JP2007510233A - ヒューマンインターフェースシステム - Google Patents
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Abstract
Description
以下の説明は、電子装置、特に携帯電話、携帯情報端末(PDA、パーソナルデジタルアシスタント)、ポケット型パーソナルコンピュータ、スマートフォン、携帯ゲーム機、バーコードリーダー、リモートコントロール、及び、キーパッドまたは1つ以上の入力要素を有する他の同様な入力装置等の、携帯型電子装置用のヒューマンインターフェース及び入力システムに関する。
electronic device)用の各種のヒューマンインターフェース、入力システム及び技法は、データ入力及び装置操作のために開発されてきた。これらには、コーダル(chordal)入力技法、モーダル(modal)入力技法、及び/又は、スマートキーと組み合わせて用いられる小型のキーボード及びキーパッド、並びにオンスクリーンの(スクリーン上の)キーボード、キーパッドのソフトウエア又は手書き認識ソフトウエアと組み合わせて用いられるタッチスクリーンが含まれる。
小型のキーボード及びキーパッドは、それらの標準的なフルサイズバージョンと類似している。即ち、キーボードは概して、フルセット又は実施的にフルセットの数字、文字及び機能入力要素を有している。一方、キーパッドは、キーボードと比較すると、数字、文字、及び/又は、機能入力要素のセット数が少ないのが普通である。これらの小型入力装置は、携帯型電子装置の一面の利用可能なスペースに合うように設計されるか、又は小型で可搬性に優れる外部プラグイン装置として設計されるのが普通である。従って、携帯型電子装置が小さくなるにつれ、所望の数の入力要素がその電子装置の一面に入るように、一般に入力要素のサイズが小さくされてきている。
コーダル入力技法は、一般に、少ないセットの入力要素により、文字、シンボル、ワード、フレーズ又は概念を表すことができるという原理に基づく。従って、入力要素の僅かな組合せを押すだけで、機能性を増大することができ、より速く且つより正確なデータ入力が実現できる。コーダル入力技法は、任意のキーボード又はキーパッド構成、若しくは2つ以上の入力要素を有する任意の装置、において用いることができ、通常、従来のキーボード又はキーパッドと比較して、入力要素をより少なくするか又は機能をより多くする。両手のコーダル入力技法を用いる電子装置の例は、法廷記者または速記者用のタイプライタである。少ない操作回数で多くの機能を達成するキーパッドを用いるコーダル入力技法の一つが、Levyに与えられた米国特許第5,973,621号、名称「小型キー入力装置」に記載されている。当該特許を参照により本明細書に組み込む。
モーダル入力技法は、キーボード又はキーパッド上の特定入力要素(又は複数の要素の組合せ)を押すことにより、例えば、携帯電話又はPDAにおけるテキストメッセージ作成機能等の電子装置の機能にアクセスできるという考えに基づいている。その特定入力要素が一旦押されると、キーボード又はキーパッド上の入力要素の全てまたは一部の機能が変化する。モーダル技法は、電卓、携帯電話及びPDAで用いられるのが典型的である。例えば、携帯電話においては、マルチタップと呼ばれるモーダル技法が広く用いられている。マルチタップにおいては、キーパッド上の個々の入力要素が、文字(characters)、字(letters)、数字、アイコン又はその他形式のシンボル等の複数のシンボルと関係付けられる。それにより、所望の機能を達成するのに必要な入力要素の数を減少させている。例えば、入力要素が12個のキーパッドを用いて、英語のアルファベット及び10進数の全文字を表すことができる。ユーザーは、親指、他の指又はスタイラスで特定の入力要素を一回以上タップして所望の文字を入力することにより、その特定の入力要素と関係付けられる一組のシンボル内の所望のシンボルを入力することができる。従って、ユーザーがテキストメッセージを送信したい場合、ユーザーは、例えばモードキー等の機能的入力要素を押して携帯電話のテキストメッセージ作成機能にアクセスし、次いで、個々の入力要素を一回以上タップして、関係付けられた入力すべきシンボルを選択することができる。特定のシンボルを入力するのに必要なタップ回数は、選択されている言語の文字セットにより異なるであろう。例えば、日本語のキーパッド又はキーボードは、通常、テキスト入力に最低46の文字セットを必要とし、一方、英語又は米語のキーボード及びキーパッドは、通常、テキスト入力に最低26の文字セットを必要とする。これらのモーダル入力技法は、ユーザーがより頻繁にテキスト機能を実行するようになるにつれ、ある程度の人気を得ている。
スマートキーはキーパッドに用いるのが典型的であり、押されたときに、ユーザーの次の論理的なアクションを予測するキー又はキーの組合せに注目させる。幾つかの実装例は他よりも良好に動作し、幾つかのアプリケーションは、ある機能を完遂するのに必要なキーストローク数を他のアプリケーションよりも減少させる。例えば、ワード予測ソフトウエアは、ユーザーが入力した1つ以上の文字及び所与の言語内で起こりそうな蓋然性に基づいて、ユーザーが入力しようとしているワードまたは文字の予測を試みる。そのソフトウエアが正しく推測する確率は、入力したワード長、字数又は文字数とともに増加する。キーパッド上でスマートキーを用いる装置においては、ユーザーはキー2、2及び8を順にタップしてワード「cat」を生成でき、その装置はそのワードを一番目に表示する。なぜなら、それが最もよく用いられる組合せだからである。一方、同じ複数のキーを押すことにより生成できるワード「bat」は、それほどよく用いられないので、一番目には表示されない。また、2のキーを2回押した後、ワード予測ソフトウエアの推測に基づいて、ワード「cat」が表示されるようにもできる。
オンスクリーンのキーボード又はキーパッドのソフトウエアをタッチスクリーンととたは他の指を置いてデータを入力することができ、スタイラス又は物理的なキーボード若しくはキーパッドアクセサリがなくても、より速くデータを入力することができる。一方、PalmオペレーティングシステムのGraffitiO等の手書き認識ソフトウエアをタッチスクリーンとともに用いると、ユーザーは、スタイラスを用いてタッチスクリーン上にテキストを直接書くことにより、そのテキストを入力することができる。タッチスクリーンは、通常、より多くの電力を消費し、接触感応式スクリーンでないものよりも高価である。一般に限られた電力源しか持たない携帯型電子装置に対しては、この電力消費量が多いことが問題となることがある。さらに、タッチスクリーンは、通常、ユーザーに両手を使うことを要求するので(例えば、一方の手で装置を保持・固定する一方、他方の手でスタイラスを掴む)、携帯電話等の片手用の携帯型電子装置とインターフェースし、それを操作するのには、概して好ましくない。手書き認識ソフトウエアは、スタイラス、親指又は他の指の入力に本質的に存在している入力の遅さ及び不便さを改善してきたが、大きな電力消費量、両手を使う必要性及び入力要素が(操作された)時にユーザーに知らせる触覚フィードバックの欠如等、他の欠点は依然として残っている。さらに、認識ソフトウエアは、適切に使用するための訓練を必要とし、訓練してもなおエラー率が高い。
ゲーム制御には上記手法の多くが用いられているが、大部分の携帯型電子装置において、ユーザーは、小型のキーパッド及び/又は方向パッド(「Dパッド」)等の通常には装置の前面に配置された何らかの形式の入力要素を用いてゲームプレイを制御するのが普通である。携帯電話等のある種の携帯型電子装置でのゲーム制御は、その装置のサイズに起因して、本質的に片手で行うか、せいぜい両親指で行われる。一方、PDAおよび従来型ゲームコンソールコントローラ等の他の種の携帯型電子装置でのゲーム制御は、両手操作が通常である。これらの携帯型電子装置でのゲーム制御と関係付けられる入力要素は、デジタル式とするのが普通である。尤も、マイクロソフトのXboxやソニーのPlay Station 2等のPC型およびコンソール型ゲームシステムに対するゲームコントローラには、アナログ入力要素が用いられている。
本発明者の認識によれば、携帯型電子装置(hand-held electronic device)用の従来のヒューマンインターフェース及び入力システムは、使用に際して比較的柔軟性がなく、面倒で、かつ非効率であるという傾向がある。他にも理由があるが、その理由は、それらが、人の手の生物機械学(バイオメカニクス)、特に、親指(thumb)が他の指(親指以外の指,fingers)と向かい合わせであることに関連している長所、例えば広い範囲に動けることや大きな保持力を付与する能力等の親指の有用な属性、及び、例えば精緻な運動が制御できることや空間的な記憶ができることや動きが速いこと等の他の指の有用な属性、を生かすようには設計されていなかったからである。
<人間の手の生物機械学(バイオメカニクス)>
人間の手は、対向させることが可能な親指と他の4本の指とを備える。即ち、親指は、他の4本の指のいずれかと、対向した状態で、協同し、組み合わせ又は機能的に関連して、用いられる。人間の親指以外の指と比較すると、人間の親指は、動きの範囲が広く、強い保持力を発生する動作ができ、そして器用さが劣ると特徴付けることができる。親指の付け根の関節は、3つの自由度、即ち、横から横への動き、上下の動き及び親指の長軸廻りの回転、を有し、一方、他の指の付け根の関節は、2つの自由度、即ち、横から横の動き及び上下の動きを有する。従って、親指は、一般に、他の指のどれよりも動きの領域が良好であると考えられる。また、人間の親指は他の指のどれよりも、より大きな動作筋肉を有しているので、他の指より大きな保持力を提供する。反面、その大きな筋肉に起因して、人間の親指は発揮され得る細かな運動制御及び動きの素早さが他の指と比較した場合に低いのが難点である。従って、人間の4本の指(親指以外の指)は、細かな動きの調整、或いは、位置を正確に狙う能力又は動作を迅速に反復する能力が要求されるタスクを実行するのに、より適している。
図1は、ヒューマンインターフェース、携帯電話、PDA、ポケット型PC又はスマートフォン、若しくは本明細書に記載の入力システム及び関連する入力技法が実装され得る他の同様な入力装置等の携帯型電子装置(hand-held electronic device;手持ちサイズの電子装置)100を説明するブロック図である。電子装置100は、情報通信のためのバス102または他の通信メカニズムと、ARM、OMAP又は他の類似プロセッサ等のプロセッサ104と、を含む。プロセッサ104は、バス102と接続され、組み込まれたソフトウエア、ファームウエア、文字伝達アプリケーション(text messaging application)又はビデオゲーム等のソフトウエアアプリケーションである1つ以上の命令を含む1つ以上のシーケンス等の情報処理を行う。電子装置100は、また、バス102に接続されるとともに、ランダムアクセスメモリ(RAM)又は他の動的格納装置等の、プロセッサ104が実行する情報や命令を格納する主メモリ106を含んでもよい。主メモリ106は、プロセッサ104による命令の実行中に、一時的な変数又は他の中間情報を格納するために用いられ得る。電子装置100は、更に、バス102に接続されるとともに、プロセッサ104のための静的情報や命令を格納するリードオンリーメモリ(ROM)108又は他の静的格納装置を含んでもよい。情報および命令を格納するためにバス102に接続される格納装置110を設けてもよい。電子装置100は、情報をユーザーに表示するための液晶ディスプレイ(LCD)等のディスプレイ112と、情報および命令選択をプロセッサ104に伝達するヒューマンインターフェース及び入力システム114と、を含んでもよい。電子装置100は、バス102に接続された通信インターフェース118を含んでもよい。通信インターフェース118は、基地局と接続される双方向データ通信を提供する。例えば、通信インターフェース118は、無線リンク、対応する形式の電話線へのデータ通信接続を提供するモデム又は当業者に周知の任意の他の通信インターフェースでもよい。別の実施例として、通信インターフェース118は、互換性のあるLANへのデータ通信接続を提供するローカルエリアネットワーク(LAN)カードでもよい。無線リンクの実装例では、通信インターフェース118は、各種情報を表すデジタルデータストリームを搬送する電気、電磁気又は光信号を送受信できる。
図2は、ヒューマンインターフェース及び入力システム114の主要サブシステムを説明するブロック図である。入力システム114は、第1入力アセンブリ206、第2入力アセンブリ208及び入力コントローラ216を含むことができる。第1入力アセンブリ206及び第2入力アセンブリ208は、1つ以上の入力要素又は選択要素を含むことができる。その入力または選択要素は、その入力又は選択要素が作動させられると1つ以上の電気信号214を発生する1つ以上のセンサと関係付けられたキー、ボタン、圧力センサーパッド、タッチパッド又は他のアクチュエータであってよい。1つ以上のプロセッサを含むこともある入力コントローラ216は、1つ以上の電気信号214を受信するとともに、バス102を通過した後でプロセッサ104が受信し解釈するのに適した形式にそれらの信号を変換する。
図3の(a)及び図3の(b)は、ヒューマンインターフェース及び入力システムの実装例を実装可能な携帯型電子装置302の前面および背面の等角投影法図である。電子装置302は、6つの平面又は曲面を含む。即ち、前面312、背面314、左側面316、右側面318、上面320及び底面322である。しかし、他の実装例においては、電子装置302は6面より多くの又は6面より少ない平面及び/又は曲面を有してもよい。前面312には、LCD等のディスプレイ330及び第1入力アセンブリ340が互いに隣接して配置されている。その代わりとして、ディスプレイ330は、軸に回転可能に取り付けられたスクリーン又は折りたたみ式携帯電話(flip-phone)の構成をもつPDA及び携帯電話のディスプレイのように、別のアセンブリ上にあってもよい。また、第1入力アセンブリ340は2面以上に配置されてもよい。第1入力アセンブリは、12個の入力要素342を含む典型的な携帯電話キーパッドでよいが、任意の数の入力要素が備えられていてもよい。ユーザーの片方若しくは両方の親指、又は、スタイラスで入力要素342を動作させることができる。
Claims (29)
- 携帯型電子装置であって、
人間ユーザーの片方若しくは両方の親指、又は、スタイラスによる、複数の入力要素の操作によって、同ユーザーから入力を受け取るように構成された同複数の入力要素を有する第1面であって、同入力要素の少なくとも1つは、2つ以上の入力機能への選択的なアクセスを提供するように更に構成された第1面と、
前記ユーザーの親指以外の指の1本以上の指で操作するように構成された1つ以上の選択要素を有する第2面であって、選択要素の操作は、1つ以上の入力要素の前記入力機能を変化させる第2面と、
を備える携帯型電子装置。 - 前記第1面および前記第2面は、前記ユーザーの向き合わせの親指と親指以外の指との生体機械学効果を最適化するよう配列された、請求項1の装置。
- 前記選択要素の少なくとも1つは、複数の輪郭が描かれたアクティブ領域を表すように構成可能な圧力センサーパッドであり、その輪郭が描かれたアクティブ領域の操作は、1つ以上の入力要素の前記入力機能を変化させる、請求項1の装置。
- 前記複数の輪郭が描かれたアクティブ領域間を前記ユーザーが触覚で判別できるように、前記圧力センサーパッドに対して構成した形状変化媒体を更に備える、請求項3の装置。
- プロセッサを更に備え、前記プロセッサは、前記入力要素および選択要素が前記ユーザーにより操作された時に、前記入力要素および選択要素が生成する信号を受信する、請求項1の装置。
- 入力コントローラを更に備え、前記入力コントローラは、前記入力要素および選択要素が前記ユーザーにより操作された時に、前記入力要素および選択要素が生成する信号を受信するとともに、前記受信した信号を、プロセッサが解釈するのに適した形式に変換する、請求項1の装置。
- 前記選択要素の少なくとも1つが回転式ダイヤルである、請求項1の装置。
- 前記選択要素の少なくとも1つがDパッドである、請求項1の装置。
- 少なくとも1つの触知可能なデテントを更に備え、前記デテントは、前記入力要素または選択要素の少なくとも1つと関連付けられ、前記ユーザーが前記触知可能なデテントと関連付けられる前記要素を操作する時に、前記ユーザーに触覚フィードバックを提供する、請求項1の電子装置。
- 1つ以上の振動ユニット又は力発生ユニットを更に備え、前記振動ユニット又は力発生ユニットの少なくとも1つは、前記入力要素または選択要素の少なくとも1つを前記ユーザーが操作すると、触覚フィードバックを提供することができる、請求項1の電子装置。
- 前記振動ユニットの少なくとも1つが、プロセッサ上で実行されるソフトウエアアプリケーションで発生するイベントに応答して触覚フィードバックを提供する、請求項10の電子装置。
- 携帯型電子装置であって、
人間ユーザーの片方若しくは両方の親指又はスタイラスによる複数の入力要素の操作によって同ユーザーから入力を受け取るように構成された複数の入力要素を有する第1面であって、前記入力要素の少なくとも1つは、2つ以上のテキストシンボルに対する選択的なアクセスを提供するように更に構成された、第1面と、
前記ユーザーの親指以外の指の1本以上の指で操作されるように構成される1つ以上の選択可能なアクティブ領域を有する1つ以上の入力要素を備えた第2面であって、アクティブ領域の操作は、1つ以上の入力要素の前記テキストシンボルを変化させる、第2面と、
を備える携帯型電子装置。 - コントローラを更に備え、前記コントローラは、前記入力要素又は前記アクティブ領域の前記ユーザーによる操作によって生成される信号を受け取る、請求項12の装置。
- 少なくとも1つの入力要素の上方に配置されたドーム型キャプであって、前記ドーム型キャップに関連付けられる前記入力要素が操作される時に、触覚フィードバックを前記ユーザーに提供することができる前記ドーム型キャップを更に備える請求項13の装置。
- 触覚フィードバックを提供できる1つ以上の振動ユニットを更に備える請求項13の電子装置。
- 触覚フィードバックを提供できる1つ以上の力発生ユニットを更に備える請求項13の電子装置。
- 携帯型電子装置で用いるためのヒューマンインターフェース及び入力システムを構成するための方法であって、前記方法は、
人間ユーザーの片方若しくは両方の親指又はスタイラスによる複数の入力要素の操作によって、前記ユーザーからの入力を受け取るように構成された同複数の入力要素を第1面に配置するステップであって、前記入力要素の少なくとも1つは、2つ以上の入力機能に対する選択的アクセスを提供するように更に構成される、ステップと、
前記ユーザーの親指以外の指の1本以上の指により操作されるように構成された1つ以上の選択要素を第2面に配置するステップであって、選択要素の操作は、1つ以上の入力要素の前記入力機能を変化させる、ステップと、
を含む方法。 - 前記各入力要素にラベルが付されて、前記入力要素によって選択的にアクセスされることができる各入力機能を示す、請求項17の方法。
- コントローラを前記入力要素及び選択要素に接続するステップを更に含み、前記コントローラは、前記入力要素または選択要素の1つ以上の、ユーザーによる操作によって生成される信号を受け取ることができる、請求項17の方法。
- 少なくとも1つの選択要素が、複数の輪郭が描かれたアクティブ領域を形成するように前記コントローラが構成可能な同複数のアクティブ領域を有する、請求項19の方法。
- 複数のアクティブ領域を有する前記1つの選択要素に対して形状変化媒体を配置して、前記複数の輪郭が描かれたアクティブ領域間をユーザーが触覚で判別できるようにするステップを更に含む、請求項20の方法。
- 前記第1面および前記第2面は、前記人間ユーザーの向き合わせになっている親指と親指以外の指との生体機械学効果を最適化するように配置される、請求項17の方法。
- 少なくとも1つの入力要素または選択要素に触知可能なデテントを配置して、ユーザーが操作した時に、触覚フィードバックを提供するステップを更に含む、請求項17の方法。
- 第1面および第2面を有する携帯型電子装置にデータを入力するための方法であって、前記第1面は、人間ユーザーの片方若しくは両方の親指又はスタイラスによる複数の入力要素の操作によって、ユーザーからの入力を受け取るように構成された複数の入力要素を有し、前記入力要素の少なくとも1つは、データ入力モードで複数のシンボルに対する選択的アクセスを提供するよう更に構成され、前記複数のシンボルのそれぞれは、一意のインデックス位置識別子と関連付けられ、前記第2面は、前記ユーザーの親指以外の指の1本以上の指により操作されるように構成された1つ以上の選択要素を有し、前記各選択要素は、前記一意のインデックス位置識別子の1つと対応し、
前記方法は、
入力される予定の所望のシンボルの前記インデックス位置識別子を決定するステップと、
前記所望のシンボルの前記インデックス位置識別子と対応する前記選択要素を、任意の親指以外の指で押すステップと、
前記所望のシンボルに対する選択的なアクセスを提供するように構成された前記入力要素を、任意の親指またはスタイラスで押すステップと、
を含む方法。 - 前記各入力要素にラベルを付けて、前記入力要素により選択的にアクセスすることができる前記各シンボル及び選択的にアクセスされ得る前記各シンボルの位置の順序を示す、請求項24の方法。
- 入力する前記所望の文字の前記インデックス位置識別子を決定するステップが、
前記所望のシンボルに対する選択的なアクセスを提供するように構成された前記入力要素の位置を特定するステップと、
前記位置を特定した入力要素にラベル付けされた前記所望のシンボルに先行するシンボルの数を左から右にカウントするステップであって、前記所望のシンボルの前記インデックス位置識別子は、前記所望のシンボルに先行するシンボルの数に1を加えた数である、ステップと、
を含む請求項24の方法。 - 前記入力要素または選択要素の少なくとも1つが、複数のモードに対する選択的アクセスを提供するように更に構成され、前記モードの少なくとも1つはデータ入力モードであり、前記データ入力モードをイネーブル化するステップを更に含む、請求項24の方法。
- インターフェースおよび入力システムを用いてユーザーが携帯型電子装置にデータを入力する方法であって、前記電子装置は、親指で操作するアセンブリに複数の入力要素を備え、前記入力要素の少なくとも1つは、2つ以上のテキスト機能に割り当てられており、親指以外の指で操作する入力アセンブリに1つ以上の選択要素を備え、前記各選択要素は、一意のシフト位置に割り当てられており、前記方法は、
親指以外の指で所望の選択要素を押し、所望のシフト位置を選択するステップと、
親指で操作する入力アセンブリの所望の入力要素を親指で押し、所望のテキスト文字を入力するステップと、
を含む方法。 - 携帯型電子装置であって、
前記電子装置の面に配置され、人間ユーザーの親指で作動させられるように構成された複数の入力要素を備える第1入力アセンブリと、
前記ユーザーの向き合わせになっている親指と親指以外の指の生体機械学効果を最適化するように、前記第1入力アセンブリと異なる面に配置され、前記ユーザーの親指以外の指の1本以上の指で操作されるように構成された1つ以上の入力要素を備える第2入力アセンブリと、
を備え、
少なくとも1つの入力要素は、複数の輪郭が描かれたアクティブ領域を提供するように構成可能な感知面であり、
更に、前記構成可能な感知面の、前記複数の輪郭が描かれたアクティブ領域への割り当てを備えるメモリと、
を備える携帯型電子装置。
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