JP2016024718A - ウェアラブル入力装置及びウェアラブル入力方法 - Google Patents

Abstract

【課題】物理的センサと構造物との接触による誤操作を排除する。
【解決手段】人差し指（９）に配置される磁石（３）のＮ極を検出するために親指（８）に配置される磁気センサ（２）と、磁気センサ（２）によるＮ極の検知の有無に基づいて、人差し指（９）の外部機器への入力操作の有無を判定する制御部（６）とを備え、制御部（６）は判定結果に基づいて、入力操作を示す情報を外部機器に送信する。
【選択図】図１

Description

本発明は、指に装着するウェアラブル入力装置及びウェアラブル入力方法に関する。

指にリングを装着し、当該指に装着されたリングをカメラにより撮像し、当該カメラにより撮像された当該指に装着されたリングのカメラ画像に基づいて当該リングの位置姿勢を推定して当該指によるハンドジェスチャを認識するリング型インターフェース装置が知られている（特許文献１）。

また、コンピュータにクリック信号を入力させるウェアラブルスイッチであって、片手に装着可能に形成された基体に、装着した方の手の指で操作可能な右クリックボタン及び左クリックボタンを備え、その基体に、コンピュータにスクロール信号及び選択確定信号を入力させるレバーアンドプッシュ型のエンコーダスイッチを備えたウェアラブルスイッチが知られている（特許文献２）。

特許第５２６３８３３号（平成２５年５月１０日登録） 特開２００６−１３４０６６号公報（２００６年５月２５日公開）

手指の動きを認識してユーザに入力させる装置を大別すると、特許文献１に開示されたリング型インターフェース装置のように、外部のカメラにより指の動きを画像認識して、その画像認識結果を操作信号として扱う装置と、特許文献２に記載のウェアラブルスイッチのように、クリックボタン、エンコーダスイッチのような物理的センサを手指に直接配置し、当該物理的センサの出力を操作信号に変換する装置とがある。

特許文献１に記載のカメラの認識結果を操作信号として扱う装置は、カメラと手指との間に遮蔽物が存在するような場面では、手指の動きを画像認識することができず、操作が不可能となる。

また、特許文献２に記載の物理的センサを手指に直接配置する装置では、遮蔽物の有無によらず操作が可能ではあるが、物理的センサ付近に構造物などが存在すると、物理的センサと当該構造物との接触によりユーザの意図しない誤操作が発生してしまうという問題がある。

本発明の目的は、物理的センサと構造物との接触による誤操作を排除し、ユーザの触感と強くリンクすることが可能な物理的センサを用いたウェアラブル入力装置及びウェアラブル入力方法を実現することにある。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るウェアラブル入力装置は、片手に装着するウェアラブル入力装置であって、外部機器への入力操作に関連する指の種類を判定するために第１手指に配置される第１手指素子と、前記第１手指素子に関連して第２手指に配置される第２手指素子と、前記第１手指素子に関連して第３手指に配置される第３手指素子と、前記入力操作の操作量を検出するために前記第１手指に配置されるタッチパッドと、前記判定された指の種類を表す指情報と、前記タッチパッドにより検出された前記操作量を表す操作量情報とを前記外部機器に送信する制御部とを備えたことを特徴とする。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るウェアラブル入力方法は、片手に基づくウェアラブル入力方法であって、第１手指に配置される第１手指素子と、前記第１手指素子に関連して第２手指に配置される第２手指素子と、前記第１手指素子に関連して第３手指に配置される第３手指素子とに基づいて、外部機器への入力操作に関連する指の種類を判定する判定工程と、前記第１手指に配置されるタッチパッドにより前記入力操作の操作量を検出する検出工程と、前記判定された指の種類を表す指情報と、前記タッチパッドにより検出された前記操作量を表す操作量情報とを前記外部機器に送信する送信工程とを包含することを特徴とする。

本発明の一態様によれば、物理的センサと構造物との接触による誤操作を排除し、ユーザの触感と強くリンクすることが可能な物理的センサを用いたウェアラブル入力装置及びウェアラブル入力方法を実現することができる。

実施形態１に係るウェアラブル入力装置の構成を説明するための模式図である。 （ａ）は上記ウェアラブル入力装置に設けられたタッチパッドの構成を示す図であり、（ｂ）は上記タッチパッドの他の構成を示す図である。 上記ウェアラブル入力装置の動作を説明するためのフローチャートである。 上記ウェアラブル入力装置によるウェアラブル入力方法を説明するための模式図であり、（ａ）は人差し指による操作を説明するための図であり、（ｂ）は中指による操作を説明するための図である。 （ａ）は上記ウェアラブル入力装置により操作される地図アプリケーションの画面を示す図であり、（ｂ）は上記地図アプリケーションのスクロールされた画面を示す図であり、（ｃ）は上記地図アプリケーションの縮小された画面を示す図である。 実施形態２に係るウェアラブル入力装置によるウェアラブル入力方法を説明するためのフローチャートの一部である。 上記フローチャートの残りの一部である。 実施形態３に係るウェアラブル入力装置の構成を説明するための模式図である。 上記ウェアラブル入力装置によるウェアラブル入力方法を説明するためのフローチャートである。 実施形態４に係るウェアラブル入力装置の構成を説明するための模式図である。 上記ウェアラブル入力装置によるウェアラブル入力方法を説明するためのフローチャートである。 実施形態５に係るウェアラブル入力装置の構成を説明するための模式図である。 上記ウェアラブル入力装置によるウェアラブル入力方法を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。

〔実施形態１〕
（ウェアラブル入力装置１の構成）
図１は、実施形態１に係るウェアラブル入力装置１の構成を説明するための模式図である。ウェアラブル入力装置１は、片手に装着される入力装置であり、図１に示す例では、ウェアラブル入力装置１が左手７に装着される例を示している。図１は左手７を手のひら側から見た図である。

ウェアラブル入力装置１は磁気センサ２（第１手指素子）を備えている。磁気センサ２は、左手７の親指８の手のひら側に配置される。ウェアラブル入力装置１には磁石３（第２手指素子）が設けられている。磁石３は、人差し指９に配置されており、人差し指９を表すＮ極（第１磁性、第２手指情報）が表面に露出している。ウェアラブル入力装置１は磁石４（第３手指素子）を備えている。磁石４は、中指１０に配置されており、中指１０を表すＳ極（第２磁性、第３手指情報）が表面に露出している。磁気センサ２は、磁石３のＮ極と磁石４のＳ極とのいずれかを検知するために配置されている。

ウェアラブル入力装置１にはタッチパッド５が設けられている。タッチパッド５は、外部機器（例えば、パーソナルコンピュータ、テレビ）への入力操作の操作量を検出するために親指８に配置されている。タッチパッド５は、静電容量式であってもよく、抵抗膜式であってもよい。

図２（ａ）はウェアラブル入力装置１に設けられたタッチパッド５の構成を示す図であり、（ｂ）はタッチパッド５の他の構成を示す図である。

静電容量式タッチパッドの一例として、アナログ静電容量式タッチパッドの概要について図２（ａ）を参照して説明する。アナログ静電容量式のタッチパッド５には、抵抗膜１４の下面の四隅に電極１５ａ・１５ｂ・１５ｃ・１５ｄが配置されている。抵抗膜１４の上に絶縁膜１６が配置される。絶縁膜１６の表面は外部に露出している。このように構成されたアナログ静電容量式のタッチパッド５は以下のように動作する。まず、電極１５ａ〜１５ｄに同一の高周波電圧を印加し、各電極１５ａ〜１５ｄを通じて流れる電流量を測定する。そして、絶縁膜１６の表面のある位置に手指などが近づくことにより、高周波電流が手指を通じてグランドに流れ込み、各電極１５ａ〜１５ｄと上記手指との間の距離に応じて、電極１５ａを流れる電流量と、電極１５ｂを流れる電流量と、電極１５ｃを流れる電流量と、電極１５ｄを流れる電流量とが変化する。これらの電流量の比から手指の接触した絶縁体１６上の位置を計算することにより、タッチパッド５上のどの位置に手指が触れたかどうかを求めることができる。これがアナログ静電容量式タッチパッドの概要である。

また、抵抗膜式タッチパッドの一例として５線式抵抗膜方式タッチパッドの概要について図２（ｂ）を参照して説明する。５線式抵抗膜方式のタッチパッド５には、抵抗膜１７の下面の四隅に電極１８ａ・１８ｂ・１８ｃ・１８ｄが配置されている。抵抗膜１７の上方に、対向する面電極１９が配置されている。ただし、抵抗膜１７と面電極１９との間には、一定間隔でスペーサ２０が配置され、圧力がかからない状態で、抵抗膜１７と面電極１９とが絶縁されている状態になっている。手指等によって面電極１９に圧力が加わることで、面電極１９が変形し、手指等により圧力が加わった部分で抵抗膜１７と面電極１９とが短絡されることになる。

５線式抵抗膜方式では、まず電極１８ａ、電極１８ｂにHigh電位(たとえば３Ｖ)を印加し、電極１８ｃ、電極１８ｄにLow電位(たとえば０Ｖ)を印加する。このようにすることで、抵抗膜１７上では、図２（ｂ）の左側が３Ｖ、右側が０Ｖの傾斜した電位分布となる。そこで、面電極１９の電位を計測すると、ある位置に圧力が加わった場合、その位置に対応する電位が現れる。ただし、圧力が加わっていない場合を検知するため、面電極１９をたとえば５Ｖなどにプルアップしておく。

このように、手指により圧力が加わった位置について、図２（ｂ）上の横方向座標を計算することができる。次に縦方向座標を求めるために、電極１８ｂ、電極１８ｃにHigh電位を印加し、電極１８ｄ、電極１８ａにLow電位を印加して、面電極１９の電位を計測する。以上の処理を繰り返すことで、手指の接触位置の横方向座標、縦方向座標を求めることができる。

ウェアラブル入力装置１は制御部６を備えている。制御部６は、親指８に配置されている。制御部６には、磁気センサ２により検知された磁石３のＮ極又は磁石４のＳ極に基づいて、入力操作に関連する指の種類を判定する判定部と、判定部により判定された指の種類を表す指情報と、タッチパッド５により検出された操作量を表す操作量情報とを外部機器に送信する送信部とが設けられている。制御部６は、Blue Tooth（登録商標）などの通信部を持つマイコン、及び、電源から構成されている。

より具体的には、磁気センサ２、タッチパッド８、制御部６、磁石３・４の各部品を手袋の各表面に配置してウェアラブル入力装置１を構成してもよいし、親指に嵌める指サックに親指付近の部品（磁気センサ２、タッチパッド８、制御部６）を配置し、人差指、中指にはめる指サックもしくは指輪などの上にそれぞれの磁石３・４を配置してウェアラブル入力装置１を構成してもよい。

（ウェアラブル入力装置１の動作）
図３は、ウェアラブル入力装置１の動作を説明するためのフローチャートである。制御装置６に設けられたマイコンのＣＰＵは、数ミリ秒から数十ミリ秒程度の周期で定期的に以下のような処理を行う。

まず、現在の入力指を表す変数Iをどちらの指でもないことを表す０に制御部６が設定する（ステップＳ１）。次に、制御部６は磁気センサ２から送信された、磁気センサ２の状態を示す信号を取得する（ステップＳ２）。磁気センサ２の状態は、磁石３のＮ極を検知した状態と、磁石４のＳ極を検知した状態と、磁石３のＮ極と磁石４のＳ極とのいずれも検知していない状態とを含む。そして、制御部６は磁気センサ２の状態を判定する（ステップＳ３）。磁気センサ２の状態が予め定めておいたＮ極探知判定式を満たしていた場合は、制御部６は人差指９による入力と判定して変数Ｉ＝１と設定する（ステップＳ５）。磁気センサ２の状態が予め定めておいたＳ極探知判定式を満たしていた場合は、制御部６は中指１０による入力と判定して変数Ｉ＝２と設定する（ステップＳ４）。

人差指９による入力として変数Ｉを設定した場合（ステップＳ５）、中指１０による入力として変数Ｉを設定した場合（ステップＳ４）、及び、磁気センサ２の状態がＮ極探知判定式もＳ極探知判定式も満たしていないと判定した場合は、制御部６は変数Ｉの値が１又は２であるか否かを判断する（ステップＳ６）。変数Ｉの値が１又は２の場合（ステップＳ６でＹＥＳ）、指情報としての変数Ｉの値とタッチパッド５により検出された入力操作の操作量の値とをペアにした操作情報を通信部を通じて外部機器に送信する（ステップＳ７）。

変数の値Ｉが１又は２でない場合（ステップＳ６でＮＯ）、及び、操作情報を外部機器に送信した場合は（ステップＳ７）、通常動作モードよりも消費電力が小さいＣＰＵの省電力モードに移行して、次の処理周期になるまで待機する（ステップＳ８）。

ウェアラブル入力装置１の外部機器として、パーソナルコンピュータ（以下、「ＰＣ」という）がウェアラブル入力装置１の送信相手の場合、例えば、変数Ｉ＝１の場合にタッチパッド５により検出された操作量をマウスカーソルの移動量としてＰＣが取り扱い、変数Ｉ＝２の場合にタッチパッド５により検出された操作量をマウスのホイール操作としてＰＣが取り扱い、変数Ｉ＝１の場合のタッチパッド５の操作量を伴わない接触をマウスの左ボタンのクリックとしてＰＣが取り扱い、変数Ｉ＝２の場合のタッチパッド５の操作量を伴わない接触をマウスの右ボタンのクリックとしてＰＣが取り扱うことにより、ウェアラブル入力装置１がマウス操作を代用することが可能となる。

（ウェアラブル入力装置１による地図アプリケーションの操作例）
以下で具体的説明として、ＰＣ上で動作する地図アプリケーションをウェアラブル入力装置１により操作する場合を説明する。図４は、ウェアラブル入力装置１によるウェアラブル入力方法を説明するための模式図であり、（ａ）は人差し指９による操作を説明するための図であり、（ｂ）は中指１０による操作を説明するための図である。図５（ａ）はウェアラブル入力装置１により操作される地図アプリケーションの画面を示す図であり、（ｂ）は上記地図アプリケーションのスクロールされた画面を示す図であり、（ｃ）は上記地図アプリケーションの縮小された画面を示す図である。

まず、図５（ａ）に示すように、ＰＣ上で地図を表示する地図アプリケーションが起動され、地図の初期位置を中心として、初期の拡大率(たとえば10pixel/m)の状態で表示されているとする。地図アプリケーションは、Blue Tooth（登録商標）などの通信手段により、本実施形態に係るウェアラブル入力装置１からユーザの操作入力を逐次受け取っている。

ここで、例えば、図４（ａ）に示すように、ユーザが左手７の親指８に配置されたタッチパッド５を人差指９に接触させ、親指８のタッチパッド５を人差指９に対して右方向へ矢印Ｒに沿ってスライドさせると、親指８に配置された磁気センサ２が人差指９に配置された磁石４の表面のＮ極を検知する。

そして、本実施形態のウェアラブル入力装置１から変数Ｉ＝１の情報と、横方向操作量（移動量）（例えば、横方向操作量dx=100 ただし有効な範囲は-128<=dx<=127）と縦方向操作量(縦方向操作量dy=5 同じく有効範囲-128<=dy<=127)の情報がＰＣ上の地図アプリケーションに送信される。

その後、地図アプリケーションは、変数Ｉ＝１の情報と横方向、縦方向の操作量の情報とから、各方向の操作量について絶対値が閾値(たとえば50)を超えている操作量だけを有効な操作量であると判断し、右方向への移動指示と解釈し、図５（ｂ）に示すように、地図の中心位置を、予め定められたpixel数(たとえば50pixel)と現在の拡大率(10pixel/m)とから計算された移動量5mだけ右に移動して、地図の表示を更新する。

次に、図４（ｂ）に示すように、ユーザが親指８に配置されたタッチパッド５を中指１０に接触させ、親指のタッチパッド５を中指１０に対して上方向へ矢印Ｖに沿ってスライドさせると、本実施形態のウェアラブル入力装置１から変数Ｉ＝２の情報と、横方向操作量(たとえばdx=-3)及び縦方向操作量(dy=-90)の情報とがＰＣ上の地図アプリケーションに送信される。

地図アプリケーションは、変数Ｉ＝２の情報と操作量とをもとに、地図の縮小指示と解釈し、現在の拡大率をあらかじめ定められた値(たとえば2)で除算することで、5pixel/mとし、図５（ｃ）に示すように、地図の表示を更新する。

このように本実施形態の操作入力デバイス（ウェアラブル入力装置１）による操作で、ユーザは地図を表示する地図アプリケーションにおいて任意の位置、拡大率での地図表示を行うことが可能となる。

また、ウェアラブル入力装置１の外部機器としてテレビなどが送信相手の場合、例えば、変数Ｉ＝１の場合のタッチパッド５により検出された操作量（移動）をチャンネル番号選択に対応させ、変数Ｉ＝２の場合のタッチパッド５により検出された操作量（移動）を音量の上げ下げなどに対応させることにより、テレビリモコンと同等の操作をウェアラブル入力装置１により実現することができる。

また、親指の表面側だけでなく、親指の裏面側にも磁気センサ２とタッチパッド５とを配置することにより、触れた指の種類だけでなく、当該触れた指が親指の表側と裏側とのどちら側に触れたかを特定することができるので、ウェアラブル入力装置１による操作のバリエーションを増やすことが可能である。

このように、実施形態１に係るウェアラブル入力装置１は、親指８と人差し指９との二つの指、又は、親指８と中指１０との二つの指同士の接触中の動作のみを有効な入力操作として取り扱う。このため、構造物の存在等の手指の周囲の状況によらず、ユーザが意図した場合にのみ入力操作情報を発生させることが可能になる。従って、ポケットの中に手指を入れたまま手指の操作により機器を操作可能な入力装置を提供することが可能となる。

なお、人差し指９と中指１０との双方に磁石を配置する例を示したが、本発明はこれに限定されない。人差し指９と中指１０とのいずれか一方に磁石を配置する構成にも本発明を適用することができる。例えば、人差し指９と中指１０とのうちの人差し指９にのみ磁石を配置すると、親指８に人差し指９が接触し、親指８に配置される磁気センサ２が人差し指９に配置される磁石３のＮ極を検知することにより、人差し指９の外部機器への入力操作が行われたことが判定され、人差し指９の入力操作が行われたことを示す情報が外部機器に送信される。このため、親指８に人差し指９を接触させることにより、人差し指９の入力操作情報を外部機器に送信することができる。後述する実施形態も同様である。

また、タッチパッド５を設ける例を示したが、本発明はこれに限定されない。タッチパッド５を設けず、磁気センサ２、磁石３・４、制御部６によりウェアラブル入力装置を構成しても良い。この場合、操作量情報は外部機器に送信されず、入力操作に関連する指の種類を表す指情報のみが外部機器に送信される。後述する実施形態も同様である。

さらに、請求項に記載の第１手指が親指であり、第２手指が人差し指であり、第３手指が中指である例を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、薬指または小指を第２手指、第３指に設定しても良いし、親指以外の指を第１手指に設定してもよい。後述する実施形態も同様である。

さらに、片手の指にウェアラブル入力装置が装着される例を示したが、本発明はこれに限定されない。両手の指にウェアラブル入力装置を装着してもよい。後述する実施形態も同様である。

〔実施形態２〕
図６は、実施形態２に係るウェアラブル入力装置によるウェアラブル入力方法を説明するためのフローチャートの一部である。図７は、上記フローチャートの残りの一部である。

実施形態２に係るウェアラブル入力装置は、実施形態１に係るウェアラブル入力装置と同様の構成を有する。実施形態２のウェアラブル入力装置は、タッチパッド５と磁気センサ２とによる省電力モードを備えている。実施形態２のウェアラブル入力装置は、磁気センサ２の状態を検出する周期を実施形態１よりも長くし、さらに、タッチパッド５の電源を遮断する省電力モードを備える。このため、制御部（判定部）６に設けられたマイコンのＣＰＵは、以下に示す初期化処理とループ処理とを行う。省電力モードは通常動作モードよりも消費電力が小さい。

なお、通常動作モード時のループ周期時間(数ミリ秒から数十ミリ秒程度)の定数としてＴ０を予め定め、省電力モード時のループ周期時間(数百ミリ秒程度)の定数としてＴ１を予め定め、省電力モード移行までの時間を制御する定数としてＳ０（数十ミリ秒程度）を予め定めておく。

まず、制御部６が省電力状態か否かを表す変数Ｓに省電力状態を表す０を設定する（ステップＳ１１）。そして、ループ実行周期を表す変数ＴにＴ１を設定する（ステップＳ１２）。次に、静電容量式のタッチパッド５と、その周辺回路との電源を遮断する（ステップＳ１３）。その後、ループ処理を実行するか否かを判断する（ステップＳ１４）。ループ処理を実行しないと判断したときは（ステップＳ１４でＮＯ）処理を終了する。

ループ処理を実行すると判断したときは（ステップＳ１４でＹＥＳ）、現在の入力指を表す変数Ｉをどちらの指でもないことを表す０に設定する（ステップＳ１５）。そして、磁気センサ２の状態を取得する（ステップＳ１６）。次に、磁気センサ２の状態を判断する（ステップＳ１７）。磁気センサ２の状態が予め定めておいたＮ極探知判定式を満たしていた場合は、人差し指９による入力と判断して変数Ｉ＝１と設定する（ステップＳ１９）。磁気センサ２の状態が予め定めておいたＳ極探知判定式を満たしていた場合は、中指１０による入力と判断して変数Ｉ＝２と設定する（ステップＳ１８）。

磁気センサ２の状態がＮ極探知判定式、Ｓ極探知判定式を満たしていないと判断した場合、変数Ｉ＝１と設定した場合（ステップＳ１９）、変数Ｉ＝２と設定した場合（ステップＳ１８）は、変数Ｓ＝０かつ変数Ｉ＝０であるか否かを判断する（ステップＳ２０）。

変数Ｓ＝０かつ変数Ｉ＝０でないと判断したときは（ステップＳ２０でＮＯ）、変数Ｓ＝０かつ変数Ｉ＝１又は２であるか否かを判断する（ステップＳ２１）。変数Ｓ＝０かつ変数Ｉ＝１又は２でないと判断したときは（ステップＳ２１でＮＯ）、変数Ｉ＝０であるか否かを判断する（ステップＳ２２）。

変数Ｉ＝０でないと判断したときは（ステップＳ２２でＮＯ）、変数Ｉの値とタッチパッド５から検出された操作量の値とをペアにして、制御部６の送信部を通じて、外部機器に操作情報を送信する（ステップＳ２３）。そして、変数Ｓ＝Ｓ０と設定する（ステップＳ２４）。次に、ＣＰＵの省電力モードに移行して、次の処理周期になるまで待機する（ステップＳ２５）。次に、ステップＳ１４に戻る。

変数Ｓ＝０かつ変数Ｉ＝０であると判断した時は（ステップＳ２０でＹＥＳ）、ステップＳ２５を実行する。変数Ｓ＝０かつ変数Ｉ＝１又は２であると判断したときは（ステップＳ２１でＹＥＳ）、静電容量式のタッチパッド５と、その周辺回路との電源をオンし、変数Ｔ＝Ｔ０、変数Ｓ＝Ｓ０と設定する（ステップＳ３０）。そして、ステップＳ２５を実行する。

変数Ｉ＝０であると判断したときは（ステップＳ２２でＹＥＳ）、変数Ｓの値を１だけ減じる（ステップＳ２６）。そして、変数Ｓ＝０であるか否かを判断する（ステップＳ２７）。変数Ｓ＝０であると判断したときは（ステップＳ２７でＹＥＳ）、静電容量式のタッチパッド５と、その周辺回路との電源を遮断する（ステップＳ２８）。

変数Ｓ＝０でないと判断したとき（ステップＳ２７でＮＯ）、タッチパッド５等の電源を遮断したときは（ステップＳ２８）、変数Ｔ＝Ｔ１と設定し（ステップＳ２９）、ステップＳ２５を実行する。

このように、実施形態２のウェアラブル入力装置はタッチパッド５等の電源を遮断する省電力モードを備えるので、ウェアラブル入力装置の消費電力を削減することができる。

〔実施形態３〕
本発明の他の実施形態について、図８〜図９に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。

（ウェアラブル入力装置１ａの構成）
図８は、実施形態３に係るウェアラブル入力装置１ａの構成を説明するための模式図である。ウェアラブル入力装置１ａは、磁気センサ２と磁石３・４との組み合わせの代わりに、入力電極２ａ（第１手指素子）と出力電極３ａ（第２手指素子、第１出力電極）・４ａ（第３手指素子、第２出力電極）とを用いて実施形態１のウェアラブル入力装置１と同様の機能を実現する。図８に示す例では、ウェアラブル入力装置１ａが左手７に装着される例を示している。図８は左手７を手のひら側から見た図である。

ウェアラブル入力装置１ａは入力電極２ａを備えている。入力電極２ａは、左手７の親指８の手のひら側に配置される。ウェアラブル入力装置１ａには出力電極３ａが設けられている。出力電極３ａは、人差し指９に配置されており、ローレベル出力とハイインピーダンス出力とを切替可能である。ウェアラブル入力装置１ａは出力電極４ａを備えている。出力電極４ａは、中指１０に配置されており、ハイインピーダンス出力とローレベル出力とを切替可能である。入力電極２ａは、出力電極３ａ・４ａの出力切替、及び、人差し指９又は中指１０の入力操作に応じてハイレベルからローレベルに変化する。

ウェアラブル入力装置１ａにはタッチパッド５が設けられている。タッチパッド５は、パーソナルコンピュータ等の外部機器への入力操作の操作量を検出するために親指８に配置される。タッチパッド５は、静電容量式であってもよく、抵抗膜式であってもよい。

ウェアラブル入力装置１ａは制御部６を備えている。制御部６は、親指８に配置されている。制御部６には、入力電極２ａにより検知された出力電極３ａ又は４ａのローレベル出力に基づいて、入力操作に関連する指の種類を判定する判定部と、判定部により判定された指の種類を表す指情報と、タッチパッド５により検出された操作量を表す操作量情報とを外部機器に送信する送信部とが設けられている。制御部６は、Blue Tooth（登録商標）などの通信部を持つマイコン、及び、電源から構成されている。

（ウェアラブル入力装置１ａの動作）
図９は、ウェアラブル入力装置１ａによるウェアラブル入力方法を説明するためのフローチャートである。

制御部（判定部）６に設けられたマイコンのＣＰＵは、数ミリ秒から数十ミリ秒程度の周期で定期的に以下のような処理を行う。なお、入力電極２ａ側は、プルアップされており、他の電極と接触していない場合、もしくは、特定の回路電位と導通していない浮き状態の電極とのみ接触している場合は、ハイレベルとなるように設定してあるものとする。

まず、現在の入力指を表す変数Ｉをどちらの指でもないことを表す０に制御部６が設定する（ステップＳ３１）。そして、制御部６が、出力電極３ａをローレベル出力に設定し、出力電極４ａをハイインピーダンス出力に設定する（ステップＳ３２）。次に、一定時間(例えば、１ミリ秒程度)待機する（ステップＳ３３）。

その後、入力電極２ａの入力値がローレベルであるか否かを判断する（ステップＳ３４）。入力電極２ａの入力値がローレベルであると判断したときは（ステップＳ３４でＹＥＳ）、変数Ｉ＝１に設定する（ステップＳ３５）。入力電極２ａの入力値がローレベルでないと判断したとき（ステップＳ３４でＮＯ）、変数Ｉ＝１に設定したときは（ステップＳ３５）、出力電極４ａをローレベル出力に設定し、出力電極４ｂをハイインピーダンス出力に設定する（ステップＳ３６）。そして、一定時間(例えば、１ミリ秒程度)待機する（ステップＳ３７）。

次に、入力電極２ａの入力値がローレベルであるか否かを判断する（ステップＳ３８）。入力電極２ａの入力値がローレベルであると判断した時は（ステップＳ３８でＹＥＳ）、変数Ｉ＝２に設定する（ステップＳ３９）。入力電極２ａの入力値がローレベルでないと判断した時（ステップＳ３８でＮＯ）、変数Ｉ＝２に設定したときは（ステップＳ３９）、変数Ｉ＝１又は２であるか否かを判断する（ステップＳ４０）。

変数Ｉ＝１又は２であると判断したときは（ステップＳ４０でＹＥＳ）、変数Ｉの値とタッチパッド５からの操作量値とをペアにした操作情報を、制御部６の送信部を通じて外部機器に送信する（ステップＳ４１）。

変数Ｉ＝１又は２でないと判断したとき（ステップＳ４０でＮＯ）、操作情報を外部機器に送信したときは（ステップＳ４１）、ＣＰＵの省電力モードに移行して、次の処理周期になるまで待機する（ステップＳ４２）。

このように、実施形態３に係るウェアラブル入力装置１ａは、入力電極２ａと出力電極３ａ・４ａとを用いて、実施形態１のウェアラブル入力装置１と同様の機能を実現することができる。

〔実施形態４〕
本発明のさらに他の実施形態について、図１０に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。

（ウェアラブル入力装置１ｂの構成及び動作）
図１０は、実施形態４に係るウェアラブル入力装置１ｂの構成を説明するための模式図である。ウェアラブル入力装置１ｂは、磁気センサ２と磁石３・４との組み合わせの代わりに、ＩＣタグリーダ２ｂ（第１手指素子）とＩＣタグ３ｂ（第２手指素子）・４ｂ（第３手指素子）を用いて実施形態１のウェアラブル入力装置１と同様の機能を実現する。

ウェアラブル入力装置１ｂはＩＣタグ３ｂ・４ｂを備えている。ＩＣタグ３ｂは、人差し指９（第２手指）に配置され、人差し指９を表す人差し指情報（第２手指情報）が記憶されている。ＩＣタグ４ｂは、中指１０（第３手指）に配置され、中指１０を表す中指情報（第３手指情報）が記憶されている。ウェアラブル入力装置１ｂにはＩＣタグリーダ２ｂが設けられている。ＩＣタグリーダ２ｂは、ＩＣタグ３ｂに記憶された人差し指情報、又は、ＩＣタグ４ｂに記憶された中指情報を読み出すために親指８に配置されている。

ウェアラブル入力装置１ｂにはタッチパッド５が設けられている。タッチパッド５は、パーソナルコンピュータ等の外部機器への入力操作の操作量を検出するために親指８に配置される。

ウェアラブル入力装置１ｂは制御部６を備えている。制御部６は、親指８に配置されている。制御部６には、ＩＣタグリーダ２ｂにより読み出された人差し指情報又は中指情報に基づいて、入力操作に関連する指の種類を判定する判定部と、判定部により判定された指の種類を表す指情報と、タッチパッド５により検出された操作量を表す操作量情報とを外部機器に送信する送信部とが設けられている。

実施形態４に係るウェアラブル入力装置１ｂは、実施形態１のウェアラブル入力装置１と同様に動作する。図１１は、ウェアラブル入力装置１ｂによるウェアラブル入力方法を説明するためのフローチャートである。まず、現在の入力指を表す変数Iをどちらの指でもないことを表す０に制御部６が設定する（ステップＳ４１）。次に、制御部６はＩＣタグリーダ２ｂから送信された、ＩＣタグリーダ２ｂの状態を示す信号を取得する（ステップＳ４２）。ＩＣタグリーダ２ｂの状態は、ＩＣタグ３ｂに記憶された人差し指情報を検知した状態と、ＩＣタグ４ｂに記憶された中指情報を検知した状態と、人差指情報と中指情報とのいずれも検知していない状態とを含む。そして、制御部６はＩＣタグリーダ２ｂの状態を判定する（ステップＳ４３）。ＩＣタグリーダ２ｂの状態が人差指情報を検知した状態である場合は、制御部６は人差指９による入力と判定して変数Ｉ＝１と設定する（ステップＳ４５）。ＩＣタグリーダ２ｂの状態が中指情報を検知した状態である場合は、制御部６は中指１０による入力と判定して変数Ｉ＝２と設定する（ステップＳ４４）。

人差指９による入力として変数Ｉを設定した場合（ステップＳ４５）、中指１０による入力として変数Ｉを設定した場合（ステップＳ４４）、及び、ＩＣタグリーダ２ｂの状態が人差指情報を検知した状態でも中指情報を検知した状態でもないと判定した場合は、制御部６は変数Ｉの値が１又は２であるか否かを判断する（ステップＳ４６）。変数Ｉの値が１又は２の場合（ステップＳ４６でＹＥＳ）、指情報としての変数Ｉの値とタッチパッド５により検出された入力操作の操作量の値とをペアにした操作情報を通信部を通じて外部機器に送信する（ステップＳ４７）。

変数の値Ｉが１又は２でない場合（ステップＳ４６でＮＯ）、及び、操作情報を外部機器に送信した場合は（ステップＳ４７）、通常動作モードよりも消費電力が小さいＣＰＵの省電力モードに移行して、次の処理周期になるまで待機する（ステップＳ４８）。

〔実施形態５〕
図１２は、実施形態５に係るウェアラブル入力装置１ｃの構成を説明するための模式図である。実施形態５に係るウェアラブル入力装置１ｃは、磁気センサ２と磁石３・４との組み合わせの代わりに、色センサ２ｃ及びＬＥＤ光源１３（第１手指素子）と、色分けされた２種類の構造物である赤色構造物３ｃ（第２手指素子）及び青色構造物４ｃ（第３手指素子）とを用いて実施形態１のウェアラブル入力装置１と同様の機能を実現する。

実施形態５のウェアラブル入力装置１ｃは、色センサ２ｃ及びＬＥＤ光源１３を備えている。色センサ２ｃ及びＬＥＤ光源１３は、左手７の親指８の手のひら側に配置されている。ウェアラブル入力装置１ｃには、赤色構造物３ｃ（第２手指素子）と青色構造物４ｃ（第３手指素子）とが設けられている。赤色構造物３ｃは、人差し指９（第２手指）に配置されており、ＬＥＤ光源１３からの光に基づいて人差し指９を表す赤色光を反射する。青色構造物４ｃは、中指１０（第３手指）に配置されており、ＬＥＤ光源１３からの光に基づいて中指１０を表す青色光を反射する。色センサ２ｃは、赤色構造物３ｃにより反射された赤色光と青色構造物４ｃにより反射された青色光とのいずれかを検知するために配置されている。

実施形態５に係るウェアラブル入力装置は、実施形態１のウェアラブル入力装置１と同様に動作する。図１３は、ウェアラブル入力装置１ｃによるウェアラブル入力方法を説明するためのフローチャートである。まず、現在の入力指を表す変数Iをどちらの指でもないことを表す０に制御部６が設定する（ステップＳ５１）。次に、制御部６は色センサ２ｃから送信された、色センサ２ｃの状態を示す信号を取得する（ステップＳ５２）。色センサ２ｃの状態は、赤色構造物３ｃからの人差指９を表す赤色光を検知した状態と、青色構造物４ｃからの中指１０を表す青色光を検知した状態と、赤色光と青色光とのいずれも検知していない状態とを含む。そして、制御部６は色センサ２ｃの状態を判定する（ステップＳ５３）。色センサ２ｃの状態が赤色光を検知した状態である場合は、制御部６は人差指９による入力と判定して変数Ｉ＝１と設定する（ステップＳ５５）。色センサ２ｃの状態が青色光を検知した状態である場合は、制御部６は中指１０による入力と判定して変数Ｉ＝２と設定する（ステップＳ５４）。

人差指９による入力として変数Ｉを設定した場合（ステップＳ５５）、中指１０による入力として変数Ｉを設定した場合（ステップＳ５４）、及び、色センサ２ｃの状態が赤色光を検知した状態でも青色光を検知した状態でもないと判定した場合は、制御部６は変数Ｉの値が１又は２であるか否かを判断する（ステップＳ５６）。変数Ｉの値が１又は２の場合（ステップＳ５６でＹＥＳ）、指情報としての変数Ｉの値とタッチパッド５により検出された入力操作の操作量の値とをペアにした操作情報を通信部を通じて外部機器に送信する（ステップＳ５７）。

変数の値Ｉが１又は２でない場合（ステップＳ５６でＮＯ）、及び、操作情報を外部機器に送信した場合は（ステップＳ５７）、通常動作モードよりも消費電力が小さいＣＰＵの省電力モードに移行して、次の処理周期になるまで待機する（ステップＳ５８）。

〔まとめ〕
本発明の態様１に係るウェアラブル入力装置１・１ａ・１ｂは、指に装着するウェアラブル入力装置であって、第１手指（親指８）に配置される第１手指素子（磁気センサ２、入力電極２ａ、ＩＣタグリーダ２ｂ）と、第２手指（人差し指９）に配置され、前記第２手指（人差し指９）を表す第２手指情報を有する第２手指素子（磁石３、出力電極３ａ、ＩＣタグ３ｂ）とを備え、前記第１手指素子（磁気センサ２、入力電極２ａ、ＩＣタグリーダ２ｂ）は、前記第２手指素子（磁石３、出力電極３ａ、ＩＣタグ３ｂ）の第２手指情報を検知するために配置されており、前記第１手指素子（磁気センサ２、入力電極２ａ、ＩＣタグリーダ２ｂ）による第２手指情報の検知の有無に基づいて、前記第２手指（人差し指９）の外部機器への入力操作の有無を判定する判定部（制御部６）と、前記判定部（制御部６）による判定結果に基づいて、前記入力操作を示す情報を前記外部機器に送信する送信部（制御部６）とをさらに備える。

上記の構成によれば、第１手指に第２手指が接触し、第１手指に配置される第１手指素子が第２手指に配置される第２手指素子の第２手指情報を検知することにより、第２手指の外部機器への入力操作が行われたことが判定され、第２手指の入力操作を示す情報が外部機器に送信される。このため、第１手指に第２手指を接触させることにより、入力操作情報を外部機器に送信することができる。従って、構造物の存在等の手指の周囲の状況によらず、ユーザが意図した場合にのみ入力操作情報を発生させることが可能になる。この結果、物理的センサと構造物との接触による誤操作を排除し、ユーザの触感と強くリンクすることが可能な物理的センサを用いたウェアラブル入力装置を提供することができる。

本発明の態様２に係るウェアラブル入力装置１・１ａ・１ｂは、上記態様１において、第３手指（中指１０）に配置され、前記第３手指（中指１０）を表す第３手指情報を有する第３手指素子（磁石４、出力電極４ａ、ＩＣタグ４ｂ）をさらに備え、前記第１手指素子（磁気センサ２、入力電極２ａ、ＩＣタグリーダ２ｂ）は、前記第２手指情報と前記第３手指情報とのいずれかを検知するために配置されており、前記判定部（制御部６）は、前記第１手指素子（磁気センサ２、入力電極２ａ、ＩＣタグリーダ２ｂ）により検知された第２手指情報又は第３手指情報に基づいて、前記入力操作に関連する指の種類を判定し、前記送信部（制御部６）は、前記判定部（制御部６）により判定された指の種類を表す指情報を前記外部機器に送信してもよい。

上記の構成によれば、指の種類に応じた入力操作情報を外部機器に送信することができるので、外部機器が受信する入力操作情報の種類を豊富にすることができる。

本発明の態様３に係るウェアラブル入力装置１・１ａ・１ｂは、上記態様１において、前記第１手指（親指８）に配置され、前記入力操作の操作量を検出するタッチパッド５をさらに備え、前記送信部（制御部６）は、前記タッチパッド５により検出された操作量を表す操作量情報を前記外部機器に送信してもよい。

上記の構成によれば、第２手指の入力操作の操作量を外部機器に送信することができるので、例えば、外部機器に表示される画面のスクロール操作、拡大・縮小操作が、第１手指に第２手指を接触させながらスライドさせることにより可能になる。

本発明の態様４に係るウェアラブル入力装置１は、上記態様２において、前記第２手指素子は、表面が第１磁性（Ｎ極）を有する磁石３であり、前記第３手指素子は、表面が上記第１磁性（Ｎ極）とは異なる第２磁性（Ｓ極）を有する磁石４であり、前記第１手指素子は、前記第１磁性（Ｎ極）又は前記第２磁性（Ｓ極）を検知する磁気センサ２であってもよい。

上記の構成によれば、磁石と磁気センサという簡素な構成により、物理的センサと構造物との接触による誤操作を排除し、ユーザの触感と強くリンクすることが可能な物理的センサを用いたウェアラブル入力装置を提供することができる。

本発明の態様５に係るウェアラブル入力装置１ａは、上記態様２において、前記第２手指素子は、ローレベル出力とハイインピーダンス出力とを切替可能な第１出力電極（出力電極３ａ）であり、前記第３手指素子は、前記ハイインピーダンス出力と前記ローレベル出力とを切替可能な第２出力電極（出力電極４ａ）であり、前記第１手指素子は、前記第１出力電極（出力電極３ａ）及び前記第２出力電極（出力電極４ａ）の出力切替、並びに、前記第２手指（人差し指９）又は第３手指（中指１０）の入力操作に応じてハイレベルからローレベルに変化する入力電極２ａであってもよい。

上記の構成によれば、第１出力電極及び第２出力電極において切り替えられたローレベル出力及びハイインピーダンス出力と、第２手指又は第３手指の入力操作とに応じて入力電極がハイレベルからローレベルに変化するので、外部機器への入力操作に関連する指の種類を確実に判定することができる。

本発明の態様６に係るウェアラブル入力装置１ｂは、上記態様２において、前記第２手指素子は、前記第２手指（人差し指９）を表す第２手指情報（人差し指情報）が記憶されたＩＣタグ３ｂであり、前記第３手指素子は、前記第３手指（中指１０）を表す第３手指情報（中指情報）が記憶されたＩＣタグ４ｂであり、前記第１手指素子は、前記第２手指情報（人差し指情報）又は前記第３手指情報（中指情報）を読み出すＩＣタグリーダ２ｂであってもよい。

上記の構成によれば、ＩＣタグに記憶された第２手指情報（人差し指情報）、又は、ＩＣタグ４ｂに記憶された第３手指情報（中指情報）をＩＣタグリーダが読み出すので、外部機器への入力操作に関連する指の種類を確実に判定することができる。

本発明の態様７に係るウェアラブル入力装置は、上記態様２において、前記第１手指（親指８）に配置され、前記入力操作の操作量を検出するタッチパッド５をさらに備え、前記判定部（制御部６）は、前記指の種類が判定できないときに、前記タッチパッド５の電源を遮断してもよい。

上記の構成によれば、入力操作が実施されていない時のウェアラブル入力装置の消費電力を削減することができる。

本発明の態様８に係るウェアラブル入力装置は、上記態様２において、前記判定部（制御部６）は、前記指の種類が判定されたときに通常動作モードを選択し、前記指の種類が判定できないときに、前記通常動作モードよりも消費電力が小さい省電力モードを選択してもよい。

上記の構成によれば、入力操作が実施されていない時のウェアラブル入力装置の消費電力を削減することができる。

本発明の態様９に係るウェアラブル入力装置は、上記態様２において、前記第１手指が親指８であり、前記第２手指が人差し指９であり、前記第３手指が中指１０であってもよい。

上記の構成によれば、親指と人差し指との接触、及び、親指と中指との接触に基づいて入力操作を実施することができるので、操作性の良好なウェアラブル入力装置を実現することができる。

本発明の態様１０に係るウェアラブル入力方法は、指に基づくウェアラブル入力方法であって、第１手指（親指８）に配置される第１手指素子（磁気センサ２、入力電極２ａ、ＩＣタグリーダ２ｂ）により、第２手指（人差し指９）に配置される第２手指素子（磁石３、出力電極３ａ、ＩＣタグ３ｂ）が有する前記第２手指（人差し指９）を表す第２手指情報を検知するための検知工程と、前記第１手指素子（磁気センサ２、入力電極２ａ、ＩＣタグリーダ２ｂ）による第２手指情報の検知の有無に基づいて、前記第２手指（人差し指９）の外部機器への入力操作の有無を判定する判定工程と、前記判定工程による判定結果に基づいて、前記入力操作を示す情報を前記外部機器に送信する送信工程とを包含する。

上記の構成によれば、態様１と同様の効果を奏する。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

本発明は、指に装着するウェアラブル入力装置及びウェアラブル入力方法に利用することができる。

１、１ａ、１ｂ ウェアラブル入力装置
２ 磁気センサ（第１手指素子）
２ａ 入力電極（第１手指素子）
２ｂ ＩＣタグリーダ（第１手指素子）
３ 磁石（第２手指素子）
３ａ 出力電極（第２手指素子、第１出力電極）
３ｂ ＩＣタグ（第２手指素子）
４ 磁石（第３手指素子）
４ａ 出力電極（第２手指素子、第２出力電極）
４ｂ ＩＣタグ（第２手指素子）
５ タッチパッド
６ 制御部（判定部、送信部）
７ 左手
８ 親指（第１手指）
９ 人差し指（第２手指）
１０ 中指（第３手指）
１１ ケーブル
１２ ケーブル

Claims (10)

1. 指に装着するウェアラブル入力装置であって、
   第１手指に配置される第１手指素子と、
   第２手指に配置され、前記第２手指を表す第２手指情報を有する第２手指素子とを備え、
   前記第１手指素子は、前記第２手指素子の第２手指情報を検知するために配置されており、
   前記第１手指素子による第２手指情報の検知の有無に基づいて、前記第２手指の外部機器への入力操作の有無を判定する判定部と、
   前記判定部による判定結果に基づいて、前記入力操作を示す情報を前記外部機器に送信する送信部とをさらに備えたことを特徴とするウェアラブル入力装置。
2. 第３手指に配置され、前記第３手指を表す第３手指情報を有する第３手指素子をさらに備え、
   前記第１手指素子は、前記第２手指情報と前記第３手指情報とのいずれかを検知するために配置されており、
   前記判定部は、前記第１手指素子により検知された第２手指情報又は第３手指情報に基づいて、前記入力操作に関連する指の種類を判定し、
   前記送信部は、前記判定部により判定された指の種類を表す指情報を前記外部機器に送信する請求項１に記載のウェアラブル入力装置。
3. 前記第１手指に配置され、前記入力操作の操作量を検出するタッチパッドをさらに備え、
   前記送信部は、前記タッチパッドにより検出された操作量を表す操作量情報を前記外部機器に送信する請求項１に記載のウェアラブル入力装置。
4. 前記第２手指素子は、表面が第１磁性を有する磁石であり、
   前記第３手指素子は、表面が上記第１磁性とは異なる第２磁性を有する磁石であり、
   前記第１手指素子は、前記第１磁性又は前記第２磁性を検知する磁気センサである請求項２に記載のウェアラブル入力装置。
5. 前記第２手指素子は、ローレベル出力とハイインピーダンス出力とを切替可能な第１出力電極であり、
   前記第３手指素子は、前記ハイインピーダンス出力と前記ローレベル出力とを切替可能な第２出力電極であり、
   前記第１手指素子は、前記第１出力電極及び前記第２出力電極の出力切替、並びに、前記第２手指又は第３手指の入力操作に応じてハイレベルからローレベルに変化する入力電極である請求項２に記載のウェアラブル入力装置。
6. 前記第２手指素子は、前記第２手指情報が記憶されたＩＣタグであり、
   前記第３手指素子は、前記第３手指情報が記憶されたＩＣタグであり、
   前記第１手指素子は、前記第２手指情報又は前記第３手指情報を読み出すＩＣタグリーダである請求項２に記載のウェアラブル入力装置。
7. 前記第１手指に配置され、前記入力操作の操作量を検出するタッチパッドをさらに備え、
   前記判定部は、前記指の種類が判定できないときに、前記タッチパッドの電源を遮断する請求項２に記載のウェアラブル入力装置。
8. 前記判定部は、前記指の種類が判定されたときに通常動作モードを選択し、前記指の種類が判定できないときに、前記通常動作モードよりも消費電力が小さい省電力モードを選択する請求項２に記載のウェアラブル入力装置。
9. 前記第１手指が親指であり、
   前記第２手指が人差し指であり、
   前記第３手指が中指である請求項２に記載のウェアラブル入力装置。
10. 指に基づくウェアラブル入力方法であって、
    第１手指に配置される第１手指素子により、第２手指に配置される第２手指素子が有する前記第２手指を表す第２手指情報を検知するための検知工程と、
    前記第１手指素子による第２手指情報の検知の有無に基づいて、前記第２手指の外部機器への入力操作の有無を判定する判定工程と、
    前記判定工程による判定結果に基づいて、前記入力操作を示す情報を前記外部機器に送信する送信工程とを包含することを特徴とするウェアラブル入力方法。

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