JP2015219877A - ジェスチャ検出装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】安価な構成で8方向のジェスチャ操作を検出することが可能なジェスチャ検出装置を提供することを目的とする。【解決手段】光を検出する赤外線センサ14と、各々光を出力し、かつ出力された光がジェスチャ操作によって反射された反射光を赤外線センサ14によって検出された場合に、予め定めた8方向のジェスチャ操作方向に対してそれぞれ異なる検出パターンで検出される位置に配置された3つの赤外線LED12と、赤外線センサ14が反射光を検出した場合に、3つの赤外線LED12の何れから出力された光かを区別可能なように3つの赤外線LED12を駆動すると共に、赤外線センサ14の検出結果に基づいて、ジェスチャ操作方向を検出するコントローラ16と、を備える。【選択図】図1
Description
本発明は、ジェスチャ操作を検出するジェスチャ検出装置に関する。
ジェスチャ操作などの非接触で操作を行う技術としては、例えば、特許文献1に記載の技術などが提案されている。
特許文献1に記載の技術では、操作者の手を含めた所定の検出領域の画像を撮像し、手の形状及び動きを検出する遠赤外線センサを備え、遠赤外線センサの検出結果に基づいて、操作者が手の形状や動きで指示した特定の操作を判別し、その結果に基づいて車載器への操作を実行する機能を備えた非接触式情報入力装置であって、遠赤外線センサを、車両用イグニッションキーの鍵体に取り付けたことを特徴とする非接触式情報入力装置が提案されている。
しかしながら、特許文献1に記載の技術では、遠赤外線センサは所定の検出領域の画像を撮像するものであるため、2次元撮影が可能な高価なセンサが必要となり、改善の余地がある。
本発明は、上記事実を考慮して成されたもので、安価な構成で8方向のジェスチャ操作を検出することが可能なジェスチャ検出装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために請求項1に記載の発明は、光を検出する検出部と、各々光を出力し、かつ出力された光がジェスチャ操作によって反射された反射光が前記検出部によって検出された場合に、予め定めた8方向のジェスチャ操作方向に対してそれぞれ異なる検出パターンで検出される位置に配置された3つの光源と、前記検出部が前記反射光を検出した場合に、前記3つの光源の何れから出力された光かを区別可能なように前記3つの光源を駆動する駆動部と、前記検出部の検出結果に基づいて、ジェスチャ操作方向を検出する操作検出部と、を備えている。
請求項1に記載の発明によれば、検出部では光が検出され、3つの光源では光が出力される。すなわち、3つの光源から各々光が出力され、ジェスチャ操作によって反射された反射光が検出部によって検出される。
このとき、3つの光源が、ジェスチャ操作によって反射された反射光が検出部によって検出された場合に、予め定めた8方向のジェスチャ操作方向に対してそれぞれ異なる検出パターンで検出される位置に配置されているので、8方向のジェスチャ操作方向を検出パターンから判断することができる。従って、安価な構成で8方向のジェスチャ操作を検出することが可能なジェスチャ検出装置を提供することができる。
例えば、3つの光源各々は、請求項2に記載の発明のように、直角二等辺三角形の頂点位置に配置されるようにしてもよい。この場合には、検出部は、請求項3に記載の発明のように、直角二等辺三角形の斜辺の中央部に配置されるようにしてもよい。
なお、3つの光源は、請求項4に記載の発明のように、赤外光を出力するものを適用するようにしてもよい。
以上説明したように本発明によれば、安価な構成で8方向のジェスチャ操作を検出することが可能なジェスチャ検出装置を提供することができる、という効果がある。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明するが、実施の形態に係るジェスチャ検出装置を説明する前に、本実施の形態に係るジェスチャ検出装置のベースとなる構成を有するジェスチャ操作装置を参考形態として説明する。図7(A)は、本実施の形態に係るジェスチャ検出装置の参考形態としてのジェスチャ検出装置の概略構成を示す図である。
参考形態のジェスチャ検出装置は、各々赤外光を発光する第1赤外線LED12A及び第2赤外線LED12Bの一対の赤外線LED12を備えている。
また、一対の赤外線LED12の間には、赤外光を検出する赤外線センサ14が設けられている。参考形態では、図7(A)に示すように、赤外線LED12A、12Bと赤外線センサ14とが交互に一列に配列されている。
一対の赤外線LED12及び赤外線センサ14は、コントローラ16に接続されており、コントローラ16によって一対の赤外線LED12の駆動が制御され、赤外線センサ14の検出結果がコントローラ16に入力される。
コントローラ16は、赤外線センサ14が一対の赤外線LED12のそれぞれから発光された赤外光を受光したときに、何れの赤外線LED12から出力された光かを区別可能なように一対の赤外線LED12を駆動するようになっている。コントローラ16は、例えば、第1赤外線LED12Aと第2赤外線LED12Bをそれぞれパルス駆動すると共に、駆動パルスの位相を反転して駆動するようにしてもよいし、各駆動周波数を異なる周波数で駆動するようにしてもよい。
参考形態のジェスチャ検出装置は、図7(B)に示すように、一対の赤外線LED12から発光された赤外光がジェスチャ操作を行う手に反射して赤外線センサ14に反射光が入射される。コントローラ16は、赤外線センサ14に入射された赤外光に基づいてジェスチャ操作を検出する。
しかしながら、参考形態のジェスチャ検出装置では、左右方向(図7(A)の一対の赤外線LED12と赤外線センサ14の配列方向)のジェスチャ操作については左右何れの方向へのジェスチャ操作(手の移動)であるかを区別して検出することができるが、上下方向(一対の赤外線LED12と赤外線センサ14の配列方向と直交する方向)のジェスチャ操作については、一対の赤外線LED12の各検出波形が一致してしまうので、上下何れの方向へのジェスチャ操作であるかを区別して検出することができない。
詳細には、図8(A)、(B)に示すように、図8の左右方向のジェスチャ操作(手の移動)は、各赤外線LED12から発光された光が赤外線センサ14で受光するタイミングが異なると共に、それぞれの赤外線LEDを区別可能なように駆動されるので、異なるタイミングの波形として検出することができるため、右から左の方向からのジェスチャ操作と、左から右へのジェスチャ操作を区別して検出することができる。
一方、図8(C)、(D)に示すように、図12の上下方向のジェスチャ操作(手の移動)は、各赤外線LED12から発光された光が赤外線センサ14で受光するタイミングが重なり、且つ波形の形状も同じであるため、上から下へのジェスチャ操作なのか、下から上へのジェスチャ操作なのかを区別して検出することができない。
ところで、このようなジェスチャ検出装置では、赤外線LED12の数を増加すれば、ジェスチャ操作の検出方向を増加させることができる。赤外線LED12の数を増やすことにより、赤外線LED12を配置するスペースが増加するため、増加させる数を抑えつつジェスチャ操作方向を増加させることが望まれる。
そこで、本実施の形態に係るジェスチャ検出装置は、単に赤外線LED12の数を増加させるのではなく、赤外線LED12の増加数を抑制しながら、より多くの方向のジェスチャ操作を検出可能にしたものである。
具体的には、本実施の形態では、3つの赤外線LED12と1つの赤外線センサ14を用いて8方向のジェスチャ操作を検出するようになっている。すなわち、8方向のジェスチャ操作を各々行った場合に、3つの赤外線LED12から出力されジェスチャ操作で反射された赤外光を赤外線センサ14で検出したときに、ジェスチャ操作の方向毎に各々異なる検出パターンとなる位置に、各赤外線LED12と1つの赤外線センサ14とを配置している。
以下、本実施の形態に係るジェスチャ検出装置について詳細に説明する。図1は、本実施の形態に係るジェスチャ検出装置の概略構成を示す図である。
本実施形態に係るジェスチャ検出装置10は、赤外光を出力する3つの赤外線LED12(第1赤外線LEDa12A、第2赤外線LEDb12B、及び第3赤外線LEDc12C)を備えている。なお、ジェスチャ検出装置10は、例えば、車両等に搭載され、車載器を操作する。車両に搭載状態では、各赤外線LED12は、車両前後方向に赤外光を出力するように配置してもよいし、車両上下方向に赤外光を出力するようにしてもよい。また、以下の説明では、各図における上下方向、左右方向、及び斜め方向の4軸8方向をジェスチャ操作方向として説明する。
本実施の形態では、3つの赤外線LED12は、直角二等辺三角形の頂点位置に配置されている。
また、赤外線センサ14は、3つの赤外線LED12の配置で形成される直角二等辺三角形の斜辺の中央部に配置されている。
3つの赤外線LED12及び赤外線センサ14は、コントローラ16に接続されており、コントローラ16によって3つの赤外線LED12の駆動が制御され、赤外線センサ14の検出結果がコントローラ16に入力される。
コントローラ16は、赤外線センサ14が3つの赤外線LED12のそれぞれから発光された赤外光を受光した時に、何れから発光されたものかを区別可能なように3つの赤外線LED12を駆動するようになっている。例えば、各赤外線LED12をそれぞれパルス駆動すると共に、各駆動パルスの位相を異なる位相として駆動するようにしてもよいし、各駆動周波数を異なる周波数で駆動するようにしてもよい。
また、コントローラ16は、赤外線センサ14の検出結果に基づいて、ジェスチャ操作を検出する。具体的には、コントローラ16は、赤外線センサ14によって検出された3つの赤外線LED12の各々から出力されたそれぞれの赤外光の検出パターン(受光波形及び受光するタイミング)に基づいて、ジェスチャ操作の方向(手の移動方向)を検出するようになっている。
続いて、本実施の形態に係るジェスチャ検出装置10の作用について説明する。図2(A)は本実施の形態に係るジェスチャ検出装置10において左から右へのジェスチャ操作を示す図であり、図2(B)は左から右へのジェスチャ操作による赤外光の検出結果を示す図である。図2(C)は本実施の形態に係るジェスチャ検出装置10において右から左へのジェスチャ操作を示す図であり、図2(D)は右から左へのジェスチャ操作による赤外光の検出結果を示す図である。図2(E)は本実施の形態に係るジェスチャ検出装置10において上から下へのジェスチャ操作を示す図であり、図2(F)は上から下へのジェスチャ操作による赤外光の検出結果を示す図である。図2(G)は本実施の形態に係るジェスチャ検出装置10において下から上へのジェスチャ操作を示す図であり、図2(H)は下から上へのジェスチャ操作による赤外光の検出結果を示す図である。
一方、図3(A)は本実施の形態に係るジェスチャ検出装置10において左上から右下へのジェスチャ操作を示す図であり、図3(B)は左上から右下へのジェスチャ操作による赤外光の検出結果を示す図である。図3(C)は本実施の形態に係るジェスチャ検出装置10において右下から左上へのジェスチャ操作を示す図であり、図3(D)は右下から左上へのジェスチャ操作による赤外光の検出結果を示す図である。図3(E)は本実施の形態に係るジェスチャ検出装置10において左下から右上へのジェスチャ操作を示す図であり、図3(F)は左下から右上へのジェスチャ操作による赤外光の検出結果を示す図である。図3(G)は本実施の形態に係るジェスチャ検出装置10において右上から左下へのジェスチャ操作を示す図であり、図3(H)は右上から左下へのジェスチャ操作による赤外光の検出結果を示す図である。
まず、図2(A)に示すように、ジェスチャ検出装置10に対して左右方向(赤外線LEDa12Aと赤外線LEDb12Bの配列方向)、かつ左から右方向(赤外線LEDa12Aから赤外線LEDb12B方向)にジェスチャ操作した場合、各赤外線LED12から発光されて手で反射した赤外光が赤外線センサ14によって受光される。この場合の赤外線センサ14の検出結果は、図2(B)に示すように、赤外線LEDa12A及び赤外線LEDc12Cから発光された赤外光を検出し、続いて、赤外線LEDb12Bから発光された赤外光を検出する。
また、図2(C)に示すように、ジェスチャ検出装置10に対して左右方向(赤外線LEDa12Aと赤外線LEDb12Bの配列方向)、かつ右から左方向(赤外線LEDb12Bから赤外線LEDa12A方向)にジェスチャ操作した場合、各赤外線LED12から発光されて手で反射した赤外光が赤外線センサ14によって受光される。この場合の赤外線センサ14の検出結果は、図2(D)に示すように、赤外線LEDb12Bから発光された赤外光を検出し、続いて、赤外線LEDa12A及び赤外線LEDc12Cから発光された赤外光を検出する。
また、図2(E)に示すように、ジェスチャ検出装置10に対して上下方向(赤外線LEDa12Aと赤外線LEDc12Cの配列方向)、かつ上から下方向(赤外線LEDa12Aから赤外線LEDc12C方向)にジェスチャ操作した場合、各赤外線LED12から発光されて手で反射した赤外光が赤外線センサ14によって受光される。この場合の赤外線センサ14の検出結果は、図2(F)に示すように、赤外線LEDa12A及び赤外線LEDb12Bから発光された赤外光を検出し、続いて、赤外線LEDc12Cから発光された赤外光を検出する。
また、図2(G)に示すように、ジェスチャ検出装置10に対して上下方向(赤外線LEDa12Aと赤外線LEDc12Cの配列方向)、かつ下から上方向(赤外線LEDc12Cから赤外線LEDa12A方向)にジェスチャ操作した場合、各赤外線LED12から発光されて手で反射した赤外光が赤外線センサ14によって受光される。この場合の赤外線センサ14の検出結果は、図2(H)に示すように、赤外線LEDc12Cから発光された赤外光を検出し、続いて、赤外線LEDa12A及び赤外線LEDb12Bから発光された赤外光を検出する。
また、図3(A)に示すように、ジェスチャ検出装置10に対して斜め方向(赤外線LEDa12Aと赤外線センサ14の配列方向)、かつ左上から右下方向(赤外線LEDa12Aから赤外線センサ14方向)にジェスチャ操作した場合、各赤外線LED12から発光されて手で反射した赤外光が赤外線センサ14によって受光される。この場合の赤外線センサ14の検出結果は、図3(B)に示すように、赤外線LEDa12Aから発光された赤外光を検出し、続いて、赤外線LEDb12B及び赤外線LEDc12Cから発光された赤外光を検出する。
また、図3(C)に示すように、ジェスチャ検出装置10に対して斜め方向(赤外線LEDa12Aと赤外線センサ14の配列方向)、かつ右下から左上方向(赤外線センサ14から赤外線LEDa12A方向)にジェスチャ操作した場合、各赤外線LED12から発光されて手で反射した赤外光が赤外線センサ14によって受光される。この場合の赤外線センサ14の検出結果は、図3(D)に示すように、赤外線LEDb12B及び赤外線LEDc12Cから発光された赤外光を検出し、続いて、赤外線LEDa12Aから発光された赤外光を検出する。
また、図3(E)に示すように、ジェスチャ検出装置10に対して斜め方向(赤外線LEDb12Bと赤外線LEDc12Cの配列方向)、かつ左下から右上方向(赤外線LEDc12Cから赤外線LEDb12B方向)にジェスチャ操作した場合、各赤外線LED12から発光されて手で反射した赤外光が赤外線センサ14によって受光される。この場合の赤外線センサ14の検出結果は、図3(F)に示すように、赤外線LEDc12Cから発光された赤外光を検出し、次に、赤外線LEDa12Aから発光された赤外光を検出し、続いて、赤外線LEDb12Bから発光された赤外光を検出する。
また、図3(G)に示すように、ジェスチャ検出装置10に対して斜め方向(赤外線LEDb12Bと赤外線LEDc12Cの配列方向)、かつ右上から左下方向(赤外線LEDb12Bから赤外線LEDc12C方向)にジェスチャ操作した場合、各赤外線LED12から発光されて手で反射した赤外光が赤外線センサ14によって受光される。この場合の赤外線センサ14の検出結果は、図3(H)に示すように、赤外線LEDb12Bから発光された赤外光を検出し、次に、赤外線LEDa12Aから発光された赤外光を検出し、続いて、赤外線LEDc12Cから発光された赤外光を検出する。
すなわち、図4(A)に示すA〜Dの上下左右方向の2軸4方向と、図4(B)に示すE〜Hの斜め方向の2軸4方向の合計4軸8方向において、図4(C)に示すように、各方向において赤外線センサ14による赤外線の検出パターンがそれぞれ異なるので、各方向を各々検出することができる。
このように、本実施形態では、参考形態に対して赤外線LEDを1つ追加して、3つの赤外線LED12の各々を直角二等辺三角形の頂点位置に配置することにより、最小数の素子数で、4軸8方向のジェスチャ操作を検出することができる。
なお、上記の実施の形態では、8方向のジェスチャ操作を各々行った場合に、3つの赤外線LED12から出力されジェスチャ操作で反射された赤外光を赤外線センサ14で検出したときに、ジェスチャ操作の方向毎に各々異なる検出パターンとなる位置に各赤外線LED12を配置する例として、各赤外線LED12を直角二等辺三角形の頂点位置に配置する例を説明したが、これに限るものではない。
例えば、図5(A)に示すように、3つの赤外線LED12を正三角形の頂点位置に配置するようにしてもよい。この場合には、赤外線センサ14は、例えば、正三角形の重心位置に設ける。
この例では、各方向の赤外線センサ14の検出パターンは、図5(B)に示すようになる。すなわち、図5(A)のA方向(左から右方向)へのジェスチャ操作の場合、赤外線LEDc12C、赤外線LEDa12A、赤外線LEDb12Bの順に各赤外光を検出する。B方向(右から左方向)へのジェスチャ操作の場合、赤外線LEDb12B、赤外線LEDa12A、赤外線LEDc12Cの順に各赤外光を検出する。C方向(上から下方向)へのジェスチャ操作の場合、赤外線LEDa12Aの赤外光を検出してから赤外線LEDb12B及び赤外線LEDc12Cの各赤外光を検出する。D方向(下から上方向)へのジェスチャ操作の場合、赤外線LEDb12B及び赤外線LEDc12Cの各赤外光を検出してから赤外線LEDa12Aの赤外光を検出する。E方向(左上から右下方向)へのジェスチャ操作の場合、赤外線LEDa12A及び赤外線LEDc12Cの各赤外光を検出してから赤外線LEDb12Bの赤外光を検出する。F方向(右下から左上方向)へのジェスチャ操作の場合、赤外線LEDb12Bの赤外光を検出してから赤外線LEDa12A及び赤外線LEDc12Cの各赤外光を検出する。G方向(右上から左下方向)へのジェスチャ操作の場合、赤外線LEDa12A及び赤外線LEDb12Bの各赤外光を検出してから赤外線LEDc12Cの赤外光を検出する。H方向(左下から右上方向)へのジェスチャ操作の場合、赤外線LEDc12Cの赤外光を検出してから赤外線LEDa12A及び赤外線LEDb12Bの各赤外光を検出する。
このように、3つの赤外線LED12を配置することにより、図5(A)のA〜Hで示す4軸8方向のジェスチャ操作に対して、図5(B)に示すように、各々異なる検出パターンで赤外線センサ14が各赤外光を検出するので、それぞれの方向を検出することができる。なお、この例では、斜め方向のジェスチャ操作は、正三角形の各辺に対して垂直な方向のジェスチャ操作を行うことにより、図5(B)に示す検出パターンとなる。
また、上記の実施の形態では、直角二等辺三角形の斜辺の中央に赤外線センサ14を配置した例を説明したが、図6(A)に示すように、赤外線センサ14を上記の実施の形態に対して異なる位置に配置するようにしてもよい。図6(A)の例では、3つの赤外線LED12と、赤外線センサ14とを矩形(図6(A)では正方形)の頂点位置に配置した例を示す。
この場合には、各方向のジェスチャ操作による赤外線センサ14の赤外線の検出パターンは、図6(B)に示すようになる。すなわち、図6(A)のA方向(左から右方向)へのジェスチャ操作の場合、赤外線LEDa12A及び赤外線LEDc12Cの各赤外線を検出してから赤外線LEDb12Bの赤外線を検出する。B方向(右から左方向)へのジェスチャ操作の場合、赤外線LEDb12Bの赤外線を検出してから赤外線LEDa12A及び赤外線LEDc12Cの各赤外線を検出する。C方向(上から下方向)へのジェスチャ操作の場合、赤外線LEDa12A及び赤外線LEDb12Bの各赤外線を検出してから赤外線LEDc12Cの赤外線を検出する。D方向(下から上方向)へのジェスチャ操作の場合、赤外線LEDc12Cの赤外線を検出してから赤外線LEDa12A及び赤外線LEDb12Bの各赤外線を検出する。E方向(左上から右下方向)へのジェスチャ操作の場合、赤外線LEDa12Aの赤外線を検出してから赤外線LEDb12B及び赤外線LEDc12Cの各赤外線を検出する。F方向(右下から左上方向)へのジェスチャ操作の場合、赤外線LEDb12B及び赤外線LEDc12Cの各赤外線を検出してから赤外線LEDa12Aの赤外線を検出する。G方向(右上から左下方向)へのジェスチャ操作の場合、赤外線LEDb12B、赤外線LEDa12A、赤外線LEDc12Cの順に各赤外線を検出する。H方向(左下から右上方向)へのジェスチャ操作の場合、赤外線LEDc12C、赤外線LEDa12A、赤外線LEDb12Bの順に各赤外線を検出する。
このように、赤外線センサ14の位置を上記の実施の形態とは異なる位置に配置しても、図6(A)のA〜Hで示す4軸8方向のジェスチャ操作に対して、図6(B)に示すように、各々異なる検出パターンで赤外線センサ14が赤外線を検出するので、それぞれの方向を検出することができる。
なお、上記の実施の形態では、3つの赤外線LED12を直角二等辺三角形の頂点位置に配置するようにしたが、正確な二等辺三角形である必要はなく、光の速度等を考えた検出誤差の範囲で変形した三角形となる配置としてもよい。例えば、二等辺三角形ではなく、直角三角形の頂点位置に各赤外線LED12を配置するようにしてもよい。
また、上記の実施の形態では、赤外線LED12を光源として用いる例を説明したが、赤外光以外に可視光を出力するLEDを光源として用いるようにしてもよい。
10 ジェスチャ検出装置
12 赤外線LED
12A 赤外線LEDa
12B 赤外線LEDb
12C 赤外線LEDc
14 赤外線センサ
16 コントローラ
12 赤外線LED
12A 赤外線LEDa
12B 赤外線LEDb
12C 赤外線LEDc
14 赤外線センサ
16 コントローラ
Claims (4)
- 光を検出する検出部と、
各々光を出力し、かつ出力された光がジェスチャ操作によって反射された反射光が前記検出部によって検出された場合に、予め定めた8方向のジェスチャ操作方向に対してそれぞれ異なる検出パターンで検出される位置に配置された3つの光源と、
前記検出部が前記反射光を検出した場合に、前記3つの光源の何れから出力された光かを区別可能なように前記3つの光源を駆動する駆動部と、
前記検出部の検出結果に基づいて、ジェスチャ操作方向を検出する操作検出部と、
を備えたジェスチャ検出装置。 - 前記3つの光源の各々が、直角二等辺三角形の頂点位置に配置された請求項1に記載のジェスチャ検出装置。
- 前記検出部が、前記直角二等辺三角形の斜辺の中央部に配置された請求項2に記載のジェスチャ検出装置。
- 前記3つの光源は、赤外光を出力する請求項1〜3の何れか1項に記載のジェスチャ検出装置。
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