入力装置
【課題】人間の下顎の動きに伴う表皮の変動を検出することにより、入力装置の製造コストを削減し、小型化することが可能な入力装置を提供する。
【解決手段】外部機器を制御する制御信号を外部機器に出力する入力装置１であって、人間の下顎の動きに伴う表皮の変動を検出する少なくとも１つのセンサ３ａ，３ｂと、表皮の変動に基づいて制御信号を生成する信号生成部４とを備える。なお、表皮の変動は、こめかみの表皮の変動である。また、センサ３ａ，３ｂは、表皮の変動を表皮に接触することなく検出する。
【解決手段】外部機器を制御する制御信号を外部機器に出力する入力装置１であって、人間の下顎の動きに伴う表皮の変動を検出する少なくとも１つのセンサ３ａ，３ｂと、表皮の変動に基づいて制御信号を生成する信号生成部４とを備える。なお、表皮の変動は、こめかみの表皮の変動である。また、センサ３ａ，３ｂは、表皮の変動を表皮に接触することなく検出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサの検出結果に基づいて、外部機器に制御信号を出力する入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、コンピュータをいつでもどこでも使用することが可能なユビキタスコンピューティングの検討が進んでいる。ユビキタスコンピューティングにおいて、特に、近年では、コンピュータを身につけることが可能なウェアラブルコンピュータが注目されている。ウェアラブルコンピュータは、日常生活の中で常時利用することができ、かつ、いわゆるハンズフリーで別の作業を行うことができるというメリットがある。
【０００３】
このようなウェアラブルコンピュータに備えられる入力装置の一例として、例えば、ヘッドフォンを用いた視線インタフェースが提案されている（例えば、非特許文献１参照）。すなわち、この視線インタフェースは、角膜が網膜に対して正に帯電していることを利用した視線検出方法（ＥＯＧ；Electro Oculogram）を用いることにより、視線の方向に応じて、外部機器の制御信号を出力可能な装置である。具体的には、この視線インタフェースは、ヘッドフォンが装着される両耳近傍の位置に複数の電極を貼り付けることにより、人間の眼球運動に伴うＥＯＧを検出信号として検出し、例えば、カルマンフィルタを用いることによって人間の視線の方向を推定する。視線インタフェースは、推定した視線の方向に応じて、外部機器の制御信号を出力する。
【非特許文献１】真鍋宏幸、福本雅朗、「ヘッドフォンを用いた常時装用視線インタフェース」、インタラクション２００６論文集、社団法人情報処理学会、２００６年、ｐ２３−２４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の入力装置は、人間の眼球運動に伴うＥＯＧを検出信号として検出し、カルマンフィルタを用いることによって人間の視線の方向を推定するので、入力装置の処理が複雑化する。入力装置による処理が複雑化するので、複数かつ高機能な部品を用いて入力装置を構成する必要があり、入力装置の製造コストがかかる。また、入力装置が大型化する。
【０００５】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、人間の下顎の動きに伴う表皮の変動を検出することにより、入力装置の製造コストを削減し、小型化することが可能な入力装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために本発明における入力装置は、外部機器を制御する制御信号を前記外部機器に出力する入力装置であって、人間の下顎の動きに伴う表皮部分の変動を検出する少なくとも１つのセンサと、前記表皮部分の変動に基づいて前記制御信号を生成する信号生成部とを備える。
【０００７】
本発明の入力装置によれば、センサは、人間の下顎の動きに伴う表皮部分の変動を検出する。信号生成部は、表皮部分の変動に基づいて制御信号を生成する。これにより、上記従来の入力装置と比較して、入力装置の製造コストを削減し、小型化することができる。
【０００８】
また、本発明の入力装置をユーザが装着した場合、このユーザは、下顎を動かすだけで、例えば、外部機器を動作させることが可能となる。下顎は、手足の動き、首の動き、眉の動き、瞬きなどと比較して、小さな動作で動かすことができ、かつ、下顎を動かしている本人以外の第三者からはこの下顎の動きに気付き難い。このため、ユーザが、例えば、公共の場において入力装置を使用した場合であっても、誰にも気付かれることなく、極めて自然な動きで、外部機器を動作させることが可能となる。また、ユーザは、視覚、聴覚、蝕運動覚、嗅覚、および、味覚などを損なうことなく、入力装置を使用することが可能となる。
【０００９】
上記本発明における入力装置においては、前記センサは、人間のまぶたの動きに伴う表皮の変動をさらに検出する態様とするのが好ましい。
【００１０】
この構成によれば、センサは、人間のまぶたの動きに伴う表皮の変動をさらに検出するので、信号生成部は、この表皮の変動に基づいて制御信号を生成することができる。一例として、信号生成部は、センサが人間の下顎の動きに伴う表皮の変動を検出した場合と、センサが人間のまぶたの動きに伴う表皮の変動を検出した場合とで、互いに異なる制御信号を生成することが可能となる。また、他の例として、信号生成部は、センサが人間の下顎の動きに伴う表皮の変動を検出した場合と、センサが人間のまぶたの動きに伴う表皮の変動を検出した場合とで、互いに同一の制御信号を生成することも可能となる。
【００１１】
上記本発明における入力装置においては、前記センサは、前記表皮部分の変動を前記表皮部分に接触することなく検出する態様とするのが好ましい。この構成によれば、表皮部分の変動を表皮部分に接触して検出するセンサと比較して、人間の表皮部分における、例えば、汗などの影響を抑えることができる。
【００１２】
上記本発明における入力装置においては、前記センサは、前記表皮部分に光を照射する光照射部と、前記表皮部分で反射した反射光を受光する受光部と、前記反射光の光量を検出する検出部とを含む態様とするのが好ましい。
【００１３】
この構成によれば、センサは、光センサにて構成されているので、光センサと同様の非接触型の超音波センサや角速度センサ、ＣＣＤなどと比較して、安価となる。これにより、入力装置の製造コストを削減することができる。なお、光センサとしては、例えば、フォトリフレクタが好ましい。
【００１４】
また、上記目的を達成するために本発明における入力装置は、外部機器を制御する制御信号を前記外部機器に出力する入力装置であって、人間の表皮部分に接触し、前記表皮部分の変動に伴って変動する接触部と、前記接触部の変動に伴って変動するセンサと、前記制御信号を生成する信号生成部とを備え、前記センサは、前記センサの変動に伴って変化する、前記センサと前記表皮部分とは異なる表皮部分との間の距離を検出し、前記信号生成部は、前記距離に基づいて前記制御信号を生成する。なお、前記表皮部分は、人間の下顎の動きに伴って変動する部分であることが好ましい。
【００１５】
本発明の入力装置によれば、接触部は、人間の表皮部分に接触し、表皮部分の変動に伴って変動する。また、センサは、接触部の変動に伴って変動する。ここで、センサは、当該センサの変動に伴って変化する、当該センサと前記表皮部分とは異なる表皮部分との間の距離を検出する。信号生成部は、前記距離に基づいて前記制御信号を生成する。これにより、上記従来の入力装置と比較して、入力装置の製造コストを削減し、小型化することができる。
【００１６】
上記本発明における入力装置においては、前記センサは、前記異なる表皮部分に光を照射する光照射部と、前記異なる表皮部分で反射した反射光を受光する受光部と、前記反射光の光量を検出する検出部とを含む態様とするのが好ましい。
【００１７】
この構成によれば、センサは、光センサにて構成されているので、光センサと同様の非接触型の超音波センサや角速度センサ、ＣＣＤなどと比較して、安価となる。これにより、入力装置の製造コストを削減することができる。
【００１８】
上記本発明における入力装置においては、前記接触部に接続され、前記接触部の変動に伴って変動する接続部をさらに備え、前記センサは、前記接続部に設けられ、前記接続部は、前記センサに前記接触部の変動を伝える態様とするのが好ましい。
【００１９】
また、上記本発明における入力装置においては、前記接続部は、前記接触部の変動を増幅して前記センサに伝える態様とするのが好ましい。
【００２０】
この構成によれば、接続部は、接触部の変動を増幅してセンサへ伝えるので、接触部の変動が微弱であっても、当該センサは、当該接触部の変動を確実に検出することが可能となる。
【００２１】
上記本発明における入力装置においては、前記表皮部分は、人間のまぶたの動きに伴って変動する部分である態様とするのが好ましい。
【００２２】
また、上記本発明における入力装置においては、前記表皮部分は、こめかみの表皮部分である態様とするのが好ましい。
【００２３】
上記本発明における入力装置においては、前記信号生成部は、前記表皮部分の変動のパターンに応じて、前記制御信号を生成する態様とするのが好ましい。
【００２４】
この構成によれば、センサと表皮部分との距離に依存することなく、信号生成部は、表皮部分の変動のパターンに応じて、制御信号を生成することが可能となる。これにより、例えば、本発明の入力装置をユーザが装着した場合、このユーザは、センサの位置を厳密に調整する必要がない。この結果、ユーザの手間を省くことができる。
【００２５】
上記本発明における入力装置においては、前記制御信号は、２値の信号であり、前記信号生成部は、前記表皮部分の変動のパターンが第１のパターンである場合には、前記２値の信号のうちの一方を生成し、前記表皮部分の変動のパターンが第２のパターンである場合には、前記２値の信号のうちの他方を生成する態様とするのが好ましい。
【００２６】
この構成によれば、信号生成部により生成された制御信号を、例えば、外部機器に対する電源のＯＮ／ＯＦＦ信号、音楽プレーヤに対する再生／停止信号などに適用することが可能となる。
【００２７】
上記本発明における入力装置においては、前記信号生成部は、少なくとも１つのパターン、および、前記少なくとも１つのパターンに対応する少なくとも１つの制御信号を格納する格納部と、前記少なくとも１つのパターンのうち、前記表皮部分の変動に一致するパターンを判定する判定部と、前記一致するパターンに対応する制御信号を出力する制御信号出力部とを含む態様とするのが好ましい。
【００２８】
この構成によれば、格納部は、少なくとも１つのパターン、および、少なくとも１つのパターンに対応する少なくとも１つの制御信号を格納する。判定部は、少なくとも１つのパターンのうち、表皮部分の変動に一致するパターンを判定する。制御信号出力部は、一致するパターンに対応する制御信号を出力する。これにより、制御信号出力部は、様々な表皮の変動のパターンに応じて、様々な制御信号を出力することが可能となる。
【発明の効果】
【００２９】
以上のように、本発明の入力装置は、人間の下顎の動きに伴う表皮の変動を検出することにより、入力装置の製造コストを削減し、小型化することが可能であるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明のより具体的な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３１】
[実施の形態１]
図１は、本実施形態に係る入力装置１の装着例を示す概略図である。なお、図１（ａ）は、本実施形態に係る入力装置１を装着した人間の顔を正面から見た図、図１（ｂ）は、本実施形態に係る入力装置１を装着した人間の頭を上面から見た図である。
【００３２】
すなわち、本実施形態に係る入力装置１は、装着部２、右センサ３ａ、左センサ３ｂ、および、信号生成部４を備えている。
【００３３】
装着部２は、人間の頭部Ｈにおける額に装着可能な器具である。装着部２は、例えば、Ｕ字型の固定用器具からなり、アルミニウム合金などの弾性部材から構成される。つまり、人間が手で装着部２を外側に広げて頭部Ｈに挿入し手を離すと、人間の頭部Ｈの内側に向けて弾性力が働くので、装着部２が人間の頭部Ｈに装着される。図１に示す例では、装着部２が、人間の頭部Ｈにおける額から耳にかけて装着されており、装着部２には、人間の右側のこめかみＡに対応するように、右センサ３ａが設けられ、人間の左側のこめかみＡに対応するように、左センサ３ｂが設けられている。なお、信号生成部４は、右センサ３ａの近傍に位置するように、装着部２に設けられている。右センサ３ａおよび左センサ３ｂは、人間の表皮（皮膚）に対して非接触となるように、装着部２に設けられている。右センサ３ａは、例えば、光センサから構成されており、人間の下顎の動きに伴う右側のこめかみＡにおける表皮の変動を検出するセンサである。左センサ３ｂは、例えば、光センサから構成されており、人間の下顎の動きに伴う左側のこめかみＡにおける表皮の変動を検出するセンサである。信号生成部４は、例えば、シングルチップマイコンから構成されており、右センサ３ａおよび左センサ３ｂから検出されたこめかみＡの表皮の変動に基づいて、外部機器を制御する制御信号を外部機器に出力する。
【００３４】
なお、以下では、互いに同じ機能を有している部材を説明する際、特に区別する必要のある場合にのみ、例えば、右センサ３ａのように、それぞれを区別するための英小文字を付して説明し、特に区別する必要がない場合、あるいは、総称する場合には、例えば、センサ３のように、英小文字を付さずに説明する。
【００３５】
ここで、図１に示す例では、センサ３は、光センサにて構成されているので、人間の下顎の動きに伴う表皮の変動をこの表皮に対して非接触で検出することが可能である。これにより、センサ３が、例えば、筋電位、あるいは、ひずみセンサのように、接触型のセンサで構成されている場合と比較して、人間の表皮における、例えば、汗などの影響を抑えることができる。但し、人間の表皮における、例えば、汗などの影響を考慮する必要がない場合は、非接触型の光センサに代えて、接触型のセンサを用いても良い。また、非接触型のセンサとして、光センサの代わりに、超音波センサ、角速度センサ、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）などを用いても良い。すなわち、センサ３は、人間の下顎の動きに伴う表皮の変動を検出できれば、様々な任意のセンサを用い得る。
【００３６】
図２は、咀嚼筋の一つである側頭筋の動作を説明するための説明図である。図２に示すように、咀嚼筋５は、主に、側頭筋５ａ、咬筋５ｂ、および、下顎上筋群５ｃからなる。つまり、咀嚼筋５は、下顎６の運動（例えば、咀嚼運動）に関わる筋の総称である。ここで、人間が、例えば、咀嚼あるいは奥歯を噛み締めることにより下顎６を動かすと、咀嚼筋５の一つである側頭筋５ａが収縮（変化）する。側頭筋５ａが収縮するので、人間の耳７の近傍かつ略前方に位置するこめかみＡの表皮が隆起する。こめかみＡは、図示しない前頭骨、頬骨、および、側頭骨の頬骨突起に囲まれた凹みに位置している。本実施形態に係る入力装置１は、図１に示すように、右センサ３ａおよび左センサ３ｂを、左右のこめかみＡに対応させるように装着することで、左右のこめかみＡの表皮の変動（隆起の有無）を検出する。
【００３７】
図３は、本実施形態に係る入力装置１におけるセンサ３および信号生成部４の概略構成を示すブロック図である。
【００３８】
センサ３は、例えば、光センサから構成されている。光センサとして、フォトリフレクタ（反射型フォトセンサ）であることが好ましい。フォトリフレクタは安価だからである。右センサ３ａは、光照射部３１ａ、受光部３２ａ、および、検出部３３ａを備えている。左センサ３ｂも、光照射部３１ｂ、受光部３２ｂ、および、検出部３３ｂを備えている。
【００３９】
光照射部３１は、こめかみＡに検出光を照射する。光照射部３１は、例えば、発光ダイオード、赤外線ダイオードなどから構成されている。受光部３２は、こめかみＡにて反射された検出光を反射光として受光する。受光部３２は、例えば、フォトトランジスタから構成されている。検出部３３は、受光部３２が受光した反射光の光量を検出信号として検出する。すなわち、検出部３３は、下顎６の動きに伴うこめかみＡの表皮の変動を、受光部３２が受光した反射光の光量の変化として検出する。検出部３３は、検出した検出信号を信号生成部４に出力する。
【００４０】
信号生成部４は、例えば、シングルチップマイコンから構成されており、センサ３から出力された検出信号に基づいて、“Ｈｉｇｈ”の制御信号または“Ｌｏｗ”の制御信号を生成し、生成した“Ｈｉｇｈ”の制御信号または“Ｌｏｗ”の制御信号を外部機器に出力する機能を有している。このため、信号生成部４は、信号処理部４１ａ，４１ｂ、判定部４２、および、制御信号出力部４３を備えている。なお、本実施形態に係る外部機器は、単に、本実施形態に係る入力装置１に対して外部に存在する機器という意味である。すなわち、入力装置１と外部機器とを備えたシステムとして考えた場合、実際には、外部機器は主装置であって、入力装置１はこの主装置に対する入力インタフェースとなる。
【００４１】
信号処理部４１は、センサ３から出力された検出信号をデジタル信号に変換する。すなわち、信号処理部４１は、検出信号を判定部４２で処理可能なようにデジタル信号に変換する。このため、信号処理部４１は、例えば、Ａ／Ｄコンバータから構成される。Ａ／Ｄコンバータとしては、逐次比較型のＡ／Ｄコンバータ、Ｖ／Ｆ変換型のＡ／Ｄコンバータなどが用いられる。信号処理部４１は、変換したデジタル信号を判定部４２に出力する。
【００４２】
判定部４２は、単位時間において、信号処理部４１ａから出力されたデジタル信号が、所定の変動パターンを示しており、かつ、信号処理部４１ｂから出力されたデジタル信号が、所定の変動パターンを示している場合、“Ｈｉｇｈ”の制御信号の生成を指示する生成信号を出力する。本実施形態においては、人間が、下顎６を動かすことによって、１秒間程度奥歯を噛み締め続けた場合に、判定部４２は、“Ｈｉｇｈ”の制御信号の生成を指示する生成信号を出力する。
【００４３】
制御信号出力部４３は、判定部４２から出力された生成信号に基づいて、“Ｈｉｇｈ”の制御信号を生成する。制御信号出力部４３は、生成した“Ｈｉｇｈ”の制御信号を外部機器に出力する。なお、制御信号出力部４３は、判定部４２から生成信号が出力されない場合、“Ｌｏｗ”の制御信号を生成する。制御信号出力部４３は、生成した“Ｌｏｗ”の制御信号を外部機器に出力する。なお、制御信号出力部４３は、制御信号が入力される外部機器の特性に合うように、制御信号を生成する機能を備えていても良い。
【００４４】
以下では、本実施形態に係る判定部４２による具体的な処理について、図４を参照しながら詳細に説明する。
【００４５】
図４は、人間が１秒間程度奥歯を噛み締め続けた場合の検出信号の一例を示す図である。なお、図５は、人間がゆっくりと奥歯でガムを１回噛んだ場合の検出信号の一例を示す図である。図６は、人間が無意識に瞬きを１回行った場合の検出信号の一例を示す図である。図７は、人間が秒速１ｍ程度の速度で舗装された平地を歩行した場合の検出信号の一例を示す図である。図８は、人間が任意の会話を発話した場合の検出信号の一例を示す図である。図４〜図８において、縦軸は電圧（ｍＶ）、横軸は時間（秒）を表す。
【００４６】
本実施形態においては、センサ３が、図４に示す検出信号を信号生成部４へ出力したものとする。判定部４２は、まず、時刻ｔ1における電圧値Ｖ1と、時刻ｔ2（時刻ｔ1より大）おける電圧値Ｖ2とを比較する。図４に示す例では、判定部４２は、時刻ｔ1「０．０５ｓ」における電圧値Ｖ1「３１０ｍＶ」と、時刻ｔ2「０．３５ｓ」における電圧値Ｖ2「４６０ｍＶ」とを比較する。そして、判定部４２は、時刻ｔ1〜時刻ｔ2における電圧の増加値が所定の範囲ΔＡ内を示しているか否かを判定する。図４に示す例では、判定部４２は、時刻ｔ1〜時刻ｔ2における電圧の増加値「１５０ｍＶ」が所定の範囲ΔＡ「７３ｍＶ〜２２０ｍＶ」内を示していると判定する。
【００４７】
時刻ｔ1〜時刻ｔ2における電圧の増加値が所定の範囲ΔＡ内を示している場合、判定部４２は、時刻ｔ2から一定時間Ｔが経過した時刻ｔ3における電圧値Ｖ3と、時刻ｔ4（時刻ｔ3より大）における電圧値Ｖ4とを比較する。図４に示す例では、判定部４２は、時刻ｔ2から一定時間Ｔ「０．３ｓ」が経過した時刻ｔ3「０．６５ｓ」における電圧値Ｖ3「４６０ｍＶ」と、時刻ｔ4「０．９５ｓ」における電圧値Ｖ4「４５５ｍＶ」とを比較する。そして、判定部４２は、時刻ｔ3〜時刻ｔ4における電圧の変化値が所定の範囲ΔＢ内を示しているか否かを判定する。図４に示す例では、判定部４２は、時刻ｔ3〜時刻ｔ4における電圧の変化値「−５ｍＶ」が所定の範囲ΔＢ「±４８ｍＶ」内を示していると判定する。
【００４８】
時刻ｔ3〜時刻ｔ4における電圧の変化値が所定の範囲ΔＢ内を示している場合、判定部４２は、時刻ｔ4における電圧値Ｖ4と、時刻ｔ5（時刻ｔ4より大）における電圧値Ｖ5とを比較する。図４に示す例では、判定部４２は、時刻ｔ4「０．９５ｓ」における電圧値Ｖ4「４５５ｍＶ」と、時刻ｔ5「１．２５ｓ」における電圧値Ｖ5「４５３ｍＶ」とを比較する。そして、判定部４２は、時刻ｔ4〜時刻ｔ5における電圧の変化値が所定の範囲ΔＢ内を示しているか否かを判定する。図４に示す例では、判定部４２は、時刻ｔ4〜時刻ｔ5における電圧の変化値「−２ｍＶ」が所定の範囲ΔＢ「±４８ｍＶ」内を示していると判定する。
【００４９】
時刻ｔ4〜時刻ｔ5における電圧の変化値が所定の範囲ΔＢ内を示している場合、判定部４２は、時刻ｔ5における電圧値Ｖ5と、時刻ｔ6（時刻ｔ5より大）における電圧値Ｖ6とを比較する。図４に示す例では、判定部４２は、時刻ｔ5「１．２５ｓ」における電圧値Ｖ5「４５３ｍＶ」と、時刻ｔ6「１．５５ｓ」における電圧値Ｖ6「３２５ｍＶ」とを比較する。そして、判定部４２は、時刻ｔ5〜時刻ｔ6における電圧の減少値が所定の範囲ΔＣ内を示しているか否かを判定する。図４に示す例では、判定部４２は、時刻ｔ5〜時刻ｔ6における電圧の減少値「１２８ｍＶ」が所定の範囲ΔＣ「４８ｍＶ〜２２０ｍＶ」内を示していると判定する。
【００５０】
時刻ｔ5〜時刻ｔ6における電圧の減少値が所定の範囲ΔＣ内を示している場合、判定部４２は、“Ｈｉｇｈ”の制御信号の生成を指示する生成信号を出力する。すなわち、図４に示す例では、判定部４２は、“Ｈｉｇｈ”の制御信号の生成を指示する生成信号を出力する。
【００５１】
ここで、上記の一定時間Ｔ、所定の範囲ΔＡ、所定の範囲ΔＢ、および、所定の範囲ΔＣは、判定部４２の図示しないメモリに予め記録されている。
【００５２】
なお、時刻ｔ3〜時刻ｔ4における電圧の変化値が所定の範囲ΔＢ内を示していない場合、判定部４２は、時刻ｔ3〜時刻ｔ4における電圧の減少値が所定の範囲ΔＣ内を示しているか否かを判定し、時刻ｔ3〜時刻ｔ4における電圧の減少値が所定の範囲ΔＣ内を示している場合、“Ｈｉｇｈ”の制御信号の生成を指示する生成信号を出力するようにしても良い。
【００５３】
また、時刻ｔ4〜時刻ｔ5における電圧の変化値が所定の範囲ΔＢ内を示していない場合、判定部４２は、時刻ｔ4〜時刻ｔ5における電圧の減少値が所定の範囲ΔＣ内を示しているか否かを判定し、時刻ｔ4〜時刻ｔ5における電圧の減少値が所定の範囲ΔＣ内を示している場合、“Ｈｉｇｈ”の制御信号の生成を指示する生成信号を出力するようにしても良い。
【００５４】
すなわち、本実施形態に係る判定部４２は、人間がゆっくりと奥歯でガムを１回噛んだ場合（図５参照）、人間が無意識に瞬きを１回行った場合（図６参照）、人間が秒速１ｍ程度の速度で舗装された平地を歩行した場合（図７参照）、人間が任意の会話を発話した場合（図８参照）などでは、生成信号を出力しない。つまり、本実施形態に係る判定部４２は、上記より、人間が１秒間程度奥歯を噛み締め続けた場合（図４参照）に限って、生成信号を出力することが可能となる。
【００５５】
また、本実施形態に係る判定部４２は、センサ３とこめかみＡの表皮との距離に依存することなく、信号処理部４１から出力されたデジタル信号が、所定の変動パターンを示している場合に、生成信号を出力することが可能となる。これにより、本実施形態に係る入力装置１を装着したユーザは、センサ３の位置を厳密に調整する必要がない。それゆえ、ユーザの手間を省くことができる。
【００５６】
これにより、本実施形態に係る入力装置１は、例えば、外部機器に対する電源のＯＮ／ＯＦＦ、音楽プレーヤに対する再生／停止、マウスのクリック動作、目、耳、手、足などの不自由な身障者のための意思伝達装置、あるいは、咀嚼の指導用機器など、様々な用途に適用することが可能な入力インタフェースとなる。また、本実施形態に係る入力装置１を、例えば、ヘッドマウントディスプレイ、ヘッドホンスピーカ、骨伝導スピーカなどの外部機器に接続することにより、ウェアラブルコンピュータとして構成することも可能である。
【００５７】
なお、上記では、判定部４２は、単位時間において、信号処理部４１から出力されたデジタル信号が、所定の変動パターンを示している場合、“Ｈｉｇｈ”の制御信号の生成を指示する生成信号を出力する例について説明したが、これに限定されない。例えば、判定部４２は、単位時間において、信号処理部４１から出力されたデジタル信号が、閾値以上を示している場合、“Ｈｉｇｈ”の制御信号の生成を指示する生成信号を出力するようにしても良い。
【００５８】
ところで、上記の信号生成部４は、パーソナルコンピュータなどの任意のコンピュータにプログラムをインストールすることによっても実現される。すなわち、上記の信号処理部４１、判定部４２、および、制御信号出力部４３は、コンピュータのＣＰＵがこれらの機能を実現するプログラムに従って動作することによって具現化される。したがって、信号処理部４１、判定部４２、および、制御信号出力部４３の機能を実現するためのプログラムまたはそれを記録した記録媒体も、本発明の一実施形態である。
【００５９】
次に、上記の構成に係る入力装置１の動作について、図９を参照しながら説明する。
【００６０】
図９は、入力装置１の動作の概要を示すフローチャートである。すなわち、図９に示すように、センサ３は、下顎６の動きに伴うこめかみＡの表皮の変動を検出信号として検出する（工程Ｏｐ１）。信号処理部４１は、工程Ｏｐ１にて検出された検出信号をデジタル信号に変換する（工程Ｏｐ２）。
【００６１】
次に、判定部４２は、単位時間において、工程Ｏｐ２にて変換されたデジタル信号が、所定の変動パターンを示しているか否かを判定する（工程Ｏｐ３）。判定部４２は、単位時間において、工程Ｏｐ２にて変換されたデジタル信号が、所定の変動パターンを示していると判定すれば（工程Ｏｐ３にてＹＥＳ）、“Ｈｉｇｈ”の制御信号の生成を指示する生成信号を出力する（工程Ｏｐ４）。制御信号出力部４３は、工程Ｏｐ４にて出力された生成信号に基づいて、“Ｈｉｇｈ”の制御信号を生成する（工程Ｏｐ５）。制御信号出力部４３は、工程Ｏｐ５にて生成された“Ｈｉｇｈ”の制御信号を外部機器に出力する（工程Ｏｐ６）。
【００６２】
一方、判定部４２は、単位時間において、工程Ｏｐ２にて変換されたデジタル信号が、所定の変動パターンを示していないと判定すれば（工程Ｏｐ３にてＮＯ）、制御信号出力部４３は、“Ｌｏｗ”の制御信号を生成する（工程Ｏｐ７）。制御信号出力部４３は、工程Ｏｐ７にて生成された“Ｌｏｗ”制御信号を外部機器に出力する（工程Ｏｐ８）。
【００６３】
以上のように、本実施形態に係る入力装置１によれば、センサ３は、人間の下顎６の動きに伴うこめかみＡの表皮の変動を検出する。信号生成部４は、こめかみＡの表皮の変動に基づいて制御信号を生成する。これにより、上記従来の入力装置と比較して、入力装置の製造コストを削減し、小型化することができる。
【００６４】
また、本実施形態に係る入力装置１をユーザが装着した場合、このユーザは、下顎６を動かすだけで、例えば、外部機器を動作させることが可能となる。下顎６は、手足の動き、首の動き、眉の動き、瞬きなどと比較して、小さな動作で動かすことができ、かつ、下顎６を動かしている本人以外の第三者からはこの下顎６の動きに気付き難い。このため、ユーザが、例えば、公共の場において入力装置１を使用した場合であっても、誰にも気付かれることなく、極めて自然な動きで、外部機器を動作させることが可能となる。また、ユーザは、視覚、聴覚、蝕運動覚、嗅覚、および、味覚などを損なうことなく、入力装置１を使用することが可能となる。
【００６５】
なお、本実施形態に係る入力装置１では、人間が１秒間程度奥歯を噛み締め続けた場合に、“Ｈｉｇｈ”の制御信号を出力する例について説明したが、これに限定されない。例えば、奥歯を２回噛み締めた場合に、“Ｈｉｇｈ”の制御信号を出力するようにしても良い。すなわち、奥歯の噛み締め方（一定時間、回数など）を種々組み合わせることにより、人間がこの組み合わせに対応する動作を行った場合に、“Ｈｉｇｈ”の制御信号を出力するようにしても良い。また、人間が１秒間程度奥歯を噛み締め続けた場合に、“Ｈｉｇｈ”の制御信号を出力することに代えて、“Ｌｏｗ”の制御信号を出力するようにしても良い。
【００６６】
また、本実施形態に係る入力装置１では、センサ３が、下顎６の動きに伴うこめかみＡの表皮の変動を検出する例について説明したが、これに限定されない。例えば、センサ３が、下顎６の動きに伴う頬の表皮の変動を検出するようにしても良いし、口の周囲における表皮の変動を検出するようにしても良い。すなわち、センサ３が、下顎６の動きに伴う表皮の変動を検出できれば、こめかみＡの表皮には限定されない。
【００６７】
[実施の形態２]
実施の形態１では、人間が１秒間程度奥歯を噛み締め続けた場合に、制御信号出力部が“Ｈｉｇｈ”の制御信号を外部機器に出力し、それ以外の場合に、制御信号出力部が“Ｌｏｗ”の制御信号を外部機器に出力する例について説明した。これに対して、実施の形態２では、奥歯を噛み締める様々なパターンに応じて、制御信号出力部が様々な制御信号を外部機器に出力する例について説明する。
【００６８】
図１０は、本実施形態に係る入力装置１におけるセンサ３および信号生成部８の概略構成を示すブロック図である。なお、図１０において、図３と同様の機能を有する構成については、同じ参照符号を付記し、その詳細な説明を省略する。
【００６９】
なお、本実施形態においては、一例として、入力装置１に、有線あるいは無線で外部機器である音楽プレーヤが接続されている場合について説明する。
【００７０】
図１０に示す信号生成部８は、図３に示す信号生成部４に加えて、格納部８１を備えている。また、図１０に示す信号生成部８は、図３に示す判定部４２および制御信号出力部４３の代わりに、判定部８２および制御信号出力部８３を備えている。
【００７１】
格納部８１は、信号処理部４１から出力されたデジタル信号が示す所定の変動パターン、および、この変動パターンに対応する制御信号を複数組格納する。なお、格納部８１は、変動パターンおよび制御信号を１組のみ格納しても良い。図１１は、格納部８１に格納されたデータ例を模式的に示す図である。ここで、変動パターンＡは、人間が奥歯を素早く噛み締めた後に一定時間噛み締め続けた場合のパターンである。変動パターンＢは、人間が奥歯をゆっくりと噛み締めた後に一定時間噛み締め続けた場合のパターンである。変動パターンＣは、人間が奥歯をゆっくりと噛み締め、そして、再度、奥歯をゆっくりと噛み締めた後に一定時間噛み締め続けた場合のパターンである。変動パターンＤは、人間が奥歯を素早く噛み締め、そして、再度、奥歯を素早く噛み締めた後に一定時間噛み締め続けた場合のパターンである。なお、図１１は、説明の便宜上、変動パターンおよび制御信号を模式的に示したが、実際は、格納部８１には、変動パターンおよび制御信号が、信号生成部８で処理可能なように、バイナリデータにて格納されている。
【００７２】
判定部８２は、単位時間において、信号処理部４１ａから出力されたデジタル信号が、格納部８１に格納されている複数の変動パターンのうちどの変動パターンを示しているのかを判定し、かつ、信号処理部４１ｂから出力されたデジタル信号が、格納部８１に格納されている複数の変動パターンのうちどの変動パターンを示しているのかを判定する。判定部８２は、信号処理部４１ａおよび信号処理部４１ｂから出力されたデジタル信号が示す変動パターンに対応する制御信号を格納部８１から読み出す。判定部８２は、読み出した制御信号の生成を指示する生成信号を出力する。
【００７３】
ここで、本実施形態においては、信号処理部４１ａおよび信号処理部４１ｂから出力されたデジタル信号が、人間が奥歯を素早く噛み締めた後に一定時間噛み締め続けた場合の信号であったものとする。すなわち、本実施形態においては、判定部８２は、信号処理部４１ａおよび信号処理部４１ｂから出力されたデジタル信号が、格納部８１の変動パターンＡを示していると判定する。判定部８２は、変動パターンＡに対応する制御信号“再生・停止”を格納部８１から読み出す。判定部８２は、“再生・停止”を示す制御信号の生成を指示する生成信号を出力する。
【００７４】
制御信号出力部８３は、判定部８２から出力された生成信号に基づいて、“再生・停止”を示す制御信号を生成する。制御信号出力部８３は、生成した“再生・停止”を示す制御信号を音楽プレーヤに出力する。なお、制御信号出力部８３は、制御信号が入力される音楽プレーヤの特性に合うように、制御信号を生成する機能を備えていても良い。
【００７５】
これにより、本実施形態に係る入力装置１は、例えば、音楽プレーヤが停止中である場合、“再生・停止”を示す制御信号に基づいて、楽曲を再生させることが可能な入力インタフェースとなる。また、例えば、音楽プレーヤが、楽曲を再生中である場合、“再生・停止”を示す制御信号に基づいて、楽曲を停止させることが可能な入力インタフェースとなる。
【００７６】
以上のように、本実施形態に係る入力装置１によれば、格納部８１は、少なくとも１つの変動パターン、および、少なくとも１つの変動パターンに対応する少なくとも１つの制御信号を格納する。判定部８２は、少なくとも１つの変動パターンのうち、表皮の変動に一致する変動パターンを判定する。制御信号出力部８３は、一致する変動パターンに対応する制御信号を出力する。これにより、制御信号出力部８３は、様々な表皮の変動パターンに応じて、様々な制御信号を出力することが可能となる。
【００７７】
なお、第１および第２の実施形態において、左右のこめかみＡの表皮の変動を一対のセンサ３ａ，３ｂにて検出する例について説明したが、これに限定されない。例えば、左右のこめかみＡのいずれかのこめかみＡの表皮の変動を右センサ３ａあるいは左センサ３ｂのいずれか一つのセンサにて検出するようにしても良い。
【００７８】
[実施の形態３]
実施の形態１および２では、入力装置が、人間の下顎の動きに伴う表皮の変動を検出し、検出した表皮の変動に基づいて制御信号を生成し、生成した制御信号を外部機器へ出力する例について説明した。これに対して、実施の形態３では、入力装置が、人間のまぶたの動きに伴う表皮の変動を検出し、検出した表皮の変動に基づいて制御信号を生成し、生成した制御信号を外部機器へ出力する例について説明する。
【００７９】
図１２は、本実施形態に係る入力装置１１の装着例を示す概略図である。なお、図１２は、本実施形態に係る入力装置１１を装着した人間の顔を斜めから見た図である。
【００８０】
すなわち、本実施形態に係る入力装置１１は、装着部１２、センサ１３、および、信号生成部１４を備えている。
【００８１】
装着部１２は、眼鏡型の形状をしている。すなわち、本実施形態に係る入力装置１１を用いて人間が通常の眼鏡をかけるようにすることで、図１２に示すように、装着部１２が人間の顔Ｆに装着される。ここで、図１２に示す例では、装着部１２には、人間の右側の部位Ｂに対応するように、センサ１３が設けられている。センサ１３は、人間の表皮（皮膚）に対して非接触となるように、装着部１２に設けられている。センサ１３は、例えば、光センサから構成されており、人間のまぶたを閉じる動きに伴う右側の部位Ｂにおける表皮の変動を検出するセンサである。なお、本実施形態に係る入力装置１１は、図１に示す入力装置１とは異なり、装着部１２にはセンサが１つのみ設けられている。信号生成部１４は、例えば、シングルチップマイコンから構成されており、センサ１３から検出された部位Ｂの表皮の変動に基づいて、外部機器を制御する制御信号を外部機器に出力する。
【００８２】
図１３は、眼輪筋の動作を説明するための説明図である。図１３に示すように、眼輪筋１５は、人間の目の周りにある筋肉である。ここで、人間が、例えば、意識的にまぶた１６を閉じる動きをすると、眼輪筋１５がまぶた１６を閉じる動きに伴い変化する。眼輪筋１５が変化するので、人間の目の後方の表皮が人間の目の方向へひっぱられる。これにより、部位Ｂの表皮が変動する。本実施形態においては、図１２に示すように、センサ１３を右側の部位Ｂに対応させるように入力装置１１を人間の顔Ｆに装着することで、右側の部位Ｂの表皮の変動を検出する。つまり、部位Ｂの表皮が変動するので、センサ１３と部位Ｂの表皮との間の距離が変化する。ここで、本実施形態に係る部位Ｂは、図２に示すこめかみＡとは異なり、人間の目の近傍かつ後方にある領域である。
【００８３】
なお、本実施形態においては、センサ１３を右側の部位Ｂに対応させるように入力装置１１を人間の顔Ｆに装着する例について説明したが、これに限定されない。すなわち、センサ１３を左側の部位Ｂに対応させるように入力装置１１を人間の顔Ｆに装着しても良い。これにより、センサ１３は、左側の部位Ｂの表皮の変動を検出することができる。
【００８４】
図１４は、本実施形態に係る入力装置１１におけるセンサ１３および信号生成部１４の概略構成を示すブロック図である。
【００８５】
センサ１３は、図１に示すセンサ３と同様の機能を有する。すなわち、センサ１３は、図１に示すセンサ３と同様、光照射部１３１、受光部１３２、および、検出部１３３を備えている。光照射部１３１は、部位Ｂに検出光を照射する。受光部１３２は、部位Ｂにて反射された検出光を反射光として受光する。検出部１３３は、受光部１３２が受光した反射光の光量を検出信号として検出する。すなわち、検出部１３３は、人間のまぶた１６を閉じる動きに伴う部位Ｂの表皮の変動を、受光部１３２が受光した反射光の光量の変化として検出する。検出部１３３は、検出した検出信号を信号生成部１４に出力する。
【００８６】
信号生成部１４は、図１に示す信号生成部４と同様、例えば、シングルチップマイコンから構成されており、センサ１３から出力された検出信号に基づいて、“Ｈｉｇｈ”の制御信号または“Ｌｏｗ”の制御信号を生成し、生成した“Ｈｉｇｈ”の制御信号または“Ｌｏｗ”の制御信号を外部機器に出力する機能を有している。このため、信号生成部１４は、信号処理部１４１、判定部１４２、および、制御信号出力部１４３を備えている。
【００８７】
信号処理部１４１は、図１に示す信号処理部４１と同様の機能を有する。すなわち、信号処理部１４１は、センサ１３から出力された検出信号をデジタル信号に変換する。
【００８８】
判定部１４２は、単位時間において、信号処理部１４１から出力されたデジタル信号が、所定の変動パターンを示している場合、“Ｈｉｇｈ”の制御信号の生成を指示する生成信号を出力する。本実施形態においては、人間が、まぶた１６を意識的に閉じる動作を行った場合に、判定部１４２は、“Ｈｉｇｈ”の制御信号の生成を指示する生成信号を出力する。なお、本実施形態において、意識的にまぶた１６を閉じるとは、人間が０．３秒以上まぶた１６をやや強めに閉じることを意味する。
【００８９】
制御信号出力部１４３は、図１に示す制御信号出力部４３と同様の機能を有する。すなわち、制御信号出力部１４３は、判定部１４２から出力された生成信号に基づいて、“Ｈｉｇｈ”の制御信号を生成する。制御信号出力部１４３は、生成した“Ｈｉｇｈ”の制御信号を外部機器に出力する。なお、制御信号出力部１４３は、判定部１４２から生成信号が出力されない場合、“Ｌｏｗ”の制御信号を生成する。制御信号出力部１４３は、生成した“Ｌｏｗ”の制御信号を外部機器に出力する。
【００９０】
以下では、本実施形態に係る判定部１４２による具体的な処理について、図１５を参照しながら詳細に説明する。
【００９１】
図１５は、人間がまぶた１６を意識的に閉じた場合の検出信号の一例を示す図である。なお、図１６は、人間がゆっくりと奥歯でガムを１回噛んだ場合の検出信号の一例を示す図である。図１７は、人間が無意識に瞬きを１回行った場合の検出信号の一例を示す図である。図１８は、人間が秒速１ｍ程度の速度で舗装された平地を歩行した場合の検出信号の一例を示す図である。図１９は、人間が任意の会話を発話した場合の検出信号の一例を示す図である。図１５〜図１９において、縦軸は電圧（ｍＶ）、横軸は時間（秒）を表す。
【００９２】
本実施形態においては、センサ１３が、図１５に示す検出信号を信号生成部１４へ出力したものとする。判定部１４２は、まず、時刻ｔ1における電圧値Ｖ1と、時刻ｔ2（時刻ｔ1より大）おける電圧値Ｖ2とを比較する。図１５に示す例では、判定部１４２は、時刻ｔ1「０．２ｓ」における電圧値Ｖ1「１８８５ｍＶ」と、時刻ｔ2「０．５ｓ」における電圧値Ｖ2「１６５０ｍＶ」とを比較する。そして、判定部１４２は、時刻ｔ1〜時刻ｔ2における電圧の減少値が所定の範囲ΔＤ内を示しているか否かを判定する。図１５に示す例では、判定部１４２は、時刻ｔ1〜時刻ｔ2における電圧の減少値「２３５ｍＶ」が所定の範囲ΔＤ「１４６ｍＶ〜５８６ｍＶ」内を示していると判定する。
【００９３】
時刻ｔ1〜時刻ｔ2における電圧の減少値が所定の範囲ΔＤ内を示している場合、判定部１４２は、“Ｈｉｇｈ”の制御信号の生成を指示する生成信号を出力する。すなわち、図１５に示す例では、判定部１４２は、“Ｈｉｇｈ”の制御信号の生成を指示する生成信号を出力する。なお、上記の所定の範囲ΔＤは、判定部１４２の図示しないメモリに予め記録されている。
【００９４】
すなわち、本実施形態に係る判定部１４２は、人間がゆっくりと奥歯でガムを１回噛んだ場合（図１６参照）、人間が無意識に瞬きを１回行った場合（図１７参照）、人間が秒速１ｍ程度の速度で舗装された平地を歩行した場合（図１８参照）、人間が任意の会話を発話した場合（図１９参照）などでは、生成信号を出力しない。つまり、本実施形態に係る判定部１４２は、上記より、人間がまぶた１６を意識的に閉じた場合（図１５参照）に限って、生成信号を出力することが可能となる。
【００９５】
これにより、本実施形態に係る入力装置１１は、図１に示す入力装置１と同様に、例えば、外部機器に対する電源のＯＮ／ＯＦＦ、音楽プレーヤに対する再生／停止、マウスのクリック動作、目、耳、手、足などの不自由な身障者のための意思伝達装置など、様々な用途に適用することが可能な入力インタフェースとなる。また、本実施形態に係る入力装置１１を、例えば、ヘッドマウントディスプレイ、ヘッドホンスピーカ、骨伝導スピーカなどの外部機器に接続することにより、ウェアラブルコンピュータとして構成することも可能である。
【００９６】
さらに、本実施形態に係る入力装置１１は、人間のまぶた１６を閉じる動きに伴う表皮の変動を検出し、検出した表皮の変動に基づいて制御信号を生成し、生成した制御信号を外部機器へ出力している。このため、本実施形態に係る入力装置１１は、実施の形態１および２に係る入力装置とは異なり、例えば、１秒間程度奥歯を噛み締め続けることができない咀嚼機能の低下した老人などであっても、まぶた１６を意識的に閉じる動作を行うだけで、外部機器へ制御信号を出力することが可能となる。
【００９７】
[実施の形態４]
実施の形態１および２では、入力装置が、人間の下顎の動きに伴う表皮の変動を検出し、検出した表皮の変動に基づいて制御信号を生成し、生成した制御信号を外部機器へ出力する例について説明した。また、実施の形態３では、入力装置が、人間のまぶたの動きに伴う表皮の変動を検出し、検出した表皮の変動に基づいて制御信号を生成し、生成した制御信号を外部機器へ出力する例について説明した。これに対して、実施の形態４では、入力装置が、人間の下顎の動きに伴う表皮の変動と、人間のまぶたの動きに伴う表皮の変動とを検出し、検出した表皮の変動に基づいてそれぞれの制御信号を生成し、生成したそれぞれの制御信号を外部機器へ出力する例について説明する。
【００９８】
図２０は、本実施形態に係る入力装置２１の装着例を示す概略図である。なお、図２０（ａ）は、本実施形態に係る入力装置２１を装着した人間の顔を正面から見た図、図２０（ｂ）は、本実施形態に係る入力装置２１を装着した人間の頭を上面から見た図である。
【００９９】
すなわち、本実施形態に係る入力装置２１は、装着部２２、センサ２３、および、信号生成部２４を備えている。つまり、本実施形態に係る入力装置２１は、図１に示す入力装置１と同様に、装着部２２が、人間の頭部Ｈにおける額から耳にかけて装着されており、装着部２２には、人間の右側のこめかみＡに対応するように、センサ２３が設けられている。なお、本実施形態に係る入力装置２１は、図１に示す入力装置１とは異なり、装着部２２にはセンサが１つのみ設けられている。
【０１００】
図２１は、本実施形態に係る入力装置２１におけるセンサ２３および信号生成部２４の概略構成を示すブロック図である。
【０１０１】
なお、本実施形態においては、一例として、入力装置２１に、有線あるいは無線で外部機器であるマウスが接続されている場合について説明する。
【０１０２】
センサ２３は、図１に示すセンサ３と同様の機能を有する。すなわち、センサ２３は、図１に示すセンサ３と同様、光照射部２３１、受光部２３２、および、検出部２３３を備えている。光照射部２３１は、こめかみＡに検出光を照射する。受光部２３２は、こめかみＡにて反射された検出光を反射光として受光する。検出部２３３は、受光部２３２が受光した反射光の光量を検出信号として検出する。すなわち、検出部２３３は、人間の下顎の動きに伴うこめかみＡの表皮の変動を、受光部２３２が受光した反射光の光量の変化として検出する。また、検出部２３３は、人間のまぶたを閉じる動きに伴うこめかみＡの表皮の変動を、受光部２３２が受光した反射光の光量の変化として検出する。検出部２３３は、検出した検出信号を信号生成部２４に出力する。
【０１０３】
信号生成部２４は、図１に示す信号生成部４と同様、例えば、シングルチップマイコンから構成されており、センサ２３から出力された検出信号に基づいて、“Ｈｉｇｈ”の制御信号または“Ｌｏｗ”の制御信号を生成し、生成した“Ｈｉｇｈ”の制御信号または“Ｌｏｗ”の制御信号を外部機器に出力する機能を有している。このため、信号生成部２４は、信号処理部２４１、格納部２４２、判定部２４３、および、制御信号出力部２４４を備えている。
【０１０４】
信号処理部２４１は、図１に示す信号処理部４１と同様の機能を有する。すなわち、信号処理部２４１は、センサ２３から出力された検出信号をデジタル信号に変換する。
【０１０５】
格納部２４２は、信号処理部２４１から出力されたデジタル信号が示す所定の変動パターン、および、この変動パターンに対応する制御信号を複数組格納する。図２２は、格納部２４２に格納されたデータ例を模式的に示す図である。ここで、変動パターンＭは、センサ２３が人間の下顎の動きに伴うこめかみＡの表皮の変動を検出した場合のパターンである。つまり、変動パターンＭは、人間が１秒間程度奥歯を噛み締め続けた場合のパターンである。変動パターンＮは、センサ２３が人間のまぶたを閉じる動きに伴うこめかみＡの表皮の変動を検出した場合のパターンである。つまり、変動パターンＮは、人間がまぶたを意識的に閉じる動作を行った場合のパターンである。
【０１０６】
判定部２４３は、単位時間において、信号処理部２４１から出力されたデジタル信号が、格納部２４２に格納されている複数の変動パターンのうちどの変動パターンを示しているのかを判定する。本実施形態においては、判定部２４３は、実施の形態１にて説明したように、電圧の増加値が所定の範囲ΔＡ内を示しており、電圧の変化値が所定の範囲ΔＢ内を示しており、かつ、電圧の減少値が所定の範囲ΔＣ内を示している場合に、人間が１秒間程度奥歯を噛み締め続けた場合のパターンであると判定する。また、判定部２４３は、実施の形態３にて説明したように、電圧の減少値が所定の範囲ΔＤ内を示している場合に、人間がまぶたを意識的に閉じる動作を行った場合のパターンであると判定する。判定部２４３は、信号処理部２４１から出力されたデジタル信号が示す変動パターンに対応する制御信号を格納部２４２から読み出す。判定部２４３は、読み出した制御信号の生成を指示する生成信号を出力する。
【０１０７】
ここで、本実施形態においては、信号処理部２４１から出力されたデジタル信号が、人間が１秒間程度奥歯を噛み締め続けた場合の信号であったものとする。すなわち、本実施形態においては、判定部２４３は、信号処理部２４１から出力されたデジタル信号が、格納部２４２の変動パターンＭを示していると判定する。判定部２４３は、変動パターンＭに対応する制御信号“右クリック”を格納部２４２から読み出す。判定部２４３は、“右クリック”を示す制御信号の生成を指示する生成信号を出力する。
【０１０８】
制御信号出力部２４４は、判定部２４３から出力された生成信号に基づいて、“右クリック”を示す制御信号を生成する。制御信号出力部２４４は、生成した“右クリック”を示す制御信号をマウスに出力する。なお、制御信号出力部２４４は、制御信号が入力されるマウスの特性に合うように、制御信号を生成する機能を備えていても良い。
【０１０９】
これにより、本実施形態に係る入力装置２１は、例えば、人間が１秒間程度奥歯を噛み締め続けた場合に、マウスに対して、“右クリック”を示す制御信号を出力し、かつ、人間がまぶたを意識的に閉じる動作を行った場合に、マウスに対して、“左クリック”を示す制御信号を出力することが可能となる。
【０１１０】
なお、本実施形態に係る入力装置２１では、センサ２３が、人間の下顎の動きに伴うこめかみＡの表皮の変動と、人間のまぶたを閉じる動きに伴うこめかみＡの表皮の変動とを検出する例について説明したが、これに限定されない。例えば、センサ２３が、こめかみＡの代わりに、実施の形態３にて説明した部位Ｂの表皮の変動を検出するようにしても良い。すなわち、センサ２３が、人間の下顎の動きに伴う表皮の変動と、人間のまぶたを閉じる動きに伴う表皮の変動とを検出できれば、こめかみＡの表皮には限定されない。
【０１１１】
また、第３および第４の実施形態において、センサが、人間のまぶたを閉じる動きに伴う表皮の変動を検出する例について説明したが、これに限定されない。例えば、センサは、人間のまぶたを開く動きに伴う表皮の変動を検出しても良い。
【０１１２】
[実施の形態５]
実施の形態１では、入力装置が、人間の下顎の動きに伴う表皮の変動を検出する例について説明した。これに対して、実施の形態５では、入力装置が、人間の下顎の動きに伴う表皮の変動を増幅して検出する例について説明する。
【０１１３】
図２３は、本実施形態に係る入力装置３１の装着例を示す概略図である。なお、図２３は、本実施形態に係る入力装置３１を装着した人間の頭を上面から見た図である。
【０１１４】
すなわち、本実施形態に係る入力装置３１は、取り付け枠３２、固定部３３、右接触部３４ａ、左接触部３４ｂ、右接続部３５ａ、左接続部３５ｂ、右センサ３６ａ、左センサ３６ｂ、および、信号生成部３７を備えている。
【０１１５】
取り付け枠３２には、人間の頭部Ｈにおける後頭部（真後ろ）に対応するように、固定部３３が設けられている。固定部３３は、人間の頭部Ｈに装着された入力装置３１がずれないように、入力装置３１を人間の頭部Ｈに固定するための部材である。このため、固定部３３は、人間の頭部Ｈにおける後頭部に接触するように、取り付け枠３２に設けられている。
【０１１６】
また、取り付け枠３２の端部には、人間の右側の部位Ｃに対応するように、右接触部３４ａが設けられている。また、取り付け枠３２の端部には、人間の左側の部位Ｃに対応するように、左接触部３４ｂが設けられている。ここで、接触部３４は、例えば、プラスチックからなる部品と、この部品の上面に形成されたスポンジとで構成される。接触部３４は、部位Ｃに接触するように、取り付け枠３２に設けられている。なお、部位Ｃは、側頭筋に対応する表皮（皮膚）の一領域である。
【０１１７】
すなわち、本実施形態に係る入力装置３１は、固定部３３、右接触部３４ａ、および、左接触部３４ｂの３つの部材によって、人間の頭部Ｈに装着（固定）されることになる。つまり、人間が手で取り付け枠３２を外側に広げて頭部Ｈに挿入し手を離すと、人間の頭部Ｈの内側に向けて弾性力が働くので、入力装置３１が人間の頭部Ｈに装着される。
【０１１８】
さらに、取り付け枠３２の端部には、右接続部３５ａおよび左接続部３５ｂが設けられている。つまり、接続部３５は、人間の顔の前方に向かって伸びるように、取り付け枠３２の端部に設けられている。また、右接続部３５ａの端部には、人間の右側の部位Ｄに対応するように、右センサ３６ａが設けられている。また、左接続部３５ｂの端部には、人間の左側の部位Ｄに対応するように、左センサ３６ｂが設けられている。なお、部位Ｄは、部位Ｃよりもやや前方に位置する表皮の一領域である。
【０１１９】
センサ３６は、部位Ｄに光を照射する光照射部と、部位Ｄで反射した反射光を受光する受光部と、反射光の光量を検出する検出部とを含む。
【０１２０】
なお、信号生成部３７は、右センサ３６ａの近傍に位置するように、右接続部３５ａに設けられている。なお、本実施形態に係るセンサ３６および信号生成部３７は、図１に示すセンサ３および信号生成部４と同様の機能を有している。
【０１２１】
ここで、実施の形態１にて説明したように、人間が、例えば、咀嚼あるいは奥歯を噛み締めることにより下顎を動かすと、咀嚼筋の一つである側頭筋が収縮（変化）する。つまり、人間が、咀嚼あるいは奥歯を噛み締めることにより下顎を動かすと、側頭筋が盛り上がる。このため、人間が、咀嚼あるいは奥歯を噛み締めることにより下顎を動かした場合には、側頭筋が盛り上がるため、部位Ｃに対応して設けられた接触部３４は、図２３に示す矢印Ｐの方向へ押されることになる。
【０１２２】
すなわち、図２３に示す矢印Ｐの方向へ、部位Ｃから接触部３４へ力が加わるため、接触部３４は力点となる。この場合において、固定部３３は支点、センサ３６は作用点として機能する。図２４は、支点として機能する固定部３３、力点として機能する接触部３４、および、作用点として機能するセンサ３６の関係を説明するための説明図である。なお、図２４では、説明の便宜上、取り付け枠３２を直線にて表している。図２４に示すように、固定部３３が支点、接触部３４が力点、センサ３６が作用点となるので、矢印Ｐの方向へ押された接触部３４の移動量が増幅されてセンサ３６へ伝わることになる。すなわち、センサ３６は、矢印Ｐの方向と同じ方向である矢印Ｐ´の方向へ移動することになる。つまり、センサ３６は、側頭筋の動き（側頭筋の盛り上がり）に同期して、部位Ｄから遠ざかるように移動することになる。ここで、矢印Ｐの方向への接触部３４の移動量（変動量）をＭとすれば、矢印Ｐ´の方向へのセンサ３６の移動量（変動量）は当該Ｍが増幅されたＭ´となる（てこの原理）。このため、人間の下顎の動きに伴う表皮の変動（すなわち、部位Ｃの変動）が微弱であっても、センサ３６は、センサ３６の移動（変動）に伴って変化する、センサ３６と部位Ｄとの間の距離を確実に検出することが可能となる。
【０１２３】
すなわち、例えば、センサ３６により検出された検出信号を電気的に増幅した場合には、当該検出信号に含まれるノイズも増幅されてしまう。これに対して、本実施形態に係る入力装置３１は、固定部３３を支点、接触部３４を力点、センサ３６を作用点としたてこの原理を利用することにより、人間の下顎の動きに伴う表皮の変動を機械的に増幅しているので、ノイズが増幅されることがない。接続部３５は、接触部３４の変動を増幅してセンサ３６に伝える。本実施形態に係る入力装置３１は、電気的に増幅する態様よりも、人間の下顎の動きに伴う表皮の変動を確実に検出することが可能となる。
【０１２４】
信号生成部３７は、センサ３６と部位Ｄとの間の距離に基づいて制御信号を生成する。例えば、信号生成部３７は、距離の変位のパターンに基づいて制御信号を生成する。
【０１２５】
本実施形態においては、接触部３４の設けられる部位は、人間の下顎の動きに伴って変動する表皮部分に限定されない。人間の表皮の変動する部分であればよい。例えば、人間のまぶたの動きに伴って変動する部分でよい。
【０１２６】
人間の下顎の動きに伴って変動する表皮部分に髪の毛が在していてもよい。センサ３６の移動（変動）に伴って変化する、センサ３６と部位Ｄとの間の距離を検出するように構成することで、入力装置３１の頭部に対する装着位置の自由度が増す。
【０１２７】
本実施形態においては、部位Ｄは、部位Ｃよりもやや前方に位置する表皮の一領域であるが、部位Ｄが部位Ｃと異なる部位であれば、部位Ｄの位置は問わない。
【０１２８】
なお、上述した実施形態は、本発明の実施形態の一具体例を示すものであり、種々の変更が可能である。
【０１２９】
図２５は、変更例に係る入力装置の接触部３４、接続部３５、および、センサ３６を拡大して表した図である。つまり、図２５は、図２３の視点から見た場合の、接触部３４、接続部３５、および、センサ３６を拡大して表した図である。図２５に示すように、変更例に係る入力装置は、取り付け枠３２の端部にカバー３８を設けている。また、カバー３８には、当該カバー３８に対して、接触部３４、接続部３５、および、センサ３６が回動可能に支持される回動部３９が設けられている。
【０１３０】
ここで、例えば、人間が下顎を動かすことにより、図２５に示す矢印Ｐ1の方向へ、部位Ｃから接触部３４へ力が加わる場合を考える。この場合、部位Ｃから接触部３４へ力が加わる当該接触部３４の点Ｅ1が力点となる。また、回動部３９が支点、センサ３６は作用点として機能する。すなわち、この場合には、力点と作用点との間に支点が位置することになる。このため、てこの原理（いわゆるシーソ）により、矢印Ｐ1の方向へ押された接触部３４の移動量が増幅されてセンサ３６へ伝わることになる。すなわち、センサ３６は、矢印Ｐ1の方向と逆の方向である矢印Ｐ1´の方向へ移動することになる。つまり、センサ３６は、側頭筋の動き（側頭筋の盛り上がり）に同期して、部位Ｄへ近づくように移動することになる。ここで、矢印Ｐ1の方向への接触部３４の移動量をＮ1とすれば、矢印Ｐ1´の方向へのセンサ３６の移動量は当該Ｎ1が増幅されたＮ1´となる。このため、人間の下顎の動きに伴う表皮の変動（すなわち、部位Ｃの変動）が微弱であっても、センサ３６は、センサ３６の移動（変動）に伴って変化する、センサ３６と部位Ｄとの間の距離を確実に検出し、変更例に係る入力装置は、当該部位Ｃの変動を確実に検出することが可能となる。
【０１３１】
また、例えば、人間が下顎を動かすことにより、図２５に示す矢印Ｐ2の方向へ、部位Ｃから接触部３４へ力が加わる場合を考える。この場合、部位Ｃから接触部３４へ力が加わる当該接触部３４の点Ｅ2が力点となる。また、回動部３９が支点、センサ３６は作用点として機能する。すなわち、この場合には、支点と作用点との間に力点が位置することになる。このため、てこの原理（いわゆるシーソ）により、矢印Ｐ2の方向へ押された接触部３４の移動量が増幅されてセンサ３６へ伝わることになる。すなわち、センサ３６は、矢印Ｐ2の方向と同じ方向である矢印Ｐ2´の方向へ移動することになる。つまり、センサ３６は、側頭筋の動き（側頭筋の盛り上がり）に同期して、部位Ｄから遠ざかるように移動することになる。ここで、矢印Ｐ2の方向への接触部３４の移動量をＮ2とすれば、矢印Ｐ2´の方向へのセンサ３６の移動量は当該Ｎ2が増幅されたＮ2´となる。このため、人間の下顎の動きに伴う表皮の変動（すなわち、部位Ｃの変動）が微弱であっても、センサ３６は、センサ３６の移動（変動）に伴って変化する、センサ３６と部位Ｄとの間の距離を確実に検出し、変更例に係る入力装置は、当該部位Ｃの変動を確実に検出することが可能となる。
【０１３２】
なお、上記の変更例においては、取り付け枠３２の端部にカバー３８を設けることに限定されない。取り付け枠３２にカバー３８の機能が備わっておれば、カバー３８は不要である。
【０１３３】
なお、上記の実施形態および変更例においては、てこの原理を利用することにより、人間の下顎の動きに伴う表皮の変動を増幅して検出する例について説明したが、これに限定されない。例えば、人間の下顎の動きに伴う表皮の変動に従ってセンサが移動するように構成していれば、必ずしも、てこの原理を利用して、人間の下顎の動きに伴う表皮の変動を増幅しなくともよい。例えば、固定部３３が頭部Ｈの頂点（頭の真上）に位置する場合には、当該固定部３３は支点として機能しない。つまり、この場合には、てこの原理は利用できない。このため、図２３に示す矢印Ｐの方向への接触部３４の移動量をＭとすれば、矢印Ｐ´の方向へのセンサ３６の移動量もＭとなる。すなわち、センサ３６は、センサ３６の移動（変動）に伴って変化する、当該移動量Ｍを検出することにより、入力装置３１は人間の下顎の動きに伴う表皮の変動を検出する。
【０１３４】
上記の実施形態および変更例では、接続部３５を備えた入力装置を説明したが、入力装置が、接触部３４と、センサ３６と、信号生成部３７とを備え、センサ３６が、移動量を検出し得さえすれば、接続部３５を備えなくてもよい。この場合は、例えば接触部３４にセンサ３６が設けられ、センサは、接触部の変動に伴って変動する。そして、センサ３６は、センサの変動に伴って変化する、センサ３６と部位Ｄとの間の距離を検出する。
【０１３５】
本発明は上述した第１〜第５の実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１３６】
以上のように、本発明は、センサの検出結果に基づいて、外部機器に制御信号を出力する入力装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１３７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る入力装置の装着例を示す概略図であり、図１（ａ）は、人間の顔を正面から見た図、図１（ｂ）は、人間の頭を上面から見た図である。
【図２】咀嚼筋の一つである側頭筋の動作を説明するための説明図である。
【図３】上記入力装置におけるセンサおよび信号生成部の概略構成を示すブロック図である。
【図４】人間が１秒間程度奥歯を噛み締め続けた場合の検出信号の一例を示す図である。
【図５】人間がゆっくりと奥歯でガムを１回噛んだ場合の検出信号の一例を示す図である。
【図６】人間が無意識に瞬きを１回行った場合の検出信号の一例を示す図である。
【図７】人間が秒速１ｍ程度の速度で舗装された平地を歩行した場合の検出信号の一例を示す図である。
【図８】人間が任意の会話を発話した場合の検出信号の一例を示す図である。
【図９】上記入力装置の動作の概要を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る入力装置におけるセンサおよび信号生成部の概略構成を示すブロック図である。
【図１１】上記格納部に格納されたデータ例を模式的に示す図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態に係る入力装置の装着例を示す概略図である。
【図１３】眼輪筋の動作を説明するための説明図である。
【図１４】上記入力装置におけるセンサおよび信号生成部の概略構成を示すブロック図である。
【図１５】人間がまぶたを意識的に閉じた場合の検出信号の一例を示す図である。
【図１６】人間がゆっくりと奥歯でガムを１回噛んだ場合の検出信号の一例を示す図である。
【図１７】人間が無意識に瞬きを１回行った場合の検出信号の一例を示す図である。
【図１８】人間が秒速１ｍ程度の速度で舗装された平地を歩行した場合の検出信号の一例を示す図である。
【図１９】人間が任意の会話を発話した場合の検出信号の一例を示す図である。
【図２０】本発明の第４の実施形態に係る入力装置の装着例を示す概略図であり、図１（ａ）は、人間の顔を正面から見た図、図１（ｂ）は、人間の頭を上面から見た図である。
【図２１】上記入力装置におけるセンサおよび信号生成部の概略構成を示すブロック図である。
【図２２】上記格納部に格納されたデータ例を模式的に示す図である。
【図２３】本発明の第５の実施形態に係る入力装置の装着例を示す概略図である。
【図２４】支点として機能する固定部、力点として機能する増幅部、および、作用点として機能するセンサの関係を説明するための説明図である。
【図２５】変更例に係る入力装置の増幅部、接続部、および、センサを拡大して表した図である。
【符号の説明】
【０１３８】
１ 入力装置
１１ 入力装置
２１ 入力装置
３１ 入力装置
３ａ 右センサ
３ｂ 左センサ
４ 信号生成部
８ 信号生成部
６ 下顎
１３ センサ
１６ まぶた
２３ センサ
３４ａ 右接触部
３４ｂ 左接触部
３６ａ 右センサ
３６ｂ 左センサ
８１ 格納部
４１ａ 信号処理部
４１ｂ 信号処理部
４２ 判定部
４３ 制御信号出力部
８２ 判定部
８３ 制御信号出力部
１４１ 信号処理部
１４２ 判定部
１４３ 制御信号出力部
２４１ 信号処理部
２４２ 格納部
２４３ 判定部
２４４ 制御信号出力部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサの検出結果に基づいて、外部機器に制御信号を出力する入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、コンピュータをいつでもどこでも使用することが可能なユビキタスコンピューティングの検討が進んでいる。ユビキタスコンピューティングにおいて、特に、近年では、コンピュータを身につけることが可能なウェアラブルコンピュータが注目されている。ウェアラブルコンピュータは、日常生活の中で常時利用することができ、かつ、いわゆるハンズフリーで別の作業を行うことができるというメリットがある。
【０００３】
このようなウェアラブルコンピュータに備えられる入力装置の一例として、例えば、ヘッドフォンを用いた視線インタフェースが提案されている（例えば、非特許文献１参照）。すなわち、この視線インタフェースは、角膜が網膜に対して正に帯電していることを利用した視線検出方法（ＥＯＧ；Electro Oculogram）を用いることにより、視線の方向に応じて、外部機器の制御信号を出力可能な装置である。具体的には、この視線インタフェースは、ヘッドフォンが装着される両耳近傍の位置に複数の電極を貼り付けることにより、人間の眼球運動に伴うＥＯＧを検出信号として検出し、例えば、カルマンフィルタを用いることによって人間の視線の方向を推定する。視線インタフェースは、推定した視線の方向に応じて、外部機器の制御信号を出力する。
【非特許文献１】真鍋宏幸、福本雅朗、「ヘッドフォンを用いた常時装用視線インタフェース」、インタラクション２００６論文集、社団法人情報処理学会、２００６年、ｐ２３−２４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の入力装置は、人間の眼球運動に伴うＥＯＧを検出信号として検出し、カルマンフィルタを用いることによって人間の視線の方向を推定するので、入力装置の処理が複雑化する。入力装置による処理が複雑化するので、複数かつ高機能な部品を用いて入力装置を構成する必要があり、入力装置の製造コストがかかる。また、入力装置が大型化する。
【０００５】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、人間の下顎の動きに伴う表皮の変動を検出することにより、入力装置の製造コストを削減し、小型化することが可能な入力装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために本発明における入力装置は、外部機器を制御する制御信号を前記外部機器に出力する入力装置であって、人間の下顎の動きに伴う表皮部分の変動を検出する少なくとも１つのセンサと、前記表皮部分の変動に基づいて前記制御信号を生成する信号生成部とを備える。
【０００７】
本発明の入力装置によれば、センサは、人間の下顎の動きに伴う表皮部分の変動を検出する。信号生成部は、表皮部分の変動に基づいて制御信号を生成する。これにより、上記従来の入力装置と比較して、入力装置の製造コストを削減し、小型化することができる。
【０００８】
また、本発明の入力装置をユーザが装着した場合、このユーザは、下顎を動かすだけで、例えば、外部機器を動作させることが可能となる。下顎は、手足の動き、首の動き、眉の動き、瞬きなどと比較して、小さな動作で動かすことができ、かつ、下顎を動かしている本人以外の第三者からはこの下顎の動きに気付き難い。このため、ユーザが、例えば、公共の場において入力装置を使用した場合であっても、誰にも気付かれることなく、極めて自然な動きで、外部機器を動作させることが可能となる。また、ユーザは、視覚、聴覚、蝕運動覚、嗅覚、および、味覚などを損なうことなく、入力装置を使用することが可能となる。
【０００９】
上記本発明における入力装置においては、前記センサは、人間のまぶたの動きに伴う表皮の変動をさらに検出する態様とするのが好ましい。
【００１０】
この構成によれば、センサは、人間のまぶたの動きに伴う表皮の変動をさらに検出するので、信号生成部は、この表皮の変動に基づいて制御信号を生成することができる。一例として、信号生成部は、センサが人間の下顎の動きに伴う表皮の変動を検出した場合と、センサが人間のまぶたの動きに伴う表皮の変動を検出した場合とで、互いに異なる制御信号を生成することが可能となる。また、他の例として、信号生成部は、センサが人間の下顎の動きに伴う表皮の変動を検出した場合と、センサが人間のまぶたの動きに伴う表皮の変動を検出した場合とで、互いに同一の制御信号を生成することも可能となる。
【００１１】
上記本発明における入力装置においては、前記センサは、前記表皮部分の変動を前記表皮部分に接触することなく検出する態様とするのが好ましい。この構成によれば、表皮部分の変動を表皮部分に接触して検出するセンサと比較して、人間の表皮部分における、例えば、汗などの影響を抑えることができる。
【００１２】
上記本発明における入力装置においては、前記センサは、前記表皮部分に光を照射する光照射部と、前記表皮部分で反射した反射光を受光する受光部と、前記反射光の光量を検出する検出部とを含む態様とするのが好ましい。
【００１３】
この構成によれば、センサは、光センサにて構成されているので、光センサと同様の非接触型の超音波センサや角速度センサ、ＣＣＤなどと比較して、安価となる。これにより、入力装置の製造コストを削減することができる。なお、光センサとしては、例えば、フォトリフレクタが好ましい。
【００１４】
また、上記目的を達成するために本発明における入力装置は、外部機器を制御する制御信号を前記外部機器に出力する入力装置であって、人間の表皮部分に接触し、前記表皮部分の変動に伴って変動する接触部と、前記接触部の変動に伴って変動するセンサと、前記制御信号を生成する信号生成部とを備え、前記センサは、前記センサの変動に伴って変化する、前記センサと前記表皮部分とは異なる表皮部分との間の距離を検出し、前記信号生成部は、前記距離に基づいて前記制御信号を生成する。なお、前記表皮部分は、人間の下顎の動きに伴って変動する部分であることが好ましい。
【００１５】
本発明の入力装置によれば、接触部は、人間の表皮部分に接触し、表皮部分の変動に伴って変動する。また、センサは、接触部の変動に伴って変動する。ここで、センサは、当該センサの変動に伴って変化する、当該センサと前記表皮部分とは異なる表皮部分との間の距離を検出する。信号生成部は、前記距離に基づいて前記制御信号を生成する。これにより、上記従来の入力装置と比較して、入力装置の製造コストを削減し、小型化することができる。
【００１６】
上記本発明における入力装置においては、前記センサは、前記異なる表皮部分に光を照射する光照射部と、前記異なる表皮部分で反射した反射光を受光する受光部と、前記反射光の光量を検出する検出部とを含む態様とするのが好ましい。
【００１７】
この構成によれば、センサは、光センサにて構成されているので、光センサと同様の非接触型の超音波センサや角速度センサ、ＣＣＤなどと比較して、安価となる。これにより、入力装置の製造コストを削減することができる。
【００１８】
上記本発明における入力装置においては、前記接触部に接続され、前記接触部の変動に伴って変動する接続部をさらに備え、前記センサは、前記接続部に設けられ、前記接続部は、前記センサに前記接触部の変動を伝える態様とするのが好ましい。
【００１９】
また、上記本発明における入力装置においては、前記接続部は、前記接触部の変動を増幅して前記センサに伝える態様とするのが好ましい。
【００２０】
この構成によれば、接続部は、接触部の変動を増幅してセンサへ伝えるので、接触部の変動が微弱であっても、当該センサは、当該接触部の変動を確実に検出することが可能となる。
【００２１】
上記本発明における入力装置においては、前記表皮部分は、人間のまぶたの動きに伴って変動する部分である態様とするのが好ましい。
【００２２】
また、上記本発明における入力装置においては、前記表皮部分は、こめかみの表皮部分である態様とするのが好ましい。
【００２３】
上記本発明における入力装置においては、前記信号生成部は、前記表皮部分の変動のパターンに応じて、前記制御信号を生成する態様とするのが好ましい。
【００２４】
この構成によれば、センサと表皮部分との距離に依存することなく、信号生成部は、表皮部分の変動のパターンに応じて、制御信号を生成することが可能となる。これにより、例えば、本発明の入力装置をユーザが装着した場合、このユーザは、センサの位置を厳密に調整する必要がない。この結果、ユーザの手間を省くことができる。
【００２５】
上記本発明における入力装置においては、前記制御信号は、２値の信号であり、前記信号生成部は、前記表皮部分の変動のパターンが第１のパターンである場合には、前記２値の信号のうちの一方を生成し、前記表皮部分の変動のパターンが第２のパターンである場合には、前記２値の信号のうちの他方を生成する態様とするのが好ましい。
【００２６】
この構成によれば、信号生成部により生成された制御信号を、例えば、外部機器に対する電源のＯＮ／ＯＦＦ信号、音楽プレーヤに対する再生／停止信号などに適用することが可能となる。
【００２７】
上記本発明における入力装置においては、前記信号生成部は、少なくとも１つのパターン、および、前記少なくとも１つのパターンに対応する少なくとも１つの制御信号を格納する格納部と、前記少なくとも１つのパターンのうち、前記表皮部分の変動に一致するパターンを判定する判定部と、前記一致するパターンに対応する制御信号を出力する制御信号出力部とを含む態様とするのが好ましい。
【００２８】
この構成によれば、格納部は、少なくとも１つのパターン、および、少なくとも１つのパターンに対応する少なくとも１つの制御信号を格納する。判定部は、少なくとも１つのパターンのうち、表皮部分の変動に一致するパターンを判定する。制御信号出力部は、一致するパターンに対応する制御信号を出力する。これにより、制御信号出力部は、様々な表皮の変動のパターンに応じて、様々な制御信号を出力することが可能となる。
【発明の効果】
【００２９】
以上のように、本発明の入力装置は、人間の下顎の動きに伴う表皮の変動を検出することにより、入力装置の製造コストを削減し、小型化することが可能であるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明のより具体的な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３１】
[実施の形態１]
図１は、本実施形態に係る入力装置１の装着例を示す概略図である。なお、図１（ａ）は、本実施形態に係る入力装置１を装着した人間の顔を正面から見た図、図１（ｂ）は、本実施形態に係る入力装置１を装着した人間の頭を上面から見た図である。
【００３２】
すなわち、本実施形態に係る入力装置１は、装着部２、右センサ３ａ、左センサ３ｂ、および、信号生成部４を備えている。
【００３３】
装着部２は、人間の頭部Ｈにおける額に装着可能な器具である。装着部２は、例えば、Ｕ字型の固定用器具からなり、アルミニウム合金などの弾性部材から構成される。つまり、人間が手で装着部２を外側に広げて頭部Ｈに挿入し手を離すと、人間の頭部Ｈの内側に向けて弾性力が働くので、装着部２が人間の頭部Ｈに装着される。図１に示す例では、装着部２が、人間の頭部Ｈにおける額から耳にかけて装着されており、装着部２には、人間の右側のこめかみＡに対応するように、右センサ３ａが設けられ、人間の左側のこめかみＡに対応するように、左センサ３ｂが設けられている。なお、信号生成部４は、右センサ３ａの近傍に位置するように、装着部２に設けられている。右センサ３ａおよび左センサ３ｂは、人間の表皮（皮膚）に対して非接触となるように、装着部２に設けられている。右センサ３ａは、例えば、光センサから構成されており、人間の下顎の動きに伴う右側のこめかみＡにおける表皮の変動を検出するセンサである。左センサ３ｂは、例えば、光センサから構成されており、人間の下顎の動きに伴う左側のこめかみＡにおける表皮の変動を検出するセンサである。信号生成部４は、例えば、シングルチップマイコンから構成されており、右センサ３ａおよび左センサ３ｂから検出されたこめかみＡの表皮の変動に基づいて、外部機器を制御する制御信号を外部機器に出力する。
【００３４】
なお、以下では、互いに同じ機能を有している部材を説明する際、特に区別する必要のある場合にのみ、例えば、右センサ３ａのように、それぞれを区別するための英小文字を付して説明し、特に区別する必要がない場合、あるいは、総称する場合には、例えば、センサ３のように、英小文字を付さずに説明する。
【００３５】
ここで、図１に示す例では、センサ３は、光センサにて構成されているので、人間の下顎の動きに伴う表皮の変動をこの表皮に対して非接触で検出することが可能である。これにより、センサ３が、例えば、筋電位、あるいは、ひずみセンサのように、接触型のセンサで構成されている場合と比較して、人間の表皮における、例えば、汗などの影響を抑えることができる。但し、人間の表皮における、例えば、汗などの影響を考慮する必要がない場合は、非接触型の光センサに代えて、接触型のセンサを用いても良い。また、非接触型のセンサとして、光センサの代わりに、超音波センサ、角速度センサ、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）などを用いても良い。すなわち、センサ３は、人間の下顎の動きに伴う表皮の変動を検出できれば、様々な任意のセンサを用い得る。
【００３６】
図２は、咀嚼筋の一つである側頭筋の動作を説明するための説明図である。図２に示すように、咀嚼筋５は、主に、側頭筋５ａ、咬筋５ｂ、および、下顎上筋群５ｃからなる。つまり、咀嚼筋５は、下顎６の運動（例えば、咀嚼運動）に関わる筋の総称である。ここで、人間が、例えば、咀嚼あるいは奥歯を噛み締めることにより下顎６を動かすと、咀嚼筋５の一つである側頭筋５ａが収縮（変化）する。側頭筋５ａが収縮するので、人間の耳７の近傍かつ略前方に位置するこめかみＡの表皮が隆起する。こめかみＡは、図示しない前頭骨、頬骨、および、側頭骨の頬骨突起に囲まれた凹みに位置している。本実施形態に係る入力装置１は、図１に示すように、右センサ３ａおよび左センサ３ｂを、左右のこめかみＡに対応させるように装着することで、左右のこめかみＡの表皮の変動（隆起の有無）を検出する。
【００３７】
図３は、本実施形態に係る入力装置１におけるセンサ３および信号生成部４の概略構成を示すブロック図である。
【００３８】
センサ３は、例えば、光センサから構成されている。光センサとして、フォトリフレクタ（反射型フォトセンサ）であることが好ましい。フォトリフレクタは安価だからである。右センサ３ａは、光照射部３１ａ、受光部３２ａ、および、検出部３３ａを備えている。左センサ３ｂも、光照射部３１ｂ、受光部３２ｂ、および、検出部３３ｂを備えている。
【００３９】
光照射部３１は、こめかみＡに検出光を照射する。光照射部３１は、例えば、発光ダイオード、赤外線ダイオードなどから構成されている。受光部３２は、こめかみＡにて反射された検出光を反射光として受光する。受光部３２は、例えば、フォトトランジスタから構成されている。検出部３３は、受光部３２が受光した反射光の光量を検出信号として検出する。すなわち、検出部３３は、下顎６の動きに伴うこめかみＡの表皮の変動を、受光部３２が受光した反射光の光量の変化として検出する。検出部３３は、検出した検出信号を信号生成部４に出力する。
【００４０】
信号生成部４は、例えば、シングルチップマイコンから構成されており、センサ３から出力された検出信号に基づいて、“Ｈｉｇｈ”の制御信号または“Ｌｏｗ”の制御信号を生成し、生成した“Ｈｉｇｈ”の制御信号または“Ｌｏｗ”の制御信号を外部機器に出力する機能を有している。このため、信号生成部４は、信号処理部４１ａ，４１ｂ、判定部４２、および、制御信号出力部４３を備えている。なお、本実施形態に係る外部機器は、単に、本実施形態に係る入力装置１に対して外部に存在する機器という意味である。すなわち、入力装置１と外部機器とを備えたシステムとして考えた場合、実際には、外部機器は主装置であって、入力装置１はこの主装置に対する入力インタフェースとなる。
【００４１】
信号処理部４１は、センサ３から出力された検出信号をデジタル信号に変換する。すなわち、信号処理部４１は、検出信号を判定部４２で処理可能なようにデジタル信号に変換する。このため、信号処理部４１は、例えば、Ａ／Ｄコンバータから構成される。Ａ／Ｄコンバータとしては、逐次比較型のＡ／Ｄコンバータ、Ｖ／Ｆ変換型のＡ／Ｄコンバータなどが用いられる。信号処理部４１は、変換したデジタル信号を判定部４２に出力する。
【００４２】
判定部４２は、単位時間において、信号処理部４１ａから出力されたデジタル信号が、所定の変動パターンを示しており、かつ、信号処理部４１ｂから出力されたデジタル信号が、所定の変動パターンを示している場合、“Ｈｉｇｈ”の制御信号の生成を指示する生成信号を出力する。本実施形態においては、人間が、下顎６を動かすことによって、１秒間程度奥歯を噛み締め続けた場合に、判定部４２は、“Ｈｉｇｈ”の制御信号の生成を指示する生成信号を出力する。
【００４３】
制御信号出力部４３は、判定部４２から出力された生成信号に基づいて、“Ｈｉｇｈ”の制御信号を生成する。制御信号出力部４３は、生成した“Ｈｉｇｈ”の制御信号を外部機器に出力する。なお、制御信号出力部４３は、判定部４２から生成信号が出力されない場合、“Ｌｏｗ”の制御信号を生成する。制御信号出力部４３は、生成した“Ｌｏｗ”の制御信号を外部機器に出力する。なお、制御信号出力部４３は、制御信号が入力される外部機器の特性に合うように、制御信号を生成する機能を備えていても良い。
【００４４】
以下では、本実施形態に係る判定部４２による具体的な処理について、図４を参照しながら詳細に説明する。
【００４５】
図４は、人間が１秒間程度奥歯を噛み締め続けた場合の検出信号の一例を示す図である。なお、図５は、人間がゆっくりと奥歯でガムを１回噛んだ場合の検出信号の一例を示す図である。図６は、人間が無意識に瞬きを１回行った場合の検出信号の一例を示す図である。図７は、人間が秒速１ｍ程度の速度で舗装された平地を歩行した場合の検出信号の一例を示す図である。図８は、人間が任意の会話を発話した場合の検出信号の一例を示す図である。図４〜図８において、縦軸は電圧（ｍＶ）、横軸は時間（秒）を表す。
【００４６】
本実施形態においては、センサ３が、図４に示す検出信号を信号生成部４へ出力したものとする。判定部４２は、まず、時刻ｔ1における電圧値Ｖ1と、時刻ｔ2（時刻ｔ1より大）おける電圧値Ｖ2とを比較する。図４に示す例では、判定部４２は、時刻ｔ1「０．０５ｓ」における電圧値Ｖ1「３１０ｍＶ」と、時刻ｔ2「０．３５ｓ」における電圧値Ｖ2「４６０ｍＶ」とを比較する。そして、判定部４２は、時刻ｔ1〜時刻ｔ2における電圧の増加値が所定の範囲ΔＡ内を示しているか否かを判定する。図４に示す例では、判定部４２は、時刻ｔ1〜時刻ｔ2における電圧の増加値「１５０ｍＶ」が所定の範囲ΔＡ「７３ｍＶ〜２２０ｍＶ」内を示していると判定する。
【００４７】
時刻ｔ1〜時刻ｔ2における電圧の増加値が所定の範囲ΔＡ内を示している場合、判定部４２は、時刻ｔ2から一定時間Ｔが経過した時刻ｔ3における電圧値Ｖ3と、時刻ｔ4（時刻ｔ3より大）における電圧値Ｖ4とを比較する。図４に示す例では、判定部４２は、時刻ｔ2から一定時間Ｔ「０．３ｓ」が経過した時刻ｔ3「０．６５ｓ」における電圧値Ｖ3「４６０ｍＶ」と、時刻ｔ4「０．９５ｓ」における電圧値Ｖ4「４５５ｍＶ」とを比較する。そして、判定部４２は、時刻ｔ3〜時刻ｔ4における電圧の変化値が所定の範囲ΔＢ内を示しているか否かを判定する。図４に示す例では、判定部４２は、時刻ｔ3〜時刻ｔ4における電圧の変化値「−５ｍＶ」が所定の範囲ΔＢ「±４８ｍＶ」内を示していると判定する。
【００４８】
時刻ｔ3〜時刻ｔ4における電圧の変化値が所定の範囲ΔＢ内を示している場合、判定部４２は、時刻ｔ4における電圧値Ｖ4と、時刻ｔ5（時刻ｔ4より大）における電圧値Ｖ5とを比較する。図４に示す例では、判定部４２は、時刻ｔ4「０．９５ｓ」における電圧値Ｖ4「４５５ｍＶ」と、時刻ｔ5「１．２５ｓ」における電圧値Ｖ5「４５３ｍＶ」とを比較する。そして、判定部４２は、時刻ｔ4〜時刻ｔ5における電圧の変化値が所定の範囲ΔＢ内を示しているか否かを判定する。図４に示す例では、判定部４２は、時刻ｔ4〜時刻ｔ5における電圧の変化値「−２ｍＶ」が所定の範囲ΔＢ「±４８ｍＶ」内を示していると判定する。
【００４９】
時刻ｔ4〜時刻ｔ5における電圧の変化値が所定の範囲ΔＢ内を示している場合、判定部４２は、時刻ｔ5における電圧値Ｖ5と、時刻ｔ6（時刻ｔ5より大）における電圧値Ｖ6とを比較する。図４に示す例では、判定部４２は、時刻ｔ5「１．２５ｓ」における電圧値Ｖ5「４５３ｍＶ」と、時刻ｔ6「１．５５ｓ」における電圧値Ｖ6「３２５ｍＶ」とを比較する。そして、判定部４２は、時刻ｔ5〜時刻ｔ6における電圧の減少値が所定の範囲ΔＣ内を示しているか否かを判定する。図４に示す例では、判定部４２は、時刻ｔ5〜時刻ｔ6における電圧の減少値「１２８ｍＶ」が所定の範囲ΔＣ「４８ｍＶ〜２２０ｍＶ」内を示していると判定する。
【００５０】
時刻ｔ5〜時刻ｔ6における電圧の減少値が所定の範囲ΔＣ内を示している場合、判定部４２は、“Ｈｉｇｈ”の制御信号の生成を指示する生成信号を出力する。すなわち、図４に示す例では、判定部４２は、“Ｈｉｇｈ”の制御信号の生成を指示する生成信号を出力する。
【００５１】
ここで、上記の一定時間Ｔ、所定の範囲ΔＡ、所定の範囲ΔＢ、および、所定の範囲ΔＣは、判定部４２の図示しないメモリに予め記録されている。
【００５２】
なお、時刻ｔ3〜時刻ｔ4における電圧の変化値が所定の範囲ΔＢ内を示していない場合、判定部４２は、時刻ｔ3〜時刻ｔ4における電圧の減少値が所定の範囲ΔＣ内を示しているか否かを判定し、時刻ｔ3〜時刻ｔ4における電圧の減少値が所定の範囲ΔＣ内を示している場合、“Ｈｉｇｈ”の制御信号の生成を指示する生成信号を出力するようにしても良い。
【００５３】
また、時刻ｔ4〜時刻ｔ5における電圧の変化値が所定の範囲ΔＢ内を示していない場合、判定部４２は、時刻ｔ4〜時刻ｔ5における電圧の減少値が所定の範囲ΔＣ内を示しているか否かを判定し、時刻ｔ4〜時刻ｔ5における電圧の減少値が所定の範囲ΔＣ内を示している場合、“Ｈｉｇｈ”の制御信号の生成を指示する生成信号を出力するようにしても良い。
【００５４】
すなわち、本実施形態に係る判定部４２は、人間がゆっくりと奥歯でガムを１回噛んだ場合（図５参照）、人間が無意識に瞬きを１回行った場合（図６参照）、人間が秒速１ｍ程度の速度で舗装された平地を歩行した場合（図７参照）、人間が任意の会話を発話した場合（図８参照）などでは、生成信号を出力しない。つまり、本実施形態に係る判定部４２は、上記より、人間が１秒間程度奥歯を噛み締め続けた場合（図４参照）に限って、生成信号を出力することが可能となる。
【００５５】
また、本実施形態に係る判定部４２は、センサ３とこめかみＡの表皮との距離に依存することなく、信号処理部４１から出力されたデジタル信号が、所定の変動パターンを示している場合に、生成信号を出力することが可能となる。これにより、本実施形態に係る入力装置１を装着したユーザは、センサ３の位置を厳密に調整する必要がない。それゆえ、ユーザの手間を省くことができる。
【００５６】
これにより、本実施形態に係る入力装置１は、例えば、外部機器に対する電源のＯＮ／ＯＦＦ、音楽プレーヤに対する再生／停止、マウスのクリック動作、目、耳、手、足などの不自由な身障者のための意思伝達装置、あるいは、咀嚼の指導用機器など、様々な用途に適用することが可能な入力インタフェースとなる。また、本実施形態に係る入力装置１を、例えば、ヘッドマウントディスプレイ、ヘッドホンスピーカ、骨伝導スピーカなどの外部機器に接続することにより、ウェアラブルコンピュータとして構成することも可能である。
【００５７】
なお、上記では、判定部４２は、単位時間において、信号処理部４１から出力されたデジタル信号が、所定の変動パターンを示している場合、“Ｈｉｇｈ”の制御信号の生成を指示する生成信号を出力する例について説明したが、これに限定されない。例えば、判定部４２は、単位時間において、信号処理部４１から出力されたデジタル信号が、閾値以上を示している場合、“Ｈｉｇｈ”の制御信号の生成を指示する生成信号を出力するようにしても良い。
【００５８】
ところで、上記の信号生成部４は、パーソナルコンピュータなどの任意のコンピュータにプログラムをインストールすることによっても実現される。すなわち、上記の信号処理部４１、判定部４２、および、制御信号出力部４３は、コンピュータのＣＰＵがこれらの機能を実現するプログラムに従って動作することによって具現化される。したがって、信号処理部４１、判定部４２、および、制御信号出力部４３の機能を実現するためのプログラムまたはそれを記録した記録媒体も、本発明の一実施形態である。
【００５９】
次に、上記の構成に係る入力装置１の動作について、図９を参照しながら説明する。
【００６０】
図９は、入力装置１の動作の概要を示すフローチャートである。すなわち、図９に示すように、センサ３は、下顎６の動きに伴うこめかみＡの表皮の変動を検出信号として検出する（工程Ｏｐ１）。信号処理部４１は、工程Ｏｐ１にて検出された検出信号をデジタル信号に変換する（工程Ｏｐ２）。
【００６１】
次に、判定部４２は、単位時間において、工程Ｏｐ２にて変換されたデジタル信号が、所定の変動パターンを示しているか否かを判定する（工程Ｏｐ３）。判定部４２は、単位時間において、工程Ｏｐ２にて変換されたデジタル信号が、所定の変動パターンを示していると判定すれば（工程Ｏｐ３にてＹＥＳ）、“Ｈｉｇｈ”の制御信号の生成を指示する生成信号を出力する（工程Ｏｐ４）。制御信号出力部４３は、工程Ｏｐ４にて出力された生成信号に基づいて、“Ｈｉｇｈ”の制御信号を生成する（工程Ｏｐ５）。制御信号出力部４３は、工程Ｏｐ５にて生成された“Ｈｉｇｈ”の制御信号を外部機器に出力する（工程Ｏｐ６）。
【００６２】
一方、判定部４２は、単位時間において、工程Ｏｐ２にて変換されたデジタル信号が、所定の変動パターンを示していないと判定すれば（工程Ｏｐ３にてＮＯ）、制御信号出力部４３は、“Ｌｏｗ”の制御信号を生成する（工程Ｏｐ７）。制御信号出力部４３は、工程Ｏｐ７にて生成された“Ｌｏｗ”制御信号を外部機器に出力する（工程Ｏｐ８）。
【００６３】
以上のように、本実施形態に係る入力装置１によれば、センサ３は、人間の下顎６の動きに伴うこめかみＡの表皮の変動を検出する。信号生成部４は、こめかみＡの表皮の変動に基づいて制御信号を生成する。これにより、上記従来の入力装置と比較して、入力装置の製造コストを削減し、小型化することができる。
【００６４】
また、本実施形態に係る入力装置１をユーザが装着した場合、このユーザは、下顎６を動かすだけで、例えば、外部機器を動作させることが可能となる。下顎６は、手足の動き、首の動き、眉の動き、瞬きなどと比較して、小さな動作で動かすことができ、かつ、下顎６を動かしている本人以外の第三者からはこの下顎６の動きに気付き難い。このため、ユーザが、例えば、公共の場において入力装置１を使用した場合であっても、誰にも気付かれることなく、極めて自然な動きで、外部機器を動作させることが可能となる。また、ユーザは、視覚、聴覚、蝕運動覚、嗅覚、および、味覚などを損なうことなく、入力装置１を使用することが可能となる。
【００６５】
なお、本実施形態に係る入力装置１では、人間が１秒間程度奥歯を噛み締め続けた場合に、“Ｈｉｇｈ”の制御信号を出力する例について説明したが、これに限定されない。例えば、奥歯を２回噛み締めた場合に、“Ｈｉｇｈ”の制御信号を出力するようにしても良い。すなわち、奥歯の噛み締め方（一定時間、回数など）を種々組み合わせることにより、人間がこの組み合わせに対応する動作を行った場合に、“Ｈｉｇｈ”の制御信号を出力するようにしても良い。また、人間が１秒間程度奥歯を噛み締め続けた場合に、“Ｈｉｇｈ”の制御信号を出力することに代えて、“Ｌｏｗ”の制御信号を出力するようにしても良い。
【００６６】
また、本実施形態に係る入力装置１では、センサ３が、下顎６の動きに伴うこめかみＡの表皮の変動を検出する例について説明したが、これに限定されない。例えば、センサ３が、下顎６の動きに伴う頬の表皮の変動を検出するようにしても良いし、口の周囲における表皮の変動を検出するようにしても良い。すなわち、センサ３が、下顎６の動きに伴う表皮の変動を検出できれば、こめかみＡの表皮には限定されない。
【００６７】
[実施の形態２]
実施の形態１では、人間が１秒間程度奥歯を噛み締め続けた場合に、制御信号出力部が“Ｈｉｇｈ”の制御信号を外部機器に出力し、それ以外の場合に、制御信号出力部が“Ｌｏｗ”の制御信号を外部機器に出力する例について説明した。これに対して、実施の形態２では、奥歯を噛み締める様々なパターンに応じて、制御信号出力部が様々な制御信号を外部機器に出力する例について説明する。
【００６８】
図１０は、本実施形態に係る入力装置１におけるセンサ３および信号生成部８の概略構成を示すブロック図である。なお、図１０において、図３と同様の機能を有する構成については、同じ参照符号を付記し、その詳細な説明を省略する。
【００６９】
なお、本実施形態においては、一例として、入力装置１に、有線あるいは無線で外部機器である音楽プレーヤが接続されている場合について説明する。
【００７０】
図１０に示す信号生成部８は、図３に示す信号生成部４に加えて、格納部８１を備えている。また、図１０に示す信号生成部８は、図３に示す判定部４２および制御信号出力部４３の代わりに、判定部８２および制御信号出力部８３を備えている。
【００７１】
格納部８１は、信号処理部４１から出力されたデジタル信号が示す所定の変動パターン、および、この変動パターンに対応する制御信号を複数組格納する。なお、格納部８１は、変動パターンおよび制御信号を１組のみ格納しても良い。図１１は、格納部８１に格納されたデータ例を模式的に示す図である。ここで、変動パターンＡは、人間が奥歯を素早く噛み締めた後に一定時間噛み締め続けた場合のパターンである。変動パターンＢは、人間が奥歯をゆっくりと噛み締めた後に一定時間噛み締め続けた場合のパターンである。変動パターンＣは、人間が奥歯をゆっくりと噛み締め、そして、再度、奥歯をゆっくりと噛み締めた後に一定時間噛み締め続けた場合のパターンである。変動パターンＤは、人間が奥歯を素早く噛み締め、そして、再度、奥歯を素早く噛み締めた後に一定時間噛み締め続けた場合のパターンである。なお、図１１は、説明の便宜上、変動パターンおよび制御信号を模式的に示したが、実際は、格納部８１には、変動パターンおよび制御信号が、信号生成部８で処理可能なように、バイナリデータにて格納されている。
【００７２】
判定部８２は、単位時間において、信号処理部４１ａから出力されたデジタル信号が、格納部８１に格納されている複数の変動パターンのうちどの変動パターンを示しているのかを判定し、かつ、信号処理部４１ｂから出力されたデジタル信号が、格納部８１に格納されている複数の変動パターンのうちどの変動パターンを示しているのかを判定する。判定部８２は、信号処理部４１ａおよび信号処理部４１ｂから出力されたデジタル信号が示す変動パターンに対応する制御信号を格納部８１から読み出す。判定部８２は、読み出した制御信号の生成を指示する生成信号を出力する。
【００７３】
ここで、本実施形態においては、信号処理部４１ａおよび信号処理部４１ｂから出力されたデジタル信号が、人間が奥歯を素早く噛み締めた後に一定時間噛み締め続けた場合の信号であったものとする。すなわち、本実施形態においては、判定部８２は、信号処理部４１ａおよび信号処理部４１ｂから出力されたデジタル信号が、格納部８１の変動パターンＡを示していると判定する。判定部８２は、変動パターンＡに対応する制御信号“再生・停止”を格納部８１から読み出す。判定部８２は、“再生・停止”を示す制御信号の生成を指示する生成信号を出力する。
【００７４】
制御信号出力部８３は、判定部８２から出力された生成信号に基づいて、“再生・停止”を示す制御信号を生成する。制御信号出力部８３は、生成した“再生・停止”を示す制御信号を音楽プレーヤに出力する。なお、制御信号出力部８３は、制御信号が入力される音楽プレーヤの特性に合うように、制御信号を生成する機能を備えていても良い。
【００７５】
これにより、本実施形態に係る入力装置１は、例えば、音楽プレーヤが停止中である場合、“再生・停止”を示す制御信号に基づいて、楽曲を再生させることが可能な入力インタフェースとなる。また、例えば、音楽プレーヤが、楽曲を再生中である場合、“再生・停止”を示す制御信号に基づいて、楽曲を停止させることが可能な入力インタフェースとなる。
【００７６】
以上のように、本実施形態に係る入力装置１によれば、格納部８１は、少なくとも１つの変動パターン、および、少なくとも１つの変動パターンに対応する少なくとも１つの制御信号を格納する。判定部８２は、少なくとも１つの変動パターンのうち、表皮の変動に一致する変動パターンを判定する。制御信号出力部８３は、一致する変動パターンに対応する制御信号を出力する。これにより、制御信号出力部８３は、様々な表皮の変動パターンに応じて、様々な制御信号を出力することが可能となる。
【００７７】
なお、第１および第２の実施形態において、左右のこめかみＡの表皮の変動を一対のセンサ３ａ，３ｂにて検出する例について説明したが、これに限定されない。例えば、左右のこめかみＡのいずれかのこめかみＡの表皮の変動を右センサ３ａあるいは左センサ３ｂのいずれか一つのセンサにて検出するようにしても良い。
【００７８】
[実施の形態３]
実施の形態１および２では、入力装置が、人間の下顎の動きに伴う表皮の変動を検出し、検出した表皮の変動に基づいて制御信号を生成し、生成した制御信号を外部機器へ出力する例について説明した。これに対して、実施の形態３では、入力装置が、人間のまぶたの動きに伴う表皮の変動を検出し、検出した表皮の変動に基づいて制御信号を生成し、生成した制御信号を外部機器へ出力する例について説明する。
【００７９】
図１２は、本実施形態に係る入力装置１１の装着例を示す概略図である。なお、図１２は、本実施形態に係る入力装置１１を装着した人間の顔を斜めから見た図である。
【００８０】
すなわち、本実施形態に係る入力装置１１は、装着部１２、センサ１３、および、信号生成部１４を備えている。
【００８１】
装着部１２は、眼鏡型の形状をしている。すなわち、本実施形態に係る入力装置１１を用いて人間が通常の眼鏡をかけるようにすることで、図１２に示すように、装着部１２が人間の顔Ｆに装着される。ここで、図１２に示す例では、装着部１２には、人間の右側の部位Ｂに対応するように、センサ１３が設けられている。センサ１３は、人間の表皮（皮膚）に対して非接触となるように、装着部１２に設けられている。センサ１３は、例えば、光センサから構成されており、人間のまぶたを閉じる動きに伴う右側の部位Ｂにおける表皮の変動を検出するセンサである。なお、本実施形態に係る入力装置１１は、図１に示す入力装置１とは異なり、装着部１２にはセンサが１つのみ設けられている。信号生成部１４は、例えば、シングルチップマイコンから構成されており、センサ１３から検出された部位Ｂの表皮の変動に基づいて、外部機器を制御する制御信号を外部機器に出力する。
【００８２】
図１３は、眼輪筋の動作を説明するための説明図である。図１３に示すように、眼輪筋１５は、人間の目の周りにある筋肉である。ここで、人間が、例えば、意識的にまぶた１６を閉じる動きをすると、眼輪筋１５がまぶた１６を閉じる動きに伴い変化する。眼輪筋１５が変化するので、人間の目の後方の表皮が人間の目の方向へひっぱられる。これにより、部位Ｂの表皮が変動する。本実施形態においては、図１２に示すように、センサ１３を右側の部位Ｂに対応させるように入力装置１１を人間の顔Ｆに装着することで、右側の部位Ｂの表皮の変動を検出する。つまり、部位Ｂの表皮が変動するので、センサ１３と部位Ｂの表皮との間の距離が変化する。ここで、本実施形態に係る部位Ｂは、図２に示すこめかみＡとは異なり、人間の目の近傍かつ後方にある領域である。
【００８３】
なお、本実施形態においては、センサ１３を右側の部位Ｂに対応させるように入力装置１１を人間の顔Ｆに装着する例について説明したが、これに限定されない。すなわち、センサ１３を左側の部位Ｂに対応させるように入力装置１１を人間の顔Ｆに装着しても良い。これにより、センサ１３は、左側の部位Ｂの表皮の変動を検出することができる。
【００８４】
図１４は、本実施形態に係る入力装置１１におけるセンサ１３および信号生成部１４の概略構成を示すブロック図である。
【００８５】
センサ１３は、図１に示すセンサ３と同様の機能を有する。すなわち、センサ１３は、図１に示すセンサ３と同様、光照射部１３１、受光部１３２、および、検出部１３３を備えている。光照射部１３１は、部位Ｂに検出光を照射する。受光部１３２は、部位Ｂにて反射された検出光を反射光として受光する。検出部１３３は、受光部１３２が受光した反射光の光量を検出信号として検出する。すなわち、検出部１３３は、人間のまぶた１６を閉じる動きに伴う部位Ｂの表皮の変動を、受光部１３２が受光した反射光の光量の変化として検出する。検出部１３３は、検出した検出信号を信号生成部１４に出力する。
【００８６】
信号生成部１４は、図１に示す信号生成部４と同様、例えば、シングルチップマイコンから構成されており、センサ１３から出力された検出信号に基づいて、“Ｈｉｇｈ”の制御信号または“Ｌｏｗ”の制御信号を生成し、生成した“Ｈｉｇｈ”の制御信号または“Ｌｏｗ”の制御信号を外部機器に出力する機能を有している。このため、信号生成部１４は、信号処理部１４１、判定部１４２、および、制御信号出力部１４３を備えている。
【００８７】
信号処理部１４１は、図１に示す信号処理部４１と同様の機能を有する。すなわち、信号処理部１４１は、センサ１３から出力された検出信号をデジタル信号に変換する。
【００８８】
判定部１４２は、単位時間において、信号処理部１４１から出力されたデジタル信号が、所定の変動パターンを示している場合、“Ｈｉｇｈ”の制御信号の生成を指示する生成信号を出力する。本実施形態においては、人間が、まぶた１６を意識的に閉じる動作を行った場合に、判定部１４２は、“Ｈｉｇｈ”の制御信号の生成を指示する生成信号を出力する。なお、本実施形態において、意識的にまぶた１６を閉じるとは、人間が０．３秒以上まぶた１６をやや強めに閉じることを意味する。
【００８９】
制御信号出力部１４３は、図１に示す制御信号出力部４３と同様の機能を有する。すなわち、制御信号出力部１４３は、判定部１４２から出力された生成信号に基づいて、“Ｈｉｇｈ”の制御信号を生成する。制御信号出力部１４３は、生成した“Ｈｉｇｈ”の制御信号を外部機器に出力する。なお、制御信号出力部１４３は、判定部１４２から生成信号が出力されない場合、“Ｌｏｗ”の制御信号を生成する。制御信号出力部１４３は、生成した“Ｌｏｗ”の制御信号を外部機器に出力する。
【００９０】
以下では、本実施形態に係る判定部１４２による具体的な処理について、図１５を参照しながら詳細に説明する。
【００９１】
図１５は、人間がまぶた１６を意識的に閉じた場合の検出信号の一例を示す図である。なお、図１６は、人間がゆっくりと奥歯でガムを１回噛んだ場合の検出信号の一例を示す図である。図１７は、人間が無意識に瞬きを１回行った場合の検出信号の一例を示す図である。図１８は、人間が秒速１ｍ程度の速度で舗装された平地を歩行した場合の検出信号の一例を示す図である。図１９は、人間が任意の会話を発話した場合の検出信号の一例を示す図である。図１５〜図１９において、縦軸は電圧（ｍＶ）、横軸は時間（秒）を表す。
【００９２】
本実施形態においては、センサ１３が、図１５に示す検出信号を信号生成部１４へ出力したものとする。判定部１４２は、まず、時刻ｔ1における電圧値Ｖ1と、時刻ｔ2（時刻ｔ1より大）おける電圧値Ｖ2とを比較する。図１５に示す例では、判定部１４２は、時刻ｔ1「０．２ｓ」における電圧値Ｖ1「１８８５ｍＶ」と、時刻ｔ2「０．５ｓ」における電圧値Ｖ2「１６５０ｍＶ」とを比較する。そして、判定部１４２は、時刻ｔ1〜時刻ｔ2における電圧の減少値が所定の範囲ΔＤ内を示しているか否かを判定する。図１５に示す例では、判定部１４２は、時刻ｔ1〜時刻ｔ2における電圧の減少値「２３５ｍＶ」が所定の範囲ΔＤ「１４６ｍＶ〜５８６ｍＶ」内を示していると判定する。
【００９３】
時刻ｔ1〜時刻ｔ2における電圧の減少値が所定の範囲ΔＤ内を示している場合、判定部１４２は、“Ｈｉｇｈ”の制御信号の生成を指示する生成信号を出力する。すなわち、図１５に示す例では、判定部１４２は、“Ｈｉｇｈ”の制御信号の生成を指示する生成信号を出力する。なお、上記の所定の範囲ΔＤは、判定部１４２の図示しないメモリに予め記録されている。
【００９４】
すなわち、本実施形態に係る判定部１４２は、人間がゆっくりと奥歯でガムを１回噛んだ場合（図１６参照）、人間が無意識に瞬きを１回行った場合（図１７参照）、人間が秒速１ｍ程度の速度で舗装された平地を歩行した場合（図１８参照）、人間が任意の会話を発話した場合（図１９参照）などでは、生成信号を出力しない。つまり、本実施形態に係る判定部１４２は、上記より、人間がまぶた１６を意識的に閉じた場合（図１５参照）に限って、生成信号を出力することが可能となる。
【００９５】
これにより、本実施形態に係る入力装置１１は、図１に示す入力装置１と同様に、例えば、外部機器に対する電源のＯＮ／ＯＦＦ、音楽プレーヤに対する再生／停止、マウスのクリック動作、目、耳、手、足などの不自由な身障者のための意思伝達装置など、様々な用途に適用することが可能な入力インタフェースとなる。また、本実施形態に係る入力装置１１を、例えば、ヘッドマウントディスプレイ、ヘッドホンスピーカ、骨伝導スピーカなどの外部機器に接続することにより、ウェアラブルコンピュータとして構成することも可能である。
【００９６】
さらに、本実施形態に係る入力装置１１は、人間のまぶた１６を閉じる動きに伴う表皮の変動を検出し、検出した表皮の変動に基づいて制御信号を生成し、生成した制御信号を外部機器へ出力している。このため、本実施形態に係る入力装置１１は、実施の形態１および２に係る入力装置とは異なり、例えば、１秒間程度奥歯を噛み締め続けることができない咀嚼機能の低下した老人などであっても、まぶた１６を意識的に閉じる動作を行うだけで、外部機器へ制御信号を出力することが可能となる。
【００９７】
[実施の形態４]
実施の形態１および２では、入力装置が、人間の下顎の動きに伴う表皮の変動を検出し、検出した表皮の変動に基づいて制御信号を生成し、生成した制御信号を外部機器へ出力する例について説明した。また、実施の形態３では、入力装置が、人間のまぶたの動きに伴う表皮の変動を検出し、検出した表皮の変動に基づいて制御信号を生成し、生成した制御信号を外部機器へ出力する例について説明した。これに対して、実施の形態４では、入力装置が、人間の下顎の動きに伴う表皮の変動と、人間のまぶたの動きに伴う表皮の変動とを検出し、検出した表皮の変動に基づいてそれぞれの制御信号を生成し、生成したそれぞれの制御信号を外部機器へ出力する例について説明する。
【００９８】
図２０は、本実施形態に係る入力装置２１の装着例を示す概略図である。なお、図２０（ａ）は、本実施形態に係る入力装置２１を装着した人間の顔を正面から見た図、図２０（ｂ）は、本実施形態に係る入力装置２１を装着した人間の頭を上面から見た図である。
【００９９】
すなわち、本実施形態に係る入力装置２１は、装着部２２、センサ２３、および、信号生成部２４を備えている。つまり、本実施形態に係る入力装置２１は、図１に示す入力装置１と同様に、装着部２２が、人間の頭部Ｈにおける額から耳にかけて装着されており、装着部２２には、人間の右側のこめかみＡに対応するように、センサ２３が設けられている。なお、本実施形態に係る入力装置２１は、図１に示す入力装置１とは異なり、装着部２２にはセンサが１つのみ設けられている。
【０１００】
図２１は、本実施形態に係る入力装置２１におけるセンサ２３および信号生成部２４の概略構成を示すブロック図である。
【０１０１】
なお、本実施形態においては、一例として、入力装置２１に、有線あるいは無線で外部機器であるマウスが接続されている場合について説明する。
【０１０２】
センサ２３は、図１に示すセンサ３と同様の機能を有する。すなわち、センサ２３は、図１に示すセンサ３と同様、光照射部２３１、受光部２３２、および、検出部２３３を備えている。光照射部２３１は、こめかみＡに検出光を照射する。受光部２３２は、こめかみＡにて反射された検出光を反射光として受光する。検出部２３３は、受光部２３２が受光した反射光の光量を検出信号として検出する。すなわち、検出部２３３は、人間の下顎の動きに伴うこめかみＡの表皮の変動を、受光部２３２が受光した反射光の光量の変化として検出する。また、検出部２３３は、人間のまぶたを閉じる動きに伴うこめかみＡの表皮の変動を、受光部２３２が受光した反射光の光量の変化として検出する。検出部２３３は、検出した検出信号を信号生成部２４に出力する。
【０１０３】
信号生成部２４は、図１に示す信号生成部４と同様、例えば、シングルチップマイコンから構成されており、センサ２３から出力された検出信号に基づいて、“Ｈｉｇｈ”の制御信号または“Ｌｏｗ”の制御信号を生成し、生成した“Ｈｉｇｈ”の制御信号または“Ｌｏｗ”の制御信号を外部機器に出力する機能を有している。このため、信号生成部２４は、信号処理部２４１、格納部２４２、判定部２４３、および、制御信号出力部２４４を備えている。
【０１０４】
信号処理部２４１は、図１に示す信号処理部４１と同様の機能を有する。すなわち、信号処理部２４１は、センサ２３から出力された検出信号をデジタル信号に変換する。
【０１０５】
格納部２４２は、信号処理部２４１から出力されたデジタル信号が示す所定の変動パターン、および、この変動パターンに対応する制御信号を複数組格納する。図２２は、格納部２４２に格納されたデータ例を模式的に示す図である。ここで、変動パターンＭは、センサ２３が人間の下顎の動きに伴うこめかみＡの表皮の変動を検出した場合のパターンである。つまり、変動パターンＭは、人間が１秒間程度奥歯を噛み締め続けた場合のパターンである。変動パターンＮは、センサ２３が人間のまぶたを閉じる動きに伴うこめかみＡの表皮の変動を検出した場合のパターンである。つまり、変動パターンＮは、人間がまぶたを意識的に閉じる動作を行った場合のパターンである。
【０１０６】
判定部２４３は、単位時間において、信号処理部２４１から出力されたデジタル信号が、格納部２４２に格納されている複数の変動パターンのうちどの変動パターンを示しているのかを判定する。本実施形態においては、判定部２４３は、実施の形態１にて説明したように、電圧の増加値が所定の範囲ΔＡ内を示しており、電圧の変化値が所定の範囲ΔＢ内を示しており、かつ、電圧の減少値が所定の範囲ΔＣ内を示している場合に、人間が１秒間程度奥歯を噛み締め続けた場合のパターンであると判定する。また、判定部２４３は、実施の形態３にて説明したように、電圧の減少値が所定の範囲ΔＤ内を示している場合に、人間がまぶたを意識的に閉じる動作を行った場合のパターンであると判定する。判定部２４３は、信号処理部２４１から出力されたデジタル信号が示す変動パターンに対応する制御信号を格納部２４２から読み出す。判定部２４３は、読み出した制御信号の生成を指示する生成信号を出力する。
【０１０７】
ここで、本実施形態においては、信号処理部２４１から出力されたデジタル信号が、人間が１秒間程度奥歯を噛み締め続けた場合の信号であったものとする。すなわち、本実施形態においては、判定部２４３は、信号処理部２４１から出力されたデジタル信号が、格納部２４２の変動パターンＭを示していると判定する。判定部２４３は、変動パターンＭに対応する制御信号“右クリック”を格納部２４２から読み出す。判定部２４３は、“右クリック”を示す制御信号の生成を指示する生成信号を出力する。
【０１０８】
制御信号出力部２４４は、判定部２４３から出力された生成信号に基づいて、“右クリック”を示す制御信号を生成する。制御信号出力部２４４は、生成した“右クリック”を示す制御信号をマウスに出力する。なお、制御信号出力部２４４は、制御信号が入力されるマウスの特性に合うように、制御信号を生成する機能を備えていても良い。
【０１０９】
これにより、本実施形態に係る入力装置２１は、例えば、人間が１秒間程度奥歯を噛み締め続けた場合に、マウスに対して、“右クリック”を示す制御信号を出力し、かつ、人間がまぶたを意識的に閉じる動作を行った場合に、マウスに対して、“左クリック”を示す制御信号を出力することが可能となる。
【０１１０】
なお、本実施形態に係る入力装置２１では、センサ２３が、人間の下顎の動きに伴うこめかみＡの表皮の変動と、人間のまぶたを閉じる動きに伴うこめかみＡの表皮の変動とを検出する例について説明したが、これに限定されない。例えば、センサ２３が、こめかみＡの代わりに、実施の形態３にて説明した部位Ｂの表皮の変動を検出するようにしても良い。すなわち、センサ２３が、人間の下顎の動きに伴う表皮の変動と、人間のまぶたを閉じる動きに伴う表皮の変動とを検出できれば、こめかみＡの表皮には限定されない。
【０１１１】
また、第３および第４の実施形態において、センサが、人間のまぶたを閉じる動きに伴う表皮の変動を検出する例について説明したが、これに限定されない。例えば、センサは、人間のまぶたを開く動きに伴う表皮の変動を検出しても良い。
【０１１２】
[実施の形態５]
実施の形態１では、入力装置が、人間の下顎の動きに伴う表皮の変動を検出する例について説明した。これに対して、実施の形態５では、入力装置が、人間の下顎の動きに伴う表皮の変動を増幅して検出する例について説明する。
【０１１３】
図２３は、本実施形態に係る入力装置３１の装着例を示す概略図である。なお、図２３は、本実施形態に係る入力装置３１を装着した人間の頭を上面から見た図である。
【０１１４】
すなわち、本実施形態に係る入力装置３１は、取り付け枠３２、固定部３３、右接触部３４ａ、左接触部３４ｂ、右接続部３５ａ、左接続部３５ｂ、右センサ３６ａ、左センサ３６ｂ、および、信号生成部３７を備えている。
【０１１５】
取り付け枠３２には、人間の頭部Ｈにおける後頭部（真後ろ）に対応するように、固定部３３が設けられている。固定部３３は、人間の頭部Ｈに装着された入力装置３１がずれないように、入力装置３１を人間の頭部Ｈに固定するための部材である。このため、固定部３３は、人間の頭部Ｈにおける後頭部に接触するように、取り付け枠３２に設けられている。
【０１１６】
また、取り付け枠３２の端部には、人間の右側の部位Ｃに対応するように、右接触部３４ａが設けられている。また、取り付け枠３２の端部には、人間の左側の部位Ｃに対応するように、左接触部３４ｂが設けられている。ここで、接触部３４は、例えば、プラスチックからなる部品と、この部品の上面に形成されたスポンジとで構成される。接触部３４は、部位Ｃに接触するように、取り付け枠３２に設けられている。なお、部位Ｃは、側頭筋に対応する表皮（皮膚）の一領域である。
【０１１７】
すなわち、本実施形態に係る入力装置３１は、固定部３３、右接触部３４ａ、および、左接触部３４ｂの３つの部材によって、人間の頭部Ｈに装着（固定）されることになる。つまり、人間が手で取り付け枠３２を外側に広げて頭部Ｈに挿入し手を離すと、人間の頭部Ｈの内側に向けて弾性力が働くので、入力装置３１が人間の頭部Ｈに装着される。
【０１１８】
さらに、取り付け枠３２の端部には、右接続部３５ａおよび左接続部３５ｂが設けられている。つまり、接続部３５は、人間の顔の前方に向かって伸びるように、取り付け枠３２の端部に設けられている。また、右接続部３５ａの端部には、人間の右側の部位Ｄに対応するように、右センサ３６ａが設けられている。また、左接続部３５ｂの端部には、人間の左側の部位Ｄに対応するように、左センサ３６ｂが設けられている。なお、部位Ｄは、部位Ｃよりもやや前方に位置する表皮の一領域である。
【０１１９】
センサ３６は、部位Ｄに光を照射する光照射部と、部位Ｄで反射した反射光を受光する受光部と、反射光の光量を検出する検出部とを含む。
【０１２０】
なお、信号生成部３７は、右センサ３６ａの近傍に位置するように、右接続部３５ａに設けられている。なお、本実施形態に係るセンサ３６および信号生成部３７は、図１に示すセンサ３および信号生成部４と同様の機能を有している。
【０１２１】
ここで、実施の形態１にて説明したように、人間が、例えば、咀嚼あるいは奥歯を噛み締めることにより下顎を動かすと、咀嚼筋の一つである側頭筋が収縮（変化）する。つまり、人間が、咀嚼あるいは奥歯を噛み締めることにより下顎を動かすと、側頭筋が盛り上がる。このため、人間が、咀嚼あるいは奥歯を噛み締めることにより下顎を動かした場合には、側頭筋が盛り上がるため、部位Ｃに対応して設けられた接触部３４は、図２３に示す矢印Ｐの方向へ押されることになる。
【０１２２】
すなわち、図２３に示す矢印Ｐの方向へ、部位Ｃから接触部３４へ力が加わるため、接触部３４は力点となる。この場合において、固定部３３は支点、センサ３６は作用点として機能する。図２４は、支点として機能する固定部３３、力点として機能する接触部３４、および、作用点として機能するセンサ３６の関係を説明するための説明図である。なお、図２４では、説明の便宜上、取り付け枠３２を直線にて表している。図２４に示すように、固定部３３が支点、接触部３４が力点、センサ３６が作用点となるので、矢印Ｐの方向へ押された接触部３４の移動量が増幅されてセンサ３６へ伝わることになる。すなわち、センサ３６は、矢印Ｐの方向と同じ方向である矢印Ｐ´の方向へ移動することになる。つまり、センサ３６は、側頭筋の動き（側頭筋の盛り上がり）に同期して、部位Ｄから遠ざかるように移動することになる。ここで、矢印Ｐの方向への接触部３４の移動量（変動量）をＭとすれば、矢印Ｐ´の方向へのセンサ３６の移動量（変動量）は当該Ｍが増幅されたＭ´となる（てこの原理）。このため、人間の下顎の動きに伴う表皮の変動（すなわち、部位Ｃの変動）が微弱であっても、センサ３６は、センサ３６の移動（変動）に伴って変化する、センサ３６と部位Ｄとの間の距離を確実に検出することが可能となる。
【０１２３】
すなわち、例えば、センサ３６により検出された検出信号を電気的に増幅した場合には、当該検出信号に含まれるノイズも増幅されてしまう。これに対して、本実施形態に係る入力装置３１は、固定部３３を支点、接触部３４を力点、センサ３６を作用点としたてこの原理を利用することにより、人間の下顎の動きに伴う表皮の変動を機械的に増幅しているので、ノイズが増幅されることがない。接続部３５は、接触部３４の変動を増幅してセンサ３６に伝える。本実施形態に係る入力装置３１は、電気的に増幅する態様よりも、人間の下顎の動きに伴う表皮の変動を確実に検出することが可能となる。
【０１２４】
信号生成部３７は、センサ３６と部位Ｄとの間の距離に基づいて制御信号を生成する。例えば、信号生成部３７は、距離の変位のパターンに基づいて制御信号を生成する。
【０１２５】
本実施形態においては、接触部３４の設けられる部位は、人間の下顎の動きに伴って変動する表皮部分に限定されない。人間の表皮の変動する部分であればよい。例えば、人間のまぶたの動きに伴って変動する部分でよい。
【０１２６】
人間の下顎の動きに伴って変動する表皮部分に髪の毛が在していてもよい。センサ３６の移動（変動）に伴って変化する、センサ３６と部位Ｄとの間の距離を検出するように構成することで、入力装置３１の頭部に対する装着位置の自由度が増す。
【０１２７】
本実施形態においては、部位Ｄは、部位Ｃよりもやや前方に位置する表皮の一領域であるが、部位Ｄが部位Ｃと異なる部位であれば、部位Ｄの位置は問わない。
【０１２８】
なお、上述した実施形態は、本発明の実施形態の一具体例を示すものであり、種々の変更が可能である。
【０１２９】
図２５は、変更例に係る入力装置の接触部３４、接続部３５、および、センサ３６を拡大して表した図である。つまり、図２５は、図２３の視点から見た場合の、接触部３４、接続部３５、および、センサ３６を拡大して表した図である。図２５に示すように、変更例に係る入力装置は、取り付け枠３２の端部にカバー３８を設けている。また、カバー３８には、当該カバー３８に対して、接触部３４、接続部３５、および、センサ３６が回動可能に支持される回動部３９が設けられている。
【０１３０】
ここで、例えば、人間が下顎を動かすことにより、図２５に示す矢印Ｐ1の方向へ、部位Ｃから接触部３４へ力が加わる場合を考える。この場合、部位Ｃから接触部３４へ力が加わる当該接触部３４の点Ｅ1が力点となる。また、回動部３９が支点、センサ３６は作用点として機能する。すなわち、この場合には、力点と作用点との間に支点が位置することになる。このため、てこの原理（いわゆるシーソ）により、矢印Ｐ1の方向へ押された接触部３４の移動量が増幅されてセンサ３６へ伝わることになる。すなわち、センサ３６は、矢印Ｐ1の方向と逆の方向である矢印Ｐ1´の方向へ移動することになる。つまり、センサ３６は、側頭筋の動き（側頭筋の盛り上がり）に同期して、部位Ｄへ近づくように移動することになる。ここで、矢印Ｐ1の方向への接触部３４の移動量をＮ1とすれば、矢印Ｐ1´の方向へのセンサ３６の移動量は当該Ｎ1が増幅されたＮ1´となる。このため、人間の下顎の動きに伴う表皮の変動（すなわち、部位Ｃの変動）が微弱であっても、センサ３６は、センサ３６の移動（変動）に伴って変化する、センサ３６と部位Ｄとの間の距離を確実に検出し、変更例に係る入力装置は、当該部位Ｃの変動を確実に検出することが可能となる。
【０１３１】
また、例えば、人間が下顎を動かすことにより、図２５に示す矢印Ｐ2の方向へ、部位Ｃから接触部３４へ力が加わる場合を考える。この場合、部位Ｃから接触部３４へ力が加わる当該接触部３４の点Ｅ2が力点となる。また、回動部３９が支点、センサ３６は作用点として機能する。すなわち、この場合には、支点と作用点との間に力点が位置することになる。このため、てこの原理（いわゆるシーソ）により、矢印Ｐ2の方向へ押された接触部３４の移動量が増幅されてセンサ３６へ伝わることになる。すなわち、センサ３６は、矢印Ｐ2の方向と同じ方向である矢印Ｐ2´の方向へ移動することになる。つまり、センサ３６は、側頭筋の動き（側頭筋の盛り上がり）に同期して、部位Ｄから遠ざかるように移動することになる。ここで、矢印Ｐ2の方向への接触部３４の移動量をＮ2とすれば、矢印Ｐ2´の方向へのセンサ３６の移動量は当該Ｎ2が増幅されたＮ2´となる。このため、人間の下顎の動きに伴う表皮の変動（すなわち、部位Ｃの変動）が微弱であっても、センサ３６は、センサ３６の移動（変動）に伴って変化する、センサ３６と部位Ｄとの間の距離を確実に検出し、変更例に係る入力装置は、当該部位Ｃの変動を確実に検出することが可能となる。
【０１３２】
なお、上記の変更例においては、取り付け枠３２の端部にカバー３８を設けることに限定されない。取り付け枠３２にカバー３８の機能が備わっておれば、カバー３８は不要である。
【０１３３】
なお、上記の実施形態および変更例においては、てこの原理を利用することにより、人間の下顎の動きに伴う表皮の変動を増幅して検出する例について説明したが、これに限定されない。例えば、人間の下顎の動きに伴う表皮の変動に従ってセンサが移動するように構成していれば、必ずしも、てこの原理を利用して、人間の下顎の動きに伴う表皮の変動を増幅しなくともよい。例えば、固定部３３が頭部Ｈの頂点（頭の真上）に位置する場合には、当該固定部３３は支点として機能しない。つまり、この場合には、てこの原理は利用できない。このため、図２３に示す矢印Ｐの方向への接触部３４の移動量をＭとすれば、矢印Ｐ´の方向へのセンサ３６の移動量もＭとなる。すなわち、センサ３６は、センサ３６の移動（変動）に伴って変化する、当該移動量Ｍを検出することにより、入力装置３１は人間の下顎の動きに伴う表皮の変動を検出する。
【０１３４】
上記の実施形態および変更例では、接続部３５を備えた入力装置を説明したが、入力装置が、接触部３４と、センサ３６と、信号生成部３７とを備え、センサ３６が、移動量を検出し得さえすれば、接続部３５を備えなくてもよい。この場合は、例えば接触部３４にセンサ３６が設けられ、センサは、接触部の変動に伴って変動する。そして、センサ３６は、センサの変動に伴って変化する、センサ３６と部位Ｄとの間の距離を検出する。
【０１３５】
本発明は上述した第１〜第５の実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１３６】
以上のように、本発明は、センサの検出結果に基づいて、外部機器に制御信号を出力する入力装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１３７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る入力装置の装着例を示す概略図であり、図１（ａ）は、人間の顔を正面から見た図、図１（ｂ）は、人間の頭を上面から見た図である。
【図２】咀嚼筋の一つである側頭筋の動作を説明するための説明図である。
【図３】上記入力装置におけるセンサおよび信号生成部の概略構成を示すブロック図である。
【図４】人間が１秒間程度奥歯を噛み締め続けた場合の検出信号の一例を示す図である。
【図５】人間がゆっくりと奥歯でガムを１回噛んだ場合の検出信号の一例を示す図である。
【図６】人間が無意識に瞬きを１回行った場合の検出信号の一例を示す図である。
【図７】人間が秒速１ｍ程度の速度で舗装された平地を歩行した場合の検出信号の一例を示す図である。
【図８】人間が任意の会話を発話した場合の検出信号の一例を示す図である。
【図９】上記入力装置の動作の概要を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る入力装置におけるセンサおよび信号生成部の概略構成を示すブロック図である。
【図１１】上記格納部に格納されたデータ例を模式的に示す図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態に係る入力装置の装着例を示す概略図である。
【図１３】眼輪筋の動作を説明するための説明図である。
【図１４】上記入力装置におけるセンサおよび信号生成部の概略構成を示すブロック図である。
【図１５】人間がまぶたを意識的に閉じた場合の検出信号の一例を示す図である。
【図１６】人間がゆっくりと奥歯でガムを１回噛んだ場合の検出信号の一例を示す図である。
【図１７】人間が無意識に瞬きを１回行った場合の検出信号の一例を示す図である。
【図１８】人間が秒速１ｍ程度の速度で舗装された平地を歩行した場合の検出信号の一例を示す図である。
【図１９】人間が任意の会話を発話した場合の検出信号の一例を示す図である。
【図２０】本発明の第４の実施形態に係る入力装置の装着例を示す概略図であり、図１（ａ）は、人間の顔を正面から見た図、図１（ｂ）は、人間の頭を上面から見た図である。
【図２１】上記入力装置におけるセンサおよび信号生成部の概略構成を示すブロック図である。
【図２２】上記格納部に格納されたデータ例を模式的に示す図である。
【図２３】本発明の第５の実施形態に係る入力装置の装着例を示す概略図である。
【図２４】支点として機能する固定部、力点として機能する増幅部、および、作用点として機能するセンサの関係を説明するための説明図である。
【図２５】変更例に係る入力装置の増幅部、接続部、および、センサを拡大して表した図である。
【符号の説明】
【０１３８】
１ 入力装置
１１ 入力装置
２１ 入力装置
３１ 入力装置
３ａ 右センサ
３ｂ 左センサ
４ 信号生成部
８ 信号生成部
６ 下顎
１３ センサ
１６ まぶた
２３ センサ
３４ａ 右接触部
３４ｂ 左接触部
３６ａ 右センサ
３６ｂ 左センサ
８１ 格納部
４１ａ 信号処理部
４１ｂ 信号処理部
４２ 判定部
４３ 制御信号出力部
８２ 判定部
８３ 制御信号出力部
１４１ 信号処理部
１４２ 判定部
１４３ 制御信号出力部
２４１ 信号処理部
２４２ 格納部
２４３ 判定部
２４４ 制御信号出力部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部機器を制御する制御信号を前記外部機器に出力する入力装置であって、
人間の下顎の動きに伴う表皮部分の変動を検出する少なくとも１つのセンサと、
前記表皮部分の変動に基づいて前記制御信号を生成する信号生成部とを備える、入力装置。
【請求項２】
前記センサは、人間のまぶたの動きに伴う表皮の変動をさらに検出する、請求項１に記載の入力装置。
【請求項３】
前記センサは、前記表皮部分の変動を前記表皮部分に接触することなく検出する、請求項１または２に記載の入力装置。
【請求項４】
前記センサは、前記表皮部分に光を照射する光照射部と、前記表皮部分で反射した反射光を受光する受光部と、前記反射光の光量を検出する検出部とを含む、請求項３に記載の入力装置。
【請求項５】
外部機器を制御する制御信号を前記外部機器に出力する入力装置であって、
人間の表皮部分に接触し、前記表皮部分の変動に伴って変動する接触部と、
前記接触部の変動に伴って変動するセンサと、
前記制御信号を生成する信号生成部とを備え、
前記センサは、前記センサの変動に伴って変化する、前記センサと前記表皮部分とは異なる表皮部分との間の距離を検出し、
前記信号生成部は、前記距離に基づいて前記制御信号を生成する、入力装置。
【請求項６】
前記センサは、前記異なる表皮部分に光を照射する光照射部と、前記異なる表皮部分で反射した反射光を受光する受光部と、前記反射光の光量を検出する検出部とを含む、請求項５に記載の入力装置。
【請求項７】
前記接触部に接続され、前記接触部の変動に伴って変動する接続部をさらに備え、
前記センサは、前記接続部に設けられ、
前記接続部は、前記センサに前記接触部の変動を伝える、請求項５または６に記載の入力装置。
【請求項８】
前記接続部は、前記接触部の変動を増幅して前記センサに伝える、請求項７に記載の入力装置。
【請求項９】
前記表皮部分は、人間の下顎の動きに伴って変動する部分である、請求項５〜８のいずれか一項に記載の入力装置。
【請求項１０】
前記表皮部分は、人間のまぶたの動きに伴って変動する部分である、請求項５〜８のいずれか一項に記載の入力装置。
【請求項１１】
前記表皮部分は、こめかみの表皮部分である、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の入力装置。
【請求項１２】
前記信生成部は、前記表皮部分の変動のパターンに応じて、前記制御信号を生成する、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の入力装置。
【請求項１３】
前記制御信号は、２値の信号であり、
前記信号生成部は、前記表皮部分の変動のパターンが第１のパターンである場合には、前記２値の信号のうちの一方を生成し、前記表皮部分の変動のパターンが第２のパターンである場合には、前記２値の信号のうちの他方を生成する、請求項１２に記載の入力装置。
【請求項１４】
前記信号生成部は、
少なくとも１つのパターン、および、前記少なくとも１つのパターンに対応する少なくとも１つの制御信号を格納する格納部と、
前記少なくとも１つのパターンのうち、前記表皮部分の変動に一致するパターンを判定する判定部と、
前記一致するパターンに対応する制御信号を出力する制御信号出力部とを含む、請求項１２に記載の入力装置。
【請求項１】
外部機器を制御する制御信号を前記外部機器に出力する入力装置であって、
人間の下顎の動きに伴う表皮部分の変動を検出する少なくとも１つのセンサと、
前記表皮部分の変動に基づいて前記制御信号を生成する信号生成部とを備える、入力装置。
【請求項２】
前記センサは、人間のまぶたの動きに伴う表皮の変動をさらに検出する、請求項１に記載の入力装置。
【請求項３】
前記センサは、前記表皮部分の変動を前記表皮部分に接触することなく検出する、請求項１または２に記載の入力装置。
【請求項４】
前記センサは、前記表皮部分に光を照射する光照射部と、前記表皮部分で反射した反射光を受光する受光部と、前記反射光の光量を検出する検出部とを含む、請求項３に記載の入力装置。
【請求項５】
外部機器を制御する制御信号を前記外部機器に出力する入力装置であって、
人間の表皮部分に接触し、前記表皮部分の変動に伴って変動する接触部と、
前記接触部の変動に伴って変動するセンサと、
前記制御信号を生成する信号生成部とを備え、
前記センサは、前記センサの変動に伴って変化する、前記センサと前記表皮部分とは異なる表皮部分との間の距離を検出し、
前記信号生成部は、前記距離に基づいて前記制御信号を生成する、入力装置。
【請求項６】
前記センサは、前記異なる表皮部分に光を照射する光照射部と、前記異なる表皮部分で反射した反射光を受光する受光部と、前記反射光の光量を検出する検出部とを含む、請求項５に記載の入力装置。
【請求項７】
前記接触部に接続され、前記接触部の変動に伴って変動する接続部をさらに備え、
前記センサは、前記接続部に設けられ、
前記接続部は、前記センサに前記接触部の変動を伝える、請求項５または６に記載の入力装置。
【請求項８】
前記接続部は、前記接触部の変動を増幅して前記センサに伝える、請求項７に記載の入力装置。
【請求項９】
前記表皮部分は、人間の下顎の動きに伴って変動する部分である、請求項５〜８のいずれか一項に記載の入力装置。
【請求項１０】
前記表皮部分は、人間のまぶたの動きに伴って変動する部分である、請求項５〜８のいずれか一項に記載の入力装置。
【請求項１１】
前記表皮部分は、こめかみの表皮部分である、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の入力装置。
【請求項１２】
前記信生成部は、前記表皮部分の変動のパターンに応じて、前記制御信号を生成する、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の入力装置。
【請求項１３】
前記制御信号は、２値の信号であり、
前記信号生成部は、前記表皮部分の変動のパターンが第１のパターンである場合には、前記２値の信号のうちの一方を生成し、前記表皮部分の変動のパターンが第２のパターンである場合には、前記２値の信号のうちの他方を生成する、請求項１２に記載の入力装置。
【請求項１４】
前記信号生成部は、
少なくとも１つのパターン、および、前記少なくとも１つのパターンに対応する少なくとも１つの制御信号を格納する格納部と、
前記少なくとも１つのパターンのうち、前記表皮部分の変動に一致するパターンを判定する判定部と、
前記一致するパターンに対応する制御信号を出力する制御信号出力部とを含む、請求項１２に記載の入力装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【公開番号】特開２００８−３０４４５１（Ｐ２００８−３０４４５１Ａ）
【公開日】平成２０年１２月１８日（２００８．１２．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５０５５２（Ｐ２００８−５０５５２）
【出願日】平成２０年２月２９日（２００８．２．２９）
【出願人】（８０１００００６１）財団法人大阪産業振興機構 (168)
【出願人】（５０４１７６９１１）国立大学法人大阪大学 (1,536)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１２月１８日（２００８．１２．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月２９日（２００８．２．２９）
【出願人】（８０１００００６１）財団法人大阪産業振興機構 (168)
【出願人】（５０４１７６９１１）国立大学法人大阪大学 (1,536)
【Ｆターム（参考）】
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