(57)【要約】  本発明は、コンピュータの周辺機器の技術分野に関し、筐体と、筐体内に取り付けられ、端末装置と通信するためのインターフェースチップとを含む空中ハンドコントロール入力装置であって、筐体内に取り付けられ、立体空間のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸における空中ハンドコントロール入力装置の角速度値を収集し、角速度値を含む角速度信号を送信するためのジャイロと、筐体内に取り付けられ、前記ジャイロとインターフェースチップに接続され、ジャイロからの角速度信号に含まれる角速度値とジャイロのサンプリング周期に基づいて、空中ハンドコントロール入力装置のｘｙ平面における回転角度、立体回転方位角及び立体回転方位角での立体回転角度を算出するための角速度処理部と、をさらに含む空中ハンドコントロール入力装置を提供する。本発明は、従来のような平面的な操作および制御機能だけではなく、立体の制御部品の空間の３軸における変位と角度回転に対する操作および制御も実現することができ、インターフェースに対して平面・立体的に全方位的な制御を行うことができる。【選択図】図１
2016536730.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体と、前記筐体内に取り付けられ、端末装置と通信するためのインターフェースチップとを含む空中ハンドコントロール入力装置であって、
前記筐体内に取り付けられ、立体空間のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸における前記空中ハンドコントロール入力装置の角速度値を収集し、前記角速度値を含む角速度信号を送信するためのジャイロと、
前記筐体内に取り付けられ、前記ジャイロと前記インターフェースチップに接続され、前記ジャイロからの前記角速度信号に含まれる前記角速度値と前記ジャイロのサンプリング周期に基づいて、前記空中ハンドコントロール入力装置のｘｙ平面における回転角度、立体回転方位角及び前記立体回転方位角での立体回転角度を算出するための角速度処理部と、
をさらに含むことを特徴とする空中ハンドコントロール入力装置。
【請求項２】
前記筐体内に取り付けられ、前記角速度処理部に接続され、前記ジャイロに角速度値の収集を開始させる開始信号と前記ジャイロに角速度値の収集を終了させる終了信号を発生するための信号収集スイッチをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の空中ハンドコントロール入力装置。
【請求項３】
前記筐体内に取り付けられ、前記空中ハンドコントロール入力装置の加速度値を収集し、前記加速度値を含む加速度信号を送信するための加速度計と、
前記インターフェースチップと前記加速度計と前記信号収集スイッチに接続され、前記加速度計からの前記加速度信号に含まれる前記加速度値と前記加速度計のサンプリング周期に基づいて、立体空間のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸における前記空中ハンドコントロール入力装置の変位変化値を算出し、算出した変位変化値を前記インターフェースチップに送信するための加速度処理部と、をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の空中ハンドコントロール入力装置。
【請求項４】
前記加速度処理部は、
毎回収集した加速度値を分解して得られる、立体空間のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸における前記空中ハンドコントロール入力装置の加速度成分を記憶し、さらに立体空間のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸における前記空中ハンドコントロール入力装置の初期速度を記憶するための記憶モジュールと、
前記加速度成分と、前記初期速度と、前記加速度計のサンプリング周期及び割合係数に基づいて、前記端末装置のインターフェースにある制御対象の、表示空間のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸における変位の変化を制御するための変位変化値を算出するための算出モジュールと、を含むことを特徴とする請求項３に記載の空中ハンドコントロール入力装置。
【請求項５】
前記記憶モジュールは、さらに加速度閾値を記憶し、
前記加速度処理部は、前記加速度値が前記加速度閾値より大きいか否かを判断し、大きい場合に、前記算出モジュールに算出を開始するよう指示する判断モジュールをさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の空中ハンドコントロール入力装置。
【請求項６】
前記筐体の表面に取り付けられ、前記空中ハンドコントロール入力装置への外部の作用力を測るための少なくとも一つの接触圧信号収集器であって、その測った圧力値と接触圧信号収集器を識別するための識別子を含む接触圧信号を発生して送信する接触圧信号収集器と、
前記接触圧信号収集器と前記インターフェースチップに電気的に接続され、前記接触圧信号のうちの圧力値と前記識別子を抽出し、抽出した圧力値と前記識別子を前記インターフェースチップを介して前記端末装置に送信するための接触圧信号処理部と、
をさらに含むことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の空中ハンドコントロール入力装置。
【請求項７】
前記信号収集スイッチは圧力センサーを含むことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の空中ハンドコントロール入力装置。
【請求項８】
前記信号収集スイッチはマイクロスイッチを含むことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の空中ハンドコントロール入力装置。
【請求項９】
空中ハンドコントロール入力方法であって、
ジャイロによって立体空間のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸における空中ハンドコントロール入力装置の角速度値を収集し、
前記角速度値と前記ジャイロのサンプリング周期に基づいて、前記空中ハンドコントロール入力装置のｘｙ平面における回転角度、立体回転方位角及び前記立体回転方位角での立体回転角度を算出することを含むことを特徴とする空中ハンドコントロール入力方法。
【請求項１０】
加速度計によって前記空中ハンドコントロール入力装置の加速度値を収集し、
前記加速度値を立体空間のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸における前記空中ハンドコントロール入力装置の加速度成分に分解し、
前記加速度成分と、立体空間のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸における前記空中ハンドコントロール入力装置の初期速度と、前記加速度計のサンプリング周期及び割合係数に基づいて、前記端末装置のインターフェースにある制御対象の、表示空間のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸における変位の変化を制御するための変位変化値を算出することをさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の空中ハンドコントロール入力方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、端末装置の周辺機器に関し、具体的には空中ハンドコントロール入力装置及びその方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータは、誕生して以来、多くの技術革新がなされてきた。例えば、コンピュータ操作及び制御インターフェースは、コマンドインターフェースからグラフィカルインターフェースへ、さらに目前大変人気のある３Ｄインターフェースへ発展してきた。３Ｄインターフェースは、ユーザーの必要なものをできるだけ直感的に呈することで、ユーザーに良い体験効果を与えることができる。それと共に、マウスなどのコンピュータ入力装置も近年重視され、発展してきた。
【０００３】
エアーマウス（Ａｉｒｍｏｕｓｅ）の発明はコンピュータ入力装置の発展史における一里塚である。オペレータはエアーマウスを任意の平面に置くことなく、エアーマウスは空中にあっても、オペレータによる移動とクリックに応じて、端末インターフェースにある制御対象を制御することができ、自由でかつ便利である。
【０００４】
しかしながら、従来のエアーマウスは、指し棒やリモートコントロール装置などとして多く用いられ、真にコンピュータ入力装置としては用いられなかった。そして、３Ｄゲームや３Ｄモデリング操作などの場合では、インターフェースに対し平面・立体的に全方位的な制御を行う必要があるが、従来のエアーマウスでは制御対象に対して垂直および水平の変位しか制御できないので、そのニーズに応えられないことは明らかである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、如何に支持物に頼らずに、マウスを操作して端末インターフェースにある制御対象に対する平面・立体的な操作及び制御を実現するかを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の実施例は、筐体と、筐体内に取り付けられ、端末装置と通信するためのインターフェースチップとを含む空中ハンドコントロール入力装置であって、前記筐体内に取り付けられ、立体空間のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸における前記空中ハンドコントロール入力装置の角速度値を収集し、前記角速度値を含む角速度信号を送信するためのジャイロと、前記筐体内に取り付けられ、前記ジャイロと前記インターフェースチップに接続され、前記ジャイロからの前記角速度信号に含まれる前記角速度値と前記ジャイロのサンプリング周期に基づいて、前記空中ハンドコントロール入力装置のｘｙ平面における回転角度、立体回転方位角及び前記立体回転方位角での立体回転角度を算出するための角速度処理部と、をさらに含む空中ハンドコントロール入力装置を提供している。
【０００７】
本発明の実施例はさらに、空中ハンドコントロール入力方法であって、ジャイロによって立体空間のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸における空中ハンドコントロール入力装置の角速度値を収集し、前記角速度値と前記ジャイロのサンプリング周期に基づいて、前記空中ハンドコントロール入力装置のｘｙ平面における回転角度、立体回転方位角及び前記立体回転方位角での立体回転角度を算出することを含む空中ハンドコントロール入力方法を提供している。
【発明の効果】
【０００８】
本発明が提供する空中ハンドコントロール入力装置は、支持物に頼らずに、空中で操作を行うことができる。この装置と方法は、従来のような平面的な操作および制御機能だけではなく、立体の制御部品に対する操作および制御も実現することができ、インターフェースに対して平面・立体的に全方位的な制御を行うことができる。
【０００９】
本発明の他の特徴や側面は、以下に図面を参照して例示的な実施例を詳細に説明することにより明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
明細書に含まれ、かつ明細書の一部を構成する図面は、明細書とともに本発明の例示的な実施例、特徴および側面を示すとともに、本発明の原理を解釈するものである。
【図１】図１は、本発明の一つの実施例が提供する空中ハンドコントロール入力装置の構造模式図である。
【図２】図２は、本発明のもう一つの実施例が提供する空中ハンドコントロール入力装置の構造模式図である。
【図３】図３は、本発明のさらに一つの実施例が提供する空中ハンドコントロール入力装置の構造模式図である。
【図４】図４は、本発明のさらに一つの実施例が提供する空中ハンドコントロール入力装置の構造模式図である。
【図５】図５は、本発明の一つの実施例のジャイロの構造模式図である。
【図６】図６は、本発明の一つの実施例の角速度の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付の図面を参照しながら本発明の各種の例示的な実施例、特徴および側面を詳細に説明する。図面において、同一の図面符号は同一または類似する機能を有する素子を示す。図面には実施例の各種の側面が示されているが、特に明記しない限り、その比例に従い図面を描画する必要はない。
【００１２】
ここでの「例示的」という専用語は、「例、実施例として用いられるか、または説明性のものである」ことを意味する。ここで「例示的」に説明した実施例はいずれも他の実施例よりも優れる、または良いと解釈する必要はない。
【００１３】
また、本発明をより良く説明するために、以下の具体的な実施形態において具体的な細部を多く記載した。本発明は、何らかの具体的な細部が無くとも同様に実施できることは、当業者が理解すべきものである。本発明の主旨を際立たせるために、一部の実例では、当業者に良く知られている方法、手段、素子、および回路については詳細に記述しない。
【００１４】
（実施例１）
図１は、本発明の一つの実施例が提供する空中ハンドコントロール入力装置の構造模式図であり、図５は、本発明の一つの実施例のジャイロの構造模式図であり、図６は、本発明の一つの実施例の角速度の模式図である。
【００１５】
この空中ハンドコントロール入力装置は、図１に示すように、ジャイロ６１と角速度処理部６２と信号収集スイッチ３とインターフェースチップ７と筐体８とを含む。
【００１６】
ここで、筐体８は、空中ハンドコントロール入力装置全体の外殻であり、この空中ハンドコントロール入力装置のうちの他の部品を収容している。本実施例において筐体８は半球形であるが、人間工学に基づいて人の掌による操作に適する形状に設計してもよいことは当然である。インターフェースチップ７は端末装置と通信するものである。ジャイロ６１の具体的な構造は図５に示している。
【００１７】
信号収集スイッチ３は、角速度処理部６２に電気的に接続され、ジャイロ６１に空中ハンドコントロール入力装置の角速度値の収集を開始させる開始信号を発生し、さらにジャイロ６１に当該角速度値の収集を停止させる終了信号を発生するものである。信号収集スイッチ３は、マイクロスイッチであってもよく、圧力センサーと圧力信号処理部との組み合わせなどであってもよい。
【００１８】
信号収集スイッチ３がマイクロスイッチである場合に、ユーザがマイクロスイッチを押すと、マイクロスイッチのスナッププレートが常開接点に接触され、開始信号が発生され、この開始信号は角速度処理部６２に送信される。また、ユーザによるマイクロスイッチへの接触が無くなると、マイクロスイッチのスナッププレートが常閉接点に接触され、終了信号が発生され、この終了信号は角速度処理部６２に送信される。
【００１９】
信号収集スイッチ３が圧力センサーと圧力信号処理部との組み合わせである場合に、ユーザがこの圧力センサーに圧力を加えると、圧力値を含む圧力信号が発生され、この圧力信号は圧力信号処理部に送信される。圧力信号処理部によりこの圧力値が設定圧力閾値よりも大きいと判断した場合には、開始信号が発生され、この開始信号は角速度処理部６２に送信される。また、圧力信号処理部によりこの圧力値が設定圧力閾値よりも小さいと判断した場合には、終了信号が発生され、この終了信号は角速度処理部６２に送信される。
【００２０】
ジャイロ６１は角速度処理部６２に接続され、角速度処理部６２はさらにインターフェースチップ７および信号収集スイッチ３に接続されている。角速度処理部６２は信号収集スイッチ３が送信した開始信号を受信すると、角速度値の収集を開始するようにジャイロ６１を制御する。
【００２１】
具体的に、ジャイロ６１は、立体空間のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の３軸における空中ハンドコントロール入力装置の角速度値（Δαx，Δｖy＝Δａy * Ｔ，Δαy）を収集し、収集した角速度値（Δαx，Δｖy＝Δａy * Ｔ，Δαy）を含む角速度信号を角速度処理部６２に送信する。
【００２２】
図６に示すように、角速度処理部６２は、受信した３軸における空中ハンドコントロール入力装置の角速度値及びジャイロ６１のサンプリング周期に基づいて、以下の公式によってｘｙ平面におけるこの空中ハンドコントロール入力装置の回転角度∠β、空中ハンドコントロール入力装置の立体回転方位角∠α、及び当該立体回転方位角での立体回転角度∠φを算出する。
【００２３】
具体的に、ｘｙ平面における空中ハンドコントロール入力装置の回転角度∠βは、公式（１）に基づいて算出される。
【数１】
2016536730.tif 000003
【００２４】
ここで、ωzは空中ハンドコントロール入力装置のｚ軸の角速度であり、ωxyはｘｙ平面における空中ハンドコントロール入力装置の回転角速度であり、Tはジャイロ６１のサンプリング周期である。図６に示すように、ｘｙ平面の角速度はｚ軸の角速度であるため、ωxy＝ωz。本実施例において回転角度∠βは、端末装置のインターフェースにある制御対象の、表示空間のｘｙ平面における回転角度を制御するためのものである。
【００２５】
空中ハンドコントロール入力装置の立体回転方位角∠αは、公式（２）に基づいて算出される。
【数２】
2016536730.tif 000004
【００２６】
ここで、ωxは空中ハンドコントロール入力装置のｘ軸の角速度であり、ωyは空中ハンドコントロール入力装置のｙ軸の角速度である。さらに図６に示すように、ｘ軸の角速度ωxとｙ軸の角速度ωyの合成角速度をωlとして１軸の方向が得られ、さらに半直線OEがｘｙ平面上で１軸に垂直していることから、半直線OEの方向が得られ、半直線OEとｘ軸の正方向のなす交角は立体回転方位角∠αである。立体回転方位角∠αは、空中ハンドコントロール入力装置のｘ軸角速度ωxとｙ軸角速度ωyの変化に伴って変化する。立体回転方位角∠αは、端末装置のインターフェースにある制御対象の、表示空間のｘｙ平面における立体回転方位を制御するためのものである。
【００２７】
空中ハンドコントロール入力装置の立体回転方位角∠αでの立体回転角度∠φは、公式（３）に基づいて算出される。
【数３】
2016536730.tif 000005
【００２８】
ここで、ωxは空中ハンドコントロール入力装置のｘ軸角速度であり、ωyは空中ハンドコントロール入力装置のｙ軸角速度であり、ωzは空中ハンドコントロール入力装置のｚ軸角速度であり、Tはジャイロ６１のサンプリング周期である。さらに図６に示すように、立体回転方位角∠αでの立体回転角速度は１軸の回転角速度ωlであるため、∠φ＝ωl * Ｔある。立体回転方位角∠αでの立体回転角度∠φは、端末装置のインターフェースにある制御対象の、表示空間のｘｙ平面における回転方位角での立体回転角度を制御するためのものである。
【００２９】
本実施例において空中ハンドコントロール入力装置のｘｙ平面における回転角度、立体回転方位角及び立体回転方位角での回転角度を算出する方法は、上述した公式にて挙げた方法に限らず、空中ハンドコントロール入力装置の動作による端末装置の表示空間にある制御対象への動作制御を反映できればよい。
【００３０】
本実施例はさらに、以下のステップを含む空中ハンドコントロール入力方法を提供している。
【００３１】
ステップＳ１１において、ジャイロによって空中ハンドコントロール入力装置のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の角速度値を収集する。
【００３２】
ステップＳ１２において、この角速度値とジャイロのサンプリング周期に基づいて、空中ハンドコントロール入力装置のｘｙ平面における回転角度、立体回転方位角及び前記立体回転方位角での立体回転角度を算出する。
【００３３】
本実施例におけるジャイロ６１は、フリーボールベアリングジャイロ、液体浮上式ジャイロ（ｌｉｑｕｉｄ ｆｌｏａｔｅｄ ｇｙｒｏｓｃｏｐｅ）、静電式ジャイロ、レーザージャイロ、容量式ジャイロなどでよいが、インベンセンス（ＩｎｖｅｎＳｅｎｓｅ）社製の容量式ジャイロを採用するのが好ましい。
【００３４】
（実施例２）
図２に示すように、本実施例の空中ハンドコントロール入力装置は、上述した実施例１に加速度計４１と加速度処理部４２を追加したものである。そして、加速度計４１は加速度処理部４２に接続され、加速度処理部４２はさらに信号収集スイッチ３およびインターフェースチップ７に電気的に接続されている。さらに、信号収集スイッチ３は、加速度計４１に加速度値の収集を開始するよう指示する開始信号と加速度４１に加速度値の収集を停止するよう指示する終了信号を加速度処理部４２に送信するものである。
【００３５】
加速度処理部４２は、空中ハンドコントロール入力装置の加速度を収集する都度に処理して得られるｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の３軸方向における加速度成分を記憶するためのものであって、さらに空中ハンドコントロール入力装置のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸における初期速度を記憶するための記憶モジュールを含む。ここで、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の方向は加速度計の工場出荷時にすでに設定されるが、この３軸の方向は通常以下のように定義される。すなわち、空中ハンドコントロール入力装置を水平面に置き、この空中ハンドコントロール入力装置の底面をｘｙ平面としたとき、この装置が指す方向がｘ軸の方向であり、ｘ軸に垂直する右側の方向がｙ軸方向であり、この平面に垂直しかつ上方を向く方向がｚ軸方向であると定義する。
【００３６】
加速度処理部４２は、信号収集スイッチ３からの開始信号を受信した後、加速度計４１に空中ハンドコントロール入力装置の加速度値の収集を開始するよう指示する。
【００３７】
加速度計４１は、加速度処理部４２の指示に応じて、空中ハンドコントロール入力装置の１サンプリング周期の加速度値の収集を開始し、収集した加速度値を含む加速度信号を加速度処理部４２に送信する。加速度処理部４２は、受信した加速度値をｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の３軸方向の加速度成分（αxi，αyi，αzi）に分解し、前回収集した各方向の加速度成分（αxi-1，αyi-1，αzi-1）に基づいて加速度変化値（Δαx，Δαy，Δαz）を得る。そして、加速度変化値（Δαx，Δαy，Δαz）に基づいて各方向における速度変化値（Δｖx，Δｖy，Δｖz）を算出する。公式は以下の通りである。
【数４】
2016536730.tif 000006
【００３８】
ここで、Δαxは空中ハンドコントロール入力装置のｘ軸方向における加速度変化値であり、且つΔαx＝αxi−αxi-1である。Δαyは空中ハンドコントロール入力装置のｙ軸方向における加速度変化値であり、且つΔαy＝αyi−αyi-1である。Δαzは空中ハンドコントロール入力装置のｚ軸方向における加速度変化値であり、且つΔαz＝αzi−αzi-1である。Tはサンプリング周期である。Δｖxは空中ハンドコントロール入力装置のｘ軸方向における速度変化値であり、Δｖyは空中ハンドコントロール入力装置のｙ軸方向における速度変化値であり、Δｖzは空中ハンドコントロール入力装置のｚ軸方向における速度変化値である。
【００３９】
そして、加速度処理部４２は、記憶したｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の初期速度（Δｖx0，Δｖy0，Δｖz0）に基づいて、制御対象の３軸における変位変化値を算出する。公式は以下の通りである。
【数５】
2016536730.tif 000007
【００４０】
ここで、Δｓx1は空中ハンドコントロール入力装置のｘ軸方向における変位変化値であり、ｌxはｘ軸の変位変化値の割合係数であり、Δｓxは端末装置のインターフェースにある制御対象のｘ軸方向における変位変化値である。
【００４１】
Δｓy1は空中ハンドコントロール入力装置のｙ軸方向における変位変化値であり、ｌyはｙ軸の変位変化値の割合係数であり、Δｓyは端末装置のインターフェースにある制御対象のｙ軸方向における変位変化値である。
【００４２】
Δｓz1は空中ハンドコントロール入力装置のｚ軸方向における変位変化値であり、ｌzはｚ軸の変位変化値の割合係数であり、Δｓzは端末装置のインターフェースにある制御対象のｚ軸方向における変位変化値である。
【００４３】
各割合係数は、実際の各種の状況に応じて変更可能であり、空中ハンドコントロール入力装置の運動による制御対象への変位制御を体現することができれば、三つの割合係数は同一であっても異なってもよい。例えば、制御対象の移動幅を大きくしたい場合は、割合係数を大きくすればよい。
【００４４】
そして、加速度処理部４２はΔｓx、Δｓy、Δｓzを含む変位変化量信号をインターフェースチップ７に送信し、インターフェースチップ７は通信モジュールを介してこの変位変化量信号を端末装置に送信する。Δｓx、ΔｓyとΔｓzはそれぞれ端末装置のインターフェースにある制御対象の、表示空間のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向における変位変化量の制御に用いられる。
【００４５】
そして、加速度処理部４２は、公式ｖx0＝ｖx0＋Δｖx、ｖy0＝ｖy0＋Δｖyとｖz0＝ｖz0＋Δｖzに基づいて、今回測った空中ハンドコントロール入力装置の３軸速度値を算出し記憶して、次回のサンプリングの初期速度として利用する。加速度処理部４２は終了信号を受信すると、（ｖx0，ｖy0，ｖz0）の値を0にする。
【００４６】
さらに、加速度処理部４２は判断モジュールを含み得る。この場合、記憶モジュールはさらに加速度閾値を記憶し、この加速度閾値は経験に基づいて設定できる。判断モジュールは、加速度計４１が収集した加速度値が加速度閾値よりも大きいか否かを判断するものであり、ユーザーの手振れなどの動作による誤操作を避けるために、加速度値がこの加速度閾値よりも大きいときのみ、加速度値を分解して後続の算出を行う。
【００４７】
本実施例はさらに、以下のステップを含む空中ハンドコントロール入力方法を提供している。
【００４８】
ステップＳ２１において、加速度計は空中ハンドコントロール入力装置の加速度値を収集し、この加速度値を含む加速度信号を加速度処理部に送信する。
【００４９】
ステップＳ２２において、加速度処理部は、この加速度値を立体空間のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向における加速度成分に分解する。
【００５０】
ステップＳ２３において、加速度処理部は、加速度成分と記憶された前回の収集にて得られた加速度成分に基づいて加速度変化値を得て、この加速度変化値とサンプリング周期を乗算して空中ハンドコントロール入力装置の３軸方向における速度変化値を得て、その後、この加速度変化値と速度変化値とサンプリング周期、及び割合係数に基づいて、端末装置のインターフェースにある制御対象の３軸における変位変化を制御するための変位変化値を算出する。
【００５１】
本実施例の加速度計４１は、容量式加速度計、気泡式加速度計及び圧力式加速度計で良いが、容量式加速度計を採用するのが好ましい。
【００５２】
（実施例３）
図３に示すように、本実施例の空中ハンドコントロール入力装置は、上述した実施例１に左接触圧信号収集器１１と右接触圧信号収集器１２と接触圧信号処理部２を追加したものである。左接触圧信号収集器１１と右接触圧信号収集器１２はそれぞれ接触圧信号処理部２に電気的に接続され、接触圧信号処理部２はインターフェースチップ７に電気的に接続されている。
【００５３】
実際に、接触圧信号収集器は一つまたは複数設置してもよい。
【００５４】
左接触圧信号収集器１１と右接触圧信号収集器１２は、それらに対する外力の作用力をセンシングすると、それぞれ接触圧情報を含む接触圧信号を生成し、この接触圧情報は圧力値及びこの接触圧信号収集器の識別子を含む。そして、左接触圧信号収集器１１と右接触圧信号収集器１２は、生成した接触圧信号をそれぞれ接触圧信号処理部２に送信する。接触圧信号処理部２は、受信した接触圧信号から接触圧情報を抽出し、それを２組の接触圧情報を含む情報組に合併し、情報組をインターフェースチップ７に送信する。インターフェースチップ７は、受信した情報組を端末装置に送信する。触圧面信号収集器を一つしか設けていない場合は、接触圧信号処理部２は受信した接触圧信号をインターフェースチップ７に転送することしかしない。
【００５５】
本実施例において、接触圧情報は、端末装置のプログラムへ対応する動作を実行するよう指示するものである。例えば、左接触圧信号収集器１１によって端末装置のインターフェース上のプレイヤーのプレイボタンを制御するとき、圧力値の大きさはプレイの速さに対応し、連続するＮ個のサンプリング周期の圧力は下位のメニューをポップアップ表示するか否かに対応するなどである。接触圧情報のうちの識別子は、この情報がどの接触圧信号収集器からのものかを表す。
【００５６】
接触圧信号収集器は、ピエゾ抵抗式圧力センサー、インダクタンス式圧力センサー、容量式圧力センサー、共振式圧力センサー、電気抵抗歪みゲージ式圧力センサー、半導体歪みゲージ式圧力センサー、容量式加速度センサー及びマイクロスイッチなどでよい。ピエゾ抵抗式圧力センサーは、価格が極めて低く、高精度及び優れた線形特性を有するので、本実施例ではピエゾ抵抗式圧力センサーを接触圧収集器として採用するのが好ましい。
【００５７】
筐体８における接触圧信号収集器に対応する位置は活動可能に設置され、これにより、押したとき接触圧信号収集器に接触して接触圧信号を発生することができるようになる。
【００５８】
本実施例はさらに、以下のステップを含む空中ハンドコントロール入力方法を提供している。
【００５９】
ステップＳ３１において、各接触圧信号収集器は外力のハンドコントロール入力装置への操作力を測り、圧力値及びこの接触圧信号収集器の識別子が含まれる接触圧情報を含む接触圧信号を生成し、接触圧信号を接触圧信号処理部に送信する。
【００６０】
ステップＳ３２において、接触圧信号処理部は、接触圧信号をインターフェースチップを介して端末装置に送信する。
【００６１】
（実施例４）
図４に示すように、本実施例の空中ハンドコントロール入力装置は、上述した実施例２に左接触圧信号収集器１１と右接触圧信号収集器１２と接触圧信号処理部２を追加したものである。左接触圧信号収集器１１と右接触圧信号収集器１２はそれぞれ接触圧信号処理部２に電気的に接続され、接触圧信号処理部２はインターフェースチップ７に電気的に接続されている。
【００６２】
追加した部分の機能および原理は実施例３と同じであるので、ここでは再び述べない。
【００６３】
当業者であれば、上述した実施例の一部或いは全てのプロセスは、コンピュータプログラムによって関連するハードウェアを指示することにより実現でき、前記プログラムはコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶でき、このプログラムの実行に、上述した各実施例のプロセスが含まれることができる。ここで、上述した記憶媒体は、磁気ディスク、光ディスク、リードオンリーメモリ（Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ、ＲＯＭ）或いはランダムアクセスメモリ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ、ＲＡＭ）などでよい。
【００６４】
以上に述べたのは、本発明の具体的な実施形態に過ぎず、本発明の保護範囲は、これに限定されず、この技術分野に熟知する任意の業者が本発明に開示された技術的範囲内で容易に想到できる変更や置き換えにまで及ぶ。したがって、本発明の保護範囲は、添付の特許請求の範囲を基準とすべきである。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明の実施例が提供する空中ハンドコントロール入力装置は、コンピュータの周辺機器の分野に適用することができ、この空中ハンドコントロール入力装置は、支持物に頼らずに、空中で操作を行うことができ、この装置と方法は、従来のような平面的な操作および制御機能だけではなく、立体の制御部品に対する操作および制御も実現することができ、インターフェースに対して平面・立体的に全方位的な制御を行うことができる。
【符号の説明】
【００６６】
１１  左接触圧信号収集器
１２  右接触圧信号収集器
２  接触圧信号処理部
３  信号収集スイッチ
４１  加速度計
４２  加速度処理部
６１  ジャイロ
６２  角速度処理部
７  インターフェースチップ
８  筐体
【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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【手続補正書】
【提出日】平成28年6月24日(2016.6.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体と、前記筐体内に取り付けられ、端末装置と通信するためのインターフェースチップとを含む空中ハンドコントロール入力装置であって、
前記筐体内に取り付けられ、立体空間のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸における前記空中ハンドコントロール入力装置の角速度値を収集し、前記角速度値を含む角速度信号を送信するためのジャイロと、
前記筐体内に取り付けられ、前記ジャイロと前記インターフェースチップに接続され、前記ジャイロからの前記角速度信号に含まれる前記角速度値と前記ジャイロのサンプリング周期に基づいて、前記空中ハンドコントロール入力装置のｘｙ平面における回転角度、立体回転方位角及び前記立体回転方位角での立体回転角度を算出するための角速度処理部と、
をさらに含むことを特徴とする空中ハンドコントロール入力装置。
【請求項２】
前記筐体内に取り付けられ、前記角速度処理部に接続され、前記ジャイロに角速度値の収集を開始させる開始信号と前記ジャイロに角速度値の収集を終了させる終了信号を発生するための信号収集スイッチをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の空中ハンドコントロール入力装置。
【請求項３】
前記筐体内に取り付けられ、前記空中ハンドコントロール入力装置の加速度値を収集し、前記加速度値を含む加速度信号を送信するための加速度計と、
前記インターフェースチップと前記加速度計と前記信号収集スイッチに接続され、前記加速度計からの前記加速度信号に含まれる前記加速度値と前記加速度計のサンプリング周期に基づいて、立体空間のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸における前記空中ハンドコントロール入力装置の変位変化値を算出し、算出した変位変化値を前記インターフェースチップに送信するための加速度処理部と、をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の空中ハンドコントロール入力装置。
【請求項４】
前記加速度処理部は、
毎回収集した加速度値を分解して得られる、立体空間のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸における前記空中ハンドコントロール入力装置の加速度成分を記憶し、さらに立体空間のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸における前記空中ハンドコントロール入力装置の初期速度を記憶するための記憶モジュールと、
前記加速度成分と、前記初期速度と、前記加速度計のサンプリング周期及び割合係数に基づいて、前記端末装置のインターフェースにある制御対象の、表示空間のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸における変位の変化を制御するための変位変化値を算出するための算出モジュールと、を含むことを特徴とする請求項３に記載の空中ハンドコントロール入力装置。
【請求項５】
前記記憶モジュールは、さらに加速度閾値を記憶し、
前記加速度処理部は、前記加速度値が前記加速度閾値より大きいか否かを判断し、大きい場合に、前記算出モジュールに算出を開始するよう指示する判断モジュールをさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の空中ハンドコントロール入力装置。
【請求項６】
前記筐体の表面に取り付けられ、前記空中ハンドコントロール入力装置への外部の作用力を測るための少なくとも一つの接触圧信号収集器であって、その測った圧力値と接触圧信号収集器を識別するための識別子を含む接触圧信号を発生して送信する接触圧信号収集器と、
前記接触圧信号収集器と前記インターフェースチップに電気的に接続され、前記接触圧信号のうちの圧力値と前記識別子を抽出し、抽出した圧力値と前記識別子を前記インターフェースチップを介して前記端末装置に送信するための接触圧信号処理部と、
をさらに含むことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の空中ハンドコントロール入力装置。
【請求項７】
前記信号収集スイッチは圧力センサーを含むことを特徴とする請求項２から５のいずれかに記載の空中ハンドコントロール入力装置。
【請求項８】
前記信号収集スイッチはマイクロスイッチを含むことを特徴とする請求項２から５のいずれかに記載の空中ハンドコントロール入力装置。
【請求項９】
空中ハンドコントロール入力方法であって、
ジャイロによって立体空間のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸における空中ハンドコントロール入力装置の角速度値を収集し、
前記角速度値と前記ジャイロのサンプリング周期に基づいて、前記空中ハンドコントロール入力装置のｘｙ平面における回転角度、立体回転方位角及び前記立体回転方位角での立体回転角度を算出することを含むことを特徴とする空中ハンドコントロール入力方法。
【請求項１０】
加速度計によって前記空中ハンドコントロール入力装置の加速度値を収集し、
前記加速度値を立体空間のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸における前記空中ハンドコントロール入力装置の加速度成分に分解し、
前記加速度成分と、立体空間のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸における前記空中ハンドコントロール入力装置の初期速度と、前記加速度計のサンプリング周期及び割合係数に基づいて、前記端末装置のインターフェースにある制御対象の、表示空間のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸における変位の変化を制御するための変位変化値を算出することをさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の空中ハンドコントロール入力方法。
【国際調査報告】
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