JPH08320761A - Three-dimensional input device and input/output device using the same - Google Patents
Three-dimensional input device and input/output device using the sameInfo
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- JPH08320761A JPH08320761A JP7125444A JP12544495A JPH08320761A JP H08320761 A JPH08320761 A JP H08320761A JP 7125444 A JP7125444 A JP 7125444A JP 12544495 A JP12544495 A JP 12544495A JP H08320761 A JPH08320761 A JP H08320761A
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- A63F2300/00—Features of games using an electronically generated display having two or more dimensions, e.g. on a television screen, showing representations related to the game
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- A63F2300/105—Features of games using an electronically generated display having two or more dimensions, e.g. on a television screen, showing representations related to the game characterized by input arrangements for converting player-generated signals into game device control signals using inertial sensors, e.g. accelerometers, gyroscopes
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、３次元空間における位
置または位置と方向を入力するための３次元入力装置に
関し、より詳細には、３自由度或いは６自由度の変化に
応じる該入力装置及びバーチャルリアリティやゲームの
分野で利用し得る構造が簡単で安価な該入力装置を用い
た入出力装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a three-dimensional input device for inputting a position or a position and direction in a three-dimensional space, and more specifically, the input device responding to changes in three degrees of freedom or six degrees of freedom. Also, the present invention relates to an input / output device using the input device which has a simple structure and can be used in the fields of virtual reality and games.
【０００２】[0002]
【従来の技術】最近のコンピュータの性能の向上に伴っ
て、バーチャルリアリティやゲームなどの３次元データ
処理の頻度が高まり、３次元入力の必要性が高まってい
る。図２０は、従来技術の例として、特開平５−２１６
５８３号に開示されている６自由度の当該入力装置の構
造を示す。手で操作するハンドル５１が６本のシリンダ
５２を介して台座５３に接続されている。ハンドル５１
を操作すると、６本のシリンダ５２の長さが変化するの
で、これらの長さを求め、求めた長さを演算することに
よって、ハンドル５１の位置と方向を入力することがで
きる。しかし、小型，軽量，安価な当該装置の必要性が
高まる中で、従来のものは、上記の従来例のように、６
本のシリンダを保持するというようなことから、大きな
台座５３を必要とするものが多く、この条件を満足する
ものではなかった。2. Description of the Related Art With recent improvements in computer performance, the frequency of three-dimensional data processing for virtual reality, games, etc. has increased, and the need for three-dimensional input has increased. FIG. 20 shows, as an example of the prior art, Japanese Patent Laid-Open No. 5-216.
The structure of the said input device of 6 degrees of freedom disclosed by No. 583 is shown. A manually operated handle 51 is connected to a pedestal 53 via six cylinders 52. Handle 51
When the is operated, the lengths of the six cylinders 52 are changed. Therefore, the position and direction of the handle 51 can be input by obtaining these lengths and calculating the obtained lengths. However, as the need for a small, lightweight, and inexpensive device increases, the conventional device has a
Many of them require a large pedestal 53 because they hold a cylinder of a book, and this condition is not satisfied.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
状況に鑑みてなされたものであって、３次元入力装置の
要素となる検出素子を小型，軽量の新たな構造のものと
するとともに、この長さ検出素子を用いることにより、
小型，軽量な当該入力装置、或いは、バーチャルリアリ
ティ分野における当該入力装置を用いた入出力装置を安
価に提供することをその目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has a new structure of a small and lightweight detection element as an element of a three-dimensional input device. , By using this length detecting element,
It is an object of the present invention to provide a compact and lightweight input device or an input / output device using the input device in the field of virtual reality at low cost.
【０００４】[0004]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、（１）前後左右の２自由度を入力できる
１個のジョイスティックに、上下に長さを可変とした長
さ検出用素子を結合して、上下前後左右の３自由度を検
出できるようにした３次元位置検出手段と、前記３次元
位置検出手段からの出力を使って所定座標における３次
元位置を算出する演算手段と、前記演算手段からの出力
をコンピュータに伝送するインターフェイス手段とから
構成されていることを特徴とする３次元入力装置、或い
は、（２）前後左右の２自由度を入力できる１個のジョ
イスティックに、上下に長さを可変とした長さ検出用素
子の一端を結合し、該素子の他端をもう１個のジョイス
ティックに結合して、さらに前記長さ検出用素子の棒状
素子軸まわりの回転を検出するための回転検出手段を設
けることにより、上下前後左右の３方向の位置とヨー，
ピッチ，ロールの３方向の角度の合計６自由度を検出で
きるようにした６自由度検出手段と、前記６自由度検出
手段からの出力を使って、所定座標における３次元位置
と、その位置での検出部分の方向角であるヨー，ピッ
チ，ロールを算出する演算手段と、前記演算手段からの
出力をコンピュータに伝送するインターフェイス手段と
から構成されていることを特徴とする３次元入力装置、
或いは、（３）上記（１）又は（２）における長さ検出
素子を、樹脂または金属で製作した太さの異なる筒状部
品を、入れ子構造に組み合わせて製作した伸縮自在の棒
状素子において、各筒状部品が電気抵抗をもっている
か、または各筒状部品に電気抵抗を示す物質をコーティ
ングし、なおかつ各筒状部品間の接触部を通電性の構造
とすることによって、棒状素子全体の電気抵抗を測定し
て棒状素子の長さを計測できるようにしたことを特徴と
する検出素子としてなる３次元入力装置、或いは、
（４）上記（３）の検出素子における各筒状部品により
構成される電気抵抗の回路が２回路以上を含み、測定精
度を向上させるようにしたことを特徴としてなる３次元
入力装置、或いは、（５）前記（１）〜（４）のいずれ
か１つの３次元入力装置と、頭部搭載型ディスプレイ
と、スイッチを複数備えたコントロールパッドからなる
ことを特徴とする３次元入力装置を用いた入出力装置を
構成する。SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides (1) one joystick capable of inputting two degrees of freedom in front, rear, left and right, and a length detection in which the length can be changed up and down. Three-dimensional position detecting means that is capable of detecting three degrees of freedom in up, down, front, back, left, and right, and computing means for calculating a three-dimensional position at predetermined coordinates by using outputs from the three-dimensional position detecting means. And a three-dimensional input device comprising an interface means for transmitting the output from the arithmetic means to a computer, or (2) one joystick capable of inputting two degrees of freedom in front, rear, left and right. , One end of a length detecting element whose length is variable in the vertical direction is connected, and the other end of the element is connected to another joystick, and the length detecting element is further rotated around the rod-shaped element axis. By providing a rotation detecting means for detecting the upper and lower front and rear left and right three-way position and yaw,
A 6-degree-of-freedom detecting means capable of detecting a total of 6-degree-of-freedom of pitch and roll angles in three directions, and an output from the 6-degree-of-freedom detecting means are used to determine a three-dimensional position at predetermined coordinates and its position. A three-dimensional input device, comprising: computing means for computing the yaw, pitch, and roll which are the directional angles of the detection portion of, and interface means for transmitting the output from the computing means to a computer.
Alternatively, (3) in the telescopic rod-shaped element manufactured by combining the length detecting element in the above (1) or (2) with tubular parts made of resin or metal and having different thicknesses in a nested structure, The tubular parts have electrical resistance, or by coating each tubular part with a substance exhibiting electrical resistance, and by making the contact part between each tubular part a conductive structure, the electrical resistance of the entire rod-shaped element is reduced. A three-dimensional input device serving as a detection element, characterized in that the length of the rod-shaped element can be measured.
(4) A three-dimensional input device characterized in that the electric resistance circuit formed by each tubular part in the detection element of (3) above includes two or more circuits to improve the measurement accuracy, or (5) A three-dimensional input device characterized by comprising a three-dimensional input device according to any one of (1) to (4), a head-mounted display, and a control pad provided with a plurality of switches. Configure I / O devices.
【０００５】[0005]
【作用】長さ検出素子の作用は、棒状素子が伸縮する
と、入れ子構造の筒状部品間の接触部が変化するが、伸
びると接触部の間隔が伸びて抵抗値が大きくなることか
ら、根元部分で棒状素子の抵抗Ｒを測定することによっ
て、棒状素子の長さＬを計測することができる。さら
に、２経路の回路とすることにより、接点のブレによる
測定誤差を生じることがないので、計測の精度を向上し
得る。また、ジョイスティックと上記長さ検出素子を結
合し、ジョイスティックの前後左右の２自由度と長さ検
出素子の上下を合せて得た３自由度の出力から所定の座
標におけるジョイスティックの操作量としての３次元位
置を演算し、その結果をコンピュータに入力させる。ま
た、２個のジョイスティック間に上記長さ検出素子を結
合し、該長さ検出素子に対して一方のジョイスティック
の回転及び移動方向の角度も検出することにより、さら
に、検出自由度を増すことになり、上下前後左右の３方
向の位置と、ヨー，ピッチ，ロールの３方向の角度の合
計６自由度の出力から所定の座標における操作されるジ
ョイスティックの操作量としての３次元位置と、その位
置での方向角であるヨー，ピッチ，ロールを演算し、そ
の結果をコンピュータに入力させる。したがって、これ
らにより、多自由度の３次元入力装置を小型，軽量，安
価に提供できる。さらに、上記３次元入力装置と頭部搭
載型ディスプレイ、およびスイッチを複数備えたコント
ロールパッドからなる一体形の入出力装置を構成し、こ
れによりバーチャルリアリティやゲームに利用できる安
価な当該３次元入力装置を用いた入出力装置が提供可能
となる。[Function] The function of the length detecting element is that when the rod-shaped element expands and contracts, the contact part between the cylindrical parts of the nested structure changes, but when it extends, the interval between the contact parts increases and the resistance value increases, so By measuring the resistance R of the rod-shaped element at the portion, the length L of the rod-shaped element can be measured. Further, by using a circuit having two paths, a measurement error due to contact blurring does not occur, so that measurement accuracy can be improved. In addition, the joystick and the length detection element are combined, and the three degrees of freedom obtained by combining the two degrees of freedom of the front, rear, left, and right of the joystick and the top and bottom of the length detection element are used as the joystick operation amount at predetermined coordinates. The dimensional position is calculated and the result is input to the computer. Further, by connecting the length detecting element between two joysticks and detecting the angle of the rotation and movement direction of one of the joysticks with respect to the length detecting element, the degree of freedom of detection can be further increased. And the three-dimensional position as the operation amount of the joystick to be operated at the predetermined coordinates from the output of the total six degrees of freedom of the three-direction positions of up, down, front, back, left and right, and the angles of the yaw, pitch, and roll in the three directions, and their positions. The yaw, pitch, and roll, which are the direction angles at, are calculated, and the results are input to the computer. Therefore, these can provide a three-dimensional input device having multiple degrees of freedom in a small size, a light weight, and a low cost. In addition, an inexpensive input / output device that can be used for virtual reality and games is constructed by configuring an integrated input / output device including the above-mentioned three-dimensional input device, a head-mounted display, and a control pad provided with a plurality of switches. It is possible to provide an input / output device using the.
【０００６】[0006]
【実施例】図１ないし図４は、本発明の長さ検出素子の
実施例を示す。図１は、棒状素子の構造を示す。ラジオ
のロッドアンテナと同様に伸縮自在になるように、樹脂
または金属で製作した太さの異なる筒状部品１１を、入
れ子構造に組み合わせて棒状素子を構成する。そして、
この棒状素子の伸縮による長さの変化を検出する長さ検
出素子を構成するために、筒状部品による該長さを電気
抵抗変化に関係付けなければならないが、その１つの方
法として、入れ子構造に組み合わされた各筒状部品自体
を電気抵抗を持った材料とすることによって構成する。
或いは、図２に示すように、各筒状部品を電気的不導体
からなる筒状部品１２とし、その表面に電気抵抗を示す
物質をコーティング１３し、なおかつ各筒状部品１２間
の接触部を該抵抗体１３に通電させる通電性の接点１４
構造とする。なお、筒状部品１２間には、不導体の筒状
部品支持部１７を設けてもよい。図３は、この実施例に
おける電気接続を概略的に示すが、図示のように、筒状
部品１１の先端部分１８に通電性のコード１５を端部接
続点１６で接続し、筒状部品１１の中を通して根元部分
１９から出す。このような接続で棒状素子に形成される
電気的等価回路は、図４に示すようになるから、抵抗Ｒ
は棒状素子の長さＬに比例して変化することになる。従
って、棒状素子の抵抗Ｒを測定することによって、棒状
素子の長さＬに応じた検出をし、計測をすることができ
る。1 to 4 show an embodiment of a length detecting element of the present invention. FIG. 1 shows the structure of a rod-shaped element. A rod-shaped element is formed by combining tubular parts 11 made of resin or metal and having different thicknesses in a nested structure so that it can be expanded and contracted similarly to a rod antenna of a radio. And
In order to construct a length detection element that detects a change in length due to expansion and contraction of the rod-shaped element, the length of the tubular part must be related to the change in electrical resistance. One of the methods is a nested structure. Each of the tubular parts combined with each other is made of a material having electric resistance.
Alternatively, as shown in FIG. 2, each tubular component is a tubular component 12 made of an electrically non-conductive material, and the surface of the tubular component 12 is coated with a substance 13 having an electric resistance. Conductive contact 14 for energizing the resistor 13
The structure. It should be noted that a non-conductive tubular component support portion 17 may be provided between the tubular components 12. FIG. 3 schematically shows the electrical connection in this embodiment, but as shown, a conductive cord 15 is connected to the tip portion 18 of the tubular part 11 at an end connection point 16 and the tubular part 11 is shown. Take out from the root portion 19 through. The electrical equivalent circuit formed in the rod-shaped element by such connection is as shown in FIG.
Changes in proportion to the length L of the rod-shaped element. Therefore, by measuring the resistance R of the rod-shaped element, it is possible to perform detection and measurement according to the length L of the rod-shaped element.
【０００７】図６ないし８は、当該長さ検出素子の各筒
状部品により構成される電気抵抗の回路が２経路の回路
となるようにした他の実施例を示す。図６の実施例は、
２経路の回路を構成する第１の方法で、不導体の各筒状
部品１２の表裏それぞれに電気抵抗を示す物質１３をコ
ーティングし、なおかつ、各筒状部品１２間の接触部
は、表は表同士、裏は裏同士をその接点１４-1，１４-2
を介して通電性の構造とする。なお、筒状部品１２間に
は、不導体の筒状部品支持部１７を設けてもよい。棒状
素子の先端部分の端部接続点１６において、表裏の抵抗
性のコーティングを接続し、根元部分の表裏間の抵抗を
抵抗計によって測定する。このような接続で棒状素子に
形成される電気的等価回路は、図７に示すようになるか
ら、抵抗Ｒは棒状素子の長さＬに比例して変化すること
になる。従って、棒状素子の抵抗Ｒを測定することによ
って、棒状素子の長さＬに応じた検出をし、計測するこ
とができる。精度は、各接続部に関して、前述の実施例
では、接点が１箇所しかないが、本実施例では、２箇所
１４-1，１４-2存在する。従って、接点のブレによる測
定誤差は打ち消しあうので、単純計算で１／２に減少
し、精度を向上させることができる。また、図８の実施
例は、２経路の回路を構成する第２の方法で、筒状部品
の表面を２分割して図に対して左側の表と右側の表の２
経路の回路にする。等価回路は、図７と同じであり、同
様に精度が向上する。FIGS. 6 to 8 show another embodiment in which the electric resistance circuit constituted by the tubular parts of the length detecting element is a two-path circuit. The embodiment of FIG.
In the first method of forming a two-path circuit, the front and back of each non-conducting tubular part 12 is coated with a substance 13 having an electric resistance, and the contact portions between the tubular parts 12 are Front to back, back to back contact points 14-1, 14-2
A conductive structure is provided through. It should be noted that a non-conductive tubular component support portion 17 may be provided between the tubular components 12. At the end connection point 16 of the tip portion of the rod-shaped element, the front and back resistive coatings are connected, and the resistance between the front and back of the root portion is measured by an ohmmeter. Since the electrical equivalent circuit formed in the rod-shaped element by such a connection is as shown in FIG. 7, the resistance R changes in proportion to the length L of the rod-shaped element. Therefore, by measuring the resistance R of the rod-shaped element, it is possible to detect and measure according to the length L of the rod-shaped element. Regarding the accuracy, there is only one contact point in each of the above-mentioned embodiments for each connecting portion, but there are two contact points 14-1 and 14-2 in this embodiment. Therefore, the measurement error due to the contact blurring cancels each other out, and can be reduced to ½ by simple calculation, and the accuracy can be improved. In addition, the embodiment of FIG. 8 is a second method of constructing a circuit of two paths, and the surface of the tubular part is divided into two, and the two parts of the table on the left side and the table on the right side of FIG.
Make the circuit of the route. The equivalent circuit is the same as that in FIG. 7, and the accuracy is similarly improved.
【０００８】図５は、本発明の３自由度型の３次元入力
装置の実施例を示す。これは、前後左右の２自由度を入
力できる１個のジョイスティック２に、上記の長さ検出
素子１を結合したものである。なお、長さ検出素子の先
端にレバー３を設けるとよい。ジョイスティック２の部
分は、図９に示すように、ジャイロコンパスを支えるの
に用いられているジンバルと呼ばれる構造２１に長さ検
出手段１を接続し、ジンバルの各回転部分に回転角を検
出するための可変抵抗器２２，２３を接続している。従
って、各可変抵抗器２２，２３の抵抗を測定すれば、ジ
ョイスティックの前後左右方向の鉛直方向に対する角度
を検出することができる。上記のジョイスティックに長
さ検出手段１を接続してあるので、長さ検出手段１の抵
抗を測定すれば、ジョイスティックから先端部分までの
長さが検出できる。このように、上下前後左右の３自由
度を検出できる手段が構成される。ここに、上記の手段
によって直接検出されるのは、鉛直方向に対する角度
と、ジョイスティックから先端部分までの距離に対応す
る抵抗値だけであるから、コンピュータに所定座標にお
ける３次元座標を表すディジタル信号を入力するために
は、信号処理回路が必要である。この構成を図１０に示
す。まず、ジョイスティック２と長さ検出手段１の抵抗
値は、抵抗電圧変換回路３１によって電圧に変換され、
続いて、Ａ／Ｄ変換器３２でディジタル信号に変換さ
れ、３次元入力装置に内蔵しているマイクロコンピュー
タ（マイコン）３３に入力される。マイクロコンピュー
タ３３は、受け取ったデータから３次元入力装置先端部
の３次元座標を計算し、外部に接続されているコンピュ
ータに結果を伝送する作用をしている。FIG. 5 shows an embodiment of a three-degree-of-freedom type three-dimensional input device of the present invention. This is one in which the length detecting element 1 is coupled to one joystick 2 capable of inputting two degrees of freedom in front, rear, left and right. The lever 3 may be provided at the tip of the length detecting element. As shown in FIG. 9, the joystick 2 portion is for connecting the length detecting means 1 to a structure 21 called a gimbal used to support a gyrocompass so as to detect a rotation angle at each rotating portion of the gimbal. Variable resistors 22 and 23 are connected. Therefore, by measuring the resistance of each of the variable resistors 22 and 23, the angle of the joystick with respect to the vertical direction in the front, rear, left, and right directions can be detected. Since the length detecting means 1 is connected to the joystick, the length from the joystick to the tip portion can be detected by measuring the resistance of the length detecting means 1. In this way, a means that can detect three degrees of freedom in up, down, front, back, left, and right is configured. Since only the angle with respect to the vertical direction and the resistance value corresponding to the distance from the joystick to the tip portion are directly detected by the above means, the computer is provided with a digital signal representing the three-dimensional coordinates at predetermined coordinates. A signal processing circuit is required for input. This structure is shown in FIG. First, the resistance values of the joystick 2 and the length detection means 1 are converted into a voltage by the resistance voltage conversion circuit 31,
Then, it is converted into a digital signal by the A / D converter 32 and input to a microcomputer 33 incorporated in the three-dimensional input device. The microcomputer 33 has the function of calculating the three-dimensional coordinates of the tip of the three-dimensional input device from the received data and transmitting the result to the computer connected to the outside.
【０００９】ここで、検出データから３次元座標を計算
するアルゴリズムを説明する。まず、記号を次のように
定義する。 ａ：ジョイスティック２のジンバルの内側の可変抵抗２
２から検出される角度 ｂ：ジョイスティック２のジンバルの外側の可変抵抗２
３から検出される角度 ｃ：ジョイスティック２中心から先端部分までの距離 ジョイスティック２の中心を原点とする。 ｘ：左右方向の座標 ｙ：前後方向の座標 ｚ：上下方向の座標 検出されるａ,ｂ,ｃから座標ｘ,ｙ,ｚを求める式は、ジ
ョイスティック２の置かれている向きによって変わるか
ら、図１１のように設置（すなわち、角度検出値が０の
とき、スティックがｚ軸に向く）されているものとす
る。すると、検出される値は、ジョイスティック２の中
心を原点とした３次元入力装置の先端部の極座標であ
る。従って、以下の式によって直交座標に変換すること
ができる。 ｘ＝−ｃ＊ｓｉｎ［ｂ］＊ｃｏｓ［ａ］ ｙ＝−ｃ＊ｓｉｎ［ａ］ ｚ＝ｃ＊ｃｏｓ［ｂ］＊ｃｏｓ［ａ］ 内蔵しているマイクロコンピュータ３３は、以上の計算
結果を外部に接続されているコンピュータに伝送する。
内蔵しているマイクロコンピュータ３３の動作を示すソ
フトウェアのフローチャートが図１２に示されている
が、上記の手順を実行するものである。本実施例では、
先端部分の３次元位置を求めるための計算を内蔵してい
るマイクロコンピュータ３３で実現しているが、この部
分を省略し、検出されたデータを直接この３次元入力装
置の外部に接続されているコンピュータに伝送し、その
中のプログラムで計算することも当然可能である。ま
た、マイクロコンピュータではなくて専用のＬＳＩを用
いて高速化することも可能である。以上の構成により、
本発明の３次元入力装置は、先端部分のレバーを持って
指定したい位置に移動させることによって、簡単に３次
元位置をコンピュータに入力できる機能を果たし、同時
にその構造が単純であることから、小型，軽量で、かつ
安価に製作することが可能である。Here, an algorithm for calculating three-dimensional coordinates from detected data will be described. First, the symbols are defined as follows. a: Variable resistance 2 inside the joystick 2 gimbal
Angle detected from 2 b: Variable resistance 2 outside the gimbal of joystick 2
Angle detected from 3 c: Distance from the center of the joystick 2 to the tip portion The center of the joystick 2 is the origin. x: horizontal coordinate y: front-back coordinate z: vertical coordinate The formula for obtaining the coordinate x, y, z from the detected a, b, c changes depending on the orientation of the joystick 2. It is assumed that the device is installed as shown in FIG. 11 (that is, the stick faces the z axis when the detected angle value is 0). Then, the detected value is the polar coordinate of the tip of the three-dimensional input device with the center of the joystick 2 as the origin. Therefore, it is possible to convert to rectangular coordinates by the following formula. x = -c * sin [b] * cos [a] y = -c * sin [a] z = c * cos [b] * cos [a] The built-in microcomputer 33 calculates the above calculation result. Transmit to a computer connected to the outside.
A flowchart of software showing the operation of the built-in microcomputer 33 is shown in FIG. 12, which executes the above procedure. In this embodiment,
The microcomputer 33 has a built-in calculation for obtaining the three-dimensional position of the tip portion, but this portion is omitted and the detected data is directly connected to the outside of the three-dimensional input device. Of course, it is also possible to transmit to a computer and calculate by the program in it. It is also possible to use a dedicated LSI instead of the microcomputer to increase the speed. With the above configuration,
The three-dimensional input device of the present invention has the function of easily inputting the three-dimensional position to the computer by holding the lever at the tip and moving it to the desired position, and at the same time, its structure is simple, so that it is compact. ， It is lightweight and can be manufactured at low cost.
【００１０】図１３は、本発明の６自由度型の３次元入
力装置の実施例を示す。これは、前後左右の２自由度を
入力できる２個のジョイスティック２-1，２-2の間に、
棒状素子を有する上記した長さ検出素子１を結合して、
さらに長さ検出素子１に対する上部のジョイスティック
２-2の棒状素子軸まわりの回転を検出するための回転検
出手段２４を設けたものである。下部のジョイスティッ
ク２-1を固定して、上部のジョイスティック２-2に接続
されたレバー３を使用者の手で持って指定したい位置に
移動させ、指定したい方向に向けることによって、上下
前後左右の３方向の位置と、ヨー，ピッチ，ロールの３
方向の角度の合計６自由度を入力できる。下部のジョイ
スティック２-1と長さ検出手段１に関しては、前記３次
元入力装置の場合と同じ構造と機能を持っている。上部
のジョイスティック２-2は、詳しくは、図１４のような
構造になっており、２個の可変抵抗器２２，２３の抵抗
を測定してレバー３に対する長さ検出手段１の方向を検
出し、中央に設置され、長さ検出手段１に接続された回
転検出手段２４の可変抵抗器の抵抗を測定して長さ検出
手段１に対する上部のジョイスティック２-2の回転角を
検出するようになっている。このように、６自由度の検
出手段が構成される。ここに、上記の手段によって直接
検出されるのは、各抵抗器の抵抗値だけであるから、コ
ンピュータに６自由度のディジタル信号を入力するため
には、信号処理回路が必要である。この構成図を図１５
に示す。上部と下部のジョイスティック２-1，２-2と長
さ検出手段１の抵抗値は、抵抗電圧変換回路３１によっ
て電圧に変換され、続いてＡ／Ｄ変換器３２でディジタ
ル信号に変換され、６自由度入力装置に内蔵しているマ
イクロコンピュータ３３に入力される。マイクロコンピ
ュータは、受け取ったデータから６自由度型の３次元入
力装置先端部のレバー３の所定座標における３次元座標
とヨー，ピッチ，ロールの方向角を計算し、外部に接続
されているコンピュータに結果を伝送する作用をしてい
る。FIG. 13 shows an embodiment of a 6-degree-of-freedom type three-dimensional input device of the present invention. This is between the two joysticks 2-1 and 2-2 that can input two degrees of freedom in front, back, left and right,
By combining the above-mentioned length detecting element 1 having a rod-shaped element,
Further, rotation detecting means 24 for detecting the rotation of the upper joystick 2-2 with respect to the length detecting element 1 around the rod-shaped element axis is provided. By fixing the lower joystick 2-1 and holding the lever 3 connected to the upper joystick 2-2 by the user's hand to move it to the desired position and pointing it in the desired direction, Positions in 3 directions and yaw, pitch, and roll 3
You can enter a total of 6 degrees of freedom for the direction angles. The lower joystick 2-1 and the length detecting means 1 have the same structure and function as those of the three-dimensional input device. Specifically, the joystick 2-2 on the upper side has a structure as shown in FIG. 14, and measures the resistance of the two variable resistors 22 and 23 to detect the direction of the length detecting means 1 with respect to the lever 3. , The resistance of the variable resistor of the rotation detecting means 24 installed in the center and connected to the length detecting means 1 is measured to detect the rotation angle of the upper joystick 2-2 with respect to the length detecting means 1. ing. In this way, the detection means having 6 degrees of freedom is configured. Since only the resistance value of each resistor is directly detected by the above means, a signal processing circuit is required to input a digital signal with 6 degrees of freedom to the computer. This block diagram is shown in FIG.
Shown in The resistance values of the upper and lower joysticks 2-1 and 2-2 and the length detection means 1 are converted into a voltage by the resistance-voltage conversion circuit 31, and subsequently converted into a digital signal by the A / D converter 32. It is input to the microcomputer 33 incorporated in the degree-of-freedom input device. The microcomputer calculates the three-dimensional coordinates at the predetermined coordinates of the lever 3 at the tip of the six-degree-of-freedom three-dimensional input device and the yaw, pitch, and roll direction angles from the received data, and the computer connected to the outside is calculated. It acts to transmit the results.
【００１１】先端部の３次元座標を計算する方法は、前
記３自由度型の３次元入力装置の場合と同じである。残
るヨー，ピッチ，ロールの方向角を計算するアルゴリズ
ムを説明する。まず、記号を次のように定義する。下部
のジョイスティック２-1と長さ検出手段１から得られる
データは上記と同じ定義に従う。 ｄ：上部ジョイスティック２-2のジンバルの内側の可変
抵抗２２から検出される角度 ｅ：上部ジョイスティック２-2のジンバルの外側の可変
抵抗２３から検出される角度 ｆ：上部ジョイスティック２-2中心の回転検出手段２４
の可変抵抗から検出される上部ジョイスティックの長さ
検出手段１に対する回転角 ｐ：レバー３のヨーの方向角 ｑ：レバー３のピッチの方向角 ｒ：レバー３のロールの方向角 角度ｐ,ｑ,ｒを求める式は、ジョイスティックの置かれ
ている向きによって変わるから、ｐ＝ｑ＝ｒ＝０の初期
状態では、図１６のように設置（すなわち、角度検出値
が０のとき、スティックがｚ軸に向く）されているもの
とする。初等力学の座標系の変換の計算手順に従えば、
求める方向角は得られるデータから以下のアルゴリズム
によって求められる。 （step１）データから変数の準備 ｃ１＝ｃｏｓ［ｂ］，ｓ１＝ｓｉｎ［ｂ］ ｃ２＝ｃｏｓ［ａ］，ｓ２＝ｓｉｎ［ａ］ ｃ３＝ｃｏｓ［ｆ］，ｓ３＝ｓｉｎ［ｆ］ ｃ４＝ｃｏｓ［ｄ］，ｓ４＝ｓｉｎ［ｄ］ ｃ５＝ｃｏｓ［ｅ］，ｓ５＝ｓｉｎ［ｅ］ とする。 （step２）多用する数値の計算 ｈ＝ｃ３＊ｓ２＊ｃ１−ｓ３＊ｓ１ ｉ＝ｃ４＊ｃ２＊ｃ１−ｓ４＊ｈ ｊ＝ｃ３＊ｓ１＋ｓ３＊ｓ２＊ｃ１ （step３）回転行列要素の計算 ｒ１２＝−c４＊（c３＊s２＊s１＋s３＊c１）−s４＊c
２＊s１ ｒ２２＝ｃ４＊ｃ３＊ｃ２−ｓ４＊ｓ２ ｒ３２＝ｃ４＊ｈ＋ｓ４＊ｃ２＊ｃ１ ｒ３１＝ｃ５＊ｊ＋ｓ５＊ｉ ｒ３３＝ｃ５＊ｉ−ｓ５＊ｊ （step４）方向角の計算 ｐ＝ｔａｎ-1［−ｒ１２／ｒ２２］ ｑ＝ｔａｎ-1［ｒ３２／ｓｑｒｔ［ｒ１２＊＊２＋ｒ２
２＊＊２］］ ｒ＝ｔａｎ-1［ｒ３１／ｒ３３］ ただし、関数ｔａｎ-1［ｙ／ｘ］の角度をとる範囲は以
下のように定義する。 ｔ＝ｔａｎ-1［ｙ／ｘ］ ｘ＞＝０，ｙ＞＝０ のとき ０＜＝ｔ＜＝ 90［度］ ｘ＜０， ｙ＞０ のとき 90 ＜ ｔ ＜ 180［度］ ｘ＜＝０，ｙ＜＝０ のとき 180＜＝ｔ＜＝270［度］ ｘ＞０， ｙ＜０ のとき 270 ＜ ｔ ＜ 360［度］ とする。内蔵しているマイクロコンピュータ３３は、以
上の計算結果を外部に接続されているコンピュータに伝
送する。内蔵しているマイクロコンピュータ３３の動作
を示すソフトウェアのフローチャートが図１７に示され
ているが、上述の手順を実行するものである。本実施例
では、先端部分の３次元位置と方向角を求めるための計
算を内蔵しているマイクロコンピュータ３３で実現して
いるが、この部分を省略し、検出されたデータを直接こ
の３次元入力装置の外部に接続されているコンピュータ
に伝送し、その中のプログラムで計算することも当然可
能である。また、専用のＬＳＩを使用して高速化するこ
とも可能である。以上の構成により、本発明のこの３次
元入力装置は、先端部分のレバーを持って指定したい位
置に移動させ、指定したい方向に向けることによって簡
単に６自由度をコンピュータに入力でき、同時にその構
造が単純であることから、小型，軽量な構成で、かつ安
価に製作することができる。The method of calculating the three-dimensional coordinates of the tip portion is the same as that of the three-degree-of-freedom type three-dimensional input device. An algorithm for calculating the remaining yaw, pitch, and roll direction angles will be described. First, the symbols are defined as follows. The data obtained from the lower joystick 2-1 and the length detecting means 1 follow the same definition as above. d: Angle detected from the variable resistor 22 inside the gimbal of the upper joystick 2-2 e: Angle detected from the variable resistor 23 outside the gimbal of the upper joystick 2-2 f: Rotation of the center of the upper joystick 2-2 Detecting means 24
Rotation angle of the upper joystick with respect to the length detecting means 1 detected from the variable resistance of p: directional angle of yaw of lever 3 q: directional angle of pitch of lever 3 r: directional angle of roll of lever 3 angle p, q, Since the formula for obtaining r changes depending on the direction in which the joystick is placed, it is installed as shown in FIG. 16 in the initial state of p = q = r = 0 (that is, when the angle detection value is 0, the stick is placed on the z-axis). It is supposed to be). According to the calculation procedure of the transformation of the coordinate system of elementary mechanics,
The direction angle to be obtained is obtained from the obtained data by the following algorithm. (Step 1) Preparation of variables from data c1 = cos [b], s1 = sin [b] c2 = cos [a], s2 = sin [a] c3 = cos [f], s3 = sin [f] c4 = cos [D], s4 = sin [d] c5 = cos [e], s5 = sin [e]. (Step2) Calculation of frequently used numerical values h = c3 * s2 * c1-s3 * s1 i = c4 * c2 * c1-s4 * h j = c3 * s1 + s3 * s2 * c1 (step3) Calculation of rotation matrix element r12 =- c4 * (c3 * s2 * s1 + s3 * c1) -s4 * c
2 * s1 r22 = c4 * c3 * c2-s4 * s2 r32 = c4 * h + s4 * c2 * c1 r31 = c5 * j + s5 * i r33 = c5 * i-s5 * Calculation of j (step4) direction angle p = tan - 1 [−r12 / r22] q = tan −1 [r32 / sqrt [r12 ** 2 + r2
2 ** 2]] r = tan −1 [r31 / r33] However, the angle range of the function tan −1 [y / x] is defined as follows. When t = tan -1 [y / x] x> = 0, y> = 0, 0 <= t <= 90 [degrees] x <0, y> 0, 90 <t <180 [degrees] x < When = 0, y <= 0, 180 <= t <= 270 [degrees] x> 0, and when y <0, 270 <t <360 [degrees]. The built-in microcomputer 33 transmits the above calculation results to the externally connected computer. A software flowchart showing the operation of the built-in microcomputer 33 is shown in FIG. 17, which executes the above procedure. In this embodiment, the microcomputer 33 has a built-in calculation for obtaining the three-dimensional position and the direction angle of the tip portion, but this portion is omitted and the detected data is directly input into this three-dimensional input. It is of course possible to transmit the data to a computer connected to the outside of the device and perform the calculation by the program therein. It is also possible to use a dedicated LSI to increase the speed. With the above configuration, this three-dimensional input device of the present invention can easily input 6 degrees of freedom to a computer by holding the lever at the tip end and moving it to a desired position and pointing it in the desired direction. Since it is simple, it can be manufactured at a low cost with a small and lightweight structure.
【００１２】図１８は、本発明の３次元入力装置を用い
た入出力装置の実施例を示す。これは、上記した６自由
度型の３次元入力装置４２を頭部搭載型ディスプレイ
（ＨＭＤ）４１とコントロールパッド４３との間に設置
したもので、頭部搭載型ディスプレイ４１は、使用者の
眼に近づけて設置し得るように、肩にかけたリング４４
によって支持される。使用者は、頭部搭載型ディスプレ
イ４１を覗くことにより、眼の前に大画面の映像を見る
ことができる。さらに、この頭部搭載型ディスプレイ４
１に３次元入力装置４２の基底部が接続されており、先
端部はコントロールパッド４３に接続されている。従っ
て、頭部搭載型ディスプレイ４１とコントロールパッド
４３は、３次元入力装置４２によって連結されているこ
とになる。コントロールパッド４３には、複数のスイッ
チが備えられている。この３次元入力装置を用いた入出
力装置の実施例は、バーチャルリアリティやゲームに使
用することを目的として構成したものである。具体的な
使用法の例として、フライトシミュレータの場合には、
頭部搭載型ディスプレイ４１に飛行機のコックピットか
らの風景を表示しておき、コントロールパッド４３の位
置と回転を３次元入力装置４２によってコンピュータに
伝送し、飛行機を操縦させることができる。また、別の
例として、シューティングゲームの場合には、同様に、
コントロールパッド４３の傾きによってミサイルやレー
ザ銃の方向を指定させることができる。３次元入力装置
４２が、小型，軽量，安価であるから、このような一体
型の入出力装置も小型，軽量な構成で、安価に製作で
き、６自由度入力の利用範囲を広め、バーチャルリアリ
ティやゲームへの利用も可能になる。また、以上の実施
例において、３次元入力装置４２を前記した本発明の３
自由度の３次元入力装置に替えても、同様に入出力装置
を実現できる。両者は、応用に必要な自由度数によって
選択される。FIG. 18 shows an embodiment of an input / output device using the three-dimensional input device of the present invention. This is the 6-degree-of-freedom three-dimensional input device 42 installed between the head-mounted display (HMD) 41 and the control pad 43. The head-mounted display 41 is a user's eye. A ring 44 worn over the shoulder so that it can be placed close to
Supported by. By looking into the head-mounted display 41, the user can see a large-screen image in front of his eyes. Furthermore, this head mounted display 4
1, the base of the three-dimensional input device 42 is connected, and the tip of the three-dimensional input device 42 is connected to the control pad 43. Therefore, the head-mounted display 41 and the control pad 43 are connected by the three-dimensional input device 42. The control pad 43 is provided with a plurality of switches. The embodiment of the input / output device using this three-dimensional input device is configured for use in virtual reality and games. As an example of specific usage, in the case of a flight simulator,
A scene from the cockpit of the airplane is displayed on the head-mounted display 41, and the position and rotation of the control pad 43 can be transmitted to the computer by the three-dimensional input device 42 to control the airplane. As another example, in the case of shooting games,
The direction of the missile or the laser gun can be designated by the inclination of the control pad 43. Since the three-dimensional input device 42 is small, lightweight, and inexpensive, such an integrated input / output device can also be manufactured inexpensively with a small and lightweight configuration, and the range of use of 6-degree-of-freedom input can be widened, and virtual reality can be realized. It can also be used for games. In addition, in the above embodiment, the three-dimensional input device 42 has the above-mentioned three features of the present invention.
Even if the three-dimensional input device having a degree of freedom is replaced, the input / output device can be realized in the same manner. Both are selected according to the number of degrees of freedom required for the application.
【００１３】図１９は、本発明の３次元入力装置を用い
た入出力装置の他の実施例を示す。使用者の腰に頭部搭
載型ディスプレイ４１の制御装置，電源などを含む装置
４５を固定して、顔面には使用者が見得るように頭部搭
載型ディスプレイ４１を固定し、これら両者の間に６自
由度型の３次元入力装置４２を設置する。この一体型の
入出力装置は、バーチャルリアリティに使用される。つ
まり、顔を動かした場合に、６自由度型の３次元入力装
置４２によって顔の位置と方向が検出され、コンピュー
タに伝送されるから、それに応じて画像が変化し、使用
者は仮想空間を体験できる。バーチャルリアリティの分
野では、従来、高価な磁気センサが用いられているが、
本発明の３次元入力装置４２を使用することによって、
安価なシステムを製作できるようになる。FIG. 19 shows another embodiment of the input / output device using the three-dimensional input device of the present invention. A device 45 including a control device for the head-mounted display 41 and a power supply is fixed to the waist of the user, and the head-mounted display 41 is fixed to the face so that the user can see it. A 6-degree-of-freedom type three-dimensional input device 42 is installed in. This integrated input / output device is used for virtual reality. That is, when the face is moved, the position and direction of the face are detected by the 6-degree-of-freedom three-dimensional input device 42 and transmitted to the computer, so that the image changes accordingly and the user changes the virtual space. You can experience. In the field of virtual reality, expensive magnetic sensors have been used in the past.
By using the three-dimensional input device 42 of the present invention,
It will be possible to manufacture an inexpensive system.
【００１４】[0014]
【発明の効果】長さ検出素子として新規な入れ子構造の
筒状部品でロッドアンテナ状の構造とし、筒状部品によ
る電気抵抗の回路を２回路を形成するものとし、さらに
電気抵抗の回路を２経路とすることにより、軽量，かつ
精度向上をもたらす検出手段が得られるとともに、安価
に製作し得るものとなる。そして、この長さ検出素子を
用いた３次元入力装置にもこの長さ検出素子の利点が生
かされる。また、この３次元入力装置を頭部搭載型ディ
スプレイと組み合わせることによって、バーチャルリア
リティやゲームに利用できる安価な入出力装置を提供で
きる。As a length detection element, a novel nested tubular part has a rod antenna structure, two electrical resistance circuits are formed by the tubular part, and two electrical resistance circuits are provided. By using the route, it is possible to obtain a detecting means which is lightweight and improves the accuracy, and can be manufactured at low cost. Further, the advantage of this length detecting element is also utilized in the three-dimensional input device using this length detecting element. By combining this three-dimensional input device with a head-mounted display, an inexpensive input / output device that can be used for virtual reality and games can be provided.
【図１】本発明の検出素子の実施例の要部をなす棒状素
子の構造を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a structure of a rod-shaped element forming a main part of an embodiment of a detection element of the present invention.
【図２】本発明の検出素子の実施例における筒状部品間
の接続状態を説明する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a connection state between tubular parts in an embodiment of the detection element of the present invention.
【図３】本発明の検出素子の実施例における電気接続の
概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram of electrical connection in an embodiment of the detection element of the present invention.
【図４】図３に示される実施例の電気的等価回路図であ
る。FIG. 4 is an electrical equivalent circuit diagram of the embodiment shown in FIG.
【図５】本発明の３次元入力装置（３自由度）の実施例
の外観の概略図である。FIG. 5 is a schematic view of the appearance of an embodiment of a three-dimensional input device (3 degrees of freedom) of the present invention.
【図６】本発明の２回路検出素子の実施例における筒状
部品間の接続状態を説明する図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a connection state between tubular parts in an embodiment of the two-circuit detection element of the present invention.
【図７】本発明の２回路検出素子の実施例の電気的等価
回路図である。FIG. 7 is an electrical equivalent circuit diagram of an embodiment of a two-circuit detecting element of the present invention.
【図８】本発明の２回路検出素子の他の実施例における
電気接続の概略図である。FIG. 8 is a schematic view of electrical connection in another embodiment of the two-circuit detecting element of the present invention.
【図９】本発明の実施例に用いるジョイスティックの構
成の説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram of a configuration of a joystick used in an embodiment of the present invention.
【図１０】本発明の３次元入力装置の実施例の電気回路
図である。FIG. 10 is an electric circuit diagram of an embodiment of a three-dimensional input device of the present invention.
【図１１】本発明の３次元入力装置の実施例装置の所定
座標に関する配置を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing an arrangement regarding predetermined coordinates of the device of the embodiment of the three-dimensional input device of the present invention.
【図１２】本発明の３次元入力装置の実施例における検
出値の処理のフローチャートである。FIG. 12 is a flowchart of processing of detected values in the embodiment of the three-dimensional input device of the present invention.
【図１３】本発明の３次元入力装置（６自由度）の実施
例の外観概略図である。FIG. 13 is a schematic external view of an embodiment of a three-dimensional input device (6 degrees of freedom) of the present invention.
【図１４】本発明の３次元入力装置（６自由度）の実施
例の上部ジョイスティックと長さ検出素子の関連構成を
示す図である。FIG. 14 is a diagram showing a related configuration of an upper joystick and a length detection element of an embodiment of a three-dimensional input device (6 degrees of freedom) of the present invention.
【図１５】本発明の３次元入力装置（６自由度）の実施
例の電気回路図である。FIG. 15 is an electric circuit diagram of an embodiment of a three-dimensional input device (6 degrees of freedom) of the present invention.
【図１６】本発明の３次元入力装置（６自由度）の実施
例装置の所定座標に関する配置を説明する図である。FIG. 16 is a diagram illustrating an arrangement of a three-dimensional input device (6 degrees of freedom) according to an embodiment of the present invention with respect to predetermined coordinates.
【図１７】本発明の３次元入力装置（６自由度）の実施
例における検出値の処理のフローチャートである。FIG. 17 is a flowchart of processing of detected values in the embodiment of the three-dimensional input device (6 degrees of freedom) of the present invention.
【図１８】本発明の３次元入力装置を用いた入出力装置
の実施例の構成を示す概略図である。FIG. 18 is a schematic diagram showing a configuration of an embodiment of an input / output device using the three-dimensional input device of the present invention.
【図１９】本発明の３次元入力装置を用いた入出力装置
の他の実施例の構成を示す概略図である。FIG. 19 is a schematic diagram showing the configuration of another embodiment of the input / output device using the three-dimensional input device of the present invention.
【図２０】従来の３次元入力装置（６自由度）の概略図
である。FIG. 20 is a schematic view of a conventional three-dimensional input device (6 degrees of freedom).
１…長さ検出素子、２…ジョイスティック、２-1…下部
ジョイスティック、２-2…上部ジョイスティック、３…
レバー、１１…筒状部品、１２…不導体の筒状部品、１
３…抵抗性のコーティング、１４…導電性の接点、１４
-1，１４-2…導電性の接点、１５…コード、１６…端部
接続点、１７…不導体の筒状部品支持部、１８…棒状素
子の先端部分、１９…棒状素子の根本部分、２１…ジン
バル構造、２２…内側の回転検出用可変抵抗、２３…外
側の回転検出用可変抵抗、２４…回転検出手段、３１…
抵抗電圧変換回路、３２…Ａ／Ｄ変換器、３３…マイコ
ン、４１…頭部搭載型ディスプレイ、４２…３次元入力
装置（６自由度）、４３…コントロールパッド、４４…
リング、４５…制御装置、５１…シリンダ、５２…台
座。1 ... Length detecting element, 2 ... Joystick, 2-1 ... Lower joystick, 2-2 ... Upper joystick, 3 ...
Lever, 11 ... Cylindrical part, 12 ... Non-conducting tubular part, 1
3 ... Resistive coating, 14 ... Conductive contact point, 14
-1, 14-2 ... Conductive contact point, 15 ... Cord, 16 ... End connection point, 17 ... Non-conducting tubular part supporting portion, 18 ... Tip portion of rod-shaped element, 19 ... Root portion of rod-shaped element, 21 ... Gimbal structure, 22 ... Inner rotation detecting variable resistor, 23 ... Outer rotation detecting variable resistor, 24 ... Rotation detecting means, 31 ...
Resistance voltage conversion circuit, 32 ... A / D converter, 33 ... Microcomputer, 41 ... Head mounted display, 42 ... Three-dimensional input device (6 degrees of freedom), 43 ... Control pad, 44 ...
Ring, 45 ... Control device, 51 ... Cylinder, 52 ... Pedestal.
Claims (5)
ジョイスティックに、上下に長さを可変とした長さ検出
用素子を結合して、上下前後左右の３自由度を検出でき
るようにした３次元位置検出手段と、前記３次元位置検
出手段からの出力を使って所定座標における３次元位置
を算出する演算手段と、前記演算手段からの出力をコン
ピュータに伝送するインターフェイス手段とから構成さ
れていることを特徴とする３次元入力装置。1. A joystick capable of inputting two degrees of freedom in front, rear, left and right, and a length detecting element having a variable length in the up and down directions are coupled to detect three degrees of freedom in the up, down, front, back, left and right directions. The three-dimensional position detecting means, the calculating means for calculating the three-dimensional position at the predetermined coordinates by using the output from the three-dimensional position detecting means, and the interface means for transmitting the output from the calculating means to the computer. A three-dimensional input device characterized in that
ジョイスティックに、上下に長さを可変とした長さ検出
用素子の一端を結合し、該素子の他端をもう１個のジョ
イスティックに結合して、さらに前記長さ検出用素子の
棒状素子軸まわりの回転を検出するための回転検出手段
を設けることにより、上下前後左右の３方向の位置とヨ
ー，ピッチ，ロールの３方向の角度の合計６自由度を検
出できるようにした６自由度検出手段と、前記６自由度
検出手段からの出力を使って、所定座標における３次元
位置と、その位置での検出部分の方向角であるヨー，ピ
ッチ，ロールを算出する演算手段と、前記演算手段から
の出力をコンピュータに伝送するインターフェイス手段
とから構成されていることを特徴とする３次元入力装
置。2. One joystick capable of inputting two degrees of freedom in front, back, left, and right is connected to one end of a length detecting element having a vertically variable length, and the other end of the element is another joystick. And a rotation detecting means for detecting the rotation of the length detecting element about the rod-shaped element axis, the position in three directions of up, down, front, back, left, and right, and the three directions of yaw, pitch, and roll are provided. A 6-degree-of-freedom detecting means capable of detecting a total of 6 degrees of freedom and an output from the 6-degree-of-freedom detecting means are used to determine a three-dimensional position at a predetermined coordinate and a direction angle of a detection portion at that position. A three-dimensional input device comprising a calculation means for calculating a yaw, a pitch, and a roll, and an interface means for transmitting an output from the calculation means to a computer.
筒状部品を、入れ子構造に組み合わせて製作した伸縮自
在の棒状素子において、各筒状部品が電気抵抗をもって
いるか、または各筒状部品に電気抵抗を示す物質をコー
ティングし、なおかつ各筒状部品間の接触部を通電性の
構造とすることによって、棒状素子全体の電気抵抗を測
定して棒状素子の長さを計測できるようにしたことを特
徴とする検出素子を前記長さ検出用素子としてなる請求
項１又は２記載の３次元入力装置。3. A telescopic rod element produced by combining tubular parts made of resin or metal and having different thicknesses in a nested structure, wherein each tubular part has an electric resistance, or each tubular part has an electric resistance. By coating a material that exhibits electrical resistance and making the contact part between each tubular part a conductive structure, the electrical resistance of the entire rod-shaped element can be measured to measure the length of the rod-shaped element. The three-dimensional input device according to claim 1 or 2, wherein the detection element characterized by the above is used as the length detection element.
により構成される電気抵抗の回路が２回路以上を含み、
測定精度を向上させるようにしたことを特徴としてなる
請求項３記載の３次元入力装置。4. The electric resistance circuit formed by each tubular part in the detection element according to claim 3 includes two or more circuits,
The three-dimensional input device according to claim 3, wherein the measurement accuracy is improved.
力装置と、頭部搭載型ディスプレイと、スイッチを複数
備えたコントロールパッドからなることを特徴とする３
次元入力装置を用いた入出力装置。5. A three-dimensional input device according to any one of claims 1 to 4, a head-mounted display, and a control pad having a plurality of switches.
Input / output device using a dimensional input device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07125444A JP3126901B2 (en) | 1995-05-24 | 1995-05-24 | Three-dimensional input device and input / output device using three-dimensional input device |
Applications Claiming Priority (1)
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