JP3240941B2 - 手振り検出方法及び装置 - Google Patents
手振り検出方法及び装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、手振り状態を光学
的に検出する方法及び装置に関する。
的に検出する方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車を運転している際に、自動車に搭
載されているカーステレオ，空調機器を調整しようとす
る場合、視線を走行方向前方に向けたまま、一方の手で
ボタン，摘み等の調整手段を操作する。このようなとき
には、目視確認を行えないので、調整動作が運転者の意
のままにならないことが多い。よって、運転中であるに
もかかわらず、視線をその調整手段の方向に向けた状態
で調整手段を操作する行為が頻繁に見られる。このよう
なことが原因となった脇見運転による交通事故は後を立
たないのが現状であり、何等かの対策を講じる必要があ
る。
載されているカーステレオ，空調機器を調整しようとす
る場合、視線を走行方向前方に向けたまま、一方の手で
ボタン，摘み等の調整手段を操作する。このようなとき
には、目視確認を行えないので、調整動作が運転者の意
のままにならないことが多い。よって、運転中であるに
もかかわらず、視線をその調整手段の方向に向けた状態
で調整手段を操作する行為が頻繁に見られる。このよう
なことが原因となった脇見運転による交通事故は後を立
たないのが現状であり、何等かの対策を講じる必要があ
る。
【０００３】使用者の手を振るという動きによって機器
に対して使用者の希望を伝達できれば、目視で確認する
ことなく上述したような調整操作を行えるようになる。
例えば、手を左に振ればカーステレオの音量が大きくな
り、右に振ればそれが小さくなるように設定しておけ
ば、運転者の左右方向の手振り動作によって目視確認を
行うことなくカーステレオの音量を調整できる。また、
この手振りによる意思伝達は、視覚障害者にとっても有
効な手段であり、種々の機器にそのような機能を備えて
おけば、視覚障害者の利便性が向上する。
に対して使用者の希望を伝達できれば、目視で確認する
ことなく上述したような調整操作を行えるようになる。
例えば、手を左に振ればカーステレオの音量が大きくな
り、右に振ればそれが小さくなるように設定しておけ
ば、運転者の左右方向の手振り動作によって目視確認を
行うことなくカーステレオの音量を調整できる。また、
この手振りによる意思伝達は、視覚障害者にとっても有
効な手段であり、種々の機器にそのような機能を備えて
おけば、視覚障害者の利便性が向上する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】使用者の手振りに種々
の意味を持たせるためには、その手振りを正確に認識で
きることは勿論であり、しかも、手振りの状態を細かく
検出する必要がある。また、種々の機器に備えられるよ
うに、手振りを検出するセンサは小型で簡単な構成を有
することも必要である。しかしながら、現状では、手が
振られたか否かを認識する程度の小型なセンサシステム
（公知例があれば記述下さい）は知られているが、小型
であって移動方向及び移動速度を含む手振りの詳細な状
態を正確に検出するシステムは十分に応用化が図られて
いない。
の意味を持たせるためには、その手振りを正確に認識で
きることは勿論であり、しかも、手振りの状態を細かく
検出する必要がある。また、種々の機器に備えられるよ
うに、手振りを検出するセンサは小型で簡単な構成を有
することも必要である。しかしながら、現状では、手が
振られたか否かを認識する程度の小型なセンサシステム
（公知例があれば記述下さい）は知られているが、小型
であって移動方向及び移動速度を含む手振りの詳細な状
態を正確に検出するシステムは十分に応用化が図られて
いない。
【０００５】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、簡単な手法にて、手振りの移動方向及び移動速
度を正確に検出できる手振り検出方法、及び、小型の構
成でありながら、手振りの移動方向及び移動速度を正確
に検出できる手振り検出装置を提供することを目的とす
る。
であり、簡単な手法にて、手振りの移動方向及び移動速
度を正確に検出できる手振り検出方法、及び、小型の構
成でありながら、手振りの移動方向及び移動速度を正確
に検出できる手振り検出装置を提供することを目的とす
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る手振り検
出方法は、手振りを光学的に検出する方法において、複
数の発光素子から夫々光を手振り域に出射し、その出射
した光による手からの反射光を、各発光素子に対応して
設けた複数の受光素子にて受光し、前記複数の受光素子
の受光量の差及び和の経時変化に基づいて、手振りの移
動方向と移動速度を検出することを特徴とする。
出方法は、手振りを光学的に検出する方法において、複
数の発光素子から夫々光を手振り域に出射し、その出射
した光による手からの反射光を、各発光素子に対応して
設けた複数の受光素子にて受光し、前記複数の受光素子
の受光量の差及び和の経時変化に基づいて、手振りの移
動方向と移動速度を検出することを特徴とする。
【０００７】
【０００８】
【０００９】
【００１０】請求項２に係る手振り検出方法は、請求項
１において、２個の発光素子を設け、１次元の手振りの
移動方向及び移動速度を検出することを特徴とする。
１において、２個の発光素子を設け、１次元の手振りの
移動方向及び移動速度を検出することを特徴とする。
【００１１】請求項３に係る手振り検出方法は、請求項
１または２の何れかにおいて、交差する２方向に２個ず
つ計４個の発光素子を設け、２次元の手振りの移動方向
及び移動速度を検出することを特徴とする。
１または２の何れかにおいて、交差する２方向に２個ず
つ計４個の発光素子を設け、２次元の手振りの移動方向
及び移動速度を検出することを特徴とする。
【００１２】
【００１３】請求項４に係る手振り検出方法は、請求項
１〜３の何れかにおいて、前記複数の発光素子の夫々か
ら出射する光は赤外光であることを特徴とする。
１〜３の何れかにおいて、前記複数の発光素子の夫々か
ら出射する光は赤外光であることを特徴とする。
【００１４】請求項５に係る手振り検出方法は、手振り
を光学的に検出する方法において、１個の発光素子から
光を手振り域に出射し、その出射した光による手からの
反射光を複数の受光素子にて受光し、前記複数の受光素
子の受光量の差及び和の経時変化に基づいて、手振りの
移動方向と移動速度を検出することを特徴とする。
を光学的に検出する方法において、１個の発光素子から
光を手振り域に出射し、その出射した光による手からの
反射光を複数の受光素子にて受光し、前記複数の受光素
子の受光量の差及び和の経時変化に基づいて、手振りの
移動方向と移動速度を検出することを特徴とする。
【００１５】請求項６に係る手振り検出装置は、手振り
を光学的に検出する装置において、手振り域に光を出射
する複数の発光素子と、各発光素子から出射された光に
よる手からの反射光を受光する、各発光素子に対応付け
られた複数の受光素子と、前記複数の受光素子の受光量
の差及び和の経時変化に基づいて、手振りの移動方向と
移動速度を検出する検出器とを備えることを特徴とす
る。
を光学的に検出する装置において、手振り域に光を出射
する複数の発光素子と、各発光素子から出射された光に
よる手からの反射光を受光する、各発光素子に対応付け
られた複数の受光素子と、前記複数の受光素子の受光量
の差及び和の経時変化に基づいて、手振りの移動方向と
移動速度を検出する検出器とを備えることを特徴とす
る。
【００１６】請求項７に係る手振り検出装置は、手振り
を光学的に検出する装置において、夫々特性が異なる光
を手振り域に出射する複数の発光素子と、各発光素子か
ら出射された光による手からの反射光を受光する１つの
受光素子と、各発光素子から出射された光による手から
の反射光の前記受光素子の受光量の差及び和の経時変化
に基づいて、手振りの移動方向と移動速度を検出する検
出器とを備えることを特徴とする。
を光学的に検出する装置において、夫々特性が異なる光
を手振り域に出射する複数の発光素子と、各発光素子か
ら出射された光による手からの反射光を受光する１つの
受光素子と、各発光素子から出射された光による手から
の反射光の前記受光素子の受光量の差及び和の経時変化
に基づいて、手振りの移動方向と移動速度を検出する検
出器とを備えることを特徴とする。
【００１７】請求項８に係る手振り検出装置は、請求項
６または７において、前記検出器は、前記複数の発光素
子の夫々から出射された光の反射光の受光量の差を経時
的に求める手段と、求めた差の経時変化の傾きまたは２
回積分値により手振りの移動方向を検出する手段とを有
することを特徴とする。
６または７において、前記検出器は、前記複数の発光素
子の夫々から出射された光の反射光の受光量の差を経時
的に求める手段と、求めた差の経時変化の傾きまたは２
回積分値により手振りの移動方向を検出する手段とを有
することを特徴とする。
【００１８】請求項９に係る手振り検出装置は、請求項
６〜８何れかにおいて、前記検出器は、前記複数の発光
素子の夫々から出射された光の反射光の受光量の和を経
時的に求める手段と、求めた和が所定値を超えている時
間により手振りの移動速度を検出する手段とを有するこ
とを特徴とする。
６〜８何れかにおいて、前記検出器は、前記複数の発光
素子の夫々から出射された光の反射光の受光量の和を経
時的に求める手段と、求めた和が所定値を超えている時
間により手振りの移動速度を検出する手段とを有するこ
とを特徴とする。
【００１９】請求項１０に係る手振り検出装置は、請求
項７〜９の何れかにおいて、前記複数の発光素子は、交
差する２方向に２個ずつ設けた計４個の発光素子であ
り、前記１つの受光素子はその交差点の位置に配置して
あることを特徴とする。
項７〜９の何れかにおいて、前記複数の発光素子は、交
差する２方向に２個ずつ設けた計４個の発光素子であ
り、前記１つの受光素子はその交差点の位置に配置して
あることを特徴とする。
【００２０】請求項１１に係る手振り検出装置は、請求
項７〜９の何れかにおいて、前記複数の発光素子は、正
三角形の各頂点の位置に１個ずつ配置した計３個の発光
素子であり、前記１つの受光素子は該正三角形の重心の
位置に配置してあることを特徴とする。
項７〜９の何れかにおいて、前記複数の発光素子は、正
三角形の各頂点の位置に１個ずつ配置した計３個の発光
素子であり、前記１つの受光素子は該正三角形の重心の
位置に配置してあることを特徴とする。
【００２１】請求項１２に係る手振り検出装置は、請求
項７〜１１の何れかにおいて、前記複数の発光素子の各
発光素子は、互いに波長が異なる光を出射するものであ
ることを特徴とする。
項７〜１１の何れかにおいて、前記複数の発光素子の各
発光素子は、互いに波長が異なる光を出射するものであ
ることを特徴とする。
【００２２】請求項１３に係る手振り検出装置は、請求
項７〜１１の何れかにおいて、前記複数の発光素子の各
発光素子を相異なる位相のパルスで駆動する回路を更に
備えることを特徴とする。
項７〜１１の何れかにおいて、前記複数の発光素子の各
発光素子を相異なる位相のパルスで駆動する回路を更に
備えることを特徴とする。
【００２３】請求項１４に係る手振り検出装置は、請求
項７〜１１の何れかにおいて、前記複数の発光素子の各
発光素子を周波数または位相が相異なる正弦波信号で駆
動する回路を更に備えることを特徴とする。
項７〜１１の何れかにおいて、前記複数の発光素子の各
発光素子を周波数または位相が相異なる正弦波信号で駆
動する回路を更に備えることを特徴とする。
【００２４】請求項１５に係る手振り検出装置は、手振
りを光学的に検出する装置において、手振り域に光を出
射する１個の発光素子と、その出射した光による手から
の反射光を受光する複数の受光素子と、前記複数の受光
素子の受光量の差及び和の経時変化に基づいて、手振り
の移動方向と移動速度を検出する検出器とを備えること
を特徴とする。
りを光学的に検出する装置において、手振り域に光を出
射する１個の発光素子と、その出射した光による手から
の反射光を受光する複数の受光素子と、前記複数の受光
素子の受光量の差及び和の経時変化に基づいて、手振り
の移動方向と移動速度を検出する検出器とを備えること
を特徴とする。
【００２５】本発明の検出原理について説明する。図５
は、その原理説明図である。図５において、２つの発光
素子３１，３２が、何れも手振り域に向けて光を出射す
るように、例えば図５では何れもその光出射方向を上向
きにして、距離ｄだけ離れて設けられている。また、各
発光素子３１，３２に近接させて、受光面を手振り域
（例えば図５では上側）に向けた２個の受光素子３３，
３４が、各発光素子３１，３２に対応して夫々設けられ
ており、各発光素子３１，３２から出射されて手で反射
された光が対応する各受光素子３３，３４に入射される
ようになっている。そして、各発光素子３１，３２を発
光させた状態で、例えば、発光素子３１及び受光素子３
３の上方を通って、発光素子３２及び受光素子３４の上
方に向かって矢符方向（図５の右方向）へ手を移動させ
た場合を考える。
は、その原理説明図である。図５において、２つの発光
素子３１，３２が、何れも手振り域に向けて光を出射す
るように、例えば図５では何れもその光出射方向を上向
きにして、距離ｄだけ離れて設けられている。また、各
発光素子３１，３２に近接させて、受光面を手振り域
（例えば図５では上側）に向けた２個の受光素子３３，
３４が、各発光素子３１，３２に対応して夫々設けられ
ており、各発光素子３１，３２から出射されて手で反射
された光が対応する各受光素子３３，３４に入射される
ようになっている。そして、各発光素子３１，３２を発
光させた状態で、例えば、発光素子３１及び受光素子３
３の上方を通って、発光素子３２及び受光素子３４の上
方に向かって矢符方向（図５の右方向）へ手を移動させ
た場合を考える。
【００２６】各発光素子３１，３２を出射した光は、そ
の光路に手が存在しているとそこで反射し、その反射光
が各受光素子３３，３４に受光される。上述した移動の
場合、各受光素子３３，３４における受光量の経時変化
をグラフ化すると、図６に示すようになる。縦軸を受光
量、横軸を時間とした図６に示すグラフにおいて、実線
は受光素子３３の受光量（以下受光量ａという）の経時
変化、破線は受光素子３４の受光量（以下受光量ｂとい
う）の経時変化を夫々表す。まず、発光素子３１からの
光が手で反射されて受光素子３３での受光量ａが増加
し、その後、発光素子３２からの光が手で反射されて受
光素子３４での受光量ｂが増加する。そして、このよう
な受光量ａ，ｂの経時変化に基づいて手振りの移動方向
及び移動速度を検出する。
の光路に手が存在しているとそこで反射し、その反射光
が各受光素子３３，３４に受光される。上述した移動の
場合、各受光素子３３，３４における受光量の経時変化
をグラフ化すると、図６に示すようになる。縦軸を受光
量、横軸を時間とした図６に示すグラフにおいて、実線
は受光素子３３の受光量（以下受光量ａという）の経時
変化、破線は受光素子３４の受光量（以下受光量ｂとい
う）の経時変化を夫々表す。まず、発光素子３１からの
光が手で反射されて受光素子３３での受光量ａが増加
し、その後、発光素子３２からの光が手で反射されて受
光素子３４での受光量ｂが増加する。そして、このよう
な受光量ａ，ｂの経時変化に基づいて手振りの移動方向
及び移動速度を検出する。
【００２７】上述した例における２つの受光素子３３，
３４の受光量の差（ａ−ｂ）の経時変化は図７に示すグ
ラフとなる。受光量の差（ａ−ｂ）は時間の経過と共に
正から負に変化する。よって、２つの受光素子の受光量
の差の符号の変化に基づいて、手振りの一次元の移動方
向を検出できることがわかる。このような場合、具体的
には、２つの受光素子の受光量の差の変化を一次関数に
近似してその傾きを調べるか、または、２つの受光素子
の受光量の差の変化を積分した結果を調べる等の手法が
可能である。
３４の受光量の差（ａ−ｂ）の経時変化は図７に示すグ
ラフとなる。受光量の差（ａ−ｂ）は時間の経過と共に
正から負に変化する。よって、２つの受光素子の受光量
の差の符号の変化に基づいて、手振りの一次元の移動方
向を検出できることがわかる。このような場合、具体的
には、２つの受光素子の受光量の差の変化を一次関数に
近似してその傾きを調べるか、または、２つの受光素子
の受光量の差の変化を積分した結果を調べる等の手法が
可能である。
【００２８】また、上述した例における２つの受光素子
３３，３４の受光量の和（ａ＋ｂ）の経時変化は図８に
示すグラフとなる。この受光量の和（ａ＋ｂ）が所定レ
ベルを超える時間帯では、手からの反射光が多量に受光
素子３３または３４に入射されており、この時間帯にお
いて発光素子３１の上方と発光素子３２の上方との間に
手が位置していることになる。よって、受光量の和（ａ
＋ｂ）が所定レベルより高くなっている時間Ｔで前記距
離ｄを除することにより、手の移動速度が求まる。つま
り、２つの発光素子の位置を固定しておけば、受光量の
和（ａ＋ｂ）が所定レベルより高くなっている時間を求
めることにより、その時間に反比例する手振りの移動速
度を求め得る。
３３，３４の受光量の和（ａ＋ｂ）の経時変化は図８に
示すグラフとなる。この受光量の和（ａ＋ｂ）が所定レ
ベルを超える時間帯では、手からの反射光が多量に受光
素子３３または３４に入射されており、この時間帯にお
いて発光素子３１の上方と発光素子３２の上方との間に
手が位置していることになる。よって、受光量の和（ａ
＋ｂ）が所定レベルより高くなっている時間Ｔで前記距
離ｄを除することにより、手の移動速度が求まる。つま
り、２つの発光素子の位置を固定しておけば、受光量の
和（ａ＋ｂ）が所定レベルより高くなっている時間を求
めることにより、その時間に反比例する手振りの移動速
度を求め得る。
【００２９】なお、受光素子は、２つの発光素子で共通
とするようにしても良い。共通の受光素子を設ける場合
には、各発光素子に対応させて１つずつの受光素子を設
ける場合のような各受光素子の受光特性の個体差の影響
を解消できる。但し、この場合には、この共通の受光素
子で受光した光が何れの発光素子からの反射光であるか
を認識する必要がある。これを認識するための手法とし
ては、各発光素子からの出射光をパルス光としてそのパ
ルス位相を異ならせる方法、各発光素子からの出射光を
連続正弦波光としてその周波数または位相を異ならせる
方法、各発光素子から異なる波長の光を出射させる方法
などが有効である。
とするようにしても良い。共通の受光素子を設ける場合
には、各発光素子に対応させて１つずつの受光素子を設
ける場合のような各受光素子の受光特性の個体差の影響
を解消できる。但し、この場合には、この共通の受光素
子で受光した光が何れの発光素子からの反射光であるか
を認識する必要がある。これを認識するための手法とし
ては、各発光素子からの出射光をパルス光としてそのパ
ルス位相を異ならせる方法、各発光素子からの出射光を
連続正弦波光としてその周波数または位相を異ならせる
方法、各発光素子から異なる波長の光を出射させる方法
などが有効である。
【００３０】なお、各受光素子から出射する光として可
視域外の赤外光を使用する場合、発光に伴うまぶしさと
いう不快感を使用者に与えることがない。
視域外の赤外光を使用する場合、発光に伴うまぶしさと
いう不快感を使用者に与えることがない。
【００３１】上述した例では、２個の発光素子を用いて
一次元の手振りの移動状態を検出する場合について説明
したが、３個以上の発光素子を用いれば、同様の原理で
二次元の手振りの移動状態を検出することが可能であ
る。図９は、このような場合の４個の発光素子及び１個
の受光素子の配置例を示す図である。直交するＸ軸，Ｙ
軸及びこの両軸を含むＸＹ平面を設定し、その原点を挟
んでＸ軸上に所定距離を隔てて２個の発光素子４１，４
２を設け、また、その原点を挟んでＹ軸上に所定距離を
隔てて２個の発光素子４３，４４を設け、更に、その原
点に１個の受光素子４５を設ける。なお、１個の受光素
子４５を共有するので、各発光素子４１，４２，４３，
４４は、例えば、互いに位相が異なる赤外域のパルス光
を、図９の図面の垂直方向上向きに出射する。
一次元の手振りの移動状態を検出する場合について説明
したが、３個以上の発光素子を用いれば、同様の原理で
二次元の手振りの移動状態を検出することが可能であ
る。図９は、このような場合の４個の発光素子及び１個
の受光素子の配置例を示す図である。直交するＸ軸，Ｙ
軸及びこの両軸を含むＸＹ平面を設定し、その原点を挟
んでＸ軸上に所定距離を隔てて２個の発光素子４１，４
２を設け、また、その原点を挟んでＹ軸上に所定距離を
隔てて２個の発光素子４３，４４を設け、更に、その原
点に１個の受光素子４５を設ける。なお、１個の受光素
子４５を共有するので、各発光素子４１，４２，４３，
４４は、例えば、互いに位相が異なる赤外域のパルス光
を、図９の図面の垂直方向上向きに出射する。
【００３２】このような４個の発光素子及び１個の受光
素子の配置を採用することにより、２個の発光素子４
１，４２からの各出射光の反射光の光量に基づき、上述
した１次元の検出原理に従って、Ｘ軸方向の手振りの移
動方向及び移動速度を含む移動状態を検出でき、２個の
発光素子４３，４４からの各出射光の反射光の光量に基
づき、上述した１次元の検出原理に従って、Ｙ軸方向の
手振りの移動方向及び移動速度を含む移動状態を検出で
き、両Ｘ軸，Ｙ軸方向の移動状態を合成することによ
り、２次元（ＸＹ平面）における手振りの移動方向及び
移動速度を検出することが可能である。よって、上下左
右または前後左右の手振りの動きを検出できる。なお、
共通の受光素子４５で受光した光が何れの発光素子から
の反射光であるかを認識する手法は、上述した１次元の
場合と同様の方法を使用できる。
素子の配置を採用することにより、２個の発光素子４
１，４２からの各出射光の反射光の光量に基づき、上述
した１次元の検出原理に従って、Ｘ軸方向の手振りの移
動方向及び移動速度を含む移動状態を検出でき、２個の
発光素子４３，４４からの各出射光の反射光の光量に基
づき、上述した１次元の検出原理に従って、Ｙ軸方向の
手振りの移動方向及び移動速度を含む移動状態を検出で
き、両Ｘ軸，Ｙ軸方向の移動状態を合成することによ
り、２次元（ＸＹ平面）における手振りの移動方向及び
移動速度を検出することが可能である。よって、上下左
右または前後左右の手振りの動きを検出できる。なお、
共通の受光素子４５で受光した光が何れの発光素子から
の反射光であるかを認識する手法は、上述した１次元の
場合と同様の方法を使用できる。
【００３３】なお、３個の発光素子を設ける場合にも、
受光量に基づく後の演算処理が複雑となるが、２次元に
おける手振りの移動方向及び速度を含む移動状態を検出
することが可能である。図１０はこの場合の３個の発光
素子及び１個の受光素子の配置例を示す図である。図１
０に示すように、正三角形の各頂点の位置に発光素子５
１，５２，５３を夫々配置し、その重心の位置に受光素
子５４を設けるようにすると、各発光素子５１，５２，
５３から受光素子までが等距離となり、しかも各発光素
子５１，５２，５３は受光素子５４を中心として対称に
配置されるので、演算処理はより簡単になる。正三角形
の一辺の方向を２次元の一方向、この一辺に存在しない
頂点を通ってこれに垂直な直線の方向を２次元の他方向
と定義する。その一方向における手振りの移動方向及び
移動速度は、その一辺の両頂点に配置した２個の発光素
子５１，５２からの各出射光の反射光の光量の経時変化
に基づいて検出できる。また、他方向における手振りの
移動方向及び移動速度は、もう１個の発光素子５３から
の各出射光の反射光の光量の経時変化と２個の発光素子
５１，５２からの各出射光の反射光の光量の他方向にお
ける成分の経時変化とに基づいて検出できる。
受光量に基づく後の演算処理が複雑となるが、２次元に
おける手振りの移動方向及び速度を含む移動状態を検出
することが可能である。図１０はこの場合の３個の発光
素子及び１個の受光素子の配置例を示す図である。図１
０に示すように、正三角形の各頂点の位置に発光素子５
１，５２，５３を夫々配置し、その重心の位置に受光素
子５４を設けるようにすると、各発光素子５１，５２，
５３から受光素子までが等距離となり、しかも各発光素
子５１，５２，５３は受光素子５４を中心として対称に
配置されるので、演算処理はより簡単になる。正三角形
の一辺の方向を２次元の一方向、この一辺に存在しない
頂点を通ってこれに垂直な直線の方向を２次元の他方向
と定義する。その一方向における手振りの移動方向及び
移動速度は、その一辺の両頂点に配置した２個の発光素
子５１，５２からの各出射光の反射光の光量の経時変化
に基づいて検出できる。また、他方向における手振りの
移動方向及び移動速度は、もう１個の発光素子５３から
の各出射光の反射光の光量の経時変化と２個の発光素子
５１，５２からの各出射光の反射光の光量の他方向にお
ける成分の経時変化とに基づいて検出できる。
【００３４】なお、４個または３個の発光素子を使用し
て２次元の手振りの移動状態を検出する場合に、上述し
た例では１個の共通の受光素子を設けることとしたが、
図５に示す場合と同じく、４個または３個の各発光素子
に対応して１個ずつ計４個または３個の受光素子を夫々
の発光素子に近接させて設けるようにしても、各受光素
子の受光量に基づいて２次元の手振りの移動状態を同様
に検出できることは勿論である。
て２次元の手振りの移動状態を検出する場合に、上述し
た例では１個の共通の受光素子を設けることとしたが、
図５に示す場合と同じく、４個または３個の各発光素子
に対応して１個ずつ計４個または３個の受光素子を夫々
の発光素子に近接させて設けるようにしても、各受光素
子の受光量に基づいて２次元の手振りの移動状態を同様
に検出できることは勿論である。
【００３５】また、以上のような原理を発展させれば、
３次元空間に複数の発光素子を設置する場合には、３次
元における手振りの移動方向及び移動速度を含む移動状
態を検出することも可能である。
３次元空間に複数の発光素子を設置する場合には、３次
元における手振りの移動方向及び移動速度を含む移動状
態を検出することも可能である。
【００３６】ところで、上述した例では、１個の受光素
子を複数の発光素子で共通とする場合について説明した
が、これとは逆に、１個の発光素子を複数の受光素子で
共通とすることも可能である。図１１は１個の発光素子
を２個の受光素子で共通とする場合の配置例を示す図で
ある。１個の発光素子６１が、手振り域（図１１の上
側）に向けて光を出射するように配置され、この発光素
子６１を挟む態様で、受光面を手振り域に向けた２個の
受光素子６２，６３が設けられている。このような状態
で、受光素子６２の上方から受光素子６３の上方に向か
って矢符方向（図１１の右方向）へ手を移動させた場合
を考えると、受光素子６２における受光量の経時変化は
上述した受光素子３３の変化（図６参照：受光量ａ）と
同様になり、一方、受光素子６３における受光量の経時
変化は上述した受光素子３４の変化（図６参照：受光量
ｂ）と同様になる。従って、このような場合にも、上述
した検出原理に従って、各受光素子６２，６３での受光
量の経時変化に基づいて手振りの移動方向及び移動速度
を検出できる。
子を複数の発光素子で共通とする場合について説明した
が、これとは逆に、１個の発光素子を複数の受光素子で
共通とすることも可能である。図１１は１個の発光素子
を２個の受光素子で共通とする場合の配置例を示す図で
ある。１個の発光素子６１が、手振り域（図１１の上
側）に向けて光を出射するように配置され、この発光素
子６１を挟む態様で、受光面を手振り域に向けた２個の
受光素子６２，６３が設けられている。このような状態
で、受光素子６２の上方から受光素子６３の上方に向か
って矢符方向（図１１の右方向）へ手を移動させた場合
を考えると、受光素子６２における受光量の経時変化は
上述した受光素子３３の変化（図６参照：受光量ａ）と
同様になり、一方、受光素子６３における受光量の経時
変化は上述した受光素子３４の変化（図６参照：受光量
ｂ）と同様になる。従って、このような場合にも、上述
した検出原理に従って、各受光素子６２，６３での受光
量の経時変化に基づいて手振りの移動方向及び移動速度
を検出できる。
【００３７】また、このような１個の発光素子を複数の
受光素子で共通とする場合についても、１個の受光素子
を複数の発光素子で共通とする場合に対して受光素子及
び発光素子の位置関係を逆にすることにより、１個の発
光素子及び３個または４個の受光素子を用いて、２次元
の手振りの移動状態を検出することができる。
受光素子で共通とする場合についても、１個の受光素子
を複数の発光素子で共通とする場合に対して受光素子及
び発光素子の位置関係を逆にすることにより、１個の発
光素子及び３個または４個の受光素子を用いて、２次元
の手振りの移動状態を検出することができる。
【００３８】
【発明の実施の形態】以下、本発明をその実施の形態を
示す図面を参照して具体的に説明する。
示す図面を参照して具体的に説明する。
【００３９】図１は、本発明の手振り検出装置の構成を
示す図である。図１において、１〜４は、赤外域の光を
出射するＬＥＤからなる発光素子である。破線で示すよ
うに、互いに直交するＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸を定義し、Ｘ軸
を左右方向、Ｙ軸を前後方向、Ｚ軸を上下方向と夫々設
定する。その原点Ｏを挟んでＺ軸上で原点Ｏから等距離
の位置に、２個の発光素子１，２を、発光素子１が原点
Ｏから見て上側に発光素子２が原点Ｏから見て下側にな
るように設けている。また、その原点Ｏを挟んでＸ軸上
で原点Ｏから等距離の位置に、２個の発光素子３，４
を、発光素子３が原点Ｏから見て左側に発光素子４が原
点Ｏから見て右側になるように設けている。各発光素子
１，２，３，４の光出射方向は何れもＹ軸の正方向であ
る。更に、その原点Ｏの位置に１個の受光素子５を設け
る。各発光素子１，２，３，４は、駆動パルス発生器６
からの駆動パルスに応じて制御される各駆動回路１１，
１２，１３，１４にて、夫々の出射光のパルス位相が異
なるようにその発光動作が駆動されるようになってお
り、各発光素子１，２，３，４は、互いに異なる位相の
パルス赤外光を手振り域に向けてＹ軸の正方向（前方
向）に出射する。
示す図である。図１において、１〜４は、赤外域の光を
出射するＬＥＤからなる発光素子である。破線で示すよ
うに、互いに直交するＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸を定義し、Ｘ軸
を左右方向、Ｙ軸を前後方向、Ｚ軸を上下方向と夫々設
定する。その原点Ｏを挟んでＺ軸上で原点Ｏから等距離
の位置に、２個の発光素子１，２を、発光素子１が原点
Ｏから見て上側に発光素子２が原点Ｏから見て下側にな
るように設けている。また、その原点Ｏを挟んでＸ軸上
で原点Ｏから等距離の位置に、２個の発光素子３，４
を、発光素子３が原点Ｏから見て左側に発光素子４が原
点Ｏから見て右側になるように設けている。各発光素子
１，２，３，４の光出射方向は何れもＹ軸の正方向であ
る。更に、その原点Ｏの位置に１個の受光素子５を設け
る。各発光素子１，２，３，４は、駆動パルス発生器６
からの駆動パルスに応じて制御される各駆動回路１１，
１２，１３，１４にて、夫々の出射光のパルス位相が異
なるようにその発光動作が駆動されるようになってお
り、各発光素子１，２，３，４は、互いに異なる位相の
パルス赤外光を手振り域に向けてＹ軸の正方向（前方
向）に出射する。
【００４０】受光素子５は、各発光素子１，２，３，４
からの出射光の手による反射光を受光し、その受光信号
を前処理回路７へ出力する。前処理回路７は、受光素子
５からの受光信号を以降の回路処理のために適切なレベ
ルに増幅すると共に、不要なノイズ成分を除去するため
の回路であり、このような前処理を受光信号に施して同
期化回路８へ出力する。同期化回路８には、各発光素子
１，２，３，４の発光タイミングを示す前記駆動パルス
が駆動パルス発生器６から入力される。同期化回路８
は、この駆動パルス発生器６からの駆動パルスに基づい
て、入力された受光信号を、各発光素子１，２，３，４
に対応する４つの受光信号に分離し、発光素子１に対応
する受光信号（以下、出力Ａという）と発光素子２に対
応する受光信号（以下、出力Ｂという）とを減算器２１
へ出力すると共に、発光素子３に対応する受光信号（以
下、出力Ｃという）と発光素子４に対応する受光信号
（以下、出力Ｄという）とを減算器２２へ出力する。ま
た、各発光素子１，２，３，４夫々に対応する受光信号
（出力Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）を加算器２３へ出力する。
からの出射光の手による反射光を受光し、その受光信号
を前処理回路７へ出力する。前処理回路７は、受光素子
５からの受光信号を以降の回路処理のために適切なレベ
ルに増幅すると共に、不要なノイズ成分を除去するため
の回路であり、このような前処理を受光信号に施して同
期化回路８へ出力する。同期化回路８には、各発光素子
１，２，３，４の発光タイミングを示す前記駆動パルス
が駆動パルス発生器６から入力される。同期化回路８
は、この駆動パルス発生器６からの駆動パルスに基づい
て、入力された受光信号を、各発光素子１，２，３，４
に対応する４つの受光信号に分離し、発光素子１に対応
する受光信号（以下、出力Ａという）と発光素子２に対
応する受光信号（以下、出力Ｂという）とを減算器２１
へ出力すると共に、発光素子３に対応する受光信号（以
下、出力Ｃという）と発光素子４に対応する受光信号
（以下、出力Ｄという）とを減算器２２へ出力する。ま
た、各発光素子１，２，３，４夫々に対応する受光信号
（出力Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）を加算器２３へ出力する。
【００４１】加算器２３は、４出力Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの和
を演算してその演算結果を期間検出回路２５へ出力す
る。また、加算器２３は、２出力Ａ，Ｂの和及び２出力
Ｃ，Ｄの和を夫々演算してその演算結果を、最終的に手
振りの状態を検出する状態検出器２６へ出力する。期間
検出回路２５は、出力Ａ＋出力Ｂ＋出力Ｃ＋出力Ｄの経
時的な演算結果において、その加算レベルが所定のレベ
ルを越えている継続期間Ｔを検出し、検出したその継続
期間Ｔを、前記状態検出器２６及び２つの出力の差の経
時変化の傾きを計算する傾き計算器２４へ出力する。
を演算してその演算結果を期間検出回路２５へ出力す
る。また、加算器２３は、２出力Ａ，Ｂの和及び２出力
Ｃ，Ｄの和を夫々演算してその演算結果を、最終的に手
振りの状態を検出する状態検出器２６へ出力する。期間
検出回路２５は、出力Ａ＋出力Ｂ＋出力Ｃ＋出力Ｄの経
時的な演算結果において、その加算レベルが所定のレベ
ルを越えている継続期間Ｔを検出し、検出したその継続
期間Ｔを、前記状態検出器２６及び２つの出力の差の経
時変化の傾きを計算する傾き計算器２４へ出力する。
【００４２】減算器２１は、出力Ａ−出力Ｂを演算して
その演算結果を傾き計算器２４へ出力する。減算器２２
は、出力Ｃ−出力Ｄを演算してその演算結果を傾き計算
器２４へ出力する。傾き計算器２４は、継続期間Ｔ内で
の出力Ａ−出力Ｂの経時的な演算結果における傾きＲ1
と、継続期間Ｔ内での出力Ｃ−出力Ｄの経時的な演算結
果における傾きＲ2 とを計算し、計算したその傾きＲ1
，Ｒ2 を状態検出器２６へ出力する。
その演算結果を傾き計算器２４へ出力する。減算器２２
は、出力Ｃ−出力Ｄを演算してその演算結果を傾き計算
器２４へ出力する。傾き計算器２４は、継続期間Ｔ内で
の出力Ａ−出力Ｂの経時的な演算結果における傾きＲ1
と、継続期間Ｔ内での出力Ｃ−出力Ｄの経時的な演算結
果における傾きＲ2 とを計算し、計算したその傾きＲ1
，Ｒ2 を状態検出器２６へ出力する。
【００４３】状態検出器２６は、入力された出力和Ａ＋
Ｂ，Ｃ＋Ｄ，傾きＲ1 ，Ｒ2 及び継続期間Ｔに基づい
て、後述するアルゴリズムに従って、手振りの移動方向
及び移動速度を含む手振り状態を検出する。
Ｂ，Ｃ＋Ｄ，傾きＲ1 ，Ｒ2 及び継続期間Ｔに基づい
て、後述するアルゴリズムに従って、手振りの移動方向
及び移動速度を含む手振り状態を検出する。
【００４４】次に、動作について説明する。駆動パルス
発生器６からの駆動パルスに応じて制御される各駆動回
路１１，１２，１３，１４にて各発光素子１，２，３，
４の発光動作が駆動され、各発光素子１，２，３，４か
ら位相が異なったパルス赤外光が出射される。図２は、
駆動パルス発生器６から各駆動回路１１，１２，１３，
１４へ出力されるパルス信号、即ち、各発光素子１，
２，３，４の発光タイミングを示す図である。なお、こ
のパルス信号は同期化回路８へも出力される。
発生器６からの駆動パルスに応じて制御される各駆動回
路１１，１２，１３，１４にて各発光素子１，２，３，
４の発光動作が駆動され、各発光素子１，２，３，４か
ら位相が異なったパルス赤外光が出射される。図２は、
駆動パルス発生器６から各駆動回路１１，１２，１３，
１４へ出力されるパルス信号、即ち、各発光素子１，
２，３，４の発光タイミングを示す図である。なお、こ
のパルス信号は同期化回路８へも出力される。
【００４５】各発光素子１，２，３，４からの出射光の
光路に手が存在しているとそこで反射し、その反射光が
受光素子５で受光される。受光素子５における受光信号
は、前処理回路７にて増幅，ノイズ除去等の前処理が施
された後に同期化回路８へ入力される。同期化回路８で
は、駆動パルス発生器６からの駆動パルスに応じて、入
力された受光信号が、各発光素子１，２，３，４夫々に
対応する４つの出力Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに分離される。
光路に手が存在しているとそこで反射し、その反射光が
受光素子５で受光される。受光素子５における受光信号
は、前処理回路７にて増幅，ノイズ除去等の前処理が施
された後に同期化回路８へ入力される。同期化回路８で
は、駆動パルス発生器６からの駆動パルスに応じて、入
力された受光信号が、各発光素子１，２，３，４夫々に
対応する４つの出力Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに分離される。
【００４６】４つの出力Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは加算器２３で
加算され、その加算結果が期間検出回路２５へ出力され
る。また、２つの出力Ａ，Ｂの加算結果、及び、２つの
出力Ｃ，Ｄの加算結果も加算器２３で求められて状態検
出器２６へ出力される。期間検出回路２５で、４つの出
力Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの加算結果が所定のレベルを越えてい
るか否かを逐次的に判定し、所定のレベルを越えている
状態が続く継続期間Ｔを検出する。この継続期間Ｔは、
発光素子１，２，３，４で囲まれる領域またはその近傍
の前方に手が存在している時間に相当する。検出された
継続期間Ｔは、傾き計算器２４及び状態検出器２６へ出
力される。
加算され、その加算結果が期間検出回路２５へ出力され
る。また、２つの出力Ａ，Ｂの加算結果、及び、２つの
出力Ｃ，Ｄの加算結果も加算器２３で求められて状態検
出器２６へ出力される。期間検出回路２５で、４つの出
力Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの加算結果が所定のレベルを越えてい
るか否かを逐次的に判定し、所定のレベルを越えている
状態が続く継続期間Ｔを検出する。この継続期間Ｔは、
発光素子１，２，３，４で囲まれる領域またはその近傍
の前方に手が存在している時間に相当する。検出された
継続期間Ｔは、傾き計算器２４及び状態検出器２６へ出
力される。
【００４７】減算器２１，減算器２２で、夫々出力Ａ−
出力Ｂ，出力Ｃ−出力Ｄが求められて、傾き計算器２４
へ出力される。傾き計算器２４では、継続期間Ｔ内にお
ける出力Ａ−出力Ｂ，出力Ｃ−出力Ｄの夫々の経時変化
における傾きＲ1 ，Ｒ2 を計算する。具体的には、夫々
の経時変化を、最小２乗法を用いて、直線に近似し、そ
の直線の傾きを求める。計算された傾きＲ1 ，Ｒ2 は、
状態検出器２６へ出力される。
出力Ｂ，出力Ｃ−出力Ｄが求められて、傾き計算器２４
へ出力される。傾き計算器２４では、継続期間Ｔ内にお
ける出力Ａ−出力Ｂ，出力Ｃ−出力Ｄの夫々の経時変化
における傾きＲ1 ，Ｒ2 を計算する。具体的には、夫々
の経時変化を、最小２乗法を用いて、直線に近似し、そ
の直線の傾きを求める。計算された傾きＲ1 ，Ｒ2 は、
状態検出器２６へ出力される。
【００４８】状態検出器２６において、入力された出力
和Ａ＋Ｂ，Ｃ＋Ｄ，傾きＲ1 ，Ｒ2及び継続期間Ｔに基
づいて、手振りの移動方向及び移動速度が検出される。
図３は、この検出処理のアルゴリズムを示すフローチャ
ートである。まず、継続期間Ｔが、手振りである条件の
最小許容時間Ｔmin と最大許容時間Ｔmax との間にある
か否かを判断する（Ｓ１）。Ｔ＜Ｔmin である場合には
（Ｓ１：ＮＯ）、誤って使用者が瞬間的に手を出したか
またはノイズであると考えて、手振りはなかったと判断
して（Ｓ１２）終了する。また、Ｔ＞Ｔmax である場合
には（Ｓ１：ＮＯ）、使用者が長時間にわたって手を出
しているかまたはノイズであると考えて、手振りはなか
ったと判断して（Ｓ１２）終了する。
和Ａ＋Ｂ，Ｃ＋Ｄ，傾きＲ1 ，Ｒ2及び継続期間Ｔに基
づいて、手振りの移動方向及び移動速度が検出される。
図３は、この検出処理のアルゴリズムを示すフローチャ
ートである。まず、継続期間Ｔが、手振りである条件の
最小許容時間Ｔmin と最大許容時間Ｔmax との間にある
か否かを判断する（Ｓ１）。Ｔ＜Ｔmin である場合には
（Ｓ１：ＮＯ）、誤って使用者が瞬間的に手を出したか
またはノイズであると考えて、手振りはなかったと判断
して（Ｓ１２）終了する。また、Ｔ＞Ｔmax である場合
には（Ｓ１：ＮＯ）、使用者が長時間にわたって手を出
しているかまたはノイズであると考えて、手振りはなか
ったと判断して（Ｓ１２）終了する。
【００４９】継続期間Ｔが許容範囲である場合には（Ｓ
１：ＹＥＳ）、傾きＲ1 ，Ｒ2 が何れも０に近いか否か
を判断する（Ｓ２）。具体的には、各傾きＲ1 ，Ｒ2 の
絶対値が所定値Ｋより小さいか否かを判断する。何れの
傾きＲ1 ，Ｒ2 も所定値Ｋより小さい場合には（Ｓ２：
ＹＥＳ）、手が出されたままであって動かされてはいな
いかまたはノイズであると考えて、手振りはなかったと
判断して（Ｓ１２）終了する。
１：ＹＥＳ）、傾きＲ1 ，Ｒ2 が何れも０に近いか否か
を判断する（Ｓ２）。具体的には、各傾きＲ1 ，Ｒ2 の
絶対値が所定値Ｋより小さいか否かを判断する。何れの
傾きＲ1 ，Ｒ2 も所定値Ｋより小さい場合には（Ｓ２：
ＹＥＳ）、手が出されたままであって動かされてはいな
いかまたはノイズであると考えて、手振りはなかったと
判断して（Ｓ１２）終了する。
【００５０】傾きＲ1 ，Ｒ2 の少なくとも何れか一方が
０に近くない場合には（Ｓ２：ＮＯ）、手振りが生じた
と認識する。そして、傾きＲ1 の絶対値が傾きＲ2 の絶
対値より大きいか否かを判断する（Ｓ３）。前者が後者
より大きい場合には（Ｓ３：ＹＥＳ）、上下方向の手振
りであると認識し、出力和Ａ＋Ｂが所定のレベルを越え
ている状態が続く継続期間Ｔ１を検出し、その継続時間
で２個の受光素子１，２間の距離を除することにより、
上下方向の手振りの移動速度を求める（Ｓ４）。次に、
傾きＲ1 が正であるか否かを判断する（Ｓ５）。
０に近くない場合には（Ｓ２：ＮＯ）、手振りが生じた
と認識する。そして、傾きＲ1 の絶対値が傾きＲ2 の絶
対値より大きいか否かを判断する（Ｓ３）。前者が後者
より大きい場合には（Ｓ３：ＹＥＳ）、上下方向の手振
りであると認識し、出力和Ａ＋Ｂが所定のレベルを越え
ている状態が続く継続期間Ｔ１を検出し、その継続時間
で２個の受光素子１，２間の距離を除することにより、
上下方向の手振りの移動速度を求める（Ｓ４）。次に、
傾きＲ1 が正であるか否かを判断する（Ｓ５）。
【００５１】Ｒ1 が正である場合には（Ｓ５：ＹＥ
Ｓ）、出力Ａ−出力Ｂの値が負から正に変化するパター
ンであり、経時的に出力Ａ（上側の受光素子１対応）が
増加し出力Ｂ（下側の受光素子２対応）が減少すること
を示しているので、下から上への手振りがあったと判断
して（Ｓ６）終了する。一方、Ｒ1 が負である場合には
（Ｓ５：ＮＯ）、出力Ａ−出力Ｂの値が正から負に変化
するパターンであり、経時的に出力Ａが減少し出力Ｂが
増加することを示しているので、上から下への手振りが
あったと判断して（Ｓ７）終了する。
Ｓ）、出力Ａ−出力Ｂの値が負から正に変化するパター
ンであり、経時的に出力Ａ（上側の受光素子１対応）が
増加し出力Ｂ（下側の受光素子２対応）が減少すること
を示しているので、下から上への手振りがあったと判断
して（Ｓ６）終了する。一方、Ｒ1 が負である場合には
（Ｓ５：ＮＯ）、出力Ａ−出力Ｂの値が正から負に変化
するパターンであり、経時的に出力Ａが減少し出力Ｂが
増加することを示しているので、上から下への手振りが
あったと判断して（Ｓ７）終了する。
【００５２】一方、Ｓ３において、Ｒ2 の絶対値が傾き
Ｒ1 の絶対値より大きい場合には（Ｓ３：ＮＯ）、左右
方向の手振りであると認識し、出力和Ｃ＋Ｄが所定のレ
ベルを越えている状態が続く継続期間Ｔ２を検出し、そ
の継続時間で２個の受光素子３，４間の距離を除するこ
とにより、左右方向の手振りの移動速度を求める（Ｓ
８）。次に、傾きＲ２が正であるか否かを判断する（Ｓ
９）。
Ｒ1 の絶対値より大きい場合には（Ｓ３：ＮＯ）、左右
方向の手振りであると認識し、出力和Ｃ＋Ｄが所定のレ
ベルを越えている状態が続く継続期間Ｔ２を検出し、そ
の継続時間で２個の受光素子３，４間の距離を除するこ
とにより、左右方向の手振りの移動速度を求める（Ｓ
８）。次に、傾きＲ２が正であるか否かを判断する（Ｓ
９）。
【００５３】Ｒ2 が正である場合には（Ｓ９：ＹＥ
Ｓ）、出力Ｃ−出力Ｄの値が負から正に変化するパター
ンであり、経時的に出力Ｃ（左側の受光素子３対応）が
増加し出力Ｄ（右側の受光素子４対応）が減少すること
を示しているので、右から左への手振りがあったと判断
して（Ｓ１０）終了する。一方、Ｒ2 が負である場合に
は（Ｓ９：ＮＯ）、出力Ｃ−出力Ｄの値が正から負に変
化するパターンであり、経時的に出力Ｃが減少し出力Ｄ
が増加することを示しているので、左から右への手振り
があったと判断して（Ｓ１１）終了する。
Ｓ）、出力Ｃ−出力Ｄの値が負から正に変化するパター
ンであり、経時的に出力Ｃ（左側の受光素子３対応）が
増加し出力Ｄ（右側の受光素子４対応）が減少すること
を示しているので、右から左への手振りがあったと判断
して（Ｓ１０）終了する。一方、Ｒ2 が負である場合に
は（Ｓ９：ＮＯ）、出力Ｃ−出力Ｄの値が正から負に変
化するパターンであり、経時的に出力Ｃが減少し出力Ｄ
が増加することを示しているので、左から右への手振り
があったと判断して（Ｓ１１）終了する。
【００５４】以上のようにして、状態検出器２６にて、
手振りの有無並びに手振りがあった場合にはその移動方
向及び移動速度を検出し、その検出結果を手振り情報と
して出力する。
手振りの有無並びに手振りがあった場合にはその移動方
向及び移動速度を検出し、その検出結果を手振り情報と
して出力する。
【００５５】上述した実施の形態では、このように、１
つの手振りに対して、その移動方向については４種類、
またその移動速度についてはその算出精度にもよるが少
なくとも数種類程度の検出を正確に行える。この結果、
手振り動作にて、多数通り（移動速度の分類をｘ種類と
した場合には、その移動方向と組み合わせて全体で４×
ｘ通り）の意思を伝達することが可能となる。よって、
手振り動作のみにて、機器に対してかなりの種類の指示
を行える。
つの手振りに対して、その移動方向については４種類、
またその移動速度についてはその算出精度にもよるが少
なくとも数種類程度の検出を正確に行える。この結果、
手振り動作にて、多数通り（移動速度の分類をｘ種類と
した場合には、その移動方向と組み合わせて全体で４×
ｘ通り）の意思を伝達することが可能となる。よって、
手振り動作のみにて、機器に対してかなりの種類の指示
を行える。
【００５６】なお、上述した実施の形態では、駆動パル
ス発生器６にて位相が異なる４種類の駆動パルスを独立
的に発生する構成であるが、１つの基準パルス信号を異
なる遅延量で夫々遅延させることによって位相が異なる
４種類の駆動パルスを作成し、それらを各駆動回路１
１，１２，１３，１４へ提供するようにしても良い。
ス発生器６にて位相が異なる４種類の駆動パルスを独立
的に発生する構成であるが、１つの基準パルス信号を異
なる遅延量で夫々遅延させることによって位相が異なる
４種類の駆動パルスを作成し、それらを各駆動回路１
１，１２，１３，１４へ提供するようにしても良い。
【００５７】また、上述した実施の形態では、経時的な
各出力の差を一次関数に近似してその傾きを求め、その
傾きから手振りの移動方向を検出したが、経時的な各出
力の差を積分しても手振りの移動方向を検出することが
できる。以下、この手法について図４を参照して簡単に
説明する。図４（ａ）は、図１の構成で手を左から右へ
の方向に振らせた場合の２つの出力の差（出力Ｃ−出力
Ｄ：図の実線）、この２つの出力の差の１次積分（図の
破線）、この２つの出力の差の２次積分（図の一点鎖
線）の各経時変化を示すグラフである。また、図４
（ｂ）は、図１の構成で手を右から左への方向に振らせ
た場合の２つの出力の差（出力Ｃ−出力Ｄ：図の実
線）、この２つの出力の差の１次積分（図の破線）、こ
の２つの出力の差の２次積分（図の一点鎖線）の各経時
変化を示すグラフである。グラフから分かるように、１
回の手振り検出を完了した時点で、つまり、上記継続期
間Ｔが経過して時点で、その２次積分の値の符号が手振
りの移動方向によって異なる（左→右では正、右→左で
は負）。従って、受光出力の差の２回積分の経時変化の
符号を調べることにより、手振りの移動方向を検出する
ことができる。
各出力の差を一次関数に近似してその傾きを求め、その
傾きから手振りの移動方向を検出したが、経時的な各出
力の差を積分しても手振りの移動方向を検出することが
できる。以下、この手法について図４を参照して簡単に
説明する。図４（ａ）は、図１の構成で手を左から右へ
の方向に振らせた場合の２つの出力の差（出力Ｃ−出力
Ｄ：図の実線）、この２つの出力の差の１次積分（図の
破線）、この２つの出力の差の２次積分（図の一点鎖
線）の各経時変化を示すグラフである。また、図４
（ｂ）は、図１の構成で手を右から左への方向に振らせ
た場合の２つの出力の差（出力Ｃ−出力Ｄ：図の実
線）、この２つの出力の差の１次積分（図の破線）、こ
の２つの出力の差の２次積分（図の一点鎖線）の各経時
変化を示すグラフである。グラフから分かるように、１
回の手振り検出を完了した時点で、つまり、上記継続期
間Ｔが経過して時点で、その２次積分の値の符号が手振
りの移動方向によって異なる（左→右では正、右→左で
は負）。従って、受光出力の差の２回積分の経時変化の
符号を調べることにより、手振りの移動方向を検出する
ことができる。
【００５８】上述した例では、各発光素子のパルス発光
を制御するパルス信号に同期して受光信号をサンプリン
グすることにより、各発光素子に対応した反射光を識
別，分離するようにしている。この場合には、構成が簡
単であり、クロックを基準にしてサンプリングするの
で、後段の検出系におけるディジタル回路とのマッチン
グ性にも優れている。
を制御するパルス信号に同期して受光信号をサンプリン
グすることにより、各発光素子に対応した反射光を識
別，分離するようにしている。この場合には、構成が簡
単であり、クロックを基準にしてサンプリングするの
で、後段の検出系におけるディジタル回路とのマッチン
グ性にも優れている。
【００５９】但し、各発光素子に対応した反射光を識別
するためのこのような手法は一例であって、本発明はこ
の手法に限定されるものではなく、周波数，位相または
波長を夫々異ならせて各発光素子から連続光を出射させ
るようにしても良い。また、これらの周波数，位相また
は波長を異ならせる際に、任意の手法を利用できる。
するためのこのような手法は一例であって、本発明はこ
の手法に限定されるものではなく、周波数，位相または
波長を夫々異ならせて各発光素子から連続光を出射させ
るようにしても良い。また、これらの周波数，位相また
は波長を異ならせる際に、任意の手法を利用できる。
【００６０】
【発明の効果】以上のように本発明では、手振りに対し
てその移動方向及び移動速度を、簡単な構成かつ簡易な
手法にて、正確に検出することができる。このように手
振り動作について細かい状態まで検出できるので、目視
確認を必要とすることなく、手振り動作だけで使用者が
機器に対して種々の指示を送ることが可能となる。本発
明を利用することにより、例えば、運転手が自動車を運
転中に、カーステレオの音量調節，空調機器の温度調節
等をそれらの機器に目を向けることなく意のままに行う
ことができ、事故の原因となる脇見運転を減少させるこ
とが可能である。また、多数の機能を有する電気機器に
対して、視覚障害者が手振りにて正確に指示することが
でき、これらの機能を十分に使いこなせるようになる。
このように本発明では、自動車を運転中の運転手，視覚
障害者のように、目視確認を行えない場合の機器に対す
る使用者の操作の簡便性の向上を期待できる。
てその移動方向及び移動速度を、簡単な構成かつ簡易な
手法にて、正確に検出することができる。このように手
振り動作について細かい状態まで検出できるので、目視
確認を必要とすることなく、手振り動作だけで使用者が
機器に対して種々の指示を送ることが可能となる。本発
明を利用することにより、例えば、運転手が自動車を運
転中に、カーステレオの音量調節，空調機器の温度調節
等をそれらの機器に目を向けることなく意のままに行う
ことができ、事故の原因となる脇見運転を減少させるこ
とが可能である。また、多数の機能を有する電気機器に
対して、視覚障害者が手振りにて正確に指示することが
でき、これらの機能を十分に使いこなせるようになる。
このように本発明では、自動車を運転中の運転手，視覚
障害者のように、目視確認を行えない場合の機器に対す
る使用者の操作の簡便性の向上を期待できる。
【図１】本発明の手振り検出装置の構成図
【図２】本発明の手振り検出装置における発光素子の発
光タイミングチャート
光タイミングチャート
【図３】本発明の手振り検出方法における手振りの移動
方向及び移動速度を検出するためのアルゴリズムを示す
フローチャート
方向及び移動速度を検出するためのアルゴリズムを示す
フローチャート
【図４】本発明の手振り検出方法における手振りの移動
方向を検出する原理を説明するための図
方向を検出する原理を説明するための図
【図５】本発明の手振り検出方法の基本原理を説明する
ための発光素子及び受光素子の配置例を示す図
ための発光素子及び受光素子の配置例を示す図
【図６】本発明の手振り検出方法における受光量の経時
変化を示すグラフ
変化を示すグラフ
【図７】本発明の手振り検出方法における手振りの移動
方向を検出する原理を説明するための図
方向を検出する原理を説明するための図
【図８】本発明の手振り検出方法における手振りの移動
速度を検出する原理を説明するための図
速度を検出する原理を説明するための図
【図９】本発明の手振り検出方法における発光素子及び
受光素子の他の配置例を示す図
受光素子の他の配置例を示す図
【図１０】本発明の手振り検出方法における発光素子及
び受光素子の更に他の配置例を示す図
び受光素子の更に他の配置例を示す図
【図１１】本発明の手振り検出方法における発光素子及
び受光素子の更に他の配置例を示す図
び受光素子の更に他の配置例を示す図
１，２，３，４ 発光素子 ５ 受光素子 ６ 駆動パルス発生器 ８ 同期化回路 ２１，２２ 減算器 ２３ 加算器 ２４ 傾き計算器 ２５ 期間検出回路 ２６ 状態検出器 ３１，３２，４１，４２，４３，４４，５１，５２，５
３，６１ 発光素子 ３３，３４，４５，５４，６２，６３ 受光素子
３，６１ 発光素子 ３３，３４，４５，５４，６２，６３ 受光素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−313069（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−334299（ＪＰ，Ａ) 特公 平６−77025（ＪＰ，Ｂ２) 実公 昭55−10938（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01P 13/00 - 13/04
Claims (15)
- 【請求項１】 手振りを光学的に検出する方法におい
て、複数の発光素子から夫々光を手振り域に出射し、そ
の出射した光による手からの反射光を、各発光素子に対
応して設けた複数の受光素子にて受光し、前記複数の受
光素子の受光量の差及び和の経時変化に基づいて、手振
りの移動方向と移動速度を検出することを特徴とする手
振り検出方法。 - 【請求項２】 ２個の発光素子を設け、１次元の手振り
の移動方向及び移動速度を検出することを特徴とする請
求項１に記載の手振り検出方法。 - 【請求項３】 交差する２方向に２個ずつ計４個の発光
素子を設け、２次元の手振りの移動方向及び移動速度を
検出することを特徴とする請求項１または２に記載の手
振り検出方法。 - 【請求項４】 前記複数の発光素子の夫々から出射する
光は赤外光であることを特徴とする請求項１〜３の何れ
かに記載の手振り検出方法。 - 【請求項５】 手振りを光学的に検出する方法におい
て、１個の発光素子から光を手振り域に出射し、その出
射した光による手からの反射光を複数の受光素子にて受
光し、前記複数の受光素子の受光量の差及び和の経時変
化に基づいて、手振りの移動方向と移動速度を検出する
ことを特徴とする手振り検出方法。 - 【請求項６】 手振りを光学的に検出する装置におい
て、手振り域に光を出射する複数の発光素子と、各発光
素子から出射された光による手からの反射光を受光す
る、各発光素子に対応付けられた複数の受光素子と、前
記複数の受光素子の受光量の差及び和の経時変化に基づ
いて、手振りの移動方向と移動速度を検出する検出器と
を備えることを特徴とする手振り検出装置。 - 【請求項７】 手振りを光学的に検出する装置におい
て、夫々特性が異なる光を手振り域に出射する複数の発
光素子と、各発光素子から出射された光による手からの
反射光を受光する１つの受光素子と、各発光素子から出
射された光による手からの反射光の前記受光素子の受光
量の差及び和の経時変化に基づいて、手振りの移動方向
と移動速度を検出する検出器とを備えることを特徴とす
る手振り検出装置。 - 【請求項８】 前記検出器は、前記複数の発光素子の夫
々から出射された光の反射光の受光量の差を経時的に求
める手段と、求めた差の経時変化の傾きまたは２回積分
値により手振りの移動方向を検出する手段とを有するこ
とを特徴とする請求項６または７記載の手振り検出装
置。 - 【請求項９】 前記検出器は、前記複数の発光素子の夫
々から出射された光の反射光の受光量の和を経時的に求
める手段と、求めた和が所定値を超えている時間により
手振りの移動速度を検出する手段とを有することを特徴
とする請求項６〜８何れかに記載の手振り検出装置。 - 【請求項１０】 前記複数の発光素子は、交差する２方
向に２個ずつ設けた計４個の発光素子であり、前記１つ
の受光素子はその交差点の位置に配置してあることを特
徴とする請求項７〜９の何れかに記載の手振り検出装
置。 - 【請求項１１】 前記複数の発光素子は、正三角形の各
頂点の位置に１個ずつ配置した計３個の発光素子であ
り、前記１つの受光素子は該正三角形の重心の位置に配
置してあることを特徴とする請求項７〜９の何れかに記
載の手振り検出装置。 - 【請求項１２】 前記複数の発光素子の各発光素子は、
互いに波長が異なる光を出射するものであることを特徴
とする請求項７〜１１の何れかに記載の手振り検出装
置。 - 【請求項１３】 前記複数の発光素子の各発光素子を相
異なる位相のパルスで駆動する回路を更に備えることを
特徴とする請求項７〜１１の何れかに記載の手振り検出
装置。 - 【請求項１４】 前記複数の発光素子の各発光素子を周
波数または位相が相異なる正弦波信号で駆動する回路を
更に備えることを特徴とする請求項７〜１１の何れかに
記載の手振り検出装置。 - 【請求項１５】 手振りを光学的に検出する装置におい
て、手振り域に光を出射する１個の発光素子と、その出
射した光による手からの反射光を受光する複数の受光素
子と、前記複数の受光素子の受光量の差及び和の経時変
化に基づいて、手振りの移動方向と移動速度を検出する
検出器とを備えることを特徴とする手振り検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30610296A JP3240941B2 (ja) | 1996-11-18 | 1996-11-18 | 手振り検出方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30610296A JP3240941B2 (ja) | 1996-11-18 | 1996-11-18 | 手振り検出方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10148640A JPH10148640A (ja) | 1998-06-02 |
| JP3240941B2 true JP3240941B2 (ja) | 2001-12-25 |
Family
ID=17953071
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30610296A Expired - Fee Related JP3240941B2 (ja) | 1996-11-18 | 1996-11-18 | 手振り検出方法及び装置 |
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- 1996-11-18 JP JP30610296A patent/JP3240941B2/ja not_active Expired - Fee Related
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