輸入裝置及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明是提供一種輸入裝置及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，該輸入裝置包括：主體部；和運(yùn)動(dòng)傳感器部。所述運(yùn)動(dòng)傳感器部具有：對(duì)三維的第一正交坐標(biāo)系中的針對(duì)所述X軸的角速度進(jìn)行檢測(cè)的X軸陀螺儀傳感器，所述三維的第一正交坐標(biāo)系由沿著所述主體部的規(guī)定軸的X軸、和在與所述X軸垂直的第一面內(nèi)相互正交的Y軸及Z軸來(lái)決定。該輸入裝置基于所述X軸陀螺儀傳感器的角速度信號(hào)，對(duì)顯示畫面的滾動(dòng)量及顯示倍率的至少一方進(jìn)行控制。
【專利說(shuō)明】輸入裝置及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)
[0001]本申請(qǐng)為專利申請(qǐng)?zhí)枮?00910258373.8 (以JP專利局的申請(qǐng)日2008年12月18日為 優(yōu)先權(quán)日:，發(fā)明名稱為“輸入裝置及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)”)的分案申請(qǐng)。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及輸入裝置及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等。

【背景技術(shù)】
[0003]近年來(lái)，使用了生成與空間中的主體(殼體)的動(dòng)作(至少包括主體的姿態(tài)(包括旋轉(zhuǎn))、主體的移動(dòng)(包括并進(jìn)移動(dòng))中的一種)相應(yīng)的物理量信號(hào)來(lái)進(jìn)行輸出的輸入裝置(三維鼠標(biāo)等)的系統(tǒng)的需求正在提高。
[0004]例如，在專利文獻(xiàn)I中記載有使用了通過(guò)在三維空間內(nèi)移動(dòng)便攜型設(shè)備，在圖像顯示裝置上使光標(biāo)指針移動(dòng)，并通過(guò)按鈕進(jìn)行操作的設(shè)備(三維鼠標(biāo))的技術(shù)。
[0005]在專利文獻(xiàn)I中，表示了使用兩個(gè)陀螺儀傳感器(角速度傳感器)，來(lái)檢測(cè)兩軸(Y軸、Z軸)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并將檢測(cè)信號(hào)保持原樣地作為操作信息發(fā)送給控制設(shè)備的輸入裝置(定點(diǎn)(pointing)設(shè)備)。該輸入裝置可代替指示棒或激光筆來(lái)使用。例如，若用戶在手中拿著輸入裝置的狀態(tài)下，左右晃動(dòng)輸入裝置的主體部(殼體)的前端部，則對(duì)應(yīng)于該動(dòng)作，例如，顯示部上的光標(biāo)的位置向左右移動(dòng)。
[0006][專利文獻(xiàn)I]JP特開(kāi)2001-56743號(hào)公報(bào)
[0007]例如，在主要的定點(diǎn)設(shè)備即鼠標(biāo)中，設(shè)置有滾動(dòng)輪(滾動(dòng)撥盤)等。由此，不僅是光標(biāo)指針等的移動(dòng)，還能夠簡(jiǎn)單地執(zhí)行畫面的滾動(dòng)。通過(guò)在鼠標(biāo)中追加滾動(dòng)操作功能，例如，當(dāng)在縱向顯示長(zhǎng)的文件時(shí)，能夠上下簡(jiǎn)單地滾動(dòng)其畫面，因此，用戶的便利性提高。
[0008]對(duì)此，通過(guò)搭載以往的運(yùn)動(dòng)傳感器的輸入裝置(三維定點(diǎn)設(shè)備等)來(lái)滾動(dòng)畫面時(shí)，用戶例如需要使光標(biāo)指針位于畫面的滾動(dòng)條上，進(jìn)行拖動(dòng)操作。因此，對(duì)用戶要求非常細(xì)致的操作。
[0009]此外，還可考慮在輸入裝置中設(shè)置具有滾動(dòng)輪等的操作部，并通過(guò)撥盤或開(kāi)關(guān)的操作，能夠進(jìn)行畫面的滾動(dòng)或畫面的縮放(調(diào)整倍率)。但是，輸入裝置由于在空間中是在通過(guò)用戶的手所保持的狀態(tài)下而被使用的，所以穩(wěn)定地操作撥盤或開(kāi)關(guān)是困難的。
[0010]此外，對(duì)輸入裝置要求小型并且輕量，以便能用手簡(jiǎn)單地操作。因此，能夠設(shè)置在輸入裝置主體部(殼體)的撥盤或開(kāi)關(guān)的個(gè)數(shù)實(shí)際上是一個(gè)左右。這就妨礙了例如三維輸入裝置的多功能化。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方式，能夠?qū)崿F(xiàn)可簡(jiǎn)單地進(jìn)行畫面的滾動(dòng)等的輸入裝置。此外，例如，對(duì)輸入裝置，能夠容易地賦予使光標(biāo)指針上下左右地移動(dòng)的功能和使畫面滾動(dòng)等的功能。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)例如具有與鼠標(biāo)相近的操作性的定點(diǎn)設(shè)備，或者具有與指示棒或激光筆相近的操作性并且還能簡(jiǎn)單地進(jìn)行畫面的滾動(dòng)等的、使用方便并且多功能的定點(diǎn)設(shè)備。
[0012](I)本發(fā)明的輸入裝置的一個(gè)方式，包括主體部，其具有較長(zhǎng)方向軸；和運(yùn)動(dòng)傳感器部，其檢測(cè)針對(duì)所述主體部的較長(zhǎng)方向軸的旋轉(zhuǎn)。
[0013]運(yùn)動(dòng)傳感器部，對(duì)具有較長(zhǎng)方向軸(長(zhǎng)軸)的輸入裝置的主體部(殼體)的繞較長(zhǎng)方向軸(長(zhǎng)軸)的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行檢測(cè)。主體部(殼體)的“較長(zhǎng)方向”一般是主體部(殼體)的延伸的方向(直線地長(zhǎng)度伸展方向)，“較長(zhǎng)方向軸”，例如是“與較長(zhǎng)方向一致的軸”。
[0014]主體部(殼體)的旋轉(zhuǎn)，例如，能夠通過(guò)由陀螺儀傳感器檢測(cè)旋轉(zhuǎn)角速度來(lái)進(jìn)行檢測(cè)，此外，也能夠通過(guò)由加速度傳感器檢測(cè)繞較長(zhǎng)方向軸的主體部的傾斜來(lái)檢測(cè)。從運(yùn)動(dòng)傳感器部所輸出的物理量信號(hào)，能夠利用于控制對(duì)象的移動(dòng)控制和其它的控制。例如，根據(jù)物理量信號(hào)，能夠?qū)︼@示畫面的滾動(dòng)方向和滾動(dòng)量進(jìn)行控制，此外，例如也能夠?qū)︼@示畫面(或者顯示畫面中的指定地點(diǎn))的縮放倍率進(jìn)行控制。
[0015]如上所述，輸入裝置由于在空間中是在由用戶的手所把持的狀態(tài)下被使用的，所以用戶穩(wěn)定地操作撥盤或開(kāi)關(guān)是困難的，但用戶將較長(zhǎng)方向軸作為中心軸，順時(shí)針或逆時(shí)針使主體部(殼體)旋轉(zhuǎn)是容易的。因此，根據(jù)本方式，用戶使用輸入裝置，例如，能夠簡(jiǎn)單地進(jìn)行畫面的滾動(dòng)或縮放等，輸入裝置的便利性得到很大提高。此外，由于在殼體中不需要設(shè)置撥盤或開(kāi)關(guān)等，所以能夠謀求輸入裝置的用戶界面的簡(jiǎn)化。
[0016]而且，在本說(shuō)明書中，還使用空間的主體部(殼體)的前端指示的方向(指示方向或指針?lè)较?的表現(xiàn)。指示方向(指針?lè)较?是由空間中的主體部(殼體)的姿態(tài)來(lái)決定的，概念上區(qū)別于較長(zhǎng)方向軸(由殼體的形狀決定的軸)。但是，若將空間坐標(biāo)為基準(zhǔn)，即，決定空間中的殼體的姿態(tài)，結(jié)果上，可認(rèn)為“主體部(殼體)的較長(zhǎng)方向”與“主體部(殼體)的指針?lè)较颉?一致。因此，在本說(shuō)明書中，當(dāng)與輸入裝置的主體部(殼體)的空間中的姿態(tài)無(wú)關(guān)時(shí)，以使用“較長(zhǎng)方向，較長(zhǎng)方向軸”等術(shù)語(yǔ)作為原則，當(dāng)與空間中的姿態(tài)有關(guān)時(shí)，使用“指示方向或指針?lè)较?，X軸(與指針?lè)较蛞恢碌娜S空間的軸)”等術(shù)語(yǔ)。如上所述，“較長(zhǎng)方向軸、指針?lè)较蜉S、X軸”，結(jié)果上可作為一致的軸來(lái)使用。
[0017](2)在本發(fā)明的輸入裝置的其它方式中，所述運(yùn)動(dòng)傳感器部具有:對(duì)三維的第一正交坐標(biāo)系中的針對(duì)所述X軸的角速度進(jìn)行檢測(cè)的X軸陀螺儀傳感器，所述三維的第一正交坐標(biāo)系由與所述主體部的較長(zhǎng)方向軸一致的X軸、在與所述X軸垂直的第一面內(nèi)相互正交的Y軸及Z軸來(lái)決定。
[0018]在本方式中，對(duì)由X軸、Y軸及Z軸定義的三維正交坐標(biāo)系進(jìn)行定義。在輸入裝置中，設(shè)置了對(duì)繞X軸的旋轉(zhuǎn)角速度進(jìn)行檢測(cè)的X軸陀螺儀傳感器。從X軸陀螺儀傳感器所輸出的角速度信號(hào)，能夠利用于控制對(duì)象的移動(dòng)控制和其它的控制。例如，根據(jù)物理量信號(hào)，能夠?qū)︼@示畫面的滾動(dòng)方向和滾動(dòng)量進(jìn)行控制，此外，也能夠?qū)︼@示畫面(或者顯示畫面中的指定地點(diǎn))的縮放倍率進(jìn)行控制。
[0019](3)在本發(fā)明的輸入裝置的其它方式中，所述輸入裝置用來(lái)決定與控制對(duì)象相關(guān)的控制量，所述輸入裝置還具有物理量/控制量變換部，該物理量/控制量變換部將來(lái)自所述運(yùn)動(dòng)傳感器部的物理量信號(hào)變換為表示所述控制量的控制量信號(hào)。
[0020]由設(shè)置于輸入裝置的活動(dòng)傳感器部所檢測(cè)出的角速度信號(hào)等，能夠保持原樣作為控制信號(hào)等，發(fā)送給例如數(shù)據(jù)處理裝置。但此時(shí)，數(shù)據(jù)處理裝置根據(jù)接收到的角速度信號(hào)，需要對(duì)顯示部中的控制對(duì)象物的控制量(例如，光標(biāo)指針的變位量、被遠(yuǎn)距離操縱的照相機(jī)的搖頭量、畫面的滾動(dòng)量、畫面的縮放倍率等)進(jìn)行運(yùn)算，由此，將增加數(shù)據(jù)處理裝置的負(fù)擔(dān)。
[0021]在此，在本方式中，在輸入裝置中設(shè)置物理量/控制量變換部，在輸入裝置側(cè)將角速度信號(hào)等變換為顯示部中的控制對(duì)象物的控制量。然后，將所得到的控制量的信息(控制量信號(hào))發(fā)送給數(shù)據(jù)處理裝置等。由此，減輕接收側(cè)(數(shù)據(jù)處理裝置等)的處理負(fù)擔(dān)。
[0022](4)在本發(fā)明的輸入裝置的其它方式中，所述運(yùn)動(dòng)傳感器部，還具有:Y軸陀螺儀傳感器，其檢測(cè)針對(duì)所述Y軸的角速度；和Z軸陀螺儀傳感器，其檢測(cè)針對(duì)所述Z軸的角速度，并且，具有:第一信號(hào)處理部，其執(zhí)行基于針對(duì)所述X軸的角速度信號(hào)的第一信號(hào)處理；和第二信號(hào)處理部，其執(zhí)行基于針對(duì)所述Y軸的角速度信號(hào)及針對(duì)所述Z軸的角速度信號(hào)的第二信號(hào)處理。
[0023]為了檢測(cè)由X軸、Y軸及Z軸所確定的三維正交坐標(biāo)系的主體部(殼體)的三維動(dòng)作，輸入裝置必須分別獨(dú)立地檢測(cè)繞Y軸及繞Z軸的旋轉(zhuǎn)和繞X軸的旋轉(zhuǎn)。為此，需要用于檢測(cè)繞Y軸及Z軸的旋轉(zhuǎn)的信號(hào)處理系統(tǒng)，和檢測(cè)繞X軸的旋轉(zhuǎn)的信號(hào)處理系統(tǒng)。在此，在本方式中，在輸入裝置中設(shè)置了執(zhí)行基于針對(duì)X軸的角速度信號(hào)的第一信號(hào)處理的第一信號(hào)處理部、和執(zhí)行基于針對(duì)Y軸及Z軸的角速度信號(hào)的第二信號(hào)處理的第二信號(hào)處理部。
[0024]例如，第一信號(hào)處理部及第二信號(hào)處理部，可分別由第一硬件和第二硬件(即，不同的硬件)來(lái)實(shí)現(xiàn)。此外，例如，在由軟件對(duì)共同的硬件進(jìn)行控制時(shí)(例如，使用CPU時(shí))，通過(guò)準(zhǔn)備每個(gè)信號(hào)處理部的信號(hào)處理程序，能夠分別實(shí)現(xiàn)第一信號(hào)處理部及第二信號(hào)處理部。
[0025](5)在本發(fā)明的輸入裝置的其它方式中，所述輸入裝置還具有優(yōu)先選擇部，該優(yōu)先選擇部具有:優(yōu)先處理決定部，其決定所述第一信號(hào)處理及所述第二信號(hào)處理的哪一個(gè)應(yīng)該優(yōu)先；和選擇部，其基于所述優(yōu)先處理決定部的決定，選擇性地輸出從所述第一信號(hào)處理部所輸出的第一處理信號(hào)及從第二信號(hào)處理部所輸出的第二處理信號(hào)中的任一信號(hào)。
[0026]如上述(4)的方式所述，需要分別獨(dú)立地檢測(cè)繞Y軸及Z軸的旋轉(zhuǎn)和繞X軸的旋轉(zhuǎn)，在上述(4)的方式中，設(shè)置了第一信號(hào)處理部和第二信號(hào)處理部。但是，實(shí)際上，有時(shí)繞Y軸及Z軸的旋轉(zhuǎn)，與繞X軸的旋轉(zhuǎn)同時(shí)發(fā)生。即，用戶在用手把持著輸入裝置的主體部(殼體)的狀態(tài)下，左右上下細(xì)微地晃動(dòng)主體部(殼體)的前端部(即，針對(duì)Y軸和Z軸發(fā)生細(xì)微旋轉(zhuǎn))，或使主體部(殼體)在繞X軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，繞Y軸及Z軸的旋轉(zhuǎn)與繞X軸的旋轉(zhuǎn)會(huì)存在同時(shí)發(fā)生的情況。用戶既然用手拿著操作輸入裝置的主體部，實(shí)際上，無(wú)用的少許旋轉(zhuǎn)，會(huì)違背用戶的意圖而發(fā)生，這是不可避免的。
[0027]例如，用戶為了進(jìn)行畫面的滾動(dòng)，使主體部(殼體)繞X軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，會(huì)違背用戶的意圖而產(chǎn)生繞Y軸或繞Z軸的旋轉(zhuǎn)，由此，若在顯示畫面上產(chǎn)生光標(biāo)指針意外的移動(dòng)的情況，則輸入裝置101的操作精度或可靠性降低。
[0028]因此，輸入裝置，當(dāng)發(fā)生了第一信號(hào)處理部與第二信號(hào)處理部同時(shí)并行地進(jìn)行動(dòng)作的情況時(shí)，更希望能夠?qū)?yīng)該優(yōu)先哪一個(gè)信號(hào)處理部的處理進(jìn)行判定，并對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行選擇。在此，在本方式中，在輸入裝置中設(shè)置優(yōu)先選擇部。優(yōu)先選擇部具有優(yōu)先處理決定部和選擇部，該選擇部基于優(yōu)先處理決定部的決定，對(duì)從第一信號(hào)處理部所輸出的第一處理信號(hào)和從第二信號(hào)處理部所輸出的第二處理信號(hào)中的任意一個(gè)進(jìn)行選擇性地輸出。由此，可靠地防止非用戶意圖的操作，防止輸入裝置的操作精度或可靠性的降低。
[0029](6)在本發(fā)明的輸入裝置的其它方式中，所述運(yùn)動(dòng)傳感器部，還具有:Y軸加速度傳感器，其檢測(cè)針對(duì)所述Y軸的加速度；和Z軸加速度傳感器，其檢測(cè)針對(duì)所述Z軸的加速度，并且，所述第二信號(hào)處理部具有坐標(biāo)變換處理部，該坐標(biāo)變換處理部根據(jù)由所述Y軸加速度傳感器所檢測(cè)出的Y軸加速度、和由所述Z軸加速度傳感器所檢測(cè)出的Z軸加速度來(lái)進(jìn)行坐標(biāo)變換，所述坐標(biāo)變換處理部，將由所述Y軸陀螺儀傳感器所檢測(cè)出的Y軸角速度及由所述Z軸陀螺儀傳感器所檢測(cè)出的Z軸角速度分別變換為二維的第二正交坐標(biāo)系中的U軸角速度及V軸角速度，所述二維的第二正交坐標(biāo)系由與所述X軸垂直的第一面中的水平軸即U軸、和在所述第一面中與所述U軸垂直的軸即V軸來(lái)決定。
[0030]如上述(4)的方式所述，需要分別獨(dú)立地檢測(cè)繞Y軸及Z軸的旋轉(zhuǎn)和繞X軸的旋轉(zhuǎn)，在上述(4)的方式中，設(shè)置了第一信號(hào)處理部和第二信號(hào)處理部，在上述(5)的方式中，還設(shè)置了優(yōu)先選擇部。但是，為了確保檢測(cè)繞Y軸及Z軸的旋轉(zhuǎn)，與檢測(cè)繞X軸的旋轉(zhuǎn)的獨(dú)立性，希望繞X軸的主體部(殼體)的旋轉(zhuǎn)不影響繞Y軸及Z軸的旋轉(zhuǎn)的檢測(cè)。
[0031]例如，與各軸對(duì)應(yīng)的角速度傳感器分別固定于輸入裝置101的主體部中所設(shè)置的平面(例如，殼體的內(nèi)壁面)。因此，若輸入裝置的主體部(殼體)針對(duì)X軸旋轉(zhuǎn)，則Y軸、Z軸也同樣地旋轉(zhuǎn)，Y軸陀螺儀傳感器或Z軸陀螺儀傳感器的空間中的位置也發(fā)生改變。在發(fā)生了針對(duì)X軸的旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下分別由Y軸角速度傳感器及Z軸角速度傳感器所檢測(cè)出的角速度，與在未發(fā)生旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下所檢測(cè)出的角速度之間存在差值(誤差)。
[0032]在此，在本方式中，進(jìn)行旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償處理，通過(guò)對(duì)檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行修正來(lái)抑制檢測(cè)誤差。在本方式中，對(duì)由與主體部的指示方向一致的X軸垂直的第一面上的Y軸及Z軸確定的二維的YZ正交坐標(biāo)系進(jìn)行定義，此外，對(duì)由與主體部的指示方向一致的X軸垂直的第一面上的水平軸即U軸和第一面上與U軸垂直的軸即V軸確定的二維的第二正交坐標(biāo)系(UV正交坐標(biāo)系)進(jìn)行定義。U軸是第一面內(nèi)的水平軸，此外，V軸是第一面內(nèi)與U軸正交的垂直軸。U軸及V軸分別通過(guò)對(duì)主體部的指示方向(指針?lè)较?進(jìn)行指定而唯一確定，不影響輸入裝置針對(duì)X軸的旋轉(zhuǎn)。
[0033]而且，在本方式中，坐標(biāo)變換處理部，執(zhí)行從YZ正交坐標(biāo)系向第二正交坐標(biāo)系(UV正交坐標(biāo)系)的坐標(biāo)變換(旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換)，將由Y軸陀螺儀傳感器所檢測(cè)出的Y軸角速度及由Z軸陀螺儀傳感器所檢測(cè)出的Z軸角速度分別變換成U軸角速度及V軸角速度。由此，分別針對(duì)Y軸及Z軸所檢測(cè)出的角速度(在發(fā)生針對(duì)X軸的旋轉(zhuǎn)時(shí)包括伴隨旋轉(zhuǎn)的誤差)修正為針對(duì)主體部的X軸未旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)的正確的角速度。
[0034]為了執(zhí)行坐標(biāo)軸變換(旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換)，需要檢測(cè)出與X軸垂直的第一面內(nèi)的X軸(Y軸)與U軸(V軸)之間的旋轉(zhuǎn)角。在此，在本方式中，作為針對(duì)檢測(cè)軸即Y軸的物理量測(cè)定裝置，除了 Y軸角速度傳感器，還設(shè)置了 Y軸加速度傳感器，作為針對(duì)檢測(cè)軸即Z軸的物理量測(cè)定裝置，除了 Z軸角速度傳感器，還設(shè)置了 Z軸加速度傳感器。針對(duì)輸入裝置的主體部(殼體)指示方向軸即X軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，針對(duì)Y軸所檢測(cè)出的加速度及針對(duì)Z軸所檢測(cè)出的加速度，分別根據(jù)旋轉(zhuǎn)角進(jìn)行變動(dòng)。即Y軸加速度及Z軸加速度，以在參數(shù)(變數(shù))中包括第一面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)角的算式來(lái)表現(xiàn)。因此，若能夠檢測(cè)出Y軸加速度及Z軸加速度，則能夠獲取旋轉(zhuǎn)角的信息。根據(jù)所獲取的旋轉(zhuǎn)角的信息，通過(guò)執(zhí)行旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換，能夠?qū)軸角速度及Z軸角速度變換為U軸角速度及V軸角速度。
[0035]因此，根據(jù)本方式，繞X軸的主體部(殼體)的旋轉(zhuǎn)，不會(huì)對(duì)繞Y軸及Z軸的旋轉(zhuǎn)的檢測(cè)產(chǎn)生影響。因此，根據(jù)本方式，能夠確保繞Y軸及Z軸的旋轉(zhuǎn)的檢測(cè)與繞X軸的旋轉(zhuǎn)的檢測(cè)完全的獨(dú)立性。
[0036](7)在本發(fā)明的輸入裝置的其它方式中，具有操作部，該操作部具有輸出允許開(kāi)關(guān)，該輸出允許開(kāi)關(guān)用于切換來(lái)自所述輸入裝置的信號(hào)輸出的許可/禁止。
[0037]在本方式中，在輸入裝置中，設(shè)置了用于切換來(lái)自輸入裝置的信號(hào)輸出的許可/禁止的操作部(例如，按下式或滑動(dòng)式的輸出允許開(kāi)關(guān))。操作部的結(jié)構(gòu)可考慮各種變形。例如，在輸入裝置具有光標(biāo)指針的移動(dòng)控制功能(第一控制功能)及畫面的滾動(dòng)功能(第二控制功能)時(shí)，能夠按照每個(gè)功能設(shè)置輸出允許開(kāi)關(guān)，此外，也可設(shè)置共同控制各功能的允許/禁止的共同輸出允許開(kāi)關(guān)。輸出允許開(kāi)關(guān)的操作，可與主體部(殼體)的空間的姿態(tài)無(wú)關(guān)地進(jìn)行，所以對(duì)于用戶而言，容易進(jìn)行輸出允許開(kāi)關(guān)的操作。
[0038]用戶只在對(duì)操作部進(jìn)行操作時(shí)(例如，只在按下輸出允許開(kāi)關(guān)時(shí))從輸入裝置輸出信號(hào)。因此，在未進(jìn)行操作部的操作期間(例如，未按下輸出允許開(kāi)關(guān)的期間)中，即使移動(dòng)主體部(殼體)，也不發(fā)生例如控制對(duì)象(例如光標(biāo)指針)的位置變位等。因此，根據(jù)本方式，能夠可靠地防止控制對(duì)象的非用戶意圖的動(dòng)作，更加提高輸入裝置的使用方便性。
[0039](8)在本發(fā)明的輸入裝置的其它方式中，具有操作部，該操作部具有切換開(kāi)關(guān)，該切換開(kāi)關(guān)用于強(qiáng)制地切換是執(zhí)行所述第一信號(hào)處理部的所述第一處理，還是執(zhí)行所述第二信號(hào)處理部的所述第二信號(hào)處理。
[0040]例如，雖然輸入裝置具有光標(biāo)指針的移動(dòng)控制功能(第一控制功能)及畫面的滾動(dòng)功能(第二控制功能)，但有可能用戶只希望利用第一控制功能。在此，在本方式中，在輸入裝置中設(shè)置了對(duì)功能(信號(hào)處理的種類)進(jìn)行切換的切換開(kāi)關(guān)，以使能夠從輸入裝置具有的多個(gè)功能之中選擇任何一個(gè)。由此，用戶能夠從輸入裝置具有的多個(gè)功能之中對(duì)希望使用的一個(gè)功能進(jìn)行選擇利用。因此，進(jìn)一步提高了用戶的便利性。
[0041](9)在本發(fā)明的輸入裝置的其它方式中，從所述第一信號(hào)處理部所輸出的所述第一處理信號(hào)，是顯示畫面的滾動(dòng)量或顯示圖像的縮放倍率的控制量信號(hào)，從所述第二信號(hào)處理部所輸出的所述第二處理信號(hào)，是與顯示畫面的光標(biāo)指針的變位相關(guān)的控制量信號(hào)。
[0042]根據(jù)本方式，用戶通過(guò)使輸入裝置的主體部(殼體)繞X軸(較長(zhǎng)方向軸)旋轉(zhuǎn)，可簡(jiǎn)單地進(jìn)行畫面的滾動(dòng)操作或縮放操作，此外，例如用戶通過(guò)左右上下細(xì)微地晃動(dòng)主體部(殼體)的前端部，能夠使光標(biāo)指針在畫面上，左右上下地移動(dòng)。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)例如具有與鼠標(biāo)相近的操作性的定點(diǎn)設(shè)備，或具有與指示棒或激光筆相近的操作性且也可簡(jiǎn)單地進(jìn)行畫面的滾動(dòng)等的、使用便利性好且多功能的定點(diǎn)設(shè)備。
[0043](10)在本發(fā)明的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的一個(gè)方式中，包括:上述任一個(gè)的輸入裝置；和數(shù)據(jù)處理裝置，該數(shù)據(jù)處理裝置接收所述輸入裝置的發(fā)送信號(hào)，并根據(jù)接收信號(hào)執(zhí)行給予的數(shù)據(jù)處理。
[0044]通過(guò)使用本發(fā)明的上述方式的至少一種，三維輸入裝置的使用便利性得到提高。當(dāng)前，在計(jì)算機(jī)上使用三維空間的情況很多，伴隨于此，更增加了使用可輸入三維動(dòng)作的三維輸入設(shè)備的便利性高的系統(tǒng)的必要性。根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)一種使用了在操作性上出色、多功能并且小型的三維輸入裝置的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0045]圖1是表示利用了輸入裝置的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的一個(gè)示例的結(jié)構(gòu)的圖。
[0046]圖2是表示對(duì)繞X軸的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行檢測(cè)的輸入裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一個(gè)示例的圖。
[0047]圖3是用于說(shuō)明對(duì)X軸、Y軸及Z軸的繞各軸的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行檢測(cè)的輸入裝置的利用例的圖。
[0048]圖4(A)?圖4(C)是用于對(duì)主體部(殼體)100的前端部的Y軸方向或Z軸方向的微小變位的檢測(cè)進(jìn)行說(shuō)明的圖。
[0049]圖5(A)、圖5(B)是表示對(duì)繞X軸、Y軸、Z軸的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行檢測(cè)的輸入裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一個(gè)示例的圖。
[0050]圖6㈧?圖6 (C)是對(duì)用于確保繞X軸的旋轉(zhuǎn)檢測(cè)與繞Y軸及Z軸的旋轉(zhuǎn)檢測(cè)的獨(dú)立性的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明的圖。
[0051]圖7是表示使用了對(duì)X軸、Y軸、Z軸各軸的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行檢測(cè)的三維輸入裝置的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的具體的結(jié)構(gòu)的一個(gè)示例的圖。
[0052]圖8是表示優(yōu)先選擇部的處理步驟的流程圖。
[0053]圖9㈧?圖9(C)是用于說(shuō)明由與輸入裝置的X軸相關(guān)的旋轉(zhuǎn)所引起的角速度的檢測(cè)誤差的圖。
[0054]圖10是用于說(shuō)明坐標(biāo)變換(旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換)的內(nèi)容的圖。
[0055]圖1l(A)?圖1l(E)是用于說(shuō)明坐標(biāo)變換中所需要的信息等的圖。
[0056]圖12是用于說(shuō)明坐標(biāo)變換中所需要的信息等的圖。
[0057]圖13是表示用于旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償?shù)淖鴺?biāo)變換處理的處理順序示例的流程圖。
[0058]圖14是表示對(duì)繞X軸的旋轉(zhuǎn)、繞Y軸的旋轉(zhuǎn)、繞Z軸的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行檢測(cè)的輸入裝置的其它示例(設(shè)置輸出允許開(kāi)關(guān)的示例)的外觀結(jié)構(gòu)的示例的圖。
[0059]圖15是表示對(duì)繞X軸的旋轉(zhuǎn)、繞Y軸的旋轉(zhuǎn)、繞Z軸的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行檢測(cè)的輸入裝置的其它示例(設(shè)置允許開(kāi)關(guān)的示例)的外觀結(jié)構(gòu)的示例的圖。
[0060]圖16是表示對(duì)繞X軸的旋轉(zhuǎn)、繞Y軸的旋轉(zhuǎn)、繞Z軸的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行檢測(cè)的輸入裝置的其它示例(設(shè)置多個(gè)允許開(kāi)關(guān)的示例)的外觀結(jié)構(gòu)的示例的圖。
[0061]圖17是表示對(duì)繞X軸的旋轉(zhuǎn)、繞Y軸的旋轉(zhuǎn)、繞Z軸的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行檢測(cè)的輸入裝置的其它示例(設(shè)置功能切換開(kāi)關(guān)的示例)的外觀結(jié)構(gòu)的示例的圖。
[0062]圖中:
[0063]101-輸入裝置(例如，定點(diǎn)設(shè)備等的三維輸入裝置)，
[0064]100-輸入裝置的主體部(殼體)，
[0065]102-Y軸陀螺儀傳感器(Y軸角速度傳感器)，
[0066]104-Z軸陀螺儀傳感器(Z軸角速度傳感器)，
[0067]106-Y軸加速度傳感器，
[0068]108-Z軸加速度傳感器，
[0069]110-X軸陀螺儀傳感器(X軸角速度傳感器)，
[0070]111-運(yùn)動(dòng)傳感器部，
[0071]400-屏幕，
[0072]502-三維運(yùn)動(dòng)傳感器部，
[0073]512 ?518、519_ 放大器，
[0074]520 ?526、528_A/D 轉(zhuǎn)換器，
[0075]530-變換處理部(例如CPU)，
[0076]531-第一信號(hào)處理部，
[0077]532-坐標(biāo)變換處理部，
[0078]533-第二信號(hào)處理部，
[0079]534-系數(shù)運(yùn)算部(物理量/控制量變換部)，
[0080]536-無(wú)線發(fā)送部，
[0081]AN1，AN2_ 天線，
[0082]600-數(shù)據(jù)處理裝置，
[0083]610-接收部，
[0084]620-數(shù)據(jù)處理部(CPU等)，
[0085]630-R0M,
[0086]640-RAM,
[0087]650-顯示控制部，
[0088]660-顯示部，
[0089]662-顯示屏。

【具體實(shí)施方式】
[0090]接著，針對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式，參照附圖進(jìn)行說(shuō)明。而且，以下說(shuō)明的本實(shí)施方式，不是對(duì)技術(shù)方案的范圍中所記載的本發(fā)明的內(nèi)容進(jìn)行不當(dāng)?shù)南薅?，而是在本?shí)施方式中所說(shuō)明的全部結(jié)構(gòu)，不局限于必須作為本發(fā)明的解決方法。
[0091](第一實(shí)施方式)
[0092](三維輸入裝置的利用例)
[0093]圖1是表示利用了輸入裝置(三維輸入裝置:在此，例如是可代替鼠標(biāo)或激光筆而使用的定點(diǎn)設(shè)備)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的一個(gè)示例的結(jié)構(gòu)圖。
[0094]在圖1中，由輸入裝置101、數(shù)據(jù)處理裝置200 (具有無(wú)線天線AN2)及顯示裝置300構(gòu)成數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。輸入裝置101與數(shù)據(jù)處理裝置200，能通過(guò)通信(在此是無(wú)線通信。但是，不局限于此，也可以是有線通信或光通信等)進(jìn)行信號(hào)(信息)的發(fā)送接收。
[0095]輸入裝置101具有較長(zhǎng)方向軸(長(zhǎng)軸)SX1，還具有運(yùn)動(dòng)傳感器部(圖1中未圖示)。運(yùn)動(dòng)傳感器部，例如，具有陀螺儀傳感器或加速度傳感器等，并能夠檢測(cè)出繞較長(zhǎng)方向軸(長(zhǎng)軸)SXl的輸入裝置101主體部(殼體)100的旋轉(zhuǎn)。通過(guò)繞較長(zhǎng)方向軸(長(zhǎng)軸)SXl的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的物理量(旋轉(zhuǎn)角速度或加速度等)，能夠在控制顯示畫面的滾動(dòng)量，或控制顯示畫面(或者，顯示畫面中的指定區(qū)域)的縮放倍率的變更等中進(jìn)行使用。
[0096]圖1的上側(cè)以虛線包圍所示的示例中，由顯示裝置300，例如在屏幕上或顯示屏上顯示了東京都區(qū)內(nèi)的地圖。用戶在手中拿著輸入裝置101的主體部(殼體)100，繞較長(zhǎng)方向軸SX1，向圖中的箭頭方向?qū)⒅黧w部(殼體)100旋轉(zhuǎn)Θ (在此，圖中的箭頭方向設(shè)為正方向)。
[0097]于是，例如，顯示畫面PTl被滾動(dòng)到上側(cè)。若用戶將主體部(殼體)100向負(fù)方向旋轉(zhuǎn)，則顯示畫面PTl被滾動(dòng)到下側(cè)。此外，例如，若將主體部(殼體)100向負(fù)方向旋轉(zhuǎn)，則針對(duì)顯示畫面PT2中的指定區(qū)域M的縮放倍率變小，畫像被縮小。
[0098]如上所述，輸入裝置101的主體部(殼體)100，在空間中，由于在通過(guò)用戶的手所保持的狀態(tài)下被使用，所以雖然用戶難以穩(wěn)定地操作撥盤或開(kāi)關(guān)，但用戶將較長(zhǎng)方向軸SXl作為中心軸，順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)主體部(殼體)100是容易的。因此，在圖1所示的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中，用戶使用輸入裝置101，例如，能簡(jiǎn)單地進(jìn)行畫面的滾動(dòng)或縮放等，輸入裝置101的便利性得到很大提高。此外，由于不需要在殼體中設(shè)置撥盤或開(kāi)關(guān)等，所以能夠謀求輸入裝置的用戶界面的簡(jiǎn)化。
[0099]圖1的輸入裝置101，例如，具有圓柱形狀的外觀。輸入裝置101的主體部(殼體)100具有較長(zhǎng)方向軸(長(zhǎng)軸)SXl和短軸SX2(與較長(zhǎng)方向軸SXl正交，并比較長(zhǎng)方向軸短的軸)。“較長(zhǎng)方向”是例如“主體部(殼體)100直線地延長(zhǎng)的方向(直線地長(zhǎng)延伸的方向)”。
[0100]在圖1中，假設(shè)連結(jié)圓柱形狀的主體部(殼體)100的上面A的中心點(diǎn)Cl與底面C2的中心點(diǎn)C2的線段，并將與該線段一致的軸作為較長(zhǎng)方向軸SX1。上面A或底面B，可看作殼體的垂直截面，例如，可將“與殼體的垂直截面的中心點(diǎn)的法線一致并且與較長(zhǎng)方向一致的軸”作為較長(zhǎng)方向軸SX1。
[0101]較長(zhǎng)方向軸SXl與空間中所設(shè)定的X軸(指針?lè)较蜉S)一致。指針?lè)较?指示方向)，是“位于空間的主體部(殼體)的前端指示的方向”?！爸羔?lè)较颉庇煽臻g中的主體部(殼體)的姿態(tài)決定，概念上區(qū)別于較長(zhǎng)方向軸(由殼體的形狀確定的軸)。但是，若以空間坐標(biāo)為基準(zhǔn)，則結(jié)果上可認(rèn)為“主體部(殼體)的較長(zhǎng)方向”與“主體部(殼體)的指針?lè)较颉笔且恢碌?。由此，在本說(shuō)明書中，當(dāng)與輸入裝置的主體部(殼體)的空間中的姿態(tài)無(wú)關(guān)時(shí)，作為原則使用“較長(zhǎng)方向，較長(zhǎng)方向軸”等的術(shù)語(yǔ)，當(dāng)與空間中的姿態(tài)有關(guān)時(shí)，使用“指示方向或指針?lè)较颍琗軸(與指針?lè)较蛞恢碌娜S空間的軸)”等的術(shù)語(yǔ)。如上所述，“較長(zhǎng)方向軸、指針?lè)较蜉S、X軸”，結(jié)果上可作為一致的軸來(lái)使用。
[0102](對(duì)繞X軸的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行檢測(cè)的輸入裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)例)
[0103]圖2是表示對(duì)繞X軸的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行檢測(cè)的輸入裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一個(gè)示例的圖。
[0104]圖2的輸入裝置101具有運(yùn)動(dòng)傳感器部111，運(yùn)動(dòng)傳感器部111具有在三維正交坐標(biāo)系中的對(duì)繞X軸的旋轉(zhuǎn)角速度進(jìn)行檢測(cè)的X軸陀螺儀傳感器110，所述三維正交坐標(biāo)系是由與主體部(殼體)100的較長(zhǎng)方向軸SXl —致的X軸、在與X軸垂直的面內(nèi)互相正交的Y軸及Z軸來(lái)確定的。
[0105]輸入裝置101還具有放大器519、A/D轉(zhuǎn)換器528、變換處理部(CPU等)534、發(fā)送部(通信部)536和天線ANl。在變換處理部(CPU等)101中，設(shè)置了作為物理量/控制量變換部的系數(shù)運(yùn)算部534。系數(shù)運(yùn)算部534，例如通過(guò)對(duì)角速度信號(hào)乘以變換系數(shù)，將角速度信號(hào)變換為變位量信號(hào)。
[0106]在圖2中，在空間中，定義了由X軸、Y軸及Z軸定義的三維正交坐標(biāo)系，在輸入裝置101中，設(shè)置了用于檢測(cè)繞X軸的旋轉(zhuǎn)角速度的X軸陀螺儀傳感器110。由X軸陀螺儀傳感器110所輸出的角速度信號(hào)ωχ，可被利用于控制對(duì)象(例如，光標(biāo)指針)的移動(dòng)控制、其它的控制(控制對(duì)象即畫面的滾動(dòng)控制、或控制對(duì)象即畫面或特定區(qū)域的縮放倍率變更控制)中。即，例如，根據(jù)物理量信號(hào)，能夠?qū)︼@示畫面的滾動(dòng)方向和滾動(dòng)量進(jìn)行控制，此外，例如，還能夠?qū)︼@示畫面(或者顯示畫面中的特定處)的縮放倍率進(jìn)行控制。
[0107]由運(yùn)動(dòng)傳感器部111(X軸陀螺儀傳感器110)所檢測(cè)出的角速度信號(hào)ωχ，可保持其原樣地作為控制信號(hào)等發(fā)送給例如數(shù)據(jù)處理裝置200 (參照?qǐng)D1)。但是，此時(shí)，數(shù)據(jù)處理裝置200根據(jù)接收到的角速度信號(hào)，需要對(duì)顯示裝置300(參照?qǐng)D1)中的控制對(duì)象物的控制量(例如，光標(biāo)指針的變位量、被遠(yuǎn)距離操縱的照相機(jī)的搖頭量、畫面的滾動(dòng)量、畫面的縮放倍率等)進(jìn)行運(yùn)算，由此，將增加數(shù)據(jù)處理裝置的負(fù)擔(dān)。
[0108]在此，在圖2中，在輸入裝置101中，設(shè)置了作為物理量/控制量變換部的系數(shù)運(yùn)算部534，在輸入裝置101側(cè)，將角速度ω χ變換為顯示裝置300中的控制對(duì)象物的控制量。然后，將所得到的控制量的信息(控制量信號(hào))發(fā)送給數(shù)據(jù)處理裝置200。由此，將減輕接收側(cè)(數(shù)據(jù)處理裝置200)的處理負(fù)擔(dān)。
[0109](對(duì)繞X軸、Y軸、Z軸的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行檢測(cè)的輸入裝置的利用例或內(nèi)部結(jié)構(gòu)等)
[0110]在圖2的輸入裝置中，只對(duì)繞X軸的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行檢測(cè)。若輸入裝置不僅檢測(cè)繞X軸的旋轉(zhuǎn)，而且還能夠檢測(cè)繞Y軸的旋轉(zhuǎn)和繞Z軸的旋轉(zhuǎn)，則可輸入更多的信息。以下，針對(duì)檢測(cè)繞X軸、Y軸、Z軸的旋轉(zhuǎn)的輸入裝置進(jìn)行說(shuō)明。
[0111]圖3是用于說(shuō)明對(duì)繞X軸、Y軸及Z軸的各軸的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行檢測(cè)的輸入裝置的利用例的圖。在圖3中，定義了由與主體部(殼體)100的較長(zhǎng)軸SXl —致的X軸、在與X軸垂直的面內(nèi)互相正交的Y軸及Z軸確定的三維正交坐標(biāo)系。而且，輸入裝置101對(duì)本體部(殼體)100的三軸各自的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行檢測(cè)。
[0112]在圖3中，代替激光筆而使用輸入裝置101。在屏幕400上，顯示畫面410。畫面410能夠上下滾動(dòng)。此外，在畫面410上，上下左右地移動(dòng)光標(biāo)指針CP。在圖3中，光標(biāo)指針CP的上下左右的移動(dòng)，是通過(guò)用戶在Y軸方向或者Z軸方向上使主體部(殼體)100的前端細(xì)微地變位來(lái)控制的。此外，通過(guò)主體部(殼體)100的繞X軸的旋轉(zhuǎn)來(lái)控制畫面410的上下滾動(dòng)。
[0113]圖4(A)?圖4(C)是用于對(duì)主體部(殼體)100的前端部的Y軸方向或Z軸方向的細(xì)微變位的檢測(cè)進(jìn)行說(shuō)明的圖。
[0114]如圖4 (A)所示，由與輸入裝置101的主體部(殼體)100的指示方向(指針?lè)较?一致的X軸、在與X軸垂直的第一面即Q面內(nèi)互相正交的Y軸及Z軸來(lái)定義三維空間中的第一正交坐標(biāo)系。X軸是第一檢測(cè)軸，Y軸是第二檢測(cè)軸，Z軸是第三檢測(cè)軸。
[0115]輸入裝置101的主體部(殼體)100的空間上的姿態(tài)若被確定，則第一正交坐標(biāo)系唯一確定。第一正交坐標(biāo)系不是被固定的坐標(biāo)系，而是如圖4(A)中的虛線所示，若輸入裝置101的主體部(殼體)針對(duì)X軸旋轉(zhuǎn)Θ (X)，則伴隨于此，Y軸及Z軸也旋轉(zhuǎn)Θ (X)。而且，θ (X)表示將X軸作為旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)角。
[0116]如圖4(B)所示，輸入裝置101的主體部(殼體)100的上下(垂直方向)的細(xì)微的動(dòng)作，能夠作為以Y軸為旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)(旋轉(zhuǎn)角Θ (Y))來(lái)進(jìn)行檢測(cè)。而且，在圖4(B)中，輸入裝置101的主體部(殼體)100為了方便，描畫成長(zhǎng)方體形狀。該長(zhǎng)方體形狀，例如，能夠看作表示安裝有活動(dòng)傳感器(角速度傳感器等)的殼體的內(nèi)壁面。因此，若由Y軸角速度傳感器檢測(cè)出針對(duì)Y軸的旋轉(zhuǎn)角速度，并用時(shí)間將角速度進(jìn)行積分，則能夠得到與Y軸相關(guān)的旋轉(zhuǎn)角Θ⑴的信息。S卩，能夠檢測(cè)出輸入裝置101的主體部(殼體)100的上下的動(dòng)作。
[0117]此外，如圖4(C)所示，輸入裝置101的主體部(殼體)100的左右(水平方向)的細(xì)微的動(dòng)作，能夠作為以Z軸為旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)(旋轉(zhuǎn)角Θ (Z))來(lái)進(jìn)行檢測(cè)。因此，若由Z軸角速度傳感器檢測(cè)出針對(duì)Z軸的旋轉(zhuǎn)角速度，并用時(shí)間將角速度進(jìn)行積分，則能夠得到與Z軸相關(guān)的旋轉(zhuǎn)角Θ (Z)的信息。即，能夠檢測(cè)出輸入裝置101的主體部(殼體)100的左右的動(dòng)作。
[0118]圖5 (A)、圖5 (B)是表示對(duì)繞X軸、Y軸、Z軸的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行檢測(cè)的輸入裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一個(gè)示例的圖。而且，圖5(A)表示繞X軸沒(méi)有殼體的旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)，圖5 (B)表示繞X軸發(fā)生了殼體的旋轉(zhuǎn)(旋轉(zhuǎn)角Θ2)的狀態(tài)。
[0119]輸入裝置101具有:檢測(cè)繞X軸的旋轉(zhuǎn)角速度ω χ的X軸陀螺儀傳感器110、檢測(cè)繞Y軸的旋轉(zhuǎn)角速度ω y的Y軸陀螺儀傳感器102、檢測(cè)繞Z軸的旋轉(zhuǎn)角速度ω Z的Z軸陀螺儀傳感器104、檢測(cè)Y軸方向的加速度的Y軸加速度傳感器106、和檢測(cè)Z軸方向的加速度的Z軸加速度傳感器108。X軸陀螺儀傳感器110、Y軸陀螺儀傳感器102及Z軸陀螺儀傳感器104分別對(duì)于各軸的箭頭方向(圖5(A)、圖5(B)中是逆時(shí)針?lè)较?的角速度輸出正的值，Y軸加速度傳感器106及Z軸加速度傳感器108對(duì)于各軸的箭頭方向的加速度輸出正的值。
[0120]而且，在圖5(B)中，在與X軸垂直的第一面即Q面內(nèi)，由水平軸即U軸和與U軸垂直的V軸(垂直軸)來(lái)定義二維的第二正交坐標(biāo)系。此點(diǎn)與用于旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償?shù)淖鴺?biāo)變換處理相關(guān)。在后面，針對(duì)此點(diǎn)進(jìn)行描述。
[0121](繞X軸的旋轉(zhuǎn)檢測(cè)與繞Y軸及Z軸的旋轉(zhuǎn)檢測(cè)的獨(dú)立性的說(shuō)明)
[0122]為對(duì)由X軸、Y軸及Z軸確定的三維的正交坐標(biāo)系中的、輸入裝置101的主體部(殼體)100的三維的動(dòng)作進(jìn)行檢測(cè)，輸入裝置101必須能夠分別獨(dú)立地檢測(cè)繞Y軸及Z軸的旋轉(zhuǎn)和繞X軸的旋轉(zhuǎn)。
[0123]為此，作為信號(hào)處理部的結(jié)構(gòu)，優(yōu)選采用例如圖6(A)?圖6(C)所示的結(jié)構(gòu)。
[0124]圖6 (A)?圖6 (C)是用于對(duì)確保繞X軸的旋轉(zhuǎn)檢測(cè)與繞Y軸及Z軸的旋轉(zhuǎn)檢測(cè)的獨(dú)立性的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明的圖。
[0125]在圖6(A)中，在輸入裝置101中，設(shè)置了執(zhí)行基于針對(duì)X軸的加速度信號(hào)ωχ的第一信號(hào)處理的第一信號(hào)處理部531、和執(zhí)行基于針對(duì)Y軸及Z軸的加速度信號(hào)ωγ、ωζ(以及加速度信號(hào)Yy、Yz)的第二信號(hào)處理的第二信號(hào)處理部533。而且，第一信號(hào)處理部531輸出第一處理信號(hào)SGa,此外,第二信號(hào)處理部533輸出第二處理信號(hào)SGb。
[0126]S卩，為了確保第一信號(hào)處理與第二信號(hào)處理的獨(dú)立性，需要設(shè)置用于檢測(cè)繞Y軸及Z軸的旋轉(zhuǎn)的信號(hào)處理系統(tǒng)和用于檢測(cè)繞X軸的旋轉(zhuǎn)的信號(hào)處理系統(tǒng)。
[0127]例如，第一信號(hào)處理部531及第二信號(hào)處理部533分別能夠通過(guò)第一硬件和第二硬件(即，不同的硬件)來(lái)實(shí)現(xiàn)。此外，例如，當(dāng)由軟件對(duì)共同的硬件進(jìn)行控制時(shí)(例如，使用CPU時(shí))，通過(guò)準(zhǔn)備每個(gè)信號(hào)處理部的信號(hào)處理程序，能夠分別實(shí)現(xiàn)第一信號(hào)處理部531及第二信號(hào)處理部533。
[0128]在圖6(B)中，還設(shè)置了優(yōu)先選擇部543。在優(yōu)先選擇部543中，設(shè)置了對(duì)第一信號(hào)處理及所述第二信號(hào)處理的哪一個(gè)應(yīng)該優(yōu)先進(jìn)行決定的優(yōu)先處理決定部E1、和根據(jù)基于優(yōu)先處理決定部El的決定，選擇性地輸出由第一信號(hào)處理部531所輸出的第一處理信號(hào)及由第二信號(hào)處理部533所輸出的第二處理信號(hào)的任一個(gè)信號(hào)的選擇部E2。
[0129]輸入裝置101既然通過(guò)用戶的手在空間中被保持，實(shí)際上，會(huì)存在可同時(shí)發(fā)生繞Y軸及Z軸的旋轉(zhuǎn)與繞X軸的旋轉(zhuǎn)的情況。即，在用戶用手把持輸入裝置的主體部(殼體)的狀態(tài)下，左右上下細(xì)微地晃動(dòng)主體部(殼體)100的前端部(即，針對(duì)Y軸和Z軸發(fā)生細(xì)微旋轉(zhuǎn))，或使主體部(殼體)100在繞X軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，繞Y軸及Z軸的旋轉(zhuǎn)和繞X軸的旋轉(zhuǎn)會(huì)存在同時(shí)發(fā)生的情況。用戶既然用手拿著操作輸入裝置的主體部，實(shí)際上，無(wú)用的少許旋轉(zhuǎn)，會(huì)違背用戶的意圖而發(fā)生，這是不可避免的。
[0130]例如，用戶為了進(jìn)行畫面的滾動(dòng)，使主體部(殼體)繞X軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，會(huì)違背用戶的意圖而發(fā)生繞Y軸或繞Z軸的旋轉(zhuǎn)，由此，若在顯示畫面上發(fā)生光標(biāo)指針意外的移動(dòng)的情況，則輸入裝置101的操作精度或可靠性降低。
[0131]因此，輸入裝置101，當(dāng)發(fā)生了第一信號(hào)處理部531與第二信號(hào)處理部533同時(shí)并行地進(jìn)行動(dòng)作的情況時(shí)，更希望能夠判定應(yīng)該優(yōu)先是哪個(gè)信號(hào)處理部的處理并選擇輸出信號(hào)。
[0132]在此，在圖6(B)中，在輸入裝置101中設(shè)置了優(yōu)先選擇部543。優(yōu)先選擇部543具有優(yōu)先處理決定部E1、和根據(jù)基于優(yōu)先處理決定部的決定，選擇性地輸出由第一信號(hào)處理部所輸出的第一處理信號(hào)及由第二信號(hào)處理部所輸出的第二處理信號(hào)中的任一方的選擇部E2。由此，可靠地防止非用戶意圖的操作，防止輸入裝置的操作精度或可靠性的降低。
[0133]在圖6 (C)中，還設(shè)置了旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償部(坐標(biāo)變換處理部)532。為了確保繞Y軸及繞Z軸的旋轉(zhuǎn)的檢測(cè)與繞X軸的旋轉(zhuǎn)的檢測(cè)的獨(dú)立性，希望繞X軸的主體部(殼體)100的旋轉(zhuǎn)不對(duì)繞Y軸及繞Z軸的旋轉(zhuǎn)的檢測(cè)產(chǎn)生影響。
[0134]例如，與各軸對(duì)應(yīng)的角速度傳感器102、104、110分別固定于設(shè)置在輸入裝置101的主體部(殼體)100中的平面(例如，殼體的內(nèi)壁面)上。因此,若輸入裝置101的主體部(殼體)100針對(duì)X軸旋轉(zhuǎn)，則Y軸、Z軸也同樣地旋轉(zhuǎn)，Y軸陀螺儀傳感器或Z軸陀螺儀傳感器的空間中的位置也發(fā)生改變。在發(fā)生了針對(duì)X軸的旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下分別由Y軸角速度傳感器102及Z軸角速度傳感器104所檢測(cè)出的角速度與在未發(fā)生旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下所檢測(cè)出的角速度之間存在差值(誤差)。
[0135]在此，在圖6(C)中，進(jìn)行旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償處理，通過(guò)對(duì)檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行修正來(lái)抑制檢測(cè)誤差。即，如前面圖5(B)所示，對(duì)由與主體部(殼體)100的指針?lè)较蛞恢碌腦軸垂直的第一面內(nèi)的Y軸及Z軸確定的二維的YZ正交坐標(biāo)系進(jìn)行定義，此外，對(duì)由與主體部(殼體)100的指針?lè)较蛞恢碌腦軸垂直的第一面內(nèi)的水平軸即U軸和第一面上與U軸垂直的軸即V軸確定的二維的第二正交坐標(biāo)系(UV正交坐標(biāo)系)進(jìn)行定義。U軸是第一面內(nèi)的水平軸，此外，V軸是第一面內(nèi)與U軸正交的垂直軸。U軸及V軸分別通過(guò)確定主體部(殼體)的指示方向(指針?lè)较?而唯一確定，不影響針對(duì)輸入裝置101的X軸的旋轉(zhuǎn)。而且，通過(guò)從YZ正交坐標(biāo)系向第二正交坐標(biāo)系(UV正交坐標(biāo)系)的坐標(biāo)變換(旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換)，將由Y軸陀螺儀傳感器102所檢測(cè)出的Y軸角速度ω y及Z軸陀螺儀傳感器104所檢測(cè)出的Z軸角速度ω z分別變換成U軸角速度Ou及V軸角速度ων。由此，針對(duì)各個(gè)Y軸及Z軸所檢測(cè)出的角速度(產(chǎn)生了針對(duì)X軸的旋轉(zhuǎn)時(shí)包括伴隨旋轉(zhuǎn)的誤差)修正為針對(duì)主體部(殼體)100的X軸的未旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)的正確的角速度。因此，根據(jù)圖6(C)的結(jié)構(gòu)，繞X軸的主體部(殼體)的旋轉(zhuǎn)不對(duì)繞Y軸及繞Z軸的旋轉(zhuǎn)的檢測(cè)產(chǎn)生影響。因此，根據(jù)圖6(C)的結(jié)構(gòu)，可確保繞Y軸及繞Z軸的旋轉(zhuǎn)的檢測(cè)與繞X軸的旋轉(zhuǎn)的檢測(cè)的完全的獨(dú)立性。針對(duì)旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償處理(旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換)的詳細(xì)情況，參照?qǐng)D9?圖13在后面進(jìn)行描述。
[0136](使用了針對(duì)X軸、Y軸、Z軸的各軸的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行檢測(cè)的三維輸入裝置的系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)示例)
[0137]圖7是表示使用了對(duì)X軸、Y軸、Z軸各軸的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行檢測(cè)的三維輸入裝置的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的具體的結(jié)構(gòu)的一個(gè)示例的圖。在圖7的輸入裝置中，采用圖6(C)表示的結(jié)構(gòu)。
[0138]輸入裝置101 (在此，是三維定點(diǎn)設(shè)備)具有運(yùn)動(dòng)傳感器部(三維運(yùn)動(dòng)傳感器部)502。運(yùn)動(dòng)傳感器部502具有:X軸陀螺儀傳感器110、Y軸陀螺儀傳感器102、Z軸陀螺儀傳感器104、Y軸加速度傳感器106和Z軸加速度傳感器108。Y軸加速度傳感器106及Z軸加速度傳感器108，為了旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償處理(旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換)而被設(shè)置。
[0139]輸入裝置(定點(diǎn)設(shè)備)101，還具有對(duì)各傳感器102?110的輸出信號(hào)進(jìn)行放大的放大器512?518及519、A/D轉(zhuǎn)換器520?526及528、變換處理部(例如CPU) 530、比較判定部540、選擇信號(hào)生成部541、選擇器535、無(wú)線發(fā)送部536和天線AN1。
[0140]比較判定部540及選擇信號(hào)生成部541，構(gòu)成圖6(B)中的優(yōu)先處理決定部E1。此夕卜，選擇器535相當(dāng)于圖6(B)中的選擇部E2。
[0141]此外，變換處理部530具有坐標(biāo)變換處理部532、系數(shù)運(yùn)算部(物理量/控制量變換部)534a、534b。系數(shù)運(yùn)算部(物理量/控制量變換部)534a、534b也可不被設(shè)置。此時(shí)，輸出坐標(biāo)變換后的角速度信號(hào)(ωιι(或coy)、ων(或ωζ)、ωχ)。
[0142]此外，數(shù)據(jù)處理裝置600具有:天線ΑΝ2、接收部610、數(shù)據(jù)處理部(例如CPU)620、R0M630、RAM640、顯示控制部650和顯示部660。顯示部660，有時(shí)具有顯示屏662。此外，當(dāng)顯示部660是投影型的顯示裝置時(shí)，例如在屏幕400上顯示圖像。
[0143]為了將用于決定控制對(duì)象(例如光標(biāo)指針CP)的變位方向及變位量的信息輸入給數(shù)據(jù)處理裝置600，可以使用圖7的輸入裝置101。作為設(shè)置在輸入裝置101中的物理量/控制量變換部的系數(shù)運(yùn)算部534，對(duì)由坐標(biāo)變換處理部532所輸出的角速度信號(hào)乘以系數(shù)(變換系數(shù))，例如，將控制對(duì)象(光標(biāo)指針CP)的變位量(廣義上是控制量)變換為用于指定的變位量信號(hào)(廣義上是控制量信號(hào))。即，例如，坐標(biāo)變換后的角速度信號(hào)《U、ων分別變換為變位量信號(hào)Mh、Mv(Mh是水平方向的變位量，Mv是垂直方向的變位量)。此外，坐標(biāo)變換后的角速度信號(hào)ωχ變換為表示畫面的滾動(dòng)量的變位量Ms。而且，坐標(biāo)變換處理的詳細(xì)在后面進(jìn)行描述。
[0144]由設(shè)置在輸入裝置101中的運(yùn)動(dòng)傳感器部502所檢測(cè)出的針對(duì)各軸的角速度信號(hào)，可保持原樣地作為控制信號(hào)發(fā)送給數(shù)據(jù)處理裝置。但是，此時(shí)，數(shù)據(jù)處理裝置600根據(jù)接收到的角速度信號(hào)，需要對(duì)顯示部660中的控制對(duì)象物(例如光標(biāo)指針CP)的變位量進(jìn)行運(yùn)算，由此，將增加數(shù)據(jù)處理裝置600的負(fù)擔(dān)。在此，在圖7中，在輸入裝置101中，設(shè)置作為物理量/控制量變換部的系數(shù)運(yùn)算部534，并在輸入裝置101側(cè)，將角速度信號(hào)變換為顯示部660中的控制對(duì)象物(例如光標(biāo)指針CP或顯示畫面)的控制量(光標(biāo)的移動(dòng)量或畫面的滾動(dòng)量)。然后，通過(guò)無(wú)線通信(不局限于此，也可以是光通信或有線通信)將所得到的變控制量的信息(控制量信號(hào))Mh、Mv、Ms分別發(fā)送給數(shù)據(jù)處理裝置600。由此，將減輕數(shù)據(jù)處理裝置600的處理負(fù)擔(dān)。
[0145]此外，坐標(biāo)變換處理部532，當(dāng)主體部(殼體)的前端的指示方向(指針?lè)较?為正上方或正下方附近時(shí)，禁止輸出與主體部的動(dòng)作對(duì)應(yīng)的信號(hào)，或者，終止坐標(biāo)變換處理，將坐標(biāo)變換處理前的Y軸角速度信號(hào)軸角速度信號(hào)ωZ分別保持原樣地進(jìn)行輸出。
[0146]而且，針對(duì)由圖7的比較判定部540、選擇信號(hào)生成部541及選擇器535構(gòu)成的優(yōu)先選擇部(圖6(C)的參照符號(hào)543)的動(dòng)作在后面進(jìn)行描述。
[0147]此外，數(shù)據(jù)處理裝置600的數(shù)據(jù)處理部620，根據(jù)由接收部610所接收到的信號(hào)，進(jìn)行給予的數(shù)據(jù)處理，例如，生成圖像顯示用的數(shù)據(jù)或時(shí)間控制信號(hào)。顯示控制部650，對(duì)顯示部660中的圖像顯示進(jìn)行控制。
[0148]在圖7的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中，在輸入裝置中設(shè)置發(fā)送部536，可通過(guò)無(wú)線通信(包括光通信)，從輸入裝置101自由地將物理量信號(hào)發(fā)送給數(shù)據(jù)處理裝置等。因此，輸入裝置的使用方便性得到提高。而且，輸入裝置101也可通過(guò)有線通信輸出信號(hào)。
[0149]根據(jù)本實(shí)施方式，能夠?qū)崿F(xiàn)使用操作性優(yōu)良的小型三維輸入裝置的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。接著，針對(duì)由圖7的比較判定部540、選擇信號(hào)生成部541及選擇器535構(gòu)成的優(yōu)先選擇部(圖6(C)的參照符號(hào)543)的處理步驟進(jìn)行說(shuō)明。
[0150](優(yōu)先選擇部的處理步驟)
[0151]圖8是表示優(yōu)先選擇部的處理步驟的流程圖。優(yōu)先選擇部(圖6(C)的參照符號(hào)543)由圖7中的比較判定部540、選擇信號(hào)生成部541及選擇器535構(gòu)成。優(yōu)先選擇部543，當(dāng)繞X軸的旋轉(zhuǎn)與繞Y軸或繞Z軸的旋轉(zhuǎn)同時(shí)并行發(fā)生時(shí)，對(duì)哪個(gè)是基于用戶意圖的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行判定，并優(yōu)先地選擇任一個(gè)的處理。
[0152]首先，圖7的比較判定部540獲取針對(duì)X軸、Y軸及Z軸的各個(gè)角速度數(shù)據(jù)ωχ、coy、ωζ (步驟 S150)。
[0153]接著，為了防止由殼體的細(xì)微的晃動(dòng)等產(chǎn)生的噪聲的檢測(cè)，比較判定部540執(zhí)行閾值判定(步驟S151)。
[0154]S卩，如圖8所示，判定繞X軸的角速度ωχ的絕對(duì)值，是否大于針對(duì)繞X軸的旋轉(zhuǎn)的閾值Cx，只有大于時(shí)，才采用ωχ作為處理對(duì)象的信號(hào)，并將所采用的信號(hào)作為J(x)來(lái)進(jìn)行保存，當(dāng)小于時(shí)，廢棄獲取到的ωχ。
[0155]此外，判定ωγ的二次方與ω ζ的二次方之和的平方根，是否大于針對(duì)繞Y軸或繞Z軸的旋轉(zhuǎn)的閾值Cyz，只有大于時(shí)，才采用ω y、ω ζ作為處理對(duì)象的信號(hào)，并將上述平方根的信號(hào)作為J(yz)來(lái)進(jìn)行保存，當(dāng)小于時(shí)，廢棄獲取到的ωγ、ωζ。
[0156]接著，比較判定部540執(zhí)行修正系數(shù)的乘法運(yùn)算處理(步驟S152)。S卩，基于主體部(殼體)100的繞X軸的旋轉(zhuǎn)(扭轉(zhuǎn))的通常的角速度，例如在數(shù)十度/秒左右，相對(duì)于此，通過(guò)在Y軸或Z軸方向上細(xì)微的晃動(dòng)主體部(殼體)100的前端部而產(chǎn)生的繞Y軸或繞Z軸的通常的角速度，例如在數(shù)度/秒左右。即，本來(lái)，由于旋轉(zhuǎn)量的標(biāo)度不同，若直接比較J(x)與J (yz),則一定是J (X) > J(yz),不能進(jìn)行恰當(dāng)?shù)谋容^處理。在此,對(duì)J(x)乘以給予的修正系數(shù)Kx,使J(X)的值按規(guī)定的比例減小,此外,對(duì)(yz)乘以給予的修正系數(shù)Kyz,使J(yz)的值按規(guī)定的比例增大。
[0157]接著，比較判定部540對(duì)Kx J(X)與Kyz J(yz)進(jìn)行比較(步驟S153)。若KxJ(X) > Kyz J(yz)，則圖7的選擇信號(hào)生成部541將選擇信號(hào)SEL作為第一電平，由此，選擇器535選擇繞X軸的角速度ωχ或與其對(duì)應(yīng)的控制量(例如畫面的滾動(dòng)量Ms)來(lái)進(jìn)行輸出(步驟S154)。
[0158]此外，若Kx J(X) < Kyz J(yz)，則圖7的選擇信號(hào)生成部541將選擇信號(hào)SEL作為第二電平，由此，選擇器535選擇繞Y軸或Z軸的角速度coy、ωζ，或與此對(duì)應(yīng)的控制量(光標(biāo)的水平變位量Mh，垂直變位量Mv)來(lái)進(jìn)行輸出(步驟S155)。
[0159]由此，即使針對(duì)X軸的旋轉(zhuǎn)與針對(duì)Y軸或Z軸的旋轉(zhuǎn)同時(shí)發(fā)生時(shí)，也可靠地防止非用戶意圖的操作，防止輸入裝置101的操作精度或可靠性的降低。
[0160](針對(duì)用于旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償?shù)淖鴺?biāo)變換的說(shuō)明)
[0161]以下，針對(duì)基于圖7的坐標(biāo)變換處理部532的用于旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償?shù)淖鴺?biāo)變換處理進(jìn)行說(shuō)明。
[0162]圖9(A)?圖9(C)是用于說(shuō)明由與輸入裝置的X軸相關(guān)的旋轉(zhuǎn)所引起的角速度的檢測(cè)誤差的圖。如圖9(A)所示，假設(shè)輸入裝置101的主體部(殼體)100的右前端是朝向(指示著)右斜上方的狀態(tài)。圖9 (B)表示輸入裝置101的主體部(殼體)100針對(duì)X軸未旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的圖9(A)的S-S’的截面。圖9 (C)表示輸入裝置101的主體部(殼體)100針對(duì)X軸旋轉(zhuǎn)了 Θ 2的狀態(tài)的圖9(A)的S-S’的截面。
[0163]如圖9(B)、圖9(C)所示，輸入裝置101的主體部(殼體)100的內(nèi)壁面的截面呈大致正方形。將構(gòu)成內(nèi)壁面的四個(gè)面(或構(gòu)成內(nèi)壁面的截面形狀的各邊)設(shè)為Pl?P4。兩個(gè)陀螺儀傳感器(角速度傳感器)102、104分別檢測(cè)針對(duì)Y軸及Z軸(即檢測(cè)軸)的旋轉(zhuǎn)角速度。各陀螺儀傳感器102、104分別固定于輸入裝置101的主體部(殼體)100的內(nèi)壁面P3及P2。因此，如圖9(C)所示，輸入裝置101的主體部(殼體)100若針對(duì)檢測(cè)軸(Y軸、Z軸)以外的軸(X軸)旋轉(zhuǎn)Θ 2，則Y軸、Z軸也同樣旋轉(zhuǎn)，結(jié)果是，各陀螺儀傳感器(角速度傳感器)的位置發(fā)生變動(dòng)。
[0164]因此，即使產(chǎn)生與輸入裝置101的主體部(殼體)100的前端部相同的動(dòng)作(在此，左右的動(dòng)作設(shè)為QR、QL)，在繞X軸未發(fā)生旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)(圖9(B)的狀態(tài))下所檢測(cè)出的角速度與在繞X軸發(fā)生旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下(圖9(C)的狀態(tài))所檢測(cè)出的角速度將產(chǎn)生差值。即，由于針對(duì)檢測(cè)軸(Y軸、Z軸)以外的軸(X軸)的輸入裝置101的主體部(殼體)100的旋轉(zhuǎn)，而產(chǎn)生檢測(cè)誤差。
[0165]因此，在本實(shí)施方式中，通過(guò)執(zhí)行所檢測(cè)出的角速度(針對(duì)Y軸及Z軸的角速度)的修正(具體而言是坐標(biāo)變換)，不受繞X軸的殼體的旋轉(zhuǎn)的影響，總能夠檢測(cè)正確的角速度。由此，不受用戶拿著主體部(殼體)方式的制約，而改善三維輸入裝置的操作性。為了執(zhí)行坐標(biāo)變換，需要獲取針對(duì)繞X軸的旋轉(zhuǎn)角的信息，為此，在本實(shí)施方式的輸入裝置中，設(shè)置了對(duì)繞Y軸的加速度及繞Z軸的加速度進(jìn)行檢測(cè)的加速度傳感器。
[0166](坐標(biāo)變換處理)
[0167]在輸入裝置101中，設(shè)置了坐標(biāo)變換處理部532，坐標(biāo)變換處理部532執(zhí)行坐標(biāo)變換處理。以下，使用圖10?圖13針對(duì)坐標(biāo)變換處理進(jìn)行說(shuō)明。
[0168]圖10是用于說(shuō)明坐標(biāo)變換(旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換)的內(nèi)容的圖。此外，圖1l(A)?圖1l(E)及圖12是用于說(shuō)明坐標(biāo)變換中所需要的信息等的圖。坐標(biāo)變換一般通過(guò)平行移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。在本實(shí)施方式中，可只考慮針對(duì)X軸的旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換能通過(guò)使用旋轉(zhuǎn)行列的行列式運(yùn)算來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0169]在此,將Y軸加速度設(shè)為Yy, Z軸加速度設(shè)為Yz，Y軸角速度設(shè)為coy，Z軸角速度設(shè)為《2時(shí)，坐標(biāo)變換處理部532通過(guò)下述(I)式及(2)式的運(yùn)算，將Y軸角速度及Z軸角速度ωζ分別變換為U軸角速度(^及ων。以下，按順序進(jìn)行說(shuō)明。將在X軸垂直的Q面(參照?qǐng)D4(A))上的Y軸(Ζ軸)與U軸(V軸)形成的角設(shè)為Θ 2時(shí)，為了將Y軸角速度軸角速度ωζ分別變換為U軸角速度0^及ων，可進(jìn)行下述⑶式的行列式運(yùn)算。因此，下述⑷式及(5)式成立。
[0170]【算式I】
?ω yY ζ ~ ω sY y4 (J)
[0171]--/I—；■一'I一I—2—.1lj

sjr y + r,
ω νγ v 4- ω ,γ ,..
[0172]亂V = --?—I—；-3-:—......⑵

^jr y + Y ,
^ω Λ (cos￠2 -sin^2Y
[0173]=......(3 ；
\β)ν) Vsmcos^2 人iy:J
[0174]ωη = COyCOS θ 2-ωzsin θ 2.......(4)
[0175]ωγ = COySin θ 2+ ωzcos θ 2.......(5)
[0176]圖10所示的坐標(biāo)變換處理部532，執(zhí)行上述(4)式及(5)式所示的運(yùn)算。但是，為了執(zhí)行(4)式及(5)式的運(yùn)算，需要知道sin0 2及cos Θ 2，因此，在本實(shí)施方式中，設(shè)置了Y軸加速度傳感器106及Z軸加速度傳感器108。
[0177]在此，參照?qǐng)D11⑷?圖1l(E)針對(duì)重力加速度進(jìn)行說(shuō)明。如圖11⑷所示，將重力加速度(垂直向上的方向)設(shè)為G。S卩，在無(wú)重量狀態(tài)(例如，物體置于宇宙空間等的狀態(tài))下，加速度傳感器的輸出是零。同樣地，由于自由落下的物體內(nèi)也是無(wú)重量狀態(tài)，所以加速度傳感器的輸出是零。另一方面，地球上的自由落下是指該物體以IG向下(-1G向上)進(jìn)行加速的狀態(tài)。此外，(加速度傳感器輸出)=(物體的加速狀態(tài))_(向下的1G)的關(guān)系成立。因此，在物體靜止的狀態(tài)下，加速度傳感器的輸出=0-(向下的1G)=(向上的1G)成立。此外，垂直軸(G軸)與第一面呈Θ I時(shí)，將針對(duì)重力加速度(垂直向上)G的第一面內(nèi)的垂直軸即V軸(與沒(méi)有針對(duì)X軸的旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下的Z軸一致)的分量設(shè)為Gl( =G cosΘ I)。
[0178]如圖1l(B)所示，在主體部(殼體)100的內(nèi)壁面Ρ4上設(shè)置Y軸加速度線傳感器106，在主體部(殼體)100的內(nèi)壁面Pl上設(shè)置Z軸加速度線傳感器108。圖1l(B)表示與主體部(殼體)100的X軸相關(guān)的旋轉(zhuǎn)未發(fā)生的狀態(tài)。圖11 (C)與圖11⑶相對(duì)應(yīng)的表示針對(duì)向量Gl的各坐標(biāo)軸的分量。在此，假設(shè)輸入裝置101的主體部(殼體)100針對(duì)X軸旋轉(zhuǎn)Θ 2的情況。
[0179]圖1UD)表示發(fā)生與主體部(殼體)100的X軸相關(guān)的旋轉(zhuǎn)(旋轉(zhuǎn)角Θ 2)的狀態(tài)。圖1l(E)與圖11⑶相對(duì)應(yīng)，表示針對(duì)向量Gl的各坐標(biāo)軸的分量。在圖1l(E)中，向量Gl可分解為Z軸分量和Y軸分量(一同在圖中以粗的虛線表示)。即，重力加速度G的Z軸分量(即Z軸加速度Yz)是Gl cos Θ 2，同樣地，重力加速度(垂直向上)G的Y軸分量(即Y軸加速度Yy)是Gl sin Θ2.可見(jiàn)，Y軸加速度Y y、Z軸加速度Yz包含繞X軸的旋轉(zhuǎn)角Θ 2的信息。因此，通過(guò)對(duì)Z軸加速度Yz及Y軸加速度Y ,進(jìn)行檢測(cè)，可執(zhí)行上述(4)式及(5)式的運(yùn)算。即，⑷式及(5)式可以按下述(6)式及(7)式的方式進(jìn)行變形。此外，Gl可以按下述(8)式的方式表示。
[0180]【算式2】Γ π⑵、GI cosiV2 - OJvG I sin沒(méi)2
[0181]Oill --- ‘，， (t )

Gl

ωΧ}1 sm02 + o>7Glcos^2
[0182]Ov=^---(7)


Crl
[0183]Gl = Gl2 (sin2 Θ + cos2 ￠) = ^jyy2 + χ,2 **?*?*? (8)
[0184]將⑶式代入(6)式及(7)式的分母，并且，在(6)式及(7)式中，通過(guò)設(shè)置為Yy=Gl sin Θ 2、Yz = Gl cos Θ 2，可得到上述(I)式及(2)式。即，坐標(biāo)變換處理部532通過(guò)執(zhí)行⑴式及⑵式的運(yùn)算，可將Y軸角速度《y及Z軸角速度ωζ分別變換為U軸角速度Uu及ων。
[0185]圖12是表示coy、coz、cou、cov、Yy、Υζ的相互關(guān)系的圖。如上所述，由Y軸陀螺儀傳感器102及Z軸陀螺儀傳感器104分別檢測(cè)Y軸角速度ωy及Z軸角速度ω ζ。此外，由Y軸加速度傳感器106及Z軸加速度傳感器108分別檢測(cè)Y軸加速度Y y，Z軸加速度Y z。U軸角速度Qu及V軸角速度ων由上述坐標(biāo)變換求出。
[0186](指示方向是垂直向上附近或垂直向下的方向附近時(shí)的對(duì)策)
[0187]在輸入裝置101的主體部(殼體)100是垂直向上或者垂直向下附近時(shí)，垂直軸(G軸)與Q面(參照?qǐng)D4(A))形成的角Θ I呈大致90°。因此，重力加速度(垂直向上)G的與X軸垂直的Q面內(nèi)的垂直軸即V軸的分量Gl ( = Gcose I)是cos90 = 0，所以約為O。因此，Y軸加速度Uy = Glsine 2)和Z軸加速度Uz = Gl cos Θ 2)也約為O。因此，上述(I)式及(2)式中的分母約為0，無(wú)法進(jìn)行用于坐標(biāo)變換的運(yùn)算。
[0188]實(shí)際上，由于主體部(殼體)的指示方向(定點(diǎn)方向)朝向畫面或屏幕，相當(dāng)接近水平的狀態(tài)，所以認(rèn)為沒(méi)問(wèn)題，但作為個(gè)案，可以假設(shè)輸入裝置101的主體部(殼體)100的指示方向是垂直向上附近或垂直向下附近的情況，因此希望實(shí)施某些對(duì)策。
[0189]在此，例如，當(dāng)主體部(殼體)100的前端的指示方向(指針?lè)较?是正上或正下附近時(shí)，采用將來(lái)自輸入裝置101的信號(hào)輸出抑制(即，禁止輸出與主體部的動(dòng)作相應(yīng)的信號(hào))為O的方法。由此，減輕數(shù)據(jù)處理裝置(接收來(lái)自輸入裝置101的信號(hào)一側(cè))的處理負(fù)擔(dān)(伴隨對(duì)策處理的負(fù)擔(dān))。
[0190]此外，例如，當(dāng)主體部(殼體)100的指示方向是垂直向上附近或垂直向下附近時(shí)，終止基于坐標(biāo)變換處理部532的坐標(biāo)變換處理，可分別將坐標(biāo)變換處理前的Y軸角速度信號(hào)及Z軸角速度信號(hào)保持原樣地進(jìn)行輸出。此時(shí)，數(shù)據(jù)處理裝置(接收來(lái)自輸入裝置101的信號(hào)一側(cè))根據(jù)接收到的Y軸角速度信號(hào)及Z軸角速度信號(hào)，例如，有能夠?qū)︼@示部的控制對(duì)象(例如，光標(biāo)指針)的位置進(jìn)行控制的優(yōu)點(diǎn)。
[0191]而且，主體部(殼體)100的前端的指示方向(指針?lè)较?為正上或正下附近，例如，可通過(guò)將上述(I)式、(2)式中的分母與規(guī)定的閾值進(jìn)行比較，進(jìn)行檢測(cè)。即，當(dāng)分母小于閾值時(shí)，可判定指針?lè)较驗(yàn)檎细浇蛘赂浇?br> [0192]圖13是表示用于旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償?shù)淖鴺?biāo)變換處理的處理順序示例的流程圖。設(shè)置于輸入裝置101的坐標(biāo)變換處理部532獲取加速度數(shù)據(jù)Yy、Yz(步驟S700)，并且獲取角速度數(shù)據(jù) coy、ωζ(步驟 S701)。
[0193]接著,將YyOy-YyCOz設(shè)置為Su(步驟S702),將Y yωy+γ y ωζ設(shè)置為Sv(步驟S703)，將上述(I)式及(2)式的分母設(shè)置為k(步驟S704)，將kSu設(shè)置為cou，將kSv設(shè)置為ων (步驟S705)。由此，得到與U軸相關(guān)的旋轉(zhuǎn)角速度Qu和與V軸相關(guān)的旋轉(zhuǎn)角速度
ω ο
V0
[0194]接著，物理量/變位量變換部(系數(shù)運(yùn)算部)534，對(duì)(^乘以系數(shù)0yv，計(jì)算出橫向變位量MH(步驟S706)，并將Qu乘以系數(shù)βζυ，計(jì)算出縱向變位量MV(步驟S707)，由整數(shù)化處理計(jì)算出Mh、Mv (步驟S708)。
[0195]此外，當(dāng)輸入裝置101的主體部(殼體)100的指針?lè)较蚴钦细浇蛘赂浇鼤r(shí)，橫向變位量及縱向變位量都為O。因此，當(dāng)Mh = O并且Mv = O時(shí)，不從輸入裝置101輸出信號(hào)而結(jié)束處理(步驟S709)，只有在步驟S709中判定為“否”時(shí)，才將水平變位量Mh及縱向變位量Mv向數(shù)據(jù)處理裝置600進(jìn)行發(fā)送(步驟S710)。
[0196](第二實(shí)施方式)
[0197]圖14?圖16是表示對(duì)繞X軸的旋轉(zhuǎn)、繞Y軸的旋轉(zhuǎn)、繞Z軸的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行檢測(cè)的輸入裝置的其它示例(設(shè)置輸出允許開(kāi)關(guān)的示例)的外觀結(jié)構(gòu)的示例的圖。
[0198]在圖14中，在輸入裝置101的主體部(殼體)100中，設(shè)置了具有用于切換信號(hào)輸出的許可/禁止的輸出允許開(kāi)關(guān)SWl (例如按下式或滑動(dòng)式的開(kāi)關(guān))的操作部700。
[0199]在此，例如，假設(shè)輸入裝置101是具有光標(biāo)指針的移動(dòng)控制功能(第一控制輸入功能)及畫面的滾動(dòng)功能(第二控制輸入功能)的情況。圖14所表示的輸出允許開(kāi)關(guān)SW1，是對(duì)各功能的允許/禁止進(jìn)行共同控制的共同輸出允許開(kāi)關(guān)。輸出允許開(kāi)關(guān)SWl的操作，可與主體部(殼體)100的空間的姿態(tài)無(wú)關(guān)地進(jìn)行，所以對(duì)于用戶而言，容易進(jìn)行輸出允許開(kāi)關(guān)SWl的操作。
[0200]通過(guò)設(shè)置輸出允許開(kāi)關(guān)SW1，用戶只在對(duì)操作部700進(jìn)行操作時(shí)(例如，只在按下輸出允許開(kāi)關(guān)SWl時(shí))從輸入裝置101輸出信號(hào)。因此，在未進(jìn)行操作部700的操作期間(例如，未按下輸出允許開(kāi)關(guān)SWl的期間)中，即使移動(dòng)主體部(殼體)100，例如，也不發(fā)生控制對(duì)象(例如光標(biāo)指針)的位置變位等。因此，根據(jù)圖14的輸入裝置101，能夠可靠地防止控制對(duì)象的非用戶意圖的動(dòng)作，將進(jìn)一步提高輸入裝置的使用方便性。
[0201]在操作部700的結(jié)構(gòu)中可考慮各種變化。在圖15中，分別設(shè)置了與輸入裝置101具有的上述兩個(gè)功能對(duì)應(yīng)的輸出允許開(kāi)關(guān)SW2、SW3。此時(shí)，用戶能夠選擇性地使光標(biāo)移動(dòng)控制功能、畫面的滾動(dòng)控制功能的任一個(gè)處于“開(kāi)啟”，從而將提高用戶的便利性。
[0202]此外，在圖16中，在操作部700中，設(shè)置了切換開(kāi)關(guān)SW4。例如，雖然輸入裝置具有光標(biāo)指針的移動(dòng)控制功能(第一控制功能)及畫面的滾動(dòng)功能(第二控制功能)，但用戶有時(shí)可能只希望利用第一控制功能。在此，圖16在主體部(殼體)100的操作部700中設(shè)置了對(duì)功能(信號(hào)處理的種類)進(jìn)行切換的切換開(kāi)關(guān)(滾動(dòng)/光標(biāo)移動(dòng)切換開(kāi)關(guān))SW4，以便能從輸入裝置101具有的多個(gè)功能之中選擇任何一個(gè)功能。由此，用戶能夠從輸入裝置101具有的多個(gè)功能之中選擇希望使用的一個(gè)功能來(lái)利用。因此，將進(jìn)一步提高用戶的便利性。
[0203]圖17是表示對(duì)繞X軸的旋轉(zhuǎn)、繞Y軸的旋轉(zhuǎn)、繞Z軸的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行檢測(cè)的輸入裝置的其它示例(設(shè)置允許開(kāi)關(guān)等的示例)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖。
[0204]圖17的輸入裝置101，在圖7的結(jié)構(gòu)中還追加了操作部700 (至少具有圖14?圖16所示的開(kāi)關(guān)SWl?SW4之中的一種)和輸入接口 702。操作部700，例如作為用于切換來(lái)自輸入裝置101的信號(hào)輸出模式的模式切換開(kāi)關(guān)來(lái)發(fā)揮功能。
[0205]此外，例如為了實(shí)現(xiàn)與鼠標(biāo)相同的功能，除了圖17的結(jié)構(gòu)，還可以追加具有與鼠標(biāo)的左/右單擊按鈕相同功能的按鈕等。此時(shí)，將進(jìn)一步提高輸入裝置101的使用性。
[0206]如以上所說(shuō)明，根據(jù)本發(fā)明的至少一種實(shí)施方式，能夠?qū)崿F(xiàn)可簡(jiǎn)單地進(jìn)行畫面的滾動(dòng)等的輸入裝置。此外，例如，在輸入裝置中，可容易地賦予使光標(biāo)指針上下左右移動(dòng)的功能和滾動(dòng)畫面等的功能。因此，例如，能夠?qū)崿F(xiàn)具有與多功能鼠標(biāo)相近的操作性的定點(diǎn)設(shè)備、或具有與指示棒或激光筆相近的操作性且也可簡(jiǎn)單地進(jìn)行畫面的滾動(dòng)等的使用方便且多功能的定點(diǎn)設(shè)備。
[0207]本實(shí)施方式的輸入裝置，雖然在使用鼠標(biāo)或指示棒、或者激光筆等進(jìn)行講演等的場(chǎng)面時(shí)特別有用，但不限于此。例如，作為計(jì)算機(jī)等的輸入裝置，即作為用戶接口而被使用時(shí)，能夠利用于輸入在此動(dòng)作的所有應(yīng)用。此外，本實(shí)施方式的輸入裝置能夠在基于遠(yuǎn)距離操縱的照相機(jī)的搖頭系統(tǒng)或自動(dòng)控制系統(tǒng)等多種系統(tǒng)中應(yīng)用。此外，本實(shí)施方式的輸入裝置可普遍適用于搭載了基于鼠標(biāo)的滾動(dòng)輪等的可輸入信息的應(yīng)用程序的裝置或系統(tǒng)。以往，繞指示方向旋轉(zhuǎn)(扭，擰)主體部(殼體)的動(dòng)作完全沒(méi)有被有效地利用。本實(shí)施方式的輸入裝置是具有完全新的用戶界面的多功能輸入裝置，將期待其更多的應(yīng)用。
[0208]而且，雖然針對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行了詳細(xì)敘述，但在不脫離本發(fā)明的新的事項(xiàng)及效果的范圍內(nèi)，很多的變形是可能的，對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言應(yīng)該能夠容易理解。因此，這樣的變形例全部包含于本發(fā)明。此外，所謂輸入裝置的術(shù)語(yǔ)，作為更廣義的解釋，是指廣泛包括能夠輸入與空間的變位相對(duì)應(yīng)的信號(hào)的輸入裝置。此外，三維活動(dòng)傳感器的結(jié)構(gòu)并不局限于前述的實(shí)施方式，也可采用其它的結(jié)構(gòu)(例如，除了陀螺儀傳感器和角速度傳感器，還有磁傳感器的結(jié)構(gòu)等)。此外，空間的變位包括輸入裝置的姿態(tài)、旋轉(zhuǎn)，還包括并進(jìn)。而且，輸入裝置的并進(jìn)(水平移動(dòng)或垂直移動(dòng)等)能夠通過(guò)用時(shí)間對(duì)加速度傳感器的輸出的變動(dòng)進(jìn)行積分來(lái)進(jìn)行計(jì)算。
【權(quán)利要求】
1.一種輸入裝置，包括: 主體部；和 運(yùn)動(dòng)傳感器部， 所述運(yùn)動(dòng)傳感器部具有:對(duì)三維的第一正交坐標(biāo)系中的針對(duì)所述X軸的角速度進(jìn)行檢測(cè)的X軸陀螺儀傳感器，所述三維的第一正交坐標(biāo)系由沿著所述主體部的規(guī)定軸的X軸、和在與所述X軸垂直的第一面內(nèi)相互正交的Y軸及Z軸來(lái)決定， 所述輸入裝置基于所述X軸陀螺儀傳感器的角速度信號(hào)，對(duì)顯示畫面的滾動(dòng)量及顯示倍率的至少一方進(jìn)行控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸入裝置，其特征在于， 所述輸入裝置用來(lái)決定與控制對(duì)象相關(guān)的控制量， 所述輸入裝置還具有物理量/控制量變換部，該物理量/控制量變換部將來(lái)自所述運(yùn)動(dòng)傳感器部的物理量信號(hào)變換為表示所述控制量的控制量信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的輸入裝置，其特征在于， 所述運(yùn)動(dòng)傳感器部，還具有: Y軸陀螺儀傳感器，其檢測(cè)針對(duì)所述Y軸的角速度；和 Z軸陀螺儀傳感器，其檢測(cè)針對(duì)所述Z軸的角速度，并且，具有: 第一信號(hào)處理部，其執(zhí)行基于針對(duì)所述X軸的角速度信號(hào)的第一信號(hào)處理；和第二信號(hào)處理部，其執(zhí)行基于針對(duì)所述Y軸的角速度信號(hào)及針對(duì)所述Z軸的角速度信號(hào)的第二信號(hào)處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的輸入裝置，其特征在于， 所述輸入裝置還具有優(yōu)先選擇部， 該優(yōu)先選擇部具有: 優(yōu)先處理決定部，其決定所述第一信號(hào)處理及所述第二信號(hào)處理的哪一個(gè)應(yīng)該優(yōu)先；和 選擇部，其基于所述優(yōu)先處理決定部的決定，選擇性地輸出從所述第一信號(hào)處理部所輸出的第一處理信號(hào)和從第二信號(hào)處理部所輸出的第二處理信號(hào)中的任意一個(gè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的輸入裝置，其特征在于， 所述運(yùn)動(dòng)傳感器部，還具有: Y軸加速度傳感器，其檢測(cè)針對(duì)所述Y軸的加速度；和 Z軸加速度傳感器,其檢測(cè)針對(duì)所述Z軸的加速度，并且， 所述第二信號(hào)處理部具有坐標(biāo)變換處理部，該坐標(biāo)變換處理部根據(jù)由所述Y軸加速度傳感器所檢測(cè)出的Y軸加速度、和由所述Z軸加速度傳感器所檢測(cè)出的Z軸加速度來(lái)進(jìn)行坐標(biāo)變換， 所述坐標(biāo)變換處理部，將由所述Y軸陀螺儀傳感器所檢測(cè)出的Y軸角速度及由所述Z軸陀螺儀傳感器所檢測(cè)出的Z軸角速度分別變換為二維的第二正交坐標(biāo)系中的U軸角速度及V軸角速度，所述二維的第二正交坐標(biāo)系由與所述X軸垂直的第一面中的水平軸即U軸、和在所述第一面中與所述U軸垂直的軸即V軸來(lái)決定。
6.根據(jù)權(quán)利要求1?5的任一項(xiàng)所述的輸入裝置，其特征在于， 具有操作部，該操作部具有輸出允許開(kāi)關(guān)，該輸出允許開(kāi)關(guān)用于切換來(lái)自所述輸入裝置的信號(hào)輸出的許可或者禁止。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的輸入裝置，其特征在于， 具有操作部，該操作部具有切換開(kāi)關(guān)，該切換開(kāi)關(guān)用于強(qiáng)制地切換是執(zhí)行所述第一信號(hào)處理部的所述第一處理，還是執(zhí)行所述第二信號(hào)處理部的所述第二信號(hào)處理。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的輸入裝置，其特征在于， 從所述第一信號(hào)處理部所輸出的所述第一處理信號(hào)，是顯示畫面的滾動(dòng)量或顯示倍率的控制量信號(hào)，從所述第二信號(hào)處理部所輸出的所述第二處理信號(hào)，是與顯示畫面的光標(biāo)指針的變位相關(guān)的控制量信號(hào)。
9.一種數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，包括: 權(quán)利要求1?8的任一項(xiàng)中所述的輸入裝置；和 數(shù)據(jù)處理裝置，其接收所述輸入裝置的發(fā)送信號(hào)，并根據(jù)接收信號(hào)執(zhí)行給予的數(shù)據(jù)處理。
【文檔編號(hào)】G06F3/0354GK104281290SQ201410475243
【公開(kāi)日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2009年12月14日 優(yōu)先權(quán)日:2008年12月18日
【發(fā)明者】中岡康 申請(qǐng)人:精工愛(ài)普生株式會(huì)社