KR100302983B1 - 포인팅디바이스,휴대용정보처리장치,및정보처리장치의조작방법 - Google Patents

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포만 제프리 엘
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Abstract

본 발명은 손가락 하나로 손감각에 의한 조작 가능한 포인팅 디바이스를 제공하는 것을 목적으로 한다.
스틱과, 스틱의 장축을 소정 거리 떨어져 1회 둘러싸도록 설치되어 스틱과 접촉할 때에는 당해 스틱에 의해 가해진 힘의 힘 벡터에 대응하는 신호를 출력하는 수평면 내 벡터 검출 기구와, 스틱의 장축 방향에 걸리는 힘을 검출하는 검출기를 갖는다. 수평면 내 벡터 검출 기구로부터 출력되는 신호에 응답하여 힘 벡터의 평가치가 소정의 조건을 만족하고 있는지를 판단하여, 당해 평가치가 소정의 조건을 만족하고 있다고 판단된 경우에는 평가치에 따른 제1 종류의 조작을 실시하도록 명하고, 당해 평가치가 상기 소정의 조건을 만족하고 있지 않은 경우 제2 종류의 조작을 실시하도록 명령한다.

Description

포인팅 디바이스, 휴대용 정보 처리 장치, 및 정보 처리 장치의 조작 방법{POINTING DEVICE, PORTABLE INFORMATION PROCESSING APPARATUS, AND METHOD FOR MANIPULATING AN INFORMATION PROCESSING APPARATUS}
본 발명은 포인팅 디바이스 및 당해 포인팅 디바이스를 이용한 정보 처리 장치의 조작 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수평면 내 지시용 스틱의 주위에 물리적 불감대를 설치하여, 수직 방향의 지시도 가능하게 하는 포인팅 디바이스와, 이 포인팅 디바이스를 사용하여 연속적 조작(아날로그 입력) 및 1단위 마다의 조작(디지탈 입력)을 가능하게 하는 정보 처리 장치의 조작 방법에 관한 것이다.
PDA(Personal Digital Assistants)로 대표되는 초소형 휴대용 정보 처리 장치는 그 성질상 여러 장소에서 이용된다. 전차나 자동차 등의 이동 수단 내에서의 사용은 당연하고, 이와 같은 이동 수단 내에서 선채로 또는 걸으면서도 간단히 정보에 억세스할 수 있으면 더욱 편리하다. 그러나, 이와 같은 상황에서는 한손 밖에 사용할 수 없는 경우도 많다.
한손으로 쥘 수 있는 초소형의 휴대용 정보 처리 장치의 용도는, 앞에서 설명한 바와 같이 주로 정보에 억세스하는 것, 즉 「정보 브라우징(information browsing)」이다. 예를 들면, 사용자는 도 1의 좌측에 도시한 바와 같이 메뉴를 선택하여, 도 1의 우측과 같이 선택된 메뉴의 내용을 표시시키는 조작을 행한다. 도 1의 우측에서는 휴대용 정보 처리 장치의 표시 장치가 작아서, 메뉴 내의 정보를 한번에 모두 표시할 수 없기 때문에, 스크롤 작업을 행하는 경우도 있다. 이와 같은 정보 브라우징은 키보드 등에 의한 다수의 정보의 입력을 필요로 하지 않지만, 한편으로 사용자는 이 휴대용 정보 처리 장치를 전술한 바와 같이 서있는 상태에서나 걸으면서 사용할 가능성이 있기 때문에, 통상 더욱 간단하게 조작할 수 있도록 조작 인터페이스를 연구할 필요가 있다.
상술한 바와 같은 조작 인터페이스에는 어떠한 요건이 부과되는지에 대해 생각해 보면, 다음과 같다. (1) 이웃하는 선택 가능 항목으로 디지탈 방식으로 이동할 수 있을 것. 디지탈 방식 이동이란 1항목마다 이동시킬 수 있는 것을 말한다. (2) 상하 좌우의 항목으로 2차원적으로 이동할 수 있을 것. 화면상의 모든 점으로 이동할 수 있는 것은 필수적이다. (3) 떨어져 있는 항목으로의 고속 이동이나 스크롤이 가능할 것. 아날로그적인 연속 조작이 가능하다는 것이다. (4) 항목의 선택(기동)도 포함하여, 한손으로 조작할 수 있을 것. 소위, 클릭이나 더블 클릭이 가능할 필요가 있다. 특히, 위치 결정을 용이하게 할 수 없으면, 더블 클릭은 불가능하다. (5) 손감각에 의한 조작도 가능할 것. 사용 상황을 고려하면, 조작하는 손에 대한 물리적인 응답도 중요한 요소가 된다.
한편, 휴대용 정보 처리 장치를 위하여 종래부터 존재하는 입력 장치로서는, 다음과 같은 것이 있다. (a) 펜이나 터치 패드에 의한 직접 입력. (b) 압입하는 디지탈 다이얼. 디지탈 다이얼에서, 다이얼을 돌리면 커서 등이 1차원 방향으로 이동하며, 선택을 지시할 때에는 다이얼을 압입할 수 있다. 다이얼은 디지탈 입력용으로서, 일정 각도 회전할 때마다 사용자에게 피드백이 되풀이됨과 동시에, 1단위의 입력이 행해진다. (c) 커서 키와 스위치의 병용. 키보드에 설치되어 있는 커서 키나 일부 소형 게임기에 설치되어 있는 방향을 지시하기 위한 십자형 등의 키와, 선택 지시용 스위치이다. (d) 트랙 볼 등의 아날로그 입력과 스위치의 병용. 커서 키는 기본적으로는 1단위 씩의 이동을 지시한다. 키를 계속 누르면, 커서가 연속적으로 이동하지만, 디지탈 입력이 연속적으로 생기고 있는데 불과하다. 한편, 트랙 볼이나 IBM사로부터 판매되고 있는 노트북 컴퓨터의 키보드 내에 설치되어 있는 힘 감지식의 입력 장치는, 트랙 볼의 볼의 회전량이나 힘 감지식 입력 장치에 가해진 힘의 크기에 따른 연속적인 이동을 지시하는 것으로, 아날로그 입력을 정보 처리 장치에 공급한다.
(a)는 수기 도형이나 문자를 직접 입력할 수 있는 잇점이 있지만, 단순한 메뉴 조작에 사용되는 경우에도 양손이 필요하게 되는 문제가 있다. 또한, 손감각에 의한 조작은 곤란하다. (b)는 한손으로의 손감각에 의한 조작이 가능하지만 일차원 입력이기 때문에, 예를 들어 메뉴 항목의 좌우 이동에는 모드 전환 등의 처리가 필요하다. (c)는 2차원 입력이므로 (b)와 같은 문제는 발생하지 않지만, 통상 항목 선택을 위하여 별도의 스위치가 필요하게 되므로 한손 조작은 어렵게 된다. 또한, (b) 및 (c)에서는 떨어져 있는 항목 간의 고속 이동도 용이하지 않다. (d)는 2차원 아날로그 입력 때문에 고속 이동은 용이하지만, (c)와 마찬가지로 항목 선택을 위한 스위치가 별도로 필요하게 된다. 또한, 이웃하는 항목으로 디지탈 방식으로 이동하는 것이나, 손감각에 의한 조작은 곤란하다. 이와 같이 어느 장치도 상기 5가지의 요건을 완전하게는 만족하고 있지 못함을 알 수 있다. 이하의 표 1에, 앞에서 나타낸 입력 방식의 각각에 있어서, 5개의 요건을 만족하고 있는지의 여부를 정리한 것을 나타낸다. 또, ○는 요건을 만족하고 있는 것, △는 약간의 어려움은 있지만 대응 가능한 것, ×는 요건을 만족시키지 못함을 각각 의미한다.
그런데, 특개평 4-263308호 공보는 조작 손잡이를 좌우, 전후, 상하로 움직임으로써, 검출 센서부가 그 조작 손잡이의 작동 방향에 대응하여 XYZ 방향의 출력 신호를 출력하고, 조작 손잡이를 회전 구동함으로써 신호를 출력하는 로터리 인코더를 더 설치함으로써 각 방향의 수치 설정을 행하는 조이스틱에 대해 개시하고 있다. 이 조이스틱은 XYZ 방향을 지시할 수 있지만, 수치의 설정은 조작 손잡이를 그 방향으로 움직임으로써 설정할 수 있는 것은 아니므로, 사용자는 직감적으로 조작할 수 없다. 불감대에 대해서는 아무런 기재가 없다. 또한, Z방향의 입력은 단지 스위치로서 이용할 수 있는 것으로 되어 있지만, XY 방향에 대해서는 앞에서 설명한 바와 같은 아날로그 입력과 디지탈 입력을 가능하게 하는 방법이 전혀 기재되어 있지 않다.
또한, 특개소 61-147326호 공보는 레버가 하단부를 지지점으로서 임의의 방향으로 회동 가능한 구조로 되어 있고, 레버에는 원판이 끼워 붙여져 있고, 이 원판의 외주에서 외측으로 소정 길이를 두고, 서로 직각을 이루도록 4개의 택트 스위치가 설치되어 있는 입력 장치를 개시하고 있다. 이 입력 장치는 레버로부터 손을 떼면 원래의 상태로 복귀하는 구조를 갖고 있다. 또한, z축 방향에 대해서도 슬라이드 볼륨이나 스위치로, 레버의 조작에 대한 정보를 얻을 수 있도록 하고 있다. x축 y축 방향의 변위의 검지는 택트 스위치가 아니라, 변위-전기량 변환 소자를 이용할 수 있다는 요지가 기재되어 있다. 이 입력 장치에서는, x축 y축 방향의 변위를 서로 직각을 이루는 4개의 검출기로 검출하는 구성이지만, 여기에서는 연속적으로 방향을 변화시키고자 하는 경우, 예를 들면 x축 방향에서 y축 방향으로 방향 및 그 방향에서의 변위를 지시한 채 레버를 이동하는 경우에는 x축과 y축 사이에 검출기가 없기 때문에, 당해 연속된 레버의 이동을 연속적으로 검출할 수 없는 경우도 생각할 수 있다.
특개평 2-188819호 공보는, 마우스로 수평 방향의 이동을 지시하지만, 특정 마우스 버튼을 누르면 소정 항목을 1단위씩 이동하는 것을 개시하고 있다. 이와 같은 장치에서는, 아날로그 입력을 마우스의 볼로 지시하고, 마우스 버튼으로 디지탈 입력을 실시하지만, 위치 변위를 지시하는 마우스의 볼로는 디지탈 입력을 지시할 수 없기 때문에, 소정의 항목을 1단위씩 이동시킬 수 밖에 없다. 즉, 항목의 이동을 임의의 방향에서는 행할 수 없다. 또한, 마우스를 이용하고 있기 때문에, 한손 조작으로는 이용할 수 없다.
특개소 59-33539호 공보는, 조이스틱의 기울기가 일정 범위내인 경우에는 그 기울기에 대응시켜 표시 장치중의 마커(marker)를 이동시키고, 일정 범위를 초과하는 경우에는 그 방향으로 일정량씩 반복하여 마커를 이동시키는 장치에 대하여 개시하고 있다. 이 장치에서는 마커의 이동이 작고, 위치 결정을 하기 쉬운 모드와, 고속으로 마커를 이동시키는 모드가 존재하는 것이 기재되어 있지만, 양쪽 모두 화면으로 조작되는 것은 마커뿐이다. 또한, z축 방향의 조작에 대해서, 및 불감대에 대해서는 아무것도 기재되어 있지 않다. 또한, 모드의 전환은 조이스틱의 기울기로 결정되므로, 화면을 보면서 하지 않으면 조작하기 어려운 결점도 있다.
특공소 64-8846호 공보는, 조이스틱의 경각(inclination)이 소정 각도 이상으로서, 소정 시간보다 긴 시간 경각이 소정 각도 이상인 경우에는 커서 이동 펄스를 연속적으로 출력하고, 소정 시간보다 짧은 시간 소정의 각도 이상인 경우에는 이동 펄스를 1개 출력하는 장치를 개시하고 있다. 이 장치도, 양쪽 모드로 조작되는 것은 커서뿐이다. 또한, z축 방향의 조작에 대해서는 아무것도 기재되어 있지 않다. 또한, 모드의 전환은 조이스틱의 기울기 및 시간으로 결정되기 때문에, 화면을 보면서 하지 않으면 조작하기 어려운 결점도 있다.
특개평 5-241502호 공보는, 조이스틱으로 화면의 스크롤 조작을 실시하는 것을 개시하고 있다. 그러나, 스크롤 조작과 다른 종류의 조작을 함께 실시하는 것은 아무것도 개시하고 있지 않다.
또, 키보드상에 포인팅 디바이스를 설치하는 예는 특개평 7-302162호 공보에 기재되어 있다. 이 문헌에는, x축 방향 y축 방향에 대해서는 키보드상에 설치된 스틱에 힘을 가하고, 그 힘에 의해 스틱 등에 생기는 변형을 스트레인 게이지나 정전 용량 검출 센서, 자기 검출 센서, 감압 검출 센서로 검출하는 장치에 대하여 개시되어 있다. 이 장치에서는 z축 방향의 입력에 대해서는 아무것도 기재되어 있지 않고, 아날로그 입력만 가능하게 되어 있다. 또한, 물리적으로 불감대가 존재하지는 않는다.
한편, IBM TDB(95-07, p487)에는 거의 동일한 구성에 대하여, 스틱의 하부에 압력 센서 등을 설치하여, 스틱의 장축 방향의 입력을 검지하고, 통상 설치되어 있는 2개의 버튼과 함께, 3버튼식의 마우스를 에뮬레이트하는 것이 개시되어 있다. 그러나, 특개평 7-302162호 공보와 마찬가지로, 스틱의 조작만으로 디지탈 입력을 행하는 것, 물리적인 불감대에 대해서는 아무것도 기재되어 있지 않다.
이상 설명한 바와 같이 종래 기술에 있어서의 장치는, 앞에서 설명한 5가지의 요건을 모두 만족하는 것은 아니다. 따라서, 본원 발명의 목적은 (1) 이웃하는 선택 가능 항목에 디지탈 방식으로 이동할 수 있을 것, (2) 상하 좌우의 항목에 2차원적으로 이동할 수 있을 것, (3) 떨어져 있는 항목으로의 고속 이동이나 스크롤이 가능할 것, (4) 항목의 선택(기동)도 포함하여, 한손으로 조작할 수 있을 것, (5) 수탐색으로도 조작할 수 있을 것과 같은 요건을 만족하는 입력 장치를 제공하는 것이다.
또한, 이상과 같은 조작을 실현할 수 있도록 입력 장치로부터의 입력을 처리하여 정보 처리 장치의 조작을 실행하는 방법을 제공하는 것도 본 발명의 목적이다.
이상의 목적을 달성하기 위한 입력 장치는 스틱과, 스틱의 축을 1회 둘러싸도록 소정 거리 떨어져 설치되어 스틱과 접촉할 때에는 당해 스틱의 접촉 방향 및 당해 방향으로 가해진 힘의 크기에 대응하는 신호를 출력하는 수평면 내 벡터 검출 기구와, 스틱의 축방향으로 가해진 힘을 검출하는 검출기를 갖는다. 스틱과 수평면 내 벡터 검출 기구 사이에는 공간이 마련되어 있고, 이 공간이 물리적인 불감대를 구성한다. 이와 같은 불감대를 설치함으로써, 수평면 내 벡터 검출 기구에 스틱이 접촉하지 않으면 화면 상의 커서는 이동하지 않는다. 따라서, 손감각에 의한 조작시에도 고정된 위치에서 의도되지 않은 이동없이, 스틱의 축방향에 걸린 힘을 검출하는 검출기에 의하여 클릭 등의 조작을 행할 수 있다. 또한, 수평면 내 벡터 검출 기구는 스틱의 축을 1회 둘러싸도록 설치되어 있기 때문에, 앞에서 설명한 바와 같이 스틱을 당해 수평면 내 벡터 검출 기구를 따라서 이동시켜도, 그 이동에 충분히 추종하여 연속적으로 힘의 크기 및 그 방향을 지시할 수 있다. 또, 스틱의 축을 1회 둘러싸도록 설치한다는 것은 실질적으로 1회 둘러싸도록 설치한다는 것으로, 경우에 따라서는 1회전하는 도중에 노치(notch)가 들어있는 경우도 생각할 수 있다.
또한, 포인팅 디바이스는 초기 위치로부터 벗어나 있는 스틱을 초기 위치로 되돌리는 기구를 더 포함할 수 있다. 디지탈 입력을 행하고자 하는 사용자는, 원하는 방향으로 스틱을 기울여(또는 슬라이드시켜) 수평면 내 벡터 검출 기구를 누르고 스틱을 놓으면 스틱은 초기 위치로 돌아가기 때문에, 원하는 방향으로 클릭한 듯한 감각을 얻을 수 있어 손감각에 의한 조작이 쉬워 진다.
스틱의 축방향으로 가해진 힘을 검출하는 검출기를 스위치로 할 수도 있다. 항목의 선택 동작에는 온/오프의 정보를 입력할 수 있는 스위치이면 충분하다. 한편, 수직 방향으로 아날로그적 입력을 필요로 하게 되면, 압력 센서 등을 설치하는 것도 가능하다. 이것은, z방향의 아날로그 지시나 줌 동작(zooming) 등에 이용할 수 있다.
또한 이 스위치를 스틱에 설치하는 것도 고려할 수 있다. 스틱의 어느 단부나, 스틱의 내부 부근에 설치할 수도 있다.
스틱의 일단이 그 축방향으로 눌렸을 때, 당해 스틱의 다른단에 의해 눌려진 위치에 스틱이 설치되도록 하는 경우도 고려할 수 있다. 즉, 스틱의 축의 연장선상에서, 스틱과는 다른 부재로 설치할 수도 있다.
앞에서 나타낸 수평면 내 벡터 검출 기구는, 스틱의 축의 주위에 소정 거리를 두고 설치되고 스틱이 접촉하는 부분이 원형인 부재와, 스틱에 의해 부재에 걸린 힘의 크기 및 그 방향을 검출하는 센서를 포함하도록 하는 것도 고려할 수 있다. 스틱이 접촉하는 부분이 원형(원으로 도려내어진 형상으로 그 속을 스틱이 통과하는 상태)이면, 스틱에 의해 부재에 걸리는 힘의 방향이 적절하게 센서에서 검출된다. 또한, 센서를 이 부재에 직접 부설하여도 이 부재를 지지하는 지주를 통하여 전달되는 힘의 크기 및 방향을 검출하도록 할 수도 있다. 센서의 종류는 응력 게이지(strain gauge), 압력 센서 및 정전 용량에 의한 센서 중 어느 것이라도 좋다.
이상과 같은 포인팅 디바이스는, 종래 기술의 설명 부분에서도 기술한 바와 같이, 휴대용 정보 처리 장치에 설치되면 더욱 효과적이다. 포인팅 디바이스는 별개의 기기로서 통상의 정보 처리 장치에 접속하게 하여도 좋고, 통상의 키 홀드 등에 설치하여도 좋다.
또한, 이 포인팅 디바이스를 휴대용 정보 처리 장치에 설치할 때, 장치의 측면에 설치하여 스틱의 축을 표시 장치와 실질적으로 평행하게 되도록 하여도 좋고, 정보 처리 장치의 표시 장치와 동일면에 설치하여도 좋다.
또한, 본 발명의 정보 처리 장치의 조작 방법은, 이하와 같은 단계를 실시한다. 즉, 포인팅 디바이스로부터의 입력 신호에 응답하여 입력 신호의 평가치가 소정의 조건을 만족하고 있는지를 판단하는 판단 단계와, 평가치가 소정의 조건을 만족하고 있는 경우 평가치에 따른 제1 종류의 조작을 실시하는 단계와, 평가치가 소정의 조건을 만족하고 있지 않을 경우 제2 종류의 조작을 실시하는 단계이다. 이에 따라, 평가치가 소정의 조건을 만족하고 있으면 아날로그 입력, 소정의 조건을 만족하고 있지 않으면 디지탈 입력과 같은 방식으로 모드 변환을 실시할 수 있다. 제1 종류의 조작은 화면 스크롤과 같은 연속적인 조작이고, 제2 종류의 조작은 화면상의 항목 이동과 같은 1단위씩 실시되는 조작일 수 있다. 또한, 입력 신호의 평가치로서는 포인팅 디바이스에 의한 벡터의 크기에 대응하는 값을 고려할 수 있고, 이 경우 소정의 조건은 그 크기가 소정의 임계치 이상일 것이 된다.
또한, 포인팅 디바이스로부터의 입력 신호에 응답하여 평가치가 제2의 소정 조건을 만족시키고 있는지를 판단하는 단계와, 평가치가 제2의 소정 조건을 만족시키고 있는 경우에는 앞에서 나타낸 단계를 실시하고, 평가치가 제2의 소정 조건을 만족시키고 있지 않을 경우 당해 입력 신호를 무시하는 단계를 실시하도록 하여도 좋다. 물리적인 불감대가 없는 한, 이와 같은 제2 조건(평가치가 벡터의 크기에 대응하는 값이면 제2 임계치)이 아니면, 사용자가 접촉하는 것만으로 즉시 제2 종류의 조작이 실시되어 버린다. 이와 같은 현상은 유용성을 낮추게 된다.
이 정보 처리 장치의 조작 방법에서 이용되는 포인팅 디바이스는, 당연히 전술한 바와 같은 포인팅 디바이스가 바람직하다. 그러나, 그와 같은 포인팅 디바이스에 한정되지 않고, 트랙 볼이나 특개평 7-302162호 공보에 기재되어 있는 키보드상의 포인팅 디바이스에도 적용 가능하다. 그러나, 앞에서 나타낸 바와 같은 포인팅 디바이스에 따르면, 사용자는 제1 종류의 조작을 실시할 것인지 제2 종류의 조작을 실시할 것인지를 감각적으로 조절할 수 있다.
정보 처리 장치의 조작 방법으로서는, 스틱의 축방향에 걸린 힘을 검출하는 검출기로부터의 출력에 응답하여, 표시 장치의 화면내에 있는 항목을 선택하는 단계를 더 포함하도록 하여도 좋다. 상술한 포인팅 디바이스라면, 스틱을 누르는 것만으로 클릭 동작을 실시할 수 있다.
휴대용 정보 처리 장치 전체로 생각하면, 스틱과, 스틱의 축을 소정 거리 떨어져서 둘러싸도록 설치되어 스틱과 접촉할 때에는 당해 스틱에 의해 걸린 힘의 힘 벡터에 대응하는 신호를 출력하는 수평면 내 벡터 검출 기구와, 스틱의 장축 방향에 걸린 힘을 검출하는 검출기를 갖는 포인팅 디바이스와, 수평면 내 벡터 검출 기구로부터 출력되는 신호에 응답하여 힘 벡터의 평가치가 소정의 조건을 만족하고 있는지를 판단하여, 만족하고 있다고 판단한 경우에는 평가치에 따른 제1 종류의 조작을 실시하도록 명령하고, 만족하고 있지 않은 것으로 판단한 경우에는 제2 종류의 조작을 실시하도록 명령하는 제어 장치를 포함하여 사용하기에 가장 편리한 장치가 된다.
또, 앞에서의 정보 처리 장치의 조작 방법을 프로그램으로 실현하는 것은 당업자가 통상 행하는 사항이다. 또한, 전자 회로와 같은 형태로 실시하는 것도 가능하다.
도 1은 휴대용 정보 처리 장치의 표시의 예를 도시한 도면. 좌측 (a)가 복수의 항목을 표시하고 있는 예의 도면이고, 우측 (b)가 좌측의 하나의 항목의 내용을 표시한 예의 도면이다.
도 2는 본원 발명의 기계적 구조의 개념도.
도 3은 스틱(1)을 기울였을 때의 도면.
도 4는 물리적 불감대를 갖고, 스틱(1)에 의한 수평 방향의 지시를 검출하는 기구의 한예를 도시한 도면.
도 5는 물리적 불감대를 갖고, 스틱(1)에 의한 수평 방향의 지시를 검출하는 기구의 한예를 도시한 도면.
도 6은 물리적 불감대를 갖고, 스틱(1)에 의한 수평 방향의 지시를 검출하는 기구의 한예를 도시한 도면.
도 7은 물리적 불감대를 갖고, 스틱(1)에 의한 수평 방향의 지시를 검출하는 기구의 한예를 도시한 도면.
도 8은 물리적 불감대를 갖고, 스틱(1)에 의한 수평 방향의 지시를 검출하는 기구의 한예를 도시한 도면.
도 9는 횡방향의 단면도.
도 10은 물리적 불감대를 갖고, 스틱(1)에 의한 수평 방향의 지시를 검출하는 기구의 한예를 도시한 도면.
도 11은 물리적 불감대를 갖고, 스틱(1)에 의한 수평 방향의 지시를 검출하는 기구의 한예를 도시한 도면.
도 12는 설치면(7)에 대해 수직한 방향의 힘의 검출을 위한 구조의 한예를 도시한 도면.
도 13은 설치면(7)에 대해 수직한 방향의 힘의 검출을 위한 구조의 한예를 도시한 도면.
도 14는 설치면(7)에 대해 수직한 방향의 힘의 검출을 위한 구조의 한예를 도시한 도면.
도 15는 스틱(1)을 초기 위치로 복귀, 유지시키는 기구의 한예를 도시한 종 방향의 단면도.
도 16은 도 15의 예에서 스틱(1)을 기울였을 때의 상태를 도시한 종방향의 단면도.
도 17은 스틱(1)을 초기 위치로 복귀, 유지시키는 기구의 한예를 도시한 종 방향의 단면도.
도 18은 스틱(1)을 초기 위치로 복귀, 유지시키는 기구의 한예를 도시한 종 방향의 단면도.
도 19는 본 발명의 조작 방법의 용도의 한예를 도시한 도면.
도 20은 정보 처리 장치를 제어하기 위한 스테이트 머신을 나타내는 도면.
도 21은 정보 처리 장치의 측면에 포인팅 디바이스를 설치한 예를 도시한 도면.
도 22는 정보 처리 장치의 표면에 포인팅 디바이스를 설치한 예를 도시한 도면.
＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞
1 : 스틱
1a : 스틱 상부
1b : 스틱 하부
1d : 테이퍼부(Taper portion)
1e : 돌기
3 : 링(Ring)
3a : 링 내면
5 : 지주(Support member)
7 : 설치면(Mounting surface)
9 : 마이크로스위치
11a, 11b, 11c, 11d : 센서
15 : 슬릿
17 : 슬리브(Sleeve)
19 : 힘 검출 플레이트
21 : 플레이트 지시 기판
23 : 압력 센서
25 : 홀(Hole)
27 : 정전 용량 센서(Electrostatic capacity sensor)
27a : 전극
27b : 유전체
29 : 탄성체
31 : 스위치
33 : 스위치
35 : 스틱 유지 기구
37 : 스틱 지지판
39a, 39b : 탄성체
500 : 포인팅 디바이스
(1) 기계적 구조
최초로, 포인팅 디바이스의 기계적 구조에 대하여 설명한다.
도 2에 본 발명의 포인팅 디바이스의 개념도를 도시하였다. 스틱(1)은 설치면(7)에 대해 실질적으로 수직으로, 또 링(3)의 내측을 관통하도록 설치되어 있다. 링(3)의 중심과 스틱(1)의 중심이 겹치는 것이 바람직하다. 또한, 링(3)의 내측의 형상은 방향의 지시를 연속적으로 변경할 수 있는 원이 바람직하지만, 원에 유사한 타원이라도 가능하다. 지주(5)는 링(3)을 소정의 높이에서 또한 설치면(7)과 실질적으로 평행하게 되도록 지지하고 있다. 소정의 높이는 링의 내경과 스틱의 높이 등으로부터 결정된다. 또한, 스틱(1)의 하단에는 마이크로스위치(9)가 설치되어 있다. 이 도 2에서는, 이 마이크로스위치(9)는 스위치의 기능과, 스틱(1)이 기울어졌을 때, 스틱(1)을 초기 위치로 복귀 또는 유지시키는 기능을 함께 갖고 있다. 구체적으로는, 탄력성이 있는 고무나 용수철 등의 탄성체를 스틱(1)의 하단 부분에 접합하고, 이 탄성체에 스위치를 접합하는 방법으로, 상하의 입력을 검지하고, 초기 위치로 스틱(1)을 복귀 또는 유지시키도록 하여도 된다. 마이크로스위치(9)는 설치면(7)에 설치되어 있다.
링(3)의 단면의 형상은 도 2에서는 직사각형 또는 정사각형이지만, 원형 등으로 하는 것도 고려할 수 있다. 또한, 지주(5)의 형상도 임의적이다. 지주(5)와 링(3), 지주(5)와 설치면(7)과의 접합은, 접착이라도 끼워붙이기라도 좋고, 일체 형성하여도 좋다. 도 2와 같은 경우, 스틱(1)의 기울기 방향 및 링(3)에 걸린 힘을 검출하는 센서(11)는 스트레인 게이지와 같은 변형 센서가 좋다. 설치 위치는 도 2와 같이 지주(5)의 측면에서도, 설치면(7)상의 스틱의 근원 부근의 어느쪽에서도 가능하다. 또한, 마이크로스위치(9)는 스위치라고 설명하였지만, 어플리케이션에 따라서는 설치면(7)에 대해 수직한 방향에 대해서도 아날로그 입력을 필요로 하는 경우가 있기 때문에, 압력 센서와 같은 디바이스를 스위치 대신에 설치하여도 좋다.
다음에, 도 2의 포인팅 디바이스의 작용에 대하여 설명한다. 스틱(1)의 상단은 마이크로스위치(9)와 설치면(7)과의 접합 부분을 지지점으로 하여 회동한다. 그러나, 링(3)에 접촉할 때까지는 스틱(1)의 움직임은 센서(11)에 검출되지 않는다. 이 스틱(1)과 링(3)까지의 공간이 물리적으로 설치된 불감대이다. 스틱(1)의 상단을 더욱 크게 기울이면, 도 3에 도시한 바와 같이 링(3)의 내측(3a)에 접하게 된다. 이 이상 스틱(1)의 상단을 기울이면, 기울어진 방향으로 스틱(1)에 가한 힘이 링에 걸린다. 이 링(3)에 걸리는 힘이 지주(5)를 통하여 지주(5)에 설치된 센서(11)에 의해 변형으로서 검지된다. 센서(11)로부터의 출력은 후에 설명하는 처리에서, 힘의 방향과 양(量)의 신호로 변환된다. 이와 같이, 물리적인 불감대를 넘어서 힘을 스틱에 가하면, 사용자는 손가락에 물리적인 응답을 감지한다. 이것이, 후의 디지탈 입력시에는 클릭감을 주게 된다. 또한, 사용자가 스틱(1)으로부터 손가락을 떼고 또는 마이크로스위치(9)의 탄성체의 복원력보다 작은 힘밖에 스틱(1)에 힘을 가하지 않게 되면, 스틱(1)은 초기 위치로 복귀하려고 한다. 이에 따라, 사용자는 어떤 방향으로도 균등한 감각으로 조작할 수 있게 된다.
또한 사용자는, 도 1의 좌측 도면과 같이 하나 또는 복수의 항목중 하나를 선택하는 장면에, 스틱(1)을 압입한다. 압입된 스틱(1)은 스틱(1)의 하단에 접합된 탄성체를 통하여 스위치를 압입한다. 그리고, 스위치는 온 신호를 출력한다. 이 때에, 스틱(1)과 링(3)과의 사이에 불감대가 있기 때문에, 스틱(1)이 다소 전후좌우로 어긋나게 눌려도 링(3)에 접촉되지 않는 한, 포인팅의 위치는 변하지 않는다. 따라서, 손감각에 의한 조작시에도 원하는 위치에서 선택 동작을 실시할 수 있다. 또한, 더블 클릭을 실시하는 경우에는 동일한 점을 2번 선택 지시해야만 하지만, 이와 같은 포인팅 디바이스에서는 용이하게 동일점을 2번 선택 지시할 수 있다. 또한, 경우에 따라서는 스틱(1)을 하부로 압입하고, 또 원하는 방향으로 눕히면, 통상 마우스로 실행되고 있는 드래그(drag) 처리도 가능하다.
이상과 같이, 본원의 포인팅 디바이스에는 (a) 물리적 불감대를 갖고, 스틱(1)에 의한 수평 방향의 지시를 검출하는 기구[도 2의 링(3), 지주(5), 및 설치면(7), 및 센서(11)], (b) 설치면(7)에 대해 수직한 방향의 힘의 검출, 및 (c) 스틱(1)을 초기 위치로 복귀, 유지시키는 기구와 같은 3가지 중요한 기능이 있다. 따라서, 이하에 이 기능별 배리에이션을 설명한다.
(a) 수평 방향의 지시를 검출하는 기구
1. 비계형(Scaffold type)
여기에서는, 도 2에 도시한 바와 같이, 스틱(1)과 접촉하는 링(3)이 지주(5)에 의해 지지되고 있는 형상을 비계형이라 칭한다. 도 4는 이 비계를 구성하는 부분만을 나타내고 있다. 링(3)은 앞에 도시한 것과 동일하지만, 여기에서 지주(5)는 4각 기둥을 이용하고 있고, 4각 기둥의 각 측면에 센서(11a 및 11b)를 설치하고 있다(도 4에서 보이지 않는 다른 2면은 생략). 이와 같은 구성에서도 링(3)에 가해지는 힘을 충분히 검출할 수 있다.
또한, 지주(5)를 통하여 전달되는 힘을 또 전달하는 검출 베이스(13)를 지주(5)와 접합시켜, 이 검출 베이스(13)상에 센서(11a, 11b, 11c, 11d)를 설치하도록 할 수도 있다(도 5). 이 검출 베이스(13)와 지주(5)는 링(3)에 가해진 힘을 더욱 검출하기 쉽도록 접합되어 있으면 좋기 때문에, 이것들이 일체 성형되어 있어도 개별 부품이 접합되어 있어도 좋다. 또한, 이 검출 베이스(13)와 설치면(7)도 검출 베이스(13)상의 센서에서 변형을 검출하기 쉽도록 고정되어 있으면 좋다. 이 도 5에서는, 지주(5)는 링(3)에 끼워 붙여져 있다.
도 6에는 지주가 3개인 예를 도시하고 있다. 이와 같이, 지주(5a, 5b, 5c)를 설치하고, 각각에 센서(11a, 11b, 11c)를 설치할 수도 있다. 또, 도 6에서는 지주(5a, 5b, 5c)에는 3각 기둥을 이용하고 있지만, 4각 기둥이어도 좋다.
도 7은, 지주가 4개인 예를 도시한 것이다. 링(3)과 각 지주(5a, 5b, 5c, 5d)는 끼워붙이기되어 있다. 또한, 각 지주의 각 측면에는 센서(11a, 11b, 11c, 11d, 11e)(보이지 않는 면의 센서는 생략)가 설치되어 있다. 이 경우, 16개의 센서가 설치되어 있게 된다. 당연히, 각 지주에 1개씩 센서를 설치하여도 좋다. 또한, 각 지주에 2개씩 센서를 설치할 수도 있다.
이상과 같은 비계형에 있어서, 지주의 수 및 지주의 형상은 임의이고, 센서의 수는 수평면 내의 벡터를 검출할 수 있는 수이면 된다. 또한, 센서를 설치하는 위치는 지주의 측면이나, 각 지주에 검출 베이스를 설치하여 그 검출 베이스의 상부에 설치하여도 좋다.
2. 슬리브형(Sleeve type)
스틱(1)의 외경보다 큰 내경을 갖는 슬리브(17)를 이용하는 예를 도 8에 도시하였다. 이 도면에서는, 스틱(1) 및 스위치 등의 표시는 생략하고 있다. 이와 같이 설치면(7)상에 슬리브(17)를 설치하면, 비계형과 같이 지주(5)는 필요하지 않게 된다. 이 도 8의 예에서는, 4개의 센서(11a, 11b, 11c, 11d)(도 9를 참조할 것)를 슬리브(17)의 측면에 접착하고 있다. 또한, 도 5와 같이 검출 베이스상에 슬리브(17)를 설치하는 형태로 하여, 검출 베이스상에 센서를 설치하여도 좋다. 또한, 슬리브가 휘기 쉽도록, 슬릿(15)[도 9의 슬릿(15a, 15b, 15c, 15d)]을 설치하는 것도 가능하다. 슬릿(15)의 수는 비계형 지주의 수와 같이 임의이다. 센서의 수도 수평면 내의 벡터를 검출할 수 있는 수이면 된다. 슬리브는 상단에서 하단까지 동일 내경 외경을 갖는 것을 도 8에 도시하였지만, 상단의 쪽이 큰 내경 외경을 갖는 슬리브라도, 하단의 쪽이 큰 내경 외경을 갖는 슬리브라도 좋다.
3. 플레이트 슬라이드 기구(Plate sliding mechanism)
도 10에 도시한 바와 같이, 힘 검출 플레이트(19)를 피에조 등의 압력 센서(23a, 23b, 23c, 23d)를 사이에 두고 플레이트 지지 기판(21)내에 고정하는 방법도 고려할 수 있다. 힘 검출 플레이트(19)에는 도시하지 않은 스틱(1)이 통과하는 홀(25)이 존재한다. 도시하지 않은 스틱(1)이 수평 방향으로 홀(25)을 누르면, 힘 검출 플레이트(19)가 눌려지고, 압력 센서(23a, 23b, 23c, 23d)는 그 압력의 변화를 각각 검출한다. 그 검출 결과를 이용하여 어떤 방향으로 어느 정도의 양의 힘이 가해졌는지를 검출한다.
힘을 검출하는 수법으로서는, 압력 센서 이외에도 정전 용량의 변화를 이용하는 방법도 고려할 수 있다. 예를 들면, 도 11에 도시한 바와 같이 압력 센서를 설치했던 장소에 콘덴서(27)를 설치하는 것이다. 구체적으로는, 플레이트 지지 기판(21)의 내측에 전극(27a), 힘 검출 플레이트(19)의 외측에 전극(27b)를 설치하고, 이 2개의 전극 사이에 유전체(27c)를 끼우도록 설치한다. 이와 같이 하면, 홀(25)을 도시하지 않은 스틱(1)이 수평 방향으로 누르면, 힘 검출 플레이트(19)가 눌려져, 4개의 콘덴서의 정전 용량이 변화한다. 이 변화량을 검출함으로써, 힘의 방향 및 양을 검출할 수 있다.
또, 힘 검출 플레이트(19)의 외형은 직사각형 또는 정사각형의 예만 도시하였지만, 이들 형상에 한정되지 않는다. 원이라도 좋고, 다른 다각형이라도 좋다. 압력 센서나 정전 용량 센서의 수도 4개로 한정되지 않고, 보다 다수의 센서를 이용할 수도 있다. 또한, 힘 검출 플레이트(19)의 외형에 맞추어 센서의 수를 결정할 수도 있다. 플레이트 지지 기판(21)의 내부의 형상은 힘 검출 플레이트의 외형에 맞추는 편이 좋지만, 그 형상에 한정되지는 않는다. 힘 검출 플레이트(19)를 안정되게 지지할 수 있어, 센서를 설치하기 쉬운 형상이라면 좋다.
비계형의 설명에서 기술하지 않았지만, 링(3)의 외형은 내측의 형상에 맞출 필요는 없고, 플레이트 슬라이드형의 예에서 나타낸 바와 같이, 4각형이라도 다른 다각형이라도 좋다.
(b) 수직 방향의 힘 검출 기구
도 2의 예에서는, 스틱(1)의 하단에 스위치가 접합되어 있는 예를 도시하였다. 예를 들면, 도 12에서는 스틱(1)의 하단에는 초기 위치로 복귀시키기 위한 탄성체(29)가 접합되어 있고, 또한 이 탄성체에는 스위치(31)가 접합되어 있다. 여기에서, 링(3) 등의 힘 검출용의 부재는 생략하고 있다. 또한, 스위치(31)는 온/오프 정보만 입력할 수 있으므로, 필요에 따라서 스위치(31) 대신에 압력 센서 등을 설치할 수 있다. 이 경우에는, 아날로그 신호를 입력할 수 있게 된다.
도 12의 예에서는, 스위치(31)는 스틱(1)의 하단에 위치하고 있다. 그러나, 본원 발명은 이와 같은 위치에 한정되지 않는다. 예를 들면, 도 13과 같이 스틱(1)의 상단부에 스위치(33)를 설치할 수도 있다. 단, 스위치(33)가 쉽게 눌려져 버리면 스틱(1)을 자유롭게 조작할 수 없으므로, 충분히 힘이 걸렸을 때에 스위치(33)가 눌려지도록 해야 한다. 또한, 도 14(종방향의 단면도)와 같이, 스틱(1)의 중간 부분에서 스위치(33)를 설치할 수도 있다. 즉, 스틱 상부(1a)를 오목형(凹型), 스틱 하부(1b)를 볼록형(凸型)으로 하여, 스틱 하부(1b)의 상단에 스위치(33)를 설치함으로써, 스틱 상부(1a)가 눌렸을 때에 스위치(33)가 온되는 구조로 할 수도 있다. 이와 반대로, 스틱 상부가 볼록형이고, 스틱 하부가 오목형으로 하여, 스틱 하부의 오목 기저부에 스위치를 설치하여, 스틱 상부의 볼록 선단부에 의해 스틱 상부가 눌려졌을 때에 온이 되는 구조를 취할 수도 있다.
또, 여기까지 설명을 위하여, 스틱(1)의 상단에는 아무런 고안을 도시하고 있지 않지만, 사용자가 조작하기 쉽도록 표면을 가공하거나, 다른 소재의 캡(cap)을 붙이는 것도 가능하다.
(c) 스틱(1)을 초기 위치로 복귀, 유지시키는 기구
제1의 예를 종단면도인 도 15 및 도 16으로 설명한다. 도 15에 도시한 바와 같이 스틱(1)의 하부에는 테이퍼부(1d)가 형성되어 있다. 이 예에서는, 스틱(1) 하부는 스위치(31)와 접합되어 있지는 않지만 초기 상태에서는 접하여 있다. 이 스틱(1)은 스틱 유지 기구(35)(도면에서의 사선부)에 의해 유지되어 있다. 또한, 링 또는 힘 검출 플레이트(3)가 스틱 유지 기구(35)의 상부에 설치되어 있다. 이 초기 상태에서 스틱(1)을 내리누르면, 스위치(31)는 스틱(1)의 하단에 의해 눌려져서 선택 신호가 발생된다.
그 후, 스틱(1)을 기울여 링 도는 힘 검출 플레이트(3)에 접하도록 하면, 스틱(1) 하부의 테이퍼부에 의해 회전 중심이 어긋나, 스위치를 미량 압입한다. 도 16의 점선 부분이 스위치(31)의 초기 상태의 위치이고, 실선 부분이 미량 압입된 상태를 나타낸다. 이와 같이 스위치를 미량 압입하여도 선택 신호는 생성되지 않고, 스위치(31)내의 용수철의 복원력이 작용하게 된다. 그리고, 스틱(1)을 놓으면, 스위치(31)내의 용수철의 복원력에 의해 초기 위치로 돌아간다. 이와 같이 하여, 스틱(1)을 초기 위치로 복귀, 유지할 수 있다. 스틱 유지 기구(35)는 스틱(1)을 최대한 눕혔을 때에도 스위치(31)가 눌려지지 않는 형상이어야 한다.
제2의 예를 종단면도인 도 17을 이용하여 설명한다. 스틱(1)의 하부는 구(球) 형상으로 되어 있고, 이 구의 적도 부근에 돌기(1e)를 설치한다. 한편, 스틱 유지 기구(35)는 스틱(1) 하부의 구를 유지할 수 있는 형상을 갖고 있고, 또 구의 돌기(1e)에 대응하여 홈이 패어져 있다. 이 이 스틱 유지 기구(35)의 상부에 링 또는 힘 검출 플레이트(3)가 설치되어 있다. 스위치(31)는 스틱(1)의 하단부에 접하고 있을 필요는 없다. 스틱(1)을 하방으로 내리누르면, 그 압력에 의해 돌기(1e)는 스틱 유지 기구(35) 내의 홈을 벗어나, 하방으로 이동하여 스위치(31)를 내리누른다. 복원하는 경우에는 스위치(31)의 용수철과, 스틱 유지 기구(35)내의 홈의 기울기에 의해 원래의 위치로 복귀한다. 이와 같은 형상의 경우, 돌기(1e)가 홈을 벗어날 때에 클릭감을 사용자의 손가락에 부여할 수 있다.
또한, 스틱(1)을 기울일 때에도, 돌기(1e)는 스틱 유지 기구(35)내의 홈을 벗어난다. 그러나, 홈 부근에 존재하는 기울기에 의해 원래의 위치로 복원한다. 크게 기울어진 경우에는, 스위치(31)를 미량 누름으로써, 그 스위치(31)의 용수철의 복원력도 이용하여 복귀한다. 이 형상을 채용하면, 스틱(1)을 기울였을 때에도 사용자의 클릭감을 부여할 수 있다.
수평 방향의 지시를 검출하는 기구에 있어서, 플레이트 슬라이드 기구를 채용한 경우, 다음과 같은 기구를 채용하면 검출 기구가 간단해 진다. 도 18은 종방향의 단면도이다. 플레이트 지지 기판(21)은 압력 센서(23)를 통하여 힘 검출 플레이트(19)를 지지하고 있다. 힘 검출 플레이트(19)의 홀(25)에서 스틱(1)이 상방으로 돌출하도록 유지되어 있다. 이 스틱(1)은 스틱 지지판(37)으로 지지되고 있고, 이 스틱 지지판(37)은 고무나 용수철 등의 탄성체(39a, 39b)에 의해 유지되어 있다. 탄성체(39)의 수는 2개로 한정되지 않고, 스틱 지지판(37)을 느슨하게 고정할 수 있는 수만큼 설치한다. 또한, 설치 장소도 동일한 기준으로 결정되어야 한다. 스틱 지지판(37)의 하방에 스위치(31)가 설치되어 있다. 이 실시예에서는 스틱 지지판(37)과 스위치(31)는 접하고 있을 필요는 없다.
이와 같이 탄성체(39)로 느슨하게 고정되어 있기 때문에, 스틱(1)을 하방으로 내리누름으로써 스위치(31)를 내리누르거나, 스틱(1)을 기울여 또는 슬라이드시켜 힘 검출 플레이트(19)를 수평 방향으로 누르는 상황에서도, 탄성체(39)의 복원력에 의해 초기 위치로 복귀할 수 있다.
이상의 것 외에도 여러가지 변형이 가능하지만, (a) 물리적 불감대를 갖고 있고, 스틱(1)에 의한 수평 방향의 지시를 검출하는 기구, (b) 설치면(7)에 대해 수직한 방향의 힘의 검출, 및 (c) 스틱(1)을 초기 위치로 복귀, 유지시키는 기구, 각각에 대한 배리에이션을 조합시킴으로써 본원의 포인팅 디바이스의 기구적 특징을 만족하는 하드웨어가 완성된다.
(2) 신호 처리
여러 위치에 설치된 수평면 내 벡터 검출용의 센서로부터는, 변형의 변화, 압력의 변화, 정전 용량의 변화에 수반하는 미소한 신호가 출력된다. 이와 같은 미소한 신호는 증폭기에 의해 증폭되고 신호 처리 장치에서 처리된다. 신호 처리 장치가 디지탈 신호를 취급하는 것이라면, A/D 변환기에서 디지탈 신호로 변환후 처리된다. 아날로그 신호를 취급할 수 있는 신호 처리 장치라면, 증폭기의 출력을 그대로 이용하여도 좋다. 이 신호처리 장치는 복수의 센서로부터의 신호를 취급하는, 주지의 프로세스에 의해 힘이 가해진 방향과 그 양에 대한 신호를 출력한다. 예를 들면, x축 방향으로 v, y축 방향으로 w와 같은 신호를 출력한다. 여기에서는, 단순히 힘이 가해진 방향과 그 양만큼이 출력되고, 이같은 신호로부터 표시 장치상의 커서를 어떻게 이동시킬 것인지, 또는 화면을 어떻게 스크롤시킬 것인지에 대해서는 별도의 프로그램에 의해 결정된다. 예를 들면, 화면상의 위치를 지정하기 위하여 이용하거나, 커서 또는 스크롤의 이동 방향과 속도 또는 가속도를 결정하기 위하여이용하거나 한다. 본원 발명에서는 앞에서 나타낸, x축 방향으로 v, y축 방향으로 w와 같은 신호가 신호 처리 장치에 의해 정보 처리 장치내의 프로그램으로 제공된다.
수평면 내의 방향 지시 외에, 본원 발명에서는 수직 방향의 지시에 대해서도 신호 처리가 필요하게 된다. 수직 방향의 지시가 스위치에 의해 행해지는 것이라면, 스위치의 온/오프 신호를 단지 정보 처리 장치내의 프로그램에 대하여 제공하면 된다. 그러나, 스위치가 아니라, 압력 센서 등의 아날로그 신호를 출력하는 센서의 경우에는, 그 아날로그 신호를 처리할 필요가 있다. 단, 수직 방향에 대한 아날로그 신호는 1방향만 있으므로, 그 강약을 나타내는 신호만을 출력한다. 이와 같은 경우, 이 강약을 나타내는 신호를 디지탈 신호로 변환하여, 정보 처리 장치내의 필요한 프로그램으로 출력한다. 일반적으로는, 3차원 공간에 있어서의 수직 방향의 이동량을 지시하기 위하여 이동된다.
(3) 조작 프로세스
종래 기술의 설명에서 기술한 바와 같이, 1종류의 포인팅 디바이스에 있어서, 아날로그 입력과 디지탈 입력의 양쪽을 취급할 수 있는 처리를 필요로 한다. 예를 들면, 도 1의 좌측에 도시한 지시 방향으로의 항목의 이동(디지탈 입력에 대한 처리)과, 도 1의 우측에 도시한 화면의 스크롤(아날로그 입력에 대한 처리)과 같은 처리 외에, 하나씩의 항목 이동과, 아날로그 입력에 대응하는 만큼의 항목 이동과 같은 태양을 고려할 수 있다. 항목의 이동과 화면의 스크롤의 조합에서는 도 1의 좌측과 같이 항목이 다수 늘어서 있는 상황뿐만 아니라, 클릭 가능한 포인트가 화면상 산재하는 경우, 디지탈 입력으로, 디지탈 입력 방향의 항목으로 이동하고, 아날로그 입력으로, 아날로그 입력 방향으로 화면을 스크롤하는 경우도 있다(도 19). 또한, 휴대용 정보 처리 장치가 텔레비젼인 경우에는, 디지탈 입력시에는 채널의 전환, 아날로그 입력시에는 음성 볼륨을 제어하는 것과 같은 경우도 고려할 수 있다.
디지탈 입력과 아날로그 입력의 분리는, 도 20과 같은 스테이트 머신에 의해 실시된다. 도 20의 스테이트 머신에 있어서는, 포인팅 디바이스로부터의 힘의 크기 Pin과, 타임아웃 처리를 위한 시간 정보를 입력으로 하여, 4개의 스테이트가 마련되어 있다. 이하에서는, 힘의 크기 Pin과 시간 정보가 평가치로서 취급되어, 그들 평가치에 의해 상태 천이가 발생하도록 하고 있지만, 힘의 변화량, 힘의 가해진 방향 등을 평가하여 상태 천이를 생기게 하여도 좋다. 포인팅 디바이스로부터의 입력은 통상 x방향으로 v, y방향으로 w와 같은 정보이므로, 평가치 Pin은 (v2+ w2)0.5와 같은 값을 이용한다. 각 스테이트는 초기 상태 및 입력이 없는 상태를 나타내는 NOINPUT 스테이트 (100)과, 채터링을 방지하기 위한 쿨링 오프 상태인 COOLING 스테이트 (200), 디지탈 입력을 처리중인 DIGITAL 스테이트 (300), 및 아날로그 입력을 처리중인 ANALOG 스테이트 (400)이다.
앞에서도 나타낸 바와 같이, 초기 상태는 NOINPUT 스테이트 (100)이다. 입력되는 힘의 크기 Pin이 Pl 미만인 경우에는, 이 NOINPUT 스테이트 (100)에 머무른다(도 20, 130). 이 Pl은, 이것 미만의 입력은 무시한다는 의미의 임계치이다. 앞에서 나타낸 본원 실시예의 기계적 구조에서는 물리적 불감대가 마련되어 있기 때문에, 다소 스틱(1)이 기울어져도 어떠한 힘도 검출되지 않는다. 따라서, 상기와 같은 기계적 구조에서는 이 Pl을 0으로 할 수도 있지만, 스틱(1)이 링(3)에 우연히 약간 접촉되어 얼마간의 값이 검출되는 경우도 있으므로, Pl을 적당한 값으로서 설정하는 것도 가능하다. 다음에, Pin이 Pl 이상이고 Ph 미만이라면, NOINPUT 스테이트 (100)에서 DIGITAL 스테이트 (300)으로 천이한다(120). 여기에서 Ph는 아날로그 입력으로 천이하는지의 여부를 결정하기 위한 제2 임계치이다. 만일, Pin이 이 Ph 이상인 경우에는, ANALOG 스테이트 (400)으로 천이하고, 이 때 힘의 방향으로 Pin의 양의 아날로그 입력 처리를 실행한다(110).
DIGITAL 스테이트 (300)으로 천이한 후에는, Pl 이상 Ph 미만의 힘이 계속 가해진 경우에는 타임아웃 시간 Td 까지는 DIGITAL 스테이트 (300)에 머무른다(320). 또한, 가해진 힘이 Pl 미만이 된 경우에는 COOLING 스테이트 (200)으로 천이한다(330). 이 천이시에 힘이 가해진 방향의 디지탈 입력 처리를 행한다. 방향에 대해서는 미리 규정해 둔 4방향이나 8방향의 어느 한 방향으로 디지탈 입력하도록 하여도 좋다. 한편, 일단 Ph보다 작은 힘이 가해졌지만, 그 후 Ph 이상의 힘이 가해지게 된 경우, 또는 Ph 미만의 힘이 가해지고 있지만 타임아웃 시간 Td 이상이 된 경우에는 ANALOG 스테이트 (400)으로 천이한다(310). 이 천이시에 힘이 가해진 방향으로 가해진 량의 아날로그 입력 처리가 행해진다.
일단 COOLING 스테이트 (200)으로 천이하면, 타임아웃 시간 Tc가 경과할 때까지는 이 COOLING 스테이트 (200)에 머무른다(220). 그 후, 타임아웃 시간 Tc가 막 지난 초기 상태인 NOINPUT 스테이트 (100)으로 돌아간다(210).
한편, ANALOG 스테이트 (400)으로 천이하면, 가해지는 힘이 0보다 큰 경우, 또는 가령 0일지라도 타임아웃 시간 Ta 경과 이전에 있어서는, ANALOG 스테이트 (400)에 머무르고, 힘에 대응하는 방향과 양(量)의 아날로그 입력 처리가 행해진다(420). 가해지는 힘이 0이라면, 당연히 입력 0으로 취급된다. 또한, 이 상태에서는 힘이 가해지는 방향도 그 양도 변화시킬 수 있어, 그 변화에 따른 아날로그 입력 처리가 실시된다. 그리고, 입력이 0(Pin=0)인 기간이 타임아웃 시간 Ta를 경과하면, NOINPUT 스테이트 (100)으로 돌아간다(410).
Ph는 Pl과의 관계 및 하드웨어의 구조에 따라 결정된다. 즉, Pl과 Ph와의 차가 작으면, 디지탈 입력할 의도로 입력하여도 아날로그 입력으로 판단되어 버리므로, 사용자에게 있어서 불편하다. 또한, Ph를 지나치게 큰 값으로 설정하면, 아날로그 입력시키는데 걸리는 힘이 커지기 때문에, 사용자의 손가락이 피로해지거나, 포인팅 디바이스의 구조를 강화해야만 하는 사태가 발생한다. Ta, Td, Tc도 사용상의 편리나, 하드웨어의 구성을 고려하여 결정할 필요가 있다.
또한, 본 발명은 상술한 바와 같은 스테이트의 정의와, 천이의 방법에 한정되지는 않는다. 예를 들면, COOLING 스테이트 (200)을 정의하고 있지만, 이것을 정의하지 않더라도 실시 가능하다. 또한, DIGITAL 스테이트 (300)에서, 타임아웃 시간 Td를 초과하여 Pl 이상 Ph 미만의 힘이 가해지고 있는 경우에도 ANALOG 스테이트 (400)으로 천이하도록 구성되어 있지만, 이와 같은 타임아웃 시간을 정의하지 않아도 좋다.
본원 실시예의 기계적 구조에서는, 수직 방향에 대해서도 아날로그 입력을 가능하게 하는 것을 설명하였다. 이와 같은 경우, 도 20의 스테이트 머신을 이 수직 방향의 지시에 이용할 수 있다. 즉, 디지탈 입력과 아날로그 입력을 수직 방향 힘이 걸리는 쪽으로 제어하는 것이다.
이상은, 본 발명의 실시예의 기계적 구조를 전제로 한 설명이었지만, 상기 스테이트 머신의 적용 범위는 상기의 기계적 구조에 한정되지 않는다. 즉, 도 2와 같은 (a) 물리적 불감대를 갖고, 스틱(1)에 의한 수평 방향의 지시를 검출하는 기구, (b) 설치면(7)에 대해 수직한 방향의 힘의 검출, 및 (c) 스틱(1)을 초기 위치로 복귀, 유지시키는 기구를 모두 구비한 포인팅 디바이스가 아니라, 종래의 트랙 볼이나, 마우스, 조이스틱, 또는 키보드상에 설치된 특개평 7-302162호 공보에 기재된 바와 같은 포인팅 디바이스에 있어서도 적용 가능하다.
이와 같은 종래의 포인팅 디바이스에서는, 물리적 불감대를 갖지 않기 때문에, 사용자가 디지탈 입력시의 클릭감을 얻는 것은 어렵지만, 마우스나 트랙 볼의 볼의 회전량, 조이스틱의 스틱의 기울기량 등의 대소에 따라, 도 20에 도시한 스테이트 머신에 의하여 디지탈 입력, 아날로그 입력을 실행시키는 것은 가능하다. 단, 종래의 포인팅 디바이스는 선택 지시를 위해서는 스위치를 추가로 필요로 한다. 본원 실시예의 포인팅 디바이스는 스틱으로부터 손을 놓지 않고, 또한 다른 손가락을 이용하지 않으며, 디지탈 입력 및 아날로그 입력, 그리고 선택 지시가 가능하기 때문에, 더욱 목적에 알맞는 포인팅 디바이스라고 말할 수 있다.
또한, 본 발명의 포인팅 디바이스는 휴대용 정보 처리 장치를 염두에 두고 있지만, 이 포인팅 디바이스만을 개별적으로 작성하여 통상의 정보 처리 장치에 접속하거나, 키보드의 적당한 위치에 설치하거나 하는 것도 가능하다. 통상의 정보 처리 장치에의 접속은 유선, 무선 모두 가능하다. 또한, 정보 처리 장치에 한하지 않고, 텔레비젼과 같은 장치에 있어서도 디지탈 입력으로 채널의 변경, 아날로그 입력으로 음성 볼륨 변경 등을 지시하기 위한 리모콘에 설치하는 것도 가능하다. 이와 같은 경우에 있어서도, 디지탈 입력 및 아날로그 입력, 그리고 선택 지시(경우에 따라서는 수직 방향의 아날로그 입력)를 하나의 스틱으로 지시할 수 있기 때문에, 더욱 편리하게 된다.
또한, 당초의 이용 형태인 휴대용 정보 장치에 설치하는 경우에 있어서도, 도 21에 도시한 바와 같은 정보 처리 장치의 측면(스틱이 표시 장치에 실질적으로 평행이 되는)에 포인팅 디바이스(500)를 설치하는 경우와, 도 22에 도시한 바와 같이 정보 처리 장치의 표시 장치의 면(스틱이 표시 장치에 실질적으로 수직이 되는)에 포인팅 디바이스(500)를 설치하는 경우, 또는 표시 장치와는 반대의 면에 설치하는 경우, 각각을 고려할 수 있다.
본원 발명에 의하여 (1) 이웃하는 선택 가능 항목에 디지탈 방식으로 이동할 수 있을 것, (2) 상하 좌우의 항목에 2차원적으로 이동할 수 있을 것, (3) 떨어져 있는 항목으로의 고속 이동이나 스크롤이 가능할 것, (4) 항목의 선택(기동)도 포함하여, 한손으로 조작할 수 있을 것, (5) 손감각으로도 조작할 수 있을 것과 같은 요건을 만족하는 입력 장치가 제공된다.
이상과 같은 조작을 실시할 수 있도록, 입력 장치로부터의 입력 신호를 처리하고 조작을 실행하는 방법도 제공된다.
또, 기계적인 구조를 상술한 바와 같은 구조로 하면, 트랙 볼이나 압입할 수 있는 다이얼과 같이 무한하게 회전하는 부분이 없기 때문에, 방수 가공을 용이하게 할 수 있는 효과도 있다.

Claims (15)

  1. (정정) 포인팅 디바이스에 있어서, 축을 갖는 스틱과, 상기 스틱과의 사이에 물리적으로 불감대(insensitive zone)인 빈 공간을 형성하도록 상기 스틱으로부터 물리적으로 소정 거리 떨어져서 상기 스틱 주위에 설치되는 벡터 검출 기구 - 상기 벡터 검출 기구는 상기 스틱의 동작을 검출하지 않고 상기 스틱과 물리적으로 접촉할 때 상기 스틱의 접촉 방향 및 상기 방향으로 가해진 힘의 크기에 대응하는 신호를 출력함 - 와 상기 스틱의 축 방향으로 가해진 힘을 검출하는 검출기를 포함하는 포인팅 디바이스.
  2. (정정) 제1항에 있어서, 초기 위치로부터 벗어나 있는 스틱을 상기 초기 위치로 되돌리는 기구를 더 포함하는 포인팅 디바이스.
  3. (정정) 제1항에 있어서, 힘을 검출하는 상기 검출기가 스위치인 포인팅 디바이스.
  4. (정정) 제3항에 있어서, 상기 스위치가 상기 스틱에 설치되어 있는 포인팅 디바이스.
  5. (정정) 제3항에 있어서, 상기 스틱의 한 단이 그 축방향으로 눌렸을 때 상기 스틱의 다른 단에 의해 눌려지는 위치에 상기 스위치가 설치되어 있는 포인팅 디바이스.
  6. (정정) 제1항에 있어서, 상기 벡터 검출 기구는, 상기 스틱으로부터 소정 거리 떨어지도록 상기 스틱 주위에 설치되고, 상기 스틱이 접촉하는 부분이 원형인 부재와, 상기 스틱에 의해 상기 부재에 가해진 힘의 크기 및 그 방향을 검출하는 센서를 포함하는 포인팅 디바이스.
  7. (정정) 제6항에 있어서, 상기 벡터 검출 기구는 상기 부재를 지지하는 지주 (support member)를 더 포함하고, 상기 센서는 상기 지주를 통하여 전달되는 상기 부재에 가해진 힘의 크기 및 방향을 검출하는 포인팅 디바이스.
  8. (정정) 휴대용 정보 처리 장치에 있어서, 축을 갖는 스틱과, 상기 스틱을 둘러싸고 상기 스틱과의 사이에 물리적으로 불감대인 빈 공간을 형성하도록 상기 스틱으로부터 물리적으로 소정 거리 떨어져서 설치된 벡터 검출 기구 - 상기 벡터 검출 기구는 물리적으로 불감대에서는 스틱의 동작을 검출하지 않고 상기 스틱과 접촉할 때 상기 스틱의 접촉 방향 및 상기 방향으로 가해진 힘의 크기에 대응하는 신호를 출력함 -와, 상기 스틱의 축 방향으로 가해진 힘을 검출하는 검출기를 갖는 포인팅 디바이스와, 표시 장치를 포함하는 휴대용 정보 처리 장치.
  9. (정정) 제8항에 있어서, 상기 스틱의 축이 상기 표시 장치와 실질적으로 평행하게 설치되어 있는 휴대용 정보 처리 장치.
  10. (정정) 포인팅 디바이스를 갖는 정보 처리 장치를 조작하는 방법에 있어서, 상기 포인팅 디바이스로부터의 입력 신호에 응답하여, 상기 입력 신호의 평가치가 소정의 조건을 만족시키는지를 판단하는 단계와, 상기 입력 신호의 평가치가 상기 소정의 조건을 만족시키는 경우, 상기 평가치에 따른 제1 종류의 조작을 실시하는 단계와, 상기 입력 신호의 평가치가 상기 소정의 조건을 만족시키지 않는 경우, 제2종류의 조작을 실시하는 단계를 포함하며, 상기 포인팅 디바이스는 축을 갖는 스틱과, 상기 스틱과의 사이에 물리적으로 불감대(insensitive zone)인 빈 공간을 형성하도록 상기 스틱으로부터 물리적으로 소정 거리 떨어져서 스틱 주위에 설치되는 벡터 검출 기구 - 상기 벡터 검출 기구는 물리적으로 불감대에서는 상기 스틱의 동작을 검출하지 않고 상기 스틱과 물리적으로 접촉할 때 상기 스틱의 접촉 방향 및 상기 방향으로 가해진 힘의 크기에 대응하는 신호를 출력함 - 와 상기 스틱의 축 방향으로 가해진 힘을 검출하는 검출기를 포함하는 정보 처리 장치의 조작 방법.
  11. (정정) 제10항에 있어서, 상기 제1 종류의 조작은 연속적으로 실시되는 조작이며, 상기 제2 종류의 조작은 한번에 1단위씩 실시되는 조작인 정보 처리 장치의 조작 방법.
  12. (정정) 제11항에 있어서, 상기 제1 종류의 조작은 상기 정보 처리 장치의 표시 장치의 화면을 스크롤하는 조작이며, 상기 제2 종류의 조작은 상기 화면상의 주목 항목을 변경시키는 조작인 정보 처리 장치의 조작 방법.
  13. (정정) 제10항에 있어서, 상기 포인팅 디바이스로부터의 입력 신호에 응답하여, 상기 평가치가 제2의 소정 조건을 만족시키는지를 판단하는 단계와, 상기 평가치가 제2의 소정 조건을 만족시키는 경우에는, 상기 판단 단계 및 그 이후 단계를 실시하는 단계와,
    상기 평가치가 제2의 소정 조건을 만족시키지 않는 경우, 상기 입력 신호를 무시하는 단계를 더 포함하는 정보 처리 장치의 조작 방법.
  14. (정정) 제10항에 있어서, 상기 검출기로부터의 출력에 응답하여, 상기 정보 처리 장치의 표시 장치의 화면 상의 항목을 선택하는 단계를 더 포함하는 정보 처리 장치의 조작 방법.
  15. (정정) 휴대용 정보 처리기에 있어서, 축을 갖는 스틱과, 상기 스틱을 둘러싸고 상기 스틱과의 사이에 물리적으로 불감대인 빈 공간을 형성하도록 상기 스틱으로부터 물리적으로 소정 거리 떨어져서 상기 스틱 주위에 설치된 벡터 검출 기구 - 상기 벡터 검출 기구는 스틱의 동작을 검출할 수 없고, 상기 스틱과 물리적으로 접촉할 때 상기 스틱에 의해 가해진 힘의 힘 벡터에 대응하는 신호를 출력함 -와, 상기 스틱의 축 방향으로 가해진 힘을 검출하는 검출기를 갖는 포인팅 디바이스와, 상기 벡터 검출 기구로부터 출력되는 신호에 응답하여, 상기 힘 벡터의 평가치가 소정의 조건을 만족시키는지를 판단하여, 상기 평가치가 소정 조건을 만족시키는 경우에는 상기 평가치에 따른 제1 종류의 조작을 실시하도록 명령하고, 상기평가치가 소정의 조건을 만족시키지 않는 경우에는 제2 종류의 조작을 실시하도록 명령하는 제어 장치를 포함하는 휴대용 정보처리기.
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