JP2002519783A - データ処理装置と共に相互作用するための指なしグローブ - Google Patents

データ処理装置と共に相互作用するための指なしグローブ

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JP2002519783A
JP2002519783A JP2000557191A JP2000557191A JP2002519783A JP 2002519783 A JP2002519783 A JP 2002519783A JP 2000557191 A JP2000557191 A JP 2000557191A JP 2000557191 A JP2000557191 A JP 2000557191A JP 2002519783 A JP2002519783 A JP 2002519783A
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ヴァンス スコット
ミガチョフ ラリサ
フー ウェイン
ハヤール イラ
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    • 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
    • G06F3/011—Arrangements for interaction with the human body, e.g. for user immersion in virtual reality
    • G06F3/014—Hand-worn input/output arrangements, e.g. data gloves

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Abstract

(57)【要約】 データグローブは仮想キーボードを10本の指でタイプすることを可能にするのに用いられる。ユーザの指が近位指節関節にて曲がる角度を利用して、キーボードの特定の行を復号する。各指は一列以上のキーを制御する。同じ指により操作するキーの列間は、外転／内転センサによって区別される。グローブは指なしとして、仮想のタイプをすること以外に普通に手を機能させることができるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （発明の分野） 本発明は情報入力を手動制御する装置を具えている情報処理システムに関する
ものである。本発明は斯様な装置にも関するものである。
【０００２】 （背景技術） 斯様な情報処理システムは米国特許第5,581,484号から既知である。この既知
のシステムは、情報をコンピュータに手動で入力させるための、指に取付ける入
力装置を有している。この装置は、ユーザの指の先端に着脱自在に取付けられる
圧力センサと、一対の加速度センサとを有している。圧力センサは、指が或る物
体、例えば、テーブルの表面に押し当る際の圧力を検知する。加速度センサは指
の加速度を測定する。センサは柔軟なグローブに取付けられる。センサの信号は
、指の相対位置を計算するコンピュータに中継される。測定した加速度を2度積
分すると、指の始めの位置に対する現在位置の座標値が得られる。圧力センサは
加速度センサの信号を確認するのに用いられる。このような既知のシステムによ
ってユーザは、あたかも彼又は彼女が標準のQWERTY配列のキーボードの如き、物
理的なキーボードをタイプするかのように、データをシステムに入力させること
ができる。
【０００３】 （発明の目的） 本発明の目的は、従来とは別の入力装置を提供することにある。なお、既知
の入力装置は、ユーザの手、手のひら、親指及び指を全て覆うものである。本発
明者等は、このようなものでは、ソーダの缶を開けたり、電話をとったり、メモ用
紙に走り書きしたり、辞書で調べたり、又は単に鼻をかんだりするような、キーボ
ードとの相互作用以外の手の機能を損ねていることを認識した。従って、本発明
の他の目的は、既知のシステムをユーザにもっと都合よくすることにある。
【０００４】 (発明の概要) このために、本発明は次ぎのような情報処理システムを提供する。このシステ
ムはコンピュータと、ユーザの手に装着し得る装置とを具えるものである。斯か
る装置は、ユーザの指の曲げに基づいてユーザがコンピュータと相互作用をし得
るようにする。システムは、或る特定範囲内の角度での指の曲がりを多数の情報
アイテムのうちの或る特定のアイテムにマップする。指の曲げは、例えばその指
の近位指節関節又は掌指節関節の個所にて検知される。前記装置はユーザの少な
くとも1本の指の上側部分が覆われないグローブとするのが好適である。この装
置は有線又はワイヤレスでコンピュータと通信する。後者の場合、手動コンピュ
ータ入力装置として、指なしグローブの方がユーザにとっては都合が良い。通信
には、ユーザが飛行機で旅行中にグローブをラップトップで使用できるようにIR
を用いるのが好適である。既知のように、旅行者は、彼等のパーソナルＲＦデバ
イスを飛行機に搭載して作動させることはできない。
【０００５】 本発明は、或る人が手動コンピュータ入力装置、例えばＱＷＥＲＴ配列のキ
ーボードと相互作用している際に、指が曲がる角度を利用して或る特定のデータ
入力、ここではキーを復号することができると言う識見に基づいて成したもので
ある。指の曲げ角度は、例えば、ひずみ計、(例えば機械的又は磁気的な)多位置
スイッチ、ポテンシオメータ、伸びた際に抵抗値が変わる抵抗性の管、導電性の
ラバー等を用いて検知される。キーヒット(キーをたたくこと)は、例えば近位指
節関節、掌指節関節又は近位指骨の上に適切に載せた加速度計によって検知され
る。或いは又、キーヒットは測定角度の急激な変化率又は１つ以上の関節個所に
設ける機械的又は電気的なスイッチによっても検知される。
【０００６】 好適例では、グローブがユーザの指の上側部分を覆わないようにする。従って
、指の普通の機能は阻害されず、グローブは指の先端の感覚を十分に残す。本発
明は、仮想の英数字キーボード又は仮想の音楽キーボードを介してデータをコン
ピュータに入力させるのに用いることができる。仮想キーボードは、指で上を軽
くたたく単なる固い表面である。本発明は、例えば、クラリネット又はフルート
のような仮想の吹奏楽器を演奏するユーザの指の角度に基づいてデータをコンピ
ュータに入力させることを可能にするような様々な方法で用いることができる。
後者の場合には、楽器のマウスピースに与える圧力に基づく追加のデータを入力
させることができる。
【０００７】 本発明者等は、或る特定の指が1列以上のキーを制御し得ることも認識した。
例えば、10本の指でタイプするのに用いるQWERT−キーボードとの相互作用では、
人差し指及び小指の各々に２つ以上の行を制御させる。好ましくは、指の外転と、
内転とを区別するために、上述した縦方向の情報アイテムの選択に横方向の選択
機構も加えるようにする。例えば、磁気リードスイッチを人差し指に取付け、磁石
を隣の指に取付けるようにする。或いは又、人差し指と、中指との間の部分にひ
ずみ計を取付けるようにする。この部分は、これらの指間の横方向の距離が大き
くなる際の伸張に感じやすい。また、外転を測定するのには、磁石とホールセンサ
を用いるようにする。縦方向と、横方向の双方の方位に対する様々な検知機構は
、或る特定の量の大きさ又は物理量の変化、例えば、距離又は接近度、角度、力の
モーメント等を検知することに基づいて実現することができる。右手の小指は一
般に3列以上を制御するのに用いられる。2列以上を区別するために、横方向選択
機構は、例えば種々の感度範囲を有する多数のセンサ又は多位置スイッチを具え
ている。
【０００８】 典型的なＰＣキーボードはＱＷＥＲＴの機能用のキー以外に多くのキーを具え
ている。例えば、PCキーボードはアラビヤ数字１，２，….９及び０用のキーの
行と、機能キーの行を有している。従って、このようなキーボードは5行、即ちＱ
ＷＥＲＴＹの文字キーに対する3行と、アラビヤ数字に対する1行と、機能キーに
対する1行とを有している。行を区別する1つのやり方は、入力装置の少なくとも5
つの異なる位置を検知でき、しかもこれらの各位置に対応するそれぞれの信号を
発生することができる上述したようなセンサを持たせるやり方である。他の方法
は、センサをユーザの手に取付け、この手によって、センサを作動させると制御
される仮想行の解釈を変えさせるようにするやり方である。例えば、センサを手
のひらに取付けて、ユーザが彼／彼女手の手のひらを押し付けると作動するよう
にする。こうすると、検知サブシステムからの信号は機能キー又はアラビヤ数字
のキーから派生するように解釈される。
【０００９】 入力装置には、それによって作動させるキーの機能性についての可視標識を設
けるのが好適でもある。例えば、仮想のＱＷＥＲＴＹキーボードに使用する本発
明のグローブを実際に作成するに当っては、未経験のユーザが適切にその入力装
置を使用しやすくするように、ユーザに見える位置(例えば、グローブの指の上、
又は各指の基部付近の手の背後)に印刷した文字を設けるようにする。
【００１０】 グローブは、ユーザがそのセンサを校正して、そのグローブを彼／彼女の指の
大きさ又は動きに合うようにプログラム自在とするのが好適である。例えば、ユ
ーザは指を伸ばしたり、曲げたり、広げたりすることによってセンサをセットする
ことができる。従って、センサは指の極端な位置に応じた信号を与えるべく作成
する。このために、コンピュータソフトウエアはユーザの手の動きの範囲に適合
させることができる。
【００１１】 本発明は特に、米国特許出願第/887,593号(PHA23,258)に発表してあるような
仮想デスクトップシステムと組合せるのが有効である。
【００１２】 (好適実施例) 図１は本発明による情報処理システム100の主要コンポーネントのブロック図
である。システム100は装置102を具えている。この装置はユーザの指の先端を覆
わないグローブを含むものである。システム100はコンピュータ104及び出力デバ
イス105も有している。グローブ102は、情報を手動でコンピュータ104に入力させ
るためにユーザが装着する。この情報はユーザの指及び親指の曲げを検出するこ
とに基づいて入力させる。或る特定の指を或る特定の角度に曲げることは、例え
ば、仮想の英数字キーボードの指定の仮想キー、仮想ピアノのキー、又は仮想クラ
リネットの弁を選択することとして解釈することができる。出力デバイス105は
オーディオ、又はビジュアルのデータをユーザに帰還させる。図面には片方のグ
ローブしか示してないが、アプリケーションによっては2つのグローブを必要とす
ることができることは明らかである。
【００１３】 グローブ102は、ユーザの指及び親指の先端部を覆わないようにするのが好適
である。図示の例では、末指節骨及び末指節間関節を露出させたままとするのに
対して、近位指節骨及び近位指節間関節を覆うようにする。位置106,108,110,112
及び114が、指及び親指の指節間関節の位置に相当する。本発明者等は、指の近
位指節骨と中指節骨との間の角度を用いて、例えば仮想又は想像上のQWERTYキー
ボードを介してユーザ入力を符号化化し得ることを確かめた。これを図2につき
説明する。
【００１４】 図２は実際のQWERTYキーボードをタイプする際の左人差し指の異なる方位202,
204及び206を示したものである。例えば、タイピストの左人差し指は、キーボー
ドのそれぞれ上側の行、真中の行及び下側の行に位置している文字“R”、“F”
及び“V”に対するキー208,210及び212を制御する。指は、ユーザがキーボード
の異なる行における文字をタイプする際に、指が近位指節間関節にて異なる角度
で曲がるようにしてキー208-212のうちの異なるキーを打つ。こうした角度は、低
い方の文字行よりも高い方の文字行に対して大きくなる。従って、指を曲げるこ
とは、キーを作動させる行を表わす。そこで、本発明はこれらの角度を利用して、
10本の指でタイプする方法での各指により作動させるキーが在る個所の行を復号
させるようにする。ユーザは、単に彼又は彼女の指でテーブル、ひざ、又は友達
の頭のような、多少硬い表面を打って、コンピュータ104に入力させるキースト
ロークを表わす信号を発生しさえすればよい。
【００１５】 グローブ102は角度を検出する位置106-112、又はこれらの近くにセンサ116,118
,120及び122を収納している。これらの各センサ116-122は、ひずみ計、多数の切
換え位置を有するスイッチ（例えば、機械的、又は磁気的なもの）、伸ばした際
に抵抗値が変わる抵抗器付きの管、導体ラバー等とすることができる。好適例で
は、Measurements Group社製の500UWシリーズのひずみ計を用いた。ひずみ計は
、これらのひずみ計とグローブの柔軟な布との間をしっかり接続し得るように柔
軟な基板上に取り付けた。基板はグローブの指の裏側のポケットに着脱自在に挿
入した。
【００１６】 センサ116-122はキーヒットを記録（登録する）のに用いることができる。例
えば、角度が小さくなる指の曲げ率の急激な変化がキーヒットを示す。或いは、
グローブ102に追加のセンサ124,126,128,130,132、例えば、センサ116-122と同様
なタイプの、掌指節間関節(指、又は親指が手と合する個所)における角度を検出す
るセンサを設けるようにする。指ごとの角度値の幾つかの予定した組合せが、で
きればコンピュータ104を介しての校正後に、キーヒットを示すか、又は掌指節
間関節における角度の急激な変化がキーヒットを示すようにする。或いは、セン
サ124-132の各々が、掌指節間関節、又は末指節間関節における角度が或る特定
の大きさに達する際に閉じる機械的、電気的、又は磁気的スイッチを具えるよう
にする。
【００１７】 図３はグローブ102の他の例を示す。この際、キーヒットは、例えば各指の第1指
骨に取付けた加速度計302,304,306,308及び310で登録され、例えば、指が堅い表
面を打つ場合に、少なくとも６ｇの減速度を登録する。好ましくは、このしきい
値はユーザ−プログラマブルとする。それぞれの各加速度計302-310が或るしき
い値以上の減速度を測定すると、この加速度計に対応する指に取付けられている
センサ116-122のうちの特定のセンサによって検出される角度がコンピュータ104
によって登録される。適当な安価な加速度計として、例えば、AMP社のACH-04-08-
01がある。
【００１８】 10本の指でタイプする場合、人差し指と、小指の各々は一般にQWERTYキーボー
ドの２列以上のキーを制御するのに対し、他の指は１列のキーを制御するだけで
、親指はスペースバーを制御する。従って、２列のうちのどの列を関連する指に
よって制御するのかを検知するためのセンサ134及び136(図1)をグローブ102に収
納させる。センサ134及び136は、これらのセンサに対応する指が外転するのか、
内転するのかを検知する。これは、関連するどの列とユーザが相互作用している
のかを決定する。センサ134は、例えばグローブ102の人差し指に取付けた磁気リ
ードスイッチ及びその隣の指に取付けられて、外転又は内転する人差し指に応じ
て前記スイッチを閉じたり、開いたりする磁石を含む。センサ136は、この例では
センサ134と同様な機能をする。外転又は内転を検知する他の例として、他のタ
イプのセンサを用いることもできる。例えば、他のセンサとして、隣接する指の上
にLED及び感光性材料を有する光学的に近似のセンサとするか、又は隣り合う指間
の小さな角度と、大きな角度とを識別する信号を供給する指の根本付近のひずみ
計と、指の上の磁石と、隣の指の上のホールセンサとを配列したものとすることが
できる。
【００１９】 図4はグローブ102の手のひらに取付けた1個以上のスイッチ402を具えているグ
ローブ102を示す。追加の手段なしでは仮想キーを抑制することはできない。ス
イッチ402は、例えば、PCキーボードの“SHIFT”キー、“ALT”キー又は“CNTL
”キーのような、スイッチ402を作動させる際に制される仮想キーを解釈するの
に用いられる。なお、ユーザはスイッチ402を経る意図しない入力をなくすように
これらスイッチ402の1つを作動させるために、彼、又は彼女の手を平らにすべき
である。
【００２０】 図５はグローブ102の第3の実施例の線図である。この例のグローブ102はユー
ザの指を覆うものである。多数行で、多数列の仮想キーボードにおける行と列の
区別は、上述した例のように、即ち、近位指節間関節付近(図示のような)及び/
又は掌指節間関節付近の指の曲げ角度を検知するセンサ（人差し指用）によって
達成される。この際、キーヒットの登録は各指の先端部に取付けた二進スイッチ、
又は他の簡単な圧力センサ502によって行われる。親指のキーヒット登録スイッ
チ504は、QWERTYキーボードとの相互作用の場合には、そのスイッチ504が通常ス
ペースバーを打つ位置に取付ける。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明におけるシステムの第1実施例の線図である。
【図2】 タイピストの指の種々の方位と、角度とを示す線図である。
【図3】 本発明におけるシステムの第2実施例の線図である。
【図4】 特殊な機能キー用の手のひら装着スイッチを有するグローブの線図で
ある。
【図5】 本発明のシステムの第3実施例の線図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 Ｇｒｏｅｎｅｗｏｕｄｓｅｗｅｇ １， 5621 ＢＡ Ｅｉｎｄｈｏｖｅｎ， Ｔｈ ｅ Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ (72)発明者 ウェイン フー オランダ国 5656 アーアー アインドー フェン プロフ ホルストラーン ６ (72)発明者 イラ ハヤール オランダ国 5656 アーアー アインドー フェン プロフ ホルストラーン ６

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ‐コンピュータ；及び ‐該コンピュータと共にユーザが相互作用するための装置； を具えている情報処理システムにおいて、 ‐前記装置がユーザの手に装着自在で； ‐前記装置が、ユーザの指の曲がりを検知する曲げ検知センサを具え；且つ ‐前記曲げ検知センサが前記コンピュータと協働して、或る特定の範囲内の角度
    での指の曲がりが、前記コンピュータに入力させる或る特定情報アイテムを選択
    することに相当するようにしたことを特徴とする情報処理システム。
  2. 【請求項２】 前記装置が、前記情報アイテムの選択の確認を検知するための確
    認センサを具えていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
  3. 【請求項３】 ‐前記装置が、ユーザの指と、それに隣接するユーザの指の１つとの間の角度を
    検知する外転／内転センサを具え； ‐前記外転／内転センサが、前記コンピュータ及び前記曲げ検知センサと協働し
    て、前記曲げセンサによる特定情報アイテムの選択を制御するようにしたことを
    特徴とする請求項１に記載のシステム。
  4. 【請求項４】 前記装置がユーザの手のひらに装着可能なスイッチを具え、該ス
    イッチが前記曲げセンサによる特定情報アイテムの選択を制御すべく作動するよ
    うにしたことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
  5. 【請求項５】 前記装置が指なしグローブを具えていることを特徴とする請求項
    １に記載のシステム。
  6. 【請求項６】 前記装置がワイヤレス法で前記コンピュータと通信するようにし
    たことを特徴とする請求項５に記載のシステム。
  7. 【請求項７】 コンピュータと共にユーザが相互作用できるようにするための装
    置において、 ‐前記装置がユーザの手に装着自在で； ‐前記装置が、ユーザの指の曲がりを検知する曲げ検知センサを具え；且つ ‐前記曲げ検知センサが前記コンピュータと協働して、或る特定の範囲内の角度
    での指の曲がりが、前記コンピュータに入力させる或る特定情報アイテムを選択
    することに相当するようにしたことを特徴とするユーザ−コンピュータ相互作用
    装置。
  8. 【請求項８】 前記曲げ検知センサをユーザの指の次ぎのような関節、即ち： ‐近位指節間関節；及び ‐掌指節間関節； のうちの１つの関節の少なくとも近くに取付けることを特徴とする請求項７に記
    載の装置。
  9. 【請求項９】 前記情報アイテムの選択の確認を検知するための確認センサを具
    えていることを特徴とする請求項７に記載の装置。
  10. 【請求項１０】 前記確認センサが、次ぎのようなセンサのうちの少なくとも
    １つ、即ち： ‐掌指節関節の近くに取付けられる別の曲げ検知センサ； ‐近位指節関節付近に取付けられる別の曲げ検知センサ； ‐ユーザの指の近位指骨付近に取付けられる加速度計； ‐最初に述べた曲げ検知センサ； を具え、該確認センサをこれらのセンサと機能的に組合せるようにしたことを特
    徴とする請求項９に記載の装置。
  11. 【請求項１１】 前記確認センサがユーザの指の先端に取付けられるスイッチを
    具えていることを特徴とする請求項９に記載の装置。
  12. 【請求項１２】 ユーザの指と、該ユーザの指に隣接している１本の指との間の
    角度を検知するための外転／内転センサを具え、且つ該外転／内転センサが前記
    コンピュータ及び曲げ検知センサと協働して、前記曲げ検知センサによる情報ア
    イテムの選択を制御するようにしたことを特徴とする請求項７に記載の装置。
  13. 【請求項１３】 前記外転／内転センサが、次ぎのようなものを少なくとも１つ
    、即ち： ‐ユーザの指のそれぞれ異なる指及びそれに隣接する指に取付けることのできる
    磁石と磁気スイッチ； ‐ユーザの指のそれぞれ異なる指及びそれに隣接する指に取付けることのできる
    磁石とホールセンサ； を具えていることを特徴とする請求項１２に記載の装置。
  14. 【請求項１４】 ユーザの手のひらに装着し得るスイッチを具え、該スイッチが
    前記曲げ検知センサによる情報アイテムの選択を制御すべく作動するようにした
    ことを特徴とする請求項７に記載の装置。
  15. 【請求項１５】 指なしグローブを具えていることを特徴とする請求項７に記載
    の装置。
  16. 【請求項１６】 指なしグローブを具えていることを特徴とする請求項９に記載
    の装置。
  17. 【請求項１７】 指なしグローブを具えていることを特徴とする請求項１２に記
    載の装置。
  18. 【請求項１８】 指なしグローブを具えていることを特徴とする請求項１４に記
    載の装置。
  19. 【請求項１９】 前記コンピュータとのワイヤレス通信用に、前記センサに結合
    されるワイヤレス送信機を具えていることを特徴とする請求項１４に記載の装置
    。
  20. 【請求項２０】 ユーザにコンピュータとの相互作用を可能にさせる方法におい
    て、該方法が： ‐ユーザの指の曲げを検知するステップ；及び ‐それぞれの範囲内の角度での指の曲げを、コンピュータに入力させるそれぞれ
    の情報アイテムを選択することに関連づけることを可能にするステップ； を具えていることを特徴とするユーザ‐コンピュータ相互作用方法。
  21. 【請求項２１】 前記情報アイテムが英数字文字を表わすことを特徴とする請求
    項２０に記載の方法。
  22. 【請求項２２】 前記情報アイテムが少なくとも１つの楽音を表わすことを特徴
    とする請求項２１に記載の方法。
JP2000557191A 1998-06-30 1999-06-14 データ処理装置と共に相互作用するための指なしグローブ Abandoned JP2002519783A (ja)

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