(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体に加わる物理量を電気信号として検出することで、前記物理量に対応する電子データの入力情報を出力する入力装置であって、
前記生体の一部に接触して配置され、前記生体を介して前記生体の一部に伝達した力の物理量を電気信号であるアナログ量の検出データとして出力する検出部と、
データベースに蓄積したデータと前記検出データとを照合し、その照合結果に基づいて前記物理量に対応する電子データの入力情報を出力する入力情報特定手段とを有することを特徴とする入力装置。
【請求項２】
前記入力情報特定手段は、データベースに蓄積したデータと前記検出データとを照合し、その照合結果に基づいて、前記物理量に対応して前記位置に割り当てられたデータを前記電子データの入力情報として出力するものである請求項１に記載の入力装置。
【請求項３】
前記入力情報特定手段は、データベースに蓄積したデータと前記検出データとを照合し、その照合結果に基づいて、前記物理量に対応して前記領域での前記動作に割り当てられたデータを前記電子データの入力情報として出力するものである請求項１に記載の入力装置。
【請求項４】
前記検出部は、前記物理量を前記生体の一部に加えられる押圧力として捉えその押圧力を１方向成分または複数方向成分に分けて検出する力センサ、前記物理量を前記生体の一部に加えられる押圧力として捉えその押圧力を複数の点での力分布として検出するひずみセンサ、または、線状もしくは面状に配置された複数の力センサのいずれかである請求項１に記載の入力装置。
【請求項５】
前記データベースは、前記検出部における押し込み方向とこれと垂直なスライド方向との力の比と押し込み位置との関係、または、前記検出部における押し込み方向とこれと垂直なスライド方向との力の比の変化となぞり動作との関係、または、前記検出部に対する荷重の正規化された重心位置と押し込み位置との関係、または、前記検出部に対する荷重の正規化された重心位置の変化となぞり動作との関係を前記蓄積データとして記録してある請求項１に記載の入力装置。
【請求項６】
前記データベースは、１方向成分の力を検出する力センサで構成される前記検出部の前記検出データと押し込み位置との関係、または、１方向成分の力を検出する力センサで構成される前記検出部の前記検出データの変化となぞり動作との関係を前記蓄積データとして記録してある請求項１記載の入力装置。
【請求項７】
前記入力情報特定手段が押し込まれた位置を特定する際の誤判定の防止用データとして、前記データベースに記録された前記蓄積データには、押し込み位置の特定の行なわれない検出の値が含まれていることを特徴とする請求項５または６に記載の入力装置。
【請求項８】
前記生体の位置に割り当てられた所定の記号、文字若しくは機能を示す前記入力情報を表示する情報提示手段、をさらに備えた請求項２に記載の入力装置。
【請求項９】
前記動作に割り当てられた所定の記号、文字若しくは機能を示す前記入力情報を表示する情報提示手段、をさらに備えた請求項３に記載の入力装置。
【請求項１０】
前記入力情報を示す機能には、ポインタの位置・動作、スクロール動作若しくはページ送りを示す機能が含まれている請求項９に記載の入力装置。
【請求項１１】
前記生体が指である請求項１に記載の入力装置。
【請求項１２】
電子データの入力情報を出力する入力装置を装備した情報端末であって、
前記入力装置は、生体に加わる物理量を電気信号として検出することで、前記物理量に対応する電子データの入力情報を出力するものであり、
前記入力装置は、
前記生体の一部に接触して配置され、前記生体を介して前記生体の一部に伝達した力の物理量を電気信号であるアナログ量の検出データとして出力する検出部と、
データベースに蓄積したデータと前記検出データとを照合し、その照合結果に基づいて前記物理量に対応する電子データの入力情報を出力する入力情報特定手段とを有することを特徴とする情報端末。
【請求項１３】
生体に加わる物理量を電気信号として検出することで、前記物理量に対応する電子データの入力情報を出力する入力方法であって、
前記生体の一部に接触して配置した検出部により、前記生体を介して前記生体の一部に伝達した力の物理量を電気信号であるアナログ量の検出データとして出力する検出ステップと、
データベースに蓄積したデータと前記検出データとを照合し、その照合結果に基づいて前記物理量に対応する電子データの入力情報を出力する情報出力ステップとを実行することを特徴とする入力方法。
【請求項１４】
前記情報出力ステップにおいて、データベースに蓄積したデータと前記検出データとを照合し、その照合結果に基づいて、前記物理量に対応して前記位置に割り当てられたデータを前記電子データの入力情報として出力する処理を行う請求項１３に記載の入力方法。
【請求項１５】
前記情報出力ステップにおいて、データベースに蓄積したデータと前記検出データとを照合し、その照合結果に基づいて、前記物理量に対応して前記領域での前記動作に割り当てられたデータを前記電子データの入力情報として出力する処理を行う請求項１３に記載の入力方法。
【請求項１６】
前記生体として指を用い、前記物理量が加えられた前記指の位置での前記物理量をアナログ量の検出データとして出力する、或いは前記物理量が加えられた前記指の領域で前記指に加えられた動作をアナログ量の検出データとして出力する請求項１３に記載の入力方法。
【請求項１７】
前記検出ステップにおいて、前記物理量を前記生体の一部に加えられる押圧力として捉えて前記押圧力を方向成分または複数方向成分に分けて検出する、或いは前記物理量を前記生体の一部に加えられる押圧力として捉えその押圧力を複数の点での力分布として検出する或いは前記押圧力を線状もしくは面状に配置された複数の力センサで検出する請求項１３に記載の入力方法。
【請求項１８】
前記データベースとして、前記検出ステップにおける押し込み方向とそれと垂直なスライド方向の比と押し込み位置との関係、または、前記検出ステップにおける押し込み方向とそれと垂直なスライド方向の比の変化となぞり動作との関係、または、前記検出部に対する荷重の正規化された重心位置と押し込み位置との関係、または、前記検出部に対する荷重の正規化された重心位置の変化となぞり動作との関係が前記蓄積データとして記録されているデータベースを用いる請求項１４に記載の入力方法。
【請求項１９】
前記データベースとして、前記検出ステップで検出される１方向成分の力と押し込み位置との関係、または、前記検出ステップで検出される１方向成分の力の変化となぞり動作との関係が前記蓄積データとして記録されているデータベースを用いる請求項１５に記載の入力方法。
【請求項２０】
前記データベースとして、前記情報特定ステップにおける押し込まれた位置の特定の誤判定の防止用データとして押し込み位置の特定の行なわれない検出の値を含めたデータベースを用いる請求項１８に記載の入力方法。
【請求項２１】
前記入力情報を受けて、前記生体の位置に割り当てられた所定の記号、文字若しくは機能を示す前記入力情報を表示する請求項１４に記載の入力方法。
【請求項２２】
前記入力情報を受けて、前記領域での動作に割り当てられた所定の記号、文字若しくは機能を示す前記入力情報を表示する請求項１５に記載の入力方法。
【請求項２３】
前記機能を示す前記入力情報として、ポインタの位置・動作、スクロール動作若しくはページ送りを示す電子データを出力する請求項２２に記載の入力方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力装置とそれを備えた情報端末および入力方法に関し、特に携帯電話、ＰＤＡ、ノートＰＣなどの携帯機器に適用可能な入力装置および入力方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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おいて、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スペースを小さくするための方法として、一つの入力に複数の機能を割り当てる方式が考えられる。この例としては、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方法がある（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、この方法は、各々の文字を入力するためのジョイスティックの傾斜方向が汎用の携帯機器の入力方法と異なっていることから、入力のために慣れが必要となり、入力操作が複雑になることから、入力ミスの原因にもなる。
また、検出部を機器上とは切り離し、独立して配置する方法がある。この例としては、体に検出部を装着させることにより入力を行なう装置がある（例えば、特許文献２参照）。しかしながら、この方式では、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、操作者に検出部を取り付ける煩わしさもある。
また、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。この従来例としては、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（たとえば、特許文献３参照）。しかしながら、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。
【特許文献１】特開2005-258734号公報
【特許文献２】特表2004-537802号公報
【特許文献３】特開2005-301874号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１の問題点は、小さい入力エリアに複数の機能を割り当てていることにより、操作体系の複雑さや機器の微妙な操作が要求されることから入力ミスの増大や、従来の携帯機器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。
また特許文献２の問題点は、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。また、検出部を操作者に取り付けるわずらわしさがある。入力操作を行なわない時は邪魔であり、取り外した時には装着のわずらわしさがある。
また特許文献３の問題点は、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方式では、動作確認が難しく、入力ミスの原因にもなる。
本発明の目的は、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おいて、機器上の入力部の占有面積が狭く、なおかつ、操作者の動作確認が容易で使いやすい入力装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の目的を達成するため、本発明によれば、検出部に体の一部を接触させ、その体の接触部の近傍を押し込んで、その押し込み位置を特定させ、その押し込み位置に応じたデータを出力させる入力装置であって、
体の一部が接触され、その体の接触部の近傍を押し込んだ際に、体を介して伝達した力を検出して、検出データとして出力する検出部と、
前記検出データを受け、押し込まれた位置を特定し、その押し込み位置に応じた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、
を備えたことを特徴とする入力装置、が提供される。【０００５】
また、上記の目的を達成するため、本発明によれば、検出部に体の一部を接触させ、その体の接触部の近傍をなぞり（その体の接触部の近傍をその体の接触部とは異なる部分をスライドさせ）、そのなぞり領域およびなぞり方向を特定させ、そのなぞり領域におけるなぞり動作に応じたデータを出力させる入力装置であって、
体の一部が接触され、その体の接触部の近傍をなぞる際に、体を介して伝達した力を検出して、検出データとして出力する検出部と、
前記検出データを受け、なぞられた領域およびなぞり動作を特定し、そのなぞり領域におけるなぞり動作に応じた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、
を備えたことを特徴とする入力装置、が提供される。【０００６】
また、上記の目的を達成するため、本発明によれば、入力装置の検出部に体の一部を接触させ、その体の接触部の近傍を押し込むステップと、
前記検出部に、体を介して伝達した力を検出して、検出データとして出力する検出ステップと、
前記検出データを受けて、押し込まれた位置を特定し、その押し込まれた位置を基に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、
を備えたことを特徴とする入力方法、が提供される。【０００７】
また、上記の目的を達成するため、本発明によれば、入力装置の検出部に体の一部を接触させ、その体の接触部の近傍をなぞるステップと、
前記検出部に、体を介して伝達した力を検出して、検出データとして出力する検出ステップと、
前記検出データを受けて、なぞられた領域およびなぞり動作を特定し、そのなぞり動作を基に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、
を備えたことを特徴とする入力方法、が提供される。【０００８】
本発明では、機器と接触している体の一部を押し込む位置が区別できるように各エリアに分割した入力エリアがあり、体の一部が押し込まれると、押し込まれた力が体を通して伝わり、機器側ではその力を検出すると検出データを出力する。
入力情報特定手段では、前記検出データを受けると、押し込まれた位置を、体の骨格、筋肉、腱、関節、皮膚など身体的特徴と構造的特徴に基づいて特定し、その押し込まれた位置を基に入力情報特定データとして出力する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、入力をするために押し込む力は、機器と接触している体を通して力が伝達し、押し込み方向とスライド方向に分力するため、力のバランスを検出することであるいは一方向の力を検出することで、押し込み位置が特定できるため、入力機器と接触するからだの一部に入力操作を行なう入力エリアを割り当てることができ、機器上における検出部の数を少なくすることが可能となりその配置面積を狭くすることができる。そして、汎用の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、操作を行なう入力エリアを体の一部に割り当てていることにより、十分に大きな入力エリアを取ることが可能となり入力ミスを防ぐことができることである。
また、入力エリアの分割を汎用の携帯機器によく用いられるテンキーと同様に割り当てることができるため、入力に熟練を必要としない。また、入力を検出する検出部は機器上にあり、体に検出部材を巻きつけるわずらわしさがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。【００１１】
本発明の実施形態に係る入力装置は、生体に加わる物理量を電気信号として検出することで、前記物理量に対応する電子データの入力情報を出力する入力装置であって、図１，図１６，図２１，図２７，図３５及び図３９に示すように基本的な構成として、前記生体に加わる物理量をアナログ量の検出データとして出力する検出部２と、データベース４に蓄積したデータと前記検出データとを照合し、その照合結果に基づいて前記物理量に対応する電子データの入力情報を出力する入力情報特定手段５とを有することを特徴とする。【００１２】
本発明の実施形態では、前記検出部２を用いて、前記生体に加わる物理量をアナログ量の検出データとして出力し、前記入力情報特定手段５を用いて、データベースに蓄積したデータと前記検出データとを照合し、その照合結果に基づいて前記物理量に対応する電子データの入力情報を出力する。【００１３】
次に、本発明の実施形態に係る入力装置を具体例に基づいてさらに詳細に説明する。【００１４】
〔第１の実施の形態〕
図１（ａ）は、本発明の実施形態１に係る入力装置の構成を示すブロック図である。図１（ａ）に示す本実施形態に係る入力装置は、前記検出部２として、前記物理量が加えられた前記生体の位置を特定して、その位置での前記物理量をアナログ量の検出データとして出力するものを用い、前記入力情報特定手段５として、データベース４に蓄積したデータと前記検出データとを照合し、その照合結果に基づいて、前記物理量に対応して前記位置に割り当てられたデータを前記電子データの入力情報として出力するものを用いた例である。【００１５】
次に本発明の実施形態１について説明する。図１（ａ）に示すように、本実施の形態の入力装置は、入力を行なう指先と接触する位置に配置されていて、力を検出すると、検出データａを出力する複数の検出部２を有する入力部３と、検出データａを受けると、検出データａと予め設定されているデータベース４の蓄積データｂを比較することで、押し込み位置を特定し、その位置に割り当てられたデータを電子データの入力情報（以下、入力情報特定データｃという）として出力する入力情報特定手段５と、により構成されている。【００１６】
図２は、入力部３の検出部２に入力が行われる状態を示す斜視図である。図２に示すように、入力部３は、親指、人差し指、中指、薬指の指先が接触する四つの検出部２を有しており、各指には、１ないし３の入力エリア１が設定されている。入力エリア１は、関節間などの骨上に設定されており、これらの入力エリア１は、左手の指先が検出部２に接触する場合には、右手の指先によって押し込まれる。人差し指、中指、薬指の指先が接触する検出部２は、指先で押し込まれる際にその押し込まれた入力エリア１の位置に応じた検出データを出力する機能を有している。
図２に示すように、本実施の形態においては、合計１０個の入力エリア１が設定されており、各入力エリア１は、［あ］行〜［わ］行の記号（データ）が割り当てられている。そして、例えば、［ま］と記された入力エリア１が１回押し込まれると「ま」の文字が、継続して２回押し込まれると「み」の文字が、継続して３回押し込まれると「む」の文字が、継続して４回押し込まれると「め」の文字が、継続して５回押し込まれると「も」の文字が、入力されたものと判定される。また、［わ］と記された入力エリアが１回押し込まれると「わ」の文字が、継続して２回押し込まれると「を」の文字が、継続して３回押し込まれると「ん」の文字が、入力されたものと判定される。【００１７】
図３は、検出部２の構造を示す断面図である。図３に示すように、検出部２は、操作者の指先が機器に接触し、実際に押し込みを行なうキートップ２１と、キートップ２１の下側にあり、指先との接触面から垂直方向に押し込む力と水平方向にスライドする力の２成分方向の検出が可能な力センサ２２と、から構成され、その出力は、力センサ２２の下に配置された配線基板７を介して取り出される。ここで、8は機器の筐体、9は機器内に設置されたベースである。【００１８】
図１（ａ）に示される入力装置から出力される入力情報特定データｃは、入力装置を例えば図１（ｂ）に示すように構成し、情報提示手段６に入力させて、入力情報特定データｃを画面上で表示するようにしてもよい。この場合、入力情報特定手段５により、図２に示される入力部３から特定の文字、例えば「わ」の文字が入力されたものと判定されると、その文字が情報提示手段６で表示される。
以下では、情報提示手段６が付設にされた入力装置について説明をする。
［動作］【００１９】
次に、図１〜図１０を参照して本実施の形態の入力装置の動作について説明する。図４は、本実施の形態の入力装置の動作を表すフローチャートである。図４に示すように、まず、機器と指先で接触している指への押し込みが行なわれると、ステップＳ１０１において、検出部２の力センサ２２が、指先の接触面を垂直方向に押し込む力と水平方向にスライドする力を検出し、押し込みデータとスライドデータとからなる２方向成分の力を検出データａとして出力する。
次のステップＳ１０２において、検出データａと、予めデータベース４に保存されている蓄積データｂを比較することにより、どの入力エリア１が押し込まれているかの特定を行ない、入力情報特定データｃとして出力する。
最後に、ステップＳ１０３にて、情報提示手段６は、入力情報特定手段５により特定された入力情報特定データｃを受け取り、各入力位置に割り当てられた所定の記号やデータあるいは機能を、ディスプレイなどの情報提示装置を用いて操作者に提示する。【００２０】
本実施の形態においては、押し込みデータとスライドデータとからなる２方向成分の出力を用いて押し込み位置の特定、つまり入力エリアの特定を行なっている。次に、この方法により入力エリアが特定できる根拠について説明する。
図５は、押し込まれる指の一つである人差し指を関節ごとに分割して表した摸式図である。指を、指先から第一関節まで、第一関節から第二関節まで、第二関節から第三関節までの３つの領域に分け、それぞれの領域を入力エリアとしそれぞれを第１入力エリア１１、第２入力エリア１２、第３入力エリア１３と呼ぶこととする。また指は骨により剛性が保たれていることと、隣接する骨の間が関節によりつながれているため、仮想的に両端を回転角度に制限のある回転支持により支えられているはりであると考えることができる。また、各入力エリア１１，１２，１３のはりの長さをそれぞれｌ１、ｌ２、ｌ３とする。【００２１】
図６は、各入力エリア１１〜１３を押し込んだ際の力の釣り合いを示した摸式図である。図６を参照して、検出部２で検出された力の２方向成分と各入力エリア１１〜１３との関連づけについて説明する。
図６のｉ）欄には、第１入力エリア１１を押し込んでいる状態が示されている。第１入力エリア１１を押し込んだ時には第一関節が力のモーメントにより第１入力エリア１１と第２入力エリア１２とを直線でつなぐ角度でこれ以上曲がらなくなるため、水平方向の長さの拘束条件、垂直方向の長さの拘束条件、水平方向力の釣り合い条件、垂直方向力の釣り合い条件、指の付け根廻りのモーメントの釣り合い条件、指先廻りのもモーメントの釣り合い条件により成り立つ６つの条件式から、押し込みを行なう力、指の付け根である第三関節での力、そして検出部２に加わる力の分力である垂直方向に押し込む力と水平方向にスライドさせる力の間の関係式を求めることができる。
指先から指の付け根までの水平方向の長さをｗ、高さをｈとする。指先における第１入力エリア１１の軸の水平方向からの角度をθ１、指の付け根における第３入力エリア１３の軸の垂直方向からの角度をθ３とする。押し込みを行なう力は垂直方向に働き、その力をＦとする。また押し込みを行なう位置は各入力エリア１１〜１３におけるはりの中間であるとする。指先にかかる力の水平方向の力をＦ１ｘ、垂直方向の力をＦ１ｙとする。指の付け根にかかる力の水平方向の力をＦ３ｘ、垂直方向の力をＦ３ｙとする。
水平方向の長さの拘束条件：
w=l3sinθ３+(l１+l2)cosθ１
垂直方向の長さの拘束条件：
h=l3cosθ３+(l１+l2)sinθ１
水平方向力のつりあい条件：
Ｆ１ｙ+Ｆ３ｙ=Ｆ
垂直方向力のつりあい条件：
Ｆ３ｘ=Ｆ１ｘ
指の付け根廻りのモーメントのつりあい条件：
【数１】
0005381715.tif 000002
指先廻りのモーメントのつりあい条件：
【数２】
0005381715.tif 000003
これらの釣り合い式に、ｌ１、ｌ２、ｌ３、θ１、θ３に適当な値を代入することにより、指先にかかる水平方向の力Ｆ１ｘ、垂直方向の力Ｆ１ｙを算出することができる。【００２２】
同様に、第２入力エリア１２に押し込みを行なう場合にも、図６のii）に示される釣り合い式から水平方向の力Ｆ１ｘと垂直方向の力Ｆ１ｙを算出することができる。図示した例では、第二関節で曲がり第一関節では曲がっていないが、第２入力エリア１２に押し込みが行なわれた場合ついては、力を加える位置や角度に依存し、第３入力エリア１３に押し込みが行なわれた場合と同様に、第二関節が第２入力エリア１２と第３入力エリア１３とを直線でつなぐ角度で保たれる場合もある。
第３入力エリア１３に押し込みが行なわれた場合については、第３入力エリア１３を押し込んでいる状態を示す図６のiii）に示されるように、第３入力エリア１３を押し込んだ時には第二関節が力のモーメントにより第２入力エリア１２と第３入力エリア１３とを直線でつなぐ角度でこれ以上曲がらなくなるため、図６の同欄に記載の釣り合い式が成立し、第１、第２入力エリア１１、１２に押し込みが行なわれた場合と同様に、算出が可能である。
また指に力を入れることで関節が曲がらないように保っている場合には指全体が一つの剛体と仮定することが可能なため、同様に力の釣り合いにより算出することができる。
以上のように、ｌ１、ｌ２、ｌ３、Ｆ、θ１、θ３に適当な値を代入することより、各場合について水平方向の力Ｆ１ｘと垂直方向の力Ｆ１ｙを求めることができるが、ここで、第１、第２、第３入力エリアに押し込みを行なった場合のＦ１ｘとＦ１ｙをそれぞれ、Ｆ１ｘ（１）、Ｆ１ｙ（１）；Ｆ１ｘ（２）、Ｆ１ｙ（２）；Ｆ１ｘ（３）、Ｆ１ｙ（３）と表わすものとすると、図６に示すように、
Ｆ１ｘ（１）＜Ｆ１ｘ（２）＜Ｆ１ｘ（３）
Ｆ１ｙ（１）＞Ｆ１ｙ（２）＞Ｆ１ｙ（３）
が成立する。従って、
Ｆ１ｘ（１）／Ｆ１ｙ（１）＜Ｆ１ｘ（２）／Ｆ１ｙ（２）＜Ｆ１ｘ（３）／Ｆ１ｙ（３）
が成立する。このことから、検出データａの押し込みデータ（Ｆ１ｙ）とスライドデータ（Ｆ１ｘ）との比から押し込みを行なっている入力エリアを特定できることが分かる。
そこで、本実施の形態においては、ステップＳ１０１にて検出されたＦ１ｘとＦ１ｙとを用いて、ステップＳ１０２において、Ｆ１ｘ／Ｆ１ｙとデータベース４の蓄積データｂとを比較して押し込みの行なわれた入力エリアの特定を行なう。次に、この入力エリアの特定についてより詳しく説明する。【００２３】
図７は、各入力エリア１１〜１３を押し込んだ際の押し込み方向の力に対してのスライド方向の力の比率（Ｆ１ｘ／Ｆ１ｙ）と頻度の関係を表したグラフである。図７を参照すると、押し込む方向、押し込む位置が一定に定まっていないことなどの条件によりデータのばらつきとなって表れる。図７のｉ）に示す第１入力エリア１１を押し込んだ時には押し込み方向の力（Ｆ１ｙ）が顕著に現れていることから、２分力の比率は小さい値近傍に分布している。また図７のiii）に示す第３入力エリア１３を押し込んだときにはスライド方向の力（Ｆ１ｘ）が顕著に現れていることから２成分の比率は大きな値を示している。また図７のii）に示す第２入力エリア１２を押し込んだときには押し込み方向とスライド方向の分力のバランスがとれて、“１”近傍にあることが分かる。
押し込む方向、押し込む位置、方向によるデータのばらつきの他、押し込まれる指に力を入れ関節が曲がらないようにしている場合や押し込み時の人の癖があるため、図７における分布は個体差が大きい。そのため、検出データａのばらつきを考慮して複数回の試行を行ない、その結果をデータベース４の蓄積データｂに予め保存しておく必要がある。
図８は、図７に示されたｉ）〜iii）のグラフを一つにまとめたグラフである。ここで、第２入力エリアの頻度が第１入力エリアの頻度を越える押し込み方向力に対してのスライド方向力の比率（Ｆ１ｘ／Ｆ１ｙ）の値をα、第３入力エリアの頻度が第２入力エリアの頻度を越えるＦ１ｘ／Ｆ１ｙの値をβとして、これらの値を閾値としてデータベース４に保持しておく。この閾値（α、β）は蓄積データｂとして入力情報特定手段５に送られ、入力情報特定手段５にて、検出データａから算出されたＦ１ｘ／Ｆ１ｙとα、βとの比較が行なわれ、入力エリアの特定が行なわれる。つまり、Ｆ１ｘ／Ｆ１ｙ＜αであるとき第１入力エリアに押し込みが行なわれたと判定され、α＜Ｆ１ｘ／Ｆ１ｙ＜βであるとき第２入力エリアに押し込みが行なわれたと判定され、β＜Ｆ１ｘ／Ｆ１ｙであるとき第３入力エリアに押し込みが行なわれたと判定される（ステップＳ１０２）。そして、この特定情報は、入力情報特定データｃとして情報提示手段６へ出力される。【００２４】
入力エリアの特定に際して誤判定を防止するには、図９に示すように、α、βを挟んで一定幅の不感帯を設け、この範囲のＦ１ｘ／Ｆ１ｙでは、いずれの入力エリアとも判定しないようにすることが望ましい。２分力の比率の頻度は同一の操作者で同じように入力した場合、そのばらつきは正規分布になると考えられるので、不感帯を含む閾値の設定は、後述する標準偏差を基準にした方法を用いてもよい。例えば、Ｆ１ｘ／Ｆ１ｙの最大値の±２．５σに相当する値を上限、下限閾値としてもよい。この際、上限閾値−下限閾値が、他の入力エリアのそれと重なることのないようにしなければならない。【００２５】
図１０は、データベース４における蓄積データｂが、閾値の下限と上限と入力情報特定データｃとの対応関係を示した図である。図１０に示されるように、閾値の値のみをデータベース４の蓄積データｂとして保存しておく場合には、データベース４の作成時に各入力エリア１１〜１３を押し込んだ際の検出データａを複数回分予め統計的に処理しておき閾値の下限と上限を決めて、それを入力エリア１１、１２、１３との対応関係で表し、蓄積データｂとする。
また、ここで閾値のみをデータベース４の蓄積データｂとしたが、閾値は入力情報特定手段５の判断フローの一部として取り込んでおいてもよい。
また、検出部２におけるスライド方向の力は摩擦により発生しているとしたが、指先を粘着質のもので固着、または固定することで、スライド方向の力を発生させやすくしてもよい。【００２６】
次に、データベース４の蓄積データｃの閾値の決定手法として、標準偏差に基づいた実例について説明する。図１１は、この実例を作成するのに用いた検出部２の断面図である。この検出部は、押し込み方向とスライド方向の２方向成分の力を検出するためのものであって、指先が接触するキートップ２１と、キートップ２１の下に配置されたキートップ２１の力を分散させるための平行板２３と、それぞれ平行板２３に加わる力を検出するための２つの感圧センサ２４とを有する。なお、図１１において、７は配線基板、８は筐体、９はベースである。この検出器において、２つの感圧センサ２４の平均値を押し込み方向の力、差分をスライド方向の力として、２方向成分の力を取得した。
図１２は、各入力エリアを押し込んだ際の押し込み方向の力に対してのスライド方向の力の比率と頻度の関係を表した図である。
各入力エリア１１〜１３へ１００回ずつ押し込み動作を行い、その際の検出部２における押し込み方向の力に対してのスライド方向の力の比率を計算し、各変量の０．１刻み範囲内を横軸、また各範囲内での頻度回数を縦軸に度数分布グラフにしたものである。また、それぞれの入力エリアにおいて、ばらつきは正規分布になると考えられるため、平均値μと標準偏差σにより正規分布のグラフは、【００２７】
【数３】
0005381715.tif 000004
として表せるため、それぞれの入力エリアでの正規分布のグラフは、第１入力エリア−正規分布から第３入力エリア−正規分布のようになる。この図から考えても、ばらつきを正規分布として考えても問題ないことが分かる。
図１３は、閾値の下限と上限と入力エリアとの対応関係を表した図表であり、図１２で示した押し込み方向とスライド方向の比率とその頻度から、平均値μと標準偏差値σを算出し、データベース４における蓄積データｃの閾値の下限と上限を表したものである。下限値、上限値は信頼度６８．２６％である信頼区間μ±σとして算出したもので、第１入力エリア１１での上限値と第２入力エリア１２での下限値および第２入力エリア１２での下限値および第３入力エリア１３での上限値は共に重複することがなかったため、そのままの値を下限値、上限値とした。
また、同様に、閾値の下限と上限と入力エリアとの対応関係を表した図である図１４を参照すると、下限値と上限値は信頼度９５．４４％である信頼区間μ±２σを基にして算出してある。この場合、隣り合う各入力エリアの上限値と下限値が共に重複してしまったため、第１入力エリア１１での上限値と第２入力エリア１２での下限値、第２入力エリア１２での下限値および第３入力エリア１３での上限値において、平均値を求め、その値を各入力エリア１１、１２、１３を分割するための閾値として用いた。【００２８】
図１５は各入力エリアでの正誤表図である。図１３および図１４で算出された閾値を用いて、本システムの正答率との関係を求めた。実験として、入力した位置に関連した所定の記号や文字、機能等を示すデータを表示する情報提示手段６に、各入力エリア１１、１２、１３への入力を指示する表記を行い、その下で入力操作を行なったときの指定入力エリアと推定された入力エリアとの正誤関係について算出した。ランダムに表記される各入力エリアを１００回程度行い、信頼区間μ±σを基に決められた閾値と、信頼区間μ±２σを基に決められた閾値を用いての正誤表である。信頼区間μ±σでの入力に対しての出力では、動作があったにもかかわらず、判定されないことが多く見られた。
図１５に示すように、第２入力エリア１２では、隣り合う入力エリア１１、１３との信頼区間が重複してしまい、第２入力エリア１２と判定される区間が小さくなるため、他の入力エリアと比較して正答率が低くなる傾向がある。そこで、入力エリアが重複してしまう場合の閾値の決定について、第２入力エリア１２を優先して推定する閾値に設定することで、改善される。【００２９】
以上、人差し指について説明を行なったが、中指、薬指についても同様の動作を行なわせ更に親指の操作を加えることで、少なくとも、文字入力に必要な五十音表１０行分の入力が可能となる。図２では使用していないが、小指を用いたりあるいは親指のエリア分割を行なうことで、［＃］、［＊］の記号やクリアキー、決定キーに相当するエリアの確保も可能となる。
また、本実施の形態の情報提示手段５において、入力位置に割り当てられた所定の記号や文字として、［あ］〜［わ］の和文字を用いたが、［Ａ］〜［Ｚ］といった英文字、［０］〜［９］といった数字であってもよい。
また、本実施の形態においては、検出データａでは押し込み方向の力とスライド方向の力を伝送し、データベース４の蓄積データｂはそれらの比を扱っていたが、検出データａで２方向成分力の比を扱うようにしてもよい。また、蓄積データｂで２方向成分のそれぞれの値をそのまま扱うようにしてもよい。
また、本実施の形態において、検出部２は押し込み方向とスライド方向の２成分を検出する力センサを用いたが、ひずみセンサをキートップの下に複数配置し、接触面の傾きを検出して、傾き角度により入力エリアの特定を行なうようにしてもよい。
また、本実施の形態において、検出部２は押し込み方向とスライド方向の２成分を検出する力センサを用いたが、押している面の圧力の分布を検出し、分布の偏りにより入力エリアの特定を行なうようにしてもよい。
また、本実施の形態では２成分を用い、入力エリア１を特定したが、３成分以上のデータを用いてもよい。
また、本実施の形態において、入力エリア１を左手の手または指の甲としたが、手や指に限定するものではなく、体の各部において適応してもよい。例えば、人が機器の上に立ち、足裏での力の変化を検出部２で取得し、膝や足ももへの入力動作を特定するものであってもよい。
また、本実施の形態において、入力エリア１を左手の手または指の甲としたが、体に障害があり、義肢を必要とされる場合にも適応が可能である。例えば、義手や義指の指先先端に発生する力の変化を検出部２で取得し、押し込み位置や入力動作を特定するものであってもよい。【００３０】
〔第２の実施の形態〕
図１６は、本発明の第２の実施の形態の構成を示すブロック図である。図１６に示すように、本第２の実施の形態では、押し込んだ際に力を検出する検出部２では、押し込み方向の力を検出し、そのデータを検出データｄとして出力する。そして、入力情報特定手段５は、検出データｄを受けて、１成分の力と押し込み位置との対応関係を保存しているデータベース４の蓄積データｅを参照して比較を行い、入力エリア１を特定する。そして、その情報を入力情報特定データｃとして情報提示手段６へ出力する。
押し込んだ力を検出する検出部２は、押し込みを行なった際に接触面と平行なスライド方向の力は検出部２と指との摩擦が大きく影響していると考えられるため、ここではスライド方向は考慮せず、押し込み方向の１方向成分の力のみを検出する。【００３１】
次に、本実施の形態の動作について説明する。図６に示すように、そして第１の実施の形態で説明したように、押し込む力Ｆと検出部２における押し込み方向の力Ｆ１ｙは押し込み位置に依存している。図１７は、各入力エリア１１〜１３を押し込んだ際の検出部２における押し込み方向の力Ｆ１ｙとその頻度の関係を示す。第１入力エリア１１を押し込む際には、図６のｉ）に表すように、検出部２に近い位置で押し込み方向に力がかかるため、図１７における第１入力エリアを押し込んだ際の押し込み方向の力は値の大きい範囲に多く分布している。図１７における第３入力エリア１３を押し込む際には、図６のiii）に示すように、押し込む位置が検出部２から遠く離れた位置で行なわれるため、押し込む力Ｆは検出部２においてスライド方向への力に大きく変換されることとなり、押し込み方向の力Ｆ１ｙは小さい範囲に多く分布することになる。また同様に図１７における第２入力エリア１２を押し込む際には、検出部２の押し込み方向の力は第１入力エリアと第３入力エリアの中間に分布している。このことから押し込む力Ｆが一定の場合には検出部２における押し込み方向の力と押し込み位置に関連性があることが分かる。
本実施の形態の入力装置において、入力をするために押し込む対象が人の指であることから、押し込みによる力にも限界があり、ばらつきが少ないことから、十分に押し込み方向の力から入力位置を特定することができる。【００３２】
次に、入力情報特定手段５での動作について説明する。データベース４に予め保存されている蓄積データｅは、図１７に表す押し込み方向の力とその頻度との関連性を表したデータから求められたγ、δとなっている。すなわち、押し込み方向力Ｆ１ｙがγより小さい（Ｆ１ｙ＜γ）場合には第３入力エリア１３に押し込みが行なわれたことを示し、γ＜Ｆ１ｙ＜δである場合には第２入力エリア１２に押し込みが行なわれたことを示し、Ｆ１ｙ＞δである場合には第１入力エリア１１に押し込みが行なわれたことを示すデータが保存されている。【００３３】
ところで、この蓄積データから入力位置である入力エリア１１〜１３を特定する際に、特定すべき入力エリア以外の入力エリアも同じ押し込み方向の力を多く含んでいることから、押し込みを行なう途中過程のどのタイミングで検出部２が検出を行なうかにより、最終的に特定される入力エリアに誤りが生じる可能性がある。そこで、検出部２からの検出データｄの中で入力エリアの特定を行なうために必要な検出データｄを選別するためのステップが必要となる。以下、入力情報特定動作を含むフローチャートである図１８を参照して第２の実施の形態の動作説明を行なう。【００３４】
まず、ステップＳ２０１で検出部２にて押し込み方向の力の検出が行なわれ、この検出データｄが入力情報特定手段５へ伝送される。Ｓ２０２で入力情報特定手段５が検出データｄを受けると、押し込み方向力の時間変化を示す図１９から分かるように、押し込みの開始から終了までの過程の間で最も大きい押し込み方向の力を示す検出データｄを１回の押し込みの過程におけるデータとして選別する。
次のステップＳ２０３では、ステップＳ２０２で選別されたデータｄとデータベース４からの蓄積データｅとの対比により、入力エリアの特定を行なう。そして、ステップＳ２０４でその特定された入力エリアに割り当てられた情報の表示が情報提示手段６にて行なわれる。
上記説明では、入力情報特定手段がステップＳ２０３において押し込みの開始から終了までの過程の中で最も大きい押し込み方向の力を検出データｄとして選別する処理を行なっていたが、これに代え次の手段をとってもよい。図２０は、各入力エリア１１、１２、１３を押し込んだ際の押し込み方向力の時間変化を表したグラフである。図２０における押し込み方向力の時間微分をとり、微分値が最大値をとった後の押し込み方向力をステップＳ２０３におけるデータとして扱う。この時間微分による立ち上がりの判定を行なう場合には、入力のノイズに影響されやすいため、ローパスフィルタ等により検出データｄのノイズを取り除いておく必要がある。
また、図２０に示されるように、Ｆ１ｙの立ち上がるまでの時間の差は、指を押し込み、力が伝達するまでの時間であるため、第１入力エリア１１、第２入力エリア１２、第３入力エリア１３の順に早く立ち上がる。このＦ１ｙの立ち上がるまでの時間差から入力エリアを特定してもよい。あるいは、押し込み方向力Ｆ１ｙの時間微分値は、第１入力エリア１１で最大で、第２入力エリア１２、第３入力エリア１３となるに連れて小さくなる。そこで、この時間微分値の差から入力エリアを特定してもよい。【００３５】
〔第３の実施の形態〕
図２１に示す本発明の実施形態３は、前記検出部２として、前記物理量が前記生体に加えられた領域及び前記物理量を前記生体に加えた動作を特定して、前記物理量に基づく前記領域での前記動作をアナログ量の検出データとして出力する構成のものを用い、前記入力情報特定手段５として、データベース４に蓄積したデータと前記検出データとを照合し、その照合結果に基づいて、前記物理量に対応して前記領域での前記動作に割り当てられたデータを前記電子データの入力情報として出力する構成のものを用いた例である。【００３６】
次に、本発明の実施形態３について説明する。図２１に示す第３の実施形態では、指の甲（指の背）などに設定した入力エリアをなぞった（指の甲側を他の指をスライドさせた）際のなぞり動作（スライド動作）を特定し、そのなぞり動作に割り当てられた記号や文字などのデータを表示し、あるいは画面上でのポインタの動作やスクロール動作を行なうものである。【００３７】
図２１に示すように、本実施の形態では、押し込んだ際に（入力エリアをなぞった際に）力を検出する検出部２では、押し込んだ際に押し込む力と指先方向にスライドさせる力と指側面垂直方向にスライドさせる力の水平方向成分２成分との３成分を検出し、押し込みデータとスライドデータである検出データｆを出力し、検出データｆを受けて入力情報特定手段５は、検出データｆの組み合わせと予め設定されているデータベース４の蓄積データｇを比較することで、押し込み位置の変化を特定して、入力動作（なぞり動作）を特定し、入力情報特定データｈを出力し、情報提示手段６においてこの入力情報特定データｈに基づいた表示が行なわれる。【００３８】
次に、本実施形態の入力装置の動作について説明する。本実施の形態では、例えば図３に示される検出部を用いて時間変化する３方向成分の検出データｆを得、これを用いてなぞり動作である入力動作を特定する。図２２は、本実施の形態の入力装置の動作を示すフローチャートである。機器と指先で接触している指へのなぞりが行なわれると、検出部２において、力センサ２２は、指先が接触面から垂直方向に押し込む力と、水平方向に指先方向にスライドさせる力と指側面垂直方向にスライドさせる力の２方向成分を検出し、３方向成分をそれぞれ押し込みデータと指先スライドデータと指側面垂直スライドデータとし、これら３方向成分を検出データｆとして、なぞり動作につれて連続的に変化する検出データを出力する（図２２のステップＳ３０１）。
指へのなぞり動作が開始されると、入力情報特定手段５において、開始直後の検出データｆと予めデータベース４に保存されている蓄積データｇを参照することにより、入力エリアのどの位置からなぞりが開始されたのかが特定される。以後、所定の時間間隔をおいて、検出データｆの取り込みが行なわれ、蓄積データｇを参照することにより、各時刻のなぞり位置が特定される（図２２のステップＳ３０２）。ステップＳ３０２において、時系列の位置情報を取得すると、続いて、入力情報特定手段５において、予めデータベース４に蓄積データｇとして保存されている時系列の位置データを参照して、なぞり動作の特定が行なわれ、そのなぞり動作情報は入力情報特定データｈとして情報提示手段６宛に出力される（図２２のステップＳ３０３）。最後に、ステップＳ３０４では、特定された入力動作に割り当てられた表示がなされる。例えば情報提示装置上のポインタの位置・動作を表示する。【００３９】
次に、なぞり動作について、左の人差し指を例に挙げて説明する。図２３は、左の人差し指を模式的に示す図であって、図５に示した模式図と同じ部分を示す図であるが、図２３においては、各入力エリアはそれぞれ２つの領域に分けて示されている。例えば、第２入力エリア１２は、指の中心線の右側の第２入力エリア橈骨側１２１と、その左側の第２入力エリア尺骨側１２２の２つの領域に分けられている。第１入力エリア１１、第３入力エリア１３についても同様である。例えば、第２入力エリア中央部（中心線上）を押し込んだ際には、指側面垂直方向へのスライド力はほとんど検出されない。ここで、指側面垂直方向とは指先方向（図６におけるｘ方向）と垂直方向（図６におけるｙ方向）とに直交する方向のことである。これに対し第２入力エリア橈骨側１２１を押し込んだ際には、指側面垂直方向の左側（尺骨側）へ、第２入力エリア尺骨側１２２を押し込んだ際には、指側面垂直方向の右側（橈骨側）への力が発生することになり、出力される検出データｆを検証することにより、第２入力エリア１２が、橈骨側から尺骨側へとなぞられたのか、あるいは、尺骨側から橈骨側へとなぞられたのかを判別することができる。第１入力エリア１１、第３入力エリア１３についても同様である。【００４０】
次に、入力情報特定手段５にて入力エリアの特定が可能である理由についてより具体的に説明する。入力情報特定手段５に入力される検出データｆは、３方向の力成分を含んでいるが、検出部にて検出される力は、個人差が大きく、また指先−キートップ間の摩擦係数が大きいため、例えば押し込み方向の力を基準にしたときのスライド方向の力の比率を算出し、これを用いて入力エリアの特定を行なうのが精度をあげる上で有効である。ここで、力の方向に関しては、押し込み方向の力を正、指先スライド方向では手における指先方向を正、指側面垂直スライド方向では手の尺骨側から橈骨側へ向う方向を正とする。【００４１】
図２４Ａ、図２４Ｂは、図２３に示した各入力エリアを押し込んだ際の押し込み方向の力に対してのスライド方向の力の比率と頻度の関係を現わした図である。図２４を参照すると、押し込む方向、押し込む位置が一定に定まっていないことなどの条件により、データにばらつきが現われる。図２４Ａ（ｉ）に示すように、第１入力エリア橈骨側１１１を押し込んだ時には押し込み方向の力が顕著に現れていることから、指先スライド方向力への比率は小さい値近傍に分布し、指側面垂直スライド方向力への比率は負の値をとっている。反対に、図２４Ｂ（iv）に示すように、第１入力エリア尺骨側１１２を押し込んだ時、指側面垂直スライド方向力への比率は正の値となっている。また、図２４Ａ（iii）および図２４Ｂ（vi）に示すように、第３入力エリア橈骨側１３１または第３入力エリア尺骨側１３２を押し込んだときには指先スライド方向の力が顕著に現れていることから指先スライド方向力への比率は大きな値を示している。また、図２４Ａ（ii）および図２４Ｂ（ｖ）の第２入力エリアを押し込んだときには押し込み方向とスライド方向の分力のバランスがとれ１近傍に分布している。【００４２】
上記したように、本実施の形態においては、入力情報特定手段５は、検出部２からの検出データｆから、なぞり動作開始直後の検出値と所定の時間毎に取り出した検出値とをデータベース４からの蓄積データｇとを比較して入力エリアを特定する。この検出データｆから取り出した検出値と蓄積データｇとの比較の手法は、第１の実施の形態の場合と同様である。つまり、各入力エリアを特定するための閾値を表した図９に示すように、値の分布から、２分力の比率の大きさで閾値を設け、一定の値ごとに、どの入力エリアが押し込まれているのか（入力エリアのどの部分がなぞられているのか）を特定する。また、指側面垂直スライド方向も同様に考えられる。但し、本実施の形態においては、例えば、第１入力エリア１１が、第１入力エリア橈骨側１１１、第１入力エリア尺骨側１１２と２つの領域に分割されているので、蓄積データｇは、第１の実施の形態の蓄積データｂと比較して、より高精細のものとなっている。【００４３】
また、第１の実施の形態の場合と同様に、２分力の比率の平均値と標準偏差を基準に閾値を設けてもよい。また、その時のデータベース４における蓄積データｇは、閾値の下限と上限と入力エリアとの対応関係を表した図である図２５のようになる。図２５に示すように、閾値の値のみをデータベース４の蓄積データｇとして保存しておく場合には、データベース４の作成時に各入力エリアを押し込んだ際の検出データｆを複数回分予め統計的な処理しておき閾値の下限と上限を決めて、それを入力エリアとの対応関係で表し、蓄積データｇとする。【００４４】
次に、上記したステップＳ３０２とステップＳ３０３（図２２参照）の過程について、図２６を参照し具体例を挙げてより詳しく説明する。図２６左欄には、左手人差し指とこの指に対して入力動作として行なわれるなぞり動作（スライド動作）の方向が矢印にて示されている。図２６中欄には、なぞり動作につれて変化する３方向の力が示され（検出データｆである）、図２６左欄には、ステップＳ３０２にて特定される入力エリアの変化が示されている。
図２６（ｉ）は、第２入力エリア１２を左方向（入力を行なうものから見て）になぞった場合、つまり第２入力エリア橈骨側１２１からスタートして第２入力エリア尺骨側１２２へとなぞった場合を示し、図２６（ii）は、第２入力エリア１２を右方向になぞった場合、つまり第２入力エリア尺骨側１２２からスタートして第２入力エリア橈骨側１２１へとなぞった場合を示している。また、図２６（iii）は、左手人差し指を指根元から指先方向になぞった場合、つまり第３入力エリア１３から第１入力エリア１１へとなぞった場合を示し、図２６（iv）は、左手人差し指を指先から指根元方向になぞった場合、つまり第１入力エリア１１から第３入力エリア１３へとなぞった場合を示している。【００４５】
図２６（ｉ）の場合、押し込み方向の力は、なぞりが第２入力エリア尺骨側１２２へ進むと緩やかに低下する。また、指先スライド方向の力は、なぞりの経過中ほぼ一定である。一方、指側面垂直スライド方向の力は、第２入力エリア橈骨側１２１をなぞっている間は正値を、第２入力エリア尺骨側１２２をなぞっている間は負値を示す。入力情報特定手段５では、一定時間間隔を置いて、検出データｆからなぞり位置を特定する。ここで、時間間隔を適当に短く設定しておくと、特定される入力エリアは、第２入力エリア橈骨側、第２入力エリア橈骨側、第２入力エリア橈骨側、第２入力エリア尺骨側、第２入力エリア尺骨側、第２入力エリア尺骨側、のようになる。但し、第２入力エリア橈骨側から第２入力エリア尺骨側へと変化する途中で第２入力エリア１２が特定されることも起こりうる。ここで、特定された入力エリアが連続して同じである場合には、先の入力エリアを後からの入力エリアによって書き換えるという処理を行なうものとすると、特定される入力エリアの変化は、第２入力エリア橈骨側→第２入力エリア尺骨側、または、第２入力エリア橈骨側→第２入力エリア→第２入力エリア尺骨側となる（ステップＳ３０２）。続いて、入力情報特定手段５は、データベース４からの蓄積データｇに含まれる入力エリアの変化となぞり動作との対応を参照して、なぞり動作を「第２入力エリア左方向なぞり動作」と特定する（蓄積データｇによると、「第２入力エリア橈骨側→第２入力エリア尺骨側」の変化と「第２入力エリア橈骨側→第２入力エリア→第２入力エリア尺骨側」の変化とは共に「第２入力エリア左方向なぞり動作」が対応している）。同様にして、図２６（ii）の場合には、なぞり動作は「第２入力エリア右方向なぞり動作」と特定される。【００４６】
図２６（iii）の場合、なぞりが第３入力エリア尺骨側１３２、第２入力エリア尺骨側１２２、第１入力エリア尺骨側１１２へと進むと、押し込み方向の力は階段状に増大し、指先スライド方向の力は階段状に低下する。一方、指側面垂直スライド方向の力は、なぞりの経過中ほぼ０である。入力情報特定手段５では、一定時間間隔を置いて、検出データｆからなぞり位置を特定する。ここで、時間間隔を適当に短く設定しておくと、特定される入力エリアは、第３入力エリア、第３入力エリア、第３入力エリア、第２入力エリア、第２入力エリア、第２入力エリア、第１入力エリア、第１入力エリア、第１入力エリア、のようになる。ここで、特定された入力エリアが連続して同じである場合には、先の入力エリアを後からの入力エリアによって書き換えるという処理を行なうものとすると、特定される入力エリアの変化は、第３入力エリア→第２入力エリア→第１入力エリアとなる（ステップＳ３０２）。続いて、入力情報特定手段５は、データベース４からの蓄積データｇに含まれる入力エリアの変化となぞり動作との対応を参照して、なぞり動作を「指先方向なぞり動作」と特定する。同様にして、図２６（iv）の場合には、なぞり動作は「指根元方向なぞり動作」と特定される。【００４７】
上記の説明では、特定された入力エリアが連続して同じである場合には、先の入力エリアを後からの入力エリアによって書き換えるという処理を行なっていたが、逆に、特定された入力エリアを全て残し、連続する同じ入力エリアの個数を積極的に活用することもできる。例えば、連続する同じ入力エリアの個数をカウントし、その個数をなぞり動作の速度情報とし、その速度情報に応じて、割り当てる入力動作を変えてもよい。例えば、単位時間当たりの入力エリアの変化が大きい際にはポインタ操作やスクロール動作が速くまたは大きく行なわれたと判断し、入力情報特定データｈとして出力してもよい。【００４８】
また、本実施の形態では人差し指について説明を行なったが、同時に他の指に適応することで、入力エリアを増大させ取得することのできる情報量を増やしてもよい。また、本実施の形態において、代表的な動作である、右方向なぞり動作、左方向なぞり動作、指先方向なぞり動作、指根元方向なぞり動作を例に挙げて説明を行なったが、なぞり動作はこれらに限定されない。例えば、斜め方向のなぞりであってもよく、また複数指間にまたがるなぞりであってもよい。そして、これらのなぞりにポインタ操作やスクロール動作に割り当ててもよいし、押し込んだ位置から変化しないタップといった動作を割り当ててもよい。また、本実施の形態において、検出部２は押し込み方向と指先方向スライド方向と指側面垂直スライド方向の３成分を検出する力センサを用いたが、少なくとも３方向へ分類することができれば、ひずみセンサを複数配置し接触面の分布を検出する方法でもよい。また、本実施の形態を手書き文字入力に利用してもよい。手書き文字入力を行なう際には機器上になぞることを検出する面の接触センサを配置する必要があり、入力操作を行なう領域を小さくすることが困難である。これに対して本実施例では機器上の検出部２は小さく、入力エリア１を大きくすることが可能であるため、有効である。【００４９】
〔第４の実施の形態〕
図２７は、本発明による入力装置の第４の実施の形態の構成を示すブロック図である。図２７に示すように、本実施の形態の入力装置は、入力を行なう指先と接触する位置に配置されていて、押し込まれた際に、押し込む力と指先との接触面に発生する圧力分布状況を検出し、その圧力分布データを検出データｉとして出力する複数の検出部２を有する入力部３と、検出データｉを受けると、検出データｉから算出される算出結果と予め設定されているデータベース４の蓄積データｊを比較することで、押し込み位置を特定し、その位置を入力情報特定データｃとして出力する入力情報特定手段５と、入力情報特定データｃ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、機能を表示する情報提示手段６と、により構成されている。【００５０】
図２８は、検出部２が設置された情報端末１０の表面からみた平面図である。図２８に示すように、検出部２は、指先との接触部分の下に１列に並べられた感圧センサ２４が、情報端末１０の筺体の辺に対して斜めに配置されて構成されたものである。そして、押し込みが行なわれた際に各々の感圧センサ２４が分離して力を検出しやすいように、各感圧センサ間にはスリット１１が入れられている。図２８の右側に示すように、各感圧センサ２４は、それぞれ独立した配線基板７上に設置されている。【００５１】
図２９は、検出部２の詳細構造を示す断面図である。図２９に示すように、検出部２は、操作者の指先が接触するキートップ２１と、キートップ２１の下側にある押し子２５と、押し子２５の下側にあり、分布状態を検出する感圧センサ２４とを有し、これらは配線基板７上に設置されている。そして、接触面での指先方向への力を分離して検出できるように、キートップ２１間、押し子２５間、感圧センサ２４間および配線基板７間には、スリット１１が入れられている。なお、図２９において、８は筐体、９はベース、１２は、各部品を支えるための支柱である。【００５２】
次に、本実施形態の入力装置の動作を、図３０のフローチャートを用いて説明する。本実施の形態では、指先方向に一列に並んだ感圧センサ２４によって検出された荷重分布である検出データｉを用いて入力エリアを特定する。入力部３で押し込みが行なわれると、ステップＳ４０１において、指先方向に一列に並んでいる感圧センサ２４により、力Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５が検出される。入力情報特定手段５は、この検出値を検出データｉとして受け取ると、ステップ４０２にて、荷重重心位置であるＲＧを算出し、ステップ４０３にて、合計荷重Ｆを算出する。図３１は、荷重重心位置と合計荷重の説明図である。同図に示されるように、各感圧センサ２４から出力される荷重は、同図において棒グラフにて示される。荷重重心位置ＲＧは、【００５３】
【数４】
0005381715.tif 000005
と算出でき、重心位置が指の付け根にあるときは０近傍、指先の先端にあるときは１と正規化された値として算出される。また、合計荷重Ｆは、
Ｆ＝Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３＋Ｓ４＋Ｓ５
と算出できる。
次に、ステップＳ４０４において、合計荷重がある一定の値を超えているか否かをチェックし、超えていない場合には、ステップＳ４０１まで戻り、超えている場合には、入力エリア特定ステップであるステップＳ４０５に進む。加重が小さい段階での荷重重心位置ＲＧは安定しないため、ステップＳ４０４を設け、安定した検出データｉのみを入力エリア特定ステップに利用する。ステップＳ４０５における処理は、第１の実施の形態におけるステップＳ１０２の処理とほぼ同様である。ステップＳ１０２と異なる点は、第１の実施の形態では、押し込み方向の力を基準にしたときのスライド方向の力の比率を基準に入力位置を特定したが、本実施の形態では、荷重重心位置ＲＧを基準に入力位置を特定する。次いで、ステップＳ４０６にて、情報提示手段６は、入力情報特定手段５により特定された入力情報特定データｃを受け取り、各入力位置に割り当てられた所定の記号やデータあるいは機能を、ディスプレイなどの情報提示装置を用いて操作者に提示する。【００５４】
本実施の形態では、荷重重心位置を算出するために、感圧センサ２４を一列に５つ並べた検出部を用いたが、感圧センサの個数は荷重重心位置を求めることができる２個以上であればよい。また、荷重重心位置として、均等に配置された感圧センサ２４により、線形的に算出し、正規化された荷重重心位置を用いたが、荷重重心位置を求めることができる配置であれば、感圧センサ２４を均等に配置する必要はなく、また荷重位置算出に関しても線形的に算出したり、正規化することに限定されない。例えば、第３入力エリア１３（図５参照）を押し込む際には、検出部２における力の絶対値が小さくなる傾向があるため、指の付け根に近い部分の感圧センサ２４の個数を増やすことで、より感度をよくしてもよい。
また、ステップＳ４０４において、荷重重心位置ＲＧの安定した値のみを利用するため、合計荷重Ｆがある基準以上の荷重になった際の値を利用するとしたが、安定した荷重重心位置ＲＧを求めるためには合計荷重Ｆを用いることに限定したものではない。例えば、接触面の領域面積がある一定以上の面積になったときのみを利用してもよい。また、図３０のフローは、この順序に限定されず、例えばステップＳ４０２の過程をステップＳ４０４の後にしてもよい。【００５５】
次に、第４の実施の形態に基づき作成したシステムとその結果について説明する。作成したシステムは、カードサイズの情報端末を想定し（図４２参照）、左手で端末を持ち上げた状態で、右手で左手親指の入力エリアのいずれかを押し込み、検出部２で指先方向への荷重重心位置を測定した。ここで、第３入力エリア１３を親指の付け根から第一関節の間の指節、第２入力エリア１２を第一関節、第１入力エリア１１を爪先とした。【００５６】
図３２は、各入力エリアを押し込んだ際の指先方向への正規化重心位置と頻度の関係を表した図である。各入力エリア１１、１２、１３へ２００回ずつ押し込み動作を行い、その際の検出部２における指先方向への正規化された重心位置を算出し、各変量の0.005刻み範囲内を横軸、また各範囲内での頻度回数を縦軸に度数分布グラフにしたものである。また、それぞれの入力エリアにおいて、ばらつきは正規分布になると考えられるため、平均値μと標準偏差σにより正規分布のグラフは、【００５７】
【数５】
0005381715.tif 000006
として表せる。ここで、第１の実施の形態における図１２と異なる点として、第１の実施の形態ではスライド力と押し込み力の比率を基準にしているのに対して、本実施の形態では指の付け根からの指先方向への重心位置を基準にしているため、各入力エリアを押したときの値が反転しており、第１入力エリア１１を押した際の重心位置は大きく、第３入力エリア１３を押した際の重心位置は小さく出ている。【００５８】
図３３は、閾値の下限と上限と入力エリアとの対応関係を表した図であり、図３２で示した指先方向への正規化重心位置とその頻度から、平均値μと標準偏差値σを算出し、データベース４の蓄積データｊの閾値の下限と上限を表したものである。下限値、上限値は信頼度９５．４４％である信頼区間μ±２σとして算出したもので、第１入力エリア１１での上限値と第２入力エリア１２での下限値および第２入力エリア１２での下限値と第３入力エリア１３での上限値は共に重複することがなかったため、そのままの値を下限値、上限値とした。【００５９】
図３４は、各入力エリアでの正誤表図である。図３２および図３４で算出された閾値を用いて、本システムの各入力エリアについて正答率との関係を求めた。実験として、入力した位置に関連した所定の記号やデータ、機能を表示する情報提示手段（図４２の６参照）に、各入力エリアへの入力を指示する表記を行い、その下で入力操作を行なったときの指定入力エリアと推定された入力エリアとの正誤関係について算出した。ランダムに表記される各入力エリア１１、１２、１３を１０００回程度行い、信頼区間μ±２σを基に決められた閾値を用いての正誤表である。第１の実施の形態における図１５の正答率の結果に対応した正誤表であるが、全ての入力エリア１１、１２、１３にてよりよい結果を得た。【００６０】
〔第５の実施の形態〕
図３５は、本発明による入力装置の第５の実施の形態の構成を示すブロック図である。図３５に示すように、本実施の形態の入力装置は、入力を行なう指先と接触する位置に配置されていて、押し込まれた際に、押し込む力と指先との接触面に発生する圧力面分布状況を検出し、その圧力分布データを検出データｋとして出力する複数の検出部２を有する入力部３と、検出データｋを受けると、検出データｋから算出される算出結果と予め設定されているデータベース４の蓄積データｍを比較することで、押し込み位置を特定し、その位置を入力情報特定データｃとして出力する入力情報特定手段５と、入力情報特定データｃを受けて、その位置に割り当てられた所定の記号や文字、機能等のデータを表示する情報提示手段６と、により構成されている。【００６１】
図３６は、本実施の形態における検出部２を情報端末１０の表面側から見た平面図である。図３６に示すように、検出部２は、指表面と接触する部分に感圧センサ２４がマトリクス状に配置されて構成されており、指表面の感圧分布を多点配置された感圧センサ２４により検出できる構造になっている。【００６２】
次に、本実施の形態の入力装置の動作について説明する。本実施の形態では、入力エリアへの押し込みが行なわれた際、体を伝達する力を端末での接触面の荷重面分布を表す検出データｋを用いて入力エリアを特定する。【００６３】
図３７は、本実施の形態の入力装置の動作を示すフローチャートである。ステップＳ５０１において、指先の接触面でマトリクス状に並んでいる感圧センサ２４が、圧力面分布を検出しそのデータを検出データｋとして出力する。ステップ５０２において、検出データｋを受け取った入力情報特定手段５は、検出部２と指先が接触している領域を切り出し、その矩形領域を抽出する。【００６４】
図３８は、検出部２での感圧分布状態を示す説明図である。検出部２の指の接触部分が感圧領域となるが、図３８に示すように、ステップ５０２ではこの感圧領域を矩形状に切り出す。ここで、その切り出しの際の頂点に当たる部分の座標をＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４とする。検出部２の圧力面分布を取得する感圧センサ２４はｘ方向に（1,2,…i…I）、ｙ方向に（1,2,…ｊ…Ｊ）のマトリクス状に並べられていている。また、(ｉ，ｊ)座標における検出部２の値をＦｉｊとする。
次に、ステップＳ５０３において、荷重重心位置であるＰＧを算出する。Ｐのｘ方向成分ＰＧｘとＰのｙ方向成分ＰＧｙはそれぞれ【００６５】
【数６】
0005381715.tif 000007
【００６６】
【数７】
0005381715.tif 000008
として算出することができる。
次に、ステップＳ５０４において、合計荷重Ｆを求める。合計荷重Ｆは、【００６７】
【数８】
0005381715.tif 000009
として算出することができる。【００６８】
次に、ステップＳ５０５において、合計荷重Ｆがある一定の値を超えているか否かがチェックされ、超えていない場合にはステップＳ５０１に戻り、超えている場合には、ステップＳ５０６に進む。加重が小さい段階での荷重重心位置ＰＧは安定しないため、ステップＳ５０５を設け、安定した検出データｋのみを入力エリア特定ステップに利用する。
ステップＳ５０６において、矩形領域の中での重心方向ベクトルＶＧ→を算出する。矩形長重心向ベクトルの始点は矩形領域の中で、指の根元に近い側の頂点とし、ここではＰ１とする。次に、ステップＳ５０７において、Ｓ５０２で算出した矩形領域の長軸方向のベクトルを算出する。検出部２と指は楕円形状で面接触しているため、矩形領域の長軸方向を指先方向、短軸方向を指側面垂直方向となるため、矩形領域の長軸方向を算出することで、指先方向を抽出できる。Ｓ５０６における矩形重心方向ベクトルと同様始点はＰ１とし、この矩形長軸方向のベクトルをＶ→とする。【００６９】
次に、ステップＳ５０８において、長軸方向への重心位置比率Ｒ（正規化された、重心方向ベクトルＶＧ→の長軸方向成分の絶対値）を算出する。長軸方向への重心位置比率は、矩形長軸方向ベクトルと矩形重心方向ベクトルとの角度の余弦との積により求まり、重心位置が指の付け根にあるときは０、指先の先端にあるときは１と正規化された値となるように算出する。長軸方向重心位置比率Ｒは【００７０】
【数９】
0005381715.tif 000010
として算出することができる。
次に、ステップＳ５０９において、入力情報を特定する。ステップＳ５０９における処理は、第１の実施の形態のＳ１０２での処理と同様であるが、第１の実施の形態では押し込み方向の力を基準にしたときのスライド方向の力の比率を基準に入力位置を特定していたのに対し、本実施の形態では矩形領域内の長軸方向への重心位置比率を基準に入力位置を特定している。次いで、ステップＳ５１０にて、情報提示手段６は、入力情報特定手段５により特定された入力情報特定データｃを受け取り、各入力位置に割り当てられた所定の記号やデータあるいは機能を、ディスプレイなどの情報提示装置を用いて操作者に提示する。【００７１】
本実施の形態では圧力面分布状態を検出するために、マトリクス状に並べた感圧センサ２４を用いたが、圧力面分布状態を求めることができるものであればマトリクス状に並んでなくてもよい。また、感圧センサ２４はアナログ的に値を検出するセンサを用いたが、ＯＮ−ＯＦＦだけのデジタルな値を検出するセンサを用いてもよい。その場合、荷重重心位置とは、接触面領域の面積重心位置に相当する。また、入力エリアを識別するために重心位置比率を基準に用いたが、指からの荷重位置を特定できるものであれば、荷重重心位置に限定したものではない。例えば、感圧センサ２４の最も大きい値を示した点を本実施例における荷重重心位置ＰＧと同等に扱うこともできる。また、圧力分布から矩形領域の各角の点であるＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４の位置を決定するのは、各入力を行なうたびに算出しなおす必要はない。例えば、入力以前に端末へ指が接触したことを感圧センサ２４で検出した際に、予め指の接触領域を切り出し、その矩形領域から算出しておいたものを用いてもよい。また、圧力分布から矩形領域の長軸方向ベクトルと短軸方向ベクトルの算出を行なったが、指先方向と指側面垂直方向との切り分けが可能であれば、矩形以外の領域抽出を行なってもよい。例えば、圧力分布状況から、楕円領域の抽出を行い、その楕円の長軸方向ベクトルを用いて同様の計算を行なってもよい。【００７２】
〔第６の実施の形態〕
図３９は、本発明による入力装置の第６の実施の形態の構成を示すブロック図である。本実施の形態は、第３の実施の形態と同様に、検出部に接触する指が加圧する位置の変化を特定し、これに基づいて入力情報を特定するものである。図３９に示すように、本実施の形態の入力装置は、入力を行なう指先と接触する位置に配置されていて、押し込まれた際に、押し込む力と指先との接触面に発生する圧力面分布状況を検出し、その圧力分布データを検出データｎとして出力する複数の検出部２を有する入力部３と、検出データｎを受けると、検出データｎから算出される指先方向と指側面垂直方向との重心位置比率と予め設定されているデータベース４の蓄積データｏを比較することで、押し込み位置と「なぞり」動作を特定し、その「なぞり」動作を入力情報特定データｈとして出力する入力情報特定手段５と、入力情報特定データｈ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、機能を表示する情報提示手段６と、により構成されている。【００７３】
次に、動作を説明する。本実施の形態では、入力エリアへの押し込みが行なわれた際、体を伝達する力を端末での接触面の荷重面分布を表す検出データｎに基づいて、算出した指先方向と指側面垂直方向への重心位置比率を算出し、これを用いて入力エリアを特定する。図４０は、第６の実施の形態の入力装置の動作を示すフローチャートである。本実施の形態でのステップＳ６０１からステップＳ６０６までの動作は、図３７に示す第５の実施の形態のステップＳ５０１からステップＳ５０６までの動作と同様であるので、その詳しい説明は省略する。【００７４】
ステップＳ６０６にて矩形重心方向ベクトルＶＧ→（図３８参照）を算出した後、ステップＳ６０７において、矩形領域の中での長軸方向と短軸方向ベクトルを算出する。Ｓ５０７での矩形長軸方向ベクトルの算出の場合と同様に始点はＰ１とし、矩形長軸方向ベクトルをＶＬ→、矩形短軸方向ベクトルをＶＳ→とする。次に、ステップＳ６０８において、長軸方向への重心位置比率ＲＬ（正規化された、重心方向ベクトルＶＧ→の長軸方向成分の絶対値）と短軸方向への重心位置比率ＲＳ（正規化された、重心方向ベクトルＶＧ→の短軸方向成分の絶対値）を算出する。長軸方向への重心位置比率ＲＬはステップＳ５０８での場合と同様に求められる。短軸方向への重心位置比率ＲＳは、矩形短軸方向ベクトルと矩形重心方向ベクトルとのなす角度の余弦により求まり、指の付け根側に近い矩形の頂点であるＰ１に近い方を０、反対に遠い方を１と正規化された値となるように算出する。すなわち、【００７５】
【数１０】
0005381715.tif 000011
【００７６】
【数１１】
0005381715.tif 000012
として算出することができる。【００７７】
図４１Ａ、図４１Ｂは、各入力エリアを押し込んだ際の長軸・短軸方向への重心位置比率と頻度の関係を表した図である。図４１Ａ、Ｂに示されるように、押し込む方向、押し込む位置が一定に定まっていないことなど条件によりデータのばらつきがある。
図４１Ａのｉ）に示されるように、第１入力エリア橈骨側１１１を押し込んだ時には指先を押しているため、指先方向を正とした長軸方向への重心位置比率は最大である１に近い値を示し、なお指側面垂直方向においては、接触面を上から見た際に矩形領域の橈骨側で指の付け根に近い角を、矩形重心方向ベクトルと矩形長軸方向ベクトルと矩形短軸方向ベクトルの始点としているため、短軸方向への重心位置比率は０に近い値を示している。反対に、図４１Ｂのiv）に示されるように、第１入力エリア尺骨側１１２を押し込んだ時、短軸方向への重心位置比率は１に近い値をとる。また、図４１Ａのiii）および図４１Ｂのvi）に示されるように、第３入力エリア１３を押し込んだときには、指の付け根に近いところを押しているため、長軸方向への重心比率は最小である０に近い値を示している。また、図４１Ａのii）および図４１Ｂのｖ）に示されるように、第２入力エリア１２を押し込んだときには長軸方向重心位置比率は中心近傍にあることが分かる。
ステップＳ６０８において得られた長軸方向重心位置比率ＲＬ、短軸方向重心位置比率ＲＳを記憶し、続いて、ステップＳ６０９において、なぞり動作が終了したか否かがチェックされ、終了していない場合には、ステップＳ６０１に戻り、以上のステップＳ６０１〜Ｓ６０８のフローを更に繰り返す。この繰り返しは、例えば所定の時間おき行なわれる。そして、その都度得られた長軸方向重心位置比率と短軸方向重心位置比率記憶しておく。ステップＳ６０９において、なぞり動作が終了したと判断されるとステップＳ６１０へ進む。【００７８】
ステップＳ６１０において、ステップＳ６０８において得られた複数組の長軸方向重心位置比率と短軸方向重心位置比率からデータベース４の蓄積データｏを参照して入力エリアの変化を特定する。更に、ステップＳ６１１において、データベース４の蓄積データｏを参照してなぞり動作の特定が行なわれ、そのなぞり動作情報は入力情報特定データｈとして情報提示手段宛に出力される。次いで、ステップＳ６１２にて、情報提示手段６は、入力情報特定手段５により特定された入力情報特定データｈを受け取り、各入力位置に割り当てられた所定の記号やデータあるいは機能を、ディスプレイなどの情報提示装置を用いて操作者に提示する。
本実施の形態では圧力面分布状態を検出するために、マトリクス状に並べた感圧センサ２４を用いたが、圧力面分布状態を求めることができるものであればマトリクス状に並んでなくてもよい。
【実施例１】
【００７９】
図４２（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る実施例１に対し入力を行なう状態を示す斜視図である。本実施例は、カードサイズの薄型の端末に本発明を適応したものである。図４２（ａ）に示すように、情報端末１０には四つの検出部２と情報提示装置６ａが設けられている。検出部２の一つに親指で接触し、その親指の甲側の指の第一関節前方および関節間に設けられた第１〜第３入力エリア１１〜１３に押し込みを行なう。本実施例では、親指のみで各検出部２への接触を行なう。
図４２（ｂ）に示すように、図の一番上側の検出部２に親指の指先で接触し、第１入力エリア１１を押し込んだ際には入力文字は［さ］行の文字の入力が行なわれ、第２入力エリア１２を押し込んだ際には［か］行、第３入力エリア１３を押し込んだ際には［あ］行の文字の入力が行なわれることになる。また、図の上側二番目の検出部に親指の指先で機器に接触している際には、第１入力エリア１１が［は］行、第２入力エリア１２が［な］行、第３入力エリア１３が［た］行に相当し、同じ入力エリアであっても、機器に接触している検出部２の位置を変えることにより、割り当てられた所定の記号や文字もしくは機能などのデータを変えることができる。
本実施例では、機器を手中に保持したまま入力操作を行なうことができる。
【実施例２】
【００８０】
図４３は、本発明の第３の実施の形態に係る実施例２に対し入力を行なう状態を示す斜視図である。本実施例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２を大きく設けることが困難な場合の実施例である。本実施例は、フル画面の端末に本発明の実施形態を適応したものである（実施例３、４もフル画面の端末本発明を適応したものである）。本実施例においては、検出部２を機器のサイドに設け、裏側から包み込むように機器を保持して各指へのなぞり動作を行なう。図４３において、矢印にてなぞり動作が示されている（図４４、図４５においても同様である）。このようななぞり動作の特定は電子書籍などのページ送り機能として使うことが考えられる。この場合は各指が端末に指先で接している位置に検出部２を設ければよく、例えば、親指の接しているサイドや人差し指の接している裏面に検出部２を設けてもよい。また、検出部２の他、各指の姿勢が一定になるように検出部がない位置にも窪みなどを形成してもよい。
各指へのなぞり動作が、指により機能を変更する場合、操作をする入力エリアが機器の背面側に来るため、フル画面端末に対する通常の入力方式では、どこへ入力を行なおうとしているのかを、入力状況を見て確認することが困難である。しかし、本実施例の場合、操作のために接触している対象が体の一部であるため、接触している位置を把握することができる。すなわち、どの位置で操作を行なおうとしているのか目視により確認できない状況に対応するものとして、本実施例は有効である。
【実施例３】
【００８１】
図４４は、本発明の第３の実施の形態に係る実施例３に対し入力を行なう状態を示す斜視図である。本実施例においては、検出部２は、親指の接触している表示面や、他の指が接している機器サイドや裏面に設けることができる。本実施例によれば、機器の保持の仕方により、web接続用端末におけるスクロール操作と同等の動作を特定することができる。
【実施例４】
【００８２】
図４５は、本発明の第３の実施の形態に係る実施例４に対し入力を行なう状態を示す斜視図である。図４５を参照すると、機器の保持の仕方により幅広くとることのできる手の甲を用い、マウスや十字方向のキー操作と同等の動作を特定することができる。この場合には親指の指先の力を検出部２により取得する他に、端末の裏側で各指と接触する位置の力の状態を検出してもよい。【００８３】
実施例２〜４において、入力を検出する検出部２は指の先端で接触していなくともよい。例えば、指の広い領域が検出部２と接触できるようにして、情報端末と接触している面の圧力分布状態を検出部２により取得することにより、指の甲側の表面へのなぞり動作を識別することで、スクロール動作を特定するようにしてもよい。【００８４】
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。【００８５】
この出願は２００７年１２月１７日に出願された日本出願特願２００７−３２４２４４、２００８年３月３日に出願された日本出願特願２００８−０５１８６６及び２００８年６月２６日に出願された日本出願特願２００８−１６６８５３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。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明の実施形態によれば、生体に物理量を加えて電子データの入力情報を出力することができ、例えば携帯電話、ＰＤＡ、ノートＰＣなどの情報機器に最適な力装置を提供できるものである。また、その入力装置を組み込んだ情報機器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明による入力装置の第１の実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図２】入力部に対し入力を行なう状態を示す斜視図である。
【図３】検出部の断面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態の動作を示すフローチャートである。
【図５】人差し指を関節ごとに分割して示す模式図である。
【図６】各入力エリアを押し込んだ際の力の釣り合いを示す説明図である。
【図７】各入力エリアを押し込んだ際の押し込み方向の力に対してのスライド方向の力の比率と頻度の関係を示すグラフである。
【図８】各入力エリアを特定する閾値を説明するためのグラフ（不感帯なし）である。
【図９】各入力エリアを特定する閾値を説明するためのグラフ（不感帯有り）である。
【図１０】下限閾値および上限閾値と入力情報特定データｃとの対応関係を示す説明図である。
【図１１】実験にもちいた検出部の構造を示す断面図である。
【図１２】各入力エリアを押し込んだ際の押し込み方向の力に対してのスライド方向の力の比率と頻度の関係を示すグラフである。
【図１３】閾値の下限と上限と入力エリアとの対応関係を示す図である。
【図１４】閾値の下限と上限と入力エリアとの対応関係を示す図である。
【図１５】各入力エリアでの正誤表図である。
【図１６】本発明による入力装置の第２の実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図１７】各入力エリアを押し込んだ際の押し込み方向の力とその頻度との関係を示すグラフである。
【図１８】本発明の第２の実施の形態の動作を示すフローチャートである。
【図１９】押し込み方向力の時間変化を示すグラフである。
【図２０】各入力エリアを押し込んだ際の押し込み方向力の時間変化を示すグラフである。
【図２１】本発明による入力装置の第３の実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図２２】本発明の第３の実施の形態の動作を示すフローチャートである。
【図２３】第１、第２、第３入力エリアを分割して表した図である。
【図２４Ａ】分割された各入力エリアを押し込んだ際の押し込み方向の力に対してのスライド方向の力の比率と頻度の関係を示すグラフである。
【図２４Ｂ】分割された各入力エリアを押し込んだ際の押し込み方向の力に対してのスライド方向の力の比率と頻度の関係を示すグラフである。
【図２５】閾値の下限と上限と入力エリアとの対応関係を表した図表である。
【図２６】なぞり動作を特定する方法を説明するための図である。
【図２７】本発明による入力装置の第４の実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図２８】第４の実施の形態の検出部の平面図である。
【図２９】第４の実施の形態の検出部の構造を示す断面図である。
【図３０】第４の実施の形態の動作を示すフローチャートである。
【図３１】第４の実施の形態における荷重重心位置と合計加重の説明図である。
【図３２】第４の実施の形態における各入力エリアを押し込んだ際の指先方向への重心位置比率と頻度の関係を示すグラフである。
【図３３】第４の実施の形態における閾値の下限と上限と入力エリアとの対応関係を表した図表である。
【図３４】第４の実施の形態における各入力エリアでの正誤表図である。
【図３５】本発明の第５の実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図３６】第５の実施の形態の検出部の構造を示す平面図である。
【図３７】第５の実施の形態の入力装置の動作を説明するフローチャートである。
【図３８】第５の実施の形態の感圧分布状態を示す説明図である。
【図３９】本発明の第６の実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図４０】第６の実施の形態の入力装置の動作を説明するフローチャートである。
【図４１Ａ】分割された各入力エリアを押し込んだ際の長軸・短軸方向への重心位置比率と頻度の関係を示すグラフである。
【図４１Ｂ】分割された各入力エリアを押し込んだ際の長軸・短軸方向への重心位置比率と頻度の関係を示すグラフである。
【図４２】本発明の実施例１の斜視図である。
【図４３】本発明の実施例２の斜視図である。
【図４４】本発明の実施例３の斜視図である。
【図４５】本発明の実施例４の斜視図である。
【符号の説明】
【００８８】
１  入力エリア
１１  第１入力エリア
１１１  第１入力エリア橈骨側
１１２  第１入力エリア尺骨側
１２  第２入力エリア
１２１  第２入力エリア橈骨側
１２２  第２入力エリア尺骨側
１３  第３入力エリア
１３１  第３入力エリア橈骨側
１３２  第３入力エリア尺骨側
２  検出部
２１  キートップ
２２  力センサ
２３  平行板
２４  感圧センサ
２５  押し子
３  入力部
４  データベース
５  入力情報特定手段
６  情報提示手段
６ａ  情報提示装置
７  配線基板
８  筐体
９  ベース
１０  情報端末
１１  スリット
１２  支柱
ａ、ｄ、ｆ、ｉ、ｋ、ｎ  検出データ
ｂ、ｅ、ｇ、ｊ、ｍ、ｏ  蓄積データ
ｃ、ｈ  入力情報特定データ
【図１】
0005381715.tif 000013
【図２】
0005381715.tif 000014
【図３】
0005381715.tif 000015
【図４】
0005381715.tif 000016
【図５】
0005381715.tif 000017
【図６】
0005381715.tif 000018
【図７】
0005381715.tif 000019
【図８】
0005381715.tif 000020
【図９】
0005381715.tif 000021
【図１０】
0005381715.tif 000022
【図１１】
0005381715.tif 000023
【図１２】
0005381715.tif 000024
【図１３】
0005381715.tif 000025
【図１４】
0005381715.tif 000026
【図１５】
0005381715.tif 000027
【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４Ａ】
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【図２４Ｂ】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１Ａ】
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【図４１Ｂ】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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