(57)【要約】  熱を放出する部分（１１５）によって行われる４つの可能な態様（１１１乃至１１４）の非触覚並進ジェスチャにより、スイッチ（１０３）を作動させるためのスイッチ作動装置（１００）は、少なくとも４つの互いに隣り合って配置された画素（２１乃至２４）を用いて、前記部分（１１５）によって放出された熱を検出し、それぞれ熱電材料から成る薄膜を有する各画素（２１乃至２４）ごとに、各画素（２１，２２，２３，２４）の当該薄膜によって検出された熱の時間的強度推移に応じた信号の振れ（５８）を有する信号（５１乃至５４）を出力するように構成されたジェスチャセンサ（１）と、前記信号の振れ（５８）の時系列から、前記４つの態様（１１１乃至１１４）のうちいずれかの態様の並進ジェスチャが行われたことを判定するための信号処理ユニット（１０１）と、前記信号処理ユニット（１０１）によって駆動制御されるアクチュエータ（１０４）であって、前記４つの態様（１１１乃至１１４）のうちいずれかの態様の並進ジェスチャが行われたと判定されると直ちに前記スイッチ（１０３）を作動させるアクチュエータ（１０４）とを有し、４つの各画素（１１１乃至１１４）がそれぞれ、凸４角形（１１）の１つの角に配置されており、前記４角形（１１）の対角線のうち一方の対角線（１２）は前記縦方向（３１）に対して実質的に平行であり、他方の対角線（１３）は前記横方向（３２）に対して実質的に平行である。
2016526213.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱を放出する部分（１１５）によって行われる可能な４つの態様（１１１乃至１１４）の非触覚並進ジェスチャによってスイッチ（１０３）を作動させるためのスイッチ作動装置（１００）であって、
少なくとも４つの互いに隣り合って配置された画素（２１乃至２４）を用いて、前記４つの態様（１１１乃至１１４）のうちいずれかの態様の並進ジェスチャが行われたときに前記部分（１１５）によって放出された熱を検出し、それぞれ熱電材料から成る薄膜を有する各画素（２１乃至２４）ごとに、各画素（２１，２２，２３，２４）の当該薄膜によって検出された熱の時間的強度推移に応じた信号の振れ（５８）を有する信号（５１乃至５４）を出力するように構成されたジェスチャセンサ（１）と、
前記信号の振れ（５８）の時系列から、前記４つの態様（１１１乃至１１４）のうちいずれかの態様の並進ジェスチャが行われたことを判定するための信号処理ユニット（１０１）と、
前記信号処理ユニット（１０１）によって駆動制御されるアクチュエータ（１０４）であって、前記４つの態様（１１１乃至１１４）のうちいずれかの態様の並進ジェスチャが行われたと判定されると直ちに前記スイッチ（１０３）を作動させるアクチュエータ（１０４）と
を有し、
第１の態様（１１１）の並進ジェスチャは、縦方向（３１）への前記部分（１１５）の動きによって定義され、
第２の態様（１１２）の並進ジェスチャは、前記縦方向（３１）とは逆方向への前記部分（１１５）の動きによって定義され、
第３の態様（１１３）の並進ジェスチャは、前記縦方向（３１）とは異なる横方向（３２）への前記部分（１１５）の動きによって定義され、
第４の態様（１１４）の並進ジェスチャは、前記横方向（３２）とは逆方向への前記部分（１１５）の動きによって定義され、
４つの各画素（２１乃至２４）がそれぞれ、凸４角形（１１）の１つの角に配置されており、
前記４角形（１１）の対角線のうち一方の対角線（１２）は前記縦方向（３１）に対して実質的に平行であり、他方の対角線（１３）は前記横方向（３２）に対して実質的に平行である
ことを特徴とするスイッチ作動装置。
【請求項２】
前記熱電材料はチタン酸ジルコン酸鉛である、
請求項１記載のスイッチ作動装置。
【請求項３】
前記４角形は菱形（１１）である、
請求項１または２記載のスイッチ作動装置。
【請求項４】
２つの直接隣接する画素（２１乃至２４）間の距離（２５）は、５０μｍから３００μｍまでの間である、
請求項１から３までのいずれか１項記載のスイッチ作動装置。
【請求項５】
前記部分は人間の手（１１５）であり、
前記部分から放出される熱は、前記人間の手（１１５）から放射される体熱である、
請求項１から４までのいずれか１項記載のスイッチ作動装置。
【請求項６】
請求項１から５までのいずれか１項記載のスイッチ作動装置（１００）を備えた移動機器であって、
前記移動機器の機能を作動／非作動化するために、前記スイッチ（１０３）が当該移動機器内に組み込まれている
ことを特徴とする移動機器。
【請求項７】
請求項１から５までのいずれか１項記載のスイッチ作動装置（１００）を動作させるための方法であって、
・前記熱を放出する部分（１１５）により、可能な前記並進ジェスチャの前記態様のうちいずれかの態様（１１１）の並進ジェスチャを行うことにより、前記画素（２１乃至２４）から前記信号の振れ（５８）の列を前記信号処理ユニット（１０１）へ出力するステップと、
・前記信号の振れ（５８）の列に基づき、最初に応答した画素（２４）と、最後に応答した画素（２２）とを識別するステップと、
・他の２つの画素（２１，２３）の信号の振れ（５８）が時間的に、前記最初に応答した画素（２４）の信号の振れ（５８）と前記最後に応答した画素（２２）の信号の振れ（５８）との間にあるか否かの検査を行い、前記検査の結果が肯定的である場合、次のステップに移行するステップと、
・前記最初に応答した画素（２４）と前記最後に応答した画素（２２）とにより形成される対角線（１３）が前記縦方向（３１）および前記横方向（３２）のどちらの方向に対してより平行であるかに応じて、当該対角線（１２）を当該縦方向（３１）または当該横方向（３２）に対応付け、前記最初に応答した画素（２４）および前記最後に応答した画素（２２）の応答順序を考慮して、行われた前記並進ジェスチャの態様（１１１）が前記第１の態様（１１１），第２の態様（１１２），第３の態様（１１３）または第４の態様（１１４）のいずれかであることを識別するステップと、
・前記並進ジェスチャの識別された前記態様（１１１）に応じて、前記信号処理ユニット（１０１）によって前記スイッチ（１０３）を作動させるように前記アクチュエータ（１０４）を制御するステップと
を有することを特徴とする方法。
【請求項８】
・４つすべての信号の振れ（５８）の絶対値が所定のレベルを上回るか否かの検査を行い、当該検査の結果が肯定的である場合、次のステップへ移行するステップ
を有する、
請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記方法は、
・前記最初に応答した画素（２４）の信号の振れと前記最後に応答した画素（２２）の信号の振れとの間に時間的に位置する信号の振れの時間的シフトが、第１の所定のシフト時間以内であるか否かの検査を行い、前記検査の結果が肯定的である場合、次のステップに移行するステップ
を有する、
請求項７または８記載の方法。
【請求項１０】
前記所定のシフト時間は０．５ｍｓである、
請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記方法はさらに、
・時間的に最初の信号の振れが、時間的に２番目または３番目の信号の振れより少なくとも第２の所定のシフト時間だけ前であるか否か、および、時間的に４番目の信号の振れが、前記時間的に２番目または３番目の信号の振れより少なくとも前記第２の所定のシフト時間だけ後であるか否か、の検査を行い、前記検査の結果が肯定的である場合、次のステップに移行するステップ
を有する、
請求項７から１０までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１２】
前記第２の所定のシフト時間は、７ｍｓから４０ｍｓまでの間である、
請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記信号の振れ（５８）のために、前記画素（２１乃至２４）から出力された信号（５１乃至５４）の振幅推移を、または、当該画素から出力された信号（５１乃至５４）の振幅推移の１階時間微分を用いる、
請求項７から１２までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１４】
前記画素（２１乃至２４）の前記薄膜の前記熱電材料により、前記部分（１１５）が各画素（２１乃至２４）へ接近することによって、および、当該部分（１１５）が各画素（２１乃至２４）から離れることによって、各信号の振れ（５８）がＳ字形（５６，５７）になって現れ、
ａ１）前記信号の振れの波形を識別して、各信号の振れの波形がそれぞれＳ字形（５６，５７）を有するか否かの検査を行い、前記検査の結果が肯定的である場合、次のステップに移行するステップ
を有する、
請求項７から１３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１５】
前記画素（５１乃至５４）の信号（５１乃至５４）の前記Ｓ字形（５６，５７）の信号の振れ（５８）の最小値および／または最大値が現れる時期を、前記検査に用いる、
請求項１４記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチ作動装置、当該スイッチ作動装置を備えた移動機器、および、非触覚並進ジェスチャによって、特に人間の手によって、当該スイッチ作動装置を備えたスイッチを作動させる方法にも関する。
【０００２】
ヒューマンコンピュータインタラクションについては、インタラクティブシステムと、そのマンマシンインタフェースとが公知となっており、これには、人間によって行われた非触覚並進ジェスチャまたは触覚並進ジェスチャを自動認識するための装置が備えられている。原則としてかかるジェスチャは、身体のどのような姿勢およびどのような動きからも導出することができ、最も重要なのは手のジェスチャである。ジェスチャ認識装置には、特にジェスチャを行う手を光学的に検出するための機器が備えつけられており、当該機器によって生成された画像情報が、対応するアルゴリズムを用いて解析されることにより、当該画像情報からジェスチャが導出される。非触覚並進ジェスチャを光学検出するための前記機器は、従来はカメラであったが、これは大きな設置スペースをとり、かつ、投資コストが高いという欠点がある。このことにより、かかるカメラベースのジェスチャ認識装置は、構成を小型化してかつ低コストでは実現することはできない。小型化および低コストで実現できることは、たとえば移動電話機での適用において有利である。さらに、カメラベースの装置のエネルギー消費量は多いという欠点もあり、このことにより、移動用での実用化が困難となる。上記カメラベースに代えて択一的に高速分光計が公知であるが、これは、低コストで構成の小型化を実現する点については、解決手段とはなり得ない。また、特に移動電話機用のタッチスクリーンも公知であるが、このタッチスクリーンは触覚ジェスチャの認識にしか適さず、非触覚ジェスチャの認識用には適していない。
【０００３】
本発明の課題は、構成の小型化を実現し、かつ低コストおよび低エネルギー消費量を実現し、かつ、スイッチ作動装置を備えたスイッチの作動を確実かつ低エラー率で実現できるスイッチ作動装置、スイッチ作動装置を備えた移動機器、および、非触覚並進ジェスチャによって、スイッチ作動装置を備えたスイッチを作動させる方法とを実現することである。
【０００４】
前記課題は、請求項１，５および６に記載の特徴により解決される。その他の請求項に、独立請求項に係る発明の有利な実施形態が記載されている。
【０００５】
熱を放出する部分によって行われる４つの可能な態様の非触覚並進ジェスチャによってスイッチを作動させるための本発明のスイッチ作動装置は、ジェスチャセンサと、信号処理ユニットと、アクチュエータとを有し、前記ジェスチャセンサは、４つの互いに隣り合って配置された画素を用いて、前記４態様のうちいずれかの態様の並進ジェスチャが行われたときに前記部分によって放出された熱を検出し、それぞれ熱電材料から成る薄膜を有する各画素ごとに、各画素の当該薄膜によって検出された熱の時間的強度推移に応じた信号の振れを有する信号を出力するように構成されており、前記信号処理ユニットを用いて、前記信号の振れの時系列から、前記４態様のうちいずれかの態様の並進ジェスチャが行われたことを判定することができ、前記アクチュエータは前記信号処理ユニットによって駆動制御され、前記４態様のうちいずれかの態様の並進ジェスチャが行われたと判定されると直ちに前記スイッチを作動させ、第１の態様の並進ジェスチャは、縦方向への前記部分の動きによって定義され、第２の態様の並進ジェスチャは、当該縦方向とは逆方向への当該部分の動きによって定義され、第３の態様の並進ジェスチャは、当該縦方向とは異なる横方向への当該部分の動きによって定義され、第４の態様の並進ジェスチャは、当該横方向とは逆方向への当該部分の動きによって定義され、前記４つの各画素はそれぞれ、凸４角形の１つの角に配置されており、当該４角形の対角線のうち一方の対角線は前記縦方向に対して実質的に平行であり、他方の対角線は前記横方向に対して実質的に平行である。
【０００６】
本発明の移動機器は前記スイッチ作動装置を備えており、かつ、当該移動機器の機能を作動／非作動化するため、前記スイッチが当該移動機器内に組み込まれている。
【０００７】
スイッチ作動装置を動作させるための本発明の方法は、
熱を放出する部分を用いて、画素から信号の振れの列を信号処理ユニットへ出力するように、複数の可能な並進ジェスチャのうちいずれかの態様の並進ジェスチャを行うステップと、
前記信号の振れの列に基づき、最初に応答した画素と、最後に応答した画素とを識別するステップと、
他の２つの画素の信号の振れが時間的に、前記最初に応答した画素の信号の振れと前記最後に応答した画素の信号の振れとの間にあるか否かを検査するステップと、
前記検査の結果が肯定的である場合、次のステップに移行するステップと、
前記最初に応答した画素と前記最後に応答した画素とにより形成される対角線が縦方向および横方向のどちらの方向に対してより平行であるかに応じて、当該対角線を当該縦方向または当該横方向に対応付けるステップと、
前記最初に応答した画素および前記最後に応答した画素の応答順序を考慮して、行われた前記並進ジェスチャの態様が第１，第２，第３または第４の態様のいずれかであることを識別するステップと、
前記並進ジェスチャの識別された前記態様に応じて、前記信号処理ユニットによって前記スイッチを作動させるためのアクチュエータを駆動制御するステップと
を有する。有利には、前記熱電材料はチタン酸ジルコン酸鉛である。
【０００８】
各画素が熱電材料製の薄膜を、有利にはチタン酸ジルコン酸鉛製の薄膜を有することにより、行われる並進ジェスチャの態様の識別を本発明の方法により確実かつ低エラー率で実施できるように、前記非触覚並進ジェスチャが行われるときに前記熱を放出する部分により生成される信号を実現できるという効果を奏する。さらに、スイッチ作動装置を移動機器用に有利に使用できるように、小型化した構成で、かつ低コストで、前記画素を有するジェスチャセンサを製造することも可能となる。前記薄膜を用いて、前記部分により放出された熱により信号を生成することによって、外部エネルギー源を用いてジェスチャセンサへエネルギーを供給する必要がなくなる。よって、スイッチ作動装置はエネルギー負荷として信号処理ユニットとアクチュエータとを備えることとなり、これにより、移動機器用の当該スイッチ作動装置のエネルギー総使用量を低くできるという利点が奏される。
【０００９】
好適には、前記４角形は菱形である。直接隣接する２つの画素間の距離２５は、好適には５０μｍから３００μｍまでの間である。さらに、前記部分を人間の手とし、当該部分から放出される熱は、当該人間の手から放射される体熱とすることも好適である。スイッチ作動装置の上述の実施形態により、通常の人間の動き順序の範囲内で、人間の手により行われた非触覚並進ジェスチャの態様の識別を、特に確実かつ低エラー率で実現することができる。
【００１０】
好適には、前記スイッチ作動装置を動作させるための方法は、
４つすべての信号の振れの絶対値が所定のレベルを上回るか否かの検査を行うステップと、
前記検査の結果が肯定的である場合、次のステップへ移行するステップと
を有する。このことにより、たとえば画素の周辺からの影響によって出るノイズ信号がジェスチャ解析を妨害しないようにすることができ、これにより、ジェスチャ認識の精度が向上するという利点が奏される。
【００１１】
さらに好適には、前記スイッチ作動装置を動作させるための方法は、
最初に応答した画素の信号の振れと最後に応答した画素の信号の振れとの間に時間的に位置する信号の振れ間の時間シフトが、第１の所定のシフト時間以内であるか否かの検査を行うステップと、
前記検査の結果が肯定的である場合、次のステップに移行するステップと
を有する。特に好適なのは、前記第１の所定のシフト時間を０．５ｍｓとすることである。これにより、最初の信号の振れより時間的に後であって最後の信号の振れより時間的に前に現れる中間の信号の振れは、前記０．５ｍｓのシフト時間以内に現れることとなり、確実かつ低エラー率のジェスチャ認識を実現するための中間の信号の振れが現れる同時性の程度が確定される。
【００１２】
前記スイッチ作動装置を動作させるための方法は、好適にはさらに、
時間的に最初の信号の振れが、時間的に２番目または３番目の信号の振れより少なくとも第２の所定のシフト時間だけ前であるか否か、および、時間的に４番目の信号の振れが、前記時間的に２番目または３番目の信号の振れより少なくとも前記第２の所定のシフト時間だけ後であるか否か、の検査を行うステップと、
前記検査の結果が肯定的である場合、次のステップに移行するステップと
を有する。特に好適なのは、前記第２の所定のシフト時間が７ｍｓから４０ｍｓまでの間であることである。このような第２の所定のシフト時間により、確実かつ低エラー率のジェスチャ認識を実現するため、中間の信号の振れに対する最初の信号の振れの時間的先行と、中間の信号の振れに対する最後の信号の振れの時間的遅れとが確定される。
【００１３】
中間の信号の振れの時間シフトが前記第１の所定のシフト時間以内であるか否かの検査、および、中間の信号の振れに対する最初の信号の振れの時間的先行ならびに最後の信号の振れの時間的遅れがそれぞれ、前記第２の所定のシフト時間以内であるか否かの検査を行うことにより、非触覚並進ジェスチャの方向を解析することができる。上記２つの検査のうちいずれかの結果、または両検査の結果が肯定的である場合、行われた並進ジェスチャの態様を確実かつ低エラー率で特定すること、すなわち、行われた並進ジェスチャが第１，第２，第３または第４の態様のどれであるかを特定することができる。並進ジェスチャは、並進ジェスチャについて規定された方向には行われなかったということになり、よって、当該並進ジェスチャは前記態様のうちいずれであるとも判定することができず、その結果、拒絶されることとなる。並進ジェスチャについて規定された方向とは、縦方向に対して実質的に平行な方向、または、横方向に対して実質的に平行な方向である。
【００１４】
好適には、前記信号の振れとしては、画素により出力された信号の信号推移、または、当該画素により出力された信号の振幅推移の１階時間微分のいずれかを用いることができる。特に振幅推移の時間微分を用いると、驚くべきことに、並進ジェスチャの態様の一層の明確かつフォールトトレラントな認識を実現することが可能となり、これにより、本発明のスイッチ作動装置や本発明のスイッチ作動装置動作方法を用いたジェスチャ認識が、より確実かつより低エラー率となる。
【００１５】
本発明では、各画素はそれぞれ熱電材料製の薄膜を、好適にはチタン酸ジルコン酸鉛製の薄膜を有する。これにより、どの画素に前記部分が接近してどの画素から当該部分が離れても、各信号の振れは、特に図３に示されているように、正弦波形のＳ字形となる。好適には、前記スイッチ作動装置を動作させるための方法は、
信号の振れの波形を識別して、各信号の振れの波形がそれぞれＳ字形を有するか否かの検査を行うステップと、
前記検査の結果が肯定的である場合、次のステップに移行するステップと
を有する。各画素がそれぞれ熱電材料製の薄膜を、好適にはチタン酸ジルコン酸鉛製の薄膜を有することにより、前記部分の接近時に特徴的な、信号の振れのＳ字形と、当該部分が離れるときに特徴的な、信号の振れのＳ字形とが生成され、かかるＳ字形を、行われた並進ジェスチャが前記４態様のうちいずれかの態様であるか否かの検査に利用することができる。このようにして、信号の振れがたとえばＳ字形を有さない場合には、前記４態様のうちいずれの態様の並進ジェスチャも行われなかったと解釈することができる。驚くべきことに、信号の振れの波形を利用して、当該信号の振れがＳ字形を有するか否かの検査を行うことにより、ジェスチャ認識の精度を顕著に向上させることができる。
【００１６】
特に好適なのは、画素の信号のＳ字形の振れの最大値および／または最小値の出現時期を、前記検査に用いることである。信号のＳ字形の振れの最大値および／または最小値は、信号処理ユニットによって容易かつ正確に求めることができる。このことによってとりわけ、上記スイッチ作動装置やスイッチ作動装置動作方法により、非触覚並進ジェスチャに対応したジェスチャ認識を実現することができ、なおかつ、移動機器に特に適するように当該スイッチ作動装置の構成を小型化し、かつ、低コストおよび低エネルギー消費量で実現することができる。行われた非触覚並進ジェスチャが上記４態様のうちいずれかの態様であることの、かかる移動機器を用いた識別は、十分に確実かつ低エラー率となる。
【００１７】
以下、添付の概略的な図面を参照して、本発明の有利な実施形態を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の移動機器用の本発明のスイッチ作動装置の概略図である。
【図２】ジェスチャセンサの概略図である。
【図３】図２のジェスチャセンサの信号の振幅推移を示す図である。
【図４】図３の振幅推移の１階時間微分を示す図である。
【図５】図３の細部図である。
【図６】図４に示された振幅推移の１階時間微分を形成するための規則を示す図である。
【００１９】
図１にスイッチ作動装置１００を示しており、これは移動機器内に組み込まれている。スイッチ作動装置１００はジェスチャセンサ１と信号処理ユニット１０１とを有し、この信号処理ユニット１０１は、ジェスチャセンサ１から当該信号処理ユニット１０１へ信号を伝送するための信号線路１０２を介して結合されている。ジェスチャセンサ１から信号処理ユニット１０１へ伝送された信号の処理結果に応じて、前記信号処理ユニット１０１は、移動機器のスイッチ１０３を作動させるためのアクチュエータ１０４を作動または非作動化する。このスイッチ１０３は、移動機器の機能を作動／非作動化するために、当該移動機器内に接続されている。
【００２０】
ジェスチャセンサ１は、非触覚並進ジェスチャを検出するように構成されており、ジェスチャセンサ１がどのような並進ジェスチャを検出したかに応じて、１つの信号または複数の信号が前記信号線路１０２を介して信号処理ユニット１０１へ伝送され、この信号に基づき、スイッチ１０３の作動が前記アクチュエータ１０４によってなされる。このスイッチ１０３の作動は、ジェスチャセンサ１と信号処理ユニット１０１とによって、並進ジェスチャの４つの態様１１１乃至１１４のうちいずれかの態様が識別された場合にのみトリガされる。
【００２１】
並進ジェスチャは、ジェスチャセンサ１の近傍にて手１１５によって非触覚的に行われ、当該ジェスチャセンサ１により、手１１５から放出された熱を検出することができる。図１には、手１１５を左から右へ動かす第１の態様の並進ジェスチャ１１１と、手１１５を右から左へ動かす第２の態様の並進ジェスチャ１１２と、手１１５を下から上へ動かす第３の態様の並進ジェスチャ１１３と、手１１５を上から下へ動かす第４の態様の並進ジェスチャ１１４とが示されている。
【００２２】
図２はジェスチャセンサ１の概略図である。これは、長対角線１２と短対角線１３とを有する菱形１１であり、当該菱形１１の各角に、それぞれ１つの画素２１乃至２４が配置されている。図２では、菱形１１の上の角に第１画素２１が配置されており、当該菱形１１の右の角に第２画素２２が配置されており、当該菱形１１の下の角に第３画素２３が配置されており、当該菱形１１の左の角に第４画素２４が配置されているのが示されている。直接隣接する２つの画素間の距離２５は、５０μｍから３００μｍまでの間である。第４画素２４と第２画素２２とにより形成される長対角線１２に対して平行方向が、縦方向３１であり、この縦方向３１は図２では水平方向に延在する。横方向３２は、図２で見ると、第１画素２１と第３画素２３とにより形成される短対角線１３に対して平行方向になっている。第１の態様の並進ジェスチャ１１１と第２の態様の並進ジェスチャ１１２は、前記縦方向３１に対して平行であるのに対し、第３の態様の並進ジェスチャ１１３と第４の態様の並進ジェスチャ１１４は、前記横方向３２に対して平行であり、かつ、前記第１の態様の並進ジェスチャ１１１の方向と第２の態様の並進ジェスチャ１１２の方向とは逆方向であり、第３の態様の並進ジェスチャ１１３の方向と第４の態様の並進ジェスチャ１１４の方向とは逆方向である。
【００２３】
各画素２１乃至２４はそれぞれ、チタン酸ジルコン酸鉛から成る薄膜を有し、手１１５から放出された熱を各画素２１乃至２４が検出すると直ちに、前記薄膜によって信号が生成される。これにより、手１１５によって上記並進ジェスチャのうちいずれかが行われると、各画素２１乃至２４の薄膜によって検出された熱の時間的な強度推移に相当する信号の振れ５８を有する信号が、各画素２１乃至２４から信号処理ユニット１０１へ出力される。第１画素２１の信号には符号５１を付しており、第２画素２２の信号には符号５２を付しており、第３画素２３の信号には符号５３を付しており、第４画素２４の信号には符号５４を付している。図３は、画素２１乃至２４によって出力された信号５１乃至５４の時間的な振幅推移を示すグラフであり、同グラフ中、横軸６１上には時間を示しており、縦軸６２上には振幅を示している。各信号５１乃至５４はそれぞれＳ字形を有し、当該信号の振れのＳ字形の第１部分５６は、手１１５がジェスチャセンサ１に接近するときに生成され、当該信号の振れのＳ字形の第１部分５６の次の第２部分５７は、手１１５がジェスチャセンサ１から離れるときに生成されるものである。前記信号の振れのＳ字形の第１部分５６より前と、当該信号の振れのＳ字形の第２部分５７より後においては、画素不感状態のときの信号レベル５５になる。これは、手１１５から放出された熱がジェスチャセンサ１によって検出されない場合に生じるものである。
【００２４】
図３に代わる択一的な態様として、図４にて、縦軸６３上に、図３にて示した振幅推移の１階時間微分を示す。図６に、前記信号５１乃至５４のうち１つの信号の代表的な一部分を示しており、ここでは、当該１つの信号の振幅を時間軸上にプロットしている。前記振幅推移は特に、時間増分７３によって互いに時間的にずれている第１の標本点７１と第２の標本点７２とによって形成され、両標本点７１および７２間には振幅差７４が形成されている。当該時間微分は、この振幅差７４と時間増分７３との商によって離散的に形成されるものである。
【００２５】
図５は図３の部分拡大図であり、同図中、接近時の信号の振れのＳ字形の第１部分５６を拡大して示している。ここでは、信号５１乃至５４の振幅の推移を示しており、各振幅推移は、それぞれ１つの最小値８１乃至８４を有する。信号５１乃至５４は、第１の態様の並進ジェスチャ１１１によって生成される。第１の態様の並進ジェスチャ１１１が行われるときには、手１１５はまず最初に第４画素２４を通過し、その次に、第１画素２１と第３画素２３とを同時に通過し、その後に第２画素２２を通過する。このような通過により、第４画素２４の信号５４が時間的に最初の信号となり、かつ、第２画素２２の信号５２が時間的に最後の信号となるように、各信号５１乃至５４間に相応の時間シフトが生じる。第２画素２２の信号５２および第３画素２３の信号５３は、時間的に信号５１と５４との間に位置する。信号５１乃至５４の上述のような時間的な配置順序は、最小値８１乃至８４の配置にも表れ、第４の最小値８４は最初の最小値として現れ、第２の最小値８２は最後の最小値として現れ、かつ、第１の最小値８１および第３の最小値８３は両最小値８４と８２との間に位置する。
【００２６】
第１の態様の並進ジェスチャ１１１は、手１１５を縦方向３１に対して平行に、かつ横方向３２に対して垂直に動かすように行われる。このような並進ジェスチャにより、手１１５はまず最初に第４画素２４によって検出され、最後に第２画素２２によって検出され、これら２つの検出の間に、第３画素２３による手１１５の検出と第１画素２１による手１１５の検出が位置する。第１の態様の並進ジェスチャ１１１が横方向３２に対して垂直方向であることにより、第１画素２１および第３画素２３は手１１５を同時に検出することとなり、これにより、信号５１および５３は実質的に重なり合い、これらに対応する最小値８１および８３は実質的に同時に現れることとなる。第４の最小値８４の出現は、図５では第１の時点９１によって示されており、第１の最小値８１ないしは第３の最小値８３の出現は第２の時点９２によって示されており、第２の最小値８２の出現は第３の時点９３によって示されている。第１の時点９１と第２の時点９２との間、および、第２の時点９２と第３の時点９３との間には、それぞれ時間シフト９４が存在する。
【００２７】
スイッチ作動装置１００の作動に際しては、手１１５によって任意のジェスチャを行うことができる。しかし、４つの態様のうちいずれかの態様の並進ジェスチャ１１１乃至１１４が行われたときにのみ、スイッチ１０３を並進ジェスチャの当該態様１１１乃至１１４に応じて作動させるように構成されている。よって、数多くの可能な並進ジェスチャと、スイッチ作動装置１００の周辺からのノイズ影響とから、前記４つの態様のうちいずれかの態様の並進ジェスチャ１１１乃至１１４の存在を判別することが重要である。
【００２８】
行われた並進ジェスチャを識別するために、ジェスチャセンサ１から信号５１乃至５４が信号処理ユニット１０１へ伝送される。信号処理ユニット１０１において、信号５１乃至５４がＳ字形を有するか否か、および、時間推移において信号の振れがまず最初に下方向に向かい、その後に上方向に向かっているか否かを、すなわち、まず最初に信号５１乃至５４の最小値８１乃至８４が現れ、その後に当該信号５１乃至５４の最大値が現れているか否かを検査する。この検査の結果が肯定的である場合、信号５１乃至５４は並進ジェスチャの識別のために使用される。また、同じ並進ジェスチャが行われたときにまず最初に最大値が現れ、その後に最小値が現れるように、画素２１乃至２４を接続することも可能である。信号処理ユニット１０１において更に、手１１５の接近時の前記信号の振れのＳ字形の第１部分５６の４つすべての最小値８１乃至８４の絶対値と、手１１５が離れていくときの信号の振れのＳ字形の第２部分５６の４つの最大値の絶対値とが、事前に定められた振幅レベルを上回るか否かも検査する。前記事前に定められた振幅レベルは、ジェスチャセンサ１の周辺からの予測されるノイズ信号が当該事前に定められた振幅レベルを下回るように決定される。
【００２９】
前記画素２１乃至２４のうち、互いに直接隣接して配置されている２つの画素間の距離は、５０μｍから３００μｍまでの間である。手１１５の通常の動き速度に基づき、最小値８１乃至８４の時間的順序ないしは当該最小値に対応する最大値の時間的順序を用いて、並進ジェスチャの態様１１１乃至１１４の識別や、当該態様１１１乃至１１４のいずれにも対応しないとして並進ジェスチャを拒絶することが可能である。以下、第１の態様の並進ジェスチャ１１１の識別に基づき、信号処理ユニット１０１の動作を説明する。他の態様の並進ジェスチャ１１２乃至１１４の識別についても、これと同様に行われる。
【００３０】
信号処理ユニット１０１において、第１画素２１の最小値８１と第３画素２３の最小値８３との時間シフト、および、第２画素２２の最小値８２と第４画素２４の最小値８４との時間シフトが、０．５ｍｓの時間以内であるか否かを検査する。このことが、画素対２１，２３および２２，２４のいずれにも当てはまらない場合には、ジェスチャセンサ１によって検出された信号は、４つの態様のうちいずれの態様の並進ジェスチャ１１１乃至１１４にも対応しないとして拒絶すべきである。たとえば信号処理ユニット１０１において、第１画素２１の第１の最小値８１、および、第３画素２３の第３の最小値８３が０．５ｍｓ以内であると判定された場合、このことから、第１の態様の並進ジェスチャ１１１または第２の態様の並進ジェスチャ１１２が行われたことが導き出される。続いて信号処理ユニット１０１において、第４画素２４の第４の最小値８４が画素２１および２３の最小値８１および８３より前に位置するかまたは後に位置するか、ないしは、その後に第２画素２２の第２の最小値８２が画素２１および２３の最小値８１および８３より後に位置するかまたは前に位置するかが検査される。
【００３１】
前記信号処理ユニット１０１における検査により、第１，第３の最小値８１，８３のうちどちらがより早期に現れたかに応じて、第４の最小値８４が第１の最小値８１または第３の最小値８３より７ｍｓ乃至４０ｍｓ前に現れたこと、または、第１，第３の最小値８１，８３のうちどちらがより遅い時期に現れたかに応じて、第２の最小値８２が第１の最小値８１または第３の最小値８３より７ｍｓ乃至４０ｍｓ後に現れたことが判明した場合、ジェスチャセンサ１によって検出された並進ジェスチャは第１の態様の並進ジェスチャ１１１であると判定される。この判定に応じて、信号処理ユニット１０１において記憶された通りに、アクチュエータ１０４を介してスイッチ１０３が作動される。４つの態様１１１乃至１１４のいずれかの態様に対応すると判定されないジェスチャは、信号処理ユニット１０１において拒絶され、スイッチ１０３の作動を引き起こすことはない。並進ジェスチャの第２乃至第４の態様１１２乃至１１４の識別も、同様に行われる。基本的には、上記検査の如何なる任意の組み合わせも、如何なる任意の順序でも行うことが可能である。
【符号の説明】
【００３２】
１      ジェスチャセンサ
１１    菱形
１２    長対角線
１３    短対角線
２１    第１画素
２２    第２画素
２３    第３画素
２４    第４画素
２５    ２つの隣接する画素間の距離
３１    縦方向
３２    横方向
５１    第１画素の信号
５２    第２画素の信号
５３    第３画素の信号
５４    第４画素の信号
５５    画素不感状態のときの信号レベル
５６    接近時の信号の振れのＳ字形の第１部分
５７    離れていくときの信号の振れのＳ字形の第２部分
５８    信号の振れ
６１    横軸：時間
６２    縦軸：振幅
６３    縦軸：振幅の１階時間微分
７１    第１の標本点
７２    第２の標本点
７３    時間増分
７４    振幅差
８１    第１の最小値
８２    第２の最小値
８３    第３の最小値
８４    第４の最小値
９１    第１の時点
９２    第２の時点
９３    第３の時点
９４    時間シフト
１００  スイッチ作動装置
１０１  信号処理ユニット
１０２  信号線路
１０３  スイッチ
１０４  アクチュエータ
１１１  第１の態様の並進ジェスチャ
１１２  第２の態様の並進ジェスチャ
１１３  第３の態様の並進ジェスチャ
１１４  第４の態様の並進ジェスチャ
１１５  手
【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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【国際調査報告】
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