(57)【要約】【課題】空間で３次元的に操作された入力装置の動作パターンを判別して被操作機器に動作指示を与える。【解決手段】動作検出手段部に加えられた加速度を動作検出手段部に固定した直交ｘ、y 、ｚ軸の各軸方向別に検出し、検出したｘ、ｙ、ｚ軸方向の加速度を座標変換して空間に固定したＸＹ平面に投影する。ＸＹ平面上における加速度変化パターンについての複数の標準パターンとそのパターン・コードを予め記憶しておき、検出された加速度のＸＹ平面上への投影パターンとその複数の標準パターンと比較して一致する標準パターンを探し、一致した標準パターンのパターン・コードを被操作機器に送信する。【選択図】図６
2006323599.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動作検出手段部に加えられた加速度を該動作検出手段部に固定した直交するｘ、y 、ｚ軸の各軸方向別に検出する動作検出手段と、
該動作検出手段により検出した前記ｘ、ｙ、ｚ軸方向の加速度を空間に固定した直交するＸ、Ｙ軸を含むＸＹ平面に投影する座標変換手段と、
前記ＸＹ平面上における加速度変化の複数の標準パターンとそのパターン・コードを予め記憶する記憶手段と、
前記動作検出手段部に加えられた加速度の前記ＸＹ平面上への投影パターンを前記記憶手段が記憶する前記複数の標準パターンと比較して何れの標準パターンに一致するかを判定するパターン判定手段と、
該パターン判定手段が一致と判定した標準パターンの前記パターン・コードを前記記憶手段より読み出して外部出力する出力手段と、を備えることを特徴とする空間操作入力装置。
【請求項２】
請求項１に記載の空間操作入力装置であって、前記Ｙ軸方向は重力加速度Ｇ方向に平行な方向としたことを特徴とする空間操作入力装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の空間操作入力装置であって、動作検出手段部は断面が扁平な棒状に形成し、前記ｘ軸方向は該扁平棒状形状の幅方向とし、前記ｙ軸方向は該扁平棒状形状の厚み方向とし、前記ｚ軸方向は該扁平棒状形状の長手方向としたことを特徴とする空間操作入力装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れかに記載の空間操作入力装置であって、前記座標変換手段は前記ｘ軸方向と前記Ｘ軸方向とは一致しているものとみなし、前記ｙ軸方向とＹ軸方向とは一定角度θをなしているものとみなして座標変換を行なうことを特徴とする空間操作入力装置。
【請求項５】
請求項４に記載の空間操作入力装置であって、前記一定角度θは、前記動作検出手段部が静止状態にある時に検出した前記ｙ軸方向の加速度αｙとｚ軸方向の加速度αｚの値より次の式を用いて算出した値とすることを特徴とする空間操作入力装置。
θ＝ｔａｎ-1（−αｚ／αｙ）
【請求項６】
請求項１乃至５の何れかに記載の空間操作入力装置であって、被操作機器を特定する情報の入力を受ける入力手段を更に備え、
前記記憶手段は前記被操作機器の機器コードを予め更に記憶しておき、
前記出力手段は、前記入力手段が前記被操作機器を特定する情報の入力を受けた後に前記パターン判定手段が一致と判定した標準パターンの前記パターン・コードを外部出力する際には、前記入力手段が入力を受けた被操作機器を特定する情報に基づいて特定した被操作機器の機器コードを前記記憶手段より読み出して前記パターン・コードと共に外部出力することを特徴とする空間操作入力装置。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れかに記載の空間操作入力装置であって、前記出力手段は外部出力する情報を無線通信にて出力することを特徴とする空間操作入力装置。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れかに記載の空間操作入力装置であって、前記入力手段に代えて、又は前記入力手段に加えて操作者の発声音声を認識する音声認識手段を備え、
前記記憶手段には前記被操作機器を特定する情報の発声音声をも予め記憶させておき、  前記入力手段は、前記音声認識手段が認識した操作者の発声音声が前記記憶手段に記憶した前記被操作機器を特定する情報の発声音声と一致するか判定し、一致する発声音声が存在した場合には、一致した発声音声に対応した前記情報の入力を受けたものとみなすことを特徴とする空間操作入力装置。
【請求項９】
１乃至複数の家電機器と、請求項１乃至９の何れかに記載の空間操作入力装置からなる家電機器システムであって、前記各家電機器は前記空間操作入力装置が出力する前記機器コードとパターン・コードを受信する受信手段と、前記パターン・コードを受信した場合に実行する動作内容をパターン・コード別に記載した対応表を備え、
前記受信手段が自己を指定する機器コードが添付されたパターン・コードを受信した場合には、該パターン・コードに対して記載された動作内容を前記対応表から読み取って実行に移すことを特徴とする家電機器システム。
【請求項１０】
請求項９に記載の家電機器システムであって、前記各家電機器は、「電源ＯＮ」、「電源ＯＦＦ」、「一時停止」等の各家電機器に共通する動作内容については同じパターン・コードを対応させておくことを特徴とする家電機器システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空間で３次元的に動かされた入力装置の動作パターンを検出し、その動作パターンに対応して予め決められている動作を行なうよう被操作機器に指示を発する空間操作入力装置、及びそれを利用した家電機器システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
家電機器の操作は、従来は家電機器の操作パネルに取り付けられた操作ボタンやダイアルをユーザが直接操作するか、リモコンスイッチの操作により離れた場所から遠隔操作する方法で行なわれてきた。しかし、近年における家電機器の高機能、複雑化に伴いその操作パネルやリモコンスイッチには多数の操作ボタンやスイッチが配置されるようになった。そのため、それら入力部品は小型化されると同時に動作／操作説明用の文字も次第に小さくされた。
【０００３】
こうした多数の小型部品や小さな文字が多数配置された操作パネルやリモコンスイッチの操作は簡単ではなく操作ミスを引き起こし易い。特に高齢者には抵抗感が強く、若者でも周囲が少し暗い状態では操作に困難を感ずる。また、寒い時などに離れた場所に設置してある家電機器を操作しにいくことはおっくうで面倒なものである。
【０００４】
一方、パソコンやマルチメディア機器などの情報機器の分野では、三次元座標入力装置、空間操作マウス等と呼ばれる入力装置の開発が進められている。情報機器分野におけるそれら入力装置は、表示画面上のカーソルの動きを入力装置に連動させて入力装置を空間で動かし、所望の対象物上に移動させる。そしてクリックボタンを押して確認あるいは選択を行なうというもので、ポインティング操作の改善を主目的としている（特許文献１、２参照）。
【０００５】
一方、情報機器への入力ではなくて空間操作マウスを空間で動かすことにより被制御機器に特定の制御指示を出そうとする試みもある。特許文献３は本出願の共同出願人に含まれる出願人により開示された技術であり、操作者により空中で操作された空間操作マウスの動作パターンを検出し、そのパターンを被制御機器に知らせて対応する動作を実行させようとするものである。この技術は被制御機器を離れた場所から遠隔操作するのに適した技術であるが、実際の制御機器、特に家電機器の操作に応用するには更なる操作性の改善が求められる。
【特許文献１】特開平３−１９２４２３号公報
【特許文献２】特開平２−１８９６１９号公報
【特許文献３】特開平７−２８５９１号公報
【特許文献４】特開平４−１８０１１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明はこのような背景からなされたもので、その課題は、空間で３次元的に動かされた入力装置の動作パターンを検出し、その動作パターンを被操作機器に知らせてその動作パターンに対応して予め決めてある動作を行なうように指示を与える操作性の良い空間操作入力装置、及びそれを利用した家電機器システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するための請求項１に記載の発明は、動作検出手段部に加えられた加速度を該動作検出手段部に固定した直交するｘ、y 、ｚ軸の各軸方向別に検出する動作検出手段と、該動作検出手段により検出した前記ｘ、ｙ、ｚ軸方向の加速度を空間に固定した直交するＸ、Ｙ軸を含むＸＹ平面に投影する座標変換手段と、前記ＸＹ平面上における加速度変化の複数の標準パターンとそのパターン・コードを予め記憶する記憶手段と、前記動作検出手段部に加えられた加速度の前記ＸＹ平面上への投影パターンを前記記憶手段が記憶する前記複数の標準パターンと比較して何れの標準パターンに一致するかを判定するパターン判定手段と、該パターン判定手段が一致と判定した標準パターンの前記パターン・コードを前記記憶手段より読み出して外部出力する出力手段と、を備えることを特徴とする空間操作入力装置である。
【０００８】
ここで、本明細書で使用している２つのパターンの「一致」とは、２つのパターンの形状についての特徴の類似度が高い場合を指しているものとする。
このような構成の空間操作入力装置によれば、空間操作入力装置を空間で３次元的に動かすことで被操作機器に意図する操作内容を実行させることとなるパターン・コードを送ることができる。このような動作で被操作機器に指示を与えることが操作パネルの小さな文字を読んだり小さなスイッチを操作したりする必要がなくなる。特に、周囲が暗い状態でも殆ど不自由を感じることなく操作を行なうことができる。また、本構成の場合は、空間での３次元の動作パターンを空間に固定したＸＹ平面に投影し、投影されてできた２次元の動作パターンを２次元の標準動作パターンと比較して出力すべきパターン・コードを決定するので、３次元の動作パターンを３次元の標準動作パターンと比較して決定する場合に比べパターンの一致、類似の判定計算が簡単になる利点がある。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の空間操作入力装置であって、前記Ｙ軸方向は重力加速度Ｇ方向に平行な方向としたことを特徴とする。
Ｙ軸方向を重力加速度Ｇ方向に一致させれば、ＸＹ平面は地表に垂直な面となる。従って、操作者は３次元動作パターンをそのＸＹ平面に投影した場合の２次元動作パターンをイメージし易くなる。また、標準動作パターンはそのＸＹ平面上の２次元パターンとして決めるので標準動作パターンの決め方、作成の仕方も容易となる。
【００１０】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の空間操作入力装置であって、動作検出手段部は断面が扁平な棒状に形成し、前記ｘ軸方向は該扁平棒状形状の幅方向とし、前記ｙ軸方向は該扁平棒状形状の厚み方向とし、前記ｚ軸方向は該扁平棒状形状の長手方向としたことを特徴とする。
【００１１】
ｘ、ｙ、ｚ軸方向を空間操作入力装置の形状との関係で上記のように決めれば、操作者はｘ、ｙ、ｚ軸方向を容易に認識することができる。従って、ｘ、ｙ、ｚ軸方向と空間に固定したＸ、Ｙ、Ｚ軸との位置関係も認識し易くなり、ｘ、ｙ、ｚ軸とＸ、Ｙ、Ｚ軸との間に所定の位置関係を持たせて操作することが容易となる効果を奏する。
【００１２】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の何れかに記載の空間操作入力装置であって、前記座標変換手段は前記ｘ軸方向と前記Ｘ軸方向とは一致しているものとみなし、前記ｙ軸方向とＹ軸方向とは一定角度θをなしているものとみなして座標変換を行なうことを特徴とする。
【００１３】
このように「みなして」座標変換を行なえば、座標変換の計算が簡単になる利点がある。但し、このように「みなして」座標変換を行なった計算結果が大きな誤差を含まないためには、操作者がｘ軸方向とＸ軸方向とを一致させ、ｙ軸方向とＹ軸方向とは一定角度θに保って操作してくれることが前提となる。操作者がそのような条件を守って空間操作入力装置を操作することは、後で説明するようにそれ程困難なことではない。
【００１４】
また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の空間操作入力装置であって、前記一定角度θは前記動作検出手段部が静止状態にある時に検出した前記ｙ軸方向の加速度αｙとｚ軸方向の加速度αｚの値より次の式を用いて算出した値とすることを特徴とする。
θ＝ｔａｎ-1（−αｚ／αｙ）
【００１５】
Ｙ軸方向が重力加速度Ｇ方向と一致しており、ｘ軸方向がＸ軸方向と一致している場合には、本構成のようにすることで一定角度θの値を容易に求めることができる。
【００１６】
また、請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５の何れかに記載の空間操作入力装置であって、被操作機器を特定する情報の入力を受ける入力手段を更に備え、前記記憶手段は前記被操作機器の機器コードを予め更に記憶しておき、前記出力手段は前記入力手段が前記被操作機器を特定する情報の入力を受けた後に前記パターン判定手段が一致と判定した標準パターンの前記パターン・コードを外部出力する際には、前記入力手段が入力を受けた被操作機器を特定する情報に基づいて特定した被操作機器の機器コードを前記記憶手段より読み出して前記パターン・コードと共に外部出力することを特徴とする。
【００１７】
本構成のようにすれば、複数の被操作機器の中から選択した被操作機器に対して意図する操作内容に対応したパターン・コードを送信させることができ、１式の空間操作入力装置でもって複数の被操作機器を遠隔操作することが可能となる。
【００１８】
また、請求項７に記載の発明は、  請求項１乃至６の何れかに記載の空間操作入力装置であって、前記出力手段は外部出力する情報を無線通信にて出力することを特徴とする。
このように無線通信にて出力すれば、被操作機器から遠く離れた場所からの操作が容易となる。
【００１９】
また、請求項８に記載の発明は、請求項１乃至７の何れかに記載の空間操作入力装置であって、前記入力手段に代えて、又は前記入力手段に加えて操作者の発声音声を認識する音声認識手段を備え、前記記憶手段には前記被操作機器を特定する情報の発声音声をも予め記憶させておき、前記入力手段は前記音声認識手段が認識した操作者の発声音声が前記記憶手段に記憶した前記被操作機器を特定する情報の発声音声と一致するか判定し、一致する発声音声が存在した場合には、一致した発声音声に対応した前記情報の入力を受けたものとみなすことを特徴とする。
【００２０】
このように音声認識によって入力できるようにしておけは、入力操作が一層容易となる。また、暗い場所での入力も容易となる。
【００２１】
また、請求項９に記載の発明は、１乃至複数の家電機器と、請求項１乃至９の何れかに記載の空間操作入力装置からなる家電機器システムであって、前記各家電機器は前記空間操作入力装置が出力する前記機器コードとパターン・コードを受信する受信手段と、前記パターン・コードを受信した場合に実行する動作内容をパターン・コード別に記載した対応表を備え、前記受信手段が自己を指定する機器コードが添付されたパターン・コードを受信した場合には、該パターン・コードに対して記載された動作内容を前記対応表から読み取って実行に移すことを特徴とする家電機器システムである。
【００２２】
このような構成の家電機器システムによれば、操作者は意図する家電機器に意図する動作を遠隔から行なわせることができる。従って、寒い時などでも一々、家電装置の操作パネルの所まで行く必要がなくなる。また、操作内容を指示することとなるパターン・コードは空間操作入力装置を空間で３次元動作させることで指定できる。従って、操作パネルの小さな文字を読んだり小さなスイッチを操作したりする必要がなくなる。このため周囲が暗い状態でも殆ど不自由を感じることなく操作を行なうことができる。
【００２３】
また、請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の家電機器システムであって、前記各家電機器は、「電源ＯＮ」、「電源ＯＦＦ」、「一時停止」等の各家電機器に共通する動作内容については同じパターン・コードを対応させておくことを特徴とする。
【００２４】
このように共通する動作内容について同じパターン・コードが対応させてあれば、共通する動作内容については空間操作入力装置に共通の空間動作パターンを描かせればよいので動作指示の操作が容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明に係る空間操作入力装置及び家電機器システムの一実施形態を図面を参照して詳しく説明する。図１はその家電機器システムの構成をブロック図で示したものである。
【００２６】
本実施形態の家電機器システム１は、１式の空間操作入力装置２と家電機器３、家電機器４を備えて構成される。家電機器３は例えば洗濯機であり、家電機器４は例えば冷蔵庫である。家電機器は更に多数存在してもよい。本家電機器システム１では各家電機器３、４は１式の空間操作入力装置２からの無線信号により遠隔操作される。
【００２７】
空間操作入力装置２が送信する無線信号を受信するために、家電機器３は通信装置３ａを、家電機器４は通信装置４ａを備える。図示はしないが家電機器３、４は公知のマイクロコンピュータを使用した制御装置を備え、その制御装置により動作が制御される。通信装置３ａ、４ａの受信した無線信号はそれぞれの制御装置に伝えられる。
【００２８】
空間操作入力装置２は、家電機器３、４に対して「電源ＯＮ」、「電源ＯＦＦ」等の操作指示（動作内容の指示）を発する。指示内容は後述するパターン・コードで区別される。本家電機器システム１では１式の空間操作入力装置２により複数の家電機器に対して操作指示を発するため、その操作指示がどの家電機器に対する指示かを識別する必要がある。そのため、空間操作入力装置２が送信する操作指示には，それにより操作される家電機器（被操作機器）を特定するための機器コードが添付される。即ち、特定の家電機器に対する操作指示は、その家電機器の機器コードとパターン・コードとの組み合わせ信号として与えられる。
【００２９】
各家電機器には機器コードが割り振られている。通信装置３ａ、４ａによりその機器コードとパターン・コードの組み合わせ信号が受信されると、家電機器３、４の各制御装置はその機器コードが予め自己に割り振られた機器コードと一致するか否かを判定する。一致しない場合には自己に対する操作指示ではないと判断して受信したパターン・コードを無視する。
【００３０】
受信した機器コードが予め自己に割り振られた機器コードと一致した場合には、自己に対する操作指示と判断してそのパターン・コードを取り込む。パターン・コードは後に説明するように、空間操作入力装置２が空間で操作者により動かされた時のその動作パターンに付けられたコード番号である。パターン・コードは、例えば「Ｐ０１」、「Ｐ０２」、「Ｐ０３」、−−−−のように付けられている。
【００３１】
パターン・コードは空中で動かされた空間操作入力装置２の動作パターンに対応したコード番号にすぎず、「Ｐ０１」、「Ｐ０２」、「Ｐ０３」等のパターン・コードが「電源ＯＮ」、「電源ＯＦＦ」、「脱水運転開始」等の動作指示内容を直接に意味するものではない。各パターン・コードをどのような動作指示として解釈するかは予め家電機器側で決定しておくことである。家電機器３の機器コードを「Ｋ３」とした場合、例えば家電機器３が機器コード「Ｋ３」の添付されたパターン・コード「Ｐ１」を受信した場合には「電源ＯＮ」の動作を行ない、パターン・コード「Ｐ２」を受信した場合には「電源ＯＦＦ」の動作を行なう等と家電機器３側で予め決めておく。この場合、一つのパターン・コードに対して複合した動作を行なうように決めておいてもよい。洗濯機の例でいえば、パターン・コード「Ｐ５」を受信したときは「１回のすすぎ動作を実行した後に停止」、「Ｐ６」は「２回のすすぎ動作を実行した後に停止」のように決めておいてもよい。
【００３２】
同様に家電機器４も自己の機器コードが添付されたパターン・コード「Ｐ０１」、「Ｐ０２」、「Ｐ０３」等を受信した場合に行なう動作を予め決めておく。この場合、同じパターン・コードに対して家電機器３と電機器４が同じ動作を行なうように決めておく必要はない。例えば、パターン・コード「Ｐ０１」に対する動作を家電機器３は「電源ＯＮ」、電機器４は「脱水運転開始」、パターン・コード「Ｐ０２」に対する動作を家電機器３は「電源ＯＦＦ」、電機器４は「電源ＯＮ」と決めても差し支えない。
【００３３】
但し、そのように同じパターン・コード「Ｐ０１」に対応する動作が家電機器３と家電機器４とで異なって決めてあると、操作者は家電機器別に指示する動作（家電機器が実行する動作）とそのパターン・コードとの対応関係を覚えておく必要が生ずる。そして、操作する家電機器についての希望する動作に対して決められたパターン・コードが出力されるように空間操作入力装置２を空間で操作しなければならないため操作が面倒になる。従って、少なくとも各家電機器に共通する動作、例えば「電源ＯＮ」、「電源ＯＦＦ」、「一時停止」等の動作とパターン・コードとの対応関係は、全ての家電機器で同じように決めておくことが望ましい。各家電機器はそのような対応関係を対応表にまとめて制御装置内の記憶装置に予め記憶させておく。
【００３４】
次に、家電機器３、４に向けて前述した機器コードとパターン・コードとの組み合わせ信号を送信する空間操作入力装置２の構成と動作、その操作方法について説明する。図１中に示すように本実施形態の空間操作入力装置２は、制御回路６、３軸加速度検出センサ７、音声認識装置８、記憶装置１０、通信装置１１、操作スイッチ１２、タッチパネル付き表示装置１３を備えて構成される。
【００３５】
制御回路６は空間操作入力装置２の動作全般を制御するものでマイクロコンピュータを主体に構成されており、内部には公知のＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、それらを結ぶバスライン、電源用バッテリー等を備える。
【００３６】
３軸加速度検出センサ７は、空間操作入力装置２に加わる直交３軸方向の加速度を検出するためのセンサである。その取り付け、検出回路については後述する。
音声認識装置８は付属するマイク８ａにて捉えた操作者の発声音声パターンを音声認識ソフトにて解析し、認識した発声音声を制御回路６に伝えるものである。操作スイッチ１２は、操作者の指示を制御回路６へ入力するための押しボタンスイッチである。タッチパネル付き表示装置１３は、液晶を用いた表示装置１３ａの表示画面上にタッチパネル・スイッチ１３ｂを配したもので、制御回路６への情報入力、制御回路６からの情報出力の双方に使用される。
【００３７】
記憶装置１０は、電気的に記憶内容を書き換えることができ、且つ電源ＯＦＦ状態でも記憶内容を保持できる不揮発性半導体メモリで構成された記憶装置である。通信装置１１は、制御回路６の出力する情報を無線にて家電機器３、４に送信するためのものである。送信する情報は、前述した機器コードとパターン・コードとの組み合わせ信号である。
【００３８】
図２は、空間操作入力装置２の概観図である。空間操作入力装置２は、操作者が片手で持って空間で３次元的に動かし易いように小型に製作されている。収納ケース９は、断面が偏平な略棒状形状に形成されている。操作者が把手９ａ部分を片手でつかみ、空中で左右、上下、前後（長手方向）、それらの合成方向等に動作させる。
【００３９】
収納ケース９の表面の中央から少し先端寄り部分にはタッチパネル付き表示装置１３が取り付けられ、その下側部には操作スイッチ１２が取り付けてある。最先端に近い部分には音声認識用のマイク８ａが取り付けてある。
【００４０】
収納ケース９の先端に近い部分の内部には、３個の加速度検出素子７ａ、７ｂ、７ｃが取り付けてある。各加速度検出素子７ａ、７ｂ、７ｃは１軸方向の加速度を検出する素子である。加速度検出素子としては、例えば半導体を用いた検出素子を用いる。３個の加速度検出素子７ａ、７ｂ、７ｃは、３個でもって直交する３軸方向の加速度を検出するように取り付けてある。加速度検出素子７ａは収納ケース９の幅方向（ｘ軸方向）、加速度検出素子７ａは収納ケース９の厚み方向（ｙ軸方向）、加速度検出素子７ａは収納ケース９の長手方向（ｚ軸方向）の加速度を検出する。
【００４１】
図３は、３軸加速度検出センサ７の回路構成をブロック図で示したものである。各加速度検出素子７ａ、７ｂ、７ｃの出力は、対応する増幅器７１ａ、７１ｂ、７１ｃにて増幅されてマルチプレクサ７２に入力される。マルチプレクサ７２の切り換えは制御回路６により制御される。マルチプレクサ７２により選択された増幅器７１ａ、７１ｂ、７１ｃの出力信号は、次段のＡ／Ｄ変換器７３にてディジタル信号に変換されて制御回路６に読み込まれる。Ａ／Ｄ変換器７３による変換タイミングも制御回路６により制御される。このような回路構成により、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向の加速度を周期的に読み込めるようになっている。
【００４２】
次に、このような構成の下で前述した機器コードとパターン・コードとの組み合わせ信号を家電機器３、４に向けて送信する場合の一連の動作について、図４に示した制御フローを参照して説明する。図４は制御回路６が実行するフローを表わしたものである。
【００４３】
最初のステップＳ１では、パターン・コードを送信する相手である家電機器の指定を操作者から受ける。なお、ステップＳ１の枠外の指差しマークは人の操作を伴うことを表わしている（以下、同じ）。操作者は、タッチパネル付き表示装置１３又は音声認識装置８を使用して指定を行なう。制御回路６は、予め記憶装置１０に記憶しておいた家電機器名と機器コードの対応表に存在する家電機器名をタッチパネル付き表示装置１０の表示装置１３ａ上に表示する。操作者は、その中から送信する家電機器を選択してその部分のタッチパネル・スイッチ１３ｂを操作する。制御回路６は、選択された家電機器に対応する機器コードを上記対応表より読み取って一時記憶する。
【００４４】
音声認識装置８を使用して指定する場合には、操作者はマイク８ａに向かって送信する家電機器の名称を発声する。音声認識装置８はマイク８ａが捉えた音声パターンを音声認識ソフトにて解析し、認識した発声音声を制御回路６に伝える。制御回路６は認識された発声音声と一致する家電機器名が記憶装置１０に予め記憶しておいた家電機器名と機器コードの対応表に存在するかチェックする。存在した場合には対応する機器コードを読み取って一時記憶すると同時にタッチパネル付き表示装置１０に認識した家電機器名を表示する。存在しない場合には何も表示しない。操作者は、タッチパネル付き表示装置１０に表示された家電機器名をチェックして指示が正しく認識されたことを確認する。
【００４５】
指定され家電機器の機器コードが求まったならば、次にその家電機器に送信するパターン・コードを決める操作を受ける。そのパターン・コードを決める操作は、空間操作入力装置２を空間で所定のパターンを描くように動かすことによって行なわれる。空間で描く所定のパターンは、パターン・コード毎に予め決められている。
【００４６】
空間での操作に先立ち、その操作の開始を知らせる入力を受ける（ステップＳ２）。操作は、空間操作入力装置２を空間の操作開始点に一時的に静止させた状態で操作スイッチ１２を操作することにより開始される。例えば、操作スイッチ１２の一つとして操作開始押しボタンスイッチを設けておき、操作者がそのスイッチを押すことにより制御回路６に操作開始を知らせる。スイッチ操作の代わりに音声認識装置８を使用して音声にて入力することも可能である。
【００４７】
操作の開始が知らされたならば、制御回路６は３軸加速度検出センサ７よりｘ、ｙ、ｚ方向の加速度の読み取りを開始する。読み取りは一定周期で繰り返し行ない制御回路６内のＲＡＭに一時記憶する（ステップＳ３）。操作者が空間操作入力装置２を空間で動かしている間、その読み取りを継続する（ステップＳ４）。
【００４８】
空間での操作が終了すると、操作スイッチ１２より操作終了の入力を受ける（ステップＳ５）。なお、ステップＳ２にて操作開始の押しボタンスイッチを押し、ステップＳ５で操作終了の押しボタンスイッチを押す代わりに、操作中、即ち、ステップＳ２からステップＳ５に至る間は操作スイッチ１２を押し続け、操作終了で開放するようにしてもよい。操作終了の入力を受けて、制御回路６は加速度の読み取りを停止する（ステップＳ６）。
【００４９】
空間で空間操作入力装置２を動かして所定のパターンを描く操作が終了し、その操作終了の入力を受けたならば、次に、描かれた動作パターンを特定してそのパターン・コードを求める動作パターンの認識処理に移る。
【００５０】
操作者が空間操作入力装置２を所定のパターンを描くように動かすのは、その描いたパターンに対応して予め家電機器側で決められている制御動作を、指定した家電機器にさせるためである。空間操作入力装置２が空間でどのように動作させられたか、即ち、どうような動作パターンを描いて動かされたかは３軸加速度検出センサ７で検出された加速度パターンに基づいて制御回路６が判断する。そして、判断した加速度パターンに対応して予め決められているパターン・コードを家電機器に機器コードと共に送信する。
【００５１】
どのような動作パターンを描いて動かされたかの判定は、３軸加速度検出センサ７で検出した加速度変化に基づいて認識された動作パターンが、予め記憶装置１０に記憶させておいた複数の標準動作パターンのどのパターンと一致するかを判定することで行なう。操作者が描いた動作パターンと標準動作パターンとが完全に一致することはありえないので、パターンの一致の判定はどの標準動作パターンに一番類似しているかを判定することで行なう。
【００５２】
このように標準動作パターンとの類似判定により描かれた動作パターンを特定するので、記憶装置１０には予め複数の標準動作パターンのデータを記憶させておく。同時にその標準動作パターンを識別するパターン・コードも記憶させておく。
【００５３】
標準動作パターンは、例えば図５に示したようなものである。図５の（１）は空間操作入力装置２でもってｘ軸方向に往復直線を描くパターン、（２）はｙ軸方向に往復直線を描くパターン、（３）はｘｙ平面上で斜め往復直線を描くパターン、（４）はｘｙ平面上で三角形を描くパターン、（５）は正方形を、（６）は長方形を、（７）は円を描くパターンである。（８）、（９）は数字や文字を書くパターンである。これらはｘｙ平面上でのパターンの例であるが、これにｚ軸方向の動きを加えた３次元動作のパターンを標準動作パターンとしてもよい。
【００５４】
３軸加速度検出センサ７で検出される加速度は、空間操作入力装置２に固定した前述のｘ、ｙ、ｚ方向の加速度である。従って、記憶装置１０に予め記憶させておく図５のような標準動作パターンのデータも同じｘ、ｙ、ｚ方向を軸とする直交３次元座標系で表わしておく。同じ座標系で表わしてある方が２つのパターンの一致、類似の判定が容易となるからである。標準動作パターンは、加速度パターンで表現されたものでもよいし、速度パターンで表現されたものでもよいし、また軌跡パターンで表現されたものでもよい。一致、類似の判定をその表現形式に合わせて行なえばよいからである。
【００５５】
こうした３軸加速度検出センサ７で検出された加速度から認識される動作パターンと記憶装置１０内の標準動作パターンの一致、類似の判定は公知の技術（例えば、特許文献３、４に開示されている技術）を採用して行なうことができる。例えば、パターン・マッチング法と呼ばれる方法では、３軸加速度検出センサ７で得られた動作パターンのデータを標準動作パターンのデータと同じフォーマットに変換した後にそれらデータ間の類似度を計算する。そして、類似度が一番高い標準動作パターンを判断してそのパターンの動作が行なわれたものと判定を下す。このようなパターン・マッチング法の他に、本出願人等が先に出願した特許文献３に詳しく開示されている動作ベクトルを用いる判定方法も有効である。
【００５６】
本実施形態の空間操作入力装置２は、手に持たれた状態で空間（空中）で操作されることを想定している。空間操作入力装置２をその空間操作入力装置２に固定したｘ、ｙ、ｚ軸の何れか２軸を含む平面に押しつけて操作することは想定していない。そのような平面に押しつけて操作することを条件としてもよいが、それでは操作性が悪くなるからである。そのような操作条件を付けない本実施形態では、操作者が空間操作入力装置２を空中で操作した場合に３軸加速度検出センサ７にて検出される加速度はｘ、ｙ、ｚ方向に変化したものとなる。
【００５７】
人が空間操作入力装置２を空間で操作する場合には、手の振れにより検出される加速度はｘ、ｙ、ｚ方向に変化したものとなる。仮にｘ、ｙ、ｚ軸の何れか２軸を含む平面以外の平面に押しつけて操作した場合も、３軸加速度検出センサ７で検出される加速度はｘ、ｙ、ｚ方向に変化したものとなる。
【００５８】
従って、操作者が空間操作入力装置２を空中で操作させた場合の動作パターンと標準動作パターンとの一致、類似の判定は、３次元で表わされた動作パターンを比較して行なうことになる。そのような３次元で表わされた２つの動作パターンの一致、類似の判定は、前述したパターン・マッチングによる判定法、動作ベクトルを使用した判定法等の公知の判定法を用いれば行なうことができる。
【００５９】
しかし、判定できるといっても３次元で表現されたままの状態で一致、類似を判定するのでは計算が非常に複雑になる。そこで、本実施形態の空間操作入力装置２では、最初に３次元の変化として検出された動作パターンを特定の平面に投影し、次にその特定平面上に投影されてできた２次元の動作パターンを同じ特定平面上に想定した２次元の標準動作パターンと比較してその類似度を調べる。そして、その類似の程度から元の３次元動作パターンを特定するという手法を採る。このような手法を採れば２次元で表現された２つの動作パターンの間の比較となるため、一致、類似の判定のための計算が３次元表現の場合よりも簡単になる利点がある。
【００６０】
特定の平面（以下、投影平面という。）は空間操作入力装置２の空間における３次元動作パターンを投影するものであるから、空間に固定した平面（操作者が立っている地球に固定した平面）でなければならない。空間に固定された平面であればどのような平面でもよい。しかし、２つの動作パターンを比較するための平面であるから比較し易い平面を選択することが望ましい。
【００６１】
平面を数式で表現するには、直交座標系を使用するのが便利である。そこで、その投影平面がＸ軸とＹ軸とを含むＸＹ平面として表わされるような直交ＸＹＺ座標系を考える。このような直交ＸＹＺ座標系の空間（地球）に対する位置関係は、投影平面の空間（地球）に対する位置関係を決めると自動的に決まってくる。
【００６２】
空間操作入力装置２の空間における動作パターンは、投影平面であるＸＹ平面に投影させる。空間操作入力装置２の空間における動作を検出する手段は、空間操作入力装置２に固定した３軸加速度検出センサ７のみである。その３軸加速度検出センサ７の検出する加速度は、空間操作入力装置２に固定され空間操作入力装置２と共に移動するｘｙｚ座標系における各軸方向の加速度、即ち、ｘｙｚ座標系で表わした加速度ベクトルである。
【００６３】
従って、投影平面であるＸＹ平面に投影した空間操作入力装置２の動作パターンを求めるには、検出されたｘｙｚ座標系で表わした加速度ベクトルに座標変換を施してＸＹＺ座標系で表現した加速度ベクトルの式に変換する必要がある。その座標変換のためには、ｘｙｚ座標系の３つの軸がＸＹＺ座標系の３つの軸となす合計９個の角度が判明している必要がある。
【００６４】
空間操作入力装置２が受ける加速度の加速度ベクトルは微小時間間隔で繰り返し検出される。それら全ての加速度ベクトルに座標変換を施す必要がある。そのため座標変換の式ができるだけ簡単になるように、ＸＹ平面、即ち、投影平面を決めることが重要となる。
【００６５】
座標変換式を簡単にするための第１の手段として、本実施形態ではＹ軸を重力加速度Ｇの方向に決める。するとＸ軸とＺ軸は自動的に水平方向となる。これは、投影平面を重力加速度方向を含む垂直平面（ＸＹ平面）に決めたことを意味する。
【００６６】
しかし、このようにＸＹＺ座標系を決めただけでは座標変換式はそれ程簡単にはならない。そこで座標変換式を更に簡単な式とするための第２の手段として、ｘ軸方向とＸ軸方向とは常に一致しているという仮定を設ける。それに加えて更に第３の手段として、ｙ軸とＹ軸との角度は常に一定角度θに維持されているという仮定を設ける。直交座標系を採用しているのでｙ軸とＹ軸との角度がθであれはｚ軸とＺ軸との角度もθとなる。
【００６７】
この第１〜第３の手段の３つ仮定が成立している場合のｘｙｚ座標系とＸＹＺ座標系との相対関係は図６に示すようになる。図６では、ｘｙｚ座標系とＸＹＺ座標系の座標原点が一致している場合を描いてある。Ｙ軸は重力加速度Ｇの方向と一致している。Ｘ軸は水平方向でｘ軸方向とＸ軸方向とは一致している。ｙｚ平面はＹＺ平面をＸ軸の周りに時計回りに一定角度θだけ回転させたものに一致する。
【００６８】
ｘｙｚ座標系とＸＹＺ座標系とがこのような位置関係ある場合には、ｘｙｚ座標系で表わした加速度ベクトル（αｘ、αｙ、αｚ）は、次のような簡単な座標変換式によりＸＹＺ座標系での加速度ベクトル（αＸ、αＹ、αＺ）に変換される。
αＸ＝αｘ                                                    （１）式
αＹ＝αｙ・ｃｏｓ（θ）−αｚ・ｓｉｎ（θ）                  （２）式
αＺ＝αｙ・ｓｉｎ（θ）＋αｚ・ｃｏｓ（θ）                  （３）式
ここで、αｘ、αｙ、αｚ、αＸ、αＹ、αＺはそれぞれ加速度ベクトルαのｘ、ｙ、ｚ、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の成分を表わし、θはＸ軸を中心として時計回りに測ったＹ軸からｙ軸までの角度を表わす。
【００６９】
ｘｙｚ座標系は移動する空間操作入力装置２に固定された座標系であり、他方のＸＹＺ座標系は空間に固定された座標系であるので、上記第２、第３の手段の仮定が常に成立しているということはあり得ない。しかしながら、上記第２、第３の手段の仮定が近似的に成立しているように空間操作入力装置２を動かすことはそれ程難しいことではない。
【００７０】
上記第２、第３の手段の仮定が成立した状態で動かすということは、ｘ軸は常にＸ軸と一致と一致するように、ｙ軸はＹ軸に対して常にθの角度を維持するようにして動かすということである。そのような動かし方は、黒板にチョークを使用して文字を書く場合の動かし方に似ている。黒板に文字を書く場合には、通常、チョークの軸方向と黒板面との角度はほぼ一定に維持された状態で文字が書かれるからである。
【００７１】
従って、空間操作入力装置２を空中で操作する時はその把手９部分をつかみ、あたかも黒板にチョークで文字を書く感覚で動かしてもらうように約束事を決めておく。操作者がそのような約束事を守って操作してくれれば、上記（１）、（２）式の変換式を用いることによりその時の空間における３次元動作パターンを２次元のＸＹ平面に投影したデータを求めることができる。
【００７２】
操作者には、Ｘ軸方向は自己の両肩を結ぶ線に平行な線と考えて、つまりＸＹ平面に相当する直立した黒板が自己の正面にあるものと考えて、その上に文字、図形を書く感覚で操作してもらえばよい。そうすれば上記第２、第３の手段の仮定が近似的に成立した状態で動作パターンが描かれることになる。黒板に文字を書く場合と違って空間操作入力装置２をそのように操作する場合には、Ｚ軸方向の動きが存在してもよい。Ｚ軸方向の動きのＸＹ平面への投影成分はゼロとなるからである。要は、上記第２、第３の手段の仮定が近似的に成立した状態で操作してもらうことが重要である。
【００７３】
なお、Ｙ軸とｙ軸とのなす角θは次のようにして求まる。空間操作入力装置２が静止している状態では、空間操作入力装置２に働く加速度は重力加速度Ｇのみである。この重力加速度Ｇの方向は、Ｙ軸方向の定義によりＹ軸方向と一致している。従って、空間操作入力装置２が静止している状態では上述の（３）式より次の関係が成り立つ。
０＝αｙ・ｓｉｎ（θ）＋αｚ・ｃｏｓ（θ）                  （４）式
これより、θは次のように求まる。
θ＝ｔａｎ-1（−αｚ／αｙ）                                （５）式
【００７４】
この（５）式におけるαｙ、αｚの値は、空間操作入力装置２が動作パターンを描く姿勢で静止している時のｙ軸方向、ｚ軸方向の加速度である。その値は、操作者が空間での操作開始を知らせる入力を行なった瞬間（ステップＳ２）の値を読み込めば求まる。
【００７５】
図４の制御フローに戻り、ステップＳ２にて空間操作開始の入力を受けた際に上述の一定角度θの値を検出した記憶しておく。そして、ステップＳ３にて加速度の検出を開始する。ステップＳ４では上述したような約束事に従って空間操作入力装置２を操作してもらい、検出したｘｙｚ座標系での加速度ベクトルにその都度（１）、（２）式による座標変換を施してＸ軸、Ｙ軸成分を求め一時記憶しておく。空間操作が終了し（ステップＳ５）、加速度の検出を停止したならばステップＳ７に移る。
【００７６】
ステップＳ７では得られた２次元の動作パターンのデータを同じＸＹ平面に想定した複数の２次元の標準動作パターンと比較してその類似度を調べ、何れかの標準動作パターンと一致するか判定する。判定には前述したような公知の判定法を用いる。
何れの標準動作パターンとも類似度が低かった場合には、一致する標準動作パターンは存在しない旨をタッチパネル付き表示装置１３に表示して操作者に知らせる。そしてステップＳ１に戻る（ステップＳ８）。
【００７７】
一致する標準動作パターンが存在した場合には、その標準動作パターンに付けられたパターン・コードを記憶装置１０から読み出す。そして、ステップＳ１にて指示を受けた機器コードとそのパターン・コードとを組み合わせた信号を通信装置１１より家電機器３、４に向けて送信する（ステップＳ９）。
【００７８】
このような一連の操作と動作により操作者の意図した家電機器に対して、操作者の意図した動作を行なわせることになるパターン・コードが送信される。家電機器側では送信された信号を受信し、その機器コードが自己の機器コードと一致しているか判定する。一致していた場合には自己に対する指示と判断してそのパターン・コードに対して予め決めてあった動作を実行に移す。こうして操作者は離れた場所から家電機器３、４を自分が意図した通りに遠隔操作することができる。
【００７９】
本実施形態の家電機器システム１では、動作させたい家電機器を指定して意図する操作内容に対応したパターン・コードを送信させる。このため１式の空間操作入力装置２により複数の家電機器の中から意図する家電機器を遠隔操作することができる。従って、寒い時などでも一々、家電装置の操作パネルの所まで行く必要がなくなる。また、操作内容を指示することとなるパターン・コードは空間操作入力装置２を空間で３次元動作させることで指定できる。従って、操作パネルの小さい文字を読んだり小さいスイッチを操作したりする必要がなくなる。更に、こうした操作によれば周囲が暗い状態でも殆ど不自由を感じることなく操作を行なうことができる。
【００８０】
（変形実施形態）
次に、上述した実施形態についての幾つかの変形実施形態について説明する。
【００８１】
その一つは図４のステップＳ１における家電機器の指定の仕方についてである。図４の制御フローでは、ステップＳ９にて機器コードとパターン・コードを送信した後は再びステップＳ１に戻る。そして、次のパターン・コードを生成させる操作をする前には、ステップＳ１にて再び家電機器の指定を行なう。しかし、同じ家電機器に対して複数のパターン・コードを連続して送信したい場合に、その都度、家電機器の指定を行なうのは煩わしいものである。
【００８２】
この煩わしさを軽減するためはステップＳ１にて指定を受けた家電機器を制御回路６内に記憶しておき、ステップＳ９ではその記憶している家電機器の機器コードを添付してパターン・コードを送信するようにするとよい。そうすればステップＳ１にて異なる家電機器の指定を受けない限り、ステップＳ９では同じ機器コードを添付したパターン・コードが送信される。これにより同じ家電機器に対して複数のパターン・コードを連続送信する場合には、ステップＳ１での再指定操作を省略することができるようになる。
【００８３】
他の変形実施形態として、空間操作入力装置からは機器コードを省略してパターン・コードのみを送信するようにしてもよい。被制御機器である家電機器が１台である場合には機器コードを必要としないからである。この場合には、被操作機器を特定する情報を入力するための入力装置や入力操作は不要となる。
【００８４】
なお、特許請求の範囲に記載した次の手段は、前記実施形態では次の構成要素により構成されている。動作検出手段は３軸加速度検出センサ７、制御回路６により構成される。座標変換手段は制御回路６により構成される。記憶手段は記憶装置１０により構成される。パターン判定手段は制御回路６により構成される。出力手段は通信装置１１、制御回路６により構成される。入力手段は操作スイッチ１２、タッチパネル付き表示装置１３、制御回路６により構成される。音声認識手段は音声認識装置８と付属するマイク８ａにより構成される。受信手段は通信装置３ａ、３ｂにより構成される。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の一実施形態に係る家電機器システムの一構成をブロック図で示したものである。
【図２】空間操作入力装置の概観図である。
【図３】３軸加速度検出センサの回路構成のブロック図である。
【図４】空間操作入力装置の制御フローである。
【図５】動作パターンの例である。
【図６】ｘｙｚ座標系とＸＹＺ座標系との相対関係を示す図である。
【符号の説明】
【００８６】
図面中、１は家電機器システム、２は空間操作入力装置、３、４は家電機器、６は制御回路、７は３軸加速度検出センサ、８は音声認識装置、１０は記憶装置、１１は通信装置、１２は操作スイッチ、１３はタッチパネル付き表示装置を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2006323599.tif 000007
【図６】
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