JP2021185474A - ナビゲーション制御機能を備えたキーボード - Google Patents

ナビゲーション制御機能を備えたキーボード Download PDF

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Abstract

【課題】従来のキーボードとマウスの個別機能も犠牲にすることなく、それら装置を置き換えることができ、処理が中断されないキーボード、システム及び方法を提供する。【解決手段】ホスト装置10と、グラフィカルユーザインタフェース(GUI)として機能する表示器12と、ナビゲーション制御機能を有するキーボード100と、を備えるホスト装置をナビゲーションするシステム1であって、キーボードは、フレーム101と、複数のキー110と、1つ以上のキートップタッチセンサ120と、1つ以上のエッジタッチセンサ130と、キーボード通信インタフェース160と、を備える。キーボードは、ユーザからテキスト入力と、マウスカーソル入力と、ジェスチャ入力とを受け取ってホスト装置に送ると共に、ホスト装置のGUIを制御するように動作する一体型入力装置である。【選択図】図1

Description

<関連出願の相互参照>
この出願は、全体を参照することにより本明細書に組み入れられる、2020年5月4日に出願された米国仮出願第63/019,809号の便益に基づくと共に同仮出願の優先権を主張する。
本開示は、コンピュータ用の入力装置に関し、特にコンピュータ用のナビゲーション入力装置に関する。
通常キーボードは、パーソナルコンピュータ、タブレットパソコン、テレビゲーム機、または関連するコンピュータデバイスと併せて使用されて、ユーザからのテキスト入力を可能にするものである。一般に、キーボードはキーまたはボタンの配列に特徴があり、特定のキーまたはキーの組合せを操作することがコンピュータへの英数字の入力に対応している。
従来は、多くのコンピュータがキャラクタユーザインタフェース(Character User Interface:CUI)、すなわち英数字書式のみで情報を送受信するインタフェースを使用していた。このため、テキスト入力機能を備えた従来のキーボードはそれらコンピュータの操作に必要な入力装置としてのみ有用なものである。しかし、多くの最新のコンピュータデバイスはグラフィカルユーザインタフェース(Graphical User Interface:GUI)、すなわちユーザとデバイスとの対話を視覚的に表現するインタフェースを用いている。GUIはモニタに表示されて、仮想的なアイコン、ウィンドウ、メニュー、ポインタなどの特徴がある。これらのコンピュータデバイスにおいて、ナビゲーション制御機能を備えた付加的な入力装置はユーザ制御を行う上で有用であり必要でもある。例えば、マウスや、ポインティングスティックや、ジョイスティックによって、GUI内の仮想ポインタを制御する2次元ナビゲーション入力(マウスカーソル入力とも呼ばれる)が可能になる。また、トラックパッドやタッチパッドによっても同様の機能が可能になるが、さらに特定パターンのナビゲーション入力を認識してあらかじめ設定された機能にマッピングすることが可能になる(ジェスチャ入力とも呼ばれる)。したがって、多くの最新のコンピュータデバイスが、キーボードに加えてマウスかトラックパッドかのいずれかを補助入力装置として用いている。
従来のキーボードとマウスとは別の装置であるので、ユーザはコンピュータを操作しつつ一方の装置から他方の装置へと頻繁に切替える必要があり、処理が中断されることになる。特に入力装置が物理的に離れている場合は、この切替えは物理的な中断だけでなく、精神的な中断ももたらす。例えば、ユーザは、手がキーボードから離れる度に正しいキー上に指を置き直す必要があり、ユーザの思考の脈絡を断つ恐れがある。ある先行技術の設計では、従来式のキーボードと従来式のトラックパッドとを1つの入力装置内に組合せることによってこの非効率に対処することが試みられている。しかし、この先行技術の設計でもやはりいずれかまたは両方の装置の機能が損なわれる。
上記のような先行技術の一例が、イノプレッソ社により設計、販売されている、2−in−1型タッチパッドフュージョンキーボード(Touchpad Fusion Keyboard)に見られる。この製品の特徴は、QWERTYキーボードと、キーの下にある複数のタッチセンサとによって、キーボードの全表面が1つのトラックパッドとして機能するようになっていることである。しかし、キーボードとトラックパッドとの両方の機能を実現するために、フュージョンキーボードは両方の入力モードを人間工学的に損なう可能性がある。特に、フュージョンキーボードはキーピッチ(隣接キー間の距離)が狭いことが特徴であり、このためにユーザがキー同士を見分けることができにくくなり、タイピングの正確さが低下すると共に全体的な快適さが損なわれている。さらにフュージョンキーボードではキーディッシュ(個々のキーに付けられた若干の凹形状)、すなわちユーザの指を正しいキー上にガイドして保持しやすくするように設計された機構が付いていない。キーピッチを狭く設計し、かつキーディッシュを設けないでフュージョンキーボードのトラックパッド状の外観を得やすくした、すなわち従来のトラックパッドの表面平坦性により近似させたものと推定されるが、サイズを問わずキーピッチが存在することはトラックパッド表面に凹凸を生じることになり、マウスカーソル入力並びにジェスチャ入力に対するフュージョンキーボードの有効性を減じている。
いずれの装置の効率、正確さ、および快適さもそれぞれ犠牲にすることなく、キーボード機能とナビゲーション制御機能との両方を可能にする入力装置が当該分野で必要である。
本開示の一態様により、ナビゲーション制御機能を備えたキーボードが開示される。このキーボードは、フレームと、フレームに支持された複数のキーと、複数のキーの内の1つの表面にそれぞれ位置した1つ以上のキートップタッチセンサと、フレームのエッジにそれぞれ位置した1つ以上のエッジタッチセンサと、1つ以上のキートップタッチセンサと1つ以上のエッジタッチセンサとから受け取った1つ以上のナビゲーション制御信号を出力する通信インタフェースとを備えている。
本実施形態の目的と効果とは、少なくとも、請求の範囲に示した構成要素、特徴、およびそれらの組合せによって達成される。以上の概要と以下の詳細な説明とは例示かつ説明のためのものであり、特許請求された発明を限定するものではない。
図1は、本開示の一実施形態に係る、ホスト装置をナビゲーションするシステムであって、ホスト装置とナビゲーション制御機能を有するキーボードとを備えたシステムを示す図である。 図2は、本開示の別の実施形態に係る、ホスト装置をナビゲーションするシステムであって、ホスト装置とナビゲーション制御機能を有するキーボードとを備えたシステムの概括的な模式図である。 図3は、本開示のさらに別の実施形態に係る、ホスト装置をナビゲーションするシステムであって、ホスト装置とナビゲーション制御機能を有するキーボードとを備えたシステムの詳細模式図である。 図4は、本開示に係るマウス座標変換機能、具体的には指数関数的出力機能を表すグラフである。 図5は、本開示に係るマウス座標変換機能、具体的には連続出力機能を表すグラフである。 図6は、本開示の一実施形態に係る、ナビゲーション制御機能を有するキーボードを操作する方法を示すフローチャートである。 図7は、図6に示した方法の1ステップで、具体的にはトリガを検出するステップに対応するユーザ動作の一例を示す図である。 図8は、図6に示した方法の1ステップで、具体的にはキーボードがテキスト入力動作モードにある場合のステップに対応するユーザ動作の一例を示す図である。 図9は、図6に示した方法の1ステップで、具体的にはキーボードがマウスカーソル入力モードにある場合のステップに対応するユーザ動作の一例を示す図である。 図10は、図6に示した方法の1ステップで、具体的にはキーボードがジェスチャ入力モードにある場合のステップに対応するユーザ動作の一例を示す図である。 図11は、図6に示した方法の1ステップで、具体的にはキーボードがカーソルジェスチャ入力モードにある場合のステップに対応するユーザ動作の一例を示す図である。 図12Aは、本開示の一実施形態に係る、ナビゲーション制御機能を有するキーボードを操作する方法に対応するユーザ動作の一例を示す図である。 図12Bは、本開示の一実施形態に係る、ナビゲーション制御機能を有するキーボードを操作する方法に対応するユーザ動作の一例を示す図である。 図12Cは、本開示の一実施形態に係る、ナビゲーション制御機能を有するキーボードを操作する方法に対応するユーザ動作の一例を示す図である。 図12Dは、本開示の一実施形態に係る、ナビゲーション制御機能を有するキーボードを操作する方法に対応するユーザ動作の一例を示す図である。
添付図面を用いて実施形態例を具体的かつ詳細に説明する。
以下、各図を参照していく。図1には、ホスト装置をナビゲーションするシステムが参照数字1で示されている。システム1は、表示器12を含むホスト装置10と、ホスト通信インタフェース14と、ナビゲーション制御機能を有するキーボード100とを備えている。キーボード100は、フレーム101と、フレーム101に支持された複数のキー110と、1つ以上のキートップタッチセンサ120であって各センサ120は複数のキー110のいずれかの表面に位置しているキートップタッチセンサ120と、1つ以上のエッジタッチセンサ130であって各センサはフレーム101のエッジに位置しているエッジタッチセンサ130と、キーボード通信インタフェース160とを備えてもよい。キーボード100は、従来のキーボードとしての機能と、ナビゲーション入力装置(すなわち、マウスまたはトラックパッドなど)としての機能との両方の機能を果たしてもよい。したがって、キーボード100によりホスト装置10に対する、テキスト入力と、マウスカーソル入力と、ジェスチャ入力とが行われてもよい。
図2にキーボード100の概括的な模式図を示す。キーボード100は、3つの入力機構であって、ユーザがそれらを介して動作を入力してもよい入力機構、すなわち複数のキー110と、キートップタッチセンサ120と、エッジタッチセンサ130とを備えている。さらに、各入力機構はそのバックエンドに、ユーザの動作をそれぞれの入力方式に変換する、支援ハードウェアと支援ソフトウェアとを有していてもよい。第1入力機構の複数キー110は、機械的作動レバー、電子スイッチ、容量キー、またはキープレスを検出可能な当該分野の任意の他のキー構造として具現されてもよい。バックエンドでは、キーエンコーダモジュール115の動作によりキープレスがホスト装置10へのテキスト入力に変換されてもよい。第2入力機構のキートップタッチセンサ120は、容量パッド、タッチセンサ、またはタッチの座標および/または動作を検出可能な当該分野の任意の他のセンサとして具現されてもよい。バックエンドでは、座標空間変換モジュール125の動作によりタッチがホスト装置10へのマウスカーソル入力またはジェスチャ入力に変換される。第3入力機構のエッジタッチセンサ130は、容量パッド、タッチスライダ、またはタッチの座標および/または動作を検出可能な当該分野の任意の他のセンサとして具現されてもよい。同様に、バックエンドでは、ジェスチャ検出モジュール135の動作によりタッチがホスト装置10へのジェスチャ入力に変換されてもよい。
本開示のいくつかの実施形態では、キーボード100はホスト装置10から離れた周辺機器として機能する。例えば、ホスト装置10は、パーソナルコンピュータ、タブレットパソコン、拡張現実(AR)または仮想現実(VR)ヘッドマウントディスプレイ、テレビゲーム機、またはそれらと同種のそれ自体はキーボードを有さないコンピュータデバイスであってもよい。この場合、キーボード通信インタフェース160によりホスト10との有線または無線接続が得られ、該インタフェース160を通じてキーエンコーダ115、座標空間変換モジュール125、およびジェスチャ検出モジュール135からの出力が伝送される。キーボード通信インタフェース160は、ユニバーサルシリアルバス(Universal Serial Bus:USB)などの無線周波数チャネル、Wi−Fiまたはブルートゥース(登録商標)、または当該分野で既知の他の通信プロトコルであってもよく、本明細書において一切限定されるものではない。本開示の他の実施形態では、キーボード100自体がホスト装置10として機能してもよい。例えば、キーボード100がスマートフォンやモバイルコンピュータなどである場合もある。この場合、キーボード100は、キーボードからの入力に基づく操作命令を受け取って処理するように構成された埋込コンピュータ170をさらに含んでいてもよい。
図3に、システム1の詳細な模式図を示す。図2には3つの入力機構とそれらのバックエンドモジュールとの概括的な全体図を示したが、図3ではシステム1を各入力機構とモジュールとの機能を実現させる個々の構成要素に分解して示す。
第1入力機構の複数キー110はフレーム101上に従来のQWERTYレイアウトで配列された容量キーであってもよい。ただし他のキーレイアウトもあり得る。第2入力機構のキートップタッチセンサ120は、複数のキー110の中から選択された、トリガキー121と1つ以上のホームキー122、123との上に位置した複数の容量パッドであってもよい。機能的には、ホームキー122、123はナビゲーション入力の受取りに用いられ、トリガキー121はキーボードの動作モードの切替えに用いられてもよい。一実施形態では、スペースバーがトリガキー121に指定され、Fキーがホームキー122に、Jキーがホームキー123に指定される。他の実施形態では、他のキー110がトリガキー121として選択され、他のキー110の組合せがホームキー122、123として選択されてもよい。最後に、エッジタッチセンサ130はフレーム101の1つ以上のエッジに位置した容量パッドであってもよい。図1に示した実施形態では、キーボード100の上下左右の縁の各々にエッジセンサ130が置かれていてもよい。しかし、別の実施形態では、エッジセンサ130の数または配置はこれと異なっていてもよく、それらエッジセンサを設置することで複数のキー110やキートップタッチセンサ120の性能に支障が生じない限り本明細書において上記数および配置を限定するものではない。
再度図3を参照する。キーボード100は、プリント回路基板(Printed Circuit Board:PCB)190と、PCB190に実装された、1つ以上の集積回路(IC)、より具体的には1つ以上の、特定用途向け集積回路(Application-Specific Integrated Circuit:ASIC)192とをさらに備えていてもよい。キーボード通信インタフェース160もPCB190に実装されてもよい、もしくはキーボード100の別の回路基板に実装されてもよい。いずれの場合も、ASIC192は、3つの入力機構からアナログ信号を受け取って処理し、処理された信号をインタフェース160に送る。次いでこれらの信号がインタフェース160からホスト装置10に送られる。
アナログ信号を処理するために、ASIC192は先ずアナログデジタル変換器(Analog-to-Digital Converter:ADC)194を実装する。ADC194は、複数のキー110からのアナログキープレス信号をデジタルキープレス信号に変換し、および/またはキートップタッチセンサ120からのアナログキートップタッチ信号をデジタルキートップタッチ信号に変換し、および/またはエッジタッチセンサ130からのアナログエッジタッチ信号をデジタルエッジタッチ信号に変換してもよい。いくつかの実施形態では、ADC194により変換されたデジタル信号は通信インタフェース160に直接送られてもよい。別の実施形態では、このデジタル信号はASIC192の追加モジュールであって、信号を適当なテキスト入力、マウスカーソル入力、またはジェスチャ入力に変換するモジュールによってさらに処理される。この追加モジュールとして、タッチスライダエンコーダ195、キーストローク検出器196、タッチパッドXYエンコーダ197、信号変換器198、およびマウス座標変換器199がある。それぞれの詳細を以下に述べる。
タッチスライダエンコーダ195の動作により、当該分野で既知のハードウェア手段、ファームウェア手段、またはソフトウェア手段の任意の組合せを介して、ADC194からのデジタルエッジタッチ信号がジェスチャ入力に変換される。詳細には、タッチスライダエンコーダ195は、種々の要因の中で特にエッジタッチセンサ130上のタッチ位置および/またはエッジタッチセンサ130上のタッチの動きを時間の関数と考えてもよい。タッチスライダエンコーダ195は、水平スクロール、垂直スクロール、拡大、縮小、流し撮り、およびタスク切替えなどに限定されないがこれらを含む、当該分野に共通の様々なジェスチャを解釈することができてもよい。変換されたジェスチャ入力はインタフェース160に送られた後ホスト装置10に送られる。
キーストローク検出器196はADC194からデジタルキープレス信号を受け取って、そのデジタルキープレス信号が(誤作動ではなく)ユーザが意図したキーストロークとして登録しているかどうかを判定する。複数のキー110が容量キーである場合、キーストローク検出器196は、デジタルキープレス信号中に生じた容量の変化を測定して、その変化を所定の容量閾値と比較してもよい。閾値を越えている場合、キーストローク検出器196はその信号を単なるキーストロークとして登録する。キーボード100が容量キーの代わりに機械的キーまたは電気的スイッチを用いている場合、キーストローク検出器196は同様の機械的または電気的閾値を代わりに用いてデジタルキープレス信号を制限してもよい。キーストロークの登録後、キーストローク検出器196はキーストローク信号とキーコードとを信号変換器198に送り、キーストローク信号によってキーストロークの存在が確認されると共に、キーコードによって所定のキー110が押されていることが確認される。
タッチパッドXYエンコーダ197の動作により、当該分野で既知のハードウェア手段、ファームウェア手段、またはソフトウェア手段の任意の組合せを介して、ADC194からのデジタルキートップタッチ信号がナビゲーション情報に変換される。ナビゲーション情報は、例えば、タッチのXY座標を時間の関数として記述してもよい。次いで、タッチパッドXYエンコーダ197がこのナビゲーション情報を信号変換器198に送り、信号変換器198でさらなる処理が行われる。
信号変換器198はキーストローク検出器196からキーストローク信号とキーコードとを受け取ると共に、タッチパッドXYエンコーダ197からナビゲーション情報を受け取って、どの情報(テキスト、マウスカーソル、またはジェスチャ)をユーザが意図しているかを判定する。キートップタッチセンサ120は複数のキー110の上に位置しているので、ユーザは、タイピング時、すなわちテキスト入力を行おうとする時にキートップタッチセンサ120にタッチしてもよいことが理解されよう。このシナリオでは、信号変換器198はナビゲーション情報とキーストローク信号との両方を受け取ってよく、ユーザがテキスト入力、マウスカーソル入力、またはジェスチャ入力のいずれを行おうとしているかを判定しなければならない。別のシナリオでは、ユーザは、マウスを動かすため、またはジェスチャ入力を行うためにキートップタッチセンサ120にタッチしてもよい。これに応じて、信号変換器198は、ユーザがマウスカーソル入力またはジェスチャ入力のいずれを行おうとしているかを判定しなければならない。どの方式の入力が意図されているかは、複数の要因であって、限定はしないが、特定のキーストロークの組合せ、複数のキーストローク間の持続時間、ナビゲーション入力の特徴などの要因に基づいて判定されてもよい。これらの判断基準のより詳細な説明が、本開示の実用的応用の節に示され得る。
信号変換器198は、テキスト入力が意図されていると判定した場合、当該分野で既知のハードウェア手段、ファームウェア手段、またはソフトウェア手段の任意の組合せを介して、キーストローク検出器196からのキーストローク信号とキーコードとをテキスト入力に変換してもよい。いくつかの実施形態では、テキスト入力はキーストローク信号とキーコードとのままでよく、それ以上エンコードする必要はない。次いでこのテキスト入力はインタフェース160に送られた後ホスト装置10に送られる。
信号変換器198は、ジェスチャ入力が意図されていると判定した場合、当該分野で既知のハードウェア手段、ファームウェア手段、またはソフトウェア手段の任意の組合せを介して、デジタルキートップタッチ信号をジェスチャ入力に変換してもよい。特に、信号変換器198は、考えられる種々の要因の中で特に、タッチされているキートップタッチセンサ120および/またはキートップタッチセンサ120上のタッチの動きを時間の関数と考えてもよい。信号変換器198は、水平スクロール、垂直スクロール、拡大、縮小、流し撮り、およびタスク切替えなどに限定されないがこれらを含む、当該分野に共通の任意の数のジェスチャを解釈できてもよい。変換されたジェスチャ入力はインタフェース160に送られた後ホスト装置10に送られる。
信号変換器198は、マウスカーソル入力が意図されていると判定した場合、タッチパッドXYエンコーダ197からのナビゲーション情報をマウス座標変換器199に送ってもよい。次いで、マウス座標変換器199が、当該分野で既知のハードウェア手段、ファームウェア手段、またはソフトウェア手段の任意の組合せを介して、該ナビゲーション情報をマウスカーソル入力に変換する。特に、マウス座標変換器199が、図4および図5に示した2つの方法のいずれかを用いてこのナビゲーション情報に座標変換を施してもよい。図3では、ASIC192がPCB190上に配置されて種々のモジュール194−199を実装しているが、このASIC以外のもう1つのASICまたはICを用いて上記の種々のモジュールとそれらの機能とを実装してもよいことが理解されよう。
図4に示したとおり、ナビゲーション情報は指数関数的出力を介して変換されてもよい。この方法では、キートップタッチセンサ120上の直線的な指の動きがマウスカーソルの指数関数的動きにマッピングされる。キー110の表面範囲に対する各キートップタッチセンサ120のサイズには限界があるため、指数関数的出力を用いることでユーザは表示器12のより広い範囲をすばやくナビゲートすることが可能になる。図5に示した別の方法では、ナビゲーション情報はエッジ上の連続出力を介して変換されてもよい。この方法では、指の動きがキートップタッチセンサ120のエッジで終了して留まっていることによって、マウスカーソルがそれまでの運動量を保った状態で動く。別の実施形態では、マウスカーソルがそれまでの速度を維持するかまたはある設定速度で動いてもよい、および/またはマウスカーソルがそれまでの軌跡を維持するかまたは直近のタッチ位置に基づくある所定の方向に動いてもよい。指数関数的出力と同様に、キートップタッチセンサ120の表面範囲に関わらず、ユーザはエッジでの連続出力によって表示器12のより長い距離をすばやくナビゲートすることが可能になる。変換後、マウス座標変換器199がマウスカーソル入力をインタフェース160に送り、インタフェース160からこのマウスカーソル入力がホスト装置10に送られる。
引き続き図3を参照する。インタフェース160が、テキスト入力、マウスカーソル入力、またはジェスチャ入力をホスト装置10、具体的にはホスト通信インタフェース14に送る。次いで、ホスト装置10が入力を解釈しその解釈に応じて動作して、表示器12を介してGUIの変更点を出力する。ユーザは、GUIの変更点を読み取ると、新しい入力をし続けることでサイクルを繰り返してもよい。キーボード100がホスト装置10を兼ねている場合、すなわち埋込コンピュータ170を有する場合、インタフェース160とインタフェース14との間の通信は放棄されてもよい、または、通信は内部のみで行われてもよい。以下に示す3つの例は、上記3つの入力機構の各々における、キーボード100におけるユーザ動作からホスト10による受取りまでの完結した伝達経路の例である。
第1入力機構に係り、ユーザは複数のキー110を用いてタイプしてもよい。これにより生じた各キー110からのアナログキープレス信号はADC194に送られてデジタルキープレス信号に変換されてもよい。次に、このデジタルキープレス信号がキーストローク検出器196に送られて、キーストローク信号とキーコードとに変換されてもよい。このキーストローク信号とキーコードとは信号変換器198に送られてもよく、信号変換器198においてユーザがテキスト入力を行おうとしていることが判定される。信号変換器198は次にこれらキーストローク信号とキーコードとをテキスト入力としてインタフェース160に送ってもよい。インタフェース160においてはさらなるエンコードが要求される場合とされない場合とがある。次に、インタフェース160がテキスト入力をホスト装置10に送る。
第2入力機構に係り、ユーザはエッジタッチセンサ130を用いてジェスチャを入力してもよい。このジェスチャは、例えば左から右へのスワイプ動作であってもよい。エッジタッチセンサ130から得られたアナログエッジタッチ信号はADC194に送られてデジタルエッジタッチ信号に変換されてもよい。次いで、このデジタルエッジタッチ信号がタッチスライダエンコーダ195に送られてジェスチャ入力に変換されてもよい。次いでタッチスライダエンコーダ195がこのジェスチャ入力をインタフェース160に送り、インタフェース160からこのジェスチャ入力がホスト装置10に送られてもよい。
第3入力機構に係り、ユーザはキートップタッチセンサ120を用いてジェスチャを入力してもよい。このジェスチャは、例えば、2つのホームキー122、123のキートップタッチセンサ120上の左から右へのスワイプ動作であってもよい。これにより生じたアナログキートップタッチ信号はADC194に送られてデジタルキートップタッチ信号に変換されてもよい。次いで、このデジタルキートップタッチ信号がタッチパッドXYエンコーダ197に送られてナビゲーション入力に変換されてもよい。このナビゲーション入力は信号変換器198に送られ、信号変換器198においてユーザがジェスチャ入力を意図していると判定される。次いで信号変換器198は該ナビゲーション入力を対応するジェスチャ入力に変換して、そのジェスチャ入力をインタフェース160に送ってもよい。その後、インタフェース160はそのジェスチャ入力をホスト装置10に送る。
あるいは、第3入力機構に係り、ユーザはキートップタッチセンサ120を用いてカーソルを動かしてもよい。これにより生じたアナログキートップタッチ信号はADC194に送られてデジタルキートップタッチ信号に変換されてもよい。次いで、このデジタルキートップタッチ信号がタッチパッドXYエンコーダ197に送られてナビゲーション入力に変換されてもよい。このナビゲーション入力は信号変換器198に送られ、信号変換器198においてユーザがマウスカーソル入力を行おうとしていると判定される。その後、このナビゲーション入力はマウス座標変換器199に送られて、2つの座標変換法、すなわち指数関数的出力とエッジでの連続出力とのいずれかによってマウスカーソル入力に変換される。次いで座標変換器199はこのマウスカーソル入力をインタフェース160に送る。次いでこのマウスカーソル入力がホスト装置10に送られてもよい。
本開示の構成を用いることにより、キーボード100にナビゲーション制御機能が実装され、それによりキーボード100のユーザは簡単かつ正確にホスト装置10にテキスト入力、マウスカーソル入力、またはジェスチャ入力を行うことができる。
<実用的応用>
本出願は、パーソナルコンピュータ、タブレットパソコン、スマートフォン、VRまたはARヘッドマウントディスプレイ、ビデオゲーム機、車載コンピュータなどの、グラフィカルユーザインタフェースに限定されないがこれらを含む、様々なコンピュータデバイスに産業上の利用可能性を見出し得る。特に、キーボード100は、テキスト入力、マウスカーソル入力、またはジェスチャ入力を用いる、あらゆるホスト装置10に適用可能であり、それら3種の入力を用いるホスト装置10にもっとも有用である。本開示の構成を用いることにより、タイピング機能と一体型GUI制御機能との両方を1つの装置で実現でき、別体のキーボードおよびマウス、またはトラックパッド、またはタッチパッドが不要になる。これによりホスト装置10に接続された外付け部品の数が減少し、ホスト装置10のポートが解放され、使用電力が低減されると共に、ユーザ用のスペースが開放され得る。
さらに、本開示のキーボード100により、従来のキーボードおよびマウスに比べてより人間工学的でかつ効率的なユーザーエクスペリエンスが実現され得る。キーボード100を用いることにより、ユーザは、タイピングおよび/またはGUIをナビゲートする際に入力装置間を切替えることがなくなり、時間が節約されると共に中断数が減少し得る。キーボード100は、テキスト入力とナビゲーション入力とを、いずれの操作の正確さと快適さも犠牲にすることなく有効に組合せたものである。テキスト入力装置である複数のキー110(およびそれらの配列)は従来のキーボードと変わらなくてよい。マウスカーソル入力装置であるキートップタッチセンサ120は、座標変換を介してGUIを効率的にナビゲートし得る。ジェスチャ入力装置である、キートップタッチセンサ120およびエッジタッチセンサ130の形での複数入力機構により、考えられ得る様々なジェスチャが可能になる。また、特定のジェスチャがキートップタッチセンサ120またはエッジタッチセンサ130のいずれかを介して入力されることにより、ユーザにおける自由度が増すと共に個別化がしやすくなる。
次に、図6−12に、ナビゲーション制御機能100を備えたキーボードの操作方法600を示す。具体的には、図6は方法600の諸ステップの概略を示すフローチャートであり、図7−12は各ステップに対応するユーザ操作の例を示す図である。この方法は少なくとも、トリガキー121上に位置したキートップタッチセンサ120からのトリガ動作を検出することと、そのトリガ動作に基づいてキーボード100の操作モードを入力することとを含む。
図6および図7を参照する。この方法はトリガキー121上のキートップタッチセンサ120からのトリガ動作を検出することから始まってよい(ブロック610)。一実施形態では、トリガキー121は従来のQWERTYキーボード上のスペースバーであってよく、トリガ動作はキーストロークを伴うことなく対応するセンサ120をクイックタッチすることであってよい。別の実施形態では、最小持続時間でのタッチなどのトリガ動作がさらに含まれてもよく、さらなる判断基準が特定の応用要件によって決定されてもよい。
図6および図8を参照する。トリガ動作がない場合、キーボード100はブロック612に移行してキーストロークの有無を検出してもよい。キーストロークが検出された場合、キーボード100は、テキスト入力を受け取るテキスト入力モードに入ってもよい(ブロック614)。これに応じて、キーボード100は、複数のキー110からの信号のみを用いて、対応するテキスト入力をホスト装置10に送ってもよい。言い換えると、トリガ動作がない状態でキーストロークが検出された場合、キーボード100は当該分野の従来型キーボードとして動作する。したがって、図8に示すとおり、ユーザは、複数のキー110の全てを用いてタイピングを行ってもよい。ブロック614が終了すると、キーボード100はブロック610に戻って方法600を再開し得る。
図6,9,10を参照する。トリガ動作がある場合、キーボード100はさらなる判断基準に基づいて、マウスカーソル入力を受けるマウスカーソル入力モード(ブロック632)またはジェスチャ入力を受けるジェスチャ入力モード(ブロック640)のいずれかのモードに入ってもよい。一実施形態では、キーボード100は、トリガ動作後の所定の期間内に(やはりキーストロークを伴うことなく)1つ以上のホームキー122、123上のタッチを検出してもよい(ブロック620)。1つ以上のホームタッチが検出された場合、本方法はブロック630に進んで、検出されたタッチの総数をさらに制限する。ホームタッチが1つだけ検出された場合、キーボード100はカーソル入力モードに入る(ブロック632)。これに応じて、図9に示したとおり、ユーザはホームキー122、123のいずれかをマウスまたはタッチパッドのようにナビゲートしてホスト装置10のGUI上のカーソルと相互通信してもよい。あるいは、ホームキー122、123の両方がタッチされた場合、キーボード100はジェスチャモードに入る(ブロック640)。これに応じて、図10に示したとおり、ユーザはホームキー122、123の両方をタッチパッドのようにナビゲートして、それによりジェスチャを入力してホスト装置10のGUIと相互通信してもよい。一実施形態では、キーボード100は、図10に示した1つ以上のジェスチャをあらかじめプログラムされていてもよく、各ジェスチャが水平スクロール、垂直スクロール、またはGUI上の拡大縮小機能に対応していてもよい。ただし、図示のジェスチャはあくまでも例示のためのものであり、利用可能なジェスチャの種類および数、並びにそれらジェスチャのプログラム方法を限定するものではないことを理解されたい。ブロック640の終了後、キーボード100はブロック610に戻って方法600を再開し得る。
再度図6を参照する。ホームキー122、123のいずれもタッチされない場合、キーボード100はブロック622に進んでもよい。ブロック622で、トリガキー121上に2つの接触点が検出された場合(例えば、ユーザが両方の親指でスペースバーにタッチした場合)、動作モードはカーソルジェスチャ入力を受け取るカーソルジェスチャ入力モードになる(ブロック624)。これに応じて、図11に示したとおり、ユーザは2つの接触点でトリガキー121をナビゲートして、それによりカーソルジェスチャを入力してホスト装置10のGUIと相互通信してもよい。一実施形態では、キーボード100は図示の1つ以上のカーソルジェスチャをプログラムされてもよい。利用可能なジェスチャの種類や数、およびそれらジェスチャのプログラム方法には一切制限はない。一方、トリガキー121の2つのタッチが検出されない場合、キーボード100はブロック612に進んでテキスト入力モードに移ってもよい。ブロック624が終了すると、キーボード100はブロック610に戻って方法600を再開し得る。
最後に、本開示のいくつかの実施形態では、キーボード100のエッジタッチセンサ130が動作モードに関わりなく任意の時点で用いられ得る。図12A−12Dに示したとおり、ユーザは、ホスト装置10のGUIと相互通信するために、フレーム101の様々なエッジに位置したエッジタッチセンサ130をナビゲートしてもよい。一実施形態では、キーボード100は図示の1つ以上のジェスチャをプログラムされ得る。各ジェスチャは水平スクロール、垂直スクロール、またはGUIのタスク切替え機能に対応している。ただし、当然のことながら、利用可能なジェスチャの種類や数、並びにそれらジェスチャのプログラム方法は限定されない。いくつかの実施形態では、エッジタッチセンサ130はキーボード100の任意の動作モードの間にジェスチャ入力を受け取る機能を有してもよいし、または所定の判断基準の完了後特定の動作モードにおいてのみ利用可能になってもよい。
本開示で詳述した全ての例および条件付き文言は、読者による本開示の理解と当該分野の促進に向けて本発明者がなした概念の理解とを助長する教育的目的のものであり、それら詳述した例および条件付き文言に限定されると解釈されるものではない。本開示の複数の実施形態を詳細に説明したが、本開示の要旨および範囲を逸脱することなく、それら実施形態に様々な変更、置換、および改変を施すことができる。

Claims (20)

  1. フレームと、
    前記フレームに支持された複数のキーと、
    前記複数のキーの内の1つのキーの表面にそれぞれ位置した1つ以上のキートップタッチセンサと、
    前記フレームのエッジにそれぞれ位置した1つ以上のエッジタッチセンサと、
    前記1つ以上のキートップタッチセンサまたは前記1つ以上のエッジタッチセンサから受け取った1つ以上のナビゲーション制御信号を出力する通信インタフェースと、
    を備えるキーボード。
  2. 前記複数のキーは容量キーを含んで、テキスト入力を受け取るように構成される、
    請求項1に記載のキーボード。
  3. 前記1つ以上のキートップタッチセンサは容量パッドを含んで、マウスカーソル入力とジェスチャ入力とを受け取るように構成される、
    請求項1に記載のキーボード。
  4. 前記1つ以上のキートップタッチセンサは、
    前記複数のキーに含まれ、それぞれがFキーとJキーとを含む1つ以上のホームキーの表面と、
    前記複数のキーに含まれ、それぞれがスペースバーを含む1つ以上のトリガキーの表面と、の上に位置している、
    請求項3に記載のキーボード。
  5. 前記1つ以上のエッジタッチセンサは容量パッドを含んで、ジェスチャ入力を受け取るように構成される、
    請求項1に記載のキーボード。
  6. 前記キーボードからの入力に基づく命令を受け取って処理する埋込コンピュータ、をさらに備える、
    請求項1に記載のキーボード。
  7. プリント回路基板(PCB)と、
    前記PCBに実装された少なくとも1つの電子回路と、
    前記少なくとも1つの電子回路に実装されたアナログデジタル変換器(ADC)と、をさらに備え、
    前記ADCは
    前記複数のキーの内の1つから受け取ったアナログキープレス信号をデジタルキープレス信号に変換することと、
    前記1つ以上のキートップタッチセンサからのアナログキートップタッチ信号をデジタルキートップタッチ信号に変換することと、
    前記1つ以上のエッジタッチセンサからのアナログエッジタッチ信号をデジタルエッジタッチ信号に変換することと、の少なくとも1つを実行する、
    請求項1に記載のキーボード。
  8. 前記少なくとも1つの電子回路は、タッチスライダエンコーダであって、前記ADCからの前記デジタルエッジタッチ信号をジェスチャ入力に変換する、タッチスライダエンコーダをさらに実装する、
    請求項7に記載のキーボード。
  9. 前記少なくとも1つの電子回路は、信号変換器であって、前記ADCから前記デジタルキープレス信号と前記デジタルキートップタッチ信号とを受け取って、テキスト入力と、マウスカーソル入力と、ジェスチャ入力とのいずれが意図されているかを判定する動作を行う、信号変換器をさらに実装する、
    請求項7に記載のキーボード。
  10. 前記少なくとも1つの電子回路は、前記ADCからのデジタルキープレス信号がキーストロークとして登録しているかどうかを判定するキーストローク検出器をさらに実装する、
    請求項9に記載のキーボード。
  11. 前記少なくとも1つの電子回路は、前記ADCからの前記デジタルキートップタッチ信号をナビゲーション情報に変換するタッチパッドXYエンコーダをさらに実装する、
    請求項9に記載のキーボード。
  12. 前記少なくとも1つの電子回路は、前記タッチパッドXYエンコーダからの前記ナビゲーション情報をマウスカーソル入力に変換するように動作するマウス座標変換器をさらに含む、
    請求項11に記載のキーボード。
  13. ホスト装置をナビゲーションするシステムであって、
    グラフィカルユーザインタフェース(GUI)として機能する表示器と、
    1つ以上のキートップタッチセンサと1つ以上のエッジタッチセンサから受け取った1つ以上のナビゲーション制御信号を受け取るホスト通信インタフェースと、
    を備えるホスト装置と、
    フレームと、
    前記フレームに支持された複数のキーと、
    前記複数のキーの内の1つのキーの表面にそれぞれ位置した前記1つ以上のキートップタッチセンサと、
    前記フレームのエッジにそれぞれ位置した前記1つ以上のエッジタッチセンサと、
    前記1つ以上のキートップタッチセンサまたは前記1つ以上のエッジタッチセンサから受け取った前記1つ以上のナビゲーション制御信号を出力するキーボード通信インタフェースと、
    を備えるナビゲーション制御機能を有するキーボードと、
    を備えるシステム。
  14. 前記複数のキーはテキスト入力を受け取るように構成され、前記1つ以上のキートップタッチセンサは容量パッドを含んでマウスカーソル入力とジェスチャ入力とを受け取るように構成され、前記1つ以上のエッジタッチセンサは容量パッドを含んでジェスチャ入力を受け取るように構成されている、
    請求項13に記載のシステム。
  15. キーボードの操作方法であって、
    トリガキー上に位置したキートップタッチセンサからのトリガ動作を検出することと、
    前記トリガ動作に基づいて前記キーボードの動作モードを入力することであって、
    前記トリガ動作が検出されない場合、前記動作モードはテキスト入力モードであり、
    前記トリガ動作が検出された場合、前記動作モードはマウスカーソル入力モードと、ジェスチャ入力モードと、カーソルジェスチャ入力モードとのいずれかである、ように入力することと、
    を含む方法。
  16. 前記トリガ動作が検出された場合に、
    所定の持続時間内で、1つ以上のホームキー上に位置した1つ以上の前記キートップタッチセンサからの1つ以上のホームタッチを検出するステップと、
    前記ホームタッチの数に基づいて前記キーボードの動作モードを入力するステップであって、
    1つのホームタッチが検出された場合、前記動作モードはマウスカーソル入力モードであり、
    2つのホームタッチが検出された場合、前記動作モードはジェスチャモードであり、
    ホームタッチが検出されない場合、前記動作モードはカーソルジェスチャ入力モードである、ように入力するステップと、をさらに含む、
    請求項15に記載の方法。
  17. 前記トリガ動作が前記マウスカーソル入力モードである場合に、
    前記ホームキー上に位置した前記キートップタッチセンサからアナログキートップタッチ信号を受け取ることと、
    前記アナログキートップタッチ信号を、指数関数的変換または連続出力変換を介してマウスカーソル入力に変換するように動作することと、をさらに含む
    請求項16に記載の方法。
  18. 前記動作モードが前記ジェスチャ入力モードである場合に、
    2つの前記ホームキー上に位置した前記キートップタッチセンサからアナログキートップタッチ信号を受け取ることと、
    前記アナログキートップタッチ信号をジェスチャ入力に変換するように動作することと、をさらに含み、
    前記ジェスチャ入力は、水平スクロール、垂直スクロール、拡大、縮小、流し撮り、またはタスク切替えである、
    請求項16に記載の方法。
  19. 前記動作モードが前記カーソルジェスチャ入力モードである場合に、
    前記トリガキー上に位置した前記キートップタッチセンサからアナログキートップタッチ信号を受け取ることと、
    前記アナログキートップタッチ信号をカーソルジェスチャ入力に変換するように動作することと、をさらに含み、
    前記カーソルジェスチャ入力は横方向のカーソルの動きである、
    請求項16に記載の方法。
  20. 任意の動作モードの間に、
    エッジタッチセンサからアナログエッジタッチ信号を受け取ることと、
    前記アナログエッジタッチ信号をジェスチャ入力に変換するように動作することと、をさらに含み、
    前記ジェスチャ入力は、水平スクロール、垂直スクロール、拡大、縮小、流し撮り、またはタスク切替えである、
    請求項15に記載の方法。
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