JPH0836459A - ポインティングデバイス - Google Patents
ポインティングデバイスInfo
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- JPH0836459A JPH0836459A JP6170773A JP17077394A JPH0836459A JP H0836459 A JPH0836459 A JP H0836459A JP 6170773 A JP6170773 A JP 6170773A JP 17077394 A JP17077394 A JP 17077394A JP H0836459 A JPH0836459 A JP H0836459A
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Landscapes
- Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
- Position Input By Displaying (AREA)
- User Interface Of Digital Computer (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】直接的に位置情報を入力することができるポイ
ンティングデバイスを提供する。 【構成】筋電位検出手段１によって検出された筋電位信
号を、カーソル座標導出手段２によって、直接カーソル
座標値に変換し、位置情報をカーソル表示手段３に入力
して表示する。
ンティングデバイスを提供する。 【構成】筋電位検出手段１によって検出された筋電位信
号を、カーソル座標導出手段２によって、直接カーソル
座標値に変換し、位置情報をカーソル表示手段３に入力
して表示する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、筋肉の伸縮によって人
体から検出された筋電位信号からカーソル位置を導出
し、コンピュータ端末等の表示装置にカーソルを表示す
るポインティングデバイスに関する。
体から検出された筋電位信号からカーソル位置を導出
し、コンピュータ端末等の表示装置にカーソルを表示す
るポインティングデバイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、人体から検出される電気信号を用
いて、人間とコンピュータとの直接的な結合を実現する
ためのインタフェースが提案されている。そのインタフ
ェースは、生体電気信号を変換し、直接コンピュータへ
の入力信号として使用するためのものである。
いて、人間とコンピュータとの直接的な結合を実現する
ためのインタフェースが提案されている。そのインタフ
ェースは、生体電気信号を変換し、直接コンピュータへ
の入力信号として使用するためのものである。
【０００３】インタフェースに利用される生体電気信号
として代表的なものは脳波と筋電位信号であるが、出力
が大きい筋電位信号の方が利用しやすい。筋電位信号を
利用するインタフェースの内、表示装置又は専用の平面
上の位置情報を入力するポインティングデバイスには例
えば次のものが知られている。
として代表的なものは脳波と筋電位信号であるが、出力
が大きい筋電位信号の方が利用しやすい。筋電位信号を
利用するインタフェースの内、表示装置又は専用の平面
上の位置情報を入力するポインティングデバイスには例
えば次のものが知られている。
【０００４】１．眼の周囲の眼筋の筋電位信号より操作
者の視線方向を検出し、その視線方向へ電磁波を照射
し、照射位置を検出手段によって検出し、特定された位
置をコンピュータに入力する装置。
者の視線方向を検出し、その視線方向へ電磁波を照射
し、照射位置を検出手段によって検出し、特定された位
置をコンピュータに入力する装置。
【０００５】２．眼筋の筋電位信号より神経回路網を利
用して操作者の視線方向を検出する装置。 ３．筋電位信号ではないが、同様に大きな出力が得られ
る眼電信号を利用したもので、眼球の動きに伴う眼電信
号を検出し、カーソルの動きを制御する信号に変換して
カーソルを制御する装置。
用して操作者の視線方向を検出する装置。 ３．筋電位信号ではないが、同様に大きな出力が得られ
る眼電信号を利用したもので、眼球の動きに伴う眼電信
号を検出し、カーソルの動きを制御する信号に変換して
カーソルを制御する装置。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来例は、１
と２に記述した視線方向の情報から位置を特定するもの
と、３に記述したカーソルの動き方を制御して間接的に
位置情報を入力するものとに分類できる。
と２に記述した視線方向の情報から位置を特定するもの
と、３に記述したカーソルの動き方を制御して間接的に
位置情報を入力するものとに分類できる。
【０００７】視線方向の情報を利用する手段は、直接的
に位置情報を入力する手段であり、操作者は目標とする
位置だけを意識していれば良い。しかし、視線方向の情
報だけでは位置は定まらず、構成が複雑となる問題があ
る。
に位置情報を入力する手段であり、操作者は目標とする
位置だけを意識していれば良い。しかし、視線方向の情
報だけでは位置は定まらず、構成が複雑となる問題があ
る。
【０００８】この理由を説明する。視線方向とは操作者
の頭部に対して眼球が向いている方向である。従って表
示装置の平面上の位置を指定するためには、対象となる
平面と操作者の頭部との位置関係が分かっていなければ
ならない。このため、表示装置と操作者の頭部との位置
関係を固定する手段を設けるか、その位置関係を検出す
る手段を別に設けなければならない。
の頭部に対して眼球が向いている方向である。従って表
示装置の平面上の位置を指定するためには、対象となる
平面と操作者の頭部との位置関係が分かっていなければ
ならない。このため、表示装置と操作者の頭部との位置
関係を固定する手段を設けるか、その位置関係を検出す
る手段を別に設けなければならない。
【０００９】さもなければ、電磁波を位置指定の対象と
なる平面に照射すると言うような特別な手段が必要とな
る。何れにしても視線方向の情報を利用してポインティ
ングデバイスを構成する装置には、付加的な手段が不可
避である。
なる平面に照射すると言うような特別な手段が必要とな
る。何れにしても視線方向の情報を利用してポインティ
ングデバイスを構成する装置には、付加的な手段が不可
避である。
【００１０】次に、カーソルの動き方を制御して間接的
に位置情報を入力する手段は、構成は簡単である。しか
し、視線方向の情報を利用する手段と異なり、指示した
い位置の他に現在のカーソル位置も意識する必要があ
る。即ち、目標とする位置と現在のカーソル位置との関
係を認識し、その後カーソルを移動すべき方向の制御命
令に対応した生体電気信号を発生させる、というように
操作者の負担が増える問題がある。
に位置情報を入力する手段は、構成は簡単である。しか
し、視線方向の情報を利用する手段と異なり、指示した
い位置の他に現在のカーソル位置も意識する必要があ
る。即ち、目標とする位置と現在のカーソル位置との関
係を認識し、その後カーソルを移動すべき方向の制御命
令に対応した生体電気信号を発生させる、というように
操作者の負担が増える問題がある。
【００１１】本発明は、このような点に鑑みてなされた
ものであり、簡単な構成で、直接的に位置情報を入力す
ることができるポインティングデバイスを提供すること
を目的としている。
ものであり、簡単な構成で、直接的に位置情報を入力す
ることができるポインティングデバイスを提供すること
を目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】図１に本発明の原理図を
示す。図中、１は筋肉の伸縮によって発生する筋電位信
号を検出する筋電位検出手段、２は筋電位信号を位置情
報に変換するカーソル座標導出手段、３は位置情報に基
づいてカーソルを表示するカーソル表示手段である。
示す。図中、１は筋肉の伸縮によって発生する筋電位信
号を検出する筋電位検出手段、２は筋電位信号を位置情
報に変換するカーソル座標導出手段、３は位置情報に基
づいてカーソルを表示するカーソル表示手段である。
【００１３】
【作用】上述した本発明によれば、筋電位検出手段１に
よって検出された筋電位信号を、カーソル座標導出手段
２によって直接、カーソル座標値に変換することによっ
て、従来例のような付加的な手段を用いることなく、直
接的に位置情報をカーソル表示手段３に入力し、カーソ
ルを表示することができる。
よって検出された筋電位信号を、カーソル座標導出手段
２によって直接、カーソル座標値に変換することによっ
て、従来例のような付加的な手段を用いることなく、直
接的に位置情報をカーソル表示手段３に入力し、カーソ
ルを表示することができる。
【００１４】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につい
て説明する。図２は本発明の第１実施例によるポインテ
ィングデバイスのブロック構成図である。この図におい
て図１に示した本発明原理図の各部に対応する部分には
同一符号を付し、その説明を省略する。
て説明する。図２は本発明の第１実施例によるポインテ
ィングデバイスのブロック構成図である。この図におい
て図１に示した本発明原理図の各部に対応する部分には
同一符号を付し、その説明を省略する。
【００１５】図２に示す筋電位検出手段１は、２つの電
極１１と、増幅部１２と、フィルタ部１３とを有し、カ
ーソル座標導出手段２は、整流部２１と、平滑部２２
と、カーソル座標計算部２３とを有して構成されてい
る。
極１１と、増幅部１２と、フィルタ部１３とを有し、カ
ーソル座標導出手段２は、整流部２１と、平滑部２２
と、カーソル座標計算部２３とを有して構成されてい
る。
【００１６】但し、この構成は、筋電位信号のチャンネ
ルが１つの場合のものである。２次元の位置情報を入力
する場合は２チャンネルの筋電位信号を、３次元の場合
は３チャンネルの筋電位信号を検出する。即ち、電極１
１から平滑部２２までチャンネル数分で構成する。
ルが１つの場合のものである。２次元の位置情報を入力
する場合は２チャンネルの筋電位信号を、３次元の場合
は３チャンネルの筋電位信号を検出する。即ち、電極１
１から平滑部２２までチャンネル数分で構成する。
【００１７】まず、電極１１を図示せぬ操作者に装着す
る。取り付け位置は、手又は腕が操作者の抵抗感、不快
感が小さくて望ましいが、筋電位の検出が出来る部位で
あれば何処でもよい。但し、複数のチャンネルを使用す
る場合はクロストークが十分小さくなるように電極１１
の取り付け位置を決定する。
る。取り付け位置は、手又は腕が操作者の抵抗感、不快
感が小さくて望ましいが、筋電位の検出が出来る部位で
あれば何処でもよい。但し、複数のチャンネルを使用す
る場合はクロストークが十分小さくなるように電極１１
の取り付け位置を決定する。
【００１８】筋電位信号は電極１１を通じて増幅部１２
に入力され増幅される。増幅された筋電位信号はフィル
タ部１３にてフィルタ処理が施されることによってノイ
ズが除去される。
に入力され増幅される。増幅された筋電位信号はフィル
タ部１３にてフィルタ処理が施されることによってノイ
ズが除去される。
【００１９】フィルタ部１３で処理された信号は整流部
２１に入力されて整流され、続いて平滑部２２において
平滑処理を受ける。この整流平滑化された筋電位信号
は、カーソル座標計算部２３に入力され、ここでカーソ
ル座標値が求められる。但し、複数のチャンネルを使用
している場合は複数の信号がカーソル座標計算部２３に
入力されることになる。
２１に入力されて整流され、続いて平滑部２２において
平滑処理を受ける。この整流平滑化された筋電位信号
は、カーソル座標計算部２３に入力され、ここでカーソ
ル座標値が求められる。但し、複数のチャンネルを使用
している場合は複数の信号がカーソル座標計算部２３に
入力されることになる。
【００２０】ここで、２チャンネルの場合のカーソル座
標値の計算処理の説明を行う。カーソル座標計算部２３
への２チャンネルの入力値をＵ1 ，Ｕ2 とし、カーソル
座標値をＸ1 ，Ｘ2 とする。Ｘ1 ，Ｘ2 の取りうる値を
関数値として持つように関数Ｆ1 ，Ｆ2 を設定する。
標値の計算処理の説明を行う。カーソル座標計算部２３
への２チャンネルの入力値をＵ1 ，Ｕ2 とし、カーソル
座標値をＸ1 ，Ｘ2 とする。Ｘ1 ，Ｘ2 の取りうる値を
関数値として持つように関数Ｆ1 ，Ｆ2 を設定する。
【００２１】Ｘ1 ＝Ｆ1 （Ｕ1 ，Ｕ2 ） … Ｘ2 ＝Ｆ2 （Ｕ1 ，Ｕ2 ） … 但し、筋肉の発生出来る筋電位信号の限界からＵ1 ，Ｕ
2 の取りうる値にも限界がある。従ってＸ1 ，Ｘ2 の取
りうる値の範囲に対応するＵ1 ，Ｕ2 の値の範囲が、Ｕ
1 ，Ｕ2 の取りうる値の範囲内に収まるようにＦ1 ，Ｆ
2 を設定する。
2 の取りうる値にも限界がある。従ってＸ1 ，Ｘ2 の取
りうる値の範囲に対応するＵ1 ，Ｕ2 の値の範囲が、Ｕ
1 ，Ｕ2 の取りうる値の範囲内に収まるようにＦ1 ，Ｆ
2 を設定する。
【００２２】Ｆ1 ，Ｆ2 としては線型なものが簡単であ
り例えば、 Ｘ1 ＝ａ11Ｕ1 ＋ａ12Ｕ2 ＋ｂ1 … Ｘ2 ＝ａ21Ｕ1 ＋ａ22Ｕ2 ＋ｂ2 … という関数が使える。ここで、ａij ，ｂi は定数であ
る。
り例えば、 Ｘ1 ＝ａ11Ｕ1 ＋ａ12Ｕ2 ＋ｂ1 … Ｘ2 ＝ａ21Ｕ1 ＋ａ22Ｕ2 ＋ｂ2 … という関数が使える。ここで、ａij ，ｂi は定数であ
る。
【００２３】Ｆ1 ，Ｆ2 により計算されたカーソル座標
値はカーソル座標値信号としてカーソル表示手段３に入
力される。カーソル表示手段３は入力されたカーソル座
標値信号に応じてカーソルを表示する。カーソル表示手
段３は、例えばコンピュータのディスプレイ装置であ
る。また図示していないがカーソル座標値信号はコンピ
ュータへの入力情報として利用できる。
値はカーソル座標値信号としてカーソル表示手段３に入
力される。カーソル表示手段３は入力されたカーソル座
標値信号に応じてカーソルを表示する。カーソル表示手
段３は、例えばコンピュータのディスプレイ装置であ
る。また図示していないがカーソル座標値信号はコンピ
ュータへの入力情報として利用できる。
【００２４】この第１実施例では平滑部２２を整流部２
１のすぐ後に設けたが、整流部２１の後段で且つカーソ
ル表示手段３の前段であれば何処に設けても構わない。
また複数箇所設けても構わない。但し、必要なチャンネ
ル数設けることは上記と同様である。
１のすぐ後に設けたが、整流部２１の後段で且つカーソ
ル表示手段３の前段であれば何処に設けても構わない。
また複数箇所設けても構わない。但し、必要なチャンネ
ル数設けることは上記と同様である。
【００２５】このような平滑部２２を設ける場所の違い
は、整流した筋電位信号に平滑処理を施すのか、座標値
に変換した後の信号に対して施すのか、或いは両方に対
して施すのかの違いだけであるから効果は同等である。
は、整流した筋電位信号に平滑処理を施すのか、座標値
に変換した後の信号に対して施すのか、或いは両方に対
して施すのかの違いだけであるから効果は同等である。
【００２６】以降、整流部２１を通過後カーソル座標計
算部２３に入力される前の信号を信号処理の有無に係わ
らず整流筋電位信号と呼び、カーソル座標計算部２３を
通過後カーソル表示手段３に入力される前の信号を信号
処理の有無に係わらずカーソル座標値信号と呼ぶことに
する。
算部２３に入力される前の信号を信号処理の有無に係わ
らず整流筋電位信号と呼び、カーソル座標計算部２３を
通過後カーソル表示手段３に入力される前の信号を信号
処理の有無に係わらずカーソル座標値信号と呼ぶことに
する。
【００２７】なお、電極１１で得られる筋電位信号はア
ナログ信号であり、この信号が増幅部１２で増幅される
が、増幅部１２後段においてはそのままアナログ信号と
して処理しても良く、或いは増幅部１２後段の何処でデ
ィジタル信号に変換しても良い。
ナログ信号であり、この信号が増幅部１２で増幅される
が、増幅部１２後段においてはそのままアナログ信号と
して処理しても良く、或いは増幅部１２後段の何処でデ
ィジタル信号に変換しても良い。
【００２８】以下、第１実施例に変更を加えた他の実施
例を説明するが、平滑部２２を設ける位置はカーソル座
標計算部２３の前後、又は両方の何れであっても構わな
い。次に、第２実施例を図３を参照して説明する。但
し、図３に示す第２実施例において図２に示した第１実
施例の各部に対応する部分には同一符号を付し、その説
明を省略する。
例を説明するが、平滑部２２を設ける位置はカーソル座
標計算部２３の前後、又は両方の何れであっても構わな
い。次に、第２実施例を図３を参照して説明する。但
し、図３に示す第２実施例において図２に示した第１実
施例の各部に対応する部分には同一符号を付し、その説
明を省略する。
【００２９】図３に示す第２実施例は、図２に示した第
１実施例における平滑部２２の一部又は全てを適応フィ
ルタで構成した適応平滑部で置き換えたものである。即
ち、整流部２１の後段に適応平滑部２４と学習部２５と
から構成される適応フィルタを設けたものである。
１実施例における平滑部２２の一部又は全てを適応フィ
ルタで構成した適応平滑部で置き換えたものである。即
ち、整流部２１の後段に適応平滑部２４と学習部２５と
から構成される適応フィルタを設けたものである。
【００３０】適応平滑部２４の平滑化処理はカーソル表
示手段３に入力されるカーソル座標値信号のリップルを
小さくするために行うが、リップル除去率とカーソルの
移動速度は両立しない。即ち、カーソル位置を変更しよ
うとした場合、リップル除去率が大きいほどカーソルが
目標位置に到達するまでの時間が長くかかる。
示手段３に入力されるカーソル座標値信号のリップルを
小さくするために行うが、リップル除去率とカーソルの
移動速度は両立しない。即ち、カーソル位置を変更しよ
うとした場合、リップル除去率が大きいほどカーソルが
目標位置に到達するまでの時間が長くかかる。
【００３１】従ってポインティングを速く行いたい場合
は、カーソル表示手段３に入力されるカーソル座標値信
号のリップルをある程度許容しなければならない。これ
を行う場合に、適応フィルタを使用すれば学習により適
当なフィルタ特性を得ることができるので、リップルの
適度な許容が可能となる。
は、カーソル表示手段３に入力されるカーソル座標値信
号のリップルをある程度許容しなければならない。これ
を行う場合に、適応フィルタを使用すれば学習により適
当なフィルタ特性を得ることができるので、リップルの
適度な許容が可能となる。
【００３２】学習は、学習部２５が生成する目標座標値
信号に応じてカーソル表示手段３に動く目標を表示し、
その目標にカーソルを追随させるように筋電位を制御し
て行うものである。
信号に応じてカーソル表示手段３に動く目標を表示し、
その目標にカーソルを追随させるように筋電位を制御し
て行うものである。
【００３３】ここで、目標の移動する最大速度は希望す
る最大カーソル移動速度に設定する。学習アルゴリズム
は例えば後述で説明する最急勾配法を用いることができ
る。学習部２５は、適応平滑部２４へ係数制御信号を出
力することによってカーソルと目標との誤差が小さくな
るように適応フィルタの係数を逐次修正する。係数の修
正量は、係数と適応平滑部２４への入力信号により計算
する。誤差が収束したら学習を終了する。
る最大カーソル移動速度に設定する。学習アルゴリズム
は例えば後述で説明する最急勾配法を用いることができ
る。学習部２５は、適応平滑部２４へ係数制御信号を出
力することによってカーソルと目標との誤差が小さくな
るように適応フィルタの係数を逐次修正する。係数の修
正量は、係数と適応平滑部２４への入力信号により計算
する。誤差が収束したら学習を終了する。
【００３４】最急勾配法とは、最小にすべき誤差をＪ、
逐次修正する係数をａi (n) とした場合に、次式の漸化
式により係数を更新するアルゴリズムのことである。
逐次修正する係数をａi (n) とした場合に、次式の漸化
式により係数を更新するアルゴリズムのことである。
【００３５】
【数１】 ここでｎは係数を更新する時系列のインデックスであ
り、αは正の係数である。αは学習が収束する値に設定
する。また、Ｊは目標座標値信号、適応平滑部２４への
入力信号と係数ａi (n) の関数である。
り、αは正の係数である。αは学習が収束する値に設定
する。また、Ｊは目標座標値信号、適応平滑部２４への
入力信号と係数ａi (n) の関数である。
【００３６】学習終了後、フィルタ係数を固定すれば第
１実施例と同構成となる。但し、平滑処理は整流筋電位
信号に施してもカーソル座標値信号に施しても効果は同
等であるから、適応平滑部２４を設ける位置も整流筋電
位信号又はカーソル座標値信号に対して平滑処理の施せ
る位置であれば何処でも構わない。更に平滑部２２と適
応平滑部２４の両方を備えた構成でも構わない。
１実施例と同構成となる。但し、平滑処理は整流筋電位
信号に施してもカーソル座標値信号に施しても効果は同
等であるから、適応平滑部２４を設ける位置も整流筋電
位信号又はカーソル座標値信号に対して平滑処理の施せ
る位置であれば何処でも構わない。更に平滑部２２と適
応平滑部２４の両方を備えた構成でも構わない。
【００３７】次に、第３実施例を図４を参照して説明す
る。但し、図４に示す第３実施例において図２に示した
第１実施例の各部に対応する部分には同一符号を付し、
その説明を省略する。
る。但し、図４に示す第３実施例において図２に示した
第１実施例の各部に対応する部分には同一符号を付し、
その説明を省略する。
【００３８】図４に示す第３実施例は、図２に示した第
１実施例における整流筋電位信号又はカーソル座標値信
号に処理を施せる位置に、カーソル表示手段３に入力さ
れる信号のレベルを適応学習により調整する機能を設け
たものであり、ここではカーソル座標計算部２３の後段
に信号レベル調整部２６と学習部２７とを設けて構成し
た。また図示していないが信号レベル調整部２６は必要
なチャンネル数分設ける。
１実施例における整流筋電位信号又はカーソル座標値信
号に処理を施せる位置に、カーソル表示手段３に入力さ
れる信号のレベルを適応学習により調整する機能を設け
たものであり、ここではカーソル座標計算部２３の後段
に信号レベル調整部２６と学習部２７とを設けて構成し
た。また図示していないが信号レベル調整部２６は必要
なチャンネル数分設ける。
【００３９】整流筋電位信号は、リップル分を除けば筋
肉の張力を反映する。従ってカーソル座標値は筋張力に
対応付けられる。カーソル座標値に対応する筋張力があ
まり大きいと操作者の疲労が大きくなる。また、筋肉は
体勢を維持するため、ある程度の力が入っている状態の
方が普通であり、全く力の入っていない状態は特別に意
図しないと出来ない場合がある。従って、操作者にとっ
て操作のし易い筋張力の値の範囲が存在する。
肉の張力を反映する。従ってカーソル座標値は筋張力に
対応付けられる。カーソル座標値に対応する筋張力があ
まり大きいと操作者の疲労が大きくなる。また、筋肉は
体勢を維持するため、ある程度の力が入っている状態の
方が普通であり、全く力の入っていない状態は特別に意
図しないと出来ない場合がある。従って、操作者にとっ
て操作のし易い筋張力の値の範囲が存在する。
【００４０】信号レベル調整部２６の１つのチャンネル
について説明する。信号レベル調整部２６の入力信号を
Ｒ、出力信号をＳとし、ＲとＳの関係を次式のように設
定する。
について説明する。信号レベル調整部２６の入力信号を
Ｒ、出力信号をＳとし、ＲとＳの関係を次式のように設
定する。
【００４１】Ｓ＝ａＲ＋ｂ … ここで、ａ，ｂは学習で決定される係数である。学習
は、第２実施例で説明した適応フィルタで行われること
と同様であるが、学習部２７が生成する目標座標値信号
に応じてカーソル表示手段３に動く目標を表示し、その
目標にカーソルを追随させるように筋電位を制御して行
うものである。
は、第２実施例で説明した適応フィルタで行われること
と同様であるが、学習部２７が生成する目標座標値信号
に応じてカーソル表示手段３に動く目標を表示し、その
目標にカーソルを追随させるように筋電位を制御して行
うものである。
【００４２】即ち、学習部２７は、信号レベル調整部２
６へ係数制御信号を出力することによってカーソルと目
標との誤差が小さくなるように信号レベル調整部２６が
行うカーソル座標値信号のレベル調整の係数を逐次修正
する。係数の修正量は、係数と信号レベル調整部２６へ
の入力信号により計算する。誤差が収束したら学習を終
了する。
６へ係数制御信号を出力することによってカーソルと目
標との誤差が小さくなるように信号レベル調整部２６が
行うカーソル座標値信号のレベル調整の係数を逐次修正
する。係数の修正量は、係数と信号レベル調整部２６へ
の入力信号により計算する。誤差が収束したら学習を終
了する。
【００４３】学習時、筋張力は操作者にとって操作し易
い方向にずれ、それを補うように係数ａ，ｂが修正され
るので、操作のし易いカーソル座標と筋張力の対応関係
が得られる。学習終了後、係数を固定すれば第１実施例
と同構成となる。
い方向にずれ、それを補うように係数ａ，ｂが修正され
るので、操作のし易いカーソル座標と筋張力の対応関係
が得られる。学習終了後、係数を固定すれば第１実施例
と同構成となる。
【００４４】また、平滑部２２の信号利得とオフセット
を変化させることによっても筋張力とカーソル座標との
対応関係を調整することができる。従って、第２実施例
において、適応平滑部２４に信号利得とオフセットを学
習する機能を持たせれば第３実施例と同様の効果を得る
ことが可能である。
を変化させることによっても筋張力とカーソル座標との
対応関係を調整することができる。従って、第２実施例
において、適応平滑部２４に信号利得とオフセットを学
習する機能を持たせれば第３実施例と同様の効果を得る
ことが可能である。
【００４５】次に、第４実施例を説明する。この第４実
施例は、第１〜第３実施例においてカーソル座標の計算
式を、カーソル座標計算部２３の入力信号の対数の１次
式で与えるようにしたものである。
施例は、第１〜第３実施例においてカーソル座標の計算
式を、カーソル座標計算部２３の入力信号の対数の１次
式で与えるようにしたものである。
【００４６】筋電位信号が２チャンネルの場合であれ
ば、 Ｘ1 ＝ａ11ｌｏｇＵ1 ＋ａ12ｌｏｇＵ2 ＋ｂ1 … Ｘ2 ＝ａ21ｌｏｇＵ1 ＋ａ22ｌｏｇＵ2 ＋ｂ2 … となる。
ば、 Ｘ1 ＝ａ11ｌｏｇＵ1 ＋ａ12ｌｏｇＵ2 ＋ｂ1 … Ｘ2 ＝ａ21ｌｏｇＵ1 ＋ａ22ｌｏｇＵ2 ＋ｂ2 … となる。
【００４７】ここで、Ｕ1 ，Ｕ2 はカーソル座標計算部
２３への入力信号であり、Ｘ1 ，Ｘ 2 はカーソル座標
値、ａij，ｂi は定数係数である。また、Ｕ1 ，Ｕ2 の
値が０になるとカーソル座標値が無限大となるので、Ｕ
1 ，Ｕ2 に対してリミッタを設ける必要がある。
２３への入力信号であり、Ｘ1 ，Ｘ 2 はカーソル座標
値、ａij，ｂi は定数係数である。また、Ｕ1 ，Ｕ2 の
値が０になるとカーソル座標値が無限大となるので、Ｕ
1 ，Ｕ2 に対してリミッタを設ける必要がある。
【００４８】整流平滑処理をした筋電位信号の平均値と
リップル成分との関係を図５に示す。但し、条件として
操作者は筋電位信号の平均値が一定になるように筋肉を
制御している。また平滑部２２のフィルタの時定数は
０．１秒であり、リップル成分の値は平均値の回りの標
準偏差である。
リップル成分との関係を図５に示す。但し、条件として
操作者は筋電位信号の平均値が一定になるように筋肉を
制御している。また平滑部２２のフィルタの時定数は
０．１秒であり、リップル成分の値は平均値の回りの標
準偏差である。
【００４９】図５に示すようにリップル成分の大きさは
平均値に対して正比例している。これは筋張力が大きい
ほど筋張力を一定に保つのが難しいことを意味する。従
って、線型な関係式で整流筋電位信号をカーソル座標に
変換した場合、表示される位置によりカーソル位置の設
定精度が変わることになる。このことはポインティング
デバイスとしては望ましくない特性である。
平均値に対して正比例している。これは筋張力が大きい
ほど筋張力を一定に保つのが難しいことを意味する。従
って、線型な関係式で整流筋電位信号をカーソル座標に
変換した場合、表示される位置によりカーソル位置の設
定精度が変わることになる。このことはポインティング
デバイスとしては望ましくない特性である。
【００５０】これに対して対数の変換則を使用すれば、
カーソルの振動成分をδＸ、整流筋電位信号のリップル
成分をδＵとして、 δＸ＝δ（ｌｏｇＵ）＝（δＵ／Ｕ） … となる。
カーソルの振動成分をδＸ、整流筋電位信号のリップル
成分をδＵとして、 δＸ＝δ（ｌｏｇＵ）＝（δＵ／Ｕ） … となる。
【００５１】δＵがＵに正比例するのであるからδＸ一
定、即ちカーソル位置の設定精度が一定となる。但し、
上式では表式を簡単にするため１チャンネルにして定
数係数も省いた。
定、即ちカーソル位置の設定精度が一定となる。但し、
上式では表式を簡単にするため１チャンネルにして定
数係数も省いた。
【００５２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のポインテ
ィングデバイスによれば、簡単な構成で、直接的に位置
情報を入力することができる効果がある。
ィングデバイスによれば、簡単な構成で、直接的に位置
情報を入力することができる効果がある。
【図１】本発明の原理図である。
【図２】本発明の第１実施例によるポインティングデバ
イスのブロック構成図である。
イスのブロック構成図である。
【図３】本発明の第２実施例によるポインティングデバ
イスのブロック構成図である。
イスのブロック構成図である。
【図４】本発明の第３実施例によるポインティングデバ
イスのブロック構成図である。
イスのブロック構成図である。
【図５】整流筋電位信号のリップル成分と平均値との関
係を示す図である。
係を示す図である。
１ 筋電位検出手段 ２ カーソル座標導出手段 ３ カーソル表示手段 １１ 電極 １２ 増幅部 １３ フィルタ部 ２１ 整流部 ２２ 平滑部 ２３ カーソル座標計算部 ２４ 適応平滑部 ２５ 適応平滑部の学習部 ２６ 信号レベル調整部 ２７ 信号レベル調整部の学習部
Claims (15)
- 【請求項１】 筋肉の伸縮によって発生する筋電位信号
を検出する筋電位検出手段と、 該筋電位信号を位置情報に変換するカーソル座標導出手
段と、 該位置情報に基づいてカーソルを表示するカーソル表示
手段とを具備したことを特徴とするポインティングデバ
イス。 - 【請求項２】 前記筋電位検出手段が、 電極と、 該電極から導出された筋電位信号を増幅する増幅部と、 該増幅部で増幅された信号からノイズを除去するフィル
タ部とから成る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】 前記電極が、 操作者の手及び腕の何れかに取り付けられることを特徴
とする請求項２記載のポインティングデバイス。 - 【請求項４】 前記カーソル座標導出手段が、 前記筋電位信号を整流する整流部と、 該整流部で整流された筋電位信号を平滑化する平滑部
と、 該平滑化された筋電位信号からカーソル座標値を計算
し、前記位置情報であるカーソル座標値信号を出力する
カーソル座標計算部とから成ることを特徴とする請求項
１〜３の何れかに記載のポインティングデバイス。 - 【請求項５】 前記カーソル座標導出手段が、 前記筋電位信号を整流する整流部と、 該整流部で整流された筋電位信号からカーソル座標値を
計算し、前記位置情報であるカーソル座標値信号を出力
するカーソル座標計算部と、 該カーソル座標値信号を平滑化する平滑部とから成るこ
とを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のポインテ
ィングデバイス。 - 【請求項６】 前記カーソル座標導出手段に、 前記カーソル座標値信号を平滑化する平滑部を設けたこ
とを特徴とする請求項４に記載のポインティングデバイ
ス。 - 【請求項７】 前記平滑部の少なくとも１つが適応フィ
ルタを含み、かつ該適応フィルタの適応学習を制御する
学習部を備えたことを特徴とする請求項４〜６に記載の
ポインティングデバイス。 - 【請求項８】 前記適応フィルタの学習が、 前記学習部により生成される目標座標値信号に応じて前
記カーソル表示手段に移動するように表示される目標
と、この目標を追随するように操作者が制御するカーソ
ルとの誤差が小さくなるように、該学習部が前記適応フ
ィルタの係数を制御するように行われることを特徴とす
る請求項７記載のポインティングデバイス。 - 【請求項９】 前記整流部で整流された筋電位信号、及
び前記カーソル座標値信号の何れかのレベルを、信号利
得とオフセットの修正に応じて調整する信号レベル調整
部と、 該信号レベル調整部の適応学習を制御する学習部とを備
えたことを特徴とする請求項４〜６の何れかに記載のポ
インティングデバイス。 - 【請求項１０】 前記信号レベル調整部の学習が、 前記学習部により生成される目標座標値信号に応じて前
記カーソル表示手段に移動するように表示される目標
と、この目標を追随するように操作者が制御するカーソ
ルとの誤差が小さくなるように、該学習部が前記信号レ
ベル調整部の信号利得とオフセットとを修正するするよ
うに行われることを特徴とする請求項９記載のポインテ
ィングデバイス。 - 【請求項１１】 前記カーソル座標計算部が、 前記カーソル座標値信号を前記整流部で整流された筋電
位信号の１次式で算出することを特徴とする請求項４〜
１０の何れかに記載のポインティングデバイス。 - 【請求項１２】 前記カーソル座標計算部が、 該カーソル座標計算部に前記整流部で整流された２チャ
ンネルの筋電位信号が入力される場合に、該２チャンネ
ルの筋電位信号をＵ1 ，Ｕ2 、前記カーソル座標値信号
をＸ1 ，Ｘ2 、定数をａij，ｂi として得られる Ｘ1 ＝ａ11Ｕ1 ＋ａ12Ｕ2 ＋ｂ1 Ｘ2 ＝ａ21Ｕ1 ＋ａ22Ｕ2 ＋ｂ2 の双方の式で、前記カーソル座標値信号を算出すること
を特徴とする請求項４〜１０の何れかに記載のポインテ
ィングデバイス。 - 【請求項１３】 前記カーソル座標計算部が、 前記カーソル座標値信号を前記整流部で整流された筋電
位信号の対数の１次式で算出することを特徴とする請求
項４〜１０の何れかに記載のポインティングデバイス。 - 【請求項１４】 前記カーソル座標計算部が、 該カーソル座標計算部に前記整流部で整流された２チャ
ンネルの筋電位信号が入力される場合に、該２チャンネ
ルの筋電位信号をＵ1 ，Ｕ2 、前記カーソル座標値信号
をＸ1 ，Ｘ2 、定数をａij，ｂi として得られる Ｘ1 ＝ａ11ｌｏｇＵ1 ＋ａ12ｌｏｇＵ2 ＋ｂ1 Ｘ2 ＝ａ21ｌｏｇＵ1 ＋ａ22ｌｏｇＵ2 ＋ｂ2 の双方の式で、前記カーソル座標値信号を算出すること
を特徴とする請求項４〜１０の何れかに記載のポインテ
ィングデバイス。 - 【請求項１５】 前記カーソル座標値信号が無限大とな
らないように、前記整流部で整流された筋電位信号の値
を制御する制御手段を設けたことを特徴とする請求項１
３又は１４に記載のポインティングデバイス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6170773A JPH0836459A (ja) | 1994-07-22 | 1994-07-22 | ポインティングデバイス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6170773A JPH0836459A (ja) | 1994-07-22 | 1994-07-22 | ポインティングデバイス |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0836459A true JPH0836459A (ja) | 1996-02-06 |
Family
ID=15911116
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6170773A Withdrawn JPH0836459A (ja) | 1994-07-22 | 1994-07-22 | ポインティングデバイス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0836459A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0645458A1 (en) * | 1993-09-22 | 1995-03-29 | CAFFARO S.p.A. Società per l'Industria Chimica ed Elettrochimica | Chemoenzymatic process for production of S fenpropimorph |
| JP2004013705A (ja) * | 2002-06-10 | 2004-01-15 | Nec Corp | ポインティングデバイスのセットアップ方法と該方法を記録した記録媒体および携帯端末 |
| JP2007535774A (ja) * | 2004-04-30 | 2007-12-06 | ヒルクレスト・ラボラトリーズ・インコーポレイテッド | 自由空間ポインティングデバイスにおける意図的でない動きを除去するための方法およびデバイス |
| US9575570B2 (en) | 2004-04-30 | 2017-02-21 | Hillcrest Laboratories, Inc. | 3D pointing devices and methods |
| US9946356B2 (en) | 2004-04-30 | 2018-04-17 | Interdigital Patent Holdings, Inc. | 3D pointing devices with orientation compensation and improved usability |
| US10159897B2 (en) | 2004-11-23 | 2018-12-25 | Idhl Holdings, Inc. | Semantic gaming and application transformation |
-
1994
- 1994-07-22 JP JP6170773A patent/JPH0836459A/ja not_active Withdrawn
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0645458A1 (en) * | 1993-09-22 | 1995-03-29 | CAFFARO S.p.A. Società per l'Industria Chimica ed Elettrochimica | Chemoenzymatic process for production of S fenpropimorph |
| JP2004013705A (ja) * | 2002-06-10 | 2004-01-15 | Nec Corp | ポインティングデバイスのセットアップ方法と該方法を記録した記録媒体および携帯端末 |
| JP2007535774A (ja) * | 2004-04-30 | 2007-12-06 | ヒルクレスト・ラボラトリーズ・インコーポレイテッド | 自由空間ポインティングデバイスにおける意図的でない動きを除去するための方法およびデバイス |
| US9575570B2 (en) | 2004-04-30 | 2017-02-21 | Hillcrest Laboratories, Inc. | 3D pointing devices and methods |
| US9946356B2 (en) | 2004-04-30 | 2018-04-17 | Interdigital Patent Holdings, Inc. | 3D pointing devices with orientation compensation and improved usability |
| US10514776B2 (en) | 2004-04-30 | 2019-12-24 | Idhl Holdings, Inc. | 3D pointing devices and methods |
| US10782792B2 (en) | 2004-04-30 | 2020-09-22 | Idhl Holdings, Inc. | 3D pointing devices with orientation compensation and improved usability |
| US11157091B2 (en) | 2004-04-30 | 2021-10-26 | Idhl Holdings, Inc. | 3D pointing devices and methods |
| US10159897B2 (en) | 2004-11-23 | 2018-12-25 | Idhl Holdings, Inc. | Semantic gaming and application transformation |
| US11154776B2 (en) | 2004-11-23 | 2021-10-26 | Idhl Holdings, Inc. | Semantic gaming and application transformation |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20011002 |