(57)【要約】【課題】画面上でのＵＩの動きを、ユーザの直感に合った、自然な動きとすることができる入力装置、制御装置、制御システム、及び制御方法を提供する。【解決手段】本発明の一形態に係る入力装置は、筐体と、第１の加速度検出部と、第１の角度関連値検出部と、回転半径算出手段と、擬似速度算出手段とを具備する。前記回転半径算出手段は、前記検出された第１の加速度値及び第１の角度関連値に基づき、前記筐体の前記第２の方向の軸回りの、時間ごとに位置が変化する回転の中心軸から前記第１の加速度検出部までの距離である第１の回転半径を算出する。前記擬似速度算出手段は、前記算出された第１の回転半径の大きさに関連する第１の擬似半径を生成し、前記生成された第１の擬似半径を前記第１の角度関連値から得られた第１の角速度値に乗じることで、前記筐体の前記第１の方向の速度値としての第１の擬似速度値を算出する。【選択図】図１４
2010218260.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体と、
前記筐体の第１の方向の第１の加速度値を検出する第１の加速度検出部と、
前記筐体の、前記第１の方向とは異なる第２の方向の軸回りの角度に関する値である第１の角度関連値を検出する第１の角度関連値検出部と、
前記検出された第１の加速度値及び第１の角度関連値に基づき、前記筐体の前記第２の方向の軸回りの、時間ごとに位置が変化する回転の中心軸から前記第１の加速度検出部までの距離である第１の回転半径を算出する回転半径算出手段と、
前記算出された第１の回転半径の大きさに関連する第１の擬似半径を生成し、前記生成された第１の擬似半径を前記第１の角度関連値から得られた第１の角速度値に乗じることで、前記筐体の前記第１の方向の速度値としての第１の擬似速度値を算出する擬似速度算出手段と
を具備する入力装置。
【請求項２】
請求項１に記載の入力装置であって、
前記第１の擬似半径は、前記第１の回転半径が第１の閾値から前記第１の閾値より大きい第２の閾値までの第１の範囲では、前記第１の回転半径の増加に伴って増加し、前記第１の回転半径が前記第２の閾値を越える第２の範囲では、前記第１の回転半径が前記第２の閾値であるときの値に固定される
入力装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の入力装置であって、
前記第１の擬似半径は、前記第１の回転半径が第１の閾値から前記第１の閾値より大きい第２の閾値までの第１の範囲では、前記第１の回転半径の増加に伴って増加し、前記第１の回転半径が前記第１の閾値を下回る第３の範囲では、前記回転半径が前記第１の閾値であるときの値に固定される
入力装置。
【請求項４】
請求項１に記載の入力装置であって、
前記擬似速度算出手段は、前記回転半径の大きさに応じて区分された複数の擬似半径値を有し、前記算出された回転半径によって定まる１つの擬似半径値を前記複数の擬似半径値の中から選択する
入力装置。
【請求項５】
請求項１に記載の入力装置であって、
前記回転半径算出手段は、前記第１の加速度値の時間変化率である加速度変化率を算出し、前記検出された第１の角度関連値に基づき、前記第２の方向の軸回りの角加速度の時間変化率である角加速度変化率を算出し、前記算出された、加速度変化率と角加速度変化率との比を前記第１の回転半径として算出する
入力装置。
【請求項６】
請求項１に記載の入力装置であって、
前記回転半径算出手段は、前記検出された第１の角度関連値に基づき角加速度値を算出し、前記第１の加速度値と前記角加速度値との比を前記第１の回転半径として算出する
入力装置。
【請求項７】
請求項１に記載の入力装置であって、
前記第１の角度関連値検出部は、前記第２の方向の軸回りの角速度を検出する角速度センサを含む
入力装置。
【請求項８】
請求項１に記載の入力装置であって、
前記筐体の前記第２の方向の第２の加速度値を検出する第２の加速度検出部と、
前記第１の方向の軸回りの角度に関する値である第２の角度関連値を検出する第２の角度関連値検出部とをさらに具備し、
前記回転半径算出手段は、前記検出された第２の加速度値及び第２の角度関連値に基づき、前記筐体の前記第１の方向の軸回りの、時間ごとに位置が変化する回転の中心軸から前記第２の加速度検出部までの距離である第２の回転半径を算出し、
前記擬似速度算出手段は、前記算出された第２の回転半径の大きさに関連する第２の擬似半径を取得し、前記取得した第２の擬似半径を前記第２の角度関連値から得られた第２の角速度値に乗じることで、前記筐体の前記第２の方向の速度値としての第２の擬似速度値を算出する
入力装置。
【請求項９】
請求項８に記載の入力装置であって、
前記第２の角度関連値検出部は、前記第１の方向の軸回りの角速度を検出する角速度センサを含む
入力装置。
【請求項１０】
筐体と、前記筐体の第１の方向の第１の加速度値を検出する第１の加速度検出部と、前記筐体の、前記第１の方向とは異なる第２の方向の軸回りの角度に関する値である第１の角度関連値を検出する第１の角度関連値検出部と、前記第１の加速度値及び前記第１の角度関連値の情報を送信する送信手段とを備えた入力装置から送信された前記情報に応じて、画面に表示されるポインタの表示を制御する制御装置であって、
前記送信された第１の加速度値及び第１の角度関連値の情報を受信する受信手段と、
前記受信された第１の加速度値及び第１の角度関連値に基づき、前記筐体の前記第２の方向の軸回りの、時間ごとに位置が変化する回転の中心軸から前記第１の加速度検出部までの距離である第１の回転半径を算出する回転半径算出手段と、
前記算出された第１の回転半径の大きさに関連する第１の擬似半径を生成し、前記生成された第１の擬似半径を前記第１の角度関連値から得られた第１の角速度値に乗じることで、前記筐体の前記第１の方向の速度値としての第１の擬似速度値を算出する擬似速度算出手段と、
前記算出された第１の擬似速度値に応じた、前記ポインタの前記画面上の座標情報を生成する座標情報生成手段と
を具備する制御装置。
【請求項１１】
筐体と、
前記筐体の第１の方向の第１の加速度値を検出する第１の加速度検出部と、
前記筐体の、前記第１の方向とは異なる第２の方向の軸回りの角度に関する値である第１の角度関連値を検出する第１の角度関連値検出部と、
前記検出された第１の加速度値及び第１の角度関連値に基づき、前記筐体の前記第２の方向の軸回りの、時間ごとに位置が変化する回転の中心軸から前記第１の加速度検出部までの距離である第１の回転半径を算出する回転半径算出手段と、
前記算出された第１の回転半径の大きさに関連する第１の擬似半径を生成し、前記生成された第１の擬似半径を前記第１の角度関連値から得られた第１の角速度値に乗じることで、前記筐体の前記第１の方向の速度値としての第１の擬似速度値を算出する擬似速度算出手段と、
前記算出された第１の擬似速度値の情報を送信する送信手段とを有する入力装置と、
前記送信された第１の擬似速度値の情報を受信する受信手段と、
前記受信された第１の擬似速度値に応じた、ポインタの画面上の座標情報を生成する座標情報生成手段とを有する制御装置と
を具備する制御システム。
【請求項１２】
筐体と、
前記筐体の第１の方向の第１の加速度値を検出する第１の加速度検出部と、
前記筐体の、前記第１の方向とは異なる第２の方向の軸回りの角度に関する値である第１の角度関連値を検出する第１の角度関連値検出部と、
前記第１の加速度値及び前記第１の角度関連値の情報を送信する送信手段とを有する入力装置と、
前記送信された第１の加速度値及び第１の角度関連値の情報を受信する受信手段と、
前記受信された第１の加速度値及び第１の角度関連値に基づき、前記筐体の前記第２の方向の軸回りの、時間ごとに位置が変化する回転の中心軸から前記第１の加速度検出部までの距離である第１の回転半径を算出する回転半径算出手段と、
前記算出された第１の回転半径の大きさに関連する第１の擬似半径を生成し、前記生成された第１の擬似半径を前記第１の角度関連値から得られた第１の角速度値に乗じることで、前記筐体の前記第１の方向の速度値としての第１の擬似速度値を算出する擬似速度算出手段と、
前記算出された第１の擬似速度値に応じた、前記ポインタの前記画面上の座標情報を生成する座標情報生成手段とを有する制御装置と
を具備する制御システム。
【請求項１３】
入力装置の筐体の第１の方向の第１の加速度値を検出し、
前記筐体の、前記第１の方向とは異なる第２の方向の軸回りの角度に関する値である第１の角度関連値を検出し、
前記検出された第１の加速度値及び第１の角度関連値に基づき、前記筐体の前記第２の方向の軸回りの、時間ごとに位置が変化する回転の中心軸から前記第１の加速度値の検出位置までの距離である第１の回転半径を算出し、
前記算出された回転半径の大きさに関連する第１の擬似半径を生成し、
前記生成された第１の擬似半径と、前記第１の角度関連値から得られた第１の角速度値とに基づき、前記筐体の前記第１の方向の速度値としての第１の擬似速度値を算出する
制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、ＧＵＩ（Graphical User Interface）を操作するための空間操作型の入力装置、その操作情報に応じてＧＵＩを制御する制御装置、これらの装置を含む制御システム、及び制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＣ（Personal Computer）で普及しているＧＵＩのコントローラとして、主にマウスやタッチパッド等のポインティングデバイスが用いられている。ＧＵＩは、従来のＰＣのＨＩ（Human Interface）にとどまらず、例えばテレビを画像媒体としてリビングルーム等で使用されるＡＶ機器やゲーム機のインターフェースとして使用され始めている。このようなＧＵＩのコントローラとして、ユーザが空間で操作することができるポインティングデバイスが多種提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
特許文献１には、２軸の角速度ジャイロスコープ、つまり２つの角速度センサを備えた入力装置が開示されている。ユーザは、この入力装置を手に持って、例えば上下左右に振る。そうすると、角速度センサにより、直交する２軸の回りの角速度が検出され、その角速度に応じて、表示手段により表示されるカーソル等の位置情報としての信号が生成される。この信号は、制御機器に送信され、制御機器は、この信号に応じて、カーソルを画面上で移動させるように制御する。
【０００４】
また、特許文献２には、２つの加速度センサを用いて、ペン型の入力装置の加速度を検出し、この加速度を積分することでペン型入力装置の移動量を算出する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−５６７４３号公報（段落[００３０]、[００３１]、図３）
【特許文献２】特開平２００５−５６４０９号公報(段落［００１８］、［００２１］、［００２２］図１、図２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のように、特許文献１に示す入力装置では、２つの角速度センサによって検出された角速度に応じて、画面上に表示されるカーソルの移動が制御される。すなわち、画面上に表示されるカーソルの移動量は、２つの角速度センサによって検出された角速度に依存する。
【０００７】
したがって、ユーザが入力装置に大きな角速度を与えれば、それに応じて画面上に表示されるカーソルは、高速で移動する。例えば、ユーザが手指の回転を使って、入力装置を操作する場合、入力装置の実際の移動量が小さくても、カーソルは、高速で移動する。
【０００８】
しかし、ユーザがわずかしか角速度を与えずに入力装置を操作する場合、たとえ入力装置の実際の移動量が大きかったとしても、画面上のカーソルは、わずかしか移動しない。例えば、ユーザが、肩を軸として腕全体を振って入力装置を操作した場合、入力装置の実際の移動量に反してカーソルはわずかしか移動しない。このように、カーソルの動きが、ユーザの感覚にそぐわない動きとなる場合がある。
【０００９】
一方で、特許文献２に記載のペン型入力装置は、加速度センサを用いてペン型入力装置の移動量を算出している。この場合、加速度センサによって検出された加速度に応じて、カーソルの移動量が算出されるため、ペン型入力装置の移動量に比例して、画面上に表示されるカーソルの移動量が大きくなる。しかし、入力装置で検出された加速度を積分し、カーソルの移動量を算出する際に、積分誤差が生じることから、正確な制御ができない。したがって、カーソルの動きが、ユーザの感覚にそぐわない動きとなる場合がある。
【００１０】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、画面上でのＵＩの動きを、ユーザの直感に合った、自然な動きとすることができる入力装置、制御装置、制御システム、及び制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る入力装置は、筐体と、第１の加速度検出部と、第１の角度関連値検出部と、回転半径算出手段と、擬似速度算出手段とを具備する。
前記第１の加速度検出部は、前記筐体の第１の方向の第１の加速度値を検出する。
前記第１の角度関連値検出部は、前記筐体の、前記第１の方向とは異なる第２の方向の軸回りの角度に関する値である第１の角度関連値を検出する。
前記回転半径算出手段は、前記検出された第１の加速度値及び第１の角度関連値に基づき、前記筐体の前記第２の方向の軸回りの、時間ごとに位置が変化する回転の中心軸から前記第１の加速度検出部までの距離である第１の回転半径を算出する。
前記擬似速度算出手段は、前記算出された第１の回転半径の大きさに関連する第１の擬似半径を生成し、前記生成された第１の擬似半径を前記第１の角度関連値から得られた第１の角速度値に乗じることで、前記筐体の前記第１の方向の速度値としての第１の擬似速度値を算出する。
【００１２】
ユーザが、肩、肘、手首、手指等のうち少なくともいずれか１つの回転を使って、画面上に表示されたＵＩを操作する場合、一般的には、入力装置には時間ごとに変化する回転半径が存在する。上記入力装置においては、例えば垂直方向の軸回りの入力装置の回転半径を算出し、この回転半径に角速度値を乗じることで、入力装置の速度値を算出することができる。このように回転半径から速度値が算出されることで、たとえばユーザが肩を軸として腕全体を振って入力装置を操作した場合であっても、十分な出力（速度値）を得ることが可能となる。これにより、画面上でのＵＩの動きが、入力装置の動きに対して自然な動きとなるため、ユーザによる入力装置の操作性が向上する。
【００１３】
また、上記入力装置によれば、第１の加速度値が単に積分されて速度値が算出されるのではなく、第１の加速度値及び第１の角度関連値に基づき第１の速度値が算出されることにより積分誤差が無くなり、高精度な筐体の速度値の算出が可能となる。
【００１４】
第１の擬似半径は、上記第１の回転半径の大きさに関連して生成される。典型的には、第１の擬似半径は、算出される回転半径が大きいほど大きな値を示すように生成される。上記擬似半径は、最小値及び最大値を有していてもよい。これにより、算出された回転半径が不適切な場合であっても操作性の低下を防止することができる。あるいは、上記回転半径の大きさに複数の閾値を設定し、当該閾値との比較において複数の擬似半径値から１つの擬似半径値が選定されるようにしてもよい。以上のようにして、所望とする入力装置の操作性を得ることが可能となる。
【００１５】
前記回転半径算出手段は、前記第１の加速度値の時間変化率である加速度変化率を算出し、前記検出された第１の角度関連値に基づき、前記第２の方向の軸回りの角加速度の時間変化率である角加速度変化率を算出することができる。そして、前記回転半径算出手段は、前記算出された、加速度変化率と角加速度変化率との比を前記回転半径として算出してもよい。
【００１６】
加速度変化率は、第１の加速度値の時間微分演算により求められる。角加速度変化率も同様に、第１の角度関連値の時間微分演算により求められる。特に、第１の加速度値の検出の際、重力加速度は、一定値または低周波的にバイアスされて検出されるため、第１の加速度値を微分することにより、入力装置の傾きによる重力加速度の分力の変化が生じる場合であっても、適切に回転半径を求めることができ、この回転半径から適切な速度値を算出することができる。
【００１７】
前記回転半径算出手段は、前記検出された第１の角度関連値に基づき角加速度値を算出し、前記第１の加速度値と前記角加速度値との比を前記回転半径として算出してもよい。これにより、計算量を少なくすることができ、入力装置の消費電力を少なくすることができる。
【００１８】
本発明の一形態に係る制御装置は、入力装置から送信された前記情報に応じて、画面に表示されるポインタの表示を制御する制御装置であって、受信手段と、回転半径算出手段と、擬似速度算出手段と、座標情報生成手段とを具備する。
前記入力装置は、筐体と、前記筐体の第１の方向の第１の加速度値を検出する第１の加速度検出部と、前記筐体の、前記第１の方向とは異なる第２の方向の軸回りの角度に関する値である第１の角度関連値を検出する第１の角度関連値検出部と、前記第１の加速度値及び前記第１の角度関連値の情報を送信する送信手段とを備える。
前記受信手段は、前記送信された第１の加速度値及び第１の角度関連値の情報を受信する。
前記回転半径算出手段は、前記受信された第１の加速度値及び第１の角度関連値に基づき、前記筐体の前記第２の方向の軸回りの、時間ごとに位置が変化する回転の中心軸から前記第１の加速度検出部までの距離である第１の回転半径を算出する。
前記擬似速度算出手段は、前記算出された第１の回転半径の大きさに関連する第１の擬似半径を生成し、前記生成された第１の擬似半径を前記第１の角度関連値から得られた第１の角速度値に乗じることで、前記筐体の前記第１の方向の速度値としての第１の擬似速度値を算出する。
前記座標情報生成手段は、前記算出された第１の擬似速度値に応じた、前記ポインタの前記画面上の座標情報を生成する。
【００１９】
なお、請求の範囲における「筐体と、〜制御装置であって、」という前提部分は、本発明の内容を明確化するために記載されたものであり、本発明者等が当該前提部分を公知の技術として意図しているわけではない。
【００２０】
本発明の一形態に係る制御システムは、入力装置と、制御装置とを具備する。
前記入力装置は、筐体と、第１の加速度検出部と、第１の角度関連値検出部と、回転半径算出手段と、擬似速度算出手段と、送信手段とを有する。
前記第１の加速度検出部は、前記筐体の第１の方向の第１の加速度値を検出する。前記第１の角度関連値検出部は、前記筐体の、前記第１の方向とは異なる第２の方向の軸回りの角度に関する値である第１の角度関連値を検出する。前記回転半径算出手段は、前記検出された第１の加速度値及び第１の角度関連値に基づき、前記筐体の前記第２の方向の軸回りの、時間ごとに位置が変化する回転の中心軸から前記第１の加速度検出部までの距離である第１の回転半径を算出する。前記送信手段は、前記算出された第１の擬似速度値の情報を送信する。
前記制御装置は、受信手段と、座標情報生成手段とを有する。
前記受信手段は、前記送信された第１の擬似速度値の情報を受信する。前記座標情報生成手段は、前記受信された第１の擬似速度値に応じた、ポインタの画面上の座標情報を生成する。
【００２１】
本発明の他の形態に係る制御システムは、入力装置と、制御装置とを具備する。
前記入力装置は、筐体と、第１の加速度検出部と、第１の角度関連値検出部と、送信手段とを有する。
前記第１の加速度検出部は、前記筐体の第１の方向の第１の加速度値を検出する。前記第１の角度関連値検出部は、前記筐体の、前記第１の方向とは異なる第２の方向の軸回りの角度に関する値である第１の角度関連値を検出する。前記送信手段は、前記算出された第１の擬似速度値の情報を送信する。
前記制御装置は、受信手段と、回転半径算出手段と、擬似速度算出手段と、座標情報生成手段とを有する。
前記受信手段は、前記送信された第１の加速度値及び第１の角度関連値の情報を受信する。前記回転半径算出手段は、前記受信された第１の加速度値及び第１の角度関連値に基づき、前記筐体の前記第２の方向の軸回りの、時間ごとに位置が変化する回転の中心軸から前記第１の加速度検出部までの距離である第１の回転半径を算出する。前記擬似速度算出手段は、前記算出された第１の回転半径の大きさに関連する第１の擬似半径を生成し、前記生成された第１の擬似半径を前記第１の角度関連値から得られた第１の角速度値に乗じることで、前記筐体の前記第１の方向の速度値としての第１の擬似速度値を算出する。前記座標情報生成手段は、前記算出された第１の擬似速度値に応じた、前記ポインタの前記画面上の座標情報を生成する。
【００２２】
本発明の一形態に係る制御方法は、入力装置の筐体の第１の方向の第１の加速度値を検出することを含む。
前記筐体の、前記第１の方向とは異なる第２の方向の軸回りの角度に関する値である第１の角度関連値が検出される。
前記検出された第１の加速度値及び第１の角度関連値に基づき、前記筐体の前記第２の方向の軸回りの、時間ごとに位置が変化する回転の中心軸から前記第１の加速度値の検出位置までの距離である第１の回転半径が算出される。
前記算出された回転半径の大きさに関連する第１の擬似半径が生成される。
前記生成された第１の擬似半径と、前記第１の角度関連値から得られた第１の角速度値とに基づき、前記筐体の前記第１の方向の速度値としての第１の擬似速度値が算出される。
【発明の効果】
【００２３】
以上のように、本発明によれば、画面上でのＵＩの動きを、ユーザの直感に合った、自然な動きとすることができる入力装置、制御装置、制御システム、及び制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施の形態に係る制御システムを示す図である。
【図２】入力装置を示す斜視図である。
【図３】入力装置の内部の構成を模式的に示す図である。
【図４】入力装置の電気的な構成を示すブロック図である。
【図５】表示装置に表示される画面の例を示す図である。
【図６】ユーザが入力装置を握った様子を示す図である。
【図７】入力装置の動かし方及びこれによる画面上のポインタの動きの典型的な例を説明するための図である。
【図８】センサユニットを示す斜視図である。
【図９】回転半径を説明するための図であり、入力装置を左右方向（ヨー方向）へ振って操作するユーザを上から見た図である。
【図１０】図９で示したユーザの操作をさらに具体的に説明するための図である。
【図１１】速度値の算出方法の原理を示す図である。
【図１２】図１１で示した速度値の算出方法の原理を別の観点から示した原理図である。
【図１３】回転半径と擬似半径との関係の一例を示す図である。
【図１４】制御システムの動作を示すフローチャートである。
【図１５】制御装置が主要な演算を行う場合の、図１４に対応する動作を示すフローチャートである。
【図１６】回転半径と擬似半径との関係の他のいくつかの例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
【００２６】
［制御システム］
図１は、本発明の一実施の形態に係る制御システムを示す図である。制御システム１００は、表示装置５、制御装置４０及び入力装置１を含む。
【００２７】
図２は、入力装置１を示す斜視図である。入力装置１は、ユーザが持つことができる程度の大きさとされている。入力装置１は、筐体１０、筐体１０の上部に設けられた例えば２つのボタン１１、１２、回転式のホイールボタン１３等の操作部を備えている。筐体１０の上部の中央よりに設けられたボタン１１は、例えばＰＣで用いられる入力デバイスとしてのマウスの左ボタンの機能を有し、ボタン１１に隣接するボタン１２は右ボタンの機能を有する。
【００２８】
例えば、ボタン１１を長押して入力装置１を移動させることにより「ドラッグアンドドロップ」、ボタン１１のダブルクリックによりファイルを開く操作、ホイールボタン１３により画面３のスクロール操作が行われるようにしてもよい。ボタン１１、１２、ホイールボタン１３の配置、発行されるコマンドの内容等は、適宜変更可能である。
【００２９】
図３は、入力装置１の内部の構成を模式的に示す図である。図４は、入力装置１の電気的な構成を示すブロック図である。
【００３０】
入力装置１は、センサユニット１７、制御ユニット３０、バッテリー１４を備えている。
【００３１】
図８は、センサユニット１７を示す斜視図である。
【００３２】
センサユニット１７は、互いに異なる角度、例えば直交する２軸（Ｘ軸及びＹ軸）に沿った加速度を検出する加速度センサユニット１６（加速度検出部）を有する。すなわち、加速度センサユニット１６は、Ｘ軸方向の加速度センサ１６１、及びＹ軸方向の加速度センサ１６２の２つセンサを含む。
【００３３】
また、センサユニット１７は、その直交する２軸の回りの角加速度を検出する角速度センサユニット１５（角度関連値検出部）を有する。すなわち、角速度センサユニット１５は、ヨー方向の角速度センサ１５１、及びピッチ方向の角速度センサ１５２の２つのセンサを含む。これらの加速度センサユニット１６及び角速度センサユニット１５はパッケージングされ、回路基板２５上に搭載されている。
【００３４】
ヨー方向、ピッチ方向の角速度センサ１５１、１５２としては、角速度に比例したコリオリ力を検出する振動型のジャイロセンサが用いられる。Ｘ軸方向、Ｙ軸方向の加速度センサ１６１、１６２としては、ピエゾ抵抗型、圧電型、静電容量型等、どのようなタイプのセンサであってもよい。角速度センサ１５１または１５２としては、振動型ジャイロセンサに限られず、回転コマジャイロセンサ、レーザリングジャイロセンサ、あるいはガスレートジャイロセンサ等が用いられてもよい。
【００３５】
図２及び図３の説明では、便宜上、筐体１０の長手方向をＺ’方向とし、筐体１０の厚さ方向をＸ’方向とし、筐体１０の幅方向をＹ’方向とする。この場合、上記センサユニット１７は、回路基板２５の、加速度センサユニット１６及び角速度センサユニット１５を搭載する面がＸ’−Ｙ’平面に実質的に平行となるように、筐体１０に内蔵され、上記したように、両センサユニット１６、１５はＸ軸及びＹ軸の２軸に関する物理量を検出する。また、以降の説明では、入力装置１の動きに関し、Ｘ’軸の回りの回転の方向をピッチ方向、Ｙ’軸の回りの回転の方向をヨー方向といい、Ｚ’軸（ロール軸）の回りの回転の方向をロール方向という場合もある。
【００３６】
制御ユニット３０は、メイン基板１８、メイン基板１８上にマウントされたＭＰＵ１９（Micro Processing Unit）（あるいはＣＰＵ）、水晶発振器２０、送信機２１、メイン基板１８上にプリントされたアンテナ２２を含む。
【００３７】
ＭＰＵ１９は、必要な揮発性及び不揮発性メモリを内蔵している。ＭＰＵ１９は、センサユニット１７による検出信号、操作部による操作信号等を入力し、これらの入力信号に応じた所定の制御信号を生成するため、各種の演算処理等を行う。上記メモリは、ＭＰＵ１９とは別体で設けられていてもよい。
【００３８】
典型的には、センサユニット１７がアナログ信号を出力するものである。この場合、ＭＰＵ１９は、Ａ／Ｄ（Analog/Digital）コンバータを含む。しかし、センサユニット１７がＡ／Ｄコンバータを含むユニットであってもよい。
【００３９】
ＭＰＵ１９により、または、ＭＰＵ１９及び水晶発振器２０により処理ユニットが構成される。
【００４０】
送信機２１（送信手段）は、ＭＰＵ１９で生成された制御信号（入力情報）をＲＦ無線信号として、アンテナ２２を介して制御装置４０に送信する。送信機２１及びアンテナ２２のうち少なくとも一方により送信ユニットが構成される。
【００４１】
水晶発振器２０は、クロックを生成し、これをＭＰＵ１９に供給する。バッテリー１４としては、乾電池または充電式電池等が用いられる。
【００４２】
制御装置４０は、ＭＰＵ３５（あるいはＣＰＵ）、表示制御部４２、ＲＡＭ３６、ＲＯＭ３７、ビデオＲＡＭ４１、アンテナ３９及び受信機３８等を含む。
【００４３】
受信機３８は、入力装置１から送信された制御信号を、アンテナ３９を介して受信する。ＭＰＵ３５は、その制御信号を解析し、各種の演算処理を行う。表示制御部４２は、ＭＰＵ３５の制御に応じて、主に、表示装置５の画面３上に表示するための画面データを生成する。ビデオＲＡＭ４１は、表示制御部４２の作業領域となり、生成された画面データを一時的に格納する。
【００４４】
制御装置４０は、入力装置１に専用の機器であってもよいが、ＰＣ等であってもよい。制御装置４０は、ＰＣに限られず、表示装置５と一体となったコンピュータであってもよいし、オーディオ／ビジュアル機器、プロジェクタ、ゲーム機器、またはカーナビゲーション機器等であってもよい。
【００４５】
表示装置５は、例えば液晶ディスプレイ、ＥＬ（Electro-Luminescence）ディスプレイ等が挙げられるが、これらに限られない。あるいは、表示装置５は、テレビジョン放送等を受信できるディスプレイと一体となった装置でもよい。
【００４６】
図５は、表示装置５に表示される画面３の例を示す図である。画面３上には、アイコン４やポインタ２等のＵＩが表示されている。アイコンとは、コンピュータ上のプログラムの機能、実行コマンド、またはファイルの内容等が画面３上で画像化されたものである。なお、画面３上の水平方向をＸ軸方向とし、垂直方向をＹ軸方向とする。以降の説明の理解を容易にするため、特に明示がない限り、入力装置１で操作される対象となるＵＩがポインタ２（いわゆるカーソル）であるとして説明する。
【００４７】
図６は、ユーザが入力装置１を握った様子を示す図である。図６に示すように、入力装置１は、上記ボタン１１、１２、１３のほか、例えばテレビ等を操作するリモートコントローラに設けられるような各種の操作ボタンや電源スイッチ等の操作部を備えていてもよい。このようにユーザが入力装置１を握った状態で、入力装置１を空中で移動させ、あるいは操作部を操作することにより、その入力情報が制御装置４０に出力され、制御装置４０によりＵＩが制御される。
【００４８】
［入力装置の典型的な動作］
次に、入力装置１の動かし方及びこれによる画面３上のポインタ２の動きの典型的な例を説明する。図７はその説明図である。
【００４９】
図７（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ユーザが入力装置１を握った状態で、入力装置１のボタン１１、１２が配置されている側を表示装置５側に向ける。ユーザは、親指を上にし子指を下にした状態、いわば握手する状態で入力装置１を握る。この状態で、センサユニット１７の回路基板２５（図８参照）は、表示装置５の画面３に対して平行に近くなり、センサユニット１７の検出軸である２軸が、画面３上の水平軸（Ｘ軸）及び垂直軸（Ｙ軸）に対応するようになる。以下、このような図７（Ａ）、（Ｂ）に示す入力装置１の姿勢を基本姿勢という。
【００５０】
以降の説明では、地球上で静止した座標系、つまり慣性座標系をＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸で表す。一方、入力装置１と一体的に動く座標系（入力装置１の座標系）をＸ’軸、Ｙ’軸及びＺ’軸で表す。
【００５１】
図７（Ａ）に示すように、基本姿勢の状態で、ユーザが手指や腕を左右方向、つまりヨー方向に振る。このとき、Ｘ’軸方向の加速度センサ１６１は、Ｘ’軸方向の加速度axを検出し、ヨー方向の角速度センサ１５１は、Ｙ’軸の回りの角速度ωψを検出する。これらの検出値に基き、制御装置４０は、ポインタ２がＸ軸方向に移動するようにそのポインタ２の表示を制御する。
【００５２】
一方、図７（Ｂ）に示すように、基本姿勢の状態で、ユーザが手指や腕を上下方向、つまりピッチ方向に振る。このとき、Ｙ’軸方向の加速度センサ１６２は、Ｙ’軸方向の加速度ayを検出し、ピッチ方向の角速度センサ１５２は、Ｘ’軸の回りの角速度ωθを検出する。これらの検出値に基き、制御装置４０は、ポインタ２がＹ軸方向に移動するようにそのポインタ２の表示を制御する。
【００５３】
後で詳述するが、一実施の形態では、入力装置１のＭＰＵ１９が、内部の不揮発性メモリに格納されたプログラムに従い、センサユニット１７で検出された各検出値に基きＸ及びＹ軸方向の速度値を算出する。入力装置１は、この速度値を制御装置４０に送信する。
【００５４】
制御装置４０は、単位時間当りのＸ軸方向の変位を、画面３上のＸ軸上でのポインタ２の変位量に変換し、単位時間当りのＹ軸方向の変位を、画面３上のＹ軸上でのポインタ２の変位量に変換することにより、ポインタ２を移動させる。
【００５５】
典型的には、制御装置４０のＭＰＵ３５は、所定のクロック数ごとに供給されてくる速度値について、（ｎ−１）回目に供給された速度値に、ｎ回目に供給された速度値を加算する。これにより、当該ｎ回目に供給された速度値が、ポインタ２の変位量に相当し、ポインタ２の画面３上の座標情報が生成される（座標情報生成手段）。
【００５６】
［速度値の算出原理］
図９及び図１０は、入力装置１に入力される筐体１０の速度値の算出方法の基本的な考え方を説明するための図である。
なお、図１４等では、角速度センサユニットにより角速度信号を取得した後に加速度センサユニットにより加速度信号を取得する態様とされているが、本発明はこの順番に限定されるものではなく、加速度信号を取得した後に角速度信号を取得する態様とすることも可能であり、加速度信号と角速度信号を並列に（同時に）取得する態様とすることも可能である。（以下、図１５において同様。）
【００５７】
図９及び図１０は、入力装置１を例えば左右方向（ヨー方向）へ振って操作するユーザを上から見た図である。図９に示すように、ユーザが自然に入力装置１を操作する場合、手首（または手指）の回転、肘の回転及び腕の付け根の回転のうち少なくとも１つによって操作する。
【００５８】
具体的には、腕の付け根（肩）中心の回転（図１０（Ａ）参照）、肘中心の回転（図１０（Ｂ）参照）、手指（あるいは手首）中心の回転（図１０（Ｃ）参照）の３つの回転に、さらにユーザの身体全体の動きが加わった回転運動により、入力装置１が操作される。つまり、手指、肘及び肩等がそれぞれ回転軸となり、それぞれの回転軸が順次または同時に動く。すなわち、ある瞬間の入力装置１の回転運動は、肩、肘及び手指等の各回転運動が合成されて得られるものであり、このように合成された回転の中心軸の位置は、時間ごとに変化し、回転半径Ｒも時間ごとに変化する。
【００５９】
したがって、入力装置１の動きと、この肩、肘及び手指の回転とを比較すると、以下に示す１．２．の関係があることが分かる。
【００６０】
１．入力装置１のＹ’軸回りの角速度値ωψは、肩の回転による角速度、肘の回転による角速度、手首の回転による角速度、及び、手指の回転等による角速度の合成値である。
２．入力装置１のＸ軸方向の速度値Vxは、肩、肘、及び手指等の角速度に、肩と入力装置１との距離、肘と入力装置１との距離、及び、手指と入力装置１との距離等をそれぞれ乗じた値の合成値である。
【００６１】
図１１は、このような考え方を利用した速度値の算出方法の原理を示す図である。
【００６２】
この図１１では、例えばユーザが第１の方向を接線方向とする方向に入力装置１を所定の角速度で動かした瞬間の状態を示している。入力装置１は、この瞬間における、加速度センサユニット１６から得られる第１の方向の加速度値ａと、中心軸Ｃを中心とした入力装置１の角度関連値（例えば角速度値ω）に基づき、中心軸Ｃから入力装置１までの距離である回転半径Ｒを算出することができる。そして、入力装置１は、算出された回転半径Ｒに基づき筐体１０の第１の方向の速度値Ｖを算出することができる。
【００６３】
上記のように、回転の中心軸Ｃの位置及び回転半径Ｒは、それぞれ時間ごとに変化する。また、上記角速度値ωは、上記第１の方向に直交する第２の方向回り、つまり中心軸Ｃの回りの角速度値であり、第１の方向をＸ’軸方向とすると、典型的には、筐体１０内に設けられた角速度センサユニット１５から得られるＹ’軸方向回りの角速度値である。
【００６４】
具体的には、中心軸Ｃ回りの回転半径をＲψ(ｔ)とすると、入力装置１の速度値Vxと、中心軸Ｃの方向回りの角速度値ωψとの関係は、以下の式（１）で表される。すなわち、Ｘ軸方向の速度値Vxは、Ｙ’軸方向回りの角速度値ωψに、中心軸Ｃと入力装置１との距離Ｒψ(ｔ)を乗じた値となる。
【００６５】
Vx＝Ｒψ(ｔ)・ωψ・・・（１）
【００６６】
図１２は、図１１で示した速度値の算出方法の原理を別の観点から示した原理図である。
【００６７】
所定の方向（例えば第１の方向）に沿う軸を含み、かつ、その第１の方向を接線方向として入力装置１が回転するときの瞬間中心Ｋを含む仮想平面Ｄを考える。入力装置１は、仮想平面Ｄに垂直な軸（例えば第２の方向に沿う軸）回りの回転運動を行う。すなわち、この瞬間中心Ｋ回りの入力装置１の回転運動は、ユーザの肩、肘及び手指等の各回転運動が合成されて得られるものである。このように合成された回転中心、つまり瞬間中心Ｋの位置は時間ごとに変化し、その仮想平面Ｄに含まれる回転半径Ｒも時間ごとに変化する。
【００６８】
ここで、第１の方向をＸ’軸方向とし、第２の方向をＹ’軸方向とすることができ、この図１２で示す原理においても、上記式（１）によりＸ’軸方向の速度値Vxを求めることができる。
【００６９】
なお、本実施の形態では、センサユニット１７の回路基板２５上に、加速度センサユニット１６及び角速度センサユニット１５が一体的に配置されている。したがって、形式的には、回転半径Ｒ(ｔ)は中心軸Ｃからセンサユニット１７までの距離となる。しかし、加速度センサユニット１６と角速度センサユニット１５とが、筐体１０内で離れて配置される場合には、中心軸Ｃから、入力装置１の加速度センサユニット１６が配置される部分（以下、センサ配置部という。）までの距離が回転半径Ｒ(ｔ)となる。
【００７０】
式（１）に示すように、入力装置１のセンサ配置部の速度値と、角速度値との関係は、比例定数をＲ(ｔ)とした比例関係、つまり、相関関係にある。
【００７１】
上記式（１）を変形して（２）式を得る。
Ｒψ(ｔ)＝Vx/ωψ・・・（２）
【００７２】
式（２）の右辺のVx、ωψ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値と角速度値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、速度値と角速度値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。
【００７３】
したがって、式（２）の右辺に表されている速度及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）、（４）、（５）が得られる。
【００７４】
Ｒψ(ｔ)＝ｘ／ψ・・・（３）
Ｒψ(ｔ)＝ax／Δωψ・・・（４）
Ｒψ(ｔ)＝Δax／Δ（Δωψ）・・・（５）
【００７５】
上記式（２）、（３）、（４）、（５）のうち、例えば式（４）に注目すると、加速度値axと、角加速度値Δωψが既知であれば、回転半径Ｒψ(ｔ)が求められることが分かる。上述のように、加速度センサ１６１は、Ｘ’軸方向の加速度値axを検出し、角速度センサ１５１は、Ｙ’軸の回りの角速度値ωψを検出する。したがって、Ｙ’軸回りの角速度値ωψが微分され、Ｙ’軸回りの角加速度値Δωψが算出されれば、Ｙ’軸回りの回転半径Ｒψ(ｔ)が求められる。回転半径Ｒψ(ｔ)は、例えば、入力装置１のＭＰＵ１９（回転半径算出手段）によって算出される。
【００７６】
Ｙ’軸回りの回転半径Ｒψ(ｔ)が既知であれば、この回転半径Ｒψ(ｔ)に、角速度センサ１５１によって検出されたＹ’軸の回りの角速度値ωψを乗じることで、入力装置１のＸ’軸方向の速度値Vxが求められる（式（１）参照）。すなわち、ユーザの身体の回転部位の回転量がＸ’軸方向の線速度値に変換される。
前記の如く、ユーザが入力装置を操作するとき、装置の回転中心はユーザの各回転運動が合成された位置となり時間毎に変化するもの（瞬間中心）となるので、例えば肩を軸として腕全体を振って入力装置を操作した場合には、検出される角速度は比較的小さい値となる。そこで、回転半径Ｒψ(ｔ)と角速度値ωψを乗じて速度値Vxを求めることで、上記の例の場合（肩を軸として腕全体を振って入力装置を操作した場合）であっても、回転半径Ｒψ(ｔ)が比較的大きな値として検出される。結果としてユーザの操作量に見合った十分な速度値Vxを得ることが可能となる。また、加速度センサの出力値を積分して速度値を求めなくても良いので、加速度センサの出力値の積分誤差の発生を抑えて正確な制御を行うことが可能となる。
【００７７】
一方、以上のようにして算出される速度値Vxは、センサの検出限界やサンプリングの限界（サンプリング間隔や分解能に起因）により、加速度や角速度の変化の少ない状態で入力が続くと、回転半径Ｒψ(ｔ)の大きさが適切な範囲を超えて大きくなったり小さくなったりすることがある。特に、微分演算を経て回転半径Ｒψ(ｔ)が求められる場合に、このような算出の可能性が高くなる。その結果、算出される速度値Vxが極端に大きくなったり、０になったりするおそれがある。また、演算に問題が無かった場合であっても、例えば回転半径Ｒψ(ｔ)が極めて小さな値として算出された場合は、算出される速度値Vxも小さな値となり、ユーザに対して動きが少なすぎると感じさせることもある。こうなると、画面上でポインタの円滑な移動が困難になる結果、操作性の低下につながる。
【００７８】
そこで、上述した演算上の誤差による操作性の低下を解消するため、本実施形態においては、以下のようにして速度値Vxの補正を行うようにしている。すなわち、本実施形態において、入力装置１のＭＰＵ１９は、算出された回転半径Ｒψ(ｔ)から、まず、この回転半径Ｒψ(ｔ)の大きさに関連する擬似半径Ｒaψ(ｔ)を生成する。そして、生成された擬似半径Ｒaψ(ｔ)をＹ’軸の回りの角速度値ωψに乗じることで、入力装置１のＸ’軸方向の速度値Vxとしての擬似速度値Vaxを算出するようにしている（擬似速度算出手段）。
【００７９】
Vax＝Ｒaψ×ωψ・・・（６）
【００８０】
擬似半径Ｒaψの生成方法は、適宜設定することができる。図１３は、算出される回転半径Ｒψ(ｔ)と、生成される擬似半径Ｒaψとの関係の一例を示している。
【００８１】
図１３に示すように、擬似半径Ｒaψ(ｔ)は、最小値Ｒa１と最大値Ｒa２が設定されている。この例では、擬似半径Ｒaψ(ｔ)は、回転半径Ｒψ(ｔ)の値が第１の閾値Ｒ１から第２の閾値Ｒ２（＞Ｒ１）までの範囲では、回転半径Ｒψ(ｔ)の増加に従って増加する。一方、擬似半径Ｒaψ(ｔ)は、回転半径Ｒψ(ｔ)の値が閾値Ｒ２を超える範囲では、回転半径Ｒψ(ｔ)が閾値Ｒ２であるときの擬似半径値（Ｒa２）に固定される。また、擬似半径Ｒaψ(ｔ)は、回転半径Ｒψ(ｔ)の値が閾値Ｒ１を下回る範囲では、回転半径Ｒψ(ｔ)が閾値Ｒ１であるときの擬似半径値（Ｒa１）に固定される。
【００８２】
このように、擬似半径Ｒaψ(ｔ)に最小値Ｒa１と最大値Ｒa２を設定することによって、回転半径Ｒψ(ｔ)の大きさが極端に大きい場合あるいは小さい場合であっても、算出される速度値の信頼性を確保することが可能となる。また、入力装置１の操作性の低下を防止することが可能となる。擬似半径の最小値Ｒa１及び最大値Ｒa２の大きさは特に限定されず、量子化誤差や、心理的な操作感覚と実際の操作量とのずれに起因する違和感が問題にならない範囲で適宜設定可能である。
【００８３】
以上のようにして算出される擬似速度値Vaxを用いてポインタ２の動きを制御することで、ポインタの動きが入力装置を操作するユーザの直感に合致したものとなる。また、ポインタ２の動きを入力装置１の動きに対して自然な動きとすることができ、ユーザによる入力装置１の操作性を向上させることができる。
【００８４】
この擬似速度値の算出方法については、ユーザが入力装置１を上下方向（ピッチ方向）へ振って操作する場合にも適用することができる。すなわち、入力装置１を上下方向へ振って入力装置１を操作する場合、ＭＰＵ１９は、回転半径Ｒθ（ｔ）、擬似半径Ｒaθ(ｔ)、擬似速度値Vayを、上述の例と同様にして算出する（回転半径算出手段、擬似速度算出手段）。
【００８５】
なお、センサユニット１７について、角速度センサユニット１５のＸ’及びＹ’軸の検出軸と、加速度センサユニット１６のＸ’及びＹ’軸の検出軸がそれぞれ一致している形態を典型的なものとして説明した。つまり、例えば、第１の方向（例えばＸ’軸方向）の加速度値axは、Ｘ’軸検出用の加速度センサ１６１で検出され、Ｘ’軸に直交する、加速度センサ１６２の検出軸であるＹ’軸方向と一致した検出軸を持つヨー方向検出用の角速度センサ１５１により、角速度値ωψが検出される。
【００８６】
しかし、角速度センサユニット１５の各検出軸と、加速度センサユニット１６の各検出軸とは、必ずしも一致していなくてもよい。例えば、角速度センサユニット１５及び加速度センサユニット１６が基板上に搭載される場合、角速度センサユニット１５及び加速度センサユニット１６の検出軸のそれぞれが一致しないように、角速度センサユニット１５及び加速度センサユニット１６がその基板の主面内で所定の回転角度だけずれて搭載されていてもよい。その場合、三角関数を用いた計算によって、各軸の加速度及び角速度を得ることができる。
【００８７】
また、センサユニット１７の、角速度センサユニット１５及び加速度センサユニット１６の検出軸は、上述のＸ’軸及びＹ’軸のように必ずしも互いに直交していなくてもよい。その場合、三角関数を用いた計算によって、互いに直交する軸方向に投影されたそれぞれの加速度が得られる。また同様に、三角関数を用いた計算によって、互いに直交する軸の回りのそれぞれの角速度を得ることができる。
【００８８】
［制御システムの動作］
以上の速度値の算出方法を利用する制御システム１００の動作を、図１４を参照しながら説明する。図１４では、回転半径Ｒψ(ｔ)及びＲθ(ｔ)の算出に、例えば上記式（４）が用いられる場合について説明する。
【００８９】
入力装置１に電源が投入される。例えば、ユーザが入力装置１または制御装置４０に設けられた電源スイッチ等を入れることにより、入力装置１に電源が投入される。
【００９０】
ここで、ユーザは図１２及び図１３に示すように、肩、肘及び手指等の回転のうち少なくとも１つを利用して入力装置１を動かす。上記したように、ある瞬間の入力装置１の回転運動は、肩、肘及び手指等の各回転運動が合成されて得られるものであり、このように合成された回転の中心軸の位置は、時間ごとに変化し、回転半径Ｒも時間ごとに変化する。以降は、その瞬間の動作を説明するものである。
【００９１】
ユーザが入力装置１をそのように動かすと、角速度センサユニット１５から２軸の角速度信号が出力される。ＭＰＵ１９は、この２軸の角速度信号による第１の角速度値ωψ及び第２の角速度値ωθを取得する（ステップ１０１）。
【００９２】
また、入力装置１に電源が投入されると、加速度センサユニット１６から２軸の加速度信号が出力される。ＭＰＵ１９は、この２軸の加速度信号による第１の加速度値ax及び第２の加速度値ayを取得する（ステップ１０２）。この加速度値の信号は、電源が投入された時点での入力装置１の姿勢に対応する信号である。
【００９３】
なお、ＭＰＵ１９は、典型的にはステップ１０１及び１０２を同期して行う。
【００９４】
ＭＰＵ１９は、ステップ１０１で取得した角速度値（ωψ、ωθ）を微分演算することで、角度関連値として角加速度値（Δωψ、Δωθ）を算出する（ステップ１０３）。微分演算には、例えば微分フィルタ、ハイパスフィルタが用いられる。
【００９５】
ＭＰＵ１９は、ステップ１０２で取得した加速度値（ax、ay）と、角加速度値（Δωψ、Δωθ）とを用いて、式（４）、（４’）により、それぞれＹ’軸回り及びＸ’軸回り、つまり瞬間中心の回りの回転半径（Ｒψ(ｔ)、Ｒθ(ｔ)）を算出する（ステップ１０４）。
Ｒψ(ｔ)＝ax／Δωψ・・・（４）
Ｒθ(ｔ)＝ay／Δωθ・・・（４’）
【００９６】
次に、ＭＰＵ１９は、ステップ１０４で取得した回転半径（Ｒψ(ｔ)、Ｒθ(ｔ)）に基づき、擬似半径（Ｒaψ(ｔ)、Ｒaθ(ｔ)）をそれぞれ生成する（ステップ１０４’）。擬似半径（Ｒaψ(ｔ)、Ｒaθ(ｔ)）は、図１３に示したように、回転半径（Ｒψ(ｔ)、Ｒθ(ｔ)）の大きさに関連して生成される。擬似半径（Ｒaψ(ｔ)、Ｒaθ(ｔ)）の生成は、例えば、演算によって生成される。
具体的には、
Ｒψ(ｔ)＜Ｒ１  の場合、  Ｒaψ(ｔ)＝Ｒa１      ・・・（７）
Ｒ１≦Ｒψ(ｔ)≦Ｒ２  の場合、  Ｒaψ(ｔ)＝ｋ・Ｒψ(ｔ)・・・（８）
Ｒ２＜Ｒψ(ｔ)        の場合、  Ｒaψ(ｔ)＝Ｒa２      ・・・（９）
Ｒθ(ｔ)＜Ｒ１  の場合、  Ｒaθ(ｔ)＝Ｒa１      ・・・（７’）
Ｒ１≦Ｒθ(ｔ)≦Ｒ２  の場合、  Ｒaθ(ｔ)＝ｋ’・Ｒθ(ｔ)・・・（８’）
Ｒ２＜Ｒθ(ｔ)        の場合、  Ｒaθ(ｔ)＝Ｒa２      ・・・（９’）
（ｋ、ｋ’は定数）
【００９７】
ＭＰＵ１９は、擬似回転半径を算出した後、式（６）、（６’）により、擬似速度値（Vax、Vay）を速度値（Vx、Vy）として算出する（ステップ１０５）。
【００９８】
Vx＝Vax＝Ｒaψ(ｔ)・ωψ・・・（６）
Vy＝Vay＝Ｒaθ(ｔ)・ωθ・・・（６’）
【００９９】
ここでの角速度値（ωψ、ωθ）は、典型的には、ステップ１０３で微分演算の対象とされた角速度値（ωψ、ωθ）である。しかし、ステップ１０５で用いられる角速度値ωψ、ωθは、その微分演算の対象とされた角速度値の、時間的に近傍においてＭＰＵ１９が取得した角速度値であってもよい。
【０１００】
このように、ユーザが入力装置１を操作するときのユーザの身体の回転部位の回転量が、Ｘ軸及びＹ軸方向の線速度値に変換されるので、実際のユーザの操作量に見合った十分な線速度値を得ることが可能となり、その結果、得た速度値が、ユーザの直感に合致したものとなる。
【０１０１】
ＭＰＵ１９は、加速度センサユニット１６から所定のクロックごとに（ax、ay）を取得し、例えば、それに同期するように速度値（Vx、Vy）を算出すればよい。あるいは、ＭＰＵ１９は、複数の加速度値（ax、ay）のサンプルごとに、速度値（Vx、Vy）を１回算出してもよい。
【０１０２】
ＭＰＵ１９は、算出した速度値（Vx、Vy）を送信機２１により、制御装置４０に送信する（ステップ１０６）。
【０１０３】
制御装置４０のＭＰＵ３５は、速度値（Vx、Vy）（擬似速度値（Vax、Vay）。以下同様。）の情報を受信する（ステップ１０７）。入力装置１は、所定のクロックごとに、つまり単位時間ごとに速度値（Vx、Vy）を送信するので、制御装置４０は、これを受信し、単位時間ごとのＸ軸及びＹ軸方向の変位量を取得することができる。ＭＰＵ３５は、下の式（１０）、（１０’）より、取得した単位時間当りのＸ軸及びＹ軸方向の変位量に応じた、ポインタ２の画面３上における座標値（X(t)、Y(t)）を生成する（ステップ１０８）。この座標値の生成により、ＭＰＵ３５は、ポインタ２が画面３上で移動するように表示を制御する（ステップ１０９）（座標情報生成手段）。
【０１０４】
X(t) =X(t-1)＋Vx・・・（１０）
Y(t) =Y(t-1)＋Vy・・・（１０’）
【０１０５】
以上のように、本実施形態に係る入力装置１は、加速度値及び角速度値に基づいて速度値（Vx、Vy）を算出する。典型的には、入力装置１は、図１１に示した中心軸Ｃ、あるいは図１２に示した瞬間中心Ｋの回りの回転半径（Ｒψ(ｔ)、Ｒθ(ｔ)）及び擬似半径（Ｒaψ(ｔ)、Ｒaθ(ｔ)）を算出し、これに基づいて速度値（Vx、Vy）（擬似速度値（Vax、Vay））を算出する。このように、回転半径に基づいて速度値が算出されるため、本実施形態に係る入力装置１は、入力装置１（のセンサ配置部）正確な線速度を算出することができる。さらに、入力装置１は、積分演算を行わないため、積分誤差が生じることもない。これにより、この速度値に応じた変位で画面３上を移動するポインタ２の動きが、ユーザの感覚にそった自然な動きとなる。
【０１０６】
図１４では、入力装置１が主要な演算を行って速度値（Vx、Vy）を算出していた。図１５に示す実施の形態では、制御装置４０が主要な演算を行う。
【０１０７】
入力装置１が、例えばセンサユニット１７から出力された２軸の加速度値及び２軸の角速度値を入力情報として制御装置４０に送信する（ステップ２０３）。制御装置４０のＭＰＵ３５は、この入力情報を受信し（ステップ２０４）、ステップ１０３〜１０５、１０８、１０９と同様な処理を行う（ステップ２０５〜２０９）。これにより、制御装置４０のＭＰＵ３５は、Ｘ及びＹ軸方向の速度値（擬似速度値）を算出し、この速度値に応じてポインタ２を移動させるように表示する（図１５）。
【０１０８】
［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
【０１０９】
例えば、回転半径（Ｒψ(ｔ)、Ｒθ(ｔ)）の算出に、式（５）に示したように、加速度変化率と角加速度変化率との比を回転半径の算出に用いてもよい。これにより、検出される加速度値から重力加速度の影響を排除することができる。すなわち、加速度値の検出の際、重力加速度が一定値または低周波的にバイアスされて検出されることがある。この場合、加速度値を微分することにより、入力装置の傾きによる重力加速度の分力の変化が生じる場合であっても、適切に回転半径を求めることができる。したがって、この回転半径から適切な速度値を算出することができる。
【０１１０】
また、擬似半径（Ｒaψ(ｔ)、Ｒaθ(ｔ)）の生成方法は、図１３に示した例に限られない。例えば、図１３に示した擬似半径値の最小値Ｒa１及び最大値Ｒa２のうち、いずれか一方のみ設定するだけでもよい。
【０１１１】
また、図１６（Ａ）に示すように、回転半径の大きさに応じて区分された複数の擬似半径値をＭＰＵ１９（３５）内のメモリにあらかじめ記憶させておき、算出された回転半径に対応する１つの擬似半径値を上記複数の擬似半径値から選択するようにしてもよい。選択され得る擬似半径値の数は特に限定されず、少なくとも２つ（例えば最小値と最大値）あればよい。これにより、演算量の削減を図ることができ、ＭＰＵ１９（３５）を低コストで構築することが可能となる。
【０１１２】
一方、図１３に示したように、回転半径の大きさがＲ１からＲ２までの範囲において、擬似半径を上記回転半径に比例して増加させたが、その比例係数は適宜設定可能である。また、回転半径の増加に応じて、擬似半径を指数関数的あるいは対数関数的に増加させてもよい。図１６（Ｂ）に回転半径と擬似半径との関係の幾つかの例を示す。図中、Ｋ０及びＫ３は、回転半径の大きさに比例して擬似半径を生成する例であり、Ｋ１及びＫ２は、回転半径の増加に伴って２次曲線的に増加する擬似半径を生成する例を示している。
【０１１３】
擬似半径の算出関数は適宜設定可能である。関数の定義のためには、例えば、あらかじめ数種の関数に振って用意された入力装置の複数ユーザによる評価が有用である。具体的には、擬似半径の算出関数は、テストアイテムの操作時間、操作の正確度、及びユーザの使用感想などによって決定される。
【０１１４】
以上の実施形態では、擬似半径Ｒaψ(ｔ)及びＲaθ(ｔ)をそれぞれ個別に求めたが、これらのうち一方を代表値として、速度値Vx及びVy（擬似速度値Vax及びVay）を算出してもよい。あるいは、Ｒaψ(ｔ)及びＲaθ(ｔ)の平均値を用いて速度値Vx及びVy（擬似速度値Vax及びVay）を算出してもよい。
【０１１５】
以上の実施形態では、入力装置１の送信手段として送信機２１、制御装置４０の受信手段として受信機３８をそれぞれ用いたが、これら送信手段及び受信手段を、送信及び受信の双方が可能な送受信機で構成することも可能である。
【０１１６】
上記実施形態で説明した入力装置は、無線で入力情報を制御装置に送信する形態を示したが、有線により入力情報が送信されてもよい。
【０１１７】
本発明は、例えば、表示部を備えるハンドヘルド型の電子機器あるいは情報処理装置（ハンドヘルド装置）に適用されてもよい。すなわち、ハンドヘルド装置は、上記入力装置１と制御装置４０とが一体となったような装置と考えることができる。この場合、ユーザがハンドヘルド装置の本体を動かすことで、その表示部に表示された画面上のポインタが移動制御されたり、画面がスクロール制御されたり、ズーム制御されたりする。ハンドヘルド装置として、例えば、ＰＤＡ（Personal Digital Assistance）、携帯電話機、携帯音楽プレイヤー、デジタルカメラ等が挙げられる。
【０１１８】
上記角速度センサユニット１５の代わりとして、角度センサあるいは角加速度センサが用いられてもよい。角度センサとしては、地磁気センサまたはイメージセンサ等が挙げられる。例えば３軸地磁気センサが用いられる場合、角度値の変化量が検出されるので、その場合、角度値が微分演算されることで角速度値が得られる。角加速度センサは、複数の加速度センサの組み合わせにより構成され、角加速度センサにより得られる角加速度値が積分演算されることで、角速度値が得られる。
【符号の説明】
【０１１９】
Vx、Vy…速度値
Vax、Vay…擬似速度値
ωψ、ωθ…角速度値
ax、ay…加速度値
Δωψ、Δωθ…角加速度値
Δax、Δay…加速度変化率
Δ(Δωψ)、Δ(Δωθ)…角加速度変化率
Ｒψ(ｔ)、Ｒθ(ｔ)…回転半径
Ｒaψ(ｔ)、Ｒaθ(ｔ)…擬似半径
Ｘ(ｔ)、Ｙ(ｔ)…座標値
１…入力装置
２…ポインタ（ＵＩ）
３…画面
１０…筐体
１５…角速度センサユニット
１６…加速度センサユニット
１７…センサユニット
１９、３５…ＭＰＵ
２１…送信機
３８…受信機
４０…制御装置
１００…制御システム
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１】
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