JP2014071672A - 情報入力装置および情報入力方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】操作対象画面の範囲を絞ることによって操作者の手の動きを正しく認識し、その手の動きに基づいて行なわれるオブジェクトに対する操作を適切に行うことを可能にすること。
【解決手段】情報入力装置は、表示部101と、操作者が入力指示を行うための入力指示領域を設定する領域設定部104と、入力指示が行われる操作者の状況を取得する取得部102と、取得された状況情報に基づいて判断される操作者の両手の動作に応じて、表示領域の全領域のうちの一部の領域に対応付けられ、その一部の領域内に対する操作者の選択操作を受け入れるための選択領域と、操作者の決定操作を受け入れるための決定領域とを、入力指示領域上で区別して配置する制御部105とを含む。
【選択図】図7

Description

本発明は、情報入力装置および情報入力方法に関し、より詳細には、操作者の手の動きを利用して入力操作を行うための情報入力装置および情報入力方法に関する。
従来、操作者が手を動かすことによってコンピュータに入力指示を与え、この入力指示に基づいて行われる入力操作を実施する情報入力装置が知られている。例えば、特許文献1では、CCDカメラと、このCCDカメラで撮像された画像中の物体の形状等を認識するコンピュータと、このコンピュータによって認識された物体を表示するディスプレイとを備え、ユーザの手振りによってディスプレイ上に表示されるカーソルの選択操作を行うようにする装置が開示されている。
特許文献2では、仮想平面上での操作者の手の動きで例えばドラッグ操作を行うようにする装置が開示されている。
特開2004−078977号公報 特開2004−258714号公報
特許文献1、2に開示された装置では、操作者が手を動かして操作する対象画面の範囲が広くなっている。しかしながら、操作される対象画面の範囲が広い状況下では、操作者の手の動きが正しく認識されず、従来の装置は、その手の動きに伴って、選択対象となるカーソル等のオブジェクトの移動を適切に行うことができないという問題があった。
そこで本発明は、操作対象画面の範囲を絞ることによって操作者の手の動きを正しく認識し、その手の動きに基づいて行なわれるオブジェクトに対する操作を適切に行うことを可能にする情報入力装置および情報入力方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するための情報入力装置は、表示領域を備える表示部と、操作者が入力指示を行うための入力指示領域を設定する領域設定部と、上記入力指示が行われる上記操作者の状況を取得する取得部と、上記取得された状況情報に基づいて判断される上記操作者の両手の動作に応じて、上記表示領域の全領域のうちの一部の領域に対応付けられ、上記一部の領域内に対する上記操作者の選択操作を受け入れるための選択領域と、上記操作者の決定操作を受け入れるための決定領域とを、上記入力指示領域上で区別して配置する制御部と、を含む。
また、上記目的を達成するための情報入力方法は、操作者が入力指示を行う状況を取得するステップと、上記取得された状況情報に基づいて判断される上記操作者の両手の動作に応じて、表示部の全表示領域のうちの一部の領域に対応付けられ、上記一部の領域内に対する上記操作者の選択操作を受け入れるための選択領域と、上記操作者の決定操作を受け入れるための決定領域とを区別して配置するステップと、を含む。
さらに、上記目的を達成するためのプログラムは、上記情報入力方法をコンピュータに実行させるためのものである。
本発明によれば、操作対象画面の範囲を絞ることによって操作者の手の動きを正しく認識し、その手の動きに基づいて行なわれるオブジェクトに対する操作を適切に行うことができる。
本発明の実施形態に係る情報入力装置の概要構成の一例を示す図である。 実施形態の情報入力装置において、操作者が入力指示を行う態様の一例を示す図である。 操作者が入力指示を行う場合に設定される選択領域および決定領域を上からみたときの各領域の位置関係の一例を示す図である。 操作者が入力指示を行う場合に設定される選択領域および決定領域を横からみたときの各領域の位置関係の一例を示す図である。 選択領域と決定領域とが入れ替わる場合の手の動きの変化態様の一例を示す図である。 表示装置に表示されるポインタが、選択領域における指の動きに対応して移動する場合の操作者の指示態様の一例を示す図である。 実施形態に係る情報入力装置の機能構成の一例を示す図である。 実施形態に係る情報入力装置の動作例を示すフローチャートである。 情報入力装置に備えられるカメラが4台の場合の変形例を示す図である。 選択領域および決定領域が机面上に設定されるようにした変形例を示す図である。
以下、本発明の実施形態である情報入力装置について説明する。実施形態に係る情報入力装置は、操作者の手の動きに応じて操作者に入力操作をさせるものである。
[情報入力装置1の構成]
図1は、本発明の一実施形態に係る情報入力装置1のハードウエア上の構成例を示す図である。図1に示すように、情報入力装置1は、CPU(Central Processing Unit)11と、ROM(Read Only Memory)12と、RAM(Random Access Memory)13と、カメラ14と、表示装置15と、入力装置16とを備える。
CPU11は、各構成要素とバスで接続されて制御信号やデータの転送処理を行うとともに、情報入力装置1全体の動作を実現するための各種のプログラムの実行、演算処理等を行う。
ROM12には、情報入力装置1全体の動作に必要なプログラムやデータが記録される。このプログラムはDVD−ROM等の記録媒体に格納されており、RAM13に読み出されてCPU11による実行が開始され、本実施形態の情報入力装置1が実現される。
RAM13には、データやプログラムが一時的に保持される。
カメラ14は、操作者によって行われる入力指示の状況を撮像し、その画像がCPU11へ伝送されて画像認識が行われる。後述するように、この実施形態の情報入力装置1では、カメラ14は操作者によって行われる入力指示を認識するための二次元または三次元の画像を撮像するが、この撮像処理が可能であれば、カメラ14の構成としていかなる方式もとり得る。カメラ14は、例えば、CCD(Charge Coupled Device)センサー搭載のカメラ、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)センサー搭載のカメラ、赤外線カメラなどである。
表示装置15は、例えば、液晶ディスプレイ、EL(Electro-Luminescence)などのフラットパネル表示器とすることができる。
入力装置16は、例えば、キーボード、マウス、操作ボタン、タッチパネル、入力ペン、センサーなどを含む。
[入力指示の概略]
次に、情報入力装置1によって実現される操作者による入力指示の概略について説明する。
先ず、操作者の入力指示の態様について図2〜図4を参照して説明する。図2は、操作者の入力指示の態様の一例を示す図である。図3は、選択領域および決定領域を上からみたときの各領域の位置関係の一例を示す図である。図4は、選択領域および決定領域を横からみたときの各領域の位置関係の一例を示す図である。
図2に示すように、この情報入力装置1において、表示装置15にはカメラ14が取り付けられ、カメラ14は、操作者が入力指示を行う状況、すなわち操作者500の両手502,503の動きを撮像するように構成されている。
情報入力装置1は、カメラ14によって撮像された画像から、操作者の両手502,503の指の形を認識し、その結果によって、仮想の入力指示領域としての選択領域R1と決定領域R2とを区別して配置するように構成されている。
選択操作は、表示装置15上に表示されるオブジェクト(アイコン、ポインタ、カーソルなど)に対する選択指示である。決定操作は、クリック等の決定指示である。選択操作および決定操作については、後に詳細に説明する。
例えば、図2の例では、操作者500が左手502を開き、右手503の人差し指を立てることによって、CPU11は、操作者500の指の形に応じて、右手503側に、操作者500の選択操作を受け入れるための選択領域R1を配置し、左手502側に、操作者500の決定操作を受け入れるための決定領域R2を配置する。
以下の実施形態の説明では、人差し指を立てた状態の手の形のパターンを、選択領域R1の「手のパターン」と称する。この実施形態の情報入力装置1では、操作者500の入力指示に伴う手のパターンでは、選択領域R1がその手の側に配置される。さらに、別の手の側に、決定領域R2が配置される。このことは、CPU11によって選択領域R1の手のパターンが認識されるたびに、選択領域R1と決定領域R2とが入れ替えて配置されることを意味し、これにより、操作者500による選択操作が、例えば人差し指を立てた状態で行われることになる。
図2に示した2つの選択領域R1および決定領域R2は、予め定められた仮想の入力操作領域に配置される。例えば、図2〜図4に示すように、選択領域R1および決定領域R2はともに、操作者の視点501と表示画面15の表示領域の四隅とを結ぶ範囲(図2〜図4において一点鎖線で示す。)に入らないように設けられる。そして図3に示すように、入力装置16としてのキーボードと表示装置15との間に、選択領域R1および決定領域R2が配置されている。これにより、カメラ14は、操作者500の両手の動きを認識可能なように撮像することができる。
選択領域R1および決定領域R2が配置される位置は、上述した例に限られず、操作者500による入力指示の状況を認識可能に撮像することができれば変更可能である。
[領域R1,R2の入れ替え処理]
次に、選択領域R1と決定領域R2とを入れ替えて配置するための操作者500の手の動きについて、図5を参照して説明する。図5は、選択領域R1と決定領域R2とが入れ替えて配置される場合の手502,503の動きの変化態様の一例を示す図であって、(a)右手503による選択操作の様子と、(b)左手502による選択操作の様子とを示している。
図5(a)(b)では、いずれかの手の人差し指を立てることによって、その手の側に選択領域R1が配置されている。この例では、右手503が、人差し指を立てた状態→指を全部開いた状態と変化し、左手502が、指を全部開いた状態→人差し指を立てた状態と変化している。情報入力装置1では、この変化に伴って、選択領域R1は、右手503→左手502の側に入れ替えて配置し、さらに、決定領域R2は、左手502→右手503の側に入れ替えて配置する。
[選択領域R1内での操作者の選択操作]
次に、選択領域R1内での操作者500の選択操作について、図6を参照して説明する。図6は、表示装置15に表示されるポインタ40が、選択領域R1における指の動きに対応して移動する場合の操作者500の操作態様の一例を示す図であって、(a)右手503による選択操作の様子と、(b)左手503による選択操作の様子とを示している。
図6(a)(b)では、選択領域R1は、表示装置15の表示領域の全領域のうちの一部の領域151(図中、斜線で示す。)に対応付けられている。この情報入力装置1では、上述した領域151は、表示領域の中央(図中、上下方向に一点鎖線で示す。)で均等に2分割した領域よりも大きくなるように設定される。
図6(a)の例では、選択領域R1が右手503側に配置されているため、選択領域R1に対応付けられる一部の領域151は、例えば表示領域の中央(図中、上下方向に一点鎖線で示す。)よりも左側の領域を含めて設定される。そのため、選択領域R1内において、操作者500が選択操作を行える表示領域は、図6(a)に示す領域151となる。
また、図6(a)では、選択領域R1内で右手502の人差し指を動かした場合に、その動きに伴って、人差し指20の位置に対応付けられた領域151上のポインタ40も動く様子を、符号20,30に示す実線で示してある。このようにして、選択領域R1内での選択操作が可能となる。
一方、図6(b)に示す選択領域R1に対応付けられる一部の領域151は、表示領域の中央(図中、上下方向に一点鎖線で示す。)よりも右側の領域を含めて設定される。
図6(a)(b)に示した選択領域R1内における選択操作の判定は、例えば、図6(a)(b)に示した領域151に対応付けられた選択領域R1を撮像するようにカメラ14の画角を設定しておき、上述した画角を有するカメラ14からの画像に基づいて行われる。選択領域R1と領域151との対応付けは、例えばそれぞれの領域の座標データを変換するためのマッピングテーブルに従って行われる。例えば図6(a)に示したように、選択領域R1において操作者500が人差し指を動かす場合には、CPU11は、その人差し指が指し示す選択領域R1上の位置(座標データ)に対応付けられる領域151内の「ポインタ40の選択操作」と判定する。そして、CPU11では、選択領域R1内での人差し指の移動に伴って、領域151内でポインタ40を移動させる。
選択領域R1に対応付けられる領域151の範囲は、上述した例に限られず、全表示領域を二分割した領域<領域151<全表示領域となるように設定すれば、変更可能である。
このように本実施形態の情報入力装置1では、操作者500の手の動きに応じて、選択領域R1と決定領域R2とを入れ替えて配置することになるので、操作者500がいずれかの手を使用して適切な選択操作を行うことになる。このことは、操作者500が、選択対象となるオブジェクト(アイコン等)から近くにある手で選択指示を与えることによって、そのオブジェクトが選択されて選択操作がより直感的に行われることになり、これにより操作性が向上する。
[決定領域R2内での操作者の決定操作]
次に、決定領域R2内での操作者500の決定操作について、図2を参照して説明する。
情報入力装置1では、図2に示した決定領域R2内において、操作者500が左手502を使って所定の動作をすることによって、正しい決定操作と判定される。所定の動作の例として、決定領域R2から、左手502が表示装置15に向かって押し出される場合、決定領域R2で左手502が、開いた状態→閉じた状態→開いた状態に変化する場合などがある。
[情報入力装置1の機能構成]
図7は、図1に示したハードウエア構成上で実現される情報入力装置1の機能構成の一例を示す図である。
図7に示すように、情報入力装置1は、表示部101、取得部102、記憶部103、領域設定部104および制御部105を備える。
表示部101は、図1における表示装置15によって構成され、選択対象としてのオブジェクトを操作者に対して視認可能にするために設けられる。
取得部102は、操作者が入力指示を行う際の状況を取得する。この実施形態では、取得部102は、例えば図1におけるカメラ(撮像部)14によって構成され、操作者が入力指示を行う際の状況を撮像するために設けられる。なお、取得部102は、操作者が入力指示を行う際の状況を取得できるのであれば、当業者に知られた他の構成、例えば操作者の手の動きを感知するモーションセンサを適用することもできる。
記憶部103は、図1におけるROM12およびRAM13によって構成され、データを記憶する。
領域設定部104および制御部105は、CPU11によって機能する。領域設定部104は、操作者500が入力指示を行うための入力指示領域を設定する。入力指示領域は、上述した選択領域R1および決定領域R2を配置するための仮想の領域である。
制御部105は、取得部102により得られる状況情報に基づいて判断される操作者500の両手の動作に応じて、表示部101の全表示領域のうちの一部の領域151に対応付けられ、この領域151内に対する操作者500の選択操作を受け入れるための選択領域R1と、操作者500の決定操作を受け入れるための決定領域R2とを、上記入力指示領域上に区別して配置する。この実施形態では、一例として、取得部102をカメラ14とするので、制御部105は、カメラ14により撮像された画像、すなわち状況情報に基づいて、選択領域R1と決定領域R2との配置を行う。
[情報入力装置1の動作]
以下、この情報入力装置1の動作について、図1、図2および図6〜図8を参照して説明する。図8は、情報入力装置1の動作例を示すフローチャートである。
図8において、情報入力装置1のCPU11(領域設定部104)は、操作者500が入力指示を行うための入力指示領域を設定する(S1)。この入力指示領域は、例えば座標データとしてROM12に格納される。
カメラ(取得部102)14は、図2に示すような状況、すなわち操作者500が入力指示を行う状況を撮像(取得)する(S2)。
CPU11(制御部105)は、カメラ14により得られる画像(状況情報)に基づいて、選択領域R1と決定領域R2とを区別して配置する。この場合、CPU11は、画像中に、選択領域R1の手のパターンがあると判断したときは、その手の側に選択領域R1を配置し、他方の手の側に決定領域R2を配置する。
例えば、図2の例では、選択領域R1が右手503側の入力指示領域に配置され、決定領域R2が左手502側の入力指示領域に配置されている。上述した選択領域R1は、表示装置11の全表示領域のうちの一部の領域151に対応付けられる(図6参照)ので、図2の操作者500は、図6に示した領域151内に対する選択操作を例えば右手503で行うことになる。図6(a)では、選択操作として、領域151内のポインタ40が、右手503の人差し指を動かすことで移動している例を示している。
なお、入力指示領域に配置される各領域R1,R2の位置関係は、例えば座標データなどによって対応付けられる。
CPU11(制御部105)は、操作者500による入力指示に基づく表示を行う(S4)。例えば、図6(a)の例では、ポインタ40に対する選択操作でポインタ40が右回りに移動している。この場合、CPU11(制御部105)は、全表示領域のうちの一部の領域151を撮像するカメラ14からの画像に基づいて、選択領域R1内での操作者の人差し指の動きに伴う選択操作を判定し、その結果として、ポインタ40を移動させる。
なお、図8において、CPU11(制御部105)は、カメラ14からの画像に基づいて、選択領域R1の手のパターンか否かを判定し、その手のパターンであると判定した場合には、選択領域R1と決定領域R2とを入れ替えて配置し(S3)、入力指示に基づく表示を行うようにしてもよい(S4)。例えば、図6(a)(b)では、両手の動きで、選択領域R1と決定領域R2とが入れ替えられて配置されている例を示している。
以上説明したように、本実施形態の情報入力装置1によれば、操作者500が手を動かし、いずれかの手で選択領域R1の手のパターンとすることにより選択操作が行われる。ここで、選択操作は、選択領域R1に対応付けられた全表示領域の一部の領域に対して行うことが可能となるので、選択領域R1を撮像するようにカメラ14の画角を設定することができる。これにより、本実施形態のカメラ14では、全表示領域を撮像するように設定するようにした従来のものと異なり、画角を狭くすることができる。また、この情報入力装置1において、上述した画角の狭いカメラ14からの画像に基づいて、操作者500の選択操作の判定を行うため、操作者500の手の動きを認識するべき画像認識の対象範囲が狭くなり、画像認識の精度が高くなる。例えば、表示装置15が横ワイドディスプレイ(横:縦=16:9など)の場合、画像認識するべきジェスチャ操作の領域を狭くすることができるので、情報入力装置1は、カメラ14から得られる画像認識の精度を高めることができる。換言すれば、情報入力装置1では、操作者500の手の動きをより正確に認識することができる。したがって、操作者500による選択操作がより正確に行える。
また、本実施形態の情報入力装置1において、選択領域R1は、全表示領域の一部の領域151に対応付けられているので、操作者500のジェスチャ操作によって、例えばポインタ40が、全表示領域の一部の領域151内を移動させることが可能になる。このとき、カメラ14から得られる画像に基づいて認識される結果は、全表示領域ではなく、その一部の領域151に絞ってポインタ40の操作に反映することができる。そのため、情報入力装置1では、操作者500のジェスチャ操作に基づいて行なわれるオブジェクトに対する操作を適切に行うことができる。
さらに、選択対象に対するポインティングや決定操作としてのジェスチャは、左右の領域が入れ替えられて行われることで、操作者500による一方の手だけの動作が防止される。このため、肉体疲労の軽減を実現するだけでなく、ポインティングの操作をポインティング対象に近い手・指で行うことができる。
また、選択領域R1に対応付けられる領域を全表示領域の一部とすることにより、選択領域R1が操作者500の視野から入りにくくなる。したがって、カメラ14は、操作者500の手の形を撮像しやすくなり、情報入力装置1は画像認識を行ないやすくなる。さらに、搭載するカメラ14の視野角を必要最小限にすることができ、広角ではない一般的なカメラ会議等の用途のカメラを使用することが可能となる。
次に、本実施形態の情報入力装置1の変形例について説明する。
(変形例1)
以上では、図2を参照して、1台のカメラ14によって、操作者が入力指示を行う状況を撮像する場合について説明した。しかしながら、複数のカメラを設けるようにしてもよい。
図9は、情報入力装置1に備えられるカメラが4台の場合の変形例を示す図である。図9の例では、4台のカメラ14A,14B,14C,14Dが表示装置14に取り付けられている。このように構成することで、画像認識の精度を高めることができる。
(変形例2)
選択領域R1および決定領域R2の位置は、自由に設定することができる。例えば、図10は、選択領域R1および決定領域R2が机面上に設定されるようにした変形例を示している。このようにすることで、操作者500の手による入力指示の負担が軽減する。
(変形例3)
選択領域R1の手のパターンは、変更可能である。例えば、親指を立てるようにすることもできるし、手を閉じた状態にすることもできる。
1 情報入力装置
11 CPU
14 カメラ
15 表示装置
101 表示部
102 取得部
104 領域設定部
105 制御部
500 操作者
R1 選択領域
R2 決定領域
このような目的を達成するためするための情報入力装置は、表示領域を備える表示部と、操作者が入力指示を行うための入力指示領域を設定する領域設定部と、上記入力指示が行われる上記操作者の状況を取得する取得部と、上記取得された状況情報に基づいて判断される上記操作者の両手の動作に応じて、上記表示領域の全領域のうちの一部の領域に対応付けられ、上記一部の領域内に対する上記操作者の選択操作を受け入れるための選択領域と、上記操作者の決定操作を受け入れるための決定領域とを、上記入力指示領域上で区別して配置する制御部とを含み、上記制御部は、上記操作者の両手の動作の変化から認識される当該操作者の指のパターンに応じて、上記選択領域と上記決定領域とを入れ替えて配置する
また、上記目的を達成するための情報入力方法は、操作者が入力指示を行う状況を取得するステップと、上記取得された状況情報に基づいて判断される上記操作者の両手の動作に応じて、表示部の全表示領域のうちの一部の領域に対応付けられ、上記一部の領域内に対する上記操作者の選択操作を受け入れるための選択領域と、上記操作者の決定操作を受け入れるための決定領域とを区別して配置するステップとを含み、上記配置するステップは、上記操作者の両手の動作の変化から認識される当該操作者の指のパターンに応じて、上記選択領域と上記決定領域とを入れ替えて配置する

Claims (8)

  1. 表示領域を備える表示部と、
    操作者が入力指示を行うための入力指示領域を設定する領域設定部と、
    前記入力指示が行われる前記操作者の状況を取得する取得部と、
    前記取得された状況情報に基づいて判断される前記操作者の両手の動作に応じて、前記表示領域の全領域のうちの一部の領域に対応付けられ、前記一部の領域内に対する前記操作者の選択操作を受け入れるための選択領域と、前記操作者の決定操作を受け入れるための決定領域とを、前記入力指示領域上で区別して配置する制御部と、
    を含むことを特徴とする情報入力装置。
  2. 前記制御部は、前記操作者の両手の動作の変化から認識される当該操作者の指のパターンに応じて、前記選択領域と前記決定領域とを入れ替えて配置することを特徴とする請求項1に記載の情報入力装置。
  3. 前記一部の領域は、前記表示領域の中央で均等に2分割した領域よりも大きくなるように設定されていることを特徴とする請求項1または2に記載の情報入力装置。
  4. 前記取得部が前記操作者の状況を撮像する撮像部の場合には、前記撮像部は、前記一部の領域に対応付けられた前記選択領域を撮像するように画角を設定し、前記撮像された画像を前記状況情報として取得し、
    前記制御部は、前記撮像部からの前記画像に基づいて、前記選択領域における前記操作者の選択操作を判定するように構成されている請求項1ないし3のいずれか1項に記載の情報入力装置。
  5. 操作者が入力指示を行う状況を取得するステップと、
    前記取得された状況情報に基づいて判断される前記操作者の両手の動作に応じて、表示部の全表示領域のうちの一部の領域に対応付けられ、前記一部の領域内に対する前記操作者の選択操作を受け入れるための選択領域と、前記操作者の決定操作を受け入れるための決定領域とを区別して配置するステップと、
    を含むことを特徴とする情報入力方法。
  6. 前記配置するステップでは、前記操作者の両手の動作の変化から認識される当該操作者の指のパターンに応じて、前記選択領域と前記決定領域とを入れ替えて配置することを特徴とする請求項5に記載の情報入力方法。
  7. 前記一部の領域は、前記表示領域の中央で均等に2分割した領域よりも大きくなるように設定されていることを特徴とする請求項5または6に記載の情報入力方法。
  8. 請求項5ないし7のいずれか1項に記載の情報入力方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
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