(57)【要約】モーション補償入力装置用の方法及びシステムを提供する。ユーザからの物理的入力を受け付けて、この物理的入力を、物理的入力を表す物理的入力信号に変換するように構成された入力装置と、物理的入力に誤差をもたらす、入力装置及びユーザのうちの少なくとも１つの加速力を検知するように構成されたモーション検知装置と、加速力を用いて物理的入力信号を調整することにより、物理的入力を表す補償済み入力信号を生成するように構成された入力補償装置とを、モーション補償入力装置に備える。  【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モーション補償入力装置であって、
ユーザからの物理的入力を受け付けて、前記物理的入力を、前記物理的入力を表す物理的入力信号に変換するように構成された、入力装置と、
前記物理的入力に誤差をもたらす、前記入力装置及びユーザのうち少なくとも１つの加速力を検知するように構成されたモーション検知装置と、
前記加速力を用いて前記物理的入力信号を調整し、前記物理的入力を表す補償済み入力信号を生成するように構成された入力補償装置と、
を含む、モーション補償入力装置。
【請求項２】
前記入力装置が、ユーザの画像を用いて前記物理的入力を受け付けるように構成されたジェスチャインターフェースを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
ユーザの身体の少なくとも一部の存在を検出し、前記ユーザの身体の一部の相対的な位置をモニタリングするように構成された近接インターフェースを、前記入力装置が含む、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
ユーザの身体の少なくとも一部によって物理的に操作されるように構成された手動インターフェースを、前記入力装置が含む、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
ユーザが入力しようとした入力を表す所望入力成分と、前記入力装置及びユーザのうちの少なくとも１つのモーションを表す誤差成分とを、前記物理的入力信号が含む、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記物理的入力信号を調整することにより、前記加速力を用いて前記誤差成分を実質的に解消するように、前記入力補償装置が構成されている、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記物理的入力信号の強弱により、前記加速力を用いた前記所望入力成分に対する前記誤差成分の低減が容易になるように、前記入力補償装置が構成されている、請求項５に記載の装置。
【請求項８】
前記入力装置及びユーザのうちの少なくとも１つの電子モデルを更に含み、前記入力補償装置が、前記モデル及び前記加速力を用いて前記物理的入力信号を調整するように構成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記モーション検知装置が多軸加速度計を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
入力コマンドのモーション補償方法であって、
入力装置を用いてユーザからの物理的入力を受け付けるステップと、
前記物理的入力を、前記物理的入力を表す物理的入力信号に変換するステップと、
前記物理的入力に誤差をもたらす傾向がある、前記入力装置及びユーザのうちの少なくとも１つに作用する加速力を測定するステップと、
前記加速力を用いて前記物理的入力信号を調整することにより、前記物理的入力を表す補償済み入力信号を生成するステップと、
を含む方法。
【請求項１１】
前記加速力を測定するステップが、多軸加速度計を用いて前記加速力を測定するステップを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記物理的入力信号を調整するステップが、受信した前記物理的入力信号と測定された前記加速力を入力補償装置を用いて組み合わせるステップを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記入力装置を用いてユーザからの物理的入力を受け付けるステップが、ユーザの画像を用いた前記物理的入力を受け付けるように構成されたジェスチャインターフェースと、ユーザの身体の少なくとも一部の存在を検出し、前記ユーザの身体の一部の相対的な位置をモニタリングするように構成された近接インターフェースと、前記ユーザの身体の少なくとも一部によって物理的に操作されるように構成された手動インターフェースとのうち、少なくとも１つを用いてユーザからの物理的入力を受け付けるステップを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
制御システムであって、
ユーザからの物理的入力を受け付けて、前記物理的入力を、前記物理的入力を表す物理的入力信号に変換するように構成された入力装置と、
前記物理的入力に誤差をもたらす傾向がある、前記入力装置及びユーザのうちの少なくとも１つの加速力を検知するように構成された多軸加速度計と、
前記加速力を用いて前記物理的入力信号を調整することにより、前記物理的入力を表す補償済み入力信号を生成するように構成された入力補償装置と、
前記入力補償装置と通信接続された処理装置であって、
前記補償済み入力信号を受信し、
前記補償済み入力信号を用いて出力信号を生成し、
生成された前記出力信号を制御装置に送信するように構成された処理装置とを含む、制御システム。
【請求項１５】
前記入力装置が、ユーザの画像を用いた前記物理的入力を受け付けるように構成されたジェスチャインターフェースを含む、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
ユーザの身体の少なくとも一部の存在を検出し、前記ユーザの身体の一部の相対的な位置をモニタリングするように構成された近接インターフェースを、前記入力装置が含む、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１７】
前記入力装置が、ユーザの身体の少なくとも一部によって物理的に操作されるように構成された手動インターフェースを含む、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１８】
前記物理的入力信号が、ユーザが入力しようとした入力を表す所望入力成分と、前記入力装置及びユーザのうちの少なくとも１つのモーションを表す誤差成分とを含む、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１９】
前記物理的入力信号を調整することによって、前記加速力を用いて前記誤差成分を実質的に解消するように、前記入力補償装置が構成されている、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
前記物理的入力信号の強弱によって、前記加速力を用いた前記所望入力成分に対する前記誤差成分の低減が容易になるように、前記入力補償装置が構成されている、請求項１８に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の分野は、主にヒューマンマシンインターフェース（ＨＭＩ）に関し、特に、モーション補償ヒューマンインプットデバイスのための方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ジョイスティック、トラックボール、タッチパッド、及びコンピュータマウス等のヒューマンインプットデバイスは、ハイモーション環境で使用すると、誤操作の影響を受けやすい。このことは、部分的には操作者に対するモーションの影響に起因し、このモーションによって、操作者は、意図する入力とは異なる入力を行うことがある。その一例としては、操作者がジョイスティックを右に動かそうと意図するものの、環境のモーションにより、ジョイスティックが右上に移動するというシナリオがある。別の例としては、ユーザがコンピュータマウスを１インチ前方に動かそうと意図するものの、環境のモーション（例えば急激な突起等）により、マウスが３インチ前方に移動するというシナリオがある。
【０００３】
ヒューマンインプットデバイスは、ユーザの位置及びモーションに関連する連続入力を提供するが、航空機の乱気流又は高Ｇ回避機動或いは陸上車両の悪路走行等のハイモーション環境では、敬遠されるか、又はその性能が大幅に制限される。入力装置を敬遠するときは、より有効性が低い別の入力方法を使用する傾向がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第５１２８６７１号明細書
【発明の概要】
【０００５】
一実施形態において、モーション補償入力装置は、ユーザからの物理的入力を受け付けて、物理的入力を、物理的入力を表す物理的入力信号に変換するように構成された入力装置と、物理的入力に誤差をもたらす、入力装置及びユーザのうちの少なくとも１つの加速力を検知するように構成されたモーション検知装置と、加速力を用いて物理的入力信号を調整し、物理的入力を表す補償済み入力信号を生成するように構成された入力補償装置とを含む。
【０００６】
別の実施形態において、入力コマンドのモーション補償方法は、入力装置を用いてユーザからの物理的入力を受け付けるステップと、物理的入力を、物理的入力を表す物理的入力信号に変換するステップと、物理的入力に誤差をもたらす傾向がある、入力装置及びユーザのうちの少なくとも１つに作用する加速力を測定するステップと、加速力を用いて物理的入力信号を調整し、物理的入力を表す補償済み入力信号を生成するステップとを含む。
【０００７】
更に別の実施形態において、制御システムは、ユーザからの物理的入力を受け付けて、物理的入力を、物理的入力を表す物理的入力信号に変換するように構成された入力装置と、物理的入力に誤差をもたらす、入力装置及びユーザのうちの少なくとも１つの加速度を検知するように構成された多軸加速度計とを含む。制御システムは更に、加速力を用いて物理的入力信号を調整し、物理的入力を表す補償済み入力信号を生成するように構成された入力補償装置と、入力補償装置と通信接続された処理装置であって、補償済み入力信号を受信し、補償済み入力信号を用いて出力信号を生成し、生成された出力信号を制御装置に送信するように構成されている処理装置とを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態による、モーション補償入力装置を含む制御システムの概略ブロック図である。
【図２】図１にも示した制御システム１００に適用可能な、図１に示した例示的な物理的入力信号のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１及び２は、本明細書に記載の方法及びシステムの実施例を示す。
【００１０】
発明を実施するための形態では、本発明の実施形態を限定目的ではなく例示目的で説明している。本発明は、産業、商業、住宅用途において、環境中のモーションが入力コマンドに誤差をもたらす環境で制御システムに対して人為的なコマンドを入力する、様々な用途を有すると考えられる。
【００１１】
本明細書では、別途明記しない限り、単数名詞で列挙された要素又はステップが、複数の要素又はステップを排除することはない旨を理解されたい。また、本発明の「一実施形態」という表現が、列挙された特徴も包含する更なる実施形態の存在を排除すると解釈されるべきではない。
【００１２】
図１は、本発明の実施形態による、モーション補償入力装置１０２を含む制御システム１００の概略ブロック図である。この実施形態では、制御システム１００が入力装置１０４を含み、入力装置１０４は、ユーザ１０６から物理的入力を受け付けて、この物理的入力を、物理的入力を表す物理的入力信号１０８に変換するように構成されている。制御システム１００は更に、モーション検知装置１１０も含み、モーション検知装置１１０は、物理的入力に誤差をもたらす、入力装置１０４及びユーザ１０６のうちの少なくとも１つの加速力を検知するように構成されている。制御システム１００は更に、入力補償装置１１２も含み、入力補償装置１１２は、加速力を用いて物理的入力信号１０８を調整し、物理的入力を表す補償済み入力信号１１４を生成するように構成されている。複数の入力信号１１４が制御装置１１６に送信されるが、この制御装置１１６は、複数の入力信号１１４を直接使用するように構成されていても、複数の入力信号１１４を更に処理して、様々な車載システムの制御に使用する１つ以上の出力信号１１８を生成するように構成されていてもよい。この実施形態では、制御装置１１６が処理装置１２０を含み、この処理装置１２０は、複数の入力信号１１４を受信し、更なる処理を行うように、且つ／又は別の車両システムにこれを送信するようにプログラムされている。処理装置１２０に加えて、入力装置１０４、モーション検知装置１１０、及び入力補償装置１１２等のモーション補償入力装置１０２のコンポーネントは、別個の処理装置を含むものであっても、処理装置１２０によって制御されるものであってもよい。
【００１３】
本明細書において使用する際、「物理的入力」とは、例えば姿勢、向き、電気的活性、又は表情等の身体的な動き或いは検知された変化を指すが、これらに限定されない。例えば、一実施形態では、入力装置１０４が、ユーザの画像を用いて物理的入力を受け付けるように構成されたジェスチャインターフェースを含む。この画像を用いるときは、ユーザ１０６の顔又はその他の特徴を用いて、物理的入力を判断する。別の実施形態では、入力装置１０４が、近接インターフェースを含み、この近接インターフェースは、ユーザ１０６の身体の少なくとも一部の存在を検出し、ユーザの身体の相対的な位置をモニタリングするように構成されている。この実施形態では、近接インターフェースが、ユーザの身体の一部分の相対位置を三次元でモニタリングすることができる。更なる実施形態では、入力装置１０４が、ユーザの身体の少なくとも一部によって物理的に操作されるように構成された手動インターフェースを含む。手動インターフェースは、マウス、ジョイスティック、トラックボール、又はタッチスクリーンであり得るが、これらに限定されない。
【００１４】
図２は、制御システム１００（図１にも示す）に適用可能な、例示的な物理的入力信号１０８（図１に示す）のグラフ２００である。この実施形態では、グラフ２００が、時間単位で変化していくｘ軸２０２と、入力信号の相対振幅及び方向を示すｙ軸２０４を含む。グラフ２００は、入力装置１０４の物理的入力の軌跡２０６、入力装置１０４及び／又はユーザ１０６の環境的なモーションの一例を表す軌跡２０８、及び物理的入力信号１０８を表す軌跡２１０を含む。ユーザ１０６が入力装置１０４に所望の物理的入力を印加している間のユーザ１０６及び／又は入力装置１０４のモーションに起因して、物理的入力信号１０８は、軌跡２０６で表される、ユーザが入力しようとした入力を表す所望入力成分と、軌跡２０８で表される、入力装置１０４及び／又はユーザ１０６のモーションを表す誤差成分の、２つの成分を含む。
【００１５】
動作中は、モーション検知装置１１０（例えば多軸又は三軸加速度計）を設置して、入力装置１０４及び／又はユーザ１０６のモーションを測定する。種々の実施形態において、制御システム１００は、入力装置１０４及び／又はユーザ１０６のモーションを個別に測定するように配置された複数のモーション検知装置１１０、又は、アレイとして配置された複数のモーション検知装置１１０を含む。加えて、複数のモーション検知装置１１０を、冗長性をもたせたり、コンポーネントの故障の影響を減少させたりするために、制御システム１００と通信接続してもよい。モーション検知装置１１０は、入力補償装置１１２と通信接続されており、更に入力装置１０４とも通信接続されている。一実施形態では、加速力を用いて誤差成分を実質的に解消するために、入力補償装置１１２が、物理的入力を調整するように構成されている。別の実施形態では、物理的入力信号の強弱により、加速力を用いた所望入力成分に対する誤差成分の低減が容易になるように、入力補償装置１１２が構成されている。種々の実施形態において、入力装置１０４及び／又はユーザ１０６の電子モデルを、処理装置に関連付けられたメモリに格納可能であり、入力補償装置が、モデル及び加速力を用いて物理的入力信号を調整するように構成されている。
【００１６】
上述のように、本発明の種々の実施形態では、ヒューマンインプットデバイスと、多軸加速度計等のモーション検知装置とを接続することによって、ヒューマンインプットデバイスによってなされた入力を調整できる。幾つかの入力調整方法が用いられている。入力調整のひとつとして、環境中のモーション量に基づいて入力を増減することがある。別の入力調整としては、測定されたモーション及び入力システム（装置、操作者の手等）のモデルを用いて入力を補償し、入力システムに対するモーションの衝撃を入力から差し引くものがある。このようなモーション補償によって、操縦室／操作卓の設計者及びシステムインテグレータが、多様な入力装置を利用できるようになる。本発明の実施形態では、モーションに起因する誤差が原因で現在はハイモーション環境で使用されていない、一般的に入手可能なヒューマンインプットデバイスの使用が可能になる。
【００１７】
本明細書で使用する際、処理装置という用語は、中央演算処理装置、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、縮小命令セット回路（ＲＩＳＣ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、論理回路、及び本明細書に記載の機能を実行可能なその他あらゆる回路又は処理装置を指す。
【００１８】
本明細書で使用する際、「ソフトウェア」及び「ファームウェア」という用語は、置き換え可能であり、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、及び不揮発性ＲＡＭ（ＮＶＲＡＭ）を含む、処理装置１２０によって実行されるメモリに格納された、いずれのコンピュータプログラムをも含む。上記のメモリタイプはあくまでも例示なので、コンピュータプログラムの格納に利用可能なメモリタイプを限定するものではない。
【００１９】
上記の仕様からわかるように、本開示の上述の実施形態は、コンピュータソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア、又はこれらのいずれかの組み合わせ又は小集合も含む、コンピュータプログラミング又はエンジニアリング技術を用いても実装可能である。その技術的効果は、ヒューマンインプットデバイスと、幾つかの入力調整方法を使用する、ヒューマンインプットデバイスによって提供される入力を調整するための多軸加速度計等のモーション検知装置とを接続できることである。入力調整のひとつとして、環境中のモーション量に基づいて入力を増減することがある。別の入力調整としては、測定されたモーション及び入力システム（装置、操作者の手等）のモデルを用いて入力を補償し、入力システムに対するモーションの衝撃を入力から差し引くものがある。このようなモーション補償によって、モーションに起因する誤差が原因で現在はハイモーション環境で使用されていない、一般に入手可能なヒューマンインプットデバイスの使用が可能になる。コンピュータ可読コード手段を有する、このような派生的なプログラムのいずれも、１つ以上のコンピュータ可読媒体内に実装及び装備可能であり、それによって、本開示に記載の実施形態によるコンピュータプログラム製品、即ち物品を作製することができる。コンピュータ可読媒体は、例えば、固定（ハード）ドライブ、ディスケット、光ディスク、磁気テープ、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）等の半導体メモリ、及び／又はインターネット又はその他の通信ネットワーク又はリンク等のいずれかの送受信媒体であってもよいが、これらに限定されない。コンピュータコードを内蔵する製品の作製及び／又は使用は、１つの媒体から直接コードを実行することによって、１つの媒体から別の媒体にコードをコピーすることによって、又はネットワークを通じてコードを送信することによって可能である。
【００２０】
モーション補償入力装置用の方法及びシステムの上述の実施形態は、費用効率が高く信頼性も高い手段を提供するものであり、これによって、操縦室及び操作卓等の領域で使用可能な入力装置の多様性が広がる。より具体的には、本明細書に記載の方法及びシステムによって、モーションに起因する誤差が原因で現在はハイモーション環境で使用されていない、一般に入手可能なヒューマンインプットデバイスの使用が可能になる。結果的に、本明細書に記載の方法及びシステムによって、高重力（高Ｇ）、乱気流、不快な路面、及び／又は振動環境に曝される乗り物の、費用効率が高く信頼性も高い操作が容易になる。
【００２１】
本明細書では、最適な態様を含め、例を用いて本発明を開示しているが、これによってまた、任意の装置又はシステムの作製及び使用、並びに任意の付随する方法の実施を含め、当業者が本発明を実施できるようになる。本発明の特許請求の範囲は請求項により定義されているが、当業者に想到可能なその他の例も包含し得る。こうしたその他の例は、請求項の文言と相違ない構成要素を有する場合、又は請求項の文言と実質的に相違ない等価の構成要素を含む場合、本発明の特許請求の範囲に含まれることとする。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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