JPH09146667A - 光学式キー入力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】レーザ光を用いた光学式キーボードによる入力
に際し、入力される文字を事前に見やすく表示すること
により、操作性を改善し誤入力を減少させる。 【解決手段】入力キーに対応する受光器２を配列した光
学式キーボード１と、可視レーザ光源を備えたキーボー
ド指示器３と、入力する文字を表示する入力情報表示装
置４と、表示された文字のパソコン５への入力を実行さ
せる選択キー７を含む補助キーボード６から成る。パソ
コン５への入力を行う際、必要に応じて切替キー８，シ
フトキー９を足で操作した後、光学式キーボード１の入
力したい文字に対応する受光器を、キーボード指示器３
からの可視レーザ光で照射する。入力情報表示装置４に
は、受光器に割り当てられている複数の文字のうち実際
に入力される文字が表示される。利用者は入力情報表示
装置４を見て事前に入力される文字を確認し、選択キー
７を足で操作して入力できるので誤入力が防げる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光学式キー入力装置
に関し、特にパソコンやワードプロセッサ等の情報処理
装置に対し、指によるキー押圧操作によらずに情報を入
力する光学式キー入力装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】パソコンやワードプロセッサなどの情報
処理装置に対してデータや文書などの情報を入力するに
は、キーボード上に配列された入力キーを指で押圧して
所望の情報を入力するのが最も一般的な方法である。し
かしながら、通常のキーボードは入力キーに直接触れる
ことが必要であり、キーボードが離れた場所にある場合
や、入力キーに直接手を触れることが困難な身体障害者
にとっては、操作することが容易でない。このため、入
力キーに直接触れることなく情報を入力できる入力装置
として、例えば、特開昭６２―２９８８２２号公報には
可視光を用いた光学式キーボードが提案されている。

【０００３】図５は、上記の公報に掲載されている光学
式キーボード装置の構成説明図である。パネル上に配列
されている光検出器マトリックス中の入力したい情報に
対応する光検出器１３に、頭に取り付けた発光ダイオー
ドや半導体レーザによる可視光源１１からの可視光スポ
ット１２を当て、足で選択スイッチ１４を操作すること
により所望の情報が計算機等へ入力され、ＣＲＴ１５上
に表示される構成である。なお、各光検出器の間隔は、
可視光スポットが二つの光検出器を同時に照射しないよ
うに選定されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の光学式
キーボード装置は、通常のキーボードの場合と同様に、
選択スイッチにより入力した光検出器に対応する文字等
の情報はＣＲＴに表示されるが、入力しようとする文字
等の判断は、可視光スポットで照射した光検出器の位置
やその近傍に表示されている文字等により行っている。
通常のキーボードでは、一つの入力キーに複数の文字等
が割り当てられており、シフトキーや切替キーの操作に
対応していずれか一つが入力される。すなわち、同じ入
力キーでもシフトキーや切替キーの状態によっては希望
以外の文字等が入力され、再入力を余儀なくされる事態
が発生することとなる。この問題は、通常のキーボード
に比べて入力に余分な工数と時間を要するこの種のキー
入力装置においては、対策を必要とする重要な課題であ
る。

【０００５】本発明の第１の目的は、入力しようとする
文字等を事前に見やすく表示することにより、誤入力を
減少させることが可能な光学式キー入力装置を提供する
ことにある。更に、本発明の他の目的は、可視光スポッ
トの広がりと光検出器の間隔との関係に基づく使用上の
不便さや設計上の制約を緩和することができ、使いやす
く経済的な光学式キー入力装置を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の光学式キー入
力装置は、キーボードの各キーに対応する可視光線の受
光器を備えた光学式キーボードと、前記光学式キーボー
ド上の任意の一つの受光器を指定するための可視光線の
放射光源を備えたキーボード指示器と、前記光学式キー
ボードの近傍に設置され前記キーボード指示器からの可
視光線で指示された受光器に対応する一つのキー入力情
報を表示する入力情報表示装置と、前記入力情報表示装
置に表示されたキー入力情報の入力の実行を指示する実
行指示スイッチとを備えて構成されている。

【０００７】請求項２の光学式キー入力装置は、請求項
１記載の光学式キー入力装置において、前記光学式キー
ボードが、受光器の出力があらかじめ定めた規定値を超
えたとき当該受光器の実効出力を有効化し他の受光器の
実効出力を無効化する択一有効化手段と、前記択一有効
化手段により有効化された実効出力の状態を当該受光器
の出力が消滅しても他の受光器の出力により無効化され
ない限り一定時間保持するための継続保持手段とを備え
たことを特徴としている。

【０００８】請求項３の光学式キー入力装置は、請求項
１記載の光学式キー入力装置において、前記光学式キー
ボードが、隣接する二つの受光器の出力を比較して出力
値が大きく且つあらかじめ定めた規定値を超えている一
方の受光器を選択し当該受光器に対応する出力端子に論
理信号“１”を出力する比較判定手段と、一つの受光器
に関連する複数の前記比較判定手段の論理積を求めて当
該受光器の実効出力とする判定手段とを備えたことを特
徴としている。

【０００９】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。

【００１０】図１は、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。

【００１１】本実施形態の光学式キー入力装置は、図１
に示すように、通常のキーボードの各入力キーに対応す
る受光器２をマトリックス状に配列した光学式キーボー
ド１と、任意の一つの受光器を指定するための可視レー
ザ光の放射光源を備えたキーボード指示器３と、光学式
キーボード１の近傍に設置されキーボード指示器３によ
り指示された受光器に対応する一つのキー入力情報を表
示する入力情報表示装置４と、パソコン５と、入力情報
表示装置４に表示されているキー入力情報のパソコン５
への入力の実行を指示する選択キー７を含む補助キーボ
ード６とを備えて構成されている。なお、補助キーボー
ド６は足で操作するように構成されており、選択キー７
のほかに切替キー８，シフトキー９などが併設されてい
る。

【００１２】光学式キーボード１は、通常のキーボード
の各入力キーに対応して可視レーザ光の受光器２を多数
マトリックス状に配列したもので、シフトキーや切替キ
ーなどは含まれていない。受光器２は、キーボード指示
器３の発生する可視レーザ光に対して選択的に感度を有
する光検出器である。各受光器には、通常のキーボード
と同様に複数の文字または記号（キー入力情報）が割り
当てられているが、図１にはローマ字の小文字のみを示
してある。

【００１３】キーボード指示器３は、利用者が頭に装着
して使用する可視レーザ光の発生装置であり、光学式キ
ーボード１の受光器２を選択的に照射するための光ビー
ムを発生する。利用者が目で見て照射している受光器を
認識できるように可視レーザ光を使用している。

【００１４】入力情報表示装置４は、光学式キーボード
１の現在可視レーザ光が照射されている受光器に割り当
てられているキー入力情報の中のどの文字または記号が
入力対象であるかを表示するための表示装置である。図
１に示すように、「ｂ」の受光器に可視レーザ光が照射
されているとき、切替キーが英数字の入力状態にあり且
つシフトキーの状態が大文字を選択する状態ならば、入
力情報表示装置４には「Ｂ」が表示される。

【００１５】補助キーボード６には、光学式キーボード
１と併用される足で操作する小数の補助キーが設けられ
ている。入力情報表示装置４に表示されているキー入力
情報のパソコン５への入力の実行を指示する選択キー７
のほかに、英数字とかな（カナ）文字との切り替えを行
う切替キー８や、大文字と小文字の選択などを行うシフ
トキー９などが含まれる。例えば、切替キー８を任意の
足で操作し英数字モードとした後、シフトキー９を左足
で押しながら受光器「ｂ」をキーボード指示器３で指示
すると、入力情報表示装置４に「Ｂ」の文字が表示され
る。ここで、右足で選択キー７を押すことにより、
「Ｂ」の文字がパソコン５に入力され表示画面に表示さ
れる。

【００１６】以上の構成により、パソコン５へ文字や記
号を入力する際に、光学式キーボード１の入力したい文
字や記号に対応する受光器をキーボード指示器３からの
可視レーザ光で照射すると、その受光器に割り当てられ
ている複数のキー入力情報の中から実際に入力される文
字や記号が入力情報表示装置４に表示される。これによ
り、利用者は入力情報表示装置４を見て事前に入力され
る文字や記号を確認することができ、確認後に選択キー
７を足で操作して入力できるので、誤入力による再入力
の無駄を防止することができる。

【００１７】上述の実施形態の説明では、可視レーザ光
を使用するものとしたが、レーザ光に限定されるもので
はなく、発光ダイオードと光学レンズとを使用して光ビ
ームを発生させてもよい。又、足で操作する補助キーボ
ードに切替キーやシフトキーを選択キーと共に設けてい
るが、切替キーやシフトキーの機能は光学式キーボード
に併設してもよい。この場合、シフトキーの機能は操作
中のみ有効な通常のシフト機能でなくシフトロック機能
とすることが必要であるが、これにより両足を同時に使
う必要をなくすことができる。更に、選択キーも足で操
作するものに限定されず、口など体の他の部分を使用す
るようにしてもよい。

【００１８】これまでの説明は、光学式キーボード上の
受光器の有効面積に対して可視光線の光束は細く、キー
ボード指示器により一つの受光器を容易に選択指定でき
るものとして行った。しかしながら、キーボード指示器
の光源の種類によっては可視光線のスポット径を十分細
くすることができない場合もあり、又、受光器の有効面
積を十分大きくすることが困難な場合も考えられる。こ
のため、既に説明したように、従来の技術においても受
光器の間隔をスポット径よりも広くし、可視光線が同時
に二つの受光器を照射しないような配慮が払われてい
る。この場合、光学式キーボードの大きさが大きくなる
問題点があり、これを抑えるためには受光器の有効面積
を小さくする必要がある。受光器が小さいと可視光線を
指向させる操作が難しくなり、特にスポット径が小さい
場合には動作が不安定になることが考えられる。入力情
報表示装置を設けて実際に入力される文字を表示すると
いう上述した本発明の基本構成を利用すると、これらの
問題点に対する解決策を比較的容易に提供することが可
能となる。以下、上記の問題に対する二つの解決策につ
いて説明する。

【００１９】第１の問題は、受光器の有効面積もスポッ
ト径も小さく、光ビームを受光器に安定に向けておくこ
とが難しい場合である。すなわち、利用者が入力したい
受光器に光ビームを向けたつもりでも、光ビームが動く
ため受光器の出力が断続して連続出力が得られなくな
り、選択キーを操作したとき受光器の出力が断の状態で
あれば入力が行われない。この対策としては、受光器出
力が断となっても入力情報表示装置に文字または記号が
表示されている間は、表示文字または記号の入力を行え
るようにすることであり、これにより入力操作が容易と
なる。

【００２０】図２は、上記の対策を実施した本発明の第
２の実施形態に使用される回路のブロック図である。光
学式キーボードの各受光器２０ａ，２０ｂ……２０ｎの
出力には、２値化回路２１ａ，２１ｂ……２１ｎを介し
てフリップフロップ２１ａ，２１ｂ……２２ｎ及びカウ
ンタ２３ａ，２３ｂ……２３ｎが接続され、フリップフ
ロップ２１ａ，２１ｂ……２２ｎの出力が各受光器の実
効出力Ｘａ，Ｘｂ……Ｘｎとして位置判定のためのマト
リックス回路に供給される。各フリップフロップの出力
には、微分回路２４ａ，２４ｂ……２４ｎが分岐接続さ
れている。２値化回路２１ａ，２１ｂ……２１ｎは受光
器２０ａ，２０ｂ……２０ｎの出力が規定値を超えたと
き２値信号の“１”を出力し、規定値に達しないとき２
値信号の“０”を出力する。カウンタ２３ａ，２３ｂ…
…２３ｎは一定の時間を計測するためのタイマであり、
タイムアウトになるとそれぞれフリップフロップ２２
ａ，２２ｂ……２２ｎをリセットする。微分回路２４
ａ，２４ｂ……２４ｎはフリップフロップ２２ａ，２２
ｂ……２２ｎの出力の立ち上がりを検出してパルス信号
を発生し、その出力は他の受光器のフリップフロップ及
びカウンタに供給されている。以上の構成によれば、受
光器２０ａの出力が規定値を超えるとフリップフロップ
２２ａとカウンタ２３ａとがセットされ、受光器２０ａ
の出力が規定値を割ってもフリップフロップ２２ａから
の実効出力Ｘａはリセット信号を受けるまでそのまま保
持される。光ビームが他の受光器２０ｂ……２０ｎに当
てられ微分回路２４ｂ……２４ｎからリセット信号を受
けたとき、並びにカウンタ２３ａがタイムアウトとなっ
たときにフリップフロップ２２ａはリセットされる。カ
ウンタ２３ａは２値化回路２１ａからの出力を受ける度
にリセットされ最初からカウント動作を再開し、微分回
路２４ｂ……２４ｎからの信号を受けるとカウント動作
を停止し、タイムアウトとなるとフリップフロップ２２
ａをリセットする。これにより、受光器の出力が断続し
ても実効出力を安定に保ち、他の受光器が照射されたと
きは直ちに実効出力を断とすることができ、入力情報表
示装置に安定して文字等を表示することが可能となる。
なお、図２の回路では、断続する入力信号を継続信号と
するためカウンタを使用しているが、カウンタでなく時
定数回路を使用しても同様な機能を実現することがであ
る。

【００２１】第２の問題は、受光器の間隔がスポット径
よりも小さく、光ビームが複数の受光器を同時に照射す
ることがある場合である。このような状態は、スポット
径が小さくできなかったり、光学式キーボードの大きさ
を制限する場合などに発生する。この場合の対策として
は、複数の受光器の出力があっても、入力情報表示装置
に出力の大きい受光器に対応する一つの文字または記号
を表示し、表示されている文字または記号の入力を行え
るようにすることである 図３は、上記の対策を実施した本発明の第３の実施形態
に使用される回路のブロック図である。光学式キーボー
ドの一つの受光器３０ｘと隣接する４個の受光器３０
ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄとの間には、それぞれ二つ
の受光器の出力を比較して有効な受光器を判定する比較
判定器３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄが設けられてお
り、各比較判定器の受光器３０ｘに対応する出力端子Ｘ
１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４の出力はＡＮＤ回路３２に接続さ
れ、ＡＮＤ回路３２の出力が受光器３０ｘの実効出力Ｘ
として位置判定のためのマトリックス回路に供給され
る。各比較判定器にはそれぞれ２個の入力端子と出力端
子とが設けられ、入力端子には各受光器からのアナログ
信号が入力され、出力端子からは判定結果の２値信号が
出力される。この出力信号としては、一つの受光器の出
力信号が規定値を超えており比較対象の相手受光器の出
力信号よりも大きい場合に、当該受光器に対応する出力
端子に２値信号の“１”が、相手受光器に対応する出力
端子には２値信号の“０”が出力される。二つの受光器
の出力信号が共に規定値に達しない場合には、双方の出
力端子に“０”が出力される。双方の受光器の出力信号
が規定値を超えており、両者の大きさが同一の場合に
は、いずれか一方に“１”が他方には“０”が出力され
る。一つの受光器に関連する４個の比較判定器の出力は
ＡＮＤ回路３２に接続され、その出力が実効出力Ｘとな
る。

【００２２】図４は、図３の回路の動作を説明するため
の説明図で、スポット位置と受光器との関係を示してい
る。図４には、図３における受光器３０ｘを中心にマト
リックス上に配置された９個の受光器を、図３と対応さ
せたローマ字の小文字のみで示している。図４（ａ）の
ように、ビームスポットが受光器ｘに照射されている場
合、受光器ｘの実効出力のみが“１”となり、他の受光
器の実効出力は“０”となる。図４（ｂ）の場合は、受
光器ｘと受光器ｂは同じ条件となるが、両者間の比較判
定器（図３の３１ｂ）の出力により、いずれか一方の受
光器の実効出力のみが“１”となる。図４（ｃ）の場合
には、受光器ｘ，ａ，ｂ，ｅが同条件となるので、次の
二つの場合がある。第１の場合は、４個の受光器間にあ
る４個の比較判定器の出力がリング状に循環する状態と
なり、いずれの受光器の実効出力も“０”となる場合で
あり、入力情報表示装置には文字が表示されない。第２
の場合は、対角線上の二つの受光器ｘ，ｅ（又はａ，
ｂ）の実効出力が共に“１”となる場合である。この場
合は、入力情報表示装置にどちらの文字を表示するかの
判断は表示側で行うことになるが、文字を表示しないこ
ととすれば第１の場合と同じ結果となる。なお、比較判
定回路を対角線上の受光器間にも設けて一つの受光器に
８個の比較判定器を関連させると、図４（ｃ）の場合で
も一つの受光器の実効出力のみを“１”とすることが可
能である。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光学式キ
ー入力装置は、光学式キーボードの近くに入力情報表示
装置を設けて、可視光線で指示された受光器に割り当て
られている複数の文字や記号のうち、実際に入力される
一つの文字や記号を事前に見やすく表示するため、誤入
力を少なくできる効果がある。又、入力情報表示装置に
表示する文字や記号の選択を受光器の出力で直接行わ
ず、複数の受光器の出力を複合判定することにより、操
作性の向上または設計上の制約の緩和を容易に行えると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】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２】本発明の第２の実施形態に使用される回路のブ
ロック図である。

【図３】本発明の第３の実施形態に使用される回路のブ
ロック図である。

【図４】図３の回路の動作を説明するための説明図であ
る。

【図５】従来の光学式キーボードの構成例を示す説明図
である。

【符号の説明】

１ 光学式キーボード ２ 受光器 ３ キーボード指示器 ４ 入力情報表示装置 ５ パソコン ６ 補助キーボード ７ 選択キー ８ 切替キー ９ シフトキー １１ 可視光源 １２ 可視光スポット １３ 光検出器 １４ 選択スイッチ １５ ＣＲＴ ２０ａ，２０ｂ，２０ｎ 受光器 ２１ａ，２１ｂ，２１ｎ ２値化回路 ２２ａ，２２ｂ，２２ｎ フリップフロップ ２３ａ，２３ｂ，２３ｎ カウンタ ２４ａ，２４ｂ，２４ｎ 微分回路 ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３０ｘ 受光器 ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ 比較判定器 ３２ ＡＮＤ回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 キーボードの各キーに対応する可視光線
   の受光器を備えた光学式キーボードと、前記光学式キー
   ボード上の任意の一つの受光器を指定するための可視光
   線の放射光源を備えたキーボード指示器と、前記光学式
   キーボードの近傍に設置され前記キーボード指示器から
   の可視光線で指示された受光器に対応する一つのキー入
   力情報を表示する入力情報表示装置と、前記入力情報表
   示装置に表示されたキー入力情報の入力の実行を指示す
   る実行指示スイッチとを備えたことを特徴とする光学式
   キー入力装置。
2. 【請求項２】 前記光学式キーボードが、受光器の出力
   があらかじめ定めた規定値を超えたとき当該受光器の実
   効出力を有効化し他の受光器の実効出力を無効化する択
   一有効化手段と、前記択一有効化手段により有効化され
   た実効出力の状態を当該受光器の出力が消滅しても他の
   受光器の出力により無効化されない限り一定時間保持す
   るための継続保持手段とを備えたことを特徴とする請求
   項１記載の光学式キー入力装置。
3. 【請求項３】 前記光学式キーボードが、隣接する二つ
   の受光器の出力を比較して出力値が大きく且つあらかじ
   め定めた規定値を超えている一方の受光器を選択し当該
   受光器に対応する出力端子に論理信号“１”を出力する
   比較判定手段と、一つの受光器に関連する複数の前記比
   較判定手段の論理積を求めて当該受光器の実効出力とす
   る判定手段とを備えたことを特徴とする請求項１記載の
   光学式キー入力装置。