[发明专利]信息处理装置、信息处理系统和信息处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于当用户在三维空间中对包括加速度传感器等的操作装置进行操作时、基于从加速度传感器等获得的信息、根据操作装置的运动来执行实现操作对象的运动的计算的信息处理装置、信息处理系统和信息处理方法。

背景技术

近年来，提出了各种空间操作型操作装置或输入装置。例如，日本未审查专利申请公开(PCT申请的翻译)No.6-501119中描述的输入装置对在三维空间中鼠标的六维运动进行检测。具体地，输入装置包括加速度计和旋转速度传感器，该加速度计对在正交三轴上的加速度进行检测，该旋转速度传感器对围绕正交三轴的旋转速度进行检测。包括输入装置的系统根据获得的加速度和旋转速度来确定其自身的位置、姿态等，计算机(例如，显示装置)使得GUI(Graphical User Interface，图形用户界面)能够根据输入装置运动来实现运动(例如，参考日本未审查专利申请公开(PCT申请的翻译)No.6-501119)。

发明内容

但是，当用户使用日本未审查专利申请公开(PCT申请的翻译)No.6-501119中描述的使用操作装置(例如，输入装置等)来对操作对象进行操作时，需要握住操作装置，以使得操作装置中包括的传感器的检测轴与操作对象的轴一致。这意味着当用户开始握持操作装置的操作时、或者当用户校正误差(操作装置的运动和操作对象的运动之间的误差等)时，用户需要将操作装置转向预定方向并同时检查他或她手中握持的部分。

如此，当用户频繁地转动眼睛或者用户频繁地注意握持部分(例如，检查他或她自己握持操作装置的位置)时，用户很容易自主神经功能失调，例如，疲劳、运动病等。

因此，期望实现即使当用户定位朝向任意方向、或者以任意握持方式来握持操作装置(也就是说，即使在三维空间中操作装置被以任意姿态握持时)时也使得操作对象可操作的操作装置。为了实现上述操作装置，需要不是通过用户的意识、而是通过操作装置或包括该装置的系统来识别传感器的检测轴和操作对象的轴之间的关系(也就是说，操作装置在三维空间中的姿态)。

此外，具体地当操作和移动具有加速度传感器的操作装置时，重力加速度和移动加速度都被加速度传感器检测到，因此，需要对用于识别操作装置的姿态的计算进行研究。

期望提供即使当由用户握持的操作装置的姿态是三维空间中任意姿态时，也能够实现识别操作装置的姿态并同时抑制计算误差的产生的、使用操作装置的操作的信息处理装置、信息处理系统、和信息处理方法。

根据本发明的实施例的信息处理装置具有获取单元、坐标转换单元、初始姿态角计算单元、更新单元和控制单元。

操作装置包括在局部坐标系中具有正交三轴检测轴的加速度传感器、具有正交三轴检测轴的角速度传感器、和具有正交三轴检测轴的磁性传感器，并且用户可以在三维空间中以任意的姿态来操作所述操作装置。

获取单元获取操作装置的加速度、角速度和磁场强度的信息，由每个加速度传感器、角速度传感器和磁性传感器来检测加速度、角速度和磁场强度的信息。

坐标转换单元根据操作装置在指示三维空间的全局坐标系中的姿态角的信息，来将由获取单元获取的角速度转换成全局坐标系中的全局角速度。

初始姿态角计算单元根据在用户开始对操作装置进行操作时由获取单元获取的加速度和磁场强度的信息，来从姿态角当中计算在全局坐标系中在初始阶段中操作装置的姿态角。

更新单元根据由坐标转换单元转换的全局角速度的信息，来更新在全局坐标系中操作装置的姿态角。

控制单元使得坐标转换单元使用由角度计算单元计算的初始姿态角的信息来将在开始操作时由获取单元获取的第一角速度转换成全局角速度、并且使用更新的姿态角的信息来将在获取第一角速度之后获取的第二角速度转换成全局角速度。

根据本发明的实施例，根据正交三轴的加速度、角速度和磁场强度的信息来计算在全局坐标系中操作装置的包括初始姿态角的姿态角。因此，用户可以在三维空间中以任意姿态使用操作装置来对操作对象进行操作。

此外，当用户开始操作时，使用根据包括由加速度传感器获得的加速度的信息来计算的初始姿态角的信息、通过坐标转换单元来转换第一角速度。也就是说，在开始操作的时刻，加速度传感器实际上只检测到重力加速度，通过初始角速度计算单元、根据包括重力加速度的信息来计算初始姿态角，并且坐标转换单元使用计算的信息。