(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力用文字データと異なる掌紋や指紋情報を有する手または指の部分領域ごとの掌紋または指の指紋またはその組み合わせとを対応付けて登録しておく文字データ・掌紋指紋対応付け手段と、手または指に装着可能で、手の部分領域の掌紋または指の部分領域の指紋を読み取ることが可能な１個以上の画像読み取り手段と、前記画像読み取り手段によって読み取られた手の部分領域の掌紋または指の部分領域の指紋またはその組み合わせ情報に基づいて対応する文字データを、前記文字データ・掌紋指紋対応付け手段で抽出して文字を入力する入力手段とを具備することを特徴とするデータ入力装置。
【請求項２】
異なる掌紋や指紋情報を有する手または指の各部分領域と入力用制御データを対応付けて登録する第１の登録手段と、手または指の各領域と該領域に対応する指紋または掌紋を対応付けて登録する第２の登録手段と、手または指の一部に装着可能で、手または指の各領域を接触またはスライドさせることにより各領域の掌紋または指紋の画像を読み取ることが可能な１個以上の画像読み取り手段と、前記第１の登録手段および第２の登録手段を参照し、前記１個以上の画像読み取り手段によって読み込んだ掌紋または指紋の画像またはその組み合わせを入力用制御データに変換してポインティングデバイスにおけるクリック入力操作または移動操作とする変換手段を具備することを特徴とするデータ入力装置。
【請求項３】
異なる掌紋や指紋情報を有する手または指の各部分領域と入力用制御データを対応付けて登録する第１の登録手段と、手または指の各領域と該領域に対応する指紋または掌紋を対応付けて登録する第２の登録手段と、手または指の一部に装着可能で、手または指の各領域を接触またはスライドさせることにより各領域の掌紋または指紋の画像を読み取ることが可能な１個以上の画像読み取り手段と、前記第１の登録手段および第２の登録手段を参照し、前記１個以上の画像読み取り手段によって読み込んだ掌紋または指紋の画像またはその組み合わせとその連続的な変化とを入力用制御データに変換してポインティングデバイスにおけるカーソル移動量とする変換手段を具備することを特徴とするデータ入力装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載のデータ入力装置の各手段を実現するための手順をプログラムコード化して記録したことを特徴とする計算機で読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、情報処理装置などの電子機器のデータ入力装置に関し、特に小型軽量で携帯性に優れ、さらに、手や指の自然な動きで入力できるという利便性を兼ね備えた新しいデータ入力装置およびそれを実現するためのプログラムを記録した記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
情報処理装置の入力装置など大量のデータを扱うデータ入力装置においては、その入力作業の操作性が、その使い勝手に大きく寄与する。そのため、従来、例えば、キーボード，タッチパネル形態の入力装置，マウスなどの様々な入力装置が工夫されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記入力装置のうち、最も普及し広範に用いられているものとしてキーボードがある。キーボードは、慣れると素早く入力できるなどの利点を持つ反面、広い設置スペースを必要とする欠点がある。特に、携帯用途に対してその大きさが支障となりがちである。
【０００４】
例えば、特開平６−８３５１２号公報において、物理的にキーボードが存在しない状況で、ユーザがキーボードがあるかのように打鍵する様子をカメラを設置してモニタするシステムが記載されている。この公知例によると、ユーザの指先の動きを検知して、物理的なキーボードに対して打鍵するときの運指データと照合して、ユーザが打鍵したキーを決定するので、物理的なキーボードの設置スペースの問題は解消される。しかし、替わりにカメラの設置スペースを確保する必要と、カメラの視野角範囲内に指を置かねばならないという作業姿勢の制限が生じるので、電車などでの移動中の入力作業に、この公知例を活用することが難しく、携帯型の情報処理装置との相性が悪いという大きな欠点を有する。
【０００５】
一方、出力装置である液晶表示装置上の一部を入力用途に充てることで、その設置面積を減らす効果を有するタッチパネル形態の入力装置が登場している。これはペン入力型の情報処理装置などに応用されているが、表示画面が狭くなるという欠点があり、さらに単一のペンによる入力であるため、メニューの選択などには便利であるが、文字などの入力には適していないという欠点を有する。さらに、キーボードに比べると入力のスピードが遅くなりやすい欠点や、入力時のタッチが快適ではない欠点などがあり、使い勝手が十分とはいえない。
【０００６】
今後、さらに小型化されるであろう携帯型情報機器に対して、既存のペン型やキーボード型の入力装置ではますます不便になることが容易に想定される。新たに登場する兆しのあるヘッドセットディスプレイを備えた携帯型情報機器を、例えば、工場の作業員が作業をしながら使用する状況を想定すると、ペン型やキーボード型の入力装置では、その作業操作性を大いに損ねることは明らかである。
【０００７】
本発明は、上記した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、電車移動中などの物理的な構成要素を設置しにくい環境での入力作業や、立ち作業をしながら、ヘッドセットディスプレイを装着しながらの入力作業においても、その入力操作を容易にし、かつ、小型軽量で携帯性に優れ、さらに、指の自然な動きで入力できるという利便性を兼ね備えた新しいデータ入力装置およびそれを実現するためのプログラムを記録した記録媒体を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、手や指の部分ごとに異なる掌紋や指紋、その組み合わせを異なるデータ（文字や数字のデータや認証用データ，各種制御用データ，ポインティング操作用データ）に対応付けておき、掌紋や指紋を読み取ることが可能な１個以上の画像読み取り手段を手や指の一部に装着して、他の指や手の一部をその読み取り面に接触させたりスライドさせたりして、その掌紋や指紋やスライド量を読み取って、対応付けてあるデータ（文字や数字の文字コードや認証用データ，各種制御用データ、またはポインティング操作）に変換して入力を行う。
【０００９】
これにより入力装置の外形寸法を、画像読み取り手段の大きさ程度に収めることが可能になるので、小型軽量なデータ入力装置を実現できる。また、手や指に装着して、表示装置とは分離した形態で使用できるので、立ち作業にも対応しやすい。また、人間の自然な動き、指と指を合わせたりスライドさせるなど動作が、そのまま入力操作となるので、入力操作性が高い。さらに、指紋認証機能をそのまま一体化して持たせることを可能にすることで、キーボードなどの既存の入力装置に画像読み取り手段を組み合わせる形態を採用するよりも、簡素な構成で、入力機能と認証機能を同時に実現できる。
本発明による主要なメリットを整理すると、（１）超小型、軽量が可能であること、（２）立ち姿勢でも使用可能であること、（３）セキュリティ機能との連動容易となることである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施形態のデータ入力装置を含むシステムの外観を示す図である。
同図において、１は入力装置、２は指紋掌紋読み取り部（画像読み取り手段）、４は情報処理装置本体、３は情報処理装置本体４との接続部、５はヘッドセット型の表示装置である。指紋掌紋読み取り部２には、CCDなどを使った光学式カメラ、または、チップの上に置いた指との静電容量によって指紋を読みとる指紋センサーチップ、などを用いることが可能である。
【００１１】
入力装置１は、指紋掌紋読み取り部２を手や指に装着可能なように加工した形態を有している。指紋掌紋読み取り部２にCCDなどを使った光学式カメラを用いた例を図２に示す。図２（ａ）は、手袋の指先のような蓋をして指先に装着する形態で入力装置１を実現したものである。これは指に安定して装着できるようにゴムや布などの弾性のある素材を中心にできている。指には指挿入口１１から指を入れることで装着する。読み取り用接触部１２に認識させたい手や指の領域を接触させると、空洞１３を通して、指紋掌紋読み取り部２が、その画像を読み取り認識する。空洞の外壁１４は手や指を押し当ててもつぶれないようなプラスチックなどの素材でできている。さらに、空洞の外壁１４には、採光孔１５が設けられており、手や指を読み取り用接触部１２に接触させて空洞１３を塞いだときに読み取り用接触部１２の認識に必要な光がここから採光される。
【００１２】
一方、図２（ｂ）は、一般の宝飾用指輪に用いられる形状のリング１６に指紋掌紋読み取り部２を取り付けた形態で入力装置１を実現したものである。読み取り用接触部１２、空洞１３、外壁１４、採光孔１５が図２（ａ）と同様に設けられており、宝飾指輪を装着するようにリング１６に指を通して指に装着して使用する。
【００１３】
なお、どのような形状で本発明のデータ入力装置を実現した場合においても、以下の本発明の実施形態の記述において、装着する入力装置の個数は、片手にひとつと限定するものではなく、例えば両手にひとつずつ装着してもよい。
【００１４】
図３は、本発明の実施形態の具体的なシステム構成図である。
本実施形態においては、標準的な情報処理装置と同様に、入力装置４０と、I/O制御部４１と、制御装置４２と、メインメモリ４３と、フレームメモリ４４と、表示制御部４５と、表示装置５と、ハードディスク装置４６と、ＣＭＯＳメモリ４７などを備え付けている。入力装置４０としては、本発明のデータ入力装置１の構成以外にも通常のキーボードなどを代替的に接続可能とする（随意に交換可能とする）。
【００１５】
その他、本発明に固有の構成として、指紋掌紋画像認識部４８、指紋掌紋画像記憶部４６１、手指領域−文字コード対応登録プログラム４６２、手指領域−文字コード対応登録表４６３、手指領域−指紋掌紋対応プログラム４６４、手指領域−指紋掌紋対応表４６５、文字コード変換プログラム４６６を設けている。
【００１６】
指紋掌紋画像記憶部４６１、手指領域−文字コード対応登録プログラム４６２、手指領域-文字コード対応登録表４６３、手指領域−指紋掌紋対応プログラム４６４、手指領域−指紋掌紋対応表４６５、文字コード変換プログラム４６６はハードディスク装置４６に格納されており、手指領域−文字コード対応登録プログラム４６２や手指領域−指紋掌紋対応プログラム４６４などは、その起動時に、制御装置４２がこれらをメインメモリ４３にロードし解読して実行する。
【００１７】
以下、本発明による動作シーケンスを文字データを入力する場合を例にとって説明する。
まず、手や指の各領域と文字コードの対応づけを登録する手順を示す。ユーザは、最初に、手指領域−文字コード対応登録プログラム４６２を起動する。表示装置５上には、図４に示すような手のイラストを含む手指領域−文字コード対応登録画面が表示される。手のイラストは、例えば、指の関節ごとに領域区分されている。ユーザは、入力装置４０としてキーボードを接続し、これを利用して手のイラストに付与された番号を手指領域指定欄４６２１に入力することで手の領域を選択し、これに対応付けたい文字を文字指定欄４６２２に入力して、決定ボタン４６２３を押す操作を行う。
【００１８】
この操作を手や指領域の異なる部分に対して行うことにより、手や指の領域と文字との対応が決定されていく。決定された対応付けは、現在の設定内容表示欄４６２４に追加されて一覧できる。例えば、図４の現在の設定内容表示欄４６２４は、右手人指の▲１▼の領域は“Ａ”、同▲２▼の領域は“Ｂ”、同▲３▼の領域は“Ｃ”、左手の中指の▲８▼の領域は、“Ｈ”という文字に対応付けられていることを示している。ここで決定された対応付けは、決定ボタン４６２３が押されたときに、手指領域−文字コード対応登録表４６３として情報処理装置本体４に存在するハードディスク装置４６に記憶される。全ての対応付けを終えたならばユーザは手指領域−文字コード対応登録プログラム４６２の実行を終了する。
【００１９】
ユーザは、手指領域−文字コード対応登録プログラム４６２をいつでも再起動することが可能であり、手指領域−文字コード対応登録プログラム４６２を起動すれば、いつでも表示装置５に現在の設定内容を再現できる。これにより、ユーザは、手指領域と文字の対応についての現設定を、手のイラストと現在の設定内容表示欄４６２４を見比べることで、何度でも明解に再確認でき、また必要に応じて対応関係を変更できる。
【００２０】
次に、手や指の各領域と、その掌紋や指紋の画像との対応付けを行う。ユーザは本発明に係る入力装置１を指に装着し、情報処理装置本体４に接続しておく。手指領域−指紋掌紋対応プログラム４６４を起動すると、表示装置５には、再び手のイラストが表示される。ユーザは手のイラストの領域を選択して、手のその部分を入力装置１に存在する指紋掌紋読み取り部２に接触させて、指紋掌紋画像を入力する。入力された画像は、指紋掌紋画像認識部４８を通じて、手指領域−指紋掌紋対応プログラム４６４により手の各領域に割り当てられた手指領域コードに変換されて、手指領域−指紋掌紋対応表４６５として保存される。この手指領域−指紋掌紋対応表４６５は、情報処理装置本体４に存在するハードディスク装置４６に記憶される。
【００２１】
次に、文字コードの入力時の実行される手順を示す。
図５は、図４での設定に基づく入力操作例を説明するための図である。図５は、図４の▲８▼の領域を認識させることで“Ｈ”を入力する様子を示している。ユーザは、文字コード変換プログラム４６６を起動させた状態で、入力したい文字コードに対応付けた手や指の領域（図４における設定例では▲８▼の領域）を、指紋掌紋画像読み取り部２に接触させて、その部分の指紋または掌紋を指紋掌紋画像認識部４８にて認識させる。
【００２２】
文字コード変換プログラム４６６は、手指領域−指紋掌紋対応表４６５を検索して、最も近い画像に対応付けられている手指領域コードを取得する。そして、文字コード変換プログラム４６６は、取得した手指領域コードを検索キーとして手指領域−文字コード対応登録表４６３を検索してユーザが入力を要求している文字（図４の設定例では“Ｈ”）の文字コードを取得する。取得した文字コードは、情報処理装置本体４に存在するI/O制御部４１を通じて表示装置５に文字（図４の設定例では“Ｈ”）として出力される。
【００２３】
上記の実施の形態において、手指領域−指紋掌紋対応表４６５を検索して、ある決められた類似性の範囲に収まらない画像が入力された場合には、不正なユーザによる入力と判定して、文字コード変換プログラム４６６はユーザに入力作業を中断させてユーザ認証を行うような動作、例えばパスワード入力要求を行うことを可能にしてもよい。
【００２４】
また、上記の実施形態においては、本発明を文字の入力に適用する例を示したが、手や指の領域の画像を数字や各種記号と対応づけてその入力に用いてもよい。
【００２５】
また、上記の実施形態において、マウスのクリックなどに相当するポインティング操作の機能をあわせもつことを可能としてもよい。例えば、ユーザが、片手にひとつずつ計2つの入力装置１を装着して、（ａ）どちらかの入力装置１の指紋掌紋読み取り部２に指を接触させたままある一定の時間経ったときにクリック操作、（ｂ）両方の入力装置１の指紋掌紋読み取り部２に同時に指を接触させたままある一定の時間経ったときにダブルクリック操作、（ｃ）どちらかの入力装置1の指紋掌紋読み取り部２を反対側の掌に接触させたまま移動させたときにはマウスカーソルの移動操作、（ｄ）どちらかの入力装置1の指紋掌紋読み取り部２を指に接触させたまま、他方の手の入力装置１の指紋掌紋読み取り部２を反対側の掌に接触させながら移動させたときにはマウスのドラッグ操作、というように対応づけて利用する形態が考えられる。
【００２６】
ここで、（ｃ）のマウスカーソルの移動操作、（ａ）のマウスクリック操作、および（ｄ）のドラッグ操作を実現させるために、移動量を検出する機構として移動量検出部４６７を追加する。移動量検出部４６７は、指紋掌紋読み取り部２から指紋掌紋画像認識部４８を経て認識した画像の連続的な変化を検出し、それをもとに移動量を計算し情報処理装置本体４に報告する。情報処理装置本体４では移動量データを画面上のポインティングカーソルの移動量データとして使う。
【００２７】
指紋掌紋読み取り部２および指紋掌紋画像認識部４８で、ある一定時間以上の間隔、同一内容の指の画像が継続して検出されたとき、入力装置１の指紋掌紋読み取り部２に指をある一定の時間接触させたままの操作、すなわち、クリック操作が行われたと判断して、そのことを情報処理装置本体４に伝える。情報処理装置本体４上では、ある動作のきっかけとしてこのクリック操作情報が使用される。さらに、（ｃ）のドラッグ操作も、上記動作の組み合わせで実現可能である。
【００２８】
また、ふたつの指紋掌紋読み取り部の組み合わせにより、キーボードによるシフト入力モードによる入力や各種の制御用データの入力を行うことができる。さらに変形例として、図１における外壁１４に、シフトモード，記号，制御用データなどを入力するために入力モード切り替えボタン（図2の参照符号１７）を設けてておき、指紋や掌紋の読み取りによるデータ入力の際に必要に応じて該入力モード切り替えボタン１７を押すようにしてもよい。
【００２９】
なお、上記の実施形態では、指紋掌紋画像認識部４８、指紋掌紋画像記憶部４６１、手指領域−文字コード対応登録プログラム４６２、手指領域−文字コード対応登録表４６３、手指領域−指紋掌紋対応プログラム４６４、手指領域−指紋掌紋対応表４６５、文字コード変換プログラム４６６をハードディスク装置４６に存在させて使用しているが、これらは、ＣＤ−ＲＯＭやフロッピーディスクなどの外部記録媒体などの格納されているものを読み出して使用するものとしてもよいし、データ通信によって外部から伝送されてきたものをなんらかの記憶媒体に格納するものとしてもよい。その他、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施することが可能であるものとする。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、立ち作業をしながらの使用時やヘッドセットディスプレイを装着時における入力作業を容易にし、かつ、小型軽量で携帯性に優れ、さらに、指の自然な動きで入力できるという入力操作性を兼ね備えた新しい入力装置を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態のデータ入力装置を含むシステムの外観を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る入力装置（画像読み取り手段）を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態の具体的なシステム構成図である。
【図４】本発明の一実施形態の手指領域−文字コード対応登録画面の一例を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態の入力操作を説明するための図である。
【符号の説明】
１…入力装置、２…指紋掌紋読み取り部（画像読み取り手段）、３…情報処理装置本体との接続部、４…情報処理装置本体、５…表示装置、１１…指挿入口、１２…読み取り用接触部、１３…空洞、１４…外壁、１５…採光孔、１６…リング、１７…入力モード切り替えボタン、４…情報処理装置本体、４０…入力装置、４１…I/O制御部、４２…制御装置、４３…メインメモリ、４４…フレームメモリ、４５…表示制御部、５…表示装置、４６…ハードディスク装置、４７…ＣＭＯＳメモリ、４８…指紋掌紋画像認識部、４６１…指紋掌紋画像記憶部、４６２…手指領域−文字コード対応登録プログラム、４６３…手指領域-文字コード対応登録表、４６４…手指領域−指紋掌紋対応プログラム、４６５…手指領域−指紋掌紋対応表、４６６…文字コード変換プログラム、４６７…移動量検出部、４６２１…手指領域指定欄、４６２２…文字指定欄、４６２３…決定ボタン、４６２４…現在の設定内容表示欄
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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