(57)【要約】  物理的ユーザインターフェースが、オペレーティングシステムのある装置へのグラフィカルユーザインターフェースに対する付加物として提供される。この物理的インターフェースには、オブジェクトの位置を決定する能力のある1つまたは複数のセンサによってスキャンされる作業平面または作業空間がある。作業平面または作業空間は、2つ以上の領域へと細分される。各領域は、ユーザ生成コマンドを代表している。一部の例では、1つまたは複数のセンサは、1つまたは複数のカウンタ位置および向きを決定するように適合される。センサは、カウンタがどの領域内にあり、どのような向きになっているかを区別することが可能である。センサは、出力信号をその決定に基づいて前記装置へ提供する。
2007522566.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オペレーティングシステムのある装置への物理的ユーザインターフェースであって、
1つまたは複数のセンサによってスキャンされる作業平面を含み、
前記作業平面は2つ以上の領域へと細分され、
各領域は前記装置に対するユーザ生成コマンドを代表し、
前記1つまたは複数のセンサは、1つまたは複数のカウンタが前記作業平面上に置かれているとき、前記1つまたは複数のカウンタの位置を決定し、どの領域内にカウンタが置かれているかを区別するように適合され、
前記1つまたは複数のセンサは、出力信号を前記決定に基づいて提供し、
インターフェースが前記出力信号を前記装置へと送信するように適合された、インターフェース。
【請求項２】
前記装置へのインストレーション用の、機械可読媒体上のソフトウェアであって、前記出力信号を認識し、前記出力信号に応答して、前記装置のオペレーティングシステムあるいは1つまたは複数の個別のソフトウェアプログラムへ、適切なコマンドを提供するソフトウェア
をさらに含む、請求項1に記載のインターフェース。
【請求項３】
前記1つまたは複数のセンサが、前記ソフトウェアと組み合わせて、カウンタの向きを決定することの可能な、
請求項2に記載のインターフェース。
【請求項４】
前記作業平面が、先端部にセンサによって個別に認識可能な単一の領域のある三角形である、
請求項2に記載のインターフェース。
【請求項５】
前記アレイが、最密充填の三角形アレイである、
請求項3に記載のインターフェース。
【請求項６】
1つまたは複数の一意に識別可能なRFIDカウンタ
をさらに含む、請求項1に記載のインターフェース。
【請求項７】
各カウンタを、前記装置上に常駐するプログラムに関連付けることが可能な、
請求項6に記載のインターフェース。
【請求項８】
少なくとも1つのカウンタには、その内部にある2つ以上のRFID送信機があり、各RFID送信機は、前記カウンタ内の前記1つまたは複数の他の送信機から磁気シールド層によって分離されており、したがって、各RFID送信機は前記カウンタの１つの面に一意に関連付けられている、
請求項6に記載のインターフェース。
【請求項９】
磁気シールド層によって分離される2つのRFID送信機の埋め込まれた本体
を含む、RFIDカウンタ。
【請求項１０】
各送信機が2つの非鉄層の間に挟まれた、
請求項9に記載のカウンタ。
【請求項１１】
前記出力信号の変化により、前記装置のディスプレイ上のカーソルまたはポインタの一時的なハイライト、あるいは選ばれたまたはデフォルトの場所への自動的な再配置が引き起こされる、
請求項2に記載のインターフェース。
【請求項１２】
前記ソフトウェアが、カウンタの場所とカウンタの1つより多くの向きを共に区別することが可能であり、
前記ソフトウェアにより、前記オペレーティングシステムまたはプログラムへの新しいコマンドの送信が、カウンタの向きが変化すると引き起こされる、
請求項2に記載のインターフェース。
【請求項１３】
前記ソフトウェアにより、連続する向けかえが解釈されて、前記カウンタに関連付けられているプログラムの連続するファイルまたは開いているインスタンスの順次移動が引き起こされる、
請求項12に記載のインターフェース。
【請求項１４】
前記ソフトウェアにより、メニューバーのユーザのディスプレイ上へのグラフィックな表示が引き起こされ、前記メニューバーは、プログラムの少なくとも開いているファイルまたはインスタンスを示し、これらのファイルまたはインスタンスに対する順次移動および選択をもう1つのインターフェースから行うことを許す、
請求項12に記載のインターフェース。
【請求項１５】
前記もう1つのインターフェースが、キーボードである、
請求項14に記載のインターフェース。
【請求項１６】
前記センサのうちの少なくとも1つが、データをカウンタのメモリへと送信することも可能である、
請求項6に記載のインターフェース。
【請求項１７】
前記センサが書き込むことの可能なメモリのあるカウンタをさらに含み、前記メモリは、前記センサの送信したデータを、前記プログラムの使用のその後のインスタンスで使用するために格納することができる、
請求項16に記載のインターフェース。
【請求項１８】
オペレーティングシステムのある装置への物理的ユーザインターフェースであって、
物理的カウンタを検出し識別するためのセンサの組み合わせと、
物理的作業平面とを含み、
前記作業平面は、先端部のある１つの三角形の領域を含み、
少なくとも前記先端部は、前記オペレーティングシステムまたは前記オペレーティングシステム下で動作するプログラムへの１つのコマンドを示す、インターフェース。
【請求項１９】
前記組み合わせが、カウンタの場所および向きを決定することになる、
請求項18に記載のインターフェース。
【請求項２０】
オペレーティングシステムのある装置への物理的ユーザインターフェースであって、
1つまたは複数のセンサによってスキャンされる3次元の作業空間を含み、
前記作業空間は2つ以上の領域へと細分され、
各領域は前記装置に対するユーザ生成コマンドを代表し、
前記1つまたは複数のセンサは、1つまたは複数のカウンタが前記作業空間内に置かれているとき、前記1つまたは複数のカウンタの位置を決定し、どの領域内にカウンタがおかれているかを区別するように適合され、
前記1つまたは複数のセンサは、出力信号を前記決定に基づいて提供し、
インターフェースが前記出力信号を前記装置へと送信するように適合された、インターフェース。
【請求項２１】
オペレーティングシステムのある装置へのインターフェースであって、
カウンタの2つ以上の向きを検出し、選択された向きに応じて出力を送信するように適合された1つまたは複数のセンサと、
入力として、前記センサ出力をもつソフトウェアであって、
前記出力信号を解釈し、前記装置のオペレーティングシステムあるいは1つまたは複数の個別のソフトウェアプログラムへの適切なコマンドを前記選択された向きに応答して提供する、ソフトウェアと、
1つまたは複数のカウンタであって、
2つ以上の安定な向きが、同等数の分離された、センサ可読な特徴によって提供される、カウンタと
を含む、インターフェース。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マン/マシン(human-machine)インターフェースに関し、より詳細には、ユーザとコンピュータの間の物理的インターフェースに関する。
【背景技術】
【０００２】
通常のグラフィカルインターフェース(GUI)、および、そのGUIに伴う、マウス、トラックボール、タッチパッド、ジョイスティック(「ポインティングデバイス」)など、通常のポインティングデバイスは、しばしば、幼児(および一部の身体的または精神的に障害のある成人)には適していない。ディスプレイまたは画面の上の情報の量は複雑で多過ぎ、通常のGUIおよびポインティングデバイスを使用するのに必要なグラフィックシンボルを身につけることは、幼児の理解を越える。しかし、子供には、ブロック、おもちゃの兵隊、チェッカー(checkers)などの玩具を使用するのに十分な認知的スキル、空間的定位(spatial orientation)、および器用さ(dexterity)がある。同様に、典型的なGUIおよび関連するポインティングデバイスには、しばしば、アプリケーションウインドウを立ち上げ、配置し、順序付け、リサイズし、閉じ、また、スクロールなどの特定の機能を行うのに通例必要なものなどの、頻繁で繰り返されるタスクのための細かい運動技能および/または良好な視力が必要である。これは、ユーザにとってフラストレーションおよび緊張の原因となり得る。さらに、アプリケーションウインドウが数多く開いている場合、典型的なGUIでは、しばしば、ユーザは、1つまたは複数のウインドウを閉じ(または最小化する)て、他のアプリケーションの立ち上げに使用するアイコンが見えるようにする必要がある。これは非生産的である。キーボードを、ポインティングデバイスの完全な代用として使用することは、必ずしも可能でも、自明でも、容易でもない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、幼児、障害のあるおよび/または経験のないあるいは熟練者でないPCユーザの能力に合った、コンピュータへのインターフェースを提供しようとするものである。
【０００４】
また、本発明は、コンピュータへの物理的インターフェース、すなわち、平面上、または作業空間内のカウンタ(群)の場所に基づくインターフェースを提供しようとするものである。
【０００５】
本発明が狙いとするのは、平均的なユーザ、特定のカテゴリの障害のあるユーザ、および子供である──ハイエンドの経験豊かなPCユーザに適する必要はない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
したがって、作業平面(work surface)、またはより広くは作業空間(workspace)と、作業空間内の1つまたは複数の対象の位置を検出する能力のある1つまたは複数のセンサからなる関連する電子的システムとのある、物理的インターフェースが提供される。作業空間は、1つまたは複数のセンサによって別々に検出可能な領域へと細分される(または再分割可能である)。インターフェースは、コンピュータに周辺装置として接続可能である。一意に識別可能な1つまたは複数のカウンタが提供される。カウンタは、(視覚的および/または物理的に定義できることもできないこともある)作業空間内またはその上の１つの領域内に収まることが可能で、各カウンタは、他のカウンタからこれを区別するようなやり方で作業空間をスキャンするセンサ(群)で検出可能である。センサは、総体として、どの領域にカウンタがあるかを決定することができる。
【０００７】
一部の実施形態で、装置内の信号プロセッサは、センサの出力を使用して各カウンタの領域及び身元を決定し、位置および身元データを、インターフェースが接続されているPCまたは他の電子製品上で動作する制御プログラムへと通信することができる。制御プログラムは、その出力を、コンピュータにより1つまたは複数のコマンドとして解釈されるようになっている第2の信号へと変換する。
【０００８】
一部の実施形態で、制御プログラムは、コマンドをセンサデータに基づいて提供する。コマンドの例として、カウンタに関係するアプリケーションウインドウを最大化、最小化、または他の大きさにリサイズするということがある。
【０００９】
一部の実施形態で、作業空間は、カウンタの場所を3軸に関して定義して、3次元のものとすることができる。作業空間をスキャンするセンサ(群)の位置およびタイプは、作業空間の性質に応じて異なっていてもよい。
【００１０】
さらに別の好ましい一実施形態では、センサ(群)では、カウンタの方向(orientation)の検出も行い、信号プロセッサでは、方向を場所および身元データと並んで使用して第2の信号を生成する。
【００１１】
さらに別の好ましい実施形態では、カウンタは、データ記憶能力(メモリ)を含み、片方向または双方向で制御プログラムと通信状態にある。メモリは、工場出荷時にあらかじめロードされていてもよい。あらかじめロードしてある場合、データは、センサまたは制御プログラムが読み出した後で消去することもでき、または永続的で消去不能とすることもできる。さらに、データはPCからカウンタへとダウンロードすることもできる。ダウンロードしたデータは、永続的、一時的(transient、上書きまたは消去されるまで存在する)、またはエフェメラル(ephemeral、次にPCがカウンタデータを読み出すときに削除される)とすることができる。カウンタは、たとえば、ゲームとともにパッケージにするときに、工場であらかじめ設定して所与のアプリケーションを立ち上げるようにすることができる。永続的、一時的、およびエフェメラルなデータの組み合わせは、単一のカウンタのメモリ内に共存していてもよい。
【００１２】
カウンタは、PCまたは他の電子製品に接続されたインターフェースから別のPCまたは他の電子製品に接続された類似のインターフェースへと転送可能とすることができる。たとえば、カウンタとアプリケーションの間で、工場出荷時にまたは第1のPC上のインターフェースによって記録された関連付けがあると、同じアプリケーションが第2のPC上にインストールされた場合、ユーザは、カウンタとアプリケーションの間で新しい関連付けを行わなくても、そのアプリケーションを使用し続けられるようになる。さらに、あるPC上で記録されたデータは、別のPC上で、あるいは同じまたは他のPC上の別のアプリケーションとともに使用することもできる。
【００１３】
カウンタ上に保存されるデータのタイプは、a)セキュリティキーまたはパスワード、b)特定のアプリケーションに関連付けられている設定、プロパティ、およびデータ、c)ゲーム、インスタントメッセージングなどのためのプレイヤープロファイル、ログインデータ、および個人用アバター(avatars)、ならびにd)アプレットまたは他のアプリケーションを含むが、これに限定されるものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図1に示すように、開示する技術10のある実施形態は、平坦で、滑らかで、不浸透性の上平面12のあるケース11を含む。この平面は、作業空間の1つと考えられる。「作業空間」という用語は、「カウンタ」を置くことが出来るどのような平面または平面の組み合わせもその範囲とする。また、作業空間は、適切なセンサによって境界をつけられた空間の領域、または、(上で触れ、下で論じるような)協調して動作する2層以上の平面とすることができる。本発明の状況では、カウンタは、作業空間をスキャンし、読み取り、または質問発信する(interrogate)1つまたは複数のセンサによって検出し、探し出し、自由選択で読み出し、かつ/または書き込むことの可能な物理的トークンである。
【００１５】
作業空間の平面は、同じ形状またはテキスチャにして、異なる領域および/または領域内の位置を定義するようにもできる。カウンタと作業空間の間の相互作用は、磁気的あるいは他の滑り止め付き(non-slip)または粘着性として、カウンタが誤って滑るのを防ぐこともできる。上平面は領域13へと細分される。この例では、領域13は、行と列からなる行列として配置されている。この平面上に置くことの可能な数多くのカウンタ14が提供される。1つのカウンタ14は、1つの領域13内部に収まる。
【００１６】
上にあるまたは作業平面(upper or work surface)12の下にある電子基板(electronic substrate)またはセンサのアレイ(図示しないが、図6で示唆している)は、行および列の位置、またはより一般的には、カウンタ14のそれぞれの場所を検出する能力のある機構またはアレイからなる。各カウンタは、センサのアレイによって一意に識別可能であるが、各カウンタを、カウンタの集合中の他のあらゆるカウンタから区別することが可能であるという点においてである。この目的で使用が可能なのは、無線周波数(RFID)、磁気的、光学的、ホール効果、キャパシタンス、または、カウンタ14とセンサの間の必要な相互作用を提供する他の技術、たとえば、各カウンタ内に埋め込まれた、一意的なRFIDチップ、又は磁石の組み合わせである。センサまたはセンサのアレイは、平面12を繰り返しまた頻繁にスキャンし、自由選択で変化(たとえば、作業平面上でのカウンタの再配置、カウンタの除去、または新しいカウンタの設置)またはすべてのカウンタの位置を報告する。RFID技術を、各カウンタ14にそれ自体のRFIDチップ(群)を付けて使用する場合、基板は、図6に示すタイプの1つまたは複数の感知用アンテナを含む。
【００１７】
インターフェース10は、コンピュータ25に、データパス27を介して接続される。このデータパスは、USBケーブル、無線通信接続、あるいは他の片方向または双方向の技術とすることができる。データパスは、直接または間接に制御プログラムへと接続されるが、これは、コンピュータ25上で動作するオペレーティングシステムおよび/またはアプリケーションプログラムと通信する。
【００１８】
このインターフェースは、USB(または類似の)マウスとシリアルに動作させてもよく、この目的でスペアのUSB(または類似の)ポート15があってもよい。また、これは、統合されたタッチパッド/トラックポイントまたは他のポインティングデバイス16とのスタンドアロンのインターフェースとして動作させることもできる。これがある場合も、マウスまたは他のポインティングデバイスの動作には影響がないことになる。
【００１９】
PC上の制御ソフトウェアにより、ユーザは、各カウンタに対して、PC上のアプリケーションとの関連付けを割り当て(また再割り当て)できるようになる。たとえば、カウンタ17はブラウザであり、カウンタ18は電子メールクライアントであるかもしれず、カウンタ19は文書処理(word processing)アプリケーションである。制御プログラムは、オペレーティングシステムおよび/またはアプリケーションプログラムと通信し、任意のデータをインターフェース平面上の関連性の高いカウンタから転送するが、それへの書き込みも(それ自体のインターフェースから直接に、あるいは関連するアプリケーションプログラムまたはPC上の他のプログラムまたはオペレーティングシステムのための通路(conduit)として)行うことができる。また、制御プログラムは、オペレーティングシステムと通信して、アプリケーションプログラムを起動および停止させ、開いているウインドウを重ね、ウインドウを(最小化することを含めて)リサイズする。
【００２０】
カウンタ17には、フラッシュメモリまたは他の読み取り/書き込み(または読み出し専用)の技術の形のデータ記憶能力またはメモリがあってもよい。平面下(sub-surface)センサは、磁気、赤外線、RFID、または他の双方向信号技術とインターフェースをとって、カウンタ内のデータを読み取り、書き込み、更新、または消去できるようにする。したがって、メモリ付きのカウンタ17が平面の上に置かれると、カウンタがある領域13が識別され、そのカウンタのメモリ内の任意のデータも接続されているコンピュータ25へとデータパス27を介して転送される。どのカウンタ上のデータも、読み出し、書き込み、更新、または削除は、制御プログラムによって独立に行われる。
【００２１】
カウンタのメモリ内に格納されるデータは、永続的、一時的、またはエフェメラル(ephemeral)、あるいはこれらのどのような組み合わせとすることもできる。永続的データは、製造の間または後、あるいは最初の使用時に記録することができ、そのまま変わることはない。一時的データは、読み取り、書き込み、更新、または削除を、たとえば、関連するアプリケーションプログラムによって行うことができる。エフェメラルデータは、読み出されると削除される。本発明のどの実施形態で使用するカウンタにも、これらの組み合わせがあってよい。たとえば、関連するアプリケーションの身元(identity)は、永続的データとして、そのカウンタが常に一緒に使用され、同じプログラムを識別するようにすることができる。ユーザ選好(preferences)は、一時的データとして、ユーザが変更するまで一定のままであるようにすることができる。一時的なアプリケーションの状態またはステータスは、エフェメラルとすることができる。
【００２２】
(それまで未使用の)新しいカウンタが領域13(または図5の51〜58)上に置かれると、制御ソフトウェアのセットアップインターフェースは、自動的に起動し、ユーザに対して、その新しいカウンタをアプリケーションと関連付けるように促すことができる。
【００２３】
代替方法では、(それまで未使用であるが格納したデータのある)新しいカウンタが領域13(または図5では51〜58)上に置かれると、制御ソフトウェアは、関連付けられているアプリケーションを(すでに動作しているのでない場合は)自動的に起動することができ、または、ユーザに対して、そのカウンタのデフォルトのまたは選択したアプリケーションとの関連づけを、そのカウンタのメモリ内のそのカウンタの格納済みデータに基づいて行うように促すことができる。すると、カウンタ上のどのような関係するデータも、読み出し転送し、または関連付けられているまたは選択されているアプリケーションとともに使用することができるはずである。
【００２４】
カウンタがアプリケーションに関連付けられた後では、平面12の上での使用の新しいインスタンスの結果は、デスクトップアイコンの上でのマウスのクリックのようなものである。しかし、アプリケーションが起動された後では、それまでカウンタ上に記録されたアプリケーションデータは、ユーザ対話なしでアプリケーションへと転送することができる。
【００２５】
ある実装形態では、平面上の特定の領域を「セットアップ」領域として指定することができる──なにかマーカ(marker)がそこに置かれると、それまでにアプリケーションと関連付けられていようといまいと、制御ソフトウェアのセットアップインターフェースが起動することになり、それによって、場合に応じて第1のまたは新しい割り当てができることになる(下を参照されたい)。
【００２６】
カウンタが、平面から取り除かれ(完全に持ち上げられるか、または領域の行列の外側の非アクティブゾーンへとずらされる)、指定した時間内に再び置かれていないときは、関連付けられているアプリケーションは自動的に閉じてもよい(または少なくともクローズルーチン(close routine)を開始してもよい)。カウンタが平面上にある間、アプリケーションは、カウンタ上のデータの更新を、アプリケーションの設計およびユーザとのやり取りに従って行うことができる。一時的データは、更新することができ、エフェメラルデータは読み出された後で消去することができる。カウンタは、ユーザがいつでも移動させまたは取り除くことができるため、アプリケーションは、一時的データが適切なときに更新されるように設計される。
【００２７】
一代替実装形態では、バッファゾーンを平面上のアクティブ領域のまわりに設けることができ、これにより、カウンタが誤ってぶつけられ、非アクティブゾーンへ(しかしセンサアレイの検出範囲内で)移動した場合、ソフトウェアは、関連付けられているアプリケーションのウインドウの状態を変えることはない。
【００２８】
カウンタを図1に例示するタイプの平面上で移動させると、次の効果が生じる。すなわち、水平軸(または行の位置)は、PCのGUIデスクトップ上のアプリケーションウインドウの左右の(side-to-side)位置を表す。垂直軸(または列の位置)は、a)アプリケーションウインドウのその最大サイズのパーセンテージとしてのサイズ、およびb)開いているウインドウすべての相対位置(重なり方(layering))を表す。垂直軸上で最も高いカウンタに関連付けられているアプリケーションは、(自由選択で「常に手前」(always on top)にあるとプログラムされるものを除き)開いている他のアプリケーションすべての手前にあることになる。
【００２９】
図1に示すように、カウンタ14には基部(base)20があり、これにより、安定した土台、ならびに、磁石、バーコードなどの識別ハードウェアのための物理的プラットフォームが提供される。この例では、柄(stalk)21によって頭部(head)22が基部20から分けられている。ヘッドにより、カウンタ14は取り扱いが容易になり、カウンタの識別に使用できる上平面が提供される。
【００３０】
図2に示すように、カウンタの上平面23は、カウンタおよびその関連付けられているアプリケーションを識別するテキストまたは画像を表示する能力のあるミニチュアディスプレイ24をサポートしてもよい。平面23(またはカウンタの他のどの平面も)は、代替方法として、識別用ラベル25を載せるのに使用してもよい。また、上平面23には、取付部(fixture)26があるが、これは、平面23または取り付け部26と働き合い、カウンタおよびその関連付けられているアプリケーションを識別する、ユーザ選択の3次元の目印(indicia)27を受けるためのものである。
【００３１】
図3に示すように、カウンタは、円筒または円盤30、立方体31、四面体32、または他の3次元の立体とすることができる。このタイプの立体には、その面に関連していくつかの独立した安定な静止位置がある。たとえば、立方体には6個、四面体には4個、円筒には2個ある。このようにして、カウンタは複数の向き(orientation)をもつことができる。向きは、センサによるカウンタの読み取りが、その向きに一意なデータを提供するように行える、安定な位置である。これを達成するには、向きは、作業空間上に伏せて(face down)ある多面体または他の立体形状の面に一意とすることができる。したがって、RFIDチップまたは他の読み取り可能な機能は、向きを表すものである面それぞれに関連付けることが必要である。向きが安定(stable)であると言われるのは、カウンタが作業空間の上または中で機械的に安定であり、センサが一意な出力を返す場合である。RFIDチップを読み取り可能機能として使用する場合、カウンタ内の各RFID送信機は、他のものから、図7およびこれに関係する開示の示唆するように分離させることが可能である。また、RFIDチップを互いに分離するには、RFIDチップの送信エネルギーまたはセンサの読み取り感度を適合させてもよい。
【００３２】
図5に示すものなど、別のもの50では、マーカを移動させると、各領域(minimise(最小化)51、restore(元に戻す)52、maxmise(最大化)53)に示す効果が生じることになる。この例または実装形態は、次のさらに別のユーザ機能を含むことが注目されよう。すなわち、a)セットアップ領域54、b)「minimise all」(すべて最小化)領域55(「desktop」(デスクトップ)とラベル付けしてある)、c)「send to back」(奥へ回す)領域56(「layer」(重ねる)とラベル付けされている)、つまり、全画面ウインドウを奥へ回し、より小さいウインドウが見えるようにするもの、および、d)「scroll up/down」(上スクロール/下スクロール)領域57、58である。「restore」および「minimise」の領域には、カウンタを数多く置くことができる。(スキャニング技術の課する何らかの制限以外の)唯一の実際上の制限は、物理的スペースである──これは、単純に設計レイアウトおよびカウンタの寸法の関数である。「restore」内の最後に移動させたカウンタ(よそから「restore」へと移動されたにせよ、その領域内で移動されたにせよ)は、他の元に戻したウインドウすべての手前にあることになり、キーボードフォーカスをもつことになる。「max」53へと移動されたカウンタは、キーボードフォーカスを取ることになり、自由選択で、別のカウンタが後で「restore」へと移動された場合でもそれをもち続けることになる(すなわち、元に戻されたウインドウは、最大化されたウインドウの下に重ねられているはずである)。最大化されたウインドウは、奥に回された場合(「layer」)、そこにある間、キーボードフォーカスが手前の「元に戻された」ウインドウに与えられることになる。カウンタが「set-up」54上に置かれると、アプリケーションウインドウは、現在開いているアプリケーションを示すことになるが、唯一の例外は、(他のそうしたカウンタがインターフェースの平面上にあるかどうかにかかわらず)他のカウンタにすでに関連付けられている任意の開いているアプリケーションである。すると、「set-up」上のカウンタは(すでに別のアプリケーションに関連付けられているかどうかにかかわらず)、表示され
ているアプリケーションのうちのどれか1つに関連付けることが(キーボードの矢印を用いて選択したアプリケーションをハイライトさせ、「enter」(入力)をクリックすることにより)可能である。カウンタがすでに別のアプリケーションに関連付けられていた場合、それまでの関連付けは、新しい関連付けによって上書きされることになる。カウンタを「desktop」55上に置くと、開いているウインドウすべてが最小化されることになる。カウンタを「desktop」55上から取り除くと、ウインドウをすべて、インターフェースの平面上のカウンタの示していたサイズおよび場所へと戻すことになる。「restore」52は、自由選択で、(WINDOWS（登録商標）のrestore(元のサイズに戻す)コマンドにより)あるウインドウに対するランダムなサイズおよび場所を生成でき、またはウインドウを指定したパターンで敷き詰める(tile)ことができる。スクロールボタン57、58は、全画面ウインドウ内に表示されている内容を、カウンタが「max」の場所に戻されるまで、示してある上または下のスクロールを引き起こす。自由選択で、ユーザにはスクロールの速さをあらかじめ設定する能力を与えることが可能である。カウンタがインターフェースのスキャン済みの平面から取り除かれると、関連付けられているアプリケーションは、直ちに最小化され、次いで、クローズルーチン(close routine)が、自由選択で調節可能な短い遅延の後で開始される──これは、気が変わる猶予をユーザに与える。カウンタの位置および向きにより、アプリケーションを開き、ウインドウの場所および/または相対サイズ/順序を指定し、上で述べた特定の機能を制御するという原理から逸脱することなく、領域に対して、Windows（登録商標）オペレーティングシステムおよび/または特定の関連付けられているアプリケーションの他の機能の制御を割り当てることが可能である。
【００３３】
マウス(または他のポインティングデバイス)を使用してデスクトップの整理(re-arrange)をしていた場合、どのカウンタのどの動きによっても、デスクトップはカウンタの位置で記述されるレイアウトへと設定し直される。カウンタが「restore」領域に置かれ、または「restore」領域の範囲内で移動させられるとき、自由選択で関連付けられているアプリケーションが元に戻され、キーボードフォーカスが与えられるときは、画面インジケータ上のカーソルまたはポインティングデバイスを、一時的にハイライトさせ、あるいは自動的に(画面の左側上の隅など)標準の、またはあらかじめ選択されたもしくはデフォルトの場所へと配置し直すことが可能である。これにより、ユーザがアプリケーションウインドウ内部のナビゲーションを、キーボードコントロールまたは他のポインティングデバイスを用いて行うことが、より容易になる。
【００３４】
ある実施形態では、カウンタには、どの面が作業平面と接触しているかに関係なく(またはカウンタには、定義された「上平面」と「底平面」があり、回転させることができないため)、1つの身元(identity)があるだけである。
【００３５】
図4および5に示すように、平面11は正方形または長方形である必要はない。図4の実施形態は、三角形の領域41へと細分またはモザイク状配置(tessellated)してある三角形の平面40であり、これは、本発明に好適であるが、それは、まだ水平の位置および相対的なGUIウインドウサイズを示すためになお行42があるのと同時に、GUIの中でカウンタの関連するプログラムが全画面となり他の開いているアプリケーションすべての手前となるただ1つの場所(たとえば、「先端部」(apex)43)があるためである。
【００３６】
一番上の三角形または先端部(apex)(43、56は図5を参照されたい)は、たった1つのカウンタが占めることしかできないが、そこの最初のカウンタが優先権をもつ。これは全画面ウインドウに相当する──全画面ウインドウだけにスクロールが可能である。全画面ウインドウは、裏に回されてその下のウインドウがどれも露わになる、「layer」にカウンタが移動させられない限り、他のウインドウすべてを覆うことになる。カウンタを「max」へと「layer」から戻すと、最大にされたウインドウが手前に戻され、これへとキーボードフォーカスが元に戻される。第2のカウンタが一番上の三角形内のどれかの領域に移動させられたのに第1のカウンタがまだそこにある場合は、何も起こらず、その第2のカウンタに関連付けられているウインドウは、第2のカウンタが移動させられる前の状態に留まることになる(または、カウンタが平面の上へと初めて置かれている場合は、開かないことになる)。こうしたscroll、max、およびlayerの機能は、作業空間50の上側の境界を設けられた三角形の区域を占める。
【００３７】
作業平面の形状に関係なく、底辺の列(bottom row)では、起動後最小化の状態で動作中のアプリケーションを示すことが可能である。同じく、作業平面は、あるより大きい平面の中に埋め込むことが可能であり(それはグラフィックデザインで示されるはずであり)、これにより作業平面の外側に「非アクティブエリア」(センサが何もないところ)を作成できるようになる。すると、カウンタをこうしたエリアへと滑り込ませて動作中のアプリケーションを終了させ、保管(storage)することができるはずである。カウンタがボード上の他のある場所から「minimise」へと移動させられ、またはアクティブ領域の外側から初めてそこへと置かれたときには、アプリケーションが(閉じているのではなく)最小化の状態で動作中であることを確認するための画面上(on-screen)フラグを生成してもよい。
【００３８】
カウンタは、携帯可能な形とすることができる。1つの例は、キーホルダー(key ring)の形のカウンタである。もう1つの例は、ゲームに含まれる、あるいはゲームとは別々に提供または購入されるプレイヤー用のトークンまたはカウンタである。こうした例では、携帯可能なカウンタは、プレイ中に更新される、関連付けられているアプリケーションゲーム中のアバター(avatar)を表すこともできる。別の例では、カウンタは、取り除かれたときに、そのゲームを後で続けられるように、ステータス情報を含む。
【００３９】
別の例では、セキュリティキーがカウンタ上に保存される。関連付けられているアプリケーションはパスワードで保護されており、ユーザがカウンタを平面上に置き、ユーザの入力したパスワードがセキュリティキーと一致または結合してそのユーザが確認されたことが示されるまで、そのアプリケーションが動作または続行しないようになっている。
【００４０】
図6に示すように、平面下アンテナアレイアセンブリ60は、スパイラルRFIDアンテナ61からなる三角形の(または他の)アレイと、関連する回路トラック62および構成要素とを含む。密充填またはモザイク状配置されたアンテナの三角形のアレイは、レジストリ内で図5に示すグラフィック平面または作業平面50の下に配置される。(周辺の直線状の回路トラック62を境界とする)大きな三角形のエリア内部の領域はすべて、アンテナアレイで(普通は5ミリ秒に1回)スキャンされて──カウンタが指定されたアクティブ領域(たとえば、「restore」)から(誤って)移動させられたがまだ境界の内部にあり、別のアクティブ領域内にはない場合、マーカが完全に取り除かれると開始される「閉じるアプリケーション」(close application)ルーチンは動作しないようになっている。これは、アプリケーションを誤って閉じるのを防ぐ。
【００４１】
アンテナアレイ内の各スパイラル要素は、同調ループアンテナ回路およびスイッチを含む。アンテナスイッチは、低キャパシタンスであり、RFIDトランシーバに接続するタイプである。適するトランシーバの1つは、テキサスインスツルメンツ(Texas Instruments)の提供するS6700型マルチプロトコルトランシーバ(type S6700 Multi Protocol Transceiver)である。これは、周波数13.56MHzで動作する。これは、低電力消費デバイスであり、複数のRF通信プロトコルをサポートする。最大送信アンテナ(radiator)電力は、5Vで約200mWである。通信インターフェースはシリアルである。このトランシーバチップは、ISO  15693-2プロトコルをサポートする。RFIDマーカに質問発信する(interrogate)のに必要なISO  15693-3プロトコルは、ファームウェアで実装される。したがって、このインターフェースは、その電力をUSBバスから供給される。
【００４２】
図6の示唆するように、このアンテナアレイは、一番上から下へ、左から右へとスキャンされる。新しいアンテナが選択されるたびに、インターフェースは、タグが活性化する(energise)のを約1ms間待機し、次いで、Read  Signal  Block  0コマンドを送ることになる。より詳細には、標準文書ISO  15693-3を参照されたい。選択されたアンテナの近くにタグが存在しない場合は、ファームウェアでは2ms間待機し、次いで次のアンテナを選択し質問送信プロセスを繰り返すことになる。タグが存在する場合は、そのタグが、1ブロック(4バイト)のデータを送ることによって応答する。最初の受信バイトが、タグIDを含んでいる。有効範囲は1から255であり、したがって、サポートされるマーカの最大数は127である。必要な場合には、タグID記憶域(storage)を何バイトにもわたって拡張することができ、サポートされるマーカの数はそれに応じて増加することになる。
【００４３】
ファームウェアでは、現在のタグIDすべてを36バイトの配列(arrangement)へと格納し、これは要求時にUSBバスを介してホストコンピュータへと送られる。タグ質問送信(interrogation)プロトコルは、ノイズ、混信、および壊れたメッセージに対する保護のための、標準ISO/IEC13239で指定されるCRC誤り訂正アルゴリズムを含む。リーダおよびタグの中のファームウェアは、送受信されるあらゆるメッセージに対してCRC16を計算する。CRC16が不正なメッセージは、すべて無視される。
【００４４】
USB通信モードは、高速(12Mbps)である。データのホストコンピュータへの送信は、エンドポイント1(EP1)から 1 USBパイプを介して行われる。データの送付を保証し時間的に適切なものとするために、EP1モードには「割り込み」が行われる。選択されるポーリング間隔は、好ましくは2msである。RFIDスキャニングルーチンは、USBルーチンとインターリーブされる。タグアレイの内容は、すべてのアンテナ質問送信が完了すると、コンピュータへと送られる。このことは、ユーザがインターフェース上でカウンタを置きまたは移動させるのと、対応するIDがホストコンピュータへと送られるのとの間の遅延を最小にすることになる。
【００４５】
将来の機能拡張を見越して、データパケットはヘッダで始まっている。ヘッダ内の第1バイトは、フラグを含む。最上位ビットがセットしてある場合(第1バイト=0x80)、それに続いて連続するデータバイトは、タグID情報を担う。残りのビットは、将来の版(editions)のために予約されており、現在は0である。第2バイトは、そのデータパケットの長さを含み、これはいまの例では36である。
【００４６】
このデータパケットの全長は、2バイト(ヘッダ)プラス36バイト(データ)であり、全部で38バイトになる。
【００４７】
別の実施形態では、また図7に示すように、カウンタ71を一意的に識別するものは、その面または平面72、73のうちのどれが作業平面と接触しているかに応じて変わることになる。カウンタがスキャナに提示するRFIDチップまたは他の識別の手段は、そのカウンタの向き(orientation)と見なされる。このため、カウンタには、同じ領域内で2つ以上の向きがある可能性がある。したがって、この実装形態では、カウンタの身元(identity)は、2つの抽象的なフィールドを含むことになる──(上のような)ユーザのPC上の単一のアプリケーションに関連付けられることになる第1の序数、および第2の序数である(1からnまで番号付けられ、ここでnは立体形状上の意味のある(significant)面の数である)。カウンタの個々の面を識別する他の手段も可能である。カウンタがある面から別の面へと裏返されまたは向けかえられると、対応するアクションが、関連付けられているアプリケーション内部で生じることになる。一例では、アプリケーションがワードプロセッサである場合、円筒30をある面からもう1つの面へと裏返すと、関連付けられているプログラムは、開いてある文書処理(word processing)文書すべてを通して順次移動または巡回(step or cycle through)させられる。すなわち、ディスプレイの第1の状態に対して、カウンタが逆転または裏返しにされた後、再逆転(向けかえ)を行っても第1の状態に戻すことにならない。この場合、カウンタを裏返す(向きを変える)と、WINDOWS（登録商標）では、キーボード上でControl  F6を押下するのと同じ効果がある。他のアクションも可能である──たとえば、マーカを「set-up」領域上で裏返すと、コンピュータの「シャットダウン」ルーチンを起動することができる。
【００４８】
「カウンタ裏返し」(counter flipping)システムに関する別の代替方法では、単一アプリケーションの複数のインスタンス(またはあるアプリケーション内部の複数の開かれたファイル/文書)があるとき、そのアプリケーションに関連付けられているカウンタを裏返す(向けかえ)と、ユーザのグラフィカルディスプレイ上に「タブバー」(tab bar)またはメニューを出すことができる。このタイプのグラフィックを図8に示している。タブバーまたはメニューバー80により、裏返したまたは向けかえたカウンタに関連付けられているアプリケーション用の現在開かれているインスタンス81またはファイルを、テキストおよび/またはグラフィックの形で表示させることができ、ユーザは、キーボードの「Tab」キーまたは矢印キーを使用して、あるファイルから次のファイルへと移動またはスクロールできるようになる。選択されたファイルまたはインスタンスが視覚的にハイライトされた後、キーボード(または類似物)の「enter」キーをクリックすると、同時に「タブバー」は隠れ、カウンタの制御するウインドウ内の選択されたファイルまたはインスタンスが表示されることになる。自由選択で、「タブバー」では、「close all」ボタン82も表示されることになるが、これにより、ユーザは、インスタンスまたはファイルを1度にすべて閉じるために、オプションを選択し単に「enter」をクリックし、またはオプションを選択し、enterをクリックし、次いでカウンタをインターフェースの平面から持ち上げることができるようになる。このタブバーは、「フロート」(float)することもでき、または関連付けられているアプリケーションの現在コントロールされているインスタンスに付加することもできる。
【００４９】
図7の例では、カウンタは、たとえば、次の層状構造を有する円盤である。鉄製磁気シールド層74が、2層の非鉄充填材75、76の間に挟まれている。これら3層が、2つのRFIDタグ層77、78の間に挟まれている。外側の上部層および下部層は、非鉄充填材79、80である。したがって、この例のカウンタは、背中合わせのRFIDチップが磁気シールド層または電波遮断層(radio-insulating layer)で分離された両面型である。RFIDチップの各対は、連続する奇数と偶数を、たとえば、常に奇数をその2つのうちの小さい方として、表すことができる──したがって、1と2、3と4、などとなる。カウンタが初めてボード上に置かれるときは、どちらが上であるかは関係がない──どちらかのRFID番号も認識されることになり、対でのその関連付けられているデータ番号は容易に計算することが可能である。
【００５０】
好ましい実施形態では、各タグには、64ブロックの不揮発性ユーザメモリエリアがある。1ブロックがID用に予約され、残りの63ブロック(252バイト)が他のユーザデータ用に利用可能として残されている。各カウンタは、好ましくは、2つのタグを含み、したがって記憶容量の合計は2×252バイトである。メモリのサイズは、必要であれば、増やすことができる。
【００５１】
データをカウンタ内に保存するときには、ホストコンピュータは、ファイルまたはレジストリキー内にタグIDを保存すべきである。将来データのアクセスが試みられたとき、カウンタが正しく置かれておらず、対応するタグが上に向いていた場合は、ソフトウェアでは、ユーザにカウンタを向けかえるように促して、そのタグからデータを読み取る前に、適切な平面がセンサ(群)にさらされるようにすべきである。保存することの可能なデータとしては、プログラム設定(普通、コマンドラインパラメータ)およびユーザパスワードがある。セキュリティ上の理由から、パスワードは暗号化すべきである。アプリケーションデータは、あまりに長い場合には、ホストPC上に保存し、インデックスだけをマーカに保存すべきである。
【００５２】
前に触れたように、第1の好ましい実施形態での各カウンタは、金属製シールドで分離された2つのカプセル化されたトランスポンダを含む。作業平面をスキャンするセンサ(群)にさらされている側だけが、うまく質問発信されることになる。テキサスインスツルメンツ(Texas Instruments)製の13.56MHzカプセル化トランスポンダは、ISO/IEC  15693標準、すなわち、複数のメーカからの製品の相互運用性を可能にするグローバルなオープン標準に準拠している。64個のブロック編成の2kビットのユーザメモリを備えて、この頑丈なスタイルのトランスポンダは、過酷な環境に耐えられるアプリケーション用に特別に設計されテストされている。各トランスポンダは、カウンタに封入される前に、IDがあらかじめプログラムされる。所与のカウンタ内のトランスポンダ対には、1つが奇数でもう1つが偶数の、連続する個別のIDがある。マーカには、一意の色を与えて、ユーザがマーカを1つ1つ区別できるようにすることができる。他の方式を使用してカウンタを1つ1つ区別することもできる。
【００５３】
本発明の説明を特定の詳細に関して行ってきたが、これらを与えてあるのは、例としてであり、本発明の範囲または趣旨への限定としてではないことを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の教示による物理的インターフェースの一例の斜視図である。
【図２】(a)〜(c)はカウンタの実施形態の上面図であり、(d)はカウンタの側面図である。
【図３】カウンタの斜視図を示す図である。
【図４】物理的ユーザインターフェースの三角形の平面の配置の図である。
【図５】物理的ユーザインターフェースの作業空間の別の三角形の平面の配置の図である。
【図６】RFID型物理的ユーザインターフェースの平面下(sub-surface)アンテナ配置の図である。
【図７】両面RFIDカウンタの断面図である。
【図８】タブバーまたはメニューバーのグラフィック表現である。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成18年10月17日(2006.10.17)
【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】
オペレーティングシステムを走らせるマイクロプロセッサ装置への物理的ユーザインターフェースであって、
各領域がオペレーティングシステムに対するコマンドを、又はオペレーティングシステムによって実行される動作を示す、ユーザが認識可能な領域に、分割される作業空間の下に配置される１つのセンサー・アレイと；
認識信号を生成する前記センサーによって、一意に識別可能な１つまたは複数のトークンと；
前記認識信号より、トークンの身元とトークンがある領域を決定し、関連する第１の出力を生成する１つのシグナルプロセッサと；
前記第１の出力を、前記オペレーティングシステムが１つのコマンドと解釈することができる第２の出力に、変える１つの制御プログラムと
を含む物理的ユーザインターフェース。
【請求項２】
前記センサーは、ＲＦＩＤアンテナであり、前記トークンはＲＦＩＤトークンである、請求項1に記載の物理的ユーザインターフェース。
【請求項３】
前記コマンドは、グラフィカルユーザインターフェースのデスクトップの編成に関係するコマンドである、
請求項１に記載の物理的ユーザインターフェース。
【請求項４】
前記トークンは、前記オペレーティングシステムの為に、特定の実行可能プログラムを識別し、前記コマンドは、前記特定プログラムに関係するものである、
請求項１に記載の物理的ユーザインターフェース。
【請求項５】
前記トークンは、前記インターフェースによって書き込みが可能で、前記インターフェースによってリードされるデータを保持するメモリを持ち、リードされるデータは、前記制御プログラムにより前記オペレーティングシステムに提供される、
請求項１に記載の物理的ユーザインターフェース。
【請求項６】
前記コマンドは、グラフィカルユーザインターフェースのウインドウのサイズまたは位置に関係するコマンドであって、ｏｐｅｎ，ｃｌｏｓｅ，ｒｅｓｔｏｒｅ，ｓｃｒｏｌｌ，ｍｉｎｉｍｉｓｅ，又はｍａｘｉｍｉｓｅを含むグループから選択されるコマンドである、請求項1に記載の物理的ユーザインターフェース。
【請求項７】
オペレーティングシステムを走らせるマイクロプロセッサ装置であって、
各領域がオペレーティングシステムに対するコマンドを、又はオペレーティングシステムによって実行される動作を示す、ユーザが認識可能な領域に、分割される作業空間の下に配置される１つのセンサー・アレイを含む物理的ユーザインターフェースと；
認識信号を生成する前記センサーによって、一意に識別可能な１つまたは複数のトークンと；
前記認識信号より、トークンの身元とトークンがある領域を決定し、関連する第１の出力を生成する１つのシグナルプロセッサと；
前記第１の出力を、前記オペレーティングシステムが解釈することができる第２の出力に、変える１つの制御プログラムと
を持つマイクロプロセッサ装置。
【請求項８】
前記センサーは、ＲＦＩＤアンテナであり、前記トークンはＲＦＩＤトークンである、請求項７に記載のマイクロプロセッサ装置。
【請求項９】
前記コマンドは、グラフィカルユーザインターフェースのデスクトップの編成に関係するコマンドである、
請求項７に記載のマイクロプロセッサ装置。
【請求項１０】
前記トークンは、前記オペレーティングシステムの為に、特定の実行可能プログラムを識別し、前記コマンドは、前記特定プログラムに関係するものである、
請求項７に記載のマイクロプロセッサ装置。
【請求項１１】
前記トークンは、前記インターフェースによって書き込みが可能で、前記インターフェースによってリードされるデータを保持するメモリを持ち、リードされるデータは、前記制御プログラムにより前記オペレーティングシステムに提供される、
請求項７に記載のマイクロプロセッサ装置。
【請求項１２】
前記コマンドは、グラフィカルユーザインターフェースのウインドウのサイズまたは位置に関係するコマンドであって、ｏｐｅｎ，ｃｌｏｓｅ，ｒｅｓｔｏｒｅ，ｓｃｒｏｌｌ，ｍｉｎｉｍｉｓｅ，又はｍａｘｉｍｉｓｅを含むグループから選択されるコマンドである、請求項７に記載のマイクロプロセッサ装置。
【請求項１３】
オペレーティングシステムを持つ装置のための、GUIインターフェースのデスクトップ上の図形情報を編成・表示する方法であって、
センサー・アレイがその下に置かれている物理的作業空間上に、トークンを配置、又は動かすステップであって、
前記トークンは、オペレーティングシステムによって実行できる特定のプログラムを表わし、
前記作業空間は、ユーザに可視可能な領域に分割され、各領域は、オペレーティングシステムに対するコマンドを、又はオペレーティングシステムによって実行される動作を示し、
前記センサーは、トークンが領域に置かれるか又は領域より取り除かれたとき、認識信号を生成し、
前記オペレーティングシステムは、制御プログラムから、前記認識信号に基づく、前記デスクトップの編成に関係するコマンド達を受け取り、実行するものであるところの、ステップを含む方法。
【請求項１４】
前記センサーは、ＲＦＩＤアンテナであり、前記トークンはＲＦＩＤトークンである、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記トークンは、前記オペレーティングシステムの為に、特定の実行可能プログラムを識別し、前記コマンドは、前記特定プログラムに関係するものである、
請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記トークンは、前記インターフェースによって書き込みが可能で、前記インターフェースによってリードされるデータを保持するメモリを持ち、リードされるデータは、前記制御プログラムにより前記オペレーティングシステムに提供される、
請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記コマンドは、グラフィカルユーザインターフェースのウインドウのサイズまたは位置に関係するコマンドであって、ｏｐｅｎ，ｃｌｏｓｅ，ｒｅｓｔｏｒｅ，ｓｃｒｏｌｌ，ｍｉｎｉｍｉｓｅ，又はｍａｘｉｍｉｓｅを含むグループから選択されるコマンドである、請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
前記オペレーティングシステムに提供された前記データは、それから特定の実行可能プログラムの入力データとして使用できる、
請求項５に記載の物理的ユーザインターフェース。
【請求項１９】
前記オペレーティングシステムに提供された前記データは、それから特定の実行可能プログラムの入力データとして使用できる、
請求項１１に記載のマイクロプロセッサ装置。
【請求項２０】
前記オペレーティングシステムに提供された前記データは、それから特定の実行可能プログラムの入力データとして使用できる、
請求項１６に記載の方法。
【国際調査報告】
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