JP2004246445A - ポインティング・デバイス - Google Patents
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Abstract
【課題】ベッド等に寝たままの姿勢で簡単に操作できるポインティング・デバイスの提供。
【解決手段】本発明は、例えば、ユーザ１１０の手首に歪ゲージ型加速度計（傾斜センサ）２１０を取り付けて手のひらの傾きによってカーソルの移動方向を示し、一方で、ユーザ１１０の指先にロータリーエンコーダの付いた装置２２０を取り付け、ロータリーエンコーダ２２０のつまみ２２２を回転させることによりカーソルの移動を決定する。
これにより、マウスカーソルの移動方向の操作と移動量の操作とを分離し、それぞれをユーザの簡単な動作で操作することができる。また、装置がコンパクトで簡単に装着でき、小さい動作で操作することができるため、寝たままの姿勢でもユーザの負担が少ない。
【選択図】図２
【解決手段】本発明は、例えば、ユーザ１１０の手首に歪ゲージ型加速度計（傾斜センサ）２１０を取り付けて手のひらの傾きによってカーソルの移動方向を示し、一方で、ユーザ１１０の指先にロータリーエンコーダの付いた装置２２０を取り付け、ロータリーエンコーダ２２０のつまみ２２２を回転させることによりカーソルの移動を決定する。
これにより、マウスカーソルの移動方向の操作と移動量の操作とを分離し、それぞれをユーザの簡単な動作で操作することができる。また、装置がコンパクトで簡単に装着でき、小さい動作で操作することができるため、寝たままの姿勢でもユーザの負担が少ない。
【選択図】図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に福祉分野において、移動方向および移動量を分離して操作できる、コンピュータ・システムの画面上に表示され、表示された画面上の位置を入力するカーソル（マウスカーソル）の制御装置（ポインティング・デバイス）に関する。
【０００２】
【技術的背景】
従来普及しているパソコン用のポインティング・デバイスは、主に以下の３つのタイプに分けることができる。
（Ａ）ノート搭載型：スティック型やスライドパッド式のものがあり、いずれもノート型パソコンの本体に搭載されている。
（Ｂ）卓上型：装置を接する面上（卓上など）で移動させ、接する面との相対変位量からカーソルを移動させる。
（Ｃ）トラックボール型：装置自体は移動させず、トラックボールを転がすことでカーソルを移動させる。
これらの装置は、健常者には使いやすいが、例えば福祉分野において、ベッドで拘束を受けるユーザが寝ながらにして操作を行なうことを想定した場合、以下のような問題点がある。
【０００３】
（イ）（Ａ）のタイプのようにパソコン本体と一体になっているものは、手先をパソコンに触れる必要があるため、寝たままの状態では使用できない。
（ロ）（Ｂ）のタイプの場合、装置自体を布団やシーツの上で移動させる必要があるが、生地のしわなどによる「引っ掛かり」により不適切である。また、装置を動かす空間の確保も必要である。
（ハ）（Ｃ）のタイプの場合、ボールを動かす際に、指先および手のひらはボールと接触、ころがり接触、そして非接触状態を繰り返さなければならない。そのため、手を布団の中に入れた状態では、（ロ）と同様に手先を動かす空間の確保が必要である。
（ニ）（Ｂ），（Ｃ）のタイプのものは、手先の姿勢が拘束を受ける（例えば、手のひらを下向きに保ったまま装置に触れている必要がある）ため、操作者が疲れやすい。
（ホ）また、（Ａ）〜（Ｃ）いずれのタイプも、コンピュータ・システムの画面上に表示され、表示された画面上の位置を入力するためカーソル（マウスカーソル）の移動方向と移動量の制御を同時に扱っている。このため、例えば利き腕のほうが操作しやすいなどの拘束がある。
【０００４】
一方で、障害を持つユーザのために、以下のようなポインティング・デバイスが開発されている。
（Ｄ）ジョイスティック型（例えば、非特許文献１参照。）：口や顎などでジョイスティックを動かしてカーソルを移動させる。
（Ｅ）ボタン型（例えば、非特許文献２参照。）：ソフトウェアとの組み合わせで、ボタンを押すことでカーソルを移動させる。画面上に４方向を示す矢印が交互に表示され、カーソルを移動したい方向が表示されたら、ボタンを押す。
（Ｆ）ヘッドマウント型：頭部に装着し、頭部の傾きに応じてカーソルを移動させる。
これらのポインティング・デバイスは、ユーザの使いやすさを追求した機器であるが、なお以下のような問題点がある。
【０００５】
（ヘ）（Ｄ）のタイプの場合、装置を固定する台などが必要となり、装置が大掛かりになってしまう。また、コストが高くなりがちである。
（ト）（Ｅ）のタイプはソフトウェアを使用しているため、インストールやバージョンアップなどパソコンの知識を伴う作業がユーザの負担になる場合が考えられる。
（チ）（Ｅ）のタイプはボタンによってカーソル操作を簡略化しているため、一方でソフトウェアでの選択項目（４方向の移動、クリックなど）を増やしている。その結果、例えば、希望する移動方向が表示されるまで待たなければならないなど、操作者の意図がリアルタイムに反映できない。
（リ）寝た状態では、頭部に関して左右方向の動きは簡単にできるものの、（Ｆ）のタイプのように上下方向（頷く方向）への動作は床ずれを引き起こしやすい。
【０００６】
【非特許文献１】
ｈｔｔｐ：／／ｍｅｍｂｅｒ．ｎｉｆｔｙ．ｎｅ．ｊｐ／ｌｉｆｅｗｅｌ／ｔｏｋｕｓｙｕｍａｕｓｕ．ｈｔｍ
【非特許文献２】
ｈｔｔｐ：／／ｄｅｋｉ．ｐｓｖ．ｏｒｇ／ｉｎｄｅｘ．ｈｔｍｌ
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記に示しているように、コンピュータ・システムの画面上に表示され、表示された画面上の位置を入力するためのカーソル（マウスカーソル）の移動方向の操作と移動量の操作とを分離し、それぞれをユーザの簡単な動作で操作できるポインティング・デバイスはこれまで開発されていない。
本発明の目的は、カーソルの移動方向の操作と移動量の操作とを分離し、それぞれをユーザの簡単な動作で操作できるポインティング・デバイスを提供することである。
これにより、身障者が使い易い、コンパクトで、簡単に装着でき、小さい動作で操作できる（すなわち、寝たままの姿勢でもユーザの負担が少なく、身体の可動範囲が小さいユーザでも使用できる）ポインティング・デバイスを提供することができる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明は、コンピュータ・システムの表示画面上に表示されたカーソルの位置を入力するために、該カーソルの移動を操作するためのポインティング・デバイスであって、前記カーソルの移動方向を入力するための方向入力手段と、前記カーソルの移動量を入力するための移動入力手段と、前記方向入力手段及び移動入力手段からの入力により、前記カーソルの移動を制御する制御手段とを備えることを特徴とするポインティング・デバイスである。
前記方向入力手段は、手首の回転角度を検出するセンサであることを特徴としてもよい。また、前記方向入力手段は、頭の回転角度を検出するセンサであることを特徴としてもよい。
また、前記方向入力手段は、前記検出した手首又は頭の回転角度に対し、あらかじめ、手首又は頭の回転の可動範囲を分割して前記カーソルの移動方向を割り当て、さらに、前記方向入力手段が入力した角度を表示するインジケータを備えることを特徴としてもよい。
前記割り当ては、１８０度の範囲に対して行ない、前記移動入力手段は、前記移動量の入力とともに、移動方向の＋，−も指定することを特徴としてもよい。前記移動入力手段は、ロータリーエンコーダであり、該ロータリーエンコーダのつまみの回転を検出して入力を行うことを特徴としてもよい。また、前記移動入力手段は、ボタンであり、該ボタンへの接触又は押圧を検出して入力を行うことを特徴としてもよい。また、前記移動入力手段は、息を吐く又は吸うことを検出するセンサであり、息を吐く又は吸うことを検出して入力を行うことを特徴としてもよい。
また、ボタンをさらに備えており、該ボタンへの接触又は押圧を検出してクリック操作を行うことを特徴としてもよい。または、息を吐く又は吸うことを検出するセンサをさらに備えており、該センサへ息を吐く又は吸うことを検出してクリックを行うことを特徴としてもよい。
【０００９】
また、本発明のポインティング・デバイスは、息を吐く又は吸うことを検出するセンサを複数設け、各センサに前記カーソルの移動方向を割り当て、前記方向入力手段は、どのセンサに息を吐く又は吸うことにより方向の入力を行い、前記移動入力手段は、息を吐く又は吸うことを検出して移動量の入力を行うことを特徴とするポインティング・デバイスであってもよい。
このとき、前記センサに息を吸う又は吐く動作によりクリックを行うことを特徴としてもよい。
また、本発明のポインティング・デバイスにおいて、前記制御手段は、前記コンピュータ・システムにおけるマウスと同様の出力信号を出力することを特徴とすしてもよい。また、前記制御手段は、画面の上下・左右方向に対応する２つのモータの回転によりパルスを発生することを特徴としてもよい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図を参照しながら、本発明のポインティング・デバイスの実施形態を詳細に説明する。
図１は、ユーザが寝たままの姿勢でマウス機器の操作を行なう様子の例を示している。図１において、ユーザ１１０はベッド１２０に横たわった姿勢で、マウス機器１４０を用いてパソコン１５０を操作する。この際にユーザ１１０は、蒲団（掛け蒲団）１３０の中にいることも考えられる。パソコン１５０に接続されたディスプレイ１６０は、図１に示すように、ユーザが見やすい位置に設置する。
本発明のポインティング・デバイスは、ユーザが図１に示すような寝たままの姿勢で、簡易にマウス機器を操作できるものである。そして、マウス操作を簡易にするために、本発明ではカーソルの移動方向および移動量の操作を分離して制御している。
【００１１】
以降、具体的な実施例（実施例１〜４）を挙げて、本発明のポインティング・デバイスの実施形態を説明する。
【００１２】
＜実施例１＞
実施例１は、手先の細かな動作が可能なユーザ向けのポインティング・デバイスである。実施例１の構成を、図２に示す。
実施例１では、前腕の回旋運動（腕の長軸まわりを軸として手のひらを回転させて方向を変える運動）によってカーソルの移動方向を決定し、指先のすり合わせ運動によってカーソルを移動させる。なお、操作を行なう前には、操作を行なうユーザの前腕の回旋運動による傾き角度の範囲を測定して制御用マイコンを内蔵した制御装置２３０に取り込み、その可動範囲を分割してカーソルの移動方向に割り当てる。
【００１３】
ここで、カーソルの移動する方向は３６０度であるが、本実施例では、可動範囲をその半分の方向（１８０度）に割り当てる。そして、カーソルの移動操作の際に、＋方向および−方向を指定する（本実施例の場合はロータリーエンコーダのつまみ２２２の操作である）。
このように、可動範囲を１８０度に割り当てることにより、一つの方向に割り当てる傾き角度の範囲を広く確保することができ、可動範囲の小さいユーザにも適している。また、ユーザがカーソル操作を誤って行き過ぎてしまった場合などに、＋方向および−方向の操作だけでカーソルの方向転換をすることができる。なお、可動範囲をカーソルの移動する全方向（３６０度）に割り当ててもよい。
本実施例では、すりあわせ運動を検出するために、ユーザ１１０の指先にロータリーエンコーダの付いた装置２２０を装着するとともに、装置２２０に設置した２個のタッチセンサ２２４を指先で触れることでクリック操作を行なう。例えば、各々のタッチセンサに触れることで左右のシングルクリック（左クリックおよび右クリック）やドラッグ操作を行ない、両方のタッチセンサに同時に触れることでダブルクリックを行なうようにする。
【００１４】
図２において、ユーザ１１０、ベッド１２０、蒲団１３０、マウス機器１４０、パソコン１５０、ディスプレイ１６０については、図１で説明したとおりである。
点線枠２００内には、ユーザ１１０が手に持っているマウス機器１４０の拡大図を示している。ここで、ユーザ１１０の手首には歪ゲージ型加速度計（傾斜センサ）２１０を装着する。歪ゲージ型加速度計２１０は、重力加速度の影響を受けるため、この性質を利用して、すなわち重力を利用して、手のひらの向き（傾き角度）を測定することができる。
このようにして測定された手のひらの傾き角度は、ディスプレイ１６０上に設置された方向インジケータ２８０に表示される。点線枠２０５内には、方向インジケータ２８０の拡大図を示している。ここで、方向インジケータ２８０のＬＥＤ２９０の点灯などにより、現在の傾き角度が示すカーソルの移動方向がユーザ１１０に提示される。なお、現在の傾き角度が示すカーソルの移動方向は、点線枠２０５内に示しているように、＋（プラス）および−（マイナス）の２方向である。
【００１５】
一方、ユーザ１１０の指先には、ロータリーエンコーダの付いた装置２２０を取り付けている。その拡大図を点線枠２０２内に示す。ロータリーエンコーダの付いた装置２２０は、固定器具２２６を利用してユーザの人差し指、中指および薬指に固定し、ユーザ１１０が、指先のすり合わせ運動によってロータリーエンコーダのつまみ２２２を回転させると、その回転量を測定する。点線枠２００内に示しているように、回転は＋（プラス）および−（マイナス）の２方向であり、それぞれ、上述の方向インジケータ２８０のＬＥＤ２９０が示す＋方向、−方向に対応している。なお、クリック操作は、上述したように２個のタッチセンサ２２４に触れることで操作が可能である。
歪ゲージ型加速度計２１０およびロータリーエンコーダの付いた装置２２０は、制御用マイコンを内蔵した制御装置２３０に接続されており、歪ゲージ型加速度計２１０により測定された手のひらの傾き角度、およびロータリーエンコーダのつまみ２２２により測定された回転量は、制御装置２３０に取り込まれる。次に、制御装置２３０に接続された２個のモータ２４０が駆動される。２個のモータ２４０は、それぞれ、カーソルのＸ軸方向への移動およびＹ軸方向への移動に対応している。これらのモータ２４０の回転は、ロータリーエンコーダのつまみ２２２の回転量によって定まり、つまみ２２２を回転させない状態ではモータ２４０も駆動しない。
【００１６】
また、これらのモータ２４０を動かす速度の比率（Ｘ軸：Ｙ軸）は、歪ゲージ型加速度計２１０によって測定された手のひらの傾き角度によって定める。例えば、手のひらが鉛直下向きならば、速度の比率はＸ軸：Ｙ軸＝０：１、それと垂直方向ならＸ軸：Ｙ軸＝１：０、そしてこの２つの方向の中間の向きならばＸ軸：Ｙ軸＝１：１という具合になる。
従来開発されていたジョイスティック型（Ｄ）および（Ｅ）のポインティング・デバイスは、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向を別々に操作する必要があり、ななめ方向への移動はできなかったが、本発明の装置は、ユーザの身体の一部（本実施例の場合は手のひら）を傾けることで、ユーザの意図した方向にカーソルを移動することができる。
【００１７】
次に、２個のモータ２４０により、Ｘ軸およびＹ軸の２軸のフォトインタラプタ２５０（一般のマウス機器の中に入っているのと同様のものでよい）を回転させる。２軸のフォトインタラプタ２５０はマウス回路２６０に接続され、マウス回路２６０はインターフェース（ＰＳ２やＵＳＢなど）２７０を介してパソコン１５０に接続されている。この点は、従来の通常のポインティング・デバイス（マウス機器）と同様である。
本発明の装置は従来のマウスの構造を利用し、２軸のフォトインタラプタ２５０をモータ２４０で回転させることでカーソルを動かす仕組みになっている。２個のタッチセンサ２２４への操作も、制御装置２３０によりマウスの右ボタン、左ボタンの操作として伝えられる。そのため、通常のポインティング・デバイスと同様、コネクタ（ＰＳ２やＵＳＢなど）に差し込むだけでよく、ソフトウェアに依存しない。
以上のようにして、本実施例で用いるポインティング・デバイスを通常のポインティング・デバイスと同様に制御することができる。
【００１８】
＜実施例２＞
実施例２は、頭部を動かすことが可能で、押しボタンが使用できるユーザ向けのポインティング・デバイスである。実施例２の構成を、図３に示す。
実施例２では、首（頭）の傾きによってカーソルの移動方向を決定し、ボタンを押すことでカーソルを移動させる。なお、操作を行なう前には、操作を行なうユーザの首の傾き角度の範囲を測定し、それを分割してカーソルの移動方向に割り当てる。例えば、まず、首を右向き最大の角度にポーズして制御用マイコンを内蔵した制御装置２３０に取り込み、続いて左向き最大の角度にポーズして同様に制御装置２３０に取り込む。これらの最大角度はユーザが任意に決定できる。このようにして測定された首の動作可能範囲を分割してカーソルの移動方向に割り当てる。本実施例では、実施例１と同様に、可動範囲をカーソルの移動方向の半分（１８０度）に割り当てるものとする。
また、本実施例では、ユーザ１１０の手にＯＮ−ＯＦＦスイッチ３２０を持たせ、ボタン３２２および３２４を押すことでカーソルを移動させ、ボタン３２６および３２８を押すことでクリック操作を行なう。
【００１９】
図３において、ユーザ１１０、ベッド１２０、蒲団１３０、パソコン１５０、ディスプレイ１６０については、図１で説明したとおりである。
点線枠３００内は、ユーザ１１０の頭部の拡大図を示している。ここで、ユーザ１１０の頭部には、実施例１でユーザの手首に装着したものと同様の歪ゲージ型加速度計（傾斜センサ）３１０を装着し、重力を利用して首の傾きを測定する。
このようにして測定された首の傾き角度は、ディスプレイ１６０上に設置された方向インジケータ２８０に表示される。点線枠２０５内には、方向インジケータ２８０の拡大図を示しているが、これについては実施例１で説明したとおりである。
【００２０】
一方、点線枠３０５内は、ユーザ１１０が手に持っているマウス機器１４０（本実施例ではＯＮ−ＯＦＦスイッチ３２０のみ）の拡大図を示している。ここで、ユーザ１１０の手先には、ＯＮ−ＯＦＦスイッチ３２０を配置している。ユーザ１１０は、ＯＮ−ＯＦＦスイッチ３２０の＋ボタン３２２または−ボタン３２４を押して、首の傾きで指定した方向のさらにどちらの方向（＋方向または−方向）をカーソルの移動方向とするかを決定する。
クリック操作は、上述したようにＯＮ−ＯＦＦスイッチ３２０の２個のボタン３２６および３２８を押すことで行う。このクリック操作は、例えば、各々のボタンを押すことで左右のシングルクリック（左クリックおよび右クリック）やドラッグ操作を行ない、両方のボタンを同時に押すことでダブルクリックを行なうようにする。
【００２１】
歪ゲージ型加速度計３１０およびＯＮ−ＯＦＦスイッチ３２０は、制御用マイコンを内蔵した制御装置２３０に接続されており、歪ゲージ型加速度計３１０により測定された首の傾き角度、およびＯＮ−ＯＦＦスイッチ３２０により決定された方向、ボタンを押す強さなどの情報が、制御装置２３０に取り込まれる。次に、制御装置２３０に接続された２個のモータ２４０が駆動される。２個のモータ２４０は、実施例１と同様に、それぞれ、カーソルのＸ軸方向への移動およびＹ軸方向への移動に対応している。これらのモータ２４０の回転は、ＯＮ−ＯＦＦスイッチ３２０のボタン（＋ボタン３２２および−ボタン３２４）を押す強さに応じて変わるものとし、ボタンを押さない状態（ＯＦＦ状態）ではモータ２４０も駆動しない。
【００２２】
また、これらのモータ２４０を動かす速度の比率（Ｘ軸：Ｙ軸）は、歪ゲージ型加速度計３１０によって測定された首の傾き角度によって定める。例えば、左右それぞれ１５度ずつの傾き角度で操作するように設定した場合、首の傾きが右方向に１５度ならば速度の比率はＸ軸：Ｙ軸＝０：１、左方向に１５度ならばＸ軸：Ｙ軸＝１：０、そしてこの２つの方向の中間の向き（正面方向）ならばＸ軸：Ｙ軸＝１：１という具合になる。
このほか、図３に示したフォトインタラプタ２５０、マウス回路２６０、インターフェース２７０については、実施例１で説明したとおりである。
前述したように、従来のヘッドマウント型（Ｆ）の場合には、ユーザは頭部を頷く方向に動かす必要があったため床ずれを引き起こす可能性があったが、本実施例のように頭部を左右方向に動かすようにすれば、この問題を解消できる。このように、本発明の装置では、操作時の姿勢に合わせて、ユーザに負担となるような動作を容易に排除できる。
以上のようにして、本実施例で用いるポインティング・デバイスを通常のポインティング・デバイスと同様に制御することができる。
【００２３】
＜実施例３＞
実施例３は、頭部を動かすことが可能なユーザ向けのポインティング・デバイスである。実施例３の構成を、図４に示す。
実施例３では、頭の傾きによってカーソルの移動方向を決定し（実施例２と同様）、呼気を吸い、そして吐くことでカーソルを移動させる。なお、操作を行なう前には、操作を行なうユーザの頭の傾き角度の範囲を測定し、それを分割してカーソルの移動方向に割り当てる。その手法は、上述の実施例２で説明したとおりである。
また、本実施例では、呼気を短く１回吐くことでシングルクリック、２回吐くことでダブルクリック、呼気を短く１回吸うことで右クリックを行なうようにする。
なお、本実施例において呼気を吐く、吸うの動作は逆でもよい。すなわち、呼気を短く１回吸うことでシングルクリック、２回吸うことでダブルクリック、呼気を短く１回吐くことで右クリックを行なうようにしてもよい。
【００２４】
図４において、ユーザ１１０、ベッド１２０、蒲団１３０、パソコン１５０、ディスプレイ１６０については、図１で説明したとおりである。
点線枠４００内は、ユーザ１１０の頭部の拡大図を示している。ここで、ユーザ１１０の頭部には、歪ゲージ型加速度計（傾斜センサ）４１０を装着し、ユーザ１１０の首の傾き角度を測定する。
首の傾き角度の測定方法、および方向インジケータ２８０への表示などについては実施例２で説明したとおりである。
また、点線枠４００内において、ユーザ１１０はストロー管４３０を口にくわえ、呼気を吸い、そして吐く動作によって、首の傾きで指定した方向のさらにどちらの方向（＋方向または−方向）をカーソルの移動方向とするかを決定する。ここで、ストロー管４３０は大気圧センサ（空気圧力センサ）４２０に接続されており、大気圧センサ４２０によってユーザ１１０の呼気を測定する。
【００２５】
歪ゲージ型加速度計４１０および大気圧センサ４２０は、制御用マイコンを内蔵した制御装置２３０に接続されており、歪ゲージ型加速度計４１０により測定された首の傾き角度、および大気圧センサ４２０により決定された方向、呼気の強さなどの情報が、制御装置２３０に取り込まれる。次に、制御装置２３０に接続された２個のモータ２４０が駆動される。２個のモータ２４０は、実施例１と同様に、それぞれ、カーソルのＸ軸方向への移動およびＹ軸方向への移動に対応している。これらのモータ２４０の回転は、呼気の強さに応じて変わるものとし、呼気を入れない状態ではモータ２４０も駆動しない。
また、これらのモータ２４０を動かす速度の比率（Ｘ軸：Ｙ軸）の決定は、実施例２で説明したとおりである。
このほか、図３に示したフォトインタラプタ２５０、マウス回路２６０、インターフェース２７０については、実施例１で説明したとおりである。
以上のようにして、本実施例で用いるポインティング・デバイスを通常のポインティング・デバイスと同様に制御することができる。
【００２６】
＜実施例４＞
実施例４は、口元を動かすことが可能なユーザ向けのポインティング・デバイスである。実施例４の構成を、図５に示す。
実施例４では、マトリクス（本実施例では３行３列とする）に並んだ吹き穴５２０を持つハーモニカ５１０をユーザ１１０の口元に装着し、呼気を吹き込む吹き穴の場所によってカーソルの移動方向を決定し、吹き込む呼気の量によってカーソルの移動を決定する。
また、本実施例においては、各吹き穴にそれぞれシングルクリック、ダブルクリック、右クリック、ドラッグなどの操作を割り当て、呼気を吸うことで操作を可能としている。また、例えば、中央（２行２列目）の吹き穴によって操作のモードを変更できるようにし、文字入力などを行なえるようにすることも可能である。
なお、本実施例において呼気を吹き込む、吸うの動作は逆でもよい。すなわち、呼気を吸うことでカーソルの移動方向を決定し、吸う呼気の量によってカーソルの移動を決定し、呼気を吹き込むことでクリックやドラッグを行うようにしてもよい。
【００２７】
図５において、ユーザ１１０、ベッド１２０、蒲団１３０、パソコン１５０、ディスプレイ１６０については、図１で説明したとおりである。
点線枠５００内は、ユーザ１１０の頭部の拡大図を示している。ここで、ユーザ１１０の口元には、ハーモニカ５１０を装着する。また点線枠５０５内は、ハーモニカ５１０の拡大図を示している。ここに示すように、ハーモニカ５１０はマトリクス（本実施例では３行３列とする）に並んだ吹き穴５２０を持っている。そして、ユーザ１１０が呼気を吹き込むことによって、各吹き穴に割り当てられた方向にカーソルを移動させる。
ハーモニカ５１０は制御用マイコンを内蔵した制御装置２３０に接続されており、ハーモニカ５１０で測定された呼気の強さや、呼気が吹き込まれた吹き穴の場所などの情報が、制御装置２３０に取り込まれる。次に、制御装置２３０に接続された２個のモータ２４０が駆動される。２個のモータ２４０は、実施例１〜３と同様に、それぞれ、カーソルのＸ軸方向への移動およびＹ軸方向への移動に対応している。これらのモータ２４０の回転は、実施例３と同様、呼気の強さに応じて変わるものとし、呼気を入れない状態ではモータ２４０も駆動しない。
【００２８】
また、これらのモータ２４０を動かす速度の比率（Ｘ軸：Ｙ軸）は、呼気が吹き込まれた穴の位置により決定されている。
なお、上述したように、呼気を吸う場合には、それぞれの吹き穴に応じてクリック操作（シングルクリック、ダブルクリック、右クリック）を行なう。
このほか、図５に示したフォトインタラプタ２５０、マウス回路２６０、インターフェース２７０については、実施例１で説明したとおりである。
【００２９】
上述の実施例１〜３においては、視覚情報によってカーソルの移動方向を確認できるが、さらに本実施例では、ハーモニカの音程を聞くことでカーソルの移動方向や各吹き穴に割り当てられた操作（クリックなど）を判断できる。このため、より直感的な判断が可能である。また、音の強弱（すなわち、呼気の強さ）によってカーソルの移動が微調整できるため、カーソルの位置決めがより容易である。
本実施例では、ハーモニカの吹き穴はマトリクス状に並んでいるため、舌や唇の感覚によって、簡単に吹き穴の位置を確認することができる。また、１つの吹き穴で２つのタスク（呼気を吸う場合と吐く場合）が設定できるため、多くの操作を割り当てておくことができる。これにより、携帯電話に見られるような文字入力の設定も可能である。
また、本実施例で、移動方向を手首や頭の回転により定め、移動を吹く、吸うの動作で指定することもできる。
以上のようにして、本実施例で用いるポインティング・デバイスを通常のポインティング・デバイスと同様に制御することができる。
【００３０】
既に説明したように、上述の実施例１〜３では、ユーザの可動範囲をカーソルの移動する方向の半分（１８０度）に割り当て、カーソルの移動操作の際に、＋方向および−方向を指定している。ここで、可動範囲をカーソルの移動する全方向（３６０度）に割り当ててもよい。この場合、カーソルの移動操作においては単に移動量の指示のみができればよく、例えば、＋−の２個のボタンの代わりに１個のボタンで足りる。
上述の各実施例で説明したような移動方向や移動量を入力するための各々の装置を、ユーザの身体能力に合わせて自由に組み合わせることもできる。その上、上述の実施例では、モータの回転で通常のポインティング・デバイス（マウス機器）からのパルスと同様のパルスを発生しているが、他の電子的インターフェースを用いてもよい。
【００３１】
【発明の効果】
本発明のポインティング・デバイスの使用により、次のような効果がある。
（１）本発明の装置では、カーソルの移動方向および移動量を別々に制御している。このため、移動方向および移動量を同時に制御する従来のポインティング・デバイス（マウス機器）と比べてユーザが簡単かつ小さな動作で操作でき、身体への負担が少ない上、装置もコンパクトで低価格なもので足りる。
（２）本発明の装置では、操作を行なう前に、装置をつけた状態で可動部位における傾き範囲をあらかじめ測定してマイコンに取り込み、それを分割して移動方向に割り当てている。このため、ユーザに応じて可動範囲を決定できる。すなわち、ユーザの身体の可動範囲がわずかな場合であっても利用できる。また、呼気に関しても同様に測定し、ユーザに合った設定をすることができる。
このため、本発明によれば、パソコンが利用可能なユーザ層が厚くなることが期待できる。
なお、本発明はマウス操作に限らず、ゲームなどの遊戯機のインターフェースにも応用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】ユーザが寝たままの姿勢でマウス操作を行なう様子の例を示した図である。
【図２】本発明を、手先の細かな動作が可能なユーザ向けに実施する場合（実施例１）の構成例を示した図である。
【図３】本発明を、頭部を動かすことが可能で、押しボタンが使用できるユーザ向けに実施する場合（実施例２）の構成例を示した図である。
【図４】本発明を、頭部を動かすことが可能なユーザ向けに実施する場合（実施例３）の構成例を示した図である。
【図５】本発明を、口元を動かすことが可能なユーザ向けに実施する場合（実施例４）の構成例を示した図である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に福祉分野において、移動方向および移動量を分離して操作できる、コンピュータ・システムの画面上に表示され、表示された画面上の位置を入力するカーソル（マウスカーソル）の制御装置（ポインティング・デバイス）に関する。
【０００２】
【技術的背景】
従来普及しているパソコン用のポインティング・デバイスは、主に以下の３つのタイプに分けることができる。
（Ａ）ノート搭載型：スティック型やスライドパッド式のものがあり、いずれもノート型パソコンの本体に搭載されている。
（Ｂ）卓上型：装置を接する面上（卓上など）で移動させ、接する面との相対変位量からカーソルを移動させる。
（Ｃ）トラックボール型：装置自体は移動させず、トラックボールを転がすことでカーソルを移動させる。
これらの装置は、健常者には使いやすいが、例えば福祉分野において、ベッドで拘束を受けるユーザが寝ながらにして操作を行なうことを想定した場合、以下のような問題点がある。
【０００３】
（イ）（Ａ）のタイプのようにパソコン本体と一体になっているものは、手先をパソコンに触れる必要があるため、寝たままの状態では使用できない。
（ロ）（Ｂ）のタイプの場合、装置自体を布団やシーツの上で移動させる必要があるが、生地のしわなどによる「引っ掛かり」により不適切である。また、装置を動かす空間の確保も必要である。
（ハ）（Ｃ）のタイプの場合、ボールを動かす際に、指先および手のひらはボールと接触、ころがり接触、そして非接触状態を繰り返さなければならない。そのため、手を布団の中に入れた状態では、（ロ）と同様に手先を動かす空間の確保が必要である。
（ニ）（Ｂ），（Ｃ）のタイプのものは、手先の姿勢が拘束を受ける（例えば、手のひらを下向きに保ったまま装置に触れている必要がある）ため、操作者が疲れやすい。
（ホ）また、（Ａ）〜（Ｃ）いずれのタイプも、コンピュータ・システムの画面上に表示され、表示された画面上の位置を入力するためカーソル（マウスカーソル）の移動方向と移動量の制御を同時に扱っている。このため、例えば利き腕のほうが操作しやすいなどの拘束がある。
【０００４】
一方で、障害を持つユーザのために、以下のようなポインティング・デバイスが開発されている。
（Ｄ）ジョイスティック型（例えば、非特許文献１参照。）：口や顎などでジョイスティックを動かしてカーソルを移動させる。
（Ｅ）ボタン型（例えば、非特許文献２参照。）：ソフトウェアとの組み合わせで、ボタンを押すことでカーソルを移動させる。画面上に４方向を示す矢印が交互に表示され、カーソルを移動したい方向が表示されたら、ボタンを押す。
（Ｆ）ヘッドマウント型：頭部に装着し、頭部の傾きに応じてカーソルを移動させる。
これらのポインティング・デバイスは、ユーザの使いやすさを追求した機器であるが、なお以下のような問題点がある。
【０００５】
（ヘ）（Ｄ）のタイプの場合、装置を固定する台などが必要となり、装置が大掛かりになってしまう。また、コストが高くなりがちである。
（ト）（Ｅ）のタイプはソフトウェアを使用しているため、インストールやバージョンアップなどパソコンの知識を伴う作業がユーザの負担になる場合が考えられる。
（チ）（Ｅ）のタイプはボタンによってカーソル操作を簡略化しているため、一方でソフトウェアでの選択項目（４方向の移動、クリックなど）を増やしている。その結果、例えば、希望する移動方向が表示されるまで待たなければならないなど、操作者の意図がリアルタイムに反映できない。
（リ）寝た状態では、頭部に関して左右方向の動きは簡単にできるものの、（Ｆ）のタイプのように上下方向（頷く方向）への動作は床ずれを引き起こしやすい。
【０００６】
【非特許文献１】
ｈｔｔｐ：／／ｍｅｍｂｅｒ．ｎｉｆｔｙ．ｎｅ．ｊｐ／ｌｉｆｅｗｅｌ／ｔｏｋｕｓｙｕｍａｕｓｕ．ｈｔｍ
【非特許文献２】
ｈｔｔｐ：／／ｄｅｋｉ．ｐｓｖ．ｏｒｇ／ｉｎｄｅｘ．ｈｔｍｌ
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記に示しているように、コンピュータ・システムの画面上に表示され、表示された画面上の位置を入力するためのカーソル（マウスカーソル）の移動方向の操作と移動量の操作とを分離し、それぞれをユーザの簡単な動作で操作できるポインティング・デバイスはこれまで開発されていない。
本発明の目的は、カーソルの移動方向の操作と移動量の操作とを分離し、それぞれをユーザの簡単な動作で操作できるポインティング・デバイスを提供することである。
これにより、身障者が使い易い、コンパクトで、簡単に装着でき、小さい動作で操作できる（すなわち、寝たままの姿勢でもユーザの負担が少なく、身体の可動範囲が小さいユーザでも使用できる）ポインティング・デバイスを提供することができる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明は、コンピュータ・システムの表示画面上に表示されたカーソルの位置を入力するために、該カーソルの移動を操作するためのポインティング・デバイスであって、前記カーソルの移動方向を入力するための方向入力手段と、前記カーソルの移動量を入力するための移動入力手段と、前記方向入力手段及び移動入力手段からの入力により、前記カーソルの移動を制御する制御手段とを備えることを特徴とするポインティング・デバイスである。
前記方向入力手段は、手首の回転角度を検出するセンサであることを特徴としてもよい。また、前記方向入力手段は、頭の回転角度を検出するセンサであることを特徴としてもよい。
また、前記方向入力手段は、前記検出した手首又は頭の回転角度に対し、あらかじめ、手首又は頭の回転の可動範囲を分割して前記カーソルの移動方向を割り当て、さらに、前記方向入力手段が入力した角度を表示するインジケータを備えることを特徴としてもよい。
前記割り当ては、１８０度の範囲に対して行ない、前記移動入力手段は、前記移動量の入力とともに、移動方向の＋，−も指定することを特徴としてもよい。前記移動入力手段は、ロータリーエンコーダであり、該ロータリーエンコーダのつまみの回転を検出して入力を行うことを特徴としてもよい。また、前記移動入力手段は、ボタンであり、該ボタンへの接触又は押圧を検出して入力を行うことを特徴としてもよい。また、前記移動入力手段は、息を吐く又は吸うことを検出するセンサであり、息を吐く又は吸うことを検出して入力を行うことを特徴としてもよい。
また、ボタンをさらに備えており、該ボタンへの接触又は押圧を検出してクリック操作を行うことを特徴としてもよい。または、息を吐く又は吸うことを検出するセンサをさらに備えており、該センサへ息を吐く又は吸うことを検出してクリックを行うことを特徴としてもよい。
【０００９】
また、本発明のポインティング・デバイスは、息を吐く又は吸うことを検出するセンサを複数設け、各センサに前記カーソルの移動方向を割り当て、前記方向入力手段は、どのセンサに息を吐く又は吸うことにより方向の入力を行い、前記移動入力手段は、息を吐く又は吸うことを検出して移動量の入力を行うことを特徴とするポインティング・デバイスであってもよい。
このとき、前記センサに息を吸う又は吐く動作によりクリックを行うことを特徴としてもよい。
また、本発明のポインティング・デバイスにおいて、前記制御手段は、前記コンピュータ・システムにおけるマウスと同様の出力信号を出力することを特徴とすしてもよい。また、前記制御手段は、画面の上下・左右方向に対応する２つのモータの回転によりパルスを発生することを特徴としてもよい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図を参照しながら、本発明のポインティング・デバイスの実施形態を詳細に説明する。
図１は、ユーザが寝たままの姿勢でマウス機器の操作を行なう様子の例を示している。図１において、ユーザ１１０はベッド１２０に横たわった姿勢で、マウス機器１４０を用いてパソコン１５０を操作する。この際にユーザ１１０は、蒲団（掛け蒲団）１３０の中にいることも考えられる。パソコン１５０に接続されたディスプレイ１６０は、図１に示すように、ユーザが見やすい位置に設置する。
本発明のポインティング・デバイスは、ユーザが図１に示すような寝たままの姿勢で、簡易にマウス機器を操作できるものである。そして、マウス操作を簡易にするために、本発明ではカーソルの移動方向および移動量の操作を分離して制御している。
【００１１】
以降、具体的な実施例（実施例１〜４）を挙げて、本発明のポインティング・デバイスの実施形態を説明する。
【００１２】
＜実施例１＞
実施例１は、手先の細かな動作が可能なユーザ向けのポインティング・デバイスである。実施例１の構成を、図２に示す。
実施例１では、前腕の回旋運動（腕の長軸まわりを軸として手のひらを回転させて方向を変える運動）によってカーソルの移動方向を決定し、指先のすり合わせ運動によってカーソルを移動させる。なお、操作を行なう前には、操作を行なうユーザの前腕の回旋運動による傾き角度の範囲を測定して制御用マイコンを内蔵した制御装置２３０に取り込み、その可動範囲を分割してカーソルの移動方向に割り当てる。
【００１３】
ここで、カーソルの移動する方向は３６０度であるが、本実施例では、可動範囲をその半分の方向（１８０度）に割り当てる。そして、カーソルの移動操作の際に、＋方向および−方向を指定する（本実施例の場合はロータリーエンコーダのつまみ２２２の操作である）。
このように、可動範囲を１８０度に割り当てることにより、一つの方向に割り当てる傾き角度の範囲を広く確保することができ、可動範囲の小さいユーザにも適している。また、ユーザがカーソル操作を誤って行き過ぎてしまった場合などに、＋方向および−方向の操作だけでカーソルの方向転換をすることができる。なお、可動範囲をカーソルの移動する全方向（３６０度）に割り当ててもよい。
本実施例では、すりあわせ運動を検出するために、ユーザ１１０の指先にロータリーエンコーダの付いた装置２２０を装着するとともに、装置２２０に設置した２個のタッチセンサ２２４を指先で触れることでクリック操作を行なう。例えば、各々のタッチセンサに触れることで左右のシングルクリック（左クリックおよび右クリック）やドラッグ操作を行ない、両方のタッチセンサに同時に触れることでダブルクリックを行なうようにする。
【００１４】
図２において、ユーザ１１０、ベッド１２０、蒲団１３０、マウス機器１４０、パソコン１５０、ディスプレイ１６０については、図１で説明したとおりである。
点線枠２００内には、ユーザ１１０が手に持っているマウス機器１４０の拡大図を示している。ここで、ユーザ１１０の手首には歪ゲージ型加速度計（傾斜センサ）２１０を装着する。歪ゲージ型加速度計２１０は、重力加速度の影響を受けるため、この性質を利用して、すなわち重力を利用して、手のひらの向き（傾き角度）を測定することができる。
このようにして測定された手のひらの傾き角度は、ディスプレイ１６０上に設置された方向インジケータ２８０に表示される。点線枠２０５内には、方向インジケータ２８０の拡大図を示している。ここで、方向インジケータ２８０のＬＥＤ２９０の点灯などにより、現在の傾き角度が示すカーソルの移動方向がユーザ１１０に提示される。なお、現在の傾き角度が示すカーソルの移動方向は、点線枠２０５内に示しているように、＋（プラス）および−（マイナス）の２方向である。
【００１５】
一方、ユーザ１１０の指先には、ロータリーエンコーダの付いた装置２２０を取り付けている。その拡大図を点線枠２０２内に示す。ロータリーエンコーダの付いた装置２２０は、固定器具２２６を利用してユーザの人差し指、中指および薬指に固定し、ユーザ１１０が、指先のすり合わせ運動によってロータリーエンコーダのつまみ２２２を回転させると、その回転量を測定する。点線枠２００内に示しているように、回転は＋（プラス）および−（マイナス）の２方向であり、それぞれ、上述の方向インジケータ２８０のＬＥＤ２９０が示す＋方向、−方向に対応している。なお、クリック操作は、上述したように２個のタッチセンサ２２４に触れることで操作が可能である。
歪ゲージ型加速度計２１０およびロータリーエンコーダの付いた装置２２０は、制御用マイコンを内蔵した制御装置２３０に接続されており、歪ゲージ型加速度計２１０により測定された手のひらの傾き角度、およびロータリーエンコーダのつまみ２２２により測定された回転量は、制御装置２３０に取り込まれる。次に、制御装置２３０に接続された２個のモータ２４０が駆動される。２個のモータ２４０は、それぞれ、カーソルのＸ軸方向への移動およびＹ軸方向への移動に対応している。これらのモータ２４０の回転は、ロータリーエンコーダのつまみ２２２の回転量によって定まり、つまみ２２２を回転させない状態ではモータ２４０も駆動しない。
【００１６】
また、これらのモータ２４０を動かす速度の比率（Ｘ軸：Ｙ軸）は、歪ゲージ型加速度計２１０によって測定された手のひらの傾き角度によって定める。例えば、手のひらが鉛直下向きならば、速度の比率はＸ軸：Ｙ軸＝０：１、それと垂直方向ならＸ軸：Ｙ軸＝１：０、そしてこの２つの方向の中間の向きならばＸ軸：Ｙ軸＝１：１という具合になる。
従来開発されていたジョイスティック型（Ｄ）および（Ｅ）のポインティング・デバイスは、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向を別々に操作する必要があり、ななめ方向への移動はできなかったが、本発明の装置は、ユーザの身体の一部（本実施例の場合は手のひら）を傾けることで、ユーザの意図した方向にカーソルを移動することができる。
【００１７】
次に、２個のモータ２４０により、Ｘ軸およびＹ軸の２軸のフォトインタラプタ２５０（一般のマウス機器の中に入っているのと同様のものでよい）を回転させる。２軸のフォトインタラプタ２５０はマウス回路２６０に接続され、マウス回路２６０はインターフェース（ＰＳ２やＵＳＢなど）２７０を介してパソコン１５０に接続されている。この点は、従来の通常のポインティング・デバイス（マウス機器）と同様である。
本発明の装置は従来のマウスの構造を利用し、２軸のフォトインタラプタ２５０をモータ２４０で回転させることでカーソルを動かす仕組みになっている。２個のタッチセンサ２２４への操作も、制御装置２３０によりマウスの右ボタン、左ボタンの操作として伝えられる。そのため、通常のポインティング・デバイスと同様、コネクタ（ＰＳ２やＵＳＢなど）に差し込むだけでよく、ソフトウェアに依存しない。
以上のようにして、本実施例で用いるポインティング・デバイスを通常のポインティング・デバイスと同様に制御することができる。
【００１８】
＜実施例２＞
実施例２は、頭部を動かすことが可能で、押しボタンが使用できるユーザ向けのポインティング・デバイスである。実施例２の構成を、図３に示す。
実施例２では、首（頭）の傾きによってカーソルの移動方向を決定し、ボタンを押すことでカーソルを移動させる。なお、操作を行なう前には、操作を行なうユーザの首の傾き角度の範囲を測定し、それを分割してカーソルの移動方向に割り当てる。例えば、まず、首を右向き最大の角度にポーズして制御用マイコンを内蔵した制御装置２３０に取り込み、続いて左向き最大の角度にポーズして同様に制御装置２３０に取り込む。これらの最大角度はユーザが任意に決定できる。このようにして測定された首の動作可能範囲を分割してカーソルの移動方向に割り当てる。本実施例では、実施例１と同様に、可動範囲をカーソルの移動方向の半分（１８０度）に割り当てるものとする。
また、本実施例では、ユーザ１１０の手にＯＮ−ＯＦＦスイッチ３２０を持たせ、ボタン３２２および３２４を押すことでカーソルを移動させ、ボタン３２６および３２８を押すことでクリック操作を行なう。
【００１９】
図３において、ユーザ１１０、ベッド１２０、蒲団１３０、パソコン１５０、ディスプレイ１６０については、図１で説明したとおりである。
点線枠３００内は、ユーザ１１０の頭部の拡大図を示している。ここで、ユーザ１１０の頭部には、実施例１でユーザの手首に装着したものと同様の歪ゲージ型加速度計（傾斜センサ）３１０を装着し、重力を利用して首の傾きを測定する。
このようにして測定された首の傾き角度は、ディスプレイ１６０上に設置された方向インジケータ２８０に表示される。点線枠２０５内には、方向インジケータ２８０の拡大図を示しているが、これについては実施例１で説明したとおりである。
【００２０】
一方、点線枠３０５内は、ユーザ１１０が手に持っているマウス機器１４０（本実施例ではＯＮ−ＯＦＦスイッチ３２０のみ）の拡大図を示している。ここで、ユーザ１１０の手先には、ＯＮ−ＯＦＦスイッチ３２０を配置している。ユーザ１１０は、ＯＮ−ＯＦＦスイッチ３２０の＋ボタン３２２または−ボタン３２４を押して、首の傾きで指定した方向のさらにどちらの方向（＋方向または−方向）をカーソルの移動方向とするかを決定する。
クリック操作は、上述したようにＯＮ−ＯＦＦスイッチ３２０の２個のボタン３２６および３２８を押すことで行う。このクリック操作は、例えば、各々のボタンを押すことで左右のシングルクリック（左クリックおよび右クリック）やドラッグ操作を行ない、両方のボタンを同時に押すことでダブルクリックを行なうようにする。
【００２１】
歪ゲージ型加速度計３１０およびＯＮ−ＯＦＦスイッチ３２０は、制御用マイコンを内蔵した制御装置２３０に接続されており、歪ゲージ型加速度計３１０により測定された首の傾き角度、およびＯＮ−ＯＦＦスイッチ３２０により決定された方向、ボタンを押す強さなどの情報が、制御装置２３０に取り込まれる。次に、制御装置２３０に接続された２個のモータ２４０が駆動される。２個のモータ２４０は、実施例１と同様に、それぞれ、カーソルのＸ軸方向への移動およびＹ軸方向への移動に対応している。これらのモータ２４０の回転は、ＯＮ−ＯＦＦスイッチ３２０のボタン（＋ボタン３２２および−ボタン３２４）を押す強さに応じて変わるものとし、ボタンを押さない状態（ＯＦＦ状態）ではモータ２４０も駆動しない。
【００２２】
また、これらのモータ２４０を動かす速度の比率（Ｘ軸：Ｙ軸）は、歪ゲージ型加速度計３１０によって測定された首の傾き角度によって定める。例えば、左右それぞれ１５度ずつの傾き角度で操作するように設定した場合、首の傾きが右方向に１５度ならば速度の比率はＸ軸：Ｙ軸＝０：１、左方向に１５度ならばＸ軸：Ｙ軸＝１：０、そしてこの２つの方向の中間の向き（正面方向）ならばＸ軸：Ｙ軸＝１：１という具合になる。
このほか、図３に示したフォトインタラプタ２５０、マウス回路２６０、インターフェース２７０については、実施例１で説明したとおりである。
前述したように、従来のヘッドマウント型（Ｆ）の場合には、ユーザは頭部を頷く方向に動かす必要があったため床ずれを引き起こす可能性があったが、本実施例のように頭部を左右方向に動かすようにすれば、この問題を解消できる。このように、本発明の装置では、操作時の姿勢に合わせて、ユーザに負担となるような動作を容易に排除できる。
以上のようにして、本実施例で用いるポインティング・デバイスを通常のポインティング・デバイスと同様に制御することができる。
【００２３】
＜実施例３＞
実施例３は、頭部を動かすことが可能なユーザ向けのポインティング・デバイスである。実施例３の構成を、図４に示す。
実施例３では、頭の傾きによってカーソルの移動方向を決定し（実施例２と同様）、呼気を吸い、そして吐くことでカーソルを移動させる。なお、操作を行なう前には、操作を行なうユーザの頭の傾き角度の範囲を測定し、それを分割してカーソルの移動方向に割り当てる。その手法は、上述の実施例２で説明したとおりである。
また、本実施例では、呼気を短く１回吐くことでシングルクリック、２回吐くことでダブルクリック、呼気を短く１回吸うことで右クリックを行なうようにする。
なお、本実施例において呼気を吐く、吸うの動作は逆でもよい。すなわち、呼気を短く１回吸うことでシングルクリック、２回吸うことでダブルクリック、呼気を短く１回吐くことで右クリックを行なうようにしてもよい。
【００２４】
図４において、ユーザ１１０、ベッド１２０、蒲団１３０、パソコン１５０、ディスプレイ１６０については、図１で説明したとおりである。
点線枠４００内は、ユーザ１１０の頭部の拡大図を示している。ここで、ユーザ１１０の頭部には、歪ゲージ型加速度計（傾斜センサ）４１０を装着し、ユーザ１１０の首の傾き角度を測定する。
首の傾き角度の測定方法、および方向インジケータ２８０への表示などについては実施例２で説明したとおりである。
また、点線枠４００内において、ユーザ１１０はストロー管４３０を口にくわえ、呼気を吸い、そして吐く動作によって、首の傾きで指定した方向のさらにどちらの方向（＋方向または−方向）をカーソルの移動方向とするかを決定する。ここで、ストロー管４３０は大気圧センサ（空気圧力センサ）４２０に接続されており、大気圧センサ４２０によってユーザ１１０の呼気を測定する。
【００２５】
歪ゲージ型加速度計４１０および大気圧センサ４２０は、制御用マイコンを内蔵した制御装置２３０に接続されており、歪ゲージ型加速度計４１０により測定された首の傾き角度、および大気圧センサ４２０により決定された方向、呼気の強さなどの情報が、制御装置２３０に取り込まれる。次に、制御装置２３０に接続された２個のモータ２４０が駆動される。２個のモータ２４０は、実施例１と同様に、それぞれ、カーソルのＸ軸方向への移動およびＹ軸方向への移動に対応している。これらのモータ２４０の回転は、呼気の強さに応じて変わるものとし、呼気を入れない状態ではモータ２４０も駆動しない。
また、これらのモータ２４０を動かす速度の比率（Ｘ軸：Ｙ軸）の決定は、実施例２で説明したとおりである。
このほか、図３に示したフォトインタラプタ２５０、マウス回路２６０、インターフェース２７０については、実施例１で説明したとおりである。
以上のようにして、本実施例で用いるポインティング・デバイスを通常のポインティング・デバイスと同様に制御することができる。
【００２６】
＜実施例４＞
実施例４は、口元を動かすことが可能なユーザ向けのポインティング・デバイスである。実施例４の構成を、図５に示す。
実施例４では、マトリクス（本実施例では３行３列とする）に並んだ吹き穴５２０を持つハーモニカ５１０をユーザ１１０の口元に装着し、呼気を吹き込む吹き穴の場所によってカーソルの移動方向を決定し、吹き込む呼気の量によってカーソルの移動を決定する。
また、本実施例においては、各吹き穴にそれぞれシングルクリック、ダブルクリック、右クリック、ドラッグなどの操作を割り当て、呼気を吸うことで操作を可能としている。また、例えば、中央（２行２列目）の吹き穴によって操作のモードを変更できるようにし、文字入力などを行なえるようにすることも可能である。
なお、本実施例において呼気を吹き込む、吸うの動作は逆でもよい。すなわち、呼気を吸うことでカーソルの移動方向を決定し、吸う呼気の量によってカーソルの移動を決定し、呼気を吹き込むことでクリックやドラッグを行うようにしてもよい。
【００２７】
図５において、ユーザ１１０、ベッド１２０、蒲団１３０、パソコン１５０、ディスプレイ１６０については、図１で説明したとおりである。
点線枠５００内は、ユーザ１１０の頭部の拡大図を示している。ここで、ユーザ１１０の口元には、ハーモニカ５１０を装着する。また点線枠５０５内は、ハーモニカ５１０の拡大図を示している。ここに示すように、ハーモニカ５１０はマトリクス（本実施例では３行３列とする）に並んだ吹き穴５２０を持っている。そして、ユーザ１１０が呼気を吹き込むことによって、各吹き穴に割り当てられた方向にカーソルを移動させる。
ハーモニカ５１０は制御用マイコンを内蔵した制御装置２３０に接続されており、ハーモニカ５１０で測定された呼気の強さや、呼気が吹き込まれた吹き穴の場所などの情報が、制御装置２３０に取り込まれる。次に、制御装置２３０に接続された２個のモータ２４０が駆動される。２個のモータ２４０は、実施例１〜３と同様に、それぞれ、カーソルのＸ軸方向への移動およびＹ軸方向への移動に対応している。これらのモータ２４０の回転は、実施例３と同様、呼気の強さに応じて変わるものとし、呼気を入れない状態ではモータ２４０も駆動しない。
【００２８】
また、これらのモータ２４０を動かす速度の比率（Ｘ軸：Ｙ軸）は、呼気が吹き込まれた穴の位置により決定されている。
なお、上述したように、呼気を吸う場合には、それぞれの吹き穴に応じてクリック操作（シングルクリック、ダブルクリック、右クリック）を行なう。
このほか、図５に示したフォトインタラプタ２５０、マウス回路２６０、インターフェース２７０については、実施例１で説明したとおりである。
【００２９】
上述の実施例１〜３においては、視覚情報によってカーソルの移動方向を確認できるが、さらに本実施例では、ハーモニカの音程を聞くことでカーソルの移動方向や各吹き穴に割り当てられた操作（クリックなど）を判断できる。このため、より直感的な判断が可能である。また、音の強弱（すなわち、呼気の強さ）によってカーソルの移動が微調整できるため、カーソルの位置決めがより容易である。
本実施例では、ハーモニカの吹き穴はマトリクス状に並んでいるため、舌や唇の感覚によって、簡単に吹き穴の位置を確認することができる。また、１つの吹き穴で２つのタスク（呼気を吸う場合と吐く場合）が設定できるため、多くの操作を割り当てておくことができる。これにより、携帯電話に見られるような文字入力の設定も可能である。
また、本実施例で、移動方向を手首や頭の回転により定め、移動を吹く、吸うの動作で指定することもできる。
以上のようにして、本実施例で用いるポインティング・デバイスを通常のポインティング・デバイスと同様に制御することができる。
【００３０】
既に説明したように、上述の実施例１〜３では、ユーザの可動範囲をカーソルの移動する方向の半分（１８０度）に割り当て、カーソルの移動操作の際に、＋方向および−方向を指定している。ここで、可動範囲をカーソルの移動する全方向（３６０度）に割り当ててもよい。この場合、カーソルの移動操作においては単に移動量の指示のみができればよく、例えば、＋−の２個のボタンの代わりに１個のボタンで足りる。
上述の各実施例で説明したような移動方向や移動量を入力するための各々の装置を、ユーザの身体能力に合わせて自由に組み合わせることもできる。その上、上述の実施例では、モータの回転で通常のポインティング・デバイス（マウス機器）からのパルスと同様のパルスを発生しているが、他の電子的インターフェースを用いてもよい。
【００３１】
【発明の効果】
本発明のポインティング・デバイスの使用により、次のような効果がある。
（１）本発明の装置では、カーソルの移動方向および移動量を別々に制御している。このため、移動方向および移動量を同時に制御する従来のポインティング・デバイス（マウス機器）と比べてユーザが簡単かつ小さな動作で操作でき、身体への負担が少ない上、装置もコンパクトで低価格なもので足りる。
（２）本発明の装置では、操作を行なう前に、装置をつけた状態で可動部位における傾き範囲をあらかじめ測定してマイコンに取り込み、それを分割して移動方向に割り当てている。このため、ユーザに応じて可動範囲を決定できる。すなわち、ユーザの身体の可動範囲がわずかな場合であっても利用できる。また、呼気に関しても同様に測定し、ユーザに合った設定をすることができる。
このため、本発明によれば、パソコンが利用可能なユーザ層が厚くなることが期待できる。
なお、本発明はマウス操作に限らず、ゲームなどの遊戯機のインターフェースにも応用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】ユーザが寝たままの姿勢でマウス操作を行なう様子の例を示した図である。
【図２】本発明を、手先の細かな動作が可能なユーザ向けに実施する場合（実施例１）の構成例を示した図である。
【図３】本発明を、頭部を動かすことが可能で、押しボタンが使用できるユーザ向けに実施する場合（実施例２）の構成例を示した図である。
【図４】本発明を、頭部を動かすことが可能なユーザ向けに実施する場合（実施例３）の構成例を示した図である。
【図５】本発明を、口元を動かすことが可能なユーザ向けに実施する場合（実施例４）の構成例を示した図である。
Claims (15)
- コンピュータ・システムの表示画面上に表示されたカーソルの位置を入力するために、該カーソルの移動を操作するためのポインティング・デバイスであって、
前記カーソルの移動方向を入力するための方向入力手段と、
前記カーソルの移動量を入力するための移動入力手段と、
前記方向入力手段及び移動入力手段からの入力により、前記カーソルの移動を制御する制御手段と
を備えることを特徴とするポインティング・デバイス。 - 請求項１に記載のポインティング・デバイスにおいて、
前記方向入力手段は、手首の回転角度を検出するセンサであることを特徴とするポインティング・デバイス。 - 請求項１に記載のポインティング・デバイスにおいて、
前記方向入力手段は、頭の回転角度を検出するセンサであることを特徴とするポインティング・デバイス。 - 請求項２又は３に記載のポインティング・デバイスにおいて、
前記方向入力手段は、前記検出した手首又は頭の回転角度に対し、あらかじめ、手首又は頭の回転の可動範囲を分割して前記カーソルの移動方向を割り当て、
さらに、前記方向入力手段が入力した角度を表示するインジケータ
を備えることを特徴とするポインティング・デバイス。 - 請求項４に記載のポインティング・デバイスにおいて、
前記割り当ては、１８０度の範囲に対して行ない、
前記移動入力手段は、前記移動量とともに、移動方向の＋，−も指定することを特徴とするポインティング・デバイス。 - 請求項１〜５のいずれかに記載のポインティング・デバイスにおいて、
前記移動入力手段は、ロータリーエンコーダであり、該ロータリーエンコーダのつまみの回転を検出して入力を行うことを特徴とするポインティング・デバイス。 - 請求項１〜５のいずれかに記載のポインティング・デバイスにおいて、
前記移動入力手段は、ボタンであり、該ボタンへの接触又は押圧を検出して入力を行うことを特徴とするポインティング・デバイス。 - 請求項１〜５のいずれかに記載のポインティング・デバイスにおいて、
前記移動入力手段は、息を吐く又は吸うことを検出するセンサであり、息を吐く又は吸うことを検出して入力を行うことを特徴とするポインティング・デバイス。 - 請求項１〜８のいずれかに記載のポインティング・デバイスにおいて、
ボタンをさらに備えており、該ボタンへの接触又は押圧を検出してクリック操作を行うことを特徴とするポインティング・デバイス。 - 請求項１〜７のいずれかに記載のポインティング・デバイスにおいて、
息を吐く又は吸うことを検出するセンサをさらに備えており、該センサへ息を吐く又は吸うことを検出してクリックを行うことを特徴とするポインティング・デバイス。 - 請求項８に記載のポインティング・デバイスにおいて、
前記息を吐く又は吸うことを検出するセンサへ息を吐く又は吸うことを検出してクリックを行うことを特徴とするポインティング・デバイス。 - 請求項１に記載のポインティング・デバイスにおいて、
息を吐く又は吸うことを検出するセンサを複数設け、各センサに前記カーソルの移動方向を割り当て、
前記方向入力手段は、どのセンサに息を吐く又は吸うことにより方向の入力を行い、
前記移動入力手段は、息を吐く又は吸うことを検出して移動量の入力を行うことを特徴とするポインティング・デバイス。 - 請求項１２に記載のポインティング・デバイスにおいて、前記センサに息を吸う又は吐く動作によりクリックを行うことを特徴とするポインティング・デバイス。
- 請求項１〜１３のいずれかに記載のポインティング・デバイスにおいて、
前記制御手段は、前記コンピュータ・システムにおけるマウスと同様の出力信号を出力することを特徴とするポインティング・デバイス。 - 請求項１４に記載のポインティング・デバイスにおいて、前記制御手段は、画面の上下・左右方向に対応する２つのモータの回転によりパルスを発生することを特徴とするポインティング・デバイス。
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