慣性感知方法及びシステム
【課題】ディスプレイに表示されるカーソルの移動を定義／制御するために検出を使用しながら、指定のレベル表面に関して慣性感知装置の傾きを検出できる慣性感知方法を提供する。
【解決手段】慣性感知装置は、手持ち入力デバイスとして働くことができるので、慣性感知装置を保持する手のスイングが、それによって検出され、ディスプレイの頁めくりを制御するために使用される。動作時に、前述の慣性感知装置のミクロ慣性感知モジュールは、慣性感知装置の傾きによって引き起こされる重力の変化を検出し、次に、傾斜信号を適宜発生すると共に、無線送信機がそれらの信号をミクロ処理ユニットに送信することを可能とし、そこで、傾斜信号がフィルタリングされ、次に、予め定義されたデータ信号と比較され、この比較に従って、カーソル制御回路がディスプレイ上に表示されたカーソルの移動を定義／制御することを可能とする。
【解決手段】慣性感知装置は、手持ち入力デバイスとして働くことができるので、慣性感知装置を保持する手のスイングが、それによって検出され、ディスプレイの頁めくりを制御するために使用される。動作時に、前述の慣性感知装置のミクロ慣性感知モジュールは、慣性感知装置の傾きによって引き起こされる重力の変化を検出し、次に、傾斜信号を適宜発生すると共に、無線送信機がそれらの信号をミクロ処理ユニットに送信することを可能とし、そこで、傾斜信号がフィルタリングされ、次に、予め定義されたデータ信号と比較され、この比較に従って、カーソル制御回路がディスプレイ上に表示されたカーソルの移動を定義／制御することを可能とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、慣性感知方法及び装置に関し、より具体的には、ディスプレイに表示されるカーソルの移動を正確に定義／制御するために検出を使用しながら、指定のレベル表面に関して組み込み型ミクロ慣性感知モジュールの傾きを検出できる三次元慣性感知装置に関する。好適な態様では、慣性感知装置は、手持ち入力デバイスとして働くことができるので、三次元慣性感知装置を保持する手のスイングが、それによって検出され、ディスプレイ上に表示される頁めくりを制御するために使用され、本装置は、手持ちデバイスに対する人間工学的要件を満たすのみならず、三次元慣性感知装置を保持する手の指定の動きによって連続頁めくりを制御するために使用されることができ、従って、本装置は、カーソル制御デバイスとして使用されるのに適する。
【背景技術】
【０００２】
現在、市場で入手可能なコンピュータマウスには多くの種類があり、これらは、カーソル制御デバイスとしてコンピュータによって使用される最もポピュラーな人間機械系インターフェースである。検出手段の違いに関して、機械的マウス、ＬＥＤ光学マウス、及びレーザマウスの三つの基本的なタイプのマウスがある。しかしながら、前述のマウスは、作動表面での使用に制限されており、作動表面が機械的マウスのボールローリング及び二つの光学マウスの影発生に影響を及ぼすように、作動表面の状態は、前述のマウスの検出に大きな影響力を有するので、これらのマウスは、平らな表面及び空気中で作動できるカーソル制御デバイスを備えることが望ましい、今日のビデオゲーム及びマルチメディアアプリケーションの要件は、最早満たすことはできない。プレゼンテーションデバイスに関して、それは、通常、オンオフ操作、上下へのスクローリング操作、頁の前進後退操作等のような操作を制御するためにプレスキーとそれに関連する回路を有するように設計される、講師が透明体を循環できる遠隔制御デバイスである。それにも拘らず、ますます多くの人々は、自分のパーソナルコンピュータの使用によって自身のプレゼンテーションを行いたがるので、プレゼンテーションデバイスをコンピュータに接続すると共にプレゼンテーションを準備し、このプレゼンテーションデバイスと通常コンピュータマウスをこれら二つのデバイスの配線が扱い難く且つ面倒である同じ空間に同時に共存させなければならないことが益々一般的になっている。
【０００３】
コンピュータマウスとプレゼンテーションデバイスの機能を統合する幾つかのカーソル制御デバイスが既にある。しかしながら、それにより採用されている制御方法は、これら従来のコンピュータマウスとなお同様であり、従って、同じ制約を受ける。最近積極的に研究されている慣性／重力マウスに関して、このマウスは、移動の加速度を検出するための加速度計を使用すると共に、コンピュータモニター上に表示されたオブジェクトや他の対話型デバイスを制御するために使用される検出を処理するが、多くの技術的困難さによってなお煩わしくなっており、従って、未だ改良点がある。
【０００４】
慣性マウスに関する多くの研究がある。これらの研究の一つは、図１に示されるように、“Ｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ Ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ（プレゼンテーション支援デバイス）”と題される、米国特許第５，８７４，９４１号に開示されている慣性マウスである。図１に示されるプレゼンテーション支援デバイス２は、Ｘ軸加速度計１Ａ、Ｙ軸加速度計１Ｂ、並びに１対の信号プロセッサ１０Ａと１０Ｂを備え、プレゼンテーション支援デバイス２の傾斜によって引き起こされる加速度の変動がこの二つの加速度計１Ａと１Ｂによって検出され、二つの加速度計に適宜加速度信号を発生させ、二つの信号プロセッサ１０Ａと１０Ｂは、加速度信号を処理してコンピュータディスプレイスクリーン上のカーソルの移動を制御するためにカーソル移動制御信号を出力する。動作上、プレゼンテーション支援デバイス２の傾斜が指定の角度に達すると、それによって制御されるカーソルが、適宜移動するように起動され、カーソルがコンピュータディスプレイスクリーンの所望の位置に移動させられると、カーソルの移動が、プレゼンテーション支援デバイス２をその初期位置へ戻すことによって、停止される。しかしながら、プレゼンテーション支援デバイス２は、重力の影響を受けているので、プレゼンテーション支援デバイス２がすでにその初期位置へ戻ったときでも、カーソルが移動し続けるということがしばしば生じる。従って、支援デバイス２が確実にその初期位置に戻ったときに、このプレゼンテーション支援デバイス２がカーソルを正確に位置決めすることに失敗し、従って十分な安定性が得られない。ユーザが、まさに、自身が好む位置に正確にカーソルを位置決めするためには、多大なる努力と時間がかかる。更に、プレゼンテーション支援デバイス２の傾斜が大きくなればなるほど、結果として生じる加速度が大きくなり、従って、それにより制御されるカーソルが、コンピュータディスプレイスクリーン上を速く移動し、それによって、プレゼンテーション支援デバイス２を制御することが困難になる。更に、前述のプレゼンテーション支援デバイス２は、連続的頁めくり能力を備えない。
【０００５】
台湾国特許出願第９０２２１０１０号に開示された重力マウスである図２を参照する。重力マウスは、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）のモニター上に表示されたカーソルの移動を制御するために、保持されて移動し且つ使用されるので、潜在的なエネルギー測定能力を有するその重力センサ（すなわち、Ｇセンサ）は、そのセンサの移動で引き起こされる重力マウスの潜在的エネルギー変動を検出できると共に、適宜発生される信号をそのミクロプロセスユニット（ＭＣＵ）へ送信して処理される。ＭＣＵは、移動の存続期間を検出できると共にその移動によって引き起こされる加速度信号を受信できるので、ＭＣＵは、存続期間と加速度に関してカーソルを適宜移動するように制御するための制御信号を発生できる。カーソルの移動は、二つの直交する軸に重力マウスに従って構成される少なくとも二つの加速度計の検出に基づいて実行される統合動作によって決定されることが知られている。このように、移動は誤差を蓄積する傾向のある統合によって定義されるので、カーソルの位置決めは、正確でなくなる。更に、前述の重力マウスは、連続的頁めくり能力を備えていない。
【０００６】
従って、従来の技術の欠点がないだけではなく、連続的頁めくり能力を備える慣性感知入力装置及び方法が必要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の技術の欠点に鑑み、本発明の主な目的は、ディスプレイ上に表示されたカーソルの移動を正確に定義及び制御でき、従って、操作が容易な、三次元慣性感知方法と装置を提供することである。
【０００８】
本発明の他の目的は、人間工学的手持ち入力デバイスとして使用できる三次元慣性感知装置を提供することであり、そこでは、三次元慣性感知装置を保持する手のスイングがそれによって、検出され、ディスプレイの頁めくりを制御するために使用される、すなわち、特に、三次元慣性感知装置を保持する手の特定の動きによって連続的頁めくりが制御できる。
【０００９】
本発明の更に他の目的は、三次元慣性感知方法および装置を提供することであり、それによって、慣性感知装置を定義するＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の直交座標系の一つの軸に沿って測定された振動（変動）が、直交座標系の他の軸に沿って測定された信号の振動の使用によって除去できる。
【００１０】
更に、本発明の他の目的は、慣性感知装置を定義するＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の直交座標系のＹ軸に共軸的に配置された二つのＹ軸加速度計によって夫々検出された二つの遠心力の間の差を使用して慣性感知装置に働く遠心力の影響を除去できる三次元慣性感知方法および装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様に従って、三次元慣性感知方法であって、
ミクロ慣性感知モジュールを使用して、生の傾斜信号を適宜発生するために重力加速度を検出するステップと；安定化傾斜信号を得るために生の傾斜信号（raw inclination signal）を低域フィルタリングするステップと；ミクロ慣性感知モジュールがカーソル制御モードにあるか又は頁めくりモードにあるかを検出して、それに対応して、カーソル制御プロセス及び頁めくりプロセスから成る群から実行されるべきプロセスを選択するステップと、を備える三次元慣性感知方法を提供する。
【００１２】
好ましくは、カーソル制御プロセスは、ミクロ慣性感知モジュールの初期信号を登録するステップと；生の傾斜信号と安定化傾斜信号に基づく信号変動量を計算し、この信号変動量を使用して生の傾斜信号を補償するステップと；補償傾斜信号と初期信号との間の差を計算するステップと；ディスプレイに表示されるカーソルの移動を制御するために座標信号として差同士をマッピングするステップと、を備える。
【００１３】
好適な態様では、ミクロ慣性感知モジュールは、ミクロ慣性モジュールを定義するＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸７の直交座標系のＸ軸に関してミクロ慣性感知モジュールのローリング運動によって引き起こされる重力加速度の変動を測定するためのＸ軸加速度計と、直交座標系のＹ軸に関してミクロ慣性感知モジュールのピッチ運動によって引き起こされる重力加速度の変動を測定するためのＹ軸加速度計と、を備える。
【００１４】
好ましくは、ミクロ慣性感知モジュールは、生の傾斜信号と安定化傾斜信号に基づく信号変動量を計算し、この信号変動量を使用して生の傾斜信号を補償するステップは、更に、Ｘ軸加速度計によって検出されたＸ軸振動信号をＸ軸加速度計によって検出された生の傾斜信号から引き算することによってＸ軸加速度計によって検出された生の傾斜信号を修正するステップと；Ｙ軸加速度計によって検出されたＹ軸振動信号をＹ軸加速度計によって検出された生の傾斜信号から引き算することによってＹ軸加速度計によって検出された生の傾斜信号を修正するステップと；修正されたＸ軸の生の傾斜信号からＸ軸加速度計によって検出された初期信号の減算値としてＸ軸変動を登録するステップと；修正されたＸ軸生の傾斜信号からＹ軸加速度計によって検出された初期信号の減算値としてＸ軸変動を登録するステップと、を備える。
【００１５】
好ましくは、ミクロ慣性感知モジュールは、更に、Ｘ軸加速度計とＹ軸加速度計によって夫々検出されるミクロ慣性感知モジュールのローリングとピッチングによって引き起こされる直交座標系のＺ軸に関して、重力加速度を検出するために使用されるＺ軸加速度計を備え、それによって、ミクロ慣性感知モジュールの位置決めに関する情報を得る。
【００１６】
好ましくは、ミクロ慣性感知モジュールは、更に、指定された距離だけＹ軸加速度計から離間された第２のＹ軸加速度計を備える。
【００１７】
好ましくは、慣性感知装置に働く遠心力の影響は、以下の公式に関して二つのＹ軸加速度計によって夫々検出された二つの遠心力同士間の差を使用することによって除去できる：
Ａｙ＝（Ｒ+Ｒ２）／Ｒｘ（Ｔｖｙ−Ｔｖｙ２）
修正Ｔｖｙ＝Ｔｖｙ−Ａｙ
ここで、Ａｙは、Ｙ軸加速度計によって検出される遠心力であり；
Ｒは、Ｙ軸と第２のＹ軸加速度系との離間距離であり；
Ｒ２は、第２のＹ軸加速度計と回転中心との間の距離であり；
Ｔｖｙは、Ｙ軸加速度計の傾斜信号であり；
Ｔｖｙ２は、第２のＹ軸加速度計の傾斜信号である。
【００１８】
即ち、修正Ｙ軸傾斜信号は、遠心力Ａｙを生のＹ軸傾斜信号Ｔｖｙから引き算することによって得られる。
【００１９】
好ましくは、遠心力の影響を除去するプロセスは、信号振動（変動）量を使用して、生の傾斜信号を補償するプロセスの前に実行される。
【００２０】
好ましくは、頁めくりプロセスは、
Ｘ軸とＹ軸に関してミクロ慣性感知モジュールの傾きがバランスの範囲内に入るか否かを検出し、もしそうならば、検出を続け；そうでない場合、検出の後のステップが実行され、そうでない場合、プロセスが前述のモード検出ステップへ戻るステップと；
生のＸ軸傾斜信号の瞬時の変動が閾値範囲を超えているか否かを評価し、もしそうならば、頁めくりが有効とされ；そうでない場合、プロセスが前述のモード検出ステップへ戻るステップと、を備える。
【００２１】
好ましくは、バランスの範囲は、０ｇ±０．３ｇとして定義され、そこでは、ｇ＝９．８ｍ／ｓ2である。
【００２２】
好ましくは、生のＸ軸傾斜信号の瞬時の変動が閾値範囲を超えている間、連続的頁めくりが実行され、生の傾斜信号が一時的ではなく、指定の傾斜角度だけミクロ慣性感知モジュールが傾斜される時に、生の傾斜信号が永続的にミクロ慣性感知モジュールの検出に固定される。
【００２３】
好ましくは、連続的頁めくりが停止され、指定の傾斜角度だけミクロ慣性感知モジュールが傾斜される時に、生の傾斜信号が永続的にミクロ慣性感知モジュールの検出に固定されないとすぐ、プロセスがモード検出ステップに戻る。
【００２４】
好適な態様では、ミクロ慣性感知モジュールは、ミクロ慣性感知モジュールを定義するＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の直交座標系のＸ軸に関してミクロ慣性感知モジュールのローリング運動によって引き起こされる重力加速度の変動を測定するためのＸ軸加速度計と；直交座標系のＹ軸に関してミクロ慣性感知モジュールのピッチ運動によって引き起こされる重力加速度変動を測定するためのＹ軸加速度計と、を備える。
【００２５】
好ましくは、ミクロ慣性感知モジュールは、加速度の変動の測定結果を受信し、適宜、生の傾斜信号を発生できる中央演算ユニットに連結される。
【００２６】
好ましくは、中央演算ユニットは、生の傾斜信号を送信するための無線送信機に接続される。
【００２７】
好ましくは、無線受信機が、無線送信機によって送信された生の傾斜信号を受信できる、従って、受信された生の傾斜信号をミクロ処理ユニットへ送信して他の後の手順によって低域フィルタリング及び処理できるように、無線送信機は、無線受信機に対応するように機能することが可能である。
【００２８】
好ましくは、ミクロ処理ユニットは、ディスプレイ上に表示されたカーソルの移動を制御できると共にディスプレイ上の頁めくり又は連続頁めくりを制御することができるカーソル制御回路を介してディスプレイに接続される。
【００２９】
好ましくは、ミクロ慣性感知モジュールは、カーソル制御モードと頁めくりモードとの間でミクロ慣性感知モジュールを切り替えるために自動的或いは手動で起動されることができる制御キーへ接続される。
【００３０】
本発明の他の態様に従って、三次元慣性感知装置であって、
生の傾斜信号を適宜発生するために重力の加速度を検出するための、ミクロ慣性感知モジュールを備え、このミクロ慣性感知モジュールは、更に、
ミクロ慣性感知モジュールを定義するＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の直交座標系のＸ軸に関してミクロ慣性感知モジュールのローリング運動によって引き起こされる重力加速度の変動を測定するためのＸ軸加速度計と；
直交座標系のＹ軸に関してミクロ慣性感知モジュールのピッチ運動によって引き起こされる第１の重力加速度を測定するための第１のＹ軸加速度計と；
直交座標系のＹ軸に関してミクロ慣性感知モジュールのピッチ運動によって引き起こされる第２の重力加速度の変動を測定するための第２のＹ軸加速度計と；
ミクロ慣性感知モジュールの生の傾斜信号を受信するための受信端と、を備える三次元慣性感知装置が提供される。
【００３１】
好ましくは、ミクロ慣性感知モジュールは、更に、Ｘ軸加速度計とＹ軸加速度計によって夫々検出されるミクロ慣性感知モジュールのローリングとピッチングによって引き起こされる直交座標系のＺ軸に関して、重力の加速度を検出するために使用されるＺ軸加速度計を備え、それによって、ミクロ慣性感知モジュールの位置決めに関する情報を得る。
【００３２】
好ましくは、第一と第二のＹ軸加速度計は、指定の距離だけ互いから離間されている。
【００３３】
好ましくは、ミクロ慣性感知モジュールは、加速度の変動の測定結果を受信し、従って生の傾斜信号を適宜発生できる中央演算ユニットに連結される。
【００３４】
好ましくは、中央演算ユニットは、生の傾斜信号を送信するための無線送信機に接続される。
【００３５】
好ましくは、無線受信機が、無線送信機によって送信された生の傾斜信号を受信できる、従って、受信された生の傾斜信号をミクロ処理ユニットへ送信して他の後の手順によって低域フィルタリング及び処理できるように、無線送信機は、無線受信機に対応するように機能することが可能である。
【００３６】
好ましくは、ミクロ処理ユニットは、ディスプレイ上に表示されたカーソルの移動を制御できると共にディスプレイ上の頁めくり又は連続頁めくりを制御することができるカーソル制御回路を介してディスプレイに接続される。
【００３７】
好ましくは、ミクロ慣性感知モジュールは、カーソル制御モードと頁めくりモードとの間でミクロ慣性感知モジュールを切り替えるために自動的或いは手動で起動されることができる制御キーへ接続される。
【００３８】
本発明の他の態様と利点は、例を介して本発明の原理を示す添付の図面とともに以下の詳細な記述から明らかになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
検討委員会の専門メンバーが本発明の十分な機能と構造的特徴を更に理解及び認識するために、詳細な記述と関連する幾つかの好適な実施形態が以下の通り提示される。
【００４０】
本発明の第１の好適な実施形態に従う慣性感知装置を示す概略図とその機能ブロック図である図３と図４を夫々参照する。これらの図に示されるように、三次元慣性感知装置１０は、主に、実質的にミクロ慣性感知モジュール２０である送信端と、受信端３０とを備える。好適な態様では、ミクロ慣性感知モジュール２０は、更に、ミクロ慣性感知モジュール２０を定義するＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の直交座標系のＸ軸に関して、ミクロ慣性感知モジュール２０のローリング運動によって引き起こされる重力加速度の変動を測定するためのＸ軸加速度計２１１と直交座標系のＹ軸に関して、ミクロ慣性感知モジュール２０のピッチ運動によって引き起こされる重力加速度の変動を測定するためのＹ軸加速度計２１２とを有するミクロ慣性センサ２１と；ミクロ慣性センサ２１からの信号を受信及び処理して、生の傾斜信号を適宜発生するための中央処理ユニット２２と；中央処理ユニット２２から受信した傾斜信号を送信するための無線送信機２３と、を備える。更に、ミクロ慣性センサ２１と中央処理ユニット２２と無線送信機２３は、全てハウジング２４内に収容されていると共に、これら全ては、ハウジング２４の外部に配置された制御ボタンに電気的に更に接続される回路によって互いに電気的にネットワーク化されている。ハウジング２４の外部にこの制御ボタンを配置することによって、三次元慣性感知装置１０を保持するユーザは、制御ボタンを押すことによって自動的に或いは手動で簡単に信号送信を開始できる。
【００４１】
更に、実質的にコンピュータ或いはマルチメディアデバイスである受信端３０は、無線受信機３１と、ミクロ処理ユニット３２と、ディスプレイ４０に接続されるカーソル制御回路３３を備える。そこで、無線受信機３１は、無線受信機３１が無線送信機２３によって送信された生の傾斜信号を受信でき、従って、受信した生の傾斜信号をミクロ処理ユニット３２に送信して、他の後の手順によって低域フィルタリング及び処理されるように無線送信機２３に対応するように機能でき、次に、ミクロ処理ユニット３２は、処理結果に基づいて、ディスプレイ４０上に表示されたカーソル４１の動きを制御すると共にディスプレイ４０上の頁めくり又は連続的頁めくりを制御するカーソル制御回路３３へ処理結果を送る。
【００４２】
本発明の第１の好適な実施形態の慣性感知装置の動作ステップを示すフローチャートである図５を参照する。慣性感知装置の動作ステップのフローが、図５に示されており、各ステップの詳細な記述が、以下に示される。
（ａ）ミクロ感知センサモジュール２０に埋め込まれた各加速度計を使用して、各加速度計の検出に関して生の傾斜信号（傾き値）を発生するために重力加速度を検出すること。すなわち、Ｘ軸加速度計２１１とＹ軸加速度計を使用して、ミクロ慣性感知モジュール２０のローリングとピッチングを検出すると共に、その検出を中央処理ユニット２２へ送信して処理され、従って、Ｘ軸の生の傾斜信号ＴｖｘとＹ軸の生の傾斜信号Ｔｖｙを発生して、無線送信機２３の送信によって受信端３０によって受信され、そこで、無線受信機３１は、受信信号を受信してこの受信信号をミクロ処理ユニット３２に送信する。
（ｂ）二つの安定化傾斜信号ＡｖｘとＡｖｙを得るためにＸ軸の生の傾斜信号ＴｖｘとＹ軸の生の傾斜信号Ｔｖｙを低域フィルタリングすること。
（ｃ）二つの安定化傾斜信号ＡｖｘとＡｖｙが、ミクロ慣性感知モジュールの動作モードに基づいて処理されなければならないので、ミクロ慣性感知モジュール２０がカーソル制御モードｅにあるか頁めくりモードｄにあるか否かを検出すること。即ち、押しボタン又は制御スイッチであり、図３に示されるようにハウジングに配置される制御キーは、制御ボタンが起動されている時に、ミクロ慣性感知モジュール２０がカーソル制御モードｅにあり、そうでない場合、ミクロ慣性感知モジュール２０が頁めくりモードｄにあるように、カーソル制御モードｅと頁めくりモードｄとの間でミクロ慣性感知モジュール２０を切り替える。
（ｃ１）初期信号として各加速度計によって夫々検出される現在の信号を登録すること（初期値、ｉｎｘ；ｉｎｙ）、即ち、初期信号としてＸ軸加速度計２１１とＹ軸加速度計２１２によって夫々検出された現在の信号を登録すること。
（ｄ１）Ｘ軸とＹ軸に関してミクロ慣性感知モジュールの傾斜が、バランスの範囲内に入るか否かを検出すること。即ち、バランスの範囲が事前に０ｇ±０．３ｇとして定義され、そこでは、ｇ＝９．８ｍ／ｓ2であると共にミクロ慣性感知モジュール２０内に構成され、従って、傾斜信号（Ｔｖｓ、Ｔｖｙ）が、バランスの範囲内に入るとき、ミクロ慣性感知モジュール２０は、意図しない手の震えによって行われる望ましくない頁めくりを防止するためのバランス状態にあると判断され、そうでない場合、ミクロ慣性感知モジュール２０は、アンバランス状態にあると判断され、従って、フローは、前のモード検出ステップ（ｃ）に戻る。バランスの範囲は、上述の範囲に限定されず、ユーザの好みによってその意思で定義されることができる。
（ｄ２）ミクロ慣性感知モジュール２０がバランス状態にある時、生のＸ軸傾斜信号の瞬間の変動が閾値範囲を超えているか否かを判断すること。即ち、生のＸ軸傾斜信号の瞬間の変動が閾値範囲を超えている時に、頁めくりステップ（ｄ２１）は、ミクロ処理ユニット３２がカーソル制御回路３３へ信号を送信できるように使用可能とされ、そこでは、ディスプレイ４０上に表示される頁めくりの制御のために使用され、そうでない場合、プロセスは、前述のモード検出ステップ（ｃ）へ戻る。
（ｄ３）ミクロ慣性感知モジュールが指定の傾斜角度だけ傾くと、生のＸ軸傾斜信号の瞬間の変動がミクロ慣性感知モジュールの検出に永続的に固定されているか否かを判断すること。もしそうならば、連続的頁めくりステップ（ｄ４）が実行される。連続的頁めくりステップが行われる理由は、めくられるのを待っている頁が沢山ある時に、ステップ（ｄ１）、（ｄ２）、及び（ｄ２１）によって、一回の手の動きは１頁をめくるに過ぎず、それは、非常に不便であり時間が掛かるからである。従って、連続的頁めくりステップ（ｄ４）は、手の大きなスイングによってミクロ処理ユニット３２が連続的且つ簡単に頁めくりを実行でき、次に、動くことなく指定の傾斜角度で静止を保持し、それにより、単純な動きによって複数頁をめくることができる。連続的頁めくりが停止され、ミクロ慣性感知モジュールが指定の角度だけ傾けられた時、生の傾斜信号がミクロ慣性感知モジュールの検出に永続的に固定されないとすぐ、プロセスはモード検出ステップに戻る。
（ｅ１）Ｘ軸の生の傾斜信号と安定化されたＸ軸の生の傾斜信号との差の中間値としてＸ軸振動信号を登録すること。即ち、公式：Ｄｉｆｘ＝（Ｔｖｘ−Ａｖｘ）／２に従ってＸ軸振動を計算すること。
Ｙ軸の生の傾斜信号と安定化されたＹ軸の生の傾斜信号との差の中間値としてＸ軸振動（変動）信号を登録すること。即ち、公式：Ｄｉｆｙ＝（Ｔｖｙ−Ａｖｙ）／２に従ってＹ軸振動を計算すること。
Ｘ軸振動信号をＸ軸の生の傾斜信号から引き算することによって補償されたＸ軸傾斜信号を捕獲すること。即ち、公式：Ｔｖｘ’＝Ｔｖｘ−Ｄｉｆｘに従って変更されたＸ軸の生の傾斜信号を計算すること。
Ｙ軸振動信号をＹ軸の生の傾斜信号から引き算することによって補償されたＹ軸傾斜信号を捕獲すること。即ち、公式：Ｔｖｙ’＝Ｔｖｙ−Ｄｉｆｙに従って修正されたＹ軸の生の傾斜信号を計算すること。
（ｅ２）変更されたＸ軸の生の傾斜信号からＸ軸加速度計の初期信号の減算値としてＸ軸振動（変動）を登録することと、また修正されたＹ軸の生の傾斜信号からＹ軸加速度計によって検出される初期信号の減算値としてＸ軸振動を登録すること。即ち、Ｄｘ＝（Ｔｖｘ’−ｉｎｘ）、Ｄｙ＝（Ｔｖｙ’−ｉｎｙ）。図６（ａ）、図６（ｂ）、図７（ａ）、及び図７（ｂ）を参照すると、図６（ａ）と図７（ａ）は、夫々、共に振動修正を含まない、Ｘ軸加速度計とＹ軸加速度計によって検出された加速度を示し、図６（ｂ）と図７（ｂ）は、夫々、共に振動修正を含む、Ｘ軸加速度計とＹ軸加速度計によって検出された加速度を示しめしている。図に示されているように、補償された後の、穏やかな凹凸を有する加速度プロファイルが達成でき、それによって、より正確なカーソルの位置決めが達成できる。
（ｅ３）ディスプレイ４０上に表示されたカーソル４１の移動を制御するための座標信号として差（Ｄｘ、Ｄｙ）をマッピングすると共に、カーソルを制御するためのカーソル制御回路３３へその座標信号を出力すること。
【００４３】
本発明の第２の好適な実施形態に従う慣性感知装置を示す概略図とその機能ブロック図である図８と図９を夫々参照する。これらの図に示されるように、第１の実施形態の三次元慣性感知装置１０に類似する、三次元慣性感知装置１００は、主に、実質的にミクロ慣性感知モジュール２０’である送信端と受信端３０と、を備える。好適な態様では、ミクロ慣性感知モジュール２０’は、更に、ミクロ慣性感知モジュールを定義するＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の直交座標系のＸ軸に関して、ミクロ慣性感知モジュール２０’のローリング運動によって引き起こされる重力加速度の変動を測定するためのＸ軸加速度計２１１’と、直交座標系のＹ軸に関して、ミクロ慣性感知モジュール２０’のピッチ運動によって引き起こされる重力加速度の変動を測定するためのＹ軸加速度計２１２’、ミクロ慣性感知モジュール２０’の位置決めに関する情報を得るためにＸ軸加速度計２１１’とＹ軸加速度計２１２’によって夫々検出されたミクロ慣性感知モジュール２０’のローリングとピッチングによって引き起こされる直交座標系のＺ軸に関して重力加速度を検出するためのＺ軸加速度計２１３’と、Ｙ軸に関してミクロ慣性感知モジュール２０’のピッチ運動によって引き起こされる他の重力加速度の変動を測定するための第２のＹ軸加速度計２１４’と、を有するミクロ慣性センサ２１’；ミクロ慣性センサ２１’からの信号を受信及び処理して、生の傾斜信号を適宜発生する中央処理ユニット２２；及び中央処理ユニット２２から受信した傾斜信号を送信するための無線送信機２３とを備える。ミクロ慣性感知モジュール２０’が、上下逆さま、即ち、仰向けに位置決めされる時、Ｚ軸加速度計２１３’の検出が、ミクロ慣性感知モジュール２０’を起動してカーソル制御と頁めくり制御に関して逆さまになるように動作する。
【００４４】
同様に、ミクロ慣性センサ２１’と中央処理ユニット２２と無線送信機２３は、全てハウジング２４内に収容されていると共に、これら全ては、ハウジング２４の外部に配置された制御ボタンに電気的に更に接続される回路によって互いに電気的にネットワーク化されている。ハウジング２４の外部にこの制御ボタンを配置することによって、三次元慣性感知装置１００を保持するユーザは、制御ボタンを押すことによって信号送信を開始できる。
【００４５】
本発明の第２の好適な実施形態の慣性感知装置の動作ステップを示すフローチャートである図１０を参照する。慣性感知装置の動作ステップのフローが、図１０に示されており、各ステップの詳細な記述は以下に示される。
（ａ）ミクロ感知センサモジュール２０’に埋め込まれた各加速度計を使用して、各加速度計の検出に関して生の傾斜信号（傾き値）を発生するために重力加速度を検出すること。即ち、Ｘ軸加速度計２１１’とＹ軸加速度計２１２’、Ｚ軸加速度計２１３’、及び第２のＹ軸加速度計２１４’を使用して、ミクロ慣性感知モジュール２０’のローリングとピッチングを検出し、従って、Ｘ軸の生の傾斜信号Ｔｖｘ、Ｙ軸の生傾斜信号Ｔｖｙ、Ｚ軸の生の傾斜信号Ｔｖｚ、及び第２のＹ軸の生の傾斜信号Ｔｖｙ２を発生すること。
（ｂ）三つの安定化された傾斜信号Ａｖｘ、ＡｖｙおよびＴｖｚを得るために、Ｘ軸の生の傾斜信号Ｔｖｘ、Ｙ軸の生の傾斜信号Ｔｖｙ、および軸の生の傾斜信号Ｔｖｚを低域フィルタリングし、その間第２のＹ軸の生の傾斜信号は無視されること。
（ｃ）ミクロ慣性感知モジュール２０がカーソル制御モードｅにあるのか、または頁めくりモードｄにあるのか否かを検出すること。
（ｃ１）各加速度計によって夫々検出された現在の信号をその初期信号として登録すること（初期値、ｉｎｘ；ｉｎｙ）。
（ｄ１）Ｘ軸とＹ軸に関してミクロ慣性感知モジュールの傾斜がバランスの範囲内に入るか否かを検出すること。
（ｄ２）ミクロ慣性感知モジュール２０がバランス状態にある時、生のＸ軸の傾斜信号の瞬間の変動が閾値範囲を超えているか否かを判断すること。
（ｄ３）ミクロ慣性感知モジュールが指定の傾斜角度だけ傾くと、生のＸ軸傾斜信号の瞬間の変動がミクロ慣性感知モジュールの検出に永続的に固定されているか否かを判断すること；ステップ（ｄ１）、（ｄ２）、及び（ｄ３）は、図５に示されるものと同様であり、従って、ここでは、更には記述しない点に留意すべきである。
（ｅ１’）以下の公式に関して二つのＹ軸加速度計によって夫々検出された二つの遠心力の間の差を使用して、慣性感知装置に働く遠心力の影響を除去すること。
Ａｙ＝（Ｒ+Ｒ２）／Ｒｘ（Ｔｖｙ−Ｔｖｙ２）
修正Ｔｖｙ＝Ｔｖｙ−Ａｙ
ユーザの腕のスイングは、循環移動として表されることができ、この循環移動に起因する遠心力は、ミクロ慣性感知モジュール２０’の検出、特に、感知モジュール２０’のＹ軸上に配置された加速度計に対して、悪影響を及ぼす重力振動を引き起こそうとすることが知られている。従って、Ｙ軸加速度計２１２’と第２のＹ軸加速度計２１４’との間の加速度の差を使用して、このような誤差を修正することが意図される。図１１に示されように、Ｙ軸加速度計２１２’は、Ｙ軸加速度計２１２’は、第２のＹ軸加速度計２１４’の位置よりもディスプレイ４０により近い位置に配置されている。即ち、第２のＹ軸加速度計２１４’は、回転中心Ｃから距離Ｒ２に位置されていると共に、Ｙ軸加速度計２１２’は、第２のＹ軸加速度計２１４’の背後の距離Ｒ２の位置に位置されており、それによって、遠心力が以下の公式によって計算されることができる。
Ｔｖｙ＝Ａｙ+Ｇｓｉｎθ＝（Ｒ+Ｒ２）×ω2+Ｇｓｉｎθ＝Ｒ×ω2+Ｒ２×ω2+Ｇｓｉｎθ
Ｔｖｙ２＝Ａｙ２+Ｇｓｉｎθ＝Ｒ２×ω2+Ｇｓｉｎθ
Ｔｖｙ−Ｔｖｙ２＝Ｒ×ω2
ω2＝Ｔｖｙ−Ｔｖｙ２／Ｒ
ここで、Ｔｖｙは、Ｙ軸加速度計の傾斜信号であり；
Ｔｖ２は、第２のＹ軸加速度計の傾斜信号であり；
Ａｙは、Ｙ軸加速度計によって検出された遠心力であり；
Ａｙ２は、第２のＹ軸加速度計によって検出された遠心力であり；
Ｇは、重力であり；
θは、二つの共軸のＹ軸加速度計の軸とレベル表面との間に形成される開先角度であり；
ωは、角速度であり；
Ｒは、Ｙ軸と第２のＹ軸加速度計との間の離間距離であり；
Ｒ２は、第２のＹ軸加速度計と回転中心との間の距離である。
図１２（ａ）と図１３（ａ）は、夫々、遠心力によって及びＹ軸加速度計が循環的に動いている時の遠心力によってＹ軸加速度計が影響を受けている場合のＹ軸加速度計の検出を示すプロファイルであり、且つ図１２（ｂ）と図１３（ｂ）は、夫々、修正された加速度のプロファイルを示す図１２（ａ）、図１２（ｂ）、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）を参照する。図に示されるように、修正された後、穏やかな凹凸を有する加速度プロファイルが達成されることができ、それによって、Ｙ軸に対する遠心力の悪影響が減少されることができる。
（ｅ２’）Ｘ軸の生の傾斜信号と安定化されたＸ軸傾斜信号との差の中間値としてＸ軸振動信号を登録すること。即ち、公式：Ｄｉｆｘ＝（Ｔｖｘ−Ａｖｘ）／２に従ってＸ軸振動を計算すること。
Ｙ軸の生の傾斜信号と安定化されたＹ軸傾斜信号との差の中間値としてＹ軸振動信号を登録すること。即ち、公式：Ｄｉｆｙ＝（Ｔｖｙ−Ａｖｙ）／２に従ってＹ軸振動を計算すること。
Ｘ軸振動信号をＸ軸の生の傾斜信号から引き算することによって補償されたＸ軸傾斜信号を捕獲すること。例えば、公式：Ｔｖｘ’＝Ｔｖｘ−Ｄｉｆｘに従って変更されたＸ軸の生の傾斜信号を計算すること。
Ｙ軸振動信号をＹ軸の生の傾斜信号から引き算することによって補償されたＹ軸傾斜信号を捕獲すること。例えば、公式：Ｔｖｙ’＝Ｔｖｙ−Ｄｉｆｙに従って変更されたＹ軸の生の傾斜信号を計算すること。
（ｅ３’）変更されたＸ軸の生の傾斜信号からＸ軸加速度計の初期信号の減算値としてＸ軸振動を登録することと；修正されたＹ軸の生の傾斜信号からＹ軸加速度計によって検出された初期信号の減算値としてＸ軸振動を登録すること。即ち、Ｄｘ＝（Ｔｖｘ’−ｉｎｘ）、Ｄｙ＝（Ｔｖｙ’−ｉｎｙ）。
（ｅ４’）ディスプレイ４０上に表示されるカーソル４１の移動を制御するための座標信号として差（Ｄｘ、Ｄｙ）をマッピングすると共に、カーソルを制御するためのカーソル制御回路３３へその座標信号を出力すること。ステップ（ｅ２’）乃至（ｅ４’）は、図５のステップ（ｅ１）乃至（ｅ３）に類似しており、従って、ここでは、更には記述されないことに留意すべきである。
【００４６】
上記から、本発明の方法と装置は、以下の特徴を有することを留意すべきである。
（１）図５のステップ（ｃ）と図１０のステップ（ｃ）としてのモード検出のステップによって、本発明の三次元慣性感知装置は、頁めくりモードとカーソル制御モードとの間で切り替えでき、それに対応して、カーソル制御プロセスと頁めくりプロセスから成る群から実行されるべきプロセスを選択できる。
（２）図５のステップ（ｄ２１）と図１０のステップ（ｄ２１）によって、複数の頁が、三次元慣性感知装置を保持する手のスイングによってめくられることができ、且つ図５のステップ（ｄ４）と図１０のステップ（ｄ４）によって、手のスイングが、１頁のみをめくるように制御されることができる。
（３）信号振動は、図５のステップ（ｅ１）と図１０のステップ（ｅ２’）によって修正されることができる。
（４）Ｚ軸の加速度計の配置によって、ミクロ慣性感知モジュール２０’が上下逆さま、即ち、仰向けに位置決めされると、Ｚ軸加速度計２１３’の検出が、ミクロ慣性感知モジュール２０’を起動してカーソル制御と頁めくり制御に関して逆さまに動作する。
（５）慣性感知装置を定義するＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の直交座標系のＹ軸上に共軸状に配置された二つのＹ軸加速度計によって夫々検出された二つの遠心力の間の差を使用することによって、慣性感知装置上に働く遠心力の影響が減少されることができる。
（６）従来の加速度計装置と方法に共通する累積された総合誤差が回避されるので、三次元慣性感知装置と方法の制御の正確さは高い。
（７）本発明の三次元慣性感知装置は、操作が容易である。
【００４７】
本発明の好適な実施形態が、開示目的で記述されたが、本発明の開示の実施形態の変更並びに本発明の他の実施形態は、当業者によって思いつかれるかもしれない。従って、添付の請求項は、本発明の精神と範囲から逸脱しない全ての実施の形態をカバーすることを意図している。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】米国特許第５，８７４，９４１号に開示されるプレゼンテーション支援デバイスを示す。
【図２】台湾国特許出願第９０２２１０１０号に開示された重力マウスである。
【図３】本発明の第１の好適な実施形態に従う慣性感知装置を示す概略図である。
【図４】図３の機能ブロック図である。
【図５】本発明の第１の好適な実施形態に従う慣性感知装置の動作ステップを示すフローチャートである。
【図６（ａ）】振動修正を含まないＸ軸加速度計によって検出された加速度を示す。
【図６（ｂ）】振動修正を含むＸ軸加速度計によって検出された加速度を示す。
【図７（ａ）】振動修正を含まないＹ軸加速度計によって検出された加速度を示す。
【図７（ｂ）】振動修正を含むＹ軸加速度計によって検出された加速度を示す。
【図８】本発明の第２の好適な実施形態に従う慣性感知加速度計を示す概略図である。
【図９】図８の機能ブロック図である。
【図１０】本発明の第２の好適な実施形態に従う慣性感知装置の動作ステップを示すフローチャートである。
【図１１】本発明に従う、Ｙ軸加速度計と第２のＹ軸加速度計の相対的位置決めを示す。
【図１２（ａ）】Ｙ軸加速度計が遠心力によって影響を受けている時のＹ軸加速度計の検出を示すプロファイルである。
【図１２（ｂ）】遠心力の影響が除去される時の、Ｙ軸加速度計の検出を示すプロファイルである。
【図１３（ａ）】Ｙ軸加速度計が循環的に移動している時の遠心力の修正を含まないＹ軸加速度計によって検出される加速度を示す。
【図１３（ｂ）】Ｙ軸加速度計が循環的に移動している時の遠心力の修正を含むＹ軸加速度計によって検出される加速度を示す。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、慣性感知方法及び装置に関し、より具体的には、ディスプレイに表示されるカーソルの移動を正確に定義／制御するために検出を使用しながら、指定のレベル表面に関して組み込み型ミクロ慣性感知モジュールの傾きを検出できる三次元慣性感知装置に関する。好適な態様では、慣性感知装置は、手持ち入力デバイスとして働くことができるので、三次元慣性感知装置を保持する手のスイングが、それによって検出され、ディスプレイ上に表示される頁めくりを制御するために使用され、本装置は、手持ちデバイスに対する人間工学的要件を満たすのみならず、三次元慣性感知装置を保持する手の指定の動きによって連続頁めくりを制御するために使用されることができ、従って、本装置は、カーソル制御デバイスとして使用されるのに適する。
【背景技術】
【０００２】
現在、市場で入手可能なコンピュータマウスには多くの種類があり、これらは、カーソル制御デバイスとしてコンピュータによって使用される最もポピュラーな人間機械系インターフェースである。検出手段の違いに関して、機械的マウス、ＬＥＤ光学マウス、及びレーザマウスの三つの基本的なタイプのマウスがある。しかしながら、前述のマウスは、作動表面での使用に制限されており、作動表面が機械的マウスのボールローリング及び二つの光学マウスの影発生に影響を及ぼすように、作動表面の状態は、前述のマウスの検出に大きな影響力を有するので、これらのマウスは、平らな表面及び空気中で作動できるカーソル制御デバイスを備えることが望ましい、今日のビデオゲーム及びマルチメディアアプリケーションの要件は、最早満たすことはできない。プレゼンテーションデバイスに関して、それは、通常、オンオフ操作、上下へのスクローリング操作、頁の前進後退操作等のような操作を制御するためにプレスキーとそれに関連する回路を有するように設計される、講師が透明体を循環できる遠隔制御デバイスである。それにも拘らず、ますます多くの人々は、自分のパーソナルコンピュータの使用によって自身のプレゼンテーションを行いたがるので、プレゼンテーションデバイスをコンピュータに接続すると共にプレゼンテーションを準備し、このプレゼンテーションデバイスと通常コンピュータマウスをこれら二つのデバイスの配線が扱い難く且つ面倒である同じ空間に同時に共存させなければならないことが益々一般的になっている。
【０００３】
コンピュータマウスとプレゼンテーションデバイスの機能を統合する幾つかのカーソル制御デバイスが既にある。しかしながら、それにより採用されている制御方法は、これら従来のコンピュータマウスとなお同様であり、従って、同じ制約を受ける。最近積極的に研究されている慣性／重力マウスに関して、このマウスは、移動の加速度を検出するための加速度計を使用すると共に、コンピュータモニター上に表示されたオブジェクトや他の対話型デバイスを制御するために使用される検出を処理するが、多くの技術的困難さによってなお煩わしくなっており、従って、未だ改良点がある。
【０００４】
慣性マウスに関する多くの研究がある。これらの研究の一つは、図１に示されるように、“Ｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ Ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ（プレゼンテーション支援デバイス）”と題される、米国特許第５，８７４，９４１号に開示されている慣性マウスである。図１に示されるプレゼンテーション支援デバイス２は、Ｘ軸加速度計１Ａ、Ｙ軸加速度計１Ｂ、並びに１対の信号プロセッサ１０Ａと１０Ｂを備え、プレゼンテーション支援デバイス２の傾斜によって引き起こされる加速度の変動がこの二つの加速度計１Ａと１Ｂによって検出され、二つの加速度計に適宜加速度信号を発生させ、二つの信号プロセッサ１０Ａと１０Ｂは、加速度信号を処理してコンピュータディスプレイスクリーン上のカーソルの移動を制御するためにカーソル移動制御信号を出力する。動作上、プレゼンテーション支援デバイス２の傾斜が指定の角度に達すると、それによって制御されるカーソルが、適宜移動するように起動され、カーソルがコンピュータディスプレイスクリーンの所望の位置に移動させられると、カーソルの移動が、プレゼンテーション支援デバイス２をその初期位置へ戻すことによって、停止される。しかしながら、プレゼンテーション支援デバイス２は、重力の影響を受けているので、プレゼンテーション支援デバイス２がすでにその初期位置へ戻ったときでも、カーソルが移動し続けるということがしばしば生じる。従って、支援デバイス２が確実にその初期位置に戻ったときに、このプレゼンテーション支援デバイス２がカーソルを正確に位置決めすることに失敗し、従って十分な安定性が得られない。ユーザが、まさに、自身が好む位置に正確にカーソルを位置決めするためには、多大なる努力と時間がかかる。更に、プレゼンテーション支援デバイス２の傾斜が大きくなればなるほど、結果として生じる加速度が大きくなり、従って、それにより制御されるカーソルが、コンピュータディスプレイスクリーン上を速く移動し、それによって、プレゼンテーション支援デバイス２を制御することが困難になる。更に、前述のプレゼンテーション支援デバイス２は、連続的頁めくり能力を備えない。
【０００５】
台湾国特許出願第９０２２１０１０号に開示された重力マウスである図２を参照する。重力マウスは、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）のモニター上に表示されたカーソルの移動を制御するために、保持されて移動し且つ使用されるので、潜在的なエネルギー測定能力を有するその重力センサ（すなわち、Ｇセンサ）は、そのセンサの移動で引き起こされる重力マウスの潜在的エネルギー変動を検出できると共に、適宜発生される信号をそのミクロプロセスユニット（ＭＣＵ）へ送信して処理される。ＭＣＵは、移動の存続期間を検出できると共にその移動によって引き起こされる加速度信号を受信できるので、ＭＣＵは、存続期間と加速度に関してカーソルを適宜移動するように制御するための制御信号を発生できる。カーソルの移動は、二つの直交する軸に重力マウスに従って構成される少なくとも二つの加速度計の検出に基づいて実行される統合動作によって決定されることが知られている。このように、移動は誤差を蓄積する傾向のある統合によって定義されるので、カーソルの位置決めは、正確でなくなる。更に、前述の重力マウスは、連続的頁めくり能力を備えていない。
【０００６】
従って、従来の技術の欠点がないだけではなく、連続的頁めくり能力を備える慣性感知入力装置及び方法が必要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の技術の欠点に鑑み、本発明の主な目的は、ディスプレイ上に表示されたカーソルの移動を正確に定義及び制御でき、従って、操作が容易な、三次元慣性感知方法と装置を提供することである。
【０００８】
本発明の他の目的は、人間工学的手持ち入力デバイスとして使用できる三次元慣性感知装置を提供することであり、そこでは、三次元慣性感知装置を保持する手のスイングがそれによって、検出され、ディスプレイの頁めくりを制御するために使用される、すなわち、特に、三次元慣性感知装置を保持する手の特定の動きによって連続的頁めくりが制御できる。
【０００９】
本発明の更に他の目的は、三次元慣性感知方法および装置を提供することであり、それによって、慣性感知装置を定義するＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の直交座標系の一つの軸に沿って測定された振動（変動）が、直交座標系の他の軸に沿って測定された信号の振動の使用によって除去できる。
【００１０】
更に、本発明の他の目的は、慣性感知装置を定義するＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の直交座標系のＹ軸に共軸的に配置された二つのＹ軸加速度計によって夫々検出された二つの遠心力の間の差を使用して慣性感知装置に働く遠心力の影響を除去できる三次元慣性感知方法および装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様に従って、三次元慣性感知方法であって、
ミクロ慣性感知モジュールを使用して、生の傾斜信号を適宜発生するために重力加速度を検出するステップと；安定化傾斜信号を得るために生の傾斜信号（raw inclination signal）を低域フィルタリングするステップと；ミクロ慣性感知モジュールがカーソル制御モードにあるか又は頁めくりモードにあるかを検出して、それに対応して、カーソル制御プロセス及び頁めくりプロセスから成る群から実行されるべきプロセスを選択するステップと、を備える三次元慣性感知方法を提供する。
【００１２】
好ましくは、カーソル制御プロセスは、ミクロ慣性感知モジュールの初期信号を登録するステップと；生の傾斜信号と安定化傾斜信号に基づく信号変動量を計算し、この信号変動量を使用して生の傾斜信号を補償するステップと；補償傾斜信号と初期信号との間の差を計算するステップと；ディスプレイに表示されるカーソルの移動を制御するために座標信号として差同士をマッピングするステップと、を備える。
【００１３】
好適な態様では、ミクロ慣性感知モジュールは、ミクロ慣性モジュールを定義するＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸７の直交座標系のＸ軸に関してミクロ慣性感知モジュールのローリング運動によって引き起こされる重力加速度の変動を測定するためのＸ軸加速度計と、直交座標系のＹ軸に関してミクロ慣性感知モジュールのピッチ運動によって引き起こされる重力加速度の変動を測定するためのＹ軸加速度計と、を備える。
【００１４】
好ましくは、ミクロ慣性感知モジュールは、生の傾斜信号と安定化傾斜信号に基づく信号変動量を計算し、この信号変動量を使用して生の傾斜信号を補償するステップは、更に、Ｘ軸加速度計によって検出されたＸ軸振動信号をＸ軸加速度計によって検出された生の傾斜信号から引き算することによってＸ軸加速度計によって検出された生の傾斜信号を修正するステップと；Ｙ軸加速度計によって検出されたＹ軸振動信号をＹ軸加速度計によって検出された生の傾斜信号から引き算することによってＹ軸加速度計によって検出された生の傾斜信号を修正するステップと；修正されたＸ軸の生の傾斜信号からＸ軸加速度計によって検出された初期信号の減算値としてＸ軸変動を登録するステップと；修正されたＸ軸生の傾斜信号からＹ軸加速度計によって検出された初期信号の減算値としてＸ軸変動を登録するステップと、を備える。
【００１５】
好ましくは、ミクロ慣性感知モジュールは、更に、Ｘ軸加速度計とＹ軸加速度計によって夫々検出されるミクロ慣性感知モジュールのローリングとピッチングによって引き起こされる直交座標系のＺ軸に関して、重力加速度を検出するために使用されるＺ軸加速度計を備え、それによって、ミクロ慣性感知モジュールの位置決めに関する情報を得る。
【００１６】
好ましくは、ミクロ慣性感知モジュールは、更に、指定された距離だけＹ軸加速度計から離間された第２のＹ軸加速度計を備える。
【００１７】
好ましくは、慣性感知装置に働く遠心力の影響は、以下の公式に関して二つのＹ軸加速度計によって夫々検出された二つの遠心力同士間の差を使用することによって除去できる：
Ａｙ＝（Ｒ+Ｒ２）／Ｒｘ（Ｔｖｙ−Ｔｖｙ２）
修正Ｔｖｙ＝Ｔｖｙ−Ａｙ
ここで、Ａｙは、Ｙ軸加速度計によって検出される遠心力であり；
Ｒは、Ｙ軸と第２のＹ軸加速度系との離間距離であり；
Ｒ２は、第２のＹ軸加速度計と回転中心との間の距離であり；
Ｔｖｙは、Ｙ軸加速度計の傾斜信号であり；
Ｔｖｙ２は、第２のＹ軸加速度計の傾斜信号である。
【００１８】
即ち、修正Ｙ軸傾斜信号は、遠心力Ａｙを生のＹ軸傾斜信号Ｔｖｙから引き算することによって得られる。
【００１９】
好ましくは、遠心力の影響を除去するプロセスは、信号振動（変動）量を使用して、生の傾斜信号を補償するプロセスの前に実行される。
【００２０】
好ましくは、頁めくりプロセスは、
Ｘ軸とＹ軸に関してミクロ慣性感知モジュールの傾きがバランスの範囲内に入るか否かを検出し、もしそうならば、検出を続け；そうでない場合、検出の後のステップが実行され、そうでない場合、プロセスが前述のモード検出ステップへ戻るステップと；
生のＸ軸傾斜信号の瞬時の変動が閾値範囲を超えているか否かを評価し、もしそうならば、頁めくりが有効とされ；そうでない場合、プロセスが前述のモード検出ステップへ戻るステップと、を備える。
【００２１】
好ましくは、バランスの範囲は、０ｇ±０．３ｇとして定義され、そこでは、ｇ＝９．８ｍ／ｓ2である。
【００２２】
好ましくは、生のＸ軸傾斜信号の瞬時の変動が閾値範囲を超えている間、連続的頁めくりが実行され、生の傾斜信号が一時的ではなく、指定の傾斜角度だけミクロ慣性感知モジュールが傾斜される時に、生の傾斜信号が永続的にミクロ慣性感知モジュールの検出に固定される。
【００２３】
好ましくは、連続的頁めくりが停止され、指定の傾斜角度だけミクロ慣性感知モジュールが傾斜される時に、生の傾斜信号が永続的にミクロ慣性感知モジュールの検出に固定されないとすぐ、プロセスがモード検出ステップに戻る。
【００２４】
好適な態様では、ミクロ慣性感知モジュールは、ミクロ慣性感知モジュールを定義するＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の直交座標系のＸ軸に関してミクロ慣性感知モジュールのローリング運動によって引き起こされる重力加速度の変動を測定するためのＸ軸加速度計と；直交座標系のＹ軸に関してミクロ慣性感知モジュールのピッチ運動によって引き起こされる重力加速度変動を測定するためのＹ軸加速度計と、を備える。
【００２５】
好ましくは、ミクロ慣性感知モジュールは、加速度の変動の測定結果を受信し、適宜、生の傾斜信号を発生できる中央演算ユニットに連結される。
【００２６】
好ましくは、中央演算ユニットは、生の傾斜信号を送信するための無線送信機に接続される。
【００２７】
好ましくは、無線受信機が、無線送信機によって送信された生の傾斜信号を受信できる、従って、受信された生の傾斜信号をミクロ処理ユニットへ送信して他の後の手順によって低域フィルタリング及び処理できるように、無線送信機は、無線受信機に対応するように機能することが可能である。
【００２８】
好ましくは、ミクロ処理ユニットは、ディスプレイ上に表示されたカーソルの移動を制御できると共にディスプレイ上の頁めくり又は連続頁めくりを制御することができるカーソル制御回路を介してディスプレイに接続される。
【００２９】
好ましくは、ミクロ慣性感知モジュールは、カーソル制御モードと頁めくりモードとの間でミクロ慣性感知モジュールを切り替えるために自動的或いは手動で起動されることができる制御キーへ接続される。
【００３０】
本発明の他の態様に従って、三次元慣性感知装置であって、
生の傾斜信号を適宜発生するために重力の加速度を検出するための、ミクロ慣性感知モジュールを備え、このミクロ慣性感知モジュールは、更に、
ミクロ慣性感知モジュールを定義するＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の直交座標系のＸ軸に関してミクロ慣性感知モジュールのローリング運動によって引き起こされる重力加速度の変動を測定するためのＸ軸加速度計と；
直交座標系のＹ軸に関してミクロ慣性感知モジュールのピッチ運動によって引き起こされる第１の重力加速度を測定するための第１のＹ軸加速度計と；
直交座標系のＹ軸に関してミクロ慣性感知モジュールのピッチ運動によって引き起こされる第２の重力加速度の変動を測定するための第２のＹ軸加速度計と；
ミクロ慣性感知モジュールの生の傾斜信号を受信するための受信端と、を備える三次元慣性感知装置が提供される。
【００３１】
好ましくは、ミクロ慣性感知モジュールは、更に、Ｘ軸加速度計とＹ軸加速度計によって夫々検出されるミクロ慣性感知モジュールのローリングとピッチングによって引き起こされる直交座標系のＺ軸に関して、重力の加速度を検出するために使用されるＺ軸加速度計を備え、それによって、ミクロ慣性感知モジュールの位置決めに関する情報を得る。
【００３２】
好ましくは、第一と第二のＹ軸加速度計は、指定の距離だけ互いから離間されている。
【００３３】
好ましくは、ミクロ慣性感知モジュールは、加速度の変動の測定結果を受信し、従って生の傾斜信号を適宜発生できる中央演算ユニットに連結される。
【００３４】
好ましくは、中央演算ユニットは、生の傾斜信号を送信するための無線送信機に接続される。
【００３５】
好ましくは、無線受信機が、無線送信機によって送信された生の傾斜信号を受信できる、従って、受信された生の傾斜信号をミクロ処理ユニットへ送信して他の後の手順によって低域フィルタリング及び処理できるように、無線送信機は、無線受信機に対応するように機能することが可能である。
【００３６】
好ましくは、ミクロ処理ユニットは、ディスプレイ上に表示されたカーソルの移動を制御できると共にディスプレイ上の頁めくり又は連続頁めくりを制御することができるカーソル制御回路を介してディスプレイに接続される。
【００３７】
好ましくは、ミクロ慣性感知モジュールは、カーソル制御モードと頁めくりモードとの間でミクロ慣性感知モジュールを切り替えるために自動的或いは手動で起動されることができる制御キーへ接続される。
【００３８】
本発明の他の態様と利点は、例を介して本発明の原理を示す添付の図面とともに以下の詳細な記述から明らかになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
検討委員会の専門メンバーが本発明の十分な機能と構造的特徴を更に理解及び認識するために、詳細な記述と関連する幾つかの好適な実施形態が以下の通り提示される。
【００４０】
本発明の第１の好適な実施形態に従う慣性感知装置を示す概略図とその機能ブロック図である図３と図４を夫々参照する。これらの図に示されるように、三次元慣性感知装置１０は、主に、実質的にミクロ慣性感知モジュール２０である送信端と、受信端３０とを備える。好適な態様では、ミクロ慣性感知モジュール２０は、更に、ミクロ慣性感知モジュール２０を定義するＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の直交座標系のＸ軸に関して、ミクロ慣性感知モジュール２０のローリング運動によって引き起こされる重力加速度の変動を測定するためのＸ軸加速度計２１１と直交座標系のＹ軸に関して、ミクロ慣性感知モジュール２０のピッチ運動によって引き起こされる重力加速度の変動を測定するためのＹ軸加速度計２１２とを有するミクロ慣性センサ２１と；ミクロ慣性センサ２１からの信号を受信及び処理して、生の傾斜信号を適宜発生するための中央処理ユニット２２と；中央処理ユニット２２から受信した傾斜信号を送信するための無線送信機２３と、を備える。更に、ミクロ慣性センサ２１と中央処理ユニット２２と無線送信機２３は、全てハウジング２４内に収容されていると共に、これら全ては、ハウジング２４の外部に配置された制御ボタンに電気的に更に接続される回路によって互いに電気的にネットワーク化されている。ハウジング２４の外部にこの制御ボタンを配置することによって、三次元慣性感知装置１０を保持するユーザは、制御ボタンを押すことによって自動的に或いは手動で簡単に信号送信を開始できる。
【００４１】
更に、実質的にコンピュータ或いはマルチメディアデバイスである受信端３０は、無線受信機３１と、ミクロ処理ユニット３２と、ディスプレイ４０に接続されるカーソル制御回路３３を備える。そこで、無線受信機３１は、無線受信機３１が無線送信機２３によって送信された生の傾斜信号を受信でき、従って、受信した生の傾斜信号をミクロ処理ユニット３２に送信して、他の後の手順によって低域フィルタリング及び処理されるように無線送信機２３に対応するように機能でき、次に、ミクロ処理ユニット３２は、処理結果に基づいて、ディスプレイ４０上に表示されたカーソル４１の動きを制御すると共にディスプレイ４０上の頁めくり又は連続的頁めくりを制御するカーソル制御回路３３へ処理結果を送る。
【００４２】
本発明の第１の好適な実施形態の慣性感知装置の動作ステップを示すフローチャートである図５を参照する。慣性感知装置の動作ステップのフローが、図５に示されており、各ステップの詳細な記述が、以下に示される。
（ａ）ミクロ感知センサモジュール２０に埋め込まれた各加速度計を使用して、各加速度計の検出に関して生の傾斜信号（傾き値）を発生するために重力加速度を検出すること。すなわち、Ｘ軸加速度計２１１とＹ軸加速度計を使用して、ミクロ慣性感知モジュール２０のローリングとピッチングを検出すると共に、その検出を中央処理ユニット２２へ送信して処理され、従って、Ｘ軸の生の傾斜信号ＴｖｘとＹ軸の生の傾斜信号Ｔｖｙを発生して、無線送信機２３の送信によって受信端３０によって受信され、そこで、無線受信機３１は、受信信号を受信してこの受信信号をミクロ処理ユニット３２に送信する。
（ｂ）二つの安定化傾斜信号ＡｖｘとＡｖｙを得るためにＸ軸の生の傾斜信号ＴｖｘとＹ軸の生の傾斜信号Ｔｖｙを低域フィルタリングすること。
（ｃ）二つの安定化傾斜信号ＡｖｘとＡｖｙが、ミクロ慣性感知モジュールの動作モードに基づいて処理されなければならないので、ミクロ慣性感知モジュール２０がカーソル制御モードｅにあるか頁めくりモードｄにあるか否かを検出すること。即ち、押しボタン又は制御スイッチであり、図３に示されるようにハウジングに配置される制御キーは、制御ボタンが起動されている時に、ミクロ慣性感知モジュール２０がカーソル制御モードｅにあり、そうでない場合、ミクロ慣性感知モジュール２０が頁めくりモードｄにあるように、カーソル制御モードｅと頁めくりモードｄとの間でミクロ慣性感知モジュール２０を切り替える。
（ｃ１）初期信号として各加速度計によって夫々検出される現在の信号を登録すること（初期値、ｉｎｘ；ｉｎｙ）、即ち、初期信号としてＸ軸加速度計２１１とＹ軸加速度計２１２によって夫々検出された現在の信号を登録すること。
（ｄ１）Ｘ軸とＹ軸に関してミクロ慣性感知モジュールの傾斜が、バランスの範囲内に入るか否かを検出すること。即ち、バランスの範囲が事前に０ｇ±０．３ｇとして定義され、そこでは、ｇ＝９．８ｍ／ｓ2であると共にミクロ慣性感知モジュール２０内に構成され、従って、傾斜信号（Ｔｖｓ、Ｔｖｙ）が、バランスの範囲内に入るとき、ミクロ慣性感知モジュール２０は、意図しない手の震えによって行われる望ましくない頁めくりを防止するためのバランス状態にあると判断され、そうでない場合、ミクロ慣性感知モジュール２０は、アンバランス状態にあると判断され、従って、フローは、前のモード検出ステップ（ｃ）に戻る。バランスの範囲は、上述の範囲に限定されず、ユーザの好みによってその意思で定義されることができる。
（ｄ２）ミクロ慣性感知モジュール２０がバランス状態にある時、生のＸ軸傾斜信号の瞬間の変動が閾値範囲を超えているか否かを判断すること。即ち、生のＸ軸傾斜信号の瞬間の変動が閾値範囲を超えている時に、頁めくりステップ（ｄ２１）は、ミクロ処理ユニット３２がカーソル制御回路３３へ信号を送信できるように使用可能とされ、そこでは、ディスプレイ４０上に表示される頁めくりの制御のために使用され、そうでない場合、プロセスは、前述のモード検出ステップ（ｃ）へ戻る。
（ｄ３）ミクロ慣性感知モジュールが指定の傾斜角度だけ傾くと、生のＸ軸傾斜信号の瞬間の変動がミクロ慣性感知モジュールの検出に永続的に固定されているか否かを判断すること。もしそうならば、連続的頁めくりステップ（ｄ４）が実行される。連続的頁めくりステップが行われる理由は、めくられるのを待っている頁が沢山ある時に、ステップ（ｄ１）、（ｄ２）、及び（ｄ２１）によって、一回の手の動きは１頁をめくるに過ぎず、それは、非常に不便であり時間が掛かるからである。従って、連続的頁めくりステップ（ｄ４）は、手の大きなスイングによってミクロ処理ユニット３２が連続的且つ簡単に頁めくりを実行でき、次に、動くことなく指定の傾斜角度で静止を保持し、それにより、単純な動きによって複数頁をめくることができる。連続的頁めくりが停止され、ミクロ慣性感知モジュールが指定の角度だけ傾けられた時、生の傾斜信号がミクロ慣性感知モジュールの検出に永続的に固定されないとすぐ、プロセスはモード検出ステップに戻る。
（ｅ１）Ｘ軸の生の傾斜信号と安定化されたＸ軸の生の傾斜信号との差の中間値としてＸ軸振動信号を登録すること。即ち、公式：Ｄｉｆｘ＝（Ｔｖｘ−Ａｖｘ）／２に従ってＸ軸振動を計算すること。
Ｙ軸の生の傾斜信号と安定化されたＹ軸の生の傾斜信号との差の中間値としてＸ軸振動（変動）信号を登録すること。即ち、公式：Ｄｉｆｙ＝（Ｔｖｙ−Ａｖｙ）／２に従ってＹ軸振動を計算すること。
Ｘ軸振動信号をＸ軸の生の傾斜信号から引き算することによって補償されたＸ軸傾斜信号を捕獲すること。即ち、公式：Ｔｖｘ’＝Ｔｖｘ−Ｄｉｆｘに従って変更されたＸ軸の生の傾斜信号を計算すること。
Ｙ軸振動信号をＹ軸の生の傾斜信号から引き算することによって補償されたＹ軸傾斜信号を捕獲すること。即ち、公式：Ｔｖｙ’＝Ｔｖｙ−Ｄｉｆｙに従って修正されたＹ軸の生の傾斜信号を計算すること。
（ｅ２）変更されたＸ軸の生の傾斜信号からＸ軸加速度計の初期信号の減算値としてＸ軸振動（変動）を登録することと、また修正されたＹ軸の生の傾斜信号からＹ軸加速度計によって検出される初期信号の減算値としてＸ軸振動を登録すること。即ち、Ｄｘ＝（Ｔｖｘ’−ｉｎｘ）、Ｄｙ＝（Ｔｖｙ’−ｉｎｙ）。図６（ａ）、図６（ｂ）、図７（ａ）、及び図７（ｂ）を参照すると、図６（ａ）と図７（ａ）は、夫々、共に振動修正を含まない、Ｘ軸加速度計とＹ軸加速度計によって検出された加速度を示し、図６（ｂ）と図７（ｂ）は、夫々、共に振動修正を含む、Ｘ軸加速度計とＹ軸加速度計によって検出された加速度を示しめしている。図に示されているように、補償された後の、穏やかな凹凸を有する加速度プロファイルが達成でき、それによって、より正確なカーソルの位置決めが達成できる。
（ｅ３）ディスプレイ４０上に表示されたカーソル４１の移動を制御するための座標信号として差（Ｄｘ、Ｄｙ）をマッピングすると共に、カーソルを制御するためのカーソル制御回路３３へその座標信号を出力すること。
【００４３】
本発明の第２の好適な実施形態に従う慣性感知装置を示す概略図とその機能ブロック図である図８と図９を夫々参照する。これらの図に示されるように、第１の実施形態の三次元慣性感知装置１０に類似する、三次元慣性感知装置１００は、主に、実質的にミクロ慣性感知モジュール２０’である送信端と受信端３０と、を備える。好適な態様では、ミクロ慣性感知モジュール２０’は、更に、ミクロ慣性感知モジュールを定義するＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の直交座標系のＸ軸に関して、ミクロ慣性感知モジュール２０’のローリング運動によって引き起こされる重力加速度の変動を測定するためのＸ軸加速度計２１１’と、直交座標系のＹ軸に関して、ミクロ慣性感知モジュール２０’のピッチ運動によって引き起こされる重力加速度の変動を測定するためのＹ軸加速度計２１２’、ミクロ慣性感知モジュール２０’の位置決めに関する情報を得るためにＸ軸加速度計２１１’とＹ軸加速度計２１２’によって夫々検出されたミクロ慣性感知モジュール２０’のローリングとピッチングによって引き起こされる直交座標系のＺ軸に関して重力加速度を検出するためのＺ軸加速度計２１３’と、Ｙ軸に関してミクロ慣性感知モジュール２０’のピッチ運動によって引き起こされる他の重力加速度の変動を測定するための第２のＹ軸加速度計２１４’と、を有するミクロ慣性センサ２１’；ミクロ慣性センサ２１’からの信号を受信及び処理して、生の傾斜信号を適宜発生する中央処理ユニット２２；及び中央処理ユニット２２から受信した傾斜信号を送信するための無線送信機２３とを備える。ミクロ慣性感知モジュール２０’が、上下逆さま、即ち、仰向けに位置決めされる時、Ｚ軸加速度計２１３’の検出が、ミクロ慣性感知モジュール２０’を起動してカーソル制御と頁めくり制御に関して逆さまになるように動作する。
【００４４】
同様に、ミクロ慣性センサ２１’と中央処理ユニット２２と無線送信機２３は、全てハウジング２４内に収容されていると共に、これら全ては、ハウジング２４の外部に配置された制御ボタンに電気的に更に接続される回路によって互いに電気的にネットワーク化されている。ハウジング２４の外部にこの制御ボタンを配置することによって、三次元慣性感知装置１００を保持するユーザは、制御ボタンを押すことによって信号送信を開始できる。
【００４５】
本発明の第２の好適な実施形態の慣性感知装置の動作ステップを示すフローチャートである図１０を参照する。慣性感知装置の動作ステップのフローが、図１０に示されており、各ステップの詳細な記述は以下に示される。
（ａ）ミクロ感知センサモジュール２０’に埋め込まれた各加速度計を使用して、各加速度計の検出に関して生の傾斜信号（傾き値）を発生するために重力加速度を検出すること。即ち、Ｘ軸加速度計２１１’とＹ軸加速度計２１２’、Ｚ軸加速度計２１３’、及び第２のＹ軸加速度計２１４’を使用して、ミクロ慣性感知モジュール２０’のローリングとピッチングを検出し、従って、Ｘ軸の生の傾斜信号Ｔｖｘ、Ｙ軸の生傾斜信号Ｔｖｙ、Ｚ軸の生の傾斜信号Ｔｖｚ、及び第２のＹ軸の生の傾斜信号Ｔｖｙ２を発生すること。
（ｂ）三つの安定化された傾斜信号Ａｖｘ、ＡｖｙおよびＴｖｚを得るために、Ｘ軸の生の傾斜信号Ｔｖｘ、Ｙ軸の生の傾斜信号Ｔｖｙ、および軸の生の傾斜信号Ｔｖｚを低域フィルタリングし、その間第２のＹ軸の生の傾斜信号は無視されること。
（ｃ）ミクロ慣性感知モジュール２０がカーソル制御モードｅにあるのか、または頁めくりモードｄにあるのか否かを検出すること。
（ｃ１）各加速度計によって夫々検出された現在の信号をその初期信号として登録すること（初期値、ｉｎｘ；ｉｎｙ）。
（ｄ１）Ｘ軸とＹ軸に関してミクロ慣性感知モジュールの傾斜がバランスの範囲内に入るか否かを検出すること。
（ｄ２）ミクロ慣性感知モジュール２０がバランス状態にある時、生のＸ軸の傾斜信号の瞬間の変動が閾値範囲を超えているか否かを判断すること。
（ｄ３）ミクロ慣性感知モジュールが指定の傾斜角度だけ傾くと、生のＸ軸傾斜信号の瞬間の変動がミクロ慣性感知モジュールの検出に永続的に固定されているか否かを判断すること；ステップ（ｄ１）、（ｄ２）、及び（ｄ３）は、図５に示されるものと同様であり、従って、ここでは、更には記述しない点に留意すべきである。
（ｅ１’）以下の公式に関して二つのＹ軸加速度計によって夫々検出された二つの遠心力の間の差を使用して、慣性感知装置に働く遠心力の影響を除去すること。
Ａｙ＝（Ｒ+Ｒ２）／Ｒｘ（Ｔｖｙ−Ｔｖｙ２）
修正Ｔｖｙ＝Ｔｖｙ−Ａｙ
ユーザの腕のスイングは、循環移動として表されることができ、この循環移動に起因する遠心力は、ミクロ慣性感知モジュール２０’の検出、特に、感知モジュール２０’のＹ軸上に配置された加速度計に対して、悪影響を及ぼす重力振動を引き起こそうとすることが知られている。従って、Ｙ軸加速度計２１２’と第２のＹ軸加速度計２１４’との間の加速度の差を使用して、このような誤差を修正することが意図される。図１１に示されように、Ｙ軸加速度計２１２’は、Ｙ軸加速度計２１２’は、第２のＹ軸加速度計２１４’の位置よりもディスプレイ４０により近い位置に配置されている。即ち、第２のＹ軸加速度計２１４’は、回転中心Ｃから距離Ｒ２に位置されていると共に、Ｙ軸加速度計２１２’は、第２のＹ軸加速度計２１４’の背後の距離Ｒ２の位置に位置されており、それによって、遠心力が以下の公式によって計算されることができる。
Ｔｖｙ＝Ａｙ+Ｇｓｉｎθ＝（Ｒ+Ｒ２）×ω2+Ｇｓｉｎθ＝Ｒ×ω2+Ｒ２×ω2+Ｇｓｉｎθ
Ｔｖｙ２＝Ａｙ２+Ｇｓｉｎθ＝Ｒ２×ω2+Ｇｓｉｎθ
Ｔｖｙ−Ｔｖｙ２＝Ｒ×ω2
ω2＝Ｔｖｙ−Ｔｖｙ２／Ｒ
ここで、Ｔｖｙは、Ｙ軸加速度計の傾斜信号であり；
Ｔｖ２は、第２のＹ軸加速度計の傾斜信号であり；
Ａｙは、Ｙ軸加速度計によって検出された遠心力であり；
Ａｙ２は、第２のＹ軸加速度計によって検出された遠心力であり；
Ｇは、重力であり；
θは、二つの共軸のＹ軸加速度計の軸とレベル表面との間に形成される開先角度であり；
ωは、角速度であり；
Ｒは、Ｙ軸と第２のＹ軸加速度計との間の離間距離であり；
Ｒ２は、第２のＹ軸加速度計と回転中心との間の距離である。
図１２（ａ）と図１３（ａ）は、夫々、遠心力によって及びＹ軸加速度計が循環的に動いている時の遠心力によってＹ軸加速度計が影響を受けている場合のＹ軸加速度計の検出を示すプロファイルであり、且つ図１２（ｂ）と図１３（ｂ）は、夫々、修正された加速度のプロファイルを示す図１２（ａ）、図１２（ｂ）、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）を参照する。図に示されるように、修正された後、穏やかな凹凸を有する加速度プロファイルが達成されることができ、それによって、Ｙ軸に対する遠心力の悪影響が減少されることができる。
（ｅ２’）Ｘ軸の生の傾斜信号と安定化されたＸ軸傾斜信号との差の中間値としてＸ軸振動信号を登録すること。即ち、公式：Ｄｉｆｘ＝（Ｔｖｘ−Ａｖｘ）／２に従ってＸ軸振動を計算すること。
Ｙ軸の生の傾斜信号と安定化されたＹ軸傾斜信号との差の中間値としてＹ軸振動信号を登録すること。即ち、公式：Ｄｉｆｙ＝（Ｔｖｙ−Ａｖｙ）／２に従ってＹ軸振動を計算すること。
Ｘ軸振動信号をＸ軸の生の傾斜信号から引き算することによって補償されたＸ軸傾斜信号を捕獲すること。例えば、公式：Ｔｖｘ’＝Ｔｖｘ−Ｄｉｆｘに従って変更されたＸ軸の生の傾斜信号を計算すること。
Ｙ軸振動信号をＹ軸の生の傾斜信号から引き算することによって補償されたＹ軸傾斜信号を捕獲すること。例えば、公式：Ｔｖｙ’＝Ｔｖｙ−Ｄｉｆｙに従って変更されたＹ軸の生の傾斜信号を計算すること。
（ｅ３’）変更されたＸ軸の生の傾斜信号からＸ軸加速度計の初期信号の減算値としてＸ軸振動を登録することと；修正されたＹ軸の生の傾斜信号からＹ軸加速度計によって検出された初期信号の減算値としてＸ軸振動を登録すること。即ち、Ｄｘ＝（Ｔｖｘ’−ｉｎｘ）、Ｄｙ＝（Ｔｖｙ’−ｉｎｙ）。
（ｅ４’）ディスプレイ４０上に表示されるカーソル４１の移動を制御するための座標信号として差（Ｄｘ、Ｄｙ）をマッピングすると共に、カーソルを制御するためのカーソル制御回路３３へその座標信号を出力すること。ステップ（ｅ２’）乃至（ｅ４’）は、図５のステップ（ｅ１）乃至（ｅ３）に類似しており、従って、ここでは、更には記述されないことに留意すべきである。
【００４６】
上記から、本発明の方法と装置は、以下の特徴を有することを留意すべきである。
（１）図５のステップ（ｃ）と図１０のステップ（ｃ）としてのモード検出のステップによって、本発明の三次元慣性感知装置は、頁めくりモードとカーソル制御モードとの間で切り替えでき、それに対応して、カーソル制御プロセスと頁めくりプロセスから成る群から実行されるべきプロセスを選択できる。
（２）図５のステップ（ｄ２１）と図１０のステップ（ｄ２１）によって、複数の頁が、三次元慣性感知装置を保持する手のスイングによってめくられることができ、且つ図５のステップ（ｄ４）と図１０のステップ（ｄ４）によって、手のスイングが、１頁のみをめくるように制御されることができる。
（３）信号振動は、図５のステップ（ｅ１）と図１０のステップ（ｅ２’）によって修正されることができる。
（４）Ｚ軸の加速度計の配置によって、ミクロ慣性感知モジュール２０’が上下逆さま、即ち、仰向けに位置決めされると、Ｚ軸加速度計２１３’の検出が、ミクロ慣性感知モジュール２０’を起動してカーソル制御と頁めくり制御に関して逆さまに動作する。
（５）慣性感知装置を定義するＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の直交座標系のＹ軸上に共軸状に配置された二つのＹ軸加速度計によって夫々検出された二つの遠心力の間の差を使用することによって、慣性感知装置上に働く遠心力の影響が減少されることができる。
（６）従来の加速度計装置と方法に共通する累積された総合誤差が回避されるので、三次元慣性感知装置と方法の制御の正確さは高い。
（７）本発明の三次元慣性感知装置は、操作が容易である。
【００４７】
本発明の好適な実施形態が、開示目的で記述されたが、本発明の開示の実施形態の変更並びに本発明の他の実施形態は、当業者によって思いつかれるかもしれない。従って、添付の請求項は、本発明の精神と範囲から逸脱しない全ての実施の形態をカバーすることを意図している。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】米国特許第５，８７４，９４１号に開示されるプレゼンテーション支援デバイスを示す。
【図２】台湾国特許出願第９０２２１０１０号に開示された重力マウスである。
【図３】本発明の第１の好適な実施形態に従う慣性感知装置を示す概略図である。
【図４】図３の機能ブロック図である。
【図５】本発明の第１の好適な実施形態に従う慣性感知装置の動作ステップを示すフローチャートである。
【図６（ａ）】振動修正を含まないＸ軸加速度計によって検出された加速度を示す。
【図６（ｂ）】振動修正を含むＸ軸加速度計によって検出された加速度を示す。
【図７（ａ）】振動修正を含まないＹ軸加速度計によって検出された加速度を示す。
【図７（ｂ）】振動修正を含むＹ軸加速度計によって検出された加速度を示す。
【図８】本発明の第２の好適な実施形態に従う慣性感知加速度計を示す概略図である。
【図９】図８の機能ブロック図である。
【図１０】本発明の第２の好適な実施形態に従う慣性感知装置の動作ステップを示すフローチャートである。
【図１１】本発明に従う、Ｙ軸加速度計と第２のＹ軸加速度計の相対的位置決めを示す。
【図１２（ａ）】Ｙ軸加速度計が遠心力によって影響を受けている時のＹ軸加速度計の検出を示すプロファイルである。
【図１２（ｂ）】遠心力の影響が除去される時の、Ｙ軸加速度計の検出を示すプロファイルである。
【図１３（ａ）】Ｙ軸加速度計が循環的に移動している時の遠心力の修正を含まないＹ軸加速度計によって検出される加速度を示す。
【図１３（ｂ）】Ｙ軸加速度計が循環的に移動している時の遠心力の修正を含むＹ軸加速度計によって検出される加速度を示す。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カーソル制御のための三次元慣性感知方法であって、
ミクロ慣性感知モジュールを使用して生の傾斜信号を適宜発生するために重力加速度を検出するステップと；
安定化傾斜信号を得るために生の傾斜信号を低域フィルタリングするステップと；
ミクロ慣性感知モジュールの初期信号を登録するステップと；
生の傾斜信号と安定化傾斜信号に基づく信号変動量を計算し、この信号変動量を使用して生の傾斜信号を補償するステップと；
補償傾斜信号と初期信号との間の差を計算するステップと；
ディスプレイに表示されるカーソルの移動を制御するために座標信号として差同士をマッピングするステップと、を備える三次元慣性感知方法。
【請求項２】
ミクロ慣性感知モジュールは、
ミクロ慣性感知モジュールを定義するＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の直交座標系のＸ軸に関してミクロ慣性感知モジュールのローリング運動によって引き起こされる重力加速度変動を測定するためのＸ軸加速度計と；
直交座標系のＹ軸に関してミクロ慣性感知モジュールのピッチ運動によって引き起こされる重力加速度変動を測定するＹ軸加速度計と、を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
生の傾斜信号と安定化傾斜信号に基づく信号変動量を計算し、この信号変動量を使用して生の傾斜信号を補償するステップは、更に
Ｘ軸加速度計によって検出されたＸ軸振動信号をＸ軸加速度計によって検出された生の傾斜信号から引き算することによってＸ軸加速度計によって検出された生の傾斜信号を修正するステップと；
Ｙ軸加速度計によって検出されたＹ軸振動信号をＹ軸加速度計によって検出された生の傾斜信号から引き算することによってＹ軸加速度計によって検出された生の傾斜信号を修正するステップと；
修正されたＸ軸の生の傾斜信号からＸ軸加速度計によって検出された初期信号の減算値としてＸ軸変動を登録するステップと；
修正されたＹ軸の生の傾斜信号からＹ軸加速度計によって検出された初期信号の減算値としてＹ軸変動を登録するステップと、を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
Ｘ軸とＹ軸加速度計によって検出された生の傾斜信号を修正するステップは、
Ｘ軸の生の傾斜信号と安定化されたＸ軸の傾斜信号の差の中間値としてＸ軸振動信号を登録するステップと；
Ｙ軸の生の傾斜信号と安定化されたＹ軸の傾斜信号の差の中間値としてＹ軸振動信号を登録するステップと；
Ｘ軸振動信号をＸ軸の生の傾斜信号から引き算することによって補償されたＸ軸傾斜信号を捕獲するステップと；
Ｙ軸振動信号をＹ軸の生の傾斜信号から引き算することによって補償されたＹ軸傾斜信号を捕獲するステップと、を備える請求項３に記載の方法。
【請求項５】
ミクロ慣性感知モジュールは、更に、Ｘ軸加速度計とＹ軸加速度計によって夫々検出されるミクロ慣性感知モジュールのローリングとピッチングによって引き起こされる直交座標系のＺ軸に関して、重力加速度を検出するために使用されるＺ軸加速度計を備え、それによって、ミクロ慣性感知モジュールの位置決めに関する情報を得る、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
ミクロ慣性感知モジュールは、更に、指定された距離だけＹ軸加速度計から離間された第２のＹ軸加速度計を備える、請求項２に記載の方法。
【請求項７】
慣性感知装置に働く遠心力の影響は、以下の公式に関して二つのＹ軸加速度計によって夫々検出された二つの遠心力同士間の差を使用することによって除去できる：
Ａｙ＝（Ｒ+Ｒ２）／Ｒｘ（Ｔｖｙ−Ｔｖｙ２）
修正Ｔｖｙ＝Ｔｖｙ−Ａｙ
ここで、Ａｙは、Ｙ軸加速度計によって検出される遠心力であり；
Ｒは、Ｙ軸と第２のＹ軸加速度計との離間距離であり；
Ｒ２は、第２のＹ軸加速度計と回転中心との間の距離であり；
Ｔｖｙは、Ｙ軸加速度計の傾斜信号であり；
Ｔｖｙ２は、第２のＹ軸加速度計の傾斜信号であり；
すなわち、修正Ｙ軸傾斜信号は、遠心力Ａｙを生のＹ軸傾斜信号Ｔνｙから引き算することによって得られる、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
ミクロ慣性感知モジュールは、加速度の変動の測定結果を受信し、生の傾斜信号を発生できる中央演算ユニットに適宜連結され；中央演算ユニットは、生の傾斜信号を送信するための無線送信機に接続され；無線受信機が、無線送信機によって送信された生の傾斜信号を受信できる、従って、受信された生の傾斜信号をミクロ処理ユニットへ送信して他の後の手順によって低域フィルタリング及び処理できるように、無線送信機は、無線受信機に対応するように機能することが可能であり；ミクロ処理ユニットは、ディスプレイ上に表示されたカーソルの移動を制御できると共にディスプレイ上の頁めくり又は連続頁めくりを制御することができるカーソル制御回路を介してディスプレイに接続される、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
頁めくりを指示するための三次元慣性感知方法であって、
ミクロ慣性感知モジュールを使用して、生の傾斜信号を発生するための重力加速度を適宜検出するステップと；
安定化傾斜信号を得るために、生の傾斜信号を低域フィルタリングするステップと；
Ｘ軸とＹ軸に関してミクロ慣性感知モジュールの傾きがバランスの範囲内に入るか否かを検出し、もしそうならば、検出を続け；そうでない場合、検出の後のステップが実行されるステップと；
生のＸ軸傾斜信号の瞬時の変動が閾値範囲を超えているか否かを判断し、もしそうならば、頁めくりが有効とされ；そうでない場合、プロセスが前述のモード検出ステップへ戻るステップと、を備える三次元慣性感知方法。
【請求項１０】
生のＸ軸傾斜信号の瞬時の変動が閾値範囲を超えている間、連続的頁めくりが実行され、生の傾斜信号が一時的ではなく、指定の傾斜角度だけミクロ慣性感知モジュールが傾斜される時に、生の傾斜信号が永続的にミクロ慣性感知モジュールの検出に固定される、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
連続的頁めくりが停止され、指定の傾斜角度だけミクロ慣性感知モジュールが傾斜される時に、生の傾斜信号が永続的にミクロ慣性感知モジュールの検出に固定されないとすぐ、プロセスがモード検出ステップに戻る、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
ミクロ慣性感知モジュールは、ミクロ慣性感知モジュールを定義するＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の直交座標系のＸ軸に関して、ミクロ慣性感知モジュールのローリング運動によって引き起こされる重力加速度の変動を測定するための少なくともＸ軸加速度計を備える、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
ミクロ慣性感知モジュールは、加速度変動の測定値を受信でき、従って生の傾斜信号を適宜発生できる中央処理ユニットに連結され、；中央演算ユニットは、生の傾斜信号を送信するための無線送信機に接続され；無線受信機が、無線送信機によって送信された生の傾斜信号を受信できる、従って、受信された生の傾斜信号をミクロ処理ユニットへ送信して他の後の手順によって低域フィルタリング及び処理できるように、無線送信機は、無線受信機に対応するように機能することが可能であり；ミクロ処理ユニットは、ディスプレイ上に表示されたカーソルの移動を制御できると共にディスプレイ上の頁めくり又は連続頁めくりを制御することができるカーソル制御回路を介してディスプレイに接続される、請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
バランスの範囲は、生の傾斜信号がバランスの範囲内に入るか否か判断するために使用されるようにミクロ処理ユニットにおいて定義され、もし、そうであるならば、ミクロ慣性感知モジュールが、バランス状態にあり、そうでない場合、ミクロ慣性感知モジュールは、アンバランス状態にある、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
バランスの範囲は、０ｇ±０．３ｇ及びｇ＝９．８ｍ／ｓ2として定義される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
三次元慣性感知方法であって、
ミクロ慣性感知モジュールを使用して生の傾斜信号を適宜発生するために重力加速度を検出するステップと；
安定化傾斜信号を得るために生の傾斜信号を低域フィルタリングするステップと；
ミクロ慣性感知モジュールがカーソル制御モードにあるか又は頁めくりモードにあるかを検出して、それに対応して、カーソル制御プロセス及び頁めくりプロセスから成る群から実行されるべきプロセスを選択するステップと、
を備える三次元慣性感知方法。
【請求項１７】
カーソル制御プロセスは、
ミクロ慣性感知モジュールの初期信号を登録するステップと；
生の傾斜信号と安定化傾斜信号に基づく信号変動量を計算し、この信号変動量を使用して生の傾斜信号を補償するステップと；
補償された傾斜信号と初期信号間の差を計算するステップと；
ディスプレイに表示されるカーソルの移動を制御するために座標信号として差同士をマッピングするステップと、を備える、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
ミクロ慣性感知モジュールは、
ミクロ慣性感知モジュールを定義するＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の直交座標系のＸ軸に関してミクロ慣性感知モジュールのローリング運動によって引き起こされる重力加速度の変動を測定するためのＸ軸加速度計と；
直交座標系のＹ軸に関してミクロ慣性感知モジュールのピッチ運動によって引き起こされる重力加速度の変動を測定するＹ軸加速度計と、を備える、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
生の傾斜信号と安定化傾斜信号に基づく信号変動量を計算し、この信号変動量を使用して生の傾斜信号を補償するステップは、更に
Ｘ軸加速度計によって検出されたＸ軸振動信号をＸ軸加速度計によって検出された生の傾斜信号から引き算することによってＸ軸加速度計によって検出された生の傾斜信号を修正するステップと；
Ｙ軸加速度計によって検出されたＹ軸振動信号をＹ軸加速度計によって検出された生の傾斜信号から引き算することによってＹ軸加速度計によって検出された生の傾斜信号を修正するステップと；
修正されたＸ軸の生の傾斜信号からＸ軸加速度計によって検出された初期信号の減算値としてＸ軸変動を登録するステップと；
修正されたＸ軸の生の傾斜信号からＹ軸加速度計によって検出された初期信号の減算値としてＸ軸変動を登録するステップと、を備える、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
Ｘ軸とＹ軸加速度計によって検出された生の傾斜信号を変更するステップは、
Ｘ軸の生の傾斜信号と安定化されたＸ軸の傾斜信号の差の中間値としてＸ軸振動信号を登録するステップと；
Ｙ軸の生の傾斜信号と安定化されたＹ軸の傾斜信号の差の中間値としてＹ軸振動信号を登録するステップと；
Ｘ軸振動信号をＸ軸の生の傾斜信号から引き算することによって補償されたＸ軸傾斜信号を捕獲するステップと；
Ｙ軸振動信号をＹ軸の生の傾斜信号から引き算することによって補償されたＹ軸傾斜信号を捕獲するステップと、を備える請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
ミクロ慣性感知モジュールは、更に、Ｘ軸加速度計とＹ軸加速度計によって夫々検出されるミクロ慣性感知モジュールのローリングとピッチングによって引き起こされる直交座標系のＺ軸に関して、重力の加速度を検出するために使用されるＺ軸加速度計を備え、それによって、ミクロ慣性感知モジュールの位置決めに関する情報を得る、請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
ミクロ慣性感知モジュールは、更に、指定された距離だけＹ軸加速度計から離間された第２のＹ軸加速度計を備える、請求項１８に記載の方法。
【請求項２３】
慣性感知装置に働く遠心力の影響は、以下の公式に関して二つのＹ軸加速度計によって夫々検出された二つの遠心力同士間の差を使用することによって除去できる：
Ａｙ＝（Ｒ+Ｒ２）／Ｒｘ（Ｔｖｙ−Ｔｖｙ２）
修正Ｔｖｙ＝Ｔｖｙ−Ａｙ
ここで、Ａｙは、Ｙ軸加速度計によって検出される遠心力であり；
Ｒは、Ｙ軸と第２のＹ軸加速度系との離間距離であり；
Ｒ２は、第２のＹ軸加速度計と回転中心との間の距離であり；
Ｔｖｙは、Ｙ軸加速度計の傾斜信号であり；
Ｔｖｙ２は、第２のＹ軸加速度計の傾斜信号であり；
修正Ｙ軸傾斜信号は、遠心力Ａｙを生のＹ軸傾斜信号Ｔｖｙから引き算することによって得られる、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
頁めくりプロセスは、
Ｘ軸とＹ軸に関してミクロ慣性感知モジュールの傾きがバランスの範囲内に入るか否かを検出し、もしそうならば、検出を続け；そうでない場合、検出の後のステップが実行されるステップと；
生のＸ軸傾斜信号の瞬時の変動が閾値範囲を超えているか否かを評価し、もしそうならば、頁めくりが有効とされ；そうでない場合、プロセスが前述のモード検出ステップへ戻るステップと、を備える請求項１６に記載の方法。
【請求項２５】
バランスの範囲は、０ｇ±０．３ｇ及びｇ＝９．８ｍ／ｓ2として定義される、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
生のＸ軸傾斜信号の瞬時の変動が閾値範囲を超えている間、連続的頁めくりが実行され、生の傾斜信号が一時的ではなく、指定の傾斜角度だけミクロ慣性感知モジュールが傾斜される時に、生の傾斜信号が永続的にミクロ慣性感知モジュールの検出に固定される、請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
連続的頁めくりが停止され、指定の傾斜角度だけミクロ慣性感知モジュールが傾斜される時に、生の傾斜信号が永続的にミクロ慣性感知モジュールの検出に固定されないとすぐ、プロセスがモード検出ステップに戻る、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
ミクロ慣性感知モジュールは、ミクロ慣性感知モジュールを定義するＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の直交座標系のＸ軸に関して、ミクロ慣性感知モジュールのローリング運動によって引き起こされる重力加速度の変動を測定するために、少なくともＸ軸加速度計を備える、請求項１６に記載の方法。
【請求項２９】
ミクロ慣性感知モジュールは、加速度変動の測定値を受信でき、従って生の傾斜信号を適宜発生できる中央処理ユニットに連結され、；中央演算ユニットは、生の傾斜信号を送信するために無線送信機に接続され；無線受信機が、無線送信機によって送信された生の傾斜信号を受信できる、従って、受信された生の傾斜信号をミクロ処理ユニットへ送信して他の後の手順によって低域フィルタリング及び処理できるように、無線送信機は、無線受信機に対応するように機能することが可能であり；ミクロ処理ユニットは、ディスプレイ上に表示されたカーソルの移動を制御できると共にディスプレイ上の頁めくり又は連続頁めくりを制御することができるカーソル制御回路を介してディスプレイに接続される、請求項２５に記載の方法。
【請求項３０】
三次元慣性感知装置であって、
生の傾斜信号を適宜発生するために重力加速度を検出するための、ミクロ慣性感知モジュールを備え、このミクロ慣性感知モジュールは、更に、
ミクロ慣性感知モジュールを定義するＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の直交座標系のＸ軸に関して、ミクロ慣性感知モジュールのローリング運動によって引き起こされる重力加速度の変動を測定するためのＸ軸加速度計と；
直交座標系のＹ軸に関してミクロ慣性感知モジュールのピッチ運動によって引き起こされる第１の重力加速度を測定するための第１のＹ軸加速度計と；
直交座標系のＹ軸に関してミクロ慣性感知モジュールのピッチ運動によって引き起こされる第２の重力加速度の変動を測定する第２のＹ軸加速度計と；
ミクロ慣性感知モジュールの生の傾斜信号を受信するための受信端と、を備える三次元慣性感知装置。
【請求項３１】
ミクロ慣性感知モジュールは、更に、Ｘ軸加速度計とＹ軸加速度計によって夫々検出されるミクロ慣性感知モジュールのローリングとピッチングによって引き起こされる直交座標系のＺ軸に関して、重力の加速度を検出するために使用されるＺ軸加速度計を備え、それによって、ミクロ慣性感知モジュールの位置決めに関する情報を得る、請求項３０に記載の装置。
【請求項３２】
第一と第二のＹ軸加速度計は、指定の距離だけ互いから離間されている、請求項３０に記載の装置。
【請求項３３】
ミクロ慣性感知モジュールは、加速度の変動の測定結果を受信し、従って生の傾斜信号を適宜発生できる中央演算ユニットに連結され；中央演算ユニットは、生の傾斜信号を送信するための無線送信機に接続され；無線受信機が、無線送信機によって送信された生の傾斜信号を受信できる、従って、受信された生の傾斜信号をミクロ処理ユニットへ送信して他の後の手順によって低域フィルタリング及び処理できるように、無線送信機は、無線受信機に対応するように機能可能であり；ミクロ処理ユニットは、ディスプレイ上に表示されたカーソルの移動を制御できると共にディスプレイ上の頁めくり又は連続頁めくりを制御することができるカーソル制御回路を介してディスプレイに接続される、請求項３０に記載の装置。
【請求項１】
カーソル制御のための三次元慣性感知方法であって、
ミクロ慣性感知モジュールを使用して生の傾斜信号を適宜発生するために重力加速度を検出するステップと；
安定化傾斜信号を得るために生の傾斜信号を低域フィルタリングするステップと；
ミクロ慣性感知モジュールの初期信号を登録するステップと；
生の傾斜信号と安定化傾斜信号に基づく信号変動量を計算し、この信号変動量を使用して生の傾斜信号を補償するステップと；
補償傾斜信号と初期信号との間の差を計算するステップと；
ディスプレイに表示されるカーソルの移動を制御するために座標信号として差同士をマッピングするステップと、を備える三次元慣性感知方法。
【請求項２】
ミクロ慣性感知モジュールは、
ミクロ慣性感知モジュールを定義するＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の直交座標系のＸ軸に関してミクロ慣性感知モジュールのローリング運動によって引き起こされる重力加速度変動を測定するためのＸ軸加速度計と；
直交座標系のＹ軸に関してミクロ慣性感知モジュールのピッチ運動によって引き起こされる重力加速度変動を測定するＹ軸加速度計と、を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
生の傾斜信号と安定化傾斜信号に基づく信号変動量を計算し、この信号変動量を使用して生の傾斜信号を補償するステップは、更に
Ｘ軸加速度計によって検出されたＸ軸振動信号をＸ軸加速度計によって検出された生の傾斜信号から引き算することによってＸ軸加速度計によって検出された生の傾斜信号を修正するステップと；
Ｙ軸加速度計によって検出されたＹ軸振動信号をＹ軸加速度計によって検出された生の傾斜信号から引き算することによってＹ軸加速度計によって検出された生の傾斜信号を修正するステップと；
修正されたＸ軸の生の傾斜信号からＸ軸加速度計によって検出された初期信号の減算値としてＸ軸変動を登録するステップと；
修正されたＹ軸の生の傾斜信号からＹ軸加速度計によって検出された初期信号の減算値としてＹ軸変動を登録するステップと、を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
Ｘ軸とＹ軸加速度計によって検出された生の傾斜信号を修正するステップは、
Ｘ軸の生の傾斜信号と安定化されたＸ軸の傾斜信号の差の中間値としてＸ軸振動信号を登録するステップと；
Ｙ軸の生の傾斜信号と安定化されたＹ軸の傾斜信号の差の中間値としてＹ軸振動信号を登録するステップと；
Ｘ軸振動信号をＸ軸の生の傾斜信号から引き算することによって補償されたＸ軸傾斜信号を捕獲するステップと；
Ｙ軸振動信号をＹ軸の生の傾斜信号から引き算することによって補償されたＹ軸傾斜信号を捕獲するステップと、を備える請求項３に記載の方法。
【請求項５】
ミクロ慣性感知モジュールは、更に、Ｘ軸加速度計とＹ軸加速度計によって夫々検出されるミクロ慣性感知モジュールのローリングとピッチングによって引き起こされる直交座標系のＺ軸に関して、重力加速度を検出するために使用されるＺ軸加速度計を備え、それによって、ミクロ慣性感知モジュールの位置決めに関する情報を得る、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
ミクロ慣性感知モジュールは、更に、指定された距離だけＹ軸加速度計から離間された第２のＹ軸加速度計を備える、請求項２に記載の方法。
【請求項７】
慣性感知装置に働く遠心力の影響は、以下の公式に関して二つのＹ軸加速度計によって夫々検出された二つの遠心力同士間の差を使用することによって除去できる：
Ａｙ＝（Ｒ+Ｒ２）／Ｒｘ（Ｔｖｙ−Ｔｖｙ２）
修正Ｔｖｙ＝Ｔｖｙ−Ａｙ
ここで、Ａｙは、Ｙ軸加速度計によって検出される遠心力であり；
Ｒは、Ｙ軸と第２のＹ軸加速度計との離間距離であり；
Ｒ２は、第２のＹ軸加速度計と回転中心との間の距離であり；
Ｔｖｙは、Ｙ軸加速度計の傾斜信号であり；
Ｔｖｙ２は、第２のＹ軸加速度計の傾斜信号であり；
すなわち、修正Ｙ軸傾斜信号は、遠心力Ａｙを生のＹ軸傾斜信号Ｔνｙから引き算することによって得られる、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
ミクロ慣性感知モジュールは、加速度の変動の測定結果を受信し、生の傾斜信号を発生できる中央演算ユニットに適宜連結され；中央演算ユニットは、生の傾斜信号を送信するための無線送信機に接続され；無線受信機が、無線送信機によって送信された生の傾斜信号を受信できる、従って、受信された生の傾斜信号をミクロ処理ユニットへ送信して他の後の手順によって低域フィルタリング及び処理できるように、無線送信機は、無線受信機に対応するように機能することが可能であり；ミクロ処理ユニットは、ディスプレイ上に表示されたカーソルの移動を制御できると共にディスプレイ上の頁めくり又は連続頁めくりを制御することができるカーソル制御回路を介してディスプレイに接続される、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
頁めくりを指示するための三次元慣性感知方法であって、
ミクロ慣性感知モジュールを使用して、生の傾斜信号を発生するための重力加速度を適宜検出するステップと；
安定化傾斜信号を得るために、生の傾斜信号を低域フィルタリングするステップと；
Ｘ軸とＹ軸に関してミクロ慣性感知モジュールの傾きがバランスの範囲内に入るか否かを検出し、もしそうならば、検出を続け；そうでない場合、検出の後のステップが実行されるステップと；
生のＸ軸傾斜信号の瞬時の変動が閾値範囲を超えているか否かを判断し、もしそうならば、頁めくりが有効とされ；そうでない場合、プロセスが前述のモード検出ステップへ戻るステップと、を備える三次元慣性感知方法。
【請求項１０】
生のＸ軸傾斜信号の瞬時の変動が閾値範囲を超えている間、連続的頁めくりが実行され、生の傾斜信号が一時的ではなく、指定の傾斜角度だけミクロ慣性感知モジュールが傾斜される時に、生の傾斜信号が永続的にミクロ慣性感知モジュールの検出に固定される、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
連続的頁めくりが停止され、指定の傾斜角度だけミクロ慣性感知モジュールが傾斜される時に、生の傾斜信号が永続的にミクロ慣性感知モジュールの検出に固定されないとすぐ、プロセスがモード検出ステップに戻る、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
ミクロ慣性感知モジュールは、ミクロ慣性感知モジュールを定義するＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の直交座標系のＸ軸に関して、ミクロ慣性感知モジュールのローリング運動によって引き起こされる重力加速度の変動を測定するための少なくともＸ軸加速度計を備える、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
ミクロ慣性感知モジュールは、加速度変動の測定値を受信でき、従って生の傾斜信号を適宜発生できる中央処理ユニットに連結され、；中央演算ユニットは、生の傾斜信号を送信するための無線送信機に接続され；無線受信機が、無線送信機によって送信された生の傾斜信号を受信できる、従って、受信された生の傾斜信号をミクロ処理ユニットへ送信して他の後の手順によって低域フィルタリング及び処理できるように、無線送信機は、無線受信機に対応するように機能することが可能であり；ミクロ処理ユニットは、ディスプレイ上に表示されたカーソルの移動を制御できると共にディスプレイ上の頁めくり又は連続頁めくりを制御することができるカーソル制御回路を介してディスプレイに接続される、請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
バランスの範囲は、生の傾斜信号がバランスの範囲内に入るか否か判断するために使用されるようにミクロ処理ユニットにおいて定義され、もし、そうであるならば、ミクロ慣性感知モジュールが、バランス状態にあり、そうでない場合、ミクロ慣性感知モジュールは、アンバランス状態にある、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
バランスの範囲は、０ｇ±０．３ｇ及びｇ＝９．８ｍ／ｓ2として定義される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
三次元慣性感知方法であって、
ミクロ慣性感知モジュールを使用して生の傾斜信号を適宜発生するために重力加速度を検出するステップと；
安定化傾斜信号を得るために生の傾斜信号を低域フィルタリングするステップと；
ミクロ慣性感知モジュールがカーソル制御モードにあるか又は頁めくりモードにあるかを検出して、それに対応して、カーソル制御プロセス及び頁めくりプロセスから成る群から実行されるべきプロセスを選択するステップと、
を備える三次元慣性感知方法。
【請求項１７】
カーソル制御プロセスは、
ミクロ慣性感知モジュールの初期信号を登録するステップと；
生の傾斜信号と安定化傾斜信号に基づく信号変動量を計算し、この信号変動量を使用して生の傾斜信号を補償するステップと；
補償された傾斜信号と初期信号間の差を計算するステップと；
ディスプレイに表示されるカーソルの移動を制御するために座標信号として差同士をマッピングするステップと、を備える、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
ミクロ慣性感知モジュールは、
ミクロ慣性感知モジュールを定義するＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の直交座標系のＸ軸に関してミクロ慣性感知モジュールのローリング運動によって引き起こされる重力加速度の変動を測定するためのＸ軸加速度計と；
直交座標系のＹ軸に関してミクロ慣性感知モジュールのピッチ運動によって引き起こされる重力加速度の変動を測定するＹ軸加速度計と、を備える、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
生の傾斜信号と安定化傾斜信号に基づく信号変動量を計算し、この信号変動量を使用して生の傾斜信号を補償するステップは、更に
Ｘ軸加速度計によって検出されたＸ軸振動信号をＸ軸加速度計によって検出された生の傾斜信号から引き算することによってＸ軸加速度計によって検出された生の傾斜信号を修正するステップと；
Ｙ軸加速度計によって検出されたＹ軸振動信号をＹ軸加速度計によって検出された生の傾斜信号から引き算することによってＹ軸加速度計によって検出された生の傾斜信号を修正するステップと；
修正されたＸ軸の生の傾斜信号からＸ軸加速度計によって検出された初期信号の減算値としてＸ軸変動を登録するステップと；
修正されたＸ軸の生の傾斜信号からＹ軸加速度計によって検出された初期信号の減算値としてＸ軸変動を登録するステップと、を備える、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
Ｘ軸とＹ軸加速度計によって検出された生の傾斜信号を変更するステップは、
Ｘ軸の生の傾斜信号と安定化されたＸ軸の傾斜信号の差の中間値としてＸ軸振動信号を登録するステップと；
Ｙ軸の生の傾斜信号と安定化されたＹ軸の傾斜信号の差の中間値としてＹ軸振動信号を登録するステップと；
Ｘ軸振動信号をＸ軸の生の傾斜信号から引き算することによって補償されたＸ軸傾斜信号を捕獲するステップと；
Ｙ軸振動信号をＹ軸の生の傾斜信号から引き算することによって補償されたＹ軸傾斜信号を捕獲するステップと、を備える請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
ミクロ慣性感知モジュールは、更に、Ｘ軸加速度計とＹ軸加速度計によって夫々検出されるミクロ慣性感知モジュールのローリングとピッチングによって引き起こされる直交座標系のＺ軸に関して、重力の加速度を検出するために使用されるＺ軸加速度計を備え、それによって、ミクロ慣性感知モジュールの位置決めに関する情報を得る、請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
ミクロ慣性感知モジュールは、更に、指定された距離だけＹ軸加速度計から離間された第２のＹ軸加速度計を備える、請求項１８に記載の方法。
【請求項２３】
慣性感知装置に働く遠心力の影響は、以下の公式に関して二つのＹ軸加速度計によって夫々検出された二つの遠心力同士間の差を使用することによって除去できる：
Ａｙ＝（Ｒ+Ｒ２）／Ｒｘ（Ｔｖｙ−Ｔｖｙ２）
修正Ｔｖｙ＝Ｔｖｙ−Ａｙ
ここで、Ａｙは、Ｙ軸加速度計によって検出される遠心力であり；
Ｒは、Ｙ軸と第２のＹ軸加速度系との離間距離であり；
Ｒ２は、第２のＹ軸加速度計と回転中心との間の距離であり；
Ｔｖｙは、Ｙ軸加速度計の傾斜信号であり；
Ｔｖｙ２は、第２のＹ軸加速度計の傾斜信号であり；
修正Ｙ軸傾斜信号は、遠心力Ａｙを生のＹ軸傾斜信号Ｔｖｙから引き算することによって得られる、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
頁めくりプロセスは、
Ｘ軸とＹ軸に関してミクロ慣性感知モジュールの傾きがバランスの範囲内に入るか否かを検出し、もしそうならば、検出を続け；そうでない場合、検出の後のステップが実行されるステップと；
生のＸ軸傾斜信号の瞬時の変動が閾値範囲を超えているか否かを評価し、もしそうならば、頁めくりが有効とされ；そうでない場合、プロセスが前述のモード検出ステップへ戻るステップと、を備える請求項１６に記載の方法。
【請求項２５】
バランスの範囲は、０ｇ±０．３ｇ及びｇ＝９．８ｍ／ｓ2として定義される、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
生のＸ軸傾斜信号の瞬時の変動が閾値範囲を超えている間、連続的頁めくりが実行され、生の傾斜信号が一時的ではなく、指定の傾斜角度だけミクロ慣性感知モジュールが傾斜される時に、生の傾斜信号が永続的にミクロ慣性感知モジュールの検出に固定される、請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
連続的頁めくりが停止され、指定の傾斜角度だけミクロ慣性感知モジュールが傾斜される時に、生の傾斜信号が永続的にミクロ慣性感知モジュールの検出に固定されないとすぐ、プロセスがモード検出ステップに戻る、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
ミクロ慣性感知モジュールは、ミクロ慣性感知モジュールを定義するＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の直交座標系のＸ軸に関して、ミクロ慣性感知モジュールのローリング運動によって引き起こされる重力加速度の変動を測定するために、少なくともＸ軸加速度計を備える、請求項１６に記載の方法。
【請求項２９】
ミクロ慣性感知モジュールは、加速度変動の測定値を受信でき、従って生の傾斜信号を適宜発生できる中央処理ユニットに連結され、；中央演算ユニットは、生の傾斜信号を送信するために無線送信機に接続され；無線受信機が、無線送信機によって送信された生の傾斜信号を受信できる、従って、受信された生の傾斜信号をミクロ処理ユニットへ送信して他の後の手順によって低域フィルタリング及び処理できるように、無線送信機は、無線受信機に対応するように機能することが可能であり；ミクロ処理ユニットは、ディスプレイ上に表示されたカーソルの移動を制御できると共にディスプレイ上の頁めくり又は連続頁めくりを制御することができるカーソル制御回路を介してディスプレイに接続される、請求項２５に記載の方法。
【請求項３０】
三次元慣性感知装置であって、
生の傾斜信号を適宜発生するために重力加速度を検出するための、ミクロ慣性感知モジュールを備え、このミクロ慣性感知モジュールは、更に、
ミクロ慣性感知モジュールを定義するＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の直交座標系のＸ軸に関して、ミクロ慣性感知モジュールのローリング運動によって引き起こされる重力加速度の変動を測定するためのＸ軸加速度計と；
直交座標系のＹ軸に関してミクロ慣性感知モジュールのピッチ運動によって引き起こされる第１の重力加速度を測定するための第１のＹ軸加速度計と；
直交座標系のＹ軸に関してミクロ慣性感知モジュールのピッチ運動によって引き起こされる第２の重力加速度の変動を測定する第２のＹ軸加速度計と；
ミクロ慣性感知モジュールの生の傾斜信号を受信するための受信端と、を備える三次元慣性感知装置。
【請求項３１】
ミクロ慣性感知モジュールは、更に、Ｘ軸加速度計とＹ軸加速度計によって夫々検出されるミクロ慣性感知モジュールのローリングとピッチングによって引き起こされる直交座標系のＺ軸に関して、重力の加速度を検出するために使用されるＺ軸加速度計を備え、それによって、ミクロ慣性感知モジュールの位置決めに関する情報を得る、請求項３０に記載の装置。
【請求項３２】
第一と第二のＹ軸加速度計は、指定の距離だけ互いから離間されている、請求項３０に記載の装置。
【請求項３３】
ミクロ慣性感知モジュールは、加速度の変動の測定結果を受信し、従って生の傾斜信号を適宜発生できる中央演算ユニットに連結され；中央演算ユニットは、生の傾斜信号を送信するための無線送信機に接続され；無線受信機が、無線送信機によって送信された生の傾斜信号を受信できる、従って、受信された生の傾斜信号をミクロ処理ユニットへ送信して他の後の手順によって低域フィルタリング及び処理できるように、無線送信機は、無線受信機に対応するように機能可能であり；ミクロ処理ユニットは、ディスプレイ上に表示されたカーソルの移動を制御できると共にディスプレイ上の頁めくり又は連続頁めくりを制御することができるカーソル制御回路を介してディスプレイに接続される、請求項３０に記載の装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６（ａ）】
【図６（ｂ）】
【図７（ａ）】
【図７（ｂ）】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２（ａ）】
【図１２（ｂ）】
【図１３（ａ）】
【図１３（ｂ）】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６（ａ）】
【図６（ｂ）】
【図７（ａ）】
【図７（ｂ）】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２（ａ）】
【図１２（ｂ）】
【図１３（ａ）】
【図１３（ｂ）】
【公開番号】特開２００８−１５２７５１（Ｐ２００８−１５２７５１Ａ）
【公開日】平成２０年７月３日（２００８．７．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１３４２０４（Ｐ２００７−１３４２０４）
【出願日】平成１９年５月２１日（２００７．５．２１）
【出願人】（３９００２３５８２）財団法人工業技術研究院 (524)
【氏名又は名称原語表記】ＩＮＤＵＳＴＲＩＡＬ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＩＮＳＴＩＴＵＴＥ
【住所又は居所原語表記】１９５ Ｃｈｕｎｇ Ｈｓｉｎｇ Ｒｄ．，Ｓｅｃ．４，Ｃｈｕｔｕｎｇ，Ｈｓｉｎ−Ｃｈｕ，Ｔａｉｗａｎ Ｒ．Ｏ．Ｃ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月３日（２００８．７．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年５月２１日（２００７．５．２１）
【出願人】（３９００２３５８２）財団法人工業技術研究院 (524)
【氏名又は名称原語表記】ＩＮＤＵＳＴＲＩＡＬ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＩＮＳＴＩＴＵＴＥ
【住所又は居所原語表記】１９５ Ｃｈｕｎｇ Ｈｓｉｎｇ Ｒｄ．，Ｓｅｃ．４，Ｃｈｕｔｕｎｇ，Ｈｓｉｎ−Ｃｈｕ，Ｔａｉｗａｎ Ｒ．Ｏ．Ｃ
【Ｆターム（参考）】
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