(57)【要約】【課題】  廉価で高精度な検出が可能なモーションキャプチャシステムを提供すること。【解決手段】  モーションキャプチャ用検出装置１１２のセンサコイル１１３を制御部２１０によって順次選択すると共に、モーションキャプチャ用入力装置１０１の各入力要素１０２、１０３、１０４の入力コイル１０５、１０６、１０７とセンサコイル１１３との間で電磁結合によって信号の送受信を行い、選択したセンサコイルで受信した信号を検出部２０２で検出し、検出部２０２で検出した検出信号から、各入力要素１０２、１０３、１０４が連続するように、３次元空間における各入力要素１０２、１０３、１０４の座標及び方向を制御部２１０で算出する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの入力コイルを有し、相対的に可動な状態で連結された複数の入力手段と、
相互に交差するように検出面にそって配設され前記各入力コイルと電磁的に結合する複数のセンサコイルと、
前記センサコイルを切り換え選択する選択手段と、
前記各入力コイルと選択された前記センサコイル間で電磁的結合により送受する信号を発生する信号発生手段と、
前記選択されたセンサコイル又は前記入力コイルで受信した信号を検出する信号検出手段と、
前記信号検出手段によって検出した検出信号に基づいて、３次元空間における前記複数の入力手段の座標及び方向を算出する算出手段とを備えて成ることを特徴とする３次元情報検出システム。
【請求項２】
前記算出手段は、前記検出手段で検出した前記各入力手段に対応する検出信号中のピーク値近傍の少なくとも３点の信号に基づいて、前記各入力手段のＸ軸座標及びＹ軸座標を算出すると共に、前記検出信号の所定レベル値における信号分布の幅から前記各入力手段の高さを得ることを特徴とする請求項１記載の３次元情報検出システム。
【請求項３】
前記算出手段は、前記検出手段で検出した前記各入力手段に対応する検出信号の関係から前記各入力手段の傾き角θ及び方位角φを得ることを特徴とする請求項１又は２記載の３次元情報検出システム。
【請求項４】
前記算出手段は、前記各入力手段に対応する検出信号のサブ信号比から前記各入力手段の傾き角θ及び方位角φを得ることを特徴とする請求項３記載の３次元情報検出システム。
【請求項５】
前記算出手段は、前記各入力手段に対応する検出信号の左右片側幅の比から前記各入力手段の傾き角θ及び方位角φを得ることを特徴とする請求項３記載の３次元情報検出システム。
【請求項６】
前記算出手段は、算出した各入力手段のＸ軸座標、Ｙ軸座標及び高さを、得られた各入力手段の傾き角θと方位角φを用いて補正することを特徴とする請求項３乃至５のいずれか一に記載の３次元情報検出システム。
【請求項７】
前記算出手段は、前記複数の入力手段のうちのいずれかの入力手段の座標に基づいて他の入力手段の座標を算出することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一に記載の３次元情報検出システム。
【請求項８】
前記算出手段は、前記いずれかの入力手段の端部の座標を該入力手段に連結された他の入力手段の端部の座標とすることを特徴とする請求項７記載の３次元情報検出システム。
【請求項９】
相互に交差すると共に、前記センサコイルに交差するように配設された複数の斜めセンサコイルを備えて成ることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一に記載の３次元情報検出システム。
【請求項１０】
前記入力手段は、１つの入力コイルを有することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一に記載の３次元情報検出システム。
【請求項１１】
前記入力手段は、複数の入力コイルを有していることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一に記載の３次元情報検出システム。
【請求項１２】
前記複数の入力コイルの中心軸は相互に直交するように配設されていることを特徴とする請求項１１記載の３次元情報検出システム。
【請求項１３】
前記複数の入力コイルの中心位置が同一になるように配設されていることを特徴とする請求項１２記載の３次元情報検出システム。
【請求項１４】
前記複数の入力コイルの中の少なくとも一つの入力コイルの中心位置は他の入力コイルの中心位置からずれて配設されていることを特徴とする請求項１２記載の３次元情報検出システム。
【請求項１５】
少なくとも１つの前記入力手段は球体を有し、前記入力コイルは前記球体内に配設されていることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか一に記載の３次元情報検出システム。
【請求項１６】
前記入力コイルのうちの少なくとも一つは磁性材料に巻回されていることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか一に記載の３次元情報検出システム。
【請求項１７】
前記信号発生手段は前記入力コイルに対応する複数の周波数の信号を発生し、前記各入力コイルと前記選択されたセンサコイルとの間では異なる周波数の信号を送受信することを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか一に記載の３次元情報検出システム。
【請求項１８】
前記信号発生手段から前記入力コイルに電流を供給することによって前記入力コイルから信号を送信し、前記検出手段は前記センサコイルで生じた信号を検出することを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか一に記載の３次元情報検出システム。
【請求項１９】
前記信号発生手段から前記センサコイルに電流を供給することによって前記センサコイルから信号を送信し、前記検出手段は前記入力コイルで生じた信号を検出することを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか一に記載の３次元情報検出システム。
【請求項２０】
前記信号発生手段から前記センサコイルに電流を供給することによって前記センサコイルから信号を送信し、前記入力コイルは前記信号を受信した後に前記センサコイルに返送し、前記検出手段は前記センサコイルで受信した信号を検出することを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか一に記載の３次元情報検出システム。
【請求項２１】
相互に交差するように検出面にそって配設され複数の入力手段の入力コイルと電磁的に結合する複数のセンサコイルと、
前記センサコイルを切り換え選択する選択手段と、
前記各入力コイルと選択された前記センサコイル間で電磁的結合により送受する信号を発生する信号発生手段と、
前記選択されたセンサコイル又は前記入力コイルで受信した前記信号発生手段からの信号を検出する信号検出手段と、
前記信号検出手段によって検出した信号に基づいて、３次元空間における前記各入力手段の座標及び方向を算出する算出手段とを備えて成ることを特徴とする３次元情報検出装置。
【請求項２２】
前記算出手段は、前記検出手段で検出した前記各入力手段に対応する検出信号中のピーク値近傍の少なくとも３点の信号に基づいて、前記各入力手段のＸ軸座標及びＹ軸座標を算出すると共に、前記検出信号の所定レベル値における信号分布の幅から前記各入力手段の高さを得ることを特徴とする請求項２１記載の３次元情報検出装置。
【請求項２３】
前記算出手段は、前記検出手段で検出した前記各入力手段に対応する検出信号の関係から前記各入力手段の傾き角θ及び方位角φを得ることを特徴とする請求項２１又は２２記載の３次元情報検出装置。
【請求項２４】
前記算出手段は、前記各入力手段に対応する検出信号のサブ信号比から前記各入力手段の傾き角θ及び方位角φを得ることを特徴とする請求項２３記載の３次元情報検出装置。
【請求項２５】
前記算出手段は、前記各入力手段に対応する検出信号の左右片側幅の比から前記各入力手段の傾き角θ及び方位角φを得ることを特徴とする請求項２３記載の３次元情報検出装置。
【請求項２６】
前記算出手段は、算出した各入力手段のＸ軸座標、Ｙ軸座標及び高さを、得られた各入力手段の傾き角θと方位角φを用いて補正することを特徴とする請求項２１乃至２５のいずれか一に記載の３次元情報検出装置。
【請求項２７】
前記算出手段は、前記複数の入力手段のうちのいずれかの入力手段の座標に基づいて他の入力手段の座標を算出することを特徴とする請求項２１乃至２６のいずれか一に記載の３次元情報検出装置。
【請求項２８】
前記算出手段は、前記いずれかの入力手段の端部の座標を該入力手段に連結された他の入力手段の端部の座標とすることを特徴とする請求項２７記載の３次元情報検出装置。
【請求項２９】
相互に交差すると共に、前記センサコイルに交差するように配設された複数の斜めセンサコイルを備えて成ることを特徴とする請求項２１乃至２８のいずれか一に記載の３次元情報検出装置。
【請求項３０】
複数のセンサコイルとの間で電磁結合により信号の受け渡しを行う入力コイルを有すると共に相対的に可動な状態で連結された複数の入力要素を備えて成ることを特徴とする３次元情報検出用入力装置。
【請求項３１】
前記入力要素は、１つの入力コイルを有することを特徴とする請求項３０記載の３次元情報検出用入力装置。
【請求項３２】
前記入力要素は、複数の入力コイルを有することを特徴とする請求項３０記載の３次元情報検出用入力装置。
【請求項３３】
前記複数の入力コイルの中心軸は相互に直交するように配設されていることを特徴とする請求項３２記載の３次元情報検出用入力装置。
【請求項３４】
前記複数の入力コイルの中心位置が同一になるように配設されていることを特徴とする請求項３３記載の３次元情報検出用入力装置。
【請求項３５】
前記複数の入力コイルの中の少なくとも一つの入力コイルの中心位置は他の入力コイルの中心位置からずれて配設されていることを特徴とする請求項３３記載の３次元情報検出用入力装置。
【請求項３６】
少なくとも１つの前記入力要素は球体を有し、前記入力コイルは前記球体内に配設されていることを特徴とする請求項３０乃至３５のいずれか一に記載の３次元情報検出用入力装置。
【請求項３７】
前記各入力コイルは磁性材料に巻回されていることを特徴とする請求項３０乃至３６のいずれか一に記載の３次元情報検出用入力装置。
【請求項３８】
前記各入力コイルに接続されて各々異なる周波数の共振回路を構成する複数の共振用コンデンサを備えて成ることを特徴とする請求項３２乃至３７のいずれか一に記載の３次元情報検出用入力装置。
【請求項３９】
前記各共振回路に直列接続され対応する共振回路と同一の共振周波数を有する複数の直列共振回路を備えて成ることを特徴とする請求項３８記載の３次元情報検出用入力装置。
【請求項４０】
送信信号発生回路を備え、前記発振回路の出力信号を、前記直列共振回路を介して、前記直列共振回路に対応する入力コイルから出力することを特徴とする請求項３９記載の３次元情報検出用入力装置。
【請求項４１】
前記送信信号発生回路に駆動電力を供給する電池を備えて成ることを特徴とする請求項４０記載の３次元情報検出用入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３次元空間における入力装置の位置や向き等の３次元情報を検出する３次元情報検出システム、前記３次元情報検出システムにおいて前記入力装置の３次元情報を検出する３次元情報検出装置、及び、前記３次元情報検出システムにおいて３次元情報を入力するための３次元情報検出用入力装置に関する。３次元情報システムとしては、例えば、連結された複数の入力要素の位置情報を検出するためのモーションキャプチャシステムがあり、この場合、モーションキャプチャ用検出装置が３次元情報検出装置に該当し又、モーションキャプチャ用入力装置が３次元情報検出用入力装置に該当する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、医療、スポーツ、ゲームをはじめとする種々の分野に応用すべく、人の動作等をデジタル的に取り込んでコンピュータ上で動かすモーションキャプチャシステム等の３次元情報検出システムが開発されている（例えば、特許文献１〜３参照）。
モーションキャプチャシステムとしては、光学式や機械式のものが利用されている。
例えば、光学式のモーションキャプチャシステムは、人の関節に鏡等の光反射物を取付け、暗室内で人が動いたときに生じる前記光反射物からの反射光をセンサで検出することにより、人の動きを読み取るようにしている。また、機械式のモーションキャプチャシステムは、複数のロータリエンコーダを用いて人の動きを検出して動きを読み取るようにしている。
【０００３】
前記モーションキャプチャシステムの出力をコンピュータに入力することにより、人の動作に応じてコンピュータに表示された画像を動かしたり、あるいは人の動作の観察等を行うことが可能になる。
【特許文献１】特開２０００−１３２３２３号公報
【特許文献２】特開２０００−２３１６３８号公報
【特許文献３】特開２０００−３２１０４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記光学式のモーションキャプチャシステムでは、暗室等が必要となるためシステムが大がかりになり高価になるという問題がある。
また、前記機械式のモーションキャプチャシステムでは、多数のロータリエンコーダ等を必要とするため、構成が複雑で高価になると共に壊れやすくなるという問題がある。
本発明は、廉価で高精度な検出が可能な３次元情報検出システムを提供することを課題としている。
また、本発明は、廉価で高精度な検出が可能な３次元情報検出装置を提供することを課題としている。
また、本発明は、廉価で高精度な検出が可能な３次元情報検出システムに適した３次元情報検出用入力装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によれば、少なくとも１つの入力コイルを有し、相対的に可動な状態で連結された複数の入力手段と、相互に交差するように検出面にそって配設され前記各入力コイルと電磁的に結合する複数のセンサコイルと、前記センサコイルを切り換え選択する選択手段と、前記各入力コイルと選択された前記センサコイル間で電磁的結合により送受する信号を発生する信号発生手段と、前記選択されたセンサコイル又は前記入力コイルで受信した信号を検出する信号検出手段と、前記信号検出手段によって検出した検出信号に基づいて、３次元空間における前記複数の入力手段の座標及び方向を算出する算出手段とを備えて成ることを特徴とする３次元情報検出システムが提供される。
【０００６】
相互に交差するように検出面にそって配設された複数のセンサコイルは入力手段の入力コイルと電磁的に結合する。選択手段はセンサコイルを切り換え選択する。信号発生手段は前記各入力コイルと選択された前記センサコイル間で電磁的結合により送受する信号を発生する。信号検出手段は前記選択されたセンサコイル又は前記入力コイルで受信した信号を検出する。算出手段は前記信号検出手段によって検出した検出信号に基づいて前記複数の入力手段の３次元座標及び方向を算出する。
【０００７】
ここで、前記算出手段は、前記検出手段で検出した前記各入力手段に対応する検出信号中のピーク値近傍の少なくとも３点の信号に基づいて、前記各入力手段のＸ軸座標及びＹ軸座標を算出すると共に、前記検出信号の所定レベル値における信号分布の幅から前記各入力手段の高さを得るように構成してもよい。
また、前記算出手段は、前記検出手段で検出した前記各入力手段に対応する検出信号の関係から前記各入力手段の傾き角θ及び方位角φを得るように構成してもよい。
また、前記算出手段は、前記各入力手段に対応する検出信号のサブ信号比から前記各入力手段の傾き角θ及び方位角φを得るように構成してもよい。
また、前記算出手段は、前記各入力手段に対応する検出信号の左右片側幅の比から前記各入力手段の傾き角θ及び方位角φを得るように構成してもよい。
【０００８】
また、前記算出手段は、算出した各入力手段のＸ軸座標、Ｙ軸座標及び高さを、得られた各入力手段の傾き角θと方位角φを用いて補正するように構成してもよい。
また、前記算出手段は、前記複数の入力手段のうちのいずれかの入力手段の座標に基づいて他の入力手段の座標を算出するように構成してもよい。
また、前記算出手段は、前記いずれかの入力手段の端部の座標を該入力手段に連結された他の入力手段の端部の座標とするように構成してもよい。
また、相互に交差すると共に、前記センサコイルに交差するように配設された複数の斜めセンサコイルを備えて成るように構成してもよい。
【０００９】
また、前記入力手段は、１つの入力コイルを有するように構成してもよい。
また、前記入力手段は、複数の入力コイルを有しているように構成してもよい。
また、前記複数の入力コイルの中心軸は相互に直交するように配設されているように構成してもよい。
また、前記複数の入力コイルの中心位置が同一になるように配設されているように構成してもよい。
また、前記複数の入力コイルの中の少なくとも一つの入力コイルの中心位置は他の入力コイルの中心位置からずれて配設されているように構成してもよい。
【００１０】
また、少なくとも１つの前記各入力手段は球体を有し、前記入力コイルは前記球体内に配設されているように構成してもよい。
また、前記入力コイルのうちの少なくとも一つは磁性材料に巻回されているように構成してもよい。
また、前記信号発生手段は前記入力コイルに対応する複数の周波数の信号を発生し、前記各入力コイルと前記選択されたセンサコイルとの間では異なる周波数の信号を送受信するように構成してもよい。
また、前記信号発生手段から前記入力コイルに電流を供給することによって前記入力コイルから信号を送信し、前記検出手段は前記センサコイルで生じた信号を検出するように構成してもよい。
【００１１】
また、前記信号発生手段から前記センサコイルに電流を供給することによって前記センサコイルから信号を送信し、前記検出手段は前記入力コイルで生じた信号を検出するように構成してもよい。
また、前記信号発生手段から前記センサコイルに電流を供給することによって前記センサコイルから信号を送信し、前記入力コイルは前記信号を受信した後に前記センサコイルに返送し、前記検出手段は前記センサコイルで受信した信号を検出するように構成してもよい。
【００１２】
また、本発明によれば、相互に交差するように検出面にそって配設され複数の入力手段の入力コイルと電磁的に結合する複数のセンサコイルと、前記センサコイルを切り換え選択する選択手段と、前記各入力コイルと選択された前記センサコイル間で電磁的結合により送受する信号を発生する信号発生手段と、前記選択されたセンサコイル又は前記入力コイルで受信した前記信号発生手段からの信号を検出する信号検出手段と、前記信号検出手段によって検出した信号に基づいて、３次元空間における前記各入力手段の座標及び方向を算出する算出手段とを備えて成ることを特徴とする３次元情報検出装置が提供される。
【００１３】
相互に交差するように検出面にそって配設された複数のセンサコイルは入力手段の入力コイルと電磁的に結合する。選択手段はセンサコイルを切り換え選択する。信号発生手段は前記各入力コイルと選択された前記センサコイル間で電磁的結合により送受する信号を発生する。信号検出手段は前記選択されたセンサコイル又は前記入力コイルで受信した信号を検出する。算出手段は前記信号検出手段によって検出した検出信号に基づいて前記複数の入力手段の３次元座標及び方向を算出する。
【００１４】
ここで、前記算出手段は、前記検出手段で検出した前記各入力手段に対応する検出信号中のピーク値近傍の少なくとも３点の信号に基づいて、前記各入力手段のＸ軸座標及びＹ軸座標を算出すると共に、前記検出信号の所定レベル値における信号分布の幅から前記各入力手段の高さを得るように構成してもよい。
また、前記算出手段は、前記検出手段で検出した前記各入力手段に対応する検出信号の関係から前記各入力手段の傾き角θ及び方位角φを得るように構成してもよい。
また、前記算出手段は、前記各入力手段に対応する検出信号のサブ信号比から前記各入力手段の傾き角θ及び方位角φを得るように構成してもよい。
【００１５】
また、前記算出手段は、前記各入力手段に対応する検出信号の左右片側幅の比から前記各入力手段の傾き角θ及び方位角φを得るように構成してもよい。
また、前記算出手段は、算出した各入力手段のＸ軸座標、Ｙ軸座標及び高さを、得られた各入力手段の傾き角θと方位角φを用いて補正するように構成してもよい。
また、前記算出手段は、前記複数の入力手段のうちのいずれかの入力手段の座標に基づいて他の入力手段の座標を算出するように構成してもよい。
また、前記算出手段は、前記いずれかの入力手段の端部の座標を該入力手段に連結された他の入力手段の端部の座標とするように構成してもよい。
また、相互に交差すると共に、前記センサコイルに交差するように配設された複数の斜めセンサコイルを備えて成るように構成してもよい。
【００１６】
また、本発明によれば、複数のセンサコイルとの間で電磁結合により信号の受け渡しを行う入力コイルを有すると共に相対的に可動な状態で連結された複数の入力要素を備えて成ることを特徴とする３次元情報検出用入力装置が提供される。
複数の入力要素は、複数のセンサコイルとの間で電磁結合により信号の受け渡しを行う入力コイルを有すると共に相対的に可動な状態で連結されている。
【００１７】
ここで、前記入力要素は、１つの入力コイルを有するように構成してもよい。
また、前記入力要素は、複数の入力コイルを有するように構成してもよい。
また、前記複数の入力コイルの中心軸は相互に直交するように配設されているように構成してもよい。
また、前記複数の入力コイルの中心位置が同一になるように配設されているように構成してもよい。
また、前記複数の入力コイルの中の少なくとも一つの入力コイルの中心位置は他の入力コイルの中心位置からずれて配設されているように構成してもよい。
また、少なくとも１つの前記入力要素は球体を有し、前記入力コイルは前記球体内に配設されているように構成してもよい。
【００１８】
また、前記各入力コイルは磁性材料に巻回されているように構成してもよい。
また、前記各入力コイルに接続されて各々異なる周波数の共振回路を構成する複数の共振用コンデンサを備えて成るように構成してもよい。
また、前記各共振回路に直列接続され対応する共振回路と同一の共振周波数を有する複数の直列共振回路を備えて成るように構成してもよい。
また、送信信号発生回路を備え、前記発振回路の出力信号を、前記直列共振回路を介して、前記直列共振回路に対応する入力コイルから出力するように構成してもよい。
また、前記送信信号発生回路に駆動電力を供給する電池を備えて成るように構成してもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る３次元情報検出システムによれば、廉価で高精度な検出が可能になる。
また、本発明に係る３次元情報検出装置によれば、廉価で高精度な検出が可能な３次元情報検出システムを構築することが可能になる。
また、本発明に係る３次元情報検出用入力装置によれば、廉価で高精度な検出が可能な３次元情報検出システムを構築することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態に係る３次元情報検出システム、３次元情報検出装置及び３次元情報検出用入力装置について、図面を用いて説明する。尚、以下説明する実施の形態では、３次元情報検出システム、３次元情報検出装置、３次元情報検出用入力装置の例として、各々、モーションキャプチャシステム、モーションキャプチャ用検出装置、モーションキャプチャ用入力装置を説明している。また、各図において、同一部分には同一符号を付している。また、以下の実施の形態で使用する数式等における記号は表記の便宜上、アンダーバーを付けたものと付けないものの両方の記号を用いているが、アンダーバー以外の表記が同一の記号は、アンダーバーの有無に関係なく同一の記号として用いている。また、３次元空間における前記複数の入力要素の座標及び方向を算出する際に参照する各種参照データ（特性データ及び補正用データ）はメモリ２０４に予め記憶されている。
【００２１】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るモーションキャプチャシステムの構成を概念的に示す斜視図である。
本第１の実施の形態に係るモーションキャプチャシステム１００は、人の動き等の情報を入力するためのモーションキャプチャ用入力装置１０１及びモーションキャプチャ用入力装置１０１を構成する複数の入力要素の３次元空間における座標及び方向を検出するためのモーションキャプチャ用検出装置１１２を備えている。
モーションキャプチャ用入力装置１０１は、入力手段としての複数のモーションキャプチャ用入力要素を備えている。モーションキャプチャ用入力装置１０１は、連結された複数の入力要素の３次元空間における座標及び方向を入力するための装置である。本第１の実施の形態では３つの入力要素１０２〜１０４を備えた例を示しているが、使用用途等に応じて２つ以上（複数）の入力要素を適宜使用することができる。各入力要素１０２〜１０４の端部は、例えばボールジョイント等の連結部材によって、相対的に可動な状態で連結されており又、相互に連結された入力要素の端部は同一位置になるように連結されている。また、複数の入力要素１０２〜１０４は鎖状に連結されている。尚、図１及び後述する図２では、説明の都合上、相互に離れた状態に描いている。
【００２２】
入力要素１０２は磁性材料によって構成されたコア１０８及びコア１０８に巻回された１つの入力コイル１０５を有し、入力要素１０３は磁性材料によって構成されたコア１０９及びコア１０９に巻回された１つの入力コイル１０６を有し、又、入力要素１０４は磁性材料によって構成されたコア１１０及びコア１１０に巻回された１つの入力コイル１０７を有している。尚、以下、必要に応じて入力コイル１０５〜１０７をペンコイルと称し又、入力コイル１０５〜１０７から受信して得られた検出信号を必要に応じてペン信号と称する。
入力コイル１０５〜１０７は各々入力要素１０２〜１０４の中央部（重心位置）を中心にしてコア１０８〜１１０に巻回されており、後述するように、信号ケーブル１１１を介してモーションキャプチャ用検出装置１１２に接続されている。
一方、モーションキャプチャ用検出装置１１２は、検出装置１１２の平坦な上面である検出面（入力装置１０１側の面）の略全域にわたって、相互に直交するよう（本第１の実施の形態ではＸ軸方向及びＹ軸方向）に配設された第２のコイルとしての複数のセンサコイル１１３を備えている。
【００２３】
図２は、図１に示したモーションキャプチャシステム１００のブロック図である。
図２において、複数のセンサコイル１１３は、Ｘ軸方向に並設された複数のセンサコイル（Ｘセンサコイル）とＹ軸方向に並設された複数のセンサコイル（Ｙセンサコイル）とから構成されており、増幅回路を有する受信回路２０１を介して、信号検出手段を構成する検出部２０２に接続されている。
検出部２０２は、受信した信号を検波するための複数種類の周波数信号（本第１の実施の形態では周波数ｆｕ、ｆｖ、ｆｗ）を検波する検波回路２０３を備えている。
【００２４】
信号発生手段を構成する送信制御部２０６は、複数種類の周波数信号（本第１の実施の形態では周波数ｆｕ、ｆｖ、ｆｗ）を生成する送信信号発生回路２０７、送信信号発生回路２０７で生成した信号を所定タイミングで選択的に切り換えて送信回路２０９に出力するセレクタ回路２０８を備えている。送信回路２０９は増幅回路を有し、その出力部は各々、複数の信号ケーブルによって構成された信号ケーブル１１１を介して入力装置１０１の対応するコイル１０５〜１０７に接続されている。
尚、周波数ｆｕ、ｆｖ、ｆｗの３種類の信号を同時に送信するように構成してもよい。周波数ｆｕ、ｆｖ、ｆｗの３種類の信号を同時に送信するように構成した場合、検出部２０２で受信した信号に対して高速フーリエ変換（ＦＦＴ）等の処理を施すことによって、各周波数ｆｕ、ｆｖ、ｆｗ成分の信号強度を算出することができる。また、周波数ｆｕ、ｆｖ、ｆｗの３種類の信号を同時に送信するように構成した場合、後述する図４における走査（スキャン）時間が１周波数の走査時間で済み、走査時間を短縮することが可能になる。
検出部２０２と送信制御部２０６は同期をとるために接続されている。また、検出部２０２及び送信制御部２０６は、これらを制御するための制御部２１０に接続されている。
【００２５】
制御部２１０は、後述するような各種テーブルや処理プログラムを予め記憶したメモリ２０４、メモリ２０４に記憶したプログラムを実行することにより、検出部２０２で検出した信号に基づいて前記テーブルを参照して入力装置１０１の３次元座標や方向の算出処理、センサコイル１１３の選択制御処理、検出部２０２及び送信制御部２０６の同期制御処理等の各種処理を行う中央処理装置（ＣＰＵ）２０５を備えている。センサコイル１１３、受信回路２０１、検出部２０２、送信制御部２０６、送信回路２０９及び制御部２１０は検出装置１１２に備えられている。
ここで、制御部２１０は処理手段を構成し、メモリ２０４は記憶手段を構成し、ＣＰＵ２０５はセンサコイル１１３の選択制御処理を行う選択手段、入力装置１０１の３次元座標や方向（３次元情報）を算出する算出手段、検出部２０２及び送信制御部２０６の同期制御を行う同期制御手段を構成している。
【００２６】
図３は、入力装置１０１の構成を示すブロック図で、図１及び図２と同一部分には同一符号を付している。
入力装置１０１の入力要素１０２〜１０４は、各々、入力コイル１０５〜１０７が含まれる信号出力回路３０６〜３０８を備えている。信号出力回路３０６〜３０８は信号ケーブル１１１を介して送信回路２０９に接続されている。
信号出力回路３０６について説明すると、磁性材料のコア１０８に巻回された入力コイル１０５に対して並列にコンデンサ３０１が接続されている。入力コイル１０５とコンデンサ３０１は、共振周波数ｆｕの並列共振回路を構成している。入力コイル１０５とコンデンサ３０１から成る並列共振回路には、信号ケーブル１１１を介して送信回路２０９の送信信号出力回路３０９が直列に接続されている。送信信号出力回路３０９は、コイル３０２とコンデンサ３０３によって構成された共振周波数ｆｕの直列共振回路３０４、及び、モーションキャプチャ用入力装置１０１から信号を送信するための送信信号出力用のバッファ回路３０５を有している。
【００２７】
尚、コイル１０５及びコンデンサ３０１によって並列共振回路を構成した目的は、送信信号強度または受信信号強度を上げるためであり、コンデンサ３０１は必ずしも必要ではなく、コイル１０５のみでも良い。但し、センサコイル側から信号を送信して、入力装置１０１側で前記信号を受信した後に返信し、再びセンサコイル側で前記信号を検出する方式の場合には、入力装置１０１側に並列共振回路を構成する必要性が生じるため、コイル及び該コイルに並列接続したコンデンサが必要になる。
また、直列共振回路３０４は、フィルタとしての機能を有しており、送信信号出力バッファ回路３０５の出力信号の歪みの低減と直流成分の除去を行い、入力装置１０１へ無駄な電流（送信信号出力バッファ回路３０５の出力信号の歪み又は電圧オフセットによる電流）を送信しないために用いるものであるため、送信信号の歪みが小さい場合には、直列共振回路３０４は必ずしも必要ではなくなり、せいぜい、コイル３０２を省いて直流成分を除去するためのカップリング用コンデンサ３０３のみを用いるようにしてもよい。また、送信信号に直流成分も少ない場合には、カップリング用コンデンサ３０３も省略しても良い。
信号出力回路３０７、３０８は、信号出力回路３０６と同様の構成であるが、入力コイル１０６を有する信号出力回路３０７においては、共振周波数ｆｖの並列共振回路を構成するように入力コイル１０６に対して並列にコンデンサ（図示せず）が接続されている点で信号出力回路３０６と相違している。また、入力コイル１０７を有する信号出力回路３０８においては、共振周波数ｆｗの並列共振回路を構成するように入力コイル１０７に対して並列にコンデンサ（図示せず）が接続されている点で信号出力回路３０６と相違している。
【００２８】
また、送信信号出力回路３１０、３１１は送信信号出力回路３０９と同様の構成であるが、送信信号出力回路３１０は共振周波数ｆｖの直列共振回路を有する点で送信信号出力回路３０９と相違しており又、送信信号出力回路３１１は共振周波数ｆｗの直列共振回路を有する点で送信信号出力回路３０９と相違している。
尚、本実施の形態では、送信信号出力回路３０９〜３１１は各々、送信回路２０９に含まれるように構成しているが、各々、信号出力回路３０６〜３０８に含まれるように構成してもよい。
【００２９】
図４は、本第１の実施の形態の動作を説明するためのタイミング図である。尚、図４では、センサコイル１１３が、Ｘ軸方向に並設した１０３本のＸセンサコイル、及び、これらに直交するＹ軸方向に並設した７８本のＹセンサコイルを有する例を示している。また、前記Ｘセンサコイル、Ｙセンサコイルに対して所定角度回転して配設した斜めセンサコイル（第３のコイル）のタイミングも併記しているが、前記斜めセンサコイルの動作については、後述する他の実施の形態の動作で説明するものとし、本第１の実施の形態においては前記斜めセンサコイルは存在しないものとして説明する。
【００３０】
先ず、図４における動作の概要を説明すると、モーションキャプチャ用検出装置１１２は、モーションキャプチャ用入力装置１０１の構成要素である入力要素１０２〜１０４の３次元空間における座標（位置）及び方向を検出するために、各入力要素１０２〜１０４の共振周波数ｆｕ、ｆｖ、ｆｗに対応する周波数ｆｕ、ｆｖ、ｆｗの信号を送信信号発生回路２０７で生成し、セレクタ回路２０８によって所定タイミングで切り換え選択して、送信回路２０９及び信号ケーブル１１１を介して前記周波数ｆｕ、ｆｖ、ｆｗに対応する信号出力回路３０６〜３０８に出力する。
【００３１】
これにより、入力装置１０１では、各入力コイル１０５〜１０７に対して、各入力コイル１０５〜１０７が有する共振回路の共振周波数に対応する信号が供給され、当該入力コイルを有する入力要素から対応する周波数の信号が出力される。
周波数がｆｕの場合には入力コイル１０５を有する入力要素１０２から信号が出力され、周波数がｆｖの場合には入力コイル１０６を有する入力要素１０３から信号が出力され、周波数がｆｗの場合には入力コイル１０７を有する入力要素１０４から信号が出力される。
【００３２】
各入力要素１０２〜１０４から信号が出力されると、電磁結合により、センサコイル１１３に信号が発生する。前記送信期間内における受信期間において、センサコイル１１３のＸセンサコイル及びＹセンサコイルを制御部２１０によって所定タイミングで走査することにより、入力装置１０１に近いセンサコイルからは大きな検出信号が得られ、入力装置１０１から遠いセンサコイルほど小さな検出信号が得られる。
【００３３】
前記動作を図４に従って説明すると、図４（ａ）に示すように、先ず送信期間において、送信制御部２０６から、送信回路２０９及び信号ケーブル１１１を介して、共振周波数ｆｕに対応する周波数ｆｕの信号を入力装置１０１に送出する。入力装置１０１では、共振周波数ｆｕの共振回路を構成する入力コイル１０５を有する入力要素１０２から信号が出力される。
尚、本実施の形態では、前記送信は前記受信期間も含めて前記送信期間全体にわたって行われるが、前記受信期間以外では、検出装置１１２は受信動作を行わない（送受信タイミング４０１参照）。但し、この場合でも、送受信タイミングを送受信タイミング４０２のように、送信期間と受信期間が別になるように構成することは可能である。センサコイル１１３側から信号を送信し、入力装置１０１で前記信号を受信した後に返信し、入力装置１０１からの前記信号をセンサコイルで再び受信する方式の場合には、送受信タイミングは送受信タイミング４０２のようになる。
【００３４】
次に、前記受信期間において、電磁結合によって、入力要素１０２から出力された信号を、制御部２１０の選択制御によって選択したＸセンサコイル中の１つのセンサコイルで受信する。前記センサコイルで受信した信号は受信回路２０１で増幅された後、検出部２０２で検波されて信号レベルの検出が行われる。前記送信動作及び受信動作を、１つのＸセンサコイルあたり４回分を繰り返して行って（図４（ｂ））、得られた各検出信号レベルを図示しないバッファメモリに一旦記憶し、その合計値を当該センサコイルで検出した検出信号レベルとし、前記検出信号レベルのデータを前記検出したセンサコイルに対応付けてメモリ２０４に記憶する。尚、本実施の形態では、前記送信動作及び受信動作を複数回繰り返すことでノイズ低減をはかることが可能になり又、従来からのデジタイジング動作のシーケンスと同様にするために、前記送信動作及び受信動作を、１つのＸセンサコイルあたり４回分を繰り返して行うようにしたが、必ずしも４回分行う必要はなく、得られる信号の精度等に応じて、種々の回数分に設定することが可能である。
【００３５】
前記動作を、周波数ｆｕに関して、全てのＸセンサコイル（本実施の形態では１０３本）及び全てのＹセンサコイル（本実施の形態では７８本）について行う（図４（ｃ））。
前記動作に続いて、周波数ｆｖ、ｆｗの信号に関しても前記同様の動作を行う。この場合、入力装置１０１では、周波数ｆｖの信号は入力コイル１０６を有する入力要素１０３から出力され又、周波数ｆｗの信号は入力コイル１０７を有する入力要素１０４から出力されることになる。
前述のようにして、周波数ｆｕ、ｆｖ、ｆｗに関する動作を行うことにより、一サイクルの動作が完了する（図４（ｄ））。
【００３６】
尚、本実施の形態では、入力装置１０１から送信期間全体にわたって信号の送信を行うと共に、前記送信期間内における受信期間に、検出装置１１２で受信するように構成しているが、入力装置１０１に共振回路を設け、検出装置１１２からの信号送信を完了した後に入力装置１０１からの返送された信号を検出装置１１２で受信動作を行うように構成して、送信動作と検出装置１１２での受信動作を交互に行うようにしてもよい。
また、検出装置１１２（センサコイル１１３）から信号を送信し、入力装置１０１で前記信号を受信し、３次元空間における入力装置１０１の座標及び方向を得るように構成することも可能である。この場合にも、検出装置１１２から送信期間全体にわたって信号の送信を行うと共に、前記送信期間内における受信期間に、入力装置１０１で受信するように構成することが可能であり、又、検出装置１１２が信号送信を完了した後に、検出装置１１２からの信号を入力装置１０１で受信動作を行うように構成して、検出装置１１２の送信動作と入力装置１０１の受信動作を交互に行うようにしてもよい。
【００３７】
図５〜図７は、本第１の実施の形態に係るモーションキャプチャシステムにおける処理を示すフローチャートである。
また、図８は、本第１の実施の形態の動作を説明するための模式図で、入力装置１０１のＸＹＺ座標及び方向（鉛直線からの傾き角θ及びＸ軸を基準とする方位角φ）を示す図である。
以下、図１乃至図８を用いて、本第１の実施の形態の動作を説明する。
先ず、制御部２１０のメモリ２０４、ＣＰＵ２０５、送信制御部２０６、制御部２１０及び検出部２０２内に設けられたバッファメモリの初期化処理を行う（図５のステップＳ１１）。
【００３８】
次に、図４で説明したように、入力装置１０１側から検出装置１１２側へ所定タイミングで周波数の異なる信号を順次送信すると共に、検出装置１１２側で電磁結合によって、入力装置１０１からの信号を受信し検出する処理を行う。
即ち、先ず、送信制御部２０６のセレクタ２０８を切り換えることにより、入力装置１０１に送信する信号の周波数を選択する（ステップＳ１２）。前記周波数の選択は、図４（ｄ）に示すように、所定タイミングで、周波数ｆｕ、ｆｖ、ｆｗの順で繰り返し行うため、先ず周波数ｆｕの信号を出力するようにセレクタ２０８の接続が選択される。
次に、入力装置１０１からの信号を電磁結合で受信するセンサコイル１１３を切換えて選択する（ステップＳ１３）。
【００３９】
この状態で、送信制御部２０６から周波数ｆｕの信号を入力装置１０１に出力し、前記選択したセンサコイル１１３で受信し、検出部２０２でレベル検出を行う。センサコイル１１３の全Ｘセンサコイル及び全Ｙセンサコイルを所定タイミングで順次選択することにより、前記検出動作（グローバルスキャン）を行う（ステップＳ１４）。
３種類の周波数ｆｕ、ｆｖ、ｆｗの信号について前記動作を行ったか否かを判断し、周波数ｆｕ、ｆｖ、ｆｗの信号全てについて前記動作が完了していないと判断した場合にはステップＳ１２へ戻り、周波数ｆｕ、ｆｖ、ｆｗの信号全てについての動作が完了したと判断した場合、即ち、全ての入力要素１０２〜１０４からの信号を検出する処理を完了したと判断した場合には、ステップＳ１６に移行する（ステップＳ１５）。
【００４０】
上記処理により、入力装置１０１から受信した信号の検出レベル及び該検出レベルに対応するセンサコイルのデータを、各周波数ｆｕ、ｆｖ、ｆｗ毎に、メモリ２０４に記憶する。即ち、入力要素１０２〜１０４から受信した信号の検出レベル及び該検出レベルに対応するセンサコイルのデータがメモリ２０４に記憶される。
ステップＳ１６では、メモリ２０４に予め記憶した受信レベルに関するテーブルを参照して、センサコイル１１３の受信レベルに対して、ステップＳ１２〜Ｓ１５におけるセンサコイル１１３の受信レベルの感度バラツキを補正する（ステップＳ１６）。前記レベル補正は、各入力要素１０２〜１０４について、即ち、全ての周波数信号ｆｕ、ｆｖ、ｆｗについて行う。また、ステップＳ１６では、各入力要素毎に、Ｙセンサコイルで検出した信号レベルのピークを、Ｘコイルセンサで検出した信号レベルのピークに一致するように補正する。
【００４１】
図９〜図１２は、ステップＳ１６におけるレベル補正を説明するための特性図であり、メモリ２０４に予め記憶されたレベル補正テーブルの補正データを示す図である。また、図１３は、Ｘセンサコイルで検出した入力要素１０２からの検出信号ＬＵｘを示す図で、ＬＵxmはメイン信号のピーク値、Ｘｍはピーク値ＬＵxmが得られたときのＸ軸座標、ＬＵxs1は左側サブ信号のピーク値、Ｘs1は信号ＬＵxs1が得られたときのＸ軸座標、ＬＵxs2は右側サブ信号のピーク値、Ｘs2は信号ＬＵxs2が得られたときのＸ軸座標、ＸＧは入力コイル１０５の重心位置のＸ軸座標である。
尚、Ｙセンサコイルで検出した信号についても同様に表すことができ、Ｙセンサコイルで検出した信号については、以下の説明では、記号Ｘの代わりに記号Ｙを用いて表している。また、入力要素１０３、１０４についても図１３と同様に表される。
【００４２】
図９は、入力装置１０１の端部Ａ（図８参照）が前記検出面から所定距離離間した位置（本実施の形態では前記検出面の上方１００ｍｍの位置）にすると共に入力装置１０１を垂直（傾き角θ＝０度）にした状態で、一端のＸセンサコイルから他端のＸセンサコイルまでＸ軸方向に移動させながら、各Ｘセンサコイル及び各Ｙセンサコイルで検出した信号レベルのメイン信号ＬＵｘｍ、ＬＵｙｍをプロットした図である。尚、図９縦軸のペン信号とは、ペンコイル１０５から出力された信号を各センサコイル１１３で検出した信号のレベルであることを意味している。
【００４３】
図１０は、前記の如くして検出した各メイン信号ＬＵｘｍ、ＬＵｙｍを原点（検出面の中央部）付近のメイン信号のレベルに一致させて検出レベルを平坦化するために、各メイン信号ＬＵｘｍ、ＬＵｙｍに掛け合わせるための補正係数（Ｘ軸方向補正係数）を示す図である。尚、図１０に示したＸ軸方向補正係数は、補正係数テーブルとして、予めメモリ２０４に記憶されている。
図１１は、入力装置１０１の端部Ａが前記検出面から所定距離離間した位置（本実施の形態では前記検出面の上方１００ｍｍの位置）にすると共に入力装置１０１を垂直（傾き角θ＝０度）にした状態で、一端のＹセンサコイルから他端のＹセンサコイルまでＹ軸方向に移動させながら、各Ｘセンサコイル及び各Ｙセンサコイルで検出した信号レベルのメイン信号ＬＵｘｍ、ＬＵｙｍをプロットした図である。
【００４４】
図１２は、前記の如くして検出した各メイン信号ＬＵｘｍ、ＬＵｙｍを原点（検出面の中央部）付近のメイン信号のレベルに一致させて検出レベルを平坦化するために、各メイン信号ＬＵｘｍ、ＬＵｙｍに掛け合わせるための補正係数（Ｙ軸方向補正係数）を示す図である。尚、図１２に示したＹ軸方向補正係数は、補正係数テーブルとして、予めメモリ２０４に記憶されている。
ステップＳ１６では、周波数信号ｆｕ、ｆｖ、ｆｗについて（即ち、入力コイル１０５〜１０７について）、前記補正係数テーブル（図１０、図１２参照）を参照して、センサコイル１１３の受信レベルのバラツキを補正し又、Ｙセンサコイルで検出した信号レベルのピークを、Ｘコイルセンサで検出した信号レベルのピークに一致するように、各入力要素１０２〜１０４毎に補正する。
前記補正処理によって、センサコイル１１３を構成する各センサコイルの感度のバラツキを補正し、以降の検出処理において正確な検出処理が行われるようにする。
【００４５】
次に、ＣＰＵ２０５は、入力コイル１０５から受信して検出した検出信号（ペン信号ｆｕ）の中の最大の検出信号レベルと、前記最大の検出信号レベル点の両側近傍の２点の検出信号レベルとに基づいて、放物線近似を用いた周知の方法により、最大信号レベル点のＸ座標Ｘｍ及び該座標におけるレベルを最大信号レベルＬＵxmとして算出し又、Ｙ軸方向における最大レベル点のＹ座標Ｙｍ及び該Ｙ座標点のレベルを最大信号レベルＬＵymとして算出する（ステップＳ１７）。ステップＳ１７の処理は全ての入力要素１０２〜１０４について行う。
次に、ＣＰＵ２０５は、ペン信号ｆｕの最大信号レベルのＸ方向半値幅Ｘwidth（あるいはＹ方向Ｙwidth）を算出する（ステップＳ１８）。ステップＳ１８の処理を全ての入力要素１０２〜１０４について行う。
【００４６】
次に、ＣＰＵ２０５は、図１４に示す高さテーブルを参照して、該半値幅に対応する高さ（Ｚ軸座標）を算出する（ステップＳ１９）。図１４は、入力要素の高さと前記半値幅Ｘwidthとの関係を表す高さテーブルで、予めメモリ２０４に記憶されている。また、Ｙ軸成分についても、図１４と同様に、入力要素の高さと半値幅Ｙwidthとの関係を表す高さテーブルが予めメモリ２０４に記憶されている。尚、本実施の形態では高さを算出する際に半値幅を用いているが、必ずしも半値幅である必要はなく、検出信号の予め定めた所定レベル値における座標の幅から高さを得るようにすればよく、例えば、予め定めた半値幅付近の所定幅であればよい。
Ｘ軸成分とＹ軸成分の検出信号のうち、レベルの大きい方の信号に基づいて半値幅ＸwidthあるいはＹwidthを算出し、算出した半値幅ＸwidthあるいはＹwidthに基づいて、前記高さテーブルを参照して入力要素の高さ（Ｚ軸座標）を算出する。これにより、レベルの大きい信号の方がより正確な検出データとなるため、レベルの大きい信号を使用して高さを求めることにより、高さの検出精度が向上する。ステップＳ１９の処理を全ての入力要素１０２〜１０４について行う。
【００４７】
次に、ＣＰＵ２０５は、検出信号のメイン信号のピーク値と、該ピーク値のＸ座標及びＹ座標を再計算して入力要素１０２の重心座標を算出する（ステップＳ２０）。図１３に示すピーク値のＸ軸、Ｙ軸座標（Ｘｍ，Ｙｍ）、Ｘセンサコイルで受信した信号のメイン信号（Ｘ軸のメイン信号）ＬＵxm、Ｙセンサコイルで受信した信号のメイン信号（Ｙ軸のメイン信号）ＬＵym、左側サブ信号のピーク値Ｘ座標Ｘs1、Ｙ軸の左側サブ信号のピーク値Ｙ座標Ｙs1、前記左側サブ信号のピーク信号値ＬＵxs1、前記Ｙ軸左側サブ信号のピーク信号値ＬＵys1、Ｘ軸の右側サブ信号のピーク値Ｘ座標Ｘs2、Ｙ軸の右側サブ信号のピーク値Ｙ座標Ｙs2、Ｘ軸の右側サブ信号のピーク信号値ＬＵxs2、Ｙ軸の右側サブ信号のピーク信号値Ｙ軸成分ＬＵys2をともに検出し、下記式を用いて入力コイル１０５の重心座標即ち入力要素１０２の重心座標（ＸＧ，ＹＧ）を算出する（ステップＳ２０）。
ＸＧ＝（ＬＵxs1＊Ｘs1＋ＬＵxm＊Ｘm＋ＬＵxs2＊Ｘs2）／（ＬＵxs1＋ＬＵxm＋ＬＵxs2）
ＹＧ＝（ＬＵys1＊Ｙs1＋ＬＵym＊Ｙm＋ＬＵys2＊Ｙs2）／（ＬＵys1＋ＬＵym＋ＬＵys2）
尚、高さ方向（Ｚ軸）の重心座標ＺＧは、ＺＧ＝Ｚである。
ステップ２０の処理を全ての入力要素１０２〜１０４について行う。これにより、各入力要素の３次元空間における座標が一応求められる。
【００４８】
次に、得られた重心座標からの偏差ΔＸ＝（Ｘｍ−ＸＧ）、ΔＹ＝（Ｙｍ−ＹＧ）、Ｘ軸のメイン信号ＬＵxm、Ｙ軸のメイン信号ＬＵymから、次式を用いて、重み付き偏差ΔＸwei、ΔＹweiを求める（ステップＳ２１）。
ΔＸwei＝ΔＸ＊ＬＵxm／√（ＬＵxm２＋ＬＵym２）
ΔＹwei＝ΔＹ＊ＬＵym／√（ＬＵxm２＋ＬＵym２）
入力要素１０２〜１０４の傾いた方向に偏差ΔＸ、ΔＹが大きくなると共に、検出信号のピーク値の比も相対的に大きくなる、即ち、偏差ΔＸ、ΔＹの値自体が傾き角θの大きさによって変動を受けるので、正確な傾き角θを求めるために、偏差ΔＸ、ΔＹの代わりに重み付き偏差ΔＸwei、ΔＹweiを用いて、次式により傾き角θを求める。
θ＝Ｃｔ＊√（ΔＸwei２＋ΔＹwei２）
ここで、Ｃｔは予め定めた所定の比例定数である。
ステップＳ２１の処理を全ての入力要素１０２〜１０４について行う。
【００４９】
次に、次式により、方位角φを暫定的に第一象限で代表させた暫定方位角φ０を算出する（ステップＳ２２）。
φ０＝Ｔａｎ−１（ＡＢＳ（ΔＹwei／ΔＸwei））＊１８０／π  （度）
但し、ＡＢＳ（ΔＹwei／ΔＸwei）は、（ΔＹwei／ΔＸwei）の絶対値であることを表す記号である。
ステップＳ２２の処理を全ての入力要素１０２〜１０４について行う。
ここで、検出信号の極性も検出することが可能な場合（例えば、入力装置１０１と検出装置１１２間で送受信する信号と検出部２０２における検出タイミングとの同期がとれている場合）には、次のようにして、一般の方位角φを算出する（ステップＳ２３）。
図１５はセンサコイルで検出した信号を示す図で、同図（ａ）はＸ座標成分の検出信号、同図（ｂ）はＹ軸座標成分の検出信号を示している。図１５に示すように、検出信号のレベルとともに極性が検出されて、正の検出信号及び負の検出信号が得られている。図１６は、３次元空間における象限を定義した図で、図中の数字が象限を表している。また、図１７は、図１６のように定義した象限と検出信号の符号の関係を表す象限テーブルで、予めメモリ２０４に記憶している。
【００５０】
ここで、検出信号の極性も検出できる場合（検出信号のレベルのみならず、検出信号の正負の極性検出もできる場合）は、検出したＸ成分信号及びＹ成分信号の山か谷の絶対値の大きい２つの信号値ＬＵx1、ＬＵx2、ＬＵy1、ＬＵy2を選択し、信号値ＬＵx1、ＬＵy1、（ＬＵx1＋ＬＵx2）の符号から象限を判定し、一般の方位角φを求める。
符号と大小関係から第１〜第８象限までの象限を判定することにより（図１５〜１７参照）、鏡像は消滅して実像（正しい方向の方位角φ）を得ることができる。
【００５１】
一方、検出信号の極性を検出できない場合は、偏差ΔＸ、ΔＹの符号から象限を判定し、０〜３６０度までの一般方位角φを求める。ここで、方位角φは、ΔＸ及びΔＹともに負の場合には第１象限、ΔＸが正でΔＹが負の場合には第２象限、ΔＸ及びΔＹともに正の場合には第３象限、ΔＸが負でΔＹが正の場合には第４象限となる。
前記処理を全ての入力要素１０２〜１０４について行う。
前記処理によって、各入力要素１０２〜１０４の方位角φが求められる。
【００５２】
次に、検出信号の極性を検出できない場合（検出信号のレベルのみが検出可能で、検出信号の正負の極性検出ができない場合）は、入力要素１０２のＸ軸方向の傾き角θｘ（傾き角θのＸ軸成分）とＹ軸方向の傾き角θｙ（傾き角θのＹ軸成分）を、左右のサブ信号の比から次式により求めた後に、傾き角θを算出する（ステップＳ２４）。
θｘ＝ＡＢＳ（（ＬＵxs1−ＬＵxs2）／（ＬＵxm−ＬＵxsmin））＊９０（度）
θｙ＝ＡＢＳ（（ＬＵys1−ＬＵys2）／（ＬＵym−ＬＵysmin））＊９０（度）
ここで、記号「ＡＢＳ」は絶対値を意味し、又、ＬＵxsminはＸセンサコイルで受信した信号のサブ信号の小さい方のピーク値、ＬＵysminはＹセンサコイルで受信した信号のサブ信号の小さい方のピーク値である。
【００５３】
ここで、Ｘ軸とＹ軸のうち、入力要素１０２〜１０４を傾けた方向に近い向きの軸の傾きが大きくなるため、合成傾き角θは、θｘとθｙのうちの大きい方を採用する。即ち、
θ＝ＭＡＸ（θｘ，θｙ）
である。ここで、記号「ＭＡＸ」は、大きい方の数値を採用することを表す記号である。
ステップＳ２４の処理を全ての入力要素１０２〜１０４について行う。これにより、各入力要素１０２〜１０４の傾き角θが求められる。
【００５４】
次に、入力要素１０２のＸ軸方向の方位ベクトル成分Ｕｘ、Ｙ軸方向の方位ベクトル成分Ｕｙ、Ｚ軸方向の方位ベクトル成分Ｕｚを、次式を用いて求める（ステップＳ２５）。
Ｕｘ＝sinθcosφ、Ｕｙ=sinθsinφ、Ｕｚ＝cosθ
ステップＳ２５の処理を全ての入力要素１０２〜１０４について行う。
但し、φ＝４５度、θ＝４５度等の斜めの方向は、実際の合成傾き角θに比べて、合成傾き角θが小さ目にでるので、次式で得られた傾き角θを用いて補正する（ステップＳ２６）。尚、下記式は、正確な傾き角θが得られるように、実験に基づいて定めた式である。
θ＝θ＋ＡＢＳ（Ｕｘ＊Ｕｙ＊Ｕｚ）＊６０  （度）
但し、記号「ＡＢＳ」は絶対値を意味する記号である。
即ち、このようにして得た傾き角θを用いて、入力要素１０２の方位ベクトル成分（Ｕｘ，Ｕｙ，Ｕｚ）を求め直し、これを最終的な方位ベクトルとする。この処理も全ての入力要素１０２〜１０４について行う。これにより、各入力要素１０２〜１０４の方位ベクトル成分が求められる。
【００５５】
次に、高さＺを傾き角θにより補正する。例えば、所定高さ（例えば、高さ１００ｍｍ）において方位角φ＝０度方向に傾けた場合に、傾き角θの傾きが大きくなるに従って、Ｘ信号の半値幅Ｘwidthは大きくなる。
前記Ｘ信号の半値幅Ｘwidthを、傾き角θ＝０度の半値幅Ｘwidthで割ることによって得られる半値幅比は、傾き角θ＝０度のとき１．０であり、傾き角θが増加するに連れて単調増加し、傾き角θ＝９０度のときの半値幅比は１．１３となる。この関係を使用して、任意の傾き角θの半値幅Ｘwidthを補正する。即ち、傾き角＝０度の場合の半値幅Ｘwidthを推定する。
前記補正した半値幅Ｘwidthを、高さＺを求める式に代入して、高さを補正する。
次に、入力要素１０２の重心位置の３次元（３Ｄ）座標（ＸＧ，ＹＧ，ＺＧ）を算出する。
この場合、ＺＧの値は、高さＺの値をそのまま使用する。また、検出信号のピーク値と、前記ピーク値の左右のサブ信号の２点、合計３点の座標及び信号値を使用する方法で各座標Ｘ，Ｙ及び信号値を検出する。図１３に示したように、ピーク信号の座標Ｘｍ、Ｙｍ、ピーク信号値ＬＵxm、ＬＵym、左右サイドローブの座標Ｘs1、Ｘs2、Ｙs1、Ｙs2とサブ信号値ＬＵxs1、ＬＵxs2、ＬＵys1、ＬＵys2をともに検出し、次式を用いて、入力要素１０２の座標（ＸＧ，ＹＧ，ＺＧ）を算出する。尚、次式のような重み平均をとることにより、入力要素の高さや方向による検出誤差を小さく抑える。
ＸＧ＝（ＬＵxs1＊Ｘs1＋ＬＵxm＊Ｘm＋ＬＵxs2＊Ｘs2）／（ＬＵxs1＋ＬＵxm          ＋ＬＵxs2）
ＹＧ＝（ＬＵys1＊Ｙs1＋ＬＵym＊Ｙm＋ＬＵys2＊Ｙs2）／（ＬＵys1＋ＬＵym          ＋ＬＵys2）
ＺＧ＝Ｚ
入力要素１０３、１０４についても前記同様の処理を行い、入力要素１０３、１０４の方位ベクトル成分（Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ）、（Ｗｘ，Ｗｙ，Ｗｚ）及び入力要素１０３、１０４の重心位置の３次元座標（Ｘｖ，Ｙｖ，Ｚｖ）、（Ｘｗ，Ｙｗ，Ｚｗ）を算出する（ステップＳ２７）。
前記処理により、３次元空間における入力要素１０２のより正確な座標が求められる。
【００５６】
次に、Ｘセンサ及びＹセンサともに負信号も検出することができる場合（検出信号のレベルのみならず、検出信号の正負の極性検出が可能な場合）に、傾き角θ及び方位角φを求める方法について説明する。
Ｘセンサ及びＹセンサともに負信号も検出することができる場合には、負信号も検出し、正負の極性を含めて、絶対値が最大値である検出信号（メイン信号）の左右にある信号をサブ信号として選定する。その後、Ｘセンサコイルで検出した信号から、最大値ＬＵxm、中間値ＬＵxmed、最小値ＬＵxminを算出する。Ｙセンサコイルで検出した信号も同様に、最大値ＬＵym、中間値ＬＵymed、最小値ＬＵyminを算出する。
すると、次式
ratio_x＝（ＬＵxmed−ＬＵxmin）／（ＬＵxm−ＬＵxmin）
は、図１８に示すように、Ｘ軸方向の傾きに略比例して０〜１まで増加するので、図１８の傾き角依存性テーブルを参照して、Ｘ軸方向の傾き角θｘを検出できる。ここで、図１８はメイン信号とサブ信号との比の傾き角依存性を表す傾き依存テーブルであり、予めメモリ２０４に記憶している。
同様にしてＹ軸方向について、次式
ratio_y＝（ＬＵymed−ＬＵymin）／（ＬＵym−ＬＵymin）
はＹ軸方向の傾き角θｙに略比例して０〜１まで増加するので、予めメモリ２０４に記憶したＹ軸に関する傾き角依存テーブルを参照して、Ｙ軸方向傾き角θｙを検出できる。尚、前記Ｙ軸に関する傾き角依存テーブルも図１８と同様の特性を有している。
【００５７】
また、図１９に示すように、ＬＵxm＊ratio_x及びＬＵym＊ratio_y同様に、Ｘ軸信号比ratio_x及びＹ軸信号比ratio_yは方位角φに依存して変化するため、傾き角θｘ、θｙともに方位角φに依存して変化するが、Ｘ軸とＹ軸のうち、入力要素１０２〜１０４を傾けた方向に近い向きの軸の傾きが大きくなるため、合成傾き角θは、次式のようにθｘとθｙのうちの大きい方を選ぶと安定する。即ち、
θ＝ＭＡＸ（θｘ，θｙ）
【００５８】
尚、前記の傾き角θ算出方法において、次式を用いて信号比ratio_x、ratio_yの重み平均をとることにより傾き角θが求まる。図２０に示すように合成信号比ratioは方位角φに略依存しないため、傾き角θの方位角φ依存性は略無くなる。
ratio＝√（（（ＬＵxm＊ratio_x）２＋（ＬＵym＊ratio_y）２）／（ＬＵxm２＋ＬＵym２））
但し、０≦θ≦９０度である。
ratio＝１−√（（（ＬＵxm＊（１−ratio_x））２＋（ＬＵym＊（１−ratio_y））２）／（ＬＵxm２＋ＬＵym２））
但し、９０≦θ≦１８０度である。
また、このratioは、傾き角θに対して直線に近い増加特性を有し、０〜１まで変化するため、図２１の方位角依存性テーブルを参照して、合成信号比ratioに基づいて傾き角θを算出できる。
次に、図１９に示すように、次式より、方位角φを暫定的に第一象限で代表させた暫定方位角φ０を算出する。
φ０＝Ｔａｎ−１（（ＬＵym＊ratio_y）／（ＬＵxm＊ratio_x））＊１８０／π（度）
【００５９】
ここで、入力装置１０１の位置が高くてサブ信号が１つしか検出できないときは、図２２のサブ信号／メイン信号比傾き角テーブルを参照して、片方（ピーク値が大きい方）のサブ信号とメイン信号のピーク値の比から傾き角θを算出する。方位角φも図２２と同様のサブ信号／メイン信号比方位角テーブルを参照し、片方（ピーク値が大きい方）のサブ信号とメイン信号のメイン信号の比から算出する。Ｘ座標及びＹ座標は、傾き角θと方位角φにより補正する。
また、入力装置１０１が検出装置１１２からさらに高い位置にあってサブ信号が１つも検出できないときは、入力コイル１０５のメイン信号中の所定レベルにおける左右片の幅の比率、例えば、メイン信号の左右の半値幅の比率、又は２５％値幅の比率から傾き角θと方位角φを検出し、Ｘ座標及びＹ座標は傾き角θと方位角φにより補正する。これにより、より正確な傾き角θ及び方位角φを求めることができる。
【００６０】
図２３はこれを説明するための特性図で、検出信号のメイン信号における２５％値幅の比（メイン信号のピーク値の２５％における左片幅と右片幅の比）から、傾き角θと方位角φの算出する際の処理を説明する図である。また、図２４は、半値幅比と傾き角θの関係および２５％値幅比と傾き角θの関係を示す図（左右片幅比の角度依存性テーブル）で、予めメモリ２０４に記憶している。メイン信号の所定レベルにおける左右片幅の比を算出し、前記左右幅片比の角度依存性テーブルを参照して傾き角θ及び方位角φを算出することができる。得られた傾き角θと方位角φを用いて、Ｘ座標及びＹ座標を補正して正確なＸ座標及びＹ座標を得る。
【００６１】
一方、入力要素が検出装置１１２の検出面に対して平行（傾き角θ＝９０度）でＸ軸又はＹ軸に平行になるとき（方位角φ＝０度、９０度、１８０度または２７０度）では、Ｘ軸成分又はＹ軸成分の何れか一方の検出信号分布が平坦になるため、座標が不定になる。
図２５及び図２６は、この現象を説明するための図である。尚、図２６において、各入力要素１０２〜１０４は説明の都合上、相互に離間したように示しているが、実際には各入力要素の端部が一致するように相互に連結されている。
図２５において、θ＝９０度、φ＝９０度の場合のＸセンサコイル検出信号（同図（ａ））、Ｙセンサコイル検出信号（同図（ｂ））を示している。図示するように、Ｙ軸成分の検出信号は、メイン信号の谷底値ＬＵymin及び右側サブ信号ＬＵys2が検出されているが、Ｘ軸成分の検出信号は山や谷が検出されずに平坦になっている。したがって、図２６に示すように、検出した座標軸のずれが生じて、各入力要素１０２〜１０３の座標や方向が連続するような検出が行われなかったり、座標が不定になってしまう。
この場合も、３つの入力要素１０２〜１０４のうちのどれかの３次元座標及び方向が適正に検出できていれば、Ｘ軸座標、Ｙ軸座標、Ｚ軸座標（高さ）を各々の信号の大きさで重み平均して各入力要素１０２〜１０４が連続するように繋ぐことができる。
【００６２】
図２７は、各入力要素１０２〜１０４の座標が連続するように繋ぐ処理を行う場合の説明図である。尚、図２７において、各入力要素１０２〜１０４は説明の都合上、相互に離間したように示しているが、実際には相互に連結されている。即ち、相互に連結された複数の入力要素の端部は一致するように構成されており、入力要素１０２の他方の端部Ｕ２は入力要素１０３の一方の端部Ｖ１に一致し、入力要素１０３の他方の端部Ｖ２は入力要素１０４の一方の端部Ｗ１に一致している。また、各入力要素１０２〜１０４の長さは各々異なる長さに構成することが可能であるが、本実施の形態では、所定長の同一長さに形成されている。
【００６３】
各入力要素１０２〜１０４を繋ぐための処理について、入力要素１０２、１０３を例にとって説明すると、先ず、各入力要素１０２、１０３の向きが同じ向きであることを確認した後、図２７において、入力要素１０２、１０３が相互に連結されている端部（入力要素１０２の端部Ｕ２、入力要素１０３の端部Ｖ１）の座標から、重み付けした平均位置座標（重み平均位置）ＵＶ１を算出する。尚、入力要素１０３、１０４の連結された端部Ｖ２と端部Ｗ１についても同様に重み平均位置ＶＷ１が求められる。
更に入力要素１０３の中央の重み平均重心点ＶＧを算出する。
その後は、前記処理を行った経路とは逆に遡って処理を行うことにより各座標の算出を行い、即ち、入力要素の長さの半分をベクトル的に加算して行き、端部Ｖ１と端部Ｕ２等の連結点（関節）は一致させ、最後に入力要素１０２、１０４の端部Ｕ１と端部Ｗ２の３次元座標を得る。
【００６４】
前記処理を詳細に説明すると、入力要素１０２〜１０４のＺ座標が大きい場合（入力要素１０２〜１０４が検出装置１１２から高い位置にある場合）、検出信号が揺らいでジッタが生じて正確な検出信号が得られ難く、座標が不安定になるおそれがある。座標が不安定になることを防止するために、下記式を用いてＺ座標の重み平均をとることによって、各入力要素１０２〜１０４のＺ座標（高さ成分）の重み（高さ重み）Ｚu_wei、Ｚv_wei、Ｚw_weiを算出する。
Ｚu_wei＝（１−Ｚｕ／２５０）２
Ｚv_wei＝（１−Ｚｖ／２５０）２
Ｚw_wei＝（１−Ｚｗ／２５０）２
【００６５】
次に、各入力要素１０２〜１０４がＸ、Ｙセンサコイルと平行に近くなった場合には検出信号が小さくなり、検出精度が劣化するおそれがある（完全に平行になった場合には座標の検出ができなくなる（座標不定））ため、入力要素の方向や高さに応じて検出信号に重み付けをすることにより検出精度を向上させる。
即ち、各入力要素１０２〜１０４の方位ベクトル成分（Ｘ成分Ｕｘ、Ｖｘ、Ｗｘ：Ｙ成分Ｕｙ、Ｖｙ、Ｗｙ：Ｚ成分Ｕｚ、Ｖｚ、Ｗｚ）による重み付け要素Ｕxz0、Ｕyz0、Ｖxz0、Ｖyz0、Ｗxz0、Ｗyz0を算出する。
Ｕxz0＝Ｕｘ２＋Ｕｚ２：Ｕyz0＝Ｕｙ２＋Ｕｚ２
Ｖxz0＝Ｖｘ２＋Ｖｚ２：Ｖyz0＝Ｖｙ２＋Ｖｚ２
Ｗxz0＝Ｗｘ２＋Ｗｚ２：Ｗyz0＝Ｗｙ２＋Ｗｚ２
次に、重み付け要素Ｕxz0、Ｕyz0、Ｖxz0、Ｖyz0、Ｗxz0、Ｗyz0に高さ重みを乗じることにより、Ｕxz、Ｕyz、Ｖxz、Ｖyz、Ｗxz、Ｗyzを算出する。
Ｕxz＝Ｕxz0＊Ｚu_wei：Ｕyz＝Ｕyz0＊Ｚu_wei
Ｖxz＝Ｖxz0＊Ｚv_wei：Ｖyz＝Ｖyz0＊Ｚv_wei
Ｗxz＝Ｗxz0＊Ｚw_wei：Ｗyz＝Ｗyz0＊Ｚw_wei
【００６６】
次に、相互に連結された入力要素１０２〜１０４の端部の重み平均を算出する。例えば、入力要素１０２、１０３が連結される端部の各重み平均ＸＧuv1、ＹＧuv1、ＺＧuv1は次のようになる。尚、入力要素１０３、１０４が連結される端部についても同様である。
ＸＧuv1＝（Ｕxz＊Ｘu2＋Ｖxz＊Ｘv1）／（Ｕxz＋Ｖxz）
ＹＧuv1＝（Ｕyz＊Ｙu2＋Ｖyz＊Ｙv1）／（Ｕyz＋Ｖyz）
ＺＧuv1＝（Ｚu_wei＊Ｚu2＋Ｚv_wei＊Ｚv1）／（Ｚu_wei＋Ｚv_wei）
【００６７】
重み平均により、入力要素１０３の中心の重心ＶＧ（ＸＧｖ，ＹＧｖ，ＺＧｖ）を下記式で算出する。
ＸＧｖ＝（（Ｕxz＋Ｖxz）＊ＸＧuv1＋（Ｖxz＋Ｗxz）＊ＸＧvw1）／（Ｕxz＋            ２＊Ｖxz＋Ｗxz）
ＹＧｖ＝（（Ｕyz＋Ｖyz）＊ＹＧuv1＋（Ｖyz＋Ｗyz）＊ＹＧvw1）／（Ｕyz＋            ２＊Ｖyz＋Ｗyz）
ＺＧｖ＝（（Ｚu_wei＋Ｚv_wei）＊ＺＧuv1＋（Ｚv_wei＋Ｚw_wei）＊ＺＧvw1）          ／（Ｚu_wei＋２＊Ｚv_wei＋Ｚw_wei）
【００６８】
その後、前記処理を行った経路とは逆に遡って各座標の算出処理を行い、即ち、入力要素１０３の中心座標ＶＧを基準として、各入力要素１０２〜１０４の長さの半分をベクトル的に加算して行き、端部Ｖ１と端部Ｕ２等の連結点（関節）は一致させ、最後に入力要素１０２、１０４の端部Ｕ１と端部Ｗ２の３次元座標を得る。
即ち、入力要素１０３の中心座標を基準として、入力要素１０３の半分の長さをベクトル的に加算することにより入力要素１０３の両端部Ｖ１、Ｖ２の座標が求められる。ここで、入力要素１０３の一方の端部Ｖ１の座標は入力要素１０２の他方の端部Ｕ２に等しく又、他方の端部Ｖ２の座標は入力要素１０４の一方の端部Ｗ１に等しい。
【００６９】
また、入力要素１０３の一方の端部Ｖ１の座標（入力要素１０２の他方の端部Ｕ２の座標）に入力要素１０２の半分の長さをベクトル的に加算することによって入力要素１０２の中心の座標が求められ、入力要素１０２の前記中心の座標に入力要素１０２の半分の長さをベクトル的に加算することによって入力要素１０２の一方の端部Ｕ１の座標が求められる。
同様に、入力要素１０３の他方の端部Ｖ２の座標（入力要素１０４の一方の端部Ｗ１の座標）に入力要素１０４の半分の長さをベクトル的に加算することによって入力要素１０４の中心の座標が求められ、入力要素１０４の前記中心の座標に入力要素１０４の半分の長さをベクトル的に加算することによって入力要素１０４の他方の端部Ｗ２の座標が求められる。
前記処理により、鎖状に連結された複数の入力要素１０２〜１０３の座標や方向が連続するように決定することが可能になる。
以後、前記各処理を所定時間毎に行うことにより、時々刻々変化する各入力要素１０２〜１０４の座標及び方向を検出することが可能になり、その結果、入力装置１０１の動きや、入力装置１０１を装着した人体の動作等を検出することが可能になる。
【００７０】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。入力装置が単一の入力コイルしか有しない場合等は、入力装置が水平（前記検出面と平行）に位置すると共にＸセンサコイル又はＹセンサコイルと平行に位置した場合、入力装置と平行になったＸセンサコイル又はＹセンサコイルは入力コイルと電磁結合できないため検出信号を得ることができず、座標の検出が不可（座標不定）になる恐れがある（前記第１の実施の形態参照）。本第２の実施の形態は、かかる問題が発生しないようにした例である。
図２８は、本第２の実施の形態に係るモーションキャプチャシステムのブロック図で、図２と同一機能を有する部分には同一符号を付している。
【００７１】
図２８と図２のモーションキャプチャシステムの主な相違点は、センサコイル１１３と同一構成のセンサコイルを検出面内で所定角度（本実施の形態では４５度）回転させた斜めセンサコイル２００１を、センサコイル１１３に重ねて配設している点である。
センサコイル１１３はＸ軸方向（φ＝０度）に並設された複数のＸセンサコイル及びＹ軸方向（φ＝９０度）に並設された複数のＹセンサコイルを備え、又、斜めセンサコイル２００１は、前記Ｘ軸方向から４５度回転したＸ’軸方向（φ＝４５度）に並設された複数のＸ’センサコイル及びＸ’センサコイルに直交するＹ’軸方向（φ＝１３５度）に並設された複数のＹ’センサコイルを備えている。
【００７２】
図２９及び図３０は、本第２の実施の形態に係るモーションキャプチャシステムにおける処理を示すフローチャートである。
以下、図２８〜図３０を用いて、本第２の実施の形態の動作を説明する。尚、説明の便宜上、主として入力要素１０２に関する処理について説明するが、他の入力要素１０３、１０４についても、入力要素１０２に対する処理と同一の処理が行われ、全ての入力要素１０２〜１０４の３次元座標及び方向が検出されるものである。
【００７３】
先ず、検出装置１１２の制御部２１０に設けられたメモリ２０４及びＣＰＵ２０５、送信制御部２０６、制御部２１０及び検出部２０２内に設けられたバッファメモリの初期化処理を行う（図２９のステップＳ２１１）。
次に、検出装置１１２側から入力装置１０１側へ周波数ｆｕの信号を送信すると共に、検出装置１１２側で電磁結合によって、入力装置１０１からの信号を受信し検出する処理を行う。
即ち、先ず、送信制御部２０６のセレクタ２０８を切り換えることにより、入力装置１０１に送信する信号の周波数を選択する（ステップＳ２１２）。
【００７４】
次に、図４に関して説明したように、入力装置１０１からの信号を電磁結合で受信するセンサコイル１１３及び斜めセンサコイル２００１を、制御部２１０によって順次切換えて選択する（ステップＳ２１３）。
この状態で、入力装置１０１から出力される信号をセンサコイル１１３及び斜めセンサコイル２００１で順次受信してレベル検出を行うグローバルスキャンを行う（ステップＳ２１４）。
前記グローバルスキャンでは、送信制御部２０６は周波数ｆｕの信号を送信回路２０９に出力する。送信回路２０９は送信制御部２０６から入力された周波数ｆｕの信号を、信号ケーブル１１１を介して入力装置１０１に供給する。選択されたセンサコイル１１３及び斜めセンサコイル２００１は、電磁結合により入力装置１０１からの信号を受信する。検出部２０２は受信回路２０１を介して、前記センサコイル１１３及び斜めセンサコイル２００１で受信した信号を受信し、前記信号のレベルを検出し、入力装置１０１から受信した信号の検出レベル及び該検出レベルに対応するセンサコイル１１３、２００１のデータをメモリ２０４に記憶する。
【００７５】
次に、全てのセンサコイル１１３及び斜めセンサコイル２００１について前記動作を行ったか否かを判断し、全てのセンサコイル１１３、２００１について前記動作が完了していなければステップＳ２１２へ戻り、全てのセンサコイル１１３、２００１についての動作が完了したと判断した場合には、ステップＳ２１６に移行する（ステップＳ２１５）。
前記各処理を全ての入力要素１０２〜１０４について行う。尚、入力要素１０３、１０４に関する処理では前記第１の実施の形態と同様に、各々、セレクタ回路２０８を切り換えることにより周波数ｆｖ、ｆｗの信号を使用して行う。
【００７６】
次に、ステップＳ２１６では、前記第１の実施の形態において図９〜図１２のテーブルを使用してセンサコイルのレベル補正を行ったのと同様にして、メモリ２０４に予め記憶したレベル補正テーブルを参照して、センサコイル１１３のＸセンサコイル及びＹセンサコイル、斜めセンサコイル２００１のＸ’センサコイル及びＹ’センサコイルの受信レベルの感度バラツキを補正する（ステップＳ２１６）。また、ステップＳ２１６では、傾き角θ＝０度の状態で、Ｙセンサコイル、Ｘ’センサコイル、Ｙ’センサコイルで検出した信号レベルのピーク値を、Ｘコイルセンサで検出した信号レベルのピーク値に一致するように補正する。
【００７７】
次に、Ｘセンサコイル、Ｙセンサコイル、Ｘ’センサコイル、Ｙ’センサコイルの各々について、各センサコイルの検出信号の最大レベル点の検出信号レベルと前記最大レベル点の両側近傍の２点の検出信号レベルとに基づいて、放物線近似を用いた周知の方法により、Ｘセンサコイルにおける最大レベル点のＸ座標Ｘｍ及び該座標における最大信号レベルＬＵxmとして算出し又、Ｙセンサコイルにおける最大レベル点のＹ座標Ｙｍ及び該座標における最大信号レベルＬＵymとして算出し、Ｘ’センサコイルにおける最大レベル点のＸ’座標Ｘ’ｍ及び該座標における最大信号レベルＬＵx'mとして算出し又、Ｙ’センサコイルにおける最大レベル点のＹ’座標Ｙ’ｍ及び該座標における最大信号レベルＬＵy'mとして算出する（ステップＳ２１７）。図３１は、前記動作によりＸセンサコイルで検出した信号の特性を示す図であり、負信号の検出（正負の極性検出）を行える場合の例である。
【００７８】
次に、ペン信号ｆｕの最大信号値の半値幅を算出する（ステップＳ２１８）。
次に、下記の如くして、Ｘセンサコイル、Ｙセンサコイル、Ｘ’センサコイル、Ｙ’センサコイルにより検出した座標から、各センサコイルの信号強度による重み平均をとって重心座標を求め、正確な重心座標を得る（ステップＳ２１９）。このとき、Ｘセンサコイル、Ｙセンサコイル、Ｘ’センサコイル、Ｙ’センサコイルのうち、３つのセンサコイルから独立に同じＸ座標（又はＹ座標）を得ることができるが、これらの３つの信号は信号強度が異なる。信号強度が小さいほど信号ジッタ等による誤差が大きくなり、信号強度が大きいほど信頼性の高いデータが得られるため、単純平均よりも、信号強度に応じて重み平均をとることにより正確な重心座標を得るようにしている。
【００７９】
例えば、図３１のように、負信号の検出ができる場合（正負の極性検出できる場合）で、しかも、メイン信号の符号が正の場合には、先ず、常にサブ信号の大きい方の絶対値の信号の座標が必要なため｜ＬＵxs1｜＜｜ＬＵxs2｜の場合には、右サイドローブの座標Ｘs2を検出する。次に、各Ｙセンサコイル、Ｘ’センサコイル及びＹ’センサコイルで検出した信号レベルに所定の係数をかけて、Ｘセンサコイルの信号レベルに合わせる。尚、前記所定の係数は、例えば、検出装置１０２の検出面中央部で、高さ１００ｍｍ、傾き角θ＝０度でデータをとり、各Ｙセンサコイル、Ｘ’センサコイル及びＹ’センサコイルの検出信号レベルがＸセンサコイルの信号レベルに合致するような係数を予め得ておくようにする。前記所定の係数としては、例えば、ＬＵｘ＝１＊ＬＵｘ、ＬＵｘ’＝１．４５５＊ＬＵｘ’、ＬＵｙ＝１．１２３＊ＬＵｙ、ＬＵｙ’＝１．３２５＊ＬＵｙ’のように選定する。
【００８０】
次に、大小判定して、ＬＵx_med及びＬＵx_minを得る。ＬＵx_medは、ＬＵxs1、ＬＵxm及びＬＵxs2の中の中間の大きさの値（ＬＵx_med＝Ｍｅｄｉａｎ（ＬＵxs1，ＬＵxm，ＬＵxs2））、又は、ＬＵxs1及びＬＵxs2の中の大きい方の値（ＬＵx_med＝Ｍａｘ（ＬＵxs1，ＬＵxs2））である。また、ＬＵx_minは、ＬＵxs1、ＬＵxm及びＬＵxs2の中の最小の値（ＬＵx_min＝Ｍｉｎ（ＬＵxs1，ＬＵxm，ＬＵxs2））、又は、ＬＵxs1及びＬＵxs2の中の小さい方の値（ＬＵx_min＝Ｍｉｎ（ＬＵxs1，ＬＵxs2））である。すなわち、ＬＵxs1及びＬＵxs2のうち、大きい方をＬＵx_med、小さい方をＬＵxminにする。
【００８１】
次に、Ｘセンサ（φ＝０度）上の座標を次式から求める。
ＸＧ＝（（ＬＵxm−ＬＵx_min）＊Ｘｍ＋（ＬＵx_med−ＬＵx_min）＊Ｘ_min）／（ＬＵxm−２＊ＬＵx_min＋ＬＵx_med）
同様にして、Ｘ’センサ（φ＝４５度）上の座標を次式から求める。
Ｘ’Ｇ＝（（ＬＵx'm−ＬＵx'_min）＊Ｘ’ｍ＋（ＬＵx'_med−ＬＵx'_min）＊Ｘ’_min）／（ＬＵx'm−２＊ＬＵx'_min＋ＬＵx'_med）
次に、Ｙセンサ（φ＝９０度）上の座標を次式から求める。
ＹＧ＝（（ＬＵym−ＬＵy_min）＊Ｙｍ＋（ＬＵy_med−ＬＵy_min）＊Ｙ_min）／（ＬＵym−２＊ＬＵy_min＋ＬＵy_med）
最後にＹ’センサ（φ＝１３５度）上の座標を次式から求める。
Ｙ’Ｇ＝（（ＬＵy'm−ＬＵy'_min）＊Ｙ’ｍ＋（ＬＵy'_med−ＬＵy'_min）＊Ｙ’_min）／（ＬＵy'm−２＊ＬＵy'_min＋ＬＵy'_med）
【００８２】
各Ｘ、Ｘ’、Ｙ、Ｙ’センサコイルの原点（本実施の形態では、センサコイル１１３及び斜めセンサコイル２００１の中央部）を、ＸＯ、Ｘ’Ｏ、ＹＯ、Ｙ’Ｏとすると、重み平均で、コイル重心座標（ＸＧＧ，ＹＧＧ）は下記のようになる。
ΔＸＧ＝ＸＧ−ＸＯ
ΔＸ’Ｇ＝Ｘ’Ｇ−Ｘ’Ｏ
ΔＹＧ＝ＹＧ−ＹＯ
ΔＹ’Ｇ＝Ｙ’Ｇ−Ｙ’Ｏ
ＸＧＧ＝ＸＯ＋（ＬＵxm＊ΔＸＧ＋ＬＵｘ’ｍ＊（ΔＸ’Ｇ／√２）−ＬＵｙ’ｍ＊（ΔＹ’Ｇ／√２））／（ＬＵxm＋ＬＵx'm＋ＬＵy'm）
ＹＧＧ＝ＹＯ＋（ＬＵx'm＊（ΔＸ’Ｇ／√２）＋ＬＵym＊ΔＹＧ＋ＬＵy'm＊（ΔＹ’Ｇ／√２））／（ＬＵx'm＋ＬＵym＋ＬＵy'm）
【００８３】
次に、Ｘセンサコイル、Ｘ’センサコイル、Ｙセンサコイル、Ｙ’センサコイルで検出した検出信号の最小信号レベルＬＵxminなどと、中間信号レベルＬＵxmedなどを判定する（ステップＳ２２０）。
次に、Ｘセンサコイル、Ｘ’センサコイル、Ｙセンサコイル、Ｙ’センサコイルで検出した検出信号のメイン信号レベルの平均値ＬＵm_av、最小信号レベルの平均値ＬＵmin_av、中間信号レベルの平均値ＬＵmed_avを下記式から求める（ステップＳ２２１）。
ＬＵm_av＝（ＬＵxm＋ＬＵx'm＋ＬＵym＋ＬＵy'm）／４
ＬＵmin_av＝（ＬＵxmin＋ＬＵx'min＋ＬＵymin＋ＬＵy'min）／４
ＬＵmed_av＝（ＬＵxmed＋ＬＵx'med＋ＬＵymed＋ＬＵy'med）／４
ここで、Ｘセンサコイル、Ｘ’センサコイル、Ｙセンサコイル、Ｙ’センサコイルのメイン信号レベルをＬＵxm、ＬＵx'm、ＬＵym、ＬＵy'm、最小信号レベルをＬＵxmin、ＬＵx'min、ＬＵymin、ＬＵym、中間信号レベルをＬＵxmed、ＬＵx'med、ＬＵymed、ＬＵy'medで表している。
【００８４】
次に、下記式を用いて、Ｘセンサコイル、Ｘ’センサコイル、Ｙセンサコイル、Ｙ’センサコイルで検出した検出信号のメイン信号レベル、最小信号レベル、中間信号レベルの前記各平均値からの偏差を算出する（ステップＳ２２２）。
ＬＵxm_dev＝ＬＵxm−ＬＵm_av
ＬＵx'm_dev＝ＬＵx'm−ＬＵm_av
ＬＵym_dev＝ＬＵym−ＬＵm_av
ＬＵy'm_dev＝ＬＵy'm−ＬＵm_av
ここで、Ｘセンサコイル、Ｘ’センサコイル、Ｙセンサコイル、Ｙ’センサコイルの最大値信号レベルの偏差を各々、ＬＵxm_dev、ＬＵx'm_dev、ＬＵym_dev、ＬＵy'm_devで表している。
【００８５】
また、
ＬＵxmin_dev＝ＬＵxmin−ＬＵmin_av
ＬＵx'min_dev＝ＬＵx'min−ＬＵmin_av
ＬＵymin_dev＝ＬＵymin−ＬＵmin_av
ＬＵy'min_dev＝ＬＵy'min−ＬＵmin_av
ここで、Ｘセンサコイル、Ｘ’センサコイル、Ｙセンサコイル、Ｙ’センサコイルの最小値信号レベルの偏差を各々、ＬＵxmin_dev、ＬＵx'min_dev、ＬＵymin_dev、ＬＵy'min_devで表している。
また、
ＬＵxmed_dev＝ＬＵxmed−ＬＵmed_av
ＬＵx'med_dev＝ＬＵx'med−ＬＵmed_av
ＬＵymed_dev＝ＬＵymed−ＬＵmed_av
ＬＵy'med_dev＝ＬＵy'med−ＬＵmed_av
ここで、Ｘセンサコイル、Ｘ’センサコイル、Ｙセンサコイル、Ｙ’センサコイルの中間値信号レベルの偏差を各々、ＬＵxmed_dev、ＬＵx'med_dev、ＬＵymed_dev、ＬＵy'med_devで表している。
【００８６】
次に、下記式を用いて、前記各偏差の２乗和平方根を算出する（ステップＳ２２３）。
ＬＵm_am＝√（（ＬＵxm_dev２＋ＬＵx'm_dev２＋ＬＵym_dev２＋ＬＵy'm_dev２）／２）
ＬＵmin_am＝√（（ＬＵxmin_dev２＋ＬＵx'min_dev２＋ＬＵymin_dev２＋ＬＵy'min_dev２）／２）
ＬＵmed_am＝√（（ＬＵxmed_dev２＋ＬＵx'med_dev２＋ＬＵymed_dev２＋ＬＵy'med_dev２）／２）
ここで、メイン信号、最小信号、中間信号の偏差の２乗和平方根を各々、ＬＵm_am、ＬＵmin_am、ＬＵmed_amで表している。
【００８７】
次に、下記式を用いて、メイン信号、最小信号、中間信号の包絡線を求める（ステップＳ２２４）。
ＬＵm_en＝ＬＵm_av＋ＬＵm_am
ＬＵmin_en＝ＬＵmin_av−ＬＵmin_am
ＬＵmed_en＝ＬＵmed_av−ＬＵmed_am
ここで、メイン信号、最小信号、中間信号の包絡線を各々、ＬＵm_en、ＬＵmin_en、ＬＵmed_enで表している。
【００８８】
次に、下記式を用いて、包絡線比から傾き角θを算出する（ステップＳ２２５）。
ratio＝（ＬＵmed_en−ＬＵmin_en）／（ＬＵm_en−ＬＵmin_en）
θ＝ratio＊１８０  （度）
次に下記式を用いて、メイン信号、ｃｏｓ（２φ）、ｓｉｎ（２φ）から、ディスクリートフーリエ変換（ＤＦＴ（Discrete Fourier Transformation））により、暫定的方位角φ０（−９０度≦φ０≦９０度の範囲で代表させた暫定的な方位角φの値）を算出する（ステップＳ２２６）。
（ＬＵxm＊ｓｉｎ（２＊０°）＋ＬＵx'm＊ｓｉｎ（２＊４５°）＋ＬＵym＊ｓｉｎ（２＊９０°）＋ＬＵy'm＊ｓｉｎ（２＊１３５°））／（ＬＵxm＊ｃｏｓ（２＊０°）＋ＬＵx'm＊ｃｏｓ（２＊４５°）＋ＬＵym＊ｃｏｓ（２＊９０°）＋ＬＵy'm＊ｃｏｓ（２＊１３５°））
＝（ＬＵxm＊０＋ＬＵx'm＊１＋ＬＵym＊０＋ＬＵy'm＊（−１））／（ＬＵxm＊１＋ＬＵx'm＊０＋ＬＵym＊（−１）十ＬＵy'm＊０）
＝（ＬＵx'm−ＬＵy'm）／（ＬＵxm−ＬＵym）
【００８９】
例えば、ＬＵx'm＝２６０７４、ＬＵy'm＝２０６９１、ＬＵxm＝２３５５２、ＬＵym＝２４１４９とすると、
（ＬＵx'm−ＬＵy'm）／（ＬＵxm−ＬＵym）
＝５３８３／（−５９７）＝−９．０１６７５
となる。したがって、暫定的方位角φ０は、
φ０＝（１／２）＊ｔａｎ−１（（ＬＵx'm−ＬＵy'm）／（ＬＵxm−ＬＵym））＊１８０／π（度）
＝（１／２）＊ｔａｎ−１（−９．０１６７５）＊１８０／π（度）
＝（１／２）＊（−１．４６０３４）＊１８０／π（度）
＝０．７３０１７＊１８０／π（度）
＝−４１．８（度）
となる。
【００９０】
また、信号の右側サブ信号ＬＵs2の３点近似法によるメイン信号の方向で象限を判定し、暫定的方位角φ０から正しい方位角φを算出する（ステップＳ２２７）。図３２は、方位角φを算出するための方位角テーブルを示す図であり、メモリ２０４に予め記憶されている。図３３及び図３４は、前記方位角テーブルで使用している記号を説明するための図である。尚、図３２において、ＬＵx's1、ＬＵx's2、ＬＵy's1、ＬＵy's2は、斜めセンサコイル２００１のサブ信号のピーク値を意味している。
前記方位角テーブルから、方位領域が２であることが得られる。例えば、図３３のような信号が得られる場合には、一般の方位角φは、
φ＝φ０＋９０（度）＝−４１．８＋９０（度）＝４８．２（度）
となる。
前記処理を繰り返すことにより、入力装置２００１の３次元空間におけるＸＹＺ座標、方位角φ及び傾き角θを検出することが可能になる。
以上のようにして、検出信号のサブ信号比（ＬＵx'm−ＬＵy'm）／（ＬＵxm−ＬＵym）から傾き角θ及び方位角φを得ることが可能になる。
【００９１】
尚、本第２の実施の形態においても、図６のステップ２０と同様にして、ＸＹＺ座標の補正処理を行うようにしてもよい。
前記各処理（ステップＳ２１１〜Ｓ２２７）を入力要素１０３、１０４についても行うことにより、全ての入力要素１０２〜１０４の３次元座標及び方向を検出することが可能になる。各入力要素１０２〜１０４を滑らかに繋ぐための処理は、前記第１の実施の形態と同様にして行うことができる。
以上のように、本第２の実施の形態によれば、斜めセンサコイル２００１を設けているので、座標の検出が不可（座標不定）になることを防止することができる。
尚、センサコイル１１３と斜めセンサコイル２００１の交差角度は４５度が演算処理等の点から好ましいが、必ずしも４５度である必要はなく他の交差角度でもよい。また、本第２の実施の形態と後述する第３の実施の形態とを組み合わせることにより、斜めセンサ２００１を複数のＸ’センサコイルのみ、あるいは、複数のＹ’センサコイルのみとすることも可能である。
【００９２】
次に、傾き角θ及び方位角φを検出するための他の例として、検出信号の左右片の比から傾き角θ及びφ方位角を検出する方法を、第３の実施の形態として説明する。本第３の実施の形態に係る３次元情報検出装置と前記第１の実施の形態との相違点は、ＣＰＵ２０５による傾き角θ及び方位角φの算出方法が異なる点であり、それ以外の構成は前記第１の実施の形態と同一である。以下、主として傾き角θ及び方位角φの算出方法について説明する。
図３５は、Ｘセンサコイルで検出した入力要素１０５からのメイン信号ＬＵｘを示す図である。
図３５に示すように、検出信号のメイン信号の山のピーク値のＸ座標Ｘｍを境にして、メイン信号の左の片側半値幅をＸwidth50_left、右の片側半値幅をＸwidth50_rightとする。また、メイン信号の左の片側２５％値幅をＸwidth25_left、右の片側２５％値幅をＸwidth25_rightとする。
尚、本実施の形態では半値幅と２５％値幅を用いているが、必ずしもこれらの幅である必要はなく、これら付近で予め定めた所定幅であればよい。
【００９３】
先ず、各幅と各比率を算出する場合、５０％値片側幅Ｘwidth50_left、Ｘwidth50_rightを算出する。次に、２５％値片側幅Ｘwidth25_left，Ｘwidth25_rightを算出する。次に、５０％値左右片側幅比Ｘwidth50_left/right＝Ｘwidth50_left／Ｘwidth50_rightを算出する。次に、２５％値左右片側幅比Ｘwidth25_left/right＝Ｘwidth25_left／Ｘwidth25_rightを算出する。
次に、傾斜角θの検出を行う。Ｘセンサコイルの５０％値左右片側幅比と２５％値左右片側幅比を、方位角φ＝０度方向に傾けたとき、傾斜角θに対してプロットすると、図３６に示す特性のようになる。図３６に示す片側幅比率の傾斜角依存性テーブルは予めメモリ２０４に記憶されている。
２５％値左右片側幅比の方が滑らかに変化しているので、２５％値左右片側幅比を使用する。図３６の片側幅比率の傾斜角依存性テーブルを用いて、このグラフの縦軸（（Ｘwidth25_left/right）−１）が解れば、傾き角θを検出できる。
【００９４】
次に、方位角φの検出を行う。この場合、先ず、Ｙセンサコイルの２５％値左右片側幅比の算出を行う。Ｙセンサコイルの検出信号ＬＵｙも使用し、同様にして、２５％値左右片側幅比（（Ｙwidth25_left/right）−１）を算出する。例えば、傾斜角θ＝４５度のまま、方位角φを１回転（０〜３６０度）させて、ＸとＹの２５％値左右片側幅比を方位角φに関してプロットすると、図３７ようになる。尚、図３７に示す２５％値の片側幅比率の傾斜角依存性テーブルは予めメモリ２０４に記憶されている。
次に、方位角φの算出を行う場合、先ず、暫定的な方位角φ０を次式で算出する。
φ０＝ｔａｎ−１（（（Ｙwidth25_left/right）−１）／（（Ｘwidth25_left/right）−１））＊１８０／π（度）
【００９５】
この暫定的な方位角φ０を、方位角φに対してデータを取ると、図３８の表のようになる。図３８は、（メイン信号の２５％値の左右の片側幅の比率−１）、（（Ｘwidth25_left/right）−１）の符号ｓｉｇｎ（（Ｘwidth25_left/right）−１）および（（Ｙwidth25_left/right）−１）の符号ｓｉｇｎ（（Ｙwidth25_left/right）−１）から象限を判定して、一般方位角φを求めた例（高さ１００ｍｍ、傾斜角φ＝４５度）である。尚、図３８に示す象限判定テーブルは予めメモリ２０４に記憶されている。Ｘセンサコイルの検出信号ＬＵｘとＹセンサコイルの検出信号ＬＵｙの左側サブ信号及び右側サブ信号の大小関係から、一般の方位角φを算出する。
以上のようにして、検出信号の左右片側幅の比から入力要素の傾き角θ及び方位角φを得ることが可能になる。
【００９６】
次に、モーションキャプチャ用入力装置の他実施の形態について説明する。図３９〜図４７は、本発明の他の実施の形態に係るモーションキャプチャ用入力装置の入力要素を示す図である。モーションキャプチャ用入力装置は、図８、図３９〜図４７に示した入力要素を複数組み合わせて、相互に可動な状態で連結することにより構成される。組み合わせは、同一種類の入力要素のみを複数組み合わせるようにしてもよく又、異なる種類の入力要素を複数組み合わせるようにしてもよく、使用目的等に応じて適宜選定することが可能である。また、図示した入力要素を所定の収容体内に収容し、前記収容体に収容した状態の入力要素を複数連結するようにしてもよい。
【００９７】
前記第１の実施の形態に示したモーションキャプチャ用入力装置も含めて、各入力要素は、大別して、複数の入力コイルを有するもの（図３９〜図４６）と、単一の入力コイルを有するもの（図８、図４７）に分けられる。また、複数の入力コイルを有する入力要素は、少なくとも一つの入力コイルの中心位置が他の入力コイルの中心位置からずれて配設された構成のもの（図３９〜図４２）と、複数の入力コイルが全て同一中心位置に配設された構成のもの（図４３〜図４６）とに分けられる。
【００９８】
図３９〜図４２に示す入力要素は、複数の入力コイルを有し、その少なくとも一つの入力コイルの中心位置が他の入力コイルの中心位置からずれて配設されると共に、前記各入力コイルの中心軸が直交して配設された入力要素の例である。入力コイルの中心位置がずれて配設されているため、検出装置と入力装置間の信号の同期をとらなくとも、入力要素の表裏検出（入力要素が検出装置側を向いているのか検出装置の反対側を向いているのかの検出）が可能になる。
図３９において、入力要素は、磁性材料によって構成した複数の円柱形のコア２６０４〜２６０６に各々複数の入力コイル２６０１〜２６０３を巻回した構成となっており、各入力コイル２６０１〜２６０３は中心位置がずれると共に中心軸が直交するように配設されている。
【００９９】
図４０において、入力要素は、磁性材料によって構成した単一の円柱形のコア２７０３の両端に複数（２つ）の入力コイル２７０１、２７０２を巻回した構成となっており、各入力コイル２７０１、２７０２は中心位置がずれると共に中心軸が一致するように配設されている。
図４１において、入力要素は、磁性材料によって構成した小径円柱形のコア２８０３、磁性材料によって構成した大径円柱形のコア２８０４に各々１つの入力コイル２８０１、２８０２を巻回した構成となっており、各入力コイル２８０１、２８０２は中心位置がずれると共に中心軸が直交するように配設されている。
【０１００】
図４２において、入力要素は、磁性材料によって構成した小径円柱形のコア４１０４、磁性材料によって構成した大径円柱形のコア４１０５を有している。コア４１０４には１つの入力コイル４１０１が巻回されている。コア４１０５には２つの入力コイル４１０２、４１０３が巻回されている。入力コイル４１０２、４１０３は、中心位置が同一で中心軸が相互に直交するように配設されている。入力コイル４１０１は、中心位置が入力コイル４１０２、４１０３の中心位置からずれた位置に配設されている。また、入力コイル４１０１〜４１０３は、中心軸が相互に直交するように配設されている。
【０１０１】
図４３〜図４６に示す入力要素は、複数の入力コイルを有し、全ての入力コイルの中心位置が同一位置に配設されると共に、各入力コイルの中心軸が直交して配設された入力要素の例である。各入力コイルの中心位置が同一位置に配設されているため、検出装置と入力装置間の信号の同期をとらない場合には、入力装置の表裏検出ができない。
図４３において、入力要素は、磁性材料によって構成した円柱形のコア２９０４に複数（３つ）の入力コイル２９０１〜２９０３を巻回した構成となっており、各入力コイル２９０１〜２９０３は中心位置が一致すると共に中心軸が直交するように配設されている。
【０１０２】
図４４において、入力要素は、球体３００４内に複数の入力コイル３００１〜３００３を巻回した構成となっており、各入力コイル３００１〜３００３は中心位置が一致すると共に中心軸が直交するように配設されている。
図４５において、入力要素は、磁性材料によって構成した単一の円柱形のコア３１０３に複数（２つ）の入力コイル３１０１、３１０２を巻回した構成となっており、各入力コイル３１０１、３１０２は中心位置が一致すると共に中心軸が直交するように配設されている。
図４６において、入力要素は、球体３２０３内に複数（２つ）の入力コイル３２０１、３２０２を巻回した構成となっており、各入力コイル３２０１、３２０２は中心位置が一致すると共に中心軸が直交するように配設されている。
【０１０３】
図４７に示す入力要素は、単一の入力コイルを有する入力要素の例である。単一の入力コイルしか有していないため、検出装置と入力装置間の信号の同期をとらない場合には、入力装置の表裏検出ができない。
図４７において、入力要素は、球体３４０２内に単一の入力コイル３４０１を巻回した構成となっており、入力コイル３４０１の中心位置が球体３４０２の中心に一致するように配設されている。
【０１０４】
尚、前記各実施の形態では、座標や方位角φあるいは傾き角θを算出する場合に、メモリ２０４に予め記憶したテーブルを参照することにより行ったが、予めメモリ２０４に、座標、方位角φ、傾き角θを算出するための計算式（近似式）をプログラムとして記憶しておき、前記計算式をＣＰＵ２０５で実行するように構成してもよい。
また、前記各実施の形態では、モーションキャプチャ用検出装置のセンサコイルから発生した信号をモーションキャプチャ用入力装置で受信し、モーションキャプチャ用入力装置からモーションキャプチャ検出装置に信号を返送し、モーションキャプチャ入力装置に信号を送信したセンサコイルと同一のセンサコイルでモーションキャプチャ用入力装置からの信号を受信し、モーションキャプチャ用検出装置側で入力要素の位置や方向を検出するようにしたが、信号の送信、受信を異なるセンサコイルによって行うことが可能である。
【０１０５】
また、モーションキャプチャ用入力装置の入力コイル及びモーションキャプチャ用検出装置のセンサコイルが発振回路を構成し、入力装置が存在するとき検出装置が自己発振するような方式とすることも可能である。
さらに、モーションキャプチャ用入力装置内に電源あるいは他から電源供給を受ける電源回路を設けると共に、モーションキャプチャ用検出装置との間で送受信するための信号を発生する信号発生回路を設けるようにしてもよい。
また、モーションキャプチャ用入力装置側に、電源若しくは他から電源供給を受ける電源回路、送受信するための信号を発生する信号発生回路、前記信号の送受信回路、算出部及び算出結果を赤外線や電波等の無線で送信する送信回路を内蔵させ、その一方、モーションキャプチャ用検出装置側に、共振回路を構成する複数のコイルを平面的に配設するように構成し、入力装置側から送信した信号を検出装置側で受信して返送し、これを入力装置の送受信回路で受信して、前記算出部により各入力要素の３次元情報（３次元座標及び方向）を算出し、該算出結果を前記送信回路で上位装置等の他の装置に送信するように構成してもよい。
【０１０６】
また、モーションキャプチャ用入力装置側に、電源若しくは他から電源供給を受ける電源回路、送受信するための信号を発生する信号発生回路、前記信号の送受信部、受信信号を所定の送信フォーマットに処理する信号処理部、前記信号処理結果を赤外線や電波等の無線で送信する送信回路を内蔵させ、その一方、モーションキャプチャ用検出装置側に、共振回路を構成する複数のセンサコイルを平面的または曲面的に配設すると共に前記送信回路からの信号を受けて入力装置の位置や方向を算出する算出部を設けるようにしてもよい。
また、モーションキャプチャ用入力装置側に、電源若しくは他から電源供給を受ける電源回路、信号の受信部、受信信号を所定の送信フォーマットに処理する信号処理部、前記信号処理結果を赤外線や電波等の無線で送信する送信回路を内蔵させ、その一方、モーションキャプチャ用検出装置側に、共振回路を構成する複数のセンサコイル、前記センサコイルを切替選択する選択回路、送受信するための信号を発生する信号発生回路、前記送信回路からの信号を受けて各入力要素の３次元情報を算出する算出部を設けるようにしても良い。
【０１０７】
また、モーションキャプチャ用入力装置側に、電源若しくは他から電源供給を受ける電源回路、信号の受信部、３次元情報算出部及び算出結果を赤外線や電波等の無線で送信する送信回路を内蔵させ、その一方、モーションキャプチャ用検出装置側に、共振回路を構成する複数のセンサコイル及び信号発生回路を配設し、前記センサコイルを切替選択しながら前記信号発生回路からの信号を前記入力装置に送信し、前記入力装置側で３次元情報を算出して、上位装置等の他の装置に無線送信するように構成してもよい。
また、各入力要素の外形を円柱体、球体、楕円体等、種々の形状に構成することができる。
【０１０８】
また、モーションキャプチャ用入力装置側に発振回路を設けるような構成とした場合は、入力コイルは共振回路を形成しないように構成することが可能である。
また、モーションキャプチャ用検出装置側に発振回路を設けるような構成とした場合には、センサコイルは共振回路を形成しないように構成することが可能である。
さらにまた、入力コイルやモーションキャプチャ用検出装置が共振回路を構成する場合において、送受信する信号は必ずしも前記共振回路の共振周波数に完全に一致させる必要はなく、実質的な受信信号が得られる程度の相違を有する範囲内の信号、即ち、前記共振周波数に関連する信号であればよい。
【０１０９】
以上述べたように、本発明の実施の形態に係るモーションキャプチャシステムは、特に、少なくとも１つの入力コイルを有し、相対的に可動な状態で連結された複数の入力要素と、相互に交差するように検出面にそって配設され前記各入力コイルと電磁的に結合する複数のセンサコイルと、前記センサコイルを切り換え選択する選択手段と、前記各入力コイルと選択された前記センサコイル間で電磁的結合により送受する信号を発生する信号発生手段と、前記選択されたセンサコイル又は前記入力コイルで受信した信号を検出する信号検出手段と、前記信号検出手段によって検出した検出信号に基づいて、３次元空間における前記複数の入力要素の座標（Ｘ座標、Ｙ座標、Ｚ座標（高さ））が連続するように、３次元空間における前記複数の入力手段の座標及び方向を算出する算出手段とを備えて成ることを特徴としている。
【０１１０】
例えば、前記算出手段は、前記複数の入力要素のうちのいずれかの入力要素の座標に基づいて他の入力要素の座標を算出することを特徴としている。また、前記複数の入力要素の端部が相互に可動な状態で直結されている場合、前記算出手段は、前記いずれかの入力要素の端部の座標を該入力要素に連結された他の入力要素の端部の座標とすることを特徴としている。尚、前記複数の入力要素の端部が、紐等の媒介物を介して相互に可動な状態で連結されている場合には、前記算出手段は、前記いずれかの入力要素の端部の座標に基づいて、前記媒介物の長さを考慮して該入力要素に連結された他の入力要素の端部の座標を算出するように構成すればよい。
【０１１１】
また、３次元空間における前記複数の入力要素の座標及び方向を算出する際に参照する参照データを記憶したメモリ２０４を備え、前記算出手段は、前記信号検出手段によって検出した検出信号に基づいて、前記メモリ２０４に記憶した参照データを参照して、３次元空間における前記複数の入力手段の座標及び方向を算出するように構成している。ここで、前記参照データは、前記信号検出手段によって検出した検出信号に基づいて前記複数の入力要素の座標及び方向を算出するために使用するデータである。また、前記参照データは、前記信号検出手段によって検出した検出信号に基づいて前記複数の入力要素の座標及び方向を算出するための特性データ及び検出誤差の発生を抑制するための補正データから構成されている。
【０１１２】
また、３次元空間における前記複数の入力要素の座標及び方向を算出する際に使用する式を記憶したメモリ２０４を備え、前記算出手段は、前記信号検出手段によって検出した検出信号に基づいて、前記メモリ２０４に記憶した式を使用して、３次元空間における前記複数の入力手段の座標及び方向を算出するように構成している。
したがって、本発明の実施の形態に係るモーションキャプチャシステムは、廉価で高精度な検出が可能になる。
【０１１３】
また、本発明の実施の形態に係るモーションキャプチャ用検出装置は、特に、相互に交差するように検出面にそって配設され複数の入力手段の入力コイルと電磁的に結合する複数のセンサコイルと、前記センサコイルを切り換え選択する選択手段と、前記各入力コイルと選択された前記センサコイル間で電磁的結合により送受する信号を発生する信号発生手段と、前記選択されたセンサコイル又は前記入力コイルで受信した前記信号発生手段からの信号を検出する信号検出手段と、前記信号検出手段によって検出した信号に基づいて、３次元空間における前記各入力手段の座標及び方向を算出する算出手段とを備えて成ることを特徴としている。
【０１１４】
また、３次元空間における前記複数の入力要素の座標及び方向を算出する際に参照する参照データを記憶したメモリ２０４を備え、前記算出手段は、前記信号検出手段によって検出した検出信号に基づいて、前記メモリ２０４に記憶した参照データを参照して、３次元空間における前記複数の入力手段の座標及び方向を算出するように構成している。ここで、前記参照データは、前記信号検出手段によって検出した検出信号に基づいて前記複数の入力要素の座標及び方向を算出するために使用するデータである。また、前記参照データは、前記信号検出手段によって検出した検出信号に基づいて前記複数の入力要素の座標及び方向を算出するための特性データ及び検出誤差の発生を抑制するための補正データから構成されている。
【０１１５】
また、３次元空間における前記複数の入力要素の座標及び方向を算出する際に使用する式を記憶したメモリ２０４を備え、前記算出手段は、前記信号検出手段によって検出した検出信号に基づいて、前記メモリ２０４に記憶した式を使用して、３次元空間における前記複数の入力手段の座標及び方向を算出するように構成している。
したがって、本発明の実施の形態に係るモーションキャプチャ用検出装置によれば、廉価で高精度な検出が可能なモーションキャプチャシステムを構築することが可能になる。
【０１１６】
また、本発明の実施の形態に係るモーションキャプチャ用入力装置は、特に、複数のセンサコイルとの間で電磁結合により信号の受け渡しを行う入力コイルを有すると共に相対的に可動な状態で連結された複数の入力要素を備えて成ることを特徴としている。
したがって、本発明の実施の形態に係るモーションキャプチャ用入力装置によれば、廉価で高精度な検出が可能なモーションキャプチャシステムを構築することが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【０１１７】
モーションキャプチャシステム以外にも、入力装置を用いて３次元空間における位置や向き等の３次元情報を入力し、３次元情報検出装置を用いて該入力装置の３次元情報を検出するようにした各種の３次元情報検出システム、３次元情報検出装置、３次元情報検出用入力装置に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】本発明の第１の実施の形態の全体構成を概略的に示す構成図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るモーションキャプチャシステムのブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に使用するモーションキャプチャ用入力装置のブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態の動作を説明するためのタイミング図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る処理を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る処理を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る処理を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第１の実施の形態に係るモーションキャプチャ用入力装置の検出処理を説明するための図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態における特性図である。
【図１０】本発明の第１の実施の形態における特性図である。
【図１１】本発明の第１の実施の形態における特性図である。
【図１２】本発明の第１の実施の形態における特性図である。
【図１３】本発明の第１の実施の形態における特性図である。
【図１４】本発明の第１の実施の形態における特性図である。
【図１５】本発明の第１の実施の形態における特性図である。
【図１６】本発明の第１の実施の形態において３次元空間における象限を定義した図である。
【図１７】本発明の第１の実施の形態において使用する象限テーブルを示す図である。
【図１８】本発明の第１の実施の形態における特性図である。
【図１９】本発明の第１の実施の形態における特性図である。
【図２０】本発明の第１の実施の形態における特性図である。
【図２１】本発明の第１の実施の形態における特性図である。
【図２２】本発明の第１の実施の形態における特性図である。
【図２３】本発明の第１の実施の形態における特性図である。
【図２４】本発明の第１の実施の形態における特性図である。
【図２５】本発明の第１の実施の形態における特性図である。
【図２６】本発明の第１の実施の形態における処理を説明するための図である。
【図２７】本発明の第１の実施の形態における処理を説明するための図である。
【図２８】本発明の第２の実施の形態に係るモーションキャプチャシステムのブロック図である。
【図２９】本発明の第２の実施の形態に係る処理を示すフローチャートである。
【図３０】本発明の第２の実施の形態に係る処理を示すフローチャートである。
【図３１】本発明の第２の実施の形態における特性図である。
【図３２】本発明の第２の実施の形態において使用する方位角テーブルを示す図である。
【図３３】本発明の第２の実施の形態における特性図である。
【図３４】本発明の第２の実施の形態の説明図である。
【図３５】本発明の第３の実施の形態における特性図である。
【図３６】本発明の第３の実施の形態における特性図である。
【図３７】本発明の第３の実施の形態における特性図である。
【図３８】本発明の第３の実施の形態に使用する象限判定テーブルを示す図である。
【図３９】本発明の他の実施の形態に係るモーションキャプチャ用入力要素を示す図である。
【図４０】本発明の他の実施の形態に係るモーションキャプチャ用入力要素を示す図である。
【図４１】本発明の他の実施の形態に係るモーションキャプチャ用入力要素を示す図である。
【図４２】本発明の他の実施の形態に係るモーションキャプチャ用入力要素を示す図である。
【図４３】本発明の他の実施の形態に係るモーションキャプチャ用入力要素を示す図である。
【図４４】本発明の他の実施の形態に係るモーションキャプチャ用入力要素を示す図である。
【図４５】本発明の他の実施の形態に係るモーションキャプチャ用入力要素を示す図である。
【図４６】本発明の他の実施の形態に係るモーションキャプチャ用入力要素を示す図である。
【図４７】本発明の他の実施の形態に係るモーションキャプチャ用入力要素を示す図である。
【符号の説明】
【０１１９】
１００・・・モーションキャプチャシステム
１０１・・・モーションキャプチャ用入力装置
１０２〜１０４・・・入力手段としての入力要素
１０５〜１０７、２６０１〜２６０３、２７０１、２７０２、２８０１、２８０２、２９０１〜２９０３、３００１〜３００３、３１０１、３１０２、３２０１、３２０２、３４０１、４１０１〜４１０３・・・入力コイル
１０８〜１１０、２６０４〜２６０６、２７０３、２８０３、２８０４、２９０４、３１０３、４１０４、４１０５・・・コア
１１１・・・信号ケーブル
１１２・・・モーションキャプチャ用検出装置
１１３・・・センサコイル
２０１・・・受信回路
２０２・・・信号検出手段を構成する検出部
２０３・・・検波回路
２０４・・・記憶手段を構成するメモリ
２０５・・・選択手段、算出手段及び同期制御手段を構成するＣＰＵ
２０６・・・信号発生手段を構成する送信制御部
２０７・・・送信信号発生回路
２０８・・・セレクタ回路
２０９・・・送信回路
２１０・・・制御部
２００１・・・斜めセンサコイル
３０６〜３０８・・・信号出力回路
３００４、３２０３、３４０２・・・球体
【図１】
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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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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