(57)【要約】【課題】  従来のデバイスに見られる煩雑な操作及び位置の制約を廃し、キーボード上の任意の空間位置に手を配した状態でキー入力が出来ると同時に、ポインティングデバイスを掌に握ったり離したりすることなくポインタやカーソルを簡便かつ効率的な操作で自由に制御することを可能とする、安価なポインティングデバイスを開発することにある。【解決手段】  パーソナルコンピュータ（パソコン）等の情報処理装置において、手首の動きに柔軟に追随する物理的形状および機構を備え、手首の屈曲を検知して、取得される手首の屈曲の動作情報によって、ディスプレイ上のポインタやカーソルを制御する手段を備えたポインティングデバイスであるとする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パーソナルコンピュータ（パソコン）等の情報処理装置において、手首の動きに柔軟に追随する物理的形状および機構を備え、手首の屈曲を検知して、取得される手首の屈曲の動作情報によって、ディスプレイ上のポインタやカーソルを制御する手段を備えたポインティングデバイス。
【請求項２】
手の指間より掌内を経て手首に巻きつけて保持される、手の形状に沿って曲がった棒状の形状を持ち、手首の屈曲に追随してその屈曲を検知して動作する手段を備えた、請求項１記載のポインティングデバイスおよびその操作ボタン位置。
【請求項３】
手首に巻きつける二つの輪を持つ腕輪状の形状を持ち、手元側の輪は手首に固定し、手先側の一つの輪が手首の動きに柔軟に追随する形状および機構を持つ請求項１記載のポインティングデバイスおよびその操作ボタン位置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パーソナルコンピュータ（パソコン）等の情報処理装置と人間との間のマン・マシンインターフェースにおいて、ディスプレイ上でポインタやカーソルを任意の位置に移動させる際に使用されるポインティングデバイスに関し、特に、キーボードのキー入力操作と同時にポインタやカーソルの位置も操作可能とするポインティングデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、パーソナルコンピュータ（パソコン）等の情報処理装置において、ディスプレイ上のポインタやカーソルの制御を行うポインティングデバイスは、マウス、デジタイザ、タブレットとスタイラスペン、トラックボール等の多種に及ぶが、これらは卓上、台上、机上等の二次元平面上に固定して使用するものであり、その制約された二次元平面上でのデバイスの位置を人間が制御し、その位置情報をパーソナルコンピュータ等の情報処理装置に渡すことにより、ディスプレイ上のポインタやカーソルの位置制御を行うものである。また、ゲーム機等で利用されるジョイスティツクも台上、卓上に固定されたポインティングデバイスであり、その操作位置は特定の空間上に固定されている。
【０００３】
また、「ワイヤレスマウス装置」（特許文献１）では、マウスの操作性及び利便性を向上させるために、マウスを把持して卓上を移動させ、該マウスの移動によりマウスの下部に装着したトラックボールが回転し、更に、該トラックボールの回転をＣＰＵが検知してコンピュータの画面に表示されるポインタを任意の位置に移動し、クリックボタンのクリックにより種々の制御ができるようにしたマウス装置において、該マウスに前記トラックボールの回転データやクリックボタンのクリックのデータを無線にて送信する送信部を設け、該送信部にて送信されたデータをキーボードに装着した受信部にて受信して該マウスの操作による制御データをコンピュータ本体へ送信できるように構成したことを特徴とするワイヤレスマウス装置が開示されている。この発明では、マウスに送信部を設け、キーボードに受信部を設けて無線にて該マウスの制御を可能にしている。従って、該マウスにはケーブルが不要であるため、ケーブルがマウス操作に支障を来すことはなく、且つ、該マウスの操作を自由に実行することが可能となる。
【０００４】
しかし上記のポインティングデバイスはいずれもキーボードと併用して入力操作を行う場合、まずポインティングデバイスを用いてポインタやカーソルを制御した後、キーボードよりキー入力をする為に一度それらのデバイスより手を離し、手をキーボード上の空間に移動させキー入力を行った後、再びポインティングデバイスに手を戻しポインタやカーソルの位置決めのためにそれらのデバイスを握りなおすという煩雑な動作を繰り返さなければならない。
【０００５】
近年はノートパソコン等携帯用情報処理装置に多く用いられるタッチパッドも同様であり、キーボード上からパッド上に手を動かし、タッチパッド上で指またはペンを移動してポインタやカーソルの位置決めをし、再びキーボード上に手を戻すという煩雑な動作を繰り返すこととなる。
【０００６】
一部のノートパソコン等携帯用情報処理装置においては、キーボード上に丸いボタン状のポインティングデバイスを配し、そのボタンを上下左右に押すことによりポインタやカーソルの位置を制御する形式とし、その操作の煩雑さを解決しようとしているものもある。しかしこのボタンの操作中はキー入力で頻繁にキーを押す人差し指、中指等の主要な指は、このボタン位置に固定、制約されており、その状態のままでキーボードの任意のキーを押すことは出来ず、結局このボタンから指を離し、手を移動してキー入力操作をしなければならない。
【０００７】
ポインティングデバイスを装備していないパーソナルコンピュータ（パソコン）等の情報処理装置においては、上下左右の方向キーを用いてポインタやカーソルの位置を移動させることもある。この方法はキーの操作回数も多くなり、タブ位置・改行位置の制御等、制御対象も重複してしまうため制御は複雑になり、さらに煩雑なものとなる。
【０００８】
その他の方法としては、データグローブのように手の動きをセンサーにより認識してポインタやカーソルの位置を制御する方法や、カメラで操作者の目の動きを撮像し画像解析を行い視線の位置を認識してポインタやカーソルの位置を制御する方法などもあるが、これらの認識方法による制御は、装置が大掛かりなものとなり、高価なものとなっている。
【０００９】
このように、現在のポインティングデバイスは、キーボードによるキー入力操作との併用時に煩雑な操作を必要とするものになっている。また、各種のセンサーを用いて手や視線の位置を認識し、その結果を以ってポインタやカーソルの位置を制御する装置は大掛かりで高価である。このような従来の技術の問題点を踏まえて、安価で簡便な装置により、キーボード操作とポインタやカーソル位置制御を同時に操作できるポインティングデバイスが求められている。
【００１０】
【特許文献１】特開平１１−３４５０８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明が解決しようとする課題は、
１．ポインティングデバイスの使用時における空間位置の制約を無くし、操作性、スペース効率を向上させること。
２．ポインティングデバイスを握ったり掴んだりするなどしてデバイスの保持あるいはその操作だけに手指が占有されてしまうことなく、任意の位置で自然な状態でポインティングデバイスを保持することができ、且つ手首の動きだけでカーソルをコントロールすることが出来ること。そのような保持機構により、キー入力とカーソルコントロールを同時に実行出来ること。
である。
【００１２】
現在のパーソナルコンピュータ（パソコン）等の情報処理装置においてポインタやカーソルの位置を制御するとともに、キーボードからのキー入力を併用同時操作するためには、従来の技術に記したように、頻繁な手の位置の移動やポインティングデバイスの掴み離し、そして指の位置の固定化など、煩雑で制約の多いものとなっている。
【００１３】
マウス等のポインティングデバイスは利用する際必ず手で掴み保持しなければならず、そのため、該デバイスを掴んだ状態ではキーボードを打つことは出来ない。
従って、日常的なコンピュータ操作でキーボードとマウスを併用する場合には、キー入力の為に一旦、ポインティングデバイスを手から離した後に、キーボードに手を移しキー入力操作をする。その後、またカーソル操作の為にマウス等を掴みなおすというような煩雑動作（掴み離しと位置の移動）の繰り返しが必要となる。
これは、ポインティングデバイスを掴んで保持しなければならないもの全てに当てはまる。それが二次元平面上にあろうと、ワイヤレスマウスのように三次元空間上にあろうと、「指で掴まなければならない物」「特定の場所を指で押さなければならないもの」である限りは、全て、この動作から逃れることは出来ない。
【００１４】
そのため今回の発明の目的は、手の指がポインティングデバイスの保持（掴む、握る）という動作に拘束されることなく自由な状態にあり、なおかつ手の指が自由な状態でもカーソルコントロールが出来るデバイスを開発することである。このように手が自由な状態でカーソルをコントロール出来ると、カーソルコントロールと同時に、キーボードによるキー入力操作も出来るようになる。
【００１５】
従来のデバイスに見られる煩雑な操作及び位置の制約を廃し、キーボード上の任意の空間位置に手を配した状態でキー入力が出来ると同時に、ポインティングデバイスを掌に握ったり離したりすることなくポインタやカーソルを簡便かつ効率的な操作で自由に制御することを可能とする、安価なポインティングデバイスを開発することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
発明が解決しようとする課題を解決する為に、請求項１に記載された発明は、パーソナルコンピュータ（パソコン）等の情報処理装置において、手首の動きに柔軟に追随する物理的形状および機構を備え、手首の屈曲を検知して、取得される手首の屈曲の動作情報によって、ディスプレイ上のポインタやカーソルを制御する手段を備えたポインティングデバイスであるとする。
【００１７】
請求項２に記載された発明は、手の指間より掌内を経て手首に巻きつけて保持される、手の形状に沿って曲がった棒状の形状を持ち、手首の屈曲に追随してその屈曲を検知して動作する手段を備えた、請求項１記載のポインティングデバイスおよびその操作ボタン位置であるとする。
【００１８】
請求項３に記載された発明は、手首に巻きつける二つの輪を持つ腕輪状の形状を持ち、手元側の輪は手首に固定し、手先側の一つの輪が手首の動きに柔軟に追随する形状および機構を持つ請求項１記載のポインティングデバイスおよびその操作ボタン位置であるとする。
【発明の効果】
【００１９】
パーソナルコンピュータ（パソコン）等の情報処理装置において、キー入力の為にキーボード上等の任意の空間位置に手を配した状態で、手に装着でき、装置を掌に握ることなく自然に保持され、手首の動きに柔軟に追随する物理的形状および機構を備え、手首の屈曲を機構により検知して、取得される手首の屈曲の動作情報によって、ディスプレイ上のポインタやカーソルを制御するポインティングデバイスを開発した。デバイスを掴まないでもカーソルコントロールが出来る。すなわち指の位置が規制されないため指を自由に動かすことが出来るデバイスを開発するための手段として、手首の屈曲でカーソルをコントロールするデバイスの機構および形状を実現した。手首に自然に保持されてその屈曲によりカーソルをコントロールすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
請求項１の制御機能を持ち請求項２に記載された機構的形状を持つデバイスAは、図１に示すようにパーソナルコンピュータ（パソコン）等の情報処理装置のキーボード上等、任意の空間位置に手および指を置いた状態で自然に保持されるように、手の甲側の前端より親指と人差し指の間を通り、掌の中に入り、外側の三角骨方向に伸び、手首の尺骨付近より手の甲側に出て、さらに手首を３／４周して後端となる、なだらかに曲がった棒状の形状を持つ。この形状を持つことで、手を締め付ける事無く、人間の手に握る等の力が入っていない自然な状態でも落下しない保持形状となり、なおかつキーボード操作時にはキーとは干渉しない。
【００２１】
この棒状のポインティングデバイスAの全長の中間付近、すなわち手首の三角骨付近に一つないし複数の関節機構4を配置し、その一つの関節機構に、図２に示すように、手をパソコン等情報処理装置のキーボード上の任意空間に置き、操作者自身の手の甲側が見えている状態で、手の甲を上方に反らせた場合、ポインタやカーソルの位置が上方に、反対に手首を内側に曲げた場合にはポインタやカーソルの位置が下方に、手首を水平方向右側に回旋した場合はポインタやカーソルの位置が右に、手首を水平方向左側に回旋した場合はポインタやカーソルの位置が左に移動するよう手首の曲げ方向を検知して動作する方向動作検知スイッチ（5〜8）を配置する。また、手首が斜め右上方向に曲げられた時にはポインタやカーソルの位置も斜め右上に移動するなど、ディスプレイ上のＸ座標とＹ座標の動きを同時に実現するものとする。
【００２２】
図３に示すように、この棒状のポインティングデバイスAにおいては、ポインタ制御に用いるボタンは通常のマウスと同じく複数のボタンを持つ。マウスの左クリックに相当するボタン1は親指と人差し指の間に配し、親指にて押し下げられ、マウスの右ボタン3ならびに中ボタン2に相当するボタンは掌内に配し、中指、薬指を以って押し下げられる。
【００２３】
請求項１の制御機能を持ち、請求項３に記載された機構的形状を持つデバイスBは、図４に示すように、パーソナルコンピュータ（パソコン）等の情報処理装置のキーボード上等、任意の空間位置に手および指を置いた状態で確実に保持されるように、手首の尺骨端、橈骨（とうこつ）端の突起付近に第一の腕輪状の土台を巻きつけ、その輪より手先方向である手首の手根骨群、すなわち、豆状骨、三角骨、月状骨、船状骨付近に第二の輪を巻きつけた形状をなし、この二つの輪は外見としては一体に見えるよう腕時計のベルト幅を持つものとする。手先側の輪と手首根元側の輪の相対的位置は柔軟に動作されるものとする。この腕輪状のポインティングデバイスBの手首根元側の輪が、手首の曲げ方向に合わせて動く手先側の輪の動作を検知するものとする。この保持形状も自然な状態でも落下しない形状でなり、なおかつキーボード操作時にはキーとは干渉しない形状となる。
【００２４】
この腕輪状のポインティングデバイスBにおいても、図５に示すように、キーボード上の任意空間に手を置き、操作者自身の手の甲側が見えている状態で、手の甲を上方に反らせた場合、ポインタやカーソルの位置が上方に、反対に手首を内側に曲げた場合にはポインタやカーソルの位置が下方に、手首を水平方向右側に回旋した場合はポインタやカーソルの位置が右に、手首を水平方向左側に回旋した場合はポインタやカーソルの位置が左に移動するよう手首の曲げ方向を検知して動作する方向動作検知スイッチ（5〜8）を配置する。また、手首が斜め右上方向に曲げられた時にはポインタやカーソルの位置も斜め右上に移動するなど、ディスプレイ上のＸ座標とＹ座標の動きの同時動作を実現する。
【００２５】
この腕輪状のポインティングデバイスBにおいては、装着側の手の指を以ってボタン操作をするのは困難であることから、図６に示すように、腕輪の下外面、すなわち手首の内側外面に、手首を卓面に押し付けることによって動作するボタンを輪に沿って複数設ける。手首を外転させて卓面に押し付けた場合に動作するボタン1はマウスの左クリックに相当し、手首を内転させて卓面に押し付けた場合に動作するボタン3はマウスの右クリックに相当する。
この位置関係は通常のマウスのボタン位置とは逆になるが、この位置関係は使用頻度の高い左クリックの動作を自然な動作で実行することが出来るため、人間工学的に正しい配列である。
【００２６】
これらの曲がった棒状のポインティングデバイスAならびに腕輪状のポインティングデバイスBは、シリコン樹脂等の柔らかく皮膚と強い摩擦の起こりにくい素材で形成もしくは被覆され、空中での保持を考慮して軽量な素材を用いる。
また、力による変形に対しては元の形状に復元しようとする性質を持つものとするが、長時間の操作を考慮し、手首に大きな動作を要求せず、軽い力で少し手首を動かすだけで、ポインタやカーソルが動作するものとする。
【００２７】
請求項１の機構を有し、棒状あるいは腕輪状の形状を持つポインティングデバイス（AorB）で検知された手首の動作情報は、ポインタやカーソルの制御情報として、ＰＳ／２、ＵＳＢ等の有線信号、あるいは赤外線通信等の無線信号としてパーソナルコンピュータ（パソコン）等の情報処理装置に転送され、ディスプレイ上のカーソルの位置を移動させる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明により、パーソナルコンピュータ（パソコン）等の情報処理装置の利用者は、ポインティングデバイスの握り離しの動作、ポインティングデバイスとキーボード間の手の空間的移動、そして指使いの制約から解放され、手指を自然に屈曲させた状態、すなわち何時でもキー入力が出来る状態で、ポインタやカーソルを効率的にコントロールすることが可能となる。
【００２９】
この操作上の煩雑さの解決は、特にキーボードによるキー入力及びポインタやカーソルの移動を同時に素早く行わなければならない業務の迅速化と効率化、オペレータの疲労の軽減等に大きな効果をもたらすと期待される。
【００３０】
さらに、本発明により、マウスパッド等、従来のポインティングデバイスでは必要とされていた卓上、机上のスペースが不要となり、事務所や家庭などで、パーソナルコンピュータ（パソコン）等の情報処理装置の設置スペースを小さくし、スペースの効率的な利用を促進する。また、ノートパソコン等の小型携帯用情報処理装置については、タッチパッド等のポインティングデバイスの設置スペースを削減し、一層の小型化に寄与するものと期待される。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】手に沿う曲線で形成された棒状のポインティングデバイスの外観の一例を表す図である。
【図２】手に沿う曲線で形成された棒状のポインティングデバイスの方向動作検知スイッチの一例を表す図である。
【図３】手に沿う曲線で形成された棒状のポインティングデバイスのボタン位置を説明するための図である。
【図４】腕輪状のポインティングデバイスの外観の一例を表す図である。
【図５】腕輪状のポインティングデバイスの方向動作検知スイッチの一例を表す図である。
【図６】腕輪状のポインティングデバイスのボタン位置を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３２】
Ａ  棒状のポインティングデバイス
Ｂ  腕輪状のポインティングデバイス
１  左クリックボタンスイッチ
２  中央クリックボタンスイッチ
３  右クリックボタンスイッチ
４  手首方向動作検知スイッチおよび関節機構
５  上方向動作検知スイッチ
６  左方向動作検知スイッチ
７  下方向動作検知スイッチ
８  右方向動作検知スイッチ
９  柔軟な素材により形成された関節機構芯部
【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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