(57)【要約】【課題】指等の入力指示体の最低限の動きで操作情報を入力することができる自走車を提供すること。【解決手段】電動車椅子１において、車椅子本体１０に対する操作入力に赤外光を利用した光学式の操作入力装置１００を用いているため、指Ｏｂ１の小さな動きで操作入力を行なうことができる。このため、操作レバーを手動操作できない者や、音声入力できない者であっても、車椅子本体１０を操作することができる。また、電動車椅子１には、赤外光を利用した光学式の障害物検出装置２００を設けたため、安全な走行を実現することができる。【選択図】図１
2011183026.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪および前記車輪の駆動制御を行なう駆動制御部を備えた自走車本体と、
該自走車本体に設けられ、当該自走車本体に対する操作情報が入力される操作入力装置と、
該操作入力装置での入力結果に対応する操作指令を前記駆動制御部に出力する操作指令部と、
を有する自走車であって、
前記操作入力装置は、入力検出光を出射する入力検出用光源と、該入力検出用光源を駆動して前記入力検出光が出射される入力検出光出射側空間に前記入力検出光の異なる光強度分布を順次形成する入力検出用光源駆動部と、前記入力検出光出射側空間に位置する操作指示体により反射した前記入力検出光を検出する入力検出用光検出器と、該入力検出用光検出器での検出結果に基づいて前記入力検出光出射側空間における前記操作指示体の位置を検出する入力位置検出部と、を備えていることを特徴とする自走車。
【請求項２】
前記入力検出光は、赤外光であることを特徴とする請求項１に記載の自走車。
【請求項３】
前記入力検出用光源駆動部は、前記入力検出光出射側空間において前記入力検出光の出射方向と交差する方向の一方側から他方側に向けて強度が減少する光強度分布と、前記一方側から前記他方側に向けて強度が増大する光強度分布とを順次形成することを特徴とする請求項１または２に記載の自走車。
【請求項４】
前記自走車本体には、当該自走車本体周辺の障害物を検出する障害物検出装置が設けられ、
前記操作指令部は、前記操作入力装置において走行する旨の入力結果があったとき、走行方向に障害物がないことを前記障害物検出装置が検出したときに前記走行する旨の指令を前記駆動制御部に出力し、走行方向に障害物があることを前記障害物検出装置が検出したときに前記走行する旨の指令を前記駆動制御部に出力しないことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の自走車。
【請求項５】
前記障害物検出装置は、障害物検出光を出射する障害物検出用光源と、該障害物検出用光源を駆動して前記障害物検出光が出射される障害物検出光出射側空間に前記障害物検出光の異なる光強度分布を順次形成する障害物検出用光源駆動部と、前記障害物出射側空間に位置する障害物により反射した前記障害物検出光を検出する障害物検出用光検出器と、該障害物検出用光検出器での検出結果に基づいて前記障害物検出光出射側空間における障害物の位置を検出する障害物位置検出部と、を備えていることを特徴とする請求項４に記載の自走車。
【請求項６】
前記障害物検出用光源駆動部は、前記障害物検出光出射側空間において前記障害物検出光の出射方向と交差する方向の一方側から他方側に向けて強度が減少する光強度分布と、前記一方側から前記他方側に向けて強度が増大する光強度分布とを順次形成することを特徴とする請求項５に記載の自走車。
【請求項７】
前記入力検出用光源駆動部、前記入力位置検出部、前記障害物検出用光源駆動部、前記障害物位置検出部、および前記操作指令部は、共通の半導体集積回路に構成されていることを特徴とする請求項５または６に記載の自走車。
【請求項８】
前記入力操作部では、少なくとも前記走行車本体の走行方向と、前記走行車本体の走行速度が入力されることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の自走車。
【請求項９】
前記走行車本体は、電動式車椅子であることを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載の自走車。
【請求項１０】
前記入力検出用光源は、前記走行車本体のアームレストに設けられていることを特徴とする請求項９に記載の自走車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動車椅子等の自走車に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電動車椅子等の自走車では、利用者が操作レバー等を手動操作して走行方向を入力するのが一般的である（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、利用者の中には、操作レバーを握れず、操作できない者もいる。そこで、音声による入力が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３２４２１８号公報
【特許文献２】特開２０００−８４００４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献２で提案されている音声入力を行なうには、音声を明確に発することが必要となるため、利用者が制限されるという問題点がある。
【０００５】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、指等の入力指示体の最低限の動きで操作情報を入力することができる自走車を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は、車輪および前記車輪の駆動制御を行なう駆動制御部を備えた自走車本体と、該自走車本体に設けられ、当該自走車本体に対する操作情報が入力される操作入力装置と、該操作入力装置での入力結果に対応する操作指令を前記駆動制御部に出力する操作指令部と、を有する自走車であって、前記操作入力装置は、入力検出光を出射する入力検出用光源と、該入力検出用光源を駆動して前記入力検出光が出射される入力検出光出射側空間に前記入力検出光の異なる光強度分布を順次形成する入力検出用光源駆動部と、前記入力検出光出射側空間に位置する操作指示体により反射した前記入力検出光を検出する入力検出用光検出器と、該入力検出用光検出器での検出結果に基づいて前記入力検出光出射側空間における前記操作指示体の位置を検出する入力位置検出部と、を備えていることを特徴とする。
【０００７】
本発明では、自走車本体に対する操作入力に光学式検出装置を用いているため、指等といった操作指示体の小さな動きで操作入力を行なうことができる。このため、操作レバーを手動操作できない者や、音声入力できない者であっても、自走車本体を操作することができる。また、入力検出用光源駆動部は、入力検出用光源を駆動して入力検出光が出射される入力検出光出射側空間に入力検出光の異なる光強度分布を順次形成し、かかる光強度分布では、入力検出光出射側空間内における位置と強度との間に一定の関係を有している。このため、操作指示体の位置に対応する強度の入力検出光が入力検出用光検出器に入射することになるので、入力位置検出部は、入力検出用光検出器での検出結果に基づいて操作指示体の位置を検出することができる。従って、操作指示体の位置や位置変化（操作指示体の動き）等を操作入力に関する情報として検出することができる。
【０００８】
本発明において、前記入力検出光は、赤外光であることが好ましい。かかる構成によれば、入力検出光が見えない等の利点がある。
【０００９】
本発明において、前記入力検出用光源駆動部は、前記入力検出光出射側空間において前記入力検出光の出射方向と交差する方向の一方側から他方側に向けて強度が減少する光強度分布と、前記一方側から前記他方側に向けて強度が増大する光強度分布とを順次形成することが好ましい。このように構成すると、一方側から他方側に向けて強度が減少する光強度分布を形成した際の入力検出用光検出器での検出結果と、一方側から他方側に向けて強度が増大する光強度分布を形成した際の入力検出用光検出器での検出結果との比較結果を利用することができるので、操作指示体の位置や位置変化（操作指示体の動き）等からなる操作入力を正確に検出することができる。
【００１０】
本発明において、前記自走車本体には、当該自走車本体周辺の障害物を検出する障害物検出装置が搭載され、前記操作指令部は、前記操作入力装置において走行する旨の入力結果があったとき、走行方向に障害物がないことを前記障害物検出装置が検出したときに前記走行する旨の指令を前記駆動制御部に出力し、走行方向に障害物があることを前記障害物検出装置が検出したときに前記走行する旨の指令を前記駆動制御部に出力しないことが好ましい。かかる構成によれば、安全な走行を実現することができる。
【００１１】
本発明において、前記障害物検出装置は、障害物検出光を出射する障害物検出用光源と、該障害物検出用光源を駆動して前記障害物検出光が出射される障害物検出光出射側空間に前記障害物検出光の異なる光強度分布を順次形成する障害物検出用光源駆動部と、前記障害物出射側空間に位置する障害物により反射した前記障害物検出光を検出する障害物検出用光検出器と、該障害物検出用光検出器での検出結果に基づいて前記障害物検出光出射側空間における障害物の位置を検出する障害物位置検出部と、を備えていることが好ましい。このような構成によれば、障害物検出用光源駆動部は、障害物検出用光源を駆動して障害物検出光が出射される障害物検出光出射側空間に障害物検出光の異なる光強度分布を順次形成し、かかる光強度分布では、障害物検出光出射側空間内における位置と強度との間に一定の関係を有している。このため、障害物の位置に対応する強度の障害物検出光が障害物検出用光検出器に入射することになるので、障害物位置検出部は、障害物検出用光検出器での検出結果に基づいて障害物の位置を検出することができる。従って、障害物の有無や位置を自走車の走行に反映することができるので、安全な走行を実現することができる。
【００１２】
本発明において、前記障害物検出用光源駆動部は、前記障害物検出光出射側空間において前記障害物検出光の出射方向と交差する方向の一方側から他方側に向けて強度が減少する光強度分布と、前記一方側から前記他方側に向けて強度が増大する光強度分布とを順次形成することが好ましい。このように構成すると、一方側から他方側に向けて強度が減少する光強度分布を形成した際の障害物検出用光検出器での検出結果と、一方側から他方側に向けて強度が増大する光強度分布を形成した際の障害物検出用光検出器での検出結果との比較結果を利用することができるので、障害物の位置を正確に検出することができる。
【００１３】
本発明において、前記入力検出用光源駆動部、前記入力位置検出部、前記障害物検出用光源駆動部、前記障害物位置検出部、および前記操作指令部は、共通の半導体集積回路に構成されていることが好ましい。このような構成によれば、操作入力装置と障害物検出装置との間で部品を共通化することができるので、構成の簡素化を図ることができる。
【００１４】
本発明において、前記入力操作部では、少なくとも前記走行車本体の走行方向と、前記走行車本体の走行速度が入力される構成を採用することができる。
【００１５】
本発明は、前記走行車本体としては、フォークリフトや電動式車椅子等、利用者が操作情報を入力しにくい状況等で使用される自走車に適用すると、より効果的である。
【００１６】
本発明において、前記走行車本体が電動式車椅子である場合、前記入力検出用光源は、前記走行車本体のアームレストに設けられていることが好ましい。かかる構成であれば、指を入力指示体として用いるのに便利である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明を適用した電動車椅子（自走車）の説明図である。
【図２】本発明を適用した電動車椅子の電気的構成等を示す説明図である。
【図３】本発明を適用した電動車椅子のアームレストに設けた操作入力装置および障害物検出装置の説明図である。
【図４】本発明を適用した電動車椅子に設けた操作入力装置の説明図である。
【図５】本発明を適用した電動車椅子に設けた操作入力装置において導光板を介して入力検出用光源から出射された入力検出光の光強度分布を示す説明図である。
【図６】本発明を適用した電動車椅子に設けた操作入力装置において指(入力指示体)の位置を検出するのに用いた光強度分布を示す説明図である。
【図７】本発明を適用した電動車椅子の操作入力装置で用いたＸ座標検出の原理を示す説明図である。
【図８】本発明を適用した電動車椅子に設けた障害物検出装置の説明図である。
【図９】本発明を適用した電動車椅子に設けた障害物検出装置において障害物検出用光源から出射された障害物検出光の光強度分布を示す説明図である。
【図１０】本発明を適用した電動車椅子における操作指令部で行われる処理内容を示すフローチャートである。
【図１１】本発明を適用した別の電動車椅子（自走車）の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
次に、添付図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明においては、互いに交差する軸をＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸として説明する。また、以下に参照する図面では、Ｘ軸方向の一方側をＸ１側とし、他方側をＸ２側とし、Ｙ軸方向の一方側をＹ１側とし、他方側をＹ２側とし、Ｚ軸方向の一方側をＺ１側とし、他方側をＺ２側として示してある。
【００１９】
（全体構成）
図１は、本発明を適用した電動車椅子（自走車）の説明図であり、図１（ａ）、（ｂ）は電動車椅子の正面図、および電動車椅子の側面図である。図２は、本発明を適用した電動車椅子の電気的構成等を示す説明図である。図３は、本発明を適用した電動車椅子のアームレストに設けた操作入力装置および障害物検出装置の説明図である。
【００２０】
図１に示すように、本形態の自走車は電動車椅子１として構成されており、自走車本体としての車椅子本体１０は、座部２と、座部２の後方に位置する背凭れ部３と、座部２の両側に位置する左右のアームレスト４Ｌ、４Ｒと、座部２の前側に位置する左右のフットレスト６Ｌ、６Ｒとを備えている。また、車椅子本体１０は、アームレスト４Ｌ、４Ｒの下方に左右の前輪５Ｌ、５Ｒを備えているとともに、背凭れ部３の下方位置に後輪５Ｂを備えている。また、車椅子本体１０は、前輪５Ｌ、５Ｒを回転させて電動車椅子１を走行させる動力部９を備えているとともに、背凭れ部３の下方位置にバッテリー１５を備えている。また、車椅子本体１０は、前輪５Ｌ、５Ｒを駆動する動力部９を備えているとともに、背凭れ部３の下方位置にバッテリー１５を備えている。
【００２１】
図１および図２に示すように、動力部９は、左右の前輪５Ｌ、５Ｒを各々独立して駆動する２つのモーター１２、１３と、後述する操作入力装置１００からの指令に基づいてモーター１２、１３の駆動制御を行なう駆動制御部１１とを備えている。かかる構成の電動車椅子１では、駆動制御部１１が２つのモーター１２、１３を等速で回転させれば、電動車椅子１を直進させることができる。また、駆動制御部１１が２つのモーター１２、１３の回転数を相違させれば、左右の前輪５Ｌ、５Ｒを差動させることができ、電動車椅子１に右旋回および左旋回を行なわせることも可能である。
【００２２】
（操作入力装置および障害物検出装置の概略構成）
図１および図３に示すように、本形態の電動車椅子１において、左右のアームレスト４Ｌ、４Ｒのうち、一方のアームレスト４Ｒには、車椅子本体１０に対する操作情報が入力される操作入力装置１００が構成されているとともに、車椅子本体１０周辺の障害物を検出する障害物検出装置２００が設けられている。
【００２３】
図２に示すように、操作入力装置１００は、光学式位置検出装置として構成されている。具体的には、操作入力装置１００は、入力検出光Ｌ１を出射する入力検出用光源１２１と、入力検出用光源１２１を駆動して入力検出光Ｌ１が出射される入力検出光出射側空間１０Ｒ１に入力検出光Ｌ１の異なる光強度分布を順次形成する入力検出用光源駆動部１４０と、入力検出光出射側空間１０Ｒ１に位置する指Ｏｂ１により反射した入力検出光Ｌ１を検出する入力検出用光検出器１３０とを備えている。また、操作入力装置１００は、入力検出用光検出器１３０での検出結果に基づいて入力検出光出射側空間１０Ｒ１における指Ｏｂ１の位置を検出して入力情報を生成する入力位置検出部１５０を備えている。
【００２４】
本形態において、操作入力装置１００は、複数の入力検出用光源１２１（入力検出用光源１２１Ａ〜１２１Ｄ）を備えており、かかる入力検出用光源１２１同士の差動を利用して指Ｏｂ１の位置を検出する。より具体的には、複数の入力検出用光源１２１（入力検出用光源１２１Ａ〜１２１Ｄ）のうち、一部の入力検出用光源１２１が点灯した際の入力検出用光検出器１３０での検出結果と、他の入力検出用光源１２１が点灯した際の入力検出用光検出器１３０での検出結果とを比較し、これらの検出結果が等しくなるように入力検出用光源１２１を駆動した際の駆動電流の比によって指Ｏｂ１の位置を検出する。このため、入力位置検出部１５０は、入力検出用光検出器１３０での検出結果に増幅等を行なって光強度信号を生成する光強度信号生成部１５１と、光強度信号生成部１５１からの出力結果に基づいて、入力検出用光源１２１が順次点灯した際の入力検出用光検出器１３０での検出結果を比較する等の演算を行なう演算部１５２とを備えている。また、入力位置検出部１５０は、演算部１５２からの出力結果に基づいて、入力検出用光源１２１の制御量を入力検出用光源駆動部１４０に指令する帰還調整量指令部１５３と、帰還調整量指令部１５３による指令内容に基づいて指Ｏｂ１の位置を検出し、かかる検出結果に基づいて入力情報を取得する入力情報生成部１５４とを有している。
【００２５】
また、障害物検出装置２００も、操作入力装置１００と同様、光学式位置検出装置として構成されている。具体的には、障害物検出装置２００は、障害物検出光Ｌ２を出射する障害物検出用光源２２１と、障害物検出用光源２２１を駆動して障害物検出光Ｌ２が出射される障害物検出光出射側空間１０Ｒ２に障害物検出光Ｌ２の異なる光強度分布を順次形成する障害物検出用光源駆動部２４０と、障害物検出光出射側空間１０Ｒ２に位置する障害物Ｏｂ２により反射した障害物検出光Ｌ２を検出する障害物検出用光検出器２３０とを備えている。また、障害物検出装置２００は、障害物検出用光検出器２３０での検出結果に基づいて障害物検出光出射側空間１０Ｒ２における障害物Ｏｂ２の位置を検出する障害物位置検出部２５０を備えている。
【００２６】
本形態において、障害物検出装置２００は、複数の障害物検出用光源２２１（障害物検出用光源２２１Ａ〜２２１Ｃ）を備えており、かかる障害物検出用光源２２１同士の差動を利用して障害物Ｏｂ２の位置を検出する。より具体的には、複数の障害物検出用光源２２１（障害物検出用光源２２１Ａ〜２２１Ｃ）のうち、一部の障害物検出用光源２２１が点灯した際の障害物検出用光検出器２３０での検出結果と、他の障害物検出用光源２２１が点灯した際の障害物検出用光検出器２３０での検出結果とを比較し、これらの検出結果が等しくなるように障害物検出用光源２２１を駆動した際の駆動電流の比によって障害物Ｏｂ２の位置を検出する。このため、障害物位置検出部２５０は、障害物検出用光検出器２３０での検出結果に増幅等を行なって光強度信号を生成する光強度信号生成部２５１と、光強度信号生成部２５１からの出力結果に基づいて、障害物検出用光源２２１が順次点灯した際の障害物検出用光検出器２３０での検出結果を比較する等の演算を行なう演算部２５２とを備えている。また、障害物位置検出部２５０は、演算部２５２からの出力結果に基づいて、障害物検出用光源２２１の制御量を障害物検出用光源駆動部２４０に指令する帰還調整量指令部２５３と、帰還調整量指令部２５３による指令内容に基づいて障害物Ｏｂ２の位置を検出する障害物の位置情報を取得する障害物情報生成部２５４とを有している。
【００２７】
ここで、入力検出用光源駆動部１４０、入力位置検出部１５０、障害物検出用光源駆動部２４０、障害物位置検出部２５０は、共通の半導体集積回路５００に構成されており、操作入力装置１００での入力検出と、障害物検出装置２００での障害物検出とは、異なるタイミングで順次行なわれる。このため、半導体集積回路５００には、操作入力装置１００および障害物検出装置２００の各々で用いる基準クロックを生成する基準クロック生成回路３１０が構成されているとともに、かかる基準クロックを入力検出用光源駆動部１４０および障害物検出用光源駆動部２４０に出力するタイミングを制御するタイミングコントローラー３２０や、スイッチ回路１６０、２６０が構成されている。
【００２８】
また、本形態では、半導体集積回路５００に操作指令部４００が構成されており、操作指令部４００にはスイッチ回路４１０を介して、入力情報生成部１５４で生成された入力情報と、障害物情報生成部２５４で生成された障害物の位置情報とが入力される。従って、操作指令部４００は、入力情報および障害物の位置情報に基づいて駆動制御部１１に指令する。例えば、操作入力装置１００において走行する旨の入力結果があったとき、走行方向に障害物がないことを障害物検出装置２００が検出したときに走行する旨の指令を駆動制御部１１に出力し、走行方向に障害物があることを障害物検出装置２００が検出したときには、走行する旨の指令を駆動制御部１１に出力しない。
【００２９】
（操作入力装置１００の具体的構成）
図４は、本発明を適用した電動車椅子に設けた操作入力装置１００の説明図である。図５は、本発明を適用した電動車椅子に設けた操作入力装置１００において導光板を介して入力検出用光源から出射された入力検出光の光強度分布を示す説明図である。図６は、本発明を適用した電動車椅子に設けた操作入力装置１００において指(入力指示体)の位置を検出するのに用いた光強度分布を示す説明図である。
【００３０】
図３および図４に示すように、操作入力装置１００は、アームレスト４Ｒ上に入力検出用光源１２１としての複数の入力検出用光源１２１Ａ、１２１Ｂ、１２１Ｃ、１２１Ｄを備えている。入力検出用光源１２１Ａ、１２１Ｂ、１２１Ｃ、１２１Ｄは、入力検出光Ｌ１（入力検出光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂ、Ｌ１ｃ、Ｌ１ｄ）をアームレスト４Ｒの上方（入力検出光出射側空間１０Ｒ１）に発散光として出射する発光素子からなり、本形態では、ピーク波長が８４０〜１０００ｎｍに位置する赤外光を出射するＬＥＤ（発光ダイオード）からなる。
【００３１】
また、操作入力装置１００は、一方の面１１１（光出射面）を入力検出光出射側空間１０Ｒ１に向けた導光板１１０を備えており、入力検出用光源１２１Ａ、１２１Ｂ、１２１Ｃ、１２１Ｄは各々、導光板１１０の側端部に発光部１２０を向けている。
【００３２】
また、操作入力装置１００は、入力検出光出射側空間１０Ｒ１の周辺部に、入力検出光出射側空間１０Ｒ１に受光部１３１を向けた入力検出用光検出器１３０を備えている。入力検出用光検出器１３０は、フォトダイオードやフォトトランジスター等の受光素子からなり、本形態において、入力検出用光検出器１３０はフォトダイオードである。
【００３３】
入力検出用光源１２１Ａ、１２１Ｂ、１２１Ｃ、１２１Ｄは各々、導光板１１０の４つの角部分に配置され、発光部１２０を導光板１１０の角部分に向けている。また、導光板１１０の他方の面１１２には、光偏向用あるいは光散乱用の微細な凹凸形状の屈折面や、散乱層等が設けられている。このため、入力検出用光源１２１Ａから出射された入力検出光Ｌ１ａは、導光板１１０の内部に進入した後、導光板１１０の内部を伝播し、一方の面１１１から出射される。その際、導光板１１０から入力検出光出射側空間１０Ｒ１に出射される入力検出光Ｌ１ａの光量は、図５（ａ）に示すように、入力検出用光源１２１Ａからの距離に伴って直線的に減衰する強度分布を有することになる。また、入力検出用光源１２１Ｂから出射された入力検出光Ｌ１ｂは、図５（ｂ）に示すように、入力検出用光源１２１Ｂからの距離に伴って直線的に減衰する強度分布を有することになる。同様に、入力検出用光源１２１Ｃ、１２１Ｄから出射された入力検出光Ｌ１ｃ、Ｌ１ｄは、図５（ｃ）、（ｄ）に示すように、入力検出用光源１２１Ｃ、１２１Ｄからの距離に伴って直線的に減衰する強度分布を有することになる。
【００３４】
ここで、入力検出用光源１２１Ａ、１２１Ｄと入力検出用光源１２１Ｂ、１２１ＣとはＸ軸方向で離間し、入力検出用光源１２１Ａ、１２１Ｂと入力検出用光源１２１Ｃ、１２１ＤとはＹ軸方向で離間している。そこで、本形態では、指Ｏｂ１のＸ座標を検出する際には、まず、Ｘ座標検出用第１期間において、入力検出用光源１２１Ａ、１２１Ｄを点灯させる一方、入力検出用光源１２１Ｂ、１２１Ｃを消灯させ、図６（ａ）に示すＸ座標検出用第１光強度分布Ｌ１Ｘａ（Ｘ座標検出用光強度分布）を形成する。かかるＸ座標検出用第１光強度分布Ｌ１Ｘａでは、Ｘ軸方向の一方側Ｘ１から他方側Ｘ２に向かって強度は減少し、かかる変化は、入力検出光出射側空間１０Ｒ１という限られた空間内で光量分布を制御することにより直線的な変化にすることができる。また、Ｘ座標検出用第２期間においては、入力検出用光源１２１Ａ、１２１Ｄを消灯させる一方、入力検出用光源１２１Ｂ、１２１Ｃを点灯させて、図６（ｂ）に示すＸ座標検出用第２光強度分布Ｌ１Ｘｂ（Ｘ座標検出用光強度分布）を形成する。かかるＸ座標検出用第２光強度分布Ｌ１Ｘｂでは、Ｘ軸方向の一方側Ｘ１から他方側Ｘ２に向かって強度が増大し、かかる変化は、入力検出光出射側空間１０Ｒ１という限られた空間内で光量分布を制御することにより直線的な変化にすることができる。
【００３５】
また、指のＹ座標を検出する際には、Ｙ座標検出用第１期間において、入力検出用光源１２１Ａ、１２１Ｂを点灯させる一方、入力検出用光源１２１Ｃ、１２１Ｄを消灯させ、図６（ｃ）に示すＹ座標検出用第１光強度分布Ｌ１Ｙａ（Ｙ座標検出用光強度分布）を形成する。かかるＹ座標検出用第１光強度分布Ｌ１Ｙａでは、Ｙ軸方向の一方側Ｙ１から他方側Ｙ２に向かって強度は減少し、かかる変化は、入力検出光出射側空間１０Ｒ１という限られた空間内で光量分布を制御することにより直線的な変化にすることができる。また、Ｙ座標検出用第２期間において、入力検出用光源１２１Ａ、１２１Ｂを消灯させる一方、入力検出用光源１２１Ｃ、１２１Ｄを点灯させれば、図６（ｄ）に示すＹ座標検出用第２光強度分布Ｌ１Ｙｂ（Ｙ座標検出用光強度分布）を形成する。かかるＹ座標検出用第２光強度分布Ｌ１Ｙｂでは、Ｙ軸方向の一方側Ｙ１から他方側Ｙ２に向かって強度は増大し、かかる変化は、入力検出光出射側空間１０Ｒ１という限られた空間内で光量分布を制御することにより直線的な変化にすることができる。
【００３６】
（ＸＹ座標の検出方法）
本形態の操作入力装置１００においては、図６（ａ）、（ｂ）を参照して説明したＸ座標検出用強度分布を利用して指Ｏｂ１のＸ座標を検出し、図６（ｃ）、（ｄ）を参照して説明したＹ座標検出用強度分布を利用して指Ｏｂ１のＹ標を検出し、かかる検出結果を操作情報の入力として利用する。そこで、図７を参照してＸ座標検出の原理を説明する。
【００３７】
図７は、本発明を適用した電動車椅子の操作入力装置１００で用いたＸ座標検出の原理を示す説明図であり、図７（ａ）、（ｂ）は、検出光のＸ軸方向の光強度分布等を示す説明図、および指Ｏｂ１で反射した検出光の強度が等しくなるように検出光の光強度分布を調整する様子を示す説明図である。
【００３８】
本形態の操作入力装置１００において、Ｘ座標を検出する際には、図７（ａ）に示すように、まず、Ｘ座標検出用第１期間において、入力検出用光源１２１Ａ、１２１Ｄを点灯させる一方、入力検出用光源１２１Ｂ、１２１Ｃを消灯させ、Ｘ軸方向の一方側Ｘ１から他方側Ｘ２に向かって強度が単調減少していくＸ座標検出用第１光強度分布Ｌ１Ｘａを形成する。また、Ｘ座標検出用第２期間において、入力検出用光源１２１Ａ、１２１Ｄを消灯させる一方、入力検出用光源１２１Ｂ、１２１Ｃを点灯させ、Ｘ軸方向の一方側Ｘ１から他方側Ｘ２に向かって強度が単調増加していくＸ座標検出用第２光強度分布Ｌ１Ｘｂを形成する。従って、入力検出光出射側空間１０Ｒ１に指Ｏｂ１が進入すると、指Ｏｂ１により検出光Ｌ１が反射され、その反射光の一部が入力検出用光検出器１３０により検出される。その際、指Ｏｂ１での反射強度は、指Ｏｂ１が位置する個所での検出光Ｌ１の強度に比例し、入力検出用光検出器１３０での受光強度は指Ｏｂ１での反射強度に比例する。従って、強入力検出用光検出器１３０での受光強度は、指Ｏｂ１の位置に対応する値となる。それ故、図７（ｂ）に示すように、Ｘ座標検出用第１光強度分布Ｌ１Ｘａを形成した際の入力検出用光検出器１３０での検出値ＬＸａと、Ｘ座標検出用第２光強度分布Ｌ１Ｘｂを形成した際の入力検出用光検出器１３０での検出値ＬＸｂとが等しくなるように、入力検出用光源１２１Ａ、１２１Ｄに対する制御量（駆動電流）を調整した後の駆動電流の比等を用いれば、指Ｏｂ１のＸ座標を検出できることになる。
【００３９】
より具体的には、図７（ａ）に示すように、Ｘ座標検出用第１光強度分布Ｌ１ＸａとＸ座標検出用第２光強度分布Ｌ１Ｘｂを絶対値が等しく、Ｘ軸方向で強度分布が逆向きになるように形成する。この状態で、入力検出用光検出器１３０での検出値ＬＸａ、ＬＸｂが等しければ、指Ｏｂ１がＸ軸方向の中央に位置することが分る。これに対して、入力検出用光検出器１３０での検出値ＬＸａ、ＬＸｂが相違している場合、検出値ＬＸａ、ＬＸｂが等しくなるように、入力検出用光源１２１Ａ、１２１Ｄに対する制御量（駆動電流）と、入力検出用光源１２１Ｂ、１２１Ｃに対する制御量（駆動電流）とを調整して、図７（ｂ）に示すように、再度、Ｘ座標検出用第１光強度分布Ｌ１ＸａおよびＸ座標検出用第２光強度分布Ｌ１Ｘｂを順次形成する。その結果、入力検出用光検出器１３０での検出値ＬＸａ、ＬＸｂが等しくなれば、その時点での入力検出用光源１２１Ａ、１２１Ｄに対する駆動電流と、入力検出用光源１２１Ｂ、１２１Ｃに対する駆動電流との比等を用いて指Ｏｂ１のＸ座標を検出できることになる。
【００４０】
かかる方法によれば、検出光Ｌ１以外の環境光、例えば、外光に含まれる赤外成分が入力検出用光検出器１３０に入射した場合でも、検出値ＬＸａ、ＬＸｂの差を求める際、環境光に含まれる赤外成分の強度が相殺されるので、環境光に含まれる赤外成分が検出精度に影響を及ぼすことがない等の利点がある。
【００４１】
なお、図６（ｃ）、（ｄ）を参照して説明したＹ座標検出用第１光強度分布Ｌ１ＹａとＹ座標検出用第２光強度分布Ｌ１Ｘｂとを利用すれば、Ｘ座標を検出した方法と同様な方法で指Ｏｂ１のＹ座標を検出することができる。
【００４２】
このようにして、入力検出用光検出器１３０での検出結果に基づいて指Ｏｂ１のＸ軸方向の位置情報を取得するにあたって、図２に示す入力位置検出部１５０しては、論理回路等のハードウェアを用いた構成を採用することもできる他、入力位置検出部１５０としてマイクロプロセッサーユニット（ＭＰＵ）を用い、これにより所定のソフトウェア（動作プログラム）を実行することに従って処理を行う構成を採用することができる。
【００４３】
このように構成した操作入力装置１００においては、例えば、入力検出光出射側空間１０Ｒ１のＸＹ座標の中心からいずれの方向に指Ｏｂ１が位置するかによって、利用者の操作入力が電動車椅子１の直進、右旋回、左旋回のいずれを指示しているかを判定する。また、操作入力装置１００においては、例えば、入力検出光出射側空間１０Ｒ１のＸＹ座標の中心のずれ量によって電動車椅子１の速度をいずれのレベルを指示しているかを判定する。
【００４４】
（障害物検出装置２００の具体的構成）
図８は、本発明を適用した電動車椅子に設けた障害物検出装置２００の説明図である。図９は、本発明を適用した電動車椅子に設けた障害物検出装置２００において障害物検出用光源から出射された障害物検出光の光強度分布を示す説明図である。
【００４５】
図３および図８に示すように、障害物検出装置２００は、アームレスト４Ｒの前面部に障害物検出用光源２２１としての複数の障害物検出用光源２２１Ａ、２２１Ｂ、２２１Ｃを備えている。障害物検出用光源２２１Ａ、２２１Ｂ、２２１Ｃは、障害物検出光Ｌ２（障害物検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂ、Ｌ２ｃ）を電動車椅子１の前方の斜め下方（障害物検出光出射側空間１０Ｒ２）に発散光として出射する発光素子からなり、本形態では、ピーク波長が８４０〜１０００ｎｍに位置する赤外光を出射するＬＥＤ（発光ダイオード）からなる。かかる障害物検出用光源２２１（障害物検出用光源２２１Ａ、２２１Ｂ、２２１Ｃ）はいずれも、車椅子本体１０の前方の斜め下方に発光部２２０を向けている。
【００４６】
また、障害物検出装置２００は、障害物検出光出射側空間１０Ｒ２に受光部２３１を向けた障害物検出用光検出器２３０を備えており、かかる障害物検出装置２００は、障害物検出光出射側空間１０Ｒ２に障害物Ｏｂ２が存在した際、障害物Ｏｂ２で反射した障害物検出光Ｌ２を受光する。障害物検出用光検出器２３０は、フォトダイオードやフォトトランジスター等の受光素子からなり、本形態において、障害物検出用光検出器２３０はフォトダイオードである。
【００４７】
障害物検出用光源２２１Ａ、２２１Ｂ、２２１Ｃは各々、障害物検出光出射側空間１０Ｒ２の異なる位置に向けて発光部２２０を向けている。より具体的には、障害物検出用光源２２１Ｂ、２２１Ｃは、Ｙ軸方向の略同一の位置に発光部２２０を向けているが、Ｘ軸方向において離間する位置に発光部２２０を向けている。また、障害物検出用光源２２１Ａは、障害物検出用光源２２１Ｂ、２２１ＣとはＸ軸方向およびＹ軸方向において異なる位置に発光部２２０を向けている。このため、障害物検出用光源２２１Ａ、２２１Ｂ、２２１Ｃの光軸中心は互いにずれている。また、障害物検出用光源２２１Ａ、２２１Ｂ、２２１Ｃから出射された障害物検出光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂ、Ｌ２ｃにおいては、光軸中心から離間するほど、強度が低下している。このため、障害物検出用光源２２１Ａから障害物検出光出射側空間１０Ｒ２に出射される障害物検出光Ｌ２ａは、図９（ａ）に示すように、障害物検出用光源２２１Ａの光軸中心からの距離に伴って直線的に減衰する強度分布Ｌ２ａ０を有することになる。また、障害物検出用光源２２１Ｂから障害物検出光出射側空間１０Ｒ２に出射される障害物検出光Ｌ２ｂは、図９（ｂ）に示すように、障害物検出用光源２２１Ｂの光軸中心からの距離に伴って直線的に減衰する強度分布Ｌ２ｂ０を有することになる。また、障害物検出用光源２２１Ｃから障害物検出光出射側空間１０Ｒ２に出射される障害物検出光Ｌ２ｃは、図９（ｃ）に示すように、障害物検出用光源２２１Ｃの光軸中心からの距離に伴って直線的に減衰する強度分布Ｌ２ｃ０を有することになる。
【００４８】
従って、光強度分布Ｌ２ｂ０、Ｌ２ｃ０とのＸ軸方向の強度分布を比較すると、図７を参照して説明したように、光強度分布Ｌ２ｃ０では、Ｘ軸方向の一方側Ｘ１から他方側Ｘ２に向かって強度は直線的に減少し、光強度分布Ｌ２ｂ０では、Ｘ軸方向の一方側Ｘ１から他方側Ｘ２に向かって強度は直線的に増大している。従って、光強度分布Ｌ２ｃ０を形成した際の障害物検出用光検出器２３０での検出値と、光強度分布Ｌ２ｂ０を形成した際の障害物検出用光検出器２３０での検出値とが等しくなるように、障害物検出用光源２２１Ｂ、２２１Ｃに対する制御量（駆動電流）を調整した後の障害物検出用光源２２１Ｂ、２２１Ｃに対する駆動電流との比等を用いれば、障害物Ｏｂ２のＸ座標を検出できることになる。
【００４９】
また、光強度分布Ｌ２ａ０、Ｌ２ｂ０とのＹ軸方向の強度分布を比較すると、図７を参照して説明したように、光強度分布Ｌ２ａ０では、Ｙ軸方向の一方側Ｘ１から他方側Ｘ２に向かって強度は直線的に減少し、光強度分布Ｌ２ｂ０では、Ｘ軸方向の一方側Ｘ１から他方側Ｘ２に向かって強度は直線的に増大している。従って、光強度分布Ｌ２ａ０を形成した際の障害物検出用光検出器２３０での検出値と、光強度分布Ｌ２ｂ０を形成した際の障害物検出用光検出器２３０での検出値とが等しくなるように、障害物検出用光源２２１Ａ、２２１Ｂに対する制御量（駆動電流）を調整した後の障害物検出用光源２２１Ａ、２２１Ｂに対する駆動電流との比等を用いれば、光強度分布Ｌ２ａ０の最大強度部分と障害物Ｏｂ２との離間距離と、光強度分布Ｌ２ｂ０の最大強度部分と障害物Ｏｂ２との離間距離との比を求めることができる。それ故、先に求めた障害物Ｏｂ２のＸ座標を考慮すれば、障害物Ｏｂ２のＹ座標を検出できることになる。
【００５０】
かかる方法によれば、障害物検出光Ｌ２以外の環境光、例えば、外光に含まれる赤外成分が障害物検出用光検出器２３０に入射した場合でも、差動を利用している。このため、環境光に含まれる赤外成分の強度が相殺されるので、環境光に含まれる赤外成分が検出精度に影響を及ぼすことがない等の利点がある。
【００５１】
このように構成した障害物検出装置２００においては、例えば、２つの前輪５Ｌ、５Ｒの前方位置に障害物Ｏｂ２が存在するか否かを検出する。また、障害物検出装置２００においては、２つの前輪５Ｌ、５Ｒのうち、前輪５Ｌの前方位置に障害物Ｏｂ２が存在するか否かを検出するとともに、前輪５Ｒの前方位置に障害物Ｏｂ２が存在するか否かを検出する。
【００５２】
（動作例）
図１０は、本発明を適用した電動車椅子１（自走車）において、操作入力装置１００および障害物検出装置２００での検出結果に基づいて電動車椅子１を走行させる場合に操作指令部４００で行われる処理内容を示すフローチャートである。
【００５３】
図１０において、本形態の電動車椅子１は、待機状態では、操作入力装置１００が待機状態にある一方、障害物検出装置２００は休止状態にある。この状態で、アームレスト４Ｒの上方に指Ｏｂ１が置かれたことを操作入力装置１００が検出すると（ステップＳＴ１）、操作入力装置１００が起動して障害物Ｏｂ２を検出した後（ステップＳＴ２）、指Ｏｂ１による操作入力を検出する（ステップＳＴ３）。
【００５４】
次に、ステップＳＴ３での入力が前進せよとの内容であるか否かが判断され（ステップＳＴ４）、今回の指示が前進である場合、ステップＳＴ２での検出結果が、２つの前輪５Ｌ、５Ｒの前方位置に障害物Ｏｂ２が存在する、あるいは存在しない、のいずれであったかを判断する（ステップＳＴ５）。かかる判断で、２つの前輪５Ｌ、５Ｒの前方位置に障害物Ｏｂ２が存在しないという結果であれば、電動車椅子１を前進させる（ステップＳＴ６）。すなわち、操作指令部４００は、駆動制御部１１に対して前進せよとの指令を出力する。これに対して、２つの前輪５Ｌ、５Ｒの前方位置に障害物Ｏｂ２が存在するという結果であれば、電動車椅子１を前進させることなく、ステップＳＴ２に戻り、次の入力を待つ。すなわち、操作指令部４００は、操作入力装置１００において前進せよとの入力があったときでも、駆動制御部１１に対して前進せよとの指令を出力しない。
【００５５】
次に、ステップＳＴ４での判断において、入力が前進ではないとの判断が行なわれた場合、ステップＳＴ７において、今回の指示が右旋回であるか否かが判断され、今回の指示が右旋回である場合、ステップＳＴ２での検出結果が、２つの前輪５Ｌ、５Ｒのうち、左側の前輪５Ｌの前方位置に障害物Ｏｂ２が存在する、あるいは存在しない、のいずれであったかを判断する（ステップＳＴ８）。かかる判断で、前輪５Ｌの前方位置に障害物Ｏｂ２が存在しないという結果であれば、電動車椅子１を右旋回させる（ステップＳＴ９）。すなわち、操作指令部４００は、駆動制御部１１に対して右旋回せよとの指令を出力する。これに対して、前輪５Ｌの前方位置に障害物Ｏｂ２が存在するという結果であれば、電動車椅子１を右旋回させることなく、ステップＳＴ２に戻り、次の入力を待つ。すなわち、操作指令部４００は、操作入力装置１００において右旋回せよとの入力があったときでも、駆動制御部１１に対して右旋回せよとの指令を出力しない。
【００５６】
次に、ステップＳＴ７での判断において、入力が右旋回ではないとの判断が行なわれた場合、ステップＳＴ１０において、今回の指示が左旋回であるか否かが判断され、今回の指示が左旋回である場合、ステップＳＴ２での検出結果が、２つの前輪５Ｌ、５Ｒのうち、右側の前輪５Ｒの前方位置に障害物Ｏｂ２が存在する、あるいは存在しない、のいずれであったかを判断する（ステップＳＴ１１）。かかる判断で、前輪５Ｒの前方位置に障害物Ｏｂ２が存在しないという結果であれば、電動車椅子１を左旋回させる（ステップＳＴ１２）。すなわち、操作指令部４００は、駆動制御部１１に対して左回せよとの指令を出力する。これに対して、前輪５Ｒの前方位置に障害物Ｏｂ２が存在するという結果であれば、電動車椅子１を左旋回させることなく、ステップＳＴ２に戻り、次の入力を待つ。すなわち、操作指令部４００は、操作入力装置１００において左旋回せよとの入力があったときでも、駆動制御部１１に対して右旋回せよとの指令を出力しない。
【００５７】
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態の電動車椅子１では、車椅子本体１０に対する操作入力に光学式の操作入力装置１００を用いているため、指Ｏｂ１の操作指示体の小さな動きで操作入力を行なうことができる。このため、操作レバーを手動操作できない者や、音声入力できない者であっても、車椅子本体１０を操作することができる。
【００５８】
また、操作入力装置１００において、入力検出用光源駆動部１４０は、入力検出用光源１２１を駆動して入力検出光Ｌ１が出射される入力検出光出射側空間１０Ｒ１に入力検出光Ｌ１の異なる光強度分布を順次形成し、かかる光強度分布では、入力検出光出射側空間１０Ｒ１内における位置と強度との間に一定の関係を有している。このため、指Ｏｂ１の位置に対応する強度の入力検出光Ｌ１が入力検出用光検出器１３０に入射することになるので、入力位置検出部１５０は、入力検出用光検出器１３０での検出結果に基づいて指Ｏｂ１の位置を検出することができる。従って、指Ｏｂ１の位置や位置変化（指Ｏｂ１の動き）等を操作入力に関する情報として検出することができる。
【００５９】
また、本形態において、入力検出光Ｌ１は、赤外光であるため、入力検出光Ｌ１が見えない等の利点がある。
【００６０】
また、車椅子本体１０には障害物検出装置２００が設けられており、走行方向に障害物Ｏｂ２があることを障害物検出装置２００が検出したとき、操作指令部４００は、走行する旨の指令を駆動制御部１１に出力しない。このため、安全な走行を実現することができる。また、障害物検出装置２００において、障害物検出用光源駆動部２４０は、障害物検出用光源２２１を駆動して障害物検出光Ｌ２が出射される障害物検出光出射側空間１０Ｒ２に障害物検出光Ｌ２の異なる光強度分布を順次形成し、かかる光強度分布では、障害物検出光出射側空間１０Ｒ２内における位置と強度との間に一定の関係を有している。このため、障害物Ｏｂ２の位置に対応する強度の障害物検出光Ｌ２が障害物検出用光検出器２３０に入射することになるので、障害物位置検出部２５０は、障害物検出用光検出器２３０での検出結果に基づいて障害物Ｏｂ２の位置を検出することができる。従って、障害物Ｏｂ２の検出結果について障害物Ｏｂ２の存在を検出でき、かかる検出結果を電動車椅子１での動作に反映することができる。
【００６１】
また、本形態において、入力検出用光源駆動部１４０、入力位置検出部１５０、障害物検出用光源駆動部２４０、障害物位置検出部２５０、および操作指令部４００は、共通の半導体集積回路５００に構成されている。このため、操作入力装置１００と障害物検出装置２００との間で部品を共通化することができるので、構成の簡素化を図ることができる。
【００６２】
［他の実施の形態］
上記実施の形態では、左右のアームレスト４Ｌ、４Ｒのうち、左側のアームレスト４Ｌに操作入力装置１００と障害物検出装置２００とを設けたが、利用者によっては、右側のアームレスト４Ｒに操作入力装置１００と障害物検出装置２００とを設けてもよい。
【００６３】
また、図１１に示すように、左右のアームレスト４Ｌ、４Ｒの各々に操作入力装置１００と障害物検出装置２００を設けてもよい。この場合、左右の操作入力装置１００のうちの一方のみをアクティブ状態とし、一方の操作入力装置１００のみから入力されるようにしてもよいが、左右の操作入力装置１００をいずれもアクティブ状態とし、左右の操作入力装置１００のうちの双方から操作情報を入力できるようにしてもよい。また、左右のアームレスト４Ｌ、４Ｒの各々に操作入力装置１００と障害物検出装置２００を設けた場合、右側の障害物検出装置２００によって右側の前輪５Ｒの前方位置に障害物Ｏｂ２が存在するか否かを検出し、左側の障害物検出装置２００によって左側の前輪５Ｌの前方位置に障害物Ｏｂ２が存在するか否かを検出してもよい。
【００６４】
上記実施の形態では、操作入力装置１００には導光板１１０を用いた方式を採用し、障害物検出装置２００には導光板１１０を用いない方式を採用したが、操作入力装置１００に導光板１１０を用いない方式を採用してもよく、障害物検出装置２００には導光板１１０を用いた方式を採用してもよい。
【００６５】
上記実施の形態では、自走車として電動車椅子を例示したが、フォークリフト等といった自走車に本発明を適用してもよい。
【符号の説明】
【００６６】
１・・電動車椅子(自走車)、４Ｌ、４Ｒ・・アームレスト、５Ｌ、５Ｒ・・前輪、９・・動力部、１０・・車椅子本体、１０Ｒ１・・入力検出光出射側空間、１０Ｒ２・・障害物検出光出射側空間、１１・・駆動制御部、１００・・操作入力装置、１２１、１２１Ａ〜１２１Ｄ・・入力検出用光源、１３０・・入力検出用光検出器、１５０・・入力位置検出部、２００・・障害物検出装置、２２１、２２１Ａ〜２２１Ｃ・・障害物検出用光源、２３０・・障害物検出用光検出器、２５０・・障害物位置検出部、５００・・半導体集積回路、Ｏｂ１・・指（入力指示体）、Ｏｂ２・・障害物、Ｌ１、Ｌ１ａ〜Ｌ１ｄ・・入力検出光、Ｌ２、Ｌ２ａ〜Ｌ２ｃ・・障害物検出光
【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】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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