KR20100068335A - 입력 장치, 제어 장치, 제어 시스템, 제어 방법 및 핸드헬드 장치 - Google Patents

Abstract

입력 장치에의 손 흔들림 입력이 있던 경우에, 그 출력 신호의 보정을 행할 수 있고, 또한 유저에게 위상 지연을 느끼게 하지 않는 입력 장치, 제어 장치, 제어 시스템 및 제어 방법을 제공하는 것.

입력 장치(1)는, 속도 산출부(29), 필터(27), 제어부(28) 및 메모리(26)를 갖춘다. 속도 산출부(29)는, 센서 유닛(17)으로부터 출력된 물리량, 예를 들면 가속도 센서 유닛(16)으로부터 출력된 X'축 및 Y'축 방향의 가속도값에 의거해서, 케이싱(筐體)(10)의 속도값을 X'축 및 Y'축 방향에서 각각 산출한다. 필터(27)는, 속도 산출부(29)에서 산출된 속도값중, 상기 소정의 주파수 범위의 신호의 속도값을, 소정의 게인으로 감쇠시킨다. 필터(27)에 의해 속도값에 따라서 동적으로 손 흔들림 주파수 범위의 속도값이 감쇠되므로, 포인터(2)의 정밀한 포인팅 조작이 가능하게 된다.

입력 장치, 포인터, 화면, 아이콘, 케이싱, 각속도 센서 유닛, 가속도 센서 유닛, 센서 유닛.

Description

입력 장치, 제어 장치, 제어 시스템, 제어 방법 및 핸드헬드 장치{INPUT DEVICE, CONTROL DEVICE, CONTROL SYSTEM, CONTROL METHOD, AND HAND-HELD DEVICE}

본 발명은, GUI(Graphical User Interface)를 조작하기 위한 공간 조작형 입력 장치, 그 입력 장치로부터 출력된 정보에 따라서 GUI를 제어하는 제어 장치, 이들 장치를 포함하는 제어 시스템 및 제어 방법에 관한 것이다.

PC(Personal Computer)에서 보급되어 있는 GUI의 컨트롤러로서, 주로 마우스나 터치 패드 등의 포인팅 디바이스가 이용되고 있다. GUI는, 종래 PC의 HI(Human Interface)에 머무르지 않고, 예를 들면 텔레비전을 화상 매체로 해서 거실 등에서 사용되는 AV 기기나 게임기의 인터페이스로서 사용되기 시작하고 있다. 이와 같은 GUI의 컨트롤러로서, 유저가 공간에서 조작할 수 있는 포인팅 디바이스가 여러 종류 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1, 2 참조).

특허 문헌 1에는, 2축의 각속도 자이로스코프, 다시 말해 2개의 각속도 센서를 갖춘 입력 장치가 개시되어 있다. 이 각속도 센서는, 진동형 각속도 센서이다. 예를 들면, 공진 주파수에서 압전 진동하는 진동체에 회전 각속도가 가해지면, 진동체의 진동 방향과 직교하는 방향에 코리올리힘(力)이 생긴다. 이 코리올리힘은, 각속도에 비례하므로, 코리올리힘이 검출됨으로써, 회전 각속도가 검출된다. 특허 문헌 1의 입력 장치는, 각속도 센서에 의해 직교하는 2축 둘레(回)의 각속도를 검출하고, 그 각속도에 따라서, 표시 수단에 의해 표시되는 커서 등의 위치 정보로서의 신호를 생성하고, 이것을 제어 기기에 송신한다.

특허 문헌 2에는, 3개(3축)의 가속도 센서 및 3개(3축)의 각속도 센서(자이로)를 갖춘 펜형 입력 장치가 개시되어 있다. 이 펜형 입력 장치는, 각각 3개의 가속도 센서 및 각속도 센서에 의해 얻어지는 신호에 의거해서 여러 가지 연산을 행하여, 펜형 입력 장치의 자세각을 산출하고 있다.

이와 같은 포인팅 디바이스는 공간에서 조작되므로, 손 흔들림(hand movement)이 문제로 된다. 손 흔들림을 보정하기 위해, 유저의 조작 움직임을 검출하는 센서의 출력 신호에 대해서, 그 손 흔들림에 상당하는 주파수를 대역 제한기로 제거한다는 수단이 있다(예를 들면, 특허 문헌 3 참조). 특허 문헌 3에서는, 그 대역 제한기에 의해, 예를 들면 0.5∼15㎐의 주파수가 제거되는 예가 기재되어 있다.

[특허 문헌 1] 일본 특개(特開) 2001-56743호 공보(단락 [0030], [0031], 도 3)

[특허 문헌 2] 일본 특허 제3748483호 공보(단락 [0033], [0041], 도 1)

[특허 문헌 3] 일본 특개평(特開平)07-28591호 공보(단락 [0060], [0062])

[발명이 해결하고자 하는 과제]

그렇지만, 예를 들면 손 흔들림 주파수의 영역에서는, 대역 제한기는, 로우패스 필터의 특성을 가지고 있기 때문에, 입력 신호에 대한 출력 신호의 위상 지연(응답 지연)이 발생한다. 위상 지연이 발생하면, 포인팅 디바이스 등의 입력 장치의 움직임이 지연되어 화면 상의 포인터가 움직이게 되며, 유저에게 있어서는 위화감이 있다.

또, 유저가 포인팅 디바이스를 빠르게(신속하게) 움직이게 하는 경우와, 느리게 움직이게 하는 경우에서, 손 흔들림의 크기가 다른 경우도 있다.

이상과 같은 사정을 감안하여, 본 발명의 목적은, 입력 장치에의 손 흔들림 입력이 있던 경우에, 그 출력 신호의 보정을 행할 수 있고, 또한 유저에게 위상 지연을 느끼게 하지 않는 입력 장치, 제어 장치, 제어 시스템, 제어 방법 및 핸드헬드 장치를 제공하는 것에 있다.

[과제를 해결하기 위한 수단]

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 1형태에 따른 입력 장치는, 화면 상의 포인터의 움직임을 제어하는 입력 장치로서, 케이싱(筐體)과, 이동 신호 출력 수단과 감쇠 수단과, 제어 수단을 구비한다.

상기 이동 신호 출력 수단은, 상기 케이싱의 움직임을 검출하고, 그 케이싱의 움직임에 따른 신호를 출력한다.

상기 감쇠 수단은, 상기 이동 신호 출력 수단으로부터의 출력된 출력값중 소정의 주파수 범위의 신호의 출력값을, 소정의 게인(scale factor; 배율)으로 감쇠시킨다.

상기 제어 수단은, 상기 케이싱의 움직임에 따른 신호에 의거해서, 상기 게인을 제어함으로써, 상기 케이싱의 움직임에 대응한 상기 화면 상의 상기 포인터의 속도를 제어한다.

「소정의 주파수 범위」가 예를 들면 유저의 손 흔들림에 상당하는 범위의 주파수로 설정된다고 하면, 소정의 주파수 범위의 신호의 출력값은, 유저의 손 흔들림의 크기(진폭이나 속도)로 된다. 그 경우, 상기 케이싱의 움직임에 따른 신호중, 손 흔들림 주파수 범위의 신호의 출력값에 의거해서, 게인이 제어되는 것에 의해, 손 흔들림의 크기에 따라서 게인이 가변으로 제어되게 되므로, 유저에게 위상 지연을 느끼게 하지 않는 바와 같은 포인터의 움직임을 실현할 수가 있다.

이상과 같이, 케이싱에 손 흔들림 등의 진동이 발생해도, 유저는 화면 상에서의 포인터의 정밀한 포인팅 조작이 가능하게 된다. 또, 입력 장치의 움직임에 따른 적절한 게인으로 제어되므로, 유저는 예를 들면 감쇠 수단이 가지는 특성인 위상 지연을 느끼는 일 없이, 입력 장치를 조작할 수가 있다.

손 흔들림에 상당하는 주파수 범위는, 전형적으로는, 실질적으로 1∼20㎐이다.

감쇠 수단은, 소정 주파수의 신호의 출력값을 감쇠시키므로, 게인은 1미만의 값으로 된다.

「케이싱의 움직임에 따른 신호」라 함은, 예를 들면 케이싱의 움직임에 따른 속도값, 가속도값, 가속도의 시간 변화율, 각속도값, 각가속도값, 또는 각가속도의 시간 변화율 등이다.

상기 제어 수단은, 상기 소정의 주파수 범위의 신호의 출력값이 커짐에 따라서 상기 게인이 작아지도록, 또한 상기 소정의 주파수 범위의 신호의 출력값이 작아짐에 따라서 상기 게인이 커지도록, 상기 게인을 제어해도 좋다.

유저에 따라서 손 흔들림의 크기에는 차가 있으며, 손 흔들림이 큰 유저의 손 흔들림을 충분히 억제할 수 있도록 게인을 결정해 버리면, 손 흔들림이 작은 유저중에는 위상 지연에 위화감을 느끼는 자가 나온다. 손 흔들림의 크기에 의거해서, 손 흔들림이 클 때는 게인을 크게, 손 흔들림이 작을 때는 게인을 작게 함으로써, 손 흔들림이 신경쓰이지 않는 범위에서, 위상 지연을 최소로 하는 설정이 가능하게 된다.

상기 이동 신호 출력 수단은, 상기 케이싱의 움직임에 따른 속도값 또는 각속도값을 상기 출력값으로서 출력하고, 상기 제어 수단은, 상기 속도값 또는 각속도값에 따라서 상기 게인을 제어해도 좋다.

속도값이 비교적 큰 경우, 유저는 화면 상의 어떤 위치로부터 비교적 먼 다른 위치까지 포인터를 움직이게 하고 있는 도중이다. 이와 같은 경우에는, 화면 상의 특정 위치 등을 겨냥하여(목표로 하여) 조작하는 경우와 달리, 손 흔들림은 그다지 신경쓰이지 않고, 오히려 위상 지연에 의한 추종성(追從性) 쪽이 중시된다. 한편, 속도값이 비교적 작은 경우는, 예를 들면 화면 상의 특정 아이콘을 겨냥하여 조작하는 바와 같은 경우이며, 추종성보다도 손 흔들림 억제 쪽이 중시된다. 이와 같이 속도와 손 흔들림 허용량에는 상관이 있으므로, 속도값의 감시에 의해 유저의 조작감이 향상된다.

제어 수단이 게인을 제어한다라 함은, 제어 수단이 게인을 단계적 또는 연속적으로 전환(切替)한다는 의미이다. 단계적이라 함은, 2단계, 다시 말해 감쇠 수단을 기능시킬지 여부의 2단계 전환이더라도 좋고, 3단계 이상이더라도 좋다.

「속도값에 따라서」라 함은, 게인과 속도값과의 관계가 선형인 경우에 한정되지 않고, 비선형인 경우도 포함하는 의미이다.

속도값은, 예를 들면 가속도 센서에 의해 검출되는 가속도값의 적분 연산에 의해 산출되어도 좋다. 이 경우, 후술하는 바와 같이, 중력 가속도의 영향이나 적분 오차의 영향을 저감하기 위한 계산이 행해져도 좋다.

혹은, 가속도 센서 및 각속도 센서에 의해 각각 검출되는 가속도값 및 각속도값으로부터, 유저가 조작할 때의 입력 장치의 회전 반경이 구해지고, 그 회전 반경으로부터 속도값이 산출되어도 좋다.

속도값은, 전형적으로는, 제1 방향 및, 이 제1 방향과는 다른 제2 방향의 속도값이 출력된다. 이들 속도값은, 이들 2개의 방향에 각각 대응하는 화면 상의 2개의 방향에서의 포인터 속도로 각각 환산된다. 그러나, 속도값은 1방향만의 속도값이 출력되어도 좋다.

상기 입력 장치는, 상기 속도값 또는 각속도값이 제1 임계값 이상인지 여부를 판정하는 판정 수단을 더 구비하고, 상기 제어 수단은, 상기 속도값 또는 각속도값이 제1 임계값 이상인 경우에, 상기 게인을 실질적으로 1로 해도 좋다.

손 흔들림이 일어나는 제1 임계값 이하의 속도 범위 내에서, 속도값(또는 각속도값)(이하, 마찬가지)이 제로에 가까운 값으로부터 제2 임계값까지는, 특정 아이콘을 겨냥해서 조작하는 바와 같은 경우이며, 손 흔들림의 억제가 중요하다. 그러나, 특히 속도값이 제로에 가까운 바와 같은 경우는, 유저가 입력 장치를 정지(停止) 상태로부터 움직이게 하기 시작하는 순간이나, 움직이게 하고 있던 커서를 아이콘 상에 정지시키는 순간이다. 이 경우, 위상 지연이 있으면 위화감을 느끼기 쉽고, 조작성이 악화되어 버린다. 따라서, 이 범위에서는, 속도값이 증가할수록 게인이 서서히 작아지는 것에 의해, 유저의 위화감을 없앨 수가 있다.

또, 제2 임계값을 초과해서 속도값이 증가한 경우에는, 화면 상의 어떤 위치로부터 먼 다른 위치까지 포인터를 움직이게 하는 경우이며, 이 경우도 손 흔들림에 의한 영향보다도 위상 지연을 없애는 것이 중시되는 경향이라고 생각된다. 따라서, 속도값이 제2 임계값을 초과해서 제1 임계값에 도달할 때까지는, 게인이 서서히 커짐으로써, 유저의 위화감을 없앨 수가 있다.

「서서히」라 함은, 「실질적으로 연속적으로」, 「단계적으로」, 또는 이들의 조합을 포함하는 의미이다.

상기 입력 장치는, 상기 속도값 또는 각속도값이 상기 제1 임계값보다 작은 제3 임계값 이하인지 여부를 판정하는 판정 수단을 더 구비하고, 상기 제어 수단은, 상기 속도값 또는 각속도값이 상기 제3 임계값 이하인 경우에, 상기 게인을 실질적으로 1로 해도 좋다.

속도값이 극히 작은 경우(제3 임계값보다 작은 경우), 유저는 입력 장치를 거의 정지시키고 있을 때, 입력 장치를 정지시키고 있는 상태로부터 움직이게 하기 시작한 순간, 또는 움직이게 하고 있던 입력 장치를 정지시키는 순간이다. 이와 같은 경우, 위상 지연보다도 손 흔들림에 의한 영향이 중시되는 경향이다. 본 발명에 의하면, 입력 장치를 움직이게 하기 시작해도 위상 지연에 의한 위화감을 없앨 수가 있다.

또한, 본 발명에서는, 「제3 임계값」이 기재되어 있으며, 「제1 임계값」및 「제2 임계값」의 기재가 없다. 「제1 임계값」및 「제2 임계값」은, 상기한 다른 발명중에 출현하므로, 이것과 개념적으로 구별하기 위해서, 「제3 임계값」이라고 기재했다. 하기의 발명의 「제4 임계값」및 「제5 임계값」에 대해서도 마찬가지 취지이다. 예를 들면, 상기 제2 임계값과 제3 임계값은 전형적으로는 다른 값이지만, 같은 값이더라도 좋다.

혹은, 상기 제어 수단은, 상기 속도값 또는 각속도값이 상기 제3 임계값보다 큰 제4 임계값에 도달할 때까지, 상기 속도값 또는 각속도값이 증가함에 따라서 상기 게인이 서서히 줄어들도록 그 게인을 제어해도 좋다. 또, 제어 수단은, 상기 속도값 또는 각속도값이 상기 제4 임계값을 초과해서 제5 임계값에 도달할 때까지, 상기 속도값 또는 각속도값이 증가함에 따라서 상기 게인이 서서히 증가하도록 그 게인을 제어해도 좋다.

「제4 임계값」및 「제5 임계값」은, 개념적으로는 상기 발명에서의 「제2 임계값」및 「제1 임계값」과 각각 같아지게 된다(값은, 각각 같아도 좋고, 달라도 좋다).

상기 입력 장치는, 상기 제어 수단에 의한 상기 속도값 또는 각속도값에 따른 상기 게인의 복수의 제어 패턴을 기억하는 기억 수단과, 상기 기억된 상기 복수의 제어 패턴을 전환하는 수단을 더 구비해도 좋다.

유저는 전환 수단을 이용해서 제어 패턴을 전환하면 좋다. 이 경우, 메카니컬한 스위치(버튼 스위치나 딥 스위치 등), 포토 스위치, 정전(靜電) 스위치, 압전 스위치 등(이하, 마찬가지)이 입력 장치에 설치되어 있으면 좋다. 혹은, 입력 장치가, 전환 수단으로서 GUI의 소프트웨어를 가지고 있으면 좋다. 입력 장치가 GUI의 소프트웨어를 가지고 있는 경우, 입력 장치와 통신하는 제어 장치에 그 GUI의 화상 정보 등을 송신하면 좋다. 혹은, 전환 수단은, 제어 장치가 표시를 제어하는 화면의 GUI의 모드에 따라서, 제어 패턴을 전환하도록 해도 좋다.

상기 전환 수단은, 상기 게인이 일정하지 않은 제1 제어 패턴과, 수동(手書; manual) 입력 모드로서 상기 게인이 일정한 제2 제어 패턴을 선택적으로 전환해도 좋다.

상기 이동 신호 출력 수단은, 상기 케이싱의 움직임에 따른 가속도값을 더 출력해도 좋다. 그 경우, 상기 제어 수단은, 상기 가속도값 및, 속도값 또는 각속도값에 의거해서 상기 게인을 제어해도 좋다.

입력 장치의 가속도가 클 때는, 유저가 포인터를 빨리 움직이게 하려고 하는 경우라고 생각되고, 속도값이 큰 경우와 마찬가지로, 유저가 화면 상의 어떤 위치로부터 비교적 먼 다른 위치까지 포인터를 움직이게 하고 있는 도중이라고 상정된다. 따라서, 이 경우도 손 흔들림에 의한 영향보다도 위상 지연에 의한 추종성 쪽이 중시된다. 즉, 가속도값과 손 흔들림 허용량도, 속도와 손 흔들림 허용량의 관계와 마찬가지로 상관이 있으므로, 가속도의 감시에 의해 유저의 조작감이 향상된다.

상기 이동 신호 출력 수단은, 상기 케이싱의 제1 방향의 가속도값을 검출하는 가속도 센서와, 상기 제1 방향과는 다른 제2 방향의 축둘레의 각속도값을 검출하는 각속도 센서와, 상기 가속도값 및 상기 각속도값중 적어도 한쪽에 의거해서, 상기 제1 방향의 속도값을 산출하는 속도값 산출 수단을 가져도 좋다.

상기 이동 신호 출력 수단은, 상기 케이싱의 제1 방향의 움직임에 따른 제1 속도값 및, 상기 케이싱의, 상기 제1 방향과는 다른 제2 방향의 움직임에 따른 제2 속도값을, 상기 출력값으로서 출력해도 좋다. 그 경우, 상기 감쇠 수단은, 상기 출력값중, 소정의 주파수 범위의 신호의 출력값을, 상기 제1 및 상기 제2 방향에 대응한 소정의 제1 및 제2 게인으로 각각 감쇠시킨다. 또, 상기 제어 수단은, 상기 제1 및 상기 제2 속도값에 의거해서 상기 제1 및 상기 제2 게인을 각각 제어한다.

상기 제어 수단은, 상기 제1 및 상기 제2 속도값의 합성값 및, 상기 제1 및 상기 제2 속도값의 절대값중 큰 쪽의 값 중 어느 한쪽의 값에 따라서, 상기 제1 및 상기 제2 게인을 제어해도 좋다. 「합성값」이라 함은, 전형적으로는 벡터 합성값이다.

혹은, 상기 이동 신호 출력 수단은, 상기 케이싱의, 제1 방향과는 다른 제2 방향의 축둘레의 움직임에 따른 제1 각속도값 및, 상기 케이싱의 제1 방향의 축둘레의 움직임에 따른 제2 각속도값을, 상기 출력값으로서 출력해도 좋다. 그 경우, 상기 감쇠 수단은, 상기 출력값중, 소정의 주파수 범위의 신호의 출력값을, 상기 제1 및 상기 제2 방향의 각 축둘레에 대응한 소정의 제1 및 제2 게인으로 각각 감쇠시킨다. 또, 상기 제어 수단은, 상기 제1 및 상기 제2 각속도값에 의거해서 상기 제1 및 상기 제2 게인을 제어한다.

상기 제어 수단은, 상기 제1 및 상기 제2 각속도값의 합성값 및, 상기 제1 및 상기 제2 각속도값의 절대값중 큰 쪽의 값 중 어느 한쪽의 값에 따라서, 상기 제1 및 상기 제2 게인을 제어해도 좋다.

상기 입력 장치는, 시간적으로 연속하는 소정 수의 복수의 상기 속도값을 기억가능한 속도값 기억 수단과, 상기 기억된 소정 수의 복수의 속도값의 부호가 같은지 여부를 판정하는 부호 판정 수단을 더 구비해도 좋다. 그 경우, 상기 제어 수단은, 상기 소정 샘플링 수의 속도값의 부호가 같은 경우, 상기 감쇠 수단의 기능을 정지시키거나, 또는 약하게 하도록 상기 게인을 제어한다. 소정 수의 복수의 속도값의 부호가 같은 경우, 그 기간중에는 속도의 방향이 바뀌고 있지 않다. 따라서, 이 경우, 유저는 화면 상의 어떤 위치로부터 비교적 먼 다른 위치까지 포인터를 움직이게 하고 있는 도중이라고 생각된다. 이 경우, 감쇠 수단이 기능하면, 유저에게 있어서는 위상 지연에 의해 위화감을 느끼는 경우가 있으므로, 속도값을 감쇠시키기 위한 기능이 정지시켜지거나, 약화시켜지면(약하게 되면) 좋다. 「속도값」이 「각속도값」으로 치환되어도 좋다.

본 발명의 1형태에 따른 제어 장치는, 케이싱과, 상기 케이싱의 움직임을 검출하고, 그 케이싱의 움직임에 따른 신호를 출력하는 이동 신호 출력 수단과, 상기 출력된 신호를 입력 정보로서 송신하는 송신 수단을 가지는 입력 장치로부터 송신된 상기 입력 정보에 따라서, 화면 상의 포인터의 움직임을 제어하는 제어 장치로서, 수신 수단과, 감쇠 수단과, 제어 수단과, 좌표 정보 생성 수단을 구비한다.

상기 수신 수단은, 상기 입력 정보를 수신한다.

상기 감쇠 수단은, 상기 수신된 입력 정보의 상기 신호의 출력값중 소정의 주파수 범위의 신호의 출력값을, 소정의 게인으로 감쇠시킨다.

상기 제어 수단은, 상기 케이싱의 움직임에 따른 신호에 의거해서, 상기 게인을 제어한다.

상기 좌표 정보 생성 수단은, 상기 제어 수단의 제어에 따른, 상기 케이싱의 움직임에 대응한 상기 화면 상의 상기 포인터의 좌표 정보를 생성한다.

본 발명의 1형태에 따른 제어 시스템은, 화면 상의 포인터의 움직임을 제어하는 제어 시스템으로서, 케이싱과, 감쇠 수단과, 제어 수단과, 송신 수단을 가지는 입력 장치와, 수신 수단과, 좌표 정보 생성 수단을 가지는 제어 장치를 가진다.

특히, 상기 제어 수단은, 상기 케이싱의 움직임에 따른 신호에 의거해서, 상기 게인을 제어함으로써, 상기 케이싱의 움직임에 대응한 상기 화면 상의 상기 포인터의 속도를 제어하기 위한 입력 정보를 생성한다.

본 발명의 다른 형태에 따른 제어 시스템에서는, 케이싱과, 이동 신호 출력 수단과, 송신 수단을 가지는 입력 장치와, 수신 수단과, 감쇠 수단과, 제어 수단과, 좌표 정보 생성 수단을 가지는 제어 장치를 구비한다.

특히, 상기 제어 수단은, 상기 케이싱의 움직임에 따른 신호에 의거해서, 상기 게인을 제어한다.

본 발명의 1형태에 따른 제어 방법은, 입력 장치의 케이싱의 움직임을 검출한다.

상기 검출에 의해 케이싱의 움직임에 따른 신호가 출력된다.

상기 출력된 출력값중 소정의 주파수 범위의 신호의 출력값이, 소정의 게인으로 감쇠된다.

상기 케이싱의 움직임에 따른 신호에 의거해서 상기 게인이 제어된다.

상기 게인의 제어에 따른, 상기 케이싱의 움직임에 대응한 화면 상의 포인터의 좌표 정보가 생성된다.

본 발명의 1형태에 따른 핸드헬드 장치는, 케이싱과, 표시부와, 이동 신호 출력 수단과, 감쇠 수단과, 제어 수단을 구비한다.

상기 이동 신호 출력 수단은, 상기 케이싱의 움직임을 검출하고, 그 케이싱의 움직임에 따른 신호를 출력한다.

상기 감쇠 수단은, 상기 이동 신호 출력 수단으로부터의 출력된 출력값중 소정의 주파수 범위의 신호의 출력값을, 소정의 게인으로 감쇠시킨다.

상기 제어 수단은, 상기 케이싱의 움직임에 따른 신호에 의거해서, 상기 게인을 제어함으로써, 상기 케이싱의 움직임에 대응한 상기 표시부의 화면 상의 포인터의 속도를 제어하기 위한 입력 정보를 생성한다.

본 발명의 다른 형태에 따른 입력 장치는, 케이싱과, 이동 신호 출력 수단과, 감쇠 수단과, 기억 수단과, 전환 수단을 구비한다.

상기 이동 신호 출력 수단은, 상기 케이싱의 움직임을 검출하고, 상기 화면 상에서 상기 포인터를 움직이게 하기 위해서, 그 케이싱의 움직임에 따른 신호를 출력한다.

상기 감쇠 수단은, 상기 이동 신호 출력 수단으로부터의 출력된 출력값중 소정의 주파수 범위의 신호의 출력값을 감쇠시킨다.

상기 기억 수단은, 상기 감쇠 수단의 게인을 제어하기 위한 복수의 제어 패턴을 기억한다.

상기 전환 수단은, 상기 복수의 제어 패턴을 전환한다.

본 발명에서는, 유저가 전환 수단을 이용해서 게인의 제어 패턴을 전환하면 좋다. 이 경우, 전환 수단으로서는, 메카니컬한 스위치(버튼 스위치나 딥 스위치 등), 포토 스위치, 정전 스위치, 압전 스위치 등이 입력 장치에 설치되어 있으면 좋다. 혹은, 입력 장치의 전환 수단에 의한 게인의 제어 패턴 전환에 맞추어, 전환 정보가 GUI의 소프트웨어를 가지고 있는 제어 장치에 송신되어도 좋다. 또, 상기 전환 정보를 수신한 제어 장치가, 화면의 GUI의 모드를 전환해도 좋다.

혹은, 다른 발명으로서, 제어 장치가, 감쇠 수단, 기억 수단 및 전환 수단중 적어도 하나를 갖추고 있어도 좋다. 이 경우, 예를 들면 제어 장치가, 입력 장치의 이동 신호 출력 수단으로부터 출력된 출력값으로서의 입력 정보를 수신하고, 제어 장치는, 감쇠 수단에 의해 소정의 주파수 범위의 신호의 출력값을 감쇠시킨다. 유저에 의해 그 게인의 제어 패턴이 전환된다. 전환 수단으로서는, 제어 장치에 설치된 메카니컬한 스위치 등, 혹은 제어 장치가 기억하는 GUI 등을 들 수 있다.

본 발명의 다른 형태에 따른 핸드헬드 장치는, 케이싱과, 이동 신호 출력 수단과, 감쇠 수단과, 기억 수단과, 전환 수단을 구비한다.

상기 이동 신호 출력 수단은, 상기 케이싱의 움직임을 검출하고, 상기 표시부의 화면 상에서 상기 포인터를 움직이게 하기 위해서 그 케이싱의 움직임에 따른 신호를 출력한다.

상기 감쇠 수단은, 상기 이동 신호 출력 수단으로부터의 출력된 출력값중 소정의 주파수 범위의 신호의 출력값을 감쇠시킨다.

상기 기억 수단은, 상기 감쇠 수단의 게인을 제어하기 위한 복수의 제어 패턴을 기억한다.

상기 전환 수단은, 상기 복수의 제어 패턴을 전환한다.

상기 핸드헬드 장치가, GUI의 소프트웨어를 가지고 있는 경우, 상기 제어 패턴의 전환에 맞추어, 화면의 GUI를 전환해도 좋다. 또, 역(逆)으로 GUI가 상기 전환 수단으로 되고, 화면의 GUI의 전환에 맞추어, 상기 제어 패턴이 전환되어도 좋다

[발명의 효과]

이상과 같이, 본 발명에 의하면, 입력 장치에의 손 흔들림 입력이 있던 경우에, 그 출력 신호의 보정을 행할 수 있고, 또한 유저에게 위상 지연을 느끼게 하지 않는다.

도 1은 본 발명의 1실시형태에 따른 제어 시스템을 도시하는 도면,

도 2는 입력 장치를 도시하는 사시도,

도 3은 입력 장치의 내부 구성을 모식적으로 도시하는 도면,

도 4는 입력 장치의 전기적인 구성을 도시하는 블록도,

도 5는 표시 장치에 표시되는 화면예를 도시하는 도면,

도 6은 유저가 입력 장치를 쥔 모습을 도시하는 도면,

도 7은 입력 장치를 움직이게 하는 방법 및 이것에 의한 화면 상의 포인터의 움직임의 전형적인 예를 설명하기 위한 도면,

도 8은 센서 유닛을 도시하는 사시도,

도 9는 유저의 손 흔들림에 의한 입력 장치의 케이싱의 진동에 따른 포인터의 움직임을 억제하는 기능을 실현하기 위한, 입력 장치의 구성을 도시하는 블록도,

도 10은 본 발명의 1실시형태에 따른 제어 시스템의 동작을 도시하는 플로차트,

도 11은 손 흔들림 주파수의 범위에 있는 대표적인 주파수에서의 필터의 특성(속도 프로파일)예를 도시하는 그래프,

도 12는 도 11에 도시한 보정전 속도값 a∼d에 각각 대응하는, 필터의 주파수 특성예를 도시하는 그래프,

도 13은 도 11에 도시하는 속도 프로파일의 다른 실시형태를 각각 도시하는 그래프,

도 14는 도 10에 도시한 동작과는 다른 실시형태에 따른 제어 시스템의 동작을 도시하는 플로차트,

도 15는 도 14에 도시한 실시형태에서 이용되는 필터의 특성인 속도 프로파 일을 도시하는 그래프,

도 16은 도 15의 (b)에 도시한 각 속도 프로파일 a∼e에 대응하는, 게인의 주파수 특성을 각각 도시하는 그래프,

도 17은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 제어 시스템의 동작을 도시하는 플로차트,

도 18은 도 10, 도 14 및 도 17에서 도시한 스텝 103, 스텝 203 및 스텝 303에서의 속도값의 산출 방법의 1실시형태에 따른 동작을 도시하는 플로차트,

도 19는 도 18의 속도값 산출 방법의 기본적인 사고 방식을 설명하기 위한 도면,

도 20은 가속도 센서 유닛에의 중력의 영향을 설명하기 위한 도면,

도 21은 가속도 센서 유닛에의 중력의 영향을 설명하기 위한 다른 도면,

도 22는 도 18에서 도시한 회전 반경의 산출 방법에 대한 다른 실시형태에 따른 동작을 도시하는 플로차트,

도 23은 제어 장치가 주요한 연산을 행하는 경우의, 도 10에 대응하는 제어 시스템의 동작을 도시하는 플로차트,

도 24는 각각 다른 게인의 주파수 특성을 도시하는 그래프,

도 25는 또 다른 실시형태에 따른 필터의 특성으로서의 속도 프로파일을 도시하는 그래프,

도 26은 입력 장치의 다른 실시형태로서, 문자 입력 등에 적합한 펜형 입력 장치를 도시하는 도면,

도 27은 본 발명자가, 일반적인 문자 입력 소프트를 사용해서 컴퓨터에 문자를 입력하고, 화면 상에 표시시킨 예를 도시하는 도면.

[부호의 설명]

1, 91: 입력 장치, 2: 포인터, 3: 화면, 4: 아이콘, 10, 90: 케이싱, 15: 각속도 센서 유닛, 16: 가속도 센서 유닛, 17: 센서 유닛, 18: 메인 기판, 19: 입력 장치의 MPU, 21: 송수신기, 26: 메모리, 27: 필터, 28: 제어부, 29: 속도 산출부, 35: 제어 장치의 MPU, 37: ROM, 38: 송수신기, 100: 제어 시스템, 151: 제1 각속도 센서, 151: 제1 각속도 센서, 152: 제2 각속도 센서, 161: 제1 가속도 센서, 162: 제2 가속도 센서.

이하, 본 발명의 실시형태를 도면을 참조하면서 설명한다.

도 1은, 본 발명의 1실시형태에 따른 제어 시스템을 도시하는 도면이다. 제어 시스템(100)은, 표시 장치(5), 제어 장치(40) 및 입력 장치(1)를 포함한다.

도 2는, 입력 장치(1)를 도시하는 사시도이다. 입력 장치(1)는, 유저가 잡을 수 있을 정도의 크기로 되어 있다. 입력 장치(1)는, 케이싱(10), 케이싱(10)의 상부에 설치된 예를 들면 2개의 버튼(11, 12), 회전식 휠 버튼(13) 등의 조작부를 갖추고 있다. 케이싱(10)의 상부의 중앙 근처에 설치된 버튼(11)은, 예를 들면 PC에서 이용되는 입력 디바이스로서의 마우스의 왼쪽 버튼의 기능을 가지고, 버튼(11)에 인접하는 버튼(12)은 오른쪽 버튼의 기능을 가진다.

예를 들면, 버튼(11)을 길게 눌러서 입력 장치(1)를 이동시키는 것에 의해「 드래그 앤드 드롭」, 버튼(11)의 더블 클릭에 의해 파일을 여는 조작, 휠 버튼(13)에 의해 화면(3)의 스크롤 조작이 행해지도록 해도 좋다. 버튼(11, 12), 휠 버튼(13)의 배치, 발행되는 커맨드의 내용 등은, 적당히 변경가능하다.

도 3은, 입력 장치(1)의 내부 구성을 모식적으로 도시하는 도면이다. 도 4는, 입력 장치(1)의 전기적인 구성을 도시하는 블록도이다.

입력 장치(1)는, 센서 유닛(17), 제어 유닛(30), 배터리(14)를 갖추고 있다.

도 8은, 센서 유닛(17)을 도시하는 사시도이다. 센서 유닛(17)은, 서로 다른 각도, 예를 들면 직교하는 2축(X축 및 Y축)을 따른 가속도를 검출하는 가속도 센서 유닛(16)을 가진다. 즉, 가속도 센서 유닛(16)은, 제1 가속도 센서(161) 및 제2 가속도 센서(162)의 2개의 센서를 포함한다. 또, 센서 유닛(17)은, 그 직교하는 2축 둘레의 각가속도를 검출하는 각속도 센서 유닛(15)을 가진다. 즉, 각속도 센서 유닛(15)은, 제1 각속도 센서(151) 및 제2 각속도 센서(152)의 2개의 센서를 포함한다. 이들 가속도 센서 유닛(16) 및 각속도 센서 유닛(15)은 패키징되고, 회로 기판(25) 상에 탑재되어 있다.

제1, 제2 각속도 센서(151, 152)로서는, 각속도에 비례한 코리올리힘을 검출하는 진동형 자이로 센서가 이용된다. 제1, 제2 가속도 센서(161, 162)로서는, 피에조 저항형, 압전형, 정전 용량형 등, 어떠한 타입의 센서이더라도 좋다.

도 2 및 도 3의 설명에서는, 편의상, 케이싱(10)의 긴쪽(長手) 방향을 Z'방향이라고 하고, 케이싱(10)의 두께 방향을 X'방향이라고 하며, 케이싱(10)의 폭방향을 Y'방향이라고 한다. 이 경우, 상기 센서 유닛(17)은, 회로 기판(25)의, 가속 도 센서 유닛(16) 및 각속도 센서 유닛(15)을 탑재하는 면이 X'-Y'평면과 실질적으로 평행하게 되도록, 케이싱(10)에 내장되고, 상기한 바와 같이, 양(兩)센서 유닛(16, 15)은 X축 및 Y축의 2축에 관한 물리량을 검출한다. X'축 및 Y'축을 포함하는 평면이 가속도 검출면, 다시 말해 회로 기판(25)의 주면(主面)과 실질적으로 평행한 면이다.

이후에서는, 입력 디바이스(1)와 함께 움직이는 좌표계, 다시 말해 입력 디바이스(1)에 고정된 좌표계를 X'축, Y'축, Z'축으로 나타낸다. 한편, 지구상에서 정지(靜止)한 좌표계, 다시 말해 관성 좌표계를 X축, Y축, Z축으로 나타낸다. 또, 이후의 설명에서는, 입력 장치(1)의 움직임에 관하여, X'축 둘레의 회전 방향을 피치 방향, Y'축 둘레의 회전 방향을 요 방향이라고 하고, Z'축(롤축) 방향 둘레의 회전 방향을 롤 방향이라고 하는 경우도 있다.

제어 유닛(30)은, 메인 기판(18), 메인 기판(18) 상에 마운트된 MPU(19)(Micro Processing Unit)(혹은, CPU), 수정 발진기(20), 송수신기(21), 메인 기판(18) 상에 프린트된 안테나(22)를 포함한다.

MPU(19)는, 필요한 휘발성 및 불휘발성 메모리를 내장하고 있다. MPU(19)는, 센서 유닛(17)에 의한 검출 신호, 조작부에 의한 조작 신호 등을 입력하고, 이들 입력 신호에 따른 소정의 제어 신호를 생성하기 위해, 각종 연산 처리 등을 행한다.

송수신기(21)는, MPU(19)에서 생성된 제어 신호(입력 정보)를 RF 무선 신호로서, 안테나(22)를 거쳐서 제어 장치(40)에 송신한다. 또, 송수신기(21)는, 제어 장치(40)로부터 송신된 각종 신호를 수신하는 것도 가능하게 되어 있다.

수정 발진기(20)는, 클럭을 생성하고, 이것을 MPU(19)에 공급한다. 배터리(14)로서는, 건전지 또는 충전식 전지 등이 이용된다.

제어 장치(40)는 컴퓨터이며, MPU(35)(혹은, CPU), 표시 제어부(42), RAM(36), ROM(37), 비디오 RAM(41), 안테나(39) 및 송수신기(38) 등을 포함한다.

송수신기(38)는, 입력 장치(1)로부터 송신된 제어 신호를, 안테나(39)를 거쳐서 수신한다. 또, 송수신기(38)는, 입력 장치(1)에 각종 신호를 송신하는 것도 가능하게 되어 있다. MPU(35)는, 그 제어 신호를 해석하고, 각종 연산 처리를 행한다. 표시 제어부(42)는, MPU(35)의 제어에 따라서, 주로 표시 장치(5)의 화면(3) 상에 표시하기 위한 화면 데이터를 생성한다. 비디오 RAM(41)은, 표시 제어부(42)의 작업 영역으로 되며, 생성된 화면 데이터를 일시적으로 저장(格納)한다.

제어 장치(40)는, 입력 장치(1) 전용의 기기이더라도 좋지만, PC 등이더라도 좋다. 제어 장치(40)는, PC에 한정되지 않고, 표시 장치(5)와 일체로 된 컴퓨터이더라도 좋고, 오디오/비주얼 기기, 프로젝터, 게임 기기, 또는 자동차 내비게이션 기기 등이더라도 좋다.

표시 장치(5)는, 예를 들면 액정 디스플레이, EL(Electro-Luminescence) 디스플레이 등을 들 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다. 혹은, 표시 장치(5)는, 텔레비전 방송 등을 수신할 수 있는 디스플레이와 일체로 된 장치이더라도 좋다.

도 5는, 표시 장치(5)에 표시되는 화면(3)예를 도시하는 도면이다. 화면(3) 상에는, 아이콘(4)이나 포인터(2) 등이 표시되어 있다. 아이콘이라 함은, 컴퓨터 상의 프로그램 기능, 실행 커맨드, 또는 파일의 내용 등이 화면(3) 상에서 화상화 된 것이다. 또한, 화면(3) 상의 수평 방향을 X축 방향으로 하고, 수직 방향을 Y축 방향으로 한다.

도 6은, 유저가 입력 장치(1)를 쥔 모습을 도시하는 도면이다. 도 6에 도시하는 바와 같이, 입력 장치(1)는, 상기 버튼(11, 12, 13) 외에, 예를 들면 텔레비전 등을 조작하는 리모트 컨트롤러에 설치되는 바와 같은 각종 조작 버튼이나 전원 스위치 등의 조작부를 갖추고 있어도 좋다. 이와 같이 유저가 입력 장치(1)를 쥔 상태에서, 입력 장치(1)를 공중에서 이동시키거나, 혹은 조작부를 조작하는 것에 의해, 그 입력 정보가 제어 장치(40)에 출력되고, 제어 장치(40)에 의해 포인터가 제어된다.

다음에, 입력 장치(1)를 움직이게 하는 방법 및 이것에 의한 화면(3) 상의 포인터(2)의 움직임의 전형적인 예를 설명한다. 도 7은 그 설명도이다.

도 7의 (a), (b)에 도시하는 바와 같이, 유저가 입력 장치(1)를 쥔 상태에서, 입력 장치(1)의 버튼(11, 12)이 배치되어 있는 측을 표시 장치(5) 측으로 향하게 한다. 유저는, 엄지 손가락을 위로 하고 새끼 손가락을 아래로 한 상태, 이른바 악수하는 상태로 입력 장치(1)를 쥔다. 이 상태에서, 센서 유닛(17)의 회로 기판(25)(도 8 참조)은, 표시 장치(5)의 화면(3)에 대해서 평행에 가깝게 되며, 센서 유닛(17)의 검출축인 2축이, 화면(3) 상의 수평축(X축) 및 수직축(Y축)에 대응하게 된다. 이하, 이와 같은 도 7의 (a), (b)에 도시하는 입력 장치(1)의 자세를 기본 자세라고 한다.

도 7의 (a)에 도시하는 바와 같이, 기본 자세의 상태에서, 유저가 손목이나 팔을 상하 방향, 다시 말해 피치 방향으로 흔든다. 이 때, 제2 가속도 센서(162)는, 피치 방향의 가속도를 검출하고, 제1 각속도 센서(151)는, X'축 둘레의 각속도를 검출한다. 이들 검출값에 의거해서, 제어 장치(40)는, 포인터(2)가 Y축 방향으로 이동하도록 그 포인터(2)의 표시를 제어한다.

한편, 도 7의 (b)에 도시하는 바와 같이, 기본 자세의 상태에서, 유저가 손목이나 팔을 좌우 방향, 다시 말해 요 방향으로 흔든다. 이 때, 제1 가속도 센서(161)는, 요 방향의 가속도(제1 가속도)를 검출하고, 제2 각속도 센서(152)는, Y'축 둘레의 각속도를 검출한다. 이들 검출값에 의거해서, 제어 장치(40)는, 포인터(2)가 X축 방향으로 이동하도록 그 포인터(2)의 표시를 제어한다.

나중에 자세하게 기술하겠지만, 1실시형태에서는, 입력 장치(1)의 MPU(19)가, 내부의 불휘발성 메모리에 저장된 프로그램에 따라서, 센서 유닛(17)에서 검출된 각 검출값에 의거하여 요 및 피치 방향의 속도값을 산출한다. 이 경우, 주로 입력 장치(1)의 MPU(19)가, 이동 신호 출력 수단으로서 기능한다. 여기서, 포인터(2)의 이동 제어를 위해서는, 예를 들면 가속도 센서 유닛(16)이 검출하는 2축 가속도값의 적분값(속도)의 디멘전이 이용된다. 그리고, 이 속도의 디멘전의 입력 정보가 제어 장치(40)에 보내진다.

다른 실시형태에서는, 입력 장치(1)는, 센서 유닛(17)에서 검출된 물리량이 입력 정보로서 제어 장치(40)에 보내진다. 이 경우, 제어 장치(40)의 MPU(35)는, ROM(37)에 저장된 프로그램에 따라서, 수신한 입력 정보에 의거하여 요 및 피치 방 향의 속도값을 산출하고, 이 속도값에 따라서 포인터(2 )를 이동시키도록 표시한다(도 23 참조).

제어 장치(40)는, 단위 시간당 X축 방향 또는 요 방향의 변위를, 화면(3) 상의 X축 상에서의 포인터(2)의 변위량으로 변환하고, 단위 시간당 Y축 방향 또는 피치 방향의 변위를, 화면(3) 상의 Y축 상에서의 포인터(2)의 변위량으로 변환하는 것에 의해, 포인터(2)를 이동시킨다. 전형적으로는, 제어 장치(40)의 MPU(19)는, 소정의 클럭 수마다 공급되어 오는 속도값에 대해서, (n-1)회째에 공급된 속도값에, n회째에 공급된 속도값을 가산한다. 이것에 의해, 해당 n회째에 공급된 속도값이, 포인터(2)의 변위량에 상당하고, 포인터(2)의 화면(3) 상의 좌표 정보가 생성된다. 이 경우, 주로 제어 장치(40)의 MPU(19)가, 좌표 정보 생성 수단으로서 기능한다.

본 실시형태에 따른 제어 시스템(100)은, 유저의 손 흔들림에 의한 입력 장치(1)의 케이싱(10)의 진동에 따른 포인터의 움직임을 억제하기 위해, 상기와 같이 산출된 속도의 출력값중 소정의 주파수 범위의 신호의 출력값을, 소정의 게인으로 감쇠시키는 기능을 가진다. 전형적으로는, 입력 장치(1)가 그 기능을 가진다.

도 9는, 그 기능을 실현하는 입력 장치(1)의 구성을 도시하는 블록도이다. 입력 장치(1)는, 속도 산출부(29), 필터(27), 제어부(28) 및 메모리(26)를 갖춘다.

속도 산출부(29)는, 센서 유닛(17)으로부터 출력된 물리량, 예를 들면 가속도 센서 유닛(16)으로부터 출력된 X'축 및 Y'축 방향의 가속도값에 의거해서, 케이싱(10)의 속도값을 X'축 및 Y'축 방향으로 각각 산출한다.

필터(27)는, 속도 산출부(29)에서 산출된 속도값중, 상기 소정의 주파수 범위의 신호의 속도값을, 소정의 게인으로 감쇠시킨다. 소정의 주파수 범위라 함은, 손 흔들림에 상당하는 주파수의 범위이다. 그 주파수 범위는, 전형적으로는 1∼20㎐이지만, 이 범위에 한정되지 않는다. 이하, 소정의 주파수를 손 흔들림 주파수라고 한다. 필터(27)는, 디지털 필터로 구성된다.

제어부(28)는, 속도 산출부(29) 및 필터(27)에서의 데이터의 처리를 제어한다. 메모리(26)는, 제어부(28)의 처리시에 이용되는 기억 영역이다.

속도 산출부(29), 필터(27), 제어부(28) 및 메모리(26)는, 예를 들면 MPU(19)가 가지는 기능이다. 이들 기능은, DSP(Digital Signal Processor), FPGA(Field Programmable Gate Array) 등에 의해 실현되어도 좋다. 메모리(26)는, MPU에 내장되어도 좋고, 별도이더라도 좋다. 메모리(26)는, RAM이나 ROM이다.

다음에, 이상과 같이 구성된 제어 시스템의 동작을 설명한다. 도 10은, 그 동작을 도시하는 플로차트이다.

입력 장치(1)에 전원이 투입된다. 예를 들면, 유저가 입력 장치(1) 또는 제어 장치(40)에 설치된 전원 스위치 등을 넣는 것에 의해, 입력 장치(1)에 전원이 투입된다. 전원이 투입되면, MPU(19)는, 각속도 센서 유닛(15)으로부터 출력되는 2축의 각속도 신호(제2 각속도값 ω_x, 제1 각속도값 ω_y)를, 소정의 클럭마다 취득한다(스텝 101). 또, MPU(19)는, 가속도 센서 유닛(16)으로부터 출력되는 2축의 가속도 신호(제1 가속도값 a_x, 제2 가속도값 a_y)를, 소정의 클럭마다 취득한다. 이 가속도 신호는, 전원이 투입된 시점에서의 입력 장치(1)의 자세(이하, 초기 자세라고 한다)에 대응하는 신호이다. 도 10에 도시하는 바와 같이 각속도 신호의 취득 후, 가속도 신호가 취득되고 있지만, MPU(19)는, 전형적으로는, 스텝 101, 스텝 102에 대해서는 동기해서 실행한다. 혹은, 가속도 신호의 취득 후, 각속도 신호가 취득되어도 좋다. 이와 같이 각속도 신호 및 가속도 신호의 취득 순서를 불문하는 것은, 도 14, 도 17, 도 18, 도 22, 도 23에 대해서도 마찬가지이다.

초기 자세는, 상기 기본 자세로 되는 것도 생각된다. 그러나, X축 방향으로 중력 가속도의 모든 양이 검출되는 자세, 즉 제1 가속도 센서(161)의 출력이 중력 가속도분의 가속도값을 검출하고, 제2 가속도 센서(162)의 출력이 0인 경우도 있다. 그 밖에, 입력 장치(1)가 롤 방향으로 기울어져 있는 것도 생각된다. 본 실시형태에 따른 제어 시스템(100)은, 나중에 도 18∼도 22에서 설명하는 방법에 의해서, 가속도 센서 유닛(16)에 작용하는 중력 가속도의 영향을 제거하고 있다.

속도 산출부(29)는, 가속도값(a_x, a_y)에 의거해서, 적분 연산에 의해 속도값(V_x, V_y)을 산출한다(스텝 103). 이 속도 산출부(29)에 의한 속도값의 산출에 대한 상세는 후술한다.

산출된 속도값(V_x, V_y)이 필터(27)에 입력된다. 도 11은, 손 흔들림 주파수의 범위에 있는 대표적인 주파수(예를 들면, 15㎐)에서의 필터(27)의 특성(이하, 속도 프로파일이라고 한다)예를 도시하는 그래프이다. 그래프의 횡축(橫軸)은, 필터(27)에 의한 보정전의 입력 장치(1)의 속도값(이하, 보정전 속도값이라고 한다) 을 나타내고, 종축(縱軸)은, 필터(27)에 의한 보정후의 입력 장치(1)의 속도값(이하, 보정후 속도값이라고 한다)을 나타낸다. 각각의 속도값은, 8비트(±128)의 절대값으로 나타내고 있다.

그래프중의 파선은, 필터(27)의 게인이 1인 상태를 나타내고 있으며, 즉 필터(27)에 의한 감쇠 기능이 작용하고 있지 않은 상태를 나타내고 있다. 실제로 1미만의 게인이 가해질 때의 선을, 이후, 보정선 A라고 부른다. 파선의 값을 분모로 하고, 보정선 A의 값을 분자로 한 값이, 게인으로 된다.

보정전 속도값에 대해서, 제1 임계값(제5 임계값) Th1, 제2 임계값(제4 임계값) Th2 및, 제3 임계값 Th3이 설정되어 있다. 이 예에서는,

보정전 속도값 90∼95정도가 제1 임계값 Th1(이하, 간단히 Th1이라고 한다),

보정전 속도값 70정도가 제2 임계값 Th2(이하, 간단히 Th2라고 한다),

보정전 속도값 1∼3정도가 제3 임계값 Th3(이하, 간단히 Th3이라고 한다)으로 설정되어 있다. 이들 임계값 Th1∼Th3은, 적당히 변경가능하다.

또, 이 예에서의 필터(27)의 게인은, 이하와 같이 설정되어 있다.

보정전 속도값 0부터 Th3까지 및, Th1 이상에 대해서는, 게인은 1로 설정되어 있다. 즉, 이 범위에서는, 보정전 속도값과 보정후 속도값이 같게 된다.

Th3부터 Th2까지는, 보정전 속도값이 증가함에 따라서 게인이 서서히 줄어들도록(감소하도록) 설정되어 있다.

Th2부터 Th1까지는, 보정전 속도값이 증가함에 따라서 게인이 서서히 증가하도록 설정되어 있다.

도 12의 (a)∼도 12의 (d)는, 도 11에 도시한 보정전 속도값 a∼d에 각각 대응하는, 필터(27)의 주파수 특성예를 도시하는 그래프이다. 도 12의 (a)∼도 12의 (d)로부터, 보정전 속도값이 증가함에 따라서, 게인이 줄어들도록 설정되어 있다는 것을 알 수 있다. 이와 같이, 게인은 주파수 특성이 있으므로, 상기한 바와 같이 도 11에 도시한 그래프는, 어떤 대표적인 주파수(같은 주파수)에서의 속도 프로파일이다. 따라서, 예를 들면 주파수마다 다른 속도 프로파일의 보정선 A(예를 들면, 임계값 Th1, Th2 등은 같고, 게인이 다른 보정선)가 설정된다.

이와 같이 제어부(28)는, 입력 장치(1)의 속도값에 의거해서, 필터(27)의 게인을 제어한다. 필터(27)의 게인의 주파수 특성은, 필터(27)의 설계시에 있어서, 이동 평균에 의한, 샘플링 주기, 탭 수 및 각 속도값의 게인값 등이 적당히 설정되는 것에 의해 설정된다.

도 10의 플로차트로 되돌아간다. 스텝 103 후에, MPU(19)는, 속도값(V_x, V_y)의 절대값 (|V_x|, |V_y|)이 Th1 이하, 또는 Th3 이상인지 여부를 판정한다(스텝 104). 스텝 104에서는, MPU(19)는, |V_x| 및 |V_y|가 각각 독립해서 Th1 이하인지 여부를 판정하면 좋다.

그러나 이것에 한정되지 않고, 예를 들면 속도값(|V_x|, |V_y|)의 벡터 합성값([V_x ²+V_y ²]^1/2)이 Th1 이하, 또는 Th3 이상인지 여부가 판정되어도 좋다. 혹은, |V_x|와 |V_y|중 큰 쪽이 속도값의 대표값으로 되고, 그 대표값이 Th1 이하, 또는 Th3 이상인지 여부가 판정되어도 좋다. 이것에 의해, MPU(19)의 계산량이 줄어들고, 소비 전력이 줄어든다.

스텝 104의 조건이 만족되지 않는 경우, MPU(19)의 제어부(28)는, 도 11의 속도 프로파일에 의해, 게인을 1로 해서 속도값을 출력한다. 다시 말해, MPU(19)는, 속도 산출부(29)로부터 출력된 속도값(V_x, V_y)=(V_x', V_y')으로 하고(스텝 105), 송수신기(21)에 의해 그 속도값(V_x', V_y')을 제어 장치(40)에 송신한다(스텝 106).

제어 장치(40)의 MPU(35)는, 입력 정보인 속도값(V_x', V_y')을 송수신기(38)에 의해 수신한다(스텝 109). MPU(35)는, 하기의 식 (5), 식 (6)에 나타내는, 속도값 V_x, V_y에 따른, 포인터(2)의 좌표값 X, Y를 생성하고(스텝 110), 화면(3) 상의 포인터(2)가 이동하도록 표시를 제어한다(스텝 111).

한편, 스텝 104의 조건이 만족되는 경우, 제어부(28)는, 도 11에 도시하는 바와 같이, 속도 산출부(29)로부터 출력된 속도값의 절대값 (|V_x|, |V_y|)에 맞춘{대응한} 필터(27)의 게인을 설정한다(스텝 106). 필터(27)는, 설정된 게인으로 절대값 (|V_x|, |V_y|)를 감쇠시켜서 (V_x', V_y')를 출력하고(스텝 107), MPU(19)는, 이것을 제어 장치(40)에 송신한다(스텝 108).

이상과 같이, 본 실시형태에서는, 케이싱(10)의 움직임에 따른 신호에 의거 해서 게인이 제어되는 것에 의해, 예를 들면 손 흔들림의 크기(진폭이나 빠르기)에 따라서 게인이 가변으로 제어되게 된다. 이것에 의해, 유저에게 위상 지연을 느끼게 하지 않는 바와 같은 포인터의 움직임을 실현할 수가 있다.

유저에 따라서 손 흔들림의 크기에는 차가 있으며, 손 흔들림이 큰 유저의 손 흔들림을 충분히 억제할 수 있도록 게인을 결정해 버리면, 손 흔들림이 작은 유저중에는 위상 지연에 위화감을 느끼는 자가 나온다. 손 흔들림의 크기에 의거해서, 손 흔들림이 클 때는 게인을 작게, 손 흔들림이 작을 때는 게인을 크게 함으로써, 손 흔들림이 신경쓰이지 않는 범위에서, 위상 지연을 최소로 하는 설정이 가능하게 된다.

특히, 케이싱(10)의 움직임에 따른 신호로서, 예를 들면 속도값에 따라서 동적으로 손 흔들림 주파수 범위의 속도값이 필터(27)에 의해 감쇠되므로, 케이싱(10)에 손 흔들림 등의 진동이 발생해도, 유저는 화면(3) 상에서의 포인터(2)의 정밀한 포인팅 조작이 가능하게 된다.

속도값이 비교적 큰 경우, 유저는 화면(3) 상의 어떤 위치로부터 비교적 먼 다른 위치까지 포인터(2)를 움직이게 하고 있는 도중이다. 이와 같은 경우에는, 화면(3) 상의 특정 위치 등을 겨냥해서 조작하는 경우와 달리, 손 흔들림은 그다지 신경쓰이지 않고, 오히려 위상 지연에 의한 추종성 쪽이 중시된다. 한편, 속도값이 비교적 작은 경우는, 예를 들면 화면 상의 특정 아이콘(4)을 겨냥해서 조작하는 바와 같은 경우이며, 추종성보다도 손 흔들림의 억제 쪽이 중시된다. 이와 같이, 속도와 손 흔들림 허용량에는 상관이 있으므로, 속도값의 감시에 의해 유저의 조작 감이 향상된다.

구체적으로는, 속도값이 Th1보다 큰 경우, 유저는 화면(3) 상의 어떤 위치로부터 비교적 먼 다른 위치까지 포인터(2)를 움직이게 하고 있는 도중이다. 이 경우, 필터(27)가 기능하면, 유저에게 있어서 위상 지연에 의해 위화감을 느끼는 경우가 있으므로, 게인이 1로 설정된다. 이것에 의해, 유저에게 위상 지연을 느끼게 하지 않는다.

또, 속도값이 Th3보다 작은 경우, 다시 말해 속도값이 극히 작은 경우, 유저는 입력 장치(1)를 거의 정지시키고 있을 때, 입력 장치(1)를 정지시키고 있는 상태로부터 움직이게 하기 시작한 순간, 또는 움직이게 하고 있던 입력 장치(1)를 정지시키는 순간이다. 따라서, 이 경우도, 위상 지연의 발생을 방지하기 위해, 게인이 1로 설정된다. 특히, 유저가 입력 장치(1)를 정지시키고 있는 상태로부터 움직이게 하기 시작한 순간에는, 유저는 위상 지연에 의한 위화감을 느끼기 쉬워지는 경향에 있다.

또, 제어부(28)는, 도 11에 도시한 바와 같이, 속도값이 Th3을 초과해서 Th2에 도달할 때까지의 동안에는 게인이 서서히 줄어들도록, 또한 Th2를 초과해서 Th1에 도달할 때까지의 동안에는 게인이 서서히 증가하도록 게인을 제어한다. 손 흔들림이 일어나는 Th1 이하의 속도 범위 내에서, 속도값이 Th3을 초과해서 Th2에 도달할 때까지는, 속도값이 증가할수록 손 흔들림량이 많아진다고 생각된다. 따라서, 이 범위에서는, 속도값이 증가할수록 게인이 서서히 줄어드는 것에 의해, 유저의 위화감을 없앨 수 있다. 또, Th2를 초과해서 속도값이 증가할수록, 손 흔들림 량이 적어진다고 생각된다. 따라서, 속도값이 Th2를 초과해서 Th1에 도달할 때까지는, 게인이 서서히 증가함으로써, 유저의 위화감을 없앨 수가 있다.

도 13의 (a)∼(d)는, 도 11에 도시하는 속도 프로파일의 다른 실시형태를 도시하는 그래프이다.

도 13의 (a)는, Th3이 없고, Th2 및 Th1이 설정되어 있는 예를 도시한다. 도 13의 (b)는, Th3 및 Th2가 없고, Th1이 설정되어 있는 예를 도시한다. 도 13의 (c)는, Th3 및 Th1이 설정되고, Th2가 없는 예를 도시한다. 이 경우도, 도 13의 (a)∼도 13의 (c)의 필터(27)의 각각에 대해서, 도 13에서 설명한 바와 같이, 주파수마다 다른 속도 프로파일을 가진다.

혹은, 도시하지 않지만, 임계값을 4개 이상으로 해서, 그것이 직선으로 연결된 보정선을 가지는 속도 프로파일이 설정되어도 좋다.

도 14는, 도 10에 도시한 동작과는 다른 실시형태에 따른 제어 시스템의 동작을 도시하는 플로차트이다.

스텝 201∼스텝 203은, 도 10의 스텝 101∼스텝 103과 마찬가지 처리이다.

스텝 204에서는, MPU(19)는, 스텝 203에서 얻어진 속도값(V_x, V_y)을 미분 연산함으로써, 각각 X'축 및 Y'축 방향의 가속도값(a_xi, a_yi)을 출력한다.

스텝 205∼스텝 207은, 스텝 104∼스텝 106과 마찬가지 처리이다.

도 15의 (a)는, 이 실시형태에서 이용되는 필터(27)의 특성인 속도 프로파일을 도시하는 그래프이다. 이 그래프도, 손 흔들림 주파수 범위에 있는 대표적인 주파수(예를 들면, 10㎐)에서의 프로파일이다. 이 필터(27)에서는, 상기 가속도값(a_xi, a_yi)의 절대값 (|a_xi|, |a_yi|)에 따라서, 프로파일이 가변으로 되어 있다. 가속도값이 클수록, 게인이 높고(1에 가깝고), 가속도가 작을수록 게인이 낮게 설정되어 있다.

혹은, 필터(27)의 속도 프로파일은, 도 15의 (b)와 같은 그래프이더라도 좋다. 도 15의 (b)에서는, 도 15의 (a)에 비해, 보정전 속도값이 0부터 Th2까지의 게인이 감소하는 비율이 낮게 되어 있으며, 또한 Th2부터 Th3까지의 게인이 증가하는 비율이 낮게 되어 있다.

도 16의 (a)∼도 16의 (e)는, 도 15의 (b)에 도시한 각속도 프로파일 a∼e에 대응하는, 게인의 주파수 특성을 각각 도시하는 그래프이다.

도 14의 설명으로 되돌아간다. 스텝 208에서는, MPU(19)의 제어부(28)는, 산출한 가속도값의 절대값 (|a_xi|, |a_yi|)에 따라서, 다시 말해 도 15의 (a) 또는 도 15의 (b)의 속도 프로파일에 의해, 필터(27)의 게인을 동적으로 제어한다. 이 게인의 제어는, 전형적으로는 가속도값에 대해서 연속적으로 행해진다. 즉, 그 가속도값에 의거하는 소정의 연산에 의해 게인이 제어된다.

그러나, 가속도값(또는, 가속도값의 소정의 범위)마다 대응하는 속도 프로파일의 정보가 미리 메모리(26) 등에 기억되어 있으며, MPU(19)가 가속도값에 따라서 그것을 동적으로 판독출력(讀出; read out)해도 좋다. 이 경우, 속도 프로파일의 수는, 2개 이상이면 좋다.

스텝 209∼스텝 213은, 스텝 107∼스텝 111과 마찬가지 처리이다.

이와 같이, 도 14에 도시하는 동작에서는, 속도값 및 가속도값의 양쪽에 의거해서 게인이 제어되므로, 유저의 조작감이 향상된다. 가속도값이 클수록 손 흔들림량은 적다고 생각된다. 다시 말해, 가속도값도 손 흔들림량과 상관이 있으므로, 가속도값의 감시에 의해 유저의 조작감이 향상된다.

도 17은, 또 다른 실시형태에 따른 제어 시스템의 동작을 도시하는 플로차트이다.

스텝 301∼스텝 304는, 도 14에 도시한 스텝 201∼스텝 204와 마찬가지 처리이다.

스텝 305에서는, MPU(19)는, 스텝 303에서 산출된 시간적으로 연속하는 소정 수의 속도값(샘플 속도값)(V_x, V_y)을 메모리(26)에 기억한다(스텝 305). 메모리(26)에 기억되는 속도값의 샘플 수는, 적당히 설정된다. 이 경우, 메모리(26)로서는, 전형적으로는 링버퍼나 FIFO(First In First Out)가 이용되지만, 이것에 한정되지 않는다.

MPU(19)는, 기억된 소정 수의 샘플 속도값이 모두 같은 부호인지 여부를 판정한다(부호 판정 수단)(스텝 306). 같은 부호인 경우, MPU(19)는, 스텝 308로 진행한다. 스텝 308, 스텝 312∼스텝 315는, 도 10에서 도시한 스텝 105, 스텝 108∼스텝 111과 마찬가지 처리이다. 다시 말해, 샘플 속도값이 모두 같은 부호인 경우는, 그 복수의 속도값의 샘플링 기간중에는, 속도의 방향이 바뀌고 있지 않다. 따라서, 이 경우, 유저는 화면 상의 어떤 위치로부터 비교적 먼 다른 위치까지 포인터를 움직이게 하고 있는 도중이라고 생각된다. 이 경우, 필터(27)가 기능하면, 유저에게 있어서는 위상 지연에 의해 위화감을 느끼는 경우가 있으므로, 속도값을 감쇠시키기 위한 기능이 정지시켜지거나, 약화시켜지면 좋다.

메모리(26)에 기억된 소정 수의 샘플 속도값중, 하나 이상의 다른 부호의 샘플 속도값이 있는 경우, MPU(19)는, 스텝 307 이후의 처리로 진행한다. 스텝 307, 스텝 309∼스텝 311은, 도 14에서 도시한 스텝 205, 스텝 207∼스텝 209와 마찬가지 처리이다. 다시 말해, 하나 이상의 다른 부호의 샘플 속도값이 기억되어 있는 경우, 그 복수의 속도값의 샘플링 기간중에, 속도의 방향이 바뀌고 있으므로, 손 흔들림이 일어나고 있다고 생각된다. 따라서, 스텝 307 이후의 처리가 실행됨으로써, 손 흔들림에 의한 영향을 제거할 수가 있다.

도 17에 도시한 동작에서는, 도 14에 도시한 동작과 마찬가지로, 스텝 304에서 가속도값(a_xi, a_yi)이 산출되고, 스텝 310에서 그 절대값 (|a_xi|, |a_yi|)에 따라서 게인이 제어되었다. 그러나, 도 17에 도시한 동작에서, 도 10에 도시한 동작과 마찬가지로, 가속도값이 산출되지 않는 바와 같은 처리이더라도 좋다. 즉, 스텝 304 및 스텝 308이 없는 처리이다.

다음에, 도 10, 도 14 및 도 17에서 도시한 스텝 103, 스텝 203 및 스텝 303에서의 속도값(V_x, V_y)의 산출 방법에 대해서 설명한다. 도 18은, 그 입력 장치(1)의 동작을 도시하는 플로차트이다. 도 19는, 이 속도값의 산출 방법의 기본적인 사고 방식을 설명하기 위한 도면이다.

도 19에서는, 입력 장치(1)를 예를 들면 좌우 방향(요 방향)으로 흔들어서 조작하는 유저를 위에서 본 도면이다. 도 19에 도시하는 바와 같이, 유저가 자연스럽게 입력 장치(1)를 조작하는 경우, 손목(혹은, 손가락)의 회전, 팔꿈치의 회전 및 어깻 죽지의 회전중 적어도 하나에 의해서 조작한다. 따라서, 입력 장치(1)의 움직임과, 이 손목(혹은, 손가락), 팔꿈치 및 어깻 죽지의 회전을 비교하면, 이하에 나타내는 1과 2의 관계가 있다는 것을 알 수 있다.

1. 입력 장치(1)의 Y'축 주위(周)의 각속도값 ω_y는, 어깨의 회전에 의한 각속도, 팔꿈치의 회전에 의한 각속도 및, 손가락(혹은, 손목)의 회전 등에 의한 각속도의 합성값이다.

2. 입력 장치(1)의 요 방향의 속도값 V_x는, 어깨, 팔꿈치 및 손가락 등의 각속도에, 어깨와 입력 장치(1)와의 거리, 팔꿈치와 입력 장치(1)와의 거리 및, 손가락과 입력 장치(1)와의 거리 등을 각각 곱한 값의 합성값이다.

여기서, 미소(微小) 시간에서의 입력 장치(1)의 회전 운동에 대해서, 입력 장치(1)는, Y'축과 평행하며, 시간마다 위치가 변화하는 중심축을 중심으로 회전하고 있다고 생각할 수 있다. 이 시간마다 위치가 변화하는 중심축과, 입력 장치(1)와의 거리를, Y'축 주위의 회전 반경 R_y(t)로 하면, 입력 장치(1)의 속도값 V_x와, 각속도값 ω_y와의 관계는, 이하의 식 (3)으로 나타내어진다. 즉, 요 방향의 속도값 V_x는, Y'축 주위의 각속도값 ω_y에, 중심축과 입력 장치(1)와의 거리 R_y(t)를 곱한 값으로 된다.

식 (3)에 나타내는 바와 같이, 입력 장치(1)의 속도값과, 각속도값과의 관계는, 비례 정수를 R(t)로 한 비례 관계, 다시말해 상관 관계에 있다.

상기 식 (3)을 변형해서 식 (4)를 얻는다.

식 (4)의 우변은, 속도의 디멘전이다. 이 식 (4)의 우변에 나타내어져 있는 속도값과 각속도값이 각각 미분되고, 가속도, 혹은 가속도의 시간 변화율의 디멘전으로 되어도 상관 관계는 소실되지 않는다. 마찬가지로, 속도값과 각속도값이 각각 적분되고, 변위의 디멘전으로 되어도 상관 관계는 소실되지 않는다.

따라서, 식 (4)의 우변에 나타내어져 있는 속도 및 각속도를 각각 변위, 가속도, 가속도의 시간 변화율의 디멘전으로서, 이하의 식 (5), 식 (6), 식 (7)이 얻어진다.

상기 식 (4), 식 (5), 식 (6), 식 (7)중, 예를 들면 식 (6)에 주목하면, 가 속도값 a_x와, 각속도값 Δω_y가 기지(旣知)이면, 회전 반경 R_y(t)가 구해진다는 것을 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 제1 가속도 센서(161)는, 요 방향의 가속도값 a_x를 검출하고, 제1 각속도 센서(151)는, Y'축 주위의 각속도값 ω_y를 검출한다. 따라서, Y'축 주위의 각속도값 ω_y가 미분되고, Y'축 주위의 각가속도값 Δω_y가 산출되면, Y'축 주위의 회전 반경 R_y(t)가 구해진다.

Y'축 주위의 회전 반경 R_y(t)가 기지이면, 이 회전 반경 R_y(t)에, 제1 각속도 센서(151)에 의해서 검출된 Y'축 주위의 각속도값 ω_y를 곱함으로써, 입력 장치(1)의 X'축 방향의 속도값 V_x가 구해진다(식 (3) 참조). 즉, 유저의 회전의 조작량 그 자체가 X'축 방향의 선속도값으로 변환되고, 유저의 직감에 합치한 속도값으로 된다.

이 속도값의 산출 방법에 대해서는, 유저가 입력 장치(1)를 상하 방향(피치 방향)으로 흔들어서 조작하는 경우에도 적용할 수가 있다.

도 18에서는, 식 (7)이 이용되는 예에 대해서 설명한다. 도 18을 참조해서, 입력 장치(1)의 MPU(19)는, 취득한 가속도값(a_x, a_y)의 미분 필터 등에 의해 미분 연산을 행한다. 이것에 의해, 가속도의 시간 변화율(Δa_x, Δa_y)이 산출된다(스텝 401). 마찬가지로, MPU(19)는, 취득한 각가속도값(ω_x, ω_y)의 2계(2階)의 미분 연 산을 행함으로써, 각가속도의 시간 변화율(Δ(Δω_x)), Δ(Δω_y))을 산출한다(스텝 402).

각속도의 시간 변화율이 산출되면, MPU(19)는, Y축 둘레의 각가속도의 시간 변화율의 절대값 |Δ(Δω_y)|가, 임계값 th-1을 초과하는지 여부를 판정한다(스텝 403). 상기 |Δ(Δω_y)|가 임계값 th-1을 초과하는 경우에는, MPU(19)는, X축 방향의 가속도의 시간 변화율 Δa_x를, Y축 둘레의 각속도의 시간 변화율 Δ(Δω_y)로 나눔으로써, Y축 둘레의 회전 반경 R_y(t)를 산출한다(스텝 404). 즉, X축 방향의 가속도의 시간 변화율 Δa_x와, Y축 둘레의 각속도의 시간 변화율 Δ(Δω_y)와의 비를 회전 반경 R_y(t)로서 산출한다(식 (7)). |Δ(Δω_y)의 임계값 th-1은 적당히 설정가능하다.

이 회전 반경 R_y(t)의 신호는, 예를 들면 로우패스 필터를 통과시켜진다(스텝 405). 로우패스 필터에 의해 고주파수역의 노이즈가 제거된 회전 반경 R_y(t)의 정보는 메모리에 기억된다(스텝 406). 이 메모리에는, 회전 반경 R_y(t)의 신호가 소정의 클럭마다 갱신해서 기억된다.

입력 장치(1)의 MPU(19)는, 이 회전 반경 R_y(t)에, Y축 둘레의 각속도값 ω_y를 곱함으로써, X축 방향의 속도값 V_x를 산출한다(스텝 408).

한편, MPU(19)는, 상기 |Δ(Δω_y)|가, 임계값 th-1 이하인 경우에는, 메모리에 기억된 회전 반경 R_y(t)를 판독출력한다(스텝 407). 이 판독출력된 회전 반경 R_y(t)에, Y축 둘레의 각속도값 ω_y를 곱함으로써, X축 방향의 속도값 V_x를 산출한다(스텝 408).

상기 스텝 401∼스텝 408의 처리가 행해지는 이유로서, 이하의 2개의 이유가 있다.

하나는, 상기 식 (7)의 회전 반경 R_y(t)를 구하여, 유저의 직감에 합치한 선속도를 구하기 위함이다.

2개째는, 상기한 바와 같이 중력의 영향을 제거하기 위해서이다. 상술한 바와 같이, 입력 장치(1)가 기본 자세로부터 예를 들면 롤 방향, 혹은 피치 방향으로 회전해서 기울어진 경우, 중력의 영향에 의해서, 입력 장치(1)의 실제 움직임과는 틀린(다른) 검출 신호를 출력해 버린다. 예를 들면, 상기한 바와 같이, 초기 자세가 롤 방향으로 기울어져 있던 경우는, 가속도 센서 유닛(16)의 각 가속도 센서(161 및 162)로부터 각각 중력 가속도의 성분값이 출력된다. 따라서, 이 중력 가속도의 각 성분값의 영향을 제거하지 않는 경우에는, 포인터(2)의 움직임이 유저의 감각에 걸맞지 않는 움직임으로 되어 버린다.

이것을 더 알기 쉽게 설명한다. 도 20 및 도 21은, 그의 설명을 위한 도면이다. 도 20은, 입력 장치(1)를 Z방향에서 본 도면이며, 도 21은, 입력 장치(1)를 X방향에서 본 도면이다.

도 20의 (a)에서는, 입력 장치(1)가 기본 자세로 되고, 정지하고 있다고 한다. 이 때, 제1 가속도 센서(161)의 출력은 실질적으로 0이며, 제2 가속도 센서(162)의 출력은, 중력 가속도 G분(分)의 출력으로 되어 있다. 그러나, 예를 들면 도 20의 (b)에 도시하는 바와 같이, 입력 장치(1)가 롤 방향으로 기울어진 상태에서는, 제1, 제2 가속도 센서(161, 162)는, 중력 가속도 G의 각각의 기울기 성분의 가속도값을 검출한다.

이 경우, 특히 입력 장치(1)가 실제로 요 방향으로는 움직이고 있지 않음에도 불구하고, 제1 가속도 센서(161)는 X축 방향의 가속도를 검출하게 된다. 이 도 20의 (b)에 도시하는 상태는, 도 20의 (c)와 같이 입력 장치(1)가 기본 자세에 있을 때, 가속도 센서 유닛(16)이 파선의 화살표로 나타내는 바와 같은 관성력 I_x, I_y를 받은 상태와 등가이며, 가속도 센서 유닛(16)에 있어서 구별이 되지 않는다. 그 결과, 가속도 센서 유닛(16)은, 화살표 F로 나타내는 바와 같은 왼쪽으로 비스듬한 아래 방향의 가속도가 입력 장치(1)에 가해졌다고 판단하고, 입력 장치(1)의 실제 움직임과는 틀린 검출 신호를 출력한다. 게다가, 중력 가속도 G는 항상 가속도 센서 유닛(16)에 작용하기 때문에, 적분값은 증대하고, 포인터(2)를 비스듬하게 아래쪽으로 변위시키는 양은 가속도적으로 증대해 버린다. 도 20의 (a)로부터 도 20의 (b)로 상태가 이행한 경우, 본래 화면(3) 상의 포인터(2)가 움직이지 않도록 하는 것이, 유저의 직감에 맞는 조작이라고 말할 수 있다.

예를 들면, 도 21의 (a)에 도시하는 바와 같은 입력 장치(1)의 기본 자세의 상태로부터, 도 21의 (b)에 도시하는 바와 같은, 입력 장치(1)가 피치 방향으로 회전해서 기울어졌을 때도, 상기와 마찬가지인 것을 말할 수 있다. 이와 같은 경우, 입력 장치(1)가 기본 자세에 있을 때의 제2 가속도 센서(162)가 검출하는 중력 가속도 G가 감소하므로, 도 21의 (c)에 도시하는 바와 같이, 입력 장치(1)는, 상기한 피치 방향의 관성력 I와 구별이 되지 않는다.

그래서, 유저의 조작에 의한 입력 장치(1)의 움직임에만 주목한 가속도값의 시간 변화율에 비해서, 그 입력 장치(1)의 움직임에 의해 발생하는 중력 가속도의 성분값의 시간 변화율 쪽이 작은 것을 이용한다. 그 중력 가속도의 성분값의 시간 변화율은, 유저의 조작에 의한 입력 장치(1)의 움직임에만 주목한 가속도값의 시간 변화율의 1/10의 오더이다. 가속도 센서 유닛(16)으로부터 출력되는 값은, 그 양자(兩者)가 합성된 값인, 즉 가속도 센서 유닛(16)으로부터 출력되는 신호는, 유저의 조작에 의한 입력 장치(1)의 움직임에만 주목한 가속도값의 시간 변화율에, 중력 가속도의 성분값인 DC 성분값이 중첩된 신호로 된다.

따라서, 스텝 401에서는, 가속도값이 미분 연산됨으로써, 가속도의 시간 변화율이 구해지고, 이것에 의해, 중력 가속도의 성분값의 시간 변화율이 제거된다. 이것에 의해, 입력 장치(1)의 기울기에 의한 중력 가속도의 분력(分力)의 변화가 생기는 경우이더라도, 적절히 회전 반경을 구할 수 있으며, 이 회전 반경으로부터 적절한 속도값을 산출할 수가 있다. 또한, 상기 DC 성분값에는, 중력 가속도의 성분값 외에, 예를 들면 가속도 센서 유닛(16)의 온도 드리프트에 의한 DC 성분도 포함되는 경우도 있다.

또, 본 실시형태에서는, 식 (7)이 이용되므로, 스텝 302에서는, 각속도값 ω_y가 2계 미분되고, 고주파수역의 노이즈가 그 각속도의 연산값에 실려(乘; superimpose)버린다. 이 |Δ(Δω_y)|가 큰 경우 문제 없지만, 작은 경우 S/N비가 악화된다. S/N비가 악화된 |Δ(Δω_y)|가, 스텝 408에서의 R_y(t)의 산출에 이용되면, R_y(t)나 속도값 V_x의 정밀도가 열화(劣化; deteriorate)한다.

그래서, 스텝 403에서는, 스텝 402에서 산출된 Y축 둘레의 각속도의 시간 변화율 Δ(Δω_y)가 이용된다. Δ(Δω_y)가 임계값 th-1 이하인 경우, 이전에 메모리에 기억된 노이즈가 적은 회전 반경 R_y(t)가 판독출력되고(스텝 407), 판독출력된 회전 반경 R_y(t)가 스텝 408에서의 속도값 V_x의 산출에 이용된다.

스텝 409∼스텝 414에서는, 이상의 스텝 403∼스텝 408까지의 처리와 마찬가지로, MPU(19)는, Y축 방향의 속도값 V_y를 산출한다. 다시 말해, MPU(19)는, X축 둘레의 각속도의 시간 변화율의 절대값 |Δ(Δω_y)|가, 임계값 th-1을 초과하는지 여부를 판정하고(스텝 409), 임계값 th-1을 초과하는 경우에는, 이 각속도의 시간 변화율을 이용해서 X축 둘레의 회전 반경 R_x(t)를 산출한다(스텝 410).

회전 반경 R_x(t)의 신호는, 로우패스 필터를 통과시켜지고(스텝 411), 메모리에 기억된다(스텝 412). 임계값 th-1 이하인 경우에는, 메모리에 기억된 회전 반경 R_x(t)가 판독출력되고(스텝 413), 이 회전 반경 R_x(t)에 의거해서 피치 방향의 속도값 V_y가 산출된다(스텝 414).

또한, 본 실시형태에서는, 요 방향 및 피치 방향의 양방향에 대해서 임계값을 같은 값 th-1로 했지만, 양방향에서 다른 임계값이 이용되어도 좋다.

스텝 403에서, Δ(Δω_y) 대신에, 각가속도값(Δω_y)이 임계값에 의거해서 판정되어도 좋다. 스텝 409에 대해서도 마찬가지로, Δ(Δω_x) 대신에, 각가속도값(Δω_x)이 임계값에 의거해서 판정되어도 좋다. 도 18에 도시한 플로차트에서는, 회전 반경 R(t)를 산출하기 위해서 식 (7)이 이용되었지만, 식 (6)이 이용되는 경우, 각가속도값(Δω_x, Δω_y)이 산출되므로, 각가속도값(Δω_x, Δω_y)이 임계값에 의거해서 판정되어도 좋다.

다음에, 지금까지 설명한 회전 반경(R_x(t), R_y(t))의 산출 방법에 대한 다른 실시형태를 설명한다. 도 22는, 그 때의 입력 장치(1)의 동작을 도시하는 플로차트이다.

본 실시 형태에서는, 회귀 직선의 기울기를 이용해서, 회전 반경을 산출한다. 상술한 바와 같이, 회전 반경은, 가속도 변화율과 각가속도 변화율과의 비이다. 본 실시형태는, 이 가속도 변화율과 각가속도 변화율과의 비를 산출하기 위해서, 회귀 직선의 기울기를 이용한다.

MPU(19)는, 가속도값(a_x, a_y) 및 각속도값(ω_x, ω_y)을 각각, 1계 미분, 2계 미분하고, 가속도 변화율(Δa_x, Δa_y) 및 각가속도 변화율(Δ(Δω_x)), Δ(Δω_y))을 산출한다(스텝 501, 스텝 502). 이 가속도 변화율(Δa_x, Δa_y) 및 각가속도 변화율(Δ(Δω_x)), Δ(Δω_y))의 n회분의 이력이, 예를 들면 메모리에 기억되고, 이하의 식 (8), 식 (9)에 의해, 회귀 직선의 기울기(A₁, A₂)가 산출된다(스텝 503). 이 회귀 직선의 기울기는, 가속도 변화율과 각가속도 변화율과의 비, 다시 말해 회전 반경(R_x(t), R_y(t))이다. 또한, 참고로서, 회귀 직선의 절편(切片; segment)(B₁, B₂)의 산출 방법을 식 (10), 식 (11)에 나타낸다.

상기 식 (8)∼식 (11)중의 n은, 가속도값(Δa_x, Δa_y) 및 각가속도 변화율(Δ(Δω_x)), Δ(Δω_y))의 샘플링 수를 나타낸다. 이 샘플링 수 n은, 연산 오차가 최소로 되도록 적당히 설정된다.

회전 반경이 산출되면, 도 18의 스텝 404 및 스텝 410과 마찬가지로, 회전 반경에 의거해서 속도값이 산출된다(스텝 504).

또한, 회전 반경의 신호, 또는 속도값의 신호가 로우패스 필터(47)로 필터링됨으로써, 고주파수의 노이즈에 의한 영향을 경감해도 좋다.

본 실시 형태에서는, 회귀 직선의 기울기를 회전 반경으로서 산출함으로써, 보다 정확한 회전 반경 및 속도값(V_x, V_y)을 산출할 수 있다. 따라서, 화면(3) 상에 표시되는 포인터(2)의 움직임을, 유저의 직감에 합치한 자연스러운 움직임으로 할 수가 있다.

이상의 설명에서는, 가속도 변화율 및 각가속도 변화율의 디멘전에서의 회귀 직선의 기울기의 산출 방법에 대해서 설명했다. 그러나, 이것에 한정되지 않고, 변위 및 각도, 속도 및 각속도, 또는 가속도 및 각가속도의 디멘전에서, 회귀 직선의 기울기가 산출되어도 좋다.

지금까지는, 입력 장치(1)가 주요한 연산을 행해서 속도값(V_x, V_x)을 산출하고 있었다. 도 23에 도시하는 실시형태에서는, 제어 장치(40)가 주요한 연산을 행한다. 이 도 23에 도시하는 동작은, 도 10에 대응한다.

입력 장치(1)가, 예를 들면 센서 유닛(17)으로부터 출력된 2축의 가속도값 및 2축의 각속도값을 입력 정보로서 제어 장치(40)에 송신한다(스텝 703). 제어 장치(40)의 MPU(35)는, 이 입력 정보를 수신하고(스텝 704), 스텝 103∼스텝 107, 스텝 110, 스텝 111과 마찬가지 처리를 행한다(스텝 705∼스텝 711). 스텝 705에서의 속도값의 산출 방법은, 도 18∼도 22에서 설명한 방법이 이용되어도 좋다.

도 23에서는, 도 10에 대응하는 동작을 예로 들었지만, 이것에 한정되지 않고, 제어 장치(40)는 도 23의 동작과 마찬가지 취지에서, 도 14의 스텝 203 이후의 처리, 또는 도 17의 스텝 303 이후의 처리를 실행해도 좋다.

이상에서는, 속도값에 의거해서 게인이 동적으로 제어되는 형태를 설명했다. 다음에, 게인이 정적으로 제어되는 실시형태에 대해서 설명한다.

도 24의 (a)∼(c)는, 각각 다른 게인의 주파수 특성을 도시하는 그래프이다. 이 예에서는, 감쇠되는 주파수 범위가 각각 다르고, 또 도 24의 (a)∼(c)에 도시하는 그래프 모두에서, 컷오프 주파수가 1㎐ 근방으로 설정되어 있다.

도 24의 (a)에서는, 15∼25㎐의 주파수 성분의 게인이 거의 0으로 설정되어 있다. 도 24의 (b)의 필터는, 15㎐ 이하의 주파수 성분에 대해서도 게인이 거의 0으로 설정되어 있으며, 도 24의 (a)의 것보다 강한 필터라고 말할 수 있다. 도 24의 (c)의 필터는, 25㎐ 이상의 주파수 성분에 대해서도 게인이 거의 0으로 설정되어 있으며, 도 24의 (b)의 것보다 강한 필터라고 말할 수 있다.

이와 같은 같은(同) 주파수에 대해서 복수의 게인의 주파수 특성(제어 패턴)의 정보가 미리 메모리(26) 등에 기억되어 있으면 좋다. 유저가 적응적으로 전환하는 것에 의해, MPU(19)의 제어부는, 그 전환에 따라서 선택된 주파수 특성으로 필터의 게인을 제어한다. 이 경우, 주로 MPU(19)는, 전환 수단으로서 기능한다.

게인의 주파수 특성은, 도 24의 (a)∼(c)에 도시한 것에 한정되지 않고, 적당히 변경가능이다.

이들 제어 패턴의 전환은, 입력 장치(1) 또는 제어 장치(40)에 설치된 메카 니컬한 스위치 등에 의해 유저가 행하도록 하면 좋다. 혹은, 입력 장치(1) 또는 제어 장치(40)가, 전환을 위한 GUI의 소프트웨어를 기억하고, 유저가 그 GUI를 이용해서, 그들 제어 패턴을 전환해도 좋다.

도 25는, 또 다른 실시형태에 따른 필터의 특성으로서의 속도 프로파일을 도시하는 그래프이다.

손 흔들림의 속도는 개인차가 크므로, 본 발명자는, 필터의 설계시에 있어서, 유저 테스트에 의해, 손 흔들림 속도의 크기의 분산을 구하고, 손 흔들림 보정의 대상으로 되는 속도 범위를 결정했다. 그 결과를 나타내는 그래프가 도 25의 그래프이다. 손 흔들림 속도의 크기는, 예를 들면 진동의 최대 속도로 되었다.

이 예에서는, 3종류의 속도 프로파일이 나타내어져 있다.

속도 프로파일 a가, 손 흔들림 보정의 대상으로 되는 속도 범위가 좁은 예를 나타내고, 2σ에 들어가는 유저용 프로파일이다.

속도 프로파일 b가, 손 흔들림 보정의 대상으로 되는 속도 범위가 넓은 예를 나타내고, 이것은 4σ에 들어가는 유저용 프로파일이다.

속도 프로파일 c가, 보정전 속도값과는 관계없이, 게인이 일정한 프로파일이다.

또한, 이 예에서의 속도 프로파일 a 및 b는, 도 11에서 도시한 속도 프로파일과 마찬가지로, Th1(Th1'), Th2(Th2') 및 Th3이 설정된 예로 되어 있다. 그러나, 이 도 25에 도시한 속도 프로파일 a 및 b는, 도 11, 도 13, 또는 도 15에 도시한 바와 같은 속도 프로파일, 혹은 다른 속도 프로파일로 설정되어도 좋다.

도 25의 속도 프로파일 c보다도, 게인이 더 낮은 속도 프로파일, 다시 말해 X축에 점근(漸近)한 속도 프로파일이 설정되어도 좋다.

이와 같은 같은 주파수에 대해서, 복수의 속도 프로파일 a∼c(제어 패턴)의 정보가 미리 메모리(26) 등에 기억되고, 제어 패턴마다 Th1 및 Th2, Th1' 및 Th2' 등이 메모리(26) 등에 기억된다. 유저가 이들 속도 프로파일 a∼c를 적응적으로 전환하는 것에 의해, MPU(19)의 제어부는, 그 전환에 따라서 선택된 속도 프로파일로 필터의 게인을 제어한다. 이 경우, 주로 MPU(19)는, 전환 수단으로서 기능한다.

이 속도 프로파일 a∼c의 전환은, 입력 장치(1) 또는 제어 장치(40)에 설치된 메카니컬한 스위치 등에 의해 유저가 행하도록 하면 좋다. 혹은, 입력 장치(1) 또는 제어 장치(40)가, 전환을 위한 GUI의 소프트웨어를 기억하고, 유저가 그 GUI를 이용해서 속도 프로파일 a∼c를 전환해도 좋다.

다음에, 도 25의 속도 프로파일 c에 대해서 설명한다.

이 속도 프로파일 c는, 게인이 낮고 일정하므로 위상 지연이 강화되지만, 예를 들면 유저의 문자 입력이나 그림의 입력에 적합한 속도 프로파일, 다시 말해 수동 입력 모드의 속도 프로파일이다. 게인이 가변하는 속도 프로파일 a 및 b에서는, 다시 말해 위상 지연이 가변하는 속도 프로파일에서는, 그림이나 문자를 입력하는 것은 어렵다고 느끼는 유저도 있다.

도 26은, 입력 장치(1)의 다른 실시형태로서, 문자 입력 등에 적합한 펜형 입력 장치를 도시하는 도면이다. 이 펜형 입력 장치(91)의 선단부 부근에 센서 유 닛(17)이 배치되어 있다. 센서 유닛(17)은, 도 8에서 도시한 센서 유닛(17)과 마찬가지 것이더라도 좋다. 펜형 입력 장치(91)의 형상은, 이 형상에 한정되지 않고, 적당히 변경가능하다.

유저가 이 펜형 입력 장치(91)를 이용하는 경우, 케이싱(90)을 잡고, 그 선단부를 책상, 마루, 테이블, 또는 허벅지 등에 대고(또는, 대지 않아도 좋다), 문자나 그림을 입력하는 감각으로 펜형 입력 장치(91)를 움직이게 한다. 이 펜형 입력 장치(91)의 컨셉으로서는, 일반적으로는, 타블렛(tablet)형 PC에서 이용되는 바와 같은 펜형 입력 디바이스에 가깝다. 그러나, 펜형 입력 장치(91)에서는, 자세를 검출하는 센서 유닛(17)이 이용된다는 점 및, 펜형 입력 장치(91)의 선단부가 화면 상에 접촉하지 않아도 좋다는 점에서, 타블렛 PC의 입력 디바이스와는 다르다.

도 27의 (a) 및 도 27의 (b)는, 본 발명자가, 일반적인 문자 입력 소프트를 사용해서, 일본어의 히라가나(あ, い, う, え, お)를 컴퓨터에 입력하고, 화면 상에 표시시킨 예를 도시하고 있다. 도 27의 (a)는, 상기 속도 프로파일 c를 이용한 경우를 도시하고, 도 27의 (b)는, 필터의 기능을 정지시킨 경우를 도시한다. 이들 도면으로부터, 속도 프로파일 c가 이용되는 것에 의해, 문자 입력 등일 때의 유저의 미세한 손 흔들림에 의한 영향을 제거할 수가 있다.

또한, 속도 프로파일 c의 게인과는 다른 일정한 게인의 속도 프로파일이, 하나 또는 복수 설정되어 있어도 좋다.

혹은, 예를 들면 같은 주파수에 대해서, 도 13의 (a), (b) 및 (c)에서 설명 한 각각의 속도 프로파일이, 미리 메모리에 기억되고, 유저가 전환할 수 있도록 해도 좋다. 그 메모리는, 입력 장치(1)(또는, 상기 펜형 입력 장치(91))가 가지고 있어도 좋고, 제어 장치(40)가 가지고 있어도 좋다.

혹은, 제어 장치(40)는, 예를 들면 ROM(37)이나 다른 기억 디바이스에, 복수의 GUI 모드를 기억하고, 그 복수의 GUI 모드에 각각 대응하는 복수의 속도 프로파일을 기억해 두어도 좋다. 제어 장치(40)의 MPU(35)는, 그들 복수의 GUI 모드중, 화면(3) 상에 표시하는 GUI의 모드에 따라서, 속도 프로파일을 전환하면 좋다.

복수의 GUI 모드라 함은, 예를 들면 상기한 문자 입력 등의 어플리케이션 소프트웨어마다 다른 모드이다. 예를 들면, 문자 입력용 어플리케이션 소프트웨어의 경우, 비교적 게인이 낮게 설정되고, 다시 말해 비교적 강한 필터 설정으로 된다. 그 이외의 어플리케이션 소프트웨어의 경우, 비교적 게인이 높게 설정되고, 다시 말해 비교적 약한 필터 설정으로 된다.

혹은, 문자가 입력되는 대상으로 되는 GUI 윈도우 내는, 비교적 강한 필터(예를 들면, 속도 프로파일 c), 그 GUI 윈도우의 외부에서는, 상기 속도값에 따라서 게인이 가변(예를 들면, 속도 프로파일 a 또는 b)으로 설정되어도 좋다.

혹은, 복수의 GUI 모드라 함은, 아이콘(4)의 크기마다 다른 모드이더라도 좋다. 아이콘(4)의 크기가 비교적 작은 경우, 유저의 정밀한 포인팅이 필요하게 되기 때문에, 비교적 강한 필터 설정으로 된다. 역으로, 아이콘의 크기가 비교적 큰 경우, 정밀한 포인팅은 그다지 필요없으므로, 약한 필터 설정으로 된다.

본 발명에 따른 실시형태는, 이상 설명한 실시형태에 한정되지 않고, 다른 여러 가지 실시형태가 생각된다.

상기 실시형태에서는, 입력 장치(1)가, 가속도 센서 유닛(16) 및 각속도 센서 유닛(15)을 갖추는 구성을 설명했다. 그러나, 각속도 센서 유닛(15)은 없고, 가속도 센서 유닛(16)만이 설치되어 있어도 좋다. 이 경우, 스텝 103, 스텝 203, 스텝 303에서는, 가속도 센서 유닛(16)에서 검출된 가속도값이, 단순히 적분 연산됨으로써, 속도값이 산출되면 좋다.

도 10에서는, 스텝 103에서 속도값이 산출되고, 그 속도값(V_x, V_x)에 의거해서, 필터의 게인이 제어되는 예를 설명했다. 그러나, 스텝 101에서 취득된 각속도값(ω_x, ω_y)에 의거해서, 게인이 제어되어도 좋다. 이 경우, 속도와 각속도는 상관이 있으므로, 각속도 프로파일은, 도 11, 도 13, 도 14, 도 16 또는 도 27 등과 마찬가지 프로파일을 예로서 들 수 있다. 이것은, 도 15 및 도 18의 동작에서도 마찬가지이다.

혹은, 속도 또는 각속도에 한정되지 않고, 가속도, 가속도의 시간 변화율, 각가속도 또는 각가속도의 시간 변화율에 의거해서, 필터의 게인이 제어되어도 좋다.

상기와 같이 각속도값에 의거해서 필터의 게인이 제어되는 경우, 가속도 센서 유닛(16)은 없고, 각속도 센서 유닛(15)만이 설치되어 있어도 좋다. 이 경우, 각속도 센서 유닛(15)에서 검출된 각속도값에 의거해서, 제어 장치(40)는, 요 방향 및 피치 방향의 케이싱(10)의 움직임에 대응하는, 포인터(2)의 변위량을 산출한다. 이 경우, 제어 장치(40)는, 각속도값에 대응하는 포인터(2)의 변위량이 미리 메모리에 기억되어 있어도 좋고, 미리 정해진 각속도값으로부터 변위량에의 변환식을 이용해서 변위량을 산출해도 좋다.

상기 각 실시형태에서는, 속도값(또는 각속도값)에 의거해서, 연속적으로 연산에 의해서 게인이 제어되는 예를 설명했다. 그러나, 게인은 단계적으로 제어되어도 좋다. 단계적이라 함은, 2단계이더라도 좋고, 3단계 이상이더라도 좋다. 즉, 예를 들면 2단계의 경우, 속도값(또는 각속도값)이 임계값 이하로 된 경우, 게인이 1미만의 일정값으로 되도록 제어된다.

도 11, 도 13, 도 14, 도 16 및 도 25에 도시한 속도 프로파일은 거의 직선으로 구성되는 예를 설명했지만, 이들은, 2차 곡선, 그 밖의 곡선, 또는 직선과 곡선으로 이루어지는 선이더라도 좋다.

도 10 및 도 15에서는 입력 장치(1)가 대부분의 연산을 실행하고, 도 24에서는 제어 장치(40)가 대부분의 연산을 실행했다. 그러나, 입력 장치(1) 및 제어 장치(40)가, 적당히 분담해서 연산을 실행하도록 해도 좋다.

본 발명은, 예를 들면, 표시부를 갖추는 핸드헬드형 정보 처리 장치(핸드헬드 장치)에 적용되어도 좋다. 즉, 핸드헬드 장치는, 상기 입력 장치(1)와 제어 장치(40)가 일체로 된 바와 같은 장치라고 생각할 수 있다. 이 경우, 유저는, 핸드헬드 장치의 본체를 움직이게 함으로써, 그 표시부에 표시된 포인터가 움직인다. 핸드헬드 장치로서, 예를 들면 PDA(Personal Digital Assistance), 휴대 전화기, 휴대 음악 플레이어, 디지털 카메라 등을 들 수 있다.

상기 각 실시형태에서는, 입력 장치의 움직임에 따라서 화면 상에서 움직이는 포인터(2)를, 화살표 화상으로서 나타냈다. 그러나, 포인터(2)의 화상은 화살표에 한정되지 않고, 단순한 원형, 각형 등이더라도 좋고, 캐릭터(문자) 화상, 또는 그 밖의 화상이더라도 좋다.

센서 유닛(17)의, 각속도 센서 유닛(15) 및 가속도 센서 유닛(16)의 검출축은, 상술한 X'축 및 Y'축과 같이 반드시 서로 직교하고 있지 않아도 좋다. 그 경우, 삼각 함수를 이용한 계산에 의해서, 서로 직교하는 축방향으로 투영된 각각의 가속도가 얻어진다. 또 마찬가지로, 삼각 함수를 이용한 계산에 의해서, 서로 직교하는 축둘레의 각각의 각속도를 얻을 수가 있다.

이상의 각 실시형태에서 설명한 센서 유닛(17)에 대해서, 각속도 센서 유닛(15)의 X' 및 Y'의 검출축과, 가속도 센서 유닛(16)의 X' 및 Y'축의 검출축이 각각 일치하고 있는 형태를 설명했다. 그러나, 그들 각 축은, 반드시 일치하고 있지 않아도 좋다. 예를 들면, 각속도 센서 유닛(15) 및 가속도 센서 유닛(16)이 기판 상에 탑재되는 경우, 각속도 센서 유닛(15) 및 가속도 센서 유닛(16)의 검출축의 각각이 일치하지 않도록, 각속도 센서 유닛(15) 및 가속도 센서 유닛(16)이 그 기판의 주면 내에서 소정의 회전 각도만큼 어긋나서 탑재되어 있어도 좋다. 그 경우, 삼각 함수를 이용한 계산에 의해서, 각 축의 가속도 및 각속도를 얻을 수가 있다.

상기 각속도 센서 유닛(15) 대신으로서, 각도 센서 혹은 각가속도 센서가 이용되어도 좋다. 각도 센서로서는, 지자기 센서 또는 이미지 센서 등을 들 수 있 다. 예를 들면 3축 지자기 센서가 이용되는 경우, 각도값의 변화량이 검출되므로, 그 경우, 각도값이 미분 연산됨으로써 각속도값이 얻어진다. 각가속도 센서는, 복수의 가속도 센서의 조합에 의해 구성되고, 각가속도 센서에 의해 얻어지는 각가속도값이 적분 연산됨으로써, 각속도값이 얻어진다.

도 11에서, 속도값(V_x, V_y)의 산출 방법이 도시되었다. 이들 방법에 한정되지 않고, MPU(19)는, 각속도 센서 유닛(15)에 의해 검출되는 각속도값에 따른 속도값(V_x, V_y)을 산출해도 좋다. 예를 들면, 각속도값에 따른 속도값이라 함은, 소정의 연산식(각속도값과 속도값과의 함수)에 의해 산출되는 속도값, 또는 룩업 테이블을 이용해서 메모리로부터 판독출력되는 속도값이다. 이 경우, 가속도 센서 유닛(16)에 의해 얻어지는 가속도값(a_x, a_y)은 사용되지 않아도 좋다.

[산업상 이용분야]

본 발명은, GUI(Graphical User Interface)를 조작하기 위한 공간 조작형 입력 장치, 그 입력 장치로부터 출력된 정보에 따라서 GUI를 제어하는 제어 장치, 이들 장치를 포함하는 제어 시스템 및 제어 방법에 관한 기술 분야에 이용가능하다.

Claims (26)

1. 화면 상의 포인터의 움직임을 제어하는 입력 장치로서,

   케이싱(筐體)과,

   상기 케이싱의 움직임을 검출하고, 그 케이싱의 움직임에 따른 신호를 출력하는 이동 신호 출력 수단과,

   상기 이동 신호 출력 수단으로부터의 출력된 출력값중 소정의 주파수 범위의 신호의 출력값을, 소정의 게인(scale factor; 배율)으로 감쇠(減衰)시키는 감쇠 수단과,

   상기 케이싱의 움직임에 따른 신호에 의거해서, 상기 게인을 제어함으로써, 상기 케이싱의 움직임에 대응한 상기 화면 상의 상기 포인터의 속도를 제어하는 제어 수단

   을 구비하는 입력 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제어 수단은, 상기 케이싱의 움직임에 따른 신호중 상기 소정의 주파수 범위의 신호의 출력값에 의거해서 상기 게인을 제어하는 입력 장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 제어 수단은, 상기 소정의 주파수 범위의 신호의 출력값이 커짐에 따라 서 상기 게인이 작아지도록 상기 게인을 제어하고, 또한 상기 소정의 주파수 범위의 신호의 출력값이 작아짐에 따라서 상기 게인이 커지도록 상기 게인을 제어하는 입력 장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 이동 신호 출력 수단은, 상기 케이싱의 움직임에 따른 속도값 또는 각속도값을 상기 출력값으로서 출력하고,

   상기 제어 수단은, 상기 속도값 또는 각속도값에 따라서 상기 게인을 제어하는 입력 장치.
5. 제4항에 있어서,

   상기 속도값 또는 각속도값이 제1 임계값 이상인지 여부를 판정하는 판정 수단을 더 구비하고,

   상기 제어 수단은, 상기 속도값 또는 각속도값이 제1 임계값 이상인 경우에, 상기 게인을 실질적으로 1로 하는 입력 장치.
6. 제5항에 있어서,

   상기 제어 수단은, 상기 속도값 또는 각속도값이 상기 제1 임계값보다 작은 제2 임계값에 도달할 때까지, 상기 속도값 또는 각속도값이 증가함에 따라서 상기 게인이 서서히 줄어들도록 그 게인을 제어하고, 상기 속도값 또는 각속도값이 상기 제2 임계값을 초과해서 상기 제1 임계값에 도달할 때까지, 상기 속도값 또는 각속도값이 증가함에 따라서 상기 게인이 서서히 증가하도록 그 게인을 제어하는 입력 장치.
7. 제4항에 있어서,

   상기 속도값 또는 각속도값이 상기 제1 임계값보다 작은 제3 임계값 이하인지 여부를 판정하는 판정 수단을 더 구비하고,

   상기 제어 수단은, 상기 속도값 또는 각속도값이 상기 제3 임계값 이하인 경우에, 상기 게인을 실질적으로 1로 하는 입력 장치.
8. 제7항에 있어서,

   상기 제어 수단은, 상기 속도값 또는 각속도값이 상기 제3 임계값보다 큰 제4 임계값에 도달할 때까지, 상기 속도값 또는 각속도값이 증가함에 따라서 상기 게인이 서서히 줄어들도록 그 게인을 제어하고, 상기 속도값 또는 각속도값이 상기 제4 임계값을 초과해서 제5 임계값에 도달할 때까지, 상기 속도값 또는 각속도값이 증가함에 따라서 상기 게인이 서서히 증가하도록 그 게인을 제어하는 입력 장치.
9. 제4항에 있어서,

   상기 제어 수단에 의한 상기 속도값 또는 각속도값에 따른 상기 게인의 복수의 제어 패턴을 기억하는 기억 수단과,

   상기 기억된 상기 복수의 제어 패턴을 전환(切替)하는 전환 수단

   을 더 구비하는 입력 장치.
10. 제4항에 있어서,

    상기 이동 신호 출력 수단은, 상기 케이싱의 움직임에 따른 가속도값을 더 출력하고,

    상기 제어 수단은, 상기 가속도값 및, 속도값 또는 각속도값에 의거해서 상기 게인을 제어하는 입력 장치.
11. 제4항에 있어서,

    상기 이동 신호 출력 수단은,

    상기 케이싱의 제1 방향의 가속도값을 검출하는 가속도 센서와,

    상기 제1 방향과는 다른 제2 방향의 축둘레의 각속도값을 검출하는 각속도 센서와,

    상기 가속도값 및 상기 각속도값중 적어도 한쪽에 의거해서, 상기 제1 방향의 속도값을 산출하는 속도값 산출 수단

    을 가지는 입력 장치.
12. 제4항에 있어서,

    상기 이동 신호 출력 수단은, 상기 케이싱의 제1 방향의 움직임에 따른 제1 속도값 및, 상기 케이싱의, 상기 제1 방향과는 다른 제2 방향의 움직임에 따른 제2 속도값을, 상기 출력값으로서 출력하고,

    상기 감쇠 수단은, 상기 출력값중, 소정의 주파수 범위의 신호의 출력값을, 상기 제1 및 상기 제2 방향에 대응한 소정의 제1 및 제2 게인으로 각각 감쇠시키고,

    상기 제어 수단은, 상기 제1 및 상기 제2 속도값에 의거해서 상기 제1 및 상기 제2 게인을 각각 제어하는 입력 장치.
13. 제4항에 있어서,

    상기 이동 신호 출력 수단은, 상기 케이싱의, 제1 방향과는 다른 제2 방향의 축둘레의 움직임에 따른 제1 각속도값 및, 상기 케이싱의 제1 방향의 축둘레의 움직임에 따른 제2 각속도값을, 상기 출력값으로서 출력하고,

    상기 감쇠 수단은, 상기 출력값중, 소정의 주파수 범위의 신호의 출력값을, 상기 제1 및 상기 제2 방향의 각 축둘레에 대응한 소정의 제1 및 제2 게인으로 각각 감쇠시키고,

    상기 제어 수단은, 상기 제1 및 상기 제2 각속도값에 의거해서 상기 제1 및 상기 제2 게인을 각각 제어하는 입력 장치.
14. 제12항에 있어서,

    상기 제어 수단은, 상기 제1 및 상기 제2 속도값의 합성값 및, 상기 제1 및 상기 제2 속도값의 절대값중 큰 쪽의 값 중 어느 한쪽의 값에 따라서,

    상기 제1 및 상기 제2 게인을 제어하는 입력 장치.
15. 제13항에 있어서,

    상기 제어 수단은, 상기 제1 및 상기 제2 각속도값의 합성값 및, 상기 제1 및 상기 제2 각속도값의 절대값중 큰 쪽의 값 중 어느 한쪽의 값에 따라서, 상기 제1 및 상기 제2 게인을 제어하는 입력 장치.
16. 제4항에 있어서,

    시간적으로 연속하는 소정 수의 복수의 상기 속도값을 기억가능한 속도값 기억 수단과,

    상기 기억된 소정 수의 복수의 속도값의 부호가 같은지 여부를 판정하는 부호 판정 수단을 더 구비하고,

    상기 제어 수단은, 상기 소정 샘플링 수의 속도값의 부호가 같은 경우, 상기 감쇠 수단의 기능을 정지시키거나, 또는 약하게 하도록 상기 게인을 제어하는 입력 장치.
17. 제4항에 있어서,

    시간적으로 연속하는 소정 수의 복수의 상기 각속도값을 기억가능한 속도값 기억 수단과,

    상기 기억된 소정 수의 복수의 각속도값의 부호가 같은지 여부를 판정하는 부호 판정 수단을 더 구비하고,

    상기 제어 수단은, 상기 소정 샘플링 수의 각속도값의 부호가 같은 경우, 상기 감쇠 수단의 기능을 정지시키거나, 또는 약하게 하도록 상기 게인을 제어하는 입력 장치.
18. 제1항에 있어서,

    상기 소정의 주파수 범위는, 실질적으로 1∼20㎐의 손 흔들림에 상당하는 범위인 입력 장치.
19. 제9항에 있어서,

    상기 전환 수단은, 상기 게인이 일정하지 않은 제1 제어 패턴과, 상기 게인이 일정한 제2 제어 패턴을 선택적으로 전환하는 입력 장치.
20. 케이싱과, 상기 케이싱의 움직임을 검출하고, 그 케이싱의 움직임에 따른 신호를 출력하는 이동 신호 출력 수단과, 상기 출력된 신호를 입력 정보로서 송신하는 송신 수단을 가지는 입력 장치로부터 송신된 상기 입력 정보에 따라서, 화면 상의 포인터의 움직임을 제어하는 제어 장치로서,

    상기 입력 정보를 수신하는 수신 수단과,

    상기 수신된 입력 정보의 상기 신호의 출력값중 소정의 주파수 범위의 신호 의 출력값을, 소정의 게인으로 감쇠시키는 감쇠 수단과,

    상기 케이싱의 움직임에 따른 신호에 의거해서, 상기 게인을 제어하는 제어 수단과,

    상기 제어 수단의 제어에 따른, 상기 케이싱의 움직임에 대응한 상기 화면 상의 상기 포인터의 좌표 정보를 생성하는 좌표 정보 생성 수단

    을 구비하는 제어 장치.
21. 화면 상의 포인터의 움직임을 제어하는 제어 시스템으로서,

    케이싱과,

    상기 케이싱의 움직임을 검출하고, 그 케이싱의 움직임에 따른 신호를 출력하는 이동 신호 출력 수단과,

    상기 이동 신호 출력 수단으로부터의 출력된 출력값중 소정의 주파수 범위의 신호의 출력값을, 소정의 게인으로 감쇠시키는 감쇠 수단과,

    상기 케이싱의 움직임에 따른 신호에 의거해서, 상기 게인을 제어함으로써, 상기 케이싱의 움직임에 대응한 상기 화면 상의 상기 포인터의 속도를 제어하기 위한 입력 정보를 생성하는 제어 수단과,

    상기 생성된 입력 정보를 송신하는 송신 수단을 가지는 입력 장치와,

    상기 송신된 입력 정보를 수신하는 수신 수단과,

    상기 수신된 입력 정보에 의거해서, 상기 화면 상의 상기 포인터의 좌표 정보를 생성하는 좌표 정보 생성 수단을 가지는 제어 장치

    를 구비하는 제어 시스템.
22. 화면 상의 포인터의 움직임을 제어하는 제어 시스템으로서,

    케이싱과,

    상기 케이싱의 움직임을 검출하고, 그 케이싱의 움직임에 따른 신호를 출력하는 이동 신호 출력 수단과,

    상기 출력된 신호를 입력 정보로서 송신하는 송신 수단을 가지는 입력 장치와,

    상기 입력 정보를 수신하는 수신 수단과,

    상기 수신된 입력 정보의 상기 신호의 출력값중 소정의 주파수 범위의 신호의 출력값을, 소정의 게인으로 감쇠시키는 감쇠 수단과,

    상기 케이싱의 움직임에 따른 신호에 의거해서, 상기 게인을 제어하는 제어 수단과,

    상기 제어 수단의 제어에 따른, 상기 케이싱의 움직임에 대응한 상기 화면 상의 상기 포인터의 좌표 정보를 생성하는 좌표 정보 생성 수단을 가지는 제어 장치

    를 구비하는 제어 시스템.
23. 입력 장치의 케이싱의 움직임을 검출하고,

    상기 검출에 의해 케이싱의 움직임에 따른 신호를 출력하고,

    상기 출력된 출력값중 소정의 주파수 범위의 신호의 출력값을, 소정의 게인으로 감쇠시키고,

    상기 케이싱의 움직임에 따른 신호에 의거해서 상기 게인을 제어하고,

    상기 게인의 제어에 따른, 상기 케이싱의 움직임에 대응한 화면 상의 포인터의 좌표 정보를 생성하는 제어 방법.
24. 케이싱과,

    표시부와,

    상기 케이싱의 움직임을 검출하고, 그 케이싱의 움직임에 따른 신호를 출력하는 이동 신호 출력 수단과,

    상기 이동 신호 출력 수단으로부터의 출력된 출력값중 소정의 주파수 범위의 신호의 출력값을, 소정의 게인으로 감쇠시키는 감쇠 수단과,

    상기 케이싱의 움직임에 따른 신호에 의거해서, 상기 게인을 제어함으로써, 상기 케이싱의 움직임에 대응한 상기 표시부의 화면 상의 포인터의 속도를 제어하기 위한 입력 정보를 생성하는 제어 수단

    을 구비하는 핸드헬드 장치.
25. 화면 상의 포인터의 움직임을 제어하는 입력 장치로서,

    케이싱과,

    상기 케이싱의 움직임을 검출하고, 상기 화면 상에서 상기 포인터를 움직이 게 하기 위해서, 그 케이싱의 움직임에 따른 신호를 출력하는 이동 신호 출력 수단과,

    상기 이동 신호 출력 수단으로부터의 출력된 출력값중 소정의 주파수 범위의 신호의 출력값을 감쇠시키는 감쇠 수단과,

    상기 감쇠 수단의 게인을 제어하기 위한 복수의 제어 패턴을 기억하는 기억 수단과,

    상기 복수의 제어 패턴을 전환하는 전환 수단

    을 구비하는 입력 장치.
26. 케이싱과,

    표시부와,

    상기 케이싱의 움직임을 검출하고, 상기 표시부의 화면 상에서 상기 포인터를 움직이게 하기 위해서 그 케이싱의 움직임에 따른 신호를 출력하는 이동 신호 출력 수단과,

    상기 이동 신호 출력 수단으로부터의 출력된 출력값중 소정의 주파수 범위의 신호의 출력값을 감쇠시키는 감쇠 수단과,

    상기 감쇠 수단의 게인을 제어하기 위한 복수의 제어 패턴을 기억하는 기억 수단과,

    상기 복수의 제어 패턴을 전환하는 전환 수단

    을 구비하는 핸드헬드 장치.

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