのコンピュータ制御装置 を制御することに関するものである。 背景技術 ゲームおよびアプリケーション・ソフトウエアに関連して、コンピュータ・ス クリーン上の物の運動を制御するために各種の装置が用いられている。例として はジョイステイック、マウスおよびトラックボールの種々の形態を含む。それら は装置の機械的部品の位置、たとえば、マウスまたはトラックボール中のボール の動き、の変動に応じてスクリーン上の模した運動を全て行わせる。 最近、いわゆる仮想現実システムで使用するために各種の装置が使用されてい る。それらの装置は高価になりがちで、手袋等の内部に設けらて、比較的強力な プロセッサに結線された複雑なセンサ装置に依存する。そのような装置は手持ち の部品または手動部品の位置を限られた範囲内で決定するために三角法に依存す る。 上記の装置の全ては生データを提供する。その生データは、スクリーン上の画 像の動きを行わせるように主コンピュータ装置によって処理される。 本発明の目的は、システム全体に追加の特徴を提供するために位置データ、運 動データまたは類似のデータを利用する制御装置および制御方法を得ることであ る。 発明の概要 本発明の１つの態様に従って、少なくとも１つが物体の位置、姿勢または動き に関連させられているような、検出された各パラメータごとに複数の可能なデー タを有し、検出装置によって発生されるセンサデータを処理する方法であって、 前記センサに直接には対応しない値を含み、前記パラメータに関連する可能な 出力データ値のセットに属する出力データを発生するように、 物体の位置、姿勢または動きに関連させられている前記パラメータの少なくと も１つに対して、前記センサデータを、前記パラメータの以前の値と、他のパラ メータの現在の値または以前の値とを含む群の少なくとも１つに応答する所定の 命令セットに従って処理することを特徴とする検出装置によって発生されるセン サデータを処理する方法を本発明は提供する。 別の態様に従って、少なくとも１つの表示手段と、この表示手段を制御する第 １の処理手段と、前記表示手段に表示される画像の少なくとも１つを制御するよ うにされている遠隔制御装置とを含み、この遠隔制御装置は前記表示手段上の画 像の希望の動きに対応するセンサデータを発生するようにされた検出アレイを含 み、前記センサデータは検出した各パラメータに対して複数の可能な値を有し、 前記パラメータの少なくとも１つは遠隔装置の物体またはそれの部分の位置、姿 勢または運動に関連させられる、コンピューティング・システムを制御する装置 であって、 前記センサに直接には対応しない値を含み、前記パラメータに関連する可能な 出力データ値のセットに属し、かつ前記表示手段上の画像を制御するために前記 処理手段によって使用される出力データを発生するように、 遠隔装置またはそれの部分の位置、姿勢または動きに関連させられている前記 パラメータの少なくとも１つに対して、前記センサデータを、前記パラメータの 以前の値と、他のパラメータの現在の値または以前の値とを含む群の少なくとも １つに応答する所定の命令セットに従って処理することを特徴とするコンピュー ティング・システムを制御する装置、を本発明は提供するものである。 本発明は、アナログ・ジョイスティック、姿勢センサ、各種の仮想現実センサ 、マウス型装置およびその他の関連する位置、運動または姿勢検出装置の範囲の 源から発生されたセンサデータを用いて、発生された左進行、右進行型命令に従 ってスクリーン画像を簡単に制御するもの以上のことを行う。本発明は、好適な 実現においては、プリエンプティビティ（たとえば、全体的な動きが起きる時） により、または中間ステップが介在している以前の状態を参考にして、センサ出 力によって定められない特別な状態をスクリーン上に発生することができる。過 渡的な誤りまたはユーザーの異常な挙動によって発生される過大な運動または許 容されない運動を禁止することができ、その他の結果をまだ生じていない新しい センサデータで置き換えることができる。これは、たとえば、与えられたパラメ ータ内で、たとえば、ｘ軸運動すなわちロール平面内で、または多数の軸の間ま たは他のパラメータとの相関によって起きることがある。 １つの利点は、より大きい可能な出力範囲を生ずるように、比較的少数のパラ メータを持つ検出アレイを実効的に拡大することができることである。ユーザー の運動を、制御されている表示器へ、または仮想現実検出装置内のプロセッサへ 、正確に移すことができる。その場合には直接スクリーン表示は正常な結果でな いことがある。このようにして、単なる座標または直接指示よりも、むしろイン テリジェント遠隔装置を得ることができる。 図面の簡単な説明 以下、本発明の例示的実施例を添付図面を参照して説明することにする。添付 図面において、 第１図は好適な姿勢センサの原理を示し、 第２図は好適な装置の構成を概略的に示し、 第３図は遠隔装置のための送信器の構成の例を概略的に示し、 第４図は受信器記憶装置局を概略的に示し、 第５図は１つの軸における姿勢センサを形成するためのスイッチの構成を示し 、 第６図は姿勢センサアレイの例を用いて検出した状態を示し、 第７図は第６図の実施例における仮想状態の用意を示し、 第８図は仮想状態と時間変調過程を記述する流れ図であり、 第９図は分割処理の例を示し、 第１０図はオートスリープおよび冗長過程を記述する流れ図であり、 第１１図はオートパイロット過程を記述する流れ図であり、 第１２図はソフトウエア相関による誤り検出の例を示し、 第１３図は好適な通信プロトコルを示し、 第１４図Ａおよび第１４図Ｂは遠隔装置ソフトウエアの実施例の動作を記述す る流れ図を示し、 第１５図Ａおよび第１５図Ｂは受信器装置ソフトウエアの実施例を示す流れ図 を提供するものである。 詳細な説明 以下の説明は本発明の１つの実施例の一般的な原理についてのものである。図 示し、説明する水銀スイッチアレイは現在は好ましいが、本発明はこの装置には 限定されず、別の検出システムおよび検出装置に置き換えることができることを 強調しておく。スイッチアレイの詳細および本発明の制御装置の原理の詳細につ いては出願人により同日に出願された、姿勢検出についての改良、および姿勢検 出アレイという名称の未決のＰＣＴ出願を読者は参照されたい。それの開示を参 考のためにここに含めた。 説明する好適なセンサはｘ、ｙ直角位置ではなくて姿勢を検出する。しかし、 簡略にするためにｘ軸およびｙ軸という用語を、この明細書ではロールデータと ピッチデータを指す、ために使用することが分かるであろう。 第１図を参照して、本発明に従って使用するための好適な基本姿勢検出器を水 銀傾斜スイッチ１１のアレイ１０が構成する。スイッチ１１は種々の傾斜度を検 出することができるようにするために種々の整列を占める。そのスイッチは従来 形式のものであって、ガラス容器１４と、一対の接点１２と、少量の水銀１３と を用いている。傾斜すると、傾斜度に応じてスイッチは開かれたり、閉じられた りする。そのようなスイッチは使用が非常に信頼することができること、および 非常に頑丈であることが実験的に確認されている。追加の利点は、本質的にデジ タル出力であることである。すなわち、与えられたスイッチがオンまたはオフで あり、したがって、デジタル・プロセッサに直接入力することができる。 どのスイッチがオンになっているか、オフになっているかを判定することによ って、および好ましくはいずれが以前にオンであったか、オフであったかを考察 することによっても、姿勢の判定を行うことができる。アレイはプラスチックま たは樹脂のモールディング１５の内部に形成されることが好ましい。そうすると 、高い精度の配置が可能であり、大量生産の状況下でも可能である。任意の適当 な接続手法を使用することができる。 従来の装置におけるジョイスティックに似た機能を行うように、姿勢センサは 手持ちの器具内部に含めることが好ましい。しかし、好適な装置はジョイスティ ックにおけるような機械的継ぎ手は要しない。重力によって基準面が設けられる 。好適な装置は、マウスおよびトラックボール型装置交換品などの、関連するが 異なる用途と、体の他の部分の運動を基にして姿勢を検出するために応用するこ とができる。たとえば、表示を制御し、適切な視野を示すように、または体の他 の部分の運動を検出するように、頭の運動を検出するための仮想現実型用途に本 発明の装置を使用することができる。異なる基礎ユニットまたは共通の基礎ユニ ットを用いて、本発明の装置をいくつか同時に使用することができる。しかし、 明 確にするために、ジョイスティック型装置を用いて、本発明を記述する検出装置 の原理を示すことにする。 第５図はｘ軸、またはより適切には、ロールセンサの構成を示す。測定の平面 内のセンサアレイの傾斜度に応じて、全部で７種類の姿勢状態を平面上で直接検 出できることがわかる。 第２図を参照して、ブロック形式で全体の装置は出力を送信器へ供給する姿勢 センサを提供する。送信器は基礎ユニットに送信するためのデータを符号化する 。それから基礎ユニットは従来のジョイスティック・ポート等を駆動することが できる。説明する実施例は例示することを意図するものであって、発明の範囲を 限定するものではないことがわかるであろう。部品を以下により詳しく説明する 。 この装置は全自動遠隔装置を構成する。この装置は比較的低コストで、しかも 信頼できる高いスルーレートの検出機構を提供する。この設計は少数の能動部品 を見越している。この装置はマイクロプロセッサをベースとしており、どのよう な最初の複雑な整列作業も行うことを要しない。 本発明では希望によって直結リンクを採用することができるが、無線リンクが 好ましく、実際の動作ではその方がはるかに優れている。 強調されることであるが、リンクは、符号化した姿勢データを送る必要がある だけである。三角法は含まれていないから、処理の要求は非常に減少する。範囲 は通信リンクによってのみ制限される。それは定められている動作空間に限られ るものではない。 本発明は、上記装置から得ることが好ましいが、他のセンサ入力から得ること ができる、データの処理に関するものである。ユーザーの制御運動に最も一致す る運動を提供するために、本発明は、従来のように、ｘ、ｙ直角座標データをス クリーン画素位置に単に変換しないことを求めるものである。本発明の装置は、 データを単なるマッピング命令または運動命令として用いることが可能であるの ではなくて、別の特徴および所産を提供するように、姿勢その他の位置データを 処理する。 遠隔装置 好適なセンサ装置を参照して、２本の軸（便宜上はｘ、ｙであるが厳密にはロ ール、ピッチ）における量子化された姿勢データ値であるスイッチデータが送信 器ユニットによって処理される。第３図を参照して、ｘデータとｙデータが並列 に非同期で受けられ、２つの従来型の符号器ｉ．ｃ．ｓ．によって３ビット２進 フォーマットに符号化される。データはキーパッド（ある用途では好ましい）か らも来ることがあり、かつ追加の指示器、たとえば、ファイヤボタンからも来る ことがある。説明している実施例においては、６本の符号化されたデータ線が２ つのファイヤデータ出力にまとめられてマイクロプロセッサへの入力として８ビ ットデータバスを形成する。生データが過剰標本化され、プロセッサに組み込ま れているファームウエアに供給される前に保持される。そのプロセッサは５つの 主な機能を実行する。 １） 所定のモデリングを用いての「ｙ」軸データのダイナミック修正 ２） 「インテリジェント」冗長解析および「帯域幅」拡張 ３） パルス位置変調符号化による並列−直列変換 ４） オートスリープ（すなわち、オフ・スィッチが用いられていない）を含 む電力管理 ５） 機能強調、たとえば、オートパイロット、モード切り替え等。 第１４図Ａと第１４図Ｂに詳細な流れ図を示す。それらについては以下に詳しく 説明する。 選択するＩＲ送信プロトコルは電力効率が高いことが好ましく、マイクロプロ セッサによって符号化を行う。適当な送信器部品を商業的に入手することができ る。ＩＲ送信プロトコルは搬送波をベースとする家庭用機器を妨害しないようで ある。対応する受信器は広い受信範囲を持つことが好ましい。これは使用中の範 囲の狭小化問題と整列問題を考慮してのことである。好適な技術を以下に説明す る。 パルス位置変調 これは全てのデータ送信を符号化するために使用する好適なな方法である。符 号化は、コンピュータ通信で使用する直列プロトコルと論理的に同種の直列プロ トコルである。 物理的フォーマットは、パルスの論理値を決定するために、パルスの間に３つ の固定時間間隔を用いる。各データパケットのスタートを知らせるために特殊な 間隔「ｓｙｎｃ」を用いる。他の２つの間隔は論理１と論理０を表す。それらの 間隔は、弁別を支援するために簡単な算術倍数ではない比（たとえば、６：４： ５、または１３：１１：７などの素数）で選択される。ＰＰＭの大きな利点は与 えられた出力信号強度（したがって、動作範囲）に対して電力消費量が大幅に減 少することにある。これは２つの固有の特徴、すなわち、搬送波周波数を欠くこ と、およびパルスの間の「スペース」と比較して「マーク」パルスが短いこと、 による。このプロトコルの例が与えられている第１３図を参照する。パルスの間 の種々の間隔が送られる信号の値を定める。これは出力段の全ての部品に対して より低い要求を課す。その理由は、パルスの持続時間が非常に短い（たとえば、 １０μｓまたはそれ以下）ためである。 ＰＰＭシステムの別の面はパルスの到達の予測可能性である。好適な実施例の ソフトウエア・プロセスがこの「マークスペース」予測可能性を用いて、既知の 「スペース」間隔中の周囲の妨害を無視することができる。同様に、この技術に おけるハードウェア技術に類似するハードウェア技術を用いて、受けたパルスを 、最も短い有効な「スペース」間隔より僅かに短い期間だけ「パルス伸長する」 ことによってランダムな妨害を除外する。これは引き伸ばした期間中は他のどの よ うな入力も禁止する。 ＩＲ実現における、妥当な視線を考慮することは別にして、基地局の設置に対 する特別な要求は無いことが分かるであろう。 ＩＲ信号が送信器からＬＥＤを介して（この実施例では）出力される。ＬＥＤ は広角送信器であることが好ましい。 ベースユニット 第４図を参照して、ＩＲ信号がＩＲフォトトランジスタによって検出され、前 置増幅され、雑音を減少して（ＡＧＯ、高域濾波、パルス伸長等）マイクロプロ セッサに割り込み線入力を行う。 組み込んだ受信器ファームウエアが４つの主な機能を行う。 １） 誤り調査／データ妥当性検査 ２） パルス位置変調されたデータの直列−並列変換 ３） ｘ、ｙ相関を含めた所有モデル化技術を用いる「ｘ」軸データのダイナ ミック修正 ４） 合成比例出力を供給するために適切な抵抗値のデジタル選択。ソフトウ エア処理の一層詳細な流れ図を第１５図Ａと第１５図Ｂに示す。 実際に動作を改善するように、ｘ軸データを復号し、処理する。見掛けの加速 度を直線化するように、センサの絶対運動を時間変調アルゴリズムによって修正 し、予測可能な小さい状態変化応答を提供する。センサデータの帯域幅をダイナ ミックに拡張するために疑似状態を非対称的に合成する。この合成はＹ軸データ に対して非対称的に行う。不適法な状態変化を抑制できるように、Ｘ軸データと Ｙ軸データの相互相関を行う。 最適化した抵抗アレイを駆動する２個の標準アナログ・スイッチングｉ．ｃ． から出力を得る。このアレイは比例ジョイスティックにおいて通常見出される可 変抵抗を繰り返すが、抵抗素子の磨耗および千切れによってひき起こされる通常 のドリフト問題に悩まされることはない。 「握手」しようとしているかのように手を構える時に、親指と指の間に形成さ れる橋の固有の姿勢検出性能を利用するために、遠隔装置を含む手持ち器具を設 計することが好ましい。そのような設計は特定の保持姿勢を強制し、これは重心 の移動によって一層強められる。 本発明のセンサ処理のいくつかの進歩性を持つ実施について次に詳しく説明す る。 仮想状態／時間変調処理 ＶＳ／ＴＭ処理はどのような低解像力装置にもとくに適する解像力向上法であ るが、任意の解像力の装置にも応用することができる。装置を前記した好適なセ ンサ実施例について説明するが、他のセンサ装置にもそれを応用することができ ることが分かるであろう。 姿勢状態を示すデータが好適なセンサ法によって発生される。この例のために 、データは既にデジタル・フォーマットであり、（ｎ）ビットの群で構成され、 ２進化１０進（ＢＣＤ）バス上で符号化されているものと仮定する。これはほと んどの方法で典型的なものであるが、ここで説明する処理はこの表現形式には依 存しない。このＢＣＤビットの群は、以後は、コンパクトなやり方で、姿勢状態 数として呼ばれるものの大きい方を一意に表す。例として、第１図は概念的なセ ンサに対する姿勢状態数を示す。２ビットＢＣＤバスが４つの状態数を表すこと ができ、３ビット＝８状態数、４ビット＝１６状態数、等々である。 第６図に示す例は、５つの状態数を要する、ピッチ軸での５つの姿勢を示す。 それは少なくとも３つのＢＣＤビットのバスサイズを必要とする。従来の装置で は、軸ごとのビットの数（ｎ）がセンサ法の解像力を定める。 解像力を高くする従来のやり方は更にビットを加えて、状態数として使用すべ きより独特のＢＣＤ数を与える。それはより高い解像力を記述することができる 。 以下に詳しく説明するプロセスはこのようにして応用することができ、その結果 として、全体のデータパケットを符号化するためにより多くのビットが求められ る。しかし、使用するビットの総数は、効率を高くするために、とくにデータ伝 送を要する用途においては、できるだけ小さく保たなければならない。重要なこ とに、センサ法の元の解像力を表すために現在必要としない予備の任意のＢＣＤ 組合わせを利用することによって、選択されている群ビットサイズ（ｎ）内で、 説明しているプロセスを適用することもできる。これは有利である。その理由は 、バスビットサイズを変更することなしに、任意のセンサ・メトリックスに容易 に適応することができる簡単なソフトウエア・ルーチンを有する任意の寸法のバ スの帯域幅使用をそれが最大にするからである。アナログセンサまたはデジタル センサを基にした、任意の装置を強調することができる。説明しているプロセス は解像力を高くもする。解像力を高くすることは、低いサンプルレート、低い伝 送レート、低い本来の解像力、困難な誤り訂正、または経済的な制約から被害を こうむる困難な環境においてとくに効果的である。 ＢＣＤデータを復号した後で、ソフトウエア・アルゴリズムは、（この実現で は）中心からスカラー拡張することによって、状態の数を外側へ機械的に「大き くする」。第７図は第６図から概念的なセンサに適用されるこの再スケーリング ・プロセスを示す。この例では、来るべき強調にもかかわらず余分のビットを付 加すべきではない。すなわち、ルーチンは群ビットサイズ内の「予備」状態数を 利用する。 この再スケーリングは最小、最大および零（すなわち、全前、全後および中心 。第６図参照）の相対的な位置値を保存するが、中間値に間隙を生ずる。中間値 に対しては物理的センサ状態は存在しない。この状態に留まると、遷移解像力は 今は「でこぼこ」である（すなわち、いくつかの状態の間により大きい間隙）。 その理由は元のデータ解像力が「ドットを結び付ける」ためには不十分だからで あ る。しかし、より多くの状態を表すために利用できる状態数がある。というのは 、それらが実際のデータによって使用されないからである。仮想状態を表すため に利用されるのはそれらの予備状態数である。 次に、その軸に対する時間データが履歴データに相関させられる。予め定めら れているヒューリスティックスに遭遇したとすると（移動の向き成分、状態変化 の大きさ成分、および加速度成分を含む）、定められた時間の間、「実」出力値 の間に一時的な出力値（センサ中に対応する物理的状態が存在する必要がないよ うな仮想状態）が合成される。これは時間変調期間すなわちスティッキィ・モー メントである。それは各種のシステム・ダイナミックスに適合するように変更す ることができる。第８図は、好適なセンサ構成においてＶＳ／ＴＭ概念を実現す るために必要なプロセスを示す。適用されるＶＳ／ＴＭの原理の３つの例と、そ れの帰結をこの後に詳しく説明する。 １） ＶＳ／ＴＭの介在のために、実際の要求の可変性を隠す、状態の予測可 能な変化をソフトウエア・ルーチンから全ての小さい（しかし変更される）状態 変化要求を引き出す。たとえば、任意の「小さい」要求、「適度に小さい」要求 または「非常に小さい」要求を「既知の小さい」変化に定められた時間の間量子 化することができる。更に（およびとくに低解像力装置において）、元の要求を 持ち続けるならば、より大きい変化が後に続く「既知の小さい」変化に要求を細 かく分けることができる。持ち続けることによって、ソフトウエア・プロセスで 用いているアルゴリズムがより大きい状態変化に対する必要性を認識することを 促進する。いずれの場合にも、知的に認識できる期間の間のより小さい段階的な 変化の使用可能性を、センサにおける実際の永久状態の必要なしに、ユーザーに よって利用することができる。姿勢のより小さい調整がより直観的に達成される 。したがって、このプロセスは、解像力の不足、低いスリューレートにおける機 械的センサの低い性能、およびセンサの不確定性誤差によって発生される従来の ぎ こちなさを隠す。 ２） ＶＳ／ＴＭの介在のために、間に時間変調遅延が存在する選択した仮想 状態を用いて大きい状態変化要求が実行される。これによって、求められている 大きい変化を記述する。したがって、高い見掛けの遷移解像力を記述する理想化 した状態変化カーブが提供される。元の要求がある期間だけ持続した（すなわち 、それが不注意による過渡オーバーシュートでなかった）とすると、仮想状態変 化が元の要求に「なる」ために、要求された実際の状態に最終的に到達する。 ３） ＶＳ／ＴＭの介在のために、センサ装置の変化する物理的取扱い度に適 合するように、システムのダイナミック応答の大きさと感度を構成可能である。 例として、好適なセンサ構成では、手首の運動の範囲を拡大するためにＶＳ／Ｔ Ｍがピッチ軸に適用され（すなわち、ピッチに対する感度が高くなる）、また、 遷移解像力（すなわち、「ドットを結び付ける」ためにより多くの状態）を高く するためにロール軸にも適用される。 要約すると、仮想状態／時間変調処理を用いると次のような利点が得られる。 ａ） このプロセスはフレキシブルなソフトウエア法で帯域幅の使用を最大に する。 ｂ） このプロセスは仮想姿勢状態を出力データに加えて、選択したセンサ法 が本質的に有するものより高い見掛けの解像力（「遷移の滑らかさ」）を与える 。 ｃ） このプロセスは小さい応答性能を直線化し、ユーザーによっており直観 的に使用できるあるレベルの予測可能性を課す。 ｄ） このプロセスはダイナミックセンサ・オーバーシュートの制御または解 消を大幅に容易にする。 ｅ） このプロセスはダイナミック感度を独立に制御することができる。 ＶＳ／ＴＭプロセス全体を明確に異なるモードで適用することができる。１つ の可能なモードでは、仮想状態を付加することによって検出法中に見出される絶 対値を大きくするためにだけ、このプロセスを使用することができる。これを強 調絶対モードと名付けることができる。 別のモードでは、出力データ中には実際の値は存在しない。出力データは全て 、物理的センサ状態を一意に表す状態がないような合成された仮想状態であるが 、それよりもむしろ多数のパラメータを基にしたそれの補間された姿勢値である 。これを強調補間モードと呼ぶ。更に、当業者には、他のモード、およびモード の組合わせが可能であること、たとえば、データのデルタ解析すなわち相対解析 が可能であることが明らかであろう。それはどのような絶対値よりもデータサン プルの間の違いを調べることを基にしている。このモードは強調相対と定義され る。放送および通信におけるデルタ変調は周知の、効率的な方法である。この方 法の効率はこの類似のやり方に承継されている。重要なことに、出力解像力は入 力データの帯域幅には完全に相関されていない。その理由は、最大の適法な状態 変化を転送するために帯域幅を使用するからである。その最大の適法な状態変化 は絶対最大状態変化範囲を含んではならない。したがって、出力値の範囲（ダイ ナミック範囲）を独立に決定して、はるかに広いシステム出力帯域幅すなわち解 像力を提供する。適当なヒューリスティックをモデルに符号化することによって 、相対強調と、絶対強調と、補間強調との組合わせを同じＶＳ／ＴＭの枠内で受 け入れることができる。ＶＳ／ＴＭプロセスはモード独立ではなく、任意の本質 的な解像力の、任意のセンサ法に適用することができる。 ＶＳおよびＴＭプロセスに対する別の態様は、相互に独立に採用することがで きる。たとえば、時間変調を「実」状態と仮想状態に適用することができる。こ れによって、最も適切な次の出力状態を選択する時に、ソフトウエア・アルゴリ ズムに最大の融通性が許される。 ダイナミック処理 添付流れ図にＤＡＢＡＤ（デュアル非同期２相非対称ダイナミックス）と記さ れている組込みソフトウエア・ルーチンがそれらのＶＳ／ＴＭプロセスを各軸で 独立に実行する。上記好適な実施例において「Ｙ」軸が送信器ユニット２５で行 われ、「Ｘ」軸が受信器ユニット２６で実行されるという事実は、この文脈では 重要ではない。すなわち、それらが物理的には独立していないとしても、それら は論理的には独立している。論理的な独立は各軸を異なった取扱いができ、その 場合にはこれはダイナミックに適切である。 この独立性は非同期でもある。すなわち、他の軸のどのような処理とも同期し ないで、各軸自体の時間／履歴の枠組みに依存して異なる処理が各軸に一致させ られる。これによってＶＳ／ＴＭまたはプレエンプティブプロセスの任意の組合 わせを生ずることができるようにする。 処理は位相または「向き」の状態変化要求に適用される（すなわち、中心へ向 かうか、中心から離れる）。異なる位相の同一の大きさ状態−変化要求から種々 の結果が発生される。好適な実現に従って利用されることが好ましい処理の性質 は「２相」である。しかし、任意の数の「位相」をカバーするために技術を拡張 することができる。 処理は２つのやり方で非対称でもある。すなわち、動作領域の端と比較して中 心に近い所で種々の「介在」度が起き、大きい状態変化とは対称的に、小さい状 態変化によって種々の「介在」度が呼び出される。 分割処理 従来の装置では、データの収集が送信器ユニットで行われ、データ処理が受信 器で行われる。これは、制約されない環境においては、強力で高価な技術を用い て容易に達成することができる。適度な構成で満足できる性能を得るために、望 ましい（および経済的に可能な）装置は代替戦略を採用する必要がある。所定の 制約内でより高い性能を引き出す方法は分割処理、すなわち、装置内の利用可能 な処理装置の間で処理を割当てるすなわち分担する、ことである。 分割処理の基本原理は、以下の簡単な指針によって任意のデータ伝送装置に適 用することができる。たとえば、求められている帯域幅で実行することがわずら わしい処理は、チエーンの受信端で行われる。送信器における「予備」処理時間 を他のタスクのために使用することができる。分割処理に固有の利点は、ＶＳ／ ＴＭをベースとする上記方法を用いる装置に制約されないことが重要である。す なわち、任意の装置を解析することができ、それのタスクをそれの構成ユニット 、たとえば、コードレス装置で使用される従来のアナログジョイスティック、の 間で知的に分離すると有利なことがある。 ジョイスティック型装置で好適なセンサ装置を用いる本発明の実施例に適用さ れるプロセスの例が、人の手首の反射の固有の特性を利用する。横ロール（横か ら横へ）手首運動の範囲は垂直ピッチ（前後）手首運動の範囲より広い。そうす ると、概念的には、「ロール」軸は、それらの運動を表すための伝送帯域幅の高 い割合で、同じ解像力に一致すべきである。しかし、各軸は最小帯域幅に制約さ れることが好ましい。分割処理の原理をＶＳ／ＴＭプロセスに適用することによ って、「より多く要求する」軸にここではロール）が「生の」形で放送され、そ の結果として帯域幅に対する要求が減少する（すなわち、今のところは、送信す べき多くの潜在的な値は存在しない）。これを第９図に示す。この場合には、全 ての潜在的な値を送信するために群ビットサイズ（ｎ）を増加することを強調が 求めないことが知られているから、ピッチ軸データを送信器ユニットにおけるＶ Ｓ／ＴＭプロセスで処理することができる。その後でＶＳ／ＴＭを受信器ユニッ トでロール軸データに適用して、見掛けの解像力を費用を掛けずに高くすること ができる。これは受けたデータに適用されるから、送信帯域幅は関連する問題で はない。 したがって、本発明は処理場所の知的選択、とくに拡張をベースとするプロセ ス（ただしそれのみではない）で可能にされる送信帯域幅の節約を利用すること ができる。更に、処理する時のプログラムサイズ（およびしたがって、プログラ ム記憶ＲＯＭとオペレーティングＲＡＭ）の節約を送信器プロセッサと受信器プ ロセッサの間で分担することができる。プロセッサ・サイクル使用の有効性と分 配を最適にすることができる、たとえば、場所が重要ではないタスクを「最も混 んでいない」場所へ移動させて、チエーンの重要な端部におけるプロセッサ時間 を増大する。その結果、伝送チエーンの一端部に見出だされる利用可能な資源に 通常適合しない複雑なタスク処理を要求する用途に一層小型（および安い）のマ イクロ制御器/ＰＩＣｓ／ＰＡＬｓ／ＧＡＬｓを使用することができる。 優先およびプリエンプティビティ いずれの軸における「全体的な」状態変化要求（適法であれば、下記参照）も 送信器データ処理および受信器データ処理において優先される。それらの要求は 、センサが極端な姿勢を検出している時に、または本発明に組み込むことができ るデジタル・キーパッド・ユニットをユーザーが押す時に生ずる。それらの要求 はプリエンプティブ全体的な応答（現在進行しているどのようなＴＭも不能にす る）を引き出し、仮想状態合成アルゴリズムよって現在要求されているどのよう なより小さい状態変化も無視する。ユーザーに対する応答性を最適にするように 、このプリエンプティブ法は受信器処理と送信器処理の両方に適用される。とい うのは、全体的な機能は最小の待ち時間で常に応答しなければならないからであ る。 優先が「制御」要求に割当てられる（説明している実施例ではファイヤボタン ）。これは、他の任意の処理の前に送信される制御データを軸データから除去し 、それらの制御要求に直ちに働き掛けることによって達成される（妥当であれば ）。制御応答における短い待ち時間は非常に望ましい属性である。というのは、 それが最も容易に観察できる性能パラメータだからである。受信器ソフトウエア におけるこの優先付けには、送信器における制御ボタンの多数の過剰サンプリン グを伴い、全体の待ち時間を最も短くし、捕獲性能を高くすることが好ましい。 典型 的には、制御チャネルは各伝送パケットの間で１０回過剰サンプルされる。 再入 全てのＶＳ／ＴＭプロセスは「割込み可能である」ことに注目すべきである。 すなわち、たとえば、ある軸が現在ＴＭを実行しており、その間にＶＳが発生さ れているが、別の状態が一層適切であることを新しい入力データの発見的解析が 示した（仮想または現実）とすると、現在のＴＭ処理が取り消され、新しいプロ セスが勧められる。全ての処理は再入である。これは、新しいプロセスを起こさ せることができる前には、既知状態に対する特定の初期設定を要求しないことを 意味しない。これはプロセス制御装置において望ましい特徴である。この場合に は外部ダイナミック相互佐用が予測できない状態変化要求を生ずる。この再入は 、他の場合には先行する処理人工物を片付けるために要求される、重要な「ハウ スキーピング」機能を要求することなしに、実行すべき任意のプロセス順序を考 慮する。プログラム空間の大きな節約と、実行速度の向上が直接の結果である。 誤り検査 ハードウェア信号調整（すなわち、ノイズ減少）法を用いて、送信されるパル ス位置変調ビット流に対する周囲の妨害と闘うことが好ましい。それらは、変動 する受信レベルを補償するための自動利得調整器（ＡＧＣ）と、５０／６０Ｈｚ 妨害を除去するための帯域濾波と、伸長した期間だけどのような過渡インパルス の受信も禁止するパルス伸長とを含む。それらの方法の結果は高いビットワイズ 信頼度である。すなわち、受けたビットが妥当なＰＰＭ期間内であれば、それは 妨害しないであろうからである。送信されたパケットのある程度のくずれが一層 の解析から明らかであるとしても、この「信頼度」は、データ流の「妥当な」ビ ットを取出すアルゴリズムによって使用することができる。この一層の解析は「 論理」誤り検査である。これが可能である理由は、データ伝送が実際には、固定 プロトコルにおける直列符号化された、３ビット流だからである。周期的冗長 性検査（ＣＲＣ）またはチェックサムを含む標準的な伝送技術（当業者に知られ ている）をビット流に容易に含めて、伝送誤りを無くすことができる（この応用 ではそれは必要であるとはみなされないが）。妥当な新しいデータを利用できる まで出力データは常に保持される。すなわち、出力／ユーザーから短時間誤りを 隠す。論理誤りすなわち「ソフト」誤りの戦略を、保持などを行うより普通の「 ハード」法とともに下に要約する。それらのソフトな戦略は主として規則をベー スとするアルゴリズムであって、動作領域の解析的研究および実験的研究によっ て得られる。 そのような論理誤りの例を第１２図に示す。 オートパイロット 装置の「特徴モード」を記述するためにこの用語を用いる。モードは一時的ス イッチすなわちボタンの連続作動によってトグルオンおよびトグルオフする。そ のモードに入れられる理由は、オペレータが、装置がホスト装置に示している現 在の姿勢を維持することを希望しているが、彼／彼女は対応するセンサ姿勢を物 理的に維持することを望まないからである。オートパイロットに対する必要の実 際的な例が一層有益なことがある。オペレータが装置を、それの特定の姿勢を維 持しながら、下に（一時的に）置くこと、またはその装置を置く位置を変更する ことを希望したと仮定する。オートパイロットに入ると、オートパイロットが解 除されるまで全ての姿勢検出は不能にされ、装置の随意の操作は無視される。 動作の人間工学が大幅に強められる。実際には、この特徴は、休止状態におい て物理的規準面（机の表面のような）を持たない全ての制御器装置において非常 に望ましいが、知覚データの認識的処理を基にして、推定による基準を用いる。 （推定法は人では幼年から良く備わったものであって、「平衡感覚」等のような 複雑な機能をもたらす）。このプロセスを第１１図に示す。 優先符号化 好適なセンサ法がアナログ−デジタル変換なしにデジタル出力を生ずる。水銀 スイッチを結果としてＢＣＤ符号器に直結することができる。あるセンサ操作の 結果として不安定な慣性状態に水銀質量がある時に、スイッチ出力が不確定にな る（脱落）可能性がある。従来の符号器を使用したとすると、適切なスイッチの 全てを連続して閉じることによって、ＢＣＤへの変換が正しく行われる。他方、 優先符号器は、ＢＣＤ出力値を決定するために現在閉じられている最高入力のみ に依存する。このようにして、低位入力での一時的脱落はＢＣＤ出力には反映さ れない。これは不確定誤差をなくす重要な（かつ安い）方法である。その方法は オーバーシュート誤差に向けられたソフトウエア・プロセスを完全にする。それ らの誤差はソフトウエア・プロセスによって論理的に決定される。 冗長性 センサデータの冗長性解析が全体の電力消費量を減少する主な要因である。簡 単にいえば、連続データサンプルが冗長であるとすると、最後に受けたサンプル を保持することを受信器が指令されたとしても、冗長サンプルを伝送する義務は ない。用途においては、一層高度な解析および処理がこの効率を構成する。送信 器で使用するアルゴリズムが多重レベル冗長解析を提供する。最後のレベルがシ ステムの完全な停止を行わせる（装置は実効的に「オフ」である）。これを第１ ０図に示す。より低いレベルでは、非冗長データが冗長モードを作動させなくす る。 レベル＃１では短時間冗長が明らかである時に冗長モードを用いる。この場合 には、送信器が一定期間（フライホイール期間）だけ冗長データを放送して、受 信器で確実に受信できるようにする。 レベル＃２モードには、冗長がフライホイール期間を超えて存在すると入れら れる。妥当なサンプルが受けられていると仮定することができる。それ以上のデ ータ伝送が不要であるから、伝送プロセスは停止される。これによって電力を大 きく節約することができる。というのは、伝送はチエーンにおいて普通最も「費 用が掛かる」プロセスだからである。しかし、センサデータはいぜんとして解析 されて、冗長がいぜんとして生ずるようにする。 実際には、このモード（「中間」）は最も一般的な動作状況であると信ぜられ る。考慮すべき別の重要な面が存在する。伝送法（すなわち、ＰＰＭＦＭ、ＡＭ 等）とは無関係に、現在のデータパケットを伝送するために留保された時間期間 が常に存在しなければならない。この期間はシステムの最大データスループット に制約を課すのが普通である。レベル＃２が作動中の時は伝送は求められず、伝 送期間の終了を待つという負担が除去される。これはシステム待ち時間を大幅に （すなわち、何桁もの大きさ）短縮する。その理由は、新しい非冗長データによ り早く応答することができるからである。それはシステムの過渡帯域幅を広くす る。それはユーザーにとっては知覚的に明らかである。 レベル＃３モードはレベル＃２モードの補助である。冗長の「長い」期間は、 レベル＃２に達したが、オートパイロットに入れられると、論理的に妥当である 。データの伝送が不要であることが明らかである。また、センサデータのサンプ リングを保持することも不要である。というのは唯一の妥当なオペレータ入力が オートパイロットボタンからのものだからである。オートパイロットは「制御」 信号によってトグルされる。その制御信号はマイクロ制御器に直結され、したが って、検出チエーンで使用されている全ての回路への電力供給を断つことができ る。電力を一層節約することができる。 レベル＃４モードは、「極端な」冗長が検出された後でのみ起動される。極端 な期間は５〜１０分のオーダーで、オペレータが装置の使用を終了したことを意 味する。このモードは自動睡眠と名付けられ、オフスイッチの必要性を無くする ものであって、オペレータがそれを適切に使用することを記憶することを絶対に 義務付ける。装置が睡眠していると、マイクロ制御器は「停止」モードにあり、 そうするとそれの電流消費量はマイクロアンペアまで減少する。以前の冗長レベ ルに達しているために、他の全ての部品への電力供給は既に停止されている。こ の電流消費レベルでは、電池の寿命は保管寿命にほぼ等しい。ファイヤボタン（ 電池に直結されており、したがって、電力管理装置によって電力を断たれること はない）からの制御信号がマイクロ制御器への割込みを勧めて、他の全ての回路 への電力再供給を行う覚醒手順に入らせる。ひとたび覚醒すると、睡眠モードが 再び起きるまでファイヤボタンからのそれ以上の割込みは無視される。 本発明はここで説明したもの以外の多くの用途および実現に応用できることが わかるであろう。姿勢センサと検出装置は、説明したもの以外の仮想現実型アプ リケーションに応用することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ， ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，Ｇ Ｂ，ＧＥ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ， ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＩ，Ｓ Ｋ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 少なくとも１つが物体の位置、姿勢または動きに関連させられているよ うな、検出された各パラメータごとに複数の可能なデータを有し、検出装置によ って発生されるセンサデータを処理する方法であって、 前記センサに直接には対応しない値を含み、前記パラメータに関連する可能な 出力データ値のセットにら属する出力データを発生するように、 物体の位置、姿勢または動きに関連させられている前記パラメータの少なくと も１つに対して、前記センサデータを、前記パラメータの以前の値と、他のパラ メータの現在の値または以前の値とを含む群の少なくとも１つに応答する所定の 命令セットに従って処理することを特徴とする検出装置によって発生されるセン サデータを処理する方法。 ２． 請求の範囲１記載の方法であって、前記命令セットは前記物体の可能な 運動と可能な位置の少なくとも１つに関連する命令を含む方法。 ３． 請求の範囲１または２記載の方法であって、前記命令のセットは出力デ ータが送られる装置の特性に関連する命令を含む方法。 ４． 請求の範囲１ないし３のいずれか１つに記載の方法であって、前記出力 値はセンサデータによって定められない前記パラメータに対する仮想状態に対応 するデータを含む方法。 ５． 請求の範囲２記載の方法であって、前記命令セットは、前記パラメータ または他のパラメータについての前記センサデータによって明らかに定められる ある出力値を禁止するようにされる方法。 ６． 請求の範囲１記載の方法であって、前記パラメータは与えられたパラメ ータを含み、その与えられたパラメータは、所定の値に設定された時に、少なく とも２つの他のパラメータに対する出力データを、それらのパラメータに対応す るセンサデータの変化にもかかわらず、一定に維持させる方法。 ７． 請求の範囲１記載の方法であって、前記センサデータが所定の時間期間 だけ変化しないとすると、前記命令セットは前記検出装置における電力消費量を 減少させる方法。 ８． 請求の範囲７記載の方法であって、前記減少は複数の段階で起きる方法 。 ９． 請求の範囲７または請求の範囲８に記載の方法であって、１つまたは複 数のセンサ出力の変化の後で、前記装置は正常な電力消費に戻る方法。 １０． 請求の範囲１ないし６のいずれか１つに記載の方法であって、前記所 定の命令セットは、電流と、１つまたは複数のパラメータの過去の状態に応じて 、前記出力値の１つをブリエンプティブに発生できる方法。 １１． 請求の範囲１ないし１０のいずれか１つに記載の方法であって、前記 センサデータは姿勢データを含む方法。 １２． 請求の範囲１１記載の方法であって、前記センサデータは導電性流体 スイッチによって発生される方法。 １３． 少なくとも１つの表示手段と、この表示手段を制御する第１の処理手 段と、前記表示手段に表示される画像の少なくとも１つを制御するようにされて いる遠隔制御装置とを含み、この遠隔制御装置は前記表示手段上の画像の希望の 動きに対応するセンサデータを発生するようにされた検出アレイを含み、前記セ ンサデータは検出した各パラメータに対して複数の可能な値を有し、前記パラメ ータの少なくとも１つは遠隔装置の物体またはそれの部分の位置、姿勢または運 動に関連させられる、コンピューティング・システムを制御する装置であって、 前記センサに直接には対応しない値を含み、前記パラメータに関連する可能な 出力データ値のセットに属し、かつ前記表示手段上の画像を制御するために前記 処理手段によって使用される出力データを発生するように、 遠隔装置の位置、姿勢または動きに関連させられている前記パラメータの少な くとも１つに対して、前記センサデータを、前記パラメータの以前の値と、他の パラメータの現在の値または以前の値とを含む群の少なくとも１つに応答する所 定の命令セットに従って処理することを特徴とするコンピューティング・システ ムを制御する装置。 １４． 請求の範囲１３記載の装置であって、前記命令セットは前記遠隔装置 またはそれの部分の可能な運動と可能な位置の少なくとも１つに関連する命令を 含むことを特徴とする装置。 １５． 請求の範囲１３または１４記載の装置であって、前記命令セットは前 記スクリーンに表示された画像の特性に関連する命令を含む装置。 １６． 請求の範囲１３ないし１５のいずれか１つに記載の装置であって、前 記出力値はセンサデータによって定められない前記パラメータに対する仮想状態 に対応するデータを含む装置。 １７． 請求の範囲１３ないし１６のいずれか１つに記載の装置であって、前 記命令セットは、前記パラメータまたは他のパラメータについての前記センサデ ータによって明らかに定められるある出力値を禁止するようにされる装置。 １８． 請求の範囲１３記載の装置であって、前記パラメータは与えられたパ ラメータを含み、その与えられたパラメータは、所定の値に設定された時に、少 なくとも２つの他のパラメータに対する出力データを、それらのパラメータに対 応するセンサデータの変化にもかかわらず、一定に維持させる装置。 １９． 請求の範囲１８記載の装置であって、前記パラメータはオートパイロ ットスィッチであり、定められた出力値は、前記表示手段上の１つまたは複数の 画像の以前の位置を維持させる装置。 ２０． 請求の範囲１３記載の装置であって、前記センサデータが所定の時間 期間だけ変化しないとすると、前記命令セットは前記検出装置における電力消費 量を減少させる装置。 ２１． 請求の範囲２０記載の装置であって、前記減少は複数の段階で起きる 装置。 ２２． 請求の範囲２０または２１に記載の装置であって、１つまたは複数の センサ出力の変化の後で、前記遠隔装置は正常な電力消費に戻る装置。 ２３． 請求の範囲１３ないし２２のいずれか１つに記載の装置であって、前 記表示手段上に表示された画像を変化させるように、前記所定の命令セットは、 電流と、１つまたは複数のパラメータの過去の状態に応じて、前記出力値の１つ をプリエンプティブに発生できる装置。 ２４． 請求の範囲１３ないし２３のいずれか１つに記載の装置であって、前 記センサデータは姿勢データを含む装置。 ２５． 請求の範囲２４記載の装置であって、前記センサデータは導電性流体 スイッチによって発生される装置。 ２６． 請求の範囲１３記載の装置であって、前記遠隔装置は無線接続を介し て前記第１の処理手段と通信する装置。 ２７． 請求の範囲２６記載の装置であって、前記命令セットは前記リンクを 介して伝送するための前記出力データを符号化する装置。 ２８． 請求の範囲２７記載の装置であって、リンクは光または赤外線である 装置。 ２９． 請求の範囲２６ないし２８のいずれか１つに記載の装置であって、デ ータは無搬送波、パルス位置変調装置を用いて符号化される装置。