JP2007328445A - 入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】入力装置における入力操作部の入力キーの数を減らし、入力キー１個当たりの面積を大きくして操作部を簡素化するとともに、入力操作を簡単にして入力時間を短縮することを目的とする。
【解決手段】本発明は、複数の入力情報が割り当てられた入力キー２２と、指種類検出手段５０とを備え、入力操作された入力キーと該指種類検出手段により検出された指の種類に基づいて入力情報を決定することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、入力キーに複数の情報が割り当てられており、該入力キーを操作する指の種類に基づいて入力情報が定められる入力装置に関する。

従来から、５０音やアルファベット等の文字情報等を入力するための入力装置として、５０音やアルファベット等の総ての文字を入力キーとして表示し、表示された入力キーのうち、目的の５０音やアルファベット等のキーを選択して入力操作することにより、所望の入力情報を入力する装置が知られている。しかしながら、５０音やアルファベット等の総ての文字等の情報を入力用操作部に入力キーとして表示すると、表示される入力キーの数が多くなり、各々の入力キーが小さくなり、また入力キーの数が多いので、所望の入力キーを見付けるのが困難である等の問題があった。

このような問題点を解決するため、１個のキーに対して複数の文字を割り当て、同一のキーを連続して押す回数に応じて入力情報を変更して希望する文字を入力する、という文字入力方法を採用し、入力キーの数を少なくして入力キー１個当たりの面積を大きくし、文字入力操作をしやすくしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、主に視覚障害者にとって操作性がよいユーザーインターフェース環境を提供する目的で、タッチパネル上に置かれるユーザーの複数の指の位置を検出し、検出された各々の指の位置に実行制御の対象となる機能とを対応付け、ユーザーが指を置いたそれぞれの位置のタッチパネルを、機能ボタンのように用いて操作を行えるようにした技術が知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００５−９２４４１号公報 特開２００４−６２８６７号公報

しかしながら、上述の特許文献１に記載の構成では、所望の入力情報を入力するために、同一の入力キーを何度も押して入力しなければならず、１回の入力動作で入力が完了しないため、入力操作に余分な時間と労力を必要とするという不都合がある。

また、上述の特許文献２に記載の構成では、入力情報の数の多い、例えば５０音やアルファベット等の文字情報のようなものでは、適用が困難であるという問題がある。

そこで、本発明では、入力キーに複数の入力情報を割り当て、指の種類に基づいて該入力キーに割り当てられた入力情報が決定される構成とすることにより、入力操作部の入力キーの数を減らし、入力キー１個当たりの面積を大きくして操作部を簡素化するとともに、入力操作を簡単にして入力時間を短縮することを目的とする。

上記目的を達成するため、第１の発明に係る入力装置は、複数の入力情報が割り当てられた入力キーと、指種類検出手段とを備え、入力操作された入力キーと該指種類検出手段により検出された指の種類に基づいて入力情報を決定することを特徴とする。これにより、入力装置の入力キーの数を減らし、入力キー１個当たりの面積を大きくして操作部を簡素化して見やすくするとともに、入力操作の時間を短縮することができる。

第２の発明は、第１の発明に係る入力装置において、
前記指種類検出手段は、カメラを用いて指の種類を検出するものであることを特徴とする。これにより、指の種類を映像として確実に認識することができるようになる。

第３の発明は、第２の発明に係る入力装置において、
前記指種類検出手段は、前記入力操作された入力キーの位置と、前記カメラにより撮像された手の輪郭から指の種類を検出するものであることを特徴とする。

第４の発明は、第１の発明に係る入力装置において、
前記指種類検出手段は、指紋登録部と、指紋検出部とを備え、該指紋登録部に登録した指紋と、前記入力キーが入力操作される際に該指紋検出部で検出した指紋とを照合して指の種類を検出することを特徴とする。これにより、指種類検出手段を操作部に組み込んで入力装置を小型化できるとともに、指紋により確実に指の種類を認識できるようになる。

本発明によれば、入力キーの数を減らして入力キー１個当たりの面積を大きくし、入力用操作部を簡素化して見やすくできるとともに、ユーザーの入力操作の労力と時間を低減させることができる。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。

図１は、実施例１に係る入力装置に関連する主要構成の一例を示す機能ブロックを示す。本実施例の操作装置は、図1に示すように、操作部２０と、指種類検出手段５０と、入出力制御装置７０と、操作部２０に対する運転者の操作を支援する操作用入力画面を表示する表示部４０とを備える。操作部２０の表面には、入力キー２２が設けられている。

入出力制御装置７０は、マイクロコンピューターを中心に構成されている。即ち、入出力制御装置７０は、所与の実行プログラムに従って各種処理を行うCPU、このCPUの実行プログラム、画像データ、演算結果等を格納するメモリ（例えばROM、ＲＡＭ，ＥＥＰＲＯＭ等）、タイマ、カウンタ、入出力インターフェイス等を有している。これらCPU、メモリ、及び入出力インターフェイスは、データバスにより相互に接続されている。尚、以下で説明する入出力制御装置７０の各種動作・機能は、CPUによって実行されるプログラムによって実現される。

入出力制御装置７０は、操作部２０及び指種類検出手段５０との間で無線又は有線により通信を行う。入出力制御装置７０は、操作部２０から各種入力信号又は指種類検出部５０から検出信号を受信すると、入力情報の決定のための演算を行うとともに、表示部４０での入力情報の画面表示を行うよう表示部４０を制御する。

入出力制御装置７０は、表示部４０との間で無線又は有線により通信を行う。本例では、表示部４０は、運転者から視認しやすい前遠方に設置されたディスプレイ装置である。

図２は、従来から用いられている５０音の入力操作画面を示している。車両に搭載するカーナビゲーションシステムの、ルート検索時の施設名所等を入力して地図を呼び出すときによく用いられる操作画面である。入力操作画面２０´には、５０音の総ての平仮名及び句読点が入力キー２２´として配列表示されている。５０音の総てが配列表示されているため、入力キーの数は５０個以上になり、入力操作画面２０´の大部分の面積を隙間の余裕無く入力キー２２´が占め、また１つ１つの入力キー２２´の面積が小さくなっている。入力キー２２´の数が多く、また各々の入力キー２２´の大きさが小さいので、操作者にとっては所望の入力キー２２´を探し、入力操作するという入力の負担が大きくなってしまっている。

図３は、本実施例に係る入力装置の操作部２０を示している。図３（Ａ）及び図３（Ｂ）の双方とも、操作部２０の表面には、入力キー２２が配列されている。入力キー２２は、平仮名の入力のためのキーであり、「あ行」から「わ行」までの「行」のみが表示されており、入力キー２２は１０個しかない。入力キーの数が、図２で示した従来の入力操作画面２０´上の５０個以上のものの５分の１以下になっているため、操作部２０が簡素化されて操作面に面積的に余裕が出てきており、入力キーの１個当たりの大きさも大きくなっている。従って、操作者は所望の入力キーを探すのが非常に容易になる。

ここで、入力キー２２は、例えば「な行」という入力キーであれば、「な」「に」「ぬ」「ね」「の」の５文字分が割り当てられる。この５文字のいずれかの最終決定を、操作者の指の種類に基づいて行う。即ち、例えば親指から小指まで順番に５音を割り当てると、親指で「な行」の入力キー２２を入力操作したときは「な」を入力することを意味し、人差し指は「に」、中指は「ぬ」、薬指は「ね」、小指は「の」を入力することをそれぞれ意味する。例えば、図３（Ａ）は、「に」の文字を入力操作する場合を示している。「な行」の入力キーを、人差し指で入力しているため、「な行」において２番目の人差し指に割り当てられている「に」が入力される。同様に、図３（Ｂ）は、「ぬ」の文字を入力操作する場合を示している。「な行」の入力キーを、中指で入力操作するため、「な行」において３番目の中指に割り当てられている「ぬ」が入力される。このように、操作部２０には大枠となる５０音の「行」に関する情報だけを入力キー２２として配列し、最終的な詳細な入力文字情報の決定は指の種類に基づいて一義的に決定することとしたので、操作部２０上の表示は、入力キーの数を少なくして簡素化し、入力キーの１個当たりの面積を大きくすることが可能となり、所望の入力キーを探すのが容易になるとともに、入力操作自体は１回で済むこととなり、入力操作の動作に費やす労力及び時間も低減させることができるのである。

図４は、実施例１に係る入力装置が、車両に搭載されるいわゆるナビゲーションシステムとして利用された状態を示す斜視図である。図５は、図４に示す入力装置の側面視による概略的な断面図であり、図６は、入力装置に関連する車載システムの機能ブロックを示す。本実施例の入力装置は、図４に示すように、操作部２０、表示部４０及びカメラ５１を備え、操作部２０及び表示部４０は、車室内の物理的に離れた位置に別々に配置される。

操作部２０は、複数の入力キーが配置されるタッチパネルを含み、ユーザーが操作しやすい位置、好ましくは、運転者が手を伸ばすだけで操作できるような位置に配置される。例えば、操作部２０は、図４に示すように、センターコンソール部に配置されてよいし、また、インストルメントパネルに配置されてもよい。操作部２０は、その略平らな操作面が略水平になるように配置される。操作部２０は、ユーザーがタッチパネルを操作すると、どの入力キー２２を操作したかを電気的に検出する。これにより、操作した入力キー２２に割り当てられた入力情報を用意するとともに、手の位置が検知され、この情報の信号が入出力制御装置７０に設けられた入力情報決定部７１に送られる。なお、本実施例では、タッチパネルを例にとって説明するが、他の入力キーも好適に用いることが可能である。

表示部４０は、液晶ディスプレイ等で構成され、ユーザーが見やすい位置、好ましくは、運転者が運転中の視野を大きく変えることなく見ることができるような位置に配置される。例えば、表示部４０は、図４に示すように、インストルメントパネル上面の中央部に配置されてよいし、また、メーター内に配置されてもよい。

表示部４０で表示される画像出力ないし映像出力は、入出力制御装置７０（図６参照）により制御される。入出力制御装置７０は、例えばナビゲーション装置の一部（描画プロセッサを含む）であってよく、この場合、表示部４０に対して、後述の入力操作画像の他、地図画像等が供給され表示される。

表示部４０には、入出力制御装置７０の表示制御部７３による制御下で、図７に示すように、操作部２０に対するユーザーの操作を支援する入力操作画像が表示される。入力操作画像は、操作部２０における入力キーの配置位置及びその入力キーに割り当てられた文字情報を表す。操作入力画像は、操作部２０で特定される階層の文字情報を表す入力キー及び修正や完了等の各種機能を有する操作用のキーの位置を、ユーザーに知らせる役割を果たす。図７に示す例では、「あ行」から「わ行」が、３行３列に１行を加えて、左上から規則正しく配列されている。配置自体は、この配置に限定されるものではなく、操作部２０の入力キーの現実の配置に対応した操作し易い配置であれば何でもよい。また、必要に応じて、更に句読点等の入力キーを設けてもよいし、割り当ての少ない「わ行」に割り当てるようにしてもよい。

カメラ５１（撮像手段）は、例えばCCDやCMOSを撮像素子とする小型カラーカメラであり、操作部２０（及びそれを操作するユーザの手）を俯瞰できるように配置される。即ち、カメラ５１は、操作部２０全体を捕捉するように操作部２０との位置・角度関係や焦点等が決定される。従って、カメラ５１によって撮影された画像（以下、「カメラ画像」）の略全体に、操作部２０の全体の画像が含まれる。操作部２０を操作するためユーザーの手がカメラ５１の撮像エリアに入ると、図８に示すように、カメラ画像に手の画像が含まれることになる。この手の画像を含むカメラ画像は、画像処理部５２に送られる。

図９は、画像処理部５２における画像処理のアルゴリズムの流れを示す図である。カメラ５１から入力された原画像における手の輝度、色彩等の情報から、原画像は２値化が図られ、２値画像に変換される。変換された２値画像から、必要に応じてノイズ除去等の前処理を行い、特徴点を抽出により手の輪郭線を抽出し、輪郭画像を得る。この手の輪郭画像と、予め記憶された指の種類毎の画像とのパターンマッチングを行い、一致する指の種類の画像を特定し、指の種類を判定する。出力結果は、入出力制御装置７０の入力情報決定部７１に送られる。なお、本実施例では、一般的に用いられるパターンマッチングによる画像認識技術を用いて指の種類の判定を行ったが、画像処理部５２で行われる画像認識技術は、入力キー２２を操作している指の種類を認識できるものであれば、どのような手法であっても、好適に適用可能である。更に、マッチング用の記憶されたテンプレート画像は、実際の入力キー２２の操作時に得られた画像を、蓄積しておくようにしてもよい。同一のユーザーが操作する場合には、操作履歴が蓄積されてゆくにつれて適切なテンプレート画像が増加してゆき、回数を重ねるにつれてより精度が高く演算速度の速い指の種類の検出が期待できる。

入力情報決定部７１では、上述のように操作部２０で与えられた、操作された入力キーの位置情報と、指種類検出手段５０から送られてきた指の種類の検出結果に基づき、最終的な入力情報を決定する。例えば、図３（Ａ）で説明したように、「な行」の入力キーを人差し指で入力操作した場合には、「な行」が選択されたという情報が、操作部２０から入出力制御装置７０の入力情報決定部７１に送られ、人差し指が用いられているという情報が、指種類検出手段５０から入出力制御装置７０の入力情報決定部７１に送られる。入力情報決定部７１では、「な行」を人差し指で入力操作しているという情報から、「な行」の２番目の文字である「に」という文字が入力されているという演算決定がなされる。決定された入力情報は、表示制御部７３により制御されて表示部４０に表示され、ユーザーは、表示部４０を視認することにより、自分自身の入力操作により、操作部２０の入力キー２２から実際に何が入力されたかが確認できる。

また、カメラ５１で撮像された手の画像を含むカメラ画像は、最終的に手画像合成部７２（図６参照）に供給される。手画像合成部７２では、手の画像（以下、「手画像」という）だけがカメラ画像から抽出され、抽出された手画像が、表示制御部７３から供給される操作メニュー画像に合成され、表示部４０で表示される。即ち、表示部４０には、手画像が操作メニュー画像に合成して表示される。以下、このようにして表示部４０に表示される、手画像を含む入力操作画像を、単に「合成画像」という。

手画像の抽出及び合成には、カメラ画像に含まれる手以外の部分（操作部２０）と手の色度（彩度）差ないしコントラスト差を利用して実現されてよい。典型的には、それ自体広く知られているクロマキー合成技術が用いられる。これは、特定の色（キーカラー）を背景に画像を撮影しておき、そのキーカラーに別な画像を重ねることで合成を行なう技術である。キーカラーとして一般的に用いられている色は、青である。それは、人間の肌色と最も対極にあるのが青色なため、人間の手を抜き出す処理には適しているためである。従って、操作部２０をキーカラー(例えば青色)に構成し（後述）、カメラ画像においてクロマキーで青色部分を抜き取ると、手画像だけが残るので、当該手画像を、背景画像として用意されている入力操作画像（図８参照）と合成する。尚、手画像の抽出及び合成には他の方法、例えば、ルミナンス合成技術（画像の輝度とコントラストの情報を含むルミナンス信号（Luminance）のうちのある輝度信号を指定してその信号以下または以上のみを抜く方法）等を用いてもよい。

最終的に、表示部４０には、入力装置の入力操作を支援するための操作部２０及び自分の手の合成画像と、入力した文字情報の双方が表示されることになる。即ち、図３（Ａ）及び（Ｂ）において示したように、操作部２０を示す入力操作画像に合成されてユーザーの手の位置が表示され、自分の手の位置を表示部４０で視認できる。そして入力された文字情報は、表示器４０に表示された入力操作画像の上部に表示されるので、これを見て、入力された情報が正しいか否かを確認でき、手の位置も分かるので追加入力や修正入力を容易に行えるのである。このように、ユーザーは、操作部２０を直視しなくても、表示部４０を見ながら操作部２０における所望の入力キー２２を操作することができる。従って、ユーザーが運転者の場合は、特に運転姿勢や視線を大きく変えることなく、視野前方の表示部４０を見ながら手元付近にある操作部２０で入力操作（いわゆるブラインドタッチ操作）を行うことが可能となり、運転に支障の出ない安全な入力操作を実現することができるとともに、ブラインドタッチ操作のために使用されているカメラ５１を有効活用し、入力キーを操作する指の種類を認識することにより、操作部２０の表示構成を簡素化し、入力操作が１回で済むことを可能としているのである。

また、操作部２０は、上述の如く、その操作時にユーザーにより直視されないものであるため、操作部２０に、図７に示すような入力キー２２の位置や入力キー２２に割り当てられている入力情報、修正や完了等の機能又は入力キー２２により入力された情報等を示す表示を必ずしも付与する必要はないが、助手席のユーザーが操作する場合には、操作部２０を直接目視して入力操作するほうが便利な場合もあるので、操作部２０も図７に示す操作入力画面と同様の表示としてよい。

なお、本実施例においては、入力キーは５０音の文字情報に関するものを例に挙げたが、他にカタカナの５０音は当然のこと、アルファベット等の他の文字や、また文字以外の情報にも適用可能である。例えば、アルファベットの場合は、無理の５本総ての指を適用しないで、「ａ〜ｄ」、「ｅ〜ｈ」、「ｉ〜ｌ」というように、４文字ずつのアルファベットを１つの入力キーに割り当てるようにしてもよいし、「ａ〜ｃ」、「ｄ〜ｆ」、「ｇ〜ｉ」というように、３文字ずつのアルファベットを１つの入力キーに割り当てるようにしてもよい。それぞれ、使用する指を４本及び３本とすれば、上述の説明と同様に適用可能である。

図１０は、実施例２に係る入力装置に関連する主要構成の一例を示す機能ブロックを示す。なお、実施例１と同一の構成要素には同一の参照符号を付して説明を省略する。実施例２に係る入力装置は、用いられる機器の構成は実施例１の図４及び図５に示したものと同様であり、操作部２０の機能ブロックに入力カウンタ２５が加えられた点のみが異なっている。入力カウンタ２５は、操作部２０上の入力キー２２の入力回数を数えて、パルス等の信号として送る役割を果たす。即ち、実施例１においては、入力キー２２の入力操作は総て１回であったため、入力カウンタ２５は不要であったが、実施例２においては、ユーザーは入力キー２２を複数回入力操作する。即ち、実施例２においては、入力キー２２による５０音の「行」の選択、入力操作する指の種類の検出及び同一の入力キー２２への入力の回数に基づいて、入力情報が決定される。

図１１は、５０音の「な行」における、人差し指及び中指の入力キーの入力回数と割り当てられた文字情報の一例を示す表である。即ち、「な行」の入力キー２２には、「な」、「に」、「ぬ」、「ね」、「の」の５つの文字総てが割り当てられるが、入力操作する指は人差し指及び中指のみとし、「な行」の入力キーを人差し指で１回入力操作した場合は「な」、２回入力操作した場合は「に」、３回入力操作した場合は「ぬ」を入力情報として決定するように割り当てる。同様に、「な行」の入力キー２２を中指で１回入力操作したときには「ぬ」、２回入力操作したときには「の」を入力情報として決定するように割り当てる。これは、入力キーを操作し易い指は、人差し指と中指の２本であると感じるユーザーも存在し、実施例１のように親指や小指を用いるよりは、人差し指又は中指で、複数回同一キーに対して入力操作をした方が、入力操作を容易に感じるユーザーもいるかもしれない事情を考慮したものである。なお、５０音の文字は１行につき５つという奇数の割り当てであることから、人差し指には「な」、「に」、「ぬ」の３個の文字、中指には「ね」、「の」の２個の文字を割り当てているが、これは一般的には、人差し指の方が中指より操作し易いと感じるユーザーが多いであろうことを考慮して人差し指の方に割り当てを多くしたことによるものであり、逆に中指の方に多く割り当ててもよい。また、例えば親指にも割り当てを与えて、３本指を対象とするようにしてもよい。操作部２０には各行単位の入力キー２２を配置し、５つの文字を指の種類と入力回数により重複しないように割り当てれば、いずれの組み合わせにも本実施例は適用可能である。

なお、入力情報決定の処理フローは、基本的には実施例１における処理フローと同様であるが、操作部２０の入力キー２２に入力操作があったときに、「行」のみならず、入力回数に応じて対象の文字情報が更に絞られる点で相違する。即ち、例えば、図１１に示すように、「な行」の入力キー２２において２回の入力操作があり、入力カウンタ２５から入出力制御装置７０の入力情報決定部７１に２回パルスが送られた段階で、文字情報は「に」又は「の」に絞られる。ここから、実施例１の図４及び図５のような装置構成でカメラ５１を用い、図９で説明したアルゴリズムに従って、画像処理部５２において指の種類が人差し指又は中指のいずれかに判断されれば、その情報が指種類検出手段５０から入力情報決定部７１に送られ、入力情報が一義的に決定される。ここで、操作部２０の入力キー２２が３回入力操作されたときは、文字情報は一義的に「な行」の「ぬ」に決定されるから、指種類検出手段５０からの信号を待つことなく、入力情報は決定されるように構成してもよい。

図１２（Ａ）は、「な行」の入力キーを人差し指で１回入力操作した場合の、表示部４０に示される操作入力画像を示している。図１２（Ｂ）は、「な行」の入力キーを人差し指で２回入力操作したときに、入力情報として「な行」の２番目の文字である「に」が入力情報として決定され、それが表示部４０に表示されたことを示している。同様に、図１３（Ａ）においては、「な行」の入力キー２２を中指で１回入力操作したときは、「な行」の４番目の文字情報である「ね」が入力情報として決定され、表示部４０に表示されたことを示している。同様に、図１３（Ｂ）では、「な行」の入力キー２２を中指で２回入力操作したときは、「な行」の５番目の文字情報である「の」が入力情報として決定され、表示部４０に表示されたことを示している。

本実施例によれば、操作しやすい種類の指のみを用い、入力回数を変更することにより、簡素化した入力キー２２に割り当てられた情報を１対１で特定できるようにしたので、実施例１と同様に、入力装置の操作部２０は数が少なく１個当たりの面積の大きい入力キーを配置して簡素化が図られ、操作支援用のカメラ５１を利用して入力操作の低減が実現される。

図１４は、実施例３に係る入力装置を示す斜視図である。インストルメントパネルの上部に、入力装置の操作部２０が組み込まれるようにして設置されている。操作部２０の操作面上には、入力キー２２が表示されている。本実施例においては、構成的には、従来から一般的に用いられている操作部２０と表示部４０が同一画面上に表示される型式をとっている。即ち、操作部２０は、運転者の水平視線から３０°以内の下方で、いわゆる俯角３０°以内のインストルメントパネルの比較的上部の視認可能な位置に設置され、表示部４０としての役割も果たす。また、操作部２０はタッチパネルとなっており、タッチパネル上の表示された入力キー２２をユーザーは操作することにより、入力装置を操作できる。操作部２０と同一画面を使用する表示器４０は、特に入力操作を行わないときは、車両の位置を示したり、目的地への経路を示す地図を表示したりするようにしてもよい。操作部２０は、例えば、５０音の入力画面を表示しているときは、実施例１の図７で説明したようなタッチパネル画面を示すようにしてよい。即ち、操作部２０のタッチパネル画面上には、実施例１及び実施例２で説明したのと同様に、５０音の「行」の階層を表す文字情報入力キー２２が配列されており、入力キー２２の数は実施例１と同様に従来技術よりも少なくなり、入力キー１個当たりの面積は大きくなって操作部２０が簡素化されている。実施例３において、実施例１及び実施例２で説明した図４及び図５と異なっている点は、手を撮像するためのカメラ５１が存在しないことである。本実施例では、操作部２０と表示部４０は同一画面上にあり、入力操作を支援するために表示器４０を操作部２０と分離して遠前方に配置するということを行わないため、ユーザーの手を撮像して入力操作画像と合成した合成画像を作成する必要が無いからである。

図１５は、実施例３に係る入力装置に関連する主要構成の一例を示す機能ブロックを示す。実施例１又は実施例２と同様の構成要素については、同一の参照符号を付して説明を省略する。実施例３に係る入力装置は、表示部４０を兼ねる操作部２０と、指種類検出手段５０、入出力制御装置７０とから構成される。操作部２０は、その表面のタッチパネル上に入力キー２２を備え、入力キー２２をユーザーが入力操作したときに、その指紋を検出する指紋検出部５３が設けられている。指紋検出部５３は、容量式センサ、光学式センサ、感熱式センサ等の指紋検出に一般的に用いられるセンサを好適に利用してよい。実施例３における指種類検出手段５０は、上述の指紋検出部５３と、指紋登録部５４と、比較照合部５５とを含んでおり、指紋登録部５４は、予めユーザーの指紋を指の種類毎に登録し、記憶する。指紋登録部５４は、検出した指紋と比較するためのテンプレートとなる画像を登録及び記憶できるデータベースとなり得るメモリ等の手段が好適に用いられる。比較照合部５５は、指紋検出部５３から検出された指紋画像と、指紋登録部５４で登録されている指紋画像を比較し、一致する指の種類が何であるかを判定する。このようにして判断された指の種類に関する信号は、入出力制御装置７０に送られる。

入出力制御装置７０は、操作部２０の表示を制御する表示制御部７３及び入力キー２２からの入力情報を決定する入力情報決定部７１を含む。ユーザーにより、ある入力キー２２が入力操作されたときに、どの入力キー２２が操作されたかという情報の信号は、入出力制御装置７０の入力情報決定部７１に送られる。入力操作された入力キー２２に基づいて、例えば５０音の入力キーであれば、どの「行」が選択されたかということが定められる。一方、指種類検出手段５０からは、指紋の照合結果から判定された、入力操作を行った指の種類に関する信号が送られてくるので、この２つの情報を入力情報決定部で統合して演算し、最終的な入力情報が何であるか決定される。例えば、「か行」の入力キーが、中指で操作され、その際に指紋検出部５３で検出した指紋が、指紋登録部５４で登録されているユーザーの中指の指紋と照合して一致すれば、指種類検出手段５０から中指という情報が入出力制御装置７０の入力情報決定部７１に送られ、「か行」の３番目の音である「く」が入力情報として決定される。そしてその情報の信号は、表示制御部７３から表示部４０に送られ、表示部４０には「く」が表示される。

図１６は、本実施例で採用されうる、指紋認証システムの例の構成の詳細を示している。指紋検出部５３で取得された指紋画像は、画像補償部５６に送られる。画像補償部５６では、ノイズ除去等が行われ、取得指紋画像を比較しやすい状態に画像処理を行い、特徴抽出部５７に送る。特徴抽出部５７では、取得指紋画像の指紋の盛り上がった部分（隆線）の端点や分岐点の属性と、それらの位置関係を特徴情報として利用する。次に、このように特徴抽出を行った画像を、比較照合部５５において、予め指紋登録部５４に登録されたテンプレートとなるユーザーの各指の指紋との比較照合を行う。取得指紋画像とテンプレートとの一致が確認されたら、該テンプレートの指の種類が、ユーザーが入力キー２２を操作している指の種類と判断され、その情報が結果として出力されることになる。なお、本実施例では、指紋認証アルゴリズムとして特徴抽出照合法（マニューシャ法）と呼ばれる、指紋の特徴的な部分を抽出して比較する方法で説明したが、取得指紋画像とテンプレートとなる登録指紋画像とを直接比較する画像マッチング法（パターンマッチング法）を利用してもよく、その他の適切な画像認識アルゴリズムを利用してもよい。

図１７は、指紋検出手段５３が設けられた入力キー２２の１個の表面を取り出して拡大した断面図を示す。入力キー２２の表面には、容量式指紋検出センサが設けられている。即ち、入力キー２２の表面の外側には、固定電極２６が設けられており、入力キー２２内部の大部分は絶縁膜２７で構成され、内部電極２８が絶縁膜の真中付近の深さの所に、アレイを形成して配列されている。ユーザーが、入力キー２２を操作するために入力キー２２を指で触れると、人体と内部電極２８との間で、一種のコンデンサを形成する。ここで、指紋の凹凸により、入力キー２２の表面の人体との接触箇所は、指紋の谷部分は入力キーに接触せず、山の部分のみが入力キーに接触することとなり、入力キーの面で２次元的に見れば、位置により静電容量が異なることになる。そこで、入力キー２２の面上のインピーダンスを２次元的に形成し、指紋のパターンを検出することができる。これを画像として取り込み、上述の図１５及び図１６で説明したような機能及びアルゴリズムを適用することにより、検出した指紋画像パターンから、指の種類が検出できる。なお、本実施例では、一例として容量型指紋センサを用いた例を説明したが、他の光学式センサ、感熱式センサ、電界式センサ等の適切に利用可能なものであれば、何でも適用可能である。

本実施例によれば、操作部２０上の入力キー２２内部に設けられた指紋検出部５３を用いて入力操作する指の種類を検出するため、操作部２０の外部にカメラ等の別の指種類検出手段を設ける必要がなく、入力装置全体の小型化が図られる。また、カメラを必要としないため、従来から用いられている操作部２０と表示部４０が同一のディスプレイ上にタッチパネル表示する型式の入力装置にも好適に利用できる。

図１８は、実施例３に係る入力装置を、表示部４０と操作部２０を分離させる透明重畳方式の入力装置に適用した場合の斜視図及び側面図である。本実施例に係る入力装置は、指紋検出手段としてカメラを必要としないため、このような表示部４０と操作部２０を分離させつつも、操作部２０の視認は目視により行う方式の入力装置にも適用可能である。即ち、図１８において、運転者から手前にある操作部２０は透明ディスプレイ上に表示されているため、表示部４０は、該透明ディスプレイを通じて視認可能である。また、操作部２０は運転者からも視認可能な位置に配置されているため、表示部４０には必ずしも入力支援用の入力操作画像ではなく、地図等の入力操作とは関係の無い情報を表示してもよい。とは言え、操作部２０は、表示部４０よりは視認しにくいため、表示部４０には、入力操作を支援するために入力操作画像を表示するようにしてもよい。ユーザーたる運転者は、透明ディスプレイ上のタッチパネル型の入力キー２２を入力操作することにより、文字等の情報を入力できる。また、入力キー２２は、その内部に上述のような指紋検出部５３を備えているので、入力操作の際に検出した指紋を、指紋登録部５４に登録されたテンプレート画像と比較照合することにより、指の種類が検出できる。そしてこれらの情報から、入出力制御装置７０の入出力決定部７１において演算決定されることは、図１５〜１７で説明したのと同様である。本実施例により、カメラを備えない操作部２０と表示部４０が分離配置された型式の入力装置においても、操作部２０の入力キー２２の数を少なくし、入力キー１個当たりを大きくして操作面の簡素化を図り、入力操作は１回又は数回で済ますことができて入力操作の時間と労力が低減することができる。

なお、実施例１から３まで、入力情報は、入力キー２２の数が多いと考えられる５０音の平仮名文字を例にとって説明したが、本発明は、片仮名、アルファベット、他の数の多い記号等に好適に適用可能である。また、実施例においては、車両に搭載する入力装置を例にとって説明したが、本発明は他の分野の入力装置にも好適に適用可能である。更に、操作部２０の入力キー２２についても、タッチパネル型式を主に例として挙げて説明したが、他の通常の固定式の入力キーにも同じように適用可能である。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

実施例１に係る入力装置に関連する主要構成の一例を示す機能ブロックである。 従来から用いられている５０音の入力操作画面を示している。 本実施例に係る入力装置の操作部２０を示している。図３（Ａ）は、「に」の文字を入力操作する場合を示している。図３（Ｂ）は、「ぬ」の文字を入力操作する場合を示している。 実施例１に係る入力装置が、車両に搭載されるいわゆるナビゲーションシステムとして利用された状態を示す斜視図である。 図４に示す入力装置の側面視による概略的な断面図である。 入力装置に関連する車載システムの機能ブロックを示す。 表示部４０に表示される、操作部２０に対するユーザーの操作を支援する入力操作画像である。 カメラ画像に撮像された手の画像である。 画像処理部５２における画像処理のアルゴリズムの流れを示す図である。 実施例２に係る入力装置に関連する主要構成の一例を示す機能ブロックである。 実施例２に係る入力装置の、５０音の「な行」における、人差し指及び中指の入力キーの入力回数と割り当てられた文字情報の一例を示す表である。 図１２（Ａ）は、「な行」の入力キー２２を人差し指で１回入力操作した場合の、表示部４０に示される操作入力画像を示している。図１２（Ｂ）は、「な行」の入力キー２２を人差し指で２回入力操作した場合の、表示部４０に示される操作入力画像を示している。 図１３（Ａ）は、「な行」の入力キー２２を中指で１回入力操作した場合の、表示部４０に示される操作入力画像を示している。図１３（Ｂ）は、「な行」の入力キー２２を中指で２回入力操作した場合の、表示部４０に示される操作入力画像を示している。 実施例３に係る入力装置を示す斜視図である。 実施例３に係る入力装置に関連する主要構成の一例を示す機能ブロックである。 実施例３で採用されうる、指紋認証システムの例の構成の詳細を示している。 指紋検出手段５３が設けられた入力キー２２の１個の表面を取り出して拡大した断面図を示す。 実施例３に係る入力装置を、表示部４０と操作部２０を分離させる透明重畳方式に適用した場合の斜視図及び側面図である。

符号の説明

２０ 操作部
２０´ 従来の入力操作画面
２２ 入力キー
２２´ 従来の入力キー
２５ 入力カウンタ
２６ 固定電極
２７ 絶縁膜
２８ 内部電極
４０ 表示部
５０ 指種類検出手段
５１ カメラ
５２ 画像処理部
５３ 指紋検出部
５４ 指紋登録部
５５ 比較照合部
５６ 画像補償部
５７ 特徴抽出部
７０ 入出力制御装置
７１ 入力情報決定部
７２ 手画像合成部
７３ 表示制御部

Claims (4)

1. 複数の入力情報が割り当てられた入力キーと、指種類検出手段とを備え、入力操作された入力キーと該指種類検出手段により検出された指の種類に基づいて入力情報を決定することを特徴とする入力装置。
2. 前記指種類検出手段は、カメラを用いて指の種類を検出するものであることを特徴とする請求項１に記載の入力装置。
3. 前記指種類検出手段は、前記入力操作された入力キーの位置と、前記カメラにより撮像された手の輪郭から指の種類を検出するものであることを特徴とする請求項２に記載の入力装置。
4. 前記指種類検出手段は、指紋登録部と、指紋検出部とを備え、該指紋登録部に登録した指紋と、前記入力キーが入力操作される際に該指紋検出部で検出した指紋とを照合して指の種類を検出することを特徴とする請求項１に記載の入力装置。

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