JPH0830388A - 3次元カーソル位置設定装置 - Google Patents
3次元カーソル位置設定装置Info
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- JPH0830388A JPH0830388A JP7000486A JP48695A JPH0830388A JP H0830388 A JPH0830388 A JP H0830388A JP 7000486 A JP7000486 A JP 7000486A JP 48695 A JP48695 A JP 48695A JP H0830388 A JPH0830388 A JP H0830388A
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Abstract
も正確にカーソルを位置設定する3次元カーソル位置設
定又はコンピュータ入力装置を提供する。 【構成】 コンピュータ入力装置は、標準的なマウス設
計を使用するもので、3次元カーソル位置設定を行うた
めの少なくとも1つの指動輪又はローラを備えている。
左利き及び右利きのユーザによって使用するための左右
のローラが標準的なマウスの左右の側部から突出する。
左右のローラは、左右のエンコーダホイールを通して各
々軸方向に延びた左右の駆動シャフトに軸方向に取り付
けられる。各エンコードホイールは、ホイールの移動又
は回転を指示する信号を発生するためのトランスジュー
サの一部分を形成する。これらの信号は、カーソル移動
の計算に使用することもできるし、又はコンピュータソ
フトウェアアプリケーションにおける種々の他の目的に
使用することもできる。或いは又、ローラがスイッチに
接続されるか、又は単一のローラがマウスの上部から突
出する。
Description
に係り、より詳細には、マウス及びトラックボールに係
る。
ドウ及びメニュー項目を選択するためのカーソルの移動
がマウス又はトラックボールのような入力装置を用いて
しばしば制御される。マウス及びトラックボールは、ど
ちらも、回転可能なボールを部分的に包囲するハウジン
グを備え、1つ以上の押圧可能なボタンを有している。
電子エンコーダは、ボールの回転を感知し、そしてボー
ルの回転を指示する信号を発生する。これらの信号は、
コンピュータのディスプレイスクリーン上におけるカー
ソルの移動を制御するのに使用される。ボールは、ハウ
ジングの上から突出する(トラックボールの場合)か又
はハウジングの下から突出する(マウスの場合)かのい
ずれかである。マウスの場合、ハウジングが表面、通常
はテーブルの上面、を横切って移動され、ハウジングの
下に突出したボールが同様の方向にころがる。電子エン
コーダは、このような移動を表す信号を発生し、この信
号はコンピュータへ出力される。
上のカーソルの現在位置に基づいてコンピュータへコマ
ンドを入力するのに使用される。ボタンを押すと、ユー
ザは種々のコマンドをコンピュータへ入力することがで
きる。このようなコマンドの例としては、メニューを開
放又はプルダウンし;アプリケーションを開始し;スク
リーン上のグラフィックパターンにおいて出発点、終了
点又は他のポイントを形成し;オブジェクトをスクリー
ン上の異なる位置へ移動し;等が含まれる。
るコンピュータ入力装置は、一般に、カーソルを2次元
的に位置設定することしかできない。2次元のビデオデ
ィスプレイ装置上の3次元空間にカーソルを錯覚的に位
置設定できる幾つかのコンピュータプログラムアプリケ
ーションが使用できる。ヨーロッパ特許出願WO93/
11526は、カーソルを3次元的に位置設定すること
のできるコンピュータ入力装置を開示している。この装
置は、固定送信器及び可動受信器を使用している。その
送信器は、「L」又は「T」字型に離間された3つのス
ピーカを含んでいる。可動の受信器は、三角形状に離間
された3つのマイクロホンを含んでいる。スピーカは超
音波信号を送信し、これら信号はマイクロホンによって
受信される。受信器には校正用のマイクロホンが更に含
まれている。制御回路は、送信器の3つのスピーカの各
々から受信器の3つのマイクロホンの各々へ音が進むた
めの遅延時間を測定する。この遅延情報と、空気中の音
速(その時間及び位置について校正された)から、装置
は、固定の送信器に対する可動受信器の3次元位置を決
定する。この3次元コンピュータ入力装置において位置
/姿勢計算を行うには、精巧な電子回路及び高価な部品
が必要である。
な電子回路及び高価な部品を回避しながらも正確なカー
ソル位置設定を与えるような3次元カーソル位置設定又
はコンピュータ入力装置を知らない。
コンピュータ入力装置は、現在入手できるマウス設計を
使用するもので、3次元カーソル位置設定を与えるため
に少なくとも1つの指動輪(サムホイール)又はローラ
ホイールを備えている。左利き及び右利きのユーザによ
って使用するための左及び右のローラがマウスの左側及
び右側から突出する。これら左及び右のローラは、各
々、左及び右のエンコーダホイールを通して軸方向に延
びる左及び右の駆動シャフト上に軸方向に取り付けられ
る。各エンコーダホイールは、一対のオプトエレクトロ
ニック装置を分離し、一方の装置によって送られた光を
他方の装置で選択的に受光できるようにする。オプトエ
レクトロニック装置は、カーソル移動を計算するのに用
いる直角信号を発生する。3次元空間におけるオブジェ
クト又はカーソルのX及びY座標は、標準的なボール及
び2つのエンコーダホイールによって制御される。左又
は右のいずれかのローラとエンコーダホイールは、Z次
元の座標信号を与える。
更を加えるだけで3次元のコンピュータ入力信号を与え
ることができると共に、現在入手できるマウス部品(エ
ンコーダホイール、オプトエレクトロニック装置、等)
を使用するものである。従って、非常に低コストの3次
元コンピュータ入力装置を容易に製造することができ
る。第1の別の実施例においては、ローラがスイッチ機
能を与えるように変更され、従って、付加的なマウス入
力が許される。第2の別の実施例では、単一のローラが
一次と二次の入力ボタンの間で標準マウスの上部から突
出する。エルゴノミクスという点から、この第2の別の
実施例が好ましく、部品数を減少することができる。
ば、二次のマウスボタンを用いて、特にコンピュータ助
成設計/コンピュータ助成製造の分野に使用するための
ベクトル方向付けモードをイネーブル及びディスエイブ
ルすることができる。このモードにおいては、オブジェ
クトの姿勢を3つの直交軸(即ち、ロール、ピッチ及び
ヨー)に対して調整することができる。更に、ボール
は、カーソルを位置設定するようにX及びY座標を制御
することができる。次いで、指動輪は、カーソルによっ
て指定されたコンピュータの可視ディスプレイスクリー
ン上の項目の特性を制御することができる。本発明に対
する付加的な3次元用途は、種々のオーバーラップする
スプレッドシート又はウインドウをアップ方向に、ダウ
ン方向に及びそれらを通して移動し;ウインドウのサイ
ズを変更し、テキストをハイライト処理し、そしてその
サイズ又はスタイルを変更し;文書又は画像をズームイ
ン又はズームアウトし;アプリケーションにおけるカラ
ー又はボリュームを調整し;そしてゲームにおいて3次
元的な移動をすることを含む。
与える入力装置であって、ハウジングと、該ハウジング
に支持された第1及び第2のトランスジューサとを含む
入力装置を実施する。第1及び第2のトランスジューサ
は、ユーザコマンドを受信しそしてそれに応答して各々
第1及び第2の信号を発生する。ユーザが操作できる部
材がハウジングに受け入れられ、この部材は、両方向に
操作できる。この部材は、これをユーザが操作したこと
を指示する第3の信号を発生するように構成される。第
1及び第2のトランスジューサと上記部材に接続された
制御回路は、第1、第2及び第3の信号を受信し、それ
に応答して出力信号をコンピュータに与える。
突出して第3のトランスジューサに接続された第1のロ
ーラであり、第3のトランスジューサは、第1ローラの
回転を表す第3信号を発生する。第1の別の実施例にお
いて、入力装置は、制御回路に接続されたスイッチを備
え、このスイッチの作動時にスイッチ信号が発生され
る。第1のローラはハウジングにスライド式に受け入れ
られ、そしてスイッチは第1のローラに隣接して配置さ
れる。第1のローラがスライドすると、スイッチが作動
される。第2の別の実施例においては、第1のローラが
ハウジングの上部から突出する。
参照した好ましい実施例の以下の詳細な説明から明らか
となろう。
タ入力装置、好ましくは、マウス100を示している。
このマウス100は、一般に、上部ハウジング102及
び下部ハウジング104を備えており、マウス100の
左側及び右側から左及び右の指動輪(サムホイール)1
06及び108が各々突出している。一次及び二次の入
力ボタン110及び112は、各々、上部ハウジング1
02に設けられている。コード114は、マウス100
をホストコンピュータ115に接続する。このホストコ
ンピュータ115は、可視ディスプレイ装置及びメモリ
115’を備えている(図1に示す)。
たる下面を形成し、そして上部ハウジング102はマウ
ス100の主たる上面を形成する。上部ハウジング10
2と下部ハウジング104は、マウス100の内部チャ
ンバ、前面、左右の側面及びカーブした後面を形成す
る。上部ハウジング102と下部ハウジング104は、
当業者に明らかな多数の接続手段によって一緒に接合す
ることができる。
04は、ボール117を部分的に包囲する。図4に示す
ように、ボール117は、下部ハウジング104の中央
部分にのせられ、ボールの一部分がマウス100の下面
の穴120(破線で示す)を経て突出できるようにされ
る。好ましくは、運動−電気トランスジューサであるX
及びY軸トランスジューサ121及び121’は、各
々、図5に明確に示されたように、エンコーダホイール
シャフト122と、各エンコーダホイールシャフト12
2の端に軸方向に固定されたエンコーダホイール124
とを備えている。エンコーダホイールシャフト122及
びエンコーダホイール124は、単一部品として形成さ
れるのが好ましい。エンコーダホイールシャフト122
は、ハウジング内でボール117に隣接して互いに垂直
に配置される。各エンコーダホイール124の周囲に沿
って一連の穴又はノッチ125が形成されている。
は、各エンコーダホイールシャフト122から、これを
回転可能に受け入れるために一対のシャフト支持体12
8に形成された一対のピンホール129へと軸方向に延
びる。ホイールピン126はエンコーダホイール124
の近くのエンコーダホイールシャフト122の端から軸
方向に延びる。エンドピン127は、エンコーダホイー
ル124から離れたエンコーダホイールシャフト122
の端から軸方向に延びる。シャフト支持体128は、下
部ハウジング104に形成されて、下面から上方に突出
するのが好ましい。各対のシャフト支持体128は、エ
ンコーダホイールシャフト122の1つを回転可能に保
持する。
れたローラ130は、下部ハウジング104から上方に
突出し、下部ハウジングにより回転可能に保持される。
スプリングバイアスされたローラ130は、垂直に配置
されたエンコーダホイールシャフト122によって形成
された内部角に対向して配置され、この内部角に向かっ
てエンコーダホイールシャフトに対してボール117を
バイアスする一方、ボールが平面形態で自由に回転でき
るようにする。ボール117は、ゴムで覆われたスチー
ルで形成されるのが好ましく、エンコーダホイールシャ
フト122及びエンコーダホイール124は、ガラス補
強プラスチックで形成されるのが好ましい。ゴムは、ポ
リカーボネートのエンコーダホイールシャフトに対して
充分な摩擦を与え、これにより、マウス100を平面上
でスライドさせることによりボール117を回転させる
と、エンコーダホイールシャフト122及びエンコーダ
ホイール124を同様に回転させる。
び108は、軸方向ボア134を各々有する細長い円筒
又は円錐台形である。指動輪シャフト138は、各指動
輪106及び108の軸方向ボア134を通して配置さ
れ、それに固定される。指動輪シャフト138は、指動
輪を受け入れるために、エンコーダホイールシャフト1
22よりも一般に長い。各指動輪シャフト138は、ホ
イールピン126、エンドピン127及びエンコーダホ
イール124を有し、これらは、各エンコーダホイール
シャフト122に形成されたものと同様である。各指動
輪106又は108は、エンドピン127に接近した指
動輪シャフト138の端に固定され、エンコーダホイー
ル124は、ホイールピン126に接近した他方の端に
固定される。貫通するピンホール129を有する一対の
指動輪シャフト支持体が下部ハウジング104に形成さ
れ、下面から上方に突出する。その一方の対はマウス1
00の左側面付近に形成され、そして他方の対は右側面
付近に形成される。各対の指動輪シャフト支持体は、1
つの指動輪シャフト138のエンドピン127をそのピ
ンホール129に回転可能に保持する上方の指動輪シャ
フト支持体142と、ホイールピン126をそのピンホ
ールに回転可能に保持する下方の指動輪シャフト支持体
143とで構成される。指動輪シャフト支持体は下部ハ
ウジング104に配置され、指動輪106及び108が
取り付けられた指動輪シャフト138が上方及び下方の
指動輪シャフト支持体142及び143により回転可能
に保持されるときには、指動輪は、ハウジングの左から
右へ延びる中心線と前面との間でハウジングの左側面及
び右側面から突出しそれら側面に沿って延びる。このよ
うに配置された状態で、左右の指動輪106及び108
は、マウス100の上面の一次及び二次の入力ボタン1
10及び112の近くにある。ユーザがマウス100の
主上面に手のひらを置いたときには、指が前方に延びて
一次及び二次のボタン110及び112にアクセスする
ことができる。手のひらがこの位置にある間に、親指は
左又は右側面にわたって延び、従って、左又は右の指動
輪106又は108(左利きであるか右利きであるかに
基づいて)アクセスすることができる。
44は、各対の指動輪シャフト支持体142と143と
の間で下部ハウジングから上方に突出する。各対の長手
方向の指動輪シャフト支持体144は、1つの指動輪シ
ャフト138の外周を受け入れる。各対の長手方向の指
動輪シャフト支持体144は、各対の指動輪シャフト支
持体142と143との間でほぼ等距離に配置されてお
り、従って、指動輪シャフト138の1つが取り付けら
れるときには、指動輪及び上方の指動輪シャフト支持体
142が長手方向シャフト支持体の前方に配置され、そ
してエンコーダホイール124及び下方の指動輪シャフ
ト支持体142が長手方向シャフト支持体の後方に配置
される。長手方向シャフト支持体144は、特にいずれ
かの指動輪106又は108がユーザによって回転され
るときに各指動輪シャフト138が左又は右へ移動しな
いように禁止する。
支持体142及び143は、組立中にエンコーダホイー
ルシャフト122及び指動輪シャフト138を各々パチ
ンと嵌合できるようにするために柔軟性のプラスチック
で形成されるのが好ましい。同様に、一対の長手方向シ
ャフト支持体144の各々は、互いに対向したカーブし
たくぼみ(図示せず)を有していて、指動輪シャフト1
38がこれら長手方向シャフト支持体144の内面のく
ぼみによって回転可能に受け入れられる状態でこれら一
対の長手方向シャフト支持体144の間で指動輪シャフ
ト138を下方にパチンと嵌合できるようにする。
オード(LED)146が各エンコーダホイール124
の片側に配置されている。光検出エレメント、好ましく
は、ホトトランジスタ148が各エンコーダホイール1
24の他側で各LED146に対向して配置されてい
る。各エンコーダホイール124が回転すると、LED
146からの光は、ノッチ125の1つがLED146
とホトトランジスタ148を分離するかどうかに基づい
て、阻止されるか、エンコーダホイール124を透過し
てホトトランジスタ148によって受光されるかを交互
に繰り返す。エンコーダホイール124のノッチは図5
に示されているが、各LED146から各ホトトランジ
スタ148への光を変調するための他の形式のシャッタ
を使用してもよい。
21’の各々は、LED146の1つと、ホトトランジ
スタ148の1つを含む。同様に、左右のZ軸トランス
ジューサ149及び149’の各々は、1つの指動輪シ
ャフト138、エンコーダホイール124、LED14
6及びホトトランジスタ148を含む。
2は、各々、一次入力ボタン110及び二次入力ボタン
112の下に配置され、一次又は二次入力ボタンを操作
すると、対応するスイッチが作動するようになってい
る。一次及び二次スイッチ150及び152と、LED
146と、ホトトランジスタ148は、全て、単一のプ
リント回路板156に取り付けられ、そして既知の手段
により、そこに取り付けられた付加的な回路158へ接
続される。この付加的な回路158は、マイクロコント
ローラ及び当業者に明らかな他の個別の電子デバイスを
備えていて、LED146が光を放射するようにさせ、
その光に基づいてホトトランジスタ148が信号を発生
するようにさせ、これらの信号を受信し、そしてこれら
の信号を適当な出力信号に変換させて、コード114を
経てコンピュータ115へ出力させる。例えば、参考と
してここに取り上げるラプソン氏等の米国特許第4,4
64,652号;ビュープレイ氏の米国特許第4,53
3,830号;及びホソゴエ氏等の米国特許第4,56
2,314号を参照されたい。
沿って移動又はスライドされ、穴122から突出するボ
ール117が回転させられる。ボール117が回転する
につれて、X及びY軸トランスジューサ121及び12
1’のエンコーダホイールシャフト122を回転させ、
これは次いでそこに固定されたエンコーダホイール12
4を回転させる。エンコーダホイール124が回転する
と、ホトトランジスタ148は、ノッチ125がLED
を経てスイープするときにLED146からの光パルス
を受け取る。各ホトトランジスタ148は、これらの光
パルスを変化する電気信号に変換し、これらは付加的な
回路154へ入力される。
一のエレメントとして図示して一般的に説明するが、本
発明は、リテオン社により製造された光検出器、型式番
号LTR−5576Dのような2つのホトトランジスタ
を有する単一の光検出器パッケージを使用するのが好ま
しい。従って、各ホトトランジスタ148は、2つの信
号、即ち「直角(quadrature)信号」を発生する。X軸ト
ランスジューサ121の部分を形成するホトトランジス
タ148は、直角信号「XA」及び「XB」を発生す
る。Y軸トランスジューサ121’の部分を形成するホ
トトランジスタ148は、直角信号「YA」及び「Y
B」を発生する。
ホトトランジスタは、既知の距離だけ分離されており、
従って、光検出器の1つのホトトランジスタは、LED
146からの光を受けるようにノッチ125の1つに配
置されて、ホトトランジスタは「高」信号を出力し、こ
れは付加的な回路158によりデジタル「1」の直角信
号として解読される。これに対し、ホトトランジスタ1
48における他方のホトトランジスタは、エンコードホ
イール124によりLED146からの光を受けないよ
う阻止され、従って、デジタル「0」直角信号として解
読される「低」信号を出力する。その結果、ホトトラン
ジスタ148から出力される2つの直角信号は、直角状
態を形成し、即ちこれら信号は位相ずれしている。付加
的な回路154、即ちマイクロコントローラは、2つの
直角信号におけるデジタル「0」と「1」の入力信号又
はレベル間の遷移を感知する。これら遷移の比較に基づ
いて、付加的な回路154は、マウスが移動される方向
を決定する。例えば、ホトトランジスタ148から出力
された直角信号XA及びXBが「00」の後に「10」
である場合は、付加的な回路154は、マウス100が
X軸に沿って一方向に移動されることを確認する。これ
に対し、直角信号XA及びXBが「11」の後に「1
0」である場合は、付加的な回路154は、マウス10
0が逆方向に移動されることを確認する。
タル「0」と「1」の信号間の遷移の数は、マウス移動
の大きさを指示する。更に、マウス移動の方向及び大き
さの決定は、この技術では、直角計算と称している。直
角計算は、既知の技術を用いて付加的な回路154によ
り実行される。直角計算は、直角信号を、X及びY軸に
沿ったマウス100の移動を指示するカウント信号に変
換する。これらのカウント信号は、正又は負のいずれか
であり、これは、特定軸に沿った順方向又は逆方向のマ
ウス100の移動を指示する。ホストコンピュータ11
5は、これらのカウントを可視ディスプレイ装置上のカ
ーソル移動に変換する。ホストコンピュータへ出力され
るこれらのカウント及び他のマウス信号は、「マイクロ
ソフト・マウス・プログラマズ・レファレンス」、マイ
クロソフト・プレス、1991年に記載されたマウス信
号と同様であるのが好ましい。
サ121及びそれに関連したホトトランジスタ148
は、XA及びXB直角信号を発生し、これら信号は、付
加的な回路154により、X軸に沿ったマウス100の
移動又は位置を指示するカウント信号、ここでは「X軸
コンピュータ信号」と称する、に変換される。Y軸トラ
ンスジューサ121’及びそれに関連したホトトランジ
スタ148は、YA及びYB直角信号を発生し、これら
信号は、付加的な回路154により、Y軸に沿ったマウ
ス100の移動又は位置を指示するカウント信号、ここ
では「Y軸コンピュータ信号」と称する、に変換され
る。
149及び149’と、それに関連したホトトランジス
タ148は、2対のZ軸直角信号(各対は「ZA」及び
「ZB」成分を含む)を発生し、これらは、付加的な回
路154へ入力される。例えば、左側の指動輪106が
ユーザの親指によって回転されると、指動輪シャフト1
38も同様に、下方の指動輪シャフト支持体143のホ
イールピン126及び上方の指動輪シャフト支持体14
2のエンドピン127の周りで回転する。指動輪シャフ
ト138が回転すると、そこに固定されたエンコーダホ
イール124も同様に回転し、ホトトランジスタ148
は、ノッチ125がLEDを経てスイープするときにL
ED146からの光のパルスを受け取る。この光のパル
スに応答して、ホトトランジスタ148は、Z軸直角信
号ZA及びZBを出力する。付加的な回路154は、直
角計算を用いてこれらの直角信号からZ軸に沿った「シ
ュミレーションされた」マウス移動の方向及び大きさを
決定し、従って、Z軸に沿ったマウスのシュミレーショ
ンされた移動又は位置を指示するカウント信号即ち「Z
軸コンピュータ信号」を発生する。これらのZ軸カウン
ト信号は、好ましくは互いに加算され、それ故、左側の
指動輪106又は右側の指動輪108がマウス100の
Z軸移動に対して使用される。左側の指動輪106及び
右側の指動輪108の両方が同時に逆方向に回転される
場合には、加算されたカウントがカーソルを単一の指動
輪のみの回転よりもZ軸に沿って2倍迅速に移動させ
る。或いは又、スイッチを設けて、付加的な回路158
に接続し、コンピュータへのZ軸カウント信号の出力を
ディスエイブルすることができる。
指動輪106及び108と付加的な回路158をイネー
ブルし、Z軸コンピュータ信号を発生できるようにす
る。二次スイッチ152を2回目に作動すると、カーソ
ルをZ軸に沿った0位置に位置設定することができる。
その後、いずれかの指動輪を一方向又は他方向に回転す
ると、カーソルはZ軸に沿って各々正又は負の方向に移
動する。或いは又、二次スイッチ152の作動により、
Z軸の正又は負の部分に沿ったカーソルの移動間でトグ
ルすることもできる。Z軸に沿った移動は、カーソルの
サイズを変えるように2次元仮想表示上に表すことがで
き、増加するサイズのカーソルは、Z軸に沿った正の方
向の移動を指示し、そして減少するサイズのカーソル
は、負の方向のカーソルの移動を指示する。
0において、指動輪スイッチ170が各指動輪シャフト
138に隣接して配置されており、このスイッチ170
は、以下に述べるように指動輪106又は108を押圧
しそして内方に枢着移動することにより操作することが
できる。指動輪スイッチ170は、一次及び二次スイッ
チ150及び152に加えて又はそれに代わって設けら
れる。この第1の別の実施例及び以下に述べる全ての別
の実施例は、最初に述べた実施例と実質的に同様であ
り、共通のエレメント又は部品は同じ番号で示されてい
る。構造及び動作の相違点についてのみ詳細に説明す
る。
は、左の指動輪106とエンコーダホイール124との
間でプリント回路板156に固定され電気的に接続され
ている。ボタン172は、指動輪スイッチ170からマ
ウスの左側に向かって外方に指動輪シャフト138に対
して延びている。指動輪スイッチ170内のスプリング
(図示せず)は、ボタン172を外方に指動輪シャフト
138に対してバイアスする。図7に示したスロット1
74は、上方の指動輪シャフト支持体142’内を長手
方向に左から右へと延びる。エンドピン127は、スロ
ット174内にスライド式に受け入れられる。左の指動
輪106とエンコーダホイール124との間で下部ハウ
ジング104から上方に突出する中央シャフト支持体1
75も、長手方向に延びるスロット176を同様に有し
ており、これは、指動輪シャフト138をスライド式に
受け入れる。
動輪シャフト138を各々スロット174及び176の
最も左の端に対してバイアスする。左の指動輪106が
内方に押圧される間に、エンドピン127及び指動輪シ
ャフト138は、各々、スロット174及び176を経
て長手方向に内方に左から右へとスライドし、やがて各
々がスロットの最も右の端にのせられるに至る。左の指
動輪106及び指動輪シャフト138は、図6に矢印で
示すようにホイールピン126の周りで同時に内方に枢
着回転される。これと同時に、ボタン172が内方に押
圧され、スプリングを圧縮して指動輪スイッチ170を
作動する。左の指動輪106が解除されると、指動輪ス
イッチ170のスプリングがボタン172を外方にバイ
アスし、指動輪106をホイールピン126の周りで左
に且つ外方に枢着回転し、そしてエンドピン127及び
指動輪シャフト138を各々スロット172及び176
を経て左にスライドさせる。
300として示されており、これは左右の指動輪106
及び108を単一の上方の指動輪202に置き換えたも
のである。この上方の指動輪202は、一次及び二次の
入力ボタン110と112との間で上部ハウジング10
2の上に突出している。一次及び二次の入力ボタン11
0と112は各々一次及び二次のスイッチ150及び1
52(図示せず)を作動する。上方の指動輪202は、
指動輪シャフト138(破線で示す)に軸方向に取り付
けられている。上方の指動輪202は、ユーザの手をマ
ウス300の主上面102にのせたときにユーザの親指
ではない指によって回転される。エルゴノミクスという
点で、上方の指動輪202は、左又は右の指動輪106
及び108よりも正確なユーザ入力を与える。更に、第
2の別の実施例は、前記の実施例よりも部品点数を減少
しながらも、左利き及び右利きの両方のユーザが指動輪
に容易にアクセスできるようにする。
ジングの左側から突出する左指動輪106を有するトラ
ックボール400として示されている。このトラックボ
ール400は、ハウジングの右側から突出する右の指動
輪108を含んでもよい。トラックボール400の内部
部品は、図4に示して述べたものと実質的に同様であ
る。
コーダホイール及びオプトエレクトロニックデバイスに
より発生されるものとして説明するが、本発明は、他の
電気機械的な手段を用いることによってZ軸コンピュー
タ信号を発生することもできる。特に、本発明は、当業
者に明らかなように、ロッカースイッチ、感圧スイッ
チ、ジョイスティック又は他の電気機械的スイッチを、
もし必要ならば適当なトランスジューサと共に使用して
もよい。
を移動するものとして上記したが、本発明は、種々のコ
ンピュータソフトウェアアプリケーションに使用するこ
とができる。一般に、コンピュータソフトウェアアプリ
ケーションは、X、Y及びZ軸コンピュータ信号と、一
次及び二次のスイッチ信号をコンピュータソフトウェア
アプリケーションに対して特定の形態で使用する。コン
ピュータソフトウェアアプリケーションは、これらの種
々の信号の変化に基づいて、可視ディスプレイ装置上で
ユーザが見る可視出力の変化を決定する。
を移動することにより発生されたX及びY軸コンピュー
タ信号は、一次又は二次のスイッチ150又は152か
らの適当なスイッチ入力信号と共に、グラフデータのブ
ロックを選択するのに使用することもできる。ここで使
用する「グラフデータ」とは、テキスト、文書、テーブ
ル、スプレッドシート、像、捕獲したビデオデータ等を
含む。左、右又は上方の指動輪各々106、108又は
202を回転することによって生じるZ軸コンピュータ
信号は、もし必要ならば、適当なスイッチ信号と共に、
グラフデータのブロックの見掛けを調整するのに使用す
ることができる。ここで使用する「見掛け」とは、サイ
ズ、カラー、スタイル、フォント、境界、構成、輝度等
を含む。一次及び二次スイッチ150及び152は、所
望の見掛けを選択するのに使用することができる。例え
ば、平らな表面に対してマウスを移動することによりX
及びY軸コンピュータ信号からテキストのブロックが最
初に選択される。その後、指動輪を回転することにより
発生されたZ軸コンピュータ信号は、一次スイッチ15
0が作動された場合にはテキストのサイズを変更し、又
は二次スイッチ152が作動された場合にはテキストの
スタイルを変更する。
プライの1つを選択するのに使用される。ここで用いる
「プライ(ply) 」とは、スプレッドシート又はテキスト
文書のようなデータの2次元表示である。特定のプライ
が選択されると(適当なスイッチ信号で)、X及びY軸
コンピュータ信号は、選択されたプライ内でカーソルを
移動する。ここで使用する「カーソル」という用語は、
可視ディスプレイ装置上に表されるいかなるカーソル、
アイコン又はポインタも含む。X、Y及びZ軸コンピュ
ータ信号は、スプレッドシートのような3次元「ワーク
ブック」を通して進行させるのに使用できる。
は、左、右又は上方の指動輪各々106、108又は2
02が付加的な回路158によってZ軸コンピュータ信
号を発生させ、これは、次いで、コンピュータスプレッ
ドシートソフトウェアアプリケーションを実行するコン
ピュータ115によって使用される。Z軸コンピュータ
信号は、コンピュータ115によりスプレッドシートソ
フトウェアアプリケーションを介して使用されて、コン
ピュータの可視ディスプレイ装置に示される3次元スプ
レッドシート内の多数のスプレッドシート即ちプライの
1つを選択し、これらプライは、第3次元即ちZ次元に
沿って配列された2次元スプレッドシートである。スプ
レッドシートソフトウェアアプリケーション及び多数の
プライの両方がコンピュータ115のメモリ115’に
記憶される。
が「アクティブ」になり、即ちコンピュータ115の可
視ディスプレイ装置に優性に即ち最も上に表示され、ユ
ーザがそのプライ内のデータを操作できるようになる。
スプレッドシートソフトウェアアプリケーションを実行
するコンピュータ115は、変化するZ軸コンピュータ
信号を、配列されたプライのどの1つがアクティブであ
るかの選択へと変換する。ユーザは、指動輪の1つを回
転し、Z軸コンピュータ信号を発生し、これにより、ア
クティブなプライから他のプライの1つへ移動し、それ
らの間の各プライをこのような移動中に順次にアクティ
ブにする。指動輪の移動が停止したときに指示される最
後のプライがコンピュータ115の可視ディスプレイ装
置に表示される。あるプライから別のプライへのこの移
動即ちスクロールは、プライ内の行又は列間のスクロー
ルと同様である。従って、Z軸コンピュータ信号は、指
動輪が回転される方向に基づいて配列されたプライの中
を前方又は後方に(プラス又はマイナスZ軸移動)次々
に移動するプライ間のこの第3次元スクロールに対して
使用される。
て、Z軸コンピュータ信号が発生されるときには、コン
ピュータ115は、スプレッドシートソフトウェアアプ
リケーションを介して、その指動輪がどれ程回転された
かを解読し、それにより、どのプライがアクティブであ
るかを決定する。例えば、指動輪の1/8の回転(Z軸
コンピュータ信号におけるカウント数又は値に対応す
る)は、コンピュータ115が次のプライをアクティブ
にするようにさせる。最後(又は最初)のプライがアク
ティブでありそして指動輪がまだ回転されている場合に
は、コンピュータ115は、現在プライの下にある(又
はそれに先行する)付加的なプライがないことを指示す
る可聴信号を発生する。或いは又、ホストコンピュータ
115は、Z軸コンピュータ信号の現在値をメモリ11
5’に記憶されたテーブルと比較し、多数のプライのど
れをアクティブにすべきかを決定する。多数のプライの
どれがアクティブであるか決定すると、コンピュータ1
15は、アクティブなプライをメモリ115’から検索
し、それを可視ディスプレイ装置に表示する。その後、
ボール117を回転することにより発生されたX及びY
軸コンピュータ信号がコンピュータ115により使用さ
れて、アクティブなプライに対するカーソルをプライ内
の所望のセルへ移動する。
100をベクトル方向付けモードに入れる。このベクト
ル方向付けモードにおいては、X、Y及びZ軸コンピュ
ータ信号を用いて空間におけるビデオオブジェクトの姿
勢を方向付けする。「姿勢」とは、ビデオオブジェクト
のロール、ピッチ及びヨー方向を指す。「ビデオオブジ
ェクト」とは、可視ディスプレイに表されたカーソル、
グラフィック又は他の像を指す。一次スイッチ150
は、ベクトル方向付けモードをディスエイブルするのに
使用できる。
タ信号を用いて選択されたウインドウ又はスプレッドシ
ートのサイズを変更したり、グラフデータをズームイン
又はズームアウトしたり、コンピュータソフトウェアア
プリケーションにおいてカラー又はボリュームを調整し
たり、ゲームにおいて3次元移動したりすることを含
む。
更を加えるだけで3次元コンピュータ入力信号を与える
ことができると共に、現在入手できるマウス部品(例え
ば、エンコーダホイール、LED、光検出器、若干変更
されたマウスハウジング等)を使用することができる。
本発明に必要とされるほとんどの部品は、単一のプリン
ト回路板上に配置されるので、本発明の構成を製造する
場合に、既存のマウスに必要とされる以上の付加的な製
造プロセスは要求されない。更に、エンコーダホイール
シャフト122及び指動輪シャフト138を下部ハウジ
ング104に形成されたシャフト支持体内にパチンと嵌
合できることにより、本発明のマウス100は容易に組
み立てることができる。従って、本発明は、容易に製造
することのできる非常に低コストの3次元コンピュータ
入力装置を提供する。
で述べたが、本発明の精神及び範囲から逸脱せずに種々
の変更がなされ得ることが当業者に明らかであろう。例
えば、LED及び光検出器を用いたオプトエンコード方
法を述べたが、直角信号を発生する他の方法を用いるこ
ともでき、例えば、周囲に電気接点を有するエンコーダ
ホイールを用いて、このエンコーダホイールが回転する
ときにその電気接点が電気ブラシに交互に接触するよう
にしてもよい。ここに述べる本発明の技術は、光学マウ
ス、ペン及びタブレットを含む他のコンピュータ入力装
置に適用することができる。但し、光学マウス又はペン
に設けられた指動輪によってZ軸コンピュータ信号が発
生される場合である。上記の説明に鑑み、本発明に対し
てこれら及び他の変更を行うことができる。従って、本
発明は、以上の説明によって限定されるものではなく、
本発明の範囲は、特許請求の範囲のみによって限定され
るものとする。
る。
る。
ール指動輪シャフト及び指動輪を示す図である。
例を示す拡大部分図である。
支持体の拡大断面図である。
図である。
Claims (20)
- 【請求項1】 ハウジングと、 上記ハウジング内に受け入れられた回転可能なボール
と、 上記ハウジング内に配置され、上記回転可能なボールに
接続された第1及び第2のトランスジューサであって、
上記ボールの回転を表す第1及び第2の信号を発生する
第1及び第2のトランスジューサと、 上記ハウジングから突出する第1の回転可能に取り付け
られたローラであって、休止位置と作動位置との間で移
動するようにハウジングにより受け入れられた第1の回
転可能なローラと、 上記第1のローラに接続され、上記第1ローラの回転を
表す第3の信号を発生するための第3のトランスジュー
サと、 上記第1、第2及び第3のトランスジューサに接続さ
れ、上記第1、第2及び第3の信号を受け取り、そして
それに応答してコンピュータへコンピュータ信号を出力
するための制御回路と、 上記制御回路に接続された第1スイッチであって、該第
1スイッチの作動時に第1のスイッチ信号を発生するよ
うに構成され、該第1スイッチは、上記第1の回転可能
なローラに隣接して配置され、そして上記第1の回転可
能なローラが、上記休止位置から作動位置へ移動された
ときに、該第1スイッチを作動させるようになった第1
スイッチと、を備えたことを特徴とするコンピュータ用
の入力装置。 - 【請求項2】 ハウジングから突出する第2の回転可能
に取り付けられたローラと、該第2のローラの周りに配
置されて、該第2のローラの回転を表す第3の信号も発
生する第4のトランスジューサとを更に備え、上記第1
及び第2のローラは、各々、ハウジングの左側及び右側
から突出し、上記第2の回転可能なローラは、休止位置
と作動位置との間で移動するようにハウジングにより受
け入れられ、そして上記制御回路に接続された第2のス
イッチであって、該第2のスイッチの作動時に第2のス
イッチ信号を発生するようにされた第2のスイッチを更
に備え、該第2スイッチは、上記第2の回転可能なロー
ラに隣接して配置され、そして上記第2の回転可能なロ
ーラが、休止位置から作動位置へ移動されたときに、該
第2のスイッチを作動させるようになった請求項1に記
載の入力装置。 - 【請求項3】 上記第1、第2及び第3のトランスジュ
ーサは、ほぼ同じ構造のものであり、そして上記第1及
び第2のローラは、ほぼ同じ構造のものである請求項2
に記載の入力装置。 - 【請求項4】 上記第1、第2及び第3の信号は、各
々、X、Y及びZ軸に沿った空間における位置を指示
し、そして上記第1スイッチが操作されると、これら第
1、第2及び第3の信号が空間における向きを指示する
ようにさせる請求項1に記載の入力装置。 - 【請求項5】 上記第1スイッチが操作されると、上記
制御回路は、上記第3信号に応答してコンピュータ信号
を出力するようにイネーブルされる請求項1に記載の入
力装置。 - 【請求項6】 上記第1の回転可能なローラは、ハウジ
ングの上部から突出し、上記第1スイッチは、上記第1
の回転可能なローラに接近して配置される請求項1に記
載の入力装置。 - 【請求項7】 上記制御回路に接続された第2スイッチ
であって、該第2スイッチの作動時に第2のスイッチ信
号を発生するようにされた第2スイッチを更に備え、上
記第1及び第2スイッチは、上記ハウジングの上部で上
記第1の回転可能なローラの両側に配置された第1及び
第2のボタンに各々接続される請求項6に記載の入力装
置。 - 【請求項8】 上記第3トランスジューサは、第1の光
放射エレメントと、第1の光検出エレメントと、第1の
回転可能なエンコーダホイールとを備え、該第1の回転
可能なエンコーダホイールは、上記第1の光放射エレメ
ントから放射されて上記第1の光検出エレメントにより
受け取られる光を変調するように上記第1の光放射エレ
メントと上記第1の光検出エレメントとの間に配置さ
れ、上記第1の回転可能なエンコーダホイールは上記第
1の回転可能なローラにより回転され、そして上記第3
のトランスジューサは、上記第1の回転可能なローラ及
び上記第1のエンコーダホイールに軸方向に固定された
シャフトを備え、該シャフトは、上記ハウジングにより
回転可能に且つ枢着式に保持される請求項1に記載の入
力装置。 - 【請求項9】 上記第1及び第2のトランスジューサ
は、第2及び第3の光放射及び光検出エレメントと、上
記ボールに隣接して上記ハウジング内に回転可能に取り
付けられた第2及び第3のシャフトと、全てが各々上記
第2及び第3の光放射及び光検出エレメントの間に配置
されて上記第2及び第3シャフトに軸方向に固定された
第2及び第3の回転可能なエンコーダホイールとを備
え、上記ボールが回転すると、上記第2及び第3のシャ
フトと、上記第2及び第3の回転可能なエンコーダホイ
ールとの回転が生じ、上記第2及び第3の回転可能なエ
ンコーダホイールは、上記第2及び第3の光放射エレメ
ントから放射されて上記第2及び第3の光検出エレメン
トにより各々受け取られる光を選択的に変調する請求項
8に記載の入力装置。 - 【請求項10】 上記第1、第2及び第3の光放射エレ
メントは、実質的に同様の構造のものであり、上記第
1、第2及び第3の光検出エレメントは、実質的に同様
の構造のものであり、そして上記第1、第2及び第3の
回転可能なエンコーダホイールは、同様の構造のもので
ある請求項9に記載の入力装置。 - 【請求項11】 ホストコンピュータに接続された3次
元コンピュータ入力装置を使用する方法であって、この
コンピュータ入力装置は、スイッチと、回転可能なボー
ルと、回転可能なローラと、第1、第2及び第3のトラ
ンスジューサとを有しており、上記方法は、 上記第1及び第2のトランスジューサから上記ボールの
回転を表す第1及び第2のコンピュータ信号を発生し、 上記第3のトランスジューサから上記回転可能なローラ
の回転を表す第3のコンピュータ信号を発生し、 上記第1、第2及び第3のコンピュータ信号の少なくと
も1つを上記ホストコンピュータへ出力し、 上記第1及び第2のコンピュータ信号に各々基づいてX
及びY方向にカーソルを配置し、そして上記カーソルに
より指定された表示項目の非位置特性を上記第3のコン
ピュータ信号に基づいて制御する、という段階を備えた
ことを特徴とする方法。 - 【請求項12】 上記第3のコンピュータ信号を発生す
る前にスイッチ信号を発生するように上記スイッチを作
動する段階を更に備えた請求項11に記載の方法。 - 【請求項13】 上記回転可能なボールを回転しそして
上記回転可能なローラを回転する上記段階は、同時に実
行できる請求項11に記載の方法。 - 【請求項14】 上記スイッチを作動し、そして上記第
1、第2及び第3のコンピュータ信号に各々基づいてビ
デオオブジェクトのロール、ピッチ及びヨー方向を決定
するという段階を更に備えた請求項11に記載の方法。 - 【請求項15】 上記スイッチを操作してスイッチ信号
を発生し、このスイッチ信号をコンピュータへ出力し、
そしてこのスイッチ信号に基づいてカーソルにより指定
される表示項目を選択するという段階を更に備えた請求
項11に記載の方法。 - 【請求項16】 メモリ及び可視ディスプレイ装置を有
するコンピュータを備え、該コンピュータは複数のプラ
イを表示することができ、これら複数のプライの少なく
とも1つは、これら複数のプライの他のものにオーバー
ラップして完全に覆い隠すことができ、 更に、上記コンピュータに接続されたユーザコマンド入
力装置を備え、該入力装置は、ハウジングと、該ハウジ
ングに支持された第1及び第2のトランスジューサであ
って、2つの直交する方向における移動を表すユーザコ
マンドを受け取りそしてそれに応答してコンピュータへ
各々第1及び第2の信号を出力するような第1及び第2
のトランスジューサと、上記ハウジングにより支持され
たユーザ操作可能な部材であって、両方向に操作され
て、該部材のユーザ操作を指示する第3の信号をコンピ
ュータへ出力させるようなユーザ操作可能な部材とを有
し、上記コンピュータは、この第3の信号に応答して上
記複数のプライをスクロールしその1つを可視ディスプ
レイに表示するように選択すると共に、上記第1及び第
2の信号に応答して上記選択されたプライにおいてX及
びY方向にカーソルを位置設定することを特徴とするカ
ーソル位置設定及びユーザコマンド入力システム。 - 【請求項17】 上記ユーザコマンド入力装置は、上記
ハウジング内に受け入れられて上記第1及び第2のトラ
ンスジューサに接続された回転可能なボールを備え、そ
して上記ユーザ操作可能な部材は、上記ハウジングから
突出して第3トランスジューサに接続された回転可能に
取り付けられたローラであり、上記第3トランスジュー
サは、該ローラのユーザ操作を指示する第3の信号を発
生する請求項16に記載のカーソル位置設定及びユーザ
コマンド入力システム。 - 【請求項18】 上記回転可能なローラは、上記ハウジ
ングの上部から突出し、上記ユーザコマンド入力装置
は、第1及び第2のスイッチを備え、これらのスイッチ
は、上記ハウジングの上部で上記回転可能なローラの両
側に配置された各々の第1及び第2のボタンに接続され
る請求項17に記載のカーソル位置設定及びユーザコマ
ンド入力システム。 - 【請求項19】 上記コンピュータは、上記複数のプラ
イの選択された1つが上記複数のプライの最初又は最後
のプライであるときに上記第3の信号に応答して可聴信
号を発生する請求項16に記載のカーソル位置設定及び
ユーザコマンド入力システム。 - 【請求項20】 ハウジングと、 上記ハウジングにより受け入れられ、休止位置と作動位
置との間を移動することのできる回転可能な部材と、 上記ハウジング内に配置され、上記回転可能な部材に接
続された少なくとも1つのトランスジューサであって、
上記部材の回転を表す第1の信号を発生するトランスジ
ューサと、 上記トランスジューサに接続されて、上記第1の信号を
受け取り、そしてそれに応答してコンピュータへコンピ
ュータ信号を出力する制御回路と、 上記制御回路に接続されたスイッチであって、該スイッ
チの作動時にスイッチ信号を発生するように構成され、
該スイッチは、上記回転可能な部材に隣接して配置さ
れ、そして上記回転可能な部材が、上記休止位置から作
動位置へ移動されたときに、該スイッチを作動させるよ
うになったスイッチと、を備えたことを特徴とするコン
ピュータ用の入力装置。
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