JP2007518182A - バーサタイル光学マウス - Google Patents

Abstract

入力装置からコンピュータ（５４１）又は別の装置に対して別個の「クリック」信号を生成する機器及び方法。クリック信号は、寿留会いのコンピュータマウスの右又は左クリックに類似する。クリック信号は、光学センサユニット（５００）の窓（１１２）から指又は他の対象物を持ち上げ再び下ろし、コンピュータキーボード（５３２）のキー（５３７）を同時に押すことによって光学センサユニットから生成されうる。

Description

本発明は、コンピュータマウス、ラップトップコンピュータのタッチパッド、又はグラフィックタブレットといったユーザインタフェースの構成及び操作を、ユーザ入力装置からのユーザによる同時入力を測定、識別、及び特徴付けることによって単純化する方法に係る。

入力装置の１つは、光学センサユニットでありうる。互いに対する対象物及び光学センサユニットの動作が、測定され、識別され、及び「クリック」信号として特徴付けられる。センサユニットによって行われる測定には、測定レーザビームで対象物表面を照射する段階と、対象物によって反射された測定ビーム放射をその測定ビームを放射するダイオードレーザキャビティにより捕捉する段階と、帰還する測定ビーム放射とレーザキャビティにおける光学波の干渉によりもたらされるレーザの動作における変化を測定及び識別する段階を有する。本発明は更に、この方法を実行する入力装置と、そのような入力装置を有する機器に係る。

ユーザの光学センサユニットは、特許文献１及び先の欧州特許出願である特許文献２から公知である。特許文献１及び２の光学センサユニットは、「レーザビートル」とも称され、ディスプレイ全体にカーソルを動かし、例えば、表示されたメニュの機能を選択するよう、例えば、ハンドヘルド又はランプトップコンピュータにおいて使用されることを目的とする。メニュから機能又はアイテムを選択するために、人間の指（対象物）が、センサユニットの筐体における透明窓上を横断する方向に動かされる。この動作は、スクロールアクションと呼ばれる。別のタイプの動作の方向は、例えば、スクロール動作の方向に対して垂直であり得る。選択した機能を起動させるためには、指は、その窓に対して垂直な方向に動かされる。この動作は、クリックアクションと呼ばれる。光学センサユニットは小型でよく、何故なら、光学センサは、非常に小型に形成可能だからである。光学センサユニットを有する入力装置を用いての本発明の実施は、特に、多くの新しい適用への道を開く。例えば、ユーザのインタフェース機能を、メニュのアイテムを選択する及びインターネットページにアクセスするために移動式電話に、他のハンドヘルド式機器に、又はノートブックコンピュータに組み込むことが可能である。

特許文献１及び２のスクロール及びクリック入力測定方法及び装置は、従来技術の方法及び装置より相当に信頼性があり、単純、且つ、安価である。特許文献２では、ここで記載する光学センサユニットのタイプに関しては新しい概念を使用する。この概念は、人間の指といった動く対象物が測定レーザビームにもたらすドップラー偏移と、測定ビームを供給するダイオードレーザにおけるいわゆる自己混合効果の組合せである。自己混合とは、ダイオードレーザによって放射され、また、対象物から反射された後にダイオードレーザキャビティに帰還する放射線が、ダイオードレーザの利得、従って、レーザにより放射される放射線における変動をもたらす現象である。

特許文献１及び２のスクロール及びクリック入力方法及び装置は、例えば、装置の窓に対して対向する鋭角に方向付けられる２つのダイオードレーザ測定経路（センサ）によって、スクロール動作の速度及び方向の両方を測定し、且つ、クリックアクションを検出することが可能にされる。この方法は、ベクトル分解方法と呼ばれる。ダイオードレーザには、周期変化する電流が供給され得、また、第１の半期及び第２の半期に生成された測定信号は、スクロールアクションの方向を決定するよう比較されうる。

特許文献２の方法は、センサの測定ビームにおけるこれまでは使用されてこなかった情報が、光学センサユニットの窓上の指の存在を検出するために使用可能であるという見識に基づいている。単一のクリックアクションは、装置の窓に向かって戻る指の素早い動作からなり、クリックアクションは、前後に動作のない時間間隔がある。もう１つの可能性は、窓上に指を置き、指を引っ込め、再び窓上に指を置くことである。窓に向かっての動作と窓からの動作の間、指は、短い時間間隔の間窓上に置かれる。そのような指の配置、即ち、窓上の存在が検出される場合、クリックアクションが行われると決定できる。この検出は、スクロール動作を測定するセンサによって行われることが可能であり、それにより、１つのセンサ及び特にダイオードレーザが節約されることが可能である。ダイオードレーザは、光学センサユニットの最も高価な構成要素であるので、特許文献２の方法は、２つのセンサ、即ち、２つのダイオードレーザを使用する方法より相当に安価である。１つのダイオードレーザを節約することは、更に、方法を実行する機能が設けられた機器内に取っておかれるべき空間を削減することを意味する。

特許文献１の装置では、センサ出力信号の高周波成分が、スクロール及びクリックアクションの両方を決定するために使用される。特許文献２の方法では、出力信号の低周波及びＤＣ部は、入力装置の窓上の指の存在、従って、可能なクリックアクションが行われたことに関する使用可能な情報を有するという見識を使用する。更に、特許文献２では、装置の窓上の対象物の存在は、ダイオードレーザを駆動する電流における変動を測定することにより確立される。特許文献２に開示される第３の方法は、測定ビームパルス期間と時間において対応する期間における出力信号の振動のパターンの存在を検出することによって装置の窓上の対象物の存在を確立することである。このパターンは、装置の窓上の対象物の存在に特有である。

センサユニット窓上の指、即ち、別の対象物の存在を検出する特許文献２の方法の１つの実施例は、その方法と、特許文献３による方法との組合せを有する。この組合せは、２つの方法によって得られたデータを組み合わせることにより、最終的な測定結果は非常に信頼性があるという利点を提供する。スクロールアクション及びクリックアクションにより生成される様々な信号の時間パターンにおける差異を用いたそれらの信号の処理と、この処理を行うアルゴリズムの実施例に関する詳細は、本願に参照として組み込む特許文献３を参照されたい。

公知のユーザインタフェース並びに単純化のために別個のハードウェアコンポーネントを組み込むことを回避する他の単純化された入力装置の不利点は、ほとんどのコンピュータ適用は、マウスによって２つの異なるクリック、即ち、メニュ上のアイテムを選択する左クリックとコンテキストに基づいたメニュを呼び出しする右クリックが生成されることを必要とすることである。しかし、公知の装置は、１つのクリックのみを行うことが可能である。しかし、この装置の動作は、２つの別個のクリック信号を生成する可能性は示す。
国際公開第０２／３７４１０号 ＰＣＴ／ＩＢ０３／０２４７４号（出願人案件整理番号ＮＬ０２０５６７） ＰＣＴ／ＩＢ０３／２０２５６号（出願人案件整理番号ＰＨＮＬ０２０５２３）

本発明は、特許文献１及び２の光学マウスに、例えば、第２の種類の別個のクリック信号を追加するクリック動作を測定する新規の方法及び機器を提供することを目的とする。

この方法は、上述したようなタイプの光学センサユニットを使用する入力装置に対しての本発明の実施において、左クリック及び右クリック動作の等価物を認識するのに１つの光学センサのみが使用されうる。

例えば、コンピュータマウスの右クリック信号に類似する追加のタイプのクリック信号が、２つの同時アクションにより生成される。１つのアクションは、第１の入力装置から第１のタイプのクリック信号を生成し、これは、例えば、レーザビートル装置からでありうる。レーザビートル装置の場合、第１のタイプのクリック信号は、装置の窓から指を持ち上げ、その指を窓に戻すことにより開始されうる。例えば、右クリック信号に類似する第２のクリック信号は、装置の窓から指を持ち上げ、その指を窓に戻し、同時に、例えば、コンピュータキーボードのキーを押すことによってといった別の第２の入力装置又は同じ入力装置の第２の構成要素からの第２の信号を開始する組み合わされたアクションにより生成される。第１の入力装置からの第１のタイプのクリック信号と、第２の入力装置からの押されたキー又は他の入力からの第２の信号の組み合わされた発生は、プロセッサによって第２の別個の種類のクリックであると解釈されることが可能である。

光学センサユニットがキーボードに組み込まれている場合、第２の入力のソースとして機能するキーの選択は、装置とキーとの間の距離によって決定されうる。十分に小さい距離が、指を持ち上げキーを押すアクションを片手で行うことを可能にする。１つのキー又は複数のキーは、キーボードにおいて第２の機能を有することが好適である。例えば、シフトキーが第２の入力装置として使用される場合、そのキーは、第２の機能としてシフト機能を有する。（キーボードの１つのキーが押される場合、他の入力と共に同様の目的に通常使用される「control-」又は「alt-」等を使用することが好適である。）

別の実施例では、レーザビートルは、キーボードのキーに組み込まれることが可能である。キーを押すことなく窓を触ることは、第１のタイプのクリックであり、窓を触りキーを押すことは、第２のタイプのクリックである。

第１又は第２の入力装置は更に、例えば、画面上のカーソルの動作を制御するために使用される装置でありうる。特許文献１の方法では、動作は、入力装置の窓に対して垂直な方向に指を動かすのではなく入力装置の窓全体に指を動かすことによってもたらされる。入力装置が２つの検出ユニットを使用する場合、カーソルの動作は、２次元面に亘って制御されうる。

本発明のこれらの及び他の面は、以下に説明する実施例を参照して明らかとなりまた説明する。

図１は、レーザビートル光学センサユニット１１１の実施例の概略横断面である。光学センサユニット１１１は、その底面において、この実施例ではＶＣＳＥＬ（垂直共振器面発光レーザ）である１つ以上のダイオードレーザの担体である基部板１０１と、フォトダイオードである検出器を有する。図１では、１つのダイオードレーザ１０３及びその関連付けられるフォトダイオード１０４のみを示すが、第２のダイオードレーザ及びその関連付けられる検出器（図示せず）も基部板に設けられ得る。ダイオードレーザ１０３は、レーザ、即ち、測定ビーム１１３を放射する。装置は、その上面に透明窓１１２が設けられ、その透明窓上を、例えば、人間の指である対象物１１５が動かされる。例えば、平凸レンズであるレンズ１１０が、ダイオードレーザと窓との間に配置される。このレンズは、測定ビーム１１３を透明窓の上面に又は上面付近に集中させる。

例えば、人間の指である対象物１１５がこの位置にあるとすると、対象物は、ビーム１１３を散乱させる。フォトダイオード１０４は、対象物１１５から来てフォトダイオード１０４の方向に散乱した放射線を測定する。対象物１１５上に入射し、対象物１１５により散乱させられ、フォトダイオード１０４により検出される放射線量は、ダイオードレーザ１０３により放射される放射線の強度に比例する。従って、放射された放射線の強度における変化は、フォトダイオード１０４によって検出される。第２の測定ビーム（図示せず）も対象物上に集中させられ、対象物により散乱させられ、散乱放射線の一部が第２のダイオードレーザのキャビティ内に再び入ってもよい。

図２は、本発明による移動電話機２２１内に使用されるユーザインタフェース機器２００の実施例を示す。ユーザインタフェース機器２００は、感知した第１のクリック信号と同時に信号を生成する第２の入力装置２３７と、プロセッサ２３１と、単一の光学センサユニット２１１を有する第１の入力装置とを有する。センサユニット２１１は、ダイオードレーザ及びフォトダイオード（モニタダイオード）組立体２３４と、ダイオードレーザからの測定ビームを入力装置の窓２１２上に収束するレンズ２１０を有する。モニタダイオードは、電子回路２１８に結合され、電子回路２１８は、モニタダイオード出力信号を処理し、レーザ駆動電流を制御する。参照番号２３０は、この回路２１８から、記憶装置と、移動電話機メニュ又はキーボード２３２及びディスプレイ２３６等の入力装置以外の機器２２１の機能を制御するよう構成される命令のプログラム（図示せず）を有するプロセッサ２３１への出力を示す。

測定ビームの主光線が窓に鋭角で入射すると、それは、スクロール方向ｘ及びクリック方向ｚの両方における成分を有する。クリック動作は、ダイオードレーザキャビティ内に反射される測定ビーム放射線における変化を引き起こす。動作が、そのような変化を引き起こすクリック動作であるか否かを決定するために、例えば、低周波変調の発生から、又は、ＥＰ０２０７７４３７．８に開示される方法を用いてモニタダイオード出力信号における振動の数を計数することにより、指が所与の継続時間の間、窓上に配置されているか又は配置されたかが確立される。確立された場合、クリックアクションが行われたと決定することができる。このようなアクションは、窓に向かっての指２１５のｚ方向における素早い動作、指の窓との接触、及び窓からの指の素早い引っ込みからなり、電子回路２１８から処理されたモニタダイオード出力信号２３０によってプロセッサ２３１に報告される。

処理されたダイオード出力信号２３０は、プロセッサ２３１に送られる。プロセッサ２３１が、カーソル又はスクロール動作を示す処理されたダイオード出力信号を受信すると、その信号は、カーソルの動作のための命令を制御する又はスクロールアクションを実行するよう使用される。受信された処理されたダイオード信号が、クリック信号を示す場合、プロセッサ２３１は、第１のタイプのクリック信号として信号を処理する。しかし、プロセッサが、クリック動作を示す処理されたダイオード信号と、ユーザが、ここでは、キーボード２３２の指定キーである第２の入力装置２３７を押したことによる同時信号を受信すると、クリックアクションと同時にユーザによって第２の入力装置（所定キー）２３７が押されたことを示すよう命令のプログラムへの入力を開始し、そして、クリック動作は、第２のタイプのクリック信号として処理される。その場合、プロセッサ２３１は、例えば、ディスプレイ画面２３６上のメニュの出現といったアクションを開始する。

図３は、本発明がその中で実施されるユーザインタフェースが設けられたコードレス電話機３４０を示す。コードレス電話機３４０は、電話又はケーブルネットワークに接続された基部局３４１と、基部局から、例えば１００ｍ未満の半径の領域内で使用可能な可動機器３２１から形成される。移動電話機２２１について説明したのと同様に、可動機器３２１には、上述したような第１の入力装置３００と、ディスプレイ装置３３６が設けられる。可動機器３２１は、ここでもキーボード３３２のキーである第２の入力装置３３７を有するキーボードセクション３３２を有する。第２の入力装置３３７のキーは、第２の入力装置３００によって検出された動作が、第２のタイプのクリック信号として処理されるべきことを示すよう命令のプログラムへの入力を開始するよう指定される。図３では、第１の入力装置３００の光学センサユニットの窓のみを示す。この適用及び他の適用において、窓は、凸型であり、それにより、あまり照明条件がよくない場合でもユーザ装置位置を容易に見つけることができるようにすることが好適である。その場合は更に、窓は、窓から埃と油汚れを拭き取る指動作によって視界を遮られることがない。

図４は、受信器と、スクリーン４３６及び表示機器を、例えば、インターネット通信に適したようにするセットトップボックス４４２を有する該表示機器４４１とを有する従来のテレビ受像機４４０と共に使用する遠隔制御ユニット４２１を示す。このボックスは、インターネットへのアクセスを、電話又はケーブルネットワークを介して与え、また、インターネットから受信した信号を、インターネット情報を表示するためにＴＶ受像機によって処理可能な信号に変換する。ＴＶインターネットのユーザは、手にインターネットコマンド用の入力装置を持っているはずなので、光学センサユニット４３９と、遠隔制御ユニット４２１のボタン４３８のうちの１つである第２の入力装置とを有するこのユーザインタフェース機器４００は、遠隔制御ユニット４２１に組み込まれることが可能である。本発明を共に実施しえ、また、図４では窓のみを示す光学センサユニット４３９は、遠隔制御ユニット４２１の従来のボタン４３８間、又は、遠隔制御ユニットを持つ人の任意の指が届く範囲にある任意の他の位置に配置され得、ボタン４３８のうちの１つは、光学センサユニット４３９によって感知されたクリック動作を第２のタイプのクリックとして識別する信号を起動するよう押されることが可能である。

図５は、光学センサユニット５００がトラックボールマウスといった従来のマウスに取って代わられるよう幾つかの方法に適用可能であるデスクトップコンピュータ構成５２１を示す。このコンピュータ構成は、キーボード５３２、コンピュータボックス５４１、及びモニタ５３６から構成される。モニタは、図５に示すように支持体５５１内に固定されたフラットＬＣＤモニタか、又は、ＣＲＴモニタであり得る。上述したような光学センサユニット５００は、キーボードから全体的に別個でも、図５に示すようにキーボード内に組み込まれてもよい。キーボードは、第２の入力装置５３７としての１つのキーを有し、第２のタイプのクリックを示す第２の入力を供給することが可能であり、それにより、別個のマウス及びコンピュータボックスへのそのケーブルは、もはや必要ではなくなる。

コンピュータ構成において、入力装置は、キーボード部分ではなく、例えば、ラップトップコンピュータのカバー又はハンドヘルドコンピュータのカバーといったディスプレイ部分に配置されてもよい。本発明は、ラップ又はパームトップコンピュータ、又は、バーチャルペンにおいて、及び、コンピュータディスプレイ以外のディスプレイに組み込まれることも可能である。プロセッサは、入力装置の任意のキー又は部分の押下を第２のクリック信号として認識するよう構成されうる。第１のタイプのクリック信号も、クリック信号と同時に第２の指定キーを押すことによって識別されうる。

最後に、上述した説明は、本発明を説明するに過ぎず、請求項を任意の特定の実施例又は実施例のグループに限定すると解釈すべきではない。例えば、プロセッサ２３１は、本発明の機能を実行する専用プロセッサであっても、又は、多くの機能のうちの１つのみが本発明に応じて実行するよう動作する汎用プロセッサであってもよい。プロセッサは、プログラム部分、複数プログラムセグメントを用いて動作するか、又は、専用又は汎用集積回路を用いてハードウェア装置であり得る。使用した各システムは更に、更なるシステムと共に使用されうる。従って、本発明は、特定の例示的な実施例を参照して特に詳細に説明したが、請求項に記載する本発明の広義及び意図する精神及び範囲から逸脱することなく多くの修正及び変更を行いうることを理解すべきである。従って、明細書及び図面は、例示的であると見なし、請求項の範囲を限定することを意図しない。

請求項の解釈において、以下のことを理解すべきである。即ち、
ａ）「有する」という用語は、所与の請求項において列挙された素子及び段階以外の素子及び段階の存在を除外しない。
ｂ）単数形で示す素子は、その素子が複数存在することを除外しない。
ｃ）請求項における任意の参照番号は、例示目的に過ぎず、その保護範囲を限定しない。
ｄ）幾つかの「手段」が同じアイテム又はハードウェア或いはソフトウェアにより実施される構造又は機能によって表され得、また、開示される素子のそれぞれは、ハードウェア部分（例えば、別個の電子回路）、ソフトウェア部分（例えば、コンピュータプログラム）、又は任意のそれらの組合せにより構成されうる。

レーザ自己混合効果を使用し、本発明を実施可能な公知の光学センサユニットの実施例を示す断面図である。 本発明のクリック装置を有する機器の第１の実施例を示す図である。 本発明のクリック装置を有する機器の第２の実施例を示す図である。 本発明の入力装置が具備された遠隔制御器を有するＴＶ受像機である本発明の第３の実施例を示す図である。 本発明の入力装置が具備されたラップトップコンピュータである本発明の第４の実施例を示す図である。

Claims (16)

1. 第１の出力を生成可能な第１の入力装置と、
   第２の出力を生成可能な第２の入力装置と、
   前記第１の出力及び前記第２の出力を受信するよう構成されるプロセッサと、
   を有し、
   前記プロセッサは、前記第１の出力が前記第２の出力と同時であるとき、前記第１の出力を少なくとも２つのタイプのクリック信号のうちの１つとして識別するようプログラムされた命令のプログラムを有する機器。
2. 前記第１の入力装置は、
   測定ビームを生成するよう構成されるレーザと、
   対象物により反射され前記レーザのキャビティ内に再び入る前記測定ビーム放射の干渉から前記レーザの動作における、及び、前記キャビティ内の光学波における変化を測定する測定手段と、
   前記レーザの動作における測定された変化に基づいて前記第１の出力を供給する手段と、
   を有し、
   前記出力信号は、前記入力装置に対する前記対象物の動作に対応し、
   前記動作は、クリック動作を有する、請求項１記載の機器。
3. 請求項１記載の機器を有する移動電話機。
4. 請求項１記載の機器を有するコードレス電話機。
5. 請求項１記載の機器を有する遠隔制御ユニット。
6. 請求項１記載の機器を有するコンピュータ。
7. 前記プロセッサは、前記コンピュータのＣＰＵであり、
   前記第１の出力の識別に応答して生成されるクリック信号は、従来のコンピュータマウスからの右クリック信号入力と実質的に同じ方法で処理される請求項６記載のコンピュータ。
8. 請求項１に記載の機器を有するデスクトップコンピュータ用のキーボード。
9. 前記第１の出力の識別に応答して生成されるクリック信号は、前記キーボードのキーボードプロセッサに送信され、従来のコンピュータマウスからの右クリック信号入力と実質的に同じ方法で処理される請求項８記載のコンピュータ。
10. 前記第１の入力装置は、グラフィックタブレットを有する請求項１記載の機器。
11. 前記第１の入力装置は、ラップトップコンピュータのタッチパッドを有する請求項１記載の機器。
12. ユーザインタフェースの動作方法であって、
    第１の入力装置から第１の出力を生成する段階と、
    第２の入力装置から第２の出力を生成する段階と、
    前記第１の出力が前記第２の出力と同時であるとき、前記第１の出力を少なくとも２つのタイプのクリック信号のうちの１つとして識別する段階と、
    を有する方法。
13. 前記第１の入力装置から第１の出力を生成する段階は、
    前記第１の入力装置の光学センサユニットの窓に対して対象物のクリック動作を行い、前記クリック動作は、前記光学センサユニットのレーザにより検出される段階と、
    前記検出されたクリック動作に応答して信号をプロセッサに送信する段階と、
    を有する請求項１２記載の方法。
14. 前記第２の入力装置から第２の出力を生成する段階は、遠隔制御ユニットのボタンを押す段階を有する請求項１２記載の方法。
15. 従来のコンピュータマウスの右クリック信号に応答して従来のコンピュータシステムにおいて行われうる処理及び生成と実質的に同じ方法で前記識別されたクリック信号に応答してディスプレイ部を処理及び生成する段階を更に有する請求項１２記載の方法。
16. ユーザインタフェースの動作の方法を実行するようプロセッサにより実行可能な命令のプログラムを明白に具現化するプログラム記憶装置であって、
    上記方法は、
    第１の入力装置から第１の出力を生成する段階と、
    第２の入力装置から第２の出力を生成する段階と、
    前記第１の出力が前記第２の出力と同時であるとき、前記第１の出力を少なくとも２つのタイプのクリック信号のうちの１つとして識別する段階と、
    を有する、プログラム記憶装置。

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