(57)【要約】【課題】連続的な移動が容易に出来ること、絶対位置を指示することと移動（相対距離）を指示することが両立されること、速度の変化の巾が大きく、しかも容易であること、そして往復運動の入力を容易にすることのできる入力装置（ポインティングデバイス）を提供する。【解決手段】本発明は、物理的に変形可能な個々の検知要素の根本側を複数束ねるか或いは併置して構成する。個々の検知要素には、物理的に変形させる力が先端側に加えられたときにそれを検知するセンサー及び該センサーからの配線を備える。個々の検知要素の物理的変形を検出することにより、全検知要素の中での検出された特定の１つ又は複数の検知要素の絶対位置と共に相対距離をコンピュータに対して指示する。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピュータ或いはコンピュータ搭載機器に対するコンピュータ入力装置であって、
物理的に変形可能な個々の検知要素の根本側を複数束ねるか或いは併置して構成し、
該個々の検知要素には、物理的に変形させる力が加えられたときにそれによる変形を検知するセンサー及び該センサーからの情報伝達部を備え、
前記個々の検知要素の物理的変形を検出することにより、全検知要素の中での検出された特定の１つ又は複数の検知要素の位置、移動或いはこれらに変換可能な物理量に関する情報をコンピュータに対して指示する、
ことから成るコンピュータ入力装置。
【請求項２】
前記検知要素は、弾力性のある薄い板状のシートによって構成した頁部であり、該頁部に変形を検知できるセンサーと該センサーからの配線を取り付けて構成した請求項１に記載のコンピュータ入力装置。
【請求項３】
前記センサーとして、物理的変形を検知要素先端側相互の接触・分離によって検知する接触センサー、或いは頁部根本側の変形を検知するストレインゲージを用いる請求項２に記載のコンピュータ入力装置。
【請求項４】
前記頁部は、個々に独立した頁部を整列させた状態で束ねるか或いは扇状に束ね、若しくは、連続した１枚のシートを切り離すことなくアコーデオン状に折り畳むことによって構成した請求項２に記載のコンピュータ入力装置。
【請求項５】
前記検知要素は、板状部の一面上に、多数の突起部を相互の間に所定間隔を空けてと一体にブラシ型に構成してなり、該突起部に変形を検知できるセンサーと該センサーからの配線を取り付けて構成した請求項１に記載のコンピュータ入力装置。
【請求項６】
前記センサーとして、人間の身体の一部が触れたことを感知するセンサー、或いは突起部根本側の変形を検知するストレインゲージ、或いは内部に設けた電気接点により構成する請求項５に記載のコンピュータ入力装置。
【請求項７】
前記検知要素は、２枚の短冊状のシートを重ねて先端で結合した松葉状の頁部からなり、２枚のシートのそれぞれの根元側に接触センサーを入れると共に、一方のシートを根本側で束ねて、シートを折り曲げた際の他方のシートの根元側での長さ方向の移動変化を検知するよう構成した請求項１に記載のコンピュータ入力装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンピュータ或いはコンピュータ搭載機器に対するコンピュータ入力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パソコンなどのコンピュータへの入力装置（ポインティングデバイス）として、マウス、ジョグダイアル、シャトルループ、ジョイスティック等が用いられている。
マウスは、移動量の操作は容易であるが、移動速度の変化量が直感的でないという問題がある。長い距離のスクロールなど、移動を連続的に行うには、何度も切り返さなくてはならないなど不便である。また、絶対位置を入力することはできない。
ジョグダイアルは、移動速度を大きくすることが難しい。腕のストロークが大きい。シャトルループは、往復運動をするとき、移動量が大きい。ジョイスティック（キーボード付属のタイプ）は、マウスとは逆に、腕のストロークが少ない。ただしそれゆえ絶対位置を示すのが非常に難しいという問題がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、係る従来の入力装置（ポインティングデバイス）の問題点を解決して、・連続的な移動が容易に出来ること
・位置（絶対位置および相対位置）を指示することと、移動（変位および速度）を指示することが両立されること
・速度の変化の巾が大きく、しかも容易であること
・往復運動の入力が容易であること
を目的としている。
また、物理的な変形を利用して、明確な感触が得られ、これにより、直感的な操作をより容易にすることを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明のコンピュータ或いはコンピュータ搭載機器に対するコンピュータ入力装置は、物理的に変形可能な個々の検知要素の根本側を複数束ねるか或いは併置して構成する。個々の検知要素には、物理的に変形させる力が先端側或いは根本側以外の部分に加えられたときにそれによる変形を検知するセンサー、及び該センサーからの配線或いは電磁的手段などの情報伝達部を備える。個々の検知要素の物理的変形を検出することにより、全検知要素の中での検出された特定の１つ又は複数の検知要素の位置或いは移動に関する情報、或いはこれらに変換可能な物理量に関する情報、例えば、絶対位置、相対位置、移動量（変位）及び移動速度をコンピュータに対して指示する。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、例示に基づき、本発明を説明する。図１は、本発明を具体化する入力装置の第１の例を示す図である。ａ）に第１の例の基本構成を示し、ｂ）及びｃ）にそのバリエーションを示している。例示の入力装置は、それぞれ長方形に構成した「頁」を要素として（図１ａ，ｂ　に　ａＡ　ｂＡ　として指示）、それを１−１００枚（以上）まとめ、
複数枚の頁部の長手方向の一方の端部を一体にまとめたものである。即ち、頁部は、めくられる部分を指している。ここには、図示しないが、このまとめられた端部側には、センサーからの信号を伝達する配線と、コネクターが取り付けられる。
【０００６】
頁部のそれぞれは、弾力性のある薄い板状のシートによって構成する。素材としては合成樹脂、金属、紙、木材あるいはこれらの複合体など弾力性があれば構わない。この頁部には、ストレインゲージのように変形を検知できる素子を取り付ける。めくられたことを検知するために必要である。或いは、この頁部の先端側に、めくられたことを検知するために、接触を検知する素子が取り付けられる。
また、頁部を束ねるために、上記したように個々に独立した頁部を整列させた状態で束ねる必要は無く、図１ｂに示すように、扇状に束ねることができる。さらには、図１ｃに示すように、連続した１枚のシートを切り離すことなく、アコーデオン状に折り畳むことができる。要は、後述するような各頁部の操作が可能であり、かつ、操作の結果を検知する構成であれば、どのようにも構成することができる。
【０００７】
図２は、まとめられた束の操作方法を例示している。まとめられた頁部の束を、本の頁のように、めくったり、弾いたり、さばく（連続して弾く）ことで、移動と位置の情報を発生させ、計算機への入力を行う。図２ａに示すように、頁部の間に指を挟み、そして、図２ｂに示すように、弾き、或いはめくることができる。
移動の情報には、変位（時間に関係なく何頁移動したか）と速度（ある時間内での変位）の２通り、位置の情報には、相対位置（束全体の中での割合としての位置）、絶対位置（原点から何頁目か）の２通りの情報が、発生する。計算機側で、どの情報を要求するかということに加えて原点の位置を指定することができる。
【０００８】
情報は、まず変形の位置を感知する。デバイスで、開かれたページの位置までを抽出した後で、計算機側で処理して情報を取り出すことができる。変形の感知方法は、接触センサーを使う方法が考えられる。図３に、検知の仕組みを例示している。隣り合った２頁間が閉じられているか／指が入るなどにより開かれているかを、接触センサーにより判別する。接触センサーは、図３ａ）に示すように、頁が閉じられている場合は接触ないし圧力を感知するが、ｂ）に示すように、開かれている場合には感知されない。センサーが発生する電気信号は、頁部に取り付けられた配線を介して、装置内にあるバッファに送られる（図４）。
【０００９】
このように、一定の時間間隔で順次調査することによって、開かれている場所を座標の値として出力する。（複数箇所開かれていても、すべての座標の値を出力し、後で処理する）。このとき、走査にはタイマー機能を使って、時間間隔を正確にしておく（速度の計算で精度を上げるため）。或いは、時刻情報を付加する。このようにして、開いた箇所を抽出し、バッファに格納する。これは、図４の「開いた箇所の抽出」から「開いた箇所のバッファ」の部分に相当する。
複数の箇所が開かれたと判定される場合があるが、これは許容され、開いている頁の箇所がすべてバッファーに貯蔵される。バッファーでは、時刻の情報も保持して、速度情報の計算に利用できるようにする。
【００１０】
図４は、開いている頁箇所情報を上記のバッファーに貯蔵し、さらにこの情報をデータ処理するホスト計算機を含んだシステム構成を示している。ホスト計算機側では、デバイスドライバがインターフェースを介してデバイスのバッファーから情報を読み出す。時刻と、開かれた位置の情報を元に、要求された情報を計算して加工し、ＯＳの指令によりアプリケーションソフトウェアに情報を伝達する。また、この装置を最初から計算機に内蔵することも考えられるが、その場合でも計算機内部における構造はこれと変わらない。
【００１１】
次に、開かれた頁の情報を元に加工されてアプリケーションソフトウエアに伝達される情報について、さらに説明する。以下ａ−ｄの作業は、計算機上の、ＯＳからの指示によりデバイスドライバが加工する。
ａ：位置情報
位置の検出は、デバイスから送られた「開かれた頁」の値を用いる。原点を指定して、相対座標を得ることもできる。複数の箇所が開かれている場合は、複数の点を要求するか否かをアプリケーション側から指定する。
ｂ：変位情報
上で求めた位置の時間変化を計算して求める。変位のサンプリングの時間間隔は、デバイス内での読み出し時間間隔の整数倍になる。これは、アプリケーション側から指定できる。なお、読み出し時間間隔は、デバイスドライバからも指定できるようになっている。必要な場合（標準の値よりも短い時間間隔が必要な場合など）には、アプリケーション側から指定する。開かれている場所が複数ある場合は、過去の点の位置を比較して、最も変位の少なくなる組を求める。複数の変位を要求するか否かは、アプリケーション側から指定する。
ｃ：速度情報
上記の変位をサンプリング時間間隔で割って、速度を求める。
ｄ：相対位置情報
位置を、総ページ数で割って全体の中での割合として求める。この場合も、原点の位置を指定できる。
【００１２】
図５は、本発明を具体化する入力装置の第２の例を示す図である。ａ）は装置全体の外観を示し、ｂ）は同心円状に配列した場合（点線は形状を示すための補助線。実際の装置ではない）を、ｃ）は放射線状に配置して、中央の十字部が一重である場合を、ｄ）は放射線状に配置して、中央の十字部が二重である場合をそれぞれ示している。
図示の入力装置は、円板などの板状部の一面上に、多数の突起部を相互の間に所定間隔を空けて一体に形成して、ブラシ型に構成したものである。突起部は、２次元的に、刷毛のような細い線状のものを束ねて構成することができ、その場合、「先端」が触覚的にわかり、かつ、先端の変形或いは接触を電気的に検知できるものであれば、突起部の長さ、太さ（径）は、任意に選択することができる。
板状部上の突起の配置は、図５ｂに示すような同心円状、図５ｃに示すような十字線（および基準角度ごとの放射状）に同心円部を加えたものにすることができる。
【００１３】
さらに、指の滑りを考えたとき、図５ｄに示すように、２列の突起を十字線上（および基準角度ごとの放射状）に配置した方が安定する。原点付近（中心の１本、同心円の最内周またはその付近、放射線部の交差点付近の１周分）の突起を高くすることにより、特定の領域を往復するような移動の入力に対応することができる。また、原点から適度に離れた円周部を１周分高くして、角度（回転角）の入力を行ない、シャトルループ的な使い方に対応することができる。
次に、このような構成の突起部の変形の検出について説明する。突起部の根元には、ストレインゲージのような変形を感知する素子をとりつける。前後の頁の変形量の差が最大になる対を、開かれた頁として検出することができる。
或いは、静電容量など、人間の身体の一部が触れたことを感知する素子を取り付ける。（この場合、変形された方向の感知は出来ないが、後処理で方向も計算することができる）。
【００１４】
図６は、検知方法を示す図であり、内部の電気接点により検出する例の正面図をａ）に、その断面図をｂ）に示している。突起を中空にして、内部に電気接点を入れる。右側のように、突起の変形により、中央に位置する接点ｘ　と、４隅に位置する４つの接点ｙ　（ｂ　の断面図に示すように、前後左右全ての方向にある）のうちいずれかと接触すれば、電流が流れることにより変形が検知できる。
図６ｃは、変形の検知方法の別の例を示す。根元にストレインゲージをとりつけることにより、変形を検知できる。
【００１５】
図７は、さらに別の感知方法を説明するための図である。本発明の入力装置の別の例は、このような短冊状のシートを対にしたものを１頁部として、複数の頁部を束ねて構成することができるが、図７は１頁部のみを取り出して図示している。頁部のそれぞれは、松葉状に２枚の短冊状のシートを重ねて先端で結合し、この結合した２枚の短冊状のシートの片方のみ（図中で、「外側シート」と表示）束ねる（便宜上、束ねる方を外側シート、束ねない方を内側シートと呼ぶ）。束ねられていない方（内側シート）は、図示しないが束ねている部分と干渉しないように切り欠きをいれてある。これによって、頁部を折り曲げれば、曲率半径の違いにより折り曲げる方向に従い、内側シートの端点（上記結合された先端とは反対側を、端点と表示している）が、外側シートの束ね部位よりもさらに根本側（図中で、内側と表示）にはみ出すか、或いは逆に先端側（図中で、外側と表示）に移動可能に構成されている（図７ｂ参照）。
２枚のシートの根本（綴じてある部分をさす）に接触センサーを入れて、根本で内側シートの端点の移動（長さの変化）を検知する。即ち、束ねてある側のシート（外側シート）にはシート端部の固定部に第０の接点を設ける一方、束ねられていない内側シートには、シートが変形していないときに第０の接点と接触する位置に第１の接点、シート端から少し先端側方向に離した位置に第２の接点を取り付ける。このように、シート長さ方向（短冊状シートの根本側から先端側方向）において、第１と第２の接点の取付位置が異なるために、変形が加えられていない状態では、第０の接点と第１の接点が接触する。この状態から、短冊状シートの先端側に、図中で「下向き」と表示した方向に変形が加えられると、内側シートに取り付けられた第２の接点は、シート根本側方向に移動するために、隣接する短冊状シートの第０の接点と接触することになる。接点１と２のどちらが接点０と接触したかの検知は下に述べる。逆に、図中で「上向き」と表示した方向に変形が加えられるときには、内側シートの第２の接点は、隣接する短冊状シートの第１の接点よりも離れる方向に移動するので、接点間の接触は起きない。
つまり、「変形無し＝接点０と１が接触」、「下向き＝接点０と２が接触」、「上向き＝接触無し」という対応関係を使い、曲げられた方向を検知できる。曲げられた方向が変化した場所は、開かれた箇所として検出できる。
【００１６】
図７ｃに、接点の設置方法を例示している。図示したように、接点０は出張るように、そして、接点１或いは接点２はへこんだ位置に設置することができる。このように構成することにより、接点０が、接点１（或いは接点２）の向かい側に来ない限り、これら接点は接触を検知しないように構成することができる。なお、接点０において、接点１と２のいずれが接触したかを知る方法は、１）接点０が出張り、接点１と２はへこんだ位置に設置されている。２）接点０が向かい側に来ない限り、接点１および２は接触を検知しない。接触を検知したか否かは、バッファのもつ情報に反映される。３）接点１と２は同時に接触を検知することはないため、バッファを順次調査するとき、どちらが接触しているかを決定できる。
開かれた箇所は、（例えば３頁と４頁の間　というように）頁の対であるが、情報としてはページ数の少ない方で代表させる。それぞれの頁の対を、１秒間に１０〜１００回以上の割合で、順番に走査する。即ち、一定の時間間隔で順次調査する。これによって、開かれている場所を座標の値として出力する。（複数箇所開かれていても、すべての座標の値を出力し、後で処理する）。
【００１７】
上述したような本発明の入力装置は、以下に示すような分野において利用したときに特に有用である。
ビデオ編集
計算機の使用法として、ビデオ編集ソフトウェアを利用して、ビデオの編集を行うことが挙げられる。ただし、専用機にもコンピューターが搭載されており、そのために、この装置を付加して使うことも考えられる。
粗動（シャトルループの役割に相当）は素早くめくることで、かつ、微動（ジョグダイアルの役割に相当）は一枚ずつめくることで実現できる。両方の役割を一つの装置で兼ねることができる。また、粗動に関しては、速度の変化量が大きいことを生かして、往復や高速での移動が自在にできるようになる。
電子書籍
まさしく、ページをめくるのと同様な操作で閲覧ができるようになる。電子書籍閲覧用の専用装置も、実体は用途の限られた計算機であり、この装置を付加ないし内蔵して利用することも考えられる。以下、ウェブブラウザ、情報家電にも同様のことがいえる。
ウェブブラウザ
長いページも、電子書籍同様に自由な移動速度で閲覧できるようになる。
情報家電
例えば最近の携帯型音楽プレーヤーでは、非常に多数の曲が蓄積できるようになったが、目的の局を選択するのにはジョグダイアルよりも便利である。携帯電話のインターフェイスで、例えば電話帳など多くのリストの中から選択するメニューでは、本発明の入力装置が有用である。
【００１８】
【発明の効果】
本発明によれば、連続的な移動が容易にでき、絶対位置を指示することと移動（相対距離）を指示することを両立し、速度の変化の巾が大きく、しかも容易であって、往復運動の入力が容易であるという効果を生じる。
また、物理的な変形を利用するため、明確な感触が得られる。これにより、直感的な操作がより容易になると期待される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を具体化する入力装置の第１の例を示す図である。
【図２】まとめられた束の操作方法を例示している。
【図３】検知の仕組みを例示する図である。
【図４】情報をデータ処理するホスト計算機を含んだシステム構成を例示する図である。
【図５】本発明を具体化する入力装置の第２の例を示す図である。
【図６】検知方法を説明するための図である。
【図７】さらに別の感知方法を説明するための図である。
【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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