(57)【要約】  ３つの測定可能な位置パラメータにより回転可能構造（２）を使用した変位装置（６）に取り付けられた物体（７）の少なくとも４つの位置パラメータを提供するための制御装置（１）であって，前記３つの測定可能な位置パラメータはｘ傾斜角度及びｙ傾斜角度及びｚ軸の周りの回転角度であり，第４のパラメータは変位装置（６）のｚ方向における位置である。
2008537218.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
−  回転可能構造（２）と；
−  前記回転可能構造の位置を測定するための少なくとも１つのセンサ（３，４，５）と；
−  直線変位と前記直線変位に比例した信号とを提供する変位ユニット（６）とを含む，少なくとも４つの位置パラメータを提供するための制御装置（１）であって，
前記少なくとも１つのセンサ（３，４，５）が，第１，第２及び第３の位置パラメータにおける前記回転可能構造（２）の位置を測定するために，前記回転可能構造（２）を接触検知し，前記変位ユニット（６）が機械的結合により前記回転可能構造（２）に配置され，第４の位置パラメータにおける測定を提供し，前記制御装置がさらに前記４つの位置パラメータの信号表示を提供するために配置される制御装置（１）。
【請求項２】
前記センサ（３，４，５）が，非接触センサである請求項１記載の制御装置（１）。
【請求項３】
前記非接触センサ（３，４，５）が，光学センサである請求項２記載の制御装置（１）。
【請求項４】
前記光学センサ（３，４，５）が，前記回転可能構造（２）上の光学パターンを検出するために配置される請求項３記載の制御装置（１）。
【請求項５】
前記光学パターンが，前記第１，第２，及び第３の位置パラメータの測定の解像度を上げる予め構成されたパターンである請求項４記載の制御装置（１）。
【請求項６】
前記センサ（３，４，５）が，磁性を測定するためのセンサである請求項２記載の制御装置（１）。
【請求項７】
磁性を測定するための前記センサ（３，４，５）が，前記回転可能構造（２）上の磁気パターンを測定するために配置される請求項６記載の制御装置（１）。
【請求項８】
前記センサ（３，４，５）が，スリップリングを使用したインピーダンス測定センサである請求項１記載の制御装置（１）。
【請求項９】
前記変位ユニット（６）の一部が，少なくとも部分的に前記回転可能構造（２）を通して設けられる孔に配置される請求項１記載の制御装置（１）。
【請求項１０】
前記回転可能構造を通った前記孔が，前記回転可能構造（２）の中心部を実質的に通して設けられる請求項９記載の制御装置（１）。
【請求項１１】
第１の物体（７）が，機械的結合により前記変位ユニット（６）に配置される請求項１記載の制御装置（１）。
【請求項１２】
機械的結合により前記変位ユニットに配置された前記第１の物体（７）が，ユーザーにより操作可能な柄である請求項１１記載の制御装置（１）。
【請求項１３】
前記柄が，機能信号を提供する少なくとも１つのインターフェースユニット（５２５，５２６，５２７）を含む請求項１２記載の制御装置（１）。
【請求項１４】
前記第１の物体（７）が第２の物体を受容するための受容装置であり，前記第２の物体を保持するクランプ装置を含む請求項１１記載の制御装置（１）。
【請求項１５】
機械的結合により前記変位ユニットに配置された前記第１の物体（７）が，ほ乳類の体内で使用するための医療機器又はシミュレーションされた医療機器を収容するために配置される医療用シミュレーション装置である請求項１１記載の制御装置（１）。
【請求項１６】
前記医療機器又は前記シミュレーションされた医療機器が，内視鏡，腹腔鏡，直腸鏡，カテーテル，ステント及び喉頭鏡の少なくとも１つである請求項１５記載の制御装置（１）。
【請求項１７】
前記変位ユニット（６）に垂直な平面における前記回転可能構造（２）の直線的な並進運動を可能にする，前記回転可能構造（２）に取り付けられる少なくとも１つのばね機構をさらに含む請求項１記載の制御装置（１）。
【請求項１８】
少なくとも１つのセンサ（３，４，５）及び前記変位ユニット（６）が，前記変位ユニット（６）に取り付けられた前記第１の物体（７）の絶対位置を測定する請求項１１記載の制御装置（１）。
【請求項１９】
前記４つのパラメータが，二次元への角度偏向と，前記二次元に垂直な軸の周りの回転角度と，前記二次元に垂直な前記軸の方向への直線変位パラメータとを含む請求項１記載の制御装置（１）。
【請求項２０】
前記回転可能構造（２）及び前記変位ユニット（６）の少なくとも１つに適用される力フィードバックをさらに含む請求項１記載の制御装置（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は少なくとも４つの自由度を有する制御装置に関するものであり，特に，ｘ，ｙ，ｚ軸の周りの１つの回転角度への２つの傾斜角度の偏向及びｚ軸への直線的な偏向を読み取る制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
多くの様々なタイプの制御装置が，様々な目的のために構築されてきた。最も一般的な制御装置は，コンピュータへ適用し，制御操作において使用するための，二次元における位置決めの変数（positioning variables）を示す，所謂マウスである。他のインターフェース制御装置は所謂ジョイスティックを含み，ジョイスティックは，二次元においても該ジョイスティックから位置決めの変数をもたらす。しかし，スティックとともに追加ボタンを使用することにより「位置決めの変数」の数を増やすことが可能であるが，この装置は物理的に二次元における位置決めの変数のみを測定することを理解されたい。トラックボールも二次元のためのデータを送る。ゲームパッドは，位置決めの変数を測定するための柄のような小型のジョイスティックをしばしば使用し，データをより制御するために，追加ボタンを使用することにより，コントローラの機能性の範囲を伸ばし得る。（コンピュータゲーム用の）ハンドルは一次元のデータを送る。
【０００３】
多くのソリューション(solution)の探求において，制御装置は，絶対測定ではなく参照測定のみを提供し，このことは，複雑な計算を適切に行う制御装置を絶対座標に応じて適用するために，継続的に該制御装置の位置を追跡することが必要であることを意味する。このような装置は，定期的に較正する，或いは，適用によってはすぐに重大となるエラーを継続的に積み重ねる必要もある。
【０００４】
多くの産業的及び／又は専門的な領域への適用にとって，二次元は充分ではないが，より物理的な位置決めの変数の測定は有利となる。この目的のため，幾つかのソリューションは，６つの自由度を有するジョイスティック器具が示されている国際特許公開第８８０５９４２号，６つの自由度の動きを測定するためのジョイスティックが示されている米国特許第５，８５４，６２２号，手動操作の６つの自由度のコントローラを示す米国特許第５，５６５，８９１号等の文献に見出されるであろう。しかし，多くのこれらの場合において，このソリューションは使用方法が複雑で製造費が高価であり，及び／又はそれらの幾何学的寸法及び設計によっては，ある適用領域において実施が困難であり得る。
【０００５】
上記適用の全ては，コンピュータゲーム，又は機械類，乗り物，又は他の機器の制御等の幾つかの外部過程を制御するためのハンドヘルド制御装置を目的としている。関心のある幾つかの領域において，挿入又は取り付けられる物体の位置及び動きを測定する装置を有することが望ましい。例えば，手術等のシミュレーションにおいて。しかし，この目的のための装置はしばしば嵩張り，複雑かつ高価であり，このことは，これらの適用のための費用効率が高く，信頼性のあるソリューションが必要であることを意味する。
【０００６】
発明の要約
本発明の目的は，位置測定とともに，別個の制御ボタンを使用することによって追加制御データを提供する追加オプションを有する，四次元において可変な位置を測定するための制御装置を提供することにある。
【０００７】
本発明の第１の態様では，
回転可能構造(rotatable structure)と；
前記回転可能構造の位置を測定するための少なくとも１つのセンサと；
直線変位と前記直線変位に比例した信号とを提供する変位ユニットとを含む，少なくとも４つの位置パラメータを提供するための制御装置であって，
前記少なくとも１つのセンサが，第１，第２及び第３の位置パラメータにおける前記回転可能構造の位置を測定するために，前記回転可能構造を接触検知し，前記変位ユニットが機械的結合により前記回転可能構造に配置され，第４の位置パラメータにおける測定を提供し，前記制御装置がさらに前記４つの位置パラメータの信号表示を提供するために配置される制御装置が提供される。
【０００８】
前記センサは，非接触センサであってもよい。前記非接触センサは，光学センサ又は磁性を測定するための磁気センサであってもよい。
【０００９】
前記光学センサは前記回転可能構造上の光学パターンを検出するために配置されてもよい。前記光学パターンは，前記第１，第２及び第３の位置パラメータの測定の解像度を上げる予め構成されたパターンである。
【００１０】
磁性を測定するための前記センサは，前記回転可能構造上の磁気パターンを測定するために配置されてもよい。
【００１１】
前記センサは，スリップリングを使用したインピーダンス測定センサであってもよい。
【００１２】
前記変位ユニットの一部は，少なくとも部分的に前記回転可能構造を通して設けられる孔に配置されてもよい。
【００１３】
前記回転可能構造を通る前記孔は，前記回転可能構造の実質的に中心部を通して設けられてもよい。
【００１４】
第１の物体は，機械的結合により前記変位ユニットに配置されてもよい。
【００１５】
機械的結合により前記変位ユニットに配置された前記第１の物体は，ユーザーにより操作可能な柄であってもよい。
【００１６】
前記柄は，機能信号を提供する少なくとも１つのインターフェースユニットを含んでもよい。
【００１７】
前記第１の物体は第２の物体を受容するための受容装置であり，前記第２の物体を保持するクランプ装置を含んでもよい。
【００１８】
機械的結合により前記変位ユニットに配置された前記第１の物体は，ほ乳類の体内で使用するための医療機器又はシミュレーションされた医療機器を収容するために配置される医療用シミュレーション装置であってもよい。
【００１９】
前記医療機器又は前記シミュレーションされた医療機器は，内視鏡，腹腔鏡，直腸鏡，カテーテル，ステント及び喉頭鏡の少なくとも１つであってもよい。
【００２０】
前記制御装置は，前記変位ユニットに垂直な平面における前記回転可能構造の直線的な並進運動を可能にする，前記回転可能構造に取り付けられる少なくとも１つのばね機構をさらに含んでもよい。
【００２１】
少なくとも１つのセンサ及び／又は前記変位ユニットが，前記変位ユニットに取り付けられた前記第１の物体の絶対位置を測定する。
【００２２】
前記４つのパラメータが，二次元への角度偏向と，前記二次元に垂直な軸の周りの回転角度と，前記二次元に垂直な前記軸の方向への直線変位パラメータとを含む。
【００２３】
前記制御装置が，前記回転可能構造及び前記変位ユニットの少なくとも１つに適用される力フィードバックをさらに含んでもよい。
【００２４】
本発明のこれらの及び他の態様は，以下に記載の実施形態を参照して，明瞭かつ明確になるであろう。
【００２５】
以下に，添付図面に示された例示的な実施形態を参照して，非限定的かつ詳細に本発明を説明する。
【００２６】
発明の詳細な説明
本発明は，（球状構造のような）回転可能構造２と，少なくとも１つのセンサ３，４，５と，物体７が取り付けられ得る変位装置６と，前記構成要素の幾つかを包囲するケーシング８とを含んだ，図１ａ及び図１ｂに示す制御装置１である。この制御装置１は，電気コネクタ９及び光学ボタン１０，１１，１２を更に含む。図１ａは，図１ｂの線１ａに沿った装置１の概略側面図を示し，図１ｂは，図１ａの線１ｂに沿った概略平面図を示す。
【００２７】
回転可能構造２は，該回転可能構造を所定位置に保持するように，ケーシング８又は他の保持構造体に，ばね（図示せず）と共に取り付けられてもよく，又は，充分に緊密な機械的設計を有する架台において自由に回転してもよい。ホイール又は他の軸受機構（図示せず）は，回転可能構造２の位置を読み取るために，センサ３，４，５にとって正確かつ安定した位置に回転可能構造２を保持し得る。実施形態では，回転可能構造２は球状構造であるが，該回転可能構造２は全方向に完全に回転する必要は無いので，球状構造以外でもよく，例えば，変位装置６が存在する上端部及び／又は底端部で切断されてもよい。
【００２８】
変位装置６は，該変位装置６の球２又は変位装置６に取り付けられた物体７による運動を可能にする，回転可能構造２内の孔１３に取り付けられてもよい。
【００２９】
変位装置６は，保持しかつ固定された１つの部分と，前記固定された部分に関して可動な別の部分，例えば，回転可能構造２に関して固定された外部１５と該固定された外部１５に関して一方向に可動な内部１４とを有する直線変位測定ユニットであり得る。幾つかの検知手段は，外部１５に関する内部１４の相対位置を測定する直線変位装置６に組み込まれる。この検知手段の機能は，該検知手段の位置及び回転可能構造２に関して固定されている部分の両方に関して，外部１５と内部１４との間で切り替わってもよいことは，当業者にとって当然である。変位装置６に関する，「直線」という用語については，機械的機能を意味する。しかし，変位により発生する電気信号は直線状である必要はないが，当業者に理解されるように，あらゆる較正機能である。制御装置１の用途に応じて，直線変位のための様々なソリューションが使用され得る。ある場合には，変位装置６は回転可能構造２を通して延長可能であり，さらに回転可能構造２の下部に，又はさらにケーシング８に延長可能であり，このような状態において，変位装置６は，該装置６の固定位置に関する長軸又は同様の可動構造を含み得る。しかし，変位装置６が回転可能構造の中及び／又は下部を通過することが可能でなければ，固定部分に関して可動な変位装置６の一部に伸縮動作がもたらされる。回転可能構造を通過できない変位装置６の場合，開始位置へ可動部分を後方に付勢するために，ばねが設けられてもよく，該ばねは，回転可能構造２内の孔１３の底部に位置し得る。該孔は回転可能構造２全体に延長していない。
【００３０】
少なくとも１つのセンサ３，４，５はケーシング８に取り付けられ，１つ又は幾つかの位置依存変数を測定する。前記位置依存変数は３つの角度の位置内の回転可能構造の絶対位置を測定するために使用される。センサ３，４，５は，回転可能構造２の表面上のパターンを読み取る光検出式であってもよい。光学センサは，パターンの画像を得るカメラであってもよく，適切な画像処理により，３つの角度の変数における回転可能構造２の位置が獲得され得る。画像処理システムで既知の予め構成されたパターンを使用することにより，前記変数の向上した解像度が獲得され得る。３つの角度は，ｘ方向及びｙ方向の傾斜角，及び，ｘ方向及びｙ方向に画定された平面に垂直なｚ方向に位置する軸の周りの回転角度であり得る。孔１３のみならず変位装置６は，このｚ方向に沿った長手方向を有するよう位置し得る。
【００３１】
当業者に理解されているように，センサは，回転可能構造２の外周に，適切な角度で位置してもよく，例えば，３つのセンサ３，４，５を使用した際に，回転可能構造２の周りの１２０°の相対位置に位置し得る。これらのセンサは異なる平面に位置してもよく，例えば直線変位装置６が弛緩位置（又はニュートラルな位置）にある際，２つのセンサ３，４が直線変位装置６に沿った軸に垂直な１つの平面上に位置し，上述の平面（例えば回転可能構造２の直下，回転可能構造２の底端部，又は該底端部と上記で定義された平面との間の位置）から離れた異なる位置に１つのセンサ５が位置してもよい。
【００３２】
ボタン１０，１１，１２は，回転可能構造２及び／又は変位装置６の動きと組み合わせた際，例えばオン／オフ，リセットとしての機能のため，又は機能性を追加するために使用されてもよい。制御装置１は，追加の機能を適宜操作し，該制御装置１により制御された機器を片手で操作することを可能にするために，ボタン又は他のインターフェースユニットを，変位装置６に取り付けられた柄又は該柄に相当するものに設けてもよい。追加の機能及びインターフェースソリューション(interface solution)のこのような例は，以下の様々なタイプの適用例の説明においてさらに見出されるであろう。
【００３３】
機能ボタン又は他のユーザーインターフェースユニットを含む制御装置の全ての可動部分は，開始位置へ後方に付勢するために，ばね機構を含んでもよい。
【００３４】
好適な実施形態では，互いに９０°又は１２０°に位置する２つの光学センサ３，４は，回転可能構造２の角度位置を測定するために使用される。しかし，本発明では，センサの数はこれに限定されず，より多く又は少ない数のセンサが使用され得る。例えば，光学センサは，回転可能構造２の表面パターンの画像を得るために，ＣＭＯＳ（相補性金属酸化膜半導体）又はＣＣＤ（電荷結合素子）画像取得タイプであってもよい。画像処理は，パターンの特徴を追跡し，画像間の相対移動を測定するために使用される。パターンにおける独自の特徴により，表面上に既知のパターンを予め構成したことによって，回転可能構造の位置を完全に測定することが可能となる。予め構成されたパターンの無いただ１つの光学センサ及び画像追跡処理と共に，相対位置測定システムを有することが可能となる。１つのセンサ３及び予め構成されたパターンにより，画像追跡を使用した完全な位置調整が可能となる。別の実施形態において，光学システムに関して追跡する磁気パターン及びそれと類似したパターンを測定する１つ又は複数の磁気センサ３，４，５は，回転可能構造２の相対位置又は絶対位置の位置決め，及び測定に使用され得る。
【００３５】
このパターンは，使用される検知素子に応じた適切な寸法及び種類のものでなくてはならない，例えば，このパターンの寸法は，光学センサを使用した際の解像度及び画像領域に調和しなくてはならない。
【００３６】
回転可能構造２及び変位装置６の位置の信号又は信号表示を，コネクタ２０３を使用した処理装置に接続された幾つかの外付けデバイスに提供するために，センサ３，４，５及び変位装置６からの信号は全て，画像処理及び信号調整のため，コネクタ２０７を介して図２に示す処理装置２００に転送される。処理装置は，制御装置の用途に応じて，プロセッサ２０１，メモリユニット（又はユニット）２０２，画像処理ユニット２０４及び他のユニット２０５を含んでもよい。処理ユニットは外付けデバイス又は制御装置１に取り付けられた光学ユニットと通信するための通信インターフェースを有してもよい。このような光学ユニットは，それに限定されないが，力フィードバック，クランプ装置，又はそれと類似した制御装置のユーザーとの相互作用のための相互作用装置を含んでもよい。外付けデバイス又は内部センサ入力との双方向通信のためのインターフェースは，当業者に理解されるように，あらゆる適当なコネクタ又は複数のコネクタを介して設けられてもよく，該コネクタは，ＵＳＢ（ユニバーサル・シリアル・バス），ファイヤーワイヤー（Firewire），ＲＳ２３２，ＲＳ４８５，イーサネット（Ethernet），セントロニクスパラレルポート，ＧＰＩＢ（汎用インターフェースバス），様々な無線インターフェース（例えばブルートゥース（Bluetooth）及びＷＬＡＮ）等を含むが，これに限定されない。記載されたインターフェースは全て既存の標準的なインターフェースによるが，将来の標準的なソリューション又は専有的なインターフェースさえも含み得ることを理解されたい。
【００３７】
回転可能構造２は，制御装置１のケーシング８内に封入されるため，非接触センサ手段は有利に利用され得る。しかし，これらのタイプのセンサは，封入されていなくても使用され得る。したがって，ほこり，光又は漂遊磁界等の，読み取りに影響を及ぼす可能性のある障害が少ない。一の実施形態において，回転可能構造２の位置を測定する磁気センサに影響を及ぼす危険性を減らすために，ケーシング８は磁気遮へい性を有する導電性材料から成る。
【００３８】
しかし，本発明は回転可能構造２の位置の非接触測定に限定されず，接触センサも使用可能であり，該接触センサは，スリップリング，インピーダンス測定器，分圧器，デジタルエンコーダ，及び容量測定器を含むが，これに限定されない。
【００３９】
図３は本発明による制御装置１の詳細図を示す。この場合，ケーシングの下方部分内にさらに下方へ，又は，用途及び取り付けに応じて適用可能な場合，より下方に変位装置６が回転可能構造２を通ることを可能にする。回転可能構造を保持するための保持構造１７は，変位装置６の可動部分１４よりも大きな孔１８を有する。このことは，ｘ方向及びｙ方向への傾斜運動を可能にするために必要である。例えば，ケーシング８は許容可能なｘ傾斜方向及びｙ傾斜方向の範囲を画定してもよく，又は，保持構造１７は同じ目的のために使用されてもよい。回転可能構造２の位置を測定するためのセンサ３，５は保持構造１７内又は保持構造１７上に配置される。センサ３，５からの信号は，信号線２１，２２内で，処理のための処理装置２００へ伝播される。変位装置６からの信号も，適当な１本又は複数の信号線（図示せず）を使用して処理装置２００に伝播され得る。センサ及び信号線の数は示された量に限定されないが，それらは多かれ少なかれ使用されるセンサの用途，タイプ及び数に依存する。同様に，機能ボタン１０，１１，１２からの信号又はあらゆる他のインターフェース機能は，適切な信号線内で処理装置２００へ伝播される。
【００４０】
図４は，本発明に使用される変位装置６を示す。しかし，当業者に理解されるように，他のタイプの変位装置も使用され得る。図４では，外部１５及び内部１４は互いに可動関係にあり，互いに関連する２つの要素の位置を測定するための電気コネクタは，外部１５又は内部１４のどちらかに配置され得る。物体７は，内部１４又は外部１５のどちらかに配置され，取り付けされ，或いは機械的に結合される。図４では，物体７は内部１４に取り付けられる。この物体７は，例えば，さらなる制御インターフェースユニット（ボタン，スイッチ又は継電器），配置される別の物体を受容するための受容装置（例えば，シミュレート又はエミュレートされる手術機器），又は，離れた物体を整列するために使用されるアラインメント装置を含み得る柄でもよい。これについてはさらに，下記の本発明の使用例にて見出されるであろう。
【００４１】
予め構成されたパターンが回転可能構造２の表面で利用される際，入手可能な角度測定の精度が高い角度検出装置として，４つの位置パラメータによる制御装置が使用される。このタイプの用途のためのシステムは，選択されたセンサに調整されたパターンを有する必要がある。すなわち，各時間でのセンサの視界におけるパターンの適切な部分に適合するよう，パターン部分の寸法が充分に小さい必要がある。例えば，光学センサ読み取り画像として，幾つかのパターン部分が視認可能な必要がある。しかし，画像センサ要素の限られた解像度により，画像センサが細部を失い，読み間違いをする危険性があるため，このパターンは小さすぎてはいけない。
【００４２】
多次元制御装置は，コンピュータゲームアプリケーション，乗り物の制御（操舵車，トラック，飛行機，ヘリコプター及びバス），建設重機（掘削機，装填機械，採鉱等），及びクレーン，及びシミュレーション装置等の機械制御において用途を見出されるであろう。シミュレーション装置は，例えば，訓練パイロット，機械オペレータ，医者等のための多くの様々な領域で見られる。図５は，ゲーム及び／又は専門的な用途に使用されるための制御装置５００の斜視図である。制御装置５００は基板５０１，回転可能構造５０２，変位装置５０６，柄５２０，スクロールホイール５２５，及び機能ボタン５２６，５２７を含む。基板５０１が単独の目的のために配置されてもよく，制御装置５００は例えばゲームアプリケーションに使用され，例えば専門的なアプリケーション（例えば，機械機器における制御装置として）において，被制御機器内又はそれに隣接した適切な位置に，制御装置を固定又は半固定的に取り付けるために，テーブル上に立設する，又は持ち運ぶ，或いは配置される必要がある。制御装置５００は，更なる機能及び被制御機器の移動制御信号を提供するために，グリップ及び光学ボタン５２６，５２７及び／又はスクロールホイール５２５を設けた柄５２０をさらに含む。スクロールホイール５２５の機能は，移動の２方向（例えば前方又は後方）の信号表示を提供するトグルスイッチとして設計されてもよい。柄５２０は，変位装置５０６に機械的に接続され，オペレータが柄５２０を上又は下に押すと，前記柄５２０は，それに応じて動き，変位装置５０６はこの変位の信号表示を発生する。同時に，変位装置５０６は，前述のように，ｘ及びｙの傾斜方向に変位可能で，ｚ軸の周りを回転可能な回転可能構造５０２と機械的に結合する。回転可能構造２の動きを測定するセンサは，この変位の信号表示を生成する。制御装置５００内では，様々なセンサ及び機能インターフェース（ボタン，スイッチ又は継電器）からの信号を処理し，被制御機器，例えば，コンピュータゲームを制御するコンピュータ又は機器を制御する処理ユニットに信号を提供するために，処理ユニットは配置される。当業者に理解されるように，そのような信号は，あらゆる適切なコネクタ（図示せず）を介して設けられてもよく，ＵＳＢ（ユニバーサル・シリアル・バス），ファイヤーワイヤー，ＲＳ２３２，ＲＳ４８５，イーサネット，セントロニクスパラレルポート，ＧＰＩＢ（汎用インターフェースバス），様々な無線インターフェース（例えばブルートゥース及びＷＬＡＮ）等を含むが，それに限定されない。矢印５３１，５３２，５３３は，制御装置５００の可能な変位方向の幾つかを示し，矢印５３０はスクロールホイール５２５の変位方向を示す。矢印５３２は制御装置５００の一つの傾斜方向を示すが，制御装置５００は球５０２の柄５２０の周囲の３６０°全てに傾斜し得る。
【００４３】
本発明による制御装置１は，コンピュータゲーム又はそれに類似したものに使用するコンピュータのインターフェースユニットとして，又はシミュレーション装置（例えば，飛行シミュレーター）のインターフェースユニットとして使用されてもよい。１つの実施形態において，複数の制御装置１は，単一インターフェースユニット（図示せず）に接続され，例えば，本発明による２つの制御装置１においては，１つの制御装置が，１つの処理を制御するために使用され，他の制御装置が，別の処理を制御するために使用される。例えば，ゲームアプリケーション（コンピュータゲーム）において，１つの装置は，目に見えるキャラクターの動きを制御するために使用されてもよく，他の制御装置は，キャラクターにより保持される装置（例えば武器又はそれに類似したもの）を制御するために使用される。したがって，ユーザーは，同時に幾つかの機能又は動作を同時に操作し得る。同じく当業者に理解されているように，この二元制御装置の特徴は，他の機器を制御するために使用されてもよい。
【００４４】
用途として，本発明による制御装置１はロボットの訓練及び／又はプログラミングに使用され得る。ロボットの使用中，又は自動化された仕事を行うためのロボットのプログラミングにおいて，人間は制御装置１を使用したロボットを制御し得る。この用途において，ロボットは，工場での組立ライン又はそれに類似した操作等の，自動製造工程に使用される装置であり得る。
【００４５】
哺乳類の体内の侵襲的及び／非侵襲的な手術のための，医師，外科医又は獣医のような医療の専門家の訓練において，シミュレーション及び／又はエミュレーション装置は使用される。これらは，シミュレーション装置を使用する人に実環境の感覚をもたらすために，シミュレーション又はエミュレーション装置（以下，シミュレーション装置と呼ぶ）に入れる，腹腔鏡，カテーテル，ステント，喉頭鏡，又は内視鏡等の，鍵穴手術又は診断のための腹腔鏡検査用器具又は他の器具等の手術装置又は診断装置を考慮に入れる。医療分野での関心を集めそうなその他の用途は，例えば直腸鏡，婦人科検査及び歯科治療であり得る。訓練生は，コンピュータ画面上で，シミュレーション装置に入れる手術装置の動きを測定するセンサ信号による，シミュレーション中の器具と該器具の動きとを見る。このような用途において，本発明による制御装置１は適用性を見出すであろう。手術装置は制御装置１の開口部に入れられ，ケーシング８及び受容機構７は手術装置を受容し，それをシミュレーション中に保持する。受容機構は，変位装置６に組み込まれてもよく，したがって「ｚ方向」及びｘ方向及びｙ方向の傾斜方向に動くこと，及び，ｚ軸に関して回転することが可能となる。制御装置は，ｚ方向への手術装置の変位，該ｚ方向への回転，及びｘ及びｙ傾斜方向を測定する。処理装置は手術装置の位置を測定し，該位置のデータ表示をシミュレーション装置の処理システムへ転送し，これらのデータは，シミュレーションされた装置に関する機器の画像を有するコンピュータ画面を更新するために使用する。
【００４６】
１つ以上のシミュレーションされた手術機器は，例えば，互いに又は変位装置６に平行又は連続した関係に幾つかの受容機構７を取り付けることにより，制御装置１と同時に適用可能である。
【００４７】
このタイプの用途において，コンピュータ画面により提供された視覚的フィードバックのみならず機械的双方向フィードバックを使用することは有利である。このような機械的双方向フィードバックは，実際の状況において直面するであろう機械力をユーザーに提供する力フィードバックを含む。クランプ装置又は摩擦装置は，血管壁を貫通し，血管のねじれ又は屈曲部と接触し，骨と接触し，又は他の身体上の部分と相互作用する機器のシミュレーションのような，訓練における特定の状況のための実際的な摩擦力を提供する。例えば，入れられた後の機器を受容する保持装置は，機器を特定の力で保持し，機器の変位を可能にするために配置される，或いは，直線変位装置６及び／又は回転可能構造２に力がかけられてもよい。
【００４８】
本発明のさらに別の用途において，傾斜測定機器又は調心測定機器が設けられてもよい。照準装置は変位装置上に配置されてもよく，オペレータは変位装置に取り付けられる柄を掴み，傾斜測定機器と一直線に整列される物体へ照準装置を向ける。照準装置において物体と正確に整列されると，対応する傾斜及びｚパラメータは，傾斜測定機器に取り付けられたディスプレイを使用して読み出されるか，別個の読取装置（例えば，コンピュータ）に入力されることが可能である。
【００４９】
本発明のさらに別の用途において，デジタイザーが設けられてもよい。デジタイザーは，物体上で複数の外境界点を測定することにより，物体の物理的構造を測定するために使用される。このことは，（変位装置６に取り付けられる）プローブを物体に保持し，現在，読取装置として作動する本発明による制御装置から，４つの位置パラメータを使用して，この物体の位置に関する位置パラメータを読み取ることにより行われる。読取装置の変位の適応性（すなわち，自由度の数）を高めるために，１つ又は複数の連結アームが必要とされ得る。
【００５０】
「含む（comprising）」という語句は，これらの挙げられた以外の他の要素又は工程の存在を除外せず，要素の前の語句（「a」又は「an」）は，複数のこのような要素の存在を除外しないことを理解されたい。さらに，あらゆる符号は請求の範囲を限定するものではなく，本発明はハードウェア及びソフトウェアの両方により実施され得て，幾つかの「手段」はハードウェアの同じ品目により表されることを理解されたい。
【００５１】
前記実施形態は例として挙げられているだけであり，本発明を限定するものではない。特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内の他のソリューション，使用，目的，機能は，当業者にとっては明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１ａ】本発明による制御装置の側面図を示す；
【図１ｂ】本発明による制御装置の平面図を示す；
【図２】本発明による処理装置を概略的に示す；
【図３】図１ａの制御装置の詳細図を示す；
【図４】本発明による直線変位装置を示す；
【図５】本発明による柄付きの制御装置を示す。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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