JP2002091693A - ポインティングデバイス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 身体の可動部位に装着しその動きを検知して
ディスプレイ上のポインタの位置を指示制御するポイン
ティングデバイスにおいて、上記可動部位の動きに応じ
てポインタの移動量が可変し、あらゆる可動部位に適用
可能にする。 【解決手段】 可動部位が上下及び左右方向に移動する
角速度を検出する移動量検出手段１０と、該検出した信
号を角速度に比例した周波数のパルス信号に変換する電
圧−周波数変換器１１ａ，１１ｂと、上記検出した信号
に応じてパルス信号の変換感度を切換える信号を生成す
る感度制御手段１２と、該感度切換信号を用いて出力さ
れるパルス信号を処理しポインタの位置制御信号として
計算機に接続するインターフェース回路１３と、を備え
て構成した。これにより、可動部位の動きに応じてポイ
ンタの移動量を可変することができ、身体のあらゆる可
動部位に適用することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、操作者の身体の可
動部位に装着され該可動部位の動きを検知してディスプ
レイ上に表示されたポインタの位置を指示制御するポイ
ンティングデバイスに関し、特に、上記可動部位の動き
に応じて上記ポインタの移動量が可変し、身体のあらゆ
る可動部位に適用可能で操作性に優れたポインティング
デバイスに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、コンピュータのディスプレイ上
に表示されるポインタの位置を移動させる入力装置とし
て、例えばマウス又はトラックボール、ジョイスティッ
ク等のポインティングデバイスが広く用いられている
が、このようなポインティングデバイスは、主に手で操
作することを前提としているため、例えば脳髄麻痺患
者、脊髄損傷患者や上肢欠損患者などのように手が不自
由な者には使いにくいものであった。よって、手を使わ
なくても操作できるようなポインティングデバイスが従
来から求められており、例えば操作者の頭部に機器を取
り付け、該操作者が頭部を上下左右に動かすとディスプ
レイ上のポインタがそれに追随して移動するようなポイ
ンティングデバイスが提案されていた。

【０００３】従来のこの種のポインティングデバイス
は、図３に示すように、超音波を送信する３個の送信素
子１と、上記３個の送信素子１から打ち出された各超音
波を受信する受信素子２と、これら３個の送信素子１と
受信素子２を制御する超音波送受信装置３とからなって
おり、上記各送信素子１は、半円弧状の支持部材４に取
り付けられて操作者の頭部に装着できるように構成さ
れ、該送信素子１には、駆動信号が超音波送受信装置３
から接続ケーブル５を介して供給されるようになってい
た。

【０００４】そして、上記超音波送受信装置３から各送
信素子１に駆動信号を送り、この各送信素子１から超音
波を打ち出した状態で、該送信素子１を装着した操作者
が頭部を動かすと、上記打ち出された超音波を受信素子
２で受信し、この受信した超音波の信号が上記超音波送
受信装置３で処理されてパーソナルコンピューターの入
力端子に接続される。これにより、操作者の頭部の動き
に追随してディスプレイ上に表示されたポインタが移動
するようになっていた。すなわち、上記超音波送受信装
置３は、受信素子２で受信する各超音波の伝播する時間
差に基づいて該受信素子２と３個の送信素子１，１，１
との間の距離差を計算し、この距離差から上記操作者の
頭部の動作を検出して上記ポインタの位置を指示制御す
るようにしていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の超音波を用いてディスプレイ上のポインタの位置を
指示制御するポインティングデバイスにおいては、受信
素子２が３個の送信素子１，１，１から常に超音波を受
信できるようにしなければならないため、上記受信素子
２は、例えばディスプレイの上部のような安定した場所
に設置しなければならなかった。したがって、ノート型
のパーソナルコンピュータ用のポインティングデバイス
として使用する場合には、上記受信素子２を設置する場
所を確保しなければならず、ノート型のパーソナルコン
ピュータの機動性が制限されることがあった。また、上
記半円弧状の支持部材４は、３個の送信素子１，１，１
が常に受信素子２から見渡すことができるように操作者
の頭部に装着するものに限定されていた。

【０００６】また、ディスプレイ上に表示されたポイン
タの位置を微妙に移動させるためには、操作者の頭部の
わずかな動きも検出できるようにしなければならなかっ
た。したがって、高性能の送信素子１及び受信素子２が
必要とされ、また超音波送受信装置３は、各送信素子１
からの超音波のわずかな時間差に基づいてポインタの位
置を指示制御できるように高い計算処理能力が求められ
ていた。これにより、従来のこの種のポインティングデ
バイスは、マウス等のような汎用品に比べて高価格とな
り、利用しにくいものであった。

【０００７】そこで、本発明は、このような問題点に対
処し、身体の可動部位の動きに応じてディスプレイ上に
表示されたポインタを移動する量を可変することがで
き、上記身体のあらゆる可動部位に適用可能で操作性に
優れたポインティングデバイスを提供することを目的と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によるポインティングデバイスは、操作者の
身体の可動部位に装着された移動量検出手段により該可
動部位の移動する方向と量とを検出してディスプレイ上
に表示されたポインタの位置を指示制御するポインティ
ングデバイスにおいて、上記可動部位が上下及び左右方
向に移動する角速度を検出する移動量検出手段と、該検
出した角速度の信号を角速度に比例した周波数のパルス
信号に変換する電圧−周波数変換器と、上記移動量検出
手段で検出した角速度の信号に応じて上記パルス信号の
変換感度を切り換える信号を生成する感度制御手段と、
該生成された感度切換信号により上記電圧−周波数変換
器の変換感度が切り換えられて出力されるパルス信号を
処理し上記ポインタの位置制御信号としてコンピュータ
に接続するインターフェース回路と、を備えたものであ
る。

【０００９】このような構成により、移動量検出手段で
身体の可動部位が上下及び左右方向に移動する角速度を
検出し、この検出した角速度の信号を電圧−周波数変換
器で角速度に比例した周波数のパルス信号に変換し、上
記移動量検出手段で検出した角速度の信号に応じて感度
制御手段で上記パルス信号の変換感度を切り換える信号
を生成し、この生成された感度切換信号により上記電圧
−周波数変換器の変換感度が切り換えられて出力される
パルス信号をインターフェース回路で処理し上記ポイン
タの位置制御信号としてコンピュータに接続する。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基いて詳細に説明する。図１は、本発明によるポ
インティングデバイスの実施の形態を示すブロック図で
ある。このポインティングデバイスは、操作者の身体の
可動部位、例えば頭部に装着され該頭部の移動する方向
と量とを検出してディスプレイ上に表示されたポインタ
の位置を指示制御するもので、移動量検出手段１０と、
電圧−周波数変換器１１ａ，１１ｂと、感度制御手段１
２と、インターフェース回路１３とを備えて成る。

【００１１】移動量検出手段１０は、操作者の身体の可
動部位に装着され、該可動部位が上下及び左右方向に移
動する角速度を検出するもので、上下方向検出センサ１
０ａと、左右方向検出センサ１０ｂと、図示省略したが
ノイズフィルタとアンプとを含んで成っている。

【００１２】上下方向検出センサ１０ａは、操作者の身
体の可動部位が上下方向に移動する角速度を検出するも
ので、例えば振動体に角速度が加わることにより発生す
るコリオリ力を利用して該角速度を検出する圧電振動ジ
ャイロからなる。また、左右方向検出センサ１０ｂは、
操作者の身体の可動部位が左右方向に移動する角速度を
検出するもので、上述と同様に圧電振動ジャイロからな
る。なお、ここでは、身体の可動部位が上下及び左右方
向に移動する角速度の検出は、別体の上下方向検出セン
サ１０ａ及び左右方向検出センサ１０ｂにより別々に行
うものとしたがこれに限られず、上下方向センサと左右
方向センサとを一体化した平面型ジャイロを用いて同時
に検出してもよい。

【００１３】また、ノイズフィルタ（図示省略）は、上
記上下方向検出センサ１０ａ及び左右方向検出センサ１
０ｂなどから出力する不要な振動成分や電気ノイズ成分
を除去するものである。また、アンプ（図示省略）は、
上記上下方向検出センサ１０ａ又は左右方向検出センサ
１０ｂで検出した角速度の信号を増幅して出力するもの
である。そして、上記上下方向検出センサ１０ａと、左
右方向検出センサ１０ｂと、ノイズフィルタと、アンプ
とは、ケーシングの内部に収納されている。このケーシ
ングは、操作者の身体の可動部位に装着する移動量検出
手段１０を覆うもので、上記可動部位に装着し易いよう
な任意の形状を有しており、例えば縦２cm、横２cm程度
の大きさである。なお、上記ノイズフィルタ及びアンプ
は、ケーシングの内部に収納されているとしたが、後述
のボックス１７の内部に収納してもよい。

【００１４】電圧−周波数変換器１１ａ，１１ｂは、上
記移動量検出手段１０から送出された角速度のアナログ
信号を入力し、この信号を角速度に比例した周波数のパ
ルス信号に変換して後述のインターフェース回路１３に
出力するものである。ここでは、上下方向検出センサ１
０ａから送出される角速度の信号を上下移動パルス信号
に変換するものを第１の電圧−周波数変換器１１ａと
し、また左右方向検出センサ１０ｂから送出される角速
度の信号を左右移動パルス信号に変換するものを第２の
電圧−周波数変換器１１ｂとする。

【００１５】感度制御手段１２は、上記移動量検出手段
１０で検出した角速度の信号の大きさに応じて、上記電
圧−周波数変換器１１ａ，１１ｂで変換するパルス信号
の変換感度を段階的に切り換える信号を生成するもの
で、第１の比較器１４ａと、第２の比較器１４ｂと、感
度切換回路１５とを含んで成る。

【００１６】上記第１の比較器１４ａは、上記上下方向
検出センサ１０ａで検出した角速度の信号の大きさを基
準値発生器１６からの所定の基準値と比較し、上記角速
度の信号が該基準値を超えるときにのみ出力信号を生成
するものである。また、上記第２の比較器１４ｂは、上
記左右方向検出センサ１０ｂで検出した角速度の信号が
上記所定の基準値を超えるときにのみ出力信号を生成す
るものである。さらに、上記感度切換回路１５は、上記
比較器１４ａ，１４ｂからの出力信号の一方又は両方を
入力したときに上記パルス信号の変換感度を切り換える
信号を生成するもので、例えばOR回路を組み合せて成
る。これにより、上記移動量検出手段１０で検出した角
速度の信号が所定の基準値よりも大きいときにのみ上記
感度制御手段１２で感度切換信号を生成することができ
る。

【００１７】インターフェース回路１３は、上記第１の
電圧−周波数変換器１１ａから出力された上下方向の角
速度に比例した上下移動パルス信号と、第２の電圧−周
波数変換器１１ｂから出力された左右方向の角速度に比
例した左右移動パルス信号とを処理し、コンピュータの
ディスプレイ上に表示されたポインタの位置を指示制御
する信号としてコンピュータに接続するもので、各種の
コンピュータの規格に合致させるための変換回路を有し
ており、パーソナルコンピューターの入力端子へ接続さ
れる。

【００１８】そして、上記電圧−周波数変換器１１ａ，
１１ｂと、感度制御手段１２と、インターフェース回路
１３とは、任意の大きさを有するボックス１７の内部に
収納されている。

【００１９】なお、上記移動量検出手段１０は、上述の
ようにその大きさが縦２cm、横２cm程度で任意の形状に
形成することができ、またその重量も約１０g程度であ
る。また、上記比較器１４ａ，１４ｂは、基準値発生器
１６で任意の値に設定される基準値と比較して出力信号
を生成するようになっているため、上記移動量検出手段
１０が身体の可動部位のあらゆる動きに応じて感度切換
信号を生成するように設定することができる。これによ
り、上記移動量検出手段１０は、身体のあらゆる可動部
位に装着することができる。

【００２０】また、図１において、符号１８は、ポイン
ティングデバイスの左右のクリックボタンに対応したク
リック端子を示すもので、例えば上記ボックス１７の外
側面に設けられている。そして、ポインティングデバイ
スのクリック機能に関しては、例えば唇の動き又は瞼の
またたき、或いは音声による音響信号又は呼吸を利用す
るものなど多種類のものが提案され実用化されており、
上記クリック端子１８は、これらを容易に接続できるよ
うになっている。

【００２１】次に、このように構成されたポインティン
グデバイスの動作について説明する。ここでは、図２に
示すように、移動量検出手段１０が操作者の頭部１９に
ヘッドフォン式に装着されているとする。まず、上記操
作者が頭部を任意の方向に動かしたとする。すると、図
１に示す移動量検出手段１０が頭部の移動する角速度を
検出し、これを角速度の信号として比較器１４ａ，１４
ｂと、電圧−周波数変換器１１ａ，１１ｂとに出力す
る。このとき、上記比較器１４ａ，１４ｂに送出された
角速度の信号は、ともに所定の基準値よりも小さいた
め、上記感度切換回路１５で感度切換信号が生成されな
い。これにより、上記電圧−周波数変換器１１ａ，１１
ｂに送出された角速度の信号は、該角速度に比例した周
波数そのままのパルス信号に変換されてインターフェー
ス回路１３に送出され、該インターフェース回路１３で
処理される。そして、上記処理された位置制御信号は、
パーソナルコンピュータの入力端子に送られる。したが
って、ディスプレイ上に表示されたポインタは、上記操
作者の頭部の角度変化に比例して移動する。

【００２２】次に、上記操作者が頭部を速く動かしたと
する。すると、上記比較器１４ａ，１４ｂに送出された
移動量検出手段１０からの角速度の信号は、所定の基準
値よりも大きいため、上記感度切換回路１５で頭部の動
く速度に応じて感度切換信号が生成される。そして、こ
の感度切換信号により上記電圧−周波数変換器１１ａ，
１１ｂの変換感度が、例えば３倍の感度に切り換えられ
る。これにより、上記電圧−周波数変換器１１ａ，１１
ｂに送出された上記移動量検出手段１０からの角速度の
信号は、該角速度に比例した周波数の３倍のパルス信号
に変換され、上記インターフェース回路１３で処理さ
れ、位置制御信号としてパーソナルコンピュータの入力
端子へ送られる。したがって、ディスプレイ上に表示さ
れたポインタの移動する速度は、前述の場合の３倍の速
さで移動する。これにより、操作者が頭部を動かす速度
に応じて頭部の角度変化に対するポインタの移動距離の
関係を切り換えることができる。したがって、ディスプ
レイ上のポインタを微妙に動かしたり、或いは画面一杯
に大きく動かすなど目的に合わせてコントロールできる
ため、手が不自由な者でもポインティングデバイスを容
易に操作することができる。

【００２３】なお、ここでは移動量検出手段１０は、図
２に示すように、操作者の頭部１９にヘッドフォン式に
装着されているとしたが、これに限られず、身体のあら
ゆる可動部位に適用することができる。例えば眼鏡に取
り付けたり、或いは帽子の中に取り付けたりできるの
で、移動量検出手段１０を装着する自由度が増し、例え
ば電動車椅子の上においても使用することができる。ま
た、手や腕に取り付けたり、足に取り付けて使用するこ
とができるため、障害者によってさまざまな方法で利用
することができるようになる。

【００２４】

【発明の効果】本発明は以上のように構成されたので、
請求項１に係る発明によれば、移動量検出手段で身体の
可動部位が上下及び左右方向に移動する角速度を検出
し、この検出した角速度の信号を電圧−周波数変換器で
角速度に比例した周波数のパルス信号に変換し、上記移
動量検出手段で検出した角速度の信号に応じて感度制御
手段で上記パルス信号の変換感度を切り換える信号を生
成し、この生成された感度切換信号により上記電圧−周
波数変換器の変換感度が切り換えられて出力されるパル
ス信号をインターフェース回路で処理し上記ポインタの
位置制御信号としてコンピュータに接続することができ
る。これにより、操作者の可動部位のあらゆる動きに応
じてディスプレイ上のポインタを移動させる量を可変す
ることができる。したがって、上記ポインティングデバ
イスは、身体のあらゆる可動部位に適用することがで
き、また操作性を向上することができる。

【００２５】また、本発明によるポインティングデバイ
スは、障害者用としてだけでなく健常者がパーソナルコ
ンピュータと併用して使用した場合においても、キーボ
ードから手を放すことなく、ディスプレイ上に表示され
たポインタの位置を指示制御できるため、全体の作業効
率を向上することができる。さらに、全体の消費電力も
わずかで、パーソナルコンピュータのマウス端子から供
給される電力で十分に動作し、別途に電源を用意する必
要もないので、屋外でノート型のパーソナルコンピュー
タと組み合わせても容易に使用することができる。ま
た、需要者に低価格で供給することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明によるポインティングデバイスの実施
の形態を示すブロック図である。

【図２】 上記ポインティングデバイスの移動量検出手
段を操作者の頭部に装着した状態を示す説明図である。

【図３】 従来のポインティングデバイスを示す概略図
である。

【符号の説明】

１０…移動量検出手段 １０ａ…上下方向検出センサ １０ｂ…左右方向検出センサ １１ａ，１１ｂ…電圧−周波数変換器 １２…感度制御手段 １３…インターフェース回路 １４ａ，１４ｂ…比較器 １５…感度切換回路 １６…基準値生成器 １７…ボックス １８…クリック端子 １９…頭部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】操作者の身体の可動部位に装着された移動
   量検出手段により該可動部位の移動する方向と量とを検
   出してディスプレイ上に表示されたポインタの位置を指
   示制御するポインティングデバイスにおいて、 上記可動部位が上下及び左右方向に移動する角速度を検
   出する移動量検出手段と、該検出した角速度の信号を角
   速度に比例した周波数のパルス信号に変換する電圧−周
   波数変換器と、上記移動量検出手段で検出した角速度の
   信号に応じて上記パルス信号の変換感度を切り換える信
   号を生成する感度制御手段と、該生成された感度切換信
   号により上記電圧−周波数変換器の変換感度が切り換え
   られて出力されるパルス信号を処理し上記ポインタの位
   置制御信号としてコンピュータに接続するインターフェ
   ース回路と、を備えたことを特徴とするポインティング
   デバイス。