JPH04237319A - ３次元入力装置 - Google Patents
３次元入力装置Info
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- JPH04237319A JPH04237319A JP3019208A JP1920891A JPH04237319A JP H04237319 A JPH04237319 A JP H04237319A JP 3019208 A JP3019208 A JP 3019208A JP 1920891 A JP1920891 A JP 1920891A JP H04237319 A JPH04237319 A JP H04237319A
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- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims abstract description 61
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
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- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、３次元入力装置に関す
るものである。
るものである。
【０００２】
【従来の技術】計算機支援設計システム等に使用される
従来の３次元入力装置は、（Ａ）人工的に形成した磁場
内で、センサコイルで磁場の変化を測定して３次元座標
を得るもの、（Ｂ）加速度計を用いて測定した加速度を
重積分し３次元座標を得るもの（特開平１−９６７２０
号公報参照）、（Ｃ）圧力計を用いて測定した加速度を
重積分し３次元座標を得、同じ圧力計で重力加速度も測
定し装置の傾きをも同時に得るもの（特開昭６４−２８
７２０号公報参照）が存在する。
従来の３次元入力装置は、（Ａ）人工的に形成した磁場
内で、センサコイルで磁場の変化を測定して３次元座標
を得るもの、（Ｂ）加速度計を用いて測定した加速度を
重積分し３次元座標を得るもの（特開平１−９６７２０
号公報参照）、（Ｃ）圧力計を用いて測定した加速度を
重積分し３次元座標を得、同じ圧力計で重力加速度も測
定し装置の傾きをも同時に得るもの（特開昭６４−２８
７２０号公報参照）が存在する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術の（Ａ）
では、磁場内に金属があると磁場が乱れるため精度が低
くなる。磁場を強くすれば金属の影響を受けにくくなる
が、磁場内の電子機器や心臓ペ−スメ−カ−を使用した
人体等に悪影響を与える恐れがでる。
では、磁場内に金属があると磁場が乱れるため精度が低
くなる。磁場を強くすれば金属の影響を受けにくくなる
が、磁場内の電子機器や心臓ペ−スメ−カ−を使用した
人体等に悪影響を与える恐れがでる。
【０００４】従来技術（Ｂ）では、重力加速度方向を検
出できないため、装置が地表に対して傾くと重力加速度
打ち消しが正しく行われず誤動作する。誤動作の理由を
図９と図１０を用いて説明する。図９，図１０とも簡単
のためＹ軸を省略している。図９は装置が傾いていない
ときの動作を表している。図９（ａ）では、下記の式（
１）に示す加速度計１は移動加速度Ｕｍと重力加速度Ｕ
ｇとの和である合成加速度Ｕｒを検出する。
出できないため、装置が地表に対して傾くと重力加速度
打ち消しが正しく行われず誤動作する。誤動作の理由を
図９と図１０を用いて説明する。図９，図１０とも簡単
のためＹ軸を省略している。図９は装置が傾いていない
ときの動作を表している。図９（ａ）では、下記の式（
１）に示す加速度計１は移動加速度Ｕｍと重力加速度Ｕ
ｇとの和である合成加速度Ｕｒを検出する。
【０００５】
合成加速度Ｕｒ＝移動加速度Ｕｍ＋重力加速度
Ｕｇ……………式（１）図９（ｂ）では合成加速度Ｕｒ
から移動加速度Ｕｍだけを分離するため、重力加速度Ｕ
ｇを減じている。
Ｕｇ……………式（１）図９（ｂ）では合成加速度Ｕｒ
から移動加速度Ｕｍだけを分離するため、重力加速度Ｕ
ｇを減じている。
【０００６】
移動加速度Ｕｍ＝合成加速度Ｕｒ−重力加速度
Ｕｇ……………式（２）式（２）は、式（１）を移項す
ることにより得られる。 図９の場合は、装置が傾いていないので、角度計の有無
に関わらず正常動作する。
Ｕｇ……………式（２）式（２）は、式（１）を移項す
ることにより得られる。 図９の場合は、装置が傾いていないので、角度計の有無
に関わらず正常動作する。
【０００７】図１０は加速度計１が傾いた時の誤動作を
表している。図１０（ａ）では、前記式（１）で表した
と同様に、加速度計１は移動加速度Ｕｍと重力加速度Ｕ
ｇとの和である合成加速度Ｕｒを検出する。
表している。図１０（ａ）では、前記式（１）で表した
と同様に、加速度計１は移動加速度Ｕｍと重力加速度Ｕ
ｇとの和である合成加速度Ｕｒを検出する。
【０００８】図１０（ｂ）では、合成加速度Ｕｒから移
動加速度Ｕｍだけを分離するため、重力加速度Ｕｇを減
じている。このとき、角度計を備えていないため、方向
を装置の下方向に固定した偽の重力加速度Ｕ′ｇを用い
ている。偽の重力加速度Ｕ′ｇを用いて演算した結果、
偽の移動加速度Ｕ′ｍが得られる。
動加速度Ｕｍだけを分離するため、重力加速度Ｕｇを減
じている。このとき、角度計を備えていないため、方向
を装置の下方向に固定した偽の重力加速度Ｕ′ｇを用い
ている。偽の重力加速度Ｕ′ｇを用いて演算した結果、
偽の移動加速度Ｕ′ｍが得られる。
【０００９】
偽の移動加速度Ｕ′ｍ＝合成加速度Ｕ′ｒ−偽
の重力加速度Ｕ′ｇ
…………式（３）この偽の移動
加速度Ｕ′ｍは積分されるので、装置の傾きが元に戻っ
ても影響は残り、それ以降誤動作を続けることになる。 よって、従来技術（Ｂ）に基づく装置が正しく働くため
には装置が傾くことを防ぐ治具を併用するか、あるいは
装置が傾かないような操作を人に強いる必要がある。治
具は装置の移動を制限するので、操作の操作性を害する
。装置が傾かないような操作を強いるのは、操作者の負
担となる。
の重力加速度Ｕ′ｇ
…………式（３）この偽の移動
加速度Ｕ′ｍは積分されるので、装置の傾きが元に戻っ
ても影響は残り、それ以降誤動作を続けることになる。 よって、従来技術（Ｂ）に基づく装置が正しく働くため
には装置が傾くことを防ぐ治具を併用するか、あるいは
装置が傾かないような操作を人に強いる必要がある。治
具は装置の移動を制限するので、操作の操作性を害する
。装置が傾かないような操作を強いるのは、操作者の負
担となる。
【００１０】従来技術（Ｃ）では、加速度を圧力計で測
定することにより、装置の加速度と重力加速度とを決定
するとあるが、それは実現できない。なぜなら、装置の
移動による加速度と重力加速度が区別できないことが相
対性理論により知られているからである。よって、装置
の加速度だけしか決定できず、従来技術（Ｂ）と同じ問
題点を持つ。
定することにより、装置の加速度と重力加速度とを決定
するとあるが、それは実現できない。なぜなら、装置の
移動による加速度と重力加速度が区別できないことが相
対性理論により知られているからである。よって、装置
の加速度だけしか決定できず、従来技術（Ｂ）と同じ問
題点を持つ。
【００１１】この発明の目的は、磁場を生成する必要な
く、操作中の装置の傾きに影響を受けることなく、３次
元入力が可能な３次元入力装置を得ることを目的とする
。
く、操作中の装置の傾きに影響を受けることなく、３次
元入力が可能な３次元入力装置を得ることを目的とする
。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明にかかる３次元入
力装置は、３次元の加速度を測定する加速度計と、この
加速度計と地表の水平面とのなす角度を測定する角度計
と、加速度計で得られた３次元の加速度と角度計で測定
した角度から移動速度と移動量を計算する演算器とから
なるものである。
力装置は、３次元の加速度を測定する加速度計と、この
加速度計と地表の水平面とのなす角度を測定する角度計
と、加速度計で得られた３次元の加速度と角度計で測定
した角度から移動速度と移動量を計算する演算器とから
なるものである。
【００１３】
【作用】本発明においては、加速度計の傾きによる誤動
作を角度計により補正して、正しい加速度を求め、この
加速度を積分して移動速度を得、重積分して移動距離を
求める。
作を角度計により補正して、正しい加速度を求め、この
加速度を積分して移動速度を得、重積分して移動距離を
求める。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の実施例を図１〜図８を参照し
て説明する。図１は本発明の一実施例の構成を示すブロ
ック図である。加速度計１は３次元の加速度を測定する
機能を持つ。角度計２は３軸のジャイロスコ−プから構
成され、角度計２に固定された直交３軸（Ｘ′，Ｙ′，
Ｚ′）回りの角度計２の回転角θ＝（θｘ，θｙ，θｚ
）を測定する機能を持つ。演算器３は加速度計１と角度
計２の出力から装置の位置ｐと速度υと角度θを計算し
、これを３次元入力として外部に出力する。
て説明する。図１は本発明の一実施例の構成を示すブロ
ック図である。加速度計１は３次元の加速度を測定する
機能を持つ。角度計２は３軸のジャイロスコ−プから構
成され、角度計２に固定された直交３軸（Ｘ′，Ｙ′，
Ｚ′）回りの角度計２の回転角θ＝（θｘ，θｙ，θｚ
）を測定する機能を持つ。演算器３は加速度計１と角度
計２の出力から装置の位置ｐと速度υと角度θを計算し
、これを３次元入力として外部に出力する。
【００１５】次に、本発明の動作を図２を用いて説明す
る。まず、図１０（ａ）と同じく、加速度計１で装置に
働く重力加速度Ｕｇと移動加速度Ｕｍから前記式（１）
を用いて合成加速度Ｕｒを測定し、角度計２（図示せず
）で装置の角度θを測定する。
る。まず、図１０（ａ）と同じく、加速度計１で装置に
働く重力加速度Ｕｇと移動加速度Ｕｍから前記式（１）
を用いて合成加速度Ｕｒを測定し、角度計２（図示せず
）で装置の角度θを測定する。
【００１６】次に、図２（ａ）のように、角度計２の示
す角度θを用いて重力がｚ軸逆向きに働くように座標変
換する。次いで、図２（ｂ）では、合成加速度Ｕｒから
重力加速度Ｕｇを減じることにより、移動加速度Ｕｍを
求める。ここで、求めた移動加速度Ｕｍを積分すること
により移動速度υを、更に積分することにより移動距離
ｌを求めている。
す角度θを用いて重力がｚ軸逆向きに働くように座標変
換する。次いで、図２（ｂ）では、合成加速度Ｕｒから
重力加速度Ｕｇを減じることにより、移動加速度Ｕｍを
求める。ここで、求めた移動加速度Ｕｍを積分すること
により移動速度υを、更に積分することにより移動距離
ｌを求めている。
【００１７】
∫移動加速度Ｕｍ＝移動速度υ……………………式（４
） ∫移動速度υ＝移動距離ｌ…………………………式（５
） 式（１）の合成加速度測定は加速度計１が行い、重力方
向を求めるための角度測定は角度計２が行い、式（２）
，（４），（５）の演算は演算器３が行う。式（２）で
用いる重力加速度Ｕｇの大きさは、本発明の装置使用前
に装置を静止状態におき、加速度計１で測定しておく。
） ∫移動速度υ＝移動距離ｌ…………………………式（５
） 式（１）の合成加速度測定は加速度計１が行い、重力方
向を求めるための角度測定は角度計２が行い、式（２）
，（４），（５）の演算は演算器３が行う。式（２）で
用いる重力加速度Ｕｇの大きさは、本発明の装置使用前
に装置を静止状態におき、加速度計１で測定しておく。
【００１８】図３は本発明の一実施例を示す斜視図であ
る。加速度計１と角度計２と演算器３とをケ−ス１０に
収め、演算器３からの信号を出力するケ−ブル１１を付
加したものである。ケ−ス１０を３次元（Ｘ，Ｙ，Ｚ方
向）に動かすと、ケ−ス１０の位置ｐと速度υと角度θ
がケ−ブル１１を通して出力される。
る。加速度計１と角度計２と演算器３とをケ−ス１０に
収め、演算器３からの信号を出力するケ−ブル１１を付
加したものである。ケ−ス１０を３次元（Ｘ，Ｙ，Ｚ方
向）に動かすと、ケ−ス１０の位置ｐと速度υと角度θ
がケ−ブル１１を通して出力される。
【００１９】図４は本発明を３次元マウスに応用した実
施例を示す斜視図である。加速度計１と角度計２と演算
器３とをケ−ス１０に収め、演算器３からの信号を出力
するケ−ブル１１を付加したものである。さらに、ボタ
ン１２をケ−ス１０に取り付け、既存のマウスボタンと
同じ機能、すなわち位置指定確定と命令実行の契機を示
す機能を持たせる。この３次元マウスでは、従来のマウ
スが持つ２次元平面での位置指定機能に加え、３次元空
間での位置指定機能および角度指定機能を持つ。
施例を示す斜視図である。加速度計１と角度計２と演算
器３とをケ−ス１０に収め、演算器３からの信号を出力
するケ−ブル１１を付加したものである。さらに、ボタ
ン１２をケ−ス１０に取り付け、既存のマウスボタンと
同じ機能、すなわち位置指定確定と命令実行の契機を示
す機能を持たせる。この３次元マウスでは、従来のマウ
スが持つ２次元平面での位置指定機能に加え、３次元空
間での位置指定機能および角度指定機能を持つ。
【００２０】図５は、図４の３次元マウスを小型軽量化
した実施例を示す斜視図である。演算器３をケ−ス１０
より取り出し、ケ−ブル１１の先に配置したことにより
、ケ−ス１０を小型軽量化したものである。
した実施例を示す斜視図である。演算器３をケ−ス１０
より取り出し、ケ−ブル１１の先に配置したことにより
、ケ−ス１０を小型軽量化したものである。
【００２１】図６は、図５の３次元マウスをワイヤレス
化した実施例を示す斜視図である。図５でのケ−ブル１
１を無線通信装置２０（図示は省略）で置き換えたもの
である。操作する時に、ケ−ブル１１の制約を受けるこ
とがない。
化した実施例を示す斜視図である。図５でのケ−ブル１
１を無線通信装置２０（図示は省略）で置き換えたもの
である。操作する時に、ケ−ブル１１の制約を受けるこ
とがない。
【００２２】図７は、図６のワイヤレス３次元マウスの
ケ−ス１０を棒状にして、かつ指示位置計算機３０を付
加して３次元指示棒に応用した実施例である。指示位置
計算機３０には周辺の物体の座標をあらかじめ登録して
おく。これら物体の座標と指示棒の位置角度から求めた
棒の延長線とが交われば、棒が物体を指していることが
分かる。もし、棒の延長線と交わる物体が複数あれば、
棒に最も近い物体を指していると判断する。本実施例の
特徴は、棒自体の位置角度を知ることができるだけでは
なく、棒が指し示した物体の位置をも知ることができる
点である。
ケ−ス１０を棒状にして、かつ指示位置計算機３０を付
加して３次元指示棒に応用した実施例である。指示位置
計算機３０には周辺の物体の座標をあらかじめ登録して
おく。これら物体の座標と指示棒の位置角度から求めた
棒の延長線とが交われば、棒が物体を指していることが
分かる。もし、棒の延長線と交わる物体が複数あれば、
棒に最も近い物体を指していると判断する。本実施例の
特徴は、棒自体の位置角度を知ることができるだけでは
なく、棒が指し示した物体の位置をも知ることができる
点である。
【００２３】図８は、図７の指示棒を指につけることに
より、指さし位置指定装置に応用した実施例である。ケ
−ス１０は取り付け具４１により指４０に装着される。 本実施例によれば、図７の３次元指示棒と同様の動作原
理で、指さした物体の位置を決定することができる。
より、指さし位置指定装置に応用した実施例である。ケ
−ス１０は取り付け具４１により指４０に装着される。 本実施例によれば、図７の３次元指示棒と同様の動作原
理で、指さした物体の位置を決定することができる。
【００２４】
【発明の効果】本発明は以上詳細に述べたように、３次
元の加速度を測定する加速度計と、この加速度計と地表
の水平面とのなす角度を測定する角度計と、３次元の加
速度と角度計で測定した角度から３次元の移動速度と移
動量を計算する演算器とを備えたので、磁場を生成する
必要なく、かつ操作中の装置の傾きに影響を受けること
なく、３次元入力が可能となる。
元の加速度を測定する加速度計と、この加速度計と地表
の水平面とのなす角度を測定する角度計と、３次元の加
速度と角度計で測定した角度から３次元の移動速度と移
動量を計算する演算器とを備えたので、磁場を生成する
必要なく、かつ操作中の装置の傾きに影響を受けること
なく、３次元入力が可能となる。
【図１】本発明の一実施例の構成を示すブロック図であ
る。
る。
【図２】図１の実施例の動作を説明するための図である
。
。
【図３】本発明の一実施例を示す斜視図である。
【図４】本発明を３次元マウスに応用した実施例を示す
斜視図である。
斜視図である。
【図５】図４の３次元マウスを小型軽量化した実施例を
示す斜視図である。
示す斜視図である。
【図６】本発明をワイヤレス３次元マウスに応用した実
施例を示す斜視図である。
施例を示す斜視図である。
【図７】本発明を３次元指示棒に応用した実施例を示す
斜視図である。
斜視図である。
【図８】本発明を指さし位置指定装置に応用した実施例
を示す斜視図である。
を示す斜視図である。
【図９】装置が傾いていない時の重力加速度打ち消し原
理を示した図である。
理を示した図である。
【図１０】装置が傾いたときの誤った重力加速度打ち消
し原理を示した図である。
し原理を示した図である。
１ 加速度計
２ 角度計
３ 演算器
１０ ケ−ス
１１ ケ−ブル
１２ ボタン
２０ 無線通信装置
３０ 指示位置計算機
４０ 指
４１ 取り付け具
Claims (1)
- 【請求項１】 ３次元の加速度を測定する加速度計と
、この加速度計と地表の水平面とのなす角度を測定する
角度計と、前記３次元の加速度と前記角度計で測定した
角度から３次元の移動速度と移動量を計算する演算器と
を備えたことを特徴とする３次元入力装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3019208A JPH04237319A (ja) | 1991-01-21 | 1991-01-21 | ３次元入力装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3019208A JPH04237319A (ja) | 1991-01-21 | 1991-01-21 | ３次元入力装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04237319A true JPH04237319A (ja) | 1992-08-25 |
Family
ID=11992951
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3019208A Pending JPH04237319A (ja) | 1991-01-21 | 1991-01-21 | ３次元入力装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04237319A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006311972A (ja) * | 2005-05-09 | 2006-11-16 | Sony Corp | 処理実行装置、処理実行方法及び処理実行プログラム |
| JP2010067142A (ja) * | 2008-09-12 | 2010-03-25 | British Virgin Islands CyWee Group Ltd | 慣性センシング装置 |
| JP2010134668A (ja) * | 2008-12-04 | 2010-06-17 | Seiko Epson Corp | データ処理装置およびデータ処理システム |
| JP2011118945A (ja) * | 2006-12-12 | 2011-06-16 | Ind Technol Res Inst | 六軸の検知能力を具えた慣性の入力装置の操作方法 |
| US7988558B2 (en) | 2006-04-27 | 2011-08-02 | Nintendo Co., Ltd. | Game apparatus and storage medium storing game program |
-
1991
- 1991-01-21 JP JP3019208A patent/JPH04237319A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006311972A (ja) * | 2005-05-09 | 2006-11-16 | Sony Corp | 処理実行装置、処理実行方法及び処理実行プログラム |
| US7720571B2 (en) | 2005-05-09 | 2010-05-18 | Sony Corporation | Process execution apparatus, process execution method and process execution program |
| US7988558B2 (en) | 2006-04-27 | 2011-08-02 | Nintendo Co., Ltd. | Game apparatus and storage medium storing game program |
| US8287377B2 (en) | 2006-04-27 | 2012-10-16 | Nintendo Co., Ltd. | Movement direction calculator and method for calculating movement direction |
| US8672760B2 (en) | 2006-04-27 | 2014-03-18 | Nintendo Co., Ltd. | Game apparatus and storage medium storing game program |
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| JP2010134668A (ja) * | 2008-12-04 | 2010-06-17 | Seiko Epson Corp | データ処理装置およびデータ処理システム |
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