(57)【要約】【課題】簡単な構成で複数種類のジェスチャを精度良く認識することができる入力装置、入力方法及び検出装置を提供する。【解決手段】本発明の入力装置は、単一電極からなる検出部と、前記検出部の出力信号が含む交流成分を２値化する２値化部と、前記２値化部が２値化した信号の変化の回数と変化の幅とに基づいて、前記検出部に対する操作の種類を判定する判定部とを備える。【選択図】図１
2017201447.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単一電極からなる検出部と、
前記検出部の出力信号が含む交流成分を２値化する２値化部と、
前記２値化部が２値化した信号の変化の回数と変化の幅とに基づいて、前記検出部に対する操作の種類を判定する判定部と
を備える入力装置。
【請求項２】
前記検出部は、溝部を有し、前記単一電極を構成する形状が互いに異なる複数の部分電極を前記溝部に配列したものである
請求項１に記載の入力装置。
【請求項３】
前記溝部が、延伸方向が異なる複数の直線状の部分溝部を有し、前記各部分溝部に配列される部分電極の個数が互いに異なる
請求項２に記載の入力装置。
【請求項４】
前記溝部が、環状の形状を有している
請求項２に記載の入力装置。
【請求項５】
前記検出部の出力信号が、音響信号の入力端子から入力されてデジタル化された後、前記２値化部に対して供給される
請求項１から請求項４いずれか一項に記載の入力装置。
【請求項６】
単一電極からなる検出部を用いて、
２値化部によって、前記検出部の出力信号が含む交流成分を２値化し、
判定部によって、前記２値化部が２値化した信号の変化の回数と変化の幅とに基づいて、前記検出部に対する操作の種類を判定する
入力方法。
【請求項７】
単一電極からなり、
検出部の出力信号が含む交流成分を２値化する２値化部と、前記２値化部が２値化した信号の変化の回数と変化の幅とに基づいて、前記検出部に対する操作の種類を判定する判定部とを備える情報処理装置に対して、
前記検出部の出力信号を出力する検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力装置、入力方法及び検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、単一電極のセンサを用いて操作者による複数種類のジェスチャを識別して入力する入力装置の構成例を示す。特許文献１に記載されている入力装置では、ユーザの指の接触に応じた電極における静電容量の変化を検出することで、指のタッチ、１または複数の指によるスワイプ、スワイプの向きなどが識別される。その際、静電容量の変化は、電極における充電時間の変化に応じて検出される。
【０００３】
なお、特許文献１に記載されているような静電容量方式のタッチセンサではセンサ出力に混入するノイズがセンサの検出性能に影響を与える（特許文献１の段落００５４）。特に商用電源由来のノイズは、ジェスチャの動作周波数と周波数範囲が重なるため問題となる。この問題に対し、特許文献１には、次のような検出回路が示されている。すなわち、特許文献１に記載されている検出回路では、電極における充電時間に応じてだけでなく、さらに放電時間に応じて検出信号が変化させられる。これによって、この検出回路では、商用電源由来のノイズがキャンセルされる。しかしながら、この検出回路には、構成が複雑化してしまうという課題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１４１６６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記の事情に鑑みなされたものであり、簡単な構成で複数種類のジェスチャを精度良く認識することができる入力装置、入力方法及び検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の一態様は、単一電極からなる検出部と、前記検出部の出力信号が含む交流成分を２値化する２値化部と、前記２値化部が２値化した信号の変化の回数と変化の幅とに基づいて、前記検出部に対する操作の種類を判定する判定部とを備える入力装置である。
【０００７】
本発明の一態様は、上記入力装置であって、前記検出部は、溝部を有し、前記単一電極を構成する形状が互いに異なる複数の部分電極を前記溝部に配列したものである。
【０００８】
本発明の一態様は、上記入力装置であって、前記溝部が、延伸方向が異なる複数の直線状の部分溝部を有し、前記各部分溝部に配列される部分電極の個数が互いに異なる。
【０００９】
本発明の一態様は、上記入力装置であって、前記溝部が、環状の形状を有している。
【００１０】
本発明の一態様は、上記入力装置であって、前記検出部の出力信号が、音響信号の入力端子から入力されてデジタル化された後、前記２値化部に対して供給される。
【００１１】
本発明の一態様は、単一電極からなる検出部を用いて、２値化部によって、前記検出部の出力信号が含む交流成分を２値化し、判定部によって、前記２値化部が２値化した信号の変化の回数と変化の幅とに基づいて、前記検出部に対する操作の種類を判定する入力方法である。
【００１２】
本発明の一態様は、単一電極からなり、検出部の出力信号が含む交流成分を２値化する２値化部と、前記２値化部が２値化した信号の変化の回数と変化の幅とに基づいて、前記検出部に対する操作の種類を判定する判定部とを備える情報処理装置に対して、前記検出部の出力信号を出力する検出装置である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、判定部によって、単一電極からなる検出部の出力信号が含む交流成分を２値化した信号の変化の回数と変化の幅とに基づいて、検出部に対する操作の種類が判定される。したがって、簡単な構成で複数種類のジェスチャを精度良く認識することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る入力装置１００の構成例を示す図である。
【図２】図１に示す電極部２の構成例を示す斜視図である。
【図３】図１に示す入力装置１００の動作例を説明するための図である。
【図４】本発明の実施形態に係る電極部２の他の構成例を示す平面図である。
【図５】図４に示す溝部２２ａを示す斜視図である。
【図６】図４に示す電極部２ａによる検出結果の一例を示す図である。
【図７】本発明の実施形態に係る電極部２の他の構成例を示す平面図である。
【図８】図７に示す電極部２ｂによる検出結果の一例を示す図である。
【図９】本発明の実施形態に係る電極部２ｃの応用例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る入力装置１００の構成例を示す図である。また、図２は、図１に示す電極部２の構成例を示す斜視図である。図１に示す入力装置１００は、検出部１と、情報処理装置７とを備える。検出部１は、単一電極からなる電極部２を備える。
【００１６】
電極部２は、例えば図２に一例を示すように、導電素材から構成された単一電極３と、単一電極３を覆う非導電素材から構成された非導電部２１とを備える。この場合、単一電極３は、電極基部３０と、複数の部分電極３１〜３４と、端子３５とを有する。部分電極３１〜３４は、電極基部３０から突起した部分であり、部分電極３１〜３４の各表面は、矩形形状を有していて、非導電部２１の上面２１１から露出している。部分電極３１〜３４は電極基部３０を介して互いに電気的に導通状態にあり、各部分電極３１〜３４の電気的な状態は単一の端子３５から取り出すことができる。この場合、３個の部分電極３１〜３３は、Ｘ方向に同一の長さを有し、Ｙ方向に互いに異なる長さを有して等間隔で配列されている。また、部分電極３４は、部分電極３１〜３３に対してＸ方向に離間して配置されていて、部分電極３１〜３３とは異なるＸ方向の長さを有している。これらの電極部２および非導電部２１は、例えば３Ｄプリンタを使用して製作することができる。また、電極部２および非導電部２１は、フレキシブル基板等を用いて製作した電極として構成できる。また、電極部２および非導電部２１は、導電インクを印刷して製作した電極として構成することができる。あるいは、基板に絶縁部材のテープを貼って絶縁部を形成すること等が可能である。
【００１７】
一方、図１に示す情報処理装置７は、例えばパーソナルコンピュータ、タブレット端末等のコンピュータや、スマートフォン、携帯電話機等の通信端末であり、内部にＣＰＵ（中央処理装置）、記憶装置、入力装置、表示装置等を備え、ＣＰＵで所定のプログラムを実行することで各種機能を提供する。この場合、情報処理装置７は、音響信号入力部４とジェスチャ認識部５とを備える。
【００１８】
音響信号入力部４は、音響信号入力端子４１と、フィルタ部４２と、増幅部４３と、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換部４４とを備える。音響信号入力端子４１は、例えば、マイクロフォン用の信号入力端子であり、検出部１の出力信号（図２の構成例では端子３５の出力信号）が入力される。音響信号入力端子４１は、例えば、ヘッドホン用の左右１対の音響信号出力端子とグランド端子とを含む４極の入出力端子に含まれていてもよいし、マイクロフォン用の入力端子とグランド端子とからなる２極の入力端子として構成されていてもよい。フィルタ部４２は、音響信号入力端子４１に入力された電気信号から可聴周波数帯域（例えば２０Ｈｚ〜２００００Ｈｚ）以内の周波数の交流信号を通過させ、以外の周波数の交流および直流信号の通過を制限する。増幅部４３は、フィルタ部４２で帯域制限された信号を入力して増幅し、増幅した信号を出力する。Ａ／Ｄ変換部４４は、増幅部４３で増幅されたアナログ信号を所定の周期で繰り返しデジタル信号に変換して出力する。
【００１９】
ジェスチャ認識部５は、フィルタ部５１と、２値化部５２と、ジェスチャ判定部５３とを備える。ジェスチャ認識部５は、操作者９が指等で図２に示すような電極部２に接触してタッチ、スワイプ等の複数種類の所定の入力操作を行った場合に、電極部２が出力した電気信号が含む所定の交流成分の継続時間や断続回数に応じてジェスチャの種類を認識する。ここで、電極部２が出力する電気信号が含む所定の交流成分とは、操作者９が空中線として機能して周辺環境の電磁波を電気信号に変換して電極部２へ入力した信号の交流成分である。例えば、交流成分は、商用電源の周波数の信号やその高調波成分であったり、無線信号や放送波の変調信号であったり、あるいは、電気機器等の動作に伴うインパルス状に発せられる電磁波信号であったりする。電極部２が出力する電気信号のレベルや継続状態あるいは断続状態（オンまたはオフ状態）は操作者９の指等と部分電極３１〜３４との接触状態に応じて変化する。なお、操作者９と電極部２と音響信号入力部４とを含む電気信号の回路は、操作者９の接地点と音響信号入力部４の接地点とを介して閉成されている。
【００２０】
フィルタ部５１は、例えば、操作者９の指等と部分電極３１〜３４との接触状態によらずに変化あるいは固定的に発生する信号の周波数成分を制限する。ただし、フィルタ部５１は、省略してもよい。２値化部５２は、音響信号入力部４が取得した検出部１の出力信号が含む交流成分を２値化する。２値化部５２は、例えば、フィルタ部５１の出力信号を操作者９の操作速度に対応するように平滑化し、所定の閾値と比較した結果に応じて２値化したり、微分して微分結果の正負の符号に応じて２値化したりすることができる。そして、ジェスチャ判定部（判定部）５３は、２値化部５２が２値化した信号の変化の回数と変化の幅とに基づいて、検出部１に対する操作者９による入力操作の種類を判定する。
【００２１】
ここで、図３を参照して、ジェスチャ認識部５の動作例について説明する。図３は、５種類の入力操作と各入力操作に対応する２値化部５２の出力例とを示す図である。図３において、２値化部５２の出力例は、横軸を時間軸として「Ｌ」または「Ｈ」の応答として示す。操作入力の種類がタップの場合、応答の回数は１回であり、応答の継続時間は他の種類の操作と比べて長い。左右スワイプの場合、応答の回数は２回であり、左スワイプのとき１回目の応答が長く２回目の応答が短い。また、右スワイプのとき１回目の応答が短く２回目の応答が長い。上下スワイプの場合、応答の回数は３回であり、上スワイプのとき１回目の応答が長く２回目および３回目の応答が短い。また、下スワイプのとき１回目および２回目の応答が短く３回目の応答が長い。ジェスチャ判定部５３は、２値化部５２の出力信号の変化の回数（例えば「Ｌ」→「Ｈ」→「Ｌ」に変化した回数）と変化の幅（例えば「Ｈ」の幅）とに基づき、図３に示すような予め決められたパターンと比較して、検出部１に対する操作者９による入力操作の種類を判定する。
【００２２】
以上のように、本実施形態によれば、ジェスチャ判定部５３によって、単一電極３からなる検出部１の出力信号が含む交流成分を２値化した信号の変化の回数と変化の幅とに基づいて、検出部１に対する操作者９の操作の種類が判定される。したがって、簡単な構成で複数種類のジェスチャを精度良く認識することができる。
【００２３】
また、検出部１の出力信号が、音響信号入力端子４１から入力されてＡ／Ｄ変換部４４でデジタル化された後、２値化部５２に対してフィルタ部５１を介して供給される。すなわち、情報処理装置７がマイク入力端子等のアナログ信号の入力端子を備えていれば、ジェスチャの種類を認識することができ、複雑なハードウェアによる検出回路等を必要とせず、情報処理装置７の構成を簡単化することができる。
【００２４】
次に、図４〜図６を参照して、図１および図２を参照して説明した電極部２の他の実施形態について説明する。図４は、図２の電極部２に対応する電極部２ａの構成例を示す平面図である。図４に示す電極部２ａは、導電素材から構成された単一電極３００と、単一電極３００を覆う非導電素材から構成された非導電部２１ａとを備える。この場合、単一電極３００は、複数の部分電極３０１〜３１１を有する。部分電極３０１の表面は円形形状を有していて、電極部２ａの中央部に非導電部２１ａの上面から露出している。部分電極３０２〜３１１の各表面は、矩形形状を有していて、非導電部２１ａの上面から露出している。部分電極３０１〜３１１は互いに電気的に導通状態にある。また、電極部２ａは、溝部２２ａを有していて、単一電極３００を構成する形状が互いに異なる複数の部分電極３０１〜３１１を溝部２２ａに配列したものである。図５は、溝部２２ａと部分電極３０２を側面からみた斜視図である。溝部２２ａは、延伸方向が異なる複数の直線状の部分溝部２２１〜２２４を有し、各部分溝部２２１〜２２４に配列される部分電極３０１〜３１１の個数が互いに異なる。すなわち、部分溝部２２１には２個の部分電極３０１および３０２が配列されている。また、部分溝部２２２には４個の部分電極３０１、３０３、３０７および３０８が配列されている。また、部分溝部２２３には３個の部分電極３０１、３０４および３０９が配列されている。また、部分溝部２２４には５個の部分電極３０１、３０５、３０６、３１０および３１１が配列されている。部分溝部２２１に配列された２個の部分電極３０１および３０２はＤ１またはＤ５方向の長さが互いに異なる。部分溝部２２２に配列された４個の部分電極３０１、３０３、３０７および３０８はＤ２またはＤ６方向について部分電極３０１および３０３の長さが部分電極３０７および３０８より大きい。また、部分溝部２２３に配列された３個の部分電極３０１、３０４および３０９はＤ３またはＤ７方向について部分電極３０１および３０９の長さが部分電極３０４より大きい。また、部分溝部２２４に配列された５個の部分電極３０１、３０５、３０６、３１０および３１１はＤ４またはＤ８方向について部分電極３０１および３０６の長さが部分電極３０５、３１０および３１１より大きい。
【００２５】
以上の構成において電極部２ａは、８方向Ｄ１〜Ｄ８のスワイプ操作に応じて応答回数と応答時間幅とが異なる電気信号を出力する。図６は、横軸を時間軸としてＤ６、Ｄ２、Ｄ５、Ｄ１、Ｄ４、Ｄ８、Ｄ３およびＤ７の方向へ、電極部２ａの端部から端部へスワイプ操作を入力した場合の電極部２ａが出力する電気信号の波形ｗ１〜ｗ８を模式的に示す。例えば、Ｄ６方向へスワイプした場合の波形ｗ１は、部分電極３０３と部分電極３０１による比較的幅の大きな山部ｍ１１と山部ｍ１２と、部分電極３０７と部分電極３０８による比較的幅の小さな山部ｍ１３と山部ｍ１４とを含んでいる。
【００２６】
次に、図７および図８を参照して、図１および図２を参照して説明した電極部２の他の実施形態について説明する。図７は、図２の電極部２に対応する電極部２ｂの構成例を示す平面図である。図７に示す電極部２ｂは、導電素材から構成された単一電極３２０と、単一電極３２０を覆う非導電素材から構成された非導電部２１ｂとを備える。この場合、単一電極３２０は、複数の部分電極３２１〜３２３とを有する。部分電極３２１〜３２３の各表面は、非導電部２１ｂの上面から露出している。部分電極３２１〜３２３は互いに電気的に導通状態にある。また、電極部２ｂは、環状の溝部２２ｂを有していて、単一電極３２０を構成する形状が互いに異なる複数の部分電極３２１〜３２３を溝部２２ｂに配列したものである。溝部２２ｂに配列された３個の部分電極３２１、３２２および３２３はＤ１１またはＤ１２回転方向について部分電極３２１、３２２および３２３の順に大きくなる。
【００２７】
以上の構成において電極部２ｂは、回転方向Ｄ１１またはＤ１２のホイール操作（指の回転操作）に応じて応答波形が異なる電気信号を出力する。図８（ａ）および（ｂ）は、横軸を時間軸としてＤ１１およびＤ１２の方向へ、電極部２ｂの溝部２２ｂに沿って回転方向にホイール操作を入力した場合の電極部２ｂが出力する電気信号の波形を模式的に示す。例えば、Ｄ１１方向へホイールした場合の応答波形は中、大および小の時間幅（あるいはレベル）で波形を変化させる。また、Ｄ１２方向へホイールした場合の応答波形は小、大および中の時間幅（あるいはレベル）で波形を変化させる。また、電極部２ｂを用いた場合、応答波形の山の数をカウントすることで回転数や回転角を検知することができる。
【００２８】
次に、図９を参照して上記実施形態の適用例について説明する。図９に示す例では、図１に示す電極部２に対応する電極部２ｃを玩具８に搭載している。すなわち、玩具８に電極部２ｃを搭載することで電極部２ｃの操作入力に応じて玩具８の動作や音響信号の出力等を制御することができる。この場合、電極部２ｃは、電極基部３３０ａと、結線部３３０ｂと、部分電極３３１〜３３４とを有する。
【００２９】
なお、電極部２等は、例えばスマートフォンケースに設置して端末背面部での操作を可能としたり、ヘッドホンに設置してあるいはヘッドホンカバーに設置して曲送り（右スワイプ）、曲戻し（左スワイプ）、音量上げ（上スワイプ）、音量下げ（下スワイプ）、再生／一時停止（タップ）操作をヘッドホン側面で行ったりすることができる。
【００３０】
なお、本発明の実施の形態は上記のものに限定されない。例えば溝部に代えてあるいは加えて盛り上がり部を各部分電極間に設置してもよい。また、図１に示した構成において、音響信号入力部４とジェスチャ認識部５を電極部２と一体的に構成し、ジェスチャ認識部５による認識結果をシリアルインタフェースあるいは無線信号を用いて情報処理装置７へ入力する構成としてもよい。なお、本発明の入力装置が備えるコンピュータが実行するプログラムの一部または全部はコンピュータ読取可能な記録媒体や通信回線を介して頒布することができる。
【符号の説明】
【００３１】
１００  入力装置
１  検出部（検出装置）
２、２ａ、２ｂ、２ｃ  電極部
２１、２１ａ、２１ｂ  非導電部
２２ａ、２２ｂ  溝部
２２１〜２２４  部分溝部
３  単一電極
４  音響信号入力部
４１  音響信号入力端子
５  ジェスチャ認識部
５２  ２値化部
５３  ジェスチャ判定部
７  情報処理装置
３０、３３０ａ  電極基部
３１〜３４、３０１〜３１１、３２１〜３２３  部分電極
３５  端子
【図１】
2017201447.tif 000003
【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】
2017201447.tif 000008
【図７】
2017201447.tif 000009
【図８】
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【図９】
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