JP4133972B2 - 入力装置、情報処理装置およびデータの入力方法 - Google Patents

Description

本発明は、コンピュータ、携帯電話機等の情報処理装置にデータを入力する入力装置、情報処理装置およびデータの入力方法に係わり、特に携帯型のコンピュータでポインティングデバイスとして好適に使用できる入力装置、情報処理装置およびデータの入力方法に関する。

コンピュータ、携帯電話機、ＰＨＳ（Personal Handy-phone System）、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）等の各種の情報処理装置の小型化が進んでいる。携帯型のコンピュータでは、特にサイズが小型化すると共にその厚さも薄くなっている。ポインティングデバイスとして、球形をしたトラックボールの動きをカーソルの動きとして入力するトラックボール型のポインティングデバイスは、直感的で使用しやすいが、装置の薄型化には不向きである。このため、ノート型のパーソナルコンピュータ（以下、ノートパソコンと略称する。）等の携帯型の情報処理装置から姿を消しつつあり、これに代わってスライドパッドが数多く使用されるようになってきている。

図１１は、スライドパッドを採用した従来のノートパソコンの一例を示したものである。ノートパソコン１００は、図示しないＣＰＵ（中央処理装置）等の主要部品を内蔵した装置本体１０１と、これに対して図示しないヒンジ機構によって開閉自在に配置された蓋部１０２によって構成されている。蓋部１０２における装置本体１０１の上部と対向する面には、液晶等のディスプレイ１０３が配置されている。装置本体１０１の上部には、キーボード１０４と、その手前側にスライドパッド１０５が配置されている。

スライドパッド１０５は、この図に示したような長方形あるいは円形をしており、その面上でユーザが指をスライドさせることによって、ディスプレイ１０３に表示されたカーソル１０６を任意の方向に移動させるようになっている。また、スライドパッド１０５の面をタッピングすることで、マウスでクリックするのと同様の入力操作を行うことができる。

ところが、スライドパッド１０５は、ある程度の面積が存在しないと、指の動きをカーソルの動きと比例させて正確に入力することができない。そこで、ノートパソコンの装置本体１０１の上部でスライドパッド１０５がかなりの面積を占めることになり、この分だけ装置のサイズの小型化に障害になるという問題があった。

そこで、カーソルの移動等を指示する手の操作状態を画像として認識することで、情報処理装置そのものから手の操作面を切り離して入力操作を行うことが提案されている（たとえば特許文献１参照）。

図１２は、この提案の情報処理装置の原理的な構成を表わしたものである。この情報処理装置１２０は、ディスプレイ１２１を備えた装置本体１２２を、スタンド１２３によって傾斜した状態に保つようにしている。装置本体１２２のディスプレイ１２１の下側には、プロジェクタ１２４と走査センサ１２５が配置されている。プロジェクタ１２４は、情報処理装置１２０の置かれている机等の平面上にキーボードの画像１２６を投影するようになっている。走査センサ１２５は、このキーボードの画像１２６に対して、現実のキーボードが置かれているものとして入力操作を行う図示しないオペレータの指の画像を読み込むようになっている。装置本体１２２の上部から手前に突き出したアーム１２７の先端に取り付けられた走査センサ１２８によってもオペレータの指の画像を捉えることができる。
特表２００２−５２６８６７号公報（第００１２、第００１３段落、図１〜図３）

この第２の提案によれば、オペレータがキーボードの画像１２６の他に、必要に応じて図示しないカーソルキーの画像等に対して仮想的に入力操作を行う。この入力操作状況を走査センサ１２５、１２８を用いて認識することで、操作情報の入力が行われるようになっている。この提案の装置では、装置本体１２２からキーボードだけでなく、カーソルの移動を指示するスライドパッド等の入力装置の部分を取り除いたので、その分だけ本体部分のサイズを小さくすることができる。

しかしながら、この図１２に示した提案では、プロジェクタ１２４でキーボード等の光学像を情報処理装置１２０の手前側の空間に投影し、この投影状態でオペレータの指の動きを走査センサ１２５を使用して光学像で入力している。したがって、データ入力の解析に使用する画像にプロジェクタ１２４で投影された画像が影響するという問題がある。しかも、オペレータの指は立体的であり、プロジェクタ１２４で投影された画像がこれに立体的に投影される。したがって、たとえば検出しようとする指の位置にプロジェクタ１２４の画像の暗部が投影されると指が欠けた形状として認識される他、手のひらのように比較的広い面積を有する被写体部分にキーの輪郭を示す線やキーの刻印等が投影されると、その部分が検出の対象としての指と誤認識されるといった問題が発生する。更に、列車内の窓の近くの席のような場所では、外光が強すぎたり、外部の橋や電柱等の構造物の影響を受けて、外光の強さが短時間に急激に変化することが多い。これにより、被写体の画像が明るすぎて濃淡を判別しにくくなったり、画像に高速で構造物の影が走るために、画像の認識に誤動作が多発したり、指が高速で移動したように誤認識される場合が発生するという問題があった。

そこで本発明の目的は、オペレータの指等の動きによる操作情報を外部からの光の影響なく認識することのできる入力装置、この入力装置を使用した情報処理装置およびデータの入力方法を提供することにある。

請求項１記載の発明では、（イ）所定の空間領域に向かって間隔を置いて超音波の送信を行う多数の超音波送信手段と、（ロ）これら多数の超音波送信手段を所定の順序で択一的に繰り返し選択して駆動するスイッチ手段と、（ハ）前記した多数の超音波送信手段によって送信された超音波を反射する物体における前記した所定の空間領域の一部となる特定部分をそのサイズによって特定する特定部分設定手段と、（ニ）前記したスイッチ手段が駆動している状態で前記した所定の空間領域から受信される超音波を解析することで、前記した特定部分設定手段によって特定された特定部分の位置を判別し、その変化を解析する特定部分位置変化解析手段と、（ホ）この特定部分位置変化解析手段の解析した位置の変化から前記した特定部分によるキーの模擬入力操作をキーの入力操作と対応付けて判別する入力操作判別手段とを入力装置に具備させる。

請求項５記載の発明では、（イ）請求項１〜請求項４いずれかに記載の入力装置と、（ロ）この入力装置を組み込み、これから入力されたデータを用いて情報処理を行う装置本体とを情報処理装置に具備させる。

請求項６記載の発明では、（イ）多数の超音波送信手段から所定の空間領域に向かって送信される超音波を反射する物体における前記した所定の空間領域の一部となる特定部分をそのサイズによって特定する特定部分設定ステップと、（ロ）この特定部分設定ステップで特定部分を特定した後に、前記した多数の超音波送信手段から前記した超音波を間隔を置いて所定の順序で択一的に繰り返し選択して送信する超音波送信ステップと、（ハ）この超音波送信ステップで超音波を送信している状態で前記した所定の空間領域から受信される超音波を解析することで、前記した特定部分設定ステップで特定した特定部分の位置を判別し、その変化を解析する特定部分位置変化解析ステップと、（ニ）この特定部分位置変化解析ステップで解析した位置の変化から前記した所定の空間領域における前記した特定部分によるキーの模擬入力操作をキーの入力操作と対応付けて判別する入力操作判別ステップとをデータの入力方法に具備させる。

以上説明したように本発明によれば、超音波を使用してデータ入力を行うので、外光の強さや時間的な変動に影響されることなく、データ入力が可能である。しかもスライドパッドを省略したデータ入力が可能であり、これにより情報処理装置のサイズを小型化しながらキー入力のためのスペースを十分確保することができる。また、超音波を用いた画像処理技術の向上によって、カーソルの移動の認識やタッピング操作の判読だけでなく、各種のデータ入力にも本発明を適用することができ、これにより小型の情報処理装置でもデータの入力スペースを十分確保することができる。

以下実施例につき本発明を詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施例における情報処理装置の外観を表わしたものである。この情報処理装置２００は、キーボード２０１を上部全面に配置した装置本体２０２と、図示を省略したヒンジ機構によってこの装置本体２０２に対して開閉自在に配置された蓋部２０３によって構成されている。蓋部２０３におけるキーボード２０１と対向する面には、液晶等からなるモニタ２０４が配置されている。装置本体２０２における前壁部２０５の中央部分には、横長の超音波装置２０６が配置されている。また、前壁部２０５の両角部には、共に手前に引き出し自在な構造となったプロジェクタ部２０７、２０８が配置されている。これらのプロジェクタ部２０７、２０８を引き出すと、内蔵の図示しない発光ダイオードが点灯して、情報処理装置２００の配置された机上等の面上に、四角の領域からなる仮想スライドパッド２０９が投影されるようになっている。この仮想スライドパッド２０９の範囲内でオペレータの指等の特定の部位が水平方向に移動すれば、モニタ２０４に表示されているカーソル２１０がこれに伴って移動する。

もちろん、この情報処理装置２００の使用に熟練した者は、仮想スライドパッド２０９を投影しないでもその領域をイメージすることができる。この場合には、仮想スライドパッド２０９の投影は省略することができる。特にバッテリを使用して屋外等で情報処理装置２００を使用するときには、電源の節約のために有効である。また、飛行機等に備えられた狭いテーブルで情報処理装置２００を使用するとき、あるいは膝に情報処理装置２００を直接乗せてデータの入力操作を行う場合のように、装置の手前に仮想スライドパッド２０９の投影領域を確保できないときも有効である。

図２は、超音波装置の構成の概要を表わしたものである。超音波装置２０６は、超音波２１１の送受信を行う超音波送受信部２１２と、この超音波送受信部２１２の駆動と画像処理を行う超音波駆動・解析部２１３によって構成されている。超音波送受信部２１２は、箱状のケース２１５内に充填されたパッキング材２１６と、パッキング材２１６の上部に配置された複数の棒状の超音波振動素子２１７と、これらの超音波振動素子２１７の上に、図示しないマッチング層を介して配置された音響レンズ２１８とによって構成されている。

超音波駆動・解析部２１３は、多数の棒状の超音波振動素子２１７のそれぞれと接点のオン・オフ制御を行うスイッチ回路２２１と、このスイッチ回路２２１のオン・オフ制御等の各種のタイミングの制御を行う制御信号発生回路２２２と、この制御信号発生回路２２２によって制御されて送信パルスを発生させる送信パルス発生回路２２３および受信された超音波信号を増幅する受信増幅回路２２４を備えている。制御信号発生回路２２２は、２次元画像形成の基準となる掃引信号を発生する掃引信号発生回路２２５と接続されている。受信増幅回路２２４の増幅後の受信信号２２６は２次元画像解析回路２２７に入力され、掃引信号発生回路２２５から供給されるＸ軸信号２２８およびＹ軸信号２２９を用いて、超音波２１１の連続発振による繰り返し行われる走査２３１によって得られる物体からの反射波の２次元画像についての解析を行うようになっている。

たとえば医療用等の超音波診断装置では、本実施例の２次元画像解析回路２２７の代わりに、この回路の配置されている場所にＣＲＴ（CathodeRay Tube）あるいは液晶等のディスプレイを配置して被写体の画像を可視化するようになっている。３Ｄ（３次元）あるいは４Ｄ（４次元）超音波診断の技術では、コンピュータ処理によって、たとえば胎児の画像を立体画像としてかなり細かく描写できる。４Ｄ超音波診断は、３次元の画像解析に時間的な画像変化を加えたものである。本実施例の超音波装置２０６では、２次元画像解析回路２２７によって、音響レンズ２１８の前方で、図１の仮想スライドパッド２０９が投影される場所に位置するユーザの指の２次元画像を捉え、これを２次元画像情報２３３として２次元画像解析回路２２７から出力するようになっている。もちろん、医療現場等に使用されている３Ｄあるいは４Ｄ超音波診断の技術を用いてアプリケーションソフトウェアを構成してもよい。

図３は、超音波送受信部を使用したデータの入力の様子を表わしたものである。超音波送受信部２１２の手前の仮想スライドパッド２０９上に、オペレータがたとえば右手の人差し指２４１を配置すると、これを表わした２次元画像情報２３３（図２）が２次元画像解析回路２２７から出力される。この２次元画像情報２３３は、後に説明するスライドパッド設定アプリケーションに設定された情報と対比される。そして、対比された２次元画像情報２３３から、目的とする人差し指２４１の先端の動きを追跡していくことで、図１に示したカーソル２１０の動きの様子やタッピングを判別することが分かる。

なお、この図３では人差し指２４１を動かすことでカーソル情報の入力を行うことにしているが、他の指を用いて同様にデータ入力が可能である。たとえば図１に示したキーボード２０１の領域に両手を配置して、各キーを押下することでキー入力を行い、文字の入力位置を指示するとき等に親指を装置本体２０２の手前の仮想スライドパッド２０９の上の空間領域まで伸ばして動かすことで、同様の入力操作を行うことができる。

図４は、本実施例の情報処理装置の全体的な回路構成を表わしたものである。情報処理装置２００は、この装置の全体的な制御を行うためのＣＰＵ（中央処理装置）２５１を備えている。ＣＰＵ２５１は、データバス等のバス２５２を介して装置内の各部と接続されている。このうち、ＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）２５３は、不揮発性のデータあるいは制御プログラムを格納している。ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）２５４は、各種制御のために一時的に使用するデータや制御プログラムを格納するようになっている。スライドパッド設定アプリケーション等格納部２５５は、この情報処理装置２００の制御を行うためのＯＳ（Operating System）やアプリケーションプログラムが格納された記憶媒体である。本実施例の情報処理装置２００では、スライドパッド設定アプリケーションがこの部分に必須のアプリケーションプログラムとして格納されている。スライドパッド設定アプリケーションは、初期設定情報２５６と設定情報２５７を格納し、これらにより仮想スライドパッド２０９によるデータ入力を行わせるようになっている。これらについては後に詳しく説明する。

表示制御回路２５８は、内蔵の液晶あるいは有機パネルを使用したモニタ２０４に視覚的な情報を表示するための回路である。たとえばオペレータが仮想スライドパッド２０９上で指を動かせば、この情報がカーソルの移動情報としてモニタ２０４に他の画像と共に表示される。超音波駆動・解析部２１３は、超音波送受信部２１２に超音波を送信させるための信号を出力すると共に、被写体の反射によって得られた受信信号を基にして画像の解析を行うようになっている。この超音波駆動・解析部２１３の制御の内容は、前記した初期設定情報２５６と設定情報２５７によって決められる。プロジェクタ駆動部２６１は、スライドパッド設定アプリケーションが動作し、かつオペレータが仮想スライドパッド２０９の表示を必要とするときにのみ、プロジェクタ部２０７、２０８を動作させて仮想スライドパッド２０９の画像を机上等に表示するようになっている。この他、本実施例の情報処理装置２００は、ノート型の装置なので、装置本体２０２に組み込まれたキーボード２０１を使用するようになっている。このキーボード２０１から入力されるデータは入力回路２６４を経てバス２５２に送られるようになっている。

図５は、本実施例でオペレータの指の動作の検出処理の流れを表わしたものである。図２あるいは図３に示した超音波駆動・解析部２１３の２次元画像解析回路２２７から出力される２次元画像情報２３３は、バス２５２を介してＲＡＭ２５４に順次格納されるようになっており、ＣＰＵ２５１はこれを解析することで、図２に示した２次元画像情報２３３における特定の指の先端の座標位置（Ｘ，Ｙ）を判別する（ステップＳ３０１）。図３で示した本実施例では、人差し指２４１の先端の位置を判別する。具体的には、所定のサイズの指の先端の爪の部分を、時間を追って追跡することによって、その時々の位置の判別を行う。スライドパッド設定アプリケーション等格納部２５５に格納されたスライドパッド設定アプリケーションは、トレーニングによってオペレータごとに指の認識のための学習を行ったり、位置の検出にエラーが生じやすい環境下では必要に応じて専用の指キャップを着用することを薦めることができる。

なお、後に説明するように本実施例ではオペレータがデータ入力のために使用する特定の指をそのサイズ等で特定するようにしている。したがって、オペレータが指定した特定の指がステップＳ３０１の処理で画像から特定できない場合には、この図５では詳細を示していないが、エラー表示が行われる。この場合、オペレータは特定の指の設定内容を変更するか、指定した指を使用していなかった場合には、指定した指を使用してデータ入力を開始することになる。

ステップＳ３０１で特定の指の先端の座標位置（Ｘ，Ｙ）が特定された場合、ＣＰＵ２５１は、今回、超音波駆動・解析部２１３から送られてきた２次元画像情報２３３を基にして判別した座標位置（Ｘ，Ｙ）が仮想スライドパッド２０９で特定された矩形領域であるかどうかをチェックする（ステップＳ３０２）。領域外であれば（Ｎ）、オペレータがモニタ２０４に表示されているカーソル（図示せず）を動かす意思で指先を動かしたものではないとして、その座標位置（Ｘ，Ｙ）の入力を行うことなく、処理を終了させる。この場合、モニタ２０４にカーソルが表示されている場合、その移動は行われない。

これに対して、判別した指の先端の位置が仮想スライドパッド２０９で特定された矩形領域内に存在する場合には（ステップＳ３０２：Ｙ）、過去の複数回分の座標位置を参照して、今回の座標位置（Ｘ，Ｙ）における指の動きが「スライドパッド操作」であるかどうかを判別する（ステップＳ３０３）。ここで、「スライドパッド操作」とは、カーソルを各種の方向に移動させるために、仮想スライドパッド２０９上で指先を同様の方向に移動させる操作をいう。本実施例の情報処理装置２００は、この「スライドパッド操作」の他に「タップ操作」を検出することができるようになっている。「タップ操作」とは、スライドパッドをタッピングする操作をいう。ただし、本実施例では仮想スライドパッド２０９を使用するので、オペレータは現実に机上等の情報処理装置２００の載置された面をたたいてタッピングを行う必要はなく、これと同様の上下方向の往復動の動作を短時間に行えばよい。

ＣＰＵ２５１が「スライドパッド操作」であると判別した場合（ステップＳ３０３：Ｙ）、ＣＰＵ２５１は前回の座標位置をＲＡＭ２５４から読み出して、その差分を求めることで指が移動した方向および量を示す指移動データを演算する（ステップＳ３０４）。そしてこれを表示制御回路２５８に送り込んでカーソルを今回の移動量だけ移動させる（ステップＳ３０５）。

一方、ステップＳ３０３で、過去の複数回分の座標位置（Ｘ，Ｙ）を参照して、今回の指の動きが「タップ操作」であると判別された場合には（Ｎ）、座標位置（Ｘ，Ｙ）を変化させることなく、タッピングの状態を監視して、その回数等に応じた処理を実行することになる（ステップＳ３０６）。

図６は、本実施例のスライドパッド設定アプリケーションによる設定画面を呼び出した状態を表わしたものである。オペレータは、図４に示したスライドパッド設定アプリケーション等格納部２５５に格納されたスライドパッド設定アプリケーションを、情報処理装置２００に対する所定の操作によってモニタ２０４に呼び出して、設定情報の設定あるいは変更を行うことができる。設定情報には、図４に示すように装置に予めデフォルト値として設定されている初期設定情報２５６と、オペレータが追加的に設定する設定情報２５７が存在し、共にスライドパッド設定アプリケーション等格納部２５５内の所定の記憶領域に格納されるようになっている。

モニタ２０４に表示される設定画面２７１には、設定を新規に行うための「設定の新規作成」ボタン２７２と、以前に設定した設定内容を今回も使用するために情報処理装置２００内にロードするための「設定のロード」ボタン２７３と、設定作業を終了させるための「終了」ボタン２７４の各ボタンと、「設定の新規作成」を実行する際に使用するスライドパッド設定項目２７５および過去の設定項目を呼び出すスライドパッド設定リスト２７６が表示される。スライドパッド設定項目２７５には、図示のように指サイズ、スライドパッドの有効領域等の設定項目が存在している。このスライドパッド設定項目２７５の中の所望の項目を選択して設定を行い、最終的に「設定」ボタン２７７を押すことで、設定内容が確定する。その内容をリストに保存するときには、「リストに保存」ボタン２７８を押す。

図７は、一例としてスライドパッド設定項目の中の「指サイズ設定」ボタンを押したときに現われる指のサイズ設定ウィンドウを表わしたものである。指のサイズ設定ウィンドウ２８１は、図１に示した仮想スライドパッド２０９上で動きを監視されるオペレータの指のサイズを設定するもので、実施例では人差し指２４１（図３）のサイズを入力することになる。サイズの他に、超音波の反射率等の他の項目でオペレータの指を特定してもよい。

図６に戻って説明を続ける。スライドパッド設定リスト２７６には、オペレータが使用形態に応じて例えば、３種類のスライドパッド設定内容を登録することができる。図６に示した状態では、オペレータが「スライドパッド設定情報Ｘ」という設定内容と、「スライドパッド設定情報Ｙ」という設定内容の２つの設定内容を登録しており、残りの１つが「未登録」の状態となっている。オペレータは、登録した設定内容と、工場出荷時の初期値としての初期設定状態の中から今回使用する１つをラジオボタン２８３によって選択することができる。

このラジオボタン２８３はオペレータが前回使用した設定内容の場所を初期的に示すようになっている。したがって、オペレータは仮想スライドパッド２０９を前回と同様に使用する場合には、「設定のロード」ボタン２７３を押して、ラジオボタン２８３の位置を確認した後、「ロード」ボタン２８４を押して、「終了」ボタン２７４を押すことで設定処理を終了させることができる。また、図６に示した設定画面を呼び出すことなくデータの入力作業を開始した場合には、前回設定した設定内容でデータの入力が行われることになる。ただし、情報処理装置２００を購入してから最初に使用するときや、オペレータが設定内容を新規作成しない間は、初期設定情報２５６（図４）の内容でデータ入力が行われる。オペレータが「初期設定情報」を選択して工場出荷時の初期値に戻したときも同様である。

図８は、スライドパッド設定アプリケーションによる設定処理の流れを示したものである。まず、オペレータが情報処理装置２００に対する所定の操作を行うと、図４に示したＣＰＵ２５１はスライドパッド設定アプリケーション等格納部２５５に格納されているスライドパッド設定アプリケーションを起動して、メニューをモニタ２０４に表示する（ステップＳ３２１）。オペレータがメニューから「設定処理」の項目を選択すると（ステップＳ３２２：Ｙ）、図６に示した設定画面の表示が開始される（ステップＳ３２３）。ＣＰＵ２５１は、この状態で図４に示す初期設定情報２５６あるいは設定情報２５７を読み出して、ＲＡＭ２５４に表示内容として編集したものを逐次更新しながら表示制御回路２５８に送り、モニタ２０４に最新の状態を表示することになる。

オペレータがメニューから「設定処理」以外の項目を選択した場合には（ステップＳ３２２：Ｎ、ステップＳ３２４：Ｙ）、その項目の処理が実行される。メニューのいずれの項目も選択していない状態では（ステップＳ３２４：Ｎ）、モニタ２０４にはメニュー画面が表示されることになる。

オペレータがメニュー画面から「設定処理」の項目を選択し、図６に示す表示が行われている状態で、ＣＰＵ２５１は、オペレータが「設定の新規作成」ボタン２７２と、「設定のロード」ボタン２７３および「終了」ボタン２７４のいずれを押すかを待機している（ステップＳ３２５〜ステップＳ３２７）。「設定の新規作成」ボタン２７２が押された場合には（ステップＳ３２５：Ｙ）、新規作成処理が実行される（ステップＳ３２８）。ここでは、すでに説明したように、たとえば「指のサイズ設定」が選択されたときは、これに対応するウィンドウが追加的にモニタ２０４に表示され、処理が終了した時点でこのウィンドウが閉じるようになっている。

スライドパッド設定項目２７５に示す各設定項目のうち必要とされる設定がすべて終了したら、オペレータは「設定」ボタン２７７あるいは「リストに保存」ボタン２７８を押すことになる。ＣＰＵ２５１は、これら「設定」ボタン２７７あるいは「リストに保存」ボタン２７８の押下を監視している（ステップＳ３２９、ステップＳ３３０）。そして、「設定」ボタン２７７が押された場合には（ステップＳ３２９：Ｙ）、入力された設定内容を今回のデータ入力に反映する処理を行う（ステップＳ３３１）。たとえば特定の指の先端として親指の先端に関するサイズが指定されていたものを人差し指の先端に関するサイズに変更した場合には、「設定」ボタン２７７が押された時点からその設定内容が反映される結果、人差し指による操作が可能になる。

このようにして設定された内容は、設定情報としてＲＡＭ２５４の所定の領域に一時的に保存される（ステップＳ３３２）。これは、オペレータがその情報を新たにスライドパッド設定リスト２７６に登録するような場合を想定している。このステップＳ３３２の処理の後、再びＣＰＵ２５１は「設定の新規作成」ボタン２７２と、「設定のロード」ボタン２７３および「終了」ボタン２７４のいずれが押されるかを待機する。ここで、オペレータが「終了」ボタン２７４を押したとすると（ステップＳ３２７：Ｙ）、ステップＳ３２３で表示が開始された設定画面の表示が終了して（ステップＳ３３３）、設定処理の一連の処理が終了することになる（エンド）。

これに対して、ステップＳ３２８の新規作成処理が行われた後に、オペレータが「リストに保存」ボタン２７８を押した場合には（ステップＳ３２９：Ｎ、ステップＳ３３０：Ｙ）、設定内容がリストに保存される処理が行われる（ステップＳ３３４）。この処理では、図示を省略するが、スライドパッド設定リスト２７６に未登録のリストがあるかどうかのチェックがまず行われ、これがあれば設定内容が新たに登録される。図５に示した例では未登録のリストがあるので登録が可能である。これにより、リストへの登録が行われると、図５で「未登録」と表示された箇所に、たとえば「スライドパッド設定情報Ｚ」という名称が表示され、その箇所も以後の処理でラジオボタン２８３で選択できるようになる。

未登録の箇所がない場合には、「どの設定内容を消去しますか」という表示が行われて、新たな設定内容を過去に設定した内容と置き換える処理が可能となっている。もちろん、置き換えを行わずにリストに保存することを断念することも可能である。ステップＳ３３４の「リストに保存」の処理が終了すると、ＣＰＵ２５１は再び「設定の新規作成」ボタン２７２と、「設定のロード」ボタン２７３および「終了」ボタン２７４のいずれが押されるのを待機する状態となる。

ところでこの設定画面が表示されている状態でオペレータが「設定のロード」ボタン２７３を押した場合（ステップＳ３２６：Ｙ）、ＣＰＵ２５１はその後に「ロード」ボタン２８４が押されるのを待機する（ステップＳ３３５）。この間に、オペレータは自分が登録した設定内容のいずれか、あるいは初期設定情報をラジオボタン２８３で選択することができる。ＣＰＵ２５１は「ロード」ボタン２８４が押されたのを検出すると（Ｙ）、そのときラジオボタン２８３で指定されている設定内容を情報処理装置２００に反映させる（ステップＳ３３６）。そして、ＣＰＵ２５１は再び「設定の新規作成」ボタン２７２と、「設定のロード」ボタン２７３および「終了」ボタン２７４のいずれが押されるのを待機する状態となる。

以上説明したように本実施例の情報処理装置２００によれば、装置本体２０２の前面に超音波送受信部２１２を配置し、ここから超音波を出力すると共にその反射波を検出して、投影した仮想スライドパッド２０９の上でのオペレータの指の変化を判別することにした。このため、仮想スライドパッド２０９のによる操作領域を最大限活用しながらカーソルの移動やタッピング操作を行うことができる。

また、情報処理装置２００をある程度使いこなしてくると、操作領域を仮想スライドパッド２０９の投影がなくても判別できるようになるので、その場合にはプロジェクタ部２０７、２０８を作動させずに、データの入力が可能になる。したがって、飛行機の座席のように狭いテーブルで情報処理装置２００を使用する場合に大変重宝となる。

＜発明の変形例＞

図９は、本発明の変形例における情報処理装置の構成を表わしたものである。この変形例の情報処理装置２００Ａでは、装置本体２０２の前面に配置された超音波送受信部２１２の下には、仮想スライドパッド４０１が引き出し自在に配置されている。したがって、この変形例では、必要に応じてこの仮想スライドパッド４０１を装置本体２０２から引き出すことで、その上で指を動かしてデータ入力を行うことができる。仮想スライドパッド４０１は、使用しないとき装置本体２０２の底部に完全に収容されるので邪魔にならない。

図１０は、この変形例における仮想スライドパッドの更なる変形を表わしたものである。図９に示した仮想スライドパッド４０１をたとえば２重構造の透明なプラスチック板で構成しておくと、この中に各種のシートを挿入して、それに記載されいるキーを指等で押す操作を行うことで、文字等の簡単なデータ入力を行うことができる。すでに説明したように超音波の反射波を画像処理することで、位置の判断を比較的高い精度で行うことができる。したがって、たとえば図１０に示したような数値計算用のシートを挿入した仮想スライドパッド４０１Ａを用意すると共に、各キーの内容を情報処理装置２００Ａに設定することで、単にカーソルの移動を認識してこれに対応するデータ入力を行うだけでなく、数値計算用等のキー入力のためのデバイスとしても役立てることができる。

なお、実施例では図２に示すように送受信兼用の超音波振動素子２１７を使用したが、超音波の発振素子と受信素子を異ならせ、これらを交互に配置する構成としてもよいことはもちろんである。また、実施例では画像の２次元解析を行ったが、３次元解析を行うことも可能である。

更に実施例ではプロジェクタ部２０７、２０８を装置本体の前面の両隅に配置したが、蓋部２０３の上方から突出させるようにする構成も可能である。更に変形例で示した仮想スライドパッド４０１は、装置本体の手前に引き出す構造とせずに、装置本体の底部に折り曲げて収納しておき、これを使用時に手前に開くような構造としてもよいことは当然である。

本発明の一実施例における情報処理装置の外観を表わした斜視図である。 本実施例の超音波装置の構成の概要を表わした説明図である。 本実施例の超音波送受信部を使用したデータの入力の様子を表わした斜視図である。 本実施例の情報処理装置の全体的な回路構成を表わしたブロック図である。 本実施例におけるオペレータの指動作の検出処理の流れ図である。 本実施例でモニタに表示されるスライドパッド設定アプリケーションによる設定画面の平面図である。 本実施例でモニタに表示される指のサイズ設定ウィンドウの平面図である。 本実施例でスライドパッド設定アプリケーションによる設定処理の様子を表わした流れ図である。 本発明の変形例における情報処理装置の構成を表わした斜視図である。 変形例における仮想スライドパッドの更なる変形を表わした平面図である。 スライドパッドを採用した従来のノートパソコンの一例を示した斜視図である。 従来提案された情報処理装置の斜視図である。

符号の説明

２００、２００Ａ 情報処理装置
２０２ 装置本体
２０４ モニタ
２０７、２０８ プロジェクタ部
２０６ 超音波装置
２０９、４０１、４０１Ａ 仮想スライドパッド
２１０ カーソル
２１１ 超音波
２１２ 超音波送受信部
２１３ 超音波駆動・解析部
２１７ 超音波振動素子
２１８ 音響レンズ
２２１ スイッチ回路
２２３ 送信パルス発生回路
２２４ 受信増幅回路
２２７ ２次元画像解析回路
２５１ ＣＰＵ
２５４ ＲＡＭ
２５５ スライドパッド設定アプリケーション等格納部

Claims (6)

1. 所定の空間領域に向かって間隔を置いて超音波の送信を行う多数の超音波送信手段と、
   これら多数の超音波送信手段を所定の順序で択一的に繰り返し選択して駆動するスイッチ手段と、
   前記多数の超音波送信手段によって送信された超音波を反射する物体における前記所定の空間領域の一部となる特定部分をそのサイズによって特定する特定部分設定手段と、
   前記スイッチ手段が駆動している状態で前記所定の空間領域から受信される超音波を解析することで、前記特定部分設定手段によって特定された特定部分の位置を判別し、その変化を解析する特定部分位置変化解析手段と、
   この特定部分位置変化解析手段の解析した位置の変化から前記特定部分によるキーの模擬入力操作をキーの入力操作と対応付けて判別する入力操作判別手段
   とを具備することを特徴とする入力装置。
2. 前記入力操作判別手段は、前記超音波の送信方向と垂直方向における前記特定部分の位置の時間的な変動が短時間における往復動であるときこれをタッピングの操作として入力操作を判別する手段であることを特徴とする請求項１記載の入力装置。
3. 前記所定の空間領域を特定する光学像を投影するプロジェクタを更に具備することを特徴とする請求項１または請求項２記載の入力装置。
4. 前記所定の空間領域に撤去自在に配置されるシート材を更に具備することを特徴とする請求項１または請求項２記載の入力装置。
5. 請求項１〜請求項４いずれかに記載の入力装置と、
   この入力装置を組み込み、これから入力されたデータを用いて情報処理を行う装置本体
   とを具備することを特徴とする情報処理装置。
6. 多数の超音波送信手段から所定の空間領域に向かって送信される超音波を反射する物体における前記所定の空間領域の一部となる特定部分をそのサイズによって特定する特定部分設定ステップと、
   この特定部分設定ステップで特定部分を特定した後に、前記多数の超音波送信手段から前記超音波を間隔を置いて所定の順序で択一的に繰り返し選択して送信する超音波送信ステップと、
   この超音波送信ステップで超音波を送信している状態で前記所定の空間領域から受信される超音波を解析することで、前記特定部分設定ステップで特定した特定部分の位置を判別し、その変化を解析する特定部分位置変化解析ステップと、
   この特定部分位置変化解析ステップで解析した位置の変化から前記所定の空間領域における前記特定部分によるキーの模擬入力操作をキーの入力操作と対応付けて判別する入力操作判別ステップ
   とを具備することを特徴とするデータの入力方法。

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