JP2008009632A - 文字入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両内のような振動が多い環境で利用する際にも、操作者が快適な筆記操作を行うことができ、且つ、高精度な文字認識を実現可能な文字入力装置を提供する。
【解決手段】操作者によってなされている筆記中の文字を特定し、筆記中の文字候補に対応した力を操作子に与えることによって筆記操作をガイドする。また、筆運びが分かれる地点では、その存在を操作者に認知させるよう反力を与える。このようになっていれば、操作者は振動が多い環境でも正確な筆記操作を行うことができ、結果的に高精度な文字認識がなされる。
【選択図】図９

Description

本発明は、操作子に与える力を変化させながら文字入力を行わせることが可能な文字入力装置に関する。

近年、操作者が操作子から感じる力を変化させながら文字入力を行わせることができる文字入力装置に関する技術が提案されている。例えば、特許文献１に記載された５０音入力システムは、操作子の傾倒（又は移動）操作の検出に応じて５０音表における何れかの行を選択し、操作子の回転操作の検出に応じて選択行中の何れかの語をさらに選択するものであるが、各行が割り当てられた方向に対してのみ操作子を傾倒（又は移動）可能なように反力を与え、各語が割り当てられた範囲内で操作子を回転可能なように反力を与える構成を有してシステムである。

ところが、特許文献１に記載されたシステムは、一文字毎に常に操作者に対して二種類の操作（傾倒操作及び回転操作）を要求するため、操作が煩雑であるという問題がある。また、文字入力の方法が直感的でないという問題もある。

そこで、近年、ペン型の操作子を操作者に操作させ、実際に文字を書かせる操作（筆記操作）を行わせることによって文字入力を可能とする技術が提案されている。この技術の一つに、ペン型操作子のペン先の動きを、操作子に接続されたアームの動きを検知することによって推測し、その推測したペン先の動きから操作者の書いた文字や図形を認識するものがある。そして、さらに操作子に反力を与える技術を付加することにより、操作者の筆記動作を制限したり、実際に筆記しているような感覚を操作者に与えたりすることを実現したものもある。
特開２００４−２４６５９９号公報

しかしながら、上記ペン型操作子を有する文字入力装置を、例えば車両内のような振動が多い環境で用いると車両の振動が操作者の手を介して操作子にも伝わってしまい、その結果、ペン先の動きがぶれることが考えられ、精度良く文字の認識を行えないという問題が生ずるおそれがある。また、上記ぶれを防止するため、操作子の反力を高めると、今度は操作者が筆記動作を行いづらいという問題が生ずる。

本発明は、このような問題にかんがみなされたものであり、車両内のような振動が多い環境で利用する際にも、操作者が快適な筆記操作を行うことができ、且つ、高精度な文字認識を実現可能な文字入力装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた請求項１に記載の文字入力装置は、操作子と、検知手段と、動力手段と、報知手段と、記憶手段と、制御手段とを備える。そして、制御手段が、検知手段の検知情報及び記憶手段が記憶する文字特徴情報に基づき文字を特定し、特定した文字に対応する文字特徴情報に基づいて動力手段に対して動作指示を与えるとともに、その特定した文字を報知手段に報知させる。

したがって、操作者が筆記しようとしている文字毎に適切な力を与えることができ、車両内のような振動が多い環境で利用する際にも、操作者が正確に筆記操作を行うことができる。そして、結果として、高精度に文字認識を行うことができる。なお、ここで言う「力」というのは、操作者が抵抗力として感じる反力だけでなく、操作者が自律的な力として感じる推力をも含む概念のものである。

ところで、操作子は現実に存在する何らかの筆記面上で筆記操作ができるようになっていてもよいが、空中で筆記操作ができるようになっていてもよい。特に後者の場合、どの位置からでも書き始めることができるため、操作者はどのタイミングで書き始めてよいかわかりづらい。換言すれば、どの時点から文字入力装置が筆記可能なモードになったのかがわかりづらいとも言える。したがって、制御手段は、空中に設定された所定の筆記面に対する操作子の押し下げ操作を検知手段が検知すると、動力手段に対して、操作子を筆記面まで戻す力を操作子に与えるよう動作指示を与え、文字の特定を開始するようになっているとよい（請求項２）。なお、ここで言う「所定の筆記面」というのは、空中に設定された面であればどのようなものであってもよいが、特に水平面と略平行に設定された面であると操作者は筆記操作が行いやすい。また、「押し下げ操作」というのは、操作子の筆記点側（つまり、ペン先側）が上記筆記面に対して突き刺さるような移動操作を意味する。

このようになっていれば、操作者が操作子を紙に当てる要領で筆記面に対して操作子を押し下げると、操作者は、それに対する力を感じ、実際に紙に筆記しているような感覚を覚える。したがって、どの時点から文字入力装置が筆記可能なモードになったのかがわかりやすく、書き始めるタイミングも掴みやすい。そして、その操作に対応して文字の特定を開始するようになっているため、操作者が文字の特定動作を開始させるための別の操作（別途もうけられたボタンを押下する等）を行う必要がないという利点も生まれる。なお、操作子を筆記面まで戻す力とは別で、所定の押し下げ操作がなくても、操作子に対して力を与えるようになっていても構わない（例えば手を離せば操作子が初期位置に戻るような力が作用している方が好ましい）。

また、制御手段は、文字の特定を開始すると、その旨を報知手段に報知させるようになっているとよい（請求項３）。
このようになっていれば、操作者は、どの時点から文字入力装置が文字の特定を開始したのかが更にわかりやすくなり、書き始めるタイミングが掴みやすい。

ところで、文字毎の力を与える開始タイミングとしては、様々なタイミングが考えられる。例えば、筆記操作中に当該筆記に対応する候補文字が一つに特定された時点が考えられる。しかし、筆記操作に対応する候補文字が一つに特定されなくても、候補文字の全てに共通する画については力を生じさせてもよい。つまり、制御手段は、検知手段が操作子に対する筆記操作の検知を開始すると当該筆記操作に対応する文字特徴情報を有する文字の特定を開始し、検知手段の検知情報に対応する文字が一つに特定された時点、又は、対応する文字の候補は複数あるが少なくとも現在操作者によって筆記されている画の文字特徴情報が全ての候補において略同一であると判定された時点で、現在操作者によって筆記されている画に対応する文字特徴情報に基づいて動力手段へ動作指示を与えるようになっているとよい（請求項４）。なお、上述した「略同一であると判定された時点」というのは、画の筆記途中である場合もあれば、二画目以降の初期位置が確定したときである場合も考えられる。

このようになっていれば、より筆記操作の早い時点から文字の筆記操作に対する力の制御を開始できるため、上述した、操作者に快適な筆記操作を提供しながら高精度な文字認識も実現できるという効果を奏しやすい。

また、検知手段の検知情報に対応する文字が一つに特定されなくても、所定時間操作子に対して筆記操作がなされなかった場合には、候補文字のうちの何れか一つの文字を特定した（確定した）文字として報知手段に報知させるようになっているとよい（請求項５）。ここで言う「所定時間」というのは、ユーザの意識が筆記操作から外れたと判断できる程度の時間であり、例えば、３０秒程度の時間が適当であると考えられる。

このようになっていれば、操作者によって文字が最後まで筆記されなくても、文字入力装置や文字入力装置に接続された装置が次の処理に移行することができ、システム全体の処理がスムーズにすすむと考えられる。

ところで、記憶手段が記憶する文字特徴情報は、検知手段によって検知された操作子に対する筆記操作から文字を特定することができる情報であればどのような形式の情報であってもよいが、各画に対応させて、少なくとも、画の長さと、画の角度と、画の曲がり具合についての情報と、次画を特定するための情報とから構成されていると特によい（請求項６）。

このようになっていれば、検知手段によって検知された操作子に対する筆記操作から効率的に文字を特定することができる。
そして、さらに、文字特徴情報を構成する各情報には、許容する誤差についての情報が付加されているとよい（請求項７）。

このようになっていれば、操作者に筆記癖がある場合でも文字の特定を行うことができ、文字入力装置の利用性が高まる。
また、制御手段が動力手段に与える動作指示は、筆記面に平行な方向の力及び筆記面に垂直な方向の力を操作子に与える動作指示であると特によい（請求項８）。

このようになっていれば、操作子に対して三次元的な力を与えることができ、二次元的な力のみしか与えられない場合と比較して、より効果的に操作者の筆記操作を補助することができる。

ところで、筆記途中まで筆運びが同じ文字については、その分かれ目となる地点で操作者に対して何らかの報知を行うようになっていると、文字の特定の精度が高まる。なぜなら、上記地点は文字特定において重要なポイントであるため、上記地点の存在が操作者に伝われば操作者が慎重に筆記操作を行ってくれると期待できるからである。したがって、請求項９に記載のように、筆記操作の途中まで筆記操作が略同一である複数の文字を操作者によって筆記されている途中に特定した場合には、筆記操作の分岐箇所において筆記面と垂直な方向の力を与える動作指示を動力手段に与えるようになっているとよい。このようになっていれば、上述した理由から、文字の特定の精度が高まる。

また、請求項１０に記載の文字入力装置のように、制御手段は、さらに、指定された文字について、記憶手段が記憶する文字特徴情報に基づいて動力手段に動作指示を与えることにより、当該文字の全画の筆記操作をガイドさせる機能を有していてもよい。

当該機能を使えば、筆記操作の学習を行うことができ、文字入力装置の利用範囲が広がる。

以下、本発明が適用された実施形態について図面を用いて説明する。尚、本発明の実施の形態は、下記の実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採りうる。

［構成の説明］
図１は、文字入力装置１１の概略構成及び文字入力装置１１に接続された装置類の関係を示すブロック図であり、図２は、文字入力装置１１の外観図である。文字入力装置１１は、外観上、本体部１８と、本体部１８から延びる第一のアーム１７ａと、第一のアーム１７ａの本体部１８側と反対側に接続された第二のアーム１７ｂと、第二のアーム１７ｂにおける第一のアーム１７ａ側と反対側に接続された操作子１６とを備える。また、これらの内部には、モータ群１２と、エンコーダ群１３と、記憶部１４と、制御部１５とを備える。

モータ群１２は、主に、第一のアーム１７ａを動かすために本体部１８と第一のアーム１７ａの接続部に設けられたモータと、第二のアーム１７ｂを動かすために第一のアーム１７ａと第二のアーム１７ｂの接続部に設けられたモータと、操作子１６を動かすために第二のアーム１７ｂと操作子１６の接続部に設けられたモータとから構成される（何れのモータも図示せず）。

エンコーダ群１３は、主に、第一のアーム１７ａの移動量を検知するために本体部１８と第一のアーム１７ａの接続部に設けられたエンコーダと、第二のアーム１７ｂの移動量を検知するために第一のアーム１７ａと第二のアーム１７ｂの接続部に設けられたエンコーダと、操作子１６の移動量を検知するために第二のアーム１７ｂと操作子１６の接続部に設けられたエンコーダとから構成される（何れのエンコーダも図示せず）。

記憶部１４は、ＳＲＡＭ等の記憶保持動作が不要な記憶媒体から構成され、後述するリンク構成テーブルと、次リンク位置テーブルとを記憶する。
制御部１５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ等から構成され、ＣＰＵがプログラムをＲＯＭからＲＡＭへ読み込み、ＣＰＵがそのプログラムを実行することによって、後述する反力制御処理を実行する。

文字入力装置１１にはナビゲーション装置２１が接続され、さらにナビゲーション装置２１には表示装置２３が接続されている。
ナビゲーション装置２１は、広く知られた一般的なナビゲーション装置であり、目的地設定の際等に、文字入力装置１１によって入力された文字を用いるように構成されている。

表示装置２３は、液晶パネルや有機ＥＬパネル等の表示部を有した表示装置であり、ナビゲーション装置２１による制御によって地図表示等を行う。
次に、記憶部１４が記憶するリンク構成テーブルについて図３を用いて説明する。

図３（ａ）は、リンク構成テーブルのテーブルレイアウト図である。リンク構成テーブルのレコード（以下、「リンクデータレコード」と称す）は、文字を一意に特定可能な文字コードと、画又は画の一部（以下、「リンク」と称す）の筆記順に対応するリンク番号と、当該リンクの長さ（Ｌ）と、水平線に対するリンクの角度（θ）と、リンクの曲がり度合いを示す曲距離（Ｄ）とから構成される。なお、各データには許容する誤差が定義されている。

図３（ｂ）は、画の定義例を説明するための説明図である。図に示すように「わ」の縦棒（Ｌ１ｓ−Ｌ１ｅ）がリンク番号１に対応し、以降同様に、Ｌ２ｓ−Ｌ２ｅがリンク番号２に対応し、Ｌ３ｓ−Ｌ３ｅがリンク番号３に対応し、Ｌ４ｓ−Ｌ４ｅがリンク番号４に対応し、Ｌ５ｓ−Ｌ５ｅがリンク番号５に対応し、Ｌ６ｓ−Ｌ６ｅがリンク番号６に対応する。

図３（ｃ）は、長さ（Ｌ）、角度（θ）、曲距離（Ｄ）の定義をより明らかにするための説明図である。例として、リンク番号４のＬ４ｓ−Ｌ４ｅの場合を表している。長さ（Ｌ）はリンク端（Ｌ４ｓ，Ｌ４ｅ）間の直線距離である。角度（θ）は、リンク端同士を結ぶ直線と水平線とのなす角度である。曲距離（Ｄ）は、リンク端同士の中点からリンクまでの距離である。なお、曲距離（Ｄ）が正の値であればＬ４ｓ→Ｌ４ｅに向かった場合の右方向にリンクが存在し、負の値であればＬ４ｓ→Ｌ４ｅに向かった場合の右方向にリンク存在するようになっている（図３（ｃ）では、曲距離（Ｄ）は負の値である）。

次に、記憶部１４が記憶する次リンク位置テーブルについて図４を用いて説明する。
図４（ａ）は、次リンク位置テーブルのテーブルレイアウト図である。次リンク位置テーブルのレコード（以下、「リンク位置レコード」と称す）は、文字を一意に特定可能な文字コードと、筆記順に対応したリンクの番号であるリンク番号と、リンクの開始端までの距離（Ｍ）と角度（φ）とから構成される。なお、距離（Ｍ）の基準位置は一画目のリンクの開始端であり、角度（φ）は水平線からの角度である。

図４（ｂ）は、距離（Ｍ）と角度（φ）の定義をより明らかにするための説明図である。例として、リンク番号２の開始端Ｌ２ｓの位置を表している。つまり、リンク番号１の開始端Ｌ１ｓを基準にしてリンク番号２の開始端Ｌ２ｓまでの距離（Ｍ）と、水平線を基準とした角度（φ）とによって定まる位置がリンク番号２の開始端Ｌ２ｓである。他のリンクの開始端もリンク番号１の開始端Ｌ１ｓを基準にして同様の手法によってデータ化されている。

［動作の説明］
次に、制御部１５が実行する反力制御処理について図５のフローチャートを用いて説明する。反力制御処理は、ナビゲーション装置２１から実行指令を受け取った際に開始される。また、反力制御処理によって実現される文字入力方法は、筆記された文字を一文字ずつ特定して確定させていく方法である（単文字入力）。

制御部１５は、反力制御処理の実行を開始すると、まず反力を初期状態に設定する（Ｓ１０５）。この「反力を初期状態に設定する」というのは、操作子１６が初期位置（例えば、図２の状態の位置）に保たれる力が作用している状態である。エンコーダ群１３からの検知情報に基づいてモータ群１２の必要動作量を算出し、その算出結果に基づいてモータ群１２に指令を与えることによって行う。なお、モータ群１２を用いず、バネによって実現してもよい。

続いて、操作子１６が初期位置から移動したか否かを判定する（Ｓ１１０）。これは、エンコーダ群１３からの検知情報に基づいて判定する。操作子１６が初期位置から移動したと判定した場合は（Ｓ１１０：Ｙｅｓ）、Ｓ１１５へ処理を移行し、操作子１６が初期位置から移動していないと判定した場合は（Ｓ１１０：Ｎｏ）、操作子１６が初期位置から移動するまで本ステップにとどまる。なお、何れの場合にも、Ｓ１０５で説明した力が作用したままの状態が続いている。

操作子１６が移動したと判定した場合に進むＳ１１５では、操作子１６の移動が文字入力モードへの移行指示を意味するものであるか否かを判定する。具体的には、操作子１６の先端１６ａが、仮想的な筆記面Ｐ（図２参照）に対して所定の動き（例えば、筆記面Ｐを貫く動きや、筆記面Ｐ上を移動する動きや、筆記面Ｐをタッピングするような動き）をした場合に文字入力モードへの移行指示がなされたと判定する。なお、別途設けられたスイッチが押下された場合に文字入力モードに移行するように構成されていてもよい。また、「文字入力モード」というのは、操作者により操作子１６を操作して筆記面Ｐに対して筆記操作が行われるとその筆記内容から入力された（筆記された）文字を特定し、種々の処理（例えばナビゲーション装置２１の目的地設定処理）等に利用することを可能とするモードである。

Ｓ１１５において、文字入力モードへの移行指示がなされたと判定した場合は（Ｓ１１５：Ｙｅｓ）、Ｓ１２０へ処理を移行し、文字入力モードへの移行指示はなかったと判定した場合は（Ｓ１１５：Ｎｏ）、Ｓ１１０へ処理を戻す。

文字入力モードへの移行指示がなされたと判定した場合に進むＳ１２０では、文字入力モードに移行した旨を出力し、モータ群１２によって実現される反力を文字入力状態に設定する。なお、文字入力モードへ移行した旨を出力する先は、ナビゲーション装置２１に接続されている表示装置２３である。また、「反力を文字入力状態に設定する」というのは、操作子１６の先端１６ａが仮想的な筆記面Ｐより上方にある場合には、上述した初期状態と同様の反力を与えるように動作し、操作子１６の先端１６ａが仮想的な筆記面Ｐより下方にある場合には、上述した初期状態の反力よりも強い反力によって、操作子１６の先端１６ａが仮想的な筆記面Ｐ上に位置するように反力が働く状態に設定することである。

続いて、変数ｎと変数ｋを初期化（変数ｎ＝１，変数ｋ＝１）する（Ｓ１２５）。変数ｎは、単一文字中における何画目の入力中かを意味し、変数ｋは、基準文字（記憶部１４に記憶されているリンクデータとして記憶されている文字）に対する現在操作者が筆記している文字の拡大率を意味する。

続いて操作子１６の移動を検知したか否かを判定する（Ｓ１３０）。操作子１６の移動を検知したと判定した場合は（Ｓ１３０：Ｙｅｓ）、Ｓ１５０へ処理を移行し、操作子１６の移動を検知していないと判定した場合は（Ｓ１３０：Ｎｏ）、Ｓ１３５へ処理を移行する。

操作子１６の移動を検知したと判定した場合に進むＳ１３５では、未検知状態が一定時間経過したか否かを判定する。ここで言う「一定時間」というのは、操作者の意識が筆記操作から外れ、筆記操作が再開される可能性よりも再開されない可能性の方が高いと判断できる程度の時間である。例えば、３０秒や１分程度が適していると考えられる。このＳ１３５において、未検知状態が一定時間経過したと判定した場合は（Ｓ１３５：Ｙｅｓ）、Ｓ１４０へ処理を移行し、未検知状態が一定時間経過していないと判定した場合は（Ｓ１３５：Ｎｏ）、Ｓ１３０へ処理を戻す。

未検知状態が一定時間経過したと判定した場合に進むＳ１４０では、文字確定処理を行う。これは、現在入力途中である文字を強制的に確定させる処理であり、候補文字の中から、現在の状態で最後まで筆記されている文字があれば、それを筆記された文字として確定させることである。例えば、「大」と筆記された状態では、操作者は「大」を筆記しようとしたのか「犬」を筆記しようとしているのか、「太」を筆記しようとしているのかわからないため本来なら確定できないが、筆記された文字を「大」に強制的に確定させることである。また、現在の状態で最後まで筆記されている文字が候補文字中になければ、周知の推定方法によって最も可能性が高いと推定される文字や、ランダムに選んだ文字を筆記された文字として確定させる。

続く、Ｓ１４５では、Ｓ１２０で設定した反力についての文字入力状態を解除し、文字入力モードを脱した旨を出力する。この出力先は、ナビゲーション装置２１に接続されている表示装置２３である。そして、Ｓ１０５へ処理を戻す。

一方、操作子１６の移動を検知したと判定した場合に進むＳ１５０では、操作子１６の移動が文字入力モードの解除指示を意味するものであるか否かを判定する。具体的には、操作子１６の先端１６ａが、仮想的な筆記面Ｐに対して所定の動き（例えば、筆記面Ｐから所定距離（例えば、１０ｃｍ）以上離れる動きや、筆記面Ｐをタッピングするような動き）がなされた場合に文字入力モードへの解除指示がなされたと判定する。なお、別途設けられたスイッチが押下された場合に文字入力モードを解除するように構成されていてもよい。文字入力モードの解除指示がなされたと判定した場合は（Ｓ１５０：Ｙｅｓ）、Ｓ１４０へ処理を戻し、文字入力モードの解除指示はなかったと判定した場合は（Ｓ１５０：Ｎｏ）、Ｓ１５２へ処理を移行する。

文字入力モードの解除指示がなされたと判定した場合に進むＳ１５２では、文字入力確定指示があったか否かを判定する。これは、所定の操作、例えば、操作子１６の選択１６ａが仮想的な筆記面Ｐから所定距離（例えば、５ｃｍ）以上離れたときに文字入力確定指示があったと判定することにより行う。なお、別途設けられたスイッチが押下された場合に文字入力確定指示があったと判定するように構成されていてもよい。このＳ１５２において、文字入力確定指示があったと判定した場合は（Ｓ１５２：Ｙｅｓ）、Ｓ２０５へ処理を移行し、文字入力確定指示はなかったと判定した場合は（Ｓ１５２：Ｎｏ）、Ｓ１５５へ処理を移行する。

文字入力確定指示はなかったと判定した場合に進むＳ１５５では、筆記面Ｐに対する操作子１６の動作に対応した、ｎ画目のリンクデータレコードの検索を開始する。これは、リンク構成テーブルを検索することによって行う。具体的には、例えばｎ＝１の場合であれば、リンク番号が「１」であるリンクデータレコードであって、操作子１６の動作軌跡に類似するリンク形状データ（長さ（Ｌ）、角度（φ）、曲距離（Ｄ））を有するレコードを検索することである。なお、動作軌跡を延長すると類似することになるものも含む。また、この検索は、エンコーダ群１３から出力される検知結果と同時に行われ、逐一、検索が再実行されるようになっている。また、ｎ＝２以上のときは、次リンク位置テーブルの情報も用いて検索を行う。また、変数ｋの値も考慮して検索を行う。

続くＳ１６０では、Ｓ１５５で開始した検索において該当するリンクデータレコードが１つのみに定まったか否かを判定する。リンクデータレコードが１レコードのみに定まったと判定した場合は（Ｓ１６０：Ｙｅｓ）、Ｓ２２０へ処理を移行し、該当リンクデータレコードが１レコードのみに定まっていないと判定した場合は（Ｓ１６０：Ｎｏ）、Ｓ１６５へ処理を移行する。

該当リンクデータレコードは１レコードのみに定まっていないと判定した場合に進むＳ１６５では、該当するリンクデータレコードが存在し、且つ、それらは複数であって、各リンクデータレコードにおける各リンク形状データは全て同一であるか否かを判定する。この条件を満たすと判定した場合は（Ｓ１６５：Ｙｅｓ）、Ｓ３０５へ処理を移行し、条件を満たさないと判定した場合は（Ｓ１６５：Ｎｏ）、Ｓ１６７へ処理を移行する。

上述した条件を満たさないと判定した場合に進むＳ１６７では、次の画の筆記操作に移ったか否かを判定する。これは、エンコーダ群１３からの検知結果に基づいて判定し、例えば、操作子１６の上方への移動を検知した場合に次の画の筆記操作に移ったと判定する。このＳ１６７において次の画の筆記操作に移ったと判定した場合は（Ｓ１６７：Ｙｅｓ）、Ｓ３４５へ処理を移行し、次の画の筆記操作に移っていないと判定した場合は（Ｓ１６７：Ｎｏ）、Ｓ１７０へ処理を移行する。

次の画の筆記操作に移っていないと判定した場合に進むＳ１７０では、該当リンクデータレコードは存在しないか、又は、Ｓ１５５で検索を開始してから一定時間経過したか否かを判定する。該当リンクデータレコードは存在しない、又は、検索を開始してから一定時間経過したと判定した場合は（Ｓ１７０：Ｙｅｓ）、Ｓ３５５へ処理を移行し、該当リンクデータレコードは存在し、且つ、検索を開始してからまだ一定時間経過していないと判定した場合は（Ｓ１７０：Ｎｏ）、Ｓ１６０へ処理を戻す。

説明を図６のフローチャートへ移し、上述したＳ１５２において文字入力確定指示があったと判定した場合に進むＳ２０５では、文字を確定した旨を出力する。出力する先は、ナビゲーション装置２１に接続されている表示装置２３である。

続いて、変数ｎと変数ｋを初期化（変数ｎ＝１，変数ｋ＝１）する（Ｓ２１０）。そして、Ｓ１３０へ処理を戻す。
また、上述したＳ１６０においてリンクデータレコードが１レコードのみに定まったと判定した場合に進むＳ２２０では、リンクデータレコードのリンク形状データを用いて反力制御を開始する。なお、定まったリンクデータレコードだけでなく、文字コードによって検索することにより特定できるｎ＋１以降の画についてのリンクデータレコードも用いて反力制御を順次行う。反力制御の詳細については後述する。

続いて、当該文字の最終画が筆記されたか否かを判定する（Ｓ２２５）。これは、エンコーダ群１３から出力される検知結果と、最終画に対応するリンクデータレコードのリンク形状データとに基づいて、最終画が筆記されたか否かを判定することによって行う。その結果、当該文字の最終画が筆記されたと判定した場合には（Ｓ２２５：Ｙｅｓ）、Ｓ２３５へ処理を移行し、当該文字の最終画はまだ筆記されていないと判定した場合には（Ｓ２２５：Ｎｏ）、Ｓ２３０へ処理を移行する。

最終画が筆記されたと判定した場合に進むＳ２３５では、変数ｎと変数ｋを初期化（変数ｎ＝１，変数ｋ＝１）し、Ｓ１３０へ処理を戻す。
一方、最終画はまだ筆記されていないと判定した場合に進むＳ２３０では、操作子１６の移動を検出しない状態が一定時間経過したか否かを判定する。ここで言う「一定時間」というのは、操作者の意識が筆記操作から外れ、筆記操作が再開される可能性よりも再開されない可能性の方が高いと判断できる程度の時間である。例えば、３０秒や１分程度が適していると考えられる。このＳ２３０において、操作子１６の移動を検出しない状態が一定時間経過したと判定した場合は（Ｓ２３０：Ｙｅｓ）、Ｓ１４０へ処理を移行し、操作子１６の移動を検出しない状態は一定時間経過していないと判定した場合は（Ｓ２３０：Ｎｏ）、Ｓ２２５へ処理を戻す。

説明を図７のフローチャートに移し、上述したＳ１６５において条件を満たすと判定した場合に進むＳ３０５では、条件に合致している各リンクデータレコードに対応する各文字について、当該画における筆運びに違いが生じる点（分岐箇所）を特定する。ここで、図８を用いて、「筆運びに違いが生じる点」について説明する。図８は、「わ」と「ね」と「れ」を重ねたものであるが、図から明らかなように、「わ」と「ね」の筆運びに違いが生じる点は、Ｄ１となる。また、「わ」と「れ」、「ね」と「れ」の筆運びに違いが生じる点は、Ｄ２となる。

説明を図７に戻し、続いて、上記点を筆記する際には通常よりも反力が増すように反力データを修正し、修正した反力データに基づいて反力制御を開始する（Ｓ３１０）。
続いて、当該画の筆記操作が終了したか否かを判定する（Ｓ３１５）。これは、エンコーダ群１３から出力される検知結果と、当該画に対応するリンク形状データとに基づいて行う。当該画の筆記操作が終了したと判定した場合は（Ｓ３１５：Ｙｅｓ）、Ｓ３２５へ処理を移行し、当該画の筆記操作を終了していないと判定した場合は（Ｓ３１５：Ｎｏ）、Ｓ３２０へ処理を移行する。

当該画の筆記操作を終了していないと判定した場合に進むＳ３２０では、未検知状態が一定時間経過したか否かを判定する。ここで言う「一定時間」というのは、操作者の意識が筆記操作から外れ、筆記操作が再開される可能性よりも再開されない可能性の方が高いと判断できる程度の時間である。例えば、３０秒や１分程度が適していると考えられる。このＳ３２０において、未検知状態が一定時間経過したと判定した場合は（Ｓ３２０：Ｙｅｓ）、Ｓ１４０へ処理を移行し、未検知状態が一定時間経過していないと判定した場合は（Ｓ３２０：Ｎｏ）、Ｓ３１５へ処理を戻す。

Ｓ３１５において筆記操作が終了したと判定した場合に進むＳ３２５では、変数ｎを１だけ増やす。そして、検索対象のリンクデータレコードを絞り込む（Ｓ３３０）。具体的には、今までの筆運びによって明らかになった画を有する文字の文字コードを有するレコードであってリンク番号が変数ｎであるレコードのみを検索対象にすることである。

続くＳ３３５では、Ｓ３１５で筆記操作が終了したと判定した画の筆運び距離が、対応するリンクデータレコードにおける長さ（Ｌ）の何倍であったかを算出し、その算出した値を倍率ｋとして設定する。そして、Ｓ１３０へ処理を戻す。

また、上述したＳ１６７で次の画の筆記操作に移ったと判定した場合に進むＳ３４５では、変数ｎを１だけ増やし、Ｓ１３０へ処理を戻す。
また、上述したＳ１７０で該当リンクデータレコードは存在しない又は検索を開始してから一定時間経過したと判定した場合に進むＳ３５５では、該当文字がないことを報知する。具体的には、ナビゲーション装置２１に接続されている表示装置２３に、その旨を表示させることによって行う。

続いて、変数ｎと変数ｋを初期化（変数ｎ＝１，変数ｋ＝１）し、Ｓ１３０へ処理を戻す。
次に、Ｓ２２０，Ｓ３１０で開始する反力制御によって実現される反力について図９を用いて説明する。図９（ａ）は、筆記文字「わ」であるが、Ｌ１ｓ−Ｌ１ｅが筆記される際の反力状態を図９（ｂ），（ｃ）に表す。具体的には、図９（ｂ）は、Ａ−Ａ’間それぞれぞれの位置における反力（筆記面Ｐに対する垂直方向の反力）を表したグラフであり、図９（ｃ）はＢ−Ｂ’間それぞれの位置における反力（筆記面Ｐに対する垂直方向の反力）を表したグラフである。なお、すでに文字の特定は終えている状態と仮定している。

図９（ｂ）に示すように、Ａ−Ａ’の中間地点に反力の弱い箇所が存在する。したがって、操作者が操作子１６によって筆記操作を行うとその反力の弱い箇所に操作子１６の先端１６ａを保つよう筆記操作がなされると推測される。

また、図９（ｃ）に示すように、Ｂ’からＢに移動するにつれて反力が弱まり、Ｂに到達する直前で反力が増すようになっている。したがって、Ｌ１ｓからＬ１ｅまでスムーズに筆記操作がなされるとともに、筆記操作の終了点も操作者が容易に認識できると推測される。

［実施形態の効果］
以上、本実施形態の文字入力装置１１の構成及び動作について説明したが、文字入力装置１１によれば、操作者が筆記しようとしている文字毎に適切な反力を操作子１６に与えることができ、車両内のような振動が多い環境で利用する際にも、操作者が正確に筆記操作を行うことができる。そして、結果として、高精度に文字認識を行うことができる。

また、文字入力モードに移行すると（Ｓ１２０）、操作子１６の先端１６ａが仮想的な筆記面Ｐより下方にある場合には初期状態の反力よりも強い反力によって操作子１６の先端１６ａが仮想的な筆記面Ｐ上に位置するように反力が働く。したがって、操作者は、それに対する反力を感じ、実際に紙に筆記しているような感覚を覚える。その結果、操作者は、文字入力装置１１が筆記可能なモードになったのかがわかりやすく、また、筆記面Ｐがどこにあるのかもわかりやすい。

また、文字入力モードに移行した際には、その旨が表示装置２３に表示されるようになっている（Ｓ１２０）。したがって、操作者は、文字入力装置１１が筆記可能なモードになったのかがさらにわかりやすい。

また、筆記操作に対応する候補文字が一つに特定されなくても、候補文字の全てに共通する画については反力を生じさせるようになっている（Ｓ３１０）。したがって、文字が確定するより前の時点から文字の筆記操作に対する反力制御がなされるため、操作者はより快適に筆記操作を行うことができる。

また、エンコーダ群１３が操作子１６の動きを所定時間検知しない場合には（Ｓ１３５：Ｙｅｓ，Ｓ２３０：Ｙｅｓ，Ｓ３２０：Ｙｅｓ）、強制的に文字を確定するようになっている（Ｓ１４０）。

したがって、操作者によって文字が最後まで筆記されなくても、あるいは、操作者によって確定指示がなくても、次の文字の入力や後続する他の処理（例えば、経路算出処理）に移行することができ、システム全体の処理がスムーズに進む。

また、リンク構成テーブル及び次リンク位置テーブルの各データには許容する誤差データも付加されている（図３，図４）。したがって、筆記癖等があった場合でも、文字の特定を行うことができる。

また、筆記操作の途中まで筆記操作が略同一である複数の文字を操作者によって筆記されている途中に特定した場合には（Ｓ１６５：Ｙｅｓ）、筆記操作の分岐箇所（筆運びに差異が生じる点）では通常よりも反力が増すように反力データを修正して反力制御を行うようになっている（Ｓ３１０）。このようになっていれば、分岐箇所の存在が操作者に伝わり、操作者が慎重に筆記操作を行ってくれると期待できるため、文字の特定の精度が高まる。

［他の実施形態］
（１）上記実施形態の説明では、筆記面Ｐに対する垂直方向の反力のみについて言及したが、もちろん筆記面Ｐに対して平行な方向にも力を生じさせてもよい。例えば、図９（ａ）のＬ１ｓ−Ｌ１ｅを筆記する際、操作子１６の先端１６ａがＬ１ｓ−Ｌ１ｅ上から外れた位置にある場合には、先端１６ａがＬ１ｓ−Ｌ１ｅ上に位置するように筆記面Ｐに対して平行な方向に反力を発生させるとよい。このようになっていれば、操作者はより文字の筆記を行いやすくなる。なお、反力だけに限らず、推力（操作子１６自らが移動しようとする力）を発生させてもよい。このようにすれば、より操作者の筆記操作に必要な力が低減され筆記操作が容易となる。

（２）上記実施形態の文字入力装置１１は、文字の入力を目的としたものであったが、文字の学習用装置として用いてもよい。具体的には、文字入力装置１１に対して外部の装置から文字が指定されると、リンク構成テーブルと次リンク位置テーブルのデータを使って指定された文字の筆記を補助するようにモータ群１２を制御することである。この場合、操作子１６には反力だけではなく推力も与えるようになっているとより良い。

このようになっていれば、効果的に筆記操作の学習を行うことができ、文字入力装置１１の利用範囲が広がる。
［特許請求の範囲との対応］
次に、実施形態の説明で用いた用語と、特許請求の範囲で用いた用語との対応を示す。エンコーダ群１３が検知手段に相当し、モータ群１２が動力手段に相当し、記憶部１４が記憶手段に相当し、制御部１５が制御手段に相当する。また、上記実施形態では文字入力装置１１とは別体構成になっているが、表示装置２３が報知手段に相当する。

文字入力装置の概略構成及び文字入力装置に接続された装置類の関係を示すブロック図である。 文字入力装置の外観図である。 リンク構成テーブルを説明するためのテーブルレイアウト等である。 次リンク位置テーブルを説明するためのテーブルレイアウト等である。 反力制御処理を説明するためのフローチャートである。 反力制御処理を説明するためのフローチャートである。 反力制御処理を説明するためのフローチャートである。 筆運びに違いが生じる点を説明するための説明図である。 反力について説明するための説明図である。

符号の説明

１１…文字入力装置、１２…モータ群、１３…エンコーダ群、１４…記憶部、１５…制御部、１６…操作子、１６ａ…先端、１７ａ…第一のアーム、１７ｂ…第二のアーム、１８…本体部、２１…ナビゲーション装置、２３…表示装置。

Claims (10)

1. 筆記具形状に形成された操作子と、
   前記操作子に対して行われた筆記操作を検知する検知手段と、
   前記操作子に対して力を与える動力手段と、
   操作者に対して情報を報知する報知手段と、
   前記検知手段によって検知された前記操作子に対する筆記操作から文字を特定するために必要な文字特徴情報を文字毎に記憶する記憶手段と、
   前記検知手段の検知情報及び前記記憶手段が記憶する前記文字特徴情報に基づき文字を特定し、特定した文字に対応する前記文字特徴情報に基づいて前記動力手段に対して動作指示を与えるとともに、その特定した文字を前記報知手段に報知させる制御手段と、
   を備えることを特徴とする文字入力装置。
2. 請求項１に記載の文字入力装置において、
   前記操作子は、空中で筆記操作を行うことができるようになっており、
   前記制御手段は、空中に設定された所定の筆記面に対する前記操作子の押し下げ操作を前記検知手段が検知すると、前記動力手段に対して、前記操作子を前記筆記面まで戻す力を前記操作子に与えるよう動作指示を与え、前記特定を開始すること、
   を特徴とする文字入力装置。
3. 請求項２に記載の文字入力装置において、
   前記制御手段は、前記特定を開始すると、その旨を前記報知手段に報知させること、
   を特徴とする文字入力装置。
4. 請求項１〜３の何れかに記載の文字入力装置において、
   前記記憶手段が記憶する前記文字特徴情報は、各文字の画毎に構成され、
   前記制御手段は、前記検知手段が前記操作子に対する筆記操作の検知を開始すると当該筆記操作に対応する文字特徴情報を有する文字の特定を開始し、前記検知手段の検知情報に対応する文字が一つに特定された時点、又は、対応する文字の候補は複数あるが少なくとも現在操作者によって筆記されている画の文字特徴情報が全ての前記候補において略同一であると判定された時点で、現在操作者によって筆記されている画に対応する前記文字特徴情報に基づいて前記動力手段へ動作指示を与えること、
   を特徴とする文字入力装置。
5. 請求項１〜４の何れかに記載の文字入力装置において、
   前記制御手段は、前記検知手段の検知情報に対応する文字が一つに特定されず、前記検知手段の検知情報に対応する文字の候補は複数ある状態であっても、前記操作子に対して筆記操作が所定時間なされなかった場合には、前記候補のうちの何れか一つの文字を特定した文字として前記報知手段に報知させること、
   を特徴とする文字入力装置。
6. 請求項１〜５の何れかに記載の文字入力装置において、
   前記記憶手段が記憶する前記文字特徴情報は、少なくとも、画の長さと、画の角度と、画の曲がり具合についての情報と、次画を特定するための情報とから構成されていること、
   を特徴とする文字入力装置。
7. 請求項６に記載の文字入力装置において、
   前記文字特徴情報を構成する各情報には、許容する誤差についての情報が付加されていること、
   を特徴とする文字入力装置。
8. 請求項２を引用する請求項３〜７の何れかに記載の文字入力装置において、
   前記制御手段が文字の種類に応じて前記動力手段に与える前記動作指示は、前記筆記面に平行な方向の力及び前記筆記面に垂直な方向の力を前記操作子に与える動作指示であること、
   を特徴とする文字入力装置。
9. 請求項８に記載の文字入力装置において、
   前記制御手段は、筆記操作の途中まで筆記操作が略同一である複数の文字を操作者によって筆記されている途中に特定した場合には、筆記操作の分岐箇所において前記筆記面と垂直な方向の反力を与える動作指示を前記動力手段に与えること、
   を特徴とする文字入力装置。
10. 請求項１〜請求項９の何れかに記載の文字入力装置において、
    前記制御手段は、さらに、指定された文字について、前記記憶手段が記憶する前記文字特徴情報に基づいて前記動力手段に動作指示を与えることにより、当該文字の全画の筆記操作をガイドさせる機能を有すること、
    を特徴とする文字入力装置。