光学式ポインティング装置およびそれを搭載した情報端末機器
【課題】単純な構成で、高精度且つ安価な光学式ポインティング装置を提供する。
【解決手段】ノートパソコン２１のモニタ２２の下部に、間隔ｄで第１,第２受光素子２３,２４を配置し、シート状の光束２７を出射する発光素子２５を第１,第２受光素子２３,２４の中間に配置する。操作者の指に高反射率の反射体２６を装着する。そして、反射体２６で反射した発光素子２５からの光の角度θ1,θ2を第１,第２受光素子２３,２４で測定し、間隔ｄおよび角度θ1,θ2に基づいて反射体２６の位置を検出し、上記指の動きをモニタ２２上のポインタの動きに変換してポインタ操作を行う。その際に、反射体２６は、高反射率を有し且つ小型であるので、ポインタ操作を行っている指の動きを精度良く検出できる。こうして、１つの発光素子２５と２つの第１,第２受光素子２３,２４と反射体２６とを含む安価で且つ高精度な光学式ポインティング装置を提供できる。
【解決手段】ノートパソコン２１のモニタ２２の下部に、間隔ｄで第１,第２受光素子２３,２４を配置し、シート状の光束２７を出射する発光素子２５を第１,第２受光素子２３,２４の中間に配置する。操作者の指に高反射率の反射体２６を装着する。そして、反射体２６で反射した発光素子２５からの光の角度θ1,θ2を第１,第２受光素子２３,２４で測定し、間隔ｄおよび角度θ1,θ2に基づいて反射体２６の位置を検出し、上記指の動きをモニタ２２上のポインタの動きに変換してポインタ操作を行う。その際に、反射体２６は、高反射率を有し且つ小型であるので、ポインタ操作を行っている指の動きを精度良く検出できる。こうして、１つの発光素子２５と２つの第１,第２受光素子２３,２４と反射体２６とを含む安価で且つ高精度な光学式ポインティング装置を提供できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、反射体からの反射光あるいは発光体からの光の到来方向を検出して上記反射体あるいは上記発光体の位置を検出する光学式ポインティング装置、および、それを搭載した情報端末機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、情報端末機器等のカーソル操作には様々な装置が利用されている。例えば、ノート型情報端末機器においては、静電容量式や感圧式のタッチパッドが大多数に搭載されており、スマートフォンでも静電容量式や感圧式のタッチパネルが採用されている。
【０００３】
しかしながら、上記ノート型情報端末機器に搭載されているタッチパッドでは、指先で小さいエリアをなぞって操作するため、操作者にもよるが、指の移動量と画面上での移動量との相関があまりよくない。特に、カーソルを移動させたい場合には小さいタッチパッドエリアを高速に移動させる必要があり、移動させたい位置へのカーソルの移動操作を１回の操作で完了するのは困難である。したがって、大多数の操作者は、タッチパッドを複数回なぞって目的の位置まで移動させるのが通常である。そのため、デスクトップ型情報端末機器と同様に、外付けのマウスを用いて上記ノート型情報端末機器の操作を行っている操作者が非常に多い。
【０００４】
しかしながら、特に上記ノート型情報端末機器を外出先で使用する場合には、上記マウスを別途持ち運びする必要があり、荷物の量が増える等の不便さがある。また、キーボードを用いて文字を入力する場合に、上記マウスを用いてカーソルを移動させるには、ブラインドタッチのホームポジションに置いた手を一旦離し、上記マウスに持ち替えて操作する必要があり、操作に無駄な動きが生ずるという問題がある。
【０００５】
このような問題を解決するために、特開２００３‐１２２４７７号公報(特許文献１)に開示された情報処理装置が提案されている。この情報処理装置においては、図１２に示すように、光学的走査部１Ｒ,１Ｌからの走査光２Ｒ,２Ｌを偏向することにより、使用者とモニタ部３との間の操作領域４を走査し、指によって指定された選択位置を光学的に検出・特定し、この選択位置をキー配列表５のうちの特定のキーに関連付けて出力するようにしている。
【０００６】
図１３に示すように、上記指からの反射光が検出された際における光学的走査部１Ｒと光学的走査部１Ｌとの走査角を夫々検出することによって、指位置Ｐを検出することができる。尚、特許文献１においては、検出された指の位置を机上に設定されたキー配列表５に対応させてキーボード入力を行っているが、指の位置でマウス操作を行うことは容易に展開することができる。
【０００７】
また、上述の問題を解決するために、特開２００９‐９３６６３号公報(特許文献２)に開示された情報処理装置が提案されている。この情報処理装置においては、図１４に示すように、本体ケース１１Ｂの側部に送光素子１２と受光素子１３とを配設し、送光素子１２から送られてユーザの親指で反射された光を受光素子１３で受光するようにしている。その場合、図１５に示すように、右親指による反射と左親指による反射とでは検出される距離が異なるため、右親指による操作と左親指による操作とを区別して判断することができる。こうして、操作部１４Ａ,１４Ｂに描かれた何れのキーの図柄に対して操作が行われたかを判定する。
【０００８】
さらに、図１６に示すように、本体ケース１１Ａの端部に送光素子１２Ａと受光素子１３Ａとを配設し、且つ、本体ケース１１Ｂの端部に送光素子１２Ｂと受光素子１３Ｂとを配設する。そして、夫々の送光素子１２Ａ,１２Ｂから親指１５に向けて送光し、親指１５で反射された光を受光素子１３Ａ,１３Ｂで受光する。
【０００９】
その場合、図１６において、上記送光素子１２Ｂと受光素子１３Ｂとの配設位置を座標(０,０)とし、送光素子１２Ａと受光素子１３Ａとの配設位置を座標(Ｌ,０)とする。そうすると、送光素子１２Ｂから送光された光は、距離γで親指１５の座標Ｍ点(ｘ,ｙ)に届く。一方、送光素子１２Ａから送光された光は、距離δで親指１５の座標Ｎ点(ｘ＋ａ,ｙ＋ｂ)に届く。ここで、距離ａと距離ｂとは、親指１５の形状に伴う誤差である。距離ａと距離ｂとして複数のユーザの平均値を用いて距離γと距離δと演算する。そうすると、得られた距離γと距離δとから座標Ｍ点(ｘ,ｙ)を幾何的演算により算出可能である。こうして、親指１５を水平に移動させることで、親指１５の移動距離や移動方向が演算することができ、その演算結果に基づいてマウスポイントの位置を更新するようにしている。
【００１０】
しかしながら、上記特許文献１および特許文献２に開示された従来の情報処理装置においては、以下のような問題がある。
【００１１】
すなわち、上記特許文献１に開示された情報処理装置においては、光を走査するための光学的操作部１Ｒ,１Ｌが必要であり、受発光素子の他にポリゴンミラーあるいはＭＥＭＳ(micro electro mechanical system)ミラー等が必要になる。また、指の位置検出分解能を得るために、走査光２Ｒ,２Ｌはビーム径の小さいコリメート光とする必要があり、レーザのような点光源が必要となる。しかしながら、これらは共に高価なものであり、これらを用いることによって検出系全体が非常に複雑なものになってしまうという問題がある。
【００１２】
さらに、上記特許文献２に開示された情報処理装置においては、上記特許文献１に開示された情報処理装置のような部品は不要であるが、受光素子１３Ａ,１３Ｂと親指１５との間の距離を測定するため、受光素子１３Ａ,１３Ｂに測距手段が必要となる。光学的測距手段には三角測量による測距と光の往復時間を測定するＴＯＦ(Time Of Flight)法による測距に大別される。しかしながら、両者とも指の動きを検出する程の距離分解能を得るためには、前者では光学系を大きくする必要があるが、親指１５の移動を検出するために必要となる光学系のサイズは非常に大きいものとなってしまう。一方、後者では時間分解能を上げる必要があるが、指の移動を検出するために必要な時間分解能は数十psec(ピコ秒＝１０-12秒)レベルであり、ノート型情報端末機器等の一般民生用に搭載する用途としては非常に高価な部品が必要となり、結果として入力装置が高価なものとなってしまうという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００３‐１２２４７７号公報
【特許文献２】特開２００９‐９３６６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
そこで、この発明の課題は、単純な構成で、高精度且つ安価な光学式ポインティング装置、および、それを搭載した情報端末機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するため、この発明の光学式ポインティング装置は、
操作者の指に装着するための指装着部を有すると共に、光を放射する光放射体と、
一定の間隔を置いて配置されると共に、上記光放射体からの放射光を受光して、上記放射光の到来角度に応じた信号を出力する２つの受光素子と、
ポインタを含む画像を表示する表示画面と、
上記２つの受光素子からの信号に基づいて上記光放射体からの放射光の各受光素子への到来角度を求め、この求めた２つの到来角と上記２つの受光素子の間隔とに基づいて上記光放射体の位置を求め、この求めた上記光放射体の位置を上記表示画面上におけるポインタの位置に変換するポインタ制御部と
を備えたことを特徴としている。
【００１６】
上記構成によれば、一定の間隔を有する２つの受光素子によって、操作者の指に装着された光放射体からの放射光を受光して上記放射光の到来角度に応じた信号を出力し、ポインタ制御部によって、上記２つの受光素子からの２つの信号に基づいて上記光放射体の位置を求め、この求めた上記光放射体の位置を表示画面上におけるポインタの位置に変換するようにしている。その際に、上記光放射体は操作者の指に装着可能な程度に小型であるため、ポインタ操作を行っている指の動きを非接触で精度良く検出することができる。したがって、２つの受光素子と指に装着される光放射体とポインタ制御部とで構成される安価で且つ高精度な光学式ポインティング装置を提供することができるのである。
【００１７】
また、１実施の形態の光学式ポインティング装置では、
シート状の光束を出射する１つの発光素子を備え、
上記光放射体は、一定の反射率以上の反射率である高反射率を有すると共に、上記発光素子からの出射光を反射することによって光を放射する反射体であり、
上記ポインタ制御部は、上記反射体の位置を求め、この求めた上記反射体の位置を上記ポインタの位置に変換する。
【００１８】
この実施の形態によれば、シート状の光束を出射する１つの発光素子を備えると共に、上記光放射体を高反射率を有する反射体で構成して、上記発光素子からの出射光を上記２つの受光素子に向けて反射するようにしている。このように、操作者の指に装着される上記反射体を一定の反射率以上の反射率である高反射率に構成すると共に、発光素子から出射されるシート状の光束で上記高反射率の反射体を照射することによって、上記反射体の位置、つまり指の位置を確実に且つ精度良く検出することができる。したがって、１つの発光素子と２つの受光素子と指に装着される反射体とポインタ制御部とで構成される安価で且つ高精度な光学式ポインティング装置を提供することができる。
【００１９】
また、１実施の形態の光学式ポインティング装置では、
上記発光素子は、上記２つの受光素子の間の中間位置に配置されている。
【００２０】
この実施の形態によれば、上記発光素子は上記２つの受光素子の間の中間位置に配置されている。したがって、上記反射体の位置変動において、上記２つの受光素子に入射する受光量を均等化できるので上記両受光素子による角度検出分解能を略等しくでき、当該光学式ポインティング装置の位置検出分解能を最適化することができる。
【００２１】
また、１実施の形態の光学式ポインティング装置では、
上記光放射体は、発光素子を有すると共に、上記発光素子からシート状の光束を出射することによって光を放射する発光体であり、
上記ポインタ制御部は、上記発光体の位置を求め、この求めた上記発光体の位置を上記ポインタの位置に変換する。
【００２２】
この実施の形態によれば、上記光放射体を、上記発光素子からシート状の光束を出射する発光体で構成している。したがって、上記２つの受光素子に対して十分な光量を直接入射させることができ、上記発光体の位置を高精度に検出することができる。さらに、上記発光体用の電池等の電源が別途必要とはなるが、反射光ではなく直接発光光を受光するので、上記発光体の発光量を、上記光放射体として上記反射体を用いる場合における上記発光素子の発光量よりも削減することができ、当該光学式ポインティング装置全体の消費電流を低減することが可能になる。
【００２３】
また、１実施の形態の光学式ポインティング装置では、
上記光放射体は、一定の反射率以上の反射率である高反射率を有すると共に、上記表示画面からの出射光を反射することによって光を放射する反射体であり、
上記ポインタ制御部は、上記反射体の位置を求め、この求めた上記反射体の位置を上記ポインタの位置に変換する。
【００２４】
この実施の形態によれば、上記光放射体を高反射率を有する反射体で構成すると共に、上記表示画面からの出射光を上記２つの受光素子に向けて反射するようにしている。したがって、当該光学式ポインティング装置専用の能動型の上記発光素子や上記発光体を別途設ける必要がなく、部品点数を低減し、より簡単に光学式ポインティング装置を構成できる。さらに、上記発光素子や上記発光体を駆動するための電流も不要となり、低消費電流化を図ることができる。
【００２５】
また、１実施の形態の光学式ポインティング装置では、
上記ポインタ制御部による上記光放射体,上記反射体あるいは上記発光体の位置の上記表示画面上におけるポインタの位置への変換は、
上記光放射体,上記反射体あるいは上記発光体が装着された操作者の手が上記操作者から見て左右に移動された場合には、上記ポインタは上記操作者から見て左右に移動し、
上記手が上記操作者から見て反手前方向に移動された場合には、上記ポインタは上記操作者から見て上方に移動し、
上記手が上記操作者から見て手前方向に移動された場合には、上記ポインタは上記操作者から見て下方に移動する
ような変換である。
【００２６】
この実施の形態によれば、操作者が、上記光放射体,上記反射体あるいは上記発光体が装着された手を左右に動かした場合には、上記表示画面上の上記ポインタは同様に左右に移動し、上記手を反手前方向に動かした場合には、上記ポインタは上方向に移動し、上記手を手前方向に動かした場合には、上記ポインタは下方向に移動するので、上記手の移動方向と上記ポインタの移動方向とが感覚的に一致し、操作者の操作感を向上させることができる。
【００２７】
また、この発明の情報端末機器は、
上記この発明の光学式ポインティング装置と、
上記光放射体,上記反射体あるいは上記発光体が装着された操作者の手とは反対側の手で操作されると共に、上記光学式ポインティング装置の状態を動作状態とスタンバイ状態とに切り替えるスイッチと
を備えたことを特徴としている。
【００２８】
上記構成によれば、操作者によって、上記光放射体,上記反射体あるいは上記発光体が装着された手とは反対側の手でスイッチを操作して、上記光学式ポインティング装置の状態を動作状態とスタンバイ状態とに切り替えるようにしている。したがって、ポインタ操作を行う場合にのみ上記光学式ポインティング装置を動作状態にして上記光放射体,上記反射体あるいは上記発光体の位置を検出でき、上記ポインタの意図しない誤動作を防ぐことができる。こうして、操作者の操作感を向上させることができる。
【００２９】
また、この発明の情報端末機器は、
上記この発明の光学式ポインティング装置と、
上記光放射体,上記反射体あるいは上記発光体が装着された操作者の手とは反対側の手で操作されると共に、上記表示画面をスクロールさせるためのホイールと
を備えたことを特徴としている。
【００３０】
上記構成によれば、操作者によって、上記光放射体,上記反射体あるいは上記発光体が装着された手とは反対側の手でホイールを操作して、上記表示画面をスクロールさせるようにしている。したがって、上記光放射体,上記反射体あるいは上記発光体が装着されていない方の手でホイールを操作することによって、従来のマウスと同様の操作を行うことができる。こうして、ポインタ操作の向上させることができる。
【００３１】
また、１実施の形態の情報端末機器では、
上記スイッチあるいは上記ホイールの近傍に、上記ポインタの位置を選択するためのクリックボタン
を備えている。
【００３２】
この実施の形態によれば、操作者は、上記光放射体,上記反射体あるいは上記発光体が装着されていない方の手で、上記スイッチあるいは上記ホイールに加えて、上記クリックボタンの操作を行うことができ、上記光放射体,上記反射体あるいは上記発光体が装着されている手でのポインタ操作の操作性をさらに向上させることができる。
【００３３】
また、１実施の形態の情報端末機器では、
上記光放射体,上記反射体あるいは上記発光体が着脱可能な挿入口
を備えている。
【００３４】
この実施の形態によれば、上記光放射体,上記反射体あるいは上記発光体を使用しない場合には、操作者の指から取り外された上記光放射体,上記反射体あるいは上記発光体を挿入口に装着することができる。したがって、上記光放射体,上記反射体あるいは上記発光体の紛失を防止することができる。
【００３５】
また、１実施の形態の情報端末機器では、
上記表示画面を有するモニタと、
キーボードと
を備え、
上記スイッチあるいは上記ホイールは、上記キーボードに設けられている。
【００３６】
この実施の形態によれば、上記光学式ポインティング装置の状態を動作状態とスタンバイ状態とに切り替える上記スイッチ、あるいは、上記モニタの表示画面をスクロールさせるための上記ホイールを、上記キーボードに設けているので、操作者の操作感を向上させることができる上記キーボードを備えた情報端末機器を提供できる。
【００３７】
また、１実施の形態の情報端末機器では、
上記表示画面を有するモニタと、
キーボードと
を備え、
上記スイッチは、上記キーボードにおける当該スイッチを操作する操作者の手の側に位置する側面に設けられており、
上記キーボードにおける上記スイッチが設けられている側面と直交する側面には、上記スイッチを操作する操作者の手で操作されると共に、上記モニタの表示画面をスクロールさせるためのホイールが設けられている。
【００３８】
この実施の形態によれば、上記キーボードにおける上記スイッチが設けられている側面と直交する側面に上記ホイールを設けているので、上記光放射体,上記反射体あるいは上記発光体が装着されていない方の手の２本の指(例えば、小指と親指)で、簡単に上記スイッチと上記ホイールとを操作をすることができる。したがって、上記光放射体,上記反射体あるいは上記発光体が装着されている手でのポイント操作の操作性を向上させることができる。
【００３９】
また、１実施の形態の情報端末機器では、
上記キーボードの上面における上記スイッチあるいは上記ホイールの近傍に、上記ポインタの位置を選択するためのクリックボタンが設けられている。
【００４０】
この実施の形態によれば、上記光放射体,上記反射体あるいは上記発光体が装着されていない方の手で、上記スイッチあるいは上記ホイールに加えて、上記クリックボタンの操作を行うことができ、上記光放射体,上記反射体あるいは上記発光体が装着されている手でのポインタ操作の操作性をさらに向上させることができる。
【００４１】
また、１実施の形態の情報端末機器では、
上記キーボードに、上記光放射体,上記反射体あるいは上記発光体が着脱可能な挿入口が設けられている。
【００４２】
この実施の形態によれば、上記光放射体,上記反射体あるいは上記発光体を使用しない場合には、操作者の指から取り外された上記光放射体,上記反射体あるいは上記発光体を上記キーボードに設けられた挿入口に装着することができる。したがって、上記光放射体,上記反射体あるいは上記発光体の紛失を防止することができる。
【００４３】
また、この発明のノート型の情報端末機器は、
上記この発明の光学式ポインティング装置と、
上記表示画面を有するモニタと、
キーボードを含むと共に、上記モニタに対して開閉可能に連結された本体部と
を備え、
上記光学式ポインティング装置における上記２つの受光素子は、上記モニタにおける上記表示画面の下部両端近傍に設けられており、
上記光学式ポインティング装置における上記発光素子は、上記モニタにおける上記表示画面の下部中央に設けられている
ことを特徴としている。
【００４４】
上記構成によれば、上記モニタにおける上記表示画面の下部に、上記発光素子および上記２つの受光素子を設けているので、上記反射体の検出エリアを上記キーボードの上面の直ぐ上に形成することができる。したがって、上記キーボードを操作する位置で上記反射体が装着された手を移動させることによってポインタ操作を行うことができ、操作者の操作性を向上させることができる。
【００４５】
また、この発明の情報端末機器は、
上記この発明の発光素子を含む光学式ポインティング装置と、
上記表示画面を有するモニタと、
キーボードと
を備え、
上記光学式ポインティング装置は、棒状体を成すと共に、上記キーボードにおける上記操作者から見て奥側の辺に沿って配置されるセンサーバーに搭載されており、
上記光学式ポインティング装置における上記２つの受光素子は、上記センサーバーの両端に設置されており、
上記光学式ポインティング装置における上記発光素子は、上記センサーバーの中央に設置されている
ことを特徴としている。
【００４６】
上記構成によれば、上記キーボードにおける上記操作者から見て奥側の辺に沿って配置されるセンサーバーに上記光学式ポインティング装置を搭載しているので、上記反射体の検出エリアを上記キーボードの上面の直ぐ上に形成することができる。したがって、上記キーボードを操作する位置で上記反射体が装着された手を移動させることによってポインタ操作をすることができ、操作者の操作性を向上させることができる。
【００４７】
さらに、従来のデスクトップ型の情報端末機器に、上記光学式ポインティング装置が搭載された上記センサーバーを配置することによって、マウスを用いることなく操作性の良いポインタ操作をおこなうことができる。
【発明の効果】
【００４８】
以上より明らかなように、この発明の光学式ポインティング装置は、一定の間隔を有する２つの受光素子によって、操作者の指に装着された光放射体からの放射光を受光して上記放射光の到来角度に応じた信号を出力し、ポインタ制御部によって、上記２つの受光素子からの２つの信号に基づいて上記光放射体の位置を求め、この求めた上記光放射体の位置を表示画面上におけるポインタの位置に変換するので、操作者の指に装着可能な程度に小型の上記光放射体からの放射光に基づいて、ポインタ操作を行っている指の動きを非接触で精度良く検出することができる。したがって、２つの受光素子と指に装着される光放射体とポインタ制御部とで構成される安価で且つ高精度な光学式ポインティング装置を提供することができる。
【００４９】
また、この発明の情報端末機器は、操作者は、上記光放射体,上記反射体あるいは上記発光体が装着された手とは反対側の手でスイッチを操作して、上記光学式ポインティング装置の状態を動作状態とスタンバイ状態とに切り替えることができるので、ポインタ操作を行う場合にのみ上記光学式ポインティング装置を動作状態にして上記光放射体,上記反射体あるいは上記発光体の位置を検出でき、上記ポインタの意図しない誤動作を防ぐことができる。こうして、操作者の操作感を向上させることができる。
【００５０】
また、この発明の情報端末機器は、操作者は、上記光放射体,上記反射体あるいは上記発光体が装着された手とは反対側の手でホイールを操作することによって、上記表示画面をスクロールさせることができるので、従来のマウスと同様の操作を行うことができる。こうして、ポインタ操作の向上させることができる。
【００５１】
また、この発明のノート型の情報端末機器は、モニタにおける上記表示画面の下部に、上記発光素子および上記２つの受光素子を設けているので、上記反射体の検出エリアをキーボードの上面の直ぐ上に形成することができる。したがって、上記キーボードを操作する位置で上記反射体が装着された手を移動させることによってポインタ操作をすることができ、操作者の操作性を向上させることができる。
【００５２】
また、この発明の情報端末機器は、上記キーボードにおける操作者から見て奥側の辺に沿って配置されるセンサーバーに上記光学式ポインティング装置を搭載しているので、上記反射体の検出エリアを上記キーボードの上面の直ぐ上に形成することができる。したがって、上記キーボードを操作する位置で上記反射体が装着された手を移動させることによってポインタ操作をすることができ、操作者の操作性を向上させることができる。
【００５３】
さらに、従来のデスクトップ型の情報端末機器に、上記光学式ポインティング装置が搭載された上記センサーバーを配置することによって、マウスを用いることなく操作性の良いポインタ操作をおこなうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】この発明の光学式ポインティング装置が搭載されたノートパソコンにおける外観を示す斜視図である。
【図２】図１における第１,第２受光素子を構成する分割ＰＤ,ＰＳＤおよびイメージセンサによる角度検出方法を示す図である。
【図３】図１における発光素子からの光束の広がり角と第１,第２受光素子の視野角との説明図である。
【図４】一般的なノートパソコンにおける検出エリアの例を示す図である。
【図５】キーボード上のｘｙ座標とモニタ上のＸＹ座標の対応関係を示す図である。
【図６】キーボードにおけるアクティブスイッチ,ホイールおよび左右クリックボタンの設置位置を例示する図である。
【図７】キーボードに設けられた反射体の挿入口を例示する図である。
【図８】この発明の光学式ポインティング装置が搭載されたデスクトップパソコンにおける外観を示す斜視図である。
【図９】図１とは異なるノートパソコンにおける外観を示す斜視図である。
【図１０】図１および図９とは異なるノートパソコンにおける外観を示す斜視図である。
【図１１】図８とは異なるデスクトップパソコンにおける外観を示す斜視図である。
【図１２】従来の情報処理装置の外観を示す斜視図である。
【図１３】図１２に示す情報処理装置による選択位置の光学的検出の説明図である。
【図１４】図１２とは異なる従来の情報処理装置の外観を示す平面図である。
【図１５】図１４に示す情報処理装置による親指の検出原理の説明図である。
【図１６】図１５とは異なる親指の検出原理の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００５５】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００５６】
・第１実施の形態
図１は、本実施の形態の光学式ポインティング装置が搭載されたノートパソコンにおける外観を示す斜視図である。
【００５７】
図１において、ノートパソコン２１におけるモニタ２２の下部に、一定間隔ｄをおいて第１受光素子２３と第２受光素子２４とが配置され、扇型に広がったシート状の光束２７を発する発光素子２５が第１,第２受光素子２３,２４の間に配置されている。
【００５８】
上記構成において、上記発光素子２５から出射された光束２７は、ノートパソコン２１の操作者の一方の手(図１においては右手)に装着された高反射率を有する反射体２６で反射される。ここで、上記高反射率とは、一定の反射率以上の反射率を指す。こうして、反射体２６で反射された光は入射角θ1で第１受光素子２３に入射する一方、入射角θ2で第２受光素子２４に入射する。この場合、第１受光素子２３と第２受光素子２４と反射体２６とで形成される３角形の底辺の長さｄと両端の角度θ1,θ2とが分かれば反射体２６の位置が一意に決まるので、反射体２６の位置を検出することができる。そこで、ノートパソコン２１のＣＰＵ(中央演算処理装置)等(図示せず)で構成されるポインタ制御部によって反射体２６の位置を連続して検出し、モニタ２２の表示画面に表示されるポインタ(図５参照)の位置情報に変換することによってポインタ操作が可能になる。
【００５９】
したがって、上記従来のタッチパッドのごとく、指の腹で小さいエリアをなぞるように操作することなく、キーボード上をダイナミックに手を移動させて上記ポインタを操作することができる。そのために、マウスと同様な操作性を得ることができるのである。さらに、マウス等の別体のポインティング装置を準備する必要もない。
【００６０】
すなわち、本実施の形態においては、上記反射体２６で、特許請求の範囲における上記光放射体を構成するのである。
【００６１】
尚、上述の説明では、上記第１受光素子２３,第２受光素子２４,発光素子２５および反射体２６で構成される光学式ポインティング装置をノートパソコン２１に搭載した場合を例示している。しかしながら、図８に示すように、デスクトップパソコン２８におけるモニタ２９の下部に第１受光素子２３,第２受光素子２４および発光素子２５を搭載し、一方の手に反射体２６を装着することによって、ノートパソコン２１と同様にしてポインタ操作を行うことができる。但し、３０はパソコン本体、３１はキーボードである。
【００６２】
ところで、上記第１受光素子２３および第２受光素子２４は、分割ＰＤ(Photodiode：フォトダイオード)や位置検出素子(ＰＳＤ：Position Sensitive Detector)やイメージセンサ等で構成されており、光の到来角度を検出することができる。図２に、夫々による角度検出例を示す。
【００６３】
図２(a)は分割ＰＤを使用した場合の例であり、分割ＰＤ３２における２つに分割されてなるＡch(チャネル)の部分ＰＤとＢchの部分ＰＤとの境界線上方に、上記境界線に沿って延在する直線状の開口を有するスリット３３が配置されている。そして、図中に破線で示すように、入射角０°で光が入射する場合にはＡchとＢchとが均等に照射されるが、実線で示すように、ある入射角で光が入射する場合にはＡchとＢchとを照射する光量が変化する。そこで、ＡchとＢchとから出力される光量を表す信号に基づいてＡchとＢchとに入射される光量の差を検出することによって、反射体２６からの反射光の到来角度を検出することができるのである。
【００６４】
また、図２(b)には上記ＰＳＤを用いた場合の例を示す。ＰＳＤ３４にはその両端に電流を検出する端子(Ａch,Ｂch)が備えられており、受光レンズ３５により光が照射された位置によって夫々の端子Ａch,Ｂchまでの抵抗が変化するため、端子Ａch,Ｂchで検出される光電流量が入射光束の角度に応じて変化する素子である。すなわち、図２(b)に示すように、端子Ｂch側に集光するような入射角で光が照射される場合、光スポットは端子Ｂchに近いため、端子Ｂchへの抵抗は小さくなる。したがって、端子Ｂchで検出される光電流は端子Ａchで検出される電流より大きくなり、例えば両電流比を検出することによって反射体２６からの反射光の到来角度を検出することができるのである。
【００６５】
また、図２(c)には上記イメージセンサ(リニアセンサ含む)を用いた場合の例を示す。光学系は図２(b)に示す上記ＰＳＤを用いた場合と同じである。イメージセンサ３６は、受光レンズ３７により照射されるスポット形状を表す信号を出力するので、イメージセンサ３６からの上記信号に基づいてスポット形状を検出することができる。したがって、上記スポット形状より光量のピーク位置や光重心位置を算出することが可能であり、これらの位置によって反射体２６からの反射光の到来角度を検出することができる。
【００６６】
但し、上記第１受光素子２３および第２受光素子２４は、図２に例示したものに限定されるものではなく、光の到来角度を検出できるものであればよい。
【００６７】
上述のようにして、上記第１受光素子２３により、反射体２６からの反射光の到来角度θ1を検出する一方、第２受光素子２４により、反射体２６からの反射光の到来角度θ2を検出することによって、図１における第１受光素子２３と第２受光素子２４と反射体２６とで形成される３角形の底辺の長さｄと両端の角度θ1,θ2とから、反射体２６の位置を幾何学的に算出することができるのである。
【００６８】
ここで、上記反射体２６は、光を各方向へ均等に拡散反射するように表面処理されていることが好ましく、さらに円形あるいは球形の形状を有していることが好ましい。このように、反射体２６を構成することによって、反射体２６の光反射領域を小さくして、指による指示位置を精度良く検出することができる。また、反射体２６は、例えば指輪のように、操作者の指に装着するための特許請求の範囲における上記指装着部としてのリング部を有しており、操作者の指に装着されて、図１に示すように手の甲側に位置している。このように反射体２６を配置することによって、反射体２６が位置する点がノートパソコン２１のモニタ２２下部に配置された第１,第２受光素子２３,２４と発光素子２５とが形成する検出面内に略位置するようになるので、ポインタの操作性が非常によくなる。
【００６９】
上記発光素子２５は、例えば発光ダイオードで構成されている。この発光素子２５は第１,第２受光素子２３,２４を結ぶ直線上に配置されることが好ましく、さらには第１受光素子２３と第２受光素子２４との中間点に配置されることが最適である。上記中間点に配置されることによって、反射体２６の位置変動において、第１,第２受光素子２３,２４へ入射する受光量を最も均等化できるので、第１,第２受光素子２３,２４による角度検出分解能を略等しくでき、本実施の形態における光学式ポインティング装置の位置検出分解能を最適化することができるのである。
【００７０】
次に、上記発光素子２５から出射される光束２７の適切な広がり角と、第１,第２受光素子２３,２４の視野角とについて、図３に従って説明する。
【００７１】
図３において、ｘｙ平面のｘ軸を、概略矩形を成すキーボード３８における上記モニタ２２側の長辺に沿って、操作者から見て左側から右側に向かうように(図中右方向に)設定する。これに対し、上記ｘｙ平面のｙ軸を、キーボード３８における操作者から見て左側の短辺に沿って、モニタ２２側からモニタ２２側とは反対側に向かうように(図中下方向に)設定する。原点(０,０)に第１受光素子２３を配置し、原点(０,０)から距離ｄだけ離れたｘ軸上の点Ｅ(ｄ,０)に第２受光素子２４を配置し、原点と点Ｅとの中間点Ｆ(ｄ/２,０)に発光素子２５を配置している。
【００７２】
上記発光素子２５から出射された光束２７の広がり角(半値角)をγとする。また、第１受光素子２３の受光軸ｌとｘ軸とが成す受光軸角をαとし、第１受光素子２３の視野角をβとし、第１受光素子２３における視野の両端を示す２本の直線を夫々ｌ(+)およびｌ(-)とする。同様に、上記第２受光素子２４の受光軸ｍとｘ軸とが成す受光軸角をαとし、第２受光素子２４の視野角をβとし、第２受光素子２４における視野の両端を示す２本の直線のを夫々ｍ(+)およびｍ(-)とする。そして、直線ｌ(-)と直線ｍ(-)との交点をＡとし、直線ｌ(+)と直線ｍ(-)との交点をＢとし、直線ｌ(+)と直線ｍ(+)との交点をＣとし、直線ｌ(-)と直線ｍ(+)との交点をＤとすると、四角形ＡＢＣＤの内部で検出エリアが形成される。
【００７３】
したがって、上記発光素子２５から出射される光束２７の広がり角γは、少なくとも三角形ＦＢＤをカバーするように設定する必要がある。ここで、検出エリアＡＢＣＤは、ノートパソコン２１やキーボード３８のサイズに応じて操作者が操作し易いサイズに設定される。また、検出エリアＡＢＣＤを広く設定するためには、第１受光素子２３と第２受光素子２４との距離ｄはなるべく大きい方がよい。そこで、第１受光素子２３と第２受光素子２４とは、ノートパソコン２１におけるモニタ２２の下部の両端近傍に配置することが望ましい。
【００７４】
図４に、一般的な１５.６インチの画面サイズを有するノートパソコン２１における検出エリアＡＢＣＤの例を示す。キーボード３８のサイズを３７５mm×２５０mmとし、受光軸角αをα＝４０°とし、視野角βをβ＝３５°とし、第１,第２受光素子２３,２４間の間隔ｄをｄ＝３５０mmとしている。図４に示すように、検出エリアＡＢＣＤは歪んだ四角形であるが、キーボード３８の中心付近には上下左右十分な検知エリアを有しており、手の動きを大きく検出することができる。したがって、マウスと同等の操作感を得ることが可能なのである。
【００７５】
以上のような構成を有する光学式ポインティング装置は、図３に示すように、上記キーボード３８における左奥角を原点として右向きにｘ軸を設定する一方、手前向きにｙ軸を設定した場合、図５に示すように、モニタ２２の表示画面における左上角を原点として右向きにＸ軸を設定する一方下向きにＹ軸を設定し、上記ポインタ制御部によって、検出した反射体２６の移動情報を用いて、ｘ軸をＸ軸に対応させる一方、ｙ軸をＹ軸に対応させることによって、ポインタ３９を手の動きと同様にモニタ２２の画面上で移動させることができる。例えば、図５中に白抜きの矢印で示すように、反射体２６を装着した右手をキーボード３８上を操作者から見て反手前側に移動させると、モニタ２２の表示画面上のポインタ３９は、図５中にハッチングの矢印で示すように上方に移動する。こうすることによって、手の移動方向とポインタ３９の移動方向とが感覚的に一致し、ポインタ３９の操作感を向上させることができるのである。
【００７６】
以上においては、上記ポインタ３９の移動のみについて説明したが、本光学式ポインティング装置はパソコンのキーボードに適用することも可能である。以下に、本光学式ポインティング装置をパソコンのキーボードに適用した場合について説明する。
【００７７】
図６に示すように、上記ノートパソコン２１あるいはデスクトップパソコン２８のキーボード３８,３１の左側面にアクティブスイッチ４０を設け、このアクティブスイッチ４０をオン/オフ操作することによって、本光学式ポインティング装置を動作状態とスタンバイ状態とに切り替えるのである。こうすることによって、キー入力を行う際に、反射体２６が装着された手が検出エリアＡＢＣＤ内でポインタ移動を意図しない動きをする場合には、アクティブスイッチ４０をオフすれば、本光学式ポインティング装置はスタンバイ状態になるため反射体２６の動きを検出することはない。そして、ポインタ移動を意図した動きをする場合にのみ、図６のように、例えば反射体２６を装着していない左手の小指でアクティブスイッチ４０をオンにする一方、反射体２６を装着した右手でポインタ操作をすればよいのである。
【００７８】
次に、上記モニタ２２,２９の画面をスクロールする際等に行うホイール操作について説明する。図６に示すように、キーボード３８,３１における操作者側の側面にホイール４１が設けられており、アクティブスイッチ４０をオンすると共に、ホイール４１を回転させることによって、従来のマウスのホイールと同様の操作を行うことができる。ホイール４１とアクティブスイッチ４０とはキーボード３８の同一側面に設けてもよいが、図６のように、キーボード３８の側面のうちの直交する２つの側面に、特に左側面と手前側面(左端側)とに、アクティブスイッチ４０とホイール４１とが設けられていることが好ましい。例えば、図６のように、アクティブスイッチ４０がキーボード３８の左側面に設けられる一方、ホイール４１が手前側面に設けられている場合には、左手の小指でアクティブスイッチ４０を操作し、左手の親指でホイール４１を操作することが可能になる。より好ましくは、図６のように、左手を広げた場合に左手の親指と左手の小指とでアクティブスイッチ４０とホイール４１とを操作できる範囲内に両者を設けることによって、さらに操作性をよくすることができる。
【００７９】
次に、上記ポインタ３９の位置を選択する際に用いる左クリックボタンと操作メニューを表示する際に用いる右クリックボタンとで構成される左右クリックボタンについて説明する。図６に示すように、キーボード３８,３１の上面におけるアクティブスイッチ４０とホイール４１との近傍に、左右クリックボタン４２を設けている。このように構成することにより、図６のように、左手の小指でアクティブスイッチ４０をオンにして本光学式ポインティング装置を動作状態にしながら、左手の親指と人差し指とでホイール４１の操作と左右クリックボタン４２の操作とを同時に行うことができる。したがって、マウス操作と全く同じ動作をすることが可能になるのである。例えば、左手の小指でアクティブスイッチ４０をオンにして本光学式ポインティング装置を動作状態し、左手の親指で左右クリックボタン４２の左クリックボタンを押しながら右手を適切に移動させてポインタ操作をすることによって、複雑な範囲指定作業も行うことができるのである。
【００８０】
勿論、上記アクティブスイッチ４０とホイール４１とが逆の側面に、つまりアクティブスイッチ４０が手前側面に設けられ、ホイール４１が左側面に設けられていてもよいが、操作感を重視するならば、図６のように配置することが最適である。以上の説明では左手でアクティブスイッチ４０,ホイール４１および左右クリックボタン４２を操作する場合を例に説明した。しかしながら、これらを右手の小指と親指とで操作できるように、キーボード３８,３１の右側面と手前側面(右端側)に設けても差し支えない。当然ながら、使用者には右利きと左利きとがあるので、キーボード３８,３１の両側にアクティブスイッチ４０,ホイール４１および左右クリックボタン４２を設けて、パソコンの設定作業によって左側面と右側面との何れかを選択するようにすることもできる。
【００８１】
次に、上述の反射体２６の機能について説明する。本光学式ポインティング装置は、従来のマウスのような大きな装置は不要であるが、反射体２６を必要とする。反射体２６は手、特に指に装着するため、図７(a)に示すように、指輪のような構造を有しており、そのサイズは小さい。そのため、使用後の管理の仕方によっては紛失される懸念がある。そこで、図７に示すように、キーボード３８,３１の側面に反射体２６を着脱できる挿入口４３を設けることによって、図７(b)に示すように、使用後の反射体２６をキーボード３８,３１の挿入口４３に装着することによって、紛失を防止することができる。そして、使用時には、図７(a)に示すように、反射体２６を挿入口４３から抜き出せばよい。
【００８２】
以上のごとく、本実施の形態における光学式ポインティング装置は、ノートパソコン２１あるいはデスクトップパソコン２８におけるモニタ２２,２９の下部両端近傍に、間隔ｄをおいて第１受光素子２３と第２受光素子２４とを配置している。また、モニタ２２,２９の下部における第１受光素子２３と第２受光素子２４との中間位置には、扇型に広がったシート状の光束２７を出射する発光素子２５を配置している。さらに、操作者の指には上記高反射率を有する反射体２６が装着されている。そして、第１受光素子２３および第２受光素子２４によって、発光素子２５から出射されて反射体２６で反射した光の到来角度θ1,θ2を測定する。そして、ノートパソコン２１あるいはデスクトップパソコン２８の本体におけるＣＰＵ等で構成される上記ポインタ制御部によって、上記間隔ｄおよび到来角度θ1,θ2に基づいて、反射体２６の位置を検出するようにしている。
【００８３】
したがって、上記反射体２６が装着された指の動きを非接触で検出することができ、上記ポインタ制御部によって上記指の動きをモニタ２２,２９上のポインタ３９の動きに変換することにより、ポインタ操作を行うことができる。その際に、反射体２６は、上記高反射率を有すると共に、指輪状に小型に構成されて操作者の指に装着されるので、ポインタ操作を行っている指の動きを精度良く検出することができる。さらに、発光素子２５を第１,第２受光素子２３,２４の中間位置に配置しているので、反射体２６の位置変動において第１,第２受光素子２３,２４の受光量を最も均等化でき、第１,第２受光素子２３,２４による角度検出分解能を略等しくできる。
【００８４】
さらに、上記ノートパソコン２１あるいはデスクトップパソコン２８におけるモニタ２２,２９の下部に、第１,第２受光素子２３,２４と発光素子２５とを配置しているので、検出エリアがキーボード３８,３１の上面の直ぐ上に形成される。そのため、キーボード３８,３１を操作する位置で反射体２６が装着された手を移動させることによってポインタ操作を行うことができ、操作者の操作性を向上させることができる。
【００８５】
すなわち、本実施の形態によれば、１つの発光素子２５と第１,第２受光素子２３,２４の２つの受光素子と指に装着する反射体２６と上記ポインタ制御部で構成される安価で且つ高精度な光学式ポインティング装置を提供することができるのである。
【００８６】
また、本実施の形態においては、上記反射体２６が装着された手を左右に移動させた場合には、モニタ２２,２９における表示画面上のポインタ３９は左右に移動し、上記手を奥行き方向に移動させた場合にはポインタ３９は上記表示画面上を上方に移動し、上記手を手前方向に移動させた場合にはポインタ３９は上記表示画面上を下方に移動するようにしている。したがって、操作者の操作感を、従来のマウスと同様の操作感まで向上させることができる。
【００８７】
また、本実施の形態においては、上記ノートパソコン２１あるいは上記デスクトップパソコン２８のキーボード３８,３１の左側面あるいは右側面にアクティブスイッチ４０を設け、手前側面(左端側あるいは右端側)にホイール４１を設け、キーボード３８,３１の上面におけるアクティブスイッチ４０とホイール４１との近傍に、左右クリックボタン４２を設けている。したがって、反射体２６が装着されていない例えば左手の小指でアクティブスイッチ４０をオンにして本光学式ポインティング装置を動作状態にしながら、左手の親指と人差し指とでホイール４１の操作と左右クリックボタン４２の操作とを同時に行うことができる。あるいは、左手の小指でアクティブスイッチ４０をオンにして本光学式ポインティング装置を動作状態し、左手の親指で左右クリックボタン４２の左クリックボタンを押しながら右手を適切に移動させてポインタ操作を行って、複雑な領域指定操作を行うことができる。すなわち、マウス操作と全く同じ動作をすることが可能になるのである。
【００８８】
尚、上記実施の形態においては、上記アクティブスイッチ４０,ホイール４１,左右クリックボタン４２および反射体用の挿入口４３を、ノートパソコン２１あるいはデスクトップパソコン２８のキーボード３８,３１に設けている。しかしながら、この発明はこれに限定されるものではなく、携帯情報端末機器の本体ケースに設けることも可能である。
【００８９】
・第２実施の形態
図９は、本実施の形態の光学式ポインティング装置が搭載されたノートパソコンにおける外観を示す斜視図である。
【００９０】
図９において、本ノートパソコン５１におけるモニタ５２,第１受光素子５３および第２受光素子５４は、上記第１実施の形態のノートパソコン２１におけるモニタ２２,第１受光素子２３および第２受光素子２４と同一構成を有するので、詳細な説明は省略する。
【００９１】
本ノートパソコン５１においては、上記第１,第２受光素子５３,５４の間に配置された発光素子と、この発光素子からの光を第１,第２受光素子５３,５４に向けて反射させる反射体とを有してはいない。本実施の形態においては、上記第１実施の形態におけるノートパソコン２１における反射体２６に変えて、例えば発光ダイオード等で成る発光素子を搭載すると共に、上記リング部を有して指に装着可能な発光体５５を備えている。そして、この発光体５５から、ノートパソコン５１におけるモニタ５２の表示画面方向に向けて、扇型に広がったシート状の光束５６が出射され、この発光体５５から出射された光を第１受光素子５３および第２受光素子５４で検出することによって、発光体５５の位置を検知するようにしている。こうすることにより、上記第１実施の形態の場合と同様にしてポインタ操作を行うことができ、同様の効果を得ることができるのである。
【００９２】
すなわち、本実施の形態においては、上記発光体５５で、特許請求の範囲における上記光放射体を構成するのである。
【００９３】
その場合、上記発光体５５からの発光光束５６は、少なくとも発光体５５が図３に示す検出エリアＡＢＣＤの何れの位置に在っても第１,第２受光素子５３,５４に入射するだけの広がり角(半値角＝∠ＯＡＦ)を有する必要があり、光エネルギーを有効に活用するためにシート状の光束を出射するのが好ましい。
【００９４】
上記第１実施の形態の場合には、上記反射体２６からの反射光を使用するために、発光素子２５の発光量を大きくする必要があり、発光素子２５の駆動電流が大きくなる。これに対し、本実施の形態の場合には、発光体５５から出射される光を直接使用するために、発光体５５の発光量を上記第１実施の形態の場合に比して小さくすることができ、発光体５５の駆動電流を低減することができる。
【００９５】
尚、上記発光体５５には、光を発するための電池等の電源が必要となる。その場合、本実施の形態においても、上記第１実施の形態の場合と同様に、図７に示す挿入口４３と同様の発光体５５を着脱できる挿入口をキーボードの側面に設け、図７(b)に示すように発光体５５を上記挿入口に装着している間に、ノートパソコン５１の本体によって充電するようにすれば、発光体５５の紛失を防止すると共に、発光体５５を常に使用できる状態に維持することができる。
【００９６】
また、上記第１実施の形態において説明した上記検出エリアＡＢＣＤの設定方法、指に装着した反射体２６の移動方向とモニタ２２の表示画面上のポインタ３９の移動方向との対応付け方法、アクティブスイッチ４０,ホイール４１および左右クリックボタン４２の配置等については、本実施の形態においても同様に適用可能である。
【００９７】
以上のごとく、本実施の形態においては、上記第１実施の形態における反射体２６に変えて、指に装着可能な指輪状の発光体５５を用い、この発光体５５から出射された光を第１受光素子５３および第２受光素子５４で検出することにより、発光体５５の位置を検知して、ポインタ操作を行うようにしている。
【００９８】
したがって、上記第１,第２受光素子５３,５４に確実に十分な光量を入射させることができ、発光体５５の位置を高精度に検出することができる。さらに、反射光ではなく直接発光光を受光するので、発光体５５用の電池等の電源が別途必要となるが、発光体５５の発光量を上記第１実施の形態における発光素子２５の発光量よりも削減することができるので、光学式ポインティング装置全体の消費電流を低減することが可能になる。
【００９９】
・第３実施の形態
図１０は、本実施の形態の光学式ポインティング装置が搭載されたノートパソコンにおける外観を示す斜視図である。
【０１００】
図１０において、本ノートパソコン６１におけるモニタ６２,第１受光素子６３,第２受光素子６４および反射体６５は、上記第１実施の形態のノートパソコン２１におけるモニタ２２,第１受光素子２３,第２受光素子２４および反射体２６と同一構成を有するので、詳細な説明は省略する。
【０１０１】
本ノートパソコン６１においては、上記第１実施の形態における第１,第２受光素子２３,２４の間に配置された発光素子２５や、上記第２実施の形態における指に装着可能な発光体５５のような、角度検出用の光源を有してはいない。
【０１０２】
上記ノートパソコン６１におけるモニタ６２にはバックライト(図示せず)が設置されており、一定の光量の光がモニタ６２の表示画面から常に操作者の方向に出射されている。本実施の形態においては、このモニタ６２からの光を角度検出用の光源として利用するのである。
【０１０３】
すなわち、上記第１,第２受光素子６３,６４を例えばイメージセンサで構成し、操作者の手に指に装着された反射体６５で反射された上記表示画面からの光の像を検出することによって、反射体６５の位置を検出するのである。
【０１０４】
尚、上記第１実施の形態において説明した上記検出エリアＡＢＣＤの設定方法、指に装着した反射体２６の移動方向とモニタ２２の画面上のポインタ３９の移動方向との対応付け方法、アクティブスイッチ４０,ホイール４１および左右クリックボタン４２の配置等については、本実施の形態においても同様に適用可能である。
【０１０５】
以上のごとく、本実施の形態においては、上記第１実施の形態の発光素子２５および上記第２実施の形態の発光体５５等の角度検出専用の光源に変えて、上記バックライトを有するモニタ６２の表示画面からの光を角度検出用の光源として利用するようにしている。したがって、本光学式ポインティング装置専用の能動型の上記発光素子や上記発光体を別途設ける必要がなく、部品点数を低減し、最も簡単な構成で光学式ポインティング装置を構成することができる。さらに、上記発光素子や上記発光体を駆動するための電流も不要となり、低消費電流化を図ることができる。
【０１０６】
・第４実施の形態
図１１は、本実施の形態の光学式ポインティング装置が搭載されたデスクトップパソコンにおける外観を示す斜視図である。
【０１０７】
図１１において、本デスクトップパソコン７１におけるモニタ７２,パソコン本体７３,キーボード７４および反射体７５は、上記第１実施の形態のデスクトップパソコン２８におけるモニタ２９,パソコン本体３０,キーボード３１および反射体２６と同一構成を有するので、詳細な説明は省略する。
【０１０８】
本デスクトップパソコン７１においては、上記第１実施の形態におけるデスクトップパソコン２８のごとく、モニタ２９の下部に、第１受光素子２３と第２受光素子２４と発光素子２５を配置してはいない。その代わりに、上記間隔ｄをおいて第１受光素子７６と第２受光素子７７とが配置され、第１受光素子７６と第２受光素子７７との中間位置に扇型に広がったシート状の光束を発する発光素子７８が配置された外付けのセンサーバー７９を、キーボード７４におけるモニタ７２側の長辺に沿って、発光素子７８からのシート状の光束がキーボード７４の上面に沿って照射するように配置している。
【０１０９】
そして、上記センサーバー７９における発光素子７８から出射されてキーボード７４の上面に沿って扇型に広がったシート状の光束が反射体７５で反射された光を、センサーバー７９における第１,第２受光素子７６,７７で検出し、上記間隔ｄと第１,第２受光素子７６,７７への入射角θ1,θ2とに基づいて、反射体７５の位置を検出するのである。
【０１１０】
尚、上記第１実施の形態において説明した上記検出エリアＡＢＣＤの設定方法、指に装着した反射体２６の移動方向とモニタ２２の画面上のポインタ３９の移動方向との対応付け方法、アクティブスイッチ４０,ホイール４１および左右クリックボタン４２の配置等については、本実施の形態においても同様に適用可能である。
【０１１１】
以上のごとく、本実施の形態における光学式ポインティング装置においては、モニタ７２の下部に第１受光素子と第２受光素子と発光素子を配置するのではなく、第１受光素子７６と第２受光素子７７と発光素子７８とが配置されたセンサーバー７９を、キーボード７４のモニタ７２側の長辺に沿って配置している。
【０１１２】
したがって、上記第１実施の形態のデスクトップパソコン２８のごとく、モニタ２９の下部に、第１受光素子２３と第２受光素子２４と発光素子２５を配置する必要が無く、従来のデスクトップパソコンのキーボードにおけるモニタ側の長辺に沿ってセンサーバー７９を配置するだけで、マウスを用いない高精度で且つ操作性の良いポインタ操作を簡単に実現することができるのである。
【０１１３】
尚、上記各実施の形態においては、特許請求の範囲における上記指装着部をリング部で構成している。このリング部は、アルファベットの「Ｏ」のごとく閉じたリングの形状であってもよいし、アルファベットの「Ｃ」のごとく開いたリングの形状であってもよい。また、上記指装着部は、上記リング部に限らず、弾性部で指を挟む構造でもよいし、指に巻き付ける構造でもよい。
【符号の説明】
【０１１４】
２１,５１,６１…ノートパソコン
２２,２９,５２,６２,７２…モニタ
２３,５３,６３,７６…第１受光素子
２４,５４,６４,７７…第２受光素子
２５,７８…発光素子
２６,６５,７５…反射体
２７,５６…光束
２８,７１…デスクトップパソコン
３０,７３…パソコン本体
３１,３８,７４…キーボード
３２…分割ＰＤ
３３…スリット
３４…ＰＳＤ
３６…イメージセンサ
３９…ポインタ
４０…アクティブスイッチ
４１…ホイール
４２…左右クリックボタン
４３…挿入口
５５…発光体
７９…センサーバー
【技術分野】
【０００１】
この発明は、反射体からの反射光あるいは発光体からの光の到来方向を検出して上記反射体あるいは上記発光体の位置を検出する光学式ポインティング装置、および、それを搭載した情報端末機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、情報端末機器等のカーソル操作には様々な装置が利用されている。例えば、ノート型情報端末機器においては、静電容量式や感圧式のタッチパッドが大多数に搭載されており、スマートフォンでも静電容量式や感圧式のタッチパネルが採用されている。
【０００３】
しかしながら、上記ノート型情報端末機器に搭載されているタッチパッドでは、指先で小さいエリアをなぞって操作するため、操作者にもよるが、指の移動量と画面上での移動量との相関があまりよくない。特に、カーソルを移動させたい場合には小さいタッチパッドエリアを高速に移動させる必要があり、移動させたい位置へのカーソルの移動操作を１回の操作で完了するのは困難である。したがって、大多数の操作者は、タッチパッドを複数回なぞって目的の位置まで移動させるのが通常である。そのため、デスクトップ型情報端末機器と同様に、外付けのマウスを用いて上記ノート型情報端末機器の操作を行っている操作者が非常に多い。
【０００４】
しかしながら、特に上記ノート型情報端末機器を外出先で使用する場合には、上記マウスを別途持ち運びする必要があり、荷物の量が増える等の不便さがある。また、キーボードを用いて文字を入力する場合に、上記マウスを用いてカーソルを移動させるには、ブラインドタッチのホームポジションに置いた手を一旦離し、上記マウスに持ち替えて操作する必要があり、操作に無駄な動きが生ずるという問題がある。
【０００５】
このような問題を解決するために、特開２００３‐１２２４７７号公報(特許文献１)に開示された情報処理装置が提案されている。この情報処理装置においては、図１２に示すように、光学的走査部１Ｒ,１Ｌからの走査光２Ｒ,２Ｌを偏向することにより、使用者とモニタ部３との間の操作領域４を走査し、指によって指定された選択位置を光学的に検出・特定し、この選択位置をキー配列表５のうちの特定のキーに関連付けて出力するようにしている。
【０００６】
図１３に示すように、上記指からの反射光が検出された際における光学的走査部１Ｒと光学的走査部１Ｌとの走査角を夫々検出することによって、指位置Ｐを検出することができる。尚、特許文献１においては、検出された指の位置を机上に設定されたキー配列表５に対応させてキーボード入力を行っているが、指の位置でマウス操作を行うことは容易に展開することができる。
【０００７】
また、上述の問題を解決するために、特開２００９‐９３６６３号公報(特許文献２)に開示された情報処理装置が提案されている。この情報処理装置においては、図１４に示すように、本体ケース１１Ｂの側部に送光素子１２と受光素子１３とを配設し、送光素子１２から送られてユーザの親指で反射された光を受光素子１３で受光するようにしている。その場合、図１５に示すように、右親指による反射と左親指による反射とでは検出される距離が異なるため、右親指による操作と左親指による操作とを区別して判断することができる。こうして、操作部１４Ａ,１４Ｂに描かれた何れのキーの図柄に対して操作が行われたかを判定する。
【０００８】
さらに、図１６に示すように、本体ケース１１Ａの端部に送光素子１２Ａと受光素子１３Ａとを配設し、且つ、本体ケース１１Ｂの端部に送光素子１２Ｂと受光素子１３Ｂとを配設する。そして、夫々の送光素子１２Ａ,１２Ｂから親指１５に向けて送光し、親指１５で反射された光を受光素子１３Ａ,１３Ｂで受光する。
【０００９】
その場合、図１６において、上記送光素子１２Ｂと受光素子１３Ｂとの配設位置を座標(０,０)とし、送光素子１２Ａと受光素子１３Ａとの配設位置を座標(Ｌ,０)とする。そうすると、送光素子１２Ｂから送光された光は、距離γで親指１５の座標Ｍ点(ｘ,ｙ)に届く。一方、送光素子１２Ａから送光された光は、距離δで親指１５の座標Ｎ点(ｘ＋ａ,ｙ＋ｂ)に届く。ここで、距離ａと距離ｂとは、親指１５の形状に伴う誤差である。距離ａと距離ｂとして複数のユーザの平均値を用いて距離γと距離δと演算する。そうすると、得られた距離γと距離δとから座標Ｍ点(ｘ,ｙ)を幾何的演算により算出可能である。こうして、親指１５を水平に移動させることで、親指１５の移動距離や移動方向が演算することができ、その演算結果に基づいてマウスポイントの位置を更新するようにしている。
【００１０】
しかしながら、上記特許文献１および特許文献２に開示された従来の情報処理装置においては、以下のような問題がある。
【００１１】
すなわち、上記特許文献１に開示された情報処理装置においては、光を走査するための光学的操作部１Ｒ,１Ｌが必要であり、受発光素子の他にポリゴンミラーあるいはＭＥＭＳ(micro electro mechanical system)ミラー等が必要になる。また、指の位置検出分解能を得るために、走査光２Ｒ,２Ｌはビーム径の小さいコリメート光とする必要があり、レーザのような点光源が必要となる。しかしながら、これらは共に高価なものであり、これらを用いることによって検出系全体が非常に複雑なものになってしまうという問題がある。
【００１２】
さらに、上記特許文献２に開示された情報処理装置においては、上記特許文献１に開示された情報処理装置のような部品は不要であるが、受光素子１３Ａ,１３Ｂと親指１５との間の距離を測定するため、受光素子１３Ａ,１３Ｂに測距手段が必要となる。光学的測距手段には三角測量による測距と光の往復時間を測定するＴＯＦ(Time Of Flight)法による測距に大別される。しかしながら、両者とも指の動きを検出する程の距離分解能を得るためには、前者では光学系を大きくする必要があるが、親指１５の移動を検出するために必要となる光学系のサイズは非常に大きいものとなってしまう。一方、後者では時間分解能を上げる必要があるが、指の移動を検出するために必要な時間分解能は数十psec(ピコ秒＝１０-12秒)レベルであり、ノート型情報端末機器等の一般民生用に搭載する用途としては非常に高価な部品が必要となり、結果として入力装置が高価なものとなってしまうという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００３‐１２２４７７号公報
【特許文献２】特開２００９‐９３６６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
そこで、この発明の課題は、単純な構成で、高精度且つ安価な光学式ポインティング装置、および、それを搭載した情報端末機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するため、この発明の光学式ポインティング装置は、
操作者の指に装着するための指装着部を有すると共に、光を放射する光放射体と、
一定の間隔を置いて配置されると共に、上記光放射体からの放射光を受光して、上記放射光の到来角度に応じた信号を出力する２つの受光素子と、
ポインタを含む画像を表示する表示画面と、
上記２つの受光素子からの信号に基づいて上記光放射体からの放射光の各受光素子への到来角度を求め、この求めた２つの到来角と上記２つの受光素子の間隔とに基づいて上記光放射体の位置を求め、この求めた上記光放射体の位置を上記表示画面上におけるポインタの位置に変換するポインタ制御部と
を備えたことを特徴としている。
【００１６】
上記構成によれば、一定の間隔を有する２つの受光素子によって、操作者の指に装着された光放射体からの放射光を受光して上記放射光の到来角度に応じた信号を出力し、ポインタ制御部によって、上記２つの受光素子からの２つの信号に基づいて上記光放射体の位置を求め、この求めた上記光放射体の位置を表示画面上におけるポインタの位置に変換するようにしている。その際に、上記光放射体は操作者の指に装着可能な程度に小型であるため、ポインタ操作を行っている指の動きを非接触で精度良く検出することができる。したがって、２つの受光素子と指に装着される光放射体とポインタ制御部とで構成される安価で且つ高精度な光学式ポインティング装置を提供することができるのである。
【００１７】
また、１実施の形態の光学式ポインティング装置では、
シート状の光束を出射する１つの発光素子を備え、
上記光放射体は、一定の反射率以上の反射率である高反射率を有すると共に、上記発光素子からの出射光を反射することによって光を放射する反射体であり、
上記ポインタ制御部は、上記反射体の位置を求め、この求めた上記反射体の位置を上記ポインタの位置に変換する。
【００１８】
この実施の形態によれば、シート状の光束を出射する１つの発光素子を備えると共に、上記光放射体を高反射率を有する反射体で構成して、上記発光素子からの出射光を上記２つの受光素子に向けて反射するようにしている。このように、操作者の指に装着される上記反射体を一定の反射率以上の反射率である高反射率に構成すると共に、発光素子から出射されるシート状の光束で上記高反射率の反射体を照射することによって、上記反射体の位置、つまり指の位置を確実に且つ精度良く検出することができる。したがって、１つの発光素子と２つの受光素子と指に装着される反射体とポインタ制御部とで構成される安価で且つ高精度な光学式ポインティング装置を提供することができる。
【００１９】
また、１実施の形態の光学式ポインティング装置では、
上記発光素子は、上記２つの受光素子の間の中間位置に配置されている。
【００２０】
この実施の形態によれば、上記発光素子は上記２つの受光素子の間の中間位置に配置されている。したがって、上記反射体の位置変動において、上記２つの受光素子に入射する受光量を均等化できるので上記両受光素子による角度検出分解能を略等しくでき、当該光学式ポインティング装置の位置検出分解能を最適化することができる。
【００２１】
また、１実施の形態の光学式ポインティング装置では、
上記光放射体は、発光素子を有すると共に、上記発光素子からシート状の光束を出射することによって光を放射する発光体であり、
上記ポインタ制御部は、上記発光体の位置を求め、この求めた上記発光体の位置を上記ポインタの位置に変換する。
【００２２】
この実施の形態によれば、上記光放射体を、上記発光素子からシート状の光束を出射する発光体で構成している。したがって、上記２つの受光素子に対して十分な光量を直接入射させることができ、上記発光体の位置を高精度に検出することができる。さらに、上記発光体用の電池等の電源が別途必要とはなるが、反射光ではなく直接発光光を受光するので、上記発光体の発光量を、上記光放射体として上記反射体を用いる場合における上記発光素子の発光量よりも削減することができ、当該光学式ポインティング装置全体の消費電流を低減することが可能になる。
【００２３】
また、１実施の形態の光学式ポインティング装置では、
上記光放射体は、一定の反射率以上の反射率である高反射率を有すると共に、上記表示画面からの出射光を反射することによって光を放射する反射体であり、
上記ポインタ制御部は、上記反射体の位置を求め、この求めた上記反射体の位置を上記ポインタの位置に変換する。
【００２４】
この実施の形態によれば、上記光放射体を高反射率を有する反射体で構成すると共に、上記表示画面からの出射光を上記２つの受光素子に向けて反射するようにしている。したがって、当該光学式ポインティング装置専用の能動型の上記発光素子や上記発光体を別途設ける必要がなく、部品点数を低減し、より簡単に光学式ポインティング装置を構成できる。さらに、上記発光素子や上記発光体を駆動するための電流も不要となり、低消費電流化を図ることができる。
【００２５】
また、１実施の形態の光学式ポインティング装置では、
上記ポインタ制御部による上記光放射体,上記反射体あるいは上記発光体の位置の上記表示画面上におけるポインタの位置への変換は、
上記光放射体,上記反射体あるいは上記発光体が装着された操作者の手が上記操作者から見て左右に移動された場合には、上記ポインタは上記操作者から見て左右に移動し、
上記手が上記操作者から見て反手前方向に移動された場合には、上記ポインタは上記操作者から見て上方に移動し、
上記手が上記操作者から見て手前方向に移動された場合には、上記ポインタは上記操作者から見て下方に移動する
ような変換である。
【００２６】
この実施の形態によれば、操作者が、上記光放射体,上記反射体あるいは上記発光体が装着された手を左右に動かした場合には、上記表示画面上の上記ポインタは同様に左右に移動し、上記手を反手前方向に動かした場合には、上記ポインタは上方向に移動し、上記手を手前方向に動かした場合には、上記ポインタは下方向に移動するので、上記手の移動方向と上記ポインタの移動方向とが感覚的に一致し、操作者の操作感を向上させることができる。
【００２７】
また、この発明の情報端末機器は、
上記この発明の光学式ポインティング装置と、
上記光放射体,上記反射体あるいは上記発光体が装着された操作者の手とは反対側の手で操作されると共に、上記光学式ポインティング装置の状態を動作状態とスタンバイ状態とに切り替えるスイッチと
を備えたことを特徴としている。
【００２８】
上記構成によれば、操作者によって、上記光放射体,上記反射体あるいは上記発光体が装着された手とは反対側の手でスイッチを操作して、上記光学式ポインティング装置の状態を動作状態とスタンバイ状態とに切り替えるようにしている。したがって、ポインタ操作を行う場合にのみ上記光学式ポインティング装置を動作状態にして上記光放射体,上記反射体あるいは上記発光体の位置を検出でき、上記ポインタの意図しない誤動作を防ぐことができる。こうして、操作者の操作感を向上させることができる。
【００２９】
また、この発明の情報端末機器は、
上記この発明の光学式ポインティング装置と、
上記光放射体,上記反射体あるいは上記発光体が装着された操作者の手とは反対側の手で操作されると共に、上記表示画面をスクロールさせるためのホイールと
を備えたことを特徴としている。
【００３０】
上記構成によれば、操作者によって、上記光放射体,上記反射体あるいは上記発光体が装着された手とは反対側の手でホイールを操作して、上記表示画面をスクロールさせるようにしている。したがって、上記光放射体,上記反射体あるいは上記発光体が装着されていない方の手でホイールを操作することによって、従来のマウスと同様の操作を行うことができる。こうして、ポインタ操作の向上させることができる。
【００３１】
また、１実施の形態の情報端末機器では、
上記スイッチあるいは上記ホイールの近傍に、上記ポインタの位置を選択するためのクリックボタン
を備えている。
【００３２】
この実施の形態によれば、操作者は、上記光放射体,上記反射体あるいは上記発光体が装着されていない方の手で、上記スイッチあるいは上記ホイールに加えて、上記クリックボタンの操作を行うことができ、上記光放射体,上記反射体あるいは上記発光体が装着されている手でのポインタ操作の操作性をさらに向上させることができる。
【００３３】
また、１実施の形態の情報端末機器では、
上記光放射体,上記反射体あるいは上記発光体が着脱可能な挿入口
を備えている。
【００３４】
この実施の形態によれば、上記光放射体,上記反射体あるいは上記発光体を使用しない場合には、操作者の指から取り外された上記光放射体,上記反射体あるいは上記発光体を挿入口に装着することができる。したがって、上記光放射体,上記反射体あるいは上記発光体の紛失を防止することができる。
【００３５】
また、１実施の形態の情報端末機器では、
上記表示画面を有するモニタと、
キーボードと
を備え、
上記スイッチあるいは上記ホイールは、上記キーボードに設けられている。
【００３６】
この実施の形態によれば、上記光学式ポインティング装置の状態を動作状態とスタンバイ状態とに切り替える上記スイッチ、あるいは、上記モニタの表示画面をスクロールさせるための上記ホイールを、上記キーボードに設けているので、操作者の操作感を向上させることができる上記キーボードを備えた情報端末機器を提供できる。
【００３７】
また、１実施の形態の情報端末機器では、
上記表示画面を有するモニタと、
キーボードと
を備え、
上記スイッチは、上記キーボードにおける当該スイッチを操作する操作者の手の側に位置する側面に設けられており、
上記キーボードにおける上記スイッチが設けられている側面と直交する側面には、上記スイッチを操作する操作者の手で操作されると共に、上記モニタの表示画面をスクロールさせるためのホイールが設けられている。
【００３８】
この実施の形態によれば、上記キーボードにおける上記スイッチが設けられている側面と直交する側面に上記ホイールを設けているので、上記光放射体,上記反射体あるいは上記発光体が装着されていない方の手の２本の指(例えば、小指と親指)で、簡単に上記スイッチと上記ホイールとを操作をすることができる。したがって、上記光放射体,上記反射体あるいは上記発光体が装着されている手でのポイント操作の操作性を向上させることができる。
【００３９】
また、１実施の形態の情報端末機器では、
上記キーボードの上面における上記スイッチあるいは上記ホイールの近傍に、上記ポインタの位置を選択するためのクリックボタンが設けられている。
【００４０】
この実施の形態によれば、上記光放射体,上記反射体あるいは上記発光体が装着されていない方の手で、上記スイッチあるいは上記ホイールに加えて、上記クリックボタンの操作を行うことができ、上記光放射体,上記反射体あるいは上記発光体が装着されている手でのポインタ操作の操作性をさらに向上させることができる。
【００４１】
また、１実施の形態の情報端末機器では、
上記キーボードに、上記光放射体,上記反射体あるいは上記発光体が着脱可能な挿入口が設けられている。
【００４２】
この実施の形態によれば、上記光放射体,上記反射体あるいは上記発光体を使用しない場合には、操作者の指から取り外された上記光放射体,上記反射体あるいは上記発光体を上記キーボードに設けられた挿入口に装着することができる。したがって、上記光放射体,上記反射体あるいは上記発光体の紛失を防止することができる。
【００４３】
また、この発明のノート型の情報端末機器は、
上記この発明の光学式ポインティング装置と、
上記表示画面を有するモニタと、
キーボードを含むと共に、上記モニタに対して開閉可能に連結された本体部と
を備え、
上記光学式ポインティング装置における上記２つの受光素子は、上記モニタにおける上記表示画面の下部両端近傍に設けられており、
上記光学式ポインティング装置における上記発光素子は、上記モニタにおける上記表示画面の下部中央に設けられている
ことを特徴としている。
【００４４】
上記構成によれば、上記モニタにおける上記表示画面の下部に、上記発光素子および上記２つの受光素子を設けているので、上記反射体の検出エリアを上記キーボードの上面の直ぐ上に形成することができる。したがって、上記キーボードを操作する位置で上記反射体が装着された手を移動させることによってポインタ操作を行うことができ、操作者の操作性を向上させることができる。
【００４５】
また、この発明の情報端末機器は、
上記この発明の発光素子を含む光学式ポインティング装置と、
上記表示画面を有するモニタと、
キーボードと
を備え、
上記光学式ポインティング装置は、棒状体を成すと共に、上記キーボードにおける上記操作者から見て奥側の辺に沿って配置されるセンサーバーに搭載されており、
上記光学式ポインティング装置における上記２つの受光素子は、上記センサーバーの両端に設置されており、
上記光学式ポインティング装置における上記発光素子は、上記センサーバーの中央に設置されている
ことを特徴としている。
【００４６】
上記構成によれば、上記キーボードにおける上記操作者から見て奥側の辺に沿って配置されるセンサーバーに上記光学式ポインティング装置を搭載しているので、上記反射体の検出エリアを上記キーボードの上面の直ぐ上に形成することができる。したがって、上記キーボードを操作する位置で上記反射体が装着された手を移動させることによってポインタ操作をすることができ、操作者の操作性を向上させることができる。
【００４７】
さらに、従来のデスクトップ型の情報端末機器に、上記光学式ポインティング装置が搭載された上記センサーバーを配置することによって、マウスを用いることなく操作性の良いポインタ操作をおこなうことができる。
【発明の効果】
【００４８】
以上より明らかなように、この発明の光学式ポインティング装置は、一定の間隔を有する２つの受光素子によって、操作者の指に装着された光放射体からの放射光を受光して上記放射光の到来角度に応じた信号を出力し、ポインタ制御部によって、上記２つの受光素子からの２つの信号に基づいて上記光放射体の位置を求め、この求めた上記光放射体の位置を表示画面上におけるポインタの位置に変換するので、操作者の指に装着可能な程度に小型の上記光放射体からの放射光に基づいて、ポインタ操作を行っている指の動きを非接触で精度良く検出することができる。したがって、２つの受光素子と指に装着される光放射体とポインタ制御部とで構成される安価で且つ高精度な光学式ポインティング装置を提供することができる。
【００４９】
また、この発明の情報端末機器は、操作者は、上記光放射体,上記反射体あるいは上記発光体が装着された手とは反対側の手でスイッチを操作して、上記光学式ポインティング装置の状態を動作状態とスタンバイ状態とに切り替えることができるので、ポインタ操作を行う場合にのみ上記光学式ポインティング装置を動作状態にして上記光放射体,上記反射体あるいは上記発光体の位置を検出でき、上記ポインタの意図しない誤動作を防ぐことができる。こうして、操作者の操作感を向上させることができる。
【００５０】
また、この発明の情報端末機器は、操作者は、上記光放射体,上記反射体あるいは上記発光体が装着された手とは反対側の手でホイールを操作することによって、上記表示画面をスクロールさせることができるので、従来のマウスと同様の操作を行うことができる。こうして、ポインタ操作の向上させることができる。
【００５１】
また、この発明のノート型の情報端末機器は、モニタにおける上記表示画面の下部に、上記発光素子および上記２つの受光素子を設けているので、上記反射体の検出エリアをキーボードの上面の直ぐ上に形成することができる。したがって、上記キーボードを操作する位置で上記反射体が装着された手を移動させることによってポインタ操作をすることができ、操作者の操作性を向上させることができる。
【００５２】
また、この発明の情報端末機器は、上記キーボードにおける操作者から見て奥側の辺に沿って配置されるセンサーバーに上記光学式ポインティング装置を搭載しているので、上記反射体の検出エリアを上記キーボードの上面の直ぐ上に形成することができる。したがって、上記キーボードを操作する位置で上記反射体が装着された手を移動させることによってポインタ操作をすることができ、操作者の操作性を向上させることができる。
【００５３】
さらに、従来のデスクトップ型の情報端末機器に、上記光学式ポインティング装置が搭載された上記センサーバーを配置することによって、マウスを用いることなく操作性の良いポインタ操作をおこなうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】この発明の光学式ポインティング装置が搭載されたノートパソコンにおける外観を示す斜視図である。
【図２】図１における第１,第２受光素子を構成する分割ＰＤ,ＰＳＤおよびイメージセンサによる角度検出方法を示す図である。
【図３】図１における発光素子からの光束の広がり角と第１,第２受光素子の視野角との説明図である。
【図４】一般的なノートパソコンにおける検出エリアの例を示す図である。
【図５】キーボード上のｘｙ座標とモニタ上のＸＹ座標の対応関係を示す図である。
【図６】キーボードにおけるアクティブスイッチ,ホイールおよび左右クリックボタンの設置位置を例示する図である。
【図７】キーボードに設けられた反射体の挿入口を例示する図である。
【図８】この発明の光学式ポインティング装置が搭載されたデスクトップパソコンにおける外観を示す斜視図である。
【図９】図１とは異なるノートパソコンにおける外観を示す斜視図である。
【図１０】図１および図９とは異なるノートパソコンにおける外観を示す斜視図である。
【図１１】図８とは異なるデスクトップパソコンにおける外観を示す斜視図である。
【図１２】従来の情報処理装置の外観を示す斜視図である。
【図１３】図１２に示す情報処理装置による選択位置の光学的検出の説明図である。
【図１４】図１２とは異なる従来の情報処理装置の外観を示す平面図である。
【図１５】図１４に示す情報処理装置による親指の検出原理の説明図である。
【図１６】図１５とは異なる親指の検出原理の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００５５】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００５６】
・第１実施の形態
図１は、本実施の形態の光学式ポインティング装置が搭載されたノートパソコンにおける外観を示す斜視図である。
【００５７】
図１において、ノートパソコン２１におけるモニタ２２の下部に、一定間隔ｄをおいて第１受光素子２３と第２受光素子２４とが配置され、扇型に広がったシート状の光束２７を発する発光素子２５が第１,第２受光素子２３,２４の間に配置されている。
【００５８】
上記構成において、上記発光素子２５から出射された光束２７は、ノートパソコン２１の操作者の一方の手(図１においては右手)に装着された高反射率を有する反射体２６で反射される。ここで、上記高反射率とは、一定の反射率以上の反射率を指す。こうして、反射体２６で反射された光は入射角θ1で第１受光素子２３に入射する一方、入射角θ2で第２受光素子２４に入射する。この場合、第１受光素子２３と第２受光素子２４と反射体２６とで形成される３角形の底辺の長さｄと両端の角度θ1,θ2とが分かれば反射体２６の位置が一意に決まるので、反射体２６の位置を検出することができる。そこで、ノートパソコン２１のＣＰＵ(中央演算処理装置)等(図示せず)で構成されるポインタ制御部によって反射体２６の位置を連続して検出し、モニタ２２の表示画面に表示されるポインタ(図５参照)の位置情報に変換することによってポインタ操作が可能になる。
【００５９】
したがって、上記従来のタッチパッドのごとく、指の腹で小さいエリアをなぞるように操作することなく、キーボード上をダイナミックに手を移動させて上記ポインタを操作することができる。そのために、マウスと同様な操作性を得ることができるのである。さらに、マウス等の別体のポインティング装置を準備する必要もない。
【００６０】
すなわち、本実施の形態においては、上記反射体２６で、特許請求の範囲における上記光放射体を構成するのである。
【００６１】
尚、上述の説明では、上記第１受光素子２３,第２受光素子２４,発光素子２５および反射体２６で構成される光学式ポインティング装置をノートパソコン２１に搭載した場合を例示している。しかしながら、図８に示すように、デスクトップパソコン２８におけるモニタ２９の下部に第１受光素子２３,第２受光素子２４および発光素子２５を搭載し、一方の手に反射体２６を装着することによって、ノートパソコン２１と同様にしてポインタ操作を行うことができる。但し、３０はパソコン本体、３１はキーボードである。
【００６２】
ところで、上記第１受光素子２３および第２受光素子２４は、分割ＰＤ(Photodiode：フォトダイオード)や位置検出素子(ＰＳＤ：Position Sensitive Detector)やイメージセンサ等で構成されており、光の到来角度を検出することができる。図２に、夫々による角度検出例を示す。
【００６３】
図２(a)は分割ＰＤを使用した場合の例であり、分割ＰＤ３２における２つに分割されてなるＡch(チャネル)の部分ＰＤとＢchの部分ＰＤとの境界線上方に、上記境界線に沿って延在する直線状の開口を有するスリット３３が配置されている。そして、図中に破線で示すように、入射角０°で光が入射する場合にはＡchとＢchとが均等に照射されるが、実線で示すように、ある入射角で光が入射する場合にはＡchとＢchとを照射する光量が変化する。そこで、ＡchとＢchとから出力される光量を表す信号に基づいてＡchとＢchとに入射される光量の差を検出することによって、反射体２６からの反射光の到来角度を検出することができるのである。
【００６４】
また、図２(b)には上記ＰＳＤを用いた場合の例を示す。ＰＳＤ３４にはその両端に電流を検出する端子(Ａch,Ｂch)が備えられており、受光レンズ３５により光が照射された位置によって夫々の端子Ａch,Ｂchまでの抵抗が変化するため、端子Ａch,Ｂchで検出される光電流量が入射光束の角度に応じて変化する素子である。すなわち、図２(b)に示すように、端子Ｂch側に集光するような入射角で光が照射される場合、光スポットは端子Ｂchに近いため、端子Ｂchへの抵抗は小さくなる。したがって、端子Ｂchで検出される光電流は端子Ａchで検出される電流より大きくなり、例えば両電流比を検出することによって反射体２６からの反射光の到来角度を検出することができるのである。
【００６５】
また、図２(c)には上記イメージセンサ(リニアセンサ含む)を用いた場合の例を示す。光学系は図２(b)に示す上記ＰＳＤを用いた場合と同じである。イメージセンサ３６は、受光レンズ３７により照射されるスポット形状を表す信号を出力するので、イメージセンサ３６からの上記信号に基づいてスポット形状を検出することができる。したがって、上記スポット形状より光量のピーク位置や光重心位置を算出することが可能であり、これらの位置によって反射体２６からの反射光の到来角度を検出することができる。
【００６６】
但し、上記第１受光素子２３および第２受光素子２４は、図２に例示したものに限定されるものではなく、光の到来角度を検出できるものであればよい。
【００６７】
上述のようにして、上記第１受光素子２３により、反射体２６からの反射光の到来角度θ1を検出する一方、第２受光素子２４により、反射体２６からの反射光の到来角度θ2を検出することによって、図１における第１受光素子２３と第２受光素子２４と反射体２６とで形成される３角形の底辺の長さｄと両端の角度θ1,θ2とから、反射体２６の位置を幾何学的に算出することができるのである。
【００６８】
ここで、上記反射体２６は、光を各方向へ均等に拡散反射するように表面処理されていることが好ましく、さらに円形あるいは球形の形状を有していることが好ましい。このように、反射体２６を構成することによって、反射体２６の光反射領域を小さくして、指による指示位置を精度良く検出することができる。また、反射体２６は、例えば指輪のように、操作者の指に装着するための特許請求の範囲における上記指装着部としてのリング部を有しており、操作者の指に装着されて、図１に示すように手の甲側に位置している。このように反射体２６を配置することによって、反射体２６が位置する点がノートパソコン２１のモニタ２２下部に配置された第１,第２受光素子２３,２４と発光素子２５とが形成する検出面内に略位置するようになるので、ポインタの操作性が非常によくなる。
【００６９】
上記発光素子２５は、例えば発光ダイオードで構成されている。この発光素子２５は第１,第２受光素子２３,２４を結ぶ直線上に配置されることが好ましく、さらには第１受光素子２３と第２受光素子２４との中間点に配置されることが最適である。上記中間点に配置されることによって、反射体２６の位置変動において、第１,第２受光素子２３,２４へ入射する受光量を最も均等化できるので、第１,第２受光素子２３,２４による角度検出分解能を略等しくでき、本実施の形態における光学式ポインティング装置の位置検出分解能を最適化することができるのである。
【００７０】
次に、上記発光素子２５から出射される光束２７の適切な広がり角と、第１,第２受光素子２３,２４の視野角とについて、図３に従って説明する。
【００７１】
図３において、ｘｙ平面のｘ軸を、概略矩形を成すキーボード３８における上記モニタ２２側の長辺に沿って、操作者から見て左側から右側に向かうように(図中右方向に)設定する。これに対し、上記ｘｙ平面のｙ軸を、キーボード３８における操作者から見て左側の短辺に沿って、モニタ２２側からモニタ２２側とは反対側に向かうように(図中下方向に)設定する。原点(０,０)に第１受光素子２３を配置し、原点(０,０)から距離ｄだけ離れたｘ軸上の点Ｅ(ｄ,０)に第２受光素子２４を配置し、原点と点Ｅとの中間点Ｆ(ｄ/２,０)に発光素子２５を配置している。
【００７２】
上記発光素子２５から出射された光束２７の広がり角(半値角)をγとする。また、第１受光素子２３の受光軸ｌとｘ軸とが成す受光軸角をαとし、第１受光素子２３の視野角をβとし、第１受光素子２３における視野の両端を示す２本の直線を夫々ｌ(+)およびｌ(-)とする。同様に、上記第２受光素子２４の受光軸ｍとｘ軸とが成す受光軸角をαとし、第２受光素子２４の視野角をβとし、第２受光素子２４における視野の両端を示す２本の直線のを夫々ｍ(+)およびｍ(-)とする。そして、直線ｌ(-)と直線ｍ(-)との交点をＡとし、直線ｌ(+)と直線ｍ(-)との交点をＢとし、直線ｌ(+)と直線ｍ(+)との交点をＣとし、直線ｌ(-)と直線ｍ(+)との交点をＤとすると、四角形ＡＢＣＤの内部で検出エリアが形成される。
【００７３】
したがって、上記発光素子２５から出射される光束２７の広がり角γは、少なくとも三角形ＦＢＤをカバーするように設定する必要がある。ここで、検出エリアＡＢＣＤは、ノートパソコン２１やキーボード３８のサイズに応じて操作者が操作し易いサイズに設定される。また、検出エリアＡＢＣＤを広く設定するためには、第１受光素子２３と第２受光素子２４との距離ｄはなるべく大きい方がよい。そこで、第１受光素子２３と第２受光素子２４とは、ノートパソコン２１におけるモニタ２２の下部の両端近傍に配置することが望ましい。
【００７４】
図４に、一般的な１５.６インチの画面サイズを有するノートパソコン２１における検出エリアＡＢＣＤの例を示す。キーボード３８のサイズを３７５mm×２５０mmとし、受光軸角αをα＝４０°とし、視野角βをβ＝３５°とし、第１,第２受光素子２３,２４間の間隔ｄをｄ＝３５０mmとしている。図４に示すように、検出エリアＡＢＣＤは歪んだ四角形であるが、キーボード３８の中心付近には上下左右十分な検知エリアを有しており、手の動きを大きく検出することができる。したがって、マウスと同等の操作感を得ることが可能なのである。
【００７５】
以上のような構成を有する光学式ポインティング装置は、図３に示すように、上記キーボード３８における左奥角を原点として右向きにｘ軸を設定する一方、手前向きにｙ軸を設定した場合、図５に示すように、モニタ２２の表示画面における左上角を原点として右向きにＸ軸を設定する一方下向きにＹ軸を設定し、上記ポインタ制御部によって、検出した反射体２６の移動情報を用いて、ｘ軸をＸ軸に対応させる一方、ｙ軸をＹ軸に対応させることによって、ポインタ３９を手の動きと同様にモニタ２２の画面上で移動させることができる。例えば、図５中に白抜きの矢印で示すように、反射体２６を装着した右手をキーボード３８上を操作者から見て反手前側に移動させると、モニタ２２の表示画面上のポインタ３９は、図５中にハッチングの矢印で示すように上方に移動する。こうすることによって、手の移動方向とポインタ３９の移動方向とが感覚的に一致し、ポインタ３９の操作感を向上させることができるのである。
【００７６】
以上においては、上記ポインタ３９の移動のみについて説明したが、本光学式ポインティング装置はパソコンのキーボードに適用することも可能である。以下に、本光学式ポインティング装置をパソコンのキーボードに適用した場合について説明する。
【００７７】
図６に示すように、上記ノートパソコン２１あるいはデスクトップパソコン２８のキーボード３８,３１の左側面にアクティブスイッチ４０を設け、このアクティブスイッチ４０をオン/オフ操作することによって、本光学式ポインティング装置を動作状態とスタンバイ状態とに切り替えるのである。こうすることによって、キー入力を行う際に、反射体２６が装着された手が検出エリアＡＢＣＤ内でポインタ移動を意図しない動きをする場合には、アクティブスイッチ４０をオフすれば、本光学式ポインティング装置はスタンバイ状態になるため反射体２６の動きを検出することはない。そして、ポインタ移動を意図した動きをする場合にのみ、図６のように、例えば反射体２６を装着していない左手の小指でアクティブスイッチ４０をオンにする一方、反射体２６を装着した右手でポインタ操作をすればよいのである。
【００７８】
次に、上記モニタ２２,２９の画面をスクロールする際等に行うホイール操作について説明する。図６に示すように、キーボード３８,３１における操作者側の側面にホイール４１が設けられており、アクティブスイッチ４０をオンすると共に、ホイール４１を回転させることによって、従来のマウスのホイールと同様の操作を行うことができる。ホイール４１とアクティブスイッチ４０とはキーボード３８の同一側面に設けてもよいが、図６のように、キーボード３８の側面のうちの直交する２つの側面に、特に左側面と手前側面(左端側)とに、アクティブスイッチ４０とホイール４１とが設けられていることが好ましい。例えば、図６のように、アクティブスイッチ４０がキーボード３８の左側面に設けられる一方、ホイール４１が手前側面に設けられている場合には、左手の小指でアクティブスイッチ４０を操作し、左手の親指でホイール４１を操作することが可能になる。より好ましくは、図６のように、左手を広げた場合に左手の親指と左手の小指とでアクティブスイッチ４０とホイール４１とを操作できる範囲内に両者を設けることによって、さらに操作性をよくすることができる。
【００７９】
次に、上記ポインタ３９の位置を選択する際に用いる左クリックボタンと操作メニューを表示する際に用いる右クリックボタンとで構成される左右クリックボタンについて説明する。図６に示すように、キーボード３８,３１の上面におけるアクティブスイッチ４０とホイール４１との近傍に、左右クリックボタン４２を設けている。このように構成することにより、図６のように、左手の小指でアクティブスイッチ４０をオンにして本光学式ポインティング装置を動作状態にしながら、左手の親指と人差し指とでホイール４１の操作と左右クリックボタン４２の操作とを同時に行うことができる。したがって、マウス操作と全く同じ動作をすることが可能になるのである。例えば、左手の小指でアクティブスイッチ４０をオンにして本光学式ポインティング装置を動作状態し、左手の親指で左右クリックボタン４２の左クリックボタンを押しながら右手を適切に移動させてポインタ操作をすることによって、複雑な範囲指定作業も行うことができるのである。
【００８０】
勿論、上記アクティブスイッチ４０とホイール４１とが逆の側面に、つまりアクティブスイッチ４０が手前側面に設けられ、ホイール４１が左側面に設けられていてもよいが、操作感を重視するならば、図６のように配置することが最適である。以上の説明では左手でアクティブスイッチ４０,ホイール４１および左右クリックボタン４２を操作する場合を例に説明した。しかしながら、これらを右手の小指と親指とで操作できるように、キーボード３８,３１の右側面と手前側面(右端側)に設けても差し支えない。当然ながら、使用者には右利きと左利きとがあるので、キーボード３８,３１の両側にアクティブスイッチ４０,ホイール４１および左右クリックボタン４２を設けて、パソコンの設定作業によって左側面と右側面との何れかを選択するようにすることもできる。
【００８１】
次に、上述の反射体２６の機能について説明する。本光学式ポインティング装置は、従来のマウスのような大きな装置は不要であるが、反射体２６を必要とする。反射体２６は手、特に指に装着するため、図７(a)に示すように、指輪のような構造を有しており、そのサイズは小さい。そのため、使用後の管理の仕方によっては紛失される懸念がある。そこで、図７に示すように、キーボード３８,３１の側面に反射体２６を着脱できる挿入口４３を設けることによって、図７(b)に示すように、使用後の反射体２６をキーボード３８,３１の挿入口４３に装着することによって、紛失を防止することができる。そして、使用時には、図７(a)に示すように、反射体２６を挿入口４３から抜き出せばよい。
【００８２】
以上のごとく、本実施の形態における光学式ポインティング装置は、ノートパソコン２１あるいはデスクトップパソコン２８におけるモニタ２２,２９の下部両端近傍に、間隔ｄをおいて第１受光素子２３と第２受光素子２４とを配置している。また、モニタ２２,２９の下部における第１受光素子２３と第２受光素子２４との中間位置には、扇型に広がったシート状の光束２７を出射する発光素子２５を配置している。さらに、操作者の指には上記高反射率を有する反射体２６が装着されている。そして、第１受光素子２３および第２受光素子２４によって、発光素子２５から出射されて反射体２６で反射した光の到来角度θ1,θ2を測定する。そして、ノートパソコン２１あるいはデスクトップパソコン２８の本体におけるＣＰＵ等で構成される上記ポインタ制御部によって、上記間隔ｄおよび到来角度θ1,θ2に基づいて、反射体２６の位置を検出するようにしている。
【００８３】
したがって、上記反射体２６が装着された指の動きを非接触で検出することができ、上記ポインタ制御部によって上記指の動きをモニタ２２,２９上のポインタ３９の動きに変換することにより、ポインタ操作を行うことができる。その際に、反射体２６は、上記高反射率を有すると共に、指輪状に小型に構成されて操作者の指に装着されるので、ポインタ操作を行っている指の動きを精度良く検出することができる。さらに、発光素子２５を第１,第２受光素子２３,２４の中間位置に配置しているので、反射体２６の位置変動において第１,第２受光素子２３,２４の受光量を最も均等化でき、第１,第２受光素子２３,２４による角度検出分解能を略等しくできる。
【００８４】
さらに、上記ノートパソコン２１あるいはデスクトップパソコン２８におけるモニタ２２,２９の下部に、第１,第２受光素子２３,２４と発光素子２５とを配置しているので、検出エリアがキーボード３８,３１の上面の直ぐ上に形成される。そのため、キーボード３８,３１を操作する位置で反射体２６が装着された手を移動させることによってポインタ操作を行うことができ、操作者の操作性を向上させることができる。
【００８５】
すなわち、本実施の形態によれば、１つの発光素子２５と第１,第２受光素子２３,２４の２つの受光素子と指に装着する反射体２６と上記ポインタ制御部で構成される安価で且つ高精度な光学式ポインティング装置を提供することができるのである。
【００８６】
また、本実施の形態においては、上記反射体２６が装着された手を左右に移動させた場合には、モニタ２２,２９における表示画面上のポインタ３９は左右に移動し、上記手を奥行き方向に移動させた場合にはポインタ３９は上記表示画面上を上方に移動し、上記手を手前方向に移動させた場合にはポインタ３９は上記表示画面上を下方に移動するようにしている。したがって、操作者の操作感を、従来のマウスと同様の操作感まで向上させることができる。
【００８７】
また、本実施の形態においては、上記ノートパソコン２１あるいは上記デスクトップパソコン２８のキーボード３８,３１の左側面あるいは右側面にアクティブスイッチ４０を設け、手前側面(左端側あるいは右端側)にホイール４１を設け、キーボード３８,３１の上面におけるアクティブスイッチ４０とホイール４１との近傍に、左右クリックボタン４２を設けている。したがって、反射体２６が装着されていない例えば左手の小指でアクティブスイッチ４０をオンにして本光学式ポインティング装置を動作状態にしながら、左手の親指と人差し指とでホイール４１の操作と左右クリックボタン４２の操作とを同時に行うことができる。あるいは、左手の小指でアクティブスイッチ４０をオンにして本光学式ポインティング装置を動作状態し、左手の親指で左右クリックボタン４２の左クリックボタンを押しながら右手を適切に移動させてポインタ操作を行って、複雑な領域指定操作を行うことができる。すなわち、マウス操作と全く同じ動作をすることが可能になるのである。
【００８８】
尚、上記実施の形態においては、上記アクティブスイッチ４０,ホイール４１,左右クリックボタン４２および反射体用の挿入口４３を、ノートパソコン２１あるいはデスクトップパソコン２８のキーボード３８,３１に設けている。しかしながら、この発明はこれに限定されるものではなく、携帯情報端末機器の本体ケースに設けることも可能である。
【００８９】
・第２実施の形態
図９は、本実施の形態の光学式ポインティング装置が搭載されたノートパソコンにおける外観を示す斜視図である。
【００９０】
図９において、本ノートパソコン５１におけるモニタ５２,第１受光素子５３および第２受光素子５４は、上記第１実施の形態のノートパソコン２１におけるモニタ２２,第１受光素子２３および第２受光素子２４と同一構成を有するので、詳細な説明は省略する。
【００９１】
本ノートパソコン５１においては、上記第１,第２受光素子５３,５４の間に配置された発光素子と、この発光素子からの光を第１,第２受光素子５３,５４に向けて反射させる反射体とを有してはいない。本実施の形態においては、上記第１実施の形態におけるノートパソコン２１における反射体２６に変えて、例えば発光ダイオード等で成る発光素子を搭載すると共に、上記リング部を有して指に装着可能な発光体５５を備えている。そして、この発光体５５から、ノートパソコン５１におけるモニタ５２の表示画面方向に向けて、扇型に広がったシート状の光束５６が出射され、この発光体５５から出射された光を第１受光素子５３および第２受光素子５４で検出することによって、発光体５５の位置を検知するようにしている。こうすることにより、上記第１実施の形態の場合と同様にしてポインタ操作を行うことができ、同様の効果を得ることができるのである。
【００９２】
すなわち、本実施の形態においては、上記発光体５５で、特許請求の範囲における上記光放射体を構成するのである。
【００９３】
その場合、上記発光体５５からの発光光束５６は、少なくとも発光体５５が図３に示す検出エリアＡＢＣＤの何れの位置に在っても第１,第２受光素子５３,５４に入射するだけの広がり角(半値角＝∠ＯＡＦ)を有する必要があり、光エネルギーを有効に活用するためにシート状の光束を出射するのが好ましい。
【００９４】
上記第１実施の形態の場合には、上記反射体２６からの反射光を使用するために、発光素子２５の発光量を大きくする必要があり、発光素子２５の駆動電流が大きくなる。これに対し、本実施の形態の場合には、発光体５５から出射される光を直接使用するために、発光体５５の発光量を上記第１実施の形態の場合に比して小さくすることができ、発光体５５の駆動電流を低減することができる。
【００９５】
尚、上記発光体５５には、光を発するための電池等の電源が必要となる。その場合、本実施の形態においても、上記第１実施の形態の場合と同様に、図７に示す挿入口４３と同様の発光体５５を着脱できる挿入口をキーボードの側面に設け、図７(b)に示すように発光体５５を上記挿入口に装着している間に、ノートパソコン５１の本体によって充電するようにすれば、発光体５５の紛失を防止すると共に、発光体５５を常に使用できる状態に維持することができる。
【００９６】
また、上記第１実施の形態において説明した上記検出エリアＡＢＣＤの設定方法、指に装着した反射体２６の移動方向とモニタ２２の表示画面上のポインタ３９の移動方向との対応付け方法、アクティブスイッチ４０,ホイール４１および左右クリックボタン４２の配置等については、本実施の形態においても同様に適用可能である。
【００９７】
以上のごとく、本実施の形態においては、上記第１実施の形態における反射体２６に変えて、指に装着可能な指輪状の発光体５５を用い、この発光体５５から出射された光を第１受光素子５３および第２受光素子５４で検出することにより、発光体５５の位置を検知して、ポインタ操作を行うようにしている。
【００９８】
したがって、上記第１,第２受光素子５３,５４に確実に十分な光量を入射させることができ、発光体５５の位置を高精度に検出することができる。さらに、反射光ではなく直接発光光を受光するので、発光体５５用の電池等の電源が別途必要となるが、発光体５５の発光量を上記第１実施の形態における発光素子２５の発光量よりも削減することができるので、光学式ポインティング装置全体の消費電流を低減することが可能になる。
【００９９】
・第３実施の形態
図１０は、本実施の形態の光学式ポインティング装置が搭載されたノートパソコンにおける外観を示す斜視図である。
【０１００】
図１０において、本ノートパソコン６１におけるモニタ６２,第１受光素子６３,第２受光素子６４および反射体６５は、上記第１実施の形態のノートパソコン２１におけるモニタ２２,第１受光素子２３,第２受光素子２４および反射体２６と同一構成を有するので、詳細な説明は省略する。
【０１０１】
本ノートパソコン６１においては、上記第１実施の形態における第１,第２受光素子２３,２４の間に配置された発光素子２５や、上記第２実施の形態における指に装着可能な発光体５５のような、角度検出用の光源を有してはいない。
【０１０２】
上記ノートパソコン６１におけるモニタ６２にはバックライト(図示せず)が設置されており、一定の光量の光がモニタ６２の表示画面から常に操作者の方向に出射されている。本実施の形態においては、このモニタ６２からの光を角度検出用の光源として利用するのである。
【０１０３】
すなわち、上記第１,第２受光素子６３,６４を例えばイメージセンサで構成し、操作者の手に指に装着された反射体６５で反射された上記表示画面からの光の像を検出することによって、反射体６５の位置を検出するのである。
【０１０４】
尚、上記第１実施の形態において説明した上記検出エリアＡＢＣＤの設定方法、指に装着した反射体２６の移動方向とモニタ２２の画面上のポインタ３９の移動方向との対応付け方法、アクティブスイッチ４０,ホイール４１および左右クリックボタン４２の配置等については、本実施の形態においても同様に適用可能である。
【０１０５】
以上のごとく、本実施の形態においては、上記第１実施の形態の発光素子２５および上記第２実施の形態の発光体５５等の角度検出専用の光源に変えて、上記バックライトを有するモニタ６２の表示画面からの光を角度検出用の光源として利用するようにしている。したがって、本光学式ポインティング装置専用の能動型の上記発光素子や上記発光体を別途設ける必要がなく、部品点数を低減し、最も簡単な構成で光学式ポインティング装置を構成することができる。さらに、上記発光素子や上記発光体を駆動するための電流も不要となり、低消費電流化を図ることができる。
【０１０６】
・第４実施の形態
図１１は、本実施の形態の光学式ポインティング装置が搭載されたデスクトップパソコンにおける外観を示す斜視図である。
【０１０７】
図１１において、本デスクトップパソコン７１におけるモニタ７２,パソコン本体７３,キーボード７４および反射体７５は、上記第１実施の形態のデスクトップパソコン２８におけるモニタ２９,パソコン本体３０,キーボード３１および反射体２６と同一構成を有するので、詳細な説明は省略する。
【０１０８】
本デスクトップパソコン７１においては、上記第１実施の形態におけるデスクトップパソコン２８のごとく、モニタ２９の下部に、第１受光素子２３と第２受光素子２４と発光素子２５を配置してはいない。その代わりに、上記間隔ｄをおいて第１受光素子７６と第２受光素子７７とが配置され、第１受光素子７６と第２受光素子７７との中間位置に扇型に広がったシート状の光束を発する発光素子７８が配置された外付けのセンサーバー７９を、キーボード７４におけるモニタ７２側の長辺に沿って、発光素子７８からのシート状の光束がキーボード７４の上面に沿って照射するように配置している。
【０１０９】
そして、上記センサーバー７９における発光素子７８から出射されてキーボード７４の上面に沿って扇型に広がったシート状の光束が反射体７５で反射された光を、センサーバー７９における第１,第２受光素子７６,７７で検出し、上記間隔ｄと第１,第２受光素子７６,７７への入射角θ1,θ2とに基づいて、反射体７５の位置を検出するのである。
【０１１０】
尚、上記第１実施の形態において説明した上記検出エリアＡＢＣＤの設定方法、指に装着した反射体２６の移動方向とモニタ２２の画面上のポインタ３９の移動方向との対応付け方法、アクティブスイッチ４０,ホイール４１および左右クリックボタン４２の配置等については、本実施の形態においても同様に適用可能である。
【０１１１】
以上のごとく、本実施の形態における光学式ポインティング装置においては、モニタ７２の下部に第１受光素子と第２受光素子と発光素子を配置するのではなく、第１受光素子７６と第２受光素子７７と発光素子７８とが配置されたセンサーバー７９を、キーボード７４のモニタ７２側の長辺に沿って配置している。
【０１１２】
したがって、上記第１実施の形態のデスクトップパソコン２８のごとく、モニタ２９の下部に、第１受光素子２３と第２受光素子２４と発光素子２５を配置する必要が無く、従来のデスクトップパソコンのキーボードにおけるモニタ側の長辺に沿ってセンサーバー７９を配置するだけで、マウスを用いない高精度で且つ操作性の良いポインタ操作を簡単に実現することができるのである。
【０１１３】
尚、上記各実施の形態においては、特許請求の範囲における上記指装着部をリング部で構成している。このリング部は、アルファベットの「Ｏ」のごとく閉じたリングの形状であってもよいし、アルファベットの「Ｃ」のごとく開いたリングの形状であってもよい。また、上記指装着部は、上記リング部に限らず、弾性部で指を挟む構造でもよいし、指に巻き付ける構造でもよい。
【符号の説明】
【０１１４】
２１,５１,６１…ノートパソコン
２２,２９,５２,６２,７２…モニタ
２３,５３,６３,７６…第１受光素子
２４,５４,６４,７７…第２受光素子
２５,７８…発光素子
２６,６５,７５…反射体
２７,５６…光束
２８,７１…デスクトップパソコン
３０,７３…パソコン本体
３１,３８,７４…キーボード
３２…分割ＰＤ
３３…スリット
３４…ＰＳＤ
３６…イメージセンサ
３９…ポインタ
４０…アクティブスイッチ
４１…ホイール
４２…左右クリックボタン
４３…挿入口
５５…発光体
７９…センサーバー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作者の指に装着するための指装着部を有すると共に、光を放射する光放射体と、
一定の間隔を置いて配置されると共に、上記光放射体からの放射光を受光して、上記放射光の到来角度に応じた信号を出力する２つの受光素子と、
ポインタを含む画像を表示する表示画面と、
上記２つの受光素子からの信号に基づいて上記光放射体からの放射光の各受光素子への到来角度を求め、この求めた２つの到来角と上記２つの受光素子の間隔とに基づいて上記光放射体の位置を求め、この求めた上記光放射体の位置を上記表示画面上におけるポインタの位置に変換するポインタ制御部と
を備えたことを特徴とする光学式ポインティング装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光学式ポインティング装置において、
シート状の光束を出射する１つの発光素子を備え、
上記光放射体は、一定の反射率以上の反射率である高反射率を有すると共に、上記発光素子からの出射光を反射することによって光を放射する反射体であり、
上記ポインタ制御部は、上記反射体の位置を求め、この求めた上記反射体の位置を上記ポインタの位置に変換する
ことを特徴とする光学式ポインティング装置。
【請求項３】
請求項２に記載の光学式ポインティング装置において、
上記発光素子は、上記２つの受光素子の間の中間位置に配置されている
ことを特徴とする光学式ポインティング装置。
【請求項４】
請求項１に記載の光学式ポインティング装置において、
上記光放射体は、発光素子を有すると共に、上記発光素子からシート状の光束を出射することによって光を放射する発光体であり、
上記ポインタ制御部は、上記発光体の位置を求め、この求めた上記発光体の位置を上記ポインタの位置に変換する
ことを特徴とする光学式ポインティング装置。
【請求項５】
請求項１に記載の光学式ポインティング装置において、
上記光放射体は、一定の反射率以上の反射率である高反射率を有すると共に、上記表示画面からの出射光を反射することによって光を放射する反射体であり、
上記ポインタ制御部は、上記反射体の位置を求め、この求めた上記反射体の位置を上記ポインタの位置に変換する
ことを特徴とする光学式ポインティング装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５までの何れか一つに記載の光学式ポインティング装置において、
上記ポインタ制御部による上記光放射体,上記反射体あるいは上記発光体の位置の上記表示画面上におけるポインタの位置への変換は、
上記光放射体,上記反射体あるいは上記発光体が装着された操作者の手が上記操作者から見て左右に移動された場合には、上記ポインタは上記操作者から見て左右に移動し、
上記手が上記操作者から見て反手前方向に移動された場合には、上記ポインタは上記操作者から見て上方に移動し、
上記手が上記操作者から見て手前方向に移動された場合には、上記ポインタは上記操作者から見て下方に移動する
ような変換である
ことを特徴とする光学式ポインティング装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６までの何れか一つに記載の光学式ポインティング装置と、
上記光放射体,上記反射体あるいは上記発光体が装着された操作者の手とは反対側の手で操作されると共に、上記光学式ポインティング装置の状態を動作状態とスタンバイ状態とに切り替えるスイッチと
を備えたことを特徴とする情報端末機器。
【請求項８】
請求項１から請求項６までの何れか一つに記載の光学式ポインティング装置と、
上記光放射体,上記反射体あるいは上記発光体が装着された操作者の手とは反対側の手で操作されると共に、上記表示画面をスクロールさせるためのホイールと
を備えたことを特徴とする情報端末機器。
【請求項９】
請求項７あるいは請求項８に記載の情報端末機器において、
上記スイッチあるいは上記ホイールの近傍に、上記ポインタの位置を選択するためのクリックボタン
を備えたことを特徴とする情報端末機器。
【請求項１０】
請求項７から請求項９までの何れか一つに記載の情報端末機器において、
上記光放射体,上記反射体あるいは上記発光体が着脱可能な挿入口
を備えたことを特徴とする情報端末機器。
【請求項１１】
上記請求項７あるいは請求項８に記載の情報端末機器において、
上記表示画面を有するモニタと、
キーボードと
を備え、
上記スイッチあるいは上記ホイールは、上記キーボードに設けられている
ことを特徴とする情報端末機器。
【請求項１２】
請求項７に記載の情報端末機器において、
上記表示画面を有するモニタと、
キーボードと
を備え、
上記スイッチは、上記キーボードにおける当該スイッチを操作する操作者の手の側に位置する側面に設けられており、
上記キーボードにおける上記スイッチが設けられている側面と直交する側面には、上記スイッチを操作する操作者の手で操作されると共に、上記モニタの表示画面をスクロールさせるためのホイールが設けられている
ことを特徴とする情報端末機器。
【請求項１３】
請求項１１あるいは請求項１２に記載の情報端末機器において、
上記キーボードの上面における上記スイッチあるいは上記ホイールの近傍に、上記ポインタの位置を選択するためのクリックボタンが設けられている
ことを特徴とする情報端末機器。
【請求項１４】
請求項１１から請求項１３までの何れか一つに記載の情報端末機器において、
上記キーボードに、上記光放射体,上記反射体あるいは上記発光体が着脱可能な挿入口が設けられている
ことを特徴とする情報端末機器。
【請求項１５】
請求項２あるいは請求項３に記載の光学式ポインティング装置と、
上記表示画面を有するモニタと、
キーボードを含むと共に、上記モニタに対して開閉可能に連結された本体部と
を備え、
上記光学式ポインティング装置における上記２つの受光素子は、上記モニタにおける上記表示画面の下部両端近傍に設けられており、
上記光学式ポインティング装置における上記発光素子は、上記モニタにおける上記表示画面の下部中央に設けられている
ことを特徴とするノート型の情報端末機器。
【請求項１６】
請求項２あるいは請求項３に記載の光学式ポインティング装置と、
上記表示画面を有するモニタと、
キーボードと
を備え、
上記光学式ポインティング装置は、棒状体を成すと共に、上記キーボードにおける上記操作者から見て奥側の辺に沿って配置されるセンサーバーに搭載されており、
上記光学式ポインティング装置における上記２つの受光素子は、上記センサーバーの両端に設置されており、
上記光学式ポインティング装置における上記発光素子は、上記センサーバーの中央に設置されている
ことを特徴とする情報端末機器。
【請求項１】
操作者の指に装着するための指装着部を有すると共に、光を放射する光放射体と、
一定の間隔を置いて配置されると共に、上記光放射体からの放射光を受光して、上記放射光の到来角度に応じた信号を出力する２つの受光素子と、
ポインタを含む画像を表示する表示画面と、
上記２つの受光素子からの信号に基づいて上記光放射体からの放射光の各受光素子への到来角度を求め、この求めた２つの到来角と上記２つの受光素子の間隔とに基づいて上記光放射体の位置を求め、この求めた上記光放射体の位置を上記表示画面上におけるポインタの位置に変換するポインタ制御部と
を備えたことを特徴とする光学式ポインティング装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光学式ポインティング装置において、
シート状の光束を出射する１つの発光素子を備え、
上記光放射体は、一定の反射率以上の反射率である高反射率を有すると共に、上記発光素子からの出射光を反射することによって光を放射する反射体であり、
上記ポインタ制御部は、上記反射体の位置を求め、この求めた上記反射体の位置を上記ポインタの位置に変換する
ことを特徴とする光学式ポインティング装置。
【請求項３】
請求項２に記載の光学式ポインティング装置において、
上記発光素子は、上記２つの受光素子の間の中間位置に配置されている
ことを特徴とする光学式ポインティング装置。
【請求項４】
請求項１に記載の光学式ポインティング装置において、
上記光放射体は、発光素子を有すると共に、上記発光素子からシート状の光束を出射することによって光を放射する発光体であり、
上記ポインタ制御部は、上記発光体の位置を求め、この求めた上記発光体の位置を上記ポインタの位置に変換する
ことを特徴とする光学式ポインティング装置。
【請求項５】
請求項１に記載の光学式ポインティング装置において、
上記光放射体は、一定の反射率以上の反射率である高反射率を有すると共に、上記表示画面からの出射光を反射することによって光を放射する反射体であり、
上記ポインタ制御部は、上記反射体の位置を求め、この求めた上記反射体の位置を上記ポインタの位置に変換する
ことを特徴とする光学式ポインティング装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５までの何れか一つに記載の光学式ポインティング装置において、
上記ポインタ制御部による上記光放射体,上記反射体あるいは上記発光体の位置の上記表示画面上におけるポインタの位置への変換は、
上記光放射体,上記反射体あるいは上記発光体が装着された操作者の手が上記操作者から見て左右に移動された場合には、上記ポインタは上記操作者から見て左右に移動し、
上記手が上記操作者から見て反手前方向に移動された場合には、上記ポインタは上記操作者から見て上方に移動し、
上記手が上記操作者から見て手前方向に移動された場合には、上記ポインタは上記操作者から見て下方に移動する
ような変換である
ことを特徴とする光学式ポインティング装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６までの何れか一つに記載の光学式ポインティング装置と、
上記光放射体,上記反射体あるいは上記発光体が装着された操作者の手とは反対側の手で操作されると共に、上記光学式ポインティング装置の状態を動作状態とスタンバイ状態とに切り替えるスイッチと
を備えたことを特徴とする情報端末機器。
【請求項８】
請求項１から請求項６までの何れか一つに記載の光学式ポインティング装置と、
上記光放射体,上記反射体あるいは上記発光体が装着された操作者の手とは反対側の手で操作されると共に、上記表示画面をスクロールさせるためのホイールと
を備えたことを特徴とする情報端末機器。
【請求項９】
請求項７あるいは請求項８に記載の情報端末機器において、
上記スイッチあるいは上記ホイールの近傍に、上記ポインタの位置を選択するためのクリックボタン
を備えたことを特徴とする情報端末機器。
【請求項１０】
請求項７から請求項９までの何れか一つに記載の情報端末機器において、
上記光放射体,上記反射体あるいは上記発光体が着脱可能な挿入口
を備えたことを特徴とする情報端末機器。
【請求項１１】
上記請求項７あるいは請求項８に記載の情報端末機器において、
上記表示画面を有するモニタと、
キーボードと
を備え、
上記スイッチあるいは上記ホイールは、上記キーボードに設けられている
ことを特徴とする情報端末機器。
【請求項１２】
請求項７に記載の情報端末機器において、
上記表示画面を有するモニタと、
キーボードと
を備え、
上記スイッチは、上記キーボードにおける当該スイッチを操作する操作者の手の側に位置する側面に設けられており、
上記キーボードにおける上記スイッチが設けられている側面と直交する側面には、上記スイッチを操作する操作者の手で操作されると共に、上記モニタの表示画面をスクロールさせるためのホイールが設けられている
ことを特徴とする情報端末機器。
【請求項１３】
請求項１１あるいは請求項１２に記載の情報端末機器において、
上記キーボードの上面における上記スイッチあるいは上記ホイールの近傍に、上記ポインタの位置を選択するためのクリックボタンが設けられている
ことを特徴とする情報端末機器。
【請求項１４】
請求項１１から請求項１３までの何れか一つに記載の情報端末機器において、
上記キーボードに、上記光放射体,上記反射体あるいは上記発光体が着脱可能な挿入口が設けられている
ことを特徴とする情報端末機器。
【請求項１５】
請求項２あるいは請求項３に記載の光学式ポインティング装置と、
上記表示画面を有するモニタと、
キーボードを含むと共に、上記モニタに対して開閉可能に連結された本体部と
を備え、
上記光学式ポインティング装置における上記２つの受光素子は、上記モニタにおける上記表示画面の下部両端近傍に設けられており、
上記光学式ポインティング装置における上記発光素子は、上記モニタにおける上記表示画面の下部中央に設けられている
ことを特徴とするノート型の情報端末機器。
【請求項１６】
請求項２あるいは請求項３に記載の光学式ポインティング装置と、
上記表示画面を有するモニタと、
キーボードと
を備え、
上記光学式ポインティング装置は、棒状体を成すと共に、上記キーボードにおける上記操作者から見て奥側の辺に沿って配置されるセンサーバーに搭載されており、
上記光学式ポインティング装置における上記２つの受光素子は、上記センサーバーの両端に設置されており、
上記光学式ポインティング装置における上記発光素子は、上記センサーバーの中央に設置されている
ことを特徴とする情報端末機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１２−９４０４３（Ｐ２０１２−９４０４３Ａ）
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４２１５８（Ｐ２０１０−２４２１５８）
【出願日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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