JPWO2009072471A1 - 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 - Google Patents

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 Download PDF

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Abstract

【課題】容易な操作により、または、ユーザが無意識のうちに、画面上でのポインタの移動を停止等させることができる入力装置、制御装置、制御システム、制御方法及びハンドヘルド装置を提供すること。【解決手段】MPU19は、加速度値の絶対値(|ax|、|ay|)の両方が閾値(以下、便宜的に閾値th4とする)以下であるか否かを判定する(ステップ104)。MPU19は、|ax|、|ay|の両方が閾値th4以下でない場合は、速度値(Vx、Vy)を制御装置40に送信する(ステップ105)。そうでない場合、MPU19は、速度値(Vx、Vy)の出力(送信)を停止する(ステップ106)。典型的には、入力装置1の筐体10の姿勢が、地面(水平面)97に対して垂直な線に対して角度±αとなるような角度範囲内に入るような姿勢となるときが、閾値th4以下になるときである。【選択図】図9

Description

本発明は、GUI(Graphical User Interface)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GUI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信号を生成し、これを制御機器に送信する。
特開2001−56743号公報(段落[0030]、[0031]、図3) 特許第3264291号公報(段落[0062]、[0063])
このような空間操作型の入力装置は実際上3次元空間で動かされるので、例えば2次元の面内で動かされるマウスに比べ、空間操作型の入力装置の、ユーザが意図しない移動も含め、空間操作型の入力装置の方が移動頻度が多いと考えられる。したがって、ユーザが入力装置の移動を意図しない場合、ユーザはポインタの動きを止めたいと考える場合もある。
例えば、空間操作型の入力装置が、プレゼンテーションの場でレーザポインタのように用いられる場合に、ユーザが意図しない場合までポインタが動くと、画面を見る者にとっては視覚的に煩わしいという問題がある。プレゼンテーションの場合に限られず、例えば画面上で動画像や静止画像が表示されているときも、その視覚的な煩わしさが顕著になる。
このような問題を解決するために、特許文献2では、ポインティングデバイス(リモートコマンダー)によるエンター操作が行われている間、つまりボタンが押されている間はポインタの移動が行われない、という処理が開示されている。しかしながら、ポインタを任意に移動させるためのユーザの手の動きによるアクションと、ポインタの移動を停止させるための、ボタンを押すアクションとの使い分けが難しいため、ユーザは混乱しやすい。
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、容易な操作により、または、ユーザが無意識のうちに、画面上でのポインタの移動を停止等させることができる入力装置、制御装置、制御システム、制御方法及びハンドヘルド装置を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明に係る入力装置は、筐体と、前記筐体の動き及び姿勢に関する前記筐体の状態を検出し、前記筐体の状態を示す状態信号を出力する出力手段と、前記出力された状態信号のうち前記筐体の動きの信号である動き信号に基き、前記画面上で前記ポインタを移動させるための移動信号を出力する移動信号出力手段と、前記検出された前記筐体の姿勢が、所定の姿勢である第1の姿勢及び前記所定の姿勢ではない第2の姿勢のうち、いずれの姿勢にあるかを判定する第1の判定手段と、前記検出された前記筐体の姿勢が前記第1の姿勢である場合、前記画面上での前記ポインタの状態を、前記動き信号に非相関な状態にするための非相関処理を実行する実行手段とを具備する。
本発明では、筐体の姿勢が第1の姿勢である場合、画面上でのポインタの状態が、筐体の動き信号とは相関しない状態とされる。したがって、ユーザの意図しない筐体の動きに応じたポインタの画面上での動きを防止することができる。また、従来のようにポインタの動きを停止させるためにユーザが意識的にボタン等を押す、といった動作の必要がなく、操作が容易になる。
所定の姿勢とは、ユーザが入力装置を動かさないときの筐体の姿勢、ユーザが入力装置の姿勢を意識していないときの筐体の姿勢、あるいは、ユーザが設定した筐体の姿勢等である。
所定の姿勢とは、絶対的な空間内で実質的に一定の姿勢、または、2または3次元的な筐体の所定の傾き角度範囲にある姿勢である。2次元的な筐体の傾き角度範囲とは、筐体を一方向で見た場合の筐体の傾き角度(例えば水平線または垂直線からの傾き角度)の範囲である。3次元的な筐体の傾き角度範囲とは、筐体を3次元的に見た場合の、筐体の傾き(例えば水平面または垂直面からの傾き角度)の範囲である。
非相関処理とは、移動信号の出力を停止する、ポインタの画面上での移動量をゼロとするための信号を出力する処理、ポインタを非表示にするための信号を出力する処理、ポインタの移動量が画面の大きさの範囲を十分に超えるほどの移動信号を出力する処理、または、筐体の動きによらず、ポインタが、一定速度または決められた動きにより、例えば画面の端部(または所定の座標位置)まで移動させる処理等が挙げられる。
出力手段は、筐体の速度に関連する速度関連値を出力する速度関連値出力ユニット、及び、筐体の回転角度に関連する角度関連値を出力する角度関連値出力ユニットのうち少なくとも一方を有する。
速度関連値出力ユニットは、速度値または加速度値を出力するユニットである。
速度値は、加速度センサにより検出される加速度値が積分演算された値、または、角度関連値出力ユニットから出力される角度関連値に基き、演算により得られる値である。あるいは、速度値は、上記角度関連値及び上記加速度値に基き、演算により得られる値である。
加速度値は、加速度センサにより検出される値、イメージセンサにより得られるイメージデータに基き演算により得られる値である。
角度関連値出力ユニットは、角度値、角速度値、または角加速度値等を出力するユニットである。
角度値は、地磁気センサにより得られる値、または角速度値の積分演算により得られる値等である。
角速度値は、ジャイロセンサにより得られる値、上記角度値を出力するユニットから出力される角度値の微分演算により得られる値等である。
角加速度値は、上記角度値の2階微分演算、角速度値の2階微分演算により得られる値、または、それぞれが離れた2つ以上の加速度センサにより得られる加速度値に基き演算により得られる値等である。
状態信号のうち、筐体の動き信号としては、典型的には、加速度値、角速度値または速度値が用いられる。
状態信号のうち、筐体の姿勢の信号としては、典型的には、加速度値、角度値、または傾斜スイッチセンサにより得られる信号が用いられる。このうち、例えば加速度値は、上記動き信号としても用いられる場合もある。
入力装置は、前記筐体の姿勢が前記第1の姿勢である状態が、所定の時間継続するか否かを判定する時間判定手段をさらに具備し、前記実行手段は、前記筐体の姿勢が前記第1の姿勢である状態が、前記所定の時間継続する場合に、前記非相関処理を実行する。ユーザが入力装置を動かしてポインティング操作しているときであっても、筐体の姿勢が例えば偶発的に第1の姿勢になることも考えられる。しかし、本発明では、筐体の第1の姿勢が所定時間継続しない場合には、非相関処理が実行されないので、そのような偶発的な場合にメリットがある。すなわち、ポインタの動きがユーザの意図する動きであるか否かの検出精度を高めることができる。
入力装置は、前記筐体が前記第2の姿勢から前記第1の姿勢に移行した後、前記筐体の姿勢が、前記第1の姿勢を含む、前記第1の姿勢より広い所定の姿勢範囲内にあるか否かを判定する第2の判定手段をさらに具備し、前記実行手段は、前記筐体の姿勢が前記第1の姿勢より広い前記所定の姿勢範囲内にある場合に、前記非相関処理を実行し続ける。すなわち、筐体が第2の姿勢から第1の姿勢へ移行する場合と、第1の姿勢から第2の姿勢へ移行する場合とで異なる筐体の姿勢範囲が設定される。これにより、ユーザが意図しないで第1及び第2の姿勢間で筐体が動く場合に、実行手段による非相関処理が実行されたり、されなかったりすることが頻繁に繰り返されることを防止できる。
前記出力手段は、第1の軸に沿う方向の前記筐体の第1の加速度値、及び、前記第1の軸とは異なる第2の軸に沿う方向の前記筐体の第2の加速度値を、前記状態信号として出力する。典型的には、画面は実質的に水平面に垂直または垂直に近い状態である。また、典型的には、ユーザがポインティング操作のために入力装置を動かすとき、第1及び第2の軸がその垂直面または垂直面に近い面内に含まれる軸となるように、ユーザは筐体を握る。
第1及び第2の軸は直交する軸であってもよいし、直交しなくてもよい。それらが直交しなくても、第1及び第2の加速度値が、三角関数の演算により直交軸に沿った値に変換されてもよい。後述する、第1及び第2の軸を含む面と、その面に交わる第3の軸との関係についても同様である。
前記第1の判定手段は、前記第1の加速度値及び前記第2の加速度値の両方の絶対値が閾値以下であるか否かを判定し、前記両方の絶対値が前記閾値以下である場合に、前記検出された前記筐体の姿勢が前記第1の姿勢であると判定する。典型的には、上記垂直面からの、前記第1及び第2の軸を含む面の角度が増えるように筐体の姿勢が変わり、第1及び第2の加速度値の両方がゼロまたはゼロを含む所定の範囲内となる場合に、実行手段は非相関処理を実行する。
第1の加速度値及び第2の加速度値の両方の絶対値の閾値は同じであればよい。しかし、それらの閾値は異なる値であって、互いに近い値であってもよい。
あるいは、第1及び第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判定されてもよい。この演算値とは、第1及び第2の加速度の加算、乗算、ベクトル演算、またはその他の演算式により得られる値である。
前記出力手段は、前記第1の軸及び前記第2の軸を含む面と交わる第3の軸に沿う前記筐体の第3の加速度値を、前記状態信号としてさらに出力してもよい。第3の軸は第1及び第2の軸を含む面と交わる、つまり、その面に平行でない軸である。移動信号出力手段は、第3の加速度値を動き信号として用いてもよい。
前記第1の判定手段は、前記第3の加速度値の絶対値が閾値以上であるか否かを判定し、前記第3の加速度値の絶対値が前記閾値以上である場合に、前記検出された前記筐体の姿勢が前記第1の姿勢であると判定する。これにより、第1の判定手段は第1及び第2の加速度値を用いず、第3の加速度値を監視するだけで判定処理することができ、演算量を少なくすることができる。
前記第1の判定手段は、前記第1及び第2の加速度値のうち少なくも一方の絶対値が第1の閾値以下で、かつ、前記第3の加速度値の絶対値が第2の閾値以上である場合に、前記検出された前記筐体の姿勢が前記第1の姿勢であると判定してもよい。
前記第1の判定手段は、前記第3の加速度値の絶対値が閾値以上であるか否かを判定する第1の判定部と、前記第3の加速度値の正負の符号を判定する第2の判定部とを有し、前記第3の加速度値の絶対値の閾値以上であり、かつ、前記符号が前記正負のうちいずれか一方の所定の符号である場合、前記検出された前記筐体の姿勢が前記第1の姿勢ではないと判定する。つまり、ある一方向またはそれに近い方向に筐体が向いたときには非相関処理が実行され、その一方向とは反対方向またはその反対方向に近い方向に筐体が向いたときには非相関処理が制限される。
前記第1の判定手段は、前記第1、第2及び第3の加速度値の合成ベクトル演算値が所定の範囲内にあるか否かを判定し、前記合成ベクトル演算値が前記所定の範囲内にある場合に、前記検出された前記筐体の姿勢が前記第1の姿勢であると判定する入力装置。
入力装置は、前記第1の判定手段により、前記筐体の姿勢が前記第1の姿勢から前記第2の姿勢に移行したと判定された場合に、前記ポインタを、前記画面上の所定の座標位置に表示させるための信号を発生する発生手段をさらに具備する。
所定の座標位置にポインタが表示されることをユーザが予め認識していれば、第2の姿勢に移行した後のポインタティング操作が容易になる。
所定の座標位置は、典型的には画面の中心位置である。例えば、ユーザは、入力装置を画面の中央に向けて第2の姿勢に復帰させることが多いので、ポインタが画面の中心位置からその移動が復帰すれば、ユーザにとって直感的になる。
しかし、所定の座標位置とはそれに限られず、画面上の任意の位置でよい。入力装置、または入力装置から送信された信号を受信する制御装置が、その座標位置をユーザがカスタマイズするための手段を備えていてもよい。
入力装置は、操作スイッチを有し、前記第1の判定手段により、前記筐体の姿勢が前記第1の姿勢から前記第2の姿勢に移行したと判定された場合であって、かつ、前記操作スイッチによる入力信号を得た場合に、前記実行手段による前記非相関処理を解除する解除手段をさらに具備する。ユーザにより、この操作スイッチにより操作入力されることにより、非相関処理を解除することができ、ユーザはポインティング操作を再開することができる。
入力装置は、前記入力装置が任意の場所に保持されるためのホルダーが装着される装着部をさらに具備し、前記装着部と前記入力装置の重心とを結ぶ仮想線が重力方向と一致する姿勢を中心とした所定の姿勢範囲を前記第1の姿勢として、前記筐体の姿勢が前記第1及び第2の姿勢のうちいずれにあるかを判定する。これにより、例えばユーザがホルダーを介して入力装置を保持したとき、入力装置の自重により、筐体の姿勢が自動的に第1の姿勢(所定の角度範囲)になるので便利である。
装着部は典型的に筐体に設けられているが、入力装置の一部であって筐体の機能を有しない部分に設けられていてもよい。
任意の位置とは、ユーザ(人間)の体の一部でもよいし、物の一部であってもよい。
本発明に係る制御装置は、筐体と、前記筐体の動き及び姿勢に関する前記筐体の状態を検出し、前記筐体の状態を示す状態信号を出力する出力手段と、前記出力された状態信号のうち前記筐体の動きの信号である動き信号に基き、画面上でポインタを移動させるための移動信号を出力する移動信号出力手段と、前記状態信号及び前記移動信号を送信する送信手段とを有する入力装置から送信された前記状態信号及び前記移動信号に基き、前記画面上の前記ポインタの動きを制御する制御装置であって、前記状態信号及び前記移動信号を受信する受信手段と、前記受信された移動信号に基き、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、前記受信された状態信号に基き、前記筐体の姿勢が、所定の姿勢である第1の姿勢及び前記所定の姿勢ではない第2の姿勢のうち、いずれの姿勢にあるかを判定する第1の判定手段と、前記筐体の姿勢が前記第1の姿勢である場合、前記画面上での前記ポインタの状態を、前記動き信号に非相関な状態にするための非相関処理を実行する実行手段とを具備する。
本発明の他の観点に係る制御装置は、筐体と、前記筐体の動き及び姿勢に関する前記筐体の状態を検出し、前記筐体の状態を示す状態信号を出力する出力手段と、前記状態信号を送信する送信手段とを有する入力装置から送信された前記状態信号に基き、画面上のポインタの動きを制御する制御装置であって、前記状態信号を受信する受信手段と、前記受信された状態信号のうち前記筐体の動きの信号である動き信号に基き、前記画面上で前記ポインタを移動させるための移動信号を出力する移動信号出力手段と、前記移動信号に基き、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、前記受信された状態信号に基き、前記筐体の姿勢が、所定の姿勢である第1の姿勢及び前記所定の姿勢ではない第2の姿勢のうち、いずれの姿勢にあるかを判定する第1の判定手段と、前記筐体の姿勢が前記第1の姿勢である場合、前記画面上での前記ポインタの状態を、前記動き信号に非相関な状態にするための非相関処理を実行する実行手段とを具備する。
本発明に係る制御システムは、画面上のポインタの動きを制御する制御システムであって、入力装置と制御装置とを具備する。入力装置は、筐体と、前記筐体の動き及び姿勢に関する前記筐体の状態を検出し、前記筐体の状態を示す状態信号を出力する出力手段と、前記出力された状態信号のうち前記筐体の動きの信号である動き信号に基き、前記画面上で前記ポインタを移動させるための移動信号を出力する移動信号出力手段と、前記状態信号及び前記移動信号を送信する送信手段とを有する。制御装置は、前記状態信号及び前記移動信号を受信する受信手段と、前記受信された移動信号に基き、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、前記受信された状態信号に基き、前記筐体の姿勢が、所定の姿勢である第1の姿勢及び前記所定の姿勢ではない第2の姿勢のうち、いずれの姿勢にあるかを判定する第1の判定手段と、前記筐体の姿勢が前記第1の姿勢である場合、前記画面上での前記ポインタの状態を、前記動き信号に非相関な状態にするための非相関処理を実行する実行手段とを有する。
あるいは、入力装置及び制御装置は、次のように構成されてもよい。すなわち、入力装置は、筐体と、前記筐体の動き及び姿勢に関する前記筐体の状態を検出し、前記筐体の状態を示す状態信号を出力する出力手段と、前記状態信号を送信する送信手段とを有する。制御装置は、前記状態信号を受信する受信手段と、前記受信された状態信号のうち前記筐体の動きの信号である動き信号に基き、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、前記受信された状態信号に基き、前記筐体の姿勢が、所定の姿勢である第1の姿勢及び前記所定の姿勢ではない第2の姿勢のうち、いずれの姿勢にあるかを判定する第1の判定手段と、前記筐体の姿勢が前記第1の姿勢である場合、前記画面上での前記ポインタの状態を、前記動き信号に非相関な状態にするための非相関処理を実行する実行手段とを有する。
本発明に係る制御方法は、入力装置の筐体の動き及び姿勢に関する前記筐体の状態を検出し、前記筐体の状態を示す状態信号を出力し、前記出力された状態信号のうち前記筐体の動きの信号である動き信号に基き、前記画面上で前記ポインタを移動させるための移動信号を出力し、前記移動信号に基き、前記ポインタの前記画面上の座標情報を生成し、前記状態信号に基き、前記筐体の姿勢が、所定の姿勢である第1の姿勢及び前記所定の姿勢ではない第2の姿勢のうち、いずれの姿勢にあるかを判定し、前記筐体の姿勢が前記第1の姿勢である場合、前記画面上での前記ポインタの状態を、前記動き信号に非相関な状態にするための非相関処理を実行する。
本発明に係るハンドヘルド装置は、画面上のポインタの動きを制御するハンドヘルド装置であって、筐体と、前記画面を表示する表示部と、前記筐体の動き及び姿勢に関する前記筐体の状態を検出し、前記筐体の状態を示す状態信号を出力する出力手段と、前記出力された状態信号のうち前記筐体の動きの信号である動き信号に基き、前記画面上で前記ポインタを移動させるための移動信号を出力する移動信号出力手段と、前記検出された前記筐体の姿勢が、所定の姿勢である第1の姿勢及び前記所定の姿勢ではない第2の姿勢のうち、いずれの姿勢にあるかを判定する第1の判定手段と、前記検出された前記筐体の姿勢が前記第1の姿勢である場合、前記画面上での前記ポインタの状態を、前記動き信号に非相関な状態にするための非相関処理を実行する実行手段とを具備する。
以上のように、本発明によれば、容易な操作により、または、ユーザが無意識のうちに、画面上でのポインタの移動を停止等させることができる。これにより、ポインタが意図しないで動く、といった視覚的な煩わしさが解消される。
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、出力手段の一部または全部として機能する。
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、ヨー方向の加速度センサ161、及びピッチ方向の加速度センサ162の2つセンサを含む。
また、センサユニット17は、その直交する2軸の周りの角加速度を検出する角速度センサユニット15を有する。すなわち、角速度センサユニット15は、ヨー方向の角速度センサ151、及びピッチ方向の角速度センサ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。
ヨー方向、ピッチ方向の角速度センサ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。X軸方向、Y方向の加速度センサ161、162としては、ピエゾ抵抗型、圧電型、静電容量型等、どのようなタイプのセンサであってもよい。角速度センサ151または152としては、振動型ジャイロセンサに限られず、回転コマジャイロセンサ、レーザリングジャイロセンサ、あるいはガスレートジャイロセンサ等が用いられてもよい。
図2及び図3の説明では、便宜上、筐体10の長手方向をZ’方向とし、筐体10の厚さ方向をX’方向とし、筐体10の幅方向をY’方向とする。この場合、上記センサユニット17は、回路基板25の、加速度センサユニット16及び角速度センサユニット15を搭載する面がX’−Y’平面に実質的に平行となるように、筐体10に内蔵され、上記したように、両センサユニット16、15はX軸及びY軸の2軸に関する物理量を検出する。本明細書中では、入力装置1とともに動く座標系、つまり、入力装置1に固定された座標系をX’軸、Y’軸、Z’軸で表す。一方、地球上で静止した座標系、つまり慣性座標系をX軸、Y軸、Z軸で表す。また、以降の説明では、入力装置1の動きに関し、X’軸の周りの回転の方向をピッチ方向、Y’軸の周りの回転の方向をヨー方向といい、Z’軸(ロール軸)方向の周りの回転の方向をロール方向という場合もある。
制御ユニット30は、メイン基板18、メイン基板18上にマウントされたMPU19(Micro Processing Unit)(あるいはCPU)、水晶発振器20、送受信機21、メイン基板18上にプリントされたアンテナ22を含む。
MPU19は、必要な揮発性及び不揮発性メモリを内蔵している。MPU19は、センサユニット17による検出信号、操作部による操作信号等を入力し、これらの入力信号に応じた所定の制御信号を生成するため、各種の演算処理等を行う。上記メモリは、MPU19とは別体で設けられていてもよい。
典型的には、センサユニット17はアナログ信号を出力するものである。この場合、MPU19は、A/D(Analog/Digital)コンバータを含む。しかし、センサユニット17がA/Dコンバータを含むユニットであってもよい。
MPU19により、または、MPU19及び水晶発振器20により処理ユニットが構成される。
送受信機21(送信手段)は、MPU19で生成された制御信号をRF無線信号として、アンテナ22を介して制御装置40に送信する。また、送受信機21は、制御装置40から送信された各種の信号を受信することも可能となっている。
水晶発振器20は、クロックを生成し、これをMPU19に供給する。バッテリー14としては、乾電池または充電式電池等が用いられる。
制御装置40は、MPU35(あるいはCPU)、RAM36、ROM37、ビデオRAM41、表示制御部42、アンテナ39及び送受信機38等を含む。
送受信機38は、入力装置1から送信された制御信号を、アンテナ39を介して受信する(受信手段)。また、送受信機38は、入力装置1へ所定の各種の信号を送信することも可能となっている。MPU35は、その制御信号を解析し、各種の演算処理を行う。表示制御部42は、MPU35の制御に応じて、主に、表示装置5の画面3上に表示するための画面データを生成する。ビデオRAM41は、表示制御部42の作業領域となり、生成された画面データを一時的に格納する。
制御装置40は、入力装置1に専用の機器であってもよいが、PC等であってもよい。制御装置40は、入力装置1に専用の機器に限られず、表示装置5と一体となったコンピュータであってもよいし、オーディオ/ビジュアル機器、プロジェクタ、ゲーム機器、またはカーナビゲーション機器等であってもよい。
表示装置5は、例えば液晶ディスプレイ、EL(Electro-Luminescence)ディスプレイ等が挙げられるが、これらに限られない。あるいは、表示装置5は、テレビジョン放送等を受信できるディスプレイと一体となった装置でもよいし、このようなディスプレイと上記制御装置40とが一体となった装置でもよい。
図5は、表示装置5に表示される画面3の例を示す図である。画面3上には、アイコン4やポインタ2等のUIが表示されている。コンピュータ上のプログラムの機能、プログラムの内容、実行コマンド、またはファイルの内容等が画面3上で画像化されたものである。なお、画面3上の水平方向をX軸方向とし、垂直方向をY軸方向とする。
図6は、ユーザが入力装置1を握った様子を示す図である。図6に示すように、入力装置1は、上記ボタン11、12、13のほか、例えばテレビ等を操作するリモートコントローラに設けられるような各種の操作ボタンや電源スイッチ等の操作部を備えていてもよい。このようにユーザが入力装置1を握った状態で、入力装置1を空中で移動させ、あるいは操作部を操作することにより、その入力情報が制御装置40に出力され、制御装置40によりUIが制御される。
次に、入力装置1の動かし方及びこれによる画面3上のポインタ2の動きの典型的な例を説明する。図7はその説明図である。
図7(A)、(B)に示すように、ユーザが入力装置1を握った状態で、入力装置1のボタン11、12が配置されている側を表示装置5側に向ける。ユーザは、親指を上にし子指を下にした状態、いわば握手する状態で入力装置1を握る。この状態で、センサユニット17の回路基板25(図8参照)は、表示装置5の画面3に対して平行に近くなり、センサユニット17の検出軸である2軸が、画面3上の水平軸(X軸)及び垂直軸(Y軸)に対応するようになる。以下、このような図7(A)、(B)に示す入力装置1の姿勢を基本姿勢という。
図7(A)に示すように、基本姿勢の状態で、ユーザが手首や腕を上下方向、つまりピッチ方向に振る。このとき、Y’軸方向の加速度センサ162は、Y’軸方向の加速度ayを検出し、ピッチ方向の角速度センサ152は、X’軸の周りの角速度ωθを検出する。これらの検出値に基き、制御装置40は、ポインタ2がY軸方向に移動するようにそのポインタ2の表示を制御する。
一方、図7(B)に示すように、基本姿勢の状態で、ユーザが手首や腕を左右方向、つまりヨー方向に振る。このとき、X’軸方向の加速度センサ161は、X’軸方向の加速度axを検出し、ヨー方向の角速度センサ151は、Y’軸の周りの角速度ωψを検出する。これらの検出値に基き、制御装置40は、ポインタ2がX軸方向に移動するようにそのポインタ2の表示を制御する。
次に、以上のように構成された制御システム100の動作を説明する。図9は、その動作を示すフローチャートである。
入力装置1に電源が投入される。例えば、ユーザが入力装置1または制御装置40に設けられた電源スイッチ等を入れることにより、入力装置1に電源が投入される。電源が投入されると、角速度センサユニット15から2軸の角速度信号が出力される。MPU19は、この2軸の角速度信号による第1の角速度値ωψ及び第2の角速度値ωθを取得する(ステップ101)。
また、入力装置1に電源が投入されると、加速度センサユニット16から2軸の加速度信号が出力される。MPU19は、この2軸の加速度信号による第1の加速度値ax及び第2の加速度値ayを取得する(ステップ102)。この加速度値の信号は、電源が投入された時点での入力装置1の姿勢(以下、初期姿勢という)に対応する信号である。初期姿勢は、図7に示した基本姿勢である場合もあるし、そうではない場合もある。
なお、MPU19は、典型的にはステップ101及び102を所定のクロック周期ごとに同期して行う。
なお、図9等では、角速度センサユニットにより角速度信号を取得した後に加速度センサユニットにより加速度信号を取得する態様とされている。しかし、この順番に限定されるものではなく、加速度信号を取得した後に角速度信号を取得する態様とすることも可能であり、加速度信号と角速度信号を並列に(同時に)取得する態様とすることも可能である。(以下、図12、図13、図16〜図20において同様。)
MPU19は、加速度値(ax、ay)及び角速度値(ωψ、ωθ)に基いて、所定の演算により速度値(第1の速度値Vx、第2の速度値Vy)を算出する(ステップ103)。第1の速度値VxはX軸に沿う方向の速度値であり、第2の速度値VyはY軸に沿う方向の速度値である。この点において、少なくともセンサユニット17、または、MPU19及びセンサユニット17は、ポインタ2を画面3上で移動させるための移動信号を出力する出力手段として機能する。つまり、この速度値(Vx、Vy)、または、速度値(Vx、Vy)が適切に補正等された値が、ポインタ2を画面3上で移動させるための移動信号となる。
移動信号としては、以降、ポインタ2の画面3上での速度に対応する、速度値(Vx、Vy)として説明する。しかし、移動信号は、ポインタ2の画面3上での加速度値に対応する値または変位量に対応する値であってもよい。
速度値(Vx、Vy)の算出方法として、本実施形態では、MPU19は、加速度値(ax、ay)を、角加速度値(Δωψ、Δωθ)で割ることで入力装置1の動きの回転半径(Rψ、Rθ)を求める。この場合、その回転半径(Rψ、Rθ)に角速度値(ωψ、ωθ)が乗じられることにより速度値(Vx、Vy)を得ることができる。回転半径(Rψ、Rθ)は、加速度の変化率(Δax、Δay)を、角加速度の変化率(Δ(Δωψ)、Δ(Δωθ))で割ることで求められてもよい。
上記算出方法により、速度値が算出されることで、ユーザの直感に合致した入力装置1の操作感が得られ、また、画面3上のポインタ2の動きも入力装置1の動きに正確に合致する。
なお、速度値(Vx、Vy)は、必ずしも上記算出方法により、算出されなくてもよい。例えば、MPU19は、例えば加速度値(ax、ay)を積分して速度値を求め、かつ、角速度値(ωψ、ωθ)をその積分演算の補助して用いる方法が採用されてもよい。あるいは、加速度値(ax、ay)が単純に積分されて速度値(Vx、Vy)が算出されても構わない。あるいは、検出された角速度値(ωψ、ωθ)をそのまま筐体の速度値(Vx、Vy)として用いてもよい。検出された角速度値(ωψ、ωθ)は時間微分することで角加速度値(Δωψ、Δωθ)を求めることができ、これを筐体の加速度値として用いることも可能である。
MPU19は、加速度値の絶対値(|ax|、|ay|)の両方が閾値(以下、便宜的に閾値th4とする)以下であるか否かを判定する(第1の判定手段)(ステップ104)。MPU19は、|ax|、|ay|の両方が閾値th4以下でない場合は、速度値(Vx、Vy)を送受信機21により制御装置40に送信する(ステップ105)。そうでない場合、MPU19は、速度値(Vx、Vy)の出力(送信)を停止する(ステップ106)。ステップ106では、MPU19は、速度値(Vx、Vy)の算出を停止してもよい。ステップ106では、典型的にMPU19は、非相関処理の実行手段として機能する。
速度値(Vx、Vy)の送信または算出が停止されることにより、ポインタ2の画面3上での移動が停止する。
閾値th4は、任意に設定可能である。図10は、入力装置(の筐体)の姿勢と、閾値th4との関係を説明するための図である。図10に示すように、典型的には、入力装置1の筐体10の姿勢が、地面(水平面)97に対して垂直な線に対して角度±αとなるような角度範囲内に入るような姿勢(第1の状態)となるときが、閾値th4以下になるときである。
角度αは、10°〜50°程度、または、20〜40°程度に設定されればよいが、この範囲に限られない。
入力装置1は、角度αを調整する調整手段を備えていてもよい。調整手段としては、ディップスイッチ等のメカニカルなスイッチ、静電式スイッチ、圧電式スイッチ等が入力装置に設けられていればよい。この場合、調整段階としては、2段階あるいは、それ以上であってもよい。あるいは、制御装置40が、GUIを持つソフトウェアを調整手段として有し、制御装置40は、その角度αが調整された後、その調整された結果の情報を、入力装置1に送信し、入力装置1がこの情報を記憶してもよい。
制御装置40のMPU35は、アンテナ39及び送受信機38を介して、速度値(Vx、Vy)の情報を受信する(ステップ107)。入力装置1は、所定のクロックごとに、つまり単位時間ごとに速度値(Vx、Vy)を送信するので、制御装置40は、これを受信し、単位時間ごとのX軸及びY軸方向の変位量を取得することができる。
MPU35は、下の式(1)、(2)より、取得した単位時間当りのX軸及びY軸方向の変位量に応じた、ポインタ2の画面3上における座標値(X(t)、Y(t))を生成する(ステップ108)。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109)(座標情報生成手段)。
X(t) =X(t-1)+Vx・・・(1)
Y(t) =Y(t-1)+Vy・・・(2)。
本実施の形態によれば、筐体10の姿勢が、図10に示したような角度±αの範囲内にある場合、速度値の算出または送信が停止され、ポインタ2の移動が停止する。つまり、入力装置1の姿勢が角度±α内の範囲にあるときは、入力装置1の動きと、画面3上でのポインタ2の状態が相関しない状態(非相関処理)とされる。したがって、角度±αでは、ユーザの意図しない入力装置1の動きに応じてポインタ2の画面3上での動きを防止することができる。また、従来のようにポインタ2の動きを停止させるためにユーザが意識的にボタン等を押す、といった動作の必要がなく、操作が容易になる。
本実施の形態では、ユーザは、ポインティング操作をするときは、図7に示したように入力装置1を画面3に向ける。ポインティング操作をしないときは、入力装置1(のボタン11、12が設けられる側)を下に向ければよい。
あるいは、ユーザは、ポインティング操作をしないときは、入力装置1(のボタン11、12が設けられる側)を上に向けてもよい。その場合も、|ax|、|ay|の両方が閾値th4となる場合、ポインティングの移動が停止する。
上記非相関処理としては、ポインタ2の移動が停止される処理に限られない。例えば、MPU19は、次の1)〜4)各例のうちいずれか1つを処理することができる。
1)ポインタ2の画面3上での移動量をゼロとするための信号を出力する処理、
2)ポインタ2を非表示にするための信号を出力する処理
3)ポインタ2の移動量が画面3の大きさの範囲を十分に超えるほどの移動信号を出力する処理
4)入力装置1の動きによらず、ポインタ2が、一定速度または決められた動きにより、例えば画面3の端部(または所定の座標位置)まで移動させる処理。
ユーザがポインティング操作をしないとき、入力装置1を下または上に向ける、という方法以外にも、次のような方法もある。図11は、その場合の入力装置1の使用例を示す図である。
例えば、筐体10の端部には、ホルダーとしてのストラップ98が装着される装着部130が設けられている。装着部130は、例えば筐体10を貫通する穴である。この穴にストラップ98のひも部98aが通されることにより、ストラップ98が装着部130に装着される。例えば、ユーザは、ストラップ98を首または手首等にかけて用いる。ストラップ98の長さは、図11で示したものより長いものが用いられれば、ユーザはストラップ98を首にかけることができる。
この場合、入力装置1の重心G0が装着部130より下にある場合であって、かつ、筐体10の姿勢が所定の姿勢、すなわち、重力方向に沿う軸から所定の角度範囲内(上記角度±αの範囲内)で傾いている場合に、装着部130と重心G0とを結ぶ仮想線Hが、その角度±αの範囲内を通る。装着部130は、このように決められる筐体10の位置に設定される。
以上のように、本実施の形態では、装着部130と入力装置1の重心G0とを結ぶ仮想線L1が、重力方向と一致する姿勢を中心とした角度αの姿勢範囲を上記所定の姿勢としている。図11の例において、角度αは、装着部130のまわりの入力装置1の傾き角度で表される。また、本実施の形態では、加速度センサ16(161、162)の検出軸と直交する軸(Z’軸)方向と重力方向とのなす角γが上記所定の角度未満(γ<α)となるように、センサユニット17が筐体10の内部に配置されているが、これに限られない。
これにより、例えばユーザがストラップ98を介して入力装置1を保持したとき、入力装置1の自重により、筐体10の姿勢が自動的に角度±αの範囲に傾く。例えばユーザは、例えばプレゼンテーションの場で、ポインティング操作したいときには、首にかけられたストラップに装着された入力装置1を握って入力装置1を動かす。ユーザが入力装置1を放すことにより、入力装置1の姿勢が自動的に角度±αの範囲に傾き、ポインタ2の移動が停止するので便利である。
ホルダーとしては、ストラップ以外にも、例えばキーホルダー状のものが用いられてもよい。
図12は、制御システム100の他の実施の形態に係るフローチャートである。図9では、入力装置1がステップ104で判定処理したが、図12に示す実施の形態では、制御装置40がそのような判定処理を行う。
ステップ201〜203は、ステップ101〜103と同様の処理である。ステップ204では、MPU19は、速度値(Vx、Vy)、及び、ステップ202で得られた加速度値(ax、ay)を送信する。
制御装置40のMPU35は、速度値(Vx、Vy)及び加速度値(ax、ay)を受信する(ステップ205)。MPU35は、図9のステップ104と同様に判定処理し(ステップ206)、|ax|、|ay|の両方が閾値th4以下でない場合は、図9のステップ108及び109と同様の処理を実行する。そうでない場合、MPU35は、速度値(Vx、Vy)の受信を停止する(ステップ208)。これにより、ポインタ2の画面3上での移動が停止する。
ステップ208では、MPU35は、ポインタ2の座標値の生成を停止してもよい。
図12に示した処理のほか、図13に示すように、入力装置1のMPU19はステップ302の後、加速度値(ax、ay)及び角速度値(ωψ、ωθ)を制御装置40に送信してもよい(ステップ303)。制御装置40のMPU35は、加速度値(ax、ay)及び角速度値(ωψ、ωθ)を受信し(ステップ304)、これらに基き速度値(Vx、Vy)を算出する(ステップ306)。また、MPU35は、図12に示したステップ206〜209と実質的に同様な処理を実行すればよい(ステップ306〜309)。
上記ステップ104、206、306の判定処理では、|ax|、|ay|の両方が閾値th4以下であるか否かが判定された。しかし、これに限られず、|ax|、|ay|に基き得られる演算値が閾値以下であるか否かが判定されてもよい。
演算値とは、例えば加算、乗算、ベクトル演算、またはその他の演算式により得られる値である。ベクトル演算の式は、例えば(|ax|2+|ay|21/2である。これらの場合も、閾値は適切な値に設定される。
図14は、本発明の他の実施の形態に係る入力装置を示す模式図である。これ以降の説明では、図1〜図4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。
図14に示した入力装置101のセンサユニット117が備える加速度センサユニット116は、X’及びY’軸のほか、Z’軸の加速度azも検出する3軸の加速度センサユニットである。
なお、本実施の形態では、回路基板125の一方の面とその反対側の面に、それぞれ加速度センサユニット116及び角速度センサユニット15が搭載されている。しかし、それらは、図8に示すように、回路基板125のいずれか一方の面に搭載されていてもよい。加速度センサユニット116及び角速度センサユニット15が、回路基板125の両面にそれぞれ配置されることにより、回路基板125を小さくすることができる。
図15は、入力装置101が、図7に示したような基本姿勢で用いられる場合の、センサユニット117の姿勢を示した図である。このように、基本姿勢では、Z’軸の方向は、画面3に実質的に垂直な方向となる。
図16は、入力装置101が用いられる場合の制御システム100の動作を示すフローチャートである。
ステップ401〜403の処理は、図9で示したステップ101〜103の処理と実質的に同様である。ただし、ステップ402では、MPU19は、3軸の加速度値(ax、ay、az)を取得する。
ステップ404では、MPU19は、Z’軸の加速度値azの絶対値|az|が閾値th5以上であるか否かを判定する。閾値th5は、上記閾値th4と同様の趣旨で適宜設定されればよい。|az|が閾値th5以上でない場合、MPU19は、速度値(Vx、Vy)を送信し(ステップ405)、そうでない場合、その出力を停止する(ステップ406)。つまり、入力装置1が基本姿勢から、角度±αの傾き(図10参照)で下向きまたは上向きになった場合、|az|は増えるので、|az|が監視されればよい。
ステップ407〜409は、ステップ107〜109と同様の処理である。
以上のように、本実施の形態においても、上記実施の形態と同様の作用効果が得られる。また、MPU19は、|ax|、|ay|ではなく、|az|を監視するだけで判定処理することができ、演算量を少なくすることができる。
なお、加速度値azは、ステップ404の判定処理に加え、入力装置1の速度値(Vx、Vy)を算出する過程で用いられてもよい。
図16で示したフローチャートにおいても、図12または図13の処理と同様の趣旨で、制御装置40が判定処理、速度値の計算を行うようにしてもよい。
図17は、図16に示した処理の変形例であり、図14に示した入力装置101が用いられる形態のフローチャートである。
図17の処理では、ステップ504の処理がステップ404の処理と異なる。ステップ504では、MPU19は、|az|が閾値th5以上で、かつ、azの符号が正負のうち、所定の定められた符号であるか否かを判定する。この場合、実質的にMPU19は、第1の判定部及び第2の判定部として機能する。azの符号が判定されることにより、MPU19は、入力装置1(のボタン11、12が設けらる側)の姿勢が、下向きの角度±αの範囲内(図10参照)であるが、上向きの角度±αの範囲内であるかを認識できる。例えば、入力装置1の姿勢が下向きの角度±αの範囲内にあるときに、MPU19は、ステップ506に進めばよい。
あるいは、ステップ504において、MPU19は、入力装置1の姿勢が上向きの角度±αの範囲内にあるときに、ステップ506に進んでもよい。
図17で示したフローチャートにおいても、図12または図13の処理と同様の趣旨で、制御装置40が判定処理、速度値の計算を行うようにしてもよい。
図18は、図16及び図17に示した処理の変形例であり、図14に示した入力装置101が用いられる形態のフローチャートである。
図18の処理では、ステップ604が、ステップ404及び504の処理と異なる。ステップ604では、MPU19は、|ax|、|ay|のうち少なくとも一方が閾値th4以下で、かつ、|az|が閾値th5以上であるか否かを判定する。YESの場合、MPU19は、ステップ606に進み、NOの場合、ステップ605に進む。
図18で示したフローチャートにおいても、図12または図13の処理と同様の趣旨で、制御装置40が判定処理、速度値の計算を行うようにしてもよい。
図16〜図18で説明した処理のほか、例えば、MPU19は、ax、ay及びazのすべての加速度値(ベクトル)に基き得られる合成ベクトル演算値に基き、非相関処理のための判定処理を実行してもよい。つまりMPU19は、その合成ベクトル演算値が、例えば、図10に示すような筐体10の姿勢になるような所定の数値範囲内にある場合、非相関処理を実行する。この場合、合成ベクトル演算値は、3次元空間の中で絶対的に1つの方向及び大きさを示す値である。これにより、MPU19の演算量は増えるが、判定処理の精度が向上する。
図19は、制御システム100のさらに別の実施の形態の動作を示すフローチャートである。本実施の形態では、2軸の加速度センサユニット16及び2軸の角速度センサユニット15が用いられる場合について説明する。
ステップ1101〜1104は、図9に示したステップ101〜104の処理と同様である。
ステップ1104で、|ax|、|ay|の両方が閾値th4以下である場合、MPU19は、図示しないタイマーを作動させ、カウントアップを開始し(ステップ1106)、速度値(Vx、Vy)を送信する(ステップ1107)。
MPU19は、カウント値が所定の値と一致するか否かを判定する(ステップ1108)。MPU19は、カウンタ(タイマー)の所定の数値は、メモリ等に予め記憶しておけばよい。ステップ1108で一致の場合、つまり、カウントアップ開始から所定の時間が経過した場合、MPU19は、速度値の出力(送信または算出)を停止する(ステップ1113)。これにより、画面3上のポインタ2の移動が停止する。
カウント値が所定の値と一致しない場合、つまり、カウントアップ開始から所定の時間が経過していない場合、MPU19は、カウント値を1つインクリメントする(ステップ1109)。そして、MPU19は、ステップ1101〜1103と同様に処理し(ステップ1110〜1112)、ステップ1107に戻る。
上記ステップ1104で、|ax|、|ay|の両方が閾値th4を超える場合、MPU19は、速度値を送信する(ステップ1105)。ステップ1114〜1116は、図9に示したステップ107〜109と同様の処理である。
このように、入力装置1の姿勢が、所定の姿勢(例えば図10に示した角度±αの範囲)にある状態が、所定の時間継続するか否かが監視される。この場合、実質的にMPU19は時間判定手段として機能する。言い換えれば、実質的にMPU19は、入力装置1の姿勢が所定の姿勢である状態が、所定回数(カウント値の回数)連続するか否かを判定するカウント手段として機能する。
上記所定時間は、典型的には、0.3〜1秒程度であるが、この範囲に限られない。
このような実施の形態により、次のようなメリットがある。例えば、ユーザが入力装置1を動かしてポインティング操作しているときであっても、その姿勢が例えば偶発的に図10で示したような下向き(及び/または上向き)になることも考えられる。しかし、本実施の形態では、その図10に示した姿勢が所定時間継続しない場合には、非相関処理が実行されない。これにより、ポインタの動きがユーザの意図する動きであるか否かの検出精度を高めることができる。
あるいは、このような偶発的な場合に限られず、本実施の形態では、ステップ1104のような入力装置1の加速度値の閾値判定処理のときに、ポインタの動きがユーザの意図する動きであるか否かの検出精度を高めることができる。
図19で示したフローチャートにおいても、図12または図13の処理と同様の趣旨で、制御装置40が判定処理、速度値の計算を行うようにしてもよい。この場合、制御装置40は、主にステップ1104(または1103)、1106〜1112、1115、1116を実行する。
あるいは、図19に示したフローチャートにおいて、図16〜図18で示したように、3軸の加速度センサユニット116が用いられるときの処理が組み込まれてもよい。この場合、ステップ1104の代わりに、ステップ404、504、または604の処理が実行される。
図20は、制御システム100のさらに別の実施の形態の動作を示すフローチャートである。本実施の形態では、2軸の加速度センサユニット16及び2軸の角速度センサユニット15が用いられる場合について説明する。
ステップ1201〜1206は、ステップ101〜106と同様の処理である。
ステップ1206の後、MPU19は、ステップ1201〜1203と同様に処理する(ステップ1207〜1209)。MPU19は、|ax|、|ay|の両方が閾値th6以上であるか否かを判定する(ステップ1210)。
閾値th6はth4より大きい値に設定されれば適宜設定の変更が可能である。閾値th6は、例えば、入力装置1の姿勢が角度|±β|=α+(5〜20°)、あるいは、|±β|=α+(5〜50°)の範囲内で傾くときの、加速度値に設定される。しかし、角度±βは、これらの範囲に限られない。あるいは、角度±βは、例えば次のような観点から設定されてもよい。
例えば、ユーザがポインティング操作を再開するとき、入力装置1の姿勢が基本姿勢になるように、入力装置1を動かそうとする。したがって、角度βは、基本姿勢または基本姿勢に近い姿勢のときの筐体10の角度に設定することができる。
角度βは、上記したものと同様な調整手段により、ユーザがカスタマイズできるようになっていてもよい。
本実施の形態では、MPU19は、入力装置1の姿勢が角度±βの範囲にあると判定した場合に、上記非相関処理を実行し続ける。これにより、ユーザが意図しないで、入力装置1が動く場合に、ポインタ2の移動が停止したり、その移動が開始されたりすることが頻繁に繰り返されることを防止できる。
図20で示したフローチャートにおいても、図12または図13の処理と同様の趣旨で、制御装置40が判定処理、速度値の計算を行うようにしてもよい。この場合、制御装置40は、主にステップ1204(または1203)、1206〜1210、1222、1223を実行する。
図19に示したフローチャートに、図20に示したフローチャートの一部が組み合わされてもよい。この場合、図19のフローをベースとして説明すると、例えばMPU19は、ステップ1112の後、ステップ1210の判定処理を実行する。この判定処理において、|ax|、|ay|の両方が閾値th6以上である場合、MPU19はステップ1105に進む。そうでない場合、MPU19は、速度値の出力を停止し、ステップ1110、1111、1112及び上記ステップ1210の各処理を順に繰り返す。
あるいは、図20に示したフローチャートにおいて、図16〜図18で示したように、3軸の加速度センサユニット116が用いられるときの処理が組み込まれてもよい。この場合、ステップ1204及び/または1210の代わりに、ステップ404、504、または604の処理が実行される。この処理の場合、もちろんステップ1204に対応する処理と、ステップ1210に対応する処理では、閾値が異なる。つまり、図20の処理に、図16で示したステップ404の判定処理が組み込まれる場合、例えばステップ1210では、|az|が閾値th5より小さい閾値th7以下となった場合に、非相関処理が解除されればよい。
図20に示した処理において、入力装置1の姿勢が角度±αの範囲に入った後、入力装置1の姿勢が角度±α(または±β)の範囲から脱出したとき、MPU19は、ポインタ2を、画面3上の所定の座標位置に表示させるための信号を送信してもよい(発生手段)。あるいは、制御装置40がそのような処理を実行するようにしてもよい。このように、画面3上の所定の座標位置にポインタ2が表示されることをユーザが予め認識していれば、入力装置1の姿勢が角度±αの範囲から脱出した後のポインタティング操作が容易になる。
所定の座標位置とは、典型的には画面3の中心位置である。例えば、ユーザは、入力装置1を画面3の中央に向けてポインタ2が移動可能な状態を復帰させることが多い。したがって、ポインタ2が画面3の中心位置からその移動が復帰すれば、ユーザにとって直感的になる。
しかし、所定の座標位置とは、それに限られず、画面上の任意の位置でよい。入力装置1、または制御装置40が、その座標位置をユーザがカスタマイズするための手段を備えていてもよい。そのカスタマイズ手段としては、典型的には、制御装置40が備える、GUIを持つソフトウェアが挙げられる。しかし、そのようなカスタマイズ手段としては、その他メカニカルなスイッチ等が入力装置1または制御装置40に設けられていてもよい。
入力装置1の姿勢が角度±αの範囲から脱出したとき、MPU19が画面3上の所定の座標位置に表示させるための信号を送信する、という処理は、図20に示した形態に適用される場合に限られない。その処理は、図9、図12、図13、図16〜図19についても適用されてもよい。
図9、図12、図13、図16〜図20の変形例として、入力装置1の姿勢が角度±αの範囲に入った後、入力装置1の姿勢が角度±αまたは±βの範囲から脱出したとき、次のような処理により、非相関処理が解除されてもよい。すなわち、入力装置1の姿勢が角度±αまたは±βの範囲から脱出した場合、例えばユーザが入力装置1に設けられた図示しない操作スイッチを入力することで、MPU19は、非相関処理を解除してもよい(解除手段)。
この場合、操作スイッチを入力するための機構としては、例えばボタン11、12、13等が挙げられる。それらのうち、エンターボタンであるボタン11が採用されてもよい。しかし、操作スイッチとして、別途の操作部が設けられてもよい。これにより、ユーザは直感的な操作で、ポインティング操作が可能な状態を復帰させることができる。
本発明に係る実施の形態は、以上説明した実施の形態に限定されず、他の種々の実施形態が考えられる。
上記各実施の形態では、入力装置1の筐体10の姿勢が下向きまたは上向き等で角度±αの傾きになったときに、非相関処理が実行された。しかし、入力装置1が、例えば基本姿勢からZ’軸の周りのロール角方向に所定の角度回転した場合に、非相関処理が実行されてもよい。図8に示したセンサユニット17の場合、そのロール角φは、加速度センサユニット16のX’及びY’軸の比に基く演算、つまりφ=arctan(ax /ay)により算出される。
図9、図12、図13、図16〜図20に示した処理において、速度値の出力を停止している間は、MPU19は、加速度センサユニット16、角速度センサユニット15及び送信機21のうち少なくとも1つへの電源の供給を停止してもよい。
、例えば加速度センサユニット16を備え、角速度センサユニット15を備えない形態も考えられる。この場合、ステップ103で速度値(Vx、Vy)は、加速度センサユニット16により検出される加速度値(ax、ay)を積分演算することで求められる(ただし、この場合、Y及びX軸周りの角速度(ωψ、ωθ)は求めることができない。)。加速度センサユニット16の代わりに、イメージセンサにより加速度が算出されてもよい。
上記角速度センサユニット15の代わりとして、角度センサあるいは角加速度センサが用いられてもよい。角度センサとしては、地磁気センサまたはイメージセンサ等が挙げられる。例えば3軸地磁気センサが用いられる場合、角度値の変化量が検出されるので、その場合、角度値が微分演算されることで角速度値が得られる。角加速度センサは、複数の加速度センサの組み合わせにより構成され、角加速度センサにより得られる角加速度値が積分演算されることで、角速度値が得られる。これらのような実施形態の意味において、主にMPU19または35は、角度に関連する値としての角度関連値を出力する算出手段として機能する。
例えば、上記のように回転半径R(t)を算出する場合において、Y及びX軸周りの角加速度を検出する上記角加速度センサ、または角度を検出するセンサが用いられてもよい。この場合、角加速度センサにより検出された角加速度値が積分演算されることで角速度値(ωψ、ωθ)が求められる。あるいは、角度センサにより検出された角度値が微分演算されることで角速度値(ωψ、ωθ)が求められる。
上記角加速度センサとして、1軸の角加速度センサとしては、典型的には回転半径上R(t)上に配置された2つの1軸加速度センサが用いられる。2つの加速度センサによりそれぞれ得られる2つの加速度値の差を、その2つの加速度センサ間の距離で除することで、入力装置1(または101。以下、入力装置1等という。)の角速度値が算出される。2軸の角加速度センサとしては、上記2つの1軸加速度センサの検出原理と同様に、2つの2軸加速度センサが用いられればよい。この場合、角度センサとして、上記地磁気センサ及びイメージセンサのほか、例えばロール角φ(図8におけるZ軸周りの角度)を求めるような原理を実現するように、2軸の加速度センサが用いられればよい。したがって、Y及びX軸周りの2軸の角度を検出するためには、2つの2軸加速度センサが用いられればよい。
上記イメージセンサとしては、CCD(Charge Coupled Device)、CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)等が挙げられる。
上記各実施の形態において、入力装置1等は、入力装置1等の筐体の動きと、画面3上のポインタ2の動きとの相対的位置を監視する入力装置として説明した。しかし、入力装置1等は、3次元空間中の絶対的な姿勢を監視する入力装置として用いられてもよい。3次元空間中の絶対的な姿勢を監視する入力装置としては、3軸地磁気センサ及び2軸加速度センサ(全方位検出センサ)を持つ装置が用いられる。このうち、筐体の動き信号としては、2軸加速度センサにより検出される加速度値、または、3軸地磁気センサにより得られる角度の微分値である角速度が用いられる。
あるいは、入力装置1等は、入力装置1等の姿勢のみを検出する傾斜センサ(図示を省略)を備えていてもよい。傾斜センサは、ハウジングと、そのハウジング内で転がる導電性部材(例えば導電性ボール)と、入力装置1が所定の傾きとなった場合に、ハウジング内でその導電性部材が重力作用により移動し、これにより導電性部材が接触して通電する電極端子とを備えている。
上記実施の形態に係る入力装置は、無線で入力情報を制御装置に送信する形態を示したが、有線により入力情報が送信されてもよい。
本発明は、例えば、表示部を備えるハンドヘルド型の情報処理装置(ハンドヘルド装置)に適用されてもよい。この場合、ユーザがハンドヘルド装置の本体を動かすことで、その表示部に表示されたポインタが動く。ハンドヘルド装置として、例えば、PDA(Personal Digital Assistance)、携帯電話機、携帯音楽プレイヤー、デジタルカメラ等が挙げられる。
上記各実施の形態では、入力装置1の動きに応じて画面上で動くポインタ2を、矢印の画像として表した。しかし、ポインタ2の画像は矢印に限られず、単純な円形、角形等でもよいし、キャラクタ画像、またはその他の画像であってもよい。
センサユニット17の、角速度センサユニット15及び加速度センサユニット16の検出軸は、上述のX’軸及びY’軸のように必ずしも互いに直交していなくてもよい。その場合、三角関数を用いた計算によって、互いに直交する軸方向に投影されたそれぞれの加速度が得られる。また同様に、三角関数を用いた計算によって、互いに直交する軸の周りのそれぞれの角速度を得ることができる。
以上の各実施の形態で説明したセンサユニット17について、角速度センサユニット15のX’及びY’の検出軸と、加速度センサユニット16のX’及びY’軸の検出軸がそれぞれ一致している形態を説明した。しかし、それら各軸は、必ずしも一致していなくてもよい。例えば、角速度センサユニット15及び加速度センサユニット16が基板上に搭載される場合、角速度センサユニット15及び加速度センサユニット16の検出軸のそれぞれが一致しないように、角速度センサユニット15及び加速度センサユニット16がその基板の主面内で所定の回転角度だけずれて搭載されていてもよい。その場合、三角関数を用いた計算によって、各軸の加速度及び角速度を得ることができる。
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1を握った様子を示す図である。 入力装置の動かし方及びこれによる画面上のポインタの動きの典型的な例を説明するための図である。 センサユニットを示す斜視図である。 制御システムの動作を示すフローチャートである。 入力装置(の筐体)の姿勢と、閾値との関係を説明するための図である。 、入力装置1を下または上に向ける、という方法以外にも、次のような方法もある。図11は、その場合の入力装置1の使用例を示す図である。 図12は、制御システム100の他の実施の形態に係るフローチャートであり、制御装置40が主な判定処理を行う場合のチャートである。 図12に示す処理の変形例を示すフローチャートである。 本発明の他の実施の形態に係る入力装置を示す模式図である。 図14に示す入力装置が、図7に示したような基本姿勢で用いられる場合の、センサユニットの姿勢を示した図である。 図14に示す入力装置が用いら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16に示した処理の変形例であり、図14に示した入力装置が用いられる形態のフローチャートである。 図16及び図17に示した処理の変形例であり、図14に示した入力装置が用いられる形態のフローチャートである。 制御システムのさらに別の実施の形態の動作を示すフローチャートである。 制御システムのさらに別の実施の形態の動作を示すフローチャートである。
符号の説明
1、101…入力装置
2…ポインタ
3…画面
10…筐体
11、12、13…ボタン
15…角速度センサユニット
16、116…加速度センサユニット
17、117…センサユニット
18…メイン基板
19、35…MPU
21…送受信機
38…送受信機
40…制御装置
98…トラップ
98…ストラップ
100…制御システム
130…装着部

Claims (19)

  1. 画面上のポインタの動きを制御する入力装置であって、
    筐体と、
    前記筐体の動き及び姿勢に関する前記筐体の状態を検出し、前記筐体の状態を示す状態信号を出力する出力手段と、
    前記出力された状態信号のうち前記筐体の動きの信号である動き信号に基き、前記画面上で前記ポインタを移動させるための移動信号を出力する移動信号出力手段と、
    前記検出された前記筐体の姿勢が、所定の姿勢である第1の姿勢及び前記所定の姿勢ではない第2の姿勢のうち、いずれの姿勢にあるかを判定する第1の判定手段と、
    前記検出された前記筐体の姿勢が前記第1の姿勢である場合、前記画面上での前記ポインタの状態を、前記動き信号に非相関な状態にするための非相関処理を実行する実行手段と
    を具備する入力装置。
  2. 請求項1に記載の入力装置であって、
    前記筐体の姿勢が前記第1の姿勢である状態が、所定の時間継続するか否かを判定する時間判定手段をさらに具備し、
    前記実行手段は、前記筐体の姿勢が前記第1の姿勢である状態が、前記所定の時間継続する場合に、前記非相関処理を実行する入力装置。
  3. 請求項1に記載の入力装置であって、
    前記筐体が前記第2の姿勢から前記第1の姿勢に移行した後、前記筐体の姿勢が、前記第1の姿勢を含む、前記第1の姿勢より広い所定の姿勢範囲内にあるか否かを判定する第2の判定手段をさらに具備し、
    前記実行手段は、前記筐体の姿勢が前記第1の姿勢より広い前記所定の姿勢範囲内にある場合に、前記非相関処理を実行し続ける入力装置。
  4. 請求項1に記載の入力装置であって、
    前記出力手段は、第1の軸に沿う方向の前記筐体の第1の加速度値、及び、前記第1の軸とは異なる第2の軸に沿う方向の前記筐体の第2の加速度値を、前記状態信号として出力する入力装置。
  5. 請求項4に記載の入力装置であって、
    前記第1の判定手段は、前記第1の加速度値及び前記第2の加速度値の両方の絶対値が閾値以下であるか否かを判定し、前記両方の絶対値が前記閾値以下である場合に、前記検出された前記筐体の姿勢が前記第1の姿勢であると判定する入力装置。
  6. 請求項4に記載の入力装置であって、
    前記第1の判定手段は、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し、前記演算値が前記閾値以下である場合、前記検出された前記筐体の姿勢が前記第1の姿勢であると判定する入力装置。
  7. 請求項4に記載の入力装置であって、
    前記出力手段は、前記第1の軸及び前記第2の軸を含む面と交わる第3の軸に沿う前記筐体の第3の加速度値を、前記状態信号としてさらに出力する入力装置。
  8. 請求項7に記載の入力装置であって、
    前記第1の判定手段は、前記第3の加速度値の絶対値が閾値以上であるか否かを判定し、前記第3の加速度値の絶対値が前記閾値以上である場合に、前記検出された前記筐体の姿勢が前記第1の姿勢であると判定する入力装置。
  9. 請求項7に記載の入力装置であって、
    前記第1の判定手段は、前記第1及び第2の加速度値のうち少なくも一方の絶対値が第1の閾値以下で、かつ、前記第3の加速度値の絶対値が第2の閾値以上である場合に、前記検出された前記筐体の姿勢が前記第1の姿勢であると判定する入力装置。
  10. 請求項7に記載の入力装置であって、
    前記第1の判定手段は、前記第3の加速度値の絶対値が閾値以上であるか否かを判定する第1の判定部と、前記第3の加速度値の正負の符号を判定する第2の判定部とを有し、前記第3の加速度値の絶対値が閾値以上であり、かつ、前記符号が前記正負のうちいずれか一方の所定の符号である場合、前記検出された前記筐体の姿勢が前記第1の姿勢ではないと判定する入力装置。
  11. 請求項7に記載の入力装置であって、
    前記第1の判定手段は、前記第1、第2及び第3の加速度値の合成ベクトル演算値が所定の範囲内にあるか否かを判定し、前記合成ベクトル演算値が前記所定の範囲内にある場合に、前記検出された前記筐体の姿勢が前記第1の姿勢であると判定する入力装置。
  12. 請求項1に記載の入力装置であって、
    前記第1の判定手段により、前記筐体の姿勢が前記第1の姿勢から前記第2の姿勢に移行したと判定された場合に、前記ポインタを、前記画面上の所定の座標位置に表示させるための信号を発生する発生手段をさらに具備する入力装置。
  13. 請求項1に記載の入力装置であって、
    操作スイッチを有し、前記第1の判定手段により、前記筐体の姿勢が前記第1の姿勢から前記第2の姿勢に移行したと判定された場合であって、かつ、前記操作スイッチによる入力信号を得た場合に、前記実行手段による前記非相関処理を解除する解除手段をさらに具備する入力装置。
  14. 請求項1に記載の入力装置であって、
    前記入力装置が任意の場所に保持されるためのホルダーが装着される装着部をさらに具備し、
    前記第1の判定手段は、前記装着部と前記入力装置の重心とを結ぶ仮想線が重力方向と一致する姿勢を中心とした所定の姿勢範囲を前記第1の姿勢として、前記筐体の姿勢が前記第1及び第2の姿勢のうちいずれにあるかを判定する入力装置。
  15. 筐体と、前記筐体の動き及び姿勢に関する前記筐体の状態を検出し、前記筐体の状態を示す状態信号を出力する出力手段と、前記出力された状態信号のうち前記筐体の動きの信号である動き信号に基き、画面上でポインタを移動させるための移動信号を出力する移動信号出力手段と、前記状態信号及び前記移動信号を送信する送信手段とを有する入力装置から送信された前記状態信号及び前記移動信号に基き、前記画面上の前記ポインタの動きを制御する制御装置であって、
    前記状態信号及び前記移動信号を受信する受信手段と、
    前記受信された移動信号に基き、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、
    前記受信された状態信号に基き、前記筐体の姿勢が、所定の姿勢である第1の姿勢及び前記所定の姿勢ではない第2の姿勢のうち、いずれの姿勢にあるかを判定する第1の判定手段と、
    前記筐体の姿勢が前記第1の姿勢である場合、前記画面上での前記ポインタの状態を、前記動き信号に非相関な状態にするための非相関処理を実行する実行手段と
    を具備する制御装置。
  16. 筐体と、前記筐体の動き及び姿勢に関する前記筐体の状態を検出し、前記筐体の状態を示す状態信号を出力する出力手段と、前記状態信号を送信する送信手段とを有する入力装置から送信された前記状態信号に基き、画面上のポインタの動きを制御する制御装置であって、
    前記状態信号を受信する受信手段と、
    前記受信された状態信号のうち前記筐体の動きの信号である動き信号に基き、前記画面上で前記ポインタを移動させるための移動信号を出力する移動信号出力手段と、
    前記移動信号に基き、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、
    前記受信された状態信号に基き、前記筐体の姿勢が、所定の姿勢である第1の姿勢及び前記所定の姿勢ではない第2の姿勢のうち、いずれの姿勢にあるかを判定する第1の判定手段と、
    前記筐体の姿勢が前記第1の姿勢である場合、前記画面上での前記ポインタの状態を、前記動き信号に非相関な状態にするための非相関処理を実行する実行手段と
    を具備する制御装置。
  17. 画面上のポインタの動きを制御する制御システムであって、
    筐体と、前記筐体の動き及び姿勢に関する前記筐体の状態を検出し、前記筐体の状態を示す状態信号を出力する出力手段と、前記出力された状態信号のうち前記筐体の動きの信号である動き信号に基き、前記画面上で前記ポインタを移動させるための移動信号を出力する移動信号出力手段と、前記状態信号及び前記移動信号を送信する送信手段とを有する入力装置と、
    前記状態信号及び前記移動信号を受信する受信手段と、前記受信された移動信号に基き、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、前記受信された状態信号に基き、前記筐体の姿勢が、所定の姿勢である第1の姿勢及び前記所定の姿勢ではない第2の姿勢のうち、いずれの姿勢にあるかを判定する第1の判定手段と、前記筐体の姿勢が前記第1の姿勢である場合、前記画面上での前記ポインタの状態を、前記動き信号に非相関な状態にするための非相関処理を実行する実行手段とを有する制御装置と
    を具備する制御システム。
  18. 入力装置の筐体の動き及び姿勢に関する前記筐体の状態を検出し、
    前記筐体の状態を示す状態信号を出力し、
    前記出力された状態信号のうち前記筐体の動きの信号である動き信号に基き、前記画面上で前記ポインタを移動させるための移動信号を出力し、
    前記移動信号に基き、前記ポインタの前記画面上の座標情報を生成し、
    前記状態信号に基き、前記筐体の姿勢が、所定の姿勢である第1の姿勢及び前記所定の姿勢ではない第2の姿勢のうち、いずれの姿勢にあるかを判定し、
    前記筐体の姿勢が前記第1の姿勢である場合、前記画面上での前記ポインタの状態を、前記動き信号に非相関な状態にするための非相関処理を実行する
    制御方法。
  19. 画面上のポインタの動きを制御するハンドヘルド装置であって、
    筐体と、
    前記画面を表示する表示部と、
    前記筐体の動き及び姿勢に関する前記筐体の状態を検出し、前記筐体の状態を示す状態信号を出力する出力手段と、
    前記出力された状態信号のうち前記筐体の動きの信号である動き信号に基き、前記画面上で前記ポインタを移動させるための移動信号を出力する移動信号出力手段と、
    前記検出された前記筐体の姿勢が、所定の姿勢である第1の姿勢及び前記所定の姿勢ではない第2の姿勢のうち、いずれの姿勢にあるかを判定する第1の判定手段と、
    前記検出された前記筐体の姿勢が前記第1の姿勢である場合、前記画面上での前記ポインタの状態を、前記動き信号に非相関な状態にするための非相関処理を実行する実行手段と
    を具備するハンドヘルド装置。
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