JP2012047515A - 入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】操作者が意図せず手などが非接触センサに接近した場合の誤動作を防ぐことができる入力装置を提供する。
【解決手段】本発明に関する入力装置は、物体から放射される赤外光を受光し、受光の量に応じた温度信号を出力する非接触温度センサと、物体の温度が通常の状態に得られる温度信号の値と、物体が意図的に温度を上昇させた状態に得られる温度信号の値との間の所定の値を閾値として出力する閾値設定手段と、非接触温度センサと閾値設定手段とに接続し、温度信号と閾値とを比較する比較手段と比較手段に接続し、温度信号が閾値より大きい場合、操作対象機器に対して所定の動作制御を行う制御手段とを備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は入力装置に関し、特に電子機器の非接触操作に適用し得る入力装置に関する。

近年、非接触センサは様々な場面で用いられている。例えば、非接触センサに操作者が手をかざすことによって、照明やトイレ洗浄などの機器のオン／オフを行う入力装置などが一般に用いられている。

特許文献１は、非接触センサとして反射型の光センサを有し、操作者が光センサに手をかざしたか否かを検出して、照明の明るさや色を調整するものである。

また特許文献２は、非接触式の入力装置をゲーム等の画像表示と連動させたものであり、操作者が光センサに手をかざしたか否かを検出したうえで、手をかざした回数に応じて表示画像を切り替えるものである。

これらの入力装置は、非接触センサの検出領域内に操作者の手が存在するか否かを検出することにより、操作対象となる電子機器の動作をオン／オフする動作スイッチの役目を果たしている。

特開平５−１６６５８６号公報 特開平７−７３００５号公報

しかしながら、特許文献１および特許文献２に記載されている入力装置は、入力操作が行われたかどうかの判断を、非接触センサの検出領域内に物体が存在するか否かを検出することで判断している。

そのため、操作者の行動により手などの身体各部が不意に非接触センサの検出領域に入ってしまうと、入力操作を意図していないにもかかわらず、入力が実行されてしまうという問題があった。

本発明の目的は、上述した課題を解決する入力装置を提供することにある。

本発明に関する入力装置は、物体から放射される赤外光を受光し、受光の量に応じた温度信号を出力する非接触温度センサと、物体の温度が通常の状態に得られる温度信号の値と、物体が意図的に温度を上昇させた状態に得られる温度信号の値との間の所定の値を閾値として出力する閾値設定手段と、非接触温度センサと閾値設定手段とに接続し、温度信号と閾値とを比較する比較手段と比較手段に接続し、温度信号が閾値より大きい場合、操作対象機器に対して所定の動作制御を行う制御手段とを備えている。

本発明の入力装置は、操作者が意図せず手などが非接触センサに接近するなどした場合の誤動作を防ぐことができる。

第１の実施形態における入力装置１の構成を示すブロック図である。 第２の実施形態における入力装置１の構成を示すブロック図である。 第３の実施形態における入力装置１の構成を示すブロック図である。 第３の実施形態における動作設定データ８を示す図である。

〔第１の実施形態〕以下に、本発明を実施するための好ましい形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい限定がされているが、発明の範囲を以下に限定するものではない。

〔構造の説明〕図１は、本実施形態における入力装置１の上面図である。

図１に示すように、本実施形態における入力装置１は、非接触温度センサ２と、閾値設定手段３と、比較手段４と、制御手段５とを備えている。

非接触温度センサ２は、物体から放射される赤外光を受光して、その受光量に応じた温度信号ａを比較手段４に出力する機能を有する。非接触温度センサ２は、例えばサーモパイルや焦電素子などの非接触式の温度センサであれば特に限定されない。

なお本実施形態では、非接触温度センサ２が検出する対象を操作者の手とした場合の説明を行っている。しかし本実施形態は、これに限定されず操作者の温度を検知できるものであれば、操作者の腕や足などの身体各部でもよい。

操作者は操作対象機器を動作させたい場合、手を所定量こすり合わせて意図的に温度を上昇させてから非接触温度センサ２に手をかざす。操作者が手の温度を意図的に上昇させる方法としては、例えば手をこすり合わせる方法の他、息をかけて温めるなどこれに限定されない。

閾値設定手段３は、操作者の手が何もしていない通常の状態である場合に得られる温度信号の値をあらかじめ設定した通常時温度データ６を備えている。また同様に、閾値設定手段３は、操作者の手が所定量こすり合わされて意図的に温度を上昇させた状態に得られる温度信号の値をあらかじめ設定した昇温時温度データ７を備えている。

通常時温度データ６と昇温時温度データ７の値は、あらかじめ評価実験などを行って得られた値を設定しても良いし、操作者にキャリブレーション作業を行わせて設定しても良い。

また閾値設定手段３は、通常時温度データ６と昇温時温度データ７とのあいだの所定の値を閾値ｂとして比較手段４に出力する機能を有する。つまり閾値ｂは、閾値設定手段３によって、操作者の手が何もしていない通常の状態である場合に得られる温度信号の値と、操作者の手が所定量こすり合わされて意図的に温度を上昇させた状態である場合に得られる温度信号の値との間の値に設定される。

閾値ｂは、入力装置１が設けられている周辺環境の影響や操作者の操作のクセなどに応じて、通常時温度データ６と昇温時温度データ７の中間値としたり、どちらかの値に寄せたりして良い。

また、周辺環境に温度信号を変動させる要因が小さい場合、閾値ｂは、操作者の手が何もしていない通常の状態で得られる温度信号の値と、操作者の手が意図的に温度を上昇させた場合に得られる温度信号の値との間で、固定値としてあらかじめ設定しても良い。

比較手段４は、非接触温度センサ２から入力された温度信号ａと、閾値設定手段３から入力された閾値ｂとを比較して、その結果を比較信号ｃとして制御手段５に出力する機能を有する。

制御手段５は、比較手段４から比較信号ｃを入力し、温度信号ａの値が閾値ｂ以上である場合に、操作対象機器に対して所定の動作制御を行う機能を有する。例えば、制御手段５は、操作対象機器（図示しない）と電気的に接続されており、温度信号ａの値の大きさに基づいて、操作対象機器の動作のオン／オフの制御、複数種類の動作、またアナログ動作などを行うことができる。

本実施形態では、操作対象機器として、例えば、トイレの洗浄スイッチ、照明用のスイッチ、自動ドアの開閉スイッチなどの非接触式のオン／オフスイッチなど幅広い分野に適用することができる。

〔作用の説明〕次に、本実施形態における作用について説明する。

非接触温度センサ２は、物体から放射される赤外光を受光して、その受光量に応じた温度信号ａを比較手段４に出力する。なお、本実施形態では操作者の手から放射される赤外線光を受光する場合の説明を行っているが、これに限定されない。

閾値設定手段３は、通常時温度データ６と昇温時温度データ７から両者の間における所定の閾値ｂを設定し、比較手段４に出力する
比較手段４は、非接触温度センサ２から入力された温度信号ａと、閾値設定手段３から入力された閾値ｂを比較した比較信号ｃを制御手段５に出力する。

制御手段５は、比較信号ｃを入力し、温度信号ａの値が閾値ｂ以上である場合、操作対象機器に対して所定の動作制御を行う。つまり、温度が上昇していない通常状態の手や身体の他の部分が非接触温度センサ２の検出領域に間違って入ったとしても、制御手段５は操作対象機器の動作制御を行わない。

〔効果の説明〕本実施形態における効果について説明する。本実施形態における入力装置１は、非接触センサ２が検出した操作者の温度信号ａが、通常時温度データ６と昇温時温度データ７から両者の間における所定の閾値ｂを超えている場合、操作対象機器に対して所定の動作制御を行う。

上記構成により、入力装置１は、操作者が温度上昇を行っていない手や身体各部が非接触センサ２の検出領域に入ったとしても、操作対象機器は動作しない。そのため、操作者が意図せず不意に手などが非接触センサに接近するなどした場合の誤動作が解消することができる。

操作対象機器は、温度信号ａが閾値ｂ以上である場合、すなわち、所定量こすり合わされて意図的に温度を上昇させた手が非接触温度センサ２にかざされた場合にのみ、動作を行うことができる。

〔第２の実施形態〕次に第２の実施形態について説明をする。図２は本実施形態に関する入力装置１の構成を示すブロック図である。

本実施形態の入力装置１は、図２に示すように、第１の実施形態と異なる点は、制御手段５が動作設定データ８を設けている点である。それ以外の構成・接続関係は、第１の実施形態と同様である。つまり、第２の実施形態の入力装置１は、非接触温度センサ２と、閾値設定手段３と、比較手段４と、制御手段５とを備えている。

本実施形態における入力装置１は、制御手段５が動作設定データ８を設けている。動作設定データ８は、非接触温度センサ２が検出する温度信号ａの大きさと、操作対象機器の複数の動作とを対応付けたデータを有している。

つまり比較手段４から比較信号ｃを入力し、温度信号ａの値が閾値ｂ以上である場合、制御手段５は動作設定データ８を参照し、温度信号ａの大きさに応じた所定の動作制御を操作対象機器に対して行う。なお温度信号ａの値が閾値ｂより小さい場合は、制御手段５は操作対象機器に対して動作は行わない。

なお、動作設定データ８が有する温度信号ａの大きさと、所定の動作に関する対応付けは、温度信号ａの関数として記述しておき、操作対象機器に対してアナログ制御を行ってもよい。

〔作用の説明〕次に、本実施形態における作用について説明する。

非接触温度センサ２は、物体から放射される赤外光を受光して、その受光量に応じた温度信号ａを比較手段４に出力する。

閾値設定手段３は、通常時温度データ６と昇温時温度データ７から両者のあいだの所定の閾値ｂを設定し、比較手段４に出力する
比較手段４は、非接触温度センサ２から入力された温度信号ａと、閾値設定手段３から入力された閾値ｂを比較した比較信号ｃを制御手段５に出力する。

制御手段５は、比較信号ｃを入力し、温度信号ａの値が閾値ｂ以上である場合、動作設定データ８を参照し、温度信号ａの大きさに応じて設定されている動作を、操作対象機器に行う。

〔効果の説明〕本実施形態における効果について説明する。本実施形態における入力装置１は、温度信号ａの値が閾値ｂ以上である場合、制御手段５は動作作設定データ８を参照し、温度信号ａの大きさに応じて設定されている動作制御を、操作対象機器に対して行う。つまり制御手段５は、手のこすり合わせの度合いによる温度の大きさに応じて、操作対象機器に対して複数種類の入力操作やアナログ入力操作を行うことができる。

例えば、本実施形態における入力装置１は、照明のＯＮ／ＯＦＦだけでなく、明るさも制御することができる。このとき動作設定データ８は、閾値ｂより温度信号が大きい閾値ｂ１を設けている。制御手段５は、非接触温度センサ２から入力される温度信号ａが、閾値ｂより大きい場合、照明のスイッチをＯＮとする。さらに制御手段５は、温度信号ａが閾値ｂより大きく、閾値ｂ１より小さいときは、照明を通常の明るさになるように制御を行う。一方、温度信号が閾値ｂ１より大きい場合は、制御手段５は照明の明るさを通常時よりさらに明るくなるように制御を行う。

上記構成のように、本実施形態における入力装置１は、操作者が意図しない入力操作による誤動作を解消することができる。また非接触温度センサ２が１個であっても、かざした手の温度の大きさに応じた複数種類の入力操作を行うことができる。そのため入力装置１は、複数の入力操作を行うに際し、非接触温度センサ２を１つ設ければよいので、装置全体の小型化やコスト削減に貢献することができる。

また本実施形態は、例えばコンピュータゲームの操作などに適用できる。コンピュータゲームのうち、ロールプレイングゲームと呼ばれるジャンルのゲームでは、敵への魔法攻撃や味方の体力回復などのコマンドが使用できるようになっているが、これらのコマンドは、通常その発現効果に応じて複数段階に分けて設定されている。

そこで例えば、上記のコマンド入力に本実施形態を適用すると、手を非接触温度センサ２にかざすときの手のこすり合わせの度合いに応じて発現効果を異ならせることができる。すなわち、より多くこすり合わせて温度を高くした方が、効果が高い魔法攻撃や体力回復が発現するようなゲームが実現することできる。

〔第３の実施形態〕次に第３の実施形態について説明をする。図３は本実施形態に関する入力装置１の構成を示すブロック図である。

本実施形態の入力装置１は、図３に示すように、第１の実施形態と異なる点は、非接触温度センサ２を複数備えている点である。それ以外の構成・接続関係は、第１の実施形態と同様である。つまり、第３の実施形態の入力装置１は、非接触温度センサ２と、閾値設定手段３と、比較手段４と、制御手段５とを備えている。

本実施形態における入力装置１は、非接触センサ２を複数設けている。少なくとも１つは、右手側非接触センサ２ａであり、少なくとももう一方は左手側非接触センサ２ｂである。

〔動作の説明〕右手側非接触センサ２ａは、右手から放射される赤外光を受光して、その受光量に応じた右手側温度信号ａ１を比較手段４に出力する。また同様に左手側非接触センサ２ｂは、左手から放射される赤外光を受光して、その受光量に応じた左手側温度信号ａ１を比較手段４に出力する。

なお本実施形態では、複数のセンサが検知する対象を、右手と左手としているがこれに限定されず、手や足や頭など意図的に温度を上昇することができる身体各部の組み合わせであればこれに限定されない。

比較手段４は、右手側非接触センサ２ａから入力された右手側温度信号ａ１と、左手側非接触センサ２ｂから入力された左手側温度信号ａ２とをそれぞれ閾値設定手段３から入力された閾値ｂと比較する。比較手段４は、右手側温度信号ａ１および左手側温度信号ａ２と閾値ｂとの大小関係を組み合わせた組み合わせ信号ｈを制御手段５に出力するする。

制御手段５は、右手側温度信号ａ１と左手側温度信号ａ２と閾値ｂとの大小関係の組み合わせと、操作対象機器における複数の動作とがあらかじめ対応付けされている動作設定データ８を備えている。

制御手段５は、比較手段４から入力された組み合わせ信号ｈと動作設定データ８を参照し、右手側温度信号ａ１および左手側温度信号ａ２と閾値ｂとの大小関係の組み合わせに対応した種類の動作を操作対称機器に対して行う。

〔効果の説明〕本実施形態における入力装置１は、複数の非接触温度センサ２を備えているため、例えば両手のかざし方の組み合わせにより、操作対象機器に対して複数の入力操作を行うことができる。

通常、一般的な入力センサが２個の場合には、２つともオン、一方のみオン、もう一方のみオンの３種類の組み合わせの入力操作しか行うことができない。

本実施形態における入力装置１の２つの非接触温度センサ２は、それぞれ「昇温状態」「通常状態」「オフ」と３つの状態を検知する。そのため本実施形態は、２つの非接触温度センサ２で３×３＝９種類の状態を検知できるが、入力操作を意図しない行動による誤動作を防ぐために、少なくとも一方に「昇温状態」の入力を行う必要がある。結果、上述の９種類のうち、以下に記載の５種類の入力操作を実現することができる。

上記５種類の入力操作を具体的に説明する。非接触温度センサ２を２つ設けた場合、２つとも「昇温状態」、一方が「昇温状態」で他方が「オフ」の状態が左右で２通り、一方が「昇温状態」で他方が「通常の状態」が左右で２通りと、合計５種類の入力操作を行うことができる。

以下、例えば音楽プレーヤーが内蔵されたヘッドホンに、本実施形態の入力装置１を用いた場合のメリットを説明する。

右手側非接触温度センサ２ａと左手側非接触温度センサ２ｂをヘッドホンの左右に配置し、操作対象機器を音楽プレーヤーとして、動作設定データ８を図４に示す動作設定とする。

図４の中では、右手がかざされていない状態を［ａ１＝０］と表し、左手がかざされていない状態を［ａ２＝０］と表す。

また、手を所定量こすり合わせて意図的に温度を上昇させてから非接触温度センサ２ａ、２ｂに両手をかざした状態を、右手の場合は[ａ１≧ｂ]とし、左手の場合は[ａ２≧ｂ]と表す。

一方、意図的に温度は上昇させていない通常温度で非接触温度センサ２ａ、２ｂに両手をかざした状態を、右手の場合は[０＜ａ１＜ｂ]とし、左手の場合は[０＜ａ２＜ｂ]と表す。

上記の動作を組み合わせることにより、音楽プレーヤーを内蔵したヘッドホンに対して、曲の再生と停止、音量の増減、曲の選択といった３つの動作を制御することができる。以下、上記の制御方法について順に説明する。

音楽プレーヤーを内蔵したヘッドホンの曲の再生と停止は、以下のように行う。こすり合わせるなどして温度を上昇させた右手と左手とを、ヘッドホンの左右にある右手側非接触温度センサ２ａと左手側非接触温度センサ２ｂに同時にかざす。すなわち［ａ１≧ｂ，ａ２≧ｂ］とすること、曲の再生／停止の動作を交互に行う。

次に、音楽プレーヤーを内蔵したヘッドホンの曲の音量の増減は以下のように行う。こすり合わせるなどして温度を上昇させた右手もしくは左手の一方の手だけを、ヘッドホンの左右にある右手側非接触温度センサ２ａ、もしくは左手側非接触センサ２ｂにかざす。

例えば、昇温状態の右手のみを右手側非接触温度センサ２ａにかざした場合、つまり［ａ１≧ｂ，ａ２＝０］の場合には音量を増加させる。一方、昇温状態の左手のみを左手側非接触温度センサ２ｂにかざした場合、つまり［ａ１＝０，ａ２≧ｂ］の場合には音量を減少させる。なお、音量の増減動作は、かざした手を外す、すなわち［ａ１＝０，ａ２＝０］となった時点で終了とする。

曲の選択は、一方の手は温度が上昇した昇温状態であり、他方の手は通常状態である場合に、右手および左手をヘッドホンの左右にある右手側非接触温度センサ２ａと左手側非接触温度センサ２ｂに同時にかざすことで行う。

例えば、右手は温度が上昇した昇温状態で左手は通常状態で、右手側非接触温度センサ２ａと左手側非接触温度センサ２ｂに両手をかざした場合、つまり［ａ１≧ｂ，０＜ａ２＜ｂ］の場合には曲を１曲分送る。

一方、右手は通常状態で左手は温度が上昇した昇温状態で、右手側非接触温度センサ２ａと左手側非接触温度センサ２ｂに両手をかざした場合、つまり［０＜ａ１＜ｂ，ａ２≧ｂ］の場合は曲を１曲分戻す。

なお、両手のうちの一方のみの温度を上昇させるには、一方の手の平のみを太ももなどの手以外の部分にこすり合わせる、手のひらと手の甲をこすり合わせて両手の平をかざす、両手の平をこすり合わせて一方は手の平をもう一方は手の甲をかざす、などの方法を用いればよい。

各入力操作には、［ａ１≧ｂ］あるいは［ａ２≧ｂ］、すなわち、右手もしくは左手の一方をこすり合わせて意図的に温度を上昇させた手を非接触温度センサ２ａ、２ｂにかざす行為を行う。そのため操作者は、入力操作を意図しない行動による誤動作をなくすことができる。

音楽プレーヤーなどを、本実施形態の入力装置１を搭載することで非接触入力操作化すると、音楽を聴いてランニングを行っている場合などに、ランニングを中断して細かなボタン操作を行う負担などを解消することができる。また、料理中やお菓子を食べながらなど手が汚れている状態においても、入力部分を汚すことなく操作を行うことができる。

１ 入力装置
２ 非接触温度センサ
２ａ 右手側非接触温度センサ
２ｂ 左手側非接触温度センサ
３ 閾値設定手段
４ 比較手段
５ 制御手段
６ 通常時温度データ
７ 昇温時温度データ
８ 動作設定データ

Claims (8)

1. 物体から放射される赤外光を受光して、その受光量に応じた温度信号を出力する非接触温度センサと
   前記物体の温度が通常の状態である場合の温度信号の値と、前記物体の温度を意図的に上昇させた状態である場合の温度信号の値のあいだの所定の値を閾値として出力する閾値設定手段と、
   前記非接触温度センサと前記閾値設定手段とに接続し、前記温度信号と前記閾値とを比較する比較手段と
   前記比較手段に接続し、前記温度信号が前記閾値より大きい場合、操作対象機器に対して所定の動作制御を行う制御手段とを備えることを特徴とする入力装置。
2. 前記閾値設定手段は、前記物体の通常時の温度データである通常時温度データと
   前記物体が意図的に温度を上昇させた温度データである昇温時温度データとを備えていることを特徴とする請求項１に記載の入力装置。
3. 前記物体の温度を意図的に上昇させた状態とは、前記物体をこすり合わせたり、息をかけるなどして温度を上昇させた状態であることを特徴とする請求項２記載の入力装置。
4. 前記温度信号の大きさに応じて前記操作対象機器の動作を複数設定する動作設定データを備えていることを特徴とする請求項１乃至３に記載の入力装置。
5. 前記制御手段は、前記動作設定データに基づいて、前記温度信号に対応する所定の動作制御を前記操作対象機器に対して行うことを特徴とする請求項４に記載の入力装置。
6. 前記非接触センサを複数設け、
   前記比較手段は、少なくとも一方の前記非接触センサから入力される第１温度信号と、少なくとも他方の前記非接触温度センサから入力される第２温度信号とに対してそれぞれ前記閾値と比較を行い、
   前記制御手段は、前記第１温度信号と前記第２温度信号と前記閾値と大小関係の組み合わせにより、前記操作対象機器に対して複数の動作制御を行うことを特徴とする請求項５に記載の入力装置。
7. 少なくとも１つの前記接触センサは右手の赤外光を検知する右手側非接触温度センサであり、
   少なくとも１つの別の前記非接触センサは左手の赤外光を検知する左手側非接触温度センサであることを特徴とする請求項６に記載の入力装置。
8. 前記非接触温度センサは、サーモパイルあるいは焦電素子であることを特徴とする請求項１乃至７に記載の入力装置。

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