JPH1091324A

JPH1091324A - ポインティング装置

Info

Publication number: JPH1091324A
Application number: JP8281240A
Authority: JP
Inventors: Katsuaki Yasui; 克明安井
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-09-17
Filing date: 1996-09-17
Publication date: 1998-04-10

Abstract

(57)【要約】【構成】この発明によるポインティング装置は、人の
頭部や体の一部等に装着する角度検出器を備え、その動
きによってパソコン等のディスプレイ上のポインタの位
置を操作するようにしたものである。【効果】この発明によれば、操作者の頭の向きによっ
てディスプレイ上のポインタの位置を操作するようにし
たので、手を用いずにポインタやマウスボタンを操作す
る事が可能となり、キー入力の妨げにならないポインテ
ィング装置が得られる効果がある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、パソコン、ワークス
テーション等において、マウスにかわってディスプレイ
上のポインタの位置を指示するためのポインティング装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ポインティング装置としては、マ
ウスが最も広く用いられており、トラックボールやデジ
タイザなど、その他のポインティング装置も各種市販さ
れている。しかし、そのいずれの装置も手で操作する事
が必要なため、ポインティング装置を用いるときにはキ
ーボードから手を離す必要が有り、スムーズなキー入力
の妨げになっていた。また、なかには電源アダプタを用
いて商用電源から電力を得たり、電池を使うものも有
り、構成が複雑になっていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この発明によるポイン
ティング装置は、上記操作上の欠点を防ぐためになされ
たもので、手を用いずに、パソコン等のディスプレイ上
の位置を指示する事ができ、構成の簡単なポインティン
グ装置を得る事を目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１によ
るポインティング装置は、人の頭部や体の一部等に装着
する角度検出装置を備え、角度検出装置で検出された、
人の頭部等の角度に応じて、パソコン等のディスプレイ
上のポインタの位置を指示する事により上記操作上の課
題を解決する。この発明の請求項２によるポインティン
グ装置は、投光器から発せられる光に対する、角度検出
器の角度を検出する事によりパソコン等のディスプレイ
上の位置を指示する。この発明の請求項３によるポイン
ティング装置は、投光器をデューティー比の小さなパル
ス発光させる事によって消費電力を軽減し、回路電源も
シリアル、またはパラレルインターフェースから得る事
によって電源アダプタや電池を不要とし、上記構成上の
課題を解決する。この発明の請求項４によるポインティ
ング装置は、傾斜計を用い、人の頭部等の、重力に対す
る角度に応じてパソコン等のディスプレイ上の位置を指
示する。この発明の請求項５によるポインティング装置
は、人の頭部や体の一部等に装着する角度検出装置と、
パソコン等に接続された本体との間の信号をワイヤレス
で伝送する通信手段を備える事により、人と装置本体間
のケーブルを無くし、上記構成上の課題を解決する。こ
の発明の請求項６によるポインティング装置は、ポイン
タの一定の動作パターンによって、マウスのボタンに対
応する信号を発生する事により、ボタンの信号も手を使
わずに入力できるようにし、上記操作上の課題を解決す
る。この発明の請求項７によるポインティング装置は、
角度検出器の出力とポインタの動作の対応を調整、また
は、角度検出器の動作に関わらずポインタの動きを停止
する制御器を備える事により操作性を向上させる。

【０００５】

【実施例】以下、この発明の一実施例によるポインティ
ング装置について説明する。実施例１図１において、１はパソコンを操作する人の頭部、６は
装置本体、２は装置本体６に設けられた、赤外線発光ダ
イオード１７を備えた投光器、３は人の頭部１に装着さ
れた角度検出器、８は角度検出器３と装置本体６を接続
するケーブル、２１はパソコン、２０はパソコン２１と
装置本体６を接続するＥＩＡ−２３２ケーブル（通称Ｒ
Ｓ−２３２−Ｃ）、２２はディスプレイ、３０はディス
プレイ２２に表示されるポインタである。操作者からみ
て、ディスプレイの右側をＸ軸正方向、上側をＹ軸正方
向とする。図２は角度検出器３の内部構造を示す一部断
面図である。図において、４は遮光板、９は遮光板４の
中央に開けられた光導入孔、５ａ〜５ｄは角度検出器３
内の、遮光板４の後ろに設けられた、フォトダイオード
等の受光素子であって、受光素子５ａは光導入孔に対し
て、向かって左側に、５ｂは右側に、５ｃは上側に、５
ｄは下側に配置されている。１９は受光素子５ａ〜５ｄ
に接続されたプリアンプである。図３は、この実施例に
よるポインティング装置の接続を示すブロック図であ
る。図において、１０は装置本体６内に備えられた発信
回路、１１はパルス回路である。投光器２は、パルス回
路１１に接続されている。１２は、ケーブル８によって
プリアンプ１９に接続された同期検波回路、１３は同期
検波回路１２に接続された差動増幅回路、１４は差動増
幅回路１３に接続されたＡＤ変換回路、１５はＥＩＡ−
２３２インターフェースから電源を取り、回路の必要と
する一定電圧ＶＣＣを発生する電源回路である。図４
は、パルス回路１１の接続を示す回路図である。パルス
回路は汎用のＣＭＯＳＩＣである１０進のアップダウン
カウンタ１６のみで構成されており、発信回路１０の出
力がクロック入力端子に入力されており、キャリー出力
端子が発光ダイオード１７と電流制限用の抵抗１８の直
列回路に接続されている。抵抗１８の抵抗値は、発光時
に流れる電流が数ｍＡになるように選ばれている。

【０００６】次に、動作について説明する。図５はこの
発明の動作をしめすチャート図である。発信回路１０は
一定の周期の矩形波を発生する。この矩形波を、１０進
アップダウンカウンタ１６のクロック入力端子に入力す
ると、キャリー出力端子からは１０パルス毎に発振回路
出力１周期幅のＬＯ電位のパルスを発生する。キャリー
出力端子の電位がＨＩの時は電源電圧ＶＣＣと等しくな
るので発光ダイオード１７には電流が流れないが、ＬＯ
電位の時には電流が流れて発光する。受光素子５ａ〜５
ｄは、常にそれぞれ外乱光の影響を受けて、Ｖｎａ〜Ｖ
ｎｄの暗電圧を出力しており、この上に、発光ダイオー
ド１７が発光した時のみ、その光により、それぞれＶｓ
ａ〜Ｖｓｄの光信号電圧が加わった電圧波形を出力す
る。この出力電圧はプリアンプ１９で増幅された後、同
期検波回路１２に入力され、パルス発生回路１１から得
た同期信号を基に光信号電圧Ｖｓａ〜Ｖｓｄの部分のみ
が取り出され、差動増幅回路１３に入力される。差動増
幅回路１３では、それぞれＶｓａとＶｓｂ、ＶｓｃとＶ
ｓｄの２組の光信号電圧の差動増幅が行われ、下式によ
って２つの出力電圧Ｖｘ、Ｖｙが得られる。Ｖｘ＝α・（Ｖｓａ−Ｖｓｂ）＋β （１）Ｖｙ＝α・（Ｖｓｃ−Ｖｓｄ）＋β （２）ただし、αは増幅率、βはオフセット電圧。この出力電
圧Ｖｘ、Ｖｙは、ＡＤ変換回路１４でＡＤ変換されてＥ
ＩＡ−２３２インターフェース２０を経由し、パソコン
２１に伝送される。光信号電圧は角度検出器３に設けら
れた光導入孔を通過して受光素子５ａ〜５ｄに受光され
た光によるものなので、角度検出器の角度によって変化
する。たとえば、図１のように人が頭を右に向けた場合
は、図２から明白なように、受光素子５ａは５ｂに比べ
て強い光を受けるため、ＶｓａはＶｓｂより大きくな
り、Ｖｘが高くなる。したがって、パソコン２１で、Ｖ
ｘに応じてポインタ３０のＸ位置を制御する事により、
人の頭の左右の向きでポインタ３０のＸ位置を決める事
ができる。同様に、Ｖｙに応じてポインタ３０のＹ位置
を制御する事により、人の頭の上下の向きでポインタ３
０のＹ位置を決める事ができる。

【０００７】また、パソコン２１ではポインタ３０の動
きの速さを監視しており、ポインタ３０が急に一定速度
以上で左に動き出すと、その位置でマウスの第１ボタン
をクリックした場合と同じ信号を発生し、急に一定速度
以上で右に動き出すと、その位置でマウスの第２ボタン
をクリックした場合と同じ信号を発生する。また、急に
左に動かした直後に右に動かすとダブルクリック、急に
上に動かすとマウスのボタンを押しっぱなしにした状態
になり、ドラッグができるようになる。その後、ポイン
タを急に下に動かすとマウスのボタンを離した状態にな
り、ドラッグを終了する事ができる。

【０００８】なお、上記実施例ではポインタの動作パタ
ーンとマウスのボタンの対応の一例を挙げたが、ポイン
タを短時間のうちに一定方向に２度動かす、かぎ状に動
かす、あるいは、円運動をさせるなどの動作パターンを
用いてもよく、また、動作パターンと機能との組み合わ
せは、どのような対応にしてもよい。また、人によって
この動作パターンを実行する事が難しい場合には、ボタ
ン操作は専用のスイッチまたはキーボードで行っても良
い。

【０００９】発光ダイオード１７に流す電流は数ｍＡ以
上である事が望ましいが、その程度で有れば、特にトラ
ンジスタ等を用いなくてもＣＭＯＳＩＣである１０進の
アップダウンカウンタ１６のみで吸い込む事が可能であ
る。また、ＥＩＡ２３２インターフェースから得られる
電流は数ｍＡ以下であるが、最も電流を消費する発光ダ
イオードの消費電流は、上記のようにデューティー比が
１／１０のパルス発光によって、時間平均では１ｍＡ以
下に抑えられているため、回路電源もシリアルインター
フェースから得る事ができ、電源アダブタや電池を必要
としない。ＥＩＡ−２３２またはＥＩＡ−５７４のシリ
アルインターフェースはシリアルマウス用のインターフ
ェースとして広く用いられているので、マウスからの変
更は容易である。また、アナログ電圧をＡＤ変換してシ
リアル信号を出力する回路は１チップのＩＣとして安価
に市販されているので、回路の製造は容易である。

【００１０】また、上記実施例では角度検出装置に４つ
の受光素子を用いたが、空間角度を検出するためには、
幾何学的には３つの受光素子でも可能である。３つの受
光素子からの光信号を回路、またはパソコン内のソフト
でベクトル演算する事により、２次元の空間角度を求め
る事ができる。また、上記実施例では、２次元的な空間
角度を検出するために、３つ、または４つの受光素子用
いたが、２次元ＰＳＤなどの２次元受光素子を用いても
良い。２次元ＰＳＤは高価であるが、装置をコンパクト
に作る事ができる効果がある。また、上記実施例では、
光導入孔９を単なる穴としたが、ガラスや透明な樹脂を
被せても良いし、それらにレンズ効果を持たせても良
い。レンズを用いるとコストは高くなるが、性能は向上
させる事ができる。

【００１１】実施例２この発明の第２の実施例によるポインティング装置の全
体図を図６に示す。図において、３は公知の傾斜計の原
理を用いた、重力の向きに対する角度検出器、４０は電
波または赤外線を用いた通信器、４１は足踏みスイッチ
式の制御器である。４２は第１スイッチ、４３は第２ス
イッチであり、それぞれ一般的なマウスの第１ボタン、
第２ボタンと対応する。４４は停止スイッチ、４５は速
度スイッチである。人が頭を動かすと角度検出器３の重
力に対する空間角度が変化するので、その角度に応じて
実施例１と同様に、ポインタ３０のＸ位置を制御する信
号ＶｘとＹ位置を制御する信号Ｖｙを発生し、それらの
信号をＡＤ変換してデジタル信号とする。その信号は通
信器４０によって装置本体６に伝送される。角度検出器
３、通信器４０の電源は電池から取られている。

【００１２】信号の伝送は無線で行われるため、人はケ
ーブルから解放される。人の体は完全に停止させる事が
難しいので、ポインタを一点に停止させておきたい場合
には足で停止スイッチを踏む事により、頭の動きに関わ
らず停止させる事ができる。また、人の操作姿勢によっ
ては、ポインタの中立位置を変化させたい場合が生じ
る。この場合、停止スイッチを押さえた状態で頭の向き
を変化させ、停止スイッチを離す事により、停止スイッ
チを押す前のポインタの位置を停止スイッチを離した時
点の頭の向きに対応させる事、つまり、中立位置を変化
させる事ができる。また、速度スイッチを踏むと、頭の
動きの大きさに対するポインタの動きの大きさの割合を
高速、中速、低速、高速、中速・・とサイクリックに変
化させる事ができる。したがって、ポインタを正確に動
かす場合には低速を選べばよい。しかし、速度スイッチ
４５は、他のスイッチに比べて使用頻度が少ないため、
誤動作を防ぐ意味で小さく作られている。上記実施例で
はすべてのスイッチを１つの制御器４１上に配したが、
制御器４１を複数に分割しても良い。例えば、停止スイ
ッチ４４は使用頻度が高いため、それだけを分離し、停
止スイッチ４４の操作は右足で、他のスイッチは左足で
操作するようにしても良い。

【００１３】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、操作
者の頭の向きによってディスプレイ上のポインタの位置
を操作するようにしたので、手を用いずにポインタやマ
ウスボタンを操作する事が可能となり、キー入力の妨げ
にならないポインティング装置が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１によるポインティング装置
の全体図である。

【図２】この発明の実施例１によるポインティング装置
の角度検出器の内部構造を示す一部断面図である。

【図３】この発明の実施例１によるポインティング装置
の接続を示すブロック図である。

【図４】この発明の実施例１によるポインティング装置
のパルス回路の接続を示す回路図である。

【図５】この発明の動作をしめすチャート図である。

【図６】この発明の実施例２によるポインティング装置
の全体図である。

【符号の説明】

２投光器３角度検出器４遮光板５受光素子６装置本体９光導入孔１１パルス回路２０ＥＩＡ−２３２２１パソコン２２ディスプレイ３０ポインタ４０通信器４１制御器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】人の頭部や体の一部等に装着する角度検出
器を備え、角度検出器で検出された人の頭部や体の一部
の角度に応じて、パソコン、ワークステーション等のデ
ィスプレイ上のポインタの位置を指示する事を特徴とす
るポインティング装置。
【請求項２】光導入孔の開いた遮光板と、遮光板の後ろ
に配置された３個または４個の受光素子、または２次元
ＰＳＤを備えた光学的な角度検出器と投光器を備え、投
光器から発せられる光に対する、角度検出器の角度を検
出する事により、パソコン等のディスプレイ上のポイン
タの位置を指示する事を特徴とするポインティング装
置。
【請求項３】パソコン等に標準的に備えられているシリ
アル、またはパラレルインターフェースを用いて信号を
パソコン等に伝送するとともに、投光器をデューティー
比の小さなパルス発光させるパルス回路を備える事によ
って消費電力を軽減し、回路電源もシリアル、またはパ
ラレルインターフェースから得る事を可能とした特許請
求項２に記載のポインティング装置。
【請求項４】角度検出器として傾斜計を用い、人の頭部
等の、重力に対する角度に応じて、パソコン等のディス
プレイ上のポインタの位置を指示する事を特徴とする特
許請求項１に記載のポインティング装置。
【請求項５】人の頭部や体の一部等に装着する角度検出
装置と、パソコン等に接続された本体と、角度検出装置
と本体間の信号をワイヤレスで伝送する通信手段を備え
た事を特徴とする特許請求項１に記載のポインティング
装置。
【請求項６】ポインタの一定の動作パターンによって、
マウスのボタンに対応する信号を発生する事を特徴とし
た特許請求項１に記載のポインティング装置。
【請求項７】角度検出器の出力とポインタの動作の対応
を調整、または、角度検出器の動作に関わらずポインタ
の動きを停止する制御器を備えた事を特徴とする特許請
求項１に記載のポインティング装置。