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3次元位置入力装置 コモンズ

国内特許コード P06A009660
掲載日 2007年2月16日
出願番号 特願2005-003118
公開番号 特開2006-190212
登録番号 特許第4644800号
出願日 平成17年1月7日(2005.1.7)
公開日 平成18年7月20日(2006.7.20)
登録日 平成22年12月17日(2010.12.17)
発明者
  • 多田 好克
  • 和田 将
出願人
  • 学校法人電気通信大学
発明の名称 3次元位置入力装置 コモンズ
発明の概要

【課題】 ポインティングデバイスの3次元位置及び回転角を、絶対座標と相対座標の両方で求めることが可能で、コンパクトで使い易い3次元位置入力装置を提供する。
【解決手段】 円錐状の光を発するポインティングデバイス5の発する光が投影部6上に作る楕円または円の平面投影像を撮像機器7で撮影し、その画像から算出される前記平面投影像の楕円の中心座標と焦点の座標と長軸の長さと短軸の長さと傾き、または円の中心座標と半径などの特徴量に基づいてポインティングデバイス5の3次元位置及び回転角を算出する。
【選択図】 図13

従来技術、競合技術の概要


現在普及しているコンピュータ及び電子機器等への入力装置としては、マウス及びタブレット等の2次元の位置情報入力装置が一般的に使われているが、情報処理を行う上で、ある特殊な専門的分野を除いては、3次元位置入力装置は特に必要に迫られることはなかった。



しかし、処理速度が向上するに従って、3次元コンピュータグラフィクスを扱ったり、機械を遠隔操作したりする際に、直接3次元の座標値を入力することにより、作業効率が上がったり、より的確に対象物を扱うことが可能となってきている。



3次元位置入力装置としては、例えば特許文献1に開示されたものがある。この3次元位置入力装置では、指の圧力による光の反射面の変化で相対変化を求めている。可動部分に外から圧力を加えることで変形する反射面に、発光素子から発生した光が当たり、反射した光が受光素子に当たる。可動部分に指などで圧力を加えると、反射面の法線ベクトルが変化し光の軌道も変化するため、受光素子に当たる光も変化する。この変化を読み取ることで可動部分の変位を算出し、指の移動量、移動方向を算出する。



また、他の3次元位置入力装置としては、例えば特許文献2に開示されたものがある。この3次元位置入力装置は、ポインティングデバイスから発せられた電波を三点測量の要領で最低3つのセンサで受信するものである。複数のセンサで受信した電波は、発信源の位置によってセンサに到達する時間にずれが生じる。このずれを求めることで3次元位置を求める。また、ポインティングデバイスに2つのセンサを用いることで、ポインティングデバイスの指している方向を得る。



また、他の3次元位置入力装置としては、ジョイスティック(前後左右方向の位置操作を行うレバーと上下方向の位置操作を行うボタンとを有する)とトラックボールとを用いて3つの回転を表現するものがある。

【特許文献1】特開平9-16325号公報

【特許文献2】特開平10-171591号公報

産業上の利用分野


本発明は、電子黒板あるいはコンピュータ等に3次元位置情報を入力あるいは表示するための3次元位置入力装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
先端部分に光源を持ち、前記光源が出力する光の消滅及び出現を切り替える手段を有するポインティングデバイスと、
前記ポインティングデバイスの発する前記光が作る楕円または円の平面投影像を映す平面状の投影部と、
前記光源が出力する光の消滅及び出現を切り替える手段により前記光源の光を消滅させることで前記平面投影像が消えたときから一定時間、前記光の消滅及び出現をON/OFF情報として時間的に羅列するシグナルパターンを取得する信号取得部と、
前記シグナルパターンに基づいて複数の入力処理を識別する入力処理識別手段と、
予め登録された異なる複数のシグナルパターンの情報に対応した個別処理を実行する個別処理実行部と、
前記平面投影像を撮影する撮像機器と、
前記撮像機器により撮影された画像から前記平面投影像の特徴量を算出する特徴量算出手段と、
前記特徴量から前記ポインティングデバイスの3次元位置及び回転角を算出する位置算出手段とを具備し、
前記入力処理識別手段は、前記一定時間内に出現した前記シグナルパターンと前記予め登録された異なる複数のシグナルパターンとの一致を判断し、一致した場合は前記個別処理実行部が前記個別処理を実行し、一致しない場合は、前記信号取得部が新たにシグナルパターンを再取得し、前記新たなシグナルパターンと前記予め登録された異なる複数のシグナルパターンとの一致を判断することを特徴とする3次元位置入力装置。

【請求項2】
前記ポインティングデバイスは、光源の光軸を中心に円錐状の光線を発することを特徴とする請求項1に記載の3次元位置入力装置。

【請求項3】
前記ポインティングデバイスは、光源の光軸を通る光線を発生することを特徴とする請求項1または2に記載の3次元位置入力装置。

【請求項4】
前記ポインティングデバイスの発する平面投影像は、1箇所、欠けを生じ、前記位置算出手段は、前記欠けを利用して前記回転角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1項に記載の3次元位置入力装置。

【請求項5】
前記ポインティングデバイスは、楕円の周上または円周上に複数の光の点を発生し、前記位置算出手段は、前記複数の光の点のうち、ある光の点に着目して前記回転角を算出することを特徴とする請求項1に記載の3次元位置入力装置。

【請求項6】
前記撮像機器は、前記特徴量算出手段と前記位置算出手段とを具備することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の3次元位置入力装置。

【請求項7】
前記平面状の投影部は、光を感知する機能を具備し、前記ポインティングデバイスの発する前記平面投影像もしくは前記複数の光の点の位置情報を読み取る平面状の光感知器であって、
この光感知器により読み取った前記平面投影像の特徴量もしくは前記複数の光の点の特徴量を算出する特徴量算出手段と、
前記特徴量から前記ポインティングデバイスの3次元位置及び回転角を算出する位置算出手段とを具備することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の3次元位置入力装置。

【請求項8】
前記特徴量は、楕円の中心座標と焦点の座標と長軸の長さと短軸の長さと傾き、または円の中心座標と半径であることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の3次元位置入力装置。
産業区分
  • 入出力装置
  • 工業用ロボット
  • 測定
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2005003118thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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