JP2009187353A - 入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】操作対象が表示される領域の広さに係わらず、すばやく正確な入力操作が行える入力装置を提供する。
【解決手段】この入力装置は、少なくとも位置を指示する入力装置であって、タッチパネルを具備し、該タッチパネルの上における指の移動量と移動方向を検出するタッチ移動検出部と、当該装置の空間移動操作による移動量と移動方向を検出する空間移動検出部（加速度センサあるいはジャイロセンサ）と、前記タッチ移動検出部の検出出力および前記空間移動検出部の検出出力を外部に送信する送信部（近距離無線通信装置）と、を備え、前記空間移動検出部の出力により大まかな位置の移動を指示し、前記タッチ移動検出部の出力により細かい位置の移動を指示するものである。さらに、マウスボタンを備えるようにすれば、空間マウスとしても利用できる。
【選択図】図４

Description

本発明は、大画面上の位置を入力する入力装置に関する。

従来、パーソナルコンピュータやビデオゲーム機等の表示装置上に表示されるカーソルなどを移動させたり、そのカーソルの位置を入力するための入力装置として、例えば、マウスやタッチパッドなどが知られている。

表示面積が小さい表示装置では、これらのマウスやタッチパッドを使っても充分な操作性があるが、表示面積の大きな会議用の大型表示装置の場合、これらのマウスやタッチパッドでは広い範囲を素早く動かすことができない。
このような用途を満たすために、手に持って腕を動かして空間で操作することができる入力装置がある（特許文献１，２，３）。

特許文献１の三次元位置入力装置は、この三次元位置入力装置（空間マウス）の空間移動に伴う三次元方向の加速度と角速度を慣性センサにより取得して、これの情報から空間座標と移動量を算出して、コンピュータやＦＡ機器等へ送出する。コンピュータでは、受け取った空間座標と移動量をもとに、表示画面上の位置を決定する。

また、特許文献２のワイヤレスペンやカードは、加速度センサを備えており、ユーザがこのワイヤレスペンやカードを動かすことによって、加速度センサから取得した加速度を積分して速度情報とし、さらに、この速度情報を積分して２次元の位置情報として、ワイヤレスにてコンピュータに送信する。コンピュータでは、この位置情報等を用いて文字や描画の情報として表示を行う。

また、特許文献３の情報入力デバイスは、タッチパッドと加速度センサを備えて手に持って操作可能であって、ユーザの指がタッチパッドに接触すると、その接触位置を無線でパソコン本体に送信する。パソコン本体では、受信した接触位置をもとにカーソルの位置が決定される。さらに、この情報入力デバイスが急激に振られると、この振動を加速度センサが検知して、キャンセル信号をパソコン本体に送信する。パソコン本体では、このキャンセル信号により、選択がキャンセルされる。
特開平０７−９８６３０号公報 特開平０８−１６６８４３号公報 特開２００３−１４０８２３号公報

しかしながら、上記の特許文献１や２のような加速度センサやジャイロセンサを用いた技術では、比較的広い領域を対象とするが、１点１点を指示するような細かな操作には向いていない。

また、上記の特許文献３のようなタッチパッドを用いた技術では、比較的狭い領域を対象とするが、広い領域を対象とするには、何回も同じ操作（例えば、指をスライドさせる操作）を繰り返し行わなければならない。

本発明は、上述のような実情を考慮してなされたものであって、操作対象が表示される領域の広さに係わらず、すばやく正確な入力操作が行える入力装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の入力装置は、少なくとも位置を指示する入力装置であって、タッチパネルを具備し、該タッチパネルの上における指の移動量と移動方向を検出するタッチ移動検出部と、当該装置の空間移動操作による移動量と移動方向を検出する空間移動検出部と、前記タッチ移動検出部の検出出力および前記空間移動検出部の検出出力を外部に送信する送信部と、を備え、前記空間移動検出部の出力により大まかな位置の移動を指示し、前記タッチ移動検出部の出力により細かい位置の移動を指示するものである。上記において、前記タッチ移動検出部が出力しているときは、当該検出出力のみが外部に送信されるようにして、それぞれの検出部からの影響をなくすることができる。

前記空間移動検出部は、例えば、２軸または３軸加速度センサ、あるいは、２軸または３軸ジャイロセンサで構成し、前記送信部は、例えば、ブルートゥース（登録商標）のような近距離無線通信装置が推奨される。
さらに、マウスボタンを具備し、前記マウスボタンの状態を前記送信部により外部に送信させることにより、空間マウスとして利用できる。

さらに、外部に送信する検出出力を、前記空間移動検出部の出力と前記タッチ移動検出部の出力とのいずれかに選択する選択部を具備するようにして、それぞれの検出部からの影響をなくすることができる。

本発明によれば、操作対象が表示される領域の広さに係わらず、すばやく正確な入力操作が行える。
即ち、会議用の大型表示装置の表示画面を対象として、広い領域に対しては入力装置を空間で動かし、狭い領域に対してはタッチパッドを使用して、２つの入力操作が連続して行えるので、すばやく正確な入力操作が行える。

以下、図面を参照して本発明の入力装置に係る好適な実施形態を説明する。

まず、本実施形態に係る入力装置の外観とその利用形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る入力装置の外観の正面図であり、入力装置１０は、片手で操作可能な小型の筐体を持ち、筐体上面の上部にタッチパッド１２、タッチパッドの下にマウスボタン１３が設けられている。また、筐体内には、加速度センサ１１と無線インターフェイスが内蔵されている。

入力装置１０を用いて広い範囲の操作する場合には、図２に示すように、入力装置１０を片手で持って、指をタッチパッド１２に触れないようにして、Ａ→Ｂ→Ｃのように動かすと、内蔵する加速度センサ１１によりその動きが検出され、検出された移動量が無線インターフェイスを介してパソコン等へ送信され、パソコンの表示制御部によってカーソルが大型の表示装置上にａ→ｂ→ｃのように移動して表示される。
このように、入力装置１０によるカーソルの位置が空間で腕を動かすことにより定まるため、大きな表示装置全体に対してカーソルを動かすときには効果的であり、大まかな位置を示すことができる。

そこで、大まかな位置が決まった後、図３に示すように、タッチパッド１２の上を指で撫でると、その動きが検出され、検出された指の移動量が無線インターフェイスを介してパソコン等へ送信され、パソコンの表示制御部によってカーソルが大型の表示装置上に徐々に移動するように表示される。
このように、指で狭いタッチパッド内を操作するため、表示装置内の狭い範囲でカーソルを動かすときに効果的であり、細かな位置指定ができる。

このように、加速度センサによる場合と、タッチパッドによる場合には、各々長所短所があるが、それぞれの長所を生かすことで、広い領域に対するポインティング操作をすばやく、正確に行うことができる。

次に、本発明に係る入力装置の構成について説明する。
図４は、本発明の実施形態に係る入力装置を適用した入力システムの構成を示すブロック図である。同図において、入力システムは、入力装置１０、入力装置１０からの送信データを受信する受信装置２２、受信装置２２によって受信した入力装置１０からの送信データを処理するパソコン２１、パソコン２１からの表示内容を表示する大型画面の表示装置２０とからなっている。

入力装置１０は、手の平に収まり、軽量である小型の筐体に、加速度センサ（空間移動検出部）１１、制御部１４、送信部１５が内蔵されると共に、筐体の外側には、圧力センサおよび位置センサが内蔵されたタッチパッド（タッチ移動検出部）１２、マウスボタン１３を有している。
この入力装置１０は、図示していないバッテリから電力を供給されて動作する。

加速度センサ１１は、２軸加速度センサあるいは３軸加速度センサからなり、筐体の空間移動に伴う加速度を検出して、制御部１４へ出力する。検出された水平方向の加速度および垂直方向の加速度は、それぞれ表示装置に対するＸ方向およびＹ方向の加速度とみなされる（ここで、加速度の正負によって各軸の方向が決まるものとする）。

タッチパッド１２は、透明電極がマトリクス状に配された透明の板状部材で形成されており、タッチパッド１２の下部には圧力センサと位置センサとが具備されており、ユーザがこのタッチパッド１２を操作する場合は、タッチパッドの表面を指で押さえたり撫でるかたちで操作することになる。
タッチパッド１２の圧力センサは、検出した押圧力を制御部１４に出力し、また、位置センサはタッチパッド上のＸＹ座標位置を制御部１４に出力する。

マウスボタン１３は、１つ以上のボタンからなり、制御部１４の問い合わせに応じて、これらのボタンの種類とボタンの押下状態とを返す。これらのボタンは、例えば、マウスボタンの左ボタン、右ボタン、スクロールボタン、左移動ボタン、右移動ボタン等に利用される。

送信部１５は、パソコン２１に接続した受信装置２２と無線接続され、入力装置１０とパソコン２１との間で送受信を行う。ここで、送信部１５と受信装置２２間の無線インターフェイスは、例えば、ブルートゥース（登録商標）等の近距離無線通信のインターフェイスである。

制御部１４は、図示していないメモリに記憶された制御プログラムを、図示していないＭＰＵ（Micro Processor Unit）によって実行して、以下の機能を達成する。
また、制御部１４から送信されるデータは、図５に示したような３つのデータ形式をしているものとする。

図５（Ａ）は、筐体の空間移動に関し、データの先頭にデータの区分として「加速度センサ」が設定され、その後に「筐体の移動量と移動方向」が設定される。
図５（Ｂ）は、指のタッチ移動に関し、データの先頭にデータ区分として「タッチパッド」が設定され、その後に「指の移動量と移動方向」が設定される。
図５（Ｃ）は、マウスボタンごとに、データの先頭にデータの区分として「マウスボタン」が設定され、その後に「マウスボタンの種類」と「このマウスボタンの状態」が設定される。

制御部１４は、加速度センサ１１とタッチパッド１２からサンプリングして得た出力値に基づいて、それぞれの移動量と移動方向とを取得し、タッチパッド１２からの出力がなかった場合には、図５（Ａ）のデータ形式で、筐体の移動量と移動方向を送信部１５より無線にて送信する。また、タッチパッド１２からの出力があった場合には、指の移動量と移動方向を図５（Ｂ）のデータ形式で、送信部１５より無線にて送信する。さらに、各マウスボタン１３の状態も図５（Ｃ）のデータ形式で、無線インターフェイス１５より無線にて送信する。

ここで、加速度センサ１１からの出力値は、サンプリングして、ユーザが筐体を空間で移動させたときの各加速度を取り込み、この取り込んだ加速度に基づいてユーザが動かした筐体のＸ方向の移動量と移動方向、Ｙ方向の移動量と移動方向を算出する。

また、タッチパッド１２からの出力があったか否かは、圧力センサが出力した押圧力と所定の第１閾値との大小関係で判断する。この押圧力が第１閾値より小さいときに、タッチパッド１２からの出力がなかったものとし、さもないときには、出力があったものとする。
そして、タッチパッド１２からの出力値は、位置センサの出力をサンプリングして、ユーザがタッチパッド１２上を指で撫でたときのＸＹ座標値を取り込み、この取り込んだＸＹ座標値に基づいてユーザが動かした指のＸ方向の移動量と移動方向、Ｙ方向の移動量と移動方向を算出する。

次に、図６に示すフローチャートに基づいて制御部１４の処理手順を説明する。
まず、タッチパッド１２の圧力センサと位置センサからの出力を取得する（ステップＳ１）。
圧力センサが出力した押圧力が所定の第１閾値より大きいときには（ステップＳ２／ＹＥＳ）、ユーザの指がタッチパッド１２に触っているものとしてステップＳ７へ進む。

一方、圧力センサが出力した押圧力が所定の第１閾値より小さいときには（ステップＳ２／ＮＯ）、加速度センサ１１からの出力値に基づいて筐体の移動量と移動方向を取得して（ステップＳ３）、この移動量が所定の第２閾値より大きいときには（ステップＳ４／ＹＥＳ）、図５（Ａ）のデータ形式で筐体の移動量と移動方向を送信部１５より無線にて送信し（ステップＳ５）、ステップＳ７へ進む。
一方、筐体の移動量が所定の第２閾値より小さいときには（ステップＳ４／ＮＯ）、筐体が空間移動しなかったものとし、ステップＳ７へ進む。

また、ユーザの指がタッチパッド１２に触っていたときには、位置センサからの出力値に基づいて指の移動量と移動方向を取得し、図５（Ｂ）のデータ形式で送信部１５より無線にて送信し（ステップＳ６）、ステップＳ７へ進む。

次に、各マウスボタン１３の状態を取得して、図５（Ｃ）のデータ形式でそれぞれのボタンの種類とそのボタンの状態を送信部１５より無線にて送信し（ステップＳ７）、ステップＳ１へ進んで次の各センサの出力を取得する。
ここで、ボタンの種類とは、マウスボタンの「左ボタン」、「右ボタン」、「４方向のスクロールボタン」、「左移動ボタン」、「右移動ボタン」等の区分を示し、状態とは、「押された状態」または「押されない状態」の区分である。

上記のように入力装置１０から無線によって送られてきたデータは、受信装置２２によって受信され、パソコン２１に取り込まれる。
パソコン２１では、その受信したデータに基づいてマウスの移動量へ変換して、マウス処理および表示装置２０に対してマウスカーソルの表示等を行う。

例えば、筐体のＸ方向とＹ方向の移動量と移動方向をもとに所定の演算を施してマウスの移動量と移動方向に変換し、この変換した値を現在のマウスカーソル位置に加えることによって、マウスカーソルの移動先の座標値を計算することができる。
また、指のＸ方向とＹ方向の移動量と移動方向をもとに所定の演算を施してマウスの移動量に変換し、この変換した値を現在のマウスカーソル位置に加えることによって、マウスカーソルの移動先の座標値を計算することができる。
そして、パソコン２１は、マウスボタンの状態に応じて処理した結果とマウスカーソルの現在位置を表示装置２０へ表示する。

以上のような構成により、操作対象が表示される領域の広さに係わらず、すばやく正確な入力操作が行えるようになった。

尚、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で各種の変形、修正が可能であるのは勿論である。
例えば、入力装置の空間移動に伴う移動量を、加速度センサの代わりに、２軸ジャイロセンサや３軸ジャイロセンサにより求めるようにしてもよい。３軸加速度センサまたは３軸ジャイロセンサを用いることによって、本入力装置を空間マウスとして利用することができる。

また、加速度センサ（ジャイロセンサ）の出力とタッチパッドの出力を切り替えるスイッチ（選択部）を設けるようにしてもよい。
ここで、加速度センサ（ジャイロセンサ）の出力を選択した時には、タッチパッドに不用意に触っても、それによるカーソルへの影響がなくなる。また、タッチパッドの出力を選択したときには、入力装置をにぎった手が動いても、それによるカーソルへの影響がなくなる。
また、入力装置にキャンセルボタンを設けるようにして、加速度センサ（ジャイロセンサ）やタッチパネルからの入力をキャンセルするようにしてもよい。

また、パソコンの入力装置の代わりに、入力装置をテレビジョン受信機、ビデオレコーダ装置、ゲーム機などの入力デバイスとして利用することもできる。

本実施形態に係る入力装置の外観の正面図である。 筐体の空間移動に伴うポインティング操作例である。 タッチパッドによるポインティング操作例である。 本発明の実施形態に係る入力装置を適用した入力システムの構成を示すブロック図である。 外部に送信される３つのデータ形式の例である。 制御部の処理手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１０…入力装置、１１…加速度センサ（空間移動検出部）、１２…タッチパッド（タッチ移動検出部）、１３…各マウスボタン、１４…制御部、１５…送信部、２０…表示装置、２１…パソコン、２２…受信装置。

Claims (7)

1. 少なくとも位置を指示する入力装置であって、タッチパネルを具備し、該タッチパネルの上における指の移動量と移動方向を検出するタッチ移動検出部と、当該装置の空間移動操作による移動量と移動方向を検出する空間移動検出部と、前記タッチ移動検出部の検出出力および前記空間移動検出部の検出出力を外部に送信する送信部と、を備え、前記空間移動検出部の出力により大まかな位置の移動を指示し、前記タッチ移動検出部の出力により細かい位置の移動を指示することを特徴とする入力装置。
2. 請求項１に記載の入力装置において、前記タッチ移動検出部が出力しているときは、当該検出出力のみが外部に送信されることを特徴とする入力装置。
3. 請求項１に記載の入力装置において、前記空間移動検出部は、加速度センサあるいはジャイロセンサであることを特徴とする入力装置。
4. 請求項３に記載の入力装置において、前記空間移動検出部は、３軸加速度センサあるいは３軸ジャイロセンサであることを特徴とする入力装置。
5. 請求項１に記載の入力装置において、さらに、マウスボタンを具備し、前記マウスボタンの状態を前記送信部により外部に送信させることを特徴とする入力装置。
6. 請求項１に記載の入力装置において、前記送信部は、近距離無線通信装置であることを特徴とする入力装置。
7. 請求項１に記載の入力装置において、さらに、外部に送信する検出出力を、前記空間移動検出部の出力と前記タッチ移動検出部の出力とのいずれかに選択する選択部を具備すること特徴とする入力装置。

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