(57)【要約】【課題】  レーザービームを使用せず、レーザービームの使用に伴う問題を回避することが可能で、電力消費量を抑えることができ、使用者の視力に害を与えない仮想キーボードを提供する。【解決手段】  仮想区域、複数の振動センサ、ストレージユニット、処理ユニットを含み、仮想区域は表面上に形成され複数の仮想キーを備え、振動センサは表面上に設けられ、ストレージユニットは各仮想キーの実際の位置及びこの意味を記録した複数のデータを格納し、処理ユニットは振動センサ及びストレージユニットと電子的に接続され、仮想区域に触れることで振動信号を発生すると、各振動センサが振動信号を受け取り、振動信号に対応する出力信号を処理ユニットへ送り、処理ユニットは出力信号に基づき振動信号の震動源の位置を判断し、震動源の位置と該データに記録された実際の位置を比較して押された仮想キーを見つけ、押された仮想キーの意味に従いキー信号を生成する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の仮想キーを備え、表面上に形成された仮想区域と、
前記表面上に設けた２つ以上の振動センサと、
前記複数の仮想キーの実際の位置と意味を記録した複数のデータを格納するストレージユニットと、
前記振動センサ及び前記ストレージユニットが電子的に接続された処理ユニットと、を含み、
前記仮想区域に触れることで振動信号を発生すると、各振動センサが該振動信号を受け取り、該振動信号に対応する出力信号を前記処理ユニットにそれぞれ送り、前記処理ユニットは該出力信号に基づき該振動信号の震動源の位置を判断し、該震動源の位置と該データに記録された実際の位置の比較によって該仮想キーの押されたキーを見つけ、該仮想キーの押されたキーの意味に基づくキー信号を生成することを特徴とする仮想キーボード。
【請求項２】
前記処理ユニットは、該振動信号の経過時間差及び、各振動センサによって受け取られた振動信号の振幅比のうち少なくとも一方に基づき震動源の位置を判断することを特徴とする請求項１に記載の仮想キーボード。
【請求項３】
前記ストレージユニットは、該複数の仮想キーのうちの任意キーが押されることで該振動波の該表面上における伝達がどのように影響されるかを記録するためのオブジェクト特性情報を格納することを特徴とする請求項１に記載の仮想キーボード。
【請求項４】
前記表面が、硬質板、軟質板または紙のプラットフォーム上の平面であり、前記複数の仮想キーが前記プラットフォーム上に印刷された複数のキー図柄であることを特徴とする請求項１に記載の仮想キーボード。
【請求項５】
前記プラットフォームが振動吸収パッドを備えた複数のスタンドを含むことを特徴とする請求項４に記載の仮想キーボード。
【請求項６】
デバイス上で実行され、使用者が前記データを該デバイスに入力することを可能にするソフトウェアインターフェースを有することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の仮想キーボード。
【請求項７】
前記仮想区域は、手書きボード及び仮想タッチパッドのうち少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項１に記載の仮想キーボード。
【請求項８】
複数の仮想キーの実際の位置と意味を記録した複数のデータを格納するために用いるストレージユニットを備えたコンピューティングデバイスで用いる仮想キーボードであって、
前記複数の仮想キーを備え、表面上に形成された仮想区域と、
該表面上に設けられた複数の振動センサと、
前記振動センサ及び前記ストレージユニットが電子的に接続された処理ユニットと、を含み、
前記仮想区域に触れることで振動信号を発生すると、各振動センサが該振動信号を受け取り、前記処理ユニットが該振動信号に対応する処理信号を生成し、前記コンピューティングデバイスに送ることを特徴とする仮想キーボード。
【請求項９】
前記処理信号が、前記振動信号の時間情報と振幅情報であることを特徴とする請求項８に記載の仮想キーボード。
【請求項１０】
前記処理信号が、前記振動信号の震動源位置情報であることを特徴とする請求項８に記載の仮想キーボード。
【請求項１１】
前記表面が、硬質板、軟質板又は紙のプラットフォーム上の平面であり、前記複数の仮想キーが前記プラットフォーム上に印刷された複数のキー図柄であることを特徴とする請求項８に記載の仮想キーボード。
【請求項１２】
前記プラットフォームが、振動吸収パッドを備えた複数のスタンドを含むことを特徴とする請求項１１に記載の仮想キーボード。
【請求項１３】
前記デバイス上で実行され、使用者が前記データを前記デバイスに入力することを可能にするソフトウェアインターフェースを有することを特徴とする請求項８から１２のいずれかに記載の仮想キーボード。
【請求項１４】
前記仮想区域が、手書きボード及び仮想タッチパッドのうち少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項８に記載の仮想キーボード。
【請求項１５】
仮想入力領域が形成された面上に配置され、前記仮想入力領域に触れることによって発生する前記面の振動を検出する複数の振動センサと、
前記複数の振動センサの出力信号に基づいて前記仮想入力領域内の接触位置を判別し、該判別結果に応じた信号を生成する処理ユニットと、を含むことを特徴とする仮想入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はキーボードのデザインに関し、詳細には、実体キーを持たない仮想キーボードに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図６に、従来の仮想キーボード６０を示す（特許文献１参照）。この仮想キーボード６０は、レーザーソース７０、センサ８０及び処理装置９０から成り、このレーザーソース７０はレーザービームを発射し、仮想キーボードイメージ１８０を形成する。この仮想キーボードイメージ１８０は複数のキーイメージを含み、仮想キーボードイメージ１８０に指や物体が置かれると、レーザービームが反射し、センサ８０が感知する。反射に必要な角度と時間に基づき、処理装置９０はどのキーが押されたかを判断し、文字、数字または押されたキーに対応するコマンドなどをコンピュータホスト９５に出力する。
【特許文献１】米国特許第６，６５０，３１８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の仮想キーボード６０には以下のような欠点がある。
【０００４】
まず、仮想キーボード６０で使用されるレーザーソース７０から照射される光は、人間の目に有害である。また、仮想キーボード６０において使用されるレーザーソース７０は、仮想キーボードイメージ１８０を形成するために連続的にレーザービームを発射するため、電力消費量が大きい。このため、アダプタか外部電源が手近にない場合、仮想キーボード６０は携帯型電子デバイスとしての使用には適さない。
【０００５】
このため、上述のような従来の実体または仮想キーボードには改良が必要である。
【０００６】
本発明の目的は、レーザービームを使用せず、レーザービームの使用に伴うあらゆる問題を回避することが可能で、電力消費量を抑えることができ、使用者の視力に害を与えることもない、仮想キーボードを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、仮想区域、２つ以上の振動センサ、ストレージユニット及び処理ユニットを含む仮想キーボードを提供する。この仮想区域は表面上に形成され、複数の仮想キーを備え、振動センサは表面上に設置され、ストレージユニットは各仮想キーの実際の位置と意味を記録した複数のデータの保存に用いられ、処理ユニットは振動センサ及びストレージユニットに電子的に接続される。これにより、仮想区域に触れることで振動信号を発生すると、各振動センサがその振動信号を受け取り、その振動信号に対応する出力信号を処理ユニットにそれぞれ送信する。処理ユニットは、その出力信号に基づき対応する振動信号の振動出所位置を判断し、データに記録された振動出所位置と実際の位置の比較によって押された仮想キーを見つけ、その押された仮想キーの意味に基づきキー信号を生成する。
【０００８】
この仮想キーボードはさらに、コンピュータホストなどのデバイスにキー信号を送信するために用いるワイヤレス通信ユニットまたはケーブル通信ユニットを含む。
【０００９】
さらに、仮想区域の表面は任意の物体上に設けることができるが、硬質プラスチック板や木板、ガラス板、金属板などの硬質板、または軟質プラスチックシートやゴム板、紙等の軟質板等のプラットフォーム上に設けることが望ましい。
【００１０】
デバイス上で実行されるソフトウェアインターフェースを利用し、使用者は本発明によりデバイスにデータを入力することができる。上述のように、各データは仮想キー実際の位置と意味を記録し、即ち、本発明によればこれら複数の仮想キーのそれぞれの位置と意味を使用者が定義することができる。  
【００１１】
さらに、手書きソフトウェアを利用すれば、本発明は手書き入力用の仮想手書きボードを含むことができ、また、タッチパッドソフトウェアを利用すれば、本発明はタッチ入力用の仮想タッチパッドを含むこともできる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、レーザービームを使用せず、レーザービームの使用に伴う問題を回避することが可能で、電力消費量を抑えることができ、使用者の視力に害を与えるのを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明について図面と最良の実施例に基づき詳細に説明する。
【実施例１】
【００１４】
本発明は仮想キーボードを提供するものであり、本発明の実施例１である仮想キーボードの回路図を図１に示す。仮想キーボード１００は、第一振動センサ２１０、第二振動センサ２２０、処理ユニット３００及びストレージユニット５００を含み、振動センサ２１０、２２０及びストレージユニット５００は、処理ユニット３００にそれぞれ電気的に接続される。本実施例では、２つの振動センサ２１０、２２０を用いているが、３つ以上の振動センサを用いることもできる。
【００１５】
図２に本実施例の仮想キーボード１００の立体外観図を示す。ここではさらに平面１５０上に形成した仮想区域１７０を含み、この仮想区域１７０は、使用者が実体的平面上に形成した想像上の区域または実際に区画した区域とすることができる。この平面１５０は、硬質プラスチック板や木板、ガラス板または金属板などを含む硬質板、または軟質プラスチックシート、ゴム板または紙などを含む軟質板のような任意のプラットフォーム上の面とすることができる。さらに、平面１５０を、コンピュータ机や食卓、モニタ表面、硬質／軟質の板、または複数のキーの図柄を印刷した紙で構成してもよい。
【００１６】
図２に仮想区域１７０の詳細な構成を示す立体外観図を示す。この仮想区域１７０はさらに複数の小区域に分割され、それぞれの小区域が仮想キー１７５を表わし、複数のキーから成る実体キーボードに似せている。一方、この仮想区域１７０は、複数の仮想キー１７５を表す複数のキーの図柄を印刷した紙または平面板上に形成することもできる。これにより、使用者は複数のキーの図柄を使い、仮想キーボード１００を操作することができる。また、実体キーボード上のキーの相対的な配置に精通している使用者に対しては、キーの図柄は省略することもできる。
【００１７】
図２に示すように、第一振動センサ２１０及び第二振動センサ２２０は、仮想区域１７０外の位置Ａ及び位置Ｂにそれぞれ設置される。仮想キー１７５のうちのいずれかが打たれるか押されると、振動信号（振動波）が発生するため、押された仮想キー１７５は、震動源とみなすことができ、この震動源の位置をＺとする。
【００１８】
震動源Ｚからの振動信号は、第一振動センサ２１０及び第二振動センサ２２０によってそれぞれ受け取られる。ここで、距離Ａ−Ｚ（位置Ａ及び位置Ｚ間の距離）と距離Ｂ−Ｚ（位置Ｂ及び位置Ｚ間の距離）が異なるため、第一振動センサ２１０及び第二振動センサ２２０によって感知された経過時間と振幅は異なる。経過時間の差は、距離Ａ−Ｚと距離Ｂ−Ｚ間の距離の違いによって生じ、振幅比は距離Ａ−Ｚ及び距離Ｂ−Ｚの比率の二乗の逆数を表わす。従って、この関係を利用して、経過時間の差と振動信号の振幅比に基づく計算により、震動源の位置Ｚを簡単に判断することができる。
【００１９】
図１及び図２に示すように、仮想区域１７０上の複数の仮想キー１７５のうちのいずれかの仮想キー１７５が操作されることによって振動信号が発生すると、第一振動センサ２１０及び第二振動センサ２２０がその振動信号を受け取り、次にその振動信号にそれぞれ対応する出力信号を処理ユニット３００に送る。その結果、処理ユニット３００は、出力信号及び上述した計算式に基づいて、振動信号が発生した震動源の位置Ｚを判断することができる。
【００２０】
ストレージユニット５００は、仮想キー１７５それぞれの実際の位置及び意味を記録した複数のデータを格納している。処理ユニット３００は、ストレージユニット５００内のデータに記録された実際の位置と震動源の位置Ｚを比較することにより、震動源Ｚとして押された仮想キー１７５ａを見つけることができる。そして、処理ユニット３００は、押された仮想キー１７５ａに対応する信号を、コンピュータホストまたはＰＤＡなどのコンピューティングデバイス６００に出力する。
【００２１】
本実施例において、ストレージユニット５００及び処理ユニット３００は、２つの分離されたパッケージ内にそれぞれ設置するか、或いは単一のパッケージに一緒に設置することができる。さらに、仮想区域１７０を平面板上に形成する場合、処理ユニット３００を平面板に配置できるようにしたり、処理ユニット３００及び平面板を一体的に構成したりすることができる。
【００２２】
また、コンピューティングデバイス６００内にストレージユニット５００を設けることもできる。ここで、複数の仮想キー１７５のうちの押された仮想キー１７５ａの意味に対応した信号を生成する場合には、処理ユニット３００がコンピューティングデバイス６００に震動源の位置情報を送信したり、第一振動センサ２１０及び第二振動センサ２２０がそれぞれ感知した振動信号に関する時間情報及び振幅情報を処理信号として送信したりすることができる。
【００２３】
震動源の位置情報を送信する場合には、コンピューティングデバイス６００に内蔵されたＣＰＵが、受信した震動源の位置情報と、ストレージユニット内の位置情報とを比較することにより、押された仮想キー１７５ａを特定し、この仮想キー１７５ａの意味に対応した信号を生成する。
【００２４】
また、時間情報及び振幅情報を送信する場合には、コンピューティングデバイス６００内のＣＰＵが、受信した時間情報及び振幅情報に基づいて震動源の位置情報を求め、この位置情報とストレージユニット内の位置情報とを比較することにより、押された仮想キー１７５ａを特定する。そして、この仮想キー１７５ａの意味に対応した信号を生成する。
【００２５】
上述の実施例の説明から分かるように、仮想キーボード１００は、仮想区域１７０内で発生した振動信号の位置（震動源の位置）を感知することで、どの仮想キー１７５が押されたかを判断する。即ち、レーザービームを使用する従来技術とは対照的に、本実施例ではいかなる光源も必要としないため、レーザービームの使用に伴うあらゆる問題を回避することが可能であり、さらに電力消費量を抑えることができ、使用者の視力に害を与えることもない。
【００２６】
さらに本発明は、コンピューティングデバイス６００内で実行されるソフトウェア・インターフェース（図示しない）を含み、使用者がストレージユニット５００にデータを設定するために用いることができる。この設定方法は以下で詳細に説明する。
【００２７】
まず、仮想区域１７０内のある位置（例えば、仮想キー１７５の１つ）が使用者により押されると、処理ユニット３００は、第一振動センサ２１０及び第二振動センサ２２０によって感知された振動信号における経過時間の差及び（または）振幅に基づいて、使用者によって押された位置の座標を判断する。一方、ストレージユニット５００は、複数の座標と、各座標に対応させて使用者が定義する意味とを示すデータを格納する。
【００２８】
各データは、複数の仮想キー１７５それぞれの実際の位置（座標）及び意味を記録する。ここで、使用者は仮想キー１７５の位置及び意味をそれぞれ定義することができる。例えば、単に数字の入力のみが必要な場合には、使用者はソフトウェアインターフェースを介して各仮想キー１７５が数字を表わすように定義することができる。さらに、仮想キー１７５のエリアと位置は使用者の好みで変えることができる。
【実施例２】
【００２９】
図３に本発明の実施例２である仮想キーボードの回路図を示す。実施例１と比較すると、実施例２ではブルートゥースまたはＷｉ−Ｆｉモジュールのようなワイヤレス通信ユニット７００が設けられている。処理ユニット３００は、ワイヤレス通信ユニット７００を介してワイヤレス方式で図２に示すようなコンピューティングデバイス６００等のデバイスに、押された仮想キー１７５に対応するあらゆる信号を伝送することができる。当然、押された仮想キー１７５に対応する信号の伝送には、ワイヤレス通信ユニット７００をケーブル等の有線通信ユニットで代替することも可能である。
【００３０】
図４には、３つの振動センサを使用する構成を示す。位置Ａ、Ｂ、Ｃには、実施例１（図２）と同様の振動センサが配置される。この構成において、３つの振動センサは、この一部またはすべてが仮想区域１７０の内側または外側に位置する点に注意が必要である。図４に示す構成では、仮想区域１７０の内側に３つの振動センサがすべて配置されている。３つの位置Ａ、Ｂ、Ｃで平面上の震動源の絶対的位置を判断することができるため、震動源の位置はこれら３つの位置Ａ、Ｂ、Ｃ間における経過時間の差または振幅比で判断することができる。
【００３１】
図５に、本実施例における平面キーボード４００を示す。この平面キーボード４００は、硬質板４０１、複数のスタンド４０２及び処理ユニットや２つの振動センサ等の構成要素を含んでいる。処理ユニット及び振動センサの動作については、実施例１で説明したため、ここでは省略する。
【００３２】
硬質板４０１の表面上には、数字や文字、コントロールキー等の複数のキー図柄を印刷されている。ここで、使用者が好みのキー図柄を書き込んだり、描いたり、貼り付けたりしてもよい。これらキー図柄は各仮想キー４１０に対応して設けられる。各スタンド４０２の底面には、振動吸収パッド４０３が設けられている。振動吸収パッド４０３は、平面キーボード４００を押す際に発生する振動を吸収し、振動センサが平面キーボード４００外部からの振動により干渉を受けるのを防ぐ。
【００３３】
また、複数のキー図柄のうち２つの上には、ポジショニング突起４１１が形成されている。このポジショニング突起４１１は、従来の実体的または機械的キーボードのＦキー及びＪキー上にそれぞれ形成された突起に相当するものである。
【００３４】
一方、「Ｃｔｒｌ−Ａ」といった操作のように、複数の仮想キーのうちの１つの仮想キー及び他の１つの仮想キーが同時に押される場合には、使用者が仮想キーを押し続けることにより平面キーボード４００の表面張力が変化し、これにより、振動の伝送速度の低下や振動波の振幅の減衰等といった、物理的特徴の変化が発生する。この振動波に関する物理的特徴の変化の程度は、振動センサ及び処理ユニット３００により感知され、その変化はオブジェクト特性情報としてストレージユニット５００により集められ、格納される。即ち、本実施例の仮想キーボードによれば、使用者が２つの仮想キーを同時に押すことによって、特定の情報を入力することができる。
【００３５】
さらに、タッチパッド機能を持つソフトウェアの下では、仮想区域を仮想タッチパッドとして用いることができる。仮想タッチパッドの表面が使用者の指等の動く物体によりそっと触れられると、複数の振動センサは、震動源の位置が時間と共に線状に移動していることを感知する。処理ユニット３００は、タッチパッドまたはマウスの操作によるカーソルを動かす機能と同じように、使用者がカーソルを移動させていると判断し、物体の移動に基づいて、カーソルを移動させたり、ページをスクロールしたりする。同様に、手書き機能を持つソフトウェアの下では、仮想区域を手書きボードとして用いることができ、手書き機能を持たせることができる。
【００３６】
以上、本発明の開示を目的として本発明の最良の実施例について説明してきたが、当該技術に熟練した者であればこれら実施例だけでなく本発明の開示された実施例に修正を加えたものや、その他の実施例も可能である。すなわち、請求項に記載された発明の要旨及び範囲から逸脱しない範囲内の実施例をすべて含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施例１の仮想キーボードの回路図である。
【図２】本発明の実施例１の仮想キーボードの立体外観図である。
【図３】本発明の実施例２の仮想キーボードの回路図である。
【図４】３つの振動センサを用いた場合の配置図である。
【図５】本発明における平面キーボードの立体外観斜視図である。
【図６】従来の仮想キーボードの立体外観図である。
【符号の説明】
【００３８】
６０        仮想キーボード
７０        レーザーソース
８０        センサ
９０        処理装置
１００      仮想キーボード
１５０      平面
１７０      仮想区域
１７５、１７５ａ    仮想キー
１８０      仮想キーボードイメージ
２１０      第一振動センサ
２２０      第二振動センサ
３００      処理ユニット
４００      平面キーボード
４０１      硬質板
４０２      スタンド
４０３      振動吸収パッド
４１０      仮想キー
４１１      ポジショニング突起
５００      ストレージユニット
６００      コンピューティングデバイス
７００      ワイヤレス通信ユニット
Ａ、Ｂ、Ｃ      位置
Ｚ          震動源の位置
【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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【図６】
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