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インタフェースシステム

国内特許コード P110005912
整理番号 S2011-0426-N0
掲載日 2011年11月7日
出願番号 特願2011-169022
公開番号 特開2013-033382
登録番号 特許第5794526号
出願日 平成23年8月2日(2011.8.2)
公開日 平成25年2月14日(2013.2.14)
登録日 平成27年8月21日(2015.8.21)
発明者
  • 竹村 憲太郎
  • 伊藤 晃大
  • 高松 淳
  • 小笠原 司
出願人
  • 国立大学法人 奈良先端科学技術大学院大学
発明の名称 インタフェースシステム
発明の概要 【課題】身体をセンシング領域とするインタフェースにおいて、使用者が気軽に常時装着することが可能で、使用者の意図する多様な入力情報を少ないセンサ構成で安定的して生成できるインタフェースシステムを提供する。
【解決手段】身体に装着された振動入力用アクチュエータで骨導音を発生させ、身体に装着された骨伝導マイクロフォンで身体の姿勢や身体への接触に対する骨導音の信号の変化を取得し、信号変化から身体の姿勢や接触位置を推定し、入力情報を生成するインタフェースシステムである。
【選択図】図3c
従来技術、競合技術の概要


近年、利用したいときに直ぐに機器操作、行動記録、情報提供などを利用可能とする、身体のセンシングを利用する身体に装着が可能なインタフェースの研究開発が行われている。



身体を操作領域や情報の伝達経路に用いることで、接触情報をセンシングして入力インタフェースとして利用すること、運動をセンシングして例えば、コントローラーとして利用することが可能となる。これらインタフェースの条件としては、直感的で安定した操作性、屋内外など無理なく使用できる環境に対する頑健性、身体に装着可能とする小型・軽量化や、様々なコマンドやアプリケーションに利用できる汎用性など、使用者が外部環境を気にせず、いつでも直感的・安定的に操作でき、装着しても日常生活を妨げない常時装着が可能なインタフェース技術が求められている。



従来、常時装着を目的とした身体センシングを用いたインタフェースとして、手指をセンサシステムの一部とした小型のインタフェースが開発されている。指輪型の加速度センサを各指の根元に装着し、机や大腿部などの任意面上への打腱によって生じた振動を入力とする指輪型インタフェース「指釦」(非特許文献1)、親指と人差し指を接触させて形成される「指の輪」の開閉状態を、指に流した電流によって識別する指輪型インタフェース「指にゃ」(非特許文献2)が知られている。



また、骨伝導を用いたものでは、端末を把持した指先と指の付け根が接触する位置にそれぞれ骨伝導マイクロフォンを配置し、手の甲をタップした際のタップされた位置の推定結果を入力として使用するFingerKeypadがある(特許文献1)(非特許文献3)。これらのインタフェースは、小型・軽量でシンプルな構造を実現しているが、入力に指を用いるため入力インタフェースを指に直接装着する必要があり、操作性の観点から日常使用するには負担が大きく、また誤動作が生じる危険性を含むといった問題がある。



指ではなく、腕を操作領域とし、外部からタップした衝突位置の推定をインタフェースとして用いる方法も提案されている。非特許文献4には、5つのセンサ素子を有する2組のセンサアレイを、それぞれ橈骨と尺骨に当るように配置することで、腕をタップしたときの骨を伝わる骨導音と肉を伝わる肉伝導音の両方を計測し、そのタップによる衝突位置を推定する方法が提案されている。また、本発明者らは、非特許文献5にて接触推定に生体骨を伝わる骨導音を利用する方法を提案しており、腕をタップした際に生じる骨導音を、2個の骨伝導マイクロフォンによって検出し、タップによる衝突位置を推定して、インタフェースに利用する方法を開示している。



しかしながら、これらの方法は、腕のタップによる衝突位置のみが入力信号となっており、より複雑な操作が行える入力インタフェースとするには、衝突位置を増やして入力量を高める必要があるが、そのためには、身体により多くのセンサを装着する必要がある。そのため小型・軽量化の点で、常時装着性が損なわれてくることになり、使用者の拘束感も増大させることになる。加えて、コストの面でも高くなるといった問題がある。

産業上の利用分野


本発明は、身体に装着されて用いられるインタフェースであって、特に腕の骨を伝わる骨導音を利用したインタフェース技術に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
身体に装着されて用いられるインタフェースシステムであって、
身体の第1の部位に装着され、振動を入力して骨導音を発生させる振動入力用アクチュエータと、
身体の第2の部位に装着され、前記骨導音を取得する骨伝導マイクロフォンと、
前記骨伝導マイクロフォンが取得する前記骨導音の信号に基づいて、身体の姿勢を推定する機能を含む信号処理手段と、
前記信号処理手段による処理結果から、所定の入力情報を生成する入力情報生成手段と、
を有することを特徴とするインタフェースシステム。

【請求項2】
前記第1の部位は腕であり、前記第2の部位は第1の部位と同じ腕であることを特徴とする請求項に記載のインタフェースシステム。

【請求項3】
前記信号処理手段は、肘の屈伸・屈曲による肘の屈曲角を身体の姿勢として推定する屈曲角推定手段を含むことを特徴とする請求項またはに記載のインタフェースシステム。

【請求項4】
身体に装着されて用いられるインタフェースシステムであって、
身体の第1の部位に装着され、振動を入力して骨導音を発生させる振動入力用アクチュエータと、
身体の第2の部位に装着され、前記骨導音を取得する骨伝導マイクロフォンと、
身体の第3の部位に装着され、前記骨導音を取得する骨伝導マイクロフォンと、
前記第2の部位に装着された骨伝導マイクロフォンが取得する前記骨導音の信号と、前記第3の部位に装着された骨伝導マイクロフォンが取得する前記骨導音の信号に基づいて、身体の姿勢を推定する機能と、身体への接触による接触位置を推定する機能を含む信号処理手段と、
前記信号処理手段による処理結果から、所定の入力情報を生成する入力情報生成手段と、
を有することを特徴とするインタフェースシステム。

【請求項5】
前記第1の部位、前記第2の部位及び第3の部位は、同じ腕であることを特徴とする請求項に記載のインタフェースシステム。

【請求項6】
前記信号処理手段は、肘の屈伸・屈曲による肘の屈曲角を身体の姿勢として推定する屈曲角推定手段を含むことを特徴とする請求項またはに記載のインタフェースシステム。

【請求項7】
前記信号処理手段は、前記の身体への接触による接触位置が腕へのタップによる衝突位置であり、前記衝突位置を推定する衝突位置推定手段を含むことを特徴とする請求項またはに記載のインタフェースシステム。

【請求項8】
前記信号処理手段は、肘の屈伸・屈曲による屈曲角 を身体の姿勢として推定する屈曲角推定手段と、腕へのタップによる衝突位置の推定を身体への接触による接触位置として推定とする衝突位置推定手段とを備 え、前記屈曲角と前記衝突位置の各々を個別に推定することができることを特徴とする請求項またはに記載のインタフェースシステム。

【請求項9】
前記屈曲角推定手段は、前記屈曲角の推定を肘の屈伸・屈曲に伴う前記骨導音の振幅の変化に基づいて行うことを特徴とする請求項のいずれかに記載のインタフェースシステム。

【請求項10】
前記衝突位置推定手段は、腕へのタップによる衝突位置の推定を前記タップに伴う前記骨導音の振幅の変化に基づいて行うことを特徴とする請求項またはに記載のインタフェースシステム。
産業区分
  • 演算制御装置
  • 記憶装置
  • 入出力装置
  • 計算機応用
  • その他情報処理
  • 電子応用機器
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 登録
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