入力装置およびデータ処理システム
【課題】 画面のスクロール等を簡単に行うことができる入力装置を実現する。また、カーソルポインタを上下左右に移動させる機能と、画面をスクロール等する機能とを有する入力装置を無理なく実現する。
【解決手段】 入力装置１０１は、長手方向軸（ＳＸ１軸：Ｘ軸）を有する本体部１００と、本体部１００の長手方向軸についての回転を検出するモーションセンサ部１１１（Ｘ軸ジャイロセンサ１１０を有する）と、を含む。Ｘ軸に垂直な面内において互いに直交するＹ軸およびＺ軸の各々についての回転を検出するＹ軸ジャイロセンサおよびＺ軸ジャイロセンサを設けることもできる。
【解決手段】 入力装置１０１は、長手方向軸（ＳＸ１軸：Ｘ軸）を有する本体部１００と、本体部１００の長手方向軸についての回転を検出するモーションセンサ部１１１（Ｘ軸ジャイロセンサ１１０を有する）と、を含む。Ｘ軸に垂直な面内において互いに直交するＹ軸およびＺ軸の各々についての回転を検出するＹ軸ジャイロセンサおよびＺ軸ジャイロセンサを設けることもできる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力装置およびデータ処理システム等に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、空間中における本体（筐体）の動き（本体の姿勢（回転を含む）、本体の移動（並進移動を含む）の少なくとも一つを含む）に応じた物理量信号を生成して出力する入力装置（３次元マウス等）を用いたシステムのニーズが高まっている。
【０００３】
３次元の空間内で携帯型機器を動かすことにより、画像表示装置上でカーソルポインタを移動させ、ボタンにより操作を行う機器（３次元マウス）を用いた技術は、例えば、特許文献１に記載されている。
【０００４】
特許文献１には、ジャイロセンサ(角速度センサ)を２個使用して、２軸(Ｙ軸,Ｚ軸)の回転運動を検出し、検出信号を、そのまま操作情報として制御機器に送る入力装置（ポインティングデバイス）が示されている。この入力装置は、指示棒あるいはレーザーポインタの代わりに使用することができる。例えば、ユーザが、入力装置を手に持った状態で、入力装置の本体部（筐体）の先端部を左右に振ると、その動きに対応して、例えば、表示部上のカーソルの位置が左右に移動する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−５６７４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
例えば、主要なポインティングデバイスであるマウスにおいては、昨今、スクロールホイール（スクロールダイヤル）等が設けられている。これによって、カーソルポインタ等の移動のみならず、画面のスクロールを簡単に実行することができる。マウスにスクロール操作機能が追加されることによって、例えば、縦に長い文書を表示している場合に、その画面を上下に簡単にスクロールすることができ、したがって、ユーザの利便性が向上する。
【０００７】
これに対して、従来のモーションセンサを搭載する入力装置（３次元ポインティングデバイス等）によって画面をスクロールするときは、ユーザは、例えば、カーソルポインタを画面のスクロールバー上に位置させ、ドラッグ操作をする必要がある。したがって、ユーザには、非常に細かな操作が要求される。
【０００８】
また、入力装置に、スクールホイール等を有する操作部を設け、ダイヤルやスイッチの操作によって、画面のスクロールや画面のズーム（倍率調整）を行えるようにすることも考えられる。しかし、入力装置は、空間において、ユーザの手によって保持された状態で使用されるため、ダイヤルやスイッチを安定的に操作するのがむずかしい。
【０００９】
また、入力装置には、手で簡単に操作できるように、小型かつ軽量であることが求められる。したがって、入力装置の本体部（筐体）に設けることができるダイヤルやスイッチの数は、現実的には１個程度である。このことは、例えば、３次元入力装置の多機能化の妨げとなる。
【００１０】
本発明の少なくとも一つの実施形態によれば、画面のスクロール等を簡単に行うことができる入力装置を実現することができる。また、例えば、入力装置に、カーソルポインタを上下左右に移動させる機能と、画面をスクロール等する機能とを無理なく付与することが可能となる。したがって、例えば、マウスに近い操作性をもつポインティングデバイスや、指示棒やレーザーポインタに近い操作性をもち、かつ画面のスクロール等も簡単に行える、使い勝手がよく、かつ多機能なポインティングデバイスを実現することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（１）本発明の入力装置の一態様は、長手方向軸を有する本体部と、前記本体部の長手方向軸についての回転を検出するモーションセンサ部と、を含む。
【００１２】
モーションセンサ部は、長手方向軸（長軸）を有する入力装置の本体部（筐体）の、長手方向軸（長軸）周りの回転を検出する。本体部（筐体）の「長手方向」は、一般的に「本体部（筐体）が延在する方向（直線的に長く伸びる方向）」であり、「長手方向軸」は例えば、「長手方向に一致する軸」である。
【００１３】
本体部（筐体）の回転は、例えば、ジャイロセンサによって回転角速度を検出することによって検出することができ、また、加速度センサによって、長手方向軸周りの本体部の傾きを検出することによっても検出することができる。モーションセンサ部から出力される物理量信号は、制御対象の移動制御、その他の制御に利用することができる。例えば、物理量信号に応じて、表示画面のスクロール方向とスクロール量を制御することができ、また、例えば、表示画面（あるいは表示画面中の特定の箇所）のズーム倍率を制御することもできる。
【００１４】
上述したように、入力装置は、空間において、ユーザの手によって保持された状態で使用されるために、ユーザが、ダイヤルやスイッチを安定的に操作するのがむずかしいが、ユーザが、本体部（筐体）を、長手方向軸を中心軸として時計回りあるいは反時計回りに回転させることは容易である。したがって、本態様によれば、ユーザは、入力装置を用いて、例えば、画面のスクロールやズーム等を簡単に行うことができ、入力装置の使い勝手が向上する。また、ダイヤルやスイッチ等を筐体に設ける必要がないため、入力装置のユーザインタフェースの簡素化を図ることができる。
【００１５】
なお、本明細書では、空間における本体部（筐体）の先端が指し示す方向（指示方向またはポイント方向）という表現も使用する。指示方向（ポイント方向）は、空間における本体部（筐体）の姿勢によって定まり、概念上は、長手方向軸（筐体の形状によって定まる軸）と区別される。但し、空間座標を基準とすれば、すなわち、空間における筐体の姿勢が決まれば、結果的に、「本体部（筐体）の長手方向」と「本体部（筐体）のポイント方向」は一致すると考えられる。よって、本明細書では、入力装置の本体部（筐体）の空間における姿勢に関係しないときは、原則として「長手方向、長手方向軸」等の用語を使用し、空間における姿勢に関係するときは、「指示方向あるいはポイント方向、Ｘ軸（ポイント方向に一致する３次元空間における軸）」等の用語を使用する。上述のとおり、「長手方向軸、ポイント方向軸、Ｘ軸」は、結果的に、一致するものとして取り扱うことができる。
【００１６】
（２）本発明の入力装置の他の態様では、前記モーションセンサ部は、前記本体部の長手方向軸に一致するＸ軸と、前記Ｘ軸に垂直な第１面内において互いに直交するＹ軸およびＺ軸とによって定まる３次元の第１直交座標系における、前記Ｘ軸についての角速度を検出するＸ軸ジャイロセンサを有する。
【００１７】
本態様では、Ｘ軸，Ｙ軸およびＺ軸で定義される３次元直交座標系を定義する。入力装
置には、Ｘ軸周りの回転角速度を検出するＸ軸ジャイロセンサが設けられる。Ｘ軸ジャイロセンサから出力される角速度信号は、制御対象の移動制御、その他の制御に利用することができる。例えば、物理量信号に応じて、表示画面のスクロール方向とスクロール量を制御することができ、また、例えば、表示画面（あるいは表示画面中の特定の箇所）のズーム倍率を制御することもできる。
【００１８】
（３）本発明の入力装置の他の態様では、前記入力装置は、制御対象に関する制御量を決定するために使用され、前記入力装置は、前記モーションセンサ部からの物理量信号を、前記制御量を示す制御量信号に変換する物理量／制御量変換部を、さらに有する。
【００１９】
入力装置に設けられるモーションセンサ部によって検出された角速度信号等は、そのまま制御信号等として、例えばデータ処理装置に送信することができる。但し、この場合は、データ処理装置が、受信した角速度信号に基づいて、表示部における制御対象物の制御量（例えば、カーソルポインタの変位量、遠隔操作されるカメラの首振り量、画面のスクロール量、画面のズーム倍率等）を演算する必要があり、その分、データ処理装置の負担が増大する。
【００２０】
そこで、本態様では、入力装置に、物理量／制御量変換部を設け、入力装置側で、角速度信号等を、表示部における制御対象物の制御量に変換する。そして、得られた制御量の情報（制御量信号）を、データ処理装置等に送信する。これによって、受信側（データ処理装置等）の処理負担が軽減される。
【００２１】
（４）本発明の入力装置の他の態様では、前記モーションセンサ部は、前記Ｙ軸についての角速度を検出するＹ軸ジャイロセンサと、前記Ｚ軸についての角速度を検出するＺ軸ジャイロセンサと、をさらに有し、かつ、前記Ｘ軸についての角速度信号に基づく第１信号処理を実行する第１信号処理部と、前記Ｙ軸についての角速度信号および前記Ｚ軸についての角速度信号に基づく第２信号処理を実行する第２信号処理部と、を有する。
【００２２】
Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸によって定まる３次元の直交座標系における、本体部（筐体）の３次元の動きを検出するためには、入力装置は、Ｙ軸およびＺ軸周りの回転と、Ｘ軸周りの回転とを、各々独立に検出できなければならない。このためには、Ｙ軸およびＺ軸周りの回転を検出するための信号処理系と、Ｘ軸周りの回転を検出するための信号処理系とが必要である。そこで、本態様では、入力装置には、Ｘ軸についての角速度信号に基づく第１信号処理を実行する第１信号処理部と、Ｙ軸およびＺ軸についての角速度信号に基づく第２信号処理を実行する第２信号処理部と、が設けられる。
【００２３】
例えば、第１信号処理部および第２信号処理部の各々は、第１のハードウエアと第２のハードウエア（つまり、異なるハードウエア）によって実現することができる。また、例えば、共通のハードウエアをソフトウエアによって制御する場合（例えば、ＣＰＵを使用する場合）には、各信号処理部毎の信号処理ルーチンを用意することによって、第１信号処理部および第２信号処理部の各々を実現することができる。
【００２４】
（５）本発明の入力装置の他の態様では、前記第１信号処理および前記第２信号処理のいずれを優先すべきかを決定する優先処理決定部と、前記優先処理決定部による決定に基づいて、前記第１信号処理部から出力される第１処理信号および第２信号処理部から出力される第２処理信号のいずれか一方を選択的に出力する選択部と、を有する優先選択部を、さらに有する。
【００２５】
上記（４）の態様で述べたとおり、Ｙ軸およびＺ軸周りの回転と、Ｘ軸周りの回転とを、各々独立して検出する必要があり、上記（４）の態様では、第１の信号処理部と第２の
信号処理部が設けられる。但し、現実には、Ｙ軸およびＺ軸周りの回転と、Ｘ軸周りの回転が同時に生じる場合がある。つまり、ユーザが、入力装置の本体部（筐体）を手で支持した状態で、本体部（筐体）の先端部を左右上下に微小に振ったり(すなわち、Ｙ軸ならびにＺ軸について微小回転を生じさせたり)、あるいは、本体部（筐体）をＸ軸周りに回転させたりしたとき、Ｙ軸およびＺ軸周りの回転と、Ｘ軸周りの回転とが同時に生じる場合があり得る。ユーザが、入力装置の本体部を手に持って操作する以上、現実には、不要な若干の回転が、ユーザの意図に反して生じてしまうのは、やむを得ないことである。
【００２６】
例えば、ユーザが、画面のスクロールをするために、本体部（筐体）をＸ軸周りに回転させたとき、ユーザの意図に反した、Ｙ軸周りあるいはＺ軸周りの回転が生じて、これによって、表示画面上でカーソルポインタが不意に動くような事態が生じると、入力装置の操作精度や信頼性が低下することになる。
【００２７】
したがって、入力装置は、第１信号処理部と第２信号処理部が同時並行的に動作する事態が生じたとき、どちらの信号処理部の処理を優先すべきかを判定し、出力信号を選択することができることが、より望ましい。そこで、本態様では、入力装置に優先選択部を設ける。優先選択部は、優先処理決定部と、優先処理決定部による決定に基づいて、第１信号処理部から出力される第１処理信号および第２信号処理部から出力される第２処理信号のいずれか一方を選択的に出力する選択部と、を有する。これによって、ユーザの意図しない操作が確実に防止され、入力装置の操作精度や信頼性の低下が防止される。
【００２８】
（６）本発明の入力装置の他の態様では、前記モーションセンサ部は、前記Ｙ軸についての加速度を検出するＹ軸加速度センサと、前記Ｚ軸についての加速度を検出するＺ軸加速度センサと、をさらに有し、かつ、前記第２信号処理部は、前記Ｙ軸加速度センサにより検出されるＹ軸加速度と、前記Ｚ軸加速度センサにより検出されるＺ軸加速度と、に基づいて座標変換を行う座標変換処理部を有し、前記座標変換処理部は、前記Ｙ軸ジャイロセンサによって検出されるＹ軸角速度および前記Ｚ軸ジャイロセンサによって検出されるＺ軸角速度の各々を、前記Ｘ軸に垂直な第１面における水平軸であるＵ軸と、前記第１面において前記Ｕ軸に垂直な軸であるＶ軸と、によって定まる２次元の第２直交座標系におけるＵ軸角速度およびＶ軸角速度の各々に変換する。
【００２９】
上記（４）の態様で述べたとおり、Ｙ軸およびＺ軸周りの回転と、Ｘ軸周りの回転とを、各々独立して検出する必要があり、上記（４）の態様では、第１の信号処理部と第２の信号処理部が設けられ、上記（５）の態様では、さらに優先選択部が設けられる。但し、Ｙ軸およびＺ軸周りの回転の検出と、Ｘ軸周りの回転の検出との独立性を確保するためには、Ｘ軸周りの本体部(筐体)の回転が、Ｙ軸およびＺ軸周りの回転の検出に影響を与えないようにすることが望ましい。
【００３０】
例えば、各軸に対応する角速度センサの各々は、入力装置の本体部に設けられる平面（例えば、筐体の内壁面）に固定されている。よって、入力装置の本体部（筐体）が、Ｘ軸について回転すれば、Ｙ軸，Ｚ軸も同様に回転し、Ｙ軸ジャイロセンサやＺ軸ジャイロセンサの空間における位置も変動する。Ｘ軸についての回転が生じた状態においてＹ軸角速度センサおよびＺ軸角速度サンサの各々によって検出された角速度と、回転が生じない状態で検出された角速度との間には差（誤差）が存在する。
【００３１】
そこで、本態様では、回転補償処理を行い、検出信号を補正することによって、検出誤差を抑制する。本態様では、本体部の指示方向に一致するＸ軸に垂直な第１面におけるＹ軸およびＺ軸により定まる２次元のＹＺ直交座標系を定義し、また、本体部の指示方向に一致するＸ軸に垂直な第１面における水平軸であるＵ軸と、第１面においてＵ軸に垂直な軸であるＶ軸と、によって定まる２次元の第２直交座標系（ＵＶ直交座標系）を定義する
。Ｕ軸は、第１面内における水平軸であり、また、Ｖ軸は、第１面内においてＵ軸に直交する垂直軸である。Ｕ軸およびＶ軸の各々は、本体部の指示方向（ポイント方向）が特定されることによって一義的に定まり、入力装置のＸ軸についての回転に影響されない。
【００３２】
そして、本態様では、座標変換処理部が、ＹＺ直交座標系から第２直交座標系（ＵＶ交座標系）への座標変換（回転座標変換）を実行して、Ｙ軸ジャイロセンサによって検出されるＹ軸角速度およびＺ軸ジャイロセンサによって検出されるＺ軸角速度の各々を、Ｕ軸角速度およびＶ軸角速度の各々に変換する。これによって、Ｙ軸およびＺ軸の各々について検出された角速度（Ｘ軸についての回転が生じた場合には回転に伴う誤差が含まれている）が、本体部のＸ軸についての回転が無い状態における正確な角速度に補正される。
【００３３】
座標軸変換（回転座標変換）を実行するためには、Ｘ軸に直交する第１面内における、Ｘ軸（Ｙ軸）と、Ｕ軸（Ｖ軸）との間の回転角を検出する必要がある。そこで、本態様では、検出軸であるＹ軸についての物理量測定装置として、Ｙ軸角速度センサの他に、Ｙ軸加速度センサが設けられ、検出軸であるＺについての物理量測定装置として、Ｚ軸角速度センサの他に、Ｚ軸加速度センサが設けられる。入力装置の本体部（筐体）が指示方向軸であるＸ軸について回転した場合、Ｙ軸について検出される加速度およびＺ軸について検出される加速度の各々は、回転角に応じて変動する。すなわち、Ｙ軸加速度ならびにＺ軸加速度は、第１面内における回転角をパラメータ（変数）に含む式で表現される。よって、Ｙ軸加速度およびＺ軸加速度を検出することができれば、回転角の情報を得ることができる。得られた回転角の情報に基づき、回転座標変換を実行することによって、Ｙ軸角速度およびＺ軸角速度を、Ｕ軸角速度ならびにＶ軸角速度に変換することができる。
【００３４】
よって、本態様によれば、Ｘ軸周りの本体部(筐体)の回転が、Ｙ軸およびＺ軸周りの回転の検出に影響を与えないようになる。したがって、本態様によれば、Ｙ軸およびＺ軸周りの回転の検出と、Ｘ軸周りの回転の検出との完全な独立性を確保することができる。
【００３５】
（７）本発明の入力装置の他の態様では、前記入力装置からの信号出力の許可／禁止を切り換えるための出力イネーブルスイッチを備える操作部を有する。
【００３６】
本態様では、入力装置に、入力装置からの信号出力の許可／禁止を切り換えるための操作部（例えば、押下式あるいはスライド式の出力イネーブルスイッチ）が設けられる。操作部の構成には種々のバリエーションが考えられる。例えば、入力装置が、カーソルポインタの移動制御機能（第１制御機能）および画面のスクロール機能（第２制御機能）を有する場合、各々の機能毎に出力イネーブルスイッチを設けることができ、また、各機能のイネーブル／ディスエーブルを共通に制御する共通の出力イネーブルスイッチを設けることもできる。出力イネーブルスイッチの操作は、本体部（筐体）の空間における姿勢とは無関係に行うことができるため、ユーザにとって、出力イネーブルスイッチの操作を行うことは容易である。
【００３７】
ユーザが、操作部を操作しているときのみ（例えば、出力イネーブルスイッチを押下しているときにのみ）、入力装置から信号が出力される。したがって、操作部の操作がなされない期間（例えば、出力イネーブルスイッチが押下されない期間）においては、本体部（筐体）を動かしても、例えば、制御対象（例えばカーソルポインタ）の位置変位等は生じない。よって、本態様によれば、制御対象の、ユーザが意図しない動きを確実に防止することができ、入力装置の使い勝手がさらに向上する。
【００３８】
（８）本発明の入力装置の他の態様では、前記第１信号処理部による前記第１処理を実行するか、前記第２信号処理部による前記第２信号処理を実行するかを強制的に切り換えるための切り換えスイッチを備える操作部を有する。
【００３９】
例えば、入力装置が、カーソルポインタの移動制御機能（第１制御機能）および画面のスクロール機能（第２制御機能）を有しているが、ユーザは、第１制御機能のみを利用したいと望む場合もあり得る。そこで、本態様では、入力装置がもつ複数の機能の中から、いずれか一つを選択できるように、機能（信号処理の種類）を切り換える切り換えスイッチを入力装置に設ける。これによって、ユーザは、入力装置がもつ複数の機能の中から、使用を望む一つの機能を選択して利用することができる。したがって、ユーザの利便性がさらに向上する。
【００４０】
（９）本発明の入力装置の他の態様では、前記第１信号処理部から出力される前記第１処理信号は、表示画面のスクロール量または表示画像のズーム倍率の制御量信号であり、前記第２信号処理部から出力される前記第２処理信号は、表示画面におけるカーソルポインタの変位に関する制御量信号である。
【００４１】
本態様によれば、ユーザは、入力装置の本体部（筐体）をＸ軸（長手方向軸）周りに回転させることによって、画面のスクロール操作やズーム操作を簡単に行うことができ、また、ユーザは、本体部（筐体）の先端部を、例えば、左右上下に微小に振ることによって、カーソルポインタを画面上で、例えば、左右上下に移動させることができる。したがって、例えば、マウスに近い操作性をもつポインティングデバイスや、指示棒やレーザーポインタに近い操作性をもち、かつ画面のスクロール等も簡単に行える、使い勝手がよく、かつ多機能なポインティングデバイスを実現することができる。
【００４２】
（１０）本発明のデータ処理システムの一態様では、上記いずれかの入力装置と、前記入力装置の送信信号を受信し、受信信号に基づいて所与のデータ処理を実行するデータ処理装置と、を含む。
【００４３】
本発明の上述の態様の少なくとも一つを使用することによって、３次元入力装置の使い勝手が向上する。現在、コンピュータ上で３次元空間を扱うことが多くなり、これに伴って、３次元運動を入力できる３次元入力デバイスを用いた、利便性の高いシステムの必要性が高まっている。本態様によれば、操作性に優れ、多機能かつ小型の３次元入力装置を用いたデータ処理システムを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】入力装置を利用したデータ処理システムの一例の構成を示す図
【図２】Ｘ軸周りの回転を検出する入力装置の内部構成の一例を示す図
【図３】Ｘ軸，Ｙ軸およびＺ軸の各軸周りの回転を検出する入力装置の利用例を説明するための図
【図４】図４（Ａ）〜図４（Ｃ）は、本体部（筐体）１００の先端部の、Ｙ軸方向あるいはＺ軸方向における微小変位の検出について説明するための図
【図５】図５（Ａ），図５（Ｂ）は、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸周りの回転を検出する入力装置の内部構成の一例を示す図
【図６】図６（Ａ）〜図６（Ｃ）は、Ｘ軸周りの回転検出と、Ｙ軸およびＺ軸周りの回転検出との独立性を確保するための構成について説明するための図
【図７】Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の各軸についての回転を検出する３次元入力装置を使用したデータ処理システムの具体的な構成の一例を示す図
【図８】図８は、優先選択部の処理手順を示すフロー図
【図９】図９（Ａ）〜図９（Ｃ）は、入力装置のＸ軸に関する回転による、角速度の検出誤差について説明するための図
【図１０】座標変換（回転座標変換）の内容を説明するための図
【図１１】図１１（Ａ）〜図１１（Ｅ）は、座標変換に必要な情報等について説明するための図
【図１２】座標変換に必要な情報等について説明するための図
【図１３】回転補償のための座標変換処理の処理順例を示すフロー図
【図１４】Ｘ軸周りの回転，Ｙ軸周りの回転，Ｚ軸周りの回転を検出する入力装置の他の例（出力イネーブルスイッチを設ける例）の外観構成の例を示す図
【図１５】Ｘ軸周りの回転，Ｙ軸周りの回転，Ｚ軸周りの回転を検出する入力装置の他の例（イネーブルスイッチ等を設ける例）の外観構成の例を示す図
【図１６】Ｘ軸周りの回転，Ｙ軸周りの回転，Ｚ軸周りの回転を検出する入力装置の他の例（複数のイネーブルスイッチを設ける例）の外観構成の例を示す図
【図１７】Ｘ軸周りの回転，Ｙ軸周りの回転，Ｚ軸周りの回転を検出する入力装置の他の例（機能切り換えスイッチを設ける例）の内部構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【００４５】
次に、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成のすべてが、本発明の解決手段として必須であるとは限らない。
【００４６】
（第１の実施形態）
（３次元入力装置の利用例）図１は、入力装置（３次元入力装置：ここでは、例えば、マウスやレーザーポインタの代わりに使用することができるポインティングデバイスとする）を利用したデータ処理システムの一例の構成を示す図である。
【００４７】
図１では、入力装置１０１と、データ処理装置２００（無線アンテナＡＮ２を有する）および表示装置３００と、によってデータ処理システムが構成される。入力装置１０１とデータ処理装置２００は、通信（ここでは無線通信とする。但し、これに限定されるものではなく有線通信や光通信等であってもよい）によって、信号（情報）の送受信を行うことができる。
【００４８】
入力装置１０１は長手方向軸（長軸）ＳＸ１を有し、また、モーションセンサ部(図１では不図示)を有している。モーションセンサ部は、例えば、ジャイロセンサや加速度センサ等を有し、長手方向軸（長軸）ＳＸ１周りの、入力装置１０１の本体部（筐体）１００の回転を検出することができる。長手方向軸（長軸）ＳＸ１周りの回転によって生じる物理量（回転角速度や加速度等）は、表示画面のスクロール量の制御や、表示画面（あるいは、表示画面中の指定領域）のズーム倍率の変更の制御等に使用することができる。
【００４９】
図１の上側に点線で囲んで示される例では、表示装置３００によって、例えばスクリーン上やディスプレイ上に、東京都区内の地図が表示されている。ユーザが入力装置１０１の本体部（筐体）１００を手に持って、本体部（筐体）１００を、長手方向軸ＳＸ１周りに、図中の矢印の方向にθ（ＳＸ１）だけ回転する（ここで、図中の矢印の方向を正方向とする）。
【００５０】
すると、例えば、表示画面ＰＴ１は、上側にスクロールされる。ユーザが、本体部（筐体）１００を負方向に回転すると、表示画面ＰＴ１は、下側にスクロールされる。また、例えば、表示画面ＰＴ２中の指定領域Ｍのズーム倍率が増大し、画像が拡大される。ユーザが、本体部（筐体）１００を負方向に回転すると、表示画面ＰＴ２中の指定領域Ｍについてのズーム倍率が小さくなり、画像が縮小される。
【００５１】
上述したように、入力装置１０１の本体部（筐体）１００は、空間において、ユーザの手によって保持された状態で使用されるために、ユーザが、ダイヤルやスイッチを安定的
に操作するのがむずかしいが、ユーザが、本体部（筐体）１００を、長手方向軸ＳＸ１を中心軸として時計回りあるいは反時計回りに回転させることは容易である。したがって、図１に示されるデータ処理システムでは、ユーザは、入力装置１０１を用いて、例えば、画面のスクロールやズーム等を簡単に行うことができ、入力装置１０１の使い勝手が格段に向上する。また、ダイヤルやスイッチ等を筐体に設ける必要がないため、入力装置のユーザインタフェースの簡素化を図ることができる。
【００５２】
図１の入力装置１０１は、例えば、円柱形状の外観を有する。入力装置１０１の本体部（筐体）１００は長手方向軸（長軸）ＳＸ１と、短軸ＳＸ２（長手方向軸ＳＸ１に直交し、長手方向軸に比べて長さが短い軸）を有する。「長手方向」は、例えば、「本体部（筐体）１００が直線的に延在する方向（直線的に長く伸びる方向）」である。
【００５３】
図１では、円柱形状の本体部（筐体）１００の上面Ａの中心点Ｃ１と、底面Ｃ２の中心点Ｃ２を結ぶ線分を想定し、この線分に一致する軸を長手方向軸ＳＸ１としている。上面Ａや底面Ｂは、筐体の垂直断面とみることもでき、例えば、「筐体の垂直断面の中心点の法線に一致し、かつ長手方向に一致する軸」を長手方向軸ＳＸ１とすることができる。
【００５４】
長手方向軸ＳＸ１は、空間において設定されるＸ軸（ポイント方向軸）と一致する。ポイント方向（指示方向）は、「空間に位置する本体部（筐体）の先端が指し示す方向」である。「ポイント方向」は、空間における本体部（筐体）の姿勢によって定まり、概念上は、長手方向軸（筐体の形状によって定まる軸）と区別される。但し、空間座標を基準とすれば、結果的に、「本体部（筐体）の長手方向」と「本体部（筐体）のポイント方向」は一致すると考えられる。よって、本明細書では、入力装置の本体部（筐体）の空間における姿勢に関係しないときは、原則として「長手方向、長手方向軸」等の用語を使用し、空間における姿勢に関係するときは、「指示方向あるいはポイント方向、Ｘ軸（ポイント方向に一致する３次元空間における軸）」等の用語を使用する。上述のとおり、「長手方向軸、ポイント方向軸、Ｘ軸」は、結果的に、一致するものとして取り扱うことが可能である。
【００５５】
（Ｘ軸周りの回転を検出する入力装置の内部構成例）
図２は、Ｘ軸周りの回転を検出する入力装置の内部構成の一例を示す図である。図２の入力装置１０１は、モーションセンサ部１１１を有し、モーションセンサ部１１１は、本体部（筐体）１００の長手方向軸ＳＸ１に一致するＸ軸と、Ｘ軸に垂直な面内において互いに直交するＹ軸およびＺ軸とによって定まる３次元の直交座標系における、Ｘ軸についての周りの回転角速度を検出するＸ軸ジャイロセンサ１１０を有する。
【００５６】
入力装置１０１は、さらに、アンプ５１９と、Ａ／Ｄ変換器５２８と、変換処理部（ＣＰＵ等）５３４と、送信部（通信部）５３６と、アンテナＡＮ１と、を有する。変換処理部（ＣＰＵ等）１０１には、物理量／制御量変換部としての係数演算部５３４が設けられる。係数演算部５３４は、例えば、角速度信号に変換係数を乗算することによって、角速度信号を変位量信号に変換する。
【００５７】
図２においては、空間において、Ｘ軸，Ｙ軸およびＺ軸で定義される３次元直交座標系が定義され、入力装置１０１には、Ｘ軸周りの回転角速度を検出するためのＸ軸ジャイロセンサ１１０が設けられる。Ｘ軸ジャイロセンサ１１０から出力される角速度信号ωｘは、制御対象（例えば、カーソルポイ）の移動制御、その他の制御（制御対象である画面のスクロール制御や、制御対象である画面や特定領域のズーム倍率変更制御）に利用することができる。すなわち、例えば、物理量信号に応じて、表示画面のスクロール方向とスクロール量を制御することができ、また、例えば、表示画面（あるいは表示画面中の特定の箇所）のズーム倍率を制御することもできる。
【００５８】
モーションセンサ部１１１（Ｘ軸ジャイロセンサ１１０）によって検出された角速度信号ωｘは、そのまま制御信号等として、例えばデータ処理装置２００（図１参照）に送信することができる。但し、この場合は、データ処理装置２００が、受信した角速度信号に基づいて、表示装置３００（図１参照）における制御対象物の制御量（例えば、カーソルポインタの変位量、遠隔操作されるカメラの首振り量、画面のスクロール量、画面のズーム倍率等）を演算する必要があり、その分、データ処理装置の負担が増大する。
【００５９】
そこで、図２では、入力装置１０１に、物理量／制御量変換部としての係数演算部５３４を設け、入力装置１０１側で、角速度信号ωｘを、表示装置３００における制御対象物の制御量に変換する。そして、得られた制御量の情報（制御量信号）が、データ処理装置２００に送信される。これによって、受信側（データ処理装置２００）における処理負担が軽減される。
【００６０】
（Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸周りの回転を検出する入力装置の利用例や内部構成等）図２の入力装置では、Ｘ軸周りの回転のみを検出している。入力装置が、Ｘ軸周りの回転のみならず、Ｙ軸周りの回転ならびにＺ軸周りの回転も検出することができれば、より多くの情報の入力が可能である。以下、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の各軸周りの回転を検出する入力装置について説明する。
【００６１】
図３は、Ｘ軸，Ｙ軸およびＺ軸の各軸周りの回転を検出する入力装置の利用例を説明するための図である。図３では、本体部（筐体）１００の長手方向軸ＳＸ１に一致するＸ軸と、Ｘ軸に垂直な面内において互いに直交するＹ軸およびＺ軸とによって定まる３次元の直交座標系が定義される。そして、入力装置１０１は、本体部（筐体）１００の３軸の各々についての回転を検出する。
【００６２】
図３では、入力装置１０１は、レーザーポインタの代わりに使用される。スクリーン４００上には、画面４１０が表示される。画面４１０は、上下にスクロールされることができる。また、カーソルポインタＣＰが画面４１０上を上下左右に移動する。図３では、カーソルポインタＣＰの上下左右の移動は、ユーザが、本体部（筐体）１００の先端部を、Ｙ軸方向あるいはＺ軸方向に微小に変位させることによって制御される。また、画面４１０の上下のスクロールは、本体部（筐体）１００のＸ軸周りの回転によって制御される。
【００６３】
図４（Ａ）〜図４（Ｃ）は、本体部（筐体）１００の先端部の、Ｙ軸方向あるいはＺ軸方向における微小変位の検出について説明するための図である。
【００６４】
図４（Ａ）に示されるように、入力装置１０１の本体部（筐体）１００の指示方向（ポイント方向）に一致するＸ軸と、Ｘ軸に垂直な第１面であるＱ面内において互いに直交するＹ軸およびＺ軸と、によって、３次元空間における第１直交座標系が定義される。Ｘ軸は第１検出軸であり、Ｙ軸は第２検出軸であり、Ｚ軸は第３検出軸である。
【００６５】
入力装置１０１の本体部（筐体）１００の空間上における姿勢が特定されれば、第１直交座標系は一義的に定まる。第１直交座標系は、固定された座標系ではなく、図４（Ａ）において点線で示されるように、入力装置１０１の本体部（筐体）がＸ軸についてθ（Ｘ）だけ回転されると、これに伴って、Ｙ軸およびＺ軸もθ（Ｘ）だけ回転する。なお、θ（Ｘ）は、Ｘ軸を回転軸とする回転の回転角であることを表す。
【００６６】
図４（Ｂ）に示されるように、入力装置１０１の本体部（筐体）１００の上下（垂直方向）の微小な動きは、Ｙ軸を回転軸とする回転（回転角θ（Ｙ））として検出することができる。なお、図４（Ｂ）では、入力装置１０１の本体部（筐体）１００は、便宜上、直
方体形状に描かれている。この直方体形状は、例えば、モーションセンサ（角速度センサ等）が取り付けられる筐体の内壁面を示していると見ることができる。したがって、Ｙ軸角速度センサによってＹ軸についての回転角速度を検出し、角速度を時間で積分すれば、Ｙ軸に関する回転角θ（Ｙ）の情報を得ることができる。つまり、入力装置１０１の本体部（筐体）１００の上下の動きを検出することができる。
【００６７】
また、図４（Ｃ）に示されるように、入力装置１０１の本体部（筐体）１００の左右（水平方向）の微小な動きは、Ｚ軸を回転軸とする回転（回転角θ（Ｚ））として検出することができる。したがって、Ｚ軸角速度センサによってＺ軸についての回転角速度を検出し、角速度を時間で積分すれば、Ｚ軸に関する回転角θ（Ｚ）の情報を得ることができる。すなわち、入力装置１０１の本体部（筐体）１００の左右の動きを検出することができる。
【００６８】
図５（Ａ），図５（Ｂ）は、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸周りの回転を検出する入力装置の内部構成の一例を示す図である。なお、図５（Ａ）は、Ｘ軸周りの筐体の回転がない状態を示し、図５（Ｂ）は、Ｘ軸周りの筐体の回転（回転角θ２）が生じた状態を示す。
【００６９】
入力装置１０１は、Ｘ軸周りの回転角速度ωｘを検出するＸ軸ジャイロセンサ１１０と、Ｙ軸周りの回転角速度ωｙを検出するＹ軸ジャイロセンサ１０２と、Ｚ軸周りの回転角速度ωｚを検出するＺ軸ジャイロセンサ１０４と、Ｙ軸方向の加速度を検出するＹ軸加速度センサ１０６と、Ｚ軸方向の加速度を検出するＺ軸加速度センサ１０８と、を有する。Ｘ軸ジャイロセンサ１１０、Ｙ軸ジャイロセンサ１０２およびＺ軸ジャイロセンサ１０４の各々は、各軸の矢印の方向（図５（Ａ）,図５（Ｂ）においては反時計回りの方向）の角速度に対して正の値を出力し、Ｙ軸加速度センサ１０６およびＺ軸加速度センサ１０８は、各軸の矢印の方向の加速度に対して正の値を出力するものとする。
【００７０】
なお、図５（Ｂ）においては、Ｘ軸に垂直な第１面であるＱ面内において、水平軸であるＵ軸と、Ｕ軸に垂直なＶ軸（垂直軸）によって、２次元の第２の直交座標系が定義されている。この点は、回転補償のための座標変換処理に関係する。この点については、後述する。
【００７１】
（Ｘ軸周りの回転検出と、Ｙ軸およびＺ軸周りの回転検出との独立性の説明）Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸によって定まる３次元の直交座標系における、入力装置１０１の本体部（筐体）１００の３次元の動きを検出するためには、入力装置１０１は、Ｙ軸およびＺ軸周りの回転と、Ｘ軸周りの回転とを、各々独立に検出できなければならない。
【００７２】
このためには、信号処理部の構成として、例えば、図６（Ａ）〜図６（Ｃ）に示すような構成を採用することが好ましい。
【００７３】
図６（Ａ）〜図６（Ｃ）は、Ｘ軸周りの回転検出と、Ｙ軸およびＺ軸周りの回転検出との独立性を確保するための構成について説明するための図である。
【００７４】
図６（Ａ）では、入力装置１０１には、Ｘ軸についての角速度信号ωｘに基づく第１信号処理を実行する第１信号処理部５３１と、Ｙ軸およびＺ軸についての角速度信号ωｙ，ωｚ（ならびに加速度信号γｙ，γｚ）に基づく第２信号処理を実行する第２信号処理部５３３と、が設けられている。なお、第１信号処理部５３１は、第２処理信号ＳＧａを出力し、また、第２信号処理部５３３は、第２処理信号ＳＧｂを出力する。
【００７５】
すなわち、第１信号処理と第２信号処理の独立性を確保するためには、Ｙ軸およびＺ軸周りの回転を検出するための信号処理系と、Ｘ軸周りの回転を検出するための信号処理系
とを設ける必要がある。
【００７６】
例えば、第１信号処理部５３１および第２信号処理部５３３の各々は、第１のハードウエアと第２のハードウエア（つまり、異なるハードウエア）によって実現することができる。また、例えば、共通のハードウエアをソフトウエアによって制御する場合（例えば、ＣＰＵを使用する場合）には、各信号処理部毎の信号処理ルーチンを用意することによって、第１信号処理部５３１および第２信号処理部５３３の各々を実現することができる。
【００７７】
図６（Ｂ）では、さらに優先選択部５４３が設けられる。優先選択部５４３には、第１信号処理および前記第２信号処理のいずれを優先すべきかを決定する優先処理決定部Ｅ１と、優先処理決定部Ｅ１による決定に基づいて、第１信号処理部５３１から出力される第１処理信号および第２信号処理部５３３から出力される第２処理信号のいずれか一方を選択的に出力する選択部Ｅ２と、が設けられる。
【００７８】
入力装置１０１が、ユーザの手によって空間中に保持されている以上、現実には、Ｙ軸およびＺ軸周りの回転と、Ｘ軸周りの回転が同時に生じる場合があり得る。つまり、ユーザが、入力装置の本体部（筐体）を手で支持した状態で、本体部（筐体）１００の先端部を左右上下に微小に振ったり(すなわち、Ｙ軸ならびにＺ軸について微小回転を生じさせたり)、あるいは、本体部（筐体）１００をＸ軸周りに回転させたりしたとき、Ｙ軸およびＺ軸周りの回転と、Ｘ軸周りの回転とが同時に生じる場合があり得る。ユーザが、入力装置の本体部を手に持って操作する以上、現実には、不要な若干の回転が、ユーザの意図に反して生じてしまうのは、やむを得ないことである。
【００７９】
例えば、ユーザが、画面のスクロールをするために、本体部（筐体）をＸ軸周りに回転させたとき、ユーザの意図に反した、Ｙ軸周りあるいはＺ軸周りの回転が生じて、これによって、表示画面上でカーソルポインタが不意に動くような事態が生じると、入力装置の１０１の操作精度や信頼性が低下することになる。
【００８０】
したがって、入力装置１０１は、第１信号処理部５３１と第２信号処理部５３３が同時並行的に動作する事態が生じたとき、どちらの信号処理部の処理を優先すべきかを判定し、出力信号を選択することができることが、より望ましい。
【００８１】
そこで、図６（Ｂ）では、入力装置１０１に優先選択部５４３が設けられる。優先選択部５４３は、優先処理決定部Ｅ１と、優先処理決定部による決定に基づいて、第１信号処理部から出力される第１処理信号および第２信号処理部から出力される第２処理信号のいずれか一方を選択的に出力する選択部Ｅ２と、を有する。これによって、ユーザの意図しない操作が確実に防止され、入力装置の操作精度や信頼性の低下が防止される。
【００８２】
図６（Ｃ）では、さらに、回転補償部（座標変換処理部）５３２が設けられる。Ｙ軸およびＺ軸周りの回転の検出と、Ｘ軸周りの回転の検出との独立性を確保するためには、Ｘ軸周りの本体部(筐体)１００の回転が、Ｙ軸およびＺ軸周りの回転の検出に影響を与えないようにすることが望ましい。
【００８３】
例えば、各軸に対応する角速度センサ１０２，１０４，１１０の各々は、入力装置１０１の本体部（筐体）１００に設けられる平面（例えば、筐体の内壁面）に固定されている。よって、入力装置１０１の本体部（筐体）１００が、Ｘ軸について回転すれば、Ｙ軸，Ｚ軸も同様に回転し、Ｙ軸ジャイロセンサやＺ軸ジャイロセンサの空間における位置も変動する。Ｘ軸についての回転が生じた状態においてＹ軸角速度センサ１０２およびＺ軸角速度サンサ１０４の各々によって検出された角速度と、回転が生じない状態で検出された角速度との間には差（誤差）が存在する。
【００８４】
そこで、図６（Ｃ）では、回転補償処理を行い、検出信号を補正することによって、検出誤差を抑制する。すなわち、先に図５（Ｂ）に示したように、本体部（筐体）１００のポイント方向に一致するＸ軸に垂直な第１面内におけるＹ軸およびＺ軸により定まる２次元のＹＺ直交座標系を定義し、また、本体部（筐体）１００のポイント方向に一致するＸ軸に垂直な第１面内における水平軸であるＵ軸と、第１面においてＵ軸に垂直な軸であるＶ軸と、によって定まる２次元の第２直交座標系（ＵＶ直交座標系）を定義する。Ｕ軸は、第１面内における水平軸であり、また、Ｖ軸は、第１面内においてＵ軸に直交する垂直軸である。Ｕ軸およびＶ軸の各々は、本体部（筐体））の指示方向（ポイント方向）が特定されることによって一義的に定まり、入力装置１０１のＸ軸についての回転に影響されない。そして、ＹＺ直交座標系から第２直交座標系（ＵＶ直交座標系）への座標変換（回転座標変換）によって、Ｙ軸ジャイロセンサ１０２によって検出されるＹ軸角速度ωｙおよびＺ軸ジャイロセンサ１０４によって検出されるＺ軸角速度ωｚの各々を、Ｕ軸角速度ωｕおよびＶ軸角速度ωｖの各々に変換する。これによって、Ｙ軸およびＺ軸の各々について検出された角速度（Ｘ軸についての回転が生じた場合には回転に伴う誤差が含まれている）が、本体部（筐体）１００のＸ軸についての回転が無い状態における正確な角速度に補正される。よって、図６（Ｃ）の構成によれば、Ｘ軸周りの本体部(筐体)の回転が、Ｙ軸およびＺ軸周りの回転の検出に影響を与えないようになる。したがって、図６（Ｃ）の構成によれば、Ｙ軸およびＺ軸周りの回転の検出と、Ｘ軸周りの回転の検出との完全な独立性を確保することができる。回転補償処理（回転座標変換）の詳細については、図９〜図１３を参照して後述する。
【００８５】
（Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の各軸についての回転を検出する３次元入力装置を使用したシステムの具体的な構成の例）図７は、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の各軸についての回転を検出する３次元入力装置を使用したデータ処理システムの具体的な構成の一例を示す図である。図７の入力装置では、図６（Ｃ）に示す構成が採用されている。
【００８６】
入力装置１０１（ここでは、３次元ポインティングデバイスとする）は、モーションセンサ部（３次元モーションセンサ部）５０２を有する。モーションセンサ部５０２は、Ｘ軸ジャイロセンサ１１０と、Ｙ軸ジャイロセンサ１０２と、Ｚ軸ジャイロセンサ１０４と、Ｙ軸加速度センサ１０６と、Ｚ軸加速度センサ１０８と、を有する。Ｙ軸加速度センサ１０６およびＺ軸加速度センサ１０８は、回転補償処理（回転座標変換）のために設けられている。
【００８７】
入力装置（ポインティングデバイス）１０１は、さらに、各センサ１０２〜１１０の出力信号を増幅する増幅器５１２〜５１８および５１９と、Ａ／Ｄ変換器５２０〜５２６および５２８と、変換処理部（例えばＣＰＵ）５３０と、比較判定部５４０と、選択信号生成部５４１と、セレクタ５３５と、無線送信部５３６と、アンテナＡＮ１と、を有する。
【００８８】
比較判定部５４０および選択信号生成部５４１は、図６（Ｂ）における優先処理決定部Ｅ１を構成する。また、セレクタ５３５は、図６（Ｂ）における選択部Ｅ２に相当する。
【００８９】
また、変換処理部５３０は、座標変換処理部５３２と、係数演算部（物理量／制御量変換部）５３４ａ，５３４ｂと、を有する。係数演算部（物理量／制御量変換部）５３４ａ，５３４ｂは、設けられないこともあり得る。この場合には、座標変換後の角速度信号（ωｕ（あるいはωｙ），ωｖ（あるいはωｚ），ωｘ，）が出力されることになる。
【００９０】
また、データ処理装置６００は、アンテナＡＮ２と、受信部６１０と、データ処理部（例えばＣＰＵ）６２０と、ＲＯＭ６３０と、ＲＡＭ６４０と、表示制御部６５０と、表示部６６０と、を有する。表示部６６０は、ディスプレイ６６２を有する場合がある。また
、表示部６６０が投射型の表示装置である場合には、例えばスクリーン４００上に画像を表示する。
【００９１】
図７の入力装置１０１は、制御対象（例えばカーソルポインタＣＰ）の変位方向および変位量を決定するための情報をデータ処理装置６００に入力するために用いることができる。入力装置１０１に設けられる物理量／制御量変換部としての係数演算部５３４は、座標変換処理部５３２から出力される角速度信号に対して係数（変換係数）を乗算し、例えば、制御対象（カーソルポインタＣＰ等）の変位量（広義には制御量）を特定するための変位量信号（広義には制御量信号）に変換する。すなわち、例えば、座標変換後の角速度信号ωｕ，ωｖの各々が、変位量信号Ｍｈ，Ｍｖ（Ｍｈは水平方向の変位量、Ｍｖは垂直方向の変位量）の各々に変換される。また、座標変換後の角速度信号ωｘが、画面のスクロール量を示す変位量Ｍｓに変換される。なお、座標変換処理の詳細は後述する。
【００９２】
入力装置１０１に設けられるモーションセンサ部５０２によって検出された各軸についての角速度信号は、そのまま制御信号等としてデータ処理装置に送信することができる。但し、この場合は、データ処理装置６００が、受信した角速度信号に基づいて、表示部６６０における制御対象物（例えばカーソルポインタＣＰ）の変位量を演算する必要があり、その分、データ処理装置６００の負担が増大する。そこで、図７では、入力装置１０１に、物理量／制御量変換部としての係数演算部５３４を設け、入力装置１０１側で、角速度信号を、表示部６６０における制御対象物（例えばカーソルポインタＣＰや表示画面）の制御量(カーソルの移動量や画面のスクロール量)に変換している。そして、得られた変制御量の情報（制御量信号）Ｍｈ，Ｍｖ，Ｍｓの各々を、無線通信（これに限定されず、光通信や有線通信であってもよい）によってデータ処理装置６００に送信する。これによって、データ処理装置６００の処理負担が軽減される。
【００９３】
また、座標変換処理部５３２は、本体部（筐体）の先端の指示方向（ポイント方向）が真上や真下付近になる場合には、本体部の動きに応じた信号の出力を禁止し、あるいは、座標変換処理を中止して、座標変換処理前のＹ軸角速度信号ωｙおよびＺ軸角速度信号ωｚの各々をそのまま出力する。
【００９４】
なお、図７における比較判定部５４０，選択信号生成部５４１およびセレクタ５３５からなる優先選択部（図６（Ｃ）における参照符号５４３）の動作については後述する。
【００９５】
また、データ処理装置６００のデータ処理部６２０は、受信部６１０によって受信された信号に基づいて、所与のデータ処理を行い、例えば、画像表示用のデータやタイミング制御信号を生成する。表示制御部６５０は、表示部６６０における画像表示を制御する。
【００９６】
図７のデータ処理システムでは、入力装置に送信部５３６が設けられ、無線通信（光通信を含む）によって、入力装置１０１から、データ処理装置等に物理量信号を自在に送信することができる。よって、入力装置の使い勝手が向上する。なお、入力装置１０１が、有線通信によって信号を出力することもできる。
【００９７】
本実施形態によれば、操作性に優れた小型の３次元入力装置を用いたデータ処理システムを実現することができる。次に、図７における比較判定部５４０，選択信号生成部５４１およびセレクタ５３５からなる優先選択部（図６（Ｃ）における参照符号５４３）の処理手順について説明する。
【００９８】
（優先選択部の処理手順）図８は、優先選択部の処理手順を示すフロー図である。優先選択部（図６（Ｃ）における参照符号５４３）は、図７における比較判定部５４０，選択信号生成部５４１およびセレクタ５３５によって構成される。優先選択部５４３は、Ｘ軸周りの回転と、Ｙ軸もしくはＺ軸回りの回転とが同時並行的に生じた場合に、どちらがユーザの意図による回転であるかを判定し、いずれか一方の処理を優先的に選択する。
【００９９】
まず、図７における比較判定部５４０は、Ｘ軸，Ｙ軸およびＺ軸の各々についての角速度データωｘ，ωｙ，ωｚを取り込む（ステップＳ１５０）。
【０１００】
次に、比較判定部５４０は、筐体の微小なブレ等によって生じるノイズの検出を防止するために、しきい値判定を実行する（ステップ１５１）。
【０１０１】
すなわち、図８に示されるように、Ｘ軸回りの角速度ωｘの絶対値が、Ｘ軸周りの回転に対するしきい値Ｃｘよりも大きいか否かを判定し、大きい場合にのみ、ωｘを処理対象の信号として採用し、採用した信号をＪ（ｘ）として保存し、小さい場合には、取得したωｘを破棄する。
【０１０２】
また、ωｙの２乗とωｚの２乗の和の平方根が、Ｙ軸またはＺ軸周りの回転に対するしきい値Ｃｙｚよりも大きいか否かを判定し、大きい場合にのみ、ωｙ，ωｚを処理対象の信号として採用し、上述の平方根の信号をＪ（ｙｚ）として保存し、小さい場合には、取得したωｙ，ωｚを破棄する。
【０１０３】
次に、比較判定部５４０は、修正係数の乗算処理を実行する（ステップＳ１５２）。すなわち、本体部（筐体）１００のＸ軸周りの回転（ねじり）による通常の角速度は、例えば、数十度／秒程度であるのに対し、本体部（筐体）１００の先端部をＹ軸やＺ軸方向に微小に振ることによって生じるＹ軸やＺ軸周りの通常の角速度は、例えば、数度／秒程度である。すなわち、本来、回転量のスケールが異なるため、Ｊ（ｘ）とＪ（ｙｚ）とを直接に比較すると、必ずＪ（ｘ）＞Ｊ（ｙｚ）となり、適正な比較処理ができない。そこで、Ｊ（ｘ）に所与の修正係数Ｋｘを乗算してＪ（ｘ）の値を所定の割合で小さくし、また、Ｊ（ｙｚ）に所与の修正係数Ｋｙｚを乗算してＪ（ｙｚ）の値を所定の割合で大きくする。
【０１０４】
次に、比較判定部５４０は、ＫｘＪ（ｘ）と、ＫｙｚＪ（ｙｚ）とを比較する（ステップＳ１５３）。ＫｘＪ（ｘ）＞ＫｙｚＪ（ｙｚ）ならば、図７の選択信号生成部５４１は、選択信号ＳＥＬを第１レベルとし、これによって、セレクタ５３５は、Ｘ軸周りの角速度ωｘまたは、これに対応する制御量（例えば画面のスクロール量Ｍｓ）を選択して出力する(ステップＳ１５４)。
【０１０５】
また、ＫｘＪ（ｘ）＜ＫｙｚＪ（ｙｚ）ならば、図７の選択信号生成部５４１は、選択信号ＳＥＬを第２レベルとし、これによって、セレクタ５３５は、Ｙ軸またはＺ軸周りの角速度ωｙ，ωｚまたは、これに対応する制御量(カーソルの水平変位量Ｍｈ，垂直変位量ＭＶ)を選択して出力する（ステップＳ１５５）。
【０１０６】
これによって、Ｘ軸についての回転と、Ｙ軸あるいはＺ軸についての回転が同時に生じた場合でも、ユーザの意図しない操作が確実に防止され、入力装置１０１の操作精度や信頼性の低下が防止される。
【０１０７】
（回転補償のための座標変換についての説明）以下、図７の座標変換処理部５３２による、回転補償のための座標変換処理について説明する。
【０１０８】
図９（Ａ）〜図９（Ｃ）は、入力装置のＸ軸に関する回転による、角速度の検出誤差について説明するための図である。図９（Ａ）に示すように、入力装置１０１の本体部（筐
体）１００の右先端が、右斜め上方を向いている（ポイントしている）状態を想定する。図９（Ｂ）は、入力装置１０１の本体部（筐体）１００が、Ｘ軸に関して回転していない状態における、図９（Ａ）のＳ−Ｓ’の断面を示している。図９（Ｃ）は、入力装置１０１の本体部（筐体）１００が、Ｘ軸に関してθ２だけ回転した状態における、図９（Ａ）のＳ−Ｓ’の断面を示している。
【０１０９】
図９（Ｂ），図９（Ｃ）に示されるように、入力装置１０１の本体部（筐体）１００の内壁面の断面は略正方形である。内壁面を構成する４つの面（あるいは内壁面の断面形状を構成する各辺）をＰ１〜Ｐ４とする。２個のジャイロセンサ（角速度センサ）１０２，１０４は各々、Ｙ軸およびＺ軸（すなわち検出軸）についての回転角速度を検出する。各ジャイロセンサ１０２，１０４は各々、入力装置１０１の本体部（筐体）１００の内壁面Ｐ３およびＰ２に固定されている。よって、図９（Ｃ）に示すように、入力装置１０１の本体部（筐体）１００が、検出軸（Ｙ軸，Ｚ軸）以外の軸（Ｘ軸）についてθ２だけ回転すれば、Ｙ軸，Ｚ軸も同様に回転し、結果的に、各ジャイロセンサ（角速度センサ）の位置が変動する。
【０１１０】
したがって、入力装置１０１の本体部（筐体）１００の先端部に同一の動き（ここでは、左右の動きＱＲ，ＱＬとする）が生じたとしても、Ｘ軸周りの回転が生じない状態（図９（Ｂ）の状態）において検出される角速度と、Ｘ軸周りの回転が生じた状態（図９（Ｃ）の状態）において検出される角速度には差が生じる。すなわち、検出軸（Ｙ軸，Ｚ軸）以外の軸（Ｘ軸）についての入力装置１０１の本体部（筐体）１００の回転によって、検出誤差が生じる。
【０１１１】
したがって、本実施形態では、検出された角速度（Ｙ軸およびＺ軸についての角速度）の補正（具体的には座標変換）を実行することによって、Ｘ軸周りの筐体の回転に影響されることなく、常に、正確な角速度を検出できるようにする。これによって、ユーザの、本体部（筐体）の持ち方の制約がなくなり、３次元入力装置の操作性が改善される。座標変換を実行するためには、Ｘ軸周りの回転角についての情報を得る必要があり、そのために、本実施形態の入力装置には、Ｙ軸周りの加速度およびＺ軸周りの加速度を検出する加速度センサが設けられる。
【０１１２】
（座標変換処理）
入力装置１０１には、座標変換処理部５３２が設けられ、座標変換処理部５３２が、座標変換処理を実行する。以下、図１０〜図１３を用いて、座標変換処理について説明する。
【０１１３】
図１０は、座標変換（回転座標変換）の内容を説明するための図である。また、図１１（Ａ）〜図１１（Ｅ）および図１２は、座標変換に必要な情報等について説明するための図である。座標変換は、一般に平行移動と回転の組み合わせで実現される。本実施形態では、Ｘ軸についての回転のみを考慮すればよい。回転座標変換は、回転行列を用いた行列演算によって実現することができる。
【０１１４】
ここで、Ｙ軸加速度をγyとし、Ｚ軸加速度をγzとし、Ｙ軸角速度をωyとし、Ｚ軸加速度をωzとしたとき、座標変換処理部５３２は、下記（１）式および（２）式の演算によって、Ｙ軸角速度ωyおよびＺ軸角速度ωzの各々を、Ｕ軸角速度ωuおよびωvの各々に変換する。以下、順をおって説明する。Ｘ軸に垂直なＱ面（図４（Ａ）参照）におけるＹ軸（Ｚ軸）とＵ軸（Ｖ軸）とがなす角をθ２としたとき、Ｙ軸角速度ωyおよびＺ軸角速度ωzの各々をＵ軸角速度ωuおよびωvの各々に変換するためには、下記（３）式の行列演算を行えばよい。したがって、下記（４）式および（５）式が成立する。
【数１】
【０１１５】
図１０に示される座標変換処理部５３２は、上記（４）式および（５）式に示される演算を実行する。但し、（４）式および（５）式の演算を実行するためには、ｓｉｎθ２ならびにｃｏｓθ２を知る必要があり、このために、本実施形態では、Ｙ軸加速度センサ１０６およびＺ軸加速度センサ１０８が設けられている。
【０１１６】
ここで、図１１（Ａ）〜図１１（Ｅ）を参照して、重力加速度について説明する。図１１（Ａ）に示すように、重力加速度（鉛直上向き方向）をＧとする。すなわち、無重量状態（例えば、物体が宇宙空間などに置かれた状態）では、加速度センサの出力はゼロである。同様に、自由落下している物体内も無重量状態であるため、加速度センサの出力はゼロである。一方、地球上の自由落下とはその物体が下向きに１Ｇ(上向きに−１Ｇ)で加速している状態である。また、（加速度センサ出力）＝(物体の加速状態)−(下向きの１Ｇ)という関係が成立する。したがって、物体が静止している状態では、加速度センサの出力＝０−(下向きの１Ｇ)＝（上向きの１Ｇ）が成立する。また、鉛直軸（Ｇ軸）と第１面とがθ１をなしている場合、重力加速度（鉛直上向き）Ｇの、第１面内の垂直軸であるＶ軸（Ｘ軸についての回転がない状態におけるＺ軸に一致する）についての成分をＧ１（＝Ｇｃｏｓθ１）とする。
【０１１７】
図１１（Ｂ）に示されるように、本体部（筐体）１００の内壁面Ｐ４にＹ軸加速度線センサ１０６が設けられ、本体部（筐体）１００の内壁面Ｐ１にＺ軸加速度線センサ１０８が設けられる。図１１（Ｂ）は、本体部（筐体）１００のＸ軸に関する回転が生じていない状態を示している。図１１（Ｃ）は、図１１（Ｂ）に対応する、ベクトルＧ１の各座標軸についての成分を示している。ここで、入力装置１０１の本体部（筐体）１００がＸ軸についてθ２だけ回転した場合を想定する。
【０１１８】
図１１（Ｄ）は、本体部（筐体）１００のＸ軸に関する回転（回転角θ２）が生じた状態を示している。図１１（Ｅ）は、図１１（Ｄ）に対応する、ベクトルＧ１の各座標軸についての成分を示している。図１１（Ｅ）において、ベクトルＧ１は、Ｚ軸成分とＹ軸成分（共に、図中、太い点線で示されている）に分解することができる。すなわち、重力加速度ＧのＺ軸成分（すなわちＺ軸加速度γz）はＧ１cosθ２であり、同様に、重力加速度（鉛直上向き）ＧのＹ軸成分（すなわちＹ軸加速度γy）はＧ１sinθ２である。明らかなように、Ｙ軸加速度γy，Ｚ軸加速度γzは、Ｘ軸周りの回転角θ２の情報を含んでいる。したがって、Ｚ軸加速度γzおよびＹ軸加速度γyを検出することによって、上述の（４）式および（５）式の演算を実行することができる。すなわち、（４）式および（５）式は、下記の（６）式および（７）式のように変形することができる。また、Ｇ１は、下記（
８）式のように表すことができる。
【数２】
【０１１９】
（８）式を、（６）式および（７）式の分母に代入し、また、（６）式および（７）式において、γy＝Ｇ１sinθ２，γz＝Ｇ１cosθ２と置くことによって、上記の（１）式および（２）式を得ることができる。すなわち、座標変換処理部５３２が、（１）式および（２）式の演算を実行することによって、Ｙ軸角速度ωyおよびＺ軸角速度ωzの各々を、Ｕ軸角速度ωuおよびωvの各々に変換することができる。
【０１２０】
図１２は、ωｙ，ωｚ，ωｕ，ωｖ，γｙ，γｚの相互関係を示す図である。上述のとおり、Ｙ軸角速度ωｙ，Ｚ軸角速度ωｚの各々は、Ｙ軸ジャイロセンサ１０２およびＺ軸ジャイロセンサ１０４によって検出される。また、Ｙ軸加速度γｙ，Ｚ軸加速度γｚの各々は、Ｙ軸加速度センサ１０６およびＺ軸加速度センサ１０８によって検出される。Ｕ軸角速度ωｕおよびＶ軸角速度ωｖは、上記の座標変換によって求められる。
【０１２１】
（ポイント方向が鉛直上向き近傍、あるいは鉛直下向き方向近傍である場合の対策）入力装置１０１の本体部（筐体）１００が鉛直上向きあるいは鉛直下向き付近である場合、鉛直軸（Ｇ軸）とＱ面（図４（Ａ）参照）とがなす角θ１は略９０°となる。したがって、重力加速度（鉛直上向き）Ｇの、Ｘ軸に垂直なＱ面内における垂直軸であるＶ軸の成分Ｇ１（＝Ｇｃｏｓθ１）は、ｃｏｓ９０＝０であることから、略０になる。よって、Ｙ軸加速度（γy＝Ｇ１sinθ２）ならびにＺ軸加速度（γz＝Ｇ１cosθ２）も、略０となる。よって、上記の（１）式および（２）式における分母が略０となり、座標変換のための演算が不能となる。
【０１２２】
現実的には、本体部（筐体）の指示方向（ポイント方向）は画面やスクリーンを向いており、かなり水平に近い状態なので問題はないと考えられるが、稀なケースとして、入力装置１０１の本体部（筐体）１００の指示方向が鉛直上向き近傍、あるいは鉛直下向き近傍になる場合も想定され得る以上、何らかの対策を施すことが望ましい。
【０１２３】
そこで、例えば、本体部（筐体）１００の先端の指示方向（ポイント方向）が真上や真下付近になる場合には、入力装置１０１からの信号出力をゼロに抑制する(すなわち、本体部の動きに応じた信号の出力を禁止する)方法を採用する。これによって、データ処理装置（入力装置１０１からの信号を受ける側）における処理負担（対策処理に伴う負担）が軽減される。
【０１２４】
また、例えば、本体部（筐体）１００の指示方向が鉛直上向き近傍、あるいは鉛直下向き近傍であるときは、座標変換処理部５３２による座標変換処理を中止して、座標変換処理前のＹ軸角速度信号およびＺ軸角速度信号の各々をそのまま出力するようにしてもよい。この場合、データ処理装置（入力装置１０１からの信号を受ける側）は、受信したＹ軸角速度信号およびＺ軸角速度信号に基づいて、例えば、表示部における制御対象（例えば、カーソルポインタ）の位置を制御することができるという利点がある。
【０１２５】
なお、本体部（筐体）１００の先端の指示方向（ポイント方向）が真上や真下付近にな
っていることは、例えば、上記の（１）式，（２）式における分母を所定の閾値と比較することによって、検出することができる。すなわち、分母が閾値よりも小さいときに、ポイント方向が真上付近あるいは真下付近になっていると判定することができる。
【０１２６】
図１３は、回転補償のための座標変換処理の処理順例を示すフロー図である。入力装置１０１に設けられる座標変換処理部５３２は、加速度データγｙ，γｚを取り込み（ステップＳ７００）、また、角速度データωｙ，ωｚを取り込む（ステップＳ７０１）。
【０１２７】
次に、γｙωｙ−γｙωｚをＳｕとおき（ステップＳ７０２）、γｙωｙ+γｚωｚをＳｖとおき（ステップＳ７０３）、上記（１）式および（２）式の分母をｋとおき（ステップＳ７０４）、ｋＳｕをωｕ，ｋＳｖをωｖとおく（ステップＳ７０５）。これによって、Ｕ軸に関する回転角速度ωｕと、Ｖ軸に関する回転角速度ωｖが得られる。
【０１２８】
次に、物理量／変位量変換部（係数演算部）５３４は、ωｖに係数βｙｖを乗算して、横変位量ＭＨを算出し（ステップＳ７０６）、ωｕに係数βｚｕを乗算して、縦変位量ＭＶを算出し（ステップＳ７０７）、整数化処理によってＭｈ，Ｍｖを算出する（ステップＳ７０８）。
【０１２９】
また、入力装置１０１の本体部（筐体）１００のポイント方向が真上付近あるいは真下付近である場合には、横変位量および縦変位量が共に０となる。よって、Ｍｈ＝０かつＭｖ＝０である場合には、入力装置１０１から信号を出力することなく処理を終了し（ステップＳ７０９）、ステップＳ７０９でＮｏと判定されたときのみ、水平変位量Ｍｈおよび縦変位量Ｍｖを、データ処理装置６００に向けて送信する（ステップＳ７１０）。
【０１３０】
（第２の実施形態）
図１４〜図１６の各々は、Ｘ軸周りの回転，Ｙ軸周りの回転，Ｚ軸周りの回転を検出する入力装置の他の例（イネーブルスイッチ等を設ける例）の外観構成の例を示す図である。
【０１３１】
図１４では、入力装置１０１の本体部（筐体）１００に、信号出力の許可／禁止を切り換えるための出力イネーブルスイッチＳＷ１（例えば押下式あるいはスライド式のスイッチ）を有する操作部７００が設けられる。
【０１３２】
ここでは、例えば、入力装置１０１が、カーソルポインタの移動制御機能（第１制御入力機能）および画面のスクロール機能（第２制御入力機能）を有する場合を想定する。図１４に示される出力イネーブルスイッチＳＷ１は、各機能のイネーブル／ディスイネーブルを共通に制御する共通の出力イネーブルスイッチである。出力イネーブルスイッチＳＷ１の操作は、本体部（筐体）１００の空間における姿勢とは無関係に行うことができるため、ユーザにとって、出力イネーブルスイッチＳＷ１の操作を行うことは容易である。
【０１３３】
出力イネーブルスイッチＳＷ１を設けることによって、ユーザが、操作部７００を操作しているときのみ（例えば、出力イネーブルスイッチＳＷ１を押下しているときにのみ）、入力装置１０１から信号が出力される。したがって、操作部７００の操作がなされない期間（例えば、出力イネーブルスイッチＳＷ１が押下されない期間）においては、本体部（筐体）１００を動かしても、例えば、制御対象（例えばカーソルポインタ）の位置変位等は生じない。よって、図１４の入力装置１０１によれば、制御対象の、ユーザが意図しない動きを確実に防止することができ、入力装置の使い勝手がさらに向上する。
【０１３４】
操作部７００の構成には種々のバリエーションが考えられる。図１５では、入力装置１０１が有する上記の２つの機能の各々に対応した出力イネーブルスイッチＳＷ２，ＳＷ３を設けている。この場合、ユーザは、カーソル移動制御機能、画面のスクロール制御機能
のいずれかを選択的にオンさせることができ、ユーザの利便性が向上する。
【０１３５】
また、図１６では、操作部７００において、切り換えスイッチＳＷ４が設けられる。例えば、入力装置が、カーソルポインタの移動制御機能（第１制御機能）および画面のスクロール機能（第２制御機能）を有しているが、ユーザは、第１制御機能のみを利用したいと望む場合もあり得る。そこで、図１６は、入力装置１０１がもつ複数の機能の中から、いずれか一つを選択できるように、機能（信号処理の種類）を切り換える切り換えスイッチ（スクロール／カーソル移動切り換えスイッチ）ＳＷ４を、本体部（筐体）１００の操作部７００に設けている。これによって、ユーザは、入力装置１０１がもつ複数の機能の中から、使用を望む一つの機能を選択して利用することができる。したがって、ユーザの利便性がさらに向上する。
【０１３６】
図１７は、Ｘ軸周りの回転，Ｙ軸周りの回転，Ｚ軸周りの回転を検出する入力装置の他の例（イネーブルスイッチ等を設ける例）の内部構成を示す図である。
【０１３７】
図１７の入力装置１０１は、図７の構成に、さらに、操作部７００（図１４〜図１６に示されるスイッチＳＷ１〜ＳＷ４のうちの少なくも一つを有する）と、入力インタフェース７０２が追加されている。操作部７００は、例えば、入力装置１０１からの信号出力モードを切り換えるためのモード切り換えスイッチとして機能する。
【０１３８】
また、例えば、マウスと同等の機能を実現するために、図１７の構成に加えて、さらに、マウスの左/右クリックボタンと同じ機能を持つボタン等を追加することもできる。この場合、入力装置１０１の使い勝手がさらに向上する。
【０１３９】
以上説明したように、本発明の少なくとも一つの実施形態によれば、画面のスクロール等を簡単に行うことができる入力装置を実現することができる。また、例えば、入力装置に、カーソルポインタを上下左右に移動させる機能と、画面をスクロール等する機能とを無理なく付与することが可能となる。したがって、例えば、多機能なマウスに近い操作性をもつポインティングデバイスや、指示棒やレーザーポインタに近い操作性をもち、かつ画面のスクロール等も簡単に行える、使い勝手がよく、かつ多機能なポインティングデバイスを実現することができる。
【０１４０】
本実施形態の入力装置は、従来、マウスや、支持棒、あるいはレーザーポインタ等が使われてきたプレゼンテーション等の場面で特に有用であるが、それにとどまるものではない。例えば、コンピュータ等の入力装置、すなわちユーザーインターフェースとして使われる場合、そこで動作するあらゆるアプリケーションの入力のために利用することができる。また、本実施形態の入力装置は、遠隔操作によるカメラの首振りシステムや、ロボット制御システム等、多様なシステムに応用することができる。また、本実施形態の入力装置は、マウスのスクロールホイール等による情報入力が可能なアプリケーションプログラムを搭載する装置やシステム全般に適用することができる。従来、本体部（筐体）をポイント方向周りに回転する（ひねる，ねじる）という動作は、まったく活用されていなかった。本実施形態の入力装置は、まったく新しいユーザインタフェースを備える多機能な入力装置であり、さらなる応用が期待される。
【０１４１】
なお、本発明の実施形態について詳述したが、本発明の新規事項および効果から逸脱しない範囲で、多くの変形が可能であることは、当業者には容易に理解できるであろう。したがって、このような変形例は、すべて本発明に含まれるものとする。また、入力装置という用語は、最も広義に解釈するものとし、空間的変位に対応する信号を入力できる入力装置を広く含むものとする。また、３次元モーションセンサの構成は、前掲の実施形態に限定されるものでではなく、その他の構成（例えば、ジャイロセンサと加速度センサに加
えて、さらに磁気センサを有する構成等）も採用することができる。また、空間的変位には、入力装置の姿勢、回転が含まれ、また、並進も含まれる。なお、入力装置の並進（水平移動や垂直移動等）は、加速度センサの出力の変動を時間で積分することによって算出することができる。
【符号の説明】
【０１４２】
１０１ 入力装置（例えば、ポインティングデバイス等の３次元入力装置）、
１００ 入力装置の本体部（筐体）、
１０２ Ｙ軸ジャイロセンサ（Ｙ軸角速度センサ）、
１０４ Ｚ軸ジャイロセンサ（Ｚ軸角速度センサ）、
１０６ Ｙ軸加速度センサ、 １０８ Ｚ軸加速度センサ、
１１０ Ｘ軸ジャイロセンサ（Ｘ軸角速度センサ）、
１１１ モーションセンサ部、４００ スクリーン、
５０２ ３次元モーションセンサ部、５１２〜５１８，５１９ 増幅器、
５２０〜５２６，５２８ Ａ／Ｄ変換器、５３０ 変換処理部（例えばＣＰＵ）、
５３１ 第１信号処理部、５３２ 座標変換処理部、５３３ 第２信号処理部、
５３４ 係数演算部（物理量／制御量変換部）、５３６ 無線送信部、
ＡＮ１，ＡＮ２ アンテナ、６００ データ処理装置、
６１０ 受信部、６２０ データ処理部（ＣＰＵ等）、６３０ ＲＯＭ，
６４０ ＲＡＭ、６５０ 表示制御部、６６０ 表示部、６６２ ディスプレイ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力装置およびデータ処理システム等に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、空間中における本体（筐体）の動き（本体の姿勢（回転を含む）、本体の移動（並進移動を含む）の少なくとも一つを含む）に応じた物理量信号を生成して出力する入力装置（３次元マウス等）を用いたシステムのニーズが高まっている。
【０００３】
３次元の空間内で携帯型機器を動かすことにより、画像表示装置上でカーソルポインタを移動させ、ボタンにより操作を行う機器（３次元マウス）を用いた技術は、例えば、特許文献１に記載されている。
【０００４】
特許文献１には、ジャイロセンサ(角速度センサ)を２個使用して、２軸(Ｙ軸,Ｚ軸)の回転運動を検出し、検出信号を、そのまま操作情報として制御機器に送る入力装置（ポインティングデバイス）が示されている。この入力装置は、指示棒あるいはレーザーポインタの代わりに使用することができる。例えば、ユーザが、入力装置を手に持った状態で、入力装置の本体部（筐体）の先端部を左右に振ると、その動きに対応して、例えば、表示部上のカーソルの位置が左右に移動する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−５６７４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
例えば、主要なポインティングデバイスであるマウスにおいては、昨今、スクロールホイール（スクロールダイヤル）等が設けられている。これによって、カーソルポインタ等の移動のみならず、画面のスクロールを簡単に実行することができる。マウスにスクロール操作機能が追加されることによって、例えば、縦に長い文書を表示している場合に、その画面を上下に簡単にスクロールすることができ、したがって、ユーザの利便性が向上する。
【０００７】
これに対して、従来のモーションセンサを搭載する入力装置（３次元ポインティングデバイス等）によって画面をスクロールするときは、ユーザは、例えば、カーソルポインタを画面のスクロールバー上に位置させ、ドラッグ操作をする必要がある。したがって、ユーザには、非常に細かな操作が要求される。
【０００８】
また、入力装置に、スクールホイール等を有する操作部を設け、ダイヤルやスイッチの操作によって、画面のスクロールや画面のズーム（倍率調整）を行えるようにすることも考えられる。しかし、入力装置は、空間において、ユーザの手によって保持された状態で使用されるため、ダイヤルやスイッチを安定的に操作するのがむずかしい。
【０００９】
また、入力装置には、手で簡単に操作できるように、小型かつ軽量であることが求められる。したがって、入力装置の本体部（筐体）に設けることができるダイヤルやスイッチの数は、現実的には１個程度である。このことは、例えば、３次元入力装置の多機能化の妨げとなる。
【００１０】
本発明の少なくとも一つの実施形態によれば、画面のスクロール等を簡単に行うことができる入力装置を実現することができる。また、例えば、入力装置に、カーソルポインタを上下左右に移動させる機能と、画面をスクロール等する機能とを無理なく付与することが可能となる。したがって、例えば、マウスに近い操作性をもつポインティングデバイスや、指示棒やレーザーポインタに近い操作性をもち、かつ画面のスクロール等も簡単に行える、使い勝手がよく、かつ多機能なポインティングデバイスを実現することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（１）本発明の入力装置の一態様は、長手方向軸を有する本体部と、前記本体部の長手方向軸についての回転を検出するモーションセンサ部と、を含む。
【００１２】
モーションセンサ部は、長手方向軸（長軸）を有する入力装置の本体部（筐体）の、長手方向軸（長軸）周りの回転を検出する。本体部（筐体）の「長手方向」は、一般的に「本体部（筐体）が延在する方向（直線的に長く伸びる方向）」であり、「長手方向軸」は例えば、「長手方向に一致する軸」である。
【００１３】
本体部（筐体）の回転は、例えば、ジャイロセンサによって回転角速度を検出することによって検出することができ、また、加速度センサによって、長手方向軸周りの本体部の傾きを検出することによっても検出することができる。モーションセンサ部から出力される物理量信号は、制御対象の移動制御、その他の制御に利用することができる。例えば、物理量信号に応じて、表示画面のスクロール方向とスクロール量を制御することができ、また、例えば、表示画面（あるいは表示画面中の特定の箇所）のズーム倍率を制御することもできる。
【００１４】
上述したように、入力装置は、空間において、ユーザの手によって保持された状態で使用されるために、ユーザが、ダイヤルやスイッチを安定的に操作するのがむずかしいが、ユーザが、本体部（筐体）を、長手方向軸を中心軸として時計回りあるいは反時計回りに回転させることは容易である。したがって、本態様によれば、ユーザは、入力装置を用いて、例えば、画面のスクロールやズーム等を簡単に行うことができ、入力装置の使い勝手が向上する。また、ダイヤルやスイッチ等を筐体に設ける必要がないため、入力装置のユーザインタフェースの簡素化を図ることができる。
【００１５】
なお、本明細書では、空間における本体部（筐体）の先端が指し示す方向（指示方向またはポイント方向）という表現も使用する。指示方向（ポイント方向）は、空間における本体部（筐体）の姿勢によって定まり、概念上は、長手方向軸（筐体の形状によって定まる軸）と区別される。但し、空間座標を基準とすれば、すなわち、空間における筐体の姿勢が決まれば、結果的に、「本体部（筐体）の長手方向」と「本体部（筐体）のポイント方向」は一致すると考えられる。よって、本明細書では、入力装置の本体部（筐体）の空間における姿勢に関係しないときは、原則として「長手方向、長手方向軸」等の用語を使用し、空間における姿勢に関係するときは、「指示方向あるいはポイント方向、Ｘ軸（ポイント方向に一致する３次元空間における軸）」等の用語を使用する。上述のとおり、「長手方向軸、ポイント方向軸、Ｘ軸」は、結果的に、一致するものとして取り扱うことができる。
【００１６】
（２）本発明の入力装置の他の態様では、前記モーションセンサ部は、前記本体部の長手方向軸に一致するＸ軸と、前記Ｘ軸に垂直な第１面内において互いに直交するＹ軸およびＺ軸とによって定まる３次元の第１直交座標系における、前記Ｘ軸についての角速度を検出するＸ軸ジャイロセンサを有する。
【００１７】
本態様では、Ｘ軸，Ｙ軸およびＺ軸で定義される３次元直交座標系を定義する。入力装
置には、Ｘ軸周りの回転角速度を検出するＸ軸ジャイロセンサが設けられる。Ｘ軸ジャイロセンサから出力される角速度信号は、制御対象の移動制御、その他の制御に利用することができる。例えば、物理量信号に応じて、表示画面のスクロール方向とスクロール量を制御することができ、また、例えば、表示画面（あるいは表示画面中の特定の箇所）のズーム倍率を制御することもできる。
【００１８】
（３）本発明の入力装置の他の態様では、前記入力装置は、制御対象に関する制御量を決定するために使用され、前記入力装置は、前記モーションセンサ部からの物理量信号を、前記制御量を示す制御量信号に変換する物理量／制御量変換部を、さらに有する。
【００１９】
入力装置に設けられるモーションセンサ部によって検出された角速度信号等は、そのまま制御信号等として、例えばデータ処理装置に送信することができる。但し、この場合は、データ処理装置が、受信した角速度信号に基づいて、表示部における制御対象物の制御量（例えば、カーソルポインタの変位量、遠隔操作されるカメラの首振り量、画面のスクロール量、画面のズーム倍率等）を演算する必要があり、その分、データ処理装置の負担が増大する。
【００２０】
そこで、本態様では、入力装置に、物理量／制御量変換部を設け、入力装置側で、角速度信号等を、表示部における制御対象物の制御量に変換する。そして、得られた制御量の情報（制御量信号）を、データ処理装置等に送信する。これによって、受信側（データ処理装置等）の処理負担が軽減される。
【００２１】
（４）本発明の入力装置の他の態様では、前記モーションセンサ部は、前記Ｙ軸についての角速度を検出するＹ軸ジャイロセンサと、前記Ｚ軸についての角速度を検出するＺ軸ジャイロセンサと、をさらに有し、かつ、前記Ｘ軸についての角速度信号に基づく第１信号処理を実行する第１信号処理部と、前記Ｙ軸についての角速度信号および前記Ｚ軸についての角速度信号に基づく第２信号処理を実行する第２信号処理部と、を有する。
【００２２】
Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸によって定まる３次元の直交座標系における、本体部（筐体）の３次元の動きを検出するためには、入力装置は、Ｙ軸およびＺ軸周りの回転と、Ｘ軸周りの回転とを、各々独立に検出できなければならない。このためには、Ｙ軸およびＺ軸周りの回転を検出するための信号処理系と、Ｘ軸周りの回転を検出するための信号処理系とが必要である。そこで、本態様では、入力装置には、Ｘ軸についての角速度信号に基づく第１信号処理を実行する第１信号処理部と、Ｙ軸およびＺ軸についての角速度信号に基づく第２信号処理を実行する第２信号処理部と、が設けられる。
【００２３】
例えば、第１信号処理部および第２信号処理部の各々は、第１のハードウエアと第２のハードウエア（つまり、異なるハードウエア）によって実現することができる。また、例えば、共通のハードウエアをソフトウエアによって制御する場合（例えば、ＣＰＵを使用する場合）には、各信号処理部毎の信号処理ルーチンを用意することによって、第１信号処理部および第２信号処理部の各々を実現することができる。
【００２４】
（５）本発明の入力装置の他の態様では、前記第１信号処理および前記第２信号処理のいずれを優先すべきかを決定する優先処理決定部と、前記優先処理決定部による決定に基づいて、前記第１信号処理部から出力される第１処理信号および第２信号処理部から出力される第２処理信号のいずれか一方を選択的に出力する選択部と、を有する優先選択部を、さらに有する。
【００２５】
上記（４）の態様で述べたとおり、Ｙ軸およびＺ軸周りの回転と、Ｘ軸周りの回転とを、各々独立して検出する必要があり、上記（４）の態様では、第１の信号処理部と第２の
信号処理部が設けられる。但し、現実には、Ｙ軸およびＺ軸周りの回転と、Ｘ軸周りの回転が同時に生じる場合がある。つまり、ユーザが、入力装置の本体部（筐体）を手で支持した状態で、本体部（筐体）の先端部を左右上下に微小に振ったり(すなわち、Ｙ軸ならびにＺ軸について微小回転を生じさせたり)、あるいは、本体部（筐体）をＸ軸周りに回転させたりしたとき、Ｙ軸およびＺ軸周りの回転と、Ｘ軸周りの回転とが同時に生じる場合があり得る。ユーザが、入力装置の本体部を手に持って操作する以上、現実には、不要な若干の回転が、ユーザの意図に反して生じてしまうのは、やむを得ないことである。
【００２６】
例えば、ユーザが、画面のスクロールをするために、本体部（筐体）をＸ軸周りに回転させたとき、ユーザの意図に反した、Ｙ軸周りあるいはＺ軸周りの回転が生じて、これによって、表示画面上でカーソルポインタが不意に動くような事態が生じると、入力装置の操作精度や信頼性が低下することになる。
【００２７】
したがって、入力装置は、第１信号処理部と第２信号処理部が同時並行的に動作する事態が生じたとき、どちらの信号処理部の処理を優先すべきかを判定し、出力信号を選択することができることが、より望ましい。そこで、本態様では、入力装置に優先選択部を設ける。優先選択部は、優先処理決定部と、優先処理決定部による決定に基づいて、第１信号処理部から出力される第１処理信号および第２信号処理部から出力される第２処理信号のいずれか一方を選択的に出力する選択部と、を有する。これによって、ユーザの意図しない操作が確実に防止され、入力装置の操作精度や信頼性の低下が防止される。
【００２８】
（６）本発明の入力装置の他の態様では、前記モーションセンサ部は、前記Ｙ軸についての加速度を検出するＹ軸加速度センサと、前記Ｚ軸についての加速度を検出するＺ軸加速度センサと、をさらに有し、かつ、前記第２信号処理部は、前記Ｙ軸加速度センサにより検出されるＹ軸加速度と、前記Ｚ軸加速度センサにより検出されるＺ軸加速度と、に基づいて座標変換を行う座標変換処理部を有し、前記座標変換処理部は、前記Ｙ軸ジャイロセンサによって検出されるＹ軸角速度および前記Ｚ軸ジャイロセンサによって検出されるＺ軸角速度の各々を、前記Ｘ軸に垂直な第１面における水平軸であるＵ軸と、前記第１面において前記Ｕ軸に垂直な軸であるＶ軸と、によって定まる２次元の第２直交座標系におけるＵ軸角速度およびＶ軸角速度の各々に変換する。
【００２９】
上記（４）の態様で述べたとおり、Ｙ軸およびＺ軸周りの回転と、Ｘ軸周りの回転とを、各々独立して検出する必要があり、上記（４）の態様では、第１の信号処理部と第２の信号処理部が設けられ、上記（５）の態様では、さらに優先選択部が設けられる。但し、Ｙ軸およびＺ軸周りの回転の検出と、Ｘ軸周りの回転の検出との独立性を確保するためには、Ｘ軸周りの本体部(筐体)の回転が、Ｙ軸およびＺ軸周りの回転の検出に影響を与えないようにすることが望ましい。
【００３０】
例えば、各軸に対応する角速度センサの各々は、入力装置の本体部に設けられる平面（例えば、筐体の内壁面）に固定されている。よって、入力装置の本体部（筐体）が、Ｘ軸について回転すれば、Ｙ軸，Ｚ軸も同様に回転し、Ｙ軸ジャイロセンサやＺ軸ジャイロセンサの空間における位置も変動する。Ｘ軸についての回転が生じた状態においてＹ軸角速度センサおよびＺ軸角速度サンサの各々によって検出された角速度と、回転が生じない状態で検出された角速度との間には差（誤差）が存在する。
【００３１】
そこで、本態様では、回転補償処理を行い、検出信号を補正することによって、検出誤差を抑制する。本態様では、本体部の指示方向に一致するＸ軸に垂直な第１面におけるＹ軸およびＺ軸により定まる２次元のＹＺ直交座標系を定義し、また、本体部の指示方向に一致するＸ軸に垂直な第１面における水平軸であるＵ軸と、第１面においてＵ軸に垂直な軸であるＶ軸と、によって定まる２次元の第２直交座標系（ＵＶ直交座標系）を定義する
。Ｕ軸は、第１面内における水平軸であり、また、Ｖ軸は、第１面内においてＵ軸に直交する垂直軸である。Ｕ軸およびＶ軸の各々は、本体部の指示方向（ポイント方向）が特定されることによって一義的に定まり、入力装置のＸ軸についての回転に影響されない。
【００３２】
そして、本態様では、座標変換処理部が、ＹＺ直交座標系から第２直交座標系（ＵＶ交座標系）への座標変換（回転座標変換）を実行して、Ｙ軸ジャイロセンサによって検出されるＹ軸角速度およびＺ軸ジャイロセンサによって検出されるＺ軸角速度の各々を、Ｕ軸角速度およびＶ軸角速度の各々に変換する。これによって、Ｙ軸およびＺ軸の各々について検出された角速度（Ｘ軸についての回転が生じた場合には回転に伴う誤差が含まれている）が、本体部のＸ軸についての回転が無い状態における正確な角速度に補正される。
【００３３】
座標軸変換（回転座標変換）を実行するためには、Ｘ軸に直交する第１面内における、Ｘ軸（Ｙ軸）と、Ｕ軸（Ｖ軸）との間の回転角を検出する必要がある。そこで、本態様では、検出軸であるＹ軸についての物理量測定装置として、Ｙ軸角速度センサの他に、Ｙ軸加速度センサが設けられ、検出軸であるＺについての物理量測定装置として、Ｚ軸角速度センサの他に、Ｚ軸加速度センサが設けられる。入力装置の本体部（筐体）が指示方向軸であるＸ軸について回転した場合、Ｙ軸について検出される加速度およびＺ軸について検出される加速度の各々は、回転角に応じて変動する。すなわち、Ｙ軸加速度ならびにＺ軸加速度は、第１面内における回転角をパラメータ（変数）に含む式で表現される。よって、Ｙ軸加速度およびＺ軸加速度を検出することができれば、回転角の情報を得ることができる。得られた回転角の情報に基づき、回転座標変換を実行することによって、Ｙ軸角速度およびＺ軸角速度を、Ｕ軸角速度ならびにＶ軸角速度に変換することができる。
【００３４】
よって、本態様によれば、Ｘ軸周りの本体部(筐体)の回転が、Ｙ軸およびＺ軸周りの回転の検出に影響を与えないようになる。したがって、本態様によれば、Ｙ軸およびＺ軸周りの回転の検出と、Ｘ軸周りの回転の検出との完全な独立性を確保することができる。
【００３５】
（７）本発明の入力装置の他の態様では、前記入力装置からの信号出力の許可／禁止を切り換えるための出力イネーブルスイッチを備える操作部を有する。
【００３６】
本態様では、入力装置に、入力装置からの信号出力の許可／禁止を切り換えるための操作部（例えば、押下式あるいはスライド式の出力イネーブルスイッチ）が設けられる。操作部の構成には種々のバリエーションが考えられる。例えば、入力装置が、カーソルポインタの移動制御機能（第１制御機能）および画面のスクロール機能（第２制御機能）を有する場合、各々の機能毎に出力イネーブルスイッチを設けることができ、また、各機能のイネーブル／ディスエーブルを共通に制御する共通の出力イネーブルスイッチを設けることもできる。出力イネーブルスイッチの操作は、本体部（筐体）の空間における姿勢とは無関係に行うことができるため、ユーザにとって、出力イネーブルスイッチの操作を行うことは容易である。
【００３７】
ユーザが、操作部を操作しているときのみ（例えば、出力イネーブルスイッチを押下しているときにのみ）、入力装置から信号が出力される。したがって、操作部の操作がなされない期間（例えば、出力イネーブルスイッチが押下されない期間）においては、本体部（筐体）を動かしても、例えば、制御対象（例えばカーソルポインタ）の位置変位等は生じない。よって、本態様によれば、制御対象の、ユーザが意図しない動きを確実に防止することができ、入力装置の使い勝手がさらに向上する。
【００３８】
（８）本発明の入力装置の他の態様では、前記第１信号処理部による前記第１処理を実行するか、前記第２信号処理部による前記第２信号処理を実行するかを強制的に切り換えるための切り換えスイッチを備える操作部を有する。
【００３９】
例えば、入力装置が、カーソルポインタの移動制御機能（第１制御機能）および画面のスクロール機能（第２制御機能）を有しているが、ユーザは、第１制御機能のみを利用したいと望む場合もあり得る。そこで、本態様では、入力装置がもつ複数の機能の中から、いずれか一つを選択できるように、機能（信号処理の種類）を切り換える切り換えスイッチを入力装置に設ける。これによって、ユーザは、入力装置がもつ複数の機能の中から、使用を望む一つの機能を選択して利用することができる。したがって、ユーザの利便性がさらに向上する。
【００４０】
（９）本発明の入力装置の他の態様では、前記第１信号処理部から出力される前記第１処理信号は、表示画面のスクロール量または表示画像のズーム倍率の制御量信号であり、前記第２信号処理部から出力される前記第２処理信号は、表示画面におけるカーソルポインタの変位に関する制御量信号である。
【００４１】
本態様によれば、ユーザは、入力装置の本体部（筐体）をＸ軸（長手方向軸）周りに回転させることによって、画面のスクロール操作やズーム操作を簡単に行うことができ、また、ユーザは、本体部（筐体）の先端部を、例えば、左右上下に微小に振ることによって、カーソルポインタを画面上で、例えば、左右上下に移動させることができる。したがって、例えば、マウスに近い操作性をもつポインティングデバイスや、指示棒やレーザーポインタに近い操作性をもち、かつ画面のスクロール等も簡単に行える、使い勝手がよく、かつ多機能なポインティングデバイスを実現することができる。
【００４２】
（１０）本発明のデータ処理システムの一態様では、上記いずれかの入力装置と、前記入力装置の送信信号を受信し、受信信号に基づいて所与のデータ処理を実行するデータ処理装置と、を含む。
【００４３】
本発明の上述の態様の少なくとも一つを使用することによって、３次元入力装置の使い勝手が向上する。現在、コンピュータ上で３次元空間を扱うことが多くなり、これに伴って、３次元運動を入力できる３次元入力デバイスを用いた、利便性の高いシステムの必要性が高まっている。本態様によれば、操作性に優れ、多機能かつ小型の３次元入力装置を用いたデータ処理システムを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】入力装置を利用したデータ処理システムの一例の構成を示す図
【図２】Ｘ軸周りの回転を検出する入力装置の内部構成の一例を示す図
【図３】Ｘ軸，Ｙ軸およびＺ軸の各軸周りの回転を検出する入力装置の利用例を説明するための図
【図４】図４（Ａ）〜図４（Ｃ）は、本体部（筐体）１００の先端部の、Ｙ軸方向あるいはＺ軸方向における微小変位の検出について説明するための図
【図５】図５（Ａ），図５（Ｂ）は、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸周りの回転を検出する入力装置の内部構成の一例を示す図
【図６】図６（Ａ）〜図６（Ｃ）は、Ｘ軸周りの回転検出と、Ｙ軸およびＺ軸周りの回転検出との独立性を確保するための構成について説明するための図
【図７】Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の各軸についての回転を検出する３次元入力装置を使用したデータ処理システムの具体的な構成の一例を示す図
【図８】図８は、優先選択部の処理手順を示すフロー図
【図９】図９（Ａ）〜図９（Ｃ）は、入力装置のＸ軸に関する回転による、角速度の検出誤差について説明するための図
【図１０】座標変換（回転座標変換）の内容を説明するための図
【図１１】図１１（Ａ）〜図１１（Ｅ）は、座標変換に必要な情報等について説明するための図
【図１２】座標変換に必要な情報等について説明するための図
【図１３】回転補償のための座標変換処理の処理順例を示すフロー図
【図１４】Ｘ軸周りの回転，Ｙ軸周りの回転，Ｚ軸周りの回転を検出する入力装置の他の例（出力イネーブルスイッチを設ける例）の外観構成の例を示す図
【図１５】Ｘ軸周りの回転，Ｙ軸周りの回転，Ｚ軸周りの回転を検出する入力装置の他の例（イネーブルスイッチ等を設ける例）の外観構成の例を示す図
【図１６】Ｘ軸周りの回転，Ｙ軸周りの回転，Ｚ軸周りの回転を検出する入力装置の他の例（複数のイネーブルスイッチを設ける例）の外観構成の例を示す図
【図１７】Ｘ軸周りの回転，Ｙ軸周りの回転，Ｚ軸周りの回転を検出する入力装置の他の例（機能切り換えスイッチを設ける例）の内部構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【００４５】
次に、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成のすべてが、本発明の解決手段として必須であるとは限らない。
【００４６】
（第１の実施形態）
（３次元入力装置の利用例）図１は、入力装置（３次元入力装置：ここでは、例えば、マウスやレーザーポインタの代わりに使用することができるポインティングデバイスとする）を利用したデータ処理システムの一例の構成を示す図である。
【００４７】
図１では、入力装置１０１と、データ処理装置２００（無線アンテナＡＮ２を有する）および表示装置３００と、によってデータ処理システムが構成される。入力装置１０１とデータ処理装置２００は、通信（ここでは無線通信とする。但し、これに限定されるものではなく有線通信や光通信等であってもよい）によって、信号（情報）の送受信を行うことができる。
【００４８】
入力装置１０１は長手方向軸（長軸）ＳＸ１を有し、また、モーションセンサ部(図１では不図示)を有している。モーションセンサ部は、例えば、ジャイロセンサや加速度センサ等を有し、長手方向軸（長軸）ＳＸ１周りの、入力装置１０１の本体部（筐体）１００の回転を検出することができる。長手方向軸（長軸）ＳＸ１周りの回転によって生じる物理量（回転角速度や加速度等）は、表示画面のスクロール量の制御や、表示画面（あるいは、表示画面中の指定領域）のズーム倍率の変更の制御等に使用することができる。
【００４９】
図１の上側に点線で囲んで示される例では、表示装置３００によって、例えばスクリーン上やディスプレイ上に、東京都区内の地図が表示されている。ユーザが入力装置１０１の本体部（筐体）１００を手に持って、本体部（筐体）１００を、長手方向軸ＳＸ１周りに、図中の矢印の方向にθ（ＳＸ１）だけ回転する（ここで、図中の矢印の方向を正方向とする）。
【００５０】
すると、例えば、表示画面ＰＴ１は、上側にスクロールされる。ユーザが、本体部（筐体）１００を負方向に回転すると、表示画面ＰＴ１は、下側にスクロールされる。また、例えば、表示画面ＰＴ２中の指定領域Ｍのズーム倍率が増大し、画像が拡大される。ユーザが、本体部（筐体）１００を負方向に回転すると、表示画面ＰＴ２中の指定領域Ｍについてのズーム倍率が小さくなり、画像が縮小される。
【００５１】
上述したように、入力装置１０１の本体部（筐体）１００は、空間において、ユーザの手によって保持された状態で使用されるために、ユーザが、ダイヤルやスイッチを安定的
に操作するのがむずかしいが、ユーザが、本体部（筐体）１００を、長手方向軸ＳＸ１を中心軸として時計回りあるいは反時計回りに回転させることは容易である。したがって、図１に示されるデータ処理システムでは、ユーザは、入力装置１０１を用いて、例えば、画面のスクロールやズーム等を簡単に行うことができ、入力装置１０１の使い勝手が格段に向上する。また、ダイヤルやスイッチ等を筐体に設ける必要がないため、入力装置のユーザインタフェースの簡素化を図ることができる。
【００５２】
図１の入力装置１０１は、例えば、円柱形状の外観を有する。入力装置１０１の本体部（筐体）１００は長手方向軸（長軸）ＳＸ１と、短軸ＳＸ２（長手方向軸ＳＸ１に直交し、長手方向軸に比べて長さが短い軸）を有する。「長手方向」は、例えば、「本体部（筐体）１００が直線的に延在する方向（直線的に長く伸びる方向）」である。
【００５３】
図１では、円柱形状の本体部（筐体）１００の上面Ａの中心点Ｃ１と、底面Ｃ２の中心点Ｃ２を結ぶ線分を想定し、この線分に一致する軸を長手方向軸ＳＸ１としている。上面Ａや底面Ｂは、筐体の垂直断面とみることもでき、例えば、「筐体の垂直断面の中心点の法線に一致し、かつ長手方向に一致する軸」を長手方向軸ＳＸ１とすることができる。
【００５４】
長手方向軸ＳＸ１は、空間において設定されるＸ軸（ポイント方向軸）と一致する。ポイント方向（指示方向）は、「空間に位置する本体部（筐体）の先端が指し示す方向」である。「ポイント方向」は、空間における本体部（筐体）の姿勢によって定まり、概念上は、長手方向軸（筐体の形状によって定まる軸）と区別される。但し、空間座標を基準とすれば、結果的に、「本体部（筐体）の長手方向」と「本体部（筐体）のポイント方向」は一致すると考えられる。よって、本明細書では、入力装置の本体部（筐体）の空間における姿勢に関係しないときは、原則として「長手方向、長手方向軸」等の用語を使用し、空間における姿勢に関係するときは、「指示方向あるいはポイント方向、Ｘ軸（ポイント方向に一致する３次元空間における軸）」等の用語を使用する。上述のとおり、「長手方向軸、ポイント方向軸、Ｘ軸」は、結果的に、一致するものとして取り扱うことが可能である。
【００５５】
（Ｘ軸周りの回転を検出する入力装置の内部構成例）
図２は、Ｘ軸周りの回転を検出する入力装置の内部構成の一例を示す図である。図２の入力装置１０１は、モーションセンサ部１１１を有し、モーションセンサ部１１１は、本体部（筐体）１００の長手方向軸ＳＸ１に一致するＸ軸と、Ｘ軸に垂直な面内において互いに直交するＹ軸およびＺ軸とによって定まる３次元の直交座標系における、Ｘ軸についての周りの回転角速度を検出するＸ軸ジャイロセンサ１１０を有する。
【００５６】
入力装置１０１は、さらに、アンプ５１９と、Ａ／Ｄ変換器５２８と、変換処理部（ＣＰＵ等）５３４と、送信部（通信部）５３６と、アンテナＡＮ１と、を有する。変換処理部（ＣＰＵ等）１０１には、物理量／制御量変換部としての係数演算部５３４が設けられる。係数演算部５３４は、例えば、角速度信号に変換係数を乗算することによって、角速度信号を変位量信号に変換する。
【００５７】
図２においては、空間において、Ｘ軸，Ｙ軸およびＺ軸で定義される３次元直交座標系が定義され、入力装置１０１には、Ｘ軸周りの回転角速度を検出するためのＸ軸ジャイロセンサ１１０が設けられる。Ｘ軸ジャイロセンサ１１０から出力される角速度信号ωｘは、制御対象（例えば、カーソルポイ）の移動制御、その他の制御（制御対象である画面のスクロール制御や、制御対象である画面や特定領域のズーム倍率変更制御）に利用することができる。すなわち、例えば、物理量信号に応じて、表示画面のスクロール方向とスクロール量を制御することができ、また、例えば、表示画面（あるいは表示画面中の特定の箇所）のズーム倍率を制御することもできる。
【００５８】
モーションセンサ部１１１（Ｘ軸ジャイロセンサ１１０）によって検出された角速度信号ωｘは、そのまま制御信号等として、例えばデータ処理装置２００（図１参照）に送信することができる。但し、この場合は、データ処理装置２００が、受信した角速度信号に基づいて、表示装置３００（図１参照）における制御対象物の制御量（例えば、カーソルポインタの変位量、遠隔操作されるカメラの首振り量、画面のスクロール量、画面のズーム倍率等）を演算する必要があり、その分、データ処理装置の負担が増大する。
【００５９】
そこで、図２では、入力装置１０１に、物理量／制御量変換部としての係数演算部５３４を設け、入力装置１０１側で、角速度信号ωｘを、表示装置３００における制御対象物の制御量に変換する。そして、得られた制御量の情報（制御量信号）が、データ処理装置２００に送信される。これによって、受信側（データ処理装置２００）における処理負担が軽減される。
【００６０】
（Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸周りの回転を検出する入力装置の利用例や内部構成等）図２の入力装置では、Ｘ軸周りの回転のみを検出している。入力装置が、Ｘ軸周りの回転のみならず、Ｙ軸周りの回転ならびにＺ軸周りの回転も検出することができれば、より多くの情報の入力が可能である。以下、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の各軸周りの回転を検出する入力装置について説明する。
【００６１】
図３は、Ｘ軸，Ｙ軸およびＺ軸の各軸周りの回転を検出する入力装置の利用例を説明するための図である。図３では、本体部（筐体）１００の長手方向軸ＳＸ１に一致するＸ軸と、Ｘ軸に垂直な面内において互いに直交するＹ軸およびＺ軸とによって定まる３次元の直交座標系が定義される。そして、入力装置１０１は、本体部（筐体）１００の３軸の各々についての回転を検出する。
【００６２】
図３では、入力装置１０１は、レーザーポインタの代わりに使用される。スクリーン４００上には、画面４１０が表示される。画面４１０は、上下にスクロールされることができる。また、カーソルポインタＣＰが画面４１０上を上下左右に移動する。図３では、カーソルポインタＣＰの上下左右の移動は、ユーザが、本体部（筐体）１００の先端部を、Ｙ軸方向あるいはＺ軸方向に微小に変位させることによって制御される。また、画面４１０の上下のスクロールは、本体部（筐体）１００のＸ軸周りの回転によって制御される。
【００６３】
図４（Ａ）〜図４（Ｃ）は、本体部（筐体）１００の先端部の、Ｙ軸方向あるいはＺ軸方向における微小変位の検出について説明するための図である。
【００６４】
図４（Ａ）に示されるように、入力装置１０１の本体部（筐体）１００の指示方向（ポイント方向）に一致するＸ軸と、Ｘ軸に垂直な第１面であるＱ面内において互いに直交するＹ軸およびＺ軸と、によって、３次元空間における第１直交座標系が定義される。Ｘ軸は第１検出軸であり、Ｙ軸は第２検出軸であり、Ｚ軸は第３検出軸である。
【００６５】
入力装置１０１の本体部（筐体）１００の空間上における姿勢が特定されれば、第１直交座標系は一義的に定まる。第１直交座標系は、固定された座標系ではなく、図４（Ａ）において点線で示されるように、入力装置１０１の本体部（筐体）がＸ軸についてθ（Ｘ）だけ回転されると、これに伴って、Ｙ軸およびＺ軸もθ（Ｘ）だけ回転する。なお、θ（Ｘ）は、Ｘ軸を回転軸とする回転の回転角であることを表す。
【００６６】
図４（Ｂ）に示されるように、入力装置１０１の本体部（筐体）１００の上下（垂直方向）の微小な動きは、Ｙ軸を回転軸とする回転（回転角θ（Ｙ））として検出することができる。なお、図４（Ｂ）では、入力装置１０１の本体部（筐体）１００は、便宜上、直
方体形状に描かれている。この直方体形状は、例えば、モーションセンサ（角速度センサ等）が取り付けられる筐体の内壁面を示していると見ることができる。したがって、Ｙ軸角速度センサによってＹ軸についての回転角速度を検出し、角速度を時間で積分すれば、Ｙ軸に関する回転角θ（Ｙ）の情報を得ることができる。つまり、入力装置１０１の本体部（筐体）１００の上下の動きを検出することができる。
【００６７】
また、図４（Ｃ）に示されるように、入力装置１０１の本体部（筐体）１００の左右（水平方向）の微小な動きは、Ｚ軸を回転軸とする回転（回転角θ（Ｚ））として検出することができる。したがって、Ｚ軸角速度センサによってＺ軸についての回転角速度を検出し、角速度を時間で積分すれば、Ｚ軸に関する回転角θ（Ｚ）の情報を得ることができる。すなわち、入力装置１０１の本体部（筐体）１００の左右の動きを検出することができる。
【００６８】
図５（Ａ），図５（Ｂ）は、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸周りの回転を検出する入力装置の内部構成の一例を示す図である。なお、図５（Ａ）は、Ｘ軸周りの筐体の回転がない状態を示し、図５（Ｂ）は、Ｘ軸周りの筐体の回転（回転角θ２）が生じた状態を示す。
【００６９】
入力装置１０１は、Ｘ軸周りの回転角速度ωｘを検出するＸ軸ジャイロセンサ１１０と、Ｙ軸周りの回転角速度ωｙを検出するＹ軸ジャイロセンサ１０２と、Ｚ軸周りの回転角速度ωｚを検出するＺ軸ジャイロセンサ１０４と、Ｙ軸方向の加速度を検出するＹ軸加速度センサ１０６と、Ｚ軸方向の加速度を検出するＺ軸加速度センサ１０８と、を有する。Ｘ軸ジャイロセンサ１１０、Ｙ軸ジャイロセンサ１０２およびＺ軸ジャイロセンサ１０４の各々は、各軸の矢印の方向（図５（Ａ）,図５（Ｂ）においては反時計回りの方向）の角速度に対して正の値を出力し、Ｙ軸加速度センサ１０６およびＺ軸加速度センサ１０８は、各軸の矢印の方向の加速度に対して正の値を出力するものとする。
【００７０】
なお、図５（Ｂ）においては、Ｘ軸に垂直な第１面であるＱ面内において、水平軸であるＵ軸と、Ｕ軸に垂直なＶ軸（垂直軸）によって、２次元の第２の直交座標系が定義されている。この点は、回転補償のための座標変換処理に関係する。この点については、後述する。
【００７１】
（Ｘ軸周りの回転検出と、Ｙ軸およびＺ軸周りの回転検出との独立性の説明）Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸によって定まる３次元の直交座標系における、入力装置１０１の本体部（筐体）１００の３次元の動きを検出するためには、入力装置１０１は、Ｙ軸およびＺ軸周りの回転と、Ｘ軸周りの回転とを、各々独立に検出できなければならない。
【００７２】
このためには、信号処理部の構成として、例えば、図６（Ａ）〜図６（Ｃ）に示すような構成を採用することが好ましい。
【００７３】
図６（Ａ）〜図６（Ｃ）は、Ｘ軸周りの回転検出と、Ｙ軸およびＺ軸周りの回転検出との独立性を確保するための構成について説明するための図である。
【００７４】
図６（Ａ）では、入力装置１０１には、Ｘ軸についての角速度信号ωｘに基づく第１信号処理を実行する第１信号処理部５３１と、Ｙ軸およびＺ軸についての角速度信号ωｙ，ωｚ（ならびに加速度信号γｙ，γｚ）に基づく第２信号処理を実行する第２信号処理部５３３と、が設けられている。なお、第１信号処理部５３１は、第２処理信号ＳＧａを出力し、また、第２信号処理部５３３は、第２処理信号ＳＧｂを出力する。
【００７５】
すなわち、第１信号処理と第２信号処理の独立性を確保するためには、Ｙ軸およびＺ軸周りの回転を検出するための信号処理系と、Ｘ軸周りの回転を検出するための信号処理系
とを設ける必要がある。
【００７６】
例えば、第１信号処理部５３１および第２信号処理部５３３の各々は、第１のハードウエアと第２のハードウエア（つまり、異なるハードウエア）によって実現することができる。また、例えば、共通のハードウエアをソフトウエアによって制御する場合（例えば、ＣＰＵを使用する場合）には、各信号処理部毎の信号処理ルーチンを用意することによって、第１信号処理部５３１および第２信号処理部５３３の各々を実現することができる。
【００７７】
図６（Ｂ）では、さらに優先選択部５４３が設けられる。優先選択部５４３には、第１信号処理および前記第２信号処理のいずれを優先すべきかを決定する優先処理決定部Ｅ１と、優先処理決定部Ｅ１による決定に基づいて、第１信号処理部５３１から出力される第１処理信号および第２信号処理部５３３から出力される第２処理信号のいずれか一方を選択的に出力する選択部Ｅ２と、が設けられる。
【００７８】
入力装置１０１が、ユーザの手によって空間中に保持されている以上、現実には、Ｙ軸およびＺ軸周りの回転と、Ｘ軸周りの回転が同時に生じる場合があり得る。つまり、ユーザが、入力装置の本体部（筐体）を手で支持した状態で、本体部（筐体）１００の先端部を左右上下に微小に振ったり(すなわち、Ｙ軸ならびにＺ軸について微小回転を生じさせたり)、あるいは、本体部（筐体）１００をＸ軸周りに回転させたりしたとき、Ｙ軸およびＺ軸周りの回転と、Ｘ軸周りの回転とが同時に生じる場合があり得る。ユーザが、入力装置の本体部を手に持って操作する以上、現実には、不要な若干の回転が、ユーザの意図に反して生じてしまうのは、やむを得ないことである。
【００７９】
例えば、ユーザが、画面のスクロールをするために、本体部（筐体）をＸ軸周りに回転させたとき、ユーザの意図に反した、Ｙ軸周りあるいはＺ軸周りの回転が生じて、これによって、表示画面上でカーソルポインタが不意に動くような事態が生じると、入力装置の１０１の操作精度や信頼性が低下することになる。
【００８０】
したがって、入力装置１０１は、第１信号処理部５３１と第２信号処理部５３３が同時並行的に動作する事態が生じたとき、どちらの信号処理部の処理を優先すべきかを判定し、出力信号を選択することができることが、より望ましい。
【００８１】
そこで、図６（Ｂ）では、入力装置１０１に優先選択部５４３が設けられる。優先選択部５４３は、優先処理決定部Ｅ１と、優先処理決定部による決定に基づいて、第１信号処理部から出力される第１処理信号および第２信号処理部から出力される第２処理信号のいずれか一方を選択的に出力する選択部Ｅ２と、を有する。これによって、ユーザの意図しない操作が確実に防止され、入力装置の操作精度や信頼性の低下が防止される。
【００８２】
図６（Ｃ）では、さらに、回転補償部（座標変換処理部）５３２が設けられる。Ｙ軸およびＺ軸周りの回転の検出と、Ｘ軸周りの回転の検出との独立性を確保するためには、Ｘ軸周りの本体部(筐体)１００の回転が、Ｙ軸およびＺ軸周りの回転の検出に影響を与えないようにすることが望ましい。
【００８３】
例えば、各軸に対応する角速度センサ１０２，１０４，１１０の各々は、入力装置１０１の本体部（筐体）１００に設けられる平面（例えば、筐体の内壁面）に固定されている。よって、入力装置１０１の本体部（筐体）１００が、Ｘ軸について回転すれば、Ｙ軸，Ｚ軸も同様に回転し、Ｙ軸ジャイロセンサやＺ軸ジャイロセンサの空間における位置も変動する。Ｘ軸についての回転が生じた状態においてＹ軸角速度センサ１０２およびＺ軸角速度サンサ１０４の各々によって検出された角速度と、回転が生じない状態で検出された角速度との間には差（誤差）が存在する。
【００８４】
そこで、図６（Ｃ）では、回転補償処理を行い、検出信号を補正することによって、検出誤差を抑制する。すなわち、先に図５（Ｂ）に示したように、本体部（筐体）１００のポイント方向に一致するＸ軸に垂直な第１面内におけるＹ軸およびＺ軸により定まる２次元のＹＺ直交座標系を定義し、また、本体部（筐体）１００のポイント方向に一致するＸ軸に垂直な第１面内における水平軸であるＵ軸と、第１面においてＵ軸に垂直な軸であるＶ軸と、によって定まる２次元の第２直交座標系（ＵＶ直交座標系）を定義する。Ｕ軸は、第１面内における水平軸であり、また、Ｖ軸は、第１面内においてＵ軸に直交する垂直軸である。Ｕ軸およびＶ軸の各々は、本体部（筐体））の指示方向（ポイント方向）が特定されることによって一義的に定まり、入力装置１０１のＸ軸についての回転に影響されない。そして、ＹＺ直交座標系から第２直交座標系（ＵＶ直交座標系）への座標変換（回転座標変換）によって、Ｙ軸ジャイロセンサ１０２によって検出されるＹ軸角速度ωｙおよびＺ軸ジャイロセンサ１０４によって検出されるＺ軸角速度ωｚの各々を、Ｕ軸角速度ωｕおよびＶ軸角速度ωｖの各々に変換する。これによって、Ｙ軸およびＺ軸の各々について検出された角速度（Ｘ軸についての回転が生じた場合には回転に伴う誤差が含まれている）が、本体部（筐体）１００のＸ軸についての回転が無い状態における正確な角速度に補正される。よって、図６（Ｃ）の構成によれば、Ｘ軸周りの本体部(筐体)の回転が、Ｙ軸およびＺ軸周りの回転の検出に影響を与えないようになる。したがって、図６（Ｃ）の構成によれば、Ｙ軸およびＺ軸周りの回転の検出と、Ｘ軸周りの回転の検出との完全な独立性を確保することができる。回転補償処理（回転座標変換）の詳細については、図９〜図１３を参照して後述する。
【００８５】
（Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の各軸についての回転を検出する３次元入力装置を使用したシステムの具体的な構成の例）図７は、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の各軸についての回転を検出する３次元入力装置を使用したデータ処理システムの具体的な構成の一例を示す図である。図７の入力装置では、図６（Ｃ）に示す構成が採用されている。
【００８６】
入力装置１０１（ここでは、３次元ポインティングデバイスとする）は、モーションセンサ部（３次元モーションセンサ部）５０２を有する。モーションセンサ部５０２は、Ｘ軸ジャイロセンサ１１０と、Ｙ軸ジャイロセンサ１０２と、Ｚ軸ジャイロセンサ１０４と、Ｙ軸加速度センサ１０６と、Ｚ軸加速度センサ１０８と、を有する。Ｙ軸加速度センサ１０６およびＺ軸加速度センサ１０８は、回転補償処理（回転座標変換）のために設けられている。
【００８７】
入力装置（ポインティングデバイス）１０１は、さらに、各センサ１０２〜１１０の出力信号を増幅する増幅器５１２〜５１８および５１９と、Ａ／Ｄ変換器５２０〜５２６および５２８と、変換処理部（例えばＣＰＵ）５３０と、比較判定部５４０と、選択信号生成部５４１と、セレクタ５３５と、無線送信部５３６と、アンテナＡＮ１と、を有する。
【００８８】
比較判定部５４０および選択信号生成部５４１は、図６（Ｂ）における優先処理決定部Ｅ１を構成する。また、セレクタ５３５は、図６（Ｂ）における選択部Ｅ２に相当する。
【００８９】
また、変換処理部５３０は、座標変換処理部５３２と、係数演算部（物理量／制御量変換部）５３４ａ，５３４ｂと、を有する。係数演算部（物理量／制御量変換部）５３４ａ，５３４ｂは、設けられないこともあり得る。この場合には、座標変換後の角速度信号（ωｕ（あるいはωｙ），ωｖ（あるいはωｚ），ωｘ，）が出力されることになる。
【００９０】
また、データ処理装置６００は、アンテナＡＮ２と、受信部６１０と、データ処理部（例えばＣＰＵ）６２０と、ＲＯＭ６３０と、ＲＡＭ６４０と、表示制御部６５０と、表示部６６０と、を有する。表示部６６０は、ディスプレイ６６２を有する場合がある。また
、表示部６６０が投射型の表示装置である場合には、例えばスクリーン４００上に画像を表示する。
【００９１】
図７の入力装置１０１は、制御対象（例えばカーソルポインタＣＰ）の変位方向および変位量を決定するための情報をデータ処理装置６００に入力するために用いることができる。入力装置１０１に設けられる物理量／制御量変換部としての係数演算部５３４は、座標変換処理部５３２から出力される角速度信号に対して係数（変換係数）を乗算し、例えば、制御対象（カーソルポインタＣＰ等）の変位量（広義には制御量）を特定するための変位量信号（広義には制御量信号）に変換する。すなわち、例えば、座標変換後の角速度信号ωｕ，ωｖの各々が、変位量信号Ｍｈ，Ｍｖ（Ｍｈは水平方向の変位量、Ｍｖは垂直方向の変位量）の各々に変換される。また、座標変換後の角速度信号ωｘが、画面のスクロール量を示す変位量Ｍｓに変換される。なお、座標変換処理の詳細は後述する。
【００９２】
入力装置１０１に設けられるモーションセンサ部５０２によって検出された各軸についての角速度信号は、そのまま制御信号等としてデータ処理装置に送信することができる。但し、この場合は、データ処理装置６００が、受信した角速度信号に基づいて、表示部６６０における制御対象物（例えばカーソルポインタＣＰ）の変位量を演算する必要があり、その分、データ処理装置６００の負担が増大する。そこで、図７では、入力装置１０１に、物理量／制御量変換部としての係数演算部５３４を設け、入力装置１０１側で、角速度信号を、表示部６６０における制御対象物（例えばカーソルポインタＣＰや表示画面）の制御量(カーソルの移動量や画面のスクロール量)に変換している。そして、得られた変制御量の情報（制御量信号）Ｍｈ，Ｍｖ，Ｍｓの各々を、無線通信（これに限定されず、光通信や有線通信であってもよい）によってデータ処理装置６００に送信する。これによって、データ処理装置６００の処理負担が軽減される。
【００９３】
また、座標変換処理部５３２は、本体部（筐体）の先端の指示方向（ポイント方向）が真上や真下付近になる場合には、本体部の動きに応じた信号の出力を禁止し、あるいは、座標変換処理を中止して、座標変換処理前のＹ軸角速度信号ωｙおよびＺ軸角速度信号ωｚの各々をそのまま出力する。
【００９４】
なお、図７における比較判定部５４０，選択信号生成部５４１およびセレクタ５３５からなる優先選択部（図６（Ｃ）における参照符号５４３）の動作については後述する。
【００９５】
また、データ処理装置６００のデータ処理部６２０は、受信部６１０によって受信された信号に基づいて、所与のデータ処理を行い、例えば、画像表示用のデータやタイミング制御信号を生成する。表示制御部６５０は、表示部６６０における画像表示を制御する。
【００９６】
図７のデータ処理システムでは、入力装置に送信部５３６が設けられ、無線通信（光通信を含む）によって、入力装置１０１から、データ処理装置等に物理量信号を自在に送信することができる。よって、入力装置の使い勝手が向上する。なお、入力装置１０１が、有線通信によって信号を出力することもできる。
【００９７】
本実施形態によれば、操作性に優れた小型の３次元入力装置を用いたデータ処理システムを実現することができる。次に、図７における比較判定部５４０，選択信号生成部５４１およびセレクタ５３５からなる優先選択部（図６（Ｃ）における参照符号５４３）の処理手順について説明する。
【００９８】
（優先選択部の処理手順）図８は、優先選択部の処理手順を示すフロー図である。優先選択部（図６（Ｃ）における参照符号５４３）は、図７における比較判定部５４０，選択信号生成部５４１およびセレクタ５３５によって構成される。優先選択部５４３は、Ｘ軸周りの回転と、Ｙ軸もしくはＺ軸回りの回転とが同時並行的に生じた場合に、どちらがユーザの意図による回転であるかを判定し、いずれか一方の処理を優先的に選択する。
【００９９】
まず、図７における比較判定部５４０は、Ｘ軸，Ｙ軸およびＺ軸の各々についての角速度データωｘ，ωｙ，ωｚを取り込む（ステップＳ１５０）。
【０１００】
次に、比較判定部５４０は、筐体の微小なブレ等によって生じるノイズの検出を防止するために、しきい値判定を実行する（ステップ１５１）。
【０１０１】
すなわち、図８に示されるように、Ｘ軸回りの角速度ωｘの絶対値が、Ｘ軸周りの回転に対するしきい値Ｃｘよりも大きいか否かを判定し、大きい場合にのみ、ωｘを処理対象の信号として採用し、採用した信号をＪ（ｘ）として保存し、小さい場合には、取得したωｘを破棄する。
【０１０２】
また、ωｙの２乗とωｚの２乗の和の平方根が、Ｙ軸またはＺ軸周りの回転に対するしきい値Ｃｙｚよりも大きいか否かを判定し、大きい場合にのみ、ωｙ，ωｚを処理対象の信号として採用し、上述の平方根の信号をＪ（ｙｚ）として保存し、小さい場合には、取得したωｙ，ωｚを破棄する。
【０１０３】
次に、比較判定部５４０は、修正係数の乗算処理を実行する（ステップＳ１５２）。すなわち、本体部（筐体）１００のＸ軸周りの回転（ねじり）による通常の角速度は、例えば、数十度／秒程度であるのに対し、本体部（筐体）１００の先端部をＹ軸やＺ軸方向に微小に振ることによって生じるＹ軸やＺ軸周りの通常の角速度は、例えば、数度／秒程度である。すなわち、本来、回転量のスケールが異なるため、Ｊ（ｘ）とＪ（ｙｚ）とを直接に比較すると、必ずＪ（ｘ）＞Ｊ（ｙｚ）となり、適正な比較処理ができない。そこで、Ｊ（ｘ）に所与の修正係数Ｋｘを乗算してＪ（ｘ）の値を所定の割合で小さくし、また、Ｊ（ｙｚ）に所与の修正係数Ｋｙｚを乗算してＪ（ｙｚ）の値を所定の割合で大きくする。
【０１０４】
次に、比較判定部５４０は、ＫｘＪ（ｘ）と、ＫｙｚＪ（ｙｚ）とを比較する（ステップＳ１５３）。ＫｘＪ（ｘ）＞ＫｙｚＪ（ｙｚ）ならば、図７の選択信号生成部５４１は、選択信号ＳＥＬを第１レベルとし、これによって、セレクタ５３５は、Ｘ軸周りの角速度ωｘまたは、これに対応する制御量（例えば画面のスクロール量Ｍｓ）を選択して出力する(ステップＳ１５４)。
【０１０５】
また、ＫｘＪ（ｘ）＜ＫｙｚＪ（ｙｚ）ならば、図７の選択信号生成部５４１は、選択信号ＳＥＬを第２レベルとし、これによって、セレクタ５３５は、Ｙ軸またはＺ軸周りの角速度ωｙ，ωｚまたは、これに対応する制御量(カーソルの水平変位量Ｍｈ，垂直変位量ＭＶ)を選択して出力する（ステップＳ１５５）。
【０１０６】
これによって、Ｘ軸についての回転と、Ｙ軸あるいはＺ軸についての回転が同時に生じた場合でも、ユーザの意図しない操作が確実に防止され、入力装置１０１の操作精度や信頼性の低下が防止される。
【０１０７】
（回転補償のための座標変換についての説明）以下、図７の座標変換処理部５３２による、回転補償のための座標変換処理について説明する。
【０１０８】
図９（Ａ）〜図９（Ｃ）は、入力装置のＸ軸に関する回転による、角速度の検出誤差について説明するための図である。図９（Ａ）に示すように、入力装置１０１の本体部（筐
体）１００の右先端が、右斜め上方を向いている（ポイントしている）状態を想定する。図９（Ｂ）は、入力装置１０１の本体部（筐体）１００が、Ｘ軸に関して回転していない状態における、図９（Ａ）のＳ−Ｓ’の断面を示している。図９（Ｃ）は、入力装置１０１の本体部（筐体）１００が、Ｘ軸に関してθ２だけ回転した状態における、図９（Ａ）のＳ−Ｓ’の断面を示している。
【０１０９】
図９（Ｂ），図９（Ｃ）に示されるように、入力装置１０１の本体部（筐体）１００の内壁面の断面は略正方形である。内壁面を構成する４つの面（あるいは内壁面の断面形状を構成する各辺）をＰ１〜Ｐ４とする。２個のジャイロセンサ（角速度センサ）１０２，１０４は各々、Ｙ軸およびＺ軸（すなわち検出軸）についての回転角速度を検出する。各ジャイロセンサ１０２，１０４は各々、入力装置１０１の本体部（筐体）１００の内壁面Ｐ３およびＰ２に固定されている。よって、図９（Ｃ）に示すように、入力装置１０１の本体部（筐体）１００が、検出軸（Ｙ軸，Ｚ軸）以外の軸（Ｘ軸）についてθ２だけ回転すれば、Ｙ軸，Ｚ軸も同様に回転し、結果的に、各ジャイロセンサ（角速度センサ）の位置が変動する。
【０１１０】
したがって、入力装置１０１の本体部（筐体）１００の先端部に同一の動き（ここでは、左右の動きＱＲ，ＱＬとする）が生じたとしても、Ｘ軸周りの回転が生じない状態（図９（Ｂ）の状態）において検出される角速度と、Ｘ軸周りの回転が生じた状態（図９（Ｃ）の状態）において検出される角速度には差が生じる。すなわち、検出軸（Ｙ軸，Ｚ軸）以外の軸（Ｘ軸）についての入力装置１０１の本体部（筐体）１００の回転によって、検出誤差が生じる。
【０１１１】
したがって、本実施形態では、検出された角速度（Ｙ軸およびＺ軸についての角速度）の補正（具体的には座標変換）を実行することによって、Ｘ軸周りの筐体の回転に影響されることなく、常に、正確な角速度を検出できるようにする。これによって、ユーザの、本体部（筐体）の持ち方の制約がなくなり、３次元入力装置の操作性が改善される。座標変換を実行するためには、Ｘ軸周りの回転角についての情報を得る必要があり、そのために、本実施形態の入力装置には、Ｙ軸周りの加速度およびＺ軸周りの加速度を検出する加速度センサが設けられる。
【０１１２】
（座標変換処理）
入力装置１０１には、座標変換処理部５３２が設けられ、座標変換処理部５３２が、座標変換処理を実行する。以下、図１０〜図１３を用いて、座標変換処理について説明する。
【０１１３】
図１０は、座標変換（回転座標変換）の内容を説明するための図である。また、図１１（Ａ）〜図１１（Ｅ）および図１２は、座標変換に必要な情報等について説明するための図である。座標変換は、一般に平行移動と回転の組み合わせで実現される。本実施形態では、Ｘ軸についての回転のみを考慮すればよい。回転座標変換は、回転行列を用いた行列演算によって実現することができる。
【０１１４】
ここで、Ｙ軸加速度をγyとし、Ｚ軸加速度をγzとし、Ｙ軸角速度をωyとし、Ｚ軸加速度をωzとしたとき、座標変換処理部５３２は、下記（１）式および（２）式の演算によって、Ｙ軸角速度ωyおよびＺ軸角速度ωzの各々を、Ｕ軸角速度ωuおよびωvの各々に変換する。以下、順をおって説明する。Ｘ軸に垂直なＱ面（図４（Ａ）参照）におけるＹ軸（Ｚ軸）とＵ軸（Ｖ軸）とがなす角をθ２としたとき、Ｙ軸角速度ωyおよびＺ軸角速度ωzの各々をＵ軸角速度ωuおよびωvの各々に変換するためには、下記（３）式の行列演算を行えばよい。したがって、下記（４）式および（５）式が成立する。
【数１】
【０１１５】
図１０に示される座標変換処理部５３２は、上記（４）式および（５）式に示される演算を実行する。但し、（４）式および（５）式の演算を実行するためには、ｓｉｎθ２ならびにｃｏｓθ２を知る必要があり、このために、本実施形態では、Ｙ軸加速度センサ１０６およびＺ軸加速度センサ１０８が設けられている。
【０１１６】
ここで、図１１（Ａ）〜図１１（Ｅ）を参照して、重力加速度について説明する。図１１（Ａ）に示すように、重力加速度（鉛直上向き方向）をＧとする。すなわち、無重量状態（例えば、物体が宇宙空間などに置かれた状態）では、加速度センサの出力はゼロである。同様に、自由落下している物体内も無重量状態であるため、加速度センサの出力はゼロである。一方、地球上の自由落下とはその物体が下向きに１Ｇ(上向きに−１Ｇ)で加速している状態である。また、（加速度センサ出力）＝(物体の加速状態)−(下向きの１Ｇ)という関係が成立する。したがって、物体が静止している状態では、加速度センサの出力＝０−(下向きの１Ｇ)＝（上向きの１Ｇ）が成立する。また、鉛直軸（Ｇ軸）と第１面とがθ１をなしている場合、重力加速度（鉛直上向き）Ｇの、第１面内の垂直軸であるＶ軸（Ｘ軸についての回転がない状態におけるＺ軸に一致する）についての成分をＧ１（＝Ｇｃｏｓθ１）とする。
【０１１７】
図１１（Ｂ）に示されるように、本体部（筐体）１００の内壁面Ｐ４にＹ軸加速度線センサ１０６が設けられ、本体部（筐体）１００の内壁面Ｐ１にＺ軸加速度線センサ１０８が設けられる。図１１（Ｂ）は、本体部（筐体）１００のＸ軸に関する回転が生じていない状態を示している。図１１（Ｃ）は、図１１（Ｂ）に対応する、ベクトルＧ１の各座標軸についての成分を示している。ここで、入力装置１０１の本体部（筐体）１００がＸ軸についてθ２だけ回転した場合を想定する。
【０１１８】
図１１（Ｄ）は、本体部（筐体）１００のＸ軸に関する回転（回転角θ２）が生じた状態を示している。図１１（Ｅ）は、図１１（Ｄ）に対応する、ベクトルＧ１の各座標軸についての成分を示している。図１１（Ｅ）において、ベクトルＧ１は、Ｚ軸成分とＹ軸成分（共に、図中、太い点線で示されている）に分解することができる。すなわち、重力加速度ＧのＺ軸成分（すなわちＺ軸加速度γz）はＧ１cosθ２であり、同様に、重力加速度（鉛直上向き）ＧのＹ軸成分（すなわちＹ軸加速度γy）はＧ１sinθ２である。明らかなように、Ｙ軸加速度γy，Ｚ軸加速度γzは、Ｘ軸周りの回転角θ２の情報を含んでいる。したがって、Ｚ軸加速度γzおよびＹ軸加速度γyを検出することによって、上述の（４）式および（５）式の演算を実行することができる。すなわち、（４）式および（５）式は、下記の（６）式および（７）式のように変形することができる。また、Ｇ１は、下記（
８）式のように表すことができる。
【数２】
【０１１９】
（８）式を、（６）式および（７）式の分母に代入し、また、（６）式および（７）式において、γy＝Ｇ１sinθ２，γz＝Ｇ１cosθ２と置くことによって、上記の（１）式および（２）式を得ることができる。すなわち、座標変換処理部５３２が、（１）式および（２）式の演算を実行することによって、Ｙ軸角速度ωyおよびＺ軸角速度ωzの各々を、Ｕ軸角速度ωuおよびωvの各々に変換することができる。
【０１２０】
図１２は、ωｙ，ωｚ，ωｕ，ωｖ，γｙ，γｚの相互関係を示す図である。上述のとおり、Ｙ軸角速度ωｙ，Ｚ軸角速度ωｚの各々は、Ｙ軸ジャイロセンサ１０２およびＺ軸ジャイロセンサ１０４によって検出される。また、Ｙ軸加速度γｙ，Ｚ軸加速度γｚの各々は、Ｙ軸加速度センサ１０６およびＺ軸加速度センサ１０８によって検出される。Ｕ軸角速度ωｕおよびＶ軸角速度ωｖは、上記の座標変換によって求められる。
【０１２１】
（ポイント方向が鉛直上向き近傍、あるいは鉛直下向き方向近傍である場合の対策）入力装置１０１の本体部（筐体）１００が鉛直上向きあるいは鉛直下向き付近である場合、鉛直軸（Ｇ軸）とＱ面（図４（Ａ）参照）とがなす角θ１は略９０°となる。したがって、重力加速度（鉛直上向き）Ｇの、Ｘ軸に垂直なＱ面内における垂直軸であるＶ軸の成分Ｇ１（＝Ｇｃｏｓθ１）は、ｃｏｓ９０＝０であることから、略０になる。よって、Ｙ軸加速度（γy＝Ｇ１sinθ２）ならびにＺ軸加速度（γz＝Ｇ１cosθ２）も、略０となる。よって、上記の（１）式および（２）式における分母が略０となり、座標変換のための演算が不能となる。
【０１２２】
現実的には、本体部（筐体）の指示方向（ポイント方向）は画面やスクリーンを向いており、かなり水平に近い状態なので問題はないと考えられるが、稀なケースとして、入力装置１０１の本体部（筐体）１００の指示方向が鉛直上向き近傍、あるいは鉛直下向き近傍になる場合も想定され得る以上、何らかの対策を施すことが望ましい。
【０１２３】
そこで、例えば、本体部（筐体）１００の先端の指示方向（ポイント方向）が真上や真下付近になる場合には、入力装置１０１からの信号出力をゼロに抑制する(すなわち、本体部の動きに応じた信号の出力を禁止する)方法を採用する。これによって、データ処理装置（入力装置１０１からの信号を受ける側）における処理負担（対策処理に伴う負担）が軽減される。
【０１２４】
また、例えば、本体部（筐体）１００の指示方向が鉛直上向き近傍、あるいは鉛直下向き近傍であるときは、座標変換処理部５３２による座標変換処理を中止して、座標変換処理前のＹ軸角速度信号およびＺ軸角速度信号の各々をそのまま出力するようにしてもよい。この場合、データ処理装置（入力装置１０１からの信号を受ける側）は、受信したＹ軸角速度信号およびＺ軸角速度信号に基づいて、例えば、表示部における制御対象（例えば、カーソルポインタ）の位置を制御することができるという利点がある。
【０１２５】
なお、本体部（筐体）１００の先端の指示方向（ポイント方向）が真上や真下付近にな
っていることは、例えば、上記の（１）式，（２）式における分母を所定の閾値と比較することによって、検出することができる。すなわち、分母が閾値よりも小さいときに、ポイント方向が真上付近あるいは真下付近になっていると判定することができる。
【０１２６】
図１３は、回転補償のための座標変換処理の処理順例を示すフロー図である。入力装置１０１に設けられる座標変換処理部５３２は、加速度データγｙ，γｚを取り込み（ステップＳ７００）、また、角速度データωｙ，ωｚを取り込む（ステップＳ７０１）。
【０１２７】
次に、γｙωｙ−γｙωｚをＳｕとおき（ステップＳ７０２）、γｙωｙ+γｚωｚをＳｖとおき（ステップＳ７０３）、上記（１）式および（２）式の分母をｋとおき（ステップＳ７０４）、ｋＳｕをωｕ，ｋＳｖをωｖとおく（ステップＳ７０５）。これによって、Ｕ軸に関する回転角速度ωｕと、Ｖ軸に関する回転角速度ωｖが得られる。
【０１２８】
次に、物理量／変位量変換部（係数演算部）５３４は、ωｖに係数βｙｖを乗算して、横変位量ＭＨを算出し（ステップＳ７０６）、ωｕに係数βｚｕを乗算して、縦変位量ＭＶを算出し（ステップＳ７０７）、整数化処理によってＭｈ，Ｍｖを算出する（ステップＳ７０８）。
【０１２９】
また、入力装置１０１の本体部（筐体）１００のポイント方向が真上付近あるいは真下付近である場合には、横変位量および縦変位量が共に０となる。よって、Ｍｈ＝０かつＭｖ＝０である場合には、入力装置１０１から信号を出力することなく処理を終了し（ステップＳ７０９）、ステップＳ７０９でＮｏと判定されたときのみ、水平変位量Ｍｈおよび縦変位量Ｍｖを、データ処理装置６００に向けて送信する（ステップＳ７１０）。
【０１３０】
（第２の実施形態）
図１４〜図１６の各々は、Ｘ軸周りの回転，Ｙ軸周りの回転，Ｚ軸周りの回転を検出する入力装置の他の例（イネーブルスイッチ等を設ける例）の外観構成の例を示す図である。
【０１３１】
図１４では、入力装置１０１の本体部（筐体）１００に、信号出力の許可／禁止を切り換えるための出力イネーブルスイッチＳＷ１（例えば押下式あるいはスライド式のスイッチ）を有する操作部７００が設けられる。
【０１３２】
ここでは、例えば、入力装置１０１が、カーソルポインタの移動制御機能（第１制御入力機能）および画面のスクロール機能（第２制御入力機能）を有する場合を想定する。図１４に示される出力イネーブルスイッチＳＷ１は、各機能のイネーブル／ディスイネーブルを共通に制御する共通の出力イネーブルスイッチである。出力イネーブルスイッチＳＷ１の操作は、本体部（筐体）１００の空間における姿勢とは無関係に行うことができるため、ユーザにとって、出力イネーブルスイッチＳＷ１の操作を行うことは容易である。
【０１３３】
出力イネーブルスイッチＳＷ１を設けることによって、ユーザが、操作部７００を操作しているときのみ（例えば、出力イネーブルスイッチＳＷ１を押下しているときにのみ）、入力装置１０１から信号が出力される。したがって、操作部７００の操作がなされない期間（例えば、出力イネーブルスイッチＳＷ１が押下されない期間）においては、本体部（筐体）１００を動かしても、例えば、制御対象（例えばカーソルポインタ）の位置変位等は生じない。よって、図１４の入力装置１０１によれば、制御対象の、ユーザが意図しない動きを確実に防止することができ、入力装置の使い勝手がさらに向上する。
【０１３４】
操作部７００の構成には種々のバリエーションが考えられる。図１５では、入力装置１０１が有する上記の２つの機能の各々に対応した出力イネーブルスイッチＳＷ２，ＳＷ３を設けている。この場合、ユーザは、カーソル移動制御機能、画面のスクロール制御機能
のいずれかを選択的にオンさせることができ、ユーザの利便性が向上する。
【０１３５】
また、図１６では、操作部７００において、切り換えスイッチＳＷ４が設けられる。例えば、入力装置が、カーソルポインタの移動制御機能（第１制御機能）および画面のスクロール機能（第２制御機能）を有しているが、ユーザは、第１制御機能のみを利用したいと望む場合もあり得る。そこで、図１６は、入力装置１０１がもつ複数の機能の中から、いずれか一つを選択できるように、機能（信号処理の種類）を切り換える切り換えスイッチ（スクロール／カーソル移動切り換えスイッチ）ＳＷ４を、本体部（筐体）１００の操作部７００に設けている。これによって、ユーザは、入力装置１０１がもつ複数の機能の中から、使用を望む一つの機能を選択して利用することができる。したがって、ユーザの利便性がさらに向上する。
【０１３６】
図１７は、Ｘ軸周りの回転，Ｙ軸周りの回転，Ｚ軸周りの回転を検出する入力装置の他の例（イネーブルスイッチ等を設ける例）の内部構成を示す図である。
【０１３７】
図１７の入力装置１０１は、図７の構成に、さらに、操作部７００（図１４〜図１６に示されるスイッチＳＷ１〜ＳＷ４のうちの少なくも一つを有する）と、入力インタフェース７０２が追加されている。操作部７００は、例えば、入力装置１０１からの信号出力モードを切り換えるためのモード切り換えスイッチとして機能する。
【０１３８】
また、例えば、マウスと同等の機能を実現するために、図１７の構成に加えて、さらに、マウスの左/右クリックボタンと同じ機能を持つボタン等を追加することもできる。この場合、入力装置１０１の使い勝手がさらに向上する。
【０１３９】
以上説明したように、本発明の少なくとも一つの実施形態によれば、画面のスクロール等を簡単に行うことができる入力装置を実現することができる。また、例えば、入力装置に、カーソルポインタを上下左右に移動させる機能と、画面をスクロール等する機能とを無理なく付与することが可能となる。したがって、例えば、多機能なマウスに近い操作性をもつポインティングデバイスや、指示棒やレーザーポインタに近い操作性をもち、かつ画面のスクロール等も簡単に行える、使い勝手がよく、かつ多機能なポインティングデバイスを実現することができる。
【０１４０】
本実施形態の入力装置は、従来、マウスや、支持棒、あるいはレーザーポインタ等が使われてきたプレゼンテーション等の場面で特に有用であるが、それにとどまるものではない。例えば、コンピュータ等の入力装置、すなわちユーザーインターフェースとして使われる場合、そこで動作するあらゆるアプリケーションの入力のために利用することができる。また、本実施形態の入力装置は、遠隔操作によるカメラの首振りシステムや、ロボット制御システム等、多様なシステムに応用することができる。また、本実施形態の入力装置は、マウスのスクロールホイール等による情報入力が可能なアプリケーションプログラムを搭載する装置やシステム全般に適用することができる。従来、本体部（筐体）をポイント方向周りに回転する（ひねる，ねじる）という動作は、まったく活用されていなかった。本実施形態の入力装置は、まったく新しいユーザインタフェースを備える多機能な入力装置であり、さらなる応用が期待される。
【０１４１】
なお、本発明の実施形態について詳述したが、本発明の新規事項および効果から逸脱しない範囲で、多くの変形が可能であることは、当業者には容易に理解できるであろう。したがって、このような変形例は、すべて本発明に含まれるものとする。また、入力装置という用語は、最も広義に解釈するものとし、空間的変位に対応する信号を入力できる入力装置を広く含むものとする。また、３次元モーションセンサの構成は、前掲の実施形態に限定されるものでではなく、その他の構成（例えば、ジャイロセンサと加速度センサに加
えて、さらに磁気センサを有する構成等）も採用することができる。また、空間的変位には、入力装置の姿勢、回転が含まれ、また、並進も含まれる。なお、入力装置の並進（水平移動や垂直移動等）は、加速度センサの出力の変動を時間で積分することによって算出することができる。
【符号の説明】
【０１４２】
１０１ 入力装置（例えば、ポインティングデバイス等の３次元入力装置）、
１００ 入力装置の本体部（筐体）、
１０２ Ｙ軸ジャイロセンサ（Ｙ軸角速度センサ）、
１０４ Ｚ軸ジャイロセンサ（Ｚ軸角速度センサ）、
１０６ Ｙ軸加速度センサ、 １０８ Ｚ軸加速度センサ、
１１０ Ｘ軸ジャイロセンサ（Ｘ軸角速度センサ）、
１１１ モーションセンサ部、４００ スクリーン、
５０２ ３次元モーションセンサ部、５１２〜５１８，５１９ 増幅器、
５２０〜５２６，５２８ Ａ／Ｄ変換器、５３０ 変換処理部（例えばＣＰＵ）、
５３１ 第１信号処理部、５３２ 座標変換処理部、５３３ 第２信号処理部、
５３４ 係数演算部（物理量／制御量変換部）、５３６ 無線送信部、
ＡＮ１，ＡＮ２ アンテナ、６００ データ処理装置、
６１０ 受信部、６２０ データ処理部（ＣＰＵ等）、６３０ ＲＯＭ，
６４０ ＲＡＭ、６５０ 表示制御部、６６０ 表示部、６６２ ディスプレイ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向軸を有する本体部と、前記本体部の長手方向軸についての回転を検出するモーションセンサ部と、を含むことを特徴とする入力装置。
【請求項２】
請求項１記載の入力装置であって、
前記モーションセンサ部は、
前記本体部の長手方向軸に一致するＸ軸と、前記Ｘ軸に垂直な第１面内において互いに直交するＹ軸およびＺ軸とによって定まる３次元の第１直交座標系における、前記Ｘ軸についての角速度を検出するＸ軸ジャイロセンサを有することを特徴とする入力装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の入力装置であって、
前記入力装置は、制御対象に関する制御量を決定するために使用され、
前記入力装置は、前記モーションセンサ部からの物理量信号を、前記制御量を示す制御量信号に変換する物理量／制御量変換部を、さらに有することを特徴とする入力装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３記載の入力装置であって、
前記モーションセンサ部は、
前記Ｙ軸についての角速度を検出するＹ軸ジャイロセンサと、
前記Ｚ軸についての角速度を検出するＺ軸ジャイロセンサと、をさらに有し、かつ、
前記Ｘ軸についての角速度信号に基づく第１信号処理を実行する第１信号処理部と、
前記Ｙ軸についての角速度信号および前記Ｚ軸についての角速度信号に基づく第２信号処理を実行する第２信号処理部と、
を有することを特徴とする入力装置。
【請求項５】
請求項４記載の入力装置であって、
前記第１信号処理および前記第２信号処理のいずれを優先すべきかを決定する優先処理決定部と、前記優先処理決定部による決定に基づいて、前記第１信号処理部から出力される第１処理信号および第２信号処理部から出力される第２処理信号のいずれか一方を選択的に出力する選択部と、を有する優先選択部を、さらに有することを特徴とする入力装置。
【請求項６】
請求項４または請求項５記載の入力装置であって、
前記モーションセンサ部は、
前記Ｙ軸についての加速度を検出するＹ軸加速度センサと、
前記Ｚ軸についての加速度を検出するＺ軸加速度センサと、をさらに有し、かつ、
前記第２信号処理部は、
前記Ｙ軸加速度センサにより検出されるＹ軸加速度と、前記Ｚ軸加速度センサにより検出されるＺ軸加速度と、に基づいて座標変換を行う座標変換処理部を有し、
前記座標変換処理部は、前記Ｙ軸ジャイロセンサによって検出されるＹ軸角速度および前記Ｚ軸ジャイロセンサによって検出されるＺ軸角速度の各々を、前記Ｘ軸に垂直な第１面における水平軸であるＵ軸と、前記第１面において前記Ｕ軸に垂直な軸であるＶ軸と、によって定まる２次元の第２直交座標系におけるＵ軸角速度およびＶ軸角速度の各々に変換する、ことを特徴とする入力装置。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれかに記載の入力装置であって、
前記入力装置からの信号出力の許可／禁止を切り換えるための出力イネーブルスイッチを備える操作部を有することを特徴とする入力装置。
【請求項８】
請求項５記載の入力装置であって、
前記第１信号処理部による前記第１処理を実行するか、前記第２信号処理部による前記第２信号処理を実行するかを強制的に切り換えるための切り換えスイッチを備える操作部を有することを特徴とする入力装置。
【請求項９】
請求項５記載の入力装置であって、
前記第１信号処理部から出力される前記第１処理信号は、表示画面のスクロール量または表示画像のズーム倍率の制御量信号であり、前記第２信号処理部から出力される前記第２処理信号は、表示画面におけるカーソルポインタの変位に関する制御量信号であることを特徴とする入力装置。
【請求項１０】
請求項１〜請求項９のいずれかに記載の入力装置と、
前記入力装置の送信信号を受信し、受信信号に基づいて所与のデータ処理を実行するデータ処理装置と、
を含むことを特徴とするデータ処理システム。
【請求項１】
長手方向軸を有する本体部と、前記本体部の長手方向軸についての回転を検出するモーションセンサ部と、を含むことを特徴とする入力装置。
【請求項２】
請求項１記載の入力装置であって、
前記モーションセンサ部は、
前記本体部の長手方向軸に一致するＸ軸と、前記Ｘ軸に垂直な第１面内において互いに直交するＹ軸およびＺ軸とによって定まる３次元の第１直交座標系における、前記Ｘ軸についての角速度を検出するＸ軸ジャイロセンサを有することを特徴とする入力装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の入力装置であって、
前記入力装置は、制御対象に関する制御量を決定するために使用され、
前記入力装置は、前記モーションセンサ部からの物理量信号を、前記制御量を示す制御量信号に変換する物理量／制御量変換部を、さらに有することを特徴とする入力装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３記載の入力装置であって、
前記モーションセンサ部は、
前記Ｙ軸についての角速度を検出するＹ軸ジャイロセンサと、
前記Ｚ軸についての角速度を検出するＺ軸ジャイロセンサと、をさらに有し、かつ、
前記Ｘ軸についての角速度信号に基づく第１信号処理を実行する第１信号処理部と、
前記Ｙ軸についての角速度信号および前記Ｚ軸についての角速度信号に基づく第２信号処理を実行する第２信号処理部と、
を有することを特徴とする入力装置。
【請求項５】
請求項４記載の入力装置であって、
前記第１信号処理および前記第２信号処理のいずれを優先すべきかを決定する優先処理決定部と、前記優先処理決定部による決定に基づいて、前記第１信号処理部から出力される第１処理信号および第２信号処理部から出力される第２処理信号のいずれか一方を選択的に出力する選択部と、を有する優先選択部を、さらに有することを特徴とする入力装置。
【請求項６】
請求項４または請求項５記載の入力装置であって、
前記モーションセンサ部は、
前記Ｙ軸についての加速度を検出するＹ軸加速度センサと、
前記Ｚ軸についての加速度を検出するＺ軸加速度センサと、をさらに有し、かつ、
前記第２信号処理部は、
前記Ｙ軸加速度センサにより検出されるＹ軸加速度と、前記Ｚ軸加速度センサにより検出されるＺ軸加速度と、に基づいて座標変換を行う座標変換処理部を有し、
前記座標変換処理部は、前記Ｙ軸ジャイロセンサによって検出されるＹ軸角速度および前記Ｚ軸ジャイロセンサによって検出されるＺ軸角速度の各々を、前記Ｘ軸に垂直な第１面における水平軸であるＵ軸と、前記第１面において前記Ｕ軸に垂直な軸であるＶ軸と、によって定まる２次元の第２直交座標系におけるＵ軸角速度およびＶ軸角速度の各々に変換する、ことを特徴とする入力装置。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれかに記載の入力装置であって、
前記入力装置からの信号出力の許可／禁止を切り換えるための出力イネーブルスイッチを備える操作部を有することを特徴とする入力装置。
【請求項８】
請求項５記載の入力装置であって、
前記第１信号処理部による前記第１処理を実行するか、前記第２信号処理部による前記第２信号処理を実行するかを強制的に切り換えるための切り換えスイッチを備える操作部を有することを特徴とする入力装置。
【請求項９】
請求項５記載の入力装置であって、
前記第１信号処理部から出力される前記第１処理信号は、表示画面のスクロール量または表示画像のズーム倍率の制御量信号であり、前記第２信号処理部から出力される前記第２処理信号は、表示画面におけるカーソルポインタの変位に関する制御量信号であることを特徴とする入力装置。
【請求項１０】
請求項１〜請求項９のいずれかに記載の入力装置と、
前記入力装置の送信信号を受信し、受信信号に基づいて所与のデータ処理を実行するデータ処理装置と、
を含むことを特徴とするデータ処理システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１３−９３０６７（Ｐ２０１３−９３０６７Ａ）
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１３−３３０５５（Ｐ２０１３−３３０５５）
【出願日】平成２５年２月２２日（２０１３．２．２２）
【分割の表示】特願２００８−３２１９０９（Ｐ２００８−３２１９０９）の分割
【原出願日】平成２０年１２月１８日（２００８．１２．１８）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２５年２月２２日（２０１３．２．２２）
【分割の表示】特願２００８−３２１９０９（Ｐ２００８−３２１９０９）の分割
【原出願日】平成２０年１２月１８日（２００８．１２．１８）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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