[发明专利]输入装置、控制装置、控制系统、控制方法及其程序

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于操作GUI(图形用户界面)的3维操作类型的输入 装置、根据操作信息控制GUI的控制装置、包括这些装置的控制系统、控制 方法及其程序。

背景技术

指示(pointing)设备，尤其是鼠标和触板用作PC(个人计算机)中广 泛使用的GUI控制器。不仅仅如相关领域中PC的HI(人机界面)，GUI现 在开始用作在具有例如电视作为图像媒介的起居室等中使用的AV设备和游 戏机的界面。用户能够3维操作的各种指示设备被提出作为该类型GUI的控 制器(参见，例如日本专利申请公开No.2001-56743((0030)和(0031)段、 图3；下文称为专利文献1)以及日本专利No.3,748,483的((0033)和(0041) 段、图1，下文称为专利文献2))。

专利文献1公开了一种输入装置，包括二轴的角速度回转仪，即两个角 速度传感器。每个角速度传感器是震动型角速度传感器。例如，在关于以谐 振频率压电振动的振动体的角速度的应用上，在与振动体的振动方向相垂直 的方向上产生科里奥利(Colioris)力。科里奥利力与角速度成比例，因此检 测科里奥利力导致检测角速度。专利文献1的输入装置通过角速度传感器检 测关于两个正交轴的角速度，基于角速度生成显示装置显示的光标等的位置 信息的命令信号，并将命令信号传送到控制装置。

专利文献2公开了一种包括(三个轴的)三个加速度传感器和(三个轴 的)(回转仪)三个角速度传感器的笔形输入装置。笔形输入装置基于由三个 加速度传感器和三个角速度传感器获得的信号执行各种计算，以获取笔形输 入装置的姿态角度。

每个加速度传感器不仅检测由用户操作的输入装置的加速度，还检测重 力加速度。输入装置不能区分关于输入装置的重力和运动的输入装置的惯性 力，因为它们的物理量是相同的。例如，当用户在水平方向迅速移动输入装 置的情况下，惯性力和重力的合力被错误的识别为在重力方向(向下方向)。 根据专利文献2的笔形输入装置检测关于三个轴的角速度以及三个轴方向的 加速度，即检测所有六个自由角度的量。因此解决了关于惯性力和重力的问 题。

发明内容

因为专利文献2的笔形输入装置使用三个加速度传感器和三个角速度传 感器，其配置复杂并且计算量增加，这导致了可能出现时间延迟的担心。结 果，用户的操作定时和屏幕上GUI的移动定时不同步，这使得用户感到他的 操作和移动不匹配。此外，增加的计算量增加了功耗。例如，对于并入电池 在其中的输入装置，增加的功耗是严重问题。

包括加速度传感器的输入装置执行从加速度传感器输出的信号的积分， 从而获得速度信息。因为原则上出现积分误差，所以GUI不同于由用户操作 的输入装置移动，这是有问题的。

根据上述情况，需要能够减少计算量的输入装置、控制装置、控制系统、 控制方法及其程序。

而且，需要能够减少上述计算量的技术，并解决当基于从加速度传感器 的输出计算速度时产生的积分误差的问题或重力影响的问题。

根据本发明的实施例，一种输入装置包括：第一加速度传感器、第二加 速度传感器、第一角速度传感器、第二角速度传感器和速度信息输出装置。 第一加速度传感器检测第一方向的第一加速度值。第二加速度传感器检测在 不同于第一方向的第二方向的第二加速度值。第一角速度传感器检测关于第 一方向上的第一轴的第一角速度值。第二角速度传感器检测关于第二方向上 的第二轴的第二角速度值。速度信息输出装置基于第一加速度值、第二加速 度值、第一角速度值、以及第二角速度值计算第一方向的第一速度值和第二 方向的第二速度值，并输出关于第一速度值和第二速度值的信息，其中速度 信息输出装置计算第一加速度值和第一参考加速度值之间的差，以获得第一 校正加速度值，并且基于第一校正加速度值计算第一速度值，所述第一参考 加速度值是第一方向的重力加速度的分量值，还包括：速度校正装置，用于 基于第二角速度值校正第一速度值，其中在第二角速度值的绝对值小于阈值 的情况下，速度校正装置将第一速度值设置为零。