入力装置、特にコンピュータ用マウス

专利摘要:
コンピュータシステムの使用時におけるマウスを用いた入力操作を大幅に簡略化する。本発明によれば、上記課題は、収容装置と、収容装置のＸ軸もしくはＹ軸に沿った動きと相関する制御データを生成する動き検出装置と、手がコンピュータ用マウスを把持もしくはコンピュータ用マウスに接触する以前の、収容装置に対する手の位置および／もしくは指の動きと相関する制御データを生成する手検出装置とを備えるコンピュータ用マウスにより解決される。これにより、コンピュータ用マウスを用いた入力操作、特にカーソル制御を直感的かつ容易に習得可能な方法でより高精度に実行することができ、有利である。
公开号:JP2011505603A
申请号:JP2010521359
申请日:2008-08-20
公开日:2011-02-24
发明作者:ヴォルフガング リヒター，
申请人:イデント テクノロジー アーゲー；
IPC主号:G06F3-033

专利说明:

[0001] 本発明はコンピュータシステム用の入力装置に関する。そして、本発明は、コンピュータの使用時に、特に、ＣＡＤ用アプリケーション、文書および画像処理、プログラミング作業、計算用アプリケーション、インターネットナビゲーションおよびゲームでコンピュータを使用している時に、それ自体で入力操作を実現させるコンピュータ用マウスの形をとる入力装置に特に関連している。]
背景技術

[0002] 一般的にコンピュータ用マウスとして知られるこの種の入力装置は通常、下敷き上での、もしくは下敷きに対するマウスの動きに対応するＸ／Ｙ制御データバイトを生成できる。コンピュータ用マウスはまた、選択操作を実行するためのキーを有する。コンピュータ用マウスはまた、入力信号をも生成可能なスクロールホイールを有する場合が多い。]
発明が解決しようとする課題

[0003] マウスを入力装置として使用する場合の問題は、通常の拡大縮小設定においては、下敷き上に比較的大きい動き領域を要する点である。「変換率」が大きいと、カーソルを正確に配置するために非常に正確な運動調節が必要であるという問題がある。]
[0004] 本発明は、コンピュータシステムの使用時におけるマウスを用いた入力処理を大幅に簡略化するための解決策を提供するという課題に基づいている。]
課題を解決するための手段

[0005] 本発明によれば、上述の課題は、収容装置と、収容装置のＸ軸もしくはＹ軸に沿った動きと相関する制御データを生成する動き検出装置と、手がコンピュータ用マウスを把持もしくはコンピュータ用マウスに接触する以前の、収容装置に対する手の位置および／もしくは指の動きと相関する制御データを生成する手検出装置とを備えるコンピュータ用マウスにより解決される。]
[0006] これにより、コンピュータ用マウスを用いて入力操作、特にカーソル制御、を直感的かつ容易に習得可能な方法でより高精度に実行することが可能となり、有利である。]
[0007] 本発明の概念によれば、マウスはまた「仮想」ジョイスティックの機能も果たす。]
[0008] 本発明の一特性によれば、コンピュータシステムは非接触機能が使用されている場合、小さなディスプレイウィンドウが、例えば右下隅において、位置検出もしくはジェスチャ解釈の実行に現在使用中の解釈スキームもしくは評価スキームは何か、あるいは、現在カーソルが前もって配置されているおおよその位置、を使用者に知らせる。]
[0009] マウスパッド上方の、例えば１１ｃｍの初期間隔／高度において、使用者の手の動きをＸ方向もしくはＹ方向に分解し、所定のジェスチャを認識することが可能である。個々の使用者の好みによって設定される前述のような高度基準よりも使用者の手が低い場合もしくはマウスに接触した場合、ジェスチャ用の設定が凍結され、マウスが誘導されて物理的に動かされた場合のみ、更なる動き相関制御データの生成がなされる。]
[0010] 所定の基本機能は非接触ジェスチャ入力により選択可能であり、選択された機能は、その後マウスに接触してマウスを動かした場合に、動き相関制御データに基づいて実行される。ジェスチャを用いた制御により、例えば仮想消しゴム、フォントタイプもしくは描画ツール等を記号パネルから選択可能である。その後、動き相関制御データに基づいてそのツール概念もしくは書式概念が使用される。]
[0011] これにより、特に、手のマウスへの接近で起動したウィンドウからジェスチャおよび手の動きによりメニューコマンドを呼び出し、その後、その選択肢について作業を行うことが可能となる。例えば文書処理プログラムにおいて、所定の接近状態により上方の記号バーおよびそのプルダウン・メニューにアクセスすることが可能である。マウスに接触すると、選択された書式設定ツールがカーソルに対してアクティブになる。]
[0012] ジェスチャもしくは手の動きを認識することによりＸ／Ｙカーソル制御データを事前に生成し、画像領域全体における概略ナビゲーションを実行するために直接利用できる。マウスを把持すると、最後に確定された場所から従来の方法により正確にナビゲーションがなされる。]
[0013] 別法では、本発明によるコンピュータ用マウスにより、使用者の手のマウスに対する相対位置に関するＸ、Ｙ、および好ましくはＺ情報を記録して得られた信号を、ソフトウエアを用いた様々な方法に用いて入力操作を連係させることもできる。]
[0014] ユーザインターフェースを、特に、ユーザインターフェースにおいて視覚化された様々なボタンもしくはフィールドを、入力を実行する手の横方向への動きにより選択可能なよう構成できる。ユーザインターフェースはまた、横方向への動きの変換に加えて、縦方向の動きおよび、好ましくは深さ方向の動きを記録可能なよう構成できる。横方向および縦方向の動きを記録することにより、あるメニューウィンドウ内で二次元的な動きが可能となる。深さ方向の動きを検出することにより、特に様々なメニューウィンドウにアクセス可能となる。ユーザインターフェースはまた、明確な手の動き、特にＺ軸情報の明確な変化により選択操作が実行されるよう構成できる。また、所定のジェスチャを検出し、ユーザインターフェースもしくは所定の他のコマンドを選択することも可能である。]
[0015] 本発明によるコンピュータ用マウスは、手の位置およびジェスチャの検出が電界に基づいて行われるよう構成できる。特に、例えば使用者に発生する誘電電流を結合することにより使用者の身体と信号伝送システムとを統合可能であり、これにより、好ましくはＵＳＢポートを介してコンピュータシステムに接続されるキーボード、ハンドレスト、テーブルフレーム、スツールもしくはその他の受信電極装置等の接続点までの信号伝送路が使用者を介して形成される。]
[0016] コンピュータ用マウスはまた、完了した入力操作に関するフィードバック情報もしくは現在のシステム機能等の付加的光学情報を視覚化する光学素子、特に発光ダイオードを備えていてもよい。]
[0017] 信号処理構造全体は、動きすなわち入力操作の実行がいわゆる弾道効果も考慮して行われることにより、操作を行う手の急速な動きに基づいて、対応するウィンドウ内のカーソルがより大きい距離を動き、その後、弾道機能により停止する（すなわち、負の加速係数ａに基づいて減速する）よう構成できる。検出フィールドは好ましくは約１８ｘ１８ｃｍの領域に対応するよう形成され、この領域内で手首を傾斜および回転させることにより、操作を行う手を特に急速に動かすことが可能となる。]
[0018] 使用者の他方の手が特にキーパッドもしくはキーに接触することによりスイッチングを誘導すると、非接触で生成された制御データがある事象を発生させるよう装置を構成することも可能である。]
[0019] ジェスチャ検出装置を起動させずにコンピュータ用マウスを起動できる、特定の接近経路プロファイルを規定することも可能である。接近プロファイルは例えば、手をマウスに対して低い位置で横から接近させることであってもよい。]
[0020] 特に、上述の方法との組合せにより、もしくはそれらに対する変形として、本発明の更なる特性によればコンピュータ用マウス内に接近検出装置を内蔵し、これにより、電力消費の主な要因であるスイッチ構造は、この接近検出装置により実行される検出に基づいてオンオフ切替えがなされる。これにより、特にワイヤレスマウスにおいて、マウスに内蔵される電圧源の稼動時間を従来概念に比べて延長することが可能となる。この概念を実現するため、マウス収容体のケース上部の内側に２個の電極を接続できる。電極は好ましくは発振器に接続される。電極は、その寸法と、２個の電極相互間および電極と人間の手との間の幾何的配置に関して、回路内の発振に必要なフィードバックは所定の関係が発生した場合、もしくは場合によっては人間の手がマウス上に置かれた場合のみ行われる、すなわち発振回路は手がマウス上に置かれた場合のみアクティブとなるよう構成される。]
[0021] 発振器回路の出力電圧の交流成分で、マウスの他の電子装置用のスイッチオン信号を表すこともできる。このスイッチオン信号は例えば上記の交流電圧を整流することにより得てもよい。発振器回路は好ましくは、発振器回路のトランジスタがアイドル状態に固定され、最低限の閉回路電流のみ消費するよう構成できる。これにより、特に有利な方法で、バッテリー寿命が確実に長くなる。電極は好ましくは、収容体の、使用者の手が接触する部分の近くに接続され、比較的大きい表面領域を有する。]
[0022] 本発明の更なる特性によれば、マウスの回路基板上に２個の電極、例えば送信電極を左側に、受信電極を右側に設けることも可能である。送信電極は発振器回路に接続され、受信電極は増幅器に接続される。人間の手がマウス上に置かれると、手が電極間の容量橋を形成するようにこれらの電極を配置する。例えば、送信電極は親指に容量結合され、受信電極は小指に容量結合される。この設定においては、手がマウス上に置かれると送信信号が人体を介して伝送されるため、受信側に交流電圧が発生する。信号／雑音比を向上させるため、回路基板に直接集積された回路により同期変調を行ってもよい。消費電力を最小限に抑制するため、装置をパルス制御できる。マウスの内部電子装置は、上述の方法と類似の方法でスイッチオンされる。]
[0023] 手検出装置の特に有効な実施の形態および回路の詳細に関し、本出願人による独国特許出願第１０２００７０１６４０８号および１０２００７０２０８７３号を参照した。上記の特許出願の開示内容は、参照により本特許出願に完全に含まれるものとする。]
[0024] 本発明の更なる特性によれば、それ自身でディスプレイを備えたモバイル通信装置としてコンピュータ用マウス全体を構成することも可能である。ジェスチャを用いた入力選択がマウスのディスプレイ内で視覚化されるようにこのモバイル通信装置を構成できる。これは、メインスクリーン上の画像に影響を与えることなく、マウスによる入力処理、特にメニュー項目選択を実行可能であることを意味する。このモバイル通信装置として構成されるコンピュータ用マウスを、専用の認証情報もしくは符号化データを通過させて供給できるようにするための無線インターフェース、特に無線ＬＡＮポートを備えるように構成できる。この通信装置がカメラ装置を備える場合には、光学的動き経路検出のためのセンサとしてカメラを使えるよう構成することが可能であり、有利である。したがって、本発明は、ジェスチャ検出装置を備える携帯電話をコンピュータ用マウスとして使用することをも含むものである。]
[0025] 以下の図面を参照して、本発明の更なる詳細および特性を以下に説明する。]
図面の簡単な説明

[0026] 図１は、本発明によるコンピュータ用マウスを備えたコンピュータシステムの斜視図である。
図２ａは、「ページを進めるジェスチャ」を示す基本線図である。
図２ｂは、「ページを戻すジェスチャ」を示す基本線図である。] 図１ 図２ａ 図２ｂ
実施例

[0027] 図１に示すコンピュータシステムは、コンピュータ用マウス１、および本実施の形態においては平面型スクリーンとして構成されるディスプレイ装置２を備える。外観上、本実施の形態におけるコンピュータ用マウス１は通常のコンピュータ用マウスに似ており、典型的な入力キー３、４およびスクロールホイール５を有する。] 図１
[0028] 使用中のプログラムにより決定されるグラフィカルユーザインターフェースがディスプレイ装置２上に提供される。単なる例示としてであるが、矢印として示されたカーソル６は、このユーザインターフェース内を移動可能である。]
[0029] 図示のコンピュータ用マウス１は、Ｘ軸もしくはＹ軸に沿った収容装置の動きと相関する制御データを生成する動き検出装置に加えて、手がコンピュータ用マウスに接触する以前の、収容装置に対する手の位置と相関する制御データを生成する手検出装置を有することを特徴とする。]
[0030] マウスに接触する前でも、ディスプレイ２により与えられるユーザインターフェースにおいて、図示の手Ｒ（単なる例として、ここでは右手）を用いて、図示の仮想入力平面Ｅ上の手もしくは伸ばした人指し指Ｆの非接触動作によりカーソル移動もしくは選択操作を実行可能である。図示の実施の形態において、装置は仮想入力平面Ｅの幅Ｂおよび長さＬがディスプレイ装置の各方向における全長に対応するよう調整される。すなわち、マウスに接触する前にカーソルを少なくとも概略的に事前配置することが可能である。]
[0031] また、コンピュータ用マウス１、すなわちコンピュータ用マウス１を備えるコンピュータシステムは、選択操作、特に操作を行う手Ｒもしくは指Ｆの明確な動作により実行される選択操作が、入力平面Ｅに対して垂直な（Ｚ軸）方向で実行されるよう構成される。]
[0032] 更に、上述のように、本発明によるコンピュータ用マウスはまた、更なる入力処理を実行可能とする押しボタン３および４の形をとる入力装置を備える。]
[0033] マウス１を用いるコンピュータシステムは、手位置センサ装置７が「第２のカーソル」のジェスチャを用いた配置を誘発するよう構成してもよく、これにより、第２のカーソルは、例えば手をマウスに向かって顕著に降下させる等の所定の選択ジェスチャにより表され、その後マウスの動きにより最終的に正確に配置される。]
[0034] 図示のコンピュータ用マウス１により、従来のユーザインターフェースを介して、操作を行う手Ｒの比較的荒い動きにより非接触で直接実装された仮想入力平面Ｅ内で確実かつ迅速に調整可能な入力操作を実現することが可能である。]
[0035] 操作を行う手Ｒのコンピュータ用マウス１に対する動きを検出する検出装置７は、好ましくはコンピュータ用マウス１内、特に収容装置の外殻７ａの底面上に直接内蔵される。この検出装置７は、特に、操作を行う手Ｒの動きおよび位置が電界干渉効果により検出されるように構成できる。]
[0036] 手および指の動きに基づいて、ディスプレイ装置の再生領域内にカーソル構造を形成できる。また、手もしくは指の動きに基づいて、所定のメニュー項目をディスプレイ装置の中央領域に動かし、その後、中央ウィンドウにアクセスしてメニュー項目を選択することも可能である。また、上述の２つの方法を統合できる。そうすれば、例えば、スクリーンのディスプレイ端部までスクリーンの対角線の約２０％となる距離に引かれた境界線等の所定の余白限界領域に達すると新しくウィンドウが開き、その後、この新しいウィンドウにおいてＸ／Ｙナビゲーションおよび、必要に応じてＺズームが実行できるようになる。]
[0037] コンピュータ用マウス１もしくは、コンピュータ用マウス１を備えるコンピュータシステムを、例えば仮想キーボード上での書き込みにおける所定の指ジェスチャを解釈するよう構成できる。本発明の特性に基づいて、手および指ジェスチャの解釈は音声認識プログラムにより実行できる。そのために、コンピュータ用マウスに内蔵される検出用電子装置により、人間の声の周波数帯域を有し、Ｘ移動、Ｙ移動、および場合によってはＺ移動と十分明確な相関する信号を生成することも可能である。この、ジェスチャセンサを介して生成された「音声信号」を大部分のコンピュータが備えるサウンドカード入力装置内に導かれ、そこから評価ソフトウエアがこの「音声信号」を利用できる。]
[0038] 収容ケース（ここでは説明のために、切り開かれた図になっている）の下には電極構造８が設けられ、電極構造８は場合によってはマウス収容体の非導電表面下に直接接続されてもよい。電極構造８により、操作を行う手Ｒのマウス収容体に対するＸ移動およびＹ移動、およびＺ移動を検出し、必要なＸ、Ｙ、および場合によってはＺ、信号をユーザインターフェースにおいて生成することが可能となる。]
[0039] 電極構造８は、給電電極装置９、遮蔽電極装置および複数の検出電極１１、１２、１３を含む。給電電極装置９は、操作を行う手Ｒが接触できるマウス１上方領域内に広がる変調された電界を生成する。遮蔽電極装置は、給電電極９により生成された電場が検出電極１１、１２、１３と直接電界結合するのを防止する。給電電極９に対する、操作を行う手Ｒの位置および手Ｒの動きを、検出電極１１、１２、１３を介して検出することができる。そのために検出電極１１、１２、１３は評価回路１４に接続され、好ましくは、評価回路１４は複数の異なる評価条件に基づき検出事象、特に電極１１、１２、１３の各々における電界強度の評価を実行する。検出電極１１、１２、１３は好ましくはＬＣ回路網の一部をなす。評価の概念には、特に、電流、電圧、電流および電圧の相互のおよび励起装置に対する位相角、およびＬＣ回路網の対応する部分内の容量の測定を含めることができる。]
[0040] 図２ａは、本発明によるコンピュータ用マウスにより認識可能な典型的な「ページをめくる動作」に対応する手の動きを非常に簡単に示す。] 図２ａ
[0041] 図２ｂは、本発明によるコンピュータ用マウスにより認識可能な典型的な「ページを戻す動作」に対応する手の動きを非常に簡単に示す。] 図２ｂ
[0042] ディスプレイ装置２は、図示しないコンピュータにより制御される。図示の実施の形態において、このディスプレイ装置２の制御は、ディスプレイ装置が直感的に短時間で理解可能な入力処理を実行するための有効なユーザインターフェースを形成することにより実行される。]
[0043] 特に、ユーザインターフェースは複数のウィンドウを形成するよう設定され、これにより、これら複数のウィンドウの少なくとも一部は、ウィンドウ内でのカーソルの二次元シフトもしくはその他の二次元ナビゲーションが可能となるよう構成される。本発明によれば、コンピュータ用マウス１内に直接集積された検出装置７により、カーソル構造６のスクリーン内での動きについてのＸ／Ｙ情報を生成する。検出装置７は、操作を行う手が、コンピュータ用マウス１の上方の操作空間（図１参照）内で動くことが可能となるよう構成される。] 図１
[0044] 手検出装置の特に有効な実施の形態に関し、本出願人による独国特許出願１０２００７０１６４０８号および１０２００７０２０８７３号について参照した。上記の特許出願の開示内容は、参照により本特許出願に完全に含まれるものとする。]

权利要求:

請求項1
コンピュータ用マウスであって、収容装置と、前記収容装置（７ａ）のＸ１軸およびＹ１軸に沿った動きと相関する制御データを生成する動き検出装置と、前記コンピュータ用マウス（１）に接触する以前の、前記収容装置（７ａ）に対する手（Ｒ）の位置および／もしくは動きと相関する制御データを生成する手検出装置とを備えることを特徴とする、コンピュータ用マウス。
請求項2
ディスプレイを備えるコンピュータシステムに接続され、使用者により実行される前記コンピュータ用マウスに対する制御動作は前記ディスプレイにより表示されるユーザインターフェースに反映されることを特徴とする、請求項１に記載のコンピュータ用マウス。
請求項3
前記ユーザインターフェースは、操作を行う手の前記コンピュータ用マウスに対する横方向への動きが、Ｘ軸に沿ったカーソル移動を誘導もしくは様々なボタンを選択するよう構成されることを特徴とする、請求項１もしくは請求項２に記載のコンピュータ用マウス。
請求項4
前記ユーザインターフェースは、操作を行う手の前記コンピュータ用マウスに対する縦方向の動きが、Ｙ軸に沿ったカーソル移動を誘導、もしくは様々なボタンを選択するよう構成されることを特徴とする、請求項１もしくは請求項２に記載のコンピュータ用マウス。
請求項5
深さ方向の動きにより前記ユーザインターフェースから様々なメニューウィンドウを選択可能であることを特徴とする、請求項１から請求項４の少なくとも一項に記載のコンピュータ用マウス。
請求項6
深さ方向の動きにより様々なメニューウィンドウもしくはフレームを選択可能であることを特徴とする、請求項１から請求項５の少なくとも一項に記載のコンピュータ用マウス。
請求項7
前記ディスプレイ装置において視覚化される前記ユーザインターフェースのズーム比はＺ情報によって調節されることを特徴とする、請求項１から請求項６の少なくとも一項に記載のコンピュータ用マウス。
請求項8
前記ナビゲーションは、使用者の操作を行う手のウィンドウもしくはフレーム内における前記縦方向もしくは横方向への動きにより制御されることを特徴とする、請求項１から請求項７の少なくとも一項に記載のコンピュータ用マウス。
請求項9
前記装置は、選択コマンドが所定の検出事象から生成されるよう構成されることを特徴とする、請求項１から請求項８の少なくとも一項に記載のコンピュータ用マウス。
請求項10
前記選択コマンドは、指の動き、特に前記操作を行う手の指の少なくとも１本を前記マウスの方向に降下させることにより生成されることを特徴とする、請求項１から請求項９の少なくとも一項に記載のコンピュータ用マウス。
請求項11
適宜起動されることにより手動による選択を実行する入力構造を有する特徴とする、請求項１から請求項１０の少なくとも一項に記載のコンピュータ用マウス。
請求項12
前記入力構造は、把持している手の指、特に人指し指により前記マウスを適宜軽くたたくことにより起動可能なキー構造として構成されることを特徴とする、請求項１から請求項１１の少なくとも一項に記載のコンピュータ用マウス。
請求項13
前記手検出装置は、電界干渉効果に基づいて入力操作を検出するための電極構造を含むことを特徴とする、請求項１から請求項１２の少なくとも一項に記載のコンピュータ用マウス。
請求項14
前記手検出装置は第１、第２および第３の電極装置を含み、前記コンピュータ用マウスに対する、前記操作を行う手の位置、および／もしくは前記操作を行う手の前記横方向、縦方向および／もしくは深さ方向の動きは、前記電極における電界間の差に基づいて検出されることを特徴とする、請求項１から請求項１３の少なくとも一項に記載のコンピュータ用マウス。
請求項15
前記手検出装置は、送信電極として機能し、前記コンピュータ用マウス上方の所定の領域に電界を生成する励起電極を含むことを特徴とする、請求項１から請求項１４の少なくとも一項に記載のコンピュータ用マウス。
請求項16
前記励起電極は主に励起場を垂直上方に放射するよう構成されることを特徴とする、請求項１から請求項１５の少なくとも一項に記載のコンピュータ用マウス。
請求項17
誘電電流を使用者の把持している手に結合する結合電極を含むことを特徴とする、請求項１から請求項１６の少なくとも一項に記載のコンピュータ用マウス。
請求項18
前記コンピュータ用マウスを備える前記コンピュータシステムは、前記操作を行う手Ｒにより入力操作を実行するための手動き領域の長さおよび幅によりスクリーン全範囲にわたるカーソル移動が可能となるよう構成されることを特徴とする、請求項１から請求項１７の少なくとも一項に記載のコンピュータ用マウス。
請求項19
電極構造を備える薄い回路基板構造を有し、前記回路基板構造上には、前記電極装置により検出される接近効果に基づいて制御信号を生成する特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）が配置されることを特徴とする、請求項１から請求項１８の少なくとも一項に記載のコンピュータ用マウス用の入力装置。
請求項20
コンピュータ用マウスであって、収容装置と、前記収容装置のＸ１軸およびＹ１軸に沿った動きと相関する制御データを生成する動き検出装置と、使用者が前記マウスに接触したか否かを示し、前記マウスの電子装置を省電力モードから動作モードに切替える信号を生成する手検出装置と、を備えることを特徴とする、コンピュータ用マウス。
請求項21
前記マウスが解放されると、前記マウスの電子装置は即座に、もしくは多少の遅れを伴って前記省電力モードに復旧することを特徴とする、請求項２０に記載のコンピュータ用マウス。
請求項22
コンピュータ用マウスであって、収容装置と、前記収容装置のＸ１軸およびＹ１軸に沿った動きと相関する制御データを生成する動き検出装置と、使用者の手が前記マウスに接近中か否かを示し、前記マウスの電子装置を省電力モードから動作モードに切替える信号を生成する手検出装置と、を備えることを特徴とする、コンピュータ用マウス。
請求項23
前記マウスが解放されると、前記マウスの電子装置は即座に、もしくは多少の遅れを伴って前記省電力モードに復旧することを特徴とする、請求項２２に記載のコンピュータ用マウス。
請求項24
コンピュータ用マウスを備えるコンピュータシステムの使用において入力モードを実行する方法であって、前記コンピュータ用マウスは、前記マウスを把持する以前の、使用者の手の前記マウスに対する位置と相関する制御データを生成する方法。