(57)【要約】【課題】操作者の操作性を向上させるとともに、ジェスチャの認識精度を向上させることが可能な操作入力装置を提供すること。【解決手段】手指の末節骨（指先）が動いた際の運動を検出する第１運動検出手段１と、手指の中手骨が動いた際の運動を検出する第２運動検出手段５と、第１運動検出手段１を手指の末節骨上に、第２運動検出手段５を手指の中手骨上に固定する固定ベルト９とを有する。固定ベルト９は少なくとも一部に伸縮性を有する紐状体で構成され、第１運動検出手段１を指先に固定する指先固定部２と、第２運動検出手段５を、中手指節間関節と手首との間で且つ手の甲側に固定する中手骨固定部４と、指先固定部２と中手骨固定部４とを接続し、且つ装着されたときに少なくとも一部が指の腹側で延在する指側接続部３と、手首側接続部６を介して中手骨固定部４に接続され、手首に固定される手首装着部８と、からなる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
手指の末節骨が動いた際の運動を検出する第１の検出手段と、
手指の中手骨が動いた際の運動を検出する第２の検出手段と、
前記第１の検出手段を手指の末節骨上に、前記第２の検出手段を手指の中手骨上に固定する固定ベルトと、を有し、
前記固定ベルトは、少なくとも一部に伸縮性を有する紐状体で構成され、
前記第１の検出手段を指先に固定する指先固定部と、
前記第２の検出手段を中手指節間関節と手首との間で且つ手の甲側に固定する中手骨固定部と、
前記指先固定部と前記中手骨固定部とを接続し、且つ少なくとも一部が指の腹側で延在する指側接続部と、
手首に固定される手首装着部と、
前記中手骨固定部に一方の端が固定し、前記中手骨固定部の取付け位置からみて手首周囲の反対側部分で前記手首装着部に他方の端が固定するように延在する手首側接続部と、からなる
ことを特徴とする操作入力装置。
【請求項２】
前記指側接続部は、
前記指先固定部と前記中手骨固定部とを２本の紐状体で接続し、
前記２本の紐状体は指の腹側で交差していることを特徴とする請求項１記載の操作入力装置。
【請求項３】
前記紐状体は導電経路を有し、
前記第１の検出手段および／または前記第２の検出手段に電源を供給するおよび／または前記第１の検出手段および／または前記第２の検出手段から検出信号を読み出す経路となることを特徴とする請求項１記載の操作入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばコンピュータやマルチメディア、ＴＶゲーム等で用いられる操作入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の操作入力装置が適用されるコンピュータ入力装置として、従来の２次元マウスに対して、３次元マウス、空間操作マウス等が用いられていた。これに対して、特開２０００−１３２３０５は、操作者の手の甲や指にセンサを装着して手の甲や指の動きや姿勢を検出して対応するコマンドを生成する技術を開示している。
【０００３】
また、日本国特許第３３９７７７２号は、操作者の手の位置姿勢を検出するためのセンサが取り付けられ、操作者の手の甲と手のひらとを覆うように装着される第１のリング部と、スピーカが取り付けられ、操作者の手首を覆うように装着される第２のリング部と、第１のリング部と第２のリング部とを連結する帯状の連結部とを具備するセンサ取付装置を開示している。
【特許文献１】特開２０００−１３２３０５
【特許文献２】日本国特許第３３９７７７２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記した特開２０００−１３２３０５に代表される手甲装着型の操作入力装置においては、手甲と指先の配線に課題があった。すなわち、操作者の手の甲と指先の構成要素間を配線すると、手の指を曲げたときの配線長さが最長になるように設計される。そのために、手を広げたときには配線部材が緩んでこの緩んだ配線が操作時に邪魔になって操作性を損ねてしまう場合があった。
【０００５】
また、日本国特許第３３９７７７２号においては、操作者の手のひらにセンサ等の装着部材を装着すると、手が何かを把持したりするような作業のときに装着部材が間に介在するので操作性が損なわれたり、手のひらの汗などにより操作者が不快な感じを抱く場合があった。
【０００６】
本発明は、このような課題に着目してなされたものであり、その目的とするところは、操作者の操作性を向上させるとともに、手の動作によるジェスチャの認識精度を向上させることが可能な操作入力装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の態様に係る操作入力装置は、手指の末節骨が動いた際の運動を検出する第１の検出手段と、手指の中手骨が動いた際の運動を検出する第２の検出手段と、前記第１の検出手段を手指の末節骨上に、前記第２の検出手段を手指の中手骨上に固定する固定ベルトと、を有し、前記固定ベルトは、少なくとも一部に伸縮性を有する紐状体で構成され、前記第１の検出手段を指先に固定する指先固定部と、前記第２の検出手段を中手指節間関節と手首との間で且つ手の甲側に固定する中手骨固定部と、前記指先固定部と前記中手骨固定部とを接続し、且つ少なくとも一部が指の腹側で延在する指側接続部と、手首に固定される手首装着部と、前記中手骨固定部に一方の端が固定し、前記中手骨固定部の取付け位置からみて手首周囲の反対側部分で前記手首装着部に他方の端が固定するように延在する手首側接続部と、からなる。
【０００８】
また、本発明の第２の態様に係る操作入力装置は、第１の態様に係る操作入力装置において、前記指側接続部は、前記指先固定部と前記中手骨固定部とを２本の紐状体で接続し、  前記２本の紐状体は指の腹側で交差している。
【０００９】
また、本発明の第３の態様に係る操作入力装置は、第１の態様に係る操作入力装置において、前記紐状体は導電経路を有し、前記第１の検出手段および／または前記第２の検出手段に電源を供給するおよび／または前記第１の検出手段および／または前記第２の検出手段から検出信号を読み出す経路となる。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、操作者の操作性を向上させるとともに、手の動作によるジェスチャの認識精度を向上させることができる。特に、指の腹側、すなわち、指を曲げた時、曲がる内側に指側接続部が延在することによって、指を曲げる際に指側接続部が邪魔になりにくく、更に装着者にかける負担を減らすことができる。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加えて、２本の紐状体で構成した場合でも、交差することによって指を曲げた際に指の動きの妨げにならず、且つ紐状体の弛みを起こすことなくしっかりと固定することができる。
【００１２】
また、請求項３に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加えて、紐状体が導電経路を有することによって、電源を供給する経路や検出信号を読み出すための配線部材などの経路を個別に設ける必要がない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明の操作入力装置を装着する操作者の手指の骨格構造を示す図である。親指１０は指の先端から順に、末節骨１０Ａ、基節骨１０Ｂ、第１中手骨１０Ｄを有し、末節骨１０Ａと基節骨１０Ｂの間はＩＰ(Inter-Phalangeal)関節１０Ｋ、基節骨１０Ｂと第１中手骨１０Ｄの間はＭＰ(Metacarpo-Phalangeal)関節１０Ｌ、第１中手骨１０Ｄの手もとは大菱形骨１０Ｍとなっている。
【００１５】
また、人差し指１１は、指の先端から順に、末節骨１１Ａ、中節骨１１Ｂ、基節骨１１Ｃ、第２中手骨１１Ｄを有し、末節骨１１Ａと中節骨１１Ｂの間はＤＩＰ(Distal Inter-Phalangeal)関節１１Ｋ、中節骨１１Ｂと基節骨１１Ｃの間はＰＩＰ(Proximal Inter-Phalangeal)関節１１Ｌ、基節骨１１Ｃと第２中手骨１１Ｄの間はＭＰ(Metacarpo-Phalangeal)関節１１Ｍとなっている。
【００１６】
また、中指１２は、指の先端から順に、末節骨１２Ａ、中節骨１２Ｂ、基節骨１２Ｃ、第３中手骨１２Ｄを有し、末節骨１２Ａと中節骨１２Ｂの間はＤＩＰ関節１２Ｋ、中節骨１２Ｂと基節骨１２Ｃの間はＰＩＰ関節１２Ｌ、基節骨１２Ｃと第３中手骨１２Ｄの間はＭＰ関節１２Ｍとなっている。
【００１７】
また、薬指１３は、指の先端から順に、末節骨１３Ａ、中節骨１３Ｂ、基節骨１３Ｃ、第４中手骨１３Ｄを有し、末節骨１３Ａと中節骨１３Ｂの間はＤＩＰ関節１３Ｋ、中節骨１３Ｂと基節骨１３Ｃの間はＰＩＰ関節１３Ｌ、基節骨１３Ｃと第４中手骨１３Ｄの間はＭＰ関節１３Ｍとなっている。
【００１８】
また、小指１４は、指の先端から順に、末節骨１４Ａ、中節骨１４Ｂ、基節骨１４Ｃ、第５中手骨１４Ｄを有し、末節骨１４Ａと中節骨１４Ｂの間はＤＩＰ関節１４Ｋ、中節骨１４Ｂと基節骨１４Ｃの間はＰＩＰ関節１４Ｌ、基節骨１４Ｃと第５中手骨１４Ｄの間はＭＰ関節１４Ｍとなっている。
【００１９】
（第１実施形態）
図２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、本発明の第１実施形態に係る操作入力装置の概略構成を示す図である。また、図３（Ａ）、（Ｂ）は、操作者が手の親指を使った動作を検出するために操作入力装置を装着したときのようすを示す図であり、図３（Ａ）は手の甲側から見たときの装着状態を示し、図３（Ｂ）は、手のひら側から見たときの装着状態を示している。
【００２０】
第１実施形態の操作入力装置は、図２（Ａ）に示すように、手指の末節骨（指先）（例えば図１において親指１０の末節骨１０Ａ）が動いた際の運動を検出する第１の検出手段（第１運動検出手段１）と、手指の中手骨（例えば図１において親指１０の第１中手骨１０Ｄ）が動いた際の運動を検出する第２の検出手段（第２運動検出手段５）と、第１の検出手段（第１運動検出手段１）を手指の末節骨上（末節骨１０Ａ）に、第２の検出手段（第２運動検出手段５）を手指の中手骨（第１中手骨１０Ｄ）上に固定する固定ベルト９とを有する。
【００２１】
固定ベルト９は少なくとも一部に伸縮性を有する紐状体で構成され、第１の検出手段（第１運動検出手段１）を親指１０の指先に固定する指先固定部２と、第２の検出手段（第２運動検出手段５）を、中手指節間関節（例えば親指のＭＰ関節１０Ｌ）と手首との間で且つ手の甲側に固定する中手骨固定部４と、指先固定部２と中手骨固定部４とを接続し、且つ装着されたときに少なくとも一部が指の腹側で延在する指側接続部３と、手首に固定される手首装着部８と、中手骨固定部４に一方の端が固定し、この中手骨固定部４の取付け位置からみて手首周囲の反対側（手首の小指側）部分で手首装着部８に他方の端が固定するように延在する手首側接続部６と、からなる。手首装着部８には各部に電源を供給するための電源部７が設けられている。
【００２２】
ここで手首の関節周りの方向を手の位置との関係より次のように定義する。“手首の手甲側”とその反対側を“手首の手のひら側”、さらに“手首の親指側”とその反対側を“手首の小指側”と４方向の位置で定義して呼ぶことにする。
【００２３】
上記した構成によれば、操作者の操作性を向上させるとともに、手の動作によるジェスチャの認識精度を向上させることができる。特に、指の腹側、すなわち、指を曲げた時、曲がる内側に指側接続部３が延在することによって、指を曲げる際に指側接続部３が邪魔になりにくく、手首側接続部６も手首の動きに関して同様の効果があり、装着者にかける負担を減らすことができる。
【００２４】
さらに、図２（Ａ）において、指側接続部３は、指先固定部２と中手骨固定部４とを２本の紐状体３−１，３−２で接続し、２本の紐状体３−１，３−２は、装着されたときに指の腹側で交差している（図３（Ｂ））。
【００２５】
このような構成によれば、指側接続部３を２本の紐状体３−１，３−２で構成した場合でも、交差することによって指を曲げた際に指の動きを妨げることなく、且つ２本の紐状体３−１，３−２の弛みを起こすことがない。
【００２６】
さらに、手首側接続部６は、２本の紐状体６−１，６−２からなり、中手骨固定部４の取り付け位置に対して手首の反対側(親指の取り付けの場合は手首の小指側)に一部延在して伸びて、手首装着部８に接続されている。このような２本の紐状体６−１，６−２の構成は、手首の小指側へ延在することによって手首を曲げた際に手首の動きを妨げることなく、且つ２本の紐状体６−１，６−２の弛みを起こすことがない。このようにすることで、指先固定部２と中手骨固定部４をそれぞれの箇所にしっかりと固定し続けることができる。  
また、固定ベルト９を構成する紐状体（指側接続部３の紐状体３−１，３−２、手首側接続部６の紐状体６−１，６−２）は導電経路を有し、電源部７から第１運動検出手段１および／または第２運動検出手段５に電源を供給したり、第１運動検出手段１および／または第２運動検出手段５から検出信号を読み出す経路となる。すなわち、指側接続部３は、指先固定部２を指に固定するための働きと電源や信号線の配線の働きを兼ねている。
【００２７】
このような構成によれば、紐状体３−１，３−２，６−１，６−２が導電経路を有することによって、電源部７からの電源を供給する経路や検出信号を読み出す経路を個別に設ける必要がない。
【００２８】
以上の固定方法では、第１運動検出手段１を取り付け位置に対して指の反対側へ引っ張ることで固定することになる。一方、それぞれの紐状体３−１，３−２を交差させるのではなく、図２（Ｂ）に示すように指の腹側で束ねても同じ作用効果が生まれ、固定が可能である。
【００２９】
同様に、２本の紐状体６−１，６−２についても、図２（Ａ）のように交差させるのではなく、両者を束ねるようにしても良い（図２（Ｃ））。
【００３０】
また指先固定部２の形状に関しても、指輪状や指貫状などの指の周りを取り囲むような形状にする必要がなく、円弧状の一部のような形状(図２参照)とし、指先の位置（例えばＩＰ関節１０Ｋと爪の間）に置けば、指側接続部３により指の腹側に、円弧状の両端より引っ張ることができる。このように円弧状の形状とすることで、指先の腹側を被うことなく指先に固定することができる。よって、装着した状態でも、指先による細かで繊細な作業を行うことが可能となる。さらに指の太さなどが違っても、その指に合わせた形状やサイズにする必要がなく、取付け可能な手のサイズの範囲が広い設計が可能となる。
【００３１】
手首側接続部６についても同様であり、中手骨の手甲側の取り付け位置に対して反対側の位置である手首の小指側の位置から引っ張ることで固定している。つまり中手骨固定部４は指先接続部３−１，３−２と手首側接続部６−１，６−２の４本の紐状体により、取り付け位置に対して４方向より引っ張られて固定されることになる。ここで、手首側接続部６は、図のように手首の小指側へ延在し手首装着部８に接続しているが、指先と同様に手首の小指側で交差させて手首親指側の手首装着部８に接続し、固定しても良い。このようにすることで、中手骨固定部４に関しても、手のひら側に固定部材や配線部材などを着けることなく、固定することができる。よって装着した状態でも、手のひら側での操作性を損なうことがない。
【００３２】
さらに固定ベルト９は指先固定部２と中手骨固定部４と手首装着部８のそれぞれを接続する接続部(指先接続部３と手首側接続部６)により連結された構成となっている。また第２運動検出手段５はその検出可能な位置の取り付け範囲(中手骨１０Ｄ)が広くあるため、指先接続部３の長さ調整を中手骨固定部４の固定位置で調整を行うことができる。さらに手首装着部８は、各接続部(指先接続部３と手首側接続部６)の紐状体の長さを調整するように固定することができる。よって様々な手の大きさに装着することが可能な構造となり、装着サイズ範囲の広い設計が可能となる。
【００３３】
各接続部(指先接続部３と手首側接続部６)の交差位置を関節の内側に持ってくることで、曲げたときに緩んだりすることなく、操作の邪魔にもならない。このような取り付け方は、手以外の身体の各関節に関しても同様の考えで取り付けることが可能である。
【００３４】
（第２実施形態）
図４（Ａ）、（Ｂ）は、操作者が手の人差し指と中指を使った動作を検出するために第２実施形態に係る操作入力装置を装着したときの様子を示す図であり、図４（Ａ）は手の甲側から見たときの装着状態を示し、図４（Ｂ）は、手のひら側から見たときの装着状態を示している。
【００３５】
第２実施形態の操作入力装置は、手指の末節骨（指先）（例えば図１において人差し指１１や中指１２の末節骨１１Ａ、１２Ａ）が動いた際の運動を検出する第１の検出手段（第１運動検出手段１）と、手指の中手骨（手の甲部）が動いた際の運動を検出する第２の検出手段（第２運動検出手段５）と、第１の検出手段（第１運動検出手段１）を手指の中節骨（中節骨１１Ｂや１２Ｂ）上に、第２の検出手段（第２運動検出手段５）を手指の中手骨（第２、第３中手骨１１Ｄ、１２Ｄなど）上の手甲部に固定する固定ベルト９と、を有する。
【００３６】
本実施例では、指先の末節骨ではなく、中節骨に第１の検出手段（第１運動検出手段１）を装着している。親指以外の指の動きでは、自然な手の開閉動作における中節骨の動きは末節骨の動きにほぼ相関して変化する。したがって中節骨の動きを見ることで末節骨の動きを推定することが出来るので、この位置に第１の検出手段を取り付けている。次に第２の検出手段（第２運動検出手段５）は、人の手において親指以外の４つの中手骨は手のひらの中にあるため略一体化した動きとなる。そのため親指以外の各指の中手骨の動きは手の甲の動きと同じであるために、この一箇所を検出すればよいことになる。よって第２の検出手段はひとつで共有できる。
【００３７】
固定ベルト９は少なくとも一部に伸縮性を有する紐状体で構成され、第１の検出手段（第１運動検出手段１）を人差し指１１や中指１２の中節骨（中節骨１１Ｂや１２Ｂ）に固定する指先固定部２と、第２の検出手段（第２運動検出手段５）を、中手指節間関節（ＭＰ間接例えば人差し指１１や中指１２のＭＰ関節１１Ｍ、１２Ｍ）と手首との間で且つ手の甲側に固定する中手骨固定部４と、指先固定部２と中手骨固定部４とを接続し、且つ装着されたときに少なくとも一部が指の腹側で延在する指側接続部３と、手首側接続部６を介して中手骨固定部４に接続され、手首に固定される手首装着部８と、からなる。手首装着部８には各部に電源を供給するための電源部７が設けられている。また手首側接続部６も、中手骨固定部４を固定するために、中手骨固定部４が固定される位置に対して、手首の手のひら側へ向かって一方の端が延在している。
【００３８】
さらに、図４（Ａ）、（Ｂ）において、指側接続部３は、指先固定部２と中手骨固定部４とを４本の紐状体３−１，３−２，３−３，３−４で接続し、２本組の紐状体３−１，３−２と３−３，３−４は、装着されたときに指の腹側でそれぞれ交差している（図４（Ｂ））。また、手首側接続部６は、２本の紐状体６−１，６−２からなり、手首の手のひら側に延びて、手首装着部８に接続されている。このような構成によれば、２本の紐状体６−１，６−２で構成した場合でも、交差あるいは束ねることによって手首を曲げた際に手首の動きを妨げることなく、且つ２本の紐状体６−１，６−２の弛み起こすことがないので、中手骨固定４を手の甲にしっかりと固定し続けることができる。
【００３９】
また、固定ベルト９を構成する紐状体（指側接続部３の紐状体３−１，３−２，３−３，３−４、手首側接続部６の紐状体６−１，６−２）は導電経路を有し、電源部７から第１運動検出手段１および／または第２運動検出手段５に電源を供給したり、第１運動検出手段１および／または第２運動検出手段５から検出信号を読み出す経路となる。
【００４０】
上記した第２実施形態の構成によれば、第１実施形態と同等の効果が得られる。
【００４１】
図６は、操作者の手の指先や甲部に装着された検出手段が手の指先や甲部の動きや姿勢を検出した後、対応するコマンドが外部に送出されるまでの流れを説明するためのブロック図である。ここでは操作者の親指に装置を装着した場合で説明するが、その他の指、例えば人差し指や中指に装着した場合についても同様である。また図５には、装着された各運動検出手段が検出する検出軸を示している。
【００４２】
例えば、親指の指先には第１運動検出手段１００（図２（Ａ）の第１運動検出手段１に対応）が装着され、親指の中手骨には第２運動検出手段１０１（図２（Ａ）の第２運動検出手段５に対応）が装着されている。
【００４３】
親指中手骨に装着された第２運動検出手段１０１は、空間上の中手骨の回転３軸と並進３軸を検出するセンサ構成となっている。このときの親指中手骨を基準とする座標系｛Ｔ｝の定義を図５に示す。中手骨から指先に向く軸をＸｔ軸、Ｘｔ軸に直交する鉛直軸をＺｔ軸とし、それぞれに直交する軸をＹｔ軸とする。
【００４４】
またセンサ構成は３軸の加速度センサと３軸の角速度センサと３軸の地磁気センサの組み合わせで構成することができる。それぞれの３軸のセンサは前記中手骨座標系｛Ｔ｝のＸｔ−Ｙｔ−Ｚｔ軸に対して検出されるように配置される。
【００４５】
次に、第１運動検出手段１００は、空間上の親指の曲げ方向の角度を検出するセンサで構成されている。この場合、少なくとも１軸の角速度センサにより構成することが出来る。この１軸は中手骨座標系｛Ｔ｝のＹｔ軸と平行な軸の回転を検出するように配置される。(図５)
第２運動検出手段１０１では、前記構成のセンサで検出された位置・姿勢情報は空間座標演算手段１０３に入力される。空間座標演算手段１０３では位置・姿勢情報に基づいて中手骨の空間上の位置・姿勢を演算する。
【００４６】
まず、空間座標演算手段１０３では、図示されていない初期化指示手段により、初期化動作の指示があると、重力ベクトル軸をＺｗ軸とし、Ｚｗ軸に直交し親指中手骨から指先に向かう方向をＸｗ軸、そしてＺｗ軸とＸｗ軸に直交する軸をＹｗ軸とした世界座標系｛ｗ｝の設定をし(図５)、同時に角速度センサの時間積分演算により回転姿勢角度を求めるための内部演算データをゼロに初期化し、更に現在の場所の現在の姿勢での地球の地磁気ベクトルを３軸地磁気センサにより検出し、初期地磁気ベクトルとして内部に記憶する。
【００４７】
初期化後の座標演算の動作では、重力ベクトル軸からの傾きは３軸の加速度センサの静的な情報を抽出することで親指中手骨のＺｔ軸の傾き(Ｘｔ、Ｙｔ軸に対する回転角度)を検出する。また地磁気センサにより初期地磁気ベクトルに対する現在地磁気ベクトルの変移により、方位方向（Ｚｔ軸に対する回転角度）を求める。以上の加速度センサによる傾き情報と、地磁気センサによる方位情報から３軸の空間回転姿勢を求める。
【００４８】
しかしこれらの情報を得るには、ローパス演算処理や静的な条件が必要で高速に情報を得ることができない。そこで角速度センサの時間積分による回転姿勢情報を求め、前記加速度センサと地磁気センサから求められた静的な回転姿勢情報とセンサ融合することで親指中手骨の回転姿勢角度を推定していく。例えば高速に動いているときは角速度センサ情報の重みを増やし、低速時には加速度センサと地磁気センサの情報の重みを増やすことで、低速から高速まで精度良く空間回転姿勢を推定することができる。
【００４９】
更には静的な回転姿勢情報により角速度姿勢情報を補正していくなどの手法で精度を向上させることができる。以上で、世界座標系｛ｗ｝Ｘｗ−Ｙｗ−Ｚｗ軸に対する中手骨座標系｛Ｔ｝Ｘｔ−Ｙｔ−Ｚｔ軸の回転姿勢角度[ｗＲｔ]を推定する。
【００５０】
次に並進情報に関しては加速度センサ情報を１回時間積分することで速度情報が求まり、更に時間積分することで位置情報が求まる。ただし角速度センサの角度演算と同様に、並進情報を求めるために、初期化時には積分情報をゼロに初期化しておく必要がある。
【００５１】
次に、加速度センサの加速度情報には、地球上のあらゆる所で検出される１Ｇの重力加速度と、並進動作したときの並進加速度情報が加算されている。よって加速度センサから静的な重力加速度を除去する必要がある。これには前記角速度センサより推定する回転姿勢角度情報[ｗＲｔ]より、重力ベクトル軸であるＺｗから推定重力ベクトル量を推定し、この推定重力ベクトル量を前記加速度情報から差し引くことで、並進加速度を求めることができる。この並進加速度を２度時間積分し並進位置を推定することができる。
【００５２】
以上より世界座標系｛ｗ｝に対する親指中手骨｛Ｔ｝の位置・姿勢である回転姿勢角度と並進位置を推定する。
【００５３】
また親指曲げ角度推定手段１０２は、空間座標演算手段１０３からの親指中手骨の空間上の姿勢情報と、第１運動検出手段１００からの指先の姿勢情報とに基づいて、親指中手骨に対する曲げ角度を推定する。これには中手骨座標系｛Ｔ｝のＹｔ軸と平行な軸に取り付けられ、この軸周りの回転を検知する角速度センサの時間積分により回転角度を求めることができる。角速度センサの時間積分演算により回転姿勢角度を求めるために、初期化時にはゼロに初期化する。
【００５４】
親指の曲げ方向と中手骨のＹｔ軸方向は平行に設置されているために、親指の曲げ角度が変わらずに手の姿勢が変化した場合、指先の角速度センサと中手骨のＹｔ軸の角速度センサには同じ回転運動が加わる。しかし指が曲げられたときには指先の角速度センサに回転運動が加わるが、中手骨のＹｔ軸の角速度センサには運動は加わらない。よってこの２つの角速度センサの差分を見ることで、手の姿勢が変わっても指先の曲げ角度だけを独立に検出することができる。
【００５５】
親指ポーズ検出手段１０４は、親指曲げ角度推定手段１０２からの親指の曲げ角度と、空間座標演算手段１０３からの親指中手骨の空間上の位置・姿勢情報とに基づいて、親指全体の空間上での位置と姿勢・曲げ形状の親指のポーズを推定する。親指動作解析手段１０５は、親指ポーズ検出手段１０４からの、親指の空間上での位置と親指のポーズの時間的、空間的な動作の変化に基づいて、親指のジェスチャ動作を解析する。親指動作解析手段１０５では、予め記憶されている複数のジェスチャ動作と比較を行い、動作が合致したときにその動作に対応して予め決められたコード情報を求める。
【００５６】
コマンド送出手段１０６は、親指動作解析手段１０５でジェスチャ解析されて求められたコード情報を受けて、通常はコマンド情報として外部に送出されるが、操作入力装置内部の動作を制御するコードであった場合には内部コマンドとして実行される。
【００５７】
以上の実施形態では、手首装着部８に電源部などを装着しているが、特にここに限定するものではない。また、図示していない信号制御回路や演算手段なども何処に装備しても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】図１は、本発明の操作入力装置を装着する操作者の手指の骨格構造を示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る操作入力装置の概略構成を示す図である。
【図３】図３（Ａ）、（Ｂ）は、操作者が手の親指に第１実施形態に係る操作入力装置を装着したときのようすを示す図である。
【図４】図４（Ａ）、（Ｂ）は、操作者が手の人差し指と中指に第２実施形態に係る操作入力装置を装着したときのようすを示す図である。
【図５】図５は、第１、第２運動検出手段により検出される操作者の手指の動きを示す図である。
【図６】図６は、検出手段が手の指先や甲部の動きや姿勢を検出した後、対応するコマンドが外部に送出されるまでの各種演算処理部の流れを説明するためのブロック図である。
【符号の説明】
【００５９】
１  第１運動検出手段
２  指先固定部
３  指側接続部
３−１，３−２  紐状体
４  中手骨固定部
５  第２運動検出手段
６  手首側接続部
６−１，６−２  紐状体
７  電源部
８  手首装着部
９  固定ベルト
１００  第１運動検出手段
１０１  第２運動検出手段
１０２  親指曲げ角度推定手段
１０３  空間座標演算手段
１０４  親指ポーズ検出手段
１０５  親指動作解析手段
１０６  コマンド送出手段
【図１】
2010170327.tif 000003
【図２】
2010170327.tif 000004
【図３】
2010170327.tif 000005
【図４】
2010170327.tif 000006
【図５】
2010170327.tif 000007
【図６】
2010170327.tif 000008