JPH0749745A

JPH0749745A - ポインティングデバイス

Info

Publication number: JPH0749745A
Application number: JP5211073A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Ando; 和弘安道; Koichiro Tanaka; 宏一郎田中; Hiroyuki Imai; 裕之今井; Shinichiro Omi; 慎一郎近江; Takayuki Suematsu; 孝之末松
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-08-04
Filing date: 1993-08-04
Publication date: 1995-02-21

Abstract

(57)【要約】【目的】持続的に使用しても性能劣化がなく、パッド
等の補助装置が不要な携帯性に優れたポインティングデ
バイスを提供すること。【構成】ポインティングデバイスのケース５内に配置
された加速度測定器１、２と静止状態判定器３と移動量
演算器４とを含み、加速度測定器１、２はこのポインテ
ィングデバイスの加速度の方向及び大きさを測定し、加
速度情報を出力する。静止状態判定器３は、加速度測定
器１、２が静止状態か否かを判定し、静止状態情報を出
力し、移動量演算器４は加速度情報と静止状態情報から
移動量を求め、移動量を示す信号を出力するようにした
ことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コンピュータ、携帯型
端末等に移動量情報を入力するためのポインティングデ
バイスに関する。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータ等の移動量情報入力装置と
しては、マウス、ペン等が用いられている。これらの移
動量情報入力装置は所定の方法でマウスやペンの移動量
を測定し、移動量を示す情報を出力する。移動量を測定
する方法としては、ボールを用いてその回転を測定して
移動量を判定する方法、光、電磁誘導、静電誘導等によ
りパッド、タブレット等の補助装置上の移動量を測定す
る方法等がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ボールを用い
る方法では、ボールの一部が外部に露出しているため、
ボールに付着したごみ等によりボールの回転を円滑かつ
正確に測定することができず、移動量の判定に誤差を生
じるという問題があった。また、光、電磁誘導、静電誘
導等による方法では、パッド、タブレット等の補助装置
が必要であり、携帯性に欠けるという問題があった。

【０００４】本発明はかかる実情に鑑みてなされたもの
であり、移動量測定部が外部に露出しておらず、かつ、
補助装置が不要であり携帯性に優れたポインティングデ
バイスを提供することを目的とする。また、本発明は小
型で測定精度の高いポインティングデバイスを提供する
ことを他の目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のポインティングデバイスは、加速度の大き
さと方向を測定し、測定結果を加速度情報として出力す
る加速度測定器と、加速度測定器が静止状態か否かを判
定し、判定結果を静止状態情報として出力する静止状態
判定器と、加速度情報を積分し、かつ、積分の際に生じ
る定数項を静止状態情報を用いて計算することにより移
動量を求め、該移動量を示す信号を出力する移動量演算
器、から構成されることを特徴とする。

【０００６】静止状態判定器は、例えば、加速度情報を
用いて静止状態の判定を行う。加速度測定器と静止状態
判定器と移動量演算器は、例えば、ケース内に外部に露
出されることなく配置される。

【０００７】

【作用】加速度測定器、静止状態判定器、移動量演算器
等は、ボール等の外部に露出した構成を使用する必要が
ない。従って、持続的に使用してもごみ等により移動量
の測定に誤差を生ずることがない。また、加速度の測
定、静止状態の判別、移動量の演算自体は、パッド、タ
ブレット等の補助装置を必要とせず、小型で携帯可能な
ポインティングデバイスを提供できる。さらに、積分の
際に生じる定数項を静止状態情報を用いて計算すること
により、ポインティングデバイスが静止しているにもか
かわらず、一定速度で移動しているかのごとく移動量が
算出されるという事態を防止できる。同様に、加速度測
定器の誤差により生ずる移動量の測定の誤差の蓄積を静
止状態情報を用いることにより防止でき、高精度の移動
量の測定が可能となる。

【０００８】静止状態判定器は、例えば、加速度情報と
この加速度情報を用いて生成された速度情報を入力し、
両者が共にゼロに近い時、加速度測定器が静止状態にあ
ると判定する。加速度測定器と静止状態判定器と移動量
演算器は、例えば、利用者が片手で把握して操作できる
程度の大きさを有するケース内に外部に露出することな
く配置され、これによりごみの影響等を完全に除去で
き、しかも、小型化される。

【０００９】

【実施例】本発明においは、ポインティングデバイスの
加速度を測定することにより、その移動量を求める。そ
こで、始めに、本発明による移動量測定の原理について
説明する。

【００１０】時刻ｔ₀における位置をｘ( ｔ₀)、速度を
ｖ( ｔ₀)、時刻ｔ₁における位置をｘ( ｔ₁)、任意の時
刻ｔにおける加速度をａ( ｔ) と表す。但し、位置、速
度、加速度はいずれもベクトルである。この場合、時刻
ｔ₀とｔ₁の間の移動量は数１で表される。

【００１１】

【数１】

【００１２】ここで、ｖ(t₀)は直接測定することができ
ないので、次のようにして算出する。すなわち、静止状
態測定器により静止状態であると判定された時刻をｔ_S
とすると、ｖ(t_s) ＝０であるから、時刻ｔ₀における
速度ｖ( ｔ₀)は、数２で表すことができる。

【００１３】

【数２】

【００１４】数１及び数２より、時刻ｔ₀とｔ₁の間の
移動量は数３で表すことができる。

【００１５】

【数３】

【００１６】数３に示されるように、測定により得られ
た加速度情報ａ( ｔ) を積分することによって、移動量
情報を得ることができる。ただし、積分を行う際に積分
定数の項が生じ、この処理に工夫を要する。

【００１７】次に、図面に基づいて本発明の一実施例に
よるポインティングデバイスの構成及び動作について説
明する。図１は、本発明の一実施例によるポインティン
グデバイスの外観の例を示す図であり、図２は、この
実施例のポインティングデバイスの回路ブロック図であ
る。図１及び図２において、符号１はＸ軸加速度測定
器、２はＹ軸加速度測定器、３は静止状態判定器、４は
移動量演算器、５はケース、６はケーブル、７は操作ボ
タンである。

【００１８】図１に示すように、この例として示すポイ
ンティングデバイスは、従来のマウスと同様の外形を有
したケース５を備え、使用者がマウスと同様な感覚で片
手で把握して移動することができるものとする。ただ
し、この実施例のポインティングデバイスは、従来のマ
ウスと異なり、移動量測定用の単に機械的なボール等は
備えていない。

【００１９】Ｘ軸加速度測定器１はケース５内に配置さ
れ、所定の基準平面におけるＸ軸方向の加速度を測定し
て出力する。Ｘ軸加速度測定器１としては、一般に知ら
れた加速度センサを使用することができる。Ｘ軸方向は
特に限定されるものではないが、例えば、一般の使用者
がこのポインティングデバイスを手に持って使用した状
態で、使用者のほぼ左右方向に設定することができる。

【００２０】Ｙ軸加速度測定器２はケース５内に配置さ
れ、前記基準平面におけるＹ軸方向の加速度を測定して
出力する。Ｙ軸加速度測定器２としては、通常知られた
加速度センサを使用することができる。Ｘ軸とＹ軸は直
交関係にあり、Ｙ軸方向は、例えば、一般の使用者がこ
のポインティングデバイスを手に持って使用した状態
で、使用者のほぼ前後方向に設定することができる。

【００２１】静止状態判定器３はこのポインティングデ
バイスが静止していることを検出するものであり、移動
量演算器４から、Ｘ軸方向の加速度のサンプリング値、
Ｙ軸方向の加速度のサンプリング値、Ｘ軸方向の速度情
報、Ｙ軸方向の速度情報が供給され、静止状態か否かを
示す静止状態情報を移動量演算器４に出力する。

【００２２】移動量演算器４は、微小な所定時間Δｔ
（例えば、数ミリ秒）毎にＸ軸加速度測定器１及びＹ軸
加速度測定器２の出力をサンプリングし、Ｘ軸方向及び
Ｙ軸方向の速度情報を内部変数として記憶し、加速度サ
ンプリング値及び速度情報を前述のように静止状態判定
器３に供給し、サンプリング値及び速度情報に基づいて
次のサンプリング時点での移動速度及びこのΔｔ時間の
移動量を計算し、ケーブル６を介してコンピュータ本体
（図に示していない）等へ出力する。さらに、移動量演
算器４は、静止状態判定器３の判定結果に従って、内部
変数を更新する。なお、移動量演算器４は、例えば、サ
ンプリング回路（必要に応じて、アナログ／デジタル変
換器を含む）、記憶部、演算部、タイマ等を備えたマイ
クロプロセッサ等から構成することができる。

【００２３】ケーブル６は、移動量演算器４により求め
られた所定時間ΔｔにおけるＸ軸方向及びＹ軸方向の移
動量ｄ_x，ｄ_yをコンピュータ本体（図示せず）に伝達
する。操作ボタン７は、初期設定、アイコンのクリッ
ク、このポインティングデバイスが静止状態であること
等を入力するためのものである。

【００２４】次に、図３のフローチャートを参照してこ
の実施例によるポインティングデバイスの動作を説明す
る。Ｘ軸加速度測定器１及びＹ軸加速度測定器２は、そ
れぞれ、このポインティングデバイスのＸ軸方向及びＹ
軸方向の加速度を測定し、移動量演算器４に供給する。

【００２５】移動量演算器４は、所定時間Δｔを計測し
（ステップＳ１）、Δｔ時間経過毎にＸ軸加速度測定器
１及びＹ軸加速度測定器２の出力をサンプリングする
（ステップＳ２）。時刻ｔにおけるこれらのサンプリン
グ値をそれぞれａ_xt、ａ_ytと表記する。移動量演算器４
は、先のサンプリング時に、後述するステップＳ６で内
部変数として設定しておいたＸ軸及びＹ軸方向の移動速
度ｖ_xt，ｖ_ytを読み出し、サンプリング値ａ_xt、ａ_yt及
び移動速度ｖ_xt，ｖ_ytを静止状態判定器３に供給する
（ステップＳ３）。

【００２６】静止状態判定器３では、数４及び数５の両
条件を満足するか否かを判定することによって静止状態
か否かを判定し、判定結果を移動量演算器４に出力す
る。静止条件：数４及び数５の充足

【００２７】

【数４】

【００２８】

【数５】

【００２９】但し、Ａ及びＢは所定の方法、例えば、実
験によって、測定精度等に応じて定める正の定数であ
る。この静止判定条件を適切に設定することにより加速
度測定器の誤差の結果生じる移動速度の誤差の蓄積を防
止することができる。従って、ポインティングデバイス
が静止しているにもかかわらず一定速度で移動している
ように移動量が出力される、という事態を防止できる。
即ち、この判定結果を用いることにより、加速度を積分
する際に生ずる定数項を適切に処置し、誤差の発生を防
止できる。

【００３０】一方、移動量演算器４は前記の４つの値ａ
xt、ａ_yt、ｖ_xt、ｖ_ytを用いて、次のサンプリング時刻
ｔ' （＝ｔ＋Δｔ）におけるＸ軸方向及びＹ軸方向の移
動速度ｖ_xt' 、ｖ_yt' とこのΔｔ時間の間のＸ軸方向及
びＹ軸方向の移動量ｄ_x、ｄ_yを数６ないし数９に基づ
いて計算する（ステップＳ４）。

【００３１】

【数６】

【００３２】

【数７】

【００３３】

【数８】

【００３４】

【数９】

【００３５】移動量演算器４は、計算したｄ_x、ｄ_yを
Ｘ軸方向及びＹ軸方向の移動量として、ケーブル６を介
してコンピュータ本体に出力する（ステップＳ５）。次
に、移動量演算器４は、静止状態判定器３より静止状態
情報を取り込み、静止状態情報に応じて、内部変数ｖ_xt
及びｖ_ytを数１０ないし数１３に示すように更新する
（静止状態の場合、数１０及び数１１、非静止状態の場
合、数１２及び数１３）（ステップＳ６）。 (1) 静止状態

【００３６】

【数１０】

【００３７】

【数１１】

【００３８】(2) 非静止状態

【００３９】

【数１２】

【００４０】

【数１３】

【００４１】ここで、設定された内部変数ｖ_xt及びｖ_yt
は、次のサンプリング時に静止状態の判定、移動速度及
び移動量の計算に使用される。このように、静止状態情
報に基づいて内部変数を設定することにより、静止して
いるにもかかわらず、一定速度で移動しているように計
算されるという事態を防止できる。その後、フローはス
テップＳ１にリターンし、Δｔ時間の経過を再度待つ。

【００４２】コンピュータ本体は、Δｔ時間毎に更新さ
れる移動量ｄ_x，ｄ_yを入力し、画面上のポインターを
移動する等の処理を行う。

【００４３】本実施例では、所定の基準平面内の２次元
の移動量を求めた。しかし、本発明はこれに限定され
ず、Ｘ軸及びＹ軸に直交するＺ軸方向の加速度を測定す
るＺ軸加速度測定器を追加することにより、ポインティ
ングデバイスの３次元空間内の移動量を得ることができ
る。

【００４４】この場合、静止状態判定器３は、数１４及
び数１５の条件を満足したか否かによって静止状態か否
かを判定する。

【００４５】

【数１４】

【００４６】

【数１５】

【００４７】移動量演算器４は、次のサンプリング時刻
ｔ' （＝ｔ＋Δｔ）におけるＺ軸方向移動速度ｖ_zt' と
このΔｔの間の移動量ｄ_zを数１６及び数１７により計
算する。

【００４８】

【数１６】

【００４９】

【数１７】

【００５０】また、移動量演算器４は、静止状態判定器
３より入力される静止状態情報に応じて内部変数ｖ_ztを
図１８及び数１９に示すように更新する。 (1) 静止状態

【００５１】

【数１８】

【００５２】(2) 非静止状態

【００５３】

【数１９】

【００５４】図２においては、静止状態判定器３を移動
量演算器４とは別個のブロックとして示したが、静止状
態判定器３を移動量演算器４の一機能として実現しても
よい。この場合、例えば、図３のステップＳ３の代わり
に、静止条件を満足するか否かを判断するステップが追
加される。

【００５５】上記実施例では、ステップＳ１で微小時間
Δｔの経過を待って、ステップＳ２ないしＳ８の処理を
行った。しかし、例えば、Δｔ時間毎にタイマから移動
量演算器４に割込み信号を供給し、割込み処理で、ステ
ップＳ２ないしＳ６の動作を行うようにしてもよい。

【００５６】ユーザが操作ボタン７を操作して、ポイン
ティングデバイスが静止状態にあることを適宜或いは初
期設定時に静止状態判定器３又は移動量演算器４に通知
し、これらの回路が通知に応答して、内部変数の再設定
或いは初期設定等を行うようにしてもよい。

【００５７】また、操作ボタン７を、マウスにおけるク
リックボタンと同様にアイコンクリック等を指示するた
めのボタンとし、その操作信号を移動量情報と共にコン
ピュータ本体に供給してもよい。上記実施例では、ケー
ス５内にＸ軸加速度測定器１、Ｙ軸加速度測定器２、静
止状態判定器３、移動量演算器４を配置したが、例え
ば、ケース５内にＸ軸加速度測定器１とＹ軸加速度測定
器２のみを配置し、静止状態判定器３と移動量演算器４
をコンピュータ本体内に配置することも可能である。ポ
インティングデバイスの外形、サイズ、Ｘ、Ｙ，Ｚ軸の
方向等は上記実施例に限定されず、任意に選択可能であ
る。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のポインテ
ィングデバイスは、加速度情報及び静止状態情報を測定
し、これらを用いて移動量情報を計算するようにしたこ
とによって、移動量測定用のボール等の外部に露出した
部分とか、補助装置等が不要であり、携帯性に優れ、長
時間持続的に使用した場合にも性能劣化が起こらないと
いう優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるポインティングデバイ
スの外観図

【図２】本発明の一実施例によるポインティングデバイ
スの回路ブロック図

【図３】図２に示す移動量演算器の動作の一例を示すフ
ローチャート

【符号の説明】

１Ｘ軸加速度測定器２Ｙ軸加速度測定器３静止状態判定器４移動量演算器５ケース６ケーブル７操作ボタン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者近江慎一郎大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者末松孝之大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加速度の大きさと方向を測定し、測定結果
を加速度情報として出力する加速度測定器と、前記加速度測定器が静止状態か否かを判定し、判定結果
を静止状態情報として出力する静止状態判定器と、前記加速度情報を積分し、かつ、積分の際に生じる定数
項を前記静止状態情報を用いて計算することにより移動
量を求め、該移動量を示す信号を出力する移動量演算
器、から構成されることを特徴とするポインティングデバイ
ス。
【請求項２】前記静止状態判定器は、前記加速度情報を
用いて静止状態の判定を行う、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。
【請求項３】ケースをさらに備え、前記加速度測定器と
前記静止状態判定器と前記移動量演算器は前記ケース内
に配置される、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。