JP2010009217A - 操作入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】省電力モードを備えることで長時間の使用を可能とする操作入力装置を提供すること。
【解決手段】操作者の手に装着された検出手段により操作者の手の動作を検出し、該検出出力に基づいて外部機器を制御するためのコマンドを生成する操作入力装置であって、電源部１４と、電源部１４から操作入力装置の全構成要素に電力を供給する通常モードと、電源部１４から操作入力装置の一部の構成要素（第１の検出部１５）に電力を供給する省電力モードのうちいずれか１つの動作モードに切り替える動作モード切り替え制御部１２と、を具備する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、例えばコンピュータやマルチメディア、ＴＶゲーム機などで用いられる操作入力装置において、省電力モードを備えた操作入力装置に関するものである。

操作者の手に１つまたは複数の姿勢及び／又は位置検出センサを装着し、操作者の手の動作を３次元的に検出して外部機器を制御するためのコマンドを生成するウェアラブル操作入力装置が知られている。例えば特開２０００−１３２３０５はこのような操作入力装置の一例を示している。

一方、携帯可能な電子機器においては、できるだけ長時間の使用を可能にするために通常何らかの省電力モードを備えている。例えば、光学マウスなどでは、入力が一定期間無い場合にはＬＥＤのパワーを低下させるようにしている。また、ノートＰＣにおいては、操作が一定期間実施されない場合にＯＳの制御のもとに省電力モードに移行するようになっている。
特開２０００−１３２３０５

従来、操作者の手にセンサを装着した操作入力装置において、長時間使用のための省電力モードを設けることに関して具体的な提案がなされていなかった。

本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、その目的とするところは、省電力モードを備えることで長時間の使用を可能とする操作入力装置を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、動作モードの切り替えに操作者の手の動作を用いることで省電力モードから通常モードへの移行を自然に行える操作入力装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明の第１の態様にかかる操作入力装置は、操作者の手に装着された検出手段により操作者の手の動作を検出し、該検出出力に基づいて外部機器を制御するためのコマンドを生成する操作入力装置であって、電源部と、前記電源部から前記操作入力装置の全構成要素に電力を供給する通常モードと、前記電源部から前記操作入力装置の一部の構成要素に電力を供給する省電力モードのうちいずれか１つの動作モードに切り替える動作モード切り替え制御部と、を具備する。

また、本発明の第２の態様にかかる操作入力装置は、本発明の第１の態様にかかる操作入力装置において、前記動作モード切り替え制御部は、前記検出手段の検出出力に基づいて、操作者の手の動作が所定時間における特定の動作であるか否かを判断し、該特定の動作であった場合に、前記動作モードを前記省電力モードから前記通常モードに切り替える。

また、本発明の第３の態様にかかる操作入力装置は、本発明の第１の態様にかかる操作入力装置において、前記動作モード切り替え制御部は、前記検出手段の検出出力に基づいて、操作者の手の動作が特定の第１の動作であるか否かを判断し、該特定の第１の動作であった場合に、該特定の第１の動作の後に特定の第２の動作があったか否かを検出し、該特定の第２の動作があった場合に前記動作モードを前記省電力モードから前記通常モードに切り替える。

また、本発明の第４の態様にかかる操作入力装置は、本発明の第１の態様にかかる操作入力装置において、前記動作モード切り替え制御部は、操作者の手の特定の複数種類の動作に対応してそれぞれ異なる機器を起動するための動作モードが割り付けられたテーブルを有し、操作者の手の特定の動作があったときに、対応する機器を前記通常モードに切り替える。

本発明の第５の態様にかかる操作入力装置は、本発明の第４の態様にかかる操作入力装置において、操作者の手の動作を示す特定のパターンを操作者が予め登録可能であり、前記動作モード切り替え制御部は、前記検出手段の検出出力に基づいて、操作者の手の動作が予め登録された特定のパターンに属するか否かを判断し、該特定のパターンに属する場合には前記動作モードを前記省電力モードから前記通常モードに切り替える。

本発明によれば、省電力モードを備えるようにしたので、長時間の使用が可能な操作入力装置が提供される。

また、本発明によれば、動作モードの切り替えに操作者の手の動作を用いるようにしたので、省電力モードから通常モードへの移行を専用の部品を追加することなしに自然に行えるようになる。

以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。

（第１実施形態）
以下に、本発明の第１実施形態を説明する。図１は、操作入力装置の代表的な構成を示す概略構成図である。図１に示すように、操作者の右手の人差し指２−１と中指２−２の先端には指先曲げセンサ１０−１，１０−２がそれぞれ装着されている。指先曲げセンサ１０−１，１０−２は例えば一軸ジャイロセンサで構成され、右手の甲部１を基準としたときの指変位置（曲げ角度）を検出することができる。また、操作者の右手の甲部１には手甲位置・姿勢検出センサ１１が装着されている。手甲位置・姿勢検出センサ１１は例えば三軸加速度センサ及び三軸ジャイロセンサで構成され、手甲部１の三軸並進・三軸回転角を検出することができる。手甲部１にはさらに後述する主制御部（プロセッサ）や電源部などが配置されている。

図２は、操作入力装置の電気的ブロック図である。第１の検出部１５は、操作者の手に装着されたセンサの任意の１つであり、ここでは指先曲げセンサ１０−１が該当する。また、第２の検出部１６は、前記第１の検出部１５を除く操作者の手に装着されたすべてのセンサであり、ここでは指先曲げセンサ１０−２や手甲位置・姿勢検出センサ１１が該当する。また、ここでは、操作者の手の甲の動作及び手の指の動作を含めて操作者の手の動作と呼ぶ。第１の検出部１５と第２の検出１６は、操作者の手の動作を検出する機能において違いはなく、後述する電源供給に関する違いにより構成を分けている。

第２の検出部１６により操作者の手の動作が検出され、この検出出力は主制御部１３に供給される。主制御部１３は、検出された手の動作に基づいて各種のコマンドを生成し、生成されたコマンドを図示しないインタフェース部を介して外部機器に送信する。ここでのインタフェース部を一般的なＲＳ２３２Ｃ規格の通信ポート、あるいはＵＳＢのようなより高速なインタフェース規格で構成し、外部機器としてのＰＣとの通信を行うようにしてもよい。また、インタフェース部を無線やＩｒＤＡ等の光によるワイヤレス方式にすることができる。

本実施形態では、電源部１４は常時電源部１４−１と、主電源部１４−３と、電源制御部１４−２とから構成される。主電源部１４−３は後述する通常モードにおいて電源制御部１４−２の制御のもとにシステムの全構成要素に電力を供給する。一方、常時電源部１４−１は第１の検出部１５と動作モード切り替え制御部１２に対してのみ電力を常時供給する。

本実施形態の操作入力装置は、常時電源部１４−１からシステムの一部の構成要素（ここでは第１の検出部１５と動作モード切り替え制御部１２のみに電力を供給する動作モードである省電力モードと、主制御部１４−３から第２の検出部１６及びインタフェース部を含むシステムの全構成要素に電力を供給する動作モードである通常モードとを備えている。なお、インタフェース部が無線であった場合に比較的大きな電力を消費しやすいことを考慮して、省電力モードにおいてインタフェース部を除く各構成要素に常時電源部１４−１からの電力を供給し、通常モードに切り替えられたときにインタフェース部にも電力が供給されるようにしてもよい。

動作モード切り替え制御部１２は、省電力モードと通常電力モードとの切り替えを行う部分であり、省電力モードにおいて、第１の検出部１５の検出出力に基づいて、操作者の手の動作が特定の動作であるか否かを判断し、該特定の動作であった場合に、電源ＯＮ信号を電源制御部１４−２に出力する。電源制御部１４−２は電源ＯＮ信号を受け取ると主電源部１４−３をＯＮ状態に移行させ、主電源部１４−３は動作モードを通常モードに移行させて第２の検出部１６及びインタフェース部を含むシステムの全構成要素に対して電力を供給する。

上記した第１実施形態によれば、操作者が操作入力装置を使用しないときには省電力モードを維持し、操作者が装置を使用したいときにのみ操作者の手の特定の動作に基づいて通常モードに移行させるようにしたので、電力消費を最低限に抑えることができ、長時間にわたる使用が可能となる。また、操作者の手の動作に基づいて通常モードに移行するので専用のスイッチ類を新たに設ける必要がなく、操作者への負担がより軽減された形で動作モードの切り替えが自然に行える。

（第２実施形態）
以下に、本発明の第２実施形態を説明する。第２実施形態における動作モード切り替え制御部１２は、第１の検出部１５としての例えば指先曲げセンサ１０−１の検出出力をカウントするカウンタを備えており、所定時間内に操作者の手の特定の動作（例えば操作者が人差し指２−１で机を叩く動作）を示す検出出力を何回受信したかを計測して、該計測結果に基づいて動作モードを省電力モードから通常モードに移行する。

図３（ａ）〜３（ｅ）は、本発明の第２実施形態を説明するためのタイムチャートである。図３（ａ）〜３（ｅ）において、横軸は時間（ｔ）であり、縦軸は信号レベルを示している。図３（ａ）の「検出信号」は第１の検出部１５からの検出出力をＡ／Ｄ変換したデジタル信号として表現している。図３（ａ）は、ある一定期間に４回の検出信号が第１の検出部１５から動作モード切り替え制御部１２に入力されたことを示している。

ここでは１回目の検出信号が入力されたときに、その“１”から“０”への立下りのタイミングで計測が開始される。すなわち、このタイミングで計測期間の基準となるワンショット信号（図３（ｂ））が出力されるとともに、検出信号の入力回数をカウントするためのカウンタが起動される（図３（ｃ））。

ワンショット信号のアクティブ期間に２回あるいは３回目の検出信号が入力されるまでカウンタのカウント値はインクリメントされる。そして当該カウント値が０３ｈになったときにモード切り替え信号が出力される（図３（ｅ））。また、モード切り替えの後、図３（ｂ）のワンショット信号がたち下がったときにリセット信号が出力される（図３（ｄ））。これによってカウンタのカウント値が００ｈにリセットされる。ワンショット信号のアクティブ期間が経過しても所定数の検出信号が入力されない場合には、カウンタはリセットされるためモード切り替え信号は出力されない。したがって、モード切り替えは行われない。

第２実施形態によれば、第１実施形態の効果に加えて以下の効果を奏する。すなわち第２実施形態では、操作者が例えば人差し指２−１で机を４回叩くといった、操作者の意図的な動作あるいは一般的な生活環境では発生しづらい動作をもってモード切り替えを行うようにしたので誤動作によってモード切り替えが行われてしまうのを極力防止することができる。

なお、第２実施形態では操作者の手の特定の動作に検出信号の回数に基いて通常モードへ移行するようにしたが、しきい値以上の大きさの検出信号が入力された場合には１回の入力をもって通常モードへの移行を行うようにしてもよい。

（第３実施形態）
以下に、本発明の第３実施形態を説明する。第３実施形態では動作モード切り替え制御部１２は複数段階（ここでは２段階）の検出機能を有し、第１段階の検出機能にて操作者の手の特定の動作を検出したときに次段の検出機能が有効となり、当該次段の検出機能にてさらに操作者の手の特定の動作を検出したときに通常モードへの切り替えを実行することを特徴とする。

図４は、本発明の第３実施形態を説明するためのフローチャートである。省電力モードにおいて第１の検出部１５から操作者の手の特定の動作を示す検出信号（センサ信号）が入力されたか否かを判断し（ステップＳ１）、ＹＥＳの場合にはそれが特定パターン１か否かを判断する（ステップＳ２）。ステップＳ１でＮＯの場合にはセンサ入力があるまで待機する。ステップＳ２の判断がＹＥＳならば、タイマを起動して所定時間の経過を計測する（ステップＳ３）。次にタイムアウトか否かすなわち所定時間内にセンサ入力がなかったか否かを判断し（ステップＳ４）、ＹＥＳの場合にはステップＳ１に戻る。また、ＮＯの場合は操作者の手の特定の動作を示す次のセンサ入力があったか否かを判断する（ステップＳ５）。ここでＹＥＳの場合にはそれが特定パターン２か否かを判断する（ステップＳ６）。ステップＳ６でＮＯの場合にはステップＳ４に戻る。また、ＹＥＳの場合には省電力モードから通常モードへのモード切り替えを行う（ステップＳ７）。

なお、上記した特定パターン１の一例としては図３（ａ）に示すような指先曲げセンサ１０−１の検出出力からなる波形パターンが考えられる。また、特定パターン２は、指先曲げセンサ１０−１からのセンサ入力である特定パターン１と同一のパターンであってもよいし異なるパターンであってもよい。例えば、操作者が人差し指２−１でよりゆっくり机を叩いた場合に得られるパルスの間隔が広がったパターンでよいし、操作者が例えば中指２−２で机を４回叩いた場合における指先曲げセンサ１０−２の検出出力を用いてもよい。

また、指先曲げセンサ１０−１，１０−２からのセンサ入力ではなく、手甲位置・姿勢検出センサ１１からのセンサ入力を特定パターン１及び特定パターン２として用いてモード切り替えを行ってもよい。

特定パターン１の検出後、一定時間内に特定パターン２が検出されない場合には初期状態に戻るものとする。

特定パターン１が検出された段階でシステムの一部の構成要素に対して電力供給を行うようにしてもよい。このとき、特定パターン１の検出に使用したセンサ（ここでは指先曲げセンサ１０−１）とは異なるセンサ（例えば手甲位置・姿勢検出センサ１１）に電力供給を行い、当該センサからのセンサ出力に基づいて特定パターン２の検出を行うようにしてもよい。

第３実施形態によれば、第１実施形態の効果に加えて以下の効果を奏する。すなわち第３実施形態では、複数段階の検出の結果に基づいてモード切り替えを行うようにしたので誤動作によってモード切り替えが行われてしまうのを極力防止することができる。

（第４実施形態）
以下に、本発明の第４実施形態を説明する。第４実施形態では通常モードが制御すべき外部機器の種類に応じてコマンド形態の異なる複数の動作モードを有することを特徴とする。このため、動作モード切り替え制御部１２は、操作者の手の特定の複数種類の動作に対応してそれぞれ異なる機器を起動するための動作モードが割り付けられたテーブルを有する。

図５は、本発明の第４実施形態を説明するためのフローチャートである。省電力モードにおいて第１の検出部１５からの検出信号（センサ信号）が入力されたか否かを判断し（ステップＳ１０）、ＹＥＳの場合にはそれが特定パターン１か否かを判断する（ステップＳ１１）。ステップＳ１０の判断がＮＯの場合にはセンサ入力があるまで待機する。

ステップＳ１１の判断がＹＥＳならば外部機器をモード１で起動する（ステップＳ１２）。モード１では、制御する外部機器がデジタルカメラの場合であり、例えばシャッター動作やズーム動作を制御する。ステップＳ１１の判断がＮＯならば、特定パターン２か否かを判断する（ステップＳ１３）。ステップＳ１３の判断がＹＥＳの場合には外部機器をモード２で起動する（ステップＳ１４）。モード２では、制御する外部機器がＰＣの場合であり、例えばＰＣ用マウスの代替インタフェースとなる。

ステップＳ１３の判断がＮＯならば、特定パターン３か否かを判断し（ステップＳ１５）、ＹＥＳの場合には外部機器をモード３で起動する（ステップＳ１６）。モード３は制御する外部機器がゲーム機などであり、例えばゲームコントローラの代替となる。

なお、上記した特定パターン１−３の具体的な例としては、パターン１，２，３のすべてについて同一のセンサの検出出力、例えば指先曲げセンサ１０−１の検出出力を用いてもよいが、パターン１，２，３のそれぞれについて異なるセンサの検出出力を採用しても良いし、一部共通のセンサを用いてもよい。また、複数段階の認識手段をもつ識別でもよい。

第４実施形態によれば、第１実施形態の効果に加えて以下の効果を奏する。すなわち第４実施形態では、操作者の手の特定の動作に応じて対応する機器を起動するようにしたので、制御したい外部機器が瞬時に省電力モードから通常モードに移行可能である。

（第５実施形態）
以下に、本発明の第５実施形態を説明する。第５実施形態では、操作者の手の特定の動作を示す特定のパターンを操作者が予め登録可能であり、動作モード切り替え制御部１２は、第１の検出部１５の検出出力に基づいて、操作者の手の動作が予め登録された特定のパターンに属するか否かを判断し、該特定のパターンに属する場合には前記動作モードを前記省電力モードから前記通常モードに切り替える。すなわち、第５実施形態では、操作者の手の動作が操作者によってプログラミング可能となっており、操作者が登録した特定パターン（リズム）による個人認証によって、動作モードを省電力モードから通常モードに切り替える。

図６のタイムチャートを参照して本発明の第５実施形態を以下に説明する。第５実施形態では、通常モードにおいて認証パターンを記録する記録モードを有しているものとする。この記録モードにおいて、省電力モード時に稼働しているセンサ（例えば第１の検出手段としての指先曲げセンサ１０−１）から図６（ａ）のような入力があったことを想定する。このような入力は、操作者が認証パターンを登録するために例えば人差し指２−１で机を叩く動作を２回行い、その後所定時間をおいてさらに４回叩く動作を行った場合に得られるものである。なお、ここでは認証パターンとして、図６（ａ）の入力波形に関して所定の時間的マージンを持たせた図６（ｂ）に示すようなパターンを登録しておくこととする。なお、１回目の入力が基準位置となるためマージン設定は不要である。

図６（ｃ）〜図６（ｅ）は省電力モードにおいて通常モードへ移行するためにユーザが入力した信号を示している。図６（ｃ）〜図６（ｅ）の各々において１回目の入力を基準位置とし、以降の入力を図６（ｂ）の認証パターンと照合する。

例えば、図６（ｃ）に示す入力の場合、３回目以降の信号が図６（ａ）の信号に対してわずかに遅れているが、図６（ｂ）に示すマージン内であるため、認証はＯＫである。図６（ｄ）に示す入力の場合、３回目以降の信号が図６（ｂ）の信号に対して早い時間に入力されているが、この入力は図６（ｂ）に示すマージン外であるため、認証は失敗となる。この場合、通常モードへの切り替えは行われない。

また、図６（ｅ）に示す入力の場合、３回目以降の入力タイミングが図６（ａ）に示す入力に対してわずかに遅く、５回目の入力までは図６（ｂ）に示すマージン内であるが、６回目の入力ではマージン外となるため認証は失敗となる。この場合も通常モードへの切り替えは行われない。

第５実施形態によれば、第１実施形態の効果に加えて以下の効果を奏する。すなわち第５実施形態では、操作者の手の特定の動作を示す特定のパターンを予め登録しておき、登録されたパターンが入力された場合のみについて動作モードを省電力モードから通常モードに切り替えるようにしている。これによって、モード切り替えの誤動作を極力回避できるだけでなく個人認証機能をもたせることができるという効果を奏する。

操作入力装置の代表的な構成を示す概略構成図である。 操作入力装置の電気的ブロック図である。 本発明の第２実施形態を説明するためのタイムチャートである。 本発明の第３実施形態を説明するためのフローチャートである。 本発明の第４実施形態を説明するためのフローチャートである。 本発明の第５実施形態を説明するためのタイムチャートである。

符号の説明

１ 甲部
２−１ 人差し指
２−２ 中指
１０−１、１０−２ 指先曲げセンサ
１１ 手甲位置・姿勢検出センサ
１２ 動作モード切り替え制御部
１３ 主制御部
１４ 電源部
１４−１ 常時電源部
１４−２ 電源制御部
１４−３ 主電源部
１５ 第２の検出部
１６ 第１の検出部

Claims (5)

1. 操作者の手に装着された検出手段により操作者の手の動作を検出し、該検出出力に基づいて外部機器を制御するためのコマンドを生成する操作入力装置であって、
   電源部と、
   前記電源部から前記操作入力装置の全構成要素に電力を供給する通常モードと、前記電源部から前記操作入力装置の一部の構成要素に電力を供給する省電力モードのうちいずれか１つの動作モードに切り替える動作モード切り替え制御部と、
   を具備することを特徴とする操作入力装置。
2. 前記動作モード切り替え制御部は、前記検出手段の検出出力に基づいて、操作者の手の動作が所定時間における特定の動作であるか否かを判断し、該特定の動作であった場合に、前記動作モードを前記省電力モードから前記通常モードに切り替えることを特徴とする請求項１に記載の操作入力装置。
3. 前記動作モード切り替え制御部は、前記検出手段の検出出力に基づいて、操作者の手の動作が特定の第１の動作であるか否かを判断し、該特定の第１の動作であった場合に、該特定の第１の動作の後に特定の第２の動作があったか否かを検出し、該特定の第２の動作があった場合に前記動作モードを前記省電力モードから前記通常モードに切り替えることを特徴とする請求項１に記載の操作入力装置。
4. 前記動作モード切り替え制御部は、操作者の手の特定の複数種類の動作に対応してそれぞれ異なる機器を起動するための動作モードが割り付けられたテーブルを有し、操作者の手の特定の動作があったときに、対応する機器を前記通常モードに切り替えることを特徴とする請求項１記載の操作入力装置。
5. 操作者の手の動作を示す特定のパターンを操作者が予め登録可能であり、前記動作モード切り替え制御部は、前記検出手段の検出出力に基づいて、操作者の手の動作が予め登録された特定のパターンに属するか否かを判断し、該特定のパターンに属する場合には前記動作モードを前記省電力モードから前記通常モードに切り替えることを特徴とする請求項１に記載の操作入力装置。

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