JP4502990B2 - 計算装置用のマン／マシンインタフェース - Google Patents

Description

この発明は、計算装置用のマン／マシンインタフェースに関するものである。このインタフェースは、その他のものを排斥するわけではないが、とくにはコンパクトな形態につくられた計算装置での使用に適するとともに、移動する不利な環境下で用いられる計算装置に適したものである。

ある特定の型のマン／マシンインタフェースは、グラフィック・ユーザー・インタフェースと称され、基本的には、指令又はデータを、視覚ディスプレイ装置上に表示される視覚情報に変換する、計算装置に内蔵されたソフトウエアを含んでいる。

グラフィック・ユーザー・インタフェースの１つの単純な形態は、テキストベースのものであって、カーソル制御を利用してスクリーン付近でのナビゲーションを可能にする。しかしながら、既知のグラフィック・ユーザー・インタフェースにおいては、ユーザーによる「ポイント動作及びクリック動作」で操作する「ウインドウ」システムを使用する傾向が強い。ウインドウのソフトウエアシステムの例は、アップル社のＱＵＩＣＫＤＲＡＷ、マイクロソフト社のウインドウズ及びＭＩＴによってつくられたＸウインドウズである。しばしば、ウインドウのインタフェースは、とくにデータ入力に関する計算装置の操作において、ある形態での融通性をユーザーに与える早期の形態のカーソル制御を組み込んでいる。しかしながら、ユーザーに表示された像及びウインドウの構成は、コマンド及び操作の一群へのアクセスをさせず、このためユーザーは従来のクエルチキーボードのキー操作の助けを借りることが必要とされる。かくして、ユーザーは、クエルチキーボードの配置を学び及び覚えることが必要である。

マン／マシンインタフェースのその他の例は、１９９４年にアムステルダムのノースホランドによって発刊された、Ｍ.Ｊ トーバーらによって編集されたテキスト「視覚言語及び視覚インタフェースの知覚形態」から知ることができる。

キーボード、マウス及びトラックボールなどといった従来のユーザー用入力装置は、ユーザーが、指を使用する際に、精細でかつ入念なシステム的運動制御を行わなければならないので、良好でかつ安定した環境を必要とする。移動環境は、このような精細な運動には適合せず、計算装置の操作を非実用的あるいは不可能にするであろう。

本発明は、上記の１つ又はこれをより多くの不具合の克服、又は少なくとも改善に向けられている。選択的に、又は付加的に、既知のマン／マシンインタフェースに対する有用な代替案を提供することについても記述されるであろう。

本発明は、「目に入るものが押すものである」という原理で動作するマン／マシンインタフェースに向けられ、それゆえユーザーが操作コマンド又はクエルチキーボードの配列になれる必要をなくし、ディスプレイ装置（表示装置）から入力装置までの直接のキー入力を図ろうとするものである。

本発明にかかるマン／マシンインタフェースは、とくに、（ａ）人間の移動範囲が制約される水中での使用、（ｂ）高レベルの運動のため、ユーザーが入力装置を介して計算装置を操作するのが困難になる、地上での移動環境（すなわち、とくに手持ちコンピュータ及び乗り物に乗っている状態）、（ｃ）高レベルの運動が計算装置のユーザーに作用する、飛行機に乗っている環境に適している。

ここで、便宜上、この明細書で使用される用語のいくつかを定義することにする。
人間の手の親指及びその他の指（フィンガ）は「ディジット（指）」と総称される。「ディジット」という語は、足の指も含む。

「キー」は単一のディジットによって操作される入力変換器として理解されるべきであり、押しボタン、スイッチ、力変換器などを含むことができる。「入力装置」は、典型的には、各指（フィンガ）用の４つのキーと、親指用の１つ又はこれより多いキーとを備えることができ、親指はその他の指（フィンガ）よりも器用であるものとされている。しかしながら、１〜５の範囲内の任意の数のキーを設けることができる。１つのキー又はその組み合わせの同時の駆動又は操作は、「コード（重操作）」と称される。「カプレット」は、２つの連続するコード、又は左手及び右手によって実行される２つの同時に実行されるコードである。

「ディスプレイ（表示）装置」は、ビデオモニタ又は液晶ディスプレイなどのハードウエア要素と理解されるべきである。かくして、ディスプレイ装置は、便宜上「ディスプレイ（表示）」と称される画像を観覧者に提供する。

ディスプレイは「しるし（indicia）」を視覚的に表示する。しるしは、１つ又はこれより多いキーを使うことにより表示される。近接した又は順に並んだ多数のしるしは「パネル」と称される。各パネルは、多数の観念的な重複していない順に並んだ領域を伴っている。そういう意味で、該領域はまたディスプレイ表示の一部を区分するものと考えられることができる。しるしは、該領域に対して実質的に垂直な方向に向けられているという意味において１つ又はこれより多い領域にまたがることができる。しるしそれ自体は、接触であることもまた非接触であることも可能である。しるしはまた「ボタン」とも称される。

それゆえ、１つの形態においては、本発明は、それぞれが人間の手の個々の指（ディジット）に対応する複数のキーを有し、該キーが上記指の相対的な順序関係に整合するように配置されている入力装置と、視覚表示装置（ディスプレイ装置）と、上記入力装置から指令又はデータを受け取り、そして情報を上記表示装置に出力し、プログラムに従ってしるしの視覚表示（ディスプレイ表示）を生じさせる処理装置であって、各しるしがユーザーから与えられる指令又はデータの入力をあらわすとともに、１つ又はこれより多いキーの順序関係（シーケンス）に１対１で対応して表示されるようになっているもの、とを含んでいるマン／マシンインタフェースを有する計算装置を開示する。

好ましく、該計算装置を使用する際、ユーザーが表示装置の視覚表示を複数の重複しない領域に一時的かつ観念的に区分し、各領域が上記指の１つに対応し、かつ該領域が上記指と同一の順序関係にあり、そしてこれにより、しるしと交わるいずれか１つ又はこれより多い領域が、該しるしによってあらわされる指令又はデータの入力を実行するキーの組み合わせに対応するようになっている。

好ましく、しるしと領域とは垂直に配置されている。
好ましく、５つのキーが存在し、それゆえ５つの観念的な領域が存在する。
好都合なことに、ユーザーから与えられる指令又はデータの入力のあるものが、少なくとも２つの離散的なキーの組み合わせに対応している。
好ましく、しるしはパネル内に配列され、そして多数のパネルが表示装置上に表示されることができるようになっている。パネルは、対応する領域と隣接されることができる。

好ましく、入力装置は、さらに少なくとも２つの付加のキーを含み、その各々は親指キーに対して互いに反対方向への親指の運動により操作することができ、追加の各キーは、それぞれパネル頂部又はパネル底部のいずれかに位置するように配置された親指ラインなどの個別のしるしにより、表示装置上に視覚的に表示され、親指の移動方向を表示する。

もう１つの形態において本発明は、さらに、計算装置で実行するためのマン／マシンインタフェースのプログラムであって、上記計算装置は、それぞれが人間の手の個々の指に対応する複数のキーを有し該キーが上記指の相対的な順序関係に整合するように配置されている入力装置と、視覚表示装置と、プログラムを実行する処理装置とを含んでいて、該プログラムが、上記入力装置からの指令又はデータを受け取る入力要素と、表示情報を表示装置に送る出力要素と、上記入力要素及び出力要素に結合され、しるしの表示を生じさせ、そして各しるしが、ユーザーから与えられる指令又はデータが１つ又はこれより多いキーの順序関係と１対１に対応して表示されるようになっている処理要素、とを含んでいるもの、を開示する。

好ましい形態においては、ユーザーから与えられる指令又はデータの入力のあるものが、少なくとも２つの離散的なキーの組み合わせに対応している。

さらにもう１つの形態において本発明は、計算装置用のマン／マシンインタフェースを提供するための方法であって、上記計算装置は、それぞれが人間の手の個々の指に対応する複数のキーを有し該キーが上記指の相対的な順序関係に整合するように配置されている入力装置と、視覚表示装置とを含んでいて、該方法が、処理装置で実行される、しるしを表示装置に視覚表示するステップを含み、各しるしが１つ又はこれより多いキーの順序関係と１対１に対応し、これにより、個々の１つの又はこれより多いキーによる各しるしによってあらわされる指令又はデータの入力を可能にするようになっているものを開示する。

好ましく、該方法を実施する際に、ユーザーが、視覚表示装置を複数の重複していない領域に観念的に区分し、各領域がキーに対応するとともに、指と同一の順序関係で配列されるようにするステップと、しるしと交わる１つ又はこれより多い領域に対応する１つ又はこれよりキーを駆動して、該しるしによってあらわされる指令又はデータの入力を実施するステップとを実行する。

好ましく、５つのキーが存在し、それゆえ５つの観念的な領域が存在する。
好ましく、該方法はさらに、２つの追加のしるしを表示するステップを含み、各追加の表示はユーザーの親指のシフトされた状態に対応して、さらなる指令又はデータ入力の実施に供されるようになっている。

本発明は、さらに、計算装置用のマン／マシンインタフェースを提供するための方法であって、上記計算装置は、それぞれが人間の手の個々の指に対応する複数のキーを有し該キーが上記指の相対的な順序関係に整合するように配置されている入力装置と、視覚表示装置とを含んでいて、該方法が、処理装置で実行される、普通の配列のしるしを表示装置に表示するステップを含み、該配列の各縦列及び各横列が、それぞれ、１つ又はこれより多いキーの順序関係に直交するようにして対応し、かつ各しるしが縦列及び横列のキーの順序に対応し、これにより、個々の１つの又はこれより多いキーによる各しるしによってあらわされる指令又はデータの入力を可能にするようになっている方法を開示する。
大半の好ましい形態においては、キーの操作手順は親指で始まる。

かくして、本発明の実施の形態が、添付の図面を参照しつつ説明されるであろう。
図１ａは、計算装置に備えられたマン／マシンインターフェースの模式的な構成を示している。入力装置１０と、処理装置３０と、ディスプレイ装置５０（表示装置）とは、順繰りに接続されている。入力装置１０は、４、３、２、１及びＴで示された５つの入力キーを有している。人間の手の表示から明らかなとおり、指（フィンガ）及び親指の各々は、同様に参照番号がつけられたキーに順に対応しており、キーの１つ又はその組み合わせの駆動は「コード」をつくりだす。図１ｂは、Ｔキーに加えて、以下で説明されるであろう特定の機能を与える２つの親指キーＣ、Ａを示している。

処理装置３０は、移動状態での利用のためには、例えばＰＣ／１０４のように本質的に丈夫でコンパクトなものであるべきであるが、どのようなオフザシェルフ（即時使用可能）のパーソナルコンピュータであってもよい。ディスプレイ装置５０は、これまた可及的にコンパクトであるのが好ましく、この点からはレフレクション・テクノロジ社によって製造されているＰＲＩＶＡＴＥ ＥＹＥ（ＴＭ）がとくに適しているが、普通のものであってもよい。

操作時には、処理装置３０は、ディスプレイ装置５０上に情報のディスプレイ（表示）を生じさせる。この情報に応じて、ユーザーは指令又はデータを、キー化されたコードにより入力する。ディスプレイ装置５０の上に表示されたしるしは、特定のコードに直接対応し、かくして該しるしによって表現された指令又はデータ入力を実行する。前記のとおり、原理は基本的には「目に入るものが押すものである」ということである。

図２は、マン／マシンインターフェースを備えることができる計算装置の機能的なブロック図を示している。入力装置１０は、図１ａに示されたキー４〜１、Ｔによって構成されるマルチスイッチユニット２０を含んでいる。スイッチユニット２０は、キーの最初の押し下げとは逆のキーの解放でのみ信号を出力するようになっているデバウンス・ラッチ回路２２に接続されている。このようにして、キー集合の中の個々のキーは、適宜個別に押し下げられることができるが、これらのすべてのキーが同時に解放されているときには、すべての組み合わせが送信されるだけである。デバウンス・ラッチ回路２２の出力は、従来のタイプの２方向パラレルポート２４に入り、その出力を用いて、処理装置３０に内蔵されたソフトウエアによってデコードされることができるビットパターンを構成する。１つの好ましい形態において、入力ビットパターンは、キーの押し下げの組み合わせで得られるコードのオリジナルな１０進数に対応する２進数コードである。

パーソナルコンピュータへの従来のキーボード入力と同様に、入力ビットパターンは、オペレーティングシステムへの割り込機能を有する。割り込み機能は、インタラプトハンドラ３２によって実行される。この後、割り込みは、インプットパーサ３４を経由して、コマンド管理部３６に進む。コマンド管理部３６は、ホストオペレーティングシステム３８、フィードバック管理部４０及び連想オーディオハンドラ４２並びにアプリケーションソフトウエア４４と相互に作用しあう。コマンド管理部３６はまた、順繰りにディスプレイ装置５０を駆動するビジュアル（視覚）ハンドラ４６とも共働する。

オーディオ（音響）ハンドラは、いずれかのキーを操作しているユーザーに、聴覚でのフィードバック機構を与える上において特別な機能を提供する。１オクターブを５つの離散的な周波数に分割したものである５音音階が好ましい。この分割は均一ではなく、むしろ何が耳に心地よく聞こえるかという世俗的な考慮に基づくものである。１つより多くのキーのコード（和音）は、個々の音を組み合わせた再生／フィードバックをもたらす。５音音階自体はよく知られている。

インタフェースのソフトウエア部分は、基本的にはユーザーに明らかなものである。ユーザーは、それが手のディジットに同一化し又はマッピングするキーの順序関係（シーケンス）に関連するように、ディスプレイユニット５０上に表示されたディスプレイのみに関与させられる。

図３は、ディスプレイ装置５０上に表示されたディスプレイを示している。このディスプレイは、この場合、観念的に（一時的に）、該ディスプレイと交差するバンド（帯）として伸びている５つの重複しない領域に区分されている。表示されたしるし／ボタン６０〜７０によって構成されるパネルは、全ディスプレイと寸法が同じである。該領域は、図１ａ及び１ｂのキー／ディジットに対応する命名法で示されている。処理装置は観念的な区分に関連づけられるのではなく、むしろ原コード値によって索引づけられた現に表示されているしるしのページテーブルを単純に保持し、そして検索ルーチンにおいてユーザーによって入力された原コード値と比較してデータ入力のコーディングされた指令を実行する。

「矢」じるし６０、６４は、オペレーティングシステムのレベルをステップ状に進めることができるコマンドをあらわし、他方「ＱＵＩＴ（終了）」じるしは、手続きを終了させるのに用いられるコマンドである。その他の３つのしるし６６〜７０は、ワープロパッケージ、「ツーアップ」ゲームアプリケーション又はもう１つの不特定のアプリケーションプログラムのいずれかを実行するためのコマンドをあらわしている。

これらの領域の各々は、入力装置１０上のキーの相対的なシーケンシャル配列の上に直接マッピングする（同一化する）。すなわち、各しるしのシーケンシャルな関係は、１つ又はこれより多いキーの順序関係（シーケンシャルな関係）と１対１に対応している。順序（シーケンシャル）という語が使用されてきたが、大半の場合においては１対１の対応は、キーの空間上の関係又はキーの順序とも考えられ、ここで空間上の関係又は順序は、それ自体ディジットと１対１に対応している。最上の領域は小指キー４の位置に対応し、そして順次同様に対応し、底部は親指キーＴの位置に対応する。しるしのいずれか１つを実行するために、ユーザーは個々のしるしに対応するキーの組み合わせ（すなわち、コード）を選択する。これは、どの領域がしるしと共通部をもつ（重複し、交差し、覆い、伸びてかぶさり、あるいはぴったり一致する）かを観察することによって評価される。

例えば、「ＱＵＩＴ（終了）」コマンドを実行するために、ユーザーはキー「３、２、１」を組み合わせて駆動する（コーディングする）。ワープロアプリケーションを実行するために、ユーザーはキーの組み合わせ「１＆Ｂ」をコーディングする。「ツーアップ」は、キーの組み合わせ「２＆１」によって実行され、「アプリケーション３」はキーの組み合わせ「４＆３」によってアクセスされる。ユーザーは、単純に、どの領域がいずれのしるしと共通部を有するかを確認し、この後観察されるものをコーディングする。

この例においては、１つのパネル（すなわち、しるしの集合）、そしてここでは５つの領域がディスプレイ表示の全領域に伸びてかぶさっている。パネル及び関連する領域がディスプレイ表示の全領域に伸びてかぶさっていなくても、領域の相対的な順序関係がキーと１対１の対応を維持している場合は同様である。ディスプレイの垂直方向に伸びるよう該領域を配列するといった応用も同様に可能である。この場合、しるしは、水平方向に伸びるであろう。基本的には、しるしと領域とは垂直である。さらに、親指の相対的な位置が、スクリーンの頂部をマッピングするように、したがって小指がスクリーンの底部をマッピングするように変換されることも可能である。これらの可能性のある観点においては、しるしに対するキーの順序に意味を与えるために、これを「親指基準」と称するのが便利である。すべての場合において、ディジット／キーと領域の間の相対的な順序関係は、入力装置１０又はディスプレイ装置５０の特定の向きにかかわらず、同一となる。前に論じられたように、設けられるキーは５より少なくてもよい。採用されているやり方は、順序（シーケンス）が常に親指で始まるものであり、かくして３つのキーだけを備えた入力装置は親指と人差し指と中指とに対応する。

図４は、図３の「ツーアップ」アプリケーションプログラムが選択された場合に、結果として表示されるディスプレイを示している。該ディスプレイは、多数のしるしを含んでいるパネル７２を含んでいる。各しるしは、「ツーアップ」コイントスゲームの実行に用いるためのコマンドをあらわしている。パネル７２は、前に指示された命名法で表現された５つの領域に観念的に区分されている。パネル７２中のしるし／ボタンの各々は、唯一のコードによって駆動される。１０ドルのボタンは、「Ｔ／Ｂ」の単一のキーコードによって操作され、５ドルのボタンは「１」の単一のキーコードによって操作され、「キャンセルベット（賭けを撤回）」のボタンは「Ｔ／Ｂ＆１」のキーコードによって操作され、そしてコイントスボタンはすべてのキー（すなわち、「Ｔ／Ｂ＆１＆２＆３＆４」）によって形成されるコードによって操作される。

ディスプレイ表示はまた、「吊り下げ」パネル７４及び「吊り上げ」パネル７６を含んでおり、これらの各々は、他のパネル７２の領域と垂直に配列された５つの領域に観念的に区分されている。これらのパネルは、明瞭化された親指位置に対応する、図１ｂに示された付加的な親指キーＡ及びＣに関連づけられた特定の機能に関連している。付加的な親指キーＡ、Ｃは、特定の「シフト」機能を実行する。シフトされた状態は、５つのキーのみ（Ｔ及び１〜４）で得られる最大の組み合わせ３１（２５−１）に比べて、教示／データの入力の集合を増加させる。

Ｃキーは、好ましく、これがシフト状態にあるときには、Ｃキーが押されていないときとは異なる指令又はデータの入力値をこれに続くコードが生じさせるといった、予備シフト機能を有している。図４の例についていえば、キーＣが押し下げられたときには、吊り下げパネル７４へのアクセスがなされ、この中には５つのしるしが含まれている。この場合、５つのしるしは各々、１つの領域だけに対応する。もちろん、１つより多い領域に伸びてかぶさるどのようなしるしを有していてもよい。

もう１つのタイプのシフト機能は、「即時シフト」と称される。これは、Ａキーによって実行される。この位置は、従来のキーボードで見いだされるシフトキーといくぶん類似するものであり、ここでキーＡは、これが単独で用いられたときにはキーＢと択一的となり、他のキー１〜４と組み合わせて用いられることができる。吊り上げパネル７６は、キー１〜４と組み合わせてＡキーを用いることによりアクセスされる。

図５は、とくに吊り下げ予備シフトパネル７４を示している、図４のディスプレイ表示の一部を示している。いったん、予備シフトキーＣが実行されると、これに続くコードはしるしの１つを実行するであろう。ここに示されている例では、次の組み合わせは「３」のキーだけのシーケンスである（エディット機能が強調されている）。これは、さらなるパネル７８が「引き出され」、そして何らかの次のコードが、新しいパネル７８内に指示された５つのしるしの各々へのアクセスを与えるといった結果となる。再び、単なる便宜のために、しるしが５つの領域と１対１に対応する。

図６は、シフトされた状態を表現するためのさらなる配列を示している。ディスプレイ装置５０内には、３つの「浮動」パネル８０、８２、８４が表示されている。これらのパネルの各々は、多数のしるし（参照番号は付されていない）を含み、図示されているように、各パネルはキーの上にシーケンシャルにマッピングする５つの領域に観念的に区分されている。パネル８０のしるしは、シフトキーＡ、Ｃのいずれかを使用することなしにアクセスされる。パネル８２は、該パネルの底部に対して太い線によって表示された「親指ライン」８８（ないしは「ベースライン」を含んでいる。この親指ライン８８は、パネル８２内のしるしにアクセスするためにはシフトされた状態が必要であるといった視覚的な指示を与える。該パネルの底部にある親指ライン８８は、Ａキーを押すことが必要であることを示している。換言すれば、「即時シフト」機能が前記のとおり実行されるであろう。即時シフト機能のために、図示されているとおり、パネル内には４つの観念的な領域だけが存在するであろう。これは、親指が、即時シフト状態に入るようＡキーを駆動するために用いられ、そして４つのディジットだけが使用可能な状態に残っているからである。親指の配列については、次のような一定のロジックが存在する。すなわち、親指は通常のＢキーから離れるよう下向きに明瞭に移動されてＡキーを駆動しなければならず、その下向きの意味は、パネル８２の底部に存在する親指ライン８８と一致するということである。残りの浮動パネル８４は、その頂部に配置された親指ライン９０を有している。これは、予備シフト状態とするためのＣキーを操作するには、親指が上向きに明瞭に移動することが必要であることを示している。予備シフト状態においては、前記のとおり、５つの観念的な領域が存在する。

ディスプレイはまた、該ディスプレイの頂部の左側の角部にＬ字形に表示されたさらなるパネル８６も含んでいる。「吊り下げ」の手法はこのパネル８６には当てはまらず、むしろ親指ラインの理論が当てはまる。パネル８６は、単一のパネルとして示されているが、観念的な領域の２つの離散的な集合を含んでおり、このため２つのパネルであるといった方がより適切であろう。ディスプレイの左側で垂れ下がっているしるしは、その底縁部にあらわれている親指ライン９２に結合され、図示されているような観念的な領域に区分されている。親指ライン９２はパネルのこの部分の底部にあるので、それはＡキーの使用をあらわしており、この場合前記のとおり４つの領域のみが存在する。ディスプレイの頂部の縁を横に伸びているしるしは、他方の親指ライン９４に結合されている。この親指ラインは、またパネルの底縁部となり、かくしてＡキーの使用をあらわす。

図７ａは、５つのしるしを含んでいるパネル９６を示している。キーに対応する観念的な領域も示されている。もし、「１」のキーがコーディングされれば、さらなるパネル９８が表示される。さらなるパネル９８は、５つの異なるしるしを含んでいる。図から明らかなとおり、その枠内の領域は、親パネル９６に対応する枠のそれと垂直である。最初のパネル９６のその他のしるしについても、同様の表示効果が生じるであろう。

図８ａ及び８ｂは、５ボタン型入力装置のためのコードの完全な集合（ないしは「集団」）を示している。破線は、その内部にしるしが囲まれる、５つの観念的な領域の境界を示している。このしるしは、斜線がつけられた、便宜上「バー形コード」と称されるタイプのものである。多数のバー形コードは近接したキーの押し下げによっては形成されず、これらの特定のコードは「中空バー形コード」と称される、ということに注意しなければならない。各しるしのそばには、その「原コード値」も示されている。親指の原位置は左側にあり、そして観念的な領域は２進法で表現され、これによれば任意のコードが唯一の１０進数でも表現されることができるのが便利である。これは、後で明らかとなるように、本発明の実施の形態の実行に有用である。２進法の手法は、右から左へ向かって０から３１まで増加するよう反転させられるが、同様に左から右へ向かって０〜３１に増加させることもできる。

図８ｃは、図から明らかなとおり、１０進数で１〜５の値をもつコードに対する、５つの異なる形態のコード表現を示している。第１欄（最も左側）は、５つの領域内の区分が図形的な後見なしに視覚化されなければならないバー形コードを示している。これを、第３欄のバー形コードと比較されたい。第２欄においては、５つの領域の境界は底部の水平線であらわされ、コーディングされるべきキーは垂線の記号によりあらわされている。この表現は「象形文字コード（glyph chords）」と称される。第４欄は、親指の原位置が底部にある、水平方向ではなく垂直方向のバー形コードをあらわしている。点と線で記号化された第５欄の表示は、「ドットコード」と称される。

図８ｄは、原コード値を伴った象形文字コードの集合を示している。
図９は、数字のキーパッドの形のパネル１０４を示している。すべてのディジット０〜９が表示されている。親指の原位置は、「１」のしるしの底部の左側の角である。パネル１０４は、数字１〜９用の３×３の配列１０６からなる第１部分と、数字０用のボタン１０８をなす第２部分の２つの部分に区分されている。「０」のボタンは、「Ｔ＆１＆２」のコーディングによって駆動される。その他の数字は、「カプレット（対句）」のコーディングによりアクセスされる。すなわち、３×３配列においては、各々の特定の数字ボタンは、アクセスされるべきそれのための２つのコードの個別のシーケンシャルな組み合わせを必要とする。例えば、「１」のボタンは、カプレット「Ｔ」＆「Ｔ」によってアクセスされ、また「６」のボタンはカプレット「１」＆「３」によってアクセスされる。カプレットのコーディングは、前に論じられた表示メニューと概ね等しく、同様に表示ボタンは隠されているのではなく常時表示される。

図１０は、基本的には横に並んだ２つのパネル１１０、１１２を含んでいる観念的なタイプライターの１つの構成を示している。パネル間の区切りは、縦の線によって表示されている。パネル１１０は、ローマ字体の２５文字のアルファベットを表示している５×５配列の２５のボタンを含んでいる。個々の文字のボタンの駆動は、カプレットのコーディングによって行われる。パネル１１０用の親指の原位置は、底部の左側の角の「ｅ」ボタンのところである。

例えば、文字「ｒ」のボタンは、「２」＆「２」のコーディングにより駆動され、そして「ｊ」のボタンは、「３」＆「４」のコーディングにより駆動される。「スペース」のボタンは、「Ｔ＆１＆２＆３＆４」のコーディングにより駆動される。文字ボタンの空間的な配置においては、英語における文字の相対的な使用頻度を考慮し、該頻度を親指及びその他の指（フィンガ）の機敏性に反映させている。かくして、母音ａ、ｅ、ｉ及びｏは、最も機敏なディジットである親指及び人差し指の組み合わせによってアクセスされる。

パネル１１２は、典型的なワード処理機能を表示している。パネル１１２に対する親指の原位置は、底部の左側の角の「ピリオド」のボタンのところである。このパネルもまた、カプレットのコーディングに基づいて操作する。かくして、「タブ」のボタンは「Ｔ＆１＆２」＆「２」のコードによりアクセスされる。「シフト」のボタンは、「３＆４」＆「Ｔ」のコードによりアクセスされる。「数字」及び「シンボル」のボタンは、それぞれ、図９中に示されたパネル１０４などの数字パネルと、シンボルの集合についてのその他のカプレットパネルの配列とへのアクセスを与えるポップアウトメニューの性質をもつものである。

パネル１１０、１１２の両方に含まれるカプレットコードの各々はその他のものから独立のものであるということが注目される。右側のパネルは、もし第２の入力装置が設けられれば、ユーザーのもう１つの手によってコードされることができるであろう。図１０中に示された配列は、ワード処理機能に対してうまく適合され、そして最小の指令でもって、従来のクエルチキーボードのやり方でタイプするといったアクセスが可能である。

図１１は、観念的な計算器１１４の１つの構成を示している。該計算器は、３×３のカプレットパッドの配列１０６（以前に、図９中に示されたように）を含み、これについては親指の原位置は、下側の左側の角の「１」のボタンのところである。計算器１１４はまた、点線で示されているような、カプレットパッド配列１０６から描かれた多数の単一コードのボタンも含んでいる。コードボタンについての親指の原位置は、パネル１１６の左辺である。頂部の窓部１１８は、従来の手持ちの計算器と同様に、計算器１１４の作用を表示するための内部ディスプレイを示している。機能ボタン又は「０」ボタンのいずれかを駆動するのに必要とされる単一のコードは、パッド配列１０６内のボタンに属するいずれかのカプレットの第１のコードとは独立である。例えば、数字６４３は、シーケンス「１」＆「２」と、「１」＆「Ｔ」と、「Ｔ」＆「２」とによってコードされる。この数字は、「４」と、「Ｔ」＆「１」と、「Ｔ＆１＆２＆３＆４」も連続するコードによって、２倍するといった操作がなされることができる。

図１２は、クロス・コードと称されるディスプレイ配列を示している。ディスプレイ表示の上半分で左辺に沿って伸び、そしてディスプレイの中点で水平方向に横切る、斜線が付されたボタンに対する親指の原位置はＴ１で示されている。ディスプレイ５０の下半分で右辺に配置されたボタンに対する親指の原位置はＴ２で示されている。図１２はまた、各ボタンを駆動するのに必要とされるコードを示し、これにより各コードがその他のコードとは互いに独立であるということがわかる。

図１３は、しるし１３０の択一的な表現を示している。この場合の取り決めは、長方形の箱の４つの頂点だけが表示されているので、この後親指は常にコードの一部を形成するということである。原位置である底部の左側の頂点のさらなる取り決めを受け入れて、この後コードは「Ｔ＆３＆４」の組み合わせによって形成されるであろう。ドットコード表示もまた示されている。

図１４は、バー形コード及びカプレットを形成している２つのしるし１３２、１３４の組み合わせの一例を示している。２つのバー形コードは、それらの上に重ねられたそれらのドットコード値を有し、そしてそれぞれ、「Ｔ」及び「１＆２＆３＆４」によって形成されている。第２のしるし１３４もまた、その上に重ねられた５つのバーコードに対するしるし１３６〜１４４と関連しているカプレットの形で利用されることができる。各コードに対応するドットコード表示も示されていることに注目されたい。背景のしるし１３４の上の中央のしるし１４０を駆動するためのカプレットコードのシーケンスは「１＆２＆３＆４」及び「３」である。

図１５ａ及び１５ｂは、多数のしるし１５０〜１５６に対するカプレットのコーディングのための択一的な表示を示している。対応するドットでコーディングされた表示も示されている。採用された取り決めは、水平は縦に優先し、かくして図１５ａの場合は「４」及び「４」のカプレットとなり、そして図１５ｂに対しては「３＆４」及び「Ｔ＆４」となる。

図１６ａは、３つのバー形コードを表示している簡略化された形のしるし１６０を示している。しるし１６０の底縁に沿って配置された２つのタブ１６２、１６４は、「Ｔ＆１」が３つの重ねられた下位のしるし１６６〜１７０のいずれか１つにアクセスすることが必要であるということを示している。これらの３つの下位のしるし１６６〜１７０に対するドットコード表示もまた示されている。図１６ｂにおいては、タブ１８２、１８４がしるし１８０の右側に配置される一方、「３＆４」のキーが、重ねられた下位のしるし１８６〜１９０の対応するキーと同様に、コードをつくることが必要とされるということを示している。

取り決めのライブラリは、ここに提示された例から次に示すように選択されることができるが、しるしの左辺及び／又は底部が親指の原位置を表していることは明らかである。親指は常に出発点にあるが、これは５つより少ないキーが与えられている場合にはとくに重要である。水平は垂直に優先し、同様に時計回りは反時計回りに優先する。すべてのしるしは、それらが１つの押し下げ経路に融合可能であるといった規則を満たさなければならない。

本発明の実施の形態は、従来より知られているコンピュータ装置について本発明を直接的に適用したものであるが、ファインダー制御システム（例えば、カムコーダ）、自動通話器、ファックス及び写真コピー機、埋込型インターフェース（例えば、自動販売機メンテナンス用インターフェース）、自動車電話及び呼び出し機、ポータブルマシン（例えば、サービス装置）、ビデオ及びテレビのリモートコントローラ、相互作用テレビのコントローラ、パーソナルステレオ、家事用機器（例えば、クロックラジオ）、自動車用機器（例えば、エアコン、クルーズコントローラ、ステレオ、車室コントローラ）、パワーツールインターフェース（例えば、ピストングリップ型ドリル）、据え付けコントローラ（例えば、ステアリングホイール又はジョイスティック）、ゲーム及びおもちゃ用インターフェース、電子スレート型マガジン、ポケットオーガナイザ、手持ちコンピュータ装置、ノート及びペン型コンピュータに同様に組み込まれることができる。

本発明によれば、しるしが容易に拡大されることができ、かつその情報内容を保持するといった特別な利点が得られる。これは、従来のウインドウタイプのシステムと対照的であるが、ここにおいて、もし縮小されることが可能であれば、像（類似記号）はまた、それらの情報内容を失い、かつポイントデバイスによりアクセスすることも困難になるであろう。実際、従来技術にかかるウインドウシステムは、「ウインドウ」を拡大し又はウインドウ内の像を拡大する備えを有しておらず、単純にウインドウ自体がつぶれるだけである。本発明にかかるしるしを用いることにより、このようなポインティングは必要とはされず、情報の内容は保持され、もちろんディスプレイ装置のピクセルの解像度にも依存するが、目は該しるしを理解することができるであろう。これは、従来のウインドウシステムの場合に比べて、より多数のしるしがディスプレイ表示上に含まれることができるということを意味する。

図１７ａ〜１７ｃは、その上に絵が表示されたディスプレイを示しているが、この場合は絵は婦人である。該ディスプレイは、例えば、地図又は集積回路の配置にも同様に用いられることができる。ディスプレイ５０は、該ディスプレイ全体に広がる５×５配列の領域を示している。以前に論じられたカプレットのコーディング理論を利用して、カーソル分割機能又は「ズーム」機能が得られる。

親指の原位置はディスプレイ５０の底部の左側の角に配置され、そして図示された例では、カプレットの第１コードは、図１７ｂに示された強調された表示を生じさせる「２」である。カプレットコード「３」のもう半分が駆動されると、特定のコーディングがされたボタンが展開されて図１７ｃ中に示されているようにディスプレイ５０の全体を占める。さらなるカプレットのコーディングにより、より解像された詳細なものが得られる。

図１８ａ及び１８ｂは、ポインティング機能を備えた分割されたディスプレイの変形例を示している。カプレットコード「３」＆「２」をキー操作することにより、特定のボタンがその上に重ねられたさらに分割された配列をもつ。さらにコーディングされたカプレットは、表示された対象物の上でより詳しく解像されたポイントについて、強調されたボタン内においてボタンの１つをさらに分割することができる。

図１９は、入力装置１０のための機械的な構造を示している。その本体部１１は、ユーザーの手のひらに順応するような寸法とされ、そして図示された配置においては、左手で使用するのに適している。それゆえ、親指は、本体部１１の側部付近をつかみ、他方その他の４本の指は頂部を横切ってこれをつかむ。したがって、ディジットは前記のような手法でキーを駆動することができる。このような構造は、移動体内において用いることができるといった利点を与える。本体部１１は、手のひらにしっかりと握られ、そしてディジットは、キーを駆動するためには、全閉運動以外の運動をする必要はない。図示された構造は、これを単純にトンボ返りさせることにより、右手による使用に容易に適応させられることができ、したがってこれは完全に両手で使用可能なものである。

図２０ａ及び２０ｂは、入力装置１０’についての択一的な構造を示している。手持ちの装置１０’は、互いにヒンジ結合された２つの本体部１２、１３を含んでいる。本体部１２、１３の各々についてのキーの配置が示されている。

この構造の特別な利点は、これが両手で使用可能であり、そして手のひらに握られたときに図１９のコントローラ１０について示された手法のいずれかが用いられることができるということであり、この場合は個々の本体部１２、１３は、互いに鋭角をなすように、あるいは本体部を普通の平面状として、ベンチにすわって使用するキーボードのような使用ができるように配置される。

図２１は、従来のクエルチキーボードのレイアウトを示している。本発明のもう１つの実施の形態は、このような従来のクエルチキーボードによる、コーディング／クエルチを組み合わせた操作を与える。かくして、図２１に示されたキーボードは、普通の手法で操作されることができるが、接続された処理装置に内蔵されているソフトウエアは、従来の入力に対する単一のキーの押し下げとは区別してキー操作されるときに認識することができる。該実施の形態においては、「ホーム」キー及びスペースバーは、操作をコーディングするためのキーとして用いられる。もし、右手がコーディングのために用いられていれば、親指で始まるディジットのシーケンスに対応するクエルチキーボードのキーのシーケンスは、「スペースバー、Ｊ、Ｋ、Ｌ、；」である。もし、左手がコーディングのために用いられていれば、コーディングのキーは「スペースバー、Ｆ、Ｄ、Ｓ、Ａ」である。この概念を具現化するソフトウエアの操作においては、ユーザーに表示されるディスプレイは、重ねられたコーディングのしるしを伴った従来のワープロパッケージなどといったものであることができる。唯一の制約は、いわゆる「１枚札（シングルトン）」コード（すなわち、単一のディジットの押し下げ）が排除されているということである。

プログラミングの技術分野における当業者にとっては、いかなる発明的才能をも鍛えることなく、以上に記述された本発明の実施の形態を実施するためにどのようにしてプログラムをつくるかを、容易に理解することができるであろう。結合された図２２〜２４においては、それぞれ、コーディング手法、カプレット手法及びコード／クエルチ手法についてのフローチャートが示されている。図２２において、ステップ２００は、キーの押し下げを検出する。もし、ステップ２０２において、あるコードがリリースで形成されるようになっていれば、ステップ２０４はすべてのキーが押し下げられたかどうかを決定するためのチェックを行い、そしてもしそうであればステップ２０６はキー操作されたコードの値を送信する。もし、該コードがリリースで形成されるようになっていなければ、ステップ２０８はキー操作されたコードの送信を遅延させる。

図２３は、カプレットの形成についての図２２の拡張に関するものである。ステップ２１０は、コードの押し下げを待っている状態をあらわしており、そしていったんこれが受け取られれば、ステップ２１２は押し下げられた該コードがこのカプレットの一部であるかどうかを決定する。もし、そうでなければ、ステップ２１０に復帰する。もし、ステップ２１２の結果がイエスであれば、ステップ２１４はこのカプレットに対して第２の部分が待たれているかどうかを吟味する。もし、ノーであれば、ステップ２１６は、それが第１の部分であるか否か決定し、もし再びノーであれば、ステップ２１８は該コードを無視し、ステップ２１０に復帰してさらなるコードを待つ。しかしながら、もし、それが該コードの第１の部分であれば、ステップ２２０は「待機」フラグをセットしてステップ２１０に復帰する。ステップ２１４において、もしイエスであれば、ステップ２２０は、該コードが第２の部分であるかどうかを決定し、もしノーであればステップ２１０へ戻り、他方イエスであればステップ２２２は「待機」フラグを解除してカプレットの押し下げに進む。

図２４は、組み合わせられたコーディング／クエルチ操作をあらわしている。ステップ２３０は次の押し下げを待ち、そしてそれを受け取ったときには、ステップ２３２でコーディングが許容されるかどうかを吟味する。もし、ノーであれば、該キーの押し下げは、ステップ２３４によってそのクエルチ値について進められる。もし、コーディングが許容されれば、ステップ２３６は該値がコードキー（すなわち、前記のとおりホームキー）に対するものであるか否かを決定する。もしノーであれば、ステップ２３８は、操作がコーディングだけであるか否かを決定し、もしそうであれば、ステップ２４０はキーの押し下げを無視し、そうでなければ押し下げられたキーの値がステップ２４２でその通常のクエルチ値について進められる。もし、ステップ２３６で押し下げられたキーの値がコードについてのものであれば、ステップ２４２が該コードを形成する。この後、ステップ２４２で、該コードが１枚札のコードであるか否かの決定が続き、もしノーであればステップ２４４は押し下げられた値のコードを送信し、他方そうであれば、ステップ２４６が１枚札のコードが許容しうるか否かを決定し、もしノーであればステップ２４８が名目上のクエルチキー値を進める。もし、１枚札が許容されれば、ステップ２５０は押し下げられた値のコードを送信する。

以下のプログラムは例示のために示されるが、図２２〜２４ののフローチャートに一致する。該プログラムは、合衆国のアシメトリクス社によって発行されたマルチメディア創作ツールに基づくウインドーズ（ＴＭ）である、バージョン３．０のツールブック（ＴＭ）プログラムで実行されるように書かれている。該プログラムは接頭語「--」によって示されているようにコメントが付されている。

マン／マシンインタフェースを使用するための計算装置の模式的な構成を示している。 マン／マシンインタフェースを使用するための計算装置の模式的な構成を示している。 図１ａ及び１ｂに示す計算装置の機能的なブロック図を示している。 マン／マシンインタフェースを使用しているユーザーに表示されたディスプレイ表示を示している。 もう１つのディスプレイ表示を示している。 プルアウトディスプレイ表示の配列を示している。 シフトされた状態を表示しているさらに別のディスプレイ表示を示している。 ポップアップディスプレイ表示の配列例を示している。 ポップアップディスプレイ表示の配列例を示している。 多数の異なるしるしを表示するためのコードの集合を示している。 多数の異なるしるしを表示するためのコードの集合を示している。 多数の異なるしるしを表示するためのコードの集合を示している。 多数の異なるしるしを表示するためのコードの集合を示している。 数字パッド用の配列を示している。 観念的なタイプライターを示している。 観念的な計算器を示している。 クロスパネルのさらに別のディスプレイ表示を示している。 さらに別のコード配列を示している。 さらに別のコード配列を示している。 さらに別のコード配列を示している。 さらに別のコード配列を示している。 さらに別のコード配列を示している。 さらに別のコード配列を示している。 分割しているカーソル配列を示している。 分割しているカーソル配列を示している。 分割しているカーソル配列を示している。 分割しているポインタ配列を示している。 分割しているポインタ配列を示している。 入力装置の機械的な構成を示している。 さらに別の入力装置の機械的な構成を示している。 さらに別の入力装置の機械的な構成を示している。 従来のクエルチキーボードの構成を示している。 本発明の実施の形態の手法を担っているフローチャートである。 本発明の実施の形態の手法を担っているフローチャートである。 本発明の実施の形態の手法を担っているフローチャートである。

符号の説明

１０ 入力装置
２０ マルチスイッチユニット
３０ 処理装置
４０ フィードバック管理部
５０ ディスプレイ装置

Claims (11)

1. それぞれが人間の手の特定の１つの指にのみ割り当てられた複数のキーを有し、該キーが上記指の相対的な順序関係に整合するように物理的に配置されている入力装置と、
   視覚表示装置と、
   上記入力装置から指令又はデータを受け取り、そして上記表示装置に接続され、プログラムに従って複数のしるしの表示を生じさせる処理装置であって、
   各しるしが、ｎ個の第１のグラフィック要素とｍ個の第２のグラフィック要素とで構成され、第１のグラフィック要素が各キーの駆動をあらわし、第２のグラフィック要素が各キーの非駆動をあらわすようになっていて、該各しるしがユーザーから与えられる複数の異なる指令の入力又はデータの入力のうちの１つをあらわすようになっている処理装置、とを含んでいるマン／マシンインタフェースを有する装置であって、
   上記しるしの少なくとも１つが、２つ又はこれより多い第１のグラフィック要素を有していて、表示された指令又はデータの入力を生じさせるのに必要とされる２つ又はこれより多い指の同時の組み合わせを示すようになっている装置。
2. 上記複数のキーの数がｚであり、ｎが０からｚまでの範囲にあり、ｎに対応してｍがｚから０の範囲にある、請求項１に記載の装置。
3. 上記ｚが５である、請求項２に記載の装置。
4. 上記第１のグラフィック要素が、上記第２のグラフィック要素の陰が付けられた形態又は塗りつぶされた形態である、請求項１に記載の装置。
5. 上記同時の指の組み合わせが、上記キーの押し下げ及びこの後の同時の解放により、表示された指令又はデータの入力を生じさせる、請求項１に記載の装置。
6. 計算装置で実行されるとともに記憶媒体に保持された該計算装置のプログラムによって制御されるマン／マシンインタフェース装置であって、
   上記計算装置は、それぞれが人間の手の特定の１つの指にのみ割り当てられた複数のキーを有し該キーが上記指の相対的な順序関係に整合するように物理的に配置されている入力装置と、視覚表示装置と、プログラムを実行する処理装置とを含んでいて、該プログラムが、
   上記入力装置からの指令又はデータを受け取る入力要素と、
   表示情報を表示装置に送る出力要素と、
   上記入力要素及び出力要素に結合され、複数のしるしの表示を生じさせる処理要素とを含んでいて、
   各しるしが、ｎ個の第１のグラフィック要素とｍ個の第２のグラフィック要素とで構成され、第１のグラフィック要素が各キーの駆動をあらわし、第２のグラフィック要素が各キーの非駆動をあらわすようになっていて、該各しるしがユーザーから与えられる複数の異なる指令の入力又はデータの入力のうちの１つをあらわし、
   上記しるしの少なくとも１つが、２つ又はこれより多い第１のグラフィック要素を有していて、表示された指令又はデータの入力を生じさせるのに必要とされる２つ又はこれより多い指の同時の組み合わせを示すようになっているインタフェース装置。
7. 上記複数のキーの数がｚであり、ｎが０からｚまでの範囲にあり、ｎに対応してｍがｚから０の範囲にある、請求項６に記載のインタフェース装置。
8. 上記ｚが５である、請求項７に記載のインタフェース装置。
9. 上記第１のグラフィック要素が、上記第２のグラフィック要素の陰が付けられた形態又は塗りつぶされた形態である、請求項６に記載のインタフェース装置。
10. 上記同時の指の組み合わせが、上記キーの押し下げ及びこの後の同時の解放により、表示された指令又はデータの入力を生じさせる、請求項６に記載のインタフェース装置。
11. 計算装置用のマン／マシンインタフェースを提供するための方法であって、上記計算装置は、それぞれが人間の手の特定の１つの指にのみ割り当てられた複数のキーを有し該キーが上記指の相対的な順序関係に整合するように物理的に配置されている入力装置と、視覚表示装置とを含んでいて、
    該方法は、処理装置で実行される、複数のしるしを表示装置に視覚表示するステップを含み、ここで、各しるしは、ｎ個の第１のグラフィック要素とｍ個の第２のグラフィック要素とで構成され、第１のグラフィック要素が各キーの駆動をあらわし、第２のグラフィック要素が各キーの非駆動をあらわすようになっていて、該各しるしがユーザーから与えられる複数の異なる指令の入力又はデータの入力のうちの１つをあらわし、このステップでは、上記しるしの少なくとも１つが、２つ又はこれより多い第１のグラフィック要素を有していて、表示された指令又はデータの入力を生じさせるのに必要とされる２つ又はこれより多い指の同時の組み合わせを示すようになっており、
    さらに、上記キーの１つ又は組み合わせの同時の駆動によって上記指令又はデータの入力を生じさせるステップを含んでいる方法。

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