(57)【要約】  本発明は、電気装置を制御又は電気装置と通信するためのユーザ操作型装置、特にマウスのようなユーザ操作型ポインティングデバイスであって、少なくとも回転運動を含むユーザ操作型装置の動きを検出し、前記動きに関するデータを生成し、且つ前記データを電気装置に送信するために、センサ手段、処理手段、及び無線通信手段を含む電気部品及び電気回路を備えたユーザ操作型装置において、ユーザ操作型装置（１）は、自由に転がり且つ支持面とユーザ操作型装置との物理的効果の影響を受けるための外面（２）を含み、前記電気部品及び電気回路（３，４，５，６，７，８，９，１０）は、ボールと一体になっていることを特徴とするユーザ操作型装置に関する。本発明は、本発明のユーザ操作型装置を備えたユーザインターフェースにも関する。
2009522632.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特にユーザ操作型ポインティングデバイス、例えばマウスのような、電気装置を制御又は前記電気装置と通信するためのユーザ操作型装置であって、
少なくとも回転運動を含む前記ユーザ操作型装置の動きを検出し、前記動きに関連するデータを生成し、前記データを前記電気装置に送信するために、センサ手段、処理手段、及び無線通信手段を含む電気部品及び電気回路を備え、
前記ユーザ操作型装置（１）は、自由に転がり且つ支持面と前記ユーザ操作型装置との物理的な効果の影響を受けるような外面（２’）を含むボール（２）であって、
前記電気部品及び前記電気回路（３，４，５，６，７，８，９，１０）は、前記ボール（２）の内側で前記ボールと一体になって配置され、
前記ユーザ操作型装置は、前記ユーザ操作型装置の向きを検出し、前記ユーザ操作型装置が動作している際に向きのデータを利用するために、少なくとも１つの磁場センサ（４；４ａ，４ｂ，４ｃ）を含み、
前記ユーザ操作型装置は、前記外面（２’）に向けられた圧力、例えば押圧力を検出するために、少なくとも１つの圧力センサ（５）を含み、
前記センサ手段は、少なくとも１つの加速度計（３）を含んでいることを特徴とするユーザ操作型装置。
【請求項２】
前記ボール（２，１１）は、ゴム及び/又はプラスチックから成ることを特徴とする請求項１に記載のユーザ操作型装置。
【請求項３】
前記外面（２’）は、様々な押圧力（Ｐ１，Ｐ２）に対して知覚可能な応答をするような弾性を有していることを特徴とする請求項１に記載のユーザ操作型装置。
【請求項４】
前記ボール（２）の構造は、硬質な表面（２３）に対して偏球となるような可撓性を有していることを特徴とする請求項１に記載のユーザ操作型装置。
【請求項５】
前記ユーザ操作型装置（１）は、触覚フィードバック（Ｆ１，Ｆ２）をするための手段（２４，２５）を含んでいることを特徴とする請求項１に記載のユーザ操作型装置。
【請求項６】
前記ユーザ操作型装置は、ＣＰＵ（７）を備え、
前記ＣＰＵ（７）は、前記電気装置を所定の方向に向かって回転若しくは移動させるか、又はユーザがボールの向きを目印として視認可能な“開始向き”に前記ユーザ操作型装置を配置することによって、利用者による入力を介してボール状のユーザ操作型装置の移動についての基準方向を確立し、
支持面上でユーザ操作型装置を転がすことが、表面上におけるマウスの通常の移動に対応することを特徴とする請求項１に記載のユーザ操作型装置。
【請求項７】
前記ユーザ操作型装置は、前記電気装置にＣＰＵを備え、
前記電気装置のＣＰＵは、前記電気装置を所定の方向に向かって回転若しくは移動させるか、又はユーザがボールの向きを目印として視認可能な“開始向き”に前記ユーザ操作型装置を配置することによって、利用者による入力を介して前記ボールの移動に関する基準方向を確立し、
支持面上でユーザ操作型装置を転がすことが、表面上におけるマウスの通常の移動に対応することを特徴とする請求項１に記載のユーザ操作型装置。
【請求項８】
前記ユーザ操作型装置は、ＣＰＵ（７）及び前記電気装置のＣＰＵを備え、
タスクが前記ＣＰＵ間で分配されることを特徴とする請求項１に記載のユーザ操作型装置。
【請求項９】
ユーザ操作型装置を備えた電気装置を制御又は前記電気装置と通信するためのユーザインターフェースであって、
前記ユーザ操作型装置が、少なくとも回転運動を含む前記ユーザ操作型装置の動きを検出し、前記動きに関連するデータを生成し、前記データを前記電気装置に送信するために、センサ手段、処理手段、及び無線通信手段を含む電気部品及び電気回路を有している前記ユーザインターフェースにおいて、
前記ユーザ操作型装置（１）は、ボール（２）の内側で前記ボールと一体になった前記電気部品及び前記電気回路（３，４，５，６，７，８，９，１０）を含み、且つ、自由に転がり且つ支持面と前記ユーザ操作型装置との物理的な効果の影響を受けるような外面（２’）を有しているボール（２）であって、
前記ユーザ操作型装置は、前記ユーザ操作型装置の向きを検出し、前記ユーザ操作型装置が動作している際に向きのデータを利用するために、少なくとも１つの磁場センサ（４；４ａ，４ｂ，４ｃ）を含み、
前記ユーザ操作型装置は、前記外面（２’）に向けられた圧力、例えば押圧力を検出するために、少なくとも１つの圧力センサ（５）を含み、
前記センサ手段は、少なくとも１つの加速度計（３）を含み、
前記電気装置は、ディスプレイと、対応するカーソル機能とを含み、前記電気部品及び前記電気回路（３，４，５，６，７，８，９，１０）は、前記ユーザ操作型装置の転がりに反応して、前記ユーザ操作型装置が転がる方向に対応する方向にカーソルを移動させるために、データが前記電気装置に送信され、
前記電気装置は、コンピュータ用マウス又はこれに類するデバイスによって前記電気装置を制御するための機能に類する機能を含み、
前記電気部品及び前記電気回路（３，４，５，６，７，８，９，１０）は、前記外面（２’）に作用する押圧力（Ｐ１，Ｐ２）に反応して、対応するマウスボタン操作に相当するデータ（Ｓ１，Ｓ２）が前記電気装置に送信されるように配置されていることを特徴とするユーザインターフェース。
【請求項１０】
前記電気装置は、コンピュータ用マウス又はこれに類するデバイスによって前記電気装置を制御するための機能に類する機能を含み、
前記電気部品及び前記電気回路（３，４，５，６，７，８，９，１０）は、前記ユーザ操作型装置が同時に押圧され且つ転がることに反応して、ドラッグ機能に対応するデータが同時に前記電気装置に送信されるように配置されていることを特徴とする請求項９に記載のユーザインターフェース。
【請求項１１】
前記電気装置は、ディスプレイと、対応するスクロール機能とを含み、
前記電気部品及び前記電気回路（３，４，５，６，７，８，９，１０）は、支持面に対して垂直な軸線を中心として所定位置で前記ユーザ操作型装置を回転させるスピン運動に反応して、スクロール機能に対応するデータが前記電気装置に送信されるように配置されていることを特徴とする請求項９に記載のユーザインターフェース。
【請求項１２】
前記ユーザ操作型装置は、ＣＰＵ（７）を備え、
前記ＣＰＵ（７）は、前記電気装置を所定の方向に向かって回転若しくは移動させるか、又はユーザがボールの向きを目印として視認可能な“開始向き”に前記ユーザ操作型装置を配置することによって、利用者による入力を介して前記ボールの移動に関する基準方向を確立し、
支持面上でユーザ操作型装置を転がすことが、表面上におけるマウスの通常の移動に対応することを特徴とする請求項９に記載のユーザインターフェース。
【請求項１３】
前記ユーザインターフェースは、前記装置にＣＰＵを備え、
前記電気装置のＣＰＵは、前記電気装置を所定の方向に向かって回転若しくは移動させるか、又はユーザがボールの向きを目印として視認可能な“開始向き”に前記ユーザ操作型装置を配置することによって、利用者による入力を介して前記ボールの移動に関する基準方向を確立し、
支持面上でユーザ操作型装置を転がすことが、表面上におけるマウスの通常の移動に対応することを特徴とする請求項９に記載のユーザインターフェース。
【請求項１４】
前記ユーザインターフェースは、ＣＰＵ（７）及び前記電気装置のＣＰＵを備え、
タスクが前記ＣＰＵ間で分配されることを特徴とする請求項９に記載のユーザ操作型装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子装置を制御するか、又は電子装置と通信するためのユーザ操作型装置に関する。特に、本発明は、マウスのようなユーザ操作型ポインティングデバイスに関する。例えば電気装置としては、コンピュータ、ＰＤＡ、携帯電話、ＧＰＳ装置、ゲーム機、テレビ、車載娯楽システムや個人用エクササイズ管理装置が挙げられる。
【背景技術】
【０００２】
ユーザとコンピュータ又はコンピュータ制御された装置との間の最も一般的なインターフェースの一つとして、適切な平面上におけるマウスの二次元的な運動を検出し、ディスプレイ上のポインタを移動させるために対応信号をコンピュータに送信する従来型のマウスが挙げられる。しかしながら、従来型のマウスには、ポインタの位置決め、データの選択、さらなる選択のためのウィンドウ又はメニューの開閉、プログラム又はアプリケーションの起動及び終了、及び様々な状況におけるコマンド入力のためにボタンが設けられている。さらには、コンピュータ用マウスには、例えばスクロールホイールによって実現されるスクロール機能のような他の機能が備えられている。
【０００３】
機械的なマウスは、マウスのフレーム内部に、平面上で転がるボールを含んでいる。マウスの動きは、ボールの外側に設けられたセンサによって検出される。機械式光学マウス又は完全な光学マウスは、一般的な技術である。光学マウスの光学センサは、マウスの動きを記録するために接触した表面の微視的特徴（microscopic feature）を監視している。例えば表面には、ＬＥＤが照射される。センサは、マウスの動きを検出するために表面の連続的な画像を取得し比較する。
【０００４】
近年においては、無線技術もマウスに導入されている。一般的には、マウスとホストコンピュータに接続されたＵＳＢユニットとの間に低消費電力型低速無線リンクが成立している。今日、ブルートゥース技術は、電子装置間における無線通信における標準技術になっている。例えば、ＵＳＢコネクタに接続可能なブルートゥースアダプタを利用することができる。ブルートゥースインターフェースが内蔵されたコンピュータ及び他の電子装置が利用可能であり、このことは標準的な解決策となっている。従って、ブルートゥースインターフェースを備えたマウスも既に利用可能である。
【０００５】
加速度計、角速度センサ、又はジャイロスコープ、いわゆる三次元動き検出装置をコンピュータ用マウスに適用するために、様々な提案がなされている。多くの場合には、無線技術も同時に適用されている。いわゆるＭＥＭＳ（微小電気機械システム）技術の発展に伴って、上述の解決策を実現するために適したツールが開発されている。このような提案は、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５、及び特許文献６に開示されている。
【０００６】
動き検出のために加速度計を利用するコンピュータ用マウスを実現するためには、問題が存在する。これら問題は、例えば付加的なセンサ及びセンサで読み取られたデータを処理するためのアルゴリズムを利用することによって克服可能である。
【０００７】
他の問題は、解決策としての装置を形成するためには、機械的に組み立てられた独立部分が未だに多く存在することである。新しい技術的な解決策を利用した装置は、従来装置よりも高価であり、実際には顕著な優位性を有していない。
【０００８】
最も重大な問題は、簡便で低コストの装置を実現するための上述の新技術を利用可能とする、マウスのようなユーザ操作型装置についての新しいコンセプトが欠落していることであり、従来の機械式光学マウスに取って代わる新しい基本的な解決策である。
【特許文献１】米国特許第４，７８７，０５１号明細書
【特許文献２】米国特許第４，８３９，８３８号明細書
【特許文献３】米国特許第５，１８１，１８１号明細書
【特許文献４】国際公開第０１／９０８７７号パンフレット
【特許文献５】米国特許出願公開第２００４／００６６３７１号明細書
【特許文献６】欧州特許出願第１１０３８８４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、電気装置の制御又は電気装置との通信のためのユーザ操作型装置、特にマウスのようなユーザ操作型装置を提供することであって、このようなユーザ操作型装置は上述の問題の大部分を解決可能である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の目的を達成するために、電気装置を制御又は電気装置と通信するためのユーザ操作型装置、特にマウスのようなユーザ操作型ポインティングデバイスは、少なくとも回転運動を含むユーザ操作型装置の動きを検出し、前記動きに関連するデータを生成し、前記データを電気装置に送信するために、電気部品、電気回路、処理手段、及び無線通信手段を備え、請求項１の特徴部分に規定された構成及び作用を特徴とする。請求項２乃至８は、本発明におけるユーザ操作型装置の様々な実施例を規定するものである。
【００１１】
本発明の目的を達成するために、電気装置を制御又は電気装置と通信するためのユーザインターフェースは、少なくとも回転運動を含むユーザ操作型装置の動きを検出し、前記動きに関連するデータを生成し、前記データを電気装置に送信するために、センサ手段、処理手段、及び無線通信手段を備えているユーザ操作型装置を含み、請求項９の特徴部分に規定された構成及び作用を特徴とする。請求項１０乃至１３は、本発明におけるユーザインターフェースの様々な実施例を規定するものである。
【００１２】
本発明におけるユーザ操作型装置の製造コストは非常に低い。ユーザ操作型装置の機構は、非常に簡便であり、高い耐用性を有している。当該装置の形状は、剛性と重量とのバランスを考慮するとボール状であることが理想的である。当該装置は、電子製品に関する産業分野において基本的且つ標準的な部品である数個の構成部品のみから構成される。量産が開始されると、経済的見地から、大部分の必要な構成部品が特別なブルートゥースユニット内に統合されるようになり、製造コストが下がる。
【００１３】
本発明におけるユーザ操作型装置は、基本的にブルートゥースを利用可能な多目的センサパッケージであり、ユーザ操作型の制御装置又は通信装置として多くの他の用途に適用可能である。
【００１４】
本発明及びその実施例については、添付図面を参照して以下に詳述する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１〜図４に表わすユーザ操作型装置１は、自由に転がり且つ支持面（surface）とユーザ操作型装置との物理的効果の影響を受けるような外面２’を含むボール２である。ユーザ操作型装置、例えばマウスのようなユーザ操作型ポインティングデバイスは、センサ手段３，４，５、処理手段７、及び無線通信手段８を含む電気部品及び電気回路を備えており、これにより少なくとも回転運動を含む装置の動きを検出し、前記動きに関するデータを生成して、電気装置を制御又は電気装置と通信するために前記データを電気装置に送信することができる。ユーザ操作型装置１は、必要な物理的特性、センサ、電気部品、及び電気回路をボール２内部に一体化された状態で有し、独立して操作可能なボール状のユーザ操作型装置である。従って、このボール状のユーザ操作型装置は、電気装置を制御又は電気装置と通信するためのユーザ操作型装置として機能する。
【００１６】
図１〜図４に表わすユーザ操作型装置１は、加速度計３、磁場センサ４、及び圧力センサ５を含む様々なセンサをボール２の内側に含んでいる。加速度計３としては、例えば３軸ＭＥＭＳ加速度計が挙げられる。磁場センサ４としては、例えば低コストのフラックスゲート磁力計のような３つの低消費電力型１軸磁力計４ａ，４ｂ，４ｃが挙げられる。圧力センサ５としては、例えば小型の圧電センサが挙げられる。
【００１７】
センサ部品には、デジタルセンサ出力を生成するために電気部品が設けられている場合がある。また、センサ出力をデジタルデータに変換することによってさらに処理及び利用をするために、様々な他の電気回路が必要とされる場合がある。本願では、センサ信号を処理するために必要なアナログ−デジタル変換回路（ADC circuitry）及び他の電気回路が、１つのユニット６として表わされる。
【００１８】
中央処理装置７には、プログラム及びデータを格納するために必要なメモリを備えた適切なプロセッサが設けられている。例えばプログラムは、センサデータを処理することによって必要不可欠なデータをノイズから分離するために必要なフィルタリング機能と、動き、圧力変化、又はセンサによって検出された他の物理的効果に関するセンサデータから所望のデータを得るための計算機能とを有している。
【００１９】
ユーザ操作型装置１と前記ユーザ操作型装置と接続されて利用される電気装置とは無線リンクしている。無線リンクを実現する技術は、優位にはブルートゥース（Bluetooth）である。従って、図１〜図４に表わす例示的な装置には、適切なブルートゥース用チップセット８が設けられている。
【００２０】
図１〜図４に表わすユーザ操作型装置には、バッテリ９及び必要な電力管理回路１０が設けられている。
【００２１】
図２〜図４に表わす概略図において、ボール２は、堅固に構成され、十分な厚さを有し、且つ適度な可撓性を有している球状の外装１１を備えた中空のボールである。ボールは、適切なゴム材料又はプラスチック材料から成っており、内部部品及び内部回路を組み立てた後に、例えば接着により互いに対して固定された２つの半体から構成されている。内部部品は、プリント回路基板１３上に組み立てられている。磁場センサ４ａ，４ｂは、プリント回路基板１３にシングルインラインとして接続された補助プリント回路基板１４上に取り付けられている。バッテリ９は、終端板又は終端バネ１５，１６によってプリント回路基板１３の他方の側面に機械的及び電気的に接続されている。球状の外装１１には、リード線１９，２０によってバッテリの端子に接続された内部充電用コネクタ１８と位置合わせされた穴１７が形成されている。外装内側の中空の空隙は、例えばプラスチック発泡材料のような適切な充填材料１２で充填されている。外装は、気密性を有しているので、例えばボールの外面２’を押圧すると、ボール内部の圧力が高められる。
【００２２】
本発明におけるユーザ操作型装置の主な用途は、例えばマウスのようなユーザ操作型ポインティングデバイスである。図５は、ディスプレイとコンピュータ用マウス又はこれに類する装置によってコンピュータを制御するための機能とを備えたラップトップ型コンピュータ２２を表わす。このような制御機能には、カーソル機能やスクロール機能が含まれる。本発明におけるボール状のユーザ操作型装置１は、マウスとして利用される。ユーザの手２１は、指２２で移動させることによってボール１を利用する。ボールは、ボールを移動させること及びボールを選択的に押圧することによって生成されたマウスの制御データを、無線リンクＬを介して送信する。ボールは、図６に表わすように適切な表面２３上で手２１の手のひらによっても制御可能である。
【００２３】
図７及び図８は、本発明におけるユーザ操作型装置のマウスボタンの機能を実現可能な方法を概略的に表わす。図７では、ボール状のユーザ操作型装置１の表面２’を非常に小さな押圧力Ｐ１で押すことによって、押圧力の強さに関連するボール内部の圧力が高められる。圧力センサ５は、このような圧力上昇を検出して、対応する信号を処理装置７に送信する。ボール状のユーザ操作型装置は、ボール状のユーザ操作型装置の外装１１に取り付けられた増幅器２４及び変換器２５を含んでいる。処理装置は、圧力パルスに応答して増幅器２４及び変換器２５を制御することによって、触覚フィードバックＦ１、すなわち短周期で低エネルギの振動パルスを生成する。ボール状のユーザ操作型装置１は、例えばマウスの左ボタンのクリックに相当する対応制御信号Ｓ１を例えばコンピュータのような制御すべき装置に送信する。図８における押圧力Ｐ２は、図７における押圧力Ｐ１よりも大きい。従って、処理装置７は、例えばマウスの右ボタンのクリックに相当する対応制御信号Ｓ２を送信し、触覚フィードバックＦ１よりも強い対応する触覚フィードバックＦ２を生成するように、ボール状のユーザ操作型装置を制御する。
【００２４】
図１０〜図１２は、ボール状のユーザ操作型装置の回転運動及び他の運動を検出するために利用されるセンサ装置のさらなる実施例を概略的に表わす。
【００２５】
図１０に表わす実施例では、ボール状のユーザ操作型装置１には、ボールの外面２’に形成された適切な窓２７を通じて外界を写す（picture）ために、小型ビデオカメラ２６が設けられている。例えばボールの回転運動Ｒの速度及び方向が、カメラから得られた画像データを処理することによって決定される。
【００２６】
図１１に表わす実施例では、コンピュータのような電気装置３０内にブルートゥーストランスミッターのようなＲＦ（無線）トランスミッター３１が設けられている。ボール２の内側には、幾つかのアンテナ２８とアンテナによって受信された信号を受信するための回路２９とから成る装置が設けられている。ボールの位置は、信号がＲＦトランスミッター３１から別々のアンテナ２８に至るまでの時間差から計算される。ボールの位置を逐次的に解析することによってボールの運動を認識することができる。
【００２７】
図１２に表わす実施例では、コンピュータのような電気装置３２内に適切なＬＥＤのような光トランスミッター３３が設けられている。ボールの内側には、幾つかの受光部３４が小さな窓の後方に設けられているか、又はトランスミッター３３の光を透過するためにボールの透明な表面２’が設けられている。ボールの位置は、光信号がトランスミッター３３から異なる受光部３４に至るまでの時間差から計算される。ボールの位置を逐次的に解析することによってボールの運動を得ることができる。
【００２８】
本発明におけるユーザ操作型装置の動作について、２つの動作例を以下に示す。
【００２９】
［動作例１］
ステップ１：ＣＰＵ７は開くか、さもなければ制御すべき電気装置に対する通信チャンネルを確立する。電気装置としては、例えばコンピュータ、携帯電話、ＰＤＡ、データプロジェクタ、玩具、テレビや自動車が挙げられる。ステップ１は、電気装置又は利用される通信方法が初期化を必要としない場合には省略される。
【００３０】
ステップ２：ＣＰＵ７は、ボール状のユーザ操作型装置の移動についての基準方向を確立する。基準方向の確立は、単純に所定方向に向かって装置を回転させる、又はユーザがボールの向きを目印（visible clue）として視認可能な“開始向き（start orientation）”に装置を配置するというユーザの入力を介して成される。
【００３１】
ステップ３：ＣＰＵ７は、加速度計３、磁場センサ４、及び圧力センサ５から得られたセンサデータを読み込む。
【００３２】
ステップ４：ＣＰＵ７は、センサデータを処理することによって必要不可欠なデータをノイズから分離するために必要なフィルタリング機能を実行する。
【００３３】
ステップ５：ＣＰＵ７は、必要不可欠なセンサデータからボール状のユーザ操作型装置の移動量を計算する。この計算は、加速度計の値及び磁場の向きの値をボール状のユーザ操作型装置の並進座標及び回転座標に変換することによって実行される。これら座標は、例えばマウスの移動座標に変換される。
【００３４】
ステップ６：ＣＰＵ７は、圧力センサデータから圧力を計算し、ユーザが例えばマウスボタンの機能のような対応する機能を作動又は終了させることを望んでいるか否かを判断する。
【００３５】
ステップ７：ＣＰＵ７は、例えば状態値のような算出されたボール状のユーザ操作型装置の移動値及び他の機能の値を、受信側の電気装置に対する通信チャンネルを介して送信する。
【００３６】
ステップ８：ステップ３に戻る。
【００３７】
ＣＰＵ７の幾つかの機能又はすべての機能は、電気装置のＣＰＵと共に実現される。例えば一の実施例では、ユーザ操作型装置はセンサデータのみを中継しており、座標システム及び／又は基準方向に関するすべての計算は電気装置のＣＰＵで計算される。ユーザ操作型装置のＣＰＵ７と電気装置のＣＰＵとの間においてタスクの任意の配分が可能とされるが、このことは本発明の技術的範囲に属している。
【００３８】
従って、本発明におけるユーザ操作型装置は、コンピュータ又はコンピュータ制御された電気装置とユーザとの間のインターフェースで従来式のコンピュータマウスに対応する装置として機能させることができる。ボール状のユーザ操作型装置は、例えばステップ２で上述した方法で設定された基準方向を必要とする。支持面上でボール状のユーザ操作型装置を転がすことは、一般的なマウスの表面上における移動に対応する。図７及び図８を参照しつつステップ６で上述したように、押圧することはマウスボタンの機能に対応する。例えばボール状のユーザ操作型装置を同時に押圧し転がすことは、ドラッグ機能に対応し、（支持面に対して垂直な軸線を中心として所定位置でボール状のユーザ操作型装置を回転させる）スピン運動は、スクロール機能に対応する。
【００３９】
［動作例２］
当該動作例では、距離を計測し且つ適切な電気装置に計測結果を送信するための、ユーザ操作型装置であるボール状のユーザ操作型装置の動作について説明する。
【００４０】
ステップ１：ＣＰＵ７は開くか、さもなければ受信側の電気装置に対して通信チャンネルを確立する。ステップ１は、受信側の電気装置又は利用される通信手段が初期化を必要としない場合には省略される。
【００４１】
ステップ２：ＣＰＵ７は、加速度計３、磁場センサ４、及び圧力センサ５から得られたセンサデータを読み込む。
【００４２】
ステップ３：ＣＰＵ７は、センサデータを処理することによって必要不可欠なデータをノイズから分離するために必要なフィルタリング機能を実行する。
【００４３】
ステップ４：ＣＰＵ７は、必要不可欠なセンサデータからボール状のユーザ操作型装置の移動の値を計算する。この計算は、加速度計の値又は磁場ベクトルの値をボール状のユーザ操作型装置の並進座標及び回転座標に変換することによって実行される。
【００４４】
ステップ５：ＣＰＵは、算出されたボール状のユーザ操作型装置の移動値を受信側の電気装置に通信チャンネルを介して送信する。
【００４５】
ステップ６：ステップ２に戻る。
【００４６】
本発明は、上述の実施例に限定される訳ではない。例えばボール状構造体は、完全に中空であっても部分的に中空であっても良い。図９を参照すると、ボール状構造体２は可撓性を有しているので、ボール状のユーザ操作型装置１は適切な表面２３上で利用する際にある程度偏球（oblate）することができる。本明細書における“ボール状のユーザ操作型装置はボールである”と言う表現は、そのようになる可能性を含めて、ボールの性質を規定するために利用されるものである。
【００４７】
ボール内部の電気部品は、例えばフレキシブル印刷回路基板又はボールの外装の内面に組み立てられている。ボール状のユーザ操作型装置を組み立てるためには、電線を備えた他のプラスチック構造体、又は上述の代替部品若しくは上記代替部品の組み合わせが必要とされる。
【００４８】
上述のセンサは、単なる例示にすぎない。上述のセンサは、例えばジャイロスコープセンサであっても良い。ボールの表面上に設けられた容量型センサ、又は回転、向き、位置、内部圧力、若しくはボールの外面に接触する物体を判定するための任意の他のセンサを利用することによって、本発明の様々な実施例を実現することもできる。
【００４９】
ブルートゥース技術を利用した通信リンク以外の他の無線通信リンクも利用可能であることは言うまでもない。通信リンクとして、ＲＦリンクの代わりに、光リンク、例えばＩｒＤＡのような赤外線リンクを利用することもできる。ボール状のユーザ操作型装置は、電源内蔵式又は誘電充電式であることが最も望ましい。将来的には、このような代替的な実施例が低コスト製品として利用可能となる可能性が高い。
【００５０】
本発明は、特許請求の範囲の技術的範囲に属する限り、実施形態を変形させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明におけるユーザ操作型装置の一の実施例を表わす概略的なブロック線図である。
【図２】図１のユーザ操作型装置の実施例を概略的に表わす部分断面平面図である。
【図３】図１のユーザ操作型装置の実施例を概略的に表わす前面図である。
【図４】図１のユーザ操作型装置の実施例を概略的に表わす側面図である。
【図５】本発明におけるユーザ操作型装置の利用方法を表わす。
【図６】本発明におけるユーザ操作型装置の利用方法を表わす。
【図７】本発明のさらなる実施例の概略図である。
【図８】本発明のさらなる実施例の概略図である。
【図９】本発明のさらなる実施例である。
【図１０】本発明におけるユーザ操作型装置のさらなる実施例の概略図である。
【図１１】本発明におけるユーザ操作型装置のさらなる実施例の概略図である。
【図１２】本発明におけるユーザ操作型装置のさらなる実施例の概略図である。
【符号の説明】
【００５２】
１  ユーザ操作型装置
２  ボール
２’  外面
３  センサ手段（加速度計）
４  センサ手段（磁場センサ）
４ａ  １軸磁力計
４ｂ  １軸磁力計
４ｃ  １軸磁力計
５  センサ手段（圧力センサ）
６  ユニット
７  処理手段（中央処理装置）
８  無線通信手段（ブルートゥース用チップセット）
９  バッテリ
１０  電力管理回路
１１  外装
１３  プリント回路基板
１４  補助プリント回路基板
１５  終端板（終端バネ）
１６  終端板（終端バネ）
１７  穴
１８  内部充電用コネクタ
１９  リード線
２０  リード線
２１  ユーザの手
２２  ラップトップ型コンピュータ
２３  表面
２４  増幅器
２５  変換器
２６  ビデオカメラ
２７  窓
２８  アンテナ
２９  回路
３０  電気装置
３１  ＲＦ（無線）トランスミッター
３２  電気装置
３３  光トランスミッター
３４  受光部
Ｆ１  触覚フィードバック
Ｆ２  触覚フィードバック
Ｐ１  押圧力
Ｐ２  押圧力
Ｒ  ボールの回転運動
Ｓ１  対応制御信号
Ｓ２  対応制御信号
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年8月27日(2008.8.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特にユーザ操作型ポインティングデバイス、例えばマウスのような、電気装置を制御又は前記電気装置と通信するためのユーザ操作型装置であって、
少なくとも回転運動を含む前記ユーザ操作型装置の動きを検出し、前記動きに関連するデータを生成し、前記データを前記電気装置に送信するために、センサ手段、処理手段、及び無線通信手段を含む電気部品及び電気回路を備え、
前記ユーザ操作型装置（１）は、自由に転がり且つ支持面と前記ユーザ操作型装置との物理的な効果の影響を受けるような外面（２’）を含むボール（２）であって、
前記電気部品及び前記電気回路（３，４，５，６，７，８，９，１０）は、前記ボール（２）の内側で前記ボールと一体になって配置され、
前記ユーザ操作型装置は、前記ユーザ操作型装置の向きを検出し、前記ユーザ操作型装置が動作している際に向きのデータを利用するために、少なくとも１つの磁場センサ（４；４ａ，４ｂ，４ｃ）を含み、
前記ユーザ操作型装置は、前記外面（２’）に向けられた圧力、例えば押圧力を検出するために、少なくとも１つの圧力センサ（５）を含み、
前記センサ手段は、少なくとも１つの加速度計（３）を含み、
前記ユーザ操作型装置は、ＣＰＵ（７）を備え、
前記ＣＰＵ（７）は、前記電気装置を所定の方向に向かって回転若しくは移動させるか、又はユーザがボールの向きを目印として視認可能な“開始向き”に前記ユーザ操作型装置を配置することによって、利用者による入力を介してボール状のユーザ操作型装置の移動についての基準方向を確立することを特徴とするユーザ操作型装置。
【請求項２】
前記ボール（２，１１）は、ゴム及び/又はプラスチックから成ることを特徴とする請求項１に記載のユーザ操作型装置。
【請求項３】
前記外面（２’）は、様々な押圧力（Ｐ１，Ｐ２）に対して知覚可能な応答をするような弾性を有していることを特徴とする請求項１に記載のユーザ操作型装置。
【請求項４】
前記ボール（２）の構造は、硬質な表面（２３）に対して偏球となるような可撓性を有していることを特徴とする請求項１に記載のユーザ操作型装置。
【請求項５】
前記ユーザ操作型装置（１）は、触覚フィードバック（Ｆ１，Ｆ２）をするための手段（２４，２５）を含んでいることを特徴とする請求項１に記載のユーザ操作型装置。
【請求項６】
支持面上でユーザ操作型装置を転がすことが、表面上におけるマウスの通常の移動に対応することを特徴とする請求項１に記載のユーザ操作型装置。
【請求項７】
ユーザ操作型装置を備えた電気装置を制御又は前記電気装置と通信するためのユーザインターフェースであって、
前記ユーザ操作型装置が、少なくとも回転運動を含む前記ユーザ操作型装置の動きを検出し、前記動きに関連するデータを生成し、前記データを前記電気装置に送信するために、センサ手段、処理手段、及び無線通信手段を含む電気部品及び電気回路を有している前記ユーザインターフェースにおいて、
前記ユーザ操作型装置（１）は、ボール（２）の内側で前記ボールと一体になって前記電気部品及び前記電気回路（３，４，５，６，７，８，９，１０）を含み、且つ、自由に転がり且つ支持面と前記ユーザ操作型装置との物理的な効果の影響を受けるような外面（２’）を有しているボール（２）であって、
前記ユーザ操作型装置は、前記ユーザ操作型装置の向きを検出し、前記ユーザ操作型装置が動作している際に向きのデータを利用するために、少なくとも１つの磁場センサ（４；４ａ，４ｂ，４ｃ）を含み、
前記ユーザ操作型装置は、前記外面（２’）に向けられた圧力、例えば押圧力を検出するために、少なくとも１つの圧力センサ（５）を含み、
前記センサ手段は、少なくとも１つの加速度計（３）を含み、
前記電気装置は、ディスプレイと、対応するカーソル機能とを含み、前記電気部品及び前記電気回路（３，４，５，６，７，８，９，１０）は、前記ユーザ操作型装置の転がりに反応して、前記ユーザ操作型装置が転がる方向に対応する方向にカーソルを移動させるために、データが前記電気装置に送信され、
前記電気装置は、コンピュータ用マウス又はこれに類するデバイスによって前記電気装置を制御するための機能に類する機能を含み、
前記電気部品及び前記電気回路（３，４，５，６，７，８，９，１０）は、前記外面（２’）に作用する押圧力（Ｐ１，Ｐ２）に反応して、対応するマウスボタン操作に相当するデータ（Ｓ１，Ｓ２）が前記電気装置に送信されるように配置されており、
前記ユーザ操作型装置は、ＣＰＵ（７）を備え、
前記ＣＰＵ（７）は、前記電気装置を所定の方向に向かって回転若しくは移動させるか、又はユーザがボールの向きを目印として視認可能な“開始向き”に前記ユーザ操作型装置を配置することによって、利用者による入力を介して前記ボールの移動に関する基準方向を確立することを特徴とするユーザインターフェース。
【請求項８】
前記電気装置は、コンピュータ用マウス又はこれに類するデバイスによって前記電気装置を制御するための機能に類する機能を含み、
前記電気部品及び前記電気回路（３，４，５，６，７，８，９，１０）は、前記ユーザ操作型装置が同時に押  圧され且つ転がることに反応して、ドラッグ機能に対応するデータが同時に前記電気装置に送信されるように配置されていることを特徴とする請求項７に記載のユーザインターフェース。
【請求項９】
前記電気装置は、ディスプレイと、対応するスクロール機能とを含み、
前記電気部品及び前記電気回路（３，４，５，６，７，８，９，１０）は、支持面に対して垂直な軸線を中心として所定位置で前記ユーザ操作型装置を回転させるスピン運動に反応して、スクロール機能に対応するデータが前記電気装置に送信されるように配置されていることを特徴とする請求項７に記載のユーザインターフェース。
【請求項１０】
支持面上でユーザ操作型装置を転がすことが、表面上におけるマウスの通常の移動に対応することを特徴とする請求項７に記載のユーザインターフェース。
【国際調査報告】
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