(57)【要約】【課題】操作容易性の等方性を高め、ユーザの操作感を向上させることができる空間操作型入力装置、制御装置、制御システム及びその制御方法を提供すること。【解決手段】入力装置内の加速度センサユニット及び角速度センサユニットは、それぞれ入力装置の加速度値及び角速度値を検出する。入力装置内のＭＰＵは、それら加速度値及び角速度値に基き算出した速度値（Vx、Vy）に、画面上でポインタを移動させるための所定の補正係数（Cx、Cy）を乗じる。補正係数（Cx、Cy）により補正された補正速度値（Vx’、Vy’）が、画面上でのポインタを移動させるための速度値として算出される。これにより、人間の手首、腕等の骨格の構成からの観点、人間の手や腕に働く重力の影響からの観点、あるいはその他の観点から考えられる操作容易性についての縦横方向の異方性を抑えることができる。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画面上のポインタを制御する空間操作型入力装置であって、
筐体と、
前記筐体の動きを検出する検出手段と、
前記検出手段で検出した検出値に基づき、前記筐体の第１の軸方向の動きに応じた第１の移動値と、前記第１の軸に直交する第２の軸方向の動きに応じた第２の移動値を算出する移動値算出手段と、
前記第１の移動値に第１の補正係数を乗じることで、前記第１の軸に対応する前記画面上の第１の方向で前記ポインタを移動させるための第１の補正移動値を算出し、前記第２の移動値に前記第１の補正係数とは異なる第２の補正係数を乗じることで、前記第２の軸に対応する前記画面上の第２の方向で前記ポインタを移動させるための第２の補正移動値を算出する補正手段と
を具備する空間操作型入力装置。
【請求項２】
請求項１に記載の空間操作型入力装置であって、
前記画面上の前記第１の方向が前記画面の横方向、前記画面上の前記第２の方向が前記画面の縦方向としたとき、前記補正手段は、前記第２の補正係数を前記第１の補正係数より大きい値に設定する
空間操作型入力装置。
【請求項３】
請求項２に記載の空間操作型入力装置であって、
前記画面のアスペクト比は１６：９以下である
空間操作型入力装置。
【請求項４】
請求項１に記載の空間操作型入力装置であって、
前記検出手段は、重力方向をさらに検出し、
前記移動値算出手段は、前記重力方向を前記第２の軸として前記第２の移動値を算出し、前記重力方向に垂直な方向を前記第１の軸として前記第１の移動値を算出し、
前記補正手段は、前記第２の補正係数を前記第１の補正係数より大きい値に設定する
空間操作型入力装置。
【請求項５】
請求項１に記載の空間操作型入力装置であって、
前記移動値算出手段は、前記画面の幅が長い方の方向を前記第１の軸に沿う方向として前記第１の移動値を算出し、前記画面の幅が短い方の方向を前記第２の軸に沿う方向として前記第２の移動値を算出し、
前記補正手段は、前記第１の補正係数を前記第２の補正係数より大きい値に設定する
空間操作型入力装置。
【請求項６】
請求項５に記載の空間操作型入力装置であって、
前記画面のアスペクト比は２：１以上である
空間操作型入力装置。
【請求項７】
請求項１に記載の空間操作型入力装置であって、
前記第１の移動値及び前記第２の移動値の算出に関連する、前記検出手段の感度ばらつきを補償する第１の補償手段をさらに具備する
空間操作型入力装置。
【請求項８】
請求項１に記載の空間操作型入力装置であって、
前記第１の補正係数及び前記第２の補正係数のうち少なくとも一方を調整する調整手段をさらに具備する
空間操作型入力装置。
【請求項９】
請求項１に記載の空間操作型入力装置であって、
重力方向に対する前記筐体の姿勢変化に関連して、前記第１の補正移動値及び第２の補正移動値のうち少なくとも一方を補償する第２の補償手段をさらに具備する
空間操作型入力装置。
【請求項１０】
筐体と、前記筐体の動きを検出する検出手段とを備える空間操作型入力装置から送信された検出値に応じて、画面上のポインタを制御する制御装置であって、
前記検出値を受信する受信手段と、
前記検出値に基づき、前記筐体の、第１の軸方向の動きに応じた第１の移動値及び前記第１の軸に直交する第２の軸方向の動きに応じた第２の移動値を算出する移動値算出手段と、
前記第１の移動値に第１の補正係数を乗じることで、前記第１の軸に対応する前記画面上の第１の方向で前記ポインタを移動させるための第１の補正移動値を算出し、前記第２の移動値に前記第１の補正係数とは異なる第２の補正係数を乗じることで、前記第２の軸に対応する前記画面上の第２の方向で前記ポインタを移動させるための第２の補正移動値を算出する補正手段と、
前記第１の補正移動値及び前記第２の補正移動値に応じて、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、前記筐体の動きを検出する検出手段と、前記検出手段で検出した検出値に基づき、前記筐体の第１の軸方向の動きに応じた第１の移動値と、前記第１の軸に直交する第２の軸方向の動きに応じた第２の移動値を算出する移動値算出手段とを備える空間操作型入力装置から送信された算出値に応じて、画面上のポインタを制御する制御装置であって、
前記算出値を受信する受信手段と、
前記第１の移動値に第１の補正係数を乗じることで、前記第１の軸に対応する前記画面上の第１の方向で前記ポインタを移動させるための第１の補正移動値を算出し、前記第２の移動値に前記第１の補正係数とは異なる第２の補正係数を乗じることで、前記第２の軸に対応する前記画面上の第２の方向で前記ポインタを移動させるための第２の補正移動値を算出する補正手段と、
前記第１の補正移動値及び前記第２の補正移動値に応じて、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１２】
請求項１０又は請求項１１に記載の制御装置であって、
前記第１の補正係数及び前記第２の補正係数のうち少なくとも一方を調整する調整手段をさらに具備する
制御装置。
【請求項１３】
画面上のポインタを制御する制御システムであって、
筐体と、
前記筐体の動きを検出する検出手段と、
前記検出手段で検出した検出値に基づき、前記筐体の第１の軸方向の動きに応じた第１の移動値と、前記第１の軸に直交する第２の軸方向の動きに応じた第２の移動値を算出する移動値算出手段と、
前記第１の移動値に第１の補正係数を乗じることで、前記第１の軸に対応する前記画面上の第１の方向で前記ポインタを移動させるための第１の補正移動値を算出し、前記第２の移動値に前記第１の補正係数とは異なる第２の補正係数を乗じることで、前記第２の軸に対応する前記画面上の第２の方向で前記ポインタを移動させるための第２の補正移動値を算出する補正手段と、
前記第１の補正移動値及び前記第２の補正移動値を、入力情報として送信する送信手段とを有する空間操作型入力装置と、
前記入力情報を受信する受信手段と、
前記第１の補正移動値及び前記第２の補正移動値に応じた、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１４】
画面上のポインタを制御する制御システムであって、
筐体と、
前記筐体の動きを検出する検出手段と、
前記検出手段で検出した検出値を送信する送信手段とを有する空間操作型入力装置と、
前記検出値を受信する受信手段と、
前記検出値に基づき、前記筐体の、第１の軸方向の動きに応じた第１の移動値及び前記第１の軸に直交する第２の軸方向の動きに応じた第２の移動値を算出する移動値算出手段と、
前記第１の移動値に第１の補正係数を乗じることで、前記第１の軸に対応する前記画面上の第１の方向で前記ポインタを移動さるための第１の補正移動値を算出し、前記第２の移動値に前記第１の補正係数とは異なる第２の補正係数を乗じることで、前記第２の軸に対応する前記画面上の第２の方向で前記ポインタを移動さるための第２の補正移動値を算出する補正手段と、
前記第１の補正移動値及び前記第２の補正移動値に応じて、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１５】
画面上のポインタを制御する制御システムであって、
筐体と、
前記筐体の動きを検出する検出手段と、
前記検出手段で検出した検出値に基づき、前記筐体の第１の軸方向の動きに応じた第１の移動値と、前記第１の軸に直交する第２の軸方向の動きに応じた第２の移動値を算出する移動値算出手段と、
前記移動値算出手段で算出した算出値を送信する送信手段とを有する空間操作型入力装置と、
前記算出値を受信する受信手段と、
前記第１の移動値に第１の補正係数を乗じることで、前記第１の軸に対応する前記画面上の第１の方向で前記ポインタを移動さるための第１の補正移動値を算出し、前記第２の移動値に前記第１の補正係数とは異なる第２の補正係数を乗じることで、前記第２の軸に対応する前記画面上の第２の方向で前記ポインタを移動さるための第２の補正移動値を算出する補正手段と、
前記第１の補正移動値及び前記第２の補正移動値に応じて、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１６】
第１の軸方向の、空間操作型入力装置の筐体の動きを検出することで第１の検出値を出力し、
前記第１の軸方向に直交する第２の軸方向の前記筐体の動きを検出することで第２の検出値を出力し、
前記第１の検出値及び前記第２の検出値に基づき、前記筐体の、前記第１の軸方向の動きに応じた第１の移動値及び前記第２の軸方向の動きに応じた第２の移動値を算出し、
前記第１の移動値に第１の補正係数を乗じることで、前記第１の軸に対応する画面上の第１の方向でポインタを移動さるための第１の補正移動値を算出し、
前記第２の移動値に前記第１の補正係数とは異なる第２の補正係数を乗じることで、前記第２の軸に対応する前記画面上の第２の方向で前記ポインタを移動さるための第２の補正移動値を算出し、
前記第１の補正移動値及び前記第２の補正移動値に応じた、前記ポインタの前記画面上の座標情報を生成する
制御方法。
【請求項１７】
第１の軸方向の筐体の動きを検出するための第１の検出手段の検出値に基づいて算出される、第１の軸方向の動きに応じた第１の移動値に乗ぜられ、前記第１の軸に対応する画面上の第１の方向でポインタを移動させるための第１の補正移動値の算出に用いられる第１の補正係数を第１の記憶手段に記憶し、
前記第１の軸に直交する第２の軸方向の前記筐体の動きを検出するための第２の検出手段の検出値に基づいて算出される、前記第２の軸方向の動きに応じた第２の移動値に乗ぜられ、前記第２の軸に対応する画面上の第２の方向で前記ポインタを移動させるための第２の補正移動値の算出に用いられる、前記第１の補正係数とは異なる第２の補正係数を第２の記憶手段に記憶し、
前記第１の検出手段の検出感度である第１の検出感度と、前記第２の検出手段の検出感度である第２の検出感度とをそれぞれ測定し、
前記第１の検出感度と前記第２の検出感度との差が所定値以下となるように、前記第１の検出感度と前記第２の検出感度をそれぞれ調整するために、前記第１及び第２の移動値にそれぞれ乗ぜられる第１のゲイン及び第２のゲインを、第３及び第４の記憶手段にそれぞれ記憶する
空間操作型入力装置の製造方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の空間操作型入力装置の製造方法であって、
前記第１の補正係数と前記第１のゲインとを乗じた値を前記第１の記憶手段に記憶し、
前記第２の補正係数と前記第２のゲインとを乗じた値を前記第２の記憶手段に記憶する
空間操作型入力装置の製造方法。
【請求項１９】
請求項１７に記載の空間操作型入力装置の製造方法であって、
前記第１及び第２の検出手段を前記筐体に搭載し、
前記筐体を前記第２の方向の軸を中心に回転または揺動させることで前記第１の検出感度を測定し、
前記筐体を前記第１の方向の軸を中心に回転または揺動させることで前記第２の検出感度を測定する
空間操作型入力装置の製造方法。
【請求項２０】
画面上に表示されたポインタの移動を制御するハンドヘルド装置であって、
筐体と、
前記画面を表示する表示部と、
前記筐体の動きを検出する検出手段と、
前記検出手段で検出した検出値に基づき、前記筐体の第１の軸方向の動きに応じた第１の移動値と、前記第１の軸に直交する第２の軸方向の動きに応じた第２の移動値を算出する移動値算出手段と、
前記第１の移動値に第１の補正係数を乗じることで、前記第１の軸に対応する前記表示部に画面上の第１の方向で前記ポインタを移動させるための第１の補正移動値を算出し、前記第２の移動値に前記第１の補正係数とは異なる第２の補正係数を乗じることで、前記第２の軸に対応する前記画面上の第２の方向で前記ポインタを移動させるための第２の補正移動値を算出する補正手段と
を具備するハンドヘルド装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＧＵＩ（Graphical User Interface）を操作するための空間操作型の入力装置、その空間操作型入力装置から出力された情報に応じて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、並びに、制御方法、空間操作型入力装置の製造方法及びハンドヘルド装置に関する。
【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。この角速度センサは、振動型の角速度センサである。例えば共振周波数で圧電振動する振動体に回転角速度が加えられると、振動体の振動方向に直交する方向にコリオリ力が生じる。このコリオリ力は、角速度に比例するので、コリオリ力が検出されることで、回転角速度が検出される。特許文献１の入力装置は、角速度センサにより直交する２軸の回りの角速度を検出し、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を生成し、これを制御機器に送信する。
【０００４】
特許文献２には、３つ（３軸）の加速度センサ及び３つ（３軸）の角速度センサ（ジャイロ）を備えたペン型入力装置が開示されている。このペン型入力装置は、それぞれ３つの加速度センサ及び角速度センサにより得られる信号に基いて種々の演算を行い、ペン型入力装置の姿勢角を算出している。
【０００５】
このような空間操作型の入力装置ではないジョイスティック装置等の入力装置に入力された情報に基きポインタを制御する装置として、次のような技術が開示されている（例えば、特許文献３参照。）。
【０００６】
例えば、ユーザがジョイスティックの操作レバーを動かしたとき、その操作レバーが鉛直方向を向く基準位置からの傾斜角（θ、φ）を検出し、その傾き角がカーソルの移動量に変換される、といった技術である。傾斜角θは、操作レバーの１２時の方角からの傾斜角であり、傾斜角φは上記鉛直方向からの操作レバーの傾斜角である。なお、この制御装置は、一般的なジョイスティックで用いられるトラックボールや光センサを利用した検出原理により、傾斜角（θ、φ）を算出している。
【０００７】
特に、特許文献３の制御装置は、カーソルの移動量の算出方法として、その傾斜角から算出される操作レバーの移動ベクトルに、所定の補正係数（α、β）を乗じたり、あるいは、その移動ベクトルに移動速度Ｓを乗じたりしている。例えば操作レバーの移動ベクトルに移動速度Ｓが乗じられる場合、移動速度Ｓに応じてカーソルの移動量が大きく算出される。
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−５６７４３号公報（段落[００３０]、[００３１]、図３）
【特許文献２】特許第３７４８４８３号公報（段落[００３３]、[００４１]、図１）
【特許文献３】特開２００４−３４８６０４号公報（段落[００２４]、[００３３]、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、ユーザが空間操作型の入力装置を動かす場合、手首や腕を空中で操作する。この場合、人間の骨格の構成上、空中における手首や腕の振りの容易性（以下、操作容易性という。）は等方的ではなく、例えば、入力装置の操作上、特に支配的となる手首の動作の自由度の影響を強く受ける。つまり、人間の骨格の構成上、ユーザはある一方向には入力装置を動かしやすく、それとは別の方向には入力装置を動かしにくいという事実がある。したがって、画面に表示されるポインタも、その操作容易性の異方性の影響を受け、高精度なポインタの移動制御が困難となる。
【００１０】
また、骨格の構成だけでなく、ユーザの入力装置を動かす方の手や腕にかかる重力も、その操作容易性の等方性に影響を及ぼす。つまり、ユーザが重力に逆らって入力装置を動かす場合と、重力の影響を受けない水平方向に入力装置を動かす場合とでは、操作容易性が異なる。
【００１１】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、操作容易性の等方性を高め、ユーザの操作感を向上させることができる空間操作型入力装置、制御装置、制御システム、制御方法、空間操作型入力装置の製造方法及びハンドヘルド装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る空間操作型入力装置は、画面上のポインタを制御する空間操作型入力装置であって、筐体と、検出手段と、移動値算出手段と、補正手段とを具備する。
前記検出手段は、前記筐体の動きを検出する。前記移動値算出手段は、前記検出手段で検出した検出値に基づき、前記筐体の第１の軸方向の動きに応じた第１の移動値と、前記第１の軸に直交する第２の軸方向の動きに応じた第２の移動値を算出する。前記補正手段は、前記第１の移動値に第１の補正係数を乗じることで、前記第１の軸に対応する前記画面上の第１の方向で前記ポインタを移動させるための第１の補正移動値を算出し、前記第２の移動値に前記第１の補正係数とは異なる第２の補正係数を乗じることで、前記第２の軸に対応する前記画面上の第２の方向で前記ポインタを移動させるための第２の補正移動値を算出する。
【００１３】
本発明では、第１及び第２の補正係数により補正された第１及び第２の補正移動値が、画面上でのポインタを移動させるための移動値として算出される。第１及び第２の補正係数が最適に設定されることにより、骨格の構成、重力の影響及び画面の形状のうち少なくとも１つによる操作容易性の異方性を抑え、ユーザの操作感を高めることができる。
【００１４】
「移動値」には、筐体の動きに関する各種の値、例えば、速度値、加速度値、加速度の変化率、角速度値、角速度値の変化率などが含まれる。
【００１５】
ところで、例えば出力手段に含まれるセンサの、筐体内の配置または姿勢によって、ユーザが同じように空間操作型入力装置を動かしても、そのセンサの感度が異なってくる。
したがって、上記骨格の構成、重力の影響及び画面の形状の観点のほか、センサの配置または姿勢による感度の違いの観点からも、本発明が成立する。すなわち、第１及び第２の補正係数により、例えば、そのセンサが本来の配置または姿勢からずれて筐体内に設けられることで変化する、センサの感度を補正することができる。
【００１６】
「第２の軸が第１の軸に直交する」とは、第２の軸と第１の軸が実質的に直交していればよい意味である。
【００１７】
移動値算出手段は、例えば筐体の加速度及び角速度のうち少なくとも一方に基いて、第１及び第２の移動値を算出すればよい。第１及び第２の検出値が加速度値の場合、それらの加速度値に基いて、例えば積分演算により第１及び第２の速度値が算出されればよい。第１及び第２の検出値が加速度値及び角速度値を含む場合、加速度値を角加速度値で割ることで入力装置の動きの回転半径を求めてもよい。この場合、その回転半径に角速度値が乗じられることにより速度値を得ることができる。回転半径は、加速度の変化率を、角加速度の変化率で割ることで求められてもよい。
【００１８】
検出手段は、加速度センサ、角速度センサ、地磁気センサ、イメージセンサ、または、これらのうち少なくとも２つの組み合わせを含む。
【００１９】
前記移動値算出手段は、重力方向を前記第２の軸として前記第２の移動値を算出し、前記重力方向に垂直な方向を前記第１の軸として前記第１の移動値を算出し、前記補正手段は、前記第２の補正係数を前記第１の補正係数より大きい値に設定してもよい。
【００２０】
例えば、ユーザが親指を上にし、小指を下にした状態（以下、基本姿勢という。）で空間操作型入力装置を握る場合、重力方向の方が、それに垂直な平面内（以下、水平面内という。）の方向に比べ、ユーザにとって操作しづらい。これは、基本姿勢の場合、手首または肘等の関節の構成上、重力方向より水平面内の方向で手や腕を動かしやすいからである。あるいは、基本姿勢の場合、重力方向では手や腕に重力が働くため、重力方向の方が、水平面内の方向に比べ、ユーザは操作しづらく感じる、という側面もあるからである。
【００２１】
すなわち、本発明は、骨格の構成（主に手首または肘の関節）及び重力の影響のうち、少なくとも一方に基いて、あるいは、これら２つの観点及びセンサの配置または姿勢による感度の違いという３つの観点のうち少なくとも一方に基いてなされた発明である。
【００２２】
「算出する」とは、演算により値が算出される場合と、求められるべき各種の値が対応テーブルとしてメモリ等に記憶され、その各種の値のいずれかの値がメモリから読み出される場合のどちらであってもよい。
【００２３】
「垂直」とは実質的に垂直の意味であり、厳密に垂直である必要はない。
【００２４】
前記画面上の前記第１の方向が前記画面の横方向、前記画面上の前記第２の方向が前記画面の縦方向としたとき、前記補正手段は、前記第２の補正係数を前記第１の補正係数より大きい値に設定することができる。例えば、前記画面のアスペクト比が１６：９以下のとき、前記補正手段は、前記第２の補正係数を前記第１の補正係数より大きい値に設定する。
【００２５】
画面のアスペクト比が１６：９、またはこれ以下（例えば４：３）の場合には、骨格の構成や重力の影響により、水平方向よりも垂直方向にポインタを動かしづらいと感じる人が多い。この場合、第２の補正係数を第１の補正係数よりも大きい値に設定する。
【００２６】
また、画面のアスペクト比が２：１以上の場合には、逆に、垂直方向よりも水平方向にポインタを動かしづらいと感じる人が多くなる。従ってこのような場合、第１の補正係数を第２の補正係数よりも大きい値に設定する。
ただし実際には画面のサイズや入力装置と画面との距離、筐体の握り方等によっても感じ方は異なる場合もあるので、それぞれのケースに応じて最適に決定されてもよい。
【００２７】
前記移動値算出手段は、前記画面の幅が長い方の方向を前記第１の軸に沿う方向として前記第１の移動値を算出し、前記画面の幅が短い方の方向を前記第２の軸に沿う方向として前記第２の移動値を算出し、前記補正手段は、前記第１の補正係数を前記第２の補正係数より大きい値に設定する。
【００２８】
第１及び第２の補正係数の値が同じ場合、画面の幅が短い方の方向、つまり画面の短辺に沿う方向にポインタを動かすときより、画面の長辺に沿う方向にポインタを動かすときの方が、空間操作型入力装置を大きく動かさなければならない。したがって、移動値算出手段は、画面の長辺に沿う方向での動きについては、第２の補正係数より大きい第１の補正係数を用いて第１の速度値を算出する。すなわち、本発明は、ポインタが表示される画面の形状の観点に基いて、あるいは、これと、センサの配置または姿勢による感度の違いという２つの観点のうち少なくとも一方に基いてなされた発明である。
【００２９】
空間操作型入力装置は、前記第１の移動値及び前記第２の移動値の算出に関連する、前記検出手段の感度ばらつきを補償する第１の補償手段をさらに具備する。これにより、算出される補正移動値を実効的なものとすることができる。
【００３０】
空間操作型入力装置は、前記第１の補正係数及び前記第２の補正係数のうち少なくとも一方を調整する調整手段をさらに具備する。すなわち、ユーザは、自分の操作感覚に合うように、空間操作型入力装置から出力される速度値をカスタマイズすることができる。
【００３１】
空間操作型入力装置は、重力方向に対する前記筐体の姿勢変化に関連して、前記第１の補正移動値及び前記第２の補正移動値のうち少なくとも一方を補償する第２の補償手段をさらに具備してもよい。筐体の姿勢が変化することはユーザの筐体の持ち方が変化することであり、そのために骨格の動きやすい方向等が変化することによって、ユーザの操作感覚が変化し、補正手段によって算出された第１、第２の補正移動値が最適条件から逸脱する場合がある。そこで、上記第２の補償手段によって補正移動値を変更することで、筐体の姿勢変化を補償することが可能となる。これにより、ユーザの良好な操作感覚を維持することが可能となる。
【００３２】
重力方向に対する筐体の姿勢変化は、例えば、加速度センサを用いて検出することができる。あるいは、上記第１の軸及び上記第２の軸を含む加速度検出面に対して垂直な第３の軸に沿う方向の加速度を検出する加速度センサを設け、この加速度センサを用いて、重力方向に対する筐体の姿勢変化を検出するようにしてもよい。
【００３３】
本発明の一形態に係る制御装置は、筐体と、前記筐体の動きを検出する検出手段とを備える空間操作型入力装置から送信された検出値に応じて、画面上のポインタを制御する制御装置であって、受信手段と、移動値算出手段と、補正手段と、座標情報生成手段とを具備する。
前記受信手段は、前記検出値を受信する。前記移動値算出手段は、前記検出値に基づき、前記筐体の、第１の軸方向の動きに応じた第１の移動値及び前記第１の軸に直交する第２の軸方向の動きに応じた第２の移動値を算出する。前記補正手段は、前記第１の移動値に第１の補正係数を乗じることで、前記第１の軸に対応する前記画面上の第１の方向で前記ポインタを移動させるための第１の補正移動値を算出し、前記第２の移動値に前記第１の補正係数とは異なる第２の補正係数を乗じることで、前記第２の軸に対応する前記画面上の第２の方向で前記ポインタを移動させるための第２の補正移動値を算出する。前記座標情報生成手段は、前記第１の補正移動値及び前記第２の補正移動値に応じて、前記ポインタの前記画面上の座標情報を生成する。
【００３４】
すなわち上記制御装置は、入力装置から送信された検出手段の検出値に基づいて、第１及び第２の移動値を算出し、これに第１及び第２の補正係数を乗じて第１及び第２の補正移動値を算出し、ポインタの画面上の座標情報を生成する。これにより、骨格の構成、重力の影響及び画面の形状のうち少なくとも１つによる操作容易性の異方性を抑え、ユーザの操作感を高めることができる。
【００３５】
本発明の他の形態に係る制御装置は、筐体と、前記筐体の動きを検出する検出手段と、前記検出手段で検出した検出値に基づき、前記筐体の第１の軸方向の動きに応じた第１の移動値と、前記第１の軸に直交する第２の軸方向の動きに応じた第２の移動値を算出する移動値算出手段とを備える空間操作型入力装置から送信された算出値に応じて、画面上のポインタを制御する制御装置であって、受信手段と、補正手段と、座標情報生成手段とを具備する。
前記受信手段は、前記算出値を受信する。前記補正手段は、前記第１の移動値に第１の補正係数を乗じることで、前記第１の軸に対応する前記画面上の第１の方向で前記ポインタを移動さるための第１の補正移動値を算出し、前記第２の移動値に前記第１の補正係数とは異なる第２の補正係数を乗じることで、前記第２の軸に対応する前記画面上の第２の方向で前記ポインタを移動さるための第２の補正移動値を算出する。前記座標情報生成手段は、前記第１の補正移動値及び前記第２の補正移動値に応じて、前記ポインタの前記画面上の座標情報を生成する。
【００３６】
すなわち上記制御装置は、入力装置から送信された第１及び第２の移動値を用いて、第１及び第２の補正移動値を算出し、ポインタの画面上の座標情報を生成する。これにより、骨格の構成、重力の影響及び画面の形状のうち少なくとも１つによる操作容易性の異方性を抑え、ユーザの操作感を高めることができる。
【００３７】
前記制御装置は、前記第１の補正係数及び前記第２の補正係数のうち少なくとも一方を調整する調整手段をさらに具備してもよい。これにより、ユーザは、自分の操作感覚に合うように、空間操作型入力装置から出力される速度値をカスタマイズすることができる。
【００３８】
本発明の一形態に係る制御システムは、空間操作型入力装置と制御装置とを具備する。空間操作型入力装置は、筐体と、検出手段と、移動値算出手段と、補正手段と、送信手段とを有する。前記検出手段は、前記筐体の動きを検出する。前記移動値算出手段は、前記検出手段で検出した検出値に基づき、前記筐体の第１の軸方向の動きに応じた第１の移動値と、前記第１の軸に直交する第２の軸方向の動きに応じた第２の移動値を算出する。前記補正手段は、前記第１の移動値に第１の補正係数を乗じることで、前記第１の軸に対応する前記画面上の第１の方向で前記ポインタを移動さるための第１の補正移動値を算出し、前記第２の移動値に前記第１の補正係数とは異なる第２の補正係数を乗じることで前記第２の軸に対応する前記画面上の第２の方向で前記ポインタを移動さるための第２の補正移動値を算出する。前記送信手段は、前記第１の補正移動値及び前記第２の補正移動値を、入力情報として送信する。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、前記入力情報を受信する。前記座標情報生成手段は、前記第１の補正移動値及び前記第２の補正移動値に応じた、前記ポインタの前記画面上の座標情報を生成する。
【００３９】
本発明の他の形態に係る制御システムにおいては、空間操作型入力装置は、筐体と、検出手段と、送信手段とを有する。前記検出手段は、前記筐体の動きを検出する。前記送信手段は、前記検出手段で検出した検出値を送信する。制御装置は、受信手段と、移動値算出手段と、補正手段と、座標情報生成手段とを有する。前記受信手段は、前記検出値を受信する。前記移動値算出手段は、前記検出値に基づき、前記筐体の、第１の軸方向の動きに応じた第１の移動値及び前記第１の軸に直交する第２の軸方向の動きに応じた第２の移動値を算出する。前記補正手段は、前記第１の移動値に第１の補正係数を乗じることで、前記第１の軸に対応する前記画面上の第１の方向で前記ポインタを移動さるための第１の補正移動値を算出し、前記第２の移動値に前記第１の補正係数とは異なる第２の補正係数を乗じることで、前記第２の軸に対応する前記画面上の第２の方向で前記ポインタを移動さるための第２の補正移動値を算出する。前記座標情報生成手段は、前記第１の補正移動値及び前記第２の補正移動値に応じて、前記ポインタの前記画面上の座標情報を生成する。
【００４０】
本発明の他の形態に係る制御システムにおいては、空間操作型入力装置は、筐体と、検出手段と、移動値算出手段と、送信手段とを有する。前記検出手段は、前記筐体の動きを検出する。前記移動値算出手段は、前記検出手段で検出した検出値に基づき、前記筐体の第１の軸方向の動きに応じた第１の移動値と、前記第１の軸に直交する第２の軸方向の動きに応じた第２の移動値を算出する。前記送信手段は、前記移動値算出手段で算出した算出値を送信する。制御装置は、受信手段と、補正手段と、座標情報生成手段とを有する。前記受信手段は、前記算出値を受信する。前記補正手段は、前記第１の移動値に第１の補正係数を乗じることで、前記第１の軸に対応する前記画面上の第１の方向で前記ポインタを移動さるための第１の補正移動値を算出し、前記第２の移動値に前記第１の補正係数とは異なる第２の補正係数を乗じることで、前記第２の軸に対応する前記画面上の第２の方向で前記ポインタを移動さるための第２の補正移動値を算出する。前記座標情報生成手段は、前記第１の補正移動値及び前記第２の補正移動値に応じて、前記ポインタの前記画面上の座標情報を生成する。
【００４１】
本発明に係る制御方法は、第１の軸方向の、空間操作型入力装置の筐体の動きを検出することで第１の検出値を出力し、前記第１の軸方向に直交する第２の軸方向の前記筐体の動きを検出することで第２の検出値を出力することを含む。前記第１の検出値及び前記第２の検出値に基づき、前記筐体の、前記第１の軸方向の動きに応じた第１の移動値及び前記第２の軸方向の動きに応じた第２の移動値が算出される。前記第１の移動値に第１の補正係数を乗じることで、前記第１の軸に対応する画面上の第１の方向でポインタを移動さるための第１の補正移動値が算出される。前記第２の移動値に前記第１の補正係数とは異なる第２の補正係数を乗じることで、前記第２の軸に対応する前記画面上の第２の方向で前記ポインタを移動さるための第２の補正移動値が算出される。前記第１の補正移動値及び前記第２の補正移動値に応じた、前記ポインタの前記画面上の座標情報が生成される。
【００４２】
本発明に係る空間操作型入力装置の製造方法は、第１の補正係数を第１の記憶手段に記憶し、第２の補正係数を第２の記憶手段に記憶することを含む。前記第１の補正係数は、第１の軸方向の筐体の動きを検出するための第１の検出手段の検出値に基づいて算出される、第１の軸方向の動きに応じた第１の移動値に乗ぜられ、前記第１の軸に対応する画面上の第１の方向でポインタを移動させるための第１の補正移動値の算出に用いられる。前記第２の補正係数は、前記第１の補正係数とは異なり、前記第１の軸に直交する第２の軸方向の前記筐体の動きを検出するための第２の検出手段の検出値に基づいて算出される、前記第２の軸方向の動きに応じた第２の移動値に乗ぜられ、前記第２の軸に対応する画面上の第２の方向で前記ポインタを移動させるための第２の補正移動値の算出に用いられる。前記第１の検出手段の検出感度である第１の検出感度と、前記第２の検出手段の検出感度である第２の検出感度とがそれぞれ測定される。前記第１の検出感度と前記第２の検出感度との差が所定値以下となるように、前記第１の検出感度と前記第２の検出感度をそれぞれ調整するために、前記第１及び第２の移動値にそれぞれ乗ぜられる第１のゲイン及び第２のゲインが、第３及び第４の記憶手段にそれぞれ記憶される。
【００４３】
第１の検出感度と第２の検出感度を測定し、これらの差が所定値以下となるように、第１、第２の検出感度を調整することで、第１及び第２の補正移動値の算出を実効的なものとすることができる。これにより、ユーザの操作感覚に合致したポインタの移動操作を確保することが可能となる。
【００４４】
前記第１の補正係数と前記第１のゲインとを乗じた値が前記第１の記憶手段に記憶され、前記第２の補正係数と前記第２のゲインとを乗じた値が前記第２の記憶手段に記憶されてもよい。すなわち、前記移動値に前記補正係数と前記ゲインとを乗じた値が乗じられることで補正移動値が算出されてもよい。
【００４５】
前記第１の検出感度は、前記筐体を前記第２の方向の軸を中心に回転または揺動させることで測定でき、前記第２の検出感度は、前記筐体を前記第１の方向の軸を中心に回転または揺動させることで測定することができる。
【００４６】
そして、本発明の一形態に係るハンドヘルド装置は、画面上に表示されたポインタの移動を制御するハンドヘルド装置であって、筐体と、表示部と、検出手段と、移動値算出手段と、補正手段とを具備する。前記表示部は、前記画面を表示する。前記検出手段は、前記筐体の動きを検出する。前記移動値算出手段は、前記検出手段で検出した検出した検出値に基づき、前記筐体の第１の軸方向の動きに応じた第１の移動値と、前記第１の軸に直交する第２の軸方向の動きに応じた第２の移動値を算出する。前記補正手段は、前記第１の移動値に第１の補正係数を乗じることで、前記第１の軸に対応する前記表示部に画面上の第１の方向で前記ポインタを移動させるための第１の補正移動値を算出し、前記第２の移動値に前記第１の補正係数とは異なる第２の補正係数を乗じることで、前記第２の軸に対応する前記画面上の第２の方向で前記ポインタを移動させるための第２の補正移動値を算出する。
【００４７】
すなわち、表示部が筐体に一体的に配置されたハンドヘルド型の入力装置においても、上述と同様な効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００４８】
以上のように、本発明によれば、空間操作型入力装置の操作容易性の等方性を高め、ユーザの操作感を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【００５０】
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及び空間操作型入力装置１を含む。
【００５１】
図２は、空間操作型入力装置１を示す斜視図である。これ以降の説明では、空間操作型入力装置を、単に、入力装置という。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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
図８は、センサユニット１７（検出手段）を示す斜視図である。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を有する。すなわち、加速度センサユニット１６は、第１の加速度センサ１６１及び第２の加速度センサ１６２の２つセンサを含む。また、センサユニット１７は、その直交する２軸の周りの角加速度を検出する角速度センサユニット１５を有する。すなわち、角速度センサユニット１５は、第１の角速度センサ１５１及び第２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。
【００５６】
第１、第２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。第１、第２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。
【００５７】
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。Ｘ’軸（ピッチ軸）及びＹ’軸（ヨー軸）を含む平面が加速度検出面、つまり回路基板２５の主面に実質的に平行な面（以下、単に検出面という。）である。本明細書中では、入力装置１とともに動く座標系、つまり、入力装置１に固定された座標系をＸ’軸、Ｙ’軸、Ｚ’軸で表す。一方、地球上で静止した座標系、つまり慣性座標系をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸で表す。また、以降の説明では、入力装置１の動きに関し、Ｘ’軸の周りの回転の方向をピッチ方向、Ｙ’軸の周りの回転の方向をヨー方向といい、Ｚ’軸（ロール軸）方向の周りの回転の方向をロール方向という場合もある。
【００５８】
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、送受信機２１、メイン基板１８上にプリントされたアンテナ２２を含む。
【００５９】
ＭＰＵ１９は、必要な揮発性及び不揮発性メモリ（記憶手段）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。ＭＰＵ１９の代わりに、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等が用いられてもよい。
【００６０】
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。
【００６１】
送受信機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。また、送受信機２１は、制御装置４０から送信された各種の信号を受信することも可能となっている。
【００６２】
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。
【００６３】
制御装置４０はコンピュータであり、ＭＰＵ３５（あるいはＣＰＵ）、ＲＡＭ３６、ＲＯＭ３７、ビデオＲＡＭ４１、表示制御部４２、アンテナ３９及び送受信機３８等を含む。
【００６４】
送受信機３８（受信手段）は、入力装置１から送信された制御信号（入力情報）を、アンテナ３９を介して受信する。また、送受信機３８は、入力装置１へ所定の各種の信号を送信することも可能となっている。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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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）（ピッチ軸）及び垂直軸（Ｙ軸）（ヨー軸）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。
【００７１】
図７（Ａ）に示すように、基本姿勢の状態で、ユーザが手首や腕を上下方向、またはピッチ方向に振る。このとき、第２の加速度センサ１６２は、Ｙ’軸方向の加速度（第２の加速度）ayを検出し、第２の角速度センサ１５２は、角度関連値としてＸ’軸の周りの角速度（第２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。
【００７２】
一方、図７（Ｂ）に示すように、基本姿勢の状態で、ユーザが手首や腕を左右方向、またはヨー方向に振る。このとき、第１の加速度センサ１６１は、Ｘ’軸方向の加速度（第１の加速度）axを検出し、第１の角速度センサ１５１は、角度関連値としてＹ’軸の周りの角速度（第１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。
【００７３】
次に、以上のように構成された制御システム１００の動作を説明する。図９は、その動作を示すフローチャートである。
【００７４】
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。電源が投入されると、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）。
【００７５】
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（以下、初期姿勢という）に対応する信号である。なお、ＭＰＵ１９は、典型的にはステップ１０１及び１０２を同期して行う。
【００７６】
以下、初期姿勢は、上記基本姿勢であるとして説明する。
【００７７】
ＭＰＵ１９は、加速度値（ax、ay）及び角速度値（ωψ、ωθ）に基いて、所定の演算により速度値（第１の速度値Vx、第２の速度値Vy）を算出する（ステップ１０３）（移動値算出手段）。
【００７８】
速度値（Vx、Vy）の算出方法としては、ＭＰＵ１９が、例えば加速度値（ax、ay）を積分して速度値を求め、かつ、角速度値（ωψ、ωθ）をその積分演算の補助して用いる方法がある。
あるいは、ＭＰＵ１９は、加速度値（ax、ay）を、角加速度値（Δωψ、Δωθ）で割ることで入力装置１の動きの回転半径（Ｒψ、Ｒθ）を求めてもよい。この場合、その回転半径（Ｒψ、Ｒθ）に角速度値（ωψ、ωθ）が乗じられることにより速度値（Vx、Vy）を得ることができる。回転半径（Ｒψ、Ｒθ）は、加速度の変化率（Δax、Δay）を、角加速度の変化率（Δ（Δωψ）、Δ（Δωθ））で割ることで求められてもよい。
上記算出方法により、速度値が算出されることで、ユーザの直感に合致した入力装置１の操作感が得られ、また、画面３上のポインタ２の動きも入力装置１の動きに正確に合致する。しかしながら、速度値（Vx、Vy）は、必ずしも上記算出方法により、算出されなくてもよい。例えば、加速度値（ax、ay）が単純に積分されて速度値（Vx、Vy）が算出されても構わない。
【００７９】
ＭＰＵ１９は、算出した速度値（Vx、Vy）に、画面３上でポインタ２を移動させるための所定の補正係数（Cx、Cy）を乗じる。つまり、下の式（１）、（２）の演算を行うことで、補正速度値（第１の補正速度値Vx’、第２の補正速度値Vy’）を算出する（ステップ１０４）（補正手段）。
【００８０】
Vx’= Cx Vx・・・（１）
Vy’= Cy Vy・・・（２）。
【００８１】
補正係数（Cx、Cy）は、任意の実数値であり、CxとCyとが異なるように設定されている。
【００８２】
なお、上記の例では、補正移動値として、速度値に補正係数を乗じて補正速度値を算出した。補正係数が乗じられる移動値は速度値に限れられず、角速度値や加速度値、あるいはそれらの時間変化率などの筐体の動きに関する他の移動値であってもよい。したがって、ＭＰＵ１９は、補正速度値以外にも、補正加速度値や補正角速度値などの補正移動値を算出し、その算出値に基づいてポインタの移動量を求めることができる。例えば、ＭＰＵ１９は、角速度値に補正係数を乗じて得られる補正角速度値を算出し、この補正角速度値を入力装置の回転半径に乗じた値を、ポインタ２を移動させるための速度値とすることができる。
【００８３】
次に、ＭＰＵ１９は、算出した補正速度値（Vx’、Vy’）の情報を、入力情報として送受信機２１により、制御装置４０に送信する（ステップ１０５）。
【００８４】
制御装置４０のＭＰＵ３５は、補正速度値（Vx’、Vy’）の情報を受信する（ステップ１０６）。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補正速度値（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（３）、（４）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１０７）。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１０８）（座標情報生成手段）。
【００８５】
X(t) =X(t-1)＋Vx・・・（３）
Y(t) =Y(t-1)＋Vy・・・（４）。
【００８６】
以上のように、補正係数（Cx、Cy）により補正された補正速度値（Vx’、Vy’）が、画面３上でのポインタ２を移動させるための速度値として算出される。補正係数（Cx、Cy）が最適に設定されることにより、次のような４つの観点のうち少なくとも１つによる操作容易性の異方性を抑えることができる。これにより、ユーザの操作感を高めることができる。これについて以下、詳細に説明する。
【００８７】
操作容易性の異方性を考えるときの４つの観点とは、以下のようなものである。
１）人間の手首、腕等の骨格の構成
２）人間の手や腕に働く重力の影響
３）画面３の形状（例えば画面３の縦横の長さの比）
４）筐体１０内でのセンサユニット１７（加速度センサユニット１６または角速度センサユニット１５）の配置。
【００８８】
１）の人間の手首等の骨格の構成の観点から補正係数が用いられるメリットについて説明する。
【００８９】
図１０は、ユーザが入力装置１を動かす場合の操作の容易性が、空中において等方的でないことを説明するための図である（出典：E. Grandjean : Fitting the Task to the Man, Taylor & Francis, 1980）。
【００９０】
図１０（Ａ）は、人間が手首を中心として、手のひらから手の甲への向き、または、手の甲から手のひらへの向きに手を回転させる例を示している。図１０（Ａ）の例は、図７（Ｂ）に示したように、ユーザが、手首を中心としてヨー方向で入力装置１を動かす例に対応する。図１０（Ａ）では、人間は、手の甲側に最大４５°程度、手のひら側に最大６０°程度、手を動かすことができることを示している。
【００９１】
図１０（Ｂ）は、人間が手首を中心として、手のひらの面内で手を回転させる例を示している。図１０（Ｂ）の例は、図７（Ａ）に示したように、ユーザが、手首を中心としてピッチ方向で入力装置１を動かす例に対応する。図１０（Ｂ）では、人間は、手の親指側に１５°、小指側に３０°、手を動かすことができることを示している。
【００９２】
図１０（Ａ）及び（Ｂ）を比べると、図１０（Ａ）の例の方が、手の可動範囲が大きいことがわかる。つまり、図７に示すようにユーザは、ヨー方向よりピッチ方向の方が、入力装置１を動かしにくいということがわかる。したがって、例えば制御装置４０により、受信した速度値（Vx、Vy）からそのままポインタ２の画面３上での座標値（X、Y）が生成される場合、ユーザは、ピッチ方向の方が、ポインタ２を動かしにくいと感じることがある。すなわち、ユーザが、入力装置１をヨー方向及びピッチ方向で同じ距離だけ動かしたつもりであっても、ポインタ２の画面３上でのＹ軸方向の変位量が、Ｘ軸方向に比べ小さくなる傾向にある。
【００９３】
そこで、上記補正係数（Cx,Cy）として設定された補正係数（C1、C2）（C1<C2）が速度値（Vx、Vy）に乗じられることにより、ピッチ方向での操作容易性が増す。その結果、ヨー方向及びピッチ方向についてユーザの操作容易性の等方性を確保することができる。すなわち、そのヨー方向に対応する画面３上でのＸ軸方向、及び、そのピッチ方向に対応する画面３上でのＹ軸方向について、ユーザはポインタ２の移動の仕方の等方性を感じることができる。
【００９４】
C1及びC2の値は、適宜設定可能である。例えば、C2がC1の１〜２倍に設定されてもよいし、これ以外の設定であってもよい。C1及びC2の値は、予めプログラミングにより定められていればよい。あるいは、入力装置１が、ユーザがC1及びC2の値を調整することができるようなメカニカルスイッチや静電式のスイッチ等を備えていてもよい。あるいは入力装置１、または制御装置４０が、C1及びC2の値を調整可能なＧＵＩによるプログラムを備えていてもよい。
【００９５】
図９では、入力装置１が主要な演算を行って補正速度値（Vx’、Vy’）を算出していた。図１１に示す実施の形態では、制御装置４０が主要な演算を行う。
【００９６】
ステップ２０１及び２０２は、ステップ１０１及び１０２と同様の処理である。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、１０４、１０７及び１０８と同様の処理を実行する（ステップ２０５〜２０８）。
【００９７】
あるいは、入力装置１は、速度値（Vx、Vy）を算出し、これを入力情報として制御装置４０に送信し、制御装置４０が受信した速度値（Vx、Vy）から補正速度値（Vx’、Vy’）を算出してもよい。この後、制御装置４０がステップ２０７及び２０８の処理を実行する。
【００９８】
次に、２）の人間の手や腕に働く重力の影響の観点から補正係数が用いられるメリットについて説明する。
【００９９】
ユーザの入力装置１を動かす方の手や腕にかかる重力も、その操作容易性の等方性に影響を及ぼす。つまり、ユーザが重力方向に逆らって入力装置１を持ち上げるように動かす場合と、重力の影響を受けない水平方向に入力装置を動かす場合とでは、操作容易性が異なる。ユーザが入力装置１を持ち上げる場合に限らず、下方向に入力装置を動かし、その入力装置を減速させる場合にも、重力に逆らう力が必要となる。
【０１００】
このような場合も、上記補正係数（Cx、Cy）として、Cx＜Cyと設定された補正係数（Cx、Cy）が速度値（Vx、Vy）に乗じられることにより、ピッチ方向での操作容易性が増す。その結果、ヨー方向及びピッチ方向についてユーザの操作容易性の等方性を確保することができ、ユーザはポインタ２の移動の仕方の等方性を感じることができる。
【０１０１】
特に、重力の影響が考慮される場合、入力装置１が重力方向を認識する必要がある。したがって、例えば入力装置１が基本姿勢から傾いている場合、正確な重力方向を認識するために、入力装置１は次のような処理を実行する。図１２は、そのときの制御システム１００の動作を示すフローチャートである。
【０１０２】
図１３は、加速度センサユニット１６への重力の影響を説明するための図である。図１３は、入力装置１をＺ方向で見た図である。
【０１０３】
図１３（Ａ）では、入力装置１が基本姿勢とされ、静止しているとする。このとき、第１の加速度センサ１６１の出力は実質的に０であり、第２の加速度センサ１６２の出力は、重力加速度Ｇ分の出力とされている。しかし、例えば図１３（Ｂ）に示すように、入力装置１がロール方向に傾いた状態では、第１、第２の加速度センサ１６１、１６２は、重力加速度Ｇのそれぞれの傾き成分の加速度値を検出する。
【０１０４】
この場合、特に、入力装置１が実際にヨー方向には動いていないにも関わらず、第１の加速度センサ１６１はＸ’軸方向の加速度を検出することになる。この図１３（Ｂ）に示す状態は、図１３（Ｃ）のように入力装置１が基本姿勢にあるときに、加速度センサユニット１６が破線の矢印で示すような慣性力Ix、Iyを受けた状態と等価であり、加速度センサユニット１６にとって区別が付かない。その結果、加速度センサユニット１６は、矢印で示すような左に斜め下方向の加速度が入力装置１に加わったと判断し、入力装置１の実際の動きとは違った検出信号を出力する。しかも、重力加速度Ｇは常に加速度センサユニット１６に作用するため、加速度から速度を求めるための加速度の積分値は増大し、ポインタ２を斜め下方に変位させる量は加速度的に増大してしまう。図１３（Ａ）から図１３（Ｂ）に状態が移行した場合、本来、画面３上のポインタ２が動かないようにすることが、ユーザの直感に合った操作と言える。
【０１０５】
以上のような加速度センサユニット１６への重力の影響を極力減らすため、図１２に示す処理では、入力装置１は、ロール方向の角度を算出し、これを用いて速度値（Vx、Vy）を補正する。
【０１０６】
ステップ３０１〜３０３は、ステップ１０１〜１０３と同様の処理である。
【０１０７】
入力装置１の初期姿勢時、または、それ以降に、入力装置１が図１３（Ｂ）に示すようにロール方向に傾いている場合が考えられる。
【０１０８】
ＭＰＵ１９は、重力加速度の成分値（ax、ay）に基き、下記の式（５）によりロール角φを算出する（ステップ３０４）（角度算出手段）。
【０１０９】
φ=arctan(ax/ay)・・・（５）。
【０１１０】
ここでいうロール角は、Ｘ’軸及びＹ’軸方向の合成加速度ベクトルと、Ｙ’軸との間の角度をいう（図１３（Ｂ）参照）。Ｘ’、Ｙ’、Ｚ’軸の座標系は入力装置の動きに合わせて動く座標系であり、すなわち、センサユニット１７に対して静止した座標系である。なお、式（５）における、加速度値（ax、ay）及び演算加速度値（axi、ayi）の各値は絶対値として計算される。
【０１１１】
ＭＰＵ１９は、算出したロール角φに応じた回転座標変換により、速度値（Vx、Vy）をそれぞれ補正し、補正値である回転補正速度値（第１の回転補正速度値Vrx及び第２の回転補正速度値Vry）を得る（ステップ３０５）（回転補正手段）。すなわち、ＭＰＵ１９は、図１４に示す回転座標変換の式（６）を用いて、速度値（Vx、Vy）を補正し、これを出力する。
【０１１２】
ＭＰＵ１９は、回転補正速度値（Vrx、Vry）に補正係数（C3、C4）を乗じることで、補正速度値（Vx’、Vy’）を算出する（ステップ３０６）。補正係数（C3、C4）は、C3=C1、C4=C2と設定されてもよいし、（C1、C2）以外の値に設定されてもよく、適宜変更可能である。
【０１１３】
ステップ３０７〜３１０は、ステップ１０５〜１０８と同様の処理である。
【０１１４】
図１１に示した処理の趣旨と同様に、例えば図１２に示したステップ３０４〜３０６、３０９、３１０の処理を制御装置４０が実行してもよい。
【０１１５】
以上のように、回転座標変換により速度値（Vx、Vy）が補正されることで、そのように加速度センサユニット１６でそれぞれ検出されてしまう重力加速度成分による影響を除去することができる。重力加速度による影響が除去された上で、補正係数（C3、C4）により補正速度値（Vx’、Vy’）が算出されることで、適切に重力の方向が考慮された速度値が算出される。
【０１１６】
図１２に示した処理では、ロール角φに応じた回転座標変換により速度値が補正された後に、その回転補正速度値（Vrx、Vry）に補正係数（C3、C4）が乗じられて、補正速度値（Vx’、Vy’）が算出された。
【０１１７】
しかしながら、図１２の処理の変形例として、補正速度値が算出された後に、回転座標変換による回転補正速度値が算出されてもよい。つまり、ステップ３０３→３０６→３０４→３０５→３０７の順に処理が実行されてもよい。
【０１１８】
図１２及び上記図１２の変形例のいずれが用いられるかは、主に入力装置１の形状や商品性により異なる。例えば、図２に示したような入力装置１のように、手で握られ、ロール角がほぼ固定される入力装置が用いられる場合、典型的には、後者が用いられればよい。
【０１１９】
あるいは、入力装置１は、図１５に示すような処理を実行してもよい。ステップ５０１〜ステップ５０４は、ステップ１０１〜１０４と同様の処理である。ステップ５０５で、ロール角φが算出され、ステップ５０６でそのロール角φに応じた回転座標変換による補正が行われる。ステップ５０７では、回転補正速度値（Vrx、Vry）に補正係数（C3、C4）が乗じられて、第２の補正速度値（Vx’’、Vy’’）が算出される。
【０１２０】
このように、上記１）の観点からの補正係数（C1、C2）による補正と、上記２）の観点の観点からの補正係数（C3、C4）による補正とが別々に行われてもよい。
【０１２１】
図１１に示した処理の趣旨と同様に、例えば図１５に示したステップ５０４〜５０７、５１０、５１１の処理を制御装置４０が実行してもよい。
【０１２２】
図１６は、図１２に示したフローチャートの変形例を示すフローチャートである。図１６では、角速度センサユニット１５で検出される角速度値（ωψ、ωθ）が回転座標変換により補正される例を示している。
【０１２３】
ステップ４０１〜４０３は、ステップ３０１、３０２及び３０４と同様の処理である。
【０１２４】
ＭＰＵ１９は、図１７に示す式（７）で表される、ロール角φに応じた回転座標変換により、角速度値（ωψ、ωθ）を補正する（ステップ４０４）。これにより、ＭＰＵ１９は、回転補正角速度値（ωrψ、ωrθ）を出力する。ＭＰＵ１９は、この回転補正角速度値（ωrψ、ωrθ）に補正係数（C5、C6）を乗じることで、補正角速度値（ωψ’、ωθ’）を算出する（ステップ４０５）。
【０１２５】
補正係数（C5、C6）は、C5=C3、C6=C4と設定されてもよいし、（C3、C4）以外の値に設定されてもよく、適宜変更可能である。
【０１２６】
ＭＰＵ１９は、補正角速度値（ωψ’、ωθ’）に基いて速度値（Vx、Vy）を算出する（ステップ４０６）。角速度値から速度値への変換処理は、例えば上述したように、加速度値（ax、ay）を角加速度値（Δωψ、Δωθ）で割ることで入力装置１の動きの回転半径（Ｒψ、Ｒθ）を求めた後、その回転半径（Ｒψ、Ｒθ）に角速度値（ωψ、ωθ）を乗じる。これにより速度値（Vx、Vy）を得ることができる。
【０１２７】
ステップ４０７〜４１０は、ステップ１０５〜１０８と同様の趣旨で処理が実行される。
【０１２８】
このように、図１２の処理では、回転座標変換による補正の対象が速度値（Vx、Vy）であったが、図１６の処理では、その補正の対象が角速度値（ωψ、ωθ）であっても、図１２の処理と同様の効果が得られる。
【０１２９】
図１１に示した処理の趣旨と同様に、例えば図１６に示したステップ４０３〜４０６、４０９、４１０の処理を制御装置４０が実行してもよい。
【０１３０】
次に、上記した３）画面３の形状の観点から補正係数が用いられるメリットについて説明する。
【０１３１】
画面３のアスペクト比（横：縦の比）には、４：３などのような１６：９以下のものと、８：３などのような２：１を越えるものがある。つまり、一般的に画面３は、横長である。画面のアスペクト比が１６：９以下の場合、骨格の構成や重力の影響により、Ｘ軸方向（水平方向）よりもＹ軸方向（垂直方向）にポインタ２を動かしづらいと感じる人が多い。この場合、上述のように、Ｙ軸方向の補正係数をＸ軸方向の補正係数よりも大きくすることができる。
【０１３２】
一方、画面のアスペクト比が２：１以上の場合、Ｙ軸方向よりもＸ軸方向にポインタ２を動かしづらいと感じる人が多くなる。このような場合、上述の例とは逆に、Ｘ軸方向の補正係数をＹ軸方向の補正係数よりも大きくすることができる。Ｙ軸方向に比べＸ軸方向のポインタ２の移動量が大きく設定されるこの場合、C7＞C8と設定された補正係数（C7、C8）が、速度値（Vx、Vy）にそれぞれ乗じられてもよい。
【０１３３】
これにより、ユーザが入力装置１を同じように動かしたときに、Ｘ軸方向でのポインタ２の変位量が、Ｙ軸方向でのポインタ２の変位量に比べ大きくすることができ、ユーザの操作感を向上させることができる。
【０１３４】
補正係数（C7、C8）は、C7=C1、C8=C2と設定されてもよいし、（C1、C2）以外の値に設定されてもよく、適宜変更可能である。補正係数（C7、C8）として、また縦長の画面の場合には、C7＜C8と設定されてもよい。
【０１３５】
ところで、ユーザはＸ軸方向に入力装置１を動かしやすいので、図２及び図３に示したような形態の入力装置１が用いられる場合、この画面３の形状の観点からは問題にならないとも言える。しかし、平面上で用いられる一般的なマウスをユーザが握るときのような、入力装置１の握り方がなされる場合、ユーザはＸ軸方向では動かしにくいと感じるので、本実施の形態が有効である。
【０１３６】
次に、上記した４）筐体１０内でのセンサユニット１７の配置の観点から補正係数が用いられるメリットについて説明する。
【０１３７】
例えば、図７に示したように、ユーザが入力装置１を基本姿勢で持っているつもりでも、その持ち方によっては、センサユニット１７の回路基板２５の主面が、絶対的なＸ−Ｙ平面である垂直面から傾く場合が考えられる。
【０１３８】
あるいは、図１８（Ａ）に示すような例が考えられる。図１８（Ａ）において、例えば入力装置１の筐体１０の後端の頂部１０ａに接する仮想的な平面３１の垂線３２を考える。センサユニット１７Ａで示すように、その回路基板２５の主面がその垂線３２に垂直にならずに、筐体１０内に配置される場合も考えられる。あるいは、回路基板２５の主面が垂線３２に垂直であっても、角速度センサユニット１５の主面または加速度センサユニット１６の主面（後述する加速度検出面）が垂直にならずに、それらのセンサユニット１５または１６が回路基板２５に実装される場合も考えられる。
【０１３９】
なお、図１８（Ａ）において、センサユニット１７Ａは、本説明の理解を容易にするため、極端に大きく傾けて描いている。
【０１４０】
あるいは、図１８（Ｂ）に示すような例が考えられる。例えば筐体１０の後端部１０ｂ付近の表面が曲面、例えば球面の一部である。その球の中心Ｃ１から延びる複数の線のうち上記垂線３２が、センサユニット１７の実質的な中心または重心を通ることが理想の形態である。しかし、中心Ｃ１から延びる複数の線のうち、その垂線３２とは異なる線３３が、そのセンサユニット１７Ｂの中心または重心等に通るように、センサユニット１７Ｂが筐体１０内に配置される場合も考えられる。あるいは、センサユニット１７Ｃで示すように、図１８（Ａ）で示したセンサユニット１７Ａと、図１８（Ｂ）で示したセンサユニット１７Ｂとの複合的なずれも考えられる。
【０１４１】
なお、図１８（Ｂ）において、センサユニット１７Ｂ及び１７Ｃの配置のずれは、本説明の理解を容易にするために大きく描いている。
【０１４２】
以降の説明では、図１８（Ａ）に示したようなセンサユニット１７Ａ（角速度センサユニット１５または加速度センサユニット１６）の主面の、垂直面（平面３１）からのずれを角度ずれという。また、その角度ずれの角度をαとする。また、図１８（Ｂ）に示したようなセンサユニット１７Ｂ（角速度センサユニット１５または加速度センサユニット１６）の垂線３２上からの配置のずれを位置ずれという。また、垂線ではない線３３の、垂線３２からの角度をβとする。
【０１４３】
図１８（Ａ）では、センサユニット１７Ａの角度ずれが、Ｘ軸周り、つまりピッチ方向で発生している例を示したが、Ｙ軸周りであるヨー方向で発生する場合も考えられる。同様に、図１８（Ｂ）では、センサユニット１７Ｂ（または１７Ｃ）の位置ずれが、ピッチ方向で発生している例を示したが、ヨー方向で発生する場合も考えられる。したがって、角度ずれαのヨー及びピッチ方向の成分値として（αψ、αθ）を定義することができる。また、位置ずれβの成分値のヨー及びピッチ方向の成分値として（βψ、βθ）を定義することができる。
【０１４４】
以上のような角度ずれまたは位置ずれが発生した場合、ユーザが基本姿勢で入力装置１を動かしても、所期の角速度値または加速度値が検出されないことがある。したがって、原理的には、以下の式（８）〜（１１）によってその角度ずれによるセンサユニット１７による感度ずれが補正され、式（１２）〜（１５）によって、位置ずれによるセンサユニット１７の感度ずれが補正される。
【０１４５】
acx=ax・cosαψ・・・（８）
acy=ay・cosαθ・・・（９）
ωcψ=ωψ・cosαψ・・・（１０）
ωcθ=ωθ・cosαθ・・・（１１）
acx=ax・cosβψ・・・（１２）
acy=ay・cosβθ・・・（１３）
ωcψ=ωψ・cosβψ・・・（１４）
ωcθ=ωθ・cosβθ・・・（１５）。
【０１４６】
（acx、acy）は、補正後のＸ及びＹ軸方向の加速度値であり、（ωcψ、ωcθ）は、補正後のヨー及びピッチ方向の角速度値である。（ax、ay）は加速度センサユニット１６による加速度の検出値であり、（ωψ、ωθ）は角速度センサユニット１５による角速度の検出値である。
【０１４７】
現実にユーザが入力装置１を使う場面において、入力装置１または制御装置４０が、その角度ずれの角度（αψ、αθ）や位置ずれの角度（βψ、βθ）を演算により求め、式（８）〜（１５）を用い、センサユニット１７の感度ずれを補正することも可能である。しかし、このように感度ずれが発生する場合、上記補正係数を利用して速度値が補正されることで、感度ずれを補正することができる。
【０１４８】
この場合、制御システム１００は、図９に示した処理と同様の処理を実行すればよい。ステップ１０４において、補正係数として例えば（C9、C10）が設定されればよい。補正係数（C9、C10）は、C9=C1、C10=C2と設定されてもよいし、（C1、C2）以外の値に設定されてもよく、適宜変更可能である。
【０１４９】
ＭＰＵ１９は、センサユニット１７の上記感度ずれ（感度ばらつき）を補償するＸ軸方向及びＹ軸方向のゲイン（第１のゲイン、第２のゲイン）をあらかじめ記憶していてもよい（第１の補償手段）。ＭＰＵ１９は、これらのゲインを速度値に個々に乗じることで上記感度ずれを補償することができる。また、ＭＰＵ１９は、上記感度ずれを補償するためのゲインと補正係数との積をあらかじめ記憶していてもよい。これにより、一度の演算で、感度ずれが補償された補正速度値を算出することが可能となる。第１及び第２のゲインは同一の記憶部に記憶されていてもよいし、別々の記憶部に記憶されていてもよい。さらに、上記第１及び第２のゲインは、第１及び第２の補正係数との積として同一又は別個の記憶部に記憶されていてもよい。
【０１５０】
あるいは、ＭＰＵ１９は、上記感度ずれに代えて又は加えて、第１及び第２の角速度センサ１５１、１５２（又は第１及び第２の加速度センサ１６１、１６２）間の感度差を補償するようなゲインを記憶部に記憶していてもよい（第１の補償手段）。これにより、算出された補正速度値の実効化を図ることができる。
【０１５１】
以上説明した、図９、１１、１２または１５の動作において、ＭＰＵ１９は、その速度値（Vx、Vy）の算出に同期してロール角φを算出してもよいし、複数の速度値（Vx、Vy）の算出ごとにロール角φを１回算出してもよい。
【０１５２】
次に、以上説明した補正係数の設定方法について述べる。ここでいう補正係数の設定方法とは、次のＡ）、Ｂ）の２通りがある。
【０１５３】
Ａ）入力装置１または制御装置４０の製造時において、予め一定の補正係数を設定する方法
Ｂ）入力装置１または制御装置４０の製造時にデフォルトの補正係数が設定され、ユーザが制御システム１００を使用するときに、カスタマイズする方法
まず、Ａ）またはＢ）において、入力装置１または制御装置４０の製造時において、製造者が、一定またはデフォルトの補正係数を設定する方法について説明する。
【０１５４】
本発明者は、Ｘ及びＹ軸方向での補正係数を求めるために、ユーザテストを行い、平均的な補正係数を求めた。
【０１５５】
ユーザテストの例としては、例えば以下に示した方法を挙げることができる。
（ａ）テストの対象ユーザが入力装置１を操作して、画面３を見ないで正方形を描く。
（ｂ）上記対象ユーザが、入力装置１を操作して、画面３を見ないで円を描く。
（ｃ）上記対象ユーザが、入力装置１を操作して、画面３を見ないで４５°の線分を描く。
（ｄ）Ｘ及びＹ軸方向にそれぞれ、上記対象ユーザが最も快適な速度で入力装置１を振る。
（ｅ）上記対象ユーザが、入力装置１を操作して、画面３上にランダムに現れては消えるマーカに向かって、上記対象ユーザがそのマーカを追うように直感的にポインティングする。
【０１５６】
上記（ａ）〜（ｃ）の方法により、テストの対象ユーザが、視覚によるフィードバックを得ない状態で作画することで、ユーザの感覚と現実とのずれが認識される。図１９は、この（ａ）〜（ｃ）によるテストで描かれた絵を示す図である。図１９（Ａ）は、補正係数で速度値が補正されない場合を示し、図１９（Ｂ）は、補正係数（Cx、Cy）で速度値が補正された場合を示す。図１９（Ｂ）において、補正係数は、例えばCy=(8/7)Cxと設定された。このような違いが起こる理由は、操作容易性の異方性を考えるときの４つの観点のうち、１）及び２）のうち少なくとも一方の観点によるものが大きいと考えられる。これらの図からわかるように、適切な補正係数により、ユーザの感覚と現実とのずれが補正される。
【０１５７】
一方、上記（ｄ）の方法により、本来あるべきＸ及びＹ軸でのポインタ２の移動量比が直接認識される。
【０１５８】
また、上記（ｅ）の方法において、対象ユーザによる素早い直感的なポインティング操作により、本来あるべき軌跡と実際のポインタ２の軌跡とのずれから、正しい移動量比を検知することができる。図２０は、補正係数が用いられない場合のテストの様子を示す画面３の図である。図２０では、マーカ３４が１，２，３の順でランダムに出現し、ポインタ２がそれを追うように操作される。
【０１５９】
破線のベクトル４４は、テストの対象ユーザが狙っているベクトルの方向（マーカ３４の中心を通る線）である。実線のベクトル４３は、ポインタ２が実際に動いたときのベクトルの方向である。このように、対象ユーザの感覚（破線ベクトル４４）と、現実（実線ベクトル４３）とでは方向に差が発生する。これは、上記した１）または２）の観点から、対象ユーザが、縦方向より横方向の方が手を動かしやすいからである。
【０１６０】
この図２０でのテストの場合、現実の実線ベクトル４３のXまたはY成分に補正係数（Cx、Cy）を乗じ、得られた新たなベクトルが、破線ベクトル４４に平均的に重なるような補正係数（Cx、Cy）を求めればよい。
【０１６１】
そのほか、一定またはデフォルトの補正係数の設定方法として、上記３）の観点から、画面の比率に合わせて設定される方法が考えられる。例えば画面３のアスペクト比が４：３である場合、補正係数として、C7：C8=３：４程度に設定さればよい。あるいは、画面３のアスペクト比が１６：９である場合、補正係数として、C7：C8=９：１６程度に設定されればよい。
【０１６２】
次に、上記Ｂ）において、一般のユーザがカスタマイズして補正係数を設定する方法について説明する。
【０１６３】
一般ユーザが補正係数の値をカスタマイズすることができれば、ユーザ個人の特性に合わせた、入力装置１の操作が可能となる。そのカスタマイズ方法としては、例えば上記Ａ）の（ａ）〜（ｅ）の方法で、制御システム１００がテストを行う方法がある。その場合、ユーザと、制御システム１００との間の対話形式（表示装置５にＧＵＩを表示させながら行う対話）により、テストが行われてもよい。
【０１６４】
あるいは、別のカスタマイズ方法として、入力装置１及び制御装置４０が、補正係数（Cx、Cy）を調整する機能（調整手段）を有する形態が考えられる。その調整機能の１つとしては、例えば入力装置１の筐体１０や、制御装置４０の筐体に設けられたメカニカルなスイッチ（ディップスイッチ、ボタン式スイッチ、回転摘み式のスイッチ等）、静電式のスイッチ、あるいはその他のスイッチが挙げられる。
【０１６５】
別の調整機能としては、ＧＵＩを用いたソフトウェアが考えられる。図２１は、そのカスタマイズ画面のいくつかの例を示す。
【０１６６】
図２１（Ａ）は、入力装置１のＸ軸方向の移動量に対するＹ軸方向の移動量の比を調整する調整画面の例である。例えば、ユーザの制御システム１００への操作入力により、トグル４５がマーキングされることにより、ユーザは摘み４６を左右に操作可能となる。トグル４５は、ユーザが入力装置１を用いてクリックによる操作入力によりマーキングされる（黒丸が付けられる）。摘み４６は右へ移動するほど、補正係数Cyが大きくなる。
【０１６７】
図２１（Ａ）では、このソフトウェアの設計者は、上記ユーザテストなどの結果により最適値を知っている場合、これをデフォルト値として用意しておけばよい。その場合、デフォルトボタン４８が押されると、そのデフォルト値に摘み４６が動くようになっていればよい。
【０１６８】
なお、図２１（Ａ）は、上記１）及び２）の観点を明確に区別していない例である。
【０１６９】
図２１（Ｂ）は、１）の観点から補正係数（C1、C2）、及び、２）の観点からの補正係数（C3、C4）をそれぞれ独立に調整することができる例を示している。図中、「手首の補正」と示されている調整部が、１）の観点からの補正であり、「重力の補正」と示されている調整部が、２）の観点からの補正である。
【０１７０】
図２１（Ｃ）は、簡易な補正が可能な例を示している。図２１（Ａ）及び（Ｂ）では、無段階の調整であったが、この場合、ユーザは煩雑さを感じることもあり得る。図２１（Ｃ）では、ユーザは、トグル４５のマーキングによって、数種類の調整仕様から、好みの一の調整仕様を自在に、かつ、容易に選択できるようになっている。
【０１７１】
図２１（Ａ）〜（Ｃ）の方法により、手首、肘、または肩まで含めた操作全体の動かしやすさを考慮した移動量比を得ることができる。
【０１７２】
上記した（ａ）〜（ｅ）の方法とは、別のユーザテストの例として、例えば図２２で示すような方法がある。例えば、ユーザが、操作しやすいと感じる範囲の長方形を描くように入力装置１を動かす。このとき、入力装置１または制御装置４０は、次のような補正係数を設定すればよい。すなわち、入力装置１により検出されたＸ及びＹ軸の移動量比を、表示装置１０５の画面１０３の横及び縦の長さ比に変換するような補正係数（Cx、Cy）が設定されればよい。したがって、ユーザが操作しやすいと感じる範囲が、画面の範囲と合致し、ユーザの操作感を向上させることができる。
【０１７３】
典型的な例で説明すると、画面１０３の横及び縦の長さ比が１６：９で、ユーザテストにより描かれた長方形のＸ及びＹ軸の移動量が、１８：７程度であったとする。この場合、Ｘ軸に関する補正係数Cxは１６／１８（＝８／９）、Ｙ軸に関する補正係数Cyは９／７に設定される。つまり、補正係数（Cx、Cy）＝（５６：８１）と設定されればよい。
【０１７４】
図２２の例では、画面１０３の範囲が長方形であるとして説明したが、正方形、他の多角形、円、または楕円等、どのような形状の範囲であってもよい。
【０１７５】
本発明に係る実施の形態は、以上説明した実施の形態に限定されず、他の種々の実施形態が考えられる。
【０１７６】
入力装置１（または、その他各実施の形態で示した入力装置）が、例えば加速度センサユニット１６を備え、角速度センサユニット１５を備えない形態も考えられる。この場合、ステップ１０３で速度値（Vx、Vy）は、加速度センサユニット１６により検出される加速度値（ax、ay）を積分演算することで求められる（ただし、この場合、Ｙ及びＸ軸周りの角速度値（ωψ、ωθ）は求めることができない。）。加速度センサユニットの代わりに、イメージセンサにより加速度が算出されてもよい。
【０１７７】
上記のように回転半径を算出する場合、Ｙ及びＸ軸周りの角加速度を検出するセンサ、または角度を検出するセンサが用いられてもよい。この場合、角加速度センサにより検出された角加速度値が積分演算されることで角速度値（ωψ、ωθ）が求められる。あるいは、角度センサにより検出された角度値が微分演算されることで角速度値（ωψ、ωθ）が求められる。
【０１７８】
上記角加速度センサとして、１軸の角加速度センサとしては、典型的には回転半径上上に配置された２つの１軸加速度センサが用いられる。２つの加速度センサによりそれぞれ得られる２つの加速度値の差を、その２つの加速度センサ間の距離で除することで、入力装置の角速度値が算出される。２軸の角加速度センサとしては、上記２つの１軸加速度センサの検出原理と同様に、２つの２軸加速度センサが用いられればよい。
【０１７９】
上記角度センサとして、例えば上述したようなロール角φを求めるような原理を実現するように、２軸の加速度センサが用いられればよい。したがって、Ｙ及びＸ軸周りの２軸の角度を検出するためには、２つの２軸加速度センサが用いられればよい。あるいは、角度センサとして、イメージセンサ、２軸または３軸の磁気センサが用いられてもよい。
【０１８０】
次に、入力装置の他の実施の形態について説明する。
【０１８１】
図２３（A）〜（C）は、上述した構成の入力装置１の姿勢変化の過程を示す側面図である。例えば、入力装置１のＸＹ平面（Ｘ'Ｙ'平面）内における操作中に、図２３（A）に示すような入力装置１の基本姿勢から、図２３（B）に示すように入力装置１がピッチ方向に傾いて操作される場合がある。また、図２３（C）に示すように入力装置１が基本姿勢から、９０度ピッチ方向に回転した状態で操作される場合も考えられる。このような重力方向（G）に対する筐体１０の姿勢変化が起きた場合、加速度センサユニット１６に及ぼす重力の影響が変化する。また、筐体１０の姿勢が変化はユーザによる筐体１０の持ち方を変化させ、そのため骨格の動きやすい方向等が変化する。このため、画面３（図５）の水平軸（Ｘ軸）方向及び垂直軸（Ｙ軸）方向に対応するポインタ２の移動操作感覚が、入力装置１の操作方向と重力方向との関係に変化が生じることで、設定された補正係数（Cx、Cy）が最適でなくなる場合がある。
【０１８２】
具体的に、図２３（A）に示した例においては、画面３の水平軸（Ｘ軸）と筐体１０の厚さ方向（ピッチ軸（Ｘ'軸）方向）とが一致し、画面３の垂直軸（Ｙ軸）と筐体１０の幅方向（ヨー軸（Ｙ'軸）方向）とが一致している。すなわち、入力装置１を垂直方向（ピッチ方向）に操作する場合の方が、入力装置１を水平方向（ヨー方向）に操作する場合に比べて、重力の影響が大きく作用する。また、図２３（A）に示した例においては、図１０に示したように、垂直方向（ピッチ方向）に比べて、水平方向（ヨー方向）の方が、骨格の構成上、入力装置１を操作しやすい。この場合、上述したように、センサユニット１７の検出値に基づいて算出される速度値（Vx、Vy）に乗ぜられる補正係数（Cx、Cy）がCx＜Cyの関係となるように設定される。これにより、補正速度値（Vx’＝Cx Vx、Vy’＝Cy Vy）が算出され、制御装置４０において当該補正速度値に基づいたポインタ２の移動速度信号が生成されることで、Ｘ軸方向及びＹ軸方向におけるポインタ２の等方的な移動操作性が確保されることになる。
【０１８３】
一方、図２３（Ｃ）に示したように、入力装置１が筐体１０のピッチ方向に傾いて、画面３の垂直軸（Ｙ軸）方向と筐体１０のヨー軸（Ｙ'軸）方向とが互いに直交する姿勢となった場合を考える。この場合、入力装置１をピッチ方向に操作する場合及びヨー方向に操作する場合ともに、重力（Ｇ）の影響は同等となる。したがって、Ｘ軸方向及びＹ軸方向におけるポインタ２の移動操作性は、補正係数を乗じなくても等方性が得られることとなるため、上述した補正係数（Cx＜Cy）の設定を維持することは、ユーザの操作感覚の劣化を招くことになる。
また、図２３（Ｂ）又は（Ｃ）に示した姿勢において、入力装置１がＺ’軸（ロール軸）のまわりに回転した角度位置でユーザに持たれると、骨格上の構成上、補正係数を乗じなくても等方的な入力操作性が得られることがある。
【０１８４】
そこで、本実施の形態の入力装置１は、重力方向に対する筐体１０の姿勢変化に関連して、第１の補正速度値（Vx’）及び第２の補正速度値（Vy’）を補償する補償手段（第２の補償手段）を備えている。この補償手段は、入力装置１のＭＰＵ１９を含む制御ユニット３０（図３）で構成され、あるいは実行される。または、この補償手段は、ＭＰＵ３５を含む制御装置４０（図１）で構成され、あるいは実行される。
【０１８５】
例えば、ＭＰＵ１９は、入力装置１の筐体１０が図２３（Ｃ）に示す姿勢に変化した場合、第１の補正速度値（Vx’＝Cx Vx）と第２の補正速度値（Vy’＝Cy Vy）とが等方となるように、Vx’及びVy’のうち少なくとも一方に所定の補償係数Ｗを乗じるように構成されている。補償係数Ｗの大きさは特に制限されず、任意の値が設定され得る。これにより、入力装置１が図２３（Ｃ）に示す姿勢で操作される場合においても、Ｘ軸方向及びＹ軸方向におけるポインタ２の等方的な移動操作性が補償されることになる。
【０１８６】
図２３の例では、Ｙ'軸方向に作用する重力加速度Ｇの変化量に基づいて補償係数を決定することができる。重力加速度Ｇの変化量は、Ｙ'軸方向の加速度を検出する第２の加速度センサ１６２の出力に基づいて算出することができる。あるいは、Ｘ'軸及びＹ'軸に直交するＺ'軸（ロール軸）方向の加速度を検出する第３の加速度センサをさらに設け、この第３の加速度センサの出力に基づいて重力方向に対する筐体１０の姿勢変化を検出するようにしてもよい。
【０１８７】
補償係数の大きさは、Ｙ'軸方向に作用する重力加速度成分の変化に応じて連続的に変化させてもよいし、離散的に変化させてもよい。あるいは、演算を簡素化するために、例えば、図２３（Ｂ）に示したように入力装置１がある一定のピッチ角に達した時点で補正速度値に一定の補償係数を乗じるようにしてもよい。
【０１８８】
また、上記補償手段は、入力装置１がロール運動を伴ってピッチ方向に回転する場合にも、同様の演算にて補正速度値を変更することが可能である。この場合、第１の補正速度値Vx’及び第２の補正速度値Vy’の少なくともいずれか一方に、ロール角及びピッチ角に応じた補償係数が乗じられることになる。この場合の制御システム１００の制御の一具体例を図２４に示す。
【０１８９】
まず、図９のステップ１０１、１０２と同様に、加速度センサ１６１、１６２が入力装置１（筐体１０）の加速度値（ax、ay）を取得し、角速度センサ１５１、１５２が入力装置１の角速度値（ωψ、ωθ）を取得する（ステップ１１０１、１１０２）。ＭＰＵ１９は、取得された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。次に、ＭＰＵ１９は、加速度センサ１６１、１６２の出力から入力装置１のＺ'軸まわりの回転角度であるロール角φを算出する（ステップ１１０３）。このロール角は、例えば、上述した下記の式（５）を用いて算出することができる。
【０１９０】
φ＝arctan(ax/ay)・・・（５）
【０１９１】
次に、ＭＰＵ１９は、算出したロール角φに応じた補償係数Ｗを算出する（ステップ１１０４）。補償係数の算出方法としては、図１４を参照して説明した回転行列式（式（６））によって変換された回転座標系におけるＸ軸方向及びＹ軸方向の速度値に基づいて、Ｘ軸方向及びＹ軸方向についての補償係数を算出することができる。あるいは、得られた回転座標系における各速度値に基づいて、あらかじめメモリに記憶された対応テーブルから設定値を読み出す方法（マップマッチング）を採用してもよい。
【０１９２】
続いて、ＭＰＵ１９は、得られた補償係数を補正速度値に乗算することで、入力装置１に作用する重力方向の変化を考慮した補正速度値の補償値を算出する（ステップ１１０５）。図２４に示した例では、Ｙ軸方向のポインタ移動速度値に関連する第２の補正速度値Vy’に関して補償演算する例を示したが、Ｘ軸方向のポインタ移動速度値に関連する第１の補正速度値Vx’に関しても補償演算するようにしてもよいことは勿論である。
【０１９３】
次に、制御ユニット３０は、補償された補正速度値（Vx’、Vy’）を制御装置４０へ送信する。制御装置４０は、受信した補正速度値に基づいてポインタ２のＸ軸方向及びＹ軸方向の移動量を算出し、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１１０６、１１０７）。これらの処理は、図９のステップ１０６〜１０８と同様である。
【０１９４】
以上のようにして、入力装置１のロール回転を考慮した補正速度値の補償演算を行うことが可能となる。また、以上の制御フローは、入力装置１がロール運動を伴わない場合（φ＝０）にも同様に適用することが可能である。以上の例では、入力装置１が補正速度値を補償演算する例を説明したが、制御装置４０が補正速度値を補償演算するように構成されていてもよい。
【０１９５】
次に、入力装置１の製造方法について説明する。
【０１９６】
上述のように、制御システム１００は、画面３上のＸ軸方向及びＹ軸方向に対するポインタ２の移動操作性の等方性を確保するために、Ｘ軸方向とＹ軸方向とで互いに異なる補正係数を乗じた補正速度値等の補正移動値を取得するようにしている。これら補正値に基づくポインタ２の移動操作の実効性を得るには、補正係数が乗じられる前の、センサユニット１７から出力される検出値に基づいて算出された移動値（筐体の動きに応じた信号）がＸ軸方向とＹ軸方向とで同等の感度をもつことが必要となる。そこで、以下、センサユニットの検出感度の調整を含む入力装置１の製造方法について説明する。なお、以下の説明では、主に、角速度センサユニットの感度調整方法を説明する。
【０１９７】
図２５は、本実施の形態の入力装置の製造方法を説明する工程フローである。
【０１９８】
まず、角速度センサユニット１５を構成する第１、第２の角速度センサ１５１，１５２を準備する（ステップ１２０１）。角速度センサ１５１，１５２は当該入力装置１のために製作されたものでもよいし、市販の汎用センサでもよい。また、角速度センサユニット１５として、市販の２軸角速度センサを用いてもよい。
【０１９９】
次に、準備した角速度センサ１５１，１５２の感度をそれぞれ測定する（ステップ１２０２）。角速度センサの感度の測定は、センサ単独の状態で実施するほか、一方の第１の角速度センサ１５１をＹ軸のまわりの角速度を検出可能なように、また、他方の第２の角速度センサ１５２をＸ軸のまわりの角速度を検出可能なようにパッケージングされたセンサユニット１７の状態で実施することも可能である。あるいは、当該センサユニット１７が筐体１０に搭載された状態で角速度センサの感度測定が実施されてもよい。角速度センサの検出感度は、基板への実装前後あるいは機器への組み付け前後で変動するため、入力装置１の製作に要する全工程の中で最終に近い工程で感度測定を実施することにより、測定精度を高めることが可能となる。
【０２００】
続いて、角速度センサ１５１の検出感度と、角速度センサ１５２の検出感度の感度差が所定値以下となるように、各センサの検出感度が調整される（ステップ１２０３）。上記所定値としては、零であることが理想であるが、現実的には実質的に零とみなせる値であってもよい。検出感度差の調整は、例えば、一方の角速度センサ１５１及び他方の角速度センサ１５２の出力のうち少なくとも一方に乗算される、感度差を補償するためのゲイン（Gx、Gy）を決定することを意味する。決定されたゲイン（Gx、Gy）は、ＭＰＵ１９のメモリに格納されて、ポインタ速度値の算出の際に、補正係数（Cx、Cy）とともに移動値に乗じられてもよい。
【０２０１】
ゲイン（Gx、Gy）は２つの角速度センサ１５１、１５２の角速度値のうち少なくとも一方に乗算されるようにしてもよい。角速度センサの感度ばらつきが例えば±２０％程度と大きい場合には、補正係数の効果がセンサ間の感度差に埋もれてしまわないように、感度調整は必須となる。逆に、感度ばらつきが小さい場合には、当該工程を省略することも可能である。
【０２０２】
次に、補正係数（Cx、Cy）が決定され、その値がＭＰＵ１９のメモリ内に記憶される（ステップ１２０４）。これらの補正係数は、角速度センサ１５１、１５２の出力に基づいて算出されるＸ軸方向及びＹ軸方向の筐体１０の速度値（Vx、Vy）に乗じられることで、ポインタ２の移動補正速度値（Vx’、Vy’）の算出に用いられる。この例では、上記補正係数はデフォルト値として入力装置１に設定される。
【０２０３】
ゲイン（Gx、Gy）及び補正係数（Cx、Cy）は、作業者によって決定されてもよいし、ＭＰＵ１９による演算処理で算出されるようにしてもよい。本実施の形態においては、角速度センサ１５１、１５２の感度差が所定値以下となるように調整されているので、設定された補正係数によって生成されるゲインが当該センサ間の感度差に埋もれてしまうことを回避できる。これにより、補正係数を用いたポインタ移動速度の補正演算を実効的なものとすることができ、使用感が高く操作性に優れた入力装置１を提供することが可能となる。また、ゲイン（Gx、Gy）と補正係数（Cx、Cy）を乗算した値（GxCx、GyCy）を、感度調整込みの補正係数として、ＭＰＵ１９のメモリに記憶してもよい。
【０２０４】
以下、角速度センサの校正方法についてのいくつかの具体例を説明する。
【０２０５】
［増幅回路の調整による角速度センサの校正例］
角速度センサの検出感度の調整、すなわち角速度センサの校正は、例えば、角速度センサの出力をＭＰＵ１９へ供給するまでの間の信号処理回路を調整することによって実現することができる。具体的には、角速度センサの出力を増幅する増幅回路の増幅率を調整することで、角速度センサの検出感度の調整が可能となる。
【０２０６】
角速度センサの増幅回路に図２６に示すようなオペアンプ回路２００を用いた場合を説明する。角速度センサ１５３の出力は、オペアンプ回路２００によって増幅される。そこで、Ｘ軸及びＹ軸を中心としてセンサ（またはセンサユニットあるいは入力装置）を回転あるいは揺動させ、それらの出力差を測定することにより、各角速度センサの感度差が測定される。このオペアンプ回路２００の増幅率（ゲイン）Ｇを角速度センサ毎に調整することによって、これらセンサ間の感度差を調整することが可能となる。
【０２０７】
ここで、オペアンプ回路２００の増幅率Ｇは、下記の式（１６）によって与えられる。Ｖｏはオペアンプ回路２００の出力電圧、Ｖｉは非反転入力端子への入力電圧であって、角速度センサ１５３の出力である。Ｒｓは反転入力端子に接続された抵抗Ｒｓの抵抗値、Ｒｆは反転入力端子と出力端子との間に接続された帰還抵抗Ｒｆの抵抗値をそれぞれ示している。
【０２０８】
Ｇ＝Ｖｏ／Ｖｉ＝（Ｒｓ＋Ｒｆ）／Ｒｓ  ・・・（１６）
【０２０９】
抵抗値Ｒｓ、Ｒｆの調整により、Ｇは任意に変更可能となる。抵抗値の調整方法としては、上記抵抗を可変抵抗で構成する方法のほか、抵抗素子をレーザービームによってトリミングする方法などが挙げられる。トリミングの例を図２７に示す。レーザートリミングでは、のし状の抵抗素子Ｒ１０を部分的に溶断した加工痕Ｌｔ１を形成することで、抵抗値を変化させる。加工痕Ｌｔ１の数、長さ、幅、パターン形状などによって所望の抵抗値に容易に調整することが可能となる。
【０２１０】
［振動特性の調整による角速度センサの校正例］
一方、角速度センサの出力感度を調整する他の例として、角速度センサ自体の特性を変化させる方法がある。振動型ジャイロセンサの場合、振動子の振動特性を調整することによって、角速度センサの検出感度を任意に調整することが可能である。
【０２１１】
図２８に音叉型のジャイロセンサの一例を示す。このジャイロセンサ１５４は、３本の振動子３０１、３０２、３０３を有し、外側の２本の振動子３０１、３０２と中央の振動子３０３とが互いに逆位相で振動するように構成されている。そして、これらの振動子のうち任意の振動子にコリオリ力を検出するための検出電極が形成されており、この検出電極の検出信号に基づいて角速度信号が生成される。
【０２１２】
この種のジャイロセンサ１５４においては、振動子の表面にレーザービームを用いた加工痕Ｌｔ２を形成することで、当該振動子の共振周波数、離調度などを変化させることができる。離調度は、駆動周波数と検出周波数との差で表され、この離調度を変化させることでジャイロセンサ１５４の感度、すなわちゲインが調整される。したがって、２つの角速度センサの検出感度差に基づき、いずれか一方または両方の角速度センサに上述の処理を実施することで、センサ間の感度差を所定の範囲に収めることが可能となる。このようなセンサの感度調整方法は、角速度センサの基板上への実装後、筐体１０への組み込み前に実施することができる。
【０２１３】
［内部演算による角速度センサの校正例］
次に、角速度センサユニットを筐体に搭載して入力装置を構成した後の角速度センサの感度調整方法（校正方法）について説明する。
【０２１４】
入力装置を構成した後の角速度センサの校正は、入力装置をヨー方向（Ｘ軸まわりの回転方向）とピッチ方向（Ｙ軸まわりの回転方向）とに回転あるいは揺動させ、そのとき得られる各角速度センサの検出値に基づいて検出感度差を調整する。この作業は、入力装置を出荷する前に、作業者（製造従事者）による入力装置に対する校正処理操作によって行われる。
【０２１５】
図２９は、入力装置のヨー方向とピッチ方向の角速度センサの検出感度を測定する工程を模式的に示している。ここで説明する入力装置は、角速度センサの感度設定がされる前の半完成状態であるため、参照符号２０１を付けて、完成状態にある入力装置１と区別する（図３０及び図３１においても同様とする）。
【０２１６】
入力装置２０１は、回転テーブル２１０の上に載置され、回転テーブル２１０を既知の回転速度で回転（又は揺動）させることで、ヨー方向及びピッチ方向の角速度センサの出力感度が測定される。図２９（Ａ）は、入力装置２０１のヨー軸（Ｙ’軸）を鉛直方向に向けて回転テーブル２１０上に載置することで、入力装置２０１のヨー方向の検出感度を測定する例を示している。図２９（Ｂ）は、入力装置２０１のピッチ軸（Ｘ’軸）を鉛直方向に向けて回転テーブル２１０上に載置することで、入力装置２０１のピッチ方向の検出感度を測定する例を示している。
【０２１７】
回転テーブル２１０を一定速度で回転させた場合、角速度センサの検出値は一定値となる。この場合、ヨー方向及びピッチ方向の検出値をそのまま参照することで、ヨー方向及びピッチ方向の角速度センサの感度差を取得することができる。また、回転テーブル２１０を一定周期で揺動させた場合には、角速度センサの検出値は正弦波的なカーブを描く。この場合、当該カーブのピーク値を参照することで、ヨー方向及びピッチ方向の角速度センサの感度差を取得することができる。
【０２１８】
ＭＰＵ１９（または作業者）は、ヨー方向及びピッチ方向の感度差を測定した後、当該感度差を所定以下に収めるためのゲインを算出しＭＰＵ１９内の不揮発性メモリに格納する。このゲインは、ユーザによる入力装置の通常操作に際して、センサユニット１７の出力値に基づく筐体１０の速度値（Vx、Vy）の算出に利用される。したがって、取得された感度差を補償できるようなゲインを設定することによって、感度差に影響されない速度値の算出が実現可能となる。
【０２１９】
図３０は、ヨー方向及びピッチ方向の角速度センサの検出感度を同時に測定するための測定治具の一構成例を示している。入力装置２０１は支持テーブル２１０の上に載置される。支持テーブル２１０は直線的な揺動軸２１１を有している。揺動軸２１１の一端は、回転板２１３の中心とは異なる偏心位置に全方位に揺動自在に固定され、揺動軸２１１の他端は、回転板２１３の回転中心を通る基準線２１５上に位置する静止部２１２に全方位に揺動自在に固定されている。
【０２２０】
モータ２１４の駆動により回転板２１３が回転（または揺動）させると、入力装置２０１は、揺動軸２１１と基準線２１５との間に一定の角度δを維持して円錐振り子状に回転（あるいは揺動）させされる。したがって、基準線２１５を任意の角度（例えば鉛直方向、水平方向など）に設定することによって、入力装置２０１のヨー方向及びピッチ方向における角速度センサの検出感度を同時に測定することが可能となる。
【０２２１】
図３１は、ヨー方向及びピッチ方向の角速度センサの検出感度を同時に測定することができる測定治具の他の構成例を示している。入力装置２０１を支持する支持テーブル２２０は、リング状の枠部材２２１に軸支されており、その支持軸に設置された第１のモータ２２２の駆動によって入力装置２０１のヨー方向（Ｙ’軸まわり）に回転（または揺動）自在に構成されている。さらに、枠部材２２１は、基台２２４に軸支されており、その支持軸に設置された第２のモータ２２３の駆動によって入力装置２０１のピッチ方向（Ｘ’軸まわり）に回転（または揺動）自在に構成されている。支持テーブル２２０の回転軸と枠部材２２１の回転軸とは相互に直交している。
【０２２２】
入力装置２０１は、そのヨー軸（Ｙ’軸）方向及びピッチ軸（Ｘ’軸）方向が支持テーブル２２０の回転軸方向及び枠部材２２１の回転軸方向にそれぞれ向けられて、支持テーブル２２０の上に載置される。そして、第１のモータ２２２及び第２のモータ２２３を同時に駆動させることで、入力装置２０１はそのヨー方向及びピッチ方向に回転（または揺動）させられる。これにより、入力装置２０１のヨー方向及びピッチ方向における角速度センサの検出感度を同時に測定することが可能となる。
【０２２３】
また、支持テーブル２２０がＸ’Ｙ’平面において水平となる回転位置では、入力装置２０１のロール軸が鉛直方向に平行となる。したがって、この位置で加速センサユニット１６の加速度検出値は０となることを利用して、加速度センサユニット１６の校正を行うことも可能である。
【０２２４】
図３２は、入力装置２０１の角速度の検出例を示す模式図であり、（Ａ）はヨー方向検出用の角速度センサ（Ｘ側センサ）の測定データ、（Ｂ）はピッチ方向検出用の角速度センサ（Ｙ側センサ）の測定データをそれぞれ示している。図中、横軸は時間（任意目盛）、縦軸は検出電圧（任意目盛）である。図３２の測定データは、入力装置２０１をヨー方向及びピッチ方向に同時に揺動したときの各センサの出力例を示しているため、各センサの出力レベルは正弦波的に変化し、かつ、各センサの出力波形は９０度の位相差を有している。
【０２２５】
ヨー方向検出用の角速度センサの校正は、例えば以下のようにして行われる。この作業は入力装置２０１に搭載されたＭＰＵ１９によって行われてもよいし、入力装置２０１に接続された校正用の他のコンピュータによって行われてもよい。
【０２２６】
Ｘ側センサに関し、まず、測定開始後の出力波形のピーク値（Ｐ１〜Ｐ１０）を検出する。取得したピークデータをソートし、下位数個（この例では測定開始直後のピーク値Ｐ１〜Ｐ４）を除外する。必要に応じて、取得したピークデータから上位数個を除外してもよい。次に、取得したピーク値のうち正のデータ（図示の例ではＰ５、Ｐ７、Ｐ９）から正の代表値（平均値）を得るとともに、負のデータ（図示の例ではＰ６、Ｐ８、Ｐ１０）から負の代表値（平均値）を得る。
【０２２７】
Ｙ側センサに関しても、上述と同様な方法で、センサ出力の正の代表値と負の代表値を取得する。
【０２２８】
続いて、取得されたＸ側及びＹ側センサ出力の各々の正負の代表値に基づいて、両センサ間の感度差を調整するべきＸ側及びＹ側のゲイン（Gx、Gy）を決定する（図２５のステップ１２０３）。ゲインの大きさは、例えば、あらかじめ用意されたセンサの出力参照値（基準値）から正負の代表値の差を除することで、算出することができる。このゲインの算出は、Ｘ側センサ及びＹ側センサそれぞれについて行われる。ゲインの他の算出例として、Ｘ側センサの正の代表値と負の代表値の差と、Ｙ側センサの正の代表値と負の代表値の差の比から、Ｘ側センサまたはＹ側センサに乗ずるゲインGxまたはGyを求めることも可能である。
【０２２９】
上述のようにして決定されたＸ側及びＹ側の角速度センサの出力ゲインは、ＭＰＵ１９の不揮発性メモリに格納される。その後、所定の補正係数（Cx、Cy）が同じくＭＰＵ１９の不揮発性メモリに格納される（図２５のステップ１２０４）。以上のようにして、ＭＰＵ１９に所定の演算データが格納された完成状態の入力装置１が製造される。
【０２３０】
図３３は、入力装置２０１のセンサの校正手順を概略的に示す工程フローである。ここでは、図３１に示した測定治具を用いてセンサの校正を行う場合を例に挙げて説明する。
【０２３１】
入力装置２０１は、センサユニット１７の校正を開始させるための所定の操作キーを押圧した状態で電源がＯＮにされる。これにより、ＭＰＵ１９は、以下に説明する校正モードを実行する。
【０２３２】
（１）センサの零点補正（ステップ１３０１）
ＭＰＵ１９は、電源が投入されてから所定時間経過するまで待機する。その間、入力装置２０１は、作業者によって、上記操作入力装置２０１のロール軸（Ｚ'軸）を鉛直方向に向けて支持テーブル２２０の上に載置される。支持テーブル２２０は静定状態に維持される。ＭＰＵ１９は、上記所定時間経過後、加速度センサユニット１６の零点補正を実行する。この状態では、加速度センサユニット１６を構成する第１、第２の加速度センサ１６１、１６２の検出軸（Ｘ'軸、Ｙ'軸）は鉛直方向と直交するため、加速度センサ１６１、１６２の零点補正を高精度に行うことが可能となる。
【０２３３】
ＭＰＵ１９は、角速度センサユニット１５の校正を実行する。入力装置２０１が静定状態にあるとき、角速度センサの出力は一定となる。振動型ジャイロセンサのような角速度センサは、角速度の検出値を基準電位に対する相対値として出力する。したがって、静定状態にある角速度センサは、上記基準電位に相当する電位のみを出力することになる。そこで、ＭＰＵ１９は、当該出力電位を基準電位として記憶する。
【０２３４】
（２）起動ドリフトの測定（ステップ１３０２）
次に、ＭＰＵ１９は、角速度センサの起動ドリフトを測定する。この起動ドリフトは、電源投入後一定時間経過するまでに現れる角速度センサの出力ドリフトである。起動ドリフトは、電源投入直後に入力装置が操作される場合にポインタ２の誤移動の原因になり得るため、ＭＰＵ１９は、このドリフト量の時間推移をサンプリングし、ポインタ移動速度値の算出の際に参照する。
【０２３５】
（３）角速度センサの感度差調整（ステップ１３０３）
続いて、入力装置２０１のヨー方向及びピッチ方向の各々の角速度センサの検出感度の測定と、両角速度センサの検出感度差の調整が行われる。この例では、モータ２２２、２２３の駆動により支持テーブル２２０をヨー方向及びピッチ方向にそれぞれ回転または揺動させて、両方向の角速度センサの出力感度を測定する。測定後、感度差が所定値以下となるようなゲイン（Gx、Gy）を例えば上述したような方法で決定する。
【０２３６】
また、図３２に示した角速度センサの出力波形から、当該角速度センサの基準電位を検出することも可能である。すなわち、角速度センサの正のピーク値と負のピーク値の中間値を出力電位のセンター値とみなして、これをセンサの基準電位と判定することができる。
【０２３７】
（４）データの格納（ステップ１３０４）
最後に、上記ゲイン（Gx、Gy）をＭＰＵ１９の不揮発性メモリに格納する。併せて、Ｘ軸方向及びＹ軸方向におけるポインタ２の移動操作性を等方的にするための補正係数（Cx、Cy）をＭＰＵ１９内に格納してもよい。
【０２３８】
上記各実施の形態に係る入力装置は、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。
本発明は、例えば、表示部を備えるハンドヘルド型の情報処理装置（ハンドヘルド装置）に適用されてもよい。この場合、ユーザは、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ポインタが動く。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。
上記各実施の形態では、入力装置１の動きに応じて画面上で動くポインタ２を、矢印の画像として表した。しかし、ポインタ２の画像は矢印に限られず、単純な円形、角形等でもよいし、キャラクタ画像、またはその他の画像であってもよい。
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周りのそれぞれの角速度を得ることができる。
以上の各実施の形態で説明したセンサユニット１７について、角速度センサユニット１５のＸ’及びＹ’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説明した。しかし、それら各軸は、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。
【図面の簡単な説明】
【０２３９】
【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１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】一実施の形態に係る制御システムの動作を示すフローチャートである。
【図１０】ユーザが入力装置を動かす場合の操作の容易性が、空中において等方的でないことを説明するための図である。
【図１１】制御装置が主要な演算を行う場合の制御システムの動作を示すフローチャートである。
【図１２】入力装置が基本姿勢から傾いている場合、入力装置が正確な重力方向を認識するための、制御システムの動作を示すフローチャートである。
【図１３】加速度センサユニットへの重力の影響を説明するための図である。
【図１４】速度値を回転座標変換により補正する場合の式及びその説明をするための図である。
【図１５】２つの観点からの２つの補正係数による補正が別々に行われるときの制御システムの動作を示すフローチャートである。
【図１６】図１２に示したフローチャートの変形例を示すフローチャートである。
【図１７】角速度値を回転座標変換により補正する場合の式及びその説明をするための図である。
【図１８】センサユニットの回路基板の主面が、絶対的なＸ−Ｙ平面である垂直面から傾く場合が考えられる。
【図１９】（Ａ）は、補正係数で速度値が補正されない場合を示し、（Ｂ）は、補正係数で速度値が補正された場合を示す、ユーザテストにおいて入力装置により画面に描かれた図である。
【図２０】ランダムに出現するマーカをポインタで追うユーザテストの様子を示す画面の図である。
【図２１】補正係数の調整機能の例として、ＧＵＩによるカスタマイズ画面のいくつかの例を示す図である。
【図２２】入力装置により検出されたＸ及びＹ軸の移動量比を、画面の横及び縦の長さ比に変換するような補正係数が設定される場合のユーザテストの様子を示す図である。
【図２３】本発明のさらに別の実施の形態に係る入力装置の姿勢変化過程を示す側面図である。
【図２４】図２３に示した入力装置の制御例を説明するフローチャートである。
【図２５】本発明の実施の形態に係る入力装置の製造方法を説明する工程フローである。
【図２６】角速度センサの感度調整方法の一例を示す図であり、角速度センサの出力を増幅する増幅回路の図である。
【図２７】図２６に示した増幅回路のゲイン調整方法を説明する図である。
【図２８】角速度センサの感度調整方法の他の例を示す図であり、角速度センサの要部平面図である。
【図２９】入力装置のヨー方向及びピッチ方向の感度測定方法の一例を示す図である。
【図３０】入力装置のヨー方向及びピッチ方向の感度測定方法の他の例を示す図である。
【図３１】入力装置のヨー方向及びピッチ方向の感度測定方法のさらに他の例を示す図である。
【図３２】入力装置のヨー方向及びピッチ方向の角速度測定データの一例を示す図である。
【図３３】入力装置の校正方法を説明する工程フローである。
【符号の説明】
【０２４０】
１…空間操作型入力装置
２…ポインタ
３、１０３…画面
４…アイコン
５、１０５…表示装置
１０、５０、６０、７０、８０…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、１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃ…センサユニット
１９、３５…ＭＰＵ
４０…制御装置
１００…制御システム
１５１…第１の角速度センサ
１５２…第２の角速度センサ
１６１…第１の加速度センサ
１６２…第２の加速度センサ
【図１】
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【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１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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