(57)【要約】【課題】操作者の手の操作に応じて入力信号を生成する操作部を有する入力装置に関し、操作性の良好な入力装置を提供することを目的とする。【解決手段】  本発明は、操作者の手の操作に応じて入力信号を生成する操作部を有する入力装置において、操作者の手の形状及び／又は距離を測定する測定手段と、測定手段により測定された操作者の手の形状及び／又は距離に基づいて処理動作を制御する制御手段とを有することを特徴とする。【選択図】図２
2006163515.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作者の手の操作に応じて入力信号を生成する操作部を有する入力装置において、
前記操作者の手の形状及び／又は距離を測定する測定手段と、
前記測定手段により測定された前記操作者の手の形状及び／又は距離に基づいて処理動作を制御する制御手段とを有することを特徴とする入力装置。
【請求項２】
前記測定手段は、インパルスレーダにより前記操作者の手を測定することを特徴とする請求項１記載の入力装置。
【請求項３】
前記測定手段は、超音波により前記操作者の手を測定することを特徴とする請求項１記載の入力装置。
【請求項４】
電波又は音波の所望の放射方向以外に放射される電波又は音波を吸収する吸収手段を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項記載の入力装置。
【請求項５】
前記測定手段は、前記操作者の手の形状を測定し、
前記制御手段は、前記測定手段で測定された前記操作者の手の形状に応じて本人認証処理動作を制御することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項記載の入力装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記測定手段により測定される距離に基づいて省電力モードと通常動作モードとを切り換えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項記載の入力装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記測定手段により測定される距離に基づいて３次元座標のうちの一つの座標方向の入力座標情報を取得することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項記載の入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は入力装置に係り、特に、操作者の手の操作に応じて入力信号を生成する操作部を有する入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータシステムの入力装置としては、マウスやキーボードがある。このうちマウスは、本体を移動させることによりカーソルあるいはポインタを移動させ、本体に設けられたスイッチ類を操作することにより、コンピュータシステムへの指示が行なえるように構成されている。
【０００３】
マウスやキーボードは、通常コンピュータシステムにＰＳ／２などのインタフェースによって、ワイヤード接続されて用いられおり、操作性が悪かった。このため、近年、操作性向上のため、ワイヤレスマウス、ワイヤレスキーボードなどが開発されている。ワイヤレスマウスやワイヤレスキーボードは、蓄電池により駆動されている。このため、省電力化が要求されている。
【０００４】
従来のワイヤレスマウスでは、省電力化のために、一定時間操作がないときに、自動的に省電力モードに切り換わり、手の接触や近接を検知して、省電力モードから復帰するようにされていた（特許文献１参照）。
【０００５】
このとき、手が触れたときに静電容量が変化するセンサにより手の接触、近接を検出するワイヤレスマウスが提案されている（特許文献２参照）
また、指を挿入する開口部を有し、開口部への指の挿入する深さによって画面の奥行き方向の座標を移動可能したマウスが提案されていた（特許文献３参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２４０９７１号公報
【特許文献２】特開平１０−１２４２５０号公報
【特許文献３】特開平３−２９０１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかるに、従来のワイヤレスマウスでは、一定時間操作がないときに省電力モードに切り換わるため、省電力モードへの移行に時間がかかり、省電力化が不十分であった。また、単に、手の接触や近接、すなわち、手の有無を検知して、省電力モードから復帰するようにされていたため、手の検知が不正確であり、不要に省電力モードから復帰し、また、速やかに電源を投入できず、迅速に入力操作を行なえないなどの課題があった。
【０００８】
このため、従来のワイヤレスマウスは、操作性が悪いなどの課題があった。
【０００９】
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、操作性の良好な入力装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、操作者の手の操作に応じて入力信号を生成する操作部を有する入力装置において、操作者の手の形状及び／又は距離を測定する測定手段と、測定手段により測定された操作者の手の形状及び／又は距離に基づいて処理動作を制御する制御手段とを有することを特徴とする。
【００１１】
なお、測定手段は、インパルスレーダにより操作者の手を測定することを特徴とする。また、測定手段は、超音波により前記操作者の手を測定することを特徴とする。
【００１２】
さらに、電波又は音波の所望の放射方向以外に放射される電波又は音波を吸収する吸収手段を有することを特徴とする。
【００１３】
測定手段は操作者の手の形状を測定し、制御手段は測定手段で測定された操作者の手の形状に応じて本人認証処理動作を制御することを特徴とする。
【００１４】
制御手段は、測定手段により測定される距離に基づいて省電力モードと通常動作モードとを切り換えることを特徴とする。
【００１５】
制御手段は、測定手段により測定される距離に基づいて３次元座標のうちの一つの座標方向の入力座標情報を取得することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、測定手段により入力装置本体と操作者の手との距離を測定することができるため、入力装置本体と操作者の手との距離が近くなっているときには、操作者が入力装置を操作すべく入力装置本体に操作者の手を近接させていると判断して、操作者が入力装置を操作する前に電源を投入することができ、よって、操作者が迅速に操作を行なうことができる。
【００１７】
また、入力装置本体と操作者の手との距離が遠くなっているときには、操作者が入力装置を、操作を中止すべく入力装置本体から操作者の手を離間させていると判断して、電源を切断し、電源を切断することができ、よって、遅延なく電源を切断することができ、電力消費を低減できる。
【００１８】
このように、本発明の入力装置によれば、操作者による入力装置の操作性を向上させることができるなどの特長を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
〔構成〕
図１は本発明の一実施例のシステム構成図を示す。
【００２０】
本実施例では、コンピュータシステム１００の入力装置として本発明の入力装置を適用した例について説明する。本実施例のコンピュータシステム１００は、コンピュータ本体１１１、表示装置１１２、キーボード１１３、ワイヤレスマウスシステム１１４から構成されている。
【００２１】
コンピュータ本体１１１は、ＣＰＵ、メモリ、チップセットなどが搭載されたマザーボード、及び、ハードディスクドライブ、ＤＶＤドライブなどが内蔵された構成とされおり、インストールされたプログラムに基づいてデータ処理を行う。コンピュータ本体１１１には、表示装置１１２及びキーボード１１３並びにワイヤレスマウスシステム１１４が接続されている。
【００２２】
表示装置１１２は、ＣＲＴ（cathode ray tube）、ＬＣＤ（liquid crystal display）などのディスプレイ装置から構成されており、コンピュータ本体１１１のディスプレイ用インタフェースに接続されて、処理画面などを表示する。
【００２３】
キーボード１１３は、キー入力を行なうための装置であり、コンピュータ本体１１１のＰＳ／２インタフェースに接続されており、操作者のキー操作に応じたコードをコンピュータ本体１１１に送出する。
【００２４】
ワイヤレスマウスシステム１１４は、マウス本体２１１及び受信装置２１２から構成されている。
【００２５】
図２はマウス本体２１１のブロック構成図、図３はマウス本体２１１の分解斜視図を示す。
【００２６】
マウス本体２１１は、座標検出部２２１、入力スイッチ２２２、処理部２２３、測定部２２４、無線送信部２２５、アンテナ２２６、電源部２２７、記憶部２２８から構成されている。
【００２７】
座標検出部２２１は、ボール３１１、ローラ３１２、３１３、ロータリエンコーダ３１４、３１５から構成されている。
【００２８】
ボール３１１は、下ケース３２１のボール保持部３２２に回転自在に保持されている。ボール保持部３２２の矢印Ｘ１方向の側面には、開口部３２３が形成されている。開口部３２３を通してローラ３１２がボール３１１に接触している。マウス本体２１１を矢印Ｘ１、Ｘ２方向に移動することにより、ボール３１１が矢印Ａ１、Ａ２方向に回転し、ローラ３１２が矢印Ａ２、Ａ１方向に回転する。ローラ３１２の矢印Ａ２、Ａ１方向の回転量を検出することによりマウス本体２１１の矢印Ｘ１、Ｘ２方向の移動量を検出できる。
【００２９】
また、ボール保持部３２２の矢印Ｙ１方向の側面には、開口部３２４が形成されている。開口部３２４を通してローラ３１３がボール３１１に接触している。マウス本体２１１を矢印Ｘ１、Ｘ２方向に移動することにより、ボール３１１が矢印Ｂ１、Ｂ２方向に回転し、ローラ３１３が矢印Ｂ２、Ｂ１方向に回転する。ローラ３１３の矢印Ｂ２、Ｂ１方向の回転量を検出することによりマウス本体２１１の矢印Ｘ１、Ｘ２方向の移動を検出できる。
【００３０】
ローラ３１２は、下ケース３２１に矢印Ｙ１、Ｙ２方向に延在し、かつ、回転可能に保持された回転軸３４１に固定されている。回転軸３４１は、一端がロータリエンコーダ３１４に接続されている。また、ローラ３１３は、下ケース３２１に矢印Ｘ１、Ｘ２方向に延在し、かつ、回転可能に保持された回転軸３４２に固定されている。回転軸３４２は、一端がロータリエンコーダ３１５に接続されている。
【００３１】
ロータリエンコーダ３１４は、スリット板３５１及びフォトカプラ３５２から構成されている。スリット板３５１は、中心が回転軸３４１の一端に固定されており、回転軸３４１を中心に放射状にスリット３６１が形成されている。スリット板３５１は、フォトカプラ３５２を構成する発光素子３７１と受光素子３７２との間に挿入される。フォトカプラ３５２は、プリント配線板３５０上に搭載されており、スリット板３５１のスリット３６１の部分で、発光素子３７１で発光された光が受光素子３７２に入射し、スリット３６１を除く部分で、発光素子３７１と受光素子３７２との間が遮光され、受光素子３７２には、光が入射しなくなる。これによって、受光素子３７２にスリット板３５１の回転に応じたパルスが発生する。受光素子３７２で発生したパルスは、処理部２２２に供給される。
【００３２】
ロータリエンコーダ３１５は、スリット板３８１及びフォトカプラ３８２から構成されている。スリット板３８１は、中心が回転軸３４２の一端に固定されており、回転軸３４２を中心に放射状にスリット３９１が形成されている。スリット板３８１は、フォトカプラ３８２を構成する発光素子４０１と受光素子４０２との間に挿入される。フォトカプラ３８２は、プリント配線板３５０上に搭載されており、スリット板３８１のスリット３９１の部分で、発光素子４０１で発光された光が受光素子４０２に入射し、スリット３９１を除く部分で、発光素子４０１と受光素子４０２との間が遮光され、受光素子４０２には、光が入射しなくなる。これによって、受光素子４０２にスリット板３８１の回転に応じたパルスが発生する。受光素子４０２で発生したパルスは、処理部２２２に供給される。
【００３３】
入力スイッチ２２２は、プリント配線板３５０上に搭載されており、上ケース３３１に設けられた押下部３２２、及び、カバー３３３に係合されてスイッチングされる構成とされている。上ケース３３１は、ネジ４１０を、下ケース３２１を通して上ケース３３１に螺入することにより、下ケース３２１に固定される。
【００３４】
処理部２２３には、プリント配線板３５０上に搭載されたＩＣチップなどの電子部品から構成されており、座標検出部２２１、入力スイッチ２２２、測定部２２４、無線送信部２２５、記憶部２２８が接続され、電源部２２７からの駆動電源によって駆動されている。
【００３５】
処理部２２３には、座標検出部２２１からパルスが供給される。処理部２２３は、座標検出部２２１から供給されたパルスにより、座標情報を作成する。
【００３６】
また、処理部２２３は、入力スイッチ２２２がオン／オフすることにより、処理部２２３の入力スイッチ２２２の接続ポートがハイレベル又はローレベルとなる。これによって、処理部２２３は、入力スイッチ２２２のオン／オフを検出する。処理部２２３は、入力スイッチ２２２から供給されたスイッチパルスからスイッチ情報を作成する。
【００３７】
さらに、処理部２２３には、測定部２２４からマウス本体２１１の周囲の測定情報が供給されている。処理部２２３は、測定部２２４からの測定情報に基づいて電源制御などの処理を行う。
【００３８】
測定部２２４は、例えば、インパルスレーダ装置から構成されており、マウス本体２１１の周囲に存在する物体の距離や形状を検出できる構成とされている。
【００３９】
図４は測定部２２４のブロック構成図を示す。
【００４０】
測定部２２４は、複数のインパルス送受信装置４００から構成されている。各インパルス送受信装置４００は、例えば、ＵＷＢ（ultra wide band）を用いたシステムであり、ＵＷＢのレーダ機能を用いて測距などを行える構成とされている。インパルス送受信装置４００は、送信部４０１、受信部４０２、アンテナ４０３から構成されている。
【００４１】
送信部４０１は、インパルスをアンテナ４０３に供給するとともに、処理部２２３にインパルスに同期した送信パルスを供給する。アンテナ４０３は、送信部４０１から供給されたインパルスを周囲に送出する。また、アンテナ４０３は、送出されたインパルスの反射波を受信して、受信部４０２に供給する。受信部４０２は、アンテナ４０３により受信したインパルスの反射波を受信して、処理部２２３に供給する。処理部２２３は、送信部４０１から供給された送信パルスと受信部４０２から供給された受信パルスとの時間差を検出して、物体までの距離を測距する。処理部２２３は、複数のインパルス送受信装置４００から測距情報を取得して、物体の状態を認識し、電源の制御及び本人認証などを行なっている。
【００４２】
処理部２２３で作成された座標情報及びスイッチ情報は、無線送信部２２５に供給される。無線送信部２２５は、処理部２２３から供給された座標情報及びスイッチ情報を変調して送信信号を生成し、アンテナ２２６に供給する。アンテナ２２６は、無線送信部２２５から供給された送信信号を周囲に放射する。
【００４３】
電源部２２７は、蓄電池などから構成されており、座標検出部２２１、スイッチ部２２２、処理部２２３、測定部２２４、無線送信部２２５、記憶部２２８などに駆動電源を供給する。記憶部２２８は、不揮発性メモリなどから構成されており、処理部２２３で実行されるプログラムやそれに用いられるデータなどを記憶している。
【００４４】
なお、アンテナ４０３に、例えば、指向性を可変できるアレイアンテナを用いることにより、送信部４０１と受信部４０２とを複数の指向性の方向で共有することができる。
【００４５】
〔動作〕
図５は処理部２２３の処理フローチャートを示す。
【００４６】
処理部２２３は、ステップＳ１−１で操作者の手が近接しているか否かを判断する。操作者の手が近接したことは、例えば、測定部２２４からの送信パルスと受信パルスとの間隔によりマウス本体２１１と操作者の手との距離を検出し、その検出結果を前回の検出結果と比較し、前回の検出結果より距離が小さくなっている場合には、近接していると判断できる。処理部２２３は、例えば、上記の判断が複数回連続したときに、近接していると判断する。
【００４７】
処理部２２３は、ステップＳ１−１で操作者の手が近接していると検出すると、ステップＳ１−２で電源部２２７を制御して、電源を座標検出部２２１、スイッチ部２２２、無線送信部２２５に供給する。これによって座標検出、スイッチ操作が可能な動作モードとなる。
【００４８】
処理部２２２は、ステップＳ１−３で測定部２２４を用いて近接した手の形状、及び、大きさ、並びに、配置を測定し、記憶部２２８に予め記憶された手の形状、及び、大きさ、並びに、配置に関する情報と比較することにより本人認証処理を実行する。
【００４９】
処理部２２２は、ステップＳ１−４で本人認証処理の結果、本人確認が行われると、入力操作を受け付け、ステップＳ１−５で入力操作があったか否かを判定する。処理部２２２は、ステップＳ１−５で入力操作があると、ステップＳ１−６で入力操作に応じた操作情報を作成し、無線送信部２２５により送信する。
【００５０】
処理部２２２は、ステップＳ１−７で操作者の手が離間したことが検出されたか否かを判定する。操作者の手が離間したことは、例えば、測定部２２４からの送信パルスと受信パルスとの間隔によりマウス本体２１１と操作者の手との距離を検出し、その検出結果を前回、前々回の検出結果と比較し、前回の検出結果より距離が大きくなっている場合には、離間していると判断できる。処理部２２３は、例えば、上記の判断が複数回連続したときに、離間していると判断する。
【００５１】
処理部２２２はステップＳ１−７で操作者の手が離間したことが検出されると、ステップＳ１−８で電源部２２７を制御して、座標検出部２２１、無線送信部２２５などに供給する電源を停止し、省電力モードとなる。省電力モードでは、操作者の手の離間、近接などを測定するための処理を除く不要な処理が停止され、その処理のための部分への電源の供給が停止、あるいは、低減され、消費電力が低減される。
【００５２】
本実施例では、操作者の手がマウス本体２１１に近接することによりマウス本体２１１の動作が省電力モードから動作モードとされて、座標検出など即座に行なえる状態となり、操作者の手がマウス本体２１１から離間することによりマウス本体２１１の動作が動作モードから省電力モードとされて、即座に省電力状態となる。このように、本実施例では、操作者の手の距離、形状、配置などを検出して、操作者の手の近接、離間を検出しているため、操作者がマウス本体２１１を完全に操作状態にする前に動作状態となることを予測でき、また、操作者がマウス本体２１１を完全に非操作状態になる前に非操作状態となることを予測できるため、迅速に動作を行なえるとともに、即座に省電力モードとすることができ、消費電力を低減できる。
【００５３】
また、本実施例では、測定部２２４により検出される操作者の手の形状、大きさ、マウス本体２１１への配置の状態を検出し、これらの情報により本人確認を行なうことにより、これによってセキュリティーを確保できる。
【００５４】
なお、測定部２２４により検出された操作者の手の形状、大きさ、マウス本体２１１への配置の状態をコンピュータ本体１１１に送信し、コンピュータ本体１１１で本人確認処理を行うようにしてもよい。
【００５５】
〔入力動作〕
また、マウス本体２１１の矢印Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２方向の動きを検出し、２次元座標の入力を行うことに加えて、操作者の指、例えば、親指のマウス本体２１１との距離を検出することにより３次元座標の入力を行えるようにしてもよい。
【００５６】
図６は入力動作の処理フローチャートを示す。
【００５７】
処理部２２３は、ステップＳ２−１でロータリエンコーダ３１４からパルスが供給されたか否かを判定する。処理部２２３はステップＳ２−１でロータリエンコーダからパルスが供給されると、ステップＳ２−２で発生したパルス数に応じたＸ座標変位情報を作成する。
【００５８】
次に、処理部２２３は、ステップＳ２−３でロータリエンコーダ３１５からパルスが供給されたか否かを判定する。処理部２２３はステップＳ２−３でロータリエンコーダからパルスが供給されると、ステップＳ２−４で発生したパルス数に応じたＹ座標変位情報を作成する。
【００５９】
次に、処理部２２３は、ステップＳ２−５で測定部２２４から特定のインパルスレーダ装置４００の送信パルスと受信パルスとの間隔を検出し、特定の指とマウス本体２１１との距離情報を演算する。処理部２２３は、ステップＳ２−６で算出された特定の指とマウス本体２１１との距離に応じてＺ座標情報を作成する。
【００６０】
以上により、例えば、３Ｄ画像表示時などに、画面上に表示されたポインタを画面の平面方向だけでなく、奥行き方向に移動させることが可能となる。
【００６１】
〔効果〕
本実施例によれば、単に、マウス本体２１１への手の接触の有無を検出するのではなく、マウス本体２１１と操作者の手との距離を測定することにより、操作者の手がマウス本体２１１に近接しているのか、離間しているのかを検出することができ、これによって、操作者の手がマウス本体２１１に接触する前にマウス本体２１１を起動して、動作モードとし、操作時には入力操作を行えるようにできる。また、操作者の手が離間していることを確実に検出して、省電力モードに移行できる。
【００６２】
〔変形例〕
図７はマウス本体２１１の変形例の斜視図を示す。同図中、図３と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００６３】
本変形例のマウス本体２１１は、測定部２２４を構成する各インパルスレーダ装置４００に指向性を持たせるため、ケース３２０の裏面又は表面の測定したい部分を除く部分を電波吸収体５１１により電磁的にシールドした構成とされている。これによって、インパルスレーダ装置４００の電波は、電波吸収体５１１が除去された開放部５１２から出射され、その反射波を開放部５１２で受信するようにでき、インパルスレーダ装置４００に指向性を持たせることが可能となる。これにより、簡単な構成で、所望の方向で操作者の手の距離を検出でき、正確に操作者の手の検出が可能となる。
【００６４】
〔その他〕
なお、本実施例では、ワイヤレスマウスシステムを例に説明を行なったが、ＵＳＢ、ＰＳ／２などのインタフェースを用いたワイヤードマウスにも適用可能であることは言うまでもない。さらに、本実施例では、平面上で操作するマウスについて説明したが、これに限定されるものではなく、空間内で操作するマウスに適用することも可能であることは言うまでもない。
【００６５】
また、本実施例では、測定部２２４をインパルスレーダ装置により構成したが、超音波を用いて測距を行なう構成としてもよい。
【００６６】
さらに、本実施例では、入力装置としてマウスを例に説明を行なったが、キーボード、ワイヤレスキーボードなどに適用することもできる。
【００６７】
以上のように本発明の入力装置は、操作者の手の操作に応じて入力信号を生成する操作部を有する入力装置、一般に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の一実施例のシステム構成図である。
【図２】マウス本体２１１のブロック構成図である。
【図３】マウス本体２１１の分解斜視図である。
【図４】測定部２２４のブロック構成図である。
【図５】処理部２２３の処理フローチャートである。
【図６】マウス本体２１１による入力動作の処理フローチャートである。
【図７】マウス本体２１１の変形例の斜視図である。
【符号の説明】
【００６９】
１００  コンピュータシステム
１１１  コンピュータ本体、１１２  ディスプレイ、１１３  キーボード
１１４  ワイヤレスマウスシステム
２１１  マウス本体、２１２  受信装置
２２１  座標検出部、２２２  入力スイッチ、２２３  処理部、２２４  測定部
２２５  無線送信部、２２６  アンテナ、２２７  電源部、２２８  記憶部
３２０  ケース、３２１  下ケース、３３１  上ケース
４０１  送信部、４０２  受信部、４０３  アンテナ
【図１】
2006163515.tif 000003
【図２】
2006163515.tif 000004
【図３】
2006163515.tif 000005
【図４】
2006163515.tif 000006
【図５】
2006163515.tif 000007
【図６】
2006163515.tif 000008
【図７】
2006163515.tif 000009