JP2009230534A - 情報入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】手による操作を不要とし、方向性をも含めた入力判定を行うことが可能な非接触型の入力デバイスを提供する。
【解決手段】マイクをセンサとして複数配置し、各検出値から入力方向を特定して出力する。入力方向の特定は、各時刻における各センサの検出値から、最も強い息が吹きかけられたセンサの変化から、息の入力向きを特定する。例えば、右下のセンサから右上のセンサに変化した場合、右下から右上方向と特定する。また、右下のセンサが所定時間継続して最強息センサと特定された場合、右下奥の方向が特定される。これにより、表示画面に２つの画面が一部重複して表示されている場合に、奧方向を加味した入力方向を特定することで、奥側（最上層の次の層）に表示される画面を最上層に入れ替えることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、情報入力装置に係り、詳細には息を使用して情報を入力する装置に関する。

パーソナルコンピュータや、車両に搭載されるナビゲーション装置などの各種情報処理装置が広く普及している。そして、これら情報処理装置に対して各種情報を入力するための情報入力装置が必要となる。その代表的な入力装置としては、マウスやジョイスティック、キーボード、カーソル、タッチパネル等が存在するが、これらはいずれも手による操作が必要である。
しかし、手の不自由なユーザや、車両においてハンドル操作中で手を離すことが出来ないユーザ等では、手操作が必要な従来の入力装置では不十分である。
一方、操作中であるキーボード等から手を離さずに入力可能な情報入力装置があれば、入力の操作性を向上させることが可能となる。

そこで、使用するユーザや、その使用場面に併せてた種々の装置が提案されている。
例えば、特許文献１では、操作者がくわえたマウスピースで息の強さや噛む力を検出して二値入力信号を得る技術が開示されている。
また、特許文献２では、ゲーム装置において、マイクによる入力音声を認識すると共に、入力が息の音声であると判定した場合に息（風）の強さを算出し、ゲームの１入力として使用し、例えば、ロウソクの火を消したり、風車を回転させたりする技術が開示されている。
特開平０６−１３９０１１ 特開２００６−１４５８５１

しかし、特許文献１の入力装置は、コンピュータや車両に配設された情報装置の入力デバイスとして使用する場合、キーボードやハンドルから手を離さずに位置情報を情報装置に入力することができるが、入力デバイスとしてマウスピースを常時口にくわえる必要があり、車両等の移動体に適用する場合には操作性の点で問題がある。また、口にくわえる接触型の入力デバイスなので不特定多数の人間が使用する情報装置の入力デバイスとして不向きである。

また特許文献１記載の技術では、手を使用しない入力デバイスとして息の音声を入力としているが、１つのマイクによる検出であるため、息の強さだけしか判定できず、方向性を持った入力判定を行うことができない。

そこで本発明は、手による操作を不要とし、方向性をも含めた入力判定を行うことが可能な非接触型の入力デバイスを提供することを目的とする。

（１）請求項１記載の発明では、複数のマイクと、前記マイクからの出力電圧に基づいて、息の入力か否かを判定する息判定手段と、前記息判定手段において息の入力と判定した場合に、入力された息の強さが最大のマイクを所定時間間隔で特定するマイク特定手段と、前記マイク特定手段により、今回特定したマイクと、前回特定したマイクの位置関係から、息による入力の向きを判定する息向判定手段と、前記判定した息による入力の向きを入力方向として出力する出力手段と、を具備したことを特徴とする情報入力装置を提供する。
（２）請求項２記載の発明では、前記息向き判定手段は、前記マイク特定手段により今回特定したマイクと前回特定したマイクとが異なる場合には、前回特定したマイクから今回特定したマイクの方向を息による入力の向きと判定し、前記マイク特定手段により今回特定したマイクと前回特定したマイクとが同一である場合には、前記複数配置されたマイクの中央から特定したマイクの奥行き方向を、息による入力の向きと判定する、ことを特徴とする請求項１に記載の情報入力装置を提供する。
（３）請求項３記載の発明では、前記息判定手段は、マイクの出力電圧の周波数から息の入力か、音声の入力かを判定する、ことを特徴とする請求項１、又は請求項２に記載の情報入力装置を提供する。
（４）請求項４記載の発明では、前記マイクからの入力音声を認識する音声認識手段を備え、前記息判定手段で音声の入力と判定した場合に、前記音声認識手段による入力音声の認識を行い、前記出力手段は、前記音声認識手段による認識結果を出力する、ことを特徴とする請求項３記載の情報入力装置を提供する。

（１）請求項１記載の発明によれば、複数のマイクを使用し、入力された息の強さが最大のマイクを所定時間間隔で特定し、その変化により息の方向を出力することができる。
（２）請求項２記載の発明によれば、更に息向きの方向として、平面方向と奥行き方向を特定することができる。
（３）請求項３記載の発明によれば、息の入力と、音声の入力のいずれかについて判定することがでる。
（４）請求項４記載の発明によれば、息が入力された場合の入力方向と、音声が入力された場合の音声認識結果を出力することができる。

以下、本発明の情報入力装置における好適な実施の形態について、図１から図１１を参照して詳細に説明する。
（１）実施形態の概要
本実施形態の情報入力装置では、マイクをセンサとして使用し、このセンサを複数配置し、各センサの検出値から装置に対する入力方向を特定し、ユーザの入力方向として出力する。
入力方向は、センサ（マイク）から出力される電圧の変化値から咳やくしゃみを除外し、センサの出力電圧周波数と所定の周波数ＦＨｚとの比較により音声か息かを判断し、音声であれば音声認識を行い、息であれば息による入力方向を特定する。

息による入力方向の特定は、各時刻における各センサの検出値から、最も強い息が吹きかけられた最強息センサを特定し、最強息センサの変化から、息の入力向きを特定する。
例えば、最強息センサが右下のセンサから、左上のセンサに変化した場合には、息の入力は、右下から左上方向と判定される。
これにより、センサの配置面に平行な平面上の方向（奥行きを持たない方向）として、センサの数Ｎに対してＰ＝Ｎ×（Ｎ−１）−αだけの方向を特定することができる。αは、直線上に並ぶセンサの数によって決まる変数である。同一円周上にセンサを配置した場合のαは０である。

一方、所定時間の間、最強息センサが変わらない場合、奥行きを持った入力方向を特定する。
例えば、右下のセンサ（マイク）が所定時間継続して最強息センサと特定された場合、右下奥の方向が特定される。ここで奧方向は、息の方向、すなわちユーザから離れる方向をさしている。例えば、表示画面に２つの画面が一部重複して表示されている場合に、奧方向を加味した入力方向を特定することで、奥側（最上層の次の層）に表示される画面を最上層に入れ替えることができる。
奥行き方向は、センサの数Ｎとだけの方向を特定することができる。

（２）実施形態の詳細
図１は、本実施形態の情報入力装置１０の構成を表したものである。
情報入力装置１０は、情報処理部１１とセンサ部１２とを備えている。情報入力装置１０は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）２０やナビゲーション装置等の各種情報処理装置に接続され、当該情報処理装置に対する入力手段として機能する。

情報処理部１１は、ユーザの息を判定する各種演算処理を実行するＣＰＵ（中央処理装置）１３、センサ部１２からの入力信号をアナログからデジタルに変換するＡ／Ｄ１４、各種プログラムやデータが格納されたＲＯＭ１５、ワーキングメモリとして演算処理中のデータが一時保存されるＲＡＭ１６、各種情報処理装置と接続されるインターフェイス（Ｉ／Ｆ）１７を備えている。

ＲＯＭ１５には、ＣＰＵ１３においてユーザの息を判定する為の各種プログラムとして、メイン処理（図３）、初期化処理（図４、図５）、息入力判定処理（図６）、息速演算ルーチン（図７）、音声入力処理ルーチン（図８）、息向き判定ルーチン（図９）、息向き演算ルーチン（図１０）、等の各種処理を行うためのプログラムやデータ等が格納されている。

また、ＲＯＭ１５には、各センサＫ１〜ＫＮから出力される電圧の変化量（電圧変化値）に対応する息速度が規定された、電圧変化値−息速変換マップが保存されている。この変換マップは電圧変化値の増加に伴って息速が増加するマップである。
電圧変化値−息速変換マップは、例えば、センサＫと息速度測定装置とを併置して、両者に実際に息を吹きかけたときの実際の測定値（出力電圧値と息速の計測値）に基づいて作成されているが、理論値から作成したマップであってもよい。
なお、電圧変化値ではなく、検出した電圧を息速に変換することで、変化量の算出を省略することで簡易化してもよいが、息がかかっていない状態での電圧を基準とした変化量（電圧変化値）を使用することで精度は高くなる。

ワーキングメモリとして機能するＲＡＭ１６には、Ｎ個のセンサフェールフラグ、Ｎ個の仮センサフェールフラグ、咳くしゃみフラグ、息入フラグ、センサ変化値バッファ、センサ方向バッファ、センサ大小バッファ、息方向バッファ、センサ風速フェールカウンタ、センサ風向きフェールカウンタ等の各種領域が確保され、該当するフラグ、データ、カウンタ値などが保存される。
各フラグの個数Ｎは、センサの個数と一致している。

図２は、各センサＫの配置について表したものである。
図２（ａ）に示した実施例では、情報入力装置１０に接続されたＰＣ２０の表示装置２１の周囲に８つのセンサＫ１〜８が配置されている。
このように、表示装置２１の周辺にセンサＫを配置することによって、入力に関連して表示されている画像を確認しながら奥行きや方向を息で入力することができるため、ユーザにとって画像と方向を一致させて認識しやすくなる。
なお、情報処理部１１の本体周辺に配置するようにしてもよく、更にセンサＫを同一円周上に配置するようにしてもよい。

次に以上のように構成された情報入力装置１０による息入力処理について説明する。
図３は、息の入力処理を行う情報入力装置のメイン処理について表したものである。
本実施形態による息入力処理では、装置の初期化を行う初期処理（ステップ１０）、ユーザの息による入力を判定し息向きを決定し、決定した息向きをユーザの入力値としてＩ／Ｆ１７で接続されてい情報処理装置に出力する息入力判定処理（ステップ４０）、終了の判定処理（ステップ９０）が行われる。

図４、図５は、初期化処理（ステップ１０）の内容を表したフローチャートである。
この初期化処理では、電源ＯＮ等による起動時において実行され、全センサＫに対する初期化と、正常に動作するセンサか否の判定が行われる。
初期化処理において、情報処理部１１は、センサ風速フェールカウンタＮ個の初期化（ステップ１２）、センサフェールフラグＮ個の初期化（ステップ１３）、センサ数カウンタの初期化（ステップ１４）、仮センサフェールフラグの初期化（ステップ１５）を行う。

以上初期化におけるＮ個は、センサＫの数に対応したカウンタの数である。本実施形態ではセンサＫ１〜８のＮ＝８個のカウンタについて初期化する。
初期化において情報処理部１１は、各カウンタ領域、フラグ領域をＲＡＭ１６に確保するとともに確保した領域のリセット（クリアー）処理を行う。

カウンタ、フラグの初期化の後、情報処理部１１は、１つのセンサＫ（例えば、センサＫ１）を選択し（ステップ１６）、以後の検査処理（ステップ１７〜ステップ３３）を各センサに対して行うことで、各センサが正常か否かを検査及び判定する。
正常化否かの検査は、息による入力が行われる前の定常状態（空気の流れが無い状態）で各センサＫの測定が正常に行われるかを判断する検査である。
各センサＫは、全く問題なく正常に動作する場合と、問題があるがマイク出力電圧のオフセットにより正常に動作する場合、オフセットしても正常に動作しない場合があるで、以下各場合の処理に分けて正常か否かの検査、判定について説明する。

（ａ）正常動作する場合
情報処理部１１は、選択したセンサＫに対応して、タイマを初期化（リセット）し（ステップ１７）、タイマが所定時間となるまで（ステップ１９）の間、センサＫの出力電圧を取得し、タイマ初期化後最初の出力電圧値との差をセンサ変化値としてセンサ変化値バッファに保存する。
所定時間が経過すると（ステップ１９；Ｙ）、情報処理部１１は、保存した電圧変化値から、タイマの所定時間における平均風速を演算する（ステップ２０）。
平均風速は、ＲＯＭ１５に保存された電圧変化値−息速変換マップから求める。

情報処理部１１は、演算した平均風速が所定の閾値ｔｈ２を越えているか判断する（ステップ２１）。いま、正常なセンサＫの場合についての説明なので、このステップでは、平均風速が所定値ｔｈ２以下となり（ステップ２１；Ｎ）、情報処理部１１はステップ２２〜２４を飛ばす。

次いで情報処理部１１は、センサ風速フェールカウンタのカウンタ値が所定値ｔｈ４（例えば、ｔｈ４＝２）未満であるか否かを判断する（ステップ２５）。
両フェールカウンタは、平均風速が異常値である場合（ステップ２１；Ｙ）にカウントされるので、最初から正常なセンサＫの場合では、フェールカウンタがゼロで（ステップ２５；Ｙ）であるため、情報処理部１１は、仮センサフェールフラグがオンか否かを判断する（ステップ２６）。
この仮センサフェールフラグも、平均風速の値が異常である場合にオンになるフラグであるのに対し、正常である場合の例なので（ステップ２６；Ｎ）、情報処理部１１はステップ３０に移行する。

そして情報処理部１１は、センサ（マイク）番号（現在検査しているセンサＫの番号）と、センサカウンタをインクリメントし（ステップ３０）、全センサについての初期化済みか否かをセンサ数カウンタの値から判断する（ステップ３１）。
すなわち情報処理部１１は、センサカウンタ数が検査済み（初期化済み）のセンサ数を表しているので、カウンタ数がＮ（本実施形態ではＮ＝８）であれば（ステップ３１；Ｙ）、情報処理部１１は、全センサ初期化済みと判断して処理を終了してメイン処理にリターンする。

一方、全センサ初期化済みでない場合、すなわち、センサ数カウンタがＮ未満であれば（ステップ３１；Ｎ）、情報処理部１１は、次のセンサを選択し（ステップ３２）、更に、仮センサフェールフラグをオフにした後（ステップ３３）、ステップ１７に戻って新たに選択した次のセンサについての検査を行う。

（ｂ）問題があるが、センサＫの出力電圧のオフセットにより正常に動作する場合
この場合のセンサＫについて、情報処理部１１は、（ａ）で上述した正常なセンサＫの場合と同様に、所定時間での平均風速を演算する（ステップ１７〜ステップ２０）。

情報処理部１１は、ステップ２０で演算した平均風速が所定値ｔｈ２より大きいか否かを判断する（ステップ２１）。平均風速が所定値ｔｈ２よりも大きい場合（ステップ２１；Ｙ）、情報処理部１１は、空気の流れがない通常状態において電圧が変化した状態を検出していると判断し、当該センサＫの出力電圧をオフセットする（ステップ２２）。
そして情報処理部１１は、ステップ１１で初期化した当該センサＫに対応するセンサ風速フェールカウンタをインクリメントし（ステップ２３）、仮センサフェールフラグをオンにする（ステップ２４）。

次に情報処理部１１は、センサ風速フェールカウンタのカウンタ値の合計が所定値ｔｈ４未満であるか否かを判断する（ステップ２５）。
本実施形態では所定値ｔｈ４＝３に設定されているので、ステップ２３で一度インクリメントしている場合であってもまだカウンタ値合計が１であり、所定値ｔｈ４未満なので（ステップ２５；Ｙ）、情報処理部１１は、仮センサフェールフラグがオンか否かを判断する（ステップ２６）。

この場合、ステップ２４で仮センサフェールフラグがオンになっているので（ステップ２６；Ｙ）、情報処理部１１は、ステップ３３に移行して仮センサフェールフラグをオフに戻す。
次いで、情報処理部１１は、ステップ２２で電圧オフセットした後のセンサＫに対し、次のサイクル目（今の説明では２サイクル目）の検査処理（ステップ１７〜）を行う。

次のサイクルにおいて、情報処理部１１は、再度所定時間での平均風速を演算し（ステップ１７〜ステップ２０）、再度所定値ｔｈ２と比較する（ステップ２１）。
現在のセンサＫはオフセットにより正常になった場合の例なので、所定値以下（ステップ２１；Ｎ）となり、情報処理部１１は、ステップ２２〜２４を飛び、センサ風速フェールカウンタのカウンタ値が所定値ｔｈ４未満であるか否かを判断する（ステップ２５）。

オフセット後は正常になっているので、カウンタ合計値は前回と同じ（１（２サイクル目）又は２（３サイクル目））であり、所定値ｔｈ４未満なので、情報処理部１１は仮センサフラグがオンか否かを判断する（ステップ２６）。
この場合、ステップ３３でオフになっているので（ステップ２６；Ｎ）、情報処理部１１は、当該センサＫがオフセットにより正常になったものと判断して、当該センサＫに対する初期化を終了する。
そして情報処理部１１は、次のセンサＫのために、センサ数カウンタをインクリメントして（ステップ３０）、全センサ初期化済みか否かを判断する（ステップ３１）。
全センサ初期化済みでない場合（ステップ３１；Ｎ）、情報処理部１１は、次のセンサを選択し（ステップ３２）、更に、仮センサフェールフラグをオフにした後（ステップ３３）、ステップ１７に戻って新たに選択した次のセンサについての検査を行う。

（ｃ）オフセットしても正常に動作しない場合
この場合のセンサＫについて、情報処理部１１は、（ｂ）で上述した「問題があるが、センサＫの出力電圧のオフセットにより正常に動作する場合」の前半のサイクルと同様に、所定時間での平均風速を演算し（ステップ１７〜ステップ２０）、センサＫ出力電圧のオフセットと仮センサフェールフラグオン（ステップ２１〜ステップ２４）、更に、ステップ２５、ステップ２６の判断を経て仮センサフェールフラグをオフする（ステップ３３）。

次いで、情報処理部１１は、オフセット後のセンサＫに対して、再度所定時間での平均風速を演算し（ステップ１７〜ステップ２０）、再度所定値ｔｈ２と比較する（ステップ２１）。
現在のセンサＫはオフセットによっても正常に動作しない場合の例なので、所定値ｔｈ２よりも大きくなる（ステップ２１；Ｙ）。
情報処理部１１は、センサＫの出力電圧のオフセット（ステップ２２）とセンサ風速フェールカウンタをインクリメントし（ステップ２３）、仮エールフラグをオンにする（ステップ２４）。

次いで情報処理部１１は、センサ風速フェールカウンタのカウンタ値が所定値ｔｈ４未満であるか否かを判断する（ステップ２５）。
ここでは、オフセットによっても正常に動作ぜずインクリメント（ステップ２３、ステップ２７）されて合計値が３（３サイクル目）であるものとする。すると、情報処理部１１は、所定値ｔｈ４（＝３）以上であるので、出力電圧のオフセットによっても異常が解消できないセンサＫであると判断して、現在検査中（初期化中）のセンサＫに対応するセンサフェールフラグをオンにする（ステップ２７）。

更に情報処理部１１は、検査中のセンサＫの電源をオフにし（ステップ２８）、当該センサＫに対するフェール表示を行う（ステップ２９）。
ここで、センサＫに対するフェール表示は、センサ自体にＬＥＤを配置しておき、正常である場合に点灯し、消灯することでフェール表示とする。
ただし、Ｉ／Ｆ１７を介して接続されているＰＣ等の情報処理装置に該当するセンサＫのセンサ番号とフェール信号を供給することで、情報処理装置が表示装置２１にフェール表示するようにしてもよい。

なお、本実施形態において所定値ｔｈ４＝３に設定してあるが、２、又は４以上の値に設定することも可能である。この場合にも、カウンタ値合計が所定値ｔｈ４未満（ステップ２５；Ｙ）、で仮フェールセンサがオン（ステップ２６；Ｎ）であれば、ステップ２７を経て、再度の検査処理が実行される。

以上の初期化処理が終了すると、情報処理部１１は、次に息入力判定処理を行う（ステップ４０）。
図６は、息入力判定処理の処理内容を表したフローチャートである。
先ず情報処理部１１は、咳・くしゃみフラグと息入力フラグを初期化する（ステップ４１、４２）。
次に情報処理部１１は、各センサ（マイク）Ｋからの入力に従ってセンサ電圧値の変化を監視し、検出した各センサ電圧変化値のいずれか１つ以上が所定の所定値θ１より大きいか否かを判断する（ステップ４３）。

全てのセンサ電圧変化値が所定値θ１以下であれば（ステップ４３；Ｎ）、情報処理部１１は、息による入力と声の入力ではなく定常状態における自然な揺らぎの範囲であると判断して処理を終了する。
一方、いずれかのセンサ電圧変化値が所定値θ１より大きければ（ステップ４３；Ｙ）情報処理部１１は、ユーザの息がセンサに吹きかけられたと判断して息速演算ルーチンにより息速を演算する（ステップ４４）。

図７は、息速演算ルーチンによる処理内容を表したフローチャートである。
この息速演算ルーチンにおいて情報処理部１１は、各センサＫの電圧変化値を取得する（ステップ４４１）。
そして、情報処理部１１は、取得した電圧変化値が所定値以上であるセンサＫに対応するセンサフェールフラグをオンにする（ステップ４４３）。この処理でセンサフェールフラグがオンになる場合としては、初期化処理（ステップ１０）では正常であったが、その後に異常になったセンサが対象となる。

次いで情報処理部１１は、センサフェールフラグがオンのセンサ、すなわち、初期化処理におけるステップ３１でオンになったセンサＫ、及び、上記ステップ４４３でオンになったセンサを、息速演算対象から除外（当該センサの電圧変化値を除外）する（ステップ４４４）。
情報処理部１１は、除外されていない各センサＫに対して取得した電圧変化値のうち、電圧変化値が最大のセンサＫを特定する（ステップ４４５）。息が一番当たっているセンサの電圧変化値が最大となるためである。

ついで情報処理部１１は、特定した最大の平均電圧変化値を、電圧変化値−息速変換マップに従って息速に変換し（ステップ４４６）、変換した息速をＲＡＭ１６の息速バッファに保存し（ステップ４４７）、息速演算ルーチンを終了しリターンする。

息速の演算が終了すると情報処理部１１は、息入力判定処理（図６）に戻り、息速バッファに保存した息速が所定速度を超えているか否か判断することで、検出した息が咳やくしゃみによるものか否かを判断する（ステップ４５）。
本実施形態では所定速度は２００ｋｍ／ｈに設定されているが、ユーザの口から各センサＫまでの距離といった使用環境によって変更するようにしてもよい。
なお、咳やくしゃみか否かの判断については息速から判断する以外に、マイクで測定した周波数に基づいて判断するようにしてもい。

情報処理部１１は、息速が所定速度（２００ｋｍ／ｈ）を越えている場合（ステップ４５；Ｙ）、咳・くしゃみフラグをオンにし（ステップ４６）、越えていない場合（ステップ４５；Ｎ）、咳・くしゃみフラグをオフにする（ステップ４７）。

続いて情報処理部１１は、咳・くしゃみフラグがオフで、かつ、センサ（マイク）Ｋ出力電圧周波数が所定値ＦＨｚ未満であるか判断する（ステップ４８）。
本実施形態において所定値ＦＨｚは、音声と息とを区別するための周波数で、例えば、１２５Ｈｚが設定されているが、他の値を採用し、またユーザ毎に設定値を変更できるようにしてもよい。

出力電圧周波数が所定値ＦＨｚ以上である場合には（ステップ４８；Ｎ）、情報処理部１１は音声が入力されたものと判断し、息入力フラグをオフにし（ステップ５０）、音声入力処理ルーチンを実行する（ステップ５１）。

図８は、音声入力処理ルーチンの処理内容を表したフローチャートである。
この音声入力処理ルーチンにおいて情報処理部１１は、咳・くしゃみフラグを判断し、該フラグがオンであれば（ステップ５１１；Ｎ）、処理を終了する。
一方、咳・くしゃみフラグがオフであれば（ステップ５１１；Ｙ）、情報処理部１１は、最も電圧変化値の大きいセンサの入力音声データを取得する（ステップ５１２）。

そして情報処理部１１は、音声認識を行い、音声入力処理として入力音声データを解析する（ステップ５１３）。すなわち、情報処理部１１は、入力された音声が、所定処理を要求するコマンドに対応した音声か、それ以外（入力文字に対応した音声）かを解析する。
情報処理部１１は、解析した結果（コマンド情報、文字情報）を音声入力処理の出力として、ＰＣ等の情報処理装置に出力して（ステップ５１４）、処理を終了し、リターンする。

一方、図６の息入力判定処理において、咳・くしゃみフラグがオフで、かつ、出力電圧周波数が所定値ＦＨｚ未満である場合（ステップ４８；Ｙ）、情報処理部１１は、息が入力されたものと判断し、息入力フラグをオンにし（ステップ５０）、息向き判定ルーチンを実行する（ステップ５１）。

図９は、息向き判定ルーチンの処理内容を表したフローチャートである。
情報処理部１１は、息フラグがオンか否かを判断し、オンでなければ（ステップ５２１；Ｎ）、入力操作のための息ではないと判断して処理を終了し、リターンする。
一方息フラグがオンであれば（ステップ５２１；Ｙ）、情報処理部１１は、センサＫ１〜８に対応した各センサフェールフラグがオンになっているセンサＫ番号を取得し、以後の処理対象から除外する（ステップ５２２）。
次に情報処理部１１は、息速バッファから、処理対象となっている各センサＫの息速を取得し（ステップ５２３）、息向き演算ルーチンを実行する（ステップ５２４）。

図１０は、息向き演算ルーチンの処理内容を表したフローチャートである。
息向き演算ルーチンにおいて情報処理部１１は、息速が最も強いセンサＫを特定しバッファに保存する（ステップ６０）。
そして、前回（それ以前）のルーチンにおいて特定された、息速が最も強いセンサＫをバッファから取得する（ステップ６１）。

そして、情報処理部１１は、息速が最も強いと特定された今回のセンサＫと前回のセンサＫとが同じか否かを判断する（ステップ６２）。
特定された前回のセンサＫと今回のセンサＫとが異なっている場合（ステップ６２；Ｎ）、情報処理部１１は、前回のセンサＫから今回のセンサＫの方向を息向きと判断して息方向バッファに保存し（ステップ６３）、処理を終了してリターンする。
例えば、図２に示したセンサＫ１〜８のうち、前回センサがセンサＫ８で、今回センサＫがセンサＫ３である場合、情報処理部１１は、入力方向は表示装置２１に平行な面に対して、センサＫ８からセンサＫ３方向（奥行きなし）を入力方向と判断する。

一方、特定された前回のセンサＫと今回のセンサＫとが同じである場合（ステップ６２；Ｙ）、情報処理部１１は、前回と今回との取得時間差が所定時間を超えるか否かを判断する（ステップ６４）。
取得時間差が所定時間を超えない場合（ステップ６４；Ｎ）、情報処理部１１はステップ６１に戻る。

一方、取得時間差が所定時間を超えていれば（ステップ６４；Ｙ）、情報処理部１１は、所定時間の間１つのセンサＫに向けて継続的に息が吹きかけられていると判断し、息速が最も強いセンサＫの方向と断定する。
本実施形態では、息速が最も強いセンサＫに継続的な息が吹きかけられることにより、そのセンサＫ方向の奥行きを持った方向が入力方向と判定される。すなわち、図２に示したセンサＫ１〜８のうち、例えば、センサＫ８に継続的に息が吹きかけられた場合（ステップ６４；Ｙ）、情報処理部１１は、右下奥方向を入力方向と判断し息方向バッファに保存する（ステップ６５）。

ただし、所定時間以上の間、特定された前回センサと今回センサＫが同一である場合（ステップ６４；Ｙ）、情報処理部１１は、奥行きについては判断対象とはせずに、各センサＫの中央から今回センサ（＝前回センサ）の方向を入力方向と判断するようにしてもよい。

このように、電圧変化値が最大であるセンサＫの変化に基づいて息方向を特定するので、少ない処理負荷かつ高速に息向判定処理を行うことができる。
そして、判定する奥行き方向として、センサ数Ｎだけ奥行き方向を特定することができるので、より詳細な奥行き方向の息入力をすることができる。

なお、息向き判定ルーチンにおいて、電圧変化値が最大のセンサ番号が現ループ、前ループの一方又は双方で複数存在する場合がある。
この場合には、それぞれのループにおける各センサＫの中央を特定するようにする。

息向き判定ルーチン（ステップ５２）おいて息入力方向を判断した後、情報処理部１１は、図６の息入力判定処理に戻り、息速バッファに保存した息速と、息方向バッファに保存した息方向を、ユーザの入力としてＩ／Ｆ１７を介して接続されているＰＣ２０等の情報処理装置に出力する（ステップ５３）。

次いで情報処理部１１は、息入力が終了したか否かを判断する（ステップ５４）。情報処理部１１は、全てのセンサＫの電圧変化値が所定値より小さくなった場合に終了と判断する。
息入力がまだ継続していると判断した場合（ステップ５４；Ｎ）、情報処理部１１は、ステップ４４に戻って、息速の演算と息向判定を繰り返す。
一方息入力の終了を検出すると（ステップ５４；Ｙ）、情報処理部１１は処理を終了し、メイン処理にリターンする。

以上の息入力判定処理（図６）が終了すると、メイン処理（図３）において、入力処理の終了か否かを判断する（ステップ９０）。このメイン処理の終了判断は、情報入力装置の電源オフ、または入力終了が指示された場合に終了と判断する。
情報処理部１１は、入力処理終了でなければ（ステップ９０；Ｎ）、ステップ４０に戻って息入力の判定処理を繰り返し、入力処理終了であれば（ステップ９０；Ｙ）、全処理を終了する。

図１１は、息向きとして決定した奥行き方向の利用状態について表したものである。
この図１１（ａ）に示されるように、表示装置２１に、ウィンドウＢの上にウィンドウＡが重なって表示されているものとする。
この状態において、情報入力装置から、左奥（又は左上奥）方向が息による入力として供給（出力）されると、情報入力装置に接続されているＰＣ２０やナビゲーション装置等の各種情報処理装置では、供給された左奥方向に対応してウィンドウＢが選択され、最上層のウィンドの表示を、ウィンドウＡからウィンドウＢに入れ替えて表示する。

以上、情報入力装置の実施形態について説明したが、本発明では上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。
例えば、説明した実施形態では、窓やドアが開いている状態や、エアコンが作動している場合の風による外乱については考慮していなかったが、初期化処理において外乱による影響量を検出し、息入力判定処理においてセンサ（マイク）Ｋの出力電圧の値を補正する用にしてもよい。
すなわち、空気の流れがない通常状態における各センサＫの出力電圧ｖを測定し、息入力判定処理において使用する各出力電圧から電圧ｖを引いた値を補正後の出力電圧として使用する。

また、説明した実施形態では、最も息速の強いセンサ（マイク）Ｋを特定し、特定されるセンサＫの変化によって息の入力方向を決定する場合について説明したが、息速の強さに対応す物理量として、センサＫの出力電圧値、又は電圧変化値を使用して判断するようにしてもよい。
すなわち、最も息速の強いセンサの特定に変えて、最も出力電圧値が高いセンサ、又は最も電圧変化値が大きいセンサＫを特定し、特定されるセンサＫの変化によって息の入力方向を決定するようにしてもよい。

本実施形態における情報入力装置の構成を表したものである。 各センサＫの配置について表した説明図である。 息の入力処理を行う情報入力装置のメイン処理について表したフローチャートである。 初期化処理の内容の一部を表したフローチャートである。 初期化処理の内容の他の一部を表したフローチャートである。 息入力判定処理のフローチャートである。 息速演算ルーチンによるフローチャートである。 音声入力処理ルーチンによるフローチャートである。 息向き判定ルーチンのフローチャートである。 息向き演算ルーチンの内容を表したフローチャートである。 息向きとして決定した奥行き方向の利用状態について表した説明図である。

符号の説明

１０ 情報入力装置
１１ 情報処理部
１２ センサ部
１３ ＣＰＵ（中央処理装置）
１４ Ａ／Ｄ
１５ ＲＯＭ
１６ ＲＡＭ
１７ インターフェイス（Ｉ／Ｆ）
２０ パーソナルコンピュータ（ＰＣ）

Claims (4)

1. 複数のマイクと、
   前記マイクからの出力電圧に基づいて、息の入力か否かを判定する息判定手段と、
   前記息判定手段において息の入力と判定した場合に、入力された息の強さが最大のマイクを所定時間間隔で特定するマイク特定手段と、
   前記マイク特定手段により、今回特定したマイクと、前回特定したマイクの位置関係から、息による入力の向きを判定する息向判定手段と、
   前記判定した息による入力の向きを入力方向として出力する出力手段と、
   を具備したことを特徴とする情報入力装置。
   
2. 前記息向き判定手段は、
   前記マイク特定手段により今回特定したマイクと前回特定したマイクとが異なる場合には、前回特定したマイクから今回特定したマイクの方向を息による入力の向きと判定し、
   前記マイク特定手段により今回特定したマイクと前回特定したマイクとが同一である場合には、前記複数配置されたマイクの中央から特定したマイクの奥行き方向を、息による入力の向きと判定する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の情報入力装置。
   
3. 前記息判定手段は、マイクの出力電圧の周波数から息の入力か、音声の入力かを判定する、
   ことを特徴とする請求項１、又は請求項２に記載の情報入力装置。
   
4. 前記マイクからの入力音声を認識する音声認識手段を備え、
   前記息判定手段で音声の入力と判定した場合に、前記音声認識手段による入力音声の認識を行い、
   前記出力手段は、前記音声認識手段による認識結果を出力する、
   ことを特徴とする請求項３記載の情報入力装置。

Images