JP2007538307A - エルゴノミック入力装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、コンピュータ環境において制御信号を手動で入力するためのエルゴノミック装置（１００）に関する。装置（１００）は、コンピュータ処理装置との通信のため接続されるようになっており、作業面上で装置を支持する基体（１０）と；ユーザが手で操作すべく基体（１０）に突設され、基体（１０）に対して移動可能であり、コンピュータ環境において対応する入力制御信号を生成する操作部材（２１）を含む、基体（１０）に設けられたコントロールパネル（２０）と；装置（１００）の使用中ユーザの手のひらを支持するために基体（１０）に設けられたパームレスト（４０）と；を備える。コントロールパネル（２０）はユーザ入力ボタン群（２２、２３、２４）を更に備え、それらは各々対応する入力制御信号を生成するよう作動可能であり、少なくとも１つのボタン（２２、２３、２４）はプログラム可能である。装置（１００）は基体（１０）に設けられたディスプレイ手段（３０、３０′）を更に備え、関連する制御信号又はプログラム可能なボタンにプログラムされた機能を表示する。

Description

本発明は、コンピュータ用又はコンピュータ関連環境用の、エルゴノミック手動ユーザインターフェースとしての入力装置に関する。より具体的には、本発明は、コンピュータ又はコンピュータ関連環境においてユーザが制御信号を手動で入力できるようにするユーザインターフェース装置に関する。

本発明は、とりわけデジタル画像などのデジタル情報の操作・処理において、ユーザ用制御信号入力インターフェースとして使用される手動式装置としての役割を果たすものであり、本発明をこの文脈で説明するのが適当であろう。ただし、本発明はこうした適用に限定されず、例えば、広範なロボット及び自動機械類の制御にも適用できることは理解されよう。

コンピュータ又はデジタル用途における制御信号のユーザ入力用手動式装置としては、多種多様な装置が現在市販されており、その種類は更に増加している。これらの装置の中でよく知られたものとしては、従来の、様々な型のマウス、ジョイスティック、トラックボール等が挙げられる。

特許文献１記載の、本出願人による比較的最近の開発は、２つの物体の相対運動又は相対位置を検出するためのセンサ構成と、そのようなセンサ構成のコンピュータ環境における制御信号入力用ユーザインターフェース装置への組み込みに関する。
米国特許出願公報第２００３０１０３２１７号

更に、本出願人の製品範囲には、ＳｐａｃｅＢａｌｌ（登録商標）、ＳｐａｃｅＭｏｕｓｅ（登録商標）、ＣａｄＭａｎ（登録商標）などのコンピュータ分野で使用される多様なユーザインターフェース付属装置が含まれる。

当然、コンピュータ環境でのデータ及び情報の取扱い・処理の簡便性及びエルゴノミクスを最適化する努力は、特に特定分野のソフトアプリケーションにおいて続けられている。本発明は、ＣＡＤ及び画像処理ソフトへの適用における制御を念頭に置いた、継続的なかかる最適化プロセスを代表するものである。

特に、本発明は、機能性及びエルゴノミクスの観点から改良されたユーザインターフェース付属装置を創造するという目的に基づいており、ＣＡＤ／ＣＡＭ及び画像処理への適用に最適である。

本発明の第１の側面によれば、コンピュータ制御環境において制御信号を手動で入力するためのエルゴノミック装置は、支持表面上に載置されるように形状を設定された基体を備える。ユーザが手動で操作するための操作部材が基体上に搭載される。操作部材は基体に対して移動可能であり、対応する入力制御信号をコンピュータ環境内で生成する。基体上にディスプレイが設けられる。装置の使用中にユーザの手のひらを支持するためのパームレストを、基体上に設けてもよい。操作部材は、ディスプレイとパームレストの間に配置してもよい。

他の側面によれば、ディスプレイを、支持表面と鋭角を成して傾斜させてもよい。

更に他の側面によれば、基体上面のディスプレイがある部分を、操作部材の基礎がある部分に比べて高くしてもよい。

以下、本発明によるユーザインターフェース装置の具体的な実施例を、添付の図面を参照して例示しながら説明する。図中、同一の部分は同一の符号を用いて示す。

図１は、本発明の好適な一実施例による、ユーザインターフェース装置の模式平面図である。

図２は、図１の好適な実施例に実質的に対応する、ユーザインターフェース装置の斜視図である。

図３は、本発明の他の好適な実施例による、ユーザインターフェース装置用コントロールパネルのレイアウト模式図である。

図４は、本発明によるエルゴノミック入力装置の側面図である。

まず、図１及び図２に、本発明によるユーザインターフェース装置１００の上面模式図及び斜視図を示す。本発明のユーザインターフェース装置１００は、コンピュータ環境での制御信号の手動入力に用いられるようになっており、特にＣＡＤ、アニメーションデザイン、ロボットへの適用などにおける、２Ｄや３Ｄ画面上の物体又は実際の物体の作動制御信号の入力に用いられるようになっている。本実施例における装置１００は、図１に示されるように、その上面１１が比較的平坦な基体部材１０を備える全体的に矩形の構造を有する。その下面（図示せず）は、テーブルや机の上面などの支持面上に、少なくとも部分的に載置されるようになっており、支持面を保持するように例えばゴム製の脚部（図示せず）を備えてもよい。

図４で明らかなように、特にディスプレイ部分の下面は必ずしも支持表面に接触しておらず、本発明による入力装置の全体的エルゴノミクス更に向上するように持ち上げられてもよい。

本発明のユーザインターフェース装置１００は、基体部材１０の上面１１に、例えばノブ状部品などの第１操作部材２１を有するコントロールパネル２０を備える。更に、コントロールパネル２０は、ノブ状部品２１の近傍に配置したプッシュボタン型の３つのユーザ入力スイッチ群、ボタン群、又はリレー群２２、２３、２４を備える。

「近傍」とは、ユーザの手が操作部材２０に接触した状態のままユーザの手指がコントロールパネル部品２２、２３、２４を操作できるように、コントロールパネル部品２２、２３、２４が操作部材２０に対して配置されていることを意味する。

また、装置１００は、例えば基体部材１０の一端部分１２に配設したディスプレイパネル３０や他端部分１３に配置したパームレスト４０を備えることができる。従って、図１に示す実施例では、ユーザインターフェース装置のコントロールパネル２０は、実質的にはパームレスト４０とディスプレイパネル３０との間に配置される。他の位置にコントロールパネル２０を配置してもよいことに留意されたい。

パームレスト４０は、入力装置１００がユーザの手や好みに適合するように、交換することが可能である。

操作部材２１は、フィードバック力に対抗して、基体部材１０に対して並進且つ回転作動するようになっていることが好ましい（「力覚フィードバック制御」）。操作部材２１のあらゆる回転及び／又は並進作動は、例えばバネ又はゴム弾性部品（図示せず）によってもたらされるホーム（「ゼロ」）位置へ戻そうとする弾性フィードバック力に対抗して発揮される。いずれの場合も、基体１０に対する操作部材２１の作動は、対応する制御信号を生成するようになっている。操作部材２１は、ノブ状部品の回転及び／又は並進作動をバネ付勢に抗して手指の力で容易に達成できるように、「フィンガーチップ・コントロール（指先制御）」できるようになっている。

例示される具体的な実施例は、ユーザの手のひらがパームレスト４０上に置かれたときに、ノブ状操作部材２１がユーザの人差し指、中指、薬指が届く範囲でそれらと概ね並べられて、左手で使用されるように設計されている。

第１ユーザ入力ボタン群２２は６個のボタンを備え、そのうちの５個はユーザの親指が届く範囲の近傍、即ち図に示すようにノブ状部品２１の右下側に円形状に配設される。この６個の第１ボタン群２２を「ビュー」ボタンと呼ぶ。円を形成する４個のボタンは、Ｆ、Ｔ、Ｒ、Ｓとラベル付けされ、それぞれ標準的な「正面図」、「上面図」、「右側面図」、「平面略図」に対応する。第１ボタン群２２は、ユーザのアクセスとエルゴノミクスを更に向上させるために、ユーザの親指の先端が対向又は指向する円錐台状部分又は凸部の端部に配置される。ボタン群２２の６番目のボタンは「ＦＩＴ」とラベル付けされ、機能的に「ビュー」ボタンに属する。このボタンは「リフィット」機能、即ち、選択した画像部分をユーザのモニターのスクリーンに適合させる機能を実行するように設計される。

第２ユーザ入力ボタン群２３（ＳＨＩＦＴ、ＣＴＲＬ、ＡＬＴ、ＥＳＣとラベル付けされる）は、ユーザの小指が届く範囲の近傍、すなわち図に示すようにノブ状部品２１の左上側に配設される。この第２ボタン群２３は、「高頻度」あるいは「キーボード」ボタンと呼ばれる。これらのボタンは、対応するキーボードのキーと同一名称でラベル付けされて同一機能を実行するようにしてもよい。更に、これらのボタン２３は通常頻繁に使用されるので、ユーザが容易にアクセスして操作できるように比較的大きいことが好ましい。従って、ユーザインターフェース装置（１００）上にこれらの「キーボード」ボタンを設けることで、通常のキーボードとの間で手が頻繁に行き来する回数を減らす上で大いに貢献し、時間を節約し処理を簡略化する。

最後に、図１及び図２に示す本実施例のコントロールパネル２０は、１、２、３、４とラベル付けされた第３ユーザ入力ボタン群２４を備える。これらボタンのうち２つはコントロールパネル２０の最も左側に配設され、他の２つはコントロールパネルの最も右側に配設される。この第３ボタン群２４はアプリケーションボタンである。これらの４つのボタン２４はそれぞれプラグラム可能であり、ユーザが、本発明のユーザインターフェース装置１００を適用する特定のアプリケーションソフトに適合させることができる。従って、ユーザインターフェース装置１００は、このボタン群２４の各ボタンの作動につきユーザによる制御信号の設定を可能にするオペレーティング・ソフトを通常備えており、多数の可能な選択肢から選べるようになっていることが好ましい。

ユーザインターフェース装置の上端部分１２全体にわたるディスプレイパネル３０は、一枚の大型ＬＣＤディスプレイスクリーンであることが重要である。１〜４とラベル付けされた各ボタンにプログラムされた特定の機能を、ディスプレイパネル３０でユーザに示してもよい。図１に示すように、ディスプレイパネル３０は、ボタンの番号及びそのボタンにプログラムされた対応する機能を表すキーワード又は簡単な説明を表示する。更に、ディスプレイパネル３０は、時刻３１、装置１００が現在適用されている特定のアプリケーションソフト３２の名称及び他のステータス情報を表示する。ディスプレイパネル３０は、ユーザがディスプレイを一目で簡単に読み取ることができるように、装置が支持されるテーブルや机の水平面に対して例えば約４５°に傾斜させて、基体１０上に配設されることが好ましい。

次に、本発明のユーザインターフェース装置１００の、わずかに異なる変形例による、コントロールパネル２０のレイアウトの詳細を図３に示す。第１ボタン群２２は変更されておらず、第２ボタン群２３も、ここでは５番目の「スペースキー」ボタンを含むが実質的に同一である。しかしながら、この例では、コントロールパネル２０自身が４つの別々のウィンドウ又はスクリーン３３からなるディスプレイ手段３０′を内蔵しており、それらはボタン群２４の１〜４の番号を付けた４つのプログラム可能なボタンのそれぞれに対応している。図から明らかなように、この例におけるプログラム可能なボタン群２４は、コントロールパネル２０の左上側に一緒に配設されている。各ウィンドウ又はスクリーン３３はＬＣＤであっても、あるいは対応するボタン２４を押すことにより選択されたプログラム済機能を示すように、単に照明するようにしてもよい。ある実施例では、これらのボタン２４の各々はノブ状操作部材２１の作用を変更するようにプログラムしてもよい。ディスプレイ手段３０′は、もっと長いメッセージや操作指示を表示できるフィールド３４を備えてもよい。

ボタン群２４に並ぶ５番目のボタン２５は、ユーザインターフェース装置１００のスイッチをオン・オフするための電源オン・オフスイッチであってもよい。あるいは、ボタン群２４のプログラムを再スタート又はリセットするために使用してもよい。図２に示すコントロールパネル２０の模式的レイアウトの右上側に設けられるボタン２６は、感度コントローラであり、通常は連続ポテンショメータである。この感度ボタン２６によって、ユーザは装置１００が適用されるすべてのアプリケーションにおいて感度を調節・設定できる。

本発明のユーザインターフェース装置１００は、デジタル画像やモデルに対する視点を自由に移動させ、またズーム及びパンの両操作を同時に行うことを可能とする、小型で大変使いやすい装置を提供する。このように、本発明の装置１００は、特にＣＡＤ／ＣＡＭや画像処理アプリケーションソフトを用いたコンピュータ環境における、２次元や３次元の画像やデザインを探査・操作するためのとても自然で且つ直感的な方法を、ユーザに提供する。本発明の他の利点は、特にユーザインターフェース装置１００が「キーボード」又は「高頻度」ボタン２３群を内蔵する場合に、ユーザがキーボードとの間で手を頻繁に動かしてキーボードを操作する必要性を減らすことである。

本発明のユーザインターフェース装置１００は、通常のコンピュータモニターやキーボード及び従来のコンピュータマウスと併用して操作することが、一般に想定される。上述のように、本発明のユーザインターフェース装置１００は好ましくは左手で使用するように設計され、その場合ユーザは通常右手で従来のマウスを操作することになる。従来のマウス及びキーボードは設計プロセス全体にとって不可欠の部品であり、マウスは通常２Ｄ作図モードで使用され、例えば、形状をスケッチする「スケッチ段階」やコマンドを選択し確認するために使用される。一方、キーボードは一般に（寸法などの）数字や（ファイル名などの）テキストを入力するために使用される。

本発明のユーザインターフェース装置１００は、特に３Ｄモデル、物体、デザインの動作制御入力に適しており、例えば、孔、丸み、面取り、ねじ山などの設計上の詳細を追加する「仕上げ段階」において、また部品の寸法を調整・変更し、完成した部品を組み立てる「編集、組み立て、理解段階」において使用される。それにもかかわらず、前述したように、本発明による装置１００は２Ｄモード（例えば、２Ｄボタン２２の作動）で操作されるようにしてもよく、それにより従来のマウスへのユーザの依存度を低減する。

図４から明らかなように、本発明によるエルゴノミック入力装置１００の断面形状は、特定の楔形とすることができる。一般に、基体部分１０の上面２００は、パームレストの部分２０１から、操作部材の基礎の部分２０２、更にディスプレイの部分２０３へと徐々に高くなっている。基体の上部輪郭の傾斜はディスプレイの部分で最も大きくなることが好ましく、それにより、エルゴノミクスの観点から適したディスプレイ３０の傾斜方向（角度「α」）を与える。

あるいは、基体部分１０の上部輪郭２００は、パームレストの端部で実質的に平坦にし、ディスプレイ側でのみ高さが増加するようにしてもよい。

ディスプレイ３０の傾きによりユーザの視線はより直角に近い角度でディスプレイ３０に入るので、ディスプレイのコントラストが高まり反射が抑えられる。

一般に、基体部分１０の厚さは、ディスプレイ３０の部分２０３が他端部２０１よりも厚くなっていてもよい。

入力装置１００のエルゴノミクスを更に向上させるため、操作部材２１の中心軸を、支持表面３００上の垂線に対して角度「β」で傾斜させてもよい。

図４から明らかなように、基体１０の少なくとも一端部下面２０４、好ましくはディスプレイ３０の部分の下面２０４が、支持表面３００に対して高くなっていてもよい。

本発明の好適な一実施例による、ユーザインターフェース装置の模式平面図である。 図１の好適な実施例に実質的に対応する、ユーザインターフェース装置の斜視図である。 本発明の他の好適な実施例による、ユーザインターフェース装置用コントロールパネルのレイアウト模式図である。 本発明によるエルゴノミック入力装置の側面図である。

符号の説明

１０ 基体
２１ 操作部材
２２，２３，２４ ユーザ入力ボタン群
３０ ディスプレイ
４０ パームレスト
１００ エルゴノミック装置
３００ 支持表面

Claims (10)

1. コンピュータ制御環境において制御信号を手動で入力するためのエルゴノミック装置（１００）であって、装置（１００）は：
   支持表面（３００）上に少なくとも部分的に載置されるように形状を設定された基体（１０）と；
   ユーザが手動で操作するために基体上に搭載され、基体（１０）に対して移動可能であり、対応する入力制御信号をコンピュータ環境内で生成する操作部材（２１）と；
   基体（１０）上に設けたディスプレイ（３０）と；
   装置（１００）の使用中ユーザの手のひらを支持するために基体上に設けたパームレスト（４０）と；を備え、
   操作部材（２１）がディスプレイ（３０）とパームレスト（４０）との間に配設されたことを特徴とする、エルゴノミック装置。
2. ディスプレイ（３０）が支持表面（３００）に対して鋭角で傾斜していることを特徴とする、請求項１に記載のエルゴノミック装置。
3. パームレスト（４０）が交換可能であることを特徴とする、前記請求項のいずれかに記載のエルゴノミック装置。
4. 基体（１０）の上面が、ディスプレイ（３０）の部分で、操作部材（２１）の基礎の部分よりも高くなっていることを特徴とする、前記請求項のいずれかに記載のエルゴノミック装置。
5. 操作部材（２１）の中心軸が支持表面の垂線に対して傾斜していることを特徴とする、前記請求項のいずれかに記載のエルゴノミック装置。
6. 装置（１００）は、ユーザの手のひらがパームレスト（４０）上に置かれたときに、操作部材（２１）がユーザの手の人差し指、中指、薬指が届く範囲でそれらと概ね並ぶようにして配置されるよう設計されており、第１ボタン群（２２、２３、２４）は
   （ｉ）ユーザの親指の近傍、又は
   （ｉｉ）ユーザの小指の近傍
   のどちらかの位置に配設されることを特徴とする、前記請求項のいずれかに記載のエルゴノミック装置。
7. 装置（１００）は少なくとも２つのユーザ入力ボタン群（２２、２４）を備え、該群の一方（２４）は機能をプログラムできるボタンを備え、他方の群（２２）はあらかじめ設定した又は所定の作用を有するボタンを備え、前記群の一方は（２２）はユーザの親指の近傍に配設され、他方の群（２４）はユーザの小指の近傍に配設されることを特徴とする、前記請求項のいずれかに記載のエルゴノミック装置。
8. 少なくとも基体（１０）の一端の下面（２０４）、好ましくはディスプレイ（３０）の部分の下面が支持体から高くなっている（図４）ことを特徴とする、前記請求項のいずれかに記載のエルゴノミック装置。
9. コンピュータ制御環境において制御信号を手動で入力するためのエルゴノミック装置（１００）であって、装置（１００）は：
   支持表面（３００）上に載置されるように形状を設定された基体（１０）と；
   ユーザが手動で操作するために基体上に搭載され、基体（１０）に対して移動可能であり、対応する入力制御信号をコンピュータ環境内で生成する操作部材（２１）と；
   基体（１０）上に設けたディスプレイ（３０）と；を備え、
   ディスプレイ（３０）が支持表面（３００）に対して鋭角に傾斜していることを特徴とする、エルゴノミック装置。
10. コンピュータ制御環境において制御信号を手動で入力するためのエルゴノミック装置（１００）であって、装置（１００）は：
    支持表面（３００）上に載置されるように形状を設定された基体（１０）と；
    ユーザが手動で操作するために基体上に搭載され、基体（１０）に対して移動可能であり、対応する入力制御信号をコンピュータ環境内で生成する操作部材（２１）と；
    基体（１０）上に設けたディスプレイ（３０）と；を備え、
    基体（１０）の上面が、ディスプレイ（３０）の部分で、操作部材（２１）の基礎の部分よりも高くなっていることを特徴とする、エルゴノミック装置。

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