JP2003005903A

JP2003005903A - スクリーンポインタ位置制御装置およびその方法

Info

Publication number: JP2003005903A
Application number: JP2002137520A
Authority: JP
Inventors: Jeffery Davis; ジェフリー・デイヴィス
Original assignee: Agilent Technologies Inc
Current assignee: Agilent Technologies Inc
Priority date: 2001-05-14
Filing date: 2002-05-13
Publication date: 2003-01-10
Also published as: US6809723B2; DE10221415A1; US20020167489A1; GB2375585B; GB2375585A; DE10221415B4; GB0206828D0

Abstract

(57)【要約】【課題】表示画面を含む携帯用電子装置を操作する際
にユーザーの使い勝手がよいスクリーンポインタ位置制
御装置およびその方法を提供する。【解決手段】携帯電話１０に、表示画面１４のハイラ
イトバー１６の位置を制御するための運動検出装置２０
を設けた。この装置２０は、指２２を置く撮像面３８を
含むプッシュボタン２３と該ボタン２３を取り囲むイン
ジケータリング２１とを有する。内蔵の光源７２が撮像
面３８を裏側から照明し、その反射像は光検出素子アレ
イ７７に収束し、その出力値から運動センサ７６がデジ
タルデータを生成する。ユーザーが指２２を任意方向に
擦るように動かすと、デジタルデータに基づいて指２２
の指紋等の画像を追跡し、ＸＹ増分信号を生成し、これ
によりハイライトバー１６を表示画面で移動させる。プ
ッシュボタン２３やインジケータリング２１が可視光を
発することで、ユーザーに所定の通知がなされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は一般にポインティン
グデバイスとも呼ばれる、表示画面上のカーソルを制御
する為の装置およびその方法に関するものである。より
具体的には、本発明はプッシュボタン式の光学式ポイン
ティングデバイスに関する。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータ及びそのディスプレイと共
に利用する手動操作のポインティングデバイスは広く普
及している。様々な従来の装置における機械式マウスの
中でも、最も一般に普及しているのは、マウスパッドを
使用するマウスである。マウス底面の中心部には穴があ
いており、この穴から、ゴムで表面を覆ったスチールボ
ールの下の部分が出ている。マウスパッドとしては、独
立気泡ゴム製のパッドを適当な繊維で覆ったものが一般
的である。マウス底面の低摩擦パッドはこの繊維上を容
易に滑るが、ゴムボールは滑らない。マウスを動かす
と、ゴムボールは繊維上を滑らずに回転する。マウスの
内部には、ボールの「赤道部分」で接触する複数のロー
ラー、即ち車輪があり、これらが、ボールの回転を、マ
ウスの動きの直交成分を表す電気信号に変換している。
電気信号はコンピュータに送られ、これにソフトウエア
が反応し、マウスの動きに基づいてポインタ（カーソ
ル）の表示位置をΔＸ及びΔＹ分変化させる。ユーザー
は、表示されたポインタが所望の位置に移動するように
マウスを動かす。画面上のポインタを、意図したオブジ
ェクト又は位置に移動させた後、マウスをつかんでいる
手の指でマウスのボタンを押す。この動作は、コンピュ
ータ中のソフトウエアにより定義される何らかの機能を
実行する命令となる。

【０００３】従来型マウスのような機械式ポインティン
グデバイスの他にも、参照特許および参照特許出願、す
なわち、位置移動の追跡技術に関する米国特許第５，５
７８，８１３号、第５，６４４，１３９号および第５，
７８６，８０４号、並びに、スクリーンポインティング
デバイスに関する米国特許第６，０５７，５４０号及び
第６，１５１，０１５号、および米国特許出願第０９／
０５２，０４６号“ＳｅｅｉｎｇＥｙｅＭｏｕｓｅ
ｆｏｒａＣｏｍｐｕｔｅｒＳｙｓｔｅｍ”（１
９９８年３月３０日出願）に記載されているような光学
式ポインティングデバイスも開発されて来た。光学式ポ
インティングデバイスの一形態においては、従来型マウ
スのボール等の機械的可動部品を使用する代わりに、指
や机等の被撮像面と光学式ポインティングデバイス内の
光検出器との間の相対的な動きが光学的に検出され、移
動情報に変換される。

【０００４】例えば携帯電話やＰＤＡ、デジタルカメ
ラ、ポータブルゲーム機、ポケットベル（登録商標）、
ポータブル音楽プレーヤー（例えばＭＰ３プレーヤー）
等のような携帯用の電子装置では、これに接続して使用
する機械式マウス又は光学式マウスのような外部ポイン
ティングデバイスは望ましくない。余分な装置を持ち歩
くことに不便を感じることが多い。更に、マウスのよう
な機械式ポインティングデバイスの場合、マウスを動か
す為の好適な面を見つけることが難しい場合も考えられ
る。

【０００５】携帯用電子装置の中には、内蔵型画面ポイ
ンティングデバイスを含むものもある。例えば、一部の
携帯電話は矢印キーを含んでおり、これを利用して表示
画面でハイライトバーを移動させることにより、名前や
電話番号等のメニューアイテムをハイライトすることが
出来る。そのメニューアイテムを選択する場合、それを
ハイライトした後に携帯電話上の他のキーを押すことで
選択することが一般的である。メニューアイテムをハイ
ライトさせてそれを選択する為に複数のキーを使用する
ことは非効率的であり、時間がかかる。マウスやトラッ
クボール、或いは光学式ポインティングデバイス等、異
なる種類の画面ポインティングデバイスの操作に慣れた
ユーザーにとっては、特にそう感じられるものである。

【０００６】携帯用電子装置の中には、ユーザーにＥメ
ールやボイスメールの着信等を知らせる為に、表示灯の
点滅や音声等による通知手段を更に含むものもある。例
えば、電話機の中には、表示灯を点滅させることにより
ボイスメールメッセージを着信した旨をユーザーに知ら
せるものがある。このような通知手段は、代表的にはそ
の装置上又は表示画面上に設けられたスタンドアローン
のＬＥＤ、或いは音声サブシステム等は、画面ポインテ
ィングデバイスとは別個に構成されていることが多い。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】携帯用電子装置に用い
る光学式画面ポインティングデバイスとして、スクリー
ンポインタ運動制御機能、選択機能および通知機能を１
つの小型装置中に併せ持つものが望まれている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の一形態は、表示
画面を有する電子装置においてスクリーンポインタの位
置制御を行う装置を提供するものである。この装置は、
表示画面上に表示されたアイテムを選択する為のプッシ
ュボタンを含んでいる。プッシュボタンは、人の指先を
置くことが出来る撮像面を含んでいる。光源により撮像
面に置かれた指先の一部分を照明することで反射像が形
成される。装置は運動変換器を含む。レンズはこの反射
像を受け、それを運動変換器へと向ける。運動変換器は
反射像のデジタル表現データを生成するものである。運
動変換器は、このデジタル表現データに基づいて第一の
移動データセットを生成する。第一の移動データセット
は、撮像面における指先の動きを表すものである。

【０００９】本発明の他の態様は、表示画面を有する電
子装置においてスクリーンポインタの位置制御を実施す
る為の方法を提供するものである。表示画面上に表示さ
れるアイテムを選択する為のプッシュボタンが設けられ
る。このプッシュボタンに人の手の指の一部分を置く。
プッシュボタンに置かれた指のその部分が照明される。
指のその部分から反射した像は、光検出素子アレイ上に
集束される。光検出素子の出力値がデジタル化され、こ
れにより反射像のデジタル表現データが生成される。最
初のデジタル表現データの少なくとも１つの類型が、第
二のデジタル表現データの少なくとも１つの類型と相関
され、これによりプッシュボタン上の指の動きを直交軸
で表す第一の移動データセットが生成される。第一の移
動データセットに基づいてスクリーンポインタの位置が
調整される。

【００１０】本発明の他の形態は、複数の選択可能アイ
テムを表示する為の表示画面と、その選択可能アイテム
のうち特定の１つを識別する為にユーザーが動かすこと
が出来るポインタとを含む携帯用電子装置を提供するも
のである。動きを検出するプッシュボタンは、その上で
の被撮像面の第１の動きを検出するものである。このプ
ッシュボタンは、その上での被撮像面の動きを表す第一
の移動データセットを生成するように、そしてユーザー
がこのボタンを押した場合に選択信号を生成するように
構成されている。コントローラは、第一の移動データセ
ットに基づいてポインタを移動させ、第一の選択可能ア
イテムを指定するように構成されている。このコントロ
ーラは更に、プッシュボタンにより生成された選択信号
に基づいて第一のメニューアイテムを選択するように構
成されている。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下の実施形態の詳細説明におい
ては添付図を参照するが、これらは本発明を実施し得る
特定の実施形態を説明する為に示したものである。他の
実施形態を利用することも可能であり、構造的或いは論
理的変更が加えられたとしても、本発明の範囲から外れ
るものではない。従って、以下の詳細説明は限定的なも
のではなく、本発明の範囲は請求項により定義される。

【００１２】図１は、本発明の一実施形態に基づくプッ
シュボタン式光学スクリーンポインティングデバイスな
いしは運動検出装置２０を含む携帯用電子装置１０の斜
視図である。図１に示した実施形態においては、携帯用
電子装置１０は携帯電話である。他の実施例として、装
置１０は、例えばＰＤＡやデジタルカメラ、ポータブル
ゲーム機、ポケットベル、或いはポータブル音楽プレー
ヤー等の表示画面付き携帯用電子装置のいずれでも良
い。

【００１３】携帯電話１０は電源ボタン１２、表示画面
１４、ハイライトバー１６、メニューアイテム１８Ａ、
１８Ｂ、１８Ｃ（全体を「メニュー１８」と呼ぶ）、運
動検出装置２０及び複数のプッシュボタン２４を含んで
いる。プッシュボタン２４はキーパッド２４と呼ぶもの
とする。運動検出装置２０は、インジケータリング２１
及びプッシュボタン２３を含む。ユーザーは、電源ボタ
ン１２を使って携帯電話１０の電源を入れたり切ったり
する。複数のメニューアイテム１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ
を含むメニュー１８は、表示画面１４に表示されてい
る。一実施形態においては、メニューアイテム１８Ａ、
１８Ｂ、１８Ｃは名前又は電話番号である。メニューア
イテム１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃが名前である場合、携帯
電話１０にはそれらの名前に対応する電話番号が記憶さ
れている。本発明の一実施形態は、メニュー１８及びハ
イライトバー１６を使用することを前提として説明する
が、他の実施形態では、動かすことが出来るスクリーン
ポインタ（例えば矢印）と選択可能アイテム（例えばア
イコン）を用いてスクリーンポインタを所望のアイテム
上に置くことにより個々に指示する等、他の表示構成と
することも出来る。

【００１４】ユーザーは、ハイライトバー１６を移動す
ることによりメニューアイテム１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ
のうちの特定の１つをハイライトさせる。一実施形態に
おいては、ハイライトバー１６は指２２を運動検出装置
２０、より具体的にはプッシュボタン２３に当てて擦る
ことにより移動する。指２２を運動検出装置２０に対し
て上方向に動かした場合、ハイライトバー１６はメニュ
ーアイテム１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ中で上方向に移動す
る。指２２を運動検出装置２０に対して下方向に動かし
た場合、ハイライトバー１６はメニューアイテム１８
Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ中で下方向に移動する。メニューア
イテム１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃのうち、所望の１つをハ
イライトバー１６によりハイライトした後、このハイラ
イトされたメニューアイテムを選択する。一実施形態に
おいては、ハイライトされたメニューアイテムの選択
は、プッシュボタン２３を指２２で押し下げることによ
り実行される。本発明の一態様においては、ユーザーが
ハイライトされたメニューアイテムを選択すると、携帯
電話１０は選択された電話番号、又は選択された名前に
対応する電話番号を自動的にダイアルするようになって
いる。

【００１５】運動検出装置２０は、アイテムを選択する
機能に加え、それが使用される携帯用電子装置の特定の
種類に応じて他の様々な機能を実施する目的で利用する
ことが出来る。それらの目的とは、実際にいずれかの種
類の装置において、スクリーンポインタを表示画面上で
移動させ、表示されているアイテムを選択することによ
り、その電子装置がポータブルカメラであれば撮影を実
行したり、レコーダであれば動画や音声の録画／録音を
開始すること等であるが、これらに限られない。

【００１６】一実施形態においては、ユーザーが触れた
時にプッシュボタン２３が点灯するようになっている。
本発明の一形態においては、プッシュボタン２３は、更
にＥメールやボイスメール、或いは電話等を着信したこ
とをユーザーに知らせる為に点灯する場合もある。一実
施形態においては、運動検出装置２０は、プッシュボタ
ン２３を囲むインジケータリング２１を含んでおり、こ
れがユーザーに対して何らかの表示を行う為に使用され
る。運動検出装置２０では、プッシュボタン２３及びイ
ンジケータリング２１を同時に点滅させたり、別々に点
滅させたり、異なる速度で点滅させたり、或いは異なる
色の可視光を発光させることにより、これらを用いて異
なる様々な表示を行うように構成することが出来る。一
実施形態においては、プッシュボタン２３及びインジケ
ータリング２１により提供される視覚表示タイプは、各
々に特定種類の事柄の通知に対応している。例えば、イ
ンジケータリング２１が速い速度で続けて２回点滅し、
わずかな間隔をあけて更に続けて２回点滅した場合はユ
ーザーが２つのボイスメールを着信していることを示す
等である。また、着信したＥメールの数を示す場合はプ
ッシュボタン２３を同様の形式で点滅させることも出来
る。

【００１７】図２は、本発明に基づく運動検出装置２０
の一実施形態における主要部品を描いた分解斜視図であ
る。運動検出装置２０は、外部機械構造フレーム２３、
レンズ組み立て部品４０、内部機械構造フレーム５０及
び回路組み立て部品７０を含んでいる。外部機械構造フ
レーム２３は以下に詳細を説明するようにプッシュボタ
ンとして働くものであり、プッシュボタン２３とも呼ぶ
ものとする。外部機械構造フレーム２３は、円筒形のフ
レーム３２及び突起部３６Ａ、３６Ｂを含む。突起部３
６Ａ、３６Ｂは、円筒フレーム３２の外表面に取り付け
られており、概ね下方向へと伸びている。円筒フレーム
３２の上面は、図３を参照するとよりわかり易いが、凹
状の形状を持ち、上部カバー３８により覆われている。
円筒フレーム３２には、フレームの中心付近に穴３４が
形成されている。

【００１８】レンズ組み立て部品４０は、上部４２、下
部４４及び中間部４６を含む。レンズ組み立て部品４０
の上部４２は、概ね円形の形状を持っており、組立てら
れた場合に円筒フレーム３２の穴３４内に嵌め込まれる
ことになる。レンズ組み立て部品４０の中間部４６は、
実質的に空洞であり、図３を参照するとわかり易いが、
下部４４に対して角度を持っている。レンズ組み立て部
品４０の下部４４は、ほぼ円筒形の形状をしている。

【００１９】内部機械構造フレーム５０は、開口５２、
支柱５４、窪み５６及びレンズ５８を含む。窪み５６
は、内部機械構造フレーム５０の上面に形成されてお
り、円筒フレーム３２の外表面と部分的に一致する形状
に作られている。開口５２は、内部機械構造フレーム５
０の上面の中心付近に形成されており、レンズ組み立て
部品４０の外表面に一致する形状を持っている。組立て
た場合、図３からわかるように、レンズ組み立て部品４
０は開口５２内に配置され、そして外部機械構造フレー
ム２３は窪み５６上に配置されることになる。レンズ５
８は内部機械構造フレーム５０の開口５２内にある。４
本の支柱５４は、内部機械構造フレーム５０の底面に取
り付けられており、これらは、内部機械構造フレーム５
０を回路組み立て部品７０に取り付ける為に使用される
ものである。

【００２０】回路組み立て部品７０は、発光ダイオード
（ＬＥＤ）７２、運動センサ７６、プリント回路基板
（ＰＣＢ）８０及び支持チップ８２を含む。ＬＥＤ７
２、運動センサ７６及び支持チップ８２は、ＰＣＢ８０
に取り付けられている。穴７４はＰＣＢ８０の中心付近
に形成されており、レンズ組み立て部品４０の下部４４
の外表面と一致するようにほぼ円筒形の形状を持ってい
る。窪み７８はＰＣＢ８０の角付近に設けられており、
内部機械構造フレーム５０の支柱５４の外表面に一致す
るように略円筒形の形状を持っている。組立てた場合、
図３に示したように、内部機械構造フレーム５０の支柱
５４が回路組み立て部品７０の窪み７８内に配置され、
レンズ組み立て部品４０の下部４４が穴７４内に配置さ
れることになる。

【００２１】インジケータリング２１（図１）は図２及
び図３には図示していないが、一実施形態においては、
円筒フレーム３２の外周に沿って設けられており、回路
組み立て部品７０と電気的に結合している。

【００２２】図３は、図２に示した運動検出装置２０を
組み立てた後に図２の線２Ｂ−２Ｂに沿って切断した場
合の断面図である。図３に示されるように、プッシュボ
タン２３は図２に示した向きから、円筒形の軸を中心に
１８０度回転されている。運動検出装置２０は、プッシ
ュボタン２３の上部カバー３８へ押し当てられた人の指
２２等のような作業面、即ち被撮像面の動きを追跡する
ものである。

【００２３】ＬＥＤ７２が発した光は、レンズ組み立て
部品４０により集光、収束され、レンズ組み立て部品４
０の上部４２及び上部カバー３８を照明する。上部カバ
ー３８は、プッシュボタン２３の上部に設けられたガラ
ス又は他の耐磨耗性材料から成る層である。指先２２が
面３８に押し当てられると、指紋や他の微小な皮膚の特
徴が、面３８の平面において、あたかも面３８の一部で
あるかのように見える。レンズ５８はこれらの特徴を有
する光を、運動センサ７６の一部である光検出素子アレ
イ７７上に収束する。運動センサ７６は好適な画像を自
動的に取得し、追跡する。画像を追跡する場合、運動セ
ンサ７６は増分（Ｘ，Ｙ）信号を生成する。

【００２４】一実施形態においては、ＬＥＤ７２は、動
きを検出する為に指２２等の撮像面、即ち作業面を照明
することに加え、ユーザーに対して何らかの表示、即ち
通知を行う為に面３８を通じて可視光を発する。他の実
施形態においては、異なる色のＬＥＤを含む１つ又は複
数の追加ＬＥＤが設けられており、これらが面３８を介
して可視光を発することにより表示、即ち通知が行われ
る。

【００２５】たとえ百分の数ミリメートル（千分の数イ
ンチ）でも指先を面３８から離した場合、画像の焦点が
ぼけて追跡が続行出来なくなる。この状態の発生は運動
検出器７６内で検出され、そして一実施形態において
は、増分（Ｘ，Ｙ）信号の生成が停止する。この結果、
ハイライトバー１６は現在の位置に留まることになる
が、これはユーザーがマウスから手を離した場合と全く
同じ状態である。その後、指先が再度面３８に置かれる
と、運動検出器７６は画像の取得を検知し、そして一実
施形態においては、この取得はリセットが実行されたも
のとして取り扱われる。即ち、新たな取得の後に続いて
新たな動きが生じるまでは、増分座標（Ｘ，Ｙ）は値
（０，０）を持つことになる。この状態においては、ハ
イライトバー１６の現在の位置は指の動きにより意図的
に移動させられるまでは変わることがなく、これはユー
ザーがマウスに手を戻し、動かす前の状態と全く同じで
ある。

【００２６】運動センサ７６は、参照特許に記載されて
いる撮像・ナビゲーション構成と全く、或いは実質的に
同じ技術を利用したものである。この参照特許に記載さ
れる特定の作動設定においては、撮像し、追跡すべき特
徴（例えば紙の繊維）が微小である為に、センサに至る
前の時点で何らかの拡大処理を行うことが望ましいとさ
れている。これと比較した場合、本願における指先の特
徴は大きく、従って一実施形態においては拡大処理は行
われない。参照特許には撮像・ナビゲーション機構の一
形態についての記載はあるが、以下にその技術の概要を
説明する。

【００２７】ＬＥＤ７２（一実施形態においては赤外線
ＬＥＤ）は光を発し、この光はレンズ組み立て部品４０
によりナビゲーション用に撮像されるべき作業面の一部
である領域３８へと投射される。本発明の一形態におい
ては、運動センサ７６は、光検出素子アレイ７７と、メ
モリと、本願及び参照特許に記載される画像相関・追跡
機能を実現するように構成された演算回路とを含む集積
回路（ＩＣ）である。例えば指先２２等の被照明領域の
画像は、光学窓を介してＩＣ７６のパッケージへと、そ
して光検出素子アレイ７７へと投射される。レンズ５８
は、光検出素子への画像の投射を助けるものである。

【００２８】推奨される本発明に基づく光ナビゲーショ
ン技術の１つは、人の視覚がそうすると信じられている
ように、面３８に見える特定の様々な光学的特徴の画像
を直接的に画素アレイとして形成することで動きを光学
的に検出するものである。面３８に押し当てられたテク
スチャを持つ作業面から反射する赤外線（ＩＲ）光は、
適正なサイズ（例えば１６×１６又は２４×２４）の光
検出素子アレイ７７上に収束される。個々の光検出素子
からの応答は、好適な分解能（例えば６ビット又は８ビ
ット）でデジタル化され、フレームとしてメモリアレイ
の対応位置へと記憶される。一実施形態においては、フ
レーム中の画素の各々は光検出素子の各々に対応してい
る。

【００２９】光検出素子アレイ７７の全体的なサイズ
は、幾つかの特徴部分（例えば指紋の稜線等）の画像を
受容するに充分な大きさであることが望ましい。このよ
うに、指先の動きに従って空間的特徴の画像が画素情報
の転位パターンを生成するのである。アレイ中にある光
検出素子の数と、これらの内容のデジタル化及び取り込
み処理のフレームレートは、共に面３８上での追跡可能
な指先の最高移動速度に影響を与えるものである。追跡
は、新たに取得したサンプルフレームを以前に取得した
基準フレームと比較し、移動の方向及び量を確定するこ
とにより実施される。

【００３０】一実施形態においては、１つのフレームの
内容全体に対して１画素ずらし試行シフトで可能な８方
向の各々に連続的に１画素分のシフトが実行される（横
に１画素、横に１画素下に１画素、下に１画素、上に１
画素、上に１画素横に１画素、反対方向で横に１画素・・
・）。合計８回の試行シフトとなる。更に、動きが無い
場合も想定される為、９番目の試行シフトである「ヌル
シフト」も実施される。各試行シフトの後、これらのフ
レーム中で相互に重なり合う部分を画素毎に引き算し、
この結果得られた相違の和を（望ましくは二乗した後
に）とることにより、重なり合った領域における類似の
程度（相関度）が得られる。より大きい試行シフト（例
えば横に２画素下に１画素・・・等）を実施することも勿
論可能であるが、あるレベルに至ると複雑になり過ぎて
その利点が損なわれる為、単純に小さな試行シフトで充
分に高いフレームレートを得たほうが望ましい。最も相
違が小さい（最も大きい相関度を示す）試行シフトが２
フレーム間の動きを示すものとして採用される。即ち、
これにより生の移動情報が得られ、これを変倍及び（又
は）累積すれば手ごろな粒度のハイライトバー移動情報
（ΔＸ，ΔＹ）を適正な情報交換速度で提供することが
出来る。

【００３１】センサ７６は、画像中の全て又は大部分の
画素が「暗くなったこと」を感知することにより、指先
が面３８から離れたことを自動的に検出する。このプロ
セスは以下に説明するように実際にはより複雑なもので
ある。

【００３２】指先が面３８から離れると、照明ＬＥＤ７
２からは以前と同じ量のＩＲ光が光検出素子へ届かなく
なる。全く届いていない場合は、反射面が遠過ぎる位置
にあるか、或いは単に視野に無いかのいずれかである。
しかしながら、指先が離れた結果、面３８がさらされる
ことになる周囲環境が強く照明されたものであった場
合、光検出素子の出力はどのようなレベルにでもなり得
る。ここで重要なのは、この場合の光検出素子の出力が
完全に、或いは概ね均一となる点である。出力が均一に
なる最大の理由は、ここに焦点の合った画像が既に存在
しない為である。像の特徴は全て判別不能であり、各々
が光検出素子群全体にわたって広がった状態になってい
る。従って光検出素子の出力は均一に、ある平均レベル
へと落ち着くことになる。これは焦点の合う画像が存在
する場合とは明確に異なっている。焦点が合っている場
合、フレーム間の相関性（横に１画素、横に１画素下に
１画素・・・）は明確な現象を呈するのである。

【００３３】作動中、画像の取得は、連続する画像の相
違がアレイ幅の４分の１、即ち１６×１６の光センサー
アレイの場合は４画素分以内の距離に収まるように充分
な速度で行われなければならない。実験結果から、毎秒
５０ｍｍの指の移動速度はある程度妥当な速さであるこ
とがわかっている。１：１で撮像する場合、これは毎秒
８００画素の速度に相当する。１サイクルあたりの移動
を４画素分以内とする条件を満たす為には、毎秒２００
サンプルという測定速度が必要である。この速度は充分
に実用的な値であり、出来ればこの何倍かの速度で作動
させることが望ましい。

【００３４】図３に示したように、プッシュボタン２３
は内部機械構造フレーム５０の窪み５６中に位置してお
り、プッシュボタン２３の突起部３６ＡはＰＣＢ８０を
貫通して伸びている。一実施形態においては、ＰＣＢ８
０は、携帯用電子装置１０のメインプリント回路基板
（図示せず）に取り付けられており、そして突起部３６
Ａはメインプリント回路基板上のボタン又はドームの上
に位置している。ユーザーがプッシュボタン２３を押し
た場合、窪み５６がある為にプッシュボタン２３は曲が
り、その突起部３６ＡはＰＣＢ８０中を通って下に移動
し、メインプリント回路基板上のボタンを押すことにな
る。

【００３５】図４は、携帯電話等の携帯用電子装置１０
の主要部品を描いた電気的なブロック図である。携帯用
電子装置１０は、アンテナ１９６、通信回路１９８、運
動検出装置２０、ディスプレイ１４、入出力（Ｉ／Ｏ）
インターフェース２００、２０２、キーパッド２４、プ
ロセッサ２０４およびメモリ２０６を含んでいる。運動
検出装置２０、ディスプレイ１４及びキーパッド２４
は、それぞれＩ／Ｏインターフェース２０２に結合して
いる。Ｉ／Ｏインターフェース２０２は更にプロセッサ
２０４にも接続している。プロセッサ２０４は、Ｉ／Ｏ
インターフェース２０２を介して運動検出装置２０、デ
ィスプレイ１４及びキーパッド２４に通じている。プロ
セッサ２０４は更にメモリ２０６にも接続している。一
実施形態においては、メモリ２０６中にドライバ２０８
が記憶されている。プロセッサ２０４は、ドライバ２０
８を使うことにより、運動検出装置２０内の運動センサ
７６（図２または図３参照）から受ける移動データに基
づいてディスプレイ１４上のハイライトバー１６を制御
する。

【００３６】装置１０はアンテナ１９６を介して送受信
を行う。アンテナ１９６は通信回路１９８に結合してい
る。通信回路１９８は、増幅器やＡ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ
変換器、変調器、復調器等のような、当業者に周知の標
準的な通信部品を含んでいる。プロセッサ２０４は、Ｉ
／Ｏインターフェース２００を介して通信回路１９８と
接続している。

【００３７】本発明の一形態においては、プロセッサ２
０４は、運動検出装置２０内の運動センサ７６から、運
動検出装置２０と作業面との間の相対的な動きを表す増
分（Ｘ，Ｙ）信号を受信する。プロセッサ２０４は、更
に運動検出装置２０から、ユーザーがプッシュボタン２
３を押したことを表す選択信号も受信する。プロセッサ
２０４はドライバ２０８を利用することにより、受信し
た増分（Ｘ，Ｙ）信号及び選択信号を処理し、適切な動
作を発生させる。例えば、指２２が運動検出装置２０に
対して上方向に移動した場合、プロセッサ２０４はこの
上方向への動きを表す増分（Ｘ，Ｙ）信号を運動センサ
７６から受ける。そしてプロセッサ２０４はこれに応答
してディスプレイ１４上のハイライトバー１６をメニュ
ーアイテム１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ中で上方向に移動さ
せる。指２２が運動検出装置２０に対して下方向に移動
した場合、プロセッサ２０４はこの下方向への動きを表
す増分（Ｘ，Ｙ）信号を運動センサ７６から受ける。そ
してプロセッサ２０４はこれに呼応してディスプレイ１
４上のハイライトバー１６をメニューアイテム１８Ａ、
１８Ｂ、１８Ｃ中で下方向に移動させる。運動検出装置
２０から受けた選択信号が、ユーザーがプッシュボタン
２３を押したことを示すものであった場合、プロセッサ
２０４は通信回路１９８を制御し、現在ハイライトされ
ているメニューアイテムに対応した電話番号をダイアル
させる。一実施形態においては、ユーザーがハイライト
バー１６又は他のスクリーンポインタの移動速度をプロ
グラムすることが出来る。

【００３８】プロセッサ２０４は更に、Ｉ／Ｏインター
フェース２０２を介して表示灯制御信号を運動検出装置
２０に送る。この表示灯制御信号は、ユーザーに様々な
通知を提供する為に、インジケータリング２１及びプッ
シュボタン２３の点・消灯を制御するものである。

【００３９】本発明の一形態においては、ユーザーは運
動検出装置２０に指２２を当てて移動させることによ
り、携帯用電子装置１０にフリーハンドで描画すること
が出来る。入力した描画は注釈やファクシミリ書類の作
成、或いは電子商取引の認証に使用可能なユーザー署名
として利用することが出来る。更に、文字認識ソフトウ
エアを利用して、ユーザーが運動検出装置２０に指２２
を当てて移動させることにより入力した英数字記号を認
識させることも可能である。

【００４０】当業者には明らかなように、携帯用電子装
置１０が実行する機能は、ハードウエア、ソフトウエ
ア、ファームウエア又はこれらのいずれかの組み合わせ
により実現可能である。これはマイクロプロセッサ、プ
ログラマブル論理素子、又は状態機械(state machine)
により実現出来る。本発明の構成要素は、１つまたはそ
れ以上のコンピュータ読み取り可能媒体に記憶されたソ
フトウエア中に存在するものであっても良い。本願にお
けるコンピュータ読み取り可能媒体という語の定義に
は、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディス
ク、ＣＤ−ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＲＯＭ及びＲＡ
Ｍ等のような揮発性又は不揮発性のいずれの種類の記憶
媒体も含まれる。

【００４１】本願においては、推奨される実施例を説明
する目的で特定の実施形態を記載したが、本発明の範囲
から離れることなく、ここに説明及び図示した実施例に
代わる、及び（又は）これに相当する様々な他の実施形
態を採用することが可能であることは当業者には明らか
である。化学、機械、電子機械、電気及びコンピュータ
分野の当業者であれば、本発明が様々な種類の形態で実
施可能であることは明らかである。本発明は、ここに記
載した実施形態のいかなる変更形態及び改変形態をも包
含することを意図したものである。よって本発明の範囲
は、請求項及びこれに相当するものによってのみ画定さ
れるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に基づくプッシュボタン式
光学スクリーンポインティングデバイスを含む携帯電話
の斜視図である。

【図２】本発明に基づくプッシュボタン式光学スクリー
ンポインタデバイスの一実施形態の主要構成部品を示す
分解斜視図である。

【図３】図２のスクリーンポインティングデバイスを組
立てた状態の図２の線２Ｂ−２Ｂに沿って切断した断面
図である。

【図４】図１に示した携帯電話の主要構成部品の電気ブ
ロック図である。

【符号の説明】

１０携帯電話（電子装置）１４表示画面１６ハイライトバー（スクリーンポインタ）１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃメニューアイテム２０運動検出装置（スクリーンポインタ位置制御装
置）２１インジケータリング（インジケーター装置）２２指先（付属肢の一部）２３プッシュボタン３８上部カバー（撮像面）５８レンズ７２発光ダイオード（光源）７６運動センサ（運動変換器）７７光検出素子アレイ（運動変換器）２０４プロセッサ（コントローラ）

フロントページの続き (72)発明者ジェフリー・デイヴィスアメリカ合衆国カリフォルニア州94043, マウンテン・ビュー，ウィスマン・ステイション・ドライブ 353 Ｆターム(参考） 5B087 AA06 AA09 AB02 BC12 BC13 BC19 BC26 BC32 DD03 DE07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表示画面を含む電子装置のスクリーンポ
インタの位置を制御する為の装置であって、前記表示画面に表示されるアイテムを選択する為のプッ
シュボタンであって、人の指先を置くことが出来る撮像
面を含むプッシュボタンと、前記撮像面に置かれた指先
を照明し、これにより反射像を生成する為の光源と、運
動変換器と、前記反射像を受け、それを前記運動変換器
上に向ける為のレンズとを具備し、前記運動変換器が、
反射像のデータを生成するとともにそれに基づいて移動
データセットを生成し、該移動データセットが指先の撮
像面での動きを表すものであることを特徴とするスクリ
ーンポインタ位置制御装置。
【請求項２】前記プッシュボタンは、ユーザーに通知
を行う為の可視光を発するように構成されたことを特徴
とする請求項１に記載のスクリーンポインタ位置制御装
置。
【請求項３】前記プッシュボタンは、触れられた場合
に可視光を発するように構成されたことを特徴とする請
求項１に記載のスクリーンポインタ位置制御装置。
【請求項４】前記プッシュボタンを実質的に取り囲む
ように設けられた、可視光を発して通知を行う為のイン
ジケーター装置を更に具備した請求項１に記載のスクリ
ーンポインタ位置制御装置。
【請求項５】表示画面を含む電子装置のスクリーンポ
インタの位置を制御する為の方法であって、前記表示画面に表示されるアイテムを選択する為のプッ
シュボタンを設けるステップと、人の手の付属肢の一部
分を前記プッシュボタンに置くステップと、前記プッシ
ュボタンに置かれた付属肢の一部分を照明するステップ
と、前記付属肢の一部分から反射された像を光検出素子
アレイに収束するステップと、前記光検出素子の出力値
をデジタル化することにより反射像のデジタルデータを
生成するステップと、最初のデジタルデータの少なくと
も１つの類型を次のデジタルデータの少なくとも１つの
類型と相関することにより、前記プッシュボタン上にお
ける付属肢の動きを直交軸で表す第一の移動データセッ
トを生成するステップと、前記スクリーンポインタの位
置を、前記第一の移動データセットに基づいて調節する
ステップとを含むスクリーンポインタ位置制御方法。
【請求項６】前記プッシュボタンから可視光を発する
ステップを更に含む請求項５に記載のスクリーンポイン
タ位置制御方法。
【請求項７】可視光を発することにより通知を行う為
のインジケーター装置を、前記プッシュボタンを実質的
に取り囲むように設けるステップを更に含む請求項５に
記載のスクリーンポインタ位置制御方法。
【請求項８】複数の選択可能アイテムと該選択可能ア
イテムの所定の１つを指定する為にユーザーが移動させ
ることが出来るポインタとを表示する為の表示画面と、その上における被撮像面の動きを感知する運動感知式プ
ッシュボタンであって、前記被撮像面のプッシュボタン
上での第一の動きを示す第一の移動データセットを生成
するように、かつユーザーがこれを押した場合には選択
信号を生成するように構成されたことを特徴とするプッ
シュボタンと、第一の選択可能アイテムを識別する為に前記第一の移動
データセットに基づいて前記ポインタを移動させるよう
に、かつプッシュボタンによって生成された選択信号に
基づいて第１メニューアイテムを選択するように構成さ
れたコントローラとを具備した携帯用電子装置。
【請求項９】前記プッシュボタンが、可視光を発する
ように構成されたことを特徴とする請求項８に記載の携
帯用電子装置。
【請求項１０】前記プッシュボタンを実質的に取り囲
むように設けられた、可視光を発して通知を行う為の表
示装置を更に具備した請求項８に記載の携帯用電子装
置。