JP2006031493A - Virtual keyboard system - Google Patents

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JP2006031493A JP2004210925A JP2004210925A JP2006031493A JP 2006031493 A JP2006031493 A JP 2006031493A JP 2004210925 A JP2004210925 A JP 2004210925A JP 2004210925 A JP2004210925 A JP 2004210925A JP 2006031493 A JP2006031493 A JP 2006031493A
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Shinji Maruoka
新治 丸岡
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Hitachi Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To perform key input without a physical key and to improve operability and mounting facility. <P>SOLUTION: A light emitting part for emitting different signals is mounted to each finger of a user, a light emitted from the light emitting part is converted into voltage in proportion to illuminance of the light, and a move direction and moving distance of the finger are calculated by way of a light receiving part with a function to analyze an emitted light signal. Thus, key detection is performed and the key is displayed to the display. Also, by having a keyboard image and a finger image to be displayed to a part of the display, the user can confirm the current key input position, a move direction of the key, and a moving distance of the key. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、コンピュータやワードプロセッサ等の情報処理装置の入力装置に関し、物理的なキーを持たずにキー入力を実現するバーチャルキーボード装置及びキー入力制御方法を主としたシステムに関する。   The present invention relates to an input device of an information processing device such as a computer or a word processor, and more particularly to a virtual keyboard device that realizes key input without having a physical key and a system mainly including a key input control method.

従来、コンピュータやワードプロセッサ等の情報処理装置の入力装置においては、2次元キー配列を施した物理的なキーボードが用いられるのが一般的であった。しかし、情報処理装置自身のポータブル化、小型化に伴い、物理的なキーボードの占有容量、重量がポータブル化、小型化のネックになっている。   Conventionally, in an input device of an information processing apparatus such as a computer or a word processor, a physical keyboard with a two-dimensional key arrangement is generally used. However, as the information processing apparatus itself becomes portable and small, the occupied capacity and weight of the physical keyboard have become the bottleneck for making portable and small.

上記の問題を解決するために、物理的なキーを持たずにキー入力を実現するバーチャルキーボード装置が提案されている。例えば、特許文献1に開示されているバーチャルキーボード装置及びキー入力制御方法のように、利用者の指先に指先位置入力グローブを装着し、指先位置を検出する方法や、特許文献2に開示されているキーボードターミナルのように、利用者の指先に何も装着せずに、信号の指からの反射を検出する方法などが提案されている。   In order to solve the above problem, a virtual keyboard device that realizes key input without having a physical key has been proposed. For example, as in the virtual keyboard device and the key input control method disclosed in Patent Document 1, a fingertip position input glove is attached to the user's fingertip, and the fingertip position is detected. A method of detecting the reflection of a signal from a finger without putting anything on the fingertip of a user has been proposed.

特開平9−54646号公報JP 9-54646 A 特開2000−66818号公報JP 2000-66818 A

しかし、これらの方法は、物理的なキーボードを持たない為、ポータブル化、小型化の問題は大きく解決されたものの、バーチャルキーボードの操作性、実装容易性に問題があった。   However, since these methods do not have a physical keyboard, the problems of portability and miniaturization have been greatly solved, but there are problems in the operability and ease of mounting of the virtual keyboard.

例えば、特許文献1による方法では、指先の位置を三次元座標により求め、その変化により指先位置の移動を検出するため、ハードウェアが複雑になり実装が容易ではない。また、特許文献2による方法では、キー入力の完了を示すイベントがないため、利用者の操作ミスの回数が増えることが考えられる為、操作性に問題があった。   For example, in the method according to Patent Document 1, since the position of the fingertip is obtained by three-dimensional coordinates and the movement of the fingertip position is detected by the change, the hardware becomes complicated and implementation is not easy. Further, the method according to Patent Document 2 has a problem in operability because there is no event indicating the completion of key input, and the number of operation mistakes of the user may be increased.

本発明の主な目的は、物理的なキーを持たずにキー入力を実現し、かつ操作性、実装容易性の向上を実現するための装置及びシステムを提供することにある。   A main object of the present invention is to provide an apparatus and a system for realizing key input without having a physical key and improving operability and ease of mounting.

上記課題を解決するために本発明では、コンピュータやワードプロセッサ等の情報処理装置の入力装置は、利用者の各指に装着し、各指はそれぞれ異なる信号を発光し、電源ONしてからは指が机上などと接していない限り光を発光し、机上などと接したときに光の発光を停止する発光部と、各発光部より発光された光を光の照度に比例した電圧に変換し、発光された光の信号を解析する機能をもつ受光部と、各受光部ごとに得られた電圧値情報により、指の移動方向、移動距離を算出し、キー入力初期位置の設定、キー検出を行う制御部と、制御部の処理を行うために必要な、各キーごとに8方向(上、下、右、左、右上、右下、左上、左下)にそれぞれ一つ進んだ場合のキー値と現在の指位置を表現する「指位置テーブル」と、各発光部が各受光部ごとに受光した光の照度に比例する電圧値と、最大活性値(最大電圧値)をもつ受光部とディスプレイとの距離を表現する「活性化情報テーブル」と、移動中の指に対する発光部が各受光部ごとに受光した光の照度に比例する電圧値と、最大活性値(最大電圧値)をもつ受光部とディスプレイとの距離を表現する「活性化情報テーブル(一時)」を保持する記憶部と、検出したキーコードをディスプレイに表示する表示制御部と、を備える構成とした。   In order to solve the above problems, in the present invention, an input device of an information processing apparatus such as a computer or a word processor is worn on each finger of a user, each finger emits a different signal, and the finger is turned on after the power is turned on. Emits light as long as it is not in contact with the desk, etc., and stops the light emission when in contact with the desk, etc., and converts the light emitted from each light emitting section into a voltage proportional to the illuminance of the light, Calculates the finger movement direction and distance, and sets the initial key input position and key detection based on the light receiving unit with the function to analyze the emitted light signal and the voltage value information obtained for each light receiving unit. Control unit to perform and the key value required to advance the process of the control unit by 8 in each direction (up, down, right, left, upper right, lower right, upper left, lower left) "Finger position table" expressing the current finger position and each light emitting unit A voltage value proportional to the illuminance of the light received for each light receiving unit, an “activation information table” that expresses the distance between the light receiving unit having the maximum activation value (maximum voltage value) and the display, and a moving finger “Activation information table (temporary)” that expresses the distance between the display and the voltage value proportional to the illuminance of the light received by the light emitting unit for each light receiving unit and the maximum activation value (maximum voltage value) The storage unit is held and a display control unit that displays the detected key code on the display.

本発明によれば、物理的なキーを持たずにキー入力を実現し、かつ操作性、実装容易性の向上を実現することができる。   According to the present invention, key input can be realized without having a physical key, and operability and ease of mounting can be improved.

本発明は、利用者の指より光を発光する発光部、利用者の指より発光された光を受光し、光の照度に比例した電圧に変換する受光部、得られた電圧よりキーを検出し表示情報を送信する制御部、キー検出を行うための各種テーブルを記憶する記憶部、キーを表示させる表示部より構成される。   The present invention provides a light emitting unit that emits light from a user's finger, a light receiving unit that receives light emitted from the user's finger and converts it to a voltage proportional to the illuminance of the light, and detects a key from the obtained voltage And a control unit for transmitting display information, a storage unit for storing various tables for performing key detection, and a display unit for displaying keys.

発光部は、利用者の各指に装着し、各指から発光する光はそれぞれ異なる信号を発光する機能を持つ。また、電源ONしてからは指が机上などと接していない限り常時光が発光されており、机上などと接したときに、光の発光を停止する機能をもつ。これにより、キーの入力イベントを利用者が指定することができる。   The light emitting unit is attached to each finger of the user, and the light emitted from each finger has a function of emitting different signals. Further, since the light is always emitted after the power is turned on unless the finger is in contact with the desk or the like, the light emission is stopped when the finger is in contact with the desk or the like. As a result, the user can designate a key input event.

受光部は、発光部より発光された光を光の照度に比例した電圧に変換する機能をもつ。また、発光部より発光された信号を解析する機能をもつ。これにより、利用者のどの指が移動しているかを知ることができる。   The light receiving unit has a function of converting the light emitted from the light emitting unit into a voltage proportional to the illuminance of the light. It also has a function of analyzing a signal emitted from the light emitting unit. Thereby, it is possible to know which finger of the user is moving.

制御部は、各受光部ごとに得られた電圧値情報により指の移動方向、移動距離を算出する。具体的には、指がどのキーに位置しているかを保持する「指位置テーブル」、各指が各受光部にどれだけ活性化しているかを表す「活性化情報テーブル」、現在移動中の指が各受光部にどれだけ活性化しているかを表す「活性化情報テーブル(一時)」を作成し、現在移動中の指における「活性化情報テーブル(一時)」と「活性化情報テーブル」の活性値(電圧値)を比較し、最大活性値(最大電圧値)とその値をもつ受光部との関係により前記指の移動方向を算出する。この算出計算は一定期間ごとに行う。   The control unit calculates the moving direction and moving distance of the finger based on the voltage value information obtained for each light receiving unit. Specifically, a “finger position table” that holds which key the finger is located on, an “activation information table” that indicates how much each finger is activated in each light receiving unit, and a currently moving finger "Activation information table (temporary)" indicating how much light is activated in each light receiving unit, and the activation information table (temporary) and "activation information table" activation for the finger that is currently moving The values (voltage values) are compared, and the moving direction of the finger is calculated based on the relationship between the maximum active value (maximum voltage value) and the light receiving unit having the value. This calculation calculation is performed at regular intervals.

次に前記指の移動距離を求める。まず前記指とディスプレイとの距離を求める。光の照度(E)と光源から受光面までの距離(r)との関係が下記となることを利用する。光源の光度をIとすると、
E = I/r/r (数1)
ここで、光源の光度Iは、ある方向の光の強さより、光源と受光面との角度が一定である場合、光源の光度は無視できることを意味する。
Next, the movement distance of the finger is obtained. First, the distance between the finger and the display is obtained. It is used that the relationship between the illuminance (E) of light and the distance (r) from the light source to the light receiving surface is as follows. If the light intensity of the light source is I,
E = I / r / r (Equation 1)
Here, the luminous intensity I of the light source means that the luminous intensity of the light source can be ignored when the angle between the light source and the light receiving surface is constant, based on the intensity of light in a certain direction.

本発明では、受光部を複数設置することを前提としているため、前記指とディスプレイとの距離は、前記指が発光する光とディスプレイとが垂直の関係に限りなく近い受光部を選択することにより、光源の光度を無視することができる。上記の場合、光の照度(E)は光源から受光面までの距離(r)の2乗に反比例することを意味する。   In the present invention, since it is assumed that a plurality of light receiving units are installed, the distance between the finger and the display is selected by selecting a light receiving unit that is as close as possible to the vertical relationship between the light emitted from the finger and the display. The light intensity of the light source can be ignored. In the above case, it means that the illuminance (E) of light is inversely proportional to the square of the distance (r) from the light source to the light receiving surface.

また、受光部より算出される電圧値(V)は光の照度に比例していることにより、下記が成立する。   Further, the voltage value (V) calculated from the light receiving unit is proportional to the illuminance of light, and therefore the following holds.

V = k/r/r(kは定数) (数2)
ここで、kは受光部の素子により決定される定数である。この数値は利用者が本発明を利用する前に事前に最適な値を決めておくことが必要である。
V = k / r / r (k is a constant) (Equation 2)
Here, k is a constant determined by the element of the light receiving unit. This numerical value needs to be determined in advance by the user before using the present invention.

以上により前記指とディスプレイとの距離が求まる。   Thus, the distance between the finger and the display can be obtained.

上述で前記指の移動方向を求めたが、前記指の移動方向と前記指とディスプレイとの距離(D)との関係より前記指の移動距離を算出することができる。
前記指が上、下、右、左に移動した場合:前記指の移動距離 = D
前記指が右上、右下、左上、左下に移動した場合:前記指の移動距離=(ルート2倍)D
以上により前記指の移動距離が求まる。
Although the movement direction of the finger is obtained as described above, the movement distance of the finger can be calculated from the relationship between the movement direction of the finger and the distance (D) between the finger and the display.
When the finger moves up, down, right, left: The distance of the finger movement = D
When the finger moves to the upper right, lower right, upper left, lower left: movement distance of the finger = (route double) D
As described above, the movement distance of the finger is obtained.

ここで求めた前記指の移動距離と前記指の移動方向にキー一つ分進むための距離を比較し、前記指の移動距離が大きければ指位置テーブルを更新する。   The finger movement distance obtained here is compared with the distance to advance by one key in the finger movement direction, and the finger position table is updated if the finger movement distance is large.

記憶部は、制御部で作成した「指位置テーブル」「活性化情報テーブル」「活性化情報テーブル(一時)」を保持している。これらのテーブルは制御部より読み書きされる。   The storage unit holds the “finger position table”, “activation information table”, and “activation information table (temporary)” created by the control unit. These tables are read and written by the control unit.

表示部は、制御部で検出されたキーコードをディスプレイに表示する。また、キーボード画像と左右の手の画像をディスプレイの一部に表示し、利用者の指の移動を模倣することにより、利用者に指の位置を確認させる機能をもつ。   The display unit displays the key code detected by the control unit on the display. In addition, a keyboard image and left and right hand images are displayed on a part of the display, and by imitating the movement of the user's finger, the user has a function of confirming the finger position.

以上の説明したように本発明ではコンピュータやワードプロセッサ等の情報処理装置の入力装置において、利用者の各指に装着し、各指はそれぞれ異なる信号を発光し、電源ONしてからは指が机上などと接していない限り光を発光し、机上などと接したときに光の発光を停止する発光部と、各発光部より発光された光を光の照度に比例した電圧に変換し、発光された光の信号を解析する機能をもつ受光部と、各受光部ごとに得られた電圧値情報により、指の移動方向、移動距離を算出し、キー入力初期位置の設定、キー検出を行う制御部と、制御部の処理を行うために必要な、各キーごとに8方向(上、下、右、左、右上、右下、左上、左下)にそれぞれ一つ進んだ場合のキー値と現在の指位置を表現する「指位置テーブル」と、各発光部が各受光部ごとに受光した光の照度に比例する電圧値と、最大活性値(最大電圧値)をもつ受光部とディスプレイとの距離を表現する「活性化情報テーブル」と、移動中の指に対する発光部が各受光部ごとに受光した光の照度に比例する電圧値と、最大活性値(最大電圧値)をもつ受光部とディスプレイとの距離を表現する「活性化情報テーブル(一時)」を保持する記憶部と、制御部で検出したキーコードをディスプレイに表示できるバーチャルキーボードを提供する。   As described above, according to the present invention, in an input device of an information processing apparatus such as a computer or a word processor, each finger emits a different signal, and each finger emits a different signal. The light emitting unit emits light as long as it is not in contact with the light, etc., and stops emitting light when it comes into contact with a desk or the like, and the light emitted from each light emitting unit is converted into a voltage proportional to the illuminance of the light and emitted Control that calculates the movement direction and distance of the finger, sets the initial key input position, and detects the key based on the light receiving unit that has the function of analyzing the received light signal and the voltage value information obtained for each light receiving unit And the key value that is required to perform the processing of the control unit and the control unit, and the key value when proceeding one by one in each of the eight directions (up, down, right, left, upper right, lower right, upper left, lower left) "Finger position table" expressing the finger position of each and each light emitting unit A voltage value proportional to the illuminance of the light received for each light receiving unit, an “activation information table” that expresses the distance between the light receiving unit having the maximum activation value (maximum voltage value) and the display, and a moving finger “Activation information table (temporary)” that expresses the distance between the display and the voltage value proportional to the illuminance of the light received by the light emitting unit for each light receiving unit and the maximum activation value (maximum voltage value) Provided is a virtual keyboard capable of displaying a storage unit to be held and a key code detected by a control unit on a display.

これにより、物理的なキーを持たずにキー入力を実現し、かつ操作性、実装容易性の向上を実現することができる。   As a result, key input can be realized without having a physical key, and operability and ease of mounting can be improved.

以下、発明の一実施例を図1から図8で説明する。ここでは、光として赤外線を用いた例を示す。   An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. Here, an example using infrared rays as light is shown.

図1は、本発明の特徴を最も良く表しているバーチャルキーボードシステムの概略図、図2は、利用者の各指に装着する発光部の発光、停止のタイミングを表す図、図3は、本
発明のバーチャルキーボード装置のブロック図、図4は、キーの入力初期位置、キー検出時に用いる「活性化テーブル」の例、図5は、指位置情報を格納している「指位置テーブル」の例、図6は、キー検出時に用いる「活性化情報テーブル(一時)」の例、図7は、指移動方向と受光部、光の照度に比例する電圧値との関連図を示している。
FIG. 1 is a schematic diagram of a virtual keyboard system that best represents the features of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing the timing of light emission and stop of a light emitting unit worn on each finger of a user, and FIG. 4 is a block diagram of the virtual keyboard device of the invention, FIG. 4 is an example of an initial input position of a key, an example of an “activation table” used when detecting a key, and FIG. 5 is an example of a “finger position table” storing finger position information. FIG. 6 shows an example of an “activation information table (temporary)” used at the time of key detection, and FIG. 7 shows a relation diagram between the finger movement direction, the light receiving unit, and the voltage value proportional to the illuminance of light.

1は発光部、2は発光部から発光する赤外線、3は発光部1より発光された赤外線2を受光する受光部、4はキー入力結果やキーボード画像5を表示するディスプレイ、5はキーボード画像、6は指画像、7は利用者の指、7−1、7−2、7−3は指の移動を示している。8は制御部、9は記憶部、10は表示部、11は受光部3により光の照度から変換された電圧値、12は移動指情報、13は赤外線が有効な状態にあるかを示す赤外線有効ビット、14は各種テーブル情報、15は移動指とディスプレイとの距離、16はキーコード、17は指の移動方向、18は指の移動距離を示している。   1 is a light emitting unit, 2 is an infrared ray emitted from the light emitting unit, 3 is a light receiving unit that receives the infrared ray 2 emitted from the light emitting unit 1, 4 is a display for displaying a key input result and a keyboard image 5, 5 is a keyboard image, 6 is a finger image, 7 is a user's finger, and 7-1, 7-2, and 7-3 are finger movements. 8 is a control unit, 9 is a storage unit, 10 is a display unit, 11 is a voltage value converted from the illuminance of light by the light receiving unit 3, 12 is moving finger information, and 13 is an infrared ray indicating whether the infrared ray is in an effective state. The valid bit, 14 is various table information, 15 is the distance between the moving finger and the display, 16 is the key code, 17 is the moving direction of the finger, and 18 is the moving distance of the finger.

図1において、バーチャルキーボードシステムは、利用者の指7より赤外線2を発光する発光部1、利用者の指7より発行された赤外線2を受光し、赤外線2の照度に比例した電圧値11に変換する受光部3、得られた電圧値11よりキーを検出し表示情報を送信する制御部8、キー検出を行うための各種テーブルを記憶する記憶部9、キーを表示させる表示部10より構成される。   In FIG. 1, the virtual keyboard system receives a light emitting unit 1 that emits infrared light 2 from a user's finger 7, receives infrared light 2 issued from a user's finger 7, and has a voltage value 11 proportional to the illuminance of the infrared light 2. A light receiving unit 3 for conversion, a control unit 8 for detecting a key from the obtained voltage value 11 and transmitting display information, a storage unit 9 for storing various tables for performing key detection, and a display unit 10 for displaying the key. Is done.

まず、利用者がキー入力する初期位置を設定する。利用者がキー入力する初期位置を設定するには、各指7ごとに発光する赤外線2の照度を受光部3が記憶することにより行われる。具体的には、各指7ごと(図では1つのみ図示)に装着されている発光部1は、図2のように電源ONしてからは指7が机上などと接していない限り常時赤外線2が発光されており、机上などと接したときに、赤外線2の発光を停止する機能を持つ。例えば、キー「Q」からキー「Z」への指7の移動は、指7が机上などと接していない状態(7−1)で、徐々にキー「Z」方向に指7を移動させ(7−2)、指7が机上などと接したとき(7−3)、赤外線2の発光を停止し、受光部3はキーが押下されたことを認識する。その時、当該指7の赤外線2の照度が確定する。これを全ての指7について行うことにより、利用者がキー入力する初期位置が確定する。赤外線2の照度は受光部3により赤外線2の照度に比例する電圧値11に変換される。   First, an initial position for key input by the user is set. In order to set the initial position where the user performs key input, the light receiving unit 3 stores the illuminance of the infrared rays 2 emitted from each finger 7. Specifically, the light-emitting unit 1 attached to each finger 7 (only one is shown in the figure) is always infrared unless the finger 7 is in contact with the desk or the like after the power is turned on as shown in FIG. 2 emits light and has a function of stopping the emission of infrared rays 2 when it comes in contact with a desk or the like. For example, when the finger 7 moves from the key “Q” to the key “Z”, the finger 7 is gradually moved in the direction of the key “Z” while the finger 7 is not in contact with the desk or the like (7-1) ( 7-2) When the finger 7 comes in contact with the desk or the like (7-3), the emission of the infrared ray 2 is stopped, and the light receiving unit 3 recognizes that the key is pressed. At that time, the illuminance of the infrared rays 2 of the finger 7 is determined. By performing this operation for all the fingers 7, the initial position where the user inputs a key is determined. The illuminance of the infrared ray 2 is converted into a voltage value 11 proportional to the illuminance of the infrared ray 2 by the light receiving unit 3.

次に、利用者がある指7を移動させた時、受光部3で赤外線2の照度を電圧値11に変換し、前記指7から発光された赤外線2の信号を解析する。制御部8は、記憶部9に格納されている移動前の前記指7の電圧値を含む各種テーブル情報14と移動後の前記指の電圧値を含む各種テーブル情報14により前記指7の移動方向17、移動距離18を算出する。   Next, when the user moves a finger 7, the light receiving unit 3 converts the illuminance of the infrared ray 2 into a voltage value 11 and analyzes the infrared ray 2 signal emitted from the finger 7. The control unit 8 uses the various table information 14 including the voltage value of the finger 7 before movement and the various table information 14 including the voltage value of the finger after movement stored in the storage unit 9 to move the finger 7. 17. The movement distance 18 is calculated.

最終的にディスプレイ4にキーボード画像5上に表示されている指画像6の移動を行う。利用者の指7が机上などと接したときには、キーが確定し、キー入力が行われる。   Finally, the finger image 6 displayed on the keyboard image 5 on the display 4 is moved. When the user's finger 7 comes into contact with the desk or the like, the key is confirmed and key input is performed.

図3において、まず受光部3はn個(nは整数)より構成される。nの値は大きいほど、指7の移動方向、移動距離の精度が高まるため、大きいほうが望ましい。少なくとも10個以上が望ましい。ここではnを10とする。受光部3は10個の赤外線2の照度を電圧値11に変換し、移動指情報12を解析し制御部8に送信する。また、利用者の指7が机上などと接したときに、赤外線有効ビット13を無効にする。   In FIG. 3, first, the light receiving unit 3 is composed of n pieces (n is an integer). The larger the value of n, the higher the accuracy of the moving direction and moving distance of the finger 7, so a larger value is desirable. At least 10 or more are desirable. Here, n is 10. The light receiving unit 3 converts the illuminance of the ten infrared rays 2 into a voltage value 11, analyzes the moving finger information 12, and transmits it to the control unit 8. Further, when the user's finger 7 comes into contact with the desk or the like, the infrared valid bit 13 is invalidated.

制御部8では、キー入力初期位置の設定、キー検出、ディスプレイ4上での指7の追跡を行う。キー入力初期位置の設定は、各受光部3ごとに得られた電圧値11を各発光部1ごとに図4に示す「活性化情報テーブル」に格納する。「活性化情報テーブル」は、発光部1、受光部3、電圧値11、ディスプレイとの距離15から構成され、キー入力初期位置の設定時に、各発光部1ごとに各受光部3ごとの電圧値11が格納される。各発光部1で一番電圧値11が高い(最大活性値)受光部3に対して、前記で述べた(数2)を用いてディスプレイとの距離15を求める。   The control unit 8 performs initial key input position setting, key detection, and tracking of the finger 7 on the display 4. The initial key input position is set by storing the voltage value 11 obtained for each light receiving unit 3 in the “activation information table” shown in FIG. 4 for each light emitting unit 1. The “activation information table” is composed of the light emitting unit 1, the light receiving unit 3, the voltage value 11, and the distance 15 from the display, and the voltage for each light receiving unit 3 for each light emitting unit 1 when setting the initial key input position. The value 11 is stored. For the light receiving unit 3 having the highest voltage value 11 (maximum active value) in each light emitting unit 1, the distance 15 to the display is obtained using (Equation 2) described above.

また、キー入力初期位置での各指7のキー位置を図5に示す「指位置テーブル」に保持しておく。「指位置テーブル」は、各キーごとに8方向(上、下、右、左、右上、右下、左上、左下)にキー一つ分移動した後のキーが事前に設定されており、キー検出の際に利用する。現在の指7の位置を該当キーの行に設定し、赤外線有効ビット13が無効になったときに、指位置を更新する。   Further, the key position of each finger 7 at the initial key input position is held in the “finger position table” shown in FIG. The “finger position table” is preset with keys after moving one key in each of the eight directions (up, down, right, left, upper right, lower right, upper left, lower left) for each key. Used for detection. The current position of the finger 7 is set in the corresponding key row, and the finger position is updated when the infrared valid bit 13 becomes invalid.

キー検出は、利用者の指7が移動すると、利用者の指7から赤外線2が発光され、各受光部3より得られた電圧値11を図6に示す「活性化情報テーブル(一時)」に格納する。「活性化情報テーブル(一時)」は「活性化情報テーブル」と構成はほぼ同じであるが、「活性化情報テーブル(一時)」は利用者の移動指の発光部の情報のみ格納されている点が「活性化情報テーブル」と異なる。キー検出は一定期間ごとに行う。   In the key detection, when the user's finger 7 moves, the infrared light 2 is emitted from the user's finger 7, and the voltage value 11 obtained from each light receiving unit 3 is shown in “activation information table (temporary)” shown in FIG. To store. The “activation information table (temporary)” has almost the same configuration as the “activation information table”, but the “activation information table (temporary)” stores only the information of the light emitting unit of the user's moving finger. This is different from the “activation information table”. Key detection is performed at regular intervals.

「活性化情報テーブル」「活性化情報テーブル(一時)」により、移動前の前記指7の最大活性値(最大電圧値)をもつ受光部3、ディスプレイとの距離15、移動後の前記指7の最大活性値(最大電圧値)をもつ受光部3、ディスプレイとの距離15が求まり、それにより前記指7の移動方向16、移動距離17を算出する。   According to the “activation information table” and “activation information table (temporary)”, the light receiving unit 3 having the maximum activation value (maximum voltage value) of the finger 7 before movement, the distance 15 from the display, and the finger 7 after movement. The distance 15 between the light receiving unit 3 having the maximum activation value (maximum voltage value) and the display is obtained, and the movement direction 16 and the movement distance 17 of the finger 7 are thereby calculated.

例えば、「活性化情報テーブル」「活性化情報テーブル(一時)」がそれぞれ図4、図6であるとすると、図6のNo.5より、移動指はE1、E1の最大活性値(最大電圧値)をもつ受光部3はR4、最大活性値(最大電圧値)は3.9 V、ディスプレイ4との距離は47 mmと分かる。それに対して、図4のNo.14より、移動指E1の移動前の最大活性値(最大電圧値)をもつ受光部3はR3、移動前の最大活性値(最大電圧値)は3.5 V、移動前のディスプレイ4との距離は55 mmと分かる。図7に示すように、指7の移動はX軸方向つまり、キーボードの左右方向に移動するとき、前記指の最大活性値(最大電圧値)をもつ受光部3の移動に相当し、Y軸方向つまり、キーボードの上下方向に移動するとき、前記指7の最大活性値(最大電圧値)に相当する。よって、図4、図6の場合、移動指はR3からR4へ3.5から3.9Vつまり、右上方向に移動したと判別することができる。   For example, if the “activation information table” and the “activation information table (temporary)” are respectively FIG. 4 and FIG. 6, from No. 5 in FIG. The light receiving unit 3 having a value) is R4, the maximum active value (maximum voltage value) is 3.9 V, and the distance from the display 4 is 47 mm. On the other hand, from No. 14 in FIG. 4, the light receiving unit 3 having the maximum activation value (maximum voltage value) before the movement of the moving finger E1 is R3, the maximum activation value (maximum voltage value) before the movement is 3.5 V, It can be seen that the distance from the display 4 before moving is 55 mm. As shown in FIG. 7, the movement of the finger 7 corresponds to the movement of the light receiving unit 3 having the maximum activation value (maximum voltage value) of the finger when moving in the X-axis direction, that is, in the left-right direction of the keyboard. This corresponds to the maximum active value (maximum voltage value) of the finger 7 when moving in the direction, that is, in the vertical direction of the keyboard. Therefore, in the case of FIGS. 4 and 6, it can be determined that the moving finger has moved from R3 to R4 from 3.5 to 3.9 V, that is, in the upper right direction.

ここで、移動指の移動方向は、移動指における移動前の受光部の電圧値と移動後の受光部の電圧値との関係により、8方向(上、下、右、左、右上、右下、左上、左下)の識別が可能である。   Here, the moving direction of the moving finger is eight directions (up, down, right, left, upper right, lower right) depending on the relationship between the voltage value of the light receiving unit before moving and the voltage value of the light receiving unit after moving. , Upper left, lower left) can be identified.

移動前の指におけるある受光部をR_current(t)、移動後の前記受光部をR_current(t+1)、移動後の前記受光部の右隣の受光部をR_r(t+1)、移動後の前記受光部の左隣の受光部をR_l(t+1)とすると、前記指の移動方向は下記のように表現することができる。   R_current (t) for a light receiving unit on the finger before movement, R_current (t + 1) for the light receiving unit after movement, R_r (t + 1) for the light receiving unit right next to the light receiving unit after movement, If the light receiving part on the left side of the light receiving part is R_l (t + 1), the moving direction of the finger can be expressed as follows.

上:V(R_current(t))、V(R_current(t+1))が共に最大活性値(最大電圧値)であり、かつV(R_current(t+1)) > V(R_current(t))のとき、
下:V(R_current(t))、V(R_current(t+1))が共に最大活性値(最大電圧値)であり、かつV(R_current(t+1)) < V(R_current(t))のとき、
右:V(R_current(t))、V(R_r(t+1))が共に最大活性値(最大電圧値)であり、かつ|V(R_r(t+1)) - V(R_current(t))| <= αのとき、
左:V(R_current(t))、V(R_l(t+1))が共に最大活性値(最大電圧値)であり、かつ|V(R_l(t+1)) - V(R_current(t))| <= αのとき、
右上:V(R_current(t))、V(R_r(t+1))が共に最大活性値(最大電圧値)であり、かつV(R_r(t+1)) - V(R_current(t)) > αのとき、
右下:V(R_current(t))、V(R_r(t+1))が共に最大活性値(最大電圧値)であり、かつV(R_current(t)) - V(R_r(t+1)) > αのとき、
左上:V(R_current(t))、V(R_l(t+1))が共に最大活性値(最大電圧値)であり、かつV(R_l(t+1)) - V(R_current(t)) > αのとき、
左下:V(R_current(t))、V(R_l(t+1))が共に最大活性値(最大電圧値)であり、かつV(R_current(t)) - V(R_l(t+1)) > αのとき、
ここでαは左右の移動か上下の移動かを判定するための定数である。この数値は本発明を利用する前に事前に最適な値を決めておくことが必要である。
Top: V (R_current (t)) and V (R_current (t + 1)) are both the maximum active value (maximum voltage value), and V (R_current (t + 1))> V (R_current (t)) When,
Bottom: V (R_current (t)) and V (R_current (t + 1)) are both the maximum active value (maximum voltage value), and V (R_current (t + 1)) <V (R_current (t)) When,
Right: V (R_current (t)) and V (R_r (t + 1)) are both maximum active values (maximum voltage values) and | V (R_r (t + 1))-V (R_current (t) ) | <= α,
Left: V (R_current (t)) and V (R_l (t + 1)) are both maximum active values (maximum voltage values) and | V (R_l (t + 1))-V (R_current (t) ) | <= α,
Upper right: Both V (R_current (t)) and V (R_r (t + 1)) are maximum active values (maximum voltage values), and V (R_r (t + 1))-V (R_current (t)) > When α
Lower right: V (R_current (t)) and V (R_r (t + 1)) are both the maximum active value (maximum voltage value) and V (R_current (t))-V (R_r (t + 1) )> α,
Upper left: Both V (R_current (t)) and V (R_l (t + 1)) are maximum active values (maximum voltage values), and V (R_l (t + 1))-V (R_current (t)) > When α
Lower left: V (R_current (t)) and V (R_l (t + 1)) are both maximum active values (maximum voltage values), and V (R_current (t))-V (R_l (t + 1)) > When α
Here, α is a constant for determining whether to move left and right or up and down. It is necessary to determine an optimum value for this numerical value before using the present invention.

ディスプレイ4上での指7の追跡は、上記で求めた、移動指の移動方向16、移動距離17を、ディスプレイ4の一部に表示されているキーボード画像5のサイズに比例した大きさに変換し、指画像6の前記指7を移動させることにより行う。   The tracking of the finger 7 on the display 4 is performed by converting the moving direction 16 and the moving distance 17 of the moving finger obtained above to a size proportional to the size of the keyboard image 5 displayed on a part of the display 4. The finger image 6 is moved by moving the finger 7.

図8は、本発明の制御部8で行うキー検出アルゴリズムのフローチャートを示している。
ステップS01は、前記発光部1(E_x)における各発光部1ごとの電圧値11を図6のような「活性化情報テーブル(一時)」(T_activation(temp))に格納する処理を示している。
FIG. 8 shows a flowchart of a key detection algorithm performed by the control unit 8 of the present invention.
Step S01 shows a process of storing the voltage value 11 for each light emitting unit 1 in the light emitting unit 1 (E_x) in the “activation information table (temporary)” (T_activation (temp)) as shown in FIG. .

ステップS02は、E_xにおける今回の最大電圧値をもつ受光部3(R_x(new))とそのディスプレイ15との距離(D_x(new))を算出する処理を示している。ステップS03は、D_x(new)をT_activation(temp)に格納する処理を示している。ステップS04は、T_activation(temp)上のR_x(new)、D_x(new)と図4のような「活性化情報テーブル」(T_activation)上のR_x(old)、D_x(old)より、移動方向17、移動距離18(D_x)を算出する処理を示している。ステップS05は、ステップS04で求めた移動方向17により、現在の位置より移動方向に1つ進むための距離(r_x)を算出する処理を示している。
ステップS06は、D_x > rのとき、前記指7の位置を「指位置テーブル」(T_finger)に更新し(ステップS07)、そうでないなら、何もしない処理を示している。ステップS08は、キーボード画像5上の前記指7を移動する処理を示している。以上のステップを赤外線有効ビット13が無効になるまで、一定期間繰り返す。
Step S02 shows a process of calculating a distance (D_x (new)) between the light receiving unit 3 (R_x (new)) having the current maximum voltage value at E_x and the display 15 thereof. Step S03 shows a process of storing D_x (new) in T_activation (temp). In step S04, R_x (new) and D_x (new) on T_activation (temp) and R_x (old) and D_x (old) on the “activation information table” (T_activation) as shown in FIG. The process of calculating the movement distance 18 (D_x) is shown. Step S05 shows a process of calculating a distance (r_x) for advancing by one in the movement direction from the current position based on the movement direction 17 obtained in step S04.
Step S06 indicates a process of updating the position of the finger 7 to the “finger position table” (T_finger) when D_x> r (step S07), and otherwise performing nothing. Step S08 shows a process of moving the finger 7 on the keyboard image 5. The above steps are repeated for a certain period until the infrared valid bit 13 becomes invalid.

ステップS09は、赤外線有効ビット13が無効になったとき、T_activation(temp)をT_activationに更新する処理を示している(ステップS10)。ステップS11は、T_finger上の前記位置を読み込む処理を示している。以上により、利用者により押下されたキーが確定する。   Step S09 shows processing for updating T_activation (temp) to T_activation when the infrared valid bit 13 becomes invalid (step S10). Step S11 shows processing for reading the position on T_finger. Thus, the key pressed by the user is confirmed.

本発明の実施例のバーチャルキーボードの概略図である。It is the schematic of the virtual keyboard of the Example of this invention. 利用者の各指に装着する発光部の発光、停止のタイミングを表す図である。It is a figure showing the timing of light emission of the light emission part with which it mounts | wears with a user's each finger | toe, and a stop. 本発明のバーチャルキーボード装置のブロック図である。It is a block diagram of the virtual keyboard device of the present invention. キーの入力初期位置、キー検出時に用いる「活性化テーブル」を説明する図である。It is a figure explaining the "activation table" used at the time of key input initial position and key detection. 指位置情報を格納している「指位置テーブル」を説明する図である。It is a figure explaining the "finger position table" which stores finger position information. キー検出時に用いる「活性化情報テーブル(一時)」を説明する図である。It is a figure explaining the "activation information table (temporary)" used at the time of key detection. 指移動方向と受光部、光の照度に比例する電圧値との関連図である。It is a related figure with the voltage value proportional to a finger moving direction, a light-receiving part, and the illumination intensity of light. 本発明のキー検出アルゴリズムのフローチャートである。It is a flowchart of the key detection algorithm of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1・・・発光部、2・・・光、3・・・受光部、4・・・ディスプレイ、5・・・キーボード画像、
6・・・指画像、7・・・指、7−1・・・指の移動1、7−2・・・指の移動2、
7−3・・・指の移動3、8・・・制御部、9・・・記憶部、10・・・表示部、
11・・・電圧値、12・・・移動指情報、13・・・赤外線有効ビット、
14・・・各種テーブル情報、15・・・ディスプレイとの距離、16・・・キーコード、
17・・・指の移動方向、18・・・指の移動距離
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Light-emitting part, 2 ... Light, 3 ... Light-receiving part, 4 ... Display, 5 ... Keyboard image,
6 ... finger image, 7 ... finger, 7-1 ... finger movement 1, 7-2 ... finger movement 2,
7-3 ... finger movement 3, 8 ... control unit, 9 ... storage unit, 10 ... display unit,
11 ... Voltage value, 12 ... Moving finger information, 13 ... Infrared valid bit,
14 ... Various table information, 15 ... Distance to display, 16 ... Key code,
17 ... finger movement direction, 18 ... finger movement distance

Claims (1)

コンピュータやワードプロセッサ等の情報処理装置の入力装置であって、
利用者の各指に装着し、各指はそれぞれ異なる信号を発光し、机上などと接したときに発光を停止する発光部と、
各発光部からの光を照度に比例した電圧に変換して発光信号を解析する機能をもつ複数の受光部と、
各受光部ごとに得られた電圧値情報により、指の移動方向、移動距離を算出し、キー入力初期位置の設定、キー検出を行う制御部と、
前記制御部の処理を行うために必要なバーチャルキーボードの指位置情報と、受光した各指の発光信号を制御情報として保持する記憶部と、
検出したキーコードをディスプレイに表示する表示制御部と、
を備えることを特徴とするバーチャルキーボードシステム。
An input device for an information processing device such as a computer or a word processor,
A light-emitting unit that is attached to each finger of the user, each finger emits a different signal, and stops emitting light when touching a desk or the like,
A plurality of light receiving parts having a function of analyzing light emission signals by converting light from each light emitting part into a voltage proportional to illuminance;
A control unit that calculates the moving direction and moving distance of the finger based on the voltage value information obtained for each light receiving unit, sets the key input initial position, and detects the key;
A virtual keyboard finger position information necessary for performing the processing of the control unit, a storage unit that holds a light emission signal of each received light as control information,
A display control unit for displaying the detected key code on the display;
A virtual keyboard system comprising:
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