JP2018514043A - 電気的な形態のデータの入力を行う方法及びデータ入力装置 - Google Patents

Abstract

ハンドヘルドスマート電子機器を用いることによって、ユーザの基本の指の動き及び／又は動きの組合せを、電気信号によって表される各文字及び／又は機能に変換する方法において、閉じられた境界線によって規定された領域で動きが生じるように、変換のステップを開始する前に、動き及び動きの組合せのグループを文字及び／又は機能のそれぞれに関連させるステップと、関連させるステップにおいて、動きの許可された領域の境界線に沿って予め決定された数の特定の位置を規定するステップと、要求される文字及び／又は機能を順次入力するステップであって、自由な指がハンドヘルドスマート電子機器の上面にタッチするようにハンドヘルドスマート電子機器を手に持たせるステップと、入力する文字又は機能に関連した動き又は動きの組合せに従って指を動かすステップと、境界線及び特定の位置のいずれかに到達したときにハプティックフィードバックをユーザに提供するステップと、を含むステップと、領域から指を僅かに上げるときに文字又は機能の入力を終了させるステップと、指を上げるステップを検出するとともに以前に入力した動きの組合せの関連の文字又は機能への変換を実行するステップと、全ての要求される文字又は機能が入力されるとともに変換されるまで前記入力するステップを繰り返すステップと、を備えることを特徴とする方法。【選択図】図２１

Description

本発明は、ハンドヘルド機器を用いることによって、基本の指（ｅｌｅｍｅｎｔａｒｙ ｆｉｎｇｅｒ）又は親指の動き及び／又は動きの組合せを、電気信号の形態で表される各文字及び／又は機能に変換する方法に関する。

また、本発明は、上記方法を実行するデータ入力装置に関する。

動作の基本原理に従って複数のグループに分けることができる多数のデータ入力方法及び装置が知られている。第１の、おそらく最も一般的に用いられているタイプは、直接文字入力を用い、直接文字入力は、異なる文字に関連した予め決定されたキーを有するキーボードを含み、キーを押圧することによって、当該キーに関連した文字又は機能に対応するデータを生成する。キーの数は、一般的には、規定すべき文字／信号／命令の数より少なく、したがって、キーボードはファンクションキーを有する又は所定の機能を特定のキーの組合せによって有効にすることができる。キーボードのサイズは、人間の手及び指のサイズに適合し、したがって、キーボードの使用は、人間工学の観点から好適である。しかしながら、キーボードが電子機器の小型化の傾向に従うことができず、サイズの減少に伴ってキーボードの使用が制約される又は厄介になるという欠点がある。

最近の電子機器の幾つかにおいて、主に、特にデータ入力が必要であるときにバーチャルキーボードが表示されるタッチスクリーンを備えた携帯電話及びタブレットにおいて、実際のデータ入力は、各領域によって表された表示されたキーの中の選択によって通常のキーボードと同様に行われ、この場合、選択されたキーは、指又はペンによってタッチされる。そのような電子的なキーボードの一つの欠点は、使用の際に重要なスクリーン表面の一部がバーチャルキーボードによって占有されることである。別の欠点は、キーボードに利用できるエリアが小さい場合に各キーに関連した領域を見つけることが更に困難になって入力エラーの可能性が増大するとともにキーの選択に要する時間も長くなり、同時に、タスクが長いテキストの書込みの場合に特に厄介となることである。特定のペンの使用は、これらの問題を部分的に減少させる。その理由は、特定のペンの先端のエリアが指より著しく小さいからである。人間の目が更に小さいエリアを観察する必要があるとともに表示された小さい文字の間の選択を行う必要がある場合には、人間の目はすぐに疲れる。

データ入力装置の別のグループは、選択の原理を利用するとともにマウスの機能を利用する、すなわち、第１のグループのように文字が直接入力されず、ユーザは、複数の文字が表示されたスクリーンを観察し、関連の領域を指し示すとともに関連の領域をマウスによってクリックすることによって要求される文字を選択する。この方法は、複数のあり得る選択をスクリーンに表示する必要があるとともに選択をこれらの間で行う必要があるという欠点を有する。表示は、重要な表示領域から一部を取り出し、複数の領域間の選択は、表示される領域の数が増加するときには消費するとともに疲れさせる時間が増大する。マウスを用いるとともにそのような選択を行う文字入力は、短いメッセージの場合にのみ好適である。別の問題は、マウスのサイズが手のサイズに適合するとともにマウスを動かすことができる有効な平面が存在する場合にのみマウスを便利かつ快適に用いることができる。二つの座標に沿った平面で動かすことができるとともに動きがスクリーンのカーソル又はマーキングに従い、かつ、動きの面に垂直に押圧することによって選択を行う小型装置が知られている。そのような装置は、例えば、欧州特許第０４２２３６１号明細書に記載されている。

マウスの機能と同様な選択によるデータ入力を、電子エンターテイメントデバイスの大抵のリモートコントローラで見つけることができ、この場合、各々が各方向に関連した四つの矢印が機器に配置され、これによって、表示される領域のうちの必要な領域に段階的に到達することができ、選択は、ＯＫボタンの押圧を必要とする。これらの広範な商業的利用にもかかわらず、そのような入力装置は、低速であるとともに快適ではなく、さらに、インターネットの使用に必要なデータ入力も低速であり、快適でなく、かつ、疲れさせる。これらの用途は、まれに使用するとともに少数の文字／機能の間の選択を行う必要がある場合にのみ正当である。

上述した第１のグループ及び第２のグループの組合せを米国特許出願公開第２００９／０００９４号から学ぶことができ、この場合、重要なスクリーンエリアの使用を回避するために、動く素子（プレート）を、プロジェクションを設けたスクリーンの下に配置するとともに二つの親指によって動かすことができ、各文字又は機能の選択を動く素子を四つのあり得る方向の一つへのチルトによって行い、その後、素子を押圧することによって選択を有効にする。触覚によるフィードバックを用いることによって、プレートを、複数の個別の位置に動かすことができ、各位置に個別の文字テーブルを関連させる。入力は、スクリーン上の対応するテーブルの表示によって促される。この装置は、二つの手による操作を必要とし、二つのプレートを要求される個別の位置に動かすことは、注意を増大させる必要があり、この使用は習得が困難である。

入力装置の第３のグループも直接データ入力を用い、この場合、ユーザは、ペンによる通常の手書きによってテキストをタッチスクリーンに描き、大抵の頻繁に用いられる文字又は命令を簡単なジェスチャーによって選択することができる所定の簡単化されたバージョンも知られている。そのような装置において、スクリーンは、「白紙（ｂｌａｎｋ ｐａｐｅｒ）」の機能を取得し、それが利用できる表示エリアの全て又は主要部分を必要とし、小さいエリアへの文字の書き込むは実際には効率が良くなく、最終的には、手書きの認識は完全ではなく、エラーがしばしば生じるという欠点を有する。

本発明の目的は、直接データ入力タイプのデータ入力方法及び装置、すなわち、最小のスマート（ｓｍａｒｔ）装置においても利用できるとともにスクリーンの著しい部分を占有する必要がない又はスクリーンなしで作動する最小の動きの領域しか必要としないハンドヘルド機器において直接的に（すなわちあらゆる選択を用いることなく）必要な文字又は機能を入力することができるデータ入力方法及び装置を提供することである。

この目的を達成するために、親指と人差し指との間又は親指と他の指との間に配置された平坦な物体を簡単に保持することができ、さらに、親指又は人差し指が、以前に習得されるとともに実行されたコード化システムの基本的な動き及び動きの組合せに従って小さい領域内で動かされ、その後、指の動きを電気信号に変換する通常のセンサを用いることによって、直接データ入力を行うことができることを認識した。便宜上、本明細書で用いられる用語「指」は、親指以外の指（ｆｉｎｇｅｒｓ）と親指の両方をカバーする。ハプティックフィードバックを指の動きに関連させる場合、特に、指が各特定位置に到達するときに動きの組合せの習得及び組合せの実際の使用が促進されるとともに入力エラーが最小になる。このようにして、小さい動きしか必要としないためにユーザが疲れない非常に敏感で操作が簡単なデータ入力方法が取得される。指は、最も小さいタッチも検出するために非常に敏感であり、したがって、ハプティックフィードバックの特定の位置を適切に選択した場合には、文字及びデータ入力の使用の習得及び実践が簡単になる。

要求される文字／機能の数が、簡単に習得することができる動き又はジェスチャーの組合せの数と共に増加する場合、特定のジェスチャー又は装置の表面の個別に設計されたエリアを、一つ以上のファンクションキーの役割を担うために割り当てることができ、これによって、異なるコードシステムを、以前に習得した動きの組合せに割り当てることができる。これは、通常のキーバードにおいてファンクションキーを押圧するときと同様であり、文字が番号及び命令に置換される又はシフトキーが大文字と小文字との間の変更を行う。

上述したように設計されたデータ入力装置は、ハプティック又は触覚及び指の繊細な動きの繊細な性質を利用し、これによって、まだ予測できないデータ入力及び利用の見通しを有する新たなパラダイムシステムを形成する。

この解決の欠点は、全ての新たなパラダイムシステムのように従来の方法から離れる必要があるとともに新たなこと、この場合、ジェスチャーの組合せを習得する必要があることである。これは、各文字をそのような組合せに論理的に関連させる場合、すなわち、同一の文字の書込みに似ているが大幅に簡単化された動きの組合せに文字を関連させる場合に促進される。さらに、新たなタスクを有する新たなパラダイムが出現するとき、新たなシステムの習得に結び付いた関連の利点／欠点の割合を比較する必要があり、利点が困難性に勝る場合、それを習得する価値がある。

類似しているものとして速記を参照してみよう。スマート電子機器の広範な使用の前に、すなわち、タイプが書き込みの主要なやり方であった期間において、つらい肉体的努力も要求された低速なタイプの代わりに、速記が発明され、習得され、かつ、広く用いられてきた。速記は、簡単かつ巧妙に略された型の文字及び頻繁に用いられる表現すなわちジェスチャーのスマートコードシステム以外の現代の専門用語で表現するときの速記の書き込みも利用する。速記を習得することは、推奨システムよりも十分大きい人的努力及び習得が要求されるタスクであり、そのような困難にもかかわらず、数千万の人々が速記を習得するとともに用い、少数の用途の速記がまだ用いられている。

ある種の特殊な組合せ（ｎｏｎ−ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ）を習得して用いる際に、別の例、すなわち、電信の始まりから用いられるとともに広く習得して用いられたモールス信号を言及することができるが、その作業は、推奨されるジェスチャーの組合せの使用より著しく困難である。

推奨されるジェスチャーの組合せより習得が困難なシステムである点字を、更に別の例として言及することができ、それが困難であるにもかかわらず、広く用いられている。

推奨されるジェスチャーの組合せの習得は、他の利点に関連し、すなわち、盲目又は弱視の対象者がそれを迅速かつ簡単に習得することができ、したがって、そのようなデータ入力装置は、その使用にも適切である。

別の認識によれば、ジェスチャーの組合せを用いた各文字の「書き込み」後であるとともに次の文字の入力前に、親指若しくは指を僅かに上昇させる又は圧力が減少する場合に次の文字の入力を開始すれば十分である。指を上昇させることにより入力された文字の評価は、マウスの機能をコピーする以前に参照した従来の方法より十分に進んだステップである。その理由は、装置のクリック又は押圧する場合より圧力を減少させるのが著しく簡単であるとともに疲れないからである。別の利点は、あり得る機能としてのクリック又は押圧が文字の入力から独立した追加の使用として利用できることであり、これによって、例えば、命令を評価することができる又はスクリーンに表示されたメッセージを受け入れることができる。

基本的な動きの組合せを用いることによる直接データ入力は、二つの異なる方法の一つで行うことができる。

第１の方法において、ハンドヘルドデータ入力装置の外側に配置された入力素子を、指によって装置の本体に対して動かし、要求される動きの経路及び触覚で感知できるフィードバック位置を、装置の本体に対する入力素子の特定のガイドによって解明する。

第２の方法において、特定の表面領域以外は全く存在しない動く素子をデータ入力に割り当て、この領域における特定の凸部及び／又は凹部を、指でタッチしたときにハプティックフィードバックを提供する予め決定された特定の場所に形成し、指の動きを、タッチスクリーンの場合と同一のタッチセンサによって検出するとともに電気信号に変換する。

本発明は、添付した特許請求の範囲にまとめられている。

本発明によるデータ入力装置を、添付図面を参照しながら例に関連して説明する。

データ入力装置の好適な実施の形態の斜視図を示す。 他の実施の形態の斜視図である。 ガイド経路の種々の実現を示す。 ガイド経路の種々の実現を示す。 ガイド経路の種々の実現を示す。 ガイド経路の種々の実現を示す。 文字、数及び命令の変位の組合せの関連の例を示す。 独立式の（ｓｅｌｆ ｃｏｎｔａｉｎｅｄ）データ入力装置の斜視図である。 図８の装置の内部設計の分解斜視図である。 ベースプレート１４及びその上のばね２９の概略斜視図である。 ガイド経路２７を示す図１０の詳細の拡大斜視図である。 ベースプレート１４及びその上に配置された中間プレート１５を示す。 ベースプレート１４及びそれに対して２方向にガイドされる上側プレートを示す。 図３の表示された部分の拡大した詳細である。 ベースプレート１４を示す。 ガイド経路２７によって包囲されるガイドピン２３を示す。 入力装置の立断面図を示す。 変位センサ３８の実施の形態の詳細を線形的に示す。 携帯電話に組み込まれたデータ入力装置の実施の形態の分解図を示す。 拡大した詳細を示す。 拡大した詳細を示す。 拡大した詳細を示す。 拡大した詳細を示す。 図１９の実施の形態の入力素子３の底部を示す。 図２０の表示された詳細を示す拡大図である。 他の代替的な実施の形態の斜視図を示す。 図２１の拡大した詳細を示す。 図２１に示す実施の形態の上面図である。

図１〜２０は、本発明による、すなわち、データ入力素子が装置に対して動くときのデータ入力の第１の上述した方法を詳細に示す。

図１及び図２は、手に握ることができる小型、軽量かつ平坦である本体２及び本体の上部に配置されるとともに本体に対して動かすことができる入力素子３又は４を有する本発明によるデータ入力装置１を線形的に示す。本体２の形状は、携帯電話の形状又は電子エンターテイメント装置のリモートコントローラの形状と同様であるが、これらの物体より小さくてもよい。好適な実施の形態において、データ入力装置１を携帯電話に組み込むことができる又は携帯電話に結合することができる。入力素子３又は４の本質は、入力素子３又は４を本体２に対して所定の範囲内で予め決定された表面に沿って自由に動かすことができることにある。変位は、少なくとも二つの自由度を有する。すなわち、変位によって二つの互いに垂直な軸（方向）に沿って動くことができるが、素子を回転又は旋回することはできない。図１に示す実施の形態において、入力素子３を、データ入力装置１の上面全体をカバーするタッチスクリーン（又はタッチスクリーンをカバーするガラスプレート）によって構成し、入力素子３を二重の矢印５に沿って自由に動かすことができる。好適には、動きを、装置を保持する手の親指によって制御することができる。図２に示す実施の形態は、入力素子４が本体２の面の一部のみをカバーする点で図１に示す実施の形態と異なるが、入力素子４を、本体２に対して同様に変位させることができる。変位の任意の位置において、入力素子３又は４を旋回することができない、すなわち、二重の矢印５の方向は変化しないままである。

好適には、入力素子３又は４を、上述した２の自由度の変位に加えて、バイアス圧力の克服に反するように動きの面に垂直な方向に動かすことができる。そのような特徴を後に説明するデータ入力機能と共に用いることによって、マウスによるクリック又は「改行」若しくは「入力」機能のような別の機能を実現することができる。

入力素子３又は４の変位は、ガイド経路としての閉じた曲線に沿って生じ、図３〜６は、そのような動きの例を示す。図３及び図４において、プレート６から切り抜くことによって形成された円形ガイド経路７を示し、閉じた経路において９０°ごとに凹部８をそれぞれ設け、図３の実施の形態において、凹部８は、変位の主方向に対して４５°となる。図４において、凹部８は、これらの主方向に配置される。ガイド経路７の中央領域において、ガイド経路７を規定するプレート６の切り欠きに適合されるガイドピン９を設け、それを破線で示す。図１又は図２に可動部として示す入力素子３又は４を、ガイドピン９の位置が固定されている場合にプレート６に接続することができ、代替的な実施の形態において、ガイドピン９を動かすことができ、ガイドピン９は、プレート６の切り欠きに沿ってガイドされる。本質は、プレート６とプレート６の切り欠きに配置されるガイドピン９の相対位置を上述した２の自由度の動きによって変化させることができることにある。二つのうちのいずれか一方を選択することができるが、入力素子３又は４に圧力が加えられないときの基本位置において、ガイドピン９に付勢部品（図示せず）によって僅かな力を加えることによってガイドピン９を図示したようなガイド経路７の中央部に位置させることを保証する必要がある。

入力素子３又は４を動かすとき、指は、付勢部品の僅かな抵抗を克服する必要があり、入力素子３又は４を、ガイド経路７の端部に到達するまで任意の方向に動かすことができる。ガイド経路７に到達した後、ガイド経路７の端部は、ガイド経路７に沿ってのみ動かすことができるガイドピン９の更に外に向かう動きを防止する。ガイドピン９が凹部８の一つに到達するときのそのようなスライドの動きの間、ガイドピン９は、凹部８に僅かに入り込み、僅かな抵抗が動いている指によって感じられる。指による動きの間、ガイド経路７への到達によって、触覚が生じ、触覚は、凹部８の一つに到達したときにも感じられ、この感覚は、ガイド経路７に沿った指の実際の位置に関する十分に感知できるフィードバック信号を提供する。フィードバックとしてのこの感覚は、本発明の基本的な概念によるものである。その理由は、中心位置が左である方向、経路７に沿ってスライドしてガイドされた動き及び凹部８に入り込んだときの僅かな抵抗がデータ入力装置１のスクリーンを更に見る必要がない明確な触覚情報（感覚）を生じるからである。図３において、左下の凹部８ａに入り込んだガイドピン９を示し、図４において、左の凹部８ｂに入り込んだガイドピン９を示す。タッチ感覚が非常に繊細であるので、変位が数ミリメートルでもタッチ感覚を検出することができ、したがって、ガイド経路７のサイズを、小さくなるように選択することができ、好適には、１０ｍｍ未満となるように選択することができ、更に好適には、４〜６ｍｍとなるように選択することができ、そのような小さい範囲で動くことによって疲れることがなく、一時的な位置に関する十分な感覚を提供する。

図５及び図６は、楕円のガイド経路７ａ及び７ｂをそれぞれ示し、図５において、凹部は、主軸に対して４５°の角度を成す二つの互いに垂直な軸の端部に存在し、図６において、凹部は、二つの主軸の端部に存在する。

凹部８の形状、方向及び位置を、動きを制御する指又は親指が人間工学的に最も快適に動くようにデータ入力装置１の本体の形状に従って選択する必要がある。模範的なケースにおいて、凹部８の個数を四つにしたが、更に多くの凹部をガイド経路７に沿って形成することもでき、オペレータが各凹部の位置を触覚によって互いに良好に区別できることに留意されたい。

ガイド経路７に沿った個別の経路を触覚によって区別するために、凹部を用いることが唯一の方法を表すだけでなく、ガイドされる動きの間の入力素子の位置が予め決定された特定の位置に到達するときに触覚フィードバックとして必要な触覚を与えることができる他の構成を用いることができる。これを、例えば、ガイドピン９を磁化可能な材料によって構成する場合又はこれらの予め決定された位置にガイド経路の面に垂直な各凸部又は各凹部が存在するようにガイドピン９の底部をプレート６の下で支持する場合に作用するそのような予め決定された位置に近接して配置された小型の磁石によって解決することができる。本発明の観点から、入力素子をガイド経路に到達するために十分に区別できる方向にガイド経路の中央領域から動かす必要があり、動きをガイド経路に沿って行うときに入力素子を予め決定された特定の位置の一つ以上と十分に区別できるように動かす必要があることが重要である。

これらの基本的な動きを容易に習得することができ、十分な訓練によって、基本的な動きを無意識に行うことができ、これによって、そのような動きの組合せの各々を所定の言語の各文字に関連させることができる。図７は、ラテンアルファベット、数字及び命令並びに最も重要な句読点を各々の動きの組合せに関連させる方法の例を示す。任意の動きの組合せを単語の代わりに異なる文字、数字又は句読点に関連させることができるので、データ入力装置１において、適切な入力の実現性（図示せず）を（つまみ、仮想的な検出領域又は他の手段である）そのようなシフト操作の配置に対して提供する。図７に示す関連のシステム（ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ）は好適である。その理由は、これらの動きの組合せを文字の書き込みのときの手の動きをまねる又は文字の書き込みときの手の動きと同様である文字のそれぞれに関連させるからである。

データ入力装置１を文字の入力に用いるとともにそれぞれの関連付けがまだ無意識に行われない場合、入力された文字が表示されるディスプレイを装置に設ける（例えば、図１において、入力装置３の全体をそのようなディスプレイとすることができる。）のが好ましい。これは、入力及びあり得るエラーの訂正を行う制御機能を提供する。

文字入力のそのような方法に対して、各入力（動きの組合せ）に続いて、制御する指を僅かに持ち上げるとともにガイドピン９又は入力素子３若しくは４を経路の中央領域の基本位置に動かすことができると想定される。

直接データ入力としての触覚に基づくフィードバックは、以前に用いられたデータ入力の方法のいずれよりも好ましい。その理由は、仮想キーボードにおける指の動きを用いる又はマウスを用いるとともにディスプレイを見る選択動作によって入力文字又はデータを規定する必要がないからである。関連の触覚に基づく動きの組合せによる入力の別の利点は、盲目の人々又は弱視の人々に対する解決を提供することにある。

図８〜１７において、本発明によるデータ入力タスクに用いることができるデータ入力装置１のポータブルでハンドヘルドの実施の形態を内部構造設計とともに示す。図８の斜視図において、このデータ入力装置１０が上手に設計された本体すなわち片手で保持することができるハウジング１１を有するとともにハウジング１１の大部分が平坦な弧状の入力素子１２、例えば、ハウジング１１に対してハウジング１１の面に沿って動かすことができるガラスプレートによってカバーされていることがわかる。入力素子１２の上に、ウィンドウ１３が設けられ、入力されたデータ又は文字を表示することができるディスプレイ（図示せず）がウィンドウ１３の後ろに配置されている。ハウジング１１の上に、異なるデータ入力機能の選択の役割を果たすことができる複数の制御ノブ１４ａ又はタッチ検出エリアを設けることができる。当然、要求される機能を選択するための他の方法を用いることもできる。データ入力装置１０は、好適には、無線接続（所定の場合には、有線）で電子機器又は電子機器によって制御される装置に接続される。

図９は、ハウジングを除去した後のデータ入力装置１０の主要部の立体分解図を示す。ハウジング１１に固定されるベースプレート１４と、中間プレート１５と、図８に示す入力素子１２と同一にすることができる上側プレート１６とが下から上に展開するように見えるが、好適には、上側プレート１６は、個別の素子として構成され、入力素子１２に強固に接続される。各素子のそばに示す単一の矢印又は二重の矢印は、関連の素子の動きのあり得る方向を示す。ベースプレート１４の上の両側には、ハウジング１１の長軸に平行に延伸する各ガイドレール１７が設けられ、その役割は、中間プレート１５のガイドである。中間プレート１５は、矩形設計を有し、その四つの全ての側から、ガイド素子１８の各対は、関連の側に平行になるように延伸し、ガイド素子１８の各対は、関連の側に平行になるように延伸するガイドスロットを備える。ガイド素子１８の二つの対のスロットは、ガイドレール１７に平行に延伸し、長軸に沿って動かすためにガイドレール１７をガイドする。中間プレート１５のそばに示す二重の矢印１９は、この中間プレート１５を固定ベースプレート１４に対してこの長軸方向の１の自由度でしか動かすことができないことを表す。

上側プレート１６の底部において、図９において見えない横断ガイドレール２０を設け、横断ガイドレール２０は、横断ガイドレール２０がガイドされるように中間プレート１５の横断ガイド素子に設けられた横断ガイドスロット２１に適合する。このようにして、上側プレート１６を中間プレート１５に対して横断方向にのみ動かすことができるが、上側プレート１６を固定ベースプレート１４に対して長手方向と横断方向の両方に動かすことができる。このような２の自由度の動きを、上側プレート１６のそばの四重の矢印２２によって表す。

装置は、上側プレート１６の底部からベースプレート１４に向かうように下方に延伸するガイドピン２３を更に有し、動きの全領域のこのガイドピン２３に対して、開口２４を中間プレート１５に設ける。ガイドピン２３の長さは、ベースプレートに形成された凹部２５の底部に到達するのに十分であり、このガイドピン２３は、詳しく説明するように図３及び図４に示すガイドピン９の役割を果たす。データ入力装置１０を保持するオペレータの手の親指によって動かされるのは入力素子１２であり、入力素子１２は、上側プレート１６に強固に接続されている。

これまで説明した設計によれば、入力素子１２、上部プレート１６、中間プレート１５及びベースプレート１４を備える構造は、上述した動きに垂直な方向において固定される。ベースプレート１４は、厚さの方向すなわち動きの面に垂直な方向にベースプレート１４を短経路に沿ったばねバイアスに逆らって動かすことができるように（図９に示さない）ハウジング１１に配置される。これは、この動きによって一つ以上のマイクロスイッチが操作される又は深さ方向の変位を他の任意の方法で検出することができる場合に入力素子１２を押圧することによって別の新たな入力機能を実現できることを意味する。このような追加の自由度は任意である、すなわち、これは、本発明によるデータ入力に不可欠ではないが、多数の利点を提供する。六つの方向を示すとともに入力素子１２のそばに示された矢印２６は、３の自由度のあり得る動きを表す。

データ入力装置１０の構造の更なる詳細を示す図１０〜１２を参照する。図１０は、二つのガイドレール１７及び凹部２５を設けたベースプレート１４の拡大図を示す。凹部２５の底部において、図３〜６に関連して説明したガイド経路７を、入力素子１２の動きを決定及び制限するベースプレート１４の材料から構成する。図１１は、ガイド経路２７の形状を更によく見えるようにするとともにこれが上述したガイド経路７と同一であることを示す凹部２５の底部の拡大図を示す。上述した凹部８の機能を提供する経路の特定の部分に配置された凹部２８ａによって触覚が与えられる。組み立てられた状態において、ガイドピン２３の円柱面は、ガイド経路２７に隣接し、この接触は、ハイジング１１に対する入力素子１２の変位を決定する。図１０において、入れ子状に（ｉｎ ａ ｎｅｓｔ）凹部２５に組立状態で配置される板ばね２８を凹部２５ａの上に示し、板ばね２８は、ガイドピン２３の径に適合する中央開口２９を有し、これによって、装置に取り付けられたガイドピン２３がガイド経路２７の中央領域に保持される又は中央領域に戻される傾向にある。

図１２は、ベースプレート１４に設けられたガイドレール１７に沿った長手方向の中間プレート１５のガイドの拡大図を示す。図において、ガイドレール１７が内側に向いた楔形状のガイド外形３０を有するとともに中間プレート１５のガイド素子１８に設けられたスロット３１の外形がガイド外形３０に適合していることを観察することができる。このような安定したガイドによって、中間プレート１５を矢印３２に沿って遊びなく容易に長手方向に確実に動かすことができる。このガイドによって中間プレート１５の回転を防止する。図１２は、スロット３１の外形と同様な外形を有する中間プレート１５の横断ガイドスロット２１も示す。このガイドスロット２１は、ガイドスロット２１に配置された上側プレート１６を横断方向にガイドする役割を果たす。

図１３は、矢印２２によって示す４方向に動かすことができる上側プレート１６を示す。この図において、中間層１５はカバーされるが、図１４の拡大した詳細において、楔形状のガイドレール及びそれに適合するスロットに沿ってガイドを行う方法を示す。

図１５は、ベースプレート１４を示し、本実施の形態において、個別の挿入部３２は、凹部２５をカバーし、挿入部の内側において、挿入されたガイドピン２３を確実に支持するばね２８を配置するのに十分なスペースが存在する。図１６は、ガイドピン２３がガイド経路２７の閉じた曲線の中央部に配置されるとともに確定されたベアリングによってガイドピン２３が外面に支持されていることを示す拡大した詳細を示す。

図１７は、上述した素子の空間配置を容易に見ることができるデータ入力装置１０の断面を示す。図１７の実施の形態において、最上プレートは、入力素子１２を構成し、動きの面に垂直なガイドをこの最上プレートと上側プレート１６との間で行い、（入力素子１２を押圧することによって操作される）上述した深さ方向の制御のために、入力素子１２が上側プレート１６に近づくように動くときに起動されるマイクロスイッチ３３を設ける。図面は、入力された文字を表示するとともに固定フレーム３５によって取り囲まれるディスプレイ３４も示す。

上述したデータ入力装置１０の使用は、簡単であり、その形状を、意図した使用の要求に適合するように設計することができ、設計者は、変位の範囲及び変位経路を規定するのに十分な自由度を有する。入力素子１２の表面を平坦にする必要はなく、入力素子１２の表面を動きを制御する親指又は指の形状に適合させることができ、各装置を右利きの対象者及び左利きの対象者に対して形成できることに留意されたい。

制限された経路に沿った変位を電子信号に変換する複数の方法が知られている。変位を、従来のようなタッチスクリーンにおける動き検出、キャパシタンスセンシング又は他の方法によって検出することができる。図１８は、装置の内部に配置されるとともに制御された動きによって固定プレート面と上側プレート１６との間の変位を検出する変位センサ３８の好適な実施の形態の配置図を示す。固定プレートの上に、２対の細長く丸みを帯びた検出面すなわちセンサ３６を設け、可動プレートの上の対向する位置において、破線で示した領域３７を形成した。センサ３６は、センサ３６の上の位置に依存する反射のパターンを検出する光電変換素子である。このようにして、可動プレートの変位を一連の電気信号に変換する。

図１９及び図２０において、図１に示すデータ入力装置１を実現する例を示し、この場合、データ入力装置１を携帯電話に組み込んだ。図１において、入力装置１３が携帯電話用途に必要なタッチスクリーンを含むデータ入力装置１の矩形の本体２の上面をほぼ全部カバーすることを観察することができる。図１９は、そのような実施の形態の機械的な支持部の簡略化された分解組立図を示し、互いに適合する各パーツを所定の間隔ごとに示す。最上パーツは、装置の上面をカバーする入力素子３であり、その主要部は、携帯電話用途に用いられるとともに図１９に個別に示さないタッチスクリーンによって構成される。入力素子３の下に、矩形の短い方の側に平行な横断方向に線形的に動かすための入力素子３のガイドの役割を果たす中央部材４０を配置する。同時に、中央部材４０は、矩形の長い方の側に平行に動くこともでき、このような長手方向のガイドは、中央部材４０の下に配置される固定された平坦なガイド部材４１によって行われる。ガイド部材４１は、データ入力装置の本体２の矩形の内側凹部に配置される。

データ入力装置１及びその上にある図１９及び図２０に示す入力素子３は、変位のサイズより長いサイズを有し、大きい表面の任意の領域をタッチすることによって入力素子３を動かすことができるようにする必要があり、上述した実施の形態に示すように単一のガイド経路のみによって動きが規定される場合には、要求される正確に制限された変位を簡単かつ確実に制御することができない。このために、本体２の内側において、四つのコーナー領域に矩形のガイドプレート４２をそれぞれ設け、四つの略同一のガイド経路４３の各々がガイドプレート４２の中央領域に設けられる。ガイドプレート４２及びガイド経路４３の設計を、図１９ａの拡大図において十分に見ることができる。ガイド経路４３の設計については、図３〜６に関連して説明した考察と同一の考察を適用することができる。違いは、四つ全てのガイドプレート４２に形成されたガイド経路が略同一であるとともに同様に配置されることにある。図１９ａにおいて、二つの凹部４４を上述した凹部８と同一の役割を有するガイド経路４３に沿って見ることができる。

ガイド部材４１は、ガイドプレート４２及びガイド経路４３の上にそれぞれ突出領域を有し、図１９ｃの拡大図に示す関連の渦巻きばね４７を受け入れる円形ネスト（ｎｅｓｔ）４６が設けられ、渦巻きばね４７は、関連のネスト４６に適合する平坦なばね本体を有する。全ての渦巻きばね４７の内側は、上述した実施の形態で説明したガイドピン９と略同一の役割を果たすガイドピン４８をそれぞれ包囲し、すなわち、ガイドピン４８の動きは、ガイドピン４８が取り付けられた入力素子３によって制御され、四つの渦巻きばね４７は、ガイド経路４３によって規定される開口の中央領域に入力素子３を戻す役割を果たす。

二つの互いに垂直な線形ガイドのうちの（矩形の長い方の側に平行に延伸する）長手方向のガイドは、ガイド部材４１の両側のガイドレール４９によって保証され、ガイドレール４９の内側において、長手方向に延伸するとともに図１９Ｄの拡大図において見ることができる内側に対向する線形ガイドスロット５０が設けられる。中央部材４０の互いに平行な長手方向の側の端部は、これらのガイドスロット５０に適合され、これによって、中央部材４０を、長手方向及びガイド部材４１に対する制限された範囲において変位させることができる。

入力素子３は、中央部材４０に対して横断方向に動くことができる。図２０は、下方からの入力素子３を示し、内側で（すなわち、互いに向かうように）対向する横断スロット５２を有する１対の横断ガイドレール５１が入力素子３の下側面の二つの側に固定され、中央部材４０の二つの短い方の側がこれらの横断スロット５２に適合される。

そのように設計されたデータ入力装置をフェイスプレートの面に垂直に変位させることができることを図１９及び図２０に示さないが、フェイスプレートの面に固定されたガイド部材４１と本体２との間でばねバイアスによる変位がフェイスプレートに垂直な方向に与えられてマイクロスイッチ又は変位センサを介して入力素子３のそのような垂直方向の動きに応答することを容易に理解することができる。

データ入力の第２の方法を説明する実施の形態を示す図２１〜２３を参照し、この場合、可動の個別のデータ入力素子が存在せず、指の動きが、このデータ入力装置の表面の指定されたタッチ検出領域において検出される。図２１において、使用中に保持する人間の掌に良好に適合した曲面形状を有する特別の設計されたデータ入力装置６０を示す。データ入力装置６０は、アーチ形状端部６３によって相互接続される上側パーツ６１及び下側パーツ６２を有する曲面本体を有する。ギャップ６４が上側パーツ６１の外側部と下側パーツ６２の外側部との間に形成される。本体が略最大幅を有する上側パーツ６１の上部において、特定のデータ入力領域６５が設けられている。図２２は、データ入力領域６５を有する上側パーツ６１の拡大斜視図を示す。データ入力領域６５は、上述した実施の形態のガイド経路７の役割に略対応する役割を有する閉じられた好適には曲線の境界６７によって囲まれた中央のくぼんだ領域６６を有する。くぼんだ領域６６の深さは、小さいが、くぼんだ領域に配置された指によって境界６７を感じることができるのに十分である。複数の規則的に配置された島６８は、くぼんだ領域６６の面から突出するようにくぼんだ領域６６の予め決定された異なる位置に形成され、その高さは、上側パーツ６１の外面のレベルより幾分低いが、その突出は、データ入力を制御するユーザの指によってくぼんだ領域６６をタッチしたときに存在及び向きをユーザが感じるのに十分である。図示した実施の形態において、そのような島６８の四つが用いられ、その各々は、軸方向に延伸する中心対称軸を有する。島の反対の対の中心軸は、互いに垂直な略円形境界６７の同一の対角面に存在し、これらは、くぼんだ領域６６の二つの主対角面６９，７０に対して約４５°傾斜している。対角面６９は、装置６６の長手方向に延伸し、対角面７０は、横断方向に延伸する。島６８は、関連する半径の中間に又は中間に近接して配置され、図２１に示すようにアーチ状の内側輪郭及び外側輪郭並びに直線の側部を有する。くぼんだ領域の境界６７の曲線は、上述した実施の形態の凹部８と同様な機能を有する四つのアーチ状の凹部７１，７２，７３及び７４を形成する対角面６９，７０の端部で僅かに中断している。

図２３は、くぼんだデータ入力領域６５を有する装置６０の上側パーツ６１の上面を示す。装置の本体の内面のこの領域６５の下には、図２３において破線で示すとともにユーザの指によるタッチの位置を検出するタッチセンサの役割と同様な役割を有するタッチセンサ７５が配置されている。タッチセンサ７５の領域は、好適には、そのような領域がタッチされるときに異なる機能を割り当てることができる上側パーツ６１の表面の十分な表面領域が存在したままとなるようにタッチセンサ７５の領域の上の領域６５より大きい。

本実施の形態の動作は、データ入力領域６５が固定されている点を除いて上述した実施の形態の動作と同様である。ユーザがユーザの指の一つ（人差し指又は親指）を領域６５に配置した場合、ユーザは、四つの島６８の位置及び配置を感じ、基本的な動きの組合せのそれぞれと入力するデータとの間の以前に習得した関連の規則に従ってユーザの指を動かす。ユーザは、島６８の間に形成されたチャネルの対角面７９．７０に沿って四つの方向のいずれかに指を動かすことができ、四つの凹部７１〜７４のうちの関連の一つの存在を検知することによって、対角面の端に到達したときがユーザにフィードバックされる。その後、ユーザは、どの方向に動かしたいかを選択することができ、ユーザがガイド経路としての境界６７を感じるだけでなく、指は、島６８の外縁と境界６７との間に形成されたチャネルを検出する。この感覚は、ユーザが境界線６７の端のみを感じるときよりも明確であり、ガイドチャネルの存在は、ユーザの指が動く場所を明確に検出する際にユーザを支援する。動きは、凹部の次のものに到達するまでチャネル部に沿って継続する。ハプティックフィードバックは、実際の位置の最適な位置確認を提供する。ハプティックフィードバックを更にサポートするために、他の好適な実施の形態において、小型のバイブレータ７６を装置の内部に配置することができ、それは、指が凹部７１〜７４の一つに到達したときに駆動される。これによって生じた振動を非常に弱くする必要があり、振動は、指が特定の位置にあるユーザに更なるハプティック信号を供給するのに十分となればよい。

本実施の形態において、略同一の関連を、上述した実施の形態のように基本的な動きの組合せと入力される文字／機能との間に割り当てることができる。大きな違いは、指を上げたときに中央位置に戻ることがなく、したがって、島６８の中央チャンネルを異なる機能のトリガとして用いることができることである。図２３において、各矢印７７，７８を、くぼんだ領域６６の対角面に沿って示し、指を両方において矢印の両方に沿って動かすことができる。タッチセンサは方向を検出するので、矢印７７，７８のいずれか一方に沿っていずれかの方向に指を動かすことによって、四つの異なる機能をそのような簡単な直線的な動きに割り当てることができる。それを、文字と数字との間、大文字と小文字との間又は他の任意の通常に用いられる機能の間の変更とすることができる。

図２１〜２３において、スクリーン又はタッチスクリーンを有しないデータ入力装置６０を示した。これは、必須要件ではなく、装置にスクリーンを設けることができる又は装置を携帯電話に組み込むことができる。図示した実施の形態は、主にリモートコントローラとして使用すること又は無線通信を介して接続されるリモートキーボード、パームトップ若しくはスマートエンターテイメント機器の役割を果たすことを意図する。入力されたテキスト又はデータを遠隔装置のスクリーンに表示するのが好ましい。携帯電話より小さくて手に保持するのに良好に適合することができるハンドヘルドマウスとしてスクリーンを有しない装置を実現することができる。

好適な実施の形態において、データ入力装置６０は、更に有用な機能すなわちマウスの機能を有することができる。ユーザが上側パーツ６１と下側パーツ６２を互いに押圧することによってデータ入力装置を圧縮することを試みるとき、データ入力装置の可撓性であるとともに僅かに弾力性がある設計のためにギャップ６４は二つのパーツ６１，６２を互いに僅かに近づけることを許容する。僅かな動きを、マウスのクリックと同等の信号を引き起こすデータ入力装置の内部に組み込まれた個別の動きセンサ７１（図２１参照）によって検出することができる。このクリックは、クリックが生じたハプティックフィードバックを生成するようバイブレータ７６を制御することができる。そのような設計は、大きな利点を有する、すなわち、マウス機能を用いることができるデータ入力装置の特別な位置が存在しない。その理由は、二つのパーツ６１，６２をある程度圧縮することができるからである。

本発明によるデータ入力装置を、複数の形状で実現することができ、例示的な実施の形態で示したサイズ以外のサイズで実現することができ、異なる電子回路に備えることができる。

携帯電話の用途の場合、インテリジェント装置としての電話へのデータ入力を直接実現することができる。装置を、コンピュータ、ラップトップコンピュータ、タブレット及び同様な装置の遠隔データ入力に又は所定の場合におけるキーボードの代わりとして直接用いることもできる。本発明によるデータ入力装置の用途の分野は、携帯電話に限定されず、装置を、（テレビジョンセット、ＤＶＤプレーヤ、電子エンタテイメントセンタ、デジタル受信機、セットトップボックス等のような）スマート電子エンターテイメント装置のインテリジェント制御又はデータ入力の操作に要求されるデータ入力機能の実現に用いることができる。そのような機能は、増大する重要性を取得する。その理由は、そのような装置によって大抵の場合にインターネットアクセスが可能になるからであり、インターネットの使用は、現存するリモート制御装置によって幾分難しくて心地よくない方法でのみ満足させることができる高いデータ入力要求が課される。必要な場合には、本発明によるデータ入力装置を、そのような装置の遠隔制御ユニットに組み込むことができる。制御される装置とデータ入力装置との間の通信を、通常の無線接続によって実現することができるが、有線接続も可能である。最近の電子装置のプロセッサ性能によって、大抵の場合において、適切なアプリケーションソフトウェアをダウンロードすることによって、装置は、このデータ入力装置の「言語」を理解する、又は、このデータ入力装置において、データ入力に要求される動きの組合せによって生成される電子信号を標準文字の組合せに「変換する」インテリジェント電子システムを配置することができる。上述した用途の分野は、決して包括的（ｅｘｈａｕｓｔｉｖｅ）ではない。その理由は、データ入力機能が大抵のインテリジェント装置、機器又はマシンの各々で要求されるからである。

本発明は、ハンドヘルド機器を用いることによって、基本の指（ｅｌｅｍｅｎｔａｒｙ ｆｉｎｇｅｒ）又は親指の動き及び／又は動きの組合せを、電気信号の形態で表される各文字及び／又は機能に変換する方法に関する。

また、本発明は、上記方法を実行するデータ入力装置に関する。

動作の基本原理に従って複数のグループに分けることができる多数のデータ入力方法及び装置が知られている。第１の、おそらく最も一般的に用いられているタイプは、直接文字入力を用い、直接文字入力は、異なる文字に関連した予め決定されたキーを有するキーボードを含み、キーを押圧することによって、当該キーに関連した文字又は機能に対応するデータを生成する。キーの数は、一般的には、規定すべき文字／信号／命令の数より少なく、したがって、キーボードはファンクションキーを有する又は所定の機能を特定のキーの組合せによって有効にすることができる。キーボードのサイズは、人間の手及び指のサイズに適合し、したがって、キーボードの使用は、人間工学の観点から好適である。しかしながら、キーボードが電子機器の小型化の傾向に従うことができず、サイズの減少に伴ってキーボードの使用が制約される又は厄介になるという欠点がある。

最近の電子機器の幾つかにおいて、主に、特にデータ入力が必要であるときにバーチャルキーボードが表示されるタッチスクリーンを備えた携帯電話及びタブレットにおいて、実際のデータ入力は、各領域によって表された表示されたキーの中の選択によって通常のキーボードと同様に行われ、この場合、選択されたキーは、指又はペンによってタッチされる。そのような電子的なキーボードの一つの欠点は、使用の際に重要なスクリーン表面の一部がバーチャルキーボードによって占有されることである。別の欠点は、キーボードに利用できるエリアが小さい場合に各キーに関連した領域を見つけることが更に困難になって入力エラーの可能性が増大するとともにキーの選択に要する時間も長くなり、同時に、タスクが長いテキストの書込みの場合に特に厄介となることである。特定のペンの使用は、これらの問題を部分的に減少させる。その理由は、特定のペンの先端のエリアが指より著しく小さいからである。人間の目が更に小さいエリアを観察する必要があるとともに表示された小さい文字の間の選択を行う必要がある場合には、人間の目はすぐに疲れる。

データ入力装置の別のグループは、選択の原理を利用するとともにマウスの機能を利用する、すなわち、第１のグループのように文字が直接入力されず、ユーザは、複数の文字が表示されたスクリーンを観察し、関連の領域を指し示すとともに関連の領域をマウスによってクリックすることによって要求される文字を選択する。この方法は、複数のあり得る選択をスクリーンに表示する必要があるとともに選択をこれらの間で行う必要があるという欠点を有する。表示は、重要な表示領域から一部を取り出し、複数の領域間の選択は、表示される領域の数が増加するときには消費するとともに疲れさせる時間が増大する。マウスを用いるとともにそのような選択を行う文字入力は、短いメッセージの場合にのみ好適である。別の問題は、マウスのサイズが手のサイズに適合するとともにマウスを動かすことができる有効な平面が存在する場合にのみマウスを便利かつ快適に用いることができる。二つの座標に沿った平面で動かすことができるとともに動きがスクリーンのカーソル又はマーキングに従い、かつ、動きの面に垂直に押圧することによって選択を行う小型装置が知られている。そのような装置は、例えば、欧州特許第０４２２３６１号明細書に記載されている。

マウスの機能と同様な選択によるデータ入力を、電子エンターテイメントデバイスの大抵のリモートコントローラで見つけることができ、この場合、各々が各方向に関連した四つの矢印が機器に配置され、これによって、表示される領域のうちの必要な領域に段階的に到達することができ、選択は、ＯＫボタンの押圧を必要とする。これらの広範な商業的利用にもかかわらず、そのような入力装置は、低速であるとともに快適ではなく、さらに、インターネットの使用に必要なデータ入力も低速であり、快適でなく、かつ、疲れさせる。これらの用途は、まれに使用するとともに少数の文字／機能の間の選択を行う必要がある場合にのみ正当である。

上述した第１のグループ及び第２のグループの組合せを米国特許出願公開第２００９／０００９４号から学ぶことができ、この場合、重要なスクリーンエリアの使用を回避するために、動く素子（プレート）を、プロジェクションを設けたスクリーンの下に配置するとともに二つの親指によって動かすことができ、各文字又は機能の選択を動く素子を四つのあり得る方向の一つへのチルトによって行い、その後、素子を押圧することによって選択を有効にする。触覚によるフィードバックを用いることによって、プレートを、複数の個別の位置に動かすことができ、各位置に個別の文字テーブルを関連させる。入力は、スクリーン上の対応するテーブルの表示によって促される。この装置は、二つの手による操作を必要とし、二つのプレートを要求される個別の位置に動かすことは、注意を増大させる必要があり、この使用は習得が困難である。

入力装置の第３のグループも直接データ入力を用い、この場合、ユーザは、ペンによる通常の手書きによってテキストをタッチスクリーンに描き、大抵の頻繁に用いられる文字又は命令を簡単なジェスチャーによって選択することができる所定の簡単化されたバージョンも知られている。そのような装置において、スクリーンは、「白紙（ｂｌａｎｋ ｐａｐｅｒ）」の機能を取得し、それが利用できる表示エリアの全て又は主要部分を必要とし、小さいエリアへの文字の書き込むは実際には効率が良くなく、最終的には、手書きの認識は完全ではなく、エラーがしばしば生じるという欠点を有する。

国際公開第２０１０／１４９２２５号公報において、ＩＴＵ−Ｔキーボードの向上したものと見なすことができる向上したデータ入力方法が開示されており、この場合、各キーを表示する代わりに、仮想的なＩＴＵ−Ｔキーボードが、タッチ検知領域とタッチ検知領域の間のタッチを検知しない島との配置を備えるエリアに生成された。この文献は、プリセットルールに従うエリアに沿った指又はスタイラスペンの動きを提案し、プロセッサは、タッチ検知領域の次のアクティブ化を観察し、検知した組合せと、あり得る組合せの各々に関連した文字の予め格納されたテーブルとを比較した。どのようにして各タッチ検知セグメント化エリアをタッチする必要があるかについての基本的な指の動き又はジェスチャーと各文字−機能との関連は、各文字の形状に簡単に従った。ユーザは、このような書込みを習得する必要があった。この方法を用いるとき、ユーザは、ＩＴＵ−Ｔキーボードの場合と同様に同一のキーを複数回押圧する必要から解放された。有効な領域と無効な領域との間の区別を容易にするために、アクティブな領域の高さは、パッシブな領域の高さと異なり、したがって、ユーザが要求されるパターンに従って指を動かすとき、ハプティックフィードバックがユーザの向きをアシストした。この方法は、例えば、米国特許公開第２００４／０７０５６９号明細書、米国特許公開第２００５／０８８４１５号明細書及び米国特許公開第２００９／０１３５１４２号明細書における複数の他の同様な試みの向上であった。

ジェスチャーを行うことがターゲットとした領域を押圧することよりも簡単であるとしても、ジェスチャーを用いる提案された方法は、ジェスチャーがＩＴＵ−Ｔキーの配置に従うために個別のタッチ検知（アクティブ）領域及び非アクティブ領域のアレイを存在させてこれらの信号を処理するのが困難であるという欠点を有する。そのような領域のサイズを所定の最小値よりも減少させると領域を見つけるのが困難になるために領域のサイズを所定の最小値よりも減少させることができず、したがって、このデータ入力システムの１２のタッチ検知領域の全てを用いるために幾分大きい表面エリアが必要とされる。最後に、個別のタッチ検知エリアの識別をアシストするハプティックフィードバックは、アクティブ領域と非アクティブ領域との境界しか伝達しないためにアレイ中の指の実際の位置に関するユーザの向きを提供しない。

本発明の目的は、直接データ入力タイプのデータ入力方法及び装置、すなわち、最小のスマート装置においても利用できるとともにスクリーンの著しい部分を占有する必要がない又はスクリーンなしで作動する最小の動きの領域しか必要としないハンドヘルド機器において直接的に（すなわちあらゆる選択を用いることなく）必要な文字又は機能を入力することができるデータ入力方法及び装置を提供することである。

この目的を達成するために、親指と人差し指との間又は親指と他の指との間に配置された平坦な物体を簡単に保持することができ、さらに、親指又は人差し指が、以前に習得されるとともに実行されたコード化システムの基本的な動き及び動きの組合せに従って小さい領域内で動かされ、その後、指の動きを電気信号に変換する通常のセンサを用いることによって、直接データ入力を行うことができることを認識した。便宜上、本明細書で用いられる用語「指」は、親指以外の指（ｆｉｎｇｅｒｓ）と親指の両方をカバーする。ハプティックフィードバックを指の動きに関連させる場合、特に、指が各特定位置に到達するときに動きの組合せの習得及び組合せの実際の使用が促進されるとともに入力エラーが最小になる。このようにして、小さい動きしか必要としないためにユーザが疲れない非常に敏感で操作が簡単なデータ入力方法が取得される。指は、最も小さいタッチも検出するために非常に敏感であり、したがって、ハプティックフィードバックの特定の位置を適切に選択した場合には、文字及びデータ入力の使用の習得及び実践が簡単になる。

要求される文字／機能の数が、簡単に習得することができる動き又はジェスチャーの組合せの数と共に増加する場合、特定のジェスチャー又は装置の表面の個別に設計されたエリアを、一つ以上のファンクションキーの役割を担うために割り当てることができ、これによって、異なるコードシステムを、以前に習得した動きの組合せに割り当てることができる。これは、通常のキーバードにおいてファンクションキーを押圧するときと同様であり、文字が番号及び命令に置換される又はシフトキーが大文字と小文字との間の変更を行う。

上述したように設計されたデータ入力装置は、ハプティック又は触覚及び指の繊細な動きの繊細な性質を利用し、これによって、まだ予測できないデータ入力及び利用の見通しを有する新たなパラダイムシステムを形成する。

この解決の欠点は、全ての新たなパラダイムシステムのように従来の方法から離れる必要があるとともに新たなこと、この場合、ジェスチャーの組合せを習得する必要があることである。これは、各文字をそのような組合せに論理的に関連させる場合、すなわち、同一の文字の書込みに似ているが大幅に簡単化された動きの組合せに文字を関連させる場合に促進される。さらに、新たなタスクを有する新たなパラダイムが出現するとき、新たなシステムの習得に結び付いた関連の利点／欠点の割合を比較する必要があり、利点が困難性に勝る場合、それを習得する価値がある。

類似しているものとして速記を参照してみよう。スマート電子機器の広範な使用の前に、すなわち、タイプが書き込みの主要なやり方であった期間において、つらい肉体的努力も要求された低速なタイプの代わりに、速記が発明され、習得され、かつ、広く用いられてきた。速記は、簡単かつ巧妙に略された型の文字及び頻繁に用いられる表現すなわちジェスチャーのスマートコードシステム以外の現代の専門用語で表現するときの速記の書き込みも利用する。速記を習得することは、推奨システムよりも十分大きい人的努力及び習得が要求されるタスクであり、そのような困難にもかかわらず、数千万の人々が速記を習得するとともに用い、少数の用途の速記がまだ用いられている。

ある種の特殊な組合せ（ｎｏｎ−ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ）を習得して用いる際に、別の例、すなわち、電信の始まりから用いられるとともに広く習得して用いられたモールス信号を言及することができるが、その作業は、推奨されるジェスチャーの組合せの使用より著しく困難である。

推奨されるジェスチャーの組合せより習得が困難なシステムである点字を、更に別の例として言及することができ、それが困難であるにもかかわらず、広く用いられている。

推奨されるジェスチャーの組合せの習得は、他の利点に関連し、すなわち、盲目又は弱視の対象者がそれを迅速かつ簡単に習得することができ、したがって、そのようなデータ入力装置は、その使用にも適切である。

別の認識によれば、ジェスチャーの組合せを用いた各文字の「書き込み」後であるとともに次の文字の入力前に、親指若しくは指を僅かに上昇させる又は圧力が減少する場合に次の文字の入力を開始すれば十分である。指を上昇させることにより入力された文字の評価は、マウスの機能をコピーする以前に参照した従来の方法より十分に進んだステップである。その理由は、装置のクリック又は押圧する場合より圧力を減少させるのが著しく簡単であるとともに疲れないからである。別の利点は、あり得る機能としてのクリック又は押圧が文字の入力から独立した追加の使用として利用できることであり、これによって、例えば、命令を評価することができる又はスクリーンに表示されたメッセージを受け入れることができる。

基本的な動きの組合せを用いることによる直接データ入力は、二つの異なる方法の一つで行うことができる。

第１の方法において、ハンドヘルドデータ入力装置の外側に配置された入力素子を、指によって装置の本体に対して動かし、要求される動きの経路及び触覚で感知できるフィードバック位置を、装置の本体に対する入力素子の特定のガイドによって解明する。

第２の方法において、特定の表面領域以外は全く存在しない動く素子をデータ入力に割り当て、この領域における特定の凸部及び／又は凹部を、指でタッチしたときにハプティックフィードバックを提供する予め決定された特定の場所に形成し、指の動きを、タッチスクリーンの場合と同一のタッチセンサによって検出するとともに電気信号に変換する。

本発明は、添付した特許請求の範囲にまとめられている。

本発明によるデータ入力装置を、添付図面を参照しながら例に関連して説明する。

データ入力装置の好適な実施の形態の斜視図を示す。 他の実施の形態の斜視図である。 ガイド経路の種々の実現を示す。 ガイド経路の種々の実現を示す。 ガイド経路の種々の実現を示す。 ガイド経路の種々の実現を示す。 文字、数及び命令の変位の組合せの関連の例を示す。 独立式の（ｓｅｌｆ ｃｏｎｔａｉｎｅｄ）データ入力装置の斜視図である。 図８の装置の内部設計の分解斜視図である。 ベースプレート１４及びその上のばね２９の概略斜視図である。 ガイド経路２７を示す図１０の詳細の拡大斜視図である。 ベースプレート１４及びその上に配置された中間プレート１５を示す。 ベースプレート１４及びそれに対して２方向にガイドされる上側プレートを示す。 図３の表示された部分の拡大した詳細である。 ベースプレート１４を示す。 ガイド経路２７によって包囲されるガイドピン２３を示す。 入力装置の立断面図を示す。 変位センサ３８の実施の形態の詳細を線形的に示す。 携帯電話に組み込まれたデータ入力装置の実施の形態の分解図を示す。 拡大した詳細を示す。 拡大した詳細を示す。 拡大した詳細を示す。 拡大した詳細を示す。 図１９の実施の形態の入力素子３の底部を示す。 図２０の表示された詳細を示す拡大図である。 他の代替的な実施の形態の斜視図を示す。 図２１の拡大した詳細を示す。 図２１に示す実施の形態の上面図である。

図１〜２０は、本発明による、すなわち、データ入力素子が装置に対して動くときのデータ入力の第１の上述した方法を詳細に示す。

図１及び図２は、手に握ることができる小型、軽量かつ平坦である本体２及び本体の上部に配置されるとともに本体に対して動かすことができる入力素子３又は４を有する本発明によるデータ入力装置１を線形的に示す。本体２の形状は、携帯電話の形状又は電子エンターテイメント装置のリモートコントローラの形状と同様であるが、これらの物体より小さくてもよい。好適な実施の形態において、データ入力装置１を携帯電話に組み込むことができる又は携帯電話に結合することができる。入力素子３又は４の本質は、入力素子３又は４を本体２に対して所定の範囲内で予め決定された表面に沿って自由に動かすことができることにある。変位は、少なくとも二つの自由度を有する。すなわち、変位によって二つの互いに垂直な軸（方向）に沿って動くことができるが、素子を回転又は旋回することはできない。図１に示す実施の形態において、入力素子３を、データ入力装置１の上面全体をカバーするタッチスクリーン（又はタッチスクリーンをカバーするガラスプレート）によって構成し、入力素子３を二重の矢印５に沿って自由に動かすことができる。好適には、動きを、装置を保持する手の親指によって制御することができる。図２に示す実施の形態は、入力素子４が本体２の面の一部のみをカバーする点で図１に示す実施の形態と異なるが、入力素子４を、本体２に対して同様に変位させることができる。変位の任意の位置において、入力素子３又は４を旋回することができない、すなわち、二重の矢印５の方向は変化しないままである。

好適には、入力素子３又は４を、上述した２の自由度の変位に加えて、バイアス圧力の克服に反するように動きの面に垂直な方向に動かすことができる。そのような特徴を後に説明するデータ入力機能と共に用いることによって、マウスによるクリック又は「改行」若しくは「入力」機能のような別の機能を実現することができる。

入力素子３又は４の変位は、ガイド経路としての閉じた曲線に沿って生じ、図３〜６は、そのような動きの例を示す。図３及び図４において、プレート６から切り抜くことによって形成された円形ガイド経路７を示し、閉じた経路において９０°ごとに凹部８をそれぞれ設け、図３の実施の形態において、凹部８は、変位の主方向に対して４５°となる。図４において、凹部８は、これらの主方向に配置される。ガイド経路７の中央領域において、ガイド経路７を規定するプレート６の切り欠きに適合されるガイドピン９を設け、それを破線で示す。図１又は図２に可動部として示す入力素子３又は４を、ガイドピン９の位置が固定されている場合にプレート６に接続することができ、代替的な実施の形態において、ガイドピン９を動かすことができ、ガイドピン９は、プレート６の切り欠きに沿ってガイドされる。本質は、プレート６とプレート６の切り欠きに配置されるガイドピン９の相対位置を上述した２の自由度の動きによって変化させることができることにある。二つのうちのいずれか一方を選択することができるが、入力素子３又は４に圧力が加えられないときの基本位置において、ガイドピン９に付勢部品（図示せず）によって僅かな力を加えることによってガイドピン９を図示したようなガイド経路７の中央部に位置させることを保証する必要がある。

入力素子３又は４を動かすとき、指は、付勢部品の僅かな抵抗を克服する必要があり、入力素子３又は４を、ガイド経路７の端部に到達するまで任意の方向に動かすことができる。ガイド経路７に到達した後、ガイド経路７の端部は、ガイド経路７に沿ってのみ動かすことができるガイドピン９の更に外に向かう動きを防止する。ガイドピン９が凹部８の一つに到達するときのそのようなスライドの動きの間、ガイドピン９は、凹部８に僅かに入り込み、僅かな抵抗が動いている指によって感じられる。指による動きの間、ガイド経路７への到達によって、触覚が生じ、触覚は、凹部８の一つに到達したときにも感じられ、この感覚は、ガイド経路７に沿った指の実際の位置に関する十分に感知できるフィードバック信号を提供する。フィードバックとしてのこの感覚は、本発明の基本的な概念によるものである。その理由は、中心位置が左である方向、経路７に沿ってスライドしてガイドされた動き及び凹部８に入り込んだときの僅かな抵抗がデータ入力装置１のスクリーンを更に見る必要がない明確な触覚情報（感覚）を生じるからである。図３において、左下の凹部８ａに入り込んだガイドピン９を示し、図４において、左の凹部８ｂに入り込んだガイドピン９を示す。タッチ感覚が非常に繊細であるので、変位が数ミリメートルでもタッチ感覚を検出することができ、したがって、ガイド経路７のサイズを、小さくなるように選択することができ、好適には、１０ｍｍ未満となるように選択することができ、更に好適には、４〜６ｍｍとなるように選択することができ、そのような小さい範囲で動くことによって疲れることがなく、一時的な位置に関する十分な感覚を提供する。

図５及び図６は、楕円のガイド経路７ａ及び７ｂをそれぞれ示し、図５において、凹部は、主軸に対して４５°の角度を成す二つの互いに垂直な軸の端部に存在し、図６において、凹部は、二つの主軸の端部に存在する。

凹部８の形状、方向及び位置を、動きを制御する指又は親指が人間工学的に最も快適に動くようにデータ入力装置１の本体の形状に従って選択する必要がある。模範的なケースにおいて、凹部８の個数を四つにしたが、更に多くの凹部をガイド経路７に沿って形成することもでき、オペレータが各凹部の位置を触覚によって互いに良好に区別できることに留意されたい。

ガイド経路７に沿った個別の経路を触覚によって区別するために、凹部を用いることが唯一の方法を表すだけでなく、ガイドされる動きの間の入力素子の位置が予め決定された特定の位置に到達するときに触覚フィードバックとして必要な触覚を与えることができる他の構成を用いることができる。これを、例えば、ガイドピン９を磁化可能な材料によって構成する場合又はこれらの予め決定された位置にガイド経路の面に垂直な各凸部又は各凹部が存在するようにガイドピン９の底部をプレート６の下で支持する場合に作用するそのような予め決定された位置に近接して配置された小型の磁石によって解決することができる。本発明の観点から、入力素子をガイド経路に到達するために十分に区別できる方向にガイド経路の中央領域から動かす必要があり、動きをガイド経路に沿って行うときに入力素子を予め決定された特定の位置の一つ以上と十分に区別できるように動かす必要があることが重要である。

これらの基本的な動きを容易に習得することができ、十分な訓練によって、基本的な動きを無意識に行うことができ、これによって、そのような動きの組合せの各々を所定の言語の各文字に関連させることができる。図７は、ラテンアルファベット、数字及び命令並びに最も重要な句読点を各々の動きの組合せに関連させる方法の例を示す。任意の動きの組合せを単語の代わりに異なる文字、数字又は句読点に関連させることができるので、データ入力装置１において、適切な入力の実現性（図示せず）を（つまみ、仮想的な検出領域又は他の手段である）そのようなシフト操作の配置に対して提供する。図７に示す関連のシステム（ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ）は好適である。その理由は、これらの動きの組合せを文字の書き込みのときの手の動きをまねる又は文字の書き込みときの手の動きと同様である文字のそれぞれに関連させるからである。

データ入力装置１を文字の入力に用いるとともにそれぞれの関連付けがまだ無意識に行われない場合、入力された文字が表示されるディスプレイを装置に設ける（例えば、図１において、入力装置３の全体をそのようなディスプレイとすることができる。）のが好ましい。これは、入力及びあり得るエラーの訂正を行う制御機能を提供する。

文字入力のそのような方法に対して、各入力（動きの組合せ）に続いて、制御する指を僅かに持ち上げるとともにガイドピン９又は入力素子３若しくは４を経路の中央領域の基本位置に動かすことができると想定される。

直接データ入力としての触覚に基づくフィードバックは、以前に用いられたデータ入力の方法のいずれよりも好ましい。その理由は、仮想キーボードにおける指の動きを用いる又はマウスを用いるとともにディスプレイを見る選択動作によって入力文字又はデータを規定する必要がないからである。関連の触覚に基づく動きの組合せによる入力の別の利点は、盲目の人々又は弱視の人々に対する解決を提供することにある。

図８〜１７において、本発明によるデータ入力タスクに用いることができるデータ入力装置１のポータブルでハンドヘルドの実施の形態を内部構造設計とともに示す。図８の斜視図において、このデータ入力装置１０が上手に設計された本体すなわち片手で保持することができるハウジング１１を有するとともにハウジング１１の大部分が平坦な弧状の入力素子１２、例えば、ハウジング１１に対してハウジング１１の面に沿って動かすことができるガラスプレートによってカバーされていることがわかる。入力素子１２の上に、ウィンドウ１３が設けられ、入力されたデータ又は文字を表示することができるディスプレイ（図示せず）がウィンドウ１３の後ろに配置されている。ハウジング１１の上に、異なるデータ入力機能の選択の役割を果たすことができる複数の制御ノブ１４ａ又はタッチ検出エリアを設けることができる。当然、要求される機能を選択するための他の方法を用いることもできる。データ入力装置１０は、好適には、無線接続（所定の場合には、有線）で電子機器又は電子機器によって制御される装置に接続される。

図９は、ハウジングを除去した後のデータ入力装置１０の主要部の立体分解図を示す。ハウジング１１に固定されるベースプレート１４と、中間プレート１５と、図８に示す入力素子１２と同一にすることができる上側プレート１６とが下から上に展開するように見えるが、好適には、上側プレート１６は、個別の素子として構成され、入力素子１２に強固に接続される。各素子のそばに示す単一の矢印又は二重の矢印は、関連の素子の動きのあり得る方向を示す。ベースプレート１４の上の両側には、ハウジング１１の長軸に平行に延伸する各ガイドレール１７が設けられ、その役割は、中間プレート１５のガイドである。中間プレート１５は、矩形設計を有し、その四つの全ての側から、ガイド素子１８の各対は、関連の側に平行になるように延伸し、ガイド素子１８の各対は、関連の側に平行になるように延伸するガイドスロットを備える。ガイド素子１８の二つの対のスロットは、ガイドレール１７に平行に延伸し、長軸に沿って動かすためにガイドレール１７をガイドする。中間プレート１５のそばに示す二重の矢印１９は、この中間プレート１５を固定ベースプレート１４に対してこの長軸方向の１の自由度でしか動かすことができないことを表す。

上側プレート１６の底部において、図９において見えない横断ガイドレール２０を設け、横断ガイドレール２０は、横断ガイドレール２０がガイドされるように中間プレート１５の横断ガイド素子に設けられた横断ガイドスロット２１に適合する。このようにして、上側プレート１６を中間プレート１５に対して横断方向にのみ動かすことができるが、上側プレート１６を固定ベースプレート１４に対して長手方向と横断方向の両方に動かすことができる。このような２の自由度の動きを、上側プレート１６のそばの四重の矢印２２によって表す。

装置は、上側プレート１６の底部からベースプレート１４に向かうように下方に延伸するガイドピン２３を更に有し、動きの全領域のこのガイドピン２３に対して、開口２４を中間プレート１５に設ける。ガイドピン２３の長さは、ベースプレートに形成された凹部２５の底部に到達するのに十分であり、このガイドピン２３は、詳しく説明するように図３及び図４に示すガイドピン９の役割を果たす。データ入力装置１０を保持するオペレータの手の親指によって動かされるのは入力素子１２であり、入力素子１２は、上側プレート１６に強固に接続されている。

これまで説明した設計によれば、入力素子１２、上部プレート１６、中間プレート１５及びベースプレート１４を備える構造は、上述した動きに垂直な方向において固定される。ベースプレート１４は、厚さの方向すなわち動きの面に垂直な方向にベースプレート１４を短経路に沿ったばねバイアスに逆らって動かすことができるように（図９に示さない）ハウジング１１に配置される。これは、この動きによって一つ以上のマイクロスイッチが操作される又は深さ方向の変位を他の任意の方法で検出することができる場合に入力素子１２を押圧することによって別の新たな入力機能を実現できることを意味する。このような追加の自由度は任意である、すなわち、これは、本発明によるデータ入力に不可欠ではないが、多数の利点を提供する。六つの方向を示すとともに入力素子１２のそばに示された矢印２６は、３の自由度のあり得る動きを表す。

データ入力装置１０の構造の更なる詳細を示す図１０〜１２を参照する。図１０は、二つのガイドレール１７及び凹部２５を設けたベースプレート１４の拡大図を示す。凹部２５の底部において、図３〜６に関連して説明したガイド経路７を、入力素子１２の動きを決定及び制限するベースプレート１４の材料から構成する。図１１は、ガイド経路２７の形状を更によく見えるようにするとともにこれが上述したガイド経路７と同一であることを示す凹部２５の底部の拡大図を示す。上述した凹部８の機能を提供する経路の特定の部分に配置された凹部２８ａによって触覚が与えられる。組み立てられた状態において、ガイドピン２３の円柱面は、ガイド経路２７に隣接し、この接触は、ハイジング１１に対する入力素子１２の変位を決定する。図１０において、入れ子状に（ｉｎ ａ ｎｅｓｔ）凹部２５に組立状態で配置される板ばね２８を凹部２５ａの上に示し、板ばね２８は、ガイドピン２３の径に適合する中央開口２９を有し、これによって、装置に取り付けられたガイドピン２３がガイド経路２７の中央領域に保持される又は中央領域に戻される傾向にある。

図１２は、ベースプレート１４に設けられたガイドレール１７に沿った長手方向の中間プレート１５のガイドの拡大図を示す。図において、ガイドレール１７が内側に向いた楔形状のガイド外形３０を有するとともに中間プレート１５のガイド素子１８に設けられたスロット３１の外形がガイド外形３０に適合していることを観察することができる。このような安定したガイドによって、中間プレート１５を矢印３２に沿って遊びなく容易に長手方向に確実に動かすことができる。このガイドによって中間プレート１５の回転を防止する。図１２は、スロット３１の外形と同様な外形を有する中間プレート１５の横断ガイドスロット２１も示す。このガイドスロット２１は、ガイドスロット２１に配置された上側プレート１６を横断方向にガイドする役割を果たす。

図１３は、矢印２２によって示す４方向に動かすことができる上側プレート１６を示す。この図において、中間層１５はカバーされるが、図１４の拡大した詳細において、楔形状のガイドレール及びそれに適合するスロットに沿ってガイドを行う方法を示す。

図１５は、ベースプレート１４を示し、本実施の形態において、個別の挿入部３２は、凹部２５をカバーし、挿入部の内側において、挿入されたガイドピン２３を確実に支持するばね２８を配置するのに十分なスペースが存在する。図１６は、ガイドピン２３がガイド経路２７の閉じた曲線の中央部に配置されるとともに確定されたベアリングによってガイドピン２３が外面に支持されていることを示す拡大した詳細を示す。

図１７は、上述した素子の空間配置を容易に見ることができるデータ入力装置１０の断面を示す。図１７の実施の形態において、最上プレートは、入力素子１２を構成し、動きの面に垂直なガイドをこの最上プレートと上側プレート１６との間で行い、（入力素子１２を押圧することによって操作される）上述した深さ方向の制御のために、入力素子１２が上側プレート１６に近づくように動くときに起動されるマイクロスイッチ３３を設ける。図面は、入力された文字を表示するとともに固定フレーム３５によって取り囲まれるディスプレイ３４も示す。

上述したデータ入力装置１０の使用は、簡単であり、その形状を、意図した使用の要求に適合するように設計することができ、設計者は、変位の範囲及び変位経路を規定するのに十分な自由度を有する。入力素子１２の表面を平坦にする必要はなく、入力素子１２の表面を動きを制御する親指又は指の形状に適合させることができ、各装置を右利きの対象者及び左利きの対象者に対して形成できることに留意されたい。

制限された経路に沿った変位を電子信号に変換する複数の方法が知られている。変位を、従来のようなタッチスクリーンにおける動き検出、キャパシタンスセンシング又は他の方法によって検出することができる。図１８は、装置の内部に配置されるとともに制御された動きによって固定プレート面と上側プレート１６との間の変位を検出する変位センサ３８の好適な実施の形態の配置図を示す。固定プレートの上に、２対の細長く丸みを帯びた検出面すなわちセンサ３６を設け、可動プレートの上の対向する位置において、破線で示した領域３７を形成した。センサ３６は、センサ３６の上の位置に依存する反射のパターンを検出する光電変換素子である。このようにして、可動プレートの変位を一連の電気信号に変換する。

図１９及び図２０において、図１に示すデータ入力装置１を実現する例を示し、この場合、データ入力装置１を携帯電話に組み込んだ。図１において、入力装置１３が携帯電話用途に必要なタッチスクリーンを含むデータ入力装置１の矩形の本体２の上面をほぼ全部カバーすることを観察することができる。図１９は、そのような実施の形態の機械的な支持部の簡略化された分解組立図を示し、互いに適合する各パーツを所定の間隔ごとに示す。最上パーツは、装置の上面をカバーする入力素子３であり、その主要部は、携帯電話用途に用いられるとともに図１９に個別に示さないタッチスクリーンによって構成される。入力素子３の下に、矩形の短い方の側に平行な横断方向に線形的に動かすための入力素子３のガイドの役割を果たす中央部材４０を配置する。同時に、中央部材４０は、矩形の長い方の側に平行に動くこともでき、このような長手方向のガイドは、中央部材４０の下に配置される固定された平坦なガイド部材４１によって行われる。ガイド部材４１は、データ入力装置の本体２の矩形の内側凹部に配置される。

データ入力装置１及びその上にある図１９及び図２０に示す入力素子３は、変位のサイズより長いサイズを有し、大きい表面の任意の領域をタッチすることによって入力素子３を動かすことができるようにする必要があり、上述した実施の形態に示すように単一のガイド経路のみによって動きが規定される場合には、要求される正確に制限された変位を簡単かつ確実に制御することができない。このために、本体２の内側において、四つのコーナー領域に矩形のガイドプレート４２をそれぞれ設け、四つの略同一のガイド経路４３の各々がガイドプレート４２の中央領域に設けられる。ガイドプレート４２及びガイド経路４３の設計を、図１９ａの拡大図において十分に見ることができる。ガイド経路４３の設計については、図３〜６に関連して説明した考察と同一の考察を適用することができる。違いは、四つ全てのガイドプレート４２に形成されたガイド経路が略同一であるとともに同様に配置されることにある。図１９ａにおいて、二つの凹部４４を上述した凹部８と同一の役割を有するガイド経路４３に沿って見ることができる。

ガイド部材４１は、ガイドプレート４２及びガイド経路４３の上にそれぞれ突出領域を有し、図１９ｃの拡大図に示す関連の渦巻きばね４７を受け入れる円形ネスト（ｎｅｓｔ）４６が設けられ、渦巻きばね４７は、関連のネスト４６に適合する平坦なばね本体を有する。全ての渦巻きばね４７の内側は、上述した実施の形態で説明したガイドピン９と略同一の役割を果たすガイドピン４８をそれぞれ包囲し、すなわち、ガイドピン４８の動きは、ガイドピン４８が取り付けられた入力素子３によって制御され、四つの渦巻きばね４７は、ガイド経路４３によって規定される開口の中央領域に入力素子３を戻す役割を果たす。

二つの互いに垂直な線形ガイドのうちの（矩形の長い方の側に平行に延伸する）長手方向のガイドは、ガイド部材４１の両側のガイドレール４９によって保証され、ガイドレール４９の内側において、長手方向に延伸するとともに図１９Ｄの拡大図において見ることができる内側に対向する線形ガイドスロット５０が設けられる。中央部材４０の互いに平行な長手方向の側の端部は、これらのガイドスロット５０に適合され、これによって、中央部材４０を、長手方向及びガイド部材４１に対する制限された範囲において変位させることができる。

入力素子３は、中央部材４０に対して横断方向に動くことができる。図２０は、下方からの入力素子３を示し、内側で（すなわち、互いに向かうように）対向する横断スロット５２を有する１対の横断ガイドレール５１が入力素子３の下側面の二つの側に固定され、中央部材４０の二つの短い方の側がこれらの横断スロット５２に適合される。

そのように設計されたデータ入力装置をフェイスプレートの面に垂直に変位させることができることを図１９及び図２０に示さないが、フェイスプレートの面に固定されたガイド部材４１と本体２との間でばねバイアスによる変位がフェイスプレートに垂直な方向に与えられてマイクロスイッチ又は変位センサを介して入力素子３のそのような垂直方向の動きに応答することを容易に理解することができる。

データ入力の第２の方法を説明する実施の形態を示す図２１〜２３を参照し、この場合、可動の個別のデータ入力素子が存在せず、指の動きが、このデータ入力装置の表面の指定されたタッチ検出領域において検出される。図２１において、使用中に保持する人間の掌に良好に適合した曲面形状を有する特別の設計されたデータ入力装置６０を示す。データ入力装置６０は、アーチ形状端部６３によって相互接続される上側パーツ６１及び下側パーツ６２を有する曲面本体を有する。ギャップ６４が上側パーツ６１の外側部と下側パーツ６２の外側部との間に形成される。本体が略最大幅を有する上側パーツ６１の上部において、特定のデータ入力領域６５が設けられている。図２２は、データ入力領域６５を有する上側パーツ６１の拡大斜視図を示す。データ入力領域６５は、上述した実施の形態のガイド経路７の役割に略対応する役割を有する閉じられた好適には曲線の境界６７によって囲まれた中央のくぼんだ領域６６を有する。くぼんだ領域６６の深さは、小さいが、くぼんだ領域に配置された指によって境界６７を感じることができるのに十分である。複数の規則的に配置された島６８は、くぼんだ領域６６の面から突出するようにくぼんだ領域６６の予め決定された異なる位置に形成され、その高さは、上側パーツ６１の外面のレベルより幾分低いが、その突出は、データ入力を制御するユーザの指によってくぼんだ領域６６をタッチしたときに存在及び向きをユーザが感じるのに十分である。図示した実施の形態において、そのような島６８の四つが用いられ、その各々は、軸方向に延伸する中心対称軸を有する。島の反対の対の中心軸は、互いに垂直な略円形境界６７の同一の対角面に存在し、これらは、くぼんだ領域６６の二つの主対角面６９，７０に対して約４５°傾斜している。対角面６９は、装置６６の長手方向に延伸し、対角面７０は、横断方向に延伸する。島６８は、関連する半径の中間に又は中間に近接して配置され、図２１に示すようにアーチ状の内側輪郭及び外側輪郭並びに直線の側部を有する。くぼんだ領域の境界６７の曲線は、上述した実施の形態の凹部８と同様な機能を有する四つのアーチ状の凹部７１，７２，７３及び７４を形成する対角面６９，７０の端部で僅かに中断している。

図２３は、くぼんだデータ入力領域６５を有する装置６０の上側パーツ６１の上面を示す。装置の本体の内面のこの領域６５の下には、図２３において破線で示すとともにユーザの指によるタッチの位置を検出するタッチセンサの役割と同様な役割を有するタッチセンサ７５が配置されている。タッチセンサ７５の領域は、好適には、そのような領域がタッチされるときに異なる機能を割り当てることができる上側パーツ６１の表面の十分な表面領域が存在したままとなるようにタッチセンサ７５の領域の上の領域６５より大きい。

本実施の形態の動作は、データ入力領域６５が固定されている点を除いて上述した実施の形態の動作と同様である。ユーザがユーザの指の一つ（人差し指又は親指）を領域６５に配置した場合、ユーザは、四つの島６８の位置及び配置を感じ、基本的な動きの組合せのそれぞれと入力するデータとの間の以前に習得した関連の規則に従ってユーザの指を動かす。ユーザは、島６８の間に形成されたチャネルの対角面７９．７０に沿って四つの方向のいずれかに指を動かすことができ、四つの凹部７１〜７４のうちの関連の一つの存在を検知することによって、対角面の端に到達したときがユーザにフィードバックされる。その後、ユーザは、どの方向に動かしたいかを選択することができ、ユーザがガイド経路としての境界６７を感じるだけでなく、指は、島６８の外縁と境界６７との間に形成されたチャネルを検出する。この感覚は、ユーザが境界線６７の端のみを感じるときよりも明確であり、ガイドチャネルの存在は、ユーザの指が動く場所を明確に検出する際にユーザを支援する。動きは、凹部の次のものに到達するまでチャネル部に沿って継続する。ハプティックフィードバックは、実際の位置の最適な位置確認を提供する。ハプティックフィードバックを更にサポートするために、他の好適な実施の形態において、小型のバイブレータ７６を装置の内部に配置することができ、それは、指が凹部７１〜７４の一つに到達したときに駆動される。これによって生じた振動を非常に弱くする必要があり、振動は、指が特定の位置にあるユーザに更なるハプティック信号を供給するのに十分となればよい。

本実施の形態において、略同一の関連を、上述した実施の形態のように基本的な動きの組合せと入力される文字／機能との間に割り当てることができる。大きな違いは、指を上げたときに中央位置に戻ることがなく、したがって、島６８の中央チャンネルを異なる機能のトリガとして用いることができることである。図２３において、各矢印７７，７８を、くぼんだ領域６６の対角面に沿って示し、指を両方において矢印の両方に沿って動かすことができる。タッチセンサは方向を検出するので、矢印７７，７８のいずれか一方に沿っていずれかの方向に指を動かすことによって、四つの異なる機能をそのような簡単な直線的な動きに割り当てることができる。それを、文字と数字との間、大文字と小文字との間又は他の任意の通常に用いられる機能の間の変更とすることができる。

図２１〜２３において、スクリーン又はタッチスクリーンを有しないデータ入力装置６０を示した。これは、必須要件ではなく、装置にスクリーンを設けることができる又は装置を携帯電話に組み込むことができる。図示した実施の形態は、主にリモートコントローラとして使用すること又は無線通信を介して接続されるリモートキーボード、パームトップ若しくはスマートエンターテイメント機器の役割を果たすことを意図する。入力されたテキスト又はデータを遠隔装置のスクリーンに表示するのが好ましい。携帯電話より小さくて手に保持するのに良好に適合することができるハンドヘルドマウスとしてスクリーンを有しない装置を実現することができる。

好適な実施の形態において、データ入力装置６０は、更に有用な機能すなわちマウスの機能を有することができる。ユーザが上側パーツ６１と下側パーツ６２を互いに押圧することによってデータ入力装置を圧縮することを試みるとき、データ入力装置の可撓性であるとともに僅かに弾力性がある設計のためにギャップ６４は二つのパーツ６１，６２を互いに僅かに近づけることを許容する。僅かな動きを、マウスのクリックと同等の信号を引き起こすデータ入力装置の内部に組み込まれた個別の動きセンサ７１（図２１参照）によって検出することができる。このクリックは、クリックが生じたハプティックフィードバックを生成するようバイブレータ７６を制御することができる。そのような設計は、大きな利点を有する、すなわち、マウス機能を用いることができるデータ入力装置の特別な位置が存在しない。その理由は、二つのパーツ６１，６２をある程度圧縮することができるからである。

本発明によるデータ入力装置を、複数の形状で実現することができ、例示的な実施の形態で示したサイズ以外のサイズで実現することができ、異なる電子回路に備えることができる。

携帯電話の用途の場合、インテリジェント装置としての電話へのデータ入力を直接実現することができる。装置を、コンピュータ、ラップトップコンピュータ、タブレット及び同様な装置の遠隔データ入力に又は所定の場合におけるキーボードの代わりとして直接用いることもできる。本発明によるデータ入力装置の用途の分野は、携帯電話に限定されず、装置を、（テレビジョンセット、ＤＶＤプレーヤ、電子エンタテイメントセンタ、デジタル受信機、セットトップボックス等のような）スマート電子エンターテイメント装置のインテリジェント制御又はデータ入力の操作に要求されるデータ入力機能の実現に用いることができる。そのような機能は、増大する重要性を取得する。その理由は、そのような装置によって大抵の場合にインターネットアクセスが可能になるからであり、インターネットの使用は、現存するリモート制御装置によって幾分難しくて心地よくない方法でのみ満足させることができる高いデータ入力要求が課される。必要な場合には、本発明によるデータ入力装置を、そのような装置の遠隔制御ユニットに組み込むことができる。制御される装置とデータ入力装置との間の通信を、通常の無線接続によって実現することができるが、有線接続も可能である。最近の電子装置のプロセッサ性能によって、大抵の場合において、適切なアプリケーションソフトウェアをダウンロードすることによって、装置は、このデータ入力装置の「言語」を理解する、又は、このデータ入力装置において、データ入力に要求される動きの組合せによって生成される電子信号を標準文字の組合せに「変換する」インテリジェント電子システムを配置することができる。上述した用途の分野は、決して包括的（ｅｘｈａｕｓｔｉｖｅ）ではない。その理由は、データ入力機能が大抵のインテリジェント装置、機器又はマシンの各々で要求されるからである。

Claims (15)

1. ハンドヘルドスマート電子機器を用いることによって、ユーザの基本の指の動き及び／又は動きの組合せを、電気信号によって表される各文字及び／又は機能に変換する方法において、
   閉じられた境界線によって規定された領域で前記動きが生じるように、前記変換のステップを開始する前に、前記動き及び動きの組合せのグループを前記文字及び／又は機能のそれぞれに関連させるステップと、
   前記関連させるステップにおいて、動きの許可された領域の前記境界線に沿って予め決定された数の特定の位置を規定するステップと、
   要求される文字及び／又は機能を順次入力するステップであって、
   自由な指が前記ハンドヘルドスマート電子機器の上面にタッチするように前記ハンドヘルドスマート電子機器を手に持たせるステップと、
   入力する前記文字又は前記機能に関連した前記動き又は前記動きの組合せに従って指を動かすステップと、
   前記境界線及び前記特定の位置のいずれかに到達したときにハプティックフィードバックをユーザに提供するステップと、
   を含むステップと、
   前記領域から指を僅かに上げるときに文字又は機能の入力を終了させるステップと、
   前記指を上げるステップを検出するとともに以前に入力した動きの組合せの関連の文字又は機能への変換を実行するステップと、
   全ての要求される文字又は機能が入力されるとともに変換されるまで前記入力するステップを繰り返すステップと、
   を備えることを特徴とする方法。
2. 前記境界線は、曲線であり、好適には、円形又は楕円形を有し、前記特定の位置は、経路の互いに垂直な一対の対角面の終点となることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記動き及び動きの組合せのグループを、異なる文字／機能の一つ以上の別のグループに関連した特定のシフト機能が入力された後に前記一つ以上の別のグループに関連させ、前記グループのうちの異なるグループにおいて、同一の一連の動きを、異なるデータの入力に関連させることを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記特定の位置において、各凹部（８，７１〜７４）を、前記ハプティックフィードバックを生成する前記境界線（７，６７）に設けることを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記文字／機能を入力するステップにおいて、入力素子（３，４）を前記指によって動かし、前記入力素子（３，４）は、前記ハンドヘルドスマート電子機器（１）の本体（２）の上に配置されるとともに前記本体（２）から分離され、ターンすることなく前記本体（２）に対する動きを互いに垂直な二つの線形経路に沿って前記領域内に制限するためにガイドされ、前記指を上げるステップの後及び次のデータを入力するステップの前に、前記入力素子（３，４）を、バイアス手段によって前記データ入力領域の中央部に配置された基本位置に動かすことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記入力素子（３，４）を、前記動きの面に垂直な僅かなばねバイアスに対して押圧することができ、前記押圧を検知することによって、新たな入力機能を入力することができることを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 入力されたデータを標準文字に変換し、前記標準文字を、データ入力装置に対して離間した位置に配置されたインテリジェント電子装置に送信することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
8. 請求項５又は６に記載の方法を実行するデータ入力装置であって、本体（２）と、前記本体の外側に配置されるとともに指又は親指によって前記本体に対して可動な入力素子（３）と、を備え、前記入力素子（３）は、前記本体（２）に結合され、ターンすることなく互いに垂直な二つの軸に沿って動くためにガイドされ、変位センサ（３８）が前記入力素子の変位を検出するとともに前記変位を電気信号に変換するデータ入力装置において、前記入力素子（３）の変位は、内側エリアを取り囲むガイド経路（７，４３）によって制限され、バイアス素子（２８，４７）は、前記内側エリアの中央部に前記入力素子（３）を保持するが前記入力素子（３）の弾性変位を許容し、前記ガイド経路に沿った互いに離間した位置において、前記ガイド経路に沿った前記入力素子（３）の変位を僅かであるが検出できるように制動する障害としての特定の位置を配置したことを特徴とするデータ入力装置。
9. 前記入力素子（３）を、前記変位の前記軸に垂直な方向にも動かすことができ、前記本体（２）と前記入力素子（３）との間に、前記垂直な方向の動きに対してばねバイアスを付与するバイアス素子を配置し、前記垂直な方向の変位を検出するとともに前記垂直な方向の変位を電気信号に変換する変位センサ（３８）を備えることを特徴とする請求項８に記載のデータ入力装置。
10. 前記本体（２）は、ベースプレート（１４）に結合され、前記ベースプレート（１４）は、前記軸のうちの第１の軸に沿って動くことができる中間プレート（１５）に接続されるとともに前記ベースプレート（１４）に対向する側面とは逆の前記中間プレート（１５）の側面に接続され、前記軸のうちの第２の軸に沿って動くためにガイドされる上側プレート（１６）が接続され、前記入力素子（３）は、前記上側プレート（１６）に組み込まれたことを特徴とする請求項９に記載のデータ入力装置。
11. 前記入力素子（３）は、前記本体の内側まで延伸するとともに少なくとも前記ガイド経路（７，４３）によって規定された前記内側エリアまで到達するガイドピン（８，４８）に接続され、前記中間プレート（１５）は、前記ガイドピン（９，４８）の通過を可能にする開口を規定し、前記バイアス素子は、前記本体（２）に対して固定されるばね（２８，４７）によって形成され、ガイドピン（９，４８）によって取り囲まれるとともに結合されることを特徴とする請求項１０に記載のデータ入力装置。
12. 略矩形形状を有し、携帯電話に組み込まれ、前記入力素子（３）は、前記携帯電話のフェイスプレートであり、前記本体は、前記フェイスプレートに向かう下側から向かうときに設けられる中空内部を有し、前記本体（２）に接続されたガイド部材（４１）は、上側にガイドレール（４９）を備え、前記ガイドレールは、前記矩形の長手方向にガイドを提供し、前記ガイドレールは、ガイドスロット（５０）を規定し、平坦な中間素子（４０）は、長手方向において離間するために前記ガイドスロットにガイドされ、前記フェイスプレートを形成する入力素子（３９）は、前記中間素子（４０）に結合されるとともに前記中間素子（４０）によってガイドされ、これによって、横断方向において離間されるようにガイドされ、さらに、前記本体（２）は、各々が四つの同一のガイド経路（４３）の一つを規定する四つのコーナー領域を有し、前記経路の上に、各渦巻きばね（４７）が前記ガイド部材（４１）の各開口に配置され、前記渦巻きばね（４７）の内部は、各ガイドピン（４８）に接続され、各ガイドピンを関連の内側エリアの中央領域に付勢し、前記ガイドピンは、前記ガイド経路（４３）のうちの関連のガイド経路に延伸することを特徴とする請求項８〜１１のいずれか一項に記載のデータ入力装置。
13. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法を実行するデータ入力装置において、データ入力領域（６５）を、前記ハンドヘルドスマート電子機器（６０）の上面に配置するとともに前記上面に対してくぼんだ領域（６６）によって設け、境界（６７）は、前記くぼんだ領域の縁であり、前記特定の位置は、前記縁に設けられた凹部（７１〜７４）であり、前記境界から互いに離間した前記くぼんだ領域において、指でタッチしたときに存在を感じることができるように前記くぼんだ領域（６６）から僅かに膨らんだ予め決定された数の島（６８）を設け、タッチセンサ（７５）を、前記指の動きを検出するために前記データ入力領域（６５）の下に配置したことを特徴とするデータ入力装置。
14. 前記データ入力領域（６５）は、互いに垂直な一対の対角面（６９，７０）を有し、前記特定の位置は、前記対角面（６９，７０）の終点であり、前記島（６８）のうちの四つは、前記対角面（６９，７０）に沿ってチャネルを形成するように設けられ、前記指が前記特定の位置の前記凹部（７１〜７４）に到達するときに僅かな振動を付与する振動子を前記ハンドヘルドスマート電子機器に配置したことを特徴とする請求項１３に記載のデータ入力装置。
15. 前記ハンドヘルドスマート電子機器（６０）は、折り曲げ端部（６３）によって接続された上側部分（６１）及び下側部分（６２）を備え、互いに押圧したときに二つの部分（６１，６２）の僅かな変位を許容するギャップ（６４）が、前記上側部分（６１）と前記下側部分（６２）との間に形成され、前記僅かな変位を検出する動作センサ（７９）を設けたことを特徴とする請求項１４に記載のデータ入力装置。

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