JP2014164711A - キーボードデバイス及びキーボードデバイスの動作方法 - Google Patents

Abstract

【課題】足への負担の少なく、かつ操作性の優れたキーボードデバイスを提供する。
【解決手段】位置情報を出力するポインティングデバイス２と、仮想キーボードを表示可能な仮想キーボードモニタ３とを有するキーボードデバイス１であり、ポインティングデバイス２は、ベース部と、ベース部上をＸ方向及びＹ方向に滑動可能なペダル部と、ペダル部の位置情報を検出するための位置センサ群２１とからなり、ペダル部を滑動させたとき、ペダル部の位置情報を出力する。仮想キーボードモニタ３に仮想キーボードを表示させると共に、位置センサ群２１が検出したペダル部の位置情報を仮想キーボード上に重ねて表示させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、パーソナルコンピュータ等への情報入力操作を足の動きによって行うキーボードデバイスに関する。

従来、手の不自由な操作者がパーソナルコンピュータ等を操作する場合、キーボードデバイスとしてのマウスを足で操作するものが知られている。特開平１０−９７３７４号公報（特許文献１）では、足を乗せる移動部と、移動部を保持しかつ前後左右に移動させるためのベースで構成される足用ポインティングデバイスが記載されている。特許文献１記載の足用ポインティングデバイスの実際の動作は、パソコンの画面のカーソルを画面上方に移動させる場合、足を床面に平行にかつ前方に移動させる。そして、カーソルを画面下方に移動させる場合、足を後方に移動させ、カーソルを画面左右に移動させる場合は、足を左右に移動させるものである。

一方、特開２０１０−２６２５６０号公報（特許文献２）には、足の指先で操作可能なコンピュータ用入力装置が記載されている。この装置は、コンピュータ本体に接続され文字等を入力する文字入力用キーボードと、表示装置の画面に表示されたポインタの位置を移動させるポインタ操作用キーボードを備えたものである。そして、コンピュータ本体は机の上に置かれ、文字入力用キーボードとポインタ操作用キーボードが机の脚元に設置され、足の指先による操作でコンピュータ本体に対する文字等のデータ入力を行うものである。

特開平１０−９７３７４号公報 特開２０１０−２６２５６０号公報

しかしながら、特許文献１記載の技術では、目的の文字表示位置までカーソルを移動させるのにはカーソル移動時間に依存する。従って目的の文字表示位置に移動するまで足に力を加え続ける必要がある。また、移動中のカーソルを止めるタイミングが難しく行き過ぎや手前で止まってしまったりして選択操作が難しく、タイミングを習得するまでに時間を要するという問題がある。

また、特許文献２記載の技術では、データ入力キーやポインタ操作キーを操作する場合に、端縁の円弧の中心に位置するように踵を着け、この踵を軸にして孤を描くように指先側を動かすことになる。このようにすることで踵を宙に浮かせることなく入力できることになるが、足首を踵中心に左右に回転させる。言い換えると足首を左右に捻じることになり、操作者によっては足首の疲労が想定できる。また、足の大きさによっては指先での押下位置がずれてしまうという問題点がある。

本発明が解決しようとする課題は、操作性が優れ、かつ足への負担が少ないキーボードデバイスを提供することである。

上記課題を解決するために本発明に関するキーボードデバイスは、位置情報を出力するポインティングデバイスと、仮想キーボードを表示可能な画像表示部とを有するキーボードデバイスであって、前記ポインティングデバイスは、ベース部と、該ベース部上を第１の方向に滑動可能な第１のスライダ及び該第１のスライダ上を前記第１の方向に垂直な方向に滑動可能な第２のスライダとからなるペダル部と、前記ペダル部の位置情報を検出するための位置センサ群と、前記ペダル部を滑動させた時、前記位置センサ群が検出する前記ペダル部の位置情報を出力する制御部を有し、前記制御部は、前記画像表示部に前記仮想キーボードを表示させると共に、前記位置センサ群が検出した前記ペダル部の前記位置情報を前記仮想キーボード上に重ねて表示させることを特徴とするものである。

本発明によれば、操作者は椅子に座った状態でペダル部に足を乗せる。そして、操作机の上の仮想キーボードモニタに表示される文字パレットを目視し、ペダル部を足で動かすことによりカーソルが移動する。そして目的の文字表示部までカーソルが移動したら、足先（指）部の入力スィッチ部を押下すれば、その選択した文字コードがパソコンに向けて出力できる。このように足を素早く移動しての直接キー選択できるため、入力速度も速い。また、ペダル部の移動時には位置決めレールにデテント機能を設ければ、デテント機能の作用によりデテント感覚を生じさせることができるので、確実に文字位置で停止させることが可能となる。こうして足による操作性が優れ、かつ足の疲労が少ないキーボードデバイスを得ることができる。

第１の実施の形態に関わるキーマトリクスを示す説明図である。 第１の実施の形態に関わるキーボードデバイスを使用する装置の概念図である。 第１の実施の形態に関わるキーボードデバイスの機能ブロック図である。 第１の実施の形態に関わる仮想キーボードモニタの文字パレット表示例を示す説明図である。 第１の実施の形態に関わるポインティングデバイスの機構平面図である。 第１の実施の形態に関わるポインティングデバイスを示す説明図である。 第１の実施の形態に関わるポインティングデバイスの入力スイッチ部の説明図である。 第１の実施の形態に関わるポインティングデバイスの位置決めレールの概念図である。 第１の実施の形態に関わるポインティングデバイスを示す説明図である。 第１の実施の形態に関わるポインティングデバイスの機構正面図である。 第１の実施の形態に関わるポインティングデバイスの回路構成図である。 第１の実施の形態に関わるポインティングデバイスの動作を示す動作フローチャートである。 第１の実施の形態に関わる足操作状態を示す概念図である。 第１の実施の形態に関わる仮想キーボードモニタの動作を示す動作フローチャートである。 第１の実施の形態に関わる他の足操作状態を示す概念図である。

（第１の実施の形態）
以下、本発明の第１の実施の形態を図面に従って説明する。図面において同一又は相当部分には同一符号を用いるものとする。図２は第１の実施の形態に関わるキーボードデバイスを使用する装置の概念図である。図２において、本発明のキーボードデバイス１は位置情報を出力するポインティングデバイス２、仮想キーボードを表示可能な画像表示部としての仮想キーボードモニタ３及びそれらを電気的に接続する接続ケーブル４により構成される。ポインティングデバイス２は床面７１上に載置され、上位装置としてのパーソナルコンピュータ（以後、パソコンと称する）５の図示しないＵＳＢコネクタにＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）ケーブル６を介して電気的に接続される。パソコン５は、情報を表示するモニタ（以後、ＰＣモニタと称する）５ａを有し、ＰＣモニタ５ａは仮想キーボードモニタ３とともに操作机７の上面に載置される。なお、パソコン５の本体部は操作机７の上に載置することが必須でなく、パソコン５のＰＣモニタ５ａが操作机７の上に載置されていれば良い。

操作者は椅子に座った状態でポインティングデバイス２のペダル部２０３，２０４に足を乗せる。そして、操作机７の上の仮想キーボードモニタ３に表示される文字パレットを目視し、ペダル部２０３．２０４を足で動かすことによりカーソルを移動させる。そして目的の文字位置までカーソルが移動したら、足先の入力スィッチ部２３を押下して決定させれば、その決定した文字の文字コードがパソコンに向けて出力される。

以下、本キーボードデバイス１の機能及び構成を図３により説明する。図３は第１の実施の形態に関わるキーボードデバイスの機能ブロック図である。まず、ポインティングデバイス２は、制御部２０、位置センサ群２１、センサ情報読込部２２、入力スイッチ部２３、入力スィッチ情報読込部２４、メモリ２５、メモリ制御部２６、比較部２７、選択キー特定部２８、キーコード変換部２９、送信部３０を有する。仮想キーボードモニタ３は、モニタ制御部３１、受信部３２、表示制御部３３、カラーモニタ３４を有する。

位置センサ群２１はフォトインタラプタ（Ｐｈｏｔｏｉｎｔｅｒｒｕｐｔｅｒ）を複数個、所定の間隔で並べたものであって、後述するように縦位置センサ群２１ａ、２１ｂと横位置センサ群２１ｃで構成される。フォトインタラプタは発光素子と受光素子を対向させて素子間の遮光物の有無を検出する。なお、本説明では発光素子から照射される光が遮光物によって遮断された場合をＯＮとし、受光素子が照射される光を受入れた場合（遮光物なし）をＯＦＦとして説明する。また、物体に光を当てて、反射してきた光を検出することで、物体の有無を判定するフォトリフレクタ（反射型フォトインタラプタと称することもある）であって良い。このフォトリフレクタを使用する場合には、物体ありの状態をＯＮとし、物体なし場合をＯＦＦとなる。

センサ情報読込部２２は位置センサ群２１の各フォトインタラプタのＯＮ／ＯＦＦ状態を読み込む部位である。読み込みタイミングは、例えば常時１ｍｓ間隔でフォトインタラプタ(具体的には、受光素子)のアナログ出力をＡ／Ｄ変換してＯＮ／ＯＦＦ（二値化）判定する。

入力スイッチ部２３は位置センサ群２１と同様にフォトインタラプタで形成され、前述同様に遮光物の有無を検出できる。操作者がペダル部２０３、２０４の後述する入力スイッチ駆動板２１１を押下することによって、入力スイッチ部２３を操作することができる。なお、メカニカルな電気スィッチとすることも可能であり、その場合には、スィッチＯＮ／ＯＦＦ感覚を発生させることもできる。

入力スィッチ情報読込部２４は、入力スイッチ部２３の各フォトインタラプタのＯＮ／ＯＦＦ状態を読み込む部位である。フォトインタラプタ(具体的には、受光素子)のアナログ出力をＡ／Ｄ変換してＯＮ／ＯＦＦ（二値化）判定する。即ち、操作者がペダル部２０３、２０４の入力スイッチ駆動板２１１を押下することによって、入力スイッチ部２３を操作すると、後述するカーソルの位置する文字情報（データ）を決定させることになる。

メモリ２５には、キーボードデバイス１の制御を行うためのコンピュータプログラム等を格納する。また、メモリ２５は、センサ情報読込部２２及び入力スィッチ情報読込部２４の読込結果を記録する部位でもある。メモリ制御部２６は、メモリ２５に格納される情報の読み出し及び記録を制御する部位である。

比較部２７は制御部２０の指示により、センサ情報読込部２２が出力しているＯＮ／ＯＦＦ情報に変化があるか否かを比較する部位である。制御部２０は変化ありと判定された当該ＯＮ／ＯＦＦ情報をメモリ２５に格納することになる。また、比較部２７は入力スィッチ情報読込部２４の操作（ＯＮ)/非操作(ＯＦＦ)を確認する部位でもある。

選択キー特定部２８は制御部２０の指示により、入力スィッチ情報読込部２４が出力を検出した時、選択されたキーを特定する。即ち、入力スイッチ部２３が作動した時のＯＮ情報に基づいて足位置情報（Ｘ,Ｙ）を特定する。キーコード変換部２９は、選択キー特定部２８が特定した足位置情報（Ｘ,Ｙ）からＵＳＢインタフェースで規定されているキーコードに変換する。

送信部３０は、比較部２７によりセンサ情報読込部２２が出力しているＯＮ／ＯＦＦ情報の変化があった時、その都度の足位置情報（Ｘ,Ｙ）を接続ケーブル４を介して画像表示部としての仮想キーボードモニタ３に送信する。更に、送信部３０は、選択キー特定部２８が選択されたキーとしての足位置情報（Ｘ,Ｙ）を特定したとき、キーコード変換部２９がキーコードに変換すると、このキーコードをＵＳＢケーブル６を介して上位装置としてのパソコン５へ送信する。制御部２０は、メモリ２５に格納されたコンピュータプログラムに従って、各部の動作を制御する。また、制御部２０は、仮想キーボードモニタ３のモニタメモリ３５に予め格納されている文字パレット３００のデータについて、カラーモニタ３４の画面の切り替えを指示する。

次に、仮想キーボードモニタ３を説明する。モニタ制御部３１は仮想キーボードモニタ３全体を制御するものであって、受信部３２が前記送信部３０から受信した情報を処理する。また、表示制御部３３に処理情報を送る部位でもある。表示制御部３３はカラーモニタ３４の表示色や明度、輝度等の設定や調整、そして特定されたキー表示色の変化などの制御を実行する。なお、受信部３２や表示制御部３３をモニタ制御部３１と一体化することもできる。

カラーモニタ３４は所謂、液晶パネルデイスプレイであって図示しない電力供給を受けて駆動され、キー入力位置を目視で認識させるための仮想キーボードを表示するものである。仮想キーボードとは、ソフトウエアキーボード、スクリーンキーボード、バーチャルキーボードとも呼ばれるものであり、本来キーボードで行う入力処理をソフトウエアで実現するものである。カラーモニタ３４の画面上に文字パレット３００としての仮想キーボードを表示し、かつポインティングデバイス２が検出したペダル部２０３、２０４の位置情報をカーソルで仮想キーボード上に重ねて表示させる。こうすることにより選択された表示キーを指定して文字入力を行なう。モニタメモリ３５はカラーモニタ３４に表示する文字パレット３００のデータを格納する。モニタメモリ制御部３６は、モニタメモリ３５に格納される文字パレット３００の読み出しを制御する。

図４は第１の実施の形態に関わる仮想キーボードモニタの文字パレット表示例を示す説明図である。同図(ａ)はひらがな入力モードのかな画面４１を示し、同図（ｂ）はローマ字入力モードの英数画面４２を例示す。これらの文字パレット３００のデータは、仮想キーボードモニタ３のモニタメモリ３５に予め格納されている。同図（ｃ）の説明は後述する。

次にポインティングデバイス２の構造を説明する。図５は第１の実施の形態に関わるポインティングデバイスの機構平面図である。ポインティングデバイス２は、ベース部２０１と、縦横方向に滑動可能な１対のペダル部２０３、２０４と、ペダル部２０３、２０４の位置情報を検出する位置センサ群２１と、位置情報を出力する前述の制御部２０を含んで構成される。なお、制御部２０はベース部２０１の底面に設けられる。

同図に示すように、ベース部２０１の上部には直線運動型の第１のスライドレール２０２を平行に２本設ける。第１のスライドレール２０２に沿って左右のペダル部２０３、２０４が矢印Ａ方向に滑動可能に設けられる。左右のペダル部２０３、２０４は並列に設けられるが、それぞれ独立して滑動可能である。ベース部２０１の右側部には複数のセンサ２１が縦方向に並べて配置され縦位置センサ群２１ａを形成する。同じく左側部には複数のセンサ２１が縦方向に並べて配置され縦位置センサ群２１ｂを形成する。一方、ベース部の手前側部（踵方向）には複数のセンサ２１が横方向に並べて配置され横位置センサ群２１ｃを形成している。

右側のペダル部２０３のみ説明すると、ペダル部２０３は、矢印Ａ方向に滑動する後述する第１のスライダ２０５と、第１のスライダ上を矢印Ｂ方向に滑動する後述する第２のスライダ２１０とからなる。ペダル部２０３の第１のスライダ２０５の踵付近にはセンサ遮光部２０６が設けられ、ペダル部２０３の左右の滑動に応じて、センサ遮光部２０６も左右に移動する。これによりセンサ遮光部２０６が横位置センサ群２１ｃの何れかのセンサ２１の光軸を遮り、ペダル部２０３の横方向の位置情報が検出される。なお、第１のスライドレール２０２に沿って、第１の位置決めレール２３２が設けられる。後述するように、第１の位置決めレール２３２のデテント機構の作用によって、左右のペダル部２０３、２０４の位置決めが容易となる。

また、ペダル部２０３の第１のスライダ２０５上には、第２のスライドレール２０８が設けられ、ペダル部２０３の後述する第２のスライダ２１０が矢印Ｂ方向に滑動可能に設けられる。右のペダル部２０３の第２のスライダ２１０には横方向に第１のスライドシャフト２２０が伸びており、その先端には第１の遮光板２２４が設けられている。ペダル部２０３の上下方向の滑動に応じて、第１の遮光板２２４も上下方向に移動する。これにより第１の遮光板２２４が縦位置センサ群２１ａの何れかのセンサ２１の光軸を遮り、ペダル部２０３の縦方向の位置情報が検出される。左のペダル部２０４についても同様に第２のスライドシャフト２３０が伸びており、その先端には第２の遮光板２３４が設けられている。これらの詳細については後述する。なお、第２のスライドレール２０８に沿って、第２の位置決めレール２３８が設けられる。同様に、第２の位置決めレール２３８のデテント機構の作用によって、ペダル部２０３の位置決めが容易となる。

図６は第１の実施の形態に関わるポインティングデバイスのスライドレールを示す説明図である。第１のスライドレール２０２は、ベース２０１に固定され略コの字状部材の固定レール２０２ａと、固定レール２０２ａに嵌合する可動レール２０２ｂと、両者の間にローラを回転自在に設けた構造のものである。このローラを介して可動レール２０２ｂが矢印Ａ方向に滑動可能となるので、可動レール２０２ｂをペダル部２０３の第１のスライダ２０５に固定する。

同図に示すように、この第１のスライダ２０５の踵方向（図面においては手前方向）の先端には、前述のセンサ遮光部２０６が設けられている。第１のスライダ２０５には、第２のスライドレール２０８と第２の位置決めレール２３８が架設される。この第２のスライドレール２０８の固定レール２０８ａが第１のスライダ２０５側に固定され、図示しない可動レールがペダル部２０３の次に説明する第２のスライダ２１０に固定される。そして、第２のスライダ２１０は矢印Ｂ方向に滑動可能となる。

図７は第１の実施の形態に関わるポインティングデバイスの入力スイッチ部の説明図である。ペダル２０３の第２のスライダ２１０は、入力スイッチ部２３を搭載する。ペダル部２０３の第２のスライダ２１０の上部には、操作者の足を乗せる足乗せ板２１０ａが形成されている。そして、足乗せ板２１０ａの爪先方向先端部には、入力スイッチ駆動板２１１が形成されている。この入力スイッチ駆動板２１１の上部表面は足乗せ板２１０ａの上部表面と略同一面になっており、蝶番２１２により回転可能に支持される。入力スイッチ駆動板２１１はバネ部材２１３により矢印Ｃ方向の逆方向に付勢され、略同一面を維持している。操作者の操作により、入力スイッチ駆動板２１１がバネ部材２１３の付勢力に抗して矢印Ｃ方向に押下されると、入力スィッチセンサ２１４が押下を検出することになる。なお、矢印Ｃ方向の回転量はストッパ部材で規制されており、入力スィッチセンサ２１４に外力が加わることは無い。

また、前記図５に示す接続ケーブル２１７は入力スィッチセンサ２１４と前述した入力スィッチ情報読込部２４とを結ぶ電気的接続線である。ペダル部２０３の第２のスライダ２１０に設けた入力スィッチセンサ２１４と併せて入力スイッチ部２３を形成する。

図８は第１の実施の形態に関わるポインティングデバイスの位置決めレールの概念図である。第１の位置決めレール２３２には、所定の間隔で位置決め溝２３２ａが設けられており、この位置決め溝２３２ａに対応してボールプランジャ２１６がペダル部２０３の底部に配設されている。

このボールプランジャ２１６は、ケーシング２１６ａ内に鋼球２１６ｂと、図示しない圧縮コイルばねとを収容したものである。ボールプランジャ２１６が矢印Ｄ方向に移動すると、鋼球２１６ｂが第１の位置決めレール２３２の上を矢印Ｄ方向に滑動する。そして、鋼球２１６ｂが位置決め溝２３２ａに対向した位置で、圧縮コイルばねの作用により鋼球２１６ｂが矢印Ｅ方向に押し出される。操作者はこの位置でデテント感覚を得ることができる。

また、ボールプランジャ２１６が矢印Ｄの反対方向に移動すると、鋼球２１６ｂが矢印Ｅの反対方向に押し上がる。すると鋼球２１６ｂはケーシング２１６ａ内に沈み込む。同図に示すように、第１の位置決めレール２３２の位置決め溝２３２ａに対向する毎にペダル部２０３にはデテント感覚が生じることになる。また、位置決め溝２３２ａを設ける間隔及び位置は、位置センサ群２１のフォトインタラプタの配設位置及び間隔と合致させてある。以上の構成により左右のペダル部２０３，２０４が構成される。第２の位置決めレール２３８についても同様である。

これにより、ペダル部２０３に足（例えば、右足）を乗せたまま、膝を中心として、左右方向に動かせば、ペダル部２０３は第１のスライドレール２０２に案内されて矢印Ａ方向に移動する。また、足を前後に動かせばペダル部２０３は第２のスライドレール２０８に案内されて矢印Ｂ方向に移動する。このとき、ボールプランジャ２１６の作用により、足はデテント感覚がある。また、足の指先部を入力スイッチ駆動板２１１に対応させて乗せたまま、足の指先を下方に曲げる動作を行うと、入力スィッチセンサ２１４が作用する。

以上の説明は右足用のペダル部２０３に関する構成である。左足用のペダル部２０４に関する構成は図５に示すように概ね左右対称になっているが、これに限定されるものではない。また、本ポインティングデバイス２には、ペダル部２０３及び２０４の移動範囲外を覆うカバーにより、防塵対策がなされているが各図では省略してある。

次に、ペダル部２０３，２０４の左右前後の位置情報の検出手段について、図９及び図１０を中心にして説明する。図９は第１の実施の形態に関わるポインティングデバイスの一部を示す説明図である。更に、図１０は第１の実施の形態に関わるポインティングデバイスの機構正面図である。なお、図９にはペダル部２０３側の機構のみ図示する。

ベース部２０１には、ベース部２０１から起立させて縦位置センサ群２１ａ、２１ｂに平行に設けた一対のガイドステー２２１，２２２が設けられている。一対のガイドステー２２１，２２２には長穴部２２１ａ、２２２ａが縦断して設けてある。ペダル部２０３の第１のスライダ２０５には突起部２１８が形成され、該突起部２１８には左右方向に貫通穴が設けられている。その貫通穴には滑動可能に支持される第１のスライドシャフト２２０が挿通される。この第１のスライドシャフト２２０は一対のガイドステー２２１，２２２の長穴部２２１ａ（図９参照）に緩嵌させてある。

この第１のスライドシャフト２２０は前述したペダル部２０３の横移動時にその横位置を保持（静止）する必要がある。このために、長穴部２２１ａにはツバ付きローラ２２３を介在させ、その両側にスナップリングを挿入させて掛止する。なお、第１のスライドシャフト２２０の端部を段差加工して同様な効果を持たせても良い。更に、第１のスライドシャフト２２０の端部（図１０では右端）には第１の遮光板２２４を固定、例えばネジ止めされている。

同様にペダル部２０４についても突起部２１９に左右方向に貫通穴が設けられており、その穴に滑動可能に支持される第２のスライドシャフト２３０がある。第１のスライドシャフト２２０との干渉を防ぐため、その配設位置は図１０に示すように第１のスライドシャフト２２０より下方に設定されている。また、ツバ付きローラ２２３の介在は図示する左側面とし、その両側にスナップリングを挿入させて掛止する。更に、第２のスライドシャフト２３０には第２の遮光板２３４が固定されている。

第１の遮光板２２４の先端が縦位置センサ群２１ａのフォトインタラプタの検出空間に突設されることになる。また、第２の遮光板２３４の先端が縦位置センサ群２１ｂのフォトインタラプタの検出空間に突設される。

ここで、横位置センサ群２１ｃを含めての説明を行う。各位置センサ群２１ａ、２１ｂ、２１ｃはフォトインタラプタを複数個ずつ基板上に並べたものであって、縦位置センサ群２１ａ及び縦位置センサ群２１ｂはそれぞれ６個を配置し、横位置センサ群２１ｃは１５個を配置したものである。このフォトインタラプタの配列ピッチは概ね１０ｍｍ程度になっている。第１の遮光板２２４は縦位置センサ群２１ａに沿って移動できるもので、第２の遮光板２３４は縦位置センサ群２１ｂに沿って移動する。また、センサ遮光部２０６が横位置センサ群２１ｃに沿って移動することになる。

以上の構成としたことによって、操作者は椅子に座った状態でペダル部２０３（及び／又は２０４）に足を乗せる。そして、操作机７の上の仮想キーボードモニタ３に表示される文字パレット３００を目視し、ペダル部２０３を足で前後左右に動かすことによりカーソルが移動する。そして目的の文字表示位置までカーソルが移動したら、足先（指）部の入力スイッチ駆動板２１１を押下することにより決定すれば、その選択した文字コードがパソコンに向けて出力できる。足を素早く移動しての直接キー選択するため、入力速度も速い。また、ペダル部２０３の移動時には第１の位置決めレール２３２及び第２の位置決めレール２３８の作用によりデテント感覚があるので、手に比べ感覚の鈍い足であっても確実に希望する文字表示位置で静止させることができる。

次に、本ポインティングデバイス２の回路構成の説明を行う。図１１は第１の実施の形態に関わるポインティングデバイスの回路構成図である。なお、左側に位置する縦位置センサ群２１ｂの図示は省略してある。まず、ペダル部２０３の入力スィッチセンサ２１４は、接続ケーブル２１７を介して信号ＳＣＡＮ−ＳＷＲとしてＣＰＵ１２０へ入る。ＣＰＵ１２０ではポインティングデバイス２の前記入力スィッチ情報読込部２４（図３参照）に入る。同様にペダル部２０４からは信号ＳＣＡＮ−ＳＷＬとしてＣＰＵ１２０へ入る。ＣＰＵ１２０では前記入力スィッチ情報読込部２４に入る。

更に縦位置センサ群２１ａを構成するフォトインタラプタ（ＳＮＳ−Ｙ０からＳＮＳ−Ｙ５）からは、それぞれ信号ＳＣＡＮ−Ｙ０から信号ＳＣＡＮ−Ｙ５が、そして図示しない縦位置センサ群２１ｂからは同様な信号がＣＰＵ１２０へ入る。ＣＰＵ１２０では前記センサ情報読込部２２に入る。

横位置センサ群２１ｃのフォトインタラプタ（ＳＮＳ−Ｘ０からＳＮＳ-Ｘ１４）は、信号ＳＣＡＮ−Ｘ０から信号ＳＣＡＮ−Ｘ１４としてＣＰＵ１２０へ入る。ＣＰＵ１２０ではセンサ情報読込部２２に入ることになる。これらの各信号を検出することにより、仮想キーマトリクス１００を形成することができる。

図１は第１の実施の形態に関わるキーマトリクスを示す説明図である。縦位置センサ群２１ａはペダル部２０３の縦方向（Ｙ方向）の位置情報を検出し、縦位置センサ群２１ｂはペダル部２０４の縦方向（Ｙ方向）の位置情報を検出する。そして横位置センサ群２１ｃはペダル部２０３，２０４の横方向（Ｘ方向）の位置情報を検出する。従って、ポインティングデバイス２は、検出した各センサ位置情報から格子数が縦６×横１５枠の仮想キーマトリクス１００を形成する。そして仮想キーボードモニタ３は、これと対応して同一格子数（縦６×横１５枠）となる文字パレット３００を表示する。

制御部２０は、図３に示すセンサ情報読込部２２からのＯＮ情報により、カラーモニタ３４にカーソル表示を行う。これと共に、センサ情報読込部２２からのＯＮ情報が変化したら、それに追従してカーソルを新たな位置に移動させるよう制御する。そして、入力スィッチ情報読込部２４からの決定情報により、当該カーソルの位置する文字情報（データ）を決定させてパソコン５に送信する。以上説明した構成、機能により第１の実施の形態に関するキーボードデバイス１を得ることができる。

次に、本キーボードデバイス１の動作説明を行う。図１２は第１の実施の形態に関わるポインティングデバイスの動作を示す動作フローチャートである。なお、Ｓは動作ステップを意味する。

操作者がパソコン５の電源を投入すると、パソコン５の図示しない制御部は立ち上げ処理を行う。同時にＵＳＢケーブル６を介して、ポインティングデバイス２側にも電力が供給され、操作検出を開始する。なお、仮想キーボードモニタ３の電源スィッチ（図示しない）の投入も操作者により行われる。続けて、ポインティングデバイス２の動作となる。

Ｓ１０１：制御部２０はメモリ２５内に格納してあるプログラムにより初期設定を行う。制御部２０はメモリ制御部２６によりメモリ２５に格納してあるセンサレベル（ＯＮ／ＯＦＦ）情報Ｘ"旧ＳＣＡＮ−Ｘ"と、センサレベル（ＯＮ／ＯＦＦ）情報Ｙ"旧ＳＣＡＮ−Ｙ"そしてシフト情報"ＳＨＩＦＴ"の格納情報をクリアする。

Ｓ１０２：制御部２０はセンサ情報読込部２２に対し、横位置センサ群２１ｃのＳＣＡＮ−Ｘ０からＳＣＡＮ−Ｘ１４のレベル（ＯＮ／ＯＦＦ）を読み込むよう指示する。制御部２０は、常時１ｍｓ間隔で２度読みを行い、その後３０ｍｓ後に再度２度読みを行い、合計４回のＯＮ情報が一致したときキー位置として決定する。

Ｓ１０３：制御部２０はメモリ制御部２６に対し、センサ情報読込部２２が読み込んだＯＮ／ＯＦＦ情報をメモリ"新ＳＣＡＮ−Ｘ"に格納するよう指示する（フローチャート上ではＸｎで示す）。メモリ２５にはこれらのＯＮ／ＯＦＦ情報が格納される。図１３は第１の実施の形態に関わる足操作状態を示す説明図である。右足操作に関するペダル部２０３の設定の時、同図（ａ）に示すペダル部２０３の位置では"新ＳＣＡＮ−Ｘ８"が格納される。

Ｓ１０４：同様に制御部２０はセンサ情報読込部２２に対し、縦位置センサ群２１ａのＳＣＡＮ−Ｙ０〜ＳＣＡＮ−Ｙ５のレベル（ＯＮ／ＯＦＦ）を読み込むよう指示する。
Ｓ１０５：制御部２０はメモリ制御部２６に対し、読み込んだＯＮ／ＯＦＦ情報をメモリ"新ＳＣＡＮ−Ｙ"に格納するよう指示する（フローチャート上ではＹｎで示す）。メモリ２５はこれらのＯＮ／ＯＦＦ情報を格納する。右足操作に関するペダル部２０３の設定の時、図１３（ａ）に示すペダル部２０３の位置では"新ＳＣＡＮ−Ｙ４"が格納される。

Ｓ１０６：制御部２０では比較部２７に対して、前回の横位置センサ群２１ｃのＯＮセンサ位置情報が格納されたメモリ"旧ＳＣＡＮ−Ｘ" （フローチャート上ではＸOと記載）と直近の情報が格納されたメモリ"新ＳＣＡＮ−Ｘ"を比較するよう指示する。即ち、比較部２７によりＯＮセンサ位置情報が変化しているか否かが判定される。変化がなかった場合に制御部２０は次ステップＳ１０７に進める。変化有りのときには後述するステップＳ１１４へ分岐する。

Ｓ１０７：ステップＳ１０６で変化無しの場合、比較部２７は前回の縦位置センサ群２１ａ，２１ｂのＯＮセンサ位置情報が格納されたメモリ"旧ＳＣＡＮ−Ｙ" （フローチャート上ではＹOと記載）と"新ＳＣＡＮ−Ｙ"を比較する。即ち、ＯＮセンサ位置情報が変化しているか否かが判定される。変化がなかった場合は次ステップＳ１０８に進める。変化有りのときには後述するＳ１１６へ分岐する。

Ｓ１０８：ステップＳ１０７で変化無しの場合は、制御部２０は比較部２７に対し、入力スイッチ部２３の操作（ＯＮ)/非操作(ＯＦＦ)を確認するよう指示する。操作が無い場合は、キー入力無しと判断してステップＳ１０２に戻る。操作有りの場合は、制御部２０は次ステップＳ１０９に進める。

Ｓ１０９：制御部２０は選択キー特定部２８に対し、現在の足位置情報（Ｘ，Ｙ）から選択されたキーを特定するよう指示する。
Ｓ１１０：制御部２０は選択、特定したキーがデータ出力キーかシフトキーかを判断する。制御部２０はシフトキーでは無い場合にはステップＳ１１１に進める。シフトキーの場合は、後述するステップＳ１１８へ分岐する。

Ｓ１１１：制御部２０はキーコード変換部２９に対し、データ出力キーの場合、選択し特定したキーと現在のシフト情報（メモリ"ＳＨＩＦＴ"）からＵＳＢインタフェースで規定されているキーコードに変換するよう指示する。
Ｓ１１２：制御部２０は送信部３０に対し、キーコード変換部２９で変換したキーコードをパソコン５へ送信するよう指示する。

Ｓ１１３：パソコン５による作業終了のためのシャットダウン処理が操作者によって行われるまでステップＳ１０２〜ステップＳ１１３までの動作を繰り返すことになる。パソコン５の電源が切断されると、ポインティングデバイス２への電源供給も停止されるので文字パレット３００の画面表示も消える。なお、仮想キーボードモニタ３は電源スイッチがＯＦＦされるまで、スタンバイ状態となる。

Ｓ１１４：ステップＳ１０６においてＯＮセンサ位置情報が変化している場合は、制御部２０はメモリ制御部２６に対し、メモリ"新ＳＣＡＮ−Ｘ"のデータを"旧ＳＣＡＮ−Ｘ"として記録（更新）するよう指示する。
Ｓ１１５：制御部２０は比較部２７に対し、前回の縦位置センサ群２１ａ，２１ｂのＯＮセンサ位置情報について格納されたメモリ"旧ＳＣＡＮ−Ｙ"と"新ＳＣＡＮ−Ｙ"を比較するよう指示する。即ち、ＯＮセンサ位置情報が変化しているか否かが判定される。変化がなかった場合は次ステップＳ１１７に進める。変化有りのときにはＳ１１６へ進める。

Ｓ１１６：変化があった場合は、制御部２０はメモリ制御部２６に対し、メモリ"新ＳＣＡＮ−Ｙ"のデータを"旧ＳＣＡＮ−Ｙ" として記録（更新）するよう指示する。
Ｓ１１７：制御部２０は、メモリ"新ＳＣＡＮ−Ｘ"と"新ＳＣＡＮ−Ｙ"に格納されたデータから更新された足位置情報(Ｘ,Ｙ)を作成する。そして、制御部２０は送信部３０に対し、仮想キーボードモニタ３に出力するよう指示する。

Ｓ１１８：ステップＳ１１０において、選択されたキーがシフトキーの場合、制御部２０はメモリ制御部２６に対し、シフトの状態をメモリ"ＳＨＩＦＴ"に格納するよう指示する。
Ｓ１１９：制御部２０はシフトキーが英数／かなキーであるかを判定する。英数／かなキーではない場合はステップＳ１１３に移る。
Ｓ１２０：シフトキーが英数／かなキーの場合は、制御部２０は送信部３０に対し、仮想キーボードモニタ３に対して画面を変更する指示を送信するよう指示する。このシフトキー操作によって、文字パレット３００の表示が切り替わることになる。

次に仮想キーボードモニタ３側の動作について図１４に示すフローチャートに従って説明する。図１４は第１の実施の形態に関わる仮想キーボードモニタの動作を示す動作フローチャートである。

Ｓ３０１：電力が供給されるとモニタ制御部３１は初期設定を開始する。この初期設定には画面表示に関する色彩の輝度、照度、明度などを含め、ポインティングデバイス２との通信仕様の設定等も行われる。

Ｓ３０２：初期設定が終了すると、モニタ制御部３１はカラーモニタ３４に対し、英数画面４２を表示し、カーソルを初期位置に表示するよう指示する。例えば、図４（ｂ）に示すような英数画面４２の文字パレットが表示され、ペダル部２０３の位置が図１３（ａ）の位置であれば、Ｘ位置情報がＳＣＡＮ−Ｘ８とＹ位置情報がＳＣＡＮ−Ｙ４となり、英数画面４２の表示文字「／？」にカーソルが表示される。このカーソル表示としては、該当する文字キー枠の表示を反転させる。なお、表示枠の太さの変化や、矢印等の記号を付加しての表示でも良いことは言うまでもない。

Ｓ３０３：モニタ制御部３１はポインティングデバイス２からのデータ受信を確認する。データ受信無しの場合は受信監視を継続する。
Ｓ３０４：データ有りの場合、モニタ制御部３１は画面切替指示かカーソル移動指示かを判定する。画面切替指示の場合にはステップＳ３０５に進め、カーソル移動指示の場合にはステップＳ３０６に進める。

Ｓ３０５：ステップＳ３０４における画面切り替指示の場合、モニタ制御部３１は現状表示が英数画面４２のときはかな画面４１に切り替える。即ち、モニタ制御部３１はモニタメモリ制御部３６に対し、モニタメモリ３５に格納されるかな画面４１の文字パレット３００を読み出すよう指示する。そして表示制御部３３に対しカラーモニタ３４へかな画面４１を表示するよう指示する。一方、モニタ制御部３１は現状表示がかな画面４１のときは英数画面４２に切り替える。即ち、同様にモニタ制御部３１はモニタメモリ制御部３６に対し、モニタメモリ３５に格納される英数画面４２の文字パレット３００を読み出すよう指示する。そして表示制御部３３に対しカラーモニタ３４へ英数画面４２を表示するよう指示する。その後受信確認に戻る。即ち、カラーモニタ３４の画面表示が図４（ａ）又は図４（ｂ）に示すように切り替わることになる。
Ｓ３０６：ステップＳ３０４にてカーソル移動指示の場合、モニタ制御部３１表示画面のカーソル表示を移動させる。その後受信確認に戻る。

以上の説明は、片足（右足）操作を中心に説明したが、図示したようにペダル部２０３、２０４は左右２個設けてある。両足操作としてペダル部２０３には右足を乗せ、ペダル部２０４には左足を乗せての足操作が可能である。

図１５は第１の実施の形態に関わる他の足操作状態を示す概念図である。図示のように、左側のペダル部２０４を左端に移動させ維持しておく。この位置に有ることは横位置センサ群２１ｃに追加されるセンサ（図示では符号ＸＬ）で検知する。また、右側のペダル部２０３は仮想キーマトリクス１００の全枠内を移動可能となる。操作方法としては、右足（ペダル部２０３）では文字選択操作を実行させて、左足（ペダル部２０４）の入力スイッチ部２３で選択文字を特定するようにもできる。この設定は左右入れ替えることも可能であり、このようにすることで片足に係る疲労を軽減できる。

また、図４には文字パレット例を記載した。図４（ｃ）は、図４（ａ）より簡単なひらがな画面４３の文字パレットを示したものである。図示するように複数（ここでは横２個）枠を単一のキーに割り当てることにより、足の移動量を減らすこともできるという効果がある。

なお、本願実施例では足用として説明したが、これに限定されるものではない。即ち、指先操作が不可能な操作者による腕や手首操作であっても同様に利用できる。

１ キーボードデバイス
２ ポインティングデバイス
３ 仮想キーボードモニタ
２０ 制御部
２１ 位置センサ群
２１ａ 縦位置センサ群
２１ｂ 縦位置センサ群
２１ｃ 横位置センサ群
１００ 仮想キーマトリクス
２０３ ペダル部
２０４ ペダル部
３００ 文字パレット

Claims (8)

1. 位置情報を出力するポインティングデバイスと、仮想キーボードを表示可能な画像表示部とを有するキーボードデバイスであって、
   前記ポインティングデバイスは、ベース部と、
   該ベース部上を第１の方向に滑動可能な第１のスライダ及び該第１のスライダ上を前記第１の方向に垂直な方向に滑動可能な第２のスライダとからなるペダル部と、
   前記ペダル部の位置情報を検出するための位置センサ群と、
   前記ペダル部を滑動させた時、前記位置センサ群が検出する前記ペダル部の位置情報を出力する制御部を有し、
   前記制御部は、前記画像表示部に前記仮想キーボードを表示させると共に、前記位置センサ群が検出した前記ペダル部の前記位置情報を前記仮想キーボード上に重ねて表示させることを特徴とするキーボードデバイス。
2. 前記位置センサ群は、縦方向に並べた縦位置センサ群及び横方向に並べた横位置センサ群によって、仮想キーマトリクスを形成し、
   前記画像表示部に表示させる前記仮想キーボードは、前記仮想キーマトリクスの格子数に対応する前記仮想キーボードの文字パレットであることを特徴とする請求項１記載のキーボードデバイス。
3. 前記ペダル部には入力手段を設け、
   前記制御部は、前記入力手段が動作したとき、前記位置センサ群が出力している前記ペダル部の位置情報を決定させ、その決定した位置情報に対応するキーコードを出力する請求項１又は２記載のキーボードデバイス。
4. 前記ペダル部を並列に１対配置し、それぞれ独立して滑動可能にしたことを特徴とする請求項１又は２記載のキーボードデバイス。
5. 前記ベース部上に前記第１の方向に第１の固定レールを配置し、前記第１のスライダには前記第１の固定レールに滑動可能に第１の可動レールを設け、
   更に、前記第１のスライダ上に前記第１の方向に垂直な方向に第２の固定レールを配置し、前記第２のスライダには前記第２の固定レールに滑動可能に第２の可動レールを設けたことを特徴とする請求項１又は２記載のキーボードデバイス。
6. 前記第１の固定レール及び前記第２の固定レールに平行にそれぞれデテント機構を有する位置決めレールを配置したことを特徴とする請求項５記載のキーボードデバイス。
7. 前記ペダル部は足乗せ台を有し、
   前記ペダル部に設けた前記入力手段は、前記足乗せ台から爪先部分が回転可能な入力スイッチ駆動板を形成することを特徴とする請求項３記載のキーボードデバイス。
8. 該ベース部上を第１の方向及びこれに垂直な方向に滑動するペダル部の位置情報を位置センサ群で検出する位置情報検出工程と、
   前記位置センサ群で検出した前記ペダル部の前記位置情報を画像表示部に表示させる位置情報表示工程と、
   前記画像表示部に仮想キーボードと前記ペダル部の前記位置情報とを重ねて表示させる仮想キーボード表示工程と、
   前記ペダル部の操作により位置決定入力を受け付ける入力スイッチ検出工程と、
   入力スイッチの検出があったとき、前記画像表示部に表示されている文字の文字コードを上位装置へ送出する文字コード送出工程を含むことを特徴とするキーボードデバイスの動作方法。
   

Images