JP4357102B2 - コンピュータカーソル用無線制御装置を含む時計 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はコンピュータカーソルの制御装置を有する時計に関する。換言すれば本発明は無線のコンピュータマウス、すなわちコンピュータと時計がケーブルによる通信をしないマウスと同等の装置を時計の中に集約すること目的とする。この様な通信方式は当業者、特に電磁波、超音波あるいは赤外線波を介する通信を使用する業者に知られている。なお、本明細書における無線は、電波によるだけでなく超音波、赤外線などによる有線以外の通信を全て含む。
【０００２】
【従来の技術】
コンピュータマウスとして使用されている携帯式無線インターフェース装置は国際特許第ＷＯ９６／３４３３３号により既知である。この従来の技術によれば、１つの環の中にユーザーとコンピュータとのインターフェース装置を集約する事を提案している。その環は上部に電子回路の収容スペースを形成する１番目の突出部があり、その表面には指向性アンテナを含む。前方側部にはコンピュータカーソルを作動するために使われる２次元力センサーが設置された２番目の突出部がある。さらに、スクリーン上の対象を選択、または、これらの対象に関するコマンドを実行するための別の力センサーが底部に設けられている。この動作を以下"クリック"と呼ぶ。この従来技術の図２と図３、及びその関連記述から分かるように、コンピュータカーソルを動かすために設けられるセンサーはユーザーの親指により作動される２次元力センサーで形成される事は明白である。この力センサーは、その図２で示すように、カーソルを互いに直角な２つの方向に沿って移動させる。すなわち、図２で与えられる４つの方向のどの方向に親指力がセンサー平面上で作用しているかを力センサーが決定する。カーソルを作動するためのそのような力センサーはまず第１にカーソルの動きの精度に限界があり、もし環が親指上で動き、親指の皮膚が比較的大きな動きを感じているとすればその使用は簡単ではない、という事に気がつく。すなわち、親指に機械的ストレスがかかり、環はセンサー平面中の一方向に親指により力が加えられた時に動く。従って、カーソルの操作はこれらの環の動作によって妨げられる事は明白であり、またユーザーにとっても不便である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
１つの考えうる代替案として国際特許第ＷＯ９６／３４３３３号には、この環に２次元力センサーの代わりに隣接するセンサーを設置し、カーソルの動作方向がこれらの隣接するセンサーの連続する作動により決定されるようにする事が可能である、と記述されている。この不明瞭で非常に不十分な説明では当業者にこれらの隣接するセンサーの製作方法やコンピュータカーソルを正しく操作するためのこれらのセンサーの使用方法を理解させる事はできない。さらに、本出願に示すこの環の小ささはそのような応用を大きく妨げるように見える。当業者は米国特許第５４８１２６５号の中に２つの直角方向沿いにコンピュータカーソルを操作するため親指によって作動する事ができる部分を有する類似装置を見ることができる。その部分は４つの隣接した力センサーを形成する４つの独立した領域を含み、その力センサーはカーソルを上、右、下、あるいは左に動かすために親指により順番に作動される。１つの応用によると、これら４つの圧力センサーはカーソルをコンピュータスクリーンの４つの角の１つに動かすことができる（図７Ａ、図１２参照）。この装置は親指に対して要求される位置を考えると使用は全く難しい。さらに、４つの前記圧力センサー上での１つの力の選択的な適用は容易ではなく、また弱められさえもする。従って、カーソルの移動操作は不正確で、いずれにせよ制限されることは米国特許第５４８１２６５号の記述より明らかである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は請求項１で説明される時計マウスを設けることで、上記引用の２つの文献に関連して前述した欠点を克服することを提案する。時計は手首に装着される１つの対象であり、通常の実施態様においては比較的大きな表面積を持つ事ができる。一般に、時計の上部表面の大部分は表示手段に使用されている。本発明の特徴はこの表示手段、あるいは表示セル、特にＬＣＤ表示器の外部を保護するガラス面を構成する外部要素が接触感知パッドの支持部として使用されることである。接触感知パッドはコンピュータカーソルを容易かつ正確に制御することができる。
【０００５】
さらに、一度または一度以上のクリックによりコンピュータスクリーン上の対象を選択したり、そのような対象に関するコマンドを実行する様々な手段が設けられる。このために、この発明ではふつうのプッシュボタンを使用することとし、このボタンはケース側面部、または上部の時計ガラス周辺のどちらかに設置される。
【０００６】
すなわち、本発明による時計は従来の形状と審美的外観を保ちながら、コンピュータカーソルの移動や様々なコマンドを実行するためのインターフェースとして働く。この外観に関しては本発明必須の特徴ではないが、上述の従来技術の実施態様と比較すれば本発明の解決方法が特に有利である事を示している。コンピュータ制御関連機能が時計の審美的外観と従来の大きさによる何らの影響も受けることなく、本発明の時計マウスを１日中身につけられる。
【０００７】
本発明によれば、ユーザーは指での操作を行うに際して比較的大きな感知帯を持つ携帯用無線制御インターフェースが利用可能となる。接触感知センサー、特に容量性や抵抗性のセンサーは力センサーと異なり大きな圧力の作用を必要としない。その結果、時計にかかる機械的ストレスは無視できる程小さく、この時計はユーザーの腕の上でいかなる大きな動きをも起こさない。すなわち、使いやすく、かつコンピュータカーソルの正確で効果的な操作を可能にする。
【０００８】
本発明の他の利点は添付図面に示されている非限定的実施の態様として与えられている以下の様々な実施形態の記述からもまた明白になる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、ケース２と点線で表された２つの時針８、９を有するアナログ表示手段を覆うガラス蓋４を含む時計１を示す。時計１は、竜頭１２とおおよそ７時と８時の間に位置するプッシュボタン１４を含む。
【００１０】
本発明によれば、時計１は、ガラス蓋４に取り付けられた感知パッド１６を備えた接触感知センサー群で形成されたコンピュータカーソル移動制御手段を含んでいる。より正確には、本実施の形態では、容量式接触感知センサーであり、感知パッド１６はガラス蓋４の下に置かれた電極により形成される（図７参照）。各電極は信号を処理するために１つの電子ユニットに接続され、特にガラス蓋４の周縁部上の接触パッドを用いて、交互に接続部、非接続部が形成されたコネクタによってその電子ユニットに接続されている。ガラス表面に透明な電極を形成する方法、あるいは複数の容量性接触感知センサーを時計１の内部に配置された電子ユニット（図示せず）に接続する方法は、当業者によく知られている。ガラス蓋４がケース２の上部表面の大部分を占めているため、従来の大きさ、外観、アナログ形式の時間表示を変えなくともコンピュータカーソルを作動する感知帯を大きくできる。一方、本発明はデジタル時間表示にも適用される事が分かるであろう。後者の場合、容量性センサーの感知パッド１６はＬＣＤセルを覆う保護ガラス上か、または少なくとも部分的にＬＣＤセルの上部に設置される。
【００１１】
感知パッド１６群はガラス蓋４で支持され、これらのパッドはガラス蓋上の大部分に広がっている。別の実施の態様では、接触感知センサーの感知パッドの一部はベゼル上か、もしくはケース２の上部１８に配置できる。
【００１２】
感知パッド１６は、コンピュータカーソルを移動させるための時計の接触感知帯を構成する。図１では、これら感知パッド１６は、実質的に四角形パッドのラインと列となるマトリクス状に配置されている。
【００１３】
カーソル制御の第１の実施形態では、指がガラス蓋４上を通過する時に動作する感知パッド群を決定することができる。次いで、既知の方法、例えば最小２乗法を用いて、カーソルの移動方向を決定できる。さらに、連続する感知パッドの起動速度によってカーソルの移動速度が決定され、例えばそれはガラス蓋上を移動する指の速度に比例する。各々の接触感知センサーの動作レベルの差を見ることで、先に示唆したように、線形回帰で重み付けできる。さらに、接触感知帯の区域または領域に沿って線形回帰を実行することにより、指の動きを分解することが可能である。
【００１４】
カーソル制御の第２の実施形態によれば、指のガラス蓋４上の経路がたどられ、この経路に対応するカーソルの動きが所定の増幅率で再生される。これを実行するために、特に、あるしきい値を超えて動作された感知パッドを選択すること、もしくは各々の時間間隔内で最大の動作レベルを有する接触感知センサーのみを保持すること、あるいはそのような最大レベルを実質的に有する全てのセンサーの重心を保持することができる。このようにして、所定の間隔でガラス蓋４上の指の連続する位置が決められる。そして、これらから指の動きの速度を決定するのは容易である。
【００１５】
カーソル制御の改良された実施形態によれば、スクリーン上のカーソルの動きは、時計の感知帯上のユーザーの指の動きの関数として非線形的に変化する。図２中のグラフに示された第１の実施例によれば、カーソルの動き△Ｙとガラス蓋４上の指の経路△Ｘの比は、ガラス蓋４上の指の移動速度Ｖ、あるいは同様に、隣接パッド群の連続動作が実行される瞬間または平均の回数Ｆの関数として増加する。図２において、前記の比の変化はＶ(Ｆ)の関数として連続的である。図３のグラフに示す第２の実施例においては、前記の比は階段状になっている。低速では１の比が、中速では２の比が与えられ、また高速での比は３に等しくなっている。もちろん、これらの値は非限定的な例である。図２から明白なように、低速ではこの比の値が１以下であることが可能である。この改良は、カーソルが目標の対象から遠く離れている場合には、正確な精度ではないが、素早く動かすことができる。逆にカーソルを最小距離上で正確に移動しなければならない時、本発明はガラス蓋４上の指の動きに対応するカーソルの小さな正確な動きを可能にする。
【００１６】
プッシュボタン１４は、特にコンピュータマウスの制御に適するクリックやダブルクリックを実行するために設けられる。指の動きの速度や、連続するセンサーの動作回数を感知する手段は当業者にとっては特に問題なく想起できる。通常の方法のように、プッシュボタン１４はケース２中に設置された電気接点に接続している。他の実施形態によれば、クリック機能は、ケース２の上方例えば６時の位置に動作子が配置された接点により実行される。また、別の方法によれば、この接点は、同様な領域に設置される圧力センサーや接触感知センサーで置き換えることも可能である。このような実施形態ではカーソルの動きは人差し指か中指で制御でき、クリック機能は同じ手の親指により実行されるため特に有利である。
【００１７】
図４に基づき、第２の実施の態様を説明する。先に述べた事項については、再度詳細には説明しないこととする。時計２１は接触感知センサーを含み、第１の感知パッド群１６は実質的にガラス蓋４の周辺に配置され、第２の感知パッド群１７はケース２の上方に設置される。感知パッド群１６と１７は、それぞれ２つの同心の感知帯を形成する。これらの感知帯の各々において、図４に示すように、各感知パッドは、時計の針８と１０の軸を中心２４とする１つの円周上に設置されている。この第２の実施の態様によれば、コンピュータカーソルの移動方向はユーザーの指によって中心２４に対して動かされた感知パッド１６、１７の方向あるいは各々の感知パッド１６及び／または１７の方向により決定される。さらに、カーソルの移動速度は動作された感知帯または２つの隣り合う同時に動作された感知帯によって決まる。図４の例では３つの異なる速度がこのようにして決められる。すなわち、内部環状帯の感知パッド群のみが作動する時の第１の速度、外部環状帯のそれが作動する時の第２の速度、そして２つの感知帯１６と１７が同時に作動する時の第３の中間速度である。この実施の態様では、内部環状帯はガラス蓋４によって支持され、外部環状帯はガラス蓋を取り巻くケース２の上部１８によって支持されており、２つの同心の感知帯が実質的にも視覚的にも互いに区別されているという点で有利である。図４に示す実施の態様によれば、クリック機能は容量性センサー２６により実行される。その容量性センサー２６は、ガラス蓋４によって支持され、かつその中心区域に位置している。これにより感知パッド１６と１７、または１６か１７をも作動している指を使ってのクリック機能を迅速に実行することができる。もちろんセンサー２６を作動状態に保ちながらカーソルを動かすために２つの指を使用することは可能である。ここで、クリック機能は、他の実施形態においては、図１の場合のようにプッシュボタンを使用して実行されてもよい。
【００１８】
上述の第２の実施の態様と類似する方法として、接触感知センサーは図５の第３の実施形態のように同心環状帯上に設置される。これらの接触感知センサーの一部である感知パッド群１６Ａは内部環状帯を構成し、感知パッド群１６Ｂは外部環状帯を構成する。しかしながら、本例ではこれらの感知パッド群は少なくとも一部が透明なガラス蓋４によって支持されている。デジタル表示器が時刻やその他のデータのために特に３４の領域に設けられる。この表示器自体については本発明の対象ではないので、ここでは概略的に示している。ガラス蓋４はＬＣＤ表示セルを覆ったり、あるいはセルの上方外側部分を形成する。カーソル移動の制御は第２の実施の態様と同様である。２つの接触感知帯を区別できるように、視覚的手段、特にこれら２つの同心帯を決めるデザインを用意することが可能である。
【００１９】
クリック機能は６時の位置に設置され、かつ接点かスイッチに関連する部材３６を用いて実行される。他の実施形態として、部材３６は圧力センサーとの連携するようにしてもよい。
【００２０】
上述した各実施の態様にも適用しうる他の実施の態様によれば、クリック機能は時計バンド３９のつなぎ目３８に設置された接点に連携する接触感知センサーか圧力センサー、もしくはプッシュボタンにより実施できる。
【００２１】
図６と図７は図式的に本発明による時計の第４の実施の態様を示す。すでに図１で説明された事項については、ここでは詳細には触れないこととする。カーソル移動制御の方法は第１の実施の態様と同様である。接触感知帯はガラス蓋４に配置される。この第４の実施の態様は、クリック機能を実行させる手段によって先のものと実質的に区別される。これらの手段は圧力センサーに関連するガラス蓋４、特にガラス蓋４の周辺に設置された圧電結晶４４によって形成される。クリック機能はガラス蓋４上に圧力を加えることで実行される。
【００２２】
感知パッド１６は透明な素材で形成され、ガラス蓋４の周辺に配置する接触パッド４６と電気的につながっている。これらの接触パッド４６は電子装置４８すなわち接触感知センサーにより生ぜられた電気信号を処理するための電子処理ユニット５０と接続している。この電気的接続は接触パッド４６に面して置かれた伝導部分を持つようなＺｅｂｒａ（商標）型コネクター５２を用いることで可能であり、またこれらの伝導部分は絶縁部分によって分離されている。そのようなエラストマーコネクターは当業者に既知である。
【００２３】
電子ユニット５０は電気的にアンテナ５４と接続され、そのアンテナはコンピュータ内の、あるいはその周辺機器として設けられた読取り機や受信機と無線通信をする。電池か充電式蓄電池５６が電源として設けられる。充電式蓄電池は時計４１内に一体化されている発電器と効果的に連携している。なお、機械的に振動子と連結できること、またそのようなシステムは当業者に既知である。
【００２４】
したがって、この最後の実施の態様においては、コンピュータカーソルの制御に関するすべての機能はガラス蓋４に設けられる。クリックまたはダブルクリック機能はガラス蓋４上で各々１回の押圧、もしくは２回連続した押圧により実行される。また、圧電センサー４４は環状形を持つか、円周上に設置されたいくつかのセグメントで形成されることを付記する。同様に、コネクター５２も環状か、あるいはいくつかのセグメント状に形成される。１つの実施形態においては、センサー４４を形成するセグメントとコネクター５２を形成するセグメントは、圧力センサーと電気コネクターのために必要なガラス蓋４の周辺表面を小さくするために交互に円形に設置される。もう１つの実施形態では、圧力センサーはまた圧力抵抗素子、またはマイクロ接点によっても形成される。
最後に、ガラス蓋４は任意形状を持ち、特に実質的に正方形や長方形でも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の態様の概略上面図である。
【図２】接触感知センサーにより規定された感知帯における指の動きに関連したスクリーン上のカーソルの動きを示すグラフである。
【図３】接触感知センサーにより規定された感知帯における指の動きに関連したスクリーン上のカーソルの動きを示すグラフである。
【図４】本発明の第２の実施の態様の概略上面図である。
【図５】本発明の第３の実施の態様の概略上面図である。
【図６】本発明の第４の実施の態様の概略上面図である
【図７】図６における線ＶＩＩ−ＶＩＩに沿った断面図である。
【符号の説明】
４ ガラス蓋
８ 表示手段
１４ プッシュボタン
１６、１７ 感知パッド（群）
４４ 圧電センサ
４６ 接触パッド
５２ コネクタ
５０ 電子処理装置

Claims (18)

1. 少なくとも１つの時間関連データを表示する表示手段（８、１０、３４）と、この表示手段を覆うか、あるいは前記表示手段の外側部分を形成する少なくとも一部が透明な外部要素（４）を有する時計（１、２１、３１、４１）において、 コンピュータスクリーン上のカーソルの移動を制御する第１の制御手段（１６、１７、１６Ａ、１６Ｂ、５０、５２、５４）を含み、
   該第１の制御手段は、複数の接触感知センサーで構成され、その各々の感知パッド（１６、１６Ａ、１６Ｂ）が前記透明な外部要素により少なくとも部分的に支持されていることを特徴とする時計（１、２１、３１、４１）。
2. 前記第１の手段が時計用ガラスを構成する外部要素（４）で保護されたアナログ表示装置（８、１０）を含み、
   前記感知パッド（１６）が前記アナログ表示装置に少なくとも部分的に重なっていることを特徴とする請求項１記載の時計。
3. 前記第１の手段を形成する前記接触感知センサーの前記感知パッド（１６、１６Ａ、１６Ｂ）群が、前記外部要素（４）に支持されていることを特徴とする請求項１または請求項２のうちのいずれか１項に記載の時計。
4. 前記接触感知センサーの前記感知パッドの一部が、前記外部要素（４）を取り巻く時計ケース（２）の上部（１８）に配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２のうちのいずれか１項に記載の時計
5. 前記複数の接触感知センサーの各々の感知パッドが、前記外部要素（４）のほとんど全域にマトリックス状に配置されていることを特徴とする前記請求項のうちのいずれか１項に記載の時計。
6. さらに、前記外部要素上でのユーザーの指の速度あるいは連続したセンサーの動作回数を検知する手段を含むことを特徴とする請求項５記載の時計。
7. 前記カーソルの移動（△Ｙ）とユーザーの指が前記外部要素（４）を横切る時にとる経路（△Ｘ）との比率が、高速移動時あるいはセンサーの動作回数が高い時よりも低速移動時あるいは低動作回数時のほうが小さいことを特徴とする請求項６記載の時計
8. 前記コンピュータスクリーン上の前記カーソルの動きが、ユーザーの指が前記外部要素（４）を横切る時にとる経路に実質的に一致することを特徴とする請求項５から請求項７のうちのいずれか１項に記載の時計。
9. 前記感知パッド（１６、１７、１６Ａ、１６Ｂ）が同心円状に配置され、前記カーソルの移動方向が、前記同心円状の中心に対する１つまたは複数の動作パッドの方位により決められることを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項に記載の時計。
10. 前記カーソルの移動速度が、動作される同心帯、もしくは同時に動作される２つの隣り合う同心帯により決まることを特徴とする請求項９記載の時計。
11. さらに、前記スクリーン上の対象を選択したり、前記対象に対するコマンドを実行するための第２の制御手段（１４、２６、３６、４、４４）を含むことを特徴とする前記請求項のうちのいずれか１項に記載の時計。
12. 前記第２の制御手段が、前記ケース（２）の上部（１８）のほぼ６時の位置に配置されていることを特徴とする請求項１１記載の時計。
13. 前記第２の制御手段が接触感知センサー（２６）で構成されることを特徴とする請求項１１もしくは請求項１２のうちのいずれか１項に記載の時計。
14. 前記第２の制御手段が電気接点を有するプッシュボタン（１４）で構成されることを特徴とする請求項１１記載の時計。
15. 前記第２の制御手段が、時計バンドの連結部（３８）あるいは時計バンドに配置されることを特徴とする請求項１１記載の時計。
16. 前記第２の制御手段が圧力センサーを有する外部要素（４）により構成され、対象の選択や対象に対するコマンドは、前記外部要素に圧力を加えることで実行されることを特徴とする請求項１１記載の時計。
17. 前記圧力センサーが、前記外部要素（４）の周囲に配置された圧電クリスタルにより構成されることを特徴とする請求項１６記載の時計。
18. 前記第２の制御手段が、少なくとも１つのマイクロ接点、もしくは小移動接点を持つ前記外部要素（４）により構成されることを特徴とする請求項１１に記載の時計。

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