JP2014167800A - 制御装置、入力装置、制御システム、制御方法及びハンドヘルド装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】入力装置が画面の端部から画面の外側へ動いたときに、ポインタの表示位置と入力装置の相対位置のずれが発生することを防止し、ユーザが直感的な操作感を得ることができる制御装置、入力装置、制御システム、制御方法及びハンドヘルド装置を提供する。
【解決手段】実画面95だけでなく、その実画面95の周囲に設定された仮想画面105においても、仮想ポインタ2'の座標が生成され、記憶される。これにより、ユーザは、例えば実画面95の外側で入力装置1が動いた分だけ、入力装置を例えば逆方向に動かすことにより、実画面95の境界ラインに到達したポインタ2の実画面95上での移動を再開させることができる。これにより、狭い画面に束縛されることがなく、擬似的な絶対座標系でポインタの座標値が生成されるので、ユーザは、直感的にストレスなく入力装置1を操作することができる。
【選択図】図14
【解決手段】実画面95だけでなく、その実画面95の周囲に設定された仮想画面105においても、仮想ポインタ2'の座標が生成され、記憶される。これにより、ユーザは、例えば実画面95の外側で入力装置1が動いた分だけ、入力装置を例えば逆方向に動かすことにより、実画面95の境界ラインに到達したポインタ2の実画面95上での移動を再開させることができる。これにより、狭い画面に束縛されることがなく、擬似的な絶対座標系でポインタの座標値が生成されるので、ユーザは、直感的にストレスなく入力装置1を操作することができる。
【選択図】図14
Description
本発明は、画面上のポインタの表示を制御する制御装置、入力装置、制御システム、制御方法及びハンドヘルド装置に関する。
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ポインティングデバイスが多種提案されている(例えば、特許文献1、2参照)。
例えば、マウスカーソルが画面の端部に表示されると、そのマウスカーソルを含む画像が、その画面より外側の仮想画面を含む画像に切り替えられる、画面の表示位置の制御方法が開示されている(例えば、特許文献3参照)。これにより、マウスカーソルが画面の端部にあったとしてもユーザはそれを見つけやすいという効果が得られる。
上記各特許文献1〜3の技術では、ポインティングデバイスの位置と画面の位置とが相対的である。したがって、例えばユーザのそのポインティングデバイスを持つ手がどこにあっても、画面上のポインタの位置が決定される。しかし、ポインティングデバイスが指し示す方向とポインタの表示位置とがずれている場合、ストレスを感じることがある。例えば、レーザポインタのような感覚でポインタを操作したいと考える人にとっては、その傾向が高いと考えられる。
また、ユーザはポインタの位置を意識して操作しないと画面から外れてどこにポインタがあるのか分かり難いといった問題もある。特に、画面上のメニュー図形が画面の端部に表示される場合、ユーザがそのメニュー図形の範囲をポインティングしている時に、ポインタが画面の端部まで移動し、ポインタはそれ以上移動しないにも関わらず、ユーザはポインティングを移動させ続けようとする。そのため、ポインタの表示位置とポインティングデバイスの相対位置がずれ、ユーザが違和感を持つことがある。
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、入力装置が画面の端部から画面の外側へ動いたときに、ポインタの表示位置と入力装置の相対位置のずれが発生することを防止し、ユーザが直感的な操作感を得ることができる制御装置、入力装置、制御システム、制御方法及びハンドヘルド装置を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明に係る制御装置は、入力装置の動きに応じた入力情報に基き、ポインタの表示を制御する制御装置であって、表示される実画面上の第1の座標系における、前記入力情報に応じた前記ポインタの位置を示す第1の座標情報を生成し、前記実画面の周囲に設定された仮想画面上の、前記第1の座標系に関連付けられた第2の座標系における、前記入力情報に応じた前記ポインタの位置を示す第2の座標情報を生成する生成手段と、前記生成された第1及び第2の座標情報に応じて前記実画面上で前記ポインタの表示を制御する表示制御手段とを具備する。
本発明では、実画面だけでなく、その実画面の外側に設定された仮想画面においても、ポインタの座標情報(第2の座標情報)が生成される。つまり、狭い実画面に束縛されることがなく、擬似的な絶対座標系でポインタの座標値が生成される。これにより、仮想画面上での移動座標の積算位置から再度ポインタを実画面上で表示させることができるので、ユーザにとって直感的にストレスなく入力装置を操作することができる。
第2の座標系が第1の座標系に関連付けられているとは、例えば第2の座標系と第1の座標系とが重なり合う場合、または、第2の座標系が第1の座標系に連続する場合等を意味する。
第1及び第2の座標系のスケール(座標の目盛)は、典型的には実質的に同じであるが、異なっていてもよい。
入力装置は、平面操作型の入力装置であってもよいし、後述する空間操作型の入力装置であってもよい。
上記ポインタは、いわゆるカーソルと称されるような定形性を有するものだけに限られず、画面上に表示されたアイコン等のUIを選択することが可能な種々の形態のものが含まれる。例えば、上記ポインタは、常に定形で表示されるものに限られず、UIの選択操作が可能な領域に到達したときにそのポインタ位置が顕在化する形態も含まれる。
制御装置は、前記入力装置による選択操作の対象となる選択操作領域の、前記仮想画面上の仮想表示領域を、前記第2の座標系に対応付けることで、前記仮想表示領域を記憶する記憶手段と、前記生成された第2の座標情報が、前記仮想表示領域内にあるか否かを判定する判定手段と、前記生成された第2の座標情報が、前記仮想表示領域内にある場合、前記選択操作の対象を制御する選択制御手段とをさらに具備する。これにより、ユーザが仮想画面上をポインティング操作するときに、選択操作領域の仮想表示領域でポインティング操作することで、選択対象を選択することができる。
上記本発明では、選択操作領域のすべてが仮想表示領域であってもよい。あるいは、前記表示制御手段は、前記選択操作領域のうち、前記実画面上の、前記仮想表示領域に隣接する実表示領域の画像データを生成してもよい。さらに、実表示領域の画像データは、実画面の一部に常に表示されてもよい。例えば、ポインタが実画面上の選択操作領域内に表示されている状態で、ユーザが入力装置の操作により、ポインタが実画面から外れ仮想画面に入るようにポインティングしたとする。この場合、その仮想画面上にもその選択操作領域(仮想表示領域)が第2の座標系に対応付けられて設定されているため、ユーザは、仮想画面上でポインティング操作することで、選択対象を選択することができる。
選択操作領域における選択対象は、例えば、音量選択(音量コントロール)、放送番組等のチャンネル選択、画像の再生または停止の選択、早送りまたは巻き戻しの選択、実画面上で流れるように表示される1つ1つの画像の選択(いわゆるスクロール機能)、その他様々なメニュー画面の選択項目となり得る対象である。
選択制御手段による制御時は、ポインタの位置は、仮想画面のどこにあってもかまわない。ユーザが選択操作しているときに、ポインタの位置が、選択操作領域の仮想表示領域内から、仮想画面上の、仮想表示領域以外の領域に出たとしても、選択制御手段による制御が継続されてもよい。
実画面上の選択操作領域である実表示領域は、実画面上に常に表示される場合に限られない。すなわち、前記表示制御手段は、前記第2の座標情報が前記仮想表示領域内にあると前記判定手段が判定したとき、前記実表示領域を前記実画面上に表示させてもよい。これにより、ユーザの意図を反映した選択操作領域の表示制御を行うことが可能となる。
前記選択制御手段は、前記第1の座標系の端部のラインであって前記第2の座標系との境界となる境界ラインからの、前記生成される第2の座標情報の距離に応じて、前記選択操作によるスイッチング速度を可変に制御する。これにより、ユーザの直感に合った選択操作が可能となる。
スイッチング速度とは、例えば、選択対象が音量であれば音量の変更速度、選択対象がチャンネルであればチャンネルの変更速度等であり、その他、再生速度、早送り速度、スクロール速度等である。
前記記憶手段は、複数の前記選択操作領域のそれぞれの前記仮想表示領域を、前記第2の座標系に対応付けることで、複数の前記仮想表示領域を記憶する。この場合、表示制御手段は、複数の前記選択操作領域のそれぞれの仮想表示領域の画像データを出力してもよいし、複数の選択操作領域のうちポインタの表示位置に対応する一部の仮想表示領域の画像データのみを出力してもよい。
前記表示制御手段は、前記入力情報が、前記第1の座標系の端部のラインであって前記第2の座標系との境界となる境界ライン上の位置に対応する第1の入力値から、前記第2の座標系の、前記境界ラインに隣接する領域上の位置に対応する第2の入力値に変わったとき、前記境界ライン上に前記ポインタが表示されるように、前記ポインタの表示を制御する。本発明では、第2の座標情報が生成されているときは、表示制御手段は、その境界ライン上にポインタを静止させて表示させてもよいし、後述する発明のように、その境界ライン上でポインタを移動させて表示させてもよい。
例えば、境界ラインはマクロ的に見て、典型的には直線であるが、曲線であってもよい。第1の入力値は、境界ライン上の座標に対応する値である場合、または、実画面上の、境界ライン以外の座標に対応する値である場合が挙げられる。
前記表示制御手段は、前記生成手段により生成される前記第2の座標情報に応じて、前記境界ライン上で前記第1の座標値を更新することで、前記ポインタを前記境界ライン上で移動させるように前記ポインタの表示を制御する。これにより、ユーザは、入力装置により仮想画面上をポインティングしている場合に、実画面上の境界ライン上で表示されるポインタの位置を見ることで、縦方向または横方向でその仮想画面上のどの位置をポインティングしているかを認識することができる。
前記表示制御手段は、前記第2の入力値の変化に応じて、前記境界ライン上の前記ポインタの表示態様を変化させてもよい。これにより、ポインタが仮想画面内に位置していること、及び、ポインタが仮想画面内のどの辺りに位置しているかをユーザに認識させることが可能となる。ポインタの表示態様の変化には、ポインタの表示色の変化、ポインタの変形、アニメーション化などが含まれる。
前記表示制御手段は、前記第1の座標系に前記ポインタが位置することを示す前記入力情報の第1の入力値から、前記第2の座標系に前記ポインタが位置することを示す前記入力情報の第2の入力値に、前記入力情報が変わったとき、前記ポインタの状態を、前記入力情報に非相関な処理を実行するための信号を発生してもよい。
非相関な処理とは、ポインタの表示を消す処理、ポインタを表示させたり消したりする(点滅)処理、ポインタを実画面上で静止させる処理、ポインタを特定の記号または図形に変更する処理、あるいは、ポインタが入力情報に関わらず特定の動きをする処理等が挙げられる。
制御装置は、前記生成された第1の座標情報が、前記第1の座標系の端部のラインであって前記第2の座標系との境界となる境界ライン上にあるか否かを判定する判定手段と、前記第1の座標情報が前記境界ライン上にある場合、前記生成手段による前記第2の座標情報の生成を開始させる開始手段とをさらに具備する。
例えば、制御装置は、境界ラインの座標データを記憶しておき、判定手段は、生成された第1の座標情報が記憶された座標データのうち、いずれか1つに一致するか否かにより判定すればよい。
あるいは、制御装置は、上記したように生成された第1の座標情報が、境界ライン上になくても、上記選択操作領域の第2の領域内にある場合に、生成手段による第2の座標情報の生成を開始させてもよい。
制御装置は、前記入力装置のボタン操作に応じて出力されるコマンド信号を受信する受信手段と、前記受信されたコマンド信号に基いて、前記ポインタの位置を前記実画面上の所定の基準位置に対応させる校正手段とをさらに具備してもよい。例えば、ポインタが仮想画面の外側の領域にまで到達するほど入力装置が大きく移動操作された場合、画面上でのポインタの位置のずれが生じ得る。この場合、上記校正手段によりポインタ位置の校正処理が実行されることで、ポインタの表示位置のずれを解消でき、ユーザによる直感的なポインタの移動操作性を確保することができる。
前記表示制御手段は、前記ポインタが前記基準位置に表示されたときに、前記ポインタを一時的に強調表示するようにしてもよい。これにより、ユーザに対して、ポインタの位置が校正されたことを認識させることが可能となる。上記強調表示には、ポインタのハイライト表示や拡張表示などが含まれる。
例えば、前記入力装置は、前記入力装置の加速度値及び前記入力装置の角速度値のうち少なくとも一方に基づき、前記入力装置の速度値を生成し、前記速度値の情報を送信する空間操作型の入力装置であり、前記制御装置は、前記送信された速度値の情報を前記入力情報として受信する受信手段をさらに具備する。
角速度値のみに基き、速度値が生成される場合、例えば、角速度値を速度値とみなして出力することができる。
加速度値のみに基き、速度値が生成される場合、加速度値が積分演算されることにより速度値が生成されればよい。
入力装置が角度センサを備える場合、その角度センサにより得られる角度値が微分演算されることで、角速度値が得られる。入力装置が、角加速度センサを備える場合、その角加速度センサにより得られる角加速度値を積分演算することで、角速度値が得られる。
前記入力装置は、前記入力装置の加速度値及び前記入力装置の角速度値のうち少なくとも一方の情報を送信する空間操作型の入力装置であり、前記制御装置は、受信手段と、算出手段とをさらに具備することができる。前記受信手段は、前記送信された加速度値及び角速度値のうち少なくとも一方の情報を受信する。前記算出手段は、前記受信された加速度値及び角速度値のうち少なくとも一方の情報に基き、前記入力装置の速度値を算出する。この場合、前記生成手段は、前記算出された速度値の情報を前記入力情報として、前記入力情報に応じた前記第1及び第2の座標情報を生成する。
本発明に係る入力装置は、ポインタの表示を制御する入力装置であって、筐体と、前記筐体の動きを検出し、前記筐体の動きに応じた入力情報を生成する入力情報生成手段と、表示される実画面上の第1の座標系における、前記入力情報に応じた前記ポインタの位置を示す第1の座標情報を生成し、前記実画面の周囲に設定された仮想画面上の、前記第1の座標系に関連付けられた第2の座標系における、前記入力情報に応じた前記ポインタの位置を示す第2の座標情報を生成する生成手段と、前記生成された第1及び第2の座標情報に応じて前記実画面上で前記ポインタの表示を制御する表示制御手段とを具備する。
本発明に係る制御システムは、ポインタの表示を制御する制御システムであって、入力装置と制御装置とを具備する。入力装置は、筐体と、前記筐体の動きを検出し、前記筐体の動きに応じた入力情報を生成する入力情報生成手段と、前記入力情報を送信する送信手段とを有する。制御装置は、表示される実画面上の第1の座標系における、前記入力情報に応じた前記ポインタの位置を示す第1の座標情報を生成し、前記実画面の周囲に設定された仮想画面上の、前記第1の座標系に関連付けられた第2の座標系における、前記入力情報に応じた前記ポインタの位置を示す第2の座標情報を生成する生成手段と、前記生成された第1及び第2の座標情報に応じて前記実画面上で前記ポインタの表示を制御する表示制御手段とを有する。
本発明に係る制御方法は、入力装置の動きに応じた入力情報に基き、ポインタの表示を制御する制御方法であって、表示される実画面上の第1の座標系における、前記入力情報に応じた前記ポインタの位置を示す第1の座標情報を生成し、前記生成された第1及び第2の座標情報に応じて前記実画面上で前記ポインタの表示を制御し、前記実画面の周囲に設定された仮想画面上の、前記第1の座標系に関連付けられた第2の座標系における、前記入力情報に応じた前記ポインタの位置を示す第2の座標情報を生成する。
本発明に係るハンドヘルド装置は、筐体と、表示部と、前記筐体の動きを検出し、前記筐体の動きに応じた入力情報を生成する入力情報生成手段と、前記表示部に表示される実画面上の第1の座標系における、前記入力情報に応じた前記ポインタの位置を示す第1の座標情報を生成し、前記実画面の周囲に設定された仮想画面上の、前記第1の座標系に関連付けられた第2の座標系における、前記入力情報に応じた前記ポインタの位置を示す第2の座標情報を生成する生成手段と、前記生成された第1及び第2の座標情報に応じて前記実画面上で前記ポインタの表示を制御する表示制御手段とを具備する。
以上のように、本発明によれば、入力装置が画面の端部から画面の外側へ動いたときに、ポインタの表示位置と入力装置の相対位置のずれが発生することを防止し、ユーザが直感的な操作感を得ることができる。
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及び空間操作型入力装置1を含む。
図2は、空間操作型入力装置1を示す斜視図である。これ以降の説明では、空間操作型入力装置を、単に、入力装置という。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ている。入力装置1は、筐体10、筐体10の上部に設けられた例えば2つのボタン11、12、回転式のホイールボタン13等の操作部を備えている。筐体10の上部の中央よりに設けられたボタン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の機能を有し、ボタン11に隣接するボタン12は右ボタンの機能を有する。
例えば、ボタン11を長押して入力装置1を移動させることにより「ドラッグアンドドロップ」、ボタン11のダブルクリックによりファイルを開く操作、ホイールボタン13により画面3のスクロール操作が行われるようにしてもよい。ボタン11、12、ホイールボタン13の配置、発行されるコマンドの内容等は、適宜変更可能である。
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、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、便宜上、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。本明細書中では、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、地球上で静止した座標系、つまり慣性座標系をX軸、Y軸、Z軸で表す。X'軸(ピッチ軸)及びY'軸(ヨー軸)を含む平面が加速度検出面、つまり回路基板25の主面に実質的に平行な面(以下、単に検出面という。)である。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、送受信機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は、センサユニット17による検出信号、操作部による操作信号等を入力し、これらの入力信号に応じた所定の制御信号を生成するため、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。MPU19の代わりに、DSP(Digital Signal Processor)、FPGA(Field Programmable Gate Array)等が用いられてもよい。
典型的には、センサユニット17が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。
送受信機21は、MPU19で生成された制御信号(入力情報)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。また、送受信機21は、制御装置40から送信された各種の信号を受信することも可能となっている。
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、MPU35(あるいはCPU)、RAM36、ROM37、ビデオRAM41、表示制御部42、アンテナ39及び送受信機38等を含む。
送受信機38は、入力装置1から送信された制御信号(入力情報)を、アンテナ39を介して受信する。また、送受信機38は、入力装置1へ所定の各種の信号を送信することも可能となっている。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、入力装置1に専用の機器に限られず、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し、このようなディスプレイと上記制御装置40とが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等のUIが表示されている。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。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、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や電源スイッチ等の操作部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、あるいは操作部を操作することにより、その入力情報が制御装置40に出力され、制御装置40によりUI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)(ピッチ軸)及び垂直軸(Y軸)(ヨー軸)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、またはピッチ方向に振る。このとき、第2の加速度センサ162は、Y軸方向の加速度(第2の加速度)を検出し、第1の角速度センサ151は、角度関連値としてY軸の周りの角速度(第1の角速度)ωψを検出する。これらの検出値に基き、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、またはヨー方向に振る。このとき、第1の加速度センサ161は、X軸方向の加速度(第1の加速度)を検出し、第2の角速度センサ152は、角度関連値としてX軸の周りの角速度(第2の角速度)ωθを検出する。これらの検出値に基き、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の基本的な動作を説明する。図9は、その動作を示すフローチャートである。
入力装置1に電源が投入される。例えば、ユーザが入力装置1または制御装置40に設けられた電源スイッチ等を入れることにより、入力装置1に電源が投入される。電源が投入されると、角速度センサユニット15から2軸の角速度信号が出力される。MPU19は、この2軸の角速度信号による第1の角速度値ωψ及び第2の角速度値ωθを取得する(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ax及び第2の加速度値ayを取得する(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。初期姿勢は、図7に示した基本姿勢である場合もあるし、あるいは、図11または図12に示したように、スタンド姿勢の場合もある。
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。
なお、図9等では、角速度センサユニットにより角速度信号を取得した後に加速度センサユニットにより加速度信号を取得する態様とされている。しかし、この順番に限定されるものではなく、加速度信号を取得した後に角速度信号を取得する態様とすることも可能であり、加速度信号と角速度信号を並列に(同時に)取得する態様とすることも可能である。(以下、図10において同様。)
MPU19は、加速度値(ax、ay)及び角速度値(ωψ、ωθ)に基いて、所定の演算により速度値(第1の速度値Vx、第2の速度値Vy)を算出する(ステップ103)。第1の速度値VxはX軸に沿う方向の速度値であり、第2の速度値VyはY軸に沿う方向の速度値である。この点において、少なくともセンサユニット17、または、MPU19及びセンサユニット17は、ポインタ2を画面3上で移動させるための、筐体10の動きに応じた入力情報を生成する入力情報生成手段として機能する。
速度値(Vx、Vy)の算出方法として、本実施形態では、MPU19は、加速度値(ax、ay)を、角加速度値(Δωψ、Δωθ)で割ることで入力装置1の動きの回転半径(Rψ、Rθ)を求める。この場合、その回転半径(Rψ、Rθ)に角速度値(ωψ、ωθ)が乗じられることにより速度値(Vx、Vy)を得ることができる。回転半径(Rψ、Rθ)は、加速度の変化率(Δax、Δay)を、角加速度の変化率(Δ(Δωψ)、Δ(Δωθ))で割ることで求められてもよい。
上記算出方法により、速度値が算出されることで、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。
なお、速度値(Vx、Vy)は、必ずしも上記算出方法により、算出されなくてもよい。例えば、MPU19は、例えば加速度値(ax、ay)を積分して速度値を求め、かつ、角速度値(ωψ、ωθ)をその積分演算の補助して用いる方法が採用されてもよい。あるいは、加速度値(ax、ay)が単純に積分されて速度値(Vx、Vy)が算出されても構わない。あるいは、検出された角速度値(ωψ、ωθ)をそのまま筐体の速度値(Vx、Vy)として用いてもよい。検出された角速度値(ωψ、ωθ)を時間微分することで角加速度値(Δωψ、Δωθ)を求めることができ、これを筐体の加速度値として用いることも可能である。
上記算出方法により、速度値が算出されることで、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。
なお、速度値(Vx、Vy)は、必ずしも上記算出方法により、算出されなくてもよい。例えば、MPU19は、例えば加速度値(ax、ay)を積分して速度値を求め、かつ、角速度値(ωψ、ωθ)をその積分演算の補助して用いる方法が採用されてもよい。あるいは、加速度値(ax、ay)が単純に積分されて速度値(Vx、Vy)が算出されても構わない。あるいは、検出された角速度値(ωψ、ωθ)をそのまま筐体の速度値(Vx、Vy)として用いてもよい。検出された角速度値(ωψ、ωθ)を時間微分することで角加速度値(Δωψ、Δωθ)を求めることができ、これを筐体の加速度値として用いることも可能である。
MPU19は、求めた速度値(Vx、Vy)の情報を、入力情報として送受信機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及び送受信機38を介して、速度値(Vx、Vy)の情報を受信する(ステップ105)。入力装置1は、所定のクロックごとに、つまり単位時間ごとに速度値(Vx、Vy)を送信するので、制御装置40は、これを受信し、単位時間ごとのX軸及びY軸方向の変位量を取得することができる。
MPU35は、下の式(1)、(2)より、取得した単位時間当りのX軸及びY軸方向の変位量に応じた、ポインタ2の画面3上における座標値(X(t)、Y(t))(座標情報)を生成する(ステップ106)(生成手段)。この座標値の生成により、MPU35は、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)。
X(t) =X(t-1)+Vx・・・(1)
Y(t) =Y(t-1)+Vy・・・(2)。
Y(t) =Y(t-1)+Vy・・・(2)。
図9では、入力装置1が主要な演算を行って速度値(Vx、Vy)を算出していた。図10に示す実施の形態では、制御装置40が主要な演算を行う。
図10に示すように、ステップ201及び202は、ステップ101及び102と同様の処理である。入力装置1が、例えばセンサユニット17から出力された2軸の加速度値及び2軸の角速度値である検出値の情報を制御装置40に送信する(ステップ203)。制御装置40のMPU35は、この検出値の情報を受信し(ステップ204)、ステップ103、106及び107と同様の処理を実行する(ステップ205〜207)。
次に、本発明の一実施の形態の主要な部分について説明する。
図11は、上記制御装置40にその表示が制御される、表示装置5が表示する画面の一例を示す図である。
制御装置40のMPU35は、実画面95及びこの実画面95上でのポインタ2の表示を制御する。また、MPU35は、実画面95の周囲に設定された仮想画面105上でのポインタ2の動きを制御する。
実画面95は、表示装置5が実際に表示する画面である。仮想画面105は、表示装置5に表示されず、制御装置40が記憶する仮想的な画面である。実画面95の横及び縦のピクセル数がそれぞれXr、Yrとされている。仮想画面105の横及び縦のピクセル数がそれぞれXv、Yvとされている。
(Xr,Yr)としては、例えば(1280,1024)、(1920,1080)、(2048,1152)等、様々であり、これらに限られない。
(Xv,Yv)としては、(Xr,Yr)より大きければよく、例えば(Xr,Yr)が(800,600)のとき、(Xv,Yv)は例えば(1280,1024)またはそれ以上(またはそれ以下)の大きさである。あるいは、(Xr,Yr)が(1920,1080)のとき、(Xv,Yv)は(3920,3080)等である。しかし、(Xr,Yr)と(Xv,Yv)との組み合わせは何でもよい。
MPU35は、実画面95上でのポインタ2の座標値を生成する場合、実画面95上の直交座標系(第1の座標系)を用いて座標値を生成する。また同様に、MPU35は、仮想画面105上でのポインタ2の座標値を生成する場合、仮想画面105上の直交座標系(第2の座標系)を用いて座標値を生成する。少なくとも実画面95の端部のラインであって、第2の座標系との境界ライン(後述する)上の座標は、第1及び第2の座標系が重なり合うように設定されてもよい。
第2の座標系は、第1の座標系に連続する(あるいは第1の座標系に相対的な)座標系である。例えば、実画面95の4つのコーナの座標値がそれぞれ(0, 0)、(x1, 0)、(0, y1)、(x1, y1)であるとする。仮想画面105の4つのコーナの座標値がそれぞれ(-x2, -y2)、(x1+x2, -y2)、(-x2, y1+y2)、(x1+x2, y1+y2)であるとする。この場合、仮想画面105は、横方向でx2の数倍のピクセル数分、実画面95より大きく、縦方向でy2の数倍のピクセル数分、実画面95より大きくなる。MPU35は、この実画面95及び仮想画面105の第1及び第2の座標系のデータを、ROM37、RAM36、またはその他のメモリに格納する。
あるいは、MPU35は、第2の座標系の少なくとも一部の領域が第1の座標系と重なり合う座標系であるとして、両座標系のデータをメモリに格納してもよい。すなわち、実画面95の第1の座標系のデータと、この実画面95の座標範囲の一部(例えば端部の境界ライン)または全部を含む仮想画面105の第2の座標系のデータを、メモリに格納してもよい。
なお、以降では、実画面95及び仮想画面105を含む画面を全体画面155という。
図12は、このような制御システム100をユーザが利用する場合に、ユーザは、入力装置1の空間での位置と、全体画面155上でのポインタ2の位置との関係を決定するためのキャリブレーション作業を説明するための図である。
例えば、制御装置40のMPU35は、実画面95上の一部、例えば中心位置に所定の図形またはマーク(以下、キャリブレーションマークという。)96を表示する。このキャリブレーションマーク96は、ある所定のピクセル範囲(領域)に表示されるものである。キャリブレーションマーク96の表示位置(基準位置)は、実画面95の中心位置に限られず、例えば実画面95の4つのコーナ97のうち少なくとも1つであってもよい。あるいは、キャリブレーションマーク96の表示位置は、中央位置と、4つのコーナ97のうち少なくとも1つとの2点以上であってもよい。
例えば少なくとも2点のキャリブレーションマーク96によるキャリブレーションにより、次のような効果も得られる。MPU35は、その2点間のピクセル数と、2点間のポインタの移動速度(またはその積分値)とを対比することで、入力装置1の移動速度に対する、その移動分のピクセル数等のキャリブレーションをすることもできる。すなわち、ユーザがどれくらいの速度で(またはどれくらいの距離で)入力装置1を動かせば、ポインタがどれくらいの距離(ピクセル数)を移動するかのキャリブレーションが可能となる。その結果、ユーザの操作感をさらに向上させることができる。
ユーザは、例えば図7に示したような基本姿勢で入力装置1を握り、筐体10を動かすことで、入力装置1をキャリブレーションマーク96の表示位置へ向ける。ユーザは、入力装置1をキャリブレーションマーク96に向けた状態で、例えばボタン11、またはその他のボタン等を押すことにより、入力装置1から決定コマンド信号を発生させる。
決定コマンド信号は、制御装置40に送信され、制御装置40はこれを受信する。制御装置40のMPU35は、入力装置1がキャリブレーションマーク96に向けられた状態で決定コマンド信号を受信すると、ポインタ2の位置をキャリブレーションマーク96に対応させる処理を実行する(校正手段)。その結果、ポインタ2がキャリブレーションマーク96の表示位置へ表示される(あるいは移動する)。MPU35は、現在のポインタ2の位置が、実画面95の中央位置であることを示す信号としてこれをメモリに記憶する。これにより、MPU35は、入力装置1の動きが、実画面95に対しては空間で擬似的に絶対位置を示すものとしてポインタ2の動きを制御する。すなわち、入力装置1と全体画面155との位置関係は相対的となるが、入力装置1は、実画面95に対しては空間で絶対的な位置関係になる。
なお、上記と同様な方法により、実画面95上の四隅のいずれか又は全部の位置にキャリブレーションマークを表示させることで、当該位置におけるポインタ2の表示位置を校正してもよい。
MPU35は、ポインタ2がキャリブレーションマーク96上に表示されたときに、ポインタ2を一時的に強調表示させてもよい。これにより、ポインタ2の表示位置が校正されたことをユーザに認識させることができる。ポインタ2の強調表示としては、ポインタ2のハイライト表示、拡張表示などが含まれる。
なお、制御装置40は、例えば表示装置5に電気的に接続された時点で、表示装置5のデバイス情報(画面情報、その他の書誌的情報等)を取得する。
次に、制御装置40が、このような実画面95及び仮想画面105を用いてポインタ2の動きを制御するときの動作について説明する。図13は、そのフローチャートである。
上記のようにキャリブレーションが終了し、MPU35は、入力装置1からの入力情報に基き生成したポインタ2の座標値が、第1の座標系の境界ラインに達したか否かを判定する(ステップ301)。
境界ラインとは、第1の座標系の端部のラインであって、第2の座標系との境界のラインである。図11では、座標(0,0)から(x1,0)まで、及び、(0,y1)から(x1,y1)までの横の2本のライン(+Y及び-Y)と、また、座標(0,0)から(0,y1)まで、及び、(x1,0)から(x1,y1)までの縦の2本のライン(-X及び+X)のうち、いずれか1つのラインである。
あるいは、境界ラインは、ある程度の幅を持ったライン、つまり、2以上のピクセル分の幅を持つラインとして設定されてもよい。
MPU35は、ステップ301で、ポインタ2の座標値が第1の座標系の境界ラインに達しない場合、ステップ302に進む。ステップ302では、MPU35は、ポインタ2は第1の座標系にあるので、その座標値に応じてポインタ2を表示する。
以降の説明では、理解を容易にするため、実画面95上で表示されるポインタ2を実ポインタという場合もある。また、仮想画面105上で管理されるポインタを仮想ポインタ2'という場合もある。
ステップ301で、ポインタ2の座標値が第1の座標系の境界ラインに達した場合、MPU35は、実ポインタ2と仮想ポインタ2'とを別管理する(ステップ303)。本実施の形態では、MPU35は、ステップ303では、第2の座標系による仮想ポインタ2'の座標値の生成を開始し、実ポインタを境界ラインで表示させたまま、第2の座標系で仮想ポインタ2'の座標管理を行う。
MPU35は、ポインタ2の座標値が4つの境界ライン-Y、-X、+Y、+Xのうちどの境界ラインに属する座標値であるかを判定する(ステップ304、306、308)。
その座標値が境界ライン-Yに属する場合、仮想ポインタ2'の座標値(xa,0-δy)をメモリに記憶する。また、その場合、実ポインタ2の座標値を(xa,0)として表示する(ステップ305)。ここで、xaは変化する値である。
図15は、例えば座標値が、第1の座標系から境界ライン-Yを超えて第2の座標系に入ったときの、仮想ポインタ2'及び実ポインタ2の動きを示す図である(ステップ304及び305に対応)。この場合、境界ライン-Y上にある実ポインタ2(x,0)が、-δx、-δyだけ動いた様子が示されている。この場合も同様に、MPU35は、実ポインタ2の座標値を(x,0)から(x-δx,0)に移動するようにポインタ2の表示を制御する。
その座標値が境界ライン-Xに属する場合、仮想ポインタ2'の座標値(0-δx,ya)をメモリに記憶する。また、その場合、実ポインタ2の座標値を(0,ya)として表示する(ステップ307)。ここで、yaは変化する値である。
図14は、例えば生成された座標値が、第1の座標系から境界ライン-Xを超えて第2の座標系に入ったときの、仮想ポインタ2'及び実ポインタ2の動きを示す図である(ステップ306及び307に対応)。この場合、境界ライン-X上にある実ポインタ2(0,y)が、-δx、+δyだけ動いた様子が示されている。(入力装置1からの入力情報の第1の入力値に対応する座標値から、第2の入力値に対応する座標値まで動いた様子が示されている。)この場合、MPU35は、実ポインタ2の座標値を(0,y)から(0,y+δy)に移動するようにポインタ2の表示を制御する。すなわち、境界ライン-X上にある実ポインタ2の座標値は、仮想画面105上の仮想ポインタ2'の座標値の記憶の更新に対応して、更新される。
これにより、ユーザは、仮想画面105上をポインティングしている場合に、実画面95上の境界ライン上で表示されるポインタ2の位置を見ることで、縦方向または横方向でその仮想画面105上のどの位置をポインティングしているかを認識することができる。
図13の説明に戻る。ステップ308において、座標値が境界ライン+Yに属する場合、仮想ポインタ2'の座標値(xa,y1+δy)をメモリに記憶する。また、その場合、実ポインタ2の座標値を(xa,y1)として表示する。ここで、xaは変化する値である。
その座標値が境界ライン+Xに属する場合、仮想ポインタ2'の座標値(x1+δx,ya)をメモリに記憶する。また、その場合、実ポインタ2の座標値を(x1,ya)として表示する(ステップ310)。ここで、yaは変化する値である。
MPU35は、次に生成されたポインタの座標値が、第2の座標系から第1の座標系の境界ラインに達したか否かを判定する(ステップ311)。NOの場合、ステップ303からの処理が繰り返される。その後のステップ305、307、309、310では、メモリに記憶された仮想ポインタ2'の座標値が、新たな仮想ポインタ2'の座標値に更新される。
ステップ311でYESの場合、MPU35は、その座標値が第1の座標系の境界ライン以外の領域に達したかを判定し(ステップ312)、YESの場合、ステップ302からの処理を繰り返す。
図16は、例えば座標値が、第1の座標系から境界ライン-Xを超えて第2の座標系に入り、かつ、第2の座標系の、境界ライン-Yの下方の領域まで達したときの、仮想ポインタ2'及び実ポインタ2の動きを示す図である。この状態は、上記ステップ306〜309に対応する。
以上のように、実画面95だけでなく、その実画面95の周囲に設定された仮想画面105においても、仮想ポインタ2'の座標が生成され、記憶される。これにより、ユーザは、例えば実画面95の外側で入力装置1が動いた分だけ、入力装置を例えば逆方向に動かすことにより、実画面95の境界ラインに到達したポインタ2の実画面95上での移動を再開させることができる。これにより、ポインタ2の表示位置と入力装置1の相対位置のずれを防止することができる。つまり、狭い画面に束縛されることがなく、擬似的な絶対座標系でポインタの座標値が生成されるので、ユーザは、直感的にストレスなく入力装置1を操作することができる。
また、例えば、ポインタが仮想画面の外側の領域にまで到達するほど入力装置が大きく移動操作された場合、画面上でのポインタの位置のずれが生じ得る。この場合、上記校正手段によりポインタ位置の校正処理が実行されることで、ポインタの表示位置のずれを解消でき、ユーザによる直感的なポインタの移動操作性を確保することができる。
次に、本発明の他の実施の形態について説明する。図17は、制御装置40が表示装置5に表示させる、他の実施形態に係る画面を示す図である。
制御装置40が表示装置5に表示させる実画面95の4つのコーナには、所定のアイコン98a、99a、101a及び102aを含む。これら複数のアイコン98a、99a、101a及び102aは、ユーザの入力装置1による選択操作の対象となる選択操作領域の一部(実表示領域)の画像データである。
制御装置40は、これらのアイコン98a、99a、101a及び102aにそれぞれ連続する選択操作領域の一部(仮想表示領域)98b、99b、101b及び102bを、仮想画面105の第2の座標系に対応付けるようにして、これらの領域をRAM36、ROM36、またはその他の記憶デバイスに記憶している。制御装置40は、上記実表示領域及び仮想表示領域を含む選択操作領域98、99、101及び102に表示される画像データを生成する。本実施の形態では、実画面95にアイコン98a、99a、101a及び102aを常に表示させるが、後述するように、これに限られない。
選択操作領域98は、例えばテレビジョン放送等のチャンネルアップのための操作領域である。選択操作領域99は、そのチャンネルダウンのための操作領域である。選択操作領域101は、音声出力のボリュームアップのための操作領域である。選択操作領域102は、その音声出力のボリュームダウンのための操作領域である。選択操作領域98、99、101、102は、例えば矩形状に設定されている。しかし、それらの外形が曲線部分を有していてもよく、あらゆる形状に設定の変更が可能である。
図18は、本実施の形態における制御装置40の動作を示すフローチャートである。
MPU35は、上記したキャリブレーション後、生成されたポインタ2の座標値が第1の座標系の境界ラインに達したか否かを判定する(ステップ401)。NOの場合、図13の処理と同様に、MPU35は、ステップ402に進む。
ここで、MPU35は、その座標値が、アイコン98a、99a、101a及び102aのうちいずれか1つの領域内にあるか否かを判定してもよい(ステップ403)。この場合、MPU35は、その座標値がその領域内にない場合、ステップ402に進めばよい。このステップ403の判定処理はなくてもよい。
ステップ401でYESの場合、図13の処理と同様に、MPU35は、ステップ404に進み、MPU35は、第2の座標系による仮想ポインタ2'の座標値の生成を開始する。ステップ405では、例えばMPU35は、実ポインタ2を境界ライン上に残してそれを静止させるか、または、その表示を消す処理を実行する。
MPU35は、次に生成された仮想ポインタ2'の座標値が仮想画面105内で設定された、選択操作領域98b、99b、101b及び102bのうちいずれか1つにあるか否かを判定する(ステップ406)(判定手段)。NOの場合、MPU35は、ステップ404からの処理を繰り返す。
ステップ406でYESの場合、MPU35は、生成された仮想ポインタ2'の座標値に対応する選択操作領域98b、99b、101bまたは102bにおける選択対象を制御する(ステップ407)(選択制御手段)。ステップ407では、MPU35は、例えば所定の一定速度でチャンネルを切り替えたり、またはボリュームを選択したりすればよい。その一定の切り替え速度は、ユーザによるカスタマイズにより変更可能とされてもよい。
ステップ408及び409は、図13に示したステップ311及び312と同様の処理である。
なお、ステップ405の以降の処理において、MPU35は、実ポインタ2を静止させず、または表示も消さず、ステップ407を実行し、かつ、図13に示したステップ305〜311の処理を実行してもよい。
本実施の形態では、ユーザは、実画面95上に表示されたアイコン98a、99a、101a及び102aにポインタ2を合わせることにより、仮想画面105上でポインティング操作して、選択対象を選択することができる。本実施の形態の場合、アイコン98a、99a、101a及び102aは、いわば選択対象のインデックスのような機能を果たす。
図19は、図17に示す画面の変形例である。
図17に示した形態では、選択操作領域98、99、101、102の形状は、実画面95の四隅位置を部分的に含む矩形であった。図19における選択操作領域203〜206は、それぞれ、隣接する実画面95の各辺の全域を含む台形に設定されている。選択操作領域203(203a及び203b)は、境界ライン-Xをまたいで第1及び第2の座標系で設定されている。選択操作領域204(204a及び204b)は、境界ライン+Xをまたいで第1及び第2の座標系で設定されている。選択操作領域205(205a及び205b)は、境界ライン+Yをまたいで第1及び第2の座標系で設定されている。選択操作領域206(206a及び206b)は、境界ライン-Yをまたいで第1及び第2の座標系で設定されている。
選択操作領域203及び204は、それぞれチャンネルアップ及びダウンのための操作領域である。選択操作領域205及び206は、それぞれボリュームアップ及びダウンのための操作領域である。
図20は、図19に示した画面での制御装置40の処理を示すフローチャートである。本実施の形態では、MPU35は、図18に示したフローチャートにおいて、ステップ403及び406がない処理を実行することにより、上記と同様の作用効果が得られる。
図21は、図19に示した画面での別の処理を示すフローチャートである。この処理フローでは、ステップ605が、ステップ505と異なる。ステップ505では、MPU35は、ユーザの入力装置1を移動させることにより発生する入力情報に応じて生成した仮想ポインタ2'の座標値に応じて、選択対象のスイッチング速度を可変に制御して、選択対象を制御する。
典型的には、ステップ605では、ユーザは、仮想画面105上で入力装置1を動かすことで、チャンネルの選択のスピード(スイッチング速度)を変更したり、ボリュームの選択のスピード(スイッチング速度)を選択したりすることができる。これにより、ユーザは、アナログ的な操作感で、直感的に選択対象を選択することができる。
図22を参照して、典型的には、MPU35は、第1の座標系の境界ラインからの仮想ポインタ2'の距離に応じて、スイッチング速度を可変に制御すればよい。例えば境界ラインからの仮想ポインタ2'が離れるほど、スイッチング速度が早く(または遅く)なればよい。例えば、選択操作領域203bについて説明すると、境界ライン-Xからの横方向での距離に応じて、チャンネルのスイッチング速度が可変に制御されればよい。
選択操作領域としては、図17及び図19で示した選択操作領域98、99、101、102、203〜206の形態に限られない。例えば、それらの形状、大きさ、または、1つの選択操作領域の実画面95上での大きさと仮想画面105上での大きさの比率等、適宜変更可能である。あるいは、仮想画面105のみに選択操作領域が設定されていてもよい。
あるいは、選択操作領域98、99、101、102、203〜206における選択対象は、音量コントロール、放送番組等のチャンネル選択に限られない。例えば、選択対象としては、画像の再生または停止の選択、画像の早送りまたは巻き戻しの選択、実画面95上で流れるように表 示される1つ1つの画像の選択(いわゆるスクロール機能)、その他様々なメニュー画面の選択項目となり得る対象である。
図17で示した画面について制御装置40の処理においても、MPU35は、図20のステップ505のようなスイッチング速度の可変制御を実行してもよい。この場合、例えば選択操作領域98b(または、99b、101b、102b)から仮想ポインタ2'が外れた場合でも、MPU35は、その可変制御を継続してもよい。
図23及び図24は、本発明の他の実施の形態を示している。図17、図19及び図22に示した実施形態では、アイコン(選択操作領域)の実表示領域98a、99a、101a、102a、203a、204a、205a及び206aが常に実画面95上に表示される場合について説明した。本実施の形態では、アイコンの実表示領域は通常、実画面95上には表示されず、仮想画面105内に表示される選択操作領域の仮想表示領域にポインタ2'が移動されたときに、アイコンの実表示領域が実画面95上に表示される。
例えば図23を参照して、第1の選択操作領域301は、境界ライン-Xに沿った仮想画面105内にその仮想表示領域301bが設定され、第2の選択操作領域302は、境界ライン+Xに沿った仮想画面105内にその仮想表示領域302bが設定されている。
本実施の形態において、第1の選択操作領域301は、テレビジョン放送のチャンネル選択用のアイコン、第2の選択操作領域302は、ボリューム(音量)調整用のアイコンとして構成されている。第1の選択操作領域301の仮想表示領域301bは、境界ライン-Xに沿って設定チャンネルが段階的に変化するチャンネル設定領域を有し、第2の選択操作領域302の仮想表示領域302bは、境界ライン+Xに沿って音量が段階的に変化するボリューム設定領域を有する。
第1及び第2の選択操作領域301、302のそれぞれの実表示領域301a、302aは、ポインタ2が実画面95上に位置しているときは、表示されない。実表示領域301a、302aは、ポインタ2が、境界ライン-X、+Xを超えて仮想画面105内に移動したときに、表示される。図23は、カーソル2が境界ライン-Xを超えて仮想画面105内に移動したときの様子を示している。図24は、カーソル2が境界ライン+Xを超えて仮想画面105内に移動したときの様子を示している。
MPU35は、カーソル2(2')の座標情報に基いて、カーソル2(2')が境界ライン-X又は+Xを超えて仮想画面105内に移動したか否かを判定する。MPU35は、境界ライン-X又は+Xを超えることで生成された仮想ポインタ2'の座標情報に基づいて、対応するチャンネル設定領域又はボリューム設定領域を決定する。そして、MPU35は、対応する設定チャンネル又は音量を表示したアイコン(実表示領域301a、302a)を、実画面95上に表示する。これらのアイコン(実表示領域301a、302a)は、各設定領域に隣接して表示され、ポインタ2(2')のy座標の変化に対応して、異なる表示内容のアイコンが境界ライン-X、+Xに沿って表示される。
以上のように、カーソル2が仮想画面105内に移動したときのみ選択操作領域301、302の実表示領域301a、302aを実画面95上に表示することで、ユーザの意図を反映した選択操作領域の表示制御を行うことが可能となる。また、定常的には実画面95上に選択操作領域301、302が表示されないことで、実画面95に表示される画像の視認性が高められる。
チャンネル切り替え制御及びボリューム調整制御は、実画面95上にアイコン(実表示領域301a、302a)が表示されたと同時に行われてもよいし、表示されたアイコン301a、302aに対する入力装置1によるボタン入力操作を待って行われてもよい。また、チャンネル設定用のアイコン(実表示領域301a)は、当該チャンネルで受信された映像をサブ画面として同時に表示されてもよい。サブ画面は選択されたチャンネルの画像だけに限られず、これ以外の複数のチャンネルの画像も同時に表示されてもよい。この場合、ポインタの上下方向の移動に伴って、表示される画像群が逐次切り替わるようにしてもよい。ポインタ2の入力操作によって選択された画像は、実画面95での表示画像へ切り替えられる。この場合、例えば、アイコンの表示位置から徐々に実画面95内で拡大するなどの種々の表示制御方法が採用可能である。
図25及び図26は、図23及び図24に示す画面の変形例を示している。本実施の形態では、ビデオ再生時(編集時)の画面を示している。
本実施の形態も同様に、アイコンの実表示領域は通常、実画面95上には表示されず、仮想画面105内に表示される選択操作領域の仮想表示領域にポインタ2'が移動されたときに、アイコンの実表示領域が実画面95上に表示される。
例えば図25を参照して、第1の選択操作領域303は、境界ライン+Xに沿った仮想画面105内にその仮想表示領域303bが設定され、第2の選択操作領域304は、境界ライン-Yに沿った仮想画面105内にその仮想表示領域304bが設定されている。本実施の形態において、第1の選択操作領域303は、再生画面のコマ送り用のアイコン、第2の選択操作領域304は、実画面95に表示された映像に対するチャプタ設定用のアイコンとして構成されている。
第1及び第2の選択操作領域303、304のそれぞれの実表示領域303a、304aは、ポインタ2が実画面95上に位置しているときは、表示されない。実表示領域303a、304aは、ポインタ2が、境界ライン+X、-Yを超えて仮想画面105内に移動したときに、表示される。図25は、カーソル2が境界ライン+Xを超えて仮想画面105内に移動したときの様子を示している。図26は、カーソル2が境界ライン-Yを超えて仮想画面105内に移動したときの様子を示している。
MPU35は、カーソル2(2')の座標情報に基いて、カーソル2(2')が境界ライン+X又は-Yを超えて仮想画面105内に移動したか否かを判定する。MPU35は、境界ライン+X又は-Yを超えることで生成された仮想ポインタ2'の座標情報に基づいて、コマ送り操作又はチャプタ設定画面を表示したアイコン(実表示領域303a、304a)を、実画面95上に表示する。これらのアイコン(実表示領域303a、304a)は、各設定領域に隣接して表示される。
以上のように、カーソル2が仮想画面105内に移動したときのみ選択操作領域303、304の実表示領域303a、304aを実画面95上に表示することで、ユーザの意図を反映した選択操作領域の表示制御を行うことが可能となる。また、定常的には実画面95上に選択操作領域303、304が表示されないことで、実画面95に表示される画像の視認性が高められる。
画像のコマ送り制御は、実画面95上にアイコン(実表示領域303a)が表示されたと同時に行われてもよいし、表示されたアイコン303aに対する入力装置1によるボタン入力操作を待って行われてもよい。また、チャプタ設定制御は、例えば、チャプタを設定したい場面で入力装置1のボタンを入力操作することで、シークバー(スライダ)304cの移動経路上にチャプタマーク304dが表示される。
本発明に係る実施の形態は、以上説明した実施の形態に限定されず、他の種々の実施形態が考えられる。
上記各実施の形態では、入力装置1として空間操作型の入力装置を例に挙げた。しかし、これに代えて平面操作型の入力装置であってもよい。平面操作型の入力装置は、例えば一般的なマウス、あるいは、ゲーム用のコントローラで用いられる十字操作キーによる入力装置、あるいはジョイスティックのような入力装置であってもよい。
上記各実施の形態では、入力装置1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。
上記ポインタは、いわゆるカーソルと称されるような定形性を有するものだけに限られず、画面上に表示されたアイコン等のUIを選択することが可能な種々の形態のものが含まれる。例えば、上記ポインタは、常に定形で表示されるものに限られず、UIの選択操作が可能な領域に到達したときにそのポインタ位置が顕在化する形態も含まれる。
また、仮想ポインタ2'の座標位置の変化に対応して、ポインタ2の表示を実画面95と仮想画面105との境界ライン上で変化させてもよい。
例えば、図27(A)に示すように、境界ライン(図示の例では、-Xの境界ライン)においてポインタ2の表示色を、仮想ポインタ2'の位置に応じて変化させることができる。例えば、境界ラインに達したときにポインタの表示色を白色から緑色に変化させる。表示色の変化としては、仮想ポインタ2'が実画面95から遠ざかるにつれて、表示色の明るさや濃度を変化させること等が含まれる。
あるいは、図27(B)に示すように、上記境界ラインにおいてポインタ2の態様を、仮想ポインタ2'の位置に応じて変化させることができる。図示の例では、仮想画面105側にポインタ2の軸部が撓んだ様子を示している。また、このポインタ2の態様の変化には、ポインタ2が傾く、潰れるなどの変形も含まれる。ポインタ2の変形量は、仮想ポインタ2'が実画面95から遠ざかるほど大きくすることができる。
これにより、ポインタが仮想画面内に位置していること、及び、ポインタが仮想画面内のどの辺りに位置しているかをユーザに認識させることが可能となる。ポインタの表示態様の変化のその他の例として、ポインタ2が仮想画面側へ向かって走っている様子を表示するなど、ポインタ2のアニメーション化が挙げられる。
例えば、図27(A)に示すように、境界ライン(図示の例では、-Xの境界ライン)においてポインタ2の表示色を、仮想ポインタ2'の位置に応じて変化させることができる。例えば、境界ラインに達したときにポインタの表示色を白色から緑色に変化させる。表示色の変化としては、仮想ポインタ2'が実画面95から遠ざかるにつれて、表示色の明るさや濃度を変化させること等が含まれる。
あるいは、図27(B)に示すように、上記境界ラインにおいてポインタ2の態様を、仮想ポインタ2'の位置に応じて変化させることができる。図示の例では、仮想画面105側にポインタ2の軸部が撓んだ様子を示している。また、このポインタ2の態様の変化には、ポインタ2が傾く、潰れるなどの変形も含まれる。ポインタ2の変形量は、仮想ポインタ2'が実画面95から遠ざかるほど大きくすることができる。
これにより、ポインタが仮想画面内に位置していること、及び、ポインタが仮想画面内のどの辺りに位置しているかをユーザに認識させることが可能となる。ポインタの表示態様の変化のその他の例として、ポインタ2が仮想画面側へ向かって走っている様子を表示するなど、ポインタ2のアニメーション化が挙げられる。
上記表示装置5が表示する実画面95及びその仮想画面105の形状は矩形であった。しかし、実画面95の形状は、三角形、または5角形以上の多角形、円形、楕円形、またはこれらのうち少なくとも2つの組み合わせの形状であってもよい。仮想画面105も同様に多様な形状が考えられる。実画面95と仮想画面105の形状が異なっていてもよい。
上記の説明では、実画面95及び仮想画面105の座標系は直交座標系であった。しかし、実画面及び/または仮想画面の座標系は極座標系であってもよい。
上記の説明では、実画面95及び仮想画面105は平面であった。しかし、実画面及び/または仮想画面は、曲面であってもよい。
第1及び第2の座標系のスケールは、上記説明では典型的には実質的に同じであったが、異なっていてもよい。
図13に示した処理では、MPU35が仮想ポインタ2'の座標値を生成しているときに、つまり仮想ポインタ2'が仮想画面上で動いているときに、境界ライン上で実ポインタ2が移動するように表示制御された。しかし、MPU35は、仮想ポインタ2'の座標値を生成している間は、入力装置1からの入力情報に非相関な処理を実行してもよい。非相関な処理とは、ポインタの表示を消す処理、ポインタの表示させたり消したりする(点滅)処理、ポインタを実画面上で静止させる処理、ポインタが特定の記号または図形に変更する処理、あるいは、ポインタが入力情報に関わらず特定の動きをする処理等が挙げられる。このことは、図18、図20、図21の処理についても同様である。
図9及び図10の処理では、ポインタの座標値を制御装置40が生成していた。しかし、入力装置1がポインタの座標値を生成し、その座標情報を制御装置40に送信するか、または、その生成された座標情報による表示の制御信号を表示装置5に送信してもよい。
入力装置1が、例えば加速度センサユニット16を備え、角速度センサユニット15を備えない形態も考えられる。この場合、ステップ103で速度値(Vx、Vy)は、加速度センサユニット16により検出される加速度値(ax、ay)を積分演算することで求められる(ただし、この場合、Y及びX軸周りの角速度(ωψ、ωθ)は求めることができない。)。加速度センサユニット16の代わりに、イメージセンサにより加速度が算出されてもよい。
上記角速度センサユニット15の代わりとして、角度センサあるいは角加速度センサが用いられてもよい。角度センサとしては、地磁気センサまたはイメージセンサ等が挙げられる。例えば3軸地磁気センサが用いられる場合、角度値の変化量が検出されるので、その場合、角度値が微分演算されることで角速度値が得られる。角加速度センサは、複数の加速度センサの組み合わせにより構成され、角加速度センサにより得られる角加速度値が積分演算されることで、角速度値が得られる。これらのような実施形態の意味において、主にMPU19または35は、角度に関連する値としての角度関連値を出力する算出手段として機能する。
例えば、上記のように回転半径R(t)を算出する場合において、Y及びX軸周りの角加速度を検出する上記角加速度センサ、または角度を検出するセンサが用いられてもよい。この場合、角加速度センサにより検出された角加速度値が積分演算されることで角速度値(ωψ、ωθ)が求められる。あるいは、角度センサにより検出された角度値が微分演算されることで角速度値(ωψ、ωθ)が求められる。
上記角加速度センサとして、1軸の角加速度センサとしては、典型的には回転半径上R(t)上に配置された2つの1軸加速度センサが用いられる。2つの加速度センサによりそれぞれ得られる2つの加速度値の差を、その2つの加速度センサ間の距離で除することで、入力装置1等の角速度値が算出される。2軸の角加速度センサとしては、上記2つの1軸加速度センサの検出原理と同様に、2つの2軸加速度センサが用いられればよい。この場合、角度センサとして、上記地磁気センサ及びイメージセンサのほか、例えばロール角φ(図8におけるZ軸周りの角度)を求めるような原理を実現するように、2軸の加速度センサが用いられればよい。したがって、Y及びX軸周りの2軸の角度を検出するためには、2つの2軸加速度センサが用いられればよい。
上記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。
本発明は、例えば、表示部を備えるハンドヘルド型の情報処理装置(ハンドヘルド装置)に適用されてもよい。この場合、ユーザがハンドヘルド装置の本体を動かすことで、その表示部に表示されたポインタが動く。ハンドヘルド装置として、例えば、PDA(Personal Digital Assistance)、携帯電話機、携帯音楽プレイヤー、デジタルカメラ等が挙げられる。
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。
以上の各実施の形態で説明したセンサユニット17について、角速度センサユニット15のX'及びY'の検出軸と、加速度センサユニット16のX'及びY'軸の検出軸がそれぞれ一致している形態を説明した。しかし、それら各軸は、必ずしも一致していなくてもよい。例えば、角速度センサユニット15及び加速度センサユニット16が基板上に搭載される場合、角速度センサユニット15及び加速度センサユニット16の検出軸のそれぞれが一致しないように、角速度センサユニット15及び加速度センサユニット16がその基板の主面内で所定の回転角度だけずれて搭載されていてもよい。その場合、三角関数を用いた計算によって、各軸の加速度及び角速度を得ることができる。
以上の各実施の形態で説明したセンサユニット17について、角速度センサユニット15のX'及びY'の検出軸と、加速度センサユニット16のX'及びY'軸の検出軸がそれぞれ一致している形態を説明した。しかし、それら各軸は、必ずしも一致していなくてもよい。例えば、角速度センサユニット15及び加速度センサユニット16が基板上に搭載される場合、角速度センサユニット15及び加速度センサユニット16の検出軸のそれぞれが一致しないように、角速度センサユニット15及び加速度センサユニット16がその基板の主面内で所定の回転角度だけずれて搭載されていてもよい。その場合、三角関数を用いた計算によって、各軸の加速度及び角速度を得ることができる。
1…入力装置
2…ポインタ(実ポインタ)
2'…仮想ポインタ
5…表示装置
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
17…センサユニット
19、35…MPU
40…制御装置
95…実画面
96…キャリブレーションマーク
98、99、101、102、203〜206、301〜304…選択操作領域
100…制御システム
2…ポインタ(実ポインタ)
2'…仮想ポインタ
5…表示装置
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
17…センサユニット
19、35…MPU
40…制御装置
95…実画面
96…キャリブレーションマーク
98、99、101、102、203〜206、301〜304…選択操作領域
100…制御システム
Claims (20)
- 入力装置の空間内での動きの量を含む入力情報に基き、ポインタの表示を制御する制御装置であって、
実画面に対応する第1の座標系で前記入力装置の動きの量を積算し、前記ポインタの位置を示す第1の座標情報と、前記第1の座標系に関連付けられた仮想画面に対応する第2の座標系で前記入力装置の動きの量を積算し、前記ポインタの仮想的な位置を示す第2の座標情報と、を生成する生成手段と、
前記生成された第1及び第2の座標情報に応じて前記実画面上での前記ポインタの表示を制御する表示制御手段と
を具備する制御装置。 - 請求項1に記載の制御装置であって、
前記入力装置による選択操作の対象となる選択操作領域の、前記仮想画面上の仮想表示領域を、前記第2の座標系に対応付けることで、前記仮想表示領域を記憶する記憶手段と、
前記生成された第2の座標情報が、前記仮想表示領域内にあるか否かを判定する判定手段と、
前記生成された第2の座標情報が、前記仮想表示領域内にある場合、前記選択操作の対象を制御する選択制御手段と
をさらに具備する制御装置。 - 請求項2に記載の制御装置であって、
前記表示制御手段は、前記選択操作領域のうち、前記実画面上の、前記仮想表示領域に隣接する実表示領域の画像データを生成する制御装置。 - 請求項3に記載の制御装置であって、
前記表示制御手段は、前記第2の座標情報が前記仮想表示領域内にあると前記判定手段が判定したとき、前記実表示領域を前記実画面上に表示させる制御装置。 - 請求項2に記載の制御装置であって、
前記選択制御手段は、前記第1の座標系の端部のラインであって前記第2の座標系との境界となる境界ラインからの、前記生成される第2の座標情報の距離に応じて、前記選択操作によるスイッチング速度を可変に制御する制御装置。 - 請求項2に記載の制御装置であって、
前記記憶手段は、複数の前記選択操作領域のそれぞれの前記仮想表示領域を、前記第2の座標系に対応付けることで、複数の前記仮想表示領域を記憶する制御装置。 - 請求項1に記載の制御装置であって、
前記表示制御手段は、
前記入力情報が、前記第1の座標系の端部のラインであって前記第2の座標系との境界となる境界ライン上の位置に対応する第1の入力値から、前記第2の座標系の、前記境界ラインに隣接する領域上の位置に対応する第2の入力値に変わったとき、前記境界ライン上に前記ポインタが表示されるように、前記ポインタの表示を制御する制御装置。 - 請求項7に記載の制御装置であって、
前記表示制御手段は、前記生成手段により生成される前記第2の座標情報に応じて、前記境界ライン上で前記第1の座標値を更新することで、前記ポインタを前記境界ライン上で移動させるように前記ポインタの表示を制御する制御装置。 - 請求項7に記載の制御装置であって、
前記表示制御手段は、前記第2の入力値の変化に応じて、前記境界ライン上の前記ポインタの表示態様を変化させる制御装置。 - 請求項1に記載の制御装置であって、
前記表示制御手段は、前記第1の座標系に前記ポインタが位置することを示す前記入力情報の第1の入力値から、前記第2の座標系に前記ポインタが位置することを示す前記入力情報の第2の入力値に、前記入力情報が変わったとき、前記ポインタの状態を、前記入力情報に非相関な処理を実行するための信号を発生する制御装置。 - 請求項10に記載の制御装置であって、
前記入力情報に非相関な処理は、前記ポインタを前記実画面上で静止させる処理を含む制御装置。 - 請求項1に記載の制御装置であって、
前記生成された第1の座標情報が、前記第1の座標系の端部のラインであって前記第2の座標系との境界となる境界ライン上にあるか否かを判定する判定手段と、
前記第1の座標情報が前記境界ライン上にある場合、前記生成手段による前記第2の座標情報の生成を開始させる開始手段と
をさらに具備する制御装置。 - 請求項1に記載の制御装置であって、
前記入力装置のボタン操作に応じて出力されるコマンド信号を受信する受信手段と、
前記受信されたコマンド信号に基いて、前記ポインタの位置を前記実画面上の所定の基準位置に対応させる校正手段と
をさらに具備する制御装置。 - 請求項13に記載の制御装置であって、
前記表示制御手段は、前記ポインタが前記基準位置に表示されたときに、前記ポインタを一時的に強調表示する制御装置。 - 請求項1に記載の制御装置であって、
前記入力装置は、前記入力装置の加速度値及び前記入力装置の角速度値のうち少なくとも一方に基づき、前記入力装置の速度値を生成し、前記速度値の情報を送信する空間操作型の入力装置であり、
前記制御装置は、
前記送信された速度値の情報を前記入力情報として受信する受信手段をさらに具備する制御装置。 - 請求項1に記載の制御装置であって、
前記入力装置は、前記入力装置の加速度値及び前記入力装置の角速度値のうち少なくとも一方の情報を送信する空間操作型の入力装置であり、
前記制御装置は、
前記送信された加速度値及び角速度のうち少なくとも一方の情報を受信する受信手段と、
前記受信された加速度値及び角速度のうち少なくとも一方の情報に基き、前記入力装置の速度値を算出する算出手段とをさらに具備し、
前記生成手段は、前記算出された速度値の情報を前記入力情報として、前記入力情報に応じた前記第1及び第2の座標情報を生成する制御装置。 - ポインタの表示を制御する入力装置であって、
筐体と、
前記筐体の空間内での動きを検出し、前記筐体の動きの量を含む入力情報を生成する入力情報生成手段と、
実画面に対応する第1の座標系で前記筐体の動きの量を積算し、前記ポインタの位置を示す第1の座標情報と、前記第1の座標系に関連付けられた仮想画面に対応する第2の座標系で前記筐体の動きの量を積算し、前記ポインタの仮想的な位置を示す第2の座標情報と、を生成する生成手段と、
前記生成された第1及び第2の座標情報に応じて前記実画面上での前記ポインタの表示を制御する表示制御手段と
を具備する入力装置。 - ポインタの表示を制御する制御システムであって、
筐体と、
前記筐体の空間内での動きを検出し、前記筐体の動きの量を含む入力情報を生成する入力情報生成手段と、
前記入力情報を送信する送信手段とを有する入力装置と、
実画面に対応する第1の座標系で前記筐体の動きの量を積算し、前記ポインタの位置を示す第1の座標情報と、前記第1の座標系に関連付けられた仮想画面に対応する第2の座標系で前記筐体の動きの量を積算し、前記ポインタの仮想的な位置を示す第2の座標情報と、を生成する生成手段と、
前記生成された第1及び第2の座標情報に応じて前記実画面上での前記ポインタ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。 - 入力装置の空間内での動きに応じた入力情報に基き、ポインタの表示を制御する制御方法であって、
実画面に対応する第1の座標系で前記筐体の動きの量を積算することで、前記ポインタの位置を示す第1の座標情報を生成し、
前記第1の座標系に関連付けられた仮想画面に対応する第2の座標系で前記筐体の動きの量を積算することで、前記ポインタの仮想的な位置を示す第2の座標情報を生成し、
前記生成された第1及び第2の座標情報に応じて前記実画面上での前記ポインタの表示を制御する
制御方法。 - 筐体と、
表示部と、
前記筐体の空間内での動きを検出し、前記筐体の動きの量を含む入力情報を生成する入力情報生成手段と、
実画面に対応する第1の座標系で前記筐体の動きの量を積算し、前記ポインタの位置を示す第1の座標情報と、前記第1の座標系に関連付けられた仮想画面に対応する第2の座標系で前記筐体の動きの量を積算し、前記ポインタの仮想的な位置を示す第2の座標情報と、を生成する生成手段と、
前記生成された第1及び第2の座標情報に応じて前記実画面上での前記ポインタの表示を制御する表示制御手段と
を具備するハンドヘルド装置。
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