(57)【要約】      （修正有）【課題】航空機運航乗務員の作業負荷を増加させないインタラクティブシステムの提供。【解決手段】コンピュータベースのシステムのための入力デバイス３０は、コンテキストセンシティブなユーザ入力が表示されうる、動的入力部分を備えるタッチスクリーン３２と、パームレスト３６およびトラックボール３８を備えるカーソル制御３４とを含む。パームレスト３６は、ユーザによる使用を容易にするために、タッチスクリーン３２のトラックボール３８および動的入力部分に対して配置されうる。【選択図】図１
2014044717.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンテキストセンシティブなユーザ入力が表示されうる、動的入力部分を備えるタッチスクリーンと、
パームレストおよびトラックボールを備えるカーソル制御とを備え、
前記パームレストが前記トラックボールおよび前記動的入力部分に対して配置されており、少なくとも１つのユーザの掌を前記パームレストに載せて、載せた掌の手の指が前記トラックボールおよび前記動的入力部分に届くことができ、ユーザの手首を前記パームレストに載せて、載せた手首の手の指が前記動的入力部分に届くことができる、コンピュータベースのシステムのための入力デバイス。
【請求項２】
前記パームレストの少なくとも第１部分が、前記動的入力部分の第１部分から２１．１ミリメートル以内である、請求項１記載の入力デバイス。
【請求項３】
前記パームレストの少なくとも第２部分が、前記動的入力部分の第２部分から１６．５ミリメートル以内である、請求項２記載の入力デバイス。
【請求項４】
前記パームレストの前記第１部分および前記第２部分が、前記パームレストの中心点である、請求項３記載の入力デバイス。
【請求項５】
前記動的入力部分の前記第１部分のうちの少なくとも１つが、前記中心点から前記動的入力部分の最も遠位の点であり、前記第２部分が、前記中心点から前記動的入力部分の最も近い点である、請求項４記載の入力デバイス。
【請求項６】
前記動的入力部分の前記第１部分が、前記中心点から前記動的入力部分の最も遠位の点であり、前記第２部分が、前記中心点の前記動的入力部分の最も近い点である、請求項４記載の入力デバイス。
【請求項７】
前記タッチスクリーンが第１体軸を有し、前記パームレストが前記第１体軸に対してある角度に向けられている第２体軸を有する、請求項１乃至６のいずれか１項記載の入力デバイス。
【請求項８】
前記角度が１５度である、請求項７記載の入力デバイス。
【請求項９】
あらかじめ定められたユーザ入力を有する固定入力部分をさらに備える、請求項１乃至８のいずれか１項記載の入力デバイス。
【請求項１０】
前記固定入力部分が、前記動的入力部分と前記トラックボールとの間に配置されている、請求項９記載の入力デバイス。
【請求項１１】
前記固定入力部分が、拒否キー、取消しキー、ホームキー、戻るキー、および承認キーのうちの少なくとも１つを備える、請求項９または１０記載の入力デバイス。
【請求項１２】
前記固定入力部分が前記タッチスクリーンの一部を備える、請求項９乃至１１のいずれか１項記載の入力デバイス。
【請求項１３】
前記トラックボールの親指側にセレクタホイールをさらに備える、請求項１乃至１２のいずれか１項記載の入力デバイス。
【請求項１４】
前記セレクタホイールが回転エンコーダを備える、請求項１３記載の入力デバイス。
【請求項１５】
少なくとも１つのセレクタキーをさらに備える、請求項１記載の入力デバイス。
【請求項１６】
前記タッチスクリーンがメッセージ部分をさらに備える、請求項１乃至１５のいずれか１項記載の入力デバイス。
【請求項１７】
前記メッセージ部分が、前記パームレストに対して前記動的入力部分よりも遠位にある、請求項１６記載の入力デバイス。
【請求項１８】
コンテキストセンシティブなユーザ入力が表示されうる、動的入力部分を備えるタッチスクリーンと、
パームレストおよびトラックボールを備えるカーソル制御と、
前記トラックボールの遠位に配置されたあらかじめ定められたユーザ入力を有する固定入力部分と、
前記トラックボールの親指側のセレクタホイールとを備え、
ユーザの掌を前記パームレストに載せて、載せた掌の手の指のうちの少なくとも１本が前記トラックボール、前記動的入力部分、および前記セレクタホイール届くように、前記パームレストが前記トラックボールおよび前記動的入力部分に対して配置される、コンピュータベースのシステムのための入力デバイス。
【請求項１９】
前記パームレストと、前記トラックボールの親指側のうちの少なくとも１つに配置されたセレクタキーをさらに備える、請求項１８記載の入力デバイス。
【請求項２０】
前記タッチスクリーンが第１体軸を有し、前記パームレストが前記第１体軸に対してある角度で向けられている第２体軸を有する、請求項１８または１９記載の入力デバイス。
【請求項２１】
前記角度が１５度である、請求項２０記載の入力デバイス。
【請求項２２】
前記パームレストの中心点が、前記動的入力部分の最も遠位の点から２１．１ミリメートル未満であり、前記動的入力部分の最も近い点から１６．５ミリメートルより離れている、請求項２０または２１記載の入力デバイス。
【請求項２３】
前記動的入力部分の遠位にあるメッセージ部分をさらに備える、請求項２２記載の入力デバイス。
【請求項２４】
前記固定入力部分および前記メッセージ部分が前記タッチスクリーンの一部を備える、請求項２３記載の入力デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
現代の航空機コックピットは、運航乗務員が航空機の様々なコンピュータベースのシステムと対話できるようにするために、トラックボールまたはタッチパッド、回転エンコーダ、選択ボタン、およびキーボードを含む、カーソル制御デバイスの組合せを利用している。タッチスクリーン制御はより頻繁に使用されており、新たなフライトデッキアプリケーションは、スクリーン上の情報とのより高いレベルの対話を必要としている。これは、部分的にはシステムのさらなる複雑性のためであり、部分的には現代のコンピュータベースのヒューマンマシンインターフェース（ＨＭＩ）への期待のためである。このようなタッチスクリーンおよび様々なインタラクティブデバイスは、最適な方法で実装されないと、運航乗務員の作業負荷を増加させることがあり、動作が煩雑になる可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１０／０１５６８０９号明細書
【発明の概要】
【０００４】
一実施形態では、本発明は、コンテキストセンシティブなユーザ入力が表示されうる、動的入力部分を備えるタッチスクリーンと、パームレストおよびトラックボールを備えるカーソル制御とを有するコンピュータベースのシステムのための入力デバイスに関する。パームレストは、ユーザの掌をパームレストに載せて、載せた掌の手の指がトラックボールおよび動的入力部分に届くように、トラックボールおよび動的入力部分に対して配置されている。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】本発明の実施形態による、複数の入力デバイスを有するフライトデッキを備えた航空機コックピットの一部の透視図である。
【図２】図１の入力デバイスのうちの１つの拡大図である。
【図３】図２に示された入力デバイスをユーザが使用している概略図である。
【図４】図２に示された入力デバイスをユーザが使用している第２概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
図１は、本発明の一実施形態による、コックピット１２を有する航空機１０の一部を示している。民間航空機が示されているが、本発明の実施形態は、たとえば、これに限定されないが、固定翼機、回転翼機、ロケット、個人用航空機、および軍用機などの任意のタイプの航空機で使用されうることが企図される。第１ユーザ（たとえば、操縦士）はコックピット１２の左側のシート１４に座り、別のユーザ（たとえば、副操縦士）はコックピット１２の右側のシート１６に座ってよい。様々な計器２０および複数の多機能フライトディスプレイ２２を有するフライトデッキ１８は、操縦士および副操縦士の前方に配置されて、航空機１０の操縦を支援するための情報を運航乗務員に提供しうる。フライトディスプレイ２２は、プライマリフライトディスプレイまたは多機能ディスプレイのどちらかを含むことができ、航空機１０を操作および制御する際に使用される広範な航空機情報、フライト情報、ナビゲーション情報、および他の情報を表示しうる。
【０００７】
フライトディスプレイ２２は、相互に間隔をおいて隣り合っている構成として示されている。フライトディスプレイ２２は、より少数または多数のディスプレイを有する任意の方法でレイアウトされうる。さらに、フライトディスプレイ２２は同一平面である必要はなく、同じサイズである必要もない。タッチスクリーンディスプレイまたはタッチスクリーン面２４はフライトディスプレイ２２に含まれてよく、航空機１０のシステムと対話するために、操縦士および副操縦士を含む１人または複数の運航乗務員によって使用されうる。このようなタッチスクリーン面２４は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の形式を含む任意の適切な形式をとってよく、運航乗務員からの入力を検知するために様々な物理特性または電気特性を使用しうる。全てのフライトディスプレイ２２がタッチスクリーン面２４を含むものとして示されているが、フライトディスプレイ２２のうちのいくつかだけがこのようなタッチスクリーン面２４を含んでよいことが企図される。
【０００８】
入力デバイス３０は、シート１４および１６に座っているそれぞれのユーザによって使用されるように、シート１４および１６の近くに含まれる。入力デバイスは、航空機内のコンピュータベースのシステムとともに使用でき、運航乗務員が航空機１０のシステムと対話できるようにする。それぞれの入力デバイス３０に、タッチスクリーン３２と、リストレストまたはパームレスト３６およびトラックボール３８を含むカーソル制御３４とが含まれうる。パームレスト３６は、入力デバイス３０を操作する時に運航乗務員の手を正しい方向に置くことを支援しうる。図示されたように、例示の目的のみで、シート１４の近くの入力デバイス３０は右利き用の入力デバイスであり、シート１６の近くの入力デバイスは左利き用の入力デバイスである。シート１６に座っているユーザが右利きの場合、入力デバイス３０はシート１６の反対側に移動されうることが理解されよう。カーソル制御３４は、ユーザから入力を受け付けて、その入力を、複数のフライトディスプレイ２２またはタッチスクリーン３２のうちのいずれかのグラフィカル位置に変換することができるトラックボール３８を含む。
【０００９】
コントローラ４０は、フライトディスプレイ２２、タッチスクリーン面２４、および入力デバイス３０を含む航空機１０のコンポーネントに動作可能に結合されうる。コントローラ４０はメモリ４２を含むことができ、メモリはランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ、あるいはディスク、ＤＶＤ、ＣＤ−ＲＯＭ等の１つまたは複数の異なるタイプのポータブル電子メモリ、あるいはこれらのタイプのメモリの任意の適切な組み合わせを含みうる。コントローラ４０は、グラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）およびオペレーティングシステムを実装するために任意の適切なプログラムを実行しうる、プロセッサ４４を含みうる。これらのプログラムは、一般に、ユーザが、オプションの選択、コマンドおよび他のデータの入力、ファイルの選択および開くこと、ならびにタッチスクリーン面２４およびタッチスクリーン３２の至る所へのアイコンの移動などの、タッチスクリーン面２４およびタッチスクリーン３２上での機能を実行することを可能にするデバイスドライバを含む。コントローラ４０は、フライト管理システム（ＦＭＳ）の一部でもよく、ＦＭＳに動作可能に結合されてもよい。また、コントローラ４０は航空機１０の他のコントローラに接続されうる。
【００１０】
図２は、本発明の実施形態による、入力デバイス３０のうちの１つの拡大図である。図示された入力デバイス３０は、右利き用の入力デバイス３０であり、そのように説明される。より明らかに見られるように、タッチスクリーン３２は、コンテキストセンシティブなユーザ入力が表示されうる動的入力部分５０を含む。動的入力部分５０は、タッチスクリーン３２の後ろに、操作のコンテキストに応じて異なる情報を表示するディスプレイパネルを含みうる。
【００１１】
タッチスクリーン３２はメッセージ部分５２も含みうる。メッセージ部分５２は、パームレスト３６に対して動的入力部分５０よりも遠位にあってよく、この追加メッセージ部分５２のサイズは非常に異なってよい。入力デバイス３０のメッセージ部分５２はタッチ可能でよいが、ユーザが掌をパームレスト３６に載せているときはこの領域に楽に届かず操作ができないので、この領域にはタッチによる対話がないことが企図される。代わりに、メッセージ部分５２は運航乗務員のための追加情報ディスプレイとして使用されうる。いくつかの実装形態では、メッセージ部分５２は不要でもよく、および／または動的入力部分５０の横、またはパームレスト３６の下などの異なる場所に移動されてもよい。
【００１２】
入力デバイス３０は、任意の数の適切な追加入力コンポーネントを含みうる。たとえば、固定入力部分５４は入力デバイス３０に含まれてよく、あらかじめ定められたユーザ入力を有しうる。図示された例では、固定入力部分５４は、動的入力部分５０とトラックボール３８との間に配置されている。このように、固定入力部分５４は、トラックボール３８の遠位に配置されているものと考えられうる。動的入力部分５０、メッセージ部分５２、および固定入力部分５４は、全てタッチスクリーン３２の一部であってよいことが企図される。あるいは、メッセージ部分５２はタッチスクリーン３２の一部でなくてよく、固定入力部分５４はボタンまたは「ハード」キーなどの別の機械的入力を含んでよいことを含めて、これらの部分はタッチスクリーン３２の一部でなくてよい。
【００１３】
固定入力部分５４は、任意の適切な数およびタイプのあらかじめ定められたユーザ入力を有することができ、拒否キー６０、取消しキー６２、ホームキー６４、戻るキー６６、および承認キー６８を含むものとして示されている。固定入力部分５４は、入力デバイス３０に電源が入れられると恒久的に可視でよく、それらのアイコンによって認識されるものと同じ機能を常に有する。キー６０〜６８は、振動する航空機環境において確実に操作されるために十分なサイズのキーでよく、たとえば、キー６０〜６８は１６ミリメートル平方でよい。たとえば、溝、くぼみ、隆起、突起等の物理的形状を有する特徴は、ユーザがキーに対して触覚で位置決めをすることを支援しうる。たとえば、入力デバイス３０上の固定入力部分５４のすぐ下に、それぞれのキー６０〜６８に並んで、隆起した特徴７０が含まれうる。キー６０〜６８がタッチスクリーン３２に含まれる場合はそれら自体が物理的形状を有していない場合があるので、このような隆起した特徴によって、ユーザは視覚的に焦点を合わせずに手を固定入力部分５４に位置合わせしておくことができるようになる。このような隆起した特徴７０によって、運航乗務員によるいわゆる「視線を外した（ｅｙｅｓ−ｏｕｔ）」または「前方を見たままの（ｈｅａｄ−ｕｐ）」操作を推進でき、運航乗務員の状況認識を向上できる。
【００１４】
さらなる例として、入力デバイス３０にセレクタホイール８０も含まれうる。セレクタホイール８０は、図示された右利き用入力デバイス３０では、トラックボール３８の親指側に示されている。セレクタホイール８０は、回転エンコーダを含む任意の適切なセレクタホイールメカニズムを含みうる。さらに、入力デバイス３０に１つまたは複数のセレクタキーが含まれうる。より具体的には、セレクタキー８２はカーソル制御３４の親指側にあるものとして示されている。さらに、トラックボール３８の親指側に、パームレスト３６上に配置されているものとしてセレクタキー８４が示されている。
【００１５】
タッチスクリーン３２は第１体軸９４を有することができ、パームレスト３６は第１体軸９４に対して角度９８に向けられている第２体軸９６を有することができる。図示された実施形態では、また単に非限定的な例として、角度９８は約１５度であるものとして示されている。検査によって、カーソル制御３４の回転オフセットと、第２体軸９６は、ユーザの快適さと人間工学的な満足度に寄与していることが示されている。代替実施形態では、ユーザはカーソル制御３４を好ましい角度に構成しうることが企図されるが、これによって入力デバイス３０の摩耗が増加し、耐用年数が減少する場合がある。
【００１６】
図３に示されるように、角度に関わらず、パームレスト３６は、ユーザが掌をパームレスト３６に載せて、載せた掌の手の指がトラックボール３８および動的入力部分５０に届くように、トラックボール３８および動的入力部分５０に対して配置されうる。図４に示されるように、パームレスト３６は、ユーザが手首をパームレスト３６に載せて、載せた手首の手の指が動的入力部分５０に届くように、トラックボール３８および動的入力部分５０に対して配置されうることも企図される。たとえば、パームレスト３６の少なくとも第１部分は、動的入力部分５０の第１部分から２１．１ミリメートル以内でよい。さらなる例として、パームレスト３６の少なくとも第２部分は、動的入力部分５０の第２部分から１６．５ミリメートル以内でよい。図示された例では、パームレスト３６の第１部分および第２部分は、パームレスト３６の中心点である。さらに、動的入力部分５０の第１部分のうちの少なくとも１つは、パームレスト３６の中心点から動的入力部分５０の最も遠位の点であり、第２部分は、パームレスト３６の中心点から動的入力部分５０の最も近い点である。あるいは、パームレスト３６の中心点は、動的入力部分５０の最も遠位の点から２１．１ミリメートル未満でよく、動的入力部分５０の最も近い点から１６．５ミリメートルより離れていてよい。
【００１７】
さらに、入力デバイス３０に固定入力部分５４、セレクタホイール８０、ならびに／あるいはセレクタキー８２および／または８４などの追加入力が含まれる場合、パームレスト３６は、ユーザが掌をパームレスト３６に載せて、載せた掌の手の指のうちの少なくとも１本がトラックボール３８、動的入力部分５０、固定入力部分５４、セレクタホイール８０、セレクタキー８２、およびセレクタキー８４に届くように、トラックボール３８および動的入力部分５０に対して配置されてよい。記述された実施形態では、この記述のための親指が指と考えられ、入力のうちのいくつかは、ユーザが掌をパームレスト３６に載せながら、ユーザの親指によって操作されうることが理解されよう。したがって、特に指定のない限り、指という用語の使用は親指を含む。
【００１８】
入力デバイス３０の寸法は任意の方法であらかじめ定められてよいが、寸法は人の手の大きさのサブセットに基づいて選択されてよいことが企図される。このようなサブセットは、地理的起源およびそれに対応する平均的な手の大きさに基づいてよく、たとえば、「Ｈａｎｄｂｏｏｋ  ｏｆ  Ｎｏｒｍａｌ  Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ」（Ｈａｌｌ，Ｊｕｄｉｔｈ  Ｇ．，Ｕｒｓｕｌａ  Ｇ．Ｆｒｏｓｔｅｒ−Ｉｓｋｅｎｉｕｓ， Ｊｕｄｉｔｈ  Ｅ．Ａｌｌａｎｓｏｎ．Ｈａｎｄｂｏｏｋ  ｏｆ  Ｎｏｒｍａｌ  Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ， Ｖｏｌｕｍｅ１７７．Ｏｘｆｏｒｄ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  Ｐｒｅｓｓ，１９８９）における開示を参照されたい。あるいは、入力デバイス３０の寸法は、その特定のユーザ向けの標準的な手のサイズを含みうる、パイロットのプロフィールに基づいてよい。さらに、パームレスト３６は、航空機運航乗務員の手の大きさの身体的測定範囲に対応する手の大きさの範囲にわたって快適な操作を提供するように設計されうる。
【００１９】
操作中、ユーザは、トラックボール３８、動的入力部分５０、固定入力部分５４、セレクタホイール８０、セレクタキー８２、およびセレクタキー８４を含むいくつかの対話方法のうちのいずれかを使用しうる。ユーザは、主にパームレスト３６に載せた手で作業でき、この基本的な手の位置から、親指を横に載せて、ユーザの４本の指の任意の組合せでトラックボール３８を操作できる。掌が依然としてパームレスト３６にサポートされたまま、トラックボール３８を干渉せずに、固定入力部分５４に届くことができる。指を延ばすことによって、および場合によってはパームレスト３６から手を上げることによって、動的入力部分５０に届いて、操作できる。平均的な手のサイズであれば、パームレスト３６がいくつかのサポートを提供しながらタッチスクリーン３２上の機能の大部分に届くことができる。セレクタホイール８０は、わずかな手の回転を含めて、親指と人差し指で操作されうる。これも、パームレスト３６に載せている掌によって、またセレクタキー８２および８４のどちらも干渉せずに実現されうる。セレクタキー８２は、ユーザの嗜好に応じて、ユーザの親指によって操作されうる位置にあってもよく、人差し指によって操作されうる位置にあってもよい。セレクタキー８４は、掌を依然としてパームレスト３６に載せたままでユーザの親指によって操作されうる。
【００２０】
ユーザが入力デバイス３０にタッチすると、コントローラ４０によって様々な入力タッチが認識されて、それに従って航空機１０の一部が操作されうる。入力デバイス３０によって、運航乗務員はフライトディスプレイ２２上に見える、およびフライトデッキ音声システムを通じて聞こえる情報と対話できるようになる。また、入力デバイス３０によって、運航乗務員はフライトデッキ環境、たとえばディスプレイの明度またはフライトデッキ音声の音量を構成できるようになる。
【００２１】
上述の実施形態は、作業負荷を軽減する対話の単一の点を提供することを含む様々な利点を提供する。さらに、上述の実施形態は、フライトデッキ内のあちこちに手を伸ばさずに複数のシステムと対話できる運航乗務員の人間工学的な快適さを向上する。さらに、上述の実施形態は運航乗務員の状況認識における全体的な向上に寄与する。さらに、上述の実施形態は、アプリケーションまたはサブシステムごとに異なる制御のセットを運航乗務員に提示するよりも、一旦学習すれば、直観的に、迅速に、かつエラーの機会を最小限に操作できるコンパクトなソリューションを提供する。制御装置の近傍およびタッチスクリーンの動的入力部分は、全てのモードの対話が片方の手の届く範囲で提供されうることを意味する。さらに、上述の実施形態によって、デバイスを長時間使用する際にユーザの快適性を向上できるようになる。さらに、上述の実施形態はコンパクトな設計を有しており、フライトデッキ内ではスペースが貴重なので、これは有益である。さらに、固定入力部分を含むタッチスクリーンの一部は可動部分がなく、摩耗または付着の影響を受けにくいので、従来のボタンよりも技術的優位性を提供する。
【００２２】
本明細書では、例を使用して、最良の形態を含めた本発明を開示し、かつ全ての当業者が、任意のデバイスまたはシステムの製造および使用、ならびに任意の組み込まれた方法の実行を含めた本発明の実施ができるようにしている。本発明の特許性のある範囲は、特許請求の範囲によって定義されており、当業者が想到する他の例を含んでもよい。他のこうした例は、それらが特許請求の範囲の文言から逸脱しない構造要素を有する場合、あるいは、それらが特許請求の範囲の文言と非実質的な相違を有する等価な構造要素を含んでいる場合、特許請求の範囲内にあることを意図する。
【符号の説明】
【００２３】
１０  航空機
１２  コックピット
１４  シート
１６  シート
１８  フライトデッキ
２０  計器
２２  フライトディスプレイ
２４  タッチスクリーン面
３０  入力デバイス
３２  タッチスクリーン
３４  カーソル制御
３６  パームレスト
３８  トラックボール
４０  コントローラ
４２  メモリ
４４  プロセッサ
５０  動的入力部分
５２  メッセージ部分
５４  固定入力部分
６０  拒否キー
６２  取消しキー
６４  ホームキー
６６  バックキー
６８  承認キー
７０  隆起した特徴
８０  セレクタホイール
８２  セレクタキー
８４  セレクタキー
９４  第１体軸
９６  第２体軸
９８  角度
【図１】
2014044717.tif 000003
【図２】
2014044717.tif 000004
【図３】
2014044717.tif 000005
【図４】
2014044717.tif 000006