JP5375828B2 - 位置情報入力装置および位置情報入力方法 - Google Patents

Description

本発明は、位置情報入力装置等に係り、特に、携帯電話やＰＤＡ、或いはノートＰＣ等、の携帯機器に適用可能な位置情報入力装置および位置情報入力方法に関する。

可搬性を重視する携帯機器やディスプレイなどの表示部を重視する携帯機器における入力装置にあっては、機器上の入力部を小さくした入力装置が求められている。

機器上の入力部のキー配置のスペースを小さくするための方法としては、一つの入力に複数の機能を割り当てる技術的手法が考えられる。かかる手法の関連技術としては、機器上に上下左右の傾斜角度を検出するジョイスティックを配置し、その傾斜方向により文字の切り替えを行なう手法のものがある（特許文献１）。
しかしながら、かかる手法では、各々の入力をするためのジョイスティックの傾斜方向が携帯機器の入力方法と異なっていることから、入力のための熟練を必要とし、多くは入力操作が複雑になることから、操作ミスを含む入力ミスがしばしば発生するという不都合があった。

また、上述した入力部としての検出部を機器本体から切り離すと共に、独立して配置する手法のものがある。この種の関連技術の例として、体に検出部を装着させることにより入力を行なうという手法のものがある（特許文献２）。
しかしながら、かかる手法のものは、入力部を機器とは別に用意する必要があり、可搬性には優れていない。また、操作者が検出部を取り付けらければならないという煩わしさもある。

更に、機器の面への動作を検出する入力部のスペースを小さくするための方法として、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方向の指圧を検知することで、手書き文字入力を行なうものがある。この種の関連技術としては、トラックポイントを用いて、その指圧変化パターンから手書き文字入力を行なうものがある（特許文献３）。
しかしながら、かかる手法のものは、入力動作を行なう指先の移動がないため動作確認が難しく、入力ミスの原因にもなるという不都合がある。
特開２００５−２５８７３４号公報 特開２００４−５３７８０２号公報 特開２００５−３０１８７４号公報

上述した関連技術にあっては、更に以下に示すような不都合がある。
まず、第１の問題点は、小さい入力エリアでの選択や決定といった操作において、小さい入力エリアに複数の機能を割り当てることは、入力のための熟練を要する点である。
それは、小さい入力エリアに複数の機能を割り当てることにより操作体系の複雑な操作が要求されることと、また、携帯電話によく用いられるテンキーによる文字入力などとは異なった入力操作が要求されることから、入力のための慣れが必要になるためである。

次に、第２の問題点は、小さい入力エリアでの選択や決定といった操作では、入力ミスが多くなる点である。入力エリアのピッチが狭いため、人が入力のための位置決め精度が高く要求され、入力ミスが増えるほか、多くは位置合わせに時間がかかる。

又、第３の問題点は、手書き文字入力のような操作では、大きい入力エリアが必要な点である。なぜなら、手書き文字入力などの入力操作では、スクロールを伴う操作や入力の開始位置を絶対位置で指定する必要があるため、大きい入力エリアが要求されるからである。

更に、第４の問題点は、検出部を機器とは別に用意する煩わしさの点がある。体に検出部のみを装着させることは、入力操作を行なわないときは邪魔であり、検出部の取り外しや装着自体のわずらわしさがある。また、体に検出部を装着させた上で、体に対して入力操作をする入力では、入力部が機器とは別に必要であり、可搬性に優れていない。

本発明は、上記関連技術の有する不都合を改善し、特に、可搬性を重視する携帯機器やディスプレイ等の表示部を重視する携帯機器における入力装置であって、機器上の入力領域を広く確保し得ないものであっても、操作者の使いやすい入力装置の状態を有効に確保し得る位置情報入力装置および位置情報入力方法を提供することを、その目的とする。

上記目的を達成すため、本発明にかかる位置情報入力装置は、入力をするために端末を保持している体に接触をした際に、電気的な信号を発信するための１つ又は複数の信号送信部と、電気的な信号を検出し検出データを出力する複数の信号受信部とにより構成される入力部と、前記信号送信部に電気的な信号を生成し、発信データとして出力し、その出力の時間的タイミングと生成した信号の状態とを生成データとして出力する発信生成手段と、 前記検出データと前記生成データと予め設定されているデータベースの蓄積データを参照することにより接触位置を特定し、その位置を入力情報特定データとして出力する入力情報特定手段と、を少なくとも備えたことを特徴とする。

上記目的を達成すため、本発明にかかる位置情報入力方法は、電気的な信号を生成し、発信データとして出力し、その出力の時間的タイミングと生成した信号の状態とを生成データとして出力する発信生成ステップと、入力をするために端末を保持しているからだに接触をした際に、前記電気的な信号を発信するための信号送信ステップと、前記電気的な信号を検出し検出データを出力する信号受信ステップと、前記検出データと前記生成データと予め設定されているデータベースの蓄積データを参照することにより接触位置を特定し、その位置を入力情報特定データとして出力する入力情報特定ステップと、を少なくとも備えたことを特徴とする。

本発明は、以上のように、入力をするために端末を保持している体に接触をした際に、電気的な信号を発信するための１つ又は複数の信号送信部と、電気的な信号を検出し検出データを出力する複数の信号受信部とにより構成される入力部と、前記信号送信部に電気的な信号を生成し、発信データとして出力し、その出力の時間的タイミングと生成した信号の状態とを生成データとして出力する発信生成手段と、前記検出データと前記生成データと予め設定されているデータベースの蓄積データを参照することにより接触位置を特定し、その位置を入力情報特定データとして出力する入力情報特定手段とを少なくとも備えたので、入力をするために端末を保持している人体に接触をすると、人体と接している端末から電気信号を発信し、更に人体の内部を伝達した電気信号を検出することで、その身体的電気特性を計測し、その入力接触位置が特定できることで、端末と接触する人体の一部に入力操作を行なう架空の入力エリアを割り当てることができ、機器上の検出部は小さく表示部を大きくすることができ、更には人体に割り当てた大きい入力エリアを確保することができる。

更に、入力エリアが大きく、選択や決定といった操作が理解しやすいことである。入力エリアを小さくするために一つの入力エリアに複数の機能を割り当て、各機能を、操作する手順や組み合わせにより選択する公知例に比べ、各々の機能を大きい入力エリアへ割り当てが可能であるため、操作がしやすい。

又、他の効果としては、入力エリアが大きく、選択や決定といった操作がしやすいことである。他の関連技術にあるように、機器上に入力エリアを設けそのサイズを小さくすることに比べ、十分に大きな入力エリアを取ることが可能であるため、オペレータによる入力のための位置決めがしやすく、入力ミスの低減や入力時間の削減の効果がある。

更に、本発明では、入力エリアが大きいことから、手書き文字入力のような操作に適していることである。例えば、各機器に、面に接触することでポインティングやスクロール操作をするデバイスを装備してそのサイズを小さくすることに比べ、入力を検出する検出部（受信電極）は小さいが、入力を行なう入力エリアは大きく取ることが可能であるため、スクロールを伴い、大きい操作領域が必要な操作や、入力の開始位置を絶対位置で指定する操作に適している。

更に又、本発明では、入力の確認性が高いことである。入力が行なわれたことが、からだに接触されたことにより感じ取ることができるため、どこの位置への入力を行なっているのかを操作部分を見ることなく確認することができるという、優れた位置情報入力装置および位置情報方法を提供することができる。

本発明の第１の実施形態の構成を示すブロック図である。 図１に開示した第１の実施形態の内の入力位置特定手段部分の構成内容を示すブロック図である。 図１に開示した第１の実施形態の入力部を人体の手の甲部分に設置した場合の例示で、その使用状態を示す図である。 図３に開示した第１の実施形態の入力部の構成内容を示す図で、図４（Ａ）は当該入力部の各構成要素の形状及び配置の例を示す説明図、図４（Ｂ）は入力部の各構成要素の形状及び配置の例を示す概略断面図である。 図３に開示した第１の実施形態の入力部の電気的回路構成を示す説明図である。 図１に開示した第１の実施形態の全体動作の一例を示すフローチャートである。 図１に開示した第１の実施形態における信号生成出力手段から出力される位置決め信号にかかる内容を示す図で、図７（Ａ）は当該一の位置決め信号が備えている周波数の変化の状態を示す説明図、図７（Ｂ）は複数の受信電極で検出された後の当該一の位置決め信号に基づいて入力位置を特定するための信号処理状況（入力位置特定手段を動作制御する主制御部の動作）を示すフローチャートである。 図３に開示した人体の手の甲部分を含む人体細胞とその電気特性を表した説明図である。 図８に示す人体細胞の電気的等価回路を表した図で、図９（Ａ）は一般的な等価回路を示し、図９（Ｂ）は図９（Ａ）の簡易等価回路である。 前述した図１で得られる各周波数での電気的インピーダンスを表した円線図の一例を示す。 図３に開示した例示内容における接触位置と電気的抵抗値との関係を表した図で、図１１（ａ）は経路抵抗が比較的小さい値Ｒ_１ の場合を示し、図１１（ｂ）は経路抵抗が中ぐらいの値Ｒ_２ の場合を示し、図１１（ｃ）は経路抵抗が比較的大きいＲ_３ の場合をそれぞれ示す説明図である。 図１に開示した内容における入力エリア（平面上）の接触位置とその位置を特定するための受信電極の位置との関係の例を示す説明図である。 本発明の第２の実施形態の構成を示すブロック図である。 図１３に示す第２実施形態の一例で各構成要素およびその配置の状態を示す図で、図１４（Ａ）は各構成要素（主に入出力の電極関係）の配置を示す説明図、図１４（Ｂ）は図１４（Ａ）の配線関係を示す回路図である。 本発明の第３の実施形態の概略構成と使用状態を示す説明図である。

［第１の実施形態］
以下、本発明の第１実施形態を図１ないし図１２に基づいて説明する。
この第１実施形態では、最初に、基本的な構成内容を説明し、その後に具体的な内容を説明する。

まず、本第１実施形態にかかる位置情報入力装置（端末）１は、入力をするために端末を保持している体に接触をした際に、電気的な信号を発信するための１つ又は複数の信号送信部と、電気的な信号を検出し検出データを出力する複数の信号受信部とにより構成される入力部と、前記信号送信部に電気的な信号を生成し、発信データとして出力し、その出力の時間的タイミングと生成した信号の状態とを生成データとして出力する発信生成手段と、前記検出データと前記生成データと予め設定されているデータベースの蓄積データを参照することにより接触位置を特定し、その位置を入力情報特定データとして出力する入力情報特定手段と、を少なくとも備えている。

前記信号送信部と前記信号受信部は、端末を保持する手と指先や指の付け根等からだの一部で接触するように配置してあり、前記信号送信部により発信された電気的信号を体の骨格，筋肉，腱，関節，皮膚など身体的電気特性に基づいて伝達された電気的信号を、前記信号受信部により電流値と電圧値を検出する機能を備えている。
又、前述した入力部は、前記信号送信部と前記信号受信部として体の一部と接する部分に通電用の電極パットと、それ以外の部分で電気的接続を遮断するための絶縁体による筐体とを含む構成となっている。

ここで、前述した入力部の筐体は、時計型の形状であり、前記入力部の前記信号送信部が筐体表面上に配置してあり、前記入力部の前記信号受信部が筐体背面側に３つ配置してある。更に、この筐体の端末表面上でからだと接触する位置には前記信号送信部と前記信号受信部が配置してあり、前記筐体の端末背面側の３箇所で体と接触する位置に前記信号送信部と前記信号受信部が配置してある。

一方、前記入力部の筐体は、前記信号送信部が前記筐体の表面上に配置すると共に前記信号受信部を、前記筐体の背面側に２つ配置してもよい。
又、前述した発信生成手段は、前記信号送信部で発信する電気信号として交流電流となる電気信号を生成し、低周波から高周波まで一定時間単位で順番に出力するように構成されている。

又、前述した入力情報特定手段は、前記生成データである各周波数が提示されているタイミングに基づいて、前記検出データである電流値と電圧値から電気的インピーダンス特性を算出し、予め設定されているデータベースの蓄積データを参照し、体の骨，筋肉，腱，関節，皮膚，血液など身体的電気特性に基づき、目的となる電気的インピーダンスのみを算出し、電気的インピーダンスから接触位置を特定するように構成されている。

更に、この入力情報特定手段は、電気的インピーダンスから接触位置を特定するのに、特に体の細胞を基にした電気的等価回路によるインピーダンス特性へのモデルフィッティングを算出し、体の電気的純抵抗力を算出することで接触位置を特定する演算機能を備えている。

前述したデータベースは、入力操作をする体の電気的抵抗力と接触部分での接触抵抗力とを前記蓄積データとして記録してある。又、このデータベースには、入力操作をする体の電気的抵抗力と接触部分での接触抵抗力とを前記蓄積データとして記録してあり、更に体の電気的純抵抗力と体の長さとの関係が予め記録されている。

ここで、上述した本第１の実施形態における基本的な構成内容は、後述する具体例との関係では、以下に示す点で各機能および構成内容が一致している。

即ち、上記基本的な内容にあって、入力部を示す信号送信部は図１の出力電極１１ａに相当し、信号受信部は図１に示す信号検出部４の各受信電極４ａ，４ｂ，４ｃに相当する。又、発信生成手段は図１乃至図２に示す信号生成出力手段１１に相当し、通電用電極パッドは図１に示す上記信号送信部として又は信号受信部として機能し、図１に開示した出力電極１１ａ，各受信電極４ａ，４ｂ，４ｃに、それぞれ相当する。
又、絶縁体による筐体は、図４に示す端末本体２０に相当する。更に、データベースは、図１乃至図２に開示したデータベース１３に相当する。

この上述した対応関係に基づいて、前述した基本的な構成を組み込んだ本第１の実施形態について、以下詳述する。

本第１実施形態にかかる位置情報入力装置１は、図１に示すように、導電性物体２の表面に予め想定して設けた架空のマトリクス状の複数の入力位置３ａ，３ｂ，３ｃ，……，３ｉを有する情報入力エリア（入力エリア）３と、この情報入力エリア３に対応して前記導電性物体２上の予め想定した他の箇所に配置され前記各入力位置３ａ〜３ｉに相当する位置に入力される位置決め信号を受信する３個の受信電極４ａ，４ｂ，４ｃを備えた信号検出部４と、前記想定された架空のマトリクス状の各入力位置３ａ〜３ｉに相当する位置に対して選択的にタッチして、特定された同一の位置決め信号Ｐを投入込する信号投入伝達手段５とからなる位置信号入力手段６を備えている。ここで、この架空のマトリクス状の複数の入力位置３ａ，３ｂ，３ｃ，……，３ｉの確かな位置情報は、後述する入力位置特定手段１２で位置情報として特定されるようになっている。

ここで、導電性物体２は、電気信号の伝搬を許容する電気抵抗を備えた物体（板状でも、フィルム状でも、或いは後述する人体の手の甲などの人体の一部でもよい）によって構成されている。そして、前述した信号検出部４で検出された受信信号は受信回路部４１の各受信回路４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃで各受信信号毎に雑音が除去されて入力位置特定手段１２へ送り込まれる。

上記した信号投入伝達手段５には、周波数の異なる複数の信号を一のグループとした位置決め信号Ｐを生成し出力する信号生成出力手段１１が併設されている。

このため、本実施形態にあっては、前記導電性物体２の表面に想定された入力エリア３の複数の各入力位置３ａ〜３ｉの位置情報の入力に際しては、同一レベルの電圧を維持して周波数の異なる複数の信号を一のグループとした位置決め信号Ｐをそれぞれ各一の入力位置３ａ，…，３ｈ，又は３ｉに同一条件で印加して入力すると共に、導電性物体２を介して伝搬する位置決め信号Ｐを複数の受信電極４ａ，４ｂ，４ｃで位置決め信号Ｓとして受信し、この周波数の相違で得られるインピーダンスの変化に基づいて入力位置特定手段１２が、当該位置決め信号Ｓの伝搬経路の抵抗値を算出すると共に、これに基づいて前述した入力位置３ａ，…，３ｈ，又は３ｉを特定するように構成したので、導電性物体２上に想定した入力エリア３の複数の各入力位置３ａ，…，３ｈ，又は３ｉは、当該入力エリア３の想定のみで情報入力位置として機能することができる。

このため、本実施形態にあっては、例えば導電性物体である人体の手の甲であっても何らの電気的な配線を行うことなく入力操作を行なう入力エリア３として割り当てることができ、これがため、機器上の検出部は小さくでも（或いはエリアの特定が無くても）表示部を大きくして利用することができ、これがため、導電性物体２であれば何処でも大きい入力エリア３を確保することができる。

又、詳細は後述するが、受信信号検出部４の各受信電極４ａ，４ｂ，４ｃで受信される位置決め信号Ｐは、各受信回路４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃで上述したように雑音が除去され、受信信号Ｓ（実際には後述するように、受信電流Ｉ_Ｓａ，Ｉ_Ｓｂ，Ｉ_Ｓｃ）が入力位置特定手段１２へ送り込まれる。

そして、入力位置特定手段１２では、この受信信号Ｓの値に基づいて各入力位置３ａ〜３ｉの内の一の入力位置と前記各受信電極４ａ，４ｂ，４ｃとの間の経路の電気抵抗値を算定し且つ当該算定された電気抵抗値に基づいて前記マトリクス状の各入力位置の内の一の入力位置を特定し出力する入力位置特定手段１２を備えている。
即ち、前述した入力エリア３の各入力位置３ａ乃至３ｉは、それぞれ電気的な配線その他の構成を一切不要とした状態で入力エリア３のみを区画設定することにより、対応する入力位置特定手段１２および信号生成出力手段等が有効に機能して当該入力位置３ａ乃至３ｉの位置情報を特定し入力することが可能となる。

この入力位置特定手段１２は、当該入力位置特定手段１２に入力される情報および当該入力位置特定手段１２で処理の対象となる情報およびその処理結果をそれぞれ記憶するデータベース１３と、これら各情報を表示する情報表示部１４とが併設されている。
この内、データベース１３には、前記入力位置特定手段１２によって特定される前記各入力位置３ａ〜３ｉとこれに対応して予め特定された外部出力情報とが、対応関係を維持して予め登録されている。
このため、前述した経路の電気抵抗値の算定が正確であれば、各入力位置３ａ乃至３ｉは有効に捕捉され入力される。

又、上述した位置決め信号Ｐを生成し出力する信号生成出力手段１１は、前述した位置決め信号Ｐとして所定周波数の交流信号を生成する信号発振部１１Ａと、この信号発振部１１Ａで生成される交流信号を前記位置決め信号用に調整し出力する位置決め信号生成出力部１１Ｂとを備えている。

この内、信号発振部１１Ａは、周波数の異なる複数の交流信号を前記位置決め信号用として順次生成し出力する機能を有している。本実施形態では、図７（Ａ）に示すように五段階に別れて異なった周波数の交流信号を形成し前述した入力位置特定手段１２に制御されて一定時間毎に順次切り換えて出力し得るように構成されている。

このため、本第１の実施形態では、一の入力位置にかかる位置情報がインピーダンＺの関数として五組のインピーダンＺ_１ , Ｚ_２ , Ｚ_３ , Ｚ_４ , Ｚ_５ の関数を得ることができ、これに基づいて、後述する図１０に示すうように、周波数の変化に応じたインピーダンＺの軌跡を得ることができる。尚、図１０では一の位置決め信号Ｐで周波数の変化を７段階とした場合が例示されている。

又、前記入力位置特定手段１２は、図２に示すように、上述した各受信電極４ａ，４ｂ，４ｃを介して受信される周波数の異なる複数の位置決め信号ａ，ｂ，ｃの電流値に基づいて、前記各入力位置３ａ〜３ｉと前記各受信電極４ａ，４ｂ，４ｃとの間に介在された前記導電性物体２上の前記位置決め信号Ｐが通過する経路部分の電気抵抗値（経路抵抗値）を、周波数毎にそれぞれ算定する経路抵抗算定部１２Ａを備えている。

この入力位置特定手段１２は、具体的には、上記経路抵抗算定部１２Ａと、この経路抵抗算定部１２Ａで算定された経路抵抗値に基づいて前記マトリクス状の複数の入力位置３ａ〜３ｉから当該経路抵抗値にかかる入力位置を特定する入力位置特定部１２Ｂと、これら各部の動作を制御する主制御部１２Ｃとを含んで構成されている（図２参照）。
このため、各構成部分は、後述するように当該主制御部１２Ｃに制御されて有効に機能するようになっている。

ここで、上記経路抵抗算定部１２Ａは、詳細は後述するが、前記位置決め信号出力部である信号生成出力手段１１の前述した位置置決め信号の出力段における出力電圧Ｅ_Ｓ （図２参照）を入力すると共に、当該出力電圧Ｅ_Ｓ と前記各受信電極４ａ乃至４ｃを介して受信される周波数の異なる複数の位置決め信号の受信電流Ｉ_Ｓａ，Ｉ_Ｓｂ，Ｉ_Ｓｃとに基づいて、それぞれ周波数毎にインピーダンスを算定する機能を有している。そして、この算定された前記各インピーダンスＺ_１ , Ｚ_２ , Ｚ_３ に基づいて周波数零の場合の純抵抗値を算定し、これを前記各入力位置３ａ〜３ｉと前記受信電極４ａ乃至４ｃとの間の伝搬経路Ｌ_１ ,
Ｌ_２ , Ｌ_３ 上の電気抵抗（経路抵抗値）とする経路抵抗特定機能を備えている。

又、上述した受信電極４ａ，４ｂ，４ｃは、本第１実施形態では、図１に示すように所定間隔Ｄを隔てて三個の受信電極４ａ乃至４ｃを装備した場合を例示した。
この場合には、この３個の各受信電極４ａ乃至４ｃに受信される同一の周波数の位置決め信号ａ，ｂ，ｃによって算定される異なった３個の経路抵抗値に基づいて当該各経路抵抗値にかかる共通の一の入力位置３ａ〜３ｈ又は３ｉが特定される。これについては、その具体的な入力位置の特定については後述する。

又、上述した受信電極が所定間隔Ｄを隔てて４ａ，４ｃの二個装備された場合（図１で受信電極４ｂを削除した場合）には、この２個の各受信電極４ａ，４ｃに受信される同一の周波数の位置決め信号によって算定される異なった２個の経路抵抗値に基づいて当該各経路抵抗値にかかる共通の一の信号入力位置が特定される。
ここで、この受信電極４ａ乃至４ｃについては、１個でも、２個でも或いは４個以上であってもよい。

次に、前述した導電性物体２として、図３に示すように、人体（オペレータ）の一方の手の一部（具体的には人体の一方の手の甲部分２Ａ）により構成した場合の例について説明する。

この場合、前述した信号投入伝達手段５としては、図１では導電性部材からなるタッチ部材５Ａを使用した場合を例示したが、ここでは、タッチ部材５Ａを前記人体の他方の手の親指と人指し指とを含む指タッチ入力部５Ｂにより構成する場合を例示する。
そして、前記人体の一方の手の一部上に想定した情報入力エリア３の各入力位置３ａ〜３ｉに対し、前記信号投入伝達手段５である指タッチ入力部５Ｂを当接することにより、前記信号生成出力手段１１から出力される位置決め信号を、各入力位置３ａ〜３ｉに個別に且つ容易に、そして迅速に投入可能な構成となっている。

更に、本第１実施形態では、図３に示すような使用状態の設定に際しては、前述した信号投入伝達手段５（指タッチ入力部５Ｂ）を構成する前記人体の他方の手の人指し指と前記各入力位置３ａ〜３ｉとの間の接触抵抗値と、前記信号生成出力手段１１の出力段に予め装備された出力電極１１ａと前記親指との接触抵抗とが、予め測定されて前述したデータベース１３に記憶されている。

そして、前述した入力位置特定手段１２における前記純抵抗の算定に際しては、算定された前記純抵抗値から前記各接触抵抗値が減算され、その結果が前記電気抵抗（経路抵抗値）として取り扱われるようになっている。

又、本第１実施形態では、前述したように、導電性物体２を人体の一方の手の一部（人体の一方の手の甲２Ａ部分）にて構成した場合を例示し、前記受信電極４ａ乃至４ｃ及び入力位置特定手段１２を含む他の信号処理系を全体を、図４に示すように腕輪状保持ベルト２１に搭載した。

更に、前述した受信電極４ａ乃び４ｃを前記腕輪状保持ベルト２１の裏面側に、又受信電極４ｂを端末本体の裏側に、それぞれ前記人体の腕に直接当接する状態に装備すると共に、前記信号生成出力手段１１の出力段に予め装備した出力電極１１ａを前記腕輪状保持ベルト２１上の外面部分に装備した。この出力電極１１ａは前述したように信号生成出力手段１１の出力を信号投入伝達手段５に伝達するためのものである。

次に、上記第１実施形態の内容について、更に具体的に説明する。
本第１の実施形態における位置情報入力装置（以下、端末という）１は、前述した図３に示すように、例えば、腕時計のように腕に巻きつけるようにして人体の一部に接していて、入力のために入力操作側の手の親指を端末の一部に接触させた状態で、人差し指を使い、指タッチ入力部５Ａを当該端末１を保持しているからだの一部に接触させることにより入力を行なわれる。
具体的には、本実施例では腕時計型の端末１において、図３に示すようにベルトの部分にある第１の信号発信部である出力電極１１ａに親指を接触させた状態で、人差指の動作による入力となる。

この位置情報入力装置（端末）１は、図１に示すように、入力動作である接触を検出するために、電気的な信号を送信を行なうための出力電極１１ａと、導電性物体２内を伝搬してくる位置決め信号Ｐを受信する前述した３個の受信電極４ａ乃至４ｃで構成され、その信号状態を検出データＳとして出力する受信回路部４１とを備えている。

更に、この位置情報入力装置１は、前述したように、電気的な交流信号を生成し前述したように出力電極１１ａに向けて、その出力の時間的タイミングと生成した信号の状態とを加味した生成出力信号Ｐとして出力する信号生成出力手段１１を有し、前記検出データＳを受けると、体の骨，筋肉，腱，関節，皮膚，血液など身体的電気特性を考慮して当該検出データＳ及び前述した生成データＰと予め設定されているデータベース１３に蓄積した蓄積データとを参照することで、接触位置を特定し且つその位置を入力位置情報ｅとして出力する入力位置特定手段１２を備えている。

又、本実施形態にかかる位置情報入力装置１は、前述したように、上記入力位置情報ｅを受けてその位置に割り当てられた所定の記号やデータ及び機能を表示する情報表示部１４を備えて構成されている。
ここで、上記入力位置情報ｅは情報処理システム全体（図示せず）の内の情報処理部５０へ送り込まれるようになっている。

図３に示すように、機器を巻きつけ保持している手の甲２Ａ上には、入力位置を区別するための入力エリア（情報入力エリア）３が想定された状態で配置されている。この入力エリア３は、各領域を区別するために表現しているもので、皮膚表面に部材が付着しているものではない。入力エリア３には、例えば文字入力に必要な各子音［あ］番〜［わ］番の記号が割り当てられている。

入力操作側の親指２Ｂと端末１が接している部分には電気的な信号を発信するための出力電極１１ａが配置されている。また、入力した情報を基にデータや機能を表示するための情報表示部１４が図３に示すように腕時計式の端末１の表面に配設されている。

図４（Ａ）に、位置情報入力装置（端末）１の詳細を示す。この図４は端末１を巻きつけている腕を透した入力部１０を表しており、端末１の裏側で腕面と接している部分には電気的な信号を受信するための受信電極４ａ，４ｂ，４ｃが三点配置されている。又、端末１の表面には、前述したように出力電極１１ａが配置されている。

図４（Ｂ）は、入力部１０の詳細構造を示す断面図である。この図４（Ｂ）は腕２部分に直交する方向の断面図で手の甲の側からみたものである。この図４（Ｂ）を参照すると、操作者の指先が機器に接触する電極パットとしての出力電極１１ａがある。この電極パットとしての出力電極１１ａは、Ａg ／ＡgCl 電極等、皮膚と電極端子との接触抵抗を抑え微弱電流を検出できるもので、人との親和性を考え透湿性・伸縮性の優れたものが使用されている。

又、人と接する筐体（端末本体）２０部分には電気信号を通さない絶縁体２２と、上部電極パットとしての出力電極１１ａに電気信号を送信する電圧生成回路としての信号生成出力手段１１と、受信電極４ａ，４ｂ，４ｃで受信される電気信号に基づいて当該受信信号にかかる電圧値および電流値を検出するための電圧計２４と電流計２５とが、配線基板２６上に実装されている。

図５は入力部１０の電気回路図である。この図５を参照すると、入力部１０は、電極パットである信号出力部１１ａと受信電極４ａ乃至４ｃの内の同じく電極パットである受信電極４ａとに、電流量を計測するための直列につながれた電流計２５と、信号が伝搬する人の甲部分に加えられる電圧（入力位置と受信電極との間に印加される信号生成出力手段１１の出力電圧）を計測するために信号生成出力手段１１に並列につながれた電圧計２４とを含んで構成されている。

（動作説明）
次に、上記第１実施形態の全体の動作等について説明する。

まず、導電性物体（人体の手の甲）２の表面に想定された入力エリア（情報入力エリア）３の複数の入力位置３ａ〜３ｉの一つに信号投入伝達手段５（指タッチ入力部５Ａ）を介して印加された特定の位置決め信号であって周波数の異なる複数の信号を一のグループとする同一電圧から成る交流電気信号Ｐは、前記導電性物体２上の他の箇所で例えば三個の検出電極４ａ〜４ｃによって位置決め信号Ｓとして検出される（ステップＳ１１／位置決め信号検出工程：第１の工程）。

続いて、この検出された位置決め信号Ｓが通過した前記導電性物体２上の伝搬経路Ｌ_１ ，Ｌ_２ ，Ｌ_３ （例示的には図１２参照）に対応したインピーダンスＺ（周波数の異なるインピーダンスＺ_１ ，Ｚ_２ ，Ｚ_３ ）が、それぞれ当該各受信電極４ａ〜４ｃ毎に得られる受信信号の電流値および前記印加電圧値（同一電圧）に基づいて入力位置特定手段１２の経路抵抗算定部１２Ａで演算される（ステップＳ１２／受信インピーダンス演算工程：第２の工程）。

同時に、この経路抵抗算定部１２Ａでは、上記演算により得られる周波数毎の前記伝搬経路Ｌ_１ 〜Ｌ_３ の各インピーダンスＺ（Ｚ_１ 〜Ｚ_３ ）に基づいて当該経路Ｌ_１ 〜Ｌ_３ の純抵抗値Ｒ（経路抵抗値Ｒ_１ ，Ｒ_２ ，Ｒ_３ ）が算定される（ステップＳ１３／経路抵抗算定手段：第３の工程）。

そして、前述した入力位置特定手段１２の入力位置特定部１２Ｂは、この算定された経路抵抗値Ｒ_１ ，Ｒ_２ ，Ｒ_３ に対応した入力位置（先のタッチ位置）にかかる位置情報を、前記各入力位置にかかる経路抵抗値として予め記憶されているデータベース１３の対応リストから取り出して、対応する入力情報と共に所定の情報処理装置５０へ出力される（ステップＳ１４／位置情報出力工程：第４の工程）。

ここで、前述した第１の工程（ステップＳ１１／位置決め信号検出工程）の前工程として、異なった周波数の同一電圧からなる交流電気信号が信号生成出力手段１１で予め生成され且つ位置決め信号Ｐとして何時でも出力可能な状態に設定されており、前述した制御部１２Ｃに制御されて出力電極１１ａに向けて出力されるようになっている。

又、前記第１の工程では、前述したように、導電性物体を人体の一方の手の一部（手の甲）により構成すると共に、この手の甲の上に入力エリア３を想定するようにした。

更に、前述した第３の工程では、前記導電性物体２上を伝搬してきた経路の純抵抗（経路抵抗値Ｒ_１ ，Ｒ_２ ，Ｒ_３ ）の算定に際しては、前工程で特定され周波数毎に成立する経路インピーダンスＺにかかる複数の関数に基づいて当該導電性物体上の伝搬経路Ｌ_１ ，Ｌ_２ ，Ｌ_３ ）のリアクタンス成分Ｘと純抵抗成分Ｒとを予め設けた入力位置特定手段１２で演算し当該純抵抗成分（経路抵抗値Ｒ_１ ，Ｒ_２ ，Ｒ_３ ）を前記電気抵抗値として特定する構成とした。

以下、これら各工程の内容およびその信号伝搬経路の周辺の技術的な環境等について、更に具体的に説明する。

前述した全体動作と一部重複するが、図６に示すように、本第１実施形態にかかる位置情報入力装置１は、まず、ステップＳ１０１で、信号生成出力手段１１では位置決め信号Ｐを生成し出力すると共に、出力電極１１ａに対して、当該位置決め信号Ｐを送り込む。

同時に、機器を保持している一方の手２の甲２Ａ部分の情報入力エリア３の内の特定の入力位置（例えば３ａ）に当該位置決め信号Ｐを送り込む為に、他方の手の指（指タッチ入力部５Ａ：図３参照）にて、出力電極１１ａと前記特定の入力位置３ａに対して同時に接触動作を実行する。この結果、この特定の入力位置３ａから手の甲２Ａ部分に当接装備されている受信電極４ａ，４ｂ，４ｃに向けて位置決め信号Ｐが電気的に出力される（Ｓ１０１）。

次に、ステップＳ１０２では、信号受信部４（各受信電極４ａ，４ｂ，４ｃ）で、前述した出力電極１１ａから指タッチ入力部５Ａを介して各入力位置３ａ〜３ｉへ送られた位置決め信号Ｐがオペレータのからだ（手の甲２Ａ）を通して伝わった電気信号として検出される（Ｓ１０２）。

又、ステップＳ１０３では、入力位置特定手段１２が機能して予めデータベース１３に保存されている第１の蓄積データ１３ａを参照することにより、入力エリア３の位置と関連付けて、どの入力位置が選択されているかの特定を行ない、特定の一の入力位置（例えば、入力位置３ａ）に対して第１の入力情報特定データｅとして出力する（Ｓ１０３）。

そして、ステップＳ１０４では、特定された一の入力位置に対応して予めデータベース１３に記憶されている対応する記号やデータ或いは機能内容を表示する（Ｓ１０４）。

次に、上述した各ステップＳ１０１乃至１０４の動作内容を更に具体的に説明する。
この第１実施形態では、上述したように人体を電気導電体として取り扱っており、電気的インピーダンス特性（実際には純抵抗）を計測することにより機器への入力に利用する構成となっている。

ここで、人体の電気的インピーダンスＺには、前述したように、実際には抵抗成分Ｒと容量成分Ｘがあり、接触位置は、前述したように抵抗成分Ｒを計測することにより人体内の電気信号の伝達経路長が求まることからその位置を特定することが可能となる。一方、電気信号としては直流を使用しても良いが、人体は電気的抵抗が高く又静電容量も高いため、本第１実施形態では交流電流を用いて純抵抗成分の計測を行い、この純抵抗成分にこれに基づいて入力位置の特定を行なう。

図７（Ａ）（Ｂ）は、信号生成出力手段１１の信号発振部１１Ａで生成され発振される交流信号の内容の一例を示す。
まず、前述した図６のステップＳ１０１では、信号発振部１１Ａで生成され発振される交流信号は正弦波である。各周波数での電気的インピーダンスを算出するために、図７（Ａ）に示すように、信号生成出力手段１１では前述した主制御部１２Ｃに制御されて先ず一定の時間で特定の周波数の交流電気信号を生成し、次に、一定の時間ごとに順に発振周波数を変化させる。

ステップＳ１０２では各周波数発信時の人体を伝達した信号が前述したように受信電極４ａ，４ｂ，４ｃで受信され、前述したように入力位置特定手段１２では信号受信回路４１を介して入力された受信信号から電流値が特定され、前述した信号生成出力手段１１より当該受信信号にかかる電圧値を取得する。

図７（Ｂ）は、入力位置特定手段１２における動作の一例を示すフローチャートである。
この図７（Ｂ）を参照すると、まず、ステップＳ２００で、入力操作開始の検出を行う。ステップＳ１０１では発信生成手段１１により発信信号生成を行う前に、発信生成手段１１の出力開始のトリガをステップＳ２００で判断する。第１の信号発信部である出力電極１１ａでは第１の信号受信部である受信電極４ａに対し、一定の電位を持ち、操作する手の親指が第１の信号発信部である出力電極１１ａに接触することにより、操作を開始することを、受信電極４ａでの電位が出力電極１１ａに近づくことを検出することで入力操作の開始が検出される。ここで、操作する側の親指で端末の一部に接触することは、電気的な閉回路を作り出すために必要な行為であり、他にも下記のような利点が存在する。
１つ目は出力電極（第１の信号発信部）１１ａや受信電極（第１の信号受信部）４ａにおける電極部分と皮膚と接触状態の安定化である。本実施形態のように腕型であり、体に巻き付ける形で体と接している場合には接点を安定化するために締め付けを行うと操作者に余計な締め付け圧を加えてしまい使いづらいと同時に、逆に締め付けが緩い状態では接点状態が不安定で、電気的な値がとれないという問題がある。この点に関しては、入力操作をする際に出力電極（第１の信号発信部）１１ａを上から押し付けて接点を安定化することは、より安定した電気的信号がとりやすいメリットがある。
２つ目は操作時以外に余計なエネルギを消費しない点である。本実施形態のように腕時計型の場合、端末以外からエネルギを取得できないため、端末サイズに依存し充電池の容量が制限されてしまうため、省エネルギ化は重要である。この点で、入力操作以外の時に発信生成手段である信号生成出力手段１１の処理動作により出力電極（第１の信号発信部）１１ａを動作させないことは省エネルギ化に向けて有効に機能する。
３つ目は入力操作と単なる体の触れ合いとの切り分けが可能になる点である。単に体の一部である入力エリア１０に接触したことを入力として判断を行うと、拍手など入力とは関係ない動作を入力としてとらえ、機器の誤操作につながる問題がある。この点で、出力電極（第１の信号発信部）１１ａに接触しているときのみ入力操作時として判断することは入力操作と単なる動作との切り分けとして明示的であり、操作者が理解しやすい。
前述したように、図７（Ｂ）は図６に示すステップＳ１０３の詳細内容の例を示す。この図７（Ｂ）を参照すると、ステップＳ１０３の詳細を表しているステップＳ２０１では電流計１５と電圧計１４を用い、各周波数でのインピーダンス（Ｚ_１ ，Ｚ_２ ，Ｚ_３ ）が算出される。

ここで、人体細胞とその電気特性について略述する。人体の細胞の電気的等価回路としてはＨayden のモデルを利用する。
図８に示すように、人体の細胞は、その電気抵抗力は細胞の外部と内部でそれぞれ異なり、外液抵抗２１と内液抵抗２２に分けられる。又、細胞の外部と内部の境界面である細胞膜には、膜抵抗２３Ａと膜容量２３Ｂがある。膜抵抗２３Ａと膜容量２３Ｂとは、電気的な並列回路として見なすことができ、内液抵抗２２は細胞膜に対し直列回路と見なすことができる。また、外部抵抗２１はこれら内部抵抗２２に対し並列回路と見なすことができる。

人体細胞の電気的な等価回路を図９（Ａ）（Ｂ）に示す。この図９（Ａ）は、図８で表した人体細胞の電気特性を電気的な等価回路で置き換えたものである。ここで、外部抵抗２１をＲ_ｅ 、内液抵抗２２をＲ_ｉ 、膜抵抗２３ＡをＲ_ｍ 、膜容量２３ＢをＣ_ｍ とする。
図９（Ｂ）は、図９（Ａ）の等価回路を更に簡易化したものである。膜抵抗２３ＡであるＲ_ｍ は抵抗値が非常に高いため、簡易化した等価回路を利用することができる。

図１０は各周波数での電気的インピーダンスを表した図である。図９（Ｂ）に示す電気的等価回路における各周波数での電気インピーダンスは、横軸を抵抗的成分であるＲ、縦軸を負の容量的成分であるＸとするCole-Cole プロットである。

ここで、電気インピーダンスＺは、Ｚ＝Ｒ＋ｊＸ、として表した際、その周波数の変化に伴う電気インピーダンスＺの位相変化を円弧上に表すことができ、実数軸との交点で、周波数を０とした時、実数軸成分の大きい点で交わり、周波数を無限大とした時、実数軸成分の小さい点で交わる。

具体的には、前述した図７（Ｂ）のステップＳ２０１により算出された各周波数でのインピーダンスＺをプロットし、円弧へのモデルフィッティングを行なう。モデルフィッティングには実測値から最小二乗法により最もモデルと実測値との誤差が少ない円弧の関数を算出する。

前述した図７（Ｂ）を参照すると、この図７（Ｂ）のステップＳ２０３では、周波数を０とした時の抵抗成分である人体の純抵抗値を算出する。ステップＳ２０２で求めた円における実数軸と交点から純抵抗値を算出する。
そして、図７（Ｂ）のステップＳ２０４では人体の算出された純抵抗値を基づいて接触位置である入力エリア３上の入力位置３ａ〜３ｉに何れかである特定の入力位置を算出する。

接触位置と電気的抵抗値との関係の一例を図１１に示す。図１１（ａ），図１１（ｂ），図１１（ｃ）に示すように、入力エリア３上の入力位置が例えば受信電極４ａから遠くなると、その抵抗値は距離に比例し大きくなる。また、その際に検出される電気抵抗値については、図１１（ａ）では、以下の如く設定した。

即ち、信号受信部４ａに入力操作をする場合、この信号受信部４ａと人差し指によりタッチされる入力位置３ａ（仮に設定／入力位置３ａ〜３ｉの内ならどれでもよい）までの抵抗値をＲ_１ とし、入力操作する人差し指の先端から出力電極１１ａにタッチする親指の先端迄の抵抗値をＲ_Ｒ とし、二箇所の接触部分での接触抵抗の合計をＲ_Ｔ とすると、その合計の抵抗値Ｒ_Ａ は、Ｒ_Ａ ＝Ｒ_１ ＋Ｒ_Ｒ ＋Ｒ_Ｔ となる。
同様に、図１１（ｂ）では、Ｒ_Ｂ ＝Ｒ_２ ＋Ｒ_Ｒ ＋Ｒ_Ｔ 、図１１（ｃ）では、Ｒ_Ｃ ＝Ｒ_３ ＋Ｒ_Ｒ ＋Ｒ_Ｔ である。

ここで、入力位置から第１の信号受信部３までの距離を算出するため、入力操作側の人差し指の抵抗値であるＲ_Ｒ と、接触抵抗力Ｒ_Ｔ を減算する必要がある。そこで、予め受信電極
４ａを接触した際の接触抵抗値であるＲ_Ｒ ＋Ｒ_Ｔ をデータベース１３に記録しておき、最後に減算する。

図１２は平面上の接触位置の特定の例を表す説明図である。図１および図３に示すように、本実施形態にあっては距離Ｄの等間隔をもって三つの受信電極４ａ．４ｂ，４ｃが入力エリア３に向けて横一列に配置されている。符号Ｕは図３に示す人指し指が前述した入力エリア３の例えば「あ」にタッチした位置を示す。

そして、この各受信電極４ａ．４ｂ，４ｃによって各別にそれそれ順次検出される周波数の異なった受信信号のよる位置決め信号Ｓに基づいて、当該位置決め信号Ｓにかかる信号電圧Ｅ_Ｓ および信号電流Ｉ_Ｓａ，Ｉ_Ｓｂ，Ｉ_Ｓｃより先ず、前述した位置入力特定手段では、各信号電流毎に、周波数の対応したインピーダンスＺ_１ ，Ｚ_２ ，Ｚ _３が算定される。
続いて、この算定された上記インピーダンスＺ_１ 〜Ｚ _３に基づいて、抵抗値Ｒ_Ｌ１、Ｒ_Ｌ２、Ｒ_Ｌ３が特定される。かかる演算は入力位置特定手段１２の経路抵抗算定部１２Ａで実行される。

次に、この抵抗値Ｒ_Ｌ１、Ｒ_Ｌ２、Ｒ_Ｌ３に対応した距離Ｌ_１ ，Ｌ_２ ，Ｌ _３が前述したデータベース１３から引き出され、受信電極４ａ，４ｂ，４ｃの相互間の距離Ｄを基準として前記タッチ位置「あ」までの距離である接触位置Ｕ迄の距離が算出され、これによって、当該「あ」の位置情報が外部出力される。かかるデータ処理は入力位置特定手段１２の入力位置特定部１２Ｂで実行される。
ここで、本第１実施形態では、図１及び図３に示すように、入力エリア３を文字入力に必要な「あ」番〜「わ」番に割り当てたが「＊」番、「＃」番、などの記号、「Ａ」〜「Ｇ」といった英字、「０」〜「９」といった数字、クリアキー、決定キーなどを割り当ててもよい。また、接触位置が特定可能なため、タッチパットのようなマウス操作の位置特定として利用してもよい。又、入力部１０の構成として、端末本体２０の裏側で腕表面と接してる部分に信号受信部である信号検出部４の受信電極４ａ，４ｂ，４ｃを三点配置したが、これを二点とし、算出される抵抗値Ｒ_Ｌ１，Ｒ_Ｌ２に対する接触位置のテーブルをデータベースに予め保有するように構成してもよい。
また、前述したステップＳ２００において入力操作開始の検出を行うのに、本実施形態では、第１の信号発信部である出力電極１１ａから第１の信号受信部である受信電極４ａまでの電位の変化により入力操作の開始を検出するようにしたが、受信電極４ａ（第１の信号発信部）を触ることにより、機械的に通電を開始するスイッチを設けるように構成しても良い。

（制御動作のプログラム化）
ここで、上述した各構成部分の動作については、その何れも前述した主制御部１２Ｃの指令に基づいて実行されるようになっている。このため、上述した各工程における動作内容については、その制御動作部分をプログラム化して当該主制御部１２Ｃが備えているコンピュータに実行させるように構成してもよい。

この場合、例えば信号検出動作，経路インピーダンス算出動作，経路抵抗値算定動作、及び位置情報出力制御操作については、下記のようにコンピュータに実施可能にプログラム化が可能となっている。

即ち、導電性物体の表面に設置されたマトリクス状の複数の入力位置の一つに信号投入伝達手段５（５Ａ）を介して印加された特定の位置決め信号であって周波数の異なる複数の信号を一のグループとする同一電圧から成る交流電気信号Ｐが、前記導電性物体上の他の箇所で位置決め信号Ｓとして検出された場合にこれを入力し位置決め信号として特定する検出信号処理機能、この検出された位置決め信号Ｓが通過した前記導電性物体２上の伝搬経路Ｌ_１ ，Ｌ_２ ，Ｌ_３ の各インピーダンスＺを、当該受信信号にかかる電流値および前記同一電圧の印加電圧値に基づいて演算する経路インピーダンス算出機能、この演算により得られる周波数毎の前記伝搬経路のインピーダンスＺ_１ ，Ｚ_２ ，Ｚ_３ に基づいて当該経路の純抵抗値（経路抵抗値）Ｒを算定する経路抵抗値算定機能、この算定された経路抵抗値Ｒに対応した入力位置を、前記各入力位置にかかる経路抵抗値として予め記憶されたデータベースの対応リストから取り出して所定の情報処理装置５０へ向けて出力する位置情報出力制御機能、をプログラム化しコンピュータに実行させるようにしてもよい。

この場合、前述した経路抵抗値算定機能にあっては、前記導電性物体２上を伝搬してきた経路の純抵抗Ｒの算定に際しては、周波数毎に成立する前記経路インピーダンスＺ_１ ，Ｚ_２ ，Ｚ_３ にかかる複数の関数に基づいて当該導電性物体上の伝搬経路のリアクタンス成分Ｘと純抵抗成分Ｒとを演算し当該純抵抗成分Ｒを前記電気抵抗値として特定する構成としてもよい。

（入力エリアの記号等）
本第１実施例では、入力エリア３については、文字入力に必要な［あ］番〜［わ］番に割り当てたが、［＊］番、［＃］番など記号、［Ａ］〜［Ｚ］といった英字、［０］〜［９］といった数字、クリアキー、決定キーなどを割り当てても良い。
また、接触位置が特定可能なため、タッチパットのようなマウス操作の位置特定として利用しても良い。

また、入力部１０の構成として、端末１の裏側で腕表面と接している部分に三点の受信電極４ａ，４ｂ，４ｃを配置した場合を例示したが、二つの受信電極４ａ，４ｂを配置し、前述したデータベース１３のテーブルには、算出されるＲ_Ｌ１、Ｒ_Ｌ２に対する接触位置のテーブルを保有するように構成してもよい。

ここで、上記第１の実施形態にあっては、複数の入力位置をマトリクス状とし、これを前記人の手の甲に設置した場合を想定して人体の一部の抵抗値を測定する場合を例示したが、これはあくまで例示であって、例えば図１において、あ，か，さの複数からなる一列の入力位置を想定し、この想定された各入力位置と受信電極との間の抵抗値を測定しこれを位置特定情報して使用するように構成してもよい。
（第１実施形態の効果）
本発明にかかる第１の実施形態は、以上のように、導電性物体２の表面に設定した入力エリア３の複数の各入力位置３ａ〜３ｉの位置情報の入力に際しては、同一レベルの電圧を維持して周波数の異なる複数の信号を一のグループとした位置決め信号Ｐをそれぞれ各一の入力位置に同一条件で印加して入力すると共に、導電性物体を介して伝搬する位置決め信号を複数の受信電極で受信し、この周波数の相違で得られるインピーダンスの変化に基づいて入力特定手段が、当該位置決め信号の伝搬経路の抵抗値を算出すると共にこれに基づいて前述した入力位置を特定するように構成した。

このため、導電性物体に想定された入力エリアの複数の各入力位置は、当該エリアの想定のみで情報入力位置として機能させることができ、このため、例えば導電性物体である人体の手の甲であっても何らの電気的な配線を行うことなく入力操作を行なう入力エリアとして割り当てることができ、これがため、機器上の検出部は小さく表示部を大きくして利用することができ、これがため、導電性物体であれば何処でも大きい入力エリアを確保することができるという優れた位置情報入力装置、位置情報入力方法、および位置情報入力処理プログラムを提供することができる。

本第１の実施形態は、上述したように構成され機能するので、これによると、入力をするために端末１を保持している人体に接触をすると、人体と接している端末１から電気信号を発信し、更に人体の内部を伝達した電気信号を検出することで、その身体的電気特性を計測し、その入力接触位置（入力位置３ａ〜３ｉの何れか）が特定できることで、端末１と接触する人体の一部に入力操作を行なう入力エリア３を割り当てることができ、機器上の検出部は小さく表示部を大きくすることができ、更には人体に割り当てた大きい入力エリア３を確保することができる。

更に、本実施例では、入力エリア３が大きく、選択や決定といった操作が理解しやすいことである。入力エリア３を小さくするために一つの入力エリアに複数の機能を割り当て、各機能を、操作する手順や組み合わせにより選択する公知例に比べ、各々の機能を大きい入力エリア３へ割り当てが可能であるため、操作がしやすい。

又、他の効果としては、入力エリア３が大きく、選択や決定といった操作がしやすいことである。他の関連技術にあるように、機器上に入力エリアを設けそのサイズを小さくすることに比べ、十分に大きな入力エリア３を取ることが可能であるため、オペレータによる入力のための位置決めがしやすく、入力ミスの低減や入力時間の削減の効果がある。

更に、本第１実施形態では、入力エリア３が大きいことから、手書き文字入力のような操作に適していることである。例えば、各機器に、面に接触することでポインティングやスクロール操作をするデバイスを装備してそのサイズを小さくすることに比べ、入力を検出する検出部（受信電極）は小さいが、入力を行なう入力エリア３は大きく取ることが可能であるため、スクロールを伴い、大きい操作領域が必要な操作や、入力の開始位置を絶対位置で指定する操作に適している。

又、本第１実施形態では、入力の確認性が高いことである。入力が行なわれたことが、からだに接触されたことにより感じ取ることができるため、どこの位置への入力を行なっているのかを操作部分を見ることなく確認することができる。

更に又、体に位置検出のための部材を巻きつける煩わしさがないことである。入力を検出する検出部は、機器と人体との接触部分だけにあり、可搬性にも優れる。
これらの各利点は、入力部１０のみを機器と接触する人体の一部（例えば、手の甲）に設けることで改善させたためである。
更に、本発明にかかる上記第１実施形態における入力動作として、端末の一部に接触した状態でのみ、からだに割り当てられた入力エリアへの接触を入力として判定し、検出処理を行う。これにより以下の効果がある。
第１の効果は、機器側で電気的な信号を取得する電極部分と皮膚と接触状態の安定化である。端末の一部に接触することで、接点部に自然と圧が加わるため、接点状態が安定になり、より正確な値を取得可能になる。
第２の効果は、操作時以外に余計なエネルギを消費しない点である。端末の一部に接触した時のみ入力を検出することから、入力操作以外の時に操作を識別するための処理や動作を行わず、省エネルギとしてのメリットがある。
第３の効果は、入力操作と単なる体の触れ合いとの切り分けが可能になる点である。端末の一部に接触した時のみ入力を検出することから、操作者が入力してからだに割り当てた入力エリアへの接触を行ったことと、ただ単に拍手など、入力とは関係のない人としての動作を切り分けることが可能になるため、機器の誤操作の問題がなくなる。
上記３つの効果の理由は、入力として端末の一部へ接触している状態でのみ、入力エリアへの接触を入力とすることによる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態を、図１３乃至図１４について説明する。
この第２の実施形態では、電極パット１０としての出力電極を二個設けた点に問い区長を有する。これは、人体と接触する部分の接触抵抗の影響を少なくなるようにしたものである。

まず、前述した第１の実施形態（図１）では、出力電極１１ａと複数の受信電極４ａ，４ｂとの対応関係にあっては、受信電極３ａが入力位置信号を検出すると検出データである信号電流Ｉ_Ｓａ，Ｉ_Ｓｂを出力し、この検出データ（信号電流Ｉ_Ｓａ，Ｉ_Ｓｂ）を受け取ると、入力位置特定手段１２はデータベース１３内の蓄積データ１３ｃを参照して入力位置を推定するようになっている。

一方、この第２の実施形態では、図１３に示すように、入力位置信号の検出に際しては、複数の出力電極１１ａ，１１ｂ，１１ｂ，１１ｂと複数の受信電極４ａ，４ｂ，４ｂ，４ｂとを用いて行われ、受信電極４ａ，４ｂ，４ｂ，４ｂが入力を検出すると、電極パット１０で或る当該受信電極４ａ，４ｂ，４ｂ，４ｂと人体とが接触する部分の接触抵抗を含まない検出データｆ（信号電流Ｉ_Ｆａ，Ｉ_Ｆｂ１ ，Ｉ_Ｆｂ２ ，Ｉ_Ｆｂ３ ）を出力し、この検出データｆを受け取ると、入力位置特定手段１２はデータベース１３内の蓄積データ１３ｇを参照して入力位置を推定するように構成されている。

図１４（Ａ）（Ｂ）は入力部の一例を表した図である。この図に示すように出力電極部としては四つの出力電極１１ａ，１１ｂ，１１ｂ，１１ｂを有し、受信電極としては四つの受信電極４ａ，４ｂ，４ｂ，４ｂを備えている。
ここで、入力操作の開始は、第２の第一信号受信部である受信電極４ａに対する発信側の第２の第一信号発信部である出力電極１１ａを、操作者の親指が接触することによって通電することで、判断する。
そして、端末１の表面にて操作する親指と接触する部分には、図１４に示すように、一方の出力電極１１ａと受信電極４ａとが並んで配置されており、端末１の裏側で腕２の表面と接している部分には、他方の出力電極１１ｂと受信電極４ｂとが並んで配置されている。

ここで、他方の出力電極１１ｂと受信電極４ｂとによる組み合わせは端末１の裏側の腕表面と接している部分に、前述した第１実施形態の場合と同様に三箇所に配設されている（図１４（Ａ）では一か所のみ明記した）。

図１４（Ｂ）は入力部１０の電気回路図である。電極パットである出力電極および受信電極と人体とが接触する部分の接触抵抗の影響を少なくするために、端子の数が４本である４端子法を用いて電気的インピーダンスを測定する。

この図１４（Ｂ）に示すように、信号生成出力手段１１により生成される交流信号は、一方の出力電極１１ａと他方の出力電極１１ｂとに接続され、その電流量が電流計２５により計測される。また、この一方の出力電極１１ａと並んで配置される一方の受信電極４ａと、他方の出力電極１１ｂと並んで配置される他方の受信電極４ｂとは端末１内部で電圧計２４により電圧を計測する。

このため、前述した第１の実施形態においては、第１の入力情報特定手段５がステップＳ２０４にて接触抵抗力Ｒ_Ｔ を含む形で図１１における電気抵抗値を表していたのに対し、本第２の実施形態では接触抵抗力Ｒ_Ｔ の値を小さく計測できるため、計測誤差を小さくできる。
その他の構成およびその作用効果は、前述した第１の実施形態の場合と同一となっている。

［第３実施形態］
次に、図１５を参照して本発明の第３の実施形態を説明する。
この第３の実施形態は、ディスプレイの大画面化に伴い、表示部と同一面上に、入力を検出する検出部を大きく設けることが困難な場合に有効な実施形態である。

図１５は入力操作の様子を表した図である。この図１５に示すように、端末１を保持する側の指先など人体の一部で、端末１の側面及び背面に配置された一方と他方の受信電極４ａ，４ｂと、端末１の表面に配置され操作側の人差指で接する位置に配置された出力電極１１ａとが、配置されている。入力エリア３は、端末１を保持する手の掌部に設定し、この入力エリア３で入力操作を行なうように構成されている。
その他の構成及びその作用効果は、前述した第１の実施形態の場合と同一である。

このため、本第３の実施形態によると、実施例の形態では、携帯型の端末形状を変えることなく、入力部分だけを追加することが可能である。

以上、実施形態（及び実施例）を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態（及び実施例）に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

この出願は２００８年８月２９日に出願された日本出願特願２００８−２２２９３４を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

本発明にかかる位置情報入力装置、位置情報入力方法、および位置情報入力処理プログラムは、小型の情報処理機器の入力部分としてあらゆる分野の情報処理機器に共通に実施することができ、その汎用性は大なるものがある。

１ 位置情報入力装置
２ 導電性物体（人体の手の甲）
３ 入力エリア（情報入力エリア）
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ 入力位置
４ 信号検出部
４ａ，４ｂ，４ｃ 受信電極
５ 信号投入伝達手段
５Ａ タッチ部材
５Ｂ 指タッチ入力部
６ 位置信号入力手段
１１ 信号生成出力手段
１１Ａ 信号発振部
１１ａ 出力電極
１１Ｂ 位置決め信号出力部
１２ 入力位置特定手段
１２Ａ 経路抵抗算出部
１２Ｂ 入力位置特定部
１２Ｃ 主制御部
１３ データベース
１４ 情報表示部
Ｐ 位置決め信号（出力側）
Ｓ 位置決め信号（受信側）
ａ，ｂ，ｃ 受信信号
ｅ 入力位置情報
Ｒ 純抵抗

Claims (18)

1. 入力をするために端末を保持している体に接触をした際に、電気的な信号を発信するための１つ又は複数の信号送信部と、電気的な信号を検出し検出データを出力する複数の信号受信部とにより構成される入力部と、
   前記信号送信部に電気的な信号を生成し、発信データとして出力し、その出力の時間的タイミングと生成した信号の状態とを生成データとして出力する発信生成手段と、
   前記検出データと前記生成データと予め設定されているデータベースの蓄積データを参照することにより接触位置を特定し、その位置を入力情報特定データとして出力する入力情報特定手段と、
   を少なくとも備えたことを特徴とする、端末である位置情報入力装置。
2. 前記信号送信部と前記信号受信部は、端末を保持する手と指先や指の付け根等からだの一部で接触するように配置してあり、
   前記信号送信部により発信された電気的信号を体の骨格，筋肉，腱，関節，皮膚など身体的電気特性に基づいて伝達された電気的信号を、前記信号受信部により電流値と電圧値を検出することを特徴とする請求項１記載の位置情報入力装置。
3. 前記入力部は、前記信号送信部と前記信号受信部として体の一部と接する部分に通電用の電極パットと、それ以外の部分で電気的接続を遮断するための絶縁体による筐体とを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の位置情報入力装置。
4. 前記入力部の筐体は、時計型の形状であり、
   前記入力部の前記信号送信部が筐体表面上に配置してあり、前記入力部の前記信号受信部が筐体背面側に３つ配置してあることを特徴とする請求項１，２又は３に記載の位置情報入力装置。
5. 前記入力部の筐体は、時計型の形状であり、
   前記筐体の端末表面上でからだと接触する位置に前記信号送信部と前記信号受信部が配置してあり、前記筐体の端末背面側の３箇所で体と接触する位置に前記信号送信部と前記信号受信部が配置してある
   ことを特徴とする請求項１，２又は３に記載の位置情報入力装置。
6. 前記入力部の筐体は、時計型の形状であり、前記信号送信部が前記筐体の表面上に配置してあり、
   前記信号受信部が、前記筐体の背面側に２つ配置してある
   ことを特徴とする請求項１，２又は３に記載の位置情報入力装置。
7. 前記発信生成手段は、前記信号送信部で発信する電気信号として交流電流となる電気信号を生成し、低周波から高周波まで一定時間単位で順番に出力するものであることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一つに記載の位置情報入力装置。
8. 前記入力情報特定手段は、
   前記生成データである各周波数が提示されているタイミングを基に、前記検出データである電流値と電圧値から電気的インピーダンス特性を算出し、予め設定されているデータベースの蓄積データを参照し、体の骨，筋肉，腱，関節，皮膚，血液など身体的電気特性に基づき、目的となる電気的インピーダンスのみを算出し、電気的インピーダンスから接触位置を特定することを特徴とする請求項１乃至７の何れか一つに記載の位置情報入力装置。
9. 前記入力情報特定手段は、電気的インピーダンスから接触位置を特定するのに、特に体の細胞を基にした電気的等価回路によるインピーダンス特性へのモデルフィッティングを算出し、体の電気的純抵抗力を算出することで接触位置を特定することを特徴とする請求項１乃至７の何れか一つに記載の位置情報入力装置。
10. 前記データベースは、入力操作をするからだの電気的抵抗力と接触部分での接触抵抗力とを前記蓄積データとして記録してあることを特徴とする請求項１乃至５並びに７乃至９の何れか一つに記載の位置情報入力装置。
11. 前記データベースは、入力操作をするからだの電気的抵抗力と接触部分での接触抵抗力とを前記蓄積データとして記録してあり、更に体の電気的純抵抗力と体の長さとの関係を記録してあることを特徴とする請求項１乃至３並びに７乃至９の何れか一つに記載の位置情報入力装置。
12. 電気的な信号を生成し、発信データとして出力し、その出力の時間的タイミングと生成した信号の状態とを生成データとして出力する発信生成ステップと、
    入力をするために端末を保持しているからだに接触をした際に、前記電気的な信号を発信するための信号送信ステップと、
    前記電気的な信号を検出し検出データを出力する信号受信ステップと、
    前記検出データと前記生成データと予め設定されているデータベースの蓄積データを参照することにより接触位置を特定し、その位置を入力情報特定データとして出力する入力情報特定ステップと、
    を少なくとも備えたことを特徴とする端末へ位置情報を入力するための位置情報入力方法。
13. 前記信号受信ステップにより検出される検出データは電流値と電圧値を基に生成されているデータであることを特徴とする請求項１２記載の位置情報入力方法。
14. 前記発信生成ステップは、前記信号送信ステップで発信する電気信号として交流電流となる電気信号を生成し、低周波から高周波まで一定時間単位で順番に出力することを特徴とする請求項１２乃至１３の何れか一つに記載の位置情報入力方法。
15. 前記入力情報特定ステップは、
    前記生成データである各周波数が提示されているタイミングを基に、前記検出データである電流値と電圧値から電気的インピーダンス特性を算出し、
    予め設定されているデータベースの蓄積データを参照し、体の骨，筋肉，腱，関節，皮膚，血液など身体的電気特性に基づき、目的となる電気的インピーダンスのみを算出し、
    電気的インピーダンスから接触位置を特定する
    ことを特徴とする請求項１２乃至１４の何れか一つに記載の位置情報入力方法。
16. 前記入力情報特定ステップは、電気的インピーダンスから接触位置を特定するのに、特に体の細胞を基にした電気的等価回路によるインピーダンス特性へのモデルフィッティ
    ングを算出し、体の電気的純抵抗力を算出することで接触位置を特定することを特徴とする請求項１２乃至１５の何れか一つに記載の位置情報入力方法。
17. 前記入力情報特定ステップで参照する前記データベースでの前記蓄積データは、入力操作をする体の電気的抵抗力と接触部分での接触抵抗力とを記録してあるデータであることを特徴とする請求項１２乃至１６の何れか一つに記載の位置情報入力方法。
18. 前記入力情報特定ステップで参照する前記データベースでの前記蓄積データは、入力操作をする体の電気的抵抗力と接触部分での接触抵抗力とを記録してあるデータであり、更に体の電気的純抵抗力と体の長さとの関係を記録してあるデータであることを特徴とする請求項１２乃至１６の何れか一つに記載の位置情報入力方法。

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