手振り動作検知装置及び電気機器
【課題】簡単な構成で手振り動作の検知範囲を広げて確実に手振りを検知する。
【解決手段】手振り動作検知装置１０は、電気機器の所定領域Ｄの外側における異なる位置に配置された静電容量センサ部１〜４と、これら静電容量センサ部１〜４からの静電容量に基づき、手振り動作の少なくとも動作の向きを判定する回路部２０とを備える。回路部２０の演算処理部２５は、複数の静電容量センサ部１〜４それぞれで静電容量を経時的に測定することにより各静電容量センサ部１〜４から静電容量値のピークを検出し、異なる静電容量センサ部から検出される各ピーク間の時間差と、各ピークを検出する静電容量センサ部の配置位置とに基づいて、前記所定領域上の手振り動作の向きを判定する。
【解決手段】手振り動作検知装置１０は、電気機器の所定領域Ｄの外側における異なる位置に配置された静電容量センサ部１〜４と、これら静電容量センサ部１〜４からの静電容量に基づき、手振り動作の少なくとも動作の向きを判定する回路部２０とを備える。回路部２０の演算処理部２５は、複数の静電容量センサ部１〜４それぞれで静電容量を経時的に測定することにより各静電容量センサ部１〜４から静電容量値のピークを検出し、異なる静電容量センサ部から検出される各ピーク間の時間差と、各ピークを検出する静電容量センサ部の配置位置とに基づいて、前記所定領域上の手振り動作の向きを判定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、手振り動作を検知する手振り動作検知装置及び電気機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
手振りの動作を検出して電気機器の動作を制御するものとして、手振り検出方法及び装置（例えば、下記特許文献１参照）が知られている。この手振り検出装置は、４つの発光素子からそれぞれ位相が異なるパルス光を出射し、その出射した光による手からの反射光を受光素子で受光して、その受光量に基づき手振りの移動方向及び移動速度を含む手振り状態を検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１４８６４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した特許文献１に開示された手振り検出装置では、手振り状態を発光素子から出射された光が手に反射することにより得られる反射光を受光素子で受光するという光学的手段により検知するため、手振り動作の検知範囲が狭くなってしまい誤検出や誤動作が起きやすいという問題がある。
【０００５】
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、簡単な構成で手振り動作の検知範囲を広げて確実に手振り動作を検知することができる手振り動作検知装置及び電気機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明に係る手振り検知装置は、電気機器の所定領域の外側における異なる位置に設けられた複数の静電容量センサ部と、前記複数の静電容量センサ部によって検知された静電容量に基づく静電容量値をそれぞれ検出する検出手段と、前記検出手段によって検出された各静電容量値に基づいて、前記所定領域上の手振り動作の少なくとも動作の向きを判定する判定手段とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
この発明に係る手振り動作検知装置は、電気機器の所定領域の外側における異なる位置に設けられた複数の静電容量センサ部からの各静電容量値によって、所定領域上の手振り動作の少なくとも動作の向きを判定することができるので、簡単な構成で手振り動作の検知範囲を広げて確実に手振り動作を検知することができる。
【０００８】
前記複数の静電容量センサ部は、例えば前記所定領域を横切る直線上に配置された第１及び第２の静電容量センサ部を含む。また、前記複数の静電容量センサ部は、例えば前記第１及び第２の静電容量センサ部と異なる位置に設けられた第３の静電容量センサ部を含む。
【０００９】
前記判定手段は、例えば前記複数の静電容量センサ部それぞれで静電容量を経時的に測定することにより各静電容量センサ部から静電容量値のピークを検出し、異なる静電容量センサ部から検出される各ピーク間の時間差と、各ピークを検出する静電容量センサ部の配置位置とに基づいて、前記所定領域上の手振り動作の向きを判定する。
【００１０】
また、前記判定手段は、例えば前記第１及び第２の静電容量センサ部それぞれで静電容量を経時的に測定することにより各静電容量センサ部から静電容量値のピークをそれぞれ検出し、前記第１の静電容量センサ部におけるピーク検出時から前記第２の静電容量センサ部におけるピーク検出時までの時間差と、前記第２の静電容量センサ部におけるピーク検出時から前記第１の静電容量センサ部におけるピーク検出時までの時間差との比較結果と、前記第１及び第２の静電容量センサ部の配置位置とに基づき、前記第１及び第２の静電容量センサ部を結ぶ方向に沿った手振り動作の向きを判定する。
【００１１】
また、前記判定手段は、例えば前記第１乃至第３の静電容量センサ部それぞれで静電容量を経時的に測定することにより各静電容量センサ部から静電容量値のピークをそれぞれ検出し、異なる静電容量センサ部から検出される各ピーク間の時間差と、各ピークを検出する静電容量センサ部の配置位置とに基づいて、前記第１乃至第３の静電容量センサ部を通る面方向に沿った手振り動作の向きを判定する。
【００１２】
なお、前記判定手段は、所定のしきい値を超えた静電容量値が所定時間所定量変化しない場合は、前記各静電容量値を比較することによって、所定領域内における手の検出位置を判定するようにしても良く、また、前記手振り動作の動作速度及び動作回数の少なくとも１つを更に判定するようにしても良い。
【００１３】
また、前記判定手段によって判定された判定結果を前記電気機器の制御手段に対して出力する出力手段を更に備えた構成であっても良い。
【００１４】
本発明に係る電気機器は、上記記載のいずれかの発明に係る手振り検知装置を備えたことを特徴とする。なお、この発明に係る電気機器において、前記所定領域は、例えば前記電気機器の表示手段における表示領域である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、簡単な構成で手振り動作の検知範囲を広げて確実に手振りを検知することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る手振り動作検知装置の全体構成を示す図である。
【図２】同手振り動作検知装置の静電容量センサ部及び回路部の一部構成を示す図である。
【図３】静電容量センサ部により検知された静電容量値の変化の様子の一例を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る手振り動作検知装置による手振り動作検知処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図５】手振り動作の一例を説明するための図である。
【図６】静電容量値の変化の様子を示す図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る手振り動作検知装置を備えた電気機器の設置例を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る手振り動作検知装置による手振り動作検知処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図９】静電容量センサ部により検知された静電容量値としきい値との関係を示す図である。
【図１０】手振り動作の一例を説明するための図である。
【図１１】静電容量値の変化の様子を示す図である。
【図１２】同手振り動作検知装置による検出位置判定を説明するための図である。
【図１３】本発明の第３の実施形態に係る手振り動作検知装置の全体構成を示す図である。
【図１４】本発明の第４の実施形態に係る手振り動作検知装置の静電容量検知回路を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、添付の図面を参照して、この発明に係る手振り動作検知装置及び電気機器の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る手振り動作検知装置の全体構成を示す図である。図２は、この手振り動作検知装置の静電容量センサ部及び回路部の一部構成を示す図である。図３は、静電容量センサ部により検知された静電容量値の変化の様子を示す図である。
【００１８】
図１及び図２に示すように、第１の実施形態に係る手振り動作検知装置１０は、図示しない電気機器の所定領域Ｄの外側における異なる位置に設けられた複数の静電容量センサ部１，２，３，４と、これら複数の静電容量センサ部１〜４により検知された静電容量に基づいて、手振り動作の少なくとも動作の向きを判定する回路部２０とを備えて構成されている。
【００１９】
各静電容量センサ部１〜４は、図１においては、例えば所定領域Ｄを横切る直線上に静電容量センサ部１，２がそれぞれ配置され、前記直線と所定領域Ｄ内で交わる他の直線上に静電容量センサ３，４がそれぞれ配置されている。具体的には、静電容量センサ部１，２がそれぞれ所定領域Ｄを挟んで上下に対向配置され、静電容量センサ部３，４がそれぞれ所定領域Ｄを挟んで左右に対向配置されている。そして、上下の静電容量センサ部１，２の組み合わせで一組、左右の静電容量センサ部３，４の組み合わせで他の一組を構成する。
【００２０】
ここで、上記手振り動作とは、以下の説明においては複数回の手振りであって手の往復移動が行われる動作のことを言い、手振り動作の向きとは、手の往復移動のうち任意の一方向移動の動作により示される方向のことを言うが、１回の手振りであって手の一方向移動のみの動作に伴う手の移動方向やその手振り動作の速度は、本実施形態に係る手振り動作検知装置１０においても次のように求めることができる。具体的には、例えば手が静電容量センサ部１の中心部近傍から所定領域Ｄ上の中心を通って静電容量センサ部２の中心部近傍に移動した手振りの場合を検出例１として考えてみる。
【００２１】
この検出例１では、図３に示すように、各静電容量センサ部１〜４にて経時的に検知された静電容量を示す静電容量値Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４は、静電容量センサ部３，４については両者の中間点を手が通るためにその静電容量値Ｃ３，Ｃ４はほとんど変化がないものとなる。しかし、静電容量センサ部１，２については、先に静電容量値Ｃ１のピーク（以下、単に「ピーク」と略記する）が検出された後に、静電容量値Ｃ２のピークが検出されるような変化となる。
【００２２】
従って、回路部２０においてこのようなピークの検出の順番と、ピークを検出した静電容量センサ部の配置位置とを求めれば、それを１回の手振りの向き（ここでは、上から下方向）と判定することができる。また、静電容量センサ部１〜４の配置位置（配置間距離）とピーク検出時点ｔ１，ｔ２間の時間ｔａ（時間差）とを用いれば、それにより手の１回の移動速度を求めることもできる。
【００２３】
このように、１回の手振りの動作については、複雑な演算処理等を経ることなく容易にその移動方向や移動速度を求めることはできるが、複数回の手振り動作については少なくともその動作の向きを簡単に識別することは困難となる。
【００２４】
すなわち、図３に示した例にそって考えてみると、複数回手振り動作を行うと、例えば静電容量値Ｃ１，Ｃ２のピークがそれぞれ交互に検出されることとなる。このような場合は、その移動方向として、上記のような上から下方向とその逆の下から上方向との２方向が識別され得る。
【００２５】
しかし、これではその複数回の手振り動作が単に手を上下に複数回動かしたものであるのか、それとも上から下方向を意味する（指示する）ものを複数回行った（或いはその逆）ものであるのか、つまり、その複数回の手振り動作が実際に何を意図しているものであるのかを認識することはできない。この点は、上述した従来技術のものでも同様である。
【００２６】
そこで、第１の実施形態に係る手振り動作検知装置１０では、複数回の手振り動作が、少なくとも例えば上から下方向への動作の向きを示している（すなわち、上から下方向への手振り動作を複数回行っている）のか、下から上方向への動作の向きを示している（すなわち、下から上方向への手振り動作を複数回行っている）のかを簡単な構成で確実に判定することができる（同様に左右方向への複数回の手振り動作の動作の向きも判定することができる）構成とした。
【００２７】
従って、例えば手振り動作を複数回繰り返してその動作の向きが情報として必要な何らかの制御に関する指示等を電気機器に対して与えようとする場合などに、この手振り動作検知装置１０は、その手振り動作が意図する指示を正確且つ確実に判定して、これを電気機器に出力することなどが可能となる。
【００２８】
具体的に、各静電容量センサ部１〜４は、図２に示すように、それぞれ検知面（センサ表面）側に検知範囲が存するように構成され、例えば矩形平板状に形成されたセンサ電極７と、このセンサ電極７の裏面側に矩形平板状に形成されたシールド電極８と、センサ電極７と同一平面上に形成されセンサ電極７を囲むようなロの字状に形成されたシールド電極９とを備えて構成されている。
【００２９】
センサ電極７は、検知面側の検知範囲内にくる手（或いは人体）を検知する。シールド電極８は、センサ電極７の裏面側にてこれが検知されないようにシールドする。シールド電極９は、センサ電極７の主面に沿った周囲にて検知範囲を画定する。
【００３０】
一方、回路部２０は、例えば各静電容量センサ部１〜４とそれぞれ接続された複数の静電容量検知回路２１，２２，２３，２４と、これら複数の静電容量検知回路２１〜２４とそれぞれ接続されたＡ／Ｄ変換器２１ａ，２２ａ，２３ａ，２４ａと、これらＡ／Ｄ変換器２１ａ〜２４ａと接続された演算処理部２５とを備えて構成されている。
【００３１】
各静電容量検知回路２１〜２４は、例えば静電容量センサ部１〜４のセンサ電極７によって検知された静電容量（Ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ）を電圧（Ｖｏｌｔａｇｅ）にそれぞれ変換するＣ−Ｖ変換機能を有し、例えば公知のＣＲ充放電時間を計測する回路、充電した電荷を既知のコンデンサに転送する回路、インピーダンスを測定する回路、発振回路を構成して発振周波数を計測する回路等を用いて構成することができる。Ａ／Ｄ変換器２１ａ〜２４ａは、それぞれ各静電容量検知回路２１〜２４から出力された電圧を示すアナログ信号をディジタル信号に変換する。
【００３２】
演算処理部２５は、例えば図示しないＣＰＵや、その一時記憶領域として利用されるＲＡＭ、データ格納用のＲＯＭ等の記憶手段を備えて構成され、手振り動作検知装置１０全体の制御を司ると共に、手振り動作の少なくとも動作の向きを判定したり、判定した判定結果を外部に出力する出力手段としての機能を備えたりする。
【００３３】
各静電容量センサ部１〜４は、例えば図示しない複数の基板上にそれぞれ別体に、或いは１つの基板上に一体的に形成されている。この基板としては、例えばフレキシブルプリント基板、リジッド基板及びフレキシブルプリント基板（例えば、基材上に配線パターンが印刷された基板）のいずれの基板をも採用することができる。
【００３４】
なお、回路部２０は、各静電容量センサ部１〜４が形成された基板の同一面側或いは裏面側に実装されて一体的に設けられていても、別途基板に実装されて別体に設けられていても良い。また、一組の静電容量検知回路、Ａ／Ｄ変換器を１つの回路要素とすると、この回路要素は、静電容量センサ部の数と対応するように複数設けられていても良い。
【００３５】
各静電容量センサ部１〜４のセンサ電極７及びシールド電極８，９は、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミド（ＰＡ）、ガラスエポキシ樹脂、又はセラミック等の絶縁体からなる基板上にパターン形成された銅、銅合金又はアルミニウムや鉄等の金属部材（導電材）や電線などで構成することができる。
【００３６】
なお、各静電容量センサ部１〜４は、その配置態様によっては外観上目立たないように配置する必要が生じる場合がある。例えば、電気機器の所定領域Ｄを表示手段（ディスプレイ装置など）の表示領域とすれば、各静電容量センサ部１〜４は表示手段の意匠パネルなどの裏面側（下側）に配置されても良いが、表面側に貼着或いは埋設して設けるような場合もある。
【００３７】
このような場合は、上記基板を透明性を有するパネルやフィルム材にて形成し、各電極７〜９を透明電極で構成すれば良い。透明電極は、例えば錫ドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）や導電性ポリマーによって構成することができる。導電性ポリマーとしては、例えばＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ（ポリエチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルフォニック酸）や、ＰＥＤＯＴ／ＴｓＯ（ポリエチレンジオキシチオフェン／トルエンスルフォネート）などを用いることができる。
【００３８】
次に、このように構成された手振り動作検知装置１０の手振り動作検知処理手順について説明する。図４は、本発明の第１の実施形態に係る手振り動作検知装置による手振り動作検知処理手順の一例を示すフローチャートである。図５は、手振り動作の一例を説明するための図である。図６は、静電容量値の変化の様子を示す図である。
【００３９】
図４に示すように、まず、演算処理部２５は、各静電容量センサ部１〜４により経時的に測定された静電容量に基づく静電容量値Ｃ（Ｃ１〜Ｃ４）を検出する（ステップＳ１００）。そして、検出された静電容量値Ｃ１〜Ｃ４が所定のしきい値以上であるか否かを判断する（ステップＳ１０１）。検出された静電容量値Ｃ１〜Ｃ４が所定のしきい値以上でないと判断した場合（ステップＳ１０１のＮ）は、上記ステップＳ１００に移行する。静電容量値Ｃ１〜Ｃ４が所定のしきい値以上であると判断した場合（ステップＳ１０１のＹ）は、その変化量ΔＣが所定のしきい値以上であるか否かを判断する（ステップＳ１０２）。変化量ΔＣが所定のしきい値以上であると判断した場合（ステップＳ１０２のＹ）は、静電容量値及びその変化量がそれぞれしきい値以上であるものが２つあるか否かを判断する（ステップＳ１０４）。２つあると判断した場合（ステップＳ１０４のＹ）は、しきい値以上であると判断された静電容量センサ部につき、それぞれで静電容量値のピークを検出する（ステップＳ１０６）。なお、変化量ΔＣが所定のしきい値未満であると判断した場合（ステップＳ１０２のＮ）、及び２つないと判断した場合（ステップＳ１０４のＮ）は、上記ステップＳ１００に移行する。例えば、図５に示すように、手６が静電容量センサ部１の配置位置の方向から、所定領域Ｄの中心を通って静電容量センサ部２の配置位置の方向へ上下に繰り返し振られて、その動作の向きが上から下方向を示した動作である場合、各静電容量センサ部１〜４の静電容量値Ｃ１〜Ｃ４は、図６に示すように変化する。
【００４０】
すなわち、静電容量センサ部１，２からの静電容量値Ｃ１，Ｃ２は、手６を上記のように動かすことで、手６と静電容量センサ部１，２との間の距離が変化するため変動するのに対し、静電容量センサ部３，４からの静電容量値Ｃ３，Ｃ４は、手６と静電容量センサ部３，４との間の距離がほとんど変わらないためほぼ変動しない状態となる。
【００４１】
次に、演算処理部２５は、検出した各ピークに基づいて、異なる静電容量センサ部から検出される各ピーク間の時間差を算出し、その時間差を比較する（ステップＳ１０８）。具体的には、第１の静電容量センサ部１におけるピーク検出時から第２の静電容量センサ部２におけるピーク検出時までの時間差と、第２の静電容量センサ部２におけるピーク検出時から第１の静電容量センサ部１におけるピーク検出時までの時間差とを比較する。図６に示すように、例えば、各静電容量センサ部１〜４において静電容量を経時的に測定することにより、第１の静電容量センサ部１の静電容量値Ｃ１についてはピークが検出時点ｔ１，ｔ３，ｔ５において検出され、第２の静電容量センサ部２の静電容量値Ｃ２についてはピークが検出時点ｔ２，ｔ４，ｔ６において同様に検出されているので、例えば時系列に沿った各ピークの検出時点ｔ１〜ｔ６間における各時間差ｔａ，ｔｂ，ｔｃ，ｔｄ，ｔｅを順次比較する。
【００４２】
そして、時間差が短い組み合わせとなる箇所（以下、「判定箇所」という）を抽出する（ステップＳ１１０）。図６の例においては、時間差ｔａ，ｔｃ，ｔｅが時間差ｔｂ，ｔｄよりも短い組み合わせとなるので、抽出される判定箇所は検出時点ｔ１，ｔ２間（判定箇所１）、検出時点ｔ３，ｔ４間（判定箇所２）、及び検出時点ｔ５，ｔ６間（判定箇所３）となる。
【００４３】
こうして判定箇所１〜３を抽出したら、静電容量センサ部１，２の配置位置に基づき、それぞれの判定箇所１〜３において先にピークが検出された静電容量センサ部の配置位置の方向から、後にピークが検出された静電容量センサ部の配置位置の方向へ至る向きが動作の向きであるとして、その向きを判定する（ステップＳ１１２）。
なお、第１の静電容量センサ部１におけるピーク検出時から第２の静電容量センサ部２におけるピーク検出時までの少なくとも１つの時間差（例えば、時間差ｔａ）と、第２の静電容量センサ部２におけるピーク検出時から第１の静電容量センサ部１におけるピーク検出時までの少なくとも１つの時間差（例えば、時間差ｔｂ）とを比較することにより、少なくとも１つの判定箇所（例えば、判定箇所１）を抽出し、この判定箇所において先にピークが検出された静電容量センサ部の配置方向と、後にピークが検出された静電容量センサ部の配置位置とに基づいて、手振りの向きを判定してもよい。
【００４４】
すなわち、判定箇所１においては、先にピークが検出されたものは静電容量値Ｃ１であり、後にピークが検出されたものは静電容量値Ｃ２であるので、静電容量センサ部１及び静電容量センサ部２を結ぶ方向に沿った向き（上から下方向）を動作の向きと判定する。
【００４５】
そして、演算処理部２５は、他に判定箇所がある場合（ステップＳ１１４のＮ）は、上記ステップＳ１１２に移行して処理を繰り返す（すなわち、同様に判定箇所２，３においても動作の向きが判定される）。他に判定箇所がない場合（ステップＳ１１４のＹ）は、例えば電気機器の電源ＯＦＦを検知することに伴って処理が終了されるか否かを判断し（ステップＳ１１６）、終了されると判断した場合（ステップＳ１１６のＹ）は、本フローチャートによる一連の処理が終了されるが、終了されないと判断した場合（ステップＳ１１６のＮ）は、上記ステップＳ１００に移行して処理を繰り返す。このような処理により、少なくとも上下方向や左右方向の４方向の複数回の手振り動作について、それぞれ動作の向きや動作回数を判定することが可能となる。
【００４６】
このように、第１の実施形態に係る手振り動作検知装置１０によれば、上下方向や左右方向における複数回の手振り動作があった場合であっても、その手振り動作が示す動作の向きや回数を正確に判定することができるので、その判定結果を例えば次のような電気機器の制御に利用することも可能となる。図７は、本発明の第１の実施形態に係る手振り動作検知装置を備えた電気機器の設置例を示す図である。
【００４７】
すなわち、図７に示すように、車両１００のインストルメントパネル１０１に搭載された電気機器がカーナビゲーション装置であり、所定領域Ｄがこのカーナビゲーション装置のディスプレイ装置１０２の表示領域である場合に、この電気機器がこの表示領域の外側にそれぞれ配置された静電容量センサ部１〜４を有する手振り動作検知装置１０を備えていれば、手振り動作によってこの表示領域上に表示された地図画像を手振り動作をした動作の向きにその回数分だけスクロール表示させたり、地図画像の倍率を動作の向きで拡大或いは縮小表示させるに当たり、その回数分だけ倍率を変更して表示させたりすること等ができるようになる。
【００４８】
次に、手６が斜め方向に手振り動作された場合の手振り動作検知処理を含む手振り動作検知装置１０の手振り動作検知処理手順について説明する。図８は、本発明の第２の実施形態に係る手振り動作検知装置による手振り動作検知処理手順の一例を示すフローチャートである。図９は、静電容量センサ部により検知された静電容量値としきい値との関係を示す図である。図１０は、手振り動作の一例を説明するための図である。図１１は、静電容量値の変化の様子を示す図である。なお、以降において、既に説明した部分と重複する箇所には同一の符号を附して説明を省略し、本発明に特に関連のない部分については明記しないことがあるとする。
【００４９】
図８に示すように、演算処理部２５は、例えば電気機器の電源ＯＮを検知することに伴って処理が開始されるまで待って（ステップＳ２００のＮ）、処理が開始されたら（ステップＳ２００のＹ）、各静電容量センサ部１〜４により検知された静電容量に基づく静電容量値Ｃ（Ｃ１〜Ｃ４）を検出する（ステップＳ２０２）。
【００５０】
そして、検出された静電容量値Ｃが所定のしきい値以上であるか否かを判断する（ステップＳ２０４）。図９に示すように、所定のしきい値をＴｈとすると、例えば図示のように変化する静電容量値Ｃｃ１，Ｃｃ３はしきい値Ｔｈ以上であると判断し、静電容量値Ｃｃ２はしきい値Ｔｈ未満であると判断する。
【００５１】
検出された静電容量値Ｃが所定のしきい値以上でないと判断した場合（ステップＳ２０４のＮ）は、上記ステップＳ２０２に移行する。静電容量値Ｃが所定のしきい値未満である場合は、少なくとも手６と各静電容量センサ部１〜４との間の距離がある程度離れていると判断することができるので、この場合は手振り動作が意図されたものではなく、単に手６が所定領域Ｄ近辺に少し近付いただけか、或いは単なるノイズを検出したとして動作判定は行われない。検出された静電容量値Ｃが所定のしきい値以上であると判断した場合（ステップＳ２０４のＹ）は、その変化量ΔＣが所定のしきい値以上であるか否かを判断する（ステップＳ２０６）。
【００５２】
例えば、静電容量値Ｃｃ１はその変化量がしきい値以上であると判断するが、静電容量値Ｃｃ３については、変化がフラットであるためその変化量はほぼ０でありしきい値未満であると判断する。
【００５３】
変化量ΔＣが所定のしきい値以上であると判断した場合（ステップＳ２０６のＹ）は、静電容量値及びその変化量がそれぞれしきい値以上であるものが２つあるか否かを判断する（ステップＳ２０８）。２つあると判断した場合（ステップＳ２０８のＹ）は、第１の実施形態にて説明したように各静電容量センサ部１〜４のうちの２つについて手振り動作が意図された（すなわち、上下方向や左右方向に手振り動作が行われた）と判断することができるので、第１の実施形態と同様にそれぞれでピークを経時的に測定して検出し（ステップＳ２１０）、時間差を比較して（ステップＳ２１２）、判定箇所を抽出し（ステップＳ２１４）、動作の向きを判定する（ステップＳ２１６）。
【００５４】
そして、その判定結果を外部に出力して（ステップＳ２２０）、他に判定箇所がある場合（ステップＳ２２２のＮ）は、上記ステップＳ２１６に移行して処理を繰り返し、他に判定箇所がない場合（ステップＳ２２２のＹ）は、例えば電気機器の電源ＯＦＦを検知することに伴って処理が終了されるか否かを判断し（ステップＳ２２４）、終了されると判断した場合（ステップＳ２２４のＹ）は、本フローチャートによる一連の処理が終了されるが、終了されないと判断した場合（ステップＳ２２４のＮ）は、上記ステップＳ２０２に移行して処理を繰り返す。
【００５５】
なお、第２の実施形態に係る手振り動作検知装置１０では、例えば上下方向や左右方向への手振り動作が、各静電容量センサ部１〜４の中心部近傍間において行われず、他の静電容量センサ部側に片寄った状態で行われたとしても、その静電容量センサ部からの静電容量値については少なくとも変化量ΔＣがしきい値を超えない（ステップＳ２０６のＮ）ので、手振り動作の判定がそれに影響されることはない。
【００５６】
一方、上記ステップＳ２０８にて２つないと判断した場合（ステップＳ２０８のＮ）は、静電容量値及びその変化量がそれぞれしきい値以上であるものが３つ以上あるか否かを判断する（ステップＳ２２６）。３つ以上あると判断した場合（ステップＳ２２６のＹ）は、判断された静電容量値が検出された３つ以上の静電容量センサ部につき、それぞれで静電容量値のピークを経時的に測定して検出する（ステップＳ２２８）。なお、３つ以上ある場合で４つの場合には、例えば次のような状況が考えられる。
【００５７】
例えば、図１０に示すように、手６が静電容量センサ部１，４の配置位置の最も近い中間位置（最近中間位置）の方向から、所定領域Ｄの中心を通って静電容量センサ部２，３の配置位置の最近中間位置の方向へ斜めに繰り返し振られて、その動作の向きが右上から左下方向を示した動作である場合、各静電容量センサ部１〜４の静電容量値Ｃ１〜Ｃ４は、図１１に示すように変化する。
【００５８】
すなわち、静電容量センサ部１，４からの静電容量値Ｃ１，Ｃ４は、それぞれ手６が斜めに動くことでピークの検出時点が同一か時間的に最も近いものとして同じように変動する。また、静電容量センサ部２，３からの静電容量値Ｃ２，Ｃ３も、それぞれ手６が斜めに動くことでピークの検出時点が同一か時間的に最も近いものとして同じように変動する。
【００５９】
従って、演算処理部２５は、各ピーク検出時点が同一又は最も近いものである２つの静電容量センサ部を一群化（グループ化）する（ステップＳ２３０）。図１１に示した例では、例えば第１の静電容量センサ部１とピークの検出時が同一又は最も近い第２の静電容量センサ部４とが第１グループとして一群化され、他の２つの静電容量センサ部２，３が第２グループとして一群化される。
【００６０】
なお、例えば手６が静電容量センサ部１，４の最近中間位置の方向から静電容量センサ部３の中心部近傍の方向へ振られた場合などには、斜めという意味では似たような状況であるが、静電容量値及びその変化量がそれぞれしきい値以上となったものは３つとなるので、第１グループとして一群化された静電容量センサ部１，４と第２グループとして一群化された一つの静電容量センサ部３とに着目する。
【００６１】
そして、演算処理部２５は、一群化した第１グループのいずれかのピークの検出時と第２グループのいずれかのピークの検出時（第２グループが一つの静電容量センサ部の場合はそのピーク検出時）との時間差を比較する（ステップＳ２１２）。具体的には、図１１に示すように、静電容量値Ｃ１，Ｃ４についてはピークが検出時点ｔ１，ｔ３，ｔ５において同一又は最も近い状態で経時的に測定して検出され、静電容量値Ｃ２，Ｃ３についてはピークが検出時点ｔ２，ｔ４，ｔ６において同一又は最も近い状態で経時的に測定して検出されているので、例えば時系列に沿った各ピークの検出時点ｔ１〜ｔ６間の時間差ｔａ，ｔｂ，ｔｃ，ｔｄ，ｔｅを順次比較する。
【００６２】
そして、時間差が短い組み合わせとなる判定箇所を抽出する（ステップＳ２１４）。図１１の例においては、時間差ｔａ，ｔｃ，ｔｅが時間差ｔｂ，ｔｄよりも短い組み合わせとなるので、抽出される判定箇所は図６に示した例と同じく３つ（判定箇所１〜３）となる。
【００６３】
こうして判定箇所１〜３を抽出したら、静電容量センサ部１〜４の配置位置に基づき、それぞれの判定箇所１〜３において経時的に先にピークが検出された静電容量センサ部が含まれたグループに含まれる２つの静電容量センサ部の配置位置の中間位置の方向から、後にピークが検出された静電容量センサ部が含まれたグループに含まれる２つの静電容量センサ部の配置位置の中間位置の方向へ至る向きが動作の向きであるとして、その向きを判定する（ステップＳ２１６）。
【００６４】
すなわち、判定箇所１においては、先にピークが検出されたものは静電容量値Ｃ１，Ｃ４であり、後にピークが検出されたものは静電容量値Ｃ２，Ｃ３であり、それぞれの組み合わせのピークの大きさはほぼ等しいので、各静電容量センサ部１〜４を通る面方向に沿って、第１グループの静電容量センサ部１，４の配置位置の最近中間位置の方向から第２グループの静電容量センサ部２，３の配置位置の最近中間位置の方向へ至る向き（すなわち、右上から左下方向）を動作の向きと判定する。
【００６５】
なお、経時的に先にピークが検出された静電容量センサ部が含まれたグループに含まれる静電容量センサ部が１つの場合はその配置位置の方向から、また後にピークが検出された静電容量センサ部が含まれたグループに含まれる静電容量センサ部が１つの場合はその配置位置の方向へ、との向きをそれぞれ動作の向きの判定に利用すれば良い。
【００６６】
そして、演算処理部２５は、判定結果を外部に出力して（ステップＳ２２０）、他に判定箇所がある場合（ステップＳ２２２のＮ）は、上記ステップＳ２１６に移行して処理を繰り返す（すなわち、判定箇所２，３においても動作の向きが判定される）。他に判定箇所がない場合（ステップＳ２２２のＹ）は、上記ステップＳ２２４に移行する。
【００６７】
ここまでの処理により、第１の実施形態にて説明した上下方向や左右方向の４方向の手振り動作と合わせて斜め方向の４方向の手振り動作を判定することができる。これと共に、各グループの最近中間位置点から１つの静電容量センサ部の中心部近傍への１６方向の手振り動作を合わせた２４方向の複数回の手振り動作について、それぞれの動作の向きや動作回数を判定することが可能となる。その他、判定条件等をより細かく設定すれば、更に多方向における動作の向きや動作回数を判定することも可能となる。
【００６８】
なお、上記ステップＳ２２６にて３つ以上ないと判断した場合（ステップＳ２２６のＮ）は、静電容量値及びその変化量がしきい値をそれぞれ超えたものが１つであると判断できるため、例えば１つの静電容量センサ部の近傍に単に手６が近接した後に離間した場合や単なるノイズを検出した場合などが考えられるため、上記ステップＳ２２０に移行してそのように判定した判定結果を出力する。
【００６９】
また、変化量ΔＣが所定のしきい値未満であると判断した場合（ステップＳ２０６のＮ）は、静電容量値がしきい値を超えているが変化していない場合と判断することができるので、その静電容量値が所定時間所定量変化がないか否かを判断する（ステップＳ２３２）。
【００７０】
所定時間所定量変化があると判断した場合（ステップＳ２３２のＮ）は、例えば手振り動作をしようと試みて手６を所定領域Ｄに近付けようとした途中で試みを中止した場合などが考えられるため、上記ステップＳ２０２に移行して処理を繰り返す。そして、所定時間所定量変化がないと判断した場合（ステップＳ２３２のＹ）は、演算処理部２５は、各静電容量値を比較することによって所定領域Ｄ内における手６の検出位置を判定し（ステップＳ２３４）、上記ステップＳ２２０に移行してその判定結果を外部に出力して、以降の処理を繰り返す。
【００７１】
ここで、上記ステップＳ２３４の検出位置の判定処理について説明する。図１２は、この手振り動作検知装置１０による検出位置判定を説明するための図である。
【００７２】
図１２に示すように、演算処理部２５は、各静電容量センサ部１〜４からの静電容量値Ｃ１〜Ｃ４に基づいて、所定時間所定量変化がないという停止条件を満たした場合の検出位置を、例えば所定領域Ｄ上において図示の９箇所で判定する。すなわち、例えば静電容量値Ｃ１〜Ｃ４の全てにおいて検出値が同等となり上記停止条件を満たした場合は、中央の箇所ＡＣ上に手６が止まったとして、検出位置を判定することができる。
【００７３】
また、静電容量値Ｃ１のみが停止条件を満たした場合は、静電容量センサ部１の中心部近傍の箇所Ａ１上に手６が止まったとして、静電容量値Ｃ２のみが停止条件を満たした場合は、静電容量センサ部２の中心部近傍の箇所Ａ２上に手６が止まったとして、静電容量値Ｃ３のみが停止条件を満たした場合は、静電容量センサ部３の中心部近傍の箇所Ａ３上に手６が止まったとして、更に静電容量値Ｃ４のみが停止条件を満たした場合は、静電容量センサ部４の中心部近傍の箇所Ａ４上に手６が止まったとして、それぞれ検出位置を判定することができる。
【００７４】
また、同様に静電容量値Ｃ１〜Ｃ４の組み合わせが停止条件を満たした場合、箇所Ａ１３，Ａ１４，Ａ２３，Ａ２４上に手６が止まったとして、検出位置を判定することもできる。なお、検出位置判定の判定条件をより細かく設定すれば、上述した９箇所以上の位置を検出することが可能となる。
【００７５】
このように、第２の実施形態に係る手振り動作検知装置１０は、所定領域Ｄ上の手振り動作のみならず手６の停止箇所の位置も検出することができるので、これらの位置に電気機器の制御コマンド等を割り当てておけば、上述した２４方向の手振り動作による制御に加えて更に多種類の電気機器の制御を行うことが可能となる。
【００７６】
すなわち、図７に示したカーナビゲーション装置において、ディスプレイ装置１０２の表示領域上に各種ボタンを表示して、手振り動作検知装置１０により判定された検出位置に基づき手６が停止された位置に割り当てられたボタンが選択された時の制御を実行したりすることも可能となる。
【００７７】
その他、電気機器としてはステレオ装置、カーステレオ装置などが挙げられ、これらに備えられた手振り動作検知装置１０の判定結果により検出位置でこれらの装置の再生、一時停止、早送り、巻き戻し等を指定したり、手振り動作の向きと速度や回数で曲のシーク制御をしたり、音量調整やイコライザ設定をしたりすることが可能となる。
【００７８】
また、手振り動作検知装置１０の検出位置でエアコン装置における暖房／冷房運転切り替えや設定、温度調節等を指定したり、手振り動作の向きと速度や回数で温度や風向きを調整したりすることも可能となる。更に、手振り動作検知装置１０判定結果でパーソナルコンピュータのマウスポインタを動かしたり、クリック操作等を実行／選択させたりすることも可能となる。また、手振り動作検知装置１０の判定結果により、監視カメラ装置の動作制御を行ったり、ゲーム機のコントローラとして手振り動作検知装置１０を適用することも可能となる。
【００７９】
図１３は、本発明の第３の実施形態に係る手振り動作検知装置の全体構成を示す図である。図１４は、本発明の第４の実施形態に係る手振り動作検知装置の静電容量検知回路を示す図である。図１３に示すように、第３の実施形態に係る手振り動作検知装置１０Ａは、静電容量センサ部１〜４の配置態様や構成は上述した実施形態と同様であるが、静電容量検知回路２８及びＡ／Ｄ変換器２８ａが１つずつ設けられ、静電容量検知回路２８及びシールド駆動回路２６がそれぞれスイッチＳＷ３１〜３４，ＳＷ４１〜４４を介して各静電容量センサ部１〜４のセンサ電極７やシールド電極８，９と接続されている点が相違している。
【００８０】
すなわち、静電容量センサ部１〜４のセンサ電極７は、それぞれスイッチＳＷ３１〜３４を介して静電容量検知回路２８と接続され、静電容量センサ部１〜４のシールド電極８，９は、それぞれスイッチＳＷ４１〜４４を介してシールド駆動回路２６と接続されている。また、演算処理部２５は、スイッチＳＷ３１〜３４，ＳＷ４１〜４４のスイッチ制御（ＯＮ／ＯＦＦ制御）、及びＡ／Ｄ変換器２８ａからのデータ取り込みタイミング制御を行う。
【００８１】
例えば、静電容量センサ部１にて静電容量の検知を行う場合は、スイッチＳＷ３１，ＳＷ４２〜４４を閉じてスイッチＳＷ３２〜３４，ＳＷ４１を開くことにより、静電容量センサ部１のセンサ電極７が静電容量検知回路２８に接続され、静電容量センサ部２〜４のセンサ電極７がシールド駆動回路２６に接続される。各静電容量センサ部２〜４について同様に静電容量を検知する。
【００８２】
このように構成すれば、静電容量センサ部１〜４と静電容量検知回路２８との接続を時間的に切り替えることにより静電容量検知回路の個数を減らすことが可能となる。なお、スイッチ制御とタイミング制御を演算処理部２５が行うとしたが、スイッチ制御は演算処理部２５とは別途独立して周期的に行い、それぞれの切替時の出力をホールドして、それがＡ／Ｄ変換器２８ａに接続されるように構成しても良い。
【００８３】
また、図１４に示すように、第４の実施形態に係る手振り動作検知装置の静電容量検知回路２１〜２４，２８は差動動作するものとして構成されている。各静電容量センサ部１〜４は、センサ電極７、シールド電極８，９の他にダミーのセンサ電極（ダミー電極）１９を備えた構成を有している。
【００８４】
具体的には、例えば差動増幅回路のプラス側入力端にセンサ電極７を接続し、マイナス側入力端にダミー電極１９を接続して静電容量Ｃａの値から静電容量Ｃｂの値を減算し、その出力値をコンパレータなどでしきい値と比較して手６を検出するようにしたものである。
【００８５】
このような静電容量検知回路２１〜２４，２８の動作としては、例えばスイッチＳ１がオープン（ＯＦＦ）でスイッチＳ２が接地（ＧＮＤ）され、スイッチＳ３がクローズ（ＯＮ）となっている時に、スイッチＳ３をオープン（ＯＦＦ）にし、スイッチＳ２をＶｒに切り替え、スイッチＳ１をオペアンプの反転入力に接続すると、静電容量ＣａとＣｆにＶａＶｒが充電され、静電容量ＣｂとＣｆにＣｂＶｒが充電される。
【００８６】
次に、スイッチＳ１をオープン（ＯＦＦ）及びスイッチＳ２を接地（ＧＮＤ）した後に、スイッチＳ１を接地（ＧＮＤ）した時の出力電圧Ｖを測定する。この時の電圧は、Ｖ／Ｖｒ＝｛（Ｃｆ＋Ｃａ）／Ｃｆ｝−｛（Ｃｆ＋Ｃｂ）／Ｃｆ｝となり、静電容量Ｃａと静電容量Ｃｂの割合に応じた電圧が出力される。
【００８７】
このように静電容量検知回路２１〜２４，２８を差動動作する構成（差動回路）とすることにより、回路の温度特性を相殺したりコモンモードノイズを低減したりすることができる。そして、この時、例えば差動増幅回路のマイナス側入力端子にはダミー電極１９を接続するが、このダミー電極１９が手６と静電容量結合するとセンサ自体の感度が低くなるので、センサ電極７に対してダミー電極１９の面積を十分に小さく形成するか、ダミー電極１９と手６との間に同電位である他のシールド電極４７を設けて手６との静電容量結合を小さくする必要がある。
【００８８】
なお、上述した実施形態においては、静電容量センサ部が４つ設けられた場合を例に挙げて説明したが、少なくとも２つあれば良く、例えば３つである場合は所定領域Ｄの外側における異なる位置に所定領域Ｄを囲む三角形を構成する状態で配置して二次元的な位置を測定したり、静電容量センサ部の数を増やすことで分解能を向上させたりするようにしても良い。更に、各静電容量センサ部を立体的な配置にして三次元的な手振り動作を検知するように構成しても良い。その他、回路部２０は静電容量検知回路の出力をそのまま判定する構成としたが、各静電容量センサ部１〜４の近くに手やその他の物体がない時の静電容量値を初期容量値として、この初期容量値からの差分値を用いて手振り動作を判定するようにしても良い。
【符号の説明】
【００８９】
１〜４ 静電容量センサ部
６ 手
７ センサ電極
８，９ シールド電極
１０，１０Ａ 手振り動作検知装置
２０ 回路部
２１〜２４ 静電容量検知回路
２１ａ〜２４ａ Ａ／Ｄ変換器
２５ 演算処理部
２６ シールド駆動回路
２８ 静電容量検知回路
２８ａ Ａ／Ｄ変換器
３１〜３４ スイッチ
４１〜４４ スイッチ
１００ 車両
１０１ インストルメントパネル
１０２ ディスプレイ装置
【技術分野】
【０００１】
この発明は、手振り動作を検知する手振り動作検知装置及び電気機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
手振りの動作を検出して電気機器の動作を制御するものとして、手振り検出方法及び装置（例えば、下記特許文献１参照）が知られている。この手振り検出装置は、４つの発光素子からそれぞれ位相が異なるパルス光を出射し、その出射した光による手からの反射光を受光素子で受光して、その受光量に基づき手振りの移動方向及び移動速度を含む手振り状態を検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１４８６４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した特許文献１に開示された手振り検出装置では、手振り状態を発光素子から出射された光が手に反射することにより得られる反射光を受光素子で受光するという光学的手段により検知するため、手振り動作の検知範囲が狭くなってしまい誤検出や誤動作が起きやすいという問題がある。
【０００５】
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、簡単な構成で手振り動作の検知範囲を広げて確実に手振り動作を検知することができる手振り動作検知装置及び電気機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明に係る手振り検知装置は、電気機器の所定領域の外側における異なる位置に設けられた複数の静電容量センサ部と、前記複数の静電容量センサ部によって検知された静電容量に基づく静電容量値をそれぞれ検出する検出手段と、前記検出手段によって検出された各静電容量値に基づいて、前記所定領域上の手振り動作の少なくとも動作の向きを判定する判定手段とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
この発明に係る手振り動作検知装置は、電気機器の所定領域の外側における異なる位置に設けられた複数の静電容量センサ部からの各静電容量値によって、所定領域上の手振り動作の少なくとも動作の向きを判定することができるので、簡単な構成で手振り動作の検知範囲を広げて確実に手振り動作を検知することができる。
【０００８】
前記複数の静電容量センサ部は、例えば前記所定領域を横切る直線上に配置された第１及び第２の静電容量センサ部を含む。また、前記複数の静電容量センサ部は、例えば前記第１及び第２の静電容量センサ部と異なる位置に設けられた第３の静電容量センサ部を含む。
【０００９】
前記判定手段は、例えば前記複数の静電容量センサ部それぞれで静電容量を経時的に測定することにより各静電容量センサ部から静電容量値のピークを検出し、異なる静電容量センサ部から検出される各ピーク間の時間差と、各ピークを検出する静電容量センサ部の配置位置とに基づいて、前記所定領域上の手振り動作の向きを判定する。
【００１０】
また、前記判定手段は、例えば前記第１及び第２の静電容量センサ部それぞれで静電容量を経時的に測定することにより各静電容量センサ部から静電容量値のピークをそれぞれ検出し、前記第１の静電容量センサ部におけるピーク検出時から前記第２の静電容量センサ部におけるピーク検出時までの時間差と、前記第２の静電容量センサ部におけるピーク検出時から前記第１の静電容量センサ部におけるピーク検出時までの時間差との比較結果と、前記第１及び第２の静電容量センサ部の配置位置とに基づき、前記第１及び第２の静電容量センサ部を結ぶ方向に沿った手振り動作の向きを判定する。
【００１１】
また、前記判定手段は、例えば前記第１乃至第３の静電容量センサ部それぞれで静電容量を経時的に測定することにより各静電容量センサ部から静電容量値のピークをそれぞれ検出し、異なる静電容量センサ部から検出される各ピーク間の時間差と、各ピークを検出する静電容量センサ部の配置位置とに基づいて、前記第１乃至第３の静電容量センサ部を通る面方向に沿った手振り動作の向きを判定する。
【００１２】
なお、前記判定手段は、所定のしきい値を超えた静電容量値が所定時間所定量変化しない場合は、前記各静電容量値を比較することによって、所定領域内における手の検出位置を判定するようにしても良く、また、前記手振り動作の動作速度及び動作回数の少なくとも１つを更に判定するようにしても良い。
【００１３】
また、前記判定手段によって判定された判定結果を前記電気機器の制御手段に対して出力する出力手段を更に備えた構成であっても良い。
【００１４】
本発明に係る電気機器は、上記記載のいずれかの発明に係る手振り検知装置を備えたことを特徴とする。なお、この発明に係る電気機器において、前記所定領域は、例えば前記電気機器の表示手段における表示領域である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、簡単な構成で手振り動作の検知範囲を広げて確実に手振りを検知することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る手振り動作検知装置の全体構成を示す図である。
【図２】同手振り動作検知装置の静電容量センサ部及び回路部の一部構成を示す図である。
【図３】静電容量センサ部により検知された静電容量値の変化の様子の一例を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る手振り動作検知装置による手振り動作検知処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図５】手振り動作の一例を説明するための図である。
【図６】静電容量値の変化の様子を示す図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る手振り動作検知装置を備えた電気機器の設置例を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る手振り動作検知装置による手振り動作検知処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図９】静電容量センサ部により検知された静電容量値としきい値との関係を示す図である。
【図１０】手振り動作の一例を説明するための図である。
【図１１】静電容量値の変化の様子を示す図である。
【図１２】同手振り動作検知装置による検出位置判定を説明するための図である。
【図１３】本発明の第３の実施形態に係る手振り動作検知装置の全体構成を示す図である。
【図１４】本発明の第４の実施形態に係る手振り動作検知装置の静電容量検知回路を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、添付の図面を参照して、この発明に係る手振り動作検知装置及び電気機器の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る手振り動作検知装置の全体構成を示す図である。図２は、この手振り動作検知装置の静電容量センサ部及び回路部の一部構成を示す図である。図３は、静電容量センサ部により検知された静電容量値の変化の様子を示す図である。
【００１８】
図１及び図２に示すように、第１の実施形態に係る手振り動作検知装置１０は、図示しない電気機器の所定領域Ｄの外側における異なる位置に設けられた複数の静電容量センサ部１，２，３，４と、これら複数の静電容量センサ部１〜４により検知された静電容量に基づいて、手振り動作の少なくとも動作の向きを判定する回路部２０とを備えて構成されている。
【００１９】
各静電容量センサ部１〜４は、図１においては、例えば所定領域Ｄを横切る直線上に静電容量センサ部１，２がそれぞれ配置され、前記直線と所定領域Ｄ内で交わる他の直線上に静電容量センサ３，４がそれぞれ配置されている。具体的には、静電容量センサ部１，２がそれぞれ所定領域Ｄを挟んで上下に対向配置され、静電容量センサ部３，４がそれぞれ所定領域Ｄを挟んで左右に対向配置されている。そして、上下の静電容量センサ部１，２の組み合わせで一組、左右の静電容量センサ部３，４の組み合わせで他の一組を構成する。
【００２０】
ここで、上記手振り動作とは、以下の説明においては複数回の手振りであって手の往復移動が行われる動作のことを言い、手振り動作の向きとは、手の往復移動のうち任意の一方向移動の動作により示される方向のことを言うが、１回の手振りであって手の一方向移動のみの動作に伴う手の移動方向やその手振り動作の速度は、本実施形態に係る手振り動作検知装置１０においても次のように求めることができる。具体的には、例えば手が静電容量センサ部１の中心部近傍から所定領域Ｄ上の中心を通って静電容量センサ部２の中心部近傍に移動した手振りの場合を検出例１として考えてみる。
【００２１】
この検出例１では、図３に示すように、各静電容量センサ部１〜４にて経時的に検知された静電容量を示す静電容量値Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４は、静電容量センサ部３，４については両者の中間点を手が通るためにその静電容量値Ｃ３，Ｃ４はほとんど変化がないものとなる。しかし、静電容量センサ部１，２については、先に静電容量値Ｃ１のピーク（以下、単に「ピーク」と略記する）が検出された後に、静電容量値Ｃ２のピークが検出されるような変化となる。
【００２２】
従って、回路部２０においてこのようなピークの検出の順番と、ピークを検出した静電容量センサ部の配置位置とを求めれば、それを１回の手振りの向き（ここでは、上から下方向）と判定することができる。また、静電容量センサ部１〜４の配置位置（配置間距離）とピーク検出時点ｔ１，ｔ２間の時間ｔａ（時間差）とを用いれば、それにより手の１回の移動速度を求めることもできる。
【００２３】
このように、１回の手振りの動作については、複雑な演算処理等を経ることなく容易にその移動方向や移動速度を求めることはできるが、複数回の手振り動作については少なくともその動作の向きを簡単に識別することは困難となる。
【００２４】
すなわち、図３に示した例にそって考えてみると、複数回手振り動作を行うと、例えば静電容量値Ｃ１，Ｃ２のピークがそれぞれ交互に検出されることとなる。このような場合は、その移動方向として、上記のような上から下方向とその逆の下から上方向との２方向が識別され得る。
【００２５】
しかし、これではその複数回の手振り動作が単に手を上下に複数回動かしたものであるのか、それとも上から下方向を意味する（指示する）ものを複数回行った（或いはその逆）ものであるのか、つまり、その複数回の手振り動作が実際に何を意図しているものであるのかを認識することはできない。この点は、上述した従来技術のものでも同様である。
【００２６】
そこで、第１の実施形態に係る手振り動作検知装置１０では、複数回の手振り動作が、少なくとも例えば上から下方向への動作の向きを示している（すなわち、上から下方向への手振り動作を複数回行っている）のか、下から上方向への動作の向きを示している（すなわち、下から上方向への手振り動作を複数回行っている）のかを簡単な構成で確実に判定することができる（同様に左右方向への複数回の手振り動作の動作の向きも判定することができる）構成とした。
【００２７】
従って、例えば手振り動作を複数回繰り返してその動作の向きが情報として必要な何らかの制御に関する指示等を電気機器に対して与えようとする場合などに、この手振り動作検知装置１０は、その手振り動作が意図する指示を正確且つ確実に判定して、これを電気機器に出力することなどが可能となる。
【００２８】
具体的に、各静電容量センサ部１〜４は、図２に示すように、それぞれ検知面（センサ表面）側に検知範囲が存するように構成され、例えば矩形平板状に形成されたセンサ電極７と、このセンサ電極７の裏面側に矩形平板状に形成されたシールド電極８と、センサ電極７と同一平面上に形成されセンサ電極７を囲むようなロの字状に形成されたシールド電極９とを備えて構成されている。
【００２９】
センサ電極７は、検知面側の検知範囲内にくる手（或いは人体）を検知する。シールド電極８は、センサ電極７の裏面側にてこれが検知されないようにシールドする。シールド電極９は、センサ電極７の主面に沿った周囲にて検知範囲を画定する。
【００３０】
一方、回路部２０は、例えば各静電容量センサ部１〜４とそれぞれ接続された複数の静電容量検知回路２１，２２，２３，２４と、これら複数の静電容量検知回路２１〜２４とそれぞれ接続されたＡ／Ｄ変換器２１ａ，２２ａ，２３ａ，２４ａと、これらＡ／Ｄ変換器２１ａ〜２４ａと接続された演算処理部２５とを備えて構成されている。
【００３１】
各静電容量検知回路２１〜２４は、例えば静電容量センサ部１〜４のセンサ電極７によって検知された静電容量（Ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ）を電圧（Ｖｏｌｔａｇｅ）にそれぞれ変換するＣ−Ｖ変換機能を有し、例えば公知のＣＲ充放電時間を計測する回路、充電した電荷を既知のコンデンサに転送する回路、インピーダンスを測定する回路、発振回路を構成して発振周波数を計測する回路等を用いて構成することができる。Ａ／Ｄ変換器２１ａ〜２４ａは、それぞれ各静電容量検知回路２１〜２４から出力された電圧を示すアナログ信号をディジタル信号に変換する。
【００３２】
演算処理部２５は、例えば図示しないＣＰＵや、その一時記憶領域として利用されるＲＡＭ、データ格納用のＲＯＭ等の記憶手段を備えて構成され、手振り動作検知装置１０全体の制御を司ると共に、手振り動作の少なくとも動作の向きを判定したり、判定した判定結果を外部に出力する出力手段としての機能を備えたりする。
【００３３】
各静電容量センサ部１〜４は、例えば図示しない複数の基板上にそれぞれ別体に、或いは１つの基板上に一体的に形成されている。この基板としては、例えばフレキシブルプリント基板、リジッド基板及びフレキシブルプリント基板（例えば、基材上に配線パターンが印刷された基板）のいずれの基板をも採用することができる。
【００３４】
なお、回路部２０は、各静電容量センサ部１〜４が形成された基板の同一面側或いは裏面側に実装されて一体的に設けられていても、別途基板に実装されて別体に設けられていても良い。また、一組の静電容量検知回路、Ａ／Ｄ変換器を１つの回路要素とすると、この回路要素は、静電容量センサ部の数と対応するように複数設けられていても良い。
【００３５】
各静電容量センサ部１〜４のセンサ電極７及びシールド電極８，９は、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミド（ＰＡ）、ガラスエポキシ樹脂、又はセラミック等の絶縁体からなる基板上にパターン形成された銅、銅合金又はアルミニウムや鉄等の金属部材（導電材）や電線などで構成することができる。
【００３６】
なお、各静電容量センサ部１〜４は、その配置態様によっては外観上目立たないように配置する必要が生じる場合がある。例えば、電気機器の所定領域Ｄを表示手段（ディスプレイ装置など）の表示領域とすれば、各静電容量センサ部１〜４は表示手段の意匠パネルなどの裏面側（下側）に配置されても良いが、表面側に貼着或いは埋設して設けるような場合もある。
【００３７】
このような場合は、上記基板を透明性を有するパネルやフィルム材にて形成し、各電極７〜９を透明電極で構成すれば良い。透明電極は、例えば錫ドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）や導電性ポリマーによって構成することができる。導電性ポリマーとしては、例えばＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ（ポリエチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルフォニック酸）や、ＰＥＤＯＴ／ＴｓＯ（ポリエチレンジオキシチオフェン／トルエンスルフォネート）などを用いることができる。
【００３８】
次に、このように構成された手振り動作検知装置１０の手振り動作検知処理手順について説明する。図４は、本発明の第１の実施形態に係る手振り動作検知装置による手振り動作検知処理手順の一例を示すフローチャートである。図５は、手振り動作の一例を説明するための図である。図６は、静電容量値の変化の様子を示す図である。
【００３９】
図４に示すように、まず、演算処理部２５は、各静電容量センサ部１〜４により経時的に測定された静電容量に基づく静電容量値Ｃ（Ｃ１〜Ｃ４）を検出する（ステップＳ１００）。そして、検出された静電容量値Ｃ１〜Ｃ４が所定のしきい値以上であるか否かを判断する（ステップＳ１０１）。検出された静電容量値Ｃ１〜Ｃ４が所定のしきい値以上でないと判断した場合（ステップＳ１０１のＮ）は、上記ステップＳ１００に移行する。静電容量値Ｃ１〜Ｃ４が所定のしきい値以上であると判断した場合（ステップＳ１０１のＹ）は、その変化量ΔＣが所定のしきい値以上であるか否かを判断する（ステップＳ１０２）。変化量ΔＣが所定のしきい値以上であると判断した場合（ステップＳ１０２のＹ）は、静電容量値及びその変化量がそれぞれしきい値以上であるものが２つあるか否かを判断する（ステップＳ１０４）。２つあると判断した場合（ステップＳ１０４のＹ）は、しきい値以上であると判断された静電容量センサ部につき、それぞれで静電容量値のピークを検出する（ステップＳ１０６）。なお、変化量ΔＣが所定のしきい値未満であると判断した場合（ステップＳ１０２のＮ）、及び２つないと判断した場合（ステップＳ１０４のＮ）は、上記ステップＳ１００に移行する。例えば、図５に示すように、手６が静電容量センサ部１の配置位置の方向から、所定領域Ｄの中心を通って静電容量センサ部２の配置位置の方向へ上下に繰り返し振られて、その動作の向きが上から下方向を示した動作である場合、各静電容量センサ部１〜４の静電容量値Ｃ１〜Ｃ４は、図６に示すように変化する。
【００４０】
すなわち、静電容量センサ部１，２からの静電容量値Ｃ１，Ｃ２は、手６を上記のように動かすことで、手６と静電容量センサ部１，２との間の距離が変化するため変動するのに対し、静電容量センサ部３，４からの静電容量値Ｃ３，Ｃ４は、手６と静電容量センサ部３，４との間の距離がほとんど変わらないためほぼ変動しない状態となる。
【００４１】
次に、演算処理部２５は、検出した各ピークに基づいて、異なる静電容量センサ部から検出される各ピーク間の時間差を算出し、その時間差を比較する（ステップＳ１０８）。具体的には、第１の静電容量センサ部１におけるピーク検出時から第２の静電容量センサ部２におけるピーク検出時までの時間差と、第２の静電容量センサ部２におけるピーク検出時から第１の静電容量センサ部１におけるピーク検出時までの時間差とを比較する。図６に示すように、例えば、各静電容量センサ部１〜４において静電容量を経時的に測定することにより、第１の静電容量センサ部１の静電容量値Ｃ１についてはピークが検出時点ｔ１，ｔ３，ｔ５において検出され、第２の静電容量センサ部２の静電容量値Ｃ２についてはピークが検出時点ｔ２，ｔ４，ｔ６において同様に検出されているので、例えば時系列に沿った各ピークの検出時点ｔ１〜ｔ６間における各時間差ｔａ，ｔｂ，ｔｃ，ｔｄ，ｔｅを順次比較する。
【００４２】
そして、時間差が短い組み合わせとなる箇所（以下、「判定箇所」という）を抽出する（ステップＳ１１０）。図６の例においては、時間差ｔａ，ｔｃ，ｔｅが時間差ｔｂ，ｔｄよりも短い組み合わせとなるので、抽出される判定箇所は検出時点ｔ１，ｔ２間（判定箇所１）、検出時点ｔ３，ｔ４間（判定箇所２）、及び検出時点ｔ５，ｔ６間（判定箇所３）となる。
【００４３】
こうして判定箇所１〜３を抽出したら、静電容量センサ部１，２の配置位置に基づき、それぞれの判定箇所１〜３において先にピークが検出された静電容量センサ部の配置位置の方向から、後にピークが検出された静電容量センサ部の配置位置の方向へ至る向きが動作の向きであるとして、その向きを判定する（ステップＳ１１２）。
なお、第１の静電容量センサ部１におけるピーク検出時から第２の静電容量センサ部２におけるピーク検出時までの少なくとも１つの時間差（例えば、時間差ｔａ）と、第２の静電容量センサ部２におけるピーク検出時から第１の静電容量センサ部１におけるピーク検出時までの少なくとも１つの時間差（例えば、時間差ｔｂ）とを比較することにより、少なくとも１つの判定箇所（例えば、判定箇所１）を抽出し、この判定箇所において先にピークが検出された静電容量センサ部の配置方向と、後にピークが検出された静電容量センサ部の配置位置とに基づいて、手振りの向きを判定してもよい。
【００４４】
すなわち、判定箇所１においては、先にピークが検出されたものは静電容量値Ｃ１であり、後にピークが検出されたものは静電容量値Ｃ２であるので、静電容量センサ部１及び静電容量センサ部２を結ぶ方向に沿った向き（上から下方向）を動作の向きと判定する。
【００４５】
そして、演算処理部２５は、他に判定箇所がある場合（ステップＳ１１４のＮ）は、上記ステップＳ１１２に移行して処理を繰り返す（すなわち、同様に判定箇所２，３においても動作の向きが判定される）。他に判定箇所がない場合（ステップＳ１１４のＹ）は、例えば電気機器の電源ＯＦＦを検知することに伴って処理が終了されるか否かを判断し（ステップＳ１１６）、終了されると判断した場合（ステップＳ１１６のＹ）は、本フローチャートによる一連の処理が終了されるが、終了されないと判断した場合（ステップＳ１１６のＮ）は、上記ステップＳ１００に移行して処理を繰り返す。このような処理により、少なくとも上下方向や左右方向の４方向の複数回の手振り動作について、それぞれ動作の向きや動作回数を判定することが可能となる。
【００４６】
このように、第１の実施形態に係る手振り動作検知装置１０によれば、上下方向や左右方向における複数回の手振り動作があった場合であっても、その手振り動作が示す動作の向きや回数を正確に判定することができるので、その判定結果を例えば次のような電気機器の制御に利用することも可能となる。図７は、本発明の第１の実施形態に係る手振り動作検知装置を備えた電気機器の設置例を示す図である。
【００４７】
すなわち、図７に示すように、車両１００のインストルメントパネル１０１に搭載された電気機器がカーナビゲーション装置であり、所定領域Ｄがこのカーナビゲーション装置のディスプレイ装置１０２の表示領域である場合に、この電気機器がこの表示領域の外側にそれぞれ配置された静電容量センサ部１〜４を有する手振り動作検知装置１０を備えていれば、手振り動作によってこの表示領域上に表示された地図画像を手振り動作をした動作の向きにその回数分だけスクロール表示させたり、地図画像の倍率を動作の向きで拡大或いは縮小表示させるに当たり、その回数分だけ倍率を変更して表示させたりすること等ができるようになる。
【００４８】
次に、手６が斜め方向に手振り動作された場合の手振り動作検知処理を含む手振り動作検知装置１０の手振り動作検知処理手順について説明する。図８は、本発明の第２の実施形態に係る手振り動作検知装置による手振り動作検知処理手順の一例を示すフローチャートである。図９は、静電容量センサ部により検知された静電容量値としきい値との関係を示す図である。図１０は、手振り動作の一例を説明するための図である。図１１は、静電容量値の変化の様子を示す図である。なお、以降において、既に説明した部分と重複する箇所には同一の符号を附して説明を省略し、本発明に特に関連のない部分については明記しないことがあるとする。
【００４９】
図８に示すように、演算処理部２５は、例えば電気機器の電源ＯＮを検知することに伴って処理が開始されるまで待って（ステップＳ２００のＮ）、処理が開始されたら（ステップＳ２００のＹ）、各静電容量センサ部１〜４により検知された静電容量に基づく静電容量値Ｃ（Ｃ１〜Ｃ４）を検出する（ステップＳ２０２）。
【００５０】
そして、検出された静電容量値Ｃが所定のしきい値以上であるか否かを判断する（ステップＳ２０４）。図９に示すように、所定のしきい値をＴｈとすると、例えば図示のように変化する静電容量値Ｃｃ１，Ｃｃ３はしきい値Ｔｈ以上であると判断し、静電容量値Ｃｃ２はしきい値Ｔｈ未満であると判断する。
【００５１】
検出された静電容量値Ｃが所定のしきい値以上でないと判断した場合（ステップＳ２０４のＮ）は、上記ステップＳ２０２に移行する。静電容量値Ｃが所定のしきい値未満である場合は、少なくとも手６と各静電容量センサ部１〜４との間の距離がある程度離れていると判断することができるので、この場合は手振り動作が意図されたものではなく、単に手６が所定領域Ｄ近辺に少し近付いただけか、或いは単なるノイズを検出したとして動作判定は行われない。検出された静電容量値Ｃが所定のしきい値以上であると判断した場合（ステップＳ２０４のＹ）は、その変化量ΔＣが所定のしきい値以上であるか否かを判断する（ステップＳ２０６）。
【００５２】
例えば、静電容量値Ｃｃ１はその変化量がしきい値以上であると判断するが、静電容量値Ｃｃ３については、変化がフラットであるためその変化量はほぼ０でありしきい値未満であると判断する。
【００５３】
変化量ΔＣが所定のしきい値以上であると判断した場合（ステップＳ２０６のＹ）は、静電容量値及びその変化量がそれぞれしきい値以上であるものが２つあるか否かを判断する（ステップＳ２０８）。２つあると判断した場合（ステップＳ２０８のＹ）は、第１の実施形態にて説明したように各静電容量センサ部１〜４のうちの２つについて手振り動作が意図された（すなわち、上下方向や左右方向に手振り動作が行われた）と判断することができるので、第１の実施形態と同様にそれぞれでピークを経時的に測定して検出し（ステップＳ２１０）、時間差を比較して（ステップＳ２１２）、判定箇所を抽出し（ステップＳ２１４）、動作の向きを判定する（ステップＳ２１６）。
【００５４】
そして、その判定結果を外部に出力して（ステップＳ２２０）、他に判定箇所がある場合（ステップＳ２２２のＮ）は、上記ステップＳ２１６に移行して処理を繰り返し、他に判定箇所がない場合（ステップＳ２２２のＹ）は、例えば電気機器の電源ＯＦＦを検知することに伴って処理が終了されるか否かを判断し（ステップＳ２２４）、終了されると判断した場合（ステップＳ２２４のＹ）は、本フローチャートによる一連の処理が終了されるが、終了されないと判断した場合（ステップＳ２２４のＮ）は、上記ステップＳ２０２に移行して処理を繰り返す。
【００５５】
なお、第２の実施形態に係る手振り動作検知装置１０では、例えば上下方向や左右方向への手振り動作が、各静電容量センサ部１〜４の中心部近傍間において行われず、他の静電容量センサ部側に片寄った状態で行われたとしても、その静電容量センサ部からの静電容量値については少なくとも変化量ΔＣがしきい値を超えない（ステップＳ２０６のＮ）ので、手振り動作の判定がそれに影響されることはない。
【００５６】
一方、上記ステップＳ２０８にて２つないと判断した場合（ステップＳ２０８のＮ）は、静電容量値及びその変化量がそれぞれしきい値以上であるものが３つ以上あるか否かを判断する（ステップＳ２２６）。３つ以上あると判断した場合（ステップＳ２２６のＹ）は、判断された静電容量値が検出された３つ以上の静電容量センサ部につき、それぞれで静電容量値のピークを経時的に測定して検出する（ステップＳ２２８）。なお、３つ以上ある場合で４つの場合には、例えば次のような状況が考えられる。
【００５７】
例えば、図１０に示すように、手６が静電容量センサ部１，４の配置位置の最も近い中間位置（最近中間位置）の方向から、所定領域Ｄの中心を通って静電容量センサ部２，３の配置位置の最近中間位置の方向へ斜めに繰り返し振られて、その動作の向きが右上から左下方向を示した動作である場合、各静電容量センサ部１〜４の静電容量値Ｃ１〜Ｃ４は、図１１に示すように変化する。
【００５８】
すなわち、静電容量センサ部１，４からの静電容量値Ｃ１，Ｃ４は、それぞれ手６が斜めに動くことでピークの検出時点が同一か時間的に最も近いものとして同じように変動する。また、静電容量センサ部２，３からの静電容量値Ｃ２，Ｃ３も、それぞれ手６が斜めに動くことでピークの検出時点が同一か時間的に最も近いものとして同じように変動する。
【００５９】
従って、演算処理部２５は、各ピーク検出時点が同一又は最も近いものである２つの静電容量センサ部を一群化（グループ化）する（ステップＳ２３０）。図１１に示した例では、例えば第１の静電容量センサ部１とピークの検出時が同一又は最も近い第２の静電容量センサ部４とが第１グループとして一群化され、他の２つの静電容量センサ部２，３が第２グループとして一群化される。
【００６０】
なお、例えば手６が静電容量センサ部１，４の最近中間位置の方向から静電容量センサ部３の中心部近傍の方向へ振られた場合などには、斜めという意味では似たような状況であるが、静電容量値及びその変化量がそれぞれしきい値以上となったものは３つとなるので、第１グループとして一群化された静電容量センサ部１，４と第２グループとして一群化された一つの静電容量センサ部３とに着目する。
【００６１】
そして、演算処理部２５は、一群化した第１グループのいずれかのピークの検出時と第２グループのいずれかのピークの検出時（第２グループが一つの静電容量センサ部の場合はそのピーク検出時）との時間差を比較する（ステップＳ２１２）。具体的には、図１１に示すように、静電容量値Ｃ１，Ｃ４についてはピークが検出時点ｔ１，ｔ３，ｔ５において同一又は最も近い状態で経時的に測定して検出され、静電容量値Ｃ２，Ｃ３についてはピークが検出時点ｔ２，ｔ４，ｔ６において同一又は最も近い状態で経時的に測定して検出されているので、例えば時系列に沿った各ピークの検出時点ｔ１〜ｔ６間の時間差ｔａ，ｔｂ，ｔｃ，ｔｄ，ｔｅを順次比較する。
【００６２】
そして、時間差が短い組み合わせとなる判定箇所を抽出する（ステップＳ２１４）。図１１の例においては、時間差ｔａ，ｔｃ，ｔｅが時間差ｔｂ，ｔｄよりも短い組み合わせとなるので、抽出される判定箇所は図６に示した例と同じく３つ（判定箇所１〜３）となる。
【００６３】
こうして判定箇所１〜３を抽出したら、静電容量センサ部１〜４の配置位置に基づき、それぞれの判定箇所１〜３において経時的に先にピークが検出された静電容量センサ部が含まれたグループに含まれる２つの静電容量センサ部の配置位置の中間位置の方向から、後にピークが検出された静電容量センサ部が含まれたグループに含まれる２つの静電容量センサ部の配置位置の中間位置の方向へ至る向きが動作の向きであるとして、その向きを判定する（ステップＳ２１６）。
【００６４】
すなわち、判定箇所１においては、先にピークが検出されたものは静電容量値Ｃ１，Ｃ４であり、後にピークが検出されたものは静電容量値Ｃ２，Ｃ３であり、それぞれの組み合わせのピークの大きさはほぼ等しいので、各静電容量センサ部１〜４を通る面方向に沿って、第１グループの静電容量センサ部１，４の配置位置の最近中間位置の方向から第２グループの静電容量センサ部２，３の配置位置の最近中間位置の方向へ至る向き（すなわち、右上から左下方向）を動作の向きと判定する。
【００６５】
なお、経時的に先にピークが検出された静電容量センサ部が含まれたグループに含まれる静電容量センサ部が１つの場合はその配置位置の方向から、また後にピークが検出された静電容量センサ部が含まれたグループに含まれる静電容量センサ部が１つの場合はその配置位置の方向へ、との向きをそれぞれ動作の向きの判定に利用すれば良い。
【００６６】
そして、演算処理部２５は、判定結果を外部に出力して（ステップＳ２２０）、他に判定箇所がある場合（ステップＳ２２２のＮ）は、上記ステップＳ２１６に移行して処理を繰り返す（すなわち、判定箇所２，３においても動作の向きが判定される）。他に判定箇所がない場合（ステップＳ２２２のＹ）は、上記ステップＳ２２４に移行する。
【００６７】
ここまでの処理により、第１の実施形態にて説明した上下方向や左右方向の４方向の手振り動作と合わせて斜め方向の４方向の手振り動作を判定することができる。これと共に、各グループの最近中間位置点から１つの静電容量センサ部の中心部近傍への１６方向の手振り動作を合わせた２４方向の複数回の手振り動作について、それぞれの動作の向きや動作回数を判定することが可能となる。その他、判定条件等をより細かく設定すれば、更に多方向における動作の向きや動作回数を判定することも可能となる。
【００６８】
なお、上記ステップＳ２２６にて３つ以上ないと判断した場合（ステップＳ２２６のＮ）は、静電容量値及びその変化量がしきい値をそれぞれ超えたものが１つであると判断できるため、例えば１つの静電容量センサ部の近傍に単に手６が近接した後に離間した場合や単なるノイズを検出した場合などが考えられるため、上記ステップＳ２２０に移行してそのように判定した判定結果を出力する。
【００６９】
また、変化量ΔＣが所定のしきい値未満であると判断した場合（ステップＳ２０６のＮ）は、静電容量値がしきい値を超えているが変化していない場合と判断することができるので、その静電容量値が所定時間所定量変化がないか否かを判断する（ステップＳ２３２）。
【００７０】
所定時間所定量変化があると判断した場合（ステップＳ２３２のＮ）は、例えば手振り動作をしようと試みて手６を所定領域Ｄに近付けようとした途中で試みを中止した場合などが考えられるため、上記ステップＳ２０２に移行して処理を繰り返す。そして、所定時間所定量変化がないと判断した場合（ステップＳ２３２のＹ）は、演算処理部２５は、各静電容量値を比較することによって所定領域Ｄ内における手６の検出位置を判定し（ステップＳ２３４）、上記ステップＳ２２０に移行してその判定結果を外部に出力して、以降の処理を繰り返す。
【００７１】
ここで、上記ステップＳ２３４の検出位置の判定処理について説明する。図１２は、この手振り動作検知装置１０による検出位置判定を説明するための図である。
【００７２】
図１２に示すように、演算処理部２５は、各静電容量センサ部１〜４からの静電容量値Ｃ１〜Ｃ４に基づいて、所定時間所定量変化がないという停止条件を満たした場合の検出位置を、例えば所定領域Ｄ上において図示の９箇所で判定する。すなわち、例えば静電容量値Ｃ１〜Ｃ４の全てにおいて検出値が同等となり上記停止条件を満たした場合は、中央の箇所ＡＣ上に手６が止まったとして、検出位置を判定することができる。
【００７３】
また、静電容量値Ｃ１のみが停止条件を満たした場合は、静電容量センサ部１の中心部近傍の箇所Ａ１上に手６が止まったとして、静電容量値Ｃ２のみが停止条件を満たした場合は、静電容量センサ部２の中心部近傍の箇所Ａ２上に手６が止まったとして、静電容量値Ｃ３のみが停止条件を満たした場合は、静電容量センサ部３の中心部近傍の箇所Ａ３上に手６が止まったとして、更に静電容量値Ｃ４のみが停止条件を満たした場合は、静電容量センサ部４の中心部近傍の箇所Ａ４上に手６が止まったとして、それぞれ検出位置を判定することができる。
【００７４】
また、同様に静電容量値Ｃ１〜Ｃ４の組み合わせが停止条件を満たした場合、箇所Ａ１３，Ａ１４，Ａ２３，Ａ２４上に手６が止まったとして、検出位置を判定することもできる。なお、検出位置判定の判定条件をより細かく設定すれば、上述した９箇所以上の位置を検出することが可能となる。
【００７５】
このように、第２の実施形態に係る手振り動作検知装置１０は、所定領域Ｄ上の手振り動作のみならず手６の停止箇所の位置も検出することができるので、これらの位置に電気機器の制御コマンド等を割り当てておけば、上述した２４方向の手振り動作による制御に加えて更に多種類の電気機器の制御を行うことが可能となる。
【００７６】
すなわち、図７に示したカーナビゲーション装置において、ディスプレイ装置１０２の表示領域上に各種ボタンを表示して、手振り動作検知装置１０により判定された検出位置に基づき手６が停止された位置に割り当てられたボタンが選択された時の制御を実行したりすることも可能となる。
【００７７】
その他、電気機器としてはステレオ装置、カーステレオ装置などが挙げられ、これらに備えられた手振り動作検知装置１０の判定結果により検出位置でこれらの装置の再生、一時停止、早送り、巻き戻し等を指定したり、手振り動作の向きと速度や回数で曲のシーク制御をしたり、音量調整やイコライザ設定をしたりすることが可能となる。
【００７８】
また、手振り動作検知装置１０の検出位置でエアコン装置における暖房／冷房運転切り替えや設定、温度調節等を指定したり、手振り動作の向きと速度や回数で温度や風向きを調整したりすることも可能となる。更に、手振り動作検知装置１０判定結果でパーソナルコンピュータのマウスポインタを動かしたり、クリック操作等を実行／選択させたりすることも可能となる。また、手振り動作検知装置１０の判定結果により、監視カメラ装置の動作制御を行ったり、ゲーム機のコントローラとして手振り動作検知装置１０を適用することも可能となる。
【００７９】
図１３は、本発明の第３の実施形態に係る手振り動作検知装置の全体構成を示す図である。図１４は、本発明の第４の実施形態に係る手振り動作検知装置の静電容量検知回路を示す図である。図１３に示すように、第３の実施形態に係る手振り動作検知装置１０Ａは、静電容量センサ部１〜４の配置態様や構成は上述した実施形態と同様であるが、静電容量検知回路２８及びＡ／Ｄ変換器２８ａが１つずつ設けられ、静電容量検知回路２８及びシールド駆動回路２６がそれぞれスイッチＳＷ３１〜３４，ＳＷ４１〜４４を介して各静電容量センサ部１〜４のセンサ電極７やシールド電極８，９と接続されている点が相違している。
【００８０】
すなわち、静電容量センサ部１〜４のセンサ電極７は、それぞれスイッチＳＷ３１〜３４を介して静電容量検知回路２８と接続され、静電容量センサ部１〜４のシールド電極８，９は、それぞれスイッチＳＷ４１〜４４を介してシールド駆動回路２６と接続されている。また、演算処理部２５は、スイッチＳＷ３１〜３４，ＳＷ４１〜４４のスイッチ制御（ＯＮ／ＯＦＦ制御）、及びＡ／Ｄ変換器２８ａからのデータ取り込みタイミング制御を行う。
【００８１】
例えば、静電容量センサ部１にて静電容量の検知を行う場合は、スイッチＳＷ３１，ＳＷ４２〜４４を閉じてスイッチＳＷ３２〜３４，ＳＷ４１を開くことにより、静電容量センサ部１のセンサ電極７が静電容量検知回路２８に接続され、静電容量センサ部２〜４のセンサ電極７がシールド駆動回路２６に接続される。各静電容量センサ部２〜４について同様に静電容量を検知する。
【００８２】
このように構成すれば、静電容量センサ部１〜４と静電容量検知回路２８との接続を時間的に切り替えることにより静電容量検知回路の個数を減らすことが可能となる。なお、スイッチ制御とタイミング制御を演算処理部２５が行うとしたが、スイッチ制御は演算処理部２５とは別途独立して周期的に行い、それぞれの切替時の出力をホールドして、それがＡ／Ｄ変換器２８ａに接続されるように構成しても良い。
【００８３】
また、図１４に示すように、第４の実施形態に係る手振り動作検知装置の静電容量検知回路２１〜２４，２８は差動動作するものとして構成されている。各静電容量センサ部１〜４は、センサ電極７、シールド電極８，９の他にダミーのセンサ電極（ダミー電極）１９を備えた構成を有している。
【００８４】
具体的には、例えば差動増幅回路のプラス側入力端にセンサ電極７を接続し、マイナス側入力端にダミー電極１９を接続して静電容量Ｃａの値から静電容量Ｃｂの値を減算し、その出力値をコンパレータなどでしきい値と比較して手６を検出するようにしたものである。
【００８５】
このような静電容量検知回路２１〜２４，２８の動作としては、例えばスイッチＳ１がオープン（ＯＦＦ）でスイッチＳ２が接地（ＧＮＤ）され、スイッチＳ３がクローズ（ＯＮ）となっている時に、スイッチＳ３をオープン（ＯＦＦ）にし、スイッチＳ２をＶｒに切り替え、スイッチＳ１をオペアンプの反転入力に接続すると、静電容量ＣａとＣｆにＶａＶｒが充電され、静電容量ＣｂとＣｆにＣｂＶｒが充電される。
【００８６】
次に、スイッチＳ１をオープン（ＯＦＦ）及びスイッチＳ２を接地（ＧＮＤ）した後に、スイッチＳ１を接地（ＧＮＤ）した時の出力電圧Ｖを測定する。この時の電圧は、Ｖ／Ｖｒ＝｛（Ｃｆ＋Ｃａ）／Ｃｆ｝−｛（Ｃｆ＋Ｃｂ）／Ｃｆ｝となり、静電容量Ｃａと静電容量Ｃｂの割合に応じた電圧が出力される。
【００８７】
このように静電容量検知回路２１〜２４，２８を差動動作する構成（差動回路）とすることにより、回路の温度特性を相殺したりコモンモードノイズを低減したりすることができる。そして、この時、例えば差動増幅回路のマイナス側入力端子にはダミー電極１９を接続するが、このダミー電極１９が手６と静電容量結合するとセンサ自体の感度が低くなるので、センサ電極７に対してダミー電極１９の面積を十分に小さく形成するか、ダミー電極１９と手６との間に同電位である他のシールド電極４７を設けて手６との静電容量結合を小さくする必要がある。
【００８８】
なお、上述した実施形態においては、静電容量センサ部が４つ設けられた場合を例に挙げて説明したが、少なくとも２つあれば良く、例えば３つである場合は所定領域Ｄの外側における異なる位置に所定領域Ｄを囲む三角形を構成する状態で配置して二次元的な位置を測定したり、静電容量センサ部の数を増やすことで分解能を向上させたりするようにしても良い。更に、各静電容量センサ部を立体的な配置にして三次元的な手振り動作を検知するように構成しても良い。その他、回路部２０は静電容量検知回路の出力をそのまま判定する構成としたが、各静電容量センサ部１〜４の近くに手やその他の物体がない時の静電容量値を初期容量値として、この初期容量値からの差分値を用いて手振り動作を判定するようにしても良い。
【符号の説明】
【００８９】
１〜４ 静電容量センサ部
６ 手
７ センサ電極
８，９ シールド電極
１０，１０Ａ 手振り動作検知装置
２０ 回路部
２１〜２４ 静電容量検知回路
２１ａ〜２４ａ Ａ／Ｄ変換器
２５ 演算処理部
２６ シールド駆動回路
２８ 静電容量検知回路
２８ａ Ａ／Ｄ変換器
３１〜３４ スイッチ
４１〜４４ スイッチ
１００ 車両
１０１ インストルメントパネル
１０２ ディスプレイ装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機器の所定領域の外側における異なる位置に設けられた複数の静電容量センサ部と、
前記複数の静電容量センサ部によって検知された静電容量に基づく静電容量値をそれぞれ検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出された各静電容量値に基づいて、前記所定領域上の手振り動作の少なくとも動作の向きを判定する判定手段とを備えた
ことを特徴とする手振り動作検知装置。
【請求項２】
前記複数の静電容量センサ部は、前記所定領域を横切る直線上に配置された第１及び第２の静電容量センサ部を含む
ことを特徴とする請求項１記載の手振り動作検知装置。
【請求項３】
前記複数の静電容量センサ部は、前記第１及び第２の静電容量センサ部と異なる位置に設けられた第３の静電容量センサ部を含む
ことを特徴とする請求項２記載の手振り動作検知装置。
【請求項４】
前記判定手段は、前記複数の静電容量センサ部それぞれで静電容量を経時的に測定することにより各静電容量センサ部から静電容量値のピークを検出し、異なる静電容量センサ部から検出される各ピーク間の時間差と、各ピークを検出する静電容量センサ部の配置位置とに基づいて、前記所定領域上の手振り動作の向きを判定する
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の手振り動作検知装置。
【請求項５】
前記判定手段は、前記第１及び第２の静電容量センサ部それぞれで静電容量を経時的に測定することにより各静電容量センサ部から静電容量値のピークをそれぞれ検出し、前記第１の静電容量センサ部におけるピーク検出時から前記第２の静電容量センサ部におけるピーク検出時までの時間差と、前記第２の静電容量センサ部におけるピーク検出時から前記第１の静電容量センサ部におけるピーク検出時までの時間差との比較結果と、前記第１及び第２の静電容量センサ部の配置位置とに基づき、前記第１及び第２の静電容量センサ部を結ぶ方向に沿った手振り動作の向きを判定する
ことを特徴とする請求項２又は３記載の手振り動作検知装置。
【請求項６】
前記判定手段は、前記第１乃至第３の静電容量センサ部それぞれで静電容量を経時的に測定することにより各静電容量センサ部から静電容量値のピークをそれぞれ検出し、異なる静電容量センサ部から検出される各ピーク間の時間差と、各ピークを検出する静電容量センサ部の配置位置とに基づいて、前記第１乃至第３の静電容量センサ部を通る面方向に沿った手振り動作の向きを判定する
ことを特徴とする請求項３項記載の手振り動作検知装置。
【請求項７】
前記判定手段は、所定のしきい値を超えた静電容量値が所定時間所定量変化しない場合は、前記各静電容量値を比較することによって、所定領域内における手の検出位置を判定する
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載の手振り動作検知装置。
【請求項８】
前記判定手段は、前記手振り動作の動作速度及び動作回数の少なくとも１つを更に判定する
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載の手振り動作検知装置。
【請求項９】
前記判定手段によって判定された判定結果を前記電気機器の制御手段に対して出力する出力手段を更に備えた
ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項記載の手振り動作検知装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項記載の手振り動作検知装置を備えた
ことを特徴とする電気機器。
【請求項１１】
前記所定領域は、前記電気機器の表示手段における表示領域である
ことを特徴とする請求項１０記載の電気機器。
【請求項１】
電気機器の所定領域の外側における異なる位置に設けられた複数の静電容量センサ部と、
前記複数の静電容量センサ部によって検知された静電容量に基づく静電容量値をそれぞれ検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出された各静電容量値に基づいて、前記所定領域上の手振り動作の少なくとも動作の向きを判定する判定手段とを備えた
ことを特徴とする手振り動作検知装置。
【請求項２】
前記複数の静電容量センサ部は、前記所定領域を横切る直線上に配置された第１及び第２の静電容量センサ部を含む
ことを特徴とする請求項１記載の手振り動作検知装置。
【請求項３】
前記複数の静電容量センサ部は、前記第１及び第２の静電容量センサ部と異なる位置に設けられた第３の静電容量センサ部を含む
ことを特徴とする請求項２記載の手振り動作検知装置。
【請求項４】
前記判定手段は、前記複数の静電容量センサ部それぞれで静電容量を経時的に測定することにより各静電容量センサ部から静電容量値のピークを検出し、異なる静電容量センサ部から検出される各ピーク間の時間差と、各ピークを検出する静電容量センサ部の配置位置とに基づいて、前記所定領域上の手振り動作の向きを判定する
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の手振り動作検知装置。
【請求項５】
前記判定手段は、前記第１及び第２の静電容量センサ部それぞれで静電容量を経時的に測定することにより各静電容量センサ部から静電容量値のピークをそれぞれ検出し、前記第１の静電容量センサ部におけるピーク検出時から前記第２の静電容量センサ部におけるピーク検出時までの時間差と、前記第２の静電容量センサ部におけるピーク検出時から前記第１の静電容量センサ部におけるピーク検出時までの時間差との比較結果と、前記第１及び第２の静電容量センサ部の配置位置とに基づき、前記第１及び第２の静電容量センサ部を結ぶ方向に沿った手振り動作の向きを判定する
ことを特徴とする請求項２又は３記載の手振り動作検知装置。
【請求項６】
前記判定手段は、前記第１乃至第３の静電容量センサ部それぞれで静電容量を経時的に測定することにより各静電容量センサ部から静電容量値のピークをそれぞれ検出し、異なる静電容量センサ部から検出される各ピーク間の時間差と、各ピークを検出する静電容量センサ部の配置位置とに基づいて、前記第１乃至第３の静電容量センサ部を通る面方向に沿った手振り動作の向きを判定する
ことを特徴とする請求項３項記載の手振り動作検知装置。
【請求項７】
前記判定手段は、所定のしきい値を超えた静電容量値が所定時間所定量変化しない場合は、前記各静電容量値を比較することによって、所定領域内における手の検出位置を判定する
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載の手振り動作検知装置。
【請求項８】
前記判定手段は、前記手振り動作の動作速度及び動作回数の少なくとも１つを更に判定する
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載の手振り動作検知装置。
【請求項９】
前記判定手段によって判定された判定結果を前記電気機器の制御手段に対して出力する出力手段を更に備えた
ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項記載の手振り動作検知装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項記載の手振り動作検知装置を備えた
ことを特徴とする電気機器。
【請求項１１】
前記所定領域は、前記電気機器の表示手段における表示領域である
ことを特徴とする請求項１０記載の電気機器。
【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】
【公開番号】特開２０１１−２２０８９４（Ｐ２０１１−２２０８９４Ａ）
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９１５６８（Ｐ２０１０−９１５６８）
【出願日】平成２２年４月１２日（２０１０．４．１２）
【出願人】（０００００５１８６）株式会社フジクラ (4,463)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月１２日（２０１０．４．１２）
【出願人】（０００００５１８６）株式会社フジクラ (4,463)
【Ｆターム（参考）】
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