JPH02503964A

JPH02503964A - ホスト・プロセッサに３次元入力を与えるシステムおよび装置

Info

Publication number: JPH02503964A
Application number: JP63504375A
Authority: JP
Inventors: ゴルニアク　アンドリュー　エム
Original assignee: ジェネラル　デイタコム　インコーポレーテッド
Priority date: 1987-05-01
Filing date: 1988-04-29
Publication date: 1990-11-15
Also published as: AU1727988A; CA1324424C; DE3882370T2; EP0362255A1; IN169831B; KR890700869A; WO1988008565A1; EP0362255A4; DE3882370D1; EP0362255B1; AU613637B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】発明の背景本発明は、ホスト・プロセッサに３次元入力を与えるシステムおよび装置に関する。特に、本発明は、コンピュータ・プロセッサ、例えば、コンピュータ・マウス、ビット・パッド用スタイラス、ライトペン等の、はぼ平面な表面上にて操作しながら３次元入力を与えることのできる入力デバイスに関する。まず、本発明のデバイスへのユーザの入力が、ユーザの手操作制御下の３次元入力であって、アナログ入力であることが理解されるべきである。これ等デバイスは、アナログ情報をディジタル態またはアナログ態のいずれかで測定するけれども、この情報は本発明の装置または付属のマイクロプロセッサによって処理されて、結局、ホスト・プロセッサ、例えば、コンピュータによって解読される１本発明の方法においては、コンピュータへ入力用の処理された情報が、コンピュータ・プロセッサに利用され得るには、それ以前にディジタル態になっていなければならない。

パーソナル・コンピュータの出現でもって、コンピュータ・プロセッサ用の手に持って扱える入力装置の種類の数は非常に増大している。このような手に持って扱える入力装置の大部分は、装置のｘｙ座標に基づいた入力情報を与えるもので、大抵は、このような装置の最も共通点として、ライトベン、ビット・パッド用スタイラスおよびコンピユー夕・マウスが含まれる。

ライトベンはＣＲＴの表面上で、電子ビームから受は取る光出力を用いて操作され、位置の決定に用いられる。ライトベンはまた、ユーザによって指定されたスクリーン上のｘｙ座標にカーサを動かし、かくして情報を入力するのに用いられる。

スタイラスとビット・パッドとの組合せは、従来法において多くの種類があった。静電型または容量型のスタイラスとビット・パッドとの装置は、ペン・スタイラスまたはカーサと、アンテナ、グリッド等を含んだ特殊なパッド表面との間に電場を供給する。ペンまたはカーサは、アンテナまたはグリッドにおけるｘｙ両方向ラインによってピックアップされる正弦波信号を発生する。アンテナによってピックアップされる信号波の振幅または位相のシフトはペン・ロケーションについての指示を与える。

電磁ビット・パッドの装置は、スタイラスと、ビット・パッドまたはタブレットとの間の電磁結合を供与する。すなわち、このスタイラスは、典型的には、−次コイルとして働く小さなコイルを有するのに対して、タブレットは、空心変圧器の二次コイルとして働く銅線のグリッドを有している。スタイラスの正確なロケーションは、タブレットのワイヤーを走査し、そして信号を解析することによって決定される。他のスタイラス−ビット・パッド装置は、スタイラスが音波を発する音声ディジタイザを備え、またパッドまたはタブレットはこのタブレットを監視するストリップ・マイクロホンを備える。マイクロホンはスタイラスのロケーションを精密に照準する。これ等従来の装置のすべてにおいては、ユーザはスクリーン上でスタイラスおよびビット・パッドを用いて像を描いたり、選択を行なうことができる。また、ユーザはスタイラスおよびビット・パッドを用いて、存在する図から精密な位置を入れることによって情報をディジタル化することができる。

また、この種の方法として、Ｐｏｌｈｅｍｕｓ　ＮａｖｉｇａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅｓ　ｏｆ　Ｃｏ１ｈｅｓｔｓｒ、Ｖ１社によって製造された３次元スタイラスが知られている。　Ｐｏｌｈｅｍｕｓ　ＮａｖｉｇａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅｓスタイラスは非金属物体の表面上を自由に移動され、かくして、上述の電磁装置に従って、スタイラスの１１　ｘ＄１および“ｙ”の両ロケーションは勿論のこと、スタイラスからビット・パッドまでの距離″２”を測定することによって、その対象物の３次元ディジタル化を与えるものである。

デスクトップ・コンピュータ用の手に持って扱える入力装置の内で、おそらく最も普遍的なものである機械的なコンピュータ・マウス（この例を第１図のブロック図に示した）は、典型的には電子工学的に感知してＸおよびｙ運動を行なうローラボールからなっている。光、音および抵抗による感知はすべて知られている。光および音によるマウス装置に関しては、マウスはワイヤーによるコンピュータへの直接結合とは無関係かも知れないが、しかしコンピュータを考慮に入れなければならない、抵抗性マウス装置は、結合ワイヤーの長さには依存するが、コンピュータの考慮は必要ない。

第１図に認められるように、或機械的マウス装置はＸ方向センサー１２およびＸ方向センサー１４によるＸ方向およびＸ方向の感知機能を備えているだけでなく、機能ボタン、例えば、ボタン１６および１８を備えている。Ｘ方向およびＸ方向の移動は、アナログ入力である。しかし、両センサー１２および１４は、典型的にはマイクロプロセッサ２０に送られる２進法。

すなわち、ディジタル出力を発信する。ついで、マイクロプロセッサは、マウスのＸ移動およびＸ移動を表現する２進値を翻訳する。Ｏｎ状態か、　ｏｆｆ状態かを提示する機能ボタン入力もまたマイクロプロセッサ２０に送られるが、これは最初からディジタル態情報である。かくして、２進法の“１″はスイッチの開として翻訳され、２進法の０”はスイッチの閉を示す（或は、逆も同様である）１次いで、Ｘおよびｙの両センサーおよびブツシュボタンからのディジタル情報はパラレルまたはシリアルのデータ・フォーマットに変換されて、（このデータがシリアルならばＥＩＡドライバー２６を経て）コンピュータ・インターフェース２５へ送られる。このデータは、典型的には、スイッチ選択データとともに、マウスの指向移動を含む非同期データである０次いで、コンピュータはこのデータをソフト・プログラムによって翻訳し、スイッチの機能を実行し、マウスのＸ移動およびＸ移動を決定する。

必要ならば、コンピュータ・ソフトウェアは、マイクロプロセッサからの構成（ｃｏｎｆｉｇｕｌａｔｉｏｎ）情報を得るのに、並びに例えば、マウスの運動感度、またはデータ・フォーマットを変える目的で、構成情報を（シリアルの場合は、ＥＩＡレシーバ２８を経て〕変えるのに泪いられ得る。

ユーザが情報、例えば、対象物の外表面に関する次元を入れることによって３次元のグラフ関数を有することができる入力手段として第１１に示すようなコンピュータ・マウスを利用する種々のコンピュータ・ソフトウェア・プログラムが開発されていることは認められるであろう。これはマウスを所要の距離を移動させ、次いで、マウスの機能ボタンをクリックすることによって、或は従来公知の他の方法で遂行されても良い、その情報とともに、かつ高度に技術的で具体的なソフトウェアと併せて、コンピュータ・プロセッサは対象物を３次元的に描くことができ、さらには対象物を所要軸の周りに回転することも可能である。

線、厚さ、ディザイング（ｄｉｔｈｅｒｉｎｇ）、陰影および色を表現すると云った機能を必要とするコンピュータの描記は、現在は３次元グラフ情勢に似た方法で遂行されている。従って、線を引く場合に、線を引く機能はユーザが引かれるべき線の幅を予め定義または設定することが必要である。この選定は、典型的には、常にスクリーン上の視野に現われるか、或はマウスの使用を通じて呼び出されるかするオプション・メニューからなさ九る。メニューは典型的には、マウスに配置されたボタン押すか、カーサをスクリーン上で指定された位置に移動させることによって呼び出し得るもので、メニューが現われると１次いで、ボタンが押される。それにもかかわらず、ユーザは一連の段階を踏んでいくことによって線幅のディジタル選定をしなければならないし、かつまたこの一連の段階は線幅を変えるべき度ごとに繰り返されなければならない、この場合でさえ、線の厚さは、一旦選定されれば、一定であり、かつ単に別々の段階で増大され得る。同様なことは陰影や色の場合にも、またディザイング選定の場合にもそうであることを認められるであろう。

発明の概要以上から２本発明の目的は、ホスト・プロセッサの入力デバイスにして、このデバイスが実質的に平面な表面上を動作している間、アナログ３次元を含む入力の３次元を同時に与えることのできる入力デバイスを備えたシステムを提供することである。

本発明の他の目的は、ユーザからのアナログ３次元を与え得るコンピュータ・マウス、スタイラス、ライトベンである。ホスト・プロセッサ用の入力デバイスを提供することである。

本発明のさらに他の目的は、ホスト・プロセッサ用の入力デバイスにして、ユーザによって用いられる時、その感圧度から結果する１次元でもって同時に３次元を与えるような入力デバイスを提供することである。

本発明のさらに他の目的は、ホスト・プロセッサ用の入力デバイスにして、このデバイスの非感圧手段から結果する第３次元でもって同時に３次元を与えるような入力デバイスを提供することである。

本発明のさらに他の目的は、ホスト・プロセッサ用の入力デバイスにして、このデバイスの感圧度から結果する１アナログ次元、および液圧、圧電、磁気、音声、光学、或は抵抗のいずれかの装置から結果する感圧度とをもって３次元におけるアナログユーザ入力を測定することから３次元におけるディジタル情報を与えるホス（−・プロセッサ用の入力デバイスを提供することである。

本発明の実施の態様によれば、入力の３次元をホスト・プロセッサに与えるためのシステムにして、該システムへの３次元のアナログ入力がユーザの手動制御下に行なわれるシステムにおいて、（ａ）ユーザの手動制御下に、かつ実質的に平面な表面に沿って操作される装置；（ｂ）実質的に平面な表面に沿っての２つの垂直次元における上記装置の移動を検出測定するための手段と、および実質的に平面な表面に沿っての２つの垂直次元における上記装置のロケーションを決定し、および上記装置の上記２次元のロケーションおよび移動の内の１つを表示する第１出力を与えるための手段との内の１つから選ばれる手段；（ｃ）上記装置が平面表面に沿ってロケーションされている間に、ユーザの制御下に装置へのアナログ第３次元入力を検出測定し、第３次元入力を表示する第２出力を与えるための手段と：並びに第１出力および第２出力を受は取り、およびそれからホスト・プロセッサへの入力に適当な情報を与えるための、該情報が３次元の入力を表示するものである、手段；とを具備したシステム。

本発明の一連の好ましい実施態様によれば、第３次元の入力がアナログ入力で、かつ測定手段が感圧デバイスである。このような感圧デバイスは、任意には。

周波信号を利用、すなわち、測定するデバイスおよび電気効果を利用、すなわち、測定するにデバイスとに分別され得る。第１群の例は、圧力下の手段と平面表面との間の距離を音波、光学的、磁気による測定手段を具備することになる。第２群の例には、例えば、ワイヤーに圧力をかけて変形、すなわち、曲げを発生させて、ワイヤーに新しい抵抗値、従って、ワイヤーに加わる異なる電圧を与える歪ゲージ類；圧力を加えることによって結晶構造に変形を起こし、これにより電流を発生する圧電デバイス類：歪ゲージまたは圧電デバイスを用いた液圧センサー類；６力抵抗器類；およいＨａｌｌ効果磁気導電デバイス類とが含まれよう。

本発明の一連の好ましい実施態様によれば、第３アナログ入力を測定する手段は、非感圧デバイス類である。このようなデバイスの例には、可動レバー、サムホイール、またはスライダーが含まれる。

本発明による３次元入力デバイスは１種々に改変され得る。コンピュータ・マウスには、アナログ第３次元を測定するのに感圧手段または非感圧手段が配置され得るであろう、同様に、ライトベンまたはスタイラス、およびビット・パッドには、感圧または非感圧手段が配置され得る。さらに、例えば、マウスからの３個の処理された各次元出力を受は取る手段も種々に改変可能である１例えば、マイクロプロセッサは、外線によってマウスに接続されたり、またはマウス内に備えられたり、戎はマウスに信号を受ける検波器とともに、超音波または赤外線パルサが配置され得る（例えば、ｄａ　Ｂｒｕｙｎｅ、　Ｐｊｅｔｅｒ：“Ｃｏｍｐａｃｔ　Ｌａｒｇｅ−ａｒｅａ　Ｇｒａｐｈｉｅ　Ｄｉｇｉｔｉｚｅｒ　ｆｏｒ　Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒｓ　（パーソナル・コンピュータ用のコンパクト大面積グラフ・ディジタイザ−）”ＩＥＥＥ　ＣＧＥＡ、　Ｄｅｃｅ＋ｎｂｅｒ　１９８６　ｐｐｇ、　４．９−５３を参照）。

本発明の入力デバイスは多くの目的に用いられる。

ユーザ制御下での第３次元は、プロセッサによって′２”次元へ翻訳されることが可能で、かくして、第３次元のコンピュータグラヒイックス能力が与えられる。従って、マウスまたはスタイラスへ圧力を加えることによって対象物を画像へ移すことができよう、或はまた、必要ならば、第３次元は回転可能となろう。

さらに、アナログ強度関数、すなわち、コンピュータ・１′ペイント″またはデスクトップ・パブリジング・プログラムのために力学的に変化され得るアナログ・線幅の関数が与えられ得る６以上のようにして、アナログ入力の３次元は″第３次元″における力学的変化を許すとともに、かつ以下の過程、すなわち、ユーザが。

ブツシュボタンを押し、強度を選ぶためにプログラムを異なる部へ移し、次いで１強度または線幅を変えねばならない毎に線描に戻ると云う過程、を繰り返し行う必要性に取って代わるであろう。

本発明のより良い理解並びに本発明の上述した以外の利点および目的は、以下の詳細な説明および添付した図面を参照すれば当業者にとって明らかになるであろう６図面の簡単な説明第１図は、従来法のホスト・コンピュータ用２次元入力デバイスのブロック・ダイアグラムである；第２Ａ図は、アナログ第３次元が感圧デバイスの使用を通して決定されるようになった本発明の３次元入力デバイスのブロック図である；第２Ｂ図は第２Ａ図の手段の代わる本発明の３次元入力デバイスのブロック図で、アナログ第３次元の情報をマイクロプロセッサに入力するためのデバイスである；第２Ｃ図は、アナログ第３次元が非感圧デバイスの使用を通して決定されるようになった本発明の３次元入力デバイスのブロック図である；第３図および第４図は、従来法のマウスおよび従来法のスタイラスが、ユーザによる手動制御の下に第３次元アナログ信号を受は取るのに適した、本発明による上記の３次元アナログ入力の可能なマウスおよびスタイラスの実施態様についての部分切取展望図である。

好ましい実施態様の詳細な説明第２Ａ図について説明する前に、若干の用語を定義することが有用である０本発明は、ホスト・プロセッサ用の“入力”システム”および装置として述べている。′入力”なる用語は、本発明のシステムまたは装置の出力がホスＩＮ・プロセッサへの入力として送られる情報であることを意味するように選んである。

“システム″なる用語は、ユーザ入力の３次元を感知する方法が独立した複数個のデバイスｄｅｖｉｃｅｓに含まれるか、或は単一の１１装置ａｐｐａｒａｔｕｓ”内に含まれることを指示するのに用いられる０本発明はまた、アナログ第３次元とともに３個の“次元″を有すると言われるが、この語は、ユーザが、手動制御の下に３個の入力次元（例えば−Ｘｐ　ｙおよび２）を有すること、並びに第３の入力（例えば、２）が、スイッチのディジタル（ｏｎ−ｏｆｆ）入力と対向する自然におけるアナログまたは変数であることを指示するように選んである。

第２Ａ図は、本発明による３次元入力装置の好ましい実施態様の１セツトをブロック・ダイアグラムで示したものである。入力装置５０　ａは、基本的には、実質的に平面な表面に沿っての直交する２次元において装置（ａｐｐａｒａｔｕｓまたはｄｅｖｉｃｅ）のロケーションを検出したり、′ｉｙ′、は移動を検出および測定を行い、さらに、装置またはデバイス５０ａの２次元（すなわち、Ｘおよびｙ）のロケーションまたは移動を表示する出力を与えるための手段５２ａおよび５４ａ；デバイス５０ａへの第３次元アナログ入力を測定かつ検出し、さらに、デバイスが平面表面に沿ってロケーションされている間に第３次元入力を表示する出力を与える手段５６ａ；および手段５２ａ、５４ａおよび５６ａからの出力を受は取り、そしてそこからコンピュータ・プロセッサ７０ａへの入力に適した情報を与えるための手段；とからなっている、特に、デバイス５０ａはＸ方向センサー５２ａおよびＸ方向センサー５４ａとを備えるが、両センサーとも従来法にて公知の多様な種類（例えば、コンピュータ・マウス、スタイラス／ビット・パッド、またはライトペン）が用いられ得る０例えば、第３，７６１．．８７７号（Ｆｅｒｎａｌｄ）、第３，８０６，９１２号（Ｅｃｋｅｒｔ）、第３，９５６，５８８号（ｊｌｈａｔｓｔｏｎｅ等）、第４，００９，３３８号（Ｄｙ１１等）、第４，２０６，３１４号（Ｐｒｕｇｈ等）、および第４，２４３．８４３号（Ｈａｗｌｅｙ）、並びに論文、例えば、Ｒｏｇｅｒｓ、　Ｊａｗｅｓ、　”Ｄａｔａ　Ｅｎｔｒｙ　Ｄｅｖｊ、ｃｅｓ　Ｇｅｔ　Ｓｍａｒｔ”ＣＡＥ、　Ｍａｒｃｈ１９８７　ｐｐ、５２−５８；　ｄｅ　Ｂｒｕｙｎｅ＋　Ｐｉｅｔｅｒ、Ｃｏｍ＋ｐａｃｔ　Ｌａｒｇｅｒ−ａｒｅａ　Ｇｒａｐｈｉｃ　Ｄｅｇｉｔｉｚｅｒ　ｆｏｒ　Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ”ＩＥＥＥ　ＣＧ＆Ａ　Ｄｅｃｅｍｂｅｒ　１９８６　ｐｐ、４９−５３を参照０機械的コンピュータ・マウスを用いて、Ｘ方向およびｙ方向面センサーが、移動を検出かつ測定する形を取り、そして移動に関する出力を与えるが、他方、スタイラスおよびビット・パッドを用いて、スタイラスのｘ、ｙロケーションが感知手段５２ａおよび５４ａによって感知され、そしてこのロケーションを表示する出力が与えられることが理解されよう、あらゆる場合に１両センサー５２ａおよび５４ａは、それらの特殊な配置によってディジタル態でもアナログ態でにも感知し得る。

両センサーがアナログ出力を発生するならば、このアナログ出力は、それ等自体と接続される回路またはマイクロプロセッサ６０ａ内部の回路によってディジタル化され得る。

本発明によれば、第３次元に関する追加情報は、またマイクロプロセッサ６０ａによっても受は取られる。

第２Ａ図の実施態様においては、アナログ感圧デノくイＸ　５６　ａは、以下において論するいくつかの方法の内の一つに従って、アナログ第３次元を表示する出力を発生する０発生されたアナログ電圧信号は、次いで、典型的には、増幅器７２ａによって増幅される。この増幅器には、電圧を操作型（ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ）増幅器、すなわち、アナログ−ディジタル変換器７４ａの最適動作範囲内へもたらすのに好適な利得を有する不連続トランジスタ、に属するものが用いられる。ディジタル化された情報は１次いで、ラッチ７６ａへ送られ、そこで、データバス７８ａを経てマイクロプロセッサ６０ａへ供給されるまで保持される。Ａ／Ｄ変換器７４ａからラッチ７６ａへ１次いで、マイクロプロセッサへの情報の流れは、マイクロプロセッサのクロックからのタイミングを駆動するタイミング発生器８２ａによって制御される。かくして、タイミング発生器８２ａはサンプリング・レート・クロックをＡ／Ｄ変換器７４ａへ、次いで、ストローブをラッチ７６ａへ与え、かくして、ラッチ７６ａが次のディジタル・サンプルを受は取る。一度ラッチ７６ａにディジタル情報がラッチされると、タイミング発生器はマイクロプロセッサ６０ａの割込みラインにパルスを送り、情報入手の割込みを知らせる１次いで、マイクロプロセッサ６０ａ　（８ビツトプロセツサ、例えば、ＩＮ置８７４９、必要ならば、１６ビツトまたは３２ビツトプロセツサでも良い）は、所要の周辺ハードウェアとの共働で。

ラッチ７６ａの出力エネイブル信号をパルスすることによってディジタル情報を読みとらなければならない。

ラッチがパルスを受は取ると、２進データがデータバス７８ａに現われる。

センサー５２ａ、５４ａおよび５６ａから受は取る情報に応じて、マイクロプロセッサは、その情報を得て、そして好ましくは非同期のディジタルデータ・ストリームを出力する。非同期データ・ストリームは感圧データとともに指向性移動データを含む、また、２進スイツチ、例えば、ブツシュ・ボタンスイッチ９１ａおよび９３ａが入力デバイス５０ａに備えられ、そしてマイクロプロセッサ６０ａに接続されると、非同期データ・ストリームにはスイッチ・データをも含まれ得る。他方、もしデータ・ストリームがシリアルデータであれば、ＥＩＡドライバーに送られ、ここではディジタル・データ・ストリームが付属コンピュータのマイクロプロセッサ７０ａによって読まれ得るように、その電圧レベルがＴ’　Ｔ　ＬレベルからＥＩＡレベルへ変換される。必要ならば、ＥＩＡレシーバ８８ａは、マイクロプロセッサ６８ａが上記コンピュータのホスト・プロセッサ７０ａによって制御され得るように供給され得る。このようにして、コンピュータ・ユーザは、マイクロプロセッサ６０ａに指令し、かくして。

センサー５６ａの感圧性の情報（すなわち、データ）を変えたり、或はセンサー５２ａおよび５４ａの移動またはロケーション感度についての情報（すなわち、データ）を変えることができよう。データがパラレル・データである場合、直ちにホスト・プロセッサ７０ａのインターフェース回路へ送られ得ること、並びにホスト・プロセッサが同様にマイクロプロセッサ６０ａを制御することが認められよう、第２Ｂ図には、感圧センサー５６ｂからのアナログ第３次元情報を得て、そしてマイクロプロセッサ６０ｂに対応するデータを与える別の実施態様を図解した。アナログ感圧センサー５６ｂは、これに対する圧力変化に対応する電圧レベル出力を発生すべく配置されている。電圧信号は。

次いで、電圧制御発信器７５ｂの最適制御電圧動作の範囲内にもたらされるように、増幅器７２ｂによって増幅される。発信器の周波数は入力電圧によって制御され、そしてこの出力周波数はマイクロプロセッサ６ｏｂに送られる。マイクロプロセッサ６０ｂは発信器７５ｂの周波数を決定するが、この周波数はセンサー５６ｂに印加する圧力に比例して変動する。そして、この周波数は、第２Ａ図に関して述べたように、測定され、次いで、ラフｌ−ウェアによってディジタル値に変換され、そして非同期データ・ストリームに含まれる。

アナログ第３次元の情報をマイクロプロセッサ６０ａへ送るアナログ感圧デバイス５６ａに戻るが、デバイス５６ａは種々にいかなる形式をも取り得るものとする。特に限定的な意図は無いけれども、感圧度を与えるための諸デバイスは、特殊な２グループ、すなわち、周波信号を測定ないし用いるデバイス；および電気特性を用いるか、または測定するデバイスとに容易にグループ化するように見える。

従来公知の感圧電気デバイスとしては、抵抗、誘導および容量の各型の圧カドランスジューサがある。感圧トランスジューサの１例は、ワイヤーを、このワイヤーまたはこのワイヤーに取り付けられた薄い金属帯板に圧力が加わる時、これに応じて、ワイヤーの抵抗が変化するように配置されている歪ゲージである。ワイヤーに印加される一定の電圧とともに、加えられる圧力のゲージとして、電流が、（より）用いられ得る。

同様にして、誘導型およ容量型の面圧カドランスジューサでは、圧力によって鉄ロッド等がワイヤーコイル内へ移動する（誘導型の場合）か、或は並列のプレート群が互いに近づくように移動して（容量型の場合）、印加される力を指示する電気信号が発生されるように配置される。従来公知の他の感圧電気デバイスとしては、圧縮（および膨張）によるねじり応力が加えられる時に電圧を生じる結晶構造を用いた圧電トランスジューサがある。圧電トランスジューサが用いられる場合、電圧は、このデバイスが応力の変化を受ける時にのみ発生する。従って、（力の変化よりはむしろ）カそのものが測定されるべきである本発明の目的からは、集積回路が好ましい、さらに、他の型式の感圧電気デバイスとして、感圧抵抗器がある（例えば、ＭａｃｈｉｎｅＤｅｓｉｇｎ、　Ｊａｎｕａｒｙ　８．１９８７　ｐ、５ｇを参照）、感圧抵抗器は、これに力が加わった時に抵抗が減する。

電／圧ｌ−ランスジューサを用いた他の装置として、先端に歪ゲージまたは圧電圧トランスジューサを取り付けたバイブ等を配置した液体用容器を有する液圧センサーを備え得る。外圧がこの容器にががる時、液圧は増大し、そしてこの増大した圧力が歪ゲージまたはトランスジューサによって測定される。

他の型式の電気感圧デバイスは、′リニア・モーション“デバイスの名の下にある群である。これ等デバイスには、抵抗デバイス、例えば、電位差計と、およびホール効果磁気抵抗デバイスとが含まれる。電位差計リニア・モーション・デバイスにおいては、バネ負荷スライド電位差計が用いられ得よう、バネが押圧されると、電位差計の抵抗が変化する。同様にして、ホール効果デバイスを用いる場合、磁石が可動機構、例えば、バネ負荷レバーに取り付けられ得る。ホール効果スイッチ、例えば、磁場をかけられると、導電性になる特性を有する半導体は、可動レバー機構の非常に近くにおかれ得る。かくして、レバーおよびバネに力が加わる時、磁石はホール効果スイッチに接近し、従って、電流が流れ始める。このスイッチの導電性（すなわち、ここを通る電流）は、かくして、加わる力のゲージ、或はデバイスのリニア（２）移動のゲージとして用いられる。

感圧波デバイスに関しては、若干の点で、感圧波デバイスがリニア・モーション・デバイスと類似していること□が認められよう、必要ならば、音源および検出器が、圧力が加えられるバネ負荷デバイスの下面にロケーションされ得る。バネ負荷デバイスが底面方向へ偏向する時、音波が音源から固定底面へ、そして検波器へ戻る時間は、距離が短くなるにつれて短くなる。

次いで、第３の感圧次元が音波の要した時間から計算され得る。同様な方法が光波や磁波についても時間（位相シフト）および／または強度を偏向のゲージとして利用することによって用いられ得る。

周波感知を利用するための他の方法がまた得られる。

例えば、音源または光源、およびそれぞれの検波器がそれらの上方または中間に配置された偏向機構を用いて互いに横切るように配置され得る。偏向機構が加えられた力のために偏向する時、検波器に到達する音波または光波を阻止し得る０次いで、受は取られた周波の強度は加えられた力のゲージとなり得る。

他の一連の実施態様によれば、第３アナログ入力をホスト・プロセッサに与える手段は非感圧デバイスである。第２Ｃ図に図解するように、このようなデバイスの例には、レバー、サムホイール、またはアナログ態の電気または周波の変化に効果を与え得るスライド制御が含まれる０例えば、サムホイールが電位差計に接続されるとしよう０回路の抵抗、キャパシタンス。

インダクタンスがそれぞれホイールの移動によって変化され得る。或は、必要ならば、代わりにサムホイールが光学感知機構に接続され得るが、この接続は、光源とそのセンサーとの間に所在するシャッタへのサムホイールの接続によって行なわれ得る。このシャッタは目盛りをした開口または透明な領域を有するホイールを備え、これによってホイールが動く時、シャッタを通過する光が増大されるか、低減される。この変動は、次いで、光センサーによって検波され、そしてユーザによるアナログ入力信号を表示する電流または電圧に変換され乞０次いで、電圧レベルが信号増幅器７２ｃ、Ａ／Ｄ変換器７４ｃ、ラッチ７６ｃおよびマイクロプロセッサ６０ｃと順次伝送されるが、これは第２ａ図を参照に上述したと同様である。他の同様な非感圧アナログ第３次元デバイスには、サムホイール、レバーまたはスライド制御の位置を検出し得る音センサーがある。

本発明の３次元アナログ入カシステムおよび装置には種々の型がある１例えば、コンピュータ・マウスが、感圧手段または非感圧手段のいずれかとともに配置され得る。或は、２次元出力を有するコンピュータ・マウスが、感圧のパッドまたは表面（この上で、マウスがユーザから下方向の圧力を加えられて第３次元を与えるべく動作する）と組み合わされる。同様にして。

光ペンまたはスタイラスおよびビット・バンドが、感圧手段または非感圧手段とともに配置されるが、またスタイラスの場合、感圧手段はスタイラスまたはビット・パッドのいずれでも良い０例えば、マウスのアナログ出力を受は取るための手段として１種々のものが用いられ得る１例えば、マイクロプロセッサがワイヤーでマウスと接続されたり、或は、マウスが、信号を受は取る検波器へ配置された超音波または赤外線パルサーとともに配置されて良い、　　（ｄｅ　Ｂｒｕｙｎｅ、　Ｐｉｅｔｅｒ。

“Ｃｏｍｐａｃｔ　Ｌａｒｇｅｒ−ａｒｅａ　Ｇｒａｐｈｉｃ　Ｄｅｇｉｔｉｚｅｒ　ｆｏｒ　Ｐａｒｓａｎａｌ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ”　ＩＥＥＥ　ＣＧ＆Ａ　Ｄｅｃｅｍｂｅｒ　１．９８６　ｐｐ、４９−５３を参照。

この入力デバイスは多目的に用いられる。従って。

第３次元は、３次元コンピュータ・グラフィクスの能力を与える２次元で有り得る。このようにして、対象物は、他の対象物の背後から取り除かれるか、或はユーザの制御下に第３アナログ次元を用いてｒｅｎｄｅｒｉｎｇ“内に移動する″ ことによって、第３次元ｒｅｎｄｅｒｉｎｇの厚さに挿入されて良い、必要ならば１幅の目棚僅に達するや、ユーザは、一定の第３次元ロケーションを維持するためにブツシュ・ボタンを選択することのオプションを有し得る。このようなオプションは、第３次元が感圧デバイス装置でもって遂行される所で特に有用であろう。

３次元入力デバイス用の他の応用には、ユーザによる線の厚さ、色、陰影のアナログ制御、および色または陰影のディザイング１７−．３１についてのアナログ制御が含まれる。かくして、感圧デバイスが利用されるならば、スタイラスに対する異なる圧力を、線描またはディジタイジングの行われている間に線の厚さまたは陰影（暗さ）を変化させるのに用いられる。このような装置は１紙上に線描しながら鉛筆に一層強い圧力を加え、そして上記のｌ１題をコンピュータ上で遂行する場合の自然的態様を与えるのにまさに似ている。

以上のように、３次元のアナログ入力は１次の過程、すなわち、ユーザがブツシュ・ボタン・スイッチを繰り返し押し、線の厚さまたは陰影を選ぶためにプログラムの異なる部分へ移動し１次いで、線幅の陰影が変える必要のある度ごとに線描へ戻る必要のある過程に取って代わることになる。それ故、第３次元のアナログ能力入力によって、上述のような現在困難とされている課題の遂行が容易されるものである。

第３図には１本発明により構成されたコンピュータ・マウスの例が図示される。

このマウス１００には、一般に、Ｘ運動およびｙ運動を追跡するためのフローティング・ボール１０２、機能ボタン１０４、コンピュータへ接続するためのケーブル１０６、および標準マウスの回路構成に必要なすべてが含まれる。さらに、圧力ローラ１１０には、圧電トランスジューサ１２０が張り付け、固定されている。マウスに圧力が加えられると、圧力ローラ１１０が圧電トランスジューサ１２０に対して押し上げられ、そこに電流が発生される。

この電流はマウスに加えられる圧力変化の関数であるので、積分器が電圧出力を発生するのに用いられる。

かくして、トランスジューサ１２０は、それに加えられる圧力が変化を受けていない時には、電流を発生しない、他方、積分器は、依然として、トランスジューサの以前の経験に基づく電圧を発生する。マウスに加わる圧力が増大するか、減少すると、その結果、指向性の電流がトランスジューサ１２０によって発生される。かくして、積分器は、電圧を大なり小なり発生する。マウスに加わる圧力がすべて解放されると、その結果する電流のために、積分器がゼロ出力電圧を与えることになる。

第４図には５圧電マウスと同様な構成のものとしてスタイラス２００が示される。これは１通常のスタイラス回路２０２．コンピュータへ接続のためのケーブル２０４、さらに、歪ゲージ２０６とその付属回路とを備えている。スタイラスが、その先端部２０８をバッドに着けて押されると、歪ゲージ２０６が押圧力を受けてその抵抗に変化が生じる。その結果、歪ゲージにかかる電圧が変化する。ここに歪ゲージの出力が。

圧力の線形増大が電圧の線形増大として現われるように、圧力の増大とともに線形に変化するように構成されるのが好ましい。歪ゲージは、（デルタ圧力よりはむしろ）圧力の直接測定値を与えるので、積分器は必要でない。

３次元入力をホスト・プロセッサに与えるためのシステムおよび装置についてここに説明図解した１本発明について特殊な実施態様を述べてきたけれども、これ等によって本発明を限定することを意図するものではなく、本発明は広範囲であって、明細書が同様に読まれることを意図するものである。かくして、特殊の感圧デバイス類１例えば、歪ゲージ、圧電センサーおよびバネについて１本発明に関しての利用のために述べたけれども、他の感圧デバイス類が公知であって、上述の構成において、或は種々の他の構成において容易に利用され得ることが認められよう。同様にして。

感圧デバイスの出力を得るための、およびそれを処理してコンピュータ・プロセッサ等に入力され得るようにするための２つの特殊の回路について説明したが、これ等を遂行するための多くの種々の手段が公知であり、かつ利用され得ることが認められよう、さらに、本発明を、′マウス”、″ライトベン”、または”ビット・パッド用スタイラス”と云った用語を用いて説明したけれども、当業者には、本発明が、コンピュータ等への３次元入力を必要とするような手でもって扱えるいかなるデバイスにも有用であることが認められよう、なお、本発明は、はとんどは、単一な装置によって感知される全部で３つのユーザ入力次元を有すると云う条件で説明してきたけれども、この装置が、他の装置による３次元入力の感知を可能にする手段のみしか備えないことが認められよう、それ故、本発明は明細書に説明した通りであるが、それについての他の改変または修正が、請求の範囲に記載された本発明の精神および範囲から逸脱しない限り、なされて良いことは、当業者には明らかであろう。

巳ｕ課＆Ｌよ巳■−巳Ｅ２丘巳■囮立Ｅヱ旦Ｓ１」工」− 闇１１補正帯の翻訳文提出帯（特許法第１８４条の８）平成　１年１１月　１．８特許庁長官　吉　１）文　毅　殿１、国際出願番号　　　ＰＣＴ／ＵＳ　８８１０１４０７３、特許出願人住　所　　　アメリカ合衆国　コネテイカット　０６２６７ミドルベリー　ルート　６３　ストレイツターンバイク　ｎ地その他の表示なし）・名　称　　　ジェネラル　デイタコム　インコーホレーテッド代表者　クローニン　フレトリック　アール国　籍　　　アメリカ合衆国４、代理人住　　所　　　　東京都千代田区丸の内−丁目５番１号新丸ノ内ビルヂング３階４４区５、補正帯の提出年月日　　１９８９年（平成１年）６月１６日６、添付書類の目録（１）補正帯の翻訳文　　　　　　　　　　　　　１通浄書（内容に変更なし）明細書ホスト・プロセッサに３次元入力を与えるシステムおよび装置発明の背景本発明は、ホスト・プロセッサに３次元入力を与えるシステムおよび装置に関する。特に、本発明は、コンピュータ・プロセッサ、例えば、コンピュータ・マウス、ビット・パッド用スタイラス、ライトペン等の、はぼ平面な表面上にて操作しながら３次元入力を与えることのできる入力デバイスに関する。まず、本発明のデバイスへのユーザの入力が、ユーザの手操作制御下の３次元入力であって、アナログ入力であることが理解されるべきである。これ等デバイスは、アナログ情報をディジタル態またはアナログ態のいずれかで測定するけれども、この情報は本発明の装置または付属のマイクロプロセッサによって処理されて、結局、ホスト・プロセッサ、例えば、コンピュータによって解読される１本発明の方法においては、コンピュータへ入力用の処理された情報が、コンピュータ・プロセッサに利用され得るには、それ以前にディジタル態になっていなければならない。

パーソナル・コンピュータの出現でもって、コンピュータ・プロセッサ用の手に持って扱える入力装置の種類の数は非常に増大している。このような手に持って扱える入力装置の大部分は、装置のｘｙ座標に基づいた入力情報を与えるもので、大抵は、このような装置の最も共通点として、ライトベン、ビット・パッド用スタイラスおよびコンピュータ・マウスが含まれる。

ライトベンはＣＲＴの表面上で、電子ビームから受は取る光出力を用いて操作され１位置の決定に用いられる。ライトベンはまた、ユーザによって指定されたスクリーン上のＸ’／座標にカーサを動かし、かくして情報を入力するのに用いられる。

また、この種の方法として、Ｐｏｌｈｅｍｕｓ　ＮａｖｉｇａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅｓ　ｏｆ　Ｃｏ１ｈｅｓｔｅｒ、ＶＴ社によって製造された３次元スタイラスが知られている。　Ｐｏｌｈｅｍｕｓ　ＮａｖｉｇａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅｓスタイラスは非金属物体の表面上を自由に移動され、かくして、上述の電磁装置に従って、スタイラスの“Ｘ”および１１　ｙ＄１の両ロケーションは勿論のこと、スタイラスからビット・パッドまでの距離“２”を測定することによって、その対象物の３次元ディジタル化を与えるものである。

第１図に認められるように、或機械的マウス装置はＸ方向センサー１２およびＸ方向センサー１４によるＸ方向およびＸ方向の感知機能を備えているだけでなく、機能ボタン、例えば、ボタン１６および１８を備えている。Ｘ方向およびＸ方向の移動は、アナログ久方である。しかし、両センサー１２および１４は、典型的にはマイクロプロセッサ２０に送られる２進法。

すなわち、ディジタル出力を発信する。ついで、マイクロプロセッサは、マウスのＸ移動およびＸ移動を表現する２進値を翻訳する。　ｏｎ状態か、ｏｆｆ状態かを提示する機能ボタン入力もまたマイクロプロセッサ２０に送られるが、これは最初からディジタル態情報である。かくして、２進法の“１”はスイッチの開として翻訳され、２進法の“Ｏ＋１はスイッチの閉を示す（或は、逆も同様である）、次いで、Ｘおよびｙの両センサーおよびブツシュボタンからのディジタル情報はパラレルまたはシリアルのデータ・フォーマットに変換されて、（このデータがシリアルならばＥＩＡドライバー２６を経て）コンビニ〒り・インターフェース２５へ送られる。このデータは、典型的には、スイッチ選択データとともに、マウスの指向移動を含む非同期データである０次いで、コンピュータはこのデータをソフト・プログラムによって翻訳し、スイッチの機能し実行し、マウスのＸ移動およびＸ移動を決定する。

必要ならば、コンピュータ・ソフトウェアは、マイクロプロセッサからの構成（ｅｏｎｆｉ、ｇｕｌａｔｉｏｎ）情報を得るのに、並びに例えば、マウスの運動感度、またはデータ・フォーマットを変える目的で、構成情報を（シリアルの場合は、ＥＩＡレシーバ２８を経て変えるのに用いられ得る。

ユーザが情報、例えば、対象物の外表面に関する次元を入れることによって３次元のグラフ関数を有することができる入力手段として第１図に示すようなコンピュータ・マウスを利用する種々のコンピュータ・ソフトウェア・プログラムが開発されていることは認められるであろう、これはマウスを所要の距離を移動させ、次いで、マウスの機能ボタンをクリックすることによって、或は従来公知の他の方法で遂行されても良い、その情報とともに、かつ高度に技術的で具体的なラフ１−ウェアと併せて、コンピュータ・プロセッサは対象物を３次元的に描くことができ、さらには対象物を所要軸の周りに回転することも可能である。

線、厚さ、ディザイング（ｄｉｔｈｅｒｉｎｇ）、陰影および色を表現すると云った機能を必要とするコンピュータの描記は、現在は３次元グラフ情勢に似た方法で遂行されている。従って、線を引く場合に、線を引く機能はユーザが引かれるべき線の幅を予め定義または設定することが必要である。この選定は、典型的には、常にスクリーン上の視野に現われるか、或はマウスの使用を通じて呼び出されるかするオプション・メニューからなされる。メニューは典型的には、マウスに配置されたボタン押すか、カーサをスクリーン上で指定された位置に移動させることによって呼び出し得るもので、メニューが現われると、ついで、ボタンが押される。それにもかかわらず、ユーザは一連の段階を踏んでいくことによって線幅のディジタル選定をしなければならないし、かつまたこの一連の段階は線幅を変えるべき度ごとに繰り返されなければならない、この場合でさえ、線の厚さは、一旦選定されれば、一定であり、かつ単に別々の段階で増大され得る。同様なことは陰影や色の場合にも、またデイザイング選定の場合にもそうであることを認められるであろう。

発明の概要以上から、本発明の目的は、ホスト・プロセッサの入力デバイスにして、このデバイスが実質的に平面な表面上を動作している間、アナログ３次元を含む入力の３次元を同時に与えることのできる入力デバイスを備えたシステムを提供することである。

本発明の他の目的は、ユーザからのアナログ３次元を与え得るコンピュータ・マウス、スタイラス、ライトペンである、ホスト・プロセッサ用の入力デバイスを提供することである。

本発明のさらに他の目的は、ホスト・プロセッサ用の入力デバイスにして、このデバイスの感圧度から結果する１アナログ次元、および液圧、圧電、磁気、音声、光学、或は抵抗のいずれかの装置から結果する感圧度とをもって３次元におけるアナログユーザ入力を測定することから３次元におけるディジタル情報を与えるホスト・プロセッサ用の入力デバイスを提供することである６本発明の実施の態様によれば、入力の３次元をホスト・プロセッサに与えるためのシステムにして、該システムへの３次元のアナログ入力がユーザの手動制御下に行なわれるシステムにおいて、（、）ユーザの手動制御下に、がっ実質的に平面な表面に沿って操作される装置；（ｂ）実質的に平面な表面に沿っての２つの垂直次元における上記装置の移動を検出測定するための手段と、および実質的に平面な表面に沿っての２つの垂直次元における上記装置のロケーションを決定し、および上記装置の上記２次元のロケーションおよび移動の内の１つを表示する第１出力を与えるための手段との内の１つから選ばれる手段；（ｃ）上記装置が平面表面に沿ってロケーションされている間に、ユーザの制御下に装置へのアナログ第３次元入力を検出測定し、第３次元入力を表示する第２出力を与えるための手段と；並びに第１出力および第２出力を受は取り、およびそれからホスト・プロセッサへの入力に適当な情報を与えるための、該情報が３次元の入力を表示するものである。

手段；とを具備したシステム。

周波信号を利用、すなわち、測定するデバイスおよび電気効果を利用、すなわち、測定するにデバイスとに分別され得る。第１群の例は、圧力下の手段と平面表面との間の距離を音波、光学的、磁気による測定手段を具備することになる。第２群の例には１例えば、ワイヤーに圧力をかけて変形、すなわち、曲げを発生させて、ワイヤーに新しい抵抗値、従って、ワイヤーに加わる異なる電圧を与える歪ゲージ類；圧力を加えることによって結晶構造に変形を起こし、これにより電流を発生する圧電デバイス類；歪ゲージまたは圧電デバイスを用いだ液圧センサー類；６力抵抗器類；およいＨａ　１１効果磁気導電デバイス類とが含まれよう。

本発明による３次元入力デバイスは１種々に改変され得る。コンピュータ・マウスには、アナログ第３次元を測定するのに感圧手段または非感圧手段が配置され得るであろう、同様に、ライトペンまたはスタイラス、およびビット・パッドには、感圧または非感圧手段が配置され得る。さらに、例えば、マウスからの３個の処理された各次元出力を受は取る手段も種々に改変可能である。例えば、マイクロプロセッサは、外線によってマウスに接続されたり、またはマウス内に備えられたり、或はマウスに信号を受ける検波器とともに、超音波または赤外線パルサが配置され得る（例えば、ｄａ　Ｂｒｕｙｎｅ、　Ｐｉｅｔｅｒ：　Ｃｏｍｐａｃｔ　Ｌａｒｇｅ−ａｒｅａ　Ｇｒａｐｈｉｃ　Ｄｉｇｉｔｉｚｅｒ　ｆｏｒ　Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒｓ　（パーソナル９コンピユータ用のコンパクト大面積グラフ・ディジタイザ−）”　ＩＥＥ　ＣＧＥＡ、　Ｄｅｃｅｍｂｅｒ　１９８６　ｐｐｇ、　４９−５３を参照）。

本発明の入力デバイスは多くの目的に用いられる。

ユーザ制御下での第３次元は、プロセッサによってｚ　ｎ次元へ翻訳されることが可能で、かくして、第３次元のコンピュータグラヒイックス能力が与えられる。従って、マウスまたはスタイラスへ圧力を加えることによって対象物を画像へ移すことができよう、或はまた、必要ならば、第３次元は回転可能となろう。

さらに、アナログ強度関数、すなわち、コンピュータ・″ペイント″またはデスクトップ・パブリジング・プログラムのために力学的に変化され得るアナログ・線幅の関数が与えられ得る０以上のようにして、アナログ入力の３次元は″第３次元″における力学的変化を許すとともに、かつ以下の過程、すなわち、ユーザが。

本発明のより良い理解並びに本発明の上述した以外の利点および目的は、以下の詳細な説明および添付した図面を参照すれば当業者にとって明らかになるであろう。

図面の簡単な説明第１図は、従来法のホスト・コンピュータ用２次元入力デバイスのブロック・ダイアグラムである；第２Ａ図は、アナログ第３次元が感圧デバイスの使用を通して決定されるようになった本発明の３次元入力デバイスのブロック図である：第２Ｂ図は第２Ａ図の手段の代わる本発明の３次元入力デバイスのブロック図で、アナログ第３次元の情報をマイクロプロセッサに入力するためのデバイスである；第２Ｃ図は、アナログ第３次元が非感圧デバイスの使用を通して決定されるようになった本発明の３次元入力デバイスのブロック図である；第３図および第４図は、従来法のマウスおよび従来法のスタイラスが、ユーザによる手動制御の下に第３次元アナログ信号を受は取るのに適した、本発明による上記の３次元アナログ入力の可能なマウスおよびスタイラスの実施態様についての部分切取展望図である。

好ましい実施態様の詳細な説明第２Ａ図について説明する前に、若干の用語を定義することが有用である６本発明は、ホスト・プロセッサ用の“入力”　″システム”および装置として述べている。′入力”なる用語は、本発明のシステムまたは装置の出力がホスト・プロセッサへの入力として送られる情報であることを意味するように選んである。

“システム′″なる用語は、ユーザ入力の３次元を感知する方法が独立した複数個のデバイスｄｅｖｉｃｅｓに含まれるか、或は単一の゛′装置ａｐｐａｒａｔｕｓ”内に含まれることを指示するのに用いられる０本発明はまた、アナログ第３次元とともに３個の“次元”を有すると言われるが、この語は、ユーザが、手動制御の下に３個の入力次元（例えば、Ｘｐ　ｙおよび２）を有すること、並びに第３の入力（例えば、２）が、スイッチのディジタル（ｏｎ−ｏｆｆ）入力と対向する自然におけるアナログまたは変数であることを指示するように選んである。

第２Ａ図は１本発明による３次元入力装置の好ましい実施態様の１セツトをブロック・ダイアグラムで示したものである。入力装置５０ａは、基本的には、実質的に平面な表面に沿っての直交する２次元において装置（ａｐｐａｒａｔｕｓまたはｄｅｖｉｃｅ）のロケーションを検出したり、或は移動を検出および測定を行い、さらに。

装置またはデバイス５０ａの２次元（すなわち、Ｘおよびｙ）のロケーションまたは移動を表示する出力を与えるための手段５２ａおよび５４ａ；デバイス５０ａへの第３次元アナログ入力を測定かつ検出し、さらに、デバイスが平面表面に沿ってロケーションされている間に第３次元入力を表示する出力を与える手段５６ａ；および手段５２ａ、５４ａおよび５６ａからの出力を受は取り、そしてそこからコンピュータ・プロセッサ７０ａへの入力に適した情報を与えるための手段；とからなっている、特に、デバイス５０ａはＸ方向センサー５２ａおよびＸ方向センサー５４ａとを備えるが１両センサーとも従来法にて公知の多様な種類（例えば、コンピュータ・マウス、スタイラス／ビット・パッド、またはライトベン）が用いられ得る０例えば、第３，７６１，８７７号（Ｆｅｒｎａｌｄ）、第３，８０６，９１２号（Ｅｃｋｅｒｔ）、第３，９５６，５８８号（Ｗｈｅｔｓｔｏｎｅ等）、第４，００９，３３８号（Ｄｙｍ等）、第４，２０６，３１．４号（Ｐｒｕｇｈ等）、および第４，２４３．８４３号（Ｈａｗｌｅｙ）、並びに論文、例えば、Ｒｏｇｅｒｓ、　Ｊａｗｅｓ、　　”Ｄａｔａ　Ｅｎｔｒｙ　Ｄｅｖｉｃｅｓ　Ｇｅｔ　ＳｍａｒｔＩ′ＣＡＥ、　　Ｍａｒｃｈ１９８７　ｐｐ、５２−５８；　ｄｅ　Ｂｒｕｙｎｅ、　　Ｐｉｅｔｅｒ、　　”Ｃｏｍｐａｃｔ　Ｌａｒｇｅｒ−ａｒｅａ　Ｇｒａｐｈｉｃ　Ｄｅｇｉｔｉｚｅｒ　ｆｏｒ　Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ”ＩＥＥＥ　ＣＧ＆Ａ　Ｄｅｃｅｍｂｅｒ　１９８６　ｐｐ、４９−５３を参照０機械的コンピュータ・マウスを用いて、Ｘ方向およびｙ方向面センサーが、移動を検出かつ測定する形を取り、そして移動に関する出力を与えるが、他方、スタイラスおよびビット・パッドを用いて、スタイラスのｘ、ｙロケーションが感知手段５２ａおよび５４ａによって感知され、そしてこのロケーションを表示する出力が与えられることが理解されよう、あらゆる場合に、両センサー５２ａおよび５４ａは、それらの特殊な配置によってディジタル態でもアナログ態でにも感知し得る。

第２Ａ図の実施態様においては、アナログ感圧デバイス５６ａは、以下において論するいくつかの方法の内の一つに従って、アナログ第３次元を表示する出力を発生する。発生されたアナログ電圧信号は、次いで。

典型的には、増幅器７２ａによって増幅される。この増幅器には、電圧を操作型（ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ）増幅器、すなわち、アナログ−ディジタル変換器７４ａの最適動作範囲内へもたらすのに好適な利得を有する不連続トランジスタ、に属するものが用いられる。ディジタル化された情報は、次いで、ランチ７６ａへ送られ、そこで、データバス７８ａを経てマイクロプロセッサ６０ａへ供給されるまで保持される。Ａ／Ｄ変換器７４ａからラッチ７６ａへ、次いで、マイクロプロセッサへの情報の流れは、マイクロプロセッサのクロックからのタイミングを駆動するタイミング発生器８２ａによって制御される。かくして、タイミング発生器８２ａはサンプリング・レート・クロックをＡ／Ｄ変換器７４ａへ、次いで、ストローブをラッチ７６ａへ与え、かくして、ラッチ７６ａが次のディジタル・サンプルを受は取る。一度ラッチ７６ａにディジタル情報がラッチされると、タイミング発生器はマイクロプロセッサ６０ａの割込みラインにパルスを送り、情報入手の割込みを知らせる６次いで、マイクロプロセッサ６０ａ（８ビツトプロセツサ、例えば、ＩＮ置８７４９、必要ならば、１６ビツトまたは３２ビツトプロセツサでも良い）は、所要の周辺ハードウェアとの共働で。

センサー５２ａ、５４ａおよび５６ａがら受は取る情報に応じて、マイクロプロセッサは、その情報を得て、そして好ましくは非同期のディジタルデータ・ス（ −リームを出力する。非同期データ・ストリームは感圧データとともに指向性移動データを含む、また、２進スイツチ、例えば、ブツシュ・ボタンスイッチ９１ａおよび９３ａが入力デバイス５０ａに備えられ、そしてマイクロプロセッサ６０ａに接続されると、非同期データ・ストリームにはスイッチ・データをも含まれ得る。他方、もしデータ・ストリームがシリアルデータであれば、ＥＩＡドライバー８６ａに送られ、ここではディジタル・データ・ストリームが付属コンピュータのマイクロプロセッサ７０ａによって読まれ得るように、その電圧レベルがＴＴＬレベルからＥＩＡレベルへ変換される。必要ならば、ＥＩＡレシーバ８８ａは、マイクロプロセッサ６８ａが上記コンピュータのホスト・プロセッサ７０ａによって制御され得るように供給され得る。このようにして、コンピュータ・ユーザは、マイクロプロセッサ６０ａに指令し、かくして、センサー５６ａの感圧性の情報（すなわち、データ）を変えたり、或はセンサー５２ａおよび５４ａの移動またはロケーション感度についての情報（すなわち、データ）を変えることができよう、データがパラレル・データである場合、直ちにホスト°プロセッサ７０ａのインターフェース回路へ送られ得ること、並びにホスト・プロセッサが同様にマイクロプロセッサ６０ａを制御することが認められよう、第２Ｂ図には、感圧センサー５６ｂからのアナログ第３次元情報を得て、そしてマイクロプロセッサ６０ｂに対応するデータを与える別の実施態様を図解した。アナログ感圧センサー５６ｂは、これに対する圧力変化に対応する電圧レベル出力を発生すべく配置されている。電圧信号は、次いで、電圧制御発信器７５ｂの最適制御電圧動作の範囲内にもたらされるように、増幅器７２ｂによって増幅される０発信器の周波数は入力電圧によって制御され、そしてこの出力周波数はマイクロプロセッサ６０ｂに送られる。マイクロプロセッサ６０ｂは発信器７５ｂの周波数を決定するが、この周波数はセンサー５６ｂに印加する圧力に比例して変動する。

そして、この周波数は、第２Ａ図に関して述べたように、測定され、次いで、ソフトウェアによってディジタル値に変換され、そして非同期データ・ストリームに含まれる６なお、第２Ｂ図において、機能ブロックのすべては。

第２Ａ図における同じ符号数字で指示された対応するブロックと同じ機能を有する。

従来公知の感圧電気デバイスとしては、抵抗５誘導および容量の各型の圧カドランスジューサがある。感圧トランスジューサの１例は、ワイヤーを、このワイヤーまたはこのワイヤーに取り付けられた酵い金属帯板に圧力が加わる時、これに応じて、ワイヤーの抵抗が変化するように配置されている歪ゲージである。ワイヤーに印加される一定の電圧とともに、加えられる圧力のゲージとして、電流が用いられ得る。同様にして、誘導型およ容量型の面圧カドランスジューサでは、圧力によって鉄ロッド等がワイヤーコイル内へ移動する（誘導型の場合）か、或は並列のプレート群が互いに近づくように移動して（容量型の場合）、印加される力を指示する電気信号が発生されるように配置される。従来公知の他の感圧電気デバイスとしては、圧縮（および膨張）によるねじり応力が加えられる時に電圧を生じる結晶構造を用いた圧電トランスジューサがある。圧電トランスジューサが用いられる場合、電圧は、このデバイスが応力の変化を受ける時にのみ発生する。従って、（力の変化よりはむしろ）力そのものが測定されるべきである本発明の目的からは、集積回路が好ましい。さらに、他の型式の感圧電気デバイスとして、感圧抵抗器がある（例えば、Ｍａｃｈ４ｎｅ　Ｄｅｓｉｇｎ。

Ｊａｎｕａｒｙ　８．１９８７　ｐ、５８を参照）、感圧抵抗器は、これに力が加わった時に抵抗が減する。

電／圧トランスジューサを用いた他の装置として。

先端に歪ゲージまたは圧電圧トランスジューサを取り付けたパイプ等を配置した液体用容器を有する液圧センサーを備え得る。外圧がこの容器にかかる時、液圧は増大し、そしてこの増大した圧力が歪ゲージまたはトランスジューサによって測定される。

他の型式の電気感圧デバイスは、′リニア・モーション”デバイスの名の下にある群である。これ等デバイスには、抵抗デバイス、例えば、電位差計と、およびホール効果磁気抵抗デバイスとが含まれる。電位差計リニア・モーション・デバイスにおいては、バネ負荷スライド電位差計が用いられ得よう、バネが押圧されると、電位差計の抵抗が変化する。同様にして、ホール効果デバイスを用いる場合、磁石が可動機構、例えば、バネ負荷レバーに取り付けられ得る。ホール効果スイッチ、例えば、磁場をかけられると、導電性になる特性を有する半導体は、可動レバー機構の非常に近くにおかれ得る。かくして、レバーおよびバネに力が加わる時、磁石はホール効果スイッチに接近し、従って、電流が流れ始める。このスイッチの導電性（すなわち、ここに通る電流）は、かくして、加わる力のゲージ、或はデバイスのリニア（２）移動のゲージとして用いられる。

感圧波デバイスに関しては、若干の点で、感圧波デバイスがリニア・モーション・デバイスと類似していることが認められよう、必要ならば、音源および検出器が、圧力が加えられるバネ負荷デバイスの下面にロケーションされ得る。バネ負荷デバイスが底面方向へ偏向する時、音波が音源から固定底面へ、そして検波器へ戻る時間は、距離が短くなるにつれて短くなる。

周波感知を利用するための他の方法がまた得られる。

例えば、音源または光源、およびそれぞれの検波器がそれらの上方または中間に配置された偏向機構を用いて互いに横切るように配置され得る。偏向機構が加えられた力のために偏向する時、検波器に到達する音波または光波を阻止し得る８次いで、受は取られた周波の強度は加えられた力のゲージとなり得る。

他の一連の実施態様によれば、第３アナログ入力をホスト・プロセッサに与える手段は非感圧デバイスである。第２Ｃ図に図解するように、このようなデバイスの例には、レバー、サムホイール、またはアナログ態の電気または周波の変化に効果を与え得るスライド制御が含まれる１例えば、サムホイールが電位差計に接続されるとしよう。回路の抵抗、キャパシタンス。

インダクタンスがそれぞれホイールの移動によって変化され得る。或は、必要ならば、代わりにサムホイールが光学感知機構に接続され得るが、この接続は、光源とそのセンサーとの間に所在するシャッタへのサムホイールの接続によって行なわれ得る。このシャッタは目盛りをした開口または透明な領域を有するホイールを備え、これによってホイールが動く時、シャッタを通過する光が増大されるか、低減される。この変動は１次いで、光センサーによって検波され、そしてユーザによるアナログ入力信号を表示する電流または電圧に変換される。次いで、電圧レベルが信号増幅器７２ｃ、Ａ／Ｄ変換器７４ｃ、ラッチ７６ｃおよびマイクロプロセッサ６０ｃと順次伝送されるが、これは第２ａ図を参照に上述したと同様である。他の同様な非感圧アナログ第３次元デバイスには、サムホイール。

レバーまたはスライド制御の位置を検出し得る音センサーがある。

なお、第２Ｂ図において１機能ブロックのすべては。

本発明の３次元アナログ入カシステムおよび装置には種々の型がある８例えば、コンピュータ・マウスが、感圧手段または非感圧手段のいずれかとともに配置され得る。或は、２次元出力を有するコンピュータ・マウスが、感圧のパッドまたは表面（この上で、マウスがユーザから下方向の圧力を加えられて第３次元を与えるべく動作する）と組み合わされる。同様にして。

光ペンまたはスタイラスおよびビット・パッドが、感圧手段または非感圧手段とともに配置されるが、またスタイラスの場合、感圧手段はスタイラスまたはビット・パッドのいずれでも良い１例えば、マウスのアナログ出力を受は取るための手段として、種々のものが用いられ得る８例えば、マイクロプロセッサがワイヤーでマウスと接続されたり、或は、マウスが、信号を受は取る検波器へ配置された超音波または赤外線パルサーとともに配置されて良いａ　　（ｄｅ　Ｂｒｕｙｎｅ、　Ｐｉｅｔｅｒ。

”Ｃｏｍｐａｃｔ　Ｌａｒｇｅｒ−ａｒｅａ　Ｇｒａｐｈｉｃ　Ｄｅｇｉｔｉｚｓｒ　ｆｏｒ　Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ”　ＩＥＥＥ　ＣＧ＆Ａ　Ｄｅｃｅ＋ｍｂｅｒ　１９８６　ｐｐ、４９−５３を参照。

この入力デバイスは多目的に用いられる。従って、第３次元は、３次元コンピュータ・グラフィクスの能力を与える２次元で有り得る。このようにして、対象物は、他の対象物の背後から取り除かれるか、或はユーザの制御下に第３アナログ次元を用いてｒｅｎｄｅｒｉｎｇ１′内に移動する”ことによって、第３次元ｒｅｎｄｅｒｉｎｇの厚さに挿入されて良い、必要ならば、幅の目標値に達するや、ユーザは、一定の第３次元ロケーションを維持するためにブツシュ・ボタンを選択することのオプションを有し得る。このようなオプションは、第３次元が感圧デバイス装置でもって遂行される所で特に有用であろう。

３次元入力デバイス用の他の応用には、ユーザによる線の厚さ、色、陰影のアナログ制御、および色または陰影のディザイング１７−３１についてのアナログ制御が含まれる。かくして、感圧デバイスが利用されるならば、スタイラスに対する異なる圧力を、線描またはディジタイジングの行われている間に線の厚さまたは陰影（暗さ）を変化させるのに用いられる。このような装置は１紙上に線描しながら鉛筆に一層強い圧力を加え、そして上記の課題をコンピュータ上で遂行する場合の自然的態様を与えるのにまさに似ている。

以上のように、３次元のアナログ入力は、次の過程、すなわち、ユーザがブツシュ・ボタン・スイッチを繰り返し押し、線の厚さまたは陰影を選ぶためにプログラムの異なる部分へ移動し、次いで、線幅の陰影が変える必要のある度ごとに線描へ戻る必要のある過程に取って代わることになる。それ故、第３次元のアナログ能力入力によって、上述のような現在困難とされている課題の遂行が容易されるものである。

第３図には、本発明により構成されたコンピュータ・マウスの例が図示される。

このマウス１００には、一般に、Ｘ運動およびＸ運動を追跡するためのフローティング・ボール１０２１機能ボタン１０４、コンピュータへ接続するためのケーブル１０６．および標準マウスの回路構成に必要なすべてが含まれる。さらに。

圧力ローラ１１０には、圧電トランスジューサ１２０が張り付け、固定されている。マウスに圧力が加えられると、圧力ローラ１１０が圧電トランスジューサ１２０に対して押し上げられ、そこに電流が発生される。

かくして、トランスジューサ１２０は、それに加えられる圧力が変化を受けていない時には、電流を発生しない、他方、積分器は、依然として、トランスジューサの以前の経験に基づく電圧を発生する。マウスに加わる圧力が増大するか、減少すると、その結果、指向性の電流がトランスジューサ１２０によって発生される。かくして、積分器は、電圧を大なり小なり発生す盃、マウスに加わる圧力がすべて解放されると、その結果する電流のために、積分器がゼロ出力電圧を与えることになる。

第４図には、圧電マウスト同様な構成のものとしてスタイラス２００が示される。これは、通常のスタイラス回路２０２．コンピュータへ接続のためのケーブル２０４、さらに、歪ゲージ２０６とその付属回路とを備えている。スタイラスが、その先端部２０８をパッドに着けて押されると、歪ゲージ２０６が押圧力を受けてその抵抗に変化が生じる。その結果、歪ゲージにかかる電圧が変化する。ここに歪ゲージの出力が、圧力の線形増大が電圧の線形増大として現われるように、圧力の増大とともに線形に変化するように構成されるのが好ましい、歪ゲージは、（デルタ圧力よりはむしろ）圧力の直接測定値を与えるので、積分器は必要でない。

３次元入力をホスト・プロセッサに与えるためのシステムおよび装置についてここに説明図解した１本発明について特殊な実施態様を述べてきたけれども、これ等によって本発明を限定することを意図するものではなく、本発明は広範囲であって、明細書が同様に読まれることを意図するものである。かくして、特殊の感圧デバイス類、例えば、歪ゲージ、圧電センサーおよびバネについて５本発明に関しての利用のために述べたけれども、他の感圧デバイス類が公知であって、上述の構成において、或は種々の他の構成において容易に利用され得ることが已められよう、同様にして。

感圧デバイスの出力を得るための、およびそれを処理してコンピュータ・プロセッサ等に入力され得るようにするための２つの特殊の回路について説明したが。

これ等を遂行するための多くの種々の手段が公知であり、かつ利用され得ることが認められよう、さらに、本発明を、′マウス“、′ライトペン”、または“ビット・パッド用スタイラス”と云った用語を用いて説明したけれども、当業者には１本発明が、コンピュータ等への３次元入力を必要とするような手でもって扱えるいかなるデバイスにも有用であることが認められよう、なお、本発明は、はとんどは、単一な装置によって感知される全部で３つのユーザ入力次元を有すると云う条件で説明してきたけれども、この装置が、他の装置による３次元入力の感知を可能にする手段のみしか備えないことが認められよう、それ故、本発明は明細書に説明した通りであるが、それについての他の改変または修正が、請求の範囲に記載された本発明の精神および範囲から逸脱しない限り、なされて良いことは、当業者には明らかであろう。

請求の範囲１．３次元入力をホスト・プロセッサに与えるためのシステムにして、アナログ入力の３次元が上記システムのユーザの手動制御の下にあるシステムにおいて。

（ａ）上記ユーザの手動制御下に、かつ実質的に平面な表面に沿って操作される装置；（ｂ）上記の実質的に平面な表面に沿っての２つの垂直な次元における上記装置の移動を検出測定し、２つの垂直な次元における上記装置の上記移動を表示する第１出力を少なくとも与えるための手段と、および上記の実質的に平面な表面に沿っての２つの垂直次元における上記装置のロケーションを決定し、そして上記装置の２次元ロケーションを表示する第２出力を少なくとも１個与えるための手段とから選ばれる手段と；（ｃ）上記装置が上記平面表面に沿ってロケーションされる間に、ユーザの手動制御下に上記装置への。

第３次元を表示する第３アナログ入力を検出測定し、上記アナログ第３次元入力が上記ユーザによって上記装置に加えらえる。上記２つの垂直次元に垂直な力であり、そして上記感圧手段が上記平面表面と直接に接触する第１部および該第１部に結合する圧力測定手段とを備え、該結合が、上記感圧手段の第１部に上記力が加えられた時に、上記第１部と上記圧力測定手段との間の相対的移動が実質的に無いようになされている感圧手段と、および上記第３次元アナログ入力が上記ユーザによる非感圧デバイスの移動によって与えられ、そして該感圧デバイスに上記ユーザによる移動を電気信号に変換するためのトランスジューサが備えられた。非感圧手段と、から選ばれる。アナログ第３次元を表示する第３出力を与える手段と；（ｄ）上記第３出力および上記の第１出力および第２出力の内の１つを受は取って、それからホスト・プロセッサへの入力に適し、上記３次元の入力を表示する情報を与えるための手段と；を具備したシステム。

２、上記圧力測定手段が、上記ユーザによって上記感圧手段に加えられる圧力を表示する信号を与えるための歪ゲージを備えたことを特徴とする請求の範囲第１項に記載のシステム。

３、上記圧力測定手段が、上記ユーザによって上記感圧手段に加えられる圧力を表示する信号を与えるために圧電トランスジューサおよび該トランスジューサに接続された積分器回路とを備えたことを特徴とする請求の範囲第１項に記載のシステム。

４、上記圧力測定手段が、取出ロバイブを備えだ液体充満容器を具備し、上記ユーザによって上記感圧手段に加えられる圧力を表示する信号を上記液体充満容器に与えるための圧カドランスジューサを上記取出ロバイブの一端に取り付けたことを特徴とする請求の範囲第１項に記載のシステム。

５、上記非感圧手段が、上記ユーザによる上記移動を電気信号に変換するための抵抗型トランスジューサを備えたことを特徴とする請求の範囲第１項に記載のシステム。

６、上記非感圧手段が、上記ユーザによる上記移動を電気信号に変換するための誘導型トランスジューサを備えたことを特徴とする請求の範囲第１項に記載のシステム。

７、上記非感圧手段が、上記ユーザによる上記移動を電気信号に変換するための容量型トランスジューサを備えたことを特徴とする請求の範囲第１項に記載のシステム。

８、上記非感圧手段が、上記ユーザによって移動されるように配置されたサムホイールを備えたことを特徴とする請求の範囲第１項に記載のシステム。

９、上記非感圧手段が、上記ユーザによって移動されるように配置されたレバーを備えたことを特徴とする請求の範囲第１項に記載のシステム。

１０、上記非感圧手段が、上記ユーザによって移動されるように配置されたスライド手段を備えたことを特徴とする請求の範囲第１項に記載のシステム。

１１、非感圧性で、かつ上記ユーザによって移動される上記手段が、上記ユーザによる移動を測定するために、エネルギー波を発生伝送するための発生源手段およびエネルギー波を検波する検波手段とを追加備え、上記エネルギー波が、音波、光波および磁気波からなる群より選ばれることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のシステム。

１２、上記検波手段が上記エネルギー波の強度を測定するための手段を備えたことを特徴とする請求の範囲第１１項に記載のシステム。

１３、非感圧性の上記手段が、伝送エネルギー波と検波エネルギー波の間の経過時間および位相差の内の１つを測定するための手段を備えたことを特徴とする請求の範囲第１２項に記載のシステム。

１４、上記の第１出力および第２出力の内の１つと、および上記第３出力とを受は取るための上記手段が。

上記第３出力を増幅し、増幅されたアナログ信号をディジタル信号へ変換し、かくして、ディジタル化された増幅信号を得るための信号増幅器兼アナログ／ディジタル変換器、ただし上記増幅が上記アナログ／ディジタル変換器の最適範囲へ行われる、と；上記ディジタル化された増幅信号を蓄えるための入力ラッチと；および上記入力ラッチからの上記ディジタル化された増幅信号を得て、第１出力および第２出力の上記１つを得て、およびそれから、上記ホスト・プロセッサへ入力され得るユーザ入力の上記３次元を表示する信号を与えるためのマイクロプロセッサと；を具備したことを特徴とする請求の範囲第１項に記載のシステム。

１５、上記ユーザがディジタル情報を上記ホスト・プロセッサに入力するのを可能とするためのディジタル・スイッチ手段を追加具備することを特徴とする請求の範囲第１４項に記載のシステム。

１．６．上記ディジタル・スイッチが、上記マイクロプロセッサに送られる信号出力を与え、そして上記ディジタル・スイッチ・手段の上記信号出力が少なくとも上記アナログ第３次元ユーザ入力の制御用制御情報を含むことを特徴とする請求の範囲第１５項に記載のシステム。

１７、移動を検出測定する手段およびロケーションを決定する手段とから選ばれる上記手段がロケーションを決定するための手段であり、並びにユーザの手動制御下にある上記装置がロケーションを決定する上記手段および上記感圧手段とともに、部分的に上記ユーザによる上記アナログ第３次元入力を検出するビット・パッド用の感圧スタイラスを備え、かつ上記ユーザの第３次元入力を表示する上記第３出力を与える、ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載のシステム。

１８、移動を検出測定する手段およびロケーションを決定する手段とから選ばれる上記手段がロケーションを決定するための手段であり、並びにユーザの手動制御下にある上記装置がロケーションを決定する上記手段および上記感圧手段とともに１部分的に上記ユーザによる上記アナログ第３次元入力を検出するビット・パッド用スタイラスを備え、かつ上記ユーザの第３次元入力を表示する上記第３出力を与える。

ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載のシステム。

１９、移動を検出測定する手段およびロケーションを決定する手段とから選ばれる上記手段が移動を検出測定するための手段であり、並びにユーザの手動制御下にある上記装置が移動を検出測定する上記手段および上記感圧手段とともに、少なくとも部分的に感圧機械的コンピュータ・マウスを備えた。

ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載のシステム。

２０、移動を検出測定する手段およびロケーションを決定する手段とから選ばれる上記手段がロケーションを決定するための手段であり、並びにユーザの手動制御下にある上記装置が移動を検出測定する上記手段および上記非感圧手段とともに、少なくとも部分的に機械的コンピュータ・マウスを備えた。

ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載のシステム。

２１、ユーザの手動制御下にある上記装置が上記感圧手段とともに、少なくとも部分的に電子ビームを放射する手段の表面上で作動する感圧ライトペンを備えたことを特徴とする請求の範囲第１項に記載のシステム。

２２、ユーザの手動制御下にある上記装置が上記感圧手段とともに、少なくとも部分的に電子ビームを放射する手段の表面上で作動するライトペンを備えたことを特徴とする請求の範囲第１項に記載のシステム。

２３゜上記マウスと結合するホスト・プロセッサへ３次元入力を与えるための、実質的に平面な表面に沿って動作可能であり、ユーザの手動制御下に３次元アナログ入力を与えられる感圧コンピュータ・マウスにおいて、（ａ）上記実質的に平面な表面に沿っての２つの垂直な次元において上記マウスの移動を検出測定し、かつ２つの垂直な次元における上記マウスの上記移動を表示する第１出力を少なくとも与える手段と；（ｂ）上記マウスが上記平面表面に沿ってロケーションされている間に、ユーザの手動制御下に上記マウスへのアナログ第３次元入力を検出測定し、上記マウスへの上記第３次元入力を表示する第２出力を与えるための感圧手段にして、上記アナログ第３次元入力が上記ユーザによって上記マウスに加えられる、上記２つの垂直な次元に垂直である力であり、そして上記感圧手段が上記平面表面と直接接触する第１部および該第１部と、上記感圧手段の上記第１部へ上記力が加えられる時に、上記第１図と上記圧力測定との間に相対運動が実質的に無いように、結合する圧力測定手段を備えた構成の感圧手段と；並びに（ｃ）上記マウスへの上記第３次元入力を表示する上記第１および第２両出力が与えられる電気インターフェース手段と；を具備したことを特徴とする感圧コンピュータ・マウス。

２４、上記感圧手段の上記第１部が圧力ローラを備え、そして上記圧力測定手段が上記圧力ローラの頂部に隣接して取付固定された歪ゲージを備えたことを特徴とする請求の範囲第２３項に記載の感圧機械的コンピュータ・マウス。

２５、上記感圧手段の上記第１部が圧力ローラを備え、そして上記圧力測定手段が上記圧力ローラの頂部に隣接して取付固定された圧電トランスジューサを備えたこと登特徴とする請求の範囲第２３項に記載の感圧機械的コンピュータ・マウス。

２６、上記圧力測定手段が、上記圧電トランスジューサから受は取る電気信号を積分するための、上記圧カドランスジューサに接続された積分器を追加備えたことを特徴とする請求の範囲第２５項に記載の感圧機械的コンピュータ・マウス。

２７、上記マウスと結合するホスト・プロセッサへ３次元入力を与えるための、実質的に平面な表面に沿って操作可能であるコンピュータ・マウスにして、上記マウスへの３次元アナログ入力が上記マウスのユーザによる手動制御下にあるように構成されたコンピュータ・マウスにおいて、（ａ）上記実質的に平面な表面に沿っての２つの垂直な次元において上記マウスの移動を検出測定し、かつ２つの垂直な次元における上記装置の上記移動を表示する第１出力を少なくとも与える手段と；（ｂ）上記マウスが上記平面表面に沿ってロケーションされる間に、ユーザの手動制御下に上記マウスへのアナログ第３次元入力を検出測定し、上記マウスへの上記第３次元入力を表示する第２出力を与えるための非感圧手段にして、上記アナログ第３次元入力が上記ユーザによる非感圧デバイスの移動によって与えられ、上記２つの垂直な次元に垂直である力であり、そして上記非感圧デバイスが上記ユーザによる上記移動を電気信号に変換するためのトランスジューサを備えた構成の非感圧手段と；並びに（ｃ）上記マウスへの上記３次元入力を表示する上記第１および第２両出力が与えられる電気インターフェース手段と；を具備したことを特徴とする感圧コンピュータ・マウス。

２８、上記非感圧手段が上記ユーザによる上記移動を電気信号に変換するための抵抗型トランスジューサを備えたことを特徴とする請求の範囲第２７項に記載の機械的コンピュータ・マウス。

２９、上記非感圧手段が上記ユーザによる上記移動を電気信号に変換するための誘尋型トランスジューサを備えたことを特徴とする請求の範囲第２７項に記載の機械的コンピュータ・マウス。

３０、上記非感圧手段が上記ユーザによる上記移動を電気信号に変換するための容量型トランスジューサを備えたことを特徴とする請求の範囲第２７項に記載の機械的コンピュータ・マウス。

３１、上記非感圧手段が上記ユーザによって移動されるように配置されたサムホイールを備えたことを特徴とする請求の範囲第２７項に記載の機械的コンピュータ・マウス。

３２、上記非感圧手段が上記ユーザによって移動されるように配置されたレバーを備えたことを特徴とする請求の範囲第２７項に記載の機械的コンピュータ・マウス。

３３、上記非感圧手段が上記ユーザによって移動されるように配置されたスライド手段を備えたことを特徴とする請求の範囲第２７項に記載の機械的コンピュータ・マウス。

３４、ビット・パッドの実質的に平面な表面に沿って操作可能な感圧スタイラスにして、上記スタイラスが単独に或は上記ビット・パッドとともに３次元入力を少なくとも上記スタイラスに結合されたホスト・プロセッサに与え、かつ上記スタイラスへのアナログ入力の３次元Ｃｘ＋　ｙｔ　ｚ）がユーザによる上記スタイラッスの手動制御下にあるように構成された感圧スタイラスにおいて、（ａ）上記スタイラスが上記平面表面に沿ってロケーションされる間に、ユーザの手動制御下に上記スタイラスへのアナログ第３次元（ｚ）入力を検出測定し、かつ上記マウスへの上記第３次元入力を表示する出力を与えるための感圧手段にして、上記アナログ第３次元入力が上記ユーザによって上記スタイラスに２方向において加えられる力であり、そして上記感圧手段が上記平面表面と直接接触する第１部と、および該第１部と結合する圧力測定手段とを備え、該結合が上記感圧手段の上記第１部に上記力が加えらえる時に、上記第１部と上記圧力測定手段との間に相対運動が実質的に無いように構成され：並びに（ｂ）上記スタイラスへの上記第３次元入力を表示する上記出力が与えられる電気インターフェース手段と；を具備した感圧スタイラス。

３５、上記感圧手段の上記第１部が尖端部を有し、そして上記圧力測定手段が上記尖端部の先端近くに取付固定された歪ゲージを備えたことを特徴とする請求の範囲第３４項に記載の感圧スタイラス。

３６、上記感圧手段の上記第１部が尖端部を有し。

そして上記圧力測定手段が上記尖端部の先端近くに取付固定された圧電トランスジューサを備えたことを特徴とする請求の範囲第３４項に記載の感圧スタイラス。

３７、上記圧力測定手段が、上記圧電トランスジューサと結合された、そして上記圧電トランスジューサから受は取る電気信号を積分するための積分器を備えたことを特徴とする請求の範囲第３６項に記載の感圧スタイラス。

３８、ビット・パッドの実質的に平面な表面に沿って操作可能な感圧スタイラスにして、上記スタイラスが単独に或は上記ビット・パッドとともに３次元入力を少なくとも上記スタイラスに結合されたホスト・プロセッサに与え、かつ上記スタイラスへのアナログ入力の３次元（ｘ＋　ｙｔ　ｚ）がユーザによる上記スタイラスの手動制御下にあるように構成された感圧スタイラスにおいて、（ａ）上記スタイラスが上記平面表面に沿ってロケーションされる間に、ユーザの手動制御下に上記スタイラスへのアナログ第３次元（ｚ）入力を検出測定し、かつ上記マウスへの上記第３次元入力を表示する出力を与えるための非感圧手段にして、上記アナログ第３次元入力が上記ユーザによる非感圧デバイスの移動によって与えられ、そして上記非感圧デバイスが上記ユーザによる上記移動を電気信号に変換するためのトランスジューサを備えるように構成された非感圧手段と；並びに（ｂ）上記スタイラスへの上記第３次元入力を表示する上記出力が与えられる電気インターフェース手段と；を具備したスタイラス。

３９、上記非感圧手段が上記ユーザによる上記移動を電気信号に変換するための抵抗型トランスジューサを備えたことを特徴とする請求の範囲第３８項に記載のスタイラス。

４０、上記非感圧手段が上記ユーザによる上記移動を電気信号に変換するための誘導型トランスジューサを備えたことを特徴とする請求の範囲第３８項に記載のスタイラス。

４１、上記非感圧手段が上記ユーザによる上記移動を電気信号に変換するための容量型トランスジューサを備えたことを特徴とする請求の範囲第３８項に記載のスタイラス。

４２、上記非感圧手段が上記ユーザによって移動されるように配置されたサムホイールを備えたことを特徴とする請求の範囲第３８項に記載のスタイラス。

４−３　、１配弁感圧手段が上記ユーザによって移動されるように配置されたレバーを備えたことを特徴とする請求の範囲第３８項に記載のスタイラス。

４４、上記非感圧手段が上記ユーザによって移動されるように配置されたスライド手段を備えたことを特徴とする請求の範囲第３８項に記載のスタイラス。

手続補正書動式）％式％２、発明の名称　　　ホスト・プロセッサに３次元入力を与えるシステムおよび装置３、補正をする者事件との関係　　　　　特許出願人名　称　　ジェネラル　デイタコム　インコーホレーテッド４、代理人住　所　　（〒１００）東京都千代田区丸の内−丁目５番１号５、補正命令の日付　　　平成２年　８月　７日６、補正の対象　　　特許法第１８４条の５第１項の規定による書面の特許出願人の褥及び委任状と明細書及び請求の範囲の翻訳文７、補正の内容　　　特許法第１８４条の５第１項の規定による書面の特許出願人の欄の代表者名を補充し、委任状Ｃｆｉ文及び訳文）とタイプ印書により浄手続補正書（方式）平成　２年　９月　５１コ将肝Ｉ？長官植松　散設１、国際出願番号　　　ＰＣＴ／ＵＳ　８８１０１４０７２、発明の名称　　　ホスト・プロセッサに３次元入力を与えるシステムおよび装置３、補正をする者事件との関係　　　　　特許出願人名　称　　ジェネラル　デイタコム　インコーホレーテッド４、代理人住　所　　（〒１００）東京都千代田区丸の内−丁目５番１号５、補正命令の日付　　　平成２年　８月　７日６、補正の対象　　　補正書の翻訳文提出書の差出書の特許出願人の欄と補正書の翻訳文７、補正の内容　　　補正書の翻訳文提出書の差出書の特許出願人の代表者名を補充し、タイプ印書により浄書閑酔膿査報告

Claims

【特許請求の範囲】

１．３次元入力をホスト・プロセッサに与えるためのシステムにして、アナログ入力の３次元が上記システムのユーザの手動制御の下にあるシステムにおいて、（ａ）上記ユーザの手動制御下に、かつ実質的に平面な表面に沿って操作される装置；（ｂ）上記の実質的に平面な表面に沿っての２つの垂直な次元における上記装置の移動を検出測定する手段と、および上記の実質的に平面な表面に沿っての２つの垂直次元における上記装置のロケーションを決定する手段との内の１つから選ばれ、かつ上記装置の２次元のロケーションおよび移動の内の１つを表示する第１出力を与えるための手段と；（ｃ）上記装置が上記平面表面に沿ってロケーションされる閥に、ユーザめ手動制御下に上記装置への、アナログ第３次元入力を検出測定し、そして第３次元入力を表示する第２出力を与える手段と；並びに（ｄ）上記の第１出力および第２出力とを受け取リ、かつそれからホスト・プロセッサの入力にテク適し、上記３次元の入力を表示する情報を与えるための手段と；を具備したシステム。
２．アナログ第３次元を検出測定する手段が上記ユーザによって加えられる圧力を感知する感圧手段を備えたことを特徴とする請求の範囲第１項に記載のシステム。
３．上記感圧手段が、上記ユーザによって上記感圧手段に加えらえる圧力を表示する信号を与えるための歪ゲージを備えたことを特徴とする請求の範囲第２項に記載のシステム。
４．上記感圧手段が、上記ユーザによって上記感圧手段に加えらえる圧力を表示する信号を与えるために圧電トランスジューサおよび該トランスジューサに接続された積分器回路とを備えたことを特徴とする請求の範囲第２項に記載のシステム。
５．上記感圧手段が、取出口パイプを備えた液体充満容器を具備し、上記ユーザによって上記感圧手段に加えられる圧力を表示する信号を上記液体充満容器に与えるための圧力トランスジューサを上記取出ロバイプの一端に取リ付けたことを特徴とする請求の範囲第２項に記載のシステム。
６．上記感圧手段が、エネルギー波を発生伝送するための発生源手段およびエネルギー波を検波する検波手段とを備え、上記エネルギー波が、音波、光波および磁波からなる群より選ばれることを特徴とする請求の範囲第２項に記載のシステム。
７．上記検波器手段が上記エネルギー波の強度を測定するための手段を備えたことを特徴とする請求の範囲第６項に記載のシステム。
８．上記感圧手段が、伝送エネルギー波と検波エネルギー波の間の経過時間および位相差の内の１つを測定するための手段を追加備えたことを特徴とする請求の範囲第６項に記載のシステム。
９．上記感圧手段が、圧力トランスジューサを備え、圧力トランスジューサが圧力を電気信号に翻訳するための抵抗型、誘導型および容量型の各トランスジューサからなる群より選ばれることを特徴とする請求の範囲第２項に記載のシステム。
１０．上記の第１出力および第２出力とを受け取るための上記手段が、上記第２出力を増幅し、増幅されたアナログ信号をディジタル信号へ変換し、かくして、ディジタル化された増幅信号を得るための信号増幅器兼アナログ／ディジタル変換器、ただし上記増幅が上記アナログ／ディジタル変換器の最適範囲へ行われる、と；上記ディジタル化された増幅信号を蓄えるための入力ラッチと；および上記入力ラッチからの上記ディジタル化された増幅第２出力を得て、上記第１出力を得て、およびそれから、上記ホスト・プロセッサへ入力され得る上記３次元入力を表示する信号を与えるためのマイクロプロセッサと；を具備したことを特徴とする請求の範囲第２項に記載のシステム。
１１．（ｅ）上記ユーザがディジタル情報を上記ホスト・プロセッサに入力するのを可能とするためのディジタル・スイッチ手段を追加具備することを特徴とする請求の範囲第１０項に記載のシステム。
１２．上記ディジタル・スイッチ手段が、上記マイクロプロセッサに送られる信号出力を与え、そして上記ディジタル・スイッチ手段の上記信号出力が少なくとも上記アナログ第３次元ユーザ入力の制御用制御情報を含むことを特徴とする請求の範囲第１１項に記載のシステム。
１３．アナログ第３次元を検出測定するための上記手段が非感圧である手段を備えたことを特徴とする請求の範囲第１項に記載のシステム。
１４．上記非感圧性手段が、上記ューザによって移動されるサムホイール、レバーおよびスライド手段からなる群より選ばれることを特徴とする請求の範囲第１３項に記載のシステム。
１５．非感圧で、上記ユーザによって移動させる上記手段が、上記移動を電気信号に変換するためのトランスジューサを備え、該トランスジューサが抵抗型、誘導型および容量型の各トランスジューサからなる群より選ばれることを特徴とする請求の範囲第１４項に記載のシステム。
１６．非感圧性で、かつ上記ユーザによって移動される上記手段が、上記ユーザによる移動を測定するために、エネルギー波を発生伝送するための発生源手段およびエネルギー波を検波する検波手段とを追加備え、上記エネルギー波が、音波、光波および磁波からなる群より選ばれることを特徴とする請求の範囲第１４項に記載のシステム。
１７．上記検波器手段が上記エネルギー波の強度を測定するための手段を備えたことを特徴とする請求の範囲第１６項に記載のシステム。
１８．非感圧性の上記手段が、伝送エネルギー波と検波エネルギー波の間の経過時間および位相差の内の１つを測定するための手段を追加備えたことを特徴とする請求の範囲第１７項に記載のシステム。
１９．ューザの手動制御下にある上記装置がピット・パッド・スタイラスであり、およびエレメント（ｃ）の上記手段が、上記スタイラスを経て上記ユーザによる上記スタイラスヘのアナログ第３次元入力を検出し、かつ上記ユーザの第３次元入力を表示する上記第２出力を与える感圧ビット・パッドを備えたことを特徴とする請求の範囲第１項に記載のシステム。
２０．ユーザの手動制御下にある上記装置およびユーザエレメント（ｃ）の上記手段が、上記ユーザによるアナログ第３次元入力を検出し、かつ上記ユーザの第３次元入力を表示する上記第２出力を与える感圧ビット・パッド用感圧スタイラスを備えたことを特徴とする請求の範囲第１項に記載のシステム。
２１．ユーザの手動制御下にある上記装置、エレメント（ｂ）の上記選ばれた手段、およびアナログ第３次元を検出測定するためのエレメント（ｃ）の上記手段とが、感圧機械的コンピュータ・マウスを備えたことを特徴とする請求の範囲第１項に記載のシステム。
２２．ユーザの手動制御下にある上記装置およびエレメント（ｂ）の上記選ばれた手段とが機械的コンピュータ・マウスを備え、並びにアナログ第３次元を検出測定するためのエレメント（ｃ）の上記手段が、上記機械的コンピュータ・マウスが操作される実質的に平面な表面を有する感圧手段を備えたことを特徴とする請求の範囲第１項に記載のシステム。
２３．ユーザの手動制御下にある上記装置、エレメント（ｂ）の上記選ばれた手段、およびアナログ第３次元を検出測定するためのエレメント（ｃ）の上記手段とが、電子ビームを放射する手段の表面上で作動するための感圧ライトペンを備えたことを特徴とする請求の範囲第１項に記載のシステム。