JP2009238004A - ポインティングデバイス - Google Patents

Abstract

【課題】パソコンやテレビ操作において、机上等での動きを読み取り入力する機能と、画面に向けた空間の動きを検出して操作入力する機能を兼ね備えた操作性に優れるポインティングデバイスの提供を目的とする。
【解決手段】少なくとも１軸方向の角速度センサの他に異なる軸方向の加速度センサ又は角速度センサを１軸以上有する変位量検出手段と、当該変位量検出手段にて検出した変位量に基づいて座標上の移動量を算出する演算処理手段と、演算処理データを被操作機器に送信する通信手段と、机上での動きを検出するライティングモードと空間での動きを検出するポインターモードとの切り替え手段とを有していることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、パソコン、テレビ、プロジェクター等の入力操作及びマーキング操作に用いるポインティングデバイスに関する。

パソコン等のコンピューター装置の画面を、大画面ディスプレイに表示したり、プロジェクターによりスクリーンに投影する等してプレゼンテーション等に利用することが広く行われている。
このようなプレゼンテーションでは、講演者は例えばマイクとレーザーポインターとを持って画面上をレーザーポインターで示しながら説明を行うが、講演者が画面を操作するために例えばパソコンのマウス操作をする際にはマイクやレーザーポインターから持ち替える必要があって面倒であった。
特開２００７−２５７４４８号公報にはマウス一体型レーザーポインターの技術を開示するが、マウスにレーザーポインター機能を単に付加しただけに過ぎず、操作性に課題が残る。

パソコンの入力操作としては、机上での相対的な座標をパソコン入力するマウスが一般的であり、ボール式、光学式等が公知である。
また、タブレット方式も公知であるが、タブレット方式の場合は、電磁誘導式が多く、画面上の位置を示す専用ペンとその位置を検出するパネルとで構成されている。
文字や絵を書くにはマウスより使いやすい。
一方、テレビ等の遠隔操作にはリモコン操作が公知であり、近年、ゲーム機のコントローラには空間での動きを検出するものも提案されている。
しかし、マウスの場合は、文字や絵を書く場合にペンの感覚とは異なるために上手く書けない問題がある。
タブレットの場合は、専用ペンの位置を検出するパネルが常に必要であり、携帯に不便である。
しかも、マウスやタブレットでは空間での動きを検出できない。
テレビ操作におけるリモコンの場合は、机上でのポインティング機能がなく、画面上での操作もボタン選択操作が主流であり、ポインター操作できるものは見当たらない。

特開２００７−２５７４４８号公報

本発明は上記技術的課題に鑑みて、パソコンやテレビ操作において、机上等での動きを読み取り入力する機能と、画面に向けた空間の動きを検出して操作入力する機能を兼ね備えた操作性に優れるポインティングデバイスの提供を目的とする。

本発明に係るポインティングデバイスは、少なくとも１軸方向の角速度センサの他に異なる方向の加速度センサ又は角速度センサを１軸以上有する変位量検出手段と、当該変位量検出手段にて検出した変位量に基づいて座標上の移動量を算出する演算処理手段と、演算処理データを被操作機器に送信する通信手段と、机上での動きを検出するライティングモードと空間での動きを検出するポインターモードとの切り替え手段とを有していることを特徴とする。

ここでポインターモードとは、ポインティングデバイスの先をディスプレイの画面の特定位置を指し示すように向けて動かす使用状況を想定した動作モードである。
ポインティングデバイスはディスプレイ位置を基準とした操作の変位（距離変位、角度変位）量を検出し、コンピューター等の演算処理手段でポインティングデバイスを向けた先の画面位置に対応する座標情報や操作情報の演算処理値を算出し、通信手段で操作対象とする電子機器に送信する（以下単に機器と称する）。
例えば機器側の処理により座標位置へカーソルを移動させたりポインティングデバイスを向けた画面位置に表示されているメニュー操作等を行う。
ライティングモードは、ポインティングデバイスの先を机上等のベース面に沿って動かす使用状況を想定した動作モードである。
ポインティングデバイスは操作の相対的変位量を検出して座標情報や操作情報の演算処理値を機器に送信する。
そして、機器側の処理によりディスプレイ画面上のカーソルを相対移動させたり、カーソルが指し示した画面位置に表示されているメニュー操作等を行う。
ライティングモードでの変位量検出は、ポインティングデバイスを向けた方向に直交する少なくとも１軸の角速度センサと、それとは異なる方向の１軸の加速度センサ又は角速度センサがあれば可能である。
ポインターモードでの変位量検出は、離れた位置に、通常は横長で構成されているディスプレイにポインティングデバイスを向けることから、ディスプレイ長手方向の水平方向の変位量は、ポインティングデバイスを向けた方向に直交する水平方向の角速度センサで検出して、縦方向は加速度センサ又は角速度センサで検出する。
機器の処理操作のための動作を検出するセンサは、多軸にすると精度が向上することは言うまでもなく、例えばＧによる影響の補正精度も向上し、ポインターモード及び、ライティングモードにおいて加速度センサと角速度センサの中から使いやすいものを選んで使用してもよい。
動作モードの切り替えを行うモード切替手段は、変位量検出手段の検出値を演算処理手段で判定して、ポインティングデバイスが略下向きと判定した場合にライティングモードとして、略水平向きと判定した場合にポインターモードとすると自動切り替えが可能である。

コンピューター装置用のポインティングデバイスとして使用する場合にポインターモード時にはコンピューター装置のディスプレイの画面位置を基準としてポインティングデバイスを向けた先のディスプレイ画面位置に対応する変位量の演算処理値をカーソル用座標情報及び／又は操作情報としてコンピューター装置に送信し、ライティングモード時にはポインティングデバイスの相対変位量の演算処理値をコンピューター装置のディスプレイ画面上におけるカーソル用座標情報及び／又は操作情報としてコンピューター装置に送信する。

コンピューター装置のグラフィカルユーザーインターフェース用に本発明のポインティングデバイスを用いると、ライティングモード時にはマウスやタブレットのようにカーソル操作や処理操作を行うことができる。
ポインティングデバイスはペン型形状に形成すると操作しやすい。

コンピューター装置のディスプレイ画面と同じ画面を表示するスクリーンあるいは別のディスプレイの画面位置を基準として、ポインティングデバイスを向けた先のスクリーンあるいは当該別のディスプレイ画面位置に対応する変位量の演算処理値をカーソル用座標情報及び／又は操作情報としてコンピューター装置に送信することもできる。

テレビ用のポインティングデバイスとして使用する場合、ポインターモード時にはテレビディスプレイ画面位置を基準としてポインティングデバイスを向けた先のテレビディスプレイ画面位置に対応させた変位量の演算処理値をテレビの操作情報としてテレビに送信し、ライティングモード時にはポインティングデバイスの相対変位量の演算処理値をテレビの操作情報としてテレビに送信できる。

本発明に係るポインティングデバイスにおいては、ペン状操作でマウスのようにカーソル操作や機器操作でき、ディスプレイに向けた操作でディスプレイ画面の特定位置を示すレーザーポインターのようなカーソル操作や機器操作も行うことが出来るため、操作性の幅が広く機器の使いやすさが向上する。

本発明に係るポインティングデバイスをコンピューター装置用に用いると、特にペン型形状に形成することで、マウスよりも描きやすく、また、タブレットのように専用ペンや専用パネルを必要とせずに、ペン状の操作で文字や絵のデータを入力できる。
動作の検出に用いるセンサは、少なくとも１軸の角速度センサの他に異なる方向の角度センサ又は加速度センサがあればよいため、簡単な構造で安価に出来る。

また、コンピューター装置に接続した大画面ディスプレイや、コンピューター装置の画面をプロジェクタで投影したスクリーン上に対しても、これらの画面位置に対応するように設定すれば、レーザーポインターのように画面の特定位置をカーソルで示しながらメニュー選択等のコンピューター装置の操作をしたり、ペン状操作によってもカーソル操作やコンピューター装置の操作が出来る。
そして、動作モードの切り替えは、例えばポインティングデバイスが下向きであるか水平向きかをセンサ検出値からの演算処理で判定して自動的に行うと、例えばプレゼンテーションのように画面を指し示す動作とコンピューター装置を操作する動作が頻繁に切り替わる際に使いやすい。

本発明に係るポインティングデバイスをテレビの操作用に用いると、例えばペン状操作でテレビのチャンネル切り替え等の機器操作を行ったり、また、画面の特定位置を指し示しながら画面上に表示されたメニュー操作を行うことが出来るため、テレビの操作性が向上する。

図１は本発明に係るポインティングデバイス１０の実施例の模式図を示す。
ポインティングデバイス１０はペン形で、３軸（Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸）の加速度センサモジュール１２と、２軸（Ｘ軸，Ｙ軸）の角速度センサモジュール１３と、コンピューター部１４と無線通信モジュール１５と電源部１６と操作スイッチ１７と無線通信受信部（図示省略）を有している。
ポインティングデバイス１０は、ペン先部１１を移動させた際の加速度センサモジュール１２と角速度センサモジュール１３の検出値から、後述するようにペン先部１１の変位量を算出する。
そして、動作モードに応じて変えたペン先部１１の座標情報や操作情報を形成して、無線通信モジュール１５を介して無線通信受信部へ送信し、無線通信受信部に接続してある他の機器に操作する。
ポインティングデバイス１０の動作モードは、ペン先部１１をディスプレイ又はスクリーンに向けて指示操作するポインターモードと、ペン先部１１を机上等のベース面上でマウスやタブレットペンのように操作するライティングモードに切り替え可能になっている。
この動作モードの切り替えは、例えばポインティングデバイス１０のペン先部１１が下向きであるか水平向きかを角速度センサモジュール１３の検出値からコンピューター部１４で判定切り替えする自動切り替えでも、操作スイッチ１７による手動切り替えでもよい。

図２はポインティングデバイスの動きを検出して変位量を算出する流れの説明図を示し、図２（ａ）はライティングモードにおける算出の流れを示し、図２（ｂ）はポインターモードにおける算出の流れを示し、図２（ｃ）はペン先部１１を机上面またはディスプレイ画面に向けた状態のＸ−Ｙ−Ｚ座標の定義を示す。
図２（ａ）に示すライティングモードでは、机上面上でのペン先部１１の移動を加速度センサモジュール１２で主にＸ軸方向加速度とＹ軸方向加速度を検出し、演算処理手段にてＸ，Ｙ座標上の変位量を算出する。
ポインティングデバイス１０をペンのように操作すると、ペン先部１１がＸ軸方向、Ｙ軸方向に傾く場合が多く、重力Ｇによる影響が生じるためにポインティングデバイス１０の傾きは、角速度センサモジュール１３でＸ軸方向角速度やＹ軸方向角速度として検出する。
図２（ａ）に示した実施例はＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向の加速度センサとＸ軸，Ｙ軸方向の角速度センサを有している例を示したが本実施例に限定されるものではなく、例えばＸ軸方向の１軸の角速度センサと例えばＹ軸方向の加速度センサ又は角速度センサがあれば演算処理にてＸ，Ｙ座標が定まる。
例えば、ペン先部１１の変位量の算出はコンピューター部１４において、検出対象の方向の加速度の検出値を回路あるいはプログラムで２回積分処理した移動量の値を、検出対象の角速度の検出値を１回積分処理した傾き量の値で補正する演算処理をする。
ここで、ライティングモードとポインターモードの自動切り替えは、ペン先部１１を机上面から持ち上げる動作や、角速度センサモジュール１３の検出値や加速度センサモジュール１２のＺ軸方向加速度の検出値等から算出する。
このライティングモードでは、ポインティングデバイス１０のペン先部１１の相対変位量の座標情報や、ペン先部１１をクリック動作等のように特定軌跡で動かした操作情報をコンピューター部で形成する。
そして、無線通信受信部を接続してあるパソコン等の機器に無線通信モジュール１５を介して座標情報や操作情報を送信する。
これにより、例えばパソコン側で座標情報や操作情報を処理することで、ディスプレイの画面上のカーソルを相対移動させたり、カーソルが指し示した画面位置のメニュー操作等を行う。

図２（ｂ）に示すポインターモードでは、ポインティングデバイスのペン先部１１の延長線上の、離れた位置にあるディスプレイ画面位置を算出する。
ディスプレイは通常水平方向に長いためペン先部１１での水平方向に渡った指示動作は回転移動に近くなる。
よって、水平方向の変位量はＸ軸方向角速度から検出し、縦方向の変位量はＹ軸及びＺ軸方向加速度から検出している。
この場合も、Ｘ軸方向角速度とＹ軸方向加速度だけで座標検出が可能である。
ペン先部１１の変位量に対するディスプレイ画面の座標移動量の補正や基準にするディスプレイ位置等の登録は、例えばペン先部１１をディスプレイの複数の基準位置へ向けて操作スイッチ１７を押して、それらの位置をディスプレイ画面座標用の基準位置として、基準位置を元に算出した移動補正量とともにコンピュータ１１４に登録するといった初期設定手段を設けて行うとよい。
ペン先部１１をディスプレイに向けながら行う、例えばメニューを選択するためのクリック動作等の検出は、Ｚ軸方向加速度から検出できる。
このポインターモードで使用するＺ軸方向加速度の検出は、別の方向の加速度検出で行ったり、また、角速度検出で行ってもよい。
このためポインティングデバイス１０は、２つの動作モードの変位量の検出を、ポインティングデバイスを向けた方向に直交する加速度を検出する加速度センサと、ポインティングデバイスを向けた方向に直交する少なくとも１軸（Ｘ）の角速度センサで行える。
このポインターモードでは、ポインティングデバイスのペン先部１１を向けた先にある画面位置に対応する座標情報やクリック動作等の操作情報の演算処理値をパソコン等の機器に送信することで、例えば機器側の処理により座標位置へカーソルを移動させたりポインティングデバイスで指し示した画面上に表示されているメニュー操作等を行う。

図３（ａ）は、ポインティングデバイス１０を、パソコン２０を用いたプレゼンテーションに使用した状況の説明図を示す。
パソコン２０にはポインティングデバイス１０の無線通信受信部１９ａを接続してある。
ポインティングデバイス１０は、ライティングモードにすると机４０の上でのペン状操作でディスプレイ画面上のカーソル操作を行うことができる。
ポインティングデバイス１０はペン形であるため、マウスよりも手書き文字や線を描きやすく、タブレットのように専用パッドやその設置スペースを必要としない。
そして、ポインターモードにすることでパソコンディスプレイ２１に限らず、パソコン２０に接続してある大型ディスプレイ２１の画像や、プロジェクタのスクリーン投影画像に、指示点としてのカーソル２３を表示してレーザーポインターのような使い方をしたり、あるいは、そのまま例えばクリック動作等で画面上のメニュー操作を行うような使い方が出来る。

図３（ｂ）は、ポインティングデバイス１０をテレビ３０の操作用に使用した状況の説明図を示す。
テレビ３０内には、ポインティングデバイス１０に対応する無線通信受信部１９ｂを設けてある。
ポインティングデバイス１０は、ライティングモードにすることで、例えば机４０の上でペン状に数字の軌跡４１を書く等の特定軌跡でペン先部１１を動かしてチャンネル操作等のテレビ操作を行うような使い方が出来る。
ポインターモードでは、テレビのディスプレイ３１の画面に表示されたメニュー画面３２の表示部にポインティングデバイスにてポインター指示するだけで画面操作できる。

ポインティングデバイスの模式図を示す。 （ａ）はライティングモードにおける変位量算出の流れを示し、（ｂ）はポインターモードにおける変位量算出の流れを示し、（ｃ）はペン先部を机上またはディスプレイに向けた状態のＸ−Ｙ−Ｚ座標の定義を示す。 （ａ）は、ポインティングデバイスをパソコンを用いたプレゼンテーションに使用した状況の説明図を示し、（ｂ）は、ポインティングデバイスをテレビの操作用に使用した状況の説明図を示す。

符号の説明

１０ ポインティングデバイス
１１ ペン先部
１２ 加速度センサモジュール
１３ 角速度センサモジュール
１４ コンピューター部
１５ 無線通信モジュール
１６ 電源部
１７ 操作スイッチ
１８ 回路部
１９ａ、１９ｂ 無線通信受信部
２０ パソコン（コンピューター装置）
２１ パソコンディスプレイ
２２ 大型ディスプレイ
２３ カーソル
３０ テレビ
３１ テレビディスプレイ
３２ テレビのメニュー画面
４０ 机
４１ ペン先部の移動軌跡

Claims (3)

1. 少なくとも１軸方向の角速度センサの他に異なる軸方向の加速度センサ又は角速度センサを１軸以上有する変位量検出手段と、
   当該変位量検出手段にて検出した変位量に基づいて座標上の移動量を算出する演算処理手段と、演算処理データを被操作機器に送信する通信手段と、机上での動きを検出するライティングモードと空間での動きを検出するポインターモードとの切り替え手段とを有していることを特徴とするポインティングデバイス。
2. 変位量検出手段により検出した変位量に基づいてライティングモードとポインターモードとを自動切り替えする自動切り替え手段を有していることを特徴とする請求項１記載のポインティングデバイス。
3. ペン型形状を有していることを特徴とする請求項１又は２記載のポインティングデバイス。

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