操作端末
【課題】ユーザの身体に装着されて使用される操作端末であって、小型化可能で身体への装着も容易でありながら、少なくとも３つ以上の状態を検出して多種類の信号を操作対象に送信可能な操作端末を提供すること。
【解決手段】遠隔操作端末１は、ユーザの人差し指が挿入されるトロイダルコイル３を備え、指に当接した印加用電極５，７に発振回路１１から電気信号を印加してトロイダルコイル３の発生電圧を参照することで、人差し指と親指と接触／離間を検出する。また、加速度センサ１３は、制御ユニット１０に加わる衝撃を加速度として検出する。このため、遠隔操作端末１が装着された人差し指と、その指と同じ手の親指との接触打指がなされた場合には、その衝撃を加速度センサ１３が検出し、前記接触も検出される。親指と中指との接触打指がなされた場合は、加速度センサ１３による衝撃の検出のみがなされる。
【解決手段】遠隔操作端末１は、ユーザの人差し指が挿入されるトロイダルコイル３を備え、指に当接した印加用電極５，７に発振回路１１から電気信号を印加してトロイダルコイル３の発生電圧を参照することで、人差し指と親指と接触／離間を検出する。また、加速度センサ１３は、制御ユニット１０に加わる衝撃を加速度として検出する。このため、遠隔操作端末１が装着された人差し指と、その指と同じ手の親指との接触打指がなされた場合には、その衝撃を加速度センサ１３が検出し、前記接触も検出される。親指と中指との接触打指がなされた場合は、加速度センサ１３による衝撃の検出のみがなされる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ユーザの身体に装着されて使用される操作端末に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ユーザの身体に装着されて使用される操作端末としては、指に装着されて使用される指輪状の身体装着型入力装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この身体装着型入力装置では、例えば当該身体装着型入力装置が装着された人差し指の先端と、その人差し指と同じ手の親指の先端とが接触して閉環状の閉じた導体路が形成された場合に、そのことを電気的に検出して、機器の操作等に応用することができる。
【０００３】
より具体的に説明すれば、前記身体装着型入力装置は、指の軸方向に沿って並列配置された、環状電極で構成される一対の印加用電極と、電流センサとを備え、電流センサが、電極に囲まれた領域の外部に設けられている。前記一対の印加用電極間には、交流信号が印加され、人差し指の先端と親指の先端とが接触すると、電流センサによる電流計測地点には、電流が流れる。一方、人差し指の先端と親指の先端とが接触していない場合には、電流センサによる電流計測地点に電流は流れない。前記身体装着型入力装置では、このような現象の発生を利用して、人差し指と親指とが接触しているか否かを判定する。そして、判定結果に従って、操作対象としての外部装置に対してコマンドを送信するのである。
【０００４】
ところが、特許文献１の装置では、親指と人差し指との接触または離間といった２つの状態しか検出できない。このため、特許文献１の装置では、操作対象に多種類のコマンド（信号）を送信するのは困難である。
【０００５】
一方、ユーザの身体に装着されて使用される端末装置として、５本の指のどの指で床などの支持面を叩いたかを検出手段な装置も提案されている（例えば、特許文献２参照）。すなわち、特許文献２には、マイクを使用したセンサを５本の指のそれぞれに装着して、各指が支持面を叩いたときに発生する音を個々に検出する装置が提案されている。また、特許文献２には、マイクを使用したセンサを手首に１つだけ装着して、各指の骨格等の違いによって生じる周波数分布等の特徴に基づいて、どの指で支持面が叩かれたか判断する装置も提案されている。この特許文献２に記載の各装置では、少なくとも３つ以上の状態を検出して多種類の信号を操作対象に送信可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許４６８３１４８号公報
【特許文献２】特開平７−１２１２９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、特許文献２における前者の装置では、５本の指のそれぞれにセンサを装着する必要があるため、身体への着脱が煩わしい。一方、特許文献２における後者の装置では、周波数分布等を分析してどの指が操作されたかを検出するためには、シグナルプロセッサで信号解析する必要が生じる。このため、当該装置では、装置の小型化が困難である。なお、この装置において、手首に装着されるセンサが収音した音声をそのまま操作対象に送信し、操作対象側で周波数分布等の分析を行うことも考えられる。しかしながら、その場合、センサと操作対象との間で通信される無線情報が大規模化し、無線通信に要する消費電力が増大する。
【０００８】
そこで、本発明は、ユーザの身体に装着されて使用される操作端末であって、小型化可能で身体への装着も容易でありながら、少なくとも３つ以上の状態を検出して多種類の信号を操作対象に送信可能な操作端末を提供することを目的としてなされた。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達するためになされた本発明は、ユーザの身体に装着されて使用される操作端末であって、前記身体のうち、接触及び離間可能な２つの身体部位の身体表面を通じた接触によって閉環状の閉じた導体路が形成される身体部位の表面に、配置され、前記導体路が形成されているか否かを検出することにより前記２つの身体部位が接触しているか否かを検出する接触検出手段と、当該操作端末に加わる衝撃を検出する衝撃検出手段と、前記接触検出手段の検出結果と前記衝撃検出手段の検出結果とに基づき、ユーザの動作を判別する動作判別手段と、前記動作判別手段が判別したユーザの動作に対応した信号を操作対象に送信する送信手段と、を備えたことを特徴としている。
【００１０】
このように構成された本発明の操作端末では、接触検出手段は、接触及び離間可能な２つの身体部位の身体表面を通じた接触によって閉環状の閉じた導体路が形成される身体部位の表面に配置されている。このため、前記２つの身体部位が接触して前記閉環状の閉じた導体路が形成されているか、前記２つの身体部位が離間して前記導体路が形成されていないかによって、接触検出手段における電気的な環境は変化する。そこで、接触検出手段は、前記導体路の形成されているか否かを検出することにより前記２つの身体部位が接触しているか否かを検出する。また、衝撃検出手段は、当該操作端末に加わる衝撃を検出する。
【００１１】
この結果、前記接触検出手段の検出結果と前記衝撃検出手段の検出結果との組み合わせは、少なくとも３種類以上の態様を取り得る。このため、前記各検出結果に基づいてユーザの動作を判別する動作判別手段は、ユーザの動作を少なくとも３種類以上に判別することができる。送信手段は、前記動作判別手段が判別したユーザの動作に対応した信号を操作対象に送信するので、少なくとも２種類以上の多種類の信号を操作対象に送信することができる。しかも、本発明の操作端末は、前述のように接触検出手段と衝撃検出手段とを備えた簡単な構成を有しており、各指毎に装着するなどの必要もないので、良好に小型化可能で身体への装着も容易である。
【００１２】
なお、前記接触検出手段は、当該接触検出手段が配置された前記身体部位の表面に前記導体路に沿って電気信号を印加する信号印加手段と、前記印加手段によって印加されて前記導体路に沿って閉環状に流れる前記電気信号を検出する信号検出手段と、を備えたものであってもよい。
【００１３】
その場合、当該接触検出手段が配置された前記身体部位の表面に前記導体路に沿って信号印加手段が電気信号を印加すると、前記導体路が形成されていればその導体路に沿って当該電気信号が流れるが、前記導体路が形成されていない場合は流れない。そこで、前記印加手段によって印加されて前記導体路に沿って閉環状に流れる前記電気信号を信号検出手段を介して検出すれば、前述のように前記導体路が形成されているか否か、すなわち前記２つの身体部位が接触しているか否かを、検出することができる。
【００１４】
また、前記動作判別手段は、前記接触検出手段の検出結果と前記衝撃検出手段の検出結果との各時点における組み合わせに基づいて、前記ユーザの動作を判別してもよい。この場合、次のように種々のユーザの動作を判別することができる。例えば、前記２つの身体部位が離間した状態から移動して接触した時点では、接触検出手段が前記接触を検出すると同時に衝撃検出手段も衝撃を検出する。前記２つの身体部位が接触を継続している時点では、接触検出手段は前記接触を検出し続けるものの衝撃検出手段は衝撃を検出しない。更に、前記２つの身体部位は離間したままで、前記接触検出手段を通る導体路は形成しない他の身体部位の接触が起こってその衝撃が衝撃検出手段に伝わると、接触検出手段は前記接触を検出しないが衝撃検出手段は衝撃を検出する。このように、接触検出手段の検出結果と衝撃検出手段の検出結果との各時点における組み合わせに基づいてユーザの動作を判別する場合、種々のユーザの動作を判別することができる。
【００１５】
また、前記２つの身体部位は同じ手の異なる２本の指であり、本発明の操作端末はいずれか一方の前記指に装着される指輪状に構成されてもよい。その場合、操作端末は、指輪状であるため装着が容易で、手の指の動作によって前記多種類の信号を操作対象に送信することができるので操作性にも優れている。
【００１６】
また、前記送信手段は、前記信号を無線によって前記操作対象に送信してもよく、その場合、操作端末と操作対象とを直接接続する必要がなく、操作端末の操作性を一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施例の遠隔操作端末における電極等の配置態様を表すブロック図である。
【図２】その遠隔操作端末における計測系の等価回路図である。
【図３】その遠隔操作端末の手指判別部の処理を表すフローチャートである。
【図４】第２実施例の遠隔操作端末の透過斜視図（ａ）及び電極等の配置態様を表す説明図（ｂ）である。
【図５】その遠隔操作端末を腕輪として使用する例を示した図である。
【図６】第３実施例の遠隔操作端末の要部構成を表すブロック図（ａ）及び電極等の配置態様を表す説明図（ｂ）である。
【図７】第５実施例の遠隔操作端末の要部構成を表すブロック図（ａ）及び電極等の配置態様を表す説明図（ｂ）である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に本発明の実施例について、図面と共に説明する。
［第１実施例］
図１は、第１実施例の遠隔操作端末１における電極等の配置態様を表すブロック図である。図１に示すように、本実施例の遠隔操作端末１は、ユーザの人差し指に装着される指輪状に構成されており、その人差し指が挿入される環状のトロイダルコイル３を備えている。また、遠隔操作端末１は、そのトロイダルコイル３から前記人差し指の軸方向に離れた位置に、一対の印加用電極５，７を、前記軸方向に沿って並列に備えている。更に、トロイダルコイル３には、その外周の一部に制御ユニット１０が固定されており、前述の印加用電極５，７は、その制御ユニット１０に固定されることにより、トロイダルコイル３へ挿入された指の表面に当接するように配置されている。
【００１９】
なお、トロイダルコイル３と制御ユニット１０と印加用電極５，７とは、物理的に直接固定されている必要はなく、樹脂等によって指輪状に構成されたケーシングを介して一体化されていてもよい。そして、その場合、制御ユニット１０の収納部外形は、装飾用指輪の飾り部分を模したものとしてもよい。また、トロイダルコイル３と一対の印加用電極５，７との位置関係は、どちらが人差し指の根本側に配置されてもよい。すなわち、遠隔操作端末１を指に装着して使用するに当たって、遠隔操作端末１の向きは不問である。
【００２０】
印加用電極５，７は、制御ユニット１０の発振回路１１に電気的に接続されており、その発振回路１１から両者の間に交流の電気信号が印加される。また、人差し指の当該トロイダルコイル３に挿入された箇所を前記軸方向（すなわち、トロイダルコイル３と交差する方向）に流れる電流に応じた電圧が、トロイダルコイル３に発生し、その電圧は制御ユニット１０の信号検出器１２に入力される。具体的には、トロイダルコイル３は、ドーナツ状のコア３ａにコイル３ｂが巻回された電流トランスとして構成され、電磁誘導により、前記軸方向に流れる電流に応じた電圧がコイル３ｂの両端に発生する。その電圧が、信号検出器１２によって検出される。
【００２１】
ここで、本実施例において前記軸方向に流れる電流をトロイダルコイル３で検出しているのは、当該電流が、以下に述べるように印加用電極５，７を通じて印加された交流の電気信号であるためである。但し、印加用電極５，７間には、直流信号を印加してもよく、この場合、人差し指の前記箇所を軸方向に流れる電流は、ホール素子を用いて検出することができる。具体的には、切れ目を有する環状のコアの当該切れ目に、ホール素子が配置されてなるセンサを用いることができ、切れ目を構成するコアの両端間に生じる磁場がホール素子に作用することを利用して、前記箇所を軸方向に流れる電流を検出することができる。
【００２２】
なお、以下の説明において、一対の印加用電極５，７と発振回路１１とをまとめて信号印加部９１といい、トロイダルコイル３と信号検出器１２とをまとめて電流センサ９２という場合がある。
【００２３】
続いて、制御ユニット１０の詳細構成を説明する前に、遠隔操作端末１の動作原理を説明する。ここで、遠隔操作端末１が人差し指に装着された状態で、ユーザの身体運動により、その人差し指が同じ手の親指と接触／離間される場合を考える。
【００２４】
この場合、人差し指と親指とが離間された状態では、印加用電極５，７間に信号を印加しても、前記電気信号は、基本的に、印加用電極５，７に挟まれた身体部位（図１に示される領域Ｘ）を流れるのみで、電流センサ９２の検出電圧はゼロになる。
【００２５】
一方、人差し指と親指とが接触した状態では、親指、人差し指、並びに、親指及び人差し指の根元で親指と人差し指とを結ぶ身体部位によって、閉環状の閉じた導体路が形成され、トロイダルコイル３は、親指と人差し指との接触点が介在した状態で電気的に印加用電極５，７に挟まれた状態となる。よって、トロイダルコイル３の挿入箇所には前記電気信号が流れて、その出力電圧（実効値）は、ゼロより大きい値となる。
【００２６】
本実施例では、このような現象を利用して、電流センサ９２の検出電圧に基づき、ユーザの身体運動によって親指と人差し指とが接触または離間したことをユーザの動作として判別する。
【００２７】
なお、図２は、印加用電極７を人差し指の根本側にして遠隔操作端末１を装着した場合の、トロイダルコイル３及び印加用電極５，７に係る遠隔操作端末１における計測系の等価回路図である。但し、図２では、印加用電極５，７に印加される電気信号が伝播する身体部位の抵抗を、説明を簡単するため集中定数系で表現する。具体的に、図２に示す抵抗Ｒ１１は、印加用電極５と指との間の接触抵抗を表し、抵抗Ｒ１２は、印加用電極７と指との間の接触抵抗を表す。また、抵抗Ｒ１３は、印加用電極５，７に挟まれた領域Ｘ（図１参照）に対応する身体部位表面の電気抵抗を表し、抵抗Ｒ１４は、トロイダルコイル３から印加用電極５までの身体部位表面の電気抵抗を表す。
【００２８】
この他、抵抗Ｒ１５は、身体内部を通じて印加用電極５よりもトロイダルコイル３側に回りこみながら印加用電極５，７間を伝播する電気信号の当該伝播経路（身体内部）の電気抵抗を表し、抵抗Ｒ１６は、印加用電極７から人差し指の付け根を介して親指の先端に至る身体部位の電気抵抗を表し、抵抗Ｒ１７は、人差し指の先端からトロイダルコイル３までの身体部位の電気抵抗を表す。また、図２において、スイッチＳＷ１は、人差し指と親指との接触／離間を表現したものであり、交流電源は、信号印加部９１に対応し、電流計は、電流センサ９２に対応する。
【００２９】
また、図２に示す一点鎖線は、人差し指と親指との接触／離間に拘らず、常に印加用電極５，７間を伝播する電気信号Ａの流れを示したものであり、破線は、人差し指と親指とが接触した際に、印加用電極５，７間を伝播する電気信号Ｂの流れを示したものである。
【００３０】
本実施例の遠隔操作端末１を人差し指に装着して、親指との接触／離間を行うと、このように電気信号の伝播態様は変化し、電流センサ９２の検出電圧も変化する。本実施例の遠隔操作端末１は、このように変化する発生電圧に基づき、ユーザの身体運動によって指が接触／離間したことを検知する。
【００３１】
図１に戻って、制御ユニット１０は、前述の発振回路１１，信号検出器１２の他に、加速度センサ１３，手指判別部１５，制御部１６，通信モジュール１７を備えている。加速度センサ１３は、制御ユニット１０に加わる衝撃を加速度として検出する。このため、遠隔操作端末１が装着された人差し指と、その指と同じ手の親指とが離間した状態から移動して接触したいわゆる接触打指がなされた場合には、その衝撃を加速度センサ１３が検出する。また、加速度センサ１３は、その他の接触打指、例えば、遠隔操作端末１が装着された人差し指と同じ手の親指，中指の接触打指による衝撃も同様に検出する。
【００３２】
そこで、手指判別部１５は、信号検出器１２と加速度センサ１３とから送られる信号に基づいて、ユーザの前記手の指の動作を次のように判別する。図３は、手指判別部１５において定期的に実行される定期割り込み処理を表すフローチャートである。なお、手指判別部１５及び制御部１６は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭを中心としたマイクロコンピュータとして構成されている。また、制御部１６は、発振回路１１に前記電気信号の出力を定期的に指令すると共に、その指令の出力に同期して、手指判別部１５にこの処理の実行を指示する。その指示がなされたときに、手指判別部１５のＣＰＵはその手指判別部１５のＲＯＭに記憶されたプログラムに基づいて図３の処理を実行する。
【００３３】
図３に示すように、この処理では、先ず、Ｓ１（Ｓはステップを表す：以下同様）にて、人差し指を前述のように流れる電流がトロイダルコイル３を介して検出されたか否かが判断される。電流が検出された場合は（Ｓ１：有）、処理はＳ２へ移行し、加速度センサ１３を介して衝撃が検出された否かが判断され、衝撃が検出された場合は（Ｓ２：有）、処理はＳ３へ移行する。Ｓ３では、装着指（人差し指）が親指と接触打指されたと判断されて、処理が一旦終了する。なお、前記人差し指と親指とがもう一方の手の手のひらに同時に当接した場合などにも、同様に前記電流が検出され（Ｓ１：有）、衝撃も検出されるが（Ｓ２：有）、Ｓ３では、これらの条件が成立したときには、親指と人差し指との接触打指とみなすのである。この点は、後述のＳ５，Ｓ８，Ｓ９も同様である。
【００３４】
一方、前記電流が検出されたが（Ｓ１：有）、衝撃が検出されなかった場合は（Ｓ２：無）、処理はＳ５へ移行する。Ｓ５では、装着指（人差し指）が親指と接触状態を維持しているものと判断されて、処理が一旦終了する。また、前記電流が検出されなかった場合は（Ｓ１：無）、処理はＳ７へ移行し、Ｓ２と同様に前記衝撃が検出されたか否かが判断される。そして、衝撃が検出された場合は（Ｓ２：有）、処理はＳ８へ移行し、中指（非装着指）が親指と接触打指されたものと判断されて、処理が一旦終了する。更に、前記電流も検出されず（Ｓ１：無）、衝撃も検出されなかった場合は（Ｓ７：無）、処理はＳ９へ移行し、遠隔操作端末１が装着された手において接触した指はないものと判断されて、処理が一旦終了する。
【００３５】
以上のようにして、手指判別部１５は、信号検出器１２と加速度センサ１３とから送られる信号に基づいて、接触状態にある手指を判別する。すると、制御部１６は、通信モジュール１７を介して、その判別結果に対応した信号を操作対象に送信する。ここで、操作対象としては種々の対象が考えられ、その操作対象に応じて前記送信される信号も様々である。
【００３６】
例えば、操作対象がテレビジョン受像器の場合、人差し指が親指と接触打指される毎に音量を変更するコマンド（信号）を送信し、中指が親指と接触打指される毎にチャンネルを変更するコマンド（信号）を送信するといった制御が考えられる。また、操作対象がエアコンの場合、人差し指が親指と接触打指される毎に設定温度を変更するコマンド（信号）を送信し、中指が親指と接触打指される毎に除湿，冷房，暖房等の運転モードを変更するコマンド（信号）を送信するといった制御が考えられる。
【００３７】
このように、本実施例の遠隔操作端末１では、ユーザの動作を少なくとも３種類以上に判別することができ、その動作に対応した少なくとも２種類以上の信号（コマンド）を操作対象に送信することができる。しかも、遠隔操作端末１は、前述のように簡単な構成を有しており、各指毎に装着するなどの必要もないので、良好に小型化可能で身体への装着も容易である。
【００３８】
また、図３では詳記していないが、本実施例では、図３の処理による判断結果（Ｓ３〜Ｓ９のいずれか）の各時点における変化を参照することで、更に多種類の信号を操作対象に送信することも可能となる。すなわち、図３の処理が実行される毎の前記判断結果が、Ｓ５からＳ９を経ずにＳ３に変わった場合、人差し指と親指とを接触状態に維持したままで、更にその人差し指または親指が中指で接触打指されたと判断することができる。前述のテレビジョン受像器の例であれば、このような接触打指がなされる毎に、画面の明るさを変更するコマンド（信号）を送信するなどしてもよい。また、人差し指と親指とを接触状態に維持したままで、更にその人差し指または親指が中指で接触打指されたことが判断可能な場合、操作対象がパーソナルコンピュータ等である場合に、人差し指と親指との接触をＳｈｉｆｔキー代わりに利用してもよい。
【００３９】
なお、発振回路１１は、印加用電極５，７に挟まれた身体部位に交流の電気信号（交流電圧）を印加するものであり、定電圧駆動または定電流駆動されるものであれば、種々のものが適用できる。例えば、前記電気信号は、三角波にされてもよいし、正弦波、矩形波、ノコギリ波などにされてもよい。
【００４０】
また、信号検出器１２は、トロイダルコイル３に発生する電圧を検出するものであれば種々のものが適用できる。例えば、本願出願人が前述の特許文献１に示したように、トロイダルコイル３の両端に接続されて、その両端電圧を増幅した増幅信号を出力する差動増幅回路と、その差動増幅回路の出力信号（交流信号）を整流して直流信号に変換する整流器と、を備え、整流器からの出力信号を、デジタル値に変換した上で電流計測値として手指判別部１５に出力するものであってもよい。この場合、トロイダルコイル３の両端に生じる電圧の実効値が、そのトロイダルコイル３が装着される身体部位の軸方向に流れる電流計測値（実効値）に変換されて出力される。その他にも、信号検出器１２としては、前記特許文献１に開示した種々のものが適用できる。
【００４１】
［第２実施例］
なお、第１実施例では、トロイダルコイル３のみに人差し指が挿入され、印加用電極５，７は人差し指の表面に当接するものとしたが、図４（ａ），（ｂ）に示す第２実施例の遠隔操作端末５１のように、印加用電極５５，５７も円環状に構成して人差し指が挿入されるようにしてもよい。また、上記各実施例においては、遠隔操作端末１，５１を人差し指に装着に装着するための指輪形状としたが、他の指に装着されてもよく、更に、大型化して腕に装着可能な腕輪形状とされてもよい。図５は、遠隔操作端末５１をそのように変形した例を表している。図５に示すように、この場合、例えば、両手を繋ぐ動作及び離す動作により、操作対象を遠隔操作することが可能である。更に、このような遠隔操作端末５１は、脚に装着されてもよい。
【００４２】
［第３実施例］
また、図６（ａ）は、信号印加部９１及び電流センサ９２の変形例を表すブロック図であり、図６（ｂ）はその信号印加部９１，電流センサ９２を採用した第３実施例の遠隔操作端末６１の電極等の配置態様を表す説明図である。図６に示すように、この遠隔操作端末６１は、第２実施例と同様の印加用電極５５，５７を備え、トロイダルコイル３の代わりに円環状の計測用電極６３を備えている。
【００４３】
この場合、信号検出器１２は、印加用電極５５，５７のうち計測用電極６３側の印加用電極５５と、計測用電極６３との間の電圧を計測電圧値Ｖとして検出する。そして、手指判別部１５における前記親指と人差し指との接触に係る判断は、次のように変化する。すなわち、信号検出器１２から入力される電圧計測値Ｖが、予め定められた閾値を超えていると、指が接触していると判定し、電圧計測値Ｖが前記閾値以下であると、指が離間していると判定するのである。
【００４４】
［第４実施例］
また、図６と同様の回路において、信号検出器１２は、印加用電極５５と計測用電極６３との間に生じる電圧（交流信号）に基づき、計測用電極６３から入力される交流信号の、印加用電極５５，５７間に印加された交流信号に対する位相遅れ（即ち、遅れ方向を正値とした位相差）を計測してもよい。この場合、前記計測された位相遅れ計測値が、予め定められた閾値を超えていると、指が接触していると判定し、位相遅れ計測値が、閾値以下であると、指が離間していると判定することができる。
【００４５】
［第５実施例］
更に、信号印加部９１及び電流センサ９２は、必ずしも別体の回路構成でなくてもよい。続いて、そのような構成を採用した第５実施例について説明する。図７（ａ）は、第５実施例における信号印加部９１及び電流センサ９２に対応する構成を表すブロック図であり、図７（ｂ）はその構成を採用した第５実施例の電極等の配置態様を表す説明図である。図７に示すように、この遠隔操作端末７１は、第２〜第４実施例の印加用電極５５，５７と同様の環状の電極７５，７７を備えている一方、トロイダルコイル３も計測用電極６３も備えていない。
【００４６】
図７（ａ）に示すように、この遠隔操作端末７１は、電極７５，７７間のインピーダンスを計測して、このインピーダンス計測値を手指判別部１５に入力するインピーダンス計測部７９を備えている。図７（ｂ）に示すように、指が接触されている状態でインピーダンス計測部７９により計測されるインピーダンスＺｏｎは、指の接触点を介さずに電気信号が伝播する電極７５，７７間の経路のインピーダンスＺ１と、指の接触点を介して電気信号が伝播する電極７５，７７間の経路のインピーダンスＺ２とを、並列接続したときのインピーダンスＺ１・Ｚ２／（Ｚ１＋Ｚ２）に等しくなる（Ｚｏｎ＝Ｚ１・Ｚ２／（Ｚ１＋Ｚ２））。これに対し、指が離間している状態でインピーダンス計測部７９により計測されるインピーダンスＺｏｆｆは、上記インピーダンスＺ１に等しくなる（Ｚｏｆｆ＝Ｚ１）。
【００４７】
従って、指が離間されている状態でインピーダンス計測部７９により計測されるインピーダンスＺｏｆｆと、指が接触されている状態でインピーダンス計測部７９により計測されるインピーダンスＺｏｎとの間には、不等式Ｚｏｆｆ＞Ｚｏｎが成立する。そこで、手指判別部１５における前記親指と人差し指との接触に係る判断は、次のような処理とすることができる。すなわち、インピーダンス計測部７９から入力されるインピーダンス計測値が、予め定められた閾値を超えていると、指が離間していると判定し、インピーダンス計測値が、閾値以下であると、指が接触していると判定するのである。
【００４８】
［その他］
また、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、種々の態様を採ることができる。例えば、指の接触／離間を検出する接触検出手段としての構成は、前記各実施例の構成の他、前記特許文献１や特開２０１０−２８２３４５号公報において本願出願人が提案している各種構成を採用することができる。
【００４９】
また、上記各実施例では、操作対象へコマンドを無線出力するようにしたが、有線にてコマンドを出力する構成にされてもよい。但し、コマンドを無線出力する場合の方が、遠隔操作端末１〜７１の操作性が向上する。
【００５０】
［発明との対応］
なお、前記実施形態において、「特許請求の範囲」に記載の操作端末は遠隔操作端末１〜７１に対応する。また、信号印加手段は信号印加部９１に、電流センサ９２は信号検出手段に、それぞれ対応し、両者が接触検出手段に対応する。更に、加速度センサ１３は衝撃検出手段に、手指判別部１５は動作判別手段に、通信モジュール１７は送信手段に、それぞれ対応する。
【符号の説明】
【００５１】
１，５１，６１，７１…遠隔操作端末 ３…トロイダルコイル
５，７，５５，５７…印加用電極 １０…制御ユニット
１１…発振回路 １２…信号検出器
１３…加速度センサ １５…手指判別部
１６…制御部 １７…通信モジュール
６３…計測用電極 ７４，７５…電極
７９…インピーダンス計測部 ９１…信号印加部
９２…電流センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ユーザの身体に装着されて使用される操作端末に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ユーザの身体に装着されて使用される操作端末としては、指に装着されて使用される指輪状の身体装着型入力装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この身体装着型入力装置では、例えば当該身体装着型入力装置が装着された人差し指の先端と、その人差し指と同じ手の親指の先端とが接触して閉環状の閉じた導体路が形成された場合に、そのことを電気的に検出して、機器の操作等に応用することができる。
【０００３】
より具体的に説明すれば、前記身体装着型入力装置は、指の軸方向に沿って並列配置された、環状電極で構成される一対の印加用電極と、電流センサとを備え、電流センサが、電極に囲まれた領域の外部に設けられている。前記一対の印加用電極間には、交流信号が印加され、人差し指の先端と親指の先端とが接触すると、電流センサによる電流計測地点には、電流が流れる。一方、人差し指の先端と親指の先端とが接触していない場合には、電流センサによる電流計測地点に電流は流れない。前記身体装着型入力装置では、このような現象の発生を利用して、人差し指と親指とが接触しているか否かを判定する。そして、判定結果に従って、操作対象としての外部装置に対してコマンドを送信するのである。
【０００４】
ところが、特許文献１の装置では、親指と人差し指との接触または離間といった２つの状態しか検出できない。このため、特許文献１の装置では、操作対象に多種類のコマンド（信号）を送信するのは困難である。
【０００５】
一方、ユーザの身体に装着されて使用される端末装置として、５本の指のどの指で床などの支持面を叩いたかを検出手段な装置も提案されている（例えば、特許文献２参照）。すなわち、特許文献２には、マイクを使用したセンサを５本の指のそれぞれに装着して、各指が支持面を叩いたときに発生する音を個々に検出する装置が提案されている。また、特許文献２には、マイクを使用したセンサを手首に１つだけ装着して、各指の骨格等の違いによって生じる周波数分布等の特徴に基づいて、どの指で支持面が叩かれたか判断する装置も提案されている。この特許文献２に記載の各装置では、少なくとも３つ以上の状態を検出して多種類の信号を操作対象に送信可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許４６８３１４８号公報
【特許文献２】特開平７−１２１２９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、特許文献２における前者の装置では、５本の指のそれぞれにセンサを装着する必要があるため、身体への着脱が煩わしい。一方、特許文献２における後者の装置では、周波数分布等を分析してどの指が操作されたかを検出するためには、シグナルプロセッサで信号解析する必要が生じる。このため、当該装置では、装置の小型化が困難である。なお、この装置において、手首に装着されるセンサが収音した音声をそのまま操作対象に送信し、操作対象側で周波数分布等の分析を行うことも考えられる。しかしながら、その場合、センサと操作対象との間で通信される無線情報が大規模化し、無線通信に要する消費電力が増大する。
【０００８】
そこで、本発明は、ユーザの身体に装着されて使用される操作端末であって、小型化可能で身体への装着も容易でありながら、少なくとも３つ以上の状態を検出して多種類の信号を操作対象に送信可能な操作端末を提供することを目的としてなされた。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達するためになされた本発明は、ユーザの身体に装着されて使用される操作端末であって、前記身体のうち、接触及び離間可能な２つの身体部位の身体表面を通じた接触によって閉環状の閉じた導体路が形成される身体部位の表面に、配置され、前記導体路が形成されているか否かを検出することにより前記２つの身体部位が接触しているか否かを検出する接触検出手段と、当該操作端末に加わる衝撃を検出する衝撃検出手段と、前記接触検出手段の検出結果と前記衝撃検出手段の検出結果とに基づき、ユーザの動作を判別する動作判別手段と、前記動作判別手段が判別したユーザの動作に対応した信号を操作対象に送信する送信手段と、を備えたことを特徴としている。
【００１０】
このように構成された本発明の操作端末では、接触検出手段は、接触及び離間可能な２つの身体部位の身体表面を通じた接触によって閉環状の閉じた導体路が形成される身体部位の表面に配置されている。このため、前記２つの身体部位が接触して前記閉環状の閉じた導体路が形成されているか、前記２つの身体部位が離間して前記導体路が形成されていないかによって、接触検出手段における電気的な環境は変化する。そこで、接触検出手段は、前記導体路の形成されているか否かを検出することにより前記２つの身体部位が接触しているか否かを検出する。また、衝撃検出手段は、当該操作端末に加わる衝撃を検出する。
【００１１】
この結果、前記接触検出手段の検出結果と前記衝撃検出手段の検出結果との組み合わせは、少なくとも３種類以上の態様を取り得る。このため、前記各検出結果に基づいてユーザの動作を判別する動作判別手段は、ユーザの動作を少なくとも３種類以上に判別することができる。送信手段は、前記動作判別手段が判別したユーザの動作に対応した信号を操作対象に送信するので、少なくとも２種類以上の多種類の信号を操作対象に送信することができる。しかも、本発明の操作端末は、前述のように接触検出手段と衝撃検出手段とを備えた簡単な構成を有しており、各指毎に装着するなどの必要もないので、良好に小型化可能で身体への装着も容易である。
【００１２】
なお、前記接触検出手段は、当該接触検出手段が配置された前記身体部位の表面に前記導体路に沿って電気信号を印加する信号印加手段と、前記印加手段によって印加されて前記導体路に沿って閉環状に流れる前記電気信号を検出する信号検出手段と、を備えたものであってもよい。
【００１３】
その場合、当該接触検出手段が配置された前記身体部位の表面に前記導体路に沿って信号印加手段が電気信号を印加すると、前記導体路が形成されていればその導体路に沿って当該電気信号が流れるが、前記導体路が形成されていない場合は流れない。そこで、前記印加手段によって印加されて前記導体路に沿って閉環状に流れる前記電気信号を信号検出手段を介して検出すれば、前述のように前記導体路が形成されているか否か、すなわち前記２つの身体部位が接触しているか否かを、検出することができる。
【００１４】
また、前記動作判別手段は、前記接触検出手段の検出結果と前記衝撃検出手段の検出結果との各時点における組み合わせに基づいて、前記ユーザの動作を判別してもよい。この場合、次のように種々のユーザの動作を判別することができる。例えば、前記２つの身体部位が離間した状態から移動して接触した時点では、接触検出手段が前記接触を検出すると同時に衝撃検出手段も衝撃を検出する。前記２つの身体部位が接触を継続している時点では、接触検出手段は前記接触を検出し続けるものの衝撃検出手段は衝撃を検出しない。更に、前記２つの身体部位は離間したままで、前記接触検出手段を通る導体路は形成しない他の身体部位の接触が起こってその衝撃が衝撃検出手段に伝わると、接触検出手段は前記接触を検出しないが衝撃検出手段は衝撃を検出する。このように、接触検出手段の検出結果と衝撃検出手段の検出結果との各時点における組み合わせに基づいてユーザの動作を判別する場合、種々のユーザの動作を判別することができる。
【００１５】
また、前記２つの身体部位は同じ手の異なる２本の指であり、本発明の操作端末はいずれか一方の前記指に装着される指輪状に構成されてもよい。その場合、操作端末は、指輪状であるため装着が容易で、手の指の動作によって前記多種類の信号を操作対象に送信することができるので操作性にも優れている。
【００１６】
また、前記送信手段は、前記信号を無線によって前記操作対象に送信してもよく、その場合、操作端末と操作対象とを直接接続する必要がなく、操作端末の操作性を一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施例の遠隔操作端末における電極等の配置態様を表すブロック図である。
【図２】その遠隔操作端末における計測系の等価回路図である。
【図３】その遠隔操作端末の手指判別部の処理を表すフローチャートである。
【図４】第２実施例の遠隔操作端末の透過斜視図（ａ）及び電極等の配置態様を表す説明図（ｂ）である。
【図５】その遠隔操作端末を腕輪として使用する例を示した図である。
【図６】第３実施例の遠隔操作端末の要部構成を表すブロック図（ａ）及び電極等の配置態様を表す説明図（ｂ）である。
【図７】第５実施例の遠隔操作端末の要部構成を表すブロック図（ａ）及び電極等の配置態様を表す説明図（ｂ）である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に本発明の実施例について、図面と共に説明する。
［第１実施例］
図１は、第１実施例の遠隔操作端末１における電極等の配置態様を表すブロック図である。図１に示すように、本実施例の遠隔操作端末１は、ユーザの人差し指に装着される指輪状に構成されており、その人差し指が挿入される環状のトロイダルコイル３を備えている。また、遠隔操作端末１は、そのトロイダルコイル３から前記人差し指の軸方向に離れた位置に、一対の印加用電極５，７を、前記軸方向に沿って並列に備えている。更に、トロイダルコイル３には、その外周の一部に制御ユニット１０が固定されており、前述の印加用電極５，７は、その制御ユニット１０に固定されることにより、トロイダルコイル３へ挿入された指の表面に当接するように配置されている。
【００１９】
なお、トロイダルコイル３と制御ユニット１０と印加用電極５，７とは、物理的に直接固定されている必要はなく、樹脂等によって指輪状に構成されたケーシングを介して一体化されていてもよい。そして、その場合、制御ユニット１０の収納部外形は、装飾用指輪の飾り部分を模したものとしてもよい。また、トロイダルコイル３と一対の印加用電極５，７との位置関係は、どちらが人差し指の根本側に配置されてもよい。すなわち、遠隔操作端末１を指に装着して使用するに当たって、遠隔操作端末１の向きは不問である。
【００２０】
印加用電極５，７は、制御ユニット１０の発振回路１１に電気的に接続されており、その発振回路１１から両者の間に交流の電気信号が印加される。また、人差し指の当該トロイダルコイル３に挿入された箇所を前記軸方向（すなわち、トロイダルコイル３と交差する方向）に流れる電流に応じた電圧が、トロイダルコイル３に発生し、その電圧は制御ユニット１０の信号検出器１２に入力される。具体的には、トロイダルコイル３は、ドーナツ状のコア３ａにコイル３ｂが巻回された電流トランスとして構成され、電磁誘導により、前記軸方向に流れる電流に応じた電圧がコイル３ｂの両端に発生する。その電圧が、信号検出器１２によって検出される。
【００２１】
ここで、本実施例において前記軸方向に流れる電流をトロイダルコイル３で検出しているのは、当該電流が、以下に述べるように印加用電極５，７を通じて印加された交流の電気信号であるためである。但し、印加用電極５，７間には、直流信号を印加してもよく、この場合、人差し指の前記箇所を軸方向に流れる電流は、ホール素子を用いて検出することができる。具体的には、切れ目を有する環状のコアの当該切れ目に、ホール素子が配置されてなるセンサを用いることができ、切れ目を構成するコアの両端間に生じる磁場がホール素子に作用することを利用して、前記箇所を軸方向に流れる電流を検出することができる。
【００２２】
なお、以下の説明において、一対の印加用電極５，７と発振回路１１とをまとめて信号印加部９１といい、トロイダルコイル３と信号検出器１２とをまとめて電流センサ９２という場合がある。
【００２３】
続いて、制御ユニット１０の詳細構成を説明する前に、遠隔操作端末１の動作原理を説明する。ここで、遠隔操作端末１が人差し指に装着された状態で、ユーザの身体運動により、その人差し指が同じ手の親指と接触／離間される場合を考える。
【００２４】
この場合、人差し指と親指とが離間された状態では、印加用電極５，７間に信号を印加しても、前記電気信号は、基本的に、印加用電極５，７に挟まれた身体部位（図１に示される領域Ｘ）を流れるのみで、電流センサ９２の検出電圧はゼロになる。
【００２５】
一方、人差し指と親指とが接触した状態では、親指、人差し指、並びに、親指及び人差し指の根元で親指と人差し指とを結ぶ身体部位によって、閉環状の閉じた導体路が形成され、トロイダルコイル３は、親指と人差し指との接触点が介在した状態で電気的に印加用電極５，７に挟まれた状態となる。よって、トロイダルコイル３の挿入箇所には前記電気信号が流れて、その出力電圧（実効値）は、ゼロより大きい値となる。
【００２６】
本実施例では、このような現象を利用して、電流センサ９２の検出電圧に基づき、ユーザの身体運動によって親指と人差し指とが接触または離間したことをユーザの動作として判別する。
【００２７】
なお、図２は、印加用電極７を人差し指の根本側にして遠隔操作端末１を装着した場合の、トロイダルコイル３及び印加用電極５，７に係る遠隔操作端末１における計測系の等価回路図である。但し、図２では、印加用電極５，７に印加される電気信号が伝播する身体部位の抵抗を、説明を簡単するため集中定数系で表現する。具体的に、図２に示す抵抗Ｒ１１は、印加用電極５と指との間の接触抵抗を表し、抵抗Ｒ１２は、印加用電極７と指との間の接触抵抗を表す。また、抵抗Ｒ１３は、印加用電極５，７に挟まれた領域Ｘ（図１参照）に対応する身体部位表面の電気抵抗を表し、抵抗Ｒ１４は、トロイダルコイル３から印加用電極５までの身体部位表面の電気抵抗を表す。
【００２８】
この他、抵抗Ｒ１５は、身体内部を通じて印加用電極５よりもトロイダルコイル３側に回りこみながら印加用電極５，７間を伝播する電気信号の当該伝播経路（身体内部）の電気抵抗を表し、抵抗Ｒ１６は、印加用電極７から人差し指の付け根を介して親指の先端に至る身体部位の電気抵抗を表し、抵抗Ｒ１７は、人差し指の先端からトロイダルコイル３までの身体部位の電気抵抗を表す。また、図２において、スイッチＳＷ１は、人差し指と親指との接触／離間を表現したものであり、交流電源は、信号印加部９１に対応し、電流計は、電流センサ９２に対応する。
【００２９】
また、図２に示す一点鎖線は、人差し指と親指との接触／離間に拘らず、常に印加用電極５，７間を伝播する電気信号Ａの流れを示したものであり、破線は、人差し指と親指とが接触した際に、印加用電極５，７間を伝播する電気信号Ｂの流れを示したものである。
【００３０】
本実施例の遠隔操作端末１を人差し指に装着して、親指との接触／離間を行うと、このように電気信号の伝播態様は変化し、電流センサ９２の検出電圧も変化する。本実施例の遠隔操作端末１は、このように変化する発生電圧に基づき、ユーザの身体運動によって指が接触／離間したことを検知する。
【００３１】
図１に戻って、制御ユニット１０は、前述の発振回路１１，信号検出器１２の他に、加速度センサ１３，手指判別部１５，制御部１６，通信モジュール１７を備えている。加速度センサ１３は、制御ユニット１０に加わる衝撃を加速度として検出する。このため、遠隔操作端末１が装着された人差し指と、その指と同じ手の親指とが離間した状態から移動して接触したいわゆる接触打指がなされた場合には、その衝撃を加速度センサ１３が検出する。また、加速度センサ１３は、その他の接触打指、例えば、遠隔操作端末１が装着された人差し指と同じ手の親指，中指の接触打指による衝撃も同様に検出する。
【００３２】
そこで、手指判別部１５は、信号検出器１２と加速度センサ１３とから送られる信号に基づいて、ユーザの前記手の指の動作を次のように判別する。図３は、手指判別部１５において定期的に実行される定期割り込み処理を表すフローチャートである。なお、手指判別部１５及び制御部１６は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭを中心としたマイクロコンピュータとして構成されている。また、制御部１６は、発振回路１１に前記電気信号の出力を定期的に指令すると共に、その指令の出力に同期して、手指判別部１５にこの処理の実行を指示する。その指示がなされたときに、手指判別部１５のＣＰＵはその手指判別部１５のＲＯＭに記憶されたプログラムに基づいて図３の処理を実行する。
【００３３】
図３に示すように、この処理では、先ず、Ｓ１（Ｓはステップを表す：以下同様）にて、人差し指を前述のように流れる電流がトロイダルコイル３を介して検出されたか否かが判断される。電流が検出された場合は（Ｓ１：有）、処理はＳ２へ移行し、加速度センサ１３を介して衝撃が検出された否かが判断され、衝撃が検出された場合は（Ｓ２：有）、処理はＳ３へ移行する。Ｓ３では、装着指（人差し指）が親指と接触打指されたと判断されて、処理が一旦終了する。なお、前記人差し指と親指とがもう一方の手の手のひらに同時に当接した場合などにも、同様に前記電流が検出され（Ｓ１：有）、衝撃も検出されるが（Ｓ２：有）、Ｓ３では、これらの条件が成立したときには、親指と人差し指との接触打指とみなすのである。この点は、後述のＳ５，Ｓ８，Ｓ９も同様である。
【００３４】
一方、前記電流が検出されたが（Ｓ１：有）、衝撃が検出されなかった場合は（Ｓ２：無）、処理はＳ５へ移行する。Ｓ５では、装着指（人差し指）が親指と接触状態を維持しているものと判断されて、処理が一旦終了する。また、前記電流が検出されなかった場合は（Ｓ１：無）、処理はＳ７へ移行し、Ｓ２と同様に前記衝撃が検出されたか否かが判断される。そして、衝撃が検出された場合は（Ｓ２：有）、処理はＳ８へ移行し、中指（非装着指）が親指と接触打指されたものと判断されて、処理が一旦終了する。更に、前記電流も検出されず（Ｓ１：無）、衝撃も検出されなかった場合は（Ｓ７：無）、処理はＳ９へ移行し、遠隔操作端末１が装着された手において接触した指はないものと判断されて、処理が一旦終了する。
【００３５】
以上のようにして、手指判別部１５は、信号検出器１２と加速度センサ１３とから送られる信号に基づいて、接触状態にある手指を判別する。すると、制御部１６は、通信モジュール１７を介して、その判別結果に対応した信号を操作対象に送信する。ここで、操作対象としては種々の対象が考えられ、その操作対象に応じて前記送信される信号も様々である。
【００３６】
例えば、操作対象がテレビジョン受像器の場合、人差し指が親指と接触打指される毎に音量を変更するコマンド（信号）を送信し、中指が親指と接触打指される毎にチャンネルを変更するコマンド（信号）を送信するといった制御が考えられる。また、操作対象がエアコンの場合、人差し指が親指と接触打指される毎に設定温度を変更するコマンド（信号）を送信し、中指が親指と接触打指される毎に除湿，冷房，暖房等の運転モードを変更するコマンド（信号）を送信するといった制御が考えられる。
【００３７】
このように、本実施例の遠隔操作端末１では、ユーザの動作を少なくとも３種類以上に判別することができ、その動作に対応した少なくとも２種類以上の信号（コマンド）を操作対象に送信することができる。しかも、遠隔操作端末１は、前述のように簡単な構成を有しており、各指毎に装着するなどの必要もないので、良好に小型化可能で身体への装着も容易である。
【００３８】
また、図３では詳記していないが、本実施例では、図３の処理による判断結果（Ｓ３〜Ｓ９のいずれか）の各時点における変化を参照することで、更に多種類の信号を操作対象に送信することも可能となる。すなわち、図３の処理が実行される毎の前記判断結果が、Ｓ５からＳ９を経ずにＳ３に変わった場合、人差し指と親指とを接触状態に維持したままで、更にその人差し指または親指が中指で接触打指されたと判断することができる。前述のテレビジョン受像器の例であれば、このような接触打指がなされる毎に、画面の明るさを変更するコマンド（信号）を送信するなどしてもよい。また、人差し指と親指とを接触状態に維持したままで、更にその人差し指または親指が中指で接触打指されたことが判断可能な場合、操作対象がパーソナルコンピュータ等である場合に、人差し指と親指との接触をＳｈｉｆｔキー代わりに利用してもよい。
【００３９】
なお、発振回路１１は、印加用電極５，７に挟まれた身体部位に交流の電気信号（交流電圧）を印加するものであり、定電圧駆動または定電流駆動されるものであれば、種々のものが適用できる。例えば、前記電気信号は、三角波にされてもよいし、正弦波、矩形波、ノコギリ波などにされてもよい。
【００４０】
また、信号検出器１２は、トロイダルコイル３に発生する電圧を検出するものであれば種々のものが適用できる。例えば、本願出願人が前述の特許文献１に示したように、トロイダルコイル３の両端に接続されて、その両端電圧を増幅した増幅信号を出力する差動増幅回路と、その差動増幅回路の出力信号（交流信号）を整流して直流信号に変換する整流器と、を備え、整流器からの出力信号を、デジタル値に変換した上で電流計測値として手指判別部１５に出力するものであってもよい。この場合、トロイダルコイル３の両端に生じる電圧の実効値が、そのトロイダルコイル３が装着される身体部位の軸方向に流れる電流計測値（実効値）に変換されて出力される。その他にも、信号検出器１２としては、前記特許文献１に開示した種々のものが適用できる。
【００４１】
［第２実施例］
なお、第１実施例では、トロイダルコイル３のみに人差し指が挿入され、印加用電極５，７は人差し指の表面に当接するものとしたが、図４（ａ），（ｂ）に示す第２実施例の遠隔操作端末５１のように、印加用電極５５，５７も円環状に構成して人差し指が挿入されるようにしてもよい。また、上記各実施例においては、遠隔操作端末１，５１を人差し指に装着に装着するための指輪形状としたが、他の指に装着されてもよく、更に、大型化して腕に装着可能な腕輪形状とされてもよい。図５は、遠隔操作端末５１をそのように変形した例を表している。図５に示すように、この場合、例えば、両手を繋ぐ動作及び離す動作により、操作対象を遠隔操作することが可能である。更に、このような遠隔操作端末５１は、脚に装着されてもよい。
【００４２】
［第３実施例］
また、図６（ａ）は、信号印加部９１及び電流センサ９２の変形例を表すブロック図であり、図６（ｂ）はその信号印加部９１，電流センサ９２を採用した第３実施例の遠隔操作端末６１の電極等の配置態様を表す説明図である。図６に示すように、この遠隔操作端末６１は、第２実施例と同様の印加用電極５５，５７を備え、トロイダルコイル３の代わりに円環状の計測用電極６３を備えている。
【００４３】
この場合、信号検出器１２は、印加用電極５５，５７のうち計測用電極６３側の印加用電極５５と、計測用電極６３との間の電圧を計測電圧値Ｖとして検出する。そして、手指判別部１５における前記親指と人差し指との接触に係る判断は、次のように変化する。すなわち、信号検出器１２から入力される電圧計測値Ｖが、予め定められた閾値を超えていると、指が接触していると判定し、電圧計測値Ｖが前記閾値以下であると、指が離間していると判定するのである。
【００４４】
［第４実施例］
また、図６と同様の回路において、信号検出器１２は、印加用電極５５と計測用電極６３との間に生じる電圧（交流信号）に基づき、計測用電極６３から入力される交流信号の、印加用電極５５，５７間に印加された交流信号に対する位相遅れ（即ち、遅れ方向を正値とした位相差）を計測してもよい。この場合、前記計測された位相遅れ計測値が、予め定められた閾値を超えていると、指が接触していると判定し、位相遅れ計測値が、閾値以下であると、指が離間していると判定することができる。
【００４５】
［第５実施例］
更に、信号印加部９１及び電流センサ９２は、必ずしも別体の回路構成でなくてもよい。続いて、そのような構成を採用した第５実施例について説明する。図７（ａ）は、第５実施例における信号印加部９１及び電流センサ９２に対応する構成を表すブロック図であり、図７（ｂ）はその構成を採用した第５実施例の電極等の配置態様を表す説明図である。図７に示すように、この遠隔操作端末７１は、第２〜第４実施例の印加用電極５５，５７と同様の環状の電極７５，７７を備えている一方、トロイダルコイル３も計測用電極６３も備えていない。
【００４６】
図７（ａ）に示すように、この遠隔操作端末７１は、電極７５，７７間のインピーダンスを計測して、このインピーダンス計測値を手指判別部１５に入力するインピーダンス計測部７９を備えている。図７（ｂ）に示すように、指が接触されている状態でインピーダンス計測部７９により計測されるインピーダンスＺｏｎは、指の接触点を介さずに電気信号が伝播する電極７５，７７間の経路のインピーダンスＺ１と、指の接触点を介して電気信号が伝播する電極７５，７７間の経路のインピーダンスＺ２とを、並列接続したときのインピーダンスＺ１・Ｚ２／（Ｚ１＋Ｚ２）に等しくなる（Ｚｏｎ＝Ｚ１・Ｚ２／（Ｚ１＋Ｚ２））。これに対し、指が離間している状態でインピーダンス計測部７９により計測されるインピーダンスＺｏｆｆは、上記インピーダンスＺ１に等しくなる（Ｚｏｆｆ＝Ｚ１）。
【００４７】
従って、指が離間されている状態でインピーダンス計測部７９により計測されるインピーダンスＺｏｆｆと、指が接触されている状態でインピーダンス計測部７９により計測されるインピーダンスＺｏｎとの間には、不等式Ｚｏｆｆ＞Ｚｏｎが成立する。そこで、手指判別部１５における前記親指と人差し指との接触に係る判断は、次のような処理とすることができる。すなわち、インピーダンス計測部７９から入力されるインピーダンス計測値が、予め定められた閾値を超えていると、指が離間していると判定し、インピーダンス計測値が、閾値以下であると、指が接触していると判定するのである。
【００４８】
［その他］
また、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、種々の態様を採ることができる。例えば、指の接触／離間を検出する接触検出手段としての構成は、前記各実施例の構成の他、前記特許文献１や特開２０１０−２８２３４５号公報において本願出願人が提案している各種構成を採用することができる。
【００４９】
また、上記各実施例では、操作対象へコマンドを無線出力するようにしたが、有線にてコマンドを出力する構成にされてもよい。但し、コマンドを無線出力する場合の方が、遠隔操作端末１〜７１の操作性が向上する。
【００５０】
［発明との対応］
なお、前記実施形態において、「特許請求の範囲」に記載の操作端末は遠隔操作端末１〜７１に対応する。また、信号印加手段は信号印加部９１に、電流センサ９２は信号検出手段に、それぞれ対応し、両者が接触検出手段に対応する。更に、加速度センサ１３は衝撃検出手段に、手指判別部１５は動作判別手段に、通信モジュール１７は送信手段に、それぞれ対応する。
【符号の説明】
【００５１】
１，５１，６１，７１…遠隔操作端末 ３…トロイダルコイル
５，７，５５，５７…印加用電極 １０…制御ユニット
１１…発振回路 １２…信号検出器
１３…加速度センサ １５…手指判別部
１６…制御部 １７…通信モジュール
６３…計測用電極 ７４，７５…電極
７９…インピーダンス計測部 ９１…信号印加部
９２…電流センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザの身体に装着されて使用される操作端末であって、
前記身体のうち、接触及び離間可能な２つの身体部位の身体表面を通じた接触によって閉環状の閉じた導体路が形成される身体部位の表面に、配置され、前記導体路が形成されているか否かを検出することにより前記２つの身体部位が接触しているか否かを検出する接触検出手段と、
当該操作端末に加わる衝撃を検出する衝撃検出手段と、
前記接触検出手段の検出結果と前記衝撃検出手段の検出結果とに基づき、ユーザの動作を判別する動作判別手段と、
前記動作判別手段が判別したユーザの動作に対応した信号を操作対象に送信する送信手段と、
を備えたことを特徴とする操作端末。
【請求項２】
前記接触検出手段は、
当該接触検出手段が配置された前記身体部位の表面に前記導体路に沿って電気信号を印加する信号印加手段と、
前記印加手段によって印加されて前記導体路に沿って閉環状に流れる前記電気信号を検出する信号検出手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の操作端末。
【請求項３】
前記動作判別手段は、前記接触検出手段の検出結果と前記衝撃検出手段の検出結果との各時点における組み合わせに基づいて、前記ユーザの動作を判別することを特徴とする請求項１または２に記載の操作端末。
【請求項４】
前記２つの身体部位は同じ手の異なる２本の指であり、
いずれか一方の前記指に装着される指輪状に構成されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の操作端末。
【請求項５】
前記送信手段は、前記信号を無線によって前記操作対象に送信することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の操作端末。
【請求項１】
ユーザの身体に装着されて使用される操作端末であって、
前記身体のうち、接触及び離間可能な２つの身体部位の身体表面を通じた接触によって閉環状の閉じた導体路が形成される身体部位の表面に、配置され、前記導体路が形成されているか否かを検出することにより前記２つの身体部位が接触しているか否かを検出する接触検出手段と、
当該操作端末に加わる衝撃を検出する衝撃検出手段と、
前記接触検出手段の検出結果と前記衝撃検出手段の検出結果とに基づき、ユーザの動作を判別する動作判別手段と、
前記動作判別手段が判別したユーザの動作に対応した信号を操作対象に送信する送信手段と、
を備えたことを特徴とする操作端末。
【請求項２】
前記接触検出手段は、
当該接触検出手段が配置された前記身体部位の表面に前記導体路に沿って電気信号を印加する信号印加手段と、
前記印加手段によって印加されて前記導体路に沿って閉環状に流れる前記電気信号を検出する信号検出手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の操作端末。
【請求項３】
前記動作判別手段は、前記接触検出手段の検出結果と前記衝撃検出手段の検出結果との各時点における組み合わせに基づいて、前記ユーザの動作を判別することを特徴とする請求項１または２に記載の操作端末。
【請求項４】
前記２つの身体部位は同じ手の異なる２本の指であり、
いずれか一方の前記指に装着される指輪状に構成されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の操作端末。
【請求項５】
前記送信手段は、前記信号を無線によって前記操作対象に送信することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の操作端末。
【図２】
【図３】
【図１】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図３】
【図１】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−８３１４（Ｐ２０１３−８３１４Ａ）
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４２０７２（Ｐ２０１１−１４２０７２）
【出願日】平成２３年６月２７日（２０１１．６．２７）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２７日（２０１１．６．２７）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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