| 【発明の名称】 |
座標情報入力装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】石川 誠司
【氏名】菊池 尊行
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| 【要約】 |
【課題】コンピューターへと二次元座標情報を入力する装置において、テーブル上の摩擦係数やゴミの状態に影響を受けず、かつ人間にとって操作が容易な入力装置を提供する。
【解決手段】手で把握して操作することによって少なくとも二次元的な座標情報をコンピューターへと入力するための座標情報入力装置１を提供する。装置１は、装置１を固定する固定部１５、固定部１５に対して第一の回転軸Ａの周りに回動する第一の回動部１１、回動部１１に取り付けられている第一の角速度測定装置６、固定部１５に対して第二の回転軸Ｂの周りに回動する第二の回動部４、および、回動部４に取り付けられている第二の角速度測定装置５を備えている。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】手で把握して操作することによって少なくとも二次元的な座標情報をコンピューターへと入力するための座標情報入力装置であって、前記入力装置を固定する固定部、この固定部に対して第一の回転軸の周りに回動可能な第一の回動部、この第一の回動部に取り付けられている第一の角速度測定装置、前記固定部に対して第二の回転軸の周りに回動可能な第二の回動部、およびこの第二の回動部に取り付けられている第二の角速度測定装置を備えていることを特徴とする、座標情報入力装置。
【請求項２】前記第一の回転軸が垂直軸であり、前記第二の回転軸が水平軸であることを特徴とする、請求項１記載の装置。
【請求項３】前記コンピューターが表示画面を備えており、前記第一の角速度測定装置から前記コンピューターに入力された情報に基づいて、前記表示画面における表示体の第一の座標上の位置を決定し、前記第二の角速度測定装置から前記コンピューターに入力された情報に基づいて、前記表示体の第二の座標上の位置を決定することを特徴とする、請求項１または２記載の装置。
【請求項４】前記第一の座標が前記表示画面における水平軸（ｘ軸）であり、前記第二の座標が前記表示画面における垂直軸（ｙ軸）であることを特徴とする、請求項３記載の装置。
【請求項５】前記表示画面上で前記第一の座標の極性および／または前記第二の座標の極性を反転させるスイッチを備えていることを特徴とする、請求項３または４記載の装置。
【請求項６】前記表示画面上で前記第一の座標と前記第二の座標とを切り換えるためのスイッチを備えていることを特徴とする、請求項３記載の装置。
【請求項７】前記の各角速度測定装置が感知する各角速度と、前記表示画面における前記表示体の移動速度とを略比例させることを特徴とする、請求項３−６のいずれか一つの請求項に記載の装置。
【請求項８】前記の各角速度測定装置が感知する各角速度に基づいて積算値を得、この積算値に基づいて前記表示画面における前記表示体の移動距離を算出することを特徴とする、請求項３−７のいずれか一つの請求項に記載の装置。
【請求項９】前記の各角速度測定装置において、所定の時間間隔で採取した角速度の複数個の瞬間値を積算して積算値を得、この積算値に基づいて前記表示体の移動量を算出することを特徴とする、請求項８記載の装置。
【請求項１０】前記の各積算値に限界値を設定し、前記の各角速度測定装置から得られた各積算値が前記限界値に到達した後は、前記表示体の移動を停止することを特徴とする、請求項８または９記載の装置。
【請求項１１】前記表示体の移動を停止した後、前記各角速度測定装置から得られた積算値が前記限界値まで低下した場合に前記表示体の移動を再開することを特徴とする、請求項１０記載の装置。
【請求項１２】前記表示体の移動が停止した後に、対応する前記角速度測定装置における角速度の検出感度を低下させることを特徴とする、請求項１０または１１記載の装置。
【請求項１３】前記の各角速度測定装置における角速度の検出感度を互いに独立して任意に補正可能とする感度補正スイッチを備えていることを特徴とする、請求項１−１２のいずれか一つの請求項に記載の装置。
【請求項１４】前記入力装置が操作されていないときに、前記の各角速度測定装置からの角速度の検出値を０に較正することを特徴とする、請求項１−１３のいずれか一つの請求項に記載の装置。
【請求項１５】前記各角速度測定装置における角速度の検出値を前記表示体の移動から切り離すための入力停止スイッチを備えていることを特徴とする、請求項１−１４のいずれか一つの請求項に記載の装置。
【請求項１６】前記入力停止スイッチが前記入力装置を持ち上げたときに作動することを特徴とする、請求項１５記載の装置。
【請求項１７】前記第一の回動部がその中心停止位置にあることを、前記手の感触によって判別可能とする機構を備えていることを特徴とする、請求項１−１６のいずれか一つの請求項に記載の装置。
【請求項１８】前記第二の回動部がその中心停止位置にあることを、前記手の感触によって判別可能とする機構を備えていることを特徴とする、請求項１−１７のいずれか一つの請求項に記載の装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、コンピューターへと少なくとも二次元座標情報を入力するための座標情報入力装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】汎用のいわゆる「マウス」は、周知の通り、滑らかなテーブル上で操作しにくく、またテーブル上のゴミが付着すると操作しにくくなる。この問題点を解決するため、特開平７−６４７１０号公報のマウス装置においては、振動ジャイロセンサーを利用している。即ち、振動型ジャイロスコープをマウス装置内に内蔵し、このマウス装置をテーブル上に載せることなく、手で持って空中で回転させる。従って、マウス装置を操作するときにマウス装置がテーブルと接触しないので、前記の問題点は生じない。
【０００３】このマウス装置には、ｘ軸方向を選択するスイッチと、ｙ軸方向を選択するスイッチとが設けられている。そして、表示画面上でカーソルを横に動かしたい場合には、まずマウス装置のｘ軸選択スイッチを押してｘ軸を選択し、マウス装置を空中で回動させ、表示画面上でカーソルを横方向に動かす。次いで、ｙ軸選択スイッチを押し、マウス装置を空中で回動させ、表示画面上でカーソルを上下（縦）方向に動かす。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この装置では、実際にカーソルを移動させる際には煩雑な操作が必要である。
【０００５】この操作の煩雑性について具体的に述べる。ユーザーがカーソルを表示画面上で移動させたい場合には、まずキーボードから手を離し、マウス装置を把握し、空中に持ち上げ、ｘ軸選択スイッチを押してｘ軸を選択し、マウス装置を回動させる。ここで、カーソルが、表示画面上の例えば横方向の目的位置に到達したことを見極める必要がある。次いで、ｙ軸選択スイッチを押してｙ軸を選択し、次いでマウス装置を回動させ、カーソルを目的位置まで移動させる。
【０００６】しかし、いったんｙ軸選択スイッチを押してカーソルを縦方向に移動させた時点で、カーソルのｘ軸が目的位置に正確に止まっているとは限らない。それどころか、縦方向にカーソルを移動させる前はｘ軸上の目的位置に位置しているように見えても、ｙ軸上に移動させ終わった後には、ｘ軸上で目的のアイコンから若干外れた位置にきてしまうことが多いものと思われる。なぜなら、人間の両眼には、両眼視差があり、また錯覚現象があるためである。この場合には、再びｘ軸選択スイッチを押し、再びマウス装置を回動させる必要がある。これらすべての処理を終えた後で、再びマウス装置をテーブル上の邪魔にならない場所に設置する必要もある。
【０００７】本発明の課題は、コンピューターへと二次元座標情報を入力する装置において、テーブル上の摩擦係数やゴミの状態に影響を受けず、かつ人間にとって操作が容易な入力装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、手で把握して操作することによって少なくとも二次元的な座標情報をコンピューターへと入力するための座標情報入力装置であって、入力装置を固定する固定部、固定部に対して第一の回転軸の周りに回動する第一の回動部、第一の回動部に取り付けられている第一の角速度測定装置、固定部に対して第二の回転軸の周りに回動する第二の回動部、および第二の回動部に取り付けられている第二の角速度測定装置を備えていることを特徴とする。
【０００９】以下、図面を参照しつつ、本発明を更に詳細に説明する。
【００１０】図１は、本発明の特に好適な実施形態に係る座標情報入力装置１を示す斜視図であり、図２は、装置１の構成を示すブロック図であり、図３は、装置１の正面図であり、図４は装置１の平面図であり、図５（ａ）、（ｂ）は表示画面２０上での表示体の動きを例示する図である。
【００１１】主として図１に示すように、装置１の最下部には、平板状の固定部１５が設けられている。この固定部１５は、例えばテーブルなどの台上に設置可能となっている。
【００１２】固定部１５上には第一の回動部１１が設けられている。回動部１１は、本例では平板形状のステージからなる。回動部１１は、図４に示すように、軸１８によって固定部１５へと取り付けられている。そして、回動部１１は、垂直軸Ａを中心として、矢印ωｘのように、水平面上で回動可能となっている。回動部１１の所定箇所、例えば回動部１１の上側面には、角速度測定装置６が設置されている。回動部１１には、例えば一対の保持部１０Ａ、１０Ｂが突出している。
【００１３】第一の回動部１１上には第二の回動部４が設置されている。この回動部４は略直方体形状をしており、手で保持可能である。回動部４の長いほうの二つの側面４ｂの各中央部には、それぞれ軸９が取り付けられている。保持部１０Ａ、１０Ｂの上端部付近には貫通孔１０ａが設けられており、貫通孔１０ａ内に軸９が挿入されている。この結果、回動部４は、水平軸Ｂを中心として、矢印ωｙのように回動可能である。
【００１４】回動部４の内部は空洞になっており、少なくとも角速度測定装置５が収容されている。回動部４の上面４ａには、右クリックボタン２、左クリックボタン３が設置されており、また、ホイール２２、第一の座標と第二の座標との方向を切り換えるためのスイッチ７、および入力停止スイッチ８が設置されている。ホイール２２は、スクロール操作等の表示画面上での操作をホイールの回転によって実現するためのものである。
【００１５】このマウス装置１の使用手順を説明する。まず、手で第二の回動部４を把握する。この状態では、例えば図５（ａ）に示すように、コンピューターの表示画面２０には表示体２１が表示されており、表示体２１は例えば初期座標（ｘ０、ｙ０）に存在している。なお、本例では、第一の座標がｘ軸であり、第二の座標がｙ軸である。
【００１６】ここで、表示体２１を表示画面において横方向（ｘ軸方向）へと移動させたい場合には、回動部４を把握した状態で、図４に矢印ωｘで示すように水平面内で回動させる。これに応じて、第一の回動部１１は、垂直軸Ａを中心として矢印ωｘのように回動する。第一の角速度測定装置６がこの回動を感知し、アナログ信号を出力する。このアナログ信号は、アナログ／デジタルコンバーター（Ａ／Ｄコンバーター）を通してデジタル信号に変換され、マイクロプロセシングユニットＭＰＵへと送られる。ＭＰＵにおいて表示体２１の移動速度および／または移動距離を算出する。この算出方法は後述する。この算出値を、コンピューターインターフェースを通してコンピューターへと送る。これによって表示体２１はｖｘのように移動する。
【００１７】また、表示体２１を表示画面において縦方向（ｙ軸方向）へと移動させたい場合には、回動部４を把握した状態で、図３に矢印ωｙで示すように垂直面内で回動させる。第二の角速度測定装置５がこの回動を感知し、アナログ信号を出力する。このアナログ信号は、アナログ／デジタルコンバーター（Ａ／Ｄコンバーター）を通してデジタル信号に変換され、マイクロプロセシングユニットＭＰＵへと送られる。ＭＰＵにおいて表示体２１の移動速度および／または移動距離を算出する。この算出値を、コンピューターインターフェースを通してコンピューターへと送る。これによって表示体２１はｖｙのように移動する。
【００１８】こうしたマウス装置によれば、装置全体をテーブル等から持ち上げたり、装置をテーブル上へと再度配置するといった必要性はない。その上で、回動部４を把握して垂直面内および水平面内で回動させる単一の操作によって、表示体２１を表示画面２０内でｘ軸方向およびｙ軸方向の両方に同時に移動させることができる。従って、従来技術の項目で述べたような煩雑な操作が不要であり、操作し易いものである。
【００１９】なお、右クリックボタン２および左クリックボタン３は、現在汎用されているマウスについている右クリックボタン、左クリックボタンと同じものであるので、説明を省略する。また、ホイール２２は、現在汎用されているマウスについているホイールと同じものである。
【００２０】本発明においては、少なくとも二次元的な座標情報をコンピューターへと入力する。この際、例えば表示画面上での奥行きを表現するための３つめの座標情報も合わせて入力することも可能であるが、必須ではない。
【００２１】入力装置を固定する固定部の形態は限定されないが、少なくとも平坦な表面上に安定して設置可能な形態を有していることが好ましく、略平板形状であることが特に好ましい。
【００２２】各角速度測定装置は、各回動部に対して取り付けられている。この取付形態は特に限定されない。例えば、回動部の表面に角速度測定装置を接着、接合、設置することができ、回動部の内部に角速度測定装置を収容固定することもできる。
【００２３】本発明において好ましくは、第一の回転軸と第二の回転軸が略直交している。ここで、略直交とは、幾何学的に正確に直交する場合を含むが、人間が感覚的にほぼ直交しているものと認識できる程度の直交は当然に含まれ、例えば８５±９５°以内の角度は直交に含まれる。
【００２４】特に好ましくは、第一の回転軸が垂直軸であり、第二の回転軸が水平軸である。この場合も、幾何学的に正確な垂直軸、水平軸は当然含むが、人間が感覚的にほぼ垂直、水平と認識する範囲は当然含まれ、例えば±５°のずれは許容される。
【００２５】好適な実施形態においては、本発明の入力装置は、いわゆるマウス装置である。即ち、コンピューターが表示画面を備えており、第一の角速度測定装置からコンピューターに入力された情報に基づいて、表示画面における表示体の第一の座標上の位置を決定し、第二の角速度測定装置からコンピューターに入力された情報に基づいて、表示体の第二の座標上の位置を決定する。
【００２６】ただし、本発明の入力装置は狭義のマウス装置には限定されない。例えば、コンピューターによって物品を動かして物品の位置を制御する位置制御装置にも適用可能である。
【００２７】好適な実施形態においては、第一の座標が表示画面２０における横軸（ｘ軸）であり、第二の座標が表示画面２０における縦軸（ｙ軸）である。
【００２８】好適な実施形態においては、表示画面上でのｘ軸極性反転スイッチ２３とｙ軸極性反転スイッチ２４とを設ける。ｘ軸極性反転スイッチ２３を押すと、表示画面上でのｘ軸の座標の極性が反転する。このため、回動部を同じ方向に動かした場合に、表示画面のｘ軸上での表示体の移動方向が、スイッチ２３を押す前と押した後とで反対になる。また、ｙ軸極性反転スイッチ２４を押すと、表示画面上でのｙ軸の座標の極性が反転する。
【００２９】好適な実施形態においては、表示画面上で第一の座標と第二の座標とを切り換えるためのスイッチを設ける。例えば図１の装置１は、こうしたスイッチ７を備えている。例えば、第一の座標が表示画面２０におけるｘ軸であり、第二の座標がｙ軸である場合には、スイッチ７を押すと、第一の座標がｙ軸になり、第二の座標がｘ軸になる。
【００３０】角速度測定装置において感知した角速度と、表示体の移動速度および／または移動距離とは、様々な形で関係付けることができる。この関係式は、人間の視覚と手の感触とを考慮しつ、表示体を動かしやすいように任意に設定できるので、本発明においては特に限定されない。
【００３１】しかし、一つの好適な実施形態においては、各角速度測定装置が感知する各角速度と、表示画面における表示体の移動速度とを略比例させる。この場合には、回動部４、１１の回転角速度と、表示体２１の移動速度とが略比例するので、感覚的に表示体の動きを制御し易いと思われる。この場合には、更に表示画面のエッジに表示体が接近すると、表示体の移動速度が減少するようにもできる。
【００３２】また、各角速度測定装置が感知する各角速度を積算して積算値を得、この積算値に基づいて表示画面における表示体の移動距離を算出することもできる。回動部の角速度を時間軸に沿って積分すると回動角度が得られる。従って、この角速度の積算値は、回動部の回動角度を反映しているはずである。ここで、積算値を、表示画面上の表示体の移動距離と略比例させることによっても、表示体の自然な制御を実現できるはずである。
【００３３】この実施形態においては、各角速度測定装置において、所定の時間間隔で採取した角速度の複数個の瞬間値を積算して積算値を得、この積算値に基づいて表示体の移動量を算出できる。この時間間隔を、人間の視覚の反応時間に比べて十分に小さくすることによって、視覚的に見て表示体を滑らかに移動させることができる。
【００３４】また、各積算値に限界値を設定し、各角速度測定装置から得られた各積算値が限界値に到達した後は、その対応軸上における表示体の移動を停止することができる。例えば、この限界値を表示画面のエッジ位置と対応させておくものとする。この場合には、図５（ｂ）に示すように、表示体２１が表示画面のエッジに達した時点で、表示体を移動させるような入力が停止され、表示体が停止する。
【００３５】表示体の移動を停止した後、各角速度測定装置から得られた積算値が限界値まで低下した場合には、表示体２１の移動を再開する。
【００３６】表示体２１の移動が停止した後には、対応する角速度測定装置における角速度の検出感度を低下させることが好ましい。なぜなら，前記積算値が限界値に到達するということは、通常はそのユーザーの回動角度が比較的に大きく、角速度の積算値が限界値に到達し易いことを意味している。従って、この場合には角速度の検出感度を下げることで、角速度測定装置からの信号の大きさを小さくし、同じ角度回動させた場合にも前記積算値が小さくなるようにする。これによって、前記積算値が限界値に達しにくくなる。
【００３７】好適な実施形態においては、各角速度測定装置における角速度の検出感度を互いに独立して任意に補正可能とする感度補正スイッチを備えている。例えば図１の装置１は、第一の角速度測定装置の検出感度の補正スイッチ１２と、第二の角速度測定装置の検出感度の補正スイッチ１３とを備えている。１４はツマミである。
【００３８】好適な実施形態においては、入力装置が操作されていないときに、各角速度測定装置からの角速度の検出値を０に較正する。即ち、入力装置が操作されていないときには、当然角速度測定装置からの検出信号も０であるはずである。しかし、実際には振動子の周囲温度、電子回路の周囲温度などの変化によって、検出信号出力が０にならないことがある。こうした場合には、検出信号出力を相殺するだけのバイアス信号を与えるか、あるいはＭＰＵでデータ処理することによって、角速度測定装置からの検出信号強度が０になるように較正する。
【００３９】好適な実施形態においては、各角速度測定装置における角速度の検出値を表示体の移動から切り離すための入力停止スイッチを備えている。例えば図１の装置１はこうしたスイッチ８を備えている。
【００４０】また、好ましくは、入力停止スイッチが、入力装置を持ち上げたときに作動する。このためには、例えば装置１の底面に突出する押しボタンを設け、押しボタンが下地表面に接触するようにし、押しボタンに加わる装置１の自重によって押しボタンをオン状態に保持する。装置１を持ち上げると、押しボタンの押圧が解除され、押しボタンがオフとなり、装置１の機能が停止する。
【００４１】好適な実施形態においては、第一の回動部がその中心停止位置にあることを、手の感触によって判別可能とする機構を備えている。また、好ましくは、第二の回動部がその中心停止位置にあることを、手の感触によって判別可能とする機構を備えている。こうした機構も特に限定はされない。
【００４２】最も好ましくは、回動部４、１１の軸の周囲に荷重付加機構を設け、回動部の軸がその中心位置では荷重が０になるようにし、回動部の軸がその中心位置から離れて回動すると、回動部の軸に荷重が加わるようにする。あるいは、各軸にバネ機構を設置し、回動部の軸がその中心位置に位置するときには負荷が０になるようにし、回動部の軸がその中心位置から離れて回動すると、回動部の軸に弾性復元力が作用するように付勢しておく。
【００４３】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、コンピューターへと二次元座標情報を入力する装置において、テーブル上の摩擦係数やゴミの状態に影響を受けず、かつ人間にとって操作が容易な入力装置を提供できる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００４０６４
【氏名又は名称】日本碍子株式会社
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| 【出願日】 |
平成１２年１０月２日（２０００．１０．２） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７２０５１
【弁理士】
【氏名又は名称】杉村 興作 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２００２−１０８５５５（Ｐ２００２−１０８５５５Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１４年４月１２日（２００２．４．１２） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−３０２０２２（Ｐ２０００−３０２０２２） |
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