JP4379214B2 - Mobile terminal device - Google Patents
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Description
本発明は、使用者の指や手首の腱および腕の動きを測定することによって、使用者が意図する動作を行うことができる携帯端末装置に関する。 The present invention, by measuring the movement of tendons and arm of the user's finger or wrist, it is possible to perform the operation the user intends relates to a portable terminal device.
従来、携帯端末装置に情報を入力するには、主にキーボードやキーパッド、入力ペン等の入力装置を使用していた。しかし、このような入力装置を、腕時計型やブレスレット型等の小型の端末に、十分な操作性を確保しつつ入力機能を搭載させることは難しい。 Conventionally, input devices such as a keyboard, a keypad, and an input pen have been mainly used to input information to a mobile terminal device. However, it is difficult to mount such an input device on a small terminal such as a wristwatch type or a bracelet type while ensuring sufficient operability.
そのため、筋電位などの生体信号や、指が物体を叩いたときの振動や加速度等を測定することによって、情報を入力する方法が提案されている。しかし、筋電位を測定する場合、皮膚表面の電気抵抗は発汗や周囲の湿度の影響を受けるため、医療現場等では、電解ペーストを皮膚に塗布した上に測定用の電極を貼付している。このような作業は、携帯端末装置の使用者の負担が大きい。また、周囲の電気製品等からの電磁波によるノイズが混入することが多く、電磁波によるノイズは筋電位を測定する妨げとなる。特に、入力を行う携帯端末装置が、携帯電話機やPHS(Personal Handyphone System)端末である場合には、電磁波の影響を避けることができない。 Therefore, a method for inputting information by measuring a biological signal such as myoelectric potential, vibration or acceleration when a finger hits an object, and the like has been proposed. However, when measuring the myoelectric potential, the electrical resistance of the skin surface is affected by perspiration and ambient humidity. Therefore, in the medical field or the like, the electrode for measurement is applied after applying the electrolytic paste to the skin. Such work places a heavy burden on the user of the mobile terminal device. In addition, noise due to electromagnetic waves from surrounding electrical products or the like is often mixed, and the noise due to electromagnetic waves hinders measurement of myoelectric potential. In particular, when the mobile terminal device that performs input is a mobile phone or a PHS (Personal Handyphone System) terminal, the influence of electromagnetic waves cannot be avoided.
動きセンサを有する入力センサ装置を使用者の指先に装着して任意の対象に接触させ、対象の表面に沿って移動させる場合に生じる力に応じて、文字や命令の入力を認識する入力システムが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。 An input system for recognizing input of characters and commands according to a force generated when an input sensor device having a motion sensor is attached to a user's fingertip, brought into contact with an arbitrary object, and moved along the surface of the object It has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
また、加速度センサやジャイロセンサ、慣性センサによるセンサを指に装着して指の動きを測定し、測定した指の動きを画面に表示してある仮想キーボード上に重畳して表示し、指の動きに応じて、仮想キーボードのキー入力を検出する情報入力システムが提案されている(例えば、特許文献2参照。)。 In addition, an accelerometer, gyro sensor, or inertial sensor is attached to the finger to measure the movement of the finger, and the measured finger movement is displayed superimposed on a virtual keyboard displayed on the screen. In response to this, an information input system for detecting a key input of a virtual keyboard has been proposed (see, for example, Patent Document 2).
しかし、特許文献1に記載されているシステムは、動きセンサを接触させる対象物が必要であり、ジェスチャーなどの動きを検出することができない。 However, the system described in Patent Document 1 requires an object to be brought into contact with the motion sensor, and cannot detect a motion such as a gesture.
また、特許文献2に記載されているシステムは、キーボードを表示することができる程度の大きさの表示手段が必要であり、小型化が求められる携帯端末装置に適用することはできない。
Further, the system described in
そこで、本発明は、使用者の指および腕の動きを測定することによって、使用者が意図する動作を行うことができる携帯端末装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a portable terminal device that can perform an operation intended by a user by measuring movements of the user's fingers and arms.
本発明による携帯端末装置は、使用者の腕に装着されて、使用者の指および腕の動きを間接的に測定して測定量を出力する複数のセンサと、複数種類の測定量または測定量の組み合わせのそれぞれに対応する入力情報を記憶する制御定義用メモリと、センサが出力した測定量に応じた入力情報を制御定義用メモリから抽出し、抽出した入力情報に従って制御を実行する制御手段とを備え、複数のセンサのうち、一部のセンサは、使用者の手首にある指の骨に結ばれている腱の隆起を測定するセンサであることを特徴とする。 A portable terminal device according to the present invention is mounted on a user's arm, indirectly measures the movement of the user's finger and arm, and outputs a measurement amount, and a plurality of types of measurement amounts or measurement amounts. A control definition memory for storing input information corresponding to each of the combinations, a control means for extracting input information corresponding to the measurement amount output from the sensor from the control definition memory, and executing control according to the extracted input information; A part of the plurality of sensors is a sensor that measures a bulge of a tendon tied to a finger bone on a wrist of a user.
複数のセンサのうち、一部のセンサは、使用者の手首に装着されて使用者の腕の動きの加速度ベクトルを測定するセンサであってもよい。そのような構成によれば、使用者の腕の動きを間接的に測定することができる。 Some of the plurality of sensors may be sensors that are mounted on the user's wrist and measure an acceleration vector of the movement of the user's arm. According to such a configuration, the movement of the user's arm can be indirectly measured.
制御手段は、センサが出力した測定量を用いて演算を行い、演算によって得られた値に応じた入力情報を制御定義用メモリから抽出してもよい。そのような構成によれば、センサが出力した測定量にもとづいて制御を実行することができる。 The control means may perform calculation using the measurement amount output from the sensor, and may extract input information corresponding to a value obtained by the calculation from the control definition memory. According to such a configuration, control can be executed based on the measurement amount output by the sensor.
制御定義用メモリおよび制御手段を含む筐体と有線または無線で接続された子機がセンサを搭載してもよい。そのような構成によれば、使用者が腕に装着する装置は子機であるため、使用者が腕に装着する装置をより小型化することができる。 The sensor may be mounted on a slave unit that is wired or wirelessly connected to a housing including the control definition memory and the control means. According to such a configuration, since the device worn on the arm by the user is a slave unit, the device worn on the arm by the user can be further downsized.
一の筐体が、センサと制御定義用メモリと制御手段とを搭載してもよい。そのような構成によれば、一の筐体の携帯端末装置が使用者の指および腕の動きを測定し、使用者が意図する動作を行うことができる。 One housing may be equipped with a sensor, a control definition memory, and a control means. According to such a configuration, the mobile terminal device in one housing can measure the movement of the user's finger and arm, and can perform an operation intended by the user.
互いの距離を測定して測定量を出力する機能を有する複数の筐体を含んでもよく、制御定義用メモリは、複数種類の測定量または測定量の組み合わせと筐体間の距離との組み合わせのそれぞれに対応する入力情報を記憶してもよく、制御手段は、センサが出力した測定量と複数の筐体が出力した測定量とに応じた入力情報を制御定義用メモリから抽出し、抽出した入力情報に従って制御を実行してもよい。そのような構成によれば、携帯端末装置は、センサが測定した使用者の指および腕の動きの測定量に加えて、筐体間の距離に応じて制御を実行することができる。 The control definition memory may include a plurality of types of measurement amounts or a combination of measurement amounts and a distance between the cases. Input information corresponding to each may be stored, and the control means extracts the input information corresponding to the measurement amount output from the sensor and the measurement amounts output from the plurality of housings from the control definition memory, and extracts the input information. Control may be executed according to the input information. According to such a configuration, the mobile terminal device can execute control according to the distance between the casings in addition to the measured amount of the user's finger and arm movement measured by the sensor.
本発明によれば、使用者の指および腕の動きに応じて、使用者が意図する制御を実行することができる。 According to the present invention, the control intended by the user can be executed in accordance with the movement of the user's finger and arm.
また、本発明によれば、大きいサイズのキーボードやキーパッド等を用いることなく、使用者が意図する制御を実行することができるため、携帯端末装置をより小型化することができる。 Further, according to the present invention, since the control intended by the user can be executed without using a large-sized keyboard or keypad, the portable terminal device can be further downsized.
さらに、本発明によれば、ジェスチャーなどの動きを検出して、何らかの対象物に触れることなく使用者が意図する制御を実行することができる。 Furthermore, according to the present invention, it is possible to detect a movement such as a gesture and execute a control intended by the user without touching any object.
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1は、本発明による携帯端末装置11を手首に装着した例を示す説明図である。なお、手首に装着するのは、携帯端末装置11であっても、携帯端末装置11に有線または無線で接続され、センサを搭載した子機であってもよいが、この実施の形態では、手首に携帯端末装置11を装着しているものとして説明する。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory view showing an example in which a
ところで、指と手首との筋肉は腕にあり、この筋肉と手の骨とがそれぞれ腱で結ばれている。そして、指や手首を曲げるとその角度に応じてそれぞれの腱の部分が隆起する。そこで、携帯端末装置11の、それぞれの腱の部分に接触するような位置に、圧力を電圧に変換する圧電センサ(センサ)25を配置する。圧電センサ25は、腱の部分の隆起によって生じる接触圧を測定する。表示部22は、白黒またはカラーの液晶パネルや、有機EL(電子蛍光)等によって実現され、情報を表示する。キーボード19は、押下して情報を入力するキーを備える。
By the way, the muscles of fingers and wrists are in the arms, and these muscles and the bones of the hands are connected by tendons. When the finger or wrist is bent, each tendon portion rises according to the angle. Therefore, a piezoelectric sensor (sensor) 25 that converts pressure into voltage is disposed at a position of the
図2は、本発明による携帯端末装置11の一構成例を示すブロック図である。携帯端末装置11は、携帯端末装置11の各部を制御するCPU(Central Processing Unit)(制御手段)12、情報を入力するキーボード19、キーボード19に入力された情報をCPU12に出力するキー入力部18、情報を表示する表示部22、表示部22を制御する表示制御部21、3次元の加速度ベクトルを測定する加速度センサ23、複数の圧電センサ25、圧電センサ25を制御し、圧電センサ25が測定した値をCPU12に出力する圧力入力部24、CPU12が実行する各種の制御プログラムや、かな文字変換等に使用される辞書等の固定的なデータを記憶するROM(Read Only Memory)14、CPU12がプログラムを実行する上で一時的に必要とされるデータを記憶する作業用メモリ15、圧電センサ25と加速度センサ23とが測定した値と、それに応じて実行するべき処理または入力するべき文字との関係の情報を記憶する制御定義用メモリ16、各センサが測定するタイミングを示す信号であるトリガをCPU12に出力するタイマ部17、CPU12と各部を接続するバス13を含む。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of the
作業用メモリ15は、例えば、RAM(Random Access Memory)によって実現される。加速度センサ23は、使用者の腕の3次元空間上における加速度ベクトルを測定し、3次元加速度センサによって実現されるが、2次元以下の空間の加速度ベクトルを測定するものでもよいし、例えば、複数の1次元の加速度センサを、それぞれが垂直方向の加速度を測定するように設置したものでもよい。
The
制御定義用メモリ16は、例えば、不揮発性メモリによって実現される。なお、例えば、圧電センサ25と加速度センサ23とが測定する値、または、圧電センサ25と加速度センサ23とが測定する値の組み合わせにもとづいて、指、手首および腕の動きがパターン化され、携帯端末装置11の工場出荷時等に、制御定義用メモリ16は、パターン化された動きと、それに応じて実行すべき処理または入力すべき文字との関係を示す情報である動作入力情報を予め記憶している。また、使用者は、キーボード19を操作して、パターン化された動きと、それに応じて実行すべき処理または入力すべき文字との関係の情報である動作入力情報を、制御定義用メモリ16に記憶させてもよい。タイマ部17は、所定の時間間隔(例えば、10ms毎)で、トリガをCPU12に出力し、CPU12は、トリガが入力されると、加速度センサ23に加速度ベクトルを測定させ、圧力入力部24を介して圧電センサ25に接触圧を測定させる。なお、CPU12は、加速度センサ23および圧電センサ25が測定した測定量を用いて所定の演算を行い、演算によって得られた値に応じた動作入力情報を制御定義用メモリから抽出し、抽出した動作入力情報に従って処理を実行したり、文字を入力したりする制御を実行してもよい。
The
携帯端末装置11は、例えば、携帯電話機やPHS端末、PDA(Personal DataAssistance、Personal Digital Assistants)等によって実現される。
The
次に、実施の形態の動作について図面を参照して説明する。図3は、本発明の実施の形態の動作を説明するフローチャートである。 Next, the operation of the embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is a flowchart for explaining the operation of the embodiment of the present invention.
携帯端末装置11の電源が投入されると、タイマ部17は、所定の時間間隔でトリガをCPU12に出力する。CPU12は、トリガが入力されると、加速度センサ23に加速度ベクトルを測定させ、圧力入力部24を介して圧電センサ25に接触圧を測定させる。このとき、使用者が、携帯端末装置11を装着した腕や指を動かすと、加速度センサ23は、加速度ベクトルを測定し、圧電センサ25は、腱の隆起による接触圧を測定する。圧電センサ25は、測定した接触圧を圧力入力部24に入力する。CPU12は、加速度センサ23が測定した加速度ベクトルを、作業用メモリ15に記憶させる(ステップS101)。さらに、CPU12は、圧電センサ25が圧力入力部24に入力した接触圧を、作業用メモリ15に記憶させる(ステップS102)。
When the
CPU12は、作業用メモリ15が記憶している加速度ベクトルおよび接触圧にもとづいて、使用者の指、手首および腕の動きをパターン認識し(ステップS103)、パターン認識した動きと、制御定義用メモリ16が記憶している動作入力情報とを比較し、動きのパターンを判別する(ステップS104)。
The
CPU12は、パターン認識した動きと、制御定義用メモリ16が記憶している動作入力情報のパターン化した動きとが合致した場合、動作入力情報に従って、パターン化した動きに応じて実行するべき処理を行ったり、文字を入力したりする(ステップS105)。
When the movement recognized by the pattern matches the movement of the movement input information stored in the
CPU12は、パターン認識した動きと、制御定義用メモリ16が記憶している動作入力情報のパターン化した動きとが合致しない場合、所定時間経過後(ステップS106)、ステップS101に戻る。
If the movement recognized by the pattern does not match the movement patterned by the motion input information stored in the
以上、述べたように、この実施の形態によれば、指や手首の屈伸と、腕の移動または回転の組み合わせによって、使用者は、携帯端末装置11に対して、意図する操作または文字の入力を行うことができる。そのため、サイズの大きいキーボードやキーパッドが不要になり、携帯端末装置11をより小型化することができる。
As described above, according to this embodiment, the user can input an intended operation or character to the mobile
また、携帯端末装置11を、手首付近に装着するので、腕時計型やブレスレット型等の小型の携帯端末装置として自然な形で装着することができる。
Further, since the mobile
さらに、各センサによる測定対象が、腕の運動や指および手首の機械的な変化量であるので、携帯端末装置11自体からの、または周囲の電気製品などからの電磁波による影響を受けることがない。
Furthermore, since the measurement object by each sensor is the movement of the arm and the mechanical change amount of the finger and wrist, the measurement object is not affected by electromagnetic waves from the mobile
また、使用者は、対象物に触れることなく操作または文字の入力を行うことができるので、ジェスチャーなどの動きを検出することができる。 In addition, since the user can perform an operation or input characters without touching the object, it is possible to detect a movement such as a gesture.
なお、この実施の形態では、指や手首を曲げた角度(圧電センサ25が測定した腱の接触圧)と腕の移動や回転の運動(加速度センサ23が測定した加速度ベクトル)との組み合わせによって、携帯端末装置11が行う処理や入力する文字を決定するが、これらの組み合わせのうち、一部の組み合わせを用いて携帯端末装置11が行う処理や入力する文字を決定してもよいし、キーボード19への入力と組み合わせて携帯端末装置11が行う処理や入力する文字を決定してもよい。また、1つのセンサが測定した量にもとづいて、携帯端末装置11が行う処理や入力する文字を決定してもよい。
In this embodiment, the combination of the angle at which the finger or wrist is bent (contact pressure of the tendon measured by the piezoelectric sensor 25) and the movement or rotation of the arm (acceleration vector measured by the acceleration sensor 23) The processing performed by the mobile
また、この実施の形態では、指の腱の隆起を測定するセンサとして圧電センサ25を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、加速度センサや、歪みゲージ等の、皮膚の起伏の変位が測定できる他のセンサを用いてもよい。腕の移動や回転の運動を測定するセンサとして加速度センサ23を用いたが、質量計と感圧センサを組み合わせて用いたり、ジャイロセンサが測定した姿勢変化量と姿勢変化速度と姿勢変化加速度とを用いたりして腕の移動や回転の運動を測定してもよい。
Further, in this embodiment, the
使用者の指や手首、腕の動きのパターンに応じて実行されるべき携帯端末装置11の処理は、例えば、メニュー選択機能や、かな文字変換の機能、カーソル移動機能、画面スクロール機能、各種機能の呼び出し等である。
The processing of the mobile
使用者の腕の動きを、加速度センサ23が測定した加速度ベクトルのうち、携帯端末装置11の移動による成分を時間で1回積分して得られる速度ベクトルや、2回積分して得られる変位ベクトルから求めてもよい。
Among the acceleration vectors measured by the
圧電センサ25が測定した接触圧や、加速度センサ23が測定した加速度ベクトルから使用者の指や手首、腕の動きのパターンを判別する基準を、使用者の操作によって、変更可能にしてもよい。すると、例えば、携帯端末装置11を初めて利用する使用者は、大きな変化量で入力を確定することによって誤入力を抑制することができ、携帯端末装置11の操作に慣れた使用者は、小さな変化量で入力を確定することによって、入力操作を迅速に行うことができる。なお、圧電センサ25が測定した接触圧や、加速度センサ23が測定した加速度ベクトルから使用者の指や手首、腕の動きのパターンを判別する基準を、使用者の操作によって、変更可能にしなくてもよい。その場合、動作入力情報をROM14に記憶させてもよい。
The reference for determining the movement pattern of the user's finger, wrist, and arm from the contact pressure measured by the
携帯端末装置11の消費電力を低減するために、CPU12は、圧電センサ25および加速度センサ23への入力時以外は、圧電センサ25および加速度センサ23の電源を切ったりして、パワーセーブ状態にしてもよい。
In order to reduce the power consumption of the portable
なお、この実施の形態では、図1の例で示したように、圧電センサ25を手首の円周に沿って直線上に配置したが、圧電センサ25を2次元の平面上に配置したり、腱の隆起の移動を測定することができる平面状の圧電センサを用いてもよい。すると、腱の隆起の変化をより正確に測定することができる。すなわち、より複雑な指の動きを測定することが可能になる。
In this embodiment, as shown in the example of FIG. 1, the
また、制御定義用メモリ16は、手話による手と腕との動きにもとづく圧電センサ25と加速度センサ23とが測定した値と、それに対応する文字や単語との関係の情報を記憶してもよい。聴覚にハンディキャップを持つ人は、手話でコミュニケーションを行うのが一般的であるが、制御定義用メモリ16が、手話による手と腕との動きと、文字や単語との対応関係を示す情報を記憶していると、手話による手と腕との動きに応じて、携帯端末装置11に文字や単語を入力することができる。すると、聴覚にハンディキャップを持つ人が、携帯端末装置11に文字や単語を入力するために、新たな指や腕の動きを習得する必要がなくなる。
In addition, the
CPU12は、各センサから、所定の長さの時間以上の入力や、所定の大きさ以上の入力、測定値の変化が所定の大きさ以上である入力があった場合に、携帯端末装置11への入力であると判断してもよい。すると、チャタリングによる誤入力を防ぐことができる。
When there is an input from each sensor over a predetermined length of time, an input over a predetermined size, or an input whose measurement value changes over a predetermined size, the
また、携帯端末装置11は、互いの距離を測定する機能を有し、有線または無線で接続された複数のユニットによって構成されてもよい。このとき、CPU12と、キーボード19と、キー入力部18と、表示部22と、表示制御部21と、ROM14と、作業用メモリ15と、制御定義用メモリ17と、タイマ部17とを含むユニット(以下、親機という。)は、例えば、音波によって他のユニット(以下、子機という。)との距離を測定する距離測定手段を含む。そして、制御定義用メモリ16は、手と腕との動きにもとづく圧電センサ25と加速度センサ23とが測定した値、および子機との間の距離と、それに対応する文字および処理との関係の情報を記憶してもよい。すると、指や手の動きに加えて、親機と子機との間の距離に応じて、携帯端末装置11が行う処理や文字を入力することができる。なお、このとき、各センサは、親機が搭載していても、子機が搭載していてもよく、複数のセンサの一部を親機が搭載し、複数のセンサの他の一部を子機が搭載していてもよい。また、距離測定手段を子機が搭載していてもよい。
Moreover, the portable
本発明は、携帯電話機やPHS端末、PDA等の携帯端末装置に利用することができる。 The present invention can be used for mobile terminal devices such as mobile phones, PHS terminals, and PDAs.
11 携帯端末装置
12 CPU
13 バス
14 ROM
15 作業用メモリ
16 制御定義用メモリ
17 タイマ部
18 キー入力部
19 キーボード
21 表示制御部
22 表示部
23 加速度センサ
24 圧力入力部
25 圧電センサ
11
13
DESCRIPTION OF
Claims (6)
複数種類の測定量または測定量の組み合わせのそれぞれに対応する入力情報を記憶する制御定義用メモリと、
前記センサが出力した測定量に応じた入力情報を前記制御定義用メモリから抽出し、抽出した入力情報に従って制御を実行する制御手段とを備え、
前記複数のセンサのうち、一部のセンサは、使用者の手首にある指の骨に結ばれている腱の隆起を測定するセンサである
ことを特徴とする携帯端末装置。 A plurality of sensors that are attached to the user's arm and indirectly measure the movement of the user's finger and arm and output a measurement amount;
A control definition memory for storing input information corresponding to each of a plurality of types of measurement amounts or combinations of measurement amounts;
Control means for extracting input information corresponding to the measurement amount output by the sensor from the control definition memory and executing control according to the extracted input information ;
A part of the plurality of sensors is a sensor for measuring a bulge of a tendon tied to a finger bone on a wrist of a user .
請求項1記載の携帯端末装置。 Among the plurality of sensors, some sensors, the portable terminal apparatus according to claim 1, wherein the sensor for measuring the acceleration vector of the movement of the user's arm is mounted on the user's wrist.
請求項1または請求項2記載の携帯端末装置。 Control means, sensor performs a calculation using the measured amount of the output, the portable terminal apparatus according to claim 1 or claim 2, wherein the input information corresponding to the value obtained is extracted from the control definition memory by calculation.
請求項1から請求項3のうちいずれか1項記載の携帯端末装置。 The portable terminal device according to any one of claims 1 to 3 , wherein a sensor is mounted on a slave unit that is wired or wirelessly connected to a housing including a control definition memory and a control unit.
請求項1から請求項3のうちいずれか1項記載の携帯端末装置。 The portable terminal device according to any one of claims 1 to 3, wherein a single housing includes a sensor, a control definition memory, and a control unit.
制御定義用メモリは、複数種類の測定量または測定量の組み合わせと前記筐体間の距離との組み合わせのそれぞれに対応する入力情報を記憶し、
制御手段は、センサが出力した測定量と前記複数の筐体が出力した測定量とに応じた入力情報を前記制御定義用メモリから抽出し、抽出した入力情報に従って制御を実行する
請求項1から請求項4のうちいずれか1項記載の携帯端末装置。 Including a plurality of housings having a function of measuring each other's distance and outputting a measurement amount;
The control definition memory stores input information corresponding to each of a combination of a plurality of types of measurement amounts or combinations of measurement amounts and a distance between the housings,
The control means extracts input information corresponding to the measurement amount output from the sensor and the measurement amounts output from the plurality of housings from the control definition memory, and executes control according to the extracted input information. portable terminal device according to any one of claims 4.
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