(57)【要約】【課題】簡易な動作で命令を指示することができ，その命令の種類が豊富な入力装置を提供すること。【解決手段】入力装置は，先端から超音波を出力することができる入力ペン１と，データ入力面２と，入力ペン１から出力された超音波を受信する超音波受信デバイス２ａ，２ｂ，２ｃと，各超音波受信デバイスの受信タイミングを抽出する受信処理部３と，受信タイミングを基に，入力ペン１の３次元座標を算出する入力座標生成部４と，入力ペン１の軌跡をそのまま情報処理装置の出力画面に表示する入力座標出力部５と，入力ペン１の軌跡から軌跡データを作成する軌跡データ作成部６と，あらかじめ登録されている特定の命令の認証因子と軌跡データとを照合する照合部８と，特定の命令を指示する命令指示部９と，認証因子が登録されているメモリ１０とを有している。【選択図】            図１
2004280205.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
座標の入力を受け付けるとともに，入力された座標に基づくデータを取得する入力装置において，
入力デバイスと，
前記入力デバイスの所定の領域内での３次元座標を取得する入力座標取得手段と，
前記入力デバイスの軌跡を表示する命令を出力する表示命令出力手段と，
前記入力デバイスの軌跡を基にその軌跡に対応する処理を行う命令を出力する一般命令出力手段と，
前記入力座標取得手段にて取得された３次元座標中の１成分を基に，前記表示命令出力手段の命令により前記入力デバイスの軌跡を表示する表示モードと，前記一般命令出力手段の命令により前記入力デバイスの軌跡を基にその軌跡に対応する処理を行う軌跡処理モードとのいずれか一方を選択する入力モード選択手段とを有することを特徴とする入力装置。
【請求項２】
請求項１に記載する入力装置において，
前記入力座標取得手段にて取得された３次元座標を基に，前記入力デバイスの軌跡データを作成する軌跡データ作成手段を有し，
前記一般命令出力手段は，
前記入力デバイスの軌跡に対応する認証因子を記憶する記憶手段と，
前記軌跡データ作成手段にて作成された軌跡データと，前記記憶手段に記憶されている認証因子とを照合し，軌跡データと一致する認証因子を抽出する照合手段と，
前記照合手段にて抽出された認証因子に対応する命令を出力する命令出力手段とを有することを特徴とする入力装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載する入力装置において，
前記一般命令出力手段は，前記入力デバイスの入力エリアを少なくとも２つの小エリアに区別し，その小エリアごとに前記入力デバイスの軌跡に対応する命令が設定されていることを特徴とする入力装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，手書きのデータをコンピュータ等の情報処理装置に入力する入力装置に関する。さらに詳細には，３次元座標の入力が可能であり，操作性に優れた入力装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から，手書きのデータをコンピュータ等の情報処理装置に入力する入力装置として，タブレットが知られている。タブレットは，データの入力手段にペン型の入力デバイスを利用することで，手書きの文字や図形のデータをコンピュータ等に入力することができるものである。詳細には，ペン型の入力デバイスを板状の入力面上で移動させることで，ペン先の入力面上の座標およびその軌跡を入力できるものである。このようなタブレットは，例えば特許文献１に記載されている入力装置のように，超音波を利用することでペン先の座標を認識することができる。その他，ペン先の座標を認識する方法としては，赤外線方式，感圧方式，静電容量方式等によるものが知られている。
【０００３】
また，入力装置としては，入力面上の２次元座標に限らず，入力面から離れた位置の３次元座標を入力することができるものも知られている（例えば，特許文献２，３）。そのような入力装置では，２次元座標を入力するものと比較して，より複雑な情報を入力することが可能である。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−３３０７１７号公報
【特許文献２】
特開平９−１７９６８４号公報
【特許文献３】
特開２００２−２１５３１６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，前記した従来の技術には以下のような問題があった。すなわち，特許文献１に記載された入力装置では，ペンによる手書き入力以外の命令を指示する場合は，ペンやボードに付属しているボタン等を押したり，ボード上の所定の位置までペンを移動させてその所定の位置に対応した命令を選択したりしなければならない。そのため命令の種類は，付設されているボタンの数や，ボードのサイズといった物理的な制限を受けてしまう。また，命令を選択するまでの手順も煩わしい。
【０００６】
また，特許文献２，３に記載された３次元座標対応の入力装置では，ペンの軌跡が３次元空間であるため，より複雑な情報を入力することができる。しかしながら，ペンによる手書き入力以外の命令（例えば，［ＯＫ］や「キャンセル」といった特定の命令）を指示するには，２次元座標対応の入力装置と同様の操作（ボタンの押下等）を行う必要がある。そのため，２次元座標対応の入力装置と同様の制限を受けてしまう。
【０００７】
本発明は，前記した従来の入力装置が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，簡易な動作で命令を指示することができ，その命令の種類が豊富な入力装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この課題の解決を目的としてなされた入力装置は，座標の入力を受け付けるとともに，入力された座標に基づくデータを取得する入力装置であって，入力デバイスと，入力デバイスの所定の領域内での３次元座標を取得する入力座標取得手段と，入力デバイスの軌跡を表示する命令を出力する表示命令出力手段と，入力デバイスの軌跡を基にその軌跡に対応する処理を行う命令を出力する一般命令出力手段と，入力座標取得手段にて取得された３次元座標中の１成分を基に，表示命令出力手段の命令により入力デバイスの軌跡を表示する表示モードと，一般命令出力手段の命令により入力デバイスの軌跡を基にその軌跡に対応する処理を行う軌跡処理モードとのいずれか一方を選択する入力モード選択手段とを有するものである。
【０００９】
本発明の入力装置は，入力座標取得手段にて入力デバイスの３次元座標を取得することができる。そして，入力モード選択手段にて３次元座標中の１成分を基に表示モードと軌跡処理モードとのいずれか一方を選択している。すなわち，３次元座標中の１成分によって，表示命令出力手段の命令により入力デバイスの軌跡を表示するか，一般命令出力手段の命令により入力デバイスの軌跡を基にその軌跡に対応する処理を行うかのいずれか一方が選択される。これにより，入力デバイスを移動させるだけで出力命令を切り換えることができる。さらに，一般命令出力手段から出力される命令は，入力デバイスの軌跡に対応して実行される。軌跡は入力デバイスの物理的制限を受けることが少ないため，幾つもの命令を実行することが可能である。従って，本発明の入力装置は，簡易な動作で命令を指示することができる。また，その命令の種類が豊富である。
【００１０】
また，本発明の入力装置は，入力座標取得手段にて取得された３次元座標を基に，入力デバイスの軌跡データを作成する軌跡データ作成手段を有し，一般命令出力手段は，入力デバイスの軌跡に対応する認証因子を記憶する記憶手段と，軌跡データ作成手段にて作成された軌跡データと，記憶手段に記憶されている認証因子とを照合し，軌跡データと一致する認証因子を抽出する照合手段と，照合手段にて抽出された認証因子に対応する命令を出力する命令出力手段とを有するものとするとよりよい。すなわち，照合手段にて入力デバイスの軌跡に対応する命令を抽出することができる。そして，命令出力手段にてその命令を出力することができる。従って，軌跡に応じた命令を実行することができる。なお，照合手段は，厳密な判断を要求するものではなく，ある程度曖昧な判断を許容するものである。
【００１１】
また，本発明の入力装置の一般命令出力手段は，入力デバイスの入力エリアを少なくとも２つの小エリアに区別し，その小エリアごとに入力デバイスの軌跡に対応する命令が設定されていることとするとよりよい。すなわち，入力デバイスの位置によって命令を切り換えることができる。これにより，より多くの命令を簡易な動作で実行することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下，本発明に係る入力装置を具体化した実施の形態について図面を基に説明する。
【００１３】
本形態の入力装置は，図１に示すように入力ペン１と，データ入力面２と，超音波受信デバイス２ａ，２ｂ，２ｃと，受信処理部３と，入力座標生成部４と，入力座標出力部５と，軌跡データ作成部６と，座標記憶部７と，照合部８と，命令指示部９と，メモリ１０とを有している。この入力装置は，主として入力ペン１の軌跡を，入力装置に接続しているコンピュータの出力画面に表示させるものである。
【００１４】
入力ペン１は，先端から超音波を出力することができるペン型の入力デバイスである。超音波受信デバイス２ａ，２ｂ，２ｃは，入力ペン１から出力された超音波を受信するものである。受信処理部３は，各超音波受信デバイスの受信タイミングを検出するものである。入力座標生成部４は，受信タイミングを基に，入力ペン１のペン先の座標を算出するものである。入力座標出力部５は，入力ペン１の軌跡をそのまま入力装置に接続されたコンピュータの出力画面に表示させる命令を出力するものである。軌跡データ作成部６は，入力ペン１の座標から軌跡データを作成するものである。座標記憶部７は，入力ペン１の座標を一時的に記憶するものである。照合部８は，あらかじめ登録されている認証因子と軌跡データとを照合するものである。命令指示部９は，特定の命令を入力装置もしくは入力装置に接続しているコンピュータに対して出力するものである。ここでいう特定の命令には，例えば「ＯＫ」や「キャンセル」が該当する。また，メモリ１０には，特定の命令の認証因子，データ入力面２の領域の範囲，軌跡ベクトル情報，軌跡速度情報，命令情報等が記憶されている。
【００１５】
また，本形態の入力装置は２種類の入力モードを有している。そして，その入力モードは，入力ペン１のペン先とデータ入力面２との距離によって切り換えられる。具体的には，図２に示すようにデータ入力面２に対して垂直方向の値が所定の閾値以下の場合（例えば，入力ペン１のペン先がデータ入力面２を圧接している状態）にはモード１が選択される。一方，所定の閾値より大きい場合（例えば，ユーザが意図的に入力ペン１のペン先を持ち上げている状態）にはモード２が選択される。
【００１６】
詳細には，モード１では，入力ペン１の軌跡がそのままコンピュータの出力画面に表示される。本形態の入力装置では，入力ペン１のペン先が入力面を圧接している状態での入力ペン１の軌跡のみが表示されるようになっている。なお，入力ペン１にボタンスイッチを付設しておき，そのボタンスイッチが押された状態での入力ペン１の軌跡のみが表示されるように制限してもよい。
【００１７】
一方，モード２では，入力ペン１により描かれる軌跡を基に，特定の命令が実行される。具体的には，円を描くときは「ＯＫ」，十字を描くときは「キャンセル」，文字「Ｒ」を描くときは「出力線を赤色に変更」等の命令が実行される。そして，メモリ１０には，このような特定の命令を識別するための認証因子が登録されている。本形態の入力装置では，入力ペン１に付設されているボタンスイッチを押すことにより認証動作を開始するようにしている。また，そのボタンスイッチを離すことにより認証動作を終了するようにしている。なお，入力ペン１が所定の時間停止していたら認証動作を終了することとしてもよい。また，音声等によって認証動作の開始・終了を制御してもよい。
【００１８】
次に，本形態の入力装置の動作について説明する。入力ペン１は，ペン先から超音波を発信する。発信された超音波は，超音波受信デバイス２ａ，２ｂ，２ｃにて受信される。受信処理部３では，各超音波受信デバイスの受信タイミングが検出される。そして，入力座標生成部４では，検出された受信タイミングを基に，入力ペン１と各超音波受信デバイスとの距離がそれぞれ算出され，算出された距離に従って入力ペン１の先端の３次元座標が求められる。さらに，その３次元座標のうちの高さ成分から入力モードが選択される。
【００１９】
モード１が選択された場合には，入力ペン１の３次元座標が入力座標出力部５に送られる。そして，入力ペン１の軌跡がそのままコンピュータの出力画面に表示される。一方，モード２が選択された場合には，軌跡データ作成部６にて入力ペン１の軌跡が求められ，その軌跡から軌跡データが作成される。そして，照合部８にて，あらかじめメモリ１０に登録されている特定の命令の認証因子と，軌跡データ作成部６にて作成された軌跡データとが照合される。そして，軌跡データと一致する認証因子が存在した場合には，その認証因子が命令指示部９に送られる。命令指示部９では，送られてきた認証因子に対応する特定の命令がコンピュータ等に出力される。
【００２０】
次に，入力装置の制御について，図３のフローチャートを基に説明する。まず，各超音波受信デバイスの受信タイミングを基に，入力ペン１の３次元座標が生成される（Ｓ１）。次に，入力ペン１の３次元座標のうちの高さ成分の値が所定の閾値以下であるか否かが判断される（Ｓ２）。閾値以下の場合（Ｓ２：ＹＥＳ）には，モード１が選択される（Ｓ３−１）。次に，入力ペン１のペン先がデータ入力面２の入力面に圧接しているか否かが判断される（Ｓ４−１）。圧接している場合（Ｓ４−１：ＹＥＳ）には，入力ペン１の軌跡が入力座標出力部５を介してコンピュータ等の出力画面に表示される（Ｓ５−１）。圧接していない場合（Ｓ４−１：ＮＯ）には，入力ペン１の軌跡は表示されない。
【００２１】
一方，閾値より大きい場合（Ｓ２：ＮＯ）には，モード２が選択される（Ｓ３−２）。次に，入力ペン１に付設されているボタンが押されているか否かが判断される（Ｓ４−２）。ボタンが押されている場合（Ｓ４−２：ＹＥＳ）には，その３次元座標が座標記憶部７に記憶される（Ｓ５−２）。一方，ボタンが押されていない場合（Ｓ４−２：ＮＯ）には，直前に入力ペン１のボタンが押されていた否かが判断される（Ｓ６−２）。すなわち，データの入力が終了した直後であるか否かが判断される。
【００２２】
直前にボタンが押されていた場合（Ｓ６−２：ＹＥＳ）には，データの入力が終了していると判断し，座標記憶部７に記憶された３次元座標が読み出される（Ｓ７−２）。そして，読み出された３次元座標から軌跡データが作成される（Ｓ８−２）。次に，あらかじめ登録された認証因子と，作成された軌跡データとが照合され，軌跡データと一致する認証因子があるか否かが判断される（Ｓ９−２）。一致する認証因子がある場合（Ｓ９−２：ＹＥＳ）には，その認証因子に対応する命令が命令指示部９を介して実行される（Ｓ１０−２）。一方，一致する認証因子がない場合（Ｓ９−２：ＮＯ）には，入力がエラーであることがコンピュータ等の出力画面に表示される（Ｓ１１−２）。以上の制御を繰り返すことでデータの入力が行われる。
【００２３】
なお，入力モードは，モード１およびモード２の２種類に限るものではない。すなわち，複数の閾値を設けて３種類以上のモードを切り換えてもよい。これにより，同一の軌跡であっても，モードごとに命令を切り換えることができる。例えば，データ入力面から１０ｃｍ離れた位置で円を描く動作と，３０ｃｍ離れた位置で円を描く動作とで異なる命令を実行させることができる（図４参照）。また，入力面を幾つかのエリアに分割し，各エリア上の動作ごとに命令を切り換えることとしてもよい（図５参照）。これにより，エリアごとに異なる命令を実行させることができる。その他，例えば円を描く速度の違いによってモードを切り換えることとしてもよい。これにより，速度によっても異なる命令を実行させることができる。
【００２４】
以上詳細に説明したように本形態の入力装置では，入力座標生成部４にて超音波受信デバイス２ａ，２ｂ，２ｃの受信タイミングを基に，入力ペン１の３次元座標を算出することとしている。そして，算出された３次元座標を基に，入力モードをモード１とモード２とのいずれか一方を選択することとしている。そして，モード１では，入力ペン１の軌跡をそのままコンピュータの出力画面に表示することとしている。一方，モード２では，入力ペン１の軌跡から特定の命令を実行することとしている。すなわち，軌跡データ作成部６にて入力ペン１の軌跡データを作成し，照合部８にてその軌跡データと一致する認証因子を抽出することとしている。そして，抽出された認証因子に対応する命令を実行することとしている。これにより，入力ペン１をデータ入力面２から離して特定の動作を行うだけで，入力装置もしくはその入力装置に接続されたコンピュータ等の情報処理装置にその動作に対応した命令指示を送ることができる。また，その命令は，入力ペン１の動作に関連付けられているため，入力ペン１等の物理的制限を受けることが少なく幾つも登録することが可能である。また，モードごとに命令を登録できるため，命令の種類が豊富である。従って，簡易な動作で命令を指示することができ，その命令の種類が豊富な入力装置が実現されている。
【００２５】
なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。例えば，本形態の入力装置では，入力装置に接続しているコンピュータの出力画面に入力ペン１の軌跡を表示しているが，データ入力面２上に表示してもよい。
【００２６】
また，本形態の入力装置では，入力座標生成部４にてあらかじめモードを選択した後に，そのモードによって入力座標出力部５と命令指示部９とのいずれか一方の命令を出力しているが，これに限るものではない。すなわち，入力座標出力部５と命令指示部９との両方で命令を作成し，その後にモードを選択して出力する命令を切り換えるようにしてもよい。
【００２７】
また，本形態の入力装置では，超音波を用いて入力ペンの軌跡を求め，その軌跡データを基に命令を特定しているがこれに限るものではない。すなわち，入力ペンの動作をカメラで撮影し，その動画データを基に命令を特定してもよい（動画データを照合する方式としては，例えば特開２００２−１９６８７４号公報参照）。
【００２８】
また，入力手段として，超音波を発信するペン型の入力デバイスを利用しているがこれに限るものではない。例えば，超音波を発信する指輪型の入力デバイスを利用して，指の動きによって入力を可能とすることとしてもよい。
【００２９】
また，本形態の入力装置では，超音波を用いて入力ペンの座標を認識しているがこれに限るものではない。例えば，電磁波を用いてもよい。
【００３０】
また，本形態の入力装置では，直交座標にて出力する命令を選択しているがこれに限るものではない。例えば，円柱座標を用いていもよい。
【００３１】
また，特定の命令としては，例えば日本語入力機能を有する装置での「変換」，描画機能を有する装置での「線種切り換え」，電子メール機能を有する装置での電子メールの「送受信」等が該当する。
【００３２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように本発明によれば，簡易な動作で命令を指示することができ，その命令の種類が豊富な入力装置が提供されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本形態における入力装置のブロック図である。
【図２】入力ペンの動作イメージを示す概念図である。
【図３】本形態における入力装置の制御を示すフローチャートである。
【図４】複数の閾値を有する入力ペンの動作イメージを示す概念図（その１）である。
【図５】複数の閾値を有する入力ペンの動作イメージを示す概念図（その２）である。
【符号の説明】
１    入力ペン（入力デバイス）
２    データ入力面
３    受信処理部
４    入力座標生成部（入力座標取得手段，入力モード選択手段）
５    入力座標出力部（表示命令出力手段）
６    軌跡データ作成部（軌跡データ作成手段）
８    照合部（照合手段）
９    命令指示部（命令出力手段）
１０  メモリ（記憶手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004280205.tif 000006
【図５】
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