(57)【要約】【課題】従来の加速度センサを使用した入力装置において、加速度センサからの入力を自動的に遮断する方法がないために、入力装置の操作場所を自由に移動できないという課題がある。また、加速度から速度および位置を計算する場合の計算誤差によって、入力装置が静止していてもカーソルが移動してしまい操作性が低下するという課題がある。【解決手段】机等の平面上に置かれていることを検出するためのスイッチ等による検知手段あるいは、指が接触していることを検出する手段を設け、前記検知手段が平面に置かれていることあるいは指が接触していることを検出した場合に、一定時間毎の加速度センサの値から速度さらに位置を計算することによって移動量を計算し、パソコン等の処理装置に通知するように構成することによって、カーソルを停止させたままで入力装置の操作場所を移動できるようにした。また、摩擦により速度が低下する効果を利用して、計算誤差を減少させるように制御処理を行うことによって操作性を向上させた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
机等の平面上に置かれていることを検出するためのスイッチによる接触センサ等の検知手段と、クリック等の操作を行うためのボタンと、移動を検知する手段として加速度センサを備え、前記検知手段が平面に置かれていることを検出した場合に、一定時間毎の加速度の値から速度を計算し、さらに速度の値から位置を計算することによって移動量を計算し、パソコン等の処理装置に通知するように構成することによって、操作性を向上させたことを特徴とする入力装置。
【請求項２】
指が入力装置に触れていることを検出するための接触センサ等の検知手段をそなえ、指が触れていることが検知された場合にのみ加速度センサからの情報により速度を計算し、さらに位置を計算するように構成することによって、カーソルを移動したくない場合に入力装置を移動させても移動情報を通知しなくすることができることを特徴とする請求項１の入力装置。
【請求項３】
加速度から速度を計算し、さらに速度から位置を計算することによる位置の計算誤差を、加速度がほぼ０で速度がある一定値より小さい場合に摩擦の効果により速度が急速に減少する効果を利用して、位置の計算誤差を一定範囲以下におさえるように制御することを特徴とする請求項１の入力装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パソコン等の装置におけるいわゆるマウスと呼ばれる位置情報等の入力装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
加速度センサを使用した入力装置の従来技術としては、特許公開２００１−３３１２７３の技術がある。この従来技術においては、加速度センサから位置の情報を計算する点は本発明と同様であるが、平面上に置かれていることを検出する手段が含まれていないという点が本発明と異なっている。また、前記従来技術では、加速度が一定という場合の計算方法が示されているが、通常の場合の複雑に変化する加速度の場合の計算方法が示されておらず、また摩擦の効果による計算誤差の削減が考慮されていないという点において本発明とは異なっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の加速度センサを使用した入力装置において、加速度センサからの入力を自動的に遮断する方法がないために、入力装置の操作場所を自由に移動できないという課題がある。また、加速度から速度および位置を計算する場合の誤差によって、入力装置が停止していてもカーソルが移動するという課題があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
机等の平面上に置かれていることを検出するためのスイッチ等による検知手段あるいは、指が接触センサに触れていることを検知する手段を設け、前記検知手段が平面に置かれていることあるいは指が接触していることを検出した場合に、一定時間毎の加速度センサの値から速度さらに位置を計算することによって移動量を計算し、パソコン等の処理装置に通知するように構成することによって、カーソルを停止させたままで入力装置の操作場所を移動できるようにした入力装置。
【０００５】
加速度から速度および位置を計算する場合の計算誤差による操作性の悪化を削減するために、摩擦の効果を利用して、加速度が無く、かつ速度が小さい場合に速度を０とするような処理機構を設けることにより、操作性を向上させた入力装置。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１に本発明の実施例の入力装置を示す。図において、１０は入力装置が机の上等に置かれていることを検出するための接触センサ、２０は左ボタン、３０は右ボタン、４０は移動による加速度を検出するための加速度センサ、５０は各スイッチあるいは加速度センサからの入力を処理してパソコン等の装置に情報を通知するための制御機構である。６０は通信を制御するためのインタフェース制御機構である。６０は５０と一体化されていても良い。
【０００７】
図２に本発明の入力装置の構成図を示す。図において、マイコン等の制御機構５０に右ボタンおよび左ボタンの状態が入力され、加速度センサからのＸ軸およびＹ軸の加速度の値が入力されるように構成される。制御機構５０はインタフェース制御機構６０を介してパソコン等の処理装置７０に情報を通知する。
入力装置から通知された移動情報は、パソコン等の処理装置によって、ディスプレイ上のカーソルを移動させるように制御される。
【０００８】
図３に本発明の入力装置の動作を説明するための、位置および速度および加速度の時間変化のグラフを示す。平面上の移動を現すためには、直交するＸ軸とＹ軸の２つの軸が必要であるが、加速度センサがＸ軸およびＹ軸の加速度を独立して検出する場合には、Ｘ軸とＹ軸を独立して計算することができる。
以下の説明においては、一次元のＸ軸についてのみ記述するが、Ｙ軸に対しても同様な計算を行うことによって平面上の移動を制御することができる。
【０００９】
図３において、移動時の位置の変化を簡単に表わすために、位置は時間に対して余弦の三角関数で表わされるように変化するということを前提とする。位置の変化は時間が０から３．１４秒の間は以下の数式で表わされるものとする。
【数１】
2004334811.tif 000003
ここで、Ｘは位置をｍ（メートル）で表わした変数、ｔは時間を秒で表わした変数である。
時間が０秒以前は位置の変化はないものとする。また時間が３．１４秒以後も位置の変化はないもの、つまり静止しているものとする。
【００１０】
速度の変化は数式１を時間で微分することにより以下の数式で表わされる。
【数２】
2004334811.tif 000004
ここで、ｖは速度をｍ／秒で表わした変数である。
加速度の変化は、数式２を時間で微分することにより以下の数式で表わされる。
【数３】
2004334811.tif 000005
ここで、ａは加速度をｍ／秒／秒で表わした変数である。
図３はこれらの数式の三角関数を数値的に計算して、グラフとして描いたものであり理論的なものである。
【００１１】
図４は、加速度センサの数値から速度および位置を計算した場合の時間変化をグラフに表わしたもので、加速度の理論値から数値計算したものである。
数式３で表わされる加速度から、求められる速度は理論的には数式２となるが、実際に数値的な計算を行うと、時間の差分が有限であることおよび近似計算を行うことから以下に示すような理論値に対する計算誤差が発生する。
【００１２】
図４における計算の方法は、数式３を積分することに対応して以下の数式により速度を数値計算することにより求められる。
【数４】
2004334811.tif 000006
ここで、ＶＮ−１はΔｔ時間前の速度の値、Δｔは加速度を測定する時間間隔であり、この例の場合は０．１秒間隔である。
同様にして速度から位置は以下の数式により求めることができる。
【数５】
2004334811.tif 000007
ここで、ＸＮ−１はΔｔ時間前の位置の値である。
【００１３】
この数式により計算した結果が図４に示されている。この数値計算には誤差があるため、図４の速度および位置のグラフは図３の速度および位置のグラフと異なったものとなっている。第一の差異は、移動した距離が図３では２ｍであるが、図４の計算によると２．１６ｍとなっており、約８％の誤差がある。しかしこの誤差は入力装置の実際の操作においては問題とはならない。なぜならば、入力装置の移動距離と、ディスプレイ上のカーソルの移動距離は比例する関係があればよく、元々絶対値が一致する必要はないからである。
【００１４】
第二の差異は、図３では３．１４秒以後の位置は変化していないことに対して、図４では３．１４秒以後も位置が少し変化していることである。この差異は実際の操作において問題となる。つまり入力装置が静止していても、ディスプレイ上のカーソルが少しずつ移動するという現象となって操作者に知覚されるからである。
【００１５】
この計算誤差の問題を解決するために、本発明の制御機構では以下のように制御を行う。加速度がほぼ０で、速度がある値よりも小さい場合には、摩擦抵抗により速度は減少する。このことを利用して、計算誤差により加速度ほぼ０で速度が一定値より小さい状態が連続すると、速度を０とする。この摩擦による効果を考慮した本発明の制御機構の処理フローを図５に示す。
【００１６】
図５において、処理フローは大きく３つの部分に分かれる。最初の処理は、通知処理で、２番目の処理は位置計算処理、３番目の処理は摩擦効果処理である。
通知処理においては、処理装置の側からステイタス要求があるかどうかを判断し、ない場合には以下の処理をスキップする。ステイタス要求がある場合には、入力装置の保持している情報を処理装置に通知するための処理を行う。
【００１７】
位置情報計算処理においては、最初に接触センサの状態から入力装置が平面上にあるかどうかを判断する。平面上にない場合には、加速度センサからの情報を無視し、位置の計算を行わない。平面上にある場合には、上記の数式（４）および（５）に示した方法によって、加速度から速度を計算し、速度から位置を計算して位置情報を更新する処理を行う。
摩擦効果処理においては、加速度の値が一定値以下かどうかを判断し、一定値以下でかつ速度も一定値以下の場合には、速度を強制的に０とする処理を行う。
この処理によって、図４の（ｃ）における位置がずれる問題を解決することができる。
【００１８】
請求項１の場合には、入力装置が平面上にあるかどうかを接触センサで検出しており、入力装置を平面から持ち上げた場合にはカーソルが移動しないように制御されている。請求項２の場合には、入力装置を右ボタンまたは左ボタンを押す指以外の指で接触しているかどうかをスイッチ等によって検出する。例えば、右手の親指が入力装置に接触しているかどうかを検出する。接触を検出していない場合には、加速度センサからの情報を無視することによって、入力装置を移動させてもカーソルが移動しないようにする。その結果、入力装置の位置を所望の位置にして入力操作を行うことが可能となる。
【００１９】
図６に請求項２の実施例の構成図を示す。図において、１０が接触センサであり、例えば右手で入力装置を操作する場合には、親指が接触しているかどうかを検出する。接触センサを左右の両側面に配置して、例えば親指と薬指ではさむように保持することによって、右手でも左手でも両方に対応できるように構成することも可能である。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば自動的に加速度センサを遮断することによって、入力装置の操作場所の移動を自然に行うことができる。
また、摩擦により速度が低下する効果を利用することによって、移動量の計算誤差を削減することができ、操作性に優れた入力装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の入力装置の斜視図および断面図である。
【図２】本発明の入力装置の構成図である。
【図３】位置と速度と加速度の例を示した図である。
【図４】加速度から速度と位置を計算した例を示した図である。
【図５】本発明の制御機構の処理フローの図である。
【図６】請求項２の入力装置の構成図である。
【符号の説明】
１０：接触センサ
２０：左ボタン
３０：右ボタン
４０：加速度センサ
５０：マイコン等の制御機構
６０：インタフェース制御機構
７０：パソコン等の処理装置
８０：ディスプレイ装置
【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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