(57)【要約】【課題】  三次元マウスの装置を提供する。【解決手段】  三次元マウスの装置は、点状の発光装置により構成し任意波長を備え点状である発散光源を発射することができる点光源装置と、長点状の発散光源を受け取り、一定の時間周期により三次元手の動き信号を計算解析し、及び出力することができる三次元手の動き読み取り認知装置とからなり、認知装置の利用を通して、該点光源装置の三次元位置座標、移動、速度、加速度等物理量、及び手部の運動方式等三次元手の動き信号を認知解析し、並びに出力することができ、こうして三次元マウス装置の目的を達成する。【選択図】  図３
2008282400.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
三次元マウスの装置は、
主に点状の発光装置により構成し、任意波長を備え、しかも点状である発散光源を発射することができる点光源装置と、
該長点状の発散光源を受け取り、一定の時間周期により三次元手の動き信号を計算解析し、及び出力することができる三次元手の動き読み取り認知装置と、
該点光源装置を移動運動の最大空間範囲とする物点空間と、
により構成することを特徴とする三次元マウスの装置。
【請求項２】
前記点光源装置は、
電子制御回路及びスイッチにより構成し、電池及び発光部品に連接し、該電池の電源の開閉を制御し、及び該発光部品の発光輝度を制御する電源制御開閉回路と、
一般の電池により構成し、該発光部品及び電源制御開閉回路が必要とする電力を提供する電池と、
単個或いは複数個の半導体レーザー或いは単個或いは複数個の発光ダイオードにより構成し、可視光或いは非可視光を発射することができる発光部品と、
短焦点距離を備える球状レンズにより構成し、該発光部品が発射する光を受け取り、それをフォーカス後、より大きな発散角度で発散した光源を出力することができる光発散部品と、
円孔の光学部品により構成し、該光発散部品の焦点平面に設置し、孔の大きさの調整を通して、焦点から離れた散乱光を適当に消去することができ、点状により近い発散光源を作り出すことができるピンホール部品と、
該電源制御開閉回路、該電池、該発光部品、該光発散部品、該ピンホール部品を封入固定する固定装置と、
により構成することを特徴とする請求項１記載の三次元マウスの装置。
【請求項３】
前記点光源装置は手部及び手指の内の一つの上に装着することを特徴とする請求項１記載の三次元マウスの装置。
【請求項４】
前記三次元手の動き読み取り認知装置は、
該点光源装置の発散光を受け取り後、それぞれ像点位置信号Ｉs1、Ｉs2、Ｉs3を個別出力し、また同期制御信号を受け取り、該３個の1D光学取り込み装置の映像取り込みタイミングを同期駆動することができる３組の1D光学取り込み装置と、
該像点位置信号Ｉs1、Ｉs2、Ｉs3を受け取り後、一定の時間周期で、三次元手の動き信号を計算解析及び出力し、及び同期制御信号を週期的に出力することにより、該３個の1D光学取り込み装置の映像取り込みタイミングを一致することを達成できる手の動き解析装置と、
により構成することを特徴とする請求項１記載の三次元マウスの装置。
【請求項５】
前記３組の1D光学取り込み装置の装着位置は等距離hにより一直線に排列し、しかもその装置の角度はθ1＝θ、θ2＝０°、θ3＝−θ、ρ1＝９０°、ρ2＝０°、ρ3＝９０°と設定することができ、内θ≧０°であることを特徴とする請求項４記載の三次元マウスの装置。
【請求項６】
前記像点位置信号Ｉs1、Ｉs2、Ｉs3及び該同期制御信号、及び該三次元手の動き信号の伝送は有線及び無線の内の一つの方式により伝送を行うことを特徴とする請求項４記載の三次元マウスの装置。
【請求項７】
前記３組の1D光学取り込み装置は、
該点光源装置の発散光を受け取り、背景光をろ過し減弱後、発散光を出力する光学フィルターと、
1Dフォーカス能力を備える光学レンズ組により構成し、その光軸は像座標系のZj軸に設置し、しかもそのフォーカスの方向は像座標系のYj軸に平行に設置し、該発散光を受け取り後、線状の光を出力し、該線状の光を該1D影像センサーの上にフォーカスし結像する1D光学レンズ組と、
Mx1個の画素で、しかも画素間距離がΔｗである光感知部品により構成し、その中心点は像座標系の原点に設置し、しかもその長軸の方向は像座標系のYj軸に並行に設置し、該線状の光を受け取り、アナログ電圧の方式によりそれぞれ第一個の画素から第M個の画素までの画素影像信号を個別出力する1D影像センサーと、
主にマイクロプロセッサー、メモリー、読み取り制御の回路、ADC等部品、及び影像処理の手順により構成するマイクロコンピュータシステムで、該読み取り制御の回路、及び該ADC部品を通して、等時間の間隔を用い、しかも週期的にすべての画素影像信号を読み取り、それを該メモリーに記録後、該影像処理手順を通して、像点位置信号Ｉs1、Ｉs2、Ｉs3を解析及び出力することができ、または該影像読み取り処理装置は同期制御信号を受け取り、該同期制御信号により、該３組の1D光学取り込み装置は同期の方式により該画素影像信号を読み取ることができる影像読み取り処理装置と、
により構成することを特徴とする請求項４記載の三次元マウスの装置。
【請求項８】
前記影像処理の手順はフーリエ影像処理の手順であることを特徴とする請求項７記載の三次元マウスの装置。
【請求項９】
前記影像読み取り処理装置中の影像処理手順はすべての画素影像信号に対して背景光の消去を行い、及び最も明るい結像点の画素位置を解析し、該画素位置は像点位置Ｉs1、Ｉs2、Ｉs3であることを特徴とする請求項７記載の三次元マウスの装置。
【請求項１０】
前記手の動き解析装置は、
マイクロプロセッサー、メモリー等部品、誤差校正手順及び手の動き解析手順により構成するマイクロコンピュータシステムで、該３個の像点位置信号Ｉs1、Ｉs2、Ｉs3を受け取り後、該誤差校正手順及び該手の動き解析手順の計算とロジック分析の処理を通して、等時間の間隔及び週期的に、三次元手の動き信号を計算解析し、または該マイクロコンピュータシステムは同期制御信号を出力可能で、該３組の1D光学取り込み装置は同期の方式で、該画素影像信号を読み取るマイクロコンピュータシステムと、
一般通用の標準インターフェースで、三次元手の動き信号を受け取り、該標準インターフェースの電気規格信号に転換後、該三次元手の動き信号を出力するインターフェースと、
により構成することを特徴とする請求項４記載の三次元マウスの装置。
【請求項１１】
前記三次元手の動き信号は物理量信号及び手の動き信号を含むことを特徴とする請求項１０記載の三次元マウスの装置。
【請求項１２】
前記物理量信号とは該点光源装置の物点空間中における三次元位置座標、三次元移動量、三次元移動速度、三次元移動加速度であることを特徴とする請求項１１記載の三次元マウスの装置。
【請求項１３】
前記手の動き信号は主に多数の連続発生的な手の動きユニットにより構成し、該単一の手の動きユニットは一時停止の状態一、特殊運動の状態二、及び一時停止の状態三の３個の連続発生的な物理状態により構成することを特徴とする請求項１１記載の三次元マウスの装置。
【請求項１４】
前記一時停止の状態一は、ｒ1（ｔ）位置に在る該点光源装置がｔ1≦ｔ≦ｔ1Δ＋ｔholdの時間内において移動しない状態を維持することを一時停止の状態一と定義し、すなわち｜ｒ1（ｔ）−ｒ1（ｔ1）｜＜δｒで、内Δｔhold、δｒは設定可能で、相対的に小さく、しかも0より大きい値であることを特徴とする請求項１３記載の三次元マウスの装置。
【請求項１５】
前記特殊運動状態は、該点光源装置がｔ1＋Δｔhold＜ｔ＜ｔ2の時間内において、該状態一から、特殊定義の運動状態により、該状態三へと移動することを特殊運動状態と定義し、該特殊定義の運動状態は直線運動、或いは曲線運動、或いは往復運動で、また特殊定義以外の運動状態に対しては自由移動と見なし、つまり手の動きの意義を構成しないことを特徴とする請求項１３記載の三次元マウスの装置。
【請求項１６】
前記一時停止の状態三は、ｒ2（ｔ）位置に在る該点光源装置がｔ2≦ｔ≦ｔ2＋Δｔholdの時間内において、移動しない状態を維持することを一時停止の状態三と定義し、すなわち｜ｒ2（ｔ）−ｒ2（ｔ2）｜＜δｒで、内、Δｔhold、δｒは設定可能で、相対的に小さく、しかも0より大きい値であることを特徴とする請求項１３記載の三次元マウスの装置。
【請求項１７】
前記直線運動は、点光源装置がｔ1＋Δｔhold＜ｔ＜ｔ2の時間内において、直線に近似した運動の方式により、ｒ1（ｔ1）位置よりｒ2（ｔ2）位置へと移動するを直線運動と定義することを特徴とする請求項１５記載の三次元マウスの装置。
【請求項１８】
前記曲線運動は、点光源装置がｔ1＋Δｔhold＜ｔ＜ｔ2の時間内において曲線に近似の運動の方式により、ｒ1（ｔ1）位置よりｒ2（ｔ2）位置へと移動することを曲線運動と定義し、該曲線は二次曲線或いは二次以上の曲線であることを特徴とする請求項１５記載の三次元マウスの装置。
【請求項１９】
前記往復運動は、点光源装置がｔ1＋Δｔhold＜ｔ＜ｔ2の時間内において、直線に近似、或いは曲線に近似する運動の方式により、ｒ1（ｔ1）位置よりｒ2（ｔ2）位置へと移動することを往復運動と定義し、しかも｜ｒ2（ｔ2）−ｒ1（ｔ1）｜＜δRの条件を満たし、内、δRは設定可能で、相対的に小さく、0より大きい値で、しかもδR ＞δｒであることを特徴とする請求項１５記載の三次元マウスの装置。
【請求項２０】
前記手の動き信号は公知の二次元マウスを操作する時に必要なボタンを押す、ボタンを放す、シングルクリック、ダブルクリック、ドラッグ等手の動きであることを特徴とする請求項１１記載の三次元マウスの装置。
【請求項２１】
前記ボタンを押す手の動きは主に一時停止の状態一、直線運動の状態二、及び一時停止の状態三の３個の連続発生的な物理状態により構成し、該直線運動の状態二は任意方向を備える短直線に近似した運動（近似短直線運動と略称）と定義し、しかも｜ｒ2（ｔ2）−ｒ1（ｔ1）｜＜ΔLの条件を満たし、内、ΔＬは設定可能で、相対的に小さく、0より大きい値であることを特徴とする請求項２０記載の三次元マウスの装置。
【請求項２２】
前記ボタンを放す手の動きは主に一時停止の状態一、直線運動の状態二、及び一時停止の状態三の３個の連続発生的な物理状態により構成し、該直線運動の状態二は任意方向を備える短直線に近似した運動（近似短直線運動と略称）と定義し、しかも｜ｒ2（ｔ2）−ｒ1（ｔ1）｜＜ΔLの条件を満たし、内、ΔLは設定可能で、相対的に小さく、0より大きい値であることを特徴とする請求項２０記載の三次元マウスの装置。
【請求項２３】
前記三次元マウスの装置のそれぞれ該直線運動状態の移動方向において、両者間には反対方向運動の関係を備えることを特徴とする請求項２１、２２記載の三次元マウスの装置。
【請求項２４】
前記シングルクリックは主にボタンを押す手の動きとボタンを放す手の動きにより構成することを特徴とする請求項２０記載の三次元マウスの装置。
【請求項２５】
前記ダブルクリック手の動きは主に２個のシングルクリック手の動きにより構成することを特徴とする請求項２０記載の三次元マウスの装置。
【請求項２６】
前記ドラッグ手の動きはボタンを押す手の動き、ボタンを押す手の動き及びボタンを放す手の動きを除く任意手の動き、ボタンを放す手の動きにより構成することを特徴とする請求項２０記載の三次元マウスの装置。
【請求項２７】
前記三次元位置座標（χ1，ｙ1，ｚ1）は以下の公式により計算し得ることができ、
(ｙs1sinθ−ｆcosθ) χ1＋(ｆsinθ＋ｙs1cosθ) ｚ1＝(−ｈsinθ＋ｆ) ｙs1＋ｈｆcosθ；
fy1＋ys2ｚ1＝ys2ｆ；
(ｙs3sinθ＋ｆcosθ) χ1＋(ｆsinθ−ｙs3cosθ) ｚ1＝(ｈsinθ−ｆ) ｙs3＋ｈｆcosθ；
内、
ｙs1＝（Ｉs1−Ｉ0）×Δω；
ｙs2(ｔi)＝（Ｉs2−Ｉ0）×Δω；
ｙs3＝（Ｉs3−Ｉ0）×Δω；であることを特徴とする請求項１２記載の三次元マウスの装置。
【請求項２８】
前記物点空間の最大移動可能な空間範囲は（Ｘmin，Ｙmin，Ｚmin）、(Ｘmax，Ｙmax，Ｚmax)で、しかもその中心点は視点V(ＸV,ＹV,ＺV)位置に設置可能であることを特徴とする請求項１記載の三次元マウスの装置。
【請求項２９】
前記誤差校正は三次元内挿校正手順で、以下のロジック及び計算手順により構成し、
空間分割の手順は該物点空間に対して以下の分割演算を行い、
2008282400.tif 000035
実測、計算測定値と記録の手順は、該物点空間位置(Ｘi，Ｙj，Ｚk)に対して、測定値を実測、計算し、それはmeas(ｉ,ｊ,ｋ)＝(Xi＋δXi,Ｙj＋δＹj，Ｚk＋δＺk)で、(δXi,δＹj，δＺk)はすなわち誤差値で、それはerr(ｉ，ｊ，ｋ)＝(δXi，δＹj，δＺk)で、該測定値と誤差値をメモリー中に保存し、
分割空間位置対応の手順は実際の操作において、該点光源装置に対して、その位置測定値(ｘ1，ｙ1，ｚ1)を測定計算後は、meas(ｉ,ｊ,ｋ)とerr(ｉ,ｊ,ｋ)に基づき、(ｘ1，ｙ1，ｚ1)が対応する分割空間の位置(ｉ,ｊ,ｋ)を探し出し、その計算方法は以下の通りで、
Xi＋δXi≦χ1＜Xi+1＋δXi+1
Yj＋δYj≦ｙ1＜Yj+1＋δYj+1
Zk＋δZk≦ｚ1＜Zk+1＋δZk+1
内挿計算の手順はmeas(ｉ,ｊ,ｋ)とerr(ｉ,ｊ,ｋ)値に基づき、誤差校正後の座標値(Ｘ1，Ｙ1，Ｚ1)を導き出し、その計算方法は以下の通りで、
2008282400.tif 000036
であることを特徴とする請求項１０記載の三次元マウスの装置。
【請求項３０】
前記標準インターフェースはUSBインターフェースであることを特徴とする請求項１０記載の三次元マウスの装置。
【請求項３１】
前記等時間の間隔とは線走査時間の間隔及び線走査時間の整数倍時間の間隔の内の一つを指し、該線走査時間は該1D影像センサーすべての画素を読み取る必要な時間を特徴とする請求項１０記載の三次元マウスの装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は三次元マウスの装置に関する。特に手部上に装着する点光源装置、及び三次元手の動き読み取り認知装置の利用を通して、該点光源装置の三次元位置座標、移動、速度、加速度等物理量、及び手部の運動方式等三次元手の動き信号を認知解析し、並びに出力することができ、こうして三次元マウス装置の目的を達成する三次元マウスの装置に係る。
【背景技術】
【０００２】
公知のPC用のマウスはマウスを二次元平面上で操作し、機械式プッシュボタンの機構及び手部のスライド、ボタンを押す等操作を通して、自由移動、ボタンを押す、ボタンを放す、シングルクリック、ダブルクリック、ドラッグ等効果を発揮し、PC操作の目的を達成することができる。よって、マウスは簡単な2D手の動き認知の装置と見なすことができる。
しかし、公知のマウスはその構成原理と構造に制限され、上記の一定とされた簡単な手の動きを提供することができるだけで、三次元絶対座標位置を提供することはできず、またより多くの、しかもより複雑な三次元手の動きの認知を提供することはできない。そのため、日増しに複雑化するソフトウエア操作においては、幅広いマンマシーンインターフェースの要求を満たすことは既にできなくなっている。
また、長時間の操作では、手部の運動はマウス動作に制限され、手部及び手指筋肉の疲労を引き起こし易く、これも公知マウスの避けることができない欠点の一つである。
【特許文献１】中華民国特許申請番号：０９６１０８６９２
【特許文献２】中華民国特許申請番号：０９６１１３５７９
【特許文献３】特願２００８−６５２３２
【特許文献４】特願２００８−１０９５３８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明が解決しようとする課題は、上記公知技術に存在する欠点を解決し、より多くのしかもより複雑な三次元手の動き認知を達成し、手部疲労の現象を除去することができる三次元マウスの装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するため、本発明は下記の三次元マウスの装置を提供する。
三次元マウスの装置は主に手の上、或いは手指上に装着する点光源装置と３個の1D光学レンズ組により構成する光学システム、及び手の動きロジック解析の手順を通して、公知マウスの2D手の動き認知の機能に取って代わることができる他に、より多くの、しかもより複雑な三次元手の動きの認知を提供することができ、
手部は3D空間の中において自由に活動することができるため、手部筋肉疲労の現象を完全に除去することができる。
【発明の効果】
【０００５】
上記のように、本発明は手部上に装着する点光源装置、及び三次元手の動き読み取り認知装置の利用を通して、該点光源装置の三次元位置座標、移動、速度、加速度等物理量、及び手部の運動方式等三次元手の動き信号を認知解析し、並びに出力することができ、こうして三次元マウス装置の目的を達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明中で使用する光学構造、光学理論基礎及びそれが使用する各パラメーターの定義については、中華民国特許申請番号：096108692及び096113579の特許、あるいは特願2008-65232及び特願2008-109538に詳述している。本発明の内容は該二項特許の特定応用であるため、その基本理論についてここでは詳述しないが、本発明が提出する応用範囲についてのみ、その光学システム理論の計算について詳細に説明する。
＜実施例＞
本発明実施例の光学システム構成指示図である図1に示すように、世界座標系O(X，Y，Z)中（すなわち視空間）に対して、任意移動が可能で、しかも任意の波長を備える単一の点光源
2008282400.tif 000003
、及び光学システムが存在する。本発明実施例の光学システムは主に、３個の1Dフォーカス光学レンズＬ1、Ｌ2、Ｌ3により構成し、しかもｆj （内、１≦ｊ≦３）異なる焦点距離、或いはすべて同様の焦点距離ｆを備える。図を単純化するため、本文では等焦点距離ｆによってのみ図示する。
世界座標系O(X，Y，Z)について、任意回転が可能な３個の像座標系O1(X1，Y1，Z1)、O2(X2，Y2，Z2)、O3(X3，Y3，Z3)の原点は(−ｈ，０，０)、（０，０，０）、(ｈ，０，０)位置に設置かつ固定される。イニシャル状態では、該３個の像座標系O1(X1，Y1，Z1)、O2(X2，Y2，Z2)、O3(X3，Y3，Z3)のXj、Yj、Zj軸(内、１≦ｊ≦３)はそれぞれ世界座標系O(X，Y，Z)のX、Y、Z軸に平行である。該３個の像座標系O1(X1，Y1，Z1)、O2(X2，Y2，Z2)、O3(X3，Y3，Z3)下で、それぞれ(０，０，ｆ)位置において、つまりZj軸のｆ位置において、該３個の1Dフォーカス光学レンズＬ1、Ｌ2、Ｌ3を設置かつ固定し、しかもそのフォーカスの方向はYj軸に平行とする。
また、３個の像座標系O1(X1，Y1，Z1)、O2(X2，Y2，Z2)、O3(X3，Y3，Z3)の原点において、Mx1個の感知画素を備え、しかも細長い形状の1D影像感知装置Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3をそれぞれ設置かつ固定し、しかもその長い方の軸の方向は該1Dフォーカス光学レンズＬ1、Ｌ2、Ｌ3フォーカスの方向にそれぞれ平行である。
但し、もし該1Dフォーカス光学レンズＬ1、Ｌ2、Ｌ3の後端に、さらに他の光学レンズ組を増設し、各種像差の現象を修正するなら、９０°像回転時には、該1D影像感知装置Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3の長い方の軸の方向は該1Dフォーカス光学レンズＬ1、Ｌ2、Ｌ3フォーカスの方向にそれぞれ垂直となる。主要な光学特徴が一致するため、本文では以下、この９０°像回転のそれぞれケースについては特別に説明しない。
【０００７】
また、該世界座標系O(X，Y，Z)がそのＹ軸、Ｘ軸、Ｚ軸に対して行う角度回転は、それぞれ
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に設定される。つまり本発明中では、該世界座標系O(X，Y，Z)は固定され、しかも角度回転を行わない座標系である。
さらに、該３個の像座標系O1(X1，Y1，Z1)、O2(X2，Y2，Z2)、O3(X3，Y3，Z3)はそれぞれそのYj軸に対して任意θj角度の回転を行うことができ、及びそのZj軸に対して任意ρj角度の回転を行うことができる。よって、該像座標系Oj(Xj，Yj，Zj)はθj、ρj角度の回転を行い、すなわち該1Dフォーカス光学レンズＬj及び1DセンサーSjは同時に転動する。また、上記いかなる角度の転動であっても、該1Dフォーカス光学レンズＬjフォーカス方向と該1DセンサーSj長い方の軸方向間の相対角度は不変を維持する。ここにおいて、該３個の像座標系O1(X1，Y1，Z1)、O2(X2，Y2，Z2)、O3(X3，Y3，Z3)の角度回転は、それぞれθ1＝θ、θ2＝０°、θ3＝−θ、ρ1＝９０°、ρ2＝０°、ρ3＝９０°と設定され、内θ≧０°である。よって、θ≠０°である時、該３個の像座標系O1(X1，Y1，Z1)、O2(X2，Y2，Z2)、O3(X3，Y3，Z3)のＺ1、Ｚ2、Ｚ3は一点Ｖ(XV，YV，ZV)に交差し、すなわちこれが視点である。
【０００８】
また、該３個の像座標系O1(X1，Y1，Z1)、O2(X2，Y2，Z2)、O3(X3，Y3，Z3)において、該点光源
2008282400.tif 000005
の座標は(X0j，Y0j，Z0j)で、その座標転換の関係は以下の通りである。
2008282400.tif 000006
(1)
内、１≦ｊ≦３は像座標系パラメーターの下標である。世界座標系O(X，Y，Z)では、(ｈxj，ｈyj，ｈzj)は該３個の像座標系O1(X1，Y1，Z1)、O2(X2，Y2，Z2)、O3(X3，Y3，Z3)原点の座標である。また、以下の通りである。
2008282400.tif 000007
(2)
式(1)に基づき、以下を得ることができる。
2008282400.tif 000008
(3)
内、以下の通りである。
2008282400.tif 000009
(4)
式(4)を式(3)に代入すると、以下を得ることができる。
2008282400.tif 000010
(5)
よって、該３個の像座標系では点光源(χ0j，ｙ0j，ｚ0j)に対して、その軸方向点光源の座標は(０，ｙ0j，ｚ0j)である。さらに、該３個の像座標系では、(０，ｙSj，０)を軸方向点光源の像座標とする。よって、軸方向点光源と像座標の間で、遵守する幾何光学結像の法則は以下の通りである。
2008282400.tif 000011
(6)
式(5)を式(6)に代入すると、以下を得ることができる。
(ｙsjsinθj−ｆsinρjcosθj) χ1＋ｆcosρjｙ1＋（ｆsinρjsinθj＋ｙsjcosθj) ｚ1＝（ｈxjsinθj＋ｈzjcosθj＋ｆ）ｙsj−ｈxjｆsinρjcosθj＋ｈyjｆcosρj＋ｈzjｆsinρjsinθj    (7)
別に、各像座標系の回転角度、及び原点座標等パラメーター値は以下の通り設定する。
θ1＝θ；θ2＝０°；θ3＝−θ；ρ1＝９０°；ρ2＝０°；ρ3＝９０°；          (8)
ｈx1＝−ｈ；ｈx2＝０；ｈx3＝ｈ；ｈy1＝ｈy2＝ｈy3＝０；ｈz1＝ｈz2＝ｈz3＝０    (9)
式(8)、(9)を式(7)に代入すると、以下を得ることができる。
(ｙs1sinθ−ｆcosθ) χ1＋(ｆsinθ＋ｙs1cosθ) ｚ1＝(−ｈsinθ＋ｆ) ｙs1＋ｈｆcosθ           (10)
fy1＋ys2ｚ1＝ys2ｆ                                                (11)
(ｙs3sinθ＋ｆcosθ) χ1＋(ｆsinθ−ｙs3cosθ) ｚ1＝(ｈsinθ−ｆ) ｙs3＋ｈｆcosθ    (12)
式(10)、(12)に基づき、以下を求めることができる。
2008282400.tif 000012
(13)
よって、式(13)を式(10)、(11)に代入すると、χ1、ｙ1を求めることができる。
また、θ＝０°とすれば、式(10)〜(12)は以下のように変化する。
−fχ1＋ys1ｚ1＝ｆys1＋ｆｈ                                      (14)
ｆｙ1＋ys2ｚ1＝ys2ｆ                                            (15)
fχ1−ys3ｚ1＝ｆys3＋ｆｈ                                        (16)
式(14)〜(16)に基づき、χ1、ｙ1、ｚ1を求めることができる。
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(17)
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(18)
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(19)
【０００９】
本発明実施例の物点空間構成の指示図である図2に示すように、本発明中では既に
2008282400.tif 000016
を設定しているため、該世界座標系O(X，Y，Z)を固定し、すべての角度の回転を行わない。よって、物点追跡の機能を備えない。また、該1D影像感知装置Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3に対して、感知区の長さに制限を設けることができるため、点光源
2008282400.tif 000017
が移動可能な最大範囲は、Ｘmin≦χ1≦Ｘmax、Ｙmin≦ｙ1≦Ｙmax、Ｚmin≦ｚ1≦Ｚmax有限空間の内に制限される。該有限空間範囲は可感知区で、以下物点空間1と称する。最も有効な光学結像を達成するため、該物点空間1の中心点は視点V(ＸV,ＹV,ＺV)位置に設置される。 
【００１０】
本発明実施例のシステム構成の指示図である図3に示すように、本発明三次元マウスの装置100は主に点光源装置101、三次元手の動き読み取り認知装置120、及び物点空間1により構成する。
該点光源装置101は任意移動が可能で、しかも任意波長を備える点状の光源である。該点光源は主動式点光源で、点状の発散光102を自ら発することができ、または受動式点光源で、該点光源は点状の反射光102である。また該点光源装置101は手の上、或いは手指上に装着することができ、手部運動の状態を該三次元手の動き読み取り認知装置120に伝送する。
該三次元手の動き読み取り認知装置120は該点光源装置101が発する発散光102を受け取り、一定の時間周期で、三次元手の動き信号197を計算解析、及び出力することができる。
別に、該物点空間1は該点光源装置101が移動可能な最大範囲で、該物点空間1の中心点は視点V(ＸV,ＹV,ＺV)位置に設置する。
【００１１】
本発明実施例の主動式点光源装置構成の指示図である図4に示すように、本発明の主動式点光源装置101は主に、電源制御開閉回路111、電池112、発光部品113、光発散部品114、ピンホール(pin hole)部品115及び固定装置116により構成する。
該電源制御開閉回路111は電子制御回路及びスイッチを備え、該電池112、及び発光部品113に連接し、該電池112の電源の開閉、及び該発光部品113の発光輝度を制御することができる。
該電池112は該発光部品113、及び電源制御開閉回路111が必要とする電力を供給する。
該発光部品113は一個、或いは数個の半導体レーザー、或いは数個のLEDで、可視光、或いは非可視光を発射することができる。
該光発散部品114は短焦点距離の球状レンズにより構成し、該発光部品113が発射する光を受け取り、それをフォーカス後、より大きな角度で発散した光源を出力する。
該ピンホール部品115は円孔の光学部品で、該光発散部品114の焦点平面に設置し、孔の大きさの調整を通して、焦点から離れた散乱光を適当に消去することができ、より点状に近い発散光源102を作り出すことができる。
該固定装置116は該電源制御開閉回路111、該電池112、該発光部品113、該光発散部品114、及びピンホール部品115を封入固定することができる。
【００１２】
本発明実施例の三次元手の動き読み取り認知装置構成の指示図である図5に示すように、本発明の三次元手の動き読み取り認知装置120は主に、３組の1D光学取り込み装置121、124、127、及び手の動き解析装置150により構成する。
該３組の1D光学取り込み装置121、124、127は該点光源装置101の発散光102を受け取り後、それぞれ像点位置信号Ｉs1、Ｉs2、Ｉs3を出力することができ、同期制御信号122、125、128を受け取り、該３個の1D光学取り込み装置の取り込みタイミングを同期駆動する。該像点位置信号Ｉs1、Ｉs2、Ｉs3及び該同期制御信号122、125、128の伝送は有線方式、或いは無線方式伝送である。また、該３組の1D光学取り込み装置121、124、127の設置位置は等距離hにより一直線に排列する。別に、該３組の1D光学取り込み装置121、124、127の設置角度はθ1＝θ、θ2＝０°、θ3＝−θ、ρ1＝９０°、ρ2＝０°、ρ3＝９０°に設定し、内θ≧０°である。
該手の動き解析装置150は該像点位置信号Ｉs1、Ｉs2、Ｉs3を受け取り後、一定の時間周期で、三次元手の動き信号197を計算、及び出力する。該三次元手の動き信号197の伝送は有線方式、或いは無線方式伝送である。さらに、該手の動き解析装置150は同期制御信号122、125、128を同時出力することもでき、これにより該３個の1D光学取り込み装置121、124、127の取り込みタイミングを同期駆動する。
【００１３】
本発明実施例の３組の1D光学取り込み装置構成の指示図である図6に示すように、本発明の３組の1D光学取り込み装置121、124、127は共通の構造を備え、主に光学フィルター131、1D光学レンズ組132、1D影像センサー133、及び影像読み取り処理装置135により構成する。
該光学フィルター131は該点光源装置101の発散光102を受け取り、背景光をろ過し減弱後、発散光103を出力する。
該1D光学レンズ組132は1Dフォーカス能力を備える光学レンズ組により構成し、その光軸は像座標系のＺj軸に設置し、しかもそのフォーカスの方向は像座標系のＹj軸に平行に設置し、該発散光103を受け取り後、線状の光104を出力し、該線状の光104を該1D影像センサー133の上にフォーカスし結像する。また、該線状の光104の長軸方向は該1D影像センサー133の長軸方向に垂直である。
該1D影像センサー133はMx1個の画素(Pixel)で、しかも画素間距離がΔｗである光感知部品により構成し、その中心点は像座標系の原点に設置し、しかもその長軸の方向は像座標系のＹj軸に平行に設置し、該線状の光104を受け取り、アナログ電圧の方式で、それぞれ画素1から画素Mまでの受光強度134を個別出力する(画素影像信号と略称)。
【００１４】
また、該影像読み取り処理装置135は主にマイクロプロセッサー、メモリー、読み取り制御の回路、ADC等部品、及びフーリエ影像処理の手順により構成するマイクロコンピュータシステムで、該読み取り制御の回路、及び該ADC部品を通して、等時間の間隔を用い、しかも週期的にすべての画素影像信号134を読み取り、それを該メモリーに記録後、該フーリエ影像処理手順(注：フーリエ影像処理方法は一般に熟知されており、しかも影像処理に常用される技術であるため、ここでは詳述しない)を通して、背景光の消去を行い、及び該線状の光104の結像点位置を解析することができ、すなわち最も明るい結像点の画素位置を解析後、該画素の位置Ｉs1、Ｉs2、Ｉs3 (像点位置信号と略称)を出力することができる。
別に、該影像読み取り処理装置135は同期制御信号122、125、128を受け取り、該同期制御信号122、125、128の駆動により、該３組の1D光学取り込み装置121、124、127は同期の方式により該画素影像信号134を読み取ることができる。
【００１５】
本発明実施例の手の動き解析装置構成の指示図である図7に示すように、本発明の手の動き解析装置150は主にマイクロコンピュータシステム151、及びインターフェース154により構成する。
該マイクロコンピュータ151はマイクロプロセッサー、メモリー等部品、誤差校正手順152、及び手の動き解析手順153により構成し、該３個の像点位置信号Ｉs1、Ｉs2、Ｉs3を受け取り後、該誤差校正手順152、及び該手の動き解析手順153の計算とロジック分析の処理を通して、該点光源装置101の三次元位置座標、三次元移動量、三次元移動速度、三次元移動加速度等物理量信号195を一定の時間間隔で計算、及び出力することができる。また、自由移動、ボタンを押す、ボタンを放す、シングルクリック、ダブルクリック、及びドラッグ等マウスの手の動き信号196を解析、及び出力することができる。
該物理量信号195と該手の動き信号196は、一般に通用しているインターフェース(USB等)を通して、三次元手の動き信号197を転換、出力し、すなわち該物理量信号195と該手の動き信号196を出力する。
別に、該手の動き解析装置150は同期制御信号122、125、128を同時に出力することができ、該３個の1D光学取り込み装置121、124、127を同期駆動し、該画素影像信号134同期読み取りの目的を達成する。
【００１６】
本発明実施例の誤差校正手順の指示図である図8に示すように、本発明の誤差校正手順は三次元内挿校正方法の手順で、物点空間1に対して、先ず（ｌ，ｍ，ｎ）等分の空間分割を以下の通り行う。
Xi＝ΔX×ｉ＋Ｘmjn (20)
2008282400.tif 000018
Ｙj＝ΔＹ×ｊ＋Ｙmjn (21)
2008282400.tif 000019
Ｚk＝ΔＺ×ｋ＋Ｚmin (22)
2008282400.tif 000020
続いて、(Xi，Yj，Zk)の位置において、測定値を実測、計算し、それを(Xi＋δXi,Ｙj＋δＹj，Ｚk＋δＺk)とする。よって、(δXi，δYj，δZk)はすなわち該(Xi，Yj，Zk)位置における測定誤差で、meas(ｉ,ｊ,ｋ)＝(Xi＋δXi,Ｙj＋δＹj，Ｚk＋δＺk)、err(ｉ，ｊ，ｋ)＝(δXi，δＹj，δＺk)とし、メモリー中に保存する。
また、実際の操作において、点光源
2008282400.tif 000021
に対して、(ｘ1，ｙ1，ｚ1)は測定値で、以下の計算式を通してその誤差を修正する。
先ず、下記の計算に基づき、(ｘ1，ｙ1，ｚ1)が対応する分割空間の位置（ｉ，ｊ，ｋ）を探し出す。
Xi＋δXi≦χ1＜Xi+1＋δXi+1 (23)
Yj＋δYj≦ｙ1＜Yj+1＋δYj+1 (24)
Zk＋δZk≦ｚ1＜Zk+1＋δZk+1 (25)
よって、内挿法を利用し、誤差校正後の位置座標値(X1，Y1，Z1)を以下の通り導き出すことができる。
2008282400.tif 000022
(26)
2008282400.tif 000023
(27)
2008282400.tif 000024
(28)
【００１７】
本発明実施例の物理量計算の指示図である図9に示すように、本発明実施例の位置座標r(ｔ)、移動量Δr(ｔ)、速度v(ｔ)、加速度a(ｔ)等物理量の計算は先ず等時間周期Δｔにより、像点位置信号Ｉs1(ｔ) 、Ｉs2(ｔ)、Ｉs3(ｔ)を読み取り、並びに記録後、関連する物理量を計算、記録する。この位置は、ｔ＝ｔi、ｔ＝ｔi―1、ｔ＝ｔi―2時間下で、得られる及び計算、記録しようとする各パラメーター及び物理量のみを表示する。内、ｔ＝ｔiは現在の時間である。
該時間間隔Δｔはすべての該画素影像信号134を読み取る必要な時間(線走査時間と略称)であり、つまりすべてのMx1個の画素影像信号を読み取る総時間、或いは該線走査時間の整数倍時間ｎ×Δｔを取り出す。内ｎは設定可能な整数である。よって、各物理量の計算(ここでは、ｎ＝１時の計算のみ例示する)は以下の通りである。
誤差校正後の位置座標r(ｔ) =(Ｘ1(ｔi),Ｙ1(ｔi),Ｚ1(ｔi))の計算：
先ず、像座標ｙSjを計算する。内、１≦ｊ≦３である。
ｙs1(ｔi)=(Ｉs1(ｔi)−Ｉ0)×Δｗ                (29)
ｙs2(ｔi)=(Ｉs2(ｔi)−Ｉ0)×Δｗ                (30)
ｙs3(ｔi)=(Ｉs3 (ｔi)−Ｉ0)×Δｗ               (31)
内、Ｉ0は該1D影像センサー133中心点画素の位置で、Δｗはその画素間距離である。また、式(10)〜(13)、或いは式(17)〜(19)及び式(23)〜(28)に基づき、誤差校正後の位置座標r(ｔ) =(Ｘ1(ｔi),Ｙ1(ｔi),Ｚ1(ｔi))を計算することができる。
移動量Δr(ｔ) =(ΔＸ1(ｔi), ΔＹ1(ｔi), ΔＺ1(ｔi))の計算は、以下の通りである。
ΔＸ1(ｔi)＝Ｘ1(ｔi)−Ｘ1(ｔi-1)                (32)
ΔＹ1(ｔi)＝Ｙ1(ｔi)−Ｙ1(ｔi-1)                (33)
ΔＺ1(ｔi)＝Ｚ1(ｔi)−Ｚ1(ｔi-1)                (34)
速度v(ｔ) =(ｖx(ｔi), ｖy(ｔi), ｖz(ｔi))の計算は、以下の通りである。
2008282400.tif 000025
(35)
2008282400.tif 000026
(36)
2008282400.tif 000027
(37)
加速度a(ｔ) =( ax(ｔi)， ay(ｔi)， az(ｔi))の計算は、以下の通りである。
2008282400.tif 000028
(38)
2008282400.tif 000029
(39)
2008282400.tif 000030
(40)
よって、上記が定義する物理量を利用し、数個の連続物理状態判別の条件を通して、広義の手の動きを定義及び認知することができ、また一般の2Dマウスの操作に対して、マウス操作の手の動きを定義及び認知することができ、一般の2Dマウスを模擬する効果を達成することができる。詳細は以下に説明する。
三次元空間において、自由移動する単一の手指に対して、いかにして該自由移動の物理状態中から、意義を備える手の動きを定義及び解析するかは、手の動き認知の最重要課題である。ここでは、先ず広義の手の動きを定義し、その後、さらにこの広義の手の動きを利用し、マウス操作の手の動きを定義する。
【００１８】
＜広義の手の動き＞
本発明実施例中における広義の手の動きユニット定義の指示図である図１０に示すように、本発明中広義の手の動きの定義は、多数の連続発生の手の動きユニットにより構成する。内、該単一の手の動きユニット200は一時停止の状態一201、特殊運動の状態二202、及びもう一つの一時停止の状態三203の３個の連続発生的な物理状態により構成する。該一時停止の状態一201は、r1(ｔ)位置に在る該点光源装置101がｔ1≦ｔ≦ｔ1Δｔholdの時間内において不移動の状態を維持することを該一時停止の状態一201と定義し、すなわち｜ｒ1（ｔ）−ｒ1（ｔ1）｜＜δｒである。内、Δｔhold、δｒは設定可能で、相対的に小さく、しかも0より大きい値である。該もう一つの一時停止の状態三203は、前記状態一201と同じであるが、異なる時間、及び地点において発生する。つまり、r2(ｔ)位置に在る該点光源装置101がｔ2≦ｔ≦ｔ2＋Δｔholdの時間内において、｜ｒ2（ｔ）−ｒ2（ｔ2）｜＜δｒの不移動状態を維持することを一時停止の状態三203と定義する。
該特殊運動状態202は、該点光源装置101がｔ1＋Δｔhold＜ｔ＜ｔ2の時間内において、該状態一201より特殊定義の運動状態を呈し、該状態三203まで移動することを特殊運動状態20と定義する。例えば、該特殊定義の運動状態202は直線運動(図１１参照)、或いは曲線運動(図１２参照)、或いは往復運動(図１３参照)である。よって、上記直線、曲線運動、往復運動以外の運動状態は自由移動と定義し、すなわち手の動きの意義を備えないものとする。
【００１９】
本発明実施例広義の手の動き中の直線手の動き定義の指示図である図１１に示すように、前記手の動きユニットの定義では、本発明の直線手の動きは一時停止の状態一201、直線運動の状態二202、及び一時停止の状態三203の３個の連続発生的な物理状態により構成すると定義される。該直線運動の状態二202では、該点光源装置101はｔ1＋Δｔhold＜ｔ＜ｔ2の時間内において、直線に近似した運動の方式により、ｒ1（ｔ1）位置からｒ2（ｔ2）位置まで移動する。
本発明実施例広義の手の動き中の曲線手の動き定義の指示図である図１２に示すように、前記手の動きユニットの定義では、本発明の曲線手の動きは一時停止の状態一201、曲線運動の状態二202、及び一時停止の状態三203の３個の連続発生的な物理状態により構成すると定義される。該曲線運動の状態二202では、点光源装置101はｔ1＋Δｔhold＜ｔ＜ｔ2の時間内において、曲線運動に近似した方式により、ｒ1（ｔ1）位置からｒ2（ｔ2）位置まで移動する。該曲線は二次曲線(例えば円弧、放物曲線、楕円曲線)、或いは二次以上の曲線である。
本発明実施例広義の手の動き中の往復手の動き定義の指示図である図１３に示すように、前記手の動きユニットの定義では、本発明の往復手の動きは一時停止の状態一201、往復運動の状態二202、及び一時停止の状態三203の３個の連続発生的な物理状態により構成すると定義される。該往復運動の状態二202では、点光源装置101はｔ1＋Δｔhold＜ｔ＜ｔ2の時間内において、直線或いは曲線運動に近似の方式により、ｒ1（ｔ1）位置からｒ2（ｔ2）位置まで移動し、しかも｜ｒ2（ｔ2）−ｒ1（ｔ1）｜＜δRの条件を満たす。内、δRは設定可能で、相対的に小さく、0より大きい値で、しかもδR ＞δｒである。
【００２０】
＜マウス操作の手の動き＞
本発明実施例マウス操作手の動き中のボタンを押す手の動き定義の指示図である図１４に示すように、該ボタンを押す手の動き210は一時停止の状態一201、直線運動の状態二202、及び一時停止の状態三203の３個の連続発生的な物理状態により構成する。該直線運動の状態二202は上から下へ向かう短直線に近似した運動（近似短直線運動と略称）と定義され、しかも｜ｒ2（ｔ2）−ｒ1（ｔ1）｜＜ΔLの条件を満たし、内、ΔLは設定可能で、相対的に小さく、0より大きい値である。
本発明実施例マウス操作手の動き中のボタンを放す手の動き定義の指示図である図１５に示すように、該ボタンを放す手の動き211は一時停止の状態一201、近似短直線運動の状態二202、及び一時停止の状態三203の３個の連続発生的な物理状態により構成する。該近似短直線運動状態二202の運動方向は下から上へ向かうと定義される。
本発明は点光源装置101位置座標を取得する能力を備えるため、上記のボタンを押す及びボタンを放す手の動きに対して、それぞれ定義する該直線運動状態二202は、上から下へ及び下から上への短直線運動関係の他に、前方へ及び後方への運動関係、或いは右から左へ及び左から右への運動関係等の他の運動方向の関係とすることができる。またボタンを押す及びボタンを放す手の動きにおいて、それぞれ定義する該直線運動状態二202は反対方向の運動関係を備える。
【００２１】
本発明実施例マウス操作手の動き中のシングルクリック手の動き定義の指示図である図１６に示すように、該シングルクリック手の動き212はボタンを押す手の動き210とボタンを放す手の動き211により構成する。
本発明実施例マウス操作手の動き中のダブルクリック手の動き定義の指示図である図１７に示すように、該ダブルクリック手の動き213は２個のシングルクリック手の動き212により構成する。
本発明実施例マウス操作手の動き中のドラッグ手の動き定義の指示図である図１８に示すように、該ドラッグ手の動き215はボタンを押す手の動き210、ボタンを押す手の動き及びボタンを放す手の動きを除く任意手の動き214、ボタンを放す手の動き211により構成する。
上記において、本発明の方法特徴及び各実施例をすべて詳細に掲示し、本発明が目的及び効果において実施の進歩性と産業上の利用価値を備えることを十分に掲示した。しかも現在市場には見られない運用であるため、特許法の精神に基づき、本発明は特許請求の要件に完全に符合する。
上記は本発明の最適実施例に過ぎず、本発明の実施範囲を限定するものではない。本発明の特許請求範囲に基づき行われる均等変化と修飾はすべて本発明の特許範囲に含まれるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明実施例の光学システム構成指示図である。
【図２】本発明実施例の物点空間構成の指示図である。
【図３】本発明実施例のシステム構成の指示図である。
【図４】本発明実施例の主動式点光源装置構成の指示図である。
【図５】本発明実施例の手の動き読み取り認知装置構成の指示図である。
【図６】本発明実施例の３組の1D光学取り込み装置構成の指示図である。
【図７】本発明実施例の手の動き解析装置構成の指示図である。
【図８】本発明実施例の誤差校正手順の指示図である。
【図９】本発明実施例の物理量計算の指示図である。
【図１０】本発明実施例中における広義の手の動きユニット定義の指示図である。
【図１１】本発明実施例広義の手の動き中の直線手の動き定義の指示図である。
【図１２】本発明実施例広義の手の動き中の曲線手の動き定義の指示図である。
【図１３】本発明実施例広義の手の動き中の往復手の動き定義の指示図である。
【図１４】本発明実施例マウス操作手の動き中のボタンを押す手の動き定義の指示図である。
【図１５】本発明実施例マウス操作手の動き中のボタンを放す手の動き定義の指示図である。
【図１６】本発明実施例マウス操作手の動き中のシングルクリック手の動き定義の指示図である。
【図１７】本発明実施例マウス操作手の動き中のダブルクリック手の動き定義の指示図である。
【図１８】本発明実施例マウス操作手の動き中のドラッグ手の動き定義の指示図である。
【符号の説明】
【００２３】
１ 物點空間
100  三次元マウスの装置
101  點光源裝置
102  点状の発散光
103  発散光
104  線状の光
111  電源制禦開閉回路
112  電池
113  発光部品
114  光発散部品
115  ピンホール(pin hole)部品
116  固定裝置
120  三次元手の動き読み取り認知装置
121、124、127  1D光学取り込み装置
122、125、128  同期制禦信号
131  光学フィルター
132  1D光学レンズ組
133  1D影像感知裝置
134  畫素影像信号
135  影像読み取り処理装置
150  手の動き解析装置
151  マイクロコンピュータシステム
152  誤差校正手順
153  手の動き解析手順
154  インターフェース
195  物理量信号
196  手の動き信号
197  三次元手の動き信号
200  手の動きユニット
201、203  一時停止状態
202  特殊運動状態
210  マウスボタンを押す手の動き
211  マウスボタンを放す手の動き
212  マウスをシングルクリックする手の動き
213  マウスをダブルクリックする手の動き
214  マウスを自由移動させる手の動き
215  マウスをドラッグさせる手の動き
2008282400.tif 000031
Ｌ1、Ｌ2、Ｌ3  1Dフォーカス光学レンズ
ｆ、ｆj  焦點距離
O(X，Y，Z)  世界座標系
X，Y，Z  世界座標系の座標軸
2008282400.tif 000032
O1(X1，Y1，Z1)、O2(X2，Y2，Z2)、O3(X3，Y3，Z3)  像座標系
Ｘj，Ｙj，Ｚj   像座標系の座標軸
(−ｈ，０，０)、（０，０，０）、(ｈ，０，０)  像座標系原点の座標
(ｈxj，ｈyj，ｈzj)  像座標系原点の座標
θj、ρj  像座標系座標軸の回転角度
Ｓ1、Ｓ2、Ｓ3  1D影像感知裝置
Mx1  1D影像感知装置感知画素の数量
V(ＸV,ＹV,ＺV)  視点
2008282400.tif 000033
2008282400.tif 000034
(０，ｙ0j，ｚ0j)  像座標系における軸方向点光源の座標
(０，ｙSj，０)  像座標系における軸方向点光源の像座標
Ｘmin，Ｘmax，Ｙmin，Ｙmax，Ｚmin，Ｚmax  物点空間の範囲
Ｉs1(ｔ) 、Ｉs2(ｔ)、Ｉs3(ｔ)  像点位置信号
(X1，Y1，Z1)  誤差校正後の位置座標値
meas(ｉ,ｊ,ｋ)＝(Xi＋δXi,Ｙj＋δＹj，Ｚk＋δＺk) 誤差を含む座標測定値
err(ｉ，ｊ，ｋ)＝(δXi，δＹj，δＺk)  (Ｘi，Ｙj，Ｚk)位置における測定誤差
r(ｔ)、ｒ1（ｔ1）、ｒ2（ｔ2）  位置座標
Δr(ｔ)  移動量    
ｖ(ｔ)  速度
ａ(ｔ)  加速度
Δｔ  像点位置信号を読み取り、並びに記録する時間周期
Δｗ  1D影像センサーの画素間距離
ｔhold   一時停止状態時間の判読値
δｒ  一時停止状態位置誤差の判読値
δR     往復状態位置誤差の判読値
ΔL  近似短直線運動の判断条件
【図１】
2008282400.tif 000037
【図２】
2008282400.tif 000038
【図３】
2008282400.tif 000039
【図４】
2008282400.tif 000040
【図５】
2008282400.tif 000041
【図６】
2008282400.tif 000042
【図７】
2008282400.tif 000043
【図８】
2008282400.tif 000044
【図９】
2008282400.tif 000045
【図１０】
2008282400.tif 000046
【図１１】
2008282400.tif 000047
【図１２】
2008282400.tif 000048
【図１３】
2008282400.tif 000049
【図１４】
2008282400.tif 000050
【図１５】
2008282400.tif 000051
【図１６】
2008282400.tif 000052
【図１７】
2008282400.tif 000053
【図１８】
2008282400.tif 000054