JP4071550B2 - 仮想キー片手入力装置における仮想キー配列方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、機器およびコンピュータ等の入力装置に関するものであり、座標入力を可能とするキー操作面へ片手５指を接触させ、その接触位置にもとづき仮想キーを設定し、更にはキー操作面の形状を多様化できるものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の機器およびコンピュータ等の入力装置におけるキーは、挿下構造式キーが多く使用され、また表示機一体となったタッチパネル式キーが良く知られている。
そして従来からあるコンピュータの入力装置として代表的なものに、１０９個のキーからなるコンピュータ用キーボードがある。
それらのキー方式によると、キー配列位置は、入力装置側から決定付けて固定化されたものであり、また、キートップの大きさも固定化されたものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の入力装置は以上のように構成されているので、固定化されたキー配列位置の入力装置においては、入力キーの視覚あるいは触覚による認識を必要とした。その事により視覚障害者にとっては、自動券売機・ＡＴＭ・総合病院でのコンピュータによる受付けシステム等、社会の自動システム化に伴いバリアが増大するものとなっている。更に点字を不得手とする中途失明者にとっては、エレベータ等の操作においても不便をきたすものであり、より深刻な問題となっている。
晴眼者においては、視線の移動に伴って、迅速な入力操作の妨げとなったり、また、自動車運転中におけるカーナビ及びオーディオ等の入力操作の様に、危険が発生するというような問題点もあった。
【０００４】
また、キートップの大きさが固定化される事により、手と指のサイズによっては、窮屈な入力操作を強いられるものである。例えば、携帯電話、電子辞書類のように小型化された機器の入力装置においては、キートップも小さくなる為に、指の太い人にとっては操作し辛いものであった。
【０００５】
更に、キー操作面ヘの片手の複数指による同時接触は容易なものでありながら、それが入力形態として発展しない理由は、キー配列位置とキートップの大きさの固定化という、従来のキー構造にも一因していると考えられる。片手の複数指の組合せ入力が容易なキー構造とすれば、コンピュータ用キーボードの小型化と、電子モバイル等の入力能力と操作性の向上を図る事が出来る。
【０００６】
この発明は上記のような課題を解決する為になされたもので、キー操作面への指の接触位置にもとづき仮想キーを設定するものとし、キー配列位置の視覚および触覚による認識を必要としない仮想キー片手入力装置を提供する事を目的とする。
【０００７】
また、指の接触情報から入力手の左右判断を入力装置が行い、入力手に適合したキー配列を設定する事で、片手入力装置でありながら入力手の左右を選ばない仮想キー片手入力装置を提供する事を目的とする。
【０００８】
また、指の接触情報から入力手の大小を入力装置が算定し、仮想キーの区画領域を入力者個々の手のサイズに適合したものとする事で、様々な入力者に適合した仮想キー片手入力装置を提供する事を目的とする。
【０００９】
また、指の接触情報から入力手の軸方向を算定し、キー配列を入力手の軸方向に適合させて設定する事で、入力開始時のキー配列方向に合わせた入力ポジション決めを不要なものとする事を目的とする。
【００１０】
更に、キー操作面の形状を多様なものとすることが出来るものとして、出力先機器及びシステム等の形状に、あるいは入力手の形態に適合した形状を有する仮想キー片手入力装置を提供する事を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１に係る仮想キー片手入力装置における仮想キー配列方法は、片手入力指５本による２次元座標の多点入力が可能なキー操作面を具備する入力装置において、仮想キーの配列の設定操作の為の入力者の片手入力指５本の上記キー操作面への接触位置の座標に基いて、ＣＰＵが仮想キー設定プログラムを処理する事により、入力者の片手入力指５本のキー操作面への適合した位置に、入力操作を開始する時点ごとに仮想キーの配列を行う仮想キー片手入力装置における仮想キー配列方法であって、上記仮想キー設定プログラムを起動させるスイッチを設け、片手５指それぞれに１個あるいは複数個割当てられたキーを図形化したものを、割当てられた指ごとに区分した５枚のキー区画面と、それぞれのキー区画面に基準点各１点とを、予め上記入力装置に記憶しておき、上記キー操作面への片手５指の接触によって得られる座標値に基いて、入力手の左右を判断し、入力装置に設けられたキー区画面と異なる入力手の場合には、上記キー区画面を対称移動させ、上記座標値に基いて、入力手の大小を算定し、上記キー区画面を拡大あるいは縮小させ、上記座標値に基づいて、入力手の軸方向を算定し、各キー区画面にそれぞれ設けられた基準点を回転軸として、上記キー区画面を回転移動させ、更には上記座標変換処理を行った５枚のキー区画面を、上記キー操作面の入力点座標に対応させて設けた２次元オブジェクトに、上記キー操作面への片手５指の同時接触に基く各接触位置のそれぞれ中心点と、それぞれに対応する上記基準点とをそれぞれに合致させて配置する事によって、上記キー操作面に対する入力手の左右と大小、手の軸方向、指の接触位置に適合した仮想キーの配列を設定し、上記仮想キーの設定プログラムを起動させるスイッチが切れると、上記設定された仮想キーの配列が消去される事とした入力操作開始時点ごとのキー配列位置の視覚及び触覚による認識を必要としないものである。
【００１２】
この発明の請求項２に係る仮想キー片手入力装置における仮想キー配列方法は、キー操作面を複数面とし、キー区画面を配置する２次元オブジェクトを上記キー操作面と同数個設けることによって、入力装置の形状多様化を行うものである。
【００１３】
この発明の請求項３に係る仮想キー片手入力装置における仮想キー配列方法は、キー操作面の入力座標を３次元座標とし、キー区画面を配置するオブジェクトを３次元オブジェクトに代えることによって、キー操作面の形状多様化を行うものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
前提技術．
この発明に先立って特願２００１−３５１３５８において片手入力装置を提示した。
図１はその片手入力装置を示す斜視図であり、入力装置のキー操作面には１４個のキーが配列されており、１４個のキー配列は、次の様に行われている。入力装置のキー操作面に、左手の指５本の指先が自然に接する位置に、それぞれのホームポジションキーを配列している。
図においては、キー１が親指、キー２が人差し指、キー３が中指、キー４が薬指、キー５が小指のホームポジションキーである。
【００１５】
各指にはそれぞれのホームポジションキーからの移動方向が定められて、更に１方向に付き１個のキーを配列している。親指には、第１関節を開く方向にキー１１と閉じる方向にキー１２を、人差し指は中指に対して反対側ヘ広げる方向にＤｅｌｅｔｅキー６と指を伸ばす方向にＡｌｔキー７を、中指は指を伸ばす方向にＳｈｉｆｔキー８と、折り曲げる方向にＥｓｃキー１４を、薬指は指を伸ばす方向にＣｔｒｌキー９と、中指に対して反対側ヘ広げる方向にＮｕｍ Ｌｏｃｋキー１０を、小指は薬指に対して反対側ヘ広げる方向にＢａｃｋ Ｓｐａｃｅキー１３をそれぞれ配列している。
【００１６】
親指に割り当てられた３個のキーと他の指のホームポジションキーの合計７個は、単独または５個までの重複入力によってキーコードを入力する為のキーである。親指に割り当てられた３個のキーは、何れも他の指のホームポジションキーとの組み合わせ入力を可能としたキー配列となっている。
以上のようなキーを複数個組み合わせることにより、２００通り近いキーコードが得られる。
この発明は、上記の例のようなキーを仮想キーとして配列し、キー操作面ヘの入力操作を容易なものとできるようにするものである。
【００１７】
実施の形態１．
以下、この発明の一実施形態を図に基いて説明する。この発明は、左右兼用の片手入力装置であるが、以下の説明においては左手入力を主として扱っている。
図２は、キー操作面を、この発明の基本形状となる１面の２次元平面とした入力装置の斜視図である。入力装置１５には、キー操作面１６が配置され、レスト１７は、掌あるいは手首部分を宛がい易くするために湾曲させて、スイッチ１８を具備している。
【００１８】
入力装置１５の筐体内には、記憶装置とＣＰＵが具備されている。入力装置１５の電源スイッチは、出力先の機器およびコンピュータ等と兼用もできる為に、図示していない。
記憶装置には、仮想キーの設定と入力キーの判定、及びキー情報化を行なうためのプログラムソフトと、キー操作面１６の入力点座標に対応した１個の２次元オブジェクトと、キー配列を５枚のキー区画面としたものを１枚にまとめたもの（以降、「キー配列パネル」と称する。）と、入力キーの情報化を行なう為のキー割付が記憶されている。或は、記憶装置はプログラム処理を出力先ＣＰＵで行なうようにするために、それらを記憶媒体化したものである。
【００１９】
入力装置１５のキー操作面１６は、矩形で平面状を成し、座標の多点入力を可能とするタッチパネル等としたものであり、キー操作面１６の下辺をＸ軸、左辺をＹ軸、左下を原点とする直交座標としている。
【００２０】
図３は、入力装置１５に記憶している２次元オブジェクトを図示したものである。２次元オブジェクト１９は、キー操作面１６と同じ形状と大きさとなるようにモデリングされたものであり、同じ座標軸を使用して、キー操作面１６の入力点が同じ座標位置に対応するものとなっている。
図３においては、Ｘ軸を下辺、Ｙ軸を左辺とした矩形で表す面が２次元オブジェクト１９となる。２次元オブジェクト１９は、仮想キーを設定する為にキー区画面を配置する面であり、面全体を２値化の０としている。
【００２１】
図４は、入力装置１５に記憶しているキー配列パネルを図示したものである。Ｘ軸を下辺、Ｙ軸を左辺とした矩形が、キー配列パネル２０であり、２次元オブジェクト１９等と同じ座標軸が使用されている。
キー配列パネル２０の大きさは、下記するキー配列を施す事が出来るものとなっており、後記する座標変換によってキーの区画に支障をきたさないものであれば良い。
キー配列パネル２０には、左手５本の指先がキー操作面１６に自然と接触する位置関係で、ホームポジションキー２１ａ〜２１ｅの区画が図形化されている。
【００２２】
図４においては、２１ａが親指、２１ｂが人差し指、２１ｃが中指、２１ｄが薬指、２１ｅが小指のホームポジションキーである。入力装置１５では、ホームポジションキー以外にホームポジションキーからの移動方向を定めて、更に各指に１〜２個のキーを割当て、それらの区画が図形化されており、図４においては、これらのキーは、ホームポジションキー２１ａ〜２１ｅ以外の９個の区画で、キー区画２２としている。
【００２３】
図４のキー配列パネル２０は、図１を参考にキー配列の一例を図示したものである。
この発明は、出力先機器及びシステム等の求めるところによって、キーの配列数を変えることが出来るものとしている。
またこの発明は、左右兼用の片手入力装置であるが、記憶されるキー配列パネル２０は、左右どちらかのキー配列を施したもの１枚である。
【００２４】
キー配列パネル２０は、各キーの区画を１とした、０と１に２値化されたものである。図４においては、ホームポジションキー２１ａ〜２１ｅと９個のキー区画２２の実線で囲われた閉領域が１であり、その他の領域を０としている。
また各キーの区画には、それぞれに識別ラベルの属性が付されている。
各指に割当てられたホームポジションキー２１ａ〜２１ｅとキー区画２２は、図４に点線で示す矩形状によって、割当てられた指ごとに５枚のキー区画面２３ａ〜２３ｅに区分されている。キー区画面２３ａ〜２３ｅは、２次元オブジェクト１９にそれぞれ貼付けるものであり、貼付け時の位置算定の基準となる基準点２４ａ〜２４ｅが、各ホームポジションキーの中央近辺に各１点設定されている。
【００２５】
図５は、２次元オブジェクト１９にキー区画面２３ａ〜２３ｅを貼付けて、入力者に適合した仮想キーを設定する為の、仮想キー設定プログラムを示すフローチャートである。以下、仮想キーの設定操作とプログラム処理について説明する。
【００２６】
図２に示すスイッチ１８は、入力者が入力を行なうために掌か手首をレスト１７に宛がうとＯＮ状態となり、入力を止めてレスト１７から手を離すとＯＦＦとなるスイッチ構造となっている。
スイッチ１８がＯＮとなったとき、仮想キー設定プログラムが起動する。ＯＦＦとなれば、仮想キー設定プログラムを終了するか、仮想キー設定後の後記する入力モード中であれば、入力モードを閉じる。
【００２７】
スイッチ１８がＯＮとなり、仮想キー設定プログラムが起動すれば、入力者はキー操作面１６に片手５本の指先を自然な形で接触させる。
各指の接触位置を、それぞれのホームポジションキーの位置とするプログラム処理は以下のように行われる。
【００２８】
コンピュータの画像処理技法によって、キー操作面１６の入力点を擬似的にピクセル化し、５本の指先が接触して入力された点の各集合は、４連結法および８連結法により、５本の指それぞれの接触面に形成される。それぞれの接触面のＸ，Ｙ座標値における最大値と最小値を平均化して、それぞれの接触面の中央近辺に中心点を設ける。
図６は、左手による前記処理が終了したときの指の接触面と中心点を表す図である。座標軸を２辺とする矩形はキー操作面１６を、符号２５ａ〜２５ｅは２５ａを親指とした左手５指の接触面を、符号２６ａ〜２６ｅは各接触面の中心点をそれぞれ表している。
接触面２５ａ〜２５ｅと中心点２６ａ〜２６ｅのデータは、仮想キー設定プログラムの終了まで記憶される。
【００２９】
キー配列パネル２０は、接触面２５ａ〜２５ｅと中心点２６ａ〜２６ｅに基づき、貼付けの為の座標変換を次に記す方法で行っておく。即ち対称移動、拡大あるいは縮小、回転移動を行なう。それぞれにおける変換方法は、次の通りである。
先ず対称移動について説明する。
【００３０】
前記した様に入力装置１５は、左右兼用の片手入力装置であるが、キー配列パネル２０には左手用のキー配列しか施されていない。入力手が右手であった場合には、Ｙ軸を対称軸としてキー配列パネル２０を線対称移動させて、右手用のキー配列に変換する。なお、第２象現に対称移動したキー配列パネル２０は、左下が原点となるように第１象現に平行移動しておくと、後記する回転移動による座標変換が行い易いものとなる。
入力手が左手の場合には、上記の対称移動による座標変換は必要無いものである。
【００３１】
前項の対称移動を行なう必要が有るかどうかの判断は、接触面２５ａ〜２５ｅの形状と大きさの比較によって、あるいは中心点２６ａ〜２６ｅの分布状況によって行なう。
図６における判断例としては、右端の接触面２５ａと左端の接触面２５ｅの比較により行なう。即ち平面に片手の指５本を自然な形で接触させると、親指は指先の側面が接触する事となり、細長い接触面となる。一方小指は、指先の腹部が接触して円形状となる。そこで、それぞれの接触面の長さと巾の比を計算して、どちらが親指の接触面であるかの判断を行なうものである。
【００３２】
あるいは、親指と人差し指の接触位置と、薬指と小指の接触位置の間隔に差があることから、右側の中心点２６ａと２６ｂとの間隔、並びに左側の中心点２６ｄと２６ｅの間隔の大小で、入力手が左か右かの判断をする等である。
【００３３】
次に入力手の大小に合わせてキー区画面２３ａ〜２３ｅを拡大あるいは縮小する場合について述べる。
仮想キーを入力者に適合したサイズにする方法は、キー配列パネル２０の拡大あるいは縮小による座標変換で行なう。拡大あるいは縮小率の算出は、接触面２５ａ〜２５ｅ及び中心点２６ａ〜２６ｅの何れかのデータと、それに対応するキー配列パネル２０におけるホームポジションキー２１ａ〜２１ｅ、並びに基準点２４ａ〜２４ｅの比較データとの比によって行なう。
【００３４】
例えば、指の接触面の巾は手と指の大きさによって異なり、同一者においては、入力開始時点ごとの同一指における変化が少ない事から、キー配列パネル２０のサイズに適合した例えば中指（ホームポジションキー２１ｃ）の接触面の巾を比較データとしておき、中指の接触面２５ｃの巾との比によって拡大，縮小率を算出する。
或は、中指と薬指の間隔は手のサイズによって異なり、同一者においては入力開始時点ごとにおいて変化が少ない事から、上記と同様にキー配列パネル２０に適合した間隔（２４ｃと２４ｄの長さ）の比較データと、中心点２６ｃと２６ｄの間隔の比によって算出することもできる。
上記のように算出された拡大，縮小率に基づいて、キー配列パネル２０を拡大あるいは縮小することによって、キー区画面２３ａ〜２３ｅを拡大あるいは縮小するものである。
【００３５】
入力開始時の手の軸方向は、同一者であっても同一方向とならない。配列されるキーがホームポジションキーだけの場合には支障無いが、図４に示すようにホームポジションキー以外のキー配列がある場合は、それらのキーの区画位置が、手の軸の変化によってズレるものとなる。
【００３６】
その問題を発生させない為に、次に記すキー配列パネル２０の回転移動による座標変換を行なう。なお、前記において対称移動を行ったものに付いては、前記した平行移動も行ったものとして以下の説明をする。
図６に示す中心点２６ａ〜２６ｅの何れか２点と、それらの点に対応するキー配列パネル２０の基準点２４ａ〜２４ｅの２点において、それぞれの２点を通過する直線がＹ軸またはＸ軸に対して同じ角度となるように回転角度を算出し、原点を回転軸としたキー配列パネル２０の回転移動を行なうことにより、手の軸方向の付位置の問題を解消することができる。なお、中指の軸が手の軸方向となる事から、両隣の人差指と薬指の中心点２６ｂと２６ｄを通過する直線、及び基準点２４ｂと２４ｄを通過する直線を対象にすることが好ましい。
【００３７】
以上の座標変換処理されたキー配列パネル２０は、キー区画面２３ａ〜２３ｅごとに、それぞれ対応する基準点２４ａ〜２４ｅを中心点２６ａ〜２６ｅの座標に一致させて、２次元オブジェクト１９に貼付けが行われる。
図７は、図６に示す中心点２６ａ〜２６ｅの座標によって、キー区画面２３ａ〜２３ｅを貼付けした２次元オブジェクト１９を図示したものである。
【００３８】
貼付けが終了すれば２次元オブジェクト１９は、キー区画面２３ａ〜２３ｅを貼付けたまま記憶され、仮想キー設定プログラムは終了し、入力モードへと移行する。
図７に示すキー区画面２３ａ〜２３ｅを貼付けた２次元オブジェクト１９の記憶は、スイッチ１８がＯＦＦとなるまで保持される。
【００３９】
以上が、図５のフローチャートに示した仮想キーの設定操作とプログラム処理の流れである。仮想キーを入力者に適した配列位置とサイズに設定する為の操作は、レスト１７に掌か手首を宛がい、スイッチ１８をＯＮにして、キー操作面１６に５本の指先を自然な形で接触させるだけで良く、簡単なものである。
【００４０】
また、以上の説明においては、５枚のキー区画面２３ａ〜２３ｅを１枚のキー配列パネル２０としておき、座標変換処理の後にキー区画面２３ａ〜２３ｅごとに２次元オブジェクト１９に貼付けるものとして行ってきた。その他の方法としては、キー配列パネル２０を設けずに、図７のように５枚のキー区画面２３ａ〜２３ｅを２次元オブジェクト１９に予め配置したものを入力装置１５に記憶させておき、それをもとに座標変換処理を行う事もできる。
その場合のキー区画面２３ａ〜２３ｅの座標変換処理は、前記の判断および変換率等の算出に基いて次の様にすれば良い。
【００４１】
入力手の左右判断に伴う対称移動が必要な場合には、キー区画面２３ａ〜２３ｅを配置したまま、２次元オブジェクト１９のＹ軸を対称軸とした線対称移動を最初に行う。なお、この移動を行った場合には、２次元オブジェクト１９の左下が原点となるように平行移動も行っておく。次は、基準点２４ａ〜２４ｅをキー区画面２３ａ〜２３ｅそれぞれの中心とした、拡大あるいは縮小を行う。更に、基準点２４ａ〜２４ｅをそれぞれの回転軸とした、キー区画面２３ａ〜２３ｅの回転移動を行う。最後に、中心点２６ａ〜２６ｅの座標に基準点２４ａ〜２４ｅの対応する点をそれぞれ一致させる様に、キー区画面２３ａ〜２３ｅを平行移動させる。
このように座標変換処理がされた後、前記と同様に入力モードへと移行するものである。
【００４２】
仮想キーを設定して入力モードへと移行した入力装置１５ヘの入力操作は、前記操作に続けてレスト１７に掌か手首を宛がってスイッチ１８をＯＮにしたまま、キー配列を想定しながらキー操作面１６に指を接触することによって行なう。
キー操作面１６の入力点位置情報は座標化されて、キー区画面２３ａ〜２３ｅを配置した２次元オブジェクト１９の対応点と照合する。２次元オブジェクト１９の対応点が２値化の１であればキー入力となり、その対応点の属するキーの区画の属性である識別ラベルによって入力キーの判別を行なう。判別の行われた入力キーは、記憶されているキー割付に基き、キー情報として出力が行われる。
【００４３】
レスト１７から掌か手首が離れてスイッチ１８がＯＦＦとなれば、入力モードは終了する。
再度入力を行なう為には、レスト１７に掌か手首を再び宛がい、スイッチ１８をＯＮにする操作から行なう。スイッチ１８がＯＦＦ中は、キー操作面１６からの入力を受付けないものとしている。
【００４４】
前記したように入力装置１５は、指の接触位置によって仮想キーを設定する事から、表示装置を必要としないタッチタイピング専用入力装置である。またキー配列は、出力先機器及びシステム等の求めるところによって、キーの数と配列位置を決める事が出来る。
タッチタイピングを容易とする為のキー配列の方法は次の様にすると良い。即ち、キー配列を各指のホームポジションキーだけとすればタッチタイピングは容易なものとなる。
【００４５】
ホームポジションキー以外にもキー配列を行なう場合においては、キーの入力指を決めておき、該当する指のホームポジションキーからの移動方向を定める。その場合１移動方向に付きキー１個の配列とすることが好ましい。
図４のキー配列パネル２０は、図１と同様にホームポジションキーからの指の移動方向を、伸ばす・折り曲げる・横に移動する方向へ定め、１移動方向に付き１個の合計１４個のキー配列としたものである。
【００４６】
この発明は、片手入力装置であり、配列可能なキーの数は少ない。少ないキーの数で多くの入力を可能とする方法としては、図１に示すように、複数キーの重複入力によるキーコード式にしたり、あるいはキーの割付を階層式にしたり、あるいは入力の時間差及び入力回数等による割付とすれば良い。更にはそれらの入力方法を組み合せる事によって、多くの入力を必要とする複雑なシステムへの入力にも対応が可能なものとなる。
【００４７】
実施の形態２．
以上が、この発明におけるキー操作面が基本形状となる１面の２次元平面とした入力装置１５の説明である。
以下の説明は、この発明の入力装置の形状を多様なものとする為に、キー操作面を１面の２次元平面以外とする場合の対応方法について述べたものである。
【００４８】
前記したようにこの発明のキー操作面の基本形状は、１面の２次元平面である。図２の入力装置１５は、その形状を矩形としているが、他の２次元形状とすることで入力装置の形状多様化を図ることができる。
また、１台の入力装置にキー操作面を複数面具備して１組のキー操作面とすれば、対応性は一層増す。キー操作面形状を曲面とすれば、入力装置の形状を更に多様なものとすることが出来る。
【００４９】
前記したようにキー区画面２３ａ〜２３ｅを配置するオブジェクトは、キー操作面をモデリングしたものであり、入力点を対応するものとする為にキー操作面と同じ座標軸を使用している。キー操作面が２次元であれば２次元オブジェクトであり、３次元となれば３次元オブジェクトとなる。１台の入力装置に複数のキー操作面が具備されれば、座標を対応させてその数だけオブジェクトをモデリングする。
【００５０】
図８は、キー操作面を２次元からなる複数面とした一例であり、３面のキー操作面と、それぞれのキー操作面における２次元直交座標軸を示す平面図である。
図において、三角錐体の３面をキー操作面２７ａ〜２７ｃとし、３面のキー操作面の頂点２８に、実施の形態１に示したスイッチ１８と同機能をするスイッチを設けるものとしている。キー操作面２７ａに親指、キー操作面２７ｂに人差し指，中指，薬指，キー操作面２７ｃに小指を宛がうことが考えられる。あるいは、キー操作面の大きさとその設置面の向きによっては、親指とその他の指による、入力面を問わない２面による入力形態も考えられる。
以下の座標軸の設定方向は、キー操作面２７ａ〜２７ｃの成す頂点に掌を当てる入力形態としての設定である。
【００５１】
同じキー操作面構成であっても、陵に掌を当てる等入力形態が変れば、座標軸の設定位置を変えても良い。
図８に示す直交座標軸は、破線で示すＸ１Ｙ１軸がキー操作面２７ａの座標軸、一点鎖線で示すＸ２Ｙ２軸がキー操作面２７ｂの座標軸、二点鎖線で示すＸ３Ｙ３軸がキー操作面２７ｃの座標軸の位置を示したものであり、図示した３組の座標軸は同じ座標軸である。
【００５２】
図９は、キー操作面２７ａ〜２７ｃの座標を対応させてモデリングした２次元オブジェクト２９ａ〜２９ｃと、その座標軸を示す図である。
キー操作面が２次元平面複数個で立体構成される入力装置で各キー操作面を２次元平面として扱う場合には、図８に示すように、Ｙ座標値が同じにならないように、同一の座標軸内でそれぞれのキー操作面の座標が重複しない設定とし、図９に示すように、キー操作面の数だけ座標を対応させて２次元オブジェクトをモデリングすれば良い。即ち、図９において、２次元オブジェクト２９ａ〜２９ｃがＹ軸方向に重ならないように配置している。
そして各面には、実施の形態１と同様にしてキー区画面２３ａ〜２３ｅを配置する。
【００５３】
図１０（ａ），（ｂ）は、２次元キー操作面を平板状の表裏に具備した入力装置の指の軸移動を説明するための斜視図であり、図１１（ａ），（ｂ），（ｃ）は、そのキー操作面と２次元オブジェクトの座標軸を示すための図である。
図１０の３０ａ，３０ｂは表裏を成すキー操作面であり、符号３１の一点鎖線は親指の軸を、符号３２の二点鎖線は人差指の軸を表している。平板状の物を指で挟むとき、図１０に図示するように親指は他の指の反対面に接触する形態となる。この形態で手の軸を移動させれば、親指の軸３１と人差指の軸３２に示すように、親指とその他の指は鏡面関係の移動となる。
【００５４】
このような鏡面関係にあるキー操作面３０ａ，３０ｂに、前記した複数の２次元平面をキー操作面とする座標軸の設定方法をそのまま適用すれば支障をきたすものとなる。
指の軸移動が鏡面関係となるキー操作面構成においては、図１０（ａ），（ｂ）と図１１の（ａ），（ｂ）に示すＸ１Ｙ１軸とＸ２Ｙ２軸の様に、Ｙ軸を軸としてＸ軸が鏡面関係となるようなキー操作面の座標軸の設定を行なう必要がある。２次元オブジェクトは、図１１の（ｃ）に示す３３ａ，３３ｂのように、それぞれのキー操作面の入力点座標が対応するように同一座標軸内にモデリングすれば良い。
このような座標軸の設定として、実施の形態１で示したものと同様のやり方でキー区画面２３ａ〜２３ｅを２次元オブジェクト３３ａ，３３ｂに配置する。
【００５５】
円柱及び円錐体の曲面は３次元形状となるが、前記した１面あるいは複数面及び鏡面関係の２次元キー操作面として扱うことが出来る。即ち円柱においては、それを展開すると長方形の平面となり、円錐体は、それを展開すると扇形の平面となるので、２次元キー操作面として扱うことができる。
２次元キー操作面として扱う場合のモデリングは、前記してきたそれぞれの方法によって行なう。
【００５６】
図８の三角錐体、図１０の表裏２面のキー操作面、及び前記した円柱・円錐体は、キー操作面が立体構成となるものであるが、前記においては、２次元のキー操作面として扱う方法であった。しかし、立体構成となるキー操作面を３次元として扱い、３次元コンピュータグラフィックス（以降「３ＤＣＧ」と称する。）の技法によって、３次元オブジェクトとしてモデリングを行なう事も出来る。
３ＤＣＧにおけるモデリング法には、三角形パッチ、ポリゴン、曲面パッチ等を使用して、表面モデル、ソリッドモデル等とする様々な技法がある。何れの方法によるかは、キー操作面の形状およびデータ量等によって採択すれば良い。
以下の３次元オブジェクトのモデリング方法についての説明は、ポリゴンを使用した表面モデルとして行っている。
【００５７】
図１２は、入力装置の形状を楕円体様とし、自由曲面の一部をキー操作面とした場合の、３次元オブジェクトのモデリング方法を説明する為のものである。
図１２（ａ）は、楕円体様入力装置３４を示す斜視図であり、図１２（ｂ）は、キー操作面３５をモデリングした３次元オブジェクト３６を示す図である。キー操作面３５は、楕円体様入力装置３４の自由曲面上に、図１２（ｂ）に図示する３次元オブジェクト３６の形状で１面具備されている。レスト兼スイッチ３７は、図２で示した入力装置１５のスイッチ１８と同じ機能をするものであり、凸形状を成し、掌を宛がってレスト兼用となるものである。
【００５８】
図１２（ｂ）に示すように、３次元オブジェクト３６は、右手系の３次元直交座標軸を使用して、底面をＸＹ面、上方向にＺ軸のプラスを設定している。原点位置は、レスト兼スイッチ３７に掌を宛がった入力形態を考慮して、レスト兼スイッチ３７側の中央としている。
楕円体様入力装置３４のキー操作面３５も３次元オブジェクト３６に対応させて同じ座標軸設定となっており、入力点は、３次元座標化されるものである。
【００５９】
図１２（ｂ）に図示する３次元オブジェクト３６は、ポリゴンによって構成されるポリゴンメッシュ３８でモデリングされている。
モデリングにおいては、ポリゴンメッシュを構成するポリゴンの面が基本的に平面である事から、ポリゴンメッシュの各頂点がキー操作面の入力点座標と一致するように行う。しかし、キー操作面の分解能にもよるが、キー操作面の入力点全てを頂点としたポリゴンメッシュとする事によってデータ量を多くしてしまう場合には、キー操作面の入力点を省いたポリゴンメッシュとする事もできる。入力点が省かれた３次元オブジェクトにおいて、ポリゴンメッシュの頂点に一致しない省かれた入力点からの情報は、最も近傍するポリゴンメッシュの頂点に収束させる事によって対応すれば良い。
【００６０】
図１２（ｂ）の３次元オブジェクト３６は、キー操作面の入力点を省いてモデリングしたものを図示している。
ポリゴンメッシュの密度の決め方は、入力装置に与えられたキー配列数、キー操作面の形状と想定される入力指の接触状態、および入力装置の記憶容量と処理能力を考慮して行えば良い。例えば、ホームポジションキーだけの配列であれば粗いもので良く、配列数が多くなれば密にする等である。
上記の３次元となるキー操作面３５をモデリングした３次元オブジェクト３６に、キー区画面２３ａ〜２３ｅの配置が行われる。
【００６１】
以上が、キー操作面を１面の２次元平面以外のものとした場合のオブジェクトのモデリング方法についての説明である。
その様に構成されたキー操作面への入力形態と入力者を限定されたものとしない為には、入力手の、左右及び掌の向きの判断と、キー区画面２３ａ〜２３ｅの拡大あるいは縮小率及び回転角度の算出が必要となるが、この処理は、図２の入力装置１５で説明したのと同様に、指の接触面の形状や大きさ及び中心点の分布状況によって行えば良い。
【００６２】
ただし、図６で説明した接触面２５ａ〜２５ｅの形成は、コンピュータの画像処理技法によるところのものであり、よって２次元面でのみ可能なものである。キー操作面からの入力点が３次元座標となる場合には、次の方法で行えば良い。
入力指５指の接触点の各集合は、３次元座標軸の座標面（ＸＹ面、ＸＺ面、ＹＺ面）の何れかを使用して３次元座標を２次元座標化し、入力装置１５の説明と同様に、コンピュータの画像処理技法の４連結法および８連結法によって接触面２５ａ〜２５ｅに形成する。その場合に使用する座標面は、形成される接触面と平行面に近くなるものを使用することが好ましい。以上の処理が終了すれば、それらを元の３次元座標に変換して、中心点２６ａ〜２６ｅも、入力装置１５と同様に各座標値を平均化することによって設定する。
【００６３】
他の方法としては、３ＤＣＧの技法によって、キー操作面をボクセル化して、キー操作面の分解能の大きさまで再帰的に８分割を行い、入力指５指の接触点の各集合を５個のブロックに形成するものである。各ブロックの３次元座標値から各中心点を設定する。
上記２例によって設定された中心点２６ａ〜２６ｅは、後の処理の為にモデリングされた３次元オブジェクトにも設定しておくと良い。その場合、中心点が３次元オブジェクトの表面上に位置しない事もあるが、後の処理に支障となる程度ではない。あるいは、前記のポリゴンによるモデリングの例においては、最も近傍するポリゴンメッシュの頂点に収束しておいても良い。
【００６４】
入力手の左右と掌の向きの判断例として、キー操作面を複数面とした場合の図１０と図１１において説明した、表裏に２次元キー操作面を具備した入力装置について行なう。
図１３は、図１０の表裏２面のキー操作面３０ａ，３０ｂに左右別々の手が掌の向きを変えて接触した指の接触面２５ａ〜２５ｅを、図１１（ｃ）の座標軸を使用して、中心点２６ａ〜２６ｅの図化を省略して図６と同様に図示したものである。キー操作面が片手用に複数面具備されている場合に指を自然な形で接触させると、親指は図１０に示すように他の指と異なる面に接触する。
手を宛がう箇所を１辺（例えば図１０の面３９）に指定した場合には、左右の手と掌の向きによって４通りの接触がある。図１３の（ａ）と（ｂ）は左手によるもの、図１３の（ｃ）と（ｄ）は右手によるものを図示したものである。
【００６５】
板状の物を片手の指５本で自然な形で挟むとき、親指は、人差指と中指に対峙する。よって、接触面の数が４面側のキー操作面による接触面２５ｂと２５ｅの中心点を結ぶ中点に該当するＸ座標値と、もう一方側のキー操作面の接触面２５ａの中心点Ｘ座標値との大小の比較によって、更に、キー操作面への接触面の数とから、入力手の左右と掌の向きを判断する事ができる。
入力手の大小の算出は、記憶されているキー配列パネルに適合した手の大きさで前記と同様に作成した比較データによって、入力装置１５と同様に行えば良い。
【００６６】
複数のキー操作面を２次元として扱う場合においてもキー操作面構成は３次元となることから、手の軸移動に伴うホームポジションキー以外のキーへの移動方向の回転角度は、キー操作面の面構成の角度によって、それぞれの２次元オブジェクトの座標軸に対して実施の形態１に示したように一様とはならない。しかし、図４に示すキー区画２２を次のようにすることにより、回転角度算出は、実施の形態１と同様の方法でよいことになる。
軸移動の算出に使用しない指のみが接触するキー操作面の２次元オブジェクトに配置されるキー区画面のキー区画２２の区画を、回転移動によるズレを推定して広くする。図９に示すように、複数の２次元オブジェクトはそれぞれ関連するが別個のものとなることから、それぞれの２次元オブジェクトの座標間隔を十分な設定とすれば、他の２次元オブジェクトに配置するキー区画面に支障をきたすことはない。
キー操作面とオブジェクトを３次元とした場合の手の軸移動に伴う回転移動は後記する。
【００６７】
複数のキー操作面を複数の２次元オブジェクトとした場合の、キー区画面２３ａ〜２３ｅの配置は、前記した入力手の左右判断と、算出された拡大あるいは縮小率及び回転角度によって、実施の形態１の２例と同様に行えばよい。ただし、図１３に例示したように、キー操作面に対して入力手の掌の向きを変えることのできるキー操作面構成においては、同一側のあるいは他の側の入力手であっても、対称移動による座標変換の有無の判断が変わる。
図１３（ａ）〜（ｄ）に示すように、（ａ）と（ｂ）は同じ左手であっても掌の向きを変えることによって対称移動を必要とし、（ａ）と（ｄ）では、入力手が変わっても対称移動を必要としないものとなる。
【００６８】
オブジェクトが３次元となる場合は、３ＤＣＧによるところのテクスチャのマッピング技法によって、キー区画面２３ａ〜２３ｅの配置を行なう。マッピングの技法には、平行投影法、円柱投影法、ラッピング法等があり、それらの技法と３次元オブジェクトの形状の組合せによって、貼付けたテクスチャの歪にそれぞれ特徴がある。この事から、マッピング法の選択は、３次元オブジェクト（キー操作面）の形状とキーの配列数等によって行えば良い。
マッピングはテクスチャマッピングとして行う事から、図４のキー配列パネル２０は、キーの区画を１とした２値化画像にピクセル化されたものである。
【００６９】
一例として、図４のキー区画面２３ａを、図１２に示した３次元オブジェクト３６に平行投影法でマッピングする方法を以下に記す。
平行投影法によるマッピングは、前記した入力手の左右判断の後に、プログラムソフトによって次の方法でマッピング位置を決めておいてから行う。即ち、キー配列に歪が生じやすい３次元オブジェクト形状としている場合には、３次元オブジェクトの回転移動。ホームポジションキー以外のキー配列を有する場合は、入力開始時の手の軸移動に伴う３次元オブジェクトの回転移動。入力手の左右および大小による、キー区画面の反転の有無および拡大縮小によるマッピング位置の算定。マッピングによる貼付け。
以上の処理は、キー区画面２３ａ〜２３ｅごとに行われるものである。
【００７０】
図１４は、マッピングに使用する２組の座標系を示す図である。図１４において小文字のｘｙｚで表記する３次元座標軸は、マッピング用座標軸ｘｙｚであり、ワールド座標系としている。大文字のＸＹＺで表記する３次元座標軸は、３次元オブジェクト座標軸ＸＹＺであり、ローカル座標系としている。
図１４の（ａ）〜（ｃ）は、マッピング用座標軸ｘｙｚの、（ａ）はｘｚ面、（ｂ）はｘｙ面、（ｃ）はｙｚ面を図示している。更に、３次元オブジェクト座標軸ＸＹＺの各座標面がマッピング用座標軸ｘｙｚの座標面と平行面となるようにして、３次元オブジェクト３６を配置した図である。なお、図１４においては、ポリゴンメッシュの図化を省略しており、以降の図においても同様とする。
【００７１】
３ＤＣＧで、平行投影法によってマッピングを行う為に使用する座標面は、マッピング用座標軸ｘｙｚにおける３面のうちの何れか１面である。キー区画面２３ａ〜２３ｅのマッピング位置算定の為に基準点２４ａ〜２４ｅに与えられる座標は、それぞれに対応する中心点２６ａ〜２６ｅの、マッピング用座標軸ｘｙｚにおけるマッピングに使用する座標面の座標であり、基準点２４ａ〜２４ｅがそれぞれ対応する中心点２６ａ〜２６ｅに一致する様に、キー区画面２３ａ〜２３ｅの貼付けを行う。
図１４の例は、ｘｙ面を使用するものとして、マッピング用座標軸ｘｙｚのｘｙ面上で基準点２４ａが中心点２６ａと一致する様に、図１４（ｂ）にキー区画面２３ａを説明の為に配置した図である。
【００７２】
図１４の平行投影法の例で、マッピングに使用するｘｙ面と平行面とならない３次元オブジェクト３６の面に、２次元であるキー区画面２３ａを貼付けると、歪が生じる。配列されるキーがホームポジションキーだけの場合には問題とはならないが、指を移動入力するキー配列が行われている場合には、歪の程度によっては支障をきたすものとなる。そこで、そのような支障をきたさない為に、中心点２６ａの属するポリゴンの面（図１２（ｂ）において斜線で示されたポリゴン面４１）がマッピング用座標軸ｘｙｚのｘｙ面と平行となる様に、３次元オブジェクト原点４０を回転軸とした、３次元オブジェクト３６の回転移動を、マッピング用座標軸ｘｙｚのｘｚ面、ｙｚ面において行う。
このようにポリゴン面４１がｘｙ面と平行になるように、３次元オブジェクト３６全体を回転移動させる。
【００７３】
図１４の（ａ）と（ｃ）に図示したポリゴン４１においては、各頂点のマッピング用座標軸ｘｙｚにおけるｚ値を同じにするか、面の法線がマッピング用の座標面であるｘｙ面と垂直方向になるように、３次元オブジェクト３６を図示した回転方向矢印Ａの向きへ回転すれば平行面となる。
ポリゴンの頂点が４点以上で平面とならない場合には、近似値によるか、その内の３点を使用したもので良い。また、ポリゴンメッシュの頂点を中心点とした場合には、頂点を共有するポリゴンの１個で行えば良い。
【００７４】
図１５は、前記によって３次元オブジェクト３６の回転移動処理を終了した図である。
次に、ホームポジションキー以外のキー配列を有するものにおいて、入力開始時の手の軸移動によってキー配列に支障をきたす場合には、図１５に示す状態から更に、３次元オブジェクト原点４０を回転軸とした３次元オブジェクト３６の回転移動を、マッピング用座標軸ｘｙｚのｘｙ面において行う。
【００７５】
キー操作面が３次元となるものにおいては、指を横に移動する同じ動作であっても、それぞれの指の接触位置の面方向によって、３次元座標軸に対して指ごとに移動方向が異なる。よって、手の軸移動に伴う各指の移動方向の角度の変化が、同一座標面に対して入力装置１５の２次元のように一様とはならない。
しかし、キー操作面の形状と入力手の形態とから、同一座標面に対する各指の変化する角度の違いを推定することができる。この事から、キー操作面が３次元となる場合の手の軸移動に伴うキー区画面の回転補正に関しては、回転角度に対して、キー区画面２３ａ〜２３ｅごとに係数を設定することで解決する事ができる。
【００７６】
入力開始時の手の軸移動に伴う回転移動に関して、図１２の楕円体様入力装置３４を例に、図６と図１５を参考にして具体的に記す。
回転角度算出は、キー操作面の３次元座標軸における３面のうちの何れか１面の座標面を使用する。手の軸方向は中指を中心として定まる事から、その指を挟む人差し指と薬指の中心点２６ｂと２６ｄを使用するのが好ましく、その位置関係を捉えやすい座標面を使用することが好ましい。例においては、中心点２６ｂ・２６ｄとＸＹ面を使用する。
【００７７】
前記した方法によって接触面等から設定された中心点２６ｂと２６ｄの３次元座標を、ＸＹ座標ヘ２次元化する。中心点２６ｂと２６ｄを通過する直線がＹ軸と交わる角度を、軸設定角度とする。手の軸移動が無いものとして、上記と同様に設定された軸設定角度を比較データとしておき、その比較データと上記の軸設定角度によって仮回転角度を算出する。楕円体様入力装置３４のＸＹ座標面において、中指の軸移動に対して、親指を移動して入力するキー方向の角度変化が５分の１と推定された場合には、キー区画面２３ａの回転補正に関する係数を（０．２）に設定しておく。前記の算出された仮回転角度に係数を掛けて、回転角度を算定する。
算定した回転角度に基き、図１５（ｂ）に示すマッピング用座標軸ｘｙｚのｘｙ面上の３次元オブジェクト原点４０を回転軸とした、３次元オブジェクト３６の回転移動を行う。
【００７８】
以上の回転移動処理が終れば、キー区画面２３ａのマッピング位置算定を行う。
マッピングの位置は、矩形であるマップの４頂点によって定義される。この事から、キー区画面２３ａのマッピング位置は、マッピング用座標軸ｘｙｚのｘｙ面における中心点２６ａに基準点２４ａを一致させる為に、キー区画面２３ａの４頂点のマッピング位置を、中心点２６ａのマッピング用座標軸ｘｙｚのｘｙ座標から逆算する。この逆算処理において、前記した入力手の左右判断および算出された拡大あるいは縮小率に基き、マップの左右反転の有無および拡大あるいは縮小処理も同時に行い、マッピング位置を決める。
キー区画面２３ａの３次元オブジェクト３６ヘの配置は、以上の処理を行った後にマッピングによる貼付けによって行われるものである。
【００７９】
マッピング法の以上の説明は、平行投影法によりキー区画面ごとに貼付けを行うものであった。他の方法としては、５枚のキー区画面を１枚のマップ内でそれぞれに座標変換しておき、１度のマッピング処理で貼付けを行う事もできる。
例えば、ラッピング法は、１枚のマップで３次元オブジェクトをラップで包み込む様にマッピングを行うものである。マッピングによってテクスチャの歪は生じるが、その場合のマッピングの位置は、マップの頂点とオブジェクトの頂点および制御点によって定義付られる事から、歪の程度と位置が十分に推定できる。推定される歪と位置を考慮してキー区画された５枚のキー区画面２３ａ〜２３ｅを１枚のマップ内で、基準点２４ａ〜２４ｅを基準とした、拡大あるいは縮小と手の軸移動に伴う係数を使用した回転移動、中心点２６ａ〜２６ｅから逆算される位置ヘの平行移動による座標変換処理をした後に、マップの左右反転処理の有無によってマッピングを行えば良い。
【００８０】
この発明は、キー操作面の入力点がオブジェクトの座標と対応するものであれば良く、キー操作面上における入力点の厳密な座標精度が求められているものではない。
自由曲面を含めた３次元となるキー操作面の形状、あるいは入力装置に与えられるキーの配列等によっては、プログラム処理の簡素化と処理速度の向上の為に、３次元キー操作面を工夫したり、あるいは座標変換によって、３次元キー操作面および３次元オブジェクトを２次元化することも可能である。特に、入力装置に与えられたキーがホームポジションキーだけの場合には、この方法がとりやすいものとなる。
【００８１】
そこで以下の説明においては、３次元キー操作面を２次元化するため、マトリックスと座標を利用する場合について説明する。
キー操作面の入力点をマトリックスの交点とすれば、入力点はマトリックスの行と列によって２次元座標とする事が出来る。
図１６は、マトリックスを線として、その交点の座標化を説明する為の図である。図１６（ａ）は、３次元キー操作面のマトリックスを、図１６（ｂ）は、２次元直交座標軸と座標格子を図示している。図１６（ａ）におけるマトリックスの交点Ｑ１は、左から５列目の下から４行目で、マトリックスの交点番号（４，３）に位置している。図１６（ｂ）の点Ｑ２で示すように、座標格子の同じ列と行の（４，３）に点を取ることにより、マトリックスの交点は簡単に座標化することが出来る。
【００８２】
このように、入力手の形態とキー配列を考慮しながら、キー操作面の形状に適したマトリックスを構成する事により、３次元形状のキー操作面を２次元オブジェクトとしてモデリングすることが出来る。
特に、円柱投影等の投影線上にマトリックスを構成すれば、座標変換によって前記した３次元オブジェクトの２次元化も可能であり、マッピングを３次元で行い、入力モードは２次元で対応するという事も出来る。
【００８３】
以上がキー操作面形状の多様化に伴う、オブジェクトと仮想キー設定プログラムにおける対処方法である。
入力モードにおける処理は、キー操作面形状が多様化したものであっても、実施の形態１で示した入力装置１５における処理と同様に行なう事が出来るものとなっている。
仮想キーの設定とキー入力を確実なものとするには、図１２（ａ）で示したレスト兼スイッチ３７を、入力手が導き易い設置位置と形状にすることが好ましい。
【００８４】
以上によってこの発明は、不特定多数の入力、あるいは同一者の入力において入力開始時点ごとに入力指の接触位置が異なるものであっても、簡単な操作で入力者に適した位置に仮想キーを設定し、様々な入力形態に応じた形状の仮想キー片手入力装置とする事が出来る。
【００８５】
【発明の効果】
この発明の請求項１に係る仮想キー片手入力装置における仮想キー配列方法によれば、片手入力指５本による２次元座標の多点入力が可能なキー操作面を具備する入力装置において、仮想キーの配列の設定操作の為の入力者の片手入力指５本の上記キー操作面への接触位置の座標に基いて、ＣＰＵが仮想キー設定プログラムを処理する事により、入力者の片手入力指５本のキー操作面への適合した位置に、入力操作を開始する時点ごとに仮想キーの配列を行う仮想キー片手入力装置における仮想キー配列方法であって、上記仮想キー設定プログラムを起動させるスイッチを設け、片手５指それぞれに１個あるいは複数個割当てられたキーを図形化したものを、割当てられた指ごとに区分した５枚のキー区画面と、それぞれのキー区画面に基準点各１点とを予め上記入力装置に記憶しておき、上記キー操作面への片手５指の接触によって得られる座標値に基いて、入力手の左右を判断し、入力装置に設けられたキー区画面と異なる入力手の場合には、上記キー区画面を対称移動させ、上記座標値に基いて、入力手の大小を算定し、上記キー区画面を拡大あるいは縮小させ、上記座標値に基づいて、入力手の軸方向を算定し、各キー区画面にそれぞれ設けられた基準点を回転軸として、上記キー区画面を回転移動させ、更には上記座標変換処理を行った５枚のキー区画面を、上記キー操作面の入力点座標に対応させて設けた２次元オブジェクトに上記キー操作面への片手５指の同時接触に基く各接触位置のそれぞれ中心点と、それぞれに対応する上記基準点とをそれぞれに合致させて配置する事によって、上記キー操作面に対する入力手の左右と大小、手の軸方向、指の接触位置に適合した仮想キーの配列を設定し、上記仮想キーの設定プログラムを起動させるスイッチが切れると、上記設定された仮想キーの配列が消去される事とした入力操作開始時点ごとのキー配列位置の視覚及び触覚による認識を必要としないようにしたので、キー入力操作を容易に行なうことができるとともに、左右切換操作が不要な左右兼用機とすることができる。更には同一入力装置を様々な入力者に適合させることができるとともに、入力開始時点ごとに異なる入力手の軸方向とキー配列位置のズレを解消することができる。
【００８６】
この発明の請求項２に係る仮想キー片手入力装置における仮想キー配列方法によれば、キー操作面を複数面とし、キー区画面を配置する２次元オブジェクトを上記キー操作面と同数個設けたので、入力装置の形状多様化を行うことができる。
【００８７】
この発明の請求項３に係る仮想キー片手入力装置における仮想キー配列方法によれば、キー区画面を配置する２次元オブジェクトを３次元オブジェクトに代えたものであり、キー操作面を曲面等の３次元形状とする事が出来ることから、様々な入力形態に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 片手入力装置を示す斜視図である。
【図２】 この発明の実施の形態１によるキー操作面を１面の２次元平面とした仮想キー片手入力装置を示す斜視図である。
【図３】 ２次元オブジェクトを示す図である。
【図４】 キー配列パネルを示す図である。
【図５】 仮想キー設定プログラムのフローチャートである。
【図６】 指の接触面と中心点を表す図である。
【図７】 キー区画面を配置した２次元オブジェクトを示す図である。
【図８】 ３面の２次元キー操作面とそれぞれの面の２次元直交座標軸を示す平面図である。
【図９】 ３個の２次元オブジェクトの座標軸を示す図である。
【図１０】 指の軸移動を説明する斜視図（ａ），（ｂ）である。
【図１１】 表裏の２次元キー操作面と２次元オブジェクトの座標軸を示す図（ａ），（ｂ），（ｃ）である。
【図１２】 ３次元オブジェクトのモデリング方法を説明する為の斜視図（ａ），（ｂ）である。
【図１３】 表裏２面のキー操作面への指の接触面を示す図（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）である。
【図１４】 マッピングに使用する２組の座標系を示す図である。
【図１５】 ３次元オブジェクト３６のｘｚ面，ｙｚ面における回転移動処理を終了した図である。
【図１６】 マトリックスの交点の座標化を説明する為の図（ａ），（ｂ）である。
【符号の説明】
１６ キー操作面、１９ ２次元オブジェクト、
２３ａ〜２３ｅ キー区画面。
【発明の属する技術分野】
この発明は、機器およびコンピュータ等の入力装置に関するものであり、座標入力を可能とするキー操作面へ片手５指を接触させ、その接触位置にもとづき仮想キーを設定し、更にはキー操作面の形状を多様化できるものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の機器およびコンピュータ等の入力装置におけるキーは、挿下構造式キーが多く使用され、また表示機一体となったタッチパネル式キーが良く知られている。
そして従来からあるコンピュータの入力装置として代表的なものに、１０９個のキーからなるコンピュータ用キーボードがある。
それらのキー方式によると、キー配列位置は、入力装置側から決定付けて固定化されたものであり、また、キートップの大きさも固定化されたものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の入力装置は以上のように構成されているので、固定化されたキー配列位置の入力装置においては、入力キーの視覚あるいは触覚による認識を必要とした。その事により視覚障害者にとっては、自動券売機・ＡＴＭ・総合病院でのコンピュータによる受付けシステム等、社会の自動システム化に伴いバリアが増大するものとなっている。更に点字を不得手とする中途失明者にとっては、エレベータ等の操作においても不便をきたすものであり、より深刻な問題となっている。
晴眼者においては、視線の移動に伴って、迅速な入力操作の妨げとなったり、また、自動車運転中におけるカーナビ及びオーディオ等の入力操作の様に、危険が発生するというような問題点もあった。
【０００４】
また、キートップの大きさが固定化される事により、手と指のサイズによっては、窮屈な入力操作を強いられるものである。例えば、携帯電話、電子辞書類のように小型化された機器の入力装置においては、キートップも小さくなる為に、指の太い人にとっては操作し辛いものであった。
【０００５】
更に、キー操作面ヘの片手の複数指による同時接触は容易なものでありながら、それが入力形態として発展しない理由は、キー配列位置とキートップの大きさの固定化という、従来のキー構造にも一因していると考えられる。片手の複数指の組合せ入力が容易なキー構造とすれば、コンピュータ用キーボードの小型化と、電子モバイル等の入力能力と操作性の向上を図る事が出来る。
【０００６】
この発明は上記のような課題を解決する為になされたもので、キー操作面への指の接触位置にもとづき仮想キーを設定するものとし、キー配列位置の視覚および触覚による認識を必要としない仮想キー片手入力装置を提供する事を目的とする。
【０００７】
また、指の接触情報から入力手の左右判断を入力装置が行い、入力手に適合したキー配列を設定する事で、片手入力装置でありながら入力手の左右を選ばない仮想キー片手入力装置を提供する事を目的とする。
【０００８】
また、指の接触情報から入力手の大小を入力装置が算定し、仮想キーの区画領域を入力者個々の手のサイズに適合したものとする事で、様々な入力者に適合した仮想キー片手入力装置を提供する事を目的とする。
【０００９】
また、指の接触情報から入力手の軸方向を算定し、キー配列を入力手の軸方向に適合させて設定する事で、入力開始時のキー配列方向に合わせた入力ポジション決めを不要なものとする事を目的とする。
【００１０】
更に、キー操作面の形状を多様なものとすることが出来るものとして、出力先機器及びシステム等の形状に、あるいは入力手の形態に適合した形状を有する仮想キー片手入力装置を提供する事を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１に係る仮想キー片手入力装置における仮想キー配列方法は、片手入力指５本による２次元座標の多点入力が可能なキー操作面を具備する入力装置において、仮想キーの配列の設定操作の為の入力者の片手入力指５本の上記キー操作面への接触位置の座標に基いて、ＣＰＵが仮想キー設定プログラムを処理する事により、入力者の片手入力指５本のキー操作面への適合した位置に、入力操作を開始する時点ごとに仮想キーの配列を行う仮想キー片手入力装置における仮想キー配列方法であって、上記仮想キー設定プログラムを起動させるスイッチを設け、片手５指それぞれに１個あるいは複数個割当てられたキーを図形化したものを、割当てられた指ごとに区分した５枚のキー区画面と、それぞれのキー区画面に基準点各１点とを、予め上記入力装置に記憶しておき、上記キー操作面への片手５指の接触によって得られる座標値に基いて、入力手の左右を判断し、入力装置に設けられたキー区画面と異なる入力手の場合には、上記キー区画面を対称移動させ、上記座標値に基いて、入力手の大小を算定し、上記キー区画面を拡大あるいは縮小させ、上記座標値に基づいて、入力手の軸方向を算定し、各キー区画面にそれぞれ設けられた基準点を回転軸として、上記キー区画面を回転移動させ、更には上記座標変換処理を行った５枚のキー区画面を、上記キー操作面の入力点座標に対応させて設けた２次元オブジェクトに、上記キー操作面への片手５指の同時接触に基く各接触位置のそれぞれ中心点と、それぞれに対応する上記基準点とをそれぞれに合致させて配置する事によって、上記キー操作面に対する入力手の左右と大小、手の軸方向、指の接触位置に適合した仮想キーの配列を設定し、上記仮想キーの設定プログラムを起動させるスイッチが切れると、上記設定された仮想キーの配列が消去される事とした入力操作開始時点ごとのキー配列位置の視覚及び触覚による認識を必要としないものである。
【００１２】
この発明の請求項２に係る仮想キー片手入力装置における仮想キー配列方法は、キー操作面を複数面とし、キー区画面を配置する２次元オブジェクトを上記キー操作面と同数個設けることによって、入力装置の形状多様化を行うものである。
【００１３】
この発明の請求項３に係る仮想キー片手入力装置における仮想キー配列方法は、キー操作面の入力座標を３次元座標とし、キー区画面を配置するオブジェクトを３次元オブジェクトに代えることによって、キー操作面の形状多様化を行うものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
前提技術．
この発明に先立って特願２００１−３５１３５８において片手入力装置を提示した。
図１はその片手入力装置を示す斜視図であり、入力装置のキー操作面には１４個のキーが配列されており、１４個のキー配列は、次の様に行われている。入力装置のキー操作面に、左手の指５本の指先が自然に接する位置に、それぞれのホームポジションキーを配列している。
図においては、キー１が親指、キー２が人差し指、キー３が中指、キー４が薬指、キー５が小指のホームポジションキーである。
【００１５】
各指にはそれぞれのホームポジションキーからの移動方向が定められて、更に１方向に付き１個のキーを配列している。親指には、第１関節を開く方向にキー１１と閉じる方向にキー１２を、人差し指は中指に対して反対側ヘ広げる方向にＤｅｌｅｔｅキー６と指を伸ばす方向にＡｌｔキー７を、中指は指を伸ばす方向にＳｈｉｆｔキー８と、折り曲げる方向にＥｓｃキー１４を、薬指は指を伸ばす方向にＣｔｒｌキー９と、中指に対して反対側ヘ広げる方向にＮｕｍ Ｌｏｃｋキー１０を、小指は薬指に対して反対側ヘ広げる方向にＢａｃｋ Ｓｐａｃｅキー１３をそれぞれ配列している。
【００１６】
親指に割り当てられた３個のキーと他の指のホームポジションキーの合計７個は、単独または５個までの重複入力によってキーコードを入力する為のキーである。親指に割り当てられた３個のキーは、何れも他の指のホームポジションキーとの組み合わせ入力を可能としたキー配列となっている。
以上のようなキーを複数個組み合わせることにより、２００通り近いキーコードが得られる。
この発明は、上記の例のようなキーを仮想キーとして配列し、キー操作面ヘの入力操作を容易なものとできるようにするものである。
【００１７】
実施の形態１．
以下、この発明の一実施形態を図に基いて説明する。この発明は、左右兼用の片手入力装置であるが、以下の説明においては左手入力を主として扱っている。
図２は、キー操作面を、この発明の基本形状となる１面の２次元平面とした入力装置の斜視図である。入力装置１５には、キー操作面１６が配置され、レスト１７は、掌あるいは手首部分を宛がい易くするために湾曲させて、スイッチ１８を具備している。
【００１８】
入力装置１５の筐体内には、記憶装置とＣＰＵが具備されている。入力装置１５の電源スイッチは、出力先の機器およびコンピュータ等と兼用もできる為に、図示していない。
記憶装置には、仮想キーの設定と入力キーの判定、及びキー情報化を行なうためのプログラムソフトと、キー操作面１６の入力点座標に対応した１個の２次元オブジェクトと、キー配列を５枚のキー区画面としたものを１枚にまとめたもの（以降、「キー配列パネル」と称する。）と、入力キーの情報化を行なう為のキー割付が記憶されている。或は、記憶装置はプログラム処理を出力先ＣＰＵで行なうようにするために、それらを記憶媒体化したものである。
【００１９】
入力装置１５のキー操作面１６は、矩形で平面状を成し、座標の多点入力を可能とするタッチパネル等としたものであり、キー操作面１６の下辺をＸ軸、左辺をＹ軸、左下を原点とする直交座標としている。
【００２０】
図３は、入力装置１５に記憶している２次元オブジェクトを図示したものである。２次元オブジェクト１９は、キー操作面１６と同じ形状と大きさとなるようにモデリングされたものであり、同じ座標軸を使用して、キー操作面１６の入力点が同じ座標位置に対応するものとなっている。
図３においては、Ｘ軸を下辺、Ｙ軸を左辺とした矩形で表す面が２次元オブジェクト１９となる。２次元オブジェクト１９は、仮想キーを設定する為にキー区画面を配置する面であり、面全体を２値化の０としている。
【００２１】
図４は、入力装置１５に記憶しているキー配列パネルを図示したものである。Ｘ軸を下辺、Ｙ軸を左辺とした矩形が、キー配列パネル２０であり、２次元オブジェクト１９等と同じ座標軸が使用されている。
キー配列パネル２０の大きさは、下記するキー配列を施す事が出来るものとなっており、後記する座標変換によってキーの区画に支障をきたさないものであれば良い。
キー配列パネル２０には、左手５本の指先がキー操作面１６に自然と接触する位置関係で、ホームポジションキー２１ａ〜２１ｅの区画が図形化されている。
【００２２】
図４においては、２１ａが親指、２１ｂが人差し指、２１ｃが中指、２１ｄが薬指、２１ｅが小指のホームポジションキーである。入力装置１５では、ホームポジションキー以外にホームポジションキーからの移動方向を定めて、更に各指に１〜２個のキーを割当て、それらの区画が図形化されており、図４においては、これらのキーは、ホームポジションキー２１ａ〜２１ｅ以外の９個の区画で、キー区画２２としている。
【００２３】
図４のキー配列パネル２０は、図１を参考にキー配列の一例を図示したものである。
この発明は、出力先機器及びシステム等の求めるところによって、キーの配列数を変えることが出来るものとしている。
またこの発明は、左右兼用の片手入力装置であるが、記憶されるキー配列パネル２０は、左右どちらかのキー配列を施したもの１枚である。
【００２４】
キー配列パネル２０は、各キーの区画を１とした、０と１に２値化されたものである。図４においては、ホームポジションキー２１ａ〜２１ｅと９個のキー区画２２の実線で囲われた閉領域が１であり、その他の領域を０としている。
また各キーの区画には、それぞれに識別ラベルの属性が付されている。
各指に割当てられたホームポジションキー２１ａ〜２１ｅとキー区画２２は、図４に点線で示す矩形状によって、割当てられた指ごとに５枚のキー区画面２３ａ〜２３ｅに区分されている。キー区画面２３ａ〜２３ｅは、２次元オブジェクト１９にそれぞれ貼付けるものであり、貼付け時の位置算定の基準となる基準点２４ａ〜２４ｅが、各ホームポジションキーの中央近辺に各１点設定されている。
【００２５】
図５は、２次元オブジェクト１９にキー区画面２３ａ〜２３ｅを貼付けて、入力者に適合した仮想キーを設定する為の、仮想キー設定プログラムを示すフローチャートである。以下、仮想キーの設定操作とプログラム処理について説明する。
【００２６】
図２に示すスイッチ１８は、入力者が入力を行なうために掌か手首をレスト１７に宛がうとＯＮ状態となり、入力を止めてレスト１７から手を離すとＯＦＦとなるスイッチ構造となっている。
スイッチ１８がＯＮとなったとき、仮想キー設定プログラムが起動する。ＯＦＦとなれば、仮想キー設定プログラムを終了するか、仮想キー設定後の後記する入力モード中であれば、入力モードを閉じる。
【００２７】
スイッチ１８がＯＮとなり、仮想キー設定プログラムが起動すれば、入力者はキー操作面１６に片手５本の指先を自然な形で接触させる。
各指の接触位置を、それぞれのホームポジションキーの位置とするプログラム処理は以下のように行われる。
【００２８】
コンピュータの画像処理技法によって、キー操作面１６の入力点を擬似的にピクセル化し、５本の指先が接触して入力された点の各集合は、４連結法および８連結法により、５本の指それぞれの接触面に形成される。それぞれの接触面のＸ，Ｙ座標値における最大値と最小値を平均化して、それぞれの接触面の中央近辺に中心点を設ける。
図６は、左手による前記処理が終了したときの指の接触面と中心点を表す図である。座標軸を２辺とする矩形はキー操作面１６を、符号２５ａ〜２５ｅは２５ａを親指とした左手５指の接触面を、符号２６ａ〜２６ｅは各接触面の中心点をそれぞれ表している。
接触面２５ａ〜２５ｅと中心点２６ａ〜２６ｅのデータは、仮想キー設定プログラムの終了まで記憶される。
【００２９】
キー配列パネル２０は、接触面２５ａ〜２５ｅと中心点２６ａ〜２６ｅに基づき、貼付けの為の座標変換を次に記す方法で行っておく。即ち対称移動、拡大あるいは縮小、回転移動を行なう。それぞれにおける変換方法は、次の通りである。
先ず対称移動について説明する。
【００３０】
前記した様に入力装置１５は、左右兼用の片手入力装置であるが、キー配列パネル２０には左手用のキー配列しか施されていない。入力手が右手であった場合には、Ｙ軸を対称軸としてキー配列パネル２０を線対称移動させて、右手用のキー配列に変換する。なお、第２象現に対称移動したキー配列パネル２０は、左下が原点となるように第１象現に平行移動しておくと、後記する回転移動による座標変換が行い易いものとなる。
入力手が左手の場合には、上記の対称移動による座標変換は必要無いものである。
【００３１】
前項の対称移動を行なう必要が有るかどうかの判断は、接触面２５ａ〜２５ｅの形状と大きさの比較によって、あるいは中心点２６ａ〜２６ｅの分布状況によって行なう。
図６における判断例としては、右端の接触面２５ａと左端の接触面２５ｅの比較により行なう。即ち平面に片手の指５本を自然な形で接触させると、親指は指先の側面が接触する事となり、細長い接触面となる。一方小指は、指先の腹部が接触して円形状となる。そこで、それぞれの接触面の長さと巾の比を計算して、どちらが親指の接触面であるかの判断を行なうものである。
【００３２】
あるいは、親指と人差し指の接触位置と、薬指と小指の接触位置の間隔に差があることから、右側の中心点２６ａと２６ｂとの間隔、並びに左側の中心点２６ｄと２６ｅの間隔の大小で、入力手が左か右かの判断をする等である。
【００３３】
次に入力手の大小に合わせてキー区画面２３ａ〜２３ｅを拡大あるいは縮小する場合について述べる。
仮想キーを入力者に適合したサイズにする方法は、キー配列パネル２０の拡大あるいは縮小による座標変換で行なう。拡大あるいは縮小率の算出は、接触面２５ａ〜２５ｅ及び中心点２６ａ〜２６ｅの何れかのデータと、それに対応するキー配列パネル２０におけるホームポジションキー２１ａ〜２１ｅ、並びに基準点２４ａ〜２４ｅの比較データとの比によって行なう。
【００３４】
例えば、指の接触面の巾は手と指の大きさによって異なり、同一者においては、入力開始時点ごとの同一指における変化が少ない事から、キー配列パネル２０のサイズに適合した例えば中指（ホームポジションキー２１ｃ）の接触面の巾を比較データとしておき、中指の接触面２５ｃの巾との比によって拡大，縮小率を算出する。
或は、中指と薬指の間隔は手のサイズによって異なり、同一者においては入力開始時点ごとにおいて変化が少ない事から、上記と同様にキー配列パネル２０に適合した間隔（２４ｃと２４ｄの長さ）の比較データと、中心点２６ｃと２６ｄの間隔の比によって算出することもできる。
上記のように算出された拡大，縮小率に基づいて、キー配列パネル２０を拡大あるいは縮小することによって、キー区画面２３ａ〜２３ｅを拡大あるいは縮小するものである。
【００３５】
入力開始時の手の軸方向は、同一者であっても同一方向とならない。配列されるキーがホームポジションキーだけの場合には支障無いが、図４に示すようにホームポジションキー以外のキー配列がある場合は、それらのキーの区画位置が、手の軸の変化によってズレるものとなる。
【００３６】
その問題を発生させない為に、次に記すキー配列パネル２０の回転移動による座標変換を行なう。なお、前記において対称移動を行ったものに付いては、前記した平行移動も行ったものとして以下の説明をする。
図６に示す中心点２６ａ〜２６ｅの何れか２点と、それらの点に対応するキー配列パネル２０の基準点２４ａ〜２４ｅの２点において、それぞれの２点を通過する直線がＹ軸またはＸ軸に対して同じ角度となるように回転角度を算出し、原点を回転軸としたキー配列パネル２０の回転移動を行なうことにより、手の軸方向の付位置の問題を解消することができる。なお、中指の軸が手の軸方向となる事から、両隣の人差指と薬指の中心点２６ｂと２６ｄを通過する直線、及び基準点２４ｂと２４ｄを通過する直線を対象にすることが好ましい。
【００３７】
以上の座標変換処理されたキー配列パネル２０は、キー区画面２３ａ〜２３ｅごとに、それぞれ対応する基準点２４ａ〜２４ｅを中心点２６ａ〜２６ｅの座標に一致させて、２次元オブジェクト１９に貼付けが行われる。
図７は、図６に示す中心点２６ａ〜２６ｅの座標によって、キー区画面２３ａ〜２３ｅを貼付けした２次元オブジェクト１９を図示したものである。
【００３８】
貼付けが終了すれば２次元オブジェクト１９は、キー区画面２３ａ〜２３ｅを貼付けたまま記憶され、仮想キー設定プログラムは終了し、入力モードへと移行する。
図７に示すキー区画面２３ａ〜２３ｅを貼付けた２次元オブジェクト１９の記憶は、スイッチ１８がＯＦＦとなるまで保持される。
【００３９】
以上が、図５のフローチャートに示した仮想キーの設定操作とプログラム処理の流れである。仮想キーを入力者に適した配列位置とサイズに設定する為の操作は、レスト１７に掌か手首を宛がい、スイッチ１８をＯＮにして、キー操作面１６に５本の指先を自然な形で接触させるだけで良く、簡単なものである。
【００４０】
また、以上の説明においては、５枚のキー区画面２３ａ〜２３ｅを１枚のキー配列パネル２０としておき、座標変換処理の後にキー区画面２３ａ〜２３ｅごとに２次元オブジェクト１９に貼付けるものとして行ってきた。その他の方法としては、キー配列パネル２０を設けずに、図７のように５枚のキー区画面２３ａ〜２３ｅを２次元オブジェクト１９に予め配置したものを入力装置１５に記憶させておき、それをもとに座標変換処理を行う事もできる。
その場合のキー区画面２３ａ〜２３ｅの座標変換処理は、前記の判断および変換率等の算出に基いて次の様にすれば良い。
【００４１】
入力手の左右判断に伴う対称移動が必要な場合には、キー区画面２３ａ〜２３ｅを配置したまま、２次元オブジェクト１９のＹ軸を対称軸とした線対称移動を最初に行う。なお、この移動を行った場合には、２次元オブジェクト１９の左下が原点となるように平行移動も行っておく。次は、基準点２４ａ〜２４ｅをキー区画面２３ａ〜２３ｅそれぞれの中心とした、拡大あるいは縮小を行う。更に、基準点２４ａ〜２４ｅをそれぞれの回転軸とした、キー区画面２３ａ〜２３ｅの回転移動を行う。最後に、中心点２６ａ〜２６ｅの座標に基準点２４ａ〜２４ｅの対応する点をそれぞれ一致させる様に、キー区画面２３ａ〜２３ｅを平行移動させる。
このように座標変換処理がされた後、前記と同様に入力モードへと移行するものである。
【００４２】
仮想キーを設定して入力モードへと移行した入力装置１５ヘの入力操作は、前記操作に続けてレスト１７に掌か手首を宛がってスイッチ１８をＯＮにしたまま、キー配列を想定しながらキー操作面１６に指を接触することによって行なう。
キー操作面１６の入力点位置情報は座標化されて、キー区画面２３ａ〜２３ｅを配置した２次元オブジェクト１９の対応点と照合する。２次元オブジェクト１９の対応点が２値化の１であればキー入力となり、その対応点の属するキーの区画の属性である識別ラベルによって入力キーの判別を行なう。判別の行われた入力キーは、記憶されているキー割付に基き、キー情報として出力が行われる。
【００４３】
レスト１７から掌か手首が離れてスイッチ１８がＯＦＦとなれば、入力モードは終了する。
再度入力を行なう為には、レスト１７に掌か手首を再び宛がい、スイッチ１８をＯＮにする操作から行なう。スイッチ１８がＯＦＦ中は、キー操作面１６からの入力を受付けないものとしている。
【００４４】
前記したように入力装置１５は、指の接触位置によって仮想キーを設定する事から、表示装置を必要としないタッチタイピング専用入力装置である。またキー配列は、出力先機器及びシステム等の求めるところによって、キーの数と配列位置を決める事が出来る。
タッチタイピングを容易とする為のキー配列の方法は次の様にすると良い。即ち、キー配列を各指のホームポジションキーだけとすればタッチタイピングは容易なものとなる。
【００４５】
ホームポジションキー以外にもキー配列を行なう場合においては、キーの入力指を決めておき、該当する指のホームポジションキーからの移動方向を定める。その場合１移動方向に付きキー１個の配列とすることが好ましい。
図４のキー配列パネル２０は、図１と同様にホームポジションキーからの指の移動方向を、伸ばす・折り曲げる・横に移動する方向へ定め、１移動方向に付き１個の合計１４個のキー配列としたものである。
【００４６】
この発明は、片手入力装置であり、配列可能なキーの数は少ない。少ないキーの数で多くの入力を可能とする方法としては、図１に示すように、複数キーの重複入力によるキーコード式にしたり、あるいはキーの割付を階層式にしたり、あるいは入力の時間差及び入力回数等による割付とすれば良い。更にはそれらの入力方法を組み合せる事によって、多くの入力を必要とする複雑なシステムへの入力にも対応が可能なものとなる。
【００４７】
実施の形態２．
以上が、この発明におけるキー操作面が基本形状となる１面の２次元平面とした入力装置１５の説明である。
以下の説明は、この発明の入力装置の形状を多様なものとする為に、キー操作面を１面の２次元平面以外とする場合の対応方法について述べたものである。
【００４８】
前記したようにこの発明のキー操作面の基本形状は、１面の２次元平面である。図２の入力装置１５は、その形状を矩形としているが、他の２次元形状とすることで入力装置の形状多様化を図ることができる。
また、１台の入力装置にキー操作面を複数面具備して１組のキー操作面とすれば、対応性は一層増す。キー操作面形状を曲面とすれば、入力装置の形状を更に多様なものとすることが出来る。
【００４９】
前記したようにキー区画面２３ａ〜２３ｅを配置するオブジェクトは、キー操作面をモデリングしたものであり、入力点を対応するものとする為にキー操作面と同じ座標軸を使用している。キー操作面が２次元であれば２次元オブジェクトであり、３次元となれば３次元オブジェクトとなる。１台の入力装置に複数のキー操作面が具備されれば、座標を対応させてその数だけオブジェクトをモデリングする。
【００５０】
図８は、キー操作面を２次元からなる複数面とした一例であり、３面のキー操作面と、それぞれのキー操作面における２次元直交座標軸を示す平面図である。
図において、三角錐体の３面をキー操作面２７ａ〜２７ｃとし、３面のキー操作面の頂点２８に、実施の形態１に示したスイッチ１８と同機能をするスイッチを設けるものとしている。キー操作面２７ａに親指、キー操作面２７ｂに人差し指，中指，薬指，キー操作面２７ｃに小指を宛がうことが考えられる。あるいは、キー操作面の大きさとその設置面の向きによっては、親指とその他の指による、入力面を問わない２面による入力形態も考えられる。
以下の座標軸の設定方向は、キー操作面２７ａ〜２７ｃの成す頂点に掌を当てる入力形態としての設定である。
【００５１】
同じキー操作面構成であっても、陵に掌を当てる等入力形態が変れば、座標軸の設定位置を変えても良い。
図８に示す直交座標軸は、破線で示すＸ１Ｙ１軸がキー操作面２７ａの座標軸、一点鎖線で示すＸ２Ｙ２軸がキー操作面２７ｂの座標軸、二点鎖線で示すＸ３Ｙ３軸がキー操作面２７ｃの座標軸の位置を示したものであり、図示した３組の座標軸は同じ座標軸である。
【００５２】
図９は、キー操作面２７ａ〜２７ｃの座標を対応させてモデリングした２次元オブジェクト２９ａ〜２９ｃと、その座標軸を示す図である。
キー操作面が２次元平面複数個で立体構成される入力装置で各キー操作面を２次元平面として扱う場合には、図８に示すように、Ｙ座標値が同じにならないように、同一の座標軸内でそれぞれのキー操作面の座標が重複しない設定とし、図９に示すように、キー操作面の数だけ座標を対応させて２次元オブジェクトをモデリングすれば良い。即ち、図９において、２次元オブジェクト２９ａ〜２９ｃがＹ軸方向に重ならないように配置している。
そして各面には、実施の形態１と同様にしてキー区画面２３ａ〜２３ｅを配置する。
【００５３】
図１０（ａ），（ｂ）は、２次元キー操作面を平板状の表裏に具備した入力装置の指の軸移動を説明するための斜視図であり、図１１（ａ），（ｂ），（ｃ）は、そのキー操作面と２次元オブジェクトの座標軸を示すための図である。
図１０の３０ａ，３０ｂは表裏を成すキー操作面であり、符号３１の一点鎖線は親指の軸を、符号３２の二点鎖線は人差指の軸を表している。平板状の物を指で挟むとき、図１０に図示するように親指は他の指の反対面に接触する形態となる。この形態で手の軸を移動させれば、親指の軸３１と人差指の軸３２に示すように、親指とその他の指は鏡面関係の移動となる。
【００５４】
このような鏡面関係にあるキー操作面３０ａ，３０ｂに、前記した複数の２次元平面をキー操作面とする座標軸の設定方法をそのまま適用すれば支障をきたすものとなる。
指の軸移動が鏡面関係となるキー操作面構成においては、図１０（ａ），（ｂ）と図１１の（ａ），（ｂ）に示すＸ１Ｙ１軸とＸ２Ｙ２軸の様に、Ｙ軸を軸としてＸ軸が鏡面関係となるようなキー操作面の座標軸の設定を行なう必要がある。２次元オブジェクトは、図１１の（ｃ）に示す３３ａ，３３ｂのように、それぞれのキー操作面の入力点座標が対応するように同一座標軸内にモデリングすれば良い。
このような座標軸の設定として、実施の形態１で示したものと同様のやり方でキー区画面２３ａ〜２３ｅを２次元オブジェクト３３ａ，３３ｂに配置する。
【００５５】
円柱及び円錐体の曲面は３次元形状となるが、前記した１面あるいは複数面及び鏡面関係の２次元キー操作面として扱うことが出来る。即ち円柱においては、それを展開すると長方形の平面となり、円錐体は、それを展開すると扇形の平面となるので、２次元キー操作面として扱うことができる。
２次元キー操作面として扱う場合のモデリングは、前記してきたそれぞれの方法によって行なう。
【００５６】
図８の三角錐体、図１０の表裏２面のキー操作面、及び前記した円柱・円錐体は、キー操作面が立体構成となるものであるが、前記においては、２次元のキー操作面として扱う方法であった。しかし、立体構成となるキー操作面を３次元として扱い、３次元コンピュータグラフィックス（以降「３ＤＣＧ」と称する。）の技法によって、３次元オブジェクトとしてモデリングを行なう事も出来る。
３ＤＣＧにおけるモデリング法には、三角形パッチ、ポリゴン、曲面パッチ等を使用して、表面モデル、ソリッドモデル等とする様々な技法がある。何れの方法によるかは、キー操作面の形状およびデータ量等によって採択すれば良い。
以下の３次元オブジェクトのモデリング方法についての説明は、ポリゴンを使用した表面モデルとして行っている。
【００５７】
図１２は、入力装置の形状を楕円体様とし、自由曲面の一部をキー操作面とした場合の、３次元オブジェクトのモデリング方法を説明する為のものである。
図１２（ａ）は、楕円体様入力装置３４を示す斜視図であり、図１２（ｂ）は、キー操作面３５をモデリングした３次元オブジェクト３６を示す図である。キー操作面３５は、楕円体様入力装置３４の自由曲面上に、図１２（ｂ）に図示する３次元オブジェクト３６の形状で１面具備されている。レスト兼スイッチ３７は、図２で示した入力装置１５のスイッチ１８と同じ機能をするものであり、凸形状を成し、掌を宛がってレスト兼用となるものである。
【００５８】
図１２（ｂ）に示すように、３次元オブジェクト３６は、右手系の３次元直交座標軸を使用して、底面をＸＹ面、上方向にＺ軸のプラスを設定している。原点位置は、レスト兼スイッチ３７に掌を宛がった入力形態を考慮して、レスト兼スイッチ３７側の中央としている。
楕円体様入力装置３４のキー操作面３５も３次元オブジェクト３６に対応させて同じ座標軸設定となっており、入力点は、３次元座標化されるものである。
【００５９】
図１２（ｂ）に図示する３次元オブジェクト３６は、ポリゴンによって構成されるポリゴンメッシュ３８でモデリングされている。
モデリングにおいては、ポリゴンメッシュを構成するポリゴンの面が基本的に平面である事から、ポリゴンメッシュの各頂点がキー操作面の入力点座標と一致するように行う。しかし、キー操作面の分解能にもよるが、キー操作面の入力点全てを頂点としたポリゴンメッシュとする事によってデータ量を多くしてしまう場合には、キー操作面の入力点を省いたポリゴンメッシュとする事もできる。入力点が省かれた３次元オブジェクトにおいて、ポリゴンメッシュの頂点に一致しない省かれた入力点からの情報は、最も近傍するポリゴンメッシュの頂点に収束させる事によって対応すれば良い。
【００６０】
図１２（ｂ）の３次元オブジェクト３６は、キー操作面の入力点を省いてモデリングしたものを図示している。
ポリゴンメッシュの密度の決め方は、入力装置に与えられたキー配列数、キー操作面の形状と想定される入力指の接触状態、および入力装置の記憶容量と処理能力を考慮して行えば良い。例えば、ホームポジションキーだけの配列であれば粗いもので良く、配列数が多くなれば密にする等である。
上記の３次元となるキー操作面３５をモデリングした３次元オブジェクト３６に、キー区画面２３ａ〜２３ｅの配置が行われる。
【００６１】
以上が、キー操作面を１面の２次元平面以外のものとした場合のオブジェクトのモデリング方法についての説明である。
その様に構成されたキー操作面への入力形態と入力者を限定されたものとしない為には、入力手の、左右及び掌の向きの判断と、キー区画面２３ａ〜２３ｅの拡大あるいは縮小率及び回転角度の算出が必要となるが、この処理は、図２の入力装置１５で説明したのと同様に、指の接触面の形状や大きさ及び中心点の分布状況によって行えば良い。
【００６２】
ただし、図６で説明した接触面２５ａ〜２５ｅの形成は、コンピュータの画像処理技法によるところのものであり、よって２次元面でのみ可能なものである。キー操作面からの入力点が３次元座標となる場合には、次の方法で行えば良い。
入力指５指の接触点の各集合は、３次元座標軸の座標面（ＸＹ面、ＸＺ面、ＹＺ面）の何れかを使用して３次元座標を２次元座標化し、入力装置１５の説明と同様に、コンピュータの画像処理技法の４連結法および８連結法によって接触面２５ａ〜２５ｅに形成する。その場合に使用する座標面は、形成される接触面と平行面に近くなるものを使用することが好ましい。以上の処理が終了すれば、それらを元の３次元座標に変換して、中心点２６ａ〜２６ｅも、入力装置１５と同様に各座標値を平均化することによって設定する。
【００６３】
他の方法としては、３ＤＣＧの技法によって、キー操作面をボクセル化して、キー操作面の分解能の大きさまで再帰的に８分割を行い、入力指５指の接触点の各集合を５個のブロックに形成するものである。各ブロックの３次元座標値から各中心点を設定する。
上記２例によって設定された中心点２６ａ〜２６ｅは、後の処理の為にモデリングされた３次元オブジェクトにも設定しておくと良い。その場合、中心点が３次元オブジェクトの表面上に位置しない事もあるが、後の処理に支障となる程度ではない。あるいは、前記のポリゴンによるモデリングの例においては、最も近傍するポリゴンメッシュの頂点に収束しておいても良い。
【００６４】
入力手の左右と掌の向きの判断例として、キー操作面を複数面とした場合の図１０と図１１において説明した、表裏に２次元キー操作面を具備した入力装置について行なう。
図１３は、図１０の表裏２面のキー操作面３０ａ，３０ｂに左右別々の手が掌の向きを変えて接触した指の接触面２５ａ〜２５ｅを、図１１（ｃ）の座標軸を使用して、中心点２６ａ〜２６ｅの図化を省略して図６と同様に図示したものである。キー操作面が片手用に複数面具備されている場合に指を自然な形で接触させると、親指は図１０に示すように他の指と異なる面に接触する。
手を宛がう箇所を１辺（例えば図１０の面３９）に指定した場合には、左右の手と掌の向きによって４通りの接触がある。図１３の（ａ）と（ｂ）は左手によるもの、図１３の（ｃ）と（ｄ）は右手によるものを図示したものである。
【００６５】
板状の物を片手の指５本で自然な形で挟むとき、親指は、人差指と中指に対峙する。よって、接触面の数が４面側のキー操作面による接触面２５ｂと２５ｅの中心点を結ぶ中点に該当するＸ座標値と、もう一方側のキー操作面の接触面２５ａの中心点Ｘ座標値との大小の比較によって、更に、キー操作面への接触面の数とから、入力手の左右と掌の向きを判断する事ができる。
入力手の大小の算出は、記憶されているキー配列パネルに適合した手の大きさで前記と同様に作成した比較データによって、入力装置１５と同様に行えば良い。
【００６６】
複数のキー操作面を２次元として扱う場合においてもキー操作面構成は３次元となることから、手の軸移動に伴うホームポジションキー以外のキーへの移動方向の回転角度は、キー操作面の面構成の角度によって、それぞれの２次元オブジェクトの座標軸に対して実施の形態１に示したように一様とはならない。しかし、図４に示すキー区画２２を次のようにすることにより、回転角度算出は、実施の形態１と同様の方法でよいことになる。
軸移動の算出に使用しない指のみが接触するキー操作面の２次元オブジェクトに配置されるキー区画面のキー区画２２の区画を、回転移動によるズレを推定して広くする。図９に示すように、複数の２次元オブジェクトはそれぞれ関連するが別個のものとなることから、それぞれの２次元オブジェクトの座標間隔を十分な設定とすれば、他の２次元オブジェクトに配置するキー区画面に支障をきたすことはない。
キー操作面とオブジェクトを３次元とした場合の手の軸移動に伴う回転移動は後記する。
【００６７】
複数のキー操作面を複数の２次元オブジェクトとした場合の、キー区画面２３ａ〜２３ｅの配置は、前記した入力手の左右判断と、算出された拡大あるいは縮小率及び回転角度によって、実施の形態１の２例と同様に行えばよい。ただし、図１３に例示したように、キー操作面に対して入力手の掌の向きを変えることのできるキー操作面構成においては、同一側のあるいは他の側の入力手であっても、対称移動による座標変換の有無の判断が変わる。
図１３（ａ）〜（ｄ）に示すように、（ａ）と（ｂ）は同じ左手であっても掌の向きを変えることによって対称移動を必要とし、（ａ）と（ｄ）では、入力手が変わっても対称移動を必要としないものとなる。
【００６８】
オブジェクトが３次元となる場合は、３ＤＣＧによるところのテクスチャのマッピング技法によって、キー区画面２３ａ〜２３ｅの配置を行なう。マッピングの技法には、平行投影法、円柱投影法、ラッピング法等があり、それらの技法と３次元オブジェクトの形状の組合せによって、貼付けたテクスチャの歪にそれぞれ特徴がある。この事から、マッピング法の選択は、３次元オブジェクト（キー操作面）の形状とキーの配列数等によって行えば良い。
マッピングはテクスチャマッピングとして行う事から、図４のキー配列パネル２０は、キーの区画を１とした２値化画像にピクセル化されたものである。
【００６９】
一例として、図４のキー区画面２３ａを、図１２に示した３次元オブジェクト３６に平行投影法でマッピングする方法を以下に記す。
平行投影法によるマッピングは、前記した入力手の左右判断の後に、プログラムソフトによって次の方法でマッピング位置を決めておいてから行う。即ち、キー配列に歪が生じやすい３次元オブジェクト形状としている場合には、３次元オブジェクトの回転移動。ホームポジションキー以外のキー配列を有する場合は、入力開始時の手の軸移動に伴う３次元オブジェクトの回転移動。入力手の左右および大小による、キー区画面の反転の有無および拡大縮小によるマッピング位置の算定。マッピングによる貼付け。
以上の処理は、キー区画面２３ａ〜２３ｅごとに行われるものである。
【００７０】
図１４は、マッピングに使用する２組の座標系を示す図である。図１４において小文字のｘｙｚで表記する３次元座標軸は、マッピング用座標軸ｘｙｚであり、ワールド座標系としている。大文字のＸＹＺで表記する３次元座標軸は、３次元オブジェクト座標軸ＸＹＺであり、ローカル座標系としている。
図１４の（ａ）〜（ｃ）は、マッピング用座標軸ｘｙｚの、（ａ）はｘｚ面、（ｂ）はｘｙ面、（ｃ）はｙｚ面を図示している。更に、３次元オブジェクト座標軸ＸＹＺの各座標面がマッピング用座標軸ｘｙｚの座標面と平行面となるようにして、３次元オブジェクト３６を配置した図である。なお、図１４においては、ポリゴンメッシュの図化を省略しており、以降の図においても同様とする。
【００７１】
３ＤＣＧで、平行投影法によってマッピングを行う為に使用する座標面は、マッピング用座標軸ｘｙｚにおける３面のうちの何れか１面である。キー区画面２３ａ〜２３ｅのマッピング位置算定の為に基準点２４ａ〜２４ｅに与えられる座標は、それぞれに対応する中心点２６ａ〜２６ｅの、マッピング用座標軸ｘｙｚにおけるマッピングに使用する座標面の座標であり、基準点２４ａ〜２４ｅがそれぞれ対応する中心点２６ａ〜２６ｅに一致する様に、キー区画面２３ａ〜２３ｅの貼付けを行う。
図１４の例は、ｘｙ面を使用するものとして、マッピング用座標軸ｘｙｚのｘｙ面上で基準点２４ａが中心点２６ａと一致する様に、図１４（ｂ）にキー区画面２３ａを説明の為に配置した図である。
【００７２】
図１４の平行投影法の例で、マッピングに使用するｘｙ面と平行面とならない３次元オブジェクト３６の面に、２次元であるキー区画面２３ａを貼付けると、歪が生じる。配列されるキーがホームポジションキーだけの場合には問題とはならないが、指を移動入力するキー配列が行われている場合には、歪の程度によっては支障をきたすものとなる。そこで、そのような支障をきたさない為に、中心点２６ａの属するポリゴンの面（図１２（ｂ）において斜線で示されたポリゴン面４１）がマッピング用座標軸ｘｙｚのｘｙ面と平行となる様に、３次元オブジェクト原点４０を回転軸とした、３次元オブジェクト３６の回転移動を、マッピング用座標軸ｘｙｚのｘｚ面、ｙｚ面において行う。
このようにポリゴン面４１がｘｙ面と平行になるように、３次元オブジェクト３６全体を回転移動させる。
【００７３】
図１４の（ａ）と（ｃ）に図示したポリゴン４１においては、各頂点のマッピング用座標軸ｘｙｚにおけるｚ値を同じにするか、面の法線がマッピング用の座標面であるｘｙ面と垂直方向になるように、３次元オブジェクト３６を図示した回転方向矢印Ａの向きへ回転すれば平行面となる。
ポリゴンの頂点が４点以上で平面とならない場合には、近似値によるか、その内の３点を使用したもので良い。また、ポリゴンメッシュの頂点を中心点とした場合には、頂点を共有するポリゴンの１個で行えば良い。
【００７４】
図１５は、前記によって３次元オブジェクト３６の回転移動処理を終了した図である。
次に、ホームポジションキー以外のキー配列を有するものにおいて、入力開始時の手の軸移動によってキー配列に支障をきたす場合には、図１５に示す状態から更に、３次元オブジェクト原点４０を回転軸とした３次元オブジェクト３６の回転移動を、マッピング用座標軸ｘｙｚのｘｙ面において行う。
【００７５】
キー操作面が３次元となるものにおいては、指を横に移動する同じ動作であっても、それぞれの指の接触位置の面方向によって、３次元座標軸に対して指ごとに移動方向が異なる。よって、手の軸移動に伴う各指の移動方向の角度の変化が、同一座標面に対して入力装置１５の２次元のように一様とはならない。
しかし、キー操作面の形状と入力手の形態とから、同一座標面に対する各指の変化する角度の違いを推定することができる。この事から、キー操作面が３次元となる場合の手の軸移動に伴うキー区画面の回転補正に関しては、回転角度に対して、キー区画面２３ａ〜２３ｅごとに係数を設定することで解決する事ができる。
【００７６】
入力開始時の手の軸移動に伴う回転移動に関して、図１２の楕円体様入力装置３４を例に、図６と図１５を参考にして具体的に記す。
回転角度算出は、キー操作面の３次元座標軸における３面のうちの何れか１面の座標面を使用する。手の軸方向は中指を中心として定まる事から、その指を挟む人差し指と薬指の中心点２６ｂと２６ｄを使用するのが好ましく、その位置関係を捉えやすい座標面を使用することが好ましい。例においては、中心点２６ｂ・２６ｄとＸＹ面を使用する。
【００７７】
前記した方法によって接触面等から設定された中心点２６ｂと２６ｄの３次元座標を、ＸＹ座標ヘ２次元化する。中心点２６ｂと２６ｄを通過する直線がＹ軸と交わる角度を、軸設定角度とする。手の軸移動が無いものとして、上記と同様に設定された軸設定角度を比較データとしておき、その比較データと上記の軸設定角度によって仮回転角度を算出する。楕円体様入力装置３４のＸＹ座標面において、中指の軸移動に対して、親指を移動して入力するキー方向の角度変化が５分の１と推定された場合には、キー区画面２３ａの回転補正に関する係数を（０．２）に設定しておく。前記の算出された仮回転角度に係数を掛けて、回転角度を算定する。
算定した回転角度に基き、図１５（ｂ）に示すマッピング用座標軸ｘｙｚのｘｙ面上の３次元オブジェクト原点４０を回転軸とした、３次元オブジェクト３６の回転移動を行う。
【００７８】
以上の回転移動処理が終れば、キー区画面２３ａのマッピング位置算定を行う。
マッピングの位置は、矩形であるマップの４頂点によって定義される。この事から、キー区画面２３ａのマッピング位置は、マッピング用座標軸ｘｙｚのｘｙ面における中心点２６ａに基準点２４ａを一致させる為に、キー区画面２３ａの４頂点のマッピング位置を、中心点２６ａのマッピング用座標軸ｘｙｚのｘｙ座標から逆算する。この逆算処理において、前記した入力手の左右判断および算出された拡大あるいは縮小率に基き、マップの左右反転の有無および拡大あるいは縮小処理も同時に行い、マッピング位置を決める。
キー区画面２３ａの３次元オブジェクト３６ヘの配置は、以上の処理を行った後にマッピングによる貼付けによって行われるものである。
【００７９】
マッピング法の以上の説明は、平行投影法によりキー区画面ごとに貼付けを行うものであった。他の方法としては、５枚のキー区画面を１枚のマップ内でそれぞれに座標変換しておき、１度のマッピング処理で貼付けを行う事もできる。
例えば、ラッピング法は、１枚のマップで３次元オブジェクトをラップで包み込む様にマッピングを行うものである。マッピングによってテクスチャの歪は生じるが、その場合のマッピングの位置は、マップの頂点とオブジェクトの頂点および制御点によって定義付られる事から、歪の程度と位置が十分に推定できる。推定される歪と位置を考慮してキー区画された５枚のキー区画面２３ａ〜２３ｅを１枚のマップ内で、基準点２４ａ〜２４ｅを基準とした、拡大あるいは縮小と手の軸移動に伴う係数を使用した回転移動、中心点２６ａ〜２６ｅから逆算される位置ヘの平行移動による座標変換処理をした後に、マップの左右反転処理の有無によってマッピングを行えば良い。
【００８０】
この発明は、キー操作面の入力点がオブジェクトの座標と対応するものであれば良く、キー操作面上における入力点の厳密な座標精度が求められているものではない。
自由曲面を含めた３次元となるキー操作面の形状、あるいは入力装置に与えられるキーの配列等によっては、プログラム処理の簡素化と処理速度の向上の為に、３次元キー操作面を工夫したり、あるいは座標変換によって、３次元キー操作面および３次元オブジェクトを２次元化することも可能である。特に、入力装置に与えられたキーがホームポジションキーだけの場合には、この方法がとりやすいものとなる。
【００８１】
そこで以下の説明においては、３次元キー操作面を２次元化するため、マトリックスと座標を利用する場合について説明する。
キー操作面の入力点をマトリックスの交点とすれば、入力点はマトリックスの行と列によって２次元座標とする事が出来る。
図１６は、マトリックスを線として、その交点の座標化を説明する為の図である。図１６（ａ）は、３次元キー操作面のマトリックスを、図１６（ｂ）は、２次元直交座標軸と座標格子を図示している。図１６（ａ）におけるマトリックスの交点Ｑ１は、左から５列目の下から４行目で、マトリックスの交点番号（４，３）に位置している。図１６（ｂ）の点Ｑ２で示すように、座標格子の同じ列と行の（４，３）に点を取ることにより、マトリックスの交点は簡単に座標化することが出来る。
【００８２】
このように、入力手の形態とキー配列を考慮しながら、キー操作面の形状に適したマトリックスを構成する事により、３次元形状のキー操作面を２次元オブジェクトとしてモデリングすることが出来る。
特に、円柱投影等の投影線上にマトリックスを構成すれば、座標変換によって前記した３次元オブジェクトの２次元化も可能であり、マッピングを３次元で行い、入力モードは２次元で対応するという事も出来る。
【００８３】
以上がキー操作面形状の多様化に伴う、オブジェクトと仮想キー設定プログラムにおける対処方法である。
入力モードにおける処理は、キー操作面形状が多様化したものであっても、実施の形態１で示した入力装置１５における処理と同様に行なう事が出来るものとなっている。
仮想キーの設定とキー入力を確実なものとするには、図１２（ａ）で示したレスト兼スイッチ３７を、入力手が導き易い設置位置と形状にすることが好ましい。
【００８４】
以上によってこの発明は、不特定多数の入力、あるいは同一者の入力において入力開始時点ごとに入力指の接触位置が異なるものであっても、簡単な操作で入力者に適した位置に仮想キーを設定し、様々な入力形態に応じた形状の仮想キー片手入力装置とする事が出来る。
【００８５】
【発明の効果】
この発明の請求項１に係る仮想キー片手入力装置における仮想キー配列方法によれば、片手入力指５本による２次元座標の多点入力が可能なキー操作面を具備する入力装置において、仮想キーの配列の設定操作の為の入力者の片手入力指５本の上記キー操作面への接触位置の座標に基いて、ＣＰＵが仮想キー設定プログラムを処理する事により、入力者の片手入力指５本のキー操作面への適合した位置に、入力操作を開始する時点ごとに仮想キーの配列を行う仮想キー片手入力装置における仮想キー配列方法であって、上記仮想キー設定プログラムを起動させるスイッチを設け、片手５指それぞれに１個あるいは複数個割当てられたキーを図形化したものを、割当てられた指ごとに区分した５枚のキー区画面と、それぞれのキー区画面に基準点各１点とを予め上記入力装置に記憶しておき、上記キー操作面への片手５指の接触によって得られる座標値に基いて、入力手の左右を判断し、入力装置に設けられたキー区画面と異なる入力手の場合には、上記キー区画面を対称移動させ、上記座標値に基いて、入力手の大小を算定し、上記キー区画面を拡大あるいは縮小させ、上記座標値に基づいて、入力手の軸方向を算定し、各キー区画面にそれぞれ設けられた基準点を回転軸として、上記キー区画面を回転移動させ、更には上記座標変換処理を行った５枚のキー区画面を、上記キー操作面の入力点座標に対応させて設けた２次元オブジェクトに上記キー操作面への片手５指の同時接触に基く各接触位置のそれぞれ中心点と、それぞれに対応する上記基準点とをそれぞれに合致させて配置する事によって、上記キー操作面に対する入力手の左右と大小、手の軸方向、指の接触位置に適合した仮想キーの配列を設定し、上記仮想キーの設定プログラムを起動させるスイッチが切れると、上記設定された仮想キーの配列が消去される事とした入力操作開始時点ごとのキー配列位置の視覚及び触覚による認識を必要としないようにしたので、キー入力操作を容易に行なうことができるとともに、左右切換操作が不要な左右兼用機とすることができる。更には同一入力装置を様々な入力者に適合させることができるとともに、入力開始時点ごとに異なる入力手の軸方向とキー配列位置のズレを解消することができる。
【００８６】
この発明の請求項２に係る仮想キー片手入力装置における仮想キー配列方法によれば、キー操作面を複数面とし、キー区画面を配置する２次元オブジェクトを上記キー操作面と同数個設けたので、入力装置の形状多様化を行うことができる。
【００８７】
この発明の請求項３に係る仮想キー片手入力装置における仮想キー配列方法によれば、キー区画面を配置する２次元オブジェクトを３次元オブジェクトに代えたものであり、キー操作面を曲面等の３次元形状とする事が出来ることから、様々な入力形態に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 片手入力装置を示す斜視図である。
【図２】 この発明の実施の形態１によるキー操作面を１面の２次元平面とした仮想キー片手入力装置を示す斜視図である。
【図３】 ２次元オブジェクトを示す図である。
【図４】 キー配列パネルを示す図である。
【図５】 仮想キー設定プログラムのフローチャートである。
【図６】 指の接触面と中心点を表す図である。
【図７】 キー区画面を配置した２次元オブジェクトを示す図である。
【図８】 ３面の２次元キー操作面とそれぞれの面の２次元直交座標軸を示す平面図である。
【図９】 ３個の２次元オブジェクトの座標軸を示す図である。
【図１０】 指の軸移動を説明する斜視図（ａ），（ｂ）である。
【図１１】 表裏の２次元キー操作面と２次元オブジェクトの座標軸を示す図（ａ），（ｂ），（ｃ）である。
【図１２】 ３次元オブジェクトのモデリング方法を説明する為の斜視図（ａ），（ｂ）である。
【図１３】 表裏２面のキー操作面への指の接触面を示す図（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）である。
【図１４】 マッピングに使用する２組の座標系を示す図である。
【図１５】 ３次元オブジェクト３６のｘｚ面，ｙｚ面における回転移動処理を終了した図である。
【図１６】 マトリックスの交点の座標化を説明する為の図（ａ），（ｂ）である。
【符号の説明】
１６ キー操作面、１９ ２次元オブジェクト、
２３ａ〜２３ｅ キー区画面。
Claims (3)
- 片手入力指５本による２次元座標の多点入力が可能なキー操作面を具備する入力装置において、
仮想キーの配列の設定操作の為の入力者の片手入力指５本の上記キー操作面への接触位置の座標に基いて、ＣＰＵが仮想キー設定プログラムを処理する事により、入力者の片手入力指５本のキー操作面への適合した位置に、入力操作を開始する時点ごとに仮想キーの配列を行う仮想キー片手入力装置における仮想キー配列方法であって、
上記仮想キー設定プログラムを起動させるスイッチを設け、片手５指それぞれに１個あるいは複数個割当てられたキーを図形化したものを、割当てられた指ごとに区分した５枚のキー区画面と、それぞれのキー区画面に基準点各１点とを、予め上記入力装置に記憶しておき、
上記キー操作面への片手５指の接触によって得られる座標値に基いて、入力手の左右を判断し、入力装置に設けられたキー区画面と異なる入力手の場合には、上記キー区画面を対称移動させ、上記座標値に基いて、入力手の大小を算定し、上記キー区画面を拡大あるいは縮小させ、上記座標値に基づいて、入力手の軸方向を算定し、各キー区画面にそれぞれ設けられた基準点を回転軸として上記キー区画面を回転移動させ、
更には、上記座標変換処理を行った５枚のキー区画面を、上記キー操作面の入力点座標に対応させて設けた２次元オブジェクトに、上記キー操作面への片手５指の同時接触に基く各接触位置のそれぞれ中心点と、それぞれに対応する上記基準点とをそれぞれに合致させて配置する事によって、上記キー操作面に対する入力手の左右と大小、手の軸方向、指の接触位置に適合した仮想キーの配列を設定し、
上記仮想キーの設定プログラムを起動させるスイッチが切れると、上記設定された仮想キーの配列が消去される事とした入力操作開始時点ごとのキー配列位置の視覚及び触覚による認識を必要としない事を特徴とする仮想キー片手入力装置における仮想キー配列方法。 - 請求項１記載の仮想キー片手入力装置における仮想キー配列方法であって、キー操作面を複数面とし、キー区画面を配置する２次元オブジェクトを上記キー操作面と同数個設けた事を特徴とする仮想キー片手入力装置における仮想キー配列方法。
- 請求項１記載の仮想キー片手入力装置における仮想キー配列方法であって、キー操作面の入力座標を３次元座標とし、キー区画面を配置するオブジェクトを３次元オブジェクトに代えたことを特徴とする仮想キー片手入力装置における仮想キー配列方法。
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