(57)【要約】本発明は、電子装置にコマンド信号を送る装置であって、１つかそれ以上の取り付け具（１ａ及び１ｂ）によってユーザの１つかそれ以上の手足に接触し、ユーザの手足が動くにつれてその組織内で発生する信号を検出する少なくとも１つの音響センサ（２ａ及び２ｂ）を備え、センサ（２ａ及び２ｂ）が電子装置と通信するよう設置された少なくとも１つの信号フィルタリング装置（１３ａ及び１３ｂ）と通信するよう配置されていることを特徴とする装置からなる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子装置にコマンド信号を送る装置であって、１つかそれ以上の取り付け具（１ａ）によって１つかそれ以上の手足に接触し、ユーザの手足が動くにつれて手足の組織内で発生する信号を検出する少なくとも１つの音響センサ（２ａ）を備え、前記センサ（２ａ）が処理ユニット（４）と通信するよう配置され、前記処理ユニット（４）が、周波数及び／または振幅データを含む少なくとも１つの信号特性が保存されたメモリ（５）と通信するよう配置され、前記処理ユニット（４）が前記信号特性との相関について前記センサ（２ａ）によって検出された信号を分析するよう配置され、その場合ほぼ正の相関の結果上記のコマンド信号が生成されることを特徴とする装置。
【請求項２】
電子装置にコマンド信号を送る装置であって、１つかそれ以上の取り付け具（１ａ）によってユーザの１つかそれ以上の手足に接触し、ユーザの手足が動くにつれて組織内で発生する信号を検出する少なくとも１つの音響センサ（２ａ）を備え、前記センサ（２ａ）が前記電子装置と通信するよう設置された少なくとも１つの信号フィルタリング装置（１３ａ）と通信するよう配置されていることを特徴とする装置。
【請求項３】
前記コマンド信号が単独または組み合わされた指の動きを表すことを特徴とする、請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記コマンド信号が、電子装置と共に使用される他の種類の入力装置によって送信されるものと同じ種類の信号を表すことを特徴とする、請求項１または２に記載の装置。
【請求項５】
前記センサ（２ａ）が圧電材料から製造されることを特徴とする、請求項１または２に記載の装置。
【請求項６】
前記センサが分割された圧電フィルムから製造されることを特徴とする、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記取り付け具（１ａ）が、ユーザの手足で発生した音響信号を前記センサ（２ａ）によって検出できるように配置されたブレスレットであることを特徴とする、請求項１または２に記載の装置。
【請求項８】
検出される動きが手、指または足指の動きであることを特徴とする、請求項１または２に記載の装置。
【請求項９】
前記センサが、手足の組織に埋め込まれた腱の動きから発生する音響信号を検出するよう配置されることを特徴とする、請求項１または２に記載の装置。
【請求項１０】
前記センサ（２ａ）が、手足の組織に埋め込まれた筋肉の動きから発生する音響信号を検出するよう配置されることを特徴とする、請求項１または２に記載の装置。
【請求項１１】
前記センサ（２ａ）が、ユーザの手の関節で発生する音響信号を検出するよう配置されることを特徴とする、請求項１または２に記載の装置。
【請求項１２】
提示手段が、ユーザへのフィードバックと前記処理ユニット４または接続された電子装置への出力インタフェースとの両方のために配置されることを特徴とする、請求項１または２に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は、例えばコンピュータ及び移動電話といった電子装置に文字を入力しコマンド信号を送る装置と方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
移動電子機器、特に、例えば移動電話及びＰＤＡ（携帯情報端末）といった手持ち式装置は、ますます小型化が進んでいる。同時に、こうした装置の機能はさらに複雑になっており、入力が必要な情報の量は絶えず増大しているが、操作用のキーボードが必要であることがサイズを制約する要因になっている。
【０００３】
情報の入力を改善するため、キーボードに代わるいくつかの代替物が開発されている。その例としては、指の動きを登録し、光センサ、圧力変換器、または手首の腱の超音波イメージングを使用する装置と方法がある。他のアプローチとしては、平面の上に投影されたキーボードの配置に対する指の角度と距離を測定することによって指の動きを記録するものがある。また、音声分析、感圧面の上で筆記したり専用のペンを使用したりすることで筆跡をデジタル化するといったことが従来のキーボードの代替物として開発されている。これらの方法はどれもそれぞれ欠点を有しており、使用される機器は高価であるかまたはあまりユーザフレンドリなものではないかの何れかである。
【０００４】
その結果、上記で例示された種類の装置に文字を入力しコマンド信号を出す改良された装置と方法の必要が存在している。
【発明の開示】
【０００５】
発明の開示
本発明の目的は、例えばデスクトップ・コンピュータ、携帯型コンピュータ、手持ち式コンピュータ、移動電話及び他の家庭用電子機器といった電子装置に文字を入力しコマンド信号を出す、改良され、さらにユーザフレンドリな技術を実現することである。
【０００６】
この目的は、動いている組織内で発生する信号を検出する電子機器にコマンドを出すツールを提供することによって達成される。このツールは、１つかそれ以上の取り付け具によってユーザの手足の少なくとも１つに近接させるようにした少なくとも１つのセンサを備えている。このセンサは少なくとも１つの信号フィルタリング装置と通信するよう配置され、さらにその信号フィルタリング装置は電子機器と通信するよう配置される。
【０００７】
本発明を使用することによって、電子装置に文字を入力し他の種類のコマンド信号を送ることはユーザ及びその手足の全体的な姿勢と無関係になるので、人間工学的に有利である。本発明は電子装置の前方にタイプするための平面を必要とせず、装置を手首／前腕の一方または両方に取り付ける場合、ユーザに移動の自由を与える。さらに、装置は邪魔にならないので、文字をタイプしたり他のコマンド信号を送ったりする際にも、ユーザは手を他の作業のために使用することができる。
【０００８】
本装置とそれを使用するための方法は、個々のユーザに適合し、特に整形外科的障害または他の種類の身体障害を持つ人々のためのソリューションを提供するよう構成してもよい。
【０００９】
「電子装置」という表現は、この文書で使用される場合、文字及び他のコマンド信号をユーザが入力する必要がある時、上記で例示された種類の想定される全ての種類の電子機器を指す。文字及び他のコマンド信号とは、アルファベット等の文字、それ以外の記号等、それらの組み合わせ、または何らかの他の種類のコマンド信号を表す単独または組み合わされた指の動き及び他の全ての信号を指す想定される全ての信号を意味する。文字及びコマンド信号の例としては、電子装置に取り付けまたは一体化されたキーボード及びキーパッドから送信されるものがある。こうしたコマンド信号は例えば、「ａ」、「２」及び「リターン」といったものでよいが、さらに、マウス・ポインタ、テレビ受像機のリモコンまたは「再生」及び「早送り」といった携帯型音楽再生機のコマンドまたは携帯電話から電話をかけるためのコマンドといった他の種類の入力装置からの信号でもよい。
【００１０】
指の動きによって表される、文字またはコマンド信号の入力を、指を動かす時に生じる音響信号と以前に記録した振幅及び／または周波数パターンとの相関（以下信号特性と呼ぶ）に基づいて検出し識別する。その音響信号を変換器を通じて検出・変換し、相関分析を行う処理装置と通信するよう配置されたメモリ・ユニットに転送する。信号特性をメモリに登録し保存するため、ユーザは設定手順の際自分の指で明瞭な動作を行う。
本発明は、以下の図１及び図２を参照してさらに詳細に説明する。
【００１１】
発明の詳細な説明
本装置は、ユーザが自分の手及び指を動かす時、その手または前腕から発出する音響信号を検出するよう配置された１つかそれ以上のセンサを備えている。それらの動きが、電子機器に入力される文字またはコマンド信号を指定する。
【００１２】
手の指は各々、手首を通じて延び前腕の中の筋肉につながる腱を有している。指を動かすと、指の関節と特に手の腱は音波を放出する。指をこすったり叩いたりする時も皮膚の接触点から発出する音が発生する。音波は組織を通じて移動するにつれて変化し減衰するが、１つかそれ以上のセンサを適切に設置することによって、どの指がどのように動いているかについて音波を分析することができる。最終的にはこの情報を使用してどの文字またはコマンド信号を電子装置に入力しているかを判定する。
【００１３】
例えば指の腱からの音を確実に検出するため、少なくとも１つのセンサを使用するが、分析を容易にするため、好適には５つ程度またはそれ以上のセンサを使用して１つより多い指の同時運動を明確に判定してもよい。使用するセンサの数が５つ（各指に対して１つ）より少ない場合、同時に使用される指の動きを区別することがより困難になるが、原則としては、それぞれの指の動きに起因してセンサに達する信号プロファイルの差を使用することが可能である。腱及びセンサの解剖学的配置の知識に基づいて周波数及び／または振幅の時間依存変化を分析すれば、どの特定の指が動いているかを判定することが可能である。腱の解剖学的位置に応じて設置されたいくつかのセンサを使用して、分析を容易にするため異なるセンサ間のパターンを利用してもよい。５つより多いセンサを使用することの１つの利点は、センサ用取り付け機構を同じ精度で前腕／手首または手の甲（手の背部）に取り付ける必要がないことである。センサの数が十分であれば、いくつかのセンサは常に、指の動きを判定するのに適した信号を出すのに十分な腱の範囲内にあることになる。
【００１４】
本発明の好適実施形態では、前腕または手首に装着したブレスレットに音響センサを取り付けるかまたは一体化する。センサは、それぞれの指から手首を通じて前腕の中の筋肉に至る腱の上の皮膚に設置する。もちろん、ブレスレットの代わりとなるセンサ用の代替取り付け具も使用可能である。
【００１５】
音響信号を検出することは、必ずしもセンサが皮膚に直接接触していなければならないということを意味するわけではなく、センサは指の動きに起因する音を拾うように配置されているだけでよい。従って、本発明は、センサが空気または他の媒体を通じてある距離を置いて音を拾う、または皮膚の表面から離れたセンサが音響信号を光学的に登録するといった技術的ソリューションを含む。
【００１６】
適切な数の音響センサの少なくとも１つを、例えばユーザの前腕／手首の周囲に設置すれば、ユーザの指の腱からの音響信号に基づいて単独または組み合わされた指の動きを検出することができる。５つより多いセンサを使用すれば、センサ間の区別と共に、区別可能な信号パターンの範囲が拡大し、ブレスレットは設置の精度及び異なるユーザ間の解剖学的差異の影響を受け難いものになる。
【００１７】
手首／前腕または足首／足の下部からの音を拾うよう工夫された音響センサを各々備えた、１つかそれ以上（好適には２つ）のブレスレットを、１つかそれ以上の手足に付けて使用してもよい。
【００１８】
音響センサは圧電材料を使用すればよいが、本発明によれば、広い範囲の様々な音響センサ技術を使用してもよい。
【００１９】
本発明の別の実施形態では、音響センサは手の背部に設置し、上記のように信号を拾う。
【００２０】
本発明の別の実施形態では、音響センサは手の指関節に設置するか、または指が動く時指の他の関節からの音を拾うように配置する。
【００２１】
図１は、ユーザの手首／前腕に設置する取り付け機構１ａ及び１ｂを備える本発明の実施形態を例示する。音響センサ２ａ及び２ｂは、この場合分割された圧電フィルムからなり、ブレスレットと一体化され、皮膚に接触している。指を動かすと、主として指の腱と周囲の組織から発生する音響信号が、センサ２ａ及び２ｂによって電気信号に変換される。
【００２２】
信号は、変換ユニット（３ａ及び３ｂ）で適応及び再構成（ここではＡ／Ｄ変換器によるデジタル化を含む）した後、有線または無線で、信号を分析する処理装置を含む信号処理ユニット（４）に送信する。処理ユニットは信号を入力する電子装置の一体部分でもよく、また通信手段を備えた別個のユニットでもよい。通信は、一例として、例えば自由に使える約２．４ＧＨｚのＩＳＭ周波数を使用するブルートゥース（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ）標準に準拠した無線周波数用の小型受信・送信モジュールによって実現すればよい。ブレスレットを使用する場合も、好適には、例えばブルートゥース・モジュールを使用して処理ユニットと通信すべきである。その後処理ユニットは様々な文字または他のコマンド信号のための分析信号を電子装置に中継する。もちろん、通信の全てまたは一部は、例えばケーブルまたは赤外線リンクといった他の技術を使用してもよい。
【００２３】
音声信号は手及び／または腕の組織を通じて移動するにつれて減衰するので、音の発生源に最も近いセンサが最も強い信号を拾うことになる。処理ユニット４では、センサ２ａ及び２ｂからの信号を振幅及び／または周波数パターンについて分析してどの特定の指が動いているかを判定し、最終的にはユーザが伝えようとしているのはどんな文字またはコマンド信号であるかを判定する。分析は、センサからの信号の比較と、処理ユニット４と通信するよう設定されたメモリ・ユニット５に保存された基準パターンとに基づいて行われる。基準パターンは当初設定処理中にメモリ・ユニットに保存し、その際指の動きをそれぞれの信号特性にリンクする。
【００２４】
様々な指の動きによって表される文字及び記号等は、例えばＱＷＥＲＴＹ（最初の６つのキーにちなむ名称）のような標準キーボード配置、または各々が文字または他のコマンド信号を表す単独または組み合わされた指の動きから判定すればよい。
【００２５】
単独または組み合わされた指の動きの意味の分析は電子装置で行ってもよく、また処理装置４で行ってもよいが、電子装置で行う場合はどの指が動いているかに関する情報だけをそれに送信する。（ＱＷＥＲＴＹまたは他の）キーボード配置に基づく打鍵の分析は、各々の指が押すキーの数は限られているという事実を使用する。一連の指の動きの後スペースバーが押されたならば（親指の動き）、１つの単語が書かれたのであり、それらの信号を、前もって保存された想定される文字と記号等の組み合わせ及び文法規則と照合することによって（パターン照合）、正確な意味を判定すればよい。
【００２６】
指の動きの組み合わせを使用して文字を入力するコード・タイピングは代替的または相補的な入力技術である。各文字またはコマンド信号に１つかそれ以上の指の動きの一意の組み合わせを割り当てる。アルファベットは連続しているので、コード・タイピングのための容易に記憶できるいくつかの選択肢が想定できる。また、西欧のアルファベット文字または記号、また例えば中国語または日本語の文字、または例えばキリル文字アルファベットのような何らかの他のアルファベットを形成するよう結合可能な少数の形状記号にいくつかの指の動きを割り当てることも考えられる。
【００２７】
文字またはコマンド信号の入力の開始は１つかそれ以上の指の動きの最初の部分によって識別すればよく、一連の入力の終了は指が元の位置に戻ることによって示される。
【００２８】
本発明はキー打鍵の代用だけに制限されるのではなく、例えばマウスの入力信号をエミュレートしてもよい。例えば、一方の手の人差し指または中指を親指にこすりつける音を使用して、例えば水平方向にマウス・ポインタを移動させてもよい。直交方向に移動させるには、もう一方の手の対応する指をこすればよい。もちろん、この方法はさらに多くの次元に一般化することもできる。マウスの動きのエミュレーションは、指の腱からの音と、音が主として手の骨を通じてセンサに伝わる親指と他の指との間のこすり合う接点からの摩擦との組み合わせによって行ってもよい。同様に、マウスの左右クリックを、一例として、例えば人差し指または中指で親指を叩く音として定義してもよい。
【００２９】
代替的または相補的な実施形態（図示せず）では、好適にはセンサ用取り付け機構の１つに一体化された、タッチパッドまたはタッチスクリーンを、処理装置と通信するよう設置してもよい。
【００３０】
代替的または相補的な実施形態では、本発明は提示手段（図示せず）を備える。これは、文字及び他のコマンド信号の入力に対するフィードバックを提供するものであり、かつ処理装置または接続された電子装置のための出力ユニットでもあるものとして配置してもよい。提示手段はセンサ用取り付け機構の少なくとも１つに一体化されるか、または別個のユニットでもよく、また何らかの他の適切な方法で配置してもよい。特に、提示手段がディスプレイまたは１つかそれ以上のバイブレータであり、取り付け機構がブレスレットである場合には、取り付け手段に一体化することが好ましい。例えばイヤホン（無線通信手段を伴う場合もある）のような音響提示手段の使用が好ましいこともある。ユーザへのフィードバックは、様々な種類の入力を表す簡単な音声信号、または文字の入力を反映した合成音声、それらの組み合わせまたは電子装置への他のコマンド信号でよい。
【００３１】
図２では、ユーザの前腕／手首に取り付けるための取り付け機構１ａ及び１ｂを備える本発明の別の実施形態を示す。音響センサ２ａ及び２ｂは、この場合ブレスレットに埋め込まれた圧電センサであるが、皮膚にほぼ接触するよう調整する。指を動かすと、主として周囲の組織に対して動く指の腱から音響信号が発生する。音響センサは、この実施形態では５つであり、手首／前腕の下（手のひら）側のそれぞれの指の腱のすぐ上に設置する。音響信号はセンサ２ａ及び２ｂによって電気信号に変換し、信号を所定の振幅間隔で弁別及びデジタル化するフィルタ・ユニット１３ａ及び１３ｂによって処理する。信号は、例えばブレスレットに一体化されたブルートゥース・モジュールを使用して電子装置に中継する。この実施形態では、どの特定の指が動いているかを示すには振幅だけで十分である。様々なセンサからの応答同士でも、また空間周波数成分の形式でも、保存されたパターンに対する信号の照合は必要ない。指の動きの意味の分析は電子装置内で行う。フィルタ装置１３ａ及び１３ｂは電子装置と一体化してもよいが、この場合電子装置はセンサ２ａ及び２ｂから未処理の信号を受信することになる。
【００３２】
本発明は上記で概説した実施形態に制限されず、本発明の添付の請求項に応じて修正してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
図面の簡単な説明
【図１】装置を前腕／手首の両方に取り付ける、本発明の実施形態の概略図である。
【図２】本発明の別の実施形態を示す。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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