CN101566890B - 输入装置和控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明披露了一种输入装置和控制系统，其中，该输入装置包括：外壳；传感器模块，包括基准电位，并输出与外壳的移动相对应的、相对于基准电位的电位波动，作为检测信号；速度计算单元，用于基于传感器模块的输出来计算作为用于移动指示器的速度值的指示器速度值；第一执行装置，用于执行作为用于校正基准电位的处理的校准模式；第二执行装置，用于根据由速度计算单元计算的指示器速度值来执行作为用于在画面上移动指示器的处理的操作模式；以及开关，用于根据来自外部的输入操作，将执行校准模式切换到执行操作模式或相反。通过本发明，可以适当地校准传感器。

Description

输入装置和控制系统

相关申请的交叉参考

本发明包含于2008年4月24日向日本专利局提交的日本优先专利申请JP 2008-114330的主题，其全部内容结合于此作为参考。

技术领域

本发明涉及用于操作例如GUI(图形用户界面)的3维操作输入装置及其控制系统。

背景技术

指向装置(尤其是鼠标和触垫)被用作广泛用在PC(个人计算机)中的GUI的控制器。并不仅仅作为相关技术中的PC的HI(人机界面)，GUI现在正开始被用作起居室等中所用的AV设备和游戏设备(例如，具有电视机作为图像介质)的界面。提出了用户能够进行3维操作的多种指向装置作为用于这种类型的GUI的控制器(例如，参见日本专利申请公开第2001-56743号和日本专利申请公开第Hei 10-301704号；以下分别称为专利文献1和2)。

专利文献1披露了包括两个轴的角速度陀螺仪(即，两个角速度传感器)的输入装置。例如，当用户手持输入装置并使其垂直和水平摆动时，角速度传感器检测到相对于两个正交轴的角速度，并根据角速度来生成命令信号作为由显示装置所显示的光标等的位置信息。将命令信号传送至控制装置，并且控制装置控制显示以使光标响应于命令信号而在画面上移动。

专利文献2披露了笔型输入装置，其包括三个(三轴)加速度传感器和三个(三轴)角速度传感器(陀螺仪)。该笔型输入装置通过基于三个加速度传感器和三个角速度传感器获得的信号执行多种操作来计算其移动方向和移动距离。

顺便提及，专利文献1和2的输入装置并不直接检测位移，而使用通过对角速度、加速度等进行时间微分后获得的位移大小来检测惯性量的角速度传感器和加速度传感器。角速度传感器和加速度传感器均输出与输入装置的移动相对应的、相对于基准电位的电位波动来作为检测信号。基于所输出的检测信号，生成包括(例如)位置、移动量和移动速度的命令信号。

同时，因为上述惯性传感器基于相对于基准电位的电位波动来检测输入装置的移动操作，所以当基准电位偏离时，引起了不管输入装置是否停止光标都以恒定速度或恒定加速度移动的不利。例如，基准电位的偏离由压电设备和模拟电路设备的温度特性引起。

为了消除由基准电位的偏离而引起的光标的无意识移动，需要周期性或非周期性地校正基准电位。例如，美国专利第5,825,350号(以下称为专利文献3)披露了当陀螺传感器的输出等于或小于预定阈值时校正陀螺传感器的基准电位的技术。

发明内容

在专利文献3中披露的校准方法中，只要在输入装置的操作期间满足特定条件就开始校准。因此，存在以下情况：当用户正沿一个方向以基本恒定的速度缓慢移动输入装置时，以此时陀螺传感器的输出值作为基准来执行基准电位的校正。在这种状况下，即使输入装置的移动停止，光标自身仍沿与这个方向相反的方向移动，这是不利的。

同时，可以通过严格设定用于作为开始校准的基准的传感器输出的阈值来解决上述问题。然而，如果严格设定阈值，就会担心由于环境中的噪声和微小振动而重新引起即使输入装置实际上并未操作或处于静止状态却仍无法将操作模式转变为校准模式的麻烦。

鉴于上述情况，需要能够适当地校准传感器的输入装置和控制系统。

根据本发明的实施例，提供了一种输入装置，包括外壳、传感器模块、速度计算单元、第一执行装置、第二执行装置和开关。传感器模块包括基准电位并输出与外壳的移动相对应的、相对于基准电位的电位波动，作为检测信号。速度计算单元基于传感器模块的输出来计算作为用于移动指示器的速度值的指示器速度值。第一执行装置执行作为用于校正基准电位的处理的校准模式。第二执行装置根据由速度计算单元计算的指示器速度值来执行作为用于在画面上移动指示器的处理的操作模式。开关根据来自外部的输入操作将执行校准模式切换到执行操作模式或相反。

在本发明的实施例中，由于设置了根据来自外部的输入操作将执行校准模式切换到执行操作模式(或相反)的开关，所以能够根据输入装置的静态检测来反映用户使用输入装置的意图。因此，可以适当地校准传感器模块。

在根据本发明实施例的输入装置中，传感器模块可以包括：角速度传感器，以第一方向作为中心轴检测沿旋转方向的角速度。因此，可以提高角速度传感器的检测精度，并因而能够抑制指示器的无意识移动。

应注意，除了以第一方向作为中心轴检测沿旋转方向的角速度的第一角速度传感器之外，传感器模块还可以包括第二角速度传感器，用于以垂直于第一方向或与第一方向相交的方向作为中心轴来检测沿旋转方向的角速度。

在根据本发明实施例的输入装置中，校准模式可以包括校准准备模式。因此，与在开关将模式切换到校准模式之后立即开始校准处理的情况相比，可以使检测精度提高。

校准准备模式的实例包括基于传感器的输出判定外壳的静态的处理和延缓开始校准直到由于开关将模式切换到校准模式而过去了预定时间的处理。

为了检测输入装置是否正被用户使用，开关被构造为能够根据来自外部的输入操作来执行切换操作。作为一种形式，开关可以由检测用户是否正在手持输入装置的传感器构成。作为另一种形式，开关可以由检测输入装置是否被安装在静止部上的传感器构成。通过在基于开关的输出检测到输入装置的未使用状态时执行校准模式，能够高精度地执行具有极好可靠性的传感器校准处理。

在根据本发明实施例的输入装置中，传感器模块可以包括以第一方向作为中心轴检测沿旋转方向的角速度的角速度传感器和检测沿与第一方向不同的第二方向的加速度的第一加速度传感器。此外，该输入装置还可以包括检测沿第一方向的加速度的第二加速度传感器。

加速度传感器和角速度传感器中的每一个都是输出与外壳的移动相对应的、相对于基准电位的电位波动作为检测信号的传感器。因此，通过执行校准模式，可以使传感器的输出变得正好。应注意，在校准模式中，可以校准加速度传感器和角速度传感器，或者可以校准传感器中的任一个。

在根据本发明实施例的输入装置中，开关可以是检测是否将输入装置放置在用于当不使用输入装置时支撑输入装置的支撑装置上的传感器，并且当检测到将输入装置放置在支撑装置上时，该传感器可以将模式切换为校准模式。

当输入装置处于未使用状态时，可以判定输入装置处于静态。因此，上述结构能够适当地执行传感器校准处理。

这里，通过构造输入装置，能够当输入装置被放置在支撑装置上时使第二方向变得与垂直方向正交，可以在不被重力影响的情况下校准第一加速度传感器。另外，通过构造输入装置，能够使不仅第二方向而且第一方向也变得与垂直方向正交，可以校准第一和第二加速度传感器。

在根据本发明实施例的输入装置中，外壳可以包括把持部，并且开关可以是近程式传感器，其被设置在把持部上，并在近程式传感器的输出与用户未手持把持部时获得的输出相对应时将模式切换为校准模式。

当用户未手持外壳的把持部时，可以判定输入装置处于未使用状态，即，静态。因此，上述结构能够使传感器校准处理被适当地执行。

根据本发明实施例的输入装置还可以包括发光显示装置作为通知装置，第一执行装置可以在执行校准模式时使发光显示装置发出第一发光模式的光，以及第二执行装置可以在执行操作模式时使发光显示装置发出与第一发光模式不同的第二发光模式的光。

因此，用户可以基于发光模式来视觉地识别出在输入装置中正在执行校准模式和操作模式中的哪一个。

根据本发明实施例的输入装置还可以包括声音生成装置作为通知装置，第一执行装置可以在执行校准模式时使声音生成装置生成第一声音模式的声音，以及第二执行装置可以在执行操作模式时使声音生成装置生成与第一声音模式不同的第二声音模式的声音。

因此，用户可以基于声音模式听觉识别出在输入装置中正在执行校准模式和操作模式中的哪一个。

根据本发明实施例的输入装置还可以包括非易失性存储部，用以存储通过执行校准模式获得的第一校正值。因此，能够在再次接通输入装置的电源时，将传感器先前校正的基准值作为感器的基准值。

在这种情况下，当通过新执行校准模式获得的第二校正值和存储在存储部中的第一校正值之间的差等于或小于第一阈值时，第一执行装置就可以通过替换第一校正值将第二校正值存储在存储部中。因此，当第二校正值是异常值时，可以防止传感器的错误校准。

另外，当通过新执行校准模式获得的第二校正值等于或小于第二阈值时，第一执行装置就可以通过替换第一校正值将第二校正值存储在存储部中。因此，可以保证传感器模块的适当校准。

在这种情况下，当第二校正值超过第二阈值时，第一执行装置可以再次执行校准模式，并且当通过再次执行校准模式获得的第三校正值和第二校正值之间的差等于或小于第三阈值时，第一执行装置就可以通过替换第一校正值将第二校正值、第三校正值以及第二校正值和第三校正值的平均值中的一个存储在存储部中。因此，可以实现传感器模块更加适当的校准。

另外，当执行校准模式时检测信号的幅度超过第四阈值时，第一执行装置可以取消执行校准模式。因此，由于可以防止传感器模块在包括干扰等的噪声混入输入装置的状态下被校准，所以能够使校准更加适当。此外，当在执行校准模式时开关将模式切换到操作模式时，仍可以取消校准模式的执行。因此，即使输入装置正在执行操作模式，仍可以防止传感器模块被校准，从而使校准更加适当。

根据本发明的另一个实施例，提供了一种包括输入装置和控制装置的控制系统。输入装置包括外壳、传感器模块、速度计算单元、传送单元、第一执行装置、第二执行装置和开关。传感器模块包括基准电位并输出与外壳的移动相对应的、相对于基准电位的电位波动，作为检测信号。速度计算单元基于传感器模块的输出来计算作为用于移动指示器的速度值的指示器速度值。传送单元传送由速度计算单元计算的指示器速度值。第一执行装置执行作为用于校正基准电位的处理的校准模式。第二执行装置，用于根据由速度计算单元计算的指示器速度值来执行作为用于在画面上移动指示器的处理的操作模式。开关用于根据来自外部的输入操作，将执行校准模式切换到执行操作模式或相反。控制装置包括接收装置和显示控制装置。接收装置接收关于从传送单元传送的指示器速度值的信息。显示控制装置根据由接收装置接收的指示器速度值来控制指示器在画面上的显示位置。

在本发明的实施例中，由于设置了根据来自外部的输入操作来将执行校准模式切换到执行操作模式(或相反)的开关，所以能够根据输入装置的静态检测来反映用户使用输入装置的意图。因此，可以适当地校准传感器模块。

根据本发明的实施例，可以适当地校准传感器模块。

通过以下如附图所示实施例的最佳模式的详细描述，本发明的这些和其他目的、特征和优点将变得更加显而易见。

附图说明

图1是示出了根据本发明第一实施例的控制系统的示图；

图2是示出了根据本发明第一实施例的输入装置的透视图；

图3是图解示出了输入装置的内部结构的示图；

图4是示出了输入装置的电结构的框图；

图5是示出了在控制系统中的显示装置上显示的画面实例的示图；

图6是示出了用户手持输入装置的状态的示图；

图7是用于说明移动输入装置的方式和指示器相应地在画面上移动的方式的典型实例的示图；

图8是示出了结合在输入装置中的传感器模块(传感器单元)的透视图；

图9是示出了控制系统的操作的流程图；

图10是示出了在控制系统的控制装置执行主要操作的情况下控制系统的操作的流程图；

图11是示出了根据一个实施例的输入装置关于速度值计算方法的操作的流程图；

图12是用于说明根据本发明实施例的速度值计算方法的基本概念的示图；

图13是用于说明根据本发明一个实施例的角速度值计算方法的实例和校准传感器的必要性的示图；

图14是示出了根据本发明的一个实施例的传感器校准方法的实例的流程图；

图15是示出了根据本发明的另一个实施例的传感器校准方法的实例的流程图；

图16是示出了根据本发明的又一个实施例的传感器校准方法的实例的流程图；

图17是示出了根据本发明的第二实施例的输入装置的示意性结构的示图，其中，图17A是平面图，以及图17B是其侧视图；

图18是示出了根据本发明的第三实施例的输入装置和其校准夹具的示图；

图19是示出了根据本发明实施例的输入装置的校准的变型例的透视图；以及

图20是示出了根据本发明实施例的输入装置的校准的另一个变型例的示图，其中，图20A是其透视图，以及图20B是示出了校准模式下输入装置的位置的侧视图。

具体实施方式

以下，将参考附图描述本发明的实施例。

[第一实施例]

(控制系统)

图1是示出了根据本发明第一实施例的控制系统的示图。控制系统100包括显示装置5、控制装置40和输入装置1。

图2是示出了输入装置1的透视图。输入装置1具有用户能够手持的大小。输入装置1包括外壳10以及例如包括设置在外壳10上部的两个按钮11和12、旋转滚轮按钮13等的操作部。例如，接近外壳10的上部中心设置的按钮11充当作为PC的输入装置的鼠标的左按钮，而与按钮11相邻的按钮12充当鼠标的右按钮。

例如，可以通过在按按钮11的同时移动输入装置1来执行“拖放”操作，可以通过双击按钮11来打开文档，以及可以通过滚轮按钮13来滚读画面3。可以任意改变按钮11和12以及滚轮按钮13的位置、所发出命令的内容等。

图3是图解示出了输入装置1的内部结构的示图。图4是示出了输入装置1的电结构的框图。

输入装置1包括传感器模块17、控制单元30和电池14。

图8是示出了传感器模块17的透视图。

传感器模块17包括用于检测不同角度(例如，沿两个正交轴(X轴和Y轴))的加速度的加速度传感器单元16。具体地，加速度传感器单元16包括两个传感器，即，用于检测沿X轴方向的加速度的加速度传感器161(第一或第二加速度传感器)和用于检测沿Y轴方向的加速度的加速度传感器162(第二或第一加速度传感器)。

传感器模块17还包括用于检测相对于两个正交轴的角速度的角速度传感器单元15。具体地，角速度传感器单元15包括两个传感器，即，用于检测沿以Y轴方向作为中心轴的旋转方向(偏转方向)的角速度的角速度传感器151(第一或第二角速度传感器)和用于检测沿以X轴方向作为中心轴的旋转方向(俯仰方向)的角速度的角速度传感器152(第二或第一角速度传感器)。加速度传感器单元16和角速度传感器单元15被封装并安装在作为公共基底的电路板25的公共面上。

由于多个传感器单元15和16如此安装在公共电路板25上，所以与将传感器单元安装在不同电路板上的情况相比，可以减小传感器模块17的大小、厚度和重量。

作为分别用于偏转和俯仰方向的角速度传感器151和152中的每一个，使用用于检测与角速度成比例的科里奥利力的振动陀螺传感器。作为分别用于X和Y轴方向的加速度传感器161和162中的每一个，可以使用诸如压阻传感器、压电传感器或电容传感器中的任一个传感器。角速度传感器151和152中的每一个均不限于振动陀螺传感器，而是还可以使用旋转顶点陀螺传感器、环形激光陀螺传感器、气体速率陀螺传感器等。

在图2和图3的描述中，为了方便起见，将外壳10的纵向称为Z′方向，将外壳10的厚度方向称为X′方向，以及将外壳10的宽度方向称为Y′方向。在这种情况下，传感器模块17结合在外壳10中，以使其上安装有加速度传感器单元16和角速度传感器单元15的电路板25的表面变得与X′-Y′平面基本平行。如上所述，传感器单元16和15中的每一个都检测相对于两个轴(即，X轴和Y轴)的物理量。在以下的描述中，对于输入装置1的移动，有时将围绕X′轴的旋转方向称为俯仰方向，有时将围绕Y′轴的旋转方向称为偏转方向，以及有时将围绕Z′轴(滚动轴)的旋转方向称为滚转方向。

控制单元30包括主基板18、安装在主基板18上的MPU 19(微处理单元)(或CPU)、晶体振荡器20、收发器21和印在主基板18上的天线22。

MPU 19包括其必需的内置易失性或非易失性存储器(存储部)。向MPU 19输入来自传感器模块17的检测信号、来自操作部的操作信号等，并且MPU 19响应于那些输入信号执行多种操作处理来生成预定的控制信号。可以与MPU 19分离地提供存储器。注意，非易失性存储器存储在执行稍后描述的校准模式时所读出的程序、多种操作所必需的参数、通过执行校准模式获得的校正值等。

通常，传感器模块17输出模拟信号。在这种情况下，MPU 19包括A/D(模/数)转换器。可选地，传感器模块17可以是包括A/D转换器的单元。

MPU 19单独或者MPU 19和晶体振荡器20构成速度计算单元。

收发器21(传送装置)将在MPU 19中生成的控制信号(输入信息)作为FR无线电信号经由天线22传送至控制装置40。收发器21和天线22中的至少一个构成传送单元。

晶体振荡器20生成时钟并将其提供给MPU 19。作为电池14，使用干电池、可充电电池等。

如图1所示，控制装置40是计算机，并包括MPU 35(或CPU)、RAM 36、ROM 37、视频RAM 41、天线39和收发器38。

收发器38(接收装置)经由天线39接收从输入装置1传送的控制信号。MPU 35(显示控制装置)分析控制信号并执行多种操作处理。因此，生成用于控制在显示装置5的画面3上显示的UI的显示控制信号。视频RAM 41存储响应于显示控制信号生成的、显示在显示装置5上的画面数据。

控制装置40可以是输入装置1专用的装置，或者可以为PC等。控制装置40并不限于PC，而是可以为与显示装置5、视听设备、投影仪、游戏设备、汽车导航系统等整体形成的计算机。

显示装置5的实例包括液晶显示器和EL(电致发光)显示器，但是并不限于此。可选地，显示装置5可以是与显示器整体形成并且能够接收电视广播等的装置。

图5是示出了显示在显示装置5上的画面3的实例的示图。在画面3上显示诸如图标4和指示器2的UI。图标是画面3上表示计算机的程序功能、执行命令、文件内容等的图像。注意，在画面3上，水平方向称为X轴方向，以及垂直方向称为Y轴方向。除非另有说明，为了帮助理解以下的描述，作为输入装置1的操作对象的UI被描述为指示器2(所谓的光标)。

图6是示出了用户手持输入装置1的状态的示图。如图6所示，除按钮11、12和13之外，输入装置1可以包括操作部，例如，操作部包括诸如为用于操作电视机等的遥控器设置的各种操作按钮和电源开关。如图所示，当用户在手持输入装置1的同时在空气中移动输入装置1或操作操作部时，其输入信息被输出到控制装置40，然后控制装置40控制UI。

(控制系统的基本操作)

接下来，将给出移动输入装置1的方式和指示器2相应地在画面3上移动的方式的典型实例的描述。图7是其示意图。

如图7A和图7B所示，用户手持输入装置1以使输入装置1的按钮11和12侧瞄准显示装置5侧。用户手持输入装置1，以使与握手一样拇指位于上侧而小手指位于下侧。在这种状态下，传感器模块17的电路板25(参见图8)与显示装置5的画面3近似平行，并且作为传感器模块17的检测轴的两个轴，分别与画面3上的水平轴(X轴)和垂直轴(Y轴)相对应。以下，将图7A和7B所示的输入装置1的位置称为参考位置。

如图7A所示，在参考位置中，用户沿横向(即，偏转方向)摆动手腕或手臂。此时，用于X′轴方向的加速度传感器161检测X′轴方向上的加速度a_x(第一或第二加速度值)，以及用于偏转方向的角速度传感器151检测相对于Y′轴的角速度ω_ψ(第一或第二角速度值)。基于检测值，控制装置40控制指示器2的显示，以使指示器2沿X轴方向移动。

同时，如图7B所示，在参考位置中，用户沿垂直方向(即，俯仰方向)摆动手腕或手臂。此时，用于Y′轴方向的加速度传感器162检测Y′轴方向上的加速度a_y(第二或第一加速度值)，以及用于俯仰方向的角速度传感器152检测相对于X′轴的角速度ω_θ(第二或第一角速度值)。基于检测值，控制装置40控制指示器2的显示，以使指示器2沿Y轴方向移动。

在以下描述中，使用X轴、Y轴和Z轴来表示绝对坐标系统，而使用X′轴、Y′轴和Z′轴来表示与输入装置1整体移动的坐标系统(输入装置1的坐标系统)。

尽管稍后将给出描述，但在一个实施例中，输入装置1的MPU19根据存储在内置的非易失性存储器中的程序，基于由传感器模块17检测的检测信号来计算偏转和俯仰方向上的速度值。

控制装置40将每个单位时间在偏转方向上的位移转换为指示器2在画面3的X轴上的位移量，并将每个单位时间在俯仰方向上的位移转换为指示器2在画面3上的Y轴上的位移量，由此移动指示器2。

通常，关于在每预定数目的时钟提供的速度值，控制装置40的MPU 35相加已被提供给已提供的第(n-1)个速度值的第n个速度值。因此，已提供的第n个速度值与指示器2的位移量相对应，并生成画面3上的指示器2的坐标信息。

在另一个实施例中，输入装置1将由传感器模块17检测到的物理量传送至控制装置40。在这种情况下，控制装置40的MPU 35根据存储在ROM 37中的程序，基于接收到的输入信息来计算偏转和俯仰方向上的速度值，并控制显示以使指示器2根据速度值移动。

接下来，将描述输入装置1和控制系统100的操作实例。图9是示出了操作的典型实例的流程图。注意，图9～图12所示的操作实例是输入装置1的“操作模式”的具体实例。

接通输入装置1的电源。例如，用户接通为输入装置1或控制装置40设置的电源开关等，以接通输入装置1的电源。一旦接通电源，就从角速度传感器单元15输出双轴角速度信号。MPU 19根据双轴角速度信号获得第一角速度值ω_ψ和第二角速度值ω_θ(步骤101)。

另外，一旦接通输入装置1的电源，就从加速度传感器单元16输出双轴加速度信号。MPU 19根据双轴加速度信号获得第一加速度值a_x和第二加速度值a_y(步骤102)。加速度值的信号是与输入装置1在接通电源时刻的位置(以下称为初始位置)相对应的信号。以下，将初始位置描述为参考位置。应注意，MPU 19通常与预定的时钟周期同步地执行步骤101和102的处理。

基于加速度值(a_x，a_y)和角速度值(ω_ψ，ω_θ)，MPU 19通过预定操作来计算速度值(第一和第二速度值V_x和V_y)。第一速度值V_x是沿X轴方向的速度值，以及第二速度值V_y是沿Y轴方向的速度值。稍后将详细描述速度值的计算方法。考虑到这点，至少传感器模块17单独或者MPU 19和传感器模块17一起用作移动信号输出装置，用于输出与速度有关的值作为输入装置1的移动信号。在该实施例中，速度值作为与速度有关的值的实例。

如上所述，在该实施例中，代替简单地对加速度值(a_x，a_y)进行积分来计算速度值(V_x，V_y)，基于加速度值(a_x，a_y)和角速度值(ω_ψ，ω_θ)来计算速度值(V_x，V_y)。因此，可以获得与用户的直觉匹配的输入装置1的可用性，并且画面3上的指示器2的移动也与输入装置1的移动精确地匹配。然而，并不总是需要基于加速度值(a_x，a_y)和角速度值(ω_ψ，ω_θ)来计算速度值(V_x，V_y)，而是还可以通过简单对加速度值(a_x，a_y)进行积分来计算速度值(V_x，V_y)。

MPU 19经由收发器21和天线22将关于所计算的指示器速度值(V_x，V_y)的信息传送至控制装置40(步骤104)。

控制装置40的MPU 35经由天线39和收发器38接收关于指示器速度值(V_x，V_y)的信息(步骤105)。由于输入装置1每个预定时钟(即，每单位时间)都传送指示器速度值(V_x，V_y)，所以控制装置40可以接收此并获得每单位时间在X和Y轴方向上的位移量。

MPU 35使用以下等式(1)和(2)来生成画面3上与所获得的每单位时间在X和Y轴方向上的位移量相对应的、指示器2的坐标值(X(t)，Y(t))。基于所生成的坐标值，MPU 35控制显示，以使指示器2在画面3上移动(步骤107)(显示控制装置)。

X(t)＝X(t-1)+Vx′...(1)

Y(t)＝Y(t-1)+Vy′...(2)

在图9中，输入装置1执行主要操作以计算指示器速度值(Vx，Vy)。然而，在图10所示的实施例中，控制装置40执行主要操作。

如图10所示，步骤301和302的处理与步骤101和102的处理相同。例如，输入装置2将关于检测值的信息(即，从传感器模块17输出的双轴加速度值和双轴角速度值)传送至控制装置40(步骤303)。控制装置40的MPU 35接收关于检测值的信息(步骤304)并执行与步骤103、106和107相同的处理(步骤305～307)。

以下，将给出关于在图9的步骤103和图10的步骤305中计算速度值(V_x，V_y)的方法的描述。图11是示出了输入装置1的操作的流程图。图12是用于说明速度值计算方法的基本概念的示图。

例如，图12是用户通过沿横向(偏转方向)摆动输入装置1来操作输入装置1的顶视图。如图12所示，当用户自然地操作输入装置1时，通过使用手腕的转动、肘的弯曲以及从手臂底部的旋转中的至少一个来进行操作。因此，输入装置1的移动与手腕、肘和手臂底部的旋转之间的比较示出了存在以下的1和2的关系。

1.相对于输入装置1设置加速度传感器单元16的部分(以下称为顶端部)的Y轴的角速度值ω_ψ是通过转动手腕获得的角速度、通过弯曲肘获得的角速度和通过从臂底部旋转获得的角速度的组合值。

2.在输入装置1的顶端部沿偏转方向的速度值V_x是通过将手腕、肘和臂底部的角速度分别乘以手腕和顶端部之间的距离、肘和顶端部之间的距离以及臂底部和顶端部之间的距离而获得的值的组合值。

这里，关于输入装置1在微小时间内的旋转移动，可以认为输入装置1相对于与Y轴平行且其位置随时间改变的中心轴(第一中心轴或第二中心轴)旋转。假定位置随时间改变的中心轴和输入装置1的顶端部之间的距离是相对于Y轴的回转半径R_ψ(t)(第一回转半径或第二回转半径)，可以通过以下等式(3)来表示输入装置1的顶端部的速度值V_x和角速度值ω_ψ之间的关系。换言之，沿偏转方向的速度值V_x变成通过将相对于Y轴的角速度值ω_ψ乘以中心轴和顶端部之间的距离R_ψ(t)所获得的值。

V_x＝R_ψ(t)*ω_ψ          ...(3)

应注意，在该实施例中，在传感器模块17的电路板25上整体地设置加速度传感器单元16和角速度传感器单元15。因此，回转半径R_ψ(t)变成从中心轴到传感器模块17的距离。然而，当加速度传感器单元16和角速度传感器单元15设置为在外壳10中彼此分离时，从中心轴到加速度传感器单元16的距离变成上述回转半径R_ψ(t)。

如等式(3)所示，输入装置1的顶端部的速度值和角速度值之间的关系是成比例的关系，即，以R_ψ(t)作为比例常数的关系。

修改上述等式(3)，以获得等式(4)。

R_ψ(t)＝V_x/ω_ψ           ...(4)

等式(4)的右侧是速度大小。即使对等式(4)右侧表示的速度值和角速度值求微分以获得加速度或加速度时间改变率的大小，也不会损失相关性。类似地，即使对速度值和角速度值求积分以获得位移大小，也不会损失相关性。

因此，以等式(4)右侧表示的速度和角速度作为位移、加速度和加速度时间改变率的大小，可以获得以下等式(5)、(6)和(7)。

R_ψ(t)＝x/ψ        ...(5)

R_ψ(t)＝a_x/Δω_ψ      ...(6)

R_ψ(t)＝Δa_x/Δ(Δω_ψ)     ...(7)

例如，关注上述等式(4)、(5)、(6)和(7)中的等式(6)，可以得出如果已知加速度值a_x和角加速度值Δω_ψ就可以获得回转半径R_ψ(t)。如上所述，加速度传感器161检测X轴方向上的加速度值a_x，以及角速度传感器151检测相对于Y轴的角速度值ω_ψ。因此，如果对相对于Y轴的角速度值ω_ψ求微分以由此计算相对于Y轴的角加速度值Δω_ψ，就可以获得相对于Y轴的回转半径Rψ(t)。

如果已知相对于Y轴的回转半径R_ψ(t)，就可以通过使回转半径R_ψ(t)乘以由角速度传感器151检测的相对于Y轴的角速度值ω_ψ来获得沿X轴方向的输入装置1的速度值V_x(参见等式(3))。具体地，将用户的旋转操作量本身转换为沿X轴方向的线性速度值，因此获得与用户直觉匹配的速度值。因此，由于指示器2的移动变成相对于输入装置1的移动的自然移动，所以改进了用户对输入装置的操作性。

还可以在用户通过沿垂直方向(俯仰方向)摆动输入装置1来操作输入装置1的情况下应用该速度值计算方法。

图11示出了使用等式(6)的实例。参考图11，通过对在步骤101中获得的角速度值(ω_ψ，ω_θ)执行微分操作，输入装置1的MPU 19计算角加速度值(Δω_ψ，Δω_θ)(步骤701)。

使用在步骤102中获得的加速度值(a_x，a_y)和角加速度值(Δω_ψ，Δω_θ)，MPU 19使用等式(6)和(8)计算相对于Y轴和X轴的回转半径(R_ψ(t)，R_θ(t))(步骤702)。

R_ψ(t)＝a_x/Δω_ψ         ...(6)

R_θ(t)＝a_y/Δω_θ         ...(8)

在计算回转半径R_ψ(t)之后，使用等式(3)和(9)计算速度值(V_x，V_y)(步骤703)。

V_x＝R_ψ(t)*ω_ψ           ...(3)

V_y＝R_θ(t)*ω_θ           ...(9)

因此，将用户相对于输入装置1的旋转操作量本身转换为沿X和Y轴方向的线性速度值，因此获得与用户直觉匹配的速度值。

另外，通过照原样使用由加速度传感器单元16检测的加速度值(a_x，a_y)，可以减少计算量，并且可以减小输入装置1的功耗。

例如，MPU 19仅需要在每个预定时钟从加速度传感器单元16获得(a_x，a_y)，并与其同步计算速度值(V_x，V_y)。可选地，MPU 19可以在每次对多个加速度值(a_x，a_y)进行采样时一次计算速度值(V_x，V_y)。

(传感器输出的检测)

该实施例的输入装置1使用传感器模块17，传感器模块17包括角速度传感器(角速度传感器单元15)和加速度传感器(加速度传感器单元16)，角速度传感器和加速度传感器不直接检测位移，而是检测通过对角速度、加速度等进行时间微分获得的位移大小中的惯性量。那些惯性传感器中的每一个都检测与输入装置1的移动相对应的、相对于基准电位的电位波动作为检测信号。

以下，将以角速度传感器作为实例的同时描述检测角速度的示例性方法。

图13A示出了角速度传感器的输出的实例。角速度传感器以基准电位Vref作为基准来输出电位信号Sω。参考角速度信号Sω(t0)，可通过等式(10)所示的操作来获得时刻t0的角速度值ω(t0)。

Sω(t0)＝V(t0)-Vref    ...(10)

基准电位Vref可以是地电位或相对于地电位的DC(直流)电位偏移。有时将基准电位Vref称为DC偏移(值)、DC中心(值)等。在任一种情况下，角速度传感器的输出信号Sω包括基准电位Vref和相对于基准电位Vref的电位信号，其与输入装置(外壳)的移动相对应。外壳的移动越慢，电位(V)相对于基准电位Vref的波动越小，而外壳的移动越大，电位(V)相对于基准电位Vref的波动越大。因此，除非已知基准电位Vref，否则几乎不太可能精确地检测外壳的移动。

(传感器的校准)

基于传感器单元的敏感特性、外围电路或设备的电特性等来适当地设置基准电位Vref。然而，基准电位Vref根据构成传感器的设备的特性(例如，温度漂移和振动模式的改变)、外部应力和模拟电路的电路特性(例如，温度特性、时间常数和放大器输出的SN比)而波动，并且波动的转变不均一。图13B示出了基准电位Vref的波动的实例。

基准电位Vref的波动引起角速度值的计算偏差。这是因为，当基准电位Vref是固定值时，用所设定的基准电位Vref作为基准(与基准电位的波动无关)、基于等式(10)来计算角速度值ω。

例如，在图13B的实例中，基于角速度信号Sω(t1)、使用等式(11)来计算时刻t1的角速度值ω(t1)，并基于角速度信号Sω(t2)、使用等式(12)来计算时刻t2的角速度值ω(t2)。

Sω(t1)＝V(t1)-Vref    ...(11)

Sω(t2)＝V(t2)-Vref    ...(12)

然而，基准电位Vref随时间而波动，从而得到与预设值不同的值。在图13B的实例中，时刻t1的实际角速度值ω(t1)仅偏离了在等式(11)中计算出的值ΔV1，以及时刻t2的实际角速度值ω(t2)仅偏离了在等式(12)中计算出的值ΔV2。在这种情况下，输入装置的操作感觉当然会劣化，但是也引起了即使停止输入装置指示器也会在画面上移动的情况。

关于这点，为了增强输入装置的操作感觉，需要周期性或非周期性地执行消除基准电位Vref的波动的处理。例如，这种处理通常称为校准或零点校准。如图13C所示，通过连续执行传感器的校准(基准电位的校准)，能够分别增强时刻t1和t2时的角速度值ω(t1)和ω(t2)的检测精度，如等式(13)和(14)所示。

Sω(t1)＝V(t1)-Vref(t1)    ...(13)

Sω(t2)＝V(t2)-Vref(t2)    ...(14)

如上所述，传感器校准是与基准电位值的修改或重置相对应的处理。因此，由于外壳的移动较少影响传感器的输出信号，即，由于输入装置的状态变得更接近静态，所以可以获得较高的校准精度。作为校准这种类型的输入装置中的传感器的方法，已知通过假定当陀螺传感器的输出等于或小于预定阈值时输入装置处于静态来校正传感器的基准电位的方法(参见美国专利第5,825,350号)。

然而，通过这种方法，只要在输入装置的操作期间满足特定条件就开始校准。因此，存在以下情况：当用户正在沿一个方向以近似恒定的速度缓慢移动输入装置时，以此时的角速度传感器的输出值作为基准来执行校准处理。在这种情况下，即使输入装置的移动停止，光标也会自身沿与该一个方向相反的方向移动，这是不利的并且会引起操作感觉的劣化。

同时，可以通过严格(详尽)地设定将作为用于开始校准的基准的传感器输出的阈值来解决上述问题。然而，如果严格设定了阈值，就会存在由于环境中的噪声和微小振动而会重新导致即使输入装置并未被实际操作或处于静态也无法将模式转变为校准模式的麻烦的担心。

(输入装置的校准功能)

如上所述，该实施例的输入装置1包括外壳10、作为传感器的传感器模块17以及作为速度计算单元的MPU 19。传感器模块17包括每个都输出与外壳10的移动相对应的、相对于基准电位的电位波动作为检测信号的角速度传感器单元15和加速度传感器单元16。如上所述，MPU 19具有基于传感器模块17的检测信号来计算指示器速度值(V_x，V_y)(用于移动指示器2的速度值)并执行作为用于根据指示器速度值在画面3上移动指示器2的处理的操作模式的功能(第二执行装置)。

此外，MPU 19具有执行作为用于校正传感器的基准电位的处理的校准模式的功能(第一执行装置)。该实施例的输入装置1包括用于基于来自外部的输入操作来将执行校准模式切换到执行操作模式(或相反)的开关。

开关被构造为能够根据来自外部的输入操作(用于检测输入装置是否正在被用户使用)来执行模式切换。在该实施例中，开关可以由检测用户是否正手持输入装置1的传感器构成。

在图2所示的输入装置1中，外壳10的下半部区域被构成为由用户手持的把持部G。在把持部G区域的一部分设置用作开关的近程式传感器51。在该实施例中，近程式传感器51由电容传感器构成。近程式传感器51的输出被提供给MPU 19。

当近程式传感器51的输出与用户手持把持部G时获得的输出相对应时，MPU 19认识到用户正在使用输入装置1并执行操作模式。另外，当近程式传感器51的输出与用户没有手持把持部G时获得的输出相对应时，MPU 19认识到用户并未使用输入装置1并将执行操作模式切换到执行校准模式。稍后将给出校准模式的细节。

因此，在该实施例中，提供了根据来自外部的输入操作(通过检测用户对输入装置1的操作或未操作状态)将执行校准模式切换到执行操作模式(或相反)的近程式传感器51。根据该实施例，可以防止传感器模块17的校准处理在用户将输入装置1握在手中并操作时被执行。换言之，根据该实施例，用户使用输入装置的意图可以反映在输入装置1的静态检测上，从而可以适当地校正传感器模块17。

另外，根据该实施例，由于可以判定输入装置1处于未使用状态，即，当用户并未手持外壳10的把持部G时的静态，所以可以适当地执行传感器模块17的校准处理。

只要近程式传感器51能够在外壳10的把持部G检测用户正将输入装置握住手中的状态，那么近程式传感器51的位置和检测区域(范围)就不受限制。另外，同样考虑到用户通过用右手或左手手持外壳10来操作输入装置1，也可以将近程式传感器设置在外壳10的把持部G的左面和右面，或者设置在左手和右手的手指都接触的区域中。

此外，例如，近程式传感器51由使用光电断路器的光学传感器构成，而不是由电容传感器构成。可选地，代替近程式传感器，可以使用通过上述方法检测接触状态或把持压力的压力传感器。

另一方面，该实施例的控制系统100包括用于使用户认识到在输入装置1中正在执行操作模式和校准模式中的哪一个的通知装置。例如，通知装置可以由如图2所示设置在输入装置1的外壳上部的模式显示灯61或诸如图5所示显示在显示装置5的画面3上的模式显示部62的发光显示装置构成。

模式显示灯61可以由能够发出视觉上可被用户识别出的有色光的单色或多色LED灯构成。当正在执行校准模式时，MPU 19使模式显示灯61发出第一发光模式的光，而当正在执行操作模式时，使模式显示灯61发出与第一发光模式不同的第二发光模式的光。

模式显示灯61的发光模式包括发光颜色、闪光模式和闪光周期。例如，当正在执行校准模式时，红光以相对较快的闪光周期闪烁，而当正在执行操作模式时，模式显示灯61恒定地发出绿光。应注意，当校准模式由多种模式构成时，可以将与各个模式相对应的发光模式另外设置为第一发光模式。

通过区分校准模式和操作模式的模式显示灯61的发光模式，用户可以容易地认识到在输入装置1中正在执行哪个模式。此外，通过通知用户正在执行校准模式，可以预期到防止用户对输入装置进行无意识操作的效果，因此可以维持用于校准的适当环境。

模式显示部62与处于用户可以视觉识别形式的图标4或指示器2一起显示在画面3上。模式显示部62的显示位置并不受特别限制，而例如可以显示在画面3的角落部分上。当然，可以通过图标来构成模式显示部62。

以对校准模式和操作模式不同的显示模式来显示模式显示部62。当正在执行校准模式时，控制装置40的MPU 35(显示控制装置)使模式显示部62以第一显示模式显示，而当正在执行操作模式时，使模式显示部62以与第一显示模式不同的第二显示模式显示。在这种情况下，输入装置1将表示模式类型的识别信号与指示器速度值一起传送到控制装置40。基于所接收的识别信号，MPU 35控制模式显示部62的显示。

模式显示部62的显示内容可以是类似“校准模式中”或“操作模式中”的字符信息，或者是包含用户可以区别模式的任意符号或标记的信息，或者是其与字符的组合。另外，模式显示部62可以以对每个模式不同的颜色进行显示，或者可以在进行显示的同时对每个模式不同地闪烁。

通过区分校准模式和操作模式的模式显示部62的显示模式，用户可以视觉上认识到在输入装置1中正在执行哪个模式。此外，通过通知用户正在执行校准模式，可以预期防止用户对输入装置进行无意识操作的效果，因此可以维持用于校准的适当环境。

代替显示在显示装置5的画面3上，模式显示部62也可以设置在控制装置40的外壳上或显示在控制装置40的显示部上。

通知装置并不限于诸如上述模式显示灯61和模式显示部62的发光显示装置。例如，通知装置可以由诸如扬声器的声音生成装置构成。此外，还可以通过将发光显示装置和声音生成装置组合来构成通知装置。声音生成装置可以结合到输入装置1或控制装置40中，或者可以由显示装置5的扬声器构成。

当将声音生成装置结合到输入装置1时，当正在执行校准模式时，MPU 19使声音生成装置生成第一声音模式的声音，而当正在执行操作模式时，使声音生成装置生成与第一声音模式不同的第二声音模式的声音。

另外，当将声音生成装置结合到控制装置40中时，当正在执行校准模式时，MPU 35使声音生成装置生成第一声音模式的声音，而当正在执行操作模式时，使声音生成装置生成与第一声音模式不同的第二声音模式的声音。

另外，当声音生成装置由显示装置5的扬声器构成时，当正在执行校准模式时，MPU 35使声音生成装置生成第一声音模式的声音，而当正在执行操作模式时，使声音生成装置生成与第一声音模式不同的第二声音模式的声音。在这种情况下，MPU 35不仅生成显示控制信号而且还生成与模式类型相对应的预定声音信号，并将信号输出到显示装置5。声音信号的实例包括音频信号和音乐声音信号。

通过生成对校准模式和操作模式不同的声音模式的声音，用户可以在听觉上认识到在输入装置1中正在执行哪个模式。此外，通过通知用户正在执行校准模式，可以预期防止用户对输入装置进行无意识操作的效果，因此可以维持用于校准的适当环境。

(图14的校准流程)

接下来，将描述校准模式的实施例。图14是由MPU 19执行的传感器模块17的校准流程。该图中的实例示出了角速度传感器单元15的校准处理，但是将相同的处理应用到加速度传感器单元16的校准处理。

这里，首先描述用户操作输入装置1的状态。在步骤1001中，判定输入装置1的运行模式是否为校准模式。基于近程式传感器51的输出来进行这种判定。在这种情况下，由于近程式传感器51的输出与用户正手持外壳10时获得的输出相对应，所以将输入装置1的运行模式判定为操作模式。

当基于近程式传感器51的输出判定输入装置1处于操作模式时，使模式显示灯61发出第二发光模式的光，并执行(继续)操作模式的处理(步骤1002和1003)。输入装置1的操作模式与参考图9～图12描述的操作实例相对应。继续步骤1001～1003的处理，直到输入装置1的操作模式转变为校准模式。

假定用户已停止操作输入装置1并将输入装置1放置在诸如桌子、电池充电器或专用台的静态支撑底座(支撑装置)上，那么由于从用户手中放下了输入装置1，所以正常地从近程式传感器51传送与在用户未手持外壳10时获得的输出相对应的输出。基于近程式传感器51的输出，MPU 19将输入装置1的运转模式从操作模式变为校准模式(步骤1001)。

在该实施例中，校准模式由校准准备模式和随后的校准处理模式构成。校准准备模式用于判定外壳10的静态。通常，当从用户手中放下输入装置1时，传感器17的输出由于惯性等影响而暂时不稳定。因此，如果在此周期内开始校准，就不能获得高校准精度。鉴于此，在该实施例中，提供了用于稳定传感器模块17的输出的校准准备周期，而不是在转变为校准模式之后立即开始校准处理，从而可以适当地执行校准。

参考图14，将描述校准准备模式的实例。

首先，在输入装置已转变为校准模式之后，使模式显示灯61发出第一发光模式的光(步骤1004)。这里，作为第一发光模式，另外准备用于校准准备模式的发光模式、用于校准处理的发光模式和用于校准完成的发光模式的三个模式。在步骤1004中，使模式显示灯61发出用于校准准备模式的发光模式的光。

接下来，设置定义校准准备模式的设置周期的预定初始计数值N1(步骤1005)。计数值N1的值是任意的，并且可以适当地设置该值。计数值N1越大，校准准备周期越长。

随后，获得角速度值(ω_ψ，ω_θ)作为角速度传感器单元15的检测信号(步骤1006)。这里，角速度传感器单元15的角速度值ω_ψ和ω_θ将统一由ω表示。应注意，可以单独或共同地校正ω_ψ和ω_θ。将所获得的角速度值存储在MPU 19的存储器中。

接着，判定当前获得的角速度值ω(t)和先前获得的角速度值ω(t-1)之间的差(绝对值)(即，角速度时间改变率(角加速度))是否小于预定阈值Vth1(步骤1007)。由于可以假定在校准准备周期内输入装置1处于静态或接近静态，所以ω(t)和ω(t-1)之间的差小于操作模式中的差。因此，可以对阈值Vth1设置相对较小的值。

当角速度值之间的差等于或大于阈值Vth1时，判定输入装置1不处于静态或接近静态，处理返回到步骤1004。当角速度值之间的差小于阈值Vth1时，处理前进到步骤1008，并进行计数值N1是否达到0的判定。当计数值N1尚未达到0时，将N1减少预定量(步骤1009)，并且处理返回到步骤1006。之后，再次执行与上述处理相同的处理(步骤1006～1008)。

如上述执行校准准备模式。继续校准准备模式，直到计数值N1达到0。在计数值N1达到0的时刻，开始校准处理模式(步骤1010～1016)。

以下，将描述校准处理模式。

在转变为校准处理模式之后，使模式显示灯61发出第一发光模式中用于校准处理模式的发光模式的光(步骤1010)。用于校准处理模式的发光模式与用于上述校准准备模式的发光模式不同(在颜色、闪光周期等方面不同)。

接下来，设置定义校准处理模式的设置周期的预定初始计数值N2(步骤1011)。计数值N2的值是任意的，并且可以适当地设置该值。计数值N2越大，用于校准的参考角速度值的采样计数越大，从而提高了校准精度。然而，也延长了用于校准的处理周期。

随后，获得从角速度传感器单元15输出的角速度数据ω(ω_ψ，ω_θ)(步骤1012)。将获得的角速度值存储在MPU 19的存储器(存储部)中。当正在执行校准处理模式时，由于已经执行了校准准备模式，所以几乎完全保证输入装置1的静态。因此，此时从角速度传感器单元15输出的角速度变为0，即，几乎等于基准电位的值。

在将获得的角速度数据存储在存储器中之后，处理进行到步骤1013，并进行计数值N2是否达到0的判定。当计数值N2不为0时，将N1减小预定量(步骤1014)，并且处理返回到步骤1010。之后，再次执行与上述处理相同的处理(步骤1011～1013)。

重复获得角速度数据，直到计数值N2达到0。当计数值N2已经达到0时，MPU 19计算所获得的各角速度数据的平均值(ωref)，并将值存储在存储器中(步骤1015).将所存储的角速度数据的平均值(ωref)应用为基准电位Vref的校正值(第一校正值)。

如上所述执行校准处理模式。在将校正值存储在存储器中之后，使输入装置1的模式显示灯61发出第一发光模式中用于校准完成的发光模式的光(步骤1016)，并且处理返回到步骤1001。之后，再次执行上述处理。

在该实施例中，由于提供了用于存储通过执行校准模式获得的校正值的非易失性存储器，所以可以将先前校正的传感器模块17的基准值用作再次接通输入装置1的电源时传感器模块17的基准值。因此，可以始终使用最新的基准值来执行传感器模块17进行的角速度检测。

这里，在步骤1015中将校正值写入存储器的过程中，还可以仅在通过新执行校准模式所获得的校正值(第二校正值)和存储在存储器中的校正值(第一校正值)(即，先前通过执行校准模式获得的校正值)之间的差等于或小于特定阈值(第一阈值)时，用当前校正值(第二校正值)替换先前的校正值(第一校正值)存储在存储器中。因此，能够防止传感器模块在当前校正值为异常值的情况下被错误地校准。

此外，还可以仅在通过新执行校准模式获得的校正值(第二校正值)等于或小于特定阈值(第二阈值)时，用当前校正值(第二校正值)替换先前的校正值(第一校正值)存储在存储器中。因此，可以确保传感器模块的适当校准。

另外，在当前校正值(第二校正值)超出第二阈值时，再次执行校准模式。在这种情况下，还可以在通过再次执行校准模式获得的校正值(第三校正值)和当前校正值(第二校正值)之间的差等于或小于特定阈值(第三阈值)时，用第二校正值替换第一校正值存储在存储器中。在这种情况下，将被存储在存储器中的校正值不限于第二校正值，而是还可以存储第三校正值或第二和第三校正值的平均值。因此，可以实现传感器模块的适当校准。

此外，还可以在执行校准模式时，当角速度传感器的检测信号的值已经超出对于将输入装置1判定为被操作足够大的特定阈值(第四阈值)时取消校准模式的执行。因此，由于可以防止传感器模块17在输入装置1中混入了包括干扰等的噪声的状态下被校准，所以可以适当地进行校准。此外，还可以在执行校准模式时，当近程式传感器51将运转模式切换到操作模式时取消校准模式的操作。因此，可以防止传感器模块17被校准，而与输入装置1正在执行操作模式的事实无关，因此可以适当地进行校准。

(图15的校准流程)

图15示出了根据另一个实施例的传感器模块的校准流程。图15中步骤2001～2003的处理内容与图14中的步骤1001～1003的处理内容相同。在该实例中，校准准备模式的处理内容(步骤2004～2007)与图14的校准准备模式的处理内容(步骤1001～1009)不同。

该实例的校准准备模式以所设置的计数值N1的减小而结束，并在之后转换为校准处理模式。换言之，假定传感器模块的输出由于转变为校准模式而在预定时间周期内变为静态，则执行校准处理模式。因此，可以减少执行校准准备模式所需的操作量，从而简化了系统结构。

该实例的校准处理模式的内容(步骤2008～2013)与图14的校准处理模式的内容(步骤1010～1015)相同。因此，将省略其描述。

(图16的校准流程)

图16示出了根据又一个实施例的传感器模块的校准流程。图16中的步骤3001～3003的过程内容与图14中的步骤1001～1003的过程流程相同。该实例与图14的校准流程的不同之处在于：校准准备模式和校准处理模式部分融合。具体地，在该实例中，步骤3004～3008的过程对应于校准准备模式的执行，而步骤3004～3006和3009～3011的过程对应于校准处理模式的执行。

在图16所示的校准模式中，首先，设置预定的初始计数值N3(步骤3004)。接着，获得角速度值ω(t)(步骤3005)，并将所获得的角速度值存储在存储器中。随后，判定所获得的角速度值ω(t)和先前获得的角速度值ω(t-1)之间的差(绝对值)(步骤3006)。当差小于特定阈值Vth2时，使输入装置1的模式显示灯61发出用于校准模式的第一发光模式的光(步骤3009)。之后，判定计数值N3是否达到0(步骤3010)。当计数值N3尚未达到0时，将计数值N3减小预定量(步骤3011)，并且处理返回到步骤3004。

当在步骤3006中角速度值之间的差等于或大于阈值Vth2时，判定角速度传感器不处于静态。因此，立刻重置(删除)写入存储器的角速度值(步骤3007)，并且处理返回到步骤3004。此时，还可以使模式显示灯61发出用于校准准备模式(重新开始校准)的发光模式的光(步骤3008)。此外，步骤3007是任意的并且可以根据需要而省略。

当在步骤3010中判定计数值N3已经达到0时，计算在从所设置的计数值N3到计数值N3已达到0的周期内获得的角速度值的平均值(ωref)并再次存储在存储器中(步骤3012)。在将校正值存储在存储器中之后，使输入装置1的模式显示灯61根据需要发出第一发光模式中用于校准完成的发光模式的光，并且处理返回到步骤3001。之后，再次执行与上述处理相同的处理。

如上所述执行输入装置1的校准处理。上述实例已经描述了校准角速度传感器单元15的情况。然而，可以通过相同的方法来对加速度传感器单元16进行校准。

[第二实施例]

图17是示出了根据本发明第二实施例的输入装置60的示意性结构的示图，其中，图17A是平面图，以及图17B是其侧视图。

该实施例的输入装置60包括具有图中所示配置的外壳63。外壳63包括前表面63a和与其相对的后表面63b，其中，在前表面63a上设置包括光标键按钮的第一操作键组64和包括数字键盘的第二操作键组65。在外壳63中，与上述第一实施例一样容纳有控制单元30、电池14(图3)、传感器模块17(图8)等。具体地，在外壳63的前端部63F容纳有传感器模块17。因此，通过操作输入装置60以使前端部63F瞄准画面，与上述第一实施例一样可以进行移动指示器的操作。

该实施例的输入装置60在外壳63的后表面63b的前侧设置有用于根据来自外部的输入操作将执行操作模式切换到执行校准模式(或相反)的开关52。

开关52由压敏传感器、推型按钮等构成。当将外壳63放置在诸如桌子的静态支撑底座(支撑装置)上时，通过输入装置60的自重来接通开关52，从而将输入装置60切换到校准模式。另外，当用户在空气中操作输入装置60时断开开关52，从而将输入装置60切换到操作模式。

在该实施例的输入装置60中，由于在外壳63的后表面侧上设置有用于将执行校准模式切换到执行操作模式(或相反)的开关52，所以防止了在用户将输入装置握在手中并在空气中进行操作时执行校准模式。

因此，根据该实施例，可以防止当用户将输入装置60握在手中并在空气中进行操作时执行传感器模块17的校准处理。换言之，可以根据输入装置60的静态检测来反映用户使用输入装置的意图，因此可以适当地校正传感器模块17的检测信号。

另一方面，当将输入装置60放置在支撑底座上并因此从用户手中放下时，通过开关52的切换来执行传感器模块17的校准处理。校准模式的执行与以上参考图14～16所描述的第一实施例的执行相同。因此，将省略其描述。

[第三实施例]

图18是示出了本发明的第三实施例的示图。该实施例的输入装置80包括外壳81、按钮82、模式显示灯83、电源开关84等。在外壳81中，与上述第一实施例一样容纳有控制单元30、电池14(图3)、传感器模块17(图8)等。具体地，在外壳81的前端部(图中的上侧)容纳有第二模块17。因此，通过操作输入装置80以使外壳81的前端部瞄准画面，与上述第一实施例一样可以进行移动指示器的操作。

在图中外壳81的下端部附近，该实施例的输入装置80设置有用于将执行操作模式切换到执行校准模式(或相反)的内部开关53。内部开关53设置在外壳81内。通过将输入装置80放置或设置在校准夹具(支撑装置)70上，可以在操作模式和校准模式之间切换输入装置80的运行模式。

校准夹具70用于校准传感器模块17并放置在静止的水平面上。如图18C所示，校准夹具70具有长方体形状，并在其上表面上形成插入输入装置80的开口71。在校准夹具70内，形成与开口71连通并容纳输入装置80的下半部分的空间部73。在空间部73的底部，如图18A和图18B所示，设置用于在输入装置80插入校准夹具70时通过将其插入插入外壳81来操作内部开关53的操作片。当MPU 19检测到内部开关53接收到操作片72的输入操作时，开始传感器模块17的校准模式的执行。

如上述实施例，该实施例被构造为仅在不使用输入装置时执行校准处理。因此，可以获得高精度的校准。校准夹具70还可以用作输入装置80的电池充电器(支架)。应注意，校准方法与参考图14～16所描述的第一实施例的方法相同。因此，将省略其描述。

这里，当然可以通过推型开关来构造内部开关53，但是内部开关53还可以由用于光、电或磁检测操作片72的接近的传感器等构成。另外，当使用还作为电池充电器(支架)的校准夹具70时，可以将来自电池充电器的电力当作触发来将输入装置的操作模式转变为校准模式。

此外，校准夹具70能够支撑输入装置80以使传感器模块17的加速度检测轴与垂直轴正交。因此，在输入装置放置在校准夹具70中的状态下，传感器模块17的加速度检测轴(X′轴和Y′轴)与重力方向正交。因此，可以在不被重力分量影响的情况下以高精度执行加速度传感器单元16(图8)的校准。

因为加速度传感器的校准容易受到重力分量的影响，所以可以如本实施例一样，通过使用专用校准夹具70仅校准加速度传感器单元16。因此，可以防止加速度传感器受到不必要的校准，因此可以维持传感器模块17的稳定输出精度。基于这种思想，可以在用户不能干扰的地方或方法来执行本实施例，例如在输入装置的生产工厂或维护工厂。

至此，已经描述了本发明的实施例。然而，本发明并不限于上述实施例，而是可以在不偏离本发明精神的情况下增加多种修改。

例如，在上述实施例中，角速度传感器和加速度传感器用作传感器以输出与外壳移动相对应的、相对于基准电位的电位信号。然而，除那些传感器之外，还可以使用地磁传感器。例如，代替角速度传感器，还可以使用地磁传感器来构造本发明的输入装置。在这种情况下，还可以通过将双轴或三轴加速度传感器与三轴地磁传感器进行组合构造传感器模块来实现如上述实施例移动指示器的操作。

另外，在上述实施例中，当输入装置处于静态或接近静态时被操作的开关51、52和53用于切换输入装置的运行模式(操作模式和校准模式)。然而，本发明并不限于此。

例如，图19示出了包括与按钮11相邻、用于切换运行模式的开关54的输入装置91。输入装置91被构造为当按下开关54并保持预定时间(例如，5秒)时，其运行模式从操作模式切换到校准模式。在这种情况下，当用户使输入装置为静态时，为了确保在开始校准模式之前的准备时间周期，可以在操作开关54之后过去预定时间之后开始校准模式。此外，还可以点亮模式显示灯(未示出)并随后通知用户切换到校准准备模式和校准处理模式。

此外，例如，代替开关54，当同时按下并保持按钮11和12时，可以将运行模式切换到校准模式。

加速度传感器的校准并不限于使用校准夹具70的实施例。例如，在图20所示的输入装置101中，例如，用于将运行模式切换到校准模式(或相反)的开关由操作键组102中的两个预定按钮和开关104构成。具体地，例如，在图20A所示的输入装置中，通过在按下两个按钮的同时接通电源开关104，执行输入装置101的校准模式。之后，通过如图20B所示使输入装置101竖立在静态底座110上，使传感器模块17的加速度检测轴(X′轴和Y′轴)与重力方向正交。在这种状态下，可以进行加速度传感器的适当校准。在这种情况下，还可以使模式显示灯103发出适当发光模式的光，以通知校准处理的进程。

应注意，可以将用于将运行模式转变为校准模式的将按下的按钮以及用于将运行模式转变为校准模式的方法设置为仅被特定人物(例如，在输入装置101的制造/管理工厂的工人)知道的“隐藏指令”。因此，可以防止一般用户执行不必要的校准处理。

本领域的技术人员应理解，根据设计要求和其他因素，可以有多种修改、组合、再组合和改进，均应包含在随附权利要求或等同物的范围之内。

Claims (19)

1.一种输入装置，包括：

外壳；

传感器模块，包括基准电位，并输出与所述外壳的移动相对应的、相对于所述基准电位的电位波动，作为检测信号；

速度计算单元，用于基于所述传感器模块的输出来计算作为用于移动指示器的速度值的指示器速度值；

第一执行装置，用于执行作为用于校正所述基准电位的处理的校准模式；

第二执行装置，用于根据由所述速度计算单元计算的所述指示器速度值来执行作为用于在画面上移动所述指示器的处理的操作模式；以及

开关，用于根据来自外部的输入操作，将执行所述校准模式切换到执行所述操作模式或相反，

其中，所述校准模式由校准准备模式和随后的校准处理模式构成，并且所述校准准备模式包括基于所述传感器模块的输出判定所述外壳的静态的处理和延缓开始校准直到由于所述开关将所述操作模式切换到所述校准模式而过去了预定时间的处理。

2.根据权利要求1所述的输入装置，

其中，所述传感器模块包括：角速度传感器，以第一方向作为中心轴来检测沿旋转方向的角速度。

3.根据权利要求2所述的输入装置，

其中，所述开关是用于检测所述输入装置已被放置在用于当不使用所述输入装置时支撑所述输入装置的支撑装置上的传感器，并且

其中，当检测到所述输入装置已被放置在所述支撑装置上时，所述传感器将所述操作模式切换到所述校准模式。

4.根据权利要求3所述的输入装置，

其中，所述传感器模块包括：第一加速度传感器，用以检测沿与所述第一方向不同的第二方向的加速度。

5.根据权利要求4所述的输入装置，

其中，当所述输入装置被放置在所述支撑装置上时，所述第二方向与垂直方向正交。

6.根据权利要求5所述的输入装置，

其中，所述传感器模块包括：第二加速度传感器，用以检测沿所述第一方向的加速度，并且

其中，当所述输入装置被放置在所述支撑装置上时，所述第一方向与所述垂直方向正交。

7.根据权利要求1所述的输入装置，

其中，所述外壳包括把持部，以及

其中，所述开关是近程式传感器，其被设置在所述把持部上，并且当所述近程式传感器的输出与用户未手持所述把持部时获得的输出相对应时，其将所述操作模式切换到所述校准模式。

8.根据权利要求1所述的输入装置，还包括：

通知装置，用于通知正在执行所述校准模式和所述操作模式中的哪一个。

9.根据权利要求8所述的输入装置，

其中，所述通知装置是发光显示装置，

其中，当执行所述校准模式时，所述第一执行装置使所述发光显示装置发出第一发光模式的光，以及

其中，当执行所述操作模式时，所述第二执行装置使所述发光显示装置发出与所述第一发光模式不同的第二发光模式的光。

10.根据权利要求8所述的输入装置，

其中，所述通知装置是声音生成装置，

其中，当执行所述校准模式时，所述第一执行装置使所述声音生成装置生成第一声音模式的声音，以及

其中，当执行所述操作模式时，所述第二执行装置使所述声音生成装置生成与所述第一声音模式不同的第二声音模式的声音。

11.根据权利要求1所述的输入装置，还包括：

非易失性存储部，用于存储通过执行所述校准模式获得的第一校正值。

12.根据权利要求11所述的输入装置，

其中，当通过新执行所述校准模式获得的第二校正值和存储在所述存储部中的所述第一校正值之间的差等于或小于第一阈值时，所述第一执行装置就通过替换所述第一校正值将所述第二校正值存储在所述存储部中。

13.根据权利要求11所述的输入装置，

其中，当通过新执行所述校准模式获得的第二校正值等于或小于第二阈值时，所述第一执行装置就通过替换所述第一校正值将所述第二校正值存储在所述存储部中。

14.根据权利要求13所述的输入装置，

其中，当所述第二校正值超过所述第二阈值时，所述第一执行装置再次执行所述校准模式，以及

其中，当通过再次执行所述校准模式获得的第三校正值和所述第二校正值之间的差等于或小于第三阈值时，所述第一执行装置就通过替换所述第一校正值将所述第二校正值、所述第三校正值以及所述第二校正值和所述第三校正值的平均值中的一个存储在所述存储部中。

15.根据权利要求1所述的输入装置，

其中，当执行所述校准模式时所述检测信号的幅度超过第四阈值时，所述第一执行装置取消执行所述校准模式。

16.一种控制系统，包括：

输入装置，包括：

外壳；

传感器模块，包括基准电位，并输出与所述外壳的移动相对应的、相对于所述基准电位的电位波动，作为检测信号；

速度计算单元，用于基于所述传感器模块的输出来计算作为用于移动指示器的速度值的指示器速度值；

传送单元，用于传送由所述速度计算单元计算的所述指示器速度值，

第一执行装置，用于执行作为用于校正所述基准电位的处理的校准模式；

第二执行装置，用于根据由所述速度计算单元计算的所述指示器速度值来执行作为用于在画面上移动所述指示器的处理的操作模式；和

开关，用于根据来自外部的输入操作，将执行所述校准模式切换到执行所述操作模式或相反；以及

控制装置，包括：

接收装置，用于接收关于从所述传送单元传送的所述指示器速度值的信息，以及

显示控制装置，用于根据由所述接收装置接收的所述指示器速度值来控制所述指示器在所述画面上的显示位置，

其中，所述校准模式由校准准备模式和随后的校准处理模式构成，并且所述校准准备模式包括基于所述传感器模块的输出判定所述外壳的静态的处理和延缓开始校准直到由于所述开关将所述操作模式切换到所述校准模式而过去了预定时间的处理。

17.根据权利要求16所述的控制系统，还包括：

通知装置，用于通知正在执行所述校准模式和所述操作模式中的哪一个。

18.根据权利要求17所述的控制系统，

其中，所述通知装置是显示装置，用于当执行所述校准模式时显示第一显示模式，而当执行所述操作模式时显示与所述第一显示模式不同的第二显示模式。

19.根据权利要求17所述的控制系统，

其中，所述通知装置是声音生成装置，用于当执行所述校准模式时生成第一声音模式的声音，而当执行所述操作模式时生成与所述第一声音模式不同的第二声音模式的声音。

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