JP2010049558A - 入力装置、制御装置、制御システム及び制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】画像の動きを滑らかにすることができる入力装置、制御装置、制御システム及び制御方法を提供すること。
【解決手段】入力装置１は、例えば、約８４ｍｓの算出周期で、速度値を算出する。ＭＰＵ１９は、算出された速度値の情報をメモリに記憶し、１６．７ｍｓの送信周期で速度値の情報を送信する。制御装置４０は、１６．７ｍｓの受信周期で速度値の情報を受信し、１６．７ｍｓの描画周期で、ポインタ２の動きを描画する。これにより、速度値が算出されるまでの時間が長くなっても、画面上でポインタ２を滑らかに移動させることができる。また、入力装置１に安価なＭＰＵを用いることができるため、コストを削減することができる。
【選択図】図１９

Description

本発明は、ＧＵＩ（Graphical User Interface）を操作するための、例えば空間操作型の入力装置と、その入力装置から送信された情報に応じてＧＵＩを制御する制御装置とを含む制御システム、その入力装置、制御装置及び制御方法に関する。

ＰＣ（Personal Computer）で普及しているＧＵＩのコントローラとして、主にマウスやタッチパッド等のポインティングデバイスが用いられている。ＧＵＩは、従来のＰＣのＨＩ（Human Interface）にとどまらず、例えばテレビを画像媒体としてリビングルーム等で使用されるＡＶ機器やゲーム機のインターフェースとして使用され始めている。このようなＧＵＩのコントローラとして、ユーザが空間で操作することができる入力装置が多種提案されている（特許文献１、２参照）。

特許文献１には、２軸の角速度ジャイロスコープ、つまり２つの角速度センサを備えた入力装置が開示されている。ユーザは、この入力装置を手に持って、例えば上下左右に振る。そうすると、角速度センサにより、直交する２軸の回りの角速度が検出され、その角速度に応じて、表示手段により表示されるカーソル（ポインタ）等の位置情報としてのコマンド信号が生成される。このコマンド信号は、制御機器に送信され、制御機器は、このコマンドの信号に応じて、カーソルを画面上で移動させるように制御する。

特許文献２には、３つ（３軸）の加速度センサ及び３つ（３軸）の角速度センサ（ジャイロ）を備えたペン型入力装置が開示されている。このペン型入力装置は、それぞれ３つの加速度センサ及び角速度センサにより得られる信号に基いて種々の演算を実行し、入力装置の姿勢角を算出し、出力する。あるいは、ペン型入力装置は、種々の演算を実行し、ペン型入力装置のペン先の移動量を算出し、出力する。

特開２００１−５６７４３号公報（段落[００３０]、[００４５]、図２） 特許第３７４８４８３号公報（段落[００９８]〜[０１０３]、図７、図８）

上述のように、特許文献２に記載のペン型の入力装置では、３つの角速度センサ及び３つの加速度センサから得られる６つの信号に基づいて、種々の演算が実行され、入力装置のペン先の移動量が算出される。従って、入力装置の移動量を算出するまでの演算が複雑になり、移動量が算出される時間が長くなってしまうという問題がある。移動量が算出されるまでの時間が長くなると、入力装置が移動量の情報を出力し、次の移動量の情報を出力するまでの周期が長くなってしまう。

移動量の情報を出力する周期が長くなると、制御装置が移動量の情報を受信する周期が長くなってしまう。例えば、制御装置は、移動量の情報を受信するごとに、その移動量に応じて画面上でポインタを移動させるように、画像を描画させる。したがって、移動量の受信周期が長くなると、前回ポインタを移動するように描画させてから、次にポインタを移動させるように描画させるまでの周期が長くなってしまう。その結果、画面上でポインタを滑らかに移動するように表示することができないという問題が生じる。

ここで、移動量が算出される時間が長くなるという問題は、入力装置の演算が複雑になってしまうこと以外にも生じる場合がある。例えば、入力装置に価格競争力をもたせるために、処理能力の低い安価な制御系が用いられる場合、移動量を算出する時間が長くなってしまう場合がある。その結果、上記と同様に、画面上でポインタを滑らかに移動するように表示することができない。

また、例えば、入力装置の移動量に基づいて、画面上に表示される画像のスクロールや、ズームなどの処理が実行される場合、移動量が算出される周期が長くなると、画面上に表示される画像のスクロールや、ズームなどを滑らかに表示することができない。

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、画像の動きを滑らかにすることができる入力装置、制御装置、制御システム及び制御方法を提供することにある。

本発明の一形態に係る入力装置は、センサと、算出手段と、送信手段とを具備する。
上記センサは、入力装置の動きを検出し、上記動きに応じた検出信号を出力する。
上記算出手段は、所定の算出周期で、上記検出信号に応じた、画面上に表示される画像の動きに対応する対応値を算出する。
上記送信手段は、上記算出周期よりも短い送信周期で、上記対応値を送信する。
「画面上に表示される画像」とは、その画面の全体または一部に表される画像である。「画像」には、ポインタが含まれ、文字や図形を有する画像が含まれる。「画像の動き」とは、例えばポインタの動き、画像のスクロール、ズーム、回転、その他の動きが挙げられる。
本発明では、対応値が算出される周期よりも短い周期で、対応値の情報が送信される。これにより、算出周期が長くなっても、画面上で画像が滑らかに動くように表示することができる。また、入力装置に安価な制御系を用いることができるため、コストを削減することができる。

上記入力装置は、メモリと、更新手段とをさらに具備してもよい。
上記メモリは、上記算出された上記対応値を記憶する。
上記更新手段は、上記対応値が算出されるごとに、上記メモリに記憶された上記対応値を更新する。
この場合、上記送信手段は、上記送信周期で、上記メモリに記憶された対応値を読み込み、上記対応値を送信してもよい。
例えば、対応値が複雑な演算により算出される場合、算出周期が多少変動する場合がある。本発明では、算出された対応値が多少不規則な周期でメモリに記憶されても、送信手段は、規則的な送信周期でメモリに記憶された対応値を読み込んで送信するため、入力装置は、規則的な送信周期を維持することができる。

上記入力装置は、判定手段と、規制手段とをさらに具備してもよい。
上記判定手段は、上記対応値が所定の閾値以下であるか否かを判定する。
上記規制手段は、上記対応値が上記閾値以下である場合、上記対応値の送信を規制する。
本発明において「閾値」は、ゼロか、または、ゼロに近い値が用いられる。また、判定手段により判定される対応値は、典型的には絶対値が用いられる。
入力装置がワイヤレス通信により対応値の情報を送信する場合、入力装置の消費電力が大きいという問題がある。例えば、対応値がゼロであるか、またはゼロに近い値の場合、対応値を送信しても、画面上で画像は動かないか、またはほとんど動かないため、入力装置が対応値を送信する必要性が小さい。本発明では、対応値がゼロであるか、または略ゼロである場合に対応値の送信が規制されるため、入力装置の省電力化が実現される。

本発明の他の形態に係る入力装置は、センサと、送信手段と、周期制御手段とを具備する。
上記センサは、入力装置の動きを検出し、上記動きに応じた検出信号を出力する。
上記送信手段は、所定の送信周期で、上記検出信号に応じた、画面上に表示される画像の動きに対応する対応値を送信する。
上記周期制御手段は、上記送信周期を可変に制御する。
本発明では、送信周期を可変に制御することで、画面上に表示される画像の動きの滑らかさに関してユーザに違和感を与えず、適切に入力装置の消費電力を低減することができる。

上記入力装置において、上記周期制御手段は、上記対応値に応じて上記送信周期を可変に制御してもよい。

上記入力装置は、判定手段をさらに具備してもよい。
上記判定手段は、上記対応値が所定の閾値以下であるか否かを判定する。
この場合、上記周期制御手段は、上記対応値が上記閾値以下である場合に、上記送信周期を延長するように上記送信周期を制御する。
本発明において、「閾値」は、ユーザが画像の動きの滑らかさに関して違和感を覚えない範囲の値である。また、判定手段により判定される対応値は、典型的には絶対値が用いられる。
例えば、対応値が大きい場合に、画面上で画像の動きが描画される周期が長いと、人間は、画像の動きの滑らかさに関して違和感を覚えやすい。一方で、対応値が小さい場合に、画面上で画像が描画される周期が短くても、人間は、ポインタの動きの滑らかさに関して違和感を覚えにくい。
本発明では、この関係を利用して、対応値が小さい場合に送信周期を延長する。これにより、画像の動きの滑らかさに関してユーザに違和感を与えず、適切に入力装置の消費電力を低減することができる。

上記入力装置において、上記周期制御手段は、上記対応値が上記閾値以下である場合に、上記対応値が小さくなるに従って、上記送信周期を延長するように上記送信周期を制御してもよい。
周期制御手段は、対応値が閾値以下である場合に、対応値が小さくなるに従って、送信周期を段階的に延長してもよく、一次関数的に延長してもよい。あるいは、周期制御手段は、送信周期を多次関数的、指数関数的に延長してもよい。
これにより、画像の動きの滑らかさに関してユーザに違和感を与えず、適切に入力装置の消費電力を低減することができる。

上記入力装置において、上記判定手段は、上記対応値がゼロ、またはゼロに近い値以下であるか否かを判定してもよい。
この場合、上記周期制御手段は、上記対応値がゼロ、またはゼロに近い値以下である場合に、上記送信周期を無限大とするように上記送信周期を制御してもよい。
本発明では、閾値として、ゼロまたはゼロに近い値が用いられる。
例えば、対応値がゼロであるか、またはゼロに近い値の場合、対応値を送信しても、画面上で画像は動かないか、またはほとんど動かないため、入力装置が対応値を送信する必要性が小さい。本発明では、対応値がゼロであるか、または略ゼロである場合に送信周期が無限大とされ、対応値の送信が規制される。これにより、入力装置の消費電力を低減することができる。

上記入力装置は、判定手段をさらに具備してもよい。
上記判定手段は、上記対応値が所定の閾値以上であるか否かを判定する。
この場合、上記周期制御手段は、上記対応値が上記閾値以上である場合に、上記送信周期を延長するように上記送信周期を制御する。
本発明において、「閾値」は、ユーザが画像の動きの滑らかさに関して違和感を覚えない範囲の値である。また、判定手段により判定される対応値は、典型的には絶対値が用いられる。
例えば、画像の動きが極端に大きい場合、画像の動きが描画される周期が長くても、人間は、画像の動きの滑らかさに関して違和感を覚えにくい。あるいは、画像の動きが速すぎて感知することができない。
本発明では、この関係を利用して、対応値が閾値以上である場合、送信周期が長くなるように送信周期を制御する。これにより、例えば、画像の動きが極端に速い場合に、送信周期が長くなるため、画像の動きの滑らかさに関してユーザに違和感を与えず、適切に入力装置の消費電力を削減することができる。

上記入力装置において、上記周期制御手段は、上記対応値が上記閾値以上である場合に、上記対応値が大きくなるに従って、上記送信周期を延長するように上記送信周期を制御してもよい。
周期制御手段は、対応値が閾値以上である場合に、対応値が大きくなるに従って、送信周期を段階的に延長してもよく、一次関数的に延長してもよい。あるいは、周期制御手段は、送信周期を多次関数的、指数関数的に延長してもよい。
これにより、画像の動きの滑らかさに関してユーザに違和感を与えず、適切に入力装置の消費電力を削減することができる。

本発明の一形態に係る制御装置は、受信手段と、表示制御手段とを具備する。
上記受信手段は、所定の受信周期で、画面上に表示される画像の動きに対応する対応値を受信する。
上記表示制御手段は、上記受信周期よりも短い描画周期で、上記対応値に応じて上記画像の動きを描画するように、上記画面の表示を制御する。
本発明では、受信周期よりも短い描画周期で、画像の動きを描画することができる。これにより、受信周期が長くなっても、画面上で画像を滑らかに動くように表示することができる。

上記制御装置は、メモリと更新手段とをさらに具備してもよい。
上記メモリは、上記受信された上記対応値を記憶する。
上記更新手段は、上記対応値が受信されるごとに、上記メモリに記憶された上記対応値を更新する。
この場合、上記表示制御手段は、上記対応値が受信されてから次回の上記対応値が受信されるまで、上記メモリに記憶された上記対応値に応じて、上記描画周期で上記画像の動きを描画するように、上記画面の表示を制御する。

上記制御装置は、曲線算出手段をさらに具備してもよい。
上記曲線算出手段は、上記メモリに記憶された対応値に基づいて回帰曲線を算出する。
この場合、上記表示制御手段は、上記回帰曲線に応じて上記画像の動きを描画するように、上記画面の表示を制御する。
これにより、画面上での画像の動きをさらに滑らかにすることができる。

上記制御装置は、カウント手段と、時間判定手段とをさらに具備してもよい。
上記カウント手段は、上記対応値が受信されてから次回の上記対応値が受信されるまでの時間をカウントする。
上記時間判定手段は、上記時間が所定時間以上であるか否かを判定する。
この場合、上記表示制御手段は、上記時間が所定時間以上である場合に、上記画面上で上記画像の動きが停止するように上記画面の表示を制御する。
本発明では、対応値が受信されてから次の対応値が受信されるまでの時間が所定時間以上である場合に画像の動きが停止される。これにより、入力装置から対応値の送信が停止されたにも拘らず、制御装置がメモリに記憶された対応値に応じて、画像を動かし続けてしまうことを防止することができる。

本発明の他の形態に係る制御装置は、受信手段と、表示制御手段と、周期制御手段とを具備する。
上記受信手段は、画面上に表示される画像の動きに対応する対応値を受信する。
上記表示制御手段は、所定の描画周期で、上記対応値に応じて上記画像の動きを描画するように、上記画面の表示を制御する。
上記周期制御手段は、上記描画周期を可変に制御する。
これにより、ユーザに違和感を与えず、スムーズに画像の動きを描画することができる。

上記制御装置において、上記周期制御手段は、上記対応値に応じて上記描画周期を可変に制御してもよい。

上記制御装置は、判定手段をさらに具備してもよい。
上記判定手段は、上記対応値が所定の閾値以下であるか否かを判定する。
この場合、上記周期制御手段は、上記対応値が上記閾値以下である場合に、上記描画周期を延長するように上記送信周期を制御する。
本発明において、「閾値」は、ユーザが画像の動きの滑らかさに関して違和感を覚えない範囲の値である。また、判定手段により判定される対応値は、典型的には絶対値が用いられる。
これにより、ユーザに違和感を与えず、スムーズに画像の動きを描画することができる。

上記制御装置において、上記周期制御手段は、上記対応値が上記閾値以下である場合に、上記対応値が小さくなるに従って、上記描画周期を延長するように上記描画周期を制御してもよい。
これにより、ユーザに違和感を与えず、スムーズに画像の動きを描画することができる。

上記制御装置において、上記判定手段は、上記対応値がゼロ、またはゼロに近い値以下であるか否かを判定してもよい。
この場合、上記周期制御手段は、上記対応値がゼロ、またはゼロに近い値以下である場合に、上記描画周期を無限大とするように上記描画周期を制御してもよい。

上記制御装置は、判定手段をさらに具備してもよい。
上記判定手段は、上記対応値が所定の閾値以上であるか否かを判定する。
この場合、上記周期制御手段は、上記対応値が上記閾値以上である場合に、上記描画周期を延長するように上記描画周期を制御する。
本発明において、「閾値」は、ユーザが画像の動きの滑らかさに関して違和感を覚えない範囲の値である。また、判定手段により判定される対応値は、典型的には絶対値が用いられる。
これにより、ユーザに違和感を与えず、スムーズに画像の動きを描画することができる。

上記制御装置において、上記周期制御手段は、上記対応値が上記閾値以上である場合に、上記対応値が大きくなるに従って、上記描画周期を延長するように上記描画周期を制御してもよい。
これにより、ユーザに違和感を与えず、スムーズに画像の動きを描画することができる。

本発明の一形態に係る制御システムは、入力装置と、制御装置とを具備する。
上記入力装置は、センサと、算出手段と、送信手段とを有する
上記センサは、入力装置の動きを検出し、上記動きに応じた検出信号を出力する。
上記算出手段は、所定の算出周期で、上記検出信号に応じた、画面上に表示される画像の動きに対応する対応値を算出する。
上記送信手段は、上記算出周期よりも短い送信周期で、上記対応値を送信する。
上記制御装置は、受信手段と、表示制御手段とを有する。
上記受信手段は、上記送信された上記対応値を受信する。
上記表示制御手段は、上記対応値に応じて上記画像の動きを描画するように、上記画面の表示を制御する。

本発明の他の形態に係る制御システムは、入力装置と、制御装置とを具備する。
上記入力装置は、センサと、送信手段と、周期制御手段とを有する。
上記センサは、入力装置の動きを検出し、上記動きに応じた検出信号を出力する。
上記送信手段は、所定の送信周期で、上記検出信号に応じた、画面上に表示される画像の動きに対応する対応値を送信する。
上記周期制御手段は、上記送信周期を可変に制御する。
上記制御装置は、受信手段と、表示制御手段とを有する。
上記受信手段は、上記送信された上記対応値を受信する。
上記表示制御手段は、上記対応値に応じて上記画像の動きを描画するように、上記画面の表示を制御する。

本発明のさらに別の形態に係る制御システムは、入力装置と、制御装置とを具備する。
上記入力装置は、センサと、送信手段とを有する。
上記センサは、入力装置の動きを検出し、上記動きに応じた検出信号を出力する。
上記送信手段は、上記検出信号に応じた、画面上に表示される画像の動きに対応する対応値を送信する。
上記制御装置は、受信手段と、表示制御手段とを有する。
上記受信手段は、所定の受信周期で、上記送信された上記対応値を受信する。
上記表示制御手段は、上記受信周期よりも短い描画周期で、上記対応値に応じて上記画像の動きを描画するように、上記画面の表示を制御する。

本発明のさらに別の形態に係る制御システムは、入力装置と、制御装置とを具備する。
上記入力装置は、センサと、送信手段とを有する。
上記センサは、入力装置の動きを検出し、上記動きに応じた検出信号を出力する。
上記送信手段は、上記検出信号に応じた、画面上に表示される画像の動きに対応する対応値を送信する。
上記制御装置は、受信手段と、表示制御手段と、周期制御手段とを有する。
上記受信手段は、上記送信された上記対応値を受信する。
上記表示制御手段は、所定の描画周期で、上記対応値に応じて上記画像の動きを描画するように、上記画面の表示を制御する。
上記周期制御手段は、上記描画周期を可変に制御する。

本発明の一形態に係る制御方法は、入力装置の動きを検出して上記動きに応じた検出信号を出力することを含む。
上記出力された上記検出信号に応じた、画面上に表示される画像の動きに対応する対応値が、所定の算出周期で算出される。
上記算出周期よりも短い送信周期で、上記対応値を送信するように、上記入力装置が制される。

本発明の他の形態に係る制御方法は、入力装置の動きを検出して上記動きに応じた検出信号を出力することを含む。
上記出力された検出信号に応じた、画面上に表示される画像の動きに対応する対応値が所定の送信周期で送信される。
上記送信周期は、可変に制御される。

本発明のさらに別の形態に係る制御方法は、所定の受信周期で、画面上に表示される画像の動きに対応する対応値を受信することを含む。
上記受信周期よりも短い描画周期で、上記対応値に応じて上記画像の動きを描画するように、上記画面の表示が制御される。

本発明のさらに別の形態に係る制御方法は、画面上に表示される画像の動きに対応する対応値を受信することを含む。
所定の描画周期で、上記対応値に応じて上記画像の動きを描画するように、上記画面の表示が制御される。
上記描画周期は、可変に制御される。

以上の説明において、「〜手段」と記載された要素は、ハードウェアで実現されてもよいし、ソフトウェア及びハードウェアの両方で実現されてもよい。ソフトウェア及びハードウェアの両方で実現される場合、そのハードウェアは、ソフトウェアのプログラムを格納する記憶デバイスを少なくとも含む。
ハードウェアは、典型的には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＮＩＣ（Network Interface Card）、ＷＮＩＣ（Wireless NIC）、モデム、光ディスク、磁気ディスク、フラッシュメモリのうち少なくとも１つが選択的に用いられることで構成される。

以上のように、本発明によれば、画像の動きを滑らかにすることができる入力装置、制御装置、制御システム及び制御方法を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る制御システムを示す図である。制御システム１００は、表示装置５、制御装置４０及び入力装置１を含む。

図２は、入力装置１を示す斜視図である。入力装置１は、ユーザが持つことができる程度の大きさとされる。入力装置１は、筐体１０を備えている。また、入力装置１は、筐体１０の上部中央に設けられたボタン１１、このボタン１１に隣接するボタン１２、回転式のホイールボタン１３などの操作部２３（図６参照）を有する。

ボタン１１、１２は、典型的には押圧タイプのボタンであり、プッシュボタンあるいは静電容量式のタッチボタンが用いられる。操作部２３は、押圧タイプのボタンに限られず、一端を支点として操作されるスティックタイプの操作部２３、スライドタイプの操作部２３が用いられてもよい。

ボタン１１は、例えばＰＣで用いられる入力デバイスとしてのマウスの左ボタンに相当する機能を有し、ボタン１１に隣接するボタン１２はマウスの右ボタンに相当する機能を有する。例えば、ボタン１１のクリックにより、アイコン４（図５参照）を選択する操作、ボタン１１のダブルクリックによりファイルを開く操作が行われるようにしてもよい。アイコンとは、コンピュータ上のプログラムの機能、実行コマンド、またはファイルの内容等が画面３上で画像化されたものである。

図３は、入力装置１の内部の構成を模式的に示す図である。図４は、入力装置１の電気的な構成を示すブロック図である。

入力装置１は、センサユニット１７、制御ユニット３０、バッテリー１４を備えている。

図８は、センサユニット１７を示す斜視図である。センサユニット１７は、筐体１０の動き、つまり入力装置１の動きを検出するセンサである。センサユニット１７は、互いに異なる角度、例えば直交する２軸（Ｘ軸及びＹ軸）に沿った加速度を検出する加速度センサユニット１６を有する。すなわち、加速度センサユニット１６は、第１の加速度センサ１６１、及び第２の加速度センサ１６２の２つセンサを含む。

また、センサユニット１７は、その直交する２軸の周りの角加速度を検出する角速度センサユニット１５を有する。すなわち、角速度センサユニット１５は、第１の角速度センサ１５１、及び第２の角速度センサ１５２の２つのセンサを含む。これらの加速度センサユニット１６及び角速度センサユニット１５はパッケージングされ、回路基板２５上に搭載されている。

第１、第２の角速度センサ１５１、１５２としては、角速度に比例したコリオリ力を検出する振動型のジャイロセンサが用いられる。第１、第２の加速度センサ１６１、１６２としては、ピエゾ抵抗型、圧電型、静電容量型等、どのようなタイプのセンサであってもよい。角速度センサ１５１または１５２としては、振動型ジャイロセンサに限られず、回転コマジャイロセンサ、レーザリングジャイロセンサ、あるいはガスレートジャイロセンサ等が用いられてもよい。

図２及び図３の説明では、筐体１０の長手方向をＺ’方向とし、筐体１０の厚さ方向をＸ’方向とし、筐体１０の幅方向をＹ’方向とする。この場合、上記センサユニット１７は、回路基板２５の、加速度センサユニット１６及び角速度センサユニット１５を搭載する面がＸ’−Ｙ’平面に実質的に平行となるように、筐体１０に内蔵され、上記したように、両センサユニット１６、１５はＸ’軸及びＹ’軸の２軸に関する物理量を検出する。以降では、入力装置１とともに動く座標系、つまり、入力装置１に固定された座標系をＸ’軸、Ｙ’軸、Ｚ’軸で表す。一方、静止した地球上の座標系、つまり慣性座標系をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸で表す。また、以降の説明では、入力装置１の動きに関し、Ｘ’軸の周りの回転の方向をピッチ方向、Ｙ’軸の周りの回転の方向をヨー方向といい、Ｚ’軸（ロール軸）方向の周りの回転の方向をロール方向という場合もある。

制御ユニット３０は、メイン基板１８、メイン基板１８上にマウントされたＭＰＵ１９（Micro Processing Unit）（あるいはＣＰＵ）、水晶発振器２０、送信機２１、メイン基板１８上にプリントされたアンテナ２２を含む。

ＭＰＵ１９は、必要な揮発性及び不揮発性メモリを内蔵している。ＭＰＵ１９には、センサユニット１７による検出信号、操作部２３による操作信号等が入力され、ＭＰＵ１９は、これらの入力信号に応じた所定の制御信号（コマンド）を生成するため、各種の演算処理等を行う。上記メモリは、ＭＰＵ１９とは別体で設けられていてもよい。

このＭＰＵ１９は、典型的には、制御信号として、センサユニット１７により検出された検出信号に応じた移動コマンド、及び操作部から出力された操作信号に応じた操作コマンドを生成する。

典型的には、センサユニット１７はアナログ信号を出力するものである。この場合、ＭＰＵ１９は、Ａ／Ｄ（Analog/Digital）コンバータを含む。しかし、センサユニット１７がＡ／Ｄコンバータを含むユニットであってもよい。

送信機２１は、ＭＰＵ１９で生成された制御信号をＲＦ無線信号として、アンテナ２２を介して制御装置４０に送信する。

水晶発振器２０は、クロックを生成し、これをＭＰＵ１９に供給する。バッテリー１４としては、乾電池または充電式電池等が用いられる。

制御装置４０はコンピュータであり、ＭＰＵ３５（あるいはＣＰＵ）、表示制御部４２、ＲＡＭ３６、ＲＯＭ３７、ビデオＲＡＭ４１、アンテナ３９及び受信機３８等を含む。

受信機３８は、入力装置１から送信された制御信号を、アンテナ３９を介して受信する。ＭＰＵ３５は、その制御信号を解析し、各種の演算処理を行う。表示制御部４２は、ＭＰＵ３５の制御に応じて、主に、表示装置５の画面３上に表示するための画面データを生成する。ビデオＲＡＭ４１は、表示制御部４２の作業領域となり、生成された画面データを一時的に格納する。

制御装置４０は、入力装置１に専用の機器であってもよいが、ＰＣ等であってもよい。制御装置４０は、ＰＣに限られず、表示装置５と一体となったコンピュータであってもよいし、オーディオ／ビジュアル機器、プロジェクタ、ゲーム機器、またはカーナビゲーション機器等であってもよい。

表示装置５は、例えば液晶ディスプレイ、ＥＬ（Electro-Luminescence）ディスプレイ等が挙げられるが、これらに限られない。あるいは、表示装置５は、テレビジョン放送等を受信できるディスプレイと一体となった装置でもよい。

図５は、表示装置５に表示される画面３の例を示す図である。画面３上には、アイコン４やポインタ２等が表示されている。なお、画面３上の水平方向をＸ軸方向とし、垂直方向をＹ軸方向とする。

図６は、ユーザが入力装置１を握った様子を示す図である。図６に示すように、入力装置１は、操作部２３として、上記ボタン１１、１２、１３のほか、例えばテレビ等を操作するリモートコントローラに設けられるような各種の操作ボタン２９や電源スイッチ２８等を備えていてもよい。このようにユーザが入力装置１を握った状態で、入力装置１を空中で移動させ、あるいは操作部２３を操作することにより発生する制御信号が制御装置４０に出力され、制御装置４０によりポインタが制御される。

次に、入力装置１の動かし方及びこれによる画面３上のポインタ２の動きの典型的な例を説明する。図７はその説明図である。

図７（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ユーザが入力装置１を握った状態で、入力装置１のボタン１１、１２が配置されている側を表示装置５側に向ける。ユーザは、親指を上にし子指を下にした状態、いわば握手する状態で入力装置１を握る。この状態で、センサユニット１７の回路基板２５（図８参照）は、表示装置５の画面３に対して平行に近くなり、センサユニット１７の検出軸である２軸が、画面３上の水平軸（Ｘ軸）及び垂直軸（Ｙ軸）に対応するようになる。以下、このような図７（Ａ）、（Ｂ）に示す入力装置１の姿勢を基本姿勢という。

図７（Ａ）に示すように、基本姿勢の状態で、ユーザが手首や腕を上下方向、つまりピッチ方向に振る。このとき、第２の加速度センサ１６２は、Ｙ軸方向の加速度a_yを検出し、第２の角速度センサ１５２は、Ｘ軸の周りの角速度ω_θを検出する。これらの物理量に基き、制御装置４０は、ポインタ２がＹ軸方向に移動するようにそのポインタ２の表示を制御する。

一方、図７（Ｂ）に示すように、基本姿勢の状態で、ユーザが手首や腕を左右方向、つまりヨー方向に振る。このとき、第１の加速度センサ１６１は、Ｘ軸方向の加速度a_xを検出し、第１の角速度センサ１５１は、Ｙ軸の周りの角速度ω_ψを検出する。このように検出された物理量に基き、制御装置４０は、ポインタ２がＸ軸方向に移動するようにそのポインタ２の表示を制御する。

次に、以上のように構成された制御システム１００の動作を説明する。図９は、その動作を示すフローチャートである。

図９に示すように、例えばユーザによる電源スイッチ２８の押圧により、入力装置１に電源が入力されると、角速度センサユニットから２軸の角速度信号が出力される。この角速度信号による第１の角速度値ω_ψ及び第２の角速度値ω_θはＭＰＵ１９に入力される（ステップ１０１）。

また、入力装置１に電源が投入されると、加速度センサユニット１６から２軸の加速度信号が出力される。ＭＰＵ１９は、この２軸の加速度信号による第１の加速度値a_x及び第２の加速度値a_yを入力する（ステップ１０２）。この加速度値の信号は、電源が投入された時点での入力装置１の姿勢（以下、初期姿勢という）に対応する信号である。以下、初期姿勢は、上記基本姿勢であるとして説明する。なお、ＭＰＵ１９は、典型的にはステップ１０１及び１０２を所定のクロック周期ごとに同期して行う。

ＭＰＵ１９は、加速度値（a_x、a_y）及び角速度値（ω_ψ、ω_θ）に基いて、所定の演算により速度値（第１の速度値V_x、第２の速度値V_y）を算出する（ステップ１０３）。第１の速度値V_xはＸ’軸に沿う方向の速度値であり、第２の速度値V_yはＹ’軸に沿う方向の速度値である。この速度値の算出方法については、後に詳述する。

このように、本実施の形態では、加速度値（a_x、a_y）が単純に積分されて速度値（V_x、V_y）が算出されるのではなく、加速度値（a_x、a_y）及び角速度値（ω_ψ、ω_θ）に基き、速度値（V_x、V_y）が算出される。これにより、後述するように、ユーザの直感に合致した入力装置１の操作感が得られ、また、画面３上のポインタ２の動きも入力装置１の動きに正確に合致する。しかしながら、必ずしも加速度値（a_x、a_y）及び角速度値（ω_ψ、ω_θ）に基き速度値（V_x、V_y）が得られなくてもよく、加速度値（a_x、a_y）が単純に積分されて速度値（V_x、V_y）が算出されてもよい。

ＭＰＵ１９は、算出された速度値（V_x、V_y）の情報を、送信機２１及びアンテナ２２を介して制御装置４０に送信する（ステップ１０４）。

制御装置４０のＭＰＵ３５は、アンテナ３９及び受信機３８を介して、速度値（V_x、V_y）の情報を受信する（ステップ１０５）。この場合、入力装置１は、所定のクロックごとに、つまり所定時間ごとに速度値（V_x、V_y）を送信し、制御装置４０は、所定のクロック数ごとに速度値を受信する。

制御装置４０のＭＰＵ３５は、速度値の情報を受信すると、受信された速度値に基づき、ポインタ２の座標値を生成する。表示制御部４２は、生成された座標値にポインタ２が表示されるように、画面３の表示を制御する。

次に、入力装置１が速度値を算出する周期（以下、算出周期）と、入力装置１が速度値の情報を送信する周期（以下、送信周期）と、制御装置４０が速度値の情報を受信する周期（以下、受信周期）と、制御装置４０がポインタ２の移動を描画する周期（以下、描画周期）との関係について説明する。

図１０（Ａ）は、それぞれの周期の関係を示すタイミングチャートであり、図１０（Ｂ）は、画面３上で移動するポインタ２を示す図である。

図１０（Ａ）に示すように、本実施形態に係る入力装置１は、例えば、約８４ｍｓの算出周期で、速度値を算出する。この算出周期は、ＭＰＵ１９が角速度センサ及び加速度センサからの各信号（（ω_ψ、ω_θ）、（a_x、a_y））を取得してから、取得した各信号に基づき速度値（V_x、V_y）を算出するまでの周期である（図９、ステップ１０１〜１０３参照）。ＭＰＵ１９は、算出された速度値の情報を例えば、８４ｍｓ（V_x、V_y）の送信周期で送信する（ステップ１０４参照）。

制御装置は、８４ｍｓの受信周期で、速度値の情報を受信する（ステップ１０５参照）。制御装置のＭＰＵ３５は、速度値の情報を受信すると、例えば、送信周期の１／５の周期（１６．７ｍｓ）で、ポインタ２の座標値（X(t)、Y(t)）を生成する（ステップ１０６参照）。表示制御部４２は、１６．７ｍｓの周期で、ポインタ２が画面３上で移動するように表示を制御する（ステップ１０７参照）。

画面３上では、ポインタ２は、図１０（Ｂ）に示すような動きとなる。

次に、制御システム１００の典型的な動作について説明する。

図１１及び図１２は、制御システム１００の動作を示すフローチャートである。図１１は、入力装置１の処理を示す図であり、図１２は、制御装置４０の処理を示す図である。

まず、入力装置１の処理について説明する。図１１（Ａ）は、入力装置１が速度値を算出する動作を示すフローチャートであり、図１１（Ｂ）は、入力装置１が速度値の情報を送信する動作を示すフローチャートである。図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）に示す処理は、それぞれ、並行して、独立の処理として実行される。

図１１（Ａ）に示すように、入力装置のＭＰＵ１９は、角速度センサ１５及び加速度センサ１６からの各信号（（ω_ψ、ω_θ）、（a_x、a_y））を取得し、取得した各信号に基づき、速度値（V_x、V_y）を算出する（ステップ２０１〜ステップ２０３）。ＭＰＵ１９は、速度値を算出すると、読み込み禁止フラグを立て（ステップ２０４）、メモリの特定アドレスに速度値を格納する（ステップ２０５）。メモリは、ＭＰＵ１９内部の揮発性のメモリであってもよいし、専用のメモリであってもよい。ＭＰＵ１９は、メモリに速度値を格納し、速度値を記憶させると、読み込み禁止フラグを解除し（ステップ２０６）、再びステップ２０１に戻る。

ステップ２０１〜ステップ２０６のループにより、所定の周期（約８４ｍｓ）で、速度値が算出され、算出された速度値がメモリに記憶される。なお、ステップ２０３は、後述のように、複雑な処理により算出されるため（図２３、図２５参照）、算出周期は、多少変動する場合がある。

ＭＰＵ１９は、図１１（Ａ）に示す処理と並行して、図１１（Ｂ）に示す処理を実行する。例えばユーザによる電源スイッチ２８の押圧により、入力装置１に電源が入力されると、ＭＰＵ１９は、タイマーをＯＮとし（ステップ３０１）、送信周期のカウントを開始する。

ＭＰＵ１９は、タイマーをＯＮとすると、タイマーが規定値以上であるか否かを判定する（ステップ３０２）。この規定値は、例えば、８４ｍｓの時間に対応する値とされる。タイマーが規定値以上である場合、つまり、タイマーがＯＮとなってから、あるいは、タイマーがリセットされてから（ステップ３０６参照）８４ｍｓの時間が経過した場合、ＭＰＵ１９は、読み込み禁止フラグにより、速度値の読み込みが禁止されているか否かを判定する（ステップ３０３）。速度値の読み込みが禁止されていない場合、ＭＰＵ１９は、メモリの特定アドレスから速度値を読み込む（ステップ３０４）。ＭＰＵ１９は、アンテナを介して、読み込んだ速度値を制御装置４０に送信する（ステップ３０５）。

ＭＰＵ１９は、速度値の情報を送信すると、タイマーをリセットし（ステップ３０６）、タイマーのリセットから８４ｍｓ後に再び速度値の情報を送信する（ステップ３０２〜ステップ３０５）。ステップ３０２〜ステップ３０６のループにより、入力装置１から、８４ｍｓの規則的な送信周期により速度値の情報が送信される。すなわち、図１１（Ａ）の処理では、８４ｍｓの周期が多少変動する場合があるが、図１１（Ｂ）の処理では、８４ｍｓの規則的な周期を維持することができるため、入力装置１は、８４ｍｓの規則的な周期で速度値の情報を制御装置へ送信することができる。

なお、ステップ３０３において、速度値の読み込みが禁止されている場合、８４ｍｓの規則的な送信周期が乱れる可能性も考えられる。しかし、ＭＰＵ１９が算出された速度値をメモリに格納するために必要な時間（図１１ステップ２０４〜ステップ２０６参照）は、数μｓ以下であるため、ほとんど問題ないといえる。

図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）に示す処理は、１つのＭＰＵ１９により実行されてもよいし、２つのＭＰＵ１９により実行されてもよい。２つのＭＰＵ１９により実行される場合、特定アドレスの内容の取得には、例えば、ＳＰＩ（Serial Peripheral Interface）通信が用いられる。

次に、制御装置４０の処理について説明する。

図１２に示すように、制御装置４０のＭＰＵ３５は、例えば制御装置４０に電源が入力されると、第１のタイマー及び第２のタイマーをＯＮとする（ステップ４０１）。ここで、第１のタイマーは、描画周期をカウントするタイマーであり、第２のタイマーは、速度値の情報が受信されてから次回の速度値の情報が受信されるまでの時間をカウントするタイマーである。

ＭＰＵ３５は、それぞれのタイマーをＯＮとすると、入力装置１から送信された速度値の情報を受信したか否かを判定する（ステップ４０２）。ここで、上述のように、入力装置１は、８４ｍｓの規則的な送信周期で速度値の情報を送信しているため、典型的には、制御装置４０も８４ｍｓの規則的な受信周期で速度値の情報を受信する。ＭＰＵ３５は、入力装置１からの速度値の情報を受信した場合（ステップ４０２のＹＥＳ）、受信した速度値の情報をメモリに格納する（ステップ４０３）。このメモリは、ＭＰＵ３５内部の揮発性のメモリであってもよいし、専用のメモリであってもよい。ＭＰＵ３５は、速度値をメモリに格納すると、第２のタイマーをリセットし（ステップ４０４）、ステップ４０７に進む。

ステップ４０２において、速度値の情報を受信しなかった場合（ステップ４０２のＮＯ）、ＭＰＵ３５は、第２のタイマーが第２の規定値以上であるか否かを判定する（ステップ４０５）。この第２の規定値は、例えば１６８ｍｓの時間に対応する値とされる。第２の規定値は、１６８ｍｓの時間に対応する値に限られない。例えば、第２の規定値は、送信周期以上の時間に対応する値であれば、１６８ｍｓ以下の時間に対応する値であってよいし、１６８ｍｓ以上の時間に対応する値であってもよい。

第２のタイマーが第２の規定値以上である場合（ステップ４０５のＹＥＳ）、速度値をゼロ（０、０）としてメモリに格納する（ステップ４０６）。ＭＰＵ３５は、速度値（０、０）をメモリに格納すると、第２のタイマーをリセットし（ステップ４０４）、ステップ４０７に進む。第２のタイマーが規定値未満である場合（ステップ４０５のＮＯ）、ＭＰＵ３５は、ステップ４０７に進む。

ステップ４０７では、ＭＰＵ１９は、第１のタイマーが第１の規定値以上であるか否かを判定する（ステップ４０７）。第１の規定値は、例えば、送信周期の１／５の時間である１６．７ｍｓの時間に対応する値とされる。第１の規定値は、１６．７ｍｓに対応する値でなくとも構わない。例えば、第１の規定値は、送信周期の１／２の時間に対応する値であってもよいし、送信周期の１／１０の時間に対応する値であってもよい。また、第１の規定値は、画像のリフレッシュタイミングと一致するように設定されてもよい。

第１のタイマーが規定値以上である場合、速度値をメモリから読み込む（ステップ４０８）。ＭＰＵ３５は、以下の式、（１）（２）により、メモリから読み出された速度値を前回の座標値に加算し、新たな座標値（X(t)、Y(t)）を生成する（ステップ４０９）
X(t) =X(t-1)＋V_x・・・（１）
Y(t) =Y(t-1)＋V_y・・・（２）。

座標値が生成されると、表示制御部４２は、生成された座標値に応じた位置にポインタ２が表示されるように、画面３の表示を制御する（ステップ４１０）。ＭＰＵ３５は、画面の表示を制御すると、第１のタイマーをリセットし（ステップ４１１）、再びステップ４０２以降の処理を実行する。

図１２に示す処理により、入力装置１からの速度値の情報を受信してから、次の速度値の情報を受信するまでの間、メモリに記憶された速度値に基づいて、１６．７ｍｓの描画周期でポインタ２の移動が表示される。典型的には、ＭＰＵ３５は、１６．７ｍｓの周期で、同じ速度値を用いて５回、新たな座標値を生成し、表示制御部４２は、生成された座標値にポインタ２が表示されるように画面３の表示を制御する。すなわち、制御装置４０は、入力装置１から速度値の情報が受信される受信周期が８４ｍｓであるのに対して、１６．７ｍｓの描画周期でポインタの移動を表示することができる。これにより、受信周期が長くなっても、画面３上でポインタを滑らかに移動させることができる（図１０（Ｂ）参照）。

なお、ステップ４０５において、第２のタイマーが第２の規定値以上である場合、つまり、前回の速度値の情報が受信されてから次の速度値の情報が受信されるまでの時間が第２の規定値（例えば、１６８ｍｓ）以上である場合、メモリには、速度値がゼロ（０、０）が記憶されている。したがって、前回速度値を受信してから所定時間以上の時間が経過している場合、ステップ４０８において、速度値（０、０）が読み出される。したがって、速度値の情報が受信されてから所定時間が経過している場合、ポインタの移動を規制することができる。これにより、入力装置１が速度値の情報を送信していないにも拘らず、制御装置４０がメモリに記憶された速度値に応じてポインタ２を移動させ続けてしまうことで、ポインタ２が空走してしまうことを防止することができる。

図１０、図１１及び図１２の説明では、算出周期が約８４ｍｓ、送信周期及び受信周期が８４ｍｓ、描画周期が１６．７ｍｓとして説明したが、これらの周期については、言うまでもなく、他の値も取り得る。後述する各実施形態についても同様である。

図１３及び図１４は、比較例を示す図である。

図１３は、算出周期、送信周期、受信周期及び描画周期がそれぞれ８４ｍｓである場合の一例を示す図である。

図１３（Ａ）に示すように、入力装置１は、８４ｍｓの算出周期で速度値を算出し、８４ｍｓの送信周期で速度値を送信する。制御装置４０は、８４ｍｓの受信周期で速度値の情報を受信し、８４ｍｓの描画周期でポインタの移動の表示を制御する。

図１３（Ｂ）に示すように、８４ｍｓの周期でポインタ２が描画されると、連続感がなく、操作感が悪い。一方、図１１及び図１２に示す処理によれば、図１０（Ｂ）に示したように、連続的にポインタ２の移動を表示することができ、ユーザは、滑らかにポインタ２を移動させることができる。

図１４は、算出周期、送信周期、受信周期及び描画周期がそれぞれ１６ｍｓである場合の一例を示す図である。

図１４（Ａ）に示すように、入力装置１は、１６ｍｓの算出周期で速度値を算出し、１６ｍｓの送信周期で速度値の情報を送信する。制御装置４０は、１６ｍｓの受信周期で速度値の情報を受信し、１６ｍｓの描画周期でポインタ２の移動の表示を制御する。

図１４（Ｂ）に示すように、算出周期、送信周期及び描画周期を１６ｍｓとした場合、ポインタ２の動きを滑らかにすることができる。しかしながら、算出周期を１６ｍｓとする場合、高速な処理が可能なＭＰＵを用いなければならないため、コストが増加する。また、送信周期が短くなると、入力装置１からの送信量が増加するため、入力装置１の消費電力が大きくなってしまう。特に、ワイヤレス通信による消費電力は大きいため、送信量の増加は、短時間のバッテリー切れに繋がる。

一方、図１１及び図１２に示す処理によれば、図１０に示したように、送信量を低減させつつ、ポインタ２を滑らかに移動させることができる。したがって、消費電力を適切に低減させつつ、ポインタを滑らかに移動させることができる。また、安価なＭＰＵ１９を入力装置１に用いることができるため、コストを削減することができる。

次に、制御システム１００の動作についての他の実施形態について説明する。

上述のように、入力装置１は、ワイヤレス通信を用いているため、消費電力が大きいという問題がある。ここで、入力装置１により算出された速度値がゼロである場合には、速度値を送信しても、ポインタ２は画面３上では移動しないため、速度値の情報を送信する必要性が小さいと言える。そこで、本実施形態に係る入力装置１は、算出された速度値がゼロ（０、０）の場合、入力装置１からの速度値の情報の送信を規制する。

図１５は、本実施形態に係る制御システム１００が有する入力装置１の動作を示す図である。図１５（Ａ）は、入力装置１が速度値を算出する動作を示すフローチャートであり、図１５（Ｂ）は、入力装置が速度値の情報を送信する動作を示すフローチャートである。図１５（Ｂ）は、図１１（Ｂ）と同様のフローチャートであるため、図１５（Ａ）を中心に説明する。なお、制御装置４０の処理は、図１２に示したフローチャートと同様の処理が実行される。

図１５（Ａ）に示すように、ＭＰＵ１９は、センサユニット１７から角速度値及び加速度値の信号を取得し、加速度値及び加速度値の信号に基づいて速度値を算出する（ステップ５０１〜ステップ５０３）。ＭＰＵ１９は、速度値を算出すると、読み込み禁止フラグを立て（ステップ５０４）、算出された速度値がゼロ（０、０）であるか否かを判定する（ステップ５０５）。速度値がゼロでない場合（ステップ５０５のＮＯ）、ＭＰＵ１９は、メモリの特定アドレスに速度値を格納し（ステップ５０６）、読み込み禁止フラグを解除する（ステップ５０７）。

一方で、算出された速度値がゼロである場合（ステップ５０５のＹＥＳ）、再びステップ５０１に戻り、ＭＰＵ１９は、角速度値及び加速度値を取得し、速度値を算出する。例えば、入力装置１がテーブル上に置かれほとんど動いていない場合、あるいは、ユーザが入力装置をほとんど動かしていない場合、入力装置が算出する速度値は、ゼロであるか、あるいはゼロに近い値となる。したがって、入力装置がほとんど動いていない場合、ステップ５０１〜ステップ５０５のループを繰り返すため、読み込み禁止フラグが解除されない状態が継続する（ステップ５０７参照）。

図１５（Ｂ）に示すように、速度値の送信処理においては、読み込み禁止フラグが立っている場合（ステップ６０３のＮＯ）、速度値の情報は送信されない（ステップ６０５参照）。

つまり、図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）に示す処理により、入力装置がほとんど動いておらず、速度値がゼロである場合、入力装置１からの速度値の情報の送信が規制される。これにより、速度値の情報を送信する必要性が小さい場合に、送信が規制されるため、適切に入力装置１の消費電力の低減を図ることができる。

なお、制御装置４０は、上述のように、速度値の情報を受信してから所定時間が経過した場合には、メモリに速度値（０、０）が記憶されるため、ポインタ２の空走を防止することができる（図１２参照）。

図１５では、速度値がゼロ（０、０）である場合に読み込み禁止フラグが解除されない状態が継続する場合について説明した。しかし、これに限られず、速度値がゼロに近い値である場合に速度値の情報の送信を規制してもよい。この場合、図１５（Ａ）のステップ５０５において、速度値（V_x、V_y）が所定の閾値以下であるか否かを判定すればよい。所定の閾値は、ゼロに近い値が設定される。また、判定に用いられる速度値は、典型的には、絶対値が用いられる。

ところで、入力装置１から送信される制御信号には、移動コマンド（速度値の情報を含む信号）以外にも、操作部２３が操作されたときに生成される操作コマンドが含まれる。したがって、例えば、ボタン１１の押圧が解除され、操作コマンドが生成された場合には、速度値がゼロであっても、制御信号が送信されてもよい。後述の図１６に示す処理についても、操作コマンドが生成された場合に、速度値がゼロであっても、制御信号が送信されるような処理を実行してもよい。

次に、制御システム１００の他の実施形態について説明する。

図１５の説明では、速度値を算出する処理において、速度値がゼロであるか否かを判定し、読み込み禁止フラグが解除されない状態を維持することで、速度値の情報の送信が規制される場合について説明した。一方、本実施形態では、速度値を送信する処理において、速度値がゼロであるか否かを判定し、速度値の情報の送信を規制する。

図１６は、本実施形態に係る制御システム１００が有する入力装置１の動作を示すフローチャートである。図１６（Ａ）は、上述の図１１（Ａ）と同様の処理であるため、図１１（Ｂ）に示す処理を中心に説明する。なお、制御装置４０の処理は、図１２に示した処理と同様である。

図１６（Ｂ）に示すように、ＭＰＵ１９は、タイマーをＯＮとすると（ステップ８０１）、タイマーが規定値（例えば、８４ｍｓ）以上であるかを判定する（ステップ８０２）。タイマーが規定値以上である場合、ＭＰＵ１９は、読み込みが禁止されているか否かを判定し（ステップ８０３）、読み込みが禁止されていない場合、メモリから速度値を読み込む（ステップ８０４）。

ＭＰＵ１９は、速度値を読み込むと、読み込んだ速度値がゼロであるか否かを判定する（ステップ８０５）。ステップ８０５において、速度値（V_x、V_y）が所定の閾値以下であるか否かを判定してもよい。速度値がゼロでない場合、速度値の情報をアンテナ２２を介して制御装置４０に送信する（ステップ８０６）。そして、ＭＰＵ１９は、タイマーをリセットし（ステップ８０７）、再び８０２以降の処理を繰り返す。

一方で、速度値がゼロである場合（ステップ８０５のＹＥＳ）、速度値を送信せず、タイマーをリセットし（ステップ８０７）再び、ステップ８０２以降の処理を繰り返す。これにより、入力装置１がほとんど動いておらず、速度値がゼロ（０、０）である場合に、速度値の情報の送信が規制されるため、適切に消費電力を低減することができる。

ここで、ステップ８０２→ステップ８０５のＹＥＳ→ステップ８０２のループの処理、及びステップ８０２→ステップ８０５のＮＯ→ステップ８０２のループの処理は、８４ｍｓの規則的な周期により実行される（ステップ８０２参照）。したがって、入力装置１が動いている場合であっても、入力装置１がほとんど動いていない場合であっても、８４ｍｓの規則的な周期を維持することができる。

次に、制御装置システムの他の実施形態について説明する。

図１７（Ａ）は、制御システム１００のタイミングチャートであり、図１７（Ｂ）は、画面３上で移動するポインタ２を示す図である。

図１７（Ｂ）に示すように、本実施形態に係る制御システム１００が有する制御装置４０は、入力装置１から送信される速度値の情報に応じて、曲線的にポインタ２を画面上で移動させることができる。本実施形態では、曲線的にポインタ２を移動させるために、回帰曲線を利用する。

図１８は、制御装置４０の動作を示すフローチャートである。図１８の説明では、図１２と異なる点を中心に説明する。なお、入力装置１の動作については、上述の各実施形態と同様である。

ＭＰＵ３５は、第１のタイマー及び第２のタイマーをＯＮとすると（ステップ９０１）、速度値の情報を受信したか否かを判定する（ステップ９０２）。速度値（V_xn、V_yn）の情報が受信された場合、ＭＰＵ３５は、受信された速度値をメモリに格納する（ステップ９０３）。メモリに今回の速度値（V_xn、V_yn）が記憶された場合、３回前にメモリに記憶された速度値（V_xn-3、V_yn-3）を消去するようにしてもよい。このような処理を実現するために、例えば、リングバッファが使用される。

次に、ＭＰＵ３５は、第２のタイマーをリセットし（ステップ９０４）、今回メモリに記憶した速度値（V_xn、V_yn）、前回記憶した速度値（V_xn-1、V_yn-1）、及び前々回記憶した速度値（V_xn-2、V_yn-2）をメモリから読み込む（ステップ９０７）。ＭＰＵ３５は、読み込んだ３つの速度値に基づき、２次の回帰曲線の式（３）を求める（ステップ９０８）。

Y = a₀ + a₁X + a₂X²・・・（３）。

なお、３つの速度値がメモリに記憶される前は、上述の図１１と同様の処理が実行される。

ＭＰＵ３５は、２次の回帰曲線を求めると、第１のタイマーが第１の規定値以上であるか否かを判定する（ステップ９０９）。第１のタイマーが第１の規定値以上である場合、つまり、第１のタイマーがリセット（ステップ９１２参照）されてから１６．７ｍｓの時間が経過した場合、ＭＰＵ３５は、２次の回帰曲線に基づき、座標値（X(t)、Y(t)）を求める。典型的には、ＭＰＵ１９は、ステップ９０８において算出された２次の回帰曲線に、第２のタイマーがリセットされてからの時間を代入し、座標値（X(t)、Y(t)）を求める。表示制御部４２は、求められた座標値に応じて、ポインタ２が移動するように画面３の表示を制御する（ステップ９１０）。

次に、ＭＰＵ３５は、第１のタイマーをリセットし（ステップ９１２）、以後、ステップ９０２以降の処理を繰り返す。

図１８に示す処理により、ポインタの移動を曲線的に表示することができるため（図１７（Ｂ））、さらに滑らかにポインタ２を移動させることができる。

本実施形態では、２次の回帰曲線を利用する場合について説明した。しかし、これに限られず、３次以上の、多次の回帰曲線を利用して、ポインタ２の移動の表示を制御してもよい。あるいは、指数回帰曲線を利用しても構わない。

次に制御システムの動作についてのさらに別の実施形態について説明する。

上述の各実施形態では、算出周期と送信周期とが同様の周期である場合について説明した。本実施形態では、送信周期が算出周期よりも短い。したがって、その点を中心に説明する。

図１９（Ａ）は、算出周期、送信周期、受信周期及び描画周期の関係を示すタイミングチャートであり、図１９（Ｂ）は、画面３上で移動するポインタ２を示す図である。

図１９（Ａ）に示すように、入力装置１は、例えば、約８４ｍｓの周期で速度値を算出する。入力装置１は、算出された速度値の情報を例えば、１６．７ｍｓの周期で送信する。制御装置４０は、１６．７ｍｓの周期で速度値の情報を受信し、送信された速度値の情報に応じて、例えば、１６．７ｍｓの周期でポインタ２の動きを描画する。

画面３上では、ポインタ２は、図１９（Ｂ）に示すような動きとなる。

図２０は、本実施形態に係る制御システム１００が有する入力装置１の動作を示すフローチャートである。

図２０（Ａ）は、入力装置１が速度値を算出する動作を示すフローチャートであり、図２０（Ｂ）は、入力装置が速度値の情報を送信する動作を示すフローチャートである。この図２０（Ａ）は、図１１（Ａ）と同様のフローチャートである。図２０（Ｂ）についても、図１１（Ｂ）とほぼ同様の処理が実行される。

図２０（Ｂ）では、ステップ１１０２において、規定値が１６．７ｍｓの時間に対応する値とされている点において、図１１（Ｂ）と異なっている。これにより、例えば、１６．７ｍｓの周期で、メモリに記憶された速度値が読み出され、アンテナ２２を介して、速度値の情報が送信される。なお、上述のように、速度値が算出される周期は、多少変動する場合があるが（図２０（Ａ）参照）、２０（Ｂ）に示す処理により、送信周期を規則的な周期（１６．７ｍｓ）に維持することができる。

規定値は、算出周期よりも短い時間であれば、１６．７ｍｓに対応する値でなくとも構わない。例えば、規定値は、算出周期の１／２の時間に対応する時間であってもよいし、算出周期の１／１０の時間に対応する値であってもよい。制御装置４０は、タイマーにより１６．７ｍｓの周期でポインタの描画周期をカウントするか、あるいは、速度値の情報が送信されてくるごとにポインタ２の描画を実行すればよい。

図２０に示す処理により、入力装置１は、入力装置１が速度値を算出する周期が約８４ｍｓであるのに対して、１６．７ｍｓの周期で送信することができる。これにより、例えば、速度値を算出するまでの計算が複雑であること、あるいは、安価なＭＰＵ１９が用いられること、などの理由により速度値が算出されるまでの時間が長くなっても、画面３上でポインタを滑らかに移動させることができる（図１９（Ｂ）参照）。

本実施形態においても、上述の図１５及び図１６に示した処理と同様の処理が実行されてもよい。すなわち、速度値を算出する処理において、速度値がゼロであるか否か、またはゼロに近い値であるか否かを判定し、読み込み禁止フラグが解除されない状態を維持することで、速度値の情報の送信が規制されるようにしてもよい。あるいは、速度値を送信する処理において、速度値がゼロであるか否か、またはゼロに近い値であるか否かを判定し、速度値の情報の送信を規制してもよい。

次に、制御システムの他の実施形態について説明する。

図１１や、図２０などに示した実施形態では、入力装置１から規則的な周期により速度値の情報が送信される場合について説明した。本実施形態では、入力装置１から速度値の情報が送信される周期が可変に制御される。

ポインタ２の速度値が大きい場合に、画面３上でポインタ２が描画される周期が長いと、人間は、ポインタの動きの滑らかさに関して違和感を覚えやすい。一方で、ポインタ２の速度値が小さい場合に、画面３上でポインタ２が描画される周期が短くても、人間は、ポインタ２の動きの滑らかさに関して違和感を覚えにくい。そこで、本実施形態では、この関係を利用して、速度値が小さい場合に送信周期を長くすることで、入力装置の省電力化を図る。

図２１は、本実施形態に係る制御システム１００が有する入力装置１の動作を示すフローチャートである。図２１（Ａ）では、図１１（Ａ）及び図２０（Ａ）と同様の処理が実行される。本実施形態では、図２１（Ｂ）に示す処理が、図１１（Ｂ）及び図２０（Ｂ）と異なっている。

図２１（Ｂ）に示すように、ＭＰＵ１９は、タイマーをＯＮとすると（ステップ１３０１）、タイマーが規定値以上であるか否かを判定する（ステップ１３０１）。この規定値は、速度値の大きさに関連する値である。速度値と、規定値（送信周期）の関係についての詳細は、後述する。

タイマーがＯＮとなってから、あるいは、タイマーがリセットされてから（ステップ１３０７参照）可変に制御された時間が経過した場合、ＭＰＵ１９は、速度値の読み込みが禁止されているか否かを判定する（ステップ１３０３）。速度値の読み込みが禁止されていない場合、ＭＰＵ３５は、メモリの特定アドレスから速度値を読み込み（ステップ１３０４）、アンテナ２２を介して速度値を送信する（ステップ１３０５）。

ＭＰＵ３５は、速度値を送信すると、速度値の大きさに応じて新たな規定値を設定する（ステップ１３０６）。ＭＰＵ３５は、新たな規定値を設定すると、タイマーをリセットし（ステップ１３０７）、再び、ステップ１３０２以降の処理を実行する。

ここで、速度値と、送信周期との関係を説明する。図２２（Ａ）〜（Ｄ）は、それぞれ速度値と送信周期との関係についての一例を示す図である。図２２（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、速度値の絶対値が所定の閾値Th以下である場合、送信周期Tが延長される。

図２２（Ａ）は、速度値の絶対値｜V｜が閾値Th以下であるとき、一段階的に送信周期が延長される場合の一例を示す図である。図２２（Ａ）に示すように、速度値の絶対値｜V｜が所定の閾値以下である場合、送信周期T₁（例えば、１６．７ｍｓ）が送信周期T₂（例えば、３３．４ｍｓ）となり、送信周期が長くなる。送信周期T₁及び送信周期T₂は、適宜変更可能である。また、所定の閾値Thは、送信周期（描画周期）が長くなることにより、ユーザがポインタ２の移動に関して違和感を覚えない範囲で適宜設定される。これにより、ポインタ２の動きの滑らかさに関してユーザに違和感を与えず、適切に入力装置１の消費電力を削減することができる。

図２２（Ｂ）は、図２２（Ａ）に示した所定の閾値Thがゼロまたは、ゼロに近い値とされ、対応値の絶対値が閾値以下であるときの送信周期T₂が無限大とされた場合の、対応値と送信周期との関係を示す図である。上述のように、速度値がゼロであるか、または、略ゼロである場合には、速度値の情報を送信しても、ポインタ２は画面３上で移動しないか、ほとんど移動しないため、速度値の情報を送信する必要性が小さい。そこで、図２２（Ｂ）では、速度値の絶対値がゼロであるか、ゼロに近い範囲のときに、送信周期を無限大として、速度値の送信を規制する。これにより、入力装置１の消費電力を低減することができる。

図２２（Ｃ）は、速度値の絶対値｜V｜が閾値以下であるとき、速度値の絶対値が小さくなるに従って、２段階的に送信周期が延長される場合の一例を示す図である。送信周期T₁、送信周期T₂、及び送信周期T₃は、例えば、それぞれ、１６．７ｍｓ、２５ｍｓ、３３．４ｍｓとされる。送信周期T₁〜T₃は、それぞれ適宜変更可能である。また、所定の閾値Th₁、Th₂は、送信周期（描画周期）が長くなることにより、ユーザがポインタ２の移動に関して違和感を覚えない範囲で適宜設定される。これにより、ポインタ２の動きの滑らかさに関してユーザに違和感を与えず、適切に入力装置１の消費電力を削減することができる。なお、閾値Th₁がゼロ、またはゼロに近い値とされ、０〜Th₁の範囲での送信周期が無限大とされてもよい。

図２２（Ｄ）は、速度値の絶対値｜V｜が閾値以下であるとき、速度値の絶対値が小さくなるに従って、一次関数的に送信周期が延長される場合の一例を示す図である。なお、対応値がゼロ、またはゼロに近い値のときに、送信周期を無限大としてもよい。また、一次関数的に送信周期が延長される場合に限られず、多次関数的、あるいは、指数関数的に送信周期が延長されてもよい。

次に、送信周期が可変とされる場合の、他の実施の形態について説明する。

図２８（Ａ）〜（Ｄ）は、本実施形態に係る入力装置１の送信周期と速度値との関係を示す図である。図２８（Ａ）に示すように、速度値の絶対値｜V｜が所定の閾値Th以上である場合、速度値の送信周期が延長される。

例えば、ポインタ２の画面３上での移動速度が極端に大きい場合、ポインタ２の動きが描画される周期が長くても、人間は、ポインタの動きの滑らかさに関して違和感を覚えにくい。あるいは、ポインタ２の速度が速すぎて感知することができない。そこで、本実施形態では、この関係を利用して、速度値が所定の閾値Th以上である場合、送信周期が長くなるように制御することで入力装置１の消費電力の削減を図る。

図２８（Ａ）は、速度値の絶対値｜V｜が所定の閾値Th以上であるときに、送信周期が一段階的に延長される場合の一例を示す図である。図２８（Ａ）に示すように、速度値の絶対値｜V｜が所定の閾値以上である場合、送信周期T₁（例えば、１６．７ｍｓ）が送信周期T₂（例えば、３３．４ｍｓ）となり、送信周期が長くなる。ここで、所定の閾値Thは、ユーザがポインタ２の動きの滑らかさに関して違和感を覚えない範囲で適宜設定される。これにより、例えば、ポインタ２の画面上での速度が極端に速い場合に、送信周期Tが長くなるため、ポインタ２の動きの滑らかさに関してユーザに違和感を与えず、適切に入力装置の消費電力を削減することができる。

図２８（Ｂ）は、速度値の絶対値｜V｜が所定の閾値Th以上であるときに、送信周期が無限大に延長される場合の一例を示す図である。図２８（Ｂ）に示すように、速度値の絶対値｜V｜が所定の閾値Th以上である場合、送信周期が無限大とされ、速度値の情報の送信が規制される。これにより、適切に消費電力を低減することができる。

図２８（Ｃ）は、速度値の絶対値｜V｜が所定の閾値以上であるときに、速度値の絶対値が大きくなるに従って、２段階的に送信周期が延長される場合の一例を示す図である。送信周期T₁、送信周期T₂、及び送信周期T₃は、それぞれ適宜変更可能である。また、所定の閾値Th₁、Th₂は、送信周期（描画周期）が長くなることにより、ユーザがポインタ２の移動に関して違和感を覚えない範囲で適宜設定される。これにより、ポインタ２の動きの滑らかさに関してユーザに違和感を与えず、適切に入力装置１の消費電力を削減することができる。なお、速度値の絶対値が閾値Th₂以上である場合に、送信周期を無限大としてもよい。

図２８（Ｄ）は、速度値の絶対値｜V｜が閾値Th以上であるとき、速度値の絶対値が大きくなるに従って、一次関数的に送信周期が延長される場合の一例を示す図である。なお、一次関数的に送信周期が延長される場合に限られず、多次関数的、あるいは、指数関数的に送信周期が延長されてもよい。

図２２（Ａ）〜（Ｄ）の内いずれか１つと、図２８（Ａ）〜（Ｄ）の内いずれか１つとを組み合わせてもよい。図２９は、図２２（Ｄ）と、図２８（Ｄ）を組み合わせた場合の、速度値の絶対値｜V｜と送信周期Tとの関係の一例を示す図である。

次に、受信装置４０が描画周期を可変とする場合の実施形態について説明する。

上述の図１０及び図１２の説明では、制御装置４０により、１６．７ｍｓの規則的な描画周期が維持される場合について説明した。本実施形態では、制御装置４０により、ポインタ２の動きが描画される周期である描画周期が可変に制御される。つまり、本実施形態では、制御装置４０は、入力装置１から送信された速度値の情報を受信し、受信された速度値に応じて、描画周期を可変に制御する。

図３１及び図３２は、速度値の絶対値｜V｜と、描画周期Tとの関係を示す図である。図３１及び図３２は、それぞれ、上述の図２２及び図２８に対応しており、縦軸の送信周期Tが描画周期Tとされた図である。

図３１（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、制御装置４０のＭＰＵ３５は、速度値の絶対値｜V｜が所定の閾値Th以下である場合、描画周期を延長するように、描画周期を制御する。つまり、ポインタ２の速度値が小さい場合に、画面３上でポインタ２の動きが描画される周期が短くても、人間は、ポインタ２の動きの滑らかさに関して違和感を覚えにくいため、ＭＰＵ３５は、速度値が所定の閾値以下である場合に、描画周期を延長する。このような処理により、ポインタ２の動きに関してユーザに違和感を与えず、スムーズにポインタ２の動きを描画することができる。

図３２（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、制御装置４０のＭＰＵ３５は、速度値の絶対値｜V｜が所定の閾値Th以上である場合、描画周期を延長するように、描画周期を制御する。
つまり、ポインタ２の速度が極端に大きい場合に、ポインタ２の動きが描画される周期が長くても、人間は、ポインタの動きの滑らかさに関して違和感を覚えにくいため、ＭＰＵ３５は、速度値の絶対値V｜が所定の閾値Th以上である場合、描画周期を延長する。このような処理により、ポインタ２の動きに関してユーザに違和感を与えず、スムーズにポインタ２の動きを描画することができる。

図３１（Ａ）〜（Ｄ）の内いずれか１つと、図３２（Ａ）〜（Ｄ）の内いずれか１つとを組み合わせてもよい。

以降では、図９のステップ１０３や、図１１（Ａ）のステップ２０３などで算出される速度値（V_x、V_y）の算出方法について説明する。図２３は、その入力装置１の動作を示すフローチャートである。図２４は、この速度値の算出方法の基本的な考え方を説明するための図である。なお、以降の説明では、第１の角速度値ω_ψ、及び第２の角速度値ω_θをそれぞれ、Ｙ軸の周りの角速度値ω_ψ、Ｘ軸周りの角速度値ω_θと呼ぶ場合がある。

図２４では、入力装置１を例えば左右方向（ヨー方向）へ振って操作するユーザを上から見た図である。図２４に示すように、ユーザが自然に入力装置１を操作する場合、手首の回転、肘の回転及び腕の付け根の回転のうち少なくとも１つによって操作する。したがって、入力装置１の動きと、この手首、肘及び腕の付け根の回転とを比較すると、以下に示す１．２．の関係があることが分かる。

１．入力装置１の加速度センサユニット１６が配置された部分（以下、先端部）のＹ軸周りの角速度値ω_ψは、手首の回転による角速度、肘の回転による角速度、及び腕の付け根の回転による角速度の合成値である。

２．入力装置１の先端部の速度値V_xは、手首、肘、及び腕の付け根の角速度に、それぞれ、手首と先端部との距離、肘と先端部との距離、腕の付け根と先端部との距離を乗じた値の合成値である。

ここで、微小時間での入力装置１の回転運動について、入力装置１は、Ｙ軸に平行であり、時間ごとに位置が変化する中心軸を中心に回転していると考えることができる。この時間ごとに位置が変化する中心軸と、入力装置１の先端部との距離を、Ｙ軸周りの回転半径Ｒ_ψ(ｔ)とすると、入力装置１の先端部の速度値V_xと、角速度値ω_ψとの関係は、以下の式（４）で表される。すなわち、速度値V_xは、Ｙ軸周りの角速度値ω_ψに、中心軸と先端部との距離Ｒ_ψ(ｔ)を乗じた値となる。なお、本実施の形態では、センサユニット１７の回路基板２５上に、加速度センサユニット１６及び角速度センサユニット１５が一体的に配置されている。したがって、回転半径Ｒ(ｔ)は中心軸からセンサユニット１７までの距離となる。しかし、加速度センサユニット１６と角速度センサユニット１５とが、筐体１０内で離れて配置される場合には、中心軸から加速度センサユニット１６までの距離が回転半径Ｒ(ｔ)となる。

V_x＝Ｒ_ψ(ｔ)・ω_ψ・・・（４）。

式（４）に示すように、入力装置１の先端部の速度値と、角速度値との関係は、比例定数をＲ(ｔ)とした比例関係、つまり、相関関係にある。

上記式（４）を変形して（５）式を得る。

Ｒ_ψ(ｔ)＝V_x／ω_ψ・・・（５）。

式（５）の右辺は、速度のディメンジョンである。この式（５）の右辺に表されている速度値と角速度値とがそれぞれ微分され、加速度、あるいは加速度の時間変化率のディメンジョンとされても相関関係は失われない。同様に、速度値と角速度値とがそれぞれ積分され、変位のディメンジョンとされても相関関係は失われない。

したがって、式（５）の右辺に表されている速度及び角速度をそれぞれ変位、加速度、加速度の時間変化率のディメンジョンとして、以下の式（６）、（７）、（８）が得られる。

Ｒ_ψ(ｔ)＝ｘ／ψ・・・（６）
Ｒ_ψ(ｔ)＝ａ_x／Δω_ψ・・・（７）
Ｒ_ψ(ｔ)＝Δａ_x／Δ（Δω_ψ）・・・（８）。

上記式（５）、（６）、（７）、（８）のうち、例えば式（７）に注目すると、加速度値ａ_xと、角加速度値Δω_ψが既知であれば、回転半径Ｒ_ψ(ｔ)が求められることが分かる。上述のように、第１の加速度センサ１６１は、ヨー方向の加速度値ａ_xを検出し、第１の角速度センサ１５１は、Ｙ軸の周りの角速度値ω_ψを検出する。したがって、Ｙ軸周りの角速度値ω_ψが微分され、Ｙ軸周りの角加速度値Δω_ψが算出されれば、Ｙ軸周りの回転半径Ｒ_ψ(ｔ)が求められる。

Ｙ軸周りの回転半径Ｒ_ψ(ｔ)が既知であれば、この回転半径Ｒ_ψ(ｔ)に、第１の角速度センサ１５１によって検出されたＹ軸の周りの角速度値ω_ψを乗じることで、入力装置１のＸ軸方向の速度値V_xが求められる（式（７）参照）。すなわち、ユーザの回転の操作量そのものがＸ軸方向の線速度値に変換され、ユーザの直感に合致した速度値となる。したがって、ポインタ２の動きが入力装置１の動きに対して自然な動きとなるため、ユーザによる入力装置の操作性が向上する。

この速度値の算出方法については、ユーザが入力装置１を上下方向（ピッチ方向）へ振って操作する場合にも適用することができる。

図２３では、式（７）が用いられる例について説明する。入力装置１のＭＰＵ１９は、角速度センサユニット１５からの角速度値（ω_ψ、ω_θ）を微分演算することで、角加速度値（Δω_ψ、Δω_θ）を算出する（ステップ１４０１）。

ＭＰＵ１９は、加速度センサユニット１６からの加速度値（a_x、a_y）と、角加速度値（Δω_ψ、Δω_θ）とを用いて、式（７）、（９）により、それぞれＹ軸周り及びＸ軸周りの回転半径（Ｒ_ψ(ｔ)、Ｒ_θ(ｔ)）を算出する（ステップ１４０２）。

Ｒ_ψ(ｔ)＝ａ_x／Δω_ψ・・・（７）
Ｒ_θ(ｔ)＝ａ_y／Δω_θ・・・（９）。

回転半径が算出されれば、式（４）、（１０）により、速度値（V_x、V_y）が算出される（ステップ１４０３）。

V_x＝Ｒ_ψ(ｔ)・ω_ψ・・・（４）
V_y＝Ｒ_θ(ｔ)・ω_θ・・・（１０）
このように、ユーザによる入力装置１の回転の操作量そのものがＸ軸及びＹ軸方向の線速度値に変換され、ユーザの直感に合致した速度値となる。

また、加速度センサユニット１６で検出された加速度値（a_x、a_y）が、そのまま用いられることにより、計算量が少なくなり、入力装置１の消費電力を減らすことができる。

ＭＰＵ１９は、加速度センサユニット１６から所定のクロックごとに（a_x、a_y）を取得し、例えば、それに同期するように速度値（V_x、V_y）を算出すればよい。あるいは、ＭＰＵ１９は、複数の加速度値（a_x、a_y）のサンプルごとに、速度値（V_x、V_y）を１回算出してもよい。

次に、図２３と同様に、回転半径を利用して速度値（V_x、V_y）を算出する他の実施形態について説明する。図２５は、その入力装置１の動作を示すフローチャートである。図２５では、上記式（８）が用いられる例について説明する。

入力装置１のＭＰＵ１９は、加速度センサユニット１６からの加速度値（a_x、a_y）の微分演算を行う。これにより、加速度の時間変化率（Δa_x、Δa_y）が算出される（ステップ１５０１）。同様に、ＭＰＵ１９は、角速度センサユニット１５からの角加速度値（ω_ψ、ω_θ）の２階の微分演算を行うことで、角加速度の時間変化率（Δ(Δω_ψ)）、Δ(Δω_θ)）を算出する（ステップ１５０２）。

角速度の時間変化率が算出されると、ＭＰＵ１９は、Ｙ軸周りの角加速度の時間変化率の絶対値｜Δ(Δω_ψ)｜が、閾値th1を超えるか否かを判定する（ステップ１５０３）。上記｜Δ(Δω_ψ)｜が閾値th1を超える場合には、ＭＰＵ１９は、Ｘ軸方向の加速度の時間変化率Δa_xを、Ｙ軸周りの角速度の時間変化率Δ(Δω_ψ)で除することで、Ｙ軸周りの回転半径Ｒ_ψ(ｔ)を算出する（ステップ１５０４）。すなわち、Ｘ軸方向の加速度の時間変化率Δa_xと、Ｙ軸周りの角速度の時間変化率Δ(Δω_ψ)との比を回転半径Ｒ_ψ(ｔ)として算出する（式（８））。｜Δ(Δω_ψ)｜の閾値th1は適宜設定可能である。

この回転半径Ｒ_ψ(ｔ)の信号は、例えばローパスフィルタに通される（ステップ１５０５）。ローパスフィルタで高周波数域のノイズが除去された回転半径Ｒ_ψ(ｔ)の情報はメモリに記憶される（ステップ１５０６）。このメモリには、回転半径Ｒ_ψ(ｔ)の信号が所定のクロックごとに更新して記憶される。

入力装置１のＭＰＵ１９は、この回転半径Ｒ_ψ(ｔ)に、Ｙ軸周りの角速度値ω_ψを乗じることで、Ｘ軸方向の速度値V_xを算出する（ステップ１５０８）。

一方で、ＭＰＵ１９は、上記｜Δ(Δω_ψ)｜が、閾値th1以下である場合には、メモリに記憶された回転半径Ｒ_ψ(ｔ)を読み出す（ステップ１５０７）。この読み出された回転半径Ｒ_ψ(ｔ)に、Ｙ軸周りの角速度値ω_ψを乗じることで、Ｘ軸方向の速度値V_xを算出する（ステップ１５０８）。

上記ステップ１５０１〜１５０８の処理が行われる理由として、以下の２つの理由がある。

１つは、上記式（８）の回転半径Ｒ_ψ(ｔ)を求めて、ユーザの直感に合致した線速度を求めるためである。

２つ目は、この速度値（V_x、V_y）が算出される過程において、重力の影響を除去するためである。入力装置１が基本姿勢から、ロール方向またはピッチ方向に傾いた場合、重力の影響によって、入力装置１の実際の動きとは違った検出信号を出力してしまう。例えば入力装置１がピッチ方向に傾いた場合、加速度センサ１６２からそれぞれ重力加速度の成分値が出力される。したがって、この重力加速度の各成分値の影響を除去しない場合には、ポインタ２の動きがユーザの感覚にそぐわない動きとなってしまう。

図２６は、加速度センサユニット１６への重力の影響を説明するための図である。図２６は、入力装置１をＺ方向で見た図である。

図２６（Ａ）では、入力装置１が基本姿勢とされ、静止しているとする。このとき、第１の加速度センサ１６１の出力は実質的に０であり、第２の加速度センサ１６２の出力は、重力加速度Ｇ分の出力とされている。しかし、例えば図２６（Ｂ）に示すように、入力装置１がロール方向に傾いた状態では、第１、第２の加速度センサ１６１、１６２は、重力加速度Ｇのそれぞれの傾き成分の加速度値を検出する。

この場合、特に、入力装置１が実際にＸ軸方向には動いていないにも関わらず、第１の加速度センサ１６１はＸ軸方向の加速度を検出することになる。この図２６（Ｂ）に示す状態は、図２６（Ｃ）のように入力装置１が基本姿勢にあるときに、加速度センサユニット１６が破線の矢印で示すような慣性力Ix、Iyを受けた状態と等価であり、加速度センサユニット１６にとって区別が付かない。その結果、加速度センサユニット１６は、矢印で示すような左に斜め下方向の加速度が入力装置１に加わったと判断し、入力装置１の実際の動きとは違った検出信号を出力する。しかも、重力加速度Ｇは常に加速度センサユニット１６に作用するため、加速度から速度を求めるための加速度の積分値は増大し、ポインタ２を斜め下方に変位させる量は加速度的に増大してしまう。図２６（Ａ）から図２６（Ｂ）に状態が移行した場合、本来、画面３上のポインタ２が動かないようにすることが、ユーザの直感に合った操作と言える。

図２７は、入力装置１がピッチ方向に振られたときにおける重力加速度の影響を説明するための図であり、入力装置１をＸ方向で見た図である。

例えば、図２７（Ａ）に示すような入力装置１の基本姿勢の状態から、図２７（Ｂ）に示すような、入力装置１がピッチ方向で回転して傾いたとき、入力装置１が基本姿勢にあるときの第２の加速度センサ１６２が検出する重力加速度Ｇが減少する。図２７（Ｃ）に示すように、入力装置１は、上のピッチ方向の慣性力Iと区別が付かない。

そこで、ユーザの操作による入力装置１の移動慣性成分（動きのみ）に着目した加速度値の時間変化率に比べ、その入力装置１の動きにより発生する重力加速度の成分値の時間変化率の方が小さいことを利用する。その重力加速度の成分値の時間変化率は、ユーザの操作による移動慣性成分値の時間変化率の１／１０のオーダーである。加速度センサユニット１６から出力される値は、その両者が合成された値である、すなわち、加速度センサユニット１６から出力される信号は、ユーザの操作による移動慣性成分値の時間変化率に、重力加速度の成分値である低周波成分値が重畳された信号となる。

したがって、ステップ１５０１では、加速度値が微分演算されることで、加速度の時間変化率が求められ、これにより、重力加速度の成分値の時間変化率が除去される。これにより、入力装置１の傾きによる重力加速度の分力の変化が生じる場合であっても、適切に回転半径を求めることができ、この回転半径から適切な速度値を算出することができる。

なお、上記低周波成分値には、重力加速度の成分値のほか、例えば加速度センサユニット１６の温度ドリフト、あるいは、ＤＣオフセット値が含まれる場合もある。

また、本実施の形態では、式（８）が用いられるので、ステップ１５０２では、角速度値ω_ψが２階微分され、高周波数域のノイズがその角速度の演算値に乗ってしまう。この｜Δ(Δω_ψ)｜が大きい場合問題ないが、小さい場合Ｓ／Ｎが悪化する。Ｓ／Ｎの悪化した｜Δ(Δω_ψ)｜が、ステップ１５０８でのＲ_ψ(ｔ)の算出に用いられると、Ｒ_ψ(ｔ)や速度値V_xの精度が劣化する。

そこで、ステップ１５０３では、ステップ１５０２で算出されたＹ軸周りの角速度の時間変化率Δ(Δω_ψ)が利用される。Δ(Δω_ψ)が閾値th1以下の場合、以前にメモリに記憶されたノイズの少ない回転半径Ｒ_ψ(ｔ)が読み出され（ステップ１５０７）、読み出された回転半径Ｒ_ψ(ｔ)がステップ１５０８における速度値V_xの算出に用いられる。

ステップ１５０９〜１５１４では、以上のステップ１５０３〜１５０８までの処理と同様に、ＭＰＵ１９は、Ｙ軸方向の速度値V_yを算出する。つまり、ＭＰＵ１９は、Ｘ軸周りの角速度の時間変化率の絶対値｜Δ(Δω_θ)｜が、閾値th1を超えるか否かを判定し（ステップ１５０９）、閾値th1を超える場合には、この角速度の時間変化率を用いてＸ軸周りの回転半径Ｒ_θ(ｔ)を算出する（ステップ１５１０）。

回転半径Ｒ_θ(ｔ)の信号は、ローパスフィルタに通され（ステップ１５１１）、メモリに記憶される（ステップ１５１２）。閾値th1以下である場合には、メモリに記憶された回転半径Ｒ_θ(ｔ)が読み出され（ステップ１５１３）、この回転半径Ｒ_θ(ｔ)に基いてピッチ方向の速度値V_yが算出される（ステップ１５１４）。

なお、本実施の形態では、ヨー方向及びピッチ方向の両方向について閾値を同じ値th1としたが、両方向で異なる閾値が用いられてもよい。

ステップ１５０３において、Δ(Δω_ψ)に代えて、角加速度値(Δω_ψ)が閾値に基き判定されてもよい。ステップ１５０９についても同様に、Δ(Δω_θ)に代えて、角加速度値(Δω_θ)が閾値に基き判定されてもよい。図２５に示したフローチャートでは、回転半径Ｒ(ｔ)を算出するために式（８）が用いられたが、式（８）が用いられる場合、角加速度値（Δω_ψ、Δω_θ）が算出されるので、角加速度値（Δω_ψ、Δω_θ）が閾値に基き判定されてもよい。

上記実施の形態では、２軸の加速度センサユニット、２軸の角速度センサユニットについて説明した。しかし、これに限られず、入力装置１は、例えば直交３軸の加速度センサ及び直交３軸の角速度センサの両方を備えていてもよいし、そのうちいずれか一方のみを備えていても、上述の各実施形態において示した処理を実現可能である。あるいは、入力装置１は、１軸の加速度センサ、または、１軸の角速度センサを備えている形態も考えられる。１軸の加速度センサまたは１軸の角速度センサが備えられる場合、典型的には、画面３で表示されるポインタ２のポインティングの対象が１軸上に複数配列されるような画面が考えられる。

あるいは、入力装置１は、加速度センサ、角速度センサの代わりとして、地磁気センサ、またはイメージセンサ等を備えていてもよい。

上記各実施の形態に係る入力装置は、無線で入力情報を制御装置に送信する形態を示したが、有線により入力情報が送信されてもよい。
上記各実施の形態では、入力装置の動きに応じて画面上で動くポインタ２を、矢印の画像として表した。しかし、ポインタ２の画像は矢印に限られず、単純な円形、角形等でもよいし、キャラクタ画像、またはその他の画像であってもよい。

センサユニット１７の、角速度センサユニット１５及び加速度センサユニット１６の検出軸は、上述のＸ’軸及びＹ’軸のように必ずしも互いに直交していなくてもよい。その場合、三角関数を用いた計算によって、互いに直交する軸方向に投影されたそれぞれの加速度が得られる。また同様に、三角関数を用いた計算によって、互いに直交する軸の周りのそれぞれの角速度を得ることができる。

上述の各実施形態では、入力装置１の動きをポインタ２の動きに変換して表示させる場合について説明した。しかし、これに限られず、入力装置１の動きを画面３上に表示される画像のスクロール動作、あるいは、ズーム動作に変換して表示させてもよい。

図３０は、文字７を含む画像６が画面３上に表示されている様子を示す図である。

まず、スクロールについて説明する。この場合、制御装置４０のＭＰＵ３５は、入力装置１から送信された２つの速度値（V_x、V_y）の情報に応じて、画像６内の文字７がスクロールするように表示を制御する。あるいは、ＭＰＵ３５は、第１の速度値V_x、第２の速度値V_yのうちいずれか一方の速度値に応じて、画像６内の文字７がスクロールするように表示を制御してもよい。

例えば、ユーザが入力装置１をピッチ方向へ振った場合、それに応じて画像６内で上下方向に文字７がスクロールし、ユーザが入力装置１をヨー方向に振った場合、それに応じて、文字７が横方向にスクロールする。入力装置１の操作方向と、文字７がスクロールする方向との関係は、適宜設定されればよい。

次に、ズームについて説明する。この場合、ＭＰＵ３５は、第１の速度値、または第２の速度値のいずれか一方の速度値に応じて画像６内の文字７が拡大、縮小するように画面３上の表示を制御する。例えば、入力装置１が基本姿勢の状態から、ユーザが手首を回転させ、上方へ入力装置１を振ると、画面３上での画像６内の文字７が拡大する。一方で、入力装置１が基本姿勢の状態から、ユーザが入力装置１を下方へ振ると画像内６の文字７が縮小される。入力装置１の操作方向と、拡大、縮小との関係は、適宜設定されればよい。

入力装置１の動きをスクロール動作、ズーム動作に変換する場合においても、上述の各実施形態と同様の処理を実行することで、上述の各実施形態と同様の作用効果を奏する。

本発明の一実施の形態に係る制御システムを示す図である。 本発明の一実施形態に係る入力装置を示す斜視図である。 入力装置の内部の構成を模式的に示す図である。 入力装置の電気的な構成を示すブロック図である。 表示装置に表示される画面の例を示す図である。 ユーザが入力装置を握った様子を示す図である。 入力装置の動かし方及びこれによる画面上のポインタの動きの典型的な例を説明するための図である。 センサユニットを示す斜視図である。 制御システムの動作を示すフローチャートである。 算出周期、送信周期及び描画周期の関係を示すタイミングチャートである。 入力装置の処理を示す図である。 制御装置の処理を示す図である。 比較例を示す図である。 比較例を示す図である。 他の実施の形態に係る制御システムが有する入力装置の動作を示す図である。 さらに別の実施形態に係る制御システムが有する入力装置の動作を示す図である。 さらに別の実施形態に係る制御システムのタイミングチャートである。 制御装置の動作を示すフローチャートである。 さらに別の実施の形態に係る制御システムのタイミングチャートである。 入力装置１の動作を示すフローチャートである。 さらに別の実施形態に係る制御装置が有する入力装置の動作を示すフローチャートである。 速度値と送信周期との関係についての一例を示す図である。 入力装置の動作を示すフローチャートである。 速度値の算出方法の基本的な考え方を説明するための図である。 入力装置の動作を示すフローチャートである。 加速度センサユニットへの重力の影響を説明するための図である。 入力装置がピッチ方向に振られたときにおける重力加速度の影響を説明するための図である。 送信周期と速度値との関係を示す図である。 送信周期と速度値との関係を示す図である。 文字を含む画像が画面上に表示されている様子を示す図である。 描画周期と速度値との関係を示す図である。 描画周期と速度値との関係を示す図である。

符号の説明

１…入力装置
２…ポインタ
３…画面
６…画像
７…文字
１０…筐体
１５…角速度センサユニット
１６…加速度センサユニット
１９、３５…ＭＰＵ
２０…水晶発振器
２１…送信機
２２…アンテナ
２３…操作部
４０…制御装置
１００…制御システム
１５１…第１の角速度センサ
１５２…第２の角速度センサ
１６１…第１の加速度センサ
１６２…第２の加速度センサ

Claims (29)

1. 入力装置の動きを検出し、前記動きに応じた検出信号を出力するセンサと、
   所定の算出周期で、前記検出信号に応じた、画面上に表示される画像の動きに対応する対応値を算出する算出手段と、
   前記算出周期よりも短い送信周期で、前記対応値を送信する送信手段と
   を具備する入力装置。
2. 請求項１に記載の入力装置であって、
   前記算出された前記対応値を記憶するメモリと、
   前記対応値が算出されるごとに、前記メモリに記憶された前記対応値を更新する更新手段とをさらに具備し、
   前記送信手段は、前記送信周期で、前記メモリに記憶された対応値を読み込み、前記対応値を送信する
   入力装置。
3. 請求項１に記載の入力装置であって、
   前記対応値が所定の閾値以下であるか否かを判定する判定手段と、
   前記対応値が前記閾値以下である場合、前記対応値の送信を規制する規制手段と
   をさらに具備する入力装置。
4. 入力装置の動きを検出し、前記動きに応じた検出信号を出力するセンサと、
   所定の送信周期で、前記検出信号に応じた、画面上に表示される画像の動きに対応する対応値を送信する送信手段と、
   前記送信周期を可変に制御する周期制御手段と
   を具備する入力装置。
5. 請求項４に記載の入力装置であって、
   前記周期制御手段は、前記対応値に応じて前記送信周期を可変に制御する入力装置。
6. 請求項５に記載の入力装置であって、
   前記対応値が所定の閾値以下であるか否かを判定する判定手段をさらに具備し、
   前記周期制御手段は、前記対応値が前記閾値以下である場合に、前記送信周期を延長するように前記送信周期を制御する入力装置。
7. 請求項６に記載の入力装置であって、
   前記周期制御手段は、前記対応値が前記閾値以下である場合に、前記対応値が小さくなるに従って、前記送信周期を延長するように前記送信周期を制御する入力装置。
8. 請求項６に記載の入力装置であって、
   前記判定手段は、前記対応値がゼロ、またはゼロに近い値以下であるか否かを判定し、
   前記周期制御手段は、前記対応値がゼロ、またはゼロに近い値以下である場合に、前記送信周期を無限大とするように前記送信周期を制御する入力装置。
9. 請求項５に記載の入力装置であって、
   前記対応値が所定の閾値以上であるか否かを判定する判定手段をさらに具備し、
   前記周期制御手段は、前記対応値が前記閾値以上である場合に、前記送信周期を延長するように前記送信周期を制御する入力装置。
10. 請求項９に記載の入力装置であって、
    前記周期制御手段は、前記対応値が前記閾値以上である場合に、前記対応値が大きくなるに従って、前記送信周期を延長するように前記送信周期を制御する入力装置。
11. 所定の受信周期で、画面上に表示される画像の動きに対応する対応値を受信する受信手段と、
    前記受信周期よりも短い描画周期で、前記対応値に応じて前記画像の動きを描画するように、前記画面の表示を制御する表示制御手段と
    を具備する制御装置。
12. 請求項１１に記載の制御装置であって、
    前記受信された前記対応値を記憶するメモリと、
    前記対応値が受信されるごとに、前記メモリに記憶された前記対応値を更新する更新手段とをさらに具備し、
    前記表示制御手段は、前記対応値が受信されてから次回の前記対応値が受信されるまで、前記メモリに記憶された前記対応値に応じて、前記描画周期で前記画像の動きを描画するように、前記画面の表示を制御する
    制御装置。
13. 請求項１２に記載の制御装置であって、
    前記メモリに記憶された対応値に基づいて回帰曲線を算出する曲線算出手段をさらに具備し、
    前記表示制御手段は、前記回帰曲線に応じて前記画像の動きを描画するように、前記画面の表示を制御する
    制御装置。
14. 請求項１２に記載の制御装置であって、
    前記対応値が受信されてから次回の前記対応値が受信されるまでの時間をカウントするカウント手段と、
    前記時間が所定時間以上であるか否かを判定する時間判定手段とをさらに具備し、
    前記表示制御手段は、前記時間が所定時間以上である場合に、前記画面上で前記画像の動きが停止するように前記画面の表示を制御する
    制御装置。
15. 画面上に表示される画像の動きに対応する対応値を受信する受信手段と、
    所定の描画周期で、前記対応値に応じて前記画像の動きを描画するように、前記画面の表示を制御する表示制御手段と、
    前記描画周期を可変に制御する周期制御手段と
    を具備する制御装置。
16. 請求項１５に記載の制御装置であって、
    前記周期制御手段は、前記対応値に応じて前記描画周期を可変に制御する制御装置。
17. 請求項１６に記載の制御装置であって、
    前記対応値が所定の閾値以下であるか否かを判定する判定手段をさらに具備し、
    前記周期制御手段は、前記対応値が前記閾値以下である場合に、前記描画周期を延長するように前記送信周期を制御する制御装置。
18. 請求項１７に記載の制御装置であって、
    前記周期制御手段は、前記対応値が前記閾値以下である場合に、前記対応値が小さくなるに従って、前記描画周期を延長するように前記描画周期を制御する制御装置。
19. 請求項１７に記載の制御装置であって、
    前記判定手段は、前記対応値がゼロ、またはゼロに近い値以下であるか否かを判定し、
    前記周期制御手段は、前記対応値がゼロ、またはゼロに近い値以下である場合に、前記描画周期を無限大とするように前記描画周期を制御する制御装置。
20. 請求項１６に記載の制御装置であって、
    前記対応値が所定の閾値以上であるか否かを判定する判定手段をさらに具備し、
    前記周期制御手段は、前記対応値が前記閾値以上である場合に、前記描画周期を延長するように前記描画周期を制御する制御装置。
21. 請求項２０に記載の制御装置であって、
    前記周期制御手段は、前記対応値が前記閾値以上である場合に、前記対応値が大きくなるに従って、前記描画周期を延長するように前記描画周期を制御する制御装置。
22. 入力装置の動きを検出し、前記動きに応じた検出信号を出力するセンサと、
    所定の算出周期で、前記検出信号に応じた、画面上に表示される画像の動きに対応する対応値を算出する算出手段と、
    前記算出周期よりも短い送信周期で、前記対応値を送信する送信手段とを有する入力装置と、
    前記送信された前記対応値を受信する受信手段と、
    前記対応値に応じて前記画像の動きを描画するように、前記画面の表示を制御する表示制御手段とを有する制御装置と
    を具備する制御システム。
23. 入力装置の動きを検出し、前記動きに応じた検出信号を出力するセンサと、
    所定の送信周期で、前記検出信号に応じた、画面上に表示される画像の動きに対応する対応値を送信する送信手段と、
    前記送信周期を可変に制御する周期制御手段とを有する入力装置と、
    前記送信された前記対応値を受信する受信手段と、
    前記対応値に応じて前記画像の動きを描画するように、前記画面の表示を制御する表示制御手段とを有する制御装置と
    を具備する制御システム。
24. 入力装置の動きを検出し、前記動きに応じた検出信号を出力するセンサと、
    前記検出信号に応じた、画面上に表示される画像の動きに対応する対応値を送信する送信手段とを有する入力装置と、
    所定の受信周期で、前記送信された前記対応値を受信する受信手段と、
    前記受信周期よりも短い描画周期で、前記対応値に応じて前記画像の動きを描画するように、前記画面の表示を制御する表示制御手段とを有する制御装置と
    を具備する制御システム。
25. 入力装置の動きを検出し、前記動きに応じた検出信号を出力するセンサと、
    前記検出信号に応じた、画面上に表示される画像の動きに対応する対応値を送信する送信手段とを有する入力装置と、
    前記送信された前記対応値を受信する受信手段と、
    所定の描画周期で、前記対応値に応じて前記画像の動きを描画するように、前記画面の表示を制御する表示制御手段と、
    前記描画周期を可変に制御する周期制御手段とを有する制御装置と
    を具備する制御システム。
26. 入力装置の動きを検出して前記動きに応じた検出信号を出力し、
    所定の算出周期で、前記検出信号に応じた、画面上に表示される画像の動きに対応する対応値を算出し、
    前記算出周期よりも短い送信周期で、前記対応値を送信するように、前記入力装置を制御する
    制御方法。
27. 入力装置の動きを検出して前記動きに応じた検出信号を出力し、
    所定の送信周期で、前記検出信号に応じた、画面上に表示される画像の動きに対応する対応値を送信し、
    前記送信周期を可変に制御する
    制御方法。
28. 所定の受信周期で、画面上に表示される画像の動きに対応する対応値を受信し、
    前記受信周期よりも短い描画周期で、前記対応値に応じて前記画像の動きを描画するように、前記画面の表示を制御する
    制御方法。
29. 画面上に表示される画像の動きに対応する対応値を受信し、
    所定の描画周期で、前記対応値に応じて前記画像の動きを描画するように、前記画面の表示を制御し、
    前記描画周期を可変に制御する
    制御方法。

Images