(57)【要約】【課題】  本発明は、省エネルギーで、遠隔操作される入力装置を提供することを例示的目的とする。【解決手段】  可搬型コンピュータ用の赤外線入力装置において、筐体は、親指の一部が筐体の縁部に沿って配置された状態で、入力装置が筐体の上面で手の人差し指と中指とによりマウスとして操作可能な大きさを有し、筐体は、入力装置が底面を掌に保持された状態で親指が上面全体をアクセス可能な大きさを更に有し、上面は長さ６乃至８ｃｍ、幅４乃至６ｃｍであることを特徴とする。【選択図】          図１
2008027466.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可搬型コンピュータ用の赤外線入力装置において
平面状の底面と、平面状の上面と、張り出した側面と、第１及び第２の端部とを有する筐体と、
前記第１の端部に隣接して前記筐体の前記上面に結合された少なくとも一のマウスボタンと、
前記筐体の前記底面に結合されたマウスボールと、
前記マウスボールの動作を計測するフォトインタラプタを有し、前記マウスボールに結合された光学エンコーダと、
前記筐体の前記上面に配置されたマウスのポインティング機能をエミュレートするポインティングデバイスと、
前記筐体の前記第１の端部に結合され、前記光学エンコーダと前記ポインティングデバイスからの動作情報を送信するための赤外線送信機とを有し、
前記筐体は、親指の一部が前記筐体の縁部に沿って配置された状態で、前記入力装置が前記筐体の前記上面で手の人差し指と中指とによりマウスとして操作可能な大きさを有し、
前記筐体は、前記入力装置が前記底面を掌に保持された状態で前記親指が上面全体をアクセス可能な大きさを更に有し、
前記上面は長さ６乃至８ｃｍ、幅４乃至６ｃｍであることを特徴とする赤外線入力装置。
【請求項２】
前記ポインティングデバイスは、タッチパッドであることを特徴とする請求項１に記載の赤外線入力装置。
【請求項３】
上部及び底部を有する筐体と、
前記筐体の前記底部に搭載された第１のポインティングデバイスと、
前記筐体の前記上部に搭載された第２のポインティングデバイスと、
前記第１及び第２のポインティングデバイスからの情報を送信する送信機と、
前記筐体は、前記入力装置がマウスとして動作可能な大きさを有し、
前記筐体は、前記入力装置が前記底面を掌に保持された状態で前記親指が上面全体をアクセス可能な大きさを更に有し、
前記上面は長さ６乃至８ｃｍ、幅４乃至６ｃｍであることを特徴とする赤外線入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、コンピュータ入力装置の分野に係り、特に、ラップトップ及びノートブックコンピュータの使用に供する入力装置に関する。本発明は、一般に、コンピュータ入力装置の分野にかかわり、特にラップトップ及びノートブックコンピュータ、ノート型パーソナルコンピュータ、モバイルコンピュータ、携帯型コンピュータ、携帯型情報端末、携帯型情報処理装置、携帯端末、ブック型のポータブルコンピュータ等の可搬型コンピュータの使用に供する入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
小型で携帯可能なコンピュータは、大学生、ビジネスマン、ライター、その他、携帯可能なワープロ、Ｅメール及びコンピュータグラフィック機能を必要とする者の間でますます人気が高まっている。特に、ノート冊子型のコンピュータは、一般に「ノートブックコンピュータ」として知られているが、その小型軽量による携帯可能性と使用便宜性から、ますます人気が高まっている。
【０００３】
特に様々な場所で使用が容易なノートブックコンピュータを製造することが好ましい。例えば、多くのビジネスマンは旅行中にそのノートブックコンピュータを使用する。その結果、ノートブックコンピュータが飛行機の座席トレイなどの小スペースに適合することが好ましい。好ましくは、ノートブックコンピュータはブリーフケースや一個の荷物に容易に持ち運びできるように十分小型である。
【０００４】
一般に、ノートブックコンピュータは２つの主要なセクションから構成されている。第１のセクションは情報表示用の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）である。第２のセクションは、典型的に、データ入力用の小型キーパッド領域を有する。
【０００５】
ノートブックコンピュータは、典型的に、カーソルスクローリングとポインティング機能を実行するためにマウスを使用しない。従来のマウスは比較的大きくコンピュータと接続されなければならない長いケーブルを有する。これにより、ノートブックコンピュータの全体の大きさを大幅に増加させずにコンピュータ内にマウスを収納することは困難になる。別個のマウスをユーザが携帯して使用前に外部電気ポートを介してコンピュータに接続することは可能であるが、それでは不便である。また、典型的に、限定数の外部電気ポートだけしか存在しないため、外部マウスをノートブックコンピュータに取り付けることはコンピュータに接続された他の周辺装置の数を制限する。一般に、ノートブックコンピュータ設計者は、マウス機能を部分的にエミュレートするためにタッチパッド又はトラックボールをキーパッド近傍に結合している。タッチパッド又はトラックボールは従来のコンピュータマウスと同一のスクローリング及びカーソルポインティング機能の多くを実行する。しかし、これは多くの用途にとって満足のいく解決策ではない。例えば、小型トラックボール又はタッチパッドは幾つかのマウス機能をエミュレートするが、マウスは多くの用途に対して優れた制御とユーザへの満足を与える。これは、ユーザが図形作成用に線分を「クリック」及び「ドラッグ」するグラフィック用途に特に当てはまる。マウスは、高レベル制御で比較的大領域に亘って容易に移動可能であるという長所を有している。これに対して、小型トラックボール又はタッチパッドは、トラックボールの大量の回転又はタッチパッドを横切る大量の移動が画面を横切るカーソル位置を変更するのに必要となるように、正確な指運動又はカーソル応答の遅延を要求する。それらが長期間使用されればノートブックコンピュータトラックボール及びタッチパッドに伴う別の問題も存在する。例えば、飛行機の座席など制約された場所においては、ユーザは自身の手が不快な位置で装置を使用しなければならない場合がある。
【０００６】
トラックボール及びタッチパッドは、多くのビジネスマンがそのノートブックコンピュータを使用する態様のために、不満足な解決策でもある。特に、ノートブックコンピュータは販売用（セールス）プレゼンテーションにますます使用されるようになってきている。高性能ノートブックコンピュータは優れたグラフィック能力を有する。製品ライン情報とインタラクティブセールスプレゼンテーションをノートブックコンピュータに格納して将来の顧客に提供することができる。しかし、最も見易い位置はコンピュータの真正面であるので、販売員はその顧客が画面の最も見易い位置にこれるようにノートブックコンピュータの脇によるか所定距離だけ離れなければならない。その結果、販売員は、コンピュータプレゼンテーションを案内しようとすれば外部入力装置を長いコードに接続しなければならない。しかし、多くの外部入力装置の物理的寸法は、大変携帯し易い（即ち、販売員のブリーフケースに入れて容易に搬送可能なもの）小型でノート冊子大のコンピュータという目標には適合しない。また、長いコードを有する別個の入力装置は、搬送中に容易に紛失、からまり又は破損しやすいという欠点を有する。更に、ノートブックコンピュータは極端に軽量であるので、ノートブックコンピュータに長いケーブルを介して接続された入力装置はノートブックコンピュータが誤って地面を引きずる可能性があるという危険をもたらす。
【０００７】
これらの問題の幾つかに対して試行されたある解決策は、不使用時は収納可能な従来のケーブル接続型マウスを収納する内部孔（キャビティ）を有する携帯型コンピュータ設計である。例えば、特許文献１は、パーソナルコンピュータ（パソコン）のキャビティに収納されるように設計されたマウスを有する形態型コンピュータを開示している。しかし、マウスは極端に小型化されてノートブックコンピュータに適合しなければならないため、長期間使用すれば不快である。また、マウスケーブルがビジネスプレゼンテーションを容易にするのに十分長くされれば容易に絡まるかこぶになる。更に、軽量ノートブックコンピュータであれば、所定距離で操作されるマウスはノートブックコンピュータが誤ってマウスワイヤに引っ掛かる可能性をもたらし、電気的接続を破壊するか、載置されるテーブルや机からコンピュータを落とす可能性がある。
【０００８】
これらの問題の幾つかに対して試行された解決策は、電磁手段によってコンピュータに結合されたワイヤレスマウスである。特に、ワイヤレスマウスとコンピュータとの赤外線通信リンクの使用が提案されてきた。例えば、特許文献２は、ユニットから取り外されなければポインティングデバイスが収納可能なキャビティなど、赤外線照射送信が入力装置をコンピュータのキーボードセクションに配置された光センサに結合するのに使用することができる着脱可能なマウストラックボールポインティングデバイスを有するラップトップコンピュータを開示している。同様に、特許文献３は、光信号によってキーボードに結合可能なマウス機能を有するカーソルキーユニットを開示している。カーソルキーユニットはキーボードセクションのキャビティから引き出して光信号をキャビティに配置されたセンサに送信する。しかし、赤外線又は光信号を使用して入力装置をノートブックコンピュータに接続することに伴う幾つかの問題がある。ある問題は、発光ダイオードなどの共通赤外線信号源が大量の電力を消費することである。例えば、典型的ガリウム砒素ダイオードは１.５Ｖ以上の電圧を必要とし、合理的強さの赤外線信号を生成するのに典型的に１乃至１００ｍＡの電流を必要とする。別の問題は、移動検出機能を与えるために相当の電力が必要であるということである。センサ、赤外線源及び制御電子機器と一体のワイヤレスマウスは、特に、赤外線源電力をマウスが光センサから相当距離離れて操作可能になるように増加する場合に、相当量のバッテリ電力を消費する可能性がある。その結果、ワイヤレスマウスのバッテリ寿命は、特に小型バッテリが使用される場合には短くなる可能性がある。バッテリの短命はノートブックコンピュータの動作費用の増加させるのみならずユーザのフラストレーションも増加させる。例えば、短命（例えば、１週間）バッテリを有するワイヤレスマウスを使用すれば、販売員は出張中に追加バッテリを持参しなければならず、重要なプレゼンテーション前にバッテリをプロアクティブに交換しなければならない。
【０００９】
ノートブックコンピュータ用入力装置の別の重要な問題は、小型でワイヤレスなマウス／トラックボールユニットに関して着目すべき人間工学である。スペースと重量はノートブックコンピュータの最重要事項である。ノートブックコンピュータのキャビティに適合するように設計されたワイヤレスマウスは極小でなければならない。しかし、従来のコンピュータ入力装置の寸法をほんの少し小さくするだけでノートブックコンピュータの使用が不快になる可能性がある。一般に、従来のマウス設計について快適な把持の達成に関して広範な研究がなされてきたが、快適な把持と共に小型マウスの達成という問題はノートブックコンピュータにとって適合するワイヤレスマウス設計に関して着目されなかった。
【００１０】
従来のワイヤレスマウス設計に伴う更に別の欠点は、それらがノートブックコンピュータに一体のタッチパッド又はトラックボール機能の単なる模写に過ぎないということである。特に、特許文献２及び３のように、従来のワイヤレスマウス設計は入力装置をキーボードから取り外してコンピュータの前に短距離でそれを移すに過ぎない。分離モードでの入力装置は、その取り付けモードでの利用可能な機能とは実質的に異なる機能を実行するのに使用することができない。従来のワイヤレスマウス設計がコンピュータの機能性を実質的に増加しない別の理由は、ワイヤレスマウスがコンピュータから比較的短距離で操作されなければならないことである。発光ダイオードは、発散的だが主として照準線モードで発光するので、特許文献２及び３の入力装置はキーボードに沿った部分に沿って（即ち、キーボードキャビティ内に）配置されたセンサに実質的にポインティングするように配置された入力装置と共に使用されなければならない。従って、特許文献２及び３のワイヤレス入力装置は、ユーザがキーボードセンサの真正面で平面的にアクセスできない飛行機の座席などの場所では利用性が低い。また、センサがキーボードキャビティに配置されるワイヤレス入力装置は、顧客の体はキーボードセンサを赤外線信号から遮蔽するので、将来の顧客がキーボードの真正面に座りながら所定距離離れて入力装置を使用する販売員に完全に不適当である。更に、特許文献２及び３のワイヤレス入力装置はキーボードから離れて操作されるために相当量のバッテリ電力を必要とする。
【特許文献１】米国特許第５,４９０,０３９号
【特許文献２】米国特許第５,７２６,６８４号
【特許文献３】米国特許第５,０４９,８６３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従来のワイヤレスマウス設計は、ユーザが追加コードを必要とせずにコンピュータのキーボードの真正面に短距離で入力装置を操作するユーザを許容するという限定された恩恵しか与えていない。しかし、従来のワイヤレスマウス設計は、特に、ノートブックコンピュータのキャビティに挿入できるようにユニットが小型化されるならば、多くの制約を有する。その結果、多くの消費者は、ワイヤレスマウスの小さい恩恵が更なる初期ハードウェアコスト、（バッテリ）増加保守コスト及び非人間工学的入力装置の使用上の物理的不快性を正当化しないと決定するかもしれない。
【００１２】
必要なのは、省エネルギーで、コンピュータから長距離離れた入力装置の操作に適し、ノートブックコンピュータとインタラクトするユーザに利用可能な機能性を増加させる新型ノートブックコンピュータ及びワイヤレス入力装置設計である。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
そこで、このような従来の課題を解決する新規かつ有用な入力装置を提供することを本発明の概括的な例示的目的とする。
【００１４】
より特定的には、省エネルギーで、コンピュータから長距離離れた入力装置の操作に適し、ノートブックコンピュータとインタラクトするユーザに利用可能な機能性を増加させる入力装置を提供することを本発明の例示的目的とする。
【００１５】
本発明の例示的一態様としての入力装置は、可搬型コンピュータ用の赤外線入力装置において、平面状の底面と、平面状の上面と、張り出した側面と、第１及び第２の端部とを有する筐体と、前記第１の端部に隣接して前記筐体の前記上面に結合された少なくとも一のマウスボタンと、前記筐体の前記底面に結合されたマウスボールと、前記マウスボールの動作を計測するフォトインタラプタを有し、前記マウスボールに結合された光学エンコーダと、前記筐体の前記上面に配置されたマウスのポインティング機能をエミュレートするポインティングデバイスと、前記筐体の前記第１の端部に結合され、前記光学エンコーダと前記ポインティングデバイスからの動作情報を送信するための赤外線送信機とを有し、前記筐体は、親指の一部が前記筐体の縁部に沿って配置された状態で、前記入力装置が前記筐体の前記上面で手の人差し指と中指とによりマウスとして操作可能な大きさを有し、前記筐体は、前記入力装置が前記底面を掌に保持された状態で前記親指が上面全体をアクセス可能な大きさを更に有し、前記上面は長さ６乃至８ｃｍ、幅４乃至６ｃｍである。前記ポインティングデバイスは、タッチパッドである。
【００１６】
また、本発明の別の例示的一態様としての入力装置は、上部及び底部を有する筐体と、前記筐体の前記底部に搭載された第１のポインティングデバイスと、前記筐体の前記上部に搭載された第２のポインティングデバイスと、前記第１及び第２のポインティングデバイスからの情報を送信する送信機と、前記筐体は、前記入力装置がマウスとして動作可能な大きさを有し、前記筐体は、前記入力装置が前記底面を掌に保持された状態で前記親指が上面全体をアクセス可能な大きさを更に有し、前記上面は長さ６乃至８ｃｍ、幅４乃至６ｃｍである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、省エネルギーで、遠隔操作される入力装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明は、一般に、コンピュータ入力装置の分野にかかわり、特にラップトップ及びノートブックコンピュータ、ノート型パーソナルコンピュータ、モバイルコンピュータ、携帯型コンピュータ、携帯型情報端末、携帯型情報処理装置、携帯端末、ブック型のポータブルコンピュータ等の可搬型コンピュータの使用に供する入力装置に関する。さらに、具体的には、本発明は、マウス的機能を実現する発明性のある赤外線入力装置と、ノートブックコンピュータが広角赤外線センサ応答を安価に達成する発明性のあるセンサ構成を有する。好ましくは、本発明の赤外線入力装置は、本発明の十分な恩恵を実現するために、本発明のセンサ構成と組み合わせて使用される。
【００１９】
本発明は、また、重要な恩恵を与えると共に赤外線入力装置の機能性を増加させる様々な他の特徴を有する。省エネルギー電力管理は赤外線入力装置の相当に静止エネルギーの必要性を低減してバッテリ寿命を改善する。ノートブックコンピュータの信号アービトレーション回路は、赤外線入力装置が様々な新規の方法で他の入力装置と共に使用されることを可能にする。また、赤外線入力装置の人間工学的設計は、様々なハンドグリップでユニットが快適に使用されることを可能にし、マウス、タッチパッド又はその他の方法で入力装置を使用することを可能にする。
【００２０】
図１は、本発明の小型ノートブックコンピュータ１０を示す斜視図である。ノートブックコンピュータは、ヒンジ４０によってコンピュータベース部５０に結合された液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）ベゼルフレーム３０に配置されたＬＣＤ画面２０を有している。図１に示すように、ＬＣＤベゼルフレームは、ＬＣＤ画面２０を保持する実質的に矩形フレームを有している。コンピュータベース５０は、情報タイプ用の従来のコンピュータキーボードセクション６０（詳細には図示せず）を含んでいる。コンピュータベース５０は、コンピュータ電子機器を含む外部フレーム又は筐体５１を有している。
【００２１】
コンピュータベース５０は、従来のマウス機能の一部をエミュレートするポインティングデバイス７０も含んでもよい。ポインティングデバイス７０は、グライドポイント、ドームポイントその他の小型ポインティングデバイスから構成することができる。ポインティングデバイス７０は、ノートブックコンピュータに取り付けられている。ノートブックコンピュータ１０は、ベース部５０にスライドするモジュール８０及び９０も含むことができる。これらのモジュールはバッテリユニット又はハードディスクドライブユニットなど他の電子機能を有することができる。しかし、モジュール８０、９０の機能はモジュール８０、９０の機能をベース５０内部に含むことによって達成することもできるであろう。
【００２２】
ノートブックコンピュータは、比較的薄いコンピュータベース部５０を有している。典型的に、ベース領域は約３ｃｍ厚未満である。約２ｃｍ厚の小型で着脱可能な赤外線入力モジュール１００は、ベース領域５０のスロット５５、好ましくはポインティングデバイス７０の下にスライドする。小型で着脱可能な赤外線入力モジュール１００は、マウス状カーソル制御入力をノートブックコンピュータ１０に与える。赤外線入力モジュール１００の厚さは典型的なノートブックコンピュータの厚さによって制約される。図１に示すように、着脱可能な赤外線１００は、ポインティングデバイス７０から別個の入力機能を実行する好ましくは補助入力装置である。
【００２３】
着脱可能な入力モジュール１００を補助入力装置として使用することには多くの恩恵が存在する。一の恩恵は、入力装置１００は補助入力装置として使用されるとその自身の小型バッテリ（図１には図示せず）が単独入力装置として使用された場合よりも長持ちすることである。補助入力装置の別の恩恵は、それがコンピュータの機能性を増加させるマルチモード入力装置として設計可能であるということである。例えば、補助入力装置は、主要ポインティングデバイス装置７０とは異なるカーソル制御装置を有することができる。
【００２４】
補助入力装置の別の恩恵は、ユーザがノートブックコンピュータの機能性増加のために幾つかの入力装置をより自由に組み合わせることができることである。例えば、適当な信号アービトレーションがあれば、顧客は主要ポインティングデバイス７０及び／又は従来のワイヤ接続されたマウスを使用しながら、販売員が赤外線入力モジュール１００からポインティングその他のデータを入力することができるであろう。
【００２５】
更に、補助赤外線入力モジュール１００は、レーザポインタなどの更なる機能を結合するように設計可能である。レーザポインタは、画面上の特定の対象を示すのに販売員が使用したり、コンピュータ画面に現れた概略図の重要な特徴に関する議論を促進するのに設計者グループが使用したりすることができる。補助入力装置は、カーソル制御機能に加えて他の制御機能を実行することもできる。例えば、補助入力装置は、電子販売用プレゼンテーションを容易にする数字入力という更なる制御特徴を有したり、販売員が遠隔的に電話番号をダイヤルできるなど、他の方法で使用されることができる。
【００２６】
好ましくは、コンピュータは、様々な方法で、ポインティングデバイス７０及び着脱可能な入力モジュール１００からの入力を、（同時にいずれかの装置から入力を受け入れる）ＯＲモード又は（一方の入力装置又は他方のみの）排他的ＯＲモードなど許容するようにプログラムされている。例えば、ＯＲモードは販売員又は顧客がノートブックコンピュータにマウス情報を同時に入力することを可能にする。ノートブックコンピュータが補助入力装置からの信号を締め出す第１のモードと、幾つかの入力装置が同時に使用されることを可能にする主要又は補助入力からの信号入力が相互に累積的に付加される少なくとも一の別のモードとを可能にする信号アービトレーション回路をノートブックコンピュータは好ましくは有している。
【００２７】
図２は、着脱可能なマウスとして機能することができる着脱可能な入力モジュール１００の好ましい実施例の斜視図である。着脱可能な入力モジュール１００は、好ましくは、タッチパッド１１０又はユーザの指の入力に基づいてマウス機能をエミュレートする機能を実行するその他の装置を有している。これにより、ユーザが着脱可能な入力モジュール１００をマウスとして使用することができない場合、例えば、飛行機の座席に載っているような状況であっても、着脱可能な入力モジュール１００はカーソル機能を制御するのに使用可能となる。マウス／トラックボールハイブリッドなど異なる入力装置間でトグルするのに使用可能な当業界で周知である。
【００２８】
着脱可能な入力モジュール１００は、「クリック」機能を実行するのに使用される従来のマウスボタンのそれに匹敵する機能を実行するマウスボタン１２０を好ましくは有している。着脱可能な入力モジュール１００は、好ましくは、２つのフレア側面１３０も有している。好ましくは、フレアは、ベース部５０の前縁部５７のベベル角に適合するように選択される。これにより、スロット５５に収納された場合に、着脱可能な入力モジュール１００が等角的に適合することができる。しかし、好ましくは、両側は快適な握りを容易にするフレアが設けられている。図３は、図２の線３−３に沿った着脱可能な入力モジュール１００の横断面図である。着脱可能な入力ユニット１００の底面側１４５は、直径約１６ｍｍの小型マウスボール１４０を有している。着脱可能な入力ユニット１００の最大幅１５０は４乃至６ｃｍであり、好ましくは約５ｃｍである。最大厚さ１５５は３ｃｍ未満で好ましくは約２ｃｍである。図４は、着脱可能な入力ユニット１００の上面図である。マウスボタン１２０は、好ましくは、約２ｃｍの長さ１６０を有している。タッチパッド１１０は、好ましくは、約４ｃｍの長さ１６５を有している。図５は、図４の線５-５に沿った着脱可能な入力ユニット１００の横断面図である。着脱可能な入力ユニットは６乃至８ｃｍで好ましくは約７ｃｍの長さ１７０を有している。マウスボタン１２０に近い第１の縁部１７５に沿って赤外線送信機１８０が配置されている。更なる小型制御スイッチ１９０が、例えば、第２の縁部１８５に沿って、着脱可能な入力ユニット１００の面に沿って配置されている。ＩＤコードスイッチ１４３が、例えば、マウスボール１４０付近の凹部などユニットの一部に配置されてもよい。
【００２９】
赤外線送信機１８０により、着脱可能な入力ユニット１００はデータ信号を、ノートブックコンピュータ１０に配置された赤外線センサ／受信機（図１には図示せず）に通信することができる。赤外線送信機及びセンサの一般原理は周知である。データを赤外線送信及び検出に適したディジタルパルス形式に符号化する一般原理も周知である。発光ダイオード（ＬＥＤ）などの典型的な赤外線発光装置は、一方向に約３０度で他の方向に６０度のビーム発散を有する楕円ビームに対応する比較的狭い発散円錐に発光する。ビーム発散の幾つかの変形は、異なるＬＥＤ及び／又はレンズ構成を使用して達成することができる。しかし、ＬＥＤは典型的に比較的狭いビーム発散を有するビームを生成する。
【００３０】
本発明の一側面は、ノートブックコンピュータが少数の比較的安価な赤外線センサを使用する広角赤外線センサとして機能することを可能にするノートブックコンピュータセンサ設計である。従来のワイヤレスマウス設計は、一般に、赤外線マウスから赤外線照射を検出するためにキーボードの前又は側縁部に配置された単一の赤外線センサを使用している。ＬＥＤビームがセンサに直面しているため、これはキーボードの前又は側部に近い面で転がるマウスにとって最も効率的な感知領域である。しかし、本発明者等は、この手法がキーボードセンサにごく近い面で着脱可能なマウスの潜在的使用を限定していることを発見した。
【００３１】
ノートブックコンピュータの一部に配置されたセンサと交信する着脱可能な赤外線入力モジュール１００は、受信機センサにおいてシャドウイング効果を有する自由空間赤外線通信リンクとして形成可能である。赤外線源からの距離と角度の関数として自由空間を伝播する赤外線源からの電力密度を計算する方法は周知である。最初、自由空間を伝播する発散ＬＥＤビームの電力密度は源からの距離の２乗に反比例して減少する。また、パルス変調赤外線信号を検出するのに使用される通常の赤外線センサは入力ビームの一部がセンサを有する半導体材料にどの程度結合されているかに関する幾何学的光学原理に関する固有角応答を有する。典型的に、最強応答は検出器面に実質的に垂直に衝突する赤外線光に対するものであり、ある角度範囲を超えて大変すばやく減少する。例えば、フォトダイオード、Ｉ-Ｖ変換器、バイパスフィルタ及びパルス位置変調信号を検出するその他の制御電子機器を有する東芝フォトＩＣモデルＴＰＳ８３１は、ＩＣ面に対して約６０度の水平角度と約３０度の垂直角度で衝突する光に対する強い角度依存性を有する。
【００３２】
しかし、検出器の固有角応答はシャドウイング効果によって更に制限される。ノートブックコンピュータ筐体は、ノートブックコンピュータに入力する楕円赤外線ビームの一部をシャドウ又はブロックしやすい。図６は、キーボードの前縁部５７のキャビティ領域５５にマウントされた赤外線センサ素子１９５を有するノートブックコンピュータの斜視図である。センサ１９５は、センサの前の非シャドウイング角２００の円錐内の赤外線信号を捕捉する。しかし、発散ビーム２１５により楕円ビームで発光する赤外線エミッタ２１０を有する赤外線マウス２０５は、マウス２０５がキーボードの一側面に配置されたセンサからずれれば、又は、エミッタがセンサに対して実質的にポイントしなければ、センサ１９５にその赤外線信号を受信してもらうことができない。図７は、センサ１９５がキーボードの側縁部５２にマウントされたノートブックコンピュータの斜視図である。しかし、この構成の問題はセンサ２０５が、キーボードの前部５７又は反対側５４に配置された赤外線エミッタ２１０の発散ビーム２１５からシャドウされることである。
【００３３】
シャドウイング問題は、赤外線入力装置がノートブックコンピュータを保持する同一の平面で動作しなければ更に悪化する。これは、例えば、机の主要領域に一体又は引き出されるオフセットサイドパネルを有する幾つかの机で生じる場合がある。例えば、引き出し机棚から操作される赤外線入力装置は、机の主要領域で操作されるノートブックコンピュータのキーボードに対して低位置及び／又は傾斜されている。その結果、シャドウイング問題は特にひどくなる場合がある。
【００３４】
シャドウイングを悪化させる別の問題は、コンピュータユーザがマウスの配置と使用に関して異なる好みを有しているという事実に関連している。多くの右利きユーザはキーボードの右側でマウスを操作することを好むが、多くの左利きユーザはキーボードの左側でマウスを配置することを好む。また、あるユーザはマウスをキーボードの前に配置することを好む。マウス応答速度は別の変数である。多くのユーザはマウスが数センチのマウス移動により全画面領域をカバーするようにマウス応答が設定されることを好む。しかし、コンピュータグラフィックプログラムを使用する者など他のユーザは、マウス機能により多くの制御を有するように大変遅いマウス応答を好む。多くの場合に、マウスはその通常使用の一部ではキーボードの縁部５２、５４で直接ポイントされないであろう。楕円ＬＥＤビームの縁部のごく一部のみがコンピュータベース５０に配置されたセンサを間接的に捕らえる可能性がある。
【００３５】
シャドウイング問題への一の可能な対策は、より広い及び／又は強い赤外線ビームを作る複数の赤外線エミッタを使用することである。例えば、赤外線入力装置は、一部の発散赤外線ビームがキーボードセンサによって捕らえる可能性を増加するために２つのずれた及び／又は傾斜したＬＥＤを使用することができるだろう。しかし、それはワイヤレス入力装置の必要電力を実質的に増加させてバッテリ寿命を短くするので、この方法は好ましくない。
【００３６】
本発明においては、センサの位置と数は少数の適当に配置されたセンサによって広角赤外線センサ機能を達成するように選択される。広角センサ応答は、シャドウのない単一センサで達成されるであろう少なくともその実質的部分を有する大きな立体角に亘って、赤外線信号が放射状に分離した赤外線源から受信可能な応答である。本発明者等は、ノートブックコンピュータ１０に配置された赤外線センサの位置を変更することによってシャドウイングは個々のセンサに対して緩和可能であることを発見した。また、本発明者等は、共同動作する２以上の適当に離間されたセンサは、赤外線信号が検出可能である角度範囲で実質的恩恵を与えることを認識した。図８に示すように、重なったセンサ受け入れ角度２２５を有するキーボードの前縁部５７に沿った２以上の離間された検出装置２２０は効果的受け入れ角度を大幅に増加する。また、キーボードの一又は両側縁部５２、５４に配置されて受け入れ角度２３５を有する更なるセンサ２３０は、更に、効果的受け入れ角度を増加させる。特定のセンサ光学に依存して、キーボードの側面にマウントされる約４乃至６のセンサがキーボードの全面の周囲で広角赤外線センサ機能を達成するのに必要とされるであろう。図８に示す本発明のセンサ構成はシャドウイング問題に対する一の可能な対策であるが、それはノートブックコンピュータの費用を増加する比較的多数のセンサを利用する。また、ワイヤ配線と機械的接続を含む各センサは貴重な空間と電力を消費する。従って、図８に示す本発明のセンサ配列は、広角の赤外線センサ機能の好ましい実施例ではない。
【００３７】
図９に示すように、広角赤外線センサ応答を形成する別の手段はコンピュータベース５０にマウントされた高架センサ２４０を利用することである。高架センサ２４０はコンピュータベース又はＬＣＤベゼルからスライド又はポップアップすることができる。高架センサ２４０の一部は、キーボード６０及びコンピュータベース５０がセンサをシャドウイングするのを防止するためにキーボード６０の面から高架されている。高架センサ２４０の長所は、高架センサ２４０が、多少の隆起面で操作されるマウスのように、ノートブックコンピュータのベースと同一平面ではない赤外線源からの楕円ＬＥＤビームの一部を捕捉することである。図９に示す本発明のノートブックコンピュータは広角赤外線センサ機能を実行する一つの対策である。しかし、それは、キーボードベース又はＬＣＤベゼルフレーム３０からスライド又はポップアップする高架センサ２４０を形成するために更なる機械パーツが必要であるという欠点を有している。また、それは、機械パーツが脆弱になりえるという欠点も有している。
【００３８】
本発明者等は、キーボード６０とコンピュータベース５０によって実質的にシャドウされない高架センサの長所はＬＣＤベゼルフレーム３０に少なくとも一つのセンサをマウントすることによって達成可能であることを発見した。通常操作においては、ＬＣＤ画面２０はキーボード６０から高架しているベゼルフレーム３０を有している。少なくとも一のセンサをベゼルフレーム３０上にマウントすることは、特に、赤外線源が非同一面から操作される場合に、シャドウイングの除去に役立つ。図１０は、少なくとも一のセンサ２４５がベゼルフレーム３０の高架部にマウントされているノートブックコンピュータの側面図である。図１０に示すように、センサ２４５に対する受け入れ角度２５０の円錐は、コンピュータベース５０を支持する机又はテーブルを越えた領域を含むことができる。これにより、キーボード６０、コンピュータベース５０及びテーブル面２５０からのシャドウイングが低減するので、非同一面からの発散ビーム２６０を有するエミッタ２１０を有する赤外線マウス２０５の操作が可能になる。図１１に示すように、単一のセンサ２４５は、ベゼルフレームの中央部上など、ベゼルフレーム３０の高架部３２にマウント可能である。代替的に、図１２に示すように、単一のセンサ２４５はベゼルフレーム３０の上角部に対してマウント可能である。
【００３９】
ベゼルフレームの高架部にマウントされた単一のセンサは実質的にシャドウされない。しかし、センサの固有応答は、特にキーボードの一又は両縁部に向かって、応答角度が所望のように広くなることを許容しない。しかし、図１３に示すように、２以上の離間されたセンサ２６５は、ベゼルフレーム３０の上部３２上などの、ベゼルフレーム３０の高架部にマウント可能である。また、ＬＣＤベゼルフレーム３０にマウントされたセンサは、広角赤外線センサ機能を達成するために、コンピュータベース５０にマウントされたセンサと組み合わせて使用することができる。更なる広角レンズもセンサ機能を強化するために使用可能である。しかし、少数のセンサと、安価なレンズ及び機械コンポーネントによって広角センサ機能を達成することが望ましい。
【００４０】
本発明者等は、２つの従来のセンサのみを使用してセンサの適当な配置と角度が広角センサ機能を達成するのに使用可能であることを実験的に決定した。図１４は、２つのセンサ２６５がＬＣＤベゼルフレーム３０の底縁部３４に沿って離間されている好ましい実施例を示している。この設計は、空間制約のために、底縁部３４に沿って従来の赤外線センサをマウントするのにより簡単であるという長所を有する。図１５は、ベゼルフレーム３０の底縁部３４付近にマウントされたセンサ２６５を示す好ましい実施例のＬＣＤベゼル３０の背面図である。センサは、操作中にノートブックコンピュータの側面に多少傾斜して位置決めされるようにマウントされている。図１６は、マウントフレーム２６８に取り付けられた一のセンサ２６５の詳細な図である。一以上のプラスチック製載置部材２７０により、従来のセンサはＬＣＤベゼルフレーム３０を形成する筐体の背面３３又は前面３５に好ましい角度で直接挿入可能となる。図１７に示すように、載置部材２７０は、センサ２６５のマウントフレーム２６８が載置する面２７２を画定する成形片となりえる。しかし、図１７は所望のセンサ角度を達成するための安価な技術を示しているが、他の技術を使用することもできる。特に、載置部材２７０は、センサ角度をユーザが調整可能なように、載置面２７２の高さを調整するねじのように調整可能な部材を有することもできる。
【００４１】
好ましいセンサ角度は、約９度未満の円弧角２７５を有するキーボード６０の前縁部５７に向かって下方に、かつ、約１３度の円弧角２８０を有するキーボードの側面５２、５４に向かって外側に、ポイントされたセンサである。好ましい実施例では、センサをキーボードに向かって多少下方に傾斜させることにより、ノートブックコンピュータ前で赤外線マウスを操作することが容易になる。センサをキーボードの縁部に向かって多少外側に傾斜させることにより、ノートブックコンピュータのいずれかの側で赤外線マウスを操作することが容易になる。図１８はキーボードに関する２つのセンサを示す計測用ではない上面図である。センサ２６５をコンピュータベース５０の側縁に外側に傾斜させることによりこれらの領域におけるセンサ受信を改善することができる。図１９はＬＣＤ画面２０に関する傾斜センサを示す計測用ではない側面図である。センサを下方に傾斜させることにより、キーボードに直面する領域のセンサ応答を改善することができる。好ましい実施例においてセンサを多少傾斜させることにより、少数（２つ）のセンサが、通常は３以上のセンサ及び／又は更なる光学素子を必要とする広角センサ機能を実行可能になるという恩恵が得られる。
【００４２】
好ましいセンサ角度配向は、ノートブックコンピュータ１０のセンサ２６５の配置や、光をセンサに結合するのに使用されるレンズなどのその他の詳細事項に依存する。しかし、安価なセンサは、光を実質的に平面検出面に衝突させる（例えば、「バブル」窓のような）広角窓などの比較的単純な光学を典型的に有している。所望のセンサ角は、有害なシャドウイング効果を最少にする幾何学的光学原理によって決定可能である。更に、固定センサ角が製造上最も単純であるが、調整可能なセンサ角も本発明の範囲内である。例えば、多くのユーザはキーボードセンサ６０の一部に沿ってのみマウスを操作する。その結果、コンピュータベース５０の前部及び片面に沿ったマウス位置に対して最適化されるセンサ応答はあるユーザには好ましくなるかもしれない。また、ある場合には、販売員は、コンピュータベース５０の側部に、極端な角度からのプレゼンテーションを行うことを希望するかもしれない。これらの状況に対処するために、一以上のセンサ２６５は、ユーザがその個別的使用に一致する広角センサ応答をカスタマイズできろうようなセットねじ又はセットピンを有することができるであろう。
【００４３】
図２０は、東芝フォトＩＣモデルＴＰＳ８３１などの商業的に入手可能な汎用センサから好ましくは構成されるセンサ２６５の概略電子ブロック図である。少なくとも２つのセンサが好ましい実施例で使用される。センサは、中央ＬＥＤ周波数付近の波長範囲に同調されたバンドパスフィルタなどの光学フィルタを含む受信機ユニットの一部である。ＯＲゲートなどのミキサ２８５を幾つかのセンサからの信号を組み合わせる信号結合素子として使用可能である。パルス変調信号を位置情報に翻訳するために、信号はその後マイクロプロセッサプロトコル翻訳機２９０に送られる。
【００４４】
本発明は、着脱可能な入力ユニット１００のバッテリ寿命を改善する電力管理手法も採用している。図２、３、４及び５の好ましい実施例は、２つの従来のＡＡバッテリを有する電源には小さすぎる。好ましい電源は、直径約１．５ｃｍと２．５ｃｍよりも多少長い長さを有する小型３Ｖカメラバッテリである。しかし、小型カメラバッテリの総貯蔵エネルギーには制限がある。本発明者等は、従来の赤外線マウス設計はせいぜい数週間の継続的使用という有効寿命しか有しないであろうと見積もった。有効バッテリ寿命は、マウスがノートブックコンピュータから極端に短い距離以上で使用されることを可能にすべく赤外線送信機電力を増加すると、更に短くなるであろう。短いバッテリ寿命はコストがかかるだけでなくユーザに不便である。
【００４５】
本発明者等は省エネルギー電力管理手法が実質的にバッテリ寿命の増加を可能にすることを発見した。図２１は、本発明の着脱可能な入力モジュール１００のブロック電子機能を示すブロック図である。電源４５０は、好ましくは、小型カメラバッテリを有している。電源４５０は、マウスボール１４０の一部を感知するのに使用される赤外線送信機４０５、マイクロプロセッサ制御回路４００、タッチパッド４２０及び回転エンコーダ４１０、４１５に電力を与える。
【００４６】
電力管理におけるある重要な改善は、ユーザが特定用途に対して適当に赤外線送信電力の強さを調節することができるように、分離入力装置１００の赤外線電力制御スイッチ４２５として一以上の小型スイッチ１９０を利用することである。周知のように、発散レーザービームの電力密度は、源からの距離の２乗に反比例して減少し易い。その結果、入力装置とノートブックコンピュータの距離の２倍は、同一の信号強度を維持しながら、送信電力の４倍増加を必要とする。しかし、ユーザは入力装置１００を異なる方法で使用することを希望するかもしれないので、赤外線ビーム強度が長距離（２乃至３ｍ）の使用に必要な最小限に固定されていれば電力は無駄になる。好ましくは、赤外線電力制御スイッチ４２５は「オフモード」、「短距離」モード及び「長距離」モードに相当するスイッチ位置を有する。「オフモード」は、グライドポイント７０が使用されて分離入力装置がそのキャビティに収納される場合など入力装置１００が使用されない場合に電子機器が完全にシャットダウンされるようにする。短距離モードは、赤外線電力が、ノートブックコンピュータから０.５ｍ以下など比較的短距離から受信可能な信号を提供するために選択されるようにする。長距離モードは、１．５ｍ乃至３ｍの離間距離など（例えば、顧客プレゼンテーションなど）長距離用途に適当な電力増加に使用可能である。上述の範囲は赤外線入力装置１００が使用可能な異なる方法に対応する例示的範囲であることに留意しなければならない。一般に、小型スイッチ１９０は幾つかの離散的電力設定又は連続的範囲を可能にするスライドスイッチを有することができる。好ましくは、小型スイッチ４２５は、入力装置とノートブックコンピュータとの間の距離において、３変量の因数よりも大きいものに対して電力が最小捕捉電力密度を維持するために調節可能なように、少なくとも１０の因数だけ赤外線出力電力の制御を可能にする。送信赤外線電力増加性能は、ずれた又は傾斜した面からマウスを操作するなど、ごく一部の送信ビームをノートブックコンピュータが捕捉する短距離用途にも有益である。ある範囲の赤外線電力設定により、ユーザは様々な特別の用途に十分な送信機電力設定を選択することができる。
【００４７】
マイクロプロセッサ制御回路４００は、好ましくは、ユーザがカーソル位置入力を行わない時の赤外線ＬＥＤ送信機４０５の静止電力を減少するように、赤外線ＬＥＤ送信機４０５を動作する。本発明においては、位置交信データが送信されていなければ送信機電力を消費しないパルス変調データ形式の単純な実行であるため、位置データの新しいバイトの送信を知らせるためにスタート／ストップビットを有するパルス位置変調を使用する赤外線パルス送信機４０５が利用される。これを図２２に示す。しかし、赤外線制御装置及び赤外線通信システムの当業者に知られた他のパルス変調データ形式、例えば、パルス幅変調パルス、も使用することができる。従って、マイクロプロセッサ４００は、好ましくは、入力装置１００が静止状態の場合に赤外線送信機電力４０５が消費されないように、カーソル位置更新情報をパルス形式（例えば、パルス幅変調又はパルス位置変調）で送信する。
【００４８】
好ましくは、マイクロプロセッサ４００は必要静止電力を低くするように選択される。マイクロプロセッサ回路設計の当業者はマイクロプロセッサシステムの必要静止電力を低減する設計選択に習熟している。
【００４９】
図２１を参照するに、赤外線送信機に加えて更なる電力消費素子が存在する。マウスプッシュボタン４３０は切り替えにより小電流を消費するかもしれない。しかし、静止モードではそれらは電力を消費しない。その実施例に依存して、タッチパッド４２０は静止モードでほとんど又は全く電力を消費しない。ＩＤスイッチ４３５などのマイクロプロセッサへの他の電子入力も静止モードで無視できる電力を消費するように設計されている。しかし、従来のマウスは、静止モードでさえ相当量の電力を消費する回転エンコーダ４１０、４１５を有している。一の回転エンコーダを示す図２３を参照するに、従来のマウス又はトラックボールにおいては、一方向（ｘ又はｙ）のボール１４０の位置の変化は、複数の放射スロット４６５を有するスロットディスク４６０の位置を変更する軸４５５と結合されている。スロットディスク４６０の相対運動は、「フォトインタラプタ」と呼ばれるものを形成するために一のＬＥＤランプ４７０と一のフォトトランジスタ４７５により測定される。スロットディスク４６０が回転すると、スロット４６５はＬＥＤ４７０とフォトトランジスタ４７５に整列して、一軸に沿ったマウスボールの位置変化を正確に決定するのに使用される一連の電子パルス生成する。測定システムは、図２３と同様の２つのフォトインタラプタをｘｙ方向のマウス位置を決定するのに使用する光学エンコーダとして一般に知られている。
【００５０】
各回転エンコーダのスロットディスク４６０のスリット４６５の寸法と数はマウスボール１４０の小さい運動が正確に測定できるように典型的に選択される。しかし、光学エンコーダが正確な測定機能を実行するために、２つのＬＥＤランプは、入力装置１００は連続モードで操作されなければならず、静止状態である場合にさえ相当のエネルギーを消費する。送信機４０５がオフでマイクロプロセッサ制御回路４００が静止モードである静止状態においては、マウスボール１４０の移動を感知するのに使用される回転エンコーダ４１０、４１５は必要総電力の相当部分を構成する。
【００５１】
ノートブックコンピュータで高電流電子機器の電力を落とすのに使用される従来の「スリープ」方法は着脱可能なワイヤレスマウスには使用することができない。ノートブックコンピュータで使用されている従来のスリープモードにおいては、センサ（例えば、タッチパッド又はキーボードキー）からの割り込み信号は、ハードドライブなどの高電流電子機器を目覚めさせるのに制御回路が使用する割り込み信号を与える。しかし、赤外線マウスにおいては、従来の省電力手法が適用できないように回転エンコーダはバッテリの最大の静止電流消耗品である。
【００５２】
本発明においては、光学エンコーダは、２つの別個のモードで好ましくは動作される２つの回転エンコーダ４１０、４１５から構成されている。第１のモードは従来の光学エンコードモードであり、フォトインタラプタが連続的に電力供給されてマウスボール１４０の位置変化の正確な決定を行う。第２のモードは低電力モーションセンサモードでありパルス（ストロボ）モードで動作される。低電力運動感知モードは、ＬＥＤランプ４７０がパルスオン／オフされるので、フォトインタラプタがトラックボール位置の正確な感知ができない。ストロボモードにおいては、マウスボール１４０の運動は、通常は、操作の連続モードをもたらす電子パルス数のごく一部をもたらす。更に、ストロボモードにおいては、回転エンコーダはマウスボール１４０の正確な運動情報を与える。しかし、本発明者等は、ストロボモードにおいては回転エンコーダからのデータパルスはマウスのユーザによる移動を示していることを認識した。パルスモードでは回転エンコーダはモーションセンサのように作用する。パルスモードで動作される回転エンコーダからのデータは、マイクロプロセッサ制御回路４００に割り込み信号を与えるのに使用可能である。制御回路４００は、割り込み信号に応答して動作すると、光学エンコーダをその後目覚めさせて連続的な位置決定モードで動作するようにすることができる。図２１に示すように、各回転エンコーダ４１０、４１５は好ましくはマイクロプロセッサ４００によって動作可能／動作不能にされることができ、従って回転エンコーダ４１０、４１５がパルス運動感知モードか連続的正確位置感知モードかで動作することを可能にする。
【００５３】
図２４は、静止フォトインタラプタ電力を保存するための好ましいシーケンスステップを示すフローチャートである。ポーリングモードは、制御回路４００が１％デューティサイクルパルス未満を有する動作モード（例えば、１００ナノ秒未満のパルスと約０.１乃至０.３秒の期間を有する）などの低デューティサイクルを有するパルスモードでフォトインタラプタを動作させるモードから構成される。ポーリングモード３６０においては、フォトインタラプタは定期的に回転エンコーダの状態をポール（テスト）して、それをマイクロプロセッサ４００のマウスのメモリに格納された最後の記録状態と比較する。移動が検出されると、マイクロプロセッサ４００は、光学エンコーダＬＥＤランプ４７０を、回転エンコーダ３１０が連続モードで動作される正確感知モードに切り替える。一旦回転エンコーダがスイッチオンになると、正確な感知が発生する。更なるマウス３０５の位置情報又はボタン情報は、移動の回転符号化３２０が生じてノートブックコンピュータに送信３３５されるパルスデータ３３０に変換されるｘｙデータ３２５をもたらすように事象３１５をもたらす。マイクロプロセッサは、好ましくは、１秒遅延３４０などのフォトインタラプタを更なる短時間だけ更なる入力なしに維持する。より多くのマウス運動３４５が感知されると、ＬＥＤランプはオンのままでｘｙデータは送信され続ける。しかし、１秒（又はある別の適当な期間）後にマウス運動３４５が検出されなければ、フォトインタラプタは、ランプオフ３５０モードにスイッチバックされる。フォトインタラプタは、その後、スリープ（ポーリング）モードに切り替えられて定期的に回転エンコーダの状態をポール３６０する。
【００５４】
従って、好ましいスリープモードはユーザフレンドリのまま相当省電力化を達成する。ポーリング期間は、ユーザが低電力ポーリングモードにされたマウスを移動した後に短期間（約０.２秒未満）でマウスがマウス運動の正確な光学符号化３２０を開始するように、十分短く（例えば、０.１秒）することができる。ターンオン応答時間は通常のユーザからみて、マウスがあたかもいつも目覚めているかのように振舞うのに十分高速である。しかし、新しい入力の停止後のポーリングモードへの（例えば、１秒未満など）比較的高速切り替えは、電子的には、マウスを連続入力がなければ通常は省電力ポーリングモードにする。図２４に示す方法は、１００までの因数だけ光学エンコーダを有する２つの回転エンコーダを動作するのに必要な静止電力を低減することができる。
【００５５】
本発明の入力装置１００は、好ましくは、ノートブックコンピュータと別の赤外線制御装置との間の好ましくないクロストークを防止するのに使用可能なＩＤコードスイッチ４３５を有している。前述したように、データは、好ましくは、赤外線パルス位置変調（ＰＰＭ）パルスとして送信されるが他のパルス変調方法も同様に使用可能であろう。好ましくは、図２５に示すように、位置情報は、３０ミリ秒ごとに送信される各８ビットの３バイトのブロックで送信される。第１のバイト５０５は、マウスボタンスイッチ位置に関する情報、３ビットＩＤコード５０６と付加パリティチェック及び／又はスタート／ストップビットを含んでいる。第２のバイト５１０はｘ位置データに関する情報を含んでおり、第３のバイトはｙ位置データに関する情報を含んでいる。ＩＤコード５０６を含む第１のバイトの利用とパリティビットは可能な干渉問題を緩和するのに役立つ。
【００５６】
本発明の広角赤外線センサに伴うある可能な欠点は、他の赤外線制御装置からの赤外線信号が受信されてデータ入力を汚染する可能性があるということである。例えば、ある状況では、他の赤外線制御ユニット（例えば、テレビのコントローラ）はノートブックコンピュータと同一の部屋で使用される場合がある。パリティ／チェックビットを含むことは他の赤外線制御ユニットが有害なクロストークを引き起こす可能性を極端に減少させる。しかし、幾つかの企業はスタッフ全員に実質的に同一のノートブックコンピュータを購入するので、本発明の２以上のノートブックコンピュータがお互いに近接して利用される場合がある。従って、ユニットが、ユーザによりノートブックコンピュータのコード調節対応手段（例えば、ユーザ嗜好プログラム）によって入力装置上で設定可能であるユーザ設定可能なＩＤコード５０６を有していることが好ましい。ＩＤコードスイッチ１４３は、ユーザがＩＤコード５０６を調節することができるように、分離赤外線入力装置に含めることができる。これにより、ユーザは、クロストークを防止するためにＩＤコード５０６を調節することができる。しかし、クロストークの防止は通常好ましいが、ジャムが問題ではない場合も存在する。例えば、対話型プレゼンテーションをする２人の販売員は、顧客グループに対するプレゼンテーション中に彼等が交互に彼等のコンピュータ１０の一つにカーソル制御（又はその他の入力）を与えるため入力モジュール１００のコード調節を希望する場合がある。これにより、２人（以上）の販売員は、一の赤外線入力装置を物理的に手渡しせずにプレゼンテーション中に、一のノートブックコンピュータに入力を与えることができる。しかし、この場合、２人のユーザは２つの赤外線入力装置から同時にデータをノートブックコンピュータに送信しないように、彼等の活動を調整する必要があるかもしれない。
【００５７】
本発明の分離入力装置はマウス又はタッチパッドとして使用可能である。図２６に示すように、ユニットは、好ましくは、（点線で示す）手が親指で一方の側に、人差し指と中指がマウスボタン１２０を制御するようにユニットを把持可能な大きさを有する。この把持は従来のマウスのそれに匹敵しうるが、比較的小さいユニットの大きさはフレア縁部１３０を親指の一部のみが把持することを意味する。実際、ユニットは実質的にその好ましい長さである約７ｃｍよりも小さければ、マウス移動の制御を補助するために親指の先を使用することは面倒になるであろう。図２７に示すように、ユニットの大きさとフレア縁部１３０はユニットがタッチパッド１１０として使用されるように把持を変更することを可能にする。図２４に示すように、ユニットは、（点線で示す）掌に載置されている間に、ユーザがその親指でマウスボタン１２０を制御することができるように十分短い。しかし、図２８に示すように、ユニットは、好ましくは、タッチパッド１１０の任意の部位に触れるためにユーザが、ユニットをその掌に載置したまま、容易にその親指を曲げることができるように十分狭い。図２９に示すように、ユニット１００の上面の好ましい大きさは、幅が（点線で示す）約二本の平均男性親指幅で長さが一本の平均男性親指長さの領域に相当する。本発明者等による実験は、一又は両方のモード（マウス又はタッチパッド）で使用に不便にならないようにユニットを実質的により小さく製造することはできないことを示している。また、本発明者等による実験はユニット１００の両フレア縁部１３０はマウスとタッチパッドの両方の使用に対して快適な把持を可能にすることを示している。また、同一角度を有する両フレア縁部１３０は左利きと右利きの両方のユーザにとってユニットを快適にする。従って、入力装置は小型設計された人間工学的ユニットで、使用のいずれのモードに対しても快適な把持も与える。
【００５８】
本発明で使用される赤外線受信センサと赤外線送信機回路は、周知の赤外線制御回路の変形である。本発明の機能を達成するために様々な回路も使用することができる。図３０は、東芝ＴＰＳ８３１フォトトランジスタ受信機からなる受信機回路を示している。その低コストと、実質的に完全な赤外線受信ユニットとして「プラグイン」されることを可能にする増幅器と制御回路など別の回路素子を有しているため、東芝ＴＰＳ８３１は好ましい受信機である。図３０に示すように、ＴＰＳ８３１センサは増幅器及び制御回路を含んでいるので、比較的単純な回路構成をＴＰＳ８３１センサからパルスデータを集めるのに使用することができる。
【００５９】
信号アービトレーション技術が、本発明では幾つかのカーソル制御入力が可能である事実をもたらすために、好ましくは提供される。また、信号アービトレーション技術は、特に、クロック／データラインリソースが共有される場合に、制御回路におけるファームウェアの複雑さを好ましくは低減する。本発明のノートブックコンピュータが使用可能にする２つの主要な方法が存在する。コンピュータが使用可能な一の方法はグライドポイント７０と分離入力モジュール１００のみが使用されるものである。この場合に、キーボード制御装置のファームウェアが装置の一つからの入力を動作不能にし、又は、代替的に、２つの入力装置の移動がまとめられて一の移動として送信されるように両装置を動作可能にすることが好ましい。ノートブックコンピュータ１０が使用可能な別の方法は外部ポートに取り付けられている更なる入力装置に関連するものである。
【００６０】
様々な受信機設計と信号アービトレーション回路が本発明の教示に包含されている。しかし、図３１乃至３４は、比較的単純な受信機と信号アービトレーション機能を達成する一の好ましい受信機と信号アービトレーション回路を示している。図３１は、ノートブックコンピュータの受信機ユニット６００の一部を示す概略回路図である。受信機回路６００は、受信機制御ユニットに結合されて送信される２以上のセンサから入力データを受信する。図３２は、キーボード制御装置回路の一部を示す概略回路図である。図３３は、ポインティングデバイスを動作可能／動作不能にするのに使用される回路の一部を示す概略回路図である。図３４は、図３１及び図３２の回路端子の概略回路図である。図３５は、キーボード制御装置電子機器６５０に接続されているデータラインと別のキーボードＩ／Ｆに接続されているマイクロプロセッサ６２０に受信機回路６００が接続されている様子を示すブロック図である。
【００６１】
図３１乃至３５の実施例は、外部入力装置が（外部ＰＳ／２マウスなどの）外部ポートに接続されている場合にグライドポイント７０及び赤外線入力装置１００が動作不能にされる信号アービトレーション機能を実行する。限定数のポートがキーボード制御装置に接続されて同一のクロック／データラインが使用（即ち、マルチプレクシング）されている場合には、このアービトレーション手法は有益である。しかし、ノートブックコンピュータ設計の当業者は、多数のポートを処理するために、外部入力装置がグライドポイント７０と赤外線入力モジュール１００に関連して使用されることを可能にするであろう図３１乃至３５の制御回路のファームウェアを変形する方法に習熟している。
【００６２】
上述したように、本発明の赤外線入力モジュールの好ましい実施例はマウスとタッチパッド入力装置を有している。しかし、タッチパッドに加えて他の入力装置を使用することもできる。例えば、図３６に示すように、タッチパッドの代わりに、トラックボール７０２を代替的に使用することができる。代替的に、図３７に示すように、「エルゴトラック」又は「イレイザーヘッド」型入力装置７０４をタッチパッドの代わりに使用してもよい。エルゴトラック及びイレイザーヘッド入力装置は、幾つかのノートブックコンピュータにおいてカーソル制御機能を実行する起立して、ほぼ５セント大の装置からなる入力装置に対する一般名である。別の種類の入力装置も本発明に結合することができる。図３８は、赤外線入力モジュール１００の凹部７０８に収納可能な退避可能なジョイスティック７０６を示している。ジョイスティックは、例えば、ユーザがゲームをすることを容易にするゲームジョイスティックであってもよい。
【００６３】
また、他の非カーソル関連機能が赤外線入力装置に結合可能である。しかし、赤外線入力装置１００を非カーソル関連情報入力用に使用するために、コンピュータはカーソル制御入力と非カーソル制御入力との間で区別されなければならない。コンピュータにとってカーソル制御入力と非カーソル制御入力とを区別する一の手段は、赤外線入力装置がカーソル制御装置として使用されていない時にユーザがユーザ嗜好プログラムを変更することである。別の用途に赤外線入力装置１００を使用することを可能にする別の手段は赤外線入力装置がノートブックコンピュータ１０にバイト５１０、５１５を解釈する方法を教示するモード制御情報を送信することである。図２５を参照して上述したように、最初のバイト５０５の幾つかのビットはＩＤコードとして使用可能である。しかし、幾つかのビットは、ノートブックコンピュータに非カーソル関連情報がバイト５１０、５１５の形式で赤外線入力装置から送信されていることを通知するためにモード制御ビットとして最初のバイト５０５で使用されることもできる。小型スイッチ１９０は、ユーザがモードビットを調節する事を可能にするために赤外線入力装置に含めてもよい。例えば、モード制御情報に使用される２ビットが通常のカーソル制御のオプションと３つの他の非カーソル入力モードを与えるだろう。
【００６４】
赤外線入力装置の潜在的な使用数を増加する一の機能は、赤外線入力装置に配置されているマイクロホンがノートブックコンピュータ１０と音声通信リンクを設定するのに使用されるモードである。例えば、図３９に示すように、マイクロホン７１０は、赤外線入力モジュール１００に結合可能である。音声信号を赤外線送信に適したディジタルパルスに変換する回路はファイバー光学で周知である。赤外線入力モジュール１００における従来の周知の回路は、周知の原理を使用してノートブックコンピュータ１０に送信される音声信号を赤外線パルスに変換する。赤外線入力モジュール１００を音声信号送信用に使用することは多くの恩恵を与えるだろう。これらは、ノートブックコンピュータを公衆アドレスシステムとして使用すること、対話型コンピュータプレゼンテーション中にノートブックコンピュータの音声制御を可能にすること、又は、ディジタル音声記録／識別を可能にすることを含んでいるが、これらに限定されるものではない。
【００６５】
赤外線入力装置の機能性を増加させる別の機能は、赤外線入力装置１００とノートブックコンピュータ１０との間の光学画像送信リンクである。例えば、光学画像をディジタル信号に変換する様々な周知の小型カメラが赤外線入力モジュール１００に結合可能である。図４０に示すように、小型カメラ７１２が赤外線入力モジュール１００の一部に沿って結合可能であろう。これにより、顧客のディジタル写真撮影やノートブックコンピュータに格納されて電子送信可能な文書記録作成など、赤外線入力モジュール１００はユーザに多くの潜在的用途を可能にするだろう。
【００６６】
赤外線入力装置の機能性を増加させる別の機能はレーザポインタである。図４１に示すように、レーザポインタ７１４は、赤外線入力モジュール１００の片側に沿って配置されることができるであろう。小型スイッチ１９０は、レーザポインタをオン／オフするのに使用可能であろう。レーザポインタは、例えば、販売員が画面の様々な部分でポイントする対話型販売プレゼンテーションを可能にするのに使用可能であろう。
【００６７】
更に別の機能を赤外線入力装置に含めることができる。例えば、数値入力パッドを赤外線入力装置の上面に含めることができる。例えば、シルクスクリーンパッド又は小型エラストマーキーパッドを含めることができる。図４２に示すように、赤外線入力装置１００に含まれている数値入力パッド７１６はユーザに、電話番号やコード／マクロ番号などの数値入力を可能にするだろう。
【００６８】
多種多様の電子センサ及び制御装置は、装置が小型でその出力が赤外線入力装置の赤外線送信機によって送信可能なディジタル形式に変換可能である限り、赤外線入力モジュールに結合可能である。例えば、図４３に示すように、指紋認識装置７１８は赤外線入力モジュール１００面に配置することができる。例えば、荷電結合素子（ＣＣＤ）アレーからなる指紋認識装置７１８をユーザの指紋を走査するのに使用して、結果データをディジタル的にノートブックコンピュータに返信することができる。
【００６９】
一般に、付加的なカーソル制御装置及び／又は付加的なデータ入力装置を着脱可能なマウスに付加することは新しい方法でノートブックコンピュータを使用することを可能にする。例えば、マウス機能、タッチパッド、レーザポインタ及びマイクロホンを有する赤外線入力モジュール１００は、販売員が様々な新しい方法でノートブックコンピュータを販売用プレゼンテーションに使用することを可能にするであろう。
【００７０】
要するに、本発明のノートブックコンピュータは着脱可能な補助着脱可能な赤外線入力装置ユニットとノートブックコンピュータセンサ設計から構成される。ノートブックコンピュータに配置された赤外線センサの数、スペース及び配向は好ましくは、広角赤外線センサ応答を有するノートブックコンピュータを達成するように選択される。本発明の着脱可能な赤外線入力ユニットは好ましくは省エネルギー設計を利用し、（１）過度の無駄なしにユーザが赤外線電力を特定用途に十分な送信機電力設定を選択するように調節可能にし、（２）静止期間中の赤外線送信機電力を不要にするパルスデータ送信設計を利用し、（３）静止期間中の低平均電力ポーリングモードにおけるマウスの回転エンコーダランプを操作する制御装置を利用する。本発明のノートブックコンピュータは、好ましくは、他の赤外線入力装置とのクロストークの問題を防止するユーザプログラム可能なＩＤコードを含んでいる。本発明の着脱可能な入力ユニットは、ユーザがマウス又はパームヘルドタッチパッドとしてのユニットを快適に使用することを可能にする大きさと形状を有する。本発明の補助入力ユニット及びノートブックコンピュータは、好ましくは、ユーザが補助入力ユニットを単独で又はノートブックコンピュータに永久に取り付けられている従来の入力装置と組み合わせて使用することを可能にするように設計されている。上述の特徴の結合は赤外線マウスの潜在的機能性を大幅に増加させ、バッテリ寿命を改善する。特に、本発明のノートブックコンピュータ及び着脱可能な入力ユニットは、販売員がプレゼンテーション中にノートブックコンピュータを使用するなどノートブックコンピュータの新しい使用を可能にする。
【００７１】
本発明の好ましい実施例とその変形を詳細にここで説明したが、本発明はそれらの正確な実施例及び変形に限定されないこと、及び、別の変形及び変更が添付の特許請求の範囲で定義されるように本発明の要旨及び範囲を逸脱せずに当業者によって実施可能であることが理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明のノートブックコンピュータの斜視図である。
【図２】本発明の赤外線入力モジュールの斜視図である。
【図３】線３−３に沿った図２の入力モジュールの横断面図である。
【図４】図２の入力モジュールの上面図である。
【図５】線５−５に沿った図４の入力モジュールの横断面図である。
【図６】コンピュータベースの前端部に沿って配置されたセンサの位置と受け入れ角度を示す本発明のノートブックコンピュータの斜視図である。
【図７】コンピュータベースの側端部に沿って配置されたセンサの位置と受け入れ角度を示す本発明のノートブックコンピュータの斜視図である。
【図８】コンピュータベースに沿って配置された複数のセンサの位置と受け入れ角度を示す本発明のノートブックコンピュータの斜視図である。
【図９】コンピュータベース上に配置された２つの高架センサを示す本発明のノートブックコンピュータの斜視図である。
【図１０】ＬＣＤベゼルフレームに配置された高架センサを示す本発明のノートブックコンピュータの側面図である。
【図１１】ＬＣＤベゼルフレームに配置された高架センサを示す本発明のノートブックコンピュータの斜視図である。
【図１２】ＬＣＤベゼルフレームに配置された高架センサを示す本発明のノートブックコンピュータの別の実施例の斜視図である。
【図１３】ＬＣＤベゼルフレームの上端部に沿って配置された２つの離間されたセンサを示す本発明のノートブックコンピュータの斜視図である。
【図１４】ＬＣＤベゼルフレームの低端部に沿って配置された２つの離間されたセンサを有する本発明のノートブックコンピュータの好ましい実施例の斜視図である。
【図１５】センサの配向を示す図１４のＬＣＤベゼルフレームの背面図である。
【図１６】図１５の一のセンサの詳細図である。
【図１７】図１６のセンサの所望のセンサ配向を達成するのに使用される載置部材の斜視図である。
【図１８】コンピュータベースの端部に向かう傾斜センサがどのようにそれらの領域においてセンサ受信を改善するかを示す例示的上面図である。
【図１９】ユニットの前に向かって下方に傾斜するセンサがどのようにコンピュータベース前でセンサ応答を改善するかを示す例示的側面図である。
【図２０】どのように複数のセンサ入力が互いに結合可能であるかを示す電子ブロック図である。
【図２１】本発明の入力モジュールの電子ブロック図である。
【図２２】図２１の赤外線送信機から生成されるパルス位置変調パルスのストリームの例示的平面図である。
【図２３】マウスボール位置を一方向に決定するのに使用される単一の従来の回転エンコーダの斜視図である。
【図２４】静止期間における低電力動作センサとして回転エンコーダを利用する本発明の方法を示すフローチャートである。
【図２５】データ送信用の好ましい３バイトデータブロックである。
【図２６】マウスとして把握される本発明の赤外線入力モジュールの斜視図である。
【図２７】本発明の入力装置に対するタッチパッド入力装置として掌に保持される赤外線入力モジュールの斜視図である。
【図２８】タッチパッド面への親指アクセス可能性を示す掌に保持される入力モジュールの斜視図である。
【図２９】面上に重ねられた点線の２本の親指を有する入力モジュールの上面図である。
【図３０】データパルスを与えるためにワイヤ接続されたセンサ受信機ユニットの概略電子回路図である。
【図３１】本発明の赤外線受信機制御回路の一部概略回路図である。
【図３２】本発明のキーボード制御回路図の一部の概略回路図である。
【図３３】図３１及び図３２のポインティングデバイスの動作可能／不能回路の概略回路図である。
【図３４】図３１及び図３２の受信機とキーボード制御回路に対する信号切断の概略回路図である。
【図３５】どのように受信機入力がキーボード入力に結合された制御ユニットに送信されるかを示す電子ブロック図である。
【図３６】マウス／トラックボール赤外線入力モジュールの斜視図である。
【図３７】マウス／エルゴトラック赤外線入力モジュールの斜視図である。
【図３８】マウス／ジョイスティック赤外線入力モジュールの斜視図である。
【図３９】マウス／マイクロホン赤外線入力モジュールの斜視図である。
【図４０】マウス／カメラ赤外線入力モジュールの斜視図である。
【図４１】マウス／レーザーポインター赤外線入力モジュールの斜視図である。
【図４２】マウス／数値入力パッド赤外線入力モジュールの斜視図である。
【図４３】マウス／指紋識別赤外線入力モジュールの斜視図である。
【符号の説明】
【００７３】
１０          小型ノートブックコンピュータ
２０          ＬＣＤ画面
３０          ＬＣＤベゼルフレーム
４０          ヒンジ
５０          コンピュータベース部
５５          スロット（キャビティ領域）
６０          コンピュータキーボードセクション
７０          ポインティングデバイス
８０          モジュール
９０          モジュール
１００        赤外線入力モジュール
１１０        タッチパッド
１２０        マウスボタン
１３０        フレア側面
１４０        マウスボール
１４３        ＩＤコードスイッチ
１７５        第１の縁部
１８０        赤外線送信機
１８５        第２の縁部
１９０        制御スイッチ
１９５        赤外線センサ（素子）
２０５        赤外線マウス
２１０        赤外線エミッタ
２１５        発散ビーム
２２０        検出装置
２３０        センサ
２４０        高架センサ
２４５        センサ
２６５        センサ
２７０        載置部材
２８５        ミキサ
２９０        マイクロプロセッサプロトコル翻訳機
４００        マイクロプロセッサ制御回路
４０５        赤外線送信機
４１０        回転エンコーダ
４１５        回転エンコーダ
４２０        タッチパッド
４２５        赤外線電力制御スイッチ
４３０        マウスプッシュボタン
４５０        電源
【図１９】
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【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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