输入装置、控制装置、控制系统、控制方法和手持装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种能够解决关于重力的问题并减少计算量的输入装置、控制装置、控制系统及控制方法，当输入装置从其初始位置开始倾斜时，重力会影响输入装置的加速度传感器。输入装置（１）的ＭＰＵ（１９）通过对应于所计算的滚转角的旋转坐标变换来校正角速度值（ω↓［ψ］，ω↓［θ］），从而获得作为校正值的校正角速度值（第二和第一校正角速度值（ω↓［ψ］′，ω↓［θ］′））（步骤１０３）。因此，即使用户在输入装置相对于绕Ｚ轴的重力方向的轴（下文中称为垂直轴）倾斜的状态下移动输入装置，仍能去除由倾斜产生的Ｘ′和Ｙ′轴方向上的重力加速度分量的影响。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于操作画面上的指针的三维操作输入装置、用于根据操作信息来控制指针的控制装置、包括这些装置的控制系统、控制方法和手持装置。
技术介绍
指向装置(尤其是鼠标和触垫)被用作广泛用在PC(个人计算机)中的GUI(图形用户界面)的控制器。并不仅仅作为相关技术中的PC的HI(人机界面)，GUI现在正开始被用作起居室等中所用的AV设备和游戏设备(例如，具有电视机作为图像介质)的界面。提出了用户能够进行3维操作的各种指向装置作为用于这种类型的GUI的控制器(例如，参见专利文献1和2)。 专利文献1披露了包括两个轴的角速度陀螺仪(即，两个角速度传感器)的输入装置。每个角速度传感器都为振动型角速度传感器。例如，每当相对于以谐振频率压电振动的振动体施加角速度时，就在与振动体的振动方向正交的方向上产生科里奥利力。科里奥利力与角速度成比例，因此，科里奥利力的检测导致角速度的检测。专利文献1的输入装置通过角速度传感器来检测绕两个正交轴的角速度，根据角速度来生成命令信号作为通过显示装置所显示的光标等的定位(positional)信息，并且将其传送至控制装置。 专利文献2披露了笔型输入装置，包括三个加速度传感器(三轴)和三个(三轴的)角速度传感器(陀螺仪)。笔型输入装置基于通过三个加速度传感器和三个角速度传感器获得的信号来执行各种操作，从而计算笔型输入装置的定位角。 通常，每个加速度传感器不仅检测用户操作输入装置时的加速度，而且还检测重力加速度。因为作用于输入装置的重力和当移动输入装置时所生成的输入装置的惯性力具有相同的物理量，所以输入装置不能在二者之间进行区分。例如，当用户在握住输入装置的同时使输入装置从初始位置倾斜时，对应于该倾斜的重力加速度的分力(component force)作用于对应于各个轴的加速度传感器，加速度传感器会不经意地检测到力。 然而，上面的专利文献2的笔型输入装置检测在三轴方向上的三轴角速度和加速度，即，检测总共6个自由度的量，因此，解决了关于惯性力与重力的问题。 专利文献1日本专利申请公开第2001-56743号公报(段和段，图3) 专利文献2日本专利第3748483号(段和段，图1) 专利文献3日本专利翻译公开第2007-509448号(段、段、段和段，图5)
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题 因为在专利文献2的笔型输入装置中使用了三个加速度传感器和三个角速度传感器，所以其结构复杂并且计算量变大，从而导致会出现延时的担心。结果，在用户的操作定时与GUI的操作定时之间出现时间偏移(temporal deviation)，从而使用户感觉不舒服。此外，计算量的增加导致功耗增大。对于内置电池型输入装置，例如，功耗问题是很重要的。 当使用高速CPU或MPU来消除上面的延时时，存在功耗和成本额外增加的问题。 此外，由于专利文献2的笔型输入装置包括6个传感器，所以需要包括6个A/D(模/数)端口的CPU或A/D转换器，从而导致电路结构复杂和成本进一步增加的问题。 此外，因为专利文献2的笔型输入装置需要在操作中对加速度的项进行积分，所以还存在累积积分误差的问题。为了解决这个问题，已提出在指定条件下复位积分值，但仍然存在无法保证将积分误差抑制在不影响实际使用的水平内所需的时间间隔获得复位条件的问题。 鉴于如上所述的情况，本专利技术的目的在于提供能够解决当输入装置从初始位置倾斜时作用于加速度传感器的重力的问题并减少计算量的输入装置、控制装置、控制系统、控制方法以及手持装置。 本专利技术的另一个目的在于提供能够当通过使用从主体位置倾斜的输入装置的加速度传感器来计算倾斜角时抑制包含在当用户移动输入装置时被加速度传感器检测到的检测值中的惯性加速度分量的影响的输入装置、控制装置、控制系统、控制方法和手持装置。 用于解决这些问题的装置 根据本专利技术的实施例，提供了一种输入装置，包括第一加速度传感器，检测在沿第一轴的方向上的第一加速度；第二加速度传感器，检测在沿与沿第一轴方向不同的第二轴的方向上的第二加速度；第一角速度传感器，检测绕第一轴的第一角速度；第二角速度传感器，检测绕第二轴的第二角速度；角度计算装置，用于基于第一加速度和第二加速度来计算绕相对于包括第一轴和第二轴的加速度检测面具有预定角度的第三轴的角度，该角度形成在第一加速度和第二加速度的组合加速度矢量与第二轴之间；以及信息输出装置，用于通过对应于所计算的角度的旋转坐标变换来校正第一角速度和第二角速度，并输出关于通过校正获得的第一校正角速度和第二校正角速度的信息。 在本专利技术中，基于第一和第二加速度来计算输入装置的角度，并且通过对应于该角度的旋转坐标变换来校正第一和第二角速度。换句话说，即使当用户移动输入装置同时输入装置相对于绕第三轴的垂直轴倾斜时，仍能够消除由倾斜产生的第一和第二轴方向上的重力加速度分量的影响。因此，控制了GUI的显示，使得GUI适当移动。 “计算”是指以下的两种情况通过运算来计算值；以及从被存储在作为对应表的存储器等中的各种将获得的值中读出值。 根据本专利技术的实施例，提供了一种根据从输入装置输出的输入信息来控制在画面上所显示的UI的控制装置，输入装置包括第一加速度传感器，检测在沿第一轴的方向上的第一加速度；第二加速度传感器，检测在沿与沿第一轴方向不同的第二轴的方向上的第二加速度；第一角速度传感器，检测绕第一轴的第一角速度；以及第二角速度传感器，检测绕第二轴的第二角速度，控制装置包括接收装置，用于接收关于第一加速度、第二加速度、第一角速度和第二角速度的信息，作为输入信息；角度计算装置，用于基于所接收的第一加速度和第二加速度来计算绕相对于包括第一轴和第二轴的加速度检测面具有预定角度的第三轴的角度，该角度形成在第一加速度和第二加速度的组合加速度矢量与第二轴之间；信息输出装置，用于通过对应于所计算角度的旋转坐标变换来校正所接收的第一角速度和第二角速度，并输出关于通过校正所获得的第一校正角速度和第二校正角速度的信息；以及坐标信息生成装置，用于生成对应于第一校正角速度和第二校正角速度的、在画面上的UI的坐标信息。 根据本专利技术的实施例，提供了一种控制系统，包括输出输入信息的输入装置以及根据从输入装置输出的输入信息来控制在画面上显示的UI的控制装置。输入装置包括第一加速度传感器，检测在沿第一轴的方向上的第一加速度；第二加速度传感器，检测在沿与沿第一轴方向不同的第二轴的方向上的第二加速度；第一角速度传感器，检测绕第一轴的第一角速度；第二角速度传感器，检测绕第二轴的第二角速度；角度计算装置，用于基于第一加速度和第二加速度来计算绕相对于包括第一轴和第二轴的加速度检测面具有预定角度的第三轴的角度，该角度形成在第一加速度和第二加速度的组合加速度矢量与第二轴之间；以及信息输出装置，用于通过对应于角度的旋转坐标变换来校正第一角速度和第二角速度，并输出关于通过校正所获得的第一校正角速度和第二校正角速度的信息。控制装置包括接收装置，用于接收关于第一校正角速度和第二校正角速度的信息，作为输入信息；以及坐标信息生成装置，用于生成对应于所接收的第一校正角速度和第二校正角速度的、在画面上的UI的坐标信息。 根据本专利技术的实施例，提供了一种控制系统，包括输本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种输入装置，包括：　第一加速度传感器，检测在沿第一轴的方向上的第一加速度；　第二加速度传感器，检测在沿与沿所述第一轴的所述方向不同的第二轴的方向上的第二加速度；　第一角速度传感器，检测绕所述第一轴的第一角速度；　第 二角速度传感器，检测绕所述第二轴的第二角速度；　角度计算装置，用于基于所述第一加速度和所述第二加速度，计算绕相对于包括所述第一轴和所述第二轴的加速度检测面具有预定角度的第三轴的角度，所述角度形成在所述第一加速度和所述第二加速度的组合加 速度矢量与所述第二轴之间；以及　信息输出装置，用于通过对应于所计算角度的旋转坐标变换来校正所述第一角速度和所述第二角速度，并输出关于通过校正获得的第一校正角速度和第二校正角速度的信息。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：山本一幸，间宫敏夫，椛泽秀年，山田胜彦，山田孝，熊谷秀昭，
申请(专利权)人：索尼株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]