JPH1195908A - 遠隔入力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 機器本体側の表示画面に対して操作体の向き
が外れるにつれて、マウスカーソルの制御可能な範囲が
狭められてしまい、四肢が麻痺するなど重度の障害を有
する者にとっては、細かい操作が要求され、非常に扱い
にくいものであった。 【解決手段】 画面２１の表示領域１１よりも広い所定
範囲のマージン領域９を設定するとともに、操作体１の
姿勢が、前記表示領域１１に対する指示範囲を越え且つ
前記マージン領域９内を指示する角度姿勢である場合
に、操作体１による指示位置が前記表示領域１１内に入
るように、画面２１に対して設定された座標情報を補正
する。さらに、マージン領域９よりもさらに広い領域を
指示範囲にできる検出領域８を有しており、操作体１の
角度姿勢による指示位置が前記マージン領域９から外れ
ているときには、その指示位置が前記マージン領域９内
に入るように、画面２１に対して設定された座標情報が
補正される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、肢体不自由者など
が操作体を頭部に固定して、パーソナルコンピュータな
どの機器本体に対し遠隔操作で座標データなどを入力す
る遠隔入力装置に関し、特に操作体の姿勢が機器本体の
表示領域外となったときの補正を可能とした遠隔入力装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図８は、従来の遠隔入力装置を示す説明
図である。この遠隔入力装置は、コンピュータ機器本体
にレシーバ１２が設けられ、このレシーバ１２から離れ
た位置に操作体１３が設けられる。この操作体１３の向
きを空間上で変えると、その姿勢角度に関する情報信号
がレシーバ１２に与えられ、画面に表示されたマウスカ
ーソルなどが移動する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
遠隔入力装置では、マウスカーソルをＣＲＴなどの画面
上で移動させる場合に、その操作性に問題があった。図
８ではＣＲＴなどの画面上で表示可能な領域を符号１１
で示している。すなわち、図８に示されているように、
操作体１３がＬ方向へ向けられた場合、マウスカーソル
を制御できる範囲は、斜線で示されるＡ´の範囲とな
り、また操作体１３がＲ方向へ向けられた場合は斜線Ｂ
´で示される範囲に限られる。そのため、表示領域１１
上でマウスカーソルを初期状態のように全領域で制御で
きるようにするためには、操作体１３の角度を元に戻す
方法しかとることができなかった。

【０００４】四肢が麻痺した頚椎損傷者など重度の障害
を持った人が操作体１３を使用するときには、この操作
体１３が頭部に設置され、頭部の動きで画面上のカーソ
ルを動かす操作を行うようになるが、操作体１３が頭部
に対してＬ方向またはＲ方向に位置ずれしてしまうと、
操作者が頭部を動かしたときに、表示画面全域でカーソ
ルを移動させることができなくなり、介護者が頭部に対
する操作体１３の設置姿勢を正すまで、画面内でのカー
ソルの移動入力ができない状態になる。

【０００５】本発明は、上記従来の課題を解決するため
になされたものであり、頭部に設置された操作体の姿勢
が変わったときにおいても、通常の頭部の動きで、表示
領域内でカーソルを移動できるようにした遠隔入力装置
を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の遠隔入力装置
は、表示画面を有する機器本体と、この機器本体に対し
て空間を介して設けられ且つ人の頭部に設置されて頭部
の動きにより姿勢を変えることができる操作体とを有
し、前記操作体には、前記機器本体側から発せられた基
準信号を受信してこの基準信号に対する操作体の姿勢角
度を検出する検出部と、この検出部により検出された姿
勢角度に基づく情報信号を機器本体側に与える送信部が
設けられ、前記機器本体側には、前記基準信号を発する
基準信号発信部と、前記情報信号を受信する情報信号受
信部と、受信した前記情報信号に基づいて前記画面表示
を制御する画像処理手段とが設けられ、前記操作体の姿
勢による指示範囲が画面の表示領域を越えたときに、操
作体による指示位置が前記表示領域内に入るように、画
面に対して設定された座標情報を補正する演算手段が設
けられていることを特徴とするものである。

【０００７】上記手段では、肢体不自由者が、頭部に操
作体を設置して、機器本体の画面に対するカーソル移動
などの指示を行なっているときに、操作体が頭部で位置
ずれした場合であっても、通常通りの頭部の動きで、画
面上でのカーソル移動などを行うことができるようにな
る。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の遠隔入力装置を図
面を参照して説明する。図１は本発明の遠隔入力装置の
回路構成図、図２は表示座標の補正を示す説明図、図３
は補正動作のフローチャートである。前記遠隔入力装置
は、操作体１と、レシーバ１０および画像処理部２０お
よび画面２１を有する機器本体２とで構成される。図４
に示すように、操作体１には頭部ホルダ１ａが取付けら
れており、肢体不自由者などが前記頭部ホルダ１ａを頭
部に嵌めることで、操作体１が頭部と一緒に動くように
なる。操作を行うときには、頭部を動かすことにより、
操作体１の向きを変え、これにより画面２１に表示され
たマウスカーソルなどを移動させる。前記操作体１側
は、送信部３、検出部４および、システム制御部を兼ね
た角度演算部５により構成され、レシーバ１０側は、情
報信号受信部６および基準信号発信部７により構成され
ている。さらに機器本体２では、受信部６で受信された
情報信号が画像処理部２０に与えられ、この画像処理部
２０の処理動作により、ＣＲＴまたは液晶表示装置など
の画面２１の座標表示が制御される。

【０００９】図４ないし図６は、操作体１の検出部４の
構造と、機器本体２の基準信号発信部７との関係を示し
ている。図５に示すように、操作体１に備えられた検出
部４には、４分割ピンホトダイオードなどの受光素子４
ａと、その前方に位置する矩形状の開口４ｂを有するマ
スクと、その前方に設けられた赤外光のみを透過するフ
ィルタ４ｃとから構成されている。

【００１０】機器本体２の基準信号発信部７からは、所
定時間間隔を開けて赤外光が発信される。この赤外光
は、フィルタ４ｃを透過し、開口４ｂを介して、受光素
子４ａにより受光される。図６では、開口４ｂを通過し
て、受光素子４ａである４分割ピンホトダイオード４ａ
に受光される赤外光の受光範囲をαで示している。操作
体１の向きが基準線Ｚに対して傾斜すると、この傾斜角
度に応じて、受光範囲αが移動する。４分割ダイオード
の各受光部Ｌｕ，Ｌｄ，Ｒｕ，Ｒｄでのそれぞれの受光
光量の差を検出し、角度演算部５により演算することに
より、基準線Ｚに対する操作体１の姿勢角度が認識され
る。さらに前記角度演算部５は、受光素子４ａからの受
光信号に基づいて、操作体１の基準線Ｚに対する傾斜姿
勢を座標データとして演算できるようになっている。

【００１１】また、他の検出部の構造としては、図７の
（Ａ）および（Ｂ）で示されるものを使用することがで
きる。図７（Ａ）は、受光素子２４として、第１の検出
用受光素子２４ａ、第２の検出用受光素子２４ｂおよび
参照用受光素子２４ｃが設けられているとともに、前記
参照用受光素子２４ｃの受光面のサイズが前記検出用受
光素子２４ａ，２４ｂの各受光面より小さく形成されて
いる。さらに、第１の検出用受光素子２４ａの横方向に
おける受光面の略半部が遮蔽体２４ａｓによって遮蔽さ
れ、第２の検出用受光素子２４ｂの縦方向における受光
面の略半部が遮蔽体２４ｂｓによって遮蔽されている。
前記第１の検出用受光素子２４ａと参照用受光素子２４
ｃとの出力は、除算回路２５ａに接続され、前記第２の
検出用受光素子２４ｂおよび参照用受光素子２４ｃとの
出力は、除算回路２５ｂに接続されている。さらに、除
算回路２５ａ側の出力は電流−電圧（Ｉ−Ｖ）変換器２
６ａに、除算回路２５ｂの出力はＩ−Ｖ変換器２６ｂ
に、参照用受光素子２４ｃの出力はＩ−Ｖ変換器２６ｃ
にそれぞれ接続されている。さらに、スイッチ２７の切
換え器を介して信号処理部２８の入力に接続され、この
信号処理部２８において角度演算部５における処理に必
要なデータへと変換される。

【００１２】図７（Ｂ）は、受光素子３４として、第１
および第２の検出用受光素子３４ａ，３４ｂ、参照用受
光素子３４ｃが上記と同様に設けられ、前記検出用受光
素子３４ａ，３４ｂの受光面における横方向の略半部が
互いに異なる方向に斜めに遮蔽されるように遮蔽体３４
ａｓ，３４ｂｓが設けられている。また、参照用受光素
子３４ｃの受光面における縦方向の略半部が遮蔽される
ように遮蔽体３４ｃｓが設けられている。上記各受光素
子３４ａ，３４ｂ，３４ｃの出力は、それぞれ加算回路
３１に接続され、加算回路３１の出力は除算回路２５ａ
および２５ｂ、Ｉ−Ｖ変換器２６ｃの入力にそれぞれ接
続されている。第１及び第２の検出用受光素子３４ａ，
３４ｂはそれぞれ減算回路３０の入力に接続され、減算
回路３０の出力はＩ−Ｖ変換器２６ａの入力に接続され
ている。前記各受光素子３４ａ，３４ｂ，３４ｃはそれ
ぞれ加減算回路３２に接続され、加減算回路３２の出力
はＩ−Ｖ変換器２６ｂに接続されている。その後の処理
は上記（Ａ）と同様に形成されている。

【００１３】図６に示すように、操作体１に備えられた
検出部４には、非分割型の第１の検出用受光素子４ａ、
第２の検出用受光素子４ｂ及び参照用受光素子４ｃが設
けられている。また、前記参照用受光素子４ｃの受光面
のサイズは、前記第１の検出用受光素子４ａおよび第２
の検出用受光素子４ｂの各受光面のサイズよりも小さく
なるように形成されていると共に、前記第１の検出用受
光素子４ａの横方向における受光面の略半部が遮蔽体４
ａｓによって遮蔽され、第２の検出用受光素子４ｂの縦
方向における受光面の略半部が遮蔽体４ｂｓによって遮
蔽されている。さらに、これら受光素子４ａ，４ｂ，４
ｃの前面側には矩形状を有する絞り部４ｄおよび可視光
カットフィルタ４ｅが形成されている。

【００１４】機器本体２の基準信号発信部７からは、所
定時間間隔を開けて赤外光が発信される。この赤外光
は、フィルタ４ｅを透過し、絞り部４ｄを介して、受光
素子４により受光される。このとき、各受光素子４ａ，
４ｂ，４ｃにはそれぞれＩａ、Ｉｂ、Ｉｃの電流出力が
得られる。この得られた出力に基いて、操作体１の基準
線Ｚに対する傾斜姿勢を座標データとして演算できるよ
うになっている。また、他の検出部の構造として、図示
していないが、３つの受光素子が設けられ、各受光素子
にはそれぞれ遮蔽体が設けられており、さらにそのうち
の２つの受光素子には受光面における横方向の略半部を
遮蔽する遮蔽体が設けられ、残りの１つの受光素子には
受光面における縦方向の略半部を遮蔽する遮蔽体が設け
られていてもよい。上記受光素子への照射に応じた出力
が得られ、この出力に基いて演算が行われる。

【００１５】この演算結果の座標データは、操作体１の
送信部３から情報信号として、レシーバ１０の情報信号
受信部６に与えられる。この情報信号も赤外光である。
ここで、基準信号発信部７からの基準信号と、送信部３
から発せられる情報信号とは、時間的に分割されて交互
に送信され、情報信号と基準信号とで赤外光が干渉しな
いようになっている。前記基準信号が、前記検出部４で
受信されると、操作体１側の角度演算部５により操作体
１の姿勢角度が演算され、さらに画面２１に表示するた
めの座標データを含む情報信号に変換される。前記情報
信号は、操作体１側の送信部３によりレシーバ１０側の
情報信号受信部６に向けて送信され、機器本体２側に形
成されている画像処理部２０へ送られてＣＲＴなどの画
面２１に座標データとして表示される。例えばこのデー
タにより、画面２１上のマウスカーソルが移動する。さ
らに送信部３から送信される情報信号にはスイッチ情報
が含まれ、必要に応じてマウスカーソルの指示位置にて
クリック動作などが行なわれる。

【００１６】次に、座標データの補正について図２およ
び図３を参照して説明する。この遠隔入力装置では、図
５および図６に示す操作体１の検出部４での傾斜角度の
検出範囲が広く設定されている。この検出範囲は、図６
に示す受光範囲αと４分割ダイオードの受光部Ｌｕ，Ｌ
ｄ，Ｒｕ，Ｒｄとの関係で決められるが、例えば図５に
示す受光素子４ａと開口４ｂとの距離を短くすることに
より、検出範囲を広く設定することが可能である。

【００１７】図２では、画面２１での表示領域１１を６
４０×４８０ドットで示している。この数値は操作体１
の送信部から送信される情報信号の座標データを意味し
ている。図２に示すように、操作体１において認識可能
な検出領域８は２０４８×２０４８ドットである。この
検出領域８は１１ビットのＸ座標データおよび１１ビッ
トのＹ座標データとで表現できる。

【００１８】さらに、この遠隔入力装置では、図２に示
すように、画面２１での実際の表示領域１１よりも一回
り広いマージン領域９を設定している。このマージン領
域９の幅Ｗｘと高さＨｙは、表示領域１１の縦横長より
もわずかに大きく、例えばこのマージン領域９の範囲は
８００×６００ドットである。操作体１を最初に操作し
始めたときに、操作体１が画面２１の表示領域１１の中
心点Ｃに向けられているときには、マウスカーソルはこ
の中心点Ｃに表示される。または操作体１を操作し始め
たときに、操作体１の向きが表示領域１１内であれば、
マウスカーソルは表示領域１１内のいずれかの位置に表
示される。そして、操作体１を空間中で動かすと、操作
体１から送信される前記情報信号での座標データが随時
更新され、操作体１の姿勢の変化にしたがって、表示領
域１１内をカーソルが移動する。

【００１９】ここで、操作体１の向きが前記表示領域１
１から外れ、画面２１上の表示領域１１内に表示されて
いたマウスカーソルの指示位置が、表示領域１１の外側
で且つマージン領域９の内側であるＰ１点に移動した場
合には、表示領域１１の中心点Ｃはそのままの状態を保
持し、Ｐ１点が表示領域１１の１辺１１ａ上またはやや
内側のＰ１´となるように補正される。すなわち、前記
表示領域１１とマージン領域９とが、相似な関係を有し
ていることにより、中心点ＣとＰ１点とを結ぶラインと
表示領域１１の１辺１１ａとの交点にＰ１´点が移動す
る。この補正は、操作体１の角度演算部５において、Ｐ
１の座標をＰ１´となるように、Ｘ座標とＹ座標の値を
加算しまたは減算することにより行なわれる。この加算
または減算処理は操作体１の角度演算部５において行な
われ、補正された座標データを含む情報信号が操作体１
からレシーバ１０に与えられる。よって、機器本体２側
の画像処理部２０では、表示座標のデータがＰ１´の位
置であると認識し、画面２１では、表示領域１１の端の
Ｐ１´点にマウスカーソルが表示される。

【００２０】一方、操作体１が大きく傾いて、マウスカ
ーソルの指示位置がマージン領域９から外れて、マージ
ン領域９の外側のＰ２点に移動した場合には、表示領域
１１の中心点Ｃの座標位置が補正される。本発明では、
このように操作体１による指示位置が表示領域１１から
大きく外れた場合には、操作体１による指示位置Ｐ２
が、マージン領域９の１辺９ａ上に位置するように座標
データが補正される。

【００２１】すなわち、マウスカーソルが、最初の
（Ｅ）状態において、表示領域１１の端辺のＰ０に表示
されているときに、操作体１の指示位置がＰ２点まで移
動したときには、（Ｅ）状態の中心点ＣとＰ０点とで結
ばれるラインの延長線がマージン領域９の１辺９ｂと交
わる交点が、Ｐ２点に一致するように、座標データが平
行移動するような演算処理が行なわれる。この演算処理
は、操作体１の角度演算部５においてＸ座標データとＹ
座標データを加算しまたは減算することにより行なわれ
る。しかも、前記のように、マージン領域９内にある指
示座標は、表示領域１１の１辺上またはやや内側の座標
データに変換される。これらの演算結果が情報信号とし
て機器本体２の画像処理部２０に与えられることにな
る。

【００２２】その結果、操作体１の指示位置（基準線
Ｚ）が表示領域１１から大きくはずれているのにもかか
わらず、画面２１では表示領域１１の端の辺上またはや
や内側の点Ｐ２´にマウスカーソルが表示される。そし
て、その位置から操作体１の向きを変えると、Ｐ２点を
支点として座標データが更新されていく。例えば、操作
体１の向きを変えて図２の状態の点Ｐ２を左に動かして
いくと、Ｐ２がマージン領域９内にあるときには、マウ
スカーソルはＰ２´（表示領域１１の辺上）に位置して
おり、それよりも左方向へ向けると、マウスカーソルは
表示領域１１内を移動できるようになる。

【００２３】したがって、操作体１が表示領域１１に対
して大きく傾いていても、その位置を起点として操作体
１を動かすことにより、表示領域１１内でマウスカーソ
ルを移動させることができる。肢体不自由者が操作体１
を頭部に設置して、頭の動きでマウスカーソルを移動さ
せる場合に、操作体１の頭部での取付け位置がずれたと
しても、頭の動きを無理に傾けることなく、また介護者
が操作体１の向きを正さなくても、自然の姿勢で表示領
域１１内にマウスカーソルを移動させることができる。

【００２４】図３は、上記の補正演算のフローチャート
で示したものである。なお、このフローチャートは、Ｐ
１点およびＰ２点のＸ座標（Ｐｘ）の補正についてのみ
示したが、Ｙ座標（Ｐｙ）についても同様である。ま
た、移動するマウスカーソルの座標はすべてＰ点（Ｐ１
およびＰ２を含む）として表わし、またマージン領域９
のＸ座標方向の全幅をＷｘ（Ｙ座標の場合は全高Ｈy）
で表した。また表示領域１１の中心の座標をＣ（ｘ、
ｙ）とする。

【００２５】まず、ステップ１（ＳＴ１）において、マ
ウスカーソルの位置Ｐｘの位置を検出する。このＰｘが
マージン領域９内、すなわちＳＴ２に示されているよう
に、Ｃｘ−（Ｗｘ／２）≦Ｐｘ≦Ｃｘ＋（Ｗｘ／２）で
ある場合には、表示領域１１の中心点Ｃ点の補正は行わ
れず、Ｃｘ´＝Ｃｘとなる（ＳＴ３）。ステップ４にお
いて、再びＰｘの位置が確認され、Ｐｘが表示領域１１
内であればその位置がそのまま表示画面２１の座標デー
タを含む情報信号に変換され（ＳＴ８）、一方、Ｐｘの
位置が表示領域１１外であればＰｘを表示領域１１の端
辺に位置するように座標が補正され（ＳＴ５）、画面２
１に表示するための情報信号に変換される（ＳＴ８）。

【００２６】また、ＳＴ１において、Ｐｘの位置がマー
ジン領域９を超えた場合、すなわち、ＳＴ６に示されて
いるように、Ｐｘ＞Ｃx＋（Ｗx／２）あるいはＰx＜Ｃx
−（Ｗx／２）である場合には、表示領域１１の中心点
の座標（Ｃx）補正が行われる。このとき、Ｐxがプラス
方向に移動している場合には、その中心点は、Ｗxの１
／２を差し引いて新たなセンター（Ｃx´）を算出し、
Ｐxがマイナス方向に移動している場合には、その中心
点は、Ｗxの１／２を足して新たなセンター（Ｃx´）を
求める。このようにして補正されたデータは、ＳＴ８に
おいて、画面２１に表示するための座標データを含む情
報信号に変換され、コンピュータの画面２１に出力され
る。

【００２７】上記のように、本発明の遠隔入力装置は、
主として頚椎損傷など重度の障害を抱えた人用として開
発されたものであり、本装置を頭に装着して、コンピュ
ータのＣＲＴ画面上に表示された画像（ワープロ画面）
を利用して文字などの入力を行うことができるようにし
たものである。

【００２８】

【発明の効果】本発明の遠隔入力装置では、肢体不自由
者などが頭部に操作体を設置して、座標データなどの入
力を行う場合に、操作体が頭部にてずれた場合であって
も、そのまま通常通り頭部を画面の正面に向け、頭部を
動かす動作により、座標データの入力が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の遠隔入力装置の内部構成を示すブロッ
ク図、

【図２】本発明の遠隔入力装置の座標補正に関する説明
図、

【図３】座標補正の処理動作を示すフローチャート、

【図４】操作体と基準信号との関係を示す斜視図、

【図５】操作体の検出部の構造を示す断面図、

【図６】検出部の受光素子を示す平面図、

【図７】（Ａ）および（Ｂ）検出部の他の実施例を示す
平面図、

【図８】従来の遠隔入力装置の問題点の説明図、

【符号の説明】

１ 操作体 ２ 機器本体 ３ 送信部 ４ 検出部 ５ 角度演算部 ６ 情報信号受信部 ７ 基準信号発信部 ８ 検出可能領域 ９ マージン領域 １０ レシーバ １１ 表示領域 ２０ 画像処理部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表示画面を有する機器本体と、この機器
   本体に対して空間を介して設けられ且つ人の頭部に設置
   されて頭部の動きにより姿勢を変えることができる操作
   体とを有し、 前記操作体には、前記機器本体側から発せられた基準信
   号を受信してこの基準信号に対する操作体の姿勢角度を
   検出する検出部と、この検出部により検出された姿勢角
   度に基づく情報信号を機器本体側に与える送信部が設け
   られ、 前記機器本体側には、前記基準信号を発する基準信号発
   信部と、前記情報信号を受信する情報信号受信部と、受
   信した前記情報信号に基づいて前記画面表示を制御する
   画像処理手段とが設けられ、 前記操作体の姿勢による指示範囲が画面の表示領域を越
   えたときに、操作体による指示位置が前記表示領域内に
   入るように、画面に対して設定された座標情報を補正す
   る演算手段が設けられていることを特徴とする遠隔入力
   装置。