JP5776919B1 - フィンガー制御式ポインティングデバイス - Google Patents

Abstract

【課題】 近年、大型表示装置や、眼鏡型ウェアラブル端末等、本体から離れた状態で片手や中空での操作が増え、手軽で操作性の優れたマンマシン・インターフェースが望まれていた。【解決手段】 手のひら側の中指にマウスの裏面機能に相当する移動量検出センサーを配置して親指の先で上下左右になぞる操作により二次元座標入力を行い、中指と人差し指の間を閉じればマウスの右ボタンに相当するスィッチ１が入り、中指と薬指の間を閉じればマウスの左ボタンに相当するスィッチ２が入り、親指で中指の回転ホイール内蔵型スィッチ３が操作出来る仕組みに加え新たに、薬指と小指の間を閉じればスィッチ４が入り、回転ホイールと連動させることにより片手中空でも画面の拡大縮小操作等も可能な、フィンガー制御式ポインティングデバイスを発明し、手軽で優しいマンマシン・インターフェースを実現した。【選択図】図２

Description

本発明は従来のパソコンやサーバ装置に加え、分離型情報表示装置やウェアラブル端末等とのマンマシン・インターフェース向上に関するものである。

パソコンやサーバの操作装置としてマウス型のポインティグデバイスが普及しているが、近年、パッド型や大型表示装置、眼鏡型ウェアラブル端末等、表示装置から分離された状態で片手や中空状態でも効率的な操作等ができる手軽なマンマシン・インターフェース装置が要望されてきた。

関連する特許文献について述べると、特許文献１（図６）請求項１記述「作業表面にわたる摺動のために適切な下面を有する基部と・・」と平らな下面を必要としているが、本発明（フィンガー制御式ポインティングデバイス）の装置は、中空で操作するので下面が不要で構造が異なる。

また、操作状態に応じた複雑な形状図が沢山あり請求項２１の「親指係合表面及び人差し指先端係合表面は、親指と人差し指の間、及び親指と中指の間のうちの少なくとも一方のピンチングアクションによってのみ、デバイスの移動及び持ち上げを容易にするような寸法に形成されている・・」と、どれも親指と人差指と中指で握るペンに類似した装置（特許文献１−図１８ｂ、図１９ａ他）が図示されているが、本発明は中空で操作するのでペンも下面が不要で構造が異なる。

また特許文献１（図７）と、段落０１５３の「 図１０ａ〜１３ｂは、接触センサ７，８間の・・・、ユーザの右手１３で使用されると、接触センサ７は、（図１０ｃに示すように）やはり人差し指１４で使用される。」と、接触センサを親指に張りつけ、人差し指で操作する構造となっているが、本発明（フィンガー制御式ポインティングデバイス）では、親指には何も装着しておらず自由なので、構造も操作方法も異なる。更に言えば、特許文献１での図４、図５ａ、図１２ａの操作図では親指が使えなくなり、キー入力効率は低下するので狙いも異なる。

次に特許文献２（図８）記述の「コンピュータ用マウス」の請求項１で、「・・移動距離検出部等を内蔵する本体部と、本体部の前方と右左両側に張出した、薄い板状の指置き部とによって構成されたことを特徴とし、・・」と、他、図１２〜図１６で沢山示されているが、どれも基本的に従来型のマウスと類似し机上の平らな場所で使うことが前提であり、中空で操作できないので本発明（フィンガー制御式ポインティングデバイス）と操作方法、構造とも異なる。

次に、特許文献３（図９、図１０）の請求項１では、「・・内視鏡処置具用操作入力装置であって、操作者の片手の掌と、少なくとも小指および薬指とによって把持可能な形態の把持部と、該把持部を把持した状態で、把持している手の親指によって操作可能な位置に配置され、・・・把持している手の人差し指によって前記胴部の長手方向の途中位置を押しつけて・・・備える内視鏡処置具用操作入力装置。」と情報処理装置で無く、本願発明装置と保持方法、操作方式とも異なる。

次に特許文献４（図１１）記述の「ポインティング装置」では、産業上の利用分野の項で、「この発明は、・・・、マウスにかわってディスプレイ上のポインタの位置を指示する・・・装置に関するもの」とあり、請求項１で「操作者の手の動作を検出するための、角速度検出器・・・用いた距離検出器等より成る・・・検出された動作信号をポインタの動きに反映させるかどうかを切り替えるイネーブルスイッチを備えた、」と、手の動きを座標情報源とし、その座標情報の取り込み切替えをスィッチで行うため、情報取得方法、スィッチ用途共、本願発明装置と異なる。

また、「・・・手のひらに装着される操作体とを備えた事を特徴とする、・・・ポインタの位置を指示するためのポインティング装置。」とあるが、本願発明装置は、手の中指に装着するので、ここの構造も異なる。

次に特許文献５（図１２）記述の「マウスグローブ」の請求項１で、「画面上に表示されるマウスカーソルを移動させるセンサを内蔵するとともに、・・・手を覆う構造を持ったマウスグローブ。」と、段落番号０００９で「図において、１１はマウスグローブ全体であり、手に装着時に手指が出るように各指の先端部分が開放状態になっている。」が、本願発明装置は、手の中指に装着するので構造が異なる。また「人さし指１１ａ部分はマウスボタン１３を備えている」が、本願発明装置では、人さし指の親指側にはなにも装着しないので異なる。

更に「このマウスグローブ１１の掌部にはマウスカーソル操作部１２が形成されており、このマウスカーソル操作部１２を机あるいは操作板（光学マウスなどの場合）について手を動かすと・・・」あるが、本願発明装置では手の掌部位置にはなにも無いので異なる。

特許公開２０１２−６９１４８ コンピュータマウス周辺機器 特許公開２００９−２０８７５ コンピュータ用マウス 特許公開２０１５−２４０３８ 内視鏡処置具用操作入力装置 特許公開２０００−１３２３３０ポインティング装置 実用新案公開平５−３３２３８ マウスグローブ

以上述べたように従来のポインティングデバイスや改良案でも、フラットな面上に置いて位置情報等を入力することが基本となっているため、片手を浮かした指だけの動きで、効率的な操作ができるマンマシンインターフェース装置が実現されていない。

そこで本発明では、上記目的を達成するために手のひらの側の中指の基節骨部（図５−５０１）に移動量検出センサーを配し、同じ手の親指の先でセンサー表面を上下左右になぞる操作により情報処理画面上への二次元座標入力を行える仕組みを中心に据える。なお、本説明は右手を基準に記述するが、左手に装着する事も出来る。

次に、中指と人差し指の間を閉じればマイクロスィッチ１が入る仕組みと、中指と薬指の間を閉じればマイクロスィッチ２が入る仕組みと、手のひら側の中指の中節骨部（図５−５０２）に回転ホイール内蔵型スィッチ３を配し、同じ手の親指の先で回転ホイールを押せばマイクロスィッチ３が入り、また親指の先で回転ホイールを回せば画面を上下にスクロールする仕組みを構築する。

更に薬指と小指の間にマイクロスイッチ４を挟み込み、薬指と小指の間を閉じればマイクロスイッチ４が入ることで、信号受信側の処理装置本体のキーボードの「Ｃｔｒｌ」キーを押下した動作に相当するよう機能を割り付ければ、同時に前記の回転ホイール内蔵型スィッチ３を親指の先で回転ホイール部を回せば、表示画面の拡大縮小動作も可能な仕組みが構成される。

そして、これらセンサーと各スィッチ類を上記の各位置関係が保持されるよう台座となる電子回路基板上に配置して一体化し、これを着脱容易なマジクテープ等で指に固定することにより装着時には手を激しく動かす中空状態にあっても落ちず、指だけで各操作が可能な構造となる。

更に、検出センサーで生成された移動量記号、及び各スィッチの操作信号を処理装置本体側に無線で送信することにより、操作性と取り扱い性が良くなる。なお本装置を構成する各部品は、既存の市販部品をベースに、多少部品を追加するだけで、離れた処理装置本体と密にインターフェース出来る機能を有するフィンガー制御式ポインティングデバイスが実現できる。

また拡張機能として、親指と人指し指との間にマイクロスイッチ５を挟み込んで、複数の本体側処理装置を切り替えたり、３軸ジャイロセンサーを付加して手の動く方向や傾きデータを取得し、三次元アプリや仮想現実感表示アプリ等、多様なアプリケーションにも対応可能となる。

本発明の装置によりキーボード入力時に指を広げた状態でも落ちないため本装置を装着したままでのキー入力操作も容易なことに加え、キーボードと従来型マウスの入力切り替えと戻し操作時の腕の動きが無くなるので瞬時に切り替え出来、入力効率が向上する。更に、反対側の手にも装着でき、また本装置を両手に装着し利用することにより、より多機能な操作も可能となる。

また、従来型パソコンやパッド型大型端末、眼鏡型等のウェアラブル端末の操作等も離れた場所や移動しながらの片手中空状態でも指だけで拡大縮小操作等できるため、操作姿勢が自由で細かな操作や迫力あるデモンストレーションも可能となり、利用シーンが広がる。

更には、マウス等に比べて設置面積要らず、腕を頻繁に動かすことによる過度な負担も少ないので「腱鞘炎などになりにくい」などの利点や、寝転がっての操作や、腕を動かせない身障者等にも離れたところからパソコン等、情報端末を指で操作できることに加え、寒冷場所などでは本装置を手に装着したままポケットに入れて操作できる等、人に優しい装置となる。

右手のひら中指の基節骨部への本発明装置の装着図である。 装置を親指の先でセンサー表面を上下左右になぞる時の親指操作図である。 右手甲面側から見た本発明装置の装着図である。 本発明装置「フィンガー制御式ポインティングデバイス」の構成図である。 本出願文面で記述する手と指の部位詳細呼称定義図である。 特許文献１「コンピュータマウス周辺機器」Ｆｉｇ３図である。 特許文献１「コンピュータマウス周辺機器」のＦｉｇ１０ｃ図である。 特許文献２「コンピュータ用マウス」の形態を示す参考斜視図である。 特許文献３「内視鏡処置具用操作入力装置」の図１６である。 特許文献３「内視鏡処置具用操作入力装置」の図１９である。 特許文献４「ポインティング装置の一部透視図」である。 特許文献５「マウスグローブ」右手用のグローブ図である。

以下、本発明の実施の形態を図１〜図５に基づいて説明する。図１は右手のひらへのフィンガー制御式ポインティングデバイス装着図で、図２は同ポインティングデバイスを親指の先でセンサー面を上下左右になぞる時の操作図で、図３は右手甲側から見たフィンガー制御式ポインティングデバイス装着図で、図４はフィンガー制御式ポインティングデバイスの構成図で、図５は本出願文面で呼称する手と指の部位詳細呼称定義図である。なお、本願発明の説明は右手を基準に説明されているが、左手に装着する事も出来る。

本発明装置では光学式の移動量検出センサー（図１−１０８）と各スィッチ類（図１−１０９〜１１２）の位置関係を異なる手の大きさや指の太さに応じて保持できるよう、検出センサー（図１−１０８）を台座となる電子回路基板（図１−１１４）上に配置し、同じ手の親指の先でこの検出センサー表面を上下左右になぞれる操作位置に置き、且つ着脱容易となるようマジクテープ等（図１−１０６）で手のひら側の中指（図１−１０３）の基節骨部（図５−５０１）に固定することにより画面上への二次元座標入力が親指の先（図２−２０１）で行える仕組みが構築できる。なお、移動量検出センサー部が小さい場合は、センサーの特性に応じた感度調整が必要である。

次に、台座の電子回路基板（図１−１１４）の人差し指側の横隣りの中指と人差し指の間に挟むマイクロスィッチ１（図１−１０９）を柔軟且つ電気的に接続して挟み、中指と人差し指の間を閉じた時にマイクロスィッチ１が入り信号が電子回路基板に伝わる仕組みを構築する。

同じように、台座の電子回路基板（図１−１１４）反対側の薬指側の横隣りの中指と薬指の間に挟むマイクロスィッチ２（図１−１１０）を柔軟且つ電気的に接続して挟み、中指と薬指の間を閉じた時にマイクロスィッチ２が入り信号が電子回路基板に伝わる仕組みを構築する。

更に、手のひら側の中指の中節骨部（図５−５０２参照）まで伸ばした台座の電子回路基板（図１−１１４）上に回転ホイール内蔵型スィッチ３（図１−１１１）を設置し、親指の先（図２−２０１）を少し伸ばして回転ホイール内蔵型スィッチ３を押した時にスィッチ３が入ったり、また回転ホイール部を廻した時に信号が電子回路基板部に伝わる仕組みを構築する。

更にまた、薬指と小指の間に、台座の電子回路基板（図１−１１４）から伸びたフレキシブルケーブル（図１−３０３）を介して接続したマイクロスィッチ４（図１−１１２）を挟み込むことにより、薬指と小指の間を閉じた時にマイクロスィッチ４（図１−１１２）が入り信号が電子回路基板に伝わる仕組みを構築する。

尚このマイクロスイッチ４が入ることで、受信側の処理装置本体のキーボードの「Ｃｔｒｌ」キーを押下した動作に相当するよう機能を割り付ければ、マイクロスイッチ４が入ると同時に前記回転ホイール内蔵型スィッチ３を親指で回せば、表示画面の拡大縮小操作等も可能となる。

以上の移動量検出センサー（図１−１０８）で生成された信号及び各マイクロスィッチ１〜４（図１−１０９〜１１２）の操作信号をヘッドアンプ（図１−１０７）で処理し本体側の情報処理装置に無線送信部（図３−３０４）から送信する。

このような構造により、装着時に手を激しく動かす中空状態になっても落ちず、指だけで各操作が可能となり、情報処理装置と密にインターフェース出来る機能を有するフィンガー制御式ポインティングデバイスが構築される。

情報処理装置の性能は、ムーアの法則に倣い発展しているが、マンマシンインターフェース装置分野では、長くマウスポイングデバイスの時代が続いてきた。本発明装置のように小型で手の中に収まり、片手を浮かしてもマウス以上の操作が自由に出来るので、従来型情報処理装置やウェアラブ機器等の操作性向上が図られるので、情報産業が更に発展することが期待できる。

１０１ 親指
１０２ 人差指
１０３ 中指
１０４ 薬指
１０５ 小指
１０６ 着脱容易な指固定用マジクテープ
１０７ 信号処理用ヘッドアンプＬＳＩと電子回路
１０８ 移動量検出用センサー
１０９ マイクロスィッチ１（マウスポインターの左ボタン機能に相当）
１１０ マイクロスィッチ２（マウスポインターの右ボタン機能に相当）
１１１ 回転ホイール内蔵型マイクロスィッチ３（マウス中ボタン＋回転ホイール機能相当）
１１２ マイクロスィッチ４（キーボードの「Ｃｔｒｌ」キー機能に相当）
１１３ ３軸ジャイロセンサー
１１４ フレキシブルプリント回路基板
２０１ 親指の先でセンサー表面をなぞる時の親指位置
３０１ ボタン型小型電池
３０２ 電源スィッチ
３０３ 接続用フレキシブルケーブル
３０４ 無線送信部とアンテナ
５０１ 各指関節名として基節骨部
５０２ 各指関節名として中節骨部
５０３ 各指関節名として末節骨部

Claims (2)

1. 情報処理システムにおけるポインティングデバイスの変革を図るため、無線式マウスポインティング装置をベースに機能を分離して使いやすく再構成する構造として、
   手のひら側の中指の基節骨部上（図５−５０１参照）にマウスの裏面機能に相当する移動量検出センサーを置き、同じ手の親指の先でセンサー表面を上下左右になぞる操作により、本体側情報処理装置の画面上への二次元座標入力を行える仕組みと、
   中指と人差し指の間にマウスの左ボタン機能に相当するマイクロスィッチ１を挟み込み中指と人差し指の間を閉じればマイクロスィッチ１が入る仕組みと、
   中指と薬指の間にマウスの右ボタン機能に相当するマイクロスィッチ２を挟み込み中指と薬指の間を閉じればマイクロスィッチ２が入る仕組みと、
   手のひら側の中指の中節骨部（図５−５０２参照）にマウスの回転ホイールと中ボタン機能に相当する、回転ホイール内蔵型スィッチ３を配し、同じ側の手の親指の先で回転ホイールを押せばマイクロスィッチ３が入り、また親指の先で回転ホイールを廻せば廻る仕組みを有し、
   これらの各々の信号を集めて処理して本体側情報処理装置に送信する機能部も含め、各々の位置関係も保持されるよう台座となるプリント基板と電気的に接続し搭載して一体化し、これを手のひら側の中指に着脱容易な仕組みにして固定することにより、手が中空にあっても指を動かすだけで各々の機能の入力操作が容易に行える機能を有したことを特徴とする、フィンガー制御式ポインティングデバイス。
2. 請求項１の装置において、更に薬指と小指の間にマイクロスイッチ４を挟み込み、薬指と小指の間を閉じればマイクロスイッチ４が入り、その信号を請求項１と同様に搭載し送信する仕組みを有したことを特徴とする、フィンガー制御式ポインティングデバイス。