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JP2002023945A - ポインティング・デバイス、ポインティング・デバイスを含むコンピュータ・システム、並びに、表示装置上に表示された画像の操作方法 - Google Patents

ポインティング・デバイス、ポインティング・デバイスを含むコンピュータ・システム、並びに、表示装置上に表示された画像の操作方法

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Publication number
JP2002023945A
JP2002023945A JP2001166671A JP2001166671A JP2002023945A JP 2002023945 A JP2002023945 A JP 2002023945A JP 2001166671 A JP2001166671 A JP 2001166671A JP 2001166671 A JP2001166671 A JP 2001166671A JP 2002023945 A JP2002023945 A JP 2002023945A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pointing device
image
chassis
optical sensor
movement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001166671A
Other languages
English (en)
Inventor
David D Bohn
デビッド・ディ・ボーン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
HP Inc
Original Assignee
Hewlett Packard Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hewlett Packard Co filed Critical Hewlett Packard Co
Publication of JP2002023945A publication Critical patent/JP2002023945A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input 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
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
    • G06F3/0354—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of 2D relative movements between the device, or an operating part thereof, and a plane or surface, e.g. 2D mice, trackballs, pens or pucks
    • G06F3/03543—Mice or pucks
    • G06F3/03544—Mice or pucks having dual sensing arrangement, e.g. two balls or two coils used to track rotation of the pointing device
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input 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
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/048—Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI]
    • G06F3/0484—Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI] for the control of specific functions or operations, e.g. selecting or manipulating an object, an image or a displayed text element, setting a parameter value or selecting a range
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ビデオ・モニタ上の画像を回転させるデータ
を生成することができるポインティング・デバイスを提
供する。 【解決手段】 表示装置２０４上に表示される画像２１
０の移動を指示するポインティング・デバイス１００で
あって、物体１０４に対して移動されるように構成され
たシャーシ１０２と、このシャーシ１０２に移動可能に
取付けられ、物体１４０の画像に対応するデータを出力
するように構成された第１の光センサ装置１２６とをそ
れぞれ含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ポインティング・
デバイスに関し、より詳細には、物体に対するポインテ
ィング・デバイスの回転移動を決定する複数の運動セン
サ（回転検出機構）を有するポインティング・デバイス
に関する。さらに、本発明は、ポインティング・デバイ
スを含むコンピュータ・システム、並びに、表示装置上
に表示された画像の操作方法にも関する。
【０００２】
【従来の技術】ポインティング・デバイス（「マウス」
と呼ばれることがある）は、ポインティング・デバイス
をマウス・パッドなどの固定された物体に対して移動し
たときにビデオ・モニタ上のカーソルなどの画像を移動
させるために使用される。ポインティング・デバイス内
の運動センサ（移動センサ）は、物体に対するポインテ
ィング・デバイスの移動を検出し、相対的な運動量に対
応するデータを生成する。このデータは、ポインティン
グ・デバイス及びビデオ・モニタに関連するプロセッサ
に送られる。プロセッサは、このデータに基づいて、物
体に対するポインティング・デバイスの移動量に比例し
て画像を移動させる。ポインティング・デバイスは、ま
た、コンピュータ援用製図プログラムに関連した画像の
ような、ビデオ・モニタ上に表示される複雑な画像を移
動させるために使用される場合がある。
【０００３】いくつかのポインティング・デバイスは、
物体との接触を得るためにポインティング・デバイスの
面から突出するボールを有する。ポインティング・デバ
イスが物体に対して移動するとき、これに従ってボール
が回転する。ポインティング・デバイス内のセンサがボ
ールの回転を測定する。例えば、センサは、一般に、ボ
ールの回転のｘ成分及びｙ成分を測定する。ボールの回
転のｘ成分及びｙ成分は、物体に対するポインティング
・デバイスのｘ軸方向及びｙ軸方向の移動量に対応す
る。センサは、ボールの回転に対応するデータを生成
し、そのデータを、ポインティング・デバイス及びビデ
オ・モニタに関連するプロセッサに送る。プロセッサ
は、ビデオ・モニタ上に画像を表示し、その画像をボー
ルの回転データに比例して移動させる。従って、画像
は、物体に対するポインティング・デバイスの移動量に
比例して移動する。
【０００４】いくつかのポインティング・デバイスは、
光学装置を使用した位置センサを有する。そのようなポ
インティング・デバイスの１つの例では、ポインティン
グ・デバイスは、ｘ軸方向及びｙ軸方向に延びる明確に
引かれた格子線を有する面の上に配置される。ポインテ
ィング・デバイスには、格子線を検出する光センサが取
付けられている。ポインティング・デバイスが格子線に
対して移動されるとき、光センサは、面に対するポイン
ティング・デバイスのｘ軸方向及びｙ軸方向の移動量に
対応するデータを生成する。ボール・タイプのポインテ
ィング・デバイスに関して説明したように、プロセッサ
は、ポインティング・デバイスの移動量をビデオ・モニ
タ上のカーソルなどの画像の移動に変換する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ボール・タイプのポイ
ンティング・デバイスの及び光学タイプのポインティン
グ・デバイスには、両方とも、いくつかの欠点がある。
両方のタイプのポインティング・デバイスは、物体に対
するポインティング・デバイスのｘ軸方向及びｙ軸方向
の移動量に対応するデータだけを生成する。どちらのポ
インティング・デバイスも、面に対するポインティング
・デバイスの回転に対応するデータを生成しない。従っ
て、どちらのポインティング・デバイスも、ポインティ
ング・デバイスが回転されたときに、ビデオ・モニタ上
に表示された画像を回転させることができない。従っ
て、カーソルを使用してビデオ・モニタ上に表示された
画像を操作するとき、ポインティング・デバイスの回転
に比例して画像を回転させることができない。画像を回
転させるためにキーボード機能などの他のコマンドを使
用しなければならず、これは面倒になりがちである。多
くの光学タイプのポインティング・デバイスのもう１つ
の欠点は、適切な格子線のある面でしか使用できないこ
とである。そのような面が使用できない場合又は格子線
が劣化した場合は、ポインティング・デバイスは動作不
能になる。
【０００６】ボール・タイプのポインティング・デバイ
スは、汚れがその動作に悪影響を及ぼすという欠点を有
する。例えば、油やその他の摩擦を低下させる化学物質
が、ボールと物体との間の摩擦を小さくすることがあ
る。ポインティング・デバイスが物体に対して移動され
るとき、ボールが物体に対して回転せずに滑る。従っ
て、ポインティング・デバイスは、物体に対する移動量
に対応するデータを生成することができない。その結
果、物体に対するポインティング・デバイスの移動に応
じて画像をビデオ・モニタ上で適切に移動できなくな
る。ボール・タイプのポインティング・デバイスのもう
１つの問題は、汚れが運動センサを妨害し、不正なデー
タを発生させることである。この不正データによって、
画像の移動量がポインティング・デバイスの移動量に比
例しなくなる。光学タイプのポインティング・デバイス
も汚れに弱い。例えば、汚れが格子上にあると、光セン
サは、それを格子線として検出することがある。この場
合、ポインティング・デバイスによって生成される位置
データが不正確になり、結果的に、ビデオ・モニタ上の
画像の移動量が不正確になる。
【０００７】従って、前述の問題を克服し、ビデオ・モ
ニタ上の画像を回転させるデータを生成することができ
るポインティング・デバイスが必要である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、光センサを使
用して物体に対する移動量に対応するデータを生成する
ポインティング・デバイス（「マウス」と呼ばれる）を
対象とする。データは、物体に対するｘ軸方向及びｙ軸
方向の従来の移動の他にポインティング・デバイスの回
転に対応するデータに対応する。ポインティング・デバ
イスは、内部に配置された第１のナビゲータと第２のナ
ビゲータとを含むことができる。ナビゲータは、物体の
２つの領域部分を表す画像データを生成する２次元光セ
ンサ・アレイであってもよい。物体は、例えば、マウス
・パッドや用紙である。
【０００９】ポインティング・デバイスは、ビデオ・モ
ニタに電気接続されたコンピュータに電気接続される。
コンピュータは、ナビゲータによって生成された画像デ
ータを解析して、物体に対する各ナビゲータの移動量を
決定する。例えば、物体が用紙の場合、ナビゲータは、
用紙の表面の特徴（フィーチャー）を表す画像データを
生成する。ポインティング・デバイスが用紙に対して移
動するとき、表面の特徴は、ナビゲータに対して移動す
る。ナビゲータに対する表面の特徴の移動を解析するこ
とによって、物体に対するポインティング・デバイスの
動きを容易に決定することができる。さらに、２つのナ
ビゲータを使用することにより、物体に対するポインテ
ィング・デバイスの回転移動を容易に決定することがで
きる。例えば、ポインティング・デバイスの回転移動
は、２つのナビゲータによって生成された移動データの
差から導き出すことができる。
【００１０】コンピュータは、カーソルやその他の画像
をビデオ・モニタ上に表示させる。ポインティング・デ
バイスが物体に対して移動されるとき、ビデオ・モニタ
上に表示されたカーソルやその他の画像を、物体に対す
るポインティング・デバイスの移動量に比例して移動さ
せることができる。本明細書で開示したポインティング
・デバイスは、コンピュータに回転移動データを提供す
る。従って、ポインティング・デバイスの回転により、
ビデオ・モニタ上に表示されたカーソルやその他の画像
を回転させることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】図７は、一般に、表示装置２０４
に表示される画像２１０（図４参照）の移動を指示する
ポインティング・デバイス５００を示している。このポ
インティング・デバイス５００は、物体１４０に対して
移動されるように構成されたシャーシ５０４と、このシ
ャーシ５０４に移動可能に取付けられた第１の光センサ
装置５１０とを備えている。第１の光センサ装置５１０
は、物体１４０の画像に対応するデータを出力するよう
に構成されている。
【００１２】図８は、一般に、表示装置２０４に表示さ
れる画像２１０の移動を指示するポインティング・デバ
イス６００を示している。このポインティング・デバイ
ス６００は、物体１４０に対して移動されるように構成
されたシャーシ６０４と、シャーシ６０４に取付けられ
た第１の光センサ装置６１０とを備えており、第１の光
センサ装置６１０が、物体１４０の第１の領域部分１６
８を表す画像データを生成するように構成されている。
ポインティング・デバイス６００は、さらに、第１の面
と第１の光センサ装置６１０との間に延びる第１の光路
６３０と、第１の光路６３０内に配置された第１のレン
ズ６３６とを含んでいる。この第１のレンズ６３６は、
第１の光センサ装置６１０に対して移動可能に配設され
ている。
【００１３】図１〜図３は、一般に、表示装置２０４に
表示される画像２１０の移動を指示するポインティング
・デバイス１００を示している。このポインティング・
デバイス１００は、第１の動作モードと第２の動作モー
ドとを有する。ポインティング・デバイス１００は、物
体１４０に対して移動されるように構成されたシャーシ
１０２と、このシャーシ１０２に取付けられ、物体２１
０の画像に対応するデータを生成するように構成された
第１の光センサ装置１２６と、シャーシ１０２に取付け
られた光源１５６とを含んでいる。光源１５６は、第１
の動作モードと第２の動作モードとを有し、ポインティ
ング・デバイス１００が第１の動作モードであるときに
は光源１５６が第１の動作モードであり、ポインティン
グ・デバイス１００が第２の動作モードであるときには
光源１５６が第２の動作モードである。
【００１４】図１〜図３は、一般に、表示装置２０４に
表示された画像２１０の移動を指示するポインティング
・デバイス１００を示す。このポインティング・デバイ
ス１００は、物体１４０に対して移動されるように構成
されたシャーシ１０２と、シャーシ１０２に取付けら
れ、物体１４０の画像に対応するデータを生成するよう
に構成された２次元光センサ・アレイ１５８と、シャー
シ１０２に取付けられ、物体１４０の画像に対応するデ
ータを生成するように構成された線形光センサ・アレイ
１５８とを含んでいる。
【００１５】図１〜図３は、一般に、表示装置２０４に
表示される画像２１０を操作する方法を示している。こ
の方法は、物体１４０に対して移動されるように構成さ
れたシャーシ１０２と、シャーシ１０２に取付けられ、
物体１４０の画像を表す画像データを生成するように構
成された第１の光センサ装置１２６とを備えるポインテ
ィング・デバイス１００を提供することを含んでいる。
この方法は、さらに、ポインティング・デバイス１００
及び表示装置２０４に動作可能に関連付けられたプロセ
ッサ２０２を提供すること、物体１４０に対してポイン
ティング・デバイス１００を移動させること、ポインテ
ィング・デバイス１００を使用することによって物体１
４０の画像を表す画像データを生成すること、並びに、
ポインティング・デバイス１００からプロセッサ２０２
に画像データを送ることをそれぞれ含んでいる。画像デ
ータがプロセッサ２０２によって解析され、物体１４０
に対するポインティング・デバイス１００の移動量が決
定され、物体１４０に対するポインティング・デバイス
１００の移動量に基づいて表示装置２０４上の画像が操
作される。
【００１６】ポインティング・デバイス１００について
概略的に説明したが、次に、より詳細に説明する。
【００１７】ポインティング・デバイス１００の制限的
でない実施形態を、物体１４０の面１４２に配置された
ポインティング・デバイス１００の平面図である図１に
示す。このポインティング・デバイス１００は、単に
「マウス」と呼ばれることがある。このポインティング
・デバイス１００は、前部１０４、後部１０５、左部１
０６及び右部１０７を有するハウジング（シャーシ）１
０２を備えている。なお、ハウジング１０２及びその内
部構造部材（図示せず）がシャーシと呼ばれることがあ
る。
【００１８】複数のボタン１１５、データ・ケーブル１
１４及び複数のレンズを、ハウジング１０２に取付ける
か或るいはその中に一体的に設けることができる。ここ
で示したポインティング・デバイス１００の制限的でな
い実施形態においては、ハウジング１０２に４つのボタ
ン１１５が取付けられている。これらのボタン１１５
は、第１のボタン１１６、第２のボタン１１８、第３の
ボタン１２０及び第４のボタン１２１と呼ばれる。第１
〜第３のボタン１１５，１１６及び１１８は、ユーザの
親指以外の指による操作を実現し得るように位置決めす
ることができる。第４のボタン１２１は、ユーザの親指
による操作を実現し得るように位置決めすることができ
る。なお、ポインティング・デバイス１００には、任意
の数のボタンを取付けることができることに留意された
い。データ・ケーブル１１４は、従来のコンピュータ
（図示しない）に取付けられ、ポインティング・デバイ
ス１００内のボタン１１５やその他の電子構成要素をコ
ンピュータに電気接続する機能を有する。或いは、ポイ
ンティング・デバイス１００は、ポインティング・デバ
イス１００をコンピュータに電気的に接続する役目をす
る従来の赤外線装置、無線装置、その他の関連装置を備
えることができる。
【００１９】レンズ１０８は、ハウジング１０２の前部
１０４から突出されている。レンズ１０９は、ハウジン
グ１０２の後部１０５に埋め込まれている。レンズ１１
０は、ハウジング１０２の左部１０６から突出されてい
る。レンズ１０８，１０９及び１１０は、ポインティン
グ・デバイス１００の動作モードを示す光源として機能
することができる。より具体的には、光は、ハウジング
１０２の内部からレンズに入射し、レンズを光らせるこ
とができる。レンズは、光が入射したときに光を散乱さ
せてレンズを光らせる光学的装置でよい。後で説明する
ように、レンズの代わりにＬＥＤ（発光ダイオーオ）や
その他の光源を使用することができる。
【００２０】ポインティング・デバイス１００及び物体
１４０の側面図である図２を参照すると、ポインティン
グ・デバイス１００は、上部１１２と下部１１３を有す
ることができる。上部１１２は、手のひらに適合するよ
うに湾曲され、それにより、ユーザがボタン１１５を簡
単に押すことができる。下部１１３は、実質的に平面で
もよく、第１の滑動体１２２及び第２の滑動体１２４が
取付けられていてよい。第１の滑動体１２２及び第２の
滑動体１２４は、物体１４０の表面１４２とポインティ
ング・デバイス１００との間の摩擦を小さくする働きを
する低摩擦材料でよい。摩擦が小さいため、物体１４０
の表面１４２上におけるポインティング・デバイス１０
０の移動が容易になる。また、第１の滑動体１２２及び
第２の滑動体１２４は、ポインティング・デバイス１０
０の下部１１３と物体１４０の下面１４２との間の距離
を一定に維持する役目を果たすことができる。物体１４
０の表面１４２は、第１のナビゲータ１２６の近くにあ
る撮像領域１６８と、第２のナビゲータ１２８の近くに
ある第２の撮像領域１６９とを有することができる。第
１の撮像領域１６８及び第２の撮像領域１６９の位置
は、ポインティング・デバイス１００に対して変動する
ことなく固定される。従って、ポインティング・デバイ
ス１００が、表面１４２に対して移動するとき、それに
伴って第１の撮像領域１６８及び第２の撮像領域１６９
も移動する。
【００２１】以上簡単に説明したように、ポインティン
グ・デバイス１００内には、第１のナビゲータ１２６及
び第２のナビゲータ１２８が配置されている。第１のナ
ビゲータ１２６と第２のナビゲータ１２８は、距離Ｄだ
け離されて配置されている。後でより詳しく説明するよ
うに、距離Ｄが大きくなるほど、ポインティング・デバ
イス１００によって生成された回転移動データの精度が
向上する。距離Ｄは、「光学式位置検出装置を備えた携
帯型画像スキャナ」(PORTABLE IMAGE SCANNER WITH
OPTICAL POSITION SENSORS)と題するボーン氏等の米
国特許第６，００２，１２４号において、ナビゲーショ
ン装置の精度の関数として説明されている。なお、この
特許公報において開示されている全ての記載は、上記特
許番号を引用することにより本明細書に組み込まれるも
のとする。第１と第２のナビゲータ１２６，１２８は、
例えば、「対象物に対するナビゲーションセンサの移動
を検出するためのナビゲーション技術」（NAVIGATION T
ECHNIQUE FOR DETECTINGMOVEMENT OF NAVIGATION
SENSORS RELATIVE TO AN OBJECT）と題するアーレ
ン氏等の米国特許第５，６４４，１３９号、及び、「非
線形移動を補償するフリーハンド式画像走査装置」（FR
EEHAND IMAGE SCANNING DEVICE WHICHCOMPENSATES
FOR NON-LINEAR MOVEMENT）と題するアーレン氏等の
米国特許第５，５７８，８１３号に開示されたナビゲー
タと実質的に同じように機能することができる。なお、
これらの両方の特許公報に開示されている全ての記載
は、上記特許番号を引用することにより本明細書に組み
込まれるのとする。
【００２２】図１を簡単に参照すると、第１のナビゲー
タ１２６及び第２のナビゲータ１２８は、類似のサイズ
でもよく、それぞれ幅Ｗと高さＨを有するものであって
よい。例えば、幅Ｗと高さＨは両方とも約５ミリメート
ルである。図３に、ポインティング・デバイス１００内
に配置された第１のナビゲータ１２６の拡大側面図を示
す。ポインティング・デバイス１００は、ハウジング１
０２の下部１１３に形成された第１のアパーチャ（開口
部）１５０を有することができる。第１のアパーチャ１
５０内にレンズ１５４を配置することができる。レンズ
１５４は、例えば、約１．４１７の倍率を有する。第１
のアパーチャ１５０及びレンズ１５４の近くにＬＥＤ
（発光ダイオード）１５６やその他の光源を配置するこ
とができる。ＬＥＤ１５６は、異なる色の光を放射する
ことができる。例えば、ポインティング・デバイス１０
０が従来のマウスとして使用される場合には、ＬＥＤ１
５６は、第１の帯域の波長を有する光を放射することが
できる。一方、ポインティング・デバイス１００が、回
転移動データを生成するために使用される場合には、Ｌ
ＥＤ１５６は、第２の帯域の波長を有する光を生成する
ことができる。後で説明するように、ＬＥＤ１５６から
放射された光は、レンズ１０８〜１１０（図１参照）に
進み、ユーザが容易に観察することができる。
【００２３】２次元光センサ・アレイ１５８（本明細書
では、単に「光センサ・アレイ」と記載されることがあ
る）は、レンズ１５４の近くに配置されてもよい。光セ
ンサ・アレイ１５８は、図３に示していない複数の光検
出装置（以下、単に「光検出器」と記載されことがあ
る）が取付けられた面１５９を有する。光センサ・アレ
イ１５８は、物体１４０の表面１４２の２次元画像を機
械可読画像データ（本明細書において、単に「画像デー
タ」と記載されることがある）に変換する役目を果た
す。光検出器は、面１５９上に約６０ミクロンのピッチ
を有することができる。レンズ１５４の拡大機能によ
り、表面１４２上に約４２．３３３ミクロンの実効ピッ
チが現われる。後で説明するように、光センサ・アレイ
１５８によって生成される画像データが解析され、物体
１４０の表面１４２に対するポインティング・デバイス
１００の移動量が決定される。
【００２４】ＬＥＤ１５６と光センサ・アレイ１５８と
の間に光路１６０が形成される。この光路１６０は、入
射光路１６４と反射光路１６６の２つの成分を有する。
入射光路１６４は、ＬＥＤ１５６から、第１のアパーチ
ャ１５０を通って、物体１４０の表面１４２まで延び
る。入射光路１６４は、前記表面１４２の第１の撮像領
域１６８を照明する。入射光路１６４は、「かすり角」
と呼ばれることがある角度θで前記表面１４２と交差す
る。後に説明するように、ポインティング・デバイス１
００の多くの実施形態では、かすり角θを、比較的小さ
く、例えば２０°にすることが好ましい。反射光路１６
６は、前記表面１４２から第１のアパーチャ１５０を通
り、レンズ１５４を通って光センサ・アレイ１５８まで
延びる。レンズ１５４は、反射光路１６６の光を光セン
サ・アレイ１５８の面１５９の光検出器上に集束させる
役目を果たす。
【００２５】鏡面反射光路１６７は、また、第１の撮像
領域１６８から角度θで延びる。鏡面反射光路１６７
は、レンズ１０８，１０９及び１１０（図１参照）のう
ちの１つ若しくはこれらのうちの複数のレンズまで延び
ることができ、これらのレンズを光らせる働きをする。
後でより詳細に説明するように、ＬＥＤ１５６から放射
される光の色は、レンズから放射される光の色でもよ
く、ユーザに指示を提供するために変更されてもよい。
例えば、その色は、ポインティング・デバイス１００が
生成するｘ、ｙ移動量データが回転のものか通常のもの
かを示すことができる。
【００２６】物体１４０の表面１４２には、テクスチャ
１４４が形成されてよい。テクスチャ１４４は、前記表
面１４２を構成する材料のランダムな不整合性のもので
あってよい。例えば、物体１４０が紙の場合、テクスチ
ャ１４４は、紙を製造するために使用される製紙用パル
プ２０によって生じる。後でさらに詳しく説明するよう
に、光センサ・アレイ１５８は、表面１４２に対するポ
インティング・デバイス１００の移動量を決定するため
に使用されるテクスチャ１４４を表す画像データを生成
することができる。或いは、テクスチャ１４４は、表面
１４２に印刷された書込みやその他のマークでもよい。
【００２７】ポインティング・デバイス１００について
説明したが、次に、コンピュータ・システムとの関連に
ついて説明する。
【００２８】図４は、コンピュータ・システム２００と
動作可能に関連付けられたポインティング・デバイス１
００をブロック図形式で示している。図４に示したコン
ピュータ・システム２００は、ポインティング・デバイ
ス１００、プロセッサ２０２、及びビデオ・モニタ２０
４（本明細書では、「表示装置」と記載されることがあ
る）を備えている。プロセッサ２０２は、例えば、従来
のパーソナル・コンピュータである。ビデオ・モニタ２
０４は、例えば、従来のパーソナル・コンピュータと共
に使用されるタイプの従来のビデオ表示装置である。
【００２９】ポインティング・デバイス１００のデータ
・ケーブル１１４は、ポインティング・デバイス１００
をプロセッサ２０２に電気接続する。より具体的には、
データ・ケーブル１１４は、ボタン１１５、第１のナビ
ゲータ１２６及び第２のナビゲータ１２８をプロセッサ
２０２に電気接続することができる。データ・ケーブル
１１４は、ポインティング・デバイス１００とプロセッ
サ２０２の間でデータを送る役目をする。データ・ケー
ブル１１４の代わりに他の送信装置を使用することがで
きることに留意されたい。例えば、赤外線装置や無線周
波数装置が、ポインティング・デバイス１００とプロセ
ッサ２０２の間でデータを送信するのに役立つ。
【００３０】データ・ケーブル２０８は、プロセッサ２
０２をビデオ・モニタ２０４に電気接続する。データ・
ケーブル２０８は、プロセッサ２０２からビデオ・モニ
タ２０４にデータを送る役目をする。データは、従来の
方法でビデオ・モニタ２０４に画像を表示させる。後に
詳細に説明するように、プロセッサ２０２は、画像２１
０がビデオ・モニタ２０４上に表示される場所とその動
きを決定する。データ・ケーブル２０８は、赤外線装
置、無線周波数装置、他の無線装置などの他の送信装置
と置き換えることができることに留意されたい。
【００３１】説明の目的のために、３次元画像２１０
が、ビデオ・モニタ２０４上に表示されているように示
されている。単に説明のために、図４では、画像２１０
が立方体形として示されている。この画像２１０は、上
側面２１２、下側面２１４、左側面２１６、右側面２１
８、前側面２２０及び後側面２２２を有する。垂直軸Ｖ
が、上側面２１２と下側面２１４の間に延びる。図４で
は、垂直軸Ｖは、画像ビデオ・ディスプレイ（表示装
置）２０４に対する画像２１０の向きと関係なく上側面
２１２及び下側面２１４に対して実質的に垂直になるよ
うに示されている。水平軸Ｈは、左側面２１６と右側面
２１８の間に延びる。図４では、水平軸Ｈは、画像ビデ
オ・ディスプレイ２０４に対する画像２１０の向きに関
係なく左側面２１６及び右側面２１８に対して実質的に
垂直になるように示されている。軸Ｎは、前側面２２０
と裏側面２２２の間に延びており、画像ビデオ・ディス
プレイ２０４に対する画像２１０の向きと関係なくこれ
ら両面２２０，２２２に対して垂直である。これとは別
に、以上述べた軸は、画像２１０ではなく、ビデオ・デ
ィスプレイ２０４に対して基準にされる場合がある。
【００３２】ポインティング・デバイス１００の構成要
素及びコンピュータ・システム２００について説明した
が、次に、コンピュータ・システム２００と協働するポ
インティング・デバイス１００の動作について説明す
る。
【００３３】再び図１を参照すると、ポインティング・
デバイス１００は、物体１４０の面１４２上に配置され
る。後でより詳細に説明するように、ポインティング・
デバイス１００は、その操作中に、物体１４０の表面１
４２に対して移動される。図２に示したように、第１の
滑動体１２２と第２の滑動体１２４が前記表面１４２と
接触する。第１の滑動体１２２及び第２の滑動体１２４
は、ポインティング・デバイス１００と表面１４２との
間の摩擦を小さくすることによって表面１４２に対する
ポインティング・デバイス１００の動きを容易にする低
摩擦部品である。参考のため、いくつかの方向を使用し
て、物体１４０に対するポインティング・デバイス１０
０の動き、並びに、ビデオ・ディスプレイ２０４におけ
る画像２１０の動きを説明する。回転方向Ｒは、回転移
動を規定する。回転方向Ｒは、時計方向ＲＣＷ並びに反
時計方向ＲＣＣで示される。デカルト平面における移動
に関して、ｘ軸方向Ｘはｙ軸方向Ｙと垂直である。ｘ軸
方向Ｘは、正のｘ軸方向ＸＰと負のｘ軸方向ＸＮに関し
てさらに詳細に示される。同様に、ｙ軸方向Ｙは、正の
ｙ軸方向ＹＥと負のｙ軸方向ＹＮに関してさらに詳細に
示される。
【００３４】次に、第１のナビゲータ１２６の動作につ
いて詳細に説明する。ポインティング・デバイス１００
の操作中に、第２のナビゲータ１２８が第１のナビゲー
タ１２６と実質的に同じ形で動作することに留意された
い。前述のように、ポインティング・デバイス１００の
操作中に、第１のナビゲータ１２６及び第２のナビゲー
タ１２８が、物体１４０の表面１４２の画像を表す画像
データを生成する。図３を再び参照すると、ポインティ
ング・デバイス１００の操作中に、ＬＥＤ１５６は、入
射光路１６４に沿った光を放射して表面１４２の第１の
撮像領域１６８を照明する。入射光路１６４は、比較的
小さいかすり角θで表面１４２と交差することが好まし
い。小さいかすり角θにすることにより、テクスチャ１
４４は第１の撮像領域１６８に影（シャドウ）を作るこ
ととなる。また、小さいかすり角θにすることにより、
影の他に、テクスチャ１４４は、光がテクスチャ１４４
の頂上で反射している比較的明るい領域を作ることとな
る。従って、第１の撮像領域１６８の画像は、後で説明
するように、プロセッサ２０２（図４参照）によって容
易に識別される明るい領域と暗い領域とを有することと
なる。
【００３５】テクスチャ１４４を含む表面１４２の画像
は、反射光路１６６内の第１の撮像領域１６８から反射
し、レンズ１５４によって光センサ・アレイ１５８上に
集束する。面１５９に置かれた光センサ・アレイ１５８
の複数の光検出器が、第１の撮像領域１６８を表す画像
データを生成する。従って、光センサ・アレイ１５８
は、第１の撮像領域１６８のテクスチャ１４４を表す画
像データを生成する。図２を簡単に参照すると、ポイン
ティング・デバイス１００が表面１４２に対して移動す
るとき、第１及び第２の撮像領域１６８，１６９も表面
１４２に対して移動することに留意されたい。
【００３６】ＬＥＤ１５６が光を放射している間、反射
光路１６７はＬＥＤ１５６によって放射された色と実質
的に似た光を有する。この光は、レンズ１０８，１０
９，１１０の１つのレンズ又はこれらのうちの複数のレ
ンズに導かれる。ＬＥＤ１５６から放射される光の色
は、ユーザに指示を提供するために選択することができ
る。例えば、ポインティング・デバイス１００が従来の
コンピュータ・マウスとして使用されているときには、
ＬＥＤ１Ｓ６は第１の色を放射する。ＬＥＤ１５６は、
制限でない例において、ポインティング・デバイス１０
０を使用してビデオ・ディスプレイ２０４上に表示され
た画像２１０（図４参照）を回転させるとき、第２の色
を放射することができる。
【００３７】図４を再び参照すると、ナビゲータ１２
６，１２８によって生成される画像データの解析に関す
る以下の説明は、前に参照したアーレン氏等による米国
特許第５，６４４，１３９号及びアーレン氏等による米
国特許第５，５７８，８１３号に詳細に説明されてい
る。第１のナビゲータ１２６及び第２のナビゲータ１２
８によって生成される画像データは、データ・ケーブル
１１４を介してプロセッサ２０２に送られる。画像デー
タは、例えば、各値が光検出器によって受け取られる光
の量を表す数値である。
【００３８】プロセッサ２０２は、画像データを解析
し、物体１４０の表面１４２上の独特な特徴を探す。独
特な特徴は、テクスチャ１４４を照明するＬＥＤ１５６
（図３参照）によって光と影のコントラストが生じてい
る領域である。プロセッサ２０２は、光センサ・アレイ
１５８（図３参照）のどの光検出器が独特な特徴の画像
データを生成したかを決定する。同じプロセスが、第２
のナビゲータ１２８に関しても行われる。従って、光セ
ンサ１５８、従って第１のナビゲータ１２６及び第２の
ナビゲータ１２８に対する独特な特徴の位置が容易に決
定される。ポインティング・デバイス１００が表面１４
２に対して移動されるとき、これに応じて第１のナビゲ
ータ１２６及び第２のナビゲータ１２８に対する独特な
特徴の位置が移動する。プロセッサ２０２は、この相対
的な移動を解析して、物体１４０に対するポインティン
グ・デバイス１００の移動量を決定する。本明細書にお
いて、プロセッサ２０２は、ポインティング・デバイス
１００に外部にある構成要素として説明されていること
に留意されたい。本明細書で説明した多数の処理工程を
実行するプロセッサ（図示せず）がポインティング・デ
バイス１００の中に配置されていてもよいことを理解さ
れたい。
【００３９】前述のように、プロセッサ２０２は、ビデ
オ・モニタ２０４上に画像２１０を表示させるデータを
データ・ケーブル２０８を介してビデオ・モニタ２０４
に送る。プロセッサ２０２は、物体１４０に対するポイ
ンティング・デバイス１００の移動並びに回転に基づい
て、ビデオ・モニタ２０４上で画像２１０を移動させか
つ回転させる。プロセッサ２０２は、第１のナビゲータ
１２６及び第２のナビゲータ１２８の画像データの変化
を解析することによって、画像２１０の回転移動データ
を提供する。例えば、プロセッサ２０２は、第１のナビ
ゲータ１２６が、物体１４０に対して正のｘ軸方向ＸＥ
に移動し、第２のナビゲータ１２８が負のｘ軸方向ＸＮ
に移動していることを検出することができる。この場
合、ポインティング・デバイス１００は、物体１４０に
対して反時計方向ＲＣＣに回転している。プロセッサ２
０２は、この回転を解析して、画像２１０を軸Ｎに対し
て反時計方向ＲＣＣに回転させる。画像２１０の回転
は、ポインティング・デバイス１００の回転に直接対応
しなくてもよい。例えば、ポインティング・デバイス１
００を反時計方向ＲＣＣに１０度回転すると、画像２１
０が反時計方向ＲＣＣに３０度回転することができる。
【００４０】従来のコンピュータ・システム２００にお
いて、画像の回転は、複数のコマンドによって達成され
る。例えば、ユーザは、画像を回転させるために、従来
のポインティング・デバイスをｘ軸又はｙ軸方向に移動
させながらキーボード上の１つ又は２つのキーを押さな
ければならない。本明細書で説明したコンピュータ・シ
ステム２００は、ポインティング・デバイスを移動させ
ながらキーを押す必要をなくす利点を有する。さらに、
画像２１０の回転は、ｘ軸又はｙ軸方向の移動を画像２
１０の回転移動に変換する必要なしに、ポインティング
・デバイス１００を回転させることによって達成され
る。
【００４１】プロセッサ２０２は、画像２１０の回転の
他に、画像２１０をｘ軸方向Ｘ及びｙ軸方向Ｙに移動さ
せることができる。１つの実施形態において、ボタン１
１５のうちの１つ、例えば第１のボタン１１６を押し
て、カーソル（図示せず）に画像２１０を選択させる。
次に、回転移動なしに画像２１０をｘ軸方向Ｘ及びｙ軸
方向Ｙに移動することができる。
【００４２】プロセッサ２０２は、第４のボタン１２１
を押すことによって画像２１０を回転させるモードに入
ることができる。このモードに入ると、プロセッサ２０
２は、信号をＬＥＤ１５６（図３参照）に送り、ＬＥＤ
１５６に特定の色の光を放射させることができる。これ
により、次に、レンズ１０８〜１１０が光を放射し、こ
の光が、コンピュータ・システム２００が画像２１０を
回転させるモードであることをユーザに伝える。画像２
１０の回転は、第１のボタン１１６を押すことにより達
成することができ、第１のボタン１１６は、画像２１０
を、コンピュータ・システム２００の回転機能に基づい
てＮ軸のまわりに回転させることができる。第２のボタ
ン１１８を押すことにより、コンピュータ・システム２
００の回転機能に基づいて画像２１０を垂直軸Ｖのまわ
りに回転させることができる。第３のボタン１２０を押
すことにより、画像２１０を、コンピュータ・システム
２００の回転機能に基づいて水平軸Ｈのまわりに回転さ
せることができる。或いは、ユーザは、画像２１０の回
転中心となる画像２１０に関する軸を規定（設定）する
ことができる。さらに別の代替例において、軸は、ビデ
オ・ディスプレイ２０４に関連付けることができ、画像
２１０は、ビデオ・ディスプレイ２０４に関連したその
ような軸のまわりに回転させることができる。
【００４３】プロセッサ２０２は、画像２１０を、ｘ軸
方向Ｘ及びｙ軸方向Ｙに同時に回転し、移動させること
ができる。例えば、第１のナビゲータ１２６と第２のナ
ビゲータ１２８が正のｙ軸方向ＹＥと正のｘ軸方向ＸＥ
に移動していることをプロセッサ２０２が決定した場
合、プロセッサ２０２は、それに応じて画像２１０を正
のｙ軸方向ＹＥと正のｘ軸方向ＸＥに移動させる。さら
に、プロセッサ２０２が、第１のナビゲータ１２６が第
２のナビゲータ１２８と異なる速さで正のｘ軸方向ＸＥ
に移動していることを決定した場合は、プロセッサ２０
２は、画像２１０を、画像が正のｘ軸方向ＸＥと正のｙ
軸方向ＹＥに移動するように回転させることができる。
プロセッサ２０２は、第１のナビゲータ１２６と第２の
ナビゲータ１２８の間で正のｘ軸方向ＸＥの移動速度の
差を計算して、その差を回転に適用することができる。
【００４４】本明細書において、コンピュータ・システ
ム２００は、ビデオ・モニタ上に表示された画像を回転
するように説明された。ポインティング・デバイス１０
０によって生成される回転データは、ゲームなどの他の
目的にも使用することができることを理解されたい。例
えば、コンピュータ・システム２００が、フライト・シ
ミュレータ・ゲームを行うために使用される場合、ポイ
ンティング・デバイス１００の回転が平面の補助翼を制
御する機能を果たすことができる。ポインティング・デ
バイス１００のｘ軸方向Ｘ及びｙ軸方向Ｙは、スタビラ
イザとラダーを制御するために使用することができる。
従って、従来のポインティング・デバイスではなく本明
細書で説明したポインティング・デバイス１００によっ
て、より多くのデータを提供することができる。
【００４５】ポインティング・デバイス１００とコンピ
ュータ・システム２００の実施形態について説明した
が、次に、他の実施形態について説明する。
【００４６】コンピュータ・システム２００の１つの実
施形態において、画像２１０は、前述の軸Ｎ、Ｈ及びＶ
と平行な様々な軸のまわりに回転することができる。こ
の実施形態の例は、垂直軸Ｎに関して提供される。第１
のナビゲータ１２６及び第２のナビゲータ１２８の移動
量の差を使用して、ポインティング・デバイス１００の
回転軸の位置が決定される。例えば、第２のナビゲータ
１２８が負のｘ軸方向ＸＮに移動されるのと同じ速さで
第１のナビゲータ１２６が正のｘ軸方向ＸＥに移動され
る場合には、回転軸は、第１の回転点２３０にある。従
って、プロセッサ２０２は、画像２１０の前側面２２０
に中心に配置された第１の回転点２３０のまわりに画像
２１０を回転させることができる。正のｘ軸方向ＸＥの
第１のナビゲータ１２６の移動が、負のｘ軸方向ＸＮの
第２のナビゲータ１２８の移動よりも遅い場合には、ポ
インティング・デバイス１００が、第１のナビゲータ１
２６の近くにある軸のまわりに回転する。そのような軸
の例は、第２の回転点２３２である。この場合、プロセ
ッサ２０２は、上側面２１２の近くに配置された第２の
回転点２３２のまわりに画像２１０を回転させる。正の
ｘ軸方向ＸＥの第１のナビゲータ１２６の移動が、負の
ｘ軸方向ＸＮの第２のナビゲータ１２８の移動よりも速
い場合には、ポインティング・デバイス１００は、第２
のナビゲータ１２８に近くにある軸のまわりに回転す
る。そのような軸の例は、第３の回転点２３４である。
これに応じて、プロセッサ２０２は、画像２１０を、下
側面２１４の近くに配置された第３の回転点２３４のま
わりに回転させる。前述の回転軸は、第１のナビゲータ
１２６及び第２のナビゲータ１２８の両方が同じ方向、
例えば正のｘ軸方向ＸＥに移動している状況にも適用可
能である。
【００４７】もう１つの実施形態に係るポインティング
・デバイス３００を図５に示す。ポインティング・デバ
イス３００の側面破断図である図５に示したように、こ
のポインティング・デバイス３００は、１つの光センサ
・アレイ３１０を備えると共に、図２のハウジング１１
０と実質的に類似のハウジング３０４を有する。ハウジ
ング３０４は、第１のアパーチャ３０７及び第２のアパ
ーチャ３０８が形成された下側面３０６を有する。図５
に示したように、光センサ・アレイ３１０は、下側面３
０６に対して実質的に垂直である。図５に示したよう
に、ハウジング３０４は、前に説明したようなレンズ１
０８及び１０９を備える。
【００４８】第１のアパーチャ３０７内には第１の窓
（ウインドウ）３１２が配置され、第２のアパーチャ３
０８内には第２の窓３１４が配置される。第１のアパー
チャ３０７及び第２のＬＥＤ３２２の近くに第１のＬＥ
Ｄ３２０やその他の光源を配置することができ、第２の
アパーチャ３０８の近くに他の光源を配置することがで
きる。第１のＬＥＤ３２０は、第１の周波数帯及び第２
の周波数帯の周波数を有する光を放射することができ
る。従って、第１のＬＥＤ３２０は、２色の光を放射す
ることができる。第２のＬＥＤ３２２は、第３の周波数
帯の周波数を有する光を放射することができる。
【００４９】ハウジング３０４内に、第１のレンズ３３
６、第２のレンズ３３８、第１のリフレクタ３５０及び
第２のリフレクタ３５２が配置されている。第１のリフ
レクタ３５０は、第１の周波数帯及び第２の周波数帯の
周波数を有する第１のＬＥＤ３２０から放射された光を
反射する。第２のリフレクタ３５２は、第３の周波数帯
の周波数を有する第２のＬＥＤ３２２から放射された光
を反射する。第２のリフレクタ３５２は、また、第１及
び第２の周波数帯の周波数を有する光を透過する。
【００５０】前述の要素の他に、ハウジング３０４内に
いくつかの光路があってもよい。第１のＬＥＤ３２０と
表面１４２の第１の撮像領域１６８との間に、第１の入
射光路３２６が延びることができる。第２のＬＥＤ３２
２と表面１４２の第２の撮像領域１６９の間に第２の入
射光路３２８が延びるようになっている。そして、第１
の撮像領域１６８と光センサ・アレイ３１０との間に反
射光路３３０が延びるようになっている。第１の反射光
路３３０が、第１の窓３１２を通り、第１のリフレクタ
３５０で反射し、第１のレンズ３３６によって集束さ
れ、第２のリフレクタ３５２を通過する。第２の反射光
路３３２が、第２の窓３１４を通り、第２のレンズ３３
８によって集束され、第２のリフレクタ３５２で反射す
る。
【００５１】第１の撮像領域１６８とレンズ１０８との
間に第１の鏡面反射光路３２７が延びる。第２の撮像領
域１６９とレンズ１０９との間に第２の鏡面反射光路３
２３が延びる。レンズ１０８，１０９に関して前に示し
たように、これらのレンズ１０８，１０９は、対応する
ＬＥＤ３２０，３２２から放射される光と実質的に類似
の光を放射する。
【００５２】第１の鏡面反射光路３２７及び第２の鏡面
反射光路３２３を除いて、ポインティング・デバイス３
００の光学素子は、１９９９年８月２５日に出願された
「単一の光検出素子を有する位置検出装置」（POSITION
SENSING DEVICE HAVING A SINGLE PHOTOSENSING
ELEMENT）と題するボーン氏の米国特許出願第０９／３
８２，９３９号に記載されたものと同じように機能す
る。なお、この特許出願において開示された全ての記載
事項は、これを引用することにより本明細書に組み込ま
れるものとする。ポインティング・デバイス３００は、
図１のポインティング・デバイス１００に関して説明し
たように、物体１４０の表面１４２を撮像することによ
って、回転運動を含むポインティング・デバイス３００
の運動を測定するために使用される。一方、ポインティ
ング・デバイス３００は、光センサ・アレイ３１０を１
つだけ使用しており、これにより、ポインティング・デ
バイス３００のコストが下がる。ポインティング・デバ
イス３００の操作においては、第１のＬＥＤ３２０及び
第２のＬＥＤ３２２のどちらかを作動させることによっ
て、１度に１つの光路３３０，３３２だけが活動化され
る。プロセッサ（図５には図示しない）は、第１のＬＥ
Ｄ３２０を作動させ、第２のＬＥＤ３２２を作動させな
いようにする。第１のＬＥＤ３２０が作動されたとき、
光センサ・アレイ３１０は、第１の撮像領域１６８を表
す画像データを生成する。画像データが生成されたと
き、プロセッサは、第１のＬＥＤ３２０を作動させず、
第２のＬＥＤ３２２を作動させる。従って、光センサ・
アレイ３１０は、第２の撮像領域１６９を表す画像デー
タを生成する。プロセッサは、図４のポインティング・
デバイス１００に関して前に説明したのと同じように画
像データを使用する。プロセッサは、次に、ポインティ
ング・デバイス３００の回転量を計算し、その回転量を
使用してビデオ・モニタ上に表示される画像を操作す
る。
【００５３】前述のように、プロセッサは、第１のＬＥ
Ｄ３２０に第１の色を有する光を放射させて、ポインテ
ィング・デバイス３００がｘ軸方向及びｙ軸方向の移動
を決定するモードであることを示すことができる。プロ
セッサは、第１のＬＥＤ３２０に第２の色の光を放射さ
せて、ポインティング・デバイス３００がポインティン
グ・デバイス３００の回転移動を決定するモードである
ことを示すことができる。第１と第２の色の光は、レン
ズ１０８から放射される。類似の指示は、第２のＬＥＤ
３２２及びレンズ１０９によって達成することができ
る。
【００５４】図６に、もう１つの実施形態に係る、１つ
の光センサ・アレイ４１０を使用するポインティング・
デバイス４００を示す。このポインティング・デバイス
４００は、下側面４０６を有するハウジング４０４を有
する。下側面４０６は、第１のアパーチャ４０７及び第
２のアパーチャ４０８が形成されている。第１の窓４１
２が、第１のアパーチャ４０７内に配置され、第２の窓
４１４が、第２のアパーチャ４０８に配置される。光セ
ンサ・アレイ４１０は、ハウジング４０４内の第１のア
パーチャ４０７と第２のアパーチャ４０８との間に配置
される。
【００５５】前述の構成要素の他に、ハウジング４０４
内に、第１のＬＥＤ４２０、第２のＬＥＤ４２２、第１
のレンズ４３６、第２のレンズ４３８及びいくつかの光
路を配置することができる。第１のＬＥＤ４２０と第１
の撮像領域１６８との間に第１の入射光路４２６が延び
る。第２のＬＥＤ４２２と第２の撮像領域１６９との間
に第２の入射光路４２８が延びる。第１の撮像領域１６
８と光センサ・アレイ４１０の面４１１との間に第１の
反射光路４３０が延びる。反射光路４３０が、第１のア
パーチャ４０７、第１の窓４１２及び第１のレンズ４３
６を通る。第２の撮像領域１６９と光センサ・アレイ４
１０の面４１１との間に第２の反射光路４３２が延び
る。第２の反射光路４３２が、第２のアパーチャ４０
８、第２の窓４１４、及び第２のレンズ４３８を通る。
第１のＬＥＤ４２０及び第２のＬＥＤ４２２とは、両方
とも、第１の色又は第２の色を有する光を放射すること
ができる。
【００５６】第１の撮像領域１６８とレンズ１０９との
間に第１の鏡面反射光路４２７が延びる。従って、レン
ズ１０９は、第１のＬＥＤ４２０から放射される光の色
に対応する光を放射する。第２の撮像領域１６９とレン
ズ１０８との間に第２の鏡面反射光路４２９が延びる。
従って、レンズ１０９は、第２のＬＥＤ４２２から放射
される光の色に対応する光を放射する。前述のように、
レンズ１０８，１０９から放射される光の色を使用し
て、ポインティング・デバイス４００のモードを示すこ
とができる。
【００５７】第１のレンズ４３６及び第２のレンズ４３
８は、ハウジング４０４内に配置されて、第１の反射光
路４３０及び第２反射光路４３２を光センサ・アレイ４
１０の面４１１まで導く。より具体的には、光路４３
０，４３２を導くことができるように、レンズ４３６，
４３８の焦点軸が位置決めされる。光センサ・アレイと
関連する光路を導く例は、前に参照した米国特許出願第
０９／３８２，９３９号に記載されている。
【００５８】ポインティング・デバイス４００は、図５
のポインティング・デバイス３００と同じように、１度
に光路４３０，４３２のうちの１つだけを作動させるこ
とによって１つの光センサ・アレイ４１０を使用する。
図５のポインティング・デバイス３００と同じように、
光路の活動化の制御は、第１のＬＥＤ４２０及び第２の
ＬＥＤ４２２を作動させたり作動させなかったりするこ
とによって達成することができる。光センサ・アレイ４
１０は、前述のように第１の撮像領域１６８及び第２の
撮像領域１６９の画像を画像データに変換し、前述のよ
うに画像データを使用してビデオ・ディスプレイ上の画
像を移動させる。
【００５９】図７に、移動可能な光センサを備えたポイ
ンティング・デバイス５００の実施形態を示す。撮像す
るために使用される移動可能な光センサの例は、１９９
９年９月２９日に出願された「移動可能な光検出素子を
有する位置検出装置」（POSITION SENSING DEVICE HAVI
NG A MOVABLE PHOTOSENSING ELEMENT）と題するボーン
氏の米国特許出願第０９／４０８，３５７号に開示され
ている。なお、この特許出願において開示された全ての
記載事項は、これを引用することにより本明細書に組み
込まれるものとする。ポインティング・デバイス５００
は、光センサが取付けられた２つの運動センサを有す
る。本明細書では一方の運動センサ５０２だけを説明す
る。説明しない他方の運動センサは、運動センサ５０２
と同一である。ポインティング・デバイス５００は、下
側面５０６を有するハウジング５０４を備える。下側面
５０６は、第１の窓５１２が開けられた第１のアパーチ
ャ５０７と、第２の窓５１４が開けられた第２のアパー
チャ５０８とを有する。第１の窓５１２が、光センサ・
アレイ５１０上に光を集束するレンズでもよいことに留
意されたい。
【００６０】運動センサ５０２は、光センサ・アレイ５
１０が取付けられたアクチュエータ５４０を備える。他
の実施形態に関して前に示したように、光センサ・アレ
イ５１０は、光検出器の２次元アレイを取付けることが
できる面５１１を有する。アクチュエータ５４０は、第
２の部分５４４に対して移動可能に取付けられた第１の
部分５４２を有している。第１の部分５４２は、ハウジ
ング５０４に取付けられ、光センサ・アレイ５１０は、
第２の部分５４４に取付けられる。従って、アクチュエ
ータ５４０は、ハウジング５０４及び物体１４０の表面
１４２に対して光センサ・アレイ５１０を移動させるこ
とができる。アクチュエータ５４０は、光センサ・アレ
イ５１０を、物体１４０の表面１４２と平行な平面に沿
う方向、並びに、表面１４２に対して垂直なｚ軸方向Ｚ
に沿って移動させ得るように構成される。
【００６１】第１のアパーチャ５０７の近くに第１のＬ
ＥＤ５２０を配置し、第２のアパーチャ５０８の近くに
ＬＥＤ５２２を配置する。他のＬＥＤに関して説明した
ように、ＬＥＤ５２０，５２２は、異なる色を有する光
を放射する。第１のＬＥＤ５２０と面１４２の第１の撮
像領域１６８との間に、入射光路５２６が延びる。第１
の撮像領域１６８と光センサ５１０の面５１１との間に
第１の面反射光路５３０が延びる。第１の反射光路５３
０は、第１のアパーチャ５０７及び第１の窓５１２を通
って延びる。鏡面反射光路５２７が、第１の撮像領域１
６８とレンズ１０８との間に延び、前述のように、ＬＥ
Ｄ５２０から放射された色の光でレンズ１０８を照らす
役目をする。ＬＥＤ５２２と第２の撮像領域１６９との
間に光路５２８が延びる。光路５２９が、第２の撮像領
域１６９とレンズ１０９との間に延び、レンズ１０９
に、ＬＥＤ５２２から放射される光の色と実質的に類似
の色を有する光を放射させる役目を果たす。
【００６２】ポインティング・デバイス５００の操作中
に、ＬＥＤ５２０は、第１の撮像領域１６８を照明する
光を放射する。光は、第１の撮像領域１６８で反射し、
第１の窓５１２によって光センサ・アレイ５１０の面５
１１上に集束される。集束は、第２の部分５４４と、従
って光センサ・アレイ５１０をｚ軸方向Ｚに移動させる
ことによって達成される。ポインティング・デバイス５
００が、表面１４２に対して移動されるとき、図７示し
ていないプロセッサにより、アクチュエータ５４０は、
第２の部分５４４を第１の部分５４２に対して移動す
る。これにより、光センサ・アレイ５１０がハウジング
５０４に対して移動される。光センサ・アレイ５１０の
移動により、表面１４２の上の独特な特徴がたどられ
る。前述の光学的ナビゲーションに加えて、光センサ・
アレイ５１０のこの物理的移動により、ポインティング
・デバイス５００のナビゲーション能力が向上する。さ
らに、ポインティング・デバイス５００内に、より小さ
く安価な光センサ・アレイ５１０を使用することができ
る。
【００６３】光センサ・アレイ５１０によって生成され
たデータは、図７に示していないプロセッサによって処
理される。このデータは、ビデオ・モニタ上に表示され
た画像を操作するために使用される。
【００６４】図８に、移動可能なレンズ６３６を備えた
ポインティング・デバイス６００を示す。光検出装置と
関連した移動可能なレンズの例は、前に参照した米国特
許出願第０９／４０８，３５７に示されている。ポイン
ティング・デバイス６００は、下側面６０６が形成され
たハウジング６０４を有する。下側面６０６には、第１
の窓６１２が内部に形成された第１のアパーチャ６０７
が設けられる。２つの運動センサは、ハウジング６０４
内に配置することができるが、ここでは一方の運動セン
サ６０２だけを説明する。他方の運動センサは、運動セ
ンサ６０２と同じように動作する。
【００６５】ハウジング６０４内に、光センサ・アレイ
６１０、第１の窓６１２、ＬＥＤ６２０、レンズ６３６
及びいくつかの光路を配置することができる。ＬＥＤ６
２０は、第１の窓６１２の近くに配置され、いくつかの
色の光を放射する。ＬＥＤ６２０と物体１４０の表面１
４２上の第１の撮像領域１６８との間に第１の入射光路
６２６が延びる。第１の撮像領域１６８と光センサ・ア
レイ６１０の面６１１との間に、第１の反射光路６３０
が延びる。第１の撮像領域１６８とレンズ１０８との間
に鏡面反射光路６２７が延びる。前述のように、光路６
２７は、レンズ１０８を照明してポインティング・デバ
イス６００のユーザに指示を提供する役目をする。類似
の鏡面反射光路がレンズ１０９まで延びる。
【００６６】運動センサ６０２は、図７の運動センサ５
０２と実質的に類似しているが、運動センサ６０２は、
光センサを移動させるのではなくレンズ６３６を表面１
４２に対して移動させる。運動センサ６０２は、ハウジ
ング６０４に取付けられた第１の部分６４２と、レンズ
６３６が取付けられた第２の部分６４４を有するアクチ
ュエータ６４０を備える。第１の部分６４２は、第２の
部分６４４を移動させ、それによりレンズ６３６を物体
１４０の表面１４２に対して移動させる。
【００６７】前に説明した図７のポインティング・デバ
イス５００と同じように、レンズ６３６は、物体１４０
の表面１４２にある独特な特徴を追跡するために移動さ
れる。この移動は、ポインティング・デバイス６００の
動作を強化し、ポインティング・デバイス６００に使用
する光センサ・アレイ６１０の数を少なくすることがで
きる。また、レンズ６３６は、ｚ軸方向Ｚに沿って移動
して表面１４２上の光を光センサ・アレイ６１０の面６
１１上に集束させる。
【００６８】図１を再び参照すると、ポインティング・
デバイス１００とその実施形態は、ハウジング１０２に
レンズ１０８，１０９及び１１０を有するように説明し
た。レンズの代わりに他の表示器を使用することができ
ることに留意されたい。例えば、レンズの代わりに多色
のＬＥＤを使用することができる。これにより、ポイン
ティング・デバイス１００内にレンズと関連した光路を
設ける必要性が減少する。ポインティング・デバイスが
画像を回転させるために使用されているか、或いは単に
画像を移動させるためだけに使用されているかを示すた
めに、レンズ１０８，１０９，１１０や他の光源を使用
することができることに留意されたい。従って、レンズ
１０８，１０９，１１０によって放射された光を使用し
て、ポインティング・デバイス１００の動作モードを示
すことができる。
【００６９】本明細書では、２つの運動センサ又は光セ
ンサ・アレイを有するポインティング・デバイス１００
とその実施形態について説明した。任意の数の運動セン
サ又は光センサ・アレイを使用することができ、光セン
サ・アレイの数を多くするほど回転移動を導出する精度
を高めることができることに留意されたい。ポインティ
ング・デバイス１００内に使用される光センサ・アレイ
が１つでもよいことに留意されたい。もう１つの実施形
態において、複数の光センサ・アレイを互いに近くに配
置することができる。これにより、撮像する物体の表面
積が大きくなり、これによりポインティング・デバイス
の精度が向上する。
【００７０】さらに、ポインティング・デバイス１００
は、移動データを生成しているときは１つの光センサ・
アレイを使用するだけでよい。従って、第１の撮像領域
１６８及び第２の撮像領域１６９のうちのどちらか一方
を照明するだけでよい。例えば、ユーザが、ｘ軸方向Ｘ
及びｙ軸方向Ｙなどの単純な移動データを必要とする場
合には、ユーザは、ポインティング・デバイス１００
を、１つの光センサ・アレイが作動しているモードにす
ることができる。ユーザが、正確な回転移動を必要とす
る場合には、ユーザは、ポインティング・デバイス１０
０を、複数の光センサ・アレイが作動しているモードに
することができる。
【００７１】また、本明細書で説明したポインティング
・デバイスが、１つの２次元光センサ・アレイと１つの
線形光センサ・アレイによって機能することができるこ
とに留意されたい。図１を参照すると、第１のナビゲー
タ１２６は、２次元光センサ・アレイを含むことができ
る。一方、第２のナビゲータ１２８は、ｘ軸方向Ｘに延
びる線形光センサ・アレイを含むことができる。第１の
ナビゲータ１２６は、ｘ軸方向Ｘ及びｙ軸方向Ｙへの移
動に使用することができる。第２のナビゲータ１２８を
使用して、回転情報を提供することができる。より具体
的には、第２のナビゲータは、ポインティング・デバイ
ス１００のｘ軸方向Ｘへの移動に関するデータを提供す
ることができる。このデータは、第１のナビゲータ１２
６によって検出されたｘ軸方向Ｘの移動と比較され、前
述のようなポインティング・デバイス１００の回転を決
定する。
【００７２】以上、本発明について詳述したが、本発明
を要約すると、次の通りである。すなわち、ポインティ
ング・デバイス（コンピュータ・マウス）（１００）
は、複数の運動センサ（１２６，１２８）を有する。こ
れらの運動センサ（１２６，１２８）は、物体（１４
０）の表面（１４２）に対する運動量（移動量）に対応
するデータを生成し、そしてそのデータを解析のために
プロセッサ（２０２）に伝送する。プロセッサ（２０
２）は、ポインティング・デバイス（１００）の回転運
動（回転移動）を決定し、関連するビデオ・モニタ（２
０４）上に表示される画像（２１０）をポインティング
・デバイス（１００）の相対運動量に比例して回転させ
る。運動センサ（１２６，１２８）は、表面（１４２）
における明確な特徴の画像データを生成する２次元光セ
ンサ・アレイであってよい。ポインティング・デバイス
（１００）は表面（１４２）に対して移動するのに伴っ
て、前記明確な特徴の位置は光センサ・アレイ（１５
８）に対して移動する。この相対的な移動（運動）を解
析することにより、プロセッサ（２０２）はポインティ
ング・デバイス（１００）の回転運動（回転移動）を決
定する。
【００７３】本発明の例示的な現在の好ましい実施形態
を詳細に説明したが、他の状況において本発明を様々な
形で実施し利用することができ、併記の特許請求の範囲
は、従来技術によって制限されるような範囲を除く変形
を含むように解釈されるべきであることを理解された
い。
【図面の簡単な説明】
【図１】物体上に配置されたポインティング・デバイス
の平面図である。
【図２】図１のポインティング・デバイス及びこのポイ
ンティング・デバイスが載置された物体を示す側面図で
ある。
【図３】図２のポインティング・デバイス内に配置され
たナビゲータの拡大側面図である。
【図４】コンピュータ・システムと共に使用される図１
のポインティング・デバイスの構成を示すブロック図で
ある。
【図５】１つの２次元光センサ・アレイを有するポイン
ティング・デバイスの実施形態を示す概略図である。
【図６】１つの２次元光センサ・アレイを有するポイン
ティング・デバイスの第２の実施形態を示す概略図であ
る。
【図７】移動可能な２次元光センサ・アレイを有するポ
インティング・デバイスを示す概略図である。
【図８】２次元光センサ・アレイと関連した可動レンズ
を有するポインティング・デバイスを示す概略図であ
る。
【符号の説明】
１００，３００，４００，５００，６００ ポインティ
ング・デバイス １０２，３０４，４０４，５０４，６０４ シャーシ
（ハウジング） １２６ 第１のナビゲータ（第１の光センサ装置） １２８ 第２のナビゲータ １４０ 物体 １４２ 表面３１０，４１０，５１０，６１０ 光セン
サ・アレイ １５６，３２０，３２２，４２０，４２２，５２０，５
２２，６２０，６２２ 光源（ＬＥＤ） ２００ コンピュータ・システム ２０２ プロセッサ ２０４ 表示装置（ビデオ・モニタ） ２１０ 画像 Ｈ，Ｎ，Ｖ 軸
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5B068 AA36 BD09 BD18 BE08 CC17 CD05 CD06 5B087 BB08 BB11 BB21 DD03 DE07

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 表示装置上に表示される画像の移動を指
    示するポインティング・デバイスであって、（Ａ） 物
    体に対して移動されるように構成されたシャーシと、
    （Ｂ） 前記シャーシに移動可能に取付けられ、かつ、
    前記物体の画像に対応するデータを出力するように構成
    された第１の光センサ装置と、をそれぞれ含むことを特
    徴とするポインティング・デバイス。
  2. 【請求項２】 前記シャーシに取付けられ、かつ、前記
    物体の画像に対応するデータを出力するように構成され
    た第２の光センサ装置をさらに含むことを特徴とする請
    求項１に記載のポインティング・デバイス。
  3. 【請求項３】 表示装置上に表示された画像の移動を指
    示するポインティング・デバイスであって、（Ａ） 物
    体に対して移動されるように構成されたシャーシと、
    （Ｂ） 前記シャーシに取付けられ、かつ、前記物体の
    第１の部分を表す画像データを生成するように構成され
    た第１の光センサ装置と、（Ｃ） 第１の平面と前記第
    １の光センサ装置との間に延びる第１の光路と、（Ｄ）
    前記第１の光路に配置され、かつ、前記第１の光セン
    サ装置に対して移動可能に配設された第１のレンズと、
    をそれぞれ含むことを特徴とするポインティング・デバ
    イス。
  4. 【請求項４】 前記第１の光センサ装置が、２次元光セ
    ンサ・アレイを含むことを特徴とする請求項３に記載の
    ポインティング・デバイス。
  5. 【請求項５】 第１の動作モード及び第２の動作モード
    を有し、表示装置上に表示された画像の移動を指示する
    ポインティング・デバイスであって、（Ａ） 物体に対
    して移動されるように構成されたシャーシと、（Ｂ）
    前記シャーシに取付けられ、かつ、前記物体の画像に対
    応するデータを出力するように構成された第１の光セン
    サ装置と、（Ｃ） 前記シャーシに取付けられ、かつ、
    第１の動作モード及び第２の動作モードを有する光源
    と、をそれぞれ含み、 前記ポインティング・デバイスが前記第１の動作モード
    のときに前記光源が前記第１の動作モードであり、前記
    ポインティング・デバイスが前記第２の動作モードのと
    きに前記光源が前記第２の動作モードであることを特徴
    とするポインティング・デバイス。
  6. 【請求項６】 表示装置上に表示された画像の移動を指
    示するポインティング・デバイスであって、（Ａ） 物
    体に対して移動されるように構成されたシャーシと、
    （Ｂ） 前記シャーシに取付けられ、かつ、前記物体の
    画像に対応するデータを生成するように構成された２次
    元光センサ・アレイと、（Ｃ） 前記シャーシに取付け
    られ、前記物体の画像に対応するデータを生成するよう
    に構成された線形光センサ・アレイと、をそれぞれ含む
    ことを特徴とするポインティング・デバイス。
  7. 【請求項７】 ポインティング・デバイスを含むコンピ
    ュータ・システムであって、（Ａ）（ａ）物体に対して
    移動されるように構成されたシャーシ、及び（ｂ）前記
    シャーシに取付けられ、かつ、前記物体の画像に対応す
    るデータを出力するように構成された光センサ装置、を
    有するポインティング・デバイスと、（Ｂ） 前記ポイ
    ンティング・デバイスに電気接続されたプロセッサと、
    （Ｃ） 前記プロセッサに電気接続された表示装置と、
    をそれぞれ含むことを特徴とするコンピュータ・システ
    ム。
  8. 【請求項８】 前記プロセッサが前記表示装置にデータ
    を出力して、前記表示装置上に画像を表示させ、 前記ポインティング・デバイスから出力された前記デー
    タを解析して、前記物体に対する前記ポインティング・
    デバイスの移動を決定し、 前記表示装置にデータを出力して、前記物体に対する前
    記ポインティング・デバイスの移動に基づいて前記画像
    を移動させるように構成されたことを特徴とする請求項
    ７に記載のコンピュータ・システム。
  9. 【請求項９】 表示装置上に表示された画像の移動を指
    示するポインティング・デバイスであって、（Ａ） シ
    ャーシと、（Ｂ） 前記シャーシに取付けられた光セン
    サ装置と、（Ｃ） 第１の平面と前記光センサ装置との
    間に延びる第１の光路と、（Ｄ） 第２の平面と前記光
    センサ装置との間に延びる第２の光路と、（Ｅ） 前記
    第１の光路内に配置された第１の光学構成要素と、
    （Ｆ） 前記第２の光路内に配置された第２の光学構成
    要素と、（Ｇ） 前記第１の平面と関連付けられた第１
    の光源と、（Ｈ） 前記第１の光源と前記第１の平面と
    の間に延びる第３の光路と、（Ｉ） 前記第２の平面と
    関連付けられた第２の光源と、（Ｊ） 前記第２の光源
    と前記第２の平面との間に延びる第４の光路と、をそれ
    ぞれ含むことを特徴とするポインティング・デバイス。
  10. 【請求項１０】 表示装置上に表示された画像を操作す
    る方法であって、（Ａ）（ａ）物体に対して移動される
    ように適合されたシャーシ、及び（ｂ）前記シャーシに
    取付けられ、前記物体の画像を表す画像データを生成す
    るように構成された第１の光センサ装置、をそれぞれ含
    むポインティング・デバイスを提供するステップと、
    （Ｂ） 前記ポインティング・デバイス及び前記表示装
    置と動作可能に関連付けられたプロセッサを提供するス
    テップと、（Ｃ） 前記物体に対して前記ポインティン
    グ・デバイスを移動させるステップと、（Ｄ） 前記ポ
    インティング・デバイスを使用して前記物体の画像を表
    す画像データを生成するステップと、（Ｅ） 前記ポイ
    ンティング・デバイスから前記プロセッサに前記画像デ
    ータを送るステップと、（Ｆ） 前記プロセッサを使用
    して前記画像データを解析し、前記物体に対する前記ポ
    インティング・デバイスの移動を決定するステップと、
    （Ｇ） 前記物体に対する前記ポインティング・デバイ
    スの移動に基づいて前記表示装置上の前記画像を操作す
    るステップと、をそれぞれ含むことを特徴とする方法。
  11. 【請求項１１】 前記解析するステップが、前記プロセ
    ッサを使用して前記画像データを解析し、前記物体に対
    する前記ポインティング・デバイスの回転移動を決定す
    るステップを含み、 前記操作するステップが、前記物体に対する前記ポイン
    ティング・デバイスの移動に基づいて前記表示装置上の
    前記画像を回転させるステップを含むことを特徴とする
    請求項１０に記載の方法。
  12. 【請求項１２】 前記ポインティング・デバイスが、さ
    らに、前記シャーシに取付けられた第２の光センサ装置
    を提供するステップを含み、前記第２の光センサ装置
    が、前記物体の画像を表す画像データを生成するように
    構成されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
  13. 【請求項１３】 前記第２の光センサ装置が、光検出器
    要素の線形アレイを含むことを特徴とする請求項１２に
    記載の方法。
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