JP2009223490A - 仮想スイッチならびにそれを用いた家電制御システムおよび家電制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】室内のどこに居ても電気機器を迅速に操作可能な仮想スイッチならびにそれを用いた家電制御システムおよび家電制御方法を提供する。
【解決手段】構造物に設けられた電気機器２を操作するスイッチであって、操作者の位置および呼び出し動作を検知する呼び出し動作検知手段３０と、呼び出し動作検知手段３０の検知に基づいて前記位置の近傍に仮想的なスイッチとしての可視像を投影する投影手段２４と、前記可視像に対する操作者のスイッチ操作５０を検知するスイッチ操作検知手段４０とを備えるようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、構造物に設けられた電気機器を操作するためのスイッチであって、物理的実体を有しない可視的な仮想スイッチと、このスイッチを用いて電気機器の動作状態を操作制御するシステムおよび方法に関するものであり、特に、住宅やマンションなどの家電機器を操作する仮想スイッチならびにそれを用いた家電制御システムおよび家電制御方法に関するものである。

従来、室内照明用電灯などのオン・オフ操作や、室内エアコンの設定温度の切り替え操作などの家電機器を操作するスイッチが知られている。こうしたスイッチは通常、配線によって家電機器と接続され、室内壁に設けられた操作パネルに配置される。

一方、家電機器との配線を省略して家電機器を遠隔操作するリモコン機器が知られている（例えば、特許文献１参照）。このリモコン機器は、一台で室内に設置された複数の家電製品を遠隔操作することができるようになっており、家電機器毎に準備されたリモコンを持ち替えて操作する煩わしさが解消されている。

他方、人のジェスチャを利用して、コマンドを入力するパソコン用のインターフェース装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００２−１６９９０号公報 特開２００４−７８９７７号公報

ところで、上記の従来の壁固定式スイッチの場合には、ユーザの室内移動を拘束する上に、スイッチの位置をユーザの都合に合わせて変更することは工事を伴うため困難である。また、上記の特許文献１のリモコン機器の場合には、リモコン機器を紛失したり所在を忘れると探索の手間が生じるので、電気機器を迅速に操作することが難しくなる。

また、上記の特許文献２のインターフェース装置では、ディスプレイを所定の場所に設置する必要がある。そして、スイッチ操作の際はこのディスプレイと対面しなければならず、ユーザの室内移動を拘束してしまう。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、室内のどこに居ても電気機器を迅速に操作可能な仮想スイッチならびにそれを用いた家電制御システムおよび家電制御方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の請求項１に係る仮想スイッチは、構造物に設けられた電気機器を操作するスイッチであって、操作者の位置および呼び出し動作を検知する呼び出し動作検知手段と、前記呼び出し動作検知手段の検知に基づいて前記位置の近傍に仮想的なスイッチとしての可視像を投影する投影手段と、前記可視像に対する操作者のスイッチ操作を検知するスイッチ操作検知手段とを備えることを特徴とする。

また、本発明の請求項２に係る仮想スイッチは、上述した請求項１において、前記呼び出し動作検知手段は、所定の領域を映像として撮影する領域撮影手段を含み、前記領域撮影手段で撮影された映像に基づいて操作者の位置および呼び出し動作を検知することを特徴とする。

また、本発明の請求項３に係る仮想スイッチは、上述した請求項１または請求項２において、前記スイッチ操作検知手段は、前記可視像の投影領域を映像として撮影する可視像撮影手段を含み、前記可視像撮影手段で撮影された映像に基づいて操作者のスイッチ操作を検知することを特徴とする。

また、本発明の請求項４に係る仮想スイッチは、上述した請求項２または請求項３において、前記検知手段は、前記撮影手段で撮影された映像を分析する映像分析手段をさらに備え、前記映像分析手段による分析結果に基づいて検知を行うことを特徴とする。

また、本発明の請求項５に係る仮想スイッチは、上述した請求項４において、操作者の呼び出し動作情報およびスイッチ操作情報を格納するデータベースをさらに備え、前記呼び出し動作検知手段は、前記映像分析手段による分析結果に基づいて、前記領域撮影手段で撮影された映像と前記データベースに格納されている前記呼び出し動作情報とを照合して操作者の位置および呼び出し動作を判定する呼び出し動作判定手段を有し、前記スイッチ操作検知手段は、前記映像分析手段による分析結果に基づいて、前記可視像撮影手段で撮影された映像と前記データベースに格納されている前記スイッチ操作情報とを照合して操作者のスイッチ操作を判定するスイッチ操作判定手段を有することを特徴とする。

また、本発明の請求項６に係る仮想スイッチは、上述した請求項１から請求項５のいずれか一つにおいて、前記投影手段は、前記呼び出し動作検知手段の検知に基づいて投影方向を変更可能なプロジェクタであることを特徴とする。

また、本発明の請求項７に係る仮想スイッチは、上述した請求項６において、前記可視像を平面状の映像として作成する映像作成手段と、前記映像作成手段により作成された映像が、前記構造物の壁面等の平面構造体をスクリーンとして、このスクリーン上に表示されたときに歪みが無くなるように予め前記映像を歪ませる歪み補正手段とをさらに備え、前記投影手段は、前記歪み補正手段により歪み補正された映像を前記可視像として前記スクリーンに投影することを特徴とする。

また、本発明の請求項８に係る家電制御システムは、上述した請求項１から請求項７のいずれか一つに記載の仮想スイッチを用いて室内に設けられた家電機器を操作制御する家電制御システムであって、前記スイッチ操作検知手段により検知されたスイッチ操作に応じて前記家電機器の動作状態を切り替え操作する家電機器操作制御手段を備えることを特徴とする。

また、本発明の請求項９に係る家電制御システムは、上述した請求項８において、前記家電機器は、家電制御ネットワークに接続された１以上の情報家電機器であり、操作者の前記仮想スイッチに対するスイッチ操作情報が前記家電制御ネットワークを経由して、前記情報家電機器に伝達されることを特徴とする。

また、本発明の請求項１０に係る家電制御方法は、上述した請求項１から請求項７のいずれか一つに記載の仮想スイッチを用いて室内に設けられた家電機器を操作制御する家電制御方法であって、前記スイッチ操作検知手段により検知されたスイッチ操作に応じて前記家電機器の動作状態を切り替え操作することを特徴とする。

本発明によれば、室内のどこに居ても電気機器を迅速に操作することができる。また、呼び出された任意の場所に仮想スイッチが物理的実体のない可視像として投影されるので、従来のようにスイッチは壁等に固定されない。このため、スイッチの位置を考慮せずに室内の家具などのレイアウト変更をすることができる。また、所在が不明になりがちなリモコン機器に比べて家電機器等を迅速かつ簡便に操作することができる。

以下に添付図面を参照しながら、本発明に係る仮想スイッチならびにそれを用いた家電制御システムおよび家電制御方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明に係る家電制御システムの概略ブロック構成図である。図２は、本発明に係る家電制御システムが導入された室内環境を示す概略斜視図である。

図１に示すように、本発明に係る家電制御システム１００は、建物の室内に設置された複数の情報家電機器２の動作状態を切り替え操作するための仮想スイッチ１０と、操作者による仮想スイッチ１０に対するスイッチ操作によって選択された情報家電機器２と通信を確立するとともに、この情報家電機器２の制御を行う家電機器操作制御手段としての家電制御部１２とを備える。家電制御部１２は、家電制御ネットワーク（ホームネットワーク）１４に接続されており、仮想スイッチ１０と家電制御部１２との間の信号は、家電制御ネットワーク１４を介して送受信される。

仮想スイッチ１０は、図２に示すように、操作者の位置１６および呼び出し動作１８を検知する呼び出し動作検知手段３０としての第１カメラ２０と、仮想的なスイッチ画像を表した可視像２２を投影する投影手段としてのプロジェクタ２４とを備える。また、スイッチ操作検知手段４０としての第２カメラ２６を備える。本発明は、操作者の呼び出し動作１８を第１カメラ２０で検知してプロジェクタ２４を稼働し、呼び出し動作１８があった位置１６の周辺の壁６や机に可視像２２を投影する。その一方で、操作者による可視像２２へのスイッチ操作５０を第２カメラ２６で捉えて、家電制御ネットワーク１４を介して家電制御部１２により情報家電機器２を操作する。こうすることにより、室内のどこに居ても情報家電機器２を迅速に操作することができる。

第１カメラ２０は、室内４の環境を常時モニタリングする領域撮影手段として設けられ、第２カメラ２６は、可視像２２の投影領域を観測し、可視像２２に対する操作者のスイッチ操作５０をモニタリングする可視像撮影手段として設けられる。第２カメラ２６は、不図示の撮影制御部を備えており、呼び出し動作検知手段３０およびスイッチ操作検知手段４０からの信号に基づいて、撮影方向を投影された可視像２２に向けられる一方で、ズームアップ等の撮影が可能にされてある。

プロジェクタ２４は、図１および図３に示すように、呼び出し動作検知手段３０からの信号に基づいて、家電操作メニューの映像を可視像２２として投影する一方で、スイッチ操作検知手段４０からの信号に基づいて、各情報家電機器２の動作状態を切り替え操作するための操作パネルの映像を可視像２２として投影する。これらの信号は、家電制御ネットワーク１４を介して通信される。プロジェクタ２４は、不図示の投影方向制御部を備えており、呼び出し動作検知手段３０およびスイッチ操作検知手段４０からの信号に基づいて、投影方向を呼び出し動作１８があった位置近傍に向けられるようにされてある。

呼び出し動作検知手段３０は、図１に示すように、第１カメラ２０で撮影された映像を分析する映像分析手段としての操作者位置分析部３２と、呼び出し操作認識部３４とを備える。操作者位置分析部３２および呼び出し操作認識部３４からの信号は、家電制御ネットワーク１４を介してプロジェクタ２４および第２カメラ２６等に送られる。

操作者位置分析部３２は、操作者の位置を分析するための情報が格納された位置データベース３２ａを有し、第１カメラ２０で撮影された映像と位置データベース３２ａに格納された情報とに基づいて人の位置の分析を行うものである。

呼び出し操作認識部３４は、画像認識部３６と音声認識部３８とから構成されており、操作者によるジェスチャや音声などの呼び出し動作１８に関する情報が格納された呼び出し動作データベース３４ａを有する。画像認識部３６は、第１カメラ２０からの映像と呼び出し動作データベース３４ａに格納された情報とに基づいて呼び出し動作１８を検知判定する呼び出し動作判定手段として機能する。

また、呼び出し動作検知手段３０は、操作者の音声による呼び出し動作を検知可能なモニタマイク２１を具備する。呼び出し動作検知手段３０は、操作者による音声をモニタマイク２１で取得し、呼び出し動作認識部３４の音声認識部３８によって、呼び出し動作データベース３４ａに格納された音声情報と照合判定することによって呼び出し動作を検知判定することもできる。

スイッチ操作検知手段４０は、第２カメラ２６で撮影された映像（可視像）を分析する映像分析手段としてのメニュー操作認識部２８を有する。メニュー操作認識部２８は、スイッチ操作データベース２８ａを有しており、第２カメラ２６で取得した映像とスイッチ操作データベース２８ａに格納されているスイッチ操作情報とを照合して、操作者のスイッチ操作５０を検知判定するスイッチ操作判定手段として機能する。スイッチ操作検知手段４０と家電制御部１２との間の信号は、家電制御ネットワーク１４を介して送受信される。

上記構成の動作および作用について、図４のフローチャートを参照しながら説明する。
（１）図５に示すように、室内４の環境全体をモニタリングする第１カメラ２０により、室内４の人の位置１６を常にモニタリングする（ステップＳ１１０）。

（２）図２に示すように、人が存在する位置１６にて、スイッチの呼び出し動作１８を検知する（ステップＳ１２０）。この場合、呼び出し動作１８は、例えば、手を振るなどのジェスチャでもよし、「スイッチ！！」のような音声でもよい。

（３）呼び出し動作１８を検知した場合、呼び出し動作１８があった位置１６の周辺に可視像２２を投影する。可視像２２として家電機器操作用の初期メニュー・イメージを投影する（ステップＳ１３０）。ここで、この可視像２２は、例えば、呼び出し動作１８があった位置１６の近傍の壁面６や机に投影するようにしてよい。なお、初期メニュー・イメージは、図３に示すように、例えば、電灯用操作ボタン２２ａや、エアコン用操作ボタン２２ｂ、テレビ用操作ボタン２２ｃなどの情報家電機器２毎に設けた複数のボタンが投影像として配置されたものでもよいし、エアコン操作専用の操作パネルのみが投影像として配置されたものであってもよい。

（４）次に、この投影位置に対し、第２カメラ２６を用いてモニタリングを行う（ステップＳ１４０）。この場合、操作者のスイッチ操作５０を明瞭に認識できるように、室内モニタリング用の第１カメラ２０とは別の第２カメラ２６により投影位置の操作者の手元８をズームアップする態様にてモニタリングする。

（５）第２カメラ２６によって、操作者による入力操作がどのボタンに対して行われているかをモニタリングし、スイッチ操作を検知する（ステップＳ１５０）。ここで、入力操作は、例えば、「指をボタンに近づける動作」と「指をボタンに近づけた状態で静止する動作」と「ボタンから指を離す動作」の一連のジェスチャを検知することをもって入力操作と認識するようにメニュー操作認識部２８を予め設定することできる。また、この場合、例えば、初期メニュー・イメージにおいてエアコン操作のボタン２２ｂを押すジェスチャが第２カメラ２６で検知された場合には、初期メニュー・イメージの投影を終了するとともに、サブ・メニュー・イメージの投影を開始し、操作者の次のスイッチ操作５０を第２カメラ２６で再び検知するようにしてもよい。

（６）入力操作に対応するアクションを実行する（ステップＳ１６０）。この場合、アクションとしては、図６に示すように、エアコン２ａを作動させるようなアクションがある。また、この他にも、例えば、電灯を点灯または消灯したり、エアコンの風量や設定温度などの動作状態を切り替え調整したり、テレビのチャンネルを変更するなどのアクションがある。このようにすることで、室内のどこに居ても家電機器を迅速に操作することができる。

（７）タイムアウトや終了指示が検出された場合には、仮想スイッチ１０の投影を終了して上記ステップＳ１１０の待機状態に戻る（ステップＳ１７０）。この場合、タイムアウトや終了指示は、終了を示す操作者による終了動作を予め設定しておき、それを呼び出し動作１８のようにして第１カメラ２０ないし第２カメラ２６により検出してもよいし、家電制御部１２にタイマー機能を組み込んでおいて、所定時間を経たらタイムアウトするようにしてもよい。

上記の実施形態において、可視像２２は、室内４のどのような場所にでも投影することができ、例えば、壁、机、テーブル、床などに投影することができる。ここで、投影位置によって投影像が歪むことが予想される場合には、この投影像の歪みを見込んで予め歪みを補正した映像を作成する歪み補正手段を備えるようにし、この歪み補正手段からの補正映像を投影するようにしてもよい。

上記の実施形態において、プロジェクタ２４や第２カメラ２６は、室内の複数箇所に設けてもよく、必要に応じ選択的に稼働するようにしてもよい。この場合、呼び出し動作１８が検知されると、操作者の近傍のプロジェクタ２４が稼働して可視像２２を投影する一方で、それに対するスイッチ操作５０を近傍の第２カメラ２６が検知することができる。

上記の実施形態において、プロジェクタ２４は大型のタイプでもよいし、例えばレーザーを使用した手のひらサイズ程度の小型のプロジェクタであってもよい。また、第１カメラ２０や第２カメラ２６、モニタマイク２１についても同様に手のひらサイズ程度の小型の機器を用いることができる。このように小型のプロジェクタ、カメラ、マイクを用いた場合には、本発明に係る家電制御システム１００を非常にコンパクトな構成で実現できる。

以上説明したように、本発明によれば、物理的実体のない仮想的なスイッチを、任意の場所に可視像として投影することができるので、リモコン機器に頼らずとも室内のどこに居ても家電機器を迅速に操作することができる。また、壁へのスイッチ配置を不要とすることができるので、実体的なスイッチのない室内環境（スイッチ・フリー・ルーム）を構築することもできる。このように、室内のレイアウトを変更する場合にスイッチ位置を考慮する必要がないので、室内のレイアウトデザインの自由度を高めることができる。さらに、仮想スイッチを取り込んだ家電制御ネットワークを構築すれば、室内のどこに居ても情報家電機器を迅速かつ簡便に操作できる環境を提供することができる。

本発明に係る家電制御システムの概略ブロック構成図である。 本発明に係る家電制御システムが導入された室内環境の一例を示す概略斜視図である。 プロジェクタによって可視像としての仮想スイッチが壁に投影された状況の一例を示す概略斜視図である。 本発明に係る家電制御システムおよび方法による手順の一例を示す概略フローチャート図である。 本発明に係る家電制御システムの第１カメラによる室内モニタリングの状況の一例を示す概略斜視図である。 本発明に係る家電制御システムの仮想スイッチによって家電機器が操作された状況の一例を示す概略斜視図である。

符号の説明

２ 情報家電機器
４ 室内
６ 壁
８ 手元
１０ 仮想スイッチ
１２ 家電制御部
１４ 家電制御ネットワーク
１６ 操作者の位置
１８ 呼び出し動作
２０ 第１カメラ
２１ モニタマイク
２２ 可視像
２４ プロジェクタ
２６ 第２カメラ
２８ メニュー操作認識部
３０ 呼び出し動作検知手段
３２ 操作者位置分析部
３４ 呼び出し操作認識部
３６ 画像認識部
３８ 音声認識部
４０ スイッチ操作検知手段
５０ スイッチ操作
１００ 家電制御システム

Claims (10)

1. 構造物に設けられた電気機器を操作するスイッチであって、
   操作者の位置および呼び出し動作を検知する呼び出し動作検知手段と、
   前記呼び出し動作検知手段の検知に基づいて前記位置の近傍に仮想的なスイッチとしての可視像を投影する投影手段と、
   前記可視像に対する操作者のスイッチ操作を検知するスイッチ操作検知手段とを備えることを特徴とする仮想スイッチ。
2. 前記呼び出し動作検知手段は、所定の領域を映像として撮影する領域撮影手段を含み、前記領域撮影手段で撮影された映像に基づいて操作者の位置および呼び出し動作を検知することを特徴とする請求項１に記載の仮想スイッチ。
3. 前記スイッチ操作検知手段は、前記可視像の投影領域を映像として撮影する可視像撮影手段を含み、前記可視像撮影手段で撮影された映像に基づいて操作者のスイッチ操作を検知することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の仮想スイッチ。
4. 前記検知手段は、前記撮影手段で撮影された映像を分析する映像分析手段をさらに備え、前記映像分析手段による分析結果に基づいて検知を行うことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の仮想スイッチ。
5. 操作者の呼び出し動作情報およびスイッチ操作情報を格納するデータベースをさらに備え、
   前記呼び出し動作検知手段は、前記映像分析手段による分析結果に基づいて、前記領域撮影手段で撮影された映像と前記データベースに格納されている前記呼び出し動作情報とを照合して操作者の位置および呼び出し動作を判定する呼び出し動作判定手段を有し、
   前記スイッチ操作検知手段は、前記映像分析手段による分析結果に基づいて、前記可視像撮影手段で撮影された映像と前記データベースに格納されている前記スイッチ操作情報とを照合して操作者のスイッチ操作を判定するスイッチ操作判定手段を有することを特徴とする請求項４に記載の仮想スイッチ。
6. 前記投影手段は、前記呼び出し動作検知手段の検知に基づいて投影方向を変更可能なプロジェクタであることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一つに記載の仮想スイッチ。
7. 前記可視像を平面状の映像として作成する映像作成手段と、
   前記映像作成手段により作成された映像が、前記構造物の壁面等の平面構造体をスクリーンとして、このスクリーン上に表示されたときに歪みが無くなるように予め前記映像を歪ませる歪み補正手段とをさらに備え、
   前記投影手段は、前記歪み補正手段により歪み補正された映像を前記可視像として前記スクリーンに投影することを特徴とする請求項６に記載の仮想スイッチ。
8. 請求項１から請求項７のいずれか一つに記載の仮想スイッチを用いて室内に設けられた家電機器を操作制御する家電制御システムであって、
   前記スイッチ操作検知手段により検知されたスイッチ操作に応じて前記家電機器の動作状態を切り替え操作する家電機器操作制御手段を備えることを特徴とする家電制御システム。
9. 前記家電機器は、家電制御ネットワークに接続された１以上の情報家電機器であり、操作者の前記仮想スイッチに対するスイッチ操作情報が前記家電制御ネットワークを経由して、前記情報家電機器に伝達されることを特徴とする請求項８に記載の家電制御システム。
10. 請求項１から請求項７のいずれか一つに記載の仮想スイッチを用いて室内に設けられた家電機器を操作制御する家電制御方法であって、
    前記スイッチ操作検知手段により検知されたスイッチ操作に応じて前記家電機器の動作状態を切り替え操作することを特徴とする家電制御方法。

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