JPH08511111A

JPH08511111A - 姿勢検出の改良

Info

Publication number: JPH08511111A
Application number: JP6521468A
Authority: JP
Inventors: ジョセフマイケルウォーカー，ピーター
Original assignee: ビア、システムズ、プロプライエタリ、リミテッド
Priority date: 1993-04-02
Filing date: 1994-04-05
Publication date: 1996-11-19
Also published as: EP0692111A4; US5874942A; EP0692109A1; WO1994023357A1; WO1994023358A1; EP0692110A1; JPH08511112A; EP0692110A4; JPH08511090A; EP0692109A4; WO1994023359A1; EP0692111A1

Abstract

(57)【要約】コンピュータと関係づけられた画像ディスプレイを、ジョイスティックやマウスなどの装置と類似の方式で制御するためのシステム、装置および方法が開示される。その構成物は、画面上の画像を制御するために、好ましくは水銀スイッチのアレイによって得られる可変姿勢データを使用する。この構成物は、送信に必要なデータが三角測位方式に比べて著しく低減されるので、無線用途において特に有益である。

Description

【発明の詳細な説明】姿勢検出の改良技術分野本発明は、検出、および、映像ディスプレイなどのコンピュータによって制御される装置の制御に関する。背景となる技術ゲームおよびアプリケーションソフトウエアの双方において、コンピュータ画面のオブジェクトの動きを制御するために様々な装置が使用されている。実例としては、ジョイスティック、マウスおよびトラックボールなどの各種形式の装置がある。これらはすべて、マウスやトラックボールにおけるボールの動きなど、その装置の機械部品の位置の変化に応答してシュミーレートされた動きを画面上に示すものである。これらの装置は、エルゴノミックスの点から不健康であり、使用に関連した傷害に結びついている。それらは、机上などによって与えられる参照平面を必要とする。さらに最近では、いわゆる“バーチャルリアリティ”システムで用いられる各種装置が提起されている。これらの装置は、高額になりがちであり、また、グローブなどに構成され、相対的に高性能なプロセッサと配線された、複雑なセンサ機構に依存する。こうした装置は、限られた範囲内における把持部品または手動作部品の位置を求めるために三角測位法に頼っている。三角測位の複雑さおよび困難さは、可能となる検出量とともに急激に増し、また、それに応じて、厳しい実用上の制限が当該システムの精度および範囲に加えられることが理解されるであろう。Ｈａｎｓｅｎの米国特許第４４４５０１１号は、ケーブルでゲーム機に接続されるジョイスティック装置を開示している。このジョイスティックは、ジョイスティックの前後左右の動きを検出するように適応された４個のチルトスイッチを含む。可変姿勢を検出するためのシステムの開示はまったくされていない。Ｂｏｙｄの米国特許第４４２５４８８号は、左右などに傾けることによってカーソルの動きの方向を指示する、身体障害者用のシステムを開示している。これもやはり、所定の方向での位置を検出するものであって、可変姿勢を検出するものではない。スウェーデン国特許出願第ＳＥ−１９６２２号は、加速度計にもとづく装置によってカーソルを遠隔制御するためのシステムを開示している。可変姿勢の検出に関する開示または提起はまったくなされていない。本発明の目的は、比較的単純かつ安価でありながら、より複雑な装置に匹敵するかまたはそれらを上回る性能を付与する制御装置を提供することである。発明の概要１側面によれば、本発明は、可変姿勢を指示する信号を生成するように適応された遠隔装置と、前記遠隔装置とベースステーションとの間の通信リンクとを含むコンピュータシステム用の制御装置を提供するものであり、前記ベースステーションは前記遠隔装置から受信した信号を参照してコンピュータディスプレイを直接または間接に制御するようになっている。好ましくは、前記遠隔装置は、動きの各方向において２つ以上の異なる姿勢状態を検出するようにしてなるセンサを含む。好ましくは、前記遠隔装置は、チルトセンサのアレイを含み、前記アレイは２個以上のほぼ直角をなす平面において検出するように構成されたセンサを含み、各平面におけるセンサは水平に対して２個以上の異なる角位置を有する。好ましくは、前記センサは、伝導性流体スイッチ、最も好ましくは水銀スイッチを含む。好ましくは、前記遠隔装置は、出力データを生成するために、前記センサから受信した出力に関し、受信およびデータ処理動作を実行するための処理手段を含む。好ましくは、前記通信リンクは、無線によるものであり、より好ましくは光学装置を介するものであり、最も好ましくは赤外波長によるものである。別の側面によれば、本発明は、映像ディスプレイを含むコンピュータシステム用の遠隔制御装置を提供するものであり、前記装置はベースステーションと通信するようにしてなり、前記ベースステーションは前記コンピュータディスプレイを直接または間接に制御するようにしてなる、前記遠隔制御装置であって、前記遠隔装置が前記遠隔装置の可変姿勢を示す信号を生成するようにしてなるセンサ手段を含むことを特徴とする、前記遠隔制御装置を提供するものである。好ましくは、前記センサ手段は、動きの各方向において２つ以上の異なる姿勢状態を検出するようにしてなる。好ましくは、前記センサ手段は、チルトセンサのアレイを含み、前記アレイは２個以上のほぼ直角をなす平面において検出するように構成されたセンサを含み、各平面のセンサは水平に対して２個以上の異なる角位置を有する。さらに別の面によれば、本発明は、映像ディスプレイ、前記ディスプレイを直接または間接に制御するようにしてなるベースステーション、および、前記ベースステーションと通信するようにしてなる遠隔装置を含むコンピュータシステムを制御する方法を提供するものであり、前記装置は前記遠隔装置の可変姿勢を示す信号を生成するようにしてなるセンサ手段を含み、前記方法は、前記センサの状態をモニタするステップと、いずれかのパラメータが最後のモニタ期間から変化したか否かを判定するステップと、通信メッセージを生成するために変化したパラメータを処理するステップと、前記メッセージを前記ベースステーションに通信するステップと、前記ベースステーションが画像を変更するために前記ディスプレイを制御するステップとを含む。本発明は、多くのシステムにおいて要求される基本物理測定値が姿勢であり、位置ではないことを認識することによって、従来技術の不利益を克服しようとするものである。二次元画面を駆動するシステムで一般に要求されるものは、三次元体積内部における絶対位置ではなく、ピッチおよびロールである。このことは、精度を維持または向上させながら、要求される情報および処理の双方の量を著しく低減させる。さらに、これらは、従来のジョイスティックのデカルト運動よりもはるかに直観的な変数である。本発明は、基面に対するジョイスティックの操作ではなく、重力に対する装置の配向、より正確には、その配向における変化にもとづく制御を提供する。それ故、装置自体にはいかなる参照平面も要求されない。従って、本発明は、地上に対して装置の軸により作られる角度という意味で言うところの、姿勢にもとづく制御を提供する。詳細には、単に前後左右の傾斜という意味だけではなく、むしろ、測定平面におけるそうした動きの範囲および率を意味する。これは、本明細書および請求の範囲において、可変姿勢として記述される。図面の簡単な説明以下に、添付図面および付属書を参照して本発明の例示実施例を説明する。付属書Ａは流れ図において用いた一定の用語の用語集である。図１は、本発明の姿勢センサの原理を示す。図２は、本発明の制御装置の略図である。図３は、制御装置の例示的な送信器構成の略図である。図４は、例示的な受信器ベースステーションの略図である。図５は、適切な水銀スイッチである。図６は、使用中のスイッチの配向を示す。図７は、使用中のスイッチの１構成を示す。図８は、Ｘ軸検出の１実施例のブール演算図である。図９は、上記実施例における適切な角度を示す。図１０は、本実施例に従ったＸ軸封入化部分の斜視図である。図１１は、Ｘ軸センサの別の実施例のブール演算図である。図１２および１３は、上記代替実施例に関する図９および１０と同様の図である。図１４は、Ｙ軸センサの１実施例のブール演算図である。図１５は、Ｙ軸センサの適切な角度を示す。図１６は、Ｙ軸センサの封入化を示す。図１７は、Ｙ軸アレイの動作を示す。図１８は、Ｘ軸およびＹ軸センサアレイを備えた組立品を示す。図１９は、ハンドピースユニットとしての１実施例を示す断面図である。図２１Ａおよび２１Ｂは、好ましい実施例に従ったベースステーションのソフトウエアを示す流れ図である。発明の詳細な説明以下の説明は、１実施例に従った本発明の一般原理を述べる。図示および説明する水銀スイッチアレイは現在のところ好適なものであるが、本発明はこの装置に限定されるものではなく、別の検出システムおよび装置も代用し得る点が強調される。以下の説明は、特定の好ましい姿勢センサを用いた本発明の一般原理を述べる。しかし、別の姿勢センサも使用し得ることは理解されよう。図示および説明する水銀スイッチアレイは現在のところ好適なものであるが、本発明はこの装置に限定されるものではなく、別のセンサ構成も本発明の範囲内で採られることが強調される。本願は、“ＳｅｎｓｏｒＤａｔａＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ”および“ＡｔｔｉｔｕｄｅＳｅｎｓｉｎｇＡｒｒａｙ”と題する、同一出願人による共通の優先権を主張する同時係属ＰＣＴ出願に関連するものであり、それらの開示は参照によって本願と一体を成すものであり、その検出アレイを使用するように適応されたソフトウエアの詳細に関する、また、本発明に従った好ましい検出アレイの詳細についての情報が必要な場合は、それらの出願を参照すべきであろう。本発明の好ましい構成は、検出アレイのロールおよびピッチを検出するために水銀スイッチアレイを使用する。本明細書を通じて、ロールおよびピッチは簡略のためにｘおよびｙと称することもあるが、本発明のアレイによって測定されるパラメータは姿勢、詳細にはロールおよびピッチであることを強調する。図１について説明する。水銀チルトスイッチ１１のアレイ１０は、本発明に従った好ましい基本的な姿勢検出装置を形成する。スイッチ１１は、異なる傾斜度の検出を可能にするために異なる整列を採っている。これらのスイッチは、ガラスカプセル１４、１対の接点１２および少量の水銀を利用した、従来形式のものである。スイッチは、傾斜により、その傾斜度に応じて開閉する。こうしたスイッチは、使用に際して信頼性が極めて高く、かつ、丈夫であると実験によって判定されている。付加的な利点は、その固有のディジタル出力である。すなわち、どのスイッチもオンかオフのいずれか一方となり、従って、ディジタルプロセッサに直接入力できることである。どのスイッチが現在オンまたはオフであるかを判定することによって、好ましくは同時に、どのスイッチがそれまでオンまたはオフであったかも考慮することによって、姿勢の決定が行われる。好ましくは、このアレイはプラスチックまたは樹脂成形品１５によって作られているので、この構成において、さらには大量生産の場合でも、高精度が可能になる。アレイの各部の接続にはいずれかの適切な技法が使用できるであろう。水銀スイッチが好ましいが、いずれかの適切な傾斜センサが本発明の構成において使用可能であることは理解されよう。姿勢センサは、好ましくは、従来システムでのジョイスティックのように機能するために、ハンドヘルド型装置内に収容される。しかし、本システムは、ジョイスティックのように機械的結合部を必要としない。すなわち、参照平面は重力によって与えられるのである。本発明のシステムが、マウスやトラックボール形式のシステム代替物のように、関連するが別個のアプリケーションだけでなく、人体の他の部分の動きにもとづく姿勢の検出にも適用可能であることが理解されよう。例えば、本発明の装置は、ディスプレイを制御し適切な視野を表示するために、頭の動きを検出する、または、人体の他の部分の動きを検出する、バーチャルリアリティ形式のアプリケーションにおいても使用することができよう。本発明に従ったいくつかの装置は、異種または共通の基本ユニットを用いて、同時に使用できるであろう。しかし、明瞭さのため、本発明の原理の説明には、ジョイスティック型の装置を用いる。図５は、良好に動作するために実験によって判明した内部の物理的寸法を示す。スイッチは、好ましくは、長さ約１１ｍｍ、内部の幅２．４ｍｍ、肉厚約０．８ｍｍである。スイッチは、好ましくは、ほぼ円形の断面である。接点１２がスイッチの一端に配置される。当然ながら、希望に応じて、他の形式の伝導性流体スイッチも代用できる。例示した形式の水銀スイッチは広く市販されているものである。これらのスイッチは、真空型、非真空型または不活性ガス充填型のものとしてよく、電流および電圧が低いため電弧の問題はまったくないので、本発明による実施上、ほとんど違いは見られない。図６について説明する。水銀スイッチの２つの生じ得る配向が示されている。以下、常態配向および回転配向として検討する。例示した常態配向では、スイッチの接点は重力に関してほぼ水平に整列しているのに対して、回転配向ではほぼ垂直に変位している。実際上最良の性能を付与するには、アレイのスイッチは常態配向で配置されるべきである。図７は、好ましいＸ軸センサ構成、より正しくはロールセンサ構成を示している。３個の水銀スイッチ３０，３１および３２が、１方向へのロールに対応して、垂直線の片側に異なる配向で構成されており、同様に、３個の水銀スイッチ３３，３４および３５が、他方の側の垂直線から対応する角度で他方の側に構成されている。これにより、姿勢が傾きを増すにつれて漸次多数のスイッチが開くので、可変姿勢の検出が可能になる。図７に略示的に一致する図８は、より大きなロールが加えられると、連続するセンサが接点を開くことを示しており、これが図９および図１０に示した実施例の基本である。図９は、ロールセンサのスイッチの角位置の一連の例示図である。これらは例示にすぎず、希望に応じて他の角度が選択できることは理解されるであろう。好ましくは、ａは約１２°、ｂは約３５°、ｃは約５５°である。図１０は、ロール検出アレイのための想定可能な封入化の構成を示す。このアレイは、半分割部１９および１９’より成る筐体内に封入される。各スイッチは、それが適正な角位置となるように保証する、個々の空洞２０に配置される。さらに、その形状はスイッチに常態配向をとらせるようにするようなものが好ましい。ケーブル溝２１は、各スイッチへの電気接続を可能にする。位置合わせ手段２２および２３は、それらの筐体の半分割部の精確な嵌合を可能にする。半分割部１９および１９’は、それらのスイッチを封入するように嵌合する。図１１〜１３は、接点が常態で閉じていて傾斜すると開くのではなく、スイッチが常態で開いており傾斜すると閉じる、ロールアレイの別の構成を示している。図１１の略図を参照すれば、スイッチ４０〜４５は、アレイが姿勢を漸進的に変化させた場合に限り、接点を閉じる。この構成は、当業者にとっては明らかであるように、幾何学形状の変更を伴うだけで、他の点は同様である。ａ，ｂおよびｃの角度は、第１の実施例の場合と同じであるのが好ましい。図１４〜１７は、Ｙ軸センサ、すなわち、ピッチセンサの構成をより詳細に示している。実験によって、各センサには、ロールセンサで好ましい３個のスイッチではなく、２個のスイッチだけが必要であると確かめられた。図１７を参照すれば、２個のスイッチ５０および５１は、平面の垂直線の片側で構成されており、他の２個のスイッチ５２および５３は他方の側で構成されている。図１４は、アレイの姿勢が所定の角度を超えると、スイッチが接点を開くことを略示している。図１５によれば、ａは約１５°、ｂは約４０°が好ましい。図１１〜１３によって前述したＸ軸センサの代替構成と同様に、スイッチの常態が開であるＹ軸センサ構成を採ることも可能であることが理解されよう。図１８は、本発明による組み立てられたセンサアレイを構成する１方法を例示している。個々のセンサはすべて、ハンドヘルド型装置に組み込むために適切なユニットに組み立てることができる。ユニットは、図示のように、きちんと積み重ねられるように適切な大きさに作ることができる。上、下などの参照符号は図１６および図１０の参照符号に一致している。図２を参照すれば、ブロック形式によるこの全体構成は、姿勢センサが送信器ユニットへ出力を供給し、送信器ユニットはベースユニットへの送信用データを符号化し、さらにベースユニットは従来のジョイスティックポートなどを駆動することができることを示している。上述の実施例は例示を目的とするものであり、本発明の範囲を限定するものではないことを理解されよう。それらの構成要素については以下に詳述する。この構成は、比較的低コストでありながら、高信頼性の高スルーレートの検出機構を付与する、完全に自律的な遠隔装置を提供する。その設計は、能動構成部品数の少なさを可能にする。装置はマイクロプロセッサをもとにしており、いかなる初期の複雑なアラインメント手続きも実行する必要はない。水銀スイッチによる実施は、検出が水銀スイッチにもとづくアレイによって実行されるので、システムが機械的部品の磨耗を回避できることも理解されるであろう。本発明は、所望であれば、ハードワイヤードリンクによって利用することもできるが、ワイヤレスリンクが好ましく、実際の動作上もはるかに優れている。このリンクは符号化された姿勢データの送信だけを要する点が強調される。三角測位はまったく関与しないので、処理要求条件は相当に低減する。レンジは純粋に通信リンクによって制限されるのであり、限られた操作空間に制限されることはない。図示のようなスイッチアレイにある程度の性能を付与することは可能であるが、スイッチの出力の解釈、処理および正規化するためにソフトウエアにもとづくシステムを備えることが極めて望ましくかつ有利であると理解することが重要である。好ましいソフトウエアシステムは以下に述べる。ソフトウエアオペレーションの詳細は、前述の“ＳｅｎｓｏｒＤａｔａＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ”と題する同時係属出願に記載してあり、この好ましい実施例の側面に関する詳細な情報については、その出願を参照すべきである。２つの軸（厳密にはロールおよびピッチであるが簡便のためｘ，ｙとする）について数量化された姿勢データ値であるスイッチデータは、送信器ユニットによって処理される。図３を参照すれば、ｘおよびｙデータは非同期で並列に受信され、２個の従来の符号器ＩＣによって３ビットバイナリフォーマットに符号化される。データは、（ある種のアプリケーションにとっては好ましい）キーパッドや、発射ボタンなどの補助的なインジケータから入力するようにすることもできる。例示実施例では、６本の符号化データ線が２本の発射データ出力と一緒になり、マイクロプロセッサへの入力として８ビットデータバスを形成している。生データは、プロセッサに内蔵されたファームウエアに付与される前にオーバサンプルされ、ラッチされる。プロセッサは、以下の５つの主要機能を実行する。１）所定のモデリングによるピッチ軸データの動的修正２）“インテリジェント”冗長性解析および“バンド幅”の拡張３）オートパイロット機能、モード切換えなどの機能強化４）オートスリープ機能（すなわち、ＯＦＦスイッチはいずれも使用しない）を含むパワーマネージメント５）パルス位置変調符号化によるパラレル−シリアル変換Ｙ軸データは、改善された実用性能を付与するために処理される。絶対的なセンサの動きは、ユーザによるＹ軸の総体的動きの必要性を低減させるために、一時的変調アルゴリズムによって修正される。これにより、正規な直観的応答にいっそう近似する。それはさらに、Ｙ軸の動きに対するわずかな状態の変化の応答を予測可能にする。処理は、センサデータのバンド幅を動的に拡張するために疑似状態を非対称的に合成する。これはＸ軸データと非同期で行われる。処理はさらに、急激な状態変化の応答に対するプリエンプティブな応答を可能にする。選択した赤外線送信プロトコルは好適に電力効率がよく、その符号化はマイクロプロセッサによって行われる。適切な送信器が市販されている。赤外線送信プロトコルは、搬送波が関係する家庭内の家電製品に妨害を及ぼすことがまずない。対応する受信器は広い捕捉角度を備えており、使用に際してのレンジおよびアラインメント問題を最小限にできる。ハンドピースは、好ましくは、握手をしようとする時のように手を握った時に親指と他の指との間で作られるブリッジ形の自然な姿勢検出能力を促すように設計される。そうした設計は特定の把持姿勢を強制し、これはさらに重心の変位によって拡大される。図２０はソフトウエアの説明に関して使用されるいくつかの用語の解説を示しており、さらに、遠隔装置または送信器ハードウエアの動作を示す詳細流れ図が図２１Ａおよび２１Ｂに示されている。赤外線信号は、（本実施例では）ＬＥＤによって送信器から出力される。図４を参照すれば、赤外線信号は、赤外線ホトトランジスタによって検出され、予備増幅され、（ＡＧＣ、ハイパスフィルタ、パルス伸長などにより）ノイズリダクションをかけられ、マイクロプロセッサの割り込み線入力に供給される。受信器の内蔵ファームウエアは以下の４つの主要機能を実行する。１）パルス位置変調データストリームのシリアル−パラレル変換２）誤り検査／データ有効性検査３）ｘ，ｙ相関関係を含む独自のモデリング技法によるロール軸データの動的修正４）合成比例出力を供給するために適切なレジスタ値のディジタル選択Ｘ軸データは、実際の動作を向上するために、復号化され、処理される。絶対的なセンサの動きは、見かけの加速度を線形化するために、一時的変調アルゴリズムによって修正され、さらに、わずかな状態の変化の応答を予測可能にする。センサデータのバンド幅を動的に拡張するために疑似状態が非対称的に合成される。この合成はＹ軸データと非同期に行われる。不当な状態の変化を抑制できるようにするために、Ｘ軸およびＹ軸データの相互参照が実行される。合理的な視線を可能にすることとは別に、赤外線による実施例では、ベースステーションの場所に関する特別の要件が存在しないことが理解されよう。これは、動きの校正のための測位が明らかに不可欠である測位方式とは対照的である。ベースステーションは、必要に応じて、移動したり、別の装置と接続したりすることが容易に行える。測位方式に対して、本発明のシステムに従った場合の三角測位計算の不要さは、受信器ユニットでの計算負荷を著しく低減させ、従って、コストおよび応答時間の利益をもたらし、さらに、ホストコンピュータシステムにいっさい要求を課さない。出力は、最適化されたレジスタアレイを駆動する２個の標準的なアナログスイッチングＩＣから得られる。このアレイは、プロポーショナル型ジョイスティックに一般に見られる可変レジスタと同様であるが、抵抗素子での磨耗によって生じる一般的なドリフト問題のいずれも被ることはない。受信器ソフトウエアのさらに詳細な説明は流れ図に示されている。本発明が上述したところ以外の多数のアプリケーションおよび具体化に適用可能であることは理解されるであろう。本発明の姿勢センサおよび検出システムは、上述以外の他のバーチャルリアリティ形式のアプリケーションにも適用可能である。

【手続補正書】特許法第１８４条の８【提出日】１９９４年８月１日【補正内容】本発明の目的は、比較的単純かつ安価でありながら、より複雑な装置に匹敵するかまたはそれらを上回る性能を付与する制御装置を提供することである。発明の要約１側面によれば、本発明は、重力に対する可変配向を示す信号を生成するようにしてなる検出手段を含む遠隔装置と、前記遠隔装置とベースステーションとの間の通信リンクとを含むコンピュータシステム用の制御システムを提供するものであり、前記ベースステーションは前記遠隔装置から受信した信号を参照して前記コンピュータシステムを直接または間接に制御するようにしてなるものである。好ましくは、前記遠隔装置は、動きの各方向において２つ以上の異なる姿勢状態を検出するようにしてなるセンサを含む。好ましくは、前記遠隔装置は、チルトセンサのアレイを含み、前記アレイは２個以上のほぼ直角をなす平面において検出するように構成されたセンサを含み、各平面におけるセンサは水平に対して２個以上の異なる角位置を有する。好ましくは、前記センサは、伝導性流体スイッチ、最も好ましくは水銀スイッチを含む。好ましくは、前記遠隔装置は、出力データを生成するために、前記センサから受信した出力に関し、受信およびデータ処理動作を実行するための処理手段を含む。好ましくは、前記通信リンクは、無線によるものであり、より好ましくは光学装置を介するものであり、最も好ましくは赤外波長によるものである。別の側面によれば、本発明は、コンピュータシステム用の遠隔制御装置を提供するものであり、前記装置はベースステーションと通信するようにしてなり、前記ベースステーションは前記コンピュータシステムを直接または間接に制御するようにしてなる前記遠隔制御装置であって、前記遠隔装置が前記遠隔装置の重力に対する可変配向を示す信号を生成するようにしてなる検出手段を含むことを特徴とする、前記遠隔制御装置を提供する。好ましくは、前記センサ手段は、動きの各方向において２つ以上の異なる姿勢状態を検出するようにしてなる。好ましくは、前記センサ手段は、チルトセンサのアレイを含み、前記アレイは２個以上のほぼ直角をなす平面において検出するように構成されたセンサを含み、各平面のセンサは水平に対して２個以上の異なる角位置を有する。さらに別の面によれば、本発明は、映像ディスプレイ、前記ディスプレイを直接または間接に制御するように適応されたベースステーション、および、前記ベースステーションと通信するように適応された遠隔装置、さらに、前記遠隔装置に処理手段を含むコンピュータシステムを制御する方法を提供するものであり、前記装置は前記遠隔装置の重力に対する可変配向を示す信号を生成するようにしてなるセンサ手段を含み、前記方法は、前記センサの状態を周期的にモニタする工程と、前記検出手段からのいずれかの信号が最後のモニタ期間から変化したか否かを判定する工程と、通信メッセージを生成するために変化した信号を処理する工程と、前記メッセージを前記ベースステーションに通信する工程と、前記ベースステーションが画像を変更するために前記ディスプレイを制御する工程とを含む。本発明は、多くのシステムにおいて要求される基本物理測定値が姿勢であり、位置ではないことを認識することによって、従来技術の不利益を克服しようとするものである。二次元画面を駆動するシステムで一般に要求されるものは、三次元体積内部における絶対位置ではなく、ピッチおよびロールである。このことは、精度を維持または向上させながら、要求される情報および処理の双方の量を著しく低減させる。さらに、これらは、従来のジョイスティックのデカルト運動よりもはるかに直観的な変数である。本発明は、基面に対するジョイスティックの操作ではなく、重力に対する装置の配向、より正確には、その配向における変化にもとづく制御を提供する。それ故、装置自体にはいかなる参照平面も要求されない。従って、本発明は、地上に対して装置の軸により作られる角度という意味で言うところの、姿勢にもとづく制御を提供する。詳細には、単に前後左右の傾斜という意味だけではなく、むしろ、測定平面におけるそうした動きの範囲および率を意味する。これは、本明細書および請求の範囲において、可変姿勢として記述される。図面の簡単な説明以下に、添付図面および付属書を参照して本発明の例示実施例を説明する。付属書Ａは流れ図において用いた一定の用語の用語集である。図１は、本発明の姿勢センサの原理を示す。図２は、本発明の制御装置の略図である。図３は、制御装置の例示的な送信器構成の略図である。図４は、例示的な受信器ベースステーションの略図である。図５は、適切な水銀スイッチである。図６は、使用中のスイッチの配向を示す。図７は、使用中のスイッチの１構成を示す。図８は、Ｘ軸検出の１実施例のブール演算図である。図９は、上記実施例における適切な角度を示す。図１０は、本実施例に従ったＸ軸封入化部分の斜視図である。図１１は、Ｘ軸センサの別の実施例のブール演算図である。図１２および１３は、上記代替実施例に関する図９および１０と同様の図である。図１４は、Ｙ軸センサの１実施例のブール演算図である。図１５は、Ｙ軸センサの適切な角度を示す。図１６は、Ｙ軸センサの封入化を示す。図１７は、Ｙ軸アレイの動作を示す。図１８は、Ｘ軸およびＹ軸センサアレイを備えた組立品を示す。図１９は、ハンドピースユニットとしての１実施例を示す断面図である。図２１Ａおよび２１Ｂは、好ましい実施例に従ったベースステーションのソフトウエアを示す流れ図である。請求の範囲１．重力に対する可変配向を示す信号を生成するようにしてなる検出手段を含む遠隔装置と、前記遠隔装置とベースステーションとの間の通信リンクとを含むコンピュータシステム用の制御システムであって、前記ベースステーションは前記遠隔装置から受信した信号を参照して別の装置を直接または間接に制御するようにしてなることを特徴とするコンピュータシステム用制御システム。２．請求項１記載のシステムであって、前記検出手段が、重力の方向に平行な平面における配向を示す信号を付与するようにしてなり、かつ、少なくとも１つの平面において、前記検出手段は重力の方向に対する各方向の可変配向を示す信号を付与するようにしてなることを特徴とするシステム。３．請求項２または３記載のシステムであって、前記検出手段が、チルトセンサのアレイを含み、前記アレイは少なくとも２つのほぼ直角をなす平面において検出するように構成されたセンサを含み、各平面におけるセンサは重力の方向に対して少なくとも２つの異なる角位置を有することを特徴とするシステム。４．請求項３記載のシステムであって、前記センサが伝導性流体スイッチを含むことを特徴とするシステム。５．請求項４記載のシステムであって、前記センサが水銀スイッチを含むことを特徴とするシステム。６．請求項２から５のいずれかに記載のシステムであって、前記遠隔装置が、出力データを生成するために、前記検出手段から受信した出力に関し、受信およびデータ処理動作を実行するための処理手段を含むことを特徴とするシステム。７．請求項６記載のシステムであって、前記処理手段がさらに前記ベースステーションへ通信するために前記出力データを符号化することを特徴とするシステム。８．上記請求項のいずれかに記載のシステムであって、前記通信リンクが無線によるものであることを特徴とするシステム。９．請求項８記載のシステムであって、前記通信リンクが光学装置を介するものであることを特徴とするシステム。１０．請求項９記載のシステムであって、前記通信リンクが赤外波長で動作することを特徴とするシステム。１１．請求項６記載のシステムであって、前記センサデータの部分が前記遠隔装置で処理され前記ベースステーションへ通信され、かつ、前記センサデータの部分が一般に未処理の形で前記ベースステーションへ通信されることを特徴とするシステム。１２．請求項１記載のシステムであって、前記ベースステーションが既存のデータポートを介して前記コンピュータシステムを駆動させるようにしてなることを特徴とするシステム。１３．上記請求項のいずれかに記載のシステムであって、前記コンピュータシステムが映像ディスプレイを含むことを特徴とするシステム。１４．コンピュータシステム用の遠隔制御装置であって、前記装置はベースステーションと通信するようにしてなり、前記ベースステーションは前記コンピュータシステムを直接または間接に制御するようにしてなる、前記遠隔制御装置であって、前記遠隔装置が前記遠隔装置の重力に対する可変配向を示す信号を生成するようにしてなる検出手段を含むことを特徴とする装置。１５．請求項１４記載の装置であって、前記検出手段が、重力の方向に平行な平面における配向を示す信号を付与するようにしてなり、かつ、少なくとも１つの平面において、前記検出手段は重力の方向に対する各方向の可変配向を示す信号を付与するようにしてなることを特徴とする装置。１６．請求項１４または１５記載の装置であって、前記検出手段が、チルトセンサのアレイを含み、前記アレイは少なくとも２つのほぼ直角をなす平面において検出するように構成されたセンサを含み、各平面のセンサは重力の方向に対して少なくとも２つの異なる角位置を有する、前記検出手段がチルトセンサのアレイを含むことを特徴とする装置。１７．請求項１６記載の装置であって、前記センサが伝導性流体スイッチを含むことを特徴とする装置。１８．請求項１７記載の装置であって、前記センサが水銀スイッチを含むことを特徴とする装置。１９．請求項１４から１８のいずれかに記載の装置であって、出力データを生成するために、前記センサから受信した出力に関し、受信およびデータ処理動作を実行するための処理手段を含むことを特徴とする装置。２０．請求項１９記載の装置であって、前記出力データが、前記遠隔装置において処理され、前記ベースステーションへ通信される前記センサデータの部分、および、前記遠隔装置において処理されない前記センサデータの部分を含むことを特徴とする装置。２１．請求項１４から２１のいずれかに記載の装置であって、前記コンピュータ置が映像ディスプレイを含むことを特徴とする装置。２２．請求項１６または２０記載の装置であって、前記処理装置がさらに前記ベースステーションへ通信するために前記出力データを符号化することを特徴とする装置。２３．映像ディスプレイ、前記ディスプレイを直接または間接に制御するようにしてなるベースステーション、および、前記ベースステーションと通信するようにしてなる遠隔装置、さらに、前記遠隔装置に処理手段を含むコンピュータシステムを制御する方法であって、前記装置は前記遠隔装置の重力に対する可変配向を示す信号を生成するようにしてなる検出手段を含み、前記方法は、前記センサの状態を周期的にモニタする工程と、前記検出手段からのいずれかの信号が最後のモニタ期間から変化したか否かを判定する工程と、通信メッセージを生成するために変化した信号を処理する工程と、前記メッセージを前記ベースステーションに通信する工程と、前記ベースステーションが画像を変更するために前記ディスプレイを制御する工程とを含むことを特徴とする方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims

【特許請求の範囲】１．可変姿勢を示す信号を生成するようにしてなる遠隔装置と、前記遠隔装置とベースステーションとの間の通信リンクとを含むコンピュータシステム用の制御システムであって、前記ベースステーションは前記遠隔装置から受信した信号を参照して映像ディスプレイを直接または間接に制御するようにしてなることを特徴とするコンピュータシステム用制御システム。２．請求項１記載のシステムであって、前記遠隔装置が、動きの各方向において２つ以上の異なる姿勢状態を検出するようにしてなるセンサを含むことを特徴とするシステム。３．請求項２または３記載のシステムであって、前記遠隔装置が、チルトセンサのアレイを含み、前記アレイは少なくとも２つのほぼ直角をなす平面において検出するように構成されたセンサを含み、各平面におけるセンサは水平に対して少なくとも２つの異なる角位置を有することを特徴とするシステム。４．請求項３記載のシステムであって、前記センサが伝導性流体スイッチを含むことを特徴とするシステム。５．請求項４記載のシステムであって、前記センサが水銀スイッチを含むことを特徴とするシステム。６．請求項２から５のいずれかに記載のシステムであって、前記遠隔装置が、出力データを生成するために、前記センサから受信した出力に関し、受信およびデータ処理動作を実行するための処理手段を含むことを特徴とするシステム。７．請求項６記載のシステムであって、前記処理手段がさらに前記ベースステーションへ通信するために前記出力データを符号化することを特徴とするシステム。８．上記請求項のいずれかに記載のシステムであって、前記通信リンクが無線によるものであることを特徴とするシステム。９．請求項８記載のシステムであって、前記通信リンクは光学装置を介するものであることを特徴とするシステム。１０．請求項９記載のシステムであって、前記通信リンクが赤外波長で動作することを特徴とするシステム。１１．映像ディスプレイを含むコンピュータシステム用の遠隔制御装置であって、前記装置はベースステーションと通信するようにしてなり、前記ベースステーションは前記コンピュータディスプレイを直接または間接に制御するようにしてなる、前記遠隔制御装置であって、前記遠隔装置が前記遠隔装置の可変姿勢を示す信号を生成するようにしてなるセンサ手段を含むことを特徴とする装置。１２．請求項１１記載の装置であって、前記センサ手段が、動きの各方向において少なくとも２つの異なる姿勢状態を検出するようにしてなることを特徴とする装置。１３．請求項１１または１２記載の装置であって、前記センサ手段が、チルトセンサのアレイを含み、前記アレイは少なくとも２つのほぼ直角をなす平面において検出するように構成されたセンサを含み、各平面のセンサは水平に対して少なくとも２つの異なる角位置を有することを特徴とする装置。１４．請求項１３記載の装置であって、前記センサが伝導性流体スイッチを含むことを特徴とする装置。１５．請求項１４記載の装置であって、前記センサが水銀スイッチを含むことを特徴とする装置。１６．請求項１２から１５のいずれかに記載の装置であって、出力データを生成するために、前記センサ手段から受信した出力に関し、受信およびデータ処理動作を実行するための処理手段を含むことを特徴とする装置。１７．請求項１６記載の装置であって、前記処理手段がさらに前記ベースステーションへ通信するために前記出力データを符号化することを特徴とする装置。１８．映像ディスプレイ、前記映像ディスプレイを直接または間接に制御するようにしてなるベースステーション、および、前記ベースステーションと通信するようにしてなる遠隔装置を含むコンピュータシステムを制御する方法であって、前記装置は前記遠隔装置の可変姿勢を示す信号を生成するようにしてなるセンサ手段を含み、前記方法が、前記センサの状態をモニタするステップと、いずれかのパラメータが最後のモニタ期間から変化したか否かを判定するステップと、通信メッセージを生成するために、変化したパラメータを処理するステップと、前記メッセージを前記ベースステーションに通信するステップと、前記ベースステーションが画像を変更するために前記ディスプレイを制御するステップとを含むことを特徴とする方法。付属書Ａその文脈内で特定の意味を有するいくつかの用語が、添付図面に使用されている。それらの簡単な説明を以下に述べる。Ｘ，Ｙ−−ロールおよびピッチ運動の座標の別名である。オーバサンプル−−サンプル間の時間遅延の複数倍の入力値を調べるプロセス。通常、不確定誤差を低減し、及び／又は機械式スイッチをデバウンスするために使用される。フィーチャ−−オートパイロット、コンソールモード、ＧｅｏＬｏｃモード。これらのモードは、ＸまたはＹデータを直接修正するものではなく、単に装置の動作の性質を変更する。オートパイロットは、解除されるまで現在の姿勢を保持する。コンソールモードは、ＧｅｏＬｏｃセンサの接続を切り、出力をディジタルキーパッドのみに制限する。ＧｅｏＬｏｃモードは、ディジタルキーパッドとともに比例姿勢検出を可能にする。ＤＡＢＡＤ−−動的モデリングモジュール。それらのモジュールは、両方の軸で独立に（非同期で）動作し、動きの相対方向に応じてそれぞれのアクションを変更し（２相的）、中心のゼロ位置に向けての動きまたはそこから離れる動きに応じて個別に（非対称的に）振る舞う。従って、ＤｕａｌＡｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＢｉ−ｐｈａｓｉｃＡｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌＤｙｎａｍｉｃｓをいう。合成する−−疑似状態、すなわち、物理的なセンサ状態がまったく存在しない中間的姿勢状態を生成すること。これは、Ｙにおける「絶対的動き」およびＸにおける「感度」を拡大するために効果的モデリングに必要な使用可能なデータバンド幅を拡張するために使用される。粘着性モーメント−−実際のデータが極めて大量である時に、カーソルの滑らかな移動を見せかけるために、状態から状態への（実状態または疑似状態）遅延された遷移。一時的変調−−「粘着性モーメント」が生じている時に利用されるプロセスの様式に関する技術用語。ＲＣＸ，ＴＲＸ−−受信器および送信器の略語。モード＃１，＃２，＃３，＃４−−冗長性／パワーマネージメントのレベル。オートスリープ−−ユーザが再始動するのを待っているモード＃（ＯＦＦ）の装置。ＰＰＭ−−ＰｕｌｓｅＰｏｓｉｔｉｏｎＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ（パルス位置変調）の略。送信値を区切る時間間隔（マークスペース比）によって送信値を識別するという概念にもとづく送信フォーマット。ヒストリ−−後に解析プロセスやモデリングヒューリスティックにおいて用いるために、それまでに見つかって保存されていたデータ値。