JP3285403B2 - 情報入力装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コンピュータ、ワープ
ロ、ゲーム機、産業制御装置等の情報処理装置に用いる
情報入力装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータ等の情報入力手段として、
一般に用いられているものにキーボードがある。図２は
従来のキーボード入力システムの概念図であり、操作者
の手２０３により、キーボード２０１を操作して、情報
処理装置２０２に情報を入力するシステムを示してい
る。操作者はこのキーボード２０１を両手で操作し、入
力するわけであるが、操作者にとって本来必要としてい
るのはＣＲＴ表示体２０４に出力されるフィードバック
情報表示のみである。操作者はある程度キー入力に習熟
してくると、キーボードを見ないで、ＣＲＴ表示体２０
４を見ながらキー入力をすることが多くなってくる。

【０００３】情報入力の他の手段として、ペン入力があ
る。これは、３次元形状設計や動画製作等によく利用さ
れる。図３は従来のペン入力システムの概略図である。
電子ペン３０１を持った操作者が任意の空間においてペ
ンを操作すると、電子ペン３０１の先端から超音波が発
せられる。該超音波を複数の固定点に配置された超音波
受信素子３０２において受信し、演算装置３０３におい
て電子ペン３０１の位置を解析し、情報装置に入力する
システムである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のキーボードは、
多数のデータを迅速に入力するときの電気接点の信頼性
の不足や、特に携帯用途に対してキーボードの形状寸法
が大きく、また卓上作業においてキーボードが机上のス
ペースの多くの部分を占領してしまうという問題があ
る。以上のことから、ワイヤレスで空間を占拠しないキ
ーボードの必要性と作業環境への適応性が課題となって
いる。一方、ペン入力は単一のペンによる入力であるた
めに、メニューの選択や、座標データ等の入力には便利
であるが、文字等のキー入力には適していない。本発明
は、このような問題点を解決し、多数のデータを迅速に
入力でき、使用に際して広いスペースを必要とせず、携
帯性のよい情報入力装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、次の如き構成の装置にすることを特徴とす
る。すなわち、仮想キーボードを操作する操作者の手に
装着される操作装置と本体とから成り、操作装置は、操
作者の各指に対応して設けられ、指の動作に応じて作動
するスイッチと、各指に対応して設けられ、各指の前記
スイッチにより動作を開始する超音波発信素子と、前記
スイッチのいずれかが作動した時、超音波より伝搬速度
の速いリセット信号を発生するリセット信号発信手段
と、該リセット信号を本体に伝達するリセット信号伝達
手段とを有し、本体は所定の距離をおいて設置された複
数の超音波受信素子と、リセット信号受信手段と、制御
部を有し、該制御部は操作者にモデルキー入力操作を指
示して前記操作者に対応した前記仮想キーボードのキー
配列を記憶するキー配列記憶手段と、前記スイッチが作
動した時、前記リセット信号受信手段がリセット信号を
受信した時点から、前記各超音波受信素子が超音波を受
信する時点までの時間を測定し、作動したスイッチに対
応する指の位置を演算するともに、キー配列記憶手段の
データと照合してキーを特定する、キー特定手段を備え
る装置である。

【０００６】また、次の如き構成の装置も本発明の特徴
とする装置である。すなわち、仮想キーボードを操作す
る操作者の手に装着される操作装置と本体とから成り、
操作装置は、操作者の各指に対応して設けられ、指の動
作に応じて作動するスイッチと、操作者の各指に対応し
て設けられ、各指の前記スイッチにより動作を開始する
超音波受信素子と、前記超音波受信素子の受信と同時
に、超音波より伝搬速度の速いストップ信号を発信する
ストップ信号発信手段と、該ストップ信号を本体に伝達
するストップ信号伝達手段とを有し、本体は所定の距離
をおいて設置され、所定の周期で、かつ互いに仮想キー
ボードの範囲を伝搬する時間に比べ十分な時間間隔をお
いて発信を開始する複数の超音波発信素子と、ストップ
信号受信手段と、制御部を有し、該制御部は操作者にモ
デルキー入力操作を指示して前記操作者に対応した前記
仮想キーボードのキー配列を記憶するキー配列記憶手段
と、前記スイッチが作動した時、各超音波発信素子の最
後の信号の発信時点から前記ストップ信号受信手段が各
超音波発信素子に対応するストップ信号を受信する時点
までの時間を測定し、作動したスイッチに対応する指の
位置を演算するともに、キー配列記憶手段のデータと照
合してキーを特定するキー特定手段を備える装置であ
る。

【０００７】

【作用】操作者が操作装置により、仮想キーボード上に
おいて入力操作をすると、スイッチが作動し、対応する
指より超音波が発せられ（或いは受信され）、その超音
波を本体に設置された複数の超音波受信素子が受信する
（或いは発信する）ことにより該指先の位置を検出す
る。操作者はあらかじめモデルキー入力を行い、該操作
者に対応するキー配列をキー配列記憶装置に記憶して学
習し、仮想キーボードを形成する。検出した指先位置と
既に学習しているキー配列とを対照して操作者の入力キ
ーを特定し、情報処理装置に情報を入力する。

【０００８】

【実施例】

（実施例１）図１は本発明の情報入力装置の第１の実施
例を示す概略図である。操作者が着用する各手袋には、
電磁波発信素子１０２と各指に対応して超音波発信素子
１０１が備えられている。また、本体は超音波受信素子
１０３，超音波受信素子１０４、電磁波受信素子１
０５および制御部１０６から構成されている。制御部１
０６内には、操作者が予めモデルキー入力により入力し
た仮想キーボードが形成されている。この状態で、前記
手袋を用いて入力操作を行うと、対応する指の超音波発
信素子１０１と電磁波発信素子１０２とから同時にそれ
ぞれ超音波と電磁波を発信する。発信された超音波を超
音波受信素子１０３，超音波受信素子１０４、電磁
波を電磁波受信素子１０５においてそれぞれ受信し、デ
ータを制御部１０６に入力する。制御部１０６はこれら
のデータより対応する指先の位置を検出し、仮想キーボ
ードのキー配列との対照よりキーを特定し、情報処理装
置１０７に入力する。

【０００９】図４は本実施例における、本体の構成を示
す図である。本体の制御部１０６は、電磁波受信素子１
０５と超音波受信素子１０３，超音波受信素子１０
４からの受信信号を入力する計時計数回路４０１と、該
回路の出力データに基づいて指の位置を算出する演算回
路４０２と、操作者のモデルキー入力に対応して仮想キ
ーボードを形成するとともに、学習機能も備えた仮想キ
ーボードキー配列学習機構４０３とから構成されてい
る。

【００１０】操作者が入力操作を行うと対応する指より
超音波と電磁波が発せられ、まず、電磁波受信素子１０
５で電磁波を受信し、該電磁波のリセット信号により、
計時計数回路４０１をリセットするとともに作動を開始
する。次に、それぞれの超音波受信素子１０３、１０４
において超音波が受信され、電磁波受信から超音波受信
までの時間をそれぞれ計測することにより、それぞれの
超音波伝播距離を測定する。計測結果と各超音波受信素
子１０３、１０４間距離より、演算回路４０２において
入力に対応した指先の位置を検出し、仮想キーボードキ
ー配列学習機構４０３において検出結果と対照して入力
キーを特定し、情報処理装置１０７に入力する。

【００１１】図５は指先の位置検出の原理図である。入
力操作を行った指に対応する超音波発信素子１０１と、
超音波受信素子１０３と超音波受信素子１０４それ
ぞれとの距離Ｌ，Ｒは、入力操作時に超音波と同時に電
磁波発信素子１０２より電磁波が発信されるが、電磁波
受信素子１０５におけるこの電磁波の受信と、超音波受
信素子１０３と超音波受信素子１０４それぞれにお
ける受信との、時間差と音速より求められる。求めた値
Ｌ，Ｒと超音波受信素子１０３と超音波受信素子１
０４との間の距離Ｌ０よりピタゴラスの定理を用いて超
音波発信素子１０１の位置を検出する。

【００１２】図６は本発明のシステムダイヤグラムであ
る。仮想キーボード上において対応する手指が電磁波と
超音波とを同時に発すると、伝播時間の相違から本体側
では電磁波を受信すると時刻ｔ＝ｔ０において計時計数
回路が作動する。遅れてくる超音波を２つの固定点に配
置した超音波受信素子によって受信する毎に時刻ｔ１，
ｔ２を計時計数回路より求め、指先と各受信素子との距
離を測定し、その測定値と２つの超音波受信素子間距離
Ｌ０より指先位置を検出し、仮想キーボード上の対応す
る入力キーを特定する。

【００１３】図７（ａ）は赤外線発光回路機構の例を示
し、論理ゲート７５０で制御された電圧を電流制限抵抗
７５２を介して赤外線発光ＬＥＤ７５４より赤外線を発
光する。なお論理ゲート７５０は２つの入力端子が共に
Ｈレベルのときのみ信号電圧を出力する。

【００１４】図７（ｂ）は赤外線受光回路機構の例を示
し、赤外線７０２は赤外線通過フィルタ７１０を介して
電界シールドケース７１８内のホトトランジスタ７２２
によって受光される。受光された赤外線は電気信号にか
えられ前置増幅器７２８によって増幅され、更にフィル
タ付き増幅回路７２６を介して光受信信号として出力さ
れる。なお赤外線通過フィルタ７１０は赤外線以外を可
視光、短波長光を除去し光ノイズ、光飽和を避けるため
に設置することが望ましく、電界シールドケース７１８
も光以外の電磁ノイズを避けるために設置する。

【００１５】図８は単一水晶発振素子による電磁波およ
び超音波発信回路機構を示す。水晶発振回路８０２で発
振された信号、例えば８ＭＨｚは、１ＭＨｚ連続波形発
信回路８７４、１２８Ｈｚ細幅パルス発信回路８７６、
４０ｋＨｚ連続波形発信回路８７８に入力され、それぞ
れの回路から、所定の周波数の信号が出力される。スイ
ッチ８６４のＯＮ時に起こるチャタリングを防止した入
力回路８６２を介した信号は、フリップフロップ８４
２、８４４と波形整形されゲート８４８より構成される
微分回路８２６を通る。ゲート８４８を通った信号と、
１ＭＨｚ連続波形発信回路８７４より発せられる信号
と、１２８Ｈｚ細幅パルス発信回路８７６より発せられ
る信号とが、高周波変調回路８１２によって変調され、
高周波増幅回路８１４で増幅され、ＬＣ共振回路８１６
を通ってアンテナ８８４より電磁波信号が出力される。
一方、ゲート８４８を通った信号と４０ｋＨｚ連続波形
発信回路８７８より発せられる信号とが超音波変調回路
８２８においてそれぞれ反転の信号ＳＰＡ，ＳＰＢとに
変調され、アンプ８３０によって増幅されスピーカ８３
２より超音波信号が出力される。

【００１６】図９は図８の回路における各点の波形を示
す。Ｐ１ＭＨｚとＰ４０ＫＨｚとＰ１２８Ｈｚは、それ
ぞれ１ＭＨｚ連続波形発信回路８７４、４０ｋＨｚ連続
波形発信回路８７８、１２８Ｈｚ細幅パルス発信回路８
７６から出力される、１ＭＨｚ連続パルス、４０ｋＨｚ
連続パルス、１２８Ｈｚ細幅パルスを示している。ＳＷ
ＩＮは入力回路８２６においてチャタリング整形したス
イッチ入力信号を示し、ＳＷＰはスイッチ入力信号が微
分回路８２６を通って出力されるスイッチ整形微分信号
を示している。ＳＰＡ，ＳＰＢは超音波変調回路８２８
によるＳＰ駆動およびＳＰ反転駆動信号波形を示してお
り、この信号がスピーカ８３２の両端にかかり瞬時の電
位変動によって超音波を発信する。ＳＯＵＮＤ，ＥＭＷ
ＡＶＥはスピーカ８３２およびアンテナ８８４より発信
される送信超音波および送信電磁波を示し、Ｍｓｉｇ，
Ｓｓｉｇは第１０図に示す受信回路機構における検出超
音波と検出電磁波の関係を示し、△ｔが電磁波と超音波
の伝播時間の差である。

【００１７】図１０は電磁波および超音波受信回路機構
を示す。電磁波がアンテナで受信され、ＬＣ共振回路１
０６０において、送信周波数、例えば８ＭＨｚ近傍の信
号を抽出し、高周波増幅回路に伝達する。該信号は、ラ
ジオやテレビ受信回路で公知である検波回路１０５０を
通り、被伝送信号が抽出される。そして電磁波で伝送さ
れ、１２８Ｈｚに整形された信号は、立ち上がりタイミ
ングでラッチし更にカウンタ１０２８をセットする。一
方、超音波受信素子（マイク）１０１２で超音波が受信
されると、増幅回路１０１６でフィルタリングと増幅が
行われ、フリップフロップ１０２４をリセットし、それ
によりカウンタ１０２８は時間測定用のクロックパルス
の計時を停止し、測定値をラッチ回路１０２２にラッチ
して、ＣＰＵ側に送信する。

【００１８】図１１は２つの手指の同時入力の例を示す
時間と信号のグラフである。すなわち、２つの指入力信
号Ａｉｎ、Ｂｉｎが重なる場合である。このような場合
には、入力操作時に手袋の超音波発信素子より発信され
る超音波を、周波数変調、もしくは異なる位相、もしく
は一定時間間隔をもっての複数回数の発信にすることに
より、同時キー入力に対して２種類以上の超音波が、ま
た特定の周波数以外の超音波が受信されたときにはゲー
トが閉ざされ装置が作動しないようにして、誤動作を防
止する。すなわち、識別信号Ａ、Ｂ等により識別する。

【００１９】更に誤動作対策として、超音波の手袋の発
信素子・本体の受信素子間の走行時間△Ｔのあいだの入
力操作、すなわち手袋側の電磁波発信による本体側の電
磁波受信は、△Ｔのあいだゲートを閉ざして作動しない
ようにする。

【００２０】図１２は情報処理装置における手指の位置
確認学習機構の一実施例のブロック図である。仮にＡと
いう文字を学習するとき、表示装置１２０１に”Ａ”を
示し、操作者１２０２はＡをタイプする。演算装置１２
０３と、入力検出番地発生回路１２０４により、データ
Ａ＊を読み取り変換データＡ＊をアドレスとして正しい
データＡを対照表記憶回路１２０５に読み込ませる。読
み出しはＡ＊入力に対してデータＡを出力することで行
われる。対照表は不揮発性メモリにして、電源が切れて
も消滅しないようにする。

【００２１】図１３は電源を必要としない超音波電磁波
両発信機構である。分極した振動片１３１０をトリガ部
材１３１２で叩くと、周波数を調整した超音波１３１４
が振動片１３１０から発信される。同時に発生したリン
キングを含むパルス電圧はダイオード１３１６を介して
ＬＣ共振回路１３２２に供給され、ＬＣ共振周波数の減
衰信号が発生しアンテナ１３２６を介して電磁波１３３
４が発信される。また発信される電磁波の周波数はコン
デンサ１３１８と、コイル１３２０，１３２４によって
決定される。

【００２２】図１４は超音波発信素子を用いた超音波発
信機構と電磁波発信素子を用いた電磁波発信機構を施し
た手袋の一指先の例を示した概略図である。仮想キーボ
ード上において、操作者の指先がキー入力操作を行う
と、指先スイッチ１４１２が仮想キーボードに対応する
卓上などに触れ作動し、同時に超音波発信素子１４１４
より超音波１４２８が発信され、またＬＣ共振回路１４
１６を通ってアンテナ１４３０より電磁波１４１８が発
せられる。また各指先から発せられる超音波１４２８と
電磁波１４１８をそれぞれ固有の周波数または変調を加
え区別できるようにしておくと図１１に示したように同
時キー入力に対応できるようになる。

【００２３】図１５はキー入力を指の曲げより検出する
スイッチ機構の一実施例の概略図である。手指の曲げを
検出する指形状検出素子（スライド抵抗）とリアクショ
ンを発生させるためのモータを、超音波発信素子と電磁
波発信素子を施した手袋の各手指に構成する。仮想キー
ボード上において操作者が入力動作を手指１５２８を曲
げることによって行うと、ワイヤ１５１４はフレキシブ
ルスリーブ１５２４を通って指先方向に引かれ、指形状
検出素子１５１２が作動することによって、超音波およ
び電磁波が発信され、各受信素子によって指先の位置が
検出される。このとき本体側で対応キーを入力すると直
ちにモータ１５２０が作動し、プーリー１５１８を介し
てワイヤ１５１４を巻き上げる。それにより指先ストッ
パ１５２２からワイヤ１５１４を介して引っ張り返さ
れ、手指１５２８は通常状態に戻る。この装置の特徴
は、卓などを必要とせず空中においてもキー入力が可能
であるということと、リアクションを施して有るため空
中でのキー入力操作に対してもキータッチの操作感が存
在することである。

【００２４】図１６は図１５における指の曲げを検出す
る指形状検出素子とリアクション発生機構の一実施例を
示す。図１５における手指１５２８の曲げに応じてポテ
ンショメータの摘み１６１４が変化しポテンショメータ
１６１６の出力Ｖｒ１６２２も変化するが、Ｖｒ１６２
２はリアクション算出用演算回路を含む演算装置１６０
２に入力され解析される。その結果、入力と認められる
と演算装置１６０２より出力Ｖｃ１６２０を発生し、増
幅回路１６１２を介して（Ｖｃ−Ｖｒ）でモータ１６０
８をドライブし、プーリー１６１０を介してワイヤでポ
テンショメータの摘み１６１４を変化させ、ポテンショ
メータの出力Ｖｒ１６２２を調節して通常状態に戻す。
またリアクションの強弱はアンプゲイン１６１８或いは
電流制限抵抗１６０４を変化させることで調節が可能と
なる。

【００２５】図１７（ａ）は図１６におけるポテンショ
メータ出力電圧Ｖｒと演算出力Ｖｃの関係を、図１７
（ｂ）は指曲げ角度Θと指反力Ｆの関係を示したグラフ
である。ポテンショメータ出力電圧Ｖｒは指曲げ角度Θ
と比例して増大するが、ある程度指を曲げた時点で、指
先が仮想キーボードの入力キーに触れることに対するリ
アクションを必要とするために、演算装置側では演算出
力Ｖｃの値を上げる。それに比例して指反力Ｆも増大
し、操作者は指先でキーに触れた感触を得るのである。
更にある程度まで入力キーを押し込むと演算出力Ｖｃは
減少し、指反力Ｆも減るので指先に力がかからなくなる
が、更にキーを押し込むと演算出力Ｖｃが最大にまで増
大し、それに比例して指反力Ｆも最大に増え、指先はそ
れ以上キーを押し込めなくなる。

【００２６】（実施例２）図１８は本発明の第２の実施
例の情報入力装置の概略図である。超音波発信素子１
８０３と超音波発信素子１８０４とからそれぞれ一定
時間間隔をもって超音波を発信する。ここで、超音波発
信素子１８０３と超音波発信素子１８０４の発信の
タイミングに、超音波が仮想キーボード領域を伝搬する
時間に比べて十分長い時間のずれを設定しておく。超音
波受信素子１８０１と電磁波発信素子１８０２とを施し
た手袋を装着した操作者が、既に形成されている仮想キ
ーボード上において入力操作を行うと、操作した指に対
応する超音波受信素子１８０１において該超音波を受信
する。受信すると直ちに電磁波発信素子１８０２より電
磁波を発信させ、電磁波受信素子１８０５において該電
磁波を受信することで超音波発信素子１８０３と超音
波発信素子１８０４からそれぞれ発信された超音波の
伝播時間を制御部１８０６において計測する。すなわ
ち、超音波発信素子の発信開始から、電磁波のストップ
信号までの時間を計測する。これより、対応する指先の
位置を検出し、仮想キーボードのキー配列との対照より
キーを特定し、情報処理装置１８０７に入力する。

【００２７】図１９は実施例２における本体の構成図で
ある。電磁波受信素子１８０５と、複数の超音波発信素
子１８０３、１８０４と制御部１８０６とから成る。制
御部１８０６は計時計数回路１９０４、演算回路１９０
５、および操作者のモデルキー入力に対応して記憶し学
習して形成された仮想キーボードキー配列学習機構１９
０６とから構成される。

【００２８】操作者が入力操作を行うと、本体の超音波
発信素子１８０３、１８０４から発信された超音波を手
袋に備え付けられた超音波受信素子で受信し、直ちに電
磁波で返信する。該電磁波を電磁波受信素子１８０５に
おいて受信することで該超音波の伝播時間を計時計数回
路１９０４において計測し、計測結果と各超音波発信素
子１８０３、１８０４間距離より演算回路１９０５にお
いて入力に対応した指先の位置を検出し、仮想キーボー
ドキー配列学習機構１９０６において検出結果と対照し
て入力キーを特定し、情報処理装置１９０７に入力す
る。

【００２９】図２０は指先の２次元位置検出の原理図で
ある。超音波発信素子１８０３と超音波発信素子１
８０４はそれぞれ一定時間間隔をもって超音波を発して
いる。超音波発信素子１８０３より発信した超音波を
仮想キーボード上で入力操作をした指に対応する超音波
受信素子１８０１によって受信されると、同時に電磁波
発信素子１８０２より電磁波が発信され、電磁波受信素
子１８０５において該電磁波を受信することで該超音波
の伝播時間を測定し、後に超音波発信素子１８０４よ
り超音波を発信し、同様に超音波受信素子１８０１での
受信と同時に電磁波発信素子１８０２から電磁波を発信
し、電磁波受信素子１８０５において電磁波を受信する
ことにより、それぞれの該超音波の伝播時間から超音波
発信素子１８０３と超音波発信素子１８０４と、超
音波受信素子１８０５とのそれぞれの距離Ｌ，Ｒを求
め、超音波素子間距離Ｌ０と、Ｌ，Ｒよりピタゴラスの
定理から指先の位置検出を行う。

【００３０】図２１は実施例２のシステムダイヤグラム
である。仮想キーボード上における入力操作に際して本
体側から発せられた超音波を手袋側で受信すると電磁
波を返信し、超音波発信から一定時間△τ後に超音波
が発せられ、手袋側で受信すると同様に電磁波を返信
する。本体では超音波発信から電磁波受信までの時間を
それぞれ測定し、超音波発信素子と超音波受信素子まで
の距離をそれぞれ求め、指先の位置検出を行う。また超
音波と超音波は変調を施し区別を付け、同時入力に
よる両超音波発信の時間間隔△τ内の複数の電磁波受信
は誤動作を防止するため無効とする。

【００３１】

【発明の効果】本発明において各指に発信素子を施した
場合、ペン１０本分の入力となるため、従来のペン入力
に適していなかった多量のデータ入力において最適であ
る。また指１本による入力では従来のペン入力と同等と
なるため、３次元形状設計や動画製作等も同原理におい
て可能となる。

【００３２】一方、装置の改良次第では相当の小型化が
可能となるため、キーボードの携帯時における不便さや
作業スペースの確保の問題が解決される。そして自由な
位置に仮想キーボードを設置することが可能となるた
め、例えば寝ころびながら、あるいは歩きながら、自由
なそして形式にとらわれないキータイピングが可能とな
る。

【００３３】また、本装置は指先位置検出よりキー入力
をすることであるが、指先位置を３次元座標にプロット
出来るようにし、図形を描けるようにすれば、より操作
者のイメージに沿った形の物体をＣＲＴに映すことが可
能となり、その物体を回転あるいは変形、移動等をする
ことより、より効率的に作業を捗らせることが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の装置概略図である。

【図２】従来のキーボード入力システムの概略図であ
る。

【図３】従来の電子ペンによる入力システムの概略図で
ある。

【図４】実施例１における本体構成図である。

【図５】 実施例１における
入力指先位置検出の原理図である。

【図６】 実
施例１におけるシステムダイヤグラムである。

【図７】（ａ）は実施例１の赤外線発光回路機構であ
り、（ｂ）は実施例１の赤外線受光回路機構である。

【図８】 実施例１における水晶発振を用いた
超音波電磁波両発振回路である。

【図９】 図８に示す回路の各部の波形である。

【図１０】 図８の回路に対する受信
器および距離測定のためのカウンタを備えた回路であ
る。

【図１１】 実施例１の複数の同時キ
ー入力に対する時間と信号の関係図である。

【図１２】 実施例１の本体における
キー配列位置記憶学習機構である。

【図１３】 実施例１に用いる別の超
音波と電磁波を発信する回路機構である。

【図１４】 実施例１の圧力スイッチ
と超音波発信器と電磁波発信器を指先に施した例の概略
図である。

【図１５】 実施例１の指形状検出素
子機構とリアクション発生機構の概略図である。

【図１６】 実施例１のリアクション
発生機構の回路図である。

【図１７】 （ａ）は図１６における
演算出力Ｖｃとポテンショメータ出力電圧Ｖｒの関係を
示すグラフであり、（ｂ）は図１６における指反力Ｆと
指曲げ角度Θの関係を示すグラフである。

【図１８】実施例２の装置概略図である。

【図１９】実施例２における本体構成図である。

【図２０】実施例２における入力指先位置検出の原理図
である。

【図２１】実施例２におけるシステムダイヤグラムであ
る。

【符号の説明】

１０１ 超音波発信素子 １０２ 電磁波発信素子 １０３ 超音波受信素子 １０４ 超音波受信素子 １０５ 電磁波受信素子 １０６ 制御部 ４０１ 計時計数回路 ４０２ 演算回路 ４０３ 仮想キーボードキー配列学習機構 １８０１ 超音波受信素子 １８０２ 電磁波発信素子 １８０３ 超音波発信素子 １８０４ 超音波発信素子 １８０５ 電磁波受信素子 １８０６ 制御部 １９０４ 計時計数回路 １９０５ 演算回路 １９０６ 仮想キーボードキー配列学習機構

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 仮想キーボードを操作する操作者の手に
   装着される操作装置と、本体とからなり、該操作装置
   は、該操作者の各指に対応して設けられ、指の動作に応
   じて作動するスイッチと、該操作者の各指に対応して設
   けられ、前記スイッチにより動作を開始する超音波発信
   素子と、前記スイッチのいずれかが作動した時、超音波
   より伝搬速度の速いリセット信号を発生するリセット信
   号発信手段と、該リセット信号を前記本体に伝達するリ
   セット信号伝達手段とを有し、前記本体は、所定の距離
   をおいて設置された複数の超音波受信素子と、リセット
   信号受信手段と、制御部を有し、該制御部は、キー配列
   記憶手段とキー特定手段を備え、該キー配列記憶手段
   は、前記操作者に仮想キーボードを形成するためのモデ
   ルキー入力操作を指示し、前記操作者に対応した前記仮
   想キーボードのキー配列を記憶し、該キー特定手段は、
   前記スイッチが作動した場合に、前記リセット信号受信
   手段がリセット信号を受信した時点から、前記各超音波
   受信素子が超音波を受信する時点までの時間を測定し、
   作動したスイッチに対応する指の位置を演算するととも
   に、キー配列記憶手段のデータと照合してキーを特定す
   ることを特徴とする情報入力装置。
2. 【請求項２】 仮想キーボードを操作する操作者の手に
   装着される操作装置と、本体とからなり、該操作装置
   は、該操作者の各指に対応して設けられ、指の動作に応
   じて作動するスイッチと、該操作者の各指に対応して設
   けられ、前記スイッチにより動作を開始する超音波受信
   素子と、前記超音波受信素子の受信と同時に、超音波よ
   り伝搬速度の速いストップ信号を発信するストップ信号
   発信手段と、該ストップ信号を前記本体に伝達するスト
   ップ信号伝達手段とを有し、前記本体は、所定の距離を
   おいて設置され、所定の周期で、互いに仮想キーボード
   の範囲を伝搬する時間に比べ十分な時間間隔をおいて発
   信を開始する複数の超音波発信素子と、ストップ信号受
   信手段と、制御部を有し、該制御部は、キー配列記憶手
   段とキー特定手段を備え、該キー配列記憶手段は、前記
   操作者に仮想キーボードを形成するためのモデルキー入
   力操作を指示し、前記操作者に対応した前記仮想キーボ
   ードのキー配列を記憶し、該キー特定手段は、前記スイ
   ッチが作動した場合に、各超音波発信素子の最後の信号
   の発信時点から、前記ストップ信号受信手段が各超音波
   発信素子に対応するストップ信号を受信する時点までの
   時間を測定し、作動したスイッチに対応する指の位置を
   演算するともに、キー配列記憶手段のデータと照合して
   キーを特定することを特徴とする情報入力装置。
3. 【請求項３】 前記リセット信号発信手段は、電磁波を
   発信する電磁波発信素子を備え、前記リセット信号受信
   手段は、電磁波を受信する電磁波受信素子を備えること
   を特徴とする請求項１に記載の情報入力装置。
4. 【請求項４】 前記ストップ信号発信手段は、電磁波を
   発信する電磁波発信素子を備え、前記ストップ信号受信
   手段は、電磁波を受信する電磁波受信素子を備えること
   を特徴とする請求項２に記載の情報入力装置。
5. 【請求項５】 前記複数の超音波発信素子による伝搬
   は、複数の周波数の多重変調音波で行うことを特徴とす
   る請求項１または請求項２に記載の情報入力装置。
6. 【請求項６】 前記キー特定手段は、複数の超音波が同
   時に検出された場合に、キー入力を無効とする機能を有
   することを特徴とする請求項３に記載の情報入力装置。
7. 【請求項７】 前記キー特定手段は、複数の周波数の電
   磁波が同時に受信された場合に、キー入力を無効とする
   機能を有することを特徴とする請求項４に記載の情報入
   力装置。
8. 【請求項８】 前記電磁波は、赤外線発光ダイオードか
   ら発光される赤外線であることを特徴とする請求項３ま
   たは請求項４に記載の情報入力装置。
9. 【請求項９】 前記超音波は、分極した圧電体コンデン
   サの機械共振振動により発生させ、前記電磁波は、機械
   共振時に励起される電気共振回路から放射される電波で
   あることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の
   情報入力装置。
10. 【請求項１０】 前記スイッチは、指先腹側に取り付け
    られた圧力スイッチを備え、指先が物体に接触した際に
    作動することを特徴とする請求項１または請求項２に記
    載の情報入力装置。
11. 【請求項１１】 前記スイッチは、指形状検出素子を備
    え、指の曲げを検出して作動することを特徴とする請求
    項１または請求項２に記載の情報入力装置。