WO2006046526A1 - 入力装置 - Google Patents

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WO2006046526A1
WO2006046526A1 PCT/JP2005/019535 JP2005019535W WO2006046526A1 WO 2006046526 A1 WO2006046526 A1 WO 2006046526A1 JP 2005019535 W JP2005019535 W JP 2005019535W WO 2006046526 A1 WO2006046526 A1 WO 2006046526A1
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terminal
terminals
measurement unit
contact
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PCT/JP2005/019535
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English (en)
French (fr)
Inventor
Ranajit Chatterjee
Fumitoshi Matsuno
Original Assignee
National University Corporation The University Of Electro-Communications
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/011Arrangements for interaction with the human body, e.g. for user immersion in virtual reality
    • G06F3/014Hand-worn input/output arrangements, e.g. data gloves
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/048Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI]
    • G06F3/0481Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI] based on specific properties of the displayed interaction object or a metaphor-based environment, e.g. interaction with desktop elements like windows or icons, or assisted by a cursor's changing behaviour or appearance
    • GPHYSICS
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    • G06F2203/00Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
    • G06F2203/033Indexing scheme relating to G06F3/033
    • G06F2203/0331Finger worn pointing device

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus for inputting data to various apparatuses such as a computer such as a pointing device.
  • a pointing device is indispensable for performing an interactive graphic interface between a computer and a user by moving a cursor on a display screen to indicate, select, and operate an object on the computer. is there.
  • Touch Stick force sensor as used in IBM Sink 'Pad TM
  • Pen type light or other kind of input pen
  • An object of the present invention is to provide a new input device that can improve ease of input and installation.
  • An input device includes a support, a terminal, and a measuring unit.
  • the support has a support surface exposed to the outside. There are a plurality of the terminals, and the terminals are arranged on the support surface.
  • the measurement unit is configured to detect the presence or absence of contact with the terminal.
  • the plurality of terminals may be electrically insulated from each other.
  • the plurality of terminals may be separated from each other.
  • the terminal may be arranged near the outer periphery of the support surface.
  • the support may be configured to be attached to a side surface of a user's finger.
  • the input device may further include an analysis unit.
  • the analysis unit analyzes an output from the measurement unit and generates a command for operating the computer.
  • the analysis unit may be configured to generate a command for movement in a direction between the terminals in the contact state as the command data when a plurality of terminals are in a contact state.
  • the input device may further include a communication unit.
  • the communication unit is configured to send an output from the measurement unit to the analysis unit.
  • the input device may further include an annular terminal.
  • the plurality of terminals can be arranged inside the annular terminal.
  • the measurement unit may be configured to further detect the presence or absence of contact with the annular terminal.
  • the input device may further include a command button.
  • the command button is arranged in the vicinity of the terminal.
  • the command button sends a command to change the click state and the Mark state to the measurement unit.
  • the measurement unit may be configured to further detect the presence or absence of contact with the command button.
  • a plurality of the annular terminals may be provided.
  • the plurality of annular terminals may be arranged substantially concentrically.
  • the measurement unit may be "a configuration that detects the presence or absence of contact with the terminal based on a capacitance at the terminal”.
  • the measurement unit may be configured to "detect the presence or absence of contact with the annular terminal based on the electrostatic capacitance at the annular terminal".
  • the measurement unit may be "a configuration that detects the presence or absence of contact with the command button based on the capacitance of the command button”.
  • the input device of the present invention it is possible to provide a new input device that can improve the ease of input and installation.
  • the input device of the present embodiment includes a support 1, a plurality of terminals 2, a measuring unit 3, a communication unit 4, and a main body 5 (see Fig. 1). And a mounting portion 6.
  • the input device of this embodiment inputs information to the host computer 7.
  • the support 1 has a disk shape in this embodiment (see FIG. 3).
  • the shape of the support 1 can be any shape such as a thin rectangular shape or a polygonal shape.
  • the size of the support 1 is preferably such that it does not protrude excessively outside the finger when attached to the user's finger (see Fig. 1).
  • the support 1 has a substrate 12 and protective bodies 13 and 14 covering both sides thereof (see FIG. 4).
  • a circuit (not shown) electrically connected to the terminal 2 is formed on the substrate 12.
  • the substrate 12 is electrically connected to the measurement unit 3 and is connected to the measurement unit 3 and the terminal 2.
  • the support 1 has a support surface 11 exposed to the outside.
  • the shape of the support surface 11 is circular in this embodiment.
  • the number of terminals 2 is eight in this embodiment.
  • the terminal 2 is disposed on the surface of the support surface 11 (see FIG. 4). Further, the terminals 2 are electrically insulated from each other and are strongly separated from each other. Further, the terminal 2 is arranged in the vicinity of the outer periphery of the support surface 11 along the outer periphery.
  • the measuring unit 3 is configured to detect the presence or absence of contact from the outside with respect to each of the terminals 2. In the measurement unit 3 in this embodiment, whether or not the user is in contact with the terminal 2 is determined based on the capacitance at the terminal 2.
  • the state in which the user touches the terminal 2 is equal to the state in which the capacitor C is connected to the terminal 2. Then, as described in FIGS. 5 (c) and 5 (d), the voltage between the positive side terminal and the negative side terminal rises with a delay with respect to the rise of the power supply voltage. Therefore, a voltage less than the specified value is output for a certain time tl after the rise of the voltage pulse (see the solid line waveform in Fig. 6 (c)).
  • the waveform of a rectangular wave is indicated by a two-dot chain line. In this way, it is possible to determine whether or not the user is in contact with the terminal 2.
  • the communication unit 4 sends the measurement result (that is, the contact state of the terminal) in the measurement unit 3 to the host computer 7.
  • the communication unit 4 sends signals to the host computer 7 by radio (may be infrared rays).
  • the communication unit 4 may be a device that sends signals to the host computer by wire, such as USB.
  • the main body 5 houses the measurement unit 3 and the communication unit 4 therein (see FIG. 1). Further, a power source (not shown) for driving the measurement unit 3 and the communication unit 4 is accommodated in the main body 5.
  • the attachment portion 6 is formed in a ring shape (see FIG. 3), and can be attached to a user's arbitrary finger (for example, an index finger)! 1).
  • a support 1 and a main body 5 are attached to the surface of the attachment portion 6.
  • the host computer 7 has an analysis unit 71 that analyzes information sent from the communication unit 4 and generates a computer operation instruction.
  • the analysis unit 71 is configured to perform a predetermined operation by computer software or hardware. The operation of the analysis unit 71 will be described in the operation of the first embodiment described later. In the description of this embodiment, it is assumed that the input device includes the analysis unit 71. That is, the input device of this embodiment includes an analysis unit 71 as a part of its constituent elements. However, this is not essential and the input device may not include the analysis unit 71.
  • the attachment portion 6 is attached to the user's finger (in this example, the index finger).
  • the terminal 2 is brought into contact with the other finger of the user (in this example, the thumb).
  • the presence or absence of contact with terminal 2 is measured by measuring unit 3.
  • Information about which terminal 2 is in contact is sent from the measurement unit 3 to the communication unit 4, and further sent from the communication unit 4 to the analysis unit 71 of the host computer 7.
  • the analysis unit 7, for example, the following operation is performed according to the contact state of the terminal 2. First, a movement command in the direction of terminal 2 in contact is generated (see Fig. 7 (a)). If the two terminals 2 are in contact, a movement command to the method between them is generated (see Fig. 7 (b)).
  • the movement speed in a certain direction may be increased as the number of terminals in contact is larger. Or, conversely, as the number of terminals in contact is small! /, The moving speed in a certain direction may be increased.
  • information can be input to the computer by touching the terminal 2 on the surface of the support 1 attached to the index finger with the thumb. Therefore, there is an advantage that the input operation is easy.
  • the presence or absence of contact with the terminal 2 can be electrically detected using capacitance, and information can be input based on the detection result. Therefore, it is possible to reduce the possibility of failure without requiring a mechanically complicated mechanism. In addition, since there is no need to perform image processing, the cost of equipment and calculation can be reduced.
  • the terminals 2 are insulated from each other, independent information input using a plurality of terminals 2 is possible. Then, for example, it is possible to input information using the position and number of terminals 2, and even a small input device can give complicated instructions.
  • the input device unlike a button-type input terminal, there is no need to move the terminal for input. For this reason, it is easy to operate multiple terminals at the same time, and it is easy to perform an operation for instructing the average direction at multiple terminals and an operation for changing the pointer speed according to the number of terminals operated simultaneously. Can do.
  • the input device can be operated without releasing the hand during typing, so that the input operation is facilitated. Also this According to this input device, it is possible to perform complicated input operations such as operating the input device in parallel while operating the keyboard.
  • the input device of this embodiment since the support 1 is attached to the finger, it is not necessary to place the input device on a desk. Therefore, there is an advantage that the input device can be easily installed and the space utilization efficiency is high.
  • the input device of the present embodiment can also input force while powering the body, so that it is easy to operate the computer while powering the body in a virtual space with the HMD (head mounted display) attached. It can be carried out. That is, the input device of this embodiment has an advantage that it is possible to flexibly realize input operations corresponding to various situations.
  • the terminal 2 is arranged along the outer periphery of the indicating surface 11 of the support 1, the contact state of the terminal 2 and the direction instructed to the computer are made to correspond to each other. There is also an advantage that it is easy.
  • the input device of this embodiment can send a specific command to the computer by detecting “in what order the terminal 2 is touched”. For example, it is possible to generate a command corresponding to “when touching clockwise” or “when touching counterclockwise” with respect to the terminal 2 arranged in a circle.
  • the content of the command may be, for example, a page-up in the clockwise direction and a page-down in the counterclockwise direction. This is just an example, and other commands may be assigned.
  • the input device according to the embodiment can be operated with only a small part of the body. Therefore, there is an advantage that it is easy to input even when physical movement is inconvenient.
  • the input operation mainly by the movement of the finger has been described as an example.
  • the input operation is not limited to the finger, and a part of the body can be used.
  • the arrangement and shape of terminal 2 should be set appropriately according to the physical condition!
  • a computer is mainly used as an object for inputting information.
  • the present invention is not limited to a computer, and information is input to household appliances such as electric lights and other appropriate products. It is also possible to do.
  • the case where coordinate information is mainly input to a computer has been described as an example. It is also possible to input information such as characters, personal identification number, call command to person, command to turn on the device, command to operate the device, etc.
  • a plurality of terminals 2 are arranged inside the annular terminal 10.
  • the annular terminal 10 is connected to the measuring unit 3 so that the presence or absence of contact with the annular terminal 10 can be detected.
  • the presence / absence of contact with the annular terminal 10 can be detected using capacitance, as in the case of the terminal 2.
  • the annular terminal 10 is insulated and separated from each terminal 2 so that a command independent of the terminal 2 can be sent.
  • the input device of the second embodiment it is possible to perform a special operation with the annular terminal 10. For example, if the annular terminal 10 is non-contact, normal operation is performed (see FIG. 9 (a)). If the annular terminal 10 is in contact, the moving speed in a specific direction (direction of terminal 2 in contact) is increased (see Fig. 9 (b)).
  • FIG. 9 (a) If the annular terminal 10 is non-contact, normal operation is performed (see FIG. 9 (a)). If the annular terminal 10 is in contact, the moving speed in a specific direction (direction of terminal 2 in contact) is increased (see Fig. 9 (b)).
  • Other configurations and advantages of the second embodiment are the same as those of the first embodiment, and thus further explanation is omitted.
  • FIG. 10 an input device according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
  • the terminals 2 inside the annular terminal 10 are arranged close to each other. Ring terminal 10 and terminal 2 are close together. These members are insulated by an appropriate insulator (not shown).
  • Other configurations and operations in the third embodiment are the same as those in the second embodiment described above, and a description thereof will be omitted.
  • a first command button 12 and a second command button 14 are provided. These command buttons 12 and 14 are arranged in the vicinity of the plurality of terminals 2. Specifically, in this example, the command button 12 and the 14 force terminal 2 are arranged outside. Each of these buttons is connected to the measuring unit 3 so that the contact state with each button can be detected. That is, in the present embodiment, commands from the command buttons 12 and 14 can be sent to the measurement unit 3. Whether or not each command button is touched is for terminal 2 Similarly to the above, it is possible to detect using a capacitance. Command buttons 12 and 14 are insulated and separated from each terminal 2 so that commands independent of terminal 2 can be sent.
  • the click state can be instructed by touching the first command button 12.
  • the contact with the terminal 2 is a click operation (for example, selection).
  • the Mark state can be instructed by touching the second command button 14.
  • contact with terminal 2 causes Mark to operate (that is, the selected state continues). Therefore, in the fourth embodiment, two states can be changed by touching these buttons.
  • the first command button 12 can be used as an instruction to raise the Mouse Click event in the computer. For example, by touching the first command button 12 once and releasing the force within a short time, the operation can be recognized as Click. In addition, by performing “contact and separation” twice in succession, the operation can be recognized as a double click.
  • the second command button 14 can be used as a terminal for switching states.
  • the following two can be switched as the meaning of the command for moving the cursor (that is, the command to the computer).
  • the cursor movement command can be generated by touching terminal 2, for example.
  • Cursor movement command power “This is the command when the cursor moves while the left mouse button is pressed on a conventional mouse!” (In other words, a character or figure is selected by moving the cursor. ).
  • the command buttons 12 and 14 are arranged outside the terminal 2, the contact with the command button is facilitated. In addition, the operation independent of the terminal 2 is facilitated.
  • Arrangement of the command button is arbitrary, for example, as shown in FIG. It can also be arranged right symmetrically. In this way, the command buttons can be easily distinguished, and the possibility of erroneous pressing can be reduced. Of course, each command button can be arranged appropriately for the convenience of the user.
  • the number of command buttons may be one or more. Since other configurations and operations in the fourth embodiment are the same as those in the first embodiment, the description thereof will be omitted.
  • annular terminal 10 is used.
  • three annular terminals 10a to 10c are used instead. These annular terminals 10a to l Oc are arranged substantially concentrically.
  • the three annular terminals 10a to 10c are insulated from each other so that independent commands can be sent.
  • different input operations can be realized depending on which ring terminal is touched. For example, it is good also as an input operation
  • the slowest moving speed is set.
  • the moving speed is set to the middle, and when touching the innermost annular terminal 10c further.
  • the speed may be changed depending on the number of touched terminals so that the maximum moving speed is achieved.
  • the direction of movement can be determined, for example, by the direction of the terminal 2 touched simultaneously with the annular terminal.
  • the input device of the present invention can cover various modifications within the scope without departing from the gist of the present invention, which is not limited to the above-described embodiment.
  • each component described above may not exist as independent hardware as long as it exists as a functional block.
  • a mounting method hardware or computer software may be used.
  • one functional element in the present invention may be realized by a set of a plurality of functional elements, and a plurality of functional elements in the present invention may be realized by one functional element.
  • the functional elements may be arranged at physically separated positions.
  • the active elements may be connected by a network.
  • a command for increasing or decreasing the moving speed in a certain direction may be generated according to the magnitude of the pressure touching the terminal 2.
  • the magnitude of the pressure can be detected as follows, for example.
  • a flexible dielectric coating is applied to the upper surface of terminal 2.
  • the thickness of the dielectric material changes depending on the pressure of the fingertip that tries to touch the terminal 2.
  • the capacitance C shown in Fig. 5 (c) and Fig. 6 (a) changes, and the rise time of the voltage pulse changes (see Fig. 6). Based on this rise time, the pressure touching terminal 2 can be detected.
  • Such an analysis can be performed in the analysis unit 71, for example.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing a state where an input device according to a first embodiment of the present invention is attached to a user's finger.
  • FIG. 2 is a block diagram in a state where the input device of FIG. 1 is connected to a host computer.
  • FIG. 3 is a schematic perspective view of the input device of FIG. 1.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining a circuit used in a measurement unit, where FIG. (A) is a circuit diagram in a state where a capacitor C is not connected, (b) is a voltage waveform in that state, (c ) Is a circuit diagram with the capacitor C connected, and FIG. (D) is a voltage waveform in that state.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining the measurement operation in the measurement unit, where FIG. (A) is a circuit diagram, FIG. (B) is a voltage waveform when no capacitor is connected, and FIG. This is the voltage waveform when a capacitor is connected.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining an example of an instruction generated by the input device.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining an example of an instruction generated by the input device.
  • FIGS. 9 (a) and 9 (b) are explanatory views of an input device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 (a) is a schematic perspective view of an input device according to a third embodiment of the present invention
  • FIG. 10 (b) is a sectional view thereof.
  • FIGS. 11 (a) and 11 (b) are explanatory views of an input device according to a fourth embodiment of the present invention.
  • 12] An explanatory diagram of an input device according to a fifth embodiment of the invention.

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Abstract

【課題】 本発明は、入力や設置の容易さを改善しうる新たな入力装置を提供するものである。 【解決手段】 本発明の入力装置は、支持体1と、端子2と、測定部3と、通信部4とを備えている。支持体1は、例えば円盤状に形成されている。支持体1は、外部に露出した支持面11を有している。端子2は、複数となっている。さらに、複数の端子2は、支持面11の表面上に配置されている。測定部3は、端子2に対する接触の有無を検知する構成となっている。端子2の接触状態は、通信部4を介してホストコンピュータ7の解析部71に送られる。解析部71は、端子2の接触状態に基づいて、コンピュータへの指令を生成する。

Description

明 細 書
入力装置
技術分野
[0001] 本発明は、例えばポインティング 'デバイスのように、コンピュータなどの各種装置に 対してデータを入力するための装置に関するものである。
背景技術
[0002] ポインティング ·デバイスは、表示画面上のカーソルを移動させて、コンピュータ上 の物体を指示、選択、操作するという、コンピュータとユーザーとの間の対話グラフィ 力ノレ'インターフェースを行うために不可欠である。
[0003] 様々なタイプのポインティング ·デバイス力 最近の数十年間の間に開発されており
、グラフィカル 'インターフェースを備えたほとんどすべてのコンピュータにおいて用い られている。
[0004] 既に商業ィ匕されているポインティング ·デバイスとしては、例えば、次のような物があ る。
1.マウス
2.トラックボーノレ
3.タツチパッド(ノートブック用のインターフェース)
4.タッチスクリーン(タブレット用のインターフェース)
5.タツチスティック (IBMシンク'パッド(商標)で用いられるような力センサ)
6.ペンタイプ(光また他の種類の入力用ペン)
7.ヘッドマウントデバイス
8.データグローブ
[0005] しかしながら、これら従来のポインティング ·デバイスにおいては、入力の容易さや 設置の容易さなどの点でいずれも一長一短があり、これらは、必ずしも満足できる物 ではない。例えば、複雑な機械部品を用いていると、故障しやすいという問題も生じ る。また、画像を用いた装置では、装置や計算のコストが高くなるという問題も生じる。 発明の開示 発明が解決しょうとする課題
[0006] 本発明は、このような事情に鑑みてなされたものである。本発明の目的は、入力や 設置の容易さを改善しうる新たな入力装置を提供しょうとするものである。
課題を解決するための手段
[0007] 本発明に係る入力装置は、支持体と、端子と、測定部とを備えて!/、る。前記支持体 は、外部に露出した支持面を有している。前記端子は、複数となっており、かつ、前 記支持面の上に配置されている。前記測定部は、前記端子に対する接触の有無を 検知する構成となっている。
[0008] 前記複数の端子は、互いに電気的に絶縁されていてもよい。
[0009] 前記複数の端子どうしは、互いに離間させられていてもよい。
[0010] 前記端子は、前記支持面の外周近傍に配置されて!ヽてもよ!/ヽ。
[0011] 前記支持体は、使用者の指の側面に取り付けられる構成となっていてもよい。
[0012] 本発明に係る入力装置は、さらに解析部を備えていてもよい。前記解析部は、前記 測定部からの出力を解析して、コンピュータが動作するための指令を生成するもので ある。
[0013] 前記解析部は、複数の端子が接触状態となったときには、前記指令データとして、 前記接触状態にある端子の間の方向への移動の指令を生成する構成となっていて も良い。
[0014] 本発明に係る入力装置は、さらに通信部を有していてもよい。前記通信部は、前記 測定部からの出力を前記解析部に送る構成となって ヽるものである。
[0015] 本発明に係る入力装置は、さらに環状端子を備えていてもよい。この場合、前記複 数の端子を、前記環状端子の内側に配置することができる。また、前記測定部により 、前記環状端子への接触の有無をさらに検知する構成としても良 、。
[0016] 本発明に係る入力装置は、さらに指令ボタンを供えていてもよい。前記指令ボタン は、例えば、前記端子の近傍に配置される。前記指令ボタンは、例えば、 click状態と Mark状態とを変更する指令を前記測定部に送るものである。
[0017] 前記測定部は、前記指令ボタンに対する接触の有無をさらに検知する構成となつ ていてもよい。 [0018] 前記環状端子は複数であってもよい。
[0019] 前記複数の環状端子を、ほぼ同心円上に配置してもよい。
[0020] 前記測定部を、「前記端子における静電容量に基づいて前記端子に対する接触の 有無を検知する構成」としてもよ ヽ。
[0021] 前記測定部を、「前記環状端子における静電容量に基づいて前記環状端子に対 する接触の有無を検知する構成」としてもよ 、。
[0022] 前記測定部を、「前記指令ボタンにおける静電容量に基づいて、前記指令ボタンに 対する接触の有無を検知する構成」としてもよ ヽ。
発明の効果
[0023] 本発明の入力装置によれば、入力や設置の容易さを改善しうる新たな入力装置を 提供することが可能となる。
発明を実施するための最良の形態
[0024] (第 1実施形態の構成)
以下、本発明に係る入力装置の第 1実施形態を、図 1〜図 8に基づいて説明する。
[0025] 本実施形態の入力装置は、図 1〜図 3に示されるように、支持体 1と、複数の端子 2 と、測定部 3と、通信部 4と、本体 5 (図 1参照)と、取付部 6とを備えている。また、本実 施形態の入力装置は、ホストコンピュータ 7に対して情報を入力するものとなっている
[0026] 支持体 1は、この実施形態では、円盤状となっている(図 3参照)。支持体 1の形状と しては、例えば、薄肉の矩形状や多角形状など、任意の形状が可能である。支持体 1の大きさとしては、使用者の指に取り付けた状態(図 1参照)において、指の外部に 過度に突出しな 、程度の大きさが好まし 、。
[0027] 支持体 1は、基板 12と、その両面を覆う保護体 13および 14とを有している(図 4参 照)。基板 12には、端子 2と電気的に接続された回路(図示せず)が形成されている。 基板 12は、測定部 3と電気的に接続されており、測定部 3と端子 2との接続を行うよう になっている。
[0028] さらに、支持体 1は、外部に露出した支持面 11を有している。支持面 11の形状は、 この実施形態では円形となっている。 [0029] 端子 2の数は、本実施形態では、 8個となっている。端子 2は、支持面 11の表面上 に配置されている(図 4参照)。また、端子 2は、互いに電気的に絶縁されており、力 つ、互いに離間させられている。さらに、端子 2は、支持面 11の外周近傍に、この外 周に沿って配置されて 、る。
[0030] 測定部 3は、端子 2のそれぞれに対する、外界からの接触の有無を検知する構成と なっている。この実施形態における測定部 3では、使用者が端子 2に接触しているか 否かを、端子 2における静電容量により判断するようになって 、る。
[0031] 以下、測定部 3の具体例としての測定回路を図 5及び図 6に基づいて説明する。ま ず、前提として、電源 Eと抵抗 Rを直列接続した回路を考える。電源のプラス側とマイ ナス側の端子を開放状態とする(図 5 (a)参照)。このとき、これら二つの端子の間の 電圧は、同図(b)に示されるように、電源 E力もの電圧印加によって直ちに上昇する。 一方、前記した二つの端子の間にコンデンサ Cが接続された場合(同図(c)参照)は 、同図(d)に示されるように、 RCの時定数に対応して、電圧印カロから電圧上昇までに 時間を要する。
[0032] 使用者の身体は大きな静電容量を持つので、使用者が端子 2に触れている状態は 、図 6 (a)に示されているように、端子 2にコンデンサ Cが接続されている状態に等し い。
[0033] 端子 2が開放されている状態において、図 6 (b)の実線の波形で示されるように、電 源 Eからパルス状電圧を供給すると、図 5 (a)及び (b)において説明した通り、プラス 側とマイナス側の端子間の電圧は、電源電圧の上昇に直ちに追随する。したがって 、電圧ノ ルスの立ち上がり後のある時間 tlにおいては、規定値以上の電圧が得られ る。
[0034] 一方、端子 2に使用者が触れている状態では、端子 2にコンデンサ Cが接続されて いる状態と等しくなる。すると、図 5 (c)及び (d)において説明した通り、プラス側とマイ ナス側の端子間の電圧は、電源電圧の上昇に対して、遅れて上昇する。したがって、 電圧パルスの立ち上がり後のある時間 tlにおいては、規定値以下の電圧が出力され る(図 6 (c)の実線の波形を参照)。なお、図 6 (b)及び (c)においては、参照のため、 矩形波の波形を二点鎖線で示して 、る。 [0035] このようにして、端子 2に対して使用者が接触している力否かを判別することができ る。
[0036] 通信部 4は、測定部 3における測定結果 (つまり端子の接触状態)をホストコンビュ ータ 7に送るものである。通信部 4としては、この実施形態では、無線 (赤外線であつ てもよい)により信号をホストコンピュータ 7に送るものとなっている。ただし、通信部 4と しては、例えば USBのように有線で信号をホストコンピュータに送るものであっても良 い。
[0037] 本体 5は、測定部 3と通信部 4とを内部に収納しているものである(図 1参照)。さらに 、本体 5の内部には、測定部 3と通信部 4とを駆動するための電源(図示せず)が収納 されている。
[0038] 取付部 6は、この実施形態では、指輪状に形成されており(図 3参照)、使用者の任 意の指 (例えば人差し指)に取り付けられるようになって!/、る(図 1参照)。取付部 6の 表面には、支持体 1と本体 5とが取り付けられている。
[0039] ホストコンピュータ 7は、通信部 4から送られた情報を解析してコンピュータの動作指 令を生成する解析部 71を有している。解析部 71は、コンピュータソフトウェアまたは ハードウェアにより、所定の動作をするように構成されている。解析部 71の動作は、 後述する第 1実施形態の動作において説明する。なお、本実施形態の説明において は、入力装置が解析部 71を含むものとする。すなわち、本実施形態の入力装置は、 その構成要素の一部として解析部 71を備えている。ただし、これは必須ではなぐ入 力装置が解析部 71を含まなくても良い。
[0040] (第 1実施形態の動作)
つぎに、第 1実施形態に係る入力装置の動作を、図 7及び図 8を参照しながら説明 する。まず、使用時には、図 1に示すように、取付部 6を使用者の指 (この例では人差 し指)に取り付ける。
[0041] ついで、使用者の他の指 (この例では親指)により、端子 2に接触する。端子 2への 接触の有無は、測定部 3により測定される。どの端子 2が接触状態にあるかという情 報は、測定部 3から通信部 4に送られ、さらに、通信部 4からホストコンピュータ 7の解 析部 71に送られる。 [0042] 解析部 7では、端子 2の接触状態に応じて、例えばつぎのような動作を行う。まず、 接触している端子 2の方向への移動指令を生成する(図 7 (a)参照)。もし、二つの端 子 2が接触状態であれば、その間の方法への移動指令を生成する(図 7 (b)参照)。
[0043] さらに、例えば、どの端子 2も非接触であれば、移動指令を生成しない(図 8 (a)参 照)。全ての端子 2が接触状態の時も同様である(図 8 (b)参照)。
[0044] また、複数の端子 2が接触状態の時は、それらの平均方向への移動指令を生成す ることもできる(図 8 (c)参照)。さらに、接触状態にある端子の数が多いほど、ある方 向への移動速度を増すようにしても良い。あるいは、逆に、接触状態にある端子の数 が少な!/、ほど、ある方向への移動速度を増すようにしても良 、。
[0045] 本実施形態の入力装置によれば、人差し指に取り付けた支持体 1の表面にある端 子 2を親指で触れることにより、コンピュータへの情報入力を行うことができる。したが つて、入力操作が容易であるという利点がある。
[0046] また、本実施形態の入力装置においては、端子 2への接触の有無を、静電容量を 用いて電気的に検出し、この検出結果に基づいて情報入力を行うことができる。した がって、機械的に複雑な仕組みを用いる必要がなぐ故障の可能性を低減させること ができる。また、画像処理を行う必要がないので、機器や計算のコストを低減すること ちでさる。
[0047] さらに、本実施形態の入力装置では、端子 2どうしを絶縁しているので、複数の端子 2を用いて独立した情報入力が可能となる。すると、例えば、端子 2の位置や数を用 いた情報入力も可能となり、小型の入力装置であっても、複雑な指示が可能となる。
[0048] また、本実施形態の入力装置では、端子 2どうしを離間させているので、端子 2を独 立して操作する作業が容易となるという利点もある。
[0049] また、本実施形態の入力装置では、ボタン式の入力端末と違い、入力のために端 末を移動させる必要がない。このため、同時に複数の端子を操作する作業が容易で あり、複数の端子における平均の方向を指示する動作や、同時に操作する端子の数 に応じてポインターの速度を変化させる動作を容易に行うことができる。
[0050] さらに、本実施形態の入力装置では、タイピング中に、キーボードから手を離すこと なぐ入力装置の操作を行うことが可能となるので、入力動作が容易となる。また、こ の入力装置によれば、キーボードを操作しながら、並行してこの入力装置を操作する というような、複雑な入力操作を行うことも可能となる。
[0051] さらに、本実施形態の入力装置では、支持体 1を指に取り付けるため、入力装置を 机の上に置く必要がない。したがって、入力装置の設置が容易であり、空間の利用 効率が高いという利点もある。
[0052] し力も、本実施形態の入力装置では、身体を動力しながら入力できるので、 HMD ( ヘッドマウントディスプレイ)を装着した状態で、仮想空間内で身体を動力しながらコ ンピュータ操作を容易に行うことができる。つまり、本実施形態の入力装置は、様々な 状況に対応した入力動作を柔軟に実現することが可能となるという利点がある。
[0053] また、本実施形態の入力装置では、支持体 1の指示面 11の外周に沿って端子 2を 配置しているので、端子 2の接触状態と、コンピュータに指示する方向とを対応させ やすいという利点もある。
[0054] また、本実施形態の入力装置では、「どのような順序で端子 2に触れたか」を検知す ることによって、コンピュータに特定の指令を送ることもできる。たとえば、円をなすよう に配置された端子 2に対して、「時計回りに触れた場合」や、「反時計回りに触れた場 合」に応じた指令の生成が可能である。指令の内容としては、たとえば、時計回りの 場合にページアップ、反時計回りの場合にページダウンというものが考えられる力 こ れは単なる一例であり、他の指令を割り当ててもょ 、。
[0055] さらに、前記実施形態の入力装置では、身体のごく一部の動作だけでその操作が 可能となる。したがって、身体の動きが不自由な場合であっても、入力が行いやすい という利点がある。
[0056] また、前記実施形態では、主に指の動きによる入力動作を例として説明したが、指 に限らず、身体の一部を用いた入力が可能である。指以外を入力に用いる場合の、 端子 2の配置や形状は、身体の状況に応じて適宜設定すればよ!、。
[0057] さらに、前記実施形態では、主に、情報を入力する対象としてコンピュータを例とし て用いているが、コンピュータに限らず、電灯などの家電製品その他の適宜な製品に 対して情報を入力することも可能である。また、前記実施形態の入力装置の使用方 法としては、主に座標情報をコンピュータへ入力する場合を例として説明したが、他 の情報 (例えば文字、暗証番号、人への呼び出し指令、装置の点灯指令、装置の動 作指令など)を入力することも可能である。
[0058] (第 2実施形態)
つぎに、本発明の第 2実施形態に係る入力装置を、図 9に基づいて説明する。この 例では、複数の端子 2が、環状端子 10の内側に配置されている。環状端子 10には、 端子 2と同様に、測定部 3が接続されており、環状端子 10への接触の有無を検知で きるようになつている。環状端子 10への接触の有無は、端子 2の場合と同様に、静電 容量を用いて検知することができる。環状端子 10は、各端子 2と絶縁および離間され ており、端子 2とは独立した指令を送ることができるようになつている。
[0059] 第 2実施形態の入力装置によれば、環状端子 10により特別の動作を行わせること が可能となる。例えば、環状端子 10が非接触であれば通常の動作とする(図 9 (a)参 照)。環状端子 10が接触状態であれば、特定の方向(接触状態の端子 2の方向)へ の移動速度を上昇させる(図 9 (b)参照)。第 2実施形態における他の構成及び利点 は第 1実施形態と同様なのでこれ以上の説明は省略する。
[0060] (第 3実施形態)
つぎに、本発明の第 3実施形態に係る入力装置を図 10に基づいて説明する。この 例では、環状端子 10の内側における端子 2どうしが、互いに接近した状態で配置さ れている。環状端子 10と端子 2どうしも接近している。これらの部材どうしは、適宜な 絶縁体(図示せず)によって絶縁されている。第 3実施形態における他の構成及び動 作は前記した第 2実施形態と同様なので説明を省略する。
[0061] (第 4実施形態)
つぎに、本発明の第 4実施形態に係る入力装置を、図 11 (a)に基づいて説明する 。この例では、第 1の指令ボタン 12と第 2の指令ボタン 14とを備えている。これらの指 令ボタン 12および 14は、複数の端子 2の近傍に配置されている。具体的には、この 例では、指令ボタン 12および 14力 端子 2の外側に配置されている。これらのボタン には、いずれも、測定部 3が接続されており、各ボタンへの接触状態を検知できるよう になっている。つまり、本実施形態では、指令ボタン 12及び 14からの指令を測定部 3 に送ることができるようになつている。各指令ボタンへの接触の有無は、端子 2の場合 と同様に、静電容量を用いて検知することができる。指令ボタン 12および 14は、各端 子 2と絶縁および離間されており、端子 2とは独立した指令を送ることができるようにな つている。
[0062] このような指令ボタンを用いることにより、例えばつぎのような動作が可能となる。す なわち、第 1の指令ボタン 12に触れることにより、 click状態を指示することができる。こ の状態では、端子 2への接触は、 clickの動作 (例えば選択)となる。ついで、第 2の指 令ボタン 14に触れることにより、 Mark状態を指示することができる。この状態では、端 子 2への接触は、 Markの動作 (つまり選択状態が続くこと)を行わせることになる。した がって、第 4実施形態では、これらのボタンに触れることにより、二つの状態を変更す ることがでさる。
[0063] 第 1の指令ボタン 12は、マウスの Clickボタンと同様に、コンピューターの中で Mouse Clickイベントを起こすための指示に用いることができる。たとえば、第 1の指令ボタン 12に 1回触れて力も短時間のうちに離すことにより、その動作を Clickとして認識させ ることができる。また、連続して 2回、「接触と離間」を行うことにより、その動作をダブ ルクリックとして認識させることができる。
[0064] 第 2の指令ボタン 14は、言わば状態の切り替え用の端子として用いることができる。
たとえば、コンピューターの画面上におけるカーソル動作の影響を変更することがで きる。具体例としては、第 2の指令ボタン 14に触れることにより、カーソル移動の指令 の意味 (つまりコンピュータへの指令)として、次の二つを切り替えることも可能である 。なお、カーソル移動の指令は、たとえば端子 2に触れることで生成することができる
(a)カーソル移動の指令力 「従来のマウスにお!、て左ボタンを押し続けた状態でカー ソルが移動する時」の指令となる(つまり、カーソルの移動により、文字や図形などが 選択された状態となる)。
(b)カーソル移動の指令力 普通のカーソルの移動だけを行うときの指令となる。
[0065] 第 4実施形態では、指令ボタン 12および 14を端子 2の外側に配置したので、指令 ボタンへの接触が容易となる。また、端子 2と独立した操作が容易となる。
[0066] 指令ボタンの配置は任意であり、例えば図 11 (b)に示すように、端子 2を挟んで左 右対称に配置することもできる。このようにすると、指令ボタンの区別が容易となるの で、その押し間違いの可能性を減らすことができる。もちろん、各指令ボタンは、使用 者に便利なように適宜の配置とすることが可能である。指令ボタンの数も 1個や 3個以 上であってもよい。第 4実施形態における他の構成及び動作は前記した第 1実施形 態と同様なので説明を省略する。
[0067] (第 5実施形態)
つぎに、本発明の第 5実施形態に係る入力装置を図 12に基づいて説明する。第 2 及び第 3実施形態では、一つの環状端子 10を用いていた。この第 5実施形態では、 これに代えて、三つの環状端子 10a〜10cを用いている。これらの環状端子 10a〜l Ocは、ほぼ同心円上に配置されている。三つの環状端子 10a〜10cは、互いに絶縁 されており、独立した指令を送ることができるようになつている。第 5実施形態では、い ずれの環状端子に触れるかによつて、異なる入力動作を実現することが可能となる。 例えば、外側の環状端子ほど早い移動速度を与える入力動作としても良い。また、最 も内側の環状端子 10aのみに触れたときは最も遅い移動速度とし、中間の環状端子 10bにさらに触れたときは中間の移動速度とし、最も内側の環状端子 10cにさらに触 れたときは最高の移動速度とするように、触れる端子の数で速度を変えても良い。移 動の方向は、例えば、環状端子と同時に触れる端子 2の方向によって決定することも できる。
[0068] 第 5実施形態における他の構成及び動作は、前記した第 2 ·第 3実施形態と同様な ので、これ以上の説明を省略する。
[0069] なお、本発明の入力装置は、上記した実施形態に限定されるものではなぐ本発明 の要旨を逸脱しな 、範囲内にお 、て種々の変更をカ卩えることができる。
[0070] 例えば、前記した各構成要素は、機能ブロックとして存在していればよぐ独立した ハードウェアとして存在しなくても良い。また、実装方法としては、ハードウェアを用い てもコンピュータソフトウェアを用いても良い。さらに、本発明における一つの機能要 素が複数の機能要素の集合によって実現されても良ぐ本発明における複数の機能 要素が一つの機能要素により実現されても良い。
[0071] また、機能要素は、物理的に離間した位置に配置されていてもよい。この場合、機 能要素どうしがネットワークにより接続されていても良い。
[0072] さらには、端子 2に触れる圧力の大小に応じて、ある方向への移動速度を高める又 は低める指令を生成しても良い。圧力の大小は、例えば、次のようにして検出できる。 端子 2の上面に、柔軟な誘電材料のコーティングを施す。この誘電材料の厚さは、端 子 2に触れようとする指先の圧力により変化する。この誘電材料の厚さの増減により、 図 5 (c)及び図 6 (a)に示されるキャパシタンス Cが変わり、電圧パルスの立ち上がり 時間が変化する(図 6参照)。この立ち上がり時間に基づいて、端子 2に触れる圧力を 検出することができる。このような解析は、例えば解析部 71において行うことができる
[0073] 圧力の大小を検出する手段としては、圧力の変動に応じて電気抵抗が変わる素子 や、圧力変動測定用の MEMS素子を用いることも可能である。
図面の簡単な説明
[0074] [図 1]本発明の第 1実施形態に係る入力装置を使用者の指に取り付けた状態を示す 説明図である。
[図 2]図 1の入力装置をホストコンピュータに接続した状態におけるブロック図である。
[図 3]図 1の入力装置の概略的な斜視図である。
[図 4]図 3の A— A線に沿う概略的な断面図である。
[図 5]測定部に用いる回路を説明するための説明図であって、図(a)はコンデンサ C が接続されていない状態の回路図、 (b)はその状態での電圧波形、 (c)はコン デンサ Cが接続された状態の回路図、図(d)はその状態での電圧波形である。
[図 6]測定部における測定動作を説明するための説明図であって、図(a)は回路図、 図(b)はコンデンサが接続されていない状態での電圧波形、図(c)はコンデンサが接 続された状態での電圧波形である。
[図 7]入力装置によって生成される指示の例を説明するための説明図である。
[図 8]入力装置によって生成される指示の例を説明するための説明図である。
[図 9]図(a) (b)は、本発明の第 2実施形態に係る入力装置の説明図である。
[図 10]図 (a)は、本発明の第 3実施形態に係る入力装置の概略的な斜視図であり、 図(b)はその断面図である。 [図 11]図(a) (b)は、本発明の第 4実施形態に係る入力装置の説明図である。 圆 12]本発明の第 5実施形態に係る入力装置の説明図である。
符号の説明
1 支持体
11 指示面
12 基板
13-14 保護体
2 端子
3 測定部
4 通信部
5 本体
6 取付部
7 ホストコンピュータ
71 解析部
10-lOa-lOb-lOc 環状端子
12 第 1の指令ボタン
14 第 2の指令ボタン

Claims

請求の範囲
[1] 支持体と、端子と、測定部とを備えており、
前記支持体は、外部に露出した支持面を有しており、
前記端子は、複数となっており、かつ、前記支持面の上に配置されており、 前記測定部は、前記端子に対する接触の有無を検知する構成となって ヽる ことを特徴とする入力装置。
[2] 前記複数の端子は、互いに電気的に絶縁されていることを特徴とする請求項 1に記 載の入力装置。
[3] 前記複数の端子どうしは、互いに離間させられていることを特徴とする請求項 1又は 2に記載の入力装置。
[4] 前記端子は、前記支持面の外周近傍に配置されている請求項 1〜3のいずれか 1 項に記載の入力装置。
[5] 前記支持体は、使用者の指の側面に取り付けられる構成となっていることを特徴と する請求項 1〜4のいずれ力 1項に記載の入力装置。
[6] さらに解析部を備えており、
前記解析部は、前記測定部からの出力を解析して、コンピュータが動作するための 指令を生成するものである
ことを特徴とする請求項 1〜5のいずれか 1項に記載の入力装置。
[7] 前記解析部は、複数の端子が接触状態となったときには、前記指令データとして、 前記接触状態にある端子の間の方向への移動の指令を生成することを特徴とする請 求項 6に記載の入力装置。
[8] さらに通信部を有し、
前記通信部は、前記測定部からの出力を前記解析部に送る構成となっている ことを特徴とする請求項 6又は 7に記載の入力装置。
[9] さらに環状端子を備えており、
前記複数の端子は、前記環状端子の内側に配置されており、
前記測定部は、前記環状端子への接触の有無をさらに検知する構成となっている ことを特徴とする請求項 1〜8のいずれか 1項に記載の入力装置。
[10] さらに指令ボタンを供えており、
前記指令ボタンは、前記端子の近傍に配置されて 、る
ことを特徴とする請求項 1〜9のいずれか 1項に記載の入力装置。
[11] 前記指令ボタンは、 click状態と Mark状態とを変更するための指令を前記測定部に 送るものである
ことを特徴とする請求項 10に記載の入力装置。
[12] 前記測定部は、前記指令ボタンに対する接触の有無をさらに検知する構成となつ て 、ることを特徴とする請求項 10又は 11に記載の入力装置。
[13] 前記環状端子は複数であることを特徴とする請求項 9に記載の入力装置。
[14] 前記複数の環状端子は、ほぼ同心円上に配置されていることを特徴とすることを特 徴とする請求項 13に記載の入力装置。
[15] 前記測定部は、前記端子における静電容量に基づいて、前記端子に対する接触 の有無を検知する構成となっていることを特徴とする、請求項 1〜14のいずれか 1項 に記載の入力装置。
[16] 前記測定部は、前記環状端子における静電容量に基づいて、前記環状端子に対 する接触の有無を検知する構成となっていることを特徴とする、請求項 9, 13,又は 1 4に記載の入力装置。
[17] 前記測定部は、前記指令ボタンにおける静電容量に基づ 、て、前記指令ボタンに 対する接触の有無を検知する構成となっていることを特徴とする、請求項 12に記載 の入力装置。
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