JPH11345076A - スクリ―ンポインタ位置制御装置 - Google Patents
スクリ―ンポインタ位置制御装置Info
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- JPH11345076A JPH11345076A JP11117035A JP11703599A JPH11345076A JP H11345076 A JPH11345076 A JP H11345076A JP 11117035 A JP11117035 A JP 11117035A JP 11703599 A JP11703599 A JP 11703599A JP H11345076 A JPH11345076 A JP H11345076A
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Abstract
まま、スクリーンポインタの位置を自在に制御可能なス
クリーンポインタ位置制御装置を提供すること。 【解決手段】 透明スタッド(ロッドレンズ)3は、人
間の指先6が配置される一方の末端に画像を取り込むた
めの表面5を有し、光が入射し、指先6で反射し、入射
した方向と概して反対の方向に反射する反対側にレンズ
4,8を有する。また、LED2は、ロッドレンズ3の
レンズ4に近接して配置され、光をレンズ4に向けて発
光する。動き検出器9は、ロッドレンズ3のレンズ8に
近接して配置され、指先6で反射してロッドレンズ3の
レンズ8を透過した光を受光し、表面5を横切って指先
6の直交する軸における動きを示す信号を生成する。
Description
テム等のスクリーンポインタの位置を制御する技術に係
り、特に、対象物の移動を光学的に検出し、該検出によ
って移動するスクリーンポインタの位置を制御するスク
リーンポインタ位置制御装置に関する。
共に用いられる、手動のポインティングデバイスは、ほ
ぼ一般化された。あらゆるデバイスの中で最も一般的な
ものは、マウスパッドと共に使用される従来の(機械
式)マウスである。マウスの底面には、中央に穴が設け
られており、その穴には、表面がゴム製である鋼製のボ
ールの下側部分が突出している。一般に、マウスパッド
は、適当な生地で覆われたクローズドセル(closed cel
l)の気泡ゴムパッドである。低摩擦パッドは生地の上
が滑らかであるが、マウスが有するゴムボールは上滑り
せず、マウスの移動に伴って転がる。マウスの内部には
ローラまたはホイールがあり、ボールとその赤道(equa
tor)で接触し、その回転をマウスの動きに直交する成
分を表す電気信号に変換する。これらの電気信号はコン
ピュータに供給され、ソフトウエアがその信号に応答し
てマウスの動きに従ってポインタ(カーソル)の表示位
置をΔxおよびΔyだけ変化させる。ユーザは必要に応
じてマウスを移動させ、表示されたポインタを所望の位
置に動かす。スクリーンポイント上のポインタが必要な
対象または位置に来たときに、ユーザが、マウスの1つ
または複数のボタンの1つをマウスを保持している手の
指で押すことによって作動する。この作動は、ある動作
を行う命令としての役割を果たし、その動作はコンピュ
ータ内のソフトウエアによって定義されている。
多くの欠点に陥りやすい。これら欠点としては、マウス
ボールの劣化またはその表面の損傷、マウスパッドの表
面の劣化または損傷、および接触ローラの回転容易性の
低下(例えば、(a)ほこりや糸くずの蓄積による場
合、(b)摩損による場合、または(c)(a)および
(b)の両方による場合)がある。これらの欠点は全て
マウスが必要に応じた動作を安定して行うことができな
いか、または完全に行うことができない要因となる。
からのマウスが、その構成および動作において大部分が
機械式であり、機械的力がどのように開発され変形され
たかについて、かなり微妙に妥協しているということで
ある。
コンピュータマウスについて提案されてきたが、今日ま
でも、機械式マウスが未だ最も広く使用されているポイ
ンティングデバイスである。かなりの程度まで受け入れ
られそうな近年の光学的技術の開発について、Gordon
氏、Knee氏、Badyal氏およびHartlove氏により1998
年3月30日に出願され、ヒューレットパッカード社に
譲渡された「SEEING EYEMOUSE FOR A COMPUTER SYSTE
M」という名称の米国特許出願第09/052,046
号に記載されている。この出願は、上述の引用した特許
に記載された技術を用いて、任意の表面上を探査(navi
gate)する光学式マウスについて開示している。そこで
開示されている装置は、製造の観点から見て実行可能で
あり、比較的安価であって、信頼性のある非機械式マウ
スであり、ユーザにとっては、本質的には従来のマウス
と動作的には同等なものである。この新しい種類の光学
式マウスは、普通の「感触(feel)」を有し、予期しな
い動きは起こらない。それは特別である無しに関わら
ず、マウスパッドとの協調には依らず、ほとんどあらゆ
る任意の面上を探査することができる。単一の画像処理
集積回路を用いて、任意の面を横切る回路(暗に、マウ
ス自体)の移動を追跡する。
未だマウスであり、マウスがその上を動くためにある種
の面が必要である。ラップトップコンピュータおよびい
くつかの雑然とした労働環境は、従来の機械式または光
学式のものにかかわらず、マウスにとって良い使用環境
ではない。例えば、ラップトップコンピュータのメーカ
は、マウスではないマウスのようなポインティングデバ
イスを提供してきた。例えば、旋回するジョイスティッ
ク、貼り付け式のトラックボールおよびポップアウトパ
ンタグラフがある。あるラップトップは、キーの間にポ
ップアップする小さいスティックを有し、指先でそれに
与える力に応じてスクリーンポインタを制御する。該ス
ティックはキーボード上の「J」キーの隣に配置されて
いるため、手をキーボード上のホームポジションに置い
たままにしておけるという利点がある。トラックボール
およびパンタグラフは、細かすぎるかまたは機械的に精
密であり、力を検出するスティックは、ある空間的な位
置(手/マウスの組合わせ)を他の位置(スクリーンポ
インタ位置)に変換するものではないため、かなりの慣
れが必要である。代わりに、これらは静止した圧力に応
じてスクリーンポインタを移動させる。よく設計され適
当に実行されたある試験によれば、空間的な位置をポイ
ンタ位置となるように変換することによって動作する
(すなわち、実際の動きを伴う)スクリーンポインタ制
御の実例によれば、より高速かつ正確であり、そのため
より使い易いということが示されている。
で、摩滅する、固まる、または完全に曲がるあるいは壊
れるような実際のマウスまたは他の移動可能な付属物無
しに、任意の面上の追跡を可能とするマジックアイマウ
ス(seeing eye mouse)の光学式メカニズムが、位置変
換型スクリーンポインタ制御を可能とするよう適用可能
であり、また、そのような光学式メカニズムによって、
手をキーボード上のホームポジションに置いたまま、ス
クリーンポインタの位置を自在に制御可能なスクリーン
ポインタ位置制御技術を提供することを目的とする。
び位置変換型スクリーンポインタ制御の問題を解決する
方法は、ユーザの指の1つ(親指または他の指)の表面
の木目(例えば、「指紋」)の一部を画像処理すること
である。指の動きによって画像の動きが生成され、この
画像の動きは動き検出器によって検出されて、スクリー
ンポインタの対応する動きに変換される。指は、ロッド
レンズ(rod lens)の端部に配置され、そのロッドレン
ズは、キーの間、すなわち、「H」、「J」、「Y」お
よび「U」キーの接合点に隣接した位置で上方に伸びる
か、または、キーボードの中央で受け座の前端から水平
に外側へ伸びている。前者の配置では、右手の人差し指
と共に動作し、後者の配置では、いずれか一方の親指と
共に動作する。画像が動き検出器の内部で「移動する」
と、その部分は視界から消え、指の隣接する部分からの
他の画像パターンに置換えられる。十分に変化した画像
は、それ自身が変化する新たな現画像として保持され
る。参照フレーム(先の画像)と現フレーム(現在の画
像)との間の比較により、画像の動きの量および方向が
検出される。これら検出された量および方向は、マウス
ボールの回転に対応しており、コンピュータのソフトウ
エアに送信され処理される。ここではマウスが無いた
め、標準のマウスに備えられたボタンまたはスイッチの
代りとなるものを設けなければならない。本発明では、
そのボタンまたはスイッチを、キーボード上の追加キー
として再現することができる。特に、それらはスペース
キーを短縮することによって空いた位置に配置すること
ができる。これらのキーは、マウスドライバと通信する
がキーボードドライバとは通信しない。
成された透明スタッド3の表面5を加圧する人間の指7
の動きを追跡するのに適した動き検出装置1を示す簡略
化した側面図である。光源2はLED等からなり、表面
5を照らすためにレンズ4によって集められ焦点合わせ
される光を発光する。表面5は、平坦であるか、または
好ましくはわずかな湾曲を有している。湾曲によって、
後述する動き検出器9に対して焦点が合う表面5の領域
の大きさを大きくすることができる。表面5は、例え
ば、透明スタッド3の端部に塗られたガラスまたは他の
耐摩耗性コーティングである。表面5は、直径が約3/
16インチから1/4インチであり、透明スタッド3の
長さは、約3/8インチから3/4インチである。透明
スタッド3を示す他の語として、「ロッドレンズ」を使
用する。
の隆起および他の微小な肌理の特徴が、その表面の一部
であるかのように、表面の面内に見ることができるよう
になる。レンズ8は、それら特徴からの光を、動き検出
器9の一部である光検出器のアレイ上に焦点合わせす
る。動き検出器9は、自動的に適切な画像を取得して追
跡する。画像を追跡している時、マウスからの信号の代
りに、使用されることになる増分(X,Y)信号を生成
する。
5から離すと、画像の焦点がぼけて、追跡ができなくな
る。この状態は、動き検出器9内で検出され、増分
(X,Y)信号の生成が終了する。これによって、スク
リーンポインタが現在占めている位置で変化しない状態
となり、これは、マウスのユーザがマウスから手を放し
た時と全く同じ状態である。続いて指先6を表面5上に
戻すと、動き検出器9は画像が取得されたことを認識
し、リセットが実行されたかのようにその取得を処理す
る。すなわち、新たな取得に続く新たな動きがあるま
で、増分座標(X,Y)は値(0,0)のままである。
これによって、スクリーンポインタは、指7の動きによ
って故意に動かされる時までその位置が変わらず、マウ
スのユーザがマウスを動かさずにそのマウス上に手を戻
したことに正確に対応する。
が動き検出器9に到達するのを防止する。
特性に依っている。厳密に、または実質的に、引用した
特許に記載されている画像処理および探査の装置と同じ
技術を使用する。そこで述べられている特定の動作設定
では、画像処理され追跡される微細な特徴(例えば、紙
繊維)のサイズが小さいため、画像はセンサに到達する
前にある程度拡大していることが望ましかった。ここで
は、指先6の特徴は実際には比較的かなり大きいため、
拡大は不要である。
は、引用した特許に記載されているが、読手のために、
以下にそのメカニズムに用いられる技術の簡単な概観に
ついて説明する。
く、レンズ(4)に向けて発光して、探査のために画像
処理される作業面(6)の一部である領域(5)に放射
する。比較的不透明な材料の理想的な入射角は、5度か
ら20度の範囲内のすれすれの(grazing)照明であ
る。透明スタッド3の長さによっては実用的ではない本
設定では、たとえ実用的であったとしても、皮膚の透明
性によりその利点は制限される。結局、斜めの照明が無
いにも関わらず、追跡は非常に良好に行われる。
(9)のパッケージ(図示せず)内の光学ウインドウ
(透明スタッド3自体)を通して、光検出器のアレイ上
に投影される。これは、レンズ8があることによって行
われる。光検出器は、側面に例えば12個から24個の
検出器を有する正方形のアレイからなり、各検出器は、
光電領域が45×45ミクロンであって中心間が60ミ
クロンである光検出器である。フォトトランジスタはコ
ンデンサを充電し、その電圧は続いてデジタル化され、
メモリに格納される。指先6の照明の一般的なレベル
は、光検出器の出力レベルを認識し、LED2から発せ
られる光の輝度を調整することによって制御することが
できる。これは、連続制御またはパルス幅変調あるいは
それらの組合わせのいずれでも良い。
るよう信じられているが、表面5に見ることができる種
々の特定の光学的な特徴を画素アレイとして直接画像化
することによって、光学的に動きを検出する。表面5に
加圧された特徴が表れた作業面から反射するIR光は、
光検出器の適当なアレイ(例えば、16×16または2
4×24)に焦点合わせされる。LEDは、性能のある
側面(例えば、作業面の反射係数に関連する光検出器の
ダイナミックレンジ)を最大化するためにサーボ駆動さ
れる不変または可変の照明量で、連続的にオンとなって
いる。あるいは、光検出器に結合された充電メカニズム
は、(電流分岐スイッチにより)「閉鎖され」、LED
は、光の平均量をサーボ駆動することにより照射を制御
するよう、パルスによってオン/オフされるようにして
も良い。また、LEDをオフとすることにより電力を節
約する。これは、電池によって動作する環境においては
重要である。個々の光検出器の応答は、適切な解像度
(例えば、6または8ビット)にデジタル化され、フレ
ームとしてメモリのアレイ内の対応する位置に格納され
る。
のサイズは、画像として取込まれる元の特徴とほとんど
同じ大きさである。光検出器のサイズおよびその間隔
は、画像の特徴毎に1つまたはいくつかの隣接する光検
出器があるようなサイズになっている。このため、個々
の光検出器によって表される画素サイズは、作業面上の
典型的な空間の特徴のサイズより一般的に小さいサイズ
の作業面上の空間的な領域に対応しており、その特徴
は、指先6の皮膚の渦状紋の隆起である。光検出器のア
レイ全体のサイズは、好ましくは、いくつかの特徴を有
する画像を受信するために十分な大きさである。このよ
うに、空間的に特徴のある画像は、指先6の移動に合わ
せて画素情報の変換されたパターンを生成する。アレイ
内の光検出器の数およびそれらの内容がデジタル化され
取得されるフレームの割合は共に作用して、指先6が表
面5上をどのくらい速く動くことができ、さらにどのく
らい速く追跡することができるかに影響を与える。追跡
は、新たに取得したサンプルフレームを以前に取得した
参照フレームと比較して、動きの方向および量を確実に
することにより行われる。
内容全体を、1画素オフセットトライアルシフトによっ
て可能な8方向(1オーバ、1オーバおよび1ダウン、
1ダウン、1アップ、1アップおよび1オーバ、他の方
向へ1オーバ等)のそれぞれを、連続的に1画素の距離
(光検出器に対応する)だけシフトすることである。そ
れは、結局は8つのトライアルということになるが、全
く動かないかもしれないことを考慮する必要があるた
め、9番目のトライアル「ヌルシフト(null shift)」
もまた必要である。各トライアルシフトの後、互いにオ
ーバラップするフレームの部分は、画素単位で減じて、
結果の差分は(好ましくは2乗した後に)合計して、オ
ーバラップの領域内における相似(相関)の測度を形成
する。当然、より大きいトライアルシフトも可能である
(例えば、2オーバおよび1ダウン)が、ある点におい
て、それに伴う複雑さがその利点を台無しにするため、
単純に、小さいトライアルシフトで十分に高いフレーム
の割合を有することが好ましい。最小の差分(最大の相
関)を有するトライアルシフトは、2つのフレーム間の
動きを示すものとして得ることができる。すなわち、そ
れによって、そのままの動き情報を見積もり、または蓄
積して、適切な細分性のディスプレイポインタの動き情
報(ΔXおよびΔY)を情報交換の適切な割合で提供す
ることができる。
レスポインタ制御メカニズムによって使用される)実際
のアルゴリズムは、上述したアルゴリズムの洗練された
非常に複雑なバージョンである。例えば、光検出器は1
6×16アレイであった。ある時間t0に光検出器の出
力が現れた時に、その出力をデジタル化した値を格納す
ることにより、初めに参照フレームを得る。その後のあ
る時間t1において、サンプルフレームを得て、デジタ
ル化した値の他のセットを格納する。「前回の場所」を
表す参照フレームのバージョンに対して、9つの比較フ
レーム(ヌル、1オーバ、1オーバおよび1アップ等)
の新たな集まりを相関させることが望ましい。比較フレ
ームは、サンプルフレームの一時的にシフトしたもので
ある。なお、シフトした時、比較フレームはもはや参照
フレームに厳密にはオーバラップしなくなる。1つのエ
ッジまたは2つの隣接するエッジは、以前のように一致
しなくなる。一致していないエッジに沿った画素位置
は、対応する相関(すなわち、特定のシフトについて)
には寄与せず、他の全てが寄与する。それら他の画素は
多くの画素であり、雑音比に対する非常に良好な信号を
生じさせる。「最近傍」の動作(すなわち、ヌル、1オ
ーバ、1アップ/ダウンおよびそれらの組合わせに限定
される)について、相関によって9つの「相関値」が生
成されるが、それらは、空間的な対応を有する全ての画
素位置、すなわち、他のフレームの画素位置と対になる
あるフレームの画素位置(但し、一致していないエッジ
はそのような対にならない)について2乗した差分を合
計することによって得られる。
ように相関値が得られるかについて、簡単な説明を示す
ことが恐らく適切であろう。シフトは、アレイの列また
は行の全てを一度に出力することができるメモリ用アド
レスオフセットを使用することによって実行される。専
用の演算回路が、シフトがなされる参照フレームを含む
メモリアレイ、およびサンプルフレームを含むメモリア
レイに接続されている。特定のトライアルシフト(最近
傍または近傍の集まり)についての相関値は、非常に迅
速に形成される。最良の機械的な相似は、配置が恐らく
ランダムであることを除けば、チェッカー盤のように配
置された明および暗のパターンの透明な(参照)フィル
ムをイメージすることである。同じ一般的なパターンを
有する第2の(サンプル)フィルムは、ネガティブなイ
メージ(暗と明とが入れ替わっている)であることを除
いて、第1のフィルム上に重ねられているものとする。
ここで、その組合せは整列して、光に対して保持されて
いる。参照フィルムがサンプルフィルムに対して動かさ
れると、その組合せを通して入射する光の量は、その画
像が一致する程度に従って変化する。最小の光を通す配
置が、最良の相関である。参照フィルムのネガティブな
画像パターンが、サンプルフィルムの画像から置換えら
れた1つまたは2つの正方形である場合、その配置は、
最小の光がその置換に一致する光であることを表してい
る。最小の光を通す配置がどの配置であるかを示す。す
なわち、マウスレススクリーンポインタ制御について、
最良の相関を有する配置を認識し、指先がそれだけ動い
たと言える。要するに、それは、ここで述べている画像
相関および追跡の技術を達成するよう配置された光検出
器、メモリおよび演算回路を有する集積回路(IC)内
で発生することである。
フレームと共に再利用されることが望ましい。同時に、
光検出器における新たな画像(次のサンプルフレーム)
から発生する(ti、ti+1等における集まりについ
て)9つ(または25つ)の相関値の新たな集まりの各
々に満足し得る相関が、含まれていなければならない。
比較フレームのいくつかの連続した集まりは、通常t0
で得られる(16×16)参照フレームから取得するこ
とができる。これを可能にするのは、最近の動き(先の
測定以来分かっている速度および時間間隔と同等であ
る)について、方向および置換データを保持することで
ある。これによって、参照フレームの画素の集まりを
(永久に)いかにシフトさせるかを「予測」することが
でき、それによって、次のサンプルフレームについて相
関すべき「最近傍」を予測することができる。この予測
に適応するシフトは、参照フレームのいくつかを捨て
(または除去し)、参照フレームのサイズを縮小し、相
関の統計的な質を低下させる。シフトし縮小された参照
フレームのエッジが元の参照フレームの中心に近づき始
めると、それは、新たな参照フレームを取出す時であ
る。このような動作方法は、「予測」と呼ばれ、拡張さ
れた「近傍」(ヌル、2オーバ/1アップ、1オーバ/
2アップ、1オーバ/1アップ、2オーバ、1オーバ、
…)アルゴリズムについての比較フレームと共に用いる
ことができる。予測の利点は、内部の相関手続きを合理
化する(データの2つの任意に関連する16×16アレ
イを比較しない)ことと、参照フレームを取得するため
の時間の割合を縮減することによって、追跡処理をスピ
ードアップすることである。
リーン上の位置を妨げることなく、表面5から物理的に
移動することを可能にすることで、コンピュータに対す
る動き信号の生成を一時停止する「ホールド」機能を有
することが望ましい。これは、オペレータが物理的に自
分の指をさらに動かす余地が無くなったが、スクリーン
ポインタをさらに移動させる必要がある場合に必要であ
る。例えば、延長された右方向のはみ出しについて、オ
ペレータによって実行される通常のマウス操作は、単純
に、作業面の右側でマウスを引き上げ、左側で下に降ろ
し、右側へさらに動かすというものである。この設定で
必要なことは、指を上げ、戻し、表面5上に再度置くと
いう操作中に動作指示信号が疑似的な動きの影響を受け
ないようにする方法であり、そのため、スクリーン上の
ポインタは予測された危険ではない(non-obnoxious)
方法で動く。「ホールド」機能は、画像の画素の全てま
たは大部分が「暗くなった」(以下に説明するように、
実際にはそれより多少複雑である)ということを認識す
ることによって、自動的に実行される。
は、光検出器に以前と同じ量はもはや到達しない。すな
わち、反射面は非常に遠くなるか、または単純に見えな
くなる。しかしながら、指先6が除かれ、結果として表
面5が強く光が照射される環境にさらされると、光検出
器の出力はどのようなレベルにでもなり得る。重要なの
は、それらは一様かまたはおよそ一様であるということ
である。それらが一様になる主な理由は、もはや焦点を
結ぶ画像が無いということである。すなわち、画像の特
徴は全てぼやけて、光検出器の集まり全体にわたって分
散する。そのため、光検出器は一様にある平均的なレベ
ルになる。これは、焦点を結ぶ画像がある場合と明確に
異なっている。焦点を結ぶ場合、フレーム(1オーバ、
1オーバおよび1ダウン等)間の相関は、明確な現象を
示す。
ステムを通して光検出器に正確に写像され、指先の動き
が、厳密にその量によって、該特徴が検出器から検出器
へ移動するのに必要な方向に急に動いた(jerky)とす
る。ここでは、簡単にするために、特徴は1つしかな
く、その画像は光検出器のサイズであるものとする。し
たがって、1つ以外の光検出器は全てほとんど同じレベ
ルにあり、そのレベルでない1つの光検出器は、その特
徴によって相当異なるレベルにある。これらの非常に理
想的な状態では、相関が非常に良く作用することが明ら
かである。(最近傍アルゴリズム用の9つのトライアル
を使用し(全く動きが無い可能性のあることを思い出
し)、システム内の8つの「大きい」差分と1つの小さ
い差分(他のかなり平坦な表面におけるシンクホール
(sink hole)))(注:明敏な読者であれば、この考
案された例における「大きい」差分は、実際には1画素
に対応するかまたは1画素から生じ、恐らく「大きい」
と呼ばれるに値しない(以前のシフトされたフィルムの
相似を思い出すべきである)ことに気づくであろう。こ
の例でフィルムが横切る光は、特徴の1画素についてだ
けである。比較的より多様な画素の集まりを有するより
普通の画像は、差分を本当に「大きい」差分となる程度
まで増やす。)
は、普通の場合ではない。追跡される空間的な特徴の画
像は、光検出器のサイズより大きいかまたは小さく、指
先6の動きは、それらの画像が一度に複数の検出器に向
けられるような経路に従って、連続的であることがより
通常である。検出器の内のいくつかは、空間的な画像の
みを受光する。すなわち、いくつかの検出器は、明と暗
との両方のアナログ加算を実行する。その結果、少なく
ともシンクホールの「広がり」(それに関連する光検出
器の数に関連して)が発生し、シンクホールの深さに対
応して減少する可能性が非常に高い。この状況は、重い
ボールが、ぴんと張られている(taut)が非常に伸縮性
のある膜の上を転がっているのをイメージすることによ
り想像することができる。この膜は、それが関連する離
散的な整数の直交座標システムを有している。ボールの
転がりにより、整数の座標位置において膜はどれくらい
広がるか。まず、ボールは直径が非常に小さいが非常に
重いものと想像し、次にボールは直径が大きいが同じ重
さであるであるものと想像する。相似(analogy)は厳
密ではないが、上述した「シンクホール」の概念を説明
する役割は果たす。一般的な場合、鋭く画定されたシン
クホールを有する概して平坦な表面は、広い凹面または
鉢状面になる。
たまたは示された表面を「相関面」と呼ぶ。
て述べる。まず、指先6の移動に従って相関面上の凹面
がシフトする形状により、光検出器の単純なサイズ/ス
ペーシングより細かい細分性(granularity)に対する
補間が可能になる。これは、動き検出器9がそれを可能
にし、そのままにすることができるということと共に示
される。補間の全詳細は、引用した特許に述べられてい
る。補間についてのさらなる説明は、必要であるとは思
われない。次に、これは先のパラグラフの説明に関する
本当の理由であるが、指先6が表面5上にない時に、相
関面の凹面が無くなり、相関についての概して等しい値
(すなわち、「平坦な」相関面)に取って代わられると
いうことが分かる。このようなことが起こる時、かなり
の自信を持って指先6が表面5上に無いということがで
き、適切な凹面(「鉢状面」)が再度現れる後まで保持
された特徴を自動的に呼出すことができる。
作についての余談を終わる。次に、「マウスレス」とす
るためにそれをどのように使用するかについての説明を
始める。
し、必ずしもそうである必要はない)用コンピュータの
動き検出装置を備えたキーボードの一部上面を示す斜視
図である。なお、透明スタッド3は、従来からのクワー
ティ(QWERTY)キーボードの「H」、「J」、
「Y」および「U」キーの隣接した角部に近接して配置
されている。他のキーキャップレイアウトを使用した場
合、それは、右手の人差し指のホームポジションから左
および上方の経路に沿って配置される。左手について等
しい権利を主張するひねくれた人がいる場合、それは、
左の人差し指のホームポジションから右および上方に向
かって(「F」、「R」、「T」および「G」キーの隣
接した角部に)配置することができる。最後に、上方向
には特別なマジックがあるわけではない。すなわち、下
方向でも良いが、その場合、指が曲がって指の爪が邪魔
になる可能性がある。(上方に伸ばすと指がまっすぐに
なり、それによって指の爪が邪魔にならないところに動
く。)また、隣接した指(最も長い指、すなわちいわゆ
る中指)より人差し指を選ぶべきであるという偏見を持
つべきではない。しかしながら、全体的にみて、これら
の間の最良な選択は恐らく図に示すようなものである。
なお、透明スタッド3に隣接するキーキャップの通常の
形状は、変えることが望ましい。
5上に配置し、その後、指を動かしてスクリーンポイン
タを動かす。ユーザは、本当に大きなスクリーンに対し
て1回または2回指を持ち上げ、引き返し(retrac
e)、再び配置しなければならない可能性がある。それ
は非常に早くかつ自然に発生するが、マウスで強打する
のに比較して非常に小さい動きで発生し、そのため好ま
しくない動きとはならない。
上の所望の位置を指すようにすることは、マウスが提供
する機能のほんの一部である。従来の「クリック」およ
び「ダブルクリック」に相当する方法もまた必要であ
る。また、一般的な従来のマウスに備えられた2つのボ
タン(#1および#2)も保持しなければならない。
来からのスペースキーを短くし、各端部に得られる空間
に新たなキーを加える。通常、スペースキーは親指で押
され、親指はスペースキーの中央を指すようになってい
る。従来のスペースキーは、無駄に長い。図において、
従来のスペースキーは、3つのキーに分割されている。
すなわち、短くなったスペースキー13(例えば、7つ
分の「キー」の長さに代わり、約2つ分または3つ分の
「キー」の長さである)と、ここでは存在しないマウス
上のマウスボタンの機能を実行する2つの新たな補助キ
ー14,15とである。親指を手の平に向けて僅かに捻
じ曲げることにより、親指はキー14(マウスボタン#
1)またはキー15(マウスボタン#2)を押下する位
置に移動する。
とが1つのボタンマウス(button mouse)である場合、
動き検出器から得られる「何か(指先)が見える」こと
を示す信号を容易に配置する(arrange)ことができ、
そのような信号がある場合、「スペース」用のキーコー
ドをある実行中のアプリケーションに転送する代りに、
従来のスペースキーの駆動状態をマウスボタンの駆動状
態とすることができる。あるいは、指が表面5をしっか
りと押圧する時にマウスボタンを押下する機能を実行す
る感圧スイッチまたはトランスジューサに透明スタッド
3を取付けることもできる。
5′,16の破線に示すように、透明スタッド3′をキ
ーボードの受け座の前端の垂直部分に水平に配置する。
参照数字16は、代替の透明パッド3′が突き出してそ
の表面5′を露出させる受け座(図示せず)の孔を示
す。使用時は、いずれかの親指が下がって表面5′を覆
う。その親指の動きによって、スクリーンポインタが動
く。マウスボタン#1(14)および#2(15)は、
人差し指をわずかに捻じ曲げて、適当なキーに向かって
押下することにより駆動される。
1/4幅または光センサの16×16アレイの4画素を
超えない距離分異なるために、十分な量だけ取得される
必要がある。実験によれば、50mm/秒の指の速度は
非現実的ではない。1:1に画像を取得することによ
り、これは、800画素/秒のアレイにおける速度に対
応する。4画素/サイクルを超えて移動しないという条
件を満たすために、1秒間に200回の割合で測定する
必要である。この割合は非常に実用的であり、この割合
の数倍でで動作することが望ましい。
適当な動きの量は、およそ10mmである。1つの強打
によってスクリーンポインタがスクリーン全体を横切る
ことが望ましい。60ミクロンピッチを有するアレイに
ついて、これは、そのアレイにおける166画素の変換
に対応している。これを、1000以上の画素を有する
スクリーンに写像することは、恐らく使用可能ではある
が、現在の標準では制御の程度がかなり粗雑になる。こ
れは、アレイの画素レベルにおいて1/8画素に補間す
ることによって容易に調整され、引用した特許によっ
て、それをどのように行うかが述べられている。前記補
間の程度は16×16アレイおよび5×5比較フレーム
を用いても、非常に可能性がある。
タの位置を制御するスクリーンポインタ位置制御装置
(1)において、人間の指先(6)が置かれる画像取込
面(5)が一端に備えられ、光が入射し、前記指先で反
射し、入射した方向とは概して反対の方向に出射する端
末(4,8)が他端に備えられたロッドレンズ(3)
と、前記ロッドレンズの前記他端に近接して配置され、
前記ロッドレンズの前記他端に対して光を発する光源
(2)と、前記ロッドレンズの前記他端に近接して配置
され、前記指先で反射した光を受光し、前記画像取込面
を横切って前記指先の直交する軸における動きを示す信
号を生成する動き検出器である動き変換器(9)と、を
備えたスクリーンポインタ位置制御装置。
ドのキー(12)の間の人差し指に近接した位置に配置
され、前記画像取込面が前記キーの上端のわずかに上方
にある上記1記載のスクリーンポインタ位置制御装置。
は、キーボードの受け座の孔(16)を突き抜けて伸び
ており、前記孔は、人差し指が前記キーボードのホーム
キー上に配置されている時に人間の親指の先端によって
覆われ、前記キーボードの中央の前面位置にある上記1
記載のスクリーンポインタ位置制御装置。
キーの2個から3個分の長さであり、その両端に、押さ
れた時にマウスのボタンが押されたように動作する追加
キー(14,15)が近接しているキーボードをさらに
具備する上記1記載のスクリーンポインタ位置制御装
置。
リーンポインタの位置を制御するスクリーンポインタ位
置制御方法において、人間の手の付属肢(6)を、ロッ
ドレンズ(3)の一端の画像取込面(5)に配置するス
テップと、前記ロッドレンズの他端(4)に光を導くス
テップと、前記付属肢を反射した光を、前記ロッドレン
ズの前記他端に近接する光検出器(9)のアレイに集束
させるステップと、前記光検出器の出力値をデジタル化
し、該デジタル結果をメモリに格納するステップと、前
記メモリ内のデジタル化した値を処理して、前記付属肢
による前記画像取込面を横切る直交軸方向の動きを示す
動き信号を生成するステップと、前記動き信号に従って
スクリーンポインタの位置を調整するステップと、を有
するスクリーンポインタ位置制御方法。
ーンポインタ位置制御装置は、人間の指先が置かれる画
像取込面が一端に備えられ、光が入射し、指先で反射
し、入射した方向とは概して反対の方向に出射する端末
が他端に備えられたロッドレンズと、ロッドレンズの他
端に近接して配置され、ロッドレンズの他端に対して光
を発する光源と、ロッドレンズの他端に近接して配置さ
れ、指先で反射した光を受光し、画像取込面を横切って
指先の直交する軸における動きを示す信号を生成する動
き検出器である動き変換器と、を備えたことにより、指
を移動してスクリーンポインタの位置を自在に制御でき
るとともに、その制御について、手をキーボード上のホ
ームポジションに置いたままで実行できるという効果が
ある。
簡略化した側面図である。
たキーボードの一部上面を示す斜視図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 コンピュータシステム等のためのスクリ
ーンポインタの位置を制御するスクリーンポインタ位置
制御装置(1)において、 人間の指先(6)が置かれる画像取込面(5)が一端に
備えられ、光が入射し、前記指先で反射し、入射した方
向とは概して反対の方向に出射する端末(4,8)が他
端に備えられたロッドレンズ(3)と、 前記ロッドレンズの前記他端に近接して配置され、前記
ロッドレンズの前記他端に対して光を発する光源(2)
と、 前記ロッドレンズの前記他端に近接して配置され、前記
指先で反射した光を受光し、前記画像取込面を横切って
前記指先の直交する軸における動きを示す信号を生成す
る動き検出器である動き変換器(9)と、を備えたこと
を特徴とするスクリーンポインタ位置制御装置。
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