JP4335032B2 - パック装置およびセンステーブル管理装置、ならびに移動軌跡算出方法、移動軌跡算出プログラム - Google Patents
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Description
この研究のプラットフォームとしてセンステーブルと称される装置が使用され、この装置は、センステーブル本体の他に、位置と回転角を検出するパックから構成されている(非特許文献1参照)。
すなわち、磁気シートが敷設されたセンステーブル本体71上には、PC72によって生成出力される設計図がプロジェクタ73を介して投影され、その設計図上をユーザが、コイルが巻かれたパック74を操作することにより、PC72によってその座標位置、あるいは回転角が取り込まれる。
[平成16年02月13日検索]、インターネット<URL:http://tangible.media.mit.edu/papers/SenseTable_CHI01/SenseTable_CHI01.html>
非特許文献1に開示された例においては、5個程度のパックしか利用できず、従ってTUIを用いたコラボレーションによる設計が制限され、特に、ネットワーク設計においては十分なインタフェースを提供するものとは言えなかった。
このパック装置によれば、コイルの半径が大きくなれば、例えば、図8にその特性図が示されるように、電流(あるいは電圧、電力)の立ち上がりにある程度時間が必要であるのでコイルを検出する時間(図中、α)をコイルの半径に応じて設定される。これにより、大コイルAは小コイルBより安定的に検出できる。
しかしながら、大コイルAは小コイルBより安定的に検出するために、コイルの半径に応じた検出時間を確保する必要があるが、この検出時間は短い方が望ましい場合もある。
また、コイルA内にコイルBが存在すると、単独の場合と比べて共振周波数がシフトするので、個々のコイルA、Bについてその共振周波数の調整が必要となる。
また、本発明において、前記位置検出用の2個のコイルのうち、一方の位置検出用のコイルと他方の位置検出用コイルとのそれぞれの中心位置を結ぶ線上の中心点から前記回転角検出用の1個のコイルの中心位置に引いた線と、前記一方の位置検出用のコイルと他方の位置検出用コイルのそれぞれの中心位置を結ぶ線上の中心点から所定の位置まで引いた線と、がなす角度が回転角であることを特徴とする。
また、本発明は、前記演算部は、前記パック装置に実装された共振周波数が同じ2個のコイルのそれぞれの座標位置を結ぶ線上の中心位置を算出し、この算出された中心位置と、前記共振周波数の異なる1個のコイルの座標位置とから、前記回転角を算出することを特徴とする。
また、本発明は、前記演算部は、前記パック装置に実装された共振周波数が同じ2個のコイルのそれぞれの座標位置の重心計算により中心位置を算出することを特徴とする。
なお、ボタン押下により回転角を検出するためのコイルは一時的に共振しない(オープンの)状態となり、通常操作においてはパック装置を回転させる行為とボタンを押す行為とは同時にされることは少ないため、ボタン押下時に回転角の検出が不安定となる状態は許容できる。また、位置検出用の2個のコイルは、基本的に点対称の位置に実装されていればその重心計算により中心位置を算出でき、精度の向上を図ることができる。
図1(a)に示されるように、パック装置1には、同じ共振周波数を持つ径の異なる2個のコイルA、Bが点対称位置に実装され、すなわち、当該各コイルA、Bの中心を結線した線上に実装されている。また、この結線に対して直角方向に回転角検出用の共振周波数が異なる1個のコイルCが実装されている。ここでは、パック装置1の中心位置c、および当該中心位置cからコイルCの中心位置までの方向角を回転角θとしている。
なお、コイルCが持つ共振周波数は他の全てのパック装置で同じとし、また、ボタン(図示せず)が取り付けられ、このボタンが押されることにより一定時間共振しない構造になっているものとする。
なお、ボタン押下により回転角を検出するためのコイルCは一時的に共振しない(オープンの)状態となり、通常操作においてはパック装置を回転させる行為とボタンを押す行為とは同時にされることは少ないため、ボタン押下時に回転角の検出が不安定となる状態は許容できる。また、位置検出用の2個のコイルは、基本的に点対称の位置に実装されていればその重心計算により中心位置を算出でき、精度の向上を図ることができる。
いずれにせよ、位置検出用の2個のコイルA、Bは、同じ共振周波数を有し、基本的に点対称の位置に実装されていれば形状は自由であり、その重心計算により中心位置を算出でき、精度の向上を図ることができる。なお、他に、コイルがパック装置中心にその中心を合わせて実装され、かつ、それ以外にコイルを1個設ければ、検出精度が若干下がるものの同じ効果が得られる。
具体的には、チャネル選択回路23によってマイコン制御の下で発振チャネルが切替えられ、受信チャネルを介してセンスされた信号は、増幅器24で増幅され、AD変換器25によってデジタル信号に変換され検出装置26に供給される。検出装置26では、各コイルA、Bの位置から、パック装置1の位置および回転角を検出する。詳細は図4を用いて後述する。
パック装置1(#0〜#n)に実装される径の異なるコイルの大きさを検出するアンテナプリント線のマス目の数は、コイルによって異なるようになっている。例えば、線間距離を5mmとした場合、7mmだと2〜3マス程度の広がりが得られるものとする。但し、検出されるピーク電流の閾値を下げると広がりが大きくなる。例えば、7mmで2〜3マスとした場合、14mmの場合には3〜4マスとなり、これでは、3マスの場合にどちらに属するかは判断できない可能性がある。但し、14mmの場合で3マスとなることはほとんどないため、この程度のサイズの比でもほとんど検出可能である。また、線間を3mmまですれば、7mmと14mmでは問題なく区別が可能になる。いずれにしてもアンテナプリント線間とコイルのサイズは、連携して調整が必要になり、検出性能に大きく影響する。
信号受信部261は、センステーブル装置2上を移動する複数のパック装置1(#0〜#n)に実装された、共振周波数が同じで径の異なる2個のコイルから電磁誘導により誘起されるそれぞれの信号を受信し、パック判定部262および演算部263へ供給する。パック判定部262は、それぞれのパック装置1に実装された同じ共振周波数を持つ2個のコイルA、Bから電磁誘導により誘起される信号に基づきパック装置1が持つそれぞれのIDを判定し、また、演算部263は、異なる共振周波数を持つコイルC1から電磁誘導により得られる信号から移動するそれぞれのパック装置1の中心と回転角を算出し、その結果得られるパック装置IDおよびパック装置1の中心位置、回転角θを移動軌跡DB264へ格納する。このため、移動軌跡DB264には、各パック装置1の移動軌跡が格納される。
以下、図5に示すフローチャートを参照しながら図1〜図4に示す本発明実施形態の動作について詳細に説明する。
上記した処理(S51:コイルの共振信号の有無)を、チャネル選択回路23により、X0〜Xzを選択しながら実行し、その時に誘導された電流をY0〜Yzで検出する(S52)。ここでは、Y軸側で検出される電流値が小さいため、それを増幅器24で増幅した後、AD変換器25でディジタル信号に変換し(S53)、検出装置26でその値から存在の有無を検出する(S54)。このコイルの存在有無の確認は、チャネル選択回路23によるチャネル切替え毎に行われる。
具体的には、2つのコイルの座標位置を、Aが(x1,y1)、Bが(x2.y2)とすれば、回転角θは、演算部263で、tan−1(x2−x1)/(y2−y1)を運算することによって求めることができる。但し、回転角検出能力は従来同様180度以内である。なお、ここでは、パック装置1を構成するそれぞれのコイルA、Bからそのペアを確定することができる。
以上の動作は、センステーブル装置2上に載置された全てのパック装置数分繰り返される(S61)。
なお、ボタン押下により回転角を検出するためのコイルは一時的に共振しない(オープンの)状態となり、通常操作においてはパック装置を回転させる行為とボタンを押す行為とは同時にされることは少ないため、ボタン押下時に回転角の検出が不安定となる状態は許容できる。また、位置検出用の2個のコイルは、基本的に点対称の位置に実装されていればその重心計算により中心位置を算出でき、精度の向上を図ることができる。
また、図5に示される信号受信部261、パック判定部262、演算部263のそれぞれで実行される手順をコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録し、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより本発明のセンステーブル装置が実現されるものとする。ここでいうコンピュータシステムとは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものである。
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク(通信網)や電話回線等の通信回線(通信線)のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であっても良い。
Claims (8)
- センステーブル上を移動し、その位置および回転角を検出するために前記センステーブル上に載置されるパック装置であって、
前記パック装置の中心位置に対して点対称位置に実装される同じ共振周波数を持った位置検出用の2個のコイルと、
前記2個のコイルの中心を結線した線と直角方向に実装される、前記2個のコイルとは共振周波数が異なり、ボタン押下により共振しない回転角検出用の1個のコイルとを有し、
前記回転角検出用の1個のコイルは、前記パック装置が複数ある場合に、当該回転角検出用の1個のコイルの共振周波数が、他の全てのパック装置に設けられる回転角検出用の1個のコイルの共振周波数と同じである
ことを特徴とするパック装置。 - 前記回転角検出用の1個のコイルは、前記パック装置に設けられるボタンが押下されることにより一定時間共振しない
ことを特徴とする請求項1に記載のパック装置。 - 前記位置検出用の2個のコイルのうち、一方の位置検出用のコイルと他方の位置検出用コイルとのそれぞれの中心位置を結ぶ線上の中心点から前記回転角検出用の1個のコイルの中心位置に引いた線と、前記一方の位置検出用のコイルと他方の位置検出用コイルのそれぞれの中心位置を結ぶ線上の中心点から所定の位置まで引いた線と、がなす角度が回転角である
ことを特徴とする請求項1または請求項2記載のパック装置。 - センステーブル上を移動するパック装置のそれぞれの位置と回転角とを検出するセンステーブル管理装置であって、
前記それぞれのパック装置に、当該パック装置の中心位置に対して点対称位置に実装される同じ共振周波数を持った位置検出用の2個のコイルと前記2個のコイルとは共振周波数が異なりボタン押下により共振しない回転各検出用の1個のコイルが設けられ、当該回転角検出用の1個のコイルは前記パック装置が複数ある場合に当該回転角検出用の1個のコイルの共振周波数が、他の全てのパック装置に設けられる回転角検出用の1個のコイルの共振周波数と同じであり、前記それぞれのパック装置に実装された共振周波数が同じ2個のコイル、および共振周波数の異なる1個のコイルから電磁誘導により誘起されるそれぞれの信号を受信する信号受信部と、
前記2個のコイルが持つ共振周波数により、移動する前記それぞれのパック装置の位置の算出と回転角の算出とを行い、かつ、前記算出された回転角と前記2個のコイルの座標位置に対する前記1個のコイルの座標位置により前記回転角を算出する演算部と、
を備えたことを特徴とするセンステーブル管理装置。 - 前記演算部は、
前記パック装置に実装された共振周波数が同じ2個のコイルのそれぞれの座標位置を結ぶ線上の中心位置を算出し、この算出された中心位置と、前記共振周波数の異なる1個のコイルの座標位置とから、前記回転角を算出する
ことを特徴とする請求項4記載のセンステーブル管理装置。 - 前記演算部は、
前記パック装置に実装された共振周波数が同じ2個のコイルのそれぞれの座標位置の重心計算により中心位置を算出する
ことを特徴とする請求項5記載のセンステーブル管理装置。 - センステーブル上を移動するパック装置のそれぞれの位置と回転角とを検出するセンステーブル装置を用いた移動軌跡算出方法であって、
前記それぞれのパック装置に、当該パック装置の中心位置に対して点対称位置に実装される同じ共振周波数を持った位置検出用の2個のコイルと前記2個のコイルとは共振周波数が異なりボタン押下により共振しない回転各検出用の1個のコイルが設けられ、当該回転角検出用の1個のコイルは前記パック装置が複数ある場合に当該回転角検出用の1個のコイルの共振周波数が、他の全てのパック装置に設けられる回転角検出用の1個のコイルの共振周波数と同じであり、前記それぞれのパック装置に実装された共振周波数が同じ2個のコイル、および共振周波数の異なる1個のコイルから電磁誘導により誘起されるそれぞれの信号を受信する工程と、
前記2個のコイルが持つ共振周波数により、移動する前記それぞれのパック装置の位置の算出と回転角の算出とを行い、かつ、前記算出された回転角と前記2個のコイルの座標位置に対する前記1個のコイルの座標位置により前記回転角を算出する工程と、
を有することを特徴とする移動軌跡算出方法。 - センステーブル上を移動するパック装置のそれぞれの位置と回転角とを検出するセンステーブル装置に用いられるプログラムであって、
前記それぞれのパック装置に、当該パック装置の中心位置に対して点対称位置に実装される同じ共振周波数を持った位置検出用の2個のコイルと前記2個のコイルとは共振周波数が異なりボタン押下により共振しない回転各検出用の1個のコイルが設けられ、当該回転角検出用の1個のコイルは前記パック装置が複数ある場合に当該回転角検出用の1個のコイルの共振周波数が、他の全てのパック装置に設けられる回転角検出用の1個のコイルの共振周波数と同じであり、前記それぞれのパック装置に実装された共振周波数が同じ2個のコイル、および共振周波数の異なる1個のコイルから電磁誘導により誘起されるそれぞれの信号を受信する処理と、
前記2個のコイルが持つ共振周波数により、移動する前記それぞれのパック装置の位置の算出と回転角の算出とを行い、かつ、前記算出された回転角と前記2個のコイルの座標位置に対する前記1個のコイルの座標位置により前記回転角を算出する処理と、
をコンピュータに実行させるプログラム。
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