(57)【要約】【課題】操作機構の操作を接触せずに誤作動なく行なうこと．【解決手段】本発明の操作機構は，検知領域内において検知対象物を検知し，検知結果として出力する第１検知手段と，前記検知結果に基づき前記検知対象物に対して作用する加速度の向きおよび大きさを判定する判定手段と，前記判定手段に関連付けられた起動手段とを備える．【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検知領域内において検知対象物を検知し，検知結果として出力する第１検知手段と，
前記検知結果に基づき前記検知対象物に対して作用する加速度の向きおよび大きさを判定する判定手段と，
前記判定手段に関連付けられた起動手段とを備える，
操作機構．
【請求項２】
検知領域内において検知対象物を検知し，検知結果として出力する第１検知手段と，
前記検知結果に基づき前記検知対象物の挙動を判定する判定手段と，
前記判定手段に関連付けられた起動手段とを備え，
前記判定手段により，前記検知対象物が動作状態から静止状態に変化したと判別したときに前記起動手段が作動する操作機構．
【請求項３】
複数の前記第１検知手段が同一の検知対象物を各々の検知領域内で検知しているときに，該検知対象物の静止状態における前記第１検知手段との間の相対的距離が最も小さい第１検知手段に対応づけられた起動手段が起動される，
請求項２に記載の操作機構．
【請求項４】
複数の前記第１検知手段が同一の検知対象物を各々の検知領域内で検知しているときに，該検知対象物の動作状態から静止状態に至るまでの間，最も変位が大きい第１検知手段に関連づけられた起動手段が起動される，
請求項２に記載の操作機構．
【請求項５】
前記起動手段は，押圧された圧力を検知する第２検知手段をさらに備え，
前記判別手段は，前記第１，第２検知手段の検知結果に基づき該両検知手段から出力される出力結果の優先劣後を判別し，
前記第２検知手段の検知結果を前記第１検知手段の検知結果に優先させる，
請求項２ないし４に記載の操作機構．
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は，起動手段に関連付けられた検知手段による対象物の検知に基づき，装置への接触を伴わずに当該装置の起動を可能とする操作機構に関する．
【背景技術】
【先行技術文献】
【０００２】
【特許文献１】  特開２０１１−１１６４７７号公報
【特許文献２】  特開平５−１６４５５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  従前，赤外線等を用いて操作ボタンに接触することなく検知領域内において検知対象物の存在の検知をもって装置を起動させたり，検知対象物までの距離や動作状況を測定して装置を起動させる発明がされていた．
しかし，検知領域内において検知対象物の存在をもって装置を起動させると，装置への物理的接触を伴わないだけに，たとえ距離に基づく判定をしたとしても空間上には距離を明示する物理的指標が存在しないのが通常であるから，やはり誤作動のおそれは多分に残る．
本件発明は，こうした装置誤作動のおそれを排除するとともに，操作者の操作意図に適った物理的接触を伴わない操作をより高速に行なうために発明されたものである．
【課題を解決するための手段】
【０００４】  本発明は，起動手段に関連づけられたセンサ等の検知手段により，検知領域内における検知対象物の動作または静止の状態を検知し，検知結果として出力された出力信号に基づき，信号処理手段が出力信号に対応する電気信号を出力し，判定手段はセンサと検知対象物との間の相対的距離を判定し，その変位の態様により，当該検知対象物に対して加えられた加速度の向きと大きさを判定し，その判定結果に基づいて起動手段により操作機構が組み込まれた装置を起動させる．
【発明の効果】
【０００５】  本件発明により，検知手段の検知領域内において，操作者が入力装置の操作につき意図しない所作による誤作動を排除し，正確で高速な装置の起動を行なうことができる．
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】  本発明の第１実施形態に係る操作機構の機能ブロック図，
【図２】  本発明の第１実施形態に係る検知手段の説明図，
【図３】  本発明の第１実施形態に係る判定手段の説明図．
【図４】  本発明の第１実施形態に係る検知手段の説明図．
【図５】  本発明の第２実施形態に係る検知手段の説明図．
【図６】  本発明の第３実施形態に係る操作機構の外観説明図．
【図７】  本発明の第３実施形態に係る検知機構の機能ブロック図．
【図８】  本発明の第３実施形態に係る判定手段の説明図．
【発明を実施するための形態】
【０００７】（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係る操作機構について，図面を参照しながら説明する．
【０００８】（操作機構１０のハードウェア構成）
図１は，本発明の第１実施形態に係る操作機構の機能構成を示すブロック図である．
本発明の第１実施形態に係る操作機構（１０）の内部には，センサ（１１０），信号処理手段（１２０），判定手段（１３０），起動手段（１４０）および表示部（１５０）が設けられる．操作機構が組み込まれる装置（２０）は，起動手段（１４０）によって所定の物理的機能を発揮する．
【０００９】  センサ（１１０）は，検知領域において検知対象物（５００）の存在を検知するとともに，検知対象物（５００）とセンサ（１１０）までの相対的距離に対応した測定信号を出力する．
【００１０】  信号処理手段（１２０）は，センサ（１１０）から出力される測定信号の強度に応じて電気信号に変換し，電気信号として出力する．
【００１１】  判定手段（１３０）は，ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）等の演算処理回路，メモリ等の記憶手段を含み，メモリに記憶されたプログラムをＣＰＵにより実行させて，信号処理手段（１２０）からの電気信号の出力に基づき，検知対象物とセンサ（１１０）との間の相対的距離を判定し，当該距離が一定値または特定の範囲内の数値を維持したかどうか，もしくは増加しているのかまたは減少しているのかどうかを判定する．
ここに相対的距離とは，異時点間において出力された出力信号に対応して導かれる距離をいい，絶対的距離である必要はない．
【００１２】  起動手段（１４０）は，判定手段（１３０）が距離において特徴的な変動を検出したときに，操作機構（１０）は，それが組み込まれている装置（２０）に所定の挙動を指示する信号を伝達する．
【００１３】  なお，センサ（１１０）が赤外線等の電磁波を用い，信号処理手段（１２０）が受光素子に入射する受光量に対応した，電圧等の電気信号に変換するようなときには，判別手段（１３０）が電気信号の強度に基づきに判別することができるから，相対的距離の判別にはセンサ（１１０）は１個あれば足りる．
【００１４】  表示部（１５０）は，操作者がその目的とする装置（２０）の挙動を実現するための機能を操作者の視認可能な状態に置くための部位であり，センサ（１１０）または起動手段（１４０）に対応付けられている．
【００１５】（操作機構１０の機能構成）
以下には，図面を参照しながら操作機構１０の機能構成を説明する．
【００１６】  検知対象物（５００）がセンサ（１１０）の検知領域内において検知されたとき，判定手段（１３０）は，検知対象物（５００）の相対的距離が時間とともに小さくなり，一定または一定範囲の相対的距離を維持したか否かを判別する．
【００１７】  これは例えば，センサ（１１０）が赤外線等の電磁波を用いた近接センサであるような場合には，センサ（１１０）内の受光素子に入射する光量の強度に基づき，検知対象物（５００）の動作状態や静止状態を判定することができる．すなわち，信号処理手段（１２０）によって電圧等による電気信号に変換されるから，図３に示すように，一定の閾値（３１０）を超え，電気信号の強度が次第に大きくなった（３２１）ことをもって，検知対象物（５００）がセンサ（１１０）に接近する動作状態にあると判定でき，その後一定値を維持したり（３２２），または一定の範囲内の値を維持することをもって検知対象物（５００）が静止状態となったと判定する．
【００１８】  なお，この相対的距離が一定値または一定の範囲内の値を維持する時間は，人の意識的な生体反応に要する時間を考慮した誤作動防止の観点および装置の反応時間を考慮して，通常０．３秒ないし１．０秒の間であることが好ましい．
【００１９】  この場合，判定手段（１３０）は，検知対象物（５００）に加えられた加速度とは逆向きで，大きさがほぼ同等の加速度が加えられたと判定するが，操作者が意図せずにこうした加速度を検知対象物（５００）に対して加えることは通常ない．
よって，こうした検知対象物（５００）の挙動により，起動手段（１４０）および装置（２０）誤作動を排除することができる．
【００２０】  また，センサ（１１０）が超音波等の弾性波を用いた距離センサであるような場合には，超音波が発信され，反射波が受信されるまでの間の時間を判定手段（１３０）が計測し，センサ（１１０）と検知対象物との間の距離を測定する．距離センサである場合，絶対的な距離を計測してもよいが，検知領域内において検知された検知対象物（５００）がセンサ（１１０）に対して近接し，その後一定の距離ないし一定の範囲内の距離を保ってほぼ静止した状態にあることを相対的距離として測定されれば足りる．
【００２１】  さらに，センサ（１１０）がＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサであるときには，検知した検知対象物（５００）の異時点における複数のフレーム画像に基づき，オプティカル・フロー等を用いて動的にＣＣＤセンサに対して近接する状態に続き，一定期間画像が不変となった時点を静止状態として判定することで静止状態を検知することができる．
【００２２】  このように，検知領域における検知対象物（５００）のセンサ（１１０）に対する近接動作に続く静止状態の検知により，起動手段（１４０）を起動させて，操作機構（１０）が組み込まれた装置（２０）を起動させる．
【００２３】  このとき，センサ（１１０）の検知領域は，図４に示すように，水平面の上方に形成されることがある．
【００２４】  とりわけ，卓上照明器具の場合にはこうした構成を採り易い．例えば，押圧式のスイッチを押下する要領で，手首または指の付け根を基点として手指を斜め上方から水平方向に向かって回転させた上で，略水平状態で一定時間停止させるような所作をした場合（５１５，５１６），検知領域が水平面の上方に形成しておけば，卓上照明器具に手指を接触させることなくセンサ（１１０）により手指を検知させることができるとともに，検知領域内における当該所作は意識的に行わなければ通常は発生しないから，誤動作も生じにくい．
【００２５】  また，就寝時等に卓上照明器具を点灯または消灯させるようなときに，手指を当該照明器具の近傍に伸ばすのが煩わしければ，センサ（１１０）の内部構造を変えることなく指向角を垂直方向より手前に傾斜させておくことが有効である．
【００２６】  さらに，センサ（１１０）を操作機構（１０）内において可動的に配設し，センサ（１１０）の内部構造に加工を加えることなく，指向角を卓上照明器具の操作者の嗜好に応じて変動させることができるように構成するようにしてもよい．
【００２７】（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について図を参照しながら以下に説明する．
【００２８】  図５に示すように，センサ（１１０）の検知領域は垂直面に直交する軸に基づき形成されてもよい．例えば，設置場所の効率が重視される自動販売機，エレベータ，インターフォン等の装置のボタンや操作部はいずれもこの構成に親和的である．
【００２９】  この場合，図５に示すように，センサ（１１０）の検知精度をより高めるために，指向角の基軸は水平面に対して正の傾斜角を有するように設定されてもよい．
【００３０】  あるいは，操作機構（１０）におけるセンサ（１１０）の設置を，図５（ｂ）に示すように，装置（２０Ｂ）の内側に切り込みを入れた形状にして，操作機構（１０Ｂ）を組み込んでおいてもよい．
【００３１】  こうした装置（２０）は，インターフォンやボタン式信号機等作動する機能が比較的簡単な装置であってもよい．
【００３２】（第３実施形態）
図６に示すように，操作機構（１５１Ａ，１５２Ａ）が互いに複数個近接して配設されるような装置では，より検知対象物の動静状態の誤検知および誤作動のおそれは高まる．すなわち，複数個の異なるセンサが同一の検知対象物（５００）を検知領域内において検知した場合には，操作機構は本来起動すべきでない起動手段が起動する結果，装置は操作者の意図しない挙動をするおそれがある．
【００３３】  しかし，装置の操作者は操作機構を操作するときには，複数のうちの特定の操作機構を視認し目的とするから，検知対象物（５００）はいきおい当該特定の操作機構（１５１Ａ，１５２Ａ）に最も近接する．
【００３４】  この場合，図７に示すように，例えばセンサ（１１１，１１２）が赤外線等の電磁波を用いた近接センサであれば，複数個あるセンサ（１１１，１１２）のうち，最も大きな受光量を検知したものに対して検知対象物（５００）が最も近接した，すなわち相対的距離が最も小さいものと判定することになる．すなわち，判定手段（１３１）は，信号処理手段（１２１，１２２）より出力される電気信号が一定値をとる信号のうち，より大きな値の信号（３２１）に対応する表示部を操作者が選択したと判定して，当該表示部に対応する起動手段に伝達して装置（２１）を起動する．
【００３５】  センサ（１１１，１１２）が超音波等の弾性波を用いた距離センサであるときには，判定手段（１３０）は，一定値が保持された検知対象物（５００）までの距離がもっとも近いセンサに対応する表示部を操作者が選択したと判定して，当該表示部に対応する起動手段に伝達して装置（２１）を起動する．
【００３６】  こうした装置（２１）は，エレベータや清涼飲料水等の自動販売機等作動する機能が複数個あり，いずれの機能を作動させるかが操作者の選択に委ねられるものであってもよい．
【００３７】（第４実施形態）
さらに，第３実施形態の複数個の異なるセンサが同一の検知対象物（５００）を検知領域内において検知した場合において，操作者が複数個の操作機構のうち特定の操作機構を視認しその起動を意図するときには，手指や手等に握持した物体をもって当該特定の操作機構に近接するまでの検知対象物（５００）の移動量は最も大きくなる．
【００３８】  したがって，センサ（１１１，１１２）が赤外線等の電磁波を用いた近接センサであれば，複数個あるセンサ（１１１，１１２）のうち最も受光量の変動が大きいセンサに対して検知対象物（５００）が最も近接したと判定することになる．すなわち，判定手段（１３１）は，信号処理手段（１２１，１２２）より出力される電気信号が一定の閾値を超えた後，一定値または一定の範囲内に収束するまでの間において，もっとも信号量の総和または積分値が大きい信号に対応する表示部を操作者が選択したと判定して，当該表示部に対応する起動手段（１４１）に伝達して装置（２１）を起動する．
【００３９】  このことは，センサ（１１１，１１２）が超音波等の弾性波を用いた距離センサであっても同様で，判定手段（１３１）は，センサ（１１１，１１２）の検知領域内における検知対象物（５００）の最も大きい相対的な移動距離を検出したセンサに対応する表示部を操作者は選択したものと判定して，当該表示部に対応する起動手段（１４１）に伝達して装置（２１）を起動する．
【００４０】  なお，この起動手段（１４１）は図７においては単一のものとして描かれているが，表示部（１５１，１５２）に対応してそれぞれ１個ずつ複数個配置されていてもよい．
【００４１】（第５実施形態）
本発明のセンサ（１１０）が赤外線等の電磁気を用いた近接センサであるときには，光電効果により，入射する光量に対応する電圧等の電気信号が信号処理手段（１２０）より出力されるのであるから，判定手段（１３０）は，図３における閾値（３１０）以上の値をとった電気信号により，検知対象物（５００）がセンサ（１１０）の検知領域に入ったと判定する．
【００４２】  判定手段（１３０）は，閾値（３１０）以上の値をとる電気信号の経時的な変動を判定することによって，操作者による装置（２０）に対する意図を判定することができる．すなわち，図３に示すように，電気信号の数値が時間とともに増加し後に，一定値または特定の数値範囲内に収まっているような場合や，以降図示はしないが，電気信号の数値が一定値または一定の数値範囲内に収まっていた後に増加に転ずる場合ならびに増加から減少に転ずる場合および減少から増加に転ずる場合があり得る．
【００４３】  こうした閾値（３１０）以上における電気信号の数値の変動は，センサ（１１０）の検知領域内における検知対象物（５００）のセンサ（１１０）までの間の相対的距離の変動に対応しており，相対的距離が測定されるには検知対象物（５００）にはこれまで作用していた加速度と同等またはそれ以上の大きさの，逆向きの加速度が作用しなければならず，そうした加速度を作用させるには操作者の明示的な意図が不可欠となるものと判定される．
【００４４】  したがって，閾値（３１０）以上の値をとる電気信号の数値の変動状態により，検知対象物（５００）が操作者の意図に適った挙動によるものなのかどうかを判別することが可能となる．
【００４５】  そして，このことはセンサ（１１０）が超音波を用いた距離センサの場合であっても同様に当てはまる．ただし，超音波を用いた場合には電気信号ではなく，測定される検知対象物（５００）との間の超音波の発信，反射波の受信までの時間をもって相対的距離は判定され，その変位により検知対象物（５００）に加えられた加速度の向きと大きさが判別されることになる．
【００４６】  さらに，センサ（１１０）が可視光を用いるＣＣＤまたはＣＭＯＳイメージ・センサであるときにも同様に，オプティカル・フローを用いることで相対的距離とその変位の類型により対象物（５００）に加えられた加速度の大きさと向きとを判別することができる．
【符号の説明】
【００４７】１０，１０Ｂ，１１  操作機構
１１，１２
２０，２０Ｂ，２１  装置
１１０，１１１，１１２  センサ
１２０，１２１，１２２  信号処理手段
１３０，１３１  判定手段
１４０，１４１  起動手段
１５０，１５１（Ａ），１５２（Ａ）  表示部
３１０  判定手段が信号を検知する閾値
３２１  信号処理手段により出力される信号
５００，５１１，５１４（Ａ），５１６（Ａ），  検知対象物
【図１】
2014228533.tif 000003
【図２】
2014228533.tif 000004
【図３】
2014228533.tif 000005
【図４】
2014228533.tif 000006
【図５】
2014228533.tif 000007
【図５】
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【図６】
2014228533.tif 000009
【図７】
2014228533.tif 000010
【図８】
2014228533.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成25年7月4日(2013.7.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2014228533.tif 000012
【図２】
2014228533.tif 000013
【図３】
2014228533.tif 000014
【図４】
2014228533.tif 000015
【図５】
2014228533.tif 000016
【図６】
2014228533.tif 000017
【図７】
2014228533.tif 000018
【図８】
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