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発明の名称 感圧センサ及び推論情報作成装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−58844(P2007−58844A)
公開日 平成19年3月8日(2007.3.8)
出願番号 特願2006−194108(P2006−194108)
出願日 平成18年7月14日(2006.7.14)
代理人 【識別番号】100104178
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 尚
発明者 宮▲崎▼ 郁佳
要約 課題
2値出力のメンブレンスイッチを複数個用いて圧力の強さを判定できる感圧セ
ンサ及び感圧センサを備えた推論情報作成装置を提供する。

解決手段
感圧センサ16は、カーボンと銀からなる接点162を接着した上基材1
特許請求の範囲
【請求項1】
一対の絶縁シートの対向面に電極対が設けられ、前記絶縁シート間に絶縁スペーサが介
装された構成において、押圧により前記電極対が接触あるいは近接するときに導通するメ
ンブレンスイッチを並べて複数個配置したメンブレンシートと、
前記メンブレンシート内で導通している前記メンブレンスイッチの数を計数する計数手
段とを備えたことを特徴とする感圧センサ。
【請求項2】
前記メンブレンスイッチ近傍に設けられ、前記メンブレンスイッチが導通していること
を表示する表示部を備えたことを特徴とする請求項1に記載の感圧センサ。
【請求項3】
前記計数手段により計数された前記メンブレンスイッチの数が多いほど押圧力が強いと
判定する押圧力判定手段を備えたことを特徴とする請求項1又は2に記載の感圧センサ。
【請求項4】
前記計数手段は、前記メンブレンシート内で導通している前記メンブレンスイッチの数
を所定時間間隔で計数し、
前記メンブレンシート内のいずれかのメンブレンスイッチの導通状態が所定時間前と異
なる場合に、前記メンブレンシートへの押圧位置が移動していると判断する移動判断手段
を備えたことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の感圧センサ。
【請求項5】
前記移動判断手段が移動していると判断した場合に、当該移動が判断されたときに前記
メンブレンシート内で導通しているメンブレンスイッチの位置と、所定時間前に前記メン
ブレンシート内で導通しているメンブレンスイッチの位置から移動量を算出する移動量算
出手段と、
当該移動量算出手段により算出された移動量に基づいて、前記メンブレンシートへの押
圧位置が移動する速さを判定する移動速さ判定手段とを備えたことを特徴とする請求項4
に記載の感圧センサ。
【請求項6】
請求項1乃至5のいずれかに記載の感圧センサを含む少なくとも1個以上のセンサから
、計測値を取得する計測値取得手段と、
前記計測値取得手段により取得された前記計測値に基づいて、当該計測値とは異なる指
標値である推論データを作成する推論手段と、
前記推論手段により作成された前記推論データを含む推論情報を出力する推論情報出力
手段とを備えることを特徴とする推論情報作成装置。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、感圧センサ及び感圧センサを備えた推論情報作成装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
一般に、利用者の生体情報や環境情報等を計測する各種のセンサが広く知られており、
このセンサから計測される各種情報に基づいて利用者の意識や感情などを推論する装置も
各種提案されている。
【0003】
ここで、センサを搭載した端末を利用者が把持している強さや、位置等を計測するため
に、感圧センサが用いられる。このような感圧センサとしては、導電性ゴムを用い、加圧
変形による抵抗変化から圧力を検出するものがある。また、メンブレンスイッチを用いた
ものも知られている。
【0004】
メンブレンスイッチは、可撓性シートの対向面に形成されたカーボン製の電極対が、絶
縁スペーサに形成された孔を介して接触することにより導通してオン状態となるものであ
り、通常、その導通状態により、オン・オフの2値を出力する。可撓性シートの厚み方向
に荷重が加わると、開口部を介して電極対が接触し、電極間の抵抗値が極度に減少するこ
とを検知することによって、加重が加わったかどうかを判定することができる。メンブレ
ンスイッチは、各種の情報機器、家電機器に広く使用されている他、自動車の着座センサ
としても使用されている(例えば、特許文献1参照。)。
【0005】
【特許文献1】特開2001−67980号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
感圧センサは、小型低価格で精度よく圧力を検出することが求められるが、上記従来技
術では、本来オン・オフの2値を出力するメンブレンスイッチを使用して、その接触面積
に応じて変化する抵抗値の変化を検出することで、圧力値を連続的に検出するように工夫
されている。
【0007】
しかしながら、上記従来技術では、螺旋状パターンに導電パターンを形成して、接触面
積の違いを抵抗値として検出できるようにしているが、スイッチ部は1点のみであること
から、圧力のかかっている面積や位置を検知することは困難であった。
【0008】
本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、2値出力のメンブレンスイッ
チを複数個用いて圧力の強さを判定できる感圧センサ及び感圧センサを備えた推論情報作
成装置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】
【0009】
上記目的を達成するために、本発明の請求項1に記載の感圧センサは、一対の絶縁シー
トの対向面に電極対が設けられ、前記絶縁シート間に絶縁スペーサが介装された構成にお
いて、押圧により前記電極対が接触あるいは近接するときに導通するメンブレンスイッチ
を並べて複数個配置したメンブレンシートと、前記メンブレンシート内で導通している前
記メンブレンスイッチの数を計数する計数手段とを備えたことを特徴とする。
【0010】
また、本発明の請求項2に記載の感圧センサは、請求項1に記載の発明の構成に加え、
前記メンブレンスイッチ近傍に設けられ、前記メンブレンスイッチが導通していることを
表示する表示部を備えたことを特徴とする。
【0011】
また、本発明の請求項3に記載の感圧センサは、請求項1又は2に記載の発明の構成に
加え、前記計数手段により計数された前記メンブレンスイッチの数が多いほど押圧力が強
いと判定する押圧力判定手段を備えたことを特徴とする。
【0012】
また、本発明の請求項4に記載の感圧センサは、請求項1乃至3のいずれかに記載の発
明の構成に加え、前記計数手段が、前記メンブレンシート内で導通している前記メンブレ
ンスイッチの数を所定時間間隔で計数し、前記メンブレンシート内のいずれかのメンブレ
ンスイッチの導通状態が所定時間前と異なる場合に、前記メンブレンシートへの押圧位置
が移動していると判断する移動判断手段を備えたことを特徴とする。
【0013】
また、本発明の請求項5に記載の感圧センサは、請求項4に記載の発明の構成に加え、
前記移動判断手段が移動していると判断した場合に、当該移動が判断されたときに前記メ
ンブレンシート内で導通しているメンブレンスイッチの位置と、所定時間前に前記メンブ
レンシート内で導通しているメンブレンスイッチの位置から移動量を算出する移動量算出
手段と、当該移動量算出手段により算出された移動量に基づいて、前記メンブレンシート
への押圧位置が移動する速さを判定する移動速さ判定手段とを備えたことを特徴とする。
【0014】
また、本発明の請求項6に記載の推論情報作成装置は、請求項1乃至5のいずれかに記
載の感圧センサを含む少なくとも1個以上のセンサから、計測値を取得する計測値取得手
段と、前記計測値取得手段により取得された前記計測値に基づいて、当該計測値とは異な
る指標値である推論データを作成する推論手段と、前記推論手段により作成された前記推
論データを含む推論情報を出力する推論情報出力手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【0015】
本発明の請求項1に記載の感圧センサは、メンブレンスイッチを並べて複数個配置し、
導通しているメンブレンスイッチの数を計数するようにしたので、導通しているメンブレ
ンスイッチの位置や数の多少により、押圧位置や押圧力等を判定することができ、簡単な
構成で安価に感圧センサを構成できる。
【0016】
また、本発明の請求項2に記載の感圧センサは、請求項1に記載の発明の構成に加え、
メンブレンスイッチ近傍に、表示部を設けたので、導通しているメンブレンスイッチの数
や位置を視覚的に確認することができ、その情報に従って、使用者が圧力などを調整する
ことが可能である。
【0017】
また、本発明の請求項3に記載の感圧センサは、請求項1又は2に記載の発明の構成に
加え、押圧力判定手段を備えたので、導通しているメンブレンスイッチの数の多少から押
圧力の判定を行うことができる。
【0018】
また、本発明の請求項4に記載の感圧センサは、請求項1乃至3のいずれかに記載の発
明の構成に加え、所定時間間隔で導通しているメンブレンスイッチの数を計数し、比較す
ることによって、押圧位置の移動の有無を判断することができる。
【0019】
また、本発明の請求項5に記載の感圧センサは、請求項4に記載の発明の構成に加え、
押圧位置が移動していると判断されたときに、所定時間内に導通しているメンブレンスイ
ッチの移動量を算定することにより、移動の速さを判定することができる。
【0020】
また、本発明の請求項6に記載の推論情報作成装置は、請求項1乃至5のいずれかに記
載の発明の作用効果を奏するとともに、センサから取得した計測値に基づいて感情や環境
等に関する推論を行い、出力することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0021】
以下、本発明の実施の形態について説明する。まず、本発明の推論情報作成装置1及び
推論情報作成装置1の表面に設けられた感圧センサ16の構造について説明する。図1は
、推論情報作成装置1のイメージ図である。図2は、推論情報作成装置1の電気的構成を
示すブロック図である。図3は、感圧センサ16の断面図である。図4は、メンブレンス
イッチ(SW)から構成された感圧センサ16およびメンブレンスイッチが導通しているこ
とを表示するLEDの駆動回路図である。図5は、感圧センサ16とセンサ表示用LED
27の対応を示すイメージ図である。
【0022】
図1に示すように、推論情報作成装置1は、球体であり、サイズは人の手のひらに納ま
るものである。推論情報作成装置1の筐体は、数mmの厚み(例えば、5mm厚)の透明
性を有する合成樹脂で球状に構成されており、その内部には球状の密閉空間が形成されて
いる。そして、その筐体内部には、推論情報作成装置1の筐体の下端部における設置面と
平行であって、当該筐体の中心部を通る平面に配置された円形板状の基板(図示外)が設け
られており、基板に各種センサ11〜19,各種アクチュエータ21〜26,制御部19
0などが接続又は設置されている(図2参照)。
【0023】
尚、理解を容易にするために、図1には、各種センサ11〜19のうち、複数のメンブ
レンスイッチ165(図3参照)を並べたメンブレンシートにより構成される感圧センサ
16のみを図示している。帯状に形成された感圧センサ16は、使用者が推論情報作成装
置1を把持したときにその親指が接触しやすい位置である、推論情報作成装置1の中心を
通る垂直線と直交する断面が最も大きくなる筐体の側面付近に配置されている。また、感
圧センサ16の上方には、各メンブレンスイッチ165の位置に対向して各センサ表示用
LED27が設けられている。
【0024】
図2に示すように、推論情報作成装置1の筐体内部には、推論情報作成装置1の制御を
司るCPU10,ROM20,RAM30,時間を計測する計時装置40,各種モジュー
ルを接続するためのI/Oインタフェイス70等が収納された制御部190が設けられて
いる。そして、制御部190ではバス80を介して、ROM20,RAM30,計時装置
40,I/Oインタフェイス70が、CPU10に接続している。そして、図示しないが
、推論情報作成装置1はバッテリーにより電源供給されている。
【0025】
尚、ROM20には、後述の推論情報作成処理(図16)を実行するための推論情報作
成プログラムが記憶されている。また、RAM30には、後述するように、感圧センサ1
6を含む各種センサ11〜19により検出(計測)された情報の記憶領域を始め、各種の
記憶エリアが設けられている。尚、以上の構成に加えて、他の推論情報作成装置1と送受
信するための送受信部や、無線通信網の基地局と通信するための通信部を設け、推論情報
作成装置1相互間で推論情報を送受信可能にしたり、ネットワークを介したサービスの供
給を受けられるように構成してもよい。
【0026】
また、推論情報作成装置1の表面には、PC5と接続するためのUSBポート75が設
けられている。USBポート75はバス80に接続しており、このUSBポート75にU
SBケーブルを接続することにより、PC5と接続することができる。そして、推論情報
作成装置1は、各種センサ11〜19が接続されるAD変換器90と、各種アクチュエー
タ21〜26を差し込むための拡張ポート91とを具備している。AD変換器90はI/
Oインタフェイス70及びバス80を介してCPU10に接続しており、各種センサ11
〜19から入力されるアナログデータの計測値が、AD変換器90によりデジタルデータ
に変換されて制御部190に入力される。拡張ポート91もI/Oインタフェイス70及
びバス80を介してCPU10に接続しており、制御部190から出力されるデジタルデ
ータの指示信号が、拡張ポート91を介して各種アクチュエータ21〜26に入力される
。そして、各種センサ11〜19はAD変換器90において着脱,追加,交換などが可能
であり、各種アクチュエータ21〜26は拡張ポート91において着脱,追加,交換など
が可能である。
【0027】
ここで、各種センサ11〜19について説明する。まず、曲げセンサ11は、歪ゲージ
を用いて推論情報作成装置1の表面の歪み具合を計測する。加速度センサ12は、静電容
量の変化、圧電セラミック等を利用する加速度センサであり、推論情報作成装置1の動き
(推論情報作成装置1にかかった加速度とその方向)を計測する。温度センサ13は、白
金測温抵抗体、サーミスタ、熱電対などを用いている、所謂温度計であり、推論情報作成
装置1の周囲の温度及び装置に触れている手のひらや指の温度を計測する。心拍センサ1
4は、所謂赤外線センサにより、血液の膨張収縮による距離の差分を検出して、触れてい
る人の心拍(脈拍数)を計測する。光センサ15は、フォトトランジスタやCdS等を利
用した光の強さを計測するセンサであり、推論情報作成装置1の表面に設けられている。
感圧センサ16については、後述する。
【0028】
湿度センサ17は、推論情報作成装置1の表面に設けられ、セラミクスや高分子を用い
て推論情報作成装置1の周りの空気中の水分量を計測する。発汗センサ18は、小型の湿
度センサであり、推論情報作成装置1の表面に設けられ、触れているものの表面の汗の量
を、水分の蒸発量を測定することにより計測する。尚、発汗センサ18の単位はmg/c
m<SUP>2</SUP>/minであり、1分間に1cm<SUP>2</SUP>で測定される汗の量が計測される。マイク19は
音声等、推論情報作成装置1の周囲の音を入力する。
【0029】
次に、各種アクチュエータ21〜26について説明する。LED21は種々の色や明る
さで点灯するものであり、任意の方向(上側、下側など)に対して発光可能である。フラ
ッシュランプ22は種々の強さで発光する。モータ23は推論情報作成装置1を振動させ
る。ヒーター24は推論情報作成装置1の表面を低温(使用者が暖かさを感じ、やけどを
しない温度)で熱する。スピーカ25は音声を出力する。7セグメントLED26は1桁
の数字を表示可能である。
【0030】
尚、推論情報作成装置1には、パーソナルコンピュータのようなキーボードは設けられ
ていない。そこで、推論情報作成装置1の各種センサ11〜19が検知した情報を所定の
動作を指示する指示入力として予め登録しておき、使用者が推論情報作成装置1を握って
ジェスチャ(所定回数振る、握る等)を行うことにより動作の指示を行っている。
【0031】
次に、感圧センサ16について、図3〜図5を参照して説明する。図3に示すように、
感圧センサ16は、カーボンと銀からなる接点162を接着した上基材160と、カーボ
ンからなる接点163を接着した下基材161を、弾性を有する絶縁スペーサ164を挟
んで貼り合わされたメンブレンシートからなっている。下基材161には、接点163と
絶縁スペーサ164とが交互に配置されている。絶縁スペーサ164に挟まれた接点16
2と接点163とにより1個のメンブレンスイッチ165が構成され、各メンブレンスイ
ッチ165は、約1.6mmの幅を有し、略等間隔に配置されている(図中、SW1〜S
W7で記載)。
【0032】
上基材160及び下基材161は、どちらも絶縁材であるPETで形成されている。指
200が上基材160を押すと、押された範囲の絶縁スペーサ164が圧縮されて接点1
62と接点163とが接触し、導通する。
【0033】
また、接点162と接点163とが接触して導通し、メンブレンスイッチ165がON
となると、図4に示すように、電流がVCCからGNDに流れるため、出力電圧は0Vと
なり、CPU10に0が入力される。また、接点162と接点163とが離れて、メンブ
レンスイッチ165がOFFになると、出力電圧はVCCとなるため、CPU10への入
力信号は1となる。図4の例では、SW1がOFFで信号1に「1」が出力され、SW2
がONで信号2に「0」が出力され、SW3がONで信号3に「0」が出力され、SW4
がONで信号4に「0」が出力され、SW5がOFFで信号5に「1」が出力され、SW
6がOFFで信号6に「1」が出力され、SW7がOFFで信号7に「1」が出力されて
いる。そして、CPU10では、0.01秒毎に、各メンブレンスイッチ165からの入
力信号をRAM30のメンブレンスイッチ出力値記憶エリア301(図6参照)に記憶し、
各時点でのON(「0」)の数を計数する。尚、メンブレンスイッチは、上記のように接
触式の他、近接したときに導通する静電容量結合方式のものを用いてもよい。
【0034】
また、図5及び図1に示すように、感圧センサ16の近傍の直上には、各メンブレンス
イッチ165に対向して、各センサ表示用LED27が設けられている。図4に示すよう
に、メンブレンスイッチ165が導通して出力値が「ON」となると、PNP型トランジ
スタがONとなり、電流が流れるため、対応するセンサ表示用LED27が点灯する。図
4では、SW2〜SW4がONとなっているため、対応するLD(LED)2〜4が点灯し
ている。これによって、使用者は、自らの指によってどの部分のメンブレンスイッチ16
5が「ON」になっているのかをすぐに視認して確認することができる。尚、センサ表示
用LED27が本発明の表示部に相当する。
【0035】
次に、図6〜図9を参照して、RAM30の記憶エリアについて説明する。図6は、R
AM30の記憶エリアを示す模式図である。図7は、RAM30のメンブレンスイッチ出
力値記憶エリア301の模式図である。図8は、RAM30の推論テーブル記憶エリア3
03に記憶された推論テーブルの模式図である。図9は、RAM30の出力テーブル記憶
エリア304に記憶された出力テーブルの模式図である。
【0036】
図6に示すように、RAM30には、感圧センサ16の各メンブレンスイッチ165か
らの出力値を記憶するメンブレンスイッチ出力値記憶エリア301、感圧センサ16の判
定結果を含む各センサ11〜19の計測値を記憶する計測値記憶エリア302、推論デー
タを作成するための推論テーブルを記憶した推論テーブル記憶エリア303、作成された
推論データから出力情報を決定するための出力テーブルを記憶した出力テーブル記憶エリ
ア304が設けられている。
【0037】
また、図7に示すように、メンブレンスイッチ出力値記憶エリア301には、0.01
秒毎に各メンブレンスイッチ165の出力値が「0」または「1」で記憶される。ここに
記憶された出力値に基づいて、後述の感圧センサ処理(図10参照)において、「ON」
が出力されているメンブレンスイッチ165の数の計数や、各出力値の所定時間内の変化
量の算出等が行なわれる。
【0038】
また、推論テーブル記憶エリア303には、各種センサ11〜19からの計測値から、
推論情報を作成するための推論テーブルが記憶されている。本実施形態では、加速度セン
サ12,感圧センサ16,心拍センサ14からの計測値によって、使用者の感情を推論す
ることとしている。図8に示すように、加速度センサが1G以下(振っていない)で、感
圧センサの判定結果が「強い力で押している」で、心拍数が毎分80〜150拍(高い)
であれば、推論結果は「大興奮」となる。また、加速度センサが1G以下(振っていない
)で、感圧センサの判定結果が「やや強い力で押している」で、心拍数が毎分80〜15
0拍(高い)であれば、推論結果は「興奮」となる。加速度センサが1G以下(振ってい
ない)で、感圧センサの判定結果が「強い力で押している」で、心拍数が毎分65〜80
拍(やや高い)であれば、推論結果は「ドキドキ」となる。加速度センサが1G以下(振
っていない)で、感圧センサの判定結果が「弱い力で押している」で、心拍数が毎分65
〜80拍(やや高い)であれば、推論結果は「緊張」となる。加速度センサが1G超(振
っている)で、感圧センサの判定結果が「強い力で押している」では、推論結果は「楽し
い」となる。計測値が、以上のいずれでもない場合には、推論結果は「気になる」となる

【0039】
また、図8では、感情推論を行なう基となる、感圧センサ16からの計測値としては、
判定した指の圧力のみを用いた場合の例をあげているが、後述の指の動きも含めた判定結
果を用いて感情推論を行うこともできる。一例として、「ゆっくりなでている」と判定さ
れた場合は、「誰かに語りかけたいと思っている」とし、そのときの圧力で語り掛けたい
度合いを示すと推論してもよい。また「すばやくなでている」と判定された場合は、「誰
かに対して怒っている」とし、そのときの圧力は怒り度合いを示すとして推論することも
できる。もちろん、他のセンサの出力と組み合わせて感情推論してもよい。
【0040】
また、出力テーブル記憶エリア304には、図8の推論テーブルを参照して作成された
推論情報に基づいて、各種アクチュエータ21〜26への出力をどのように行うかを決定
する出力テーブルが記憶されている。図9に示すように、推論結果が「大興奮」であれば
、LED21の色が「赤」で、モータ23の振動を「有」とし、推論結果が「興奮」であ
れば、LED21の色が「ピンク」で、モータ23の振動を「有」とし、推論結果が「ド
キドキ」であれば、LED21の色が「黄色」で、モータ23の振動は「有」とし、推論
結果が「緊張」であれば、LED21の色が「白」で、モータ23の振動を「なし」とし
、推論結果が「楽しい」であれば、LED21の色が「緑」で、モータ23の振動を「な
し」とし、推論結果が「気になる」であれば、LED21の色が「水色」で、モータ23
の振動を「なし」とする。
【0041】
次に、感圧センサ16の各メンブレンスイッチ165からの入力信号に基づいて感圧セ
ンサ16に置かれた指の動きや圧力を判定する感圧センサ処理について、図10〜図15
を参照して説明する。図10は、感圧センサ処理のメインルーチンのフローチャートであ
る。図11は、感圧センサ処理で実行される指有無判定処理のサブルーチンのフローチャ
ートである。図12は、感圧センサ処理で実行される移動判断処理のサブルーチンのフロ
ーチャートである。図13は、感圧センサ処理で実行される押圧力判定処理のサブルーチ
ンのフローチャートである。図14は、感圧センサ処理で実行される移動速さ判定処理の
サブルーチンのフローチャートである。図15は、感圧センサ処理で実行される移動押圧
力判定処理のサブルーチンのフローチャートである。本実施形態では、図10の感圧セン
サ処理のメインルーチンが、CPU10により、0.01秒毎に繰り返し実行される。
【0042】
図10に示すように、まず、各メンブレンスイッチ165(SW)の出力値(0または
1)を取得する(S1)。次に、その出力値から、感圧センサ16上の指が存在するか否
かを判断する指有無判定処理を行う(S2)。指有無判断処理の詳細については、図11
を参照して後述する。
【0043】
次に、S2の結果、指が感圧センサ16上にあるか否かを判断する(S3)。指が感圧
センサ16上にある場合以外は(S3:NO)、S1に戻って再度出力値を取得する。指
が感圧センサ16上にある場合には(S3:YES)、感圧センサ16上の指が動いてい
るか否かを判断する移動判断処理を行う(S4)。移動判断処理の詳細については、図1
2を参照して後述する。
【0044】
次に、S4の結果から、指が動いているか否かを判断する(S5)。指が動いていなけ
れば(S5:NO)、停止している状態の指の押圧力を判定する押圧力判定処理を実行し
(S6)、その後感圧センサ処理を終了する。押圧力判定処理の詳細については、図13
を参照して後述する。
【0045】
指が動いている場合には(S5:YES)、次に、その移動する速さを判定する移動速
さ判定処理を行う(S7)。そして、移動速さ判定処理の結果、移動速さが判別不能であ
ったか否かを判断する(S8)。判別不能であった場合は(S8:YES)、S1に戻り
、再びSWの出力値を取得する。移動速さ判定処理の詳細については図14を参照して後
述する。
【0046】
判別不能ではなかった場合には(S8:NO)、移動中の指の押圧力を判定する移動押
圧力判定処理を実行して(S9)、その後感圧センサ処理を終了する。移動押圧力判定処
理の詳細については図15を参照して後述する。
【0047】
後述するように、この感圧センサ処理によって、その時点で感圧センサ16に接触して
いる指の状態が、「停止中で弱い力で押している」、「停止中でやや強い力で押している
」、「停止中で強い力で押している」、「ゆっくりやさしくなでている」、「ゆっくりや
や強い力でなでている」、「ゆっくり強い力でなでている」、「すばやくやさしくなでて
いる」、「すばやくやや強い力でなでている」、「すばやく強い力でなでている」に分類
され、感圧センサ16からの計測値としてRAM30に記憶される。
【0048】
次に、図11を参照して、感圧センサ処理で実行される指有無判断処理について説明す
る。図11に示すように、指有無判断処理が開始されると、まず、出力値が「ON」であ
るメンブレンスイッチ165の数が0個である否かを判断する(S11)。いずれかの出
力値が「ON」であれば(S11:NO)、感圧センサ16の上に指があると判定される
(S12)。そして、図10の感圧センサ処理に戻る。また、すべての出力値が「OFF
」である場合は(S11:YES)、次に0.5秒前からずっと出力値が「ON」である
メンブレンスイッチ165の数は0個か否かを判断する(S13)。0.5秒間、すべて
出力値が「OFF」である場合は(S13:YES)、感圧センサ16の上に指はないと
判定される(S14)。そして、図10の感圧センサ処理に戻る。また、0.5秒間に出
力値が「0N」であるメンブレンスイッチ165が1個でも存在する場合は(S13:N
O)、指が感圧センサ16の上にあるか無いかが「判別不能」であるとされ(S15)、
図10の感圧センサ処理に戻る。
【0049】
次に、図12を参照して、感圧センサ処理で実行される移動判断処理について説明する
。図12に示すように、移動判断処理が開始されると、まず、0.01秒前の各メンブレ
ンスイッチ165の出力値と、現在の各メンブレンスイッチ165の出力値を比較し、そ
れぞれの出力値がすべて等しいか否かを判断する(S21)。出力値がすべて等しい場合
には(S21:YES)、0.01秒ごとに記憶されている各メンブレンスイッチ165
の出力値が、0.5秒前から現在まですべて等しいか否かを判断する(S22)。0.5
秒前からの出力値がすべて等しい場合には(S22:YES)、指は停止していると判定
される(S24)。そして、図10の感圧センサ処理に戻る。
【0050】
また、0.01秒前の出力値が、現在の出力値と異なるメンブレンスイッチ165が1
つでも存在する場合(S21:NO)、又は、0.01秒前の出力値と現在の出力値はす
べて等しいが(S21:YES)、0.5秒前から現在までの出力値には、異なるものが
ある場合には(S22:NO)、次に、0.01秒前(前回)の判定の結果が「指は動い
ている」であったか否かを判断する(S27)。「指は動いている」だった場合には(S
27:YES)、そのまま今回の指の状態も「動いている」と判定する(S30)。そし
て、図10の感圧センサ処理に戻る。
【0051】
次に、0.01秒前(前回)の判定の結果が「指は動いている」でなかった場合には(
S27:NO)、今回初めてメンブレンスイッチ165の出力値が変化したということを
意味しているので、その出力値が変化したメンブレンスイッチ165のスイッチ番号(S
W番号(A))をRAM30に記憶する(S28)。ここで、出力値が「ON」のメンブ
レンスイッチ165が複数ある場合には、SW番号の平均値をSW番号(A)とする。そ
して、現在時刻を時間(a)として記憶する(S29)。そして、指の状態を「動いてい
る」と判定する(S30)。そして、図10の感圧センサ処理に戻る。
【0052】
以上の移動判断処理により、感圧センサ16上の指の状態は「停止している」か(S2
4)、「動いている」(S30)かのいずれかと判定されることになる。判定結果は、R
AM30に記憶される。
【0053】
次に、図13を参照して、感圧センサ処理で実行される押圧力判定処理について説明す
る。押圧力判定処理は、図12の移動判断処理において「指は停止している」と判断され
た場合に実行される処理である。図13に示すように、押圧力判定処理が開始されると、
まず、出力値が「ON」のメンブレンスイッチ165の数は1個か否かを判断する(S5
1)。「ON」のメンブレンスイッチ165が1個の場合は(S51:YES)、「弱い
力で押している」と判定し(S52)、図10の感圧センサ処理に戻る。
【0054】
出力値が「ON」のメンブレンスイッチ165の数が1個でない場合は(S51:NO
)、次に、出力値が「ON」のメンブレンスイッチ165の数が2個か否かを判断する(
S53)。出力値が「ON」のメンブレンスイッチ165の数が2個の場合には(S53
:YES)、「やや強い力で押している」と判定し(S54)、図10の感圧センサ処理
に戻る。
【0055】
出力値が「ON」のメンブレンスイッチ165の数が1個でも2個でもない場合には(
S53:NO)、出力値が「ON」のメンブレンスイッチ165の数は3個以上であるか
ら、この場合には「強い力で押している」と判断し(S55)、図10の感圧センサ処理
に戻る。
【0056】
以上の押圧力判定処理により、指が感圧センサ16上で停止している場合の、感圧セン
サ16を押している強さが、「ON」を出力するメンブレンスイッチ165の数により判
定できる。
【0057】
次に、図14を参照して、感圧センサ処理で実行される移動速さ判定処理について説明
する。図14に示すように、移動速さ判定処理が開始されると、まず、前回以前の処理に
おいて、図12のS29で設定した時間(a)から1秒が経過したか否かを判断する(S
61)。まだ1秒経過していなければ(S61:NO)、移動速さは判別不能として(S
68)、そのまま図10の感圧センサ処理に戻る。
【0058】
時間(a)から1秒が経過していれば(S61:YES)、現在の出力値が「ON」で
あるメンブレンスイッチ165のスイッチ番号(SW番号(B))を記憶する(S63)
。ここで、出力値が「ON」のメンブレンスイッチ165が複数ある場合には、SW番号
(A)(図12:S28)の場合と同様に、SW番号の平均値をSW番号(B)とする。
そして、SW番号(A)とSW番号(B)との差、つまり移動量を算出する(S64)。
【0059】
次に、S64で算出された差が4以上か否かを判断する(S65)。差が4未満の場合
には(S65:NO)、「ゆっくりなでている」と判定し(S66)、図10の感圧セン
サ処理に戻る。差が4以上の場合には(S65:YES)、「すばやくなでている」と判
定し(S67)、図10の感圧センサ処理に戻る。
【0060】
以上の移動速さ判定処理により、指が感圧センサ16上で「動いている」と判断された
場合のその移動の速さを、「ON」を出力するメンブレンスイッチ165の位置が1秒間
に変化した量を算出することにより求めることができる。
【0061】
次に、図15を参照して、感圧センサ処理で実行される移動押圧力判定処理について説
明する。前述のように、この移動押圧力判定処理は、「指が動いている」と判断され、さ
らに、その移動の速さが判定された後に実行されるものである。図15に示すように、移
動押圧力判定処理が開始されると、まず、図12のS29で設定した時間(a)から現在
まで、0.01秒ごとに算出されている出力値が「ON」であるメンブレンスイッチ16
5の数の平均値を求める(S71)。尚、当該平均値が整数以外の場合は、小数点以下は切り捨てる。本実施形態では小数点以下を切り捨てるが、小数点以下を切り上げてもよい。また小数点以下を四捨五入してもよい。
【0062】
そして、S71で求められた平均値が1であるか否かを判断する(S72)。平均値が
1であれば(S72:YES)、「やさしくなでている」と判定し(S73)、図10の
感圧センサ処理に戻る。
【0063】
S71で求められた平均値が1でなければ(S72:NO)、次に、平均値が2である
か否かを判断する(S74)。平均値が2であれば(S74:YES)、「やや強い力で
なでている」と判定し(S75)、図10の感圧センサ処理に戻る。
【0064】
平均値が1でも2でもなければ(S74:NO)、平均値は3以上なので、「強い力で
なでている」と判定し(S76)、図10の感圧センサ処理に戻る。
【0065】
以上の移動押圧力判定処理により、指が感圧センサ16上で「動いている」と判断され
た場合のその移動中の強さを、移動時間中に「ON」を出力するメンブレンスイッチ16
5の数の平均により判定できる。
【0066】
次に、以上の感圧センサ処理で得られた計測値を含む、各センサ11〜19からの計測
値を用いて推論情報を作成する、推論情報作成処理について、図16を参照して説明する
。図16は、推論情報作成処理のフローチャートである。尚、本実施の形態の推論情報作
成処理(図16)は、推論情報作成装置1にバッテリーがセットされて、電源がオンされ
ると推論情報作成プログラムが起動され、推論情報作成装置1のCPU10により継続的
に実施される。
【0067】
図16に示すように、推論情報作成処理では、種々のデータやフラグ等の初期化が行わ
れる(S101)。例えば、RAM30において、各種センサ11〜19による計測値が
記憶される計測値記憶エリア302が初期化されたり、ジェスチャ回数をカウントするた
めのカウント値がクリアされたりする。
【0068】
尚、初期化(S101)が実行されると、各種センサ11〜19による計測が開始され
る。そして、所定の時間間隔(例えば、5秒)で、推論情報作成処理(図16)の実行中
は継続的に各種センサ11〜19による計測が実行される。その結果、RAM30の計測
値記憶エリア302には、最新の各種計測値が格納される。
【0069】
次に、各種センサ11〜19による計測値を計測値記憶エリア302から読み出して取
得する計測値取得処理を実行する(S102)。そして、取得した計測値から、RAM3
0の推論テーブル記憶エリア303に記憶された推論テーブルを参照して感情の推論の指
標値(推論データ)を算出する推論処理を実行する(S103)。例えば、加速度センサ
12の計測値が1G以下で、推論情報作成装置1を振っていないと判断され、感圧センサ
の判定結果が「やや強い力で押している」で、心拍数が毎分80〜150拍(高い)であ
れば、推論テーブルを参照した結果、得られる推論データは「興奮」となる(図8参照)

【0070】
次に、S103で得られた推論データから、RAM30の出力テーブル記憶エリア30
4に記憶された出力テーブルを参照して(図9参照)、各種アクチュエータへの出力情報
を決定する。そして、決定した出力情報に基づき、モータ23・LED21等の各種アク
チュエータに指示信号を送信して出力する(S104)。例えば、上記の例で、推論デー
タが「興奮」であれば、LED21の色をピンクで出力し、モータ23を振動させる。
【0071】
そして、電源オフ操作がなされたか否かを判断し(S105)、電源オフであれば(S
105:YES)、推論情報作成処理を終了する。電源オフでなければ(S105:NO
)、S102に戻って処理を繰り返す。
【0072】
以上説明したように、本実施形態の感圧センサ16によれば、メンブレンスイッチ16
5からの出力値を各々について0.01秒毎に計測するため、その時点で押えている指の
位置を計測することができる。また、略等間隔に置かれたメンブレンスイッチ165の、
その時点で「ON」となっている数を計数するので、数が多ければそれだけ強く押されて
広範囲に「ON」となっていると判定され、押圧力をはかることができる。さらに、以上
の計測値を時系列に記憶し、「ON」の位置が変化している場合には、1秒間での変化量
を計算するため、指の動きの速さも計測することができる。従って、このような詳細な計
測値を感圧センサ16から得ることができるので、推論情報作成装置1における推論の幅
も広がり、より詳細・適切な推論結果を得て出力を行うことが可能となる。
【0073】
尚、図10のS6及び図13で押圧力判定処理を実行し、また、図10のS9及び図1
5で移動押圧力判定処理を実行するCPU10が本発明の押圧力判定手段として機能する
。また、図10のS4及び図12で移動判断処理を実行するCPU10が本発明の移動判
断手段として機能する。また、図14のS64でスイッチ番号の差を算出するCPU10
が本発明の移動量算出手段として機能する。また、図14のS65で差と閾値とを比較す
るCPU10が本発明の移動速さ判定手段として機能する。また、図16のS102で計
測値取得処理を実行するCPU10が本発明の計測値取得手段として機能する。また、図
16のS103で推論処理を実行するCPU10が本発明の推論手段として機能する。ま
た、図16のS104でアクチュエータに出力するCPU10が推論情報出力手段として
機能する。
【0074】
また、本実施形態では、SW番号(A)とSW番号(B)との差、つまり移動量を算出
して、その移動量と閾値とを比較して移動の速さを求めていたが、図14で1秒後の実際
の移動距離を各SW間の距離から算出し、移動速度を求めても良い。
【0075】
また、本実施形態では、「ON」のメンブレンスイッチ165が、1個の場合は「弱い
力で押している」と判定し、2個の場合には「やや強い力で押している」と判定し、3個
以上の場合には「強い力で押している」と判断しているが、強さの判定はこの限りではな
く、「ON」のメンブレンスイッチ165の数によって異なるようにすればよい。
【0076】
また、感圧センサ16から判定できる「停止中で弱い力で押している」、「停止中でや
や強い力で押している」、「停止中で強い力で押している」、「ゆっくりやさしくなでて
いる」、「ゆっくりやや強い力でなでている」、「ゆっくり強い力でなでている」、「す
ばやくやさしくなでている」、「すばやくやや強い力でなでている」、「すばやく強い力
でなでている」などの分類を、感情推論だけでなく、例えば、10種類切り替えのスイッ
チとして、モバイル機器などに使用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【0077】
【図1】推論情報作成装置1のイメージ図である。
【図2】推論情報作成装置1の電気的構成を示すブロック図である。
【図3】感圧センサ16の断面図である。
【図4】メンブレンスイッチ(SW)から構成された感圧センサ16およびメンブレンスイッチが導通していることを表示するLEDの駆動回路図である。
【図5】感圧センサ16とセンサ表示用LED27の対応を示すイメージ図である。
【図6】RAM30の記憶エリアを示す模式図である。
【図7】RAM30のメンブレンスイッチ出力値記憶エリア301の模式図である。
【図8】RAM30の推論テーブル記憶エリア303に記憶された推論テーブルの模式図である。
【図9】RAM30の出力テーブル記憶エリア304に記憶された出力テーブルの模式図である。
【図10】感圧センサ処理のメインルーチンのフローチャートである。
【図11】感圧センサ処理で実行される指有無判定処理のサブルーチンのフローチャートである。
【図12】感圧センサ処理で実行される移動判断処理のサブルーチンのフローチャートである。
【図13】感圧センサ処理で実行される押圧力判定処理のサブルーチンのフローチャートである。
【図14】感圧センサ処理で実行される移動速さ判定処理のサブルーチンのフローチャートである。
【図15】感圧センサ処理で実行される移動押圧力判定処理のサブルーチンのフローチャートである。
【図16】推論情報作成処理のフローチャートである。
【符号の説明】
【0078】
1 推論情報作成装置
10 CPU
11〜19 各種センサ
12 加速度センサ
13 温度センサ
14 心拍センサ
15 光センサ
16 感圧センサ
17 湿度センサ
18 発汗センサ
19 マイク
20 ROM
21〜26 各種アクチュエータ
22 フラッシュランプ
23 モータ
24 ヒーター
25 スピーカ
30 RAM
40 計時装置
190 制御部




 

 


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