JPH1131047A

JPH1131047A - 記号信号生成装置

Info

Publication number: JPH1131047A
Application number: JP9184975A
Authority: JP
Inventors: Hideki Okamura; 村秀樹岡; Kazuo Takeuchi; 内一夫武
Original assignee: RIKEN
Current assignee: RIKEN
Priority date: 1997-07-10
Filing date: 1997-07-10
Publication date: 1999-02-02

Abstract

(57)【要約】【課題】小型軽量化が可能であり携帯性に優れ汎用性
の高い記号信号生成装置を提供する。【解決手段】記号信号生成装置は、移動体（１）の所
定の移動軌跡パターンに対応して所定の記号信号を生成
する記号信号生成装置であって、移動体（１）に取り付
けられ移動体（１）の移動中の複数の時刻で移動物理量
を検出し検出信号を送信する移動検出手段（２）と、検
出信号を受信し検出信号から移動体（１）の移動軌跡パ
ターン（１２）を特定するパターン特定手段（４）と、
所定の移動軌跡パターン（１２）を所定の記号信号に対
応させる対応データテーブル（６）と、対応データテー
ブル（６）を参照し移動パターン特定手段（４）で特定
した移動体（１）の移動軌跡パターン（１２）に対応す
る記号信号を特定する記号信号特定手段（８）と、を備
えることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は記号信号生成装置に
係り、特に、移動体の所定の移動軌跡パターンに対応し
て所定の記号信号を生成する記号信号生成装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、記号信号生成装置としては、キー
ボードや、マウス、タブレット、トラックボール、ジョ
イスティック等の装置や、液晶表示板とペンの組み合わ
せ装置等が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】キーボードは、容積が
大きく、携帯性に適しないという欠点がある。

【０００４】また、マウス、タブレット、トラックボー
ル、ジョイスティック等の装置は、固定した机等を必要
とするか、あるいは両手を使用する必要があるという欠
点を有する。また、液晶表示板とペンの組み合わせ装
置は、両者の間に安定した接触が必要となって要件が厳
しく、また、携帯する場合には両手を必要とするという
欠点を有する。

【０００５】そこで、本発明の目的は、上記従来技術の
有する問題を解消し、小型軽量化が可能であり携帯性に
優れ汎用性の高い記号信号生成装置を提供することであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による記号信号生成装置は、移動体の所定の
移動軌跡パターンに対応して所定の記号信号を生成する
記号信号生成装置であって、前記移動体に取り付けられ
前記移動体の移動中の複数の時刻で移動物理量を検出し
検出信号を送信する移動検出手段と、前記検出信号を受
信し前記検出信号から前記移動体の前記移動軌跡パター
ンを特定するパターン特定手段と、所定の前記移動軌跡
パターンを所定の記号信号に対応させる対応データテー
ブルと、前記対応データテーブルを参照し前記パターン
特定手段で特定した前記移動体の前記移動軌跡パターン
に対応する前記記号信号を特定する記号信号特定手段
と、を備えることを特徴とする。

【０００７】また、前記移動検出手段は、指先、手首、
手の平、手の甲、腕、頭、あるいは足等の人体の一部、
あるいはロボット等の非人体に取り付けられることを特
徴とする。

【０００８】また、前記移動物理量は、前記移動体の加
速度、速度、あるいは静止位置であることを特徴とす
る。

【０００９】また、前記移動検出手段は、前記検出信号
を無線で前記パターン特定手段へ送出する無線送信手段
を有することを特徴とする。

【００１０】また、前記移動検出手段は、前記検出信号
を有線で前記パターン特定手段へ送出する有線送信手段
を有することを特徴とする。

【００１１】上述の発明において、移動検出手段を移動
体に取り付け、移動検出手段によって、移動体の移動中
の複数の時刻で加速度等の移動物理量を検出し、パター
ン特定手段へ検出信号を送出する。パターン特定手段
は、検出信号を受信し検出信号から移動体の移動軌跡パ
ターンを特定する。対応データテーブルによって、所定
の移動軌跡パターンを所定の記号信号に予め対応させて
おく。記号信号特定手段によって、対応データテーブル
を参照してパターン特定手段で特定した移動軌跡パター
ンに対応する記号信号を特定する。なお、所定の移動軌
跡パターンを所定の記号信号に予め対応させておく代り
に、実際に動作をさせてから対応関係を定義してやるこ
とにより、学習させたり登録したりすることを行っても
よい。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照して本発明の記
号信号生成装置の好適な実施の形態について説明する。

【００１３】図１に本願発明の記号信号生成装置の概略
図を示す。図１において、記号信号生成装置は、人体の
指等の移動体１に取り付けられ移動体１の移動中の複数
の時刻で移動物理量を検出し検出信号を無線で送出する
移動検出手段２と、移動検出手段２から送信された検出
信号を受信しこの検出信号から移動体１の移動軌跡パタ
ーンを特定するパターン特定手段４と、所定の移動軌跡
パターンを所定の記号信号に対応させる対応データテー
ブル６と、パターン特定手段４で特定した移動体１の移
動軌跡パターンに対応する記号信号を対応データテーブ
ル６を参照し特定する記号信号特定手段８と、を備えて
いる。

【００１４】ここで、パターン特定手段４と対応データ
テーブル６と記号信号特定手段８とは一体的に構成され
ており、移動検出手段２は、パターン特定手段４等に対
して分離独立して構成されている。なお、移動手段２を
をパターン特定手段４等と一体的に構成してもかまわな
い。

【００１５】また、記号信号とは、予め定められた約束
事を表現する信号であり、文字、数字、略語等の記号を
表わされる内容を伝達する信号である。

【００１６】移動検出手段２は、移動体１のｘ、ｙおよ
びｚの３次元方向の各加速度成分を検出する加速度検出
器２ａと加速度検出器２ａで検出した検出信号でパター
ン特定手段４へ送出する無線送信手段２ｂを有してい
る。ここで、移動物理量としては、移動体１の加速度が
相当する。移動検出手段２は数ｃｍあるいは数ｍｍの大
きさであって軽量であり、バンド１０によって移動体１
としての人体の指に装着される。移動検出手段２は、移
動体１の移動変位、例えば図２（ａ）に示すように指の
長手軸線の回りに右一回転する場合に、一回転する間の
複数の時刻で加速度成分を検出する。

【００１７】パターン特定手段４は、無線送信手段２ｂ
によって送出された検出信号を受信する無線受信手段４
ａを有し、無線受信手段４ａで受信した複数の時刻にお
ける検出信号から、図２（ｂ）に示すように、ｘ、ｙお
よびｚの３次元方向の加速度成分の時間変化軌跡からな
る移動軌跡パターン１２を生成し、予め定められた種類
の範囲内のどの移動軌跡パターン１２であるかを特定す
る。パターン特定手段４で特定される移動軌跡パターン
は、ｘ、ｙおよびｚの加速度成分毎にパターンを特定し
最終的に３個の成分で示されるパターンであってもよ
く、あるいは、ｘ、ｙおよびｚの加速度成分を合成した
パターンであってもよい。

【００１８】対応データテーブル６は、移動軌跡パター
ン１２と記号信号との対応関係を一義的に定めたデータ
テーブルを有する。

【００１９】記号信号特定手段８は、パターン特定手段
４で特定した移動軌跡パターン１２と対応データテーブ
ル６中の移動軌跡パターンのデータとを比較し、対応す
る記号信号を特定し、出力する。

【００２０】記号信号生成装置によって生成された記号
信号には、予め所定の記号内容が意味付けされている。
図示しない被制御装置は、記号信号特定手段８から出力
された記号信号を受け、その記号信号を解釈し、予めそ
の記号信号に含めておいた内容を実行する。

【００２１】次に、以下に図２乃至図８を参照して、移
動体１の移動軌跡パターン１２について説明する。

【００２２】図２（ａ）において、移動体１に装着され
た移動検出手段２が人体側から見て指の長手軸線の回り
に円形に右一回転する移動動作を示す図である。指の長
手軸線はｚ軸上にある。図２（ｂ）は、図２（ａ）に示
す移動体１の移動動作に対応する移動軌跡パターン１２
を示す図である。図２（ｂ）に示すｘ，ｙ及びｚの各方
向の加速度成分は、複数の時刻で加速度検出器２ａによ
って検出し、パターン特定手段４によって生成したもの
である。図２（ｂ）の上部に示す円は、人体側から見た
移動体１である指の先端部の移動軌跡位置を説明する図
であり、各測定時刻における移動体１の位置が黒点で示
されている。移動体１の座標位置（ｘ，ｙ）は、ｘ＝−
ｒｓｉｎωｔ、ｙ＝−ｒｃｏｓωｔで表される。ここ
で、ｒは移動体１の移動半径であり、ωは角速度であ
り、ｔは時刻である。

【００２３】ここでは移動物理量として加速度を採用
し、加速度検出器２ａによって移動体１の加速度を測定
し移動軌跡パターン１２を求めるようにしたので、図２
（ｂ）に示すように、移動体１の初期位置や初期速度に
依存することなく、移動軌跡パターン１２を形成するこ
とができる。

【００２４】また、加速度検出器２ａによって移動体１
の加速度を測定し移動軌跡パターン１２を求めるように
したので、図２（ｂ）に示すように、移動軌跡パターン
１２において移動体１の移動の開始時と終了時にピーク
信号が生じさせることができ、これらのピーク信号の有
無によって移動軌跡パターンの特徴付けを容易に行うこ
とができる。この結果、移動検出手段２の無線送信手段
２ｂによって送出される検出信号をパターン特定手段４
の無線受信手段４ａによって確実に受信することが可能
になり、所定の移動軌跡パターン１２から所定の記号信
号を確実に求めることが可能になる。

【００２５】図３は、移動体１に装着された移動検出手
段２が人体側から見て指の長手軸線の回りに円形に左一
回転する移動動作によって生成される移動軌跡パターン
１２を示す。移動体１の座標位置（ｘ，ｙ）は、ｘ＝−
ｒｓｉｎωｔ、ｙ＝ｒｃｏｓωｔで表される。図３に示
す移動軌跡パターン１２と、図２に示す移動軌跡パター
ン１２とは、ｘ方向加速度成分のピーク信号の極性が互
いに逆になっており、互いに異なる移動軌跡パターンと
して識別することが可能になる。

【００２６】図４は、移動体１に装着された移動検出手
段２が人体側から見て指の長手軸線の回りに円形に右二
回転する移動動作によって生成される移動軌跡パターン
１２を示す。

【００２７】図４に示すように、移動の開始時と終了時
のｘ方向加速度成分の二つのピーク信号の間に、緩やか
な２個の山が表れており、また、ｙ方向加速度成分の二
つの緩やかな山の間に１個の山が表れている。従って、
図４に示す移動軌跡パターン１２を、図２または図３に
示す移動軌跡パターン１２とは異なる移動軌跡パターン
として識別することが可能である。

【００２８】図５（ａ）は、移動体１に装着された移動
検出手段２が人体側から見て指の長手軸線の回りに三角
形に右一回転する移動軌跡を表し、図５（ｂ）は図５
（ａ）に示す移動動作によって生成される移動軌跡パタ
ーン１２を示す。

【００２９】図５（ｂ）に示すように、移動の開始時と
終了時のｘ方向加速度成分とｙ方向加速度成分のピーク
信号の表れ方が図２乃至図４に示す場合と異なり、図５
（ｂ）に示す移動軌跡パターン１２を、図２乃至図４に
示す移動軌跡パターンと識別することが可能になる。

【００３０】また、図５（ｂ）に示す場合が人体側から
見て指の長手軸線の回りに三角形に右一回転した場合の
移動軌跡パターン１２であるのに対し、移動検出手段２
が人体側から見て指の長手軸線の回りに三角形に左一回
転する場合の移動軌跡パターンは、図５（ｂ）に示す移
動軌跡パターン１２に対しｘ方向加速度成分の符号極性
が逆になる。

【００３１】図６（ａ）は、移動体１に装着された移動
検出手段２が人体側から見て指の長手軸線の回りに四角
形に右一回転する移動軌跡を表し、図６（ｂ）は図６
（ａ）に示す移動動作によって生成される移動軌跡パタ
ーン１２を示す。

【００３２】図６（ｂ）に示すように、ｘ方向加速度成
分とｙ方向加速度成分とにおいてピーク信号の表れる時
刻がずれており、図６（ｂ）に示す移動軌跡パターン１
２を、図２乃至図５に示す移動軌跡パターンと識別する
ことが可能になる。

【００３３】また、人体側から見て指の長手軸線の回り
に四角形に左一回転した場合の移動軌跡パターン１２
は、図６（ｂ）に示す移動軌跡パターン１２に対しｘ方
向加速度成分の符号極性が逆になる。

【００３４】図７乃至図９は、移動体１の直線移動に伴
う移動軌跡パターン１２を示す。図７（ａ）は移動体１
をｘ軸に沿って直線移動させた場合を示し、図７（ｂ）
は対応する移動軌跡パターン１２を示し、ｘ方向加速度
成分のみが変化していることが示されている。図８
（ａ）は移動体１をｙ軸に沿って移動させた場合を示
し、図８（ｂ）は対応する移動軌跡パターン１２を示
し、ｙ方向加速度成分のみが変化していることが示され
ている。図９（ａ）は移動体１をｘｙ平面上のｘ軸とｙ
軸の各々と４５度をなす方向に沿って直線移動させた場
合を示し、図９（ｂ）は対応する移動軌跡パターン１２
を示し、ｘ方向加速度成分とｙ方向加速度成分が同じパ
ターンを示すことが示されている。

【００３５】図７乃至図９に示す各々の移動軌跡パター
ン１２は、図２乃至図６に示す移動軌跡パターンのいず
れとも異なり、図２乃至図６に示す移動軌跡パターンと
識別することが可能であり、新たな他の記号信号に対応
させることができる。

【００３６】次に、図１０および図１１を参照して、移
動体１の単純な移動動作によって、「ｙｅｓ」、「ｎ
ｏ」という内容の記号信号を生成することについて説明
する。

【００３７】図１０（ａ）において、移動体１である指
をｙ軸に沿って、ひっかくような動作をする。この移動
動作に伴う移動軌跡パターン１２を図１０（ｂ）に示
す。この移動軌跡パターン１２によって「ｙｅｓ」とい
う記号信号に対応させる。また、図１１（ａ）におい
て、移動体１である指をｘｙ平面上のｘ軸とｙ軸の各々
と４５度をなす方向に沿って、はじくような動作をす
る。この移動動作に伴う移動軌跡パターン１２を図１１
（ｂ）に示す。この移動軌跡パターン１２によって「ｎ
ｏ」という記号信号に対応させる。

【００３８】図１０（ａ）に示すひっかくような動作
は、「ｙｅｓ」という記号内容に直感的に対応する動作
であり、過負担な記憶に頼らずに移動動作と記号内容と
の対応付けを容易に行うことができる。同様に、、図１
１（ａ）に示すはじくような動作は、「ｎｏ」という記
号内容に直感的に対応する動作であり、過負担な記憶に
頼らずに移動動作と記号内容との対応付けを容易に行う
ことができる。

【００３９】以上、図１乃至図１１を参照して本発明の
実施の形態を説明したように、移動体１に装着された移
動検出手段２によって移動体１の単純な移動動作の加速
度を検出し、検出した検出信号から移動軌跡パターン１
２を特定し、対応データテーブル６を参照して記号信号
特定手段８によって対応する記号信号を特定するように
したので、移動体１の極めて単純な移動動作によって互
いに識別可能な種々の記号信号を生成することができ
る。

【００４０】また、移動検出手段２は人体等の移動体１
に取り付けられるので、それ自体で機械的な移動駆動部
を必要としないようにすることができる。

【００４１】また、移動検出手段２は無線送信手段２ｂ
を有しているので、移動検出手段２をパターン特定手段
４と対応データテーブル６と記号信号特定手段８に対し
て分離独立して構成することができ、移動体１に取り付
けやすいように構成することができる。

【００４２】また、移動検出手段２は加速度検出器２ａ
と無線送信手段２ｂとを有し、加速度検出器２ａや無線
送信手段２ｂを例えばワンチップの半導体素子で構成す
るようにして、移動検出手段２を極めて単純に構成する
ことが可能であり、小型でかつ軽量で携帯性に適合する
ようにすることができる。

【００４３】この結果、本発明によれば、キーボードの
ように容積が大きく携帯性に適しないという欠点を解消
でき、また、マウス、タブレット、トラックボール、ジ
ョイスティック等の装置のように固定した机等を必要と
したり両手を使用する必要があるという欠点を解消で
き、また、液晶表示板とペンの組み合わせ装置のように
両者の間に安定した接触が必要となり携帯する場合には
両手を必要とするという欠点を解消することができ、小
型軽量化が可能であり携帯性に優れ汎用性の高い記号信
号生成装置を提供することができる。

【００４４】なお、上述の説明において、移動検出手段
２は、移動物理量として移動体１の加速度を検出すると
したが、移動物理量として移動体１の速度信号や位置信
号を検出するようにしてもよい。この場合、速度信号や
位置信号を直接検出する代わりに、加速度検出器２ａに
よって検出した検出信号を一回時間積分して速度信号を
生成し、二回時間積分して速度信号や位置信号を検出し
てもよい。

【００４５】また、上述の説明において、移動体１とし
て指先を例にとり説明したが、移動体１としては、人体
に限らずロボット等の非人体であってもよい。また、人
体としては、指先に限らず、手首、手の平、手の甲、
腕、頭、あるいは足等であってもよく、記号信号生成装
置の利用目的に応じて選択すればよい。

【００４６】また、移動検出手段２の形態としては、ペ
ン型、腕時計型、手で握るグリップ型等の種々の形態を
とることができる。

【００４７】また、無線送信手段２ｂは、検出信号を電
波で送信してもよく、あるいは赤外線等の他の電磁波で
送信してもよい。

【００４８】また、移動検出手段２は、無線送信手段２
ｂの代りに、有線送信手段を有していてもよい。

【００４９】また、上述した説明では、移動体１の移動
動作の例を示したが、移動動作はこれらに限らない。こ
の結果、移動検出手段２は、ポインティングデバイスと
して、以下のような種々の機能を実現することができ
る。すなわち、移動検出手段２をペンに取り付けて平面
上で指で文字等を書くことにより、図形や手書き文字を
入力することができる。この場合、ペンがアップかダウ
ンかを例えばｚ軸方向の高さによって判別することが可
能である。また、移動検出手段２をペンではなく指先に
取り付けで指先で書く動作をおこなってもよい。また、
指の上げ下げによりペンのアップかダウンかを判別でき
るので、高さ変化を十分に与えるようにすれば、机や台
等の平面を必要としない。また、空中で絵を描く動作を
することにより、図形や三次元形状を入力することが可
能である。この場合、ペンのアップとダウンは例えば指
先のスナップ、空中でのタップ動作、あるいは補助的に
設けた他のスイッチにより指示することが可能である。
また、指先が指す方向自体によって、適用する装置の移
動方向の指示や運転制御する方向の指示に関する記号信
号を構成することも可能である。

【００５０】また、記号信号生成装置の用途しては、携
帯型コンピュータの入力装置や、その他の小型化の必要
な種々の携帯用機器等に用いることができる。また、ハ
ンディギャップ者がパターンマッチングの作業をする場
合にも利用することが可能である。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の構成によ
れば、小型軽量化が可能であり携帯性に優れ汎用性の高
い記号信号生成装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の一実施形態を示す記号信号生成装置
の概略構成を示すブロック図。

【図２】移動体（指先）に装着された移動検出手段が人
体側から見て指の長手軸線の回りに円形に右一回転する
移動動作を示す図（ａ）と、（ａ）に示す移動体の移動
動作に対応する移動軌跡パターンを示す図（ｂ）。

【図３】移動体に装着された移動検出手段が人体側から
見て指の長手軸線の回りに円形に左一回転する移動動作
によって生成される移動軌跡パターンを示す図。

【図４】移動体に装着された移動検出手段が人体側から
見て指の長手軸線の回りに円形に右二回転する移動動作
によって生成される移動軌跡パターン１２を示す図。

【図５】移動体に装着された移動検出手段が人体側から
見て指の長手軸線の回りに三角形に右一回転する移動軌
跡（ａ）と、（ａ）に示す移動動作によって生成される
移動軌跡パターンを示す図（ｂ）。

【図６】移動体に装着された移動検出手段が人体側から
見て指の長手軸線の回りに四角形に右一回転する移動軌
跡（ａ）と、（ａ）に示す移動動作によって生成される
移動軌跡パターンを示す図。

【図７】移動体をｘ軸に沿って直線移動させる場合を示
す図（ａ）と、（ａ）に対応する移動軌跡パターンを示
図。

【図８】移動体をｙ軸に沿って移動させる場合を示す図
（ａ）と、（ａ）に対応する移動軌跡パターンを示す図
（ｂ）。

【図９】移動体をｘｙ平面上のｘ軸とｙ軸の各々と４５
度をなす方向に沿って直線移動させる場合を示す図
（ａ）と、（ａ）に対応する移動軌跡パターンを示す
図。

【図１０】移動体をｙ軸に沿って、ひっかくような動作
をし「ｙｅｓ」の内容を示す図（ａ）と、（ａ）に対応
する移動軌跡パターンを示す図（ｂ）。

【図１１】移動体をｘｙ平面上のｘ軸とｙ軸の各々と４
５度をなす方向に沿って、はじくような動作をし「ｎ
ｏ」の内容を示す図（ａ）と、（ａ）に対応する移動軌
跡パターンを示す図（ｂ）。

【符号の説明】

１移動体２移動検出手段２ａ加速度検出器２ｂ無線送信手段４移動軌跡パターン４ａ無線受信手段６対応データテーブル８記号信号特定手段１０バンド１２移動軌跡パターン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】移動体の所定の移動軌跡パターンに対応し
て所定の記号信号を生成する記号信号生成装置であっ
て、前記移動体に取り付けられ前記移動体の移動中の複数の
時刻で移動物理量を検出し検出信号を送信する移動検出
手段と、前記検出信号を受信し前記検出信号から前記移動体の前
記移動軌跡パターンを特定するパターン特定手段と、所定の前記移動軌跡パターンを所定の記号信号に対応さ
せる対応データテーブルと、前記対応データテーブルを参照し前記パターン特定手段
で特定した前記移動体の前記移動軌跡パターンに対応す
る前記記号信号を特定する記号信号特定手段と、を備え
ることを特徴とする記号信号生成装置。
【請求項２】前記移動検出手段は、指先、手首、手の
平、手の甲、腕、頭、あるいは足等の人体の一部、ある
いはロボット等の非人体に取り付けられることを特徴と
する請求項１に記載の記号信号生成装置。
【請求項３】前記移動物理量は、前記移動体の加速度、
速度、あるいは静止位置であることを特徴とする請求項
１に記載の記号信号生成装置。
【請求項４】前記移動検出手段は、前記検出信号を無線
で前記パターン特定手段へ送出する無線送信手段を有す
ることを特徴とする請求項１に記載の記号信号生成装
置。
【請求項５】前記移動検出手段は、前記検出信号を有線
で前記パターン特定手段へ送出する有線送信手段を有す
ることを特徴とする請求項１に記載の記号信号生成装
置。