输入装置、输入方法以及程序的制作方法

专利名称：输入装置、输入方法以及程序的制作方法
技术领域：
本发明涉及输入装置、输入方法以及程序，特别涉及在输入操作中能够改善操作 感的输入装置、输入方法以及程序。
背景技术：
随着近年来开始的地面数字电视广播，能够在电视接收机上显示电子节目指南 (Electronic program Guide, EPG)。在EPG中，以矩阵的形式排列并显示各个节目。使用 者操作遥控器从而将指针移动到任意位置并选择指定的节目。 —般地，配给电视接收机的遥控器仅能够在垂直或水平方向上移动指针。也就是 说，指针不能直接从一个指定的显示位置移动到斜方向上的预期位置。 鉴于此问题，已经提出了一种遥控器，该遥控器检测使用者在三维自由空间的任 意方向上进行的操作，并让指针在该操作方向上移动。然而，根据这种类型的遥控器，使用 者的操作和指针的实际运动不能适时匹配。结果，在很多情况下使用者有不舒服的操作感。
日本专利特许公报No. 3217945提出了一种并非是能够在三维自由空间的任意方 上操作的遥控器，而是对控制器的操作感的改善，该控制器被设置在个人计算机的键盘中 央，并根据被称作等距操纵杆(isometricjoystick)的压敏器件的操作来移动指针。
如图1所示，上面专利特许公报的发明实现了能够相对于由实线表示的输入而提 供由虚线表示的输出的转换功能，从而解决了主要由上述器件的死区(即，对小的压力没 有反应的死区)引起的在指针开始移动时该指针的动作缓慢以及在移动停止时出现的过 调节(overshoot)。 在诸如电视接收机等所谓的消费者用视听(Audio Visual, AV)装置中，微处理器 (Micro Processing Unit, MPU)的时钟比在个人计算机等中的微处理器的时钟慢。结果， 例如在屏幕上的指针的移动过程中，从接收移动信号到指针在屏幕上移动会产生比较长的 延迟。在此情况下，由于延迟不仅出现在指针的移动开始或停止时，还出现在移动期间的加 速或减速阶段中，因此使用者对该延迟会有不舒服的感觉。 此外，在使用由使用者在三维自由空间中进行操作的遥控器类型的情况下，在操
作与对应于该操作的操作信号的输出之间会额外地出现时间延迟。此外，由于操作遥控器
的手是可自由活动的，所以与在使用操纵杆等的情况下相比，使用者更容易感知到响应于
操作的指针移动的延迟。结果，使用者感受到的不舒服的感觉更加明显。 然而，根据上面专利特许公报的技术，在上述情况下，很难在操作期间在不让使用
者感觉到不舒服的前提下快速地开始指针的移动、或者按需要移动指针或者快速地停止指
4针的移动。

发明内容
考虑到上述情况作出了本发明，并且本发明期望改善在输入操作中的操作感。特
别是在具有比较长的延迟的系统中，本发明期望改善在输入操作中的操作感。 本发明实施例的输入装置包括检测部、第一获得部、第二获得部和补偿部。所述检
测部被配置为检测使用者为了控制电器而进行的操作并输出对应于所述操作的操作信号。
所述第一获得部被配置为获得检测到的所述操作信号和所述操作信号的微分值。所述第二
获得部被配置为获得由所述微分值定义的函数，以便补偿响应于与使用者的所述操作对应
的所述操作信号的延迟。所述补偿部被配置为使用所述获得的函数来补偿所述操作信号。 根据本发明的实施例，检测部检测出使用者为了控制电器而进行的操作并输出对
应于该操作的操作信号，第一获得部获得检测到的所述操作信号和所述操作信号的微分
值，第二获得部获得由所述微分值定义的函数，以便补偿响应于与使用者的所述操作对应
的所述操作信号的延迟，并且补偿部使用所述获得的函数来补偿所述操作信号。 如上所述，根据本发明的实施例，能够改善输入操作中的操作感。特别地，在具有
相对较长的延迟的系统中，能够改善输入操作中的操作感。


图1是图示了现有输入装置的转换功能的特性的图； 图2是图示了本发明实施例的输入系统的结构的框图； 图3是图示了输入装置的外部结构的立体图； 图4是图示了输入装置的内部结构的图； 图5是图示了传感器基板的结构的立体图； 图6是图示了输入装置的使用状态的图； 图7是图示了输入装置的内部电结构的框图； 图8是图示了 MPU的功能结构的框图； 图9是解释输入装置的指针显示处理的流程图； 图10是解释增益的特性的图； 图11是图示了速度变化的图； 图12是图示了位移变化的图； 图13A和图13B是图示了当输入装置振动时发生的特性变化的图； 图14A和图14B是图示了当输入装置振动时发生的特性变化的图； 图15是图示了速度变化的图； 图16是图示了位移变化的图； 图17是图示了位移变化的图； 图18是图示了速度变化的图； 图19是图示了位移变化的图； 图20是图示了速度变化的图； 图21是图示了位移变化的 图22是图示了速度变化的图； 图23是解释电视接收机的计时器处理的流程图； 图24是解释输入装置的指针显示处理的流程图； 图25是解释输入装置的指针显示处理的流程图； 图26是图示了速度变化的图； 图27是图示了位移变化的图； 图28是图示了位移变化的图； 图29是图示了位移变化的图； 图30是图示了速度变化的图； 图31是图示了输入装置的另一个实施例的结构的图； 图32是图示了输入装置的又一个实施例的结构的图； 图33是图示了输入装置的再一个实施例的结构的图； 图34是图示了本发明另外一个实施例的输入系统的结构的框图； 图35是图示了图像处理部的功能结构的框图； 图36是解释电视接收机的指针显示处理的流程图； 图37是图示了图像处理部的另一个功能结构的框图； 图38是解释电视接收机的指针显示处理的流程图；以及 图39A 图39C是图示了位移变化的图。
具体实施例方式
下面说明用于实现本发明的优选实施例(以下称作实施例)。按如下顺序进行说 明1.第一实施例(系统的结构)；2.第一实施例(输入装置的结构)；3.第一实施例(输 入装置的电结构)；4.第一实施例(输入装置中的MPU的功能结构)；5.第一实施例(输入 装置的动作)；6.第一实施例(输入装置的特性)；7.第二实施例(电视接收机的动作)； 8.第二实施例(输入装置的动作)；9.第三实施例(输入装置的动作)；10.第三实施例 (输入装置的特性)；11.第四实施例(输入装置的结构)；12.第五实施例(输入装置的结 构)；13.第六实施例(输入装置的结构)；14.第七实施例(输入系统的结构)；15.第七 实施例(图像处理部的功能结构)；16.第七实施例(电视接收机的动作)；17.第八实施 例(图像处理部的功能结构)；18.第八实施例(电视接收机的动作)；19.位移变化；以及 20.各变形例。
1.第一实施例 系统的结构图2图示了本发明实施例的输入系统的结构。 该输入系统1被配置成包括用作电器的电视接收机10和用作对电视接收机10进 行远程控制的指示装置或者遥控器的输入装置31。 电视接收机10被配置成包括天线11、通信部12、微处理器(Microprocessing Unit, MPU)13、解调部14、视频随机存取存储器(RandomAccess Memory, RAM)15和输出部 16。 天线11接收来自输入装置31的无线电波。通信部12对通过天线11接收到的无 线电波进行解调，并将该解调的无线电波输出至MPU 13。此外，通信部12对从MPU 13接收到的信号进行调制，并通过天线11将该调制的信号传送至输入装置31。 MPU 13根据从输 入装置31接收到的指示对各部进行控制。 解调部14对通过未图示的天线接收到的电视广播信号进行解调，并且将视频信 号和音频信号分别输出至视频RAM 15和输出部16。视频RAM 15将基于由解调部14提供的 视频信号的图像与从MPU 13接收到的诸如指针和图标等在屏显示数据(on-screen data) 的图像合成，并将该合成的图像输出至输出部16的图像显示部。输出部16将该图像显示 在图像显示部上，并从由扬声器等形成的音频输出部输出声音。 在图2的显示器示例中，在输出部16的图像显示部上显示图标21和指针22。使 用者对输入装置31进行操作，以便改变图标21或指针22的显示位置并对电视接收机10 进行远程控制。 输入装置的结构图3图示了输入装置31的外部结构。输入装置31包括主体32， 该主体32用作由使用者操作从而产生用于控制电器的操作信号的操作部。在主体32的上 面处设有按钮33和按钮34，在主体32的右侧面处设有多方向滚轮键(jog dial) 35。
图4图示了输入装置31的主体32的内部结构。在输入装置31的内部容纳有主 基板51、传感器基板57和电池56。主基板51上装有MPU 52、晶体振荡器53、通信部54和 天线55。 如图5中的放大图所示，在传感器基板57上装有利用微机电系统(Micro Electro Mechanical Systems,MEMS)技术制造出来的角速度传感器58和加速度传感器59。传感器 基板57平行于X轴和Y轴设置着，所述X轴和Y轴是角速度传感器58和加速度传感器59 的两个相互垂直的灵敏度轴。 在使主体32的头部(后面说明的图6中的左侧方向上的端部)指向通常位于主体 32前方的电视接收机10(尽管未在图6中示出，但位于左侧方向上)的状态下，当使用者例 如在图6所示的任意方向Dl或方向D2上对整个主体32进行操作时，由双轴振荡角速度传 感器形成的角速度传感器58检测绕着平行于X轴的俯仰(pitch)旋转轴71旋转的俯仰角 的角速度和绕着平行于Y轴的偏转(yaw)旋转轴72旋转的偏转角的角速度。加速度传感 器59是双轴加速度传感器，其检测X轴方向和Y轴方向上的加速度。加速度传感器59能 够通过使用作为灵敏度平面的传感器基板57，来检测作为矢量的重力加速度。使用X轴、Y 轴和Z轴这三个轴作为灵敏度轴的三轴加速度传感器也能够被用作上述加速度传感器59。
两个电池56向各部提供必要的电力。 图6图示了输入装置31的使用状态。如该图所示，使用者将输入装置31握在他 的手81中，并在三维自由空间的任意方向上操作整个输入装置31。输入装置31检测该操 作的方向，并输出与该操作的方向对应的操作信号。此外，在操作按钮33或按钮34或者多 方向滚轮键35的情况下，输入装置31输出与该操作对应的操作信号。
按钮33和按钮34分别对应于常规鼠标的左按钮和右按钮。食指、中指和拇指分 别操作按钮33、按钮34和多方向滚轮键35。当操作各按钮和滚轮时所发出的命令可以是 任意的，但例如也可通过如下方式对命令进行设定。 通过对应于左击的单次按下按钮33，来进行选择操作。通过对应于拖曳操作的持 续按住按钮33，来移动图标。通过对应于双击的两次按下按钮33，来打开文档或文件夹或 执行程序。通过对应于右击的单次按下按钮34，来显示菜单。通过转动多方向滚轮键35，来进行滚动操作。通过按下多方向滚轮键35，来进行确认操作。 利用上述设置，使用者能够以与使用者在操作个人计算机的常规鼠标时所拥有的 操作感类似的操作感来使用输入装置31。 按钮33也能够被配置成两级开关。在此情况下，当第一级开关被操作或保持在按 下状态时，就输出表示输入装置31的移动的操作信号。此外，当第二级开关被操作时，就进 行选择操作。当然，也能设置专用按钮，并且在操作该按钮时输出表示移动的操作信号。
输入装置的电结构图7图示了输入装置31的电结构。如该图所示，输入装置31 除了包括MPU 52、晶体振荡器53、通信部54和天线55之外，还包括输入部101和传感器 102。 晶体振荡器53向MPU 52提供基准时钟。当使用者操作由按钮33、按钮34、多方 向滚轮键35以及其它按钮形成的输入部101时，输入部101将对应于该操作的信号输出至 MPU 52。当使用者操作整个主体32时，由角速度传感器58和加速度传感器59构成的传感 器102检测该操作中的角速度和加速度，并将检测到的角速度和加速度输出给MPU 52。传 感器102用作检测部来检测使用者为了控制电器而进行的操作并输出对应于该操作的操 作信号。 MPU 52产生对应于输入的操作信号，并通过天线55将该操作信号以无线电波的 形式从通信部54输出至电视接收机10。无线电波通过天线11被电视接收机10接收。此 外，通信部54通过天线55从电视接收机10接收无线电波，对该信号进行解调，并将该解调 的信号输出至MPU 52。 输入装置中的MPU的功能结构图8图示了根据储存在MPU 52的内存储器中的程 序进行动作的MPU 52的功能结构。MPU 52包括速度获得部201、存储部202、加速度获得部 203、补偿处理部204、加速度获得部205、速度运算部206和移动量计算部207。
补偿处理部204被配置成包括函数部221和补偿部222。函数部221包括增益获 得部211、修正部212和限制部213。补偿部222包括乘法部214。 在此实施例中，速度获得部201和加速度获得部203构成了第一获得部，该第一获 得部获得检测到的操作信号和该操作信号的微分值。速度获得部201获得来自传感器102 的角速度传感器58的角速度信号，作为与使用者的操作对应的操作信号。存储部202存储 由速度获得部201获得的角速度信号。加速度获得部203作为获得被操作的操作部的加速 度的第一获得部，计算存储在存储部202中的一步的角速度信号与下一步的角速度信号之 差，从而计算出角加速度信号。也就是说，加速度获得部203获得角加速度信号，即作为操 作信号的角速度信号的微分值。 函数部221作为获得用于根据所获得的加速度对响应于操作信号的延迟进行补 偿的函数的第二获得部，生成作为由上述加速度定义的函数的增益G(t)或生成作为由上 述速度和上述加速度定义的函数的增益G(t)，该加速度是加速度获得部203获得的微分 值，该速度是速度获得部201获得的操作信号。然后，作为操作信号的速度与所生成的增益 G(t)相乘。也就是说，对该操作信号进行修正以便进行补偿延迟的处理。
增益获得部211获得了与通过加速度获得部203获得的加速度对应的增益G(t)。 基于通过速度获得部201获得的角速度或者从电视接收机10接收到的计时器值，修正部 212对增益G(t)进行适当修正。限制部213将增益G(t)或修正的增益G(t)限制为不超过阈值。用于构成作为用函数来补偿操作信号的补偿单元的补偿部222的乘法部214使由速 度获得部201获得的角速度与由限制部213限制的增益G(t)相乘，并输出修正的角速度。
加速度获得部205从传感器102的加速度传感器59获得加速度信号。速度运算 部206通过使用上述修正的角速度和由加速度获得部205获得的加速度来计算速度。
基于由速度运算部206提供的速度，移动量计算部207计算主体32的移动量，并 将该移动量作为输入装置31的操作信号输出至通信部54。 如上所述，通信部54调制该信号，并将调制过的信号通过天线55传送至电视接收 机10。 输入装置的动作随后，参照图9来说明输入装置31的指针显示处理。当将主体 32握在手中的使用者操作按钮33的第一级开关或将该第一级开关保持为按下状态，同时 在任意预定方向上操作整个输入装置31时，即在三维自由空间的任意方向上操作整个输 入装置31时，进行上述的指针显示处理，从而在预定方向上移动在电视接收机10的输出部 16上显示的指针22。也就是说，进行该处理以便将用于控制电视接收机10屏幕上的显示 的操作信号从输入装置31输出至电视接收机10。 在步骤Sl中，速度获得部201获得从传感器102输出的角速度信号。也就是说，通 过角速度传感器58来检测将主体32握在手中的使用者在三维自由空间的预定方向上进行 的操作，并且获得了表示与主体32的移动相对应的角速度("x(t)， "y(t))的检测信号。
在步骤S2中，存储部202缓存所获得的角速度("x (t) ， " y (t))。在步骤S3中， 加速度获得部203获得角加速度("'x(t)，"' y(t))。具体地说，加速度获得部203 用此刻的角速度("x(t)， "y(t))与上一时刻储存在存储部202中的角速度("x(t-l)， "y(t-l))之差除以此刻与上一时刻之间的时间，从而计算出角加速度("'x(t)， w' y(t))。 然后，在步骤S4 步骤S7中，补偿处理部204依据获得的速度和加速度来进行用 于补偿响应于操作信号的延迟的运算。 也就是说，在步骤S4中，增益获得部211获得与在步骤S3中得到的角加速度 ("'x(t)，"' y(t))对应的增益G(t)。该增益G(t)在后面说明的步骤S7中作为函数 与角速度相乘。因此，值为1时的增益G(t)值作为基准值，当增益G(t)大于基准值时，作 为操作信号的角速度被修正为增大。当增益G(t)小于基准值时，角速度被修正为减小。
在加速阶段(g卩，当作为微分值的角加速度为正值时)，增益G(t)是等于或大于基 准值的值(等于或大于值l)。在减速阶段(即，当作为微分值的角加速度为负值时)，增益 G(t)是小于基准值的值(小于值l)。此外，加速度的绝对值越大，则增益G(t)的绝对值与 基准值(值l)之差也越大。 增益G(t)可通过进行运算而获得，也可以通过从在先映射的表中读取增益G(t) 而获得。此外，可独立地获得X方向和Y方向的增益G(t)，或者，也可以例如选择这两个增 益值中绝对值较大的一者作为代表值，从而获得单一的增益G(t)。 在步骤S5中，修正部212根据由速度获得部201获得的角速度("x (t) ， " y (t))， 对增益G(t)进行修正。具体地说，对增益G(t)进行修正，使得当角速度("x(t)， "y(t)) 越大时，则增益G(t)越接近基准值(值l)。也就是说，在本实施例中，利用步骤S4的处理 (基于角加速度的处理)和步骤S5的处理(基于角速度的处理)，获得增益G(t)，该增益G(t)是由作为操作信号的角速度和作为角速度的微分值的角加速度共同定义的函数。
此外，在此情况下，也可以独立地获得X方向和Y方向的修正值，或者可以例如将 这两个修正值中的绝对值较大的一者选作代表值，从而获得单一的修正值。
在步骤S6中，限制部213限制增益G(t)使其不超过阈值。也就是说，修正的增 益G(t)被限制在预定阈值的范围内。换句话说，将阈值设成最大值或最小值，并且将增益 G(t)的绝对值限制为不超过该阈值。因此，如果输入装置31被振动，就可以抑制由于增益 G(t)的绝对值太小而无法补偿延迟或者由于增益G(t)的绝对值太大而不能防止振动的情 形。 如果预先在增益获得部211中已经映射(m即)了增益G(t)，并满足各个步骤S4 步骤S6的条件，则通过单一的读取处理就能够进行步骤S4 步骤S6的处理。
图10图示了满足这些条件的映射过程的示例。在此实施例中，水平轴和垂直轴分 别表示角加速度和增益G(t)。增益G(t)由截距为1且对于各角速度具有正斜率的直线表 示。角速度以绝对值表示。 因此，如果该图中由水平轴表示的角加速度是正的(在图10的右半区域中)，则 由垂直轴表示的增益G(t)是等于或大于基准值(值l)的值。如果角加速度是负的(在图 10的左半区域中)，则增益G(t)是小于基准值(值l)的值(步骤S4)。
此外，增益G(t)是由以基准值(值1)为截距且具有正斜率的直线表示的值。因 此，角加速度的绝对值越大，则增益G(t)的绝对值与基准值(值l)之差的绝对值也越大 (步骤S4)。换句话说，将增益G(t)的值设为当作为微分值的角加速度的绝对值越大时，则 作为操作信号的角速度的修正量也越大。例如，在角速度为ldigit/s (digit为角度单位) 的情况下，当角加速度是5digit/s2(即，角加速度的绝对值较小)时，增益G(t)的值大约 为3 (该值与值1之差的绝对值是2，较小)，而当角加速度为-lOdigit/s2 (即，角加速度的 绝对值较大)时，增益G(t)的值大约为-5(该值与值l之差的绝对值是6，较大)。
此外，角速度越大，则增益G(t)越接近基准值(值1)(步骤S5)。换句话说，增益 G(t)的值被设定为当作为操作信号的角速度越小时对角速度的修正量就越大。例如，在角 加速度为15digit/s2的情况下，当角速度为ldigit/s时(即，当角速度较小时)，增益G(t) 大约为8 ( S卩，增益G (t)的绝对值较大)，当角速度为2digit/s时(S卩，角速度较大时)，增 益G(t)大约为5(即，增益G(t)的绝对值较小)。在角加速度为-50digit/V的情况下，当 角速度为4digit/s时(即，当角速度较小时)，增益G(t)大约为-6(S卩，增益G(t)的绝对 值较大)，而当角速度为16digit/s时(S卩，角速度较大时)，增益G (t)大约为-1 ( S卩，增益 G(t)的绝对值较小)。 此外，上面指出了基本上仅当角速度较小时才进行角速度的修正，而当角速度较 大时不进行角速度的修正。在图10中，当角速度较大时，如在64digit/s或128digit/s的 角速度下，增益G(t)是等于或接近基准值(值l)的值。因而，基本上不对速度进行修正。 也就是说，在输入装置31刚刚开始移动之后并在即将停止移动之前对角速度进行修正。
这样随着角速度越小而使增益G(t)的绝对值越大，就能够实现正常的操作感。
此外，增益G (t)的值被限制在从阈值-10到阈值10的范围内，即被限制成不超过 这些阈值(步骤S6)。也就是说，增益G(t)的最大值被设为阈值10，增益G(t)的最小值被
设为阈值-io。
在图10中表示各速度的特性的各条线可以不是直线，可以是曲线。 在步骤S7中，乘法部214使作为操作信号的角速度("x(t)， "y(t))与增益G(t)
相乘。也就是说，用作为系数的增益G(t)去乘以角速度，由此产生修正的角速度("xl(t)，
"yl(t))。例如，在增益G(t)被作为使X轴方向的值和Y轴方向的值一体化的代表值而使
用的情况下，利用下面的公式来计算出修正的角速度("xl(t)， "yl(t))。
coxl (t) = wx(t) G(t) coyl(t) = wy(t) G(t) (1) 在步骤S8中，速度运算部206计算出速度(Vx(t)， Vy(t))。通过角速度与回转 (gyration)半径相乘来求出速度。也就是说，当使用者操作输入装置31时发生的输入装 置31的运动相当于以使用者的肩、肘或手腕为中心的各转动的合成。此外，该运动的回转 半径相当于从被合成的各转动的随着时间改变的转动中心至输入装置31的距离。
当输入装置31的速度表示为(Vx(t)，Vy(t))时，通过下面的公式来表示回转半径 (Rx， Ry)。
(Rx， Ry) = (Vx (t) ， Vy (t)) / ( " x (t) ， " y (t)) (2) 在公式(2)中，右侧的(Vx(t)，Vy(t))和("x(t)， "y(t))表示速度的大小。即 使对该公式(2)右侧所表示的速度和角速度分别求微分来表示加速度的大小或加速度随 时间的变化率，也不会丧失相关关系。同样，即使将速度和角速度分别求积分来表示位移的 大小，也不会丧失相关关系。 因此，当公式(2)右侧所表示的速度和角速度被用于表示位移、加速度或加速度
随时间的变化率的大小时，得到下面的公式(3) 公式(5)。(Rx，Ry) = (x(t)，y(t))/U(t)， 9 (t)) (3) (Rx，Ry) = (ax(t)，ay(t))/("' x(t)，"' y(t)) (4) (Rx，Ry) = (a' x(t)，a' y(t))/("" x(t)，"〃 y(t)) (5) 例如从上面各公式中的公式(5)可以看出，如果知道了加速度(ax(t)， ay(t))的
变化值(a' x(t)，a' y(t))以及角加速度("'x(t)，"' y(t))的变化值(""x(t)，
""y(t))，就能够求出回转半径(Rx，Ry)。在本实施例中，根据公式(5)来求出半径(Rx，
Ry)。 也就是说，加速度获得部205获得了由构成传感器102的加速度传感器59检测到 的加速度(ax (t) ， ay (t))。因此，速度运算部206对加速度(ax (t) ， ay (t))进行求微分，从而 算出加速度的变化值(a' x(t)，a' y(t))。此外，速度运算部206对由速度获得部201检测 到的角速度("x(t)，"y(t))进行二次求微分，从而算出角加速度("'x(t)，"' y(t)) 的变化率("〃 x(t)， "〃 y(t))。然后，速度运算部206用加速度的变化率(a' x(t)， a' y(t))除以角加速度("'x(t)，"' y(t))的变化率(""x(t)，"" y(t))，从而算 出回转半径(Rx，Ry)。 此外，速度运算部206使求出的半径(Rx， Ry)与角速度相乘，从而算出速度 (Vx(t)，Vy(t))。作为上述角速度，使用了修正的角速度("xl(t)， "yl(t))，即，使用了角 速度("x(t)， "y(t))与增益G(t)相乘得到的值。 在步骤S9中，移动量计算部207利用修正的角速度("xl (t) ， " yl (t))算出指针 移动量，并输出所算出的指针移动量。移动量计算部207将速度加至指针22的前一位置坐标上，从而算出新位置坐标。也就是说，输入装置31的X方向和Y方向上的每单位时间的 位移，被转变成在输出部16的图像显示部上显示的指针22的X方向和Y方向上的每单位 时间的位移量。由此，可以算出指针移动量，使得当增益G(t)越大时，响应延迟的补偿量就 越大，即当作为操作信号的角速度的修正量越大时，响应延迟的补偿量就越大。也就是说， 随着增益G(t)的增大，输入装置31操作与指针22的移动之间的延迟变小。如果进一步增 大增益G(t)的值，则指针22的移动在相位上比输入装置31的操作更提前。
作为更简单的方法，可省略步骤S8，使用在步骤S7中求出的修正的角速度，也可 以求出指针移动量。 另外，这里所进行的处理包括通过低通滤波器除去输入装置31的手振动成分 (hand-shake component)的处理；以及当操作速度较低(较低速度和较低加速度)的情况 下使指针22的运动速度非常低以便指针22容易停止在图标21上的处理。此外，还进行其 他的处理以防止如下情形例如在操作按钮33或按钮34时发生输入装置31的移动，且该 输入装置31的移动被错误地看作是整个输入装置31的操作从而导致指针22的移动。上 述这些处理包括在操作按钮时禁止指针22移动的处理；以及通过将加速度传感器59检 测到的重力方向设为较低的方向，对输入装置31的倾度进行修正的处理。
在主体32的操作期间重复进行上述各处理。 将表示指针移动量的操作信号从通信部54通过天线55传送至电视接收机10。
在电视接收机10中，通信部12通过天线11接收来自输入装置31的信号。MPU 13映射视频RAM 15，使得指针22显示在与接收到的信号对应的位置处。结果，在输出部16 中，指针22显示在与使用者的操作对应的位置处。 也能通过电视接收机10来进行图9的步骤Sl 步骤S9的各个处理中的一部分
或全部处理。例如，可以在输入装置31中进行直至步骤S8的处理，在电视接收机10中进
行步骤S9的处理。利用这种结构，能够简化输入装置31的结构，并减轻输入装置31的负
载。在此情况下，将图8中的部分或全部功能块提供给电视接收机10。 此外，上述各处理中使用的角速度和角加速度也可以用简单的速度和加速度来代替。 输入装置的特性图11和图12图示了当使用者进行使输入装置31在预定方向上 移动以及随后使输入装置31停止的操作时指针22的移动。在图11中，垂直轴表示速度， 水平轴表示时间。在图12中，垂直轴表示位移，水平轴表示时间。在各图中示出的单位是 在模拟中使用的相对值。这同样适用到用于图示后面说明的特性的其它附图上。
在图示了速度变化的图11中，线L1表示与实际操作(S卩，不存在指针22的延迟 的理想状态)对应的速度。速度以恒定速率从速度为O的状态以恒定速率逐渐增大，达到 速度30。然后，将该速度保持预定的时间。此后，速度以恒定速率从速度30逐渐减少，达到 速度0。线L2表示在具有响应延迟的系统中的速度，即表示在输入装置31的操作与响应 于该操作的指针22的移动之间有时间延迟的系统中的指针22的速度。线L2具有与Ll相 似的特性，但比线L1延迟(即，在相位上延迟)时间T。。也就是说，当使用者操作输入装置 31时，操作的速度如线Ll所示那样变化。然而，与该操作对应的操作信号被检测到具有延 迟。因此，操作信号的速度(与基于操作信号而被控制的指针22的速度对应)如线L2所 示那样变化。
线L3表示如图9的流程图所示对延迟进行补偿处理的结果。在移动开始时，线L3 的速度变化的起始点与线L2的起始点相同。线L3的速度从速度为0的起始点以比线L2 的斜率更陡的斜率(即，以更大的加速度绝对值)快速增大至超过线L2，达到略低于线Ll 且接近线L1的值。换句话说，在移动刚刚开始之后，表示补偿结果的线L3迅速获得与没有 延迟的线L1的特性基本相同的特性。在该图中用位置表示的话，在移动刚刚开始之后，线 L3位于线L2的上方，接近线Ll并位于线Ll下方。也就是说，延迟时间从最大时间T。迅速 变为最小时间1\。这意味着在使用者开始操作后作出了快速响应。也就是说，可以看出，线 L3补偿了线L2的延迟，成为与线Ll大体相同的线。 此后，在线L1附近，线L3以与线L1的斜率(亦即与线L2的斜率)大体相同的恒 定斜率逐渐增大(即，具有恒定的延迟时间1\)。线L3在相位上比线L2提前，但在相位上 比线Ll略微延迟(即，在图11中，线L3位于线L2的左侧上方，并位于线Ll的右侧略微下 方)。也就是说，在移动刚刚开始之后，指针22几乎没有延迟地进行加速(具有最小延迟时 间1\)。 线L3超过速度30并且还进一步增大。然后，在线L2即将达到恒定速度30之前 的时刻，线L3达到速度40，此后线L3以陡的斜率迅速减小从而降低到速度30。这意味着 快速终止了速度的过渡性增大状态，且线L3达到稳定的速度。 此后，线L3的速度在恒定值30处保持预定时间。也就是说，指针22的速度从值 0逐渐增大，此后稳定在值30。 当停止移动时，即使线Ll的速度开始掉落到值30以下之后，线L3的速度还会在 值30处保持一会儿。然后，在线L2的速度即将从值30开始减小之前的时刻，线L3以陡的 斜率(即，以较大的加速度绝对值)迅速减小从而降低到速度18，成为接近线L1且比线L1 大的值。也就是说，延迟时间从最大值T。迅速变为最小值T"这意味着当使用者试图停止 操作时作出了快速响应，也就是说，可以看出，线L3是对线L2的延迟进行补偿并与线Ll大 体相同的线，并且已经补偿了延迟。 此后，在线L1附近，线L3以与线L1的斜率(亦即与线L2的斜率)大体相同的斜 率(其为恒定斜率)逐渐下降(即，具有恒定的延迟时间T》。线L3在相位上比线L2提前， 但在相位上比线Ll略微延迟(即，在图11中，线L3位于线L2的左侧下方，并位于线Ll的 右侧略微上方)。也就是说，在停止移动操作刚刚开始之后，指针22几乎没有延迟地减速 (具有最小延迟时间T》。 线L3降低到速度O以下并且还进一步减小。然后，在线L2的速度即将达到速度O 之前的时刻，线L3的速度达到大约为-9的速度，并且此后以陡的斜率(即，迅速地)增大 从而达到速度0。这意味着迅速地终止了速度的过渡性减小状态，并且线L3达到速度0。
最后，线L3具有已经对线L2的延迟进行了补偿并与线Ll的特性接近的特性。
图12图示了与图11的速度变化对应的指针22的位移。线Lll表示与实际操作 对应的位移(即，没有延迟的位移)。线L12表示具有延迟的系统的位移。线L13表示如图 9的流程图所示对延迟进行补偿处理的结果。 线Lll的特性是以基本上恒定的斜率从位移0增大然后达到大约为2900的位移。 线L12的变化特性基本上与线L11相同，但是比线L11延迟(即，在相位上延迟)。在该图 中，线L12位于线L11的右侧下方。
线L13在与线L12的起始点大体相同的起始点处开始位移，并快速达到接近线L11 的值。此后，线L13按照与线L11的斜率(亦即与线L12的斜率)大体相同的斜率，以恒定 速率逐渐地增大。线L13高于线L12但略低于线L11。也就是说，在图12中，线L13高于 线L12，并且接近线L11且低于该线Lll。如上所述，线L13是对线L12的延迟进行了补偿 并具有近似于线Lll的特性的线。 在即将达到位移2900之前，线L13略微超过线Lll ( S卩，在图12中，线L13位于线 Lll稍上方)，此后收敛于恒定值2900。如上所述，线L13是对线L12的延迟进行了补偿并 且特性与线Lll的特性近似的线。 作为结果，使用者能够在自由空间的任意方向上操作输入装置31，从而例如将指 针22快速地移动至位于该操作方向上的所需图标21，并将指针22停止在此位置处。在此 操作中，抑制了使用者感觉到的不舒服操作感。也就是说，抑制了使用者感觉到指针22的 开始移动慢于输入装置31的开始操作，或者指针22的停止移动慢于输入装置31的停止操 作的情形。其结果是，能够改善操作感。 这种改善在所谓的消费者用电器中是显著的。也就是说，在消费者用电器中，MPU 的时钟比商用电器的时钟慢，并且延迟比商用电器中的延迟更长。然而，即使在这种电器的 情况下，也抑制了使用者感到的不舒服操作感，因此能够改善操作感。 已经对移动指针22的操作进行了说明。当将本发明应用至图形用户界面 (Graphical User Interface,GUI)屏幕上的诸如滚动、縮放(放大或縮小)和旋转等其它 操作时，也能同样地改善操作感。 图13A和图13B图示了当输入装置31振动时得到的特性。图13A中的垂直轴表
示速度，图13B中的垂直轴表示位移。两幅图中的水平轴都表示时间。 在图13A中，线L21、线L22和线L23分别表示没有延迟情况的结果、有延迟情况
的结果以及延迟已被补偿情况的结果。在图13B中，线L31、线L32和线L33分别表示没有
延迟情况的结果、有延迟情况的结果以及延迟已被补偿情况的结果。可以看出，当输入装置
31的振动频率高时，延迟还没有被补偿且出现了振荡。 图14A和图14B图示了在输入装置31被振动的情况下，对增益G(t)进行了限制 时获得的特性。图14A中的垂直轴表示速度，图14B中的垂直轴表示位移。两幅图中的水 平轴都表示时间。 在图14A中，线L51、线L52和线L53分别表示没有延迟情况的结果、有延迟情况的 结果以及延迟已被补偿情况的结果。在图14B中，线L61、线L62和线L63分别表示没有延 迟情况的结果、有延迟情况的结果以及延迟已被补偿情况的结果。从这些附图中可以看出， 振荡被抑制了。这种振荡的抑制是图9中步骤S6的处理的效果。
利用低通滤波器消除振荡频率也能够实现同样的效果。 在本实施例中也能够提前使用者的操作。也就是说，延迟能够被过度地补偿，从而 使指针22的移动在相位上比使用者的操作提前。通过增大增益G(t)的值就能够实现这种 补偿。图15和图16图示了在此情况下获得的特性。图15和图16分别对应于图11和图 12。图15中的线L81、线L82和线L83分别对应于图11中的线L1、线L2和线L3。图16中 的线L91、线L92和线L93分别对应于图12中的线Lll、线L12和线L13。
比较图15与图ll可以明显看出，在图15中，在移动刚刚开始之后，线L83从与线L82的起始点相同的起始点处迅速增大，然后超过线L81(在该图中，线L83位于线L81的左 侧上方)。此后，线L83以与线L81的斜率相同的斜率逐渐增大。此外，当移动停止时，线 L83从恒定值30迅速地减小从而降低到线L81以下(该图中，线L83位于线L81的左侧下 方)，此后，线L83以与线L81的斜率相同的斜率逐渐减小。 在图16中，在移动刚刚开始之后，线L93高于线L92，并且也迅速地增大至超过线 L91。此后，在线L91附近，线L93大体上与线L91近似地增大，并收敛于位移2900。
在此情况下，指针22的移动在使用者的操作之前。 于是，对如下三种情况进行比较，S卩，为了保持微小延迟而作出补偿的情况，为了 在相位上比指针22的移动提前而作出补偿的情况，以及为了将延迟设成基本上为零而作 出补偿的情况。图17 图22图示了比较的结果。图17和图18图示了为了保持微小延迟 而作出补偿的情况。图19和图20图示了为了在相位上提前于指针22的移动而作出补偿 的情况。图21和图22图示了为了将延迟设成基本上为零而作出补偿的情况。这些图都表 示了指针22在预定方向上移动然后在相反方向上移动的情况。 图17、图19和图21中的垂直轴表示位移量，并且图18、图20和图22中的垂直轴 表示速度。这些图中的水平轴都表示时间。 在图17和图18中，线L101和线L111表示没有延迟情况的结果，线L102和线L112 表示系统中有0.2秒延迟情况(没有作出补偿的情况)的结果，此外，线L103和线L113表 示为了保持微小延迟而作出补偿情况的结果。在图17中，线L103位于线L101与线L102 之间。在图18中，线L113也是位于线L111与线L112之间。因此可以看出，已经作出了补 偿从而将延迟的时间縮短到短于0. 2秒。 在图19和图20中，线L121和线L131表示没有延迟情况的结果，线L122和线L132 表示在系统中有延迟情况(没有作出补偿的情况)的结果，此外，线L123和线L133表示为 了在相位上提前于指针22的移动而作出补偿情况的结果。在图19中，当位移增大时，线 L123位于线L121的左侧上方；当位移减小时，线L123位于线L121的左侧下方。此外，在图 20中，当速度升高时，线L133位于线L131的左侧上方；当速度降低时，线L133位于线L131 的左侧下方。因此可以看出，线L123和线L133在相位上分别提前于线L121和线L131。
在图21和图22中，线L141和线L151表示没有延迟情况的结果，线L142和线L152 表示有延迟情况(没有作出补偿的情况)的结果，此外，线L143和线L153表示为了消除延 迟而作出补偿情况的结果。在图21中，当位移增大和减小时，线L143基本上都沿线L141 变化。此外，在图22中，当速度增大和减小时，线L153基本上都沿线L151变化。因此可以 看出，已经进行了适当的补偿。 由多个试验者进行了实验。试验者的评价是，与图17 图20所示的情况相比，在 图21和图22所示为了将响应延迟设成大体上为0而作出补偿的情况下，试验者具有最少 的不舒服操作感。
2.第二实施例 电视接收机的动作可以根据电视接收机10中的延迟量来改变增益G(t)的值。 图23和图24分别图示了在此情况下进行的电视接收机10的处理和输入装置31的处理。
电视接收机10进行图23所示的计时器处理(timer processing)。
在步骤S31中，电视接收机10将计时器值设为零。在步骤S32中，电视接收机10待机直到完成处理周期。也就是说，从接收到由输入装置31输出的指针移动量的信息到屏 幕上的指针22完成移动的处理周期完成时，电视接收机10在步骤S33中传送在该处理周 期中测得的计时器值。此后，处理回到步骤S31，重复地进行同样的处理。
也就是说，每当完成一个处理周期，电视接收机10将与该处理周期的处理时间对 应的计时器值传送至输入装置31。换句话说，电视接收机10进行上述处理所用的时间根据 电视接收机10中使用的MPU 13的性能而有所不同，除此以外，还根据在处理期间MPU 13 上的负载状态等而改变。因此，电视接收机10用计时器测量处理时间，并将测得的处理时 间传送至输入装置31。 输入装置的动作处理时间越长，则延迟量越大。因此，输入装置31根据从电视接
收机10接收到的计时器值，以图24的流程图所示的方式控制增益G(t)的值。 图24中步骤S51 步骤S60的处理与图9中步骤Sl 步骤S9的处理基本上相
同。然而，在图24中，省略了图9中步骤S5的根据角速度对增益G(t)进行修正的处理。或
者，也可以不省略该处理。如果不省略修正处理，则增益G(t)是由角速度和角加速度定义
的函数。如果省略了修正处理，则增益G(t)是由角加速度定义的函数。 此外，在图24中，在与图9中步骤S4对应的步骤S54的处理之后，在步骤S55处
进行接收计时器值的处理。 也就是说，在步骤S51中获得角速度("x(t)， "y(t))之后，在步骤S52中将角 速度("x(t)， "y(t))临时缓存于存储部202中。在步骤S53中，计算出此时的角速度 ("x(t)， "y(t))与上一时刻存储的角速度("x(t-l)， "y(t-l))之差(在一步中的角速 度与在下一步中的角速度之差)，从而算出角加速度("'x(t)， "' y(t))。也就是说， 对角速度求微分，并且获得作为微分值的角加速度。在步骤S54中，求得对应于角加速度 ("'x(t)， "' y(t))的增益G(t)。 在步骤S55中，修正部212接收在图23的步骤S33中从电视接收机10传送的计 时器值。具体说，来自电视接收机10的信号通过天线55被通信部54接收，然后解调，并且 被修正部212获得。然后，在步骤S56中，修正部212根据计时器值对增益G(t)进行修正。
具体说，根据下面的公式进行运算。
在加速阶段G(t) + a 在减速阶段G(t)-a (6) 在上面的公式中，a表示随着计时器值的增大而增大的正数值。值a是根据预 定函数计算出来的，或者是从映射的存储器中获得的。因此，在加速阶段，延迟越长，则将增 益G(t)修正为越大的值。在减速阶段，延迟越长，则将增益G(t)修正为越大的值。
后来的步骤S57 步骤S60的处理与图9中步骤S6 步骤S9的处理相同。因而 省略了对这些步骤的重复说明。 如果处理时间增加，则延迟量也与之成比例地增大。因此，如上面的公式(6)所
示，根据延迟量来改变增益G(t)。所以，能够进一步改善操作感。 此外，在此情况下，也能够由电视接收机10执行部分或全部的处理。 3.第三实施例 输入装置的动作在图9的实施例中，增益G(t)根据速度和加速度来确定，但增益 G(t)也可以仅根据加速度来确定。图25图示了在此情况下进行的指针显示处理。
在步骤S81中，速度获得部201从角速度传感器58的输出获得角速度("x(t)，"y(t))。在步骤S82中，将角速度临时存储在存储部202中。然后，在步骤S83中，加速度获得部203计算出此刻的角速度("x (t) ， " y (t))与上一时刻存储在存储部202中的角速度("x(t-l)， "y(t-l))之差(在一步中的角速度与在下一步中的角速度之差)，从而获得角加速度("'x(t)，"' y(t))。也就是说，对角速度求微分，并且获得作为微分值的角加速度。在步骤S84中，增益获得部211根据角加速度("'x(t)，"' y(t))获得增益G(t)。在加速阶段，增益G(t)是大于1的值。在减速阶段，增益G(t)是小于1的值。
在步骤S85中，限制部213将增益G(t)限制为不超过基准值。
在步骤S86中，乘法部214使角速度("x(t)， "y(t))与增益G(t)相乘，从而算出修正的角速度("xl， "yl)。也就是说，利用下面的公式进行运算。该公式(7)与上述公式(1)相同。
coxl (t) = wx(t) G(t) "yl(t) = wy(t) G(t) (7) 在步骤S87中，速度运算部206算出速度(Vx(t)， Vy(t))。也就是说，速度运算部206用加速度的变化率(a' x(t)，a' y (t))除以角加速度的变化率("〃 x(t)，"〃 y(t))，获得当使用者操作输入装置31时发生的输入装置31的运动半径(Rx， Ry)。
然后，速度运算部206让获得的半径(Rx， Ry)与角速度相乘，算出速度(Vx(t)，Vy(t))。作为这种情况下的角速度，使用了修正的角速度("xl(t)， "yl(t))，即使用了角速度("x(t)， "y(t))与增益G(t)相乘后得到的值。 在步骤S88中，移动量计算部207使用在步骤S87的处理中算出的速度(Vx(t)，Vy(t))来计算指针移动量，并输出该计算出的指针移动量。移动量计算部207将速度加到指针22的前一位置坐标上，从而算出新的位置坐标。也就是说，输入装置31的X方向和Y方向上每单位时间的位移，被转换成在输出部16的图像显示部上显示的指针22的X方向和Y方向上每单位时间的位移量。因此，计算出指针移动量，使得当增益G(t)越大时，响应延迟的补偿量就越大，即，当角速度的修正量越大时，响应延迟的补偿量就越大。
如上所述，在本实施例中，没有进行图9的步骤S5中基于角速度("x (t) ， " y (t))修正增益G(t)的处理。也就是说，仅基于角加速度来获得并确定增益G(t)。
此外，在此情况下，能够由电视接收机10进行部分或全部的处理。
输入装置的特性图26和图27图示了当利用图25所示仅根据加速度确定的增益G(t)来对延迟进行补偿处理时，所发生的速度变化和位移变化。图26对应于图11，图27对应于图12。 图26中的线L161、线L162和线L163分别对应于图11中的线Ll、线L2和线L3。在开始移动时，表示补偿过的速度的线L163从与表示延迟的速度的线L162的起始点大体相同的起始点开始，按照比线L161的斜率(亦即，线L162的斜率)陡的斜率以恒定速率升高从而达到大约为50的速度，然后，线L163以陡的斜率减小从而降低到速度30。此后，线L163保持在恒定速度30处预定时间。之后，当完成移动时，表示补偿过的速度的线L163在与表示延迟的速度的线L162开始减小的点基本上相同的点处开始减小，且按照比线L161的斜率陡的斜率以恒定速率减小从而降低到大约为-17的速度。此外，线L163以陡的斜率升高从而达到速度0。 图27中的线L171、线L172和线L173分别对应于图12中的线Lll、线L12和线L13。在开始移动时，线L173从与线L172的起始点基本相同的起始点处开始产生位移，很快达到接近于线L171的值。此后，线L173按照与线L171的斜率(亦即，线L172的斜率)大体相同的斜率以恒定速率逐渐地增大。线L173高于线L172但略低于线L171。也就是说，在图27中，线L173高于线L172，并且在线L171附近低于线L171。如上所述，线L173是对线L172的延迟进行了补偿并具有近似于线L171的特性的线。 在线L173的位移即将达到大约2900之前，线L173超过线L171 ( S卩，在图27中，线L173成为位于线L171稍上方的状态)，并且此后收敛于恒定值2900。如上所述，线L173是对线L172的延迟进行了补偿并具有近似于线L171的特性的线。 然而，从图26与图11的比较可以看出，在加速阶段和减速阶段中，线L163移动到线L161附近所用的时间比图11中所用的时间长。 此外，从图27与图12的比较可以看出，在刚刚开始移动之后，线Ll73移动到线L171附近所用的时间比图12中所用的时间长，并且线L173与线L171之间的距离比图12中的距离大。在开始停止操作时，线L173移动到线L171附近所用的时间比图12中所用的时间长，并且线L173与线L171之间的距离比图12中的距离大。 图28和图29图示了利用仅基于加速度确定的增益G(t)，进行使指针22在预定
方向上移动然后使指针22向相反方向返回移动的操作的结果。线L181和线L191表示没
有延迟情况的结果，线L182和线L192表示有延迟情况(没有作出补偿的情况)的结果，此
外，线L183和线L193表示为了将延迟设成基本上为零而作出补偿情况的结果。 图28图示了对高速区域中的延迟进行补偿的情况的结果。试验者对这种情况的
评价是在速度高的情况下没有注意到延迟，但在速度低的情况下注意到了延迟。 图29图示了对低速区域中的延迟进行补偿的情况的结果。试验者对这种情况的
评价是在速度低的情况下没有注意到延迟，但在速度高的情况下注意到了延迟。 图30图示了在利用仅基于加速度确定增益G(t)，进行使指针22在预定方向上移
动然后使指针22向相反方向返回移动的操作时发生的速度变化。线L201表示没有延迟情
况的结果，线L202表示有延迟情况(没有作出补偿的情况)的结果，此外，线L203表示为
了将延迟设成基本上为零而作出补偿情况的结果。 试验者对这种情况的评价是试验者感觉到延迟基本上被补偿，但在指针22的移动开始和移动结束时对于指针22的灵敏度会有不舒服感觉。也就是说，当使用者操作输入装置31时，指针22在一拍延迟后突然开始极快地加速；另外，在停止操作时，指针22迅速减速并停止。结果，使用者感到不自然。 如上所述，从试验者得到的评价是对指针22移动的延迟进行了一定程度的但不充分的补偿。然而，也得到了另一个评价速度分布图与事实相背离，并且输入装置31不定地进行不自然的加速和减速，即作出的是非常人工化的补偿。因此，优选的是根据加速度和速度来确定增益G(t)，而不是仅基于加速度来确定。
4.第四实施例 输入装置的结构在上文中，把角速度传感器58和加速度传感器59用作传感器，但也可以使用图像传感器。图31图示了这一情况的结构。
在本实施例中，输入装置31的前端装有诸如互补型金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor,CMOS)等图像传感器401。使用者操作输入装置31，使图像传感器401拍摄在该图像传感器401的指向方向上的图像。利用由图像传感器401拍摄到的图像的当前坐标(Xl， Yl)和以时间At位于当前坐标之前的坐标(X2，Y2)，根据下面的公式算出速度(Vx， Vy)。
Vx = (Xl-X2)/A t Vy = (Yl-Y2)/A t (8) 随后，使用这一速度，能够以与上述情况类似的方式进行补偿处理。 5.第五实施例 输入装置的结构此外，也可以使用地磁传感器作为传感器。图32图示了这一情况的实施例。 在本实施例中，输入装置31包括传感器501和运算部502。传感器501包括地磁传感器511和加速度传感器512。 使用者在任意方向上移动输入装置31。当输入装置31被操作时，地磁传感器511检测被操作的输入装置31的绝对角度(方向)。与公式(8)所示的方式类似(但坐标值被角度值代替)，运算部502将两个在时间上相邻的角度之差除以它们之间的时间，从而计算出角速度。 随后，使用这一角速度，能够以与上述情况类似的方式进行补偿处理。 根据加速度传感器512的检测输出，运算部502算出俯仰角(pitchangle)和滚转
角(roll angle)。然后，运算部502根据上述算出的角度，对斜率进行补偿从而将位置坐标
修正为更精确的值。在该处理中，可以使用通常采用的斜率补偿算法。 6.第六实施例 输入装置的结构此外，也能够使用可变电阻器作为传感器。图33图示了这一情况的实施例。 在本实施例中，输入装置31包括作为传感器的可变电阻器600。在可变电阻器600中，在该附图中置于水平方向(X轴方向)上的棒状电阻器612和棒状电阻器613分别引导滑动部604和滑动部605，因此，滑动部604和滑动部605可在水平方向上滑动。同样，在该附图中置于垂直方向(Y轴方向)上的棒状电阻器610和棒状电阻器611引导滑动部608和滑动部609，因此，滑动部608和滑动部609可在该附图中的垂直方向(Y轴方向)上滑动。
上述滑动部604和滑动部605安装在杆602的端部处，在杆602上形成有凹槽603。上述滑动部608和滑动部609安装在杆606的端部处，在杆606上形成有凹槽607。操作部601被配置成可在凹槽603和凹槽607中滑动。 因此，当使用者在框架614内的任意方向上移动操作部601时，在操作部601位置处的X方向上的阻抗值和Y方向上的阻抗值改变。这些阻抗值表示框架614中的X方向上和Y方向上的坐标。因此，以与公式(8)所示方式相同的方式，用两个坐标点之差除以时间，因此就可以求出速度。 随后，利用这一速度，能够以与上述情况相同的方式进行补偿处理。 在图33的输入装置31中，可以通过增加操作部601的质量，使得当整个输入装置
31在预定方向上倾斜时，操作部601在框架614内移动。或者，操作部601也可以由使用者用手进行操作。 7.第七实施例 输入系统的结构图34图示了本发明另一实施例的输入系统的结构。 在图34的输入系统701中，检测使用者通过手或手指的姿势进行的操作，并由此
输入命令。 输入系统701的电视接收机711包括解调部721、视频RAM 722、图像处理部723、MPU 724和输出部725。此外，电视接收机711的上部装有图像传感器726。
解调部721对通过未图示的天线接收到的电视广播信号进行解调，并分别将视频信号和音频信号输出至视频RAM 722和输出部725。视频RAM 722存储由解调部721提供的视频信号，并存储由传感器726拾取的图像。图像处理部723根据储存在视频RAM 722中的使用者的图像，检测手或手指的姿势(该手或手指对应于输入装置31的操作部，因而下文也称作操作部)，并且给该姿势赋予一个命令。这种功能例如可通过诸如日本专利申请公开公报No. 59-132079和No. 10-207618的技术等通用技术来实现。 图像处理部723检测通过图像传感器726拾取到的使用者的操作部的姿势。因此，在本实施例中，用作电器的电视接收机711的一部分结构构成输入装置。图像处理部723将指针22的坐标等输出至MPU 724。基于输入的坐标，MPU 724对显示在输出部725上的指针22的显示位置进行控制。 图像处理部723和MPU 724能够一体配置而成。 输出部725包括图像显示部和音频输出部。图像传感器726用作检测部来拾取操作部的图像，该操作部是当察看在输出部725的图像显示部上显示的图像时进行姿势动作的使用者的至少一部分身体。 图像处理部的功能结构图35图示了根据储存在图像处理部723的内存储器中的程序进行操作的图像处理部723的功能结构。图像处理部723包括位移获得部821、存储部822、速度获得部823、存储部824、加速度获得部825、补偿处理部826和输出部827。
位移获得部821获得储存在视频RAM 722中的使用者的操作部的位移。存储部822存储通过位移获得部821获得的位移。速度获得部823算出储存在存储部822中的一步的位移与下一步的位移之差，从而算出速度信号。也就是说，对位移求微分，从而获得作为操作信号的速度。存储部824存储通过速度获得部823获得的速度。加速度获得部825算出储存在存储部824中的一步的速度信号与下一步的速度信号之差，从而算出加速度信号。也就是说，对作为操作信号的速度求微分，从而获得作为速度微分值的加速度。在本实施例中，速度获得部823和加速度获得部825构成第一获得部。 补偿处理部826产生由加速度获得部825获得的作为微分值的加速度定义的增益G(t)。或者，补偿处理部826产生由速度获得部823获得的作为操作信号的速度和由加速度获得部825获得的作为微分值的加速度定义的增益G(t)。然后，补偿处理部826使作为操作信号的速度与所生成的增益G(t)相乘。也就是说，对作为操作信号的速度进行修正。
补偿处理部826包括函数部841和补偿部842。函数部841包括增益获得部831、修正部832和限制部833。补偿部842包括乘法部834。 增益获得部831获得由加速度获得部825获得的作为微分值的加速度定义的增益G(t)。基于通过速度获得部823获得的作为操作信号的速度，修正部832对增益G(t)进行适当修正。限制部833将未修正的增益G(t)或修正的增益G(t)限制为不超过阈值。乘法 部834使由速度获得部823获得的作为操作信号的速度与作为由限制部833限制的函数的 增益G(t)相乘，从而修正作为操作信号的速度并补偿延迟。 基于被乘法部834补偿过的作为操作信号的速度，输出部827算出指针22的坐 标，并输出算出的坐标。 电视接收机的动作随后，参照图36来说明电视接收机711的指针显示处理。当 使用者在任意预定方向上操作操作部时，即当在三维自由空间的任意方向上移动整个操作 部时，进行上述处理从而在预定方向上移动在电视接收机711的输出部725上显示的指针 22。进行上述处理是为了在实际上包含内置输入装置(即，与输入装置集成)的电视接收 机711中产生用于控制电视接收机711屏幕上的显示的操作信号。 在步骤S101中，位移获得部821获得位移(x(t)， y(t))。具体地，使用者的操作 部的图像被图像传感器726拾取到并被储存在视频RAM 722中。位移获得部821从该图像 中获得操作部的坐标。 在步骤S102中，存储部822缓存所获得的位移(x(t)，y(t))。在步骤S103中，速 度获得部823获得速度(x' (t)，y' (t))。具体地，速度获得部823用此刻的位移(x(t)， y(t))与储存在存储部822中的上一时刻的位移(x(t-l)，y(t-l))之差除以此刻与前一时 刻之间的时间，从而算出作为操作信号的速度(x' (t)，y' (t))。也就是说，算出了微分值。 在步骤S104中，存储部824缓存所获得的速度(x' (t)，y' (t))。在步骤S105中， 加速度获得部825获得加速度(x〃 (t)，y〃 (t))。具体地，加速度获得部825用此刻的速 度(x' (t)，y' (t))与储存在存储部824中的上一时刻的速度(x' (t-l)，y' (t-l))之 差除以此刻与前一时刻之间的时间，从而计算出作为微分值的加速度(x〃 (t)，y〃 (t))。 也就是说，获得了操作信号的微分值。 然后，在步骤S106 步骤S109中，基于所获得的作为操作信号的速度和作为速度 的微分值的加速度，补偿处理部826进行操作从而对响应于操作信号的延迟进行补偿。
也就是说，在步骤S106中，增益获得部831获得由步骤S105中获得的加速度 (x" (t)，y" (t))定义的增益G(t)。在后面说明的步骤S109中，该增益G(t)作为函数与 作为操作信号的速度相乘。因此，值为1时的增益G(t)值作为基准值。当增益G(t)大于 基准值时，将速度修正为增大。当增益G(t)小于基准值时，将速度修正为减小。
在加速阶段(g卩，当加速度为正值时)，增益G(t)是等于或大于基准值的值(等于 或大于值l)。在减速阶段(即，当加速度为负值时)，增益G(t)是小于基准值的值(小于 值l)。此外，加速度的绝对值越大，则增益G(t)的绝对值与基准值(值l)之差也越大。
增益G(t)可以是通过进行操作而获得的，或者通过从在先映射的表中读取增益 G(t)而获得的。此外，可独立地获得X方向和Y方向的增益G(t)。或者，例如可将这两个 增益值中的绝对值较大的一者选作代表值，从而获得单一的增益G(t)。
在步骤S107中，修正部832基于由速度获得部823获得的速度(x' (t)，y' (t)) 来修正增益G(t)。具体地，对增益G(t)进行修正，使得当速度(x' (t)，y' (t))越大时， 增益G(t)越接近基准值(值l)。 此外，在此情况下，可独立地获得X方向和Y方向的修正值；或者例如可将这两个修正值中的绝对值较大的一者选作代表值，从而获得单一的修正值。 能够省略这种修正处理。如果不省略该修正处理，则增益G(t)是由速度和加速度
定义的函数。如果省略该修正处理，则增益G(t)是由加速度定义的函数。 在步骤S108中，限制部833限制增益G(t)使其不超过阈值。也就是说，修正的增
益G(t)被限制在预定阈值的范围内。换句话说，将阈值设成最大值或最小值，并且将增益
G(t)的绝对值限制为不超过该阈值。因此，如果使用者的操作部振动，就可以抑制由于增益
G(t)的绝对值太小而无法补偿延迟或者由于增益G(t)的绝对值太大而不能防止振动的情形。 如果预先在增益获得部831中已经映射了增益G(t)，并满足各个步骤S106 步骤 S108的条件，则通过单一的读取处理就能够进行步骤S106 步骤S108的处理。
在步骤S109中，构成补偿部842的乘法部834使作为操作信号的速度(x' (t)， y' (t))与增益G(t)相乘。也就是说，用作为系数的增益G(t)去乘以速度，并由此产生修 正的速度(x' l(t)，y' l(t))。例如，如果增益G(t)被用作使X轴方向的值和Y轴方向 的值一体化的代表值，则利用下面的公式来计算修正的速度(x' l(t)，y' l(t))。 X' l(t) = x'(t) G(t) y' l(t) = y'(t) G(t) (9) 在步骤S110中，输出部827基于修正的速度(x' l(t)，y' l(t))计算出坐标，并 输出所计算出的坐标。输出部827将速度加至指针22的前一位置坐标上从而计算出新的 位置坐标。也就是说，使用者的操作部的X方向和Y方向上每单位时间的位移被转变成在 输出部725的图像显示部上显示的指针22的X方向和Y方向上每单位时间的位移量。因 此，算出指针移动量，使得当增益G(t)越大时，即当速度的修正量越大时，响应延迟的补偿 量就越大。也就是说，随着增益G(t)的增大，操作部的操作与指针22的移动之间的延迟减 小。如果进一步增大增益G(t)的值，则指针22的移动在相位上比操作部的操作更提前。
此外，这里进行的处理包括通过低通滤波器除去操作部的手振动成分的处理； 以及当操作速度较低(较低的速度和较低的加速度)时，将指针22的移动速度设置成非常 低以便易于使指针22停在图标21上的处理。
在操作部的操作期间重复进行上述处理。 如上所述，在本实施例中，根据作为操作信号的速度和作为速度的微分值的加速
度来确定增益G(t)。 8.第八实施例 图像处理部的功能结构也能根据作为操作信号的位移和作为位移的微分值的速 度来确定增益G(t)。下面参照图37和图38说明这一情况的实施例。
图37是图示了在这种情况下图像处理部723的功能结构的框图。
在图37的图像处理部723中，省略了图35的存储部824和加速度获得部825，速 度获得部823的输出被直接供给至增益获得部831 。此外，用由位移获得部821获得的位移 取代由速度获得部823获得的速度从而供给到修正部832和乘法部834。图37中图像处理 部723的结构的其它部分与图35中的对应部分相同。不需要重复对它们进行说明，因而省 略了对它们的说明。在本实施例中，位移获得部821和速度获得部823构成了第一获得部。
电视接收机的动作随后，参照图38来说明电视接收机711的指针显示处理。当使用者在任意预定方向上操作操作部时，即当在三维自由空间的任意方向上移动整个操作 部时，进行上述处理从而在预定方向上移动在电视接收机711的输出部725上显示的指针 22。进行上述处理也是为了在实际上包含内置输入装置(即，与输入装置集成)的电视接 收机711中产生用于控制电视接收机711屏幕上的显示的操作信号。 在步骤S151中，位移获得部821获得位移(x(t)， y(t))。具体地，使用者的操作 部的图像被图像传感器726拾取并被储存在视频RAM 722中。位移获得部821从该图像获 得操作部的坐标。 在步骤S152中，存储部822缓存所获得的位移(x(t)，y(t))。在步骤S153中，速 度获得部823获得速度(x' (t)，y' (t))。具体地，速度获得部823用此刻的位移(x(t)， y(t))与储存在存储部822中的上一时刻的位移(x(t-l)，y(t-l))之差除以此刻与上一时 刻之间的时间，从而算出速度(x' (t)，y' (t))。也就是说，获得了作为操作信号的位移 (x(t)，y(t))的微分值，即速度(x' (t)，y' (t))。 然后，在步骤S154 步骤S157中，补偿处理部826基于获得的位移和速度，进行 操作以便补偿响应于操作信号的延迟。 也就是说，在步骤S154中，增益获得部831根据步骤S153中得到的速度(x' (t)， y' (t))获得增益G(t)。在后面说明的步骤S157中，该增益G(t)作为函数与位移相乘。 因此，值为1时的增益G(t)值作为基准值。当增益G(t)大于基准值时，作为操作信号的位 移被修正为增大。当增益G(t)小于基准值时，位移被修正为减小。 增益G(t)可通过进行操作而获得或者从在先映射的表中读取增益G(t)而获得。 此外，可独立地获得X方向和Y方向的增益G (t)。或者，例如可将这两个增益值中的绝对值 较大的一者选作代表值，从而获得单一的增益G(t)。 在步骤S155中，修正部832基于由位移获得部821获得的作为操作信号的位移 (x(t)， y(t))来修正增益G(t)。具体地，对增益G(t)进行修正，使得当位移(x(t)， y(t)) 越大时，增益G(t)越接近基准值(值l)。 此外，在此情况下，可独立地获得X方向和Y方向的修正值，或者例如可将这两个 修正值中的绝对值较大的一者选作代表值，从而获得单一的修正值。 能够省略这种修正处理。如果不省略该修正处理，则增益G(t)是由位移和速度定 义的函数。如果省略该修正处理，则增益G(t)是由速度定义的函数。 在步骤S156中，限制部833限制增益G(t)使其不超过阈值。也就是说，修正的增 益G(t)被限制在预定阈值的范围内。换句话说，将阈值设成最大值或最小值，并且将增益 G(t)的绝对值限制成不超过该阈值。因此，如果使用者的操作部振动，就可以抑制由于增益 G(t)的绝对值太小而无法补偿延迟或者由于增益G(t)的绝对值太大而不能防止振动的情 形。 如果预先在增益获得部831中已经映射了增益G(t)，并满足各个步骤S154 步骤 S156的条件，则通过单一的读取处理就能够进行步骤S154 步骤S156的处理。
在步骤S157中，乘法部834使位移(x(t)，y(t))与增益G(t)相乘。也就是说，用 作为系数的增益G(t)去乘以位移，并由此产生修正的位移(xl(t)， yl(t))。例如，如果增 益G (t)被用作使X轴方向的值和Y轴方向的值一体化的代表值，则利用下面的公式来算出 修正的位移(xl(t)，yl(t))。
xl (t) = x(t) G(t) yl(t) = y(t) G(t) (10)
在步骤S158中，输出部827输出修正的位移(xl (t) ， yl(t))。也就是说，当增益 G(t)越大时，即当位移的修正量越大时，响应延迟的补偿量就越大。也就是说，随着增益 G(t)的增大，操作部的操作与指针22的移动之间的延迟减小。如果进一步增大增益G(t) 的值，则指针22的移动在相位上比操作部的操作更提前。
此外，这里进行的处理包括通过低通滤波器除去操作部的手振动成分的处理；
以及当操作速度较低(较低的速度和较低的加速度)时，将指针22的移动速度设置成非常
低以便易于使指针22停在图标21上的处理。 在操作部的操作期间重复进行上述处理。 如上所述，在本实施例中，根据位移和速度来确定增益G(t)。 位移变化 随后，参照图39A 图39C，说明当如上述图36和图38的实施例中那样对操作信 号的延迟进行补偿时出现的位移变化。 图39A 图39C是图示了位移变化的图。垂直轴表示作为位移的坐标(像素)， 并且水平轴表示时间。图39B图示了在利用图36的实施例中基于速度和加速度定义的增 益G(t)对作为操作信号的速度的延迟进行补偿的情况下发生的位移变化。图39C图示了 在利用图38的实施例中基于位移和速度定义的增益G(t)对作为操作信号的位移的延迟进 行补偿的情况下出现的位移变化。同时，图39A图示了没有进行如图36和图38的实施例 中那样对操作信号的延迟进行补偿的情况下发生的位移变化。 在图39A中，线L301表示操作部的位移，并且线L302表示在基于操作部的位移检 测结果对指针22的显示进行控制的情况下发生的指针22的位移。相对于与操作对应的操 作信号的延迟没有被补偿。因此，线L302在相位上比线L301延迟。 在图39B中，与图39A中的线L301类似，线L311表示操作部的位移。线L312表示 在利用图36的实施例中基于操作信号的速度和加速度检测结果定义的增益G(t)对作为操 作信号的速度的延迟进行补偿的情况下发生的位移变化。相对于与操作对应的操作信号的 延迟得到了补偿。因此，线L312在相位上几乎不比线L311延迟，并因此在相位上与线L311 基本相同。 在图39C中，与图39A的线L301类似，线L321表示操作部的位移。线L322表示 在利用图38的实施例中基于操作信号的位移和速度检测结果定义的增益G(t)对作为操作 信号的位移的延迟进行补偿的情况下发生的位移变化。相对于与操作对应的操作信号的延 迟得到了补偿。因此，线L322在相位上几乎不比线L321延迟，并因此在相位上与线L321 基本相同。
变形例 在上文中，通过输入装置31而被操作的电器是电视接收机10。然而，本发明也适用于个人计算机和其它电器的控制。 此外，如果要被控制的电器是例如移动电话和个人数字助理(Personal Digital Assistant, PDA)等移动电器，则能够将输入装置31配置成独立于该移动电器或者与该移 动电器集成在一起。如果输入装置31与移动电器集成在一起，则在预定方向上操作整个移 动电器来进行输入操作。 采用软件和硬件都能够进行上述一系列处理。在用软件进行该系列处理的情况
下，例如将构成该软件的程序从程序记录介质安装到与专用硬件组合的计算机，或安装到
例如能够通过安装有各种程序来实现各种功能的通用个人计算机等中。 在本说明书中，用来说明程序的步骤不仅包括按所述顺序依次进行的处理，还包
括不必依次进行而是同时或单独进行的处理。 此外，在本说明书中，系统是指由多个装置形成的整体装置。 本发明的实施例不限于上述各实施例。在不背离本发明主旨的范围内能够以各种 方式对本发明进行修改。 本领域技术人员应当理解，依据设计要求和其他因素，可以在本发明所附的权利 要求或其等同物的范围内进行各种修改、组合、次组合及改变。
权利要求
一种输入装置，所述输入装置包括检测部，其检测使用者为了控制电器而进行的操作并输出对应于所述操作的操作信号；第一获得部，其获得检测到的所述操作信号和所述操作信号的微分值；第二获得部，其获得由所述微分值定义的函数，所述函数要用来补偿响应于与使用者的所述操作对应的所述操作信号的延迟；以及补偿部，其使用所述获得的函数来补偿所述操作信号。
2. 如权利要求1所述的输入装置，其中，所述第二获得部获得由所述微分值和所述操 作信号定义的函数。
3. 如权利要求2所述的输入装置，其中，所述操作信号控制在所述电器的屏幕上的显示。
4. 如权利要求3所述的输入装置，其中，所述补偿部对所述操作信号进行补偿，从而使 响应于所述操作信号的延迟时间从最大值迅速减少至最小值。
5. 如权利要求4所述的输入装置，其中，所述第二获得部获得当所述获得的微分值为 正值时将所述获得的操作信号修正为增大的函数，并且获得当所述获得的微分值为负值时 将所述获得的操作信号修正为减小的函数。
6. 如权利要求5所述的输入装置，其中，所述补偿部补偿所述操作信号，使得当所述操 作信号的修正量越大时，响应的所述延迟的补偿量就越大。
7. 如权利要求6所述的输入装置，其中，所述第二获得部获得随着所述获得的微分值 的绝对值的增大而使所述获得的操作信号的修正量增大的函数。
8. 如权利要求7所述的输入装置，其中，所述第二获得部获得随着所述获得的操作信 号的减少而使所述获得的操作信号的修正量增大的函数。
9. 如权利要求8所述的输入装置，其中，所述补偿部使所述操作信号与所述函数相乘。
10. 如权利要求9所述的输入装置，其中，所述第二获得部将所述函数的绝对值限制为 不超过阈值。
11. 如权利要求io所述的输入装置，其中，所述第二获得部根据响应于所述操作信号的延迟量来获得所述函数。
12. 如权利要求11所述的输入装置，其中，所述检测部将角速度传感器、图像传感器、 地磁传感器或可变电阻器的输出作为所述操作信号输出。
13. 如权利要求11所述的输入装置，其中，所述检测部被设置至所述输入装置中。
14. 如权利要求13所述的输入装置，其中，所述输入装置与所述电器集成在一起。
15. 如权利要求6所述的输入装置，其中，所述第一获得部、所述第二获得部和所述补 偿部中的至少一部分被提供至所述电器。
16. 如权利要求15所述的输入装置，其中，所述检测部是被提供至所述电器的图像传 感器，用于拾取使用者的至少一部分主体的图像并将该图像作为所述操作信号输出。
17. —种输入方法，所述输入方法包括如下步骤 准备检测部、第一获得部、第二获得部和补偿部；使所述检测部检测使用者为了控制电器而进行的操作并输出对应于所述操作的操作 信号；使所述第一获得部获得检测到的所述操作信号和所述操作信号的微分值； 使所述第二获得部获得由所述微分值定义的函数，所述函数要用来补偿响应于与使用 者的所述操作对应的所述操作信号的延迟；并且使所述补偿部使用所述获得的函数来补偿所述操作信号。
18. —种用于使包含在电器内的计算机执行如下步骤的程序获得与使用者为了控制所述电器而进行的操作对应的操作信号和所述操作信号的微 分值；获得由所述微分值定义的函数，所述函数要用来补偿响应于与使用者的所述操作对应 的所述操作信号的延迟；以及使用所述获得的函数来补偿所述操作信号。
全文摘要
本发明公开了输入装置、输入方法以及程序，所述输入装置包括检测部、第一获得部、第二获得部和补偿部。所述检测部用于检测使用者为了控制电器而进行的操作并输出对应于所述操作的操作信号。所述第一获得部用于获得检测到的所述操作信号和所述操作信号的微分值。所述第二获得部用于获得由所述微分值定义的函数，所述函数要用来补偿响应于与使用者的所述操作对应的所述操作信号的延迟。所述补偿部用于使用所述获得的函数来补偿所述操作信号。本发明能够改善输入操作中的操作感。特别地，在具有相对较长的延迟的系统中，能够改善输入操作中的操作感。
文档编号G06F3/038GK101727220SQ200910207178
公开日2010年6月9日 申请日期2009年10月29日 优先权日2008年10月31日
发明者山本一幸 申请人:索尼株式会社