(57)【要約】【課題】内部構成および演算処理を単純化する。【解決手段】入力装置（１０００）は２軸加速度センサ（１０１０）を有し、入力装置（１０００）自体の傾きを検出してゲーム装置（２０００）に入力する。入力装置（１０００）の傾きを検出することによって、飛行物体そのものを誘導する感覚、あるいは自らが飛行物体となって飛翔しているような実感が得られる。また入力装置（１０００）の傾きを１個の２軸加速度センサ（１０１０）のみで検出するので、内部構成は極めて単純である。【選択図】        図１
2005000471.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機器に入力装置の傾きを入力する入力装置であって、
直交する２軸方向の加速度を検出する２軸加速度センサを有し、
前記２軸加速度センサによる重力加速度の検出値に基づいて、前記２軸のまわりの回転角度を検出して、前記機器に入力する入力装置。
【請求項２】
２軸は略水平に配置されることを特徴とする請求項１記載の入力装置。
【請求項３】
２軸の一方は入力装置から機器に向かって配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の入力装置。
【請求項４】
各軸まわりの回転角度を独立をみなし、各軸方向の加速度の逆三角関数によって各軸まわりの回転角度を算出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の入力装置。
【請求項５】
機器はゲーム装置であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の入力装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は入力装置に係り、特にゲーム装置の実行に好適な入力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ゲーム装置の入力装置として、種々の形態のボタンを備えたコントローラや、前後左右に傾斜可能なレバーを備えたジョイスティック等が知られている。
【０００３】
前者のコントローラは極めて汎用性が高い反面、一般に操作性は低い。またレースゲーム、ロールプレイングゲーム等おいて、車両や飛行物体の操縦の体感が不充分である。
【０００４】
後者のジョイスティックは、操作性、操縦体感、射撃体感等に優れるが、その操作性能は、コックピットからの視点を基礎としており、３次元空間を飛翔する物体の感覚と微妙に異なり、また３次元的な動作の表現は容易でない。
【０００５】
そこで特許文献１に示すように、方位センサおよび傾斜センサを用いた入力装置や、特許文献２に示すように、３軸加速度センサおよびジャイロを用いて３次元的動作を入力する入力制御装置が提案されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平０７−２７１５０８号公報
【特許文献２】
特開２０００−３０８７５６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１、２に記載の入力装置は複数のセンサを用い、検出信号を統合処理する必要があり、内部構成が複雑であるばかりでなく、その演算処理に高度な演算処理を要する。
【０００８】
本発明はこのような従来の問題点を解消すべく創案されたもので、単純な構成および単純な演算処理によって３次元の動きを入力し得る入力装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、機器に入力装置の傾きを入力する入力装置であって、直交する２軸方向の加速度を検出する２軸加速度センサを有し、前記２軸加速度センサによる重力加速度の検出値に基づいて、前記２軸のまわりの回転角度を検出して、前記機器に入力する。これによって構成および演算処理を単純化し得る。
【００１０】
本発明に係る入力装置において、２軸を略水平に配置することにより重力加速度の検出値から直ちに傾きを検出し得る。
【００１１】
本発明に係る入力装置において、２軸の一方を入力装置から機器に向かって配置することにより、機器に表示された対象と入力装置が一体化したような操作感が得られる。
【００１２】
本発明に係る入力装置において、各軸まわりの回転角度を独立とみなすことにより、各軸方向の加速度の逆三角関数によって各軸まわりの回転角度を算出でき、演算は極めて単純である。
【００１３】
本発明が適用される機器をゲーム装置に適用することによって、従来のジョイステックで実現していた操作性能、臨場感を極めて単純な装置で実現し得る。
【００１４】
【発明の実施の形態】
［第１実施形態］
次に本発明に係る入力装置の第１実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１は、本発明に係る入力装置の第１実施形態をゲーム装置に接続した状態を示す斜視図、図２は、図１の入力装置の内部構成を示すブロック図、図３は、図２における２軸加速度センサの出力の例を示すグラフ、図４は、図２における２軸加速度センサの配置および検出するパラメータを示す斜視図、図５は、図４の２軸加速度センサにおけるＸ軸まわりの回転と、そのときの検出加速度を示す斜視図、図６は、図４の２軸加速度センサにおけるＹ軸まわりの回転と、そのときの検出加速度を示す斜視図である。
【００１６】
図１において、入力装置１０００は例えばゲーム装置２０００に、ケーブル３０００によって接続され、ゲーム装置２０００において実行されるゲームを操作し得る。
【００１７】
ゲーム装置２０００は一体または別体のディスプレイ２０１０およびスピーカ２０２０を備え、実行されるゲームの映像および音声を出力し得る。
【００１８】
ゲーム装置２０００は記憶媒体のドライブ２０３０を備え、ゲームは記憶媒体に記憶されたゲームプログラムによって実行される。
【００１９】
なおゲーム装置２０００を通信回線２０４０に接続し、ネットワーク上のサーバ（図示省略）で実行されるゲームをゲーム装置２０００で表示することも可能である。この場合、入力装置１０００からゲーム装置２０００に入力された動作は、ゲーム装置２０００からサーバに伝送される。
【００２０】
なお入力装置１０００の制御プログラムを記憶媒体からロードし、あるいは通信回線２０４０からダウンロードすることも可能であり、これによって実行すべきゲームその他のプログラムに最適な設定とすることができる。
【００２１】
入力装置１０００は、２軸加速度センサ１０１０、および複数ボタン１０２０、複数レバー１０３０を有し、押されたボタン１０２０の情報、レバー１０３０の傾斜の情報をゲーム装置２０００に入力し得るとともに、入力装置１０００自体の傾きを１個の２軸加速度センサ１０１０によって検出してゲーム装置２０００に入力し得る。
【００２２】
入力装置１０００自体の傾きを検出することによって、ユーザは入力装置１０００の傾きでゲームを操作でき、飛行物体そのものを誘導する感覚、あるいは自らが飛行物体となって飛翔しているような実感が得られる。
【００２３】
また従来の入力装置と異なり、入力装置１０００の傾きを１個の２軸加速度センサ１０１０のみで検出するので、内部構成は極めて単純である。
【００２４】
図２において、入力装置１０００は、入力装置１０００全体を制御するＣＰＵ１０５０を有し、ＣＰＵ１０５０には、バス１０４０を介して２軸加速度センサ１０１０、およびボタン１０２０、レバー１０３０等の入力部１０５８が接続されている。さらにバス１０４０にはシステムメモリ１０５２、ＥＥＰＲＯＭ１０５４、Ｉ／Ｏ１０５６が接続されている。
【００２５】
ＥＥＰＲＯＭ１０５４にはＣＰＵ１０５０が入力装置１０００全体を制御するためのプログラムや、２軸加速度センサ１０１０の出力信号の補正のためのデータ等が格納されている。
【００２６】
システムメモリ１０５２は２軸加速度センサ１０１０の出力保持や、この出力から傾きを算出する際の中間データ保持等に使用される。
【００２７】
Ｉ／Ｏ１０５６はＥＥＰＲＯＭへのプログラム、データ読み込み、その他データの入出力に使用される。読み込むべきデータとしては、２軸加速度センサ１０１０の精度補償のためオフセットデータＤｏｆｆｓｅｔ等がある。出力データとしては、入力装置１０００の動作状態を示す診断データＤｄｉａｇ等がある。
【００２８】
２軸加速度センサ１０１０は、例えばシリコン基盤上に形成されたカンチレバの変位を静電容量変化として検出するものであり、静電容量による時定数の変化をパルス列長変化に変換する。パルス列長変化はデューティ比の変化、すなわちデューティ比の基準値との差として与えられる。
【００２９】
図３において、２軸加速度センサ１０１０は直交する２軸方向の加速度を検出し、検出信号としてパルス列を出力する。
【００３０】
２軸をＸ軸、Ｙ軸、Ｘ軸方向の加速度Ｇｓｘ、Ｙ軸方向の加速度Ｇｓｙ、Ｘ軸方向の検出信号をｇｓｘ、Ｙ軸方向の加速度検出信号をｇｓｙ、検出信号ｇｓｘに対応するパルス列の長さＴｘ、検出信号ｇｓｙに対応するパルス列の長さＴｙとすると、Ｘ方向、Ｙ方向の加速度はそれぞれ式（１）、（２）で表現される。
【００３１】
【数１】
2005000471.tif 000003
ここにＴｘｏ、ＴｙｏはそれぞれＴｘ、Ｙｙの基準値であり、基準値にはオフセットの影響も加味されている。
【００３２】
図４に示すように、入力装置１０００は、２軸加速度センサ１０１０のＸ軸をゲーム装置１０００のディスプレイ２０１０方向に水平向け、Ｙ軸方向は水平に配置される。図４では理解を容易にするためにＺ軸を表示している。ここでＸ軸まわりの回転角度α、Ｙ軸まわりの回転角度βとする。Ｘ軸、Ｙ軸が水平な状態では２軸加速度センサ１０１０の検出加速度は、いずれも「０」である。
【００３３】
なお、Ｘ軸を入力装置１０００からゲーム装置２０００に向かって配置することにより、ディスプレイ２０１０に表示される飛行物体等と入力装置１０００が一体化したような操作感が得られる。
【００３４】
図５に示すように、入力装置１０００がＸ軸まわりに角度αだけ回転したとき、Ｙ軸に傾きが生じ、重力ｇの分力としてＹ軸方向の加速度Ｇｓｙが検出される。式（３）はＧｓｙの計算式を示す。
【００３５】
【数２】
2005000471.tif 000004
図６に示すように、入力装置１０００がＹ軸まわりに角度βだけ回転したとき、Ｘ軸に傾きが生じ、重力加速度ｇの分力としてＸ軸方向の加速度Ｇｓｘが検出される。式（４）はＧｓｘの計算式を示す。
【００３６】
【数３】
2005000471.tif 000005
式（５）、（６）は、式（３）、（４）から角度α、βを算出する演算を示す。
【００３７】
【数４】
2005000471.tif 000006
このように近似的に角度α、βを独立に取り扱うことにより、式（５）、（６）のように、１個の２軸加速度センサ１０１０の出力から、極めて単純な演算によって、２軸の角度検出が可能であり、前後左右の傾きによる３次元の動きを表現できる。
【００３８】
例えば、ディスプレイ２０１０を画面奥に向かっている飛行物体の動作を、入力装置１０００の前傾によって降下、後傾によって上昇、右下りで右旋回、左下りで左旋回のように操作でき、その操作感覚は、ユーザ自らが飛行物体と一体化したような飛翔感を味わうことができる。
【００３９】
［第２実施形態］
次に本発明に係る入力装置の第２実施形態を図面に基づいて説明する。
【００４０】
図７は、第２実施形態におけるＹ軸方向の加速度を示す正面図、図８は、第２実施形態におけるＸ軸方向の加速度を示す正面図である。
【００４１】
第２実施形態は、入力装置１０００の角度α、βの相互の影響を考慮しつつ角度を算出している。
【００４２】
図７、図８において、Ｘ軸、Ｙ軸まわりにそれぞれ角度α、βの回転が生じているとき、Ｇｓｙ、Ｇｓｘは式（７）、（８）によって算出される。
【００４３】
【数５】
2005000471.tif 000007
式（７）、（８）から、式（９）、（１０）に示すように角度α、βが算出される。
【００４４】
【数６】
2005000471.tif 000008
【００４５】
第２実施形態は第１実施形態に比較して演算は複雑化するが検出精度を向上し得る。
【００４６】
以上の実施形態は入力装置をゲーム装置に適用したが、本発明に係る入力装置を汎用コンピュータに接続して使用し、ゲームあるいは種々のソフトウエアの操作に使用し得ることはいうまでもない。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によれば、単純な構成および単純な演算処理によって３次元の動きを入力し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る入力装置の第１実施形態をゲーム装置に接続した状態を示す斜視図である。
【図２】図１の入力装置の内部構成を示すブロック図である。
【図３】図２における加速度センサの出力の例を示すグラフである。
【図４】図２における２軸加速度センサの配置および検出するパラメータを示す斜視図である。
【図５】図４の２軸加速度センサにおけるＸ軸まわりの回転と、そのときの検出加速度を示す斜視図である。
【図６】図４の２軸加速度センサにおけるＹ軸まわりの回転と、そのときの検出加速度を示す斜視図である。
【図７】第２実施形態における２軸加速度センサにおけるＸ軸まわりの回転と、そのときの検出加速度変化を示す斜視図である。
【図８】第２実施形態における２軸加速度センサにおけるＹ軸まわりの回転と、そのときの検出加速度変化を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０００  入力装置
１０１０  ２軸加速度センサ
２０００  ゲーム装置
【図１】
2005000471.tif 000009
【図２】
2005000471.tif 000010
【図３】
2005000471.tif 000011
【図４】
2005000471.tif 000012
【図５】
2005000471.tif 000013
【図６】
2005000471.tif 000014
【図７】
2005000471.tif 000015
【図８】
2005000471.tif 000016