輸入裝置、控制裝置、控制系統、控制方法及手持裝置的製作方法

2023-07-13 02:24:26 2

專利名稱：輸入裝置、控制裝置、控制系統、控制方法及手持裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於操作GUI (圖形用戶界面)的輸入裝置、用於 根據其操作信息來控制GUI的控制裝置、包括這些裝置的控制系 統、控制方法及手持裝置。
背景技術：
指向裝置(尤其是滑鼠和觸墊)被用作廣泛用在PC (個人計 算機)中的GUI的控制器。並不僅僅作為相關技術中的PC的HI (人機界面)，GUI現在正開始被用作起居室等中所用的AV設備和 遊戲設備(例如，具有電視機作為圖像介質)的界面。提出了用戶 能夠進行三維操作的各種指向裝置作為用於這種類型的GUI的控 制器(例如，參見專利文獻1 )。
專利文獻1披露了包括兩個軸的角速度陀螺儀(即，兩個角速 度傳感器)的輸入裝置。每個角速度傳感器都是振動型角速度傳感 器。例如，當對以共振頻率壓電振動的振動體施加角速度時，在與
力與角速度成比例，所以通過檢測科裡奧利力就可檢測角速度。專 利文獻1的輸入裝置通過角速度傳感器檢測繞兩個正交軸的角速 度，根據角速度產生作為由顯示裝置顯示的光標等的位置信息的信 號，並將其傳送至控制裝置。專利文獻2披露了一種筆形輸入裝置，包括三個(三軸)加速 度傳感器和三個(三軸)角速度傳感器(陀螺儀)。該筆型輸入裝 置基於由三個加速度傳感器以及三個角速度傳感器獲得的信號來
執行各種操作，因而計算該筆型輸入裝置的位置角度。
加速度傳感器不僅;險測用戶才喿作輸入裝置時的加速度，而且還 檢測重力加速度。因為作用於輸入裝置的重力以及輸入裝置移動時 產生的輸入裝置的慣性力具有相同的物理量，所以對於輸入裝置來 說不能在其間進行區分。例如，當用戶沿水平方向快速移動輸入裝 置時，慣性力與重力的合力被一睹誤識別為重力方向(向下的方向)。 以上的專利文獻2的筆型輸入裝置檢測在三軸方向上的三軸角速度 和加速度，即，檢測總共6個自由度的量，因而，解決了如上所述 的慣性力和重力的問題。
應注意，存在當前普遍使用的平面操作型滑鼠包括加速度傳感 器的情況(例如，參見專利文獻3)。使用這個滑鼠的裝置基於由加 速度傳感器檢測到的滑鼠的加速度來將顯示數據輸出至顯示部。
專利文獻1:日本專利申請公開第2001-56743號(
和
段，圖3 )
專利文獻2:日本專利第3,748,483號(
和
段，圖1 ) 專利文獻3:日本實用新型申請公開第Sho61-89940號(圖1)

發明內容
本發明所要解決的問題順便提及，為了像常用的滑鼠一樣來使用上述為平面操作型的 三維操作輸入裝置，輸入裝置需要設置有用於檢測輸入裝置已被放 置在平面上的光學傳感器等。
然而，在"i殳置光學傳感器的情況下，部件tt增加，因而需要額 外的成本。此外，在除用於^r測輸入裝置的三維移動的角速度傳感 器等之外設置光學傳感器的情況下，用於排列光學傳感器的空間成 為問題，結果是輸入裝置的設計受到制約。
鑑於上述情況，本發明的目的是提供一種三維操作輸入裝置、 控制裝置、控制系統、控制方法及手持裝置，用它們無需增加部件 數就能夠進行平面操作。
解決問題的手賴二
根據本發明的實施例，提供了 一種控制指針在畫面上的移動的 輸入裝置，包括外殼、慣性傳感器、平面對應值計算裝置以及空間 對應值計算裝置。
慣性傳感器檢測外殼的移動。平面對應值計算裝置基於慣性傳 感器的檢測值，計算與外殼在平面上的移動相對應的平面對應值， 平面對應值對應於指針在畫面上的位移量。空間對應值計算裝置基 於慣性傳感器的檢測值，計算與外殼在空間中的移動相對應的空間 對應值，空間對應值對應於指針在畫面上的位移量。
在平面上和空間中才喿作輸入裝置的兩種情況下，輸入裝置使用 慣性傳感器的^r測值來控制指針在畫面上的移動。因此，與#4居平 面操作模式或三維操作模式來選擇性地使用傳感器的結構相比，能 夠在不用增加部件數的情況下提供能夠進行平面操作的三維操作
輸入裝置。平面對應值和空間對應值包括平面速度、空間速度、平面加速 度、空間加速度等，並且任何對應值都能夠從慣性傳感器的檢測值 或通過其操作而直接獲得。
輸入裝置還包括判斷裝置和切換裝置。
判斷裝置基於慣性傳感器的檢測值判斷外殼的移動是在平面 上還是在空間中。切換裝置基於判斷裝置的判斷，在由平面對應值 計算裝置進行的平面對應值的計算與由空間對應值計算裝置進行 的空間對應值的計算之間進行切換。
判斷裝置可以基於慣性傳感器的手移動檢測值來判斷外殼的 移動是在平面上還是在空間中。因為當外殼在平面上操作時與手移 動對應的檢測值不被輸出，所以完全能夠基於手移動檢測值的存在 /不存在來判斷外殼的移動是在平面上還是在空間中。
判斷裝置可以基於由慣性傳感器檢測到的、外殼在與平面正交 的方向上的移動檢測值是否等於或小於預定值來判斷外殼的移動 是在平面上還是在空間中。當外殼在平面上操作時，外殼很難在與 平面正交的方向上大範圍:l也移動。在這點上，當4企測到外殼在與平 面正交的方向上的移動時，能夠判斷出外殼在空間中操作。 當判斷裝置在預定時期連續做出相同判斷時，切換裝置可以在 由平面對應值計算裝置進4亍的平面對應值的計算與由空間對應值 計算裝置進行的空間對應值的計算之間進行切換。因此，變得能夠 提高由判斷裝置進行的判斷的結果的可靠性。
輸入裝置可以還包括第 一慣性傳感器、第二慣性傳感器和第三 慣性傳感器。第 一 慣性傳感器檢測外殼在沿第 一 軸的方向上的移 動。第二慣性傳感器檢測外殼在沿與第 一軸正交的第二軸的方向上的移動。第三慣性傳感器4企測外殼在沿與第 一軸和第二軸正交的第 三軸的方向上的移動。在這種情況下，空間對應值計算裝置基於第 一慣性傳感器的檢測值來計算與指針在畫面上沿第 一 方向的位移 量相對應的對應值，並基於第二慣性傳感器的檢測值計算與指針在 畫面上沿第二方向的^f立移量相對應的乂於應^直。另一方面，平面對應 值計算裝置基於第一慣性傳感器的檢測值計算與指針在畫面上沿 第 一方向的位移量相對應的對應值，並基於第三慣性傳感器的檢測 值計算與指針在畫面上沿第二方向上的位移量相對應的對應值。
輸入裝置可以還包括濾波器，用以從慣性傳感器的檢測值中 去除由外殼在平面上的移動產生的振動頻率分量。因此，當輸入裝 置在平面上移動時，例如，能夠去除當輸入裝置通過平面上的不平 處或臺階時結合到慣性傳感器的檢測值中的噪聲的頻率分量。
慣性傳感器可以包括用於檢測外殼的加速度的加速度傳感器 以及用於檢測外殼的角速度的角速度傳感器。判斷裝置可以判斷由 角速度傳感器檢測的角速度的值是否小於第 一閾值，並且切換裝置 基於角速度的值是否小於第一閾值，在由平面對應值計算裝置進行
的平面對應值的計算與由空間對應值計算裝置進亍的空間對應值 的計算之間進;f亍切換。
當用戶三維地移動輸入裝置時獲得的角速度充分大於當輸入 裝置在平面上移動時獲得的角速度。這是因為，當人自地移動輸入 裝置時，使用手腕、肘以及肩中的至少一個作為旋轉軸來旋轉地移 動了輸入裝置。本發明利用這個事實並為角速度值設置第 一閾值， 以才艮據使用第 一 閾值的判斷來在平面對應值的計算與空間對應值 的計算之間進行切換。因此，例如，能夠切換在輸入裝置的平面操 作與三維操作中的對應值的計算模式，而無需使用除加速度傳感器 與角速度傳感器之外的傳感器。判斷裝置可以另外判斷由加速度傳感器檢測的加速度的值是 否大於第二閾值。當角速度值小於第一閾值時，切換裝置基於加速 度值是否大於第二閾值，在由平面對應值計算裝置進行的平面對應 值的計算與由空間對應值計算裝置進行的空間對應值的計算之間 進行切換。因此，當輸入裝置的角速度值小於第一閾值並且加速度 值大於第二閾值時，能夠肯定地判斷出輸入裝置在平面上#:作。
在本發明中，提出前序部分"控制……外殼……的控制裝置" 用於闡明本發明的內容，並且本發明的發明人並不打算提出前序部 分作為7>知4支術。同樣適用於以下描述。
在本發明中，因為包括平面對應值的計算、空間對應值的計算 等的操作在控制裝置側上執4亍，所以可以減少|#入裝置側的負荷。
根據本發明的實施例，提供了 一種包括輸入裝置和控制裝置的 控制系統，其中，輸入裝置輸出關於檢測值的信息，以及控制裝置 基於從輸入裝置輸出的關於檢測值的信息來控制在畫面上顯示的 指針的移動。
輸入裝置包括外殼、慣性傳感器、平面對應值計算裝置和空間 對應值計算裝置。慣性傳感器檢測外殼的移動。平面對應值計算裝 置基於慣性傳感器的檢測值，計算與外殼在平面上的移動相對應的 平面對應值，平面對應值對應於指針在畫面上的位移量。空間對應 值計算裝置基於慣性傳感器的檢測值，計算與外殼在空間中的移動 相對應的空間對應值，空間對應值對應於指針在畫面上的位移量。
控制裝置包括接收裝置和坐標信息產生裝置。接收裝置接收關 於平面對應值或空間對應值的信息。坐標信息產生裝置產生與關於 平面對應值或空間對應值的信息相對應的、指針在畫面上的坐標信息。根據本發明的另一個實施例，提供了一種控制系統，其包括用 於輸出關於檢測值的信息的輸入裝置以及基於乂人l餘入裝置輸出的 關於檢測值的信息來控制在畫面上顯示的指針的移動的控制裝置。
輸入裝置包括外殼、慣性傳感器和輸出裝置。慣性傳感器檢測 外殼的移動。輸出裝置輸出慣性傳感器的檢測值。
控制裝置包括接收裝置、平面對應值計算裝置、空間對應值計 算裝置以及坐標信息產生裝置。接收裝置接收由輸出裝置輸出的關 於慣性傳感器的檢測值的信息。平面對應值計算裝置基於由接收裝 置接收的慣性傳感器的檢測值來計算與外殼在平面上的移動相對 應的平面對應值，平面對應值對應於指針在畫面上的位移量。空間 對應值計算裝置基於由接收裝置接收的慣性傳感器的檢測值計算 與外殼在空間中的移動相對應的空間對應值，空間對應值對應於指 針在畫面上的位移量。坐標信息產生裝置產生與關於平面對應值或 空間對應值的信息相對應的、指針在畫面上的坐標信息。
根據本發明的實施例，提供了一種控制方法，基於包括外殼的 輸入裝置的移動來控制在畫面上顯示的指針的移動，該控制方法包 括通過慣性傳感器來檢測外殼的移動。基於慣性傳感器的檢測值來 判斷外殼的移動是在平面上還是在空間中。基於慣性傳感器的檢測 值，在與外殼在平面上的移動相對應的平面對應^直的計算和與外殼 在空間中的移動相對應的空間對應^直的計算之間進4亍切4奐，其中， 平面對應值對應於指針在畫面上的位移量，以及空間對應值對應於 指針在畫面上的位移量。
才艮據本發明的實施例，4是供了 一種控制指針在畫面上的移動的 手持裝置，其包括外殼、顯示部、慣性傳感器、平面對應值計算裝 置和空間對應值計算裝置。顯示部顯示畫面。慣性傳感器4企測外殼的移動。平面對應值計
算裝置基於慣性傳感器的檢測值計算與外殼在平面上的移動相對 應的平面^"應^直，平面7寸應佳J^應於指4十在畫面上的卩立移量。空間 對應值計算裝置基於慣性傳感器的檢測值計算與外殼在空間中的 移動相對應的空間對應值，空間對應值對應於指針在畫面上的位移量。
本發明的效果
如上所述，根據本發明，能夠提供一種三維操作輸入裝置、控 制裝置、控制系統、控制方法以及手持裝置，用它們無需增加部件 數就能夠進行平面操作。
具體實施例方式
下文中，將參照附圖描述本發明的實施例。
圖1是示出了根據本發明實施例的控制系統的示圖。控制系統
100包括顯示裝置5、控制裝置40和輸入裝置1。
如圖1所示，控制裝置40包括MPU 35 (或CPU )、 RAM 36、 ROM 37、收發器38、天線39、視頻RAM 41和顯示控制部42。
收發器38經由天線39接收從輸入裝置1傳送的控制信號。收 發器38還能夠將各種預定信號傳送至輸入裝置1。
基於控制信號，MPU 35執行用於控制在顯示裝置5的畫面3 上顯示的指針(光標)2的移動的操作或用於控制圖標4的運行的 才喿作。因此，產生了用於控制在顯示裝置5的畫面3上顯示的UI 的顯示控制信號。顯示控制部42在MPU 35的控制下主要產生將在顯示裝置5的畫面3上顯示的畫面勒j居。作為顯示4空制部42的工作區的賴L頻RAM 41臨時存4諸所產生的畫面lt悟。
控制裝置40可以是專用於輸入裝置1的裝置或者可以是PC等。控制裝置40不限於專用於輸入裝置1的裝置，而是可以是與顯示裝置5、視聽設備、投影儀、遊戲設備、電視機、汽車導航系統等整體形成的計算^L。
圖2是示出了輸入裝置1的透視圖。
輸入裝置1是用於將信息輸入至顯示裝置5的三維指向設備。輸入裝置l具有用戶能夠握住的大小。如圖2所示，輸入裝置l包括外殼10以及包括例如設置在外殼10的上部的三個按4醜11、 12和13的操作部。
例如，接近殼體10的上部中心設置的按鈕11具有作為用於PC的輸入裝置的滑鼠左鍵的功能。當雙擊按鈕ll時運行文件。此外，可通過在按壓按鈕12的同時移動輸入裝置1來執行"拖放"操作。
鄰近按鈕ll的按鈕12具有滑鼠右鍵的功能。例如，能夠執行各種選項操作。
按鈕13是用於切換用於識別輸入裝置1的傾斜的功能有效/無效的按鈕。此外，按鈕13是可旋轉按鈕，並且可以用其旋轉來滾讀畫面。可以任意改變按鈕ll、 12和13的位置、所發指令的內容等。圖3是示意性示出輸入裝置1的內部結構的示圖。在圖2和圖3的描述中，為了方便，將外殼10的縱向稱為Z'方向、將外殼10的厚度方向稱為X'方向，以及將外殼10的寬度方向稱為Y'方向。
如圖3所示，輸入裝置1包括控制單元30、傳感器單元17和電池14。
4空制單元30包4舌主基^反18、安裝在主基4反18上的MPU 19(孩吏處理器)(或CPU )、晶體振蕩器20、收發器21以及印製在主基板18上的天線22。
圖4是示出輸入裝置1的電結構的框圖。
傳感器單元17 (慣性傳感器)包括用於檢測繞兩條正交軸的角速度的角速度傳感器單元(陀螺傳感器單元)15。傳感器單元17還包"l舌用於一僉測在il"如沿三個正交軸(X'軸、Y'軸和Z'軸)的不同角度的加速度的加速度傳感器單元16。
如圖4所示，MPU 19包4舌其必須的嵌入式易失性或非易失性存儲器。MPU 19輸入有來自傳感器單元17的檢測信號、來自操作部的操作信號等，並執行各種計算以響應於這些輸入信號產生控制信號。具體地，如後所述，MPU19包括計算與外殼IO在平面上的移動相對應的平面速度值(平面對應值)的功能(平面對應值計算裝置)以及計算與外殼10的三維移動相對應的空間速度^f直(空間對應值)的功能(空間對應值計算裝置)，平面速度值和對應於指針2在畫面3上的位移量的空間速度值。
晶體振蕩器20產生時鐘並且將它們提供給MPU 19。作為電池14, -使用乾電;也、可充電電;也等。收發器21將在MPU 19中產生的控制信號(4敘入信息)作為射頻無線電信號經由天線22傳送至控制裝置40。
電力通過DC/DC轉換器26以4吏電源電壓穩定，然後電力^皮提供給傳感器單元17和MPU 19。
圖5是示出了傳感器單元17的透視圖。
傳感器單元17的加速度傳感器單元16包括三個傳感器，即，第一加速度傳感器161、第二加速度傳感器162和第三加速度傳感器163。此外，傳感器單元17的角速度傳感器單元15包括兩個傳感器，即，第一角速度傳感器151和第二角速度傳感器152。加速上。
作為第一和第二角速度傳感器151和152中的每一個，使用用於檢測與角速度成比例的科裡奧利力的振動陀螺傳感器。作為第一、第二和第三加速度傳感器161、 162和163中的每一個，可使用諸如壓阻傳感器、壓電傳感器或電容傳感器的 <壬何傳感器。
傳感器單元17結合到外殼10中，以使其上安裝有加速度傳感器單元16和角速度傳感器單元15的電路板25的表面(加速度檢測表面)變得基本上平行於X'-Y'面。如上所述，加速度傳感器單元16檢測相對於三個軸(即，X'軸、Y'軸和Z'軸)的物理量以及角速度傳感器15檢測相對於兩個軸(即，X'軸和Y'軸)的物理量。在本i兌明書中，隨輸入裝置1移動的坐標系統，即，固定於l俞入裝置1的坐標系統用X'軸、Y'軸和Z'軸來表示，而i也面上固定的坐標系統，即，慣性坐標系統用X軸、Y軸和Z軸來表示。此夕卜，在下面的描述中，關於輸入裝置l的移動，有時將繞X'軸方向的旋轉稱為偏4元方向，有時將繞Y'軸方向的i走轉稱為俯仰方向，以及有時將繞Z'軸方向的旋轉稱為滾轉方向。
圖6是示出了在顯示裝置5上顯示的畫面3的實例的示圖。顯示裝置5的實例包括液晶顯示器和EL (電致發光)顯示器，^f旦不限於此。可選地，顯示裝置5可以是與顯示器整體形成並且能夠4妄收電視廣播等的裝置或結合有這種顯示器和控制裝置40的裝置。
在畫面3上顯示諸如圖標4和指針2的UI。這些圖標是畫面3上表示計算機的程序功能、運行指令、文件內容等的圖像。應注意，
在畫面3上 K平方向^^爾為X 4由方向而垂直方向4皮牙爾為Y 4由方向。
圖7是示出用戶握住輸入裝置1的狀態的示圖。如圖7所示，除按鈕ll、 12和13之外，輸入裝置1可以包括操作部，例如，這些操作部包括各種操作按鈕29 ，例如為用於操作電視機等的遙控器設置的那些按鈕和電源開關。如圖所示，當用戶在手持輸入裝置1的同時在空氣中移動輸入裝置1、在桌子上移動其或操作操作部時，其輸入信息被輸出到控制裝置40,然後控制裝置40控制UI。
接下來，將給出關於移動輸入裝置1的方式以及相應地指針2在畫面3上移動的方式的典型實例的描述。圖8是其iJi明圖。
如圖8A和8B所示，用戶握住輸入裝置1以4吏輸入裝置1的按鈕11和12側指向顯示裝置5側。用戶握住輸入裝置1以便如握手一樣拇指位於上側而小手指位於下側。在此狀態下，傳感器單元
17的電路板25 (參見圖5)接近於平行顯示裝置5的畫面3，並且作為傳感器單元17的4企測軸的兩個軸分別對應於畫面3上的水平軸(X軸)和垂直軸(Y軸)。下文中，如圖8A和8B中所示的輸入裝置1的位置被稱為參考位置。如圖8A所示，在參考位置中，用戶沿垂直方向移動手腕或手臂，即，沿俯仰方向擺動。這時，第二加速度傳感器162 4企測俯仰方向上的加速度(ay)而第一角速度傳感器151檢測繞X'軸的角速度(cox )(見圖5 )。基於這些檢測值，控制裝置40控制指針2的顯示以〗吏指4十2沿Y軸方向移動。
同時，如圖8B所示，在參考位置中，.用戶衝黃向移動手腕或手臂，即，沿偏4元方向4罷動。這時，第一加速度傳感器161才全測偏航方向上的加速度(ax)而第二角速度傳感器152檢測繞Y軸的角速度(coy )(見圖5 )。基於這些檢測值，控制裝置40控制指針2的顯示以l吏指4t 2沿X軸方向移動。
儘管將在後面給出描述，但是在一個實施例中，根據存儲在嵌入式非易失性存儲器中的程序，基於由傳感器單元17 4企測的衝企測值，輸入裝置1的MPU 19計算沿偏航和俯仰方向的速度^直。在這種情況下，主要是輸入裝置1的MPU 19速度信息。這裡，為了控制指針2的移動，使用由加速度傳感器單元16所檢測的三軸加速度值的積分值(速度)的維數。然後，速度維數的輸入信息被傳送至控制裝置40。
在另一個實施例中，輸入裝置1將由角速度傳感器單元15等檢測的物理量作為輸入信息傳送至控制裝置40。在這種情況下，根據存儲在ROM 37中的程序，控制裝置40的MPU 35基於所接收的輸入信息來計算沿偏航和俯仰方向的速度值，並且控制顯示以使指針2根據速度值而移動(見圖14)。
在稍後所述的三維操作模式中，控制裝置40將每單位時間在偏4元方向上的位移轉換為指針2在畫面3上在X軸上的位移量，並將每單位時間在俯仰方向上的位移轉換為指針2在畫面3上在Y軸上的位移量。在稍後所述的平面操作模式中，控制裝置40將每單位時間在偏^元方向上的位移轉換為指針2在畫面3上在X軸上的4立移量，並將每單位時間在滾轉方向上的位移轉換為指針2在畫面3上在Y軸上的位移量。因此，指針2#1移動。通常，關於每預定悽史量的時鐘提供的速度值，控制裝置40的MPU 35使已提供的第n個速度值與已提供的第(n-l)個速度值相加。因此，已提供的第n個速度值對應於指針2的位移量，並產生了指針2在畫面3上的坐標信息。在這種情況下，主要是控制裝置40的MPU 35計算坐標信息。
計算位移量的方法可以類似地淨皮應用於在計算速度值中對加速度值的積分。
接下來，將給出關於加速度傳感器單元16的重力影響的描述。圖9和圖IO是針對其的說明圖。圖9是示出從Z方向看的輸入裝置1的示圖，以及圖IO是從X方向看的輸入裝置1的示圖。
在圖9A中，輸入裝置1處於參考位置並保持不動。此時，第一加速度傳感器161的輸出基本上是O,而第二加速度傳感器162的輸出是對應於重力加速度G的輸出。然而，如圖9B所示，例如，在輸入裝置1沿滾轉方向傾斜的情況下，第一和第二加速度傳感器161和162分別4企測重力加速度G的傾斜分量的加速度值。
在這種情況下，即使輸入裝置1實際上並不特別沿偏航方向移動，但是第一加速度傳感器161仍檢測沿偏航方向的加速度。圖9B中示出的狀態等同於以下狀態當輸入裝置l處於如圖9C所示的參考位置時，加速度傳感器單元16接收分別由虛線的箭頭所表示的慣性力Ix和Iy， 乂人而加速度傳感器單元16 4艮難區分。結果，加速度傳感器單元16判斷在由箭頭F表示的向下左手方向上的加速度一皮施加給輸入裝置1，然後輸出不同於輸入裝置1的實際移動的才全測信號。另外，因為重力加速度G不斷作用於加速度傳感器單元16，所以積分值增大並且指針2在向下的傾斜方向的偏移量以加速的速率增加。當狀態乂人如圖9A所示轉移到圖9B所示時，i人為禁止指針2在屏幕3上的移動是本質上匹配用戶的直觀操作的操作。
例如，當輸入裝置1從如圖IOA所示的輸入裝置1的參考位置開始沿俯仰方向S走壽爭以如圖IOB所示傾殺牛時也如jt匕。在這種'清況下，因為在輸入裝置l位於參考位置時由第二加速度傳感器162檢測到的重力加速度G減小，所以$命入裝置1〗啦以乂人如圖IOC所示的俯仰方向的慣性力I區分出來。
為了儘可能減少關於加速度傳感器單元16的這種重力影響，本實施例的輸入裝置1使用由角速度傳感器單元16檢測的角速度值來計算輸入裝置1的速度值。下文中，將給出關於其操作的描述。圖ll是示出操作的流程圖。
接通輸入裝置l的電源。例如，用戶打開為^T入裝置1或控制裝置40設置的電源開關等，以*接通，#入裝置1的電源。 一旦接通電源，加速度信號(第 一和第二加速度值ax和ay )被從加速度傳感器單元16輸出(步驟101a )以被提供給MPU19。加速度信號是與輸入裝置1在接通電源時的位置(下文稱為初始位置)相對應的信號。
存在初始位置是參考位置的情況。然而，沿X軸方向4全測到重力加速度的總量的位置，即，第一加速度傳感器161的輸出是對應於重力加速度的加速度值而第二加速度傳感器162的輸出是0的位置也是可能的。當然，作為初始位置，如圖9B所示傾斜的位置也
是可能的。
每預定數量的時鐘，llT出裝置1的MPU 19就從加速度傳感器單元16獲取加速度信號(ax, ay )。 一旦獲取了第二加速度信號(ax，ay)和後續的加速度信號，MPU 19就執4於以下運算以消除重力影響。具體地，如下面的等式(1 )和(2)， MPU19從當前獲得的加速度值ax和ay中分別減去在X和Y軸方向上先前4企測到的重力加速度分量(第一ax (=are6c)和ay (=arefy))，從而產生第一才交正加速度值aeOTX和第二4交正加速度值ac。^ (步驟102a )。
formula see original document page 24在下文中， 分別被稱為關於x軸的參考加速度值和
關於Y軸的參考加速度值(第一參考加速度值和第二參考加速度值)。在電源接通之後在步驟102a的第一計算中所使用的^&和arefy是在電源被接通之後立刻4企測到的加速度信號ax和ay。
如等式(3)和(4)所示，MPU 19通過^f吏第一和第二才交正加速度值ac。rx和ae。w分別相加(即，通過積分運算)來計算第一速度值Vx和第二速度值Vy (步驟115 )。formula see original document page 24
Vx (t)和Vy (t)表示當前獲得的速度值，以及Vx (t - 1 )和Vy (t - 1 )表示先前的速度值。
同時，如上所述， 一旦接通輸入裝置1的電源，雙軸角速度信號(第一和第二角速度值cox、 (％)就被從角速度傳感器單元15輸出(步驟101b)以被提供給MPU 19。 一旦獲取到信號，MPU 19就通過微分運算來計算角加速度值(第一角加速度值zkOx和第二角加速度值AcOy )(步驟102b )。MPU 19判斷上述的AcOx和AcOy的絕對值l Acoy l和l Acox l是否小於閾值Thl (步驟103和106 )。當I A①y I 2 Thl時，MPU 19按原樣使用第一參考加速度值are&而不更新它(步驟104 )。類似地，當l Acox I
2 Thl時，MPU 19按原樣使用第二參考加速度值arefy而不更新它(步
驟107 )。
接近0的值被設為閾值Thl 。閾值Thl考慮到即使用戶自覺保持輸入裝置1不動時而由於用戶的手移動、DC偏移等^r測到的角速度值。因此，在用戶自覺保持輸入裝置1不動的情況下，防止指4十2在顯示期間由於手移動或DC偏移而移動。
用於4丸4亍如上所述的處理的原因如下。
圖12是用戶才喿作輸入裝置1的頂-f見圖。當用戶自然才喿作輸入裝置1時，通過從手臂底部旋轉、肘的彎曲和手腕的轉動中的至少一個進行操作。因此，加速度的產生導致角加速度的產生。具體地，假定加速度有助於在與加速度相同方向上產生的角加速度。因此，通過監控第二角加速度值IAcOyl的MPU 19,能夠判斷是否更新在同一方向的第一參考加速度值are6c，並且判斷是否根據等式(1 )最終校正第一校正加速度值a。。rx。對於第一角加速度值IAo)xl同樣如此。
更具體地，當第二角加速度值IA①yl等於或大於閾值Thl時，MPU 19判斷輸入裝置1正沿偏4元方向移動。在這種情況下，MPU 19不更新第一參考加速度值arefic，因此不校正第一校正加速度值acorx,並基於ae肌繼續等式(3)的積分運算。
此夕卜，當第一角加速度值IA①xl等於或大於閾值Thl時，MPU19判斷^T入裝置1正在沿俯仰方向移動。在這種情況下，MPU19不更新第二參考加速度值arefy,因此不校正第二校正加速度值ae。ry，並基於ae。w繼續等式(4)的積分運算。同時，當在步驟103中第二角加速度值IA①yl小於閾值Thl時，MPU 19判斷輸入裝置1不沿偏^t方向移動。在這種情況下，MPU 19
將第一參考加速度值arefic更新為當前獲得(最新)的檢測值ax,從而使用等式(1 )校正第一校正加速度值Oc。rx (步驟105)。最新的
檢測值ax是當輸入裝置1保持幾乎不動時獲得的檢測值，從而是重力加速度的分量值。
類似地，當在步驟106中第一角加速度值IAo)xl小於闊值Thl時，MPU 19判斷輸入裝置1不沿俯仰方向移動。在這種情況下，MPU 19將第二參考加速度值arefy更新為當前獲得(最新)的檢測值ay,從
而使用等式(2 )校正第二校正加速度值aCiy (步驟108 )。
應注意，在本實施例中，沿偏4充方向和〗府仰方向的閾{直都已祐:i殳為同一閾值Thl。然而，對於那些方向可以4吏用不同的閾值。
在以上描述中，已監控角加速度值Acox和Acoy，但是MPU 19也可以監控角速度值①x和coy以校正在等式(3)和(4)中計算的速度值。基於與圖12相同的思想，假定速度的生成導致角速度的生成，可以假定速度有助於在與速度相同方向上的角速度。
具體地，當第二角速度值的絕對值lcoyl等於或大於閾值Th2時(步驟109中為否)，MPU 19判斷輸入裝置1正在沿偏航方向移動。在這種情況下，MPU19不校正第一速度值Vx(步驟110)。對於第一角速度值的絕對值lc^l同樣如此(步驟112中為否，以及步驟113 )。
閾值Th2也僅需要以與閾值Thl相同的方法來設置。
另一方面，當第二角速度值的絕對值l(Dyl小於閾值Th2時(步驟109中為是)，MPU19判斷輸入裝置1不沿偏4元方向移動。在這種情況下，例如，MPU 19校正第一速度值Vx以將其重置為0 (步驟111)。對於第一角速度值的絕對值lc^同樣如此(步驟112中為是，以及步,糹114)。
因而，MPU 19輸出沿兩個方向的速度值Vx和Vy (空間速度值)，並且收發器21將關於速度值的輸入信息輸出至控制裝置40(步驟116 )。
作為輸入信息，控制裝置40的MPU 35 4妄收速度值Vx和Vy的輸入(步驟117)。 MPU35如下等式(5)和(6)所示產生與速度值Vx和Vy相對應的指針2的坐標值X和Y (步驟118 )並控制顯示以4吏指4十2在畫面3上移動(步驟119)。
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如上所述，當輸入裝置1保持幾乎不動時，參考加速度值ar^
和arefy 一皮更新並且4交正加速度4直ac。rx和ac。^祐:才交正，結果可以承卩制相對於加速度傳感器單元16的重力影響。另外，因為在更新參考加速度值~泡和arefy時通過等式(1 )和(2)來校正加速度值acorx和a。。ry，所以也校正了DC電平，從而解決了關於DC偏移的問題。
此外，因為當輸入裝置l保持幾乎不動時，速度值被校正以被重置
為0，所以也可以抑制積分誤差。當出現積分誤差時，出現無論用戶是否已停止移動IIT入裝置l指4十2都在畫面3上移動的現象。
此外，在該實施例中，因為第一參考加速度值^&和第二參考加速度值arefy被分別更新，所以即使沿偏4元方向和俯仰方向的角加速度值之一變得小於閾值，都要對其執行校正。因此，能夠以比實際l吏用短得多的時間間隔來更新第一參考加速度值arefk或第二參考加速度值arefy。對於第一速度值Vx和第二速度值Vy的分別校正同樣如此。圖13是幫助理解上面描述的說明圖。圖13示出從由X'軸和Y'軸形成的平面看輸入裝置1的軌跡。如果沿偏航方向的角速度值coy基本上為0 (小於閾值Th2),那麼Vj皮重置為0。如果沿俯仰方向的角速度值o^基本上為0 (小於闊<iTh2)，那麼V^皮重置為0。
在相關技術中，為了減少重力影響，除包括六個傳感器的輸入裝置l之外，還存在4吏用三軸加速度傳感器檢測每單位時間重力矢量的改變以識別滾轉和俯仰角速度來作為XY位移量的裝置。儘管不存在關於Y軸方向的任何問題，但是由於這種裝置是僅基於用戶的手腕沿滾轉方向的扭曲和轉動而4吏指針2沿X軸方向移動的類型，所以該操:作並不匹配用戶的直^L。
圖14是示出上述另一個實施例的流程圖。在該流程圖中，輸入裝置1將從傳感器單元17輸出的加速度信號和角速度信號作為輸入信息輸出至控制裝置40。在步驟204 ~ 218中，控制裝置40的MPU35執行圖11中所示的步驟102a和102b~ 115。因為其細節與圖ll相同，所以將省略對其的描述(下文同樣如此)。
例如，輸入裝置1可以是用於遠程操縱電視機的遙控器或者用於遊戲設備的輸入裝置。
接下來，將描述輸入裝置1的模式(三維操作模式和平面操作模式)的切換操作。
圖15是示出輸入裝置1的輸入操作模式(三維操作模式和平面操作模式)的切換操作的流程圖，以及圖16是示出輸入裝置1被放置在平面上的狀態的示圖。如圖16所示，例如，輸入裝置1在其底部IOA、 IOB和10C與X'Z'面"I矣觸時在平面上I喿作。底部IOC是在圖16中未示出的輸入裝置1的一部分的底部。如圖15所示，首先接通開關(電源)(未示出)(ST1501)，並讀耳又記錄在MPU 19的嵌入式非易失性存4渚器中的參考0電壓作為參考值(ST1502)。由於在加速度或角速度為0時加速度傳感器和角速度傳感器的輸出電壓值的個別差異，所以在工廠的生產調整過程中經歷4交準標定的參考0電壓用作為參考。
接下來，如圖11的步驟101a所示從加速度傳感器單元16獲得加速度信號，並計算加速度值(ax, ay, az)(ST1503)。
接下來，如圖11的步驟101b所示從角速度傳感器單元15獲得角速度信號，並計算角速度值(cox， coy ) ( ST1504 )。
然後，為了判斷l命入裝置1是否在如圖16所示糹皮》文置在平面上的同時被操作，MPU19判斷在步驟1504中獲得的兩個角速度值(cox, coy)是否都小於閾值Th3 (ST1505)(判斷裝置)。接近於0的值被設定為閾值Th3,這是因為即4吏在平面之內仍產生相對小的
角速度。
當在步驟1505中角速度值(cox, coy)中的至少一個等於或大於閾值Th3時(ST1505中為否定判斷)，判斷輸入裝置1被三維操作，並執行圖ll所示的三維操作模式(ST103 ~ ST115 )。
另一方面，當在步驟1505中角速度值(C0x， coy)都小於闊值Th3時(ST1505中為肯定判斷)，判斷輸入裝置1沒有繞X'軸和Y'軸旋轉。
在ST1505中為肯定判斷的情況下，MPU 19在步驟1506中判
斷加速度值(ax， az)中的至少一個是否大於閾值Th4 (判斷裝置)。
當步驟1506中加速度值(ax， az)中的至少一個大於閾值Th4時(ST1506中為肯定判斷)，能夠判斷加速運動是沿圖16所示的X'Z'面上的X'和Z'軸中的至少一條進行的。因此，MPU19判斷輸入裝置1在圖16所示的X'Z'面上操作，並且執行步驟1507和後續步驟的平面操作模式(切換裝置)。
當步驟1506中加速度值(ax, az)都等於或小於閾值Th4時，MPU 19判斷輸入裝置1不在圖16所示的X'Z'面上移動，並且執行三維的操作模式(ST103 ~ ST115 )而無需變換到平面操作模式(切換裝置)。
當通過步艱《1505 (的肯定判斷)和步驟1506 (的肯定判斷)判斷輸入裝置1處於平面操作模式時，執行由圖15的虛線所指示的下列處理。
首先，MPU 19獲得輸入裝置1在平面操作時的加速度值(ax，ay, az),並且》口上所述(圖11中的ST101a ~ ST114)計算加速度值(ax, ay, az )。
接下來，MPU19通過如圖11所示對加速度值進行積分來計算速度值(Vx, Vz)(平面速度值)(ST1508)。
MPU 19基於輸入裝置1在圖16所示的X'Z'面上沿X'方向的速度值Vx來獲得(關聯)指針2在圖6所示畫面3上沿X軸方向的速度值Vx,並且基於輸入裝置1在圖16中所示的X'Z'面上沿Z'方向的速度值Vz來獲得(關聯)指針2在圖6所示畫面3上沿Y軸方向中的速度值Vy ( ST1509 )。
因此，輸入裝置1在圖16所示的X'Z'面上沿X'方向的移動對應於指4十2在畫面3上沿X方向的移動，並JU敘入裝置1在圖16中所示的X'Z'面上沿Z'方向的移動^f應於指4十2在畫面3上沿Y
方向的移動。MPU 19將所轉換的速度值Vx和Vy輸出至控制裝置40(ST1510X
本實施例已示出了以下實例基於$#入裝置1在圖16的X'Z'面上的速度值Vx來獲得指針2在畫面3上沿X軸方向的速度值Vx，並基於輸入裝置1在圖16的X'Z'面上的速度值Vz來獲得指針2在畫面3上沿Y軸方向的速度值Vy (ST1509)。然而，還能夠基於輸入裝置1在圖16的X'Z'面上的加速度值ax來獲得指針2在畫面3上沿X軸方向的加速度值以及基於輸入裝置1在平面上的加速度4直az來獲糹尋指針2在畫面3上沿Y軸方向的加速度1直。
當用戶三維地移動輸入裝置1時所獲得的角速度充分地大於當輸入裝置l在平面上移動時所獲得的角速度。這是因為，當人自然地移動llT入裝置1時，如圖12所示，通過使用手月宛、肘及肩中的至少 一個作為旋轉軸來使輸入裝置旋轉地移動。
如上所述，根據本實施例，輸入裝置1包括角速度傳感器單元15和加速度傳感器單元16，並且通過為由角速度傳感器單元15所檢測的角速度值(cox， 《y)設定閾值Th3 (ST1505的闊值Th3 )，能夠基於角速度值(cox, CDy)是否小於閾值Th3 (ST1505)(以及加速度值(ax， az)中的至少一個是否大於閾《直Th4 ( ST1506 ))來在平面操作模式與三維操作模式之間進行切換。因此，能夠在平面
操作模式與三維操作模式之間進行切換，而無需4吏用除加速度傳感器單元16與角速度傳感器單元15之外的傳感器(無需增加部件數)。
因為除加速度傳感器單元16和角速度傳感器單元15之外無需使用用於光學滑鼠、球型機械編碼器等的光學器件用以在平面操作模式與三維操作模式之間進行切換，所以能夠降低成本並增大了輸入裝置l設計的自由度。此外，因為能夠抑制部件數的增加，所以能夠降低輸入裝置1的平均故障率。
基於輸入裝置1在圖16的X'Z'面上沿X'方向的速度值Vx來獲得指針2在畫面3上沿X軸方向的速度值Vx,並且基於輸入裝置1在圖16的X'Z'面上的速度值Vz來獲得指針2在畫面3上沿Y軸方向的速度值Vy ( ST1509 )。因此，通過4吏輸入裝置1在圖16的X'Z'面上沿X'軸方向移動，能夠4吏指4十2在圖6所示的畫面3上一黃向移動。通過使輸入裝置1在圖16的X'Z'面上沿Z'軸方向(深度方向)移動，能夠-使指4十2在圖6所示的畫面3上垂直移動。
輸入裝置1的第一加速度傳感器161、第二加速度傳感器162和第三加速度傳感器163分別4企測相互正交的X'、 Y'和Z'軸方向上的加速度。因此，能夠在三維操作模式期間精確檢測在X'、 Y'和Z'軸方向的加速度。因此，能夠精確地執行步驟1506中的判斷並精確地執行平面操作模式與三維操作模式之間的切換。
關於輸入裝置l是否三維地操作的判斷，還能夠以預定次數重複步驟1502-1506的處理，並且當在預定時期連續獲得相同的判斷結果時，將模式切換到與判斷結果相對應的操作模式。例如，存在以下情況當輸入裝置在平面4乘作期間到達才喿作平面的端部時，抬起輸入裝置1並將其移動到操作平面中心的附近。在這種情況下，會擔心基於圖15的流程圖將輸入裝置1誤判為三維地才喿作。在這點上，通過如上所述僅當在預定時期連續獲得相同的判斷結果時才切換操作模式，能夠避免所述誤判。因此，能夠實現高可靠的操作模式切換。
例如，MPU 19還能夠在步驟1505中肯定判斷的情況下判斷輸-入裝置1^皮;改置在平面上，並且因此切換到平面的操作才莫式。接下來，將描述輸入裝置的另一個實施例。
圖17是用於去除當輸入裝置1處於平面操作模式時引起的噪
聲的流禾呈圖。
如圖17所示，除了在用於去除平面操作才莫式中引起的噪聲的 步驟1507和1508之間加入步驟1701和1702夕卜，本實施例與圖15 中所示的實施例相同。因此，將主要對不同點進行描述。
如上述實施例，在平面操作模式中，獲得輸入裝置l的加速度 (ax， ay, az),並且如上所述在步驟1507中計算加速度值(ax， ay，
az )。
接下來，判斷加速度值ay是否大於閾值Th5 (ST1701X當輸 入裝置1在平坦平面上移動時，加速度值ay是接近0的值，而當輸 入裝置1通過不規則處或臺階時，加速度值是超過閾值Th5的值。 例如，閾值Th5是可以隨表面粗糙度而適當變化的、接近於0的值。
圖18是示出了由加速度傳感器單元164企測的加速度信號的頻 率與輸出值之間的關係的示圖。圖18示出了在對由加速度傳感器 單元16檢測的加速度信號執行諸如傅立葉變換的頻率分析的情況 下的測量實例，並且實線表示在X'或Z'軸方向上加速度的輸出而虛 線表示在Y'軸方向上加速度的輸出。如圖18所示，當輸入裝置1 在平面上移動時通過臺階時，在Y'方向上加速度的輸出的波動大於 關於輸入裝置1的移動方向(平行於X'Z'面的方向)的加速度的輸 出。
在這點上，在本實施例中，當加速度值ay大於閾值Th5時(ST 1701中為肯定判斷)過濾在步驟1507中計算的加速度值(ax, az)， 因而去除當通過臺階時引起的加速度值的波動分量(噪聲)。例如， 可以使用低通濾波器作為該濾波器。另一方面，當加速度值ay等於或小於閾值Th5時(ST 1701中 為否定判斷)，判斷不產生噪聲，並且處理前進到步驟1508而無需
去除噪聲。
根據本實施例，設置濾波器(ST1702)，用於去除當輸入裝置 l在圖16所示的X'Z'面上的不平的不A見則處或臺階上移動時由力口速 度傳感器單元16檢測到的頻率分量。因此，能夠去除當輸入裝置l 通過例如圖16所示的X'Z'面上的不規則處或臺階時由加速度傳感 器單元16檢測到的頻率分量。因此，能夠對不包含噪聲分量的加 速度值進行積分以能夠計算出更精確的速度值。結果，能夠使指針 2的移動平滑。
應注意，以上描述已描述了當作為參考的加速度值ay等於或小 於閾值Th5時過濾加速度值ax和az的情況的實例。然而，本發明 並不限於此，並且不管加速度值ay的值都可以對所計算的加速度值 ax和az不斷地進行過濾。
另外，上面的處理實例已描述了輸入裝置l在平面上其表面特 性由於不失見則、臺階等而局部改變的衝喿作表面上移動的情況。然而， 本發明並不限於此，並且為了去除由於當輸入裝置l在表面特性均 勻的平面上移動時引起的防滑性帶來的噪聲，可以執行上述的處 理。因為這種情況下的滑動噪聲的頻率高於多數情況下的振動頻率 (例如，15Hz以上)，所以可以採用具有與作為截止頻帶有關的頻 帶的低通濾波器。此外，用如上所述作為參考的滑動噪聲的檢測的 存在/不存在，可以對輸入裝置1在三維操作和平面操作進行判斷。
接下來，將描述輸入裝置的另一個實施例。
圖19是示出了另一個實施例的輸入裝置被放置在平面上的狀 態的截面圖。本實施例的輸入裝置l'與圖16中所示的輸入裝置1的不同點 在於，代^,加速度傳感器單元16,包括安裝在電^各板25'上的加速 度傳感器單元16'。因此，將主要對不同點進4亍描述。
如圖19所示，加速度傳感器單元16'包括用於檢測X'軸方向上 的加速度的第一加速度傳感器161和用於檢測Y2軸方向上的加速 度的第二加速度傳感器162。 Y2軸相對於Z'軸傾斜了角oc (例如， 約45度(45度± 1度或45度± 2度))。包4舌X'4由和Y2的力口速度 檢測表面H在相對於X'Z'面被傾斜了角a (例如，45度)的同時淨皮 設置。換言之，在外殼10內設置加速度傳感器單元16'，使得當輸 入裝置l'如圖19所示被放置在X'Z'面上的同時一皮移動時，加速度 檢測表面H相對於X'Z'面傾斜了角a。應注意，加速度傳感器單元 16'的傾斜角不限於45度而是可以適當改變。無論傾斜角的角度a 多大，都能夠通過使用如後所述的三角函數的計算來獲得在平面操: 作中在深度方向上的加速度值ay2 。
如上所述，基於輸入裝置l'在平面操作模式中沿Z'軸方向(深 度方向)的速度值獲得指針2在畫面3上沿Y軸方向(縱向)的速 度值。基於輸入裝置l'在平面操作模式中沿X'軸方向的速度值來獲 得指針2在畫面3上沿X軸方向(橫向)的速度值。
圖20是示出輸入裝置l'的輸入操作模式(三維操作模式和平 面操作模式)的切換操作的流程圖，以及圖21是用於說明加速度 值a^在Y'軸和Z'方向上的分量的示圖。應注意，在本實施例中， 與圖15相比，步驟2003、 2006~2009等不同。因此，將主要對不
同點進行描述。
在步驟2003中，從加速度傳感器單元16'獲得加速度信號，並 且如圖21A所示計算加速度值(ax, az ( = ay2*cosa )) ( ST2003 )。 如圖21A所示，加速度值ax是X'軸方向上的加速度值，加速度值ay2是Y2軸方向上的加速度^f直，以及力o速度^f直az (= ay2*cosa )是 Z'軸方向上的加速度值。
在步驟2006中，判斷加速度值(ax， az ( = ay2*cosot))中的至 少一個是否大於閾值Th4。
當步驟2006中加速度值(ax， az ( = ay2*cosa))中的至少一個 大於閾值Th4時(ST2006中為肯定判斷)，可以判斷加速運行是在 平面上的X'和Z'軸方向中的至少一個上進行的。因此，判斷輸入裝 置l'在圖19所示的X'Z'面上操作，並且執行步驟2007和後續步驟 的平面操作模式。
當步驟2006中加速度值(ax， az ( = ay2*cosa ))都等於或小於 閾值Th4時，判斷輸入裝置l'不在平面上移動，並且執行三維操作 模式而不變換到平面操作模式(ST103 ~ ST115 )。
(平面操作模式)
當通過步驟2005 (的肯定判斷)和步驟2006 (的肯定判斷) 判斷輸入裝置l'處於平面操作模式時，獲得輸入裝置l'在平面操作 中的加速度值(ax, ay2)，並且在步驟2007中如上所述(圖11中的 ST101a ~ ST114 )計算加速度4直(ax， az ( = ay2*cosoc))。
通過^口上述實施例只於力口速度^f直(ax， az ( = ay2*cosot))進4亍積、分 來計算速度值(Vx, Vz) (ST2008)。
接下來，基於輸入裝置l'在圖19中所示的X'Z'面上沿X'方向 的速度值Vx，獲得指針2在圖6中所示的畫面3上沿X軸方向的 速度值Vx，並且基於豐IT入裝置l'在圖19中所示的X'Z'面上沿Z'方 向的速度值Vz,獲得指針2在畫面3上沿Y軸方向的速度值 (ST2009 )。因此，輸入裝置l'在圖19的X'Z'面上沿X'方向的移動對應於 指針2在畫面3上沿X方向的移動，並且輸入裝置l'在圖19的X'Z' 面上沿Z'方向的移動乂於應於指4十2在畫面3上沿Y方向的移動。
在三維才乘作才莫式中，例如，在圖11所示的步驟101a中，通過 如圖21B所示的ay^sinot來計算在Y'方向上的加速度值ay。如圖21B 所示，加速度值ax是X'軸方向上的加速度值，加速度值ay2是Y2 軸方向上的加速度^直，以及加速度值ay (= ay2*sina)是Y'軸方向 上的加速度值。通過對加速度值ay ( = ay2*sina)進行積分能夠獲得 在空間中沿Y'方向的速度值Vy。基於在空間中沿Y'方向的速度值 Vy獲得指針2在畫面3上沿Y方向的速度值Vy。
根據本實施例，在外殼10內設置加速度傳感器單元16'，使得 當輸入裝置l'在圖19所示的X'Z'面上移動時，加速度才企測表面H 相對於圖19所示的X'Z'面傾殺牛了角oc(例如，45度)。因此，例如， 當輸入裝置l'在X'Z'面上移動時，如圖21A所示在Y2軸方向上所 檢測的加速度值ay2能夠用以根據ay^cosa來計算在Z'方向上的加 速度值az。通過對Z'方向上的加速度值az進^於積分能夠計算在Z' 方向的速度值Vz。基於在平面操作模式中沿Z'軸方向(深度方向) 的速度值Vz，獲得指針2在畫面3上沿Y軸方向(縱向)的速度 值Vy (ST2009)。因此，通過4吏輸入裝置l'在圖19所示的X'Z'面 上沿Z'軸方向(深度方向)移動，能夠使指針2在畫面3上垂直移 動。
在三維才喿作才莫式中，如圖21B所示在Y2軸方向上所才企測的加 速度值ay2能夠用於根據ay^sina來計算Y'方向上的加速度值ay。通 過對Y'方向上的加速度值ay進行積分能夠計算沿Y'方向上的速度 值Vy。基於在空間中沿Y'方向的速度值Vy獲得指針2在畫面3上 沿Y方向的速度值Vy。因此，通過1吏輸入裝置l'在圖19所示的空 間中沿Y'軸方向移動，肖fe夠使指針2在畫面3上垂直移動。還能夠基於從圖19中Y2軸方向上的加速度值ay2中所計算的、 沿Y2軸方向的速度值在Z'軸方向上的速度分量來獲得指針2在畫 面3上沿Y軸方向的速度值。在這種情況下，因為在Z'軸方向上的 速度分量變得小於在Y2軸方向上的速度值，所以僅需使增益增大， 以使(例如)Z'軸方向上的速度分量也增加。因此，能夠平滑地執 4亍在畫面3上沿Y4由方向的糹喿訐乍。
接下來，將描述輸入裝置的另一個實施例。
圖22是用於去除當輸入裝置l'處於平面操作模式時所引起的 噪聲的流程圖，以及圖23是示出了由加速度傳感器單元16'檢測的 加速度信號的頻率與輸出值之間的關係的示圖。圖23示出了對由 加速度傳感器單元16'4企測的加速度信號執行諸如傅立葉變換的頻 率分析的結果。
除了如圖22所示代替步驟2007設置步驟2207以及在ST2207 和ST2008之間添加了用於去除在平面操作模式期間引起的噪聲的 ST2201和ST2202夕卜，本實施例與圖20中所示的實施例相同。因 此，將主要對不同點進4亍描述。
如上述的實施例，在平面寸喿作才莫式中，在預定時期內以預定次 數獲得輸入裝置l'的加速度(ax(i)， ay2(i)) (i表示獲取次數)，並 且如上(圖11中的ST101a ~ ST114 )所述在步驟2207中計算加速 度值(ax(i), ay2(i))。
接下來，例如，判斷在預定時期的間隔At上加速度值的變化 率Alay2(i)-ay2(i+l)l/At是否大於閾值Th6 ( ST2201 )。當輸入裝置1' 在平坦面上移動時，變化率Alay2(i)-ay2(i+l)l/At等於或小於閾值Th6， 而當輸入裝置l'在平面上通過(例如)不規則處、臺階等時，變化 率超過閾值Th6。當輸入裝置1在平面上通過(例如)不身見則處、臺階等時，在如圖23所示的X'方向和Y2方向上噪聲分量#1類如乂 i也才目力口。
當變化率Alay2(i)-ay2(i+l)l/At大於閾值Th6時(ST2201中為肯 定判斷)，通過濾波器去除噪聲(ST2202)。例如，從X'方向的加 速度值ax中去除噪聲分量。例如，用加速度值ax作為ax(i)，防止在 步驟2008中基於包含噪聲分量的大加速度值a"i+l)來計算速度值， 因而，基於不包含噪聲分量的小加速度值a"i)來計算速度值。
當變化率Alay2(i)-ay2(i+l)l/At等於或小於閾l直Th6時(ST2201 中為否定判斷)，判斷沒有引起噪聲，並且處理前進到步艱《2008。
根據本實施例，判斷在預定時期內加速度值的變化率 △|ay2(i)-ay2(i+l)|/At是否超過閾Y直Th6 ( ST2201 )。通過當變4匕率超 過閾值Th6時將加速度值aj殳為ax(i),在步驟2008中基於不包含 噪聲分量的ax(i)計算速度值。因此，能夠防止基於包含噪聲分量(速 度值的衰減)的大加速度值a"i+l)來計算速度值。因此，在預定時 期內加速度值的變化率A|ay2(i)-ay2(i+l)|/At出現劇變的同時(例如) 對變化率採樣10次的情況下，能夠減少MPU 19的負荷並且實時 地將速度值校正為適當值。
代替判斷在預定時期內加速度值的變化率Alay2(i)-ay2(i+l)l/At 是否超過閾值Th6 (ST2201)，能夠判斷lay2(i)-ay2(i+l)l是否超過閾值。
圖24是示出了根據本發明的另一個實施例的輸入裝置1的輸 入操作模式(三維操作模式和平面操作模式)的切換操作的流程圖。 在圖24中，用相同參考悽t字表示與圖15中所示的流程圖相同的步 驟，並且將省略對其詳細的描述。本實施例與圖15所示的實施例的不同在於，角速度l直o)x的大 小和加速度值 的大小被用作在判斷輸入裝置1是在平面上還是在 空間中操作的參考(步驟1505'和1506')。角速度值c^是在步驟1504 中計算的外殼10繞X'軸的角速度值，以及加速度值ay是在步驟 1503中計算的外殼10在Y'軸方向上的加速度值。
當在步驟1505'中角速度值CDx的絕對值等於或大於閾值Th3' 時，判斷輸入裝置1被三維地操作，並且執行圖11中所示的三維 操作模式(ST103 ~ ST115 )。相反，當角速度值cox的絕對值小於閾 值Th3'時，處理變換到步驟1506'。
另一方面，當在步驟1506'中加速度值ay的絕對值等於或大於 閾值Th4'時，判斷輸入裝置1被三維地操作，並且執行圖11中所 示的三維才喿作模式(ST103 ST115)。相反，當加速度值ay的絕對 值小於閾值Th4'時，判斷輸入裝置l在平面上操作，並且執行步驟 1507'和後續步驟中的平面操作模式。
當輸入裝置l在平面上操作時，角速度值COx基本為0。只要輸 入裝置1在平面上的操作伴隨有繞Y'軸的旋轉移動，那麼角速度值 C0y就不會變成0。同樣，因為當輸入裝置l在平面上操作時，加速 度值ay基本為0 ，所以當判斷輸入裝置1是在平面上還是在空間中 操作時，僅需要參考加速度值ay的大小。因此，根據本實施例，能
夠更容易並更精確地判斷輸入裝置1是在平面上還是在空間中操作
的操作模式。
應注意，閾值Th3'和Th4'的值並沒有具體限制並且可以^皮設定 為適當值。此外，同樣在本實例中，當在判斷輸入裝置l是否被三 維操作的過程中在預定時期連續獲得相同的判斷結果時，可以切換 到對應於判斷結果的操作模式。在本實施例中，在執行平面操作模式中參考的加速度值是在
X'軸方向上的加速度值ax和在Z'軸方向上的加速度值az (步驟 1507')。這是因為當輸入裝置l在平面上操作時，即使不參考在Y' 軸方向上的加速度值ay,仍能夠控制指針2的移動。
此外，在本實施例中，通過執行在輸入裝置1的平面才喿作中圖 25所示的流程，能夠去除可能當輸入裝置1在平面上移動時引起的 噪聲分量。具體地，雖然輸入裝置l在Y'方向上的加速度ay的值在 圖17所示的處理實例中已一皮用作參考，4旦本實施例與其不同在於， 在X'方向上的加速度和在Z'方向上的加速度的大小(絕對值)被用 作了參考(步驟1701')。通過執行這樣的處理也能夠實現指針2的 平滑移動。
圖26是示出根據本發明的另一個實施例的輸入裝置1的輸入 操作模式(三維操作模式和平面操作模式)的切換操作的流程圖。 在圖26中，用相同的參考數字表示與圖15和圖24的流程圖相對 應的步驟，並且將省略對其詳細的描述。
本實施例與圖15和24中所示的實施例的不同在於，在判斷輸 入裝置1是在平面上還是在空間中被操作的過程中參考的是輸入裝 置1的手移動檢測值(步驟1505〃 )。
當輸入裝置1 ;帔三維地才喿作時，傳感器單元17 4企測作用於外 殼10的手移動分量以及外殼10的三維操作。另一方面，當輸入裝 置l在平面上操作時，手移動通常並不作用於外殼10,結果是沒有 衝企測到對應於手移動分量的移動。在這點上，在本實施例中，通過 基於傳感器單元17的檢測值判斷手移動分量的存在/不存在，或者 通過判斷手移動分量是否是預定級別以下，對輸入裝置1的平面梯: 作和三維操作進行判斷。通過參考由角速度傳感器單元15檢測的角速度值(cox, coy) 的變化或加速度值(ax， ay)的變化，能夠;險測手移動的級別。當 三維操作時外殼10的操作頻率是例如0.03 Hz ~ 10 Hz,並且振動頻 率等於或大於這個頻率(例如，10Hz 20Hz)。因此，通過對傳感 器單元17的檢測信號進行頻率分析，能夠檢測手移動分量的存在/ 不存在。可以〗吏用除上所述之外的方法來4企測手移動。
當在步-驟1505〃中手移動4全測值等於或大於闊值Th7時，判斷 輸入裝置1被三維地操作，並執行圖11中所示的三維操作模式 (ST103 ~ ST115 )。相反，當手移動4企測值小於閾值Th7時，判斷 輸入裝置1在平面上操作，並執行步驟1507'和後續步驟中的平面
操作模式。
如上所述，同樣在本實施例中，能夠更容易並更精確地判斷輸 入裝置l是在平面上還是在空間中被操作的操作模式。應注意，作 為用於對輸入裝置1的操作模式的判斷的參考，除了上述的手移動 檢測值外，還可以使用可能在輸入裝置1的平面操作期間檢測到的 滑動噪聲的大小。此外，同樣在本實例中，當在對輸入裝置l是否 被三維地操作的判斷中在預定時期連續獲得相同的判斷結果時，能 夠切換到與判斷結果相對應的操作模式。
圖27是示出根據本發明的另一個實施例的輸入裝置1的輸入 操作模式(三維操作模式和平面操作模式)的切換操作的流程圖。 在圖27中，用相同的參考數字表示與圖20中所示流程圖相同的步 驟，並且將省略對其詳細的描述。
本實施例與圖20所示的實施例的不同在於，在判斷輸入裝置1 是在平面上還是在空間中被操作的過程中使用了角速度值cox的大 小和加速度值ay2*sina的大小作為參考(步驟2005'和2006')。角速 度值a^是在步驟2004中計算的外殼10繞X'軸的角速度值，以及加速度值a^是在步驟2003中計算的外殼10在Y'軸方向上的加速度值。
當在步驟2005'中角速度值C0x的絕對值等於或大於闊值Th3〃 時，判斷輸入裝置1被三維地操作，並執行圖11中所示的三維操 作模式(ST103 ~ ST115 )。相反，當角速度值cox的絕對值小於閾值 Th3〃時，處理變糹奐至步駛《2006'。
另 一方面，當在步驟2006'中加速度值ay2*sina的絕對值等於或 大於閾值Th4〃時，判斷輸入裝置l被三維地操作，並執行圖11中 所示的三維才喿作才莫式(ST103 ~ ST115 )。相反，當加速度值ay2*sina 的絕對值小於閾值Th4〃時，判斷輸入裝置l在平面上操作，並執行 步驟2007和後續步驟中的平面操作模式。
當輸入裝置在平面上操作1時，角速度值COx基本為0。只要輸
入裝置1在平面上的操作伴隨有繞Y'軸的旋轉移動，那麼角速度值 C0y就不會變成0。類似地，因為當輸入裝置l在平面上操作時加速 度值ay2*sina基本為0,所以當判斷輸入裝置1是在平面上還是在 空間中操作時僅需要參考加速度值ay2*sina的大小。因此，根據本 實施例，能夠更容易並更精確地判斷輸入裝置l是在平面上還是在 空間中操作的操作模式。
本發明並不局限於上述的實施例，並且能夠進4於各種變型。
在上述的實施例中，如圖15所示，輸入裝置1側在步驟1507 和1508中計算輸入裝置1的加速度值和速度值，並在步驟l509中 基於輸入裝置1在圖16的X'Z'面上沿Z'方向的速度值Vz計算指針 2在圖6所示的畫面3上沿Y軸方向的速度值Vy。然而，這些處理 可以在控制裝置40側執行。因此，能夠減少輸入裝置1的運算負 荷。以上實施例已示出了以下實例，其中，速度值(Vx, Vy)在經
歷如圖15的步驟1509所示的坐標變換之後被輸出至控制裝置40。 然而，速度值(Vx, Vz)還能夠在圖15的步驟1508之後不執行步 驟1509而被輸出至控制裝置40,並且控制裝置40側執行步驟1509 所示的坐標變才奐。
以上實施例已示出了以下實例，其中，如圖15所示，才艮才居角 速度值(cox， coy )是否小於閾值(Th3 ) ( ST1505 )以及加速度值(ax， aj中的至少一個是否大於閾值(Th4) (ST1506)，在平面操作模 式與三維才喿作才莫式之間進4亍切換。然而，例如，當在垂直於圖16 中所示的X'Z'面的Y'方向上的加速度^f直ay等於或小於閾^直並且在 X'方向上的加速度值ax和在Z'方向上的加速度值az中的至少一個等 於或大於闞值Th4時，模式還能夠被變換成平面操作模式。
以上實施例已示出了以下實例，其中，如圖15所示，當在步 驟1505中角速度值(cox, coy)小於閾值Th3 ( ST1505中為肯定判 斷)並且加速度值(ax, az)中的至少一個大於闊值Th4時，判斷 出輸入裝置l在平面上操作。然而，當在步驟1505中角速度值(cox， coy)中的任一個小於閾值Th3並且加速度值(ax， az)中的至少一 個大於闊值Th4時，也能夠判斷輸入裝置1在平面上操作。
以上實施例已示出了以下實例，其中，輸入裝置l包括如圖16 所示的角速度傳感器151和152。然而，在這種情況下，不能#:測 繞Z'軸的角速度。此時，第一加速度傳感器161和第二加速度傳感 器162的變化量可以:故計算並且經歷預定的運算處理，以4吏所獲得 的值可以被用作繞Z'軸的角速度值。例如，繞Z'軸的角速度值是否 小於閾值的判斷條件可以被添加到用於執行到平面操作模式的切 換的判斷條件中。以上實施例已示出了以下實例，其中，如圖16所示，輸入裝 置1的外殼10的底部IOA、 IOB和IOC與X'Z'面相4妄觸。然而， 為了增大輸入裝置1的設計自由度，可以改變輸入裝置1的外殼10 形狀，以使(例如)輸入裝置1的兩個點接觸X'Z'面。上述的模式 切換也能夠一皮應用於這種情況。
此時，例如，雖然圍繞Z'軸的旋轉變得容易，^f旦是因為通過如 圖11中的步艱《101a 114所示將X'軸方向上的加速度值和X'軸方 向上的重力分量(參看圖9B)分離開而抑制了加速度傳感器單元 16上的重力影響，所以能夠精確地執行平面操作模式與三維操作模 式之間的切換。
在以上實施例中，在變換到如圖15的步驟1507中所示的平面 操作方式之後，已基於由加速度傳感器單元16檢測的加速度值計 算出速度值。然而，在變換到平面操作方式之後，還能夠基於由角 速度傳感器單元15檢測的角速度值使加速度值經歷校正操作。
根據上述實施例的輸入裝置已將輸入信息無線傳送至控制裝 置。然而，也可以有線傳送輸入信息。
本發明可^C應用於例如包括顯示部的手持信息處理裝置(手持 裝置)。在這種情況下，通過用戶移動手持裝置的主體，使在顯示 部上顯示的指針移動。手持裝置的實例包括PDA (個人ft字助理)、 蜂窩式電話、可攜式音樂播放器以及數位相機。
在上述實施例中，4艮據輸入裝置1的移動而在畫面上移動的指 針2已被表示為箭頭的圖像。然而，指針2的圖像並不限於箭頭並 且可以是簡單的圓圈、方形等、或者字符圖像或任何其他圖像。傳感器單元17的角速度傳感器單元15和加速度傳感器單元16 中的每一個的^r測軸並不必須^象上述的X'軸和Y'軸一樣相互正交。 在這種情況下，通過使用三角函數的計算能夠獲得分別投影在相互 正交的軸方向上的加速度。類似地，通過使用三角函數的計算能夠 獲得繞相互正交的軸的角速度。
已糹合出了關於以下情況的描述，其中，在上面的實施例中所述 的傳感器單元17的角速度傳感器單元15的X'和Y'4企測軸以及加 速度傳感器單元16的X'和Y'4企測軸相匹配。然而，這些才企測軸並 不必須匹配。例如，在角速度傳感器單元15和加速度傳感器單元 16被安裝在基板上的情況下，角速度傳感器單元15和加速度傳感 器單元16可以在基板的主表面內淨皮偏離預定旋轉角的同時淨皮安裝， 以l吏角速度傳感器單元15和加速度傳感器單元16的4全測軸不匹 配。在這種情況下，通過使用三角函數的計算能夠獲得相對於各個 軸的加速度和角速度。
作為計算速度值(vx, Vy)(平面速度值和空間速度值)的方 法，本實施例已採用了 MPU 19通過在對加速度值(ax， ay)進行 積分的同時使用角速度值(ov coe)作為用於積分運算的輔助項來 計算速度值的方法，但並不限於這種方法。例如，可使加速度值(ax, ay)除以角加速度值(Ao^, Acoe)來獲得輸入裝置1的移動的迴轉 半徑(Rv, Re)。在這種情況下，能夠通過使迴轉半徑(Rv, Re) 乘以角速度值(ov coe)來計算速度值(Vx， Vy)。還可以《吏加速 度變化率(Aax， Aay)除以角加速度變化率(A(Acov)， A(A①e))來 獲得迴轉半徑(Rv， Re)。通過由上述的計算方法來計算速度值，
能夠獲得與用戶的直觀相匹配的輸入裝置1的^t喿作感受，此外，指 針2在畫面3上的移動與llT入裝置1的移動並t確地匹配。此外，作 為計算速度值(Vx, Vy)的方法，所檢測的角速度值(cov， coe)可 被用作外殼的速度值(Vx, Vy )。能夠通過對所檢測的角速度值(ovWe)進行時間微分來獲得角加速度值(Acov, Acoe)並使用它們作為 夕卜殼的力口速K直。


示出根據本發明實施例的控制系統的示圖。示出輸入裝置的透視圖。示意性示出輸入裝置的內部結構的示圖。示出輸入裝置的電結構的框圖。示出傳感器單元的透^L圖。示出在顯示裝置上顯示的畫面實例的示圖。示出用戶握住輸入裝置的狀態的示圖。用於"i兌明移動輸入裝置的方式和相應地指針在畫面上移 動的方式的典型實例的i兌明圖。用於說明相對於加速度傳感器單元的重力影響的示圖。用於說明相對於加速度傳感器單元的重力影響的其他示圖。示出使用由角速度傳感器單元檢測的角速度值來計算 輸入裝置的速度值的操作的流程圖。才乘作輸入裝置的用戶的頂4見圖。[圖13]示出從由X軸和Y軸形成的平面看時輸入裝置的軌跡
的示圖。示出另一個實施例的流^I圖。示出輸入裝置的輸入操作模式(三維操作模式和平面 操作模式)的切換操作的流程圖。示出輸入裝置^皮;改置在平面上的狀態的示圖。用於去除當輸入裝置處於平面操作模式時引起的噪聲
的流程圖。示出由加速度傳感器單元才全測的加速度4言號的頻率與 輸出值之間的關係的示圖。示出才艮據另一個實施例的輸入裝置在4皮》文置在平面上 的同時一皮;故置在平面上的狀態的示圖。示出圖19中所示的輸入裝置的輸入操作模式(三維操 作模式和平面操作模式)的切換操作的流程圖。用於說明加速度值ay2在Y'軸和Z'方向上的分量的示圖。用於去除當輸入裝置處於平面操作模式時引起的噪聲
的流程圖。示出由加速度傳感器單元4全測的加速度信號的頻率與 輸出值之間的關係的示圖。[圖24]用於說明根據本發明另一個實施例的輸入裝置的輸入 操作模式的切換操作的流程圖。用於i兌明圖24中所示的流^E圖的主要部分的細節的流程圖。用於說明根據本發明另一個實施例的輸入裝置的輸入 操作模式的切換操作的流程圖。用於說明根據本發明另一個實施例的輸入裝置的輸入 操作模式的切換操作的流程圖。
符號描述
i、 r ^r入裝置
2 指針
3 畫面 10 外殼
5 顯示裝置
11、 12、 13 按鈕
15 角速度傳感器單元
16、 16' 加速度傳感器單元
19 MPU25、 25' 電路板
40 控制裝置
100 4空制系鄉克
151 第一角速度傳感器
152 第二角速度傳感器
161 第一加速度傳感器
162 第二加速度傳感器
163 第三加速度傳感器、 H 力口速度才企測表面
權利要求
1.一種輸入裝置，控制指針在畫面上的移動，包括外殼；慣性傳感器，檢測所述外殼的移動；平面對應值計算裝置，用於基於所述慣性傳感器的檢測值，計算與所述外殼在平面上的移動相對應的平面對應值，所述平面對應值對應於所述指針在所述畫面上的位移量；以及空間對應值計算裝置，用於基於所述慣性傳感器的所述檢測值，計算與所述外殼在空間中的移動相對應的空間對應值，所述空間對應值對應於所述指針在所述畫面上的位移量。
2. 根據權利要求1所述的輸入裝置，還包括判斷裝置，用於基於所述慣性傳感器的所述^r測值，判 斷對所述外殼的移動是在平面上還是在空間中；以及切換裝置，用於基於所述判斷裝置的判斷，在由所述平 面對應值計算裝置進4於的所述平面對應<直的計算與由所述空 間對應值計算裝置進4亍的所述空間對應^直的計算之間進4亍切換。
3. 根據權利要求2所述的輸入裝置，其中，所述判斷裝置基於所述慣性傳感器的手移動檢測 值，判斷所述外殼的移動是在平面上還是在空間中。
4. 根據權利要求2所述的輸入裝置，其中，所述判斷裝置基於由所述慣性傳感器^r測到的、或小於預定值來判斷所述外殼的移動是在平面上還是在空間中。
5. 根據權利要求3所述的輸入裝置，其中，當所述判斷裝置在預定時期連續做出相同判斷時， 所述切換裝置在由所述平面對應值計算裝置進行的所述平面 對應值的計算與由所述空間對應值計算裝置進行的所述空間 對應值的計算之間進4亍切換。
6. 根據權利要求4所述的輸入裝置，其中，當所述判斷裝置在預定時期連續做出相同判斷時， 所述切換裝置在由所述平面對應值計算裝置進行的所述平面 對應值的計算與由所述空間對應值計算裝置進行的所述空間 對應值的計算之間進行切換。
7. 根據權利要求1所述的輸入裝置，還包括第 一慣性傳感器，檢測所述外殼在沿第 一軸的方向上的 移動；第二慣性傳感器，檢測所述外殼在沿與所述第 一軸正交 的第二軸的方向上的移動；以及第三慣性傳感器，；險測所述外殼在沿與所述第 一軸和所 述第二軸正交的第三軸的方向上的移動，其中，所述空間對應值計算裝置基於所述第一慣性傳感 器的^r測值來計算與所述指4十在所述畫面上沿第一方向的位 移量相對應的對應值，並基於所述第二慣性傳感器的檢測值來計算與所述指針在所述畫面上沿第二方向的位移量相對應的 對應值，以及其中，所述平面對應值計算裝置基於所述第一慣性傳感器的所述#r測值來計算與所述指針在所述畫面上沿所述第一 方向的位移量相對應的對應值，並基於所述第三慣性傳感器的 檢測值來計算與所述指針在所述畫面上沿所述第二方向的位 移量相^"應的^於應^i。
8. 根據權利要求1所述的輸入裝置，其中，所述慣性傳感器包括加速度傳感器和角速度傳感器。
9. 根據權利要求1所述的輸入裝置，還包括濾波器，用於從所述慣性傳感器的所述檢測值中去除由 所述外殼在所述平面上的移動產生的振動頻率分量。
10. 根據權利要求2所述的輸入裝置，其中，所述慣性傳感器包括用於檢測所述外殼的加速度 的加速度傳感器以及用於檢測所述外殼的角速度的角速度傳感器，其中，所述判斷裝置判斷由所述角速度傳感器檢測的角 速度值是否小於第一閾值，並且其中，所述切換裝置基於所述角速度值是否小於所述第 一閾值，在由所述平面對應值計算裝置進行的所述平面對應值 的計算與由所述空間對應值計算裝置進^f亍的所述空間對應值 的計算之間進4亍切才灸。
11. 根據權利要求10所述的輸入裝置，其中，所述判斷裝置另外判斷由所述加速度傳感器衝企測 的加速度值是否大於第二閾值，以及其中，當所述角速度值小於所述第一闊值時，所述切換 裝置基於所述加速度值是否大於所述第二閾值，在由所述平面 對應值計算裝置進行的所述平面對應值的計算與由所述空間 對應值計算裝置進行的所述空間對應值的計算之間進行切換。
12. —種控制裝置，基於從包括外殼和慣性傳感器的輸入裝置輸出 的、所述慣性傳感器的檢測值來控制在顯示在畫面上的指針的 顯示，所述慣性傳感器用於^r測所述外殼的移動，所述控制裝 置包括接收裝置，用於接收從所述輸入裝置輸出的所述慣性傳 感器的;^測值；平面對應值計算裝置，用於基於由所述接收裝置接收的 所述慣性傳感器的所述檢測值，計算與所述外殼在平面上的移 動相對應的平面對應^f直，所述平面對應值對應於所述指4十在所 述畫面上的^f立移量；空間對應值計算裝置，用於基於由所述接收裝置接收的 所述慣性傳感器的所述才企測值，計算與所述外殼在空間中的移 動相對應的空間對應值，所述空間對應值對應於所述指針在所 述畫面上的^f立移量；以及坐標信息產生裝置，用於產生與關於所述平面速度值或所述空間速度值相對應的、所述指針在所述畫面上的坐標信自
13. —種控制系統，包括輸入裝置，用於輸出關於檢測值的信息；以及控制裝置，用於基於從所述輸入裝置輸出的所述關於檢 測值的信息來控制在畫面上顯示的指針的移動，所述輸入裝置包括 外殼，慣性傳感器，用於^r測所述外殼的移動，平面對應值計算裝置，用於基於所述慣性傳感器的 4企測值，計算對應於所述外殼在平面上的移動的平面對 應4直，所述平面^j"應佳^j"應於所述指4十在所述畫面上的 4立移量，以及空間對應值計算裝置，用於基於所述慣性傳感器的 所述檢測值，計算對應於所述外殼在空間中的移動的空 間對應值，所述空間對應值對應於所述指4十在所述畫面 上的位移量，所述控制裝置包括接收裝置，用於接收關於所述平面對應值或所述空 間》於應〗直的4言息，以及坐標信息產生裝置，用於產生與所述關於所述平面 對應值或所述空間對應<直的信息相對應的、所述指4十在 所述畫面上的坐標4言息。
14.一種控制系統，包4舌輸入裝置，用於輸出關於檢測值的信息；以及控制裝置，用於基於從所述輸入裝置輸出的所述關於檢 測值的信息來控制在畫面上顯示的指針的移動，所述輸入裝置包括 外殼，慣性傳感器，檢測所述外殼的移動，以及 輸出裝置，用於輸出所述慣性傳感器的檢測值，所述控制裝置包括接收裝置，用於接收關於由所述輸出裝置輸出的所 述慣性傳感器的所述檢測值的信息，平面對應值計算裝置，用於基於由所述接收裝置接 收的所述慣性傳感器的所述^r測值，計算與所述外殼在 平面上的移動相對應的平面對應<直，所述平面對應值對 應於所述指針在所述畫面上的位移量，空間對應值計算裝置，用於基於由所述接收裝置接 收的所述慣性傳感器的所述^r測值，計算與所述外殼在 空間中的移動相^"應的空間〗寸應4直，所述空間^f應佳^於 應於所述指4十在所述畫面上的4立移量，以及坐標信息產生裝置，用於產生與關於所述平面對應 值或所述空間對應值的信息相對應的、所述指針在所述 畫面上的坐標:^f言息。
15. —種控制方法，基於包括外殼的輸入裝置的移動來控制在畫面 上顯示的指4f的移動，所述控制方法包^^舌通過慣性傳感器來檢測所述外殼的移動；基於所述慣性傳感器的檢測值來判斷所述外殼的移動是 在平面上還是在小空間中；以及基於所述慣性傳感器的所述檢測值，在與所述外殼在平 面上的移動相對應的平面對應值的計算和與所述外殼在空間 中的移動相對應的空間對應值的計算之間進4亍切換，其中，所 述平面對應值對應於所述指針在所述畫面上的位移量，以及所 述空間對應值對應於所述指針在所述畫面上的位移量。
16.—種手持裝置，控制指針在畫面上的移動，包括外殼；顯示部，用於顯示所述畫面； 慣性傳感器，用於^r測所述外殼的移動； 平面對應值計算裝置，用於基於所述慣性傳感器的檢測述平面對應^f直對應於所述指針在所述畫面上的位移量；以及空間對應值計算裝置，用於基於所述慣性傳感器的所述 才企測值，計算與所述外殼在空間中的移動相對應的空間對應 值，所述空間對應值對應於所述指針在所述畫面上的位移量。
全文摘要
提供了三維操作輸入裝置、控制裝置、控制系統、控制方法和手持裝置，用它們能夠在不增加部件數的情況下進行平面操作。輸入裝置(1)包括角速度傳感器單元(15)和加速度傳感器(16)。閾值(Th3)被設定給由角速度傳感器單元(15)檢測的角速度值(ωx，ωy)。根據角速度值(ωx，ωy)是否小於閾值(Th3)(ST1505)以及加速度值(ax，az)中的至少一個是否大於閾值(Th4)(ST1506)，可以在平面操作模式與三維操作模式之間進行切換。因此，可以在平面操作模式與三維操作模式之間進行切換，而無需使用除加速度傳感器(16)與角速度傳感器(15)之外的傳感器(無需增加部件數)。
文檔編號G06F3/0346GK101606119SQ20088000452
公開日2009年12月16日 申請日期2008年12月4日 優先權日2007年12月7日
發明者山本一幸, 木村久志, 椛澤秀年 申請人:索尼株式會社