CN101598980B - 输入设备、控制设备、控制系统及控制方法 - Google Patents

输入设备、控制设备、控制系统及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明披露了一种输入设备、控制设备、控制系统及控制方法，其中，该输入设备包括：主体，由用户以使用屏幕上的指示器指示在所述屏幕上预定位置的第一操作形式和与第一操作形式不同的第二操作形式来操作；操作形式检测部，用于检测主体的操作形式为第一操作形式和第二操作形式中的哪一个；移动检测部，用于检测主体的移动；以及操作部，用于根据主体的操作形式在对应于第一操作形式的第一运算模式与对应于所述第二操作形式的第二运算模式之间切换，并计算对应于与所检测的主体的移动相对应的指示器在所述屏幕上的移动的对应移动值。通过本发明，在多个用户都使用输入设备的情况下，能够满足每个用户的操作感。

Description

输入设备、控制设备、控制系统及控制方法
相关申请的交叉参考
本发明包含于2008年6月2日向日本专利局提交的日本优先权专利申请JP 2008-144576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GUI(图形用户接口)的输入设备、用于基于从输入设备输出的信息控制GUI的控制设备、包括那些设备的控制系统及其控制方法。
背景技术
指示装置(具体地，鼠标和触摸板)被用作广泛用于PC(个人计算机)的GUI的控制器。与相关技术中的PC的HI(人机接口)不同，GUI现在开始用作在具有作为图像媒体的例如电视机的起居室等中所使用的AV设备和游戏装置的接口。提出了用户能够进行三维操作的各种指示装置作为用于这种类型的GUI的控制器(例如，见日本专利申请公开第2001-56743号和日本专利第3,748,483号)。
因为这些类型的指示装置被3维操作，所以手动成为一个问题。为了校正手动，存在用于使用带限制器从检测用户操作移动的传感器的输出信号中去除与手动相对应的频率的装置(例如，见日本专利第3,506,878号([0060]和[0062]段)；下文称作专利文件3)。例如，专利文件3披露了一种带限制器去除0.5Hz～15Hz范围的频率的实例。
存在用于指示装置的其他操作方法。例如，披露了一个通过用户在像握笔一样握住笔型输入设备的同时移动来输入文字的实例(例如，见专利文件3)。
发明内容
如上所述，存在用于指示装置的各种操作形式。因此，认为在指示装置的速度与屏幕上的指示器的速度之间存在适当的关系，用户会随操作形式而感受到更高的可操作性。
鉴于上述情况，需要适于诸如指示装置的输入设备的操作形式的易于操作的输入设备、控制设备、控制系统以及控制方法。
还需要能够获得当多个用户使用输入设备时满足每个用户的操作感受的输入设备、控制设备、控制系统以及控制方法。
根据本发明的一个实施例，提供了一种输入设备，该输入设备包括主体、操作形式检测装置、移动检测装置以及运算装置。用户以使用屏幕上的指示器来指示屏幕上的预定位置的第一操作形式以及与第一操作形式不同的第二操作形式来操作主体。操作形式检测装置检测主体的操作形式为第一操作形式和第二操作形式中的哪一个。移动检测装置检测主体的移动。运算装置根据通过操作形式检测装置检测的主体的操作形式将对应于第一操作形式的第一运算模式选择性地切换成对应于第二操作形式的第二运算模式或相反，并且计算与指示器屏幕上的移动相对应的对应移动值，指示器的移动对应于所检测的主体的移动。
由于运算装置使用分别与第一操作形式和第二操作形式相对应的运算模式来计算对应的移动值，所以能够获得与第一运算模式和第二操作形式相匹配的操作感。
对应的移动值为关于在屏幕上移动指示器的速度值、加速度值或移动量。
第一操作形式可以为用户通过三维移动主体来指示在屏幕上的预定位置的操作形式。
第二操作形式可以为用于通过用户移动主体所进行的手写输入的操作形式。通过手写输入操作来输入文字、图形、记号、或符号等。
运算装置可以计算与主体移动相对应的速度相关值，使在作为计算得到的速度相关值的输出值中的预定频率范围的输出值以根据速度相关值设定的第一比例曲线(scale profile)的比例因子衰减，并计算衰减后的输出值作为对应移动值，并且第一比例曲线可以在使用第一运算模式的情况与使用第二运算模式的情况之间不同。
由于运算装置使预定频率的信号的输出值衰减，所以比例因子的值变为小于1。预定频率范围与对应于手动的频率范围一样。因此，即使当主体发生包括手动的振动时，用户也能够通过屏幕上的指示器来执行精确的指示操作。此外，由于根据输入设备的移动适当地控制比例因子，所以用户能够操作输入设备，而不会感到例如作为衰减功能的特性的相位滞后。
速度相关值为速度值或角速度值。
移动检测装置可以包括加速度传感器或角速度传感器中的至少一个。当移动检测装置包括加速度传感器时，可以基于通过加速度传感器获得的主体的加速度值来计算作为速度相关值的速度值。当移动检测装置包括角速度传感器时，可以通过基于由角速度传感器获得的主体的角速度值的操作来获得速度值，或者可以使用关于角速度值和速度值的查找表来读出存储在存储器等中的速度值。
在第一运算模式下，运算装置可以控制比例因子，使比例因子随速度相关值的增大而逐渐减小，直到速度相关值达到第一阈值，并且控制比例因子，使比例因子随速度相关值的增大而逐渐增大，直到已超过第一阈值的速度相关值达到比第一阈值更大的第二阈值。可以认为关于等于或小于易于发生手动的第一阈值的速度相关值的范围，当速度相关值在从接近于0的值到第一阈值的范围内时，手动量与速度相关值一起增大。因此，由于比例因子随速度相关值在这个范围内增大而逐渐减小，所以能够消除用户操作中的不协调性。此外，认为手动量随速度相关值在达到第一阈值之后增大而变得更小。因此，通过比例因子逐渐增大，直到已超过第一阈值的速度相关值达到第二阈值，能够消除用户操作中的不协调性。
术语“逐渐”是指“几乎连续地”、“逐步地”或它们的结合。
运算装置还可以包括能够存储时间上连续的预定数量的速度相关值的存储装置和用于判定所存储的预定数量的速度相关值的符号是否相同的判定装置。当预定数量的速度相关值的符号相同时，可以停止输出装置的衰减功能，或者可以控制比例因子以使衰减功能减弱。
移动检测装置可以包括加速度检测装置，用于检测与主体的移动相对应的加速度值，并且运算装置可以基于检测到的加速度值来控制比例因子。
运算装置可以计算与主体的移动相对应的速度相关值，并且在使用第一运算模式和使用第二运算模式的两种情况下，将已输出的速度相关值乘以根据速度相关值设定的第二比例曲线的比例因子，从而计算对应的移动值。第二比例曲线在使用第一运算模式的情况与使用第二运算模式的情况之间可以不同。第二比例曲线按照根据速度相关值而设定与第一比例曲线相同，但是不像第一比例曲线一样以预定频率的输出值为目标。
在第一运算模式下，当所输出的速度相关值处于第一阈值与大于第一阈值的第二阈值之间的第一范围内时，运算装置可以可变地控制第二比例曲线的比例因子，并且当所输出的速度相关值处于超过第二阈值的第二范围内时，将第二比例曲线的比例因子控制为恒定的。第一阈值可以被设定为0或大于0的值。
运算装置可以控制第二比例曲线的比例因子，使得第二比例曲线的比例因子随速度相关值在第一范围内增大而增大。
当计算得到的速度相关值处于0与第一阈值之间的第三范围内时，运算装置可以将比例因子控制为恒定。因此，因为根据在主体开始移动时(主体开始移动的瞬间)的操作，指示器的移动变为线性的，所以指示器开始平稳地移动。
操作形式检测装置可以是为主体提供的机械开关。可选地，在将操作形式检测装置提供给控制设备的情况下，操作形式检测装置可以包括用于输出包括第一区和第二区的屏幕数据的装置以及判定装置，该判定装置用于当指示器位于第一区内时判定主体以第一操作形式来操作，并且当指示器位于第二区内时判定主体以第二操作形式来操作。
运算装置可以计算沿屏幕上的第一轴的第一对应移动值和沿与第一轴不同的第二轴的第二对应移动值来作为对应的移动值，移动检测装置可以包括加速度传感器，以检测在对应于第一轴的主体的第一方向上的第一加速度值和与第一方向不同的主体的第二方向上的第二加速度值，该第二方向相应于第二轴，并且操作形式检测装置可以检测当已检测到的第一加速度值和第二加速度值的绝对值都等于或小于阈值时，第一操作形式已被切换到作为用于手写输入的操作形式的第二操作形式。换句话说，第一操作形式由于主体的位置改变而被切换到第二操作形式或相反。
作为阈值判定目标的值并不限于第一加速度值和第二加速度值的绝对值。例如，该值可以为第一加速度值和第二加速度值的合成矢量或其他运算值。
运算装置可以计算沿着屏幕上的第一轴的第一对应移动值和沿着与第一轴不同的第二轴的第二对应移动值来作为对应的移动值，移动检测装置可以包括加速度传感器，以检测在对应于第一轴的主体的第一方向上的第一加速度值、与第一方向不同的主体的第二方向上的第二加速度值(该第二方向对应于第二轴)、以及与第一方向和第二方向都不同的主体的第三方向上的第三加速度值，并且操作形式检测装置可以检测当检测到的第三加速度值的绝对值超过阈值时，第一操作形式已被切换到作为用于手写输入的操作形式的第二操作形式。
主体可以包括被用户按下的用于输入键入码的键入按钮，并且操作形式检测装置可以检测当按下键入按钮并因此输入键入码时，第一操作形式已被切换到作为用于手写输入的操作形式的第二操作形式。在很多情况下，作为拖曳操作来执行手写输入操作。因此，只要当进行拖曳操作时检测到操作形式的切换，用于检测切换的附加硬件等变得不必要。
根据本发明的实施例，提供了一种控制设备，该控制设备基于从输入设备输出的关于速度相关值的信息来控制指示器在屏幕上的移动，该输入设备包括：主体，通过用户以使用屏幕上的指示器来指示屏幕上的预定位置的第一操作形式和与第一操作形式不同的第二操作形式操作；操作形式检测装置，用于检测主体的操作形式为第一操作形式和第二操作形式中的哪一个；以及速度相关值计算装置，用于计算与检测到的主体的移动的速度相关的速度相关值。在这种情况下，控制设备包括接收装置和运算装置。接收装置接收关于速度相关值的信息。运算装置根据通过操作形式检测装置检测到的主体的操作形式将对应于第一操作形式的第一运算模式切换为对应于第二操作形式的第二运算模式或相反，并且基于接收到的关于速度相关值的信息来计算与指示器在屏幕上的移动相对应的对应移动值，该指示器的移动对应于主体的移动。
在权利要求的范围内的前序部分“控制装置控制...”被提出用于阐明本发明实施例的内容，并且本发明的发明者和申请者无意将前序部分作为已知的技术。在下面的描述中同理。
根据本发明的另一个实施例，提供了一种控制设备，该控制设备基于从输入设备输出的关于检测值的信息来控制指示器在屏幕上的移动，该输入设备包括：主体，通过用户以使用屏幕上的指示器来指示屏幕上的预定位置的第一操作形式和与第一操作形式不同的第二操作形式操作；操作形式检测装置，用于检测主体的操作形式为第一操作形式和第二操作形式中的哪一个；移动检测装置，用于检测主体的移动；以及输出装置，用于输出已检测到的检测值。在这种情况下，控制设备包括接收装置和运算装置。接收装置接收关于检测值的信息。运算装置基于接收到的检测值来计算与主体的移动的速度相关的速度相关值，根据通过操作形式检测装置所检测的主体的操作形式将对应于第一操作形式的第一运算模式切换成对应于第二操作形式的第二运算模式或相反，并且基于关于计算得到的速度相关值的信息来计算与指示器在屏幕上的移动相对应的对应移动值，该指示器的移动对应于主体的移动。
根据本发明的另一个实施例，提供了一种控制设备，该控制设备基于从输入设备输出的关于速度相关值的信息来控制指示器在屏幕上的移动，该输入设备包括：主体，通过用户以使用屏幕上的指示器来指示屏幕上的预定位置的第一操作形式和与第一操作形式不同的第二操作形式操作；移动检测装置，用于检测主体的移动；以及速度相关值计算装置，用于计算与所检测的主体的移动的速度相关的速度相关值。在这种情况下，控制设备包括接收装置、操作形式检测装置以及运算装置。接收装置接收关于速度相关值的信息。操作形式检测装置检测主体的操作形式为第一操作形式和第二操作形式中的哪一个。运算装置根据通过操作形式检测装置所检测的主体的操作形式将对应于第一操作形式的第一运算模式切换到对应于第二操作形式的第二运算模式或相反，并且基于接收到的关于速度相关值的信息来计算与指示器在屏幕上的移动相对应的对应移动值，该指示器的移动对应于主体的移动。
根据本发明的实施例，提供了一种控制系统，该控制系统包括输入设备和控制设备。输入设备包括主体、操作形式检测装置、移动检测装置、运算装置以及输出装置。用户以使用屏幕上的指示器来指示屏幕上的预定位置的第一操作形式以及与第一操作形式不同的第二操作形式来操作主体。操作形式检测装置检测主体的操作形式为第一操作形式和第二操作形式中的哪一个。移动检测装置检测主体的移动。运算装置根据通过操作形式检测装置所检测的主体的操作形式将对应于第一操作形式的第一运算模式切换到对应于第二操作形式的第二运算模式或相反，并计算与指示器在屏幕上的移动相对应的对应移动值，该指示器的移动对应于所检测的主体的移动。输出装置输出关于计算得到的对应移动值的信息。控制设备包括接收装置和坐标值生成装置。接收装置接收所输出的关于对应移动值的信息。坐标值生成装置根据所接收的对应移动值来生成屏幕上的指示器的坐标值。
根据本发明的实施例，提供了一种控制方法，该控制方法包括：检测输入设备的主体的移动；检测主体的操作形式为用户使用屏幕上的指示器来指示屏幕上的预定位置的第一操作形式和与第一操作形式不同的第二操作形式中的哪一个；以及根据所检测的主体的操作形式将对应于第一操作形式的第一运算模式切换到对应于第二操作形式的第二运算模式或相反，并且计算与指示器在屏幕上的移动相对应的对应移动值，该指示器的移动对应于所检测的主体的移动。
根据本发明的另一个实施例，提供了一种输入设备，该输入设备包括主体、移动检测装置、速度相关值计算装置、输出装置、存储装置以及输出控制装置。移动检测装置检测主体的移动。速度相关值计算装置计算与所检测的主体的移动的速度相关的速度相关值。输出装置使在作为计算得到的速度相关值的输出值中的预定频率范围的输出值以根据速度相关值设定的比例曲线的比例因子衰减，并且输出衰减后的输出值来作为对应于指示器在屏幕上的移动的对应移动值。存储装置彼此相关联地存储用于识别多个用户的多个识别信息和为多个识别信息中的每个设定的关于比例曲线的信息。输出控制装置控制输出装置，以当多个用户中的一个选择多个识别信息中的一个时，基于在多个关于比例曲线的信息中对应于所选的识别信息的关于比例曲线的信息输出对应移动值。
因此，在多个用户使用输入设备的情况下，能够获得满足每个用户的操作感。
存储装置可以存储多个识别信息中的至少一个识别信息作为关于对应于主体的移动的手势操作的信息。
根据本发明的另一个实施例，提供了一种控制设备，该控制设备基于作为从输入设备输出的速度相关值的输出值来控制指示器在屏幕上的移动，该输入设备包括主体、用于检测主体的移动的移动检测装置、以及用于计算与所检测的主体的移动的速度相关的速度相关值的速度相关值计算装置。在这种情况下，控制设备包括接收装置、输出装置、存储装置以及输出控制装置。接收装置接收已输出的输出值。输出装置使在作为速度相关值的接收到的输出值中的预定频率范围的输出值以根据速度相关值设定的比例曲线的比例因子衰减，并且输出衰减后的输出值作为对应于指示器在屏幕上的移动的对应移动值。存储装置彼此相关联地存储用于识别多个用户的多个识别信息和为多个识别信息的每个设定的关于比例曲线的信息。输出控制装置控制输出装置，以当多个用户中的一个选择多个识别信息中的一个时，基于在多个关于比例曲线的信息中对应于所选的识别信息的关于比例曲线的信息来输出对应移动值。
根据本发明的另一个实施例，提供了一种控制方法，该控制方法包括：检测输入设备的主体的移动；计算与所检测的主体的移动的速度相关的速度相关值；通过输出装置使在作为计算得到的速度相关值的输出值中预定频率范围的输出值以根据速度相关值设定的比例曲线的比例因子衰减，并且输出衰减后的输出值作为对应于指示器在屏幕上的移动的对应移动值；彼此相关联地存储用于识别多个用户的多个识别信息和为多个识别信息中的每个设定的关于比例曲线的信息；并且控制输出装置，以当多个用户中的一个选择多个识别信息中的一个时，基于在多个关于比例曲线的信息中对应于所选的识别信息的关于比例曲线的信息来输出对应移动值。
根据本发明的另一个实施例，提供了一种输入设备，该输入设备包括主体、移动检测装置、操作部、输出装置、停止装置、存储装置以及时间控制装置。移动检测装置检测主体的移动。操作部由用户操作。输出装置输出与所检测的主体的移动相对应的、用于使指示器在屏幕上移动的移动命令，并且当通过对操作部的操作输入与主体的移动无关的操作信号时，输出对应于所输入的操作信号的操作命令。停止装置在输入操作信号或取消操作信号的输入以后的预定停止时期期间停止屏幕上的指示器的移动。存储装置彼此相关联地存储用于识别多个用户的多个识别信息和为多个识别信息中的每个设定的关于停止时期的信息。当多个用户中的一个选择多个识别信息中的一个时，时间控制装置基于在多个关于停止时期的信息中对应于所选择的识别信息的关于停止时期的信息来控制停止装置停止指示器的移动的时期。
根据本发明的另一个实施例，提供了一种控制设备，该控制设备至少基于从输入设备输出的移动命令和操作信号来控制屏幕上的指示器的移动，该输入设备包括：主体；移动检测装置，用于检测主体的移动；操作部，由用户操作；以及输出装置，用于输出与所检测的主体的移动相对应的用于使指示器在屏幕上移动的移动命令、当通过对操作部的操作输入与主体的移动无关的操作信号时对应于所输入的操作信号的操作命令、以及操作信号。在这种情况下，控制设备包括接收装置、坐标值生成装置、停止装置、存储装置以及时间控制装置。接收装置至少接收移动命令和操作信号。坐标值生成装置根据接收到的移动命令来生成屏幕上的指示器的坐标值。停止装置在接收操作信号或取消操作信号的接收之后的预定停止时期期间停止屏幕上的指示器的移动。存储装置彼此相关联地存储用于识别多个用户的多个识别信息和为多个识别信息中的每个设定的关于停止时期的信息。当多个用户中的一个选择多个识别信息中的一个时，时间控制装置基于在多个关于停止时期的信息中对应于所选的识别信息的关于停止时期的信息来控制停止装置停止指示器的移动的时期。
根据本发明的另一个实施例，提供了一种控制方法，该控制方法包括：检测输入设备的主体的移动；通过输入设备输出与所检测的主体的移动相对应的用于使指示器在屏幕上移动的移动命令；当通过对为输入设备提供并由用户操作的操作部的操作向输入设备输入与主体的移动无关的操作信号时，输出对应于所输入的操作信号的操作命令；在操作信号的输入之后或取消操作信号的输入之后的预定停止时期期间停止屏幕上的指示器的移动；彼此相关联地存储用于识别多个用户的多个识别信息和为多个识别信息中的每个设定的关于停止时期的信息；以及当多个用户中的一个选择多个识别信息中的一个时，基于在多个关于停止时期的信息中对应于所选的识别信息的关于停止时期的信息来控制停止指示器的移动的时期。
在以上的描述中，被描述为“...装置”的元件可以通过硬件或软件及硬件来实现。当这些元件通过软件和硬件来实现时，硬件至少包括用于存储软件程序的存储装置。典型地，通过选择性使用CPU(中央处理器)、MPU(微处理单元)、RAM(随机存取存储器)、ROM(只读存储器)、DSP(数字信号处理器)、FPGA(现场可编程门阵列)、ASIC(专用集成电路)、NIC(网络接口卡)、WNIC(无线NIC)、调制解调器、光盘、磁盘以及闪存中的至少一个来构造硬件。
下面，如附图中所示出的，从对本发明的优选实施例的以下详细描述中，本发明的上述和其他目的、特征和优点将更加显而易见。
附图说明
图1是示出了根据本发明实施例的控制系统的示图；
图2是示出了输入设备的透视图；
图3是示出了输入设备的电结构的框图；
图4是示出了输入设备的截面图；
图5是示出了传感器单元的透视图；
图6是示出了在显示设备上所显示的屏幕的实例的示图；
图7是示出了用于说明移动输入设备的方式及指示器相应地在屏幕上移动的方式的典型实例的示图；
图8是示出了当以手写输入操作形式操作输入设备时用户握住输入设备的主体的方式的示图；
图9是示出了用于实现抖动(shake)校正功能的输入设备的结构的框图；
图10是示出了控制系统的基本操作的流程图；
图11是示出了在手动的频率范围内的典型频率(例如，15Hz)处的滤波器特性的实例的图表；
图12A～图12D是示出了分别对应于图11中所示的校正前速度值a～d的滤波器频率特性的图表；
图13是示出了多个抖动校正比例曲线图案的图表；
图14A是示出了在使用抖动校正比例曲线C的情况下使用手写输入软件输入了字母的屏幕实例的示图，以及图14B是示出了在停止滤波器功能的情况下输入了字母的屏幕实例的示图；
图15是示出了在抖动校正比例曲线的比例因子不恒定的情况下抖动校正的操作的流程图；
图16是示出了根据与图15所示的操作的实施例不同的实施例的输入设备的操作的流程图；
图17A是示出了作为在此实施例中所使用的滤波器的特性的抖动校正比例曲线的图表，以及与图17A相比，图17B是示出了比例因子从校正前速度值0减小至Th2的速率被降低的实例的图表；
图18A～图18E是示出了分别对应于图17B中所示的抖动校正比例曲线a～e的比例因子频率特性的图表；
图19是示出了根据又一个实施例的输入设备的操作的流程图；
图20是示出了在控制设备执行主要操作的情况下的控制系统的流程图；
图21是示出了在检测操作形式之间的切换时使用GUI的情况下的屏幕的实例的示图；
图22是示出了用于说明在使用GUI的情况下的另一种操作形式检测方法的示图；
图23是示出了用于在指示操作形式和手写输入操作形式之间的切换的第四检测方法的流程图；
图24示出了第四检测方法的另一个实施例的流程图；
图25示出了使用速度校正比例曲线的指示器速度值计算方法的流程图；
图26示出了步骤807～810的处理的流程图；
图27A是示出了比例因子值Kx和/或Ky的比例曲线(具体地，在指示操作形式下所使用的比例曲线)的图表，以及图27B是示出了通过图27A中所示的比例曲线所获得的速度校正比例曲线的图表；
图28是示出了多个速度校正比例曲线的实例的图表；
图29是示出了根据另一个实施例的比例曲线的图表；
图30A是示出了根据又一个实施例的比例曲线的图表，以及图30B是示出了通过图30A中所示的比例曲线所获得的速度曲线的图表；
图31A是示出了由用户使用图27B中所示的速度校正比例曲线通过用输入设备的手写输入操作所绘制的圆圈的示图，以及图31B是示出了使用例如在图28中所示的线性速度校正比例曲线c所绘制的圆圈的示图；
图32是示出了用于授权使用控制系统的多个用户的屏幕的实例的示图；
图33是示出了设定关于输入设备的操作的调节参数的屏幕实例的示图；
图34是示出了实现用于将指示器停止预定时期的处理的输入设备的操作的流程图；
图35是示出了用于实现图34中所示的操作的输入设备的功能框图；
图36是示出了将授权按钮的功能分配给输入设备上的物理按钮的输入设备的示意图；
图37是根据本发明的又一个实施例的输入设备(指示装置)的前视图；
图38是图37中所示的输入设备的后视图；
图39是图37中所示的输入设备的右手侧视图；
图40是图37中所示的输入设备的左手侧视图；
图41是图37中所示的输入设备的平面图；
图42是图37中所示的输入设备的底视图；
图43是在前面示出图37中所示的输入设备的上面和正面的透视图(参考图)；
图44是示出了在前面示出图37中所示的输入设备的上面和正面的透视图(参考图)；
图45是示出了在前面示出图37中所示的输入设备的底面和正面的透视图(参考图)；以及
图46是示出了在前面示出图37中所示的输入设备的底面和背面的透视图(参考图)。
具体实施方式
下文中，将参照附图来描述本发明的实施例。
图1是示出了根据本发明实施例的控制系统的示图。控制系统100包括显示设备5、控制设备40以及输入设备1。
图2是示出了输入设备1的透视图。输入设备1具有用户能够握住的尺寸。输入设备1为笔型的，并且用户能够像握笔一样握住输入设备1。
输入设备1包括主体10以及包括设置在主体10的上部的四个按钮11～14等的操作部22。置于主体10的一个端部处的按钮11为所谓的键入按钮，并起到作为用于例如PC的输入装置的鼠标的左键的作用，并且置于主体10的中心处的按钮12起到例如鼠标的右键的作用。
例如，可以通过移动输入设备1同时按下按钮11来执行“拖放”操作，并且可以通过双击按钮11来打开文件。
按钮13具有作为用于使显示在屏幕3上的图像前进至下一图像的前进按钮的功能，以及按钮14具有作为用于再次显示在屏幕3上所显示的图像之前的图像的后退按钮的功能。按钮13和14的功能可以是相反的。可以通过长按按钮13(或14)来执行滚转操作。能够任意改变按钮11～14的位置、所发布的命令的内容等。
图3是示出了输入设备1的电结构的框图。图4是输入设备1的截面图。
输入设备1包括在移动检测装置中理念上所包括的传感器单元17、控制单元30以及电池组23。
图5A和图5B是示出了传感器单元17的透视图。
如图5A所示，传感器单元17包括加速度传感器单元16，用于检测不同角度(例如，沿着两条正交轴(X轴和Y轴))的加速度。具体地，加速度传感器单元16包括两个传感器，即，用于X′轴方向的加速度传感器161和用于Y′轴方向的加速度传感器162。
如图5B所示，传感器单元17还包括用于检测关于两条正交坐标轴的角加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，用于偏转(yaw)方向的角速度传感器151和用于间距方向的角速度传感器152。
加速度传感器单元16和角速度传感器单元15被封装并分别安装在电路板25的第一表面上和该电路板在第一表面的另一侧上的第二表面上。通过这样将加速度传感器单元16和角速度传感器单元15分别安装在电路板25的第一表面和第二表面上，能够减小电路板25的主表面的面积，从而能够减小传感器单元17的尺寸。因此，可以更容易将传感器17合并到主体10中。
作为分别用于偏转方向和俯仰方向的角速度传感器151和152中的每个，使用了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′-轴方向和Y′-轴方向的加速度传感器161和162中的每个，可以使用诸如压阻传感器、压电传感器或电容传感器的任意传感器。角速度传感器151和152中的每个都不限于振动陀螺传感器，并且还可以使用旋转顶陀螺传感器、环形激光陀螺传感器、气体流量(gas rate)陀螺传感器等。
在关于图2、图4等的描述中，为了方便，主体10的纵向被称作Z′方向，主体10的厚度方向被称作Y′方向，以及主体10的宽度方向被称作X′方向。在这种情况下，如图4所示，传感器单元17被合并到主体10中，以使其上安装了加速度传感器单元16和角速度传感器单元15的电路板25的表面变得基本上平行于X′-Y′平面。因此，如上所述，传感器单元16和15中的每个均检测关于两条轴(即，X′轴和Y′轴)的物理量。
在说明书中，使用X′轴、Y′轴以及Z′轴来表示随输入设备1移动的坐标系统(即，对于输入装置1固定的坐标系统)，而使用X轴、Y轴以及Z轴来表示绝对静止的坐标系统(即，惯性坐标系统)。此外，关于输入设备1的移动，关于X′轴的旋转方向有时称作俯仰方向，关于Y′轴的旋转方向有时称作偏转方向，并且关于Z′轴(滚转轴)的旋转方向有时称作滚转方向。
如图3和图4所示，控制单元30包括主基板18、安装在主基板18上的MPU 19(或CPU)、晶体振荡器20、收发器21、开关31～34以及印刷在主基板18上的天线(未示出)。
MPU 19包括其所必需的内置型易失性或非易失性存储器。MPU 19被输入有来自传感器单元17的检测信号、来自操作部22的操作信号等，并且响应于那些输入信号来执行各种操作处理，以便生成预定的控制信号。可以与MPU 19分离地设置存储器。可以使用DSP、FPGA等来代替MPU 19。
典型地，传感器单元17输出模拟信号。在这种情况下，MPU 19包括A/D(模拟/数字)转换器。可选地，传感器单元17可以为包括A/D转换器的单元。
收发器21经由天线将由MPU 19生成的控制信号作为RF无线电信号传送至控制设备40。
晶体振荡器20生成时钟并将它们提供给MPU 19。使用太阳能干电池、可再充电电池等作为电池23。
开关31～34分别对应于按钮11～14，并且开/关操作信号通过这些开关被输入至MPU 19。
如图1所示，控制设备40为计算机，并且包括MPU 35(或CPU)、RAM 36、ROM 37、显示控制部42、视频RAM 41、天线39以及收发器38。
收发器38经由天线39接收从输入设备1所传送的控制信号。MPU 35分析控制信号，并且执行各种操作处理。在MPU 35的控制下，显示控制部42主要生成将在显示设备5的屏幕3上显示的屏幕数据。作为显示控制部42的工作区的视频RAM 41临时存储所生成的屏幕数据。如随后描述，例如，移动命令、操作命令、速度相关值的信号、加速度信号或其他信号作为例如控制信号被从输入设备1传送。
控制设备40可以为专用于输入设备1的设备，或者可以为PC等。控制设备40不限于PC，并且可以为用显示设备5、视听设备、投影仪、游戏装置、车载导航系统等整体形成的计算机。
显示设备5的实例包括液晶显示器和EL(电致发光)显示器，但并不限于此。可选地，显示设备5可以为用显示器整体构成并能够接收电视广播等的设备。
图6是示出了在显示设备5上所显示的屏幕3的实例的示图。诸如图标4和指示器2的UI显示在屏幕3上。图标为屏幕3上表示计算机的程序功能、执行命令、文件内容等的图像。应注意，在屏幕3上，水平方向被称作X轴方向，而垂直方向被称作Y轴方向。
接下来，将给出关于移动输入设备1的方式和指示器2相应地在屏幕3上移动的方式的典型实例的描述。图7示出了其说明图。
如图7A和7B所示，用户握住输入设备1，以使输入设备1的按钮11～14的一侧面向上，并且设置了键入按钮11的主体10的端部对准显示设备5的一侧。在这种状态下，传感器单元17的电路板25(参见图5A和5B)接近于与显示设备5的屏幕3平行，并且作为传感器单元17的检测轴(X′轴和Y′轴)的两个轴分别对应于屏幕3上的水平轴(X轴)(俯仰轴)和垂直轴(Y轴)(偏转轴)。下文中，如图7A和7B所示的输入设备1的位置将被称作参考位置。
如图7A所示，在参考位置，用户在纵向(即，俯仰方向)上摆动手腕或手臂。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ay(第二或第一加速度值)，并且用于俯仰方向的角速度传感器152检测关于X′轴的角速度ωθ作为角相关值。基于这些检测值，控制设备40控制指示器2的显示，使得指示器2在Y轴方向上移动。
同时，如图7B所示，在参考位置，用户在横向(即，偏转方向)上摆动手腕或手臂。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ax(第一或第二加速度值)，并且用于偏转方向的角速度传感器151检测关于Y′轴的角速度ωψ作为角相关值。基于这些检测值，控制设备40控制指示器2的显示，使得指示器2在X轴方向上移动。
图8是示出了当以手写输入操作形式操作输入设备1时用户握住设备装置1的主体10的方式的示图。用户在握住主体10的同时执行手写输入操作，使得其安装了传感器单元17的端部面向下。在下文中，如图8所示的主体10的位置将被称作笔位置。
基于每隔预定数量的时钟(第一时钟)所获得的加速度值和角速度值，输入设备1的MPU 19通常每隔第一时钟计算在X-轴方向和Y-轴方向上的速度值，并且输出速度值。根据速度值计算方法，MPU 19在某些情况下每隔大于第一时钟的第二时钟输出X-轴方向和Y-轴方向上的速度值。
控制设备40将输入设备1每单位时间在X轴方向或偏转方向上的位移转换成指示器2在屏幕3的上的X轴上的位移量，并且将输入设备1每单位时间在Y轴方向或间距方向上的位移转换成指示器2在屏幕3上的Y轴方向上的位移量，从而移动指示器2。典型地，关于每隔第一或第二时钟所提供的速度值，控制设备40的MPU35将已提供的第n个速度值与已提供的第(n-1)个速度值相加。因此，已提供的第n个速度值对应于指示器2的位移量，并且生成了屏幕3上的指示器2的坐标信息。在这种情况下，控制设备40的MPU 35主要用作坐标信息生成装置。
为了抑制与由用户的手动所引起的输入设备1的主体10的振动对应的指示器2的移动，此实施例的控制系统100包括使在关于通过MPU 19所计算的主体10的速度的输出值中的预定频率范围的信号的输出值以预定的比例因子衰减的功能。输入设备1通常具有该功能。
图9是示出了用于实现该功能的输入设备1的结构的框图。输入设备1包括速度计算部29、滤波器27、控制部28以及存储器26。速度计算部29、滤波器27、控制部28以及存储器26主要是MPU19的功能元件。
速度计算部29基于从传感器单元17输出的物理量(例如，从加速度传感器单元16输出的X′-轴方向和Y′-轴方向上的加速度值)来计算主体10在X′-轴方向和Y′-轴方向上的速度值。
滤波器27使在通过速度计算部29计算得到的速度值中的预定频率范围的信号的速度值以预定的比例因子衰减。预定的频率范围为对应于手动的频率范围。频率范围通常为1Hz～20Hz，但并不限于此。下文中，预定的频率将被称作抖动频率。滤波器27由数字滤波器构成。
接下来，将描述如上所述所构成的控制系统100的基本操作。图10示出了操作的流程图。
接通输入设备1的电源。例如，用户打开为输入设备1和控制设备40提供的电源开关等，以接通输入设备1的电源。当接通电源时，从角速度传感器单元15输出双轴角速度信号。MPU 19从双轴角速度信号获得第一角速度值ωψ和第二角速度值ωθ(步骤101)。
此外，当接通输入设备1的电源时，从加速度传感器单元16输出双轴加速度信号。MPU 19从双轴加速度信号获得第一加速度值ax和第二加速度值ay(步骤102)。加速度值的信号为对应于在接通电源的点处输入设备1的位置的信号。刚接通电源之后的主体10的位置可以为图7中所示的参考位置、图8中所示的笔位置或其他位置。
应该注意，MPU 19通常与预定的时钟周期同步地执行步骤101和步骤102的处理。
基于加速度值(ax，ay)和角速度值(ωψ，ωθ)，速度计算部29计算速度值(Vx，Vy)(步骤103)。随后，将详细描述通过速度计算部29进行的速度值的计算。第一速度值Vx为在沿着X轴的方向上的速度值，以及第二速度值Vy为在沿着Y轴的方向上的速度值。
对于计算速度值(Vx，Vy)的方法，存在一种这样的方法：速度计算部29通过在将角速度值(ωψ，ωθ)用作用于积分操作的余因子的同时例如对加速度值(ax，ay)进行积分来计算速度值。相反，例如，还存在一种这样的方法：速度计算部29通过操作或通过使用查找表来获得对应于角速度值(ωψ，ωθ)的速度值，并且使用加速度值作为用于该操作的余因子。
可选地，MPU 19将加速度值(ax，ay)除以角速度值(ωψ，ωθ)的微分值(Δωψ，Δωθ)，从而获得主体10的移动的回转半径(Rψ，Rθ)。通过将回转半径(Rψ，Rθ)乘以角速度值(ωψ，ωθ)来计算速度值(Vx，Vy)。
可选地，也可以仅提供加速度传感器单元16作为移动传感器而不是提供角速度传感器单元15，并且通过简单地对加速度值(ax，ay)进行积分来计算速度值(Vx，Vy)。另一方面，也可以仅提供角速度传感器单元15作为移动传感器而不提供加速度传感器单元16，并且通过操作或查找表来计算对应于角速度值(ωψ，ωθ)的速度值(Vx，Vy)。
MPU 19判定是否已在指示操作形式与手写输入操作形式之间切换操作形式(步骤104)。例如，指示操作形式为在如图7A和7B中所示握住主体10的同时使用指示器2来指示屏幕3上的预定位置的指示操作。在图8所示的手写输入操作中，用户通常使用控制设备40的应用软件来输入字母、数字、记号、图片等。在手写输入操作中，用户三维移动主体10或者在书桌、餐桌、地板等上移动主体10以执行手写输入操作。随后，将描述检测主体的当前操作形式为指示操作形式和手写输入操作形式中的哪一个的方法。
当操作形式没有被切换时，MPU 19使用到目前为止已使用的、随后将描述的抖动校正比例曲线来执行抖动校正，而不通过滤波器27改变抖动校正比例曲线。因此，计算对应于屏幕3上的指示器2的速度的指示器速度值(Vx′，Vy′)。典型地，对于抖动校正，MPU 19将在作为步骤103中计算得到的速度值的输出值中在抖动频率范围内的输出值乘以预定的比例因子，以便使输出值衰减。
图11是示出了在抖动频率范围内的典型频率(例如，15Hz)处的滤波器27的特性(下文中，被称作抖动校正比例曲线)的实例的图表。图表中的横坐标轴表示在通过滤波器27进行的校正前输入设备1的速度值(下文中，被称作校正前速度值)，并且纵坐标轴表示在通过滤波器27进行的校正后输入设备1的速度值(下文中，被称作校正后速度值)。速度值具有8位(±128)绝对值。
图表中的虚线表示滤波器的比例因子为1的状态，即，滤波器27的衰减功能没有工作的状态。下文中，当实际上采用小于1的比例因子时所获得的线将被称作校正线A。将由虚线表示的值作为分母并将由校正线A表示的值作为分子的值为比例因子。
为校正前速度值设定阈值Th1、Th2以及Th3。在这个实例中，
为约90～95的校正前速度值被设定为阈值Th1，
为约70的校正前速度值被设定为阈值Th2，并且
为约1～3的校正前速度值被设定为阈值Th3。可以适当地改变阈值Th1～Th3。
此外，如下设定这个实例中的滤波器27的比例因子。
对于0～Th3以及Th1以上的校正前速度值，比例因子被设定为1。换句话说，在这些范围内，校正前速度值和校正后速度值相同。
Th3～Th2，比例因子被设定为随校正前速度值的增大而逐渐减小。
Th2～Th1，比例因子被设定为随校正前速度值的增大而逐渐增大。
图12A～图12D是示出了滤波器27分别对应于图11中所示的校正前速度值a～d的频率特性的实例的图表。从图12A～图12D可以看出，比例因子被设定为随校正前速度值的增大而减小。由于如上所述的比例因子的频率特性，所以图11所示的图表因此为某个典型频率处的抖动校正比例曲线。因此，设定了对于每个频率不同的抖动校正比例曲线的校正线A(例如，具有相同的Th1、Th2等但具有不同的比例因子的校正线)。
因此，控制部28基于输入设备1的速度值来控制滤波器27的比例因子。通过在设计滤波器27时适当地设定通过移动平均所获得的采样周期、抽头数、速度值的比例因子值等来设定滤波器27的比例因子的频率特性。
当在步骤104中判定为是时，MPU 19改变抖动校正比例曲线(步骤106)。随后，MPU 19按照改变后的抖动校正比例曲线来执行抖动校正，从而计算速度值(Vx′，Vy′)(步骤107)。
图13是示出了多个抖动校正比例曲线图案的图表。因为手动速度的各自差别很大，所以本发明的发明者已通过在设计滤波器27时通过用户试验获得抖动速度的大小的分布来确定作为用于抖动校正的目标的速度范围。图13的图表示出其结果。例如，抖动速度的大小被设定为最大振动速度。
在这个实例中，示出了三种类型的抖动校正比例曲线。
抖动校正比例曲线a为2σ内的用于用户的曲线，其中，作为用于抖动校正的目标的速度范围很窄。
抖动校正比例曲线b为4σ内的用于用户的曲线，其中，作为用于抖动校正的目标的速度范围很宽。
抖动校正比例曲线c为具有小于1的比例因子并渐近于横坐标轴的曲线，其中，比例因子为恒定的而与校正前速度值无关。抖动校正比例曲线c主要在手写输入操作形式下被使用。抖动校正比例曲线c具有衰减功能，即，抖动校正的程度大于其他抖动校正比例曲线a和b的程度。
应该注意，类似于图11中所示的速度曲线，在这个实例中，Th1(Th1′)、Th2(Th2′)和Th3被设定用于抖动校正比例曲线a和b。也能够设定另外比图13的抖动校正比例曲线c的比例因子更小的恒定比例因子。
对于相同的频率，关于多个抖动校正比例曲线a～c的信息被预先存储在存储器26等中，并且对于每个抖动校正比例曲线，Th1、Th2、Th1′、Th2′等被存储在存储器26等中。假设尽管用户到目前为止已经正在以指示操作形式操作主体10，但在步骤104中将操作形式切换成手写输入操作形式，那么MPU 19使用用于手写输入的抖动校正比例因子c来计算指示器速度值(Vx′，Vy′)。在手写输入的情况下，通过更低且恒定的比例因子，用户会感到更加容易进行操作，即，能够更容易地输入字母等。
图14A和14B是示出了在本发明的发明者已使用通用的字母输入软件向计算机输入日文字符(代表a、e、i、o、u)并且这些符号被显示在屏幕上的实例的示图。图14A是示出了使用抖动校正比例曲线c的情况，以及图14B示出了停止滤波器功能的情况。从这些图可以看出，通过使用抖动校正比例曲线c，能够消除当输入字符等时用户的微小手动的影响。
应该注意，可以设定具有与抖动校正比例曲线c的比例因子不同的恒定比例因子的一个或多个抖动校正比例曲线。
接下来，使用图15的流程图，将给出关于在步骤105和步骤107中使用例如图11中所示的抖动校正比例曲线和图13中所示的抖动校正比例曲线a或b来执行抖动校正的情况下所执行的处理的描述。具体地，图15是示出了在使用具有非恒定比例因子的抖动校正比例曲线来执行抖动校正的情况下所执行的操作的流程图。
例如，参照图11，MPU 19判定速度值(Vx，Vy)的绝对值(|Vx|，|Vy|)是否小于等于Th1或大于等于Th3(步骤201)。在步骤201中，MPU 19仅需要独立地判定|Vx|和|Vy|中的每个是否小于等于Th1。
然而，本发明并不限于此，并且可以判定速度值(Vx，Vy)的合成矢量([Vx 2+Vy 2]1/2)是否小于等于Th1或大于等于Th3。可选地，可以将|Vx|和|Vy|中较大的一个设定为速度值的代表值，并且可以判定该代表值是否小于等于Th1或大于等于Th3。因此，能够减小MPU19的功耗以及计算量。
当不满足步骤201的条件时，MPU 19的控制部28通过图11所示的抖动校正比例曲线输出具有设定为1的比例因子的速度值。换句话说，MPU 19将从速度计算部29输出的速度值(Vx，Vy)设定为(Vx′，Vy′)(步骤202)，并且通过收发器21将包含速度值(Vx′，Vy′)的信息作为用于在屏幕3上移动指示器2的移动命令传送至控制设备40(步骤S108)。
另一方面，当满足步骤201的条件时，控制部28设定滤波器27的比例因子，该比例因子对应于如图11所示的从速度计算部29输出的速度值的绝对值(|Vx|，|Vy|)(步骤203)。滤波器27使绝对值(|Vx|，|Vy|)以所设定的比例因子衰减并输出(Vx′，Vy′)(步骤204)，并且MPU 19将这些值传送至控制设备40(步骤108)。
因为滤波器27根据这些速度值使抖动频率范围内的速度值动态衰减，所以即使当在主体10中发生包括手动的振动时，用户仍然能够通过屏幕3上的指示器2来执行精确的指示操作。
具体地，在速度值大于Th1的情况(这意味着用户在将指示器2从某个位置移动至屏幕3上的较远位置的中途)下，如果滤波器27运用其功能，则用户会由于相位滞后而感觉到不协调。因此，比例因子被设定为1，使得用户不会感觉到相位滞后。
此外，小于Th3的速度值(即，非常小的速度值)表示用户已经几乎完全停止输入设备1的时间、用户从输入设备1被停止的状态开始移动输入设备1的时刻、或输入设备1从移动状态被停止的时刻。因此，同样在这种情况下，为了防止相位滞后，比例因子被设定为1。这是因为特别是在用户从停止状态开始移动输入设备1的时刻，用户由于相位滞后会易于感觉到不协调。
此外，控制部28控制比例因子，使得如图11所示，比例因子在已超过Th3的速度值达到Th2以前逐渐减小，以及在已超过Th2的速度值达到Th1以前逐渐增大。可以认为，在Th1以下的速度范围内(其中，手动发生)，在已超过Th3的速度值达到Th2以前，手动量随速度值的增大而增大。因此，通过控制比例因子随速度值在这个范围内增大而逐渐减小，能够消除用户在操作中的不协调性。也可以认为，在达到Th2之后，手动量随速度值的增大而变得更小。因此，通过控制比例因子在已超过Th2的速度值达到Th1以前逐渐增大，能够消除用户在操作中的不协调性。
现在，返回图10中所示的流程图的描述。
控制设备40的MPU 35通过收发器38接收速度值(Vx′，Vy′)(步骤109)。MPU 35生成指示器2的坐标值(X(t)，Y(t))，其对应于下面在方程式(1)和(2)中所示的速度值(Vx′，Vy′)(步骤110)，并且控制显示，使得指示器2在屏幕3上移动(步骤111)。
X(t)＝X(t-1)+Vx′...(1)
Y(t)＝Y(t-1)+Vy′...(2)
如上所述，根据操作形式的切换来改变抖动校正比例曲线。换句话说，MPU 19根据主体10的操作形式选择性地将第一运算模式切换成第二运算模式或相反，并且计算指示器速度值(Vx′，Vy′)。因此，能够获得与指示操作形式和手写输入操作形式都匹配的操作感。
另外，在如上所述用户在主体10与书桌、餐桌、地板等接触的同时输入字母等的手写输入操作的情况下，即使当由于主体10的接触状态和接触面而导致在主体10中产生振动时，也能够通过抖动校正比例曲线消除振动。
图16示出了根据与图15所示的操作不同的实施例的输入设备1的操作的流程图。
在步骤301中，MPU 19对在步骤103中所获得的速度值(Vx，Vy)进行微分，从而计算在X′-轴方向和Y′-轴方向上的加速度值(axi，ayi)。
步骤302～304的处理与步骤201～203的处理相同。
图17A是示出了作为在这个实施例中所使用的滤波器27的特性的抖动校正比例曲线的图表。此图表也是在抖动频率范围内的典型频率(例如，10Hz)的曲线。在滤波器27中，曲线是可随加速度值(axi，ayi)的绝对值(|axi|，|ayi|)而变化的。比例因子随加速度值增大而增大(接近1)，并且比例因子随加速度值的减小而减小。
可选地，滤波器27的抖动校正比例曲线可以为如图17B所示的图表。在图17B中，与图17A相比，比例因子随校正前速度值从0～Th2而减小的速率和比例因子随Th2～Th3而增大的速率降低。
图18A～图18E是示出了分别对应于图17B中所示的抖动校正比例曲线a～e的比例因子频率特性的图表。
返回图16的描述。在步骤305中，MPU 19的控制部28根据计算得到的加速度值的绝对值(|axi|，|ayi|)(即，使用图17A或图17B的抖动校正比例曲线)来动态控制滤波器27的比例因子。典型地，对加速度值连续执行比例因子控制。换句话说，通过基于加速度值的预定操作来控制比例因子。
但是，将关于对应于每个加速度值(或加速度的预定范围)的抖动校正比例曲线的信息预先存储在存储器26等中也是可行的，并且MPU 19根据加速度值动态读出信息。在这种情况下，抖动校正比例曲线的数目仅需要为两个以上。
步骤306的处理与步骤204的处理相同。
如上所述，因为在图16所示的操作中基于速度值和加速度值来控制比例因子，所以改善了用户的操作感。可以认为，手动量随加速度值的增大而变得更小。换句话说，由于加速度值和手动量之间的相关性，能够通过监控加速度值来改善用户的操作感。
图19示出了根据又一个实施例的输入设备1的操作的流程图。
步骤401的处理与图16所示的步骤301的处理相同。
在步骤402中，MPU 19对在步骤103中计算得到的、预定数目的时间连续的速度值(Vx，Vy)进行采样，并将它们存储在存储器26中(参见图9)。适当地设定将存储在存储器26中的速度值的采样数。在这种情况下，尽管不限于此，但是环形缓冲器或FIFO(先进先出)通常被用于存储器26。
MPU 19判定已被存储的预定数目的采样速度值的符号是否相同(判定装置)(步骤403)。当符号相同时，MPU 19前进至步骤405。步骤405的处理与步骤303的处理相同。当采样速度值的符号全部相同时，在多个速度值的采样周期期间，速度方向不改变。因此，在这种情况下，可以认为用户处于将指示器从屏幕上的某个位置移动至较远位置的中途。如果滤波器27在这种情况下运用其功能，则用户会由于相位滞后而感觉不协调。因此，仅需要停止或减弱使速度值衰减的功能。
在存储在存储器26中的预定数目的采样速度值中存在具有不同符号的1个以上采样速度值的情况下，MPU 19前进至步骤404和随后步骤的处理。步骤404和步骤406～408的处理与图14中所示的步骤302和步骤304～306的处理相同。换句话说，可以认为，当存储了具有不同符号的1个以上采样速度值时，在多个速度值的采样周期期间，速度方向已经改变，从而意味着手动已经发生。因此，通过执行步骤406及随后步骤的处理，能够消除手动的影响。
图19所示的操作可以为如图15中所示的操作一样不计算加速度值的操作，即，没有步骤401、404以及407的操作。
在图10中，输入设备1已执行主要操作以计算指示器速度值(Vx′，Vy′)。然而，在图20所示的实施例中，控制设备40执行主要操作。
如图20所示，在步骤504中，输入设备1的MPU 19将关于在步骤503中计算得到的速度值(Vx，Vy)的信息传送至控制设备40。控制设备40的MPU 35接收关于速度值(Vx，Vy)的信息(步骤505)，并执行与步骤104～107相同的处理(步骤506～509)。步骤510和步骤511的处理与步骤110和步骤111的处理相同。
可选地，在图10中，输入设备1还能够执行在步骤104以前的处理，并且控制设备40执行步骤105及随后步骤的处理。
可选地，在图20中，输入设备1的MPU 19也能够将关于在步骤501和步骤502中分别计算得到的角速度值和加速度值的信息传送至控制设备40。控制设备40仅需要接收该信息，如在步骤503中一样计算速度值(Vx，Vy)，并执行步骤506及随后步骤的处理。
出于与在图20中所示的处理相同的目的，在图15、图16以及图19中所示的处理中，可以通过控制设备40来执行主要操作。
接下来，关于在图10中所示的步骤104中检测操作形式的切换的方法(即，检测主体的操作形式为指示操作形式和手写输入操作形式中的哪一个的方法)，将描述下面四种检测方法。
(第一检测方法)
在第一检测方法中，用户仅需要使用为输入设备1或控制设备40提供的诸如DIP开关或拨号盘式开关的机械开关(未示出)来切换操作形式。当开关被提供给输入设备1时，例如，仅需要应用图10、图15、图16及图19中所示的处理。另一方面，当开关被提供给控制设备40时，仅需要应用图20所示的处理。
(第二检测方法)
在第二检测方法中，例如，仅需要使用如图21所示由GUI构成的按钮开关。通常，控制设备40在其存储装置中存储用于使由GUI构成的按钮开关运用其功能的软件。在图21中所示的实例中，例如，在屏幕3上显示用于指示操作形式的按钮开关43和用于手写输入操作形式的按钮开关44。
图22是示出了用于说明在使用GUI的情况下的另一种检测方法的示图。图22是示出了通过GUI在屏幕3上显示用户能够执行手写输入的区域的实例的示图。屏幕3上的区域24为可执行手写输入的区域。除区域24之外的区域为指示操作区域(第一区域)。通过用户通过移动主体10将指示器2a从指示操作区域移动至手写输入区域24，控制设备40的MPU 35检测操作形式的切换。在UI2b(指示器2b)位于手写输入区域24内部的状态下，用户能够在手写输入区域24内写入字母等。仅需要将已知软件用于手写输入的基本软件。
(第三检测方法)
在第三检测方法中，仅需要将用户按下键入按钮11并且MPU19或MPU 35检测由输入设备1进行的键入码的发布的时间设定为检测操作形式的切换的定时。通过现有手写输入软件，用户能够在按下键入按钮的同时通过移动鼠标来执行手写输入。同样在这个实施例中，用户在按下键入按钮11的同时移动主体的拖曳操作的开始变为用于操作形式的切换的触发。因此，实际上能够使用用户过去常用的现有手写输入软件，从而产生不需要新技巧的优势。另外，第三检测方法不需要用于检测操作形式的切换的附加硬件等。
在第三检测方法中，在代替手写输入操作的一般指示操作的期间，也通过拖曳操作(与在长按图标4的同时在屏幕3上移动图标4一样)将操作形式切换到手写输入操作形式。因此，因为在一般指示操作中的拖曳操作期间，抖动校正功能停止起作用，所以担心很难执行精确的指示操作。然而，因为抖动校正功能由于在紧接在点击图标进行拖曳操作之前用户没有按下键入按钮11而起作用，所以即使当不能执行精确的指示操作时，也不存在任何问题。因为在按下键入按钮11后拖曳操作开始，所以不需要精确的指示。
此外，在第三检测方法中，即使当用户按下键入按钮11并从而发布键入码时，运算模式也仅在键入码被发布时被切换成手写输入操作形式。因此，因为当用户在按下键入按钮11后立刻松开时操作形式被切换成指示操作形式，所以用户不常能够识别出在键入码被发布的时刻，操作形式为手写输入操作形式。
例如，键入按钮的开关可以为由配备有例如电容传感器的静电焊盘构成的开关。在这种情况下，当用户用他/她的手指连续触碰静电垫片两次并且在第二次触碰后将手指离开静电垫片时，拖曳操作能够开始。这种方法能够被应用于如上所述的手写输入操作和关于操作形式的判定。
在第一～第三检测方法中，控制设备40能够区分在屏幕3上所显示的字母、图片、以及图标的形状，使得用户能够识别当前的操作形式为指示操作形式和手写输入操作形式中的哪一种。
(第四检测方法)
对于第四检测方法，存在检测输入设备1的主体10的位置的方法。例如，在主体10处于如图7A和图7B所示的参考位置或参考位置附近的时间与主体10处于如图8所示的笔位置的时间之间的位置变化很大。通过MPU 19能够基于由加速度传感器单元16检测到的在X轴和Y轴上的加速度值识别位置变化。
图23示出了第四检测方法的流程图。例如，MPU 19判定在步骤102中所获得的加速度值(ax，ay)的绝对值是否都小于等于阈值(步骤601)。
当主体10处于参考位置时，加速度值(ax，ay)的绝对值中的至少一个超过阈值。这从主体10的加速度传感器单元16的排列可以明显看出。当主体10处于笔位置时，作为加速度传感器单元16的检测面的X′-Y′平面接近于水平面。因此，在这种情况下，加速度传感器单元16的加速度值(ax，ay)变为很小的值，并且当加速度值(ax，ay)的绝对值都小于等于阈值时，判定主体10处于笔位置。许多用户将主体10保持在笔位置，以使主体10的纵向从垂直方向向水平面略微倾斜，因此，设计者仅需要考虑到倾斜适当地设定阈值。
当在步骤601中加速度值(ax，ay)的绝对值小于等于阈值时，MPU 19使用例如图13中所示的曲线c来计算指示器速度值(步骤602)。当至少其中一个绝对值超过阈值时，操作形式为指示操作形式，并且MPU 19使用除图13中所示的曲线c之外的曲线(例如，曲线a或b或者图17中所示的可变曲线)来执行抖动校正处理，并计算指示器速度值(步骤603)。随后，MPU 19输出指示器速度值(步骤604)。步骤602对应于图10中所示的步骤105(或107)，并且步骤603对应于图10中所示的步骤107(或105)。
图24示出了第四检测方法的另一个实施例的流程图。
图24所示的处理与图23所示的处理之间的不同在于步骤704。在图24所示的处理中，使用配备有包括代替输入设备1的键入按钮11的2步开关型键入按钮(没有示出)的主体的输入设备。2步开关型如下。
当用户将键入按钮按下一定深度时，MPU 19第一次输出用于移动指示器2的移动命令。随后，当用户从能够输出移动命令的状态又将键入按钮按下一定深度(或松开按压)时，MPU 19第一次输出键入命令。因此，用户能够通过在将2步开关型键入按钮压下一半的深度的同时移动主体10来移动指示器2。
当前，2步开关通常被应用于例如数码像机。在2步开关的第一步中建立了所谓的半按，并且在通过半按执行了自动聚焦处理等之后，在第二步中通过全按来生成键入命令。
2步开关并不限于在两个步中都包括电接触型开关。例如，可以使用这样的2步开关：由光学传感器构成的开关用于第一步，使得能够通过学光传感器检测用户手指在键入按钮上的出现，并且用于输出键入命令的电接触型开关用于第二步。
再次参照图24，MPU 19在步骤704中判定是否已通过第一步开关输入了输入信号，即，是否能够输出移动命令。如果能够输出移动命令，则MPU 19输出指示器速度值，如果不能，则返回图10中所示的步骤101。
步骤601和701并不限于判定加速度值(ax，ay)的绝对值是否小于等于阈值的处理。例如，该处理可以是判定加速度值(ax，ay)的合成矢量是否小于等于阈值的处理。
分别在图23和图24中的步骤601和步骤701中，对加速度值(ax，ay)的绝对值是否小于等于阈值进行判断。然而，在输入设备包括也能够检测在图5A和图5B中所示的Z′-轴方向上的第三加速度值的三轴加速度传感器的情况下，能够通过监控第三加速度值来进行对操作形式的判定。
典型地，当主体10处于笔位置时，在通过三轴加速度传感器单元所检测的在Z′-轴方向上的加速度值与当主体10处于参考位置时所获得的加速度值完全不同。因此，在这种情况下，MPU 19仅需要判定当在Z′-轴方向上的加速度值超过阈值时操作形式为手写输入操作形式。在这种情况下的阈值也能够由设计者适当地设定。
接下来，将给出关于这样的实施例的描述：通过速度校正比例曲线另外校正经抖动校正比例曲线校正的速度值，并且输出通过校正所获得的指示器速度值(Vx″，Vy″)。
图25是示出了使用上述速度校正比例曲线计算指示器速度值的方法的流程图。
步骤801～807的处理类似于步骤101～107的处理。
当在指示操作形式与手写输入操作形式之间未切换操作形式时(步骤804中为否)，MPU 19执行随后的步骤807中的处理。MPU 19利用到目前为止所使用的速度校正比例曲线对在步骤805中所获得的速度值(Vx′，Vy′)进行校正，并计算指示器速度值(Vx″，Vy″)。MPU 19将包含关于指示器速度值(Vx″，Vy″)的信息的移动命令传送至控制设备40(步骤811)。
当在指示操作形式与手写输入操作形式之间切换操作形式时(步骤804中为是)，MPU 19执行随后在步骤808中的处理。如在步骤806中一样，MPU 19改变速度校正比例曲线(步骤808)，并且使用改变后的速度校正比例曲线来计算指示器速度值(Vx″，Vy″)。MPU 19将包含关于指示器速度值(Vx″，Vy″)的信息的移动命令传送至控制设备40(步骤811)。
控制设备40的步骤812～814的处理类似于步骤109～111的处理。
此外，在图25中所示的流程图中，出于与图20中所示的处理中相同的目的，控制设备40可以执行主要操作。在这种情况下，在图25中，仅需要输入设备1执行步骤801～803并且控制设备40执行步骤804～810、813及814。
图26是示出了步骤807和步骤810的处理的流程图。如下面的方程式(3)和(4)所示，MPU 19通过将计算得到的速度值(Vx′，Vy′)乘以预定的比例因子值(Kx，Ky)来计算指示器速度值(Vx″，Vy″)。
Vx″＝Kx*Vx′...(3)
Vy″＝Ky*Vy′...(4)
图27A示出了上面的方程式(3)和/或(4)的比例因子值(Kx，Ky)中的至少一个的比例曲线(具体地，在指示操作形式中所使用的比例曲线)的示图。
在图27A中，横坐标轴表示速度值(Vx′，Vy′)中的至少一个，以及纵坐标轴表示比例因子值(Kx，Ky)中的至少一个。换句话说，比例因子值(Kx，Ky)中的至少一个为速度值(Vx′，Vy′)中的至少一个的函数。
在图27A所示的实例中，MPU 19起到用于在作为输入设备1的低速范围的从阈值v1至阈值v2的范围(第一范围)内可变地控制比例因子值K以及在超过阈值v2的范围(第二范围)内将比例因子值K控制为恒定的控制装置的作用。
当横坐标轴上的速度值的分解性能由±128(8位)的绝对值表示时，阈值v1被设定为4～12或6～10，通常为8。此外，阈值v2被设定为10～20或12～16，通常为14。然而，阈值v1和v2并不限于这些范围，并且可以被适当地改变。纵坐标轴上的速度值的分解性能可以为8位或者小于或大于8位。
小于等于阈值v2的速度当被转换成输入设备1的实际速度时通常变为5cm/s以下，但能够被适当地改变为例如10cm/s以下、3cm/s以下或其他范围(例如，2cm/s～4cm/s)。对于超过10cm/s或20cm/s的关于输入设备1的相对高速范围，例如，也能够适当地改变设定。
图27B是示出了利用图27A所示的比例曲线所获得的上述速度校正比例曲线的图表。如图27A所示，横坐标轴表示速度值(Vx′，Vy′)中的至少一个。图27B中所示的速度校正比例曲线通过在时间上对图27A中所示的曲线进行微分来获得。比例因子为将输入设备1的速度值Vx′或Vy′作为输入以及将指示器速度值Vx″或Vy″作为输出的值。
如图27B所示，尽管并不限于此，但是当输入设备1的速度值Vx′或Vy′为0时，比例因子值K1被设定在例如0.2～0.4以内，即，输出/输入被设定在0.2～0.4以内。恒定的比例因子值K2被设定为1，但也可以另外设定。这是因为在比例因子值K2为恒定值的情况下输入设备1的速度值与指示器速度值将具有线性对应关系。
MPU 19仅需要将表示图27A中所示的比例曲线的函数和表示图27B中所示的速度校正比例曲线的函数存储在存储器中，并且使用这些函数来动态计算指示器速度值。可选地，基于比例曲线所生成的查找表可以被预先存储在存储器中，该查找表示输入设备1的速度值Vx′或Vy′与指示器速度值之间的对应关系。
如上所述，当输入设备1的速度值Vx′或Vy′小于等于阈值v2(作为相对低速范围)时，比例因子值K被可变地控制。例如，在这个实施例中，当输入设备1的速度值处于v1～v2的范围内时，设定比例因子值K，以使其随输入设备1的速度值Vx′或Vy′的增大而增大。因此，当输入设备1的移动处于相对低速范围内时，用户能够执行精确的指示操作。另外，当输入设备1的速度值Vx′或Vy′处于超过阈值v2的相对高速范围内时，比例因子值K被设定为恒定。因此，当输入设备1的速度值Vx′或Vy′处于相对高速范围内时，输入设备1的移动和指示器2的移动将具有线性对应关系，从而改善了用户的操作感。
相反，当输入设备1的速度值Vx′或Vy′处于相对低速范围内时，即使当速度校正比例曲线不是线性的，用户也几乎不能区分线性与非线性。换句话说，范围通常为如上所述的5cm/s以下。
此外，当输入设备1的速度值Vx′或Vy′处于从0至阈值v1的范围内时，MPU 19将比例因子控制为恒定的。因为根据在输入设备1的移动开始时(输入设备1开始移动的时刻)的操作，指示器2的移动变为线性的，所以指示器2开始平缓地移动。
此处，关于比例因子值K在从阈值v1至阈值v2的范围内增大的方式，在图27A的典型实例中，比例因子值K按线性函数增大。然而，本发明并不限于此，并且比例因子值K可以通过二次函数以上的多阶函数、逐步回归函数(stepwise)、通过上面至少两种的组合、或通过各种其他方式而增大。二次函数以上的多阶函数当然不限于下凸函数，并且也可以为上凸函数或它们的组合。下文中，将描述二次函数以上的多次函数的情况。
根据操作形式的切换的检测在图25所示的步骤806中改变如上所述所设定的速度校正比例曲线。图28是示出了多个速度校正比例曲线的实例的图表。仅需要将表示多个速度校正比例曲线的函数表达式预先存储在存储器中或者将基于多个速度校正比例曲线所生成的查找表预先存储在存储器中。
在指示操作形式中，使用速度校正比例曲线a。在手写输入操作形式中，使用线性速度校正比例曲线b或c。因此，通过适用于操作形式的速度校正比例曲线来计算指示器速度值，从而改善用户的操作感。
图29A是示出了根据另一个实施例的比例曲线的图表。在此比例曲线中，图27A中所示的阈值v1被设定为0。由于这样的比例曲线，图29B中所示的速度校正比例曲线从输入设备1的速度值0平缓地增大。因此，用户不会在低速范围内感觉到压力。
另外，在图29A所示的比例曲线中，从v1(＝0)至v2的函数为二次函数以上的多阶函数。然而，这个部分也可以如图27A所示为线性的。
图30A是示出了根据又一个实施例的比例曲线的图表。图30B是示出了利用图30A所示的比例曲线所获得的速度曲线的图表。
在这个实例中，基于输入设备1的加速度值来设定比例曲线。在从阈值v1(＝0)至阈值v2的范围内，输入设备1的加速度值越大，比例曲线与由实线表示的最下面处的比例曲线距离越远，使得比例因子变得更接近于1。换句话说，阈值v2随加速度值的增大而更偏向低速侧。
阈值v1可以为除0之外的值。在从阈值v1(＝0)至阈值v2的范围内的比例因子通过二次函数以上的多阶函数而增大，但是比例因子可以线性地增大。
MPU 19使用基于在从阈值v1至阈值v2的范围内了可随速度值(Vx，Vy)变化的比例因子值K(由实线表示的基本比例因子值)所获得的操作值、和通过对速度值(Vx，Vy)进行微分所获得的加速度值(axi，ayi)的函数(f(axi)，f(ayi))，以控制比例因子。在从阈值v1至阈值v2的范围内由实线所表示的基本比例因子值仅需要被预先存储在存储器中。
下文中，加速度值axi或ayi可以被简称为加速度值ai，并且函数f(axi)或f(ayi)可以被简称为函数f(ai)。
函数f(ai)为随加速度值ai的增大而增大的函数。函数增大的方式可以为利用线性函数、二次函数以上的多阶函数、逐渐回归函数、通过上面中的至少两种的组合、或通过各种其他方式。仅需要通过例如用户试验在考虑用户以高速操作输入设备1时的不协调性与精确指示操作的简易性之间的平衡的同时设定函数f(ai)。
操作值为通过将函数f(ai)与基本比例因子值K相加或将基本比例因子值K与函数f(ai)相乘所获得的值。图30A示出了通过将函数f(ai)与基本比例因子值K相加来获得操作值的情况。因此，能够获取如图30A所示的比例曲线。具体地，比例因子值K随加速度值ai的增大而从由实线表示的比例因子值开始趋近于1(或接近于1的值)。换句话说，阈值v2随加速度值ai的增大而更偏向低速边。
图31A是示出了由用户使用利用图27B中所示的速度校正比例曲线的输入设备1通过手写输入操作所绘制的圆形的示图。图31B是示出了使用例如在图28中所示的线性的速度校正比例曲线c所绘制的圆形的示图。
对于图27B中所示的速度校正比例曲线，在主体10的低速区中，指示器速度值被转换成又更低的速度值。因此，在主体10在X轴方向上的速度很低的区域65a和65b中，似乎指示器2在Y轴方向上的移动更容易。此外，在主体10在Y方向上的速度很低的区域66a和66b中，似乎指示器2在X轴方向上的移动更容易。因此，绘制了如图所示的变形的圆形。相反，在图31B中，通过使用线性的速度校正比例曲线，绘制出未变形的圆形。
接下来，将描述多个用户使用输入设备1的情况的实施例。
图32是示出了用于使用控制系统100对多个用户授权的屏幕实例的示图。
在控制设备40的控制下，屏幕3显示在显示设备5上。在屏幕3上，显示了授权按钮45～48。授权按钮45～48均对应于用于识别多个用户中的每个的识别信息，并且控制设备40或输入设备1彼此相关联地存储识别信息和多个用户中对应的一个更喜欢的关于输入设备1的操作的设定。在图32的实例中，授权按钮45～48对应于构成家庭的多个用户更喜欢的设定。
图33A是示出了设定关于输入设备1的操作的调节参数的屏幕的实例的示图。如图所示，显示了用于例如“指示器速度”、“操作支持”及“图标可触摸性”的调节的选项。
例如，“指示器速度”的选项包括“指示器移动速度”、“滚转速度”、“缩放速度”等的参数。
例如，“指示器移动速度”的调节意味着改变图27和28中所示的速度校正比例曲线，例如，改变恒定的比例因子，即，改变速度校正比例曲线的线性部分的倾斜度，或者改变例如图27A所示的阈值v2和/或阈值v1。
例如，“操作支持”的选项包括“图标吸入度”、“指示器移动限度”等的参数。例如，“图标吸入度”的调节如下。例如，在屏幕3上的图标4周围的预定区域中将速度校正比例曲线的比例因子设定为高于在远离图标4的位置处的比例因子的情况下，“图标吸入度”的调节包括调节比例因子的大小、调节预定区域的面积尺寸等。
例如，“指示器移动限度”为指示器2与用于在预定方向上滚转屏幕的滚转条和其他GUI的不可分开的程度。换句话说，指示器2相对于GUI的不可分开的程度随“指示器移动限度”变得更高而增大。实现“指示器移动限度”的调节的方法可以与“图标吸入度”的调节方法相同。
例如，“图标可触摸性”的选项包括“抖动校正强度”、“指示器停止时期”、“指示器大小”、“图标大小”、“精密操作”等的参数。
“抖动校正强度”的调节包括改变图13中所示的抖动校正比例曲线a～c、改变抖动校正比例曲线c的倾斜度、改变图11中所示的阈值Th1、阈值Th2和/或阈值Th3、改变抖动校正比例曲线的形状等。
“指示器停止时期”为从用户按下输入设备1的键入按钮11并且信号因此被输入至MPU 19到MPU 19输出包含关于主体10的速度值的信息的移动命令(或当从收发器21传送移动命令时)的时期、和/或MPU 19由于在用户按下键入按钮11并且信号因此被输入至MPU 19之后用户松开键入按钮11并且信号的输入因此被取消而输出移动命令(或从收发器21传送移动命令)所需的时期。
由于按下键入按钮11所输入的操作信号为与主体10的移动无关的操作信号。然而，在用户操作在空中的输入设备1的情况下，因为当用户按下或松开键入按钮11时，用户的力量被施加于主体10，所以恐怕主体10会因此移动。具体地，如果每次用户按下或松开键入按钮11时主体10移动，则即使当用户不想执行拖曳操作时，该拖曳操作也被执行。为了防止这种情况发生，自输入与主体10的运动无关的操作信号或取消该输入之后，控制系统100在预定时期期间执行停止指示器2的移动的控制。“指示器停止时期”为用于调节停止时期的参数。
图34是示出了用于实现将指示器停止预定时期的处理的输入设备1的操作的流程图。
图35是示出了用于实现图34所示的操作的输入设备1的功能框图。分频器144基于从晶体振荡器20提供的脉冲来生成预定频率的时钟脉冲。计数器145对通过分频器144生成的时钟脉冲进行计数。例如，计数值设定部146设定并存储预定数目的计数值。控制部147比较从计数器145提供的计数值与从计数值设定部146提供的计数值，以基于比较结果来执行随后要描述的处理。
例如，在MPU 19中通常包括分频器144、计数器145、计数值设定部146、控制部147等组块。
两种类型的计数值由计数值设定部146设定。一种类型的计数值是与自用户按下键入按钮11(即，操作信号的输入的开始)以后MPU 19停止生成或传送用于在屏幕3上移动指示器2的移动命令的时期相对应的计数值。下文中，这种计数值将被称作第一计数值。
另一种类型的计数值是与自松开用户所按下的键入按钮11(即，取消操作信号的输入)以后MPU 19停止生成或传送移动命令的时期相对应的计数值。下文中，将这种计数值称作第二计数值。
第一计数值和第二计数值可不同或相同。通常，第一计数值和第二计数值中的每个都对应于0.2秒，但并不限于此。可选地，可以允许用户自定义第一计数值和第二计数值中的至少一个。
代替生成或传送移动命令，MPU 19也可以输出将指示器2在屏幕3上的位移量设定为0的移动命令(即，将速度值复位为0的移动命令)的信号。
应该注意，在通用的PC中，通过通过鼠标的按钮输入由用户输入的操作信号来执行操作命令，即，在很多情况下，被按下的按钮的松开作为触发。
如图34所示，当用户按下按钮11时(步骤901为是)，控制部147打开计时器(步骤902)，并且通过计数器145开始计数。随后，MPU 19在对应于第一计数值的时期内停止输出移动命令(步骤903)或继续输出将指示器2的位移量设定为0的移动命令。
控制部147对在计数值设定部146中所设定的第一计数值与从计数器145提供的计数值进行比较(步骤904)。换句话说，当这些计数值匹配时，控制部147停止计时器。当这些计数值不同时，控制部147继续操作计时器并前进至步骤905。在步骤905中，MPU19监控被按下的按钮11是否已经被松开，即，操作信号的输入是否已被取消。当被按下的按钮11没有被松开时，MPU 19将计数值加1(步骤906)并返回步骤903。
因此，MPU 19在正在操作计时器的同时停止生成或传送移动命令，即，直到从计数器145提供的计数值与第一计数值匹配。可选地，如上所述，MPU 19可以在对应于第一计数值的时期内继续输出将指示器2在屏幕3上的位移量设定为0的移动命令。通过这种处理，即使当用户通过按钮11输入操作信号时主体10移动并且传感器单元17检测到运动时，指示器2在屏幕3上的移动也被限制。因此，能够防止用户进行指示器2、图标4等的无意识操作。
当停止计时器时(步骤904中为是)，MPU 19生成或传送移动命令(步骤907)。在这种情况下，指示器2根据输入设备1的移动在屏幕3上移动。在步骤907中，仍然不取消在按下按钮11的同时，操作信号的输入，并且用户正在移动输入设备1。
当即使在计时器正在进行操作的同时取消了操作信号的输入时(步骤905中为是)，MPU 19如步骤907生成或传送移动命令(步骤908)。
从步骤907的状态开始，MPU 19监控被按下的按钮11是否已被松开，即，操作信号的输入是否已被取消(步骤909)。当按钮11已被松开时，控制部147再次打开计时器(步骤910)，并且开始通过计数器145进行计数。随后，MPU 19停止移动命令的输出(步骤911)或在对应于第二计数值的时期内继续输出将指示器2的位移量设定为0的移动命令。
当在计数值设定部146中所设定的第二计数值和从计数器145提供的计数值相匹配时(步骤912中为是)，控制部147停止计时器。当计时器被停止时，MPU 19通过输出移动命令来移动指示器2(步骤908)。通过这种处理，即使当用户按下并松开按钮11时主体11移动并且传感器单元17检测该移动时，限制了指示器2在屏幕3上的移动。因此，能够防止用户进行指示器2、图标4等的无意识操作。
当计时器还没有被停止(即，计数值不同)时(步骤912中为否)，MPU 19继续操作计时器并前进至步骤S913。在步骤913中，MPU 19监控被松开的按钮11是否再次被按下，即，操作信号的输入是否再次开动。当按钮11没有被按下时，MPU 19将计数值加1(步骤914)并返回至步骤911。
当即使在计时器正在进行操作的同时开始输入操作信号时(步骤913中为是)，MPU 19返回至步骤902并启动计时器。因此，能够执行对指示器2和图标4的控制，而用户不会感到任何的不协调性。
此处，在图34中，在步骤905中取消了操作信号的输入之后，如由虚线所表示的，控制部147可以使步骤904的计时器复位，以重启计时器，并前进至步骤910及随后步骤的处理。因此，能够执行指示器2和图标4的控制，而用户不会感到任何的不协调性。
图34中所示的处理可以通过控制设备40执行。在这种情况下，控制设备40接收从输入装置1传送的加速度信号和角速度信号，并且还接收通过操作部22输入的操作信号。随后，控制设备40生成对应于指示器2的位移量的第一控制信号(该位移量对应于检测信号)以及对应于由用户通过操作部22所输入的操作信号的第二控制信号。实际上，由控制设备40生成的第一控制信号为基于指示器2的坐标信息的控制信号。另外，由控制设备40生成的第二控制信号为用于执行与通过输入设备1的操作部22输入的操作信号相对应的各种类型的预定处理的控制信号。
返回对图33的描述。当图33A中示出很多设定参数并且用户发现它是很大的负担时，能够显示图33B和图33C中所示的简单参数设定屏幕。例如，在图33C中，“可操作性”越接近于“稳定”，图33A中所示的“指示器移动速度”、“滚转速度”等变得越低。此外，“操作支持”的参数的等级变得越低。
如上所述，控制设备40彼此相关联地存储对应于授权按钮45～48的识别信息和图33中所示的设定信息，并且包括当选择授权按钮45～48中的任一个时使用对应设定(改变设定)的程序。输入设备1也可以包括这个程序。因此，能够实现与每个用户的操作感相匹配的对指示器2的控制。
一旦设定信息被改变，则输入设备1使用该设定来控制指示器2的移动，或者控制设备40使用该设定来控制指示器2的移动。
图36是示出了授权按钮45～48的功能被分配给输入设备的物理操作按钮的输入设备的示意图。
例如，输入设备51的主体60被设置有键入按钮61、用于多个用户的授权按钮55～58及其他操作按钮52。在主体60中，设置了图5A和图5B中所示的传感器单元17。输入设备51也用作用于操作例如TV和其他AV设备的遥控器。例如，多个操作按钮52为用于选择TV频道的按钮。例如，可以通过多个操作按钮52中的一个的输入或通过两个以上操作按钮52的输入的组合来执行用户授权。
授权按钮55～58的功能与图32中所示的授权按钮45～48的功能相同。换句话说，多个用户的识别信息被分配给授权按钮55～58中的对应一个，并且输入设备1包括使用对应于所选择的识别信息的设定的程序。因为输入设备51包括这种程序，所以即使当使用与用户通常使用的控制设备40不同的控制设备时，也能够以适合于用户的操作感来操作控制设备。
程序当然可以包括在控制设备40中。在这种情况下，例如，当按下授权按钮55～58中的任意一个时，输入设备1仅需要将对应于所按下的授权按钮的识别信息传送至控制设备40。控制设备40接收识别信息并改变设定信息。在这种情况下，例如，控制设备40接收速度值(Vx，Vy)并使用图33中所示的各种调节参数来执行调节处理。
在用户被授权之后，控制设备40可以通过GUI来显示与用户的识别信息相对应的命令组，例如，授权用户更喜欢的菜单屏幕和可选择项。
应该注意，在图32和图36中所示的实例中，关于在用户通过选择授权按钮45～48(55～58)中的一个来输入识别信息之前的输入设备1的操作的设定信息仅需要为默认设定或对应于在输入前所选择的一个识别信息的设定。
除使用授权按钮45～48和55～58的授权方法之外，可以通过如下的方法对用户进行授权。例如，当用户通过输入设备1所摆出的特定姿势匹配或接近于预先存储在输入设备1或控制设备40中的姿势信息时，用户被授权。通常，例如，姿势信息为用户已预先登记的关于主体10的移动的信息。例如，输入设备1或控制设备40仅需要包括用于在使用传感器单元17登记用户设定时生成关于主体10的移动的信息的软件。当在授权时用户所进行的主体10的移动匹配或类似于预先登记的主体10的移动时，用户被授权。主体10的移动是摆动主体10预定次数的移动、用户签署他./她自己的签名的移动、写入/绘制字母和图形的其他移动等。
图37～图46示出了根据本发明又一个实施例的输入设备(指示装置或遥控器)。
本发明的实施例不限于上面的实施例，并且还可以采用各种其他实施例。
在图25所示的流程图中，已经使用抖动校正比例曲线来计算速度值(Vx′，Vy′)，并且使用速度校正比例曲线计算指示器速度值(Vx″，Vy″)。然而，例如，执行速度校正处理而不执行抖动校正处理的处理也是可能的。在这种情况下，从图25所示的流程中省略步骤805、步骤806及步骤809的处理。
根据上述实施例的输入设备1和51已经将输入信息无线地传送至控制设备。然而，可以有线地传送输入信息。
在上面的实施例中，根据输入设备1和51的移动在屏幕上移动的指示器2已被表示为箭头图像。然而，指示器2的图像不限于箭头，而可以为简单的圆形、方形等，或者为符号图像或任意其他的图像。
传感器单元17的角速度传感器单元15和加速度传感器单元16中的每个的检测轴不一定必须如上述的X′轴和Y′轴一样互相正交。在这种情况下，通过使用三角函数的计算能够获得在互相正交的轴方向上分别投影的加速度。类似地，能够通过使用三角函数的计算来获得关于互相正交的轴的角速度。
代替角速度传感器单元15，可以使用角传感器或角加速度传感器。角传感器的实例包括地磁传感器和图像传感器。当使用三轴地磁传感器时，例如，由于检测到角度值的改变量，所以能够通过对角度值进行微分来计算角速度值。角加速度传感器被构成为多个加速度传感器的组合，并且可以通过对由角加速度传感器获得的角加速度值进行积分来计算角速度值。
本领域的技术人员应了解，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、再组合和变化，均应包含在本发明的权利要求或其等同物的范围之内。

Claims (19)

1.一种输入设备，包括：
主体，由用户以使用屏幕上的指示器来指示所述屏幕上的预定位置的第一操作形式和与所述第一操作形式不同的第二操作形式来操作；
操作形式检测装置，用于检测所述主体的操作形式为所述第一操作形式和所述第二操作形式中的哪一个；
移动检测装置，用于检测所述主体的移动；以及
运算装置，用于根据通过所述操作形式检测装置所检测的所述主体的操作形式将对应于所述第一操作形式的第一运算模式切换成对应于所述第二操作形式的第二运算模式或相反，并且计算对应于所述指示器在所述屏幕上的移动的对应移动值，所述指示器的移动对应于所检测的所述主体的移动，
其中，所述运算装置计算对应于所述主体的移动的速度相关值，使在作为计算得到的速度相关值的输出值中的预定频率范围的输出值以根据所述速度相关值设定的第一比例曲线的比例因子衰减，并且计算衰减后的输出值，作为所述对应移动值，并且
其中，所述第一比例曲线在使用所述第一运算模式的情况和使用所述第二运算模式的情况之间不同。
2.根据权利要求1所述的输入设备，
其中，所述第一操作形式为所述用户通过三维地移动所述主体来指示在所述屏幕上的所述预定位置的操作形式。
3.根据权利要求1所述的输入设备，
其中，所述第二操作形式为手写输入的操作形式。
4.一种输入设备，包括：
主体，由用户以使用屏幕上的指示器来指示所述屏幕上的预定位置的第一操作形式和与所述第一操作形式不同的第二操作形式来操作；
操作形式检测装置，用于检测所述主体的操作形式为所述第一操作形式和所述第二操作形式中的哪一个；
移动检测装置，用于检测所述主体的移动；以及
运算装置，用于根据通过所述操作形式检测装置所检测的所述主体的操作形式将对应于所述第一操作形式的第一运算模式切换成对应于所述第二操作形式的第二运算模式或相反，并且计算对应于所述指示器在所述屏幕上的移动的对应移动值，所述指示器的移动对应于所检测的所述主体的移动，
其中，所述运算装置计算对应于所述主体的移动的速度相关值，并且在使用所述第一运算模式和使用所述第二运算模式的两种情况下，使已输出的所述速度相关值乘以根据所述速度相关值设定的第二比例曲线的比例因子，以计算所述对应移动值，并且
其中，所述第二比例曲线在使用所述第一运算模式的情况和使用所述第二运算模式的情况之间不同。
5.根据权利要求1所述的输入设备，
其中，所述操作形式检测装置为设置给所述主体的机械开关。
6.一种输入设备，包括：
主体，由用户以使用屏幕上的指示器来指示所述屏幕上的预定位置的第一操作形式和与所述第一操作形式不同的第二操作形式来操作；
操作形式检测装置，用于检测所述主体的操作形式为所述第一操作形式和所述第二操作形式中的哪一个；
移动检测装置，用于检测所述主体的移动；以及
运算装置，用于根据通过所述操作形式检测装置所检测的所述主体的操作形式将对应于所述第一操作形式的第一运算模式切换成对应于所述第二操作形式的第二运算模式或相反，并且计算对应于所述指示器在所述屏幕上的移动的对应移动值，所述指示器的移动对应于所检测的所述主体的移动，
其中，所述运算装置计算沿所述屏幕上的第一轴的第一对应移动值和沿与所述第一轴不同的第二轴的第二对应移动值，作为所述对应移动值，
其中，所述移动检测装置包括：加速度传感器，检测在对应于所述第一轴的所述主体的第一方向上的第一加速度值、在与所述第一方向不同的所述主体的第二方向上的第二加速度值、以及在与所述第一方向和所述第二方向都不同的所述主体的第三方向上的第三加速度值，所述第二方向对应于所述第二轴，并且
其中，当所检测的第三加速度值的绝对值超过阈值时，所述操作形式检测装置检测所述第一操作形式已被切换成作为手写输入的操作形式的所述第二操作形式。
7.根据权利要求3所述的输入设备，
其中，所述主体包括由所述用户按下的用于输入键入码的键入按钮，并且
其中，当所述键入按钮被按下并因此输入所述键入码时，所述操作形式检测装置检测所述第一操作形式已被切换成作为所述手写输入的操作形式的所述第二操作形式。
8.一种控制设备，基于关于从输入设备输出的速度相关值的信息来控制指示器在屏幕上的移动，所述输入设备包括：主体，由用户以使用所述屏幕上的所述指示器来指示所述屏幕上的预定位置的第一操作形式和与所述第一操作形式不同的第二操作形式来操作；操作形式检测装置，用于检测所述主体的操作形式为所述第一操作形式和所述第二操作形式中的哪一个；移动检测装置，用于检测所述主体的移动；以及速度相关值计算装置，用于计算与所检测的所述主体的移动的速度相关的速度相关值，所述控制设备包括：
接收装置，用于接收所述关于速度相关值的信息；以及
运算装置，用于根据通过所述操作形式检测装置所检测的所述主体的操作形式来将对应于所述第一操作形式的第一运算模式切换成对应于所述第二操作形式的第二运算模式或相反，并且基于所接收的所述关于速度相关值的信息来计算对应于所述指示器在所述屏幕上的移动的对应移动值，所述指示器的移动对应于所述主体的移动，
其中，所述运算装置计算对应于所述主体的移动的速度相关值，使在作为计算得到的速度相关值的输出值中的预定频率范围的输出值以根据所述速度相关值设定的第一比例曲线的比例因子衰减，并且计算衰减后的输出值，作为所述对应移动值，并且
其中，所述第一比例曲线在使用所述第一运算模式的情况和使用所述第二运算模式的情况之间不同。
9.一种控制设备，基于关于从输入设备输出的检测值的信息来控制指示器在屏幕上的移动，所述输入设备包括：主体，由用户以使用所述屏幕上的所述指示器来指示所述屏幕上的预定位置的第一操作形式和与所述第一操作形式不同的第二操作形式来操作；操作形式检测装置，用于检测所述主体的操作形式为所述第一操作形式和所述第二操作形式中的哪一个；移动检测装置，用于检测所述主体的移动；以及输出装置，用于输出已检测到的所述检测值，所述控制设备包括：
接收装置，用于接收所述关于检测值的信息；以及
运算装置，用于基于所接收的检测值来计算与所述主体的移动的速度相关的速度相关值，根据通过所述操作形式检测装置所检测的所述主体的操作形式来将对应于所述第一操作形式的第一运算模式切换成对应于所述第二操作形式的第二运算模式或相反，并且基于关于计算得到的速度相关值的信息来计算对应于所述指示器在所述屏幕上的移动的对应移动值，所述指示器的移动对应于所述主体的移动，
其中，所述运算装置计算对应于所述主体的移动的速度相关值，使在作为计算得到的速度相关值的输出值中的预定频率范围的输出值以根据所述速度相关值设定的第一比例曲线的比例因子衰减，并且计算衰减后的输出值，作为所述对应移动值，并且
其中，所述第一比例曲线在使用所述第一运算模式的情况和使用所述第二运算模式的情况之间不同。
10.一种控制设备，基于关于从输入设备输出的速度相关值的信息来控制指示器在屏幕上的移动，所述输入设备包括：主体，由用户以使用所述屏幕上的所述指示器来指示所述屏幕上的预定位置的第一操作形式和与所述第一操作形式不同的第二操作形式来进行操作；移动检测装置，用于检测所述主体的移动；以及速度相关值计算装置，用于计算与所检测的所述主体的移动的速度相关的速度相关值，所述控制设备包括：
接收装置，用于接收所述关于速度相关值的信息；
操作形式检测装置，用于检测所述主体的操作形式为所述第一操作形式和所述第二操作形式中的哪一个；以及
运算装置，用于根据通过所述操作形式检测装置所检测的所述主体的操作形式来将对应于所述第一操作形式的第一运算模式切换成对应于所述第二操作形式的第二运算模式或相反，并且根据接收到的所述关于速度相关值的信息来计算对应于所述指示器在所述屏幕上的移动的对应移动值，所述指示器的移动对应于所述主体的移动，
其中，所述运算装置计算对应于所述主体的移动的速度相关值，使在作为计算得到的速度相关值的输出值中的预定频率范围的输出值以根据所述速度相关值设定的第一比例曲线的比例因子衰减，并且计算衰减后的输出值，作为所述对应移动值，并且
其中，所述第一比例曲线在使用所述第一运算模式的情况和使用所述第二运算模式的情况之间不同。
11.根据权利要求10所述的控制设备，
其中，所述操作形式检测装置包括：输出装置，用于输出包括第一区和第二区的屏幕数据；以及判定装置，用于当所述指示器位于所述第一区内时判定所述主体以所述第一操作形式操作，而当所述指示器位于所述第二区内时判定所述主体以所述第二操作形式操作。
12.一种控制方法，包括：
检测输入设备的主体的移动；
检测所述主体的操作形式为用户使用屏幕上的指示器指示所述屏幕上的预定位置的第一操作形式和与所述第一操作形式不同的第二操作形式中的哪一个；以及
根据所检测的所述主体的操作形式来将对应于所述第一操作形式的第一运算模式切换成对应于所述第二操作形式的第二运算模式或相反，并且计算对应于所述指示器在所述屏幕上的移动的对应移动值，所述指示器的移动对应于所检测的所述主体的移动，
其中，计算对应于所述主体的移动的速度相关值，使在作为计算得到的速度相关值的输出值中的预定频率范围的输出值以根据所述速度相关值设定的第一比例曲线的比例因子衰减，并且计算衰减后的输出值，作为所述对应移动值，并且
其中，所述第一比例曲线在使用所述第一运算模式的情况和使用所述第二运算模式的情况之间不同。
13.一种输入设备，包括：
主体；
移动检测装置，用于检测所述主体的移动；
速度相关值计算装置，用于计算与所检测的所述主体的移动的速度相关的速度相关值；
输出装置，用于使在作为计算得到的速度相关值的输出值中的预定频率范围的输出值以根据所述速度相关值设定的比例曲线的比例因子衰减，并且输出衰减后的输出值，作为对应于指示器在屏幕上的移动的对应移动值；
存储装置，用于彼此相关联地存储用于识别多个用户的多个识别信息和为所述多个识别信息中的每个设定的关于所述比例曲线的信息；以及
输出控制装置，用于控制所述输出装置，以当通过所述多个用户中的一个选择所述多个识别信息中的一个时，基于多个关于所述比例曲线的信息中对应于所选的识别信息的关于所述比例曲线的信息来输出所述对应移动值。
14.根据权利要求13所述的输入设备，
其中，所述存储装置存储所述多个识别信息中的至少一个识别信息，作为关于对应于所述主体的移动的姿势操作的信息。
15.一种控制设备，基于作为从输入设备输出的速度相关值的输出值来控制指示器在屏幕上的移动，所述输入设备包括：主体；移动检测装置，用于检测所述主体的移动；以及速度相关值计算装置，用于计算与所检测的所述主体的移动的速度相关的速度相关值，所述控制设备包括：
接收装置，用于接收已输出的所述输出值；
输出装置，用于使在所接收的作为所述速度相关值的输出值中预定频率范围的输出值以根据所述速度相关值设定的比例曲线的比例因子衰减，并且输出衰减后的输出值，作为对应于所述指示器在所述屏幕上的移动的对应移动值；
存储装置，用于彼此相关联地存储用于识别多个用户的多个识别信息和为所述多个识别信息中的每个设定的关于所述比例曲线的信息；以及
输出控制装置，用于控制所述输出装置，以当通过所述多个用户中的一个选择所述多个识别信息中的一个时，基于多个关于所述比例曲线的信息中对应于所选的识别信息的关于比例曲线的信息来输出所述对应移动值。
16.一种控制方法，包括：
检测输入设备的主体的移动；
计算与所检测的所述主体的移动的速度相关的速度相关值；
通过输出装置使在作为计算得到的速度相关值的输出值中预定频率范围的输出值以根据所述速度相关值设定的比例曲线的比例因子衰减，并且输出衰减后的输出值，作为对应于指示器在屏幕上的移动的对应移动值；
彼此相关联地存储用于识别多个用户的多个识别信息和为所述多个识别信息中的每个设定的关于所述比例曲线的信息；以及
控制所述输出装置，以当所述多个用户中的一个选择所述多个识别信息中的一个时，基于多个关于所述比例曲线的信息中对应于所选的识别信息的关于所述比例曲线的信息来输出所述对应移动值。
17.一种输入设备，包括：
主体；
移动检测装置，用于检测所述主体的移动；
由用户操作的操作部；
输出装置，用于输出对应于所检测的所述主体的移动的用于使指示器在屏幕上移动的移动命令，并且当通过对所述操作部的操作而被输入与所述主体的移动无关的操作信号时，输出对应于所输入的操作信号的操作命令；
停止装置，用于在输入所述操作信号或取消所述操作信号的输入以后的预定停止时期期间，停止所述指示器在所述屏幕上的移动；
存储装置，用于彼此相关联地存储用于识别多个用户的多个识别信息和为所述多个识别信息中的每个设定的关于所述停止时期的信息；以及
时间控制装置，用于当所述多个用户中的一个选择所述多个识别信息中的一个时，基于在多个关于所述停止时期的信息中对应于所选的识别信息的关于所述停止时期的信息，控制所述停止装置停止所述指示器的移动的时期。
18.一种控制设备，至少基于从输入设备输出的移动命令和操作信号来控制指示器在屏幕上的移动，所述输入设备包括：主体；移动检测装置，用于检测所述主体的移动；由用户操作的操作部；以及输出装置，用于输出对应于所检测的所述主体的移动的用于使所述指示器在所述屏幕上移动的移动命令、通过对所述操作部的操作而被输入与所述主体的移动无关的操作信号时的操作命令和所述操作信号，所述操作命令对应于所输入的操作信号，所述控制设备包括：
接收装置，用于至少接收所述移动命令和所述操作信号；
坐标值生成装置，用于根据所接收的移动命令来生成所述指示器在所述屏幕上的坐标值；
停止装置，用于在接收所述操作信号或取消所述操作信号的接收以后的预定停止时期期间，停止所述指示器在所述屏幕上的移动；
存储装置，用于彼此相关联地存储用于识别多个用户的多个识别信息和为所述多个识别信息中的每个设定的关于停止时期的信息；以及
时间控制装置，用于当所述多个用户中的一个选择所述多个识别信息中的一个时，基于在多个关于所述停止时期的信息中对应于所选的识别信息的关于所述停止时期的信息，控制所述停止装置停止所述指示器的移动的时期。
19.一种控制方法，包括：
检测输入设备的主体的移动；
通过所述输入设备，输出对应于所检测的所述主体的移动的用于使指示器在屏幕上移动的移动命令；
当通过对设置给所述输入设备并由用户操作的操作部的操作向所述输入设备输入与所述主体的所述移动无关的操作信号时，输出对应于所输入的操作信号的操作命令；
在输入所述操作信号或取消所述操作信号的输入以后的预定停止时期期间，停止所述指示器在所述屏幕上的移动；
彼此相关联地存储用于识别多个用户的多个识别信息和为所述多个识别信息中的每个设定的关于停止时期的信息；以及
当所述多个用户中的一个选择所述多个识别信息中的一个时，基于在多个关于所述停止时期的信息中对应于所选的识别信息的关于所述停止时期的信息，控制停止所述指示器的移动的时期。
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