JP2007034873A - 入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】数値キーを見なくとも、片手で数値が正確に入力でき、装置を小形化することが可能な入力装置を提供する。
【解決手段】メッシュ状に配列された押圧センサを使用した入力パネル１−１上で、同時に押された押圧センサ数をカウントし、このカウント結果を入力数値とする。片手で操作するために、押圧カウント結果による数値は１〜４（人差し指から小指まで）に限定し、別途、数値０（ゼロ）を示す「０」キー部１−２、数値５を示す「５」キー部１−３を設け、組み合せて希望する数値を得る。
【選択図】図１

Description

本発明は、主として指を使用しての数値入力を必要とする情報機器、家電機器に関するものである。

従来、数値入力を行う機器には、予め数値が刻印されているキーがあり、入力はそれ押下して行う方式がほとんどである。目の不自由な人にとっては、数値が読めないため、およそのキーの位置などから入力しなくてはならず、時間もかかる上、間違いが発生する確率も高い。目の不自由でない人にとっても夜間で照明のない場所での数値入力操作は容易ではない。またその操作は機器を片手（例えば左手）に持ち、他方の手（右手）で操作、つまり両手を使用することが前提で設計されているため、片手の不自由な人にも不便である。

座標データ入力用の座標検出部を用い、キー入力操作にてキャラクタ入力を可能にするものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１に記載のものは、指に装着される複数の座標指示器の内の特定の指に装着された少なくとも２つの座標指示器の位置を基準として、座標検出部上にキーボードを仮想的に設定し、同座標検出部上の座標指示器の位置からキーボードのどのキーが押されたかを検出する構成である。従って、複雑であり、コスト高になると思われる。

また、操作者の指先の複数の点における操作押圧力の向きおよび大きさを検出・合成して各種情報の入力が可能な操作押圧力検出形情報入力方法が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
特開平７−３２５６５５号公報 特開平６−２７４２６８号公報

今後社会が高齢化することを考えると、簡単な操作で正確に入力できる入力装置は必須である。例えば、キーなどに刻印されている数値を見なくても正確な数値入力が行え、片手で操作でき、形状も小型にできることが要求されると考えられる。

また、最近の情報機器は、ポケットに入る程小型になるにつれ、キー自体も小さくなっており、健常者でさえ数値を押し間違えることがある。

更に、従来機器においては数値入力キーパネルの占める機器に対する面積・体積などの割合も高く、デザインや設計上での制約も多い。また、数値キー間には隙間があり、水に濡れた手で操作すると接触不良の原因となる可能性もある。

そこで本発明は、数値キーを見なくとも、片手で数値が正確に入力でき、装置を小形化することが可能な入力装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、メッシュ状に配置した押圧センサを使用し、同時に押下されたポイントをカウントし、数値に変換することを主要な特徴とする。

本発明の入力装置においては、通常機器のパネルに付属している数値キーを見なくとも、片手で数値が正確に入力でき、同時に装置を小形化できる利点がある。

本発明は、目の不自由な人にとっては、数値が読めないため、およそのキーの位置などから入力しなくてはならず、時間もかかる上、間違いが発生する確率も高く、目の不自由でない人にとっても夜間で照明のない場所での数値入力操作は容易ではない、などの不便を解消する目的のため、片手で操作できる小形のパネルを、押した指の数をカウントし数値に変換するという手段を用いて、機器へ入力数値を通知するものである。

装置の主な構成要素は、パネルにメッシュ状に配置した押圧センサ、検出装置、数値ゼロから９までを得るために用いる０（ゼロ）キー及び５キー、タイマー、これら構成要素を制御する数値入力制御装置である。このうち、０（ゼロ）キー及び５キーは、押圧センサ、検出装置の一部（特定位置）を使用することで、特別なオン／オフのスイッチキーを用いなくともかまわない。検出精度は、最低２値（オン／オフ）は必要である。検出装置には、当然ある程度の力で押下しないと押されたとはみなさないための検出レベルが備わっている。この検出レベルはまた、予め置かれるであろうと推定される指の位置によって指定することも可能である。

押下された指の数のカウントを正確に行うため、押下時間、押下位置（同時に押された指の位置）間隔、押下時間間隔を基に、操作者が想定する数値と一致する値の獲得を実現した。

本願の第１の発明は、パネルにメッシュ状に配置された押圧センサからの信号を解析し、同時に押下された前記押圧センサのポイントを、前記押圧センサの押下が解除された時点でカウントするか、または前記押圧センサが押下された時点でカウントして数値に変換する機能を備えたことを特徴とする。

本発明の入力装置は、従来、使用されている数値キーを不要とするものである。従来の数値キーは、キー自体に数値が刻印されているが、目の不自由な人はその値が読めないため、入力が困難であった。更に、その数値キーは個別にある程度の大きさ、もしくはキー間の距離が必要で、０（ゼロ）から９までの数値を指定するには最低１０個のキーがパネル上に配置されるため、ある程度の大きさが必要であり、更には通常それらを平面的に配置しなければならず、パネルの形状が固定されるという制限があった。本発明は押下ポイント数を数値に変換することで、これらの制限を撤廃することができる。

本願の第２の発明は、押圧センサの押下検出レベルを場所により設定可能としたことを特徴とする。

パネルが押下される場合、指によって、押下される力は一定とは限らない。人差し指、小指を同時に押すといった場合、通常小指での押下力が小さいことが想定される。予め指が置かれる場所を想定し、場所個別に押下検出レベルを設定することで、自然な力（押下力）で操作を実現できる。当然ながら、この場所は個人（パネル上に置く指の位置、押下する力などの個人差）によって変えることができる。

本願の第３の発明は、「０（ゼロ）」キー部および「５」キー部を設け、前記「０（ゼロ）」キー部が押下されると０がカウントされ、前記「５」キー部が押下されると５がカウントされることを特徴する。

「０」キー部、または「５」キー部による入力は、別途スイッチキーを設けてもかまわないし、パネルの押下ポイントの固定場所を「０」、「５」に割り当て、そこを押下することで実現することもできる。この固定場所はこの装置を使用する際に使いやすい場所に個別に割り付けることもできる。使用する機器により場所を変えることは当然可能である。

本願の第４の発明は、桁区切りを指定する桁区切りキー部が設けられ、カウントとして、桁区切りキー部が押下されるまでの押下回数を合計する機能を備えたことを特徴としたものである。

桁区切りキー部が押下されてから次の桁区切りキー部が押下されるまでの間、有効な押下カウント（数値に換算）を加算し、「０」から「９」までを確定する。この場合指１本押下で入力可能となる。（１ポイント押下（数値＝１）を繰り返し加算。）。桁区切りキー部は、「０」キー部、「５」キー部同様、別キー押下でも、パネル上の固定場所押下でも可能である。この桁区切りキー部は、入力時間の間隔（例えばパネルが押下されて３秒以上の時間が経過すると、桁区切りキー部が入力されたものとみなすこともできる。つまり、キー自体を設けない。）でも代用ができる。また、数値「０（ゼロ）」については、は数値１０と同一視することや、桁区切り信号と桁区切り信号の間に何も入力されない場合とすることもできる。

本願の第５の発明は、押圧センサでの操作で、前記カウントの取り消しを行う機能を備えたことを特徴とする。

数値入力の途中で押下した数の誤りに気づいた場合、パネル上に割り当てた取消キー部を押下してキャンセルすることが可能である。取消キー部は、パネル上の固定場所押下でも可能である。取消キー部の使い方は、機器全体の操作仕様に従うことになる可能性もあるが、通常は、１回の押下で１桁のキャンセルを基本とする。ただし、機器に既に類似したキーがある場合は、それを兼用することも可能である。修正はまた、パネルを押下したままの指の移動操作などでの実現化も当然考えられる。この操作手順を採用する場合、別途、数値の取消キー部は設ける必要はない。

（実施の形態）
以下、本発明の実施の形態に係る入力装置について、図を参照しながら説明する。図１及び図２は、本発明の実施の形態に係る入力装置の一例である入力パネルの概略図であり、図１（ａ）は、０キー部および５キー部を併用した場合の入力パネルの平面図、図１（ｂ）は、（ａ）に示す入力パネルから得られるデータを示す図、図２（ａ）は、桁区切りキー部を使用した場合の入力パネルの平面図、図２（ｂ）は、（ａ）に示す入力パネルから得られるデータを示す図である。

図１（ａ）に示す入力パネル１−１は、メッシュ状に配置された押圧センサが設けられているとともに、入力パネル１−１上に、「０」キー部１−２，「５」キー部１−３，「取消」キー部１−４が設けられている。また、図２（ａ）に示す入力パネル１−１においては、同様に押圧センサが設けられているとともに、「桁区切り」キー部１−５が設けられている。

数値の入力は、図１（ａ）および図２（ａ）に示す入力パネル１−１上に指を置き、入力パネル１−１を押下し、その後離す。そして置かれて離された指の数を、後述する手段で数値に変換する。

次に、本発明の実施の形態に係る入力パネルに備えた数値入力制御装置の動作を、更に図３から図５を参照しながら説明する。図３は、入力パネルの全体の概略機能・役割を示すフローチャートである。図４（ａ）〜（ｃ）は、数値獲得の際の入力パネル上での指の位置を説明する図である。図５（ａ）は収集した入力データの一例を示す図、（ｂ）はデータ読取終了手順を示すフローチャートである。図６は、パネル押下中心位置を獲得する手順を示すフローチャートである。図７（ａ）は押下検出レベルが０から３の３段階である入力パネルの例を示す図、（ｂ）は押下圧レベルの変化パターンを示す図である。図８は、数値を決定するための数値決定プログラムの詳細を説明するフローチャートである。ここでは、図１（ａ）および（ｂ）に示す入力パネル１−１での数値変換を例に説明する。

１．押圧センサ位置感度の設定
図３において、入力パネル１−１に設けられた数値入力制御装置２−１は、入力パネル１−１上にメッシュ状に配置された押圧センサの位置に対応したセンサ感度（押圧された力によって得られる電気的検出値）の閾値を予め設定する。例えば、小指など押下圧力が小さい場合を考慮すると、おおよそ、指が当たるであろう位置毎に、閾値を設定することができる。

押下圧力が加わると、数値入力制御装置２−１が予め使用者によって設定されている感度設定値を感度設定プログラム２−２に与える。感度設定プログラム２−２はそのデータに従って入力パネル１−１の場所による押下検出感度を設定する。

図４に押圧センサ位置に対応したセンサ感度の閾値例を示す。感度設定は、任意の形状で行うことが可能であり、機器を持つ手の当たり具合での誤操作を避けるなどのために、不感領域（検出感度無し）を設けることもできる。図４に示す例では、楕円の部分Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを押下検出可能位置とし、Ｅ部分は不感領域としている。Ａ位置が人差し指で押下される位置と想定された場合、比較的強く押されることが想定されるので、その部分の感度は低くし、Ｄが小指の場合、弱い力で押されても押下を検知するため、その部分の感度を高くする。

ただし、位置による感度設定は必ずしも必要と言うわけではない。センサ感度は全ての位置で同一でもかまわないし、安価にするためには単にオン・オフの２値であってもかまわない。

２．センサデータの初期化
何らかのトリガ（他のボタンによる数値読み込み開始指示、電話の外線ボタン、電源オンなど）で数値入力指示があれば、図３に示す数値入力制御装置２−１は、格納データ初期化プログラム２−３を動作させ、入力パネル１−１からの蓄積データ（時系列に蓄積する方法や、データ変化検知で蓄積する方法などによる）を初期化する。初期化のタイミングは、このトリガ以外にも、対応機器に数値データを渡した場合や、入力パネル１−１からの入力データに異常があった場合などにも行われることが含まれる。

３．パネルデータ読込み開始と終了タイミング
数値入力制御装置２−１は、前述のセンサデータの初期化後、データ読取プログラム２−４を動作させる。データ読取プログラム２−４は通常定周期（通常は数ミリ秒から数十ミリ秒）で入力パネル１−１からの入力データを読み、中心位置、押圧力、時刻をメモリに格納する。

全入力データを格納すると、メモリ容量の不足や、処理装置の能力を超える可能性があるため数値決定に必要な入力データのみを格納する。図５（ａ）に収集した入力データの例４−１を示す。

入力パネル１−１からの入力データが閾値を下回った時点で、つまり複数箇所の押圧の場合、全ての箇所の押圧が閾値を下回った時点で、押圧操作が終了したと判断し、一旦読込みを終了する。図５（ｂ）に、データ読取終了手順４−２を示す。

この他の方法として、押下圧力の閾値を超えた場合と閾値を下回った場合の割り込みをトリガとして、そのタイミングでの読取を行う方法もある。つまり、閾値を超えたら読込みを開始し、読込みを開始したポイント全てが閾値を下回ったら終了する。

中心位置を得る手法として、次の３つがある。

（１）最も押圧力の高い位置（Ｘ，Ｙ）を中心とする。

（２）押圧センサの検出感度が２値（オン／オフ）の場合は、押圧センサの検出データを平均し、平均値が高い位置を中心位置とする。

（３）最も押圧力の高い位置を中心に、閾値を超えている近傍の位置の押圧力を調査し、押圧力が減少に向かない範囲の位置を平均し、それを中心位置とする。

図３におけるデータ読取プログラム２−４のｓｔｅｐ１で、中心位置を求める処理を行っているが、そのデータ読取プログラム２−４のｓｔｅｐ２の一例を、図６に示す。入力パネル上の押圧センサはメッシュ状に配置されているため、入力パネル１−１を指で押下した場合、押下位置（Ｘ，Ｙ）データ、押下圧データが同時に複数検出される。図６に示す例では、ｓｔｅｐ１、ｓｔｅｐ２でＹ軸位置を固定して、Ｘ軸のデータをスキャニングし、次にＹ軸位置をずらして、Ｘ軸のデータをスキャンする方法を繰り返し、パネルの押下情報を得ているが、固定軸はどちらでもかまわない。

例えば、押下検出レベルが０から３の３段階である入力パネル１−１の例を図７に示す。図７（ａ）に示される入力パネル１−１では、押下検出レベルを０から３の３段階としている。図７（ｂ）に示すように、スキャン後のデータは、押下ポイントを中心に、圧力レベルが検出される。

図６のｓｔｅｐ３でＸ軸の押下圧レベルを加算し、特定の閾値以上の値が求められたＸ
軸について、その前後の値をチェックし、最大値を示す箇所をＸ軸上の押下ポイントとする。ｓｔｅｐ４、ｓｔｅｐ５で同様に、Ｙ軸上の押下ポイントを求める。それぞれのポイント位置を小さい順に並べると、Ｘ軸、Ｙ軸のポイント位置が求まる。ただし、横一列や縦一列に近い状態で入力パネル１−１が押下されると、片側の軸上では位置が重なる。このような場合には、近傍の値を基にポイントを求める（ｓｔｅｐ６）。

入力パネル１−１の形状にも依存するが、横長の入力パネルのような場合、単にＸ軸上のポイントを加算することで、簡単に求めることも可能である。

４．数値決定
図３において、数値入力制御装置２−１は、入力データが格納されたメモリ内容（例えば、図５に示す収集した入力データの例４−１。）から、数値を決定するための数値決定プログラム２−５を動作させる。なお、２本以上の指で入力パネルを押さえていて、指を離す時、一瞬他の指が遅れるなど、指が全く同時にはパネルから離れないことが想定されるため、メモリ内容にある閾値を下回った時刻、押圧力、位置を元に数値を決定する。許容される遅れ時間や、例えば、２本の指で２ヶ所を押しても、押し方によっては指が重なり、中心点が近くなるなどの中心点の位置間隔許容範囲は事前に指定できる。

ここで、数値を決定するための数値決定プログラム２−５について図８に基づいて詳細に説明する。図８において、ｓｔｅｐ１で各ポイントの最終時刻（押下閾値を下回ったタイミング）の位置を読み、ｓｔｅｐ２で、全てのポイントの中での最終時刻を求める。ｓｔｅｐ３でポイントの中で、ある時間以上閾値を超えて押下されたポイントを求める。次に、ポイントの位置が指定値以上離れていることを確認し（ｓｔｅｐ４）、これらのポイントの中でｓｔｅｐ１とｓｔｅｐ２の時間差（指が入力パネル１−１から離れた時の時間差）が指定値以内のポイントを数値にする。

なお、図６においては、指がパネルから離れる際に押下ポイントをカウントするようにしているが、パネルを押下する際にポイントをカウントしてもよい。この場合は、以下のようになる。

（１）押されたポイントの圧力が閾値以上であり、
（２）かつ、押された時間の長さが指定時間以上（例えば３０ｍｓ）であり、
（３）かつ複数ポイントの場合、押された位置間隔が指定値以上（例えば１０ｍｍ以上）である。

この条件を満たすポイントを見つけると、その時点で、閾値以上のポイントを直ちにカウントする。複数ポイント押下の場合、押すタイミングがずれる（遅れる）ことがあるため、カウント後、特定時間（例えば２０ｍｓ）内に押された閾値以上の別のポイントがあれば、それもカウントし（加算し）数値とする。

５．決定数値の通知
数値入力制御装置２−１は、別途入力された数値「５」を勘案し決定数値を機器に渡す。上記「１．押圧センサ位置感度の設定」から「４．数値決定」までの間、「５」キー部１−３がある時間以上押されていれば、それを加算する。押されていなければ加算しない。また、「０（ゼロ）」キー部１−２がある時間以上押された場合は、上記「１．押圧センサ位置感度の設定」から「４．数値決定」までは無視され、直接「０」を機器に渡す。

なお、入力パネル１−１が機器に獲得した数値を渡す場合、機器仕様によって、入力数値１桁毎に渡すときと、入力数値全桁を一括して渡すときがあるが、どちらでも可能である。

６．次数値の読込みと読込み終了
図３に示す数値入力制御装置２−１は、数値決定後、もしくは、機器への決定数値の通知後、通常は再び入力パネル１−１から入力データの読込みを開始する。読込み開始、読込み終了タイミングは、主として機器から数値入力制御装置２−１へのトリガによる。機器により、予め入力桁数が決まっている場合など、数値入力制御装置自ら読込み終了状態に遷移することもある。

７．数値の取り消し
数値入力制御装置２−１は、図１に示す「取消」キー部１−４を使用し、入力数値の取り消しを行うことができる。「取消」キー部１−４は、入力パネル１−１上に配置することもできるが、機器の他のキーでの代用も可能である。しかし、その場合には、機器から数値制御装置２−１に数値取り消しの情報の入力が必要である。

また、数値取り消しは、特定位置を「取消」キー部１−４に割り当てずとも、特殊な操作で実行することも考えられる。例えば、押下センサーパネル上を指で押下しながら横に動かすなどである。

以下、図１および図４に基づいて数値入力の一例について説明する。

入力パネル１−１に対して、数値「１」、「３」および「９」を入力する際の指位置の説明をする。

（１）「０」キー部１−２及び「５」キー部１−３を併用する場合を図１（ａ）および図４に基づいて説明する。以下に、数値列「１９４０」を得る例を示す。

（ａ）例えば人差し指で、入力パネル１−１を押し、そして離す。この時、他の指でパネルを押さない。この操作にて「１」が得られる。

（ｂ）「５」キー部１−３（もしくは５の位置のパネル）を親指で押しながら、人差し指、中指、薬指、および小指全てで入力パネルを押し、同時に離す。この操作にて「９」が得られる。（図４（ｃ）参照）
（ｃ）人差し指、中指、薬指、小指で入力パネルを押し、同時に離す。この操作にて「４」が得られる。

（ｄ）「０（ゼロ）」キー部１−２を押し、離す。この時、他の指でパネルを押さない。この操作にて「０」が得られる。

以上の操作で、「１９４０」が得られる。

（２）桁区切り信号（キー操作による）を使用した場合を、図２（ａ）および図４に基づいて説明する。

以下、数値入力例（１）と同じ数値列「１９４０」を得る場合を示す。

（ａ）１本の指（例えば人差し指）で入力パネル１−１を１回押す。

（ｂ）「桁区切り」キー部１−５を押す。この操作にて「１」が得られる。そして、次桁の数字入力が準備される。

（ｃ）１本の指で、パネルを９回押す。もしくは、指３本でパネルを３回押す。もしくは、指２本でパネルを４回押し、指１本でパネルを１回押す。

（ｄ）「桁区切り」キー部１−５を押す。入力パネル１−１が押されたポイント数を積算することで、「９」を得ることができる。次桁の数字入力が準備される。

（ｅ）１本の指でパネルを４回押す。もしくは、指２本でパネルを２回押す。もしくは、指４本でパネルを１回押す。もしくは、指３本でパネルを１回押し、指１本でパネルを１回押す。

（ｆ）「桁区切り」キー部１−５を押す。パネルが押されたポイント数を積算することで、「４」を得ることができる。次桁の数字入力が準備される。

（ｇ）下記（ア）または（イ）の操作をする。

（ア）「１０」を「０（ゼロ）」とみなす場合、入力パネル１−１を押下計が１０になるよう、入力パネル１−１を押下する。

（イ）入力なしを「０（ゼロ）」とみなす場合、パネルを押さない。

（ｈ）「桁区切り」キー部１−５を押す。

押されたポイント数を積算、もしくは押下無しで「１０」を得る。

以上の操作で、「１９４０」が得られる。

この（２）においては、装置を一段と小型化できるうえ、設置押圧センサの数も少なくて済む。

本発明は、主として指を使用しての数値入力を必要とする情報機器、家電機器に関するものである。目の見えづらい人が使用する一般的な入力装置（子機電話番号入力、リモコンテレビチャンネル番号などの入力）に加え、ますます小形化する情報機器での数値入力（携帯電話番号入力、携帯音楽再生装置での曲番号入力）など産業上の応用範囲は広い。特に、小形情報機器など、ポケットに入れたままでの操作は一層増え、その形状も多様化することが予想される。本発明は、これらの要求に応えることが出来る。

（ａ）０キー部および５キー部を併用した場合の入力パネルの平面図、（ｂ）（ａ）に示す入力パネルから得られるデータを示す図 （ａ）桁区切りキー部を使用した場合の入力パネルの平面図、（ｂ）（ａ）に示す入力パネルから得られるデータを示す図 入力パネル全体の概略機能・役割を示すフローチャート 数値獲得の際の入力パネル上での指の位置を説明する図 （ａ）収集した入力データの一例を示す図、（ｂ）データ読取終了手順を示すフローチャート パネル押下中心位置を獲得する手順を示すフローチャート （ａ）押下検出レベルが０から３の３段階である入力パネルの例を示す図、（ｂ）押下圧レベルの変化パターンを示す図 数値を決定するための数値決定プログラムの詳細を説明するフローチャート

符号の説明

１−１ 入力パネル
１−２ 「０」キー部
１−３ 「５」キー部
１−４ 「取消」キー部
１−５ 「桁区切り」キー部
２−１ 数値入力制御装置
２−２ 感度設定プログラム
２−３ 格納データ初期化プログラム
２−４ データ読取プログラム
２−５ 数値決定プログラム
４−１ 収集した入力データの例
４−２ 読取終了手順

Claims (5)

1. パネルにメッシュ状に配置された押圧センサからの信号を解析し、同時に押下された前記押圧センサのポイントを、前記押圧センサの押下が解除された時点でカウントするか、または前記押圧センサが押下された時点でカウントして数値に変換する機能を備えた入力装置。
2. 前記押圧センサの押下検出レベルを場所により設定可能とする機能を備えた請求項１記載の入力装置。
3. 「０（ゼロ）」キー部および「５」キー部を設け、前記「０（ゼロ）」キー部が押下されると０がカウントされ、前記「５」キー部が押下されると５がカウントされる機能を備えた請求項１または２記載の入力装置。
4. 桁区切りを指定する桁区切りキー部が設けられ、
   前記カウントとして、前記桁区切りキー部が押下されるまでの押下回数を合計する機能を備えた請求項１または２記載の入力装置。
5. 前記押圧センサでの操作で、前記カウントの取り消しを行う機能を備えた請求項１から４のいずれか１項に記載の入力装置。

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