JP2008203911A - ポインティング・デバイス、およびコンピュータ - Google Patents

Abstract

【課題】一般的なマウスやポインティング・スティックなどの入力装置に近い感覚で操作でき、良好な操作性を有するポインティング・デバイスを提供する。
【解決手段】
本発明の手袋形入力装置１０は、手首の曲げ量に対応した信号を生成するベント・センサ１３および１５によって手首の曲げ量を検出し、検出された曲げ量に対応する信号をコンピュータ２５に送ることによって、マウス・ポインタ３１の移動を行う。このベント・センサは、手首の上下方向と左右方向とにおけるそれぞれの曲げ量に対応した信号を生成し、それぞれの曲げ量がマウス・ポインタの上下方向と左右方向に対応する。また、第１および第２の指の曲げをそれぞれのセンサ１７および１９で検出した信号が左クリックおよび右クリックに対応する。
【選択図】図１

Description

本発明は、人体の関節の動きでコンピュータを操作するポインティング・デバイスに関し、さらに詳細には、人体の手首および指の動きでコンピュータを操作するポインティング・デバイスに関する。

コンピュータが広く普及したことにより、その利用範囲は一層拡大し、また、ポインティング・デバイスによる操作性に対するニーズも高度化してきている。たとえば、機械の組み立てや医療行為など、専門性の高い高度な知識を要する作業を行っている場所では、コンピュータに記憶されたマニュアルなどの電子情報を画面で参照しつつ、その作業を行いたいという要望がある。多くのコンピュータでは、キーボードおよびマウスが入力装置として通常使用される。しかしながら、そのような作業を行っている作業者は、机から離れた場所で作業を行っていることが多く、また手が汚れていることも多いので、キーボードおよびマウスによってコンピュータを操作することは困難である。

そのような要望に応えるものとして、人体に装着することができるウェアラブル・コンピュータについて現在多くの研究開発がなされている。ウェアラブル・コンピュータを身につけた作業者は、上述のような作業を行っている間にも、身につけた入力装置によってコンピュータを操作して電子情報を参照することができる。また、表示装置としてヘッド・マウント・ディスプレイ（頭部装着ディスプレイ）を使用すれば、作業対象から視線の向きを変えずに電子情報を参照することができるので、作業性が大きく向上する。

多くのオペレーティング・システム（ＯＳ）では、ＧＵＩ（Graphical User Interface）が画面に表示されたウインドウやアイコンをマウス・ポインタで指示して操作するように構成されている。コンピュータの画面に表示されるマウス・ポインタの移動に使用されるポインティング・デバイスとしては、マウスの他にはトラックポイント（登録商標）などのようなポインティング・スティックや、ジョイスティックなども一般的である。ポインティング・スティックは、端部に突起状のポイントを有する短い棒状のコントローラであり、通常はキーボードの中央部に配置される。このポイントに力を加えてコントローラを倒すことにより、その倒した方向にマウス・ポインタが移動する。力を緩めると、コントローラが元の位置に戻り、マウス・ポインタは静止する。ジョイスティックは、主にゲーム用に使用される入力装置であるが、ポインティング・スティックと同様に棒状のコントローラを倒すことによってマウス・ポインタの移動に使用されることもある。ただし、机から離れた場所で立ちながら作業を行っている作業者にとっては、ポインティング・スティックやジョイスティックもマウスと同様に、利用することが困難である。

なお、人体に装着することができるポインティング・デバイスについての従来技術には、次のようなものがある。特許文献１は、マウス相当の機能を手の動きにより行う手袋形データ入力装置で、ポインタの移動を位置センサまたは加速度センサなどで行い、指を別の指の上に乗せる動作によってクリックを行うという技術を開示する。特許文献２は、グローブの甲に傾きセンサを装着し、その傾きによってマウスと同等の操作を行うという技術を開示する。特許文献３は、ユーザが角変位センサが取り付けられたグローブを身につけて、指の動きによりコンピュータを操作することができることを示している。
特開２００５−３３９３０６号公報 特開２００１−２８２４５１号公報 米国第５０８６７８５号特許明細書

ウェアラブル・コンピュータを実現する上で、必要となるのは人体に装着することができる入力装置である。この入力装置は、人体に装着されて人体とともに移動することが可能で、かつ、手を本来の作業に支障がないようにしておけることが必要である。また、米国マイクロソフト社が提唱するＵＭＰＣ（Ultra-Mobile PC）などのような超小型コンピュータの入力装置として、そのような人体に装着可能な入力装置を適用しようとする動きもある。

人体の中で、最も多くの種類の複雑な動作を行うことが可能である部位は手である。そのため、人体に装着可能なものとして研究されている入力装置には、手袋にセンサおよびスイッチなどを実装し、手の動き、中でもとりわけ指の動きを検出することによって動作する入力装置（以後、手袋形入力装置という。）が多い。特許文献３にも記載されているように、手袋形入力装置の大部分は、検出された手の動きに対して各々の装置に独自の規則を適用し、それによって文字入力などの操作をさせようとするものである。しかし、そこで適用される規則は複雑であり、しかもユーザが慣れ親しんでいるマウスなどの入力装置とは操作感覚が異なるので、適切に使いこなすには操作に習熟している必要がある。さらに、指の動作でコンピュータを操作する入力装置をウェアラブル・コンピュータに適用したときには、本来の作業に必要な指の動きを制約してしまう可能性がある。

一方、特許文献１および２に示したように、ポインティング・デバイスとして動作する手袋形入力装置もある。米国マイクロソフト社のウィンドウズ（登録商標）・シリーズなどのようなＧＵＩを有するＯＳで動作するコンピュータでは、特にキーボードを操作しなくても、文字の入力を必要としない操作のほとんどはポインティング・デバイスだけでも可能である。また、ソフトウェア・キーボードなどを使用すれば、ポインティング・デバイスで文字を入力することも可能である。しかし、特許文献１および２のいずれの入力装置の操作感覚も、やはり従来のマウスやポインティング・スティックなどとは異なり、それぞれの装置に適用された独自の規則に従って操作しなければならない。

そこで本発明の目的は、一般に普及しているマウスやポインティング・スティックなどの入力装置に近い操作感覚で人体を動かしてコンピュータを操作することができるポインティング・デバイスを提供することにある。さらに本発明の目的は、そのようなポインティング・デバイスによって操作されるコンピュータ、コンピュータの操作方法、およびコンピュータ・プログラムを提供することにある。

人間の手首は、腕の肘より先を水平面に対して平行にした場合に、手先を上下に向ける方向と、手先を左右に振る方向（以後、それぞれ手首の上下方向、手首の左右方向という。）の、二次元の動作が可能である。従って、コンピュータのディスプレイに二次元のグラフィックとして表示されるマウス・ポインタの移動に、手首の動作を対応させることができる。そこで本発明のポインティング・デバイスは、手首の曲げ量に対応した信号を生成するベント・センサによって手首の曲げ量を検出し、検出された曲げ量に対応する信号をコンピュータに送ることによって、マウス・ポインタの移動を行うことができる。ここでいう曲げ量とは、手首を曲げる角度に対応する量である。

このベント・センサは、手首の運動を二次元の動作として検出できるよう、手首の第１の方向と第２の方向とにおけるそれぞれの曲げ量に対応した信号を生成する、第１および第２のセンサとを合わせて構成されたものとすることができる。また、ここでいう第１の方向が手首の上下方向であってかつマウス・ポインタの上下方向に対応し、第２方向が手首の左右方向であってかつマウス・ポインタの左右方向に対応するものとすれば、ユーザはポインティング・スティックやジョイスティックに近い感覚でマウス・ポインタを移動させることができるので、この操作に対して習熟することが容易である。また、手首から先の動作だけでマウス・ポインタを移動させる操作が可能であるので、特に腕の動きなどを含んだ大きな動作ができない状況においても、本発明のポインティング・デバイスを使用することができる。さらに、このポインティング・デバイスは指の動作を必要としていないので、指でペンを持ったり工具を持ったりする作業に支障がでることがない。

ポインティング・デバイスによってコンピュータを操作するときには、マウスでいうところのクリックに対応する操作も必要である。本発明のポインティング・デバイスでは、第１および第２の指の曲げ量をそれぞれ第３および第４のセンサで検出し、それぞれのセンサによって検出された信号を左クリックおよび右クリックに対応させることができる。第１の指を人差し指、第２の指を中指とすれば、このクリックの操作は一般のマウスのクリックの操作に対応したものとなるので、ユーザがこの操作に対して習熟することは容易である。なお、クリックに対応する指のセンサは、１個であっても３個以上であってもよい。また、第１および第２のセンサがアナログ量である曲げ量を検出するベント・センサであるのに対して、第３および第４のセンサはクリックの有無という２値のみを検出できればよいので、ベント・センサ以外のスイッチなどであってもよい。

本発明のポインティング・デバイスがコンピュータに接続されるインターフェースは有線でも無線でもよいが、ワイヤレスＵＳＢまたはブルートゥース（Bluetooth、登録商標）などのような規格に適合した無線インターフェースとすれば、ウェアラブル・コンピュータもしくは超小型コンピュータなどの入力装置として好適なものとなる。また、各々のセンサを手袋に取り付けるようにすれば、センサなどの部品の実装がしやすく、またユーザが装着しやすいものとなる。さらに、このポインティング・デバイスによるコンピュータの制御の有効と無効とを切り替えるスイッチを備えれば、ユーザがポインティング・デバイスを装着したままでコンピュータの操作以外の作業を行ったときにコンピュータが誤動作しないようにすることができる。

一方、本発明のポインティング・デバイスで操作される側のコンピュータは、ベント・センサから出力された手首の曲げ量に対応する第１の操作信号をポインティング・デバイス側のインターフェースから受け取り、マウス・ポインタの位置を変化させる制御信号に変換する。さらに、その操作信号の大きさに対応した速度でマウス・ポインタの位置を変化させるようにすれば、ユーザが手首を曲げた角度に応じてマウス・ポインタの移動する速度が変化するので、より操作性を向上させることができる。

マウス・ポインタを移動させる制御信号は、曲げ量に対応した第１の操作信号により生成されるため、曲げ量がゼロになればマウス・ポインタの移動は停止する。曲げ量がゼロとなる位置は、コンピュータが設定することができるので、手首のある特定の状態を曲げ量ゼロに設定することも可能である。しかし手首の自然な状態には個人差があるため、ユーザがマウス・ポインタを静止させたいときに手首を自然な状態とは異なる状態にすることは余分な負担を強いられることになる。そのため、ポインティング・デバイス側とコンピュータ側の各々のインターフェースが通信を開始する時点で、この時点の操作信号の絶対値を曲げ量ゼロとみなし、その値の近辺に不感帯を設定する。この不感帯の範囲に操作信号が入れば、マウス・ポインタの移動が停止するようにする。このようにすれば、ユーザはインターフェース間での通信を開始する時点で手首を自然な状態にしておけば、コンピュータがその状態を曲げ量がゼロであると認識するため操作性が向上する。さらに、クリックに対応する指の動作が検出されたときにマウス・ポインタの移動を停止させるようにすれば、必要のないときにマウス・ポインタの移動を確実に停止させることができる。

また本発明は、以上で述べたポインティング・デバイスでコンピュータを操作する方法、あるいはその方法を実現するコンピュータ・プログラムを提供する。

本発明により、一般に普及しているマウスやポインティング・スティックなどの入力装置に近い操作感覚で人体を動かして操作することができるポインティング・デバイスを提供することができた。さらに本発明により、そのようなポインティング・デバイスによって操作されるコンピュータ、コンピュータの操作方法、およびコンピュータ・プログラムを提供することができた。

図１は、本発明の実施の形態にかかるポインティング・デバイスである手袋形入力装置１０の構成を示す概略図である。図１は、ユーザが右腕の肘より先を水平にし、右手の手のひらを下に向けた状態を示している。ユーザは、手１１に通常の手袋をはめるのと同様にして、手袋形入力装置１０を装着する。以後、この状態で手のひらを下にしたまま手首を曲げて、手先を左側に振る方向を手首の左方向という。これと同じように手首を曲げて、手先を右側に振る方向を手首の右方向という。また、この状態から、手の甲を身体に近づけるように手先を上側に向ける方向を手首の上方向という。これと同じように、手のひらを身体に近づけるように手先を下側に向ける方向を手首の下方向という。また、手袋形入力装置１０に使用される手袋は、手のひらと指の全面を覆うものでなくても、後述する部品が実装される部分付近だけを覆うものでもよく、また手袋形以外の形状や実装方法であってもよい。

手袋形入力装置１０は、手袋の上に手首左右方向センサ１３、手首上下方向センサ１５、左クリックセンサ１７、右クリックセンサ１９、停止スイッチ２１および装置側回路２３が貼り付けられ、実装されている。手首左右方向センサ１３および手首上下方向センサ１５は、いずれも手袋形入力装置１０上の、ユーザの手１１の手首に対応する位置に実装されている。手首左右方向センサ１３は、手首の左方向および右方向の曲げを検出する曲げセンサ（ベント・センサ）である。手首上下方向センサ１５は、手首の上方向および下方向の曲げ量を検出する曲げセンサである。左クリックセンサ１７は、手袋形入力装置１０上の、ユーザの手１１の甲から人差し指にかけての位置に実装されている。右クリックセンサ１９は、手袋形入力装置１０上の、ユーザの手１１の甲から中指にかけての位置に実装されている。左クリックセンサ１７および右クリックセンサ１９は、手首左右方向センサ１３および手首上下方向センサ１５と同様の曲げセンサによって、各々の指の曲げを検出する。

ここで使用される曲げセンサは、圧電フィルムを金属などの薄板に貼り付けて短冊状に整形されたもの（以後、圧電形曲げセンサという。）である。この圧電フィルムは、曲げていないときの抵抗値が１０ｋΩ前後であるのに対して、曲げるとその曲げの角度に応じて、最大３０〜４０ｋΩ程度にまで連続的に抵抗値が変化する性質がある。従って、圧電フィルムと直列にセンス抵抗を接続し、それらの両端に定電圧をかけると、センス抵抗の両端で測定される電圧の変化によって、曲げセンサの抵抗値の変化を知ることができる。以後、このセンス抵抗の両端で測定される電圧を、圧電形曲げセンサの出力電圧とする。ただし、ここで使用される圧電フィルムは通常、一方向の曲げに対してしか抵抗値が変化しないので（以後、この方向を検知方向という）、検知方向とは逆の方向の曲げを検出することができない。そのため、一つの方向とその逆の方向の両方に対して曲げ角度を検知する必要がある場合は、同形式の圧電フィルムを２枚またはそれ以上、互いの検知方向が逆方向になるように貼り合わせた曲げセンサを使用することができる。以後、手首左右方向センサ１３および手首上下方向センサ１５として使用される曲げセンサは、いずれもそのように２枚の圧電フィルムを貼り合わせた圧電形曲げセンサを使用する。または、１枚のみの圧電フィルムを有する圧電形曲げセンサを４枚、それぞれの検知方向を手首の左方向、右方向、上方向および下方向に一致させて、手袋形入力装置１０上の別々の位置に実装しても良い。左クリックセンサ１７および右クリックセンサ１９として使用される曲げセンサは、検知方向が一方向のみであってもよいので、それぞれ１枚のみの圧電フィルムを有する圧電形曲げセンサを使用することができる。

停止スイッチ２１は、手袋形入力装置１０上に貼り付けられたボタン形スイッチである。停止スイッチ２１を押すことによって、手袋形入力装置１０によるコンピュータ２５の操作を有効または無効に切り替えることができる。停止スイッチ２１を操作して、コンピュータ２５の操作を無効に切り替えれば、コンピュータ２５は手袋型入力装置１０の曲げセンサからの入力を無視するようになり、コンピュータ２５に操作を加えないで作業を行うことができる。停止スイッチ２１は、図１では手首の位置に貼り付けられているが、たとえば指先、手の甲、あるいは後述する装置側回路２３の外装上など、他の位置に取り付けられていてもよい。また、停止スイッチ２１を省略して、特定のクリックの操作で手袋形入力装置１０によるコンピュータ２５の操作を有効または無効に切り替えるようにすることもできるが、それについては後述する。

手首左右方向センサ１３、手首上下方向センサ１５、左クリックセンサ１７、右クリックセンサ１９、および停止スイッチ２１からの出力は、装置側回路２３に入力される。装置側回路２３は、手袋形入力装置１０上のユーザの手首に対応する位置などに貼り付けて使用することが可能な、小型の半導体回路である。コンピュータ２５は、手袋形入力装置１０によってマウス・ポインタ３１の操作が行われる対象となる、ウェアラブル・コンピュータもしくは超小型コンピュータである。ただし、本発明にかかる手袋型入力装置１０は、携帯型コンピュータやデスクトップ型コンピュータに使用することもできる。装置側回路２３およびコンピュータ２５は、いずれも無線インターフェースを装備しており、それらの無線インターフェースは無線通信２７によって互いに接続される。コンピュータ２５はディスプレイ２９を有するが、ディスプレイ２９はコンピュータ２５に内蔵されているものであってもよく、また内蔵されていなくてもよい。ディスプレイ２９には、マウス・ポインタ３１が表示される。マウス・ポインタ３１の動く方向の左方向、右方向、上方向、下方向は、それぞれ前述した手首の左方向、右方向、上方向、下方向に対応する。装置側回路２３およびコンピュータ２５内部で行われる処理については後述する。

図２は、手袋形入力装置１０によるマウス・ポインタ３１の移動の操作について示す概念図である。図２では、手袋形入力装置１０を装着した手１１と手首左右方向センサ１３のみを記載し、その他の要素については記載を省略している。図２（ａ）は、手袋形入力装置１０を装着した手１１を、手のひらを水平面に対しておよそ平行にし、手首から先をまっすぐにした状態である。手袋形入力装置１０が動作を開始するときには、コンピュータ２５のディスプレイ２９に「中央位置の校正を行います。手首から先を自然な状態にして５秒間静止させてください」などのように指示するメッセージが表示される。このメッセージの文中では「５秒間」と例示したが、これはユーザにこの指示の通りの姿勢を取らせるための待ち時間であるので、５秒に限らず、ユーザが姿勢を取りやすい時間を適宜設定することができる。このメッセージに対応して手を図２（ａ）の状態にすると、待ち時間が経過した時点で手先が向いている方向に対応する手首左右方向センサ１３からの出力が、中央位置５１として記憶される。なお、中央位置５１はユーザの個性に応じて手首の異なる状態に設定することができる。そして、中央位置５１を中心として±一定値の範囲が、不感帯５３としてコンピュータ２５に記憶される。これと同時に、手首上下方向センサ１５からの出力値によって、上下方向に対する中央位置および不感帯がコンピュータに記憶される。

図２（ｂ）は、中央位置５１の校正が完了してから、手先を左方向に傾けた状態である。手首左右方向センサ１３は、手先の左右方向の中央位置５１に対する傾き角度５５に応じて曲がり、そのことによって変化した抵抗値に対応する電圧を装置側回路２３に対して出力する。装置側回路２３は、手首左右方向センサ１３から入力された電圧を傾き角度５５に対応するデジタル値に変換してコンピュータ２５に送る。コンピュータ２５は、傾き角度５５が不感帯５３に含まれると判断した場合は、マウス・ポインタ３１を左右方向には移動させない。コンピュータ２５は、傾き角度５５が不感帯５３に含まれないと判断した場合は、マウス・ポインタ３１を左右方向に移動させる。その際、マウス・ポインタ３１を移動させる速度は、傾き角度５５から不感帯に含まれる部分の角度を除いた実効傾き角度５７の大きさに応じて決定される。また、移動する方向は、傾き角度５５が手首の左方向と右方向のうちいずれに傾いているかによって決定される。以上で決定された移動方向と移動速度に基づいて、コンピュータ２５においてマウス・ポインタ３１の移動の処理が行われる。

以上、左右方向のマウス・ポインタ３１の移動の操作についての例を示したが、上下方向についてもこれと同様である。上下方向の場合は、手首上下方向センサ１５が、手首の上下方向の傾き角度に応じた電圧を発生し、コンピュータ２５がそれを処理する。このようにすれば、手首の傾きの方向に応じてマウス・ポインタ３１を移動することができる。これは、ユーザがポインティング・スティックやジョイスティックなどを操作する際の感覚に近いので、ユーザはこの操作に対して容易に習熟することができる。また、この動作は手首から先の動作だけで可能であり、たとえば肘や肩などの動きを必要としないので、特に腕の動きなどを含んだ大きな動作ができない状況においても、手袋形入力装置１０によるマウス・ポインタ３１の移動が可能である。さらに、マウス・ポインタ３１の移動に指の動作を使用しないので、ユーザは指にペンを持ったり工具を持ったりしながらコンピュータの操作をすることができる。そして、マウス・ポインタ３１の動きを停止させる不感帯５３は、ユーザの個性に応じて設定された中央位置を中心にしているため、操作性が良好になる。さらに、コンピュータ２５は、手首の傾きの角度を大きくすればマウス・ポインタ３１が速く移動し、手首の傾きの角度を小さくすればマウス・ポインタ３１が遅く移動するように処理することもできる。この動作も、ユーザがポインティング・スティックやジョイスティックなどを操作する際の感覚に近く、またユーザがマウス・ポインタ３１の位置を大きく移動したい場合と細かく決定したい場合の両方に対して有用である。

図３は、手袋形入力装置１０によるクリックの操作について示す概念図である。図３では、手袋形入力装置１０を装着した手１１と左クリックセンサ１７のみを記載し、その他の要素については記載を省略している。また図３は、手１１の人差し指６１とその周辺を手のひらの横から見た状態を示している。図３（ａ）は、手袋形入力装置１０を装着した手１１を、手のひらを水平面に対しておよそ平行にし、手首から先を人差し指６１までまっすぐにした状態である。この状態で人差し指６１が向く方向を中央方向６３とする。

図３（ｂ）は、図３（ａ）に示した状態から、人差し指６１のみを曲げた状態である。人差し指６１の第１関節および第２関節をなるべくまっすぐにした状態で、指の付け根を折り曲げている。その際、第１関節および第２関節は多少曲がっていてもよい。左クリックセンサ１７は、人差し指６１が向く方向の中央方向６３に対する曲げ角度６５に応じて曲がり、そのことによって変化した抵抗値に対応する電圧を装置側回路２３に対して出力する。装置側回路２３は、左クリックセンサ１７から入力された電圧から、曲げ角度６５を検出する。そこで装置側回路２３は、検出された曲げ角度６５が角度閾値６７を超えていれば、左クリックがされたものと判定し、左クリックに対応する信号を生成してコンピュータ２５に送る。検出された曲げ角度６５が角度閾値６７を超えているか否かの判断は、曲げ角度６５に応じたデジタル信号を受け取ったコンピュータ２５が行うようにしてもよい。

以上、左クリックの操作についての例を示したが、右クリックについてもこれと同様である。右クリックの場合は、右クリックセンサ１９によって出力された電圧値に基づいて、中指の曲げ角度が角度閾値を超えているか否かを装置側回路２３またはコンピュータ２５が判定することによって処理が行われる。このようにすれば、人差し指６１を曲げれば左クリック、中指を曲げれば右クリックがなされるようにすることができる。これは、ユーザがマウスでクリックを行う際と同一の指を同一の方向に動かすということであるので、その操作の感覚はマウスでのクリックに近い。従って、ユーザはこの操作を容易に習熟することができる。また、ダブルクリックやドラッグなどの操作も、マウスでそれらの操作を行う場合に近い感覚で行うことができる。ダブルクリックの操作は、人差し指６１を曲げて伸ばす動作を速く２回繰り返すことによって可能である。ドラッグの操作は、人差し指６１を曲げたまま、マウス・ポインタ３１を移動させたい方向に手首を傾けることによって可能である。さらに、左クリックおよび右クリックのうちいずれか一方または両方がなされた時にはマウス・ポインタ３１を静止させるようにすれば、ユーザがマウス・ポインタ３１の位置を細かく決定したいときに有用である。

図４は、装置側回路２３およびコンピュータ２５内部の構成を表すブロック図である。手首左右方向センサ１３は、内部で貼り合わされた２枚の圧電フィルムの各々に対応する電圧の出力端子を有する。各々の端子から出力される電圧が、手首の左方向への曲げ角度および右方向への曲げ角度にそれぞれ対応するので、以後それぞれ左方向出力および右方向出力という。手首上下方向センサ１５も、これと同様に手首の上方向への曲げ角度および下方向への曲げ角度にそれぞれ対応する電圧を出力する端子である、左方向出力および右方向出力を有する。手首左右方向センサ１３の左方向出力の電圧は増幅器１０３を、右方向出力の電圧は増幅器１０５を通ってそれぞれ増幅され、Ａ／Ｄ変換器１０１に入力される。手首上下方向センサ１５の上方向出力の電圧は増幅器１０７を、下方向出力の電圧は増幅器１０９を通ってそれぞれ増幅され、Ａ／Ｄ変換器１０１に入力される。

一方、左クリックセンサ１７および右クリックセンサ１９はそれぞれ１つずつの出力端子を有する。左クリックセンサ１７の出力端子の電圧は増幅器１１１を通って、右クリックセンサ１９の出力端子の電圧は増幅器１１３を通ってそれぞれ増幅され、Ａ／Ｄ変換器１０１に入力される。Ａ／Ｄ変換器１０１は、各々の増幅器１０３〜１１３から入力された電圧をデジタル値に変換し、装置側回路２３の無線インターフェース１１５に送る。無線インターフェース１１５は、コンピュータ２５側の無線インターフェース１５１の間で、無線通信２７を確立している。無線インターフェース１１５は、Ａ／Ｄ変換器１０１から取得した、各々の曲げセンサからの出力電圧に対応するデジタル値を、無線通信２７を介してコンピュータ２５に送る。無線インターフェース１１５はそれと同時に、停止スイッチ２１のオンまたはオフの状態も取得して、コンピュータ２５側に送る。無線通信２７が確立されている間は、各々のデジタル値などについての情報は一定間隔で定常的に送られている。なお、無線通信２７で使用できる通信規格としては、ワイヤレスＵＳＢ、ブルートゥース、ＩｒＤＡなどがあるが、必ずしもそれらに限定されない。

コンピュータ２５側では、無線インターフェース１５１は無線通信２７を介して受け取った情報を記憶して保持する。そして手袋形入力装置１０に対応するドライバであるデバイス・ドライバ１５３は、無線インターフェース１５１が保持している、装置側回路２３から各々の曲げセンサからの出力電圧に対応するデジタル値、および停止スイッチ２１の状態を取得し、取得したデジタル値からマウス・ポインタ３１の移動速度および座標値を算出する。そしてデバイス・ドライバ１５３は、算出された座標値、およびクリックの有無をＯＳ１５５に通知する。ＯＳ１５５は、通常のポインティング・デバイスにおける処理と全く同様にして、デバイス・ドライバ１５３から通知された内容に基づき、マウス・ポインタ３１も含めて、ディスプレイ２９に表示される画面を作成する。

図５は、手袋形入力装置１０が使用を開始するときにデバイス・ドライバ１５３が行う、初期設定の処理について書き表したフローチャートである。この初期設定の処理は、コンピュータ２５でＯＳ１５５が起動される場合、停止スイッチ２１によって無効とされていた手袋形入力装置１０による操作が再び有効とされた場合、あるいはＯＳ１５５が起動した後で使用するポインティング・デバイスを通常のマウスなどから手袋形入力装置１０に切り替える場合などに行われる。また、この初期設定は手袋形入力装置１０による操作が有効とされている間にも、ＯＳ１５５からポインティング・デバイスに関連する設定のメニューを起動することによって行うことが可能である。たとえば手袋形入力装置１０の操作者が別の人に交代する場合などに、この初期設定を行うことが望ましい。

初期設定の処理が開始されると（ブロック２０１）、無線インターフェース１１５と無線インターフェース１５１の間で無線通信２７が確立される（ブロック２０３）。ここでデバイス・ドライバ１５３は、ディスプレイ２９に「中央位置の校正を行います。手首から先を自然な状態にして５秒間静止させてください」などのような、ユーザに対する指示のメッセージを表示する（ブロック２０５）。なお、前述の通りユーザにこの指示の通りの姿勢を取らせるための待ち時間は、５秒に限らず、ユーザが姿勢を取りやすい時間を適宜設定することができる。待ち時間が経過したら、デバイス・ドライバ１５３は無線インターフェース１５１から、手首左右方向センサ１３および手首上下方向センサ１５からの出力電圧に対応するデジタル値をそれぞれ取得する（ブロック２０７〜２０９）。それらのデジタル値は、それぞれ手首の左右方向への曲げ角度および手首の上下方向への曲げ角度に対応するものであるので、以後それぞれ左右方向の曲げ量および上下方向の曲げ量という。

そしてデバイス・ドライバ１５３は、取得された左右方向および上下方向の曲げ量を、それぞれ左右方向および上下方向の中央位置とする（ブロック２１１）。そして、各々の中央位置に±一定値とする範囲を、不感帯として定める（ブロック２１３）。中央位置と不感帯の設定が完了したら、デバイス・ドライバ１５３は「この設定でよろしいですか？」などのようなメッセージをディスプレイ２９に表示して（ブロック２１５）、ユーザに確認の入力を求める（ブロック２１７）。この場合の確認の入力は、たとえば人差し指を折り曲げて左クリックする動作でも、またキーボード（図示せず）で特定のキーを押す動作でもよい。ブロック２１７で確認の入力があれば、設定された中央位置および不感帯をコンピュータ２５内部に記憶し、初期設定を完了して終了する（ブロック２１９〜２２１）。所定の時間の間に確認の入力がなければ、ブロック２０５の中央位置の校正から動作をやり直す。

図６は、手袋形入力装置１０が使用中であるときにデバイス・ドライバ１５３が行う、マウス・ポインタ３１の移動およびクリックの処理について書き表したフローチャートである。無線インターフェース１１５と無線インターフェース１５１の間の無線通信２７は、図５に示した初期設定の段階で既に確立されている。処理が開始されると（ブロック３０１）、デバイス・ドライバ１５３は、無線インターフェース１５１から各々の曲げセンサからの出力電圧に対応するデジタル値を取得する（ブロック３０３）。より具体的には、左右方向の曲げ量、上下方向の曲げ量、および左クリックセンサ１７と右クリックセンサ１９からの出力電圧に対応するデジタル値を取得する。

デバイス・ドライバ１５３は、取得された左右方向の曲げ量が、初期設定で得た不感帯の範囲内であるかどうかについて判断する（ブロック３０５）。不感帯の範囲内であれば、マウス・ポインタ３１の左右方向の移動速度をゼロとする（ブロック３０７）。不感帯の範囲外であれば、曲げ量に応じたマウス・ポインタ３１の左右方向の移動速度を算出して設定する（ブロック３０９）。上下方向の曲げ量に対しても、左右方向について述べたのと同一の処理で、マウス・ポインタ３１の上下方向の移動速度を算出して設定する（ブロック３１１〜３１５）。

そしてデバイス・ドライバ１５３は、取得された左クリックセンサ１７および右クリックセンサ１９からの出力電圧が、それぞれ一定の閾値以上であるか否かによって、左クリックおよび右クリックの有無を判断する（ブロック３１７）。その左クリックおよび右クリックの有無の情報に基づいて、左クリックおよび右クリックのうちいずれか一方または両方があれば、マウス・ポインタ３１の左右方向および上下方向の移動速度はゼロとなる（ブロック３１９〜３２３）。左クリックおよび右クリックの両方ともなければ、マウス・ポインタ３１の左右方向および上下方向の移動速度はブロック３０５〜３１５で設定された値が維持される。このようにすれば、左クリックおよび右クリックのうちいずれか一方または両方がなされた時にはマウス・ポインタ３１を静止させることができるので、ユーザがマウス・ポインタ３１の位置を細かく決定したいときに有用である。

そして、以上で設定されるマウス・ポインタ３１の移動速度に基づいて、マウス・ポインタ３１の座標位置が決定され（ブロック３２５）、決定された座標位置とクリックの有無に関する情報がＯＳ１５５に通知される（ブロック３２７）。ＯＳ１５５は通知された情報に基づいて、ディスプレイ２９に表示されたマウス・ポインタ３１を移動させたり、クリックに対応する処理を行ったりする。以上で述べた処理は、デバイス・ドライバ１５３の動作が終了するか、または停止スイッチ２１によって手袋形入力装置１０による操作が無効にされれば終了する（ブロック３２９〜３３１）が、それ以外の場合はブロック３０３〜３２９の間で繰り返される。

なお、停止スイッチ２１によって手袋形入力装置１０による操作が無効とされると、図６で示した処理はブロック３２９で停止される。その後、停止スイッチ２１によって手袋形入力装置１０による操作が再び有効とされた場合、図５で示した初期設定の処理を行わないようにしてもよい。特に、手袋形入力装置１０による操作が無効にされてから短時間で、同じ操作者が引き続き同じ手袋形入力装置１０による操作を有効とした場合は、中央位置および不感帯の設定の変化は生じにくいと考えられるので、初期設定を省略して、前回の操作時と同一の設定値を使用しても差し支えない。

既に述べたように、ブロック３１７で行われる左クリックおよび右クリックの有無の判断は、取得された左クリックセンサ１７および右クリックセンサ１９からの出力電圧が、それぞれ一定の閾値以上であるか否かによって行われる。左クリックおよび右クリックについては、それぞれがクリックされたか否かという２値の情報さえ取得できればよい。従って、左クリックセンサ１７および右クリックセンサ１９は、圧電形曲げセンサを使用しなくても、たとえば指を曲げたらスイッチが入り、伸ばすとスイッチが切れるような構造のスイッチを使用することもできる。

また、現在使用されているマウスの中には、ボタンの個数が２個のものだけでなく、１個のみ、もしくは３個以上のものも多く存在する。本実施形態においても、前述の実装例で述べた２本の場合だけでなく、１本のみ、もしくは３本以上の指の曲げを検出するセンサを実装して、それらのボタンの操作に対応させることができる。さらに、本実施形態においては複数の指のそれぞれにセンサを実装して曲げを検出しているので、複数の指を同時に曲げた状態も検出できる。従って、複数の指を同時に曲げるという操作に、通常の左クリックもしくは右クリックとは異なる動作を割り当てることが可能である。たとえば、停止スイッチ２１を押すかわりに、人差し指および中指を同時に曲げて左クリックと右クリックとを同時に行うことによって、手袋形入力装置１０による操作の有効と無効とを切り替えるようにすれば、停止スイッチ２１を省略することもできる。

以上で述べた実施形態では、装置側回路２３とコンピュータ２５との間の接続は無線通信２７としたが、ＰＳ／２ポート、シリアル・ポート、あるいはＵＳＢなどを介した有線接続を適用することも可能である。ただし、コンピュータ２５がウェアラブル・コンピュータもしくは超小型コンピュータである場合に、可搬性や操作性を犠牲にしないという意味では、無線通信２７であることが望ましい。また、手首および指の曲げを検出する手段も、手袋形入力装置１０の可搬性や操作性を犠牲にしない範囲で、当業者が任意に選択することができる。圧電形曲げセンサの他には、たとえば光ファイバを利用した曲げセンサや、加速度センサ、角度センサなどを選択することができる。

これまで本発明について図面に示した特定の実施の形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する限り、これまで知られたいかなる構成であっても採用することができることは言うまでもないことである。

ポインティング・デバイスによって操作される電子機器において利用可能である。

本発明の実施の形態にかかる手袋形入力装置の構成を示す概略図である。 本発明の実施の形態で、手袋形入力装置によるマウス・ポインタの移動の操作について示す概念図である。 本発明の実施の形態で、手袋形入力装置によるクリックの操作について示す概念図である。 本発明の実施の形態で、装置側回路およびコンピュータ内部の構成を表すブロック図である。 手袋形入力装置が使用を開始するときにデバイス・ドライバが行う、初期設定の処理について書き表したフローチャートである。 手袋形入力装置が使用中であるときにデバイス・ドライバが行う、マウス・ポインタの移動およびクリックの処理について書き表したフローチャートである。

符号の説明

１０…手袋形入力装置
１１…手
１３…手首左右方向センサ
１５…手首上下方向センサ
１７…左クリックセンサ
１９…右クリックセンサ
２１…停止スイッチ
２３…装置側回路
２５…コンピュータ
２７…無線通信
２９…ディスプレイ
３１…マウス・ポインタ
５１…中央位置
５３…不感帯
５５…傾き角度
５７…実効傾き角度
６１…人差し指
６３…中央方向
６５…曲げ角度
６７…角度閾値
１０１…Ａ／Ｄ変換器
１０３、１０５、１０７、１０９、１１１、１１３…増幅器
１１５…無線インターフェース（装置側回路）
１５１…無線インターフェース（コンピュータ）
１５３…デバイス・ドライバ
１５５…ＯＳ

Claims (18)

1. コンピュータを操作するポインティング・デバイスであって、
   手首の曲げ量に対応した信号を生成するベント・センサと、
   前記ベント・センサから出力された信号を前記コンピュータに送るインターフェースと
   を有するポインティング・デバイス。
2. 前記ベント・センサが、前記手首の第１の方向における曲げ量に対応した第１の信号を生成する第１のセンサと、前記手首の第２の方向における曲げ量に対応した第２の信号を生成する第２のセンサとで構成される請求項１記載のポインティング・デバイス。
3. 前記第１の信号が前記コンピュータの画面に表示されるマウス・ポインタを上下方向に移動させる信号に対応し、前記第２の信号が前記マウス・ポインタを左右方向に移動させる信号に対応する請求項２記載のポインティング・デバイス。
4. 前記第１の方向が前記手首の上下方向の曲げ量に対応し前記第２の方向が前記手首の左右方向の曲げ量に対応する請求項２記載のポインティング・デバイス。
5. 第１の指の曲げ量に対応した第３の信号を生成する第３のセンサと第２の指の曲げ量に対応した第４の信号を生成する第４のセンサを含み、前記第３の信号と前記第４の信号が前記インターフェースにより前記コンピュータに送られる請求項１記載のポインティング・デバイス。
6. 前記第３の信号がコンピュータを操作するマウスの左クリックの信号に対応し、前記第４の信号が前記マウスの右クリックの信号に対応する請求項５記載のポインティング・デバイス。
7. 前記第１の指が人指し指で前記第２の指が中指である請求項５記載のポインティング・デバイス。
8. 前記インターフェースがワイヤレスＵＳＢまたはブルートゥースの規格に適合する請求項１記載のポインティング・デバイス。
9. 前記第１のセンサおよび前記第２のセンサが手袋に取り付けられている請求項１記載のポインティング・デバイス。
10. 前記ポインティング・デバイスによる前記コンピュータの操作を有効と無効とに切り替える第５の信号を生成するスイッチを有する請求項１記載のポインティング・デバイス。
11. ポインティング・デバイスで操作されるコンピュータであって、
    前記ポインティング・デバイスが、
    手首の曲げ量に対応した第１の操作信号を生成するベント・センサと、
    前記ベント・センサから出力された第１の操作信号を前記コンピュータに送る第１のインターフェースとを有し、
    前記コンピュータが、
    前記ポインティング・デバイスから前記第１の操作信号を受け取る第２のインターフェースと、
    前記第２のインターフェースから受け取った前記第１の操作信号を画面に表示されるマウス・ポインタの位置を変化させる制御信号に変換する信号処理部とを有する
    コンピュータ。
12. 前記第１のインターフェースと前記第２のインターフェースが無線で接続される請求項１１記載のコンピュータ。
13. 前記信号処理部は、前記第１の操作信号をその大きさに対応した速度で前記マウス・ポインタの位置を変化させる制御信号に変換する請求項１１記載のコンピュータ。
14. 前記第１の操作信号が前記手首の上下方向の曲げ量に対応した操作信号と前記手首の左右方向の曲げ量に対応した操作信号で構成されている請求項１３記載のコンピュータ。
15. 前記信号処理部は、前記第１のインターフェースと前記第２のインターフェースが通信を開始する時点で前記ベント・センサが出力する前記第１の操作信号の絶対値の近辺に不感帯を設定し、前記第１の操作信号が前記不感帯の範囲に入るときに前記マウス・ポインタの移動を停止させる制御信号を生成する請求項１３記載のコンピュータ。
16. 前記ポインティング・デバイスが指の動作に対応した第２の操作信号を生成するオン／オフ・センサを有し、前記信号処理部は前記第２の操作信号に基づいて前記マウス・ポインタの移動を停止させる請求項１１載のコンピュータ。
17. ポインティング・デバイスによりコンピュータのマウス・ポインタの位置を操作する方法であって、
    前記ポインティング・デバイスにおいて手首の曲げ量に対応した操作信号を生成するステップと、
    前記操作信号を前記ポインティング・デバイスから前記コンピュータに送るステップと、
    前記受け取った操作信号をマウス・ポインタの位置を変化させる制御信号に変換するステップと
    を有する操作方法。
18. ポインティング・デバイスで操作されるコンピュータに、
    手首の曲げ量に対応した操作信号を前記ポインティング・デバイスから受け取る機能と、
    前記操作信号に基づいてマウス・ポインタの画面上における位置を変更する機能と
    を実現させるプログラム。

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