JP2016151823A - 入力装置、入力方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 操作部の検知領域内での物体の操作により、機器の操作や設定の入力作業を精度良く行える入力装置、入力方法およびプログラムを提供する。【解決手段】 操作部の検知領域内における運転者の手３の操作情報を検出する座標検出部５と、座標検出部５により検出された運転者の手３の操作速度を検出する速度検出部６と、座標検出部６により検出された座標変化点前の手３の操作速度と座標変化点後の手３の操作速度を比較し、第１の速度領域と第１の速度領域より操作速度が遅い第２の速度領域を判定する速度領域判定部８を有する。速度領域判定部８により、第１の速度領域における手３の操作情報を有効とする。【選択図】図１

Description

本発明は操作部の検知領域内での物体の操作により、機器の操作や設定の入力作業を行える入力装置、入力方法およびプログラムに関するものである。

パーソナルコンピュータ、携帯情報端末、テレビ、電子レンジ等の機器の操作や設定の入力作業を行える入力装置として、キーボード、マウス、トラックボール、ジョイステイク、タッチパネル等が知られている。

特に、タッチパネルは他の入力装置とは異なり、専用の作業領域を必要とせず、手の指をデイスプレーの表面に接触させることで色々な操作が可能となる。
従って、タッチパネルはパーソナルコンピュータに加え、自動販売機、携帯電話、ＯＡ機器等に搭載されている。

タッチパネルは操作者の手が近づいたことによるコンデンサの静電容量の変化を読み取るセンサを備え、このセンサにより、ジェスチャーを解釈して入力作業を行う入力装置である。

タッチパネルは、液晶等のデイスプレーの表面に手の指等の接触を検知するための素子を配置し、さらにそれを透明なスクリーンで覆うことで形成されている。デイスプレーの表面への接触を検知する方式として静電気による電気信号を検知する静電容量方式がある。

ところが、タッチパネルは送信電極と受信電極を格子状に配置した静電容量センサを形成する必要があり、その検出信号の信号処理回路も複雑となっている。

近年、タッチパネルは自動車に搭載されている機器の操作に使用されるようになった。すなわち、自動車の車内には、カー・ナビゲーション、オーデイオ装置、テレビジョン、ビデオ装置、エア・コンデイショナー等の数多くの情報機器、電装機器が搭載されており、これら機器の操作や設定の入力作業を行うものとして、タッチパネルを使用する。
このタッチパネルの入力作業を自動車の運転中に行った場合、運転者は視線方向を走行方向前方に向けたまま、一方の手でタッチパネルへ接触もしくは近接させる入力作業が必要となる。自動車の運転中は脇見運転を防ぐために、タッチパネルへの視認は行えず、運転手はタッチパネルへの入力作業を思うように行えないのが現状である。

そこで、自動車の運転中でも運転者が前方向への視線を動かすことなく操作情報を入力できる入力装置が必要となる。
例えば、操作者の手をカメラで写し、その画像を解析することにより、操作情報を入力する入力装置がある。この入力装置によれば、操作者の手の振り、つまりジェスチャーを解釈し、そのジェスチャーに対応する信号を送信する装置であり、例えば実際の本のページをめくるようなジェスチャーなど、操作者にとって直感的に分かりやすい操作方法で、操作情報を非接触にて入力できる。

ところが、カメラを用いた入力装置があるが装置が大型化してしまい、特に機器の設置スペースが制限されている自動車内への搭載には不向きである。

そこで、小型化が図れ、運転中に運転者の手が入力装置から遠ざかっていても機器の操作や設定の入力作業が可能となる入力装置がある（例えば、特許文献１参照）。この入力装置は、光学センサを用いて、手のジェスチャーを非接触で検出し、手の操作情報を入力するものである。

特開２００５−１４１５４２号公報

特許文献１に示すような入力装置では、操作面上の検知領域内で手を機器に近接させなくてもその手の操作情報は検知できる。しかしながら、検知領域内で操作者の手のジェスチャーの開始と終了を識別することが難しく、操作者の意図しない手の動きがジェスチャーとして入力され、本来の意図した手の操作を誤検知してしまう可能性がある。

本発明は上記従来の実情に鑑みてなされたものであり、操作面上の検知領域内において、物体である例えば操作者の手の動きがラフな動きであっても操作情報の入力を誤検知することはなく、操作者の意図する操作情報を精度良く入力できる入力装置を提供することを目的とする。

上述した問題点を解決し、上述した目的を達成するために、本発明は操作部の検知領域内で操作される物体の操作情報を入力する入力装置であって、前記物体の操作に伴う前記物体の操作情報を検出する座標検出手段と、前記座標検出手段により検出された前記物体の操作速度を検出する速度検出手段と、前記速度検出手段により検出された前記物体の操作速度の速度領域において第１の速度領域と前記第１の速度領域より操作速度が遅い第２の速度領域を判定する領域判定手段を有し、前記領域判定手段によって判定された操作速度が速い領域における前記物体の操作情報を有効とする。

上記構成によれば、物体の操作情報のうち、有効な操作情報のみを入力できる。

好適には、前記座標検出手段は前記物体に対して光を発光する発光部と、前記物体から反射する光を受光する受光部とを有する。
この構成によれば、物体に対して光を照射することにより、物体の位置を非接触で検出できる。

好適には、前記座標検出手段は前記物体の操作情報の座標変化点を検出し、前記速度領域判定手段は前記座標変化点前の前記物体の操作速度と座標変化点後の前記物体の操作速度を比較し、その比較結果により前記座標変化点前の前記物体の操作と前記座標変化点後の前記物体の操作のうち、第１の速度領域における前記物体の操作情報を有効とする。
この構成によれば、物体の操作情報の座標変化点を基準として、物体の操作速度の速度領域を判断できる。

好適には、前記座標検出手段は前記物体の検出強度を検出し、前記速度領域判定手段は前記物体の検出強度が一定レベル以上で、且つ前記物体の操作速度の速度領域が第１の速度領域のとき、前記第１の速度領域における前記物体の操作情報を有効とする。
この構成によれば、物体の検出強度を基準として、物体の操作速度が速い領域を判断できる。

本発明は操作部の検知領域内で操作される物体の操作情報を入力する入力方法であって、前記物体の操作に伴う前記物体の操作情報を検出する座標検出ステップと、前記座標検出手段により検出された前記物体の操作速度を検出する速度検出ステップと、前記速度検出ステップにより検出された前記物体の操作速度の操作領域において第１の速度領域と前記第１の速度領域より操作速度が遅い第２の速度領域を判定する領域判定ステップを有し、前記領域判定ステップによって判定された第１の速度領域における前記物体の操作情報を有効とする。

上記入力方法によれば、物体の操作情報のうち、有効な操作情報を判断できる。

本発明のプログラムによれば、物体の有効な操作情報を入力できる。

本発明によれば、検知領域内で操作される物体の操作情報の入力の誤検知が防止でき、物体の操作情報を精度良く入力することができる。

本発明の実施形態１に係る入力装置のブロック図である。 図1に示す入力装置の座標検出部に使用されるセンサー部の拡大断面図である。 図１に示す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。 図１に示す入力装置の手の操作の態様を説明するための図である。図４Ａは手を左方向に操作した状態を示し、図４Ｂは手を右に操作した状態を示し、図４Ｃは手を下から上に操作した状態を示し、図４Ｄは手を下から上に操作しその後、下に戻す操作した状態を示す。 本発明の実施形態２に係る入力装置のブロック図である。 図５に示す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。

図１は本発明の実施形態１に係る入力装置１の構成を示すブロック図である。入力装置１は図示しない自動車のナビゲーション装置の表示画面の部分に設けられている。上記表示画面には自動車の運転者が車内に搭載されている例えばエアコンデイショナー等の機器の操作や設定を行うための操作部２（図２参照）が有している。

図２にも示すように、入力装置１の操作部２には運転者の手３の操作を検知する検知領域４が設けられている。入力装置１は検知領域４内で操作される運転者の手３の操作情報を検出する座標検出部５と、座標検出部５により検出された運転者の手３の操作速度を検出する速度検出部６を有している。

座標検出部５は近赤外線センサーからなるセンサー部７を有している。このセンサー部７は近赤外線を放射する発光部（ＬＥＤ）７Ａと発光部７Ａから放射された近赤外線を受光する受光部（フォトダイオード）７Ｂから構成されている。
図２に示すように運転者の手３を操作部２から離れた上方に位置させた状態で発光部７Ａからの近赤外線を運転者の手３に放射すると、この近赤外線は手３で反射され受光部７Ｂにて受光される。
このように、手３で反射された近赤外線を受光部７Ｂで受光することにより、手３の操作情報、すなわち検知領域４内における手３の座標位置を操作部２に接触させることなく検出することができる。すなわち、手３のジェスチャー入力を非接触で行うことができる。

また、入力装置１は速度検出部６により検出された運転者の手３の操作速度の速度領域において第１の速度領域と第１の速度領域より操作速度が遅い第２の速度領域を判定する速度領域判定部８を有し、速度領域判定部８によって判定された第１の速度領域における手３の操作情報を有効とする。

ここで、第１の速度領域と第２の速度領域について説明する。
第１の速度領域と第２の速度領域は予め設定された手３の操作速度のしきい値を境にして操作速度が変化する速度領域として設定される。
また、第１の速度領域は手３の操作速度を手３の操作速度を学習しながら設定され、第２の速度領域は学習された第１の速度領域より遅い速度領域として設定される。

また、座標検出部５は運転者の手３の操作情報の座標変化点を検出する。速度領域判定部８は座標変化点前の手３の操作速度と座標変化点後の手３の操作速度を比較し、速度検出部６により検出された手３の操作速度のうち、操作速度が速い第１の速度領域と第１の速度領域より遅い第２の速度領域を判定する。速度領域判定部８は運転者の手３の操作速度の比較結果により、座標変化点前の手の操作と座標変化点後の手３の操作のうち、第１の速度領域における手の操作情報を有効とする。

入力装置１の各部の機能は、処理回路でプログラムを実行して実現してもよいし、少なくとも一部の機能をハードウエアで実現してもよい。

次に、図３に従い入力装置１における動作（手の操作情報の入力方法）について説明する。
「座標検出部５が座標変化点を検出しない場合」
ステップＳＴ１１：
座標検出部５により、操作部２の上方で非接触状態で操作された運転者の手３の座標を検出する。このとき、座標変化点は無い状態を検知する。

ステップＳＴ１２：
速度検出部６は手３の操作速度を検出する。

ステップＳＴ１３：
速度領域判定部８は速度検出部６により検出された手３の操作速度の速度領域において第１の速度領域と第１の速度領域より操作速度が遅い第２の速度領域を判定する。
そして、速度領域判定部９は第１の速度領域における手３の操作情報を有効として入力し、手３の操作速度が第１の速度領域より遅い第２の速度領域における手３の操作情報を無効とする。

「座標検出部５が座標変化点を検出する場合」
ステップＳＴ１１：
座標検出部５により、操作部２の上方で非接触状態で操作された運転者の手３の座標を検出する。このとき、座標検出部５は手３の操作情報の座標変化点、例えば手３の動きが速い状態から遅い状態に変化する位置を検出する。

ステップＳＴ１２：
速度検出部６は座標変化点前の手３の操作速度と座標変化点後の手３の操作速度を検出する。

ステップＳＴ１３：
速度領域判定部８は座標変化点前の手３の操作速度と座標変化点後の手３の操作速度を比較し、その比較結果により座標変化点前の手３の操作と座標変化点後の手３の操作のうち、第１の速度領域における手３の操作情報を有効とし、入力する。なお、手３の操作速度が第１の速度領域より遅い第２の速度領域における手３の操作情報を無効とする。

図４に従い、上述した手の操作（手のジェスチャー）の態様について説明する。
図４Ａは操作部２の検知領域４内において手３を運転者の意図する左方向に操作した場合の状態を示すものである。
図４Ａの上側に太い実線の矢印で示す操作軌跡のように、運転者の意図した通りに手３をいきなり速い速度で左方向、すなわち図中矢印Ａ１方向に操作した場合、速度領域判定部８はこの操作領域を第１の速度領域と判定し、この操作情報を有効とする。
ところが、図４Ａの下側に太い実線矢印で示す操作軌跡のように、手３を左方向に操作するに際し、先ず手３をゆっくりと遅い速度で図中矢印Ａ２方向に操作し、その後、手３の座標位置を直角に変化させ、手３を速い速度で図中矢印Ａ１方向に操作した場合、速度領域判定部８は図中矢印Ａ２方向の速度領域は第１の速度領域より操作速度が遅い第２の速度領域と判定し、図中矢印Ａ２方向の操作情報を無効とするとともに図中矢印Ａ１方向の第１の速度領域の操作情報を有効と判定する。すなわち、運転者の意図した操作方向である左方向のみを有効とする。

上述した手３の操作は運転者が運転中によく行う操作である。すなわち、運転者が機器の操作を行うために手３を操作部２の検知領域４内に位置させ、本来は手３を左方向に操作するところを運転に集中するがために、運転者は意図しないで、手３を左方向に操作する前に手３を無意識に下から上へゆっくり操作してしまうことがある。その操作の場合であっても、運転者の意図しない下から上への操作情報を無効とし、運転者の本来意図する左方向への操作情報を有効とすることができ、操作情報の誤検知を防止することができる。

図４Ｂ〜図４Ｄは手３の操作の他の態様であり、図４Ａに示す手３の操作の態様と同じく手３の操作情報の誤検知を防止できる。

図４Ｂは操作部２の検知領域４内において手３を運転者の意図する右方向に操作した場合の状態を示すものである。
図４Ｂの上側に太い実線矢印で示す操作軌跡のように、運転者の意図した通りに手３をいきなり速い速度で右方向、すなわち、図中矢印Ｂ１方向に操作した場合、速度領域判定部８はこの操作領域を第１の速度領域と判定し、この操作情報を有効とする。
ところが、図４Ｂの下側に太い実線矢印に示す操作軌跡のように、手３を右方向に操作するに際し、先ず手３をゆっくりと遅い速度で図中矢印Ｂ２方向に操作し、その後、手３の座標位置を直角に変化させ、手を速い速度で図中矢印Ｂ１方向に操作した場合、速度領域判定部８は図中矢印Ｂ２方向の速度領域を第１の速度領域より操作速度が遅い第２の速度領域と判定し、図中矢印Ｂ２方向の操作情報を無効とするとともに図中矢印Ｂ１方向の第１の速度領域の操作情報を有効とする。

図４Ｃは操作部２の検知領域４内において手３を運転者の意図する上方向に操作した場合の状態を示すものである。
図４Ｃの中央に太い実線矢印で示す操作軌跡のように、運転者の意図した通りに手３をいきなり速い速度で上方向、すなわち、図中矢印Ｃ１方向に操作した場合、速度領域判定部８はこの速度領域を第１の速度領域と判定し、この操作情報を有効とする。
ところが、図４Ｃの右側または左側に太い実践矢印で示す操作軌跡のように、手３を上方向に速い速度で図中矢印Ｃ１方向に操作し、その後、手３の座標位置を直角に変化させ、手３をゆっくりと遅い速度で図中矢印Ｃ２または図中矢印Ｃ３方向に操作した場合、速度領域判定部８は図中矢印Ｃ２方向または図中矢印Ｃ３方向の速度領域を第１の速度領域より操作速度が遅い第２の速度領域と判定し、図中矢印Ｃ２または矢印Ｃ３方向の操作情報を無効とするとともに図中矢印Ｃ１方向の第１の速度領域の操作情報を有効とする。

図４Ｄは操作部２の検知領域４内において手３を運転者の意図する下方向に操作した場合の状態を示すものである。
図４Ｄの中央に太い実線矢印で示す操作軌跡のように、運転者の意図した通りに手３をいきなり速い速度で下方向、すなわち、図中矢印Ｄ１方向に操作した場合、速度領域判定部８はこの速度領域を第１の速度領域と判定し、この操作情報を有効とする。
ところが、図４Ｄの右側または左側に太い実線矢印で示す操作軌跡のように、手３を上方向にゆっくりと遅い速度で図中矢印Ｄ２または矢印Ｄ３方向に操作し、その後、手３の座標位置をＵターン状に変化させ、手３を速い速度で図中矢印Ｄ１方向に操作した場合、速度領域判定部８は図中矢印Ｄ２方向または図中矢印Ｄ３方向の速度領域を第１の速度領域より操作速度が遅い第２の速度領域と判定し、図中矢印Ｃ２または矢印Ｃ３方向の操作情報を無効とするとともに図中矢印Ｄ１方向の第１の速度領域の操作情報を有効とする。

なお、本発明では、第１の速度領域と第２の速度領域の組み合わせについては、図４に示す例には限定されず、種々の組み合わせが適用される。

次に、図５に従い、本発明の実施形態２に係る入力装置５０を説明する。なお、この実施形態２において上述した実施形態１と同一の構成部分については同一符号を付し、詳細な説明は省略する。

入力装置５０は操作部２の検知領域４内で操作される運転者の手３の操作情報を検出する座標検出部５１と、座標検出部５１により検出される運転者の手３の操作速度を検出する速度検出部６と、速度検出部５１により検出された手３の操作速度の速度領域において第１の速度領域と第１の速度領域より操作速度が遅い第２の速度領域を判定する速度領域判定部８を有している。速度領域判定部８は第１の速度領域における手３の操作情報を有効とする。なお、この実施形態２も座標検出部５１は上述した実施形態１のセンサー部７を有している。

座標検出部５１はセンサ−部７によって検出される運転者の手３の検出強度を検出する。そして、速度領域判定部８は手３の検出強度が一定レベル以上で、且つ手３の操作速度の速度領域が第１の速度領域のとき、第１の速度領域における手３の操作情報を有効とする。

次に、図６に従い、入力装置５０における動作（手の操作情報の入力方法）について説明する。
ステップＳＴ１１：
座標検出部５１により、操作部２の上方で非接触状態で操作された運転者の手３の座標を検出する。このとき、座標検出部５１は手３の検出強度を検出する。

ステップＳＴ１２：
速度検出部６は手３の操作速度を検出する。

ステップＳＴ１３：
速度領域判定部８は速度検出部６により検出された手３の操作速度の速度領域において第１の速度領域と第１の速度領域より操作速度が遅い第２の速度領域を判定する。
そして、手３の検出強度が一定レベル以上で、且つ手３の操作速度の速度領域が第１の速度領域のとき、速度領域判定部８は第１の速度領域における手３の操作情報を有効とし、入力する。なお、手３の操作速度が第１の速度領域より遅い第２の速度領域の場合、手３の操作情報は無効とする。

上述した実施形態１および実施形態２の入力装置１、５０によれば、運転者が運転中に機器の操作入力を手３のジェスチャーにより行った場合でも、運転者の意図する操作情報のみを有効と判定し、運転者の操作情報の誤検知が防止でき、手３の操作情報を精度よく入力できる。
従って、運転者は運転中に機器を操作するに際して脇見運転となることはなく、安全な運転を確保できる。

上述した実施形態１および実施形態２では座標検出部５、５１のセンサー部７として近赤外線センサーを使用したが、本発明はセンサ−部として、超音波放出部と超音波受信部とを備えた超音波センサーを用いたものであってもよい。

また、上述した実施形態１および実施形態２は手３の操作情報を非接触状態で入力できる入力装置であるが、本発明は操作部２に指等を直接接触させ、文字等を入力する接触式の入力装置にも適用できる。

本発明は上述した実施例に限定されない。すなわち、当業者は、本発明の技術的範囲又はその均等の範囲内において、上述した実施形態の構成に関し、様々な変更、コンビネーション、並びに代替を行ってもよい。

本発明の入力装置は自動車に搭載される機器の操作に加え、自動販売機、携帯電話、ＯＡ機器等、入力装置を利用する機器への適用が可能である。

１、５０ 入力装置
２ 操作部
３ 手（物体）
４ 検知領域
５、５１ 座標検出部
６ 速度検出部
７ センサー部
７Ａ 発光部
７Ｂ 受光部
８ 速度領域判定部

Claims (6)

1. 操作部の検知領域内で操作される物体の操作情報を入力する入力装置であって、
   前記物体の操作に伴う前記物体の操作情報を検出する座標検出手段と、
   前記座標検出手段により検出される前記物体の操作速度を検出する速度検出手段と、
   前記速度検出手段により検出された前記物体の操作速度の速度領域において第１の速度領域と前記第１の速度領域より操作速度が遅い第２の速度領域を判定する速度領域判定手段を有し、
   前記速度領域判定手段によって判定された第１の速度領域における前記物体の操作情報を有効とすることを特徴とする入力装置。
2. 前記座標検出手段は前記物体に対して光を発光する発光部と、
   前記物体から反射する光を受光する受光部と
   を有することを特徴とする請求項１記載の入力装置。
3. 前記座標検出手段は前記物体の操作情報の座標変化点を検出し、前記速度領域判定手段は座標変化点前の前記物体の操作速度と座標変化点後の前記物体の操作速度を比較し、その比較結果により前記座標変化点前の前記物体の操作と前記座標変化点後の前記物体の操作のうち、前記第１の速度領域における前記物体の操作情報を有効とすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の入力装置。
4. 前記座標検出手段は前記物体の検出強度を検出し、前記速度領域判定手段は前記物体の検出強度が一定レベル以上で、且つ前記物体の操作速度の速度領域が第１の速度領域のとき、前記第１の速度領域における前記物体の操作情報を有効とすることを特徴とする請求項１〜請求項２記載の入力装置。
5. 操作部の検知領域内で操作される物体の操作情報を入力する入力方法であって、
   前記物体の操作に伴う前記物体の操作情報を検出する座標検出ステップと、
   前記座標検出手段により検出された前記物体の操作速度を検出する速度検出ステップと 、
   前記速度検出ステップにより検出された前記物体の操作速度の速度領域において第１の速度領域と前記第１の速度領域より操作速度が遅い第２の速度領域を判定する速度領域判定ステップを有し、
   前記速度領域判定ステップによって判定された第１の速度領域における前記物体の操作情報を有効とすることを特徴とする入力方法。
6. 請求項５に記載の入力方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。