JP2016049956A - 把持状態判定装置、把持状態判定方法、入力装置、入力取得方法 - Google Patents

Abstract

【課題】把持デバイスを把持したユーザの指の動きの自由度を推定するための情報を得る。【解決手段】把持部と、前記把持部の表面に配置された接触センサを有し、ユーザが手で把持して使用する把持デバイスの、ユーザによる握り方をパターンによって分類する把持状態判定装置であって、前記接触センサから情報を取得し、前記ユーザの手の接触位置の分布を表す接触分布を取得する第一の情報取得手段と、前記接触分布に基づいて、前記把持部上における手の位置である把持位置、または、前記把持部を把持している手の形状である手形状を取得する第二の情報取得手段と、前記把持部を握った状態における指の可動範囲と関連付いた複数の把持パターンを記憶する把持パターン記憶手段と、取得した前記把持位置または手形状に基づいて、対応する把持パターンを決定する把持パターン決定手段と、を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、把持状態を判定する装置に関する。

車両の運転者が車載機器に対して入力操作を行うための装置として、様々な種類の装置が考案されている。
入力装置として現在普及しているタッチパネルディスプレイは、主に運転席と助手席の間にあるセンターコンソールに配置されているため、操作を行うためには手を移動させる必要がある。すなわち、操作を行うために一定の負荷がかかるため、運転中における操作が行いにくいという課題があった。

入力操作にかかる運転者の負荷を減らすことができる入力装置として、例えば特許文献１に記載の入力装置がある。特許文献１に記載の入力装置は、ステアリングホイールの全周にタッチセンサが内蔵されており、運転者がステアリングホイール上で手を移動させる操作を行うことで、車載機器に対する入力を行うことができる。

特許文献１に記載の入力装置では、ステアリングホイールの円周に沿って設けられたセンサによって入力を行うため、一次元の情報しか入力することができない。
一方、特許文献２に記載の入力装置では、ステアリングホイールの運転者が触れる面にタッチセンサを巻きつけるように配置し、接触による入力を取得する構成を採用している。このような構成によると、二次元平面上でのタッチ操作によるジェスチャ入力を行うことができる。

特開２００９−２４８６２９号公報 特開２０１３−０７９０５６号公報

タッチセンサを用いてジェスチャ入力を行うためには、ジェスチャを特定するためのデータを予め記憶させておき、タッチセンサが出力した情報とのマッチングを行う必要がある。例えば、指が接触している領域が、所定の時間内に、所定の距離だけ右方向に移動した場合、「右スワイプ」というジェスチャが行われたものと判定することができる。特許文献２には、予め記憶されたパターンと、タッチセンサから取得した情報とを比較し、ジェスチャを特定する構成が記載されている。

しかし、特許文献２に記載の装置にも問題がある。
ステアリングホイールを握った状態でジェスチャ操作を行う場合、ジェスチャを行う指（主に親指または人差し指）が可動する範囲は、ステアリングホイールの握り方によって大きく変化する。例えば、図８（Ａ）のような通常の握り方と比較して、図８（Ｂ）のように、手全体が奥に位置するような深めの握り方をした場合、人差し指の可動範囲が狭くなる。同様に、図８（Ｃ）のように、人差し指が立っている場合、図８（Ａ）のように、握り込んだ場合と比較して、親指の可動範囲が狭くなる。

このように、握り方によって指の可動範囲が変わった場合、ユーザは同じ操作をしているつもりであっても、タッチセンサ上で指が動く距離が変わるため、正しくジェスチャを
認識できなくなるケースが発生する。
この問題を解決するためには、把持部（例えばステアリングホイール）を握っているユーザの指がどの程度自由に動くかを判定する必要がある。

本発明は上記の課題を考慮してなされたものであり、把持デバイスを把持したユーザの指の動きの自由度を推定するための情報を得る把持状態判定装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る把持状態判定装置は、指の可動範囲に関連付いた複数のパターンを定義し、把持部に対してユーザが行っている握り方がどのパターンに属するかを判定するという構成をとった。

具体的には、把持部と、前記把持部の表面に配置された接触センサを有し、ユーザが手で把持して使用する把持デバイスの、ユーザによる握り方をパターンによって分類する把持状態判定装置であって、前記接触センサから情報を取得し、前記ユーザの手の接触位置の分布を表す接触分布を取得する第一の情報取得手段と、前記接触分布に基づいて、前記把持部上における手の位置である把持位置、または、前記把持部を把持している手の形状である手形状を取得する第二の情報取得手段と、前記把持部を握った状態における指の可動範囲と関連付いた複数の把持パターンを記憶する把持パターン記憶手段と、取得した前記把持位置または手形状に基づいて、対応する把持パターンを決定する把持パターン決定手段と、を有することを特徴とする。

把持デバイスとは、ユーザが手で把持して利用するデバイスであり、典型的には車両のステアリングホイールであるが、これに限られない。把持部とは、ユーザの手が置かれる部分であり、例えば、ステアリングホイールの外周部である。
把持部の表面には、接触センサが配置されている。接触センサは、操作者の指の接触位置を検出できるセンサであり、典型的にはタッチパッドに用いられているような平板状のセンサであるが、複数個のセンサが配列されたものであってもよい。
接触センサは、把持部を把持した操作者の手の接触位置を検出できれば、どこに配置されていてもよい。例えば、把持デバイスがステアリングホイールである場合、接触センサがホイールの外周全体を覆っていてもよいし、外周上の一部分のみに配置されていてもよい。また、運転者に向き合う面のみに配置されていてもよい。また、接触センサは、操作者の手が把持部に接触していることを検出できれば、必ずしもセンサ自体が手と接触する必要はない。例えば、埋め込まれた近接センサなどを使用してもよい。

また、第一の情報取得手段は、接触センサから情報を取得し、ユーザの手の接触位置の分布を表すデータである接触分布を取得ないし生成する手段である。例えば、二次元平面上に接触位置の分布をプロットしたデータを取得することができる。
第二の情報取得手段は、前記把持部上における手の位置である把持位置、または、前記把持部を把持している手の形状である手形状を取得する手段である。把持位置とは、把持部に対するユーザの手の相対位置を表す情報である。例えば、把持部がトーラス状の器具である場合、大円に沿った方向における座標であってもよいし、小円に沿った方向における座標であってもよい。また、これらの組み合わせであってもよい。また、手形状とは、把持部を把持しているユーザの手の形状を表す情報である。手形状は、手の形状に関連付いたものであれば、どのような情報であってもよい。例えば、所定の指が伸展している方向を角度で表したものなどであってもよい。

把持パターン記憶手段は、複数の把持パターンを、把持部を握った状態における指の可動範囲と関連付けて記憶する手段であり、把持パターン決定手段は、取得した把持位置ま
たは手形状に基づいて、把持パターンを決定する手段である。
かかる構成によると、接触分布に基づいて把持パターンを決定することで、ユーザの指の可動範囲を一意に定めることができる。

また、前記把持パターン記憶手段は、前記把持パターンを、対応する把持位置または手形状と関連付けて記憶し、前記把持パターン決定手段は、取得した把持位置または手形状との類似度に基づいて、対応する把持パターンを決定することを特徴としてもよい。

把持パターンは、関連付いた把持位置または手形状との類似度に基づいて決定することが好ましい。例えば、把持位置または手形状が一致することを条件としてもよいし、把持位置または手形状についての誤差が閾値以内であることを条件としてもよい。また、候補が複数ある場合、類似度が最も高いものとしてもよい。

また、前記把持部はトーラス形状をなしており、前記手形状は、前記ユーザが把持部を把持している状態において、ユーザの人差し指が伸展している方向を表す第一の角度情報によって表されることを特徴としてもよい。

トーラスとは、いわゆるドーナツ形状の円環体である。把持部が円環状のものである場合、把持した際の人差し指の角度によって、他の指の可動範囲が大きく変わる場合がある。そこで、手形状として、基準となる角度に対する人差し指の角度を用いる。これにより、より適切な把持パターンを決定することができる。

また、前記把持位置は、緯線方向におけるユーザの手の位置を表す第一の位置情報と、経線方向におけるユーザの手の位置を表す第二の位置情報と、によって表されることを特徴としてもよい。

緯線方向とは大円に沿った方向であり、経線方向とは小円に沿った方向である。把持部がトーラス形状である場合、把持する場所によって指の動く自由度が制限される。そこで、把持位置として、大円に沿った方向における位置と、小円に沿った方向における位置（すなわち奥行き）を表す情報を用いる。これにより、より適切な把持パターンを決定することができる。

また、前記把持パターン決定手段は、取得した第一の角度情報、第一の位置情報、第二の位置情報のそれぞれに対して重みづけを行ったうえで前記類似度を求めることを特徴としてもよい。

例えば、指の可動範囲の決定に大きく寄与する値については重みを大きくし、その他の値については重みを小さくする。このようにすることで、より精度よく把持パターンを決定できるようになる。

また、本発明に係る入力装置は、ユーザが手で把持するための把持部と、前記把持部の表面に配置された接触センサと、前述した把持状態取得装置と、前記接触分布の時間的変化と、前記決定した把持パターンとに基づいて、前記ユーザが行ったジェスチャを判定するジェスチャ判定手段と、を有することを特徴とする。

前述したように、把持部に対する握り方が変化すると、指の可動範囲が変わり、指の移動量が変化するため、ジェスチャの認識精度が低下する場合がある。これに対し、本発明に係る入力装置では、指の可動範囲に関連付いた把持パターンに基づいてジェスチャを判定するため、握り方の変化に起因する認識精度の低下を抑えることができる。

また、前記把持デバイスは、車両用ステアリングホイールであることを特徴としてもよい。
本発明に係る入力装置は、把持部から手を離すことなく入力操作を行えるため、車両の操舵を行う装置に特に好適に適用することができる。

また、前記把持パターン決定手段は、周期的に把持パターンの再決定を行うことを特徴としてもよい。

ユーザがステアリングホイールを握りなおすと、指の可動範囲が変わってしまい、ジェスチャの認識精度が低下する場合がある。そこで、周期的に把持パターンを決定し直すようにしてもよい。このようにすることで、握り方の変化に追従することができ、ジェスチャの認識精度を保つことができる。

また、前記把持パターン決定手段は、前記接触分布に基づいて、ユーザが前記把持部を握り直したことを検出したうえで把持パターンの再決定を行うことを特徴としてもよい。

把持パターンの再決定は、ユーザがステアリングホイールを握りなおした場合にのみ行うようにしてもよい。ユーザがステアリングホイールを握りなおしたことは、取得した接触分布に基づいて検出することができる。

なお、本発明は、上記手段の少なくとも一部を含む把持状態判定装置や入力装置として特定することができる。また、本発明は、上記処理の少なくとも一部を含む把持状態判定方法や入力取得方法として特定することもできる。上記処理や手段は、技術的な矛盾が生じない限りにおいて、自由に組み合わせて実施することができる。

本発明によれば、把持デバイスを把持したユーザの指の動きの自由度を推定するための情報を得ることができる。

第一の実施形態に係るステアリングホイールの外観図である。 第一の実施形態に係る車両用入力装置のシステム構成図である。 センサ情報取得部が生成するセンサ情報の例である。 把持パターンを説明する第一の図である。 把持パターンを説明する第二の図である。 把持パターンを説明する第三の図である。 把持パターンを説明する第四の図である。 第一の実施形態に係る把持パターンテーブルの例である。 位置情報および角度情報を抽出する方法を説明する図である。 第一の実施形態に係る入力装置の処理フローチャート図である。 ステアリングホイールの握り方を例示する図である。

（第一の実施形態）
<システム構成>
第一の実施形態に係る車両用入力装置は、運転者が行ったジェスチャ操作を取得し、対応する信号を外部の車載端末に出力する装置である。第一の実施形態に係る車両用入力装置は、ステアリングホイール１０および制御装置２０から構成される。以下、図１〜図３を参照しながら、システム構成について説明する。

図１は、ステアリングホイール１０の物理構成を説明する図である。
符号１１は、運転者が通常の運転操作において両手で把持する部分であり、本発明における把持部である。以降、ステアリングホイールとは、図１に示したホイール全体を指すものとし、運転者の手が置かれる部分（ステアリングホイールの外周部）を指す場合は、把持部という語を用いる。
符号１２Ａおよび１２Ｂは、把持部の表面に配置された接触センサである。接触センサは、把持部１１に巻きつく形で把持部を覆っており、右手が触れる部分（１２Ａ）と、左手が触れる部分（１２Ｂ）の二つに分かれて配置されている。

接触センサ１２Ａおよび１２Ｂは、把持部上で運転者の指が接触している位置を検出することができれば、どのようなセンサであってもよい。例えば、静電容量の変化を検出する静電センサであってもよいし、圧力センサなどであってもよい。本実施形態では、接触センサは、検知面を複数の領域に区切り、接触を検知している領域の位置を出力することができるセンサである。接触センサは、複数箇所における接触を同時に検知できるセンサであればよい。例えば、複数箇所での接触を一つのセンサで検知できるものであってもよいし、単一箇所での接触を検知するセンサの集合であってもよい。

なお、以降、右手の部分に配置された接触センサ１２Ａと、左手の部分に配置された接触センサ１２Ｂを、まとめて接触センサ１２と称する。また、実施形態の説明では、接触センサ１２Ａを用いて右手の動きのみを検出する例を挙げるが、左手の動きを検出する同様の処理を別途実施してもよい。また、接触センサ１２Ａと１２Ｂからそれぞれ出力される情報を結合し、仮想的な一つのセンサとみなして処理を行ってもよい。

図２は、本実施形態に係る車両用入力装置のシステム構成図である。
制御装置２０は、ステアリングホイール１０に配置された接触センサ１２から情報を取得し、運転者が行った入力操作に基づいてジェスチャを判定し、対応する信号を車載端末３０に出力する装置である。
制御装置２０は、専用に設計されたハードウェアによって実現されてもよいし、ＣＰＵ、主記憶装置、補助記憶装置を有するコンピュータによって実現されてもよい。コンピュータによって実現される場合、補助記憶装置に記憶されたプログラムが主記憶装置にロードされ、ＣＰＵによって実行されることによって図２に図示した各手段が機能する（ＣＰＵ、主記憶装置、補助記憶装置はいずれも不図示）。以下、制御装置２０を構成する各手段を説明する。

センサ情報取得部２１は、接触センサ１２から情報を取得する手段であり、本発明における第一の情報取得手段である。センサ情報取得部２１は、接触センサ１２から取得した情報に基づいて、接触センサの検出結果を表すビットマップを生成する。当該ビットマップをセンサ情報と称する。
図３は、センサ情報取得部２１が生成するセンサ情報の例である。長方形のビットマップ３００が、把持部に巻きついている接触センサ１２Ａを展開したものに対応する（上下端部分は省略）。図３の例では、接触センサが接触を検知している領域を黒塗りで示している（白線は手の位置を表す）。以降、接触センサが接触を検知している領域を接触領域と称する。

把持パターン記憶部２２は、運転者が把持部１１を把持する際の握り方を定義した情報（把持パターン）を記憶する手段である。把持パターンは、「ユーザ（運転者）が把持部に対してどのように手を置いているか」を分類したものであり、把持パターン記憶部２２には、複数の把持パターンが記憶される。
把持パターン決定部２３は、接触センサ１２から取得したセンサ情報と、把持パターン記憶部２２に記憶された情報を用いて、対応する把持パターンを決定する手段であり、本
発明における第二の情報取得手段および把持パターン決定手段である。
把持パターンをどのように定義し、センサ情報に基づいて、対応する把持パターンをどのように決定するかについては後述する。

また、ジェスチャ判定部２４は、時間の経過に伴うセンサ情報の変化を取得し、運転者によってどのようなジェスチャが行われたかを判定する手段である。具体的には、センサ情報取得部２１から周期的にセンサ情報を取得し、センサ情報の変化が、記憶されたジェスチャのパターンと一致するかを判定する。これにより、例えば「右方向へのスワイプ操作が行われた」、「ダブルタップ操作が行われた」といった判定を行うことができる。
ジェスチャ判定部２４が、本発明におけるジェスチャ判定手段である。

操作情報出力部２６は、ジェスチャ判定部２４が判定した操作入力の内容を、車載端末３０が解釈できる信号に変換する手段である。例えば、ジェスチャ判定部２４が判定した操作入力が左スワイプであった場合、左へポインタを移動させる信号を生成し、送信する。また、ジェスチャ判定部２４が判定した操作入力がダブルタップであった場合、入力確定を意味する信号を生成し、送信する。

車載端末３０は、操作対象の端末であり、典型的にはスマートフォン、タブレット型コンピュータ、カーナビゲーションシステム、車載ＡＶシステムなどである。また、車載端末３０は、不図示の表示手段を有しており、画面を表示することができる。画面は、例えば運転席に備えられたヘッドアップディスプレイに表示してもよいし、フロントガラスに投影してもよい。液晶ディスプレイ装置などに表示してもよいが、運転者が視線を移動せずに視認できる装置であることが好ましい。

<従来技術の問題点>
次に、把持パターンの具体例を挙げ、従来技術の問題点について説明する。
まず、把持パターンについて、図４Ａ〜図４Ｄを参照しながら説明する。符号４００で表した領域が、把持部に巻きついている接触センサ１２Ａを展開したものに対応する。本実施形態では、センサ情報は図３に示したようなビットマップであるが、図４では、説明をわかりやすくするため、図形を用いて手の位置を表す。

図４Ａは、本実施形態における標準的な把持パターン（以降、パターンＡと称する）の例である。また、図４Ｂは、運転者が把持部の上方（すなわち、ステアリングホイールを正面から見て１時の方向付近）を握っていた場合に対応する把持パターン（パターンＢ）である。また、図４Ｃは、運転者が把持部の奥側を握っていた場合に対応する把持パターン（パターンＣ）である。また、図４Ｄは、運転者の人差し指が、親指に接近して配置されていた場合に対応する把持パターン（パターンＤ）である。このように、把持パターンは、運転者の手の置き方によって複数のものが定義される。

次に、指の可動範囲について説明する。指の可動範囲とは、運転者が把持部を把持している状態において、指が自由に動く範囲である。例えば、図４Ａの符号４０１Ａで表した領域が、パターンＡにおける親指の可動範囲であり、符号４０２Ａで表した領域が、パターンＡにおける人差し指の可動範囲である。
一方で、出願人らの研究により、運転者の指の可動範囲は、ステアリングホイールの握り方によって変化することがわかっている。例えば、パターンＢのように、運転者が把持部の上方（１時の方向付近）を握った場合、パターンＡのように右方（３時の方向付近）を握った場合と比べると、人差し指の可動範囲が狭くなる（符号４０２Ｂ）。
また、パターンＣのように、運転者が把持部の奥側を握った場合、パターンＡと比べて、人差し指の可動範囲が狭くなる（符号４０２Ｃ）。

可動範囲の変化は、このような、把持部において手が置かれる位置のほか、指が伸展している方向とも関係する。例えば、パターンＤのように、人差し指と親指とがなす角が小さい場合、パターンＡと比較すると、親指の可動範囲が狭くなる（符号４０１Ｄ）。人差し指が存在することで、親指の動きが制限されるためである。

このように、運転者の指の可動範囲は、把持部に対する握り方によって変化するが、従来の方法では、指の可動範囲を考慮せずにジェスチャを判定するため、運転者が行ったジェスチャを正しく認識できないケースが発生する。例えば、車載装置において、「親指を所定の距離以上スワイプ」させることで、「表示された画面のページ送りをする」というジェスチャ入力機能があったとする。所定の距離とは、実際に運転者が把持部を把持した状態における指の可動範囲（例えば、領域４０１Ａの幅）に基づいて定められるが、パターンＤのように、指の可動範囲が狭くなると、一回のジェスチャでは入力操作が行えなくなる。一方で、領域４０１Ｄの大きさを基準とすると、わずかな指の動きで、意図しない入力がされてしまうおそれがある。

そこで、本実施形態に係る入力装置では、指の可動範囲ごとに複数の把持パターンを定義し、センサ情報に基づいて対応する把持パターンを特定したうえで、当該把持パターンを考慮してジェスチャの判定を行う。

<把持パターンの定義方法>
次に、把持パターンを定義する方法について説明する。図５は、前述したパターンＡ〜Ｄを数値によって定義したテーブル（把持パターンテーブル）の例である。当該テーブルは、把持パターン記憶部２２に記憶される。把持パターンは、Ｘ座標、Ｙ座標、角度θの三つの情報によって定義される。センサ情報の例である図６を参照しながら、三つの値について説明する。

Ｘ座標およびＹ座標は、把持部上における座標値であり、把持部上のどこに運転者の手があるかを表す値である。運転者の手の位置は、例えば、手を代表する点（代表点）を定義し、当該点の座標によって表すことができる。代表点は、例えば、親指の付け根にあたる手のひら（母指球）の中心（符号６０１）とすることができる。センサ情報に基づいて抽出することができるものであれば、他の点を用いてもよいが、例えば指先などを用いると、指の長さによって影響を受けてしまうため、個人差による影響が少ない場所であることが好ましい。前述したＸ座標およびＹ座標が、本発明における第一の位置情報および第二の位置情報である。

角度θは、人差し指がどの方向に伸展しているかを表す角度である。人差し指の伸展方向は、図６中、Ｘ軸とのなす角（角度θ）によって表される。通常、角度θは０度〜９０度の範囲をとる。ここで得られた角度θが、本発明における第一の角度情報である。

本発明をステアリングホイールに適用する場合、例えば、Ｙ座標は、ステアリングホイールの周方向における把持位置に対応し、Ｘ座標は、ステアリングホイールの周方向と直交する方向における把持位置（いわゆる握りの深さ）に対応させるとよい。また、角度θは、ステアリングホイールの周方向に垂直な断面に対する人差し指の角度に対応させるとよい。

<把持パターンの決定方法>
次に、前述した三つの情報と、取得したセンサ情報とを比較し、対応する把持パターンを決定する方法について説明する。

まず、把持パターン決定部２３が、ビットマップ形式のセンサ情報を取得し、手を代表
する点（代表点）の座標（Ｘ座標，Ｙ座標）を取得する。代表点の座標は、既知の手法によって取得することができる。
本発明をステアリングホイールに適用する場合、例えば、Ｙ座標は、ステアリングホイールの周方向に沿って複数の領域を定義し、当該各領域内に、手を代表する点があるか否かによって判断するようにしてもよい。当該複数の領域は、例えば、ステアリングホイールの周方向に沿った円弧がなす中心角が４５度となるように分割することができる。

次に、把持パターン決定部２３が、センサ情報に基づいて、人差し指の伸展方向を取得し、角度θを取得する。角度θは、例えば、センサ情報に対するパターンマッチング等によって取得することができる。例えば、左右方向に延びている接触領域のうち、最も上方にある領域を抽出し、人差し指の伸展方向を特定したうえで、Ｘ軸とのなす角を計測することで取得することができる。

把持パターン決定部２３は、センサ情報に基づいて取得した上記三つの値と、把持パターンテーブルに記録された三つの値を比較し、互いの類似度を表す評価値を把持パターンごとに算出する。
本実施形態では、評価値として、三つの値それぞれの差分を合計したものを用いる。すなわち、評価値が小さいほど、把持パターンが類似していることを意味する。本実施形態では、評価値が最も小さい把持パターンを、取得したセンサ情報に対応する把持パターンとする。
把持パターンが決定されると、把持パターン決定部２３は、当該把持パターンに関する情報をジェスチャ判定部２４に送信する。把持パターンに関する情報とは、把持パターンの識別子であってもよいし、当該把持パターンに対応する、ジェスチャ判定用のテンプレート情報などであってもよい。

<ジェスチャ判定処理>
ジェスチャ判定部２４は、以上に説明した処理とは独立して、センサ情報取得部２１からセンサ情報を周期的に取得し、当該センサ情報に基づいてジェスチャの判定を行う。
また、ジェスチャ判定部２４は、把持パターン決定部２３から送信された情報に基づいて、把持パターンに対応するテンプレート（ジェスチャを判定するために用いるテンプレート）を取得し、当該テンプレートを用いてジェスチャの判定を行う。例えば、現在の把持パターンが、親指の可動領域が小さいものである場合、より小さい動作によってジェスチャを認識できるテンプレートを選択する。

例えば、デフォルトの状態（パターンＡ）において、「指が接触している部分が右に１０ポイント移動した場合に、右フリックが行われたと判定する」というテンプレートがあったものとする。一方、パターンＤにおいては、親指の可動範囲が狭くなるため、デフォルトのテンプレートに代えて、「指が接触している部分が右に５ポイント移動した場合に、右フリックが行われたと判定する」というテンプレートを用いる。なお、ここで言うポイントとは、指の移動量を表す仮想的な単位であるものとする。
このように、指の可動範囲に基づいて定義された把持パターンを用い、ジェスチャの判定に用いるテンプレートを変更することで、握り方に関わらず、運転者が意図した通りのジェスチャを認識させることができる。

<処理フローチャート>
次に、第一の実施形態に係る入力装置が行う、把持パターンの判定処理について、図７を参照しながら具体的に説明する。図７に示した処理は、車両のメインキーがオンである間、周期的に実行される。なお本例では、右手に対応する把持パターンテーブルが、図５に示したような形式で記憶されているものとする。

まず、ステップＳ１１で、センサ情報取得部２１が、接触センサ１２から情報を取得し、センサ情報を生成する。ここで、前回のステップＳ１１の処理から所定の時間が経過していない場合は、所定の時間になるまで待ち時間（例えば５秒）を挿入する。

ステップＳ１２では、把持パターン決定部２３が、センサ情報であるビットマップから、前述した方法によって、第一および第二の位置情報と、第一の角度情報を取得する。ここで、もし値の取得に失敗した場合、処理をステップＳ１１へ戻してもよいし、デフォルト値が得られたものと仮定して次のステップへ進むようにしてもよい。

ステップＳ１３では、把持パターン決定部２３が、把持パターン記憶部２２に記憶された把持パターンテーブルと、ステップＳ１２で取得した値との比較を行って評価値を取得し、最も評価値が低くなる把持パターンを決定する。把持パターンが決定されると、当該把持パターンに関する情報を、ジェスチャ判定部２４に送信し、処理はステップＳ１１へ遷移する。

また、ジェスチャ判定部２４は、把持パターン決定部２３から通知された把持パターンに対応するテンプレートを用いて、図７の処理とは独立した処理によって、ジェスチャの判定を行う。

このように、本実施形態に係る入力装置では、把持部上で手が置かれている位置と、人差し指の伸展方向に基づいて把持パターンを決定し、決定した把持パターンに対応するテンプレートを用いてジェスチャを判定する。
前述したように、指の可動範囲は、把持部に対する握り方によって変化するため、把持パターンを特定しない場合、握り方によって指の移動量が変わってしまい、運転者が意図したジェスチャを正しく認識できないおそれがある。これに対し、本実施形態に係る入力装置では、指の可動範囲に関連付いた把持パターンを定義し、分類を行うため、より高い精度でジェスチャを認識することができる。

なお、評価値は、把持パターンとの類似度を求めることができれば、例示した方法以外の方法によって求めてもよい。例えば、値の差分ではなく誤差率を用いてもよいし、値がとる範囲を正規化したのちに評価値を求めるようにしてもよい。
また、三つの値それぞれについて所定の重みを乗じてもよい。例えば、指の可動範囲の決定に大きく寄与する要素については、重みを大きくするようにしてもよい。例えば、Ｙ座標の影響が、Ｘ座標および／または角度θによる影響よりも大きくなるように重みを付けるなどしてもよい。

また、第一の実施形態では、把持パターンテーブルを把持パターン記憶部２２にあらかじめ記憶させたが、把持パターンテーブルは学習によって取得、あるいは更新するようにしてもよい。例えば、キャリブレーション等によって情報を更新するようにしてもよい。

（第二の実施形態）
第一の実施形態では、所定の時間が経過するごとに図７の処理を繰り返し行うことで、周期的に把持パターンを再決定した。これに対し、第二の実施形態は、センサ情報に基づいて、運転者がステアリングホイールを握りなおしたことを検出し、把持パターンの再決定を行う実施形態である。
第二の実施形態に係る車両用入力装置の構成は、第一の実施形態と同様であるため、詳細な説明は省略し、相違点のみを説明する。

第二の実施形態では、ステップＳ１１で、ステアリングホイールの握り直しが発生したことを検出したうえで、以降のステップに処理を進める。握り直しの検出は、例えば、セ
ンサ情報を周期的に取得して監視することで行うことができる。例えば、接触領域の面積が０になった後、再度増加した場合、運転者が手を置き直した、すなわち握り直しが発生したと判定することができる。また、接触を表す点の数が０になった後、再度増加した場合も同様である。ステップＳ１１では、繰り返しセンサ情報を取得し、握り直しを検出した場合、ステップＳ１２へ遷移し、第一の実施形態と同様の方法によって把持パターンの決定を行う。

なお、握り直しが発生したことを検出する方法は、前述した方法に限られない。例えば、接触領域の数や面積の変動率、または、変動量に基づいて、握り直しが発生したと判断してもよい。例えば、接触領域の面積や数に対して、３０％以上の変動が生じた場合に、握り直しが発生したと判断してもよい。

（変形例）
上記の実施形態はあくまでも一例であって、本発明はその要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施しうる。
例えば、各実施形態では、ステアリングホイールを把持デバイスとしたが、操作者が手で把持して利用するトーラス状あるいは筒状のデバイスであれば、どのようなものを用いてもよい。例えば、操縦桿やマスターコントローラ等であってもよい。

また、自動車の車室に設けられる取っ手（アシストグリップ）、前席シートの背もたれの背面側に設けられる後席乗員用の取っ手、ドアトリムに設けられる取っ手（ドアグリップ）などであってもよい。これらの場合、Ｙ座標は、取っ手の長手方向における把持位置に対応させ、Ｘ座標は、取っ手の長手方向と直交する方向における把持位置（いわゆる握りの深さ）に対応させてもよい。また、角度θは、取っ手の長手方向に垂直な断面に対する、人差し指の角度に対応させてもよい。

また、実施形態の説明では、接触センサ１２Ａと接触センサ１２Ｂが離れて配置されているが、それぞれを隙間なく配置するようにしてもよい。また、一つの接触センサとしてもよい。

また、実施形態の説明では、入力装置を例示したが、ジェスチャ判定部２４および操作情報出力部２５を省略し、対応する把持パターンを出力する装置（把持状態判定装置）として実施してもよい。この場合、ジェスチャの判定を行う装置と組み合わせ、決定した把持パターンを受け渡すようにしてもよい。

１０ ステアリングホイール
１２ 接触センサ
２０ 制御装置
２１ センサ情報取得部
２２ 把持パターン記憶部
２３ 把持パターン決定部
２４ ジェスチャ判定部
２５ 操作情報出力部
３０ 車載端末

Claims (11)

1. 把持部と、前記把持部の表面に配置された接触センサを有し、ユーザが手で把持して使用する把持デバイスの、ユーザによる握り方をパターンによって分類する把持状態判定装置であって、
   前記接触センサから情報を取得し、前記ユーザの手の接触位置の分布を表す接触分布を取得する第一の情報取得手段と、
   前記接触分布に基づいて、前記把持部上における手の位置である把持位置、または、前記把持部を把持している手の形状である手形状を取得する第二の情報取得手段と、
   前記把持部を握った状態における指の可動範囲と関連付いた複数の把持パターンを記憶する把持パターン記憶手段と、
   取得した前記把持位置または手形状に基づいて、対応する把持パターンを決定する把持パターン決定手段と、
   を有する、把持状態判定装置。
2. 前記把持パターン記憶手段は、前記把持パターンを、対応する把持位置または手形状と関連付けて記憶し、
   前記把持パターン決定手段は、取得した把持位置または手形状との類似度に基づいて、対応する把持パターンを決定する、
   請求項１に記載の把持状態判定装置。
3. 前記把持部はトーラス形状をなしており、
   前記手形状は、前記ユーザが把持部を把持している状態において、ユーザの人差し指が伸展している方向を表す第一の角度情報によって表される、
   請求項２に記載の把持状態判定装置。
4. 前記把持位置は、緯線方向におけるユーザの手の位置を表す第一の位置情報と、経線方向におけるユーザの手の位置を表す第二の位置情報と、によって表される、
   請求項３に記載の把持状態判定装置。
5. 前記把持パターン決定手段は、取得した第一の角度情報、第一の位置情報、第二の位置情報のそれぞれに対して重みづけを行ったうえで前記類似度を求める、
   請求項４に記載の把持状態判定装置。
6. ユーザが手で把持するための把持部と、
   前記把持部の表面に配置された接触センサと、
   前記接触センサから情報を取得し、前記ユーザの手の接触位置の分布を表す接触分布を取得する第一の情報取得手段と、
   前記接触分布に基づいて、前記把持部上における手の位置である把持位置、または、前記把持部を把持している手の形状である手形状を取得する第二の情報取得手段と、
   前記把持部を握った状態における指の可動範囲と関連付いた複数の把持パターンを記憶する把持パターン記憶手段と、
   取得した前記把持位置または手形状に基づいて、対応する把持パターンを決定する把持パターン決定手段と、
   前記接触分布の時間的変化と、前記決定した把持パターンとに基づいて、前記ユーザが行ったジェスチャを判定するジェスチャ判定手段と、
   を有する、入力装置。
7. 前記把持デバイスは、車両用ステアリングホイールである、
   請求項６に記載の入力装置。
8. 前記把持パターン決定手段は、周期的に把持パターンの再決定を行う、
   請求項７に記載の入力装置。
9. 前記把持パターン決定手段は、前記接触分布に基づいて、ユーザが前記把持部を握り直したことを検出したうえで把持パターンの再決定を行う、
   請求項７または８に記載の入力装置。
10. 把持部と、前記把持部の表面に配置された接触センサを有し、ユーザが手で把持して使用する把持デバイスの、ユーザによる握り方を判定する把持状態判定装置が行う把持状態判定方法であって、
    前記接触センサから情報を取得し、前記ユーザの手の接触位置の分布を表す接触分布を取得する第一の情報取得ステップと、
    前記接触分布に基づいて、前記把持部上における手の位置である把持位置、または、前記把持部を把持している手の形状である手形状を取得する第二の情報取得ステップと、
    取得した前記把持位置または手形状に基づいて、前記把持部を握った状態における指の可動範囲と関連付いた複数の把持パターンの中から、対応する把持パターンを決定する把持パターン決定ステップと、
    を含む、把持状態判定方法。
11. ユーザが手で把持するための把持部と、前記把持部の表面に配置された接触センサと、を有する入力装置が行う入力取得方法であって、
    前記接触センサから情報を取得し、前記ユーザの手の接触位置の分布を表す接触分布を取得する第一の情報取得ステップと、
    前記接触分布に基づいて、前記把持部上における手の位置である把持位置、または、前記把持部を把持している手の形状である手形状を取得する第二の情報取得ステップと、
    取得した前記把持位置または手形状に基づいて、前記把持部を握った状態における指の可動範囲と関連付いた複数の把持パターンの中から、対応する把持パターンを決定する把持パターン決定ステップと、
    前記接触分布の時間的変化と、前記特定した把持状態とに基づいて、前記ユーザが行ったジェスチャを判定するジェスチャ判定ステップと、
    を含む、入力取得方法。

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