CN102902372A - 信息处理装置、信息处理方法和输入装置 - Google Patents

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CN102902372A CN2012102544133A CN201210254413A CN102902372A CN 102902372 A CN102902372 A CN 102902372A CN 2012102544133 A CN2012102544133 A CN 2012102544133A CN 201210254413 A CN201210254413 A CN 201210254413A CN 102902372 A CN102902372 A CN 102902372A
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上野正俊
桦泽宪一
栗屋志伸
后藤哲郎
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Abstract

公开了信息处理装置、信息处理方法和输入装置。信息处理装置包括计算单元和判定单元。计算单元具有被配置为当操作设备被放置在操作面上并且用户操作该操作设备时基于与操作设备的二维运动相对应的运动传感器的检测值来执行计算的二维计算模式，并且具有被配置为当用户在三维空间中操作该操作设备时基于与操作设备的三维运动相对应的运动传感器的检测值来执行计算的三维计算模式。判定单元被配置为基于运动传感器的检测值并基于除了运动传感器的检测值以外的其他信息中的至少一个来判定二维计算模式和三维计算模式中的哪一个被用于计算单元执行计算。

Description

信息处理装置、信息处理方法和输入装置
技术领域
本公开涉及包括具有用于检测运动的传感器的操作设备的输入装置，并且还涉及处理由该传感器获得的信息的信息处理装置和信息处理方法。
背景技术
近年来，已提出了多种空间操作(三维操作)型操作装置或输入装置。例如，日本未实审专利申请公布No.Hei6-501119中描述的输入装置检测三维空间中的六维鼠标的运动。更具体而言，输入装置包括检测沿着三个正交轴的加速度的加速度计和检测绕着三个正交轴的旋转速度的旋转速度传感器。包括输入装置的系统基于所获得的加速度和旋转速度来判定其位置、姿态等等，并且诸如显示装置之类的计算机使得GUI(图形用户界面)实现与输入装置的运动相应的运动(参见例如日本未实审专利申请公布No.Hei6-501119)。
发明内容
同时，存在这样的情况，即二维操作型输入装置被用于操作二维显示的操作对象，并且三维操作型输入装置被用于操作三维显示的操作对象。在此情况下，用户必须使用不同的输入装置，这导致操作复杂。
本公开是鉴于上述情况而做出的，因此希望提供一种使用户可以容易地执行二维操作和三维操作两者的信息处理装置和信息处理方法。
另外，希望提供了一种在用户执行二维操作和三维操作两者时都可使用的输入装置。
根据本公开的一个实施例，提供了一种用于处理从操作设备获得的信息的信息处理装置，该操作设备具有能够检测该操作设备的平移和旋转运动的运动传感器，该信息处理装置包括计算单元和判定单元。
计算单元具有二维计算模式和三维计算模式。二维计算模式被配置为当操作设备被放置在操作面上并且用户操作该操作设备时基于与操作设备的二维运动相对应的运动传感器的检测值来执行计算。三维计算模式被配置为当用户在三维空间中操作该操作设备时基于与操作设备的三维运动相对应的运动传感器的检测值来执行计算。
判定单元被配置为基于运动传感器的检测值并基于除了运动传感器的检测值以外的其他信息中的至少一个来判定二维计算模式和三维计算模式中的哪一个被用于计算单元执行计算。
因为信息处理装置包括被配置为判定使用二维计算模式和三维计算模式中的哪一个来执行计算的判定单元，所以信息处理装置可以支持用户的二维操作和三维操作两者。从而，用户可以容易地执行二维操作和三维操作两者，而无需使用不同的输入装置。
计算单元可被配置为利用当用户在操作设备的曲面状的外表面与操作面接触的状态中操作该操作设备时的计算模式作为二维计算模式来执行计算。
操作设备可具有包括外表面的表面和被配置为检测施加到表面的力的压力传感器，并且判定单元可被配置为获取压力传感器的检测值作为所述其他信息。
判定单元可被配置为在压力传感器检测到大于或等于操作设备的加压力的力被施加到表面时判定计算单元在二维计算模式下执行计算。另外，判定单元可被配置为在压力传感器未检测到大于或等于操作设备的加压力的力被施加到表面时判定计算单元在三维计算模式下执行计算。当操作设备被放置在操作面上时，用户将他/她的手放在操作设备上并且压力传感器检测到大于或等于操作设备的重量的力被施加到表面。在此情况下，计算单元在二维计算模式下执行计算。另一方面，当用户握持着操作设备并将其从表面拿开时，压力传感器检测到小于操作设备的重量的力被施加到表面。在此情况下，计算单元在三维计算模式下执行计算。
判定单元可被配置为在运动传感器的检测值包括用户的手颤成分时判定计算单元在三维计算模式下执行计算。另外，判定单元可被配置为在运动传感器的检测值不包括用户的手颤成分时判定计算单元在二维计算模式下执行计算。当用户在三维空间中握持着操作设备时，运动传感器的检测值包括用户的手颤成分。在此情况下，计算单元在三维计算模式下执行计算。本公开如下所述也适用于磁传感器。
判定单元可被配置为获取电容量传感器、气压传感器、光学传感器、超声传感器和形变传感器之一的检测值作为所述其他信息。
判定单元可被配置为获取设在包括具有与操作设备的外表面相对应的形状的操作面的台架中的传感器的检测值作为所述其他信息。
信息处理装置还可包括存储单元，其被配置为存储用于依据用户的输入操作在二维计算模式和三维计算模式之间切换的应用软件。从而，信息处理装置可以可靠地根据用户的意图在计算模式之间切换。
操作设备可以是如下的操作设备：该操作设备包括在局部坐标系中各自具有三个正交的检测轴的加速度传感器、角速度传感器和磁传感器，并且能够被用户在三维空间中以任意姿势操作。
在此情况下，计算单元可具有获取单元、坐标转换单元、初始姿态角度计算单元、更新单元和控制单元。
获取单元被配置为获取分别由加速度传感器、角速度传感器和磁传感器检测到的加速度、角速度和磁强度的信息。
坐标转换单元被配置为利用在表示三维空间的全局坐标系中操作设备的姿态角度的信息来将获取单元获取的角速度转换成全局坐标系中的全局角速度。
初始姿态角度计算单元被配置为基于在用户开始操作该操作设备时获取单元获取的加速度和磁强度的信息来计算操作设备在全局坐标系中的初始姿态角度作为姿态角度。
更新单元被配置为基于由坐标转换单元转换来的全局角速度的信息来更新操作设备在全局坐标系中的姿态角度。
控制单元被配置为使得坐标转换单元利用由初始姿态角度计算单元计算出的初始姿态角度的信息将作为当用户开始操作该操作设备时获取单元获取的角速度的第一角速度转换成全局角速度。另外，控制单元被配置为使得坐标转换单元利用经更新的姿态角度的信息将在第一角速度之后获取的第二角速度转换成全局角速度。
从而，可以使得由坐标转换单元转换获得并转换的全局角速度的信息对应于操作设备引起的操作对象的运动或者对应于操作对象的图像的变化。
计算单元可被配置为以如下方式来实现三维计算模式：坐标转换单元基于经更新单元更新的操作设备的姿态角度的信息来将获取单元获取的加速度转换成全局坐标系中的全局加速度。从而，可以使得与操作设备在三维空间中的特别是平移运动相对应的全局加速度的信息对应于操作对象的运动或者对应于操作对象的图像的变化。
操作设备的外形可以是球形的。
计算单元可被配置为在二维计算模式中生成用于根据操作设备的运动使第一操作对象图像在画面上运动的信息，第一操作对象图像被显示在画面上。另外，计算单元可被配置为在三维计算模式中生成用于根据操作设备的运动使第二操作对象图像在画面上运动的信息，第二操作对象图像被显示在画面上并且不同于第一操作对象图像。从而，用户可以操作适合于二维操作的第一操作对象图像和适合于三维操作的第二操作对象图像。第一操作对象图像和第二操作对象图像的示例包括以下图像。
计算单元可被配置为在三维计算模式中生成用于使第二操作对象图像运动的信息，第二操作对象图像是由包括视差的多个图像形成的三维图像。
信息处理装置还可包括图像存储单元，其被配置为存储第二操作对象图像作为与第一操作对象图像在画面上的预定坐标位置相关联的图像。
计算单元可被配置为在二维计算模式中生成用于根据在用户对操作设备执行输入操作时产生的操作设备的运动来选择要在画面上显示的图像的指针图像。另外，计算单元可被配置为在三维计算模式中生成用于根据操作设备的运动使利用指针图像选择的图像在画面上运动的信息。
上述计算单元和判定单元中的至少一个可不设在操作设备中，而是可设在用于接收来自操作设备的输出信号的接收器中。
根据本公开的另一实施例，提供了一种用于处理从操作设备获得的信息的信息处理方法，该操作设备具有能够检测该操作设备的平移和旋转运动的运动传感器。
当操作设备被放置在操作面上并且用户操作该操作设备时，基于与操作设备的二维运动相对应的运动传感器的检测值来执行第一计算。
当用户在三维空间中操作该操作设备时，基于与操作设备的三维运动相对应的运动传感器的检测值来执行第二计算。
基于运动传感器的检测值并基于除了运动传感器的检测值以外的其他信息中的至少一个来判定执行第一计算和第二计算中的哪一个。
根据本公开的另一实施例，提供了一种包括台架和操作设备的输入装置。
该台架具有操作面。
该操作设备具有当操作设备被放置在操作面上时与操作面接触的外表面，以及能够检测操作设备的平移和旋转运动的运动传感器，操作设备能够被从台架拿开。
用户可以在操作设备的外表面与台架的操作面接触的状态中执行操作设备的二维操作。另外，很方便使用户可以在操作设备被从台架拿开的状态中执行操作设备的三维操作。
台架可具有被形成为与操作设备的外表面的形状相对应的形状的操作面。从而，用户可以通过在台架上旋转操作设备来执行操作设备的二维操作。
台架可具有能够检测台架的至少平移运动的传感器。从而，输入装置可以使用设在台架中的传感器的检测值的信息。
操作设备的外形可以是球形的。
如上所述，根据本公开，用户可以容易地执行二维操作和三维操作两者。
根据以下对在附图中示出的本公开的最佳模式实施例的详细描述，将更清楚本公开的这些和其他目的、特征和优点。
附图说明
图1是示出根据本公开的实施例的包括信息处理装置的信息处理系统的视图；
图2是示出操作设备的硬件的配置的示图；
图3是示出显示设备的硬件的配置的示图；
图4是用于说明操作设备的各个传感器的检测轴和传感器之间的相对布置的视图；
图5是示出局部坐标系和全局坐标系之间的关系的视图；
图6是用于说明利用操作设备执行2D操作的基本操作方法的视图；
图7是用于说明利用操作设备执行3D操作的基本操作方法的视图；
图8是示出用户在2D操作和3D操作之间切换的状态的视图；
图9A至9C是用于说明执行2D操作的具体方法的视图；
图10A至10C是用于说明执行3D操作的具体方法的视图；
图11是示出操作设备的处理的流程图；
图12是示出2D计算模式下的计算处理的流程图；
图13是用于说明计算处理的原理的视图并且示出了传感器基板在全局坐标系中倾斜的状态；
图14是与图13一样用于说明图12中所示的计算处理的原理的视图；
图15是示出3D计算模式下的计算处理的流程图；
图16是用于说明信息处理系统的第一应用示例的视图；
图17是用于说明信息处理系统的第二应用示例的视图；
图18是用于说明信息处理系统的第三应用示例的视图；
图19是用于说明信息处理系统的第四应用示例的视图；
图20是示出操作设备的另一实施例的透视图；
图21是示出输入装置的透视图；
图22是用于说明操作输入装置的方法的视图；并且
图23是用于说明操作输入装置的另一方法的视图。
具体实施方式
以下，将参考附图描述本公开的实施例。
(信息处理系统的配置)
图1是示出根据本公开的实施例的包括信息处理装置的信息处理系统的视图。
信息处理系统100包括被用户操作的操作设备10和接收从操作设备10发送来的操作信息并且基于该信息执行显示处理的显示设备50。操作设备10和显示设备50相互电连接。更具体而言，根据此实施例，操作设备10和显示设备50相互连接以在其间利用红外线、无线电波等等执行无线通信。
操作设备10被形成为使人可以用手握持它的大小。操作设备10具有包括曲面状的外表面10a的表面(球的整个表面)并且通常是球形状的。如下所述，用户在操作设备10的表面与操作面30(参见图6)接触的状态中执行二维操作。操作面30可以是地面、台面、桌面等等。或者，操作面30可以是用户的身体的一部分，例如用户的大腿。
当用户对操作设备10进行操作时，显示设备50生成用于改变显示单元52的画面中的对象(操作对象图像)51的图像的显示图像，并且还控制显示图像的显示。例如，改变图像的示例可包括诸如操作对象的运动(包括旋转和平移中的至少一种)、操作对象的形状、图案、颜色等等的变化以及操作对象的数目的增加之类的任何事。当用户对操作设备10进行操作时，显示设备50根据操作设备10的运动改变对象51。
显示设备50的典型示例包括诸如能够显示三维对象51的3D(三维)TV之类的装置。操作对象不限于3D图像，而可包括诸如图标和指针之类的2D(二维)图像。每个图标和指针可被显示为3D图像。
图2是示出操作设备10的硬件的配置的示图。操作设备10包括CPU(中央处理单元)2、RAM(随机访问存储器)3、ROM(只读存储器)4和发送器9。此外，操作设备10包括三类传感器作为运动传感器，即加速度传感器5、角速度传感器6和磁传感器7。另外，操作设备10包括压力传感器8、电源(未示出)、可改写存储器(未示出)，等等。取代CPU2，可使用诸如FPGA(现场可编程门阵列)之类的可编程硬件。作为角速度传感器6，使用利用例如科里奥利力来检测角速度本身的设备。
这些硬件被布置在球形壳体11内、固定到壳体11。多个压力传感器8被安附在例如壳体11的内面侧并且作为压力传感器群组检测用户的加压位置和加压力。压力传感器8被布置在操作设备10的表面附近、均匀散布。
图3是示出显示设备50的硬件的配置的示图。与一般计算机一样，显示设备50包括CPU53、ROM54和RAM55，并且还包括显示单元52、通信单元56和存储单元57。这里，通信单元56主要充当接收器。存储单元57通常是ROM54和RAM55的辅助(次)存储单元。
注意，显示设备50具有这样一种配置，即用于接收从操作设备10发送来的信息并控制对象51的显示的控制部分与显示单元52相集成。然而，控制部分和显示单元52也可以是分开的物体并且相互连接以在其间执行有线或无线通信。
图4是用于说明操作设备10的各个传感器的检测轴和传感器之间的相对布置的视图。加速度传感器5、角速度传感器6和磁传感器7分别具有三个正交的检测轴。换言之，加速度传感器5具有与三个检测轴相对应的传感器(5a、5b和5c)。类似地，角速度传感器6和磁传感器7具有相应的传感器(6a、6b和6c)(7a、7b和7c)。
例如，所有传感器5、6和7都被包含到共同的封装中。或者，传感器5、6和7被包含到各自的封装中并且被搭载在共同的传感器基板上。
在操作设备10的ROM4和存储器(未示出)和/或显示设备50的ROM54和存储单元57中，存储了实现如下所述的图6中所示的处理的软件等等。图6中所示的处理的目的是识别操作设备10的姿态和运动。在下述实施例中，CPU2和上述软件主要充当控制单元。
图5是示出局部坐标系与全局坐标系之间的关系的视图。
显示设备50被放置在地面上。这里，相对于地面或显示设备50固定的坐标系被称为全局坐标系。另外，相对于全局坐标系能够自由运动并且相对于操作设备10的传感器基板20固定的坐标系被称为局部坐标系。如上所述，传感器基板20是其上搭载了加速度传感器5、角速度传感器6和磁传感器7的共同基板。
在以下描述中，为了方便起见，将用大写字母(X、Y和Z)来表述全局坐标系，并且将用小写字母(x、y和z)来表述局部坐标系。然而，为了使得语句易于理解，将尽量使用表述“局部”和“全局”来进行描述。在全局坐标系中，地面是X-Y平面。另外，在局部坐标系中，与基板的主面平行的面是x-y平面。
(利用操作设备执行操作的基本操作方法)
图6和7是用于说明利用操作设备10执行操作的基本操作方法的视图。图6示出了二维操作的示例，并且图7示出了三维操作的示例。
如图6中所示，用户在操作设备10的外表面10a与操作面30接触的状态中对操作设备10进行操作，即用户对操作设备10进行操作以使其在二维面中在任意方向上旋转。对操作设备10的这种操作被称为二维操作(以下称为2D操作)。在2D操作中，在显示设备50上二维显示的对象51通常是操作对象。
如图7中所示，用户在操作设备10与操作面30分开的状态中对操作设备10进行操作，即用户对操作设备10进行操作以使之在三维空间中在任意方向上平移和旋转。对操作设备10的这种操作被称为三维操作(以下称为3D操作)。在3D操作中，3D图像，即在显示设备50上三维显示的对象51，通常是操作对象。
这里，3D图像是由包括视差的多个图像形成的并且是利用人眼的错觉形成的。在以下描述中，3D图像和2D图像将被相互区分。
如图8中所示，用户被允许通过在2D操作和3D操作之间适当切换来对操作设备10进行操作。存在用户利用3D操作容易地操作2D图像的情况。因此，根据本公开的此实施例，用户可利用3D操作实现2D图像的变化。相反，也假定用户可利用2D操作实现3D图像的变化。
(对操作设备进行操作的具体方法)
(2D操作)
图9A至9C是用于说明执行2D操作的具体方法的视图。
在图9A中，用户握持操作设备10以使之被夹在用户的手与操作面30之间，并且绕着包括X轴和Y轴的成分之中的至少一个的轴来旋转操作设备10。当然，旋转的概念包括倾斜的概念。用户握持操作设备10的方法不限于如图9A中所示的抓握方法，而是用户可以例如从上方轻轻地向下压着操作设备10，而不是抓握住它。在此情况下，用户以抚摸操作设备10的方式对操作设备10进行操作。
在图9B中，用户握持操作设备10以使之被夹在用户的手与操作面30之间，并且绕着Z轴旋转操作设备10。在此情况下，用户以扭动其手腕的方式对操作设备10进行操作。
在图9C中，用户在操作面30上旋转操作设备10。在此情况下，在用户松开操作设备10之后，操作设备10基于用户所给出的力和势能，由于其惯性力而旋转。
(3D操作)
图10A至10C是用于说明执行3D操作的具体方法的视图。
3D操作主要被执行来操作3D图像。然而，如上所述，可按图10A中所示的方式执行3D操作来操作2D图像。在图10A中，用户在任意方向上旋转2D对象51。
在图10B和10C中，用户在任意方向上旋转3D对象51并且在任意方向上平移它。从而，用户可以有就好像其正在触摸和操作3D对象51那样的感觉。
(操作设备的处理)
图11是示出操作设备10的处理的流程图。该处理是由操作设备10的存储设备(ROM和RAM)中存储的软件资源和诸如CPU之类的硬件资源之间的合作实现的。在以下描述中，为了方便起见，CPU2将充当处理的主体。
从加速度传感器5、角速度传感器6、磁传感器7和压力传感器8获得的模拟检测值的信号被A/D(模拟/数字)转换器(未示出)转换成数字信号。CPU2获取从A/D转换器输出的各个检测值的数字信号(获取单元)并且基于该信息执行开始判定处理(步骤101)。开始判定处理判定用户是否已握持操作设备10并且是否已开始对操作设备10进行操作。
CPU2利用从例如加速度传感器5、角速度传感器6、磁传感器7和压力传感器8中的至少一个获取的信息来执行开始判定处理。例如，当传感器5a、5b、5c、6a、6b、6c、7a、7b、7c和8中的至少一个的检测值变化了时，CPU2可判定用户已开始对操作设备10进行操作。
或者，开始判定处理可根据设在操作设备10中的诸如按钮之类的机械开关的开/关状态来执行。或者，CPU2可在信息处理系统启动一应用时判定用户已开始对操作设备10进行操作。
当判定用户已开始对操作设备10进行操作时，CPU2判定用户正执行2D操作和3D操作中的哪一个，即CPU2判定使用2D计算模式和3D计算模式中的哪一个来执行计算(用于生成用来改变对象51的信息的计算)(步骤102)。在此情况下，CPU2充当判定单元。
然后，当判定用户现在正执行2D操作时，CPU2执行2D计算模式下的计算(步骤103)。另一方面，当判定用户现在正执行3D操作时，CPU2执行3D计算模式下的计算(步骤104)。在此情况下，CPU2充当计算单元。
(用于判定2D/3D操作的判定处理)
以下，将描述在步骤102中用于判定2D操作和3D操作的判定处理。CPU2可利用传感器5至8的检测值来执行判定处理。将针对每类传感器描述判定处理。
(压力传感器)
压力传感器8被均匀地散布在操作设备10的表面(外表面10a)附近。当操作设备10被放置在操作面30上时，多个压力传感器8中的至少一个检测由操作设备10的自重生成的实质上恒定的加压力。在2D操作中，当用户如图9A和9B中所示将其手从上方放在操作设备10上时，该加压力进一步增大。即，当多个压力传感器8中的至少一个检测到大于或等于由操作设备10的自重生成的加压力的力被施加到操作设备10的表面时，CPU2判定用户现在正执行2D操作。
另一方面，在3D操作中，操作设备10存在于空中(用户在空中对操作设备10进行操作)。因此，未检测到如上所述的加压力。而是，CPU2检测到小于如上所述的当用户向下压着操作设备10时生成的加压力。在此情况下，CPU2判定用户现在正执行3D操作。
注意，压力传感器8的检测值是除运动传感器(加速度传感器5、角速度传感器6和磁传感器7)的检测值以外的信息。
(加速度传感器、角速度传感器和磁传感器)
在2D操作中，用户将操作设备10放置在操作面30上并且操作它。因此，加速度传感器5、角速度传感器6和磁传感器7的检测值实质上不包括在用户的手颤动时导致的成分(微小振动)
手颤成分大约是1至20Hz。因此，即使在该情况下，也可经由低通滤波器等从检测值中提取手颤成分。从而，在提取出手颤成分的情况下，CPU2判定用户现在正执行3D操作。否则，CPU2判定用户现在正执行2D操作。
以下各种传感器在图2中未示出。然而，在操作设备10具有以下传感器的情况下，下述处理也是有效的。以下传感器的检测值也是除运动传感器的检测值以外的信息。
(电容量传感器)
电容量传感器可以对检测区域中的电气容量进行检测。因为操作设备10在2D操作中是接地的，所以检测到的电气容量较小。在3D操作中，检测到具有比当操作设备10接地时生成的电容量更大的值的电容量。从而，电容量传感器可以执行用于判定2D/3D操作的判定处理。
(气压传感器)
当比较用户将操作设备10放置在操作面30上并对其进行操作的2D操作与用户在空中对操作设备10进行操作的3D操作时，发现操作设备10的定位高度在2D操作和3D操作之间是不同的。气压传感器可检测高度的变化。因为现有的气压传感器可检测每几厘米高度的气压变化，所以此原理可应用到用于判定2D/3D判定的判定处理。
(光学传感器)
例如，反射型光学传感器可通过发射一定波长的光并检测该光的返回光来测量物体与光学传感器之间的距离。在2D操作中，操作设备10被夹在用户的手与操作面30之间，从而光学传感器检测到更大量的来自操作面30的返回光或者更长时间地检测到返回光。另一方面，在3D操作中，光学传感器更短时间地检测到返回光或者检测到更少量的返回光。从而，光学传感器可以执行用于判定2D/3D操作的判定处理。
(超声传感器)
与光学传感器一样，超声传感器可以通过振荡出超声波并检测从物体弹回的超声波来测量超声传感器与物体之间的距离。因为超声传感器可按与上述光学传感器相同的方式检测操作设备10的周边环境，所以超声传感器可以执行用于判定2D/3D操作的判定处理。
(形变传感器)
形变传感器通过检测布线的电阻变化而具有足以检测几μm的形变的精度。在2D操作中，操作设备10被夹在用户的手与操作面30之间，这导致操作设备10的形变。形变传感器检测此形变。在3D操作中，这种形变几乎不发生，或者只是略微地发生。从而，形变传感器可以执行用于判定2D/3D操作的判定处理。
如果上述每种传感器具有低精度，则可以组合使用至少两种传感器的检测来执行用于判定2D/3D操作的判定处理。结果，可以实现判定处理的精度的改善。
用于判定2D/3D操作的判定处理的方法不限于上述使用传感器的检测值的方式。例如，可通过设在操作设备10中的诸如机械按钮之类的开关来切换2D/3D计算模式或者可通过应用软件上的切换功能来切换2D/3D计算模式。按钮开关和应用软件上的开关由用户的操作来切换。或者，在用户握持操作设备10并故意向操作设备10施加力并且压力传感器检测到超过阈值的加压力的情况下，可以切换2D/3D操作。利用这种配置，根据用户的意图来切换计算模式。
(2D/3D计算模式下的计算处理)
接下来，将描述在2D计算模式和3D计算模式下的计算处理。
(2D计算模式)
图12是示出2D计算模式下的计算处理的流程图。操作设备10的外形是球形的。因此，因为操作设备10的垂直和水平方向是未指定的，所以CPU2必须识别操作设备10在当前时刻的姿态。
在步骤201中，当用户开始对操作设备10进行操作时，基于由加速度传感器5检测到的加速度(特别是在x和y轴的方向上的加速度(ax和ay))的信息来计算绕着全局X和Y轴(全局坐标系中的X和Y轴)的操作设备10的初始姿态角度。图13是用于说明该计算处理的原理的视图并且示出了传感器基板20(的姿态)在全局坐标系中倾斜的状态。
例如，操作设备10的绕着全局Y轴的初始姿态角度，即传感器基板20相对于X轴的角度θx，是基于加速度ax的信息根据以下公式1来计算的。在公式1中，如图14中所示，AxG表示例如x轴的加速度传感器5a检测到的重力加速度1G的值，并且ax表示在传感器基板20倾斜的状态中(在加速度传感器5(5a)倾斜的状态中)加速度传感器5a的值。
类似地，操作设备10的绕着全局X轴的初始姿态角度，即传感器基板20相对于Y轴的角度θy，是基于加速度ay的信息根据以下公式2来计算的。AyG表示对于重力加速度1G，y轴的加速度传感器5b的值。
Figure BSA00000752993600151
公式1
Figure BSA00000752993600152
公式2
AxG和AyG：x轴和y轴的加速度传感器5a和5b检测到的重力加速度1G
ax、ay和az：x轴、y轴和z轴的加速度传感器5a、5b和5c检测到的当前值(局部加速度)
θx和θy：在全局坐标系中传感器基板相对于X轴和Y轴的初始姿态角度
注意，在公式1和2中使用了正弦，但也可根据余弦和其他计算方法来计算初始姿态角度。
接下来，在步骤202中，基于在步骤201中计算出的信息和由磁传感器7检测到的局部坐标系中的各个轴的方向上的磁强度的信息来计算操作设备10的绕着全局Z轴(全局坐标系中的z轴)的初始姿态角度(方向)。
在此计算中使用以下公式3。在公式3中，hx、hy和hz表示由x轴、y轴和z轴的磁传感器7a、7b和7c检测到的磁强度(局部磁强度)。另外，Hx、Hy和Hz表示通过计算获得的全局X轴、Y轴和Z轴的方向上的磁强度(全局磁强度)。
Figure BSA00000752993600161
公式3
hx、hy和hz：局部坐标系中的x轴、y轴和z轴的方向上的磁强度(局部磁强度)
Hx和Hy：全局X轴和Y轴的方向上的磁强度(全局磁强度)
θz：绕着全局Z轴的初始姿态角度(方向)
利用检测地磁的磁传感器7，操作设备10可以识别出传感器基板20绕着全局Z轴的方向。在根据公式1至3执行计算时，CPU2和记述了计算的信息的软件充当初始角度计算单元。
以上述方式，根据步骤201和202中的计算处理，操作设备10可以识别出在全局坐标系中传感器基板20的初始姿态(相对于X轴、Y轴和Z轴的倾斜)。也就是说，即使用户不知晓操作设备10的抓握方式、方向等，操作设备10也可以识别其自己的姿态。结果，用户可以在二维面中以任意姿态开始对操作设备10进行操作。
接下来，在步骤203中，当用户开始对操作设备10进行操作时、即紧接着用户开始对操作设备10进行操作之后，由角速度传感器6检测到的角速度基于在步骤201和202中计算出的初始姿态角度(θx、θy和θz)的信息被转换成全局坐标系中的全局角速度。换言之，此转换处理指的是旋转坐标转换处理。在此计算处理中使用以下公式4。在此情况下，CPU2和记述了计算的信息的软件充当坐标转换单元。
W x W y W z = 1 0 0 0 cos θ x sin θ x 0 - sin θ x cos θ x cos θ y 0 - sin θ y 0 1 0 sin θ y 0 cos θ y cos θ z sin θ z 0 - sin θ z cos θ z 0 0 0 1 w x w y w z …公式4
wx、wy和wz：绕着局部x轴、y轴和z轴的角速度(局部角速度)
Wx、Wy和Wz：绕着全局X轴、Y轴和Z轴的角速度(全局角速度)
在步骤204中，利用这样计算出的全局角速度来计算绕着全局X轴的角度Rx。即，计算全局角度(X轴的方向上的成分)。在此计算处理中使用以下公式5。该计算处理使用梯形积分法。绕着全局Y轴和Z轴的角度Ry和Rz也按与角度Rx相同的方式来计算。步骤204的处理的目的是将初始姿态角度(θx、θy和θz)改变成新的姿态角度(Rx、Ry和Rz)，即更新姿态角度。在此情况下，CPU2和记述了计算的信息的软件充当更新单元。
R x ( t n ) = ( W x ( t n - 1 ) + W x ( t n ) ) × Δt 2 …公式5
Rx：全局坐标系中的绕着X轴的角度(全局角度(全局姿态角度))
(tn)：在第n次中获得的值
Δt＝tn-tn-1
当如上所述计算出全局角度时，发送器9将该信息发送(输出)到显示设备50(步骤205)。在当前时刻，全局角度是初始全局角度(即当用户开始对操作设备10进行操作时的全局角度)。显示设备50接收该信息。显示设备50向显示单元52的画面上的对象51的坐标值(X和Y)赋予通过将初始全局角度(Rx、Ry和Rz)之中的角度(Ry和Rx)乘以常数而获得的值。以这种方式，使操作设备10的初始姿态对应于对象51的初始姿态(坐标)。
另外，显示设备50在接收到第二及以后的全局角度的信息时，在显示单元52上显示具有与这些全局角度相对应的画面上的位置或姿态的对象51。在此情况下，对象51可根据被用户旋转的操作设备10的角度而在画面中移动或旋转。对象51的显示方式依赖于应用。
注意，除了像公式5中的梯形积分法以外，也可根据诸如中点法和辛普森法之类的各种积分处理来计算全局角度。
这里，在步骤203的第一次计算处理中，坐标转换单元基于初始姿态角度(θx、θy和θz)的信息对局部角速度(初始值)执行坐标转换处理。然而，在步骤203的第二次及以后的计算处理(除了第一次计算处理以外)中，坐标转换单元在步骤204基于全局角度(Rx、Ry和Rz)的信息对局部角速度(第二及以后的值)执行坐标转换处理。在此计算处理中使用以下公式6。
W x W y W z = 1 0 0 0 cos R x ′ sin R x ′ 0 - sin R x ′ cos R x ′ cos R y ′ 0 - sin R y ′ 0 1 0 sin R y ′ 0 cos R y ′ cos R z ′ sin R z ′ 0 - sin R z ′ cos R z ′ 0 0 0 1 w x w y w z …公式6
操作设备10的全局角度被逐渐(每时刻)改变。更具体而言，在公式6中，基于如下所述逐次相加的全局角度的值来执行旋转坐标转换处理。
Rx′＝Rx(tn)+Rx(tn+1)
Ry′＝Ry(tn)+Ry(tn+1)
Rz′＝Rz(tn)+Rz(tn+1)
然而，在公式6中(以及在以下公式7中)，依据用于在显示设备50上显示图像的软件的规格，可以取代角度(Rx′、Ry′和Rz′)使用角度(Rx、Ry和Rz)。
如上所述，一旦计算出初始姿态角度，第二次及以后的计算处理就使用在步骤204中计算出的全局角度，而不是初始姿态角度。下面将描述其原因。
当用户开始对操作设备10进行操作时，利用基于包括由加速度传感器5获得的加速度的信息计算出的初始姿态角度的信息来将局部角速度转换成全局角速度。即，在用户开始对操作设备10进行操作的时刻，加速度传感器5实质上只检测重力加速度。基于包括重力加速度的信息来计算初始姿态角度，并且基于初始姿态角度来执行坐标转换处理。
然而，在用户随后的操作期间，加速度传感器5检测通过将运动加速度(惯性加速度)加到重力加速度而获得的值。换言之，传感器基板20的姿态在用户的操作期间每时刻地变化。从而，在基于在用户的操作期间加速度传感器5获得的包括运动加速度的这种加速度来计算姿态角度的情况下，可能发生误差。
为此，根据此实施例，基于不包括运动加速度信息的信息、即基于利用局部角速度更新了至少一次的姿态角度的信息(经由步骤203和204的至少一个计算处理获得的信息)，来使在作为初始值获得局部角速度后获得的局部角速度经历坐标转换处理。这是因为局部角速度的值几乎不受运动加速度的影响。
根据这种计算处理，可以防止在用户对操作设备10的操作期间生成的运动加速度影响对操作设备10的姿态角度的计算并导致计算中的误差的情形。
(3D计算模式)
接下来，将描述3D计算模式下的处理。图15是示出3D计算模式下的处理的信息的流程图。
在3D计算模式中，CPU2直到步骤205为止也执行与图12中所示的处理相同的处理。当用户旋转操作设备10时，CPU2将图12中所示的步骤205中计算出的全局角度的信息发送到显示设备50。显示设备50接收该信息并基于该信息生成对象51。从而，根据操作设备10的旋转角度，对象51被显示在显示单元52上、以该旋转角度旋转。
参考图15，在步骤204中计算出的全局角度(Rx、Ry和Rz)的信息被用于步骤206中的处理。在步骤206中，与公式6一样，坐标转换单元利用全局角度的信息将局部加速度转换成全局加速度。在此计算处理中使用以下公式7。
A x A y A z = 1 0 0 0 cos R x ′ sin R x ′ 0 - sin R x ′ cos R x ′ cos R y ′ 0 - sin R y ′ 0 1 0 sin R y ′ 0 cos R y ′ cos R z ′ sin R z ′ 0 - sin R z ′ cos R z ′ 0 0 0 1 a x a y a z …公式7
Ax、Ay、Az：绕着全局X轴、Y轴和Z轴的加速度(全局加速度)
如上所述，在步骤206中，CPU2在除了初始计算处理以外的计算处理中也基于全局角度的信息来执行坐标转换。
接下来，在步骤207中，基于在步骤206中计算出的全局加速度来计算速度。然后，在步骤208中，根据该速度计算移动距离(平移距离)。这样的计算处理可利用上述步骤204中的各种积分方法来执行。在步骤209中，操作设备10将计算出的距离的信息发送(输出)到显示设备50。显示设备50接收距离的信息并且在显示单元52上将对象51显示为移动相应的距离。
当然，当用户旋转并平移操作设备10时，显示设备50相应地旋转并平移对象51。
如上所述，在步骤204中更新的姿态角度的信息不包括运动加速度的信息。因此，在基于姿态角度的信息将局部加速度转换成全局加速度的情况下，操作设备10的运动可被忠实地再现为对象51的运动。从而，用户可以对操作设备10执行直观的操作。
如上所述，根据此实施例，因为操作设备10判定使用二维计算模式和三维计算模式中的哪一个来执行计算，所以操作设备10可以支持用户的二维操作和三维操作两者。因此，用户不必使用不同的输入装置并从而可以容易地执行二维操作和三维操作两者。
另外，根据此实施例，即使被用户握持的操作设备10在三维空间中处于任何姿态，操作设备10也可以在防止计算中发生误差的同时识别出传感器基板20的姿态，而且用户也可以利用操作设备10来操作对象51。
在以上描述中，操作设备10执行图11、12和15中所示的所有处理。然而，显示设备50可执行图11、12和15中所示的处理的一部分。例如，操作设备10可执行直到图11中的步骤101或102为止的处理，并且显示设备50可执行步骤102、103或104以后的处理。
操作设备10和显示设备50执行处理的责任可根据诸如其计算处理性能、成本和芯片大小之类的周边条件来适当地判定。
在以上描述中，操作设备10的运动对应于对象51的运动(并且与对象51的运动相同)，但它们可不一定是相同的。例如，也可以显示对象51以使得对象51的运动根据操作设备10的预定运动而被加速、减速或停止。
另外，也可以当用户握持操作设备10并向其施加力时压力传感器8检测加压位置和加压力并且显示设备50根据加压位置和加压力来生成使对象51变形的图像。
在FPS(第一人称射击：具有允许用户从其主观视角操作对象的功能的视频游戏)中，可以实现诸如将操作设备10的旋转分配到用户的视角的移动(整个画面的移动)之类的功能。
(应用示例)
(第一应用示例)
图16是用于说明信息处理系统的第一应用示例的视图。在此示例中，在图16的上部所示的2D操作中，操作设备10或显示设备50生成用于根据操作设备10的运动来使要在画面上显示的图像(第一操作对象图像)运动的信息。在图16的下部所示的3D操作中，操作设备10或显示设备50生成用于根据操作设备10的运动来在画面上使画面上显示并且与在2D操作中显示的对象51不同的图像(第二操作对象图像)运动的信息。
下面具体描述该信息的生成。在图16的上部中，用户通过对操作设备10执行2D操作来使画面上的指针51b运动并且选择对象51a。在此情况下，操作设备10(或显示设备50)生成指针图像。例如，用户可通过握持操作设备10并向其施加力或者通过按压按钮来利用指针51b指定(点击)对象51a。
第一操作对象图像是指针51b。然后，当用户选择对象51a时，对象51a进而成为第一操作对象图像。用户可以通过利用操作设备10执行2D操作来操作所选择的对象51a。换言之，操作设备10(或显示设备50)生成用于使由指针51b选择的图像运动的信息。
另一方面，当用户将操作设备10从操作面30拿开并举起时，通过上述用于判定2D/3D操作的判定处理，2D计算模式被切换到3D计算模式。在3D操作中，显示设备50将对象51f作为3D图像显示。在此情况下，3D图像成为第二操作对象图像。
注意，从2D操作到3D操作的操作切换如上所述可通过设在操作设备10中的诸如机械按钮之类的开关来执行或者可通过应用软件上的切换功能来执行。
(第二应用示例)
图17是用于说明信息处理系统的第二应用示例的视图。
在图17的上部所示的2D操作中，二维地图图像51c是操作对象图像。当用户使操作设备10运动时，地图图像51c被扫描(摇移(pan))。
在图17的下部所示的3D操作中，具有包括深度信息的FPS功能的地图状图像51d是与二维地图图像51c不同的操作对象图像。然而，图像51d与构成地图图像51c的坐标群之中的至少一个坐标的位置相关联并被存储在诸如存储单元57这样的存储设备(图像存储单元)中。在此情况下，当用户指定地图图像51c的预定位置(坐标位置)时，构成该位置周围的风景和市景的图像51d被生成。图像51d可以是2D图像或3D图像。当用户垂直和水平地移动和旋转操作设备10时，应用软件使得图像51d根据预先与操作设备10的这种移动和旋转运动相关联的运动而运动。换言之，在第二应用示例中，依据2D/3D操作来改变用户的视角。
(第三应用示例)
图18是用于说明信息处理系统的第三应用示例的视图。
在图18的上部所示的2D操作中，指针51b是操作对象图像，并且用户通过使操作设备10运动来使指针51b运动。当用户利用指针51b选择下落的照片图像51e时，照片图像51e进而成为操作对象图像。在此状态中，照片图像51e处于能够通过2D操作来操作的状态中。对照片图像51e的2D操作的示例例如包括放大、缩小、摇移和旋转。
另一方面，在图18的下部所示的3D操作中，应用软件使得可以显示所选择的照片图像51e以使其根据操作设备10的运动而上升。在此情况下，例如当用户对操作设备10进行操作以使其向他/她自己上旋转(正旋转)时，可以实现照片图像51e的这种运动。
例如，在图18的上部中，照片图像51e被放置在虚拟空间中的二维面(例如桌面)上。在图18的下部中，当照片图像51e以其下边为旋转轴旋转时，照片图像51e上升。
(第四应用示例)
图19是用于说明信息处理系统的第四应用示例的视图。
对图19的上部所示的2D操作的说明与对图16的上部所示的2D操作的相同。在图19的下部所示的3D操作中，当用户只是举起操作设备10时，2D图像仍是操作对象图像。如图19的下部所示，当用户朝着他/她自己牵引操作设备10时，显示设备50以从画面拉起2D操作对象图像的方式生成3D操作对象图像。随后的操作与图16的下部所示的3D操作相同。
(操作设备的另一实施例)
图20是示出操作设备的另一实施例的透视图。在以下描述中，将简化或省略与根据上述实施例的操作设备10相同的构件、功能等，而主要只关注不同点。
操作设备110是半球形状的，并且具有上平面111和在2D操作中能够与操作面30接触的下半球面112。在2D操作中，用户在上平面111的一部分或全部与用户的手掌接触的状态中对操作设备110进行操作。上平面111不与操作面30接触，并且操作设备110表现得像不倒翁玩偶(在被推倒时自己恢复直立的玩偶)一样。3D操作与上述实施例中描述的基本相同。然而，用户通常在上平面111的一部分或全部与用户的手掌接触的状态中在3D空间中对操作设备110进行操作。
除了上述形状以外，操作设备110例如被形成为例如蛋形状、由球形的大约3/4形成的形状、椭圆形状、具有曲面状的下半球面112的多面体形状或者通过将这些形状中的至少两种组合在一起形成的形状。
在具有除了球形以外的这些形状的操作设备中，在其垂直方向上具有预先指定的形状的操作设备可使用除上述计算方法以外的各种已知方法作为用于检测操作设备的运动的计算方法。例如，利用至少两个不同轴的加速度传感器和角速度传感器，操作设备的CPU可以检测操作设备的运动。例如，在垂直方向上具有预先指定的形状的操作设备中，加速度传感器5、角速度传感器6和磁传感器7中的至少两个或者加速度传感器5和角速度传感器6中的至少一个充当运动传感器。
(输入装置)
接下来，作为操作设备的另一实施例，将描述输入装置200。图21是示出输入装置200的透视图。
输入装置200包括台架40(或托架)和安放在台架40上并且能够被从台架40拿开的操作设备10。输入装置200的典型操作对象是如上所述在显示设备50上显示的图像。
这里，操作设备10基本上与上述操作设备10具有相同的形状、结构和功能。台架40具有被形成为与操作设备10的表面的形状相对应的形状的操作面41，并且操作面41例如是半球形状的。操作设备10在与半球操作面41接触的状态中被安放在台架40上。
(操作输入装置的方法)
(第一示例)
图22是用于说明操作输入装置200的方法的视图。
在2D操作中，如图22的左部所示，用户在台架40上在任意方向旋转操作设备10。即，在2D操作中，用户以操作轨迹球的方式操作输入装置200。在3D操作中，如图22的右部所示，用户从台架40举起操作设备10并操作它。
用于判定2D/3D操作的判定处理是按与上述相同的方式执行的，但如下所述可由设在台架40中的传感器来执行。另外，输入装置200的操作对象和操作方法的示例包括图16至19中所示的应用示例。这些操作对象和操作方法也适用于以下第二示例。
(第二示例)
图23是用于说明操作输入装置200的另一方法的视图。
在2D操作中，如图23的左部所示，用户握持操作设备10并且使操作设备10和台架40以一体的方式在平面上运动。换言之，用户就像在X-Y平面上操作鼠标的情况中那样执行此操作。在此情况下，台架40包括能够检测台架40在平面上的平移运动的诸如光学传感器、加速度传感器或轨迹球传感器之类的传感器(未示出)。在3D操作中，如图23的右部所示，用户从台架40举起操作设备10并且操作它。
当上述用于判定2D/3D操作的判定处理判定用户现在正执行2D操作时，对操作设备10的运动检测变得无效，并且对台架40的运动检测变得有效。操作设备10和台架40可与彼此直接通信以判定操作设备10和台架40中的哪一个负责执行该检测以在2D操作和3D操作之间切换。或者，操作设备10和台架40可经由除上述显示设备50以外的诸如服务器之类的装置与彼此通信。
(用于判定利用输入装置的2D/3D操作的判定处理)
用于判定利用输入装置200的2D/3D操作的判定处理可如下所述由设在台架40中的各种传感器来执行。在此情况下，台架40除了这些传感器以外通常还包括CPU和存储器，并且CPU可执行用于判定2D/3D操作的判定处理。
(压力传感器)
在台架40的操作面41中设有一个或多个压力传感器。当压力传感器检测到至少由操作设备10的重量生成的加压力时，判定用户现在正执行2D操作。否则，判定用户现在正执行3D操作。
(磁传感器)
设在台架40中的一个或多个磁传感器检测操作设备10中的磁性物质。当由磁传感器检测到的磁强度超过阈值时，判定用户现在正执行2D操作。当磁强度小于或等于阈值时，判定用户现在正执行3D操作。
(电容量传感器)
在台架40的操作面41中设有一个或多个电容量传感器。电容量传感器的检测值依据操作设备10是否被安放在台架40上而不同。从而，电容量传感器可以执行用于判定2D/3D操作的判定处理。
(光学传感器)
例如在台架40的操作面41中设有一个或多个反射型光学传感器。反射型光学传感器的光接收量依据操作设备10是否被安放在台架40上而不同。从而，反射型光学传感器可以执行用于判定2D/3D操作的判定处理。
另外，各自具有光接收单元和光发射单元并且被布置在操作面41的两个部分处的透射型光学传感器可以执行用于判定2D/3D操作的判定处理。
(超声传感器)
例如在台架40的操作面41中设有一个或多个反射型超声传感器。在2D操作中，因为发射的超声波从操作设备10弹回，所以超声传感器检测到弹回的超声波。然而，在3D操作中，超声传感器检测不到弹回的超声波。从而，反射型超声传感器可以执行用于判定2D/3D操作的判定处理。
另外，各自具有对于超声波的发送单元和接收单元并被布置在操作面41的两个部分处的透射型光学传感器可以执行用于判定2D/3D操作的判定处理。
(形变传感器)
例如在台架40的操作面41中设有一个或多个形变传感器。当操作设备10被安放在台架40上时，形变传感器按与操作设备10的重量相对应的量检测到操作面41的形变。然而，在3D操作中，形变传感器检测不到这种形变。从而，形变传感器可以执行用于判定2D/3D操作的判定处理。
如果上述每种传感器具有低精度，则可以组合使用利用至少两种传感器的检测来执行用于判定2D/3D操作的判定处理。结果，可以实现判定处理的精度的改善。或者，可以组合使用设在台架40中的传感器之中的至少一种和设在操作设备10中的传感器之中的至少一种来执行用于判定2D/3D操作的判定处理。结果，可以实现判定处理的精度的改善。
(其他实施例)
本公开不限于上述实施例，而是可实现其他各种实施例。
上述操作对象图像可不限于相应于操作设备的运动而运动的对象。例如，操作对象图像可以是为了电视的频道切换、音量调整等等而显示的图像。在此情况下，显示设备50生成图像以使得在与对操作设备10的操作相对应的切换和调整时图像变化。
在图21中所示的输入装置200的台架40中，可设有能够检测绕着Z轴(与图23中所示的2D操作中的X-Y操作平面垂直的轴)的旋转的传感器，例如角速度传感器。
根据上述实施例的操作设备具有与操作面接触的曲面状的外表面。然而，外表面不限于曲面。例如，操作设备可具有平面或者平面和曲面的组合面。
在上述实施例的特征之中，这些特征中的至少两个可被组合在一起。
注意，本公开也可采用以下配置。
(1)一种用于处理从操作设备获得的信息的信息处理装置，该操作设备具有能够检测该操作设备的平移和旋转运动的运动传感器，该装置包括：
计算单元，具有
二维计算模式，被配置为当所述操作设备被放置在操作面上并且用户在所述操作设备的曲面状的外表面与所述操作面接触的状态中操作所述操作设备时，基于与所述操作设备的二维运动相对应的所述运动传感器的检测值来执行计算，以及
三维计算模式，被配置为当用户在三维空间中操作所述操作设备时基于与所述操作设备的三维运动相对应的所述运动传感器的检测值来执行计算；以及
判定单元，被配置为基于所述运动传感器的检测值并基于除了所述运动传感器的检测值以外的其他信息中的至少一个来判定所述二维计算模式和所述三维计算模式中的哪一个被用于所述计算单元执行计算。
(2)根据(1)所述的信息处理装置，其中
所述计算单元被配置为利用当用户在所述操作设备的曲面状的外表面与所述操作面接触的状态中操作所述操作设备时的计算模式作为所述二维计算模式来执行计算。
(3)根据(2)所述的信息处理装置，其中
所述操作设备具有包括所述外表面的表面和被配置为检测施加到所述表面的力的压力传感器，并且
所述判定单元被配置为获取所述压力传感器的检测值作为所述其他信息。
(4)根据(3)所述的信息处理装置，其中
所述判定单元被配置为
在所述压力传感器检测到大于或等于所述操作设备的加压力的力被施加到所述表面时判定所述计算单元在所述二维计算模式下执行计算，并且
在所述压力传感器未检测到大于或等于所述操作设备的加压力的力被施加到所述表面时判定所述计算单元在所述三维计算模式下执行计算。
(5)根据(1)至(4)中的任何一项所述的信息处理装置，其中
所述判定单元被配置为
在所述运动传感器的检测值包括用户的手颤成分时判定所述计算单元在所述三维计算模式下执行计算，并且
在所述运动传感器的检测值不包括用户的手颤成分时判定所述计算单元在所述二维计算模式下执行计算。
(6)根据(1)至(5)中的任何一项所述的信息处理装置，其中
所述判定单元被配置为获取电容量传感器、气压传感器、光学传感器、超声传感器和形变传感器之一的检测值作为所述其他信息。
(7)根据(1)至(5)中的任何一项所述的信息处理装置，其中
所述判定单元被配置为获取设在包括具有与所述操作设备的外表面相对应的形状的所述操作面的台架中的传感器的检测值作为所述其他信息。
(8)根据(1)所述的信息处理装置，还包括
存储单元，被配置为存储用于依据用户的输入操作在所述二维计算模式和所述三维计算模式之间切换的应用软件。
(9)根据(1)至(8)中的任何一项所述的信息处理装置，其中
所述操作设备是如下的操作设备：
该操作设备包括在局部坐标系中各自具有三个正交的检测轴的加速度传感器、角速度传感器和磁传感器，并且
该操作设备能够被用户在三维空间中以任意姿势操作，并且
所述计算单元被配置为利用如下单元来实现所述二维计算模式：
获取单元，被配置为获取分别由所述加速度传感器、所述角速度传感器和所述磁传感器检测到的加速度、角速度和磁强度的信息，
坐标转换单元，被配置为利用在表示所述三维空间的全局坐标系中所述操作设备的姿态角度的信息来将所述获取单元获取的角速度转换成所述全局坐标系中的全局角速度，
初始姿态角度计算单元，被配置为基于在用户开始操作所述操作设备时所述获取单元获取的加速度和磁强度的信息来计算所述操作设备在所述全局坐标系中的初始姿态角度作为所述姿态角度，
更新单元，被配置为基于由所述坐标转换单元转换来的全局角速度的信息来更新所述操作设备在所述全局坐标系中的姿态角度，以及
控制单元，被配置为
使得所述坐标转换单元利用由所述初始姿态角度计算单元计算出的初始姿态角度的信息将作为当用户开始操作所述操作设备时所述获取单元获取的角速度的第一角速度转换成所述全局角速度，并且
使得所述坐标转换单元利用经更新的姿态角度的信息将在所述第一角速度之后获取的第二角速度转换成所述全局角速度。
(10)根据(9)所述的信息处理装置，其中
所述计算单元被配置为以如下方式来实现所述三维计算模式：所述坐标转换单元基于经所述更新单元更新的所述操作设备的姿态角度的信息来将所述获取单元获取的加速度转换成所述全局坐标系中的全局加速度。
(11)根据(1)至(10)中的任何一项所述的信息处理装置，其中
所述操作设备的外形是球形的。
(12)根据(1)至(11)中的任何一项所述的信息处理装置，其中
所述计算单元被配置为
在所述二维计算模式中生成用于根据所述操作设备的运动使第一操作对象图像在画面上运动的信息，所述第一操作对象图像被显示在所述画面上，并且
在所述三维计算模式中生成用于根据所述操作设备的运动使第二操作对象图像在所述画面上运动的信息，所述第二操作对象图像被显示在所述画面上并且不同于所述第一操作对象图像。
(13)根据(12)所述的信息处理装置，其中
所述计算单元被配置为在所述三维计算模式中生成用于使所述第二操作对象图像运动的信息，所述第二操作对象图像是由包括视差的多个图像形成的三维图像。
(14)根据(12)所述的信息处理装置，还包括
图像存储单元，被配置为存储所述第二操作对象图像作为与所述第一操作对象图像在所述画面上的预定坐标位置相关联的图像。
(15)根据(1)至(11)中的任何一项所述的信息处理装置，其中
所述计算单元被配置为在所述二维计算模式中生成用于根据在用户对所述操作设备执行输入操作时产生的所述操作设备的运动来选择要在所述画面上显示的图像的指针图像。
(16)根据(15)所述的信息处理装置，其中
所述计算单元被配置为在所述三维计算模式中生成用于根据所述操作设备的运动使利用所述指针图像选择的图像在所述画面上运动的信息。
(17)一种用于处理从操作设备获得的信息的信息处理方法，该操作设备具有能够检测该操作设备的平移和旋转运动的运动传感器，该方法包括：
当所述操作设备被放置在操作面上并且用户操作所述操作设备时，基于与所述操作设备的二维运动相对应的所述运动传感器的检测值来执行第一计算；
当用户在三维空间中操作所述操作设备时，基于与所述操作设备的三维运动相对应的所述运动传感器的检测值来执行第二计算；以及
基于所述运动传感器的检测值并基于除了所述运动传感器的检测值以外的其他信息中的至少一个来判定执行所述第一计算和所述第二计算中的哪一个。
(18)一种输入装置，包括：
具有操作面的台架；以及
操作设备，具有
当所述操作设备被放置在所述操作面上时与所述操作面接触的外表面，以及
能够检测所述操作设备的平移和旋转运动的运动传感器，
所述操作设备能够被从所述台架拿开。
(19)根据(18)所述的输入装置，其中
所述台架具有被形成为与所述操作设备的外表面的形状相对应的形状的所述操作面。
(20)根据(18)或(19)所述的输入装置，其中
所述台架具有能够检测所述台架的至少平移运动的传感器。
(21)根据(18)至(20)中的任何一项所述的输入装置，其中
所述操作设备的外形是球形的。
本公开包含与2011年7月25日向日本专利局提交的日本优先权专利申请JP2011-161797中公开的主题相关的主题，特此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，依据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，只要它们处于所附权利要求或其等同物的范围之内即可。

Claims (21)

1.一种用于处理从操作设备获得的信息的信息处理装置，该操作设备具有能够检测该操作设备的平移和旋转运动的运动传感器，该装置包括：
计算单元，具有
二维计算模式，被配置为当所述操作设备被放置在操作面上并且用户操作所述操作设备时，基于与所述操作设备的二维运动相对应的所述运动传感器的检测值来执行计算，以及
三维计算模式，被配置为当用户在三维空间中操作所述操作设备时基于与所述操作设备的三维运动相对应的所述运动传感器的检测值来执行计算；以及
判定单元，被配置为基于所述运动传感器的检测值并基于除了所述运动传感器的检测值以外的其他信息中的至少一个来判定所述二维计算模式和所述三维计算模式中的哪一个被用于所述计算单元执行计算。
2.根据权利要求1所述的信息处理装置，其中
所述计算单元被配置为利用当用户在所述操作设备的曲面状的外表面与所述操作面接触的状态中操作所述操作设备时的计算模式作为所述二维计算模式来执行计算。
3.根据权利要求2所述的信息处理装置，其中
所述操作设备具有包括所述外表面的表面和被配置为检测施加到所述表面的力的压力传感器，并且
所述判定单元被配置为获取所述压力传感器的检测值作为所述其他信息。
4.根据权利要求3所述的信息处理装置，其中
所述判定单元被配置为
在所述压力传感器检测到大于或等于所述操作设备的加压力的力被施加到所述表面时判定所述计算单元在所述二维计算模式下执行计算，并且
在所述压力传感器未检测到大于或等于所述操作设备的加压力的力被施加到所述表面时判定所述计算单元在所述三维计算模式下执行计算。
5.根据权利要求1所述的信息处理装置，其中
所述判定单元被配置为
在所述运动传感器的检测值包括用户的手颤成分时判定所述计算单元在所述三维计算模式下执行计算，并且
在所述运动传感器的检测值不包括用户的手颤成分时判定所述计算单元在所述二维计算模式下执行计算。
6.根据权利要求1所述的信息处理装置，其中
所述判定单元被配置为获取电容量传感器、气压传感器、光学传感器、超声传感器和形变传感器之一的检测值作为所述其他信息。
7.根据权利要求1所述的信息处理装置，其中
所述判定单元被配置为获取设在包括具有与所述操作设备的外表面相对应的形状的所述操作面的台架中的传感器的检测值作为所述其他信息。
8.根据权利要求1所述的信息处理装置，还包括
存储单元，被配置为存储用于依据用户的输入操作在所述二维计算模式和所述三维计算模式之间切换的应用软件。
9.根据权利要求1所述的信息处理装置，其中
所述操作设备是这样的操作设备：
该操作设备包括在局部坐标系中各自具有三个正交的检测轴的加速度传感器、角速度传感器和磁传感器，并且
该操作设备能够被用户在三维空间中以任意姿势操作，并且
所述计算单元被配置为利用以下单元来实现所述二维计算模式：
获取单元，被配置为获取分别由所述加速度传感器、所述角速度传感器和所述磁传感器检测到的加速度、角速度和磁强度的信息，
坐标转换单元，被配置为利用在表示所述三维空间的全局坐标系中所述操作设备的姿态角度的信息来将所述获取单元获取的角速度转换成所述全局坐标系中的全局角速度，
初始姿态角度计算单元，被配置为基于在用户开始操作所述操作设备时所述获取单元获取的加速度和磁强度的信息来计算所述操作设备在所述全局坐标系中的初始姿态角度作为所述姿态角度，
更新单元，被配置为基于由所述坐标转换单元转换来的全局角速度的信息来更新所述操作设备在所述全局坐标系中的姿态角度，以及
控制单元，被配置为
使得所述坐标转换单元利用由所述初始姿态角度计算单元计算出的初始姿态角度的信息将作为当用户开始操作所述操作设备时所述获取单元获取的角速度的第一角速度转换成所述全局角速度，并且
使得所述坐标转换单元利用经更新的姿态角度的信息将在所述第一角速度之后获取的第二角速度转换成所述全局角速度。
10.根据权利要求9所述的信息处理装置，其中
所述计算单元被配置为以如下方式来实现所述三维计算模式：所述坐标转换单元基于经所述更新单元更新的所述操作设备的姿态角度的信息来将所述获取单元获取的加速度转换成所述全局坐标系中的全局加速度。
11.根据权利要求1所述的信息处理装置，其中
所述操作设备的外形是球形的。
12.根据权利要求1所述的信息处理装置，其中
所述计算单元被配置为
在所述二维计算模式中生成用于根据所述操作设备的运动使第一操作对象图像在画面上运动的信息，所述第一操作对象图像被显示在所述画面上，并且
在所述三维计算模式中生成用于根据所述操作设备的运动使第二操作对象图像在所述画面上运动的信息，所述第二操作对象图像被显示在所述画面上并且不同于所述第一操作对象图像。
13.根据权利要求12所述的信息处理装置，其中
所述计算单元被配置为在所述三维计算模式中生成用于使所述第二操作对象图像运动的信息，所述第二操作对象图像是由包括视差的多个图像形成的三维图像。
14.根据权利要求12所述的信息处理装置，还包括
图像存储单元，被配置为存储所述第二操作对象图像作为与所述第一操作对象图像在所述画面上的预定坐标位置相关联的图像。
15.根据权利要求1所述的信息处理装置，其中
所述计算单元被配置为在所述二维计算模式中生成用于根据在用户对所述操作设备执行输入操作时产生的所述操作设备的运动来选择要在所述画面上显示的图像的指针图像。
16.根据权利要求15所述的信息处理装置，其中
所述计算单元被配置为在所述三维计算模式中生成用于根据所述操作设备的运动使利用所述指针图像选择的图像在所述画面上运动的信息。
17.一种用于处理从操作设备获得的信息的信息处理方法，该操作设备具有能够检测该操作设备的平移和旋转运动的运动传感器，该方法包括：
当所述操作设备被放置在操作面上并且用户操作所述操作设备时，基于与所述操作设备的二维运动相对应的所述运动传感器的检测值来执行第一计算；
当用户在三维空间中操作所述操作设备时，基于与所述操作设备的三维运动相对应的所述运动传感器的检测值来执行第二计算；以及
基于所述运动传感器的检测值并基于除了所述运动传感器的检测值以外的其他信息中的至少一个来判定执行所述第一计算和所述第二计算中的哪一个。
18.一种输入装置，包括：
具有操作面的台架；以及
操作设备，具有
当所述操作设备被放置在所述操作面上时与所述操作面接触的外表面，以及
能够检测所述操作设备的平移和旋转运动的运动传感器，
所述操作设备能够被从所述台架拿开。
19.根据权利要求18所述的输入装置，其中
所述台架具有被形成为与所述操作设备的外表面的形状相对应的形状的所述操作面。
20.根据权利要求18所述的输入装置，其中
所述台架具有能够检测所述台架的至少平移运动的传感器。
21.根据权利要求18所述的输入装置，其中
所述操作设备的外形是球形的。
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