JP2005059812A - 機器制御インターフェース - Google Patents

Abstract

【課題】 少数の操作デバイスによって多くの機器の機能を実現するにあたって、機器の誤動作の危険性を排除し、ユーザにとって機器の制御のための操作をより直感的で簡単なものにする、機器制御システムおよび機器制御方法を提供すること。
【解決手段】 複数の機器の動作を制御する方法であって、
それぞれが異なる機器と関連付けられた複数の接触検出部が検出する接触検出信号に基づいて制御対象機器を特定するステップと、
ユーザが把持または着用する物体の動作を検出する動作検出部が検出する動作検出信号が示す動作パターンに少なくとも基づいて前記制御対象機器の動作を特定するステップと、
前記特定された制御対象機器を、前記特定された動作に従って動作させるステップとを含む、機器制御方法。
【選択図】 図１

Description

本発明は、各種装置を制御するシステムに関し、より特定的には、ユーザが操作部を把持または着用して、被操作部に対して接触することで各種装置を制御するユーザーインターフェースを構成するシステムに関する。

昨今の各種装置、特にテレビ、ビデオ、オーディオなどのＡＶ機器やカーナビゲーション、カーオーディオなどの車載機器などは、非常に多機能になっている。それに伴い、装置本体やリモートコントローラに搭載される、キーやジョイスティックといった操作デバイスの数も増大しているが、操作デバイスの増大は、ユーザの操作を複雑で分かりにくいものにする。また、数十、数百という数の機能のそれぞれに対応する入力デバイスを、限られたスペースに配置するのは不可能である。

この問題を解決するために、特許文献１のように、加速度センサないし角加速度センサを備えたリモートコントローラまたは装置本体を、ユーザが手に持って移動および／または回転させることで、装置の情報機器がその移動や回転の方向、変化量および回数を検出し、それによりユーザの指示を入力し得るというシステムが存在する。

また、一方で、特許文献２のように、少数の入力デバイスによって多くの機能を実現するために、ユーザが単語の音声リズムを入力し、予め定義した単語の音声パターンデータと比較して該当する単語を検出するリズム入力インターフェースが考案されている。

しかしながら、上記特許文献１に類する装置では、誤動作の危険性が大きいという問題がある。例えば、リモートコントローラを何気なく触ったときや、不注意に机から落としてしまったときなどに、それを加速度センサまたは角加速度センサが検出すれば、ユーザが意図していなかった命令を機器に送信することもあり得る。これについて特許文献１には、ユーザの操作によって、使用しないときにはセンサが信号に反応しないようにする（すなわち、命令を実施しないようにする）実施例も開示されているが、この場合、ユーザは常に使用モードであるか使用禁止モードであるかを確認しなければならず、その設定および／または確認が煩わしく感じられ得る。

また、複数の操作対象機器を統一的な操作パターンで制御したいときには、ユーザが行った回転や移動といった動作が、どの機器に対する命令を意図したものかをユーザがその都度指定する必要がある。そのためには、操作対象機器に応じて操作モードを設定することが考えられるが、ユーザにとってその設定および／または確認が煩わしく感じられることもある。

一方で、上記特許文献２の装置では、同じ音声リズムを有する複数の異なる単語の差違を判別できないため、使用できる語彙が限定されるという欠点がある。例えば、「テレビ」と「ラジオ」という２つの単語は音声リズムが同一であるため、音声リズムによって判別することは不可能である。

また、リズムによる入力では、方向および／または向きの概念が無いため、現在入力されている値を微調節したいという類のユーザの要求を満たすことは、困難であり、またそのような方向および/または向きの微調節をリズム入力で行うことは非直感的である。例えば、エアコンの温度を少し「上げる」または「下げる」という操作をリズムによって行う場合、「上げる」と「下げる」という単語のリズムが重複する上に、「上」および「下」という方向の概念をリズムで直感的に表すことができない。このような場合は、上記特許文献１に記載のインターフェースのように、リモートコントローラを「上下」に振る、または、ジョグダイヤルを「上下」に回転するといった方が、より直感的である。
特開平０６−４２０８号公報 特開２００２−２６８７９８号公報

したがって、本発明は、少数の操作デバイスによって多くの機器の機能を実現するにあたって、機器の誤動作の危険性を排除し、ユーザにとって機器の制御のための操作をより直感的で簡単なものにする、機器制御システムおよび機器制御方法を提供することを目的とする。

本発明は、複数の機器の動作を制御する機器制御システムを提供する。この機器制御システムは、それぞれが異なる機器と関連付けられて配置されており、物体の接触を検出すると、対応する機器のための接触検出信号を出力する複数の接触検出部と、ユーザが把持または着用する物体の動作を検出し、検出した動作パターンを示すための動作検出信号を出力する動作検出部と、各接触検出部および動作検出部と通信可能に接続された制御部とを備える。ここで、上記制御部は、接触検出部からの接触検出信号および動作検出部からの動作検出信号を受信するための情報受信部と、少なくとも動作検出信号が示す動作パターンに基づく操作条件に対して機器の制御内容が定義付けられた制御テーブルを格納した制御テーブル格納部と、情報受信部が接触検出信号および動作検出信号を受信すると、制御テーブル格納部に格納された制御テーブルのうち接触検出信号に対応する機器に関する操作条件を参照し、動作検出信号が示す動作パターンと合致する操作条件に対して定義付けられている制御内容に従ってその機器に制御命令を送信する命令部とを含む。

好ましくは、制御部は、無線通信手段により接触検出部と通信可能に接続されている。

好ましくは、制御部は、無線通信手段により動作検出部と通信可能に接続されている。

好ましくは、無線通信手段は、無線ＬＡＮ送／受信部、赤外線発／受光部、または超音波発／受信器である。

さらに好ましくは、接触検出部は、対応する機器もしくはその付近、またはその機器を意味的に象徴する物体上に設けられている。

さらに好ましくは、接触検出部は、タッチパッド、接点式スイッチ、圧電素子、バーコードリーダ、接触型ＩＣチップリーダ、非接触型ＩＣチップリーダのうちの少なくとも１つを含む。

さらに好ましくは、動作検出信号が示す動作パターンは、ユーザが把持または着用する物体の角加速度、加速度、速度、および位置のうちの少なくとも１つで特徴付けられる。

さらに好ましくは、動作パターンは、制御対象機器の動作と直感的に関連付けられた動作で特徴付けられている。

さらにより好ましくは、動作検出部は、ユーザが把持または着用する物体に組み込まれている。さらに好ましくは、この動作検出部は、加速度センサ、角加速度センサ、ＧＰＳ、およびジャイロスコープのうちの少なくとも１つを含む。

さらに好ましくは、ユーザが把持または着用する物体の接触検出部への接触が、他の任意の物体の接触検出部への接触と区別される。

さらに好ましくは、操作条件は、接触検出信号が示す接触パターンと動作検出信号が示す動作パターンとの組み合わせに基づいている。

さらに好ましくは、接触検出信号が示す接触パターンは、接触の強さ、接触回数、および接触リズムのうちの少なくとも１つで特徴付けられる。

さらに好ましくは、操作条件は、制御部が一定時間内に受信する、接触検出信号が示す接触パターンと動作検出信号が示す動作パターンとの組み合わせに基づいている。

さらに好ましくは、操作条件は、制御部が一定時間内に受信する、接触検出信号が示す接触パターンと動作検出信号が示す動作パターンとの組み合わせと、接触検出信号と動作検出信号とを制御部が受信する時間的順序とに基づいている。

本発明はさらに、複数の機器の動作を制御する方法を提供する。この方法は、それぞれが異なる機器と関連付けられた複数の接触検出部が検出する接触検出信号に基づいて制御対象機器を特定するステップと、ユーザが把持または着用する物体の動作を検出する動作検出部が検出する動作検出信号が示す動作パターンに少なくとも基づいて制御対象機器の動作を特定するステップと、特定された制御対象機器を、特定された動作に従って動作させるステップとを含む。

本発明はさらに、機器の動作の制御をコンピュータに行わせる機器制御プログラムを提供する。このプログラムは、それぞれが異なる機器と関連付けられた複数の接触検出部が検出する接触検出信号に基づいて制御対象機器を特定する処理と、ユーザが把持または着用する物体の動作を検出する動作検出部が検出する動作検出信号が示す動作パターンに少なくとも基づいて制御対象機器の動作を特定する処理と、特定された制御対象機器を特定された動作に基づいて動作させる処理とをコンピュータに実行させる。

（用語の定義）
本明細書で使用される用語「動作パターン」とは、動作検出部が検出する物体の角加速度、加速度、速度、位置などの値の検出パターン（あるいは、ユーザの入力パターン）のことをいう。種々の検出パターンは、「振る」、「回す」、「移動する」などといった操作部の動作に対応する。具体的には、例えば、角加速度が一定時間閾値以上であるという検出パターンを、ユーザが操作部を「振る」という動作にマッチングさせ得る。

本明細書で使用される用語「接触パターン」とは、接触検出部が検出する接触リズム、強さ、接触回数などの値の検出パターン（あるいは、ユーザの入力パターン）のことをいう。例えば、「ワルツ」という音声パターンは、「３回の接触と、その接触の時間間隔が閾値以内であり、かつ、１回目の接触の強さが２回目と３回目の接触の強さの平均値と比較してある閾値以上大きい」という接触パターンとマッチングさせることができる。なお、１度接触するだけの場合も、本明細書でいう接触パターンに含めるものとする。

本発明の機器制御システムにおける接触検出部は、個々の機器上に直接設けられるかまたはその付近、あるいはそれを意味的に象徴する物体に設けられるなど、それぞれが異なる機器と関連付けられて配置されており、物体の接触を検出すると、対応する機器のための接触検出信号を出力する。したがって、接触検出信号の検出により、ユーザの操作がどの機器に対するものであるかをシステムが明確に認識できるとともに、それぞれの接触検出部は、対応する機器と関連付けられて配置されているため、ユーザは接触信号を入力する際に、直感的に制御対象機器を把握することができ、ユーザにとって使用し易いものとなっている。

さらに、本発明にかかる機器制御システムにおける制御部の情報受信部が接触検出信号および動作検出信号を受信すると、命令部は、制御テーブル格納部に格納された制御テーブルのうち接触検出信号に対応する機器に関する操作条件を参照し、動作検出信号が示す動作パターンと合致する操作条件に対して定義付けられている制御内容に従ってその機器に制御命令を送信するため、制御対象機器が明確に決定されるとともに、制御内容のバリエーションが少なくとも動作パターンにより多様に表現できる。さらに接触パターンを操作条件に含めることにより、制御内容のバリエーションをさらに多様にすることができる。また、動作パターンを機器の制御内容と関連付けて設定することにより、機器に対する動作情報の入力操作がユーザにとって、直感的でわかり易いものとなる。

さらに、命令部は、接触検出信号と動作検出信号の両方を受信して初めて、機器に制御命令を送信するため、機器の誤作動の危険性を最小限にしている。

このように、本発明により、少数の操作デバイスによって多くの機器の機能を実現するにあたって、機器の誤動作の危険性を排除し、機器の制御のための操作をより直感的で簡単なものにする、機器制御システム、機器制御方法、および機器制御プログラムが提供される。

以下、本発明の代表的な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機器制御インターフェースのシステム構成を表す図である。

図１において、システム全体は、操作部１００、被操作部２００、制御部３００および制御対象機器４００とを備える。

操作部１００は、ユーザの動きに併せて自身も移動または回転する物体であり、ここでは代表例として棒状のリモートコントローラとする。しかし、形状はこれに限定されず、ユーザが手や指で把持し得るか、または手や指や腕などに着用できる形状のもの（例えば、手袋や腕輪のような装着物）であればよい。操作部１００は、さらに内部に動作検出部１０１と発信部１０２とを備える。なお、動作検出部１０１および発信部１０２は、操作部１００とは分離していてもよい。例えば、動作検出部１０１は、操作部１００の動作を映像として捉えて、その映像解析によって操作部１００の動作を検出するような形態であり得る（不図示）。また、操作部１００は１つのシステムに対して通常１つ存在するが、必要に応じて、複数の操作部を使用してもよい。例えば、車内で本発明の機器制御システムを使用する場合に、ドライバ用に１つと、後部座席用に１つというような場合があり得る。

動作検出部１０１は、加速度センサまたは角加速度センサ、ＧＰＳ、ジャイロスコープなどで構成され、ユーザが操作部１００に対して行った移動および／または回転といった操作を検出する。ここで、ユーザが操作部１００に対して行う操作は、「振る」、「回す」、「捻る」など幾通りかが考えられるが、本明細書では簡便のため「動作」、「動作させる」または「動作する」と統一的に表記することにする。

発信部１０２は、ＬＡＮアダプタ、赤外線発光部、超音波発信器などで構成され、動作検出部１０１で検出された動作に関する情報を、制御部３００に送信する。

被操作部２００は、操作部１００など他の物体が接触したことを検出する部分であり、通常、制御対象機器の一部もしくは全部またはその制御対象機器を意味的に象徴する物体（メタファとなる物体）に設けられる。被操作部２００は、通常１つの機器と対応づけられているため、通常、機器の数と同数存在する。しかしながら、必要に応じて、１つの被操作部が複数の制御対象機器と対応していてもよい。その場合には、「動作検出信号」（後述）との組み合わせにより、１つの制御対象機器が特定されるようにシステムが構成される。被操作部２００は、さらに接触検出部２０１、発信部２０２とを備える。なお、被操作部２００は、接触検出部２０１または発信部２０２と分離していてもよい。

接触検出部２０１は、接点式のスイッチ、圧電素子などで構成され、ユーザが被操作部２００に対して行う叩く、撫でる、押すなどの操作を検出する。ここで、ユーザが被操作部２００に対して行う操作は、「叩く」、「撫でる」、「押す」など幾通りかが考えられるが、本明細書では簡便のため「接触」、「接触させる」または「接触する」と統一的に表記することとする。

発信部２０２は、ＬＡＮアダプタ、赤外線発光部、超音波発信器などで構成され、接触検出部２０１で検出された接触に関する情報を、制御部３００に送信する。

制御部３００は、操作部および被操作部によって検出されたユーザの操作をもとに、制御対象機器４００への命令を決定する。制御部３００は、受信部３０１、命令部３０２および制御テーブル格納部３０３とを備える。

受信部３０１は、ＬＡＮアダプタ、赤外線受光部、超音波受信器などで構成され、動作検出部１０１で検出された動作に関する情報および接触検出部２０１で検出された接触に関する情報を、受信して命令部３０２へ送る。

制御テーブル格納部３０３は、メモリ、ハードディスクなどの記憶装置で構成され、検出された動作検出信号および接触検出信号と、それに応じて実行される操作対象機器４００への命令の対応関係を示す制御テーブルを格納する。

命令部３０２は、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）ならびにＲＡＭおよび／またはＲＯＭなどで構成され、受信部３０１が受信した動作検出信号と接触検出信号とに基づいて、制御テーブル格納部３０３に格納された制御テーブルを参照しながら、操作対象機器への命令を決定し、操作対象機器４００へ命令を送信する。

図２は、本制御システムの１つの具体的な構成例を表す概念図である。ここでは、説明を分かり易くするため、カーエアコン、パワーウインドウ、カーオーディオ、カーナビゲーションシステムといった車両内の機器を操作するインターフェースのシステムについて説明するが、本発明の範囲はこのような実施形態に限定されない。

図２において、１００ａで示した棒状のリモートコントローラは、操作部１００の一例である。リモコン１００ａは、内部に加速度センサおよび／または角加速度センサを内蔵し、ユーザが振ったり捻ったり回したりする動作を検出することが可能である。

図２において、２００Ａから２００Ｅで示した部分は、被操作部２００の配置を表す一例である。被操作部２００Ａはカーエアコンの吹出し口に設置されており、この部分にユーザが接触すると、システムは、カーエアコンを制御対象機器として認識する。例えば、カーエアコンの吹出し口２００Ａを、リモコン１００ａで「２度叩く」という操作により、カーエアコンの「ＯＮ／ＯＦＦの切替え」ができる。この場合、カーエアコンの吹出し口２００Ａをリモコン１００ａで「２度叩く」というユーザの操作は、操作条件としては、被操作部２００Ａに「２度接触する」という接触パターンと、２度叩くという動作に内在するリモコン１００ａを「２度振る」という動作パターンとの組み合わせとしてシステムに認識される。なお、被接触部２００へ接触パターンを入力するために、操作部１００ではなく他の任意の物体を使用してもよい。好ましくは、本実施形態のように、操作部１００を用いて被操作部２００に接触する場合のみ、接触パターンの入力として検出する。そうすることで、機器の誤作動をより確実に防止し得る。具体的には、例えば、バーコードをそれぞれの被操作部２００に、そして制御部３００と通信可能なバーコードリーダを操作部１００に設けて、操作部１００で接触パターンを入力する際に、それぞれの被操作部のバーコードを読み取ることによって制御対象機器を特定すればよい。あるいは、接触型ＩＣチップまたは非接触型ＩＣチップなどを被操作部２００に設け、操作部１００にはＩＣチップリーダを設けて、操作部が接触パターンを入力する際にＩＣチップの情報を読み取ることによって、制御対象機器を特定するようなシステムにすればよい。なお、バーコードまたは非接触型ＩＣチップなどを使用する場合には、制御対象機器を特定するためだけの目的であれば、「１度接触する」という入力情報の代わりに、「バーコードの読み取り」、または「非接触型ＩＣチップの読み取り」で代替させることも可能である。したがって、本明細書では、「１度接触する」という入力情報の入力には、このような「バーコードの読み取り」または「非接触型ＩＣチップの読み取り」も含まれるものとする。（複数回接触する場合には、複数回バーコードまたはＩＣチップを読み取ることとしてもよいことはもちろんである。）なお、その場合の接触パターンの入力は、バーコードリーダまたはＩＣチップリーダを介して行われる。すなわち、接触検出部２０１は、バーコードリーダまたはＩＣチップリーダに対応し、発信部２０２は、バーコードリーダまたはＩＣチップリーダ側（すなわち、操作部１００にバーコードリーダまたはＩＣチップリーダが設けられていれば、操作部１００側）に設けられている。

あるいは、バーコードリーダまたはＩＣチップリーダは、被操作部２００に設けられていてもよい。その場合には、バーコードまたはＩＣチップは、操作部１００に設けられる。

図２を再び参照して、被操作部２００Ｂは、ステアリングの上部に内蔵されており、この部分に対するユーザの接触パターンの入力は、車の前方に位置するライトまたはワイパーを制御対象機器として特定することを意味する。例えば、被操作部２００Ｂをリモコン１００ａで「１度叩く」（または「１度接触する」）というユーザの行為と、リモコン１００ａを「左右に振る」というユーザの行為とを組み合わせて、「ワイパーの作動」という制御に対応させ得る。同様に、オーディオのスピーカーに内蔵された被操作部２００Ｃに対するユーザ操作を、カーオーディオの制御に対応させ、ドアの肘掛け部に内蔵された被操作部２００Ｄに対するユーザ操作を、窓やドアロックの制御、カーナビのディスプレイに内蔵された被操作部２００Ｅに対する操作を、カーナビゲーションの制御に対応させ得る。

このように、被操作部を、制御対象機器そのものまたはそのメタファとなる物体に配置し、その被操作部に対して接触パターンを入力というユーザ操作をすることによって制御対象機器が特定されるとすることによって、ユーザは制御対象機器を直感的に認識することができる。さらに、ユーザの動作パターンの入力が、制御対象機器の動作を直感的に認識し得るような操作部の動作によって入力されることで、さらに直感的なインターフェースを構築し得る。

また、ここでは、車両内の機器の制御を例として記載したが、本発明の範囲はこのような実施形態に限定されず、例えば、室内でのテレビ、ビデオ、オーディオなどのＡＶ機器の制御など、他の任意の環境下における任意の機器の制御のために使用される場合も、本発明の範囲内であることは当業者に明らかである。

次に、図３を参照して、操作部１００内に設けられた動作検出部１０１への動作パターンの入力について詳しく説明する。図３は、ユーザにより動作パターンが入力された場合の、動作検出部１０１が検出する波形を模式的に表した図である。ここでは、ユーザが操作部１００を把持して上に向かって振ったときの波形を表す。図３において、波形５０１は、動作検出部の中に設けられた加速度センサが検出した、上下方向成分の加速度である。ユーザが上に向かって振り始めた前半部分では、プラスの波形が生じ、上に振り終えて減速する後半部分では、マイナスの波形が生じる。この加速度波形５０１の時間和を順々にとれば、速度波形５０２、変位波形５０３が得られる。そこで、例えば「ユーザが上に振った」ことを検出するためには、変位波形５０３の最大値が閾値以上であるか否かをチェックし、それが閾値以上であれば「上に振った」ことを「検出」すればよい。

また、ユーザは操作部１００を一度上に振った後、元の位置に戻すために、操作部１００を再び下に移動する必要があるが、この下への移動をユーザの情報入力のための動作と捉えずに無視するためには、操作部１００に別途スイッチを設けて、スイッチを押し続けている間のみを動作検出対象としてもよいし、加速度５０１または速度５０２の最大値がある閾値以上である場合のみ（つまり、素早く動かした場合のみ）を動作検出対象として、例えば、ゆっくりと操作部１００を下へ降ろした場合（加速度５０１または速度５０２が閾値未満である場合）には、その動作を「下に振る」として検出「しない」ようにすればよい。

次に、図４および図５を用いて、被操作部２００内に設けられた接触検出部２０１への接触パターンの入力について詳しく説明する。

図４（ａ）は、タッチパッド、接点式スイッチ等のデジタル入力デバイスを用いてユーザが接触パターンを入力する際の、入力信号の波形を表した図である。接触の発生に伴い、ゼロレベル６０１から叩きレベル６０２に向かってパルスが発生する。パルスの立ち上がりをｋｅｙ−ｄｏｗｎ（押し下げ）タイミング６０３ａ、パルスの下がりをｋｅｙ−ｕｐ（押し上げ）タイミング６０４ａと定義する。これらのパラメータは、接触した回数や接触の間隔、接触している時間などを区別して検出する場合に必要となるものである。なお、制御対象機器を特定するだけの理由で、単に被操作部の接触検出部を触る場合など、単純に一度の接触のみを検出するときは、必ずしもこのようなタイミングのパラメータを必要としない。

図４（ｂ）は、圧電センサ等のアナログ入力デバイスを用いてユーザが接触パターンを入力する際の、入力信号の波形を表した図である。ユーザによる「接触」が発生するのに伴い、波形が生じる。予め、ｋｅｙ−ｄｏｗｎと見なすための閾値６０５とｋｅｙ−ｕｐと見なすための閾値６０６を定めておき、それぞれ波形の振幅が閾値以上の場合にｋｅｙ−ｄｏｗｎタイミング６０３ｂ、ｋｅｙ−ｕｐタイミング６０４ｂを定める。この場合も、接触した回数や接触の間隔、また接触している時間を区別して検出したい場合に、これらのパラメータが必要となるが、単純に一度の接触のみを検出する場合には、必ずしもこれらのパラメータを必要としない。

次に、図５を参照して、接触検出部２０１の動作について詳しく説明する。図５は、リズムのパターンが長間隔と短間隔の２種類の間隔で構成される単純なリズム入力を検出する場合の、接触検出部２０１の処理動作を示したフローチャートである。

まず、接触検出部２０１が最初の接触を検出すると、図５の処理がスタートする。この最初の接触を検出するときには、図４に示したｋｅｙ−ｄｏｗｎのタイミングを用いることができる。次いで、ステップＳ２０１で、接触検出部２０１は、終了時間以内に次の接触が検出されたか否かを判定する（ステップＳ２０１）。ここで、「終了時間」とは、これ以上の時間が経った場合は一連のリズム入力が終了したと見なすための時間の閾値であり、通常せいぜい数十秒、より通常にはせいぜい数秒（例えば、３秒）に設定される。ステップＳ２０１において一定時間以内に次の接触を検出できなかった場合は、ステップＳ２０５で、それまでの入力による接触パターンを確定し、検出処理を終了する。これは、例えば、単純に一度の接触のみを検出する場合に相当する。一方、ステップＳ２０１において一定時間内に次の接触を検出した場合は、さらにその接触の時間間隔が定められた閾値以内であるかどうかを判定する（ステップＳ２０２）。ここでの「閾値」とは、リズムパターンとして入力される接触パターンにおいて、１つの接触と次の接触との時間間隔が、短間隔のものか、あるいは長間隔のものかを判定するための時間の閾値である。したがって、この閾値より接触の時間間隔が短ければ「短間隔」、長ければ「超間隔」と判定される。通常、例えば、この閾値は、「４００ミリ秒」などと設定される。もし、ステップＳ２０２において、閾値以内であった場合は、その接触間隔を短間隔であるとして（ステップＳ２０３）、ステップＳ２０１に戻って次の接触検出を待つ。一方、ステップＳ２０２において、閾値以上であった場合は、その接触間隔を長間隔であるとして（ステップＳ２０４）、ステップＳ２０１に戻って次の接触検出を待つ。このようにして、接触のリズムパターンを認識することができる。

次に、図６を用いて、制御部３００内に設けられた制御テーブル格納部３０３について詳しく説明する。図６は、制御テーブル格納部３０３に格納されたデータの一例を示す。

図６において、列７０１は制御対象機器４００を表し、列７０２はその制御対象機器４００を指定する際に接触する被操作部２００の位置を表している。前述したように、パワーウインドウが制御対象機器の場合は窓枠に、オーディオが制御対象機器の場合はスピーカーにというように、それぞれ被制御部２００の位置を対応させるなどして、制御対象機器そのものの表面か、または制御対象機器を表すメタファとなる物体に被操作部２００を設けると、ユーザは直感的に制御対象機器を指定することが出来る。

列７０３は、その制御対象機器４００に対する制御内容を表し、列７０４は、その制御内容を指定する際に行うユーザの動作を表す。この場合、ユーザが、実際の機器の制御内容と直感的に容易に関連付けられるような動作を設定するとよい。例えば、パワーウインドウを開ける動作を「上に振る」（パワーウインドウは上に開くため）、閉める動作を「下に振る」などとする。このように、ユーザの動作を、実際に制御する機器の制御内容を表すメタファとなる動作とすることで、機器に対する操作命令が、ユーザにとって直感的でわかりやすいものとなる。

列７０５と列７０６とは、それぞれ、ユーザの動作７０４に対応する接触パターンと動作パターンとを示す。例えば、制御対象機器が「パワーウインドウ」で、制御内容が「全開または閉めきる」の場合、操作部１００を用いて被操作部である「窓枠」を「２度叩く」というユーザの動作（列７０４）は、窓枠に「２度接触する」という接触パターンと、操作部を「２度振る」という動作パターンとの組み合わせに対応することを示している（実際に、操作部で被操作部を２度叩くというユーザの動作は、被操作部に「２度接触する」という事象と、操作部を「２度振る」という事象とに分解することができる）。また、例えば、「パワーウインドウ」を「開ける」という制御内容に対応する操作条件は、操作部の「上に振る」という動作パターンと、制御対象機器を特定するために被操作部である「窓枠」に「１度接触する」という接触パターンとの組み合わせであることを示している。なお、図６には、接触パターンが特定のリズムパターンで入力される場合などについて詳細に示してはいないが、例えば、接触間隔が短間隔の場合と長間隔の場合とで接触パターンを区別したり、あるいは、「接触」の強弱で接触パターンを区別したりすることも可能である。さらに、接触パターンを示す接触検出信号と動作パターンを示す動作検出信号とを制御部３００の受信部３０１が受信する「時間的順序」（またはユーザによる入力の時間的順序）を操作条件に含めて、「接触検出信号」→「動作検出信号」の順に受信（またはユーザが入力）した場合と、「動作検出信号」→「接触検出信号」の順に受信（またはユーザが入力）した場合とを区別し、同じ接触検出信号と動作検出信号との組み合わせであっても、受信部３０１が受信する順序（またはユーザによる入力の順序）が異なれば、操作条件としては異なる（したがって、制御内容が異なる）としてもよい。

次に、図７（ａ）および図７（ｂ）を用いて、制御部３００の命令部３０２の動作について詳しく説明する。図７（ａ）および図７（ｂ）は、制御部３００の命令部３０２の詳細な処理動作を表すフローチャートである。

先ず、図７（ａ）を参照して、制御部３００内の受信部３０１が、第一の検出信号（操作部１００からの動作検出信号または被操作部２００からの接触検出信号）を受信し、命令部３０２がその情報を読み込むと、図７（ａ）の処理がスタートする。スタートすると同時に、ステップＳ３０１において、タイマをスタートさせる。これは、後のステップにおいて、第二の検出信号が第一の検出信号の受信から一定時間以内に受信されたか否かを判断するためのものである。次いで、ステップＳ３０２において、受信部３０１が第二の検出信号（動作検出信号または接触検出信号）を受信したか否かを判断する。第二の検出信号を受信していない場合（Ｓ３０２：Ｎｏ）、次いでステップＳ３０３において、第一の検出信号を受信してからすでに一定時間が経過しているか否かを判断する。一定時間を経過している場合（ステップＳ３０３：Ｙｅｓ）、図７（ａ）の処理を終了する。一定時間がまだ経過していない場合（ステップＳ３０３：Ｎｏ）、ステップＳ３０２に戻る。ここで、ステップＳ３０３における「一定時間」とは、これ以上の時間が経過した後に次の検出信号を受信した場合、その検出信号を第二の検出信号とはみなさない（よって、第一の検出信号とみなす）とする時間の閾値であり、通常せいぜい数十秒、より通常にはせいぜい数秒に設定される。

一方、ステップＳ３０２において、第二の検出信号を受信した場合（Ｓ３０２：Ｙｅｓ）、次いで、ステップＳ３０４で、第一の検出信号と第二の検出信号との種類（接触検出信号か、または動作検出信号か）が同じか否かを判断する。もし、第一の検出信号と第二の検出信号との種類が同じ場合（例えば、第一の検出信号が接触検出信号であり、第二の検出信号も接触検出信号であるような場合）（Ｓ３０４：Ｙｅｓ）、処理を終了する。これは、機器に制御命令を送信するための前提条件として、少なくとも接触検出信号と動作検出信号との組み合わせを受信していることを要求するためである。このように、接触検出信号のみ、または動作検出信号のみでは機器が作動しないようにすることによって、機器の誤作動の危険性を最小限にすることができる。

他方、第一の検出信号と第二の検出信号との種類が異なる場合（例えば、第一の検出信号が接触検出信号であり、第二の検出信号が動作検出信号であるような場合）（Ｓ３０４：Ｎｏ）、次いでステップＳ３０５に進んで、制御テーブル格納部３０３に格納された制御テーブルのうち、接触検出信号に対応する機器についての操作条件を参照し、少なくとも動作検出信号が示す動作パターンと合致する操作条件が制御テーブルに存在するか否かを判断する。ここで、「少なくとも動作検出信号が示す動作パターンと合致する操作条件」とした理由は、例えば、接触検出信号が、単に制御対象機器を特定するためにのみ使用される場合（例えば、「１度接触する」というパターンのみの場合）、制御テーブルには特定された機器についての操作条件として、必ずしも接触パターンをバリエーションとして設ける必要がないからである。しかしながら、例えば、接触リズムパターンなどを使用して接触検出信号によっても操作条件のバリエーションを増したい場合には、もちろん、接触検出信号が示す接触パターンと動作検出信号が示す動作検出信号とで操作条件を設定する。

ステップＳ３０５で、合致する操作条件が存在しない場合（ステップＳ３０５：Ｎｏ）、処理を終了する。一方、合致する操作条件が存在する場合（ステップＳ３０５：Ｙｅｓ）、その操作条件に対して定義付けられている制御内容を機器の制御内容として確定し（ステップＳ３０６）、次いで、ステップＳ３０７において、上記制御内容に従って当該機器に制御命令を送信する。

なお、図７（ａ）のステップＳ３０３で一定時間が経過する前（あるいは、ステップＳ３０６で制御内容が確定する前、またはステップＳ３０７で制御対象機器に制御命令を送信する前）に、別の機器に対応する接触検出信号を制御部３００の受信部３０１が受信した場合、当初の機器に対する図７（ａ）の処理は終了するとしてもよい。

なお、図７（ａ）において、通常、スタートにおいて受信する第一の検出信号は、接触検出信号であり、ステップＳ３０２で受信する第二の検出信号は、動作検出信号であるが、スタートにおいて動作検出信号を受信し、ステップＳ３０２で接触検出信号を受信してもよい。しかしながら、好ましくは、スタートで接触検出信号を受信し、ステップＳ３０２では動作検出信号を受信する。こうすることで、先ず、制御対象機器を特定し、次いで、その制御内容を特定するという自然な流れに従うことができる。さらに、被接触部２００が「接触」を検出し、その情報が制御部３００へ送信された場合に、その被接触部に対応する機器が制御対象として選択されたことをユーザに知らせるようにしてもよい。そのためには、例えば、被操作部にランプを設けて、それが点灯または点滅することで、その被操作部に対応する機器が制御対象として選択されたことを知らせるような通知機能を設けてもよい。あるいは、別にディスプレイを設けて画面に特定の機器が選択されたことを知らせるメッセージを表示してもよいし、またはユーザが把持または着用する操作部が制御対象機器に応じて特定のパターンで振動するようにしてもよい。あるいは、ガイダンス音声により（例えば、「エアコンが選択されました」など）、特定の機器が選択されたことを知らせるのでもよい。このようにして、ユーザは自らの入力操作が正しく行われているか否かを確認することができるとともに、誤操作による機器の誤作動を防止することができる。

図７（ｂ）は、上記のような通知機能を使用する場合の制御部３００の命令部３０２が行う処理を示すフローチャートである。図７（ａ）と異なる点は、制御部３００が先ず、第一の検出信号として「接触検出信号」を受信することにより、図７（ｂ）の処理がスタートすること（したがって、第二の検出信号は、「動作検出信号」である（ステップＳ４０３を参照））、および接触検出信号を受信した後に、ステップＳ４０２でその接触検出信号に対応する機器が制御対象機器として選択されたことをユーザに通知するステップがあることである。このユーザへの通知は、直前の段落で説明したような方法で行えばよい。さらに、図７（ａ）では、ステップＳ３０２で第二の検出信号を受信した後に（ステップＳ３０２：Ｙｅｓ）、ステップＳ３０４で、第一と第二の検出信号の種類は同じか否かを判断するステップＳ３０４が存在したが、図７（ｂ）のフローチャートでは、第一の検出信号が接触検出信号、第二の検出信号が動作検出信号であることが前提であるため、図７（ａ）のステップＳ３０４に対応するステップは不要である。

以上説明したように、機器は、接触検出信号および動作検出信号の両方を受信したときのみ作動するように構成されているため、接触検出信号のみ、または動作検出信号のみを受信しただけでは、命令部３０２は、制御対象機器に制御命令を送信することはない。このようにして、ユーザの意図しない操作による機器の誤動作を防止することが出来る。また、動作パターンと接触パターンとの組み合わせを操作条件として制御テーブルを構成することにより、動作パターンのみ、接触パターンのみで制御テーブルを構成するよりも、操作のバリエーションが増え、より多くの種類の制御を行うことが出来る。さらに、操作条件を設定するにあたって、ユーザが接触パターンを入力する被操作部の位置、および動作パターンを入力するために使用する操作部の動作方法を、実際の制御対象機器や制御内容を連想させるものに定義しておくことにより、より直感的な命令体系を構築することが出来、命令の種類が増えてもなお使いやすさを保持することが出来る。

以上、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明したが、本発明の範囲はこれらの実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で、種々の変更、改変が可能であることは当業者に明らかである。

本発明にかかる機器制御システム、機器制御方法、および機器制御プログラムは、少数の操作デバイスによって多くの機器の機能を実現するにあたって、機器の誤動作の危険性を排除し、機器の制御のための操作をより直感的で簡単なものにするという効果を有し、各種装置を制御するユーザーインターフェース等の用途に有用である。

本発明の一実施形態に係る機器制御インターフェースのシステム構成を表す図 本制御システムの１つの具体的な構成例を表す概念図 ユーザにより動作パターンが入力された場合の、動作検出部１０１が検出する波形を模式的に表した図 （ａ）タッチパッド、接点式スイッチ等のデジタル入力デバイスを用いてユーザが接触パターンを入力する際の、入力信号の波形を表した図である。（ｂ）：圧電センサ等のアナログ入力デバイスを用いてユーザが接触パターンを入力する際の、入力信号の波形を表した図 リズムのパターンが長間隔と短間隔の２種類の間隔で構成される単純なリズム入力を検出する場合の、接触検出部２０１の処理動作を示したフローチャート 制御テーブル格納部３０３に格納されたデータの一例 制御部３００の命令部３０２の詳細な処理動作を表すフローチャート 通知機能を使用する場合の制御部３００の命令部３０２が行う処理を示すフローチャート

符号の説明

１００・・・操作部
１００ａ・・・操作部
１０１・・・動作検出部
１０２・・・発信部
２００・・・被操作部
２００Ａ〜Ｅ・・・被操作部
２０１・・・接触検出部
２０２・・・発信部
３００・・・制御部
３０１・・・受信部
３０２・・・命令部
３０３・・・制御テーブル格納部
４００・・・制御対象機器
５０１・・・加速度波形
５０２・・・速度波形
５０３・・・変位波形
６０１・・・休拍レベル
６０２・・・打拍レベル
６０３ａ，６０３ｂ・・・ｋｅｙ ｄｏｗｎタイミング
６０４ａ，６０４ｂ・・・ｋｅｙ ｕｐタイミング
６０５・・・ｋｅｙ ｄｏｗｎ閾値
６０６・・・ｋｅｙ ｕｐ閾値
７０１・・・制御対象機器の列
７０２・・・被操作部の位置の列
７０３・・・制御内容の列
７０４・・・ユーザの動作の列
７０５・・・接触パターンの列
７０６・・・動作パターンの列

Claims (17)

1. 複数の機器の動作を制御する機器制御システムであって、
   それぞれが異なる機器と関連付けられて配置されており、物体の接触を検出すると、対応する機器のための接触検出信号を出力する複数の接触検出部と、
   ユーザが把持または着用する物体の動作を検出し、検出した動作パターンを示すための動作検出信号を出力する動作検出部と、
   各前記接触検出部および前記動作検出部と通信可能に接続された制御部とを備え、
   前記制御部は、
   前記接触検出部からの前記接触検出信号および前記動作検出部からの前記動作検出信号を受信するための情報受信部と、
   少なくとも前記動作検出信号が示す動作パターンに基づく操作条件に対して機器の制御内容が定義付けられた制御テーブルを格納した制御テーブル格納部と、
   前記情報受信部が前記接触検出信号および前記動作検出信号を受信すると、前記制御テーブル格納部に格納された制御テーブルのうち当該接触検出信号に対応する機器に関する操作条件を参照し、当該動作検出信号が示す動作パターンと合致する操作条件に対して定義付けられている制御内容に従って当該機器に制御命令を送信する命令部とを含む、機器制御システム。
2. 前記制御部は、無線通信手段により前記接触検出部と通信可能に接続されている、請求項１に記載のシステム。
3. 前記制御部は、無線通信手段により前記動作検出部と通信可能に接続されている、請求項１または２に記載のシステム。
4. 前記無線通信手段は、無線ＬＡＮ送／受信部、赤外線発／受光部、または超音波発／受信器である、請求項２または３に記載のシステム。
5. 前記接触検出部は、対応する前記機器もしくはその付近、または当該機器を意味的に象徴する物体上に設けられている、請求項１〜４のいずれかに記載のシステム。
6. 前記接触検出部は、タッチパッド、接点式スイッチ、圧電素子、バーコードリーダ、接触型ＩＣチップリーダ、非接触型ＩＣチップリーダのうちの少なくとも１つを含む、請求項１〜５のいずれかに記載のシステム。
7. 前記動作検出信号が示す動作パターンは、前記ユーザが把持または着用する物体の角加速度、加速度、速度、および位置のうちの少なくとも１つで特徴付けられる、請求項１〜６のいずれかに記載のシステム。
8. 前記動作パターンは、前記制御対象機器の動作と直感的に関連付けられた動作で特徴付けられている、請求項７に記載のシステム。
9. 前記動作検出部は、前記ユーザが把持または着用する物体に組み込まれている、請求項８に記載のシステム。
10. 前記動作検出部は、加速度センサ、角加速度センサ、ＧＰＳ、およびジャイロスコープのうちの少なくとも１つを含む、請求項９に記載のシステム。
11. 前記ユーザが把持または着用する物体の前記接触検出部への接触が、他の任意の物体の前記接触検出部への接触と区別される、請求項１０に記載のシステム。
12. 前記操作条件は、前記接触検出信号が示す接触パターンと前記動作検出信号が示す動作パターンとの組み合わせに基づいている、請求項１〜１１のいずれかに記載のシステム。
13. 前記接触検出信号が示す接触パターンは、接触の強さ、接触回数、および接触リズムのうちの少なくとも１つで特徴付けられる、請求項１２に記載のシステム。
14. 前記操作条件は、前記制御部が一定時間内に受信する、接触検出信号が示す接触パターンと動作検出信号が示す動作パターンとの組み合わせに基づいている、請求項１〜１３に記載のシステム。
15. 前記操作条件は、前記制御部が一定時間内に受信する、接触検出信号が示す接触パターンと動作検出信号が示す動作パターンとの組み合わせと、当該接触検出信号と当該動作検出信号とを前記制御部が受信する時間的順序とに基づいている、請求項１４に記載のシステム。
16. 複数の機器の動作を制御する方法であって、
    それぞれが異なる機器と関連付けられた複数の接触検出部が検出する接触検出信号に基づいて制御対象機器を特定するステップと、
    ユーザが把持または着用する物体の動作を検出する動作検出部が検出する動作検出信号が示す動作パターンに少なくとも基づいて前記制御対象機器の動作を特定するステップと、
    前記特定された制御対象機器を、前記特定された動作に従って動作させるステップとを含む、機器制御方法。
17. 機器の動作の制御をコンピュータに行わせる機器制御プログラムであって、
    それぞれが異なる機器と関連付けられた複数の接触検出部が検出する接触検出信号に基づいて制御対象機器を特定する処理と、
    ユーザが把持または着用する物体の動作を検出する動作検出部が検出する動作検出信号が示す動作パターンに少なくとも基づいて前記制御対象機器の動作を特定する処理と、
    前記特定された制御対象機器を前記特定された動作に基づいて動作させる処理とをコンピュータに実行させる、機器制御プログラム。
    
    

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