入力装置および方法、並びにプログラム
【課題】電波による誤検出を防止する。
【解決手段】入力装置３１は、テレビジョン受像機の画像表示部の画面上に表示されるポインタの動きに対応する速度を生成するためにユーザーにより操作される。角速度センサー５８は、入力装置３１の操作により、ポインタの動きに対応する速度を生成するための検出値を検出する。ＭＰＵ５２Ｂの演算部は、角速度センサー５８で検出された検出値から、入力装置３１の速度を演算する。ＭＰＵ５２Ａは、演算された速度をテレビジョン受像機に電波で送信する。ＭＰＵ５２Ｂは、速度が電波でテレビジョン受像機に送信されていない期間に、角速度センサー５８が検出した検出値を、角速度センサー５８から取り込む。電波によるノイズを含む検出値が取り込まれるのが防止される。
【解決手段】入力装置３１は、テレビジョン受像機の画像表示部の画面上に表示されるポインタの動きに対応する速度を生成するためにユーザーにより操作される。角速度センサー５８は、入力装置３１の操作により、ポインタの動きに対応する速度を生成するための検出値を検出する。ＭＰＵ５２Ｂの演算部は、角速度センサー５８で検出された検出値から、入力装置３１の速度を演算する。ＭＰＵ５２Ａは、演算された速度をテレビジョン受像機に電波で送信する。ＭＰＵ５２Ｂは、速度が電波でテレビジョン受像機に送信されていない期間に、角速度センサー５８が検出した検出値を、角速度センサー５８から取り込む。電波によるノイズを含む検出値が取り込まれるのが防止される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は入力装置および方法、並びにプログラムに関し、特に、電波によるノイズの検出を防止するようにした入力装置および方法、並びにプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、パーソナルコンピュータに付属しているマウスは机上で操作される。ユーザーがマウスを机上で操作すると、その相対的動きが検出され、その動きに対応する方向にポインタが移動表示される。しかし、このようなマウスは、操作のための平面が必要となり、使用環境が制限される。
【０００３】
そこで、ユーザーに、3次元の自由空間で任意の方向にマウスを操作させ、その操作された方向にポインタを移動させることも提案されている（例えば特許文献１）。
【０００４】
マウスを自由空間で操作させたとしても、その操作信号を信号ラインを介してパーソナルコンピュータに伝送したのでは、やはり使用環境が制限される。そこで操作信号を無線で伝送することが考えられる。
【０００５】
赤外線により操作信号を伝送すれば、信号ラインは不要となる。しかし赤外線は指向性があるため、自由空間で任意の方向に操作されるマウスからパーソナルコンピュータの方向に操作信号を伝送することは困難である。
【０００６】
また、赤外線を発生する複数のＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を多方向に向けて配置することも考えられる。しかし、そのようにすると、消費電力が大きくなり、マウスが大型化し、コスト高となる。また伝送ビットレートが低く、ＸＹ座標をリアルタイムで伝送することが困難である。
【０００７】
そこでマウスから、その操作信号を電波でパーソナルコンピュータに伝送することが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特公平６−７３７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
マウスを自由空間で3次元的に操作させる場合、角速度センサーや加速度センサーなどの慣性センサーがマウス内に収容される。このときマウスから操作信号として伝送した電波が、マウスに内蔵されている慣性センサーに対する電波ノイズとなり、検出信号に大きなノイズが乗ってしまうことがある。例えば角速度センサーには、微弱なコリオリ力を検出するため、検出信号を数百倍乃至数千倍に増幅する増幅器を含むＩＣが内蔵されていて、外部からの電波の影響が大きい場合、信号成分だけをフィルタにより抽出することは困難である。
【００１０】
また上記のようなマウスでも、今後小型化が進むと考えられるが、そのような場合にどうしてもアンテナと角速度センサーを充分離して配置することが難しくなり、更に電波ノイズの影響は大きくなってしまう。
【００１１】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、電波によるノイズの検出を防止することができるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一側面は、電子機器の画像表示部の画面上に表示される画像の動きに対応する対応値を生成するためにユーザーにより操作される操作部と、操作部の操作により、画像の動きに対応する対応値を生成するための検出値を検出する検出部と、検出部で検出された検出値から、対応値を演算する演算部と、演算部が演算した対応値を電子機器に電波で送信する送信部と、検出部が検出した検出値を、対応値が電波で電子機器に送信されていない期間に、検出部から取り込む取り込み部とを備える入力装置である。
【００１３】
本発明の一側面においては、操作部は、電子機器の画像表示部の画面上に表示される画像の動きに対応する対応値を生成するためにユーザーにより操作される。検出部は、操作部の操作により、画像の動きに対応する対応値を生成するための検出値を検出する。取り込み部は、検出部が検出した検出値を、対応値が電波で電子機器に送信されていない期間に、検出部から取り込む。演算部は、検出部で検出された検出値から、対応値を演算する。送信部は、演算部が演算した対応値を電子機器に電波で送信する。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、本発明の一側面によれば、電波によるノイズの検出を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の入力システムの構成を示すブロック図である。
【図２】入力装置の外観の構成を示す斜視図である。
【図３】入力装置の内部の構成を示す図である。
【図４】センサー基板の構成を示す斜視図である。
【図５】入力装置の使用状態を示す図である。
【図６】入力装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図７】ＭＰＵの機能的構成を示すブロック図である。
【図８】ＭＰＵの機能的構成を示すブロック図である。
【図９】ＭＰＵのデータ取り込み処理を説明するフローチャートである。
【図１０】ＭＰＵの通信処理を説明するフローチャートである。
【図１１】対応値演算部の機能的構成を示すブロック図である。
【図１２】対応値演算処理を説明するフローチャートである。
【図１３】ＭＰＵの機能的構成を示すブロック図である。
【図１４】ＭＰＵの機能的構成を示すブロック図である。
【図１５】ＭＰＵの通信処理とデータ取り込み処理を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、発明を実施するための最良の形態（以下、実施の形態と称する）について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態（システムの構成）
２．第１の実施の形態（入力装置の構成）
３．第１の実施の形態（入力装置の電気的構成）
４．第１の実施の形態（入力装置のＭＰＵの機能的構成）
５．第１の実施の形態（入力装置の動作）
６．第１の実施の形態（対応値演算処理）
７．第２の実施の形態（入力装置のＭＰＵの機能的構成）
８．第２の実施の形態（入力装置の動作）
９．変形例
【００１７】
＜１．第１の実施の形態＞
［システムの構成］
【００１８】
図１は、本発明の入力システムの一実施の形態の構成を表している。
【００１９】
この入力システム１は、制御対象の電子機器としてのテレビジョン受像機１０と、それを遠隔制御するポインティングデバイスあるいはリモートコントローラとしての入力装置３１とにより構成されている。
【００２０】
テレビジョン受像機１０は、アンテナ１１、受信部１２、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１３、復調部１４、ビデオＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１５、および出力部１６により構成されている。
【００２１】
アンテナ１１は、入力装置３１からの電波を受信する。受信部１２は、アンテナ１１を介して受信した電波を復調し、ＭＰＵ１３に出力する。ＭＰＵ１３は、入力装置３１からの指示に基づいて各部を制御する。
【００２２】
復調部１４は、図示せぬアンテナを介して受信されたテレビジョン放送信号を復調し、ビデオ信号をビデオＲＡＭ１５に出力し、オーディオ信号を出力部１６に出力する。ビデオＲＡＭ１５は、復調部１４から供給されたビデオ信号に基づく画像と、ＭＰＵ１３からのポインタ、アイコンなどのオンスクリーンデータの画像とを合成し、出力部１６の画像表示部に出力する。出力部１６は、画像表示部で画像を表示するほか、スピーカなどで構成される音声出力部から、ビデオ信号に対応する音声信号の音声や、ＭＰＵ１３から供給される音声を出力する。
【００２３】
図１の表示例においては、出力部１６の画像表示部に、アイコン２１とポインタ２２が表示されている。入力装置３１はポインタ２２の表示位置を変更する場合の他、テレビジョン受像機１０を遠隔制御する場合にユーザーにより操作される。
【００２４】
［入力装置の構成］
【００２５】
図２は、入力装置３１の外観の構成を表している。入力装置３１は、電子機器の画像表示部の画面上に表示される画像の動きに対応する対応値を生成するためにユーザーにより操作される操作部としての本体３２を有している。本体３２の上面には、ボタン３３，３４が、右側面には、ジョグダイヤル３５が、それぞれ設けられている。
【００２６】
図３は、入力装置３１の本体３２の内部の構成を表している。入力装置３１の内部には、メイン基板５１、センサー基板５７、および電池５６が収容されている。メイン基板５１には、ＭＰＵ５２、水晶発振器５３、送信部５４、およびアンテナ５５が取り付けられている。
【００２７】
図４に拡大して示されるように、センサー基板５７には、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）の技術により製造された、角速度センサー５８と加速度センサー５９が取り付けられている。センサー基板５７は、慣性センサーである角度センサー５８と加速度センサー５９の直交する２つの感度軸であるＸ軸とＹ軸に平行とされている。
【００２８】
本体３２の先頭（図５における左方向の端部）を、典型的にはその先に位置するテレビジョン受像機１０（図５には示されていないが左方向に位置する）に向けた状態で、本体３２の全体がユーザーにより、例えば図５に示される任意の方向Ｄ１や方向Ｄ２に操作された場合、２軸式振動型角速度センサーで構成される角速度センサー５８は、それぞれＸ軸とＹ軸と平行なピッチ回転軸７１とヨー回転軸７２を中心として回転するピッチ角とヨー角の角速度を検出する。加速度センサー５９は、Ｘ軸およびＹ軸の方向の加速度を検出する。加速度センサー５９は、センサー基板５７を感度平面として、重力加速度をベクトル量として検知することができる。加速度センサー５９としては、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の３軸を感度軸とする３軸型加速度センサーを用いることもできる。
【００２９】
２本の電池５６は各部に必要な電力を供給する。
【００３０】
図５は、入力装置３１の使用状態を表している。同図に示されるように、入力装置３１はユーザーが手８１で保持し、入力装置３１の全体を3次元の自由空間において任意の方向に操作する。入力装置３１はその操作された方向を検出し、その操作された方向の操作信号を出力する。また入力装置３１は、ボタン３３，３４や、ジョグダイヤル３５などのボタンが操作された場合、その操作信号を出力する。
【００３１】
ボタン３３は、通常の平面上で操作されるマウスの左ボタンに対応し、ボタン３４は右ボタンに対応する。ボタン３３は人指し指で、ボタン３４は中指で、ジョグダイヤル３５は親指で、それぞれ操作される。ボタンが操作されたとき発行されるコマンドは任意であるが、例えば次のように設定することができる。
【００３２】
ボタン３３の１回押し：左クリック：選択
ボタン３３の長押し：ドラッグ：アイコンの移動
ボタン３３の２度押し：ダブルクリック：ファイル、フォルダを開く、プログラムを実行する
ボタン３４を１回押す：右クリック：メニューの表示
ジョグダイヤルを回す：スクロール
ジョグダイヤルを押す：決定
【００３３】
このように設定すれば、ユーザーは、平面上で操作されるマウスと同様の操作感覚で入力装置３１を使用することができる。
【００３４】
ボタン３３は２段スイッチとすることもできる。この場合、１段目のスイッチが操作されたとき、または押圧されたままの状態にされたとき、入力装置３１の移動を表す操作信号が出力され、２段目のスイッチが操作されたとき選択される。勿論、専用のボタンを設け、そのボタンが操作されたとき、移動を表す操作信号が出力されるようにすることもできる。
【００３５】
［入力装置の電気的構成］
【００３６】
図６は、入力装置３１の電気的構成を表している。
【００３７】
ＤＣ／ＤＣコンバータ８１は、電池５６からの電圧を所定の電圧に変換して、電源ライン８２を介して出力する。この電力はスイッチ８３，８４を介して角速度センサー５８と加速度センサー５９に供給されている。また電力はＭＰＵ５２を構成するＭＰＵ５２Ａ，５２Ｂと、通信部８５にも供給されている。
【００３８】
ＭＰＵ５２を構成する２つの独立したＭＰＵのうちの一方のＭＰＵ５２Ｂは、ボタン３３，３４や、ジョグダイヤル３５からの信号、並びに角速度センサー５８、加速度センサー５９の検出信号、スイッチ８３，８４の情報などを加工し、その加工信号を通信ライン８７を介してＭＰＵ５２Ａに出力する。
【００３９】
ＭＰＵ５２を構成する２つの独立したＭＰＵのうちの他方のＭＰＵ５２Ａは、入力装置３１全体の動作の制御を行う他、テレビジョン受像機１０との間の通信の制御を行う。通信部８５はＭＰＵ５２Ａにより制御され、アンテナ８６を介してテレビジョン受像機１０と電波で通信する。ＭＰＵ５２ＡとＭＰＵ５２Ｂは通信ライン８７により接続されている。
【００４０】
このようにＭＰＵ５２を２個に分けることで、迅速な処理が可能になる。また、ユーザーからの要望により、無線通信方式として、ブルートゥース、Ｚｉｇｂｅｅ、２．４ＧＨｚ帯独自規格などの異なる方式が採用されたとしても、ポインタの制御用のＭＰＵは共通にすることができるので、開発期間を短くすることができ、全体としてコスト的に有利となる。
【００４１】
［入力装置のＭＰＵの機能的構成］
【００４２】
図７と図８は、内蔵するメモリに記憶されているプログラムに従って動作するＭＰＵ５２ＢとＭＰＵ５２Ａの機能的構成を表している。
【００４３】
ＭＰＵ５２Ｂは、図７に示されるように、フラグ検出部１０１、検出値取り込み部１０２、対応値演算部１０３、および対応値送信部１０４を有している。
【００４４】
フラグ検出部１０１は、図８を参照して後述するＭＰＵ５２Ａのフラグ設定部１２３により設定されるフラグを検出する。検出値取り込み部１０２は、角速度センサー５８と加速度センサー５９からの検出値を取り込む。対応値演算部１０３は、検出値に対応する対応値を演算する。送信部１０４は、対応値をＭＰＵ５２Ａに送信する。
【００４５】
ＭＰＵ５２Ａは、図８に示されるように、対応値受信部１２１、対応値記憶部１２２、フラグ設定部１２３、および対応値送信部１２４を有している。
【００４６】
対応値受信部１２１は、ＭＰＵ５２Ｂから通信ライン８７を介して送信されてくる対応値を受信する。対応値記憶部１２２は、対応値受信部２２１により受信された対応値を記憶する。フラグ設定部１２３は、対応値をテレビジョン受像機１０に電波で送信中であることを表すフラグを管理する。対応値送信部１２４は、対応値の電波によるテレビジョン受像機１０への送信を管理する。
【００４７】
［入力装置の動作］
【００４８】
次に図９と図１０を参照して、入力装置３１が操作された場合に、その操作信号がテレビジョン受像機１０に送信される処理について説明する。
【００４９】
テレビジョン受像機１０の出力部１６に表示されているポインタ２２を所定の方向に移動させるために、ユーザーが本体３２を手で保持して、２段スイッチのボタン３３の１段目を操作するか、押圧したままの状態にして、入力装置３１の全体を任意の所定の方向に操作した場合、すなわち、３次元の自由空間において、入力装置３１の全体が任意の方向に動かされた場合、ＭＰＵ５２Ｂは図９のフローチャートに示されるデータ取り込み処理を実行する。
【００５０】
すなわち、ステップＳ１においてＭＰＵ５２Ｂのフラグ検出部１０１は、フラグを検出する。図１０を参照して後述するように、ＭＰＵ５２Ａは通信部８５からアンテナ８６を介して無線で操作信号をテレビジョン受像機１０に送信している期間中、フラグをセットする。このフラグが検出される。
【００５１】
ステップＳ２において検出値取り込み部１０２は、フラグがセットされているかを判定する。ステップＳ１で検出されたフラグがセットされていると判定された場合、処理はステップＳ１に戻り、それ以降の処理が繰り返される。すなわち、この場合、ＭＰＵ５２Ａが操作信号を電波でテレビジョン受像機１０に送信しているので、後述するステップＳ３乃至ステップＳ５の処理は実行されない。つまり、センサーからの検出値の取り込みは禁止される。
【００５２】
ステップＳ１で検出されたフラグがセットされていないと判定された場合、ＭＰＵ５２Ａは操作信号を電波でテレビジョン受像機１０に送信していない。そこでステップＳ３において検出値取り込み部１０２は、検出部としての角速度センサー５８と加速度センサー５９が検出する検出値を取り込む。すなわち、画像表示部の画面としてのポインタ２２の動きに対応する対応値を生成するための検出値が取り込まれる。具体的には、角速度センサー５８の検出値と加速度センサー５９の検出値が、ＭＰＵ５２Ｂに内蔵されるＡ／Ｄ変換部によりそれぞれＡ／Ｄ変換され、取り込まれる。
【００５３】
ステップＳ４において対応値演算部１０３は、対応値を演算する。その詳細は図１２を参照して後述するが、これによりステップＳ３で取り込まれた検出値に対応する対応値が演算される。
【００５４】
ステップＳ５において対応値送信部１０４は、対応値を送信する。すなわち、ステップＳ４で演算された対応値が、通信ライン８７を介してＭＰＵ５２Ａに送信される。
【００５５】
角度変化により生じるコリオリ力は微弱なので、角速度センサー５８はコリオリ力の検知信号を数百倍乃至数千倍に増幅して出力するための増幅器のＩＣを内蔵している。試験の結果、角速度センサーは電波ノイズの影響を受けやすいのもが多かった。その結果、テレビジョン受像機１０に向けて送信されている電波が角速度センサー５８により受信されると、角速度センサー５８の出力のレベルが、限度にまで達することがあった。このように操作信号の電波が受信された状態では、コリオリ力、すなわち角速度を正確に検出することが困難になる。
【００５６】
そこでこの実施の形態の場合、上述したように、電波の発生期間においては、角速度センサー５８の検出値の取り込みは禁止され、電波が発生されていない期間においてのみ、角速度センサー５８の検出値の取り込みが行われる。従って、電波によるノイズの影響を受けずに、角速度の正確な検出が可能となる。
【００５７】
加速度センサー５９が電波による影響をそれ程受けない場合、加速度センサー５９の検出値は、電波の送信中においても取り込むようにしてもよい。しかし、角速度センサー５８との検出タイミングを一致させるため、本実施の形態においては加速度センサー５９の検出値の取り込みも、電波の送信中は禁止させる。
【００５８】
このようなＭＰＵ５２Ｂの処理に対応して、ＭＰＵ５２Ａは、図１０のフローチャートに示されるような処理を実行する。
【００５９】
ステップＳ３１において、ＭＰＵ５２Ａの対応値受信部１２１は、ＭＰＵ５２Ｂから通信ライン８７を介して送信されてきた対応値を受信する。ステップＳ３２において対応値記憶部１２２は、ステップＳ３１で受信された対応値を記憶する。ステップＳ３３においてフラグ設定部１２３は、フラグをセットする。フラグがセットされた後、対応値送信部１２４はステップＳ３４において、対応値を送信する。すなわち、通信部８５は、対応値記憶部１２２に一旦記憶された対応値を変調し、アンテナ８６を介して、電波でテレビジョン受像機１０に向けて送信する。
【００６０】
テレビジョン受像機１０においては、この電波がアンテナ１１を介して受信部１２により受信され、復調されて、ＭＰＵ１３に供給される。ＭＰＵ１３は受信した対応値に基づいて、ビデオＲＡＭ１５に所定の画像データを描画し、出力部１６において、ポインタ２２を、入力装置３１の操作に対応する位置に移動、表示させる。
【００６１】
この実施の形態の場合、上述したように、入力装置３１の操作速度（Ｖｘ，Ｖｙ）が対応値とされる。テレビジョン受像機１０においては、次式に従ってポインタ２２の座標値が生成される。
Ｘ（ｔ）＝Ｘ（ｔ−１）＋Ｖｘ
Ｙ（ｔ）＝Ｙ（ｔ−１）＋Ｖｙ （１）
【００６２】
すなわち、前回の座標（Ｘ（ｔ−１），Ｙ（ｔ−１））に、画像表示部の画面上に表示される画像であるポインタ２２の動きに対応する対応値としての速度（Ｖｘ，Ｖｙ）を加算することで、新たな座標値が演算される。生成された座標値にポインタ２２が表示されるように制御される。
【００６３】
対応値の送信が完了したとき、ステップＳ３５において、フラグ設定部１２３は、ステップＳ３３でセットしたフラグをリセットする。このように、フラグは電波が送信されている期間にはセットされ、電波が送信されていない期間にはリセットされる。
【００６４】
以上のような処理を繰り返すことで、対応値は断続的にテレビジョン受像機１０に電波で送信される。ここでは、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）やＺｉｇｂｅｅ（登録商標）などの規格に基づくパケット通信を利用することができる。
【００６５】
このように、この実施の形態においては、ＭＰＵ５２Ｂは、ＭＰＵ５２Ａが対応値を電波で送信している期間をフラグに基づき検出し、その期間においては、検出値を取り込まないように、検出値の取り込みタイミングを管理する。従って、対応値の電波による送信中に検出値が取り込まれることがないので、センサーが電波によるノイズを、入力装置３１の操作と誤検出することが防止される。この効果は、入力装置３１を小型化し、センサーとアンテナの距離が短くなった場合に特に顕著となる。
【００６６】
なお、以上においては、対応値が電波で送信されている期間、フラグがセットされるようにしたが、さらに入力装置３１の各種のボタンが操作されている期間においても、フラグがセットされるようにしてもよい。そのようにすれば、電波によるノイズを、入力装置３１の操作と誤検出することが、さらに確実に防止される。
【００６７】
以上のように、図９と図１０の実施の形態の場合、ＭＰＵ５２ＡとＭＰＵ５２Ｂは非同期で動作することができる。従って、設計の自由度が高くなる。
【００６８】
［対応値演算処理］
【００６９】
次に、図９のステップＳ４において実行される対応値演算処理の詳細について説明する。この処理を実行するため、対応値演算部１０３は、図１１に示されるような機能的構成を有している。
【００７０】
対応値演算部１０３は、変化率演算部１６１、判定部１６２、半径演算部１６３、低域成分抽出部１６４、半径記憶部１６５、半径読み出し部１６６、および速度演算部１６７を有している。
【００７１】
変化率演算部１６１は、加速度の変化率や角加速度の変化率を演算する。判定部１６２は、各種の判定処理を実行する。半径演算部１６３は、入力装置３１が操作されたときの回転半径を演算する。低域成分抽出部１６４は、データの低域成分を抽出する。半径記憶部１６５は、演算された回転半径を記憶する。半径読み出し部１６６は、記憶された回転半径を読み出す。速度演算部１６７は、速度を演算する。
【００７２】
次に、図１２を参照して、対応値演算処理の詳細について説明する。
【００７３】
最初に、速度演算の原理について説明する。
【００７４】
入力装置３１の速度は角速度に回転半径を乗算することで求められる。すなわち、ユーザーが入力装置３１を操作した場合の入力装置３１の運動は、ユーザーの肩、肘、または手首などを中心とした回転運動を合成したものとなる。そしてその回転半径は合成された回転運動の時間毎に変化する回転中心から入力装置３１までの距離となる。
【００７５】
入力装置３１の速度を（Ｖｘ，Ｖｙ）、角速度を（ωｘ，ωｙ）とすると、回転半径（Ｒｘ，Ｒｙ）は次式で表される。
（Ｒｘ，Ｒｙ）＝（Ｖｘ，Ｖｙ）／（ωｘ，ωｙ）・・・（２）
【００７６】
式（２）の右辺の（Ｖｘ，Ｖｙ），（ωｘ，ωｙ）は、速度のディメンジョンである。この式（２）の右辺に表されている速度と角速度とがそれぞれ微分され、加速度、あるいは加速度の時間変化率のディメンジョンとされても相関関係は失われない。同様に、速度と角速度とがそれぞれ積分され、変位のディメンジョンとされても相関関係は失われない。
【００７７】
従って、式（２）の右辺に表されている速度および角速度をそれぞれ変位、加速度、加速度の時間変化率のディメンジョンとして、以下の式（３）乃至式（５）が得られる。
（Ｒｘ，Ｒｙ）＝（ｘ，ｙ）／（ψ，θ）・・・（３）
（Ｒｘ，Ｒｙ）＝（ａｘ，ａｙ）／（Δωｘ，Δωｙ）・・・（４）
（Ｒｘ，Ｒｙ）＝（Δａｘ，Δａｙ）／（Δ（Δωｘ），Δ（Δωｙ））
・・・（５）
【００７８】
上記式のうち、例えば式（５）に注目すると、加速度（ａｘ，ａｙ）の変化率（Δａｘ，Δａｙ）と、角加速度（Δωｘ，Δωｙ）の変化率（Δ（Δωｘ），Δ（Δωｙ））が既知であれば、回転半径（Ｒｘ，Ｒｙ）を求められることが分かる。この実施の形態においては、式（５）に基づいて半径（Ｒｘ，Ｒｙ）が求められる。
【００７９】
図１２のステップＳ５１において、微分フィルタとしての機能を有する変化率演算部１６１は、図９のステップＳ３で、加速度センサー５９から取り込まれた検出値としての加速度（ａｘ，ａｙ）を微分して、加速度の変化率（Δａｘ，Δａｙ）を演算する。またステップＳ５２において変化率演算部１６１は、図９のステップＳ３で、角速度センサー５８から取り込まれた検出値としての角速度（ωｘ，ωｙ）を２階微分して、角加速度（Δωｘ，Δωｙ）の変化率（Δ（Δωｘ），Δ（Δωｙ））を演算する。
【００８０】
ステップＳ５１で加速度（ａｘ，ａｙ）の変化率（Δａｘ，Δａｙ）を算出する理由は、後述するステップＳ５４で回転半径を求めるための他、加速度センサー５９に対する重力加速度の影響を軽減するためである。
【００８１】
すなわち、加速度センサー５９が検出する加速度は、ユーザーが入力装置３１を操作することで発生する慣性力による加速度と、重力による加速度を合成した加速度である。ただし、重力による加速度の変化率は、慣性力による加速度の変化率の約１／１０程度の大きさであり、また重力による加速度と慣性力による加速度は、それらの周波数成分が異なっている。
【００８２】
慣性力による加速度の周波数に比べて、重力による加速度の周波数の方が低い。微分演算は、ハイパスフィルタ特性を有するので、そのカットオフ周波数を、重力による加速度の周波数と慣性力による加速度の周波数の間の周波数に設定しておくことで、慣性力による加速度は通過させ、重力による加速度を減衰させることができる。従って、ステップＳ５１の処理により得られる加速度（ａｘ，ａｙ）の変化率（Δａｘ，Δａｙ）は、重力による加速度の変化率の成分が減衰された、ほとんど慣性力による加速度の変化率となる。
【００８３】
その結果、後述するステップＳ５４で回転半径Ｒｙが算出される際に、入力装置３１の姿勢変化による傾き成分の加速度が反映され難くなる。従って、その回転半径Ｒｙに基づいて算出される速度も、入力装置３１の姿勢変化による傾き成分の加速度の影響を受け難くなる。これにより、入力装置３１の姿勢変化による重力の影響が軽減される。
【００８４】
なお、カットオフ周波数は、入力装置３１の重力による加速度の周波数、および入力装置３１の慣性力の加速度の周波数を考慮して、適宜設定される。また、このカットオフ周波数は、加速度センサー５９の温度ドリフトによる低周波成分やＤＣオフセット値を考慮して設定するようにしてもよい。つまり、重力加速度の成分を含む低周波成分は、重力加速度の成分のほか、例えば温度ドリフトによる低周波成分やＤＣオフセット成分を含む場合もある。
【００８５】
次にＸ軸方向の速度Ｖｘを求める処理が行われる。すなわち、ステップＳ５３において判定部１６２は、ステップＳ５２で演算された、Ｙ軸回りの角加速度変化率の絶対値｜Δ(Δωｙ)｜が、閾値Ｔｈ１を超えるかを判定する。
【００８６】
このように閾値判定が行われるのは、角加速度変化率（Δ(Δωｘ)），Δ(Δωｙ)）は、角速度（ωｘ，ωｙ）の２階微分演算により算出されるからである。つまり、角速度（ωｘ，ωｙ）にノイズが生じていると、高周波数のノイズが、２階の微分演算により拡大してしまい、高周波数のノイズが拡大された状態で、角加速度変化率が算出される。その結果、角加速度変化率に基づいて算出される回転半径（Ｒｘ，Ｒｙ）、およびこの回転半径に基づいて算出される速度（Ｖｘ，Ｖｙ）がノイズに影響され、正確な回転半径、および速度を算出することが困難になる。特に、角加速度変化率の絶対値（｜Δ(Δωｘ)｜，｜Δ(Δωｙ)｜）が小さいほど、回転半径および速度へのノイズの影響が相対的に増大する。
【００８７】
そこで、角加速度変化率の絶対値｜Δ(Δωｙ)｜が閾値Ｔｈ１より大きい場合、つまり、ノイズの影響が小さい場合、ステップＳ５４において半径演算部１６３は、ステップＳ５２で演算された角加速度変化率Δ(Δωｙ)を用いて、回転半径Ｒｙを次式に従って演算する。
Ｒｙ＝Δａｘ／Δ（Δωｙ） （６）
【００８８】
ステップＳ５５において低域成分抽出部１６４は、回転半径の信号Ｒｙの低域成分を抽出する。これにより、高い周波数のノイズによる影響をさらに軽減することができる。この低域成分の抽出するローパスフィルタとしての処理は、信号の遅延を発生させるが、回転半径は急激に変化することがないため、その影響は比較的少ない。
【００８９】
このローパスフィルタとしてのカットオフ周波数は、上記したようにステップＳ５２で行われる演算により、高い周波数のノイズが発生する可能性があるため、そのノイズが減衰あるいは除去されるような周波数に適宜設定される。また、このローパスフィルタ、回転半径の信号が通過する際の応答遅れが最小となるように設計される。
【００９０】
ステップＳ５６において半径記憶部１６５は、ステップＳ５４で演算され、ステップＳ５５で低域成分が抽出された回転半径Ｒｙを記憶する。
【００９１】
一方、ステップＳ５３において、角加速度変化率の絶対値｜Δ(Δωｙ)｜が閾値Ｔｈ１以下であると判定された場合、つまり、ノイズの影響が大きい場合、ステップＳ５４乃至ステップＳ５６の処理は実行されない。その代わりに、ステップＳ５７において半径読み出し部１６６は、ステップＳ５６で前回記憶された回転半径Ｒｙを読み出す。
【００９２】
ステップＳ５６またはステップＳ５７の処理の後、ステップＳ５８において速度演算部１６７は、次式に従って操作信号としての速度Ｖｘを演算する。
Ｖｘ＝Ｒｙ・ωｙ （７）
【００９３】
この速度演算には、角加速度変化率の絶対値｜Δ(Δωｙ)｜が閾値Ｔｈ１より大きい場合、すなわち、ノイズの影響が小さい場合、その絶対値が閾値Ｔｈ１より大きい角加速度変化率｜Δ(Δωｙ)｜を用いてステップＳ５３で演算された回転半径Ｒｙが用いられる。しかし、角加速度変化率の絶対値｜Δ(Δωｙ)｜が閾値Ｔｈ１以下である場合、すなわち、ノイズの影響が大きい場合、上記式の速度演算には、前回記憶された回転半径Ｒｙが用いられる。
【００９４】
同様の処理が、Ｙ軸方向の速度Ｖｙを求める場合にも実行される。
【００９５】
すなわち、ステップＳ５９において判定部１６２は、ステップＳ５２で演算された、Ｘ軸回りの角加速度変化率の絶対値｜Δ(Δωｘ)｜が、閾値Ｔｈ１を超えるかを判定する。
【００９６】
角加速度変化率の絶対値｜Δ(Δωｘ)｜が閾値Ｔｈ１より大きい場合、つまり、ノイズの影響が小さい場合、ステップＳ６０において半径演算部１６３は、ステップＳ５２で演算された角加速度変化率Δ(Δωｘ)を用いて、回転半径Ｒｘを次式に従って演算する。
Ｒｘ＝Δａｙ／Δ（Δωｘ） （８）
【００９７】
ステップＳ６１において低域成分抽出部１６４は、回転半径の信号Ｒｘの低域成分を抽出する。これにより、高い周波数のノイズによる影響をさらに軽減することができる。
【００９８】
このローパスフィルタとしてのカットオフ周波数は、上記したようにステップＳ５２で行われる演算により、高い周波数のノイズが発生する可能性があるため、そのノイズが減衰あるいは除去されるような周波数に適宜設定される。また、このローパスフィルタ、回転半径の信号が通過する際の応答遅れが最小となるように設計される。
【００９９】
ステップＳ６２において半径記憶部１６５は、ステップＳ６０で演算され、ステップＳ６１で低域成分が抽出された回転半径Ｒｘを記憶する。
【０１００】
ステップＳ５９において、角加速度変化率の絶対値｜Δ(Δωｘ)｜が閾値Ｔｈ１以下であると判定された場合、つまり、ノイズの影響が大きい場合、ステップＳ６０乃至ステップＳ６２の処理は実行されない。その代わりに、ステップＳ６３において半径読み出し部１６６は、ステップＳ６２で前回記憶された回転半径Ｒｘを読み出す。
【０１０１】
ステップＳ６２またはステップＳ６３の処理の後、ステップＳ６４において速度演算部１６７は、次式に従って操作信号としての速度Ｖｘを演算する。
Ｖｙ＝Ｒｘ・ωｘ （９）
【０１０２】
この速度演算には、角加速度変化率の絶対値｜Δ(Δωｘ)｜が閾値Ｔｈ１より大きい場合、すなわち、ノイズの影響が小さい場合、絶対値が閾値Ｔｈ１より大きい角加速度変化率｜Δ(Δωｘ)｜を用いてステップＳ５９で演算された回転半径Ｒｘが用いられる。しかし、角加速度変化率の絶対値｜Δ(Δωｘ)｜が閾値Ｔｈ１以下である場合、すなわち、ノイズの影響が大きい場合、上記式の速度演算には、前回記憶された回転半径Ｒｘが用いられる。
【０１０３】
以上のようにして求められた速度（Ｖｘ，Ｖｙ）が、上述したように対応値としてＭＰＵ５２Ａに送信される。
【０１０４】
なお、本実施の形態では、ヨー方向およびピッチ方向の両方向について閾値を同じ値Ｔｈ１としたが、両方向で異なる閾値が用いられてもよい。また、ステップＳ５３乃至ステップＳ５８の処理と、ステップＳ５９乃至ステップＳ６４の処理は、平行して実行させることができる。
【０１０５】
＜２．第２の実施の形態＞
［入力装置のＭＰＵの機能的構成］
【０１０６】
ＭＰＵ５２ＢとＭＰＵ５２Ａを同期して動作させることもできる。この場合、ＭＰＵ５２ＢとＭＰＵ５２Ａは、それぞれ図１３と図１４に示されるような機能的構成を有する。
【０１０７】
ＭＰＵ５２Ｂは、図１３に示されるように、取り込み指示受信部２０１、検出値取り込み部２０２、対応値演算部２０３、および対応値送信部２０４を有する。
【０１０８】
取り込み指示受信部２０１は、ＭＰＵ５２Ａからの取り込み指示を受信する。検出値取り込み部２０２は、角速度センサー５８と加速度センサー５９からの検出値を取り込む。対応値演算部２０３は、検出値に対応する対応値を演算する。対応値送信部２０４は、対応値をＭＰＵ５２Ａに送信する。
【０１０９】
ＭＰＵ５２Ａは、図１４に示されるように、対応値取り込み指示部２４１、対応値受信部２４２、対応値記憶部２４３、および対応値送信部２４４を有する。
【０１１０】
検出値取り込み指示部２４１は、ＭＰＵ５２Ｂに対して検出値の取り込みを指示する。対応値受信部２４２は、ＭＰＵ５２Ｂからの対応値を受信する。対応値記憶部２４３は、対応値を記憶する。対応値送信部２４４は、テレビジョン受像機１０に対して対応値を送信する。
【０１１１】
［入力装置の動作］
【０１１２】
次に、図１５のフローチャートを参照して、入力装置３１が操作された場合に、その操作に基づく対応値がテレビジョン受像機１０に送信される処理について説明する。図１５においてステップＳ８１乃至ステップＳ８４の処理はＭＰＵ５２Ａにより実行され、ステップＳ１０１乃至ステップＳ１０４の処理はＭＰＵ５２Ｂにより実行される。
【０１１３】
テレビジョン受像機１０の出力部１６に表示されているポインタ２２を所定の方向に移動させるために、ユーザーが本体３２を手で保持して、ボタン３３を２段操作するか、押圧したままの状態にして、入力装置３１の全体を任意の所定の方向に操作した場合、すなわち、３次元の自由空間において、入力装置３１の全体が任意の方向に動かされた場合、ＭＰＵ５２Ａは図１５のフローチャートに示される通信処理を実行する。
【０１１４】
ステップＳ８１においてＭＰＵ５２Ａの検出値取り込み指示部２４１は、検出値の取り込みを指示する。この指示は、通信ライン８７を介してＭＰＵ５２Ｂに送信される。
【０１１５】
ステップＳ１０１にいて、ＭＰＵ５２Ｂの取り込み指示受信部２０１は、ＭＰＵ５２Ａからの取り込み指示を受信する。ステップＳ１０２において、検出値取り込み部２０２は検出値を取り込む。すなわち、角速度センサー５８と加速度センサー５９の検出値が取り込まれる。ステップＳ１０３において対応値演算部２０３は、対応値演算処理を実行し、検出値に対応する対応値を演算する。この処理の詳細は図１２を参照して説明した通りである。
【０１１６】
ステップＳ１０４において対応値送信部２０４は、対応値を送信する。すなわち、ステップＳ１０３で演算された対応値が、通信ライン８７を介してＭＰＵ５２Ａに送信される。
【０１１７】
ステップＳ８２において、ＭＰＵ５２Ａの対応値受信部２４２は、対応値を受信する。すなわち、ＭＰＵ５２Ｂから送信されてきた対応値が受信される。ステップＳ８３において対応値記憶部２４３は、受信された対応値を記憶する。ステップＳ８４においてＭＰＵ５２Ａの対応値送信部２４４は、対応値を送信する。すなわち、ステップＳ８２で受信され、ステップＳ８３で一旦記憶された対応値が、通信部８５により変調され、アンテナ８６を介して、電波でテレビジョン受像機１０に送信される。
【０１１８】
テレビジョン受像機１０においては、この電波がアンテナ１１を介して受信部１２により受信され、復調されて、ＭＰＵ１３に供給される。ＭＰＵ１３は受信した操作信号に対応して、ビデオＲＡＭ１５に所定の画像データを描画し、出力部１６において、ポインタ２２を、入力装置３１の操作に対応する位置に移動、表示させる。
【０１１９】
テレビジョン受像機１０においては、図１０を参照して説明した場合と同様に、対応値としての速度に基づいて、式（１）に従って、ポインタ２２の新たな座標が演算される。そして、その新たな位置にポインタ２２が移動表示される。
【０１２０】
このように、この実施の形態においては、ＭＰＵ５２Ａが対応値を電波で送信している期間は、検出値が取り込まれないように、ＭＰＵ５２Ｂの検出値の取り込みタイミングを管理する。従って、電波の送信中に検出値が取り込まれることがなく、センサーが電波によるノイズを、入力装置３１の操作と誤検出することが防止される。この場合においても、その効果は、入力装置３１を小型化し、センサーとアンテナの距離が短くなった場合に特に顕著となる。
【０１２１】
［変形例］
【０１２２】
以上においては、入力装置３１により操作される電子機器を、テレビジョン受像機１０としたが、パーソナルコンピュータ、携帯電話機、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）その他の電子機器を制御する場合にも本発明は適用することができる。入力装置３１は、これらの電子機器に着脱可能とされ、装着された場合、電子機器と一体化して使用されるようにすることもできる。
【０１２３】
また、本発明は３次元空間マウスに限らず、静電容量方式のタッチパッドのように電波の影響を受けやすいデバイスを用いて、画面上のポインタを移動させるための情報を、電波で電子機器に送信する入力装置に適用しても有効である。
【０１２４】
加速度センサー５９により入力装置３１の傾きを検出し、その傾きから対応値を演算することもできる。またセンサーとして、慣性センサーではない地磁気センサーを用いることも可能である。
【０１２５】
上述した一連の処理は、ハードウエアにより実行させることもできるし、ソフトウエアにより実行させることもできる。一連の処理をソフトウエアにより実行させる場合には、そのソフトウエアを構成するプログラムが、専用のハードウエアに組み込まれているコンピュータ、または、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどに、プログラム記録媒体からインストールされる。
【０１２６】
なお、本明細書において、プログラムを記述するステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。
【０１２７】
また、本明細書において、システムとは、複数の装置により構成される装置全体を表すものである。
【０１２８】
なお、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【０１２９】
１ 入力システム， １０ テレビジョン受像機， １１ アンテナ， １２ 受信部， １３ ＭＰＵ， １５ ビデオＲＡＭ， １６ 出力部， ２１ アイコン， ２２ ポインタ， ５２ ＭＰＵ， ５８ 角速度センサー， ５９ 加速度センサー， １０１ フラグ検出部， １０２ 検出値取り込み部， １０３ 対応値演算部， １０４ 対応値送信部， １２１ 対応値受信部， １２２ 対応値記憶部， １２３ フラグ設定部， １２４ 対応値送信部， ２０１ 取り込み指示受信部， ２０２ 検出値取り込み部， ２０３ 対応値演算部， ２０４ 対応値送信部２０４， ２４１ 検出値取り込み指示部， ２４２ 対応値受信部， ２４３ 対応値記憶部， ２４４ 対応値送信部
【技術分野】
【０００１】
本発明は入力装置および方法、並びにプログラムに関し、特に、電波によるノイズの検出を防止するようにした入力装置および方法、並びにプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、パーソナルコンピュータに付属しているマウスは机上で操作される。ユーザーがマウスを机上で操作すると、その相対的動きが検出され、その動きに対応する方向にポインタが移動表示される。しかし、このようなマウスは、操作のための平面が必要となり、使用環境が制限される。
【０００３】
そこで、ユーザーに、3次元の自由空間で任意の方向にマウスを操作させ、その操作された方向にポインタを移動させることも提案されている（例えば特許文献１）。
【０００４】
マウスを自由空間で操作させたとしても、その操作信号を信号ラインを介してパーソナルコンピュータに伝送したのでは、やはり使用環境が制限される。そこで操作信号を無線で伝送することが考えられる。
【０００５】
赤外線により操作信号を伝送すれば、信号ラインは不要となる。しかし赤外線は指向性があるため、自由空間で任意の方向に操作されるマウスからパーソナルコンピュータの方向に操作信号を伝送することは困難である。
【０００６】
また、赤外線を発生する複数のＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を多方向に向けて配置することも考えられる。しかし、そのようにすると、消費電力が大きくなり、マウスが大型化し、コスト高となる。また伝送ビットレートが低く、ＸＹ座標をリアルタイムで伝送することが困難である。
【０００７】
そこでマウスから、その操作信号を電波でパーソナルコンピュータに伝送することが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特公平６−７３７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
マウスを自由空間で3次元的に操作させる場合、角速度センサーや加速度センサーなどの慣性センサーがマウス内に収容される。このときマウスから操作信号として伝送した電波が、マウスに内蔵されている慣性センサーに対する電波ノイズとなり、検出信号に大きなノイズが乗ってしまうことがある。例えば角速度センサーには、微弱なコリオリ力を検出するため、検出信号を数百倍乃至数千倍に増幅する増幅器を含むＩＣが内蔵されていて、外部からの電波の影響が大きい場合、信号成分だけをフィルタにより抽出することは困難である。
【００１０】
また上記のようなマウスでも、今後小型化が進むと考えられるが、そのような場合にどうしてもアンテナと角速度センサーを充分離して配置することが難しくなり、更に電波ノイズの影響は大きくなってしまう。
【００１１】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、電波によるノイズの検出を防止することができるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一側面は、電子機器の画像表示部の画面上に表示される画像の動きに対応する対応値を生成するためにユーザーにより操作される操作部と、操作部の操作により、画像の動きに対応する対応値を生成するための検出値を検出する検出部と、検出部で検出された検出値から、対応値を演算する演算部と、演算部が演算した対応値を電子機器に電波で送信する送信部と、検出部が検出した検出値を、対応値が電波で電子機器に送信されていない期間に、検出部から取り込む取り込み部とを備える入力装置である。
【００１３】
本発明の一側面においては、操作部は、電子機器の画像表示部の画面上に表示される画像の動きに対応する対応値を生成するためにユーザーにより操作される。検出部は、操作部の操作により、画像の動きに対応する対応値を生成するための検出値を検出する。取り込み部は、検出部が検出した検出値を、対応値が電波で電子機器に送信されていない期間に、検出部から取り込む。演算部は、検出部で検出された検出値から、対応値を演算する。送信部は、演算部が演算した対応値を電子機器に電波で送信する。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、本発明の一側面によれば、電波によるノイズの検出を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の入力システムの構成を示すブロック図である。
【図２】入力装置の外観の構成を示す斜視図である。
【図３】入力装置の内部の構成を示す図である。
【図４】センサー基板の構成を示す斜視図である。
【図５】入力装置の使用状態を示す図である。
【図６】入力装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図７】ＭＰＵの機能的構成を示すブロック図である。
【図８】ＭＰＵの機能的構成を示すブロック図である。
【図９】ＭＰＵのデータ取り込み処理を説明するフローチャートである。
【図１０】ＭＰＵの通信処理を説明するフローチャートである。
【図１１】対応値演算部の機能的構成を示すブロック図である。
【図１２】対応値演算処理を説明するフローチャートである。
【図１３】ＭＰＵの機能的構成を示すブロック図である。
【図１４】ＭＰＵの機能的構成を示すブロック図である。
【図１５】ＭＰＵの通信処理とデータ取り込み処理を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、発明を実施するための最良の形態（以下、実施の形態と称する）について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態（システムの構成）
２．第１の実施の形態（入力装置の構成）
３．第１の実施の形態（入力装置の電気的構成）
４．第１の実施の形態（入力装置のＭＰＵの機能的構成）
５．第１の実施の形態（入力装置の動作）
６．第１の実施の形態（対応値演算処理）
７．第２の実施の形態（入力装置のＭＰＵの機能的構成）
８．第２の実施の形態（入力装置の動作）
９．変形例
【００１７】
＜１．第１の実施の形態＞
［システムの構成］
【００１８】
図１は、本発明の入力システムの一実施の形態の構成を表している。
【００１９】
この入力システム１は、制御対象の電子機器としてのテレビジョン受像機１０と、それを遠隔制御するポインティングデバイスあるいはリモートコントローラとしての入力装置３１とにより構成されている。
【００２０】
テレビジョン受像機１０は、アンテナ１１、受信部１２、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１３、復調部１４、ビデオＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１５、および出力部１６により構成されている。
【００２１】
アンテナ１１は、入力装置３１からの電波を受信する。受信部１２は、アンテナ１１を介して受信した電波を復調し、ＭＰＵ１３に出力する。ＭＰＵ１３は、入力装置３１からの指示に基づいて各部を制御する。
【００２２】
復調部１４は、図示せぬアンテナを介して受信されたテレビジョン放送信号を復調し、ビデオ信号をビデオＲＡＭ１５に出力し、オーディオ信号を出力部１６に出力する。ビデオＲＡＭ１５は、復調部１４から供給されたビデオ信号に基づく画像と、ＭＰＵ１３からのポインタ、アイコンなどのオンスクリーンデータの画像とを合成し、出力部１６の画像表示部に出力する。出力部１６は、画像表示部で画像を表示するほか、スピーカなどで構成される音声出力部から、ビデオ信号に対応する音声信号の音声や、ＭＰＵ１３から供給される音声を出力する。
【００２３】
図１の表示例においては、出力部１６の画像表示部に、アイコン２１とポインタ２２が表示されている。入力装置３１はポインタ２２の表示位置を変更する場合の他、テレビジョン受像機１０を遠隔制御する場合にユーザーにより操作される。
【００２４】
［入力装置の構成］
【００２５】
図２は、入力装置３１の外観の構成を表している。入力装置３１は、電子機器の画像表示部の画面上に表示される画像の動きに対応する対応値を生成するためにユーザーにより操作される操作部としての本体３２を有している。本体３２の上面には、ボタン３３，３４が、右側面には、ジョグダイヤル３５が、それぞれ設けられている。
【００２６】
図３は、入力装置３１の本体３２の内部の構成を表している。入力装置３１の内部には、メイン基板５１、センサー基板５７、および電池５６が収容されている。メイン基板５１には、ＭＰＵ５２、水晶発振器５３、送信部５４、およびアンテナ５５が取り付けられている。
【００２７】
図４に拡大して示されるように、センサー基板５７には、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）の技術により製造された、角速度センサー５８と加速度センサー５９が取り付けられている。センサー基板５７は、慣性センサーである角度センサー５８と加速度センサー５９の直交する２つの感度軸であるＸ軸とＹ軸に平行とされている。
【００２８】
本体３２の先頭（図５における左方向の端部）を、典型的にはその先に位置するテレビジョン受像機１０（図５には示されていないが左方向に位置する）に向けた状態で、本体３２の全体がユーザーにより、例えば図５に示される任意の方向Ｄ１や方向Ｄ２に操作された場合、２軸式振動型角速度センサーで構成される角速度センサー５８は、それぞれＸ軸とＹ軸と平行なピッチ回転軸７１とヨー回転軸７２を中心として回転するピッチ角とヨー角の角速度を検出する。加速度センサー５９は、Ｘ軸およびＹ軸の方向の加速度を検出する。加速度センサー５９は、センサー基板５７を感度平面として、重力加速度をベクトル量として検知することができる。加速度センサー５９としては、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の３軸を感度軸とする３軸型加速度センサーを用いることもできる。
【００２９】
２本の電池５６は各部に必要な電力を供給する。
【００３０】
図５は、入力装置３１の使用状態を表している。同図に示されるように、入力装置３１はユーザーが手８１で保持し、入力装置３１の全体を3次元の自由空間において任意の方向に操作する。入力装置３１はその操作された方向を検出し、その操作された方向の操作信号を出力する。また入力装置３１は、ボタン３３，３４や、ジョグダイヤル３５などのボタンが操作された場合、その操作信号を出力する。
【００３１】
ボタン３３は、通常の平面上で操作されるマウスの左ボタンに対応し、ボタン３４は右ボタンに対応する。ボタン３３は人指し指で、ボタン３４は中指で、ジョグダイヤル３５は親指で、それぞれ操作される。ボタンが操作されたとき発行されるコマンドは任意であるが、例えば次のように設定することができる。
【００３２】
ボタン３３の１回押し：左クリック：選択
ボタン３３の長押し：ドラッグ：アイコンの移動
ボタン３３の２度押し：ダブルクリック：ファイル、フォルダを開く、プログラムを実行する
ボタン３４を１回押す：右クリック：メニューの表示
ジョグダイヤルを回す：スクロール
ジョグダイヤルを押す：決定
【００３３】
このように設定すれば、ユーザーは、平面上で操作されるマウスと同様の操作感覚で入力装置３１を使用することができる。
【００３４】
ボタン３３は２段スイッチとすることもできる。この場合、１段目のスイッチが操作されたとき、または押圧されたままの状態にされたとき、入力装置３１の移動を表す操作信号が出力され、２段目のスイッチが操作されたとき選択される。勿論、専用のボタンを設け、そのボタンが操作されたとき、移動を表す操作信号が出力されるようにすることもできる。
【００３５】
［入力装置の電気的構成］
【００３６】
図６は、入力装置３１の電気的構成を表している。
【００３７】
ＤＣ／ＤＣコンバータ８１は、電池５６からの電圧を所定の電圧に変換して、電源ライン８２を介して出力する。この電力はスイッチ８３，８４を介して角速度センサー５８と加速度センサー５９に供給されている。また電力はＭＰＵ５２を構成するＭＰＵ５２Ａ，５２Ｂと、通信部８５にも供給されている。
【００３８】
ＭＰＵ５２を構成する２つの独立したＭＰＵのうちの一方のＭＰＵ５２Ｂは、ボタン３３，３４や、ジョグダイヤル３５からの信号、並びに角速度センサー５８、加速度センサー５９の検出信号、スイッチ８３，８４の情報などを加工し、その加工信号を通信ライン８７を介してＭＰＵ５２Ａに出力する。
【００３９】
ＭＰＵ５２を構成する２つの独立したＭＰＵのうちの他方のＭＰＵ５２Ａは、入力装置３１全体の動作の制御を行う他、テレビジョン受像機１０との間の通信の制御を行う。通信部８５はＭＰＵ５２Ａにより制御され、アンテナ８６を介してテレビジョン受像機１０と電波で通信する。ＭＰＵ５２ＡとＭＰＵ５２Ｂは通信ライン８７により接続されている。
【００４０】
このようにＭＰＵ５２を２個に分けることで、迅速な処理が可能になる。また、ユーザーからの要望により、無線通信方式として、ブルートゥース、Ｚｉｇｂｅｅ、２．４ＧＨｚ帯独自規格などの異なる方式が採用されたとしても、ポインタの制御用のＭＰＵは共通にすることができるので、開発期間を短くすることができ、全体としてコスト的に有利となる。
【００４１】
［入力装置のＭＰＵの機能的構成］
【００４２】
図７と図８は、内蔵するメモリに記憶されているプログラムに従って動作するＭＰＵ５２ＢとＭＰＵ５２Ａの機能的構成を表している。
【００４３】
ＭＰＵ５２Ｂは、図７に示されるように、フラグ検出部１０１、検出値取り込み部１０２、対応値演算部１０３、および対応値送信部１０４を有している。
【００４４】
フラグ検出部１０１は、図８を参照して後述するＭＰＵ５２Ａのフラグ設定部１２３により設定されるフラグを検出する。検出値取り込み部１０２は、角速度センサー５８と加速度センサー５９からの検出値を取り込む。対応値演算部１０３は、検出値に対応する対応値を演算する。送信部１０４は、対応値をＭＰＵ５２Ａに送信する。
【００４５】
ＭＰＵ５２Ａは、図８に示されるように、対応値受信部１２１、対応値記憶部１２２、フラグ設定部１２３、および対応値送信部１２４を有している。
【００４６】
対応値受信部１２１は、ＭＰＵ５２Ｂから通信ライン８７を介して送信されてくる対応値を受信する。対応値記憶部１２２は、対応値受信部２２１により受信された対応値を記憶する。フラグ設定部１２３は、対応値をテレビジョン受像機１０に電波で送信中であることを表すフラグを管理する。対応値送信部１２４は、対応値の電波によるテレビジョン受像機１０への送信を管理する。
【００４７】
［入力装置の動作］
【００４８】
次に図９と図１０を参照して、入力装置３１が操作された場合に、その操作信号がテレビジョン受像機１０に送信される処理について説明する。
【００４９】
テレビジョン受像機１０の出力部１６に表示されているポインタ２２を所定の方向に移動させるために、ユーザーが本体３２を手で保持して、２段スイッチのボタン３３の１段目を操作するか、押圧したままの状態にして、入力装置３１の全体を任意の所定の方向に操作した場合、すなわち、３次元の自由空間において、入力装置３１の全体が任意の方向に動かされた場合、ＭＰＵ５２Ｂは図９のフローチャートに示されるデータ取り込み処理を実行する。
【００５０】
すなわち、ステップＳ１においてＭＰＵ５２Ｂのフラグ検出部１０１は、フラグを検出する。図１０を参照して後述するように、ＭＰＵ５２Ａは通信部８５からアンテナ８６を介して無線で操作信号をテレビジョン受像機１０に送信している期間中、フラグをセットする。このフラグが検出される。
【００５１】
ステップＳ２において検出値取り込み部１０２は、フラグがセットされているかを判定する。ステップＳ１で検出されたフラグがセットされていると判定された場合、処理はステップＳ１に戻り、それ以降の処理が繰り返される。すなわち、この場合、ＭＰＵ５２Ａが操作信号を電波でテレビジョン受像機１０に送信しているので、後述するステップＳ３乃至ステップＳ５の処理は実行されない。つまり、センサーからの検出値の取り込みは禁止される。
【００５２】
ステップＳ１で検出されたフラグがセットされていないと判定された場合、ＭＰＵ５２Ａは操作信号を電波でテレビジョン受像機１０に送信していない。そこでステップＳ３において検出値取り込み部１０２は、検出部としての角速度センサー５８と加速度センサー５９が検出する検出値を取り込む。すなわち、画像表示部の画面としてのポインタ２２の動きに対応する対応値を生成するための検出値が取り込まれる。具体的には、角速度センサー５８の検出値と加速度センサー５９の検出値が、ＭＰＵ５２Ｂに内蔵されるＡ／Ｄ変換部によりそれぞれＡ／Ｄ変換され、取り込まれる。
【００５３】
ステップＳ４において対応値演算部１０３は、対応値を演算する。その詳細は図１２を参照して後述するが、これによりステップＳ３で取り込まれた検出値に対応する対応値が演算される。
【００５４】
ステップＳ５において対応値送信部１０４は、対応値を送信する。すなわち、ステップＳ４で演算された対応値が、通信ライン８７を介してＭＰＵ５２Ａに送信される。
【００５５】
角度変化により生じるコリオリ力は微弱なので、角速度センサー５８はコリオリ力の検知信号を数百倍乃至数千倍に増幅して出力するための増幅器のＩＣを内蔵している。試験の結果、角速度センサーは電波ノイズの影響を受けやすいのもが多かった。その結果、テレビジョン受像機１０に向けて送信されている電波が角速度センサー５８により受信されると、角速度センサー５８の出力のレベルが、限度にまで達することがあった。このように操作信号の電波が受信された状態では、コリオリ力、すなわち角速度を正確に検出することが困難になる。
【００５６】
そこでこの実施の形態の場合、上述したように、電波の発生期間においては、角速度センサー５８の検出値の取り込みは禁止され、電波が発生されていない期間においてのみ、角速度センサー５８の検出値の取り込みが行われる。従って、電波によるノイズの影響を受けずに、角速度の正確な検出が可能となる。
【００５７】
加速度センサー５９が電波による影響をそれ程受けない場合、加速度センサー５９の検出値は、電波の送信中においても取り込むようにしてもよい。しかし、角速度センサー５８との検出タイミングを一致させるため、本実施の形態においては加速度センサー５９の検出値の取り込みも、電波の送信中は禁止させる。
【００５８】
このようなＭＰＵ５２Ｂの処理に対応して、ＭＰＵ５２Ａは、図１０のフローチャートに示されるような処理を実行する。
【００５９】
ステップＳ３１において、ＭＰＵ５２Ａの対応値受信部１２１は、ＭＰＵ５２Ｂから通信ライン８７を介して送信されてきた対応値を受信する。ステップＳ３２において対応値記憶部１２２は、ステップＳ３１で受信された対応値を記憶する。ステップＳ３３においてフラグ設定部１２３は、フラグをセットする。フラグがセットされた後、対応値送信部１２４はステップＳ３４において、対応値を送信する。すなわち、通信部８５は、対応値記憶部１２２に一旦記憶された対応値を変調し、アンテナ８６を介して、電波でテレビジョン受像機１０に向けて送信する。
【００６０】
テレビジョン受像機１０においては、この電波がアンテナ１１を介して受信部１２により受信され、復調されて、ＭＰＵ１３に供給される。ＭＰＵ１３は受信した対応値に基づいて、ビデオＲＡＭ１５に所定の画像データを描画し、出力部１６において、ポインタ２２を、入力装置３１の操作に対応する位置に移動、表示させる。
【００６１】
この実施の形態の場合、上述したように、入力装置３１の操作速度（Ｖｘ，Ｖｙ）が対応値とされる。テレビジョン受像機１０においては、次式に従ってポインタ２２の座標値が生成される。
Ｘ（ｔ）＝Ｘ（ｔ−１）＋Ｖｘ
Ｙ（ｔ）＝Ｙ（ｔ−１）＋Ｖｙ （１）
【００６２】
すなわち、前回の座標（Ｘ（ｔ−１），Ｙ（ｔ−１））に、画像表示部の画面上に表示される画像であるポインタ２２の動きに対応する対応値としての速度（Ｖｘ，Ｖｙ）を加算することで、新たな座標値が演算される。生成された座標値にポインタ２２が表示されるように制御される。
【００６３】
対応値の送信が完了したとき、ステップＳ３５において、フラグ設定部１２３は、ステップＳ３３でセットしたフラグをリセットする。このように、フラグは電波が送信されている期間にはセットされ、電波が送信されていない期間にはリセットされる。
【００６４】
以上のような処理を繰り返すことで、対応値は断続的にテレビジョン受像機１０に電波で送信される。ここでは、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）やＺｉｇｂｅｅ（登録商標）などの規格に基づくパケット通信を利用することができる。
【００６５】
このように、この実施の形態においては、ＭＰＵ５２Ｂは、ＭＰＵ５２Ａが対応値を電波で送信している期間をフラグに基づき検出し、その期間においては、検出値を取り込まないように、検出値の取り込みタイミングを管理する。従って、対応値の電波による送信中に検出値が取り込まれることがないので、センサーが電波によるノイズを、入力装置３１の操作と誤検出することが防止される。この効果は、入力装置３１を小型化し、センサーとアンテナの距離が短くなった場合に特に顕著となる。
【００６６】
なお、以上においては、対応値が電波で送信されている期間、フラグがセットされるようにしたが、さらに入力装置３１の各種のボタンが操作されている期間においても、フラグがセットされるようにしてもよい。そのようにすれば、電波によるノイズを、入力装置３１の操作と誤検出することが、さらに確実に防止される。
【００６７】
以上のように、図９と図１０の実施の形態の場合、ＭＰＵ５２ＡとＭＰＵ５２Ｂは非同期で動作することができる。従って、設計の自由度が高くなる。
【００６８】
［対応値演算処理］
【００６９】
次に、図９のステップＳ４において実行される対応値演算処理の詳細について説明する。この処理を実行するため、対応値演算部１０３は、図１１に示されるような機能的構成を有している。
【００７０】
対応値演算部１０３は、変化率演算部１６１、判定部１６２、半径演算部１６３、低域成分抽出部１６４、半径記憶部１６５、半径読み出し部１６６、および速度演算部１６７を有している。
【００７１】
変化率演算部１６１は、加速度の変化率や角加速度の変化率を演算する。判定部１６２は、各種の判定処理を実行する。半径演算部１６３は、入力装置３１が操作されたときの回転半径を演算する。低域成分抽出部１６４は、データの低域成分を抽出する。半径記憶部１６５は、演算された回転半径を記憶する。半径読み出し部１６６は、記憶された回転半径を読み出す。速度演算部１６７は、速度を演算する。
【００７２】
次に、図１２を参照して、対応値演算処理の詳細について説明する。
【００７３】
最初に、速度演算の原理について説明する。
【００７４】
入力装置３１の速度は角速度に回転半径を乗算することで求められる。すなわち、ユーザーが入力装置３１を操作した場合の入力装置３１の運動は、ユーザーの肩、肘、または手首などを中心とした回転運動を合成したものとなる。そしてその回転半径は合成された回転運動の時間毎に変化する回転中心から入力装置３１までの距離となる。
【００７５】
入力装置３１の速度を（Ｖｘ，Ｖｙ）、角速度を（ωｘ，ωｙ）とすると、回転半径（Ｒｘ，Ｒｙ）は次式で表される。
（Ｒｘ，Ｒｙ）＝（Ｖｘ，Ｖｙ）／（ωｘ，ωｙ）・・・（２）
【００７６】
式（２）の右辺の（Ｖｘ，Ｖｙ），（ωｘ，ωｙ）は、速度のディメンジョンである。この式（２）の右辺に表されている速度と角速度とがそれぞれ微分され、加速度、あるいは加速度の時間変化率のディメンジョンとされても相関関係は失われない。同様に、速度と角速度とがそれぞれ積分され、変位のディメンジョンとされても相関関係は失われない。
【００７７】
従って、式（２）の右辺に表されている速度および角速度をそれぞれ変位、加速度、加速度の時間変化率のディメンジョンとして、以下の式（３）乃至式（５）が得られる。
（Ｒｘ，Ｒｙ）＝（ｘ，ｙ）／（ψ，θ）・・・（３）
（Ｒｘ，Ｒｙ）＝（ａｘ，ａｙ）／（Δωｘ，Δωｙ）・・・（４）
（Ｒｘ，Ｒｙ）＝（Δａｘ，Δａｙ）／（Δ（Δωｘ），Δ（Δωｙ））
・・・（５）
【００７８】
上記式のうち、例えば式（５）に注目すると、加速度（ａｘ，ａｙ）の変化率（Δａｘ，Δａｙ）と、角加速度（Δωｘ，Δωｙ）の変化率（Δ（Δωｘ），Δ（Δωｙ））が既知であれば、回転半径（Ｒｘ，Ｒｙ）を求められることが分かる。この実施の形態においては、式（５）に基づいて半径（Ｒｘ，Ｒｙ）が求められる。
【００７９】
図１２のステップＳ５１において、微分フィルタとしての機能を有する変化率演算部１６１は、図９のステップＳ３で、加速度センサー５９から取り込まれた検出値としての加速度（ａｘ，ａｙ）を微分して、加速度の変化率（Δａｘ，Δａｙ）を演算する。またステップＳ５２において変化率演算部１６１は、図９のステップＳ３で、角速度センサー５８から取り込まれた検出値としての角速度（ωｘ，ωｙ）を２階微分して、角加速度（Δωｘ，Δωｙ）の変化率（Δ（Δωｘ），Δ（Δωｙ））を演算する。
【００８０】
ステップＳ５１で加速度（ａｘ，ａｙ）の変化率（Δａｘ，Δａｙ）を算出する理由は、後述するステップＳ５４で回転半径を求めるための他、加速度センサー５９に対する重力加速度の影響を軽減するためである。
【００８１】
すなわち、加速度センサー５９が検出する加速度は、ユーザーが入力装置３１を操作することで発生する慣性力による加速度と、重力による加速度を合成した加速度である。ただし、重力による加速度の変化率は、慣性力による加速度の変化率の約１／１０程度の大きさであり、また重力による加速度と慣性力による加速度は、それらの周波数成分が異なっている。
【００８２】
慣性力による加速度の周波数に比べて、重力による加速度の周波数の方が低い。微分演算は、ハイパスフィルタ特性を有するので、そのカットオフ周波数を、重力による加速度の周波数と慣性力による加速度の周波数の間の周波数に設定しておくことで、慣性力による加速度は通過させ、重力による加速度を減衰させることができる。従って、ステップＳ５１の処理により得られる加速度（ａｘ，ａｙ）の変化率（Δａｘ，Δａｙ）は、重力による加速度の変化率の成分が減衰された、ほとんど慣性力による加速度の変化率となる。
【００８３】
その結果、後述するステップＳ５４で回転半径Ｒｙが算出される際に、入力装置３１の姿勢変化による傾き成分の加速度が反映され難くなる。従って、その回転半径Ｒｙに基づいて算出される速度も、入力装置３１の姿勢変化による傾き成分の加速度の影響を受け難くなる。これにより、入力装置３１の姿勢変化による重力の影響が軽減される。
【００８４】
なお、カットオフ周波数は、入力装置３１の重力による加速度の周波数、および入力装置３１の慣性力の加速度の周波数を考慮して、適宜設定される。また、このカットオフ周波数は、加速度センサー５９の温度ドリフトによる低周波成分やＤＣオフセット値を考慮して設定するようにしてもよい。つまり、重力加速度の成分を含む低周波成分は、重力加速度の成分のほか、例えば温度ドリフトによる低周波成分やＤＣオフセット成分を含む場合もある。
【００８５】
次にＸ軸方向の速度Ｖｘを求める処理が行われる。すなわち、ステップＳ５３において判定部１６２は、ステップＳ５２で演算された、Ｙ軸回りの角加速度変化率の絶対値｜Δ(Δωｙ)｜が、閾値Ｔｈ１を超えるかを判定する。
【００８６】
このように閾値判定が行われるのは、角加速度変化率（Δ(Δωｘ)），Δ(Δωｙ)）は、角速度（ωｘ，ωｙ）の２階微分演算により算出されるからである。つまり、角速度（ωｘ，ωｙ）にノイズが生じていると、高周波数のノイズが、２階の微分演算により拡大してしまい、高周波数のノイズが拡大された状態で、角加速度変化率が算出される。その結果、角加速度変化率に基づいて算出される回転半径（Ｒｘ，Ｒｙ）、およびこの回転半径に基づいて算出される速度（Ｖｘ，Ｖｙ）がノイズに影響され、正確な回転半径、および速度を算出することが困難になる。特に、角加速度変化率の絶対値（｜Δ(Δωｘ)｜，｜Δ(Δωｙ)｜）が小さいほど、回転半径および速度へのノイズの影響が相対的に増大する。
【００８７】
そこで、角加速度変化率の絶対値｜Δ(Δωｙ)｜が閾値Ｔｈ１より大きい場合、つまり、ノイズの影響が小さい場合、ステップＳ５４において半径演算部１６３は、ステップＳ５２で演算された角加速度変化率Δ(Δωｙ)を用いて、回転半径Ｒｙを次式に従って演算する。
Ｒｙ＝Δａｘ／Δ（Δωｙ） （６）
【００８８】
ステップＳ５５において低域成分抽出部１６４は、回転半径の信号Ｒｙの低域成分を抽出する。これにより、高い周波数のノイズによる影響をさらに軽減することができる。この低域成分の抽出するローパスフィルタとしての処理は、信号の遅延を発生させるが、回転半径は急激に変化することがないため、その影響は比較的少ない。
【００８９】
このローパスフィルタとしてのカットオフ周波数は、上記したようにステップＳ５２で行われる演算により、高い周波数のノイズが発生する可能性があるため、そのノイズが減衰あるいは除去されるような周波数に適宜設定される。また、このローパスフィルタ、回転半径の信号が通過する際の応答遅れが最小となるように設計される。
【００９０】
ステップＳ５６において半径記憶部１６５は、ステップＳ５４で演算され、ステップＳ５５で低域成分が抽出された回転半径Ｒｙを記憶する。
【００９１】
一方、ステップＳ５３において、角加速度変化率の絶対値｜Δ(Δωｙ)｜が閾値Ｔｈ１以下であると判定された場合、つまり、ノイズの影響が大きい場合、ステップＳ５４乃至ステップＳ５６の処理は実行されない。その代わりに、ステップＳ５７において半径読み出し部１６６は、ステップＳ５６で前回記憶された回転半径Ｒｙを読み出す。
【００９２】
ステップＳ５６またはステップＳ５７の処理の後、ステップＳ５８において速度演算部１６７は、次式に従って操作信号としての速度Ｖｘを演算する。
Ｖｘ＝Ｒｙ・ωｙ （７）
【００９３】
この速度演算には、角加速度変化率の絶対値｜Δ(Δωｙ)｜が閾値Ｔｈ１より大きい場合、すなわち、ノイズの影響が小さい場合、その絶対値が閾値Ｔｈ１より大きい角加速度変化率｜Δ(Δωｙ)｜を用いてステップＳ５３で演算された回転半径Ｒｙが用いられる。しかし、角加速度変化率の絶対値｜Δ(Δωｙ)｜が閾値Ｔｈ１以下である場合、すなわち、ノイズの影響が大きい場合、上記式の速度演算には、前回記憶された回転半径Ｒｙが用いられる。
【００９４】
同様の処理が、Ｙ軸方向の速度Ｖｙを求める場合にも実行される。
【００９５】
すなわち、ステップＳ５９において判定部１６２は、ステップＳ５２で演算された、Ｘ軸回りの角加速度変化率の絶対値｜Δ(Δωｘ)｜が、閾値Ｔｈ１を超えるかを判定する。
【００９６】
角加速度変化率の絶対値｜Δ(Δωｘ)｜が閾値Ｔｈ１より大きい場合、つまり、ノイズの影響が小さい場合、ステップＳ６０において半径演算部１６３は、ステップＳ５２で演算された角加速度変化率Δ(Δωｘ)を用いて、回転半径Ｒｘを次式に従って演算する。
Ｒｘ＝Δａｙ／Δ（Δωｘ） （８）
【００９７】
ステップＳ６１において低域成分抽出部１６４は、回転半径の信号Ｒｘの低域成分を抽出する。これにより、高い周波数のノイズによる影響をさらに軽減することができる。
【００９８】
このローパスフィルタとしてのカットオフ周波数は、上記したようにステップＳ５２で行われる演算により、高い周波数のノイズが発生する可能性があるため、そのノイズが減衰あるいは除去されるような周波数に適宜設定される。また、このローパスフィルタ、回転半径の信号が通過する際の応答遅れが最小となるように設計される。
【００９９】
ステップＳ６２において半径記憶部１６５は、ステップＳ６０で演算され、ステップＳ６１で低域成分が抽出された回転半径Ｒｘを記憶する。
【０１００】
ステップＳ５９において、角加速度変化率の絶対値｜Δ(Δωｘ)｜が閾値Ｔｈ１以下であると判定された場合、つまり、ノイズの影響が大きい場合、ステップＳ６０乃至ステップＳ６２の処理は実行されない。その代わりに、ステップＳ６３において半径読み出し部１６６は、ステップＳ６２で前回記憶された回転半径Ｒｘを読み出す。
【０１０１】
ステップＳ６２またはステップＳ６３の処理の後、ステップＳ６４において速度演算部１６７は、次式に従って操作信号としての速度Ｖｘを演算する。
Ｖｙ＝Ｒｘ・ωｘ （９）
【０１０２】
この速度演算には、角加速度変化率の絶対値｜Δ(Δωｘ)｜が閾値Ｔｈ１より大きい場合、すなわち、ノイズの影響が小さい場合、絶対値が閾値Ｔｈ１より大きい角加速度変化率｜Δ(Δωｘ)｜を用いてステップＳ５９で演算された回転半径Ｒｘが用いられる。しかし、角加速度変化率の絶対値｜Δ(Δωｘ)｜が閾値Ｔｈ１以下である場合、すなわち、ノイズの影響が大きい場合、上記式の速度演算には、前回記憶された回転半径Ｒｘが用いられる。
【０１０３】
以上のようにして求められた速度（Ｖｘ，Ｖｙ）が、上述したように対応値としてＭＰＵ５２Ａに送信される。
【０１０４】
なお、本実施の形態では、ヨー方向およびピッチ方向の両方向について閾値を同じ値Ｔｈ１としたが、両方向で異なる閾値が用いられてもよい。また、ステップＳ５３乃至ステップＳ５８の処理と、ステップＳ５９乃至ステップＳ６４の処理は、平行して実行させることができる。
【０１０５】
＜２．第２の実施の形態＞
［入力装置のＭＰＵの機能的構成］
【０１０６】
ＭＰＵ５２ＢとＭＰＵ５２Ａを同期して動作させることもできる。この場合、ＭＰＵ５２ＢとＭＰＵ５２Ａは、それぞれ図１３と図１４に示されるような機能的構成を有する。
【０１０７】
ＭＰＵ５２Ｂは、図１３に示されるように、取り込み指示受信部２０１、検出値取り込み部２０２、対応値演算部２０３、および対応値送信部２０４を有する。
【０１０８】
取り込み指示受信部２０１は、ＭＰＵ５２Ａからの取り込み指示を受信する。検出値取り込み部２０２は、角速度センサー５８と加速度センサー５９からの検出値を取り込む。対応値演算部２０３は、検出値に対応する対応値を演算する。対応値送信部２０４は、対応値をＭＰＵ５２Ａに送信する。
【０１０９】
ＭＰＵ５２Ａは、図１４に示されるように、対応値取り込み指示部２４１、対応値受信部２４２、対応値記憶部２４３、および対応値送信部２４４を有する。
【０１１０】
検出値取り込み指示部２４１は、ＭＰＵ５２Ｂに対して検出値の取り込みを指示する。対応値受信部２４２は、ＭＰＵ５２Ｂからの対応値を受信する。対応値記憶部２４３は、対応値を記憶する。対応値送信部２４４は、テレビジョン受像機１０に対して対応値を送信する。
【０１１１】
［入力装置の動作］
【０１１２】
次に、図１５のフローチャートを参照して、入力装置３１が操作された場合に、その操作に基づく対応値がテレビジョン受像機１０に送信される処理について説明する。図１５においてステップＳ８１乃至ステップＳ８４の処理はＭＰＵ５２Ａにより実行され、ステップＳ１０１乃至ステップＳ１０４の処理はＭＰＵ５２Ｂにより実行される。
【０１１３】
テレビジョン受像機１０の出力部１６に表示されているポインタ２２を所定の方向に移動させるために、ユーザーが本体３２を手で保持して、ボタン３３を２段操作するか、押圧したままの状態にして、入力装置３１の全体を任意の所定の方向に操作した場合、すなわち、３次元の自由空間において、入力装置３１の全体が任意の方向に動かされた場合、ＭＰＵ５２Ａは図１５のフローチャートに示される通信処理を実行する。
【０１１４】
ステップＳ８１においてＭＰＵ５２Ａの検出値取り込み指示部２４１は、検出値の取り込みを指示する。この指示は、通信ライン８７を介してＭＰＵ５２Ｂに送信される。
【０１１５】
ステップＳ１０１にいて、ＭＰＵ５２Ｂの取り込み指示受信部２０１は、ＭＰＵ５２Ａからの取り込み指示を受信する。ステップＳ１０２において、検出値取り込み部２０２は検出値を取り込む。すなわち、角速度センサー５８と加速度センサー５９の検出値が取り込まれる。ステップＳ１０３において対応値演算部２０３は、対応値演算処理を実行し、検出値に対応する対応値を演算する。この処理の詳細は図１２を参照して説明した通りである。
【０１１６】
ステップＳ１０４において対応値送信部２０４は、対応値を送信する。すなわち、ステップＳ１０３で演算された対応値が、通信ライン８７を介してＭＰＵ５２Ａに送信される。
【０１１７】
ステップＳ８２において、ＭＰＵ５２Ａの対応値受信部２４２は、対応値を受信する。すなわち、ＭＰＵ５２Ｂから送信されてきた対応値が受信される。ステップＳ８３において対応値記憶部２４３は、受信された対応値を記憶する。ステップＳ８４においてＭＰＵ５２Ａの対応値送信部２４４は、対応値を送信する。すなわち、ステップＳ８２で受信され、ステップＳ８３で一旦記憶された対応値が、通信部８５により変調され、アンテナ８６を介して、電波でテレビジョン受像機１０に送信される。
【０１１８】
テレビジョン受像機１０においては、この電波がアンテナ１１を介して受信部１２により受信され、復調されて、ＭＰＵ１３に供給される。ＭＰＵ１３は受信した操作信号に対応して、ビデオＲＡＭ１５に所定の画像データを描画し、出力部１６において、ポインタ２２を、入力装置３１の操作に対応する位置に移動、表示させる。
【０１１９】
テレビジョン受像機１０においては、図１０を参照して説明した場合と同様に、対応値としての速度に基づいて、式（１）に従って、ポインタ２２の新たな座標が演算される。そして、その新たな位置にポインタ２２が移動表示される。
【０１２０】
このように、この実施の形態においては、ＭＰＵ５２Ａが対応値を電波で送信している期間は、検出値が取り込まれないように、ＭＰＵ５２Ｂの検出値の取り込みタイミングを管理する。従って、電波の送信中に検出値が取り込まれることがなく、センサーが電波によるノイズを、入力装置３１の操作と誤検出することが防止される。この場合においても、その効果は、入力装置３１を小型化し、センサーとアンテナの距離が短くなった場合に特に顕著となる。
【０１２１】
［変形例］
【０１２２】
以上においては、入力装置３１により操作される電子機器を、テレビジョン受像機１０としたが、パーソナルコンピュータ、携帯電話機、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）その他の電子機器を制御する場合にも本発明は適用することができる。入力装置３１は、これらの電子機器に着脱可能とされ、装着された場合、電子機器と一体化して使用されるようにすることもできる。
【０１２３】
また、本発明は３次元空間マウスに限らず、静電容量方式のタッチパッドのように電波の影響を受けやすいデバイスを用いて、画面上のポインタを移動させるための情報を、電波で電子機器に送信する入力装置に適用しても有効である。
【０１２４】
加速度センサー５９により入力装置３１の傾きを検出し、その傾きから対応値を演算することもできる。またセンサーとして、慣性センサーではない地磁気センサーを用いることも可能である。
【０１２５】
上述した一連の処理は、ハードウエアにより実行させることもできるし、ソフトウエアにより実行させることもできる。一連の処理をソフトウエアにより実行させる場合には、そのソフトウエアを構成するプログラムが、専用のハードウエアに組み込まれているコンピュータ、または、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどに、プログラム記録媒体からインストールされる。
【０１２６】
なお、本明細書において、プログラムを記述するステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。
【０１２７】
また、本明細書において、システムとは、複数の装置により構成される装置全体を表すものである。
【０１２８】
なお、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【０１２９】
１ 入力システム， １０ テレビジョン受像機， １１ アンテナ， １２ 受信部， １３ ＭＰＵ， １５ ビデオＲＡＭ， １６ 出力部， ２１ アイコン， ２２ ポインタ， ５２ ＭＰＵ， ５８ 角速度センサー， ５９ 加速度センサー， １０１ フラグ検出部， １０２ 検出値取り込み部， １０３ 対応値演算部， １０４ 対応値送信部， １２１ 対応値受信部， １２２ 対応値記憶部， １２３ フラグ設定部， １２４ 対応値送信部， ２０１ 取り込み指示受信部， ２０２ 検出値取り込み部， ２０３ 対応値演算部， ２０４ 対応値送信部２０４， ２４１ 検出値取り込み指示部， ２４２ 対応値受信部， ２４３ 対応値記憶部， ２４４ 対応値送信部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子機器の画像表示部の画面上に表示される画像の動きに対応する対応値を生成するためにユーザーにより操作される操作部と、
前記操作部の操作により、前記画像の動きに対応する対応値を生成するための検出値を検出する検出部と、
前記検出部で検出された前記検出値から、前記対応値を演算する演算部と、
前記演算部が演算した前記対応値を前記電子機器に電波で送信する送信部と、
前記検出部が検出した前記検出値を、前記対応値が電波で前記電子機器に送信されていない期間に、前記検出部から取り込む取り込み部と
を備える入力装置。
【請求項２】
前記検出部は、慣性センサーである
請求項１に記載の入力装置。
【請求項３】
前記慣性センサーは、角速度センサーである
請求項２に記載の入力装置。
【請求項４】
前記電波の送信中であることを表すフラグを設定する設定部をさらに備え、
前記取り込み部は、前記フラグが設定されていないとき、前記検出部からの取り込みを行う
請求項２に記載の入力装置。
【請求項５】
前記検出部からの取り込みを指示する指示部をさらに備え、
前記取り込み部は、前記指示がなされたとき、前記検出部からの取り込みを行う
請求項２に記載の入力装置。
【請求項６】
前記操作部は、前記入力装置全体である
請求項２に記載の入力装置。
【請求項７】
前記入力装置全体は、3次元空間で操作される
請求項６に記載の入力装置。
【請求項８】
前記入力装置は前記電子機器に着脱可能とされ、前記電子機器に装着された場合、前記電子機器と一体化して使用される
請求項６に記載の入力装置。
【請求項９】
前記入力装置は前記ユーザーにより操作されるボタンをさらに有し、
前記取り込み部は、さらに前記ボタンが操作されたときの操作信号が電波で前記電子機器に送信されていない期間に、前記検出部が検出した前記検出値を前記検出部から取り込む
請求項６に記載の入力装置。
【請求項１０】
操作部と、
検出部と、
取り込み部と、
演算部と、
送信部と、
を備え、
前記操作部は、電子機器の画像表示部の画面上に表示される画像の動きに対応する対応値を生成するためにユーザーにより操作され、
前記検出部は、前記操作部の操作により、前記画像の動きに対応する対応値を生成するための検出値を検出し、
前記取り込み部は、前記検出部が検出した前記検出値を、前記対応値が電波で前記電子機器に送信されていない期間に、前記検出部から取り込み、
前記演算部は、前記検出部で検出された前記検出値から、前記対応値を演算し、
前記送信部は、前記演算部が演算した前記対応値を前記電子機器に電波で送信する
入力方法。
【請求項１１】
入力装置のコンピュータに、
電子機器の画像表示部の画面上に表示される画像の動きに対応する対応値を生成するためのユーザーによる操作部の操作により、前記画像の動きに対応する対応値を生成するための検出値を検出する手順と、
検出された前記検出値を、前記対応値が電波で前記電子機器に送信されていない期間に取り込む手順と、
検出された前記検出値から、前記対応値を演算する手順と、
演算された前記対応値を前記電子機器に電波で送信する手順と
を実行させるためのプログラム。
【請求項１】
電子機器の画像表示部の画面上に表示される画像の動きに対応する対応値を生成するためにユーザーにより操作される操作部と、
前記操作部の操作により、前記画像の動きに対応する対応値を生成するための検出値を検出する検出部と、
前記検出部で検出された前記検出値から、前記対応値を演算する演算部と、
前記演算部が演算した前記対応値を前記電子機器に電波で送信する送信部と、
前記検出部が検出した前記検出値を、前記対応値が電波で前記電子機器に送信されていない期間に、前記検出部から取り込む取り込み部と
を備える入力装置。
【請求項２】
前記検出部は、慣性センサーである
請求項１に記載の入力装置。
【請求項３】
前記慣性センサーは、角速度センサーである
請求項２に記載の入力装置。
【請求項４】
前記電波の送信中であることを表すフラグを設定する設定部をさらに備え、
前記取り込み部は、前記フラグが設定されていないとき、前記検出部からの取り込みを行う
請求項２に記載の入力装置。
【請求項５】
前記検出部からの取り込みを指示する指示部をさらに備え、
前記取り込み部は、前記指示がなされたとき、前記検出部からの取り込みを行う
請求項２に記載の入力装置。
【請求項６】
前記操作部は、前記入力装置全体である
請求項２に記載の入力装置。
【請求項７】
前記入力装置全体は、3次元空間で操作される
請求項６に記載の入力装置。
【請求項８】
前記入力装置は前記電子機器に着脱可能とされ、前記電子機器に装着された場合、前記電子機器と一体化して使用される
請求項６に記載の入力装置。
【請求項９】
前記入力装置は前記ユーザーにより操作されるボタンをさらに有し、
前記取り込み部は、さらに前記ボタンが操作されたときの操作信号が電波で前記電子機器に送信されていない期間に、前記検出部が検出した前記検出値を前記検出部から取り込む
請求項６に記載の入力装置。
【請求項１０】
操作部と、
検出部と、
取り込み部と、
演算部と、
送信部と、
を備え、
前記操作部は、電子機器の画像表示部の画面上に表示される画像の動きに対応する対応値を生成するためにユーザーにより操作され、
前記検出部は、前記操作部の操作により、前記画像の動きに対応する対応値を生成するための検出値を検出し、
前記取り込み部は、前記検出部が検出した前記検出値を、前記対応値が電波で前記電子機器に送信されていない期間に、前記検出部から取り込み、
前記演算部は、前記検出部で検出された前記検出値から、前記対応値を演算し、
前記送信部は、前記演算部が演算した前記対応値を前記電子機器に電波で送信する
入力方法。
【請求項１１】
入力装置のコンピュータに、
電子機器の画像表示部の画面上に表示される画像の動きに対応する対応値を生成するためのユーザーによる操作部の操作により、前記画像の動きに対応する対応値を生成するための検出値を検出する手順と、
検出された前記検出値を、前記対応値が電波で前記電子機器に送信されていない期間に取り込む手順と、
検出された前記検出値から、前記対応値を演算する手順と、
演算された前記対応値を前記電子機器に電波で送信する手順と
を実行させるためのプログラム。
【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】
【公開番号】特開２０１０−１６０５５１（Ｐ２０１０−１６０５５１Ａ）
【公開日】平成２２年７月２２日（２０１０．７．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−７８６（Ｐ２００９−７８６）
【出願日】平成２１年１月６日（２００９．１．６）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月２２日（２０１０．７．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月６日（２００９．１．６）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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