CN101995949A - 操作输入系统、控制装置、手持式装置和操作输入方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了操作输入系统、控制装置、手持式装置和操作输入方法。操作输入系统包括壳体和壳体内的用于检测壳体的运动的运动传感器并且基于运动传感器的输出计算壳体在预定的空间中的位置。该操作输入系统包括位置传感器和校正部。位置传感器直接检测壳体在预定的空间中的位置。校正部利用位置传感器的输出来校正运动传感器的输出。

Description

操作输入系统、控制装置、手持式装置和操作输入方法

技术领域

本发明涉及用于控制例如屏幕上指针的移动的操作输入系统、控制装置、手持式装置和操作输入方法。

背景技术

指点设备(pointing device)尤其是鼠标和触摸板被用作PC(个人计算机)中广泛使用的GUI(图形用户界面)的控制器。不仅像现有技术中那样作为PC的HI(人机接口)，GUI现在开始被用作以例如电视作为图像媒体的起居室等等中使用的AV设备和游戏设备的接口。用户能够3维操作的各种指点设备被提出来作为这类GUI的控制器(例如参见国际公布WO 2009/035005(第[0093]和[0094]段；以下称为专利文献1)以及日本专利申请早期公布No.2007-61489(第[0074]段；以下称为专利文献2))。

例如，专利文献1公开了一种用于基于输入装置中包含的角速度传感器和加速度传感器的输出来检测输入装置相对于屏幕的相对运动的控制系统。此控制系统基于从输入装置发送来的各种传感器的检测信号来控制屏幕上指针的显示。

另外，专利文献2公开了一种包括控制器的信息处理系统，在该控制器中包含了诸如CMOS传感器和CCD之类的拍摄在监视器的外围设置的两个标记(红色LED)的图像的图像拍摄器件。此信息处理系统基于从控制器发送来的标记的成像数据，来获得与控制器的位置和姿态相对应的操作信号。

发明内容

在基于角速度传感器和加速度传感器的输出计算屏幕上指针的位置的方法中，利用作为角速度传感器和加速度传感器的输出的速度值对指针的当前坐标值积分以生成新的坐标值。因此，坐标值的计算负担较小，并且可以容易地提高计算速度。

然而，这种优点伴随着以下问题。角速度传感器和加速度传感器各自输出被称为DC(直流)偏移的相对于基准电势的电势波动作为检测信号。这里，DC偏移由于构成传感器的器件特性(温度漂移、振动模式变化等等)、外部压力以及模拟电路的电路特性(温度特性、时间常数、放大器输出的SN比等等)而波动，并且波动的转变不是均一的。因此，在通过利用角速度传感器和加速度传感器的检测信号进行积分来计算指针的坐标的系统中，存在这样的情况，即由于DC偏移的波动而引起的误差被积累，从而导致操作感的恶化。

另外，检测到的壳体位置不一定与实际操作相匹配，因为由角速度传感器检测到的值是角度的时间变化率，从而可能导致操作不便。还存在这样的问题，即当输入装置在滚动方向上倾斜时，操作方向偏离。

另外，当例如尝试利用指针在显示屏幕上描画时，在角速度传感器的情况下必须执行积分并且在加速度传感器的情况下必须执行双重积分来获得描画坐标。结果，存在这样的问题，即坐标最终由于积累的积分误差而偏离了操作开始时的基准位置，操作感从而恶化。

另外，还存在这样的问题，即用于简化操作输入的措施(手部运动校正、速度增益可变性、指针移动可行性等等)助长了相对于基准位置的偏离。

另一方面，当使用图像传感器时，存在这样的问题，即，例如，响应由于较大的计算负担而缓慢，在图像传感器的场角(field angle)之外无法进行操作(另外，即使在场角中也不能太远或太近)，不清楚场角位于空间内何处，以及操作分辨率较低。

考虑到上述情况，需要一种操作输入系统、控制装置、手持式装置和操作输入方法，它们能够改善可操作性，同时利用在使用运动传感器时获得的优点。

根据本发明的一个实施例，提供了一种操作输入系统，该操作输入系统包括壳体和壳体内的用于检测壳体的运动的运动传感器并且基于运动传感器的输出计算壳体在预定的空间中的位置。该操作输入系统包括位置传感器和校正装置。位置传感器直接检测壳体在预定的空间中的位置。校正装置利用位置传感器的输出来校正运动传感器的输出。

在根据本发明实施例的基于壳体内用于检测壳体的运动的运动传感器的输出来计算壳体在预定空间中的位置的操作输入系统中，校正装置利用用于直接检测壳体在预定空间中的位置的位置传感器来校正运动传感器的输出。利用此结构，可以获得更匹配用户直觉的结果来作为基于运动传感器的输出的关于壳体在预定空间中的位置的计算结果。

例如可以使用诸如角速度传感器和加速度传感器之类的惯性传感器来作为运动传感器。另外，例如，包括图像拍摄器件的图像传感器和诸如超声波传感器和激光位移传感器之类的测距传感器可用作位置传感器。

校正装置基于预定时间内运动传感器的输出和预定时间内位置传感器的输出之间的关系来计算用于校正运动传感器的输出的信息。这里，用于校正运动传感器的输出的信息也包括在运动传感器的输出的校正为0时获得的信息。计算出的校正信息例如被反映在下一周期或其后的周期获得的运动传感器的输出上。

具体而言，在本发明的实施例中，运动传感器检测壳体在两维或多维空间中的运动，并且位置传感器直接检测壳体在两维或多维空间中的位置。在此情况下，校正装置可基于从运动传感器的输出获得的壳体的运动和由位置传感器检测到的壳体的位置变化之间的关系，来计算用于校正运动传感器的输出的信息。

运动传感器输出相对于所设定的基准电势的电势波动作为检测信号，并且校正装置计算基准电势的校准值作为用于校正运动传感器的输出的信息。在此情况下，例如，校正装置可基于运动传感器的输出的积分值和位置传感器的输出的位移量之间的关系来计算用于校正运动传感器的输出的信息。利用此结构，可以获得跟随构成运动传感器的器件特性的波动的更适当的基准电势，并且可以获得更匹配用户直觉的结果作为基于运动传感器的输出的、关于壳体在预定空间中的位置的计算结果。

校正装置可基于在位置传感器的输出的位移量变为预定值或更小时运动传感器的输出的积分值来计算用于校正运动传感器的输出的信息。具体而言，在本发明的实施例中，位置传感器的输出的位移量变为预定值或更小的时间是壳体处于静止状态或几乎静止状态的时间，并且在假定此时运动传感器的输出是构成运动传感器的器件特性的波动成分的前提下计算校正信息。从而，可以获得跟随构成运动传感器的器件特性的波动的更适当的基准电势，并且可以获得更匹配用户直觉的结果作为基于运动传感器的输出的、关于壳体在预定空间中的位置的计算结果。

另外，校正装置可基于从运动传感器的输出获得的壳体的运动的第一轨迹和由位置传感器检测到的壳体的位置变化的第二轨迹之间的关系来计算用于校正运动传感器的输出的信息。在此情况下，校正装置可计算第一轨迹的旋转角和第二轨迹的旋转角之间的差异作为用于校正运动传感器的输出的信息。利用此结构，可以抑制或消除当壳体在滚动方向上倾斜的同时被操作时运动传感器的输出中包括的倾斜成分，并且可以获得更匹配用户直觉的结果作为基于运动传感器的输出的、关于壳体在预定空间中的位置的计算结果。

另外，校正装置可基于根据运动传感器的输出计算的壳体的运动的第一位移量和由位置传感器检测到的壳体的位置的第二位移量之间的关系来计算用于校正运动传感器的输出的信息。在此情况下，校正装置可计算第一位移量与第二位移量的比率作为用于校正运动传感器的输出的信息。利用此结构，可以抑制或消除在壳体被操作时获得的回转半径的差异对基于运动传感器的输出的壳体位置计算结果的影响，并且可以获得更匹配用户直觉的结果。

另外，校正装置可基于从运动传感器的输出获得的壳体的第一位置和由位置传感器检测到的壳体的第二位置之间的关系来计算用于校正运动传感器的输出的信息。在此情况下，校正装置可计算第一位置和第二位置之间的差异作为用于校正运动传感器的输出的信息。利用此结构，可以抑制或消除在基于运动传感器的输出的壳体位置计算结果中包括的积分误差，并且可以获得更匹配用户直觉的结果。

另外，其中校正装置基于从运动传感器的输出获得的壳体的第一位置和由位置传感器检测到的壳体的第二位置之间的关系计算用于校正运动传感器的输出的信息的操作输入系统还可包括开关装置和坐标基准改变装置。开关装置开启/关断运动传感器的输出。坐标基准改变装置利用在运动传感器的输出即将被开关装置关断之前计算的壳体的第一位置和在运动传感器的输出刚刚被开关装置开启之后计算的壳体的第二位置之间的差异，来改变位置传感器的空间坐标的基准和运动传感器的空间坐标的基准之一。利用此结构，可以使在运动传感器的输出被开关装置关断的时刻壳体的位置和在运动传感器的输出在此之后被开关装置开启的时刻壳体的位置相互一致。

如上所述，根据本发明的实施例，在利用使用运动传感器获得的优点的同时，可以改善可操作性。

根据以下对附图中所示的本发明优选实施例的详细描述，本发明的这些和其他目的、特征和优点将变得更清楚。

附图说明

图1是根据本发明第一实施例的操作输入系统的示意性结构图；

图2是根据本发明第一实施例的输入装置的透视图；

图3是示意性地示出输入装置的内部结构的示图；

图4是示出输入装置的电气结构的框图；

图5是示出操作输入系统中的显示装置上显示的屏幕的示例的示图；

图6A和6B是示出用户握着输入装置的状态的示图；

图7A-7C是用于说明移动输入装置的方式和指针在屏幕上移动的方式的典型示例的示图；

图8是根据本发明第一实施例的DC偏移校正处理的流程图；

图9是示出在DC偏移中存在波动的情况下基于角速度值的坐标的轨迹和基于图像的坐标的轨迹的示例的示图；

图10是根据本发明第一实施例的修改例2的DC偏移校正处理的流程图；

图11是示出在输入装置在滚动方向上倾斜的同时被操作的情况下基于角速度值的坐标的轨迹和基于图像的坐标的轨迹的示例的示图；

图12是根据本发明第二实施例的滚动倾斜校正处理的流程图；

图13是示出根据本发明第二实施例的修改例4的操作输入系统的示意性结构图；

图14是根据本发明第二实施例的修改例4的滚动倾斜校正处理的流程图；

图15A和15B是用于说明执行根据本发明第三实施例的将角速度校正为假拟线速度的处理的必要性的示图；

图16是用于说明根据本发明第三实施例将角速度校正为假拟线速度的处理的示图；

图17是根据本发明第三实施例将角速度校正为假拟线速度的处理的流程图；

图18是根据本发明第四实施例校正指针坐标的积分误差的处理的流程图；并且

图19A和19B是示出根据本发明第四实施例校正屏幕上指针坐标的积分误差的处理的具体示例的示图。

具体实施方式

下面，将参考附图描述本发明的实施例。

<第一实施例>

(操作输入系统的整体结构及其部分结构)

图1是示出根据本发明第一实施例的操作输入系统的示图。操作输入系统100包括显示装置5、控制装置40和输入装置1。

显示装置5的示例包括液晶显示器和EL(有机电致发光)显示器。显示装置5也可以是与显示器一体形成并能够接收电视广播等等的装置或者其中集成了这样的显示器和控制装置40的装置。相机部51包括设置在显示装置5中的图像传感器。

相机部51具有在显示装置5的前侧的视野，并且包括用于拍摄包括输入装置1的发光部29的发光点在内的图像的图像传感器。图像传感器所拍摄的图像以恒定的时间周期被传送到控制装置40。图像传感器的示例包括CCD(电荷耦合器件)和CMOS(互补金属氧化物半导体)。

图2是示出输入装置1的透视图。如图2所示，输入装置1包括壳体10以及设置在壳体10的上部的操作部9。壳体10在一个方向上较长，并且具有用户能够握持的大小。

操作部9包括设置在壳体10的上部的尖端部一侧的按钮11、设置在壳体10的上部中心附近的按钮12、以及设置在按钮11和12之间的按钮13和14。

按钮11是可用来进行2步切换的操作部。按钮11包括内置的充当第一开关的光学传感器8。按钮11还包括在壳体10内部的用于检测按钮11的按压的开关23(参见图3)，开关23充当第二开关。

按钮11的第一开关被分配以指针移动可行性按钮的功能，即供用户任意切换指针2是否可被移动的功能。另一方面，按钮11的第二开关被分配以判定按钮的功能(例如，对应于平面操作型鼠标的左按钮的功能)。

这里，例示了这样一种形式，其中，在用户的手指位于按钮11上方的情况下指针2变得在屏幕3上可移动，并且在用户的手指不位于按钮11上方的情况下指针2变得在屏幕3上可移动。

设置在壳体10的中心附近的按钮12被分配以与鼠标的右按钮相对应的功能。另外，按钮13和14被分配以增大/减小音量、快进和倒回屏幕3上显示的运动图像以及改变广播节目的频道等等的功能。

应当注意，按钮11至14的布置和分配给这些按钮的功能可被适当地改变。

发光部29被设置在输入装置1的壳体10的上部的尖端。发光部29例如是红外LED(发光二极管)。考虑到容易与环境光分离，希望基于定时、频率等等来对发光部29的闪烁进行调制。

图3是示意性地示出输入装置1的内部结构的示图。图4是示出输入装置1的电气结构的框图。

输入装置1包括传感器单元17、控制单元30、电池24以及发光部29。

图5是示出传感器单元17的透视图。

应当注意，在本说明书中，与输入装置1一起运动的坐标系统(即固定到输入装置1的坐标系统)用X′轴、Y′轴和Z′轴来表示，而在地球上静止的坐标系统(即惯性坐标系统)用X轴、Y轴和Z轴来表示。在下面的描述中，对于输入装置1的运动，绕X′轴的旋转方向有时被称为俯仰(pitch)方向，绕Y′轴的旋转方向有时被称为偏转(yaw)方向，绕Z′轴(滚动轴)的旋转方向有时被称为滚动(roll)方向。

传感器单元17包括角速度传感器单元15，该角速度传感器单元15检测绕不同角度的轴例如沿两个正交轴(X′轴和Y′轴)的角速度。具体而言，角速度传感器单元15包括第一角速度传感器151和第二角速度传感器152。

传感器单元17还包括加速度传感器单元16，该加速度传感器单元16检测在沿着两个正交轴的方向上的加速度。具体而言，加速度传感器单元16包括第一加速度传感器161和第二加速度传感器162。

角速度传感器单元15和加速度传感器单元16被封装并安装在电路板25上。

图5示出了角速度传感器单元15和加速度传感器单元16被安装在电路板25的一个表面(前面)的情况。然而，本发明不限于此，角速度传感器单元15和加速度传感器单元16也可分开安装在电路板的各个表面上。在此情况下，电路板25的大小可得以减小，其结果是电路板25的刚性可得以增强。

用于检测与角速度成比例的科里奥利力的振动陀螺仪传感器被用作第一角速度传感器151和第二角速度传感器152中的每一个。诸如压阻传感器、压电传感器和电容传感器之类的任何传感器可用作第一加速度传感器161和第二加速度传感器162中的每一个。第一角速度传感器151和第二角速度传感器152并不限于振动陀螺仪传感器，也可以改为使用旋转顶部(rotary top)陀螺仪传感器、环形激光器陀螺仪传感器、气临率(gas rate)陀螺仪传感器、地磁陀螺仪传感器等等。

在图3中，壳体10的长度方向被称为Z′轴方向，壳体10的宽度方向被称为X′轴方向，并且壳体10的厚度方向被称为Y′轴方向。在此情况下，传感器单元17被包含到壳体10中，使得电路板25的安装加速度传感器单元16和角速度传感器单元15的表面变得与X′-Y′平面基本平行。利用此结构，传感器单元15和16如上所述检测相对于X′轴和Y′轴的角速度和加速度。

参考图3和4，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、以及印刷在主基板18上的天线22。控制单元30在主基板18上还包括分别与按钮11至按钮14相应设置的开关23a至23d。

主基板18和电路板25通过由例如FFC(柔性扁平电缆)构成的柔性导线26与彼此电连接。另外，主基板18和光学传感器8通过由例如FPC(柔性印刷电路)构成的柔性基板27与彼此电连接。

MPU 19包括内置的易失性或非易失性存储器。MPU 19被输入以来自传感器单元17的检测信号、来自操作部的操作信号(包括来自光学传感器8的光接收信号)等等，并且执行各种运算处理，以便响应于这些输入信号而生成预定的控制信号。存储器可以与MPU 19分开设置。

通常，传感器单元17输出模拟信号。在此情况下，MPU 19包括A/D(模拟/数字)转换器。或者，传感器单元17可以是包括A/D转换器的单元。

收发器21以RF无线电信号的形式经由天线22向控制装置40发送由MPU 19生成的控制信号。收发器21还能够接收从控制装置40发送来的各种信号。

晶体振荡器20生成时钟并将它们提供给MPU 19。干电池、可再充电电池等等被用作电池24。

发光部29包括发光器件29a、用于驱动发光器件29a的驱动部29b、以及其上安装发光器件29a和驱动部29b的基板29c。基板29c通过例如由FFC(柔性扁平电缆)构成的柔性基板29d电连接到主基板18。

返回参考图1，控制装置40包括MPU 35、RAM 36、ROM 37、视频RAM 41、显示控制部42、I/F部43、天线39和收发器38。

收发器38经由天线39接收从输入装置1发送来的控制信号。收发器38还能够向输入装置1发送各种预定的信号。MPU 35基于控制信号执行各种运算处理。显示控制部42主要在MPU 35的控制下生成要在显示装置5的屏幕3上显示的屏幕数据。作为显示控制部42的工作区域的视频RAM 41临时存储所生成的屏幕数据。

控制装置40可以是专用于输入装置1的装置，或者可以是PC等等。控制装置40并不限于专用于输入装置1的装置，而可以是与显示装置5一体形成的计算机、视听设备、投影仪、游戏设备、车辆导航系统等等。

接下来，将描述移动输入装置1的方式以及指针2相应地在屏幕3上移动的方式的典型示例。图6A和6B是其说明图。

如图6A和6B所示，用户握着输入装置1，拇指在上，并且使输入装置1的尖端一侧瞄准显示装置5。在此状态中，传感器单元17的电路板25(参见图5)接近与显示装置5的屏幕3平行，并且作为传感器单元17的方向轴的两个轴分别对应于屏幕3的水平轴(X轴)和垂直轴(Y轴)。下面，如图6A和6B所示的输入装置1的位置将被称为基准位置。

用户在基准位置中将拇指放在按钮11上方，以使得指针2变得可移动。如图6A所示，在基准位置中，用户在左右方向即偏转方向上摆动手腕或手臂。此时，第一加速度传感器161检测X′轴方向上的加速度a_x，并且第一角速度传感器151检测绕Y′轴的角速度ω_ψ。基于这些检测值，操作输入系统100控制指针2的显示，使得指针2在屏幕3上的水平轴方向上移动。

同时，如图6B所示，在基准位置中，用户在上下方向即俯仰方向上摆动手腕或手臂。此时，第二加速度传感器162检测Y′轴方向上的加速度a_y，并且第二角速度传感器152检测绕X′轴的角速度ω_θ。基于这些检测值，操作输入系统100控制指针2的显示，使得指针2在屏幕3上的垂直轴方向上移动。

接下来，将描述此实施例的操作输入系统100的操作。

(典型操作)

首先，将描述操作输入系统100的典型操作。应当注意，作为典型操作，将描述基于角速度传感器单元15的输出来控制指针2的移动的情况。

例如，当用户通过按压电源开关28而开启输入装置1的电源时，双轴角速度信号从角速度传感器单元15输出。MPU 19获得这些角速度信号作为角速度值(ω_ψ，ω_θ)。然后，MPU 19经由收发器21和天线22将这些角速度值(ω_ψ，ω_θ)发送到控制装置40。控制装置40经由收发器38和天线39接收从输入装置1发送来的角速度值(ω_ψ，ω_θ)。控制装置40的MPU 35基于接收到的角速度值(ω_ψ，ω_θ)来计算双轴速度值(V_x，V_y)。这里，速度值V_x是沿着X′轴的方向上的速度值，速度值V_y是沿着Y′轴的方向上的速度值。

在接收到这些速度值后，控制装置40的MPU 35利用以下的式(1)和(2)将这些速度值分别加到坐标值，从而生成新的坐标值(X(t)，Y(t))。MPU 35控制屏幕上的显示，使得指针2移动到与所生成的坐标值相对应的位置。

X(t)＝X(t-1)+V_x...(1)

Y(t)＝Y(t-1)+V_y...(2)

作为计算速度值(V_x，V_y)的另一种方法，有以下方法。MPU 35通过将加速度值(a_x，a_y)除以角加速度值(Δω_ψ，Δω_θ)来计算输入装置1的运动的回转半径(R_ψ，R_θ)。在此情况下，MPU 35通过将回转半径(R_ψ，R_θ)乘以角速度值(ω_ψ，ω_θ)来计算速度值(V_x，V_y)。也可以通过将加速度变化率(Δax，/Δay)除以角加速度变化率(Δ(Δω_ψ)，Δ(Δω_θ))来计算回转半径(R_ψ，R_θ)。

(传感器输出的检测)

在此实施例的输入装置1中，使用了传感器单元17，传感器单元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)并且通过角速度、加速度等等的时间微分位移尺度而不是通过直接检测位移来检测惯性量。每个惯性传感器输出与壳体10的运动相对应的相对于基准电势的电势波动，作为检测信号。

下面，将以角速度传感器作为示例描述角速度检测方法的示例。

图7A示出了角速度传感器的输出的示例。这里，角速度传感器的输出包括与基准电势相对应的DC偏移Vref。因此，通过从角速度传感器的输出V(t0)中减去DC偏移Vref而获得的值变成由角速度传感器检测到的角速度信号的有效值(角速度值)ω(t0)。

DC偏移基于构成传感器的器件特性(温度漂移、振动模式的变化等等)、外部压力以及模拟电路的电路特性(温度特性、时间常数、放大器输出的SN比等等)而波动，并且波动的转变不是均一的。图7B示出了DC偏移Vref的波动的示例。

当DC偏移Vref波动时，在角速度值ω(t0)的计算中导致了偏离。

例如，当在图7B的示例中时刻t0的DC偏移由Vref(t0)表示时，时刻t1的DC偏移Vref(t1)变为Vref(t0)+ΔV1，并且时刻t2的DC偏移Vref(t2)变为Vref(t0)-ΔV2。从而，在时刻t1的角速度值ω(t1)和时刻t2的角速度值ω(t2)之间存在误差ΔV1+ΔV2。在此情况下，不仅输入装置1的操作感恶化，而且甚至在输入装置1静止时指针也在屏幕上移动。

(DC偏移校正处理)

为此，在此实施例中，通过如下处理校正DC偏移。

简言之，此实施例的DC偏移校正处理如下。控制装置40基于由相机部51获得的图像来检测输入装置1的运动，并且当输入装置1的运动的位移量为预定值或更小时判断输入装置1处于“静止”状态。当判断输入装置1处于“静止”状态时，控制装置40利用从输入装置1获得的角速度值的平均值来校正DC偏移。

图8是此实施例的DC偏移校正处理的流程图。下面，将结合图8的流程图详细描述此实施例的DC偏移校正处理。

输入装置1的MPU 19以预定的周期从角速度传感器单元15获得双轴角速度信号(ω_ψ(t)，ω_θ(t))(步骤101)，并经由收发器21和天线22将这些信号发送到控制装置40(步骤102)。

控制装置40接收来自输入装置1的双轴角速度信号(ω_ψ(t)，ω₀(t))(步骤103)。控制装置40的MPU 35通过从接收到的双轴角速度信号(ω_ψ(t)，ω_θ(t))中分别减去DC偏移(ω_ψref，ω_θref)来获得双轴角速度值(ω_ψcor(t)，ω_θcor(t))(步骤104)。

接下来，控制装置40的MPU 35从相机部51拍摄的图像检测相机场角内输入装置1的坐标(Xi(t)，Yi(t))(步骤105)，并且计算检测结果与在上一周期中检测的坐标(Xi(t-1)，Yi(t-1))之间的差异作为输入装置1在双轴方向上的位移量(ΔXi，ΔYi)(步骤106)。

接下来，控制装置40的MPU 35判断计算出的位移量(ΔXi，ΔYi)的绝对值是否大于预定值(步骤107)。这里，在位移量(ΔXi，ΔYi)的绝对值与预定值之间的比较中，绝对值在ΔXi和ΔYi中的至少一个大于预定值时被判断为“较大”，并且在ΔXi和ΔYi两者都小于预定值时被判断为“较小”。

当判断“较小”时，控制装置40的MPU 35判断输入装置1处于“静止”状态。然后，MPU 35利用以下的式(3)和(4)，使用在当前周期中获得的角速度值(ω_ψcor(t)，ω_θcor(t))来计算旋转角(ψ(t)，θ(t))。

ψ(t)＝ψ(t-1)+ω_ψcor(t)...(3)

θ(t)＝θ(t-1)+ω_θcor(t)...(4)

在计算出旋转角(ψ(t)，θ(t))之后，MPU 35递增保持旋转角(ψ(t)，θ(t))的计算计数的计数器(步骤108)。然后，MPU 35判断递增后的计数器的值是否达到预定的值(n)(步骤109)，并且当判断结果为否时(步骤109中的“否”)，基于角速度值(ω_ψcor(t)，ω_θcor(t))来计算速度值(V_x(t)，V_y(t))。利用式(1)和(2)，MPU 35将速度值(V_x(t)，V_y(t))加到坐标值(X(t-1)，Y(t-1))以生成新的坐标值(X(t)，Y(t))，并且控制屏幕3上的显示，使得指针2移动到与坐标值(X(t)，Y(t))相对应的位置(步骤110)。

另一方面，当判断递增后计数器的值已达到预定值(n)时，即，角速度值(ω_ψcor(t)，ω_θcor(t))的积分计数已达到预定值(n)时(步骤109中的“是”)，MPU 35执行如下处理。MPU 35通过将到此时刻为止获得的旋转角(ψ(t)，θ(t))除以预定值(n)来计算角速度值(ω_ψcor(t)，ω_θcor(t))的平均值，并且利用计算出的平均值来校正DC偏移(ω_ψref，ω_θref)(步骤111)。然后，MPU 35重置计数器以及旋转角(ψ(n)，θ(n))(步骤112)。然后，MPU 35基于角速度值(ω_ψcor(t)，ω_θcor(t))来计算速度值(V_x(t)，V_y(t))，并且将速度值(V_x(t)，V_y(t))加到坐标值(X(t-1)，Y(t-1))，从而生成新的坐标值(X(t)，Y(t))，并随后控制屏幕3上的显示，使得指针2移动到与坐标值(X(t)，Y(t))相对应的位置(步骤110)。

上述操作是在如下情况下执行的操作：当在步骤107中判断位移量(ΔXi，ΔYi)的绝对值较小时，即，预定次数(n次)连续判断“静止”状态时。

当在步骤107中判断位移量(ΔXi，ΔYi)的绝对值大于预定值时，MPU 35假定输入装置1处于“被操作”状态，并且重置计数器和旋转角(ψ(t)，θ(t))(步骤113)。从而，DC偏移(ω_ψref，ω_θref)仅在预定次数(n次)连续判断位移量(ΔXi，ΔYi)较小的“静止”状态时被校正。

如上所述，根据此实施例，控制装置40的MPU 35基于输入装置1的坐标(Xi(t)，Yi(t))来计算输入装置1的位移量，其中输入装置1的坐标(Xi(t)，Yi(t))是基于由相机部51拍摄的图像来检测的。MPU 35利用位移量来判断输入装置1是否处于“静止”状态，并且在输入装置1处于“静止”状态时利用角速度值(ω_ψcor(t)，ω_θcor(t))的平均值来校正DC偏移(ω_ψref，ω_θref)。从而，即使当DC偏移发生波动时也可获得良好的角速度值(ω_ψcor(t)，ω_θcor(t))，并且可以实现与用户的操作感相匹配的指针2的操作。

应当注意，图8的流程图中所示的一系列处理可以都在输入装置1中执行。

<修改例1：DC偏移校正处理的修改例>

上述实施例描述了当“静止”状态持续预定次数时校正DC偏移的情况。然而，也可以校正输入装置1的角速度传感器单元15的角速度传感器151和152的灵敏度，而不是校正DC偏移。

<修改例2：DC偏移校正处理的修改例>

根据第一实施例的DC偏移校正处理对DC偏移的更新是在输入装置1处于“静止”状态时执行的，然而在修改例2中，不论输入装置1的状态如何(“静止”还是“被操作”状态)，DC偏移校正是经常性执行的。

图9是示出在DC偏移中存在波动的情况下基于角速度值的坐标的轨迹和基于图像的坐标的轨迹的示例的示图。如图所示，在基于角速度值的坐标和基于图像的坐标之间导致了由于DC偏移的波动引起的差异。为此，在修改例2中，基于每次预定时间过去获得的基于角速度值的坐标的位移量和基于图像的坐标的位移量之间的差异来校正DC偏移。

图10是根据修改例2的DC偏移校正处理的流程图。下面，将结合图10的流程图详细描述根据修改例2的DC偏移校正处理。

输入装置1的MPU 19以预定的周期从角速度传感器单元15获得双轴角速度信号(ω_ψ(t)，ω_θ(t))(步骤201)，并经由收发器21和天线22将这些信号发送到控制装置40(步骤202)。

控制装置40接收来自输入装置1的双轴角速度信号(ω_ψ(t)，ω_θ(t))(步骤203)。控制装置40的MPU 35通过从接收到的双轴角速度信号(ω_ψ(t)，ω_θ(t))中分别减去DC偏移(ω_ψref，ω_θref)来获得双轴角速度值(ω_ψcor(t)，ω_θcor(t))(步骤204)。

接下来，控制装置40的MPU 35从相机部51拍摄的图像检测相机场角内输入装置1的坐标(Xi(t)，Yi(t))(步骤205)，并且递增计数器(步骤206)。接下来，控制装置40的MPU 35计算在步骤205中检测到的坐标(Xi(t)，Yi(t))与在上一周期中检测到的坐标(Xi(t-1)，Yi(t-1))之间的差异作为输入装置1在双轴方向上的位移量(ΔXi，ΔYi)(步骤207)。

接下来，控制装置40的MPU 35利用以下的式(5)和(6)对位移量(ΔXi，ΔYi)积分。从而，获得了基于图像的坐标的位移量的积分值(ΣXi(t)，ΣYi(t))(步骤208)。

ΣXi(t)＝ΣXi(t-1)+ΔXi(t)...(5)

ΣYi(t)＝ΣYi(t-1)+ΔYi(t)...(6)

接下来，MPU 35利用上述的式(3)和(4)，根据在当前周期中获得的角速度值(ω_ψcor(t)，ω_θcor(t))来计算旋转角(ψ(t)，θ(t))。在计算出旋转角(ψ(t)，θ(t))之后，MPU 35再次递增计数器(步骤209)。

然后，MPU 35判断递增后的计数器的值是否达到预定的值(n)(步骤210)，并且当判断结果为否时(步骤210中的“否”)，基于角速度值(ω_ψcor(t)，ω_θcor(t))来计算速度值(V_x(t)，V_y(t))。利用式(1)和(2)，MPU 35将计算出的速度值(V_x(t)，V_y(t))加到坐标值(X(t-1)，Y(t-1))以生成新的坐标值(X(t)，Y(t))，并且控制屏幕3上的显示，使得指针2移动到与坐标值(X(t)，Y(t))相对应的位置(步骤211)。

另一方面，当判断递增后计数器的值已达到预定的上限值时(步骤210中的“是”)，MPU 35利用以下的式(7)和(8)来校正DC偏移(ω_ψref，ω_θref)(步骤212)。

ω_ψref＝(ψ(n)-Xi(n)*C)/n...(7)

ω_θref＝(θ(n)-Yi(n)*C)/n...(8)

这里使用的C是用于将基于图像的坐标的位移量的积分值(ΣXi(t)，ΣYi(t))调整到与旋转角相对应的值的预定比例常数。

然后，MPU 35重置计数器以及旋转角(ψ(n)，θ(n))(步骤213)。然后，MPU 35基于角速度值(ω_ψcor(t)，ω_θcor(t))来计算速度值(V_x(t)，V_y(t))，并且将速度值(V_x(t)，V_y(t))加到坐标值(X(t-1)，Y(t-1))，从而生成新的坐标值(X(t)，Y(t))，并随后控制屏幕3上的显示，使得指针2移动到与坐标值(X(t)，Y(t))相对应的位置(步骤211)。

如上所述，根据此实施例，控制装置40的MPU 35根据每当预定时间过去而获得的基于角速度值的坐标的位移量与基于图像的坐标的位移量之间的差异来校正DC偏移。从而，可以经常性地执行DC偏移校正，即使当DC偏移发生波动时也获得良好的角速度值(ω_ψcor(t)，ω_θcor(t))，并且可以实现与用户的操作感相匹配的指针2的操作。

应当注意，图10的流程图中所示的一系列处理可以都在输入装置1中执行。

<第二实施例>

(滚动倾斜校正)

图11是示出在输入装置1在滚动方向上倾斜的同时被操作的情况下基于角速度值的坐标的轨迹和基于图像的坐标的轨迹的示例的示图。如图所示，当输入装置1在滚动方向上倾斜的同时被操作时获得的基于角速度值的坐标的轨迹是通过使基于图像的坐标的轨迹在相机场角内仅旋转角度

(滚动角)来获得的。

为此，根据第二实施例的控制装置40在执行相对旋转变换的同时比较基于图像的坐标的轨迹和基于角速度值的坐标的轨迹，将获得最高相关度的旋转角判断为输入装置1的滚动角

，并且使用滚动角

来校正角速度值。

图12是根据第二实施例的滚动倾斜校正处理的流程图。下面，将结合图12的流程图来详细描述根据第二实施例的滚动倾斜校正处理。

这里，从步骤301到304的操作与根据第一实施例的DC偏移校正处理的步骤101至104的操作相同。

在步骤305中，控制装置40的MPU 35获得从当前获得的角速度值(ω_ψcor(t)，ω_θcor(t))到当前周期之前n个周期获得的角速度值(ω_ψcor(t-n)，ω_θcor(t-n))的坐标的轨迹(步骤305)。

接下来，MPU 35从相机部51拍摄的图像检测相机场角内输入装置1的坐标(Xi(t)，Yi(t))(步骤306)。然后，MPU 35获得从当前获得的坐标(Xi(t)，Yi(t))到当前周期之前n个周期获得的坐标(Xi(t-n)，Yi(t-n))的轨迹(步骤307)。

接下来，MPU 35在执行相对旋转变换的同时反复比较基于角速度值的坐标的轨迹和基于图像的坐标的轨迹，并且将获得最高相关度的旋转角判断为输入装置1的滚动角

(步骤308至311)。

然后，MPU 35仅以滚动角

对角速度值(ω_ψcor(t)，ω_θcor(t))进行旋转变换(步骤312)，并且根据旋转变换后的角速度值计算速度值(V_x(t)，V_y(t))。MPU 35利用计算出的速度值(V_x(t)，V_y(t))生成新的坐标值(X(t)，Y(t))，并且控制屏幕3上的显示，使得指针2移动到与坐标值(X(t)，Y(t))相对应的位置(步骤313)。

如上所述，根据第二实施例的控制装置40的MPU 35在执行相对旋转变换的同时比较基于图像的坐标的轨迹和基于角速度值的坐标的轨迹，并且将获得最高相关度的旋转角判断为输入装置1的滚动角

。MPU 35按滚动角

对角速度值进行旋转变换。结果，可以良好地校正输入装置1的滚动倾斜。

还可以通过基于由加速度传感器检测到的重力加速度获得输入装置1的滚动角

来执行校正。然而，由于加速度传感器的输出包含惯性加速度成分，去除惯性加速度成分需要极为复杂的操作。根据第二实施例的滚动倾斜校正处理具有操作比使用加速度传感器检测到的重力加速度的情况更简单的优点。

这里，基于滚动角

的角速度值的旋转变换可以利用如以下式(9)所示的旋转矩阵来执行。

$\left(\begin{array}{c}{\mathrm{\&omega;}}_{\mathrm{\&psi;}}r\\ {\mathrm{\&omega;}}_{\mathrm{\&theta;}}r\end{array}\right)=\left(\begin{array}{cc}\cos \mathrm{\&phi;}& -\sin \mathrm{\&phi;}\\ \sin \mathrm{\&phi;}& \cos \mathrm{\&phi;}\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{\mathrm{\&omega;}}_{\mathrm{\&psi;}}\mathrm{cor}\left(t\right)\\ {\mathrm{\&omega;}}_{\mathrm{\&theta;}}\mathrm{cor}\left(t\right)\end{array}\right)...\left(9\right)$

<修改例3：滚动倾斜校正的修改例>

虽然以上已经描述了通过比较基于图像的坐标的轨迹和基于角速度值的坐标的轨迹来获得滚动角

的方法，但是也可以通过比较基于图像的坐标的轨迹和基于角速度值的坐标的轨迹之间的微分值来获得滚动角

<修改例4：滚动倾斜校正的修改例>

接下来，将描述校正输入装置1上的滚动倾斜的方法。

如图13所示，修改例4与上述实施例的不同之处至少在于在输入装置1中取代发光部29(参见图1)设置了相机部52。例如，相机部52被设置在输入装置1的尖端部分，使得显示装置5进入场角内。

修改例4的输入装置1从相机部52所拍摄的包括显示装置5等等的图像中提取要作为基准轴的直线成分，并且获得输入装置1相对于该基准轴的滚动角

。输入装置1使用滚动角

来校正角速度值。

图14是根据修改例4的滚动倾斜校正处理的流程图。下面，将结合图14的流程图详细描述根据修改例4的滚动倾斜校正处理。

输入装置1的MPU 19以预定的周期从角速度传感器单元15获得双轴角速度信号(ω_ψ(t)，ω_θ(t))(步骤401)。然后，MPU 19通过从双轴角速度信号(ω_ψ(t)，ω_θ(t))中分别减去轴方向上的DC偏移(ω_ψref，ω_θref)来获得双轴角速度值(ω_ψcor(t)，ω_θcor(t))(步骤402)。

接下来，输入装置1的MPU 19控制相机部52拍摄图像(步骤403)。MPU 19从相机部52拍摄的图像中识别要作为基准轴的直线成分，并且获得该基准轴在相机场角内的倾斜来作为输入装置1的滚动角

(步骤404)。

这里，在输入装置1的相机部52所拍摄的图像中要作为基准轴的直线成分例如包括显示装置5的壳体和屏幕的外框。另外，图像中的天花板和墙之间的边界、地板和墙之间的边界、窗框等等也可被识别为要作为基准轴的直线成分。虽然这种图像识别需要一定量的处理时间，但其甚至都不会损害用户的可操作性。另外，图像的采样率只需要几秒钟。执行自动学习以增强图像识别的精确度是有效的。

然后，输入装置1的MPU 19仅以滚动角

对角速度值(ω_ψcor(t)，ω_θcor(t))进行旋转变换(步骤405)，并且根据经旋转变换的角速度值计算速度值(V_x(t)，V_y(t))。MPU 19利用计算出的速度值(V_x(t)，V_y(t))生成新的坐标值(X(t)，Y(t))，并且控制屏幕3上的显示，使得指针2移动到与坐标值(X(t)，Y(t))相对应的位置(步骤406)。

通过上述修改例4的处理，也可以通过相对容易的操作来执行输入装置1的滚动倾斜校正。

<修改例5：滚动倾斜校正的修改例>

在第二实施例中描述的滚动倾斜校正处理中，通过在执行相对旋转变换的同时比较基于相机部51拍摄的图像的坐标的轨迹和基于角速度值的坐标的轨迹来获得滚动角。因此，要花一定量的时间来开始滚动倾斜校正。

为此，在输入装置1中设置一依据滚动角

改变其在相机场角中的形态的特征部分是有效的。通过从相机部51拍摄的图像中识别该特征部分的形态，控制装置40可以获得输入装置1的滚动角

。根据此系统，与第二实施例中描述的滚动倾斜校正处理相比，可以显著减少必要操作量并且可以缩短开始滚动倾斜校正所需的时间。这里，设置在输入装置1中的特征部分例如可由多个发光部或者一个具有相对大的纵横比的发光部来实现。另外，该特征部分不限于发光部，只要它是能够通过图像识别来执行提取的部分即可，例如光反射部和色差部。另外，也可以通过识别输入装置1的外形来获得滚动角

<第三实施例>

(将角速度校正为假拟线速度>

屏幕上显示的指针的移动量取决于两个角速度传感器检测到的角速度。因此，如果用户向输入装置施加大的角速度，则屏幕上显示的指针据此以高速移动。例如，当用户如图15A所示利用手腕的旋转来操作输入装置时(当操作的回转半径R(t)较小时)，即使当输入装置的实际移动量较小时，指针也以高速移动。另一方面，当用户仅在轻微施加角速度的同时操作输入装置时，即使当输入装置的实际移动量较大时，指针也仅在屏幕上轻微移动。例如，当用户通过如图15B所示通过绕着肩部摆动整个手臂来操作输入装置时(当回转半径R(t)较大时)，不论输入装置的实际移动动量如何，指针都只轻微移动。因此，存在指针的移动与用户的操作感不匹配的情况。

为此，根据第三实施例的控制装置40如图16所示在改变放大因子的同时反复比较通过将该放大因子乘以基于角速度值的坐标的轨迹而获得的轨迹与基于图像的坐标的轨迹，并且判断获得最高相关度的放大因子G(t)。控制装置40计算通过将角速度值乘以放大因子G(t)而获得的值来作为假拟线速度。结果，可以防止操作中回转半径R(t)的差异较大地影响指针的移动量。

图17是根据第三实施例将角速度值校正为假拟线速度的处理的流程图。下面，将结合图17的流程图详细描述根据第三实施例将角速度值校正为假拟线速度的处理。

这里，从步骤501至507的操作与根据第二实施例的滚动倾斜校正处理的步骤301至307的操作相同。

控制装置40的MPU 35在改变放大因子的同时反复比较通过将该放大因子乘以基于角速度值的坐标的轨迹而获得的轨迹与基于图像的坐标的轨迹，并且判断获得最高相关度的放大因子G(t)(步骤508至511)。

然后，MPU 35按放大因子G(t)放大(缩小)角速度值(ω_ψcor(t)，ω_θcor(t))(步骤512)，并且基于经放大(缩小)后的角速度值来计算速度值(V_x(t)，V_y(t))。然后，MPU 35使用计算出的速度值(V_x(t)，V_y(t))来生成新的坐标值(X(t)，Y(t))，并且控制屏幕3上的显示，使得指针2移动到与坐标值(X(t)，Y(t))相对应的位置(步骤513)。

顺便说一下，放大因子G(t)是通过将输入装置1的操作的回转半径R(t)乘以常数C而获得的值。这里，常数C依据输入装置1和相机部51之间的距离而变化。换言之，常数C随着输入装置1和相机部51之间的距离增大而增大，其结果是回转半径R(t)减小那么多，并且屏幕上指针的移动(线速度)变小。相反，常数C随着距离减小而减小，其结果是回转半径R(t)增大那么多，并且屏幕上指针的移动(线速度)变大。因此，如果常数C已知，则可以通过将放大因子G(t)除以常数C来获得回转半径R(t)，并且通过将回转半径R(t)乘以角速度值(ω_ψcor(t)，ω_θcor(t))，可以获得考虑到了输入装置1和相机部51之间的距离的假拟线速度。

作为获得常数C的方法，存在例如以下方法。

1.发光部的亮度与输入装置1和相机部51之间的距离的平方成反比。为此，控制装置40获得相机部51拍摄的图像的一发光点的亮度，获得与所获得的亮度的距离，并且基于该距离计算常数C。

2.在输入装置1中设置多个发光部。控制装置40由图像获得这多个发光部之间的距离并且基于该距离来计算常数C。

3.控制装置40在测试模式中获得每个用户使用时的回转半径R(t)或者预先获得所有用户使用时的回转半径R(t)的分布，并且基于该分布来统计地估计常数C。

应当注意，图17的流程图中所示的一系列处理可以都在输入装置1中执行。

根据上述实施例和修改例的校正即使在以几秒的延迟执行时甚至都不会使用户感到不便。具体而言，这是因为虽然即使只有大约数十毫秒的轻微延迟，指针移动操作也能够被用户直接感觉到，但是由DC偏移校正、滚动倾斜校正和线速度校正引起的延迟不会以能够被用户直接感觉到的形式出现。

<第四实施例>

(指针坐标的积分误差的校正)

屏幕上指针的坐标的计算是通过把从角速度值获得的速度值连续加到到该时刻为止指针的坐标值来执行的。从而，存在这样的情况，即，由于角速度值中包括的由各种原因引起的误差的积累，指针移动到不与用户的操作感相匹配的坐标，即，指针偏离了绝对坐标。作为角速度值的误差的原因，除了角速度传感器的灵敏度的差异和量化误差以外，还有滚动倾斜校正和假拟线速度的计算。另外，相对于绝对坐标的偏离还可由与指针的可操作性有关的运算处理(例如手部运动校正和速度增益的可变控制(例如在输入装置缓慢移动时以比移动输入装置时更慢的速度移动指针的处理))以及通过指针移动可行性开关的操作来固定指针的坐标的处理而引起。

为此，根据第四实施例的控制装置40通过增大或减小角速度值，使得基于角速度值的坐标与基于图像的坐标之间的差异变小，来校正指针坐标的积分误差。

图18是根据第四实施例校正指针坐标的积分误差的处理的流程图。下面，将结合图18的流程图详细描述根据第四实施例校正指针坐标的积分误差的处理。

这里，步骤601至604的操作与根据第一实施例的DC偏移校正处理的步骤101至104的操作相同。

在步骤605中，控制装置40的MPU 35基于角速度值(ω_ψcor(t)，ω_θcor(t))计算速度值(V_x(t)，V_y(t))(步骤605)。MPU 35使用计算出的速度值(V_x(t)，V_y(t))来生成新的坐标值(X(t)，Y(t))(步骤606)。

接下来，MPU 35从相机部51拍摄的图像中检测相机场角内输入装置1的坐标(Xi(t)，Yi(t))(步骤607)。然后，MPU 35获得坐标值(X(t)，Y(t))与坐标(Xi(t)，Yi(t))之间的差异(ΔX，ΔY)(步骤608)。

MPU 35判断差异(ΔX，ΔY)的绝对值是否是预定的值或更大(步骤609)。当差异(ΔX，ΔY)的绝对值是预定的值或更大时(步骤609中的“是”)，MPU 35根据差异(ΔX，ΔY)的绝对值增大或减小速度值(V_x(t)，V_y(t))，使得差异(ΔX，ΔY)变得较小(步骤611)。然后，MPU 35使用经增大或减小的速度值来生成新的坐标值(X(t)，Y(t))，并且控制屏幕3上的显示，使得指针2移动到与坐标值(X(t)，Y(t))相对应的位置(步骤610)。另一方面，当差异(ΔX，ΔY)的绝对值小于预定值时(步骤609中的“否”)，MPU 35使用速度值(V_x(t)，V_y(t))来生成新的坐标值(X(t)，Y(t))，并且控制屏幕3上的显示，使得指针2移动到与坐标值(X(t)，Y(t))相对应的位置(步骤610)。

当根据差异(ΔX，ΔY)的绝对值增大或减小速度值(V_x(t)，V_y(t))使得差异(ΔX，ΔY)变小时，为了防止用户感到不便，最好移动指针使其逐渐靠近绝对坐标，而不是一下子将其移动到绝对坐标。

图19A和19B是示出根据第四实施例校正屏幕上指针坐标的积分误差的处理的具体示例的示图。图19A示出了基于角速度值的坐标(X(t)，Y(t))与基于图像的坐标(Xi(t)，Yi(t))之间的差异(ΔX，ΔY)。图19B是示出校正指针坐标(X(t)，Y(t))的处理的示图，其中实线表示基于角速度值的坐标值(X(t)，Y(t))的轨迹，并且虚线表示基于图像的坐标(Xi(t)，Yi(t))的轨迹。

指针坐标校正处理例如是通过将基于校正前的速度值(V_x(t)，V_y(t))计算出的校正量加到校正前的速度值(V_x(t)，V_y(t))以使得指针逐渐靠近绝对坐标来执行的。例如，在图19B中，控制装置40利用基于校正前的时刻t0的速度值(V_x(t0)，V_y(t0))计算出的校正量来校正速度值(V_x(t0)，V_y(t0))。另外，控制装置40利用基于校正前的时刻t1的速度值(V_x(t1)，V_y(t1))计算出的校正量来校正速度值(V_x(t1)，V_y(t1))。然后，在时刻t2和t3类似地执行校正。

更具体而言，校正量被计算为使得校正随着校正前的速度值(V_x(t)，V_y(t))变小而变小。另外，在校正前的速度值(V_x(t)，V_y(t))为“0”的时刻的校正量可以为“0”。从而，伴随着通过输入装置1的操作而进行的指针的移动逐渐执行校正，从而可以实现从用户来看自然的校正。

应当注意，虽然在此实施例中逐渐地多次执行校正以免损害校正期间指针的自然移动，但是根据情况需要也可以执行校正以使得差异一下子变为“0”。

一下子校正指针的位置有效的情况包括UI屏幕切换时刻。控制装置40在即将切换UI屏幕之前临时隐藏指针，并且在UI屏幕切换之后使得指针出现在绝对坐标处。即使在切换UI屏幕时使得指针突然出现在绝对坐标处，用户也不会感到不便，并且切换时刻是校正指针坐标的积分误差的良好机会。

应当注意，图18的流程图中所示的一系列处理可以都在输入装置1中执行。

<修改例6：绝对坐标系统移位处理>

在输入装置1中设置了用于切换指针移动的可行性的指针移动可行性按钮(参见图2(按钮11))。假定通过用户对指针移动可行性进行的操作而使得指针移动的可行性从“可行”到“不可行”到“可行”顺序切换，则使得用户即将切换到“不可行”状态之前和刚刚从“不可行”状态切换到“可行”状态之后指针位于相同坐标，就操作而言将是自然的。

然而，由于在“不可行”状态中控制装置40也执行基于图像的坐标的检测，在用户做出从“不可行”状态到“可行”状态的切换时，可能发生指针被移动到非用户预期的坐标的情况。

为此，修改例6的控制装置40检测在其被输入装置1通知切换到“不可行”状态时基于图像的指针的坐标并且存储这些坐标。然后，控制装置40在被输入装置1通知切换到“可行”状态时检测基于相机部51拍摄的图像的输入装置1的坐标。然后，控制装置40获得存储的坐标与新检测到的坐标之间的差异，并且使用这些差异来将在检测基于图像的坐标时使用的绝对坐标空间中的基准点移位。

从而，可以使指针移动即将被切换到“不可行”状态前指针的坐标和指针移动刚刚被从“不可行”状态切换到“可行”状态后指针的坐标一致。

虽然在以上描述中绝对坐标空间中的基准点是伴随着通过对输入装置1的指针移动可行性按钮进行的操作切换指针移动可行性而移位的，但是也可通过在输入装置1中设置坐标改变开关来执行同样的操作。在此情况下，控制装置40响应于通过对输入装置1的坐标改变开关进行的操作而发出的第一坐标改变指令基于图像检测在该时刻指针的坐标并且存储这些坐标。在接收到通过输入装置1的坐标改变开关进行的操作而发出的第二坐标改变指令后，控制装置40基于图像检测在该时刻指针的坐标。然后，控制装置40获得指针的第一和第二坐标之间的差异，并且把相对于绝对坐标空间中的基准点偏离与所述差异相对应的量的位置设定为绝对坐标空间中的新基准点。

另外，虽然检测基于图像的坐标时使用的绝对坐标空间中的基准点在以上描述中被移位，但是也可以使在检测基于由角速度传感器检测到的角速度值的坐标时使用的坐标空间中的基准点移位。在此情况下，也可以使指针移动即将被切换到“不可行”状态之前的指针坐标和指针移动刚刚被从“不可行”状态切换到“可行”状态之后的指针坐标一致。

<修改例7>

可能存在由于上述实施例中使用的图像传感器的场角(盲角)和分辨率的限制而未检测到输入装置1的发光部29的坐标的情况。在此情况下，角速度传感器的输出未被图像传感器的输出所校正。

为此，对于在上述实施例和修改例中为校正而计算的值，控制装置可以持续保存最近获得的值并且在无法从相机部获得充分的图像时利用最近获得的值来执行校正。或者，也可以尝试性地使用从过去获得的值统计获得的值。

另外，在能够从相机部获得基于图像的坐标的时段期间基于图像的坐标可用作屏幕上的指针的坐标，而在不能从相机部获得图像的时段期间基于角速度传感器的输出的坐标可用作屏幕上的指针的坐标。

在上述实施例中，输入装置1以无线方式向控制装置发送输入信息。然而，输入信息也可以有线发送。

本发明例如可应用到包括显示部的手持型电子装置或信息处理装置(手持式装置)。具体而言，手持式装置被认为是其中集成了输入装置1和控制装置40的装置。在此情况下，用户移动手持式装置的主体以移动显示部的屏幕上显示的指针或者使得显示部上显示的图像被滚动或放大/缩小。手持式装置的示例包括PDA(个人数字助理)、蜂窝电话、便携式音乐播放器和数字相机。

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中每一个的检测轴不一定需要像X′轴和Y′轴那样相互正交。在此情况下，通过使用三角函数的计算可以获得分别投影在相互正交的轴方向上的加速度。类似地，通过使用三角函数的计算可以获得关于相互正交的轴的角速度。

关于上述实施例中描述的传感器单元17，已经描述了角速度传感器单元15的X′轴和Y′轴的检测轴和加速度传感器单元16的X′轴和Y′轴的检测轴分别相互匹配的情况。然而，检测轴不一定相互匹配。例如，在角速度传感器单元15和加速度传感器单元16被安装在基板上的情况下，角速度传感器单元15和加速度传感器单元16可被安装成其检测轴在基板的主表面上偏离预定的旋转角，使得检测轴不匹配。在此情况下，可以通过使用三角函数的计算来获得各个轴上的加速度和角速度。

取代角速度传感器单元15，可以使用角度传感器或角加速度传感器。角度传感器的示例包括地磁传感器和图像传感器。例如，当使用三轴地磁传感器时，由于检测了角度值的变化量，因此可以通过对角度值取微分来计算出角速度值。角加速度传感器由多个加速度传感器的组合构成，并且可以通过对由这些角加速度传感器获得的角加速度值积分来获得角速度值。

上述实施例和修改例在适当时可被组合使用。

本申请包含与2009年8月18日向日本专利局提交的日本在先专利申请JP 2009-189486中公开的内容相关的主题，这里通过引用将该申请的全部内容并入。

本领域的技术人员应当理解，取决于设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和变更，只要它们处于权利要求或其等同物的范围之内即可。

Claims (19)

1.一种操作输入系统，该操作输入系统包括壳体和所述壳体内的用于检测所述壳体的运动的运动传感器，并且基于所述运动传感器的输出计算所述壳体在预定的空间中的位置，所述操作输入系统包括：

位置传感器，用于直接检测所述壳体在所述预定的空间中的位置；以及

校正装置，用于利用所述位置传感器的输出来校正所述运动传感器的输出。

2.根据权利要求1所述的操作输入系统，

其中，所述校正装置基于预定时间内所述运动传感器的输出和所述预定时间内所述位置传感器的输出之间的关系来计算用于校正所述运动传感器的输出的信息。

3.根据权利要求2所述的操作输入系统，

其中，所述运动传感器检测所述壳体在两维或多维空间中的运动，

其中，所述位置传感器直接检测所述壳体在两维或多维空间中的位置，并且

其中，所述校正装置基于从所述运动传感器的输出获得的所述壳体的运动和由所述位置传感器检测到的所述壳体的位置变化之间的关系，来计算用于校正所述运动传感器的输出的信息。

4.根据权利要求3所述的操作输入系统，

其中，所述运动传感器输出相对于所设定的基准电势的电势波动作为检测信号，并且

其中，所述校正装置计算所述基准电势的校准值作为用于校正所述运动传感器的输出的信息。

5.根据权利要求4所述的操作输入系统，

其中，所述校正装置基于所述运动传感器的输出的积分值和所述位置传感器的输出的位移量之间的关系来计算用于校正所述运动传感器的输出的信息。

6.根据权利要求5所述的操作输入系统，

其中，所述校正装置基于在所述位置传感器的输出的位移量变为预定值或更小时所述运动传感器的输出的积分值来计算用于校正所述运动传感器的输出的信息。

7.根据权利要求6所述的操作输入系统，

其中，所述运动传感器是角速度传感器，并且

其中，所述位置传感器是图像传感器。

8.根据权利要求2所述的操作输入系统，

其中，所述运动传感器检测所述壳体在两维或多维空间中的运动，

其中，所述位置传感器直接检测所述壳体在两维或多维空间中的位置，并且

其中，所述校正装置基于从所述运动传感器的输出获得的所述壳体的运动的第一轨迹和由所述位置传感器检测到的所述壳体的位置变化的第二轨迹之间的关系来计算用于校正所述运动传感器的输出的信息。

9.根据权利要求8所述的操作输入系统，

其中，所述校正装置计算所述第一轨迹的旋转角和所述第二轨迹的旋转角之间的差异作为用于校正所述运动传感器的输出的信息。

10.根据权利要求2所述的操作输入系统，

其中，所述运动传感器检测所述壳体在两维或多维空间中的运动，

其中，所述位置传感器直接检测所述壳体在两维或多维空间中的位置，并且

其中，所述校正装置基于根据所述运动传感器的输出计算的所述壳体的运动的第一位移量和由所述位置传感器检测到的所述壳体的位置的第二位移量之间的关系来计算用于校正所述运动传感器的输出的信息。

11.根据权利要求10所述的操作输入系统，

其中，所述校正装置计算所述第一位移量与所述第二位移量的比率作为用于校正所述运动传感器的输出的信息。

12.根据权利要求2所述的操作输入系统，

其中，所述校正装置基于从所述运动传感器的输出获得的所述壳体的第一位置和由所述位置传感器检测到的所述壳体的第二位置之间的关系来计算用于校正所述运动传感器的输出的信息。

13.根据权利要求12所述的操作输入系统，

其中，所述校正装置计算所述第一位置和所述第二位置之间的差异作为用于校正所述运动传感器的输出的信息。

14.根据权利要求13所述的操作输入系统，还包括：

开关装置，用于开启/关断所述运动传感器的输出；以及

坐标基准改变装置，用于利用在所述运动传感器的输出即将被所述开关装置关断之前计算的所述壳体的第一位置和在所述运动传感器的输出刚刚被所述开关装置开启之后计算的所述壳体的第二位置之间的差异，来改变所述位置传感器的空间坐标的基准和所述运动传感器的空间坐标的基准之一。

15.一种操作输入系统，包括：

输入装置，包括：

壳体，以及

所述壳体内的用于检测所述壳体的运动的运动传感器；

位置传感器，用于直接检测所述壳体在预定的空间中的位置；以及

控制装置，用于基于所述运动传感器的输出来计算所述壳体在所述预定的空间中的位置，所述控制装置包括：

校正装置，用于利用所述位置传感器的输出来校正所述运动传感器的输出。

16.一种控制装置，该控制装置基于从包括壳体和用于检测所述壳体的运动的运动传感器的输入装置发送来的所述运动传感器的输出来计算所述壳体在预定的空间中的位置，所述控制装置包括：

校正装置，用于利用用于直接检测所述壳体在所述预定的空间中的位置的位置传感器的输出来校正所述运动传感器的输出。

17.一种手持式装置，包括：

壳体；

显示部，用于显示操作屏幕；

运动传感器，用于检测所述壳体的运动；

计算装置，用于基于所述运动传感器的输出来计算所述壳体在预定的空间中的位置；

位置传感器，用于直接检测所述壳体在所述预定的空间中的位置；以及

校正装置，用于利用所述位置传感器的输出来校正所述运动传感器的输出。

18.一种操作输入方法，包括：

利用内置在输入装置中的运动传感器来检测所述输入装置的壳体的运动；

利用位置传感器来直接检测所述壳体在所述预定的空间中的位置；

利用所述位置传感器的输出来校正所述运动传感器的输出；以及

基于所述运动传感器的输出来计算所述壳体在所述预定的空间中的位置。

19.一种控制装置，该控制装置基于从包括壳体和用于检测所述壳体的运动的运动传感器的输入装置发送来的所述运动传感器的输出来计算所述壳体在预定的空间中的位置，所述控制装置包括：

校正部，用于利用用于直接检测所述壳体在所述预定的空间中的位置的位置传感器的输出来校正所述运动传感器的输出。

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