(57)【要約】【課題】ポインティングデバイスが表面又は自由空間において作動しているかどうか検出及び決定することが可能な、平面センシングユニット及び慣性センシングユニットを一体化したポインティングデバイスを提供する。【解決手段】本発明は、平面センシングユニット、慣性センシングユニット、及びコントローラユニットからなる。平面センシングユニットは、平面上を移動するポインティングデバイスの移動を検出し、それに応じて平面センシング信号を発生することが可能である。慣性センシングユニットは、ポインティングデバイスが自由空間を移動している間にその移動を検出し、それに応じて慣性センシング信号を発生することが可能である。コントローラユニットは、平面センシング信号及び慣性センシング信号を受信並びに処理することを可能にするために、平面センシングユニット及び慣性センシングユニットに結合される。【選択図】  図１
2008140362.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面上を移動するポインティングデバイスの移動を検出し、それに応じて平面センシング信号を発生することが可能な、平面センシングユニット、
ポインティングデバイスが自由空間を移動している間にその移動を検出し、それに応じて慣性センシング信号を発生することが可能な、慣性センシングユニット、及び、
平面センシング信号及び慣性センシング信号を受信並びに処理することを可能にするために、平面センシングユニット及び慣性センシングユニットに結合された、コントローラユニット、を備える、ポインティングデバイス。
【請求項２】
平面センシングユニットは、コントローラユニットを二次元検出モードと三次元検出モードとの間で切り替え可能にするために使用されるリターン信号を発生することが可能である、請求項１に記載のポインティングデバイス。
【請求項３】
コントローラユニットはインターフェースユニットに接続され、一方、インターフェースユニットは、平面センシングユニット及び慣性センシングユニットに更に結合され、それによって受信した平面センシング信号及び慣性センシング信号をデジタル信号に変換するために使用され、デジタル信号はコントローラユニットによって処理され、従って変位信号が形成される、請求項１に記載のポインティングデバイス。
【請求項４】
コントローラユニットは、ゲーム機、コンピュータ、及びマルチメディア装置からなる群から選択される電子デバイスへ出力ユニットから変位信号を出力するため、出力ユニットに更に結合される、請求項３に記載のポインティングデバイス。
【請求項５】
慣性センシング信号は、角速度信号又は加速度信号からなる群から選択される信号である、請求項１に記載のポインティングデバイス。
【請求項６】
平面センシングユニットは、トラックボールエンコーダ及び光学センサからなる群から選択されるデバイスであり、それに相応して、平面センシング信号は、パルス信号及び光学信号からなる群から選択される信号である、請求項１に記載のポインティングデバイス。
【請求項７】
平面上を移動するポインティングデバイスの移動を検出し、それに応じて平面センシング信号を発生することが可能な、平面センシングユニット、
ポインティングデバイスの角速度を検出して計測し、それに応じて第１のセンシング信号を発生することが可能な、ジャイロ素子、
空間の一組の直交軸の少なくとも一つの軸に沿って計測される加速度を検出及び計測し、それに応じて第２のセンシング信号を発生することが可能な、加速度センシング部、及び
平面センシング信号、第１のセンシング信号、及び第２のセンシング信号を受信並びに処理することを可能にするために、平面センシングユニット、ジャイロ素子、及び加速度センシング部に結合された、コントローラユニット、を備える、ポインティングデバイス。
【請求項８】
加速度センシング部は、
ポインティングデバイスが一組の直交軸によって規定された空間を移動するように保持されている間に一組の直交軸の第２の軸に沿って計測される加速度、及びポインティングデバイスが空間において一組の直交軸の第１の軸を中心に回転するように保持されている間にポインティングデバイスの傾斜信号を検出するための、第１の加速度計、を更に備える、請求項７に記載のポインティングデバイス。
【請求項９】
加速度センシング部は、
ポインティングデバイスが一組の直交軸によって規定された空間を移動するように保持されている間に一組の直交軸の第２の軸に沿って計測される加速度、及びポインティングデバイスが空間において一組の直交軸の第１の軸を中心に回転するように保持されている間にポインティングデバイスの傾斜信号を検出するための、第１の加速度計、及び
ポインティングデバイスが空間を移動するように保持されている間に第１の軸に沿って計測される加速度、及びポインティングデバイスが第２の軸を中心に回転するように保持されている間にポインティングデバイスの傾斜信号を検出するための、第２の加速度計、を更に備える、請求項７に記載のポインティングデバイス。
【請求項１０】
コントローラユニットを制御して、第１のセンシング信号及び第２の加速度計によって検出される傾斜信号からなる群から選択された信号を受信するために使用される、スイッチコントロール、を更に備える、請求項９に記載のポインティングデバイス。
【請求項１１】
加速度センシング部は、
ポインティングデバイスが一組の直交軸によって規定された空間を移動するように保持されている間に一組の直交軸の第２の軸に沿って計測される加速度、及びポインティングデバイスがその空間において一組の直交軸の第１の軸を中心に回転するように保持されている間にポインティングデバイスの傾斜信号を検出するための、第１の加速度計、 
ポインティングデバイスが空間を移動するように保持されている間に第１の軸に沿って計測される加速度、及びポインティングデバイスが第２の軸を中心に回転するように保持されている間にポインティングデバイスの傾斜信号を検出するための、第２の加速度計、及び
ポインティングデバイスのひっくり返り状態を検出するための、第３の加速度計、を更に備える、請求項７に記載のポインティングデバイス。
【請求項１２】
コントローラユニットを制御して、第１のセンシング信号及び第２の加速度計によって検出される傾斜信号からなる群から選択された信号を受信するために使用される、スイッチコントロール、を更に備える、請求項１１に記載のポインティングデバイス。
【請求項１３】
第３の加速度計は、コントローラユニットを二次元検出モードと三次元検出モードとの間で切り替え可能にするために使用されるリターン信号を発生することが可能である、請求項１１に記載のポインティングデバイス。
【請求項１４】
光学センサである平面センシングユニットは、コントローラユニットを二次元検出モードと三次元検出モードとの間で切り替え可能にするために使用されるリターン信号を発生することが可能である、請求項７に記載のポインティングデバイス。
【請求項１５】
コントローラユニットはインターフェースユニットに接続され、一方、インターフェースユニットは、平面センシングユニット、ジャイロ素子、及び加速度センシング部に更に結合され、それによって受信した平面センシング信号及び第１及び第２のセンシング信号をデジタル信号に変換するために使用され、デジタル信号はコントローラユニットによって処理され、従って変位信号が形成される、請求項７に記載のポインティングデバイス。
【請求項１６】
コントローラユニットは、変位信号を電子装置に出力するために、更に出力ユニットに結合され、前記電子装置はゲーム機、コンピュータ、マルチメディア装置、及びその他のデジタル装置から選択した装置である、請求項１５に記載のポインティングデバイス。
【請求項１７】
コントローラユニットは、ゲーム機、コンピュータ、及びマルチメディア装置からなる群から選択される電子デバイスへ出力ユニットから変位信号を出力するために、更に出力ユニットに結合される、請求項７に記載のポインティングデバイス。
【請求項１８】
平面センシングユニットは、トラックボールエンコーダ及び光学センサからなる群から選択されるデバイスであり、それに相応して、平面センシング信号は、パルス信号及び光学信号からなる群から選択される信号である、請求項７に記載のポインティングデバイス。
【請求項１９】
平面上を移動するポインティングデバイスの移動を検出し、それに応じて平面センシング信号を発生することが可能な、平面センシングユニット、
ポインティングデバイスが一組の直交軸によって規定された空間を移動するように保持されている間に一組の直交軸の第２の軸に沿って計測される加速度、及びポインティングデバイスが空間において一組の直交軸の第１の軸を中心に回転するように保持されている間にポインティングデバイスの傾斜信号を検出するための、第１の加速度計、 
ポインティングデバイスが空間を移動するように保持されている間に第１の軸に沿って計測される加速度、及びポインティングデバイスが第２の軸を中心に回転するように保持されている間にポインティングデバイスの傾斜信号を検出するための、第２の加速度計、 
ポインティングデバイスのひっくり返り状態を検出し、それに応じて第３のセンシング信号を発生させるための、第３の加速度計、及び
平面センシング信号及び第１、第２、及び第３のセンシング信号を受信並びに処理することを可能にするために、平面センシングユニット及び第１、第２、及び第３の加速度計に結合された、コントローラユニット、を備える、ポインティングデバイス。
【請求項２０】
第３の加速度計は、コントローラユニットを二次元検出モードと三次元検出モードとの間で切り替え可能にするために使用されるリターン信号を発生することが可能である、請求項１９に記載のポインティングデバイス。
【請求項２１】
光学センサである、平面センシングユニットは、コントローラユニットを二次元検出モードと三次元検出モードとの間で切り替え可能にするために使用されるリターン信号を発生することが可能である、請求項１９に記載のポインティングデバイス。
【請求項２２】
平面センシングユニットは、トラックボールエンコーダ及び光学センサからなる群から選択されるデバイスであり、それに相応して、平面センシング信号は、パルス信号及び光学信号からなる群から選択される信号である、請求項１９に記載のポインティングデバイス。
【請求項２３】
コントローラユニットはインターフェースユニットに接続され、一方、インターフェースユニットは、平面センシングユニット及び第１、第２、及び第３の加速度計に更に結合され、それによって受信した平面センシング信号及び第１、第２、及び第３のセンシング信号をデジタル信号に変換するために使用され、デジタル信号はコントローラユニットによって処理され、従って変位信号が形成される、請求項１９に記載のポインティングデバイス。
【請求項２４】
コントローラユニットは、ゲーム機、コンピュータ、及びマルチメディア装置からなる群から選択される電子デバイスに出力ユニットから変位信号を出力するために、更に出力ユニットに結合される、請求項２３に記載のポインティングデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポインティングデバイスに関し、より具体的には、平面センシングユニット及び慣性センシングユニットを一体化した汎用ポインティングデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータの急速な発展及び普及に伴い、コンピュータの利用を容易にするためのよりユーザフレンドリーなヒューマンマシンインターフェースの開発が益々注目されている。現在は、キーボードに加えて、コンピュータマウスやトラックボールといった多くの種類のポインティングデバイスがあり、コンピュータとコンタクトを取るための手段として採用されている。
【０００３】
現在、市場に出ているコンピュータマウスには多くの種類があり、カーソル制御デバイスとしてコンピュータによって使用される最もポピュラーなヒューマンマシンインターフェースである。異なる検出手段に対し、マウスには３つの基本型があり、機械式マウス、ＬＥＤ光学式マウス、及びレーザマウスがある。しかしながら、前述のマウスは表面上での使用を余儀なくされ、つまり、それらのマウスは二次元移動を検出して規定することしかできず、三次元出力を生成可能なポインティングデバイスを所望する今日のビデオゲーム及びマルチメディアアプリケーションの要求はもはや満たすことができない。従って、大部分の製造業者は、二次元及び三次元検出能力を有するポインティングデバイスを開発することに調査の焦点を合わせている。
【０００４】
そのような調査の一つに、「電子式ポインティング装置及び方法（“Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｐｏｉｎｔｉｎｇ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ”）」と題する米国特許第５，８２５，３５０号に開示されたポインティングデバイスがある。上述のポインティング装置は、ポインティング装置が表面上を移動するように保持されているか自由空間を移動するように保持されているかを問わず、カーソル移動を制御してコンピュータ画面上での要素を選択することができ、そのポインティング装置には、２つのジャイロ素子が、自由空間でのポインティング装置のヨーイング及びピッチング移動を指示するために備えられ、マウスボール及び関連するマウスボールエンコーダーが、表面上でのポインティング装置の移動を指示するために備えられている。前述のポインティング装置は、ポインティング装置が表面上を移動するように保持されているか自由空間を移動するように保持されているかを問わず操作可能であるが、以下の欠点を有する。
【０００５】
（１）そのようなポインティング装置の移動部分であるマウスボールは、埃によって汚れる又は影響を受ける可能性があり、ポインティング装置の感度に損害を与える。
（２）２つの高価なジャイロ素子の使用によってポインティング装置の製造コストの増加を引き起こす。
【０００６】
その他の調査として、米国特許第４，８３９，８３８号明細書に開示された空間入力装置がある。前述の空間入力装置は、一組の直交軸に沿う並進及び一組の直交軸を中心とする回転に関する情報を提供するように構成された一連の同一平面状の単軸加速度計を含む。しかしながら、空間入力装置の移動に関連する角速度変化は、一連の加速度計によって検出され、差動動作によって決定するので、差動動作だけでなく検出の精度もあまり満足するものではなく、空間入力装置の感度には問題がある。
【０００７】
従って、表面上を移動するように保持されているか自由空間を移動するように保持されているかを問わず、操作するのに正確で便利なポインティングデバイスを必要とする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の主な目的は、ポインティングデバイスが二次元検出モード又は三次元検出モードで作動することを選択的に可能にするため、ポインティングデバイスが表面又は自由空間において作動しているかどうか検出及び決定することが可能な、平面センシングユニット及び慣性センシングユニットを一体化したポインティングデバイスを提供することである。
【０００９】
本発明のその他の目的は、従来技術のポインティングデバイスよりも製造コストが比較的に低い、平面センシングユニット及び慣性センシングユニットを一体化したデバイスである、ポインティングデバイスを提供することである。
【００１０】
更に、本発明のその他の目的は、複数のジャイロ素子及び複数の加速度計から構成される慣性センシングユニットを有する汎用ポインティングデバイスを提供することであり、それによってユーザが表面又は空間によって制限されることなく自由にポインティングデバイスを利用でき、従って、ポインティングデバイスの使用上の利便性が高まるだけでなく、その用途も拡大する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するため、本発明は、平面上を移動するポインティングデバイスの移動を検出し、それに応じて平面センシング信号を発生することが可能な、平面センシングユニットと、ポインティングデバイスが自由空間を移動している間にその移動を検出し、それに応じて慣性センシング信号を発生することが可能な、慣性センシングユニットと、平面センシング信号及び慣性センシング信号を受信並びに処理することを可能にするために、平面センシングユニット及び慣性センシングユニットに結合された、コントローラユニット、を備える、ポインティングデバイスを提供する。
【００１２】
好適には、コントローラユニットは、インターフェースユニットに接続され、一方、インターフェースユニットは更に平面センシングユニット及び慣性センシングユニットに結合され、それによって受信した平面センシング信号及び慣性センシング信号をデジタル信号に変換するために使用され、デジタル信号はコントローラユニットによって処理され、従って変位信号が形成される。また、コントローラユニットは、ゲーム機、コンピュータ、マルチメディア装置及びその他のデジタル装置のような電子デバイスへ出力ユニットから変位信号を出力するために、更に出力ユニットに結合される。
【００１３】
好適には、平面センシングユニットは、トラックボールエンコーダ及び光学センサからなる群から選択されるデバイスであり、それに相応して、平面センシング信号は、パルス信号及び光学信号からなる群から選択される信号である。
【００１４】
更に、上記の目的を達成するために、本発明は、平面上を移動するポインティングデバイスの移動を検出し、それに応じて平面センシング信号を発生することが可能な、平面センシングユニットと、ポインティングデバイスの角速度を検出及び計測し、それに応じて第１のセンシング信号を発生することが可能な、ジャイロ素子と、空間の一組の直交軸の少なくとも一つの軸に沿って計測される加速度を検出及び計測し、それに応じて第２のセンシング信号を発生することが可能な、加速度センシング部と、平面センシング信号、第１のセンシング信号、及び第２のセンシング信号を受信並びに処理することを可能にするために、平面センシングユニット、ジャイロ素子、及び加速度センシング部に結合された、コントローラユニット、を備える、ポインティングデバイスを更に提供する。
【００１５】
好適な様態では、加速度センシング部は、ポインティングデバイスが一組の直交軸によって規定された空間において移動するように保持されている間に一組の直交軸の第２の軸に沿って計測される加速度、及びポインティングデバイスが空間において一組の直交軸の第１の軸を中心に回転するように保持されている間にポインティングデバイスの傾斜信号を検出するための、第１の加速度計と、ポインティングデバイスが空間において移動するように保持されている間に第１の軸に沿って計測される加速度、及びポインティングデバイスが第２の軸を中心に回転するように保持されている間にポインティングデバイスの傾斜信号を検出するための、第２の加速度計、から構成される。更に、ポインティングデバイスは、コントローラユニットを制御して、ジャイロ素子の第１のセンシング信号及び第２の加速度計によって検出される傾斜信号からなる群から選択された信号を受信するために使用される、スイッチコントロールを更に備える。
【００１６】
その他の好適な様態では、加速度センシング部は、ポインティングデバイスが一組の直交軸によって規定された空間において移動するように保持されている間に一組の直交軸の第２の軸に沿って計測される加速度、及びポインティングデバイスが空間において一組の直交軸の第１の軸を中心に回転するように保持されている間にポインティングデバイスの傾斜信号を検出するための、第１の加速度計と、ポインティングデバイスが空間において移動するように保持されている間に第１の軸に沿って計測される加速度、及びポインティングデバイスが第２の軸を中心に回転するように保持されている間のポインティングデバイスの傾斜信号を検出するための、第２の加速度計と、ポインティングデバイスがひっくり返った状態を検出するための、第３の加速度計と、を備える。
【００１７】
好適には、平面センシングユニットは、コントローラユニットを二次元検出モードと三次元検出モードとの間で切り替え可能にするために使用されるリターン信号を発生することが可能である。
【００１８】
好適には、コントローラユニットはインターフェースユニットに接続され、一方、インターフェースユニットは、平面センシングユニット、ジャイロ素子、及び加速度センシング部に更に結合され、それによって受信した平面センシング信号及び第１及び第２のセンシング信号をデジタル信号に変換するために使用され、デジタル信号はコントローラユニットによって処理され、従って変位信号が形成される。また、コントローラユニットは、電子デバイスへ出力ユニットから変位信号を出力するために、更に出力ユニットに結合される。
【００１９】
更に上記の目的を達成するため、本発明は、平面上を移動するポインティングデバイスの移動を検出し、それに応じて平面センシング信号を発生することが可能な、平面センシングユニットと、ポインティングデバイスが一組の直交軸によって規定された空間において移動するように保持されている間に一組の直交軸の第２の軸に沿って計測される加速度、及びポインティングデバイスが空間において一組の直交軸の第１の軸を中心に回転するように保持されている間にポインティングデバイスの傾斜信号を検出するための、第１の加速度計と、ポインティングデバイスが空間において移動するように保持されている間に第１の軸に沿って計測される加速度、及びポインティングデバイスが第２の軸を中心に回転するように保持されている間にポインティングデバイスの傾斜信号を検出するための、第２の加速度計と、ポインティングデバイスがひっくり返った状態を検出し、それに応じて第３のセンシング信号を発生させるための、第３の加速度計と、平面センシング信号及び第１、第２、及び第３のセンシング信号を受信並びに処理することを可能にするために、平面センシングユニット及び第１、第２、及び第３の加速度計に結合された、コントローラユニット、を備える、ポインティングデバイスを更に提供する。
【００２０】
本発明のその他の様態及び利益は、本発明の原理を例として説明する、添付の図面と併せて、以下の詳細な記述から明らかとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の十分な機能及び構造的特徴を更に理解して認識できるように、詳細な記述とあわせていくつかの好適の実施形態を以下に示す。
【実施例】
【００２２】
本発明のポインティングデバイスを描写するブロック図である図１を参照する。図１に見られるように、ポインティングデバイスは、平面センシングユニット１０、慣性センシングユニット１１、及びインターフェースユニット１２、及びコントローラユニット１３の協同的動作によって表面上又は空間を移動するように保持されている間に加速度の動きを感知及び計測することができ、そのポインティングデバイスにおいて、インターフェースユニット１２は、平面センシングユニット１０及び慣性センシングユニット１１によって感知された信号をデジタル信号に変換し、そのデジタル信号をコントローラユニット１３に送信するために使用され、コントローラユニット１３は、デジタル信号を処理し、それに応じて変位信号を発生させるために使用され、コントローラユニット１３に結合された出力ユニット１４は、電子デバイスの画面に表示された文字又はカーソルを移動可能にするために、変位信号を電子デバイスに出力するために使用される。慣性センシングユニット１１は、ポインティングデバイスの動きに関する慣性センシング信号を発生することが可能であるが、慣性センシング信号は加速度信号又は角速度信号であること、そして更に、電子デバイスは、ゲーム機、コンピュータ、又はマルチメディア装置、などであることに留意する。好適な様態では、平面センシングユニット１０は、コントローラユニット１３を二次元検出モードと三次元検出モードとの間で切り替え可能にするために使用されるリターン信号を発生することが可能である。
【００２３】
本発明の第１の好適な実施形態に従うポインティングデバイスの概略図である図２を参照する。ポインティングデバイス２は、インターフェースユニット２１、平面センシングユニット２２、慣性センシングユニット２３、及びコントローラユニット２４からなる。インターフェースユニット２１は、平面センシングユニット２２及び慣性センシングユニット２３に結合可能であると同時に回路基板２０に配置される。平面センシングユニット２２は、ポインティングデバイスが平面上を移動するように保持されている間にその移動を検出し、それに応じて平面センシング信号を発生させるために使用される。好適な実施形態では、平面センシングユニット２２は、トラックボールエンコーダ及び光学センサからなる群から選択されたデバイスであり、そしてそれに相応して、平面センシング信号は、パルス信号及び光学信号からなる群から選択された信号である。平面センシングユニット２２は、あの従来技術のポインティングデバイスで使用される共通ユニットであり、従ってここで更なる記述はしないことに留意する。
【００２４】
慣性センシングユニット２３は、ポインティングデバイス２が自由空間を移動するように保持されている間にその移動を検出し、それに応じて慣性センシング信号を発生させるために使用される。この好適な実施形態では、慣性センシングユニット２３は、ジャイロ素子２３０及び加速度計からなる加速度センシング部２３１で構成される。操作上、図３に見られるように、ダブルヘッドの矢印９１で示すポインティングデバイス２のヨーイングは、ジャイロ素子２３０によって検出される、即ち、ポインティングデバイス２が一組の直交Ｘ、Ｙ、及びＺ軸によって規定される自由空間のＺ軸を中心に回転するように保持されている時に、ジャイロ素子２３０によってポインティングデバイス２のヨーイング状態ωzが計測でき、ダブルヘッドの矢印９０で示すピッチングとともに、ダブルヘッドの矢印９３で示すポインティングデバイス２の平面的移動の加速度が、加速度センシング部２３１の加速度計によって検出される、即ち、Ｙ軸に沿って計測されたポインティングデバイス２の加速度及びＸ軸に対するポインティングデバイス２の傾斜が計測できる。ポインティングデバイス２が、ダブルヘッドの矢印９０で示すピッチングの時、加速度センシング部２３１の加速度計は、ポインティングデバイス２の傾斜状態を評価し、従って電子デバイスのディスプレイ上に表示されたカーソルの上下移動を制御するように、ポインティングデバイス２のピッチングに対する重力の挟角の変化を計測することが可能である。
【００２５】
Ｚ軸を中心に回転するように保持されている時に、ポインティングデバイス２のヨーイング状態ωzがジャイロ素子２３０によって計測される時、ジャイロ素子２３０はそれに相応して第１の回転信号を発生させ、ポインティングデバイス２のピッチング９０が検出され、Ｘ軸に対するポインティングデバイス２の傾斜が加速度センシング部２３１の加速度計によって計測される時、加速度センシング部２３１の加速度計はそれに相応して第２の回転信号を発生させる。図２を参照すると、第１及び第２の回転信号がインターフェースユニット２１によって受信されるとすぐに、インターフェースユニット２１は、それに応じて対応するデジタル信号を発生させてそのデジタル信号をコントローラユニット２４に送信するために、受信した信号を処理し、コントローラユニット２４では、デジタル信号が処理されて変位信号に変換され、電子デバイスのディスプレイに表示されたカーソル又はオブジェクトの変位を制御するために、出力ユニット２５によって電子デバイスへ出力される。好適な様態では、第１の回転信号は、ディスプレイに表示されたカーソル／オブジェクトの水平移動を制御するために使用され、一方、第２の回転信号は、カーソル／オブジェクトの上下移動を制御するために使用され、第１及び第２の回転信号を一体化しているデジタル信号がカーソル／オブジェクトを制御して電子デバイスのディスプレイの全体に渡って移動できるようにする。
【００２６】
本発明の好適な実施形態においては光学センサである平面センシングユニット２２は、ポインティングデバイス２が平面上又は自由空間を移動及び動作するように保持されているかどうか判断するために使用できる。平面センシングユニット２２は、光学センサである時、動きを検出するために反射された光を使用しながら、その平面から反射された光を検出することができ、平面センシングユニット２２は、光が反射され、それによって感知される時、ポジショニングデバイス２が平面状で作動していると判断し、そうでなければ、ポインティングデバイスが自由空間で保持されていると判断する。従って、平面センシングユニット２２は、コントローラユニット２４を二次元検出モードと三次元検出モードとの間で切り替え可能にするために使用されるリターン信号を発生することが可能である。
【００２７】
本発明の好適な実施形態に従う加速度センシング部を示す図４Ａを参照する。図４Ａでは、加速度センシング部２３１は、第１の加速度計２３１０及び第２の加速度計２３１１を含み、第１の加速度計２３１０の働きは、前述の加速度計と同じであり、ここで更なる記述はしない。操作上、図４Ｂに見られるように、ダブルヘッドの矢印９２で示すローリングとともに、ダブルヘッドの矢印９４で示す、ポインティングデバイス２の平面的移動の加速度は、第２の加速度計２３１１によって検出される、即ち、Ｘ軸に沿って計測されるポインティングデバイス２の加速度及びＹ軸に対するポインティングデバイス２の傾斜が計測できる。従って、第２の加速度計２３１１は、ジャイロ素子２３０と同様に機能しており、第２の加速度計２３１１は、ポインティングデバイス２の傾斜状態を評価し、従って電子デバイスのディスプレイに表示されたカーソルの水平移動を制御するように、ポインティングデバイス２のローリングに対する重力の挟角の変化を計測することが可能である。この好適な実施形態では、スイッチコントロールがポインティングデバイス２に更に構成され、コントローラユニット２４を選択的に制御して、ジャイロ素子２３０又は第２の加速度計２３１１から信号を受信するために使用できる。
【００２８】
ポインティングデバイス２においてジャイロ素子２３０及び第２の加速度計２３１１の両方を構成することによって、ポインティングデバイス２の用途を拡大できる。ジャイロ素子２３０及び第２の加速度計２３１１の機能は同様であり、第２の加速度計２３１１の追加によって、ポインティングデバイス２が、ダブルヘッドの矢印９２によって示されるようなもう一つの移動、即ち、ポインティングデバイス２のローリングを検出することが可能になり、従って、ポインティングデバイス２によって制御されるオブジェクト／カーソルの動きのばらつきが増加する。
【００２９】
本発明のその他の好適な実施形態に従う加速度センシング部を示す図５Ａを参照する。この好適な実施形態では、加速度センシング部２３１は、第１の加速度計２３１０、第２の加速度計２３１１、及び第３の加速度計２３１２を含み、第１の加速度計２３１０及び第２の加速度計２３１１の働きは、前述の加速度計と同じであり、ここで更なる記述はしない。操作上、図５Ｂ及び図５Ｃに見られるように、２つのダブルヘッドの矢印９５及び９６で示すポインティングデバイス２の２つの斜めローリングは、第３の加速度計２３１２によって検出できる、つまり、Ｚ軸に対するポインティングデバイス２の傾斜を計測できる、即ち、ポインティングデバイス２のひっくり返った状態が計測される。
【００３０】
図５Ｂ及び図５Ｃに見られるように、ポインティングデバイス２が２つの矢印９５及び９６で示されるようにひっくり返っている時、重力のコンポーネントが第３の加速度計２３１２に影響を及ぼす。図５Ｃに示す例のように、ひっくり返ったポインティングデバイスがそれ自体と重力ｇとの間に挟角θを得る時、重力コンポーネントｇｃｏｓθは第３の加速度計２３１２に影響を及ぼし、従って第３の加速度計は対応する信号を発生できるようになり、その信号はコントローラユニット２４によって受信並びに処理される。また、第３の加速度計２３１２は、コントローラユニットを二次元検出モードと三次元検出モードとの間で切り替え可能にするために使用されるリターン信号を発生することが可能である。従って、第３の加速度計２３１２の追加によって、ポインティングデバイス２が、２つのダブルヘッドの矢印９５及び９６によって示されるようなもう一つの移動、即ち、ポインティングデバイス２の斜めローリングを検出することが可能になり、従って、ポインティングデバイス２によって制御されるオブジェクト／カーソルの動きの変化が更に増加する。
【００３１】
それぞれ動きを検出するための動作中である時の本発明の第３の好適な実施形態に従うポインティングデバイスの概略図及び図６Ａのポインティングデバイスで使用される加速度センシング部である図６Ａ及び図６Ｂを参照する。この好適な実施形態では、ポインティングデバイス２は、インターフェースユニット２１、平面センシングユニット２２、加速度センシングユニット２６、コントローラユニット２４、及び出力ユニット２５からなり、コントローラユニット２４及び出力ユニット２５の機能は以上に記述したものと同じであり、従ってここで更なる記述はしない。図６Ｂに見られるように、加速度センシングユニット２６は、第１の加速度計２６０、第２の加速度計２６１、及び第３の加速度計２６２を含む。操作上、図６Ａに見られるように、２つのダブルヘッドの矢印９３及び９４で示すポインティングデバイス２の２つの平面的動作は、第１及び第２の加速度計２６０及び２６１によって検出できる、即ち、ＸＹ軸の表面上を移動しているポインティングデバイス２の加速度が計測される。
【００３２】
ポインティングデバイス２が自由空間を移動して作動するように保持されている時、ダブルヘッドの矢印９０で示すピッチングが第１の加速度計２６０によって検出される、即ち、Ｘ軸に対するポインティングデバイス２の傾斜を計測でき、従って、第１のセンシング信号が、第１の加速度計２６０によって発生され、インターフェースユニット２１、コントローラユニット２４、及び出力ユニット２５に送信並びに処理され、電子デバイスのディスプレイに表示されたオブジェクト／カーソルの上下移動を制御するために使用される。また、ダブルヘッドの矢印９２で示すポインティングデバイス２のローリングは、第２の加速度計２６１によって検出される一方、第２の加速度計２６１はローリングしているポインティングデバイス２と重力の間に形成される挟角を計測することが可能なので、Ｙ軸に対するポインティングデバイス２の傾斜を計測でき、従って、第２のセンシング信号が、第２の加速度計２６１によって発生され、インターフェースユニット２１、コントローラユニット２４、及び出力ユニット２５に送信並びに処理され、オブジェクト／カーソルの水平移動を制御するために使用される。更に、ポインティングデバイス２のひっくり返りが第３の加速度計２６２によって検出できるが、それは図５Ｃに関して記述されたものと同様であり、ここで更なる記述はしない。好適な様態では、第３の加速度計２６２は、コントローラユニット２４を二次元検出モードと三次元検出モードとの間で切り替え可能にするために使用されるリターン信号を発生することが可能である。
【００３３】
要約すれば、本発明は、ポインティングデバイスが平面上又は自由空間で移動及び作動するように保持されているかどうかに対して、自動的に二次元検出モードと三次元検出モードとの間で切り替え可能な能力を有する汎用ポインティングデバイスを提供し、それによってユーザは表面又は空間によって制限されることなく自由にポインティングデバイスを利用でき、従って、ポインティングデバイスの使用上の利便性が高まるだけでなく、その用途も拡大する。
【００３４】
開示の目的で本発明の好適な実施形態を説明したが、当業者は、本発明のその他の実施形態だけでなく本発明の開示された実施形態の変形を思い付くかもしれない。従って、添付の特許請求の範囲は、本発明の精神及び範囲から逸脱しない全ての実施形態を対象とすることを意図している。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明のポインティングデバイスを描写するブロック図である。
【図２】本発明の第１の好適な実施形態に従うポインティングデバイスの概略図である。
【図３】動きを検出するために動作中である時の図２のポインティングデバイスを示す。
【図４Ａ】本発明の好適な実施形態に従う加速度センシング部を示す。
【図４Ｂ】動きを検出するために動作中である時の第２の好適な実施形態に従うポインティングデバイスを示す。
【図５Ａ】本発明のその他の好適な実施形態に従う加速度センシング部を示す。
【図５Ｂ】回転する時の図５Ａの加速度センシング部を示す。
【図５Ｃ】回転する時の図５Ａの加速度センシング部に作用する重力の影響を示す。
【図６Ａ】動きを検出するために動作中である時の本発明の第３の好適な実施形態に従うポインティングデバイスの概略図である。
【図６Ｂ】図６Ａのポインティングデバイスで使用される加速度センシング部を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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