專利名稱：輸入裝置、方法和程序的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及輸入裝置、方法和程序。具體而言，本發(fā)明涉及防止檢測由無線電波引
起的噪聲的輸入裝置、方法和程序。
背景技術(shù)：
—般而言，附接到個(gè)人計(jì)算機(jī)的鼠標(biāo)是在桌面上操作的。當(dāng)用戶在桌面上操作鼠標(biāo)時(shí)，相對運(yùn)動被檢測并且指針在與運(yùn)動相對應(yīng)的方向上被移動和顯示。然而，這種鼠標(biāo)需要具有操作平面，因此使用環(huán)境受限。 因此，存在這樣的提議允許用戶在三維自由空間中的任意方向上移動鼠標(biāo)以便在操作方向上移動指針(例如，日本未實(shí)審專利申請公布No. 6-7371)。 雖然鼠標(biāo)在自由空間中被操作，但是如果其操作信號通過信號線被發(fā)送到個(gè)人計(jì)
算機(jī)，則使用環(huán)境終究受限。因此，考慮通過無線電通信來發(fā)送操作信號。 如果操作信號是通過紅外線發(fā)送的，則信號線變得不必要。然而，紅外線具有指向
性(directivity)，因此在自由空間中的任意方向上操作的鼠標(biāo)將操作信號發(fā)送到個(gè)人計(jì)
算機(jī)的方向是困難的。 此外，還考慮在多個(gè)方向上部署發(fā)射紅外線的多個(gè)LED (發(fā)光二極管)。然而，在這種情況下，功耗變大，鼠標(biāo)尺寸變大，并且成本變高。此外，發(fā)送比特率低，從而難以實(shí)時(shí)發(fā)送xy坐標(biāo)。 因此，考慮鼠標(biāo)通過無線電波來向個(gè)人計(jì)算機(jī)發(fā)送操作信號。

發(fā)明內(nèi)容
當(dāng)鼠標(biāo)在自由空間的三個(gè)維度上被操作時(shí)，諸如角速度傳感器、加速度傳感器等的慣性傳感器被容納在鼠標(biāo)中。此時(shí)，作為操作信號從鼠標(biāo)發(fā)送的無線電波成為對內(nèi)置在鼠標(biāo)中的慣性傳感器的無線電噪聲，并且可能在檢測信號上生成大的噪聲。例如，角速度傳感器具有內(nèi)置的IC，該內(nèi)置IC包括將檢測信號放大數(shù)百倍到數(shù)千倍以檢測微弱的科里奧利力(Coriolis force)的放大器。因此，如果外部無線電波的影響很大，則難以通過濾波器來僅提取信號分量。 此外，在上述鼠標(biāo)中，考慮在將來會執(zhí)行小型化。在這種情況下，終究難以分開部署天線和角速度傳感器，因此無線電噪聲的影響將進(jìn)一步增大。 鑒于這些情況而作出了本發(fā)明。希望可以防止檢測由無線電波引起的噪聲。
根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，提供了一種輸入裝置，包括操作部件，該操作部件由用戶操作，用于生成對應(yīng)值，該對應(yīng)值與顯示在電子裝置的圖像顯示部件的屏幕上的圖像的運(yùn)動相對應(yīng)；檢測部件，該檢測部件檢測用于通過操作部件的操作而生成與圖像的運(yùn)動相對應(yīng)的對應(yīng)值的檢測值；計(jì)算部件，該計(jì)算部件根據(jù)由檢測部件檢測到的檢測值來計(jì)算對應(yīng)值；發(fā)送部件，該發(fā)送部件將由計(jì)算部件計(jì)算出的對應(yīng)值通過無線電波發(fā)送給電子裝置；以及捕獲部件，該捕獲部件在對應(yīng)值不被通過無線電波發(fā)送給電子裝置的時(shí)段中，從檢測部件捕獲由檢測部件檢測到的檢測值。 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，操作部件由用戶操作，以生成與電子裝置的圖像顯示部件的屏幕上所顯示的圖像的運(yùn)動相對應(yīng)的對應(yīng)值。檢測部件檢測用于通過操作部件的操作而生成與圖像的運(yùn)動相對應(yīng)的對應(yīng)值的檢測值。捕獲部件在對應(yīng)值不被通過無線電波發(fā)送給電子裝置的時(shí)段中從檢測部件捕獲由檢測部件檢測到的檢測值。計(jì)算部件根據(jù)由檢測部件檢測到的檢測值來計(jì)算對應(yīng)值。發(fā)送部件將由計(jì)算部件計(jì)算出的對應(yīng)值通過無線電波發(fā)送給電子裝置。 如上所述，通過本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，可以防止檢測由無線電波引起的噪聲。


圖1是示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的輸入系統(tǒng)的配置的框2是示出輸入裝置的外觀的配置的透視圖；圖3是示出輸入裝置的內(nèi)部配置的示圖；圖4是示出傳感器基板的配置的透視圖；圖5是示出輸入裝置的使用狀態(tài)的示圖；圖6是示出輸入裝置的電氣配置的框圖；圖7是示出MPU的功能配置的框圖；圖8是示出MPU的功能配置的框圖；圖9是示出MPU的數(shù)據(jù)捕獲處理的流程圖；圖10是示出MPU的通信處理的流程圖；圖11是示出對應(yīng)值計(jì)算部件的功能配置的框圖；圖12是示出對應(yīng)值計(jì)算處理的流程圖；圖13是示出MPU的功能配置的框圖；圖14是示出MPU的功能配置的框圖；以及圖15是示出MPU的通信處理和數(shù)據(jù)捕獲處理的流程圖。
具體實(shí)施例方式
以下給出對實(shí)施本發(fā)明的最佳模式(以下稱為實(shí)施例)的描述。就此而言，將按以下順序給出描述。1.第—'實(shí)施例(系統(tǒng)配置)2.第—'實(shí)施例(輸入裝置的配置)3.第—'實(shí)施例(輸入裝置的電氣配置)4.第—'實(shí)施例(輸入裝置的MPU的功能配置)5.第—'實(shí)施例(輸入裝置的操作)6.第—'實(shí)施例(對應(yīng)值計(jì)算處理)7.第二.實(shí)施例(輸入裝置的MPU的功能配置)8.第二.實(shí)施例(輸入裝置的操作)9.變體1.第一'實(shí)施例
系統(tǒng)配置 圖1示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的輸入系統(tǒng)的配置。 輸入系統(tǒng)1包括作為要控制的電子裝置的電視接收機(jī)10和作為用于遙控電子裝置的點(diǎn)選設(shè)備(pointing device)或遙控器的輸入裝置31。 電視接收機(jī)10包括天線11、接收部件12、 MPU(微處理單元)13、解調(diào)部件14、視頻RAM(隨機(jī)存取存儲器)15和輸出部件16。 天線11接收來自輸入裝置31的無線電波。接收部件12對通過天線11接收到的無線電波進(jìn)行解調(diào)，并將信號輸出到MPU 13。 MPU 13基于來自輸入裝置31的指示來控制各個(gè)部件。 解調(diào)部件14對通過圖中未示出的天線接收到的電視廣告信號進(jìn)行解調(diào)，向視頻RAM 15輸出視頻信號，并向輸出部件16輸出音頻信號。視頻RAM 15對基于從解調(diào)部件14提供的視頻信號的圖像和來自MPU 13的諸如指針、圖標(biāo)等的屏幕上數(shù)據(jù)的圖像相結(jié)合，并將圖像輸出給輸出部件16的圖像顯示部件。輸出部件16在圖像顯示部件上顯示圖像，并從包括揚(yáng)聲器等的音頻輸出部件輸出與視頻信號相對應(yīng)的音頻信號的聲音和從MPU 13提供的聲音。 在圖1的顯示示例中，圖標(biāo)21和指針22被顯示在輸出部件16的圖像顯示部件中。用戶為了改變指針22的顯示位置并遙控電視接收機(jī)10而操作輸入裝置31。
輸入裝置的配置 圖2示出輸入裝置31的配置的外觀。輸入裝置31具有主單元32，作為由用戶操作的、用于生成與顯示在電子裝置的圖像顯示部件的屏幕上的圖像的運(yùn)動相對應(yīng)的對應(yīng)值的操作部件。按鈕33和34被部署在主單元32的上表面，并且滾輪(jog dial)35被部署在右側(cè)面。 圖3示出輸入裝置31的主單元32的內(nèi)部配置。輸入裝置31的內(nèi)部包括主基板51、傳感器基板57和電池56。 MPU 52、石英晶體振蕩器53、發(fā)送部件54和天線55附接到主基板51。 如圖4的放大圖所示，通過MEMS (微機(jī)電系統(tǒng))技術(shù)制造的角速度傳感器58和加
速度傳感器59附接到傳感器基板57。傳感器基板57與作為慣性傳感器的角速度傳感器
58和加速度傳感器59的X軸和Y軸(彼此垂直的兩個(gè)靈敏度軸)平行部署。在使主單元32的頂部(圖5中左方一端)面向電視接收機(jī)10(圖5中未示出，但
位于左方)的狀態(tài)下，通常，例如假定用戶在圖5所示的任意方向Dl和D2上操作整個(gè)主單
元32。包括二軸振動角速度傳感器在內(nèi)的角速度傳感器58檢測分別圍繞與X軸和Y軸平
行的俯仰(Pitch)旋轉(zhuǎn)軸71和偏轉(zhuǎn)(yaw)旋轉(zhuǎn)軸72而旋轉(zhuǎn)的俯仰角和偏轉(zhuǎn)角。加速度傳
感器59檢測X軸和Y軸上的加速度。加速度傳感器59可以利用作為靈敏度平面的傳感器
基板57來檢測作為矢量的重力加速度。對于加速度傳感器59，也可以使用將X軸、Y軸和
Z軸用作靈敏度軸的三軸加速度傳感器。 兩個(gè)電池56向各個(gè)部件提供必要的電力。 圖5示出輸入裝置31的使用狀態(tài)。如圖所示，用戶在手81中握持輸入裝置31，并且在三維自由空間的任意方向上操作整個(gè)輸入裝置31。輸入裝置31檢測操作方向，并在操作方向上輸出操作信號。此外，如果諸如按鈕33和34、滾輪35等的按鈕被操作，則輸入裝置31輸出其操作信號。 按鈕33對應(yīng)于在平面上操作的普通鼠標(biāo)的左按鈕，并且按鈕34對應(yīng)于右按鈕。按鈕33由食指操作，按鈕34由中指操作，并且滾輪35由拇指操作。在每個(gè)按鈕被操作時(shí)所發(fā)出的命令是任意命令。例如，命令可被如下設(shè)定。
按鈕33的一次按壓左點(diǎn)擊選擇
按鈕33的長按壓拖動移動圖標(biāo) 按鈕33的兩次按壓雙擊打開文件或文件夾，或者執(zhí)行程序
按鈕34的一次按壓右點(diǎn)擊顯示菜單
旋轉(zhuǎn)滾輪滾動
滾輪的按壓確定 如果像這樣來確定設(shè)定，則允許用戶以與在平面上操作鼠標(biāo)相同的操作感覺來使用輸入裝置31。 按鈕33可以是兩步開關(guān)。在這種情況下，當(dāng)?shù)谝徊介_關(guān)被操作或者處于被按壓的狀態(tài)時(shí)，輸入裝置31的指示出移動的操作信號被輸出，并且當(dāng)?shù)诙降拈_關(guān)被操作時(shí)，執(zhí)行選擇。當(dāng)然，可以設(shè)置專門按鈕，并且如果該按鈕被操作，則指示出移動的操作信號可被輸出。 輸入裝置的電氣配置 圖6示出輸入裝置31的電氣配置。 DC/DC變換器81將來自電池56的電壓變換為預(yù)定電壓，并通過功率線82輸出該電壓。該功率分別通過開關(guān)83和84被提供給角速度傳感器58和加速度傳感器59。該功率還被提供給構(gòu)成MPU 52的MPU 52A和MPU 52B以及通信部件85。 構(gòu)成MPU 52的兩個(gè)獨(dú)立MPU中的一者(MPU 52B)處理來自按鈕33和34及滾輪35的信號、來自角速度傳感器58和加速度傳感器59的檢測信號、開關(guān)83和84的信息等，并將經(jīng)處理的信號通過通信線87輸出到MPU 52A。 構(gòu)成MPU 52的兩個(gè)獨(dú)立MPU中的另一者(MPU 52A)控制整個(gè)輸入裝置31的操作，并控制與電視接收機(jī)10的通信。通信部件85受MPU52A控制，并通過天線86利用無線電波與電視接收機(jī)10通信。MPU 52A和MPU 52B通過通信線87相連。 通過以這種方式將MPU 52分成兩個(gè)，可以執(zhí)行高速處理。此外，如果用戶的請求采用諸如藍(lán)牙、Zigbee、2. 4GHz頻帶獨(dú)立標(biāo)準(zhǔn)等的另一種無線電通信方法，則可以共同使用用于控制指針的MPU。因此，可以縮短開發(fā)周期，從而在整體成本上變得有利。
輸入裝置的MPU的功能配置 圖7和圖8分別示出根據(jù)存儲在內(nèi)部存儲器中的程序而操作的MPU52B和MPU 52A的功能配置。 如圖7所示，MPU 52B具有標(biāo)志檢測部件101、檢測值捕獲部件102、對應(yīng)值計(jì)算部件103和對應(yīng)值發(fā)送部件104。 標(biāo)志檢測部件101檢測由稍后參考圖8所述的MPU 52A的標(biāo)志設(shè)定部件123設(shè)定的標(biāo)志。檢測值捕獲部件102捕獲來自角速度傳感器58和加速度傳感器59的檢測值。對應(yīng)值計(jì)算部件103計(jì)算與檢測值相對應(yīng)的對應(yīng)值。發(fā)送部件104將對應(yīng)值發(fā)送給MPU 52A。
如圖8所示，MPU 52A具有對應(yīng)值接收部件121、對應(yīng)值存儲部件122、標(biāo)志設(shè)定部件123和對應(yīng)值發(fā)送部件124。 對應(yīng)值接收部件121接收從MPU 52B通過通信線87發(fā)送的對應(yīng)值。對應(yīng)值存儲部件122存儲由對應(yīng)值接收部件121接收的對應(yīng)值。標(biāo)志設(shè)定部件123管理如下標(biāo)志該標(biāo)志表明對應(yīng)值正在通過無線電波被發(fā)送到電視接收機(jī)10。對應(yīng)值發(fā)送部件124管理通過無線電波向電視接收機(jī)10發(fā)送對應(yīng)值的操作。
輸入裝置的操作 接下來參考圖9和圖10給出對以下情況中的處理的描述輸入裝置31被操作并且其操作信號被發(fā)送給電視接收機(jī)10。 為了在預(yù)定方向上移動電視接收機(jī)10的輸出部件16中所示的指針22，如果用戶在手中握持主單元32，操作兩步開關(guān)按鈕33的第一步或者使按鈕33保持被按壓并且在任意預(yù)定方向上操作整個(gè)輸入裝置31，也就是說，整個(gè)輸入裝置31在三維自由空間的任意方向上移動，則MPU 52B執(zhí)行圖9的流程圖所示的數(shù)據(jù)捕獲處理。 也就是說，在步驟Sl中，MPU 52B的標(biāo)志檢測部件101檢測標(biāo)志。如稍后參考圖10所述，MPU 52A在通信部件85利用無線電通信通過天線86將操作信號發(fā)送給電視接收機(jī)10的同時(shí)設(shè)定標(biāo)志。該標(biāo)志被檢測到。 在步驟S2中，檢測值捕獲部件102確定標(biāo)志是否被設(shè)定。如果確定在步驟Sl中檢測到的標(biāo)志被設(shè)定，則處理返回到步驟Sl，并且后續(xù)處理被重復(fù)。也就是說，在這種情況下，MPU 52A正在通過無線電波向電視接收機(jī)10發(fā)送操作信號，因此稍后描述的從步驟S3到步驟S5的處理不被執(zhí)行。也就是說，禁止捕獲來自傳感器的檢測值。
如果確定在步驟S1中檢測到的標(biāo)志未被設(shè)定，則MPU 52A不在通過無線電波向電視接收機(jī)10發(fā)送操作信號。因此，在步驟S3中，檢測值捕獲部件102捕獲由作為檢測部件的角速度傳感器58和加速度傳感器59所檢測的檢測值。也就是說，捕獲用于生成指針22在與圖像顯示部件的屏幕上的運(yùn)動相對應(yīng)的對應(yīng)值的檢測值。具體而言，角速度傳感器58的檢測值和加速度傳感器59的檢測值各自被MPU 52B中所內(nèi)置的A/D轉(zhuǎn)換部件進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換并且被捕獲。 在步驟S4中，對應(yīng)值計(jì)算部件103計(jì)算對應(yīng)值。其細(xì)節(jié)將在稍后參考圖12來描述。從而，計(jì)算了與在步驟S3中捕獲的檢測值相對應(yīng)的對應(yīng)值。 在步驟S5中，對應(yīng)值發(fā)送部件104發(fā)送對應(yīng)值。也就是說，在步驟S4中計(jì)算的對應(yīng)值通過通信線87被發(fā)送到MPU 52A。 由角度變化所引起的科里奧利力是微弱的，因此角速度傳感器58包含用于將科里奧利力的檢測信號放大數(shù)百倍至數(shù)千倍的放大器IC。作為測試的結(jié)果，許多角速度傳感器容易受到無線電噪聲的影響。結(jié)果，當(dāng)向電視接收機(jī)10發(fā)送的無線電波被角速度傳感器58接收時(shí)，角速度傳感器58的輸出電平有時(shí)達(dá)到限度。在接收到操作信號的無線電波的狀態(tài)下，難以正確檢測科里奧利力，即角速度。 因此，在本實(shí)施例的情況下，如上所述，在生成無線電波的時(shí)段期間禁止捕獲角速度傳感器58的檢測值。僅在不生成無線電波的時(shí)段中執(zhí)行對角速度傳感器58的檢測值的捕獲。因此，可以正確檢測角速度，而不受無線電波所引起的噪聲的影響。
如果加速度傳感器59受無線電波的影響不是那么大，則可在發(fā)送無線電波的同時(shí)捕獲加速度傳感器59的檢測值。然而，在本實(shí)施例中，為了使檢測定時(shí)與角速度傳感器58的檢測定時(shí)相匹配，在發(fā)送無線電波的時(shí)段期間禁止捕獲加速度傳感器59的檢測值。
與MPU 52B的這種處理相對應(yīng)，MPU 52A執(zhí)行圖10的流程圖所示的處理。
在步驟S31中，MPU 52A的對應(yīng)值接收部件121接收從MPU 52B通過通信線87發(fā)送的對應(yīng)值。在步驟S32中，對應(yīng)值存儲部件122存儲在步驟S31中接收的對應(yīng)值。在步驟S33中，標(biāo)志設(shè)定部件123設(shè)定標(biāo)志。在標(biāo)志被設(shè)定之后，對應(yīng)值發(fā)送部件124在步驟S34中發(fā)送對應(yīng)值。也就是說，通信部件85對存儲在對應(yīng)值存儲部件122中的對應(yīng)值進(jìn)行一次調(diào)制，并且利用無線電波通過天線86向電視接收機(jī)10發(fā)送對應(yīng)值。 在電視接收機(jī)10中，該無線電波通過天線11被接收部件12接收、被解調(diào)并被提
供給MPU 13。 MPU 13基于接收到的對應(yīng)值繪制視頻RAM 15中的預(yù)定圖像數(shù)據(jù)，并且在輸
出部件16中將指針22移動和顯示到與輸入裝置31的操作相對應(yīng)的位置。 在本實(shí)施例的情況下，如上所述，輸入裝置31的操作速度(Vx，Vy)被用作對應(yīng)值。
在電視接收機(jī)10中，指針22的坐標(biāo)值是通過下面的表達(dá)式生成的。 X(t) = X(t-1)+Vx Y(t) = Y(t-1)+Vy. . . (1) 也就是說，通過將先前的坐標(biāo)值(X(t-1) ， Y(t-l))與速度(Vx， Vy)(作為與指針22的運(yùn)動相對應(yīng)的對應(yīng)值，其中指針22是顯示在圖像顯示部件的屏幕上的圖像)相加來計(jì)算新的坐標(biāo)值。執(zhí)行控制以使得指針22被顯示在所生成的坐標(biāo)處。 當(dāng)對應(yīng)值的發(fā)送已完成時(shí)，在步驟S35中，標(biāo)志設(shè)定部件123對在步驟S33中設(shè)定的標(biāo)志進(jìn)行復(fù)位。這樣，標(biāo)志在無線電波正被發(fā)送時(shí)被設(shè)定，并且在無線電波不在被發(fā)送時(shí)被復(fù)位。 通過重復(fù)以上處理，對應(yīng)值通過無線電波被間歇地發(fā)送到電視接收機(jī)10。這里，可以使用例如基于諸如藍(lán)牙(Bluetooth,注冊商標(biāo))、ZigBee(注冊商標(biāo))等標(biāo)準(zhǔn)的分組通信。 這樣，在本實(shí)施例中，MPU 52B基于該標(biāo)志檢測MPU 52A通過無線電波發(fā)送對應(yīng)值的時(shí)段，并且管理檢測值的捕獲定時(shí)以便不在該時(shí)段期間捕獲檢測值。因此，在對應(yīng)值正在通過無線電波被發(fā)送時(shí)不捕獲檢測值，從而使得傳感器能夠防止錯(cuò)誤地將無線電噪聲檢測為輸入裝置31的操作。當(dāng)輸入裝置31被小型化且傳感器與天線之間的距離變小時(shí)，該優(yōu)點(diǎn)變得尤其顯著。 就此而言，在上面，當(dāng)對應(yīng)值正在通過無線電波被發(fā)送時(shí)設(shè)定標(biāo)志。然而，還可以在輸入裝置31的各種按鈕被操作時(shí)設(shè)定標(biāo)志。在這種情況下，可以更可靠地防止將無線電噪聲錯(cuò)誤地檢測為輸入裝置31的操作。 如上所述，在圖9和圖10的實(shí)施例的情況下，MPU 52A和MPU 52B可以異步操作。
因此，設(shè)計(jì)的自由度變高。 對應(yīng)值計(jì)算處理 接下來，給出對在圖9的步驟S4中執(zhí)行的對應(yīng)值計(jì)算處理的詳細(xì)描述。為了執(zhí)行該處理，對應(yīng)值計(jì)算部件103具有如圖11所示的功能配置。 對應(yīng)值計(jì)算部件103具有變化率計(jì)算部件161、確定部件162、半徑計(jì)算部件163、低頻分量提取部件164、半徑存儲部件165、半徑讀取部件166和速度計(jì)算部件167。
變化率計(jì)算部件161計(jì)算加速度的變化率和角向加速度的變化率。確定部件162執(zhí)行各種確定處理。半徑計(jì)算部件163計(jì)算當(dāng)輸入裝置31被操作時(shí)的旋轉(zhuǎn)半徑。低頻分量提取部件164提取數(shù)據(jù)的低頻分量。半徑存儲部件165存儲計(jì)算出的旋轉(zhuǎn)半徑。半徑讀取部件166讀取所存儲的旋轉(zhuǎn)半徑。速度計(jì)算部件167計(jì)算速度。
接下來，參考圖12給出對對應(yīng)值計(jì)算處理的詳細(xì)描述。
首先，給出對速度計(jì)算的原理的描述。 輸入裝置31的速度是通過將角速度乘以旋轉(zhuǎn)半徑而獲得的。也就是說，當(dāng)用戶操作輸入裝置31時(shí)，輸入裝置31的運(yùn)動成為圍繞用戶的肩、肘、手腕等的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的組合。而且，旋轉(zhuǎn)半徑成為從在每次的組合旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時(shí)改變的旋轉(zhuǎn)中心到輸入裝置31的距離。
假定輸入裝置31的速度是(Vx， Vy)且角速度是("x， "y)，則旋轉(zhuǎn)半徑(Rx， Ry)由下式表示。 <formula>formula see original document page 10</formula>
式(2)的右手側(cè)的(Vx， Vy)禾P ("x， "y)具有速度的量綱。 如果式(2)的右手側(cè)所表示的速度和角速度被各自進(jìn)行微分并且量綱變?yōu)榧铀俣然蛘呒铀俣仍跁r(shí)間上的變化率，則相互關(guān)系將不會丟失。同樣，如果速度和角速度被各自進(jìn)行積分并且量綱變?yōu)槲灰疲瑒t相互關(guān)系將不會丟失。 因此，在式(2)的右手側(cè)所表示的速度和角速度被改變?yōu)榫哂形灰?、加速度和?br> 速度在時(shí)間上的變化率的量綱時(shí)，獲得下面的式(3)至(5)。<formula>formula see original document page 10</formula> 在上述式子中，例如，如果注意式(5)，則可以了解到如果給定了加速度(ax，ay)的變化率(Aax， Aay)和角向加速度(A "x， A " y)的變化率(A (A " x) ， A (A " y))，則可以獲得旋轉(zhuǎn)半徑(Rx， Ry)。在本實(shí)施例中，基于式(5)來獲得半徑(Rx， Ry)。
在圖12的步驟S51中，具有微分濾波器功能的變化率計(jì)算部件161對作為圖9的步驟S3中從加速度傳感器59捕獲的檢測值的加速度(ax， ay)進(jìn)行微分，以計(jì)算加速度的變化率(A ax， A ay)。此外，在步驟S52中，變化率計(jì)算部件161對作為圖9的步驟S3中從角速度傳感器58捕獲的檢測值的角速度(cox， coy)執(zhí)行二階微分，以計(jì)算角向加速度(A " x， A " y)的變化率(A ( A " x) ， A ( A " y))。 在步驟S51中計(jì)算加速度(ax，ay)的變化率(Aax， Aay)的原因是為了在稍后描
述的步驟S54中獲得旋轉(zhuǎn)半徑，并且減輕重力加速度對加速度傳感器59的影響。 也就是說，由加速度傳感器59檢測到的加速度是由用戶對輸入裝置31的操作所
引起的慣性力的加速度和由重力引起的加速度的組合加速度。然而，由重力引起的加速度
的變化率的大小約是慣性力所引起的加速度的變化率的1/10。此外，由重力引起的加速度
具有與由慣性力引起的加速度的頻率分量不同的頻率分量。 由重力引起的加速度的頻率低于由慣性力引起的加速度的頻率。微分運(yùn)算具有高通濾波特性，從而截止頻率被設(shè)定為重力的加速度頻率與慣性力的加速度頻率之間的值，以使得由慣性引起的加速度可被通過并且由重力引起的加速度可被衰減。因此，通過步驟S51中的處理而獲得的加速度(ax，ay)的變化率(Aax， Aay)基本上成為由慣性力引起的加速度的變化率，這是因?yàn)橛芍亓σ鸬募铀俣戎械淖兓史至勘凰p。
結(jié)果，當(dāng)在稍后描述的步驟S54中計(jì)算旋轉(zhuǎn)半徑Ry時(shí)，難以反映出由輸入裝置31的姿勢變化引起的傾斜分量(gradient component)的加速度。因此，由輸入裝置31的姿勢變化引起的傾斜分量的加速度難以影響基于旋轉(zhuǎn)半徑Ry計(jì)算出的速度。從而，降低了輸入裝置31的姿勢變化的重力影響。 就此而言，考慮輸入裝置31的重力引起的加速度的頻率和輸入裝置31的慣性力的加速度的頻率來適當(dāng)?shù)卦O(shè)定截止頻率。此外，可以考慮由加速度傳感器59的溫度漂移所引起的低頻分量和DC偏移值來設(shè)定截止頻率。也就是說，包括重力加速度分量的低頻分量除了包括重力加速度分量之外，有時(shí)還例如包括由溫度漂移引起的低頻分量和DC偏移分 接下來，執(zhí)行用于獲得x軸方向上的速度Vx的處理。也就是說，在步驟S53中，確定部件162確定在步驟S52中計(jì)算出的關(guān)于Y軸的角向加速度的變化率的絕對值
△ (△ "y) I是否大于閾值Thl。
這樣確定閾值的原因在于角向加速度的變化率(A (A "x)， A (A "y))是通過對角速度("x， "y)執(zhí)行二階微分而計(jì)算出的。也就是說，如果在角速度("x， "y)上出現(xiàn)噪聲，則高頻噪聲通過二階微分而被擴(kuò)大，并且角向加速度的變化率是在高頻噪聲被擴(kuò)大的狀態(tài)下計(jì)算的。結(jié)果，基于角向加速度的變化率計(jì)算出的旋轉(zhuǎn)半徑(Rx， Ry)和基于旋轉(zhuǎn)半徑計(jì)算出的速度(Vx， Vy)受到噪聲影響，從而使得難以準(zhǔn)確計(jì)算旋轉(zhuǎn)半徑和速度。特別地，角向加速度的變化率的絕對值(| A (A "x) |， I A (A "y) |)越小，則噪聲對旋轉(zhuǎn)半徑和速度的影響相對增大。
因此，如果角向加速度的變化率的絕對值I A (A "y) |大于閾值Thl ，也就是說，如果噪聲的影響小，則在步驟S54中，半徑計(jì)算部件163通過下式、利用在步驟S52中計(jì)算出的角向加速度的變化率A (A "y)來計(jì)算旋轉(zhuǎn)半徑Ry。
Ry = Aax/A ( A "y). (6) 在步驟S55中，低頻分量提取部件164提取旋轉(zhuǎn)半徑信號Ry的低頻分量。從而，可以進(jìn)一步減輕高頻噪聲的影響。低通濾波器提取低頻分量的處理在信號中產(chǎn)生了延遲。然而，旋轉(zhuǎn)半徑不會突然改變，因此影響相對較小。 低通濾波器的截止頻率可能包括由如上所述的步驟S52中執(zhí)行的計(jì)算所引起的高頻噪聲。因此，適當(dāng)?shù)卦O(shè)定截止頻率以使得噪聲被衰減或去除。此外，低通濾波器被設(shè)計(jì)為當(dāng)旋轉(zhuǎn)半徑信號通過時(shí)具有最小的響應(yīng)延遲。 在步驟S56中，半徑存儲部件165存儲旋轉(zhuǎn)半徑Ry，該旋轉(zhuǎn)半徑Ry是在步驟S54中計(jì)算出的并且其低頻分量已在步驟S55中被提取。 另一方面，在步驟S53中，如果確定角向加速度的變化率的絕對值| A (A " y) |不
大于閾值Thl，也就是說，如果噪聲的影響大，則不執(zhí)行從步驟S54到步驟S56的處理。而是
在步驟S57中，半徑讀取部件166讀取前次在步驟S56中存儲的旋轉(zhuǎn)半徑Ry。 在步驟S56或步驟S57中的處理之后，在步驟S58中，速度計(jì)算部件167通過下式
來計(jì)算作為操作信號的速度Vx。 Vx = Ry wy. (7) 如果角向加速度的變化率的絕對值| A (A "y) |大于閾值Thl，也就是說，如果噪聲的影響小，則速度計(jì)算使用旋轉(zhuǎn)半徑Ry，該旋轉(zhuǎn)半徑Ry是在步驟S54中利用高于閾值Thl的角向加速度的變化率的絕對值I A (A "y) I計(jì)算的。然而，如果角向加速度的變化率的絕對值I A (A "y) I不大于閾值Thl，也就是說，如果噪聲的影響大，則上述表達(dá)式中的
速度計(jì)算使用前次存儲的旋轉(zhuǎn)半徑Ry。 在獲得Y軸方向上的速度Vy時(shí)執(zhí)行相同的處理。 也就是說，在步驟S59中，確定部件162確定在步驟S52中計(jì)算出的關(guān)于X軸的角向加速度的變化率的絕對值I A (A "x) I是否大于閾值Thl。 如果角向加速度的變化率的絕對值I A (A "x) I大于閾值Thl，也就是說，如果噪聲的影響小，則在步驟S60中，半徑計(jì)算部件163通過下式、利用在步驟S52中計(jì)算出的角向加速度的變化率A (A "x)來計(jì)算旋轉(zhuǎn)半徑Rx。
Rx = Aay/A ( A "x). (8) 在步驟S61中，低頻分量提取部件164提取旋轉(zhuǎn)半徑信號Rx的低頻分量。從而，可以進(jìn)一步減輕高頻噪聲的影響。 低通濾波器的截止頻率可能包括由如上所述的步驟S52中執(zhí)行的計(jì)算所引起的高頻噪聲。因此，適當(dāng)?shù)卦O(shè)定截止頻率以使得噪聲被衰減或去除。此外，低通濾波器被設(shè)計(jì)為當(dāng)旋轉(zhuǎn)半徑信號通過時(shí)具有最小的響應(yīng)延遲。 在步驟S62中，半徑存儲部件165存儲旋轉(zhuǎn)半徑Rx，該旋轉(zhuǎn)半徑Rx是在步驟S60中計(jì)算出的并且其低頻分量已在步驟S61中被提取。 在步驟S59中，如果確定角向加速度的變化率的絕對值| A (A " x) |不大于閾值
Thl，也就是說，如果噪聲的影響大，則不執(zhí)行從步驟S60到步驟S62的處理。而是在步驟
S63中，半徑讀取部件166讀取前次在步驟S62中存儲的旋轉(zhuǎn)半徑Rx。 在步驟S62或步驟S63中的處理之后，在步驟S64中，速度計(jì)算部件167通過下式
來計(jì)算作為操作信號的速度Vy。 Vy = Rx wx. (9) 如果角向加速度的變化率的絕對值| A (A "x) |大于閾值Thl，也就是說，如果噪聲的影響小，則速度計(jì)算使用旋轉(zhuǎn)半徑Rx，該旋轉(zhuǎn)半徑Rx是在步驟S60中利用高于閾值Thl的角向加速度的變化率的絕對值| A ( A "x) I計(jì)算的。然而，如果角向加速度的變化率的絕對值I A (A "x I不大于閾值Thl，也就是說，如果噪聲的影響大，則上述表達(dá)式中的速度計(jì)算使用前次存儲的旋轉(zhuǎn)半徑Rx。 如上獲得的速度(Vx， Vy)作為如上所述的對應(yīng)值被發(fā)送給MPU 52A。 就此而言，在本實(shí)施例中，對偏轉(zhuǎn)方向和俯仰方向上的閾值使用同一個(gè)值Thl。然
而，可以在兩個(gè)方向上使用不同的閾值。此外，從步驟S53到步驟S58的處理和從步驟S59
到步驟S64的處理可被并行執(zhí)行。 2.第二實(shí)施例 輸入裝置的MPU的功能配置 MPU 52B和MPU 52A可被同步操作。在這種情況下，MPU 52B和MPU 52A分別具有圖13和圖14所示的功能配置。 如圖13所示，MPU 52B具有捕獲指示接收部件201、檢測值捕獲部件202、對應(yīng)值計(jì)算部件203和對應(yīng)值發(fā)送部件204。
捕獲指示接收部件201接收來自MPU 52A的捕獲指示。檢測值捕獲部件202捕獲來自角速度傳感器58和加速度傳感器59的檢測值。對應(yīng)值計(jì)算部件203計(jì)算與檢測值相對應(yīng)的對應(yīng)值。對應(yīng)值發(fā)送部件204將對應(yīng)值發(fā)送給MPU 52A。 如圖14所示，MPU 52A具有對應(yīng)值捕獲指示部件241、對應(yīng)值接收部件242、對應(yīng)值存儲部件243和對應(yīng)值發(fā)送部件244。對應(yīng)值捕獲指示部件241指示MPU 52B捕獲檢測值。對應(yīng)值接收部件242接收來自MPU 52B的對應(yīng)值。對應(yīng)值存儲部件243存儲對應(yīng)值。對應(yīng)值發(fā)送部件244將對應(yīng)值發(fā)送給電視接收機(jī)10。
輸入裝置的操作 接下來參考圖15中的流程圖給出對以下處理的描述當(dāng)輸入裝置31被操作時(shí)，基于操作的對應(yīng)值被發(fā)送到電視接收機(jī)10。在圖15中，從步驟S81到步驟S84的處理由MPU52A執(zhí)行，并且從步驟S101到步驟S104的處理由MPU 52B執(zhí)行。 為了在預(yù)定方向上移動顯示在電視接收機(jī)10的輸出部件16中的指針22，當(dāng)用戶在手中握持主單元32并且將按鈕33操作到第二步或者在按鈕被按壓的狀態(tài)下在預(yù)定方向上操作整個(gè)輸入裝置31時(shí)，也就是說，當(dāng)整個(gè)輸入裝置31在三維自由空間的任意方向上移動時(shí)，MPU 52A執(zhí)行圖15的流程圖所示的通信處理。 在步驟S81中，MPU 52A的檢測值捕獲指示部件241指示捕獲檢測值。該指示是通過通信線87發(fā)送到MPU 52B的。 在步驟S101中，MPU 52B的捕獲指示接收部件201接收來自MPU52A的捕獲指示。在步驟S102中，檢測值捕獲部件202捕獲檢測值。也就是說，角速度傳感器58和加速度傳感器59的檢測值被捕獲。在步驟S103中，對應(yīng)值計(jì)算部件203執(zhí)行對應(yīng)值計(jì)算處理，并計(jì)算與檢測值相對應(yīng)的對應(yīng)值。該處理的細(xì)節(jié)已參考圖12進(jìn)行了描述。
在步驟S104中，對應(yīng)值發(fā)送部件204發(fā)送對應(yīng)值。也就是說，在步驟S103中計(jì)算出的對應(yīng)值通過通信線87被發(fā)送到MPU 52A。 在步驟S82中，MPU 52A的對應(yīng)值接收部件242接收對應(yīng)值。也就是說，從MPU 52B發(fā)送的對應(yīng)值被接收。在步驟S83中，對應(yīng)值存儲部件243存儲接收到的對應(yīng)值。在步驟S84中，MPU 52A的對應(yīng)值發(fā)送部件244發(fā)送對應(yīng)值。也就是說，在步驟S82中接收并在步驟S83存儲了一次的對應(yīng)值被通信部件85調(diào)制，并利用無線電波、通過天線86發(fā)送到電視接收機(jī)10。 在電視接收機(jī)10中，該無線電波通過天線11而被接收部件12接收、被解調(diào)并被
提供給MPU 13。 MPU 13響應(yīng)于接收到的對應(yīng)值而繪制視頻RAM 15中的預(yù)定圖像數(shù)據(jù)，并
在輸出部件16中將指針22移動和顯示到與輸入裝置31的操作相對應(yīng)的位置。 以與參考圖10所描述的情況相同的方式，在電視接收機(jī)10中，通過式(1)、基于作
為對應(yīng)值的速度來計(jì)算指針22的新坐標(biāo)。而且，指針22被移動到新位置并在新位置處被顯示。 這樣，在本實(shí)施例中，在MPU 52A通過無線電波發(fā)送對應(yīng)值的時(shí)段期間，MPU 52B管理檢測值的捕獲定時(shí)以便不在該時(shí)段期間捕獲檢測值。因此，在無線電波被發(fā)送時(shí)不捕獲檢測值，從而使得傳感器能夠防止將無線電噪聲錯(cuò)誤地檢測為輸入裝置31的操作。在這種情況下，當(dāng)輸入裝置31被小型化并且傳感器與天線之間的距離變小時(shí)，該優(yōu)點(diǎn)變得尤其顯著。 變體 以上假定由輸入裝置31操作的電子裝置是電視接收機(jī)10。然而，本發(fā)明可應(yīng)用于控制個(gè)人計(jì)算機(jī)、蜂窩電話、PDA(個(gè)人數(shù)字助理)和其他電子裝置的情況。輸入裝置31可附接到電子裝置并且可與電子裝置分離。如果被附接，則輸入裝置31可與電子裝置被整體使用。 此外，本發(fā)明不限于三維空間鼠標(biāo)，而是在應(yīng)用于以下輸入裝置時(shí)是有效的該輸入裝置利用諸如電容觸摸板之類的易受無線電波影響的設(shè)備、通過無線電波來發(fā)送用于在屏幕上移動指針的信息。 加速度傳感器59可以檢測輸入裝置31的傾斜并根據(jù)該傾斜來計(jì)算對應(yīng)值。此外，可以使用地磁傳感器而非慣性傳感器來作為傳感器。 上述一系列處理可以由硬件或者軟件執(zhí)行。當(dāng)這一系列處理由軟件執(zhí)行時(shí)，構(gòu)成軟件的程序可被安裝在內(nèi)置于專用硬件中的計(jì)算機(jī)中?；蛘?，該程序可以從程序記錄介質(zhì)安裝在例如通用個(gè)人計(jì)算機(jī)等中，該通用個(gè)人計(jì)算機(jī)等能夠通過安裝各種程序來執(zhí)行各種功能。 就此而言，在本說明書中，描述程序的步驟當(dāng)然可以包括根據(jù)所述順序以時(shí)間序列來處理的程序?；蛘撸绦蚩梢园ú⑿谢颡?dú)立執(zhí)行而不一定是以時(shí)間序列執(zhí)行的處理。
此外，在本說明書中，系統(tǒng)表示包括多個(gè)裝置的整個(gè)裝置。 本申請包含與2009年1月6日向日本專利局提交的日本在先專利申請JP2009-000786中所公開的內(nèi)容相關(guān)的主題，該申請的全部內(nèi)容通過引用結(jié)合于此。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)了解，取決于設(shè)計(jì)要求和其他因素可以進(jìn)行各種修改、組合、子組合和變更，只要它們在權(quán)利要求或其等同物的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種輸入裝置，包括操作部件，該操作部件由用戶操作，用于生成與顯示在電子裝置的圖像顯示部件的屏幕上的圖像的運(yùn)動相對應(yīng)的對應(yīng)值；檢測部件，該檢測部件檢測用于通過所述操作部件的操作而生成與所述圖像的運(yùn)動相對應(yīng)的對應(yīng)值的檢測值；計(jì)算部件，該計(jì)算部件根據(jù)由所述檢測部件檢測到的檢測值來計(jì)算所述對應(yīng)值；發(fā)送部件，該發(fā)送部件將由所述計(jì)算部件計(jì)算出的對應(yīng)值通過無線電波發(fā)送給所述電子裝置；以及捕獲部件，該捕獲部件在所述對應(yīng)值不被通過無線電波發(fā)送給所述電子裝置的時(shí)段中，從所述檢測部件捕獲由所述檢測部件檢測到的檢測值。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸入裝置，其中，所述檢測部件是慣性傳感器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的輸入裝置，其中，所述慣性傳感器是角速度傳感器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的輸入裝置，還包括設(shè)定部件，該設(shè)定部件設(shè)定表明所述無線電波正在被發(fā)送的標(biāo)志，其中，所述捕獲部件在所述標(biāo)志未被設(shè)定時(shí)從所述檢測部件捕獲所述檢測值。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的輸入裝置，還包括指示部件，該指示部件給出從所述檢測部件進(jìn)行捕獲的指示，其中，所述捕獲部件在所述指示被給出時(shí)從所述檢測部件捕獲所述檢測值。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的輸入裝置，其中，所述操作部件是整個(gè)輸入裝置。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的輸入裝置，其中，所述整個(gè)輸入裝置在三維空間中被操作。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的輸入裝置，其中，所述輸入裝置能夠附接到所述電子裝置并且能夠與所述電子裝置分離，并且當(dāng)附接到所述電子裝置時(shí)，所述輸入裝置與所述電子裝置被整體使用。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的輸入裝置，還包括由所述用戶操作的按鈕，其中，所述捕獲部件還在所述按鈕已被操作時(shí)的操作信號不被通過無線電波發(fā)送到所述電子裝置的時(shí)段中，從所述檢測部件捕獲由所述檢測部件檢測到的檢測值。
10. —種輸入裝置的輸入方法，該輸入裝置包括操作部件、檢測部件、捕獲部件、計(jì)算部件和發(fā)送部件，所述方法包括以下步驟所述操作部件被用戶操作，以生成與顯示在電子裝置的圖像顯示部件的屏幕上的圖像的運(yùn)動相對應(yīng)的對應(yīng)值；所述檢測部件檢測用于生成與所述圖像的運(yùn)動相對應(yīng)的對應(yīng)值的檢測值；所述捕獲部件在所述對應(yīng)值不被通過無線電波發(fā)送給所述電子裝置的時(shí)段中，從所述檢測部件捕獲由所述檢測部件檢測到的檢測值；所述計(jì)算部件根據(jù)由所述檢測部件檢測到的檢測值來計(jì)算所述對應(yīng)值；以及所述發(fā)送部件將由所述計(jì)算部件計(jì)算出的對應(yīng)值通過無線電波發(fā)送給所述電子裝置。
11. 一種用于使得輸入裝置的計(jì)算機(jī)執(zhí)行包括以下步驟的處理的程序通過用戶對用于生成與顯示在電子裝置的圖像顯示部件的屏幕上的圖像的運(yùn)動相對應(yīng)的對應(yīng)值的操作部件的操作，檢測用于生成與所述圖像的運(yùn)動相對應(yīng)的對應(yīng)值的檢測值；在所述對應(yīng)值不被通過無線電波發(fā)送給所述電子裝置的時(shí)段中，捕獲檢測到的檢測值；根據(jù)所述檢測到的檢測值來計(jì)算所述對應(yīng)值；以及將計(jì)算出的對應(yīng)值通過無線電波發(fā)送給所述電子裝置。
全文摘要
本發(fā)明公開了輸入裝置、方法和程序。該輸入裝置包括操作部件，該操作部件由用戶操作，用于生成與顯示在電子裝置的圖像顯示部件的屏幕上的圖像的運(yùn)動相對應(yīng)的對應(yīng)值；檢測部件，該檢測部件檢測用于通過操作部件的操作而生成與圖像的運(yùn)動相對應(yīng)的對應(yīng)值的檢測值；計(jì)算部件，該計(jì)算部件根據(jù)由檢測部件檢測到的檢測值來計(jì)算對應(yīng)值；發(fā)送部件，該發(fā)送部件將由計(jì)算部件計(jì)算出的對應(yīng)值通過無線電波發(fā)送給電子裝置；以及捕獲部件，該捕獲部件在對應(yīng)值不被通過無線電波發(fā)送給電子裝置的時(shí)段中，從檢測部件捕獲由檢測部件檢測到的檢測值。
文檔編號H04N5/44GK101782813SQ201010003018
公開日2010年7月21日 申請日期2010年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月6日
發(fā)明者山本一幸 申請人:索尼公司