三维输入装置及利用该装置的画面控制方法与流程

1.本发明的实施例涉及一种三维输入装置及利用该装置的画面控制方法，更加详细地涉及一种输入装置及利用该装置的画面控制方法，其可用作游戏控制器或三维鼠标等。


背景技术：

2.在计算机、智能手机或显示器装置上玩游戏等时，将鼠标、键盘、遥控器或触摸屏等用作输入装置。这种现有的输入装置不能反映用户的实际动作。例如，在射击游戏中，用户只能利用鼠标或键盘进行瞄准和射击，不能通过感知用户的射击动作来控制游戏。为了感知用户的动作，需要一种对用户的动作进行拍摄并分析的设备或附着在用户身上并可感知移动的传感器等另外的装置。


技术实现要素：

3.本发明的实施例想要实现的技术课题是提供一种三维输入装置及利用该装置的画面控制方法，三维输入装置感知用户的动作，并可用作游戏控制器或三维鼠标。
4.为了实现上述技术课题，根据本发明的实施例的三维输入装置的一个例子，其包括：本体；9轴传感器模块，其包括位于本体内的加速度传感器、陀螺仪传感器及地磁传感器；基准设定部，其对用于设定基准点的基准设定按钮的按压进行感知；以及无线通信部，其按一定时间间隔通过无线通信传送9轴传感器模块的测量值及是否按压基准设定按钮相关的信息。
5.为了实现上述技术课题，根据本发明的实施例的利用三维输入装置的画面控制方法的一个例子，包括以下步骤：通过无线通信从三维输入装置接收9轴传感器模块的测量值及是否按压基准设定按钮相关的信息；如果存在基准设定按钮的按压，则将9轴传感器模块的测量值设定为与画面的已设定的位置相映射的基准值；以及在按压基准设定按钮以后，以接收到的9轴传感器模块的测量值和基准值之间的差异为基础对显示在画面的对象的移动进行控制。
6.根据本发明的一个实施例，可将从三维空间感知的移动传送到画面控制装置的三维输入装置用作游戏控制器或三维鼠标。作为另一个实施例，可以以三维输入装置的角度为基础对画面内显示的对象(例如，游戏角色、光标或各种武器(枪支类等)模样等)的移动进行控制。作为又一个实施例，在玩具枪支类等附着三维输入装置，可以利用玩具枪支类进行逼真的游戏。作为又一个实施例，可对三维输入装置的基准方向进行调整，并消除三维输入装置的方向和显示在实际画面的位置之间的不一致。作为又一个实施例，可消除当三维输入装置的方向脱离画面时发生的三维输入装置和画面的显示位置之间的不一致。
附图说明
7.图1是示出适用根据本发明的实施例的三维输入装置的系统的一个例子的图。
8.图2是示出根据本发明的实施例的三维输入装置的构成的一个例子的图。
9.图3及图4是示出根据本发明的实施例的三维输入装置的一个例子的整体形状的图。
10.图5是示出将根据本发明的实施例的三维输入装置附着在玩具枪支的一个例子的图。
11.图6是示出利用根据本发明的实施例的三维输入装置的画面控制方法的一个例子的图。
12.图7是示出由根据本发明的实施例的三维输入装置和画面之间的距离决定的三维输入装置的输入角度范围的例子的图。
13.图8及图9是示出对由根据本发明的实施例的三维输入装置的方向决定的画面中对象的移动进行控制的方法的一个例子的图。
14.图10是示出使得根据本发明的实施例的三维输入装置的方向和画面中对象的位置一致的方法的一个例子的图。
15.图11是示出利用根据本发明的实施例的三维输入装置的画面控制方法的一个例子的流程图。
具体实施方式
16.以下，参照附图对根据本发明的实施例的三维输入装置及利用该装置的画面控制方法进行详细的说明。
17.图1是示出适用根据本发明的实施例的三维输入装置的系统的一个例子的图。
18.参照图1，包括控制装置110、显示装置120和三维输入装置100。
19.控制装置110是控制显示装置120的画面的装置，控制装置110和显示装置120可通过有线或无线连接。例如，控制装置110和显示装置120可通过计算机、显示器或机顶盒和电视等体现。作为另一个实施例，控制装置110和显示装置120也可以体现为头戴式显示器(hmd，head mounted display)、智能眼镜等用户可以佩戴的形态。在本发明中，控制装置110和显示装置120不限于特定装置，但为了方便说明，下面以图1的控制装置110和显示器的形态为主进行说明。
20.控制装置110通过无线通信与三维输入装置100连接。例如，无线网络直接联结(wi-fi direct)、蓝牙等多种无线通信方法可适用于本实施例。除此之外，控制装置110还可通过有线或无线连接到网络或与其他装置连接。
21.三维输入装置100可制作得轻便且小巧，以便能够让用户握在手中使用。例如，三维输入装置100可以体现为与一般鼠标模样相似的模样或与图3相同的一定大小的箱子模样等多种形态，并不局限于特定模样。
22.图2是示出根据本发明的实施例的三维输入装置的构成的一个例子的图。
23.参照图2，三维输入装置100包括包含加速度传感器202、陀螺仪传感器204、地磁传感器206在内的9轴传感器模块200、基准设定部210及无线通信部220。作为另一个实施例，三维输入装置100还可包括振动传感器230。
24.9轴传感器模块200通过各传感器202、204、206对三维输入装置100的移动和方向等进行测量。例如，9轴传感器模块200利用加速度传感器202来掌握三维输入装置100的x、y、z轴的移动速度或距离等，通过陀螺仪传感器204掌握俯仰角(pitch)、横滚角(roll)、偏
航角(yaw)等，通过地磁传感器206掌握x、y、z轴的方向。
25.基准设定部210对是否按压位于三维输入装置100的本体一侧的基准设定按钮进行感知。用户可通过按压基准设定按钮来对三维输入装置100的位置和方向的基准进行设定。对于基准设定，在图6中再次进行观察。
26.无线通信部220按一定时间间隔(例如：每秒10次或每秒100次等)通过无线通信传送9轴传感器模块200的测量值和是否按压基准设定按钮(即开/关)相关的信息至控制装置110。
27.振动传感器230可以感知三维输入装置100的振动。如果三维输入装置100还包括振动传感器230，则无线通信部220将9轴传感器模块200的测量值和是否按压基准设定按钮相关的信息以及振动传感器230的振动测量值传送至控制装置110。无线通信部220每次向控制装置110传送信息时，可包括振动传感器230每次测量的值。作为另一个实施例，只有当振动传感器230测量的振动强度超过已定义的临界值时，无线通信部220可以将存在振动的信息或振动强度值传送到控制装置110。虽然在之后再次进行观察，但是振动传感器230的振动可以像鼠标按钮一样使用。
28.图3及图4是示出根据本发明的实施例的三维输入装置的一个例子的整体形状的图。
29.参照图3和图4，三维输入装置300包括本体300、位于本体一侧的基准设定按钮320以及安装在外部其他设备并可拆卸下来的紧固连接部310。本实施例的紧固连接部310以轨道的形态体现出来，但以往的各种紧固连接装置(例如：磁铁、螺丝等)可应用于本实施例。
30.图5是示出将根据本发明的实施例的三维输入装置附着在玩具枪支的一个例子的图。
31.参照图5，三维输入装置100通过紧固连接部310附着在玩具枪支500的前面部分。用户可以利用附着有三维输入装置100的玩具枪支500进行射击相关游戏。当然，也可像三维鼠标一样使用玩具枪支500。作为另一个例子，如果是汽车游戏或游戏中的人物使用刀的游戏的情况，三维输入装置可附着于玩具方向盘或玩具刀等。
32.本实施例的玩具枪支500可以是现有的一般的玩具枪支类，因此，即使扣动玩具枪支500的扳机，也无法在游戏中实现枪支的击发。因此，本实施例使用三维输入装置100中的振动传感器230，以便当用户扣动玩具枪支500的扳机时实现游戏中的击发。
33.当用户扣动玩具枪支500的扳机时，玩具枪支发生振动。三维输入装置100将振动传感器230的测量值传送至控制装置110。如果控制装置110在利用从三维输入装置100接收到的振动传感器230的测量值来掌握玩具枪支的扳机是否被扣动后进行扣动，就可以进行由此产生的画面控制动作(例如：击发动作)。
34.作为另一个实施例，三维输入装置100可体现为玩具枪支500的模样。即，三维输入装置100可体现在玩具枪支500的把手部分等内部。在这种情况下，三维输入装置100还可包括扳手感知部(未示出)，其对是否扣动玩具枪支500的扳机进行感知。三维输入装置100可将图2中观察到的9轴传感器模块200的测量值和基准设定按钮的按压信息以及借助于扳机感知部掌握的有关是否扣动扳机的信息传送至控制装置110。
35.作为又一个实施例，当以玩具枪支500的模样体现三维输入装置100时，在一侧还可包括滚轮。例如，滚轮可位于玩具枪支500，以便让用户可以在握住玩具枪支500的把手的
情况下操作滚轮。作为另一个实施例，滚轮可体现为操纵杆结构。另外，在握住玩具枪支500的情况下，在食指可以触及到的位置(例如：枪支右侧面的中间部分的上部)还可包括另外的按钮。在这种情况下，三维输入装置100可将滚轮的移动或追加按钮的按压等信息传送至控制装置。
36.作为又一个实施例，当将三维输入装置100体现为玩具枪支500的模样时，还可包括振动部。当振动部借助于前面观察的扳机感知部感知到扳机扣动时，可能会发生振动。现有的多种振动结构可适用于本实施例，例如，振动部可利用螺线管来体现。
37.作为另一个实施例，振动部可以以借助于扳机感知部掌握的是否扣动扳机以及从控制装置接收到的振动产生的控制命令为基础来决定是否产生振动。例如，在游戏进行过程中，如果子弹掉落时扣动扳机，就有必要控制不产生振动。因此，当振动部从控制装置接收到如子弹掉落的情况一样要求未产生振动的第一控制命令时，即使扳机感知部被扣动也不会产生振动，一直到接收到要求产生振动的第二控制命令为止。换句话说，在接收到要求产生振动的第一控制命令后，即使振动部通过扳机感知部感知到扳机扣动也不会产生振动，在接收到第二控制命令后，如果借助于扳机感知部感知到扳机扣动，就会产生振动。
38.图6是示出利用根据本发明的实施例的三维输入装置的画面控制方法的一个例子的图。本实施例假设三维输入装置100附着在玩具枪支600的情况来进行说明。
39.参照图6，控制装置110按一定时间间隔(例如：每秒10次等)从三维输入装置100接收9轴传感器模块的测量值、基准设定按钮的开/关的信息，并且以接收的信息为基础控制显示装置120的画面。
40.首先，对利用三维输入装置100的基准设定按钮的基准设定进行观察。
41.当控制装置110从三维输入装置100接收到已按压基准设定按钮的信息时，对显示装置120的画面中已定义的位置(例如：画面中央)610和三维输入装置100的当前位置及方向进行映射并储存。即，将三维输入装置100的当前位置及方向设定为基准值。
42.控制装置110可利用已设定的基准值和从三维输入装置100接收的9轴传感器模块的测量值的差异来控制画面中对象(例如：枪的命中点、游戏人物、鼠标光标等)的移动。
43.例如，如图5所示，如果三维输入装置100附着在枪支600，则用户可以使得枪支600对准画面的已设定的位置(例如：画面中央610)后按压基准设定按钮，并将当前枪支600的位置及方向设定为基准值。作为又一个例子，当按压基准设定按钮时，控制装置110在画面中特定位置(例如：画面中央)610显示基准坐标。然后，在用户将枪支600对准基准坐标后扣动扳机时，控制装置110可通过三维输入装置100的振动传感器掌握扳机被扣动的情况，并将扳机被扣动时的三维输入装置100的位置及方向设定为与基准坐标相映射的基准值。
44.如果在枪支相关游戏中对基准值和画面中央610进行了映射，则控制装置110可通过比较从三维输入装置100接收到的9轴传感器模块的测量值基准值来控制对象(即，枪的命中点)的位置。换句话说，当用户将枪支向着画面中央后扣动扳机时，控制装置在画面中央显示命中点，当用户将枪支朝向左侧移动一定方向后扣动扳机时，控制装置在从画面中央向左侧移动一定方向的位置显示命中点。
45.作为另一个例子，如果三维输入装置100用作三维鼠标，则控制装置110可比较从三维输入装置100接收到的9轴传感器模块的测量值和基准值来控制光标的位置。如果控制装置110掌握枪支的扳机扣动，就可以将其当作鼠标按钮的点击来处理。换句话说，用户通
过枪支的移动来移动画面中的光标，如果需要点击，则扣动扳机即可。在图7至图10中对随着三维输入装置的移动来控制画面中对象的移动的方法再次进行观察。
46.作为又一个实施例，可在画面中显示枪支模样620。枪支模样620可以以固定在画面中已定义的位置(例如：画面的下侧中央等)的形式显示，或者在画面中固定的位置，随着三维输入装置100的移动而显示枪支模样620的方向或旋转等。例如，控制装置110可以以从三维输入装置100接收到的9轴传感器模块的测量值为基础，掌握三维输入装置的方向和旋转等，据此在画面中显示枪支模样的方向和旋转。
47.作为又一个实施例，画面中的枪支模样620可随着三维输入装置100的移动而在画面中移动。例如，当三维输入装置100向左侧或右侧移动时，控制装置110可将画面中的枪支模样620向左侧或右侧移动。此外，控制装置110还可利用从三维输入装置100接收到的9轴传感器模块的测量值，并通过多种方法控制画面中的对象(例如：枪支模样620或光标等)的移动。
48.图7是示出由根据本发明的实施例的三维输入装置和画面之间的距离决定的三维输入装置的输入角度范围的例子的图。
49.参照图7，三维输入装置700、710和画面720之间的距离越远(l2-＞l1)，则三维输入装置700、710的输入角度范围越窄(θ1＞θ2)。并且，当三维输入装置700、710和画面720之间的距离恒定时，画面的尺寸越小，则三维输入装置700、710的输入角度范围就越窄。换句话说，当画面的尺寸相同时，根据三维输入装置700、710和画面720之间的距离，输入装置的输入角度范围θ1、θ2会有所不同。本实施例为便于说明，示出了对于横向方向的输入角度范围，并且对于高度方向也可通过相同的方法确定输入角度范围。
50.当画面720和三维输入装置700之间的距离没有太大变化时，例如在普通计算机上使用三维输入装置时，控制装置110可以以画面720和三维输入装置700之间的已定义的距离l1为基准，提前定义三维输入装置的输入角度范围。此时，假设控制装置110提前知道画面的横向和纵向大小。例如，控制装置110将画面720和三维输入装置700之间的距离l1定义为1.5米，并且利用已储存的画面尺寸信息可掌握三维输入装置700的输入角度范围θ2。
51.作为另一个实施例，控制装置110可直接从用户获得三维输入装置700、710和画面720之间的距离信息的输入。作为又一个实施例，控制装置110或三维输入装置700、710还包括距离测量传感器，控制装置110可通过距离测量传感器掌握三维输入装置700、710和画面720之间的距离，并据此决定三维输入装置700、710的输入角度范围θ1、θ2。
52.在画面尺寸和三维输入装置700、710的输入角度范围(θ1、θ2)确定后，决定相对于三维输入装置700、710旋转角度的画面中移动距离。例如，三维输入装置710的输入角度范围θ1为90度，画面的横向尺寸为90cm，当三维输入装置710旋转1度时，则画面中的对象移动1cm。
53.图8及图9是示出对由根据本发明的实施例的三维输入装置的方向决定的画面中对象的移动进行控制的方法的一个例子的图。
54.图8示出了以x-z平面为基准的三维输入装置的移动。参照图8，控制装置110以从三维输入装置100接收到的9轴传感器模块的测量值为基准，分别掌握三维输入装置100的x-z平面上的第一位置800的方向和第二位置802的方向。例如，第一位置800可以是按压基准设定按钮后设定的基准值的位置，第二位置802可以是通过9轴传感器模块掌握的实时位
置。
55.控制装置110利用两个位置800、802上的方向掌握三维输入装置的旋转角度θ。在本实施例的x-z平面上，三维输入装置100向左侧旋转θ。控制装置110将画面中的对象向左侧移动相当于三维输入装置的旋转角度的距离(810-＞812)。
56.图9示出了以y-z平面为基准的三维输入装置的移动。参照图9，控制装置110以从三维输入装置100接收到的9轴传感器模块的测量值为基准，分别掌握三维输入装置100的y-z平面上的第一位置900的方向和第二位置902的方向。第一位置900及第二位置902分别与图8中观察的一样，可以是基准值的位置和实时位置。
57.控制装置110利用两个位置900、902上的方向，掌握三维输入装置100的旋转角度θ。在本实施例的y-z平面上，三维输入装置向上侧旋转θ。控制装置110将画面中的对象向上侧移动至相当于三维输入装置的旋转角度的距离(900-＞912)。
58.图10是示出使得根据本发明的实施例的三维输入装置的方向和画面中对象的位置一致的方法的一个例子的图。
59.参照图10，可能会发生三维输入装置100的方向脱离画面的情况。如果三维输入装置100的方向脱离画面，则控制装置110可以将显示装置120的画面中对象直接显示在画面的边缘。
60.当三维输入装置100脱离到画面外部后，再次向相反方向向着画面的边缘旋转一定角度θ时，如果控制装置100根据该旋转来控制画面中对象的移动，则三维输入装置100的方向和画面中对象的位置之间就会发生不一致。
61.为了解决这种不一致的问题，控制装置110将从三维输入装置100接收到的9轴传感器模块的测量值全部反映出来，不是用于画面中对象的控制，而是只在三维输入装置100的方向存在于输入角度范围内的情况下，反映9轴传感器模块的测量值，并对画面内对象进行控制。即，当三维输入设备的方向脱离画面时，控制装置会无视三维输入装置的9轴传感器模块的测量值。
62.图11是示出利用根据本发明的实施例的三维输入装置的画面控制方法的一个例子的流程图。
63.参照图11，控制装置110从三维输入装置100接收9轴传感器模块的测量值等s1100。如果控制装置110接收到基准设定按钮的按压信息s1110，则将与基准设定按钮的按压信息一起接收的9轴传感器模块的测量值设定为基准值，并且将相应基准值与画面中已定义的位置进行映射并储存s1120。
64.控制装置110利用9轴传感器模块的测量值和基准值的差异来控制画面中对象的移动s1130。例如，如图8及图9所示，控制装置110可利用三维输入装置的方向来控制画面中对象的移动。
65.本发明可体现为计算机可读的记录媒体中计算机可读的程序代码，计算机可读的记录媒体包括用于储存计算机系统可读的数据的所有种类的记录装置。计算机可读的记录媒体的例子有rom、ram、cd-rom、磁带、软盘、光数据存储装置等。另外，计算机可读的记录媒体分散在用网络连接的计算机系统，并以分散的方式存储和运行计算机可读的代码。
66.到目前为止，以优选的实施例为中心对本发明进行了观察。在本发明所属的技术领域中具有一般知识的人可以理解为在不脱离本发明的本质特性的范围内本发明可体现
为变形的形态。因此，所公开的实施例应从说明的角度考虑，而不是有限的观点。本发明的范围由专利权利要求书而不是前述说明来表示，并且应解释与此同等的范围内的所有差异包含在本发明中。