JPWO2009008372A1

JPWO2009008372A1 - 入力装置、制御装置、制御システム、制御方法及びハンドヘルド装置

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Publication number: JPWO2009008372A1
Application number: JP2009522628A
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Inventors: 山本　一幸; 一幸山本; 間宮　敏夫; 敏夫間宮; 秀年椛澤; 山田　勝彦; 勝彦山田; 山田　孝; 孝山田; 秀昭熊谷
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Priority date: 2007-07-06
Filing date: 2008-07-04
Publication date: 2010-09-09
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Abstract

【課題】入力装置が本来の姿勢から傾いたときの加速度センサに及ぶ重力の問題をなくし、かつ、計算量を少なくすることができる入力装置、制御装置、制御システム及びその制御方法を提供すること。【解決手段】入力装置１のＭＰＵ１９は、算出したロール角に応じた回転座標変換により、角速度値（ωψ、ωθ）をそれぞれ補正し、補正値である補正角速度値（第２及び第１の補正角速度値（ωψ’、ωθ’））を得る（ステップ１０３）。これにより、入力装置がＺ軸の周りで、重力方向の軸（以下、垂直軸という）に対して傾いた状態でユーザが入力装置を動かしても、その傾きによりそれぞれ発生するＸ’軸及びＹ’軸方向の重力加速度成分による影響を除去することができる。【選択図】図１０

Description

本発明は、画面上のポインタを操作するための空間操作型の入力装置、その操作情報に応じてポインタを制御する制御装置、これらの装置を含む制御システム、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（Graphical User Interface）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）。

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。この角速度センサは、振動型の角速度センサである。例えば共振周波数で圧電振動する振動体に回転角速度が加えられると、振動体の振動方向に直交する方向にコリオリ力が生じる。このコリオリ力は、角速度に比例するので、コリオリ力が検出されることで、回転角速度が検出される。特許文献１の入力装置は、角速度センサにより直交する２軸の回りの角速度を検出し、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等の位置情報としてのコマンド信号を生成し、これを制御機器に送信する。

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行い、ペン型入力装置の姿勢角を算出している。

一般的に加速度センサは、ユーザの入力装置の操作時の加速度だけでなく、重力加速度を検出する。入力装置に働く重力と、入力装置が動くときの入力装置の慣性力とは同じ物理量であるので、入力装置にはその区別が付かない。例えばユーザが、本来の姿勢から傾けるようにして入力装置を握ると、その傾きに応じた重力加速度の分力がそれぞれの軸に対応する加速度センサに働き、加速度センサはこれを検出してしまう。

しかし、上記特許文献２のペン型入力装置では、３軸の回転角速度、３軸方向の加速度が検出され、すなわち、６自由度すべての量が検出されるので、このような慣性力と重力の問題が解決される。

特開２００１−５６７４３号公報（段落[００３０]、[００３１]、図３）特許第３７４８４８３号公報（段落[００３３]、[００４１]、図１）特表２００７−５０９４４８号公報（段落[００１９]、[００２１]、[００２９]、[００３４]、図５）

特許文献２のペン型入力装置では、３つの加速度センサ及び３つの角速度センサが用いられるので、構成が複雑であり、また、計算量が多くなるので遅延時間が発生するおそれがある。そのため、ユーザの操作タイミングとＧＵＩの動作タイミングに時間的ずれが生じ、ユーザに違和感を与える。また、計算量が多くなると、消費電力も多くなる。例えば電池が内蔵されるタイプの入力装置にとっては消費電力の問題は重要である。

上記の遅延時間をなくすために、高速のＣＰＵまたはＭＰＵが用いられる場合、さらに消費電力及びコストが増大するという問題がある。

また、特許文献２のペン型入力装置は６つのセンサを備えているので、６つのＡ／Ｄ（Analog / Digital）ポートを備えたＣＰＵもしくはＡ／Ｄコンバータが必要になる。したがって、回路構成が複雑となり、またコストが増えるという問題もある。

さらに、特許文献２のペン型入力装置では、演算に加速度の積分項目が存在するため、積分誤差が蓄積されるという問題もある。これを解消するために、特定の条件の時に積分値をリセットすることも提案されているが、積分誤差が実用上支障の無いレベルに収まるために必要な時間間隔でリセット条件が得られる確証がないという問題点もある。

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、入力装置が本来の姿勢から傾いたときの加速度センサに及ぶ重力の問題をなくし、かつ、計算量を少なくすることができる入力装置、制御装置、制御システム、その制御方法及びハンドヘルド装置を提供することにある。

本発明の別の目的は、入力装置が本体の姿勢から傾き、加速度センサを利用してその傾きの角度を計算する場合に、ユーザが入力装置を動かして加速度センサで検出される検出値に含まれる慣性加速度成分の影響を抑制することができる入力装置、制御装置、制御システム、その制御方法及びハンドヘルド装置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、第１の軸に沿う方向の第１の加速度を検出する第１の加速度センサと、前記第１の軸に沿う方向とは異なる第２の軸の方向の第２の加速度を検出する第２の加速度センサと、前記第１の軸の回りの第１の角速度を検出する第１の角速度センサと、前記第２の軸の回りの第２の角速度を検出する第２の角速度センサと、前記第１の軸及び前記第２の軸を含む加速度検出面に対して所定の角度を持つ第３の軸の回りの角度であって、前記第１の加速度及び前記第２の加速度の合成加速度ベクトルと、前記第２の軸との間の角度を、前記第１の加速度及び前記第２の加速度に基いて算出する角度算出手段と、前記算出された角度に応じた回転座標変換により、前記第１の角速度及び前記第２の角速度をそれぞれ補正し、該補正により得られる第１の補正角速度及び第２の補正角速度の情報を出力する情報出力手段とを具備する。

本発明では、第１及び第２の加速度に基き入力装置の角度が算出され、その角度に応じた回転座標変換によって第１及び第２の角速度が補正される。つまり、入力装置が第３の軸の回りで垂直軸に対して傾いた状態でユーザが入力装置を動かしても、その傾きによりそれぞれ発生する第１及び第２の軸方向の重力加速度成分による影響を除去することができる。したがって、ＧＵＩが適切な動きになるようにそのＧＵＩの表示が制御される。

「算出する」とは、演算により値が算出される場合と、求められるべき各種の値が対応テーブルとしてメモリ等に記憶され、その各種の値のいずれかの値がメモリから読み出される場合の両方を意味を含む。

本発明の一形態に係る制御装置は、第１の軸に沿う方向の第１の加速度を検出する第１の加速度センサと、前記第１の軸に沿う方向とは異なる第２の軸の方向の第２の加速度を検出する第２の加速度センサと、前記第１の軸の回りの第１の角速度を検出する第１の角速度センサと、前記第２の軸の回りの第２の角速度を検出する第２の角速度センサとを備える入力装置から出力された入力情報に応じて、画面上に表示されるＵＩを制御する制御装置であって、前記第１の加速度、前記第２の加速度、前記第１の角速度及び前記第２の角速度の情報を、前記入力情報として受信する受信手段と、前記第１の軸及び前記第２の軸を含む加速度検出面に対して所定の角度を持つ第３の軸の回りの角度であって、前記第１の加速度及び前記第２の加速度の合成加速度ベクトルと、前記第２の軸との間の角度を、前記受信された第１及び第２の加速度に基いて算出する角度算出手段と、前記算出された角度に応じた回転座標変換により、前記受信された第１及び第２の角速度をそれぞれ補正し、該補正により得られる第１の補正角速度及び第２の補正角速度の情報を出力する情報出力手段と、前記第１の補正角速度及び前記第２の補正角速度に応じた、前記ＵＩの前記画面上の座標情報を生成する座標情報生成手段とを具備する。

本発明の一形態に係る制御システムは、入力情報を出力する入力装置と、前記入力装置から出力された入力情報に応じて、画面上に表示されるＵＩを制御する制御装置とを備える制御システムであって、前記入力装置は、第１の軸に沿う方向の第１の加速度を検出する第１の加速度センサと、前記第１の軸に沿う方向とは異なる第２の軸の方向の第２の加速度を検出する第２の加速度センサと、前記第１の軸の回りの第１の角速度を検出する第１の角速度センサと、前記第２の軸の回りの第２の角速度を検出する第２の角速度センサと、前記第１の軸及び前記第２の軸を含む加速度検出面に対して所定の角度を持つ第３の軸の回りの角度であって、前記第１の加速度及び前記第２の加速度の合成加速度ベクトルと、前記第２の軸との間の角度を、前記第１の加速度及び前記第２の加速度に基いて算出する角度算出手段と、前記角度に応じた回転座標変換により、前記第１の角速度及び前記第２の角速度をそれぞれ補正し、該補正により得られる第１の補正角速度及び第２の補正角速度の情報を出力する情報出力手段とを有し、前記制御装置は、前記第１の補正角速度及び前記第２の補正角速度の情報を、前記入力情報として受信する受信手段と、前記受信された第１及び第２の補正角速度に応じた、前記ＵＩの前記画面上の座標情報を生成する座標情報生成手段とを有する。

本発明の一形態に係る制御システムは、入力情報を出力する入力装置と、前記入力装置から出力された入力情報に応じて、画面上に表示されるＵＩを制御する制御装置とを備える制御システムであって、前記入力装置は、第１の軸に沿う方向の第１の加速度を検出する第１の加速度センサと、前記第１の軸に沿う方向とは異なる第２の軸の方向の第２の加速度を検出する第２の加速度センサと、前記第１の軸の回りの第１の角速度を検出する第１の角速度センサと、前記第２の軸の回りの第２の角速度を検出する第２の角速度センサと、前記第１の加速度、前記第１の加速度、前記第２の加速度、前記第１の角速度及び前記第２の角速度の情報を、前記入力情報として出力する出力手段とを有し、前記制御装置は、前記入力情報を受信する受信手段と、前記第１の軸及び前記第２の軸を含む加速度検出面に対して所定の角度を持つ第３の軸の回りの角度であって、前記第１の加速度及び前記第２の加速度の合成加速度ベクトルと、前記第２の軸との間の角度を、前記受信された第１及び第２の加速度に基いて算出する角度算出手段と、前記角度に応じた回転座標変換により、前記受信された第１及び第２の角速度をそれぞれ補正し、該補正により得られる第１の補正角速度及び第２の補正角速度の情報を出力する情報出力手段と、前記第１の補正角速度及び前記第２の補正角速度に応じた、前記ＵＩの前記画面上の座標情報を生成する座標情報生成手段とを有する。

本発明の一形態に係る制御方法は、入力装置の動きに応じて画面上のＵＩを制御する制御方法であって、前記入力装置の、第１の軸に沿う方向の第１の加速度を検出し、前記入力装置の、前記第１の軸に沿う方向とは異なる第２の軸の方向の第２の加速度を検出し、前記入力装置の、前記第１の軸の回りの第１の角速度を検出し、前記入力装置の、前記第２の軸の回りの第２の角速度を検出し、前記第１の軸及び前記第２の軸を含む加速度検出面に対して所定の角度を持つ第３の軸の回りの角度であって、前記第１の加速度及び前記第２の加速度の合成加速度ベクトルと、前記第２の軸との間の角度を、前記第１の加速度及び前記第２の加速度に基いて算出し、前記角度に応じた回転座標変換により、前記第１の角速度及び前記第２の角速度をそれぞれ補正し、該補正により得られる第１の補正角速度及び第２の補正角速度の情報を出力し、前記第１の補正角速度及び前記第２の補正角速度に応じた、前記ＵＩの前記画面上の座標情報を生成する。

本発明の一形態に係る入力装置は、第１の軸に沿う方向の第１の加速度を検出する第１の加速度センサと、前記第１の軸に沿う方向とは異なる第２の軸に沿う方向の第２の加速度を検出する第２の加速度センサと、前記第２の軸の周りの第１の角速度を検出する第１の角速度センサと、前記第１の軸の周りの第２の角速度を検出する第２の角速度センサと、前記第１の加速度値、前記第２の加速度値、前記第１の角速度値及び前記第２の角速度値に基き、前記第１の軸に沿う方向の第１の速度値及び前記第２の軸に沿う方向の第２の速度値を算出する速度算出手段と、前記第１及び第２の速度値をそれぞれ微分することで、第１の演算加速度値及び第２の演算加速度値を算出する微分演算手段と、前記第１の軸及び前記第２の軸を含む加速度検出面に対して所定の角度を持つ第３の軸の周りの角度であって、前記第１の加速度及び前記第２の加速度の合成加速度ベクトルと、前記第２の軸との間の角度を、前記第１の加速度値から前記第１の演算加速度値を減じた値、及び、前記第２の加速度値から前記第２の演算加速度値を減じた値に基いて算出する角度算出手段と、前記算出された角度に応じた回転座標変換により、前記第１の速度値及び前記第２の速度値をそれぞれ補正し、該補正により得られる第１の補正速度値及び第２の補正速度値の情報を出力する情報出力手段とを具備する。

以降の説明では、第１の加速度センサまたは第２の加速度センサを、単に加速度センサという場合もある。同様に、第１の角速度センサまたは第２の角速度センサを、単に角速度センサという場合もある。同様に、第１の加速度値または第２の加速度値を、単に加速度値という場合もあり、第１の角速度値または第２の角速度値を、単に角速度値という場合もある。同様に、第１の速度値または第２の速度値を、単に速度値という場合もあり、第１の補正速度値または第２の補正速度値を、単に補正速度値という場合もある。

角速度センサにより角速度値が算出されるときは、ユーザが入力装置を自然に動かして操作するときである。すなわち、人間が入力装置を動かすとき、ユーザは、肩、肘及び手首のうち少なくとも１つを中心として、入力装置を回転させるように動かすからである。したがって、本発明では、加速度値だけでなく角速度値も用いられて、演算により入力装置の速度値が求められ、その速度値の微分演算により加速度値（演算加速度値）が求められる。これにより、実質的に入力装置の動きに合致した速度値及び演算加速度値が得られる。

一方、第３の軸の周りの角度、すなわち入力装置の理想的な姿勢からの第３の軸の周りの傾きの角度が算出される。その算出角度に応じた回転座標変換によって速度値が補正される。これにより、入力装置が第３の軸の周りで垂直軸に対して傾いた状態でユーザが入力装置を動かしても、その傾きによりそれぞれ発生する第１及び第２の軸方向の重力加速度成分による影響を除去することができる。

しかし、速度値が補正されても、ユーザが入力装置を意識的に動かして操作する場合、算出角度が変動しないとも限らない。ユーザが入力装置を動かす場合、加速度センサは、入力装置の傾きによる例えば第１の軸方向の重力加速度成分値と、その入力装置の動きによる例えばその第１の軸方向の加速度値との合成の値を、第１の加速度値として検出するからである。

このような算出角度の変動を防止するため、傾き角度が算出されるときに、演算加速度値が加速度センサで検出される加速度値から減じられる。上記したように演算加速度値は、角速度値も考慮して算出されており、ユーザが入力装置を意識的に動かしているときの加速度値である。つまり、加速度センサで検出される加速度値から演算加速度値が減じられることにより、実質的には第１及び第２の軸方向の重力加速度の成分値が残る。したがって、角度算出手段は、ユーザの入力装置の操作により、算出角度が変動しても、実質的に重力の影響のみによる角度を算出することができる。これにより、ユーザの入力装置の動きに合致した補正速度値を得ることができる。

また、２つの加速度センサ及び２つの角速度センサが用いられるので、３軸の加速度センサ及び３軸の角速度センサが用いられる場合に比べ、計算量を少なくすることができ、また、コストを低減することができる。

本発明の一形態に係る制御装置は、第１の軸に沿う方向の第１の加速度を検出する第１の加速度センサと、前記第１の軸に沿う方向とは異なる第２の軸に沿う方向の第２の加速度を検出する第２の加速度センサと、前記第２の軸の周りの第１の角速度を検出する第１の角速度センサと、前記第１の軸の周りの第２の角速度を検出する第２の角速度センサとを備える入力装置から送信された入力情報に応じて、画面上に表示されるＵＩを制御する制御装置である。制御装置は、前記第１の加速度値、前記第２の加速度値、前記第１の角速度値及び第２の角速度値の各情報を、前記入力情報として受信する受信手段と、前記受信された前記第１の加速度値、前記第２の加速度値、前記第１の角速度値及び前記第２の角速度値に基き、前記第１の軸に沿う方向の第１の速度値及び前記第２の軸に沿う方向の第２の速度値を算出する速度算出手段と、前記第１及び第２の速度値をそれぞれ微分することで、第１の演算加速度値及び第２の演算加速度値を算出する微分演算手段と、前記第１の軸及び前記第２の軸を含む加速度検出面に対して所定の角度を持つ第３の軸の周りの角度であって、前記第１の加速度及び前記第２の加速度の合成加速度ベクトルと、前記第２の軸との間の角度を、前記第１の加速度値から前記第１の演算加速度値を減じた値、及び、前記第２の加速度値から前記第２の演算加速度値を減じた値に基いて算出する角度算出手段と、前記算出された角度に応じた回転座標変換により、前記第１の速度値及び前記第２の速度値をそれぞれ補正し、該補正により得られる第１の補正速度値及び第２の補正速度値の情報を出力する情報出力手段と、前記第１の補正速度値及び前記第２の補正速度値に応じた、前記ＵＩの前記画面上の座標情報を生成する座標情報生成手段とを具備する。

本発明の一形態に係る制御システムは、画面上に表示されるＵＩ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備える。入力装置は、第１の軸に沿う方向の第１の加速度を検出する第１の加速度センサと、前記第１の軸に沿う方向とは異なる第２の軸に沿う方向の第２の加速度を検出する第２の加速度センサと、前記第２の軸の周りの第１の角速度を検出する第１の角速度センサと、前記第１の軸の周りの第２の角速度を検出する第２の角速度センサと、前記第１の加速度値、前記第２の加速度値、前記第１の角速度値及び前記第２の角速度値に基き、前記第１の軸に沿う方向の第１の速度値及び前記第２の軸に沿う方向の第２の速度値を算出する速度算出手段と、前記第１及び第２の速度値をそれぞれ微分することで、第１の演算加速度値及び第２の演算加速度値を算出する微分演算手段と、前記第１の軸及び前記第２の軸を含む加速度検出面に対して所定の角度を持つ第３の軸の周りの角度であって、前記第１の加速度及び前記第２の加速度の合成加速度ベクトルと、前記第２の軸との間の角度を、前記第１の加速度値から前記第１の演算加速度値を減じた値、及び、前記第２の加速度値から前記第２の演算加速度値を減じた値に基いて算出する角度算出手段と、前記算出された角度に応じた回転座標変換により、前記第１の速度値及び前記第２の速度値をそれぞれ補正し、該補正により得られる第１の補正速度値及び第２の補正速度値の情報を出力する情報出力手段と、前記第１及び第２の補正速度値の情報を入力情報として送信する送信手段とを有する。制御装置は、前記入力情報を受信する受信手段と、前記受信された入力情報の前記第１の補正速度値及び前記第２の補正速度値に応じた、前記ＵＩの前記画面上の座標情報を生成する座標情報生成手段とを有する。

本発明の一形態に係る制御システムは、画面上に表示されるＵＩ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備える。入力装置は、第１の軸に沿う方向の第１の加速度を検出する第１の加速度センサと、前記第１の軸に沿う方向とは異なる第２の軸に沿う方向の第２の加速度を検出する第２の加速度センサと、前記第２の軸の周りの第１の角速度を検出する第１の角速度センサと、前記第１の軸の周りの第２の角速度を検出する第２の角速度センサと、前記第１の加速度値、前記第２の加速度値、前記第１の角速度値及び第２の角速度値の各情報を、前記入力情報として送信する送信手段とを有する。制御装置は、前記入力情報として受信する受信手段と、前記受信された入力情報の前記第１の加速度値、前記第２の加速度値、前記第１の角速度値及び前記第２の角速度値に基き、前記第１の軸に沿う方向の第１の速度値及び前記第２の軸に沿う方向の第２の速度値を算出する速度算出手段と、前記第１及び第２の速度値をそれぞれ微分することで、第１の演算加速度値及び第２の演算加速度値を算出する微分演算手段と、前記第１の軸及び前記第２の軸を含む加速度検出面に対して所定の角度を持つ第３の軸の周りの角度であって、前記第１の加速度及び前記第２の加速度の合成加速度ベクトルと、前記第２の軸との間の角度を、前記第１の加速度値から前記第１の演算加速度値を減じた値、及び、前記第２の加速度値から前記第２の演算加速度値を減じた値に基いて算出する角度算出手段と、前記算出された角度に応じた回転座標変換により、前記第１の速度値及び前記第２の速度値をそれぞれ補正し、該補正により得られる第１の補正速度値及び第２の補正速度値の情報を出力する情報出力手段と、前記第１の補正速度値及び前記第２の補正速度値に応じた、前記ＵＩの前記画面上の座標情報を生成する座標情報生成手段とを有する。

本発明の一形態に係る制御方法は、入力装置の、第１の軸に沿う方向の第１の加速度を検出し、前記入力装置の、前記第１の軸に沿う方向とは異なる第２の軸に沿う方向の第２の加速度を検出し、前記入力装置の、前記第２の軸の周りの第１の角速度を検出し、前記入力装置の、前記第１の軸の周りの第２の角速度を検出し、前記第１の加速度値、前記第２の加速度値、前記第１の角速度値及び前記第２の角速度値に基き、前記第１の軸に沿う方向の第１の速度値及び前記第２の軸に沿う方向の第２の速度値を算出し、前記第１及び第２の速度値をそれぞれ微分することで、第１の演算加速度値及び第２の演算加速度値を算出し、前記第１の軸及び前記第２の軸を含む加速度検出面に対して所定の角度を持つ第３の軸の周りの角度であって、前記第１の加速度及び前記第２の加速度の合成加速度ベクトルと、前記第２の軸との間の角度を、前記第１の加速度値から前記第１の演算加速度値を減じた値、及び、前記第２の加速度値から前記第２の演算加速度値を減じた値に基いて算出し、前記算出された角度に応じた回転座標変換により、前記第１の速度値及び前記第２の速度値をそれぞれ補正し、前記補正により得られる第１の補正速度値及び第２の補正速度値の情報を出力し、前記第１の補正速度値及び前記第２の補正速度値に応じた、ＵＩの画面上の座標情報を生成する。

本発明の一形態に係る入力装置は、加速度出力手段と、角速度出力手段と、情報出力手段と、抑制手段とを具備する。
前記加速度出力手段は、加速度センサを有し、前記加速度センサを用いて、第１の軸に沿う方向の入力装置の第１の加速度、及び、前記第１の軸に沿う方向とは異なる第２の軸の方向の前記入力装置の第２の加速度を出力する。
前記角速度出力手段は、第３の軸の回りの前記入力装置の第１の角速度、及び、前記第３の軸とは異なる第４の軸の回りの前記入力装置の第２の角速度を出力する。
前記情報出力手段は、前記第１の軸及び前記第２の軸を含む前記加速度センサの加速度検出面に対して所定の角度を持つ第５の軸の回りの角度であって、前記第１の加速度及び前記第２の加速度の合成加速度ベクトルと、前記加速度検出面内の基準軸との間の角度を、前記第１の加速度及び前記第２の加速度に基いて算出し、前記算出された角度に応じた回転座標変換により、前記第１の角速度及び前記第２の角速度をそれぞれ補正し、該補正により得られる第１の補正角速度及び第２の補正角速度を含む第１の情報を少なくとも出力する。
前記抑制手段は、前記第１の加速度及び第２の加速度のうち少なくとも一方が、重力加速度成分と前記入力装置の動きにより生じる慣性加速度成分とを含む場合に、前記慣性加速度成分に起因する前記算出された角度の変動を抑制する。

第１及び第２の加速度に基き入力装置の角度が算出され、その角度に応じた回転座標変換によって第１及び第２の角速度が補正される。つまり、入力装置が第５の軸の回りで垂直軸に対して傾いた状態でユーザが入力装置を動かしても、その傾きによりそれぞれ発生する第１及び第２の軸方向の重力加速度成分による影響を除去することができる。したがって、ポインタが適切な動きになるようにそのポインタの表示が制御される。

しかし、角速度値が補正されても、ユーザが入力装置を意識的に動かして操作する場合、算出角度が変動しないとも限らない。ユーザが入力装置を動かす場合、加速度センサは、入力装置の傾きによる例えば第１の軸方向の重力加速度成分と、その入力装置の動きによる例えばその第１の軸方向の慣性加速度との合成の値を、第１の加速度として検出するからである。

そこで、抑制手段は、前記慣性加速度成分に起因する前記算出された角度の変動を抑制する。これにより、実質的に重力の影響のみによる角度を算出することができ、ユーザの入力装置の動きに合致した補正角速度値を得ることができる。

典型的には、第１の軸と第４の軸とが一致し、第２の軸と第３の軸とが一致するが、それらは必ずしも一致しなくてもよい。

角速度出力手段は、角速度センサ、角度センサ、または、角加速度センサを有してもよい。角速度出力手段が角度センサを含む場合、検出された角度を微分することで角速度を出力する。角速度出力手段が角加速度センサを含む場合、検出された角加速度を積分することで角速度を出力する。

入力装置は、前記補正により得られる前記第１の補正角速度及び前記第２の補正角速度を更新する更新手段をさらに具備してもよい。その場合、前記情報出力手段は、前記第１の補正角速度及び前記第２の補正角速度の更新を停止し、最後に前記更新された前記第１の補正角速度及び前記第２の補正角速度の情報を、前記第２の情報として出力してもよい。

入力装置は、前記補正により得られる前記第１の補正角速度及び前記第２の補正角速度を更新する更新手段をさらに具備してもよい。その場合、前記停止手段は、前記第１の補正角速度及び前記第２の補正角速度の更新を停止し、前記情報出力手段は、最後に前記更新された第１の補正角速度及び第２の補正角速度の情報を、前記第２の情報として出力すればよい。

前記停止手段は、ユーザが前記情報出力手段による前記所定の処理の停止及び開始を切り替えるためのスイッチを有してもよい。スイッチは、メカニカルなディップスイッチ、プッシュボタン式のスイッチ、センサを利用したスイッチ等が挙げられる。センサとしては、電気、磁気、光等を利用したものがある。例えば、スイッチがＯＮ／ＯＦＦ式のプッシュボタンである場合、ユーザがそのボタンを押すと、情報出力手段による処理が停止し、もう一度そのボタンを押すとその処理が再開されてもよい。あるいは、ユーザがそのボタンを押している間は、その処理が停止する（またはその処理が実行される）といった形態も考えられる。

前記停止手段は、前記加速度検出面が、絶対的な垂直面から傾いたときの、前記第１の加速度及び前記第２の加速度の合成加速度ベクトルの量が閾値以下である場合、前記所定の処理を停止してもよい。その場合、前記開始手段は、前記合成加速度ベクトル量が前記閾値を超えた場合、前記所定の処理を開始してもよい。加速度検出面が垂直面から傾く角度が大きくなり過ぎる場合、合成加速度ベクトル量が小さくなる場合があり、その結果、正確な角度が算出されない。したがって、合成加速度ベクトル量が閾値以下の場合、所定の処理が停止され、例えば前回の角度の値が第１の角速度及び第２の角速度の補正に用いられるか、または、前回（最後）の第１の補正角速度及び第２の補正角速度が出力されればよい。

絶対的な垂直面とは、重力方向、すなわち地面に垂直な軸を含む面である。上記垂直軸は重力方向の軸とすると計算が容易になる。

前記停止手段は、前記所定の処理として前記角度の算出を停止し、前記入力装置は、前記角度の算出を停止したときの第１の角度と、前記角度の算出を再開したときの第２の角度との角度差が、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てもよい。その場合、前記情報出力手段は、前記角度差が前記閾値以上であった場合、前記第２の角度に１８０deg加算した第３の角度に応じた回転座標変換により、前記第１の角速度及び前記第２の角速度をそれぞれ補正してもよい。ユーザが、角度の算出が停止されたときから再開されるまでの間に角度が大きくなるように入力装置を動かす場合、第１の加速度または第２の加速度の検出方向が反転する場合がある。その場合、本発明によれば、入力装置による該入力装置の姿勢の認識精度が向上し、適切な方向にＧＵＩが動くような表示が可能となる。

入力装置は、前記角度の算出を停止したとき及び該算出を再開したときにおける前記第１の角速度のそれぞれの方向が同じであるか否かを判定する角速度方向判定手段をさらに具備してもよい。その場合、前記情報出力手段は、前記第１の角速度の方向が同じである場合、前記角度の算出を再開したときの前記第２の角度に１８０deg加算した角度に応じた回転座標変換により、前記第１の角速度及び前記第２の角速度をそれぞれ補正してもよい。第１の角速度の方向の連続性が確認されることで、入力装置による該入力装置の姿勢の認識精度がさらに向上する。

第１の角速度の方向の判定に代えてまたは第１の角速度の方向の判定に加えて、角速度方向判定手段は、第２の角速度の方向が同じであるか否かを判定してもよい。

あるいは、入力装置は、前記角度の算出を停止したときの、前記第１の角速度及び前記第２の角速度の第１の合成角速度ベクトル量と、前記角度の算出を再開したときの前記第１の角速度及び前記第２の角速度の第２の合成角速度ベクトル量との差が閾値以上である否かを判定する角速度ベクトル判定手段をさらに具備してもよい。その場合、前記情報出力手段は、前記第１及び第２の合成角速度ベクトル量の差が閾値以上である場合、前記角度の算出を再開したときの前記第２の角度に１８０deg加算した角度に応じた回転座標変換により、前記第１の角速度及び前記第２の角速度をそれぞれ補正してもよい。

前記抑制手段は、前記第１の加速度及び前記第２の加速度のうち少なくとも一方の信号が入力されるローパスフィルタを有し、前記情報出力手段は、前記ローパスフィルタを通過した信号に基いて前記角度を算出してもよい。ユーザが入力装置を動かしたときに発生する加速度の信号は、当然であるが、常に働く重力加速度に比べ高周波の信号である。したがって、そのような信号の高周波成分がローパスフィルタにより除去されることにより、角度の算出時において、ユーザが入力装置を動かすときに発生する慣性加速度の影響を除去することができる。

前記抑制手段は、前記第１の角速度に基き得られる前記第３の軸の回りの第１の角加速度、及び、前記第２の角速度に基き得られる前記第４の軸の回りの第２の角加速度のうち少なくとも一方が閾値以上である場合、前記角度の算出を停止してもよい。ユーザが入力装置を自然に操作するとき、入力装置に角加速度が発生する。角度は、第１及び第２の加速度に基き、所定の計算式により算出される。また、第１または第２の加速度は、さらに別の計算式によって上記角加速度に基いて算出される。したがって、ユーザが入力装置を動かしたときに入力装置に加速度が発生しても、それによる例えば角度の算出誤差を許容範囲内に抑えるための所望の第１または第２の加速度を、角加速度から算出することができる。つまり、角加速度の閾値が設定されることで、角度の算出誤差を許容範囲内に抑えることができる。

前記抑制手段は、前記第１の角速度及び前記第２の角速度のうち少なくとも一方が閾値以上である場合、前記角度の算出を停止してもよい。ユーザが高速でポインタを動作させたとき、つまり角速度が高速のときは、角度を算出しない方が人間の感覚として違和感が少ないことが実験で分かっている。

前記抑制手段は、前記第１の加速度及び前記第２の加速度のうち少なくとも一方が閾値以上である場合、前記角度の算出を停止してもよい。

前記抑制手段は、前記第１の加速度、前記第２の加速度、前記第１の角速度及び前記第２の角速度に基き、前記第１の軸に沿う方向の第１の速度及び前記第２の軸に沿う方向の第２の速度を算出し、前記第１の速度及び前記第２の速度をそれぞれ微分することで、第１の演算加速度及び第２の演算加速度を算出し、前記第１の加速度から前記第１の演算加速度を減じた値、及び、前記第２の加速度から前記第２の演算加速度を減じた値に基いて、前記情報出力手段により前記角度を算出させる。

角速度出力手段により角速度が算出されるときは、ユーザが入力装置を自然に動かして操作するときである。すなわち、人間が入力装置を動かすとき、ユーザは、肩、肘及び手首のうち少なくとも１つを中心として、入力装置を回転させるように動かすからである。したがって、加速度だけでなく角速度も用いられて、演算により入力装置の速度が求められ、その速度の微分演算により加速度（演算加速度）が求められる。これにより、実質的に入力装置の動きに合致した速度及び演算加速度が得られる。

入力装置は、前記第１の演算加速度及び前記第２の演算加速度のうち少なくとも一方が閾値を超えるか否かを判定する判定手段と、前記第１の演算加速度及び前記第２の演算加速度の両方が前記閾値以下の場合、前記角度を更新する更新手段と、前記第１の演算加速度及び第２の演算加速度のうち少なくとも一方が前記閾値を超える場合、前記更新手段による前記角度の更新を停止するように、前記更新手段を制御する制御手段とをさらに具備してもよい。演算加速度が極端に大きい場合、角度の演算の誤差が大きくなり、正確な角度が算出されない場合がある。このように閾値判定されることにより、適切な傾き角度が算出される。本発明の場合、第１及び第２の加速度のうち少なくとも一方が閾値を超える場合、前回に更新されて記憶された第２の角度に応じた回転座標変換が行われることで、速度値が正確に算出される。

入力装置は、前記第１の演算加速度及び前記第２の演算加速度に基き得られる演算値が閾値を超えるか否かを判定する判定手段と、前記演算値が前記閾値以下の場合、前記角度を更新する更新手段と、前記第１の演算加速度及び第２の演算加速度のうち少なくとも一方が前記閾値を超える場合、前記更新手段による前記角度の更新を停止するように、前記更新手段を制御する制御手段とをさらに具備してもよい。

閾値判定の対象として、演算加速度に限られない。例えば加速度センサで検出された加速度値（またはその演算値）、角速度センサで検出された角速度（またはその演算値）、角速度の微分演算により算出された角加速度（またはその演算値）等が、閾値判定の対象とされてもよい。

演算値とは、各軸に関する検出値の合成ベクトルの絶対値、その加算値、その平均値、あるいは、他の演算式により算出された値である。

入力装置は、前記第１の加速度及び前記第２の加速度のうち少なくとも一方が閾値を超えるか否かを判定する判定手段と、前記第１の加速度及び前記第２の加速度の両方が前記閾値以下の場合、前記角度を更新する更新手段と、前記第１の演算加速度及び第２の演算加速度のうち少なくとも一方が前記閾値を超える場合、前記更新手段による前記角度の更新を停止するように、前記更新手段を制御する制御手段とをさらに具備してもよい。

前記加速度出力手段は、前記第５の軸に沿う方向の第３の加速度を出力してもよい。その場合、前記入力装置は、前記第３の加速度が閾値以上であるか否かを判定する判定手段と、前記第３の加速度が閾値より小さい場合、前記記憶された前記角度を更新する更新手段と、前記第１の演算加速度及び第２の演算加速度のうち少なくとも一方が前記閾値を超える場合、前記更新手段による前記角度の更新を停止するように、前記更新手段を制御する制御手段とをさらに具備してもよい。例えば、加速度検出面に対する第５の軸の角度が大きい場合（９０°に近い場合）、加速度検出面が、絶対的な垂直面に実質的に平行に近くなるほど、第３の加速度（の絶対値）は実質的にゼロに近くなる。すなわち、その面の垂直面からの傾きが大きくなるにしたがって、第３の加速度が大きくなる。したがって、第３の加速度が閾値判定の対象とされてもよい。この場合、第３の加速度が十分に大きな値となる範囲に閾値を設定することができる。これにより、第３の加速度に対して相対的に低いノイズレベルが発生する状態で、つまり、高いＳ／Ｎが得られる状態で閾値判定されるので、その判定の精度を高めることができる。

本発明の一形態に係る制御装置は、加速度センサを有し、前記加速度センサを用いて、第１の軸に沿う方向の入力装置の第１の加速度、及び、前記第１の軸に沿う方向とは異なる第２の軸の方向の前記入力装置の第２の加速度を出力する加速度出力手段と、第３の軸の回りの前記入力装置の第１の角速度、及び、前記第３の軸とは異なる第４の軸の回りの前記入力装置の第２の角速度を出力する角速度出力手段とを備える入力装置から出力された入力情報に応じて、画面上に表示されるポインタを制御する制御装置である。
前記制御装置は、受信手段と、情報出力手段と、座標情報生成手段とを具備する。
前記受信手段は、前記第１の加速度、前記第２の加速度、前記第１の角速度及び前記第２の角速度の情報を、前記入力情報として受信する。
前記情報出力手段は、前記第１の軸及び前記第２の軸を含む前記加速度センサの加速度検出面に対して所定の角度を持つ第３の軸の回りの角度であって、前記第１の加速度及び前記第２の加速度の合成加速度ベクトルと、前記加速度検出面内の基準軸との間の角度を、前記受信された第１及び第２の加速度に基いて算出し、前記算出された角度に応じた回転座標変換により、前記受信された第１及び第２の角速度をそれぞれ補正し、該補正により得られる第１の補正角速度及び第２の補正角速度の情報を出力する。
前記抑制手段は、前記第１の加速度及び第２の加速度のうち少なくとも一方が、重力加速度成分と前記入力装置の動きにより生じる慣性加速度成分とを含む場合に、前記慣性加速度成分に起因する前記算出された角度の変動を抑制する。

前記座標情報生成手段は、前記第１の補正角速度及び前記第２の補正角速度に応じた、前記ポインタの前記画面上の座標情報を生成する。

前記制御装置は、前記情報出力手段による所定の処理を停止させる停止手段をさらに具備してもよい。その場合、前記情報出力手段は、前記所定の処理を停止しているとき、前記第１の情報とは異なる第２の情報を出力してもよい。制御装置は、前記情報出力手段による前記所定の処理を再開させる開始手段をさらに具備してもよい。

前記停止手段は、ユーザが前記情報出力手段による前記所定の処理の停止及び開始を切り替えるための切り替え手段を有してもよい。切り替え手段は、上記したスイッチでもよいし、ＧＵＩを用いたソフトウェアを含む手段により実現されてもよい。

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。
前記入力装置は、加速度出力手段と、角速度出力手段と、情報出力手段と、抑制手段とを有する。前記制御装置は、受信手段と、座標情報生成手段とを有する。これらの手段は、上述したものと同様のものである。

あるいは本発明の他の形態に係る制御システムでは、入力装置が、加速度出力手段と、角速度出力手段とを有し、制御装置が、受信手段と、情報出力手段と、抑制手段と、座標情報生成手段とを有する。

本発明の一形態に係るハンドヘルド装置は、上述した、加速度出力手段と、角速度出力手段と、情報出力手段と、抑制手段と、座標情報生成手段とを具備する。

本発明の一形態に係る制御方法は、加速度センサを用いて、第１の軸に沿う方向の入力装置の第１の加速度、及び、前記第１の軸に沿う方向とは異なる第２の軸の方向の前記入力装置の第２の加速度を出力し、前記第３の軸の回りの前記入力装置の第１の角速度、及び、前記第３の軸とは異なる第４の軸の回りの前記入力装置の第２の角速度を出力し、ことを含む。

前記第１の軸及び前記第２の軸を含む前記加速度センサの加速度検出面に対して所定の角度を持つ第５の軸の回りの角度であって、前記受信された第１の加速度及び第２の加速度の合成加速度ベクトルと、前記加速度検出面内の基準軸との間の角度が、前記第１の加速度及び前記第２の加速度に基いて算出される。
前記算出された角度に応じた回転座標変換により、前記第１の角速度及び前記第２の角速度がそれぞれ補正される。
前記第１の加速度及び第２の加速度のうち少なくとも一方が、重力加速度成分と前記入力装置の動きにより生じる慣性加速度成分とを含む場合に、前記慣性加速度成分に起因する前記算出された角度の変動が抑制される。
前記補正により得られる第１の補正角速度及び第２の補正角速度に応じた、ポインタの画面上の座標情報が生成される。

本発明の他の形態に係る入力装置は、加速度出力手段、角速度出力手段、算出手段、情報出力手段及び抑制手段を具備する。
前記算出手段は、前記第１の加速度、前記第２の加速度、前記第１の角速度及び前記第２の角速度に基き、前記第１の軸に沿う方向の前記入力装置の第１の速度及び前記第２の軸に沿う方向の前記入力装置の第２の速度を算出する。
前記情報出力手段は、前記第１の軸及び前記第２の軸を含む前記加速度センサの加速度検出面に対して所定の角度を持つ第５の軸の回りの角度であって、前記第１の加速度及び前記第２の加速度の合成加速度ベクトルと、前記加速度検出面内の基準軸との間の角度を、前記第１の加速度及び前記第２の加速度に基いて算出し、前記算出された角度に応じた回転座標変換により、前記算出された第１の速度及び第２の速度をそれぞれ補正し、該補正により得られる第１の補正速度及び第２の補正速度を含む第１の情報を少なくとも出力する。
加速度出力手段、角速度出力手段及び抑制手段は、上述のものと同様である。

制御装置、制御システム、ハンドヘルド装置及び制御方法についても、同様に、上記算出手段が設けられていてもよい。

入力装置は、前記情報出力手段による所定の処理を停止させる停止手段をさらに具備してもよい。その場合、前記情報出力手段は、前記所定の処理を停止しているとき、前記第１の情報とは異なる第２の情報を出力してもよい。

前記停止手段は、前記所定の処理として前記第１の情報の出力を停止してもよい。前記停止手段は、前記所定の処理として前記角度の算出を停止してもよい。前記停止手段は、前記所定の処理として前記回転座標変換による補正を停止してもよい。

入力装置は、前記情報出力手段による前記所定の処理を再開させる開始手段をさらに具備してもよい。

前記情報出力手段は、前記回転座標変換により補正されていない値である前記第１の角速度及び前記第２の角速度の情報を、前記第２の情報として出力してもよい。すなわち、停止手段により第１の情報の出力が停止しているときは補正されていない第１及び第２の角速度の情報が出力される。例えば、この入力装置を使い慣れているユーザが、入力装置を動かして操作するときに、回転座標変換による補正が実行されると、操作しにくいと感じる場合も考えられる。その場合、ユーザの手動で停止手段により第１の情報の出力を停止させることができれば、そのような不都合を解消することができる。

以上のように、本発明によれば、入力装置が傾いたときの加速度センサに及ぶ重力の問題をなくし、かつ、計算量を少なくすることができる。

本発明によれば、入力装置が傾き、加速度センサを利用してその傾きの角度を計算する場合に、ユーザが入力装置を動かして加速度センサで検出される検出値に含まれる慣性加速度成分の影響を抑制することができる。

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軸の回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。

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。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。

説明の便宜上、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。また、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、入力装置１の動きに関し、Ｘ’軸の回りの方向をピッチ方向、Ｙ’軸の回りの方向をヨー方向といい、Ｚ’軸（ロール軸）方向の周りの回り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。

送信機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。

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）、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（または入力情報）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。これにより、表示装置５の画面３を制御する表示制御信号が生成される。ビデオＲＡＭ４１は、その表示制御信号に応じて生成される、表示装置５に表示される画面データを格納する。

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）（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２の角速度センサ１５２は、Ｙ軸の回りの角速度（第１の角速度）ω_ψ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。

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１の角速度センサ１５１は、Ｙ軸の回りの角速度（第２の角速度）ω_θ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。

次に、加速度センサユニット１６への重力の影響について説明する。図９はその説明のための図である。図９は、入力装置１をＺ方向で見た図である。

図９（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９（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が実際にヨー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９（Ｂ）に示す状態は、図９（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Ｆ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、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９（Ａ）から図９（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。

以上のような加速度センサユニット１６への重力の影響を極力減らすために、本実施の形態に係る入力装置１は、ロール方向の角度を算出し、これを用いて第１及び第２の角速度を補正する。以下、この補正処理を含む、制御システム１００の動作について説明する。図１０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、加速度センサユニット１６から２軸の加速度信号（第１、第２の加速度値a_x、a_y）が出力され（ステップ１０１ａ）、これがＭＰＵ１９に供給される。この加速度信号は、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、上記基本姿勢になることも考えられる。しかし、Ｘ軸方向に重力加速度のすべての量が検出される姿勢、すなわち第１の加速度センサ１６１の出力が重力加速度分の加速度値を検出し、第２の加速度センサ１６２の出力が０である場合もある。もちろん初期姿勢は、図９（Ｂ）に示したようにロール方向に傾いた姿勢であることも考えられる。

ＭＰＵ１９は、重力加速度の成分値（a_x、a_y）に基き、下記の式（１）によりロール角φを算出する（ステップ１０２）。

φ＝arctan(a_x /a_y)・・・（１）。

ここでいうロール角は、Ｘ’軸及びＹ’軸方向の合成加速度ベクトルと、Ｙ’軸との間の角度をいう（図９（Ｂ）参照）。しかし、これに限られることはなく、その合成加速度ベクトルと、Ｘ’軸及びＹ’軸を含む面内の軸（基準軸）との間の角度であれば、ロール角は何でもよい。つまり、本実施形態では、Ｙ’軸を基準軸としたが、基準軸はその面内であればどのような軸であってもよく、ロール角に応じた回転座標変換が実行される、という本質は変わらない。

また、入力装置１に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（第１の角速度値ω_θ及び第２の角速度値ω_ψ）が出力され（ステップ１０１ｂ）、これがＭＰＵ１９に供給される。

ＭＰＵ１９は、算出したロール角に応じた回転座標変換により、角速度値（ω_ψ、ω_θ）をそれぞれ補正し、補正値である補正角速度値（第１及び第２の補正角速度値（ω_ψ’、ω_θ’））を得る（ステップ１０３）。すなわち、ＭＰＵ１９は、図１１に示す回転座標変換の式（３）を用いて、角速度値（ω_ψ、ω_θ）を補正する。ＭＰＵ１９は、補正角速度値（ω_ψ’、ω_θ’）の情報を制御装置４０に出力する（ステップ１０４）。

制御装置４０のＭＰＵ３５は、補正角速度値（ω_ψ’、ω_θ’）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補正角速度値（ω_ψ’、ω_θ’）を出力するので、制御装置４０は、これを受信し、単位時間ごとのヨー角及びピッチ角の変化量を取得することができる。ＭＰＵ３５は、取得した単位時間当りのヨー角ψ(t)及びピッチ角θ(t)の変化量に応じた、ポインタ２の画面３上における座標値を生成し（ステップ１０６）、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）（座標情報生成手段）。

ステップ１０６では、ＭＰＵ３５は上記単位時間当りのヨー角及びピッチ角の変位量に応じたポインタ２の画面３上での単位時間当りの変位量を、演算により、または予めＲＯＭ３７に記憶された対応テーブルにより求める。あるいは、ＭＰＵ３５は、上記補正角速度値の信号にローパスフィルタ（デジタルでもアナログでもよい）をかけて出力してもよい。以上のようにして、ＭＰＵ３５は、ポインタ２の座標値を生成することができる。

以上のように、重力加速度の成分値（a_x、a_y）に基き入力装置１のロール角φが算出され、そのロール角φに応じた回転座標変換によって角速度（ω_ψ、ω_θ）が補正される。つまり、入力装置１がＺ軸の回りで、重力方向の軸（以下、垂直軸という）に対して傾いた状態でユーザが入力装置１を動かしても、その傾きによりそれぞれ発生するＸ’軸及びＹ’軸方向の重力加速度成分による影響を除去することができる。

なお、以上のようにロール方向の入力装置１の傾きによる重力加速度成分の影響が除去された後、ユーザが実際に入力装置１を動かして操作する場合、その入力装置１に加速度が発生する（慣性加速度）。加速度センサユニット１６は、重力加速度にその慣性加速度が合成された加速度を検出するので、その慣性加速度に起因して、ステップ１０２で算出したロール角φが変動すると考えられる。このロール角φの変動は後述する方法によって抑制される。

図１２は、制御システム１００の他の実施の形態に係る動作を示すフローチャートである。

図１０に示したフローでは、入力装置１が角速度値を補正したが、図１２では制御装置４０が角速度値を補正する点が異なる。

例えば、入力装置１のＭＰＵ１９は、加速度センサユニット１６から得られる重力加速度の成分値（a_x、a_y）及び角速度センサユニット１５から得られる角速度値（ω_ψ、ω_θ）の各情報を入力情報として出力する（ステップ２０２）。

制御装置４０のＭＰＵ３５は、重力加速度の成分値（a_x、a_y）及び角速度値（ω_ψ、ω_θ）の各情報を受信する（ステップ２０３）。ＭＰＵ３５は、重力加速度の成分値（a_x、a_y）に基き、ロール角φを算出する（ステップ２０４）。ＭＰＵ３５は、このロール角φに応じた回転座標変換により、角速度値（ω_ψ、ω_θ）をそれぞれ補正し、補正値である補正角速度値（ω_ψ’、ω_θ’）を得る（ステップ２０５）。あとは、ＭＰＵ３５は、図１２で示すステップ１０６、１０７と同様の処理を行う（ステップ２０６、２０７）。

このように、入力装置１は検出信号の検出値の情報を送信し、制御装置４０が角速度値の補正処理を行うことも可能である。

図１２において、入力装置１がステップ２０１ａ及び２０１ｂまでの処理を実行し、制御装置４０がその検出信号の情報を受信し、その受信された情報に基づいてステップ２０２以降の処理を実行してもよい。

あるいは、入力装置１がステップ２０４まで、またはステップ２０５までの処理を実行してもよい。

以上では、センサユニット１７の検出面が、垂直軸を含む絶対的な垂直面と実質的に平行の状態のまま、入力装置１がロール方向に傾いた状態でユーザが入力装置１を操作する形態を説明した。しかし、検出面が垂直面から傾いて入力装置１が操作される場合も考えられる。以下、そのような場合の制御システム１００の動作について説明する。図１４は、その動作を示すフローチャートである。

図１３（Ａ）は、検出面が垂直面から傾き、かつ、ロール方向にも傾いて静止している状態にある加速度センサユニット１６を示す図である。加速度センサユニット１６は、この状態でＸ’軸方向及びＹ’軸方向の重力加速度の成分値（a_x、a_y）をそれぞれ検出している。

図１３（Ａ）では、垂直面と実質的に平行な画面３をロール方向に傾けて図示しており、図中、太い矢印Ｇは重力加速度ベクトルを示している。矢印Ｇ１で示すベクトルは、加速度センサユニット１６が検出しているＸ’軸及びＹ’軸方向の重力加速度ベクトル（ＧＸ’，ＧＹ’）の合成加速度ベクトルＧ１である。したがって、この合成加速度ベクトルＧ１は、重力加速度ベクトルＧのピッチ方向（θ方向）で回転させた成分のベクトルである。図１３（Ｂ）は、図１３（Ａ）の状態にある加速度センサユニット１６を絶対的なＸ−Ｚ平面で見た図である。

図１４を参照して、入力装置１のＭＰＵ１９は、ステップ３０１、３０２で出力される重力加速度成分値（a_x、a_y）及び角速度（ω_ψ、ω_θ）を取得する。ステップ３０１及び３０２について、図１４での記載の仕方が図１０の記載の仕方と異なるが、ステップ１０１ａ及び１０１ｂの処理と実施的に同じ処理である。

ＭＰＵ１９は、重力加速度成分値（a_x、a_y）に基き、合成加速度ベクトル量｜a｜を算出する（ステップ３０３）。合成加速度ベクトル量｜a｜は、[(a_x)²+(a_y)²]^1/2より算出することができる。ＭＰＵ１９は、算出した合成加速度ベクトル量｜a｜が閾値Th1以下であるかを判定し（ステップ３０４）、｜a｜が閾値Th1を超える場合、ロール角φを算出する（ステップ３０５）。ＭＰＵ１９は、算出されたロール角φに応じた回転座標変換による補正を行い（ステップ３０６）、補正により得られた補正角速度値（ω_ψ’、ω_θ’）を出力する（ステップ３０７）。

垂直面からの検出面の傾きが大きい場合、すなわちピッチ角θが大きい場合、重力加速度成分値（a_x、a_y）が小さくなり、ロール角φの算出結果の精度が落ちる。したがって、本実施形態では、重力加速度成分値（a_x、a_y）に基き算出されるロール角φがノイズに埋もれるほど、ピッチ角θが大きくなる場合には、正確なロール角φの算出は困難となる。したがって、｜a｜が閾値Th1以下である場合、ＭＰＵ１９は、以下のような所定の処理を停止する（停止手段）（ステップ３０８）。

所定の処理とは、補正角速度値（ω_ψ’、ω_θ’）を出力すること、ロール角を算出すること、及び、回転座標変換による補正を実行すること、のうちいずれか１つである。

ロール角の算出を停止する場合、ＭＰＵ１９は、例えば最後に更新されてメモリに記憶されたロール角に基づき、回転座標変換を行い、それにより得られた補正角速度値（ω_ψ’、ω_θ’）を出力すればよい（ステップ３０９）。あるいは、ロール角の算出を停止する場合、ＭＰＵ１９は、最後に更新されてメモリに記憶された、補正角速度値（ω_ψ’、ω_θ’）を出力すればよい（ステップ３０９）。

回転座標変換による補正を停止する場合、ＭＰＵ１９は、例えば最後に更新されてメモリに記憶された、補正角速度値（ω_ψ’、ω_θ’）を出力すればよい（ステップ３０９）。

補正角速度値（ω_ψ’、ω_θ’）の出力が停止される場合、ポインタ２の動きが停止するか、ポインタ２の表示が消えるような制御が実行されるか、あるいは、ポインタ２が所定の位置に移動する等の処理が実行されればよい。

上記閾値Th1は、ノイズ等を考慮して適宜設定されればよい。

ステップ３１０〜３１２は、図１０におけるステップ１０５〜１０７と同様である。

ステップ３０８でＭＰＵはロール角φの算出を停止した後、供給される重力加速度成分値（a_x、a_y）に基き算出された合成加速度ベクトル量｜a｜が閾値Th1を超えた場合、ロール角φの算出を再開し、ステップ３０５以降の処理が実行される。

本実施の形態によれば、ピッチ角θが大きい場合であっても、ＭＰＵ１９は補正角速度値の出力を停止するか、最後に更新された補正角速度値を出力するので、正確なロール角φを算出することができる。

図１２における処理と同様の趣旨により、図１４における処理について入力装置１が実行する処理の一部を、制御装置４０が実行してもよい。例えばステップ３０３〜３０９の処理、ステップ３０４〜３０９の処理、ステップ３０５〜３０９の処理、・・・、または、ステップ３０９の処理を制御装置４０が実行してもよい。

ここで、上記ステップ３０８で所定の処理が停止されてから、次に所定の処理が再開されるまでの間に、例えばＹ’軸方向で検出される第２の加速度値a_yの正負が変わる場合がある。所定の処理の再開とは、ロール角の算出が停止されていた場合は、ステップ３０５〜３０７、回転座標変換による補正が停止されていた場合は、ステップ３０６〜３０７の再開、補正角速度値の出力が停止されていた場合は、ステップ３０７の再開、を意味する。

図１５（Ａ）、（Ｂ）は、そのときの様子を示す図である。図１５（Ａ）は、ロール角φの算出が停止された瞬間の加速度センサユニット１６の姿勢を示す。図１５（Ｂ）は、例えば所定の処理が再開された瞬間の加速度センサユニット１６の姿勢を示す。このようなとき、Ｙ’軸方向の重力加速度ベクトルＧＹ’の加速度値a_yの正負が変わる。これは、Ｙ’軸方向に限らず、Ｘ’軸方向も同様のことが言える。図１５（Ａ）、（Ｂ）では、例えば入力装置１がペン型の装置であって、そのペンの先端部にセンサユニット１７が配置されている形態が想定される。ユーザはこのペン型の入力装置をペンを持つように握る場合、加速度センサユニット１６は図１５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、検出面が下に向くような姿勢となる。

重力加速度ベクトルＧＹ’の加速度値a_yの符号が変わると、そのままではロール角φの計算にもエラーが発生する。図１６は、このような現象を回避するための、入力装置１の処理の動作を示すフローチャートである。

図１６では、所定の処理の停止のうち、ロール角の算出の停止を例に挙げているが、これに限られず、回転座標変換による補正の停止、または、補正角速度値の出力の停止、であってもよい。このことは、図１７、図４９及び図５０における処理においても同様である。

図１６を参照して、ＭＰＵ１９は、ステップ３０４（図１４参照）の条件下でロール角φの算出を停止する（ステップ４０１）。すると、ＭＰＵ１９は前回のロール角φに応じた回転座標変換により角速度値（ω_ψ、ω_θ）を補正し、補正角速度値（ω_ψ’、ω_θ’）を得るか、または、前回の補正角速度値を得、これを出力する（ステップ４０２）。合成加速度ベクトル量｜a｜が閾値Th1を超えた場合（ステップ４０３のＮＯ）、ＭＰＵ１９は、供給される重力加速度値（a_x、a_y）に基きロール角を算出する。

ＭＰＵ１９は、ロール角φの算出を停止したときのロール角、すなわち停止する直前に算出したロール角（第１のロール角）と、算出の再開直後の（ステップ４０４で算出された）ロール角（第２のロール角）との差を算出する（ステップ４０５）。ＭＰＵ１９は、その差|Δφ|が閾値Th2以上であった場合（ステップ４０６のＹＥＳ）、最新のロール角である上記第２のロール角に１８０degを加える。

ＭＰＵ１９は、第２のロール角に１８０degを加えられた第３のロール角に応じた回転座標変換により補正角速度値（ω_ψ’、ω_θ’）を取得し、これを出力する（ステップ４０７）。このようにして、本実施の形態では、入力装置１による該入力装置１の姿勢の認識精度が向上し、適切な方向にポインタ２が動くような表示が可能となる。

閾値Th2は、例えば６０deg（＝±３０deg）〜９０deg（＝±４５deg）等に設定することができる。しかし、これらの範囲に限られない。

図１２における処理と同様の趣旨により、図１６における処理の一部または全部を、制御装置４０が実行してもよい。

図１７は、図１６に示した処理についての他の形態に係る動作を示すフローチャートである。

ステップ５０１〜５０４は、図１６のステップ４０１〜４０４と同様の処理である。ＭＰＵ１９は、ロール角φの算出停止直前のピッチ方向の角速度ω_θの方向と、算出開始直後のピッチ方向での角速度ω_θの方向とが同じ方向であるか否かを判定する（ステップ５０５）。つまりω_θ正負が、ロール角φの算出停止前及び開始後で一致しているか否かが判定される。ピッチ方向に代えて、あるいは、ピッチ方向に加えて、ヨー方向の角速度ω_ψの正負が一致しているか否かが判定されてもよい。

ステップ５０５においてＹＥＳの場合、ピッチ方向での角速度の方向が連続しているので、図１５（Ａ）、（Ｂ）に示すようにＧＹ’の向きが変わっていると判断することができる。この場合、ＭＰＵ１９は、第２のロール角に１８０degを加えられた第３のロール角に応じた回転座標変換により補正角速度値（ω_ψ’、ω_θ’）を取得し、これを出力する（ステップ５０７）。

このように、ピッチ方向の角速度ω_θ（またはヨー方向の角速度ω_ψ）の連続性が確認さえることで、入力装置１による該入力装置１の姿勢の認識精度がさらに向上する。

図１２における処理と同様の趣旨により、図１７における処理の一部または全部を、制御装置４０が実行してもよい。

図１６及び図１７の処理のさらに別の実施の形態として、ロール角の算出が停止されたときの第１及び第２の角速度の合成角速度ベクトル量（第１の合成角速度ベクトル量）と、ロール角の算出が再開されたときの当該合成角速度ベクトル量（第２の合成角速度ベクトル量）との差が閾値以上であるか否かが判定されてもよい。合成角速度ベクトル量は、[(ω_ψ)²+(ω_θ)²]^1/2より算出することができる。第１の合成角速度ベクトル量と第２の合成角速度ベクトル量との差が大きい場合は、姿勢の変化が大きいと判断される。ＭＰＵ１９は、その差が閾値以上と判定した場合、ステップ４０８、５０７と同様な処理を実行する。

このような入力装置１の処理についても、制御装置４０が実行してもよい。

[ロール角φの変動の抑制]
次に、上記したように、ロール方向の入力装置１の傾きによる重力加速度成分の影響が除去された後、ユーザが実際に入力装置１を動かして操作する場合に発生するロール角φの変動を抑制する４つの実施の形態について説明する。

図１８は、そのうち１つの実施の形態に係る入力装置を示すブロック図である。入力装置１０１は、加速度センサユニット１６により得られるＸ’軸方向及びＹ’軸方向のうち少なくとも一方の加速度信号が入力されるローパスフィルタ（ＬＰＦ）１０２を備えている。このＬＰＦ１０２により、加速度信号のインパルス状の成分が除去される。

図１９（Ａ）は、ＬＰＦ１０２を通過する前の、Ｘ’軸方向またはＹ’軸方向の加速度信号を示し、図１９（Ｂ）はＬＰＦ１０２を通過後の加速度信号を示している。インパルス状の成分は、ユーザが入力装置１０１を動かしたときに検出される加速度信号である。図中のＤＣオフセット成分は、重力加速度による成分値であり、この部分はＬＰＦ１０２を通過する。

典型的には、上記インパルスの波形は十〜数十Hzであることから、ＬＰＦ１０２は数Hzのカットオフ周波数を持つ。カットオフ周波数が低すぎると、位相遅れによるφの遅れが操作時の違和感としてユーザにより感じられるため、実用的な下限が規定されればよい。

このように、ＬＰＦ１０２によりインパルス状の成分が除去されることで、ロール角φの算出時において、ユーザが入力装置１０１を動かすときに発生する加速度の影響を除去することができる。

ロール角φの変動を抑制する第２の実施の形態として、ロール角φの算出時において角加速度値が監視される方法が考えられる。図２０は、その動作を示すフローチャートである。

ステップ６０１、６０２、６０３は、図１４に示したステップ３０１、３０２、３０３と同様である。ＭＰＵ１９は、供給される角速度値（ω_ψ、ω_θ）に基き、微分演算により角加速度値（Δω_ψ、Δω_θ）を算出する（ステップ６０４）。

ＭＰＵ１９は、算出された両方向の角速度値のうち例えば一方のヨー方向の角速度値｜Δω_ψ｜が閾値Th3以上であるか否かを判定する（ステップ６０５）。それが閾値Th3以上である場合、ＭＰＵ１９は、所定の処理を停止する（ステップ６０９）。このように処理する理由は、次のような理由による。

ユーザが入力装置１を自然に操作するとき、入力装置１に角加速度が発生する。ロール角φは、上記式（１）により算出される。また、Ｘ軸またはＹ軸の回りの角速度値（Δω_θ、Δω_ψ）は、後述する式（４）によって加速度値（a_x、a_y）に基いて算出される。ユーザが入力装置１を動かしたときに入力装置１に加速度が発生しても、それによるロール角φの算出誤差を許容範囲内に抑えるための所望の第１または第２の加速度値を、式（４）によって算出することができる。つまり、角加速度の閾値Th3が設定されることで、ロール角φの算出誤差を許容範囲内に抑えることができる。

以下、角加速度の閾値Th3について説明する。

例えば、ユーザが入力装置１を動かしたときに、入力装置１がピッチ方向にθ₁＝６０deg傾いた状態にあっても、それによって発生する慣性力によって重力方向のＭＰＵ１９の認識誤差の結果生じるロール角φの誤差を１０deg以内に抑えたい場合の閾値Th3を考える。

入力装置１がピッチ方向に６０deg傾いた状態では、
a_y＝１G・cos60°＝0.5G
となる。したがって、φ＝１０degとして式（１）は、
10°＝arctan(a_x /0.5G)
となり、a_x＝0.09Gとなる。したがって、a_xが0.09Gとなるような最小の｜Δω_ψ｜を求めればよい。

そこで、ユーザが腕を振るとき発生する加速度と角加速度の関係を考える。ユーザが入力装置１を振る半径が大きいほど、同一加速度a_x当りの角加速度｜Δω_ψ｜は小さくなる。その半径が最大となるのは、肩を回転中心として腕全体を振る場合と仮定する。ここで、腕の長さをL_armとすると、Δω_ψは下記式（４）で表される。
｜Δω_ψ｜＝a_x /L_arm・・・（４）。

一般的な例として、半径rの円において中心角θでなる円弧の長さlについて、l = rθであることから式（４）が成立する。

a_x＝0.09G＝0.09×9.8(m/s)、L_arm =0.8m（腕の長いユーザと仮定）を式（４）に代入すると、
Δωx＝1.1rad/s²＝６３deg/s²
となる。つまり、｜Δω_ψ｜＞６３°/s²なる角加速度が検出されたときに、ＭＰＵ１９は例えば所定の処理を停止する処理として、φの更新を停止することにより、ユーザが入力装置１をピッチ方向に最大６０deg傾けたときにも、そのロール角φの算出誤差を１０deg以下に抑えることが可能となる。ロール角φの算出誤差の設定範囲は、１０deg以下に限られず、適宜設定可能である。

ユーザが、肘を回転中心として、または、手首を回転中心として入力装置１を操作する場合には、この角加速度のときのa_xはさらに小さな値となるので、慣性力の影響による重力方向の誤差角度は10°を下回る値であり、誤差の小さくなる方向となる。

ステップ６０６〜６０８、６１０〜６１３は、図１４におけるステップ３０５〜３０７、３０９〜３１２と同様の処理である。

以上の説明では、ヨー方向の角速度について言及したが、ピッチ方向の角速度についても同様のことが言える。したがって、ステップ６０５の後に、｜Δω_θ｜が閾値以上であるか否かが判定されるステップが加えられ、それが閾値以上であるときに、所定の処理が停止されてもよい。

ところで、ヨー方向及びピッチ方向の角速度のうち少なくとも一方が閾値以上である場合に、ＭＰＵ１９はロール角の算出を停止し、ステップ６０９、６１０の処理を行うようにしてもよい。ユーザがかなりの高速でポインタ２を動作させたとき（角速度が高速のとき）、例えば０．１〜０．２秒で画面３の端から端までポインタ２を動かすときは、所定の処理を実行しない方が人間の感覚として違和感が少ないことが実験で分かっている。このようにユーザが画面上でポインタの細かな動作をさせない粗動作時には、所定の処理が停止されることでユーザの直感に合致した動作が可能となる。例えば、角速度センサ１５１または１５２の出力値を−５１２〜＋５１２に分割した場合、−２００以下、＋２００以上のときは所定の処理が停止されるようにすればよい。しかし、この値に限られない。

ロール角φの変動を抑制する第３の実施の形態として、加速度センサユニット１６により検出される加速度に閾値を設ける方法がある。例えば、ＭＰＵ１９は、検出されたＸ’軸方向及びＹ’軸方向の加速度値（a_x、a_y）のうち少なくとも一方が閾値以上となった場合、所定の処理を停止し、閾値未満となってから所定の処理を再開する。あるいは、加速度値が一定以上になると、単に検出電圧が飽和するのでそのときに自動的にφの更新が停止される、といった処理であってもよい。

図１２における処理と同様の趣旨により、図２０に示したステップ６０３〜６１０の処理、ステップ６０４〜６１０の処理、ステップ６０５〜６５０の処理、・・・、または、ステップ６１０の処理を、制御装置４０が実行してもよい。

次に、ロール角φの変動を抑制する第４の実施の形態について説明する。図３４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ω_ψ及び第２の角速度値ω_θを取得する（ステップ１１０１）。

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を取得する（ステップ１１０２）。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。

なお、ＭＰＵ１９は、典型的にはステップ１１０１及び１１０２を同期して行う。しかし、ＭＰＵ１９は、ステップ１１０１を実行した後、ステップ１１０２を実行してもよいし、ステップ１１０２を実行した後、ステップ１１０１を実行してもよい。このことは、図１０、１２、１４、２０、２２、４３〜４５、４８、５１、５２及び５４も同様である。

ＭＰＵ１９は、加速度値（a_x、a_y）及び角速度値（ω_ψ、ω_θ）に基いて、積分演算により速度値（V_x、V_y）を算出する（ステップ１１０３）（算出手段）。算出された速度値は、後述するように角速度値が用いられて演算により求められるので、実質的に入力装置１の動きに合致した速度値が得られる。この速度値の算出についての詳細は後述する。

ＭＰＵ１９は、算出した速度値（V_x、V_y）を微分演算する（ステップ１１０４）。これにより、演算加速度値（a_xi、a_yi）が求められる。微分演算は、例えば２つの速度値サンプルごとにその間の傾きが計算されればよい。

ＭＰＵ１９は、重力加速度の成分値（a_x、a_y）に基き、下記の式（１’）によりロール角φを算出する（ステップ１１０５）。

φ＝arctan[(a_x−a_xi)/(a_y−a_yi)]・・・（１’）。

なお、式（１’）における、加速度値（a_x、a_y）及び演算加速度値（a_xi、a_yi）の各値は絶対値として計算される。

式（１’）が計算されるとき、速度値（V_x、V_y）が０であれば、φは、実質的に重力加速度の成分値（a_x、a_y）のみから算出されることになる。

速度値（V_x、V_y）が発生していると、ユーザが入力装置１を動かしているので、演算加速度値（a_xi、a_yi）も発生する。この場合、式（１’）では、その入力装置１の動きによる演算加速度値、つまり正確な慣性加速度値が重力加速度の成分値から減算された上でロール角φが算出される。

ＭＰＵ１９は、算出したロール角φに応じた回転座標変換により、速度値（V_x、V_y）をそれぞれ補正し、補正値である補正速度値（第１及び第２の補正速度値（V_x’、V_y’））を得る（ステップ１１０６）。すなわち、ＭＰＵ１９は、図３５に示す回転座標変換の式（５）を用いて、速度値（V_x、V_y）を補正し、これを出力する。ＭＰＵ１９は、送信機２１により、補正速度値（V_x’、V_y’）の情報を制御装置４０に送信する（ステップ１１０７）。

制御装置４０のＭＰＵ３５は、補正速度値（V_x’、V_y’）の情報を受信する（ステップ１１０８）。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補正速度値（V_x’、V_y’）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（６）、（７）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)）を生成する（ステップ１１０９）。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１１１０）（座標情報生成手段）。

X(t) =X(t-1)＋V_x・・・（６）
Y(t) =Y(t-1)＋V_y・・・（７）。

本実施の形態では、重力加速度の成分値（a_x、a_y）から演算加速度値（a_xi、a_yi）が減算された上でロール角φが算出される。つまり、実質的に重力加速度の成分値（a_x、a_y）のみに基いたロール角φが算出される。したがって、結果的に、入力装置の動きに合致した補正速度値（V_x’、V_y’）を得ることができ、ユーザは違和感を感じることなくポインタ２を動かすことができる。

また、本実施の形態では、２つの加速度センサ１６１及び１６２、２つの角速度センサ１５１及び１５２が用いられるので、３軸の加速度センサ及び３軸の角速度センサが用いられる場合に比べ、計算量を少なくすることができ、また、コストを低減することができる。

次に、ステップ１１０３における速度値（V_x、V_y）の算出方法について説明する。図３６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３７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。

図３７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３７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の先端部のヨー方向の速度値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（第１の中心軸、または第２の中心軸）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)（第１の回転半径、または第２の回転半径）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（８）で表される。すなわち、ヨー方向の速度値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、上記したように、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・・・（８）。

式（８）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（８）を変形して式（９）を得る。
Ｒ_ψ(ｔ)＝V_x/ω_ψ・・・（９）。

式（９）の右辺は、速度のディメンジョンである。この式（９）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（９）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（１０）、（１１）、（１２）が得られる。

Ｒ_ψ(ｔ)＝ｘ／ψ・・・（１０）
Ｒ_ψ(ｔ)＝ａ_x／Δω_ψ・・・（１１）
Ｒ_ψ(ｔ)＝Δａ_x／Δ（Δω_ψ）・・・（１２）。

上記式（９）、（１０）、（１１）、（１２）のうち、例えば式（１１）に注目すると、加速度値ａ_xと、角速度値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（８）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３６では、式（１１）が用いられる例について説明する。図３６を参照して、入力装置１のＭＰＵ１９は、ステップ１１０１で取得した角速度値（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１２０１）。

ＭＰＵ１９は、ステップ１１０２で取得した加速度値（a_x、a_y）と、角加速度値（Δω_ψ、Δω_θ）とを用いて、式（１１）、（１３）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１２０２）。
Ｒ_ψ(ｔ)＝ａ_x／Δω_ψ・・・（１１）
Ｒ_θ(ｔ)＝ａ_y／Δω_θ・・・（１３）。

回転半径が算出されれば、式（８）、（１４）により、速度値（V_x、V_y）が算出される（ステップ１２０３）。

V_x＝Ｒ_ψ(ｔ)・ω_ψ・・・（８）
V_y＝Ｒ_θ(ｔ)・ω_θ・・・（１４）
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。このことは、図３８、図３９、図４０においても同様である。

また、図３４の処理において、ＭＰＵ１９は、その速度値（V_x、V_y）の算出に同期してロール角φを算出してもよいし、複数の速度値（V_x、V_y）の算出ごとにロール角φを１回算出してもよい。このことは、後に説明する図４４、４５、４８、４９〜５１においても同様である。

次に、図３６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３８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３８では、上記式（１２）が用いられる例について説明する。

図３８を参照して、入力装置１のＭＰＵ１９は、取得した加速度値（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１４０１）。同様に、ＭＰＵ１９は、取得した角加速度値（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１４０２）。

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_θ)｜が、閾値th1を超えるか否かを判定する（ステップ１４０３）。上記｜Δ(Δω_θ)｜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_θ)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１４０４）。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_θ)との比を回転半径Ｒ_ψ(ｔ)として算出する（式（１２））。｜Δ(Δω_θ)｜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１４０５）。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１４０６）。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_θ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１４０８）。

一方で、ＭＰＵ１９は、上記｜Δ(Δω_θ)｜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１４０７）。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_θ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１４０８）。

上記ステップ１４０１〜１４０８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（１２）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も、上記したような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３９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。なお、ロール方向における重力加速度の影響については、図９で既に説明した。

例えば、図３９（Ａ）に示すような入力装置１の基本姿勢の状態から、図３９（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３９（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の移動時の慣性成分、すなわち慣性加速度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慣性加速度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慣性加速度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１４０１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（１２）が用いられるので、ステップ１４０２では、角速度値ω_θ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_θ)｜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_θ)｜が、ステップ１４０８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１４０３では、ステップ１４０２で算出されたＹ軸周りの角速度の時間変化率Δ(Δω_θ)が利用される。Δ(Δω_θ)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１４０７）、読み出された回転半径Ｒ_ψ(ｔ)がステップ１４０８における速度値V_xの算出に用いられる。

ステップ１４０９〜１４１４では、以上のステップ１４０３〜１４０８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１４０９）、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１４１０）。

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１４１１）、メモリに記憶される（ステップ１４１２）。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１４１３）、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１４１４）。

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１４０３において、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。ステップ１４０９についても同様に、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。図３８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（１２）が用いられたが、式（１１）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。

次に、ステップ１４０４または１４１０で説明した回転半径（Ｒ_θ(ｔ)、Ｒ_ψ(ｔ)）の算出方法についての他の実施の形態を説明する。図４０は、そのときの入力装置１の動作を示すフローチャートである。

本実施形態では、回帰直線の傾きを利用して、回転半径を算出する。上述のように、回転半径は、加速度変化率と角加速度変化率との比である。本実施形態は、この加速度変化率と角加速度変化率との比を算出するために、回帰直線の傾きを利用する。

ＭＰＵ１９は、加速度値（a_x、a_y）及び角速度値（ω_ψ、ω_θ）をそれぞれ、１階微分、２階微分し、加速度変化率（Δa_x、Δa_y）及び角加速度変化率（Δ(Δω_ψ)）、Δ(Δω_θ)）を算出する（ステップ１５０１、１５０２）。この加速度変化率（Δa_x、Δa_y）、及び角加速度変化率（Δ(Δω_ψ)）、Δ(Δω_θ)）のｎ回分の履歴が、例えばメモリに記憶され、以下の式（１５）、（１６）により、回帰直線の傾き（Ａ_１、Ａ_２）が算出される（ステップ１５０３）。この回帰直線の傾きは、加速度変化率と角加速度変化率との比、つまり、回転半径（Ｒ_θ(ｔ)、Ｒ_ψ(ｔ)）である。なお、参考として、回帰直線の切片（Ｂ_１、Ｂ_２）の算出方法を式（１７）、（１８）に示す。

Ａ_１＝Ｒ_θ(ｔ)＝[{Σ(Δ(Δω_ψj))^２・Σ(Δａ_yj)^２}−{ΣΔ(Δω_ψj)・ΣΔ(Δω_ψj)・Δａ_yj}]／[ｎ・Σ(Δ(Δω_ψj))^２−{ΣΔ(Δω_ψj)}^２]・・・（１５）
Ａ_２＝Ｒ_ψ(ｔ)＝[{Σ(Δ(Δω_θω_θj))^２・Σ(Δａ_xj)^２}−{ΣΔ(Δω_θj)・ΣΔ(Δω_θj)・Δａ_xj}]／[ｎ・Σ(Δ(Δω_θj))^２−{ΣΔ(Δω_θj)}^２]・・・（１６）
Ｂ_１＝[{ｎ・ΣΔ(Δω_ψj)・Δａ_yj}−{ΣΔ(Δω_ψj)・ΣΔａ_yj}]／[ｎ・Σ(Δ(Δω_ψj))^２−{ΣΔ(Δω_ψj)}^２]・・・（１７）
Ｂ_２＝[{ｎ・ΣΔ(Δω_θj)・Δａ_xj}−{ΣΔ(Δω_θj)・ΣΔａ_xj}]／[ｎ・Σ(Δ(Δω_θj))^２−{ΣΔ(Δω_θj)}^２]・・・（１８）。

上記式（１５）〜（１８）中のｎは、加速度値（Δa_x、Δa_y）、及び角加速度変化率（Δ(Δω_ψ)）、Δ(Δω_θ)）のサンプリング数を示す。このサンプリング数ｎは、演算誤差が最小となるように適宜設定される。

回転半径が算出されると、図３８のステップ４０４及び４１０と同様に、回転半径に基づいて速度値が算出される（ステップ１５０４）。

なお、回転半径の信号、または速度値の信号がローパスフィルタ４７にかけられることで、高周波数のノイズによる影響を軽減してもよい。

図３９に示した実施の形態では、回帰直線の傾きを回転半径として算出することで、より正確な回転半径及び速度値（V_x、V_y）を算出することができる。したがって、画面３上に表示されるポインタ２の動きを、ユーザの直感に合致した自然な動きとすることができる。

以上の説明では、加速度変化率及び角加速度変化率のディメンジョンでの回帰直線の傾きの算出方法について説明した。しかし、これに限られず、変位及び角度、速度及び角速度、または、加速度及び角加速度のディメンジョンで、回帰直線の傾きが算出されてもよい。

次に、図３４のステップ１０３の速度値（V_x、V_y）の算出方法の他の実施の形態について説明する。図４１は、そのときの入力装置１の動作を示すフローチャートである。

ＭＰＵ１９は、センサユニット１７から加速度値（a_x、a_y）及び角速度値（ω_ψ、ω_θ）をそれぞれ取得すると、重力の影響を除去するために、次のような演算を行う。すなわちＭＰＵ１９は、下記の式（１９）、（２０）のように、今回の加速度値a_x、a_yから、前回のそれぞれＸ軸及びＹ軸方向で検出された重力加速度成分（１回目のa_x(=a_refx)、a_y(=a_refy)）を差し引き、それぞれ第１の補正加速度値a_corx、第２の補正加速度値a_coryを生成する（ステップ１６０１）。

a_corx =a_x−a_refx・・・（１９）
a_cory =a_y−a_refy・・・（２０）。

a_refx、a_refyを、以降、それぞれＸ軸及びＹ軸の基準加速度値（第１の基準加速度値、第２の基準加速度値）という。電源が投入されてから最初にステップ１１０２の計算をするとき、a_refx、a_refyは電源投入直後に検出された加速度信号a_x、a_yとなる。

ＭＰＵ１９は、式（２１）、（２２）に示すように、第１、第２の補正加速度値a_corx、a_coryを加算していく、つまり積分演算により、それぞれ第１の速度値V_x、第２の速度値V_yを算出する（ステップ１６１５）。

V_x(t) =V_x(t-1)＋a_corx・・・（２１）
V_y(t) =V_y(t-1)＋a_cory・・・（２２）
V_x(t)、V_y(t)は今回の速度値を表し、V_x(t-1)、V_y(t-1)は前回の速度値を表している。

一方、ＭＰＵ１９は、取得した角速度値（ω_ψ、ω_θ）を微分演算し、それぞれの角加速度値（Δω_ψ、Δω_θ）を算出する（ステップ１６０２）。

ＭＰＵ１９は、上記Δω_ψ、Δω_θの絶対値|Δω_θ|、|Δω_ψ|がそれぞれ閾値th2より小さいか否かを判定する（ステップ１６０３、ステップ１６０６）。|Δω_ψ|≧th2の場合、ＭＰＵ１９は、第１の基準加速度値a_refxをそのまま用い、これを更新しない（ステップ１６０４）。同様に、|Δω_θ|≧th2の場合、ＭＰＵ１９は、第２の基準加速度値a_refyをそのまま用い、これを更新しない（ステップ１６０７）。

閾値th2は、０に近い値が設定される。閾値th2は、ユーザが意識的に入力装置１を静止させているにも関わらず、ＤＣオフセット等により検出されてしまう角速度値が考慮される。こうすることで、ユーザが意識的に入力装置１を静止させた場合に、ＤＣオフセットによりポインタ２が動いて表示されてしまうことを防止できる。

以上のように処理するのは以下の理由による。

図３７に示したように、ユーザが自然に入力装置１を操作する場合、腕の付け根の回転、肘の回転及び手首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、加速度が発生すれば、角加速度も発生すると考える。すなわち、加速度は、その加速度の方向と同じ方向の角加速度に従属するものとみなすことができる。したがって、ＭＰＵ１９は、角加速度値|Δω_ψ|を監視することで、それと同じ方向である第１の基準加速度値a_refxを更新するか否かを判定し、式（１９）から結果的に第１の補正加速度値a_corxを校正するか否かを判定することができる。角加速度値|Δω_θ|についても同様である。

さらに詳しく説明すると、角加速度値|Δω_ψ|が閾値th2以上であるときは、ＭＰＵ１９は、入力装置１がヨー方向に動いていると判定する。この場合、ＭＰＵ１９は、第１の基準加速度値a_refxを更新せず、結果的に、第１の補正加速度値a_corxを校正せず、そのa_corxに基き、式（２１）の積分演算を続ける。

また、角加速度値|Δω_θ|が閾値th2以上であるときは、ＭＰＵ１９は、入力装置１がピッチ方向に動いていると判定する。この場合、ＭＰＵ１９は、第２の基準加速度値a_refyを更新せず、結果的に、第２の補正加速度値a_coryを校正せず、そのa_coryに基き、式（２２）の積分演算を続ける。

一方、ステップ１６０３において、角加速度値|Δω_ψ|が閾値th2より小さいときは、ＭＰＵ１９は、入力装置１がヨー方向では静止していると判定する。この場合、ＭＰＵ１９は、基準加速度値a_refxを今回の（最新の）検出値a_xに更新することで、式（１９）により、第１の補正加速度値a_corxを校正する（ステップ１６０５）。最新の検出値a_xとは、つまり、入力装置１がほぼ静止している状態での検出値であるので、これは重力加速度による成分値となる。

同様に、ステップ１６０６において、角加速度値|Δω_θ|が閾値th2より小さいときは、ＭＰＵ１９は、入力装置１がピッチ方向では静止していると判定する。この場合、ＭＰＵ１９は、第２の基準加速度値a_refyを今回の（最新の）検出値a_yに更新することで、式（２０）により、第２の補正加速度値a_coryを校正する（ステップ１６０８）。

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th2としたが、両方向で異なる閾値が用いられてもよい。

上記では、角加速度値Δω_ψ、Δω_θが監視されたが、さらにＭＰＵ１９は、角速度値ω_ψ、ω_θを監視することで、式（２１）、（２２）で算出された速度値を補正することも可能である。図３７の考え方により、速度が発生すれば、角速度も発生すると考え、速度は、その速度の方向と同じ方向の角速度に従属するものとみなすことができる。

詳しくは、角速度値ω_ψの絶対値|ω_ψ|が閾値th3以上であるときは（ステップ１６０９のＮＯ）、ＭＰＵ１９は、入力装置１がヨー方向に動いていると判定する。この場合、ＭＰＵ１９は、第１の速度値V_xを補正しない（ステップ１６１０）。角速度値ω_θの絶対値|ω_θ|についても同様である（ステップ１６１２のＮＯ、ステップ１６１３）。

閾値th3も、上記閾値th2の設定と同様な趣旨で設定されればよい。

一方、|ω_ψ|が閾値th3より小さいときは（ステップ１６０９のＹＥＳ）、ＭＰＵ１９は、入力装置１がヨー方向では静止していると判定する。この場合、ＭＰＵ１９は、第１の速度値V_xを補正し、例えばゼロにリセットされる（ステップ１６１１）。|ω_θ|についても同様である（ステップ１６１２のＹＥＳ、ステップ１６１４）。

以上のように、入力装置１がほぼ静止したときには基準加速度値a_refx、a_refyが更新され、補正加速度値a_corx、a_coryが校正されるので、加速度センサユニット１６への重力の影響を抑えることができる。また、基準加速度値a_refx、a_refyが更新されると、式（１９）、（２０）より加速度値a_corx、a_coryが補正されるため、ＤＣレベルも補正され、ＤＣオフセットの問題も解決される。さらに、入力装置１がほぼ静止したときには速度値もゼロリセットされるように補正されるので、積分誤差も抑えることができる。積分誤差が発生すると、ユーザが入力装置１の移動を停止させたにも関わらず、ポインタ２が画面３上で動く現象が起こる。

このように、図３４のステップ１０３において速度値（V_x、V_y）が算出される過程においても、重力加速度の影響が除去されることにより、より正確な速度値が算出される。

また、本実施の形態では、第１の基準加速度値a_refx及び第２の基準加速度値a_refyの更新が個別に行われることにより、例えばヨー及びピッチ方向のうち一方の角加速度値のみが閾値より小さくなれば、その校正が行われることになる。したがって、実用的に十分短い時間間隔で、第１の基準加速度値a_refxまたは第２の基準加速度値a_refyを更新することができる。第１の速度値V_x及び第２の速度値V_yの補正が個別に行われることについても同様のことが言える。図４２は、このことをわかりやすく説明するための図である。

図４２では、Ｘ軸及びＹ軸の平面で見た入力装置１の軌跡を示している。ヨー方向での角速度値ω_ψがほぼゼロ（閾値th3より小さい）であれば、V_xがゼロリセットされる。ピッチ方向での角速度値ω_θがほぼゼロ（閾値th3より小さい）であれば、V_xがゼロリセットされる。

これまでは、入力装置１が主要な演算を行って速度値（V_x、V_y）を算出していた。図４３に示す実施の形態では、制御装置４０が主要な演算を行う。この図４３に示す動作は、図３４に対応する。

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軸の角速度値を入力情報として制御装置４０に送信する（ステップ１７０３）。制御装置４０のＭＰＵ３５は、この入力情報を受信し（ステップ１７０４）、ステップ１１０３〜１１０６、１１０９、１１１０と同様の処理行う（ステップ１７０５〜１７１０）。ステップ１７０５における速度値の算出方法は、図３６〜図４２で説明した方法が用いられてもよい。

入力装置１がステップ１７０５（または、１７０６、１７０７、１７０８、または１７０９）までの処理を実行し、制御装置４０がステップ１７０６（または、１７０７、１７０８、１７０９、または１７１０）以降の処理を実行してもよい。

次に、入力装置１のロール方向の傾きによる重力加速度の影響の除去、及び、慣性加速度成分の除去の動作についての他の実施の形態（図３４に示した動作の他の実施の形態）について説明する。図４４は、その動作を示すフローチャートである。

ステップ１３０１〜１３０４は、ステップ１１０１〜１１０４と同様の処理である。

ステップ１３０５では、ＭＰＵ１９は、ステップ１３０４で算出した演算加速度値（a_xi、a_yi）の絶対値| a_xi|及び|a_yi|のうち少なくとも一方が閾値th4を超えるか否かを判定する（判定手段）。これは、演算加速度値（|a_xi|、|a_yi|）が大きすぎる場合、式（１’）によるロール角φの算出の誤差が大きくなる場合があるからである。

この閾値th4は適宜設定され、例えば重力加速度以下の値に設定されるが、これに限られない。

ステップ１３０４では、絶対値|a_xi|及び|a_yi|に基き算出される演算値が閾値を超えるか否かが判定されてもよい。|a_xi|及び|a_yi|の演算値とは、例えば合成ベクトル量[(a_x)²+(a_y)²]^1/2である。あるいは、演算値とは、|a_xi|及び|a_yi|の加算値または平均値等でもよい。

ＭＰＵ１９は、絶対値|a_xi|及び|a_yi|の両方、または、その演算値が閾値以下である場合、計算の誤差は生じないとみなし、式（１’）によりロール角φを算出する（ステップ１３０６）。

ＭＰＵ１９は、算出したロール角φをメモリに順次記憶しておく。ＭＰＵ１９は、上記のように所定の時間間隔でロール角φを算出するので、典型的には、これを随時更新してメモリに記憶する（更新手段）（ステップ１３０７）。

一方、絶対値|a_xi|及び|a_yi|のうち少なくとも一方が閾値を超える場合、ＭＰＵ１９は、例えばメモリへのロール角φの記憶の更新を停止する。すなわちこの場合、ＭＰＵ１９は、メモリに記憶された前回のロール角φを読み出す（ステップ１３０８）。ＭＰＵ１９は、読み出したロール角φに応じた回転座標変換（図３５の式（５））により、速度値（V_x、V_y）を補正し、補正速度値（V_x’、V_y’）を出力する（ステップ１３０９）。

ＭＰＵ１９は、前回のロール角φを読み出す代わりに、次のような処理を実行してもよい。例えばＭＰＵ１９は、算出された速度値（V_x、V_y）を随時更新してメモリに記憶しておく。ＭＰＵ１９は、絶対値|a_xi|及び|a_yi|のうち少なくとも一方が閾値を超える場合に、その速度値の更新を停止、前回の更新されて記憶された速度値を出力してもよい。あるいは、ＭＰＵ１９は、ステップ１３０８の代わりに、図１４のステップ３０８に示したように、所定の処理を停止してもよい。

ステップ１３１０〜１３１３は、図３４におけるステップ１１０７〜１１１０と同様の処理である。

以上のように、図４４に示す処理では、演算加速度値が閾値th4より大きい場合であっても、演算加速度値が正常な範囲で計算された前回のロール角φが用いられるので、速度値が正確に算出される。

図４３に示した処理の趣旨と同様に、図４４に示したステップ１３０３〜１３０９、１３１２、１３１３の処理を制御装置４０が実行してもよい。あるいは、制御装置４０がステップ１３０４（または、１３０５、１３０６、・・・、または１３０９）以降の処理を実行してもよい。

図４４の処理では、演算加速度値（a_xi、a_yi）が閾値判定の対象とされた。しかし、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）が閾値判定の対象とされてもよい。その場合、加速度値（a_x、a_y）が閾値判定された後、ステップ１３０６以降の処理と同様である。あるいは、検出された加速度値（a_x、a_y）が一定以上になると、単に検出電圧が飽和するのでそのときに自動的にロール角φの記憶の更新が停止される、といった処理であってもよい。

あるいは、閾値判定の対象は、演算加速度値（a_xi、a_yi）、または加速度値（a_x、a_y）に限られない。例えば角速度センサユニット１５により検出された角速度値（ω_ψ、ω_θ）、その微分演算により算出された角加速度値（Δω_ψ、Δω_θ）、または、ステップ１１０３で算出された速度値（V_x、V_y）が閾値判定の対象として用いられてもよい。これら、演算加速度値、加速度値、角速度値、角加速度値、または速度値のそれぞれの閾値判定は、入力装置１の動きが速すぎる（加速度が大きすぎる）ことによるロール角φの演算誤差を抑えることを趣旨として実行される。

これに対し、加速度値（図４８〜図５０参照）、角速度値（図５０参照）、角加速度値（図５１参照）が閾値判定される実施の形態について後に説明するが、これらの実施の形態で実行される閾値判定は、図３４の処理の閾値判定の趣旨とは異なる趣旨で実行される。

次に、上記したようにロール角φの演算により慣性加速度成分を除去した後に、さらに残余の慣性加速度成分を除去する実施の形態について説明する。図４５は、その処理の動作を示すフローチャートである。

本実施の形態では、入力装置１は、ステップ１９０５で算出されるロール角φの式（１’）の演算加速度値（a_xi、a_yi）に含まれる、残余の慣性加速度成分値の少なくとも一方の信号が入力される図示しないローパスフィルタ（ＬＰＦ）の機能を備えている。このＬＰＦは、典型的にはＭＰＵ１９が持つ機能である。このＬＰＦにより、加速度信号のインパルス状の成分が除去され、結果としてロール角φの信号に含まれる残余の慣性加速度成分が除去される。このようにＬＰＦによる処理の趣旨は、図１８及び図１９の箇所で説明した処理の趣旨と同様である。

ステップ１９０１〜１９０５は、ステップ１１０１〜１１０５と同様の処理である。ステップ１９０６において、ＭＰＵ１９は、ロール角φのデータに含まれる、上記加速度成分信号のインパルス状の成分を除去する。その後の処理は、ステップ１１０６〜１１１０と同様の処理である。

図４３に示した処理の趣旨と同様に、図４５に示したステップ１９０３〜１９０９、１９１２、１９１３の処理を制御装置４０が実行してもよい。あるいは、制御装置４０がステップ１９０４（または、１９０５、１９０６、または１９０７）以降の処理を実行してもよい。

図４６（Ａ）は、慣性加速度成分の補償が行われずに（演算加速度値（a_xi、a_yi）が減じられずに）ロール角φが補正された場合の、ポインタ２の実際の軌跡を示した図である。すなわち、図４６（Ａ）は、上記式（１）によりロール角φが補正された場合を示す。

図４６（Ａ）では、本発明者が入力装置１を水平方向に直線状に動かしたにもかかわらず、ポインタ２の軌跡は、上に凸となる弧状の軌跡となる。このような軌跡になる理由を説明する。図４７はその説明のための図である。

図４７に示すように、ポインタ２が動き始めたとき及び停止するときに、例えば入力装置１にＸ軸の＋方向に慣性力Ｉが働く。この場合、式（１）によりロール角φが補正される結果、入力装置は、入力装置の重力Ｇとその慣性力Ｉとの合成ベクトルＣを、真の重力として誤認識する。その結果、例えばポインタ２の始点において、実際にはＸ軸に沿って水平に入力装置が動くにもかかわらず、斜め上方向に動いているものと誤検出するからである。

図４６（Ｂ）は、ロール角φが補正された場合の、ポインタ２の実際の軌跡を示した図である。図４６（Ｂ）では、上記した図４４のステップ１３０５による閾値判定と、図４５のステップ１９０６によるＬＰＦを用いる例との組み合わせの処理が行われた。図から分かるように、ポインタ２の軌跡は、入力装置１の水平の動きに合致している。

図４８は、加速度センサユニット１６の検出面が垂直面から傾いて入力装置１がユーザにより操作される場合の、制御システム４０の動作を示すフローチャートである。

図４８を参照して、ステップ１８０１〜１８０４は、ステップ１１０１〜１１０４と同様の処理である。

ステップ１８０５では、ＭＰＵ１９は、重力加速度成分値（a_x、a_y）に基き、合成加速度ベクトル量|a|を算出する。合成加速度ベクトル量|a|は、[(a_x)²+(a_y)²]^1/2より算出することができる。ＭＰＵ１９は、算出した合成加速度ベクトル量|a|が閾値th5以下であるかを判定し（ステップ１８０６）、|a|が閾値th5を超える場合、ロール角φを算出する（ステップ１８０７）。算出されたロール角φは、メモリに記憶され更新される（ステップ１８０８）。

垂直面からの検出面の傾きが大きい場合、すなわち、例えばピッチ角θが大きい場合、重力加速度成分値（a_x、a_y）が小さくなり、ロール角φの算出結果の精度が落ちる。したがって、本実施形態では、重力加速度成分値（a_x、a_y）に基き算出されるロール角φがノイズに埋もれるほど、ピッチ角θが大きくなる場合には、正確なロール角φの算出は困難となる。したがって、|a|が閾値th5以下である場合、ＭＰＵ１９は、メモリへのロール角φの記憶の更新を停止する（ステップ１８０９）。この場合、ＭＰＵ１９は、式（１）により、前回に更新されたロール角φに応じた回転座標変換により速度値（V_x、V_y）を補正し、補正速度値（V_x’、V_y’）を得る（ステップ１８１０）。あるいは、ＭＰＵ１９は、前回の更新された補正速度値（V_x’、V_y’）を出力してもよい。

あるいは、ＭＰＵ１９は、ステップ１８０９の代わりに、図１４のステップ３０８に示したように、所定の処理を停止してもよい。このことは、図５１についても同様である。

図４８の処理では、合成加速度ベクトル量が閾値判定の対象とされたが、これに限られない。例えば、加速度値|a_x|と|a_y|とが比較され（比較手段）、その比較の結果、それらの値のうち小さい方の値が閾値以下である場合、メモリへのロール角φの記憶の更新が停止されるようにしてもよい。

あるいは、重力加速度成分値（a_x、a_y）に基く演算値が閾値以下である場合、メモリへのロール角φの記憶の更新が停止されるようにしてもよい。演算値とは、例えば、(a_x)²+(a_y)²、|a_x|+|a_y|、その他の加減乗除、これらの組み合わせ、あるいは他の演算式により算出される値が挙げられる。

上記閾値th5は、ノイズ等を考慮して適宜設定されればよい。

本実施の形態によれば、ピッチ角θが大きい場合であっても、ＭＰＵ１９はロール角φの更新を停止するので、正確なロール角φを算出することができる。

図４３に示した処理の趣旨と同様に、図４８に示したステップ１８０３〜１８１０、１８１３、１８１４の処理を制御装置４０が実行してもよい。

次に、図４８に示した処理の他の実施形態について説明する。図５２は、その場合の制御システムの動作を示すフローチャートである。図５３（Ａ）は、図５２に示す処理を実現するための入力装置の構成を示す模式図である。

図５３（Ａ）に示すように、入力装置９１は、上記したセンサユニット１７のほか、第３の加速度センサ１６３を備えている。第３の加速度センサ１６３は、典型的には第１及び第２の加速度センサ１６１及び１６２のそれぞれの検出軸であるＸ’及びＹ’軸と実質的に直交するＺ’軸に沿う方向の加速度（第３の加速度）を検出する。つまり、入力装置９１は、３軸での加速度をそれぞれ検出することができる。

図５３（Ａ）では、第３の加速度センサ１６３は、回路基板２５とは、別の基板２６に搭載されているが、回路基板２５と一体的に形成された基板に搭載されていてもよい。あるいは、第３の加速度センサ１６３は、メイン基板１８（図３参照）に搭載されていてもよい。

図５２を参照して、ステップ２３０２では、ＭＰＵ１９は、加速度センサユニット１６及び第３の加速度センサ１６３から３軸の加速度値（a_x、a_y、a_z）を取得する。ステップ２３０３、２３０４は、ステップ１８０３、１８０４と同様の処理である。

例えば、入力装置９１が、図５２（Ａ）に示すような基本姿勢の状態にあるとき、加速度値|a_z|は実質的にゼロとなる。しかし、例えば入力装置９１が、基本姿勢にある状態からピッチ方向（またはピッチ方向を含む方向）で回転すると、加速度値|a_z|が発生し、その傾きが大きくなるにしたがって、|a_z|も大きくなる。入力装置９１が、ピッチ方向に回転する場合であって、重力成分値のみに着目する場合の加速度値|a_z|は、図５２（Ｂ）に示すように、G・sinθ’（θ’＝９０°−θ）となり、最大１Gとなる。

ステップ２３０５において、上記取得した加速度値|a_z|が閾値th8より小さい場合、ステップ２３０６、２３０７、２３０９〜２３１３の処理が実行される。ステップ２３０６、２３０７、２３０９〜２３１３は、図４８のステップ１８０７、１８０８、１８１０〜１８１４と同様の処理である。

一方、ステップ２３０５において、加速度値|a_z|が閾値th8以上である場合、つまり、垂直面（Ｘ−Ｙ平面）からの検出面の傾きθが比較的大きい場合、センサユニット１７の重力加速度成分値（a_x、a_y）が小さくなり、ロール角φの算出結果の精度が落ちる。したがって、この場合、メモリへのロール角φの記憶の更新が停止される（ステップ２３０８）。

このように、加速度値|a_z|が十分に大きな値となる範囲に閾値th8を設定することができる。これにより、加速度値|a_z|に対して相対的に低いノイズレベルが発生する状態で、つまり、高いＳ／Ｎが得られる状態で閾値判定されるので、その判定の精度を高めることができる。

ここで、図１５で説明したように、図４８に示したステップ１８０８でロール角φの更新が停止される直前から、次にその更新が再開されるまでの間に、例えばＹ’軸方向で検出される第２の加速度値a_yの正負が変わる場合がある。

図１５に示すように、重力加速度ベクトルＧＹ’の加速度値a_yの符号が変わると、そのままではロール角φの計算にもエラーが発生する。図４９は、このような現象を回避するための、入力装置１の処理の動作を示すフローチャートである。

図４９を参照して、ＭＰＵ１９は、ステップ１８０６（図４８参照）の条件下でロール角φの更新を停止する（ステップ２００１）。すると、ＭＰＵ１９は前回に更新されたロール角φに応じた回転座標変換により速度値（V_x、V_y）を補正することで、補正速度値（V_x’、V_y’）を取得し、これを出力する（ステップ２００２）。あるいは、ＭＰＵ１９は前回に更新された補正速度値を出力してもよい。

合成加速度ベクトル量｜a｜が閾値th5を超えた場合（ステップ２００３のＮＯ）、ＭＰＵ１９は、取得する重力加速度値（a_x、a_y）に基きロール角φを算出する（ステップ２００４）。

ＭＰＵ１９は、ロール角φの更新を停止したときのロール角、すなわち停止する直前に算出したロール角φ１（第１のロール角）と、算出の再開直後の（ステップ２００４で算出された）ロール角φ２（第２のロール角）との差を算出する（ステップ２００５）。ＭＰＵ１９は、その差|Δφ|が閾値th6以上であった場合（ステップ２００６のＹＥＳ）、最新のロール角である上記第２のロール角φ２に１８０degを加える。１８０degが減じられてもよい。（角度差判定手段）。

ＭＰＵ１９は、第２のロール角φ２に１８０degを加えられた第３のロール角φ３に応じた回転座標変換に補正速度値（V_x’、V_y’）を算出し、これを出力する（ステップ２００８）。このようにして、本実施の形態では、入力装置１による該入力装置１の姿勢の認識精度が向上し、適切な方向にポインタ２が動くような表示が可能となる。

閾値th6は、例えば６０deg（＝±３０deg）〜９０deg（＝±４５deg）等に設定することができる。しかし、これらの範囲に限られない。

図４３に示した処理の趣旨と同様に、図４９に示した処理を制御装置４０が実行してもよい。

図５０は、図４９に示した処理についての他の形態に係る動作を示すフローチャートである。

ステップ２１０１〜２１０４は、図４９のステップ２００１〜２００４と同様の処理である。ＭＰＵ１９は、ロール角φの算出停止直前のピッチ方向の角速度ω_θの方向と、算出開始直後のピッチ方向での角速度ω_θの方向とが同じ方向であるか否かを判定する（ステップ２１０５）（角速度方向判定手段）。つまりω_θのベクトルの正負が、ロール角φの算出停止前及び開始後で一致しているか否かが判定される。ピッチ方向に代えて、あるいは、ピッチ方向に加えて、ヨー方向の角速度ω_ψの正負が一致しているか否かが判定されてもよい。

ステップ２１０５においてＹＥＳの場合、ピッチ方向での角速度の方向が連続しているので、図１５（Ａ）、（Ｂ）に示すようにＧＹ’の向きが変わっていると判断することができる。この場合、ＭＰＵ１９は、第２のロール角φ２に１８０degを加えられた第３のロール角φ３に応じた回転座標変換により補正速度値（V_x’、V_y’）を算出し、これを出力する（ステップ２１０７）。

図１９に示した処理の趣旨と同様に、図５０に示した処理を制御装置４０が実行してもよい。

図４９及び図５０の処理のさらに別の実施の形態として、次のような例が挙げられる。例えば、ロール角φの更新が停止されたときの第１及び第２の角速度の合成角速度ベクトル量（第１の合成角速度ベクトル量）と、ロール角の更新が再開されたときの当該合成角速度ベクトル量（第２の合成角速度ベクトル量）との差が閾値以上であるか否かが判定される（角速度ベクトル判定手段）。合成角速度ベクトル量は、[(ω_ψ)²+(ω_θ)²]^1/2より算出することができる。第１の合成角速度ベクトル量と第２の合成角速度ベクトル量との差が大きい場合は、姿勢の変化が大きいと判断される。ＭＰＵ１９は、その差が閾値以上と判定した場合、ステップ２００８、２１０７と同様な処理を実行する。

次に、垂直面からの入力装置１の検出面の傾きによる重力加速度の影響の除去の動作についてのさらに別の実施の形態について説明する。図５１は、その動作を示すフローチャートである。本実施の形態は、ロール角φの算出時において角加速度値が監視される方法である。

ステップ２２０１〜２２０４は、ステップ１１０１〜１１０４と同様の処理である。

ステップ２２０５では、ＭＰＵ１９は、取得した角速度値（ω_ψ、ω_θ）に基き、微分演算により角加速度値（Δω_ψ、Δω_θ）を算出する（角速度微分手段）。

ＭＰＵ１９は、算出された両方向の角速度値のうち例えば一方のヨー方向の角速度値｜Δω_ψ｜が閾値th7を超えるか否かを判定する（ステップ２２０６）（判定手段）。それが閾値th7を超える場合、ＭＰＵ１９は、ロール角φの更新を停止する（ステップ２２０９）。このように処理する理由は、次のような理由による。

Ｘ軸またはＹ軸の周りの角速度値（Δω_θ、Δω_ψ）は、上式（４）によって加速度値（a_x、a_y）に基いて算出される。ユーザが入力装置１を動かしたときに入力装置１に加速度が発生しても、それによるロール角φの算出誤差を許容範囲内に抑えるための所望の第１の許容加速度値または第２の許容加速度値を、式（４）によって算出することができる。つまり、角加速度の閾値th7が設定されることで、ロール角φの算出誤差を許容範囲内に抑えることができる。

図２１は、さらに別の実施の形態に係る入力装置の構成を示す模式図である。

この入力装置１４１の制御ユニット１３０は、メイン基板１８の下部に配置された加速度センサユニット１１６を備える。加速度センサユニット１１６は、２軸（Ｘ’及びＹ’軸）を検出するものであってもよいし、３軸（Ｘ’、Ｙ’及びＺ’軸）を検出するものであってもよい。

上記入力装置１と比べ、加速度センサユニット１１６が配置される位置は、ユーザが入力装置１４１を握ったときに手首に近くなる。このような位置に加速度センサユニット１１６が配置されることにより、ユーザの手首の振りによって発生する慣性加速度の影響を最小とすることができる。

また、例えば加速度センサユニット１１６として３軸タイプが用いられることで、若干計算量が増加するものの、どのような実装面に加速度センサユニット１１６が配置されても、Ｘ’−Ｙ’面内の加速度成分を抽出することができる。その結果、基板のレイアウトの自由度を増やすことが可能となる。

図２２は、制御システムのさらに別の実施の形態に係る動作を示すフローチャートである。

ＭＰＵ１９は、ステップ７０１ａ、７０１ｂ、７０２において、ステップ１０１ａ、１０１ｂ、１０２と同様の処理を実行する。ＭＰＵ１９は、ステップ７０２で算出されたロール角φに基き、ロール方向の角速度値ω_φを算出する（ステップ７０３）。

ロール方向の角速度値ω_φは、ロール角φの時間微分で求められる。ＭＰＵ１９は、ロール角φを複数サンプルして微分すればよく、あるいは、所定のクロックごとに算出するロール角φを角速度値ω_φ（ロール角速度）として出力してもよい。

ＭＰＵ１９は、ロール角φに応じた回転座標変換により、角速度値（ω_ψ、ω_θ）をそれぞれ補正し、補正角速度値（ω_ψ’、ω_θ’）を得る（ステップ７０４）。ＭＰＵ１９は、補正角速度値ω_ψ’、ω_φに、所定の比率で表された移動係数α、βをそれぞれ乗じる。α、βの値は任意の実数または関数であり、ＲＯＭ等やその他の記憶デバイスに記憶されていればよい。入力装置１または制御装置４０が、ユーザがα、βを設定できるプログラムを備えていてもよい。ＭＰＵ１９は、移動係数α、βを乗じたことにより得られる２つの角速度値ω_ψ’’、ω_φ’の合成角速度値ω_γを算出する（ステップ７０４）（合成算出手段）。

合成の計算式としては、典型的には式（２３）の加算式が挙げられる。

ω_γ=ω_ψ’’+ω_φ’（=αω_ψ+βω_φ）・・・（２３）
合成の計算式としては、（２３）に限られず、ω_ψ’’・ω_φ’であってもよいし、[(ω_ψ’’)²+(ω_φ’)²]^1/2であってもよい。ＭＰＵ１９は、これにより得られた合成角速度値ω_γと、ステップ７０４で得られた補正角速度値ω_θ’の情報を、入力情報として出力する（ステップ７０６）
この合成角速度値ω_γは画面３上のＸ軸方向でのポインタ２の変位量となり、ピッチ方向の補正角速度値ω_θ’は画面３上のＹ軸方向でのポインタ２の変位量となる。つまり、ポインタ２の両軸の変位量(dX,dY)は下記の式（２４）、（２５）として表すことができる。

dX =ω_ψ’’+ω_φ’=ω_γ・・・（２４）
dY =ω_θ’（=δω_θ）（δは実数または関数）・・・（２５）。

制御装置４０のＭＰＵ３５は、ステップ７０７〜７０９において、図１０に示したステップ１０５〜１０７と同様な処理を実行する。

図２２に示したステップ７０２〜７０６の処理を、図１２のように制御装置４０が実行してもよい。

以上のように、本実施の形態では、例えばユーザは、Ｚ’軸の回りに入力装置１を回転させること及びＸ’軸方向へ入力装置１を動かすことのうち少なくとも一方の操作で、ポインタの第１の軸方向での動きが制御される。これにより、ユーザは入力装置１をＸ軸方向へ動かすときの移動量を少なくすることができ、容易にポインタをＸ軸方向へ動かすことができる。

特に、例えば水平方向に長い画面が用いられる場合、ユーザは水平方向へポインタ２を容易に動かすことができる。また、ユーザはＺ軸の回りに入力装置１を回転させることで水平方向にポインタ２を動かすことができるので、直感的な操作が可能となる。

図２３は、本発明のさらに別の実施の形態に係る入力装置の電気的な構成を示すブロック図である。この入力装置２０１は、上記センサユニット１７を備えておらず、３軸の角速度センサユニット２１５を備えている点で、上記の入力装置１、１０１、１５１と異なる。

３軸の角速度センサユニット２１５は、Ｘ’軸の回りの角速度（第２の角速度）を検出する第１の角速度センサ、Ｙ’軸の回りの角速度（第１の角速度）を検出する第２の角速度センサ、Ｚ’軸の回りの角速度（第３の角速度）を検出する第３の角速度センサを有している。これらの角速度センサは、角速度値（ω_θ、ω_ψ、ω_φ）の信号をそれぞれ出力する。

図２４は、この入力装置２０１を含む制御システムの動作を示すフローチャートである。制御装置としては、上記各実施の形態で示した制御装置４０が用いられればよい。

角速度センサユニット２１５から３軸の角速度信号が出力され（ステップ９０１）、ＭＰＵ１９はこれらの角速度値（ω_θ、ω_ψ、ω_φ）を取得する。ＭＰＵ１９は、下記の式（２６）の積分演算によりロール角φを算出する（ステップ９０２）。

φ=φ₀ +∫ω_φdt ・・・（２６）
φ₀はロール角の初期値である。

上記各実施の形態では、入力装置１のロール方向の傾きが回転座標変換により補正されていたが、本実施の形態では、入力装置２０１の初期姿勢における初期値φ₀が発生し、また、何も対策をしないと積分誤差が発生することになる。

式（２６）において、積分誤差を除去する現実的かつ簡便な方法として、以下に述べる方法が挙げられる。

例えば入力装置２０１には、図示しないリセットボタンが設けられる。このリセットボタンは、典型的にはボタン１１、１２、ホイールボタン１３とは別に設けられたボタンである。ユーザがリセットボタンを押している間は、入力装置２０１の操作により制御装置４０は、ポインタ２を画面上で動かすように表示させる。または、ユーザがリセットボタンを押した直後から次回に再度リセット押すまでの間は、入力装置２０１の操作により制御装置４０は、ポインタ２を画面上で動かすように表示させる。すなわち、リセットボタンが押されることを積分誤差低減のための動作開始のトリガーとする。

ここで、トリガーの発効直後に、ＭＰＵ１９または制御装置４０のＭＰＵ３５は、φ₀＝０、φ＝０にリセットする（リセット手段）。あるいは式（２６）にφ₀の項を最初から入れないこととしてもよい。

この方法では、１回の入力装置２０１の操作（ユーザがリセットボタンを押している時間、または押した直後から次に押すまでの間）ごとにφが０にリセットされるため、実用的には積分誤差が拡大しない。

この場合、ユーザはリセットスイッチの押圧時に、入力装置２０１をおおよそ基本姿勢になるように注意する必要があるが難易度は低く、容易に習熟できる範囲である。

なお、リセットボタンが設けられる構成ではなく、入力装置１のＭＰＵ１９または制御装置４０のＭＰＵ３５が所定の条件の下でリセットするようにしてもよい。所定の条件とは、例えば入力装置１が基本姿勢になったとき等が挙げられる。入力装置１が基本姿勢になったことを検出するためには、例えば上記加速度センサユニット１６等が設けられていればよい。

ステップ９０２の後、ＭＰＵ１９は、ヨー角速度値ω_ψ及びロール角速度ω_φに、所定の移動係数α、βをそれぞれ乗じ、これにより得られるヨー演算角速度値ω_ψ’及びロール演算角速度値ω_φ’の合成角速度値ω_γを算出する（ステップ９０３）。ＭＰＵ１９は、算出した合成角速度値ω_γ、及び、角速度センサユニット２１５から得られたピッチ角速度値ω_θの情報を入力情報として出力する（ステップ９０４）。

制御装置４０は、その入力情報を受信し（ステップ９０５）、これに応じたポインタ２の座標値を生成し（ステップ９０６）、そのポインタ２の表示を制御する（ステップ９０７）。

図２４に示したステップ９０２〜９０４の処理を、図１２のように制御装置４０が実行してもよい。

図２５は、図２４の処理についての他の実施の形態に係る動作を示すフローチャートである。

角速度センサユニット２１５から３軸の角速度信号が出力され（ステップ８０１）、ＭＰＵ１９はこれらの角速度値（ω_θ、ω_ψ、ω_φ）を取得する。ＭＰＵ１９は、下記の式（２７）よりロール角φを算出する（ステップ８０２）。

φ=∫ω_φdt ・・・（２７）。

ＭＰＵ１９は、図２２で示したステップ７０４〜７０６と同様の処理を実行し（ステップ８０３〜８０５）、制御装置４０のＭＰＵ３５は、ステップ７０７〜７０９（８０６〜８０８）と同様の処理を実行する。

式（２７）においては積分誤差が発生するが、ステップ８０３においてロール角φに応じた回転座標変換が行われるので問題ない。また、上記式（２６）のロール角の初期値φ₀も、回転座標変換が行われることにより除去される。

図２５に示したステップ８０２〜８０５の処理を、図１２のように制御装置４０が実行してもよい。

次に、入力装置の他の実施の形態について説明する。

図２６は、その入力装置５１を示す斜視図である。図２７は、その入力装置５１のホイールボタン１３側から見た側面図である。これ以降の説明では、図２等に示した実施の形態に係る入力装置１が含む部材や機能等について同様のものは説明を簡略または省略し、異なる点を中心に説明する。

入力装置５１の筐体５０は、その筐体５０の表面の所定の位置に設けられた球面の一部または二次曲面の一部５０ａを有する。以下、球面の一部または二次曲面の一部（５０ａ）を便宜的に「下部曲面」（５０ａ）という。

下部曲面５０ａが配置される位置は、例えば、ボタン１１、１２とはほぼ反対側の位置であり、ユーザが入力装置５１を握ったときに、子指が他の指より最もその下部曲面５０ａの位置に近くなるような位置である。あるいは、ある一方向（Ｚ’軸方向とする。）の長い筐体５０において、筐体５０のそのＺ’軸方向の長さの中心からＺ’軸の正の側にセンサユニット１７が配置される場合、下部曲面５０ａはＺ’軸の負の側に配置された位置となる。

球面の一部とは、典型的には、実質的に半球面が挙げられるが必ずしも半分である必要はない。二次曲面とは、２次元で描かれる円錐曲線（二次曲線）を３次元まで拡張されたときの曲面をいう。二次曲面として、例えば楕円面、楕円放物面、または双曲面等がある。

このような入力装置５１の筐体５０の形状により、ユーザは、入力装置５１の下部曲面５０ａを、テーブル、椅子、床、ユーザの膝や太もも等の当接対象物４９に当てた状態で、下部曲面５０ａを支点として入力装置５１を操作しやすくなる。つまり、入力装置５１の下部曲面５０ａを当接対象物４９に当てた状態でも、ユーザは入力装置５１をあらゆる角度に傾けることを容易に行うことができるので、ポインタをアイコンに合わせる等の細かい操作を行うことができるようになる。図２８は、ユーザが入力装置５１の下部曲面５０ａを膝に当てて操作する様子を示す図である。

あるいは、本実施形態では、手ぶれ補正回路では抑制できない手の震え等による誤操作を防止したり、ユーザが入力装置５１を空中で持ち上げ続けて操作する場合のユーザの疲労を予防することができる。

図２９は、本発明のさらに別の実施の形態に係る入力装置を示す斜視図である。

入力装置６１の筐体６０は、図２６、図２７で示した入力装置５１と同様に、球面の一部でなる下部曲面６０ａを有する。入力装置６１の筐体６０の最大長さの方向（Ｚ’軸方向）に垂直な平面であって、下部曲面６０ａに接する平面（以下、便宜的に下端平面５５という。）は、角速度センサユニット１５の検出軸であるＸ軸及びＹ軸（図８参照）が作る平面（Ｘ−Ｙ平面）と実質的に平行な平面となっている。

このような入力装置６１の構成により、ユーザが下部曲面６０ａを下端平面５５に当てて操作する場合に、入力装置６１に加えられる角速度がそのまま角速度センサユニット１５に入力される。したがって、角速度センサユニット１５からの検出信号から検出値を得る過程での計算量を減らすことができる。

図３０は、本発明のさらに別の実施の形態に係る入力装置を示す正面図である。図３１は、その入力装置を示す側面図である。

入力装置７１の筐体７０の下部曲面７０ａは、例えば球面の一部とされている。この下部曲面７０ａは、図２６、図２９で示した入力装置５１、６１の下部曲面５０ａ、６０ａより曲率半径が大きく設定されている。角速度センサユニット１５は、その角速度センサユニット１５の検出軸であるＸ軸及びＹ軸で構成されるＸ−Ｙ平面に含まれる直線が、Ｘ軸方向及びＹ軸方向で見て、上記球面を通る仮想的に描かれた円５６の接線に相当するような位置に配置されている。このような条件を満たす限り、角速度センサユニット１５のＸ−Ｙ平面が、入力装置７１の長手方向に対して傾くように（図３０参照）、角速度センサユニット１５が筐体７０に対して配置されてもよい。

これにより、ユーザが下部曲面７０ａを当接対象物４９に当てて入力装置７１を操作する場合に発生する角速度のベクトル方向と、角速度センサユニット１５の検出方向が一致するので、リニアな入力が可能となる。

図３２は、本発明のさらに別の実施の形態に係る入力装置を示す正面図である。

この入力装置８１の筐体８０の下部曲面８０ａである球面の曲率半径は、例えば図２９に示したものと同じ、または近く設定されている。角速度センサユニット１５は、該角速度センサユニット１５の中心点である２つのＸ軸及びＹ軸の交点を通りそのＸ軸及びＹ軸に直交する仮想的な直線が、下部曲面８０ａを含む第１の球６２の中心点Ｏを通る。このような構成により、下部曲面８０ａを含む第１の球６２と、角速度センサユニット１５のＸ−Ｙ平面に含まれる直線が接線となる第２の球６３が同心となる。したがって、入力装置８１は、図３０で示した入力装置７１の効果と同様の効果を奏する。

なお、以上説明した球面の一部または二次曲面の一部を備える入力装置５１、６１、７１、または８１について、ユーザが必ずしも下部曲面５０ａ、６０ａ、７０ａ、または８０ａを当接対象物４９に当てて操作しなければならないわけではなく、空中で操作してももちろんかまわない。

図２６〜図３２に示した入力装置５１、６１、７１、または８１が、図２１に示した入力装置１４１及びこの入力装置１４１が実行する処理に適用されてもよいし、図２３に示した構成を有する入力装置２０１及びこの入力装置２０１が実行する処理に適用されてもよい。

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。

図４４、４５、４８〜５２に対応する実施形態に示したように演算加速度値（a_xi、a_yi）が求められる場合、例えば図３５に示した式（５）により「速度値」が回転座標変換により補正された。しかし、演算加速度値（a_xi、a_yi）が求められる場合であっても、図１０、図１２等で説明したように、図１１で示した式（３）により「角速度値」が回転座標変換により補正され、これら補正角速度値が速度値に変換されてもよい。図５４は、図４４に示した処理の変形例を示すフローチャートを示し、「角速度値」が回転座標変換により補正される場合を示している（特に、ステップ２４０９参照）。このことは、図４４に限られず、図４５、４８〜５２に示した処理でも同様である。

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。

図１４では、ステップ３０４において加速度が判定処理の対象とされ、加速度の絶対値が閾値Th1以下の場合に、所定の処理が停止された。これに代えて、ユーザが、その所定の処理を停止及びその再開を切り替えるためのスイッチが、例えば入力装置１に設けられていてもよい。スイッチは、メカニカルなディップスイッチ、プッシュボタン式のスイッチ、センサを利用したスイッチ等が挙げられる。センサとしては、電気、磁気、光等を利用したものがある。例えば、スイッチがＯＮ／ＯＦＦ式のプッシュボタンである場合、ユーザがそのボタンを押すと、情報出力手段による処理が停止し、もう一度そのボタンを押すとその処理が再開されてもよい。あるいは、ユーザがそのボタンを押している間は、その処理が停止する（またはその処理が実行される）といった形態も考えられる。

あるいは、その所定の処理を停止及びその再開を切り替えるための手段として、ＧＵＩを用いたソフトウェアを入力装置または制御装置が備えていてもよい。例えば、画面上に表示されたスイッチ、その他のＧＵＩを用いて所定の処理の停止及び開始を切り変えてもよい。

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。

図１０、１２、１４、２０、２２、２４、２５、４４、４５、４８〜５２に示したフローチャートにおいて、入力装置及び制御装置が互いに通信しながら、入力装置の処理の一部を制御装置が行ってもよいし、制御装置の処理の一部を入力装置が行ってもよい。

上記の入力装置１は、加速度センサユニット１６及び角速度センサユニット１５を備えていた。しかし、図２２、２４、２５の処理を実現する入力装置として、角度センサ及び角速度センサを備えたものであってもよい。この角度センサは、図５３（Ａ）に示すＸ’軸（第１の軸）の回りの角度（第１の角度）θと、図５３（Ｂ）に示すＺ’軸の回りの角度（第３の角度）φとを検出する２つの角度センサを有する。θは、垂直軸からのＸ’−Ｙ’平面の角度である。もちろん、入力装置は、Ｙ’軸（第２の軸）の回りの角度（第２の角度）ψをも検出する３軸の角度センサを備えていてもよい。

図５３（Ａ）に示すように、角度センサは、２軸の場合上記加速度センサユニット１６により構成される。重力加速度ＧのＹ’方向成分であるG・sinθがＹ’軸方向での加速度値a_yである。これによりθが求められる。また、図５３（Ｂ）に示すように、Ｚ’軸方向での角度はG・cosφ＝a_y、またはG・sinφ＝a_x（Ｘ’方向成分の加速度値）によりφが求められる。このように、角度θ、φが算出されることで、微分演算（微分手段）によりω_θ、ω_φが算出される。この場合、Ｙ’軸方向の回りの角速度（第２の角速度）ψは、角速度センサから直接得られる。

あるいは、角度θ及びφのうちいずれか一方だけ算出され、例えば角度θのみ（またはφ）が上記角度センサによって算出され、微分演算によりω_θ（またはω_φ）が算出されてもよい。この場合、ω_φ（またはω_θ）及びω_ψは角速度センサにより直接得られる。

このように入力装置が角度センサを有する場合であっても、入力装置または制御装置は、上記ロール角φに応じた回転座標変換処理や、移動係数α、βの乗算処理及びこれにより得られる２つの角速度の合成演算処理を行うことが可能である。

上記角度センサは、加速度センサに代えて、あるいは加速度センサに加えて、地磁気センサ（１軸または２軸のもの）、またはイメージセンサにより構成されてもよい。

上記角速度センサユニット１５の代わりとして、上記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、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。

速度値（V_x、V_y）の算出方法としては、ＭＰＵ１９が、例えば加速度値（a_x、a_y）を積分して速度値を求め、かつ、角速度値（ω_ψ、ω_θ）をその積分演算の補助して用いる方法がある。逆に、ＭＰＵ１９が、角速度値（ω_ψ、ω_θ）に対応する速度値を演算またはルックアップテーブルにより求め、加速度値を例えばその演算の補助して用いる方法がある。

あるいは、ＭＰＵ１９は、加速度値（a_x、a_y）を、角速度値（ω_ψ、ω_θ）の微分値（Δω_ψ、Δω_θ）で割ることで筐体１０の動きの回転半径（Ｒ_ψ、Ｒ_θ）を求める。その回転半径（Ｒ、Ｒ）に角速度値（ω_ψ、ω_θ）が乗じられることにより速度値（V_x、V_y）が得られる。

あるいは、動きセンサとして、角速度センサユニット１５が設けられず、加速度センサユニット１６が設けられ、加速度値（a_x、a_y）が単に積分されることで速度値（V_x、V_y）が算出されてもよい。逆に、動きセンサとして、加速度センサユニット１６が設けられず、角速度センサユニット１５が設けられ、角速度値（ω_ψ、ω_θ）に対応する速度値（V_x、V_y）が演算またはルックアップテーブルにより算出されてもよい。

上記各実施の形態に係る各入力装置は、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、ユーザは、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。

上記各実施の形態では、各入力装置等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。

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。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。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。加速度センサユニットへの重力の影響を極力減らすためのロール方向の回転座標変換による補正処理を含む、制御システムの動作を示すフローチャートである。その回転座標変換の式及び説明図である。制御システムの他の実施の形態に係る動作を示すフローチャートである。（Ａ）は、検出面が垂直面から傾き、かつ、ロール方向にも傾いて静止している状態にある加速度センサユニットを示す図である。（Ｂ）は、（Ａ）の状態にある加速度センサユニットを絶対的なＸ−Ｚ平面で見た図である。検出面が垂直面から傾いて入力装置が操作される場合の制御システムの動作を示すフローチャートである。（Ａ）は、ロール角の算出が停止された瞬間の加速度センサユニットの姿勢を示す図である。（Ｂ）は、ロール角の算出が再開された瞬間の加速度センサユニットの姿勢を示す図である。図１５において、ロール角φの計算エラーを低減させる処理の動作を示すフローチャートである。図１６に示した処理についての他の形態に係る動作を示すフローチャートである。ロール方向の入力装置の傾きによる重力加速度成分の影響が除去された後、ユーザが実際に入力装置を動かして操作する場合に発生するロール角の変動を抑制する第１の形態に係る入力装置を示すブロック図である。（Ａ）は、ＬＰＦを通過する前の、Ｘ’軸方向またはＹ’軸方向の加速度信号を示すグラフである。（Ｂ）はＬＰＦを通過後の加速度信号を示すグラフである。ロール角の変動を抑制する第２の実施の形態として、ロール角φの算出時において角加速度値が監視される形態の動作を示すフローチャートである。本発明のさらに別の実施の形態に係る入力装置の構成を示す模式図である。制御システムのさらに別の実施の形態に係る動作を示すフローチャートである。本発明のさらに別の実施の形態に係る入力装置の電気的な構成を示すブロック図である。図２３に示す入力装置を含む制御システムの動作を示すフローチャートである。図２４の処理について他の実施の形態に係る動作を示すフローチャートである。本発明のさらに別の実施の形態に係る入力装置を示す斜視図である。図２６に示す入力装置の回転式のボタン側から見た側面図である。ユーザが入力装置の下部曲面を膝に当てて操作する様子を示す図である。本発明のさらに別の実施の形態に係る入力装置を示す斜視図である。本発明のさらに別の実施の形態に係る入力装置を示す正面図である。図３０に示す入力装置を示す側面図である。本発明のさらに別の実施の形態に係る入力装置を示す正面図である。角度センサの原理を説明するための図である。一実施の形態に係る制御システムの動作を示すフローチャートである。その回転座標変換の式及び説明図である。速度値の算出方法の一実施の形態についての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。回転半径を利用して速度値を算出する他の実施形態についての入力装置の動作を示すフローチャートである。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り、入力装置をＸ方向で見た図である。回転半径の算出方法についての他の実施形態についての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他の実施の形態についての入力装置の動作を示すフローチャートである。Ｘ軸及びＹ軸の平面で見た入力装置の軌跡の例を示している。制御装置が主要な演算を行う場合の、図１０に対応する制御システムの動作を示すフローチャートである。入力装置のロール方向の傾きによる重力加速度の影響の除去、及び、移動慣性成分の除去の動作についての他の実施の形態についての制御システムの動作を示すフローチャートである。ロール角の演算により移動慣性成分を除去した後に、さらに残余の移動慣性成分を除去する実施の形態についての制御システムの動作示すフローチャートである。（Ａ）は、式（１）において、演算加速度値が減じられずにロール角が補正された場合の、ポインタの実際の軌跡を示した図である。（Ｂ）は、式（１）のロール角が補正された場合の、ポインタの実際の軌跡を示した図である。図４６（Ａ）に示すようにポインタが動く理由を説明するための図である。検出面が垂直面から傾いて入力装置が操作される場合の制御システムの動作を示すフローチャートである。図４８において、ロール角の計算エラーを低減させる処理の動作を示すフローチャートである。図４９に示した処理についての他の形態に係る動作を示すフローチャートである。垂直面からの入力装置の検出面の傾きによる重力加速度の影響の除去の動作についてのさらに別の実施の形態についての制御システムの動作を示すフローチャートである。図４８に示した処理の他の実施形態に係る制御システムの動作を示すフローチャートである。（Ａ）は、図５２に示す処理を実現するための入力装置の構成を示す模式図である。（Ｂ）は、第３の加速度センサが検出する加速度値を説明するための図である。図４４に示した処理の変形例を示すフローチャートであり、「角速度値」が回転座標変換により補正される場合を示している。

符号の説明

１、５１、６１、７１、８１、１０１、１４１、２０１…入力装置
２…ポインタ
３…画面
１５、２１５…角速度センサユニット
１６、１１６…加速度センサユニット
１７…センサユニット
４０…制御装置
１００…制御システム
１０２…ローパスフィルタ
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

本発明の別の目的は、入力装置が本来の姿勢から傾き、加速度センサを利用してその傾きの角度を計算する場合に、ユーザが入力装置を動かして加速度センサで検出される検出値に含まれる慣性加速度成分の影響を抑制することができる入力装置、制御装置、制御システム、その制御方法及びハンドヘルド装置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、第１の軸に沿う方向の第１の加速度を検出する第１の加速度センサと、前記第１の軸に沿う方向とは異なる第２の軸の方向の第２の加速度を検出する第２の加速度センサと、前記第２の軸の回りの第１の角速度を検出する第１の角速度センサと、前記第１の軸の回りの第２の角速度を検出する第２の角速度センサと、前記第１の軸及び前記第２の軸を含む加速度検出面に対して所定の角度を持つ第３の軸の回りの角度であって、前記第１の加速度及び前記第２の加速度の合成加速度ベクトルと、前記第２の軸との間の角度を、前記第１の加速度及び前記第２の加速度に基いて算出する角度算出手段と、前記算出された角度に応じた回転座標変換により、前記第１の角速度及び前記第２の角速度をそれぞれ補正し、該補正により得られる第１の補正角速度及び第２の補正角速度の情報を出力する情報出力手段とを具備する。

本発明の一形態に係る制御装置は、第１の軸に沿う方向の第１の加速度を検出する第１の加速度センサと、前記第１の軸に沿う方向とは異なる第２の軸の方向の第２の加速度を検出する第２の加速度センサと、前記第２の軸の回りの第１の角速度を検出する第１の角速度センサと、前記第１の軸の回りの第２の角速度を検出する第２の角速度センサとを備える入力装置から出力された入力情報に応じて、画面上に表示されるＵＩを制御する制御装置であって、前記第１の加速度、前記第２の加速度、前記第１の角速度及び前記第２の角速度の情報を、前記入力情報として受信する受信手段と、前記第１の軸及び前記第２の軸を含む加速度検出面に対して所定の角度を持つ第３の軸の回りの角度であって、前記第１の加速度及び前記第２の加速度の合成加速度ベクトルと、前記第２の軸との間の角度を、前記受信された第１及び第２の加速度に基いて算出する角度算出手段と、前記算出された角度に応じた回転座標変換により、前記受信された第１及び第２の角速度をそれぞれ補正し、該補正により得られる第１の補正角速度及び第２の補正角速度の情報を出力する情報出力手段と、前記第１の補正角速度及び前記第２の補正角速度に応じた、前記ＵＩの前記画面上の座標情報を生成する座標情報生成手段とを具備する。

本発明の一形態に係る制御システムは、入力情報を出力する入力装置と、前記入力装置から出力された入力情報に応じて、画面上に表示されるＵＩを制御する制御装置とを備える制御システムであって、前記入力装置は、第１の軸に沿う方向の第１の加速度を検出する第１の加速度センサと、前記第１の軸に沿う方向とは異なる第２の軸の方向の第２の加速度を検出する第２の加速度センサと、前記第２の軸の回りの第１の角速度を検出する第１の角速度センサと、前記第１の軸の回りの第２の角速度を検出する第２の角速度センサと、前記第１の軸及び前記第２の軸を含む加速度検出面に対して所定の角度を持つ第３の軸の回りの角度であって、前記第１の加速度及び前記第２の加速度の合成加速度ベクトルと、前記第２の軸との間の角度を、前記第１の加速度及び前記第２の加速度に基いて算出する角度算出手段と、前記角度に応じた回転座標変換により、前記第１の角速度及び前記第２の角速度をそれぞれ補正し、該補正により得られる第１の補正角速度及び第２の補正角速度の情報を出力する情報出力手段とを有し、前記制御装置は、前記第１の補正角速度及び前記第２の補正角速度の情報を、前記入力情報として受信する受信手段と、前記受信された第１及び第２の補正角速度に応じた、前記ＵＩの前記画面上の座標情報を生成する座標情報生成手段とを有する。

本発明の一形態に係る制御システムは、入力情報を出力する入力装置と、前記入力装置から出力された入力情報に応じて、画面上に表示されるＵＩを制御する制御装置とを備える制御システムであって、前記入力装置は、第１の軸に沿う方向の第１の加速度を検出する第１の加速度センサと、前記第１の軸に沿う方向とは異なる第２の軸の方向の第２の加速度を検出する第２の加速度センサと、前記第２の軸の回りの第１の角速度を検出する第１の角速度センサと、前記第１の軸の回りの第２の角速度を検出する第２の角速度センサと、前記第１の加速度、前記第１の加速度、前記第２の加速度、前記第１の角速度及び前記第２の角速度の情報を、前記入力情報として出力する出力手段とを有し、前記制御装置は、前記入力情報を受信する受信手段と、前記第１の軸及び前記第２の軸を含む加速度検出面に対して所定の角度を持つ第３の軸の回りの角度であって、前記第１の加速度及び前記第２の加速度の合成加速度ベクトルと、前記第２の軸との間の角度を、前記受信された第１及び第２の加速度に基いて算出する角度算出手段と、前記角度に応じた回転座標変換により、前記受信された第１及び第２の角速度をそれぞれ補正し、該補正により得られる第１の補正角速度及び第２の補正角速度の情報を出力する情報出力手段と、前記第１の補正角速度及び前記第２の補正角速度に応じた、前記ＵＩの前記画面上の座標情報を生成する座標情報生成手段とを有する。

本発明の一形態に係る制御方法は、入力装置の動きに応じて画面上のＵＩを制御する制御方法であって、前記入力装置の、第１の軸に沿う方向の第１の加速度を検出し、前記入力装置の、前記第１の軸に沿う方向とは異なる第２の軸の方向の第２の加速度を検出し、前記入力装置の、前記第２の軸の回りの第１の角速度を検出し、前記入力装置の、前記第１の軸の回りの第２の角速度を検出し、前記第１の軸及び前記第２の軸を含む加速度検出面に対して所定の角度を持つ第３の軸の回りの角度であって、前記第１の加速度及び前記第２の加速度の合成加速度ベクトルと、前記第２の軸との間の角度を、前記第１の加速度及び前記第２の加速度に基いて算出し、前記角度に応じた回転座標変換により、前記第１の角速度及び前記第２の角速度をそれぞれ補正し、該補正により得られる第１の補正角速度及び第２の補正角速度の情報を出力し、前記第１の補正角速度及び前記第２の補正角速度に応じた、前記ＵＩの前記画面上の座標情報を生成する。

本発明の一形態に係る制御装置は、加速度センサを有し、前記加速度センサを用いて、第１の軸に沿う方向の入力装置の第１の加速度、及び、前記第１の軸に沿う方向とは異なる第２の軸の方向の前記入力装置の第２の加速度を出力する加速度出力手段と、第３の軸の回りの前記入力装置の第１の角速度、及び、前記第３の軸とは異なる第４の軸の回りの前記入力装置の第２の角速度を出力する角速度出力手段とを備える入力装置から出力された入力情報に応じて、画面上に表示されるポインタを制御する制御装置である。
前記制御装置は、受信手段と、情報出力手段と、抑制手段と、座標情報生成手段とを具備する。
前記受信手段は、前記第１の加速度、前記第２の加速度、前記第１の角速度及び前記第２の角速度の情報を、前記入力情報として受信する。
前記情報出力手段は、前記第１の軸及び前記第２の軸を含む前記加速度センサの加速度検出面に対して所定の角度を持つ第３の軸の回りの角度であって、前記第１の加速度及び前記第２の加速度の合成加速度ベクトルと、前記加速度検出面内の基準軸との間の角度を、前記受信された第１及び第２の加速度に基いて算出し、前記算出された角度に応じた回転座標変換により、前記受信された第１及び第２の角速度をそれぞれ補正し、該補正により得られる第１の補正角速度及び第２の補正角速度の情報を出力する。
前記抑制手段は、前記第１の加速度及び第２の加速度のうち少なくとも一方が、重力加速度成分と前記入力装置の動きにより生じる慣性加速度成分とを含む場合に、前記慣性加速度成分に起因する前記算出された角度の変動を抑制する。

本発明の一形態に係る制御方法は、加速度センサを用いて、第１の軸に沿う方向の入力装置の第１の加速度、及び、前記第１の軸に沿う方向とは異なる第２の軸の方向の前記入力装置の第２の加速度を出力し、第３の軸の回りの前記入力装置の第１の角速度、及び、前記第３の軸とは異なる第４の軸の回りの前記入力装置の第２の角速度を出力し、ことを含む。

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軸の回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、角速度センサ１５１及び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。

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。

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。Ｘ’軸及びＹ’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。

説明の便宜上、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。また、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、入力装置１の動きに関し、Ｘ’軸の回りの方向をピッチ方向、Ｙ’軸の回りの方向をヨー方向といい、Ｚ’軸（ロール軸）の回りの方向をロール方向という場合もある。

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、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、角速度センサ１５１は、Ｘ軸の回りの角速度ω _θ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、角速度センサ１５２は、Ｙ軸の回りの角速度ω _ψ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。

以上のような加速度センサユニット１６への重力の影響を極力減らすために、本実施の形態に係る入力装置１は、ロール方向の角度を算出し、これを用いて角速度を補正する。以下、この補正処理を含む、制御システム１００の動作について説明する。図１０は、その動作を示すフローチャートである。

φ＝arctan(a_x /a_y)・・・（１）。

また、入力装置１に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（角速度値ω _θ 及びω _ψ ）が出力され（ステップ１０１ｂ）、これがＭＰＵ１９に供給される。

制御装置４０のＭＰＵ３５は、重力加速度の成分値（a_x、a_y）及び角速度値（ω_ψ、ω_θ）の各情報を受信する（ステップ２０３）。ＭＰＵ３５は、重力加速度の成分値（a_x、a_y）に基き、ロール角φを算出する（ステップ２０４）。ＭＰＵ３５は、このロール角φに応じた回転座標変換により、角速度値（ω_ψ、ω_θ）をそれぞれ補正し、補正値である補正角速度値（ω_ψ’、ω_θ’）を得る（ステップ２０５）。あとは、ＭＰＵ３５は、図１０で示すステップ１０６、１０７と同様の処理を行う（ステップ２０６、２０７）。

図１３（Ａ）では、垂直面と実質的に平行な画面３をロール方向に傾けて図示しており、図中、太い矢印Ｇは重力加速度ベクトルを示している。矢印Ｇ１で示すベクトルは、加速度センサユニット１６が検出しているＸ’軸及びＹ’軸方向の重力加速度ベクトル（ＧＸ’，ＧＹ’）の合成加速度ベクトルＧ１である。したがって、この合成加速度ベクトルＧ１は、重力加速度ベクトルＧのピッチ方向（θ方向）で回転させた成分のベクトルである。図１３（Ｂ）は、図１３（Ａ）の状態にある加速度センサユニット１６を絶対的なＹ−Ｚ平面で見た図である。

図１４を参照して、入力装置１のＭＰＵ１９は、ステップ３０１、３０２で出力される重力加速度成分値（a_x、a_y）及び角速度（ω_ψ、ω_θ）を取得する。ステップ３０１及び３０２について、図１４での記載の仕方が図１０の記載の仕方と異なるが、ステップ１０１ａ及び１０１ｂの処理と実質的に同じ処理である。

ステップ３０８でＭＰＵ１９はロール角φの算出を停止した後、供給される重力加速度成分値（a_x、a_y）に基き算出された合成加速度ベクトル量｜a｜が閾値Th1を超えた場合、ロール角φの算出を再開し、ステップ３０５以降の処理が実行される。

図１６及び図１７の処理のさらに別の実施の形態として、ロール角の算出が停止されたときの２つの角速度の合成角速度ベクトル量（第１の合成角速度ベクトル量）と、ロール角の算出が再開されたときの当該合成角速度ベクトル量（第２の合成角速度ベクトル量）との差が閾値以上であるか否かが判定されてもよい。合成角速度ベクトル量は、[(ω_ψ)²+(ω_θ)²]^1/2より算出することができる。第１の合成角速度ベクトル量と第２の合成角速度ベクトル量との差が大きい場合は、姿勢の変化が大きいと判断される。ＭＰＵ１９は、その差が閾値以上と判定した場合、ステップ４０８、５０７と同様な処理を実行する。

ＭＰＵ１９は、算出された両方向の角加速度値のうち例えば一方のヨー方向の角加速度値｜Δω_ψ｜が閾値Th3以上であるか否かを判定する（ステップ６０５）。それが閾値Th3以上である場合、ＭＰＵ１９は、所定の処理を停止する（ステップ６０９）。このように処理する理由は、次のような理由による。

以下、角加速度の閾値Th3について説明する。

図１２における処理と同様の趣旨により、図２０に示したステップ６０３〜６１０の処理、ステップ６０４〜６１０の処理、ステップ６０５〜６１０の処理、・・・、または、ステップ６１０の処理を、制御装置４０が実行してもよい。

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角速度値ω _ψ 及びω _θを取得する（ステップ１１０１）。

φ＝arctan[(a_x−a_xi)/(a_y−a_yi)]・・・（１’）。

X(t) =X(t-1)＋V_x・・・（６）
Y(t) =Y(t-1)＋V_y・・・（７）。

V_x＝Ｒ_ψ(ｔ)・ω_ψ・・・（８）。

上記式（９）、（１０）、（１１）、（１２）のうち、例えば式（１１）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、角速度センサ１５２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、角速度センサ１５２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（８）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。

図３８を参照して、入力装置１のＭＰＵ１９は、取得した加速度値（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１４０１）。同様に、ＭＰＵ１９は、取得した角速度値（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１４０２）。

角加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１４０３）。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軸周りの角加速度の時間変化率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１４０４）。すなわち、Ｘ軸方向の加速度の時間変化率Δa_xと、Ｙ軸周りの角加速度の時間変化率Δ(Δω _ψ )との比を回転半径Ｒ_ψ(ｔ)として算出する（式（１２））。｜Δ(Δω _ψ )｜の閾値th1は適宜設定可能である。

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１４０８）。

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１４０７）。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１４０８）。

図３９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軸方向で見た図である。なお、ロール方向における重力加速度の影響については、図９で既に説明した。

また、本実施の形態では、式（１２）が用いられるので、ステップ１４０２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１４０８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１４０３では、ステップ１４０２で算出されたＹ軸周りの角加速度の時間変化率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１４０７）、読み出された回転半径Ｒ_ψ(ｔ)がステップ１４０８における速度値V_xの算出に用いられる。

ステップ１４０９〜１４１４では、以上のステップ１４０３〜１４０８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軸周りの角加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１４０９）、閾値th1を超える場合には、この角加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１４１０）。

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１４１１）、メモリに記憶される（ステップ１４１２）。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１４１３）、この回転半径Ｒ_θ(ｔ)に基いてＹ軸方向の速度値V_yが算出される（ステップ１４１４）。

ステップ１４０３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１４０９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３８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（１２）が用いられたが、式（１１）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。

ＭＰＵ１９は、加速度値（a_x、a_y）及び角速度値（ω_ψ、ω_θ）をそれぞれ、１階微分、２階微分し、加速度変化率（Δa_x、Δa_y）及び角加速度変化率（Δ(Δω_ψ )、Δ(Δω_θ)）を算出する（ステップ１５０１、１５０２）。この加速度変化率（Δa_x、Δa_y）、及び角加速度変化率（Δ(Δω_ψ )、Δ(Δω_θ)）のｎ回分の履歴が、例えばメモリに記憶され、以下の式（１５）、（１６）により、回帰直線の傾き（Ａ_１、Ａ_２）が算出される（ステップ１５０３）。この回帰直線の傾きは、加速度変化率と角加速度変化率との比、つまり、回転半径（Ｒ_θ(ｔ)、Ｒ_ψ(ｔ)）である。なお、参考として、回帰直線の切片（Ｂ_１、Ｂ_２）の算出方法を式（１７）、（１８）に示す。

Ａ_１＝Ｒ_θ(ｔ)＝[{Σ(Δ(Δω_ψj))^２・Σ(Δａ_yj)^２}−{ΣΔ(Δω_ψj)・ΣΔ(Δω_ψj)・Δａ_yj}]／[ｎ・Σ(Δ(Δω_ψj))^２−{ΣΔ(Δω_ψj)}^２]・・・（１５）
Ａ_２＝Ｒ_ψ(ｔ)＝[{Σ(Δ(Δω _θj))^２・Σ(Δａ_xj)^２}−{ΣΔ(Δω_θj)・ΣΔ(Δω_θj)・Δａ_xj}]／[ｎ・Σ(Δ(Δω_θj))^２−{ΣΔ(Δω_θj)}^２]・・・（１６）
Ｂ_１＝[{ｎ・ΣΔ(Δω_ψj)・Δａ_yj}−{ΣΔ(Δω_ψj)・ΣΔａ_yj}]／[ｎ・Σ(Δ(Δω_ψj))^２−{ΣΔ(Δω_ψj)}^２]・・・（１７）
Ｂ_２＝[{ｎ・ΣΔ(Δω_θj)・Δａ_xj}−{ΣΔ(Δω_θj)・ΣΔａ_xj}]／[ｎ・Σ(Δ(Δω_θj))^２−{ΣΔ(Δω_θj)}^２]・・・（１８）。

上記式（１５）〜（１８）中のｎは、加速度値（Δa_x、Δa_y）、及び角加速度変化率（Δ(Δω_ψ )、Δ(Δω_θ））のサンプリング数を示す。このサンプリング数ｎは、演算誤差が最小となるように適宜設定される。

回転半径が算出されると、図３８のステップ１４０８及び１４１４と同様に、回転半径に基づいて速度値が算出される（ステップ１５０４）。

なお、回転半径の信号、または速度値の信号がローパスフィルタにかけられることで、高周波数のノイズによる影響を軽減してもよい。

次に、図３４のステップ１１０３の速度値（V_x、V_y）の算出方法の他の実施の形態について説明する。図４１は、そのときの入力装置１の動作を示すフローチャートである。

a_refx、a_refyを、以降、それぞれＸ軸及びＹ軸の基準加速度値（第１の基準加速度値、第２の基準加速度値）という。電源が投入されてから最初にステップ１６０１の計算をするとき、a_refx、a_refyは電源投入直後に検出された加速度信号a_x、a_yとなる。

ＭＰＵ１９は、上記Δω_ψ、Δω_θの絶対値|Δω _ψ |、|Δω _θ |がそれぞれ閾値th2より小さいか否かを判定する（ステップ１６０３、ステップ１６０６）。|Δω_ψ|≧th2の場合、ＭＰＵ１９は、第１の基準加速度値a_refxをそのまま用い、これを更新しない（ステップ１６０４）。同様に、|Δω_θ|≧th2の場合、ＭＰＵ１９は、第２の基準加速度値a_refyをそのまま用い、これを更新しない（ステップ１６０７）。

以上のように処理するのは以下の理由による。

以上のように、入力装置１がほぼ静止したときには基準加速度値a_refx、a_refyが更新され、補正加速度値a_corx、a_coryが校正されるので、加速度センサユニット１６への重力の影響を抑えることができる。また、基準加速度値a_refx、a_refyが更新されると、式（１９）、（２０）より補正加速度値a_corx、a_coryが補正されるため、ＤＣレベルも補正され、ＤＣオフセットの問題も解決される。さらに、入力装置１がほぼ静止したときには速度値もゼロリセットされるように補正されるので、積分誤差も抑えることができる。積分誤差が発生すると、ユーザが入力装置１の移動を停止させたにも関わらず、ポインタ２が画面３上で動く現象が起こる。

このように、図３４のステップ１１０３において速度値（V_x、V_y）が算出される過程においても、重力加速度の影響が除去されることにより、より正確な速度値が算出される。

図４２では、Ｘ軸及びＹ軸の平面で見た入力装置１の軌跡を示している。ヨー方向での角速度値ω_ψがほぼゼロ（閾値th3より小さい）であれば、V_xがゼロリセットされる。ピッチ方向での角速度値ω_θがほぼゼロ（閾値th3より小さい）であれば、V _yがゼロリセットされる。

ステップ１３０５では、絶対値|a_xi|及び|a_yi|に基き算出される演算値が閾値を超えるか否かが判定されてもよい。|a_xi|及び|a_yi|の演算値とは、例えば合成ベクトル量[(a_x)²+(a_y)²]^1/2である。あるいは、演算値とは、|a_xi|及び|a_yi|の加算値または平均値等でもよい。

例えば、入力装置９１が、図５３（Ａ）に示すような基本姿勢の状態にあるとき、加速度値|a_z|は実質的にゼロとなる。しかし、例えば入力装置９１が、基本姿勢にある状態からピッチ方向（またはピッチ方向を含む方向）で回転すると、加速度値|a_z|が発生し、その傾きが大きくなるにしたがって、|a_z|も大きくなる。入力装置９１が、ピッチ方向に回転する場合であって、重力成分値のみに着目する場合の加速度値|a_z|は、図５３（Ｂ）に示すように、G・sinθ’（θ’＝９０°−θ）となり、最大１Gとなる。

ここで、図１５で説明したように、図４８に示したステップ１８０９でロール角φの更新が停止される直前から、次にその更新が再開されるまでの間に、例えばＹ’軸方向で検出される第２の加速度値a_yの正負が変わる場合がある。

ＭＰＵ１９は、ロール角φの更新を停止したときのロール角、すなわち停止する直前に算出したロール角φ１（第１のロール角）と、更新の再開直後の（ステップ２００４で算出された）ロール角φ２（第２のロール角）との差を算出する（ステップ２００５）。ＭＰＵ１９は、その差|Δφ|が閾値th6以上であった場合（ステップ２００６のＹＥＳ）、最新のロール角である上記第２のロール角φ２に１８０degを加える。１８０degが減じられてもよい。（角度差判定手段）。

ステップ２１０１〜２１０４は、図４９のステップ２００１〜２００４と同様の処理である。ＭＰＵ１９は、ロール角φの更新停止直前のピッチ方向の角速度ω_θの方向と、更新開始直後のピッチ方向での角速度ω_θの方向とが同じ方向であるか否かを判定する（ステップ２１０５）（角速度方向判定手段）。つまりω_θのベクトルの正負が、ロール角φの更新停止前及び開始後で一致しているか否かが判定される。ピッチ方向に代えて、あるいは、ピッチ方向に加えて、ヨー方向の角速度ω_ψの正負が一致しているか否かが判定されてもよい。

ＭＰＵ１９は、算出された両方向の角加速度値のうち例えば一方のヨー方向の角加速度値｜Δω_ψ｜が閾値th7を超えるか否かを判定する（ステップ２２０６）（判定手段）。それが閾値th7を超える場合、ＭＰＵ１９は、ロール角φの更新を停止する（ステップ２２０９）。このように処理する理由は、次のような理由による。

Ｘ軸またはＹ軸の周りの角加速度値（Δω_θ、Δω_ψ）は、上式（４）によって加速度値（a_x、a_y）に基いて算出される。ユーザが入力装置１を動かしたときに入力装置１に加速度が発生しても、それによるロール角φの算出誤差を許容範囲内に抑えるための所望の第１の許容加速度値または第２の許容加速度値を、式（４）によって算出することができる。つまり、角加速度の閾値th7が設定されることで、ロール角φの算出誤差を許容範囲内に抑えることができる。

この入力装置１４１の制御ユニット１３０は、メイン基板１８の下部に配置された加速度センサユニット１１６を備える。加速度センサユニット１１６は、２軸（Ｘ’及びＹ’軸）の加速度を検出するものであってもよいし、３軸（Ｘ’、Ｙ’及びＺ’軸）の加速度を検出するものであってもよい。

ＭＰＵ１９は、ロール角φに応じた回転座標変換により、角速度値（ω_ψ、ω_θ）をそれぞれ補正し、補正角速度値（ω_ψ’、ω_θ’）を得る（ステップ７０４）。ＭＰＵ１９は、補正角速度値ω_ψ’、及びロール角速度値ω_φに、所定の比率で表された移動係数α、βをそれぞれ乗じる。α、βの値は任意の実数または関数であり、ＲＯＭ等やその他の記憶デバイスに記憶されていればよい。入力装置１または制御装置４０が、ユーザがα、βを設定できるプログラムを備えていてもよい。ＭＰＵ１９は、移動係数α、βを乗じたことにより得られる２つの角速度値ω_ψ’’、ω_φ’の合成角速度値ω_γを算出する（ステップ７０５）（合成算出手段）。

ω_γ=ω_ψ’’+ω_φ’（=αω_ψ+βω_φ）・・・（２３）
合成の計算式としては、式（２３）に限られず、ω_ψ’’・ω_φ’であってもよいし、[(ω_ψ’’)²+(ω_φ’)²]^1/2であってもよい。ＭＰＵ１９は、これにより得られた合成角速度値ω_γと、ステップ７０４で得られた補正角速度値ω_θ’の情報を、入力情報として出力する（ステップ７０６）。
この合成角速度値ω_γは画面３上のＸ軸方向でのポインタ２の変位量となり、ピッチ方向の補正角速度値ω_θ’は画面３上のＹ軸方向でのポインタ２の変位量となる。つまり、ポインタ２の両軸の変位量(dX,dY)は下記の式（２４）、（２５）として表すことができる。

図２３は、本発明のさらに別の実施の形態に係る入力装置の電気的な構成を示すブロック図である。この入力装置２０１は、上記センサユニット１７を備えておらず、３軸の角速度センサユニット２１５を備えている点で、上記の入力装置１、１０１、１４１と異なる。

３軸の角速度センサユニット２１５は、Ｘ’軸の回りの角速度を検出する角速度センサ、Ｙ’軸の回りの角速度を検出する角速度センサ、Ｚ’軸の回りの角速度を検出する角速度センサを有している。これらの角速度センサは、角速度値（ω_θ、ω_ψ、ω_φ）の信号をそれぞれ出力する。

例えば入力装置２０１には、図示しないリセットボタンが設けられる。このリセットボタンは、典型的にはボタン１１、１２、ホイールボタン１３とは別に設けられたボタンである。ユーザがリセットボタンを押している間は、入力装置２０１の操作により制御装置４０は、ポインタ２を画面上で動かすように表示させる。または、ユーザがリセットボタンを押した直後から次回に再度リセットボタンを押すまでの間は、入力装置２０１の操作により制御装置４０は、ポインタ２を画面上で動かすように表示させる。すなわち、リセットボタンが押されることを積分誤差低減のための動作開始のトリガーとする。

この場合、ユーザはリセットボタンの押圧時に、入力装置２０１をおおよそ基本姿勢になるように注意する必要があるが難易度は低く、容易に習熟できる範囲である。

なお、リセットボタンが設けられる構成ではなく、入力装置２０１のＭＰＵ１９または制御装置４０のＭＰＵ３５が所定の条件の下でリセットするようにしてもよい。所定の条件とは、例えば入力装置２０１が基本姿勢になったとき等が挙げられる。入力装置２０１が基本姿勢になったことを検出するためには、例えば上記加速度センサユニット１６等が設けられていればよい。

φ=∫ω_φdt ・・・（２７）。

ＭＰＵ１９は、図２２で示したステップ７０４〜７０６と同様の処理を実行し（ステップ８０３〜８０５）、制御装置４０のＭＰＵ３５は、ステップ７０７〜７０９（ステップ８０６〜８０８）と同様の処理を実行する。

次に、入力装置の他の実施の形態について説明する。

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’軸の検出軸と、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。

上記の入力装置１は、加速度センサユニット１６及び角速度センサユニット１５を備えていた。しかし、図２２、２４、２５の処理を実現する入力装置として、角度センサ及び角速度センサを備えたものであってもよい。この角度センサは、図３３（Ａ）に示すＸ’軸（第１の軸）の回りの角度（第１の角度）θと、図３３（Ｂ）に示すＺ’軸の回りの角度（第３の角度）φとを検出する２つの角度センサを有する。θは、垂直軸からのＸ’−Ｙ’平面の角度である。もちろん、入力装置は、Ｙ’軸（第２の軸）の回りの角度（第２の角度）ψをも検出する３軸の角度センサを備えていてもよい。

角度センサは、２軸の場合上記加速度センサユニット１６により構成される。図３３（Ａ）に示すように、重力加速度ＧのＹ’方向成分であるG・sinθがＹ’軸方向での加速度値a_yである。これによりθが求められる。また、図３３（Ｂ）に示すように、Ｚ’軸の回りの角度はG・cosφ＝a_y、またはG・sinφ＝a_x（Ｘ’方向成分の加速度値）によりφが求められる。このように、角度θ、φが算出されることで、微分演算（微分手段）によりω_θ、ω_φが算出される。この場合、Ｙ’軸の回りの角速度ψは、角速度センサから直接得られる。

速度値（V_x、V_y）の算出方法としては、ＭＰＵ１９が、例えば加速度値（a_x、a_y）を積分して速度値を求め、かつ、角速度値（ω_ψ、ω_θ）をその積分演算の補助として用いる方法がある。逆に、ＭＰＵ１９が、角速度値（ω_ψ、ω_θ）に対応する速度値を演算またはルックアップテーブルにより求め、加速度値を例えばその演算の補助して用いる方法がある。

あるいは、ＭＰＵ１９は、加速度値（a_x、a_y）を、角速度値（ω_ψ、ω_θ）の微分値（Δω_ψ、Δω_θ）で割ることで筐体１０の動きの回転半径（Ｒ_ψ、Ｒ_θ）を求める。その回転半径（Ｒ _ψ 、Ｒ _θ）に角速度値（ω_ψ、ω_θ）が乗じられることにより速度値（V_x、V_y）が得られる。

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。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。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。加速度センサユニットへの重力の影響を極力減らすためのロール方向の回転座標変換による補正処理を含む、制御システムの動作を示すフローチャートである。その回転座標変換の式及び説明図である。制御システムの他の実施の形態に係る動作を示すフローチャートである。（Ａ）は、検出面が垂直面から傾き、かつ、ロール方向にも傾いて静止している状態にある加速度センサユニットを示す図である。（Ｂ）は、（Ａ）の状態にある加速度センサユニットを絶対的なＹ−Ｚ平面で見た図である。検出面が垂直面から傾いて入力装置が操作される場合の制御システムの動作を示すフローチャートである。（Ａ）は、ロール角の算出が停止された瞬間の加速度センサユニットの姿勢を示す図である。（Ｂ）は、ロール角の算出が再開された瞬間の加速度センサユニットの姿勢を示す図である。図１５において、ロール角φの計算エラーを低減させる処理の動作を示すフローチャートである。図１６に示した処理についての他の形態に係る動作を示すフローチャートである。ロール方向の入力装置の傾きによる重力加速度成分の影響が除去された後、ユーザが実際に入力装置を動かして操作する場合に発生するロール角の変動を抑制する第１の形態に係る入力装置を示すブロック図である。（Ａ）は、ＬＰＦを通過する前の、Ｘ’軸方向またはＹ’軸方向の加速度信号を示すグラフである。（Ｂ）はＬＰＦを通過後の加速度信号を示すグラフである。ロール角の変動を抑制する第２の実施の形態として、ロール角φの算出時において角加速度値が監視される形態の動作を示すフローチャートである。本発明のさらに別の実施の形態に係る入力装置の構成を示す模式図である。制御システムのさらに別の実施の形態に係る動作を示すフローチャートである。本発明のさらに別の実施の形態に係る入力装置の電気的な構成を示すブロック図である。図２３に示す入力装置を含む制御システムの動作を示すフローチャートである。図２４の処理について他の実施の形態に係る動作を示すフローチャートである。本発明のさらに別の実施の形態に係る入力装置を示す斜視図である。図２６に示す入力装置の回転式のボタン側から見た側面図である。ユーザが入力装置の下部曲面を膝に当てて操作する様子を示す図である。本発明のさらに別の実施の形態に係る入力装置を示す斜視図である。本発明のさらに別の実施の形態に係る入力装置を示す正面図である。図３０に示す入力装置を示す側面図である。本発明のさらに別の実施の形態に係る入力装置を示す正面図である。角度センサの原理を説明するための図である。一実施の形態に係る制御システムの動作を示すフローチャートである。その回転座標変換の式及び説明図である。速度値の算出方法の一実施の形態についての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。回転半径を利用して速度値を算出する他の実施形態についての入力装置の動作を示すフローチャートである。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り、入力装置をＸ方向で見た図である。回転半径の算出方法についての他の実施形態についての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他の実施の形態についての入力装置の動作を示すフローチャートである。Ｘ軸及びＹ軸の平面で見た入力装置の軌跡の例を示している。制御装置が主要な演算を行う場合の、図１０に対応する制御システムの動作を示すフローチャートである。入力装置のロール方向の傾きによる重力加速度の影響の除去、及び、移動慣性成分の除去の動作についての他の実施の形態についての制御システムの動作を示すフローチャートである。ロール角の演算により移動慣性成分を除去した後に、さらに残余の移動慣性成分を除去する実施の形態についての制御システムの動作示すフローチャートである。（Ａ）は、式（１）において、演算加速度値が減じられずにロール角が補正された場合の、ポインタの実際の軌跡を示した図である。（Ｂ）は、式（１）のロール角が補正された場合の、ポインタの実際の軌跡を示した図である。図４６（Ａ）に示すようにポインタが動く理由を説明するための図である。検出面が垂直面から傾いて入力装置が操作される場合の制御システムの動作を示すフローチャートである。図４８において、ロール角の計算エラーを低減させる処理の動作を示すフローチャートである。図４９に示した処理についての他の形態に係る動作を示すフローチャートである。垂直面からの入力装置の検出面の傾きによる重力加速度の影響の除去の動作についてのさらに別の実施の形態についての制御システムの動作を示すフローチャートである。図４８に示した処理の他の実施形態に係る制御システムの動作を示すフローチャートである。（Ａ）は、図５２に示す処理を実現するための入力装置の構成を示す模式図である。（Ｂ）は、第３の加速度センサが検出する加速度値を説明するための図である。図４４に示した処理の変形例を示すフローチャートであり、「角速度値」が回転座標変換により補正される場合を示している。

１、５１、６１、７１、８１、１０１、１４１、２０１…入力装置
２…ポインタ
３…画面
１５、２１５…角速度センサユニット
１６、１１６…加速度センサユニット
１７…センサユニット
４０…制御装置
１００…制御システム
１０２…ローパスフィルタ
１５１、１５２…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

第１の軸に沿う方向の第１の加速度を検出する第１の加速度センサと、
前記第１の軸に沿う方向とは異なる第２の軸の方向の第２の加速度を検出する第２の加速度センサと、
前記第１の軸の周りの第１の角速度を検出する第１の角速度センサと、
前記第２の軸の周りの第２の角速度を検出する第２の角速度センサと、
前記第１の軸及び前記第２の軸を含む加速度検出面に対して所定の角度を持つ第３の軸の周りの角度であって、前記第１の加速度及び前記第２の加速度の合成加速度ベクトルと、前記第２の軸との間の角度を、前記第１の加速度及び前記第２の加速度に基いて算出する角度算出手段と、
前記算出された角度に応じた回転座標変換により、前記第１の角速度及び前記第２の角速度をそれぞれ補正し、該補正により得られる第１の補正角速度及び第２の補正角速度の情報を出力する情報出力手段と
を具備する入力装置。
請求項１に記載の入力装置であって、
前記加速度検出面が、絶対的な垂直面から傾いたときの、前記第１の加速度及び前記第２の加速度の合成加速度ベクトルの量が閾値以下である場合、前記角度の算出を停止するように、かつ、前記角度の算出を停止した後に前記合成加速度ベクトル量が前記閾値を超えた場合、前記角度の算出を開始するように前記角度算出手段を制御する算出制御手段をさらに具備する入力装置。
請求項２に記載の入力装置であって、
前記角度の算出を停止したときの第１の角度と、前記角度の算出を再開したときの第２の角度との角度差が、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、
前記情報出力手段は、
前記角度差が前記閾値以上であった場合、前記第２の角度に１８０deg加算した第３の角度に応じた回転座標変換により、前記第１の角速度及び前記第２の角速度をそれぞれ補正する入力装置。
請求項３に記載の入力装置であって、
前記角度の算出を停止したとき及び該算出を再開したときにおける前記第１の角速度のそれぞれの方向が同じであるか否かを判定する角速度方向判定手段をさらに具備し、
前記情報出力手段は、
前記第１の角速度の方向が同じである場合、前記角度の算出を再開したときの前記第２の角度に１８０deg加算した角度に応じた回転座標変換により、前記第１の角速度及び前記第２の角速度をそれぞれ補正する入力装置。
請求項３に記載の入力装置であって、
前記角度の算出を停止したときの、前記第１の角速度及び前記第２の角速度の第１の合成角速度ベクトル量と、前記角度の算出を再開したときの前記第１の角速度及び前記第２の角速度の第２の合成角速度ベクトル量との差が閾値以上である否かを判定する角速度ベクトル判定手段をさらに具備し、
前記情報出力手段は、
前記第１及び第２の合成角速度ベクトル量の差が閾値以上である場合、前記角度の算出を再開したときの前記第２の角度に１８０deg加算した角度に応じた回転座標変換により、前記第１の角速度及び前記第２の角速度をそれぞれ補正する入力装置。
請求項１に記載の入力装置であって、
前記第１の加速度及び前記第２の加速度のうち少なくとも一方の信号が入力されるローパスフィルタをさらに具備し、
前記角度算出手段は、
前記ローパスフィルタを通過した信号に基いて前記角度を算出する入力装置。
請求項１に記載の入力装置であって、
前記第１の角速度に基き得られる前記第１の軸の周りの第１の角加速度、及び、前記第２の角速度に基き得られる前記第２の軸の周りの第２の角加速度のうち少なくとも一方が閾値以上である場合、前記角度の算出を停止するように前記角度算出手段を制御する算出制御手段をさらに具備する入力装置。
請求項１に記載の入力装置であって、
前記第１の角速度及び前記第２の角速度のうち少なくとも一方が閾値以上である場合、前記角度の算出を停止するように前記角度算出手段を制御する算出制御手段をさらに具備する入力装置。
請求項１に記載の入力装置であって、
前記第１の加速度及び前記第２の加速度のうち少なくとも一方が閾値以上である場合、
前記角度の算出を停止するように前記角度算出手段を制御する算出制御手段をさらに具備する入力装置。
第１の軸に沿う方向の第１の加速度を検出する第１の加速度センサと、前記第１の軸に沿う方向とは異なる第２の軸の方向の第２の加速度を検出する第２の加速度センサと、前記第１の軸の周りの第１の角速度を検出する第１の角速度センサと、前記第２の軸の周りの第２の角速度を検出する第２の角速度センサとを備える入力装置から出力された入力情報に応じて、画面上に表示されるＵＩを制御する制御装置であって、
前記第１の加速度、前記第２の加速度、前記第１の角速度及び前記第２の角速度の情報を、前記入力情報として受信する受信手段と、
前記第１の軸及び前記第２の軸を含む加速度検出面に対して所定の角度を持つ第３の軸の周りの角度であって、前記第１の加速度及び前記第２の加速度の合成加速度ベクトルと、前記第２の軸との間の角度を、前記受信された第１及び第２の加速度に基いて算出する角度算出手段と、
前記算出された角度に応じた回転座標変換により、前記受信された第１及び第２の角速度をそれぞれ補正し、該補正により得られる第１の補正角速度及び第２の補正角速度の情報を出力する情報出力手段と、
前記第１の補正角速度及び前記第２の補正角速度に応じた、前記ＵＩの前記画面上の座標情報を生成する座標情報生成手段と
を具備する制御装置。
入力情報を出力する入力装置と、前記入力装置から出力された入力情報に応じて、画面上に表示されるＵＩを制御する制御装置とを備える制御システムであって、
前記入力装置は、
第１の軸に沿う方向の第１の加速度を検出する第１の加速度センサと、
前記第１の軸に沿う方向とは異なる第２の軸の方向の第２の加速度を検出する第２の加速度センサと、
前記第１の軸の周りの第１の角速度を検出する第１の角速度センサと、
前記第２の軸の周りの第２の角速度を検出する第２の角速度センサと、
前記第１の軸及び前記第２の軸を含む加速度検出面に対して所定の角度を持つ第３の軸の周りの角度であって、前記第１の加速度及び前記第２の加速度の合成加速度ベクトルと、前記第２の軸との間の角度を、前記第１の加速度及び前記第２の加速度に基いて算出する角度算出手段と、
前記算出された角度に応じた回転座標変換により、前記第１の角速度及び前記第２の角速度をそれぞれ補正し、該補正により得られる第１の補正角速度及び第２の補正角速度の情報を出力する情報出力手段とを有し、
前記制御装置は、
前記第１の補正角速度及び前記第２の補正角速度の情報を、前記入力情報として受信する受信手段と、
前記受信された第１及び第２の補正角速度に応じた、前記ＵＩの前記画面上の座標情報を生成する座標情報生成手段とを有する制御システム。
入力情報を出力する入力装置と、前記入力装置から出力された入力情報に応じて、画面上に表示されるＵＩを制御する制御装置とを備える制御システムであって、
前記入力装置は、
第１の軸に沿う方向の第１の加速度を検出する第１の加速度センサと、
前記第１の軸に沿う方向とは異なる第２の軸の方向の第２の加速度を検出する第２の加速度センサと、
前記第１の軸の周りの第１の角速度を検出する第１の角速度センサと、前記第２の軸の周りの第２の角速度を検出する第２の角速度センサと、
前記第１の加速度、前記第１の加速度、前記第２の加速度、前記第１の角速度及び前記第２の角速度の情報を、前記入力情報として出力する出力手段とを有し、
前記制御装置は、
前記入力情報を受信する受信手段と、
前記第１の軸及び前記第２の軸を含む加速度検出面に対して所定の角度を持つ第３の軸の周りの角度であって、前記第１の加速度及び前記第２の加速度の合成加速度ベクトルと、前記第２の軸との間の角度を、前記受信された第１及び第２の加速度に基いて算出する角度算出手段と、
前記算出された角度に応じた回転座標変換により、前記受信された第１及び第２の角速度をそれぞれ補正し、該補正により得られる第１の補正角速度及び第２の補正角速度の情報を出力する情報出力手段と、
前記第１の補正角速度及び前記第２の補正角速度に応じた、前記ＵＩの前記画面上の座標情報を生成する座標情報生成手段とを有する制御システム。
入力装置の動きに応じて画面上のＵＩを制御する制御方法であって、
前記入力装置の、第１の軸に沿う方向の第１の加速度を検出し、
前記入力装置の、前記第１の軸に沿う方向とは異なる第２の軸の方向の第２の加速度を検出し、
前記入力装置の、前記第１の軸の周りの第１の角速度を検出し、
前記入力装置の、前記第２の軸の周りの第２の角速度を検出し、
前記第１の軸及び前記第２の軸を含む加速度検出面に対して所定の角度を持つ第３の軸の周りの角度であって、前記第１の加速度及び前記第２の加速度の合成加速度ベクトルと、前記第２の軸との間の角度を、前記第１の加速度及び前記第２の加速度に基いて角度として算出し、
前記算出された角度に応じた回転座標変換により、前記第１の角速度及び前記第２の角速度をそれぞれ補正し、該補正により得られる第１の補正角速度及び第２の補正角速度の情報を出力し、
前記第１の補正角速度及び前記第２の補正角速度に応じた、前記ＵＩの前記画面上の座標情報を生成する
制御方法。
第１の軸に沿う方向の第１の加速度を検出する第１の加速度センサと、
前記第１の軸に沿う方向とは異なる第２の軸に沿う方向の第２の加速度を検出する第２の加速度センサと、
前記第２の軸の周りの第１の角速度を検出する第１の角速度センサと、
前記第１の軸の周りの第２の角速度を検出する第２の角速度センサと、
前記第１の加速度値、前記第２の加速度値、前記第１の角速度値及び前記第２の角速度値に基き、前記第１の軸に沿う方向の第１の速度値及び前記第２の軸に沿う方向の第２の速度値を算出する速度算出手段と、
前記第１及び第２の速度値をそれぞれ微分することで、第１の演算加速度値及び第２の演算加速度値を算出する微分演算手段と、
前記第１の軸及び前記第２の軸を含む加速度検出面に対して所定の角度を持つ第３の軸の周りの角度であって、前記第１の加速度及び前記第２の加速度の合成加速度ベクトルと、前記第２の軸との間の角度を、前記第１の加速度値から前記第１の演算加速度値を減じた値、及び、前記第２の加速度値から前記第２の演算加速度値を減じた値に基いて算出する角度算出手段と、
前記算出された角度に応じた回転座標変換により、前記第１の速度値及び前記第２の速度値をそれぞれ補正し、該補正により得られる第１の補正速度値及び第２の補正速度値の情報を出力する情報出力手段と
を具備する入力装置。
請求項１４に記載の入力装置であって、
前記角度算出手段により算出された第１の角度値を記憶する角度記憶手段と、
前記第１の演算加速度値及び前記第２の演算加速度値のうち少なくとも一方が閾値を超えるか否かを判定する判定手段と、
前記第１の演算加速度値及び前記第２の演算加速度値の両方が前記閾値以下の場合、前記記憶された前記第１の角度値を更新するように、前記角度算出手段により算出された第２の角度値を前記角度記憶手段に記憶させる更新手段と、
前記第１及び第２の演算加速度値のうち少なくとも一方が前記閾値を超える場合、前記更新手段による前記角度値の更新を停止するように、前記更新手段を制御する制御手段と
をさらに具備する入力装置。
請求項１４に記載の入力装置であって、
前記角度算出手段により算出された第１の角度値を記憶する角度記憶手段と、
前記第１の演算加速度値及び前記第２の演算加速度値に基き得られる演算値が閾値を超えるか否かを判定する判定手段と、
前記演算値が前記閾値以下の場合、前記記憶された前記第１の角度値を更新するように、前記角度算出手段により算出された第２の角度値を前記角度記憶手段に記憶させる更新手段と、
前記演算値が前記閾値を超える場合、前記更新手段による前記角度値の更新を停止するように、前記更新手段を制御する制御手段と
をさらに具備する入力装置。
請求項１４に記載の入力装置であって、
前記角度算出手段により算出された第１の角度値を記憶する角度記憶手段と、
前記第１の加速度値及び前記第２の加速度値のうち少なくとも一方が閾値を超えるか否かを判定する判定手段と、
前記第１の加速度値及び前記第２の加速度値の両方が前記閾値以下の場合、前記記憶された前記第１の角度値を更新するように、前記角度算出手段により算出された第２の角度値を前記角度記憶手段に記憶させる更新手段と、
前記第１及び第２の加速度値のうち少なくとも一方が前記閾値を超える場合、前記更新手段による前記角度値の更新を停止するように、前記更新手段を制御する制御手段と
をさらに具備する入力装置。
請求項１４に記載の入力装置であって、
前記角度算出手段により算出された第１の角度値を記憶する角度記憶手段と、
前記第１の角速度値及び前記第２の角速度値のうち少なくとも一方が閾値を超えるか否かを判定する判定手段と、
前記第１の角速度値及び前記第２の角速度値の両方が前記閾値以下の場合、前記記憶された前記第１の角度値を更新するように、前記角度算出手段により算出された第２の角度値を前記角度記憶手段に記憶させる更新手段と、
前記第１及び第２の角速度値のうち少なくとも一方が前記閾値を超える場合、前記更新手段による前記角度値の更新を停止するように、前記更新手段を制御する制御手段と
をさらに具備する入力装置。
請求項１４に記載の入力装置であって、
前記角度算出手段により算出された第１の角度値を記憶する角度記憶手段と、
前記第１の加速度値及び前記第２の加速度値の各絶対値を比較する比較手段と、
前記比較の結果、前記第１及び第２の加速度のうち小さい方の値が閾値以下であるか否かを判定する判定手段と、
前記小さい方の値が前記閾値を超える場合、前記記憶された前記第１の角度値を更新するように、前記角度算出手段により算出された第２の角度値を前記角度記憶手段に記憶させる更新手段と、
前記小さい方の値が前記閾値以下である場合、前記更新手段による前記角度値の更新を停止するように、前記更新手段を制御する制御手段と
をさらに具備する入力装置。
請求項１４に記載の入力装置であって、
前記角度算出手段により算出された第１の角度値を記憶する角度記憶手段と、
前記第１の加速度値及び前記第２の加速度値に基き得られる演算値が閾値以下であるか否かを判定する判定手段と、
前記演算値が前記閾値を超える場合、前記記憶された前記第１の角度値を更新するように、前記角度算出手段により算出された第２の角度値を前記角度記憶手段に記憶させる更新手段と、
前記演算値が前記閾値以下である場合、前記更新手段による前記角度値の更新を停止するように、前記更新手段を制御する制御手段と
をさらに具備する入力装置。
請求項１４に記載の入力装置であって、
前記第３の軸に沿う方向の第３の加速度を検出する第３の加速度センサと、
前記角度算出手段により算出された第１の角度値を記憶する角度記憶手段と、
前記第３の加速度値が閾値以上であるか否かを判定する判定手段と、
前記第３の加速度値が閾値より小さい場合、前記記憶された前記第１の角度値を更新するように、前記角度算出手段により算出された第２の角度値を前記角度記憶手段に記憶させる更新手段と、
前記第３の加速度値が前記閾値以上である場合、前記更新手段による前記角度値の更新を停止するように、前記更新手段を制御する制御手段と
をさらに具備する入力装置。
請求項１９に記載の入力装置であって、
前記更新手段による更新が停止したときにおける第３の角度値と、前記更新手段による更新が再開されたときにおける第４の角度値との角度差が、閾値以上であるか否かを判定する角度差判定手段をさらに具備し、
前記情報出力手段は、前記角度差が前記閾値以上であった場合、前記第４の角度値に１８０deg加算した第５の角度値に応じた回転座標変換により、前記第１の速度値度及び前記第２の速度値をそれぞれ補正する入力装置。
請求項２２に記載の入力装置であって、
前記更新手段による更新が停止したときにおける前記第１の角速度の方向と、前記更新手段による更新が再開されたときに検出された前記第１の角度値との方向とが、それぞれ同じであるか否かを判定する角速度方向判定手段をさらに具備し、
前記情報出力手段は、前記各第１の角速度の方向が同じである場合、前記更新手段による更新が再開されたときの前記第４の角度値に１８０deg加算した角度に応じた回転座標変換により、前記第１の速度値及び前記第２の速度値をそれぞれ補正する入力装置。
請求項２２に記載の入力装置であって、
前記更新手段による更新が停止したときにおける前記第１の角速度及び前記第２の角速度の第１の合成角速度ベクトル量と、前記更新手段による更新が再開されたときにおける前記第１の角速度及び前記第２の角速度の第２の合成角速度ベクトル量との差が閾値以上である否かを判定する角速度ベクトル判定手段をさらに具備し、
前記情報出力手段は、前記第１及び第２の合成角速度ベクトル量の差が閾値以上である場合、前記角度の算出を再開したときの前記第２の角度に１８０deg加算した角度に応じた回転座標変換により、前記第１の速度値及び前記第２の速度値をそれぞれ補正する入力装置。
請求項１４に記載の入力装置であって、
前記第１の角速度値を微分することで前記第２の軸の周りの第１の角加速度値を算出し、前記第２の角速度値を微分することで前記第１の軸の周りの第２の角加速度値を算出する角速度微分手段と、
前記角度算出手段により算出された第１の角度値を記憶する角度記憶手段と、
前記角度算出手段による前記角度の算出誤差を所定の許容範囲内に抑えるための、前記第１の軸に沿う方向の第１の許容加速度値及び前記第２の軸方向に沿う方向の第２の許容加速度値に基き定められた閾値を、前記算出された前記第１の角加速度値及び前記第２の角加速度値のうち少なくとも一方が超えるか否かを判定する判定手段と、
前記第１の角加速度値及び前記第２の角加速度値の両方が閾値以下の場合、前記角度算出手段により算出され記憶された前記第１の角度値を更新するように、前記角度算出手段により算出された第２の角度値を前記角度記憶手段に記憶させる更新手段と、
前記第１及び第２の角加速度値のうち少なくとも一方が前記閾値を超える場合、前記更新手段による前記角度値の更新を停止するように、前記更新手段を制御する制御手段と
をさらに具備する入力装置。
請求項１４に記載の入力装置であって、
前記第１の角速度値を微分することで前記第２の軸の周りの第１の角加速度値を算出し、前記第２の角速度値を微分することで前記第１の軸の周りの第２の角加速度値を算出する角速度微分手段と、
前記角度算出手段により算出された第１の角度値を記憶する角度記憶手段と、
前記角度算出手段による前記角度の算出誤差を所定の許容範囲内に抑えるための、前記第１の軸に沿う方向の第１の許容加速度値及び前記第２の軸方向に沿う方向の第２の許容加速度値に基き定められた閾値を、前記算出された前記第１の角加速度値及び前記第２の角加速度値に基き得られる演算値が超えるか否かを判定する判定手段と、
前記演算値が閾値以下の場合、前記角度算出手段により算出され記憶された前記第１の角度値を更新するように、前記角度算出手段により算出された第２の角度値を前記角度記憶手段に記憶させる更新手段と、
前記演算値が前記閾値を超える場合、前記更新手段による前記角度値の更新を停止するように、前記更新手段を制御する制御手段と
をさらに具備する入力装置。
請求項１４に記載の入力装置であって、
前記第１の演算加速度値及び前記第２の演算加速度値のうち少なくとも一方の信号が入力されるローパスフィルタをさらに具備し、
前記角度算出手段は、前記ローパスフィルタを通過した前記第１及び第２の演算加速度値の信号に基いて前記角度を算出する入力装置。
請求項１４に記載の入力装置であって、
前記速度算出手段は、前記第１の加速度値及び前記第１の角速度値に基づいて、前記第２の軸から前記第１の加速度センサまでの距離である、前記第２の軸周りの回転半径を算出し、前記回転半径に前記第１の角速度値を乗じて、前記第１の軸に沿う方向の速度値を算出する入力装置。
請求項２８に記載の入力装置であって、
前記速度算出手段は、前記第１の加速度値と、前記第１の角速度値の微分値である角加速度値との比を、前記回転半径として算出する入力装置。
請求項２８に記載の入力装置であって、
前記速度算出手段は、前記第１の加速度値の微分値である加速度変化率と、前記第１の角速度値の２階微分値である角加速度変化率との比を、前記回転半径として算出する入力装置。
請求項２８に記載の入力装置であって、
前記速度算出手段は、前記第１の加速度値から、前記第１の加速度センサに働く重力加速度の前記第１の軸に沿う方向の成分値を含む低周波成分値を除去した値と、前記第１の角速度値の微分値である角加速度値との比を、前記回転半径として算出する入力装置。
請求項２８に記載の入力装置であって、
前記速度算出手段は、前記第１の加速度値と、前記第１の角速度値の微分値である角加速度値との回帰直線の傾きを、前記回転半径として算出する入力装置。
請求項２８に記載の入力装置であって、
前記速度算出手段は、前記第１の加速度値の微分値である加速度変化率と、前記第１の角速度値の２階微分値である角加速度変化率との回帰直線の傾きを、前記回転半径として算出する入力装置。
請求項１４に記載の入力装置であって、
前記速度算出手段は、前記第１の加速度値と、重力加速度の前記第１の軸に沿う方向の成分値である基準加速度値との差を補正加速度値として算出し、前記補正加速度値に基き前記第１の軸に沿う方向の速度値を算出する入力装置。
請求項３４に記載の入力装置であって、
前記検出された第１の角速度値に応じて前記第１の軸に沿う方向の速度値を補正する速度補正手段をさらに具備する入力装置。
請求項３５に記載の入力装置であって、
前記速度補正手段は、前記第１の角速度値が閾値より小さい場合に、前記第１の軸に沿う方向の前記速度値をゼロとする入力装置。
請求項１４に記載の入力装置であって、
前記角度算出手段は、前記速度算出手段により前記第１及び前記第２の速度値がそれぞれ複数回算出されるごとに、前記角度を１回算出する入力装置。
請求項１４に記載の入力装置であって、
前記角度算出手段は、前記速度算出手段により前記第１及び前記第２の速度値が算出される周期と同周期で、前記角度を算出する入力装置。
第１の軸に沿う方向の第１の加速度を検出する第１の加速度センサと、前記第１の軸に沿う方向とは異なる第２の軸に沿う方向の第２の加速度を検出する第２の加速度センサと、前記第２の軸の周りの第１の角速度を検出する第１の角速度センサと、前記第１の軸の周りの第２の角速度を検出する第２の角速度センサとを備える入力装置から送信された入力情報に応じて、画面上に表示されるＵＩを制御する制御装置であって、
前記第１の加速度値、前記第２の加速度値、前記第１の角速度値及び第２の角速度値の各情報を、前記入力情報として受信する受信手段と、
前記受信された前記第１の加速度値、前記第２の加速度値、前記第１の角速度値及び前記第２の角速度値に基き、前記第１の軸に沿う方向の第１の速度値及び前記第２の軸に沿う方向の第２の速度値を算出する速度算出手段と、
前記第１及び第２の速度値をそれぞれ微分することで、第１の演算加速度値及び第２の演算加速度値を算出する微分演算手段と、
前記第１の軸及び前記第２の軸を含む加速度検出面に対して所定の角度を持つ第３の軸の周りの角度であって、前記第１の加速度及び前記第２の加速度の合成加速度ベクトルと、前記第２の軸との間の角度を、前記第１の加速度値から前記第１の演算加速度値を減じた値、及び、前記第２の加速度値から前記第２の演算加速度値を減じた値に基いて算出する角度算出手段と、
前記算出された角度に応じた回転座標変換により、前記第１の速度値及び前記第２の速度値をそれぞれ補正し、該補正により得られる第１の補正速度値及び第２の補正速度値の情報を出力する情報出力手段と、
前記第１の補正速度値及び前記第２の補正速度値に応じた、前記ＵＩの前記画面上の座標情報を生成する座標情報生成手段と
を具備する制御装置。
画面上に表示されるＵＩを制御する制御システムであって、
第１の軸に沿う方向の第１の加速度を検出する第１の加速度センサと、
前記第１の軸に沿う方向とは異なる第２の軸に沿う方向の第２の加速度を検出する第２の加速度センサと、
前記第２の軸の周りの第１の角速度を検出する第１の角速度センサと、
前記第１の軸の周りの第２の角速度を検出する第２の角速度センサと、
前記第１の加速度値、前記第２の加速度値、前記第１の角速度値及び前記第２の角速度値に基き、前記第１の軸に沿う方向の第１の速度値及び前記第２の軸に沿う方向の第２の速度値を算出する速度算出手段と、
前記第１及び第２の速度値をそれぞれ微分することで、第１の演算加速度値及び第２の演算加速度値を算出する微分演算手段と、
前記第１の軸及び前記第２の軸を含む加速度検出面に対して所定の角度を持つ第３の軸の周りの角度であって、前記第１の加速度及び前記第２の加速度の合成加速度ベクトルと、前記第２の軸との間の角度を、前記第１の加速度値から前記第１の演算加速度値を減じた値、及び、前記第２の加速度値から前記第２の演算加速度値を減じた値に基いて算出する角度算出手段と、
前記算出された角度に応じた回転座標変換により、前記第１の速度値及び前記第２の速度値をそれぞれ補正し、該補正により得られる第１の補正速度値及び第２の補正速度値の情報を出力する情報出力手段と、
前記第１及び第２の補正速度値の情報を入力情報として送信する送信手段とを有する入力装置と、
前記入力情報を受信する受信手段と、
前記受信された入力情報の前記第１の補正速度値及び前記第２の補正速度値に応じた、前記ＵＩの前記画面上の座標情報を生成する座標情報生成手段とを有する制御装置と
を具備する制御システム。
画面上に表示されるＵＩを制御する制御システムであって、
第１の軸に沿う方向の第１の加速度を検出する第１の加速度センサと、
前記第１の軸に沿う方向とは異なる第２の軸に沿う方向の第２の加速度を検出する第２の加速度センサと、
前記第２の軸の周りの第１の角速度を検出する第１の角速度センサと、前記第１の軸の周りの第２の角速度を検出する第２の角速度センサと、
前記第１の加速度値、前記第２の加速度値、前記第１の角速度値及び第２の角速度値の各情報を、前記入力情報として送信する送信手段とを有する入力装置と、
前記入力情報として受信する受信手段と、
前記受信された入力情報の前記第１の加速度値、前記第２の加速度値、前記第１の角速度値及び前記第２の角速度値に基き、前記第１の軸に沿う方向の第１の速度値及び前記第２の軸に沿う方向の第２の速度値を算出する速度算出手段と、
前記第１及び第２の速度値をそれぞれ微分することで、第１の演算加速度値及び第２の演算加速度値を算出する微分演算手段と、
前記第１の軸及び前記第２の軸を含む加速度検出面に対して所定の角度を持つ第３の軸の周りの角度であって、前記第１の加速度及び前記第２の加速度の合成加速度ベクトルと、前記第２の軸との間の角度を、前記第１の加速度値から前記第１の演算加速度値を減じた値、及び、前記第２の加速度値から前記第２の演算加速度値を減じた値に基いて算出する角度算出手段と、
前記算出された角度に応じた回転座標変換により、前記第１の速度値及び前記第２の速度値をそれぞれ補正し、該補正により得られる第１の補正速度値及び第２の補正速度値の情報を出力する情報出力手段と、
前記第１の補正速度値及び前記第２の補正速度値に応じた、前記ＵＩの前記画面上の座標情報を生成する座標情報生成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、第１の軸に沿う方向の第１の加速度を検出し、
前記入力装置の、前記第１の軸に沿う方向とは異なる第２の軸に沿う方向の第２の加速度を検出し、
前記入力装置の、前記第２の軸の周りの第１の角速度を検出し、
前記入力装置の、前記第１の軸の周りの第２の角速度を検出し、
前記第１の加速度値、前記第２の加速度値、前記第１の角速度値及び前記第２の角速度値に基き、前記第１の軸に沿う方向の第１の速度値及び前記第２の軸に沿う方向の第２の速度値を算出し、
前記第１及び第２の速度値をそれぞれ微分することで、第１の演算加速度値及び第２の演算加速度値を算出し、
前記第１の軸及び前記第２の軸を含む加速度検出面に対して所定の角度を持つ第３の軸の周りの角度であって、前記第１の加速度及び前記第２の加速度の合成加速度ベクトルと、前記第２の軸との間の角度を、前記第１の加速度値から前記第１の演算加速度値を減じた値、及び、前記第２の加速度値から前記第２の演算加速度値を減じた値に基いて算出し、
前記算出された角度に応じた回転座標変換により、前記第１の速度値及び前記第２の速度値をそれぞれ補正し、
前記補正により得られる第１の補正速度値及び第２の補正速度値の情報を出力し、
前記第１の補正速度値及び前記第２の補正速度値に応じた、ＵＩの画面上の座標情報を生成する制御方法。
加速度センサを有し、前記加速度センサを用いて、第１の軸に沿う方向の入力装置の第１の加速度、及び、前記第１の軸に沿う方向とは異なる第２の軸の方向の前記入力装置の第２の加速度を出力する加速度出力手段と、
第３の軸の回りの前記入力装置の第１の角速度、及び、前記第３の軸とは異なる第４の軸の回りの前記入力装置の第２の角速度を出力する角速度出力手段と、
前記第１の軸及び前記第２の軸を含む前記加速度センサの加速度検出面に対して所定の角度を持つ第５の軸の回りの角度であって、前記第１の加速度及び前記第２の加速度の合成加速度ベクトルと、前記加速度検出面内の基準軸との間の角度を、前記第１の加速度及び前記第２の加速度に基いて算出し、前記算出された角度に応じた回転座標変換により、前記第１の角速度及び前記第２の角速度をそれぞれ補正し、該補正により得られる第１の補正角速度及び第２の補正角速度を含む第１の情報を少なくとも出力する情報出力手段と、
前記第１の加速度及び第２の加速度のうち少なくとも一方が、重力加速度成分と前記入力装置の動きにより生じる慣性加速度成分とを含む場合に、前記慣性加速度成分に起因する前記算出された角度の変動を抑制する抑制手段と
を具備する入力装置。
請求項４３に記載の入力装置であって、
前記抑制手段は、前記第１の加速度及び前記第２の加速度のうち少なくとも一方の信号が入力されるローパスフィルタを有し、
前記情報出力手段は、前記ローパスフィルタを通過した信号に基いて前記角度を算出する入力装置。
請求項４３に記載の入力装置であって、
前記抑制手段は、前記第１の角速度に基き得られる前記第３の軸の回りの第１の角加速度、及び、前記第２の角速度に基き得られる前記第４の軸の回りの第２の角加速度のうち少なくとも一方が閾値以上である場合、前記角度の算出を停止する入力装置。
請求項４３に記載の入力装置であって、
前記抑制手段は、前記第１の角速度及び前記第２の角速度のうち少なくとも一方が閾値以上である場合、前記角度の算出を停止する入力装置。
請求項４３に記載の入力装置であって、
前記抑制手段は、前記第１の加速度及び前記第２の加速度のうち少なくとも一方が閾値以上である場合、前記角度の算出を停止する入力装置。
請求項４３に記載の入力装置であって、
前記抑制手段は、前記第１の加速度、前記第２の加速度、前記第１の角速度及び前記第２の角速度に基き、前記第１の軸に沿う方向の前記入力装置の第１の速度及び前記第２の軸に沿う方向の前記入力装置の第２の速度を算出し、前記第１の速度及び前記第２の速度をそれぞれ微分することで、第１の演算加速度及び第２の演算加速度を算出し、前記第１の加速度から前記第１の演算加速度を減じた値、及び、前記第２の加速度から前記第２の演算加速度を減じた値に基いて、前記情報出力手段により前記角度を算出させる入力装置。
請求項４８に記載の入力装置であって、
前記第１の演算加速度及び前記第２の演算加速度のうち少なくとも一方が閾値を超えるか否かを判定する判定手段と、
前記第１の演算加速度及び前記第２の演算加速度の両方が前記閾値以下の場合、前記角度を更新する更新手段と、
前記第１の演算加速度及び第２の演算加速度のうち少なくとも一方が前記閾値を超える場合、前記更新手段による前記角度の更新を停止するように、前記更新手段を制御する制御手段と
をさらに具備する入力装置。
請求項４８に記載の入力装置であって、
前記第１の演算加速度及び前記第２の演算加速度に基き得られる演算値が閾値を超えるか否かを判定する判定手段と、
前記演算値が前記閾値以下の場合、前記角度を更新する更新手段と、
前記演算値が前記閾値を超える場合、前記更新手段による前記角度の更新を停止するように、前記更新手段を制御する制御手段と
をさらに具備する入力装置。
請求項４８に記載の入力装置であって、
前記第１の加速度及び前記第２の加速度のうち少なくとも一方が閾値を超えるか否かを判定する判定手段と、
前記第１の加速度及び前記第２の加速度の両方が前記閾値以下の場合、前記角度を更新する更新手段と、
前記第１の加速度及び第２の加速度のうち少なくとも一方が前記閾値を超える場合、前記更新手段による前記角度の更新を停止するように、前記更新手段を制御する制御手段と
をさらに具備する入力装置。
請求項４８に記載の入力装置であって、
前記第１の角速度及び前記第２の角速度のうち少なくとも一方が閾値を超えるか否かを判定する判定手段と、
前記第１の角速度及び前記第２の角速度の両方が前記閾値以下の場合、前記角度を更新する更新手段とを有し、
前記第１及び第２の角速度のうち少なくとも一方が前記閾値を超える場合、前記更新手段による前記角度の更新を停止するように、前記更新手段を制御する制御手段と
をさらに具備する入力装置。
請求項４８に記載の入力装置であって、
前記第１の加速度及び前記第２の加速度の各絶対値を比較する比較手段と、
前記比較の結果、前記第１及び第２の加速度のうち小さい方の値が閾値以下であるか否かを判定する判定手段と、
前記小さい方の値が前記閾値を超える場合、前記角度を更新する更新手段と、
前記小さい方の値が前記閾値以下である場合、前記更新手段による前記角度の更新を停止するように、前記更新手段を制御する制御手段と
をさらに具備する入力装置。
請求項４８に記載の入力装置であって、
前記第１の加速度及び前記第２の加速度に基き得られる演算値が閾値以下であるか否かを判定する判定手段と、
前記演算値が前記閾値を超える場合、前記角度を更新する更新手段と、
前記演算値が前記閾値以下である場合、前記更新手段による前記角度の更新を停止するように、前記更新手段を制御する制御手段と
をさらに具備する入力装置。
請求項４８に記載の入力装置であって、
前記加速度出力手段は、前記第５の軸に沿う方向の第３の加速度を出力し、
前記入力装置は、
前記第３の加速度が閾値以上であるか否かを判定する判定手段と、
前記第３の加速度が閾値より小さい場合、前記記憶された前記角度を更新する更新手段と、
前記第３の加速度が前記閾値以上である場合、前記更新手段による前記角度の更新を停止するように、前記更新手段を制御する制御手段と
をさらに具備する入力装置。
加速度センサを有し、前記加速度センサを用いて、第１の軸に沿う方向の入力装置の第１の加速度、及び、前記第１の軸に沿う方向とは異なる第２の軸の方向の前記入力装置の第２の加速度を出力する加速度出力手段と、第３の軸の回りの前記入力装置の第１の角速度、及び、前記第３の軸とは異なる第４の軸の回りの前記入力装置の第２の角速度を出力する角速度出力手段とを備える入力装置から出力された入力情報に応じて、画面上に表示されるポインタを制御する制御装置であって、
前記第１の加速度、前記第２の加速度、前記第１の角速度及び前記第２の角速度の情報を、前記入力情報として受信する受信手段と、
前記第１の軸及び前記第２の軸を含む前記加速度センサの加速度検出面に対して所定の角度を持つ第３の軸の回りの角度であって、前記第１の加速度及び前記第２の加速度の合成加速度ベクトルと、前記加速度検出面内の基準軸との間の角度を、前記受信された第１及び第２の加速度に基いて算出し、前記算出された角度に応じた回転座標変換により、前記受信された第１及び第２の角速度をそれぞれ補正し、該補正により得られる第１の補正角速度及び第２の補正角速度の情報を出力する情報出力手段と、
前記第１の加速度及び第２の加速度のうち少なくとも一方が、重力加速度成分と前記入力装置の動きにより生じる慣性加速度成分とを含む場合に、前記慣性加速度成分に起因する前記算出された角度の変動を抑制する抑制手段と
前記第１の補正角速度及び前記第２の補正角速度に応じた、前記ポインタの前記画面上の座標情報を生成する座標情報生成手段と
を具備する制御装置。
加速度センサを有し、前記加速度センサを用いて、第１の軸に沿う方向の入力装置の第１の加速度、及び、前記第１の軸に沿う方向とは異なる第２の軸の方向の前記入力装置の第２の加速度を出力する加速度出力手段と、
第３の軸の回りの前記入力装置の第１の角速度、及び、前記第３の軸とは異なる第４の軸の回りの前記入力装置の第２の角速度を出力する角速度出力手段と、
前記第１の軸及び前記第２の軸を含む前記加速度センサの加速度検出面に対して所定の角度を持つ第５の軸の回りの角度であって、前記第１の加速度及び前記第２の加速度の合成加速度ベクトルと、前記加速度検出面内の基準軸との間の角度を、前記第１の加速度及び前記第２の加速度に基いて算出し、前記算出された角度に応じた回転座標変換により、前記第１の角速度及び前記第２の角速度をそれぞれ補正し、該補正により得られる第１の補正角速度及び第２の補正角速度を含む第１の情報を少なくとも出力する情報出力手段と、
前記第１の加速度及び第２の加速度のうち少なくとも一方が、重力加速度成分と前記入力装置の動きにより生じる慣性加速度成分とを含む場合に、前記慣性加速度成分に起因する前記算出された角度の変動を抑制する抑制手段とを有する入力装置と、
前記第１の情報を受信する受信手段と、
前記受信された第１及び第２の補正角速度に応じた、画面上に表示されるポインタの前記画面上の座標情報を生成する座標情報生成手段とを有する制御装置と
を具備する制御システム。
加速度センサを有し、前記加速度センサを用いて、第１の軸に沿う方向の入力装置の第１の加速度、及び、前記第１の軸に沿う方向とは異なる第２の軸の方向の前記入力装置の第２の加速度を出力する加速度出力手段と、
第３の軸の回りの前記入力装置の第１の角速度、及び、前記第３の軸とは異なる第４の軸の回りの前記入力装置の第２の角速度を出力する角速度出力手段とを有する入力装置と、
前記第１の加速度、前記第２の加速度、前記第１の角速度及び前記第２の角速度の情報を受信する受信手段と、
前記第１の軸及び前記第２の軸を含む前記加速度センサの加速度検出面に対して所定の角度を持つ第５の軸の回りの角度であって、前記受信された第１の加速度及び第２の加速度の合成加速度ベクトルと、前記加速度検出面内の基準軸との間の角度を、前記第１の加速度及び前記第２の加速度に基いて算出し、前記算出された角度に応じた回転座標変換により、前記第１の角速度及び前記第２の角速度をそれぞれ補正し、該補正により得られる第１の補正角速度及び第２の補正角速度を含む第１の情報を少なくとも出力する情報出力手段と、
前記第１の加速度及び第２の加速度のうち少なくとも一方が、重力加速度成分と前記入力装置の動きにより生じる慣性加速度成分とを含む場合に、前記慣性加速度成分に起因する前記算出された角度の変動を抑制する抑制手段と、
前記出力された第１及び第２の補正角速度に応じた、画面上に表示されるポインタの前記画面上の座標情報を生成する座標情報生成手段とを有する制御装置と
を具備する制御システム。
第１の軸に沿う方向のハンドヘルド装置の第１の加速度、及び、前記第１の軸に沿う方向とは異なる第２の軸の方向の前記ハンドヘルド装置の第２の加速度を出力する加速度出力手段と、
第３の軸の回りの前記ハンドヘルド装置の第１の角速度、及び、前記第３の軸とは異なる第４の軸の回りの前記ハンドヘルド装置の第２の角速度を出力する角速度出力手段と、
前記第１の軸及び前記第２の軸を含む加速度検出面に対して所定の角度を持つ第５の軸の回りの角度であって、前記受信された第１の加速度及び第２の加速度の合成加速度ベクトルと、前記加速度検出面内の基準軸との間の角度を、前記第１の加速度及び前記第２の加速度に基いて算出し、前記算出された角度に応じた回転座標変換により、前記第１の角速度及び前記第２の角速度をそれぞれ補正し、該補正により得られる第１の補正角速度及び第２の補正角速度を含む第１の情報を少なくとも出力する情報出力手段と、
前記第１の加速度及び第２の加速度のうち少なくとも一方が、重力加速度成分と前記ハンドヘルド装置の動きにより生じる慣性加速度成分とを含む場合に、前記慣性加速度成分に起因する前記算出された角度の変動を抑制する抑制手段と、
前記出力された第１及び第２の補正角速度に応じた、画面上に表示されるポインタの前記画面上の座標情報を生成する座標情報生成手段と
を具備するハンドヘルド装置。
加速度センサを用いて、第１の軸に沿う方向の入力装置の第１の加速度、及び、前記第１の軸に沿う方向とは異なる第２の軸の方向の前記入力装置の第２の加速度を出力し、
前記第３の軸の回りの前記入力装置の第１の角速度、及び、前記第３の軸とは異なる第４の軸の回りの前記入力装置の第２の角速度を出力し、
前記第１の軸及び前記第２の軸を含む前記加速度センサの加速度検出面に対して所定の角度を持つ第５の軸の回りの角度であって、前記受信された第１の加速度及び第２の加速度の合成加速度ベクトルと、前記加速度検出面内の基準軸との間の角度を、前記第１の加速度及び前記第２の加速度に基いて算出し、
前記算出された角度に応じた回転座標変換により、前記第１の角速度及び前記第２の角速度をそれぞれ補正し、
前記第１の加速度及び第２の加速度のうち少なくとも一方が、重力加速度成分と前記入力装置の動きにより生じる慣性加速度成分とを含む場合に、前記慣性加速度成分に起因する前記算出された角度の変動を抑制し、
前記補正により得られる第１の補正角速度及び第２の補正角速度に応じた、ポインタの画面上の座標情報を生成する
制御方法。
加速度センサを有し、前記加速度センサを用いて、第１の軸に沿う方向の入力装置の第１の加速度、及び、前記第１の軸に沿う方向とは異なる第２の軸の方向の前記入力装置の第２の加速度を出力する加速度出力手段と、
第３の軸の回りの前記入力装置の第１の角速度、及び、前記第３の軸とは異なる第４の軸の回りの前記入力装置の第２の角速度を出力する角速度出力手段と、
前記第１の加速度、前記第２の加速度、前記第１の角速度及び前記第２の角速度に基き、前記第１の軸に沿う方向の前記入力装置の第１の速度及び前記第２の軸に沿う方向の前記入力装置の第２の速度を算出する算出手段と、
前記第１の軸及び前記第２の軸を含む前記加速度センサの加速度検出面に対して所定の角度を持つ第５の軸の回りの角度であって、前記第１の加速度及び前記第２の加速度の合成加速度ベクトルと、前記加速度検出面内の基準軸との間の角度を、前記第１の加速度及び前記第２の加速度に基いて算出し、前記算出された角度に応じた回転座標変換により、前記算出された第１の速度及び第２の速度をそれぞれ補正し、該補正により得られる第１の補正速度及び第２の補正速度を含む第１の情報を少なくとも出力する情報出力手段と、
前記第１の加速度及び第２の加速度のうち少なくとも一方が、重力加速度成分と前記入力装置の動きにより生じる慣性加速度成分とを含む場合に、前記慣性加速度成分に起因する前記算出された角度の変動を抑制する抑制手段と
を具備する入力装置。
請求項６１に記載の入力装置であって、
前記抑制手段は、前記第１の加速度、前記第２の加速度、前記第１の角速度及び前記第２の角速度に基き、前記第１の軸に沿う方向の前記入力装置の第１の速度及び前記第２の軸に沿う方向の前記入力装置の第２の速度を算出し、前記第１の速度及び前記第２の速度をそれぞれ微分することで、第１の演算加速度及び第２の演算加速度を算出し、前記第１の加速度から前記第１の演算加速度を減じた値、及び、前記第２の加速度から前記第２の演算加速度を減じた値に基いて、前記情報出力手段により前記角度を算出させる入力装置。
加速度センサを有し、前記加速度センサを用いて、第１の軸に沿う方向の入力装置の第１の加速度、及び、前記第１の軸に沿う方向とは異なる第２の軸の方向の前記入力装置の第２の加速度を出力する加速度出力手段と、第３の軸の回りの前記入力装置の第１の角速度、及び、前記第３の軸とは異なる第４の軸の回りの前記入力装置の第２の角速度を出力する角速度出力手段と、前記第１の加速度、前記第２の加速度、前記第１の角速度及び前記第２の角速度に基き、前記第１の軸に沿う方向の前記入力装置の第１の速度及び前記第２の軸に沿う方向の前記入力装置の第２の速度を算出する算出手段とを備える入力装置から出力された入力情報に応じて、画面上に表示されるポインタを制御する制御装置であって、
前記第１の加速度、前記第２の加速度、前記第１の速度及び前記第２の速度の情報を、前記入力情報として受信する受信手段と、
前記第１の軸及び前記第２の軸を含む前記加速度センサの加速度検出面に対して所定の角度を持つ第３の軸の回りの角度であって、前記第１の加速度及び前記第２の加速度の合成加速度ベクトルと、前記加速度検出面内の基準軸との間の角度を、前記受信された第１及び第２の加速度に基いて算出し、前記算出された角度に応じた回転座標変換により、前記受信された第１及び第２の速度をそれぞれ補正し、該補正により得られる第１の補正速度及び第２の補正速度の情報を出力する情報出力手段と、
前記第１の加速度及び第２の加速度のうち少なくとも一方が、重力加速度成分と前記入力装置の動きにより生じる慣性加速度成分とを含む場合に、前記慣性加速度成分に起因する前記算出された角度の変動を抑制する抑制手段と、
前記第１の補正速度及び前記第２の補正速度に応じた、前記ポインタの前記画面上の座標情報を生成する座標情報生成手段と
を具備する制御装置。
加速度センサを有し、前記加速度センサを用いて、第１の軸に沿う方向の入力装置の第１の加速度、及び、前記第１の軸に沿う方向とは異なる第２の軸の方向の前記入力装置の第２の加速度を出力する加速度出力手段と、
第３の軸の回りの前記入力装置の第１の角速度、及び、前記第３の軸とは異なる第４の軸の回りの前記入力装置の第２の角速度を出力する角速度出力手段と、
前記第１の加速度、前記第２の加速度、前記第１の角速度及び前記第２の角速度に基き、前記第１の軸に沿う方向の前記入力装置の第１の速度及び前記第２の軸に沿う方向の前記入力装置の第２の速度を算出する算出手段と、
前記第１の軸及び前記第２の軸を含む前記加速度センサの加速度検出面に対して所定の角度を持つ第５の軸の回りの角度であって、前記第１の加速度及び前記第２の加速度の合成加速度ベクトルと、前記加速度検出面内の基準軸との間の角度を、前記第１の加速度及び前記第２の加速度に基いて算出し、前記算出された角度に応じた回転座標変換により、前記算出された第１の速度及び第２の速度をそれぞれ補正し、該補正により得られる第１の補正速度及び第２の補正速度を含む第１の情報を少なくとも出力する情報出力手段と、
前記第１の加速度及び第２の加速度のうち少なくとも一方が、重力加速度成分と前記入力装置の動きにより生じる慣性加速度成分とを含む場合に、前記慣性加速度成分に起因する前記算出された角度の変動を抑制する抑制手段とを有する入力装置と、
前記第１の情報を受信する受信手段と、
前記受信された第１及び第２の補正速度に応じた、画面上に表示されるポインタの前記画面上の座標情報を生成する座標情報生成手段とを有する制御装置と
を具備する制御システム。
加速度センサを有し、前記加速度センサを用いて、第１の軸に沿う方向の入力装置の第１の加速度、及び、前記第１の軸に沿う方向とは異なる第２の軸の方向の前記入力装置の第２の加速度を出力する加速度出力手段と、
第３の軸の回りの前記入力装置の第１の角速度、及び、前記第３の軸とは異なる第４の軸の回りの前記入力装置の第２の角速度を出力する角速度出力手段と、
前記第１の加速度、前記第２の加速度、前記第１の角速度及び前記第２の角速度に基き、前記第１の軸に沿う方向の前記入力装置の第１の速度及び前記第２の軸に沿う方向の前記入力装置の第２の速度を算出し、前記算出された第１の速度及び第２の速度を出力する速度出力手段とを有する入力装置と、
前記第１の加速度、前記第２の加速度、前記第１の速度及び前記第２の速度の情報を受信する受信手段と、
前記第１の軸及び前記第２の軸を含む前記加速度センサの加速度検出面に対して所定の角度を持つ第５の軸の回りの角度であって、前記受信された第１の加速度及び第２の加速度の合成加速度ベクトルと、前記加速度検出面内の基準軸との間の角度を、前記第１の加速度及び前記第２の加速度に基いて算出し、前記算出された角度に応じた回転座標変換により、前記受信された第１の速度及び第２の速度をそれぞれ補正し、該補正により得られる第１の補正速度及び第２の補正速度の情報を含む第１の情報を出力する情報出力手段と、
前記第１の加速度及び第２の加速度のうち少なくとも一方が、重力加速度成分と前記入力装置の動きにより生じる慣性加速度成分とを含む場合に、前記慣性加速度成分に起因する前記算出された角度の変動を抑制する抑制手段と、
前記出力された第１及び第２の補正速度に応じた、画面上に表示されるポインタの前記画面上の座標情報を生成する座標情報生成手段とを有する制御装置と
を具備する制御システム。
加速度センサを有し、前記加速度センサを用いて、第１の軸に沿う方向のハンドヘルド装置の第１の加速度、及び、前記第１の軸に沿う方向とは異なる第２の軸の方向の前記ハンドヘルド装置の第２の加速度を出力する加速度出力手段と、
第３の軸の回りの前記ハンドヘルド装置の第１の角速度、及び、前記第３の軸とは異なる第４の軸の回りの前記ハンドヘルド装置の第２の角速度を出力する角速度出力手段と、
前記第１の加速度、前記第２の加速度、前記第１の角速度及び前記第２の角速度に基き、前記第１の軸に沿う方向の前記入力装置の第１の速度及び前記第２の軸に沿う方向の前記入力装置の第２の速度を算出する算出手段と、
前記第１の軸及び前記第２の軸を含む加速度検出面に対して所定の角度を持つ第５の軸の回りの角度であって、前記受信された第１の加速度及び第２の加速度の合成加速度ベクトルと、前記加速度検出面内の基準軸との間の角度を、前記第１の加速度及び前記第２の加速度に基いて算出し、前記算出された角度に応じた回転座標変換により、前記算出された第１の速度及び第２の速度をそれぞれ補正し、該補正により得られる第１の補正速度及び第２の補正速度を含む第１の情報を少なくとも出力する情報出力手段と、
前記第１の加速度及び第２の加速度のうち少なくとも一方が、重力加速度成分と前記ハンドヘルド装置の動きにより生じる慣性加速度成分とを含む場合に、前記慣性加速度成分に起因する前記算出された角度の変動を抑制する抑制手段と、
前記出力された第１及び第２の補正速度に応じた、画面上に表示されるポインタの前記画面上の座標情報を生成する座標情報生成手段と
を具備するハンドヘルド装置。
加速度センサを用いて、第１の軸に沿う方向の入力装置の第１の加速度、及び、前記第１の軸に沿う方向とは異なる第２の軸の方向の前記入力装置の第２の加速度を出力し、
前記第３の軸の回りの前記入力装置の第１の角速度、及び、前記第３の軸とは異なる第４の軸の回りの前記入力装置の第２の角速度を出力し、
前記第１の加速度、前記第２の加速度、前記第１の角速度及び前記第２の角速度に基き、前記第１の軸に沿う方向の前記入力装置の第１の速度及び前記第２の軸に沿う方向の前記入力装置の第２の速度を算出し、
前記第１の軸及び前記第２の軸を含む前記加速度センサの加速度検出面に対して所定の角度を持つ第５の軸の回りの角度であって、前記受信された第１の加速度及び第２の加速度の合成加速度ベクトルと、前記加速度検出面内の基準軸との間の角度を、前記第１の加速度及び前記第２の加速度に基いて算出し、
前記算出された角度に応じた回転座標変換により、前記算出された第１の速度及び第２の速度をそれぞれ補正し、
前記第１の加速度及び第２の加速度のうち少なくとも一方が、重力加速度成分と前記入力装置の動きにより生じる慣性加速度成分とを含む場合に、前記慣性加速度成分に起因する前記算出された角度の変動を抑制し、
前記補正により得られる第１の補正速度及び第２の補正速度に応じた、ポインタの画面上の座標情報を生成する
制御方法。
加速度センサを有し、前記加速度センサを用いて、第１の軸に沿う方向の入力装置の第１の加速度、及び、前記第１の軸に沿う方向とは異なる第２の軸の方向の前記入力装置の第２の加速度を出力する加速度出力手段と、
第３の軸の回りの前記入力装置の第１の角速度、及び、前記第３の軸とは異なる第４の軸の回りの前記入力装置の第２の角速度を出力する角速度出力手段と、
前記第１の軸及び前記第２の軸を含む前記加速度センサの加速度検出面に対して所定の角度を持つ第５の軸の回りの角度であって、前記第１の加速度及び前記第２の加速度の合成加速度ベクトルと、前記加速度検出面内の基準軸との間の角度を、前記第１の加速度及び前記第２の加速度に基いて算出し、前記算出された角度に応じた回転座標変換により、前記第１の角速度及び前記第２の角速度をそれぞれ補正し、該補正により得られる第１の補正角速度及び第２の補正角速度を含む第１の情報を少なくとも出力する情報出力手段と、
前記情報出力手段による所定の処理を停止させることが可能であり、前記所定の処理を停止させているとき、前記情報出力手段により、前記第１の情報とは異なる第２の情報を出力させる停止手段と
を具備する入力装置。
請求項６８に記載の入力装置であって、
前記停止手段は、前記所定の処理として前記第１の情報の出力を停止する入力装置。
請求項６８に記載の入力装置であって、
前記停止手段は、前記所定の処理として前記角度の算出を停止する入力装置。
請求項６８に記載の入力装置であって、
前記停止手段は、前記所定の処理として前記回転座標変換による補正を停止する入力装置。
請求項６８に記載の入力装置であって、
前記情報出力手段による前記所定の処理を再開させる開始手段をさらに具備する入力装置。
請求項６８に記載の入力装置であって、
前記情報出力手段は、前記回転座標変換により補正されていない値である前記第１の角速度及び前記第２の角速度の情報を、前記第２の情報として出力する入力装置。
請求項７０に記載の入力装置であって、
前記補正により得られる前記第１の補正角速度及び前記第２の補正角速度を更新する更新手段をさらに具備し、
前記停止手段は、前記第１の補正角速度及び前記第２の補正角速度の更新を停止し、
前記情報出力手段は、最後に前記更新された前記第１の補正角速度及び前記第２の補正角速度の情報を、前記第２の情報として出力する入力装置。
請求項７１に記載の入力装置であって、
前記補正により得られる前記第１の補正角速度及び前記第２の補正角速度を更新する更新手段さらに具備し、
前記停止手段は、前記第１の補正角速度及び前記第２の補正角速度の更新を停止し、
前記情報出力手段は、最後に前記更新された第１の補正角速度及び第２の補正角速度の情報を、前記第２の情報として出力する入力装置。
請求項７２に記載の入力装置であって、
前記停止手段は、ユーザが前記情報出力手段による前記所定の処理の停止及び開始を切り替えるためのスイッチを有する入力装置。
請求項７２に記載の入力装置であって、
前記停止手段は、前記加速度検出面が、絶対的な垂直面から傾いたときの、前記第１の加速度及び前記第２の加速度の合成加速度ベクトルの量が閾値以下である場合、前記所定の処理を停止し、
前記開始手段は、前記合成加速度ベクトル量が前記閾値を超えた場合、前記所定の処理を開始する入力装置。
請求項７７に記載の入力装置であって、
前記停止手段は、前記所定の処理として前記角度の算出を停止し、
前記入力装置は、前記角度の算出を停止したときの第１の角度と、前記角度の算出を再開したときの第２の角度との角度差が、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、
前記情報出力手段は、前記角度差が前記閾値以上であった場合、前記第２の角度に１８０deg加算した第３の角度に応じた回転座標変換により、前記第１の角速度及び前記第２の角速度をそれぞれ補正する入力装置。
請求項７８に記載の入力装置であって、
前記角度の算出を停止したとき及び該角度の算出を再開したときにおける前記第１の角速度のそれぞれの方向が同じであるか否かを判定する角速度方向判定手段をさらに具備し、
前記情報出力手段は、前記第１の角速度の方向が同じである場合、前記角度の算出を再開したときの前記第２の角度に１８０deg加算した角度に応じた回転座標変換により、前記第１の角速度及び前記第２の角速度をそれぞれ補正する入力装置。
請求項７８に記載の入力装置であって、
前記角度の算出を停止したときの、前記第１の角速度及び前記第２の角速度の第１の合成角速度ベクトル量と、前記角度の算出を再開したときの前記第１の角速度及び前記第２の角速度の第２の合成角速度ベクトル量との差が閾値以上である否かを判定する角速度ベクトル判定手段をさらに具備し、
前記情報出力手段は、前記第１及び第２の合成角速度ベクトル量の差が閾値以上である場合、前記角度の算出を再開したときの前記第２の角度に１８０deg加算した角度に応じた回転座標変換により、前記第１の角速度及び前記第２の角速度をそれぞれ補正する入力装置。
加速度センサを有し、前記加速度センサを用いて、第１の軸に沿う方向の入力装置の第１の加速度、及び、前記第１の軸に沿う方向とは異なる第２の軸の方向の前記入力装置の第２の加速度を出力する加速度出力手段と、第３の軸の回りの前記入力装置の第１の角速度、及び、前記第３の軸とは異なる第４の軸の回りの前記入力装置の第２の角速度を出力する角速度出力手段とを備える入力装置から出力された入力情報に応じて、画面上に表示されるポインタを制御する制御装置であって、
前記第１の加速度、前記第２の加速度、前記第１の角速度及び前記第２の角速度の情報を、前記入力情報として受信する受信手段と、
前記第１の軸及び前記第２の軸を含む前記加速度センサの加速度検出面に対して所定の角度を持つ第５の軸の回りの角度であって、前記第１の加速度及び前記第２の加速度の合成加速度ベクトルと、前記加速度検出面内の基準軸との間の角度を、前記第１の加速度及び前記第２の加速度に基いて算出し、前記算出された角度に応じた回転座標変換により、前記第１の角速度及び前記第２の角速度をそれぞれ補正し、該補正により得られる第１の補正角速度及び第２の補正角速度を含む第１の情報を少なくとも出力する情報出力手段と、
前記第１の補正角速度及び前記第２の補正角速度に応じた、前記ポインタの前記画面上の座標情報を生成する座標情報生成手段と、
前記情報出力手段による所定の処理を停止させることが可能であり、前記所定の処理を停止させているとき、前記情報出力手段により、前記第１の情報とは異なる第２の情報を出力させる停止手段と
を具備する制御装置。
請求項８１に記載の制御装置であって、
前記情報出力手段による前記所定の処理を再開させる開始手段をさらに具備する制御装置。
請求項８２に記載の制御装置であって、
前記停止手段は、ユーザが前記情報出力手段による前記所定の処理の停止及び開始を切り替えるための切り替え手段を有する制御装置。
加速度センサを有し、前記加速度センサを用いて、第１の軸に沿う方向の入力装置の第１の加速度、及び、前記第１の軸に沿う方向とは異なる第２の軸の方向の前記入力装置の第２の加速度を出力する加速度出力手段と、
第３の軸の回りの前記入力装置の第１の角速度、及び、前記第３の軸とは異なる第４の軸の回りの前記入力装置の第２の角速度を出力する角速度出力手段と、
前記第１の軸及び前記第２の軸を含む前記加速度センサの加速度検出面に対して所定の角度を持つ第５の軸の回りの角度であって、前記第１の加速度及び前記第２の加速度の合成加速度ベクトルと、前記加速度検出面内の基準軸との間の角度を、前記第１の加速度及び前記第２の加速度に基いて算出し、前記算出された角度に応じた回転座標変換により、前記第１の角速度及び前記第２の角速度をそれぞれ補正し、該補正により得られる第１の補正角速度及び第２の補正角速度を含む第１の情報を少なくとも出力する情報出力手段と、
前記情報出力手段による所定の処理を停止させることが可能であり、前記所定の処理を停止させているとき、前記情報出力手段により、前記第１の情報とは異なる第２の情報を出力させる停止手段と、
前記第１及び第２の補正角速度に応じた、画面上に表示されるポインタの前記画面上の座標情報を生成する座標情報生成手段と
を具備するハンドヘルド装置。
第１の軸及び前記第１の軸とは異なる第２の軸にそれぞれ沿う方向の入力装置の動きの情報を出力する動き情報出力手段と、
第３の軸の回りの前記入力装置の第１の角速度、及び、前記第３の軸とは異なる第４の軸の回りの前記入力装置の第２の角速度を出力する角速度出力手段と、
前記動き情報に含まれる第１の加速度及び第２の加速度であって、前記第１の軸に沿う方向の前記入力装置の第１の加速度及び前記第２の軸に沿う方向の前記入力装置の第２の加速度の検出面である、前記第１の軸及び前記第２の軸を含む加速度検出面に対して、所定の角度を持つ第５の軸の回りの角度であって、前記第１の加速度及び前記第２の加速度の合成加速度ベクトルと、前記加速度検出面内の基準軸との間の角度を、前記第１の加速度及び前記第２の加速度に基いて算出し、前記算出された角度に応じた回転座標変換により、前記第１の角速度及び前記第２の角速度をそれぞれ補正し、該補正により得られる第１の補正角速度及び第２の補正角速度を含む第１の情報を少なくとも出力する情報出力手段と、
前記出力された動き情報が、重力加速度成分と前記入力装置の動きにより生じる慣性加速度成分とを含む場合に、前記慣性加速度成分に起因する前記算出された角度の変動を抑制する抑制手段と
を具備する入力装置。