專利名稱：輸入裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及輸入裝置，特別涉及提高對電子設備給予指示的用戶界面的易用性的輸入裝置。
背景技術：
現(xiàn)有技術中，對于TV和錄像機這樣的影像裝置，或者PC等信息處理設備，用戶一般通過遙控器進行頻道操作、顯示操作，通過鍵盤和鼠標或者觸摸面板等輸入設備進行命令輸入和數(shù)據(jù)輸入。此外，近年來，因為傳感器技術的提高，特別是在游戲機和便攜設備領域，使用了由傳感器識別用戶的動作，根據(jù)其結果判斷用戶的意圖，使機器動作的方法。專利文獻I公開了識別手指的形狀、動作，判定操作的圖像識別裝置。
專利文獻2公開了進行用于視覺表示作為用戶操作的手勢的識別對象的手勢圖像顯示的界面裝置。用戶能夠一邊確認手勢圖像一邊進行裝置的操作。專利文獻3公開了顯示表示作為用戶操作的手勢的圖標和進行的操作的車載設備。用戶能夠容易地知道要做的手勢。專利文獻4公開了顯示表示方向盤(Steering)上的手的狀態(tài)和操作對象設備的選擇引導信息的車輛用操作輸入裝置。用戶能夠參照該引導，動手選擇目標操作機器。專利文獻I :日本專利第4318056號公報專利文獻2 日本特開2008-52590號公報專利文獻3 :日本特開2001-216069號公報專利文獻4 :日本特開2005-250785號公報專利文獻I的圖像識別裝置中，根據(jù)用戶身體的位置生成操作面，用戶通過相對于該操作面的手或手指的位置或者運動進行對裝置的指示。上述操作面是虛擬的操作面，“操作者102根據(jù)標志101設想虛擬的操作面701伸出手601，與顯示器111聯(lián)動地以將畫面上的一部分與操作面701當作觸摸面板觸摸的方式移動手601，由此能夠容易地進行輸入操作”(段落編號0033)。該專利文獻I中，因為根據(jù)身體的位置確定操作面，所以存在以下問題點。(I)因為對虛擬的操作面進行操作，用戶難以把握操作面的大小、操作面與操作的對應關系、或操作面與畫面上的顯示的對應關系。(2)因為在伸出手之前決定操作面位置，所以難以把握校準的時機。特別是存在多人的情況下，不能決定對于畫面前的哪個人設定操作區(qū)域。此外，專利文獻2至專利文獻4中，各專利文獻都公開了顯示用于操作的動作和姿勢，用戶按照它們進行與規(guī)定的裝置相關的動作。但是，用戶為了操作而進行規(guī)定的動作或者擺出規(guī)定的姿勢時，在做出規(guī)定的動作、規(guī)定的姿勢之前，無意識地做出的其他動作或其他姿勢可能會被識別為用于操作的動作，而執(zhí)行用戶不想要的裝置的動作。S卩，各專利文獻都沒有考慮在用戶進行用于操作的手勢時，使用戶直觀地理解用戶的動作與物理上的物體和畫面顯示如何對應、如何被識別為操作。此外，各專利文獻的輸入裝置，都公開了為了檢測輸入而識別手等規(guī)定的形狀。但是，識別手等的形狀時，需要與參照的規(guī)定形狀的模型比較、或規(guī)定形狀的學習等處理，會導致輸入裝置進行的處理的負荷提高，并且識別處理會花費更多時間。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明考慮以上情況，解決上述課題，其目的在于提供一種非接觸地進行輸入操作的輸入裝置，其檢測進行操作的物體距離傳感器位置最 近的點(以下記作物體檢測點)，根據(jù)與該物體檢測點的位置的變化，實時地在畫面上顯示輸入操作的操作狀態(tài)，由此用戶能夠順利地輸入想要的操作。為了達成上述目的，本發(fā)明的輸入裝置具備檢測操作輸入裝置的用戶的手等進行操作的物體的各點的位置的位置檢測單元；根據(jù)所述位置檢測單元的檢測結果，從所述位置檢測單元檢測物體檢測點的位置的變化的位置變化檢測單元；和影像顯示單元，所述位置變化檢測單元檢測規(guī)定范圍內的距離位置檢測單元最近的點的位置的變化，所述影像顯示單元根據(jù)上述位置變化檢測單元的檢測結果進行顯示的變更。此處，上述影像顯示單元根據(jù)上述位置轉換檢測單元的檢測結果，改變與顯示內表示的物體的大小、長度、深度、比例尺等量相關的顯示和形狀、顯示的物體的位置。根據(jù)本發(fā)明，在非接觸地進行輸入操作的輸入裝置中，用戶能夠直觀地把握操作而順利地輸入想要的操作，具有能夠提高輸入裝置的易用性的效果。


圖I是表示實施例I的輸入裝置的概要圖。圖2是表示實施例I的輸入裝置的結構的框圖。圖3是表示實施例I的輸入裝置的操作區(qū)域和用戶的操作方法的概要圖。圖4是說明基于實施例I的輸入裝置的操作狀態(tài)的顯示的概要圖。圖5是說明實施例I的輸入裝置的動作的流程圖。圖6是表示實施例2的輸入裝置的操作區(qū)域和用戶的操作方法的概要圖。圖7是說明基于實施例2的輸入裝置的操作狀態(tài)的顯示的概要圖。圖8是說明實施例2的輸入裝置的動作的流程圖。圖9是說明基于實施例2的輸入裝置的操作狀態(tài)的顯示的概要圖。圖10是表示實施例3的輸入裝置的概要圖。圖11是表示實施例3的輸入裝置的結構的框圖。圖12是表示實施例3的輸入裝置的操作區(qū)域和用戶的操作方法的概要圖。圖13是說明實施例3的輸入裝置的動作的流程圖。圖14是表示實施例4的輸入裝置的操作區(qū)域和用戶的操作方法的概要圖。圖15是說明實施例4的輸入裝置的動作的流程圖。圖16是表示實施例5的輸入裝置的概要圖。圖17是表示實施例5的輸入裝置的結構的框圖。圖18是說明實施例5的輸入裝置的動作的流程圖。
圖19是表示實施例5的輸入裝置的輸入操作空間的概要圖。圖20是實施例5的輸入裝置的距離表。圖21A是說明實施例6的輸入裝置的檢測操作指針的方法的第一概要圖。圖21B是說明實施例6的輸入裝置的檢測操作指針的方法的第二概要圖。圖22A是說明實施例7的輸入裝置的檢測操作指針的方法的第一概要圖。圖22B是說明實施例7的輸入裝置的檢測操作指針的方法的第二概要圖。圖22C是說明實施例7的輸入裝置的檢測操作指針的方法的第三概要圖。符號說明 100…輸入裝置,101…顯不畫面,102…傳感部,103…用戶，200…系統(tǒng)控制部,201…信號輸出部，202…距離檢測部，203…上下操作檢測部，600…操作基準，1000…拍攝部，1100…形狀檢測部，1200…手的形狀，1201…檢測基準，1600…輸入操作，1601…顯示畫面，1602···傳感部，1603···用戶，1700···系統(tǒng)控制部，1701···信號輸出部，1702···操作指針抽出部，1703…輸入操作檢測部，1900…輸入操作空間。
具體實施例方式以下說明本發(fā)明的各實施例。實施例I以下參照圖I至圖5說明本發(fā)明的第一實施例。本實施例的輸入裝置100是，通過傳感器檢測用戶的手與輸入裝置100之間的距離，根據(jù)該距離給出對影像顯示裝置101的操作的指示的裝置。首先，參照圖I和圖2說明第一實施例的輸入裝置的結構。圖I是表示實施例I的輸入裝置100的概要圖，通過影像顯示裝置101、傳感部102、用戶103表示用戶103使用輸入裝置100時的動作環(huán)境的概要。影像顯示裝置101是基于來自影像顯示裝置101的外部的操作輸入信號，對用戶提示影像信息的裝置，例如是具有LCD (Liquid Crystal Display :液晶顯示器)、F1DP(Plasma Display Panel :等離子體顯示面板)、液晶投影儀、激光投影儀、背投投影機等顯示裝置、影像內容和⑶I (Graphical User Interface :圖形用戶界面)等顯示處理所需的運算處理裝置和存儲器的裝置。傳感部102是檢測用戶103的手與傳感器之間的距離的構成部件，例如由紅外線距離傳感器、激光距離傳感器、超聲波距離傳感器、距離圖像傳感器、電場傳感器等傳感器、進行數(shù)據(jù)處理的微型計算機(以下簡稱微機)、和在微機上運行的軟件構成。傳感部102所使用的傳感器并不特別限定，只要具有將為了檢測到用戶的手為止距離而得到的信號轉換為距離數(shù)據(jù)的功能即可。用戶103是對輸入裝置100進行操作的用戶。圖2是表示實施例I的輸入裝置100的結構的框圖。如圖2所示，輸入裝置100具備傳感部102、系統(tǒng)控制部200和信號輸出部201。系統(tǒng)控制部200具有距離檢測部202和上下操作檢測部203。距離檢測部202是，根據(jù)從傳感部102得到的距離數(shù)據(jù)，進行檢測的距離的抽出或分類的操作的構成部件。上下操作檢測部203是，根據(jù)操作距離檢測部202檢測到的距離，檢測用戶103上下移動手的操作的構成部件。系統(tǒng)控制部200是，進行用于檢測用戶103的手與傳感部102的距離，檢測上下移動手的操作的數(shù)據(jù)處理的構成部件。系統(tǒng)控制部200可以通過CPU (Central ProcessingUnit :中央處理單元)執(zhí)行存儲器上存儲的軟件模塊而實現(xiàn)，也可以由專用的硬件電路實現(xiàn)。信號輸出部201是，從系統(tǒng)控制部200接收指示和數(shù)據(jù)，輸出由影像顯示裝置101進行顯示的影像信號的構成部件。接著，參照圖3和圖4說明第一實施例的輸入裝置100的操作方法。圖3是表示實施例I的輸入裝置100的操作區(qū)域和用戶的操作方法的概要圖。如 圖3所示，輸入裝置100基于從傳感部102得到的用戶的手與傳感部102的距離，檢測手位于上方向操作區(qū)域、起始位置、下方向操作區(qū)域這3個操作區(qū)域中的哪一個。上述操作區(qū)域是用于說明用戶103的操作的檢測方法的概念性的區(qū)域，與用戶103放置手的位置相對應，存在于手的附近的空間中。圖4是說明基于實施例I的輸入裝置的操作狀態(tài)的顯示的概要圖。在圖4中表示了，在影像顯示裝置101上進行圖像的一覽顯示，根據(jù)用戶103的操作，變更一覽的圖像的尺寸和顯示數(shù)量的狀況。第一實施例的輸入裝置100的操作情況如圖4所示，用戶103看著影像顯示裝置101同時用手操作，輸入裝置100檢測該手到傳感部102為止的距離，基于該檢測結果變更影像顯示裝置101的顯示。例如，如圖4的“開始狀態(tài)”所示，設定用戶103的手位于圖3的“起始位置”的位置。接著，如圖4的“操作狀態(tài)A”所示，用戶103使手從圖3的“起始位置”的位置移動到圖3的“上方向操作區(qū)域”時，影像顯示裝置101上顯示的圖像的一覽中，各個圖像的尺寸變小，同時顯示的圖像的數(shù)量變多。另一方面，如圖4的“操作狀態(tài)B”所示，用戶103的手從圖3的“起始位置”的位置移動到圖3的“下方向操作區(qū)域”時，影像顯示裝置101上顯示的圖像的一覽中，各個圖像的尺寸變大，同時顯示的圖像的數(shù)量變少。即，檢測到用戶103的手的位置，從圖3的“起始位置”移動到圖3的“上方向操作區(qū)域”或圖3的“下方向操作區(qū)域”時，輸入裝置100對影像輸出裝置101給出與用戶103的手的移動方向相應的指示，變更影像輸出裝置101的顯不O圖5是說明實施例I的輸入裝置100的動作的流程圖?；趫D5說明輸入裝置100的輸入操作的檢測處理的流程。輸入操作的檢測處理是圖2所示的系統(tǒng)控制部200進行的處理。首先，系統(tǒng)控制部200根據(jù)規(guī)定的用戶操作，開始手的位置的檢測(步驟S500)，由距離檢測部202根據(jù)從傳感部102得到的距離數(shù)據(jù)，進行對檢測的距離的抽出或分類的處理，檢測手到傳感部102為止的距離。檢測到手的距離時(步驟S501 :是)，求出與檢測到的距離對應的操作區(qū)域(步驟S502)。手所在的操作區(qū)域是起始位置的情況下(步驟S503 :是)，轉移到如后所述的步驟S507。另一方面，手所在的操作區(qū)域不是起始位置的情況下(步驟S503 :否)，首先確認上次檢測中手所在的操作區(qū)域是起始位置(步驟S504 :是)，由上下操作檢測部203檢測上方向或下方向的操作(步驟S505)。此時，在步驟S504中，上述檢測到的操作區(qū)域不是起始位置的情況下(步驟S504 :否)，轉移到如后所述的步驟S507。即，僅在手所在的操作區(qū)域從起始位置移動到其他操作區(qū)域的情況下，在步驟S505中檢測操作，檢測到上方向或下方向的操作時，通過信號輸出部201，輸出與檢測到的操作對應的、用于對影像顯示裝置101指示操作的操作輸入信號(步驟S506)。用戶103以規(guī)定的操作表示操作結束的意圖時(步驟S507:是)，結束處理(步驟S508),不是如此時(步驟S507 :否)，返回步驟S501，繼續(xù)上述手的距離的檢測。這樣，輸入裝置100根據(jù)用戶103對于輸入裝置100伸出手的距離的變化檢測操作，對影像顯示裝置101給出操作指示。由此，用戶103能 夠根據(jù)物理裝置與手的距離的關系直觀地把握手的距離與操作的對應，用戶103能夠順利地輸入想要的操作。實施例2以下，參照圖6至圖9說明本發(fā)明的第二實施例。第一實施方式的輸入裝置100的顯示控制方法，提供根據(jù)手所在的操作區(qū)域的變化執(zhí)行操作的界面。在本實施例中，在第一實施例的操作方法之外，進一步提供根據(jù)手與輸入裝置100的相對距離的變化執(zhí)行操作的界面。如圖2所示，本實施方式的輸入裝置100由傳感部102、系統(tǒng)控制部200、信號輸出部201構成，這與第一實施例相同，僅系統(tǒng)控制部200由上下操作檢測部檢測操作不同。首先，參照圖6和圖7說明第二實施例的輸入裝置100的操作方法。圖6是表示實施例2的輸入裝置100的操作區(qū)域和用戶的操作方法的概要圖。如圖6所示，輸入裝置100基于從傳感部102得到的用戶的手的距離，對于用于測量反映操作的大小、量、長度等的操作基準600，檢測手位于何處。上述操作基準600是用于說明用戶103的操作的檢測方法的概念性的基準，根據(jù)用戶103手所放的位置，存在于手的附近的空間中。圖7是說明基于實施例2的輸入裝置100的操作狀態(tài)的顯示的概要圖，表示用戶操作與操作結果的對應。圖7中，表示在影像顯示裝置101上顯示有地圖，根據(jù)用戶103的操作，變更地圖的比例尺的狀況。第二實施例的輸入裝置100的操作情況如圖7所示，用戶103看著影像顯示裝置101同時用手操作，輸入裝置100檢測到從傳感部102到該手為止的距離，基于該檢測結果變更影像顯示裝置101的顯示。例如，如圖7的“操作狀態(tài)I”所示，用戶103的手位于操作基準600的上方附近的位置。接著，如圖7的“操作狀態(tài)2”所示，用戶103使手移動到操作基準600的中間附近時，放大影像顯示裝置101上顯示的地圖的比例尺。進而，如圖7的“操作狀態(tài)3”所示，用戶103使手移動到操作基準600的下方附近時，進一步放大影像顯示裝置101上顯示的地圖的比例尺。接著，參照圖8說明第二實施例的輸入裝置100的輸入操作的檢測處理的流程。圖8是說明實施例2的輸入裝置100的動作的流程圖。輸入操作的檢測處理是圖2所示的系統(tǒng)控制部200進行的處理。首先，系統(tǒng)控制部200根據(jù)規(guī)定的用戶操作，開始手的位置的檢測(步驟S800)，由距離檢測部202根據(jù)從傳感部102得到的距離數(shù)據(jù)，進行對檢測的距離的抽出或分類的處理，檢測手與傳感部102的距離。檢測到手的距離時(步驟S801 :是)，求出手相對于操作基準600的位置(步驟S802)。
接著，在信號輸出部201中，根據(jù)相對于操作基準600檢測到的手的相對位置，算出地圖的比例尺，為了對影像顯示裝置101指示變更地圖的比例尺的操作而輸出操作輸入信號(步驟S803)。用戶103以規(guī)定的操作表示了操作結束的意圖時(步驟S804 :是)，結束處理(步驟S805),不是如此時(步驟S804 :否)，返回步驟S801，繼續(xù)上述手的距離的檢測。這樣，第二實施例的輸入裝置100根據(jù)用戶103對輸入裝置100伸出手的距離的變化，檢測手相對于操作基準600的位置，將以手相對于操作基準600的位置所示的大小和量、長度等，作為對影像顯示裝置101的操作進行指示。由此，用戶103能夠根據(jù)物理裝置與手的距離的關系，直觀地把握手的距離與大小、長度、深度、比例尺等量的對應，用戶103能夠順利地輸入想要的操作。此外，上述輸入操作對于操作多層構成的菜單是有效的。圖9是說明基于實施例2的輸入裝置的操作狀態(tài)的顯示的概要圖。如圖9所示，·在影像顯示裝置101上顯示多層構成的菜單的情況下，通過對操作基準600劃分層，如圖中斜線所示，能夠通過手的位置變更操作對象的層。由此，用戶103根據(jù)物理裝置與手的距離的關系，能夠直觀地把握手的距離與操作對象的層的對應，用戶103能夠順利地輸入想要的操作。實施例3以下，參照圖10至圖13說明本發(fā)明的第三實施例。第一實施例的輸入裝置100的顯示控制方法，提供根據(jù)手與輸入裝置100的距離執(zhí)行操作的界面。在本實施例中，在第一實施例的操作方法之外，進一步在檢測手與輸入裝置100的距離時，根據(jù)手的形狀決定檢測距離的檢測基準。圖10是表示實施例3的輸入裝置100的概要圖。圖11是表示實施例3的輸入裝置100的結構的框圖。如圖10和圖11所示，本實施方式的輸入裝置100具有系統(tǒng)控制部200和信號輸出部201，與第一實施例相同，但將傳感部102置換為拍攝部1000，且系統(tǒng)控制部200具有形狀檢測部1100不冋。因此，如圖10所不，拍攝部1000為了明確地拍攝手指的形狀，可以設置在與圖I的傳感部102不同的位置上。此外，也可以具備圖I的傳感部102和圖10的拍攝部1000兩者。拍攝部1000是用于拍攝用戶的手的裝置，例如可以使用具有TOF (Time offlight :時間飛躍)傳感器功能的紅外線攝像機、立體攝像機或RGB攝像機。拍攝部1000所使用的攝像機并不特別限定，為了對用戶進行圖像識別，只要具有用于將得到的圖像轉換為數(shù)字數(shù)據(jù)的拍攝圖像的功能即可。形狀檢測部1100是根據(jù)從拍攝部1000得到的拍攝圖像檢測規(guī)定的手的形狀的部分，例如使用模式匹配等圖像分析方法。形狀檢測部1100所使用的圖像分析方法并不特別限定，只要具有檢測得到的拍攝圖像中是否存在規(guī)定的手的形狀、以及手的距離和位置的功能即可。首先，參照圖12說明第三實施例的輸入裝置100的操作的檢測方法。圖12是表示實施例3的輸入裝置100的操作區(qū)域和用戶的操作方法的概要圖。如圖12所示，輸入裝置100從由拍攝部1000得到的拍攝圖像中，檢測手的形狀1200，以檢測到手的形狀1200時的輸入裝置100與用戶103的手的距離作為檢測基準1201。進而，輸入裝置100根據(jù)上述檢測基準1201變更第一實施例中所示的操作區(qū)域的位置。變更操作區(qū)域之后的操作與第一實施例相同。接著，參照圖13說明第三實施例的輸入裝置100的輸入操作的檢測處理的流程。圖13是說明實施例3的輸入裝置100的動作的流程圖，對于第一實施例中說明的圖5的流程圖，在步驟S501中檢測到手的位置之后，到在步驟S502中求出操作區(qū)域為止之間，添加步驟S1300和步驟S1301。 輸入操作的檢測處理是圖11所示的系統(tǒng)控制部200進行的處理。首先，系統(tǒng)控制部200根據(jù)規(guī)定的用戶操作開始手的位置的檢測(步驟S500)，由距離檢測部202根據(jù)從拍攝部1000得到的拍攝圖像檢測手，經過對檢測為操作的距離進行抽出或分類的處理，檢測手的距離。檢測到手的距離時(步驟S501 :是)，由形狀檢測部1100進行檢測規(guī)定的手的形狀1200的處理(步驟S1300)。規(guī)定的手的形狀例如如圖12的“起始位置”所示，預先規(guī)定為拇指和食指接觸時的形狀等即可。檢測到規(guī)定的手的形狀1200時(步驟1300 :是)，設定檢測手的距離時的檢測基準1201 (步驟S1301)，進行步驟S502之后的處理。另一方面，在沒有檢測到規(guī)定的手的形狀1200的情況下(步驟S1300 :否)，不設定檢測基準1201而進行步驟S502之后的處理。步驟S502之后的處理與第一實施例中說明的圖5的流程圖相同。S卩，圖13與圖6不同，具有能夠檢測用戶103的手的形狀并設定起始位置的特征。這樣，第三實施例的輸入裝置100根據(jù)用戶103對輸入裝置100伸出的手的形狀設定檢測基準1201。由此，用戶103能夠在想要的時刻變更手與操作區(qū)域的相對位置，用戶103能夠在任意的位置更可靠地輸入操作。實施例4以下，參照圖14至圖15說明本發(fā)明的第四實施例。第三實施例的輸入裝置100的顯示控制方法，能夠通過根據(jù)手的形狀設定檢測基準1201，在想要的時刻變更第一實施例中說明的操作中的手與操作區(qū)域的相對位置。在本實施例中，在第三實施例的操作方法之外，進一步能夠在想要的時刻變更第二實施例中說明的操作中的手與操作基準600的相對位置。如圖10和圖11所示，在本實施方式的輸入裝置100具有拍攝部1000、系統(tǒng)控制部200和信號輸出部201，與第三實施例相同，但系統(tǒng)控制部200中進行的檢測處理的流程不同。首先，參照圖14說明第四實施例的輸入裝置100的操作的檢測方法。圖14是表示實施例4的輸入裝置100的操作區(qū)域和用戶的操作方法的概要圖。如圖14所示，輸入裝置100從由拍攝部1000得到的拍攝圖像中檢測手的形狀1200，以檢測到手的形狀1200時的輸入裝置100與用戶103的手的距離作為檢測基準1201。進而，輸入裝置100根據(jù)上述檢測基準1201變更第二實施例所示的操作基準600的位置。此外，變更操作基準600之后的操作，僅在持續(xù)檢測手的形狀1200的情況下有效，操作有效的情況下的操作方法與第二實施例相同。接著，參照圖15說明第四實施例的輸入裝置100的輸入操作的檢測處理的流程。
圖15是說明實施例4的輸入裝置100的動作的流程圖，是在第二實施例中說明的圖8的流程圖添加了步驟S1500至步驟S1502的流程圖。輸入操作的檢測處理由圖11所示的系統(tǒng)控制部200進行。首先，系統(tǒng)控制部200根據(jù)規(guī)定的用戶操作開始手的位置的檢測(步驟S800)，由距離檢測部202根據(jù)從拍攝部1000得到的拍攝圖像檢測手，經過對檢測為操作的距離進行抽出或分類的處理，檢測手的距離。檢測到手的距離時(步驟S801)，由形狀檢測部1100進行檢測規(guī)定的手的形狀1200的處理(步驟1500)。此時，沒有檢測到規(guī)定的手的形狀的情況下(步驟1500 :否)，不前進到之后的處理，而是轉移到步驟S804。即，僅在檢測到規(guī)定的手的形狀1200的情況下操作有效。另一方面，檢測到規(guī)定的手的形狀1200時(步驟1500 :是)，確認上次檢測到手時 是否是規(guī)定的手的形狀(步驟S1501)，上次檢測到手時不是規(guī)定的手的形狀的情況下(步驟S1501 :否)，設定檢測到手的距離時的檢測基準1201 (步驟S1502)，進行步驟S802之后的處理。此外，上次檢測到手時是規(guī)定的手的形狀的情況下(步驟1501 :是)，不重新設定檢測基準1201，而是進行步驟S802之后的處理。步驟802之后的處理與第二實施例中說明的圖8的流程圖相同。這樣，第四實施例的輸入裝置100根據(jù)用戶103對輸入裝置100伸出手的形狀設定檢測基準1201。此外，僅在用戶103以規(guī)定的手的形狀伸出手的情況下操作有效。由此，用戶103能夠在想要的時刻變更手與操作基準的相對位置，并且能夠通過手的形狀僅在想要的時刻進行操作，所以用戶103能夠在任意位置上更加可靠地輸入操作。以上，如第一實施例至第四實施例中說明，根據(jù)本發(fā)明的輸入裝置的輸入方法，與專利文獻I至專利文獻4的現(xiàn)有技術不同，用戶能夠經由伸出手時被顯示、進而根據(jù)手與輸入裝置之間的距離變化的畫面上的顯示，直觀地把握對于輸入裝置能夠進行的輸入操作和操作狀態(tài)，能夠提高操作性。實施例5以下，參照圖16至圖20說明本發(fā)明的第五實施例。第一至第四實施例的輸入裝置100是識別用戶的手，由傳感器檢測手與輸入裝置100之間的距離，根據(jù)該距離變更影像顯示裝置101的顯示的裝置。本實施例的輸入裝置1600是利用傳感部1602的距離檢測結果檢測物體檢測點，根據(jù)該物體檢測點的位置變化(以下記作運動)變更影像顯示裝置1601的顯示的裝置。此處，物體檢測點并不一定是物體，也可以是人的手或手指。此外，物體檢測點可以將規(guī)定大小的物體整體、和人的手或手指的整體視為點。首先，參照圖16和圖17說明第五實施例的輸入裝置1600的結構。圖16是表示實施例5的輸入裝置1600的概要圖，由影像顯示裝置1601、傳感部1602、用戶1603表示用戶1603使用輸入裝置1600時的動作環(huán)境。影像顯示裝置1601是與上述第一實施例的影像顯示裝置101相同的構成部件。傳感部1602是測定傳感部1602的前方的空間中存在的物體的距離的部分，例如由紅外線距離傳感器、激光距離傳感器、超聲波距離傳感器、距離圖像傳感器、電場傳感器等傳感器、進行數(shù)據(jù)處理的微機、和在微機上運行的軟件構成。傳感部1602所使用的傳感器并不特別限定，只要具有將為了檢測到用戶的手的距離而得到的信號轉換為距離數(shù)據(jù)的功能即可。用戶1603是對輸入裝置1600進行操作的用戶。方向軸1604是與傳感部1602的前方的空間對應的相互正交的X軸、Y軸和Z軸構成的表不方向的軸。此處，X軸表不傳感部1602的橫方向的軸，X軸位置的值以傳感部1602的X軸為O (零)，表示左右方向的距離。Y軸表示傳感部1602的縱方向的軸，Y軸位置的值以傳感部1602的位置為O (零),表不上下方向的距離。Z軸表不傳感部1602的進深方向的軸，Z軸位置的值以傳感部1602的位置為O (零)，表示傳感部1602的前方方向的距離。傳感部1602進行距離測定的結果，例如由以下說明的、相對于X軸和Y軸的各位置的組合(以下記作XY坐標值)表示Z軸位置的值的表2000表示。由此，相對于傳感部1602，位于前方空間的物體的各點的位置能夠以X軸、Y軸和Z軸位置的值的組合(XYZ坐標值)表示。 圖17是表示實施例5的輸入裝置1600的結構的框圖。如圖17所示，輸入裝置1600具有傳感部1602、系統(tǒng)控制部1700和信號輸出部1701。系統(tǒng)控制部1700具有實現(xiàn)操作指針抽出部1702和輸入操作檢測部1703的功能的部分。系統(tǒng)控制部1700是檢測物體檢測點，將該物體檢測點作為操作指針，進行用于檢測對輸入裝置1600的操作的數(shù)據(jù)處理的部分。系統(tǒng)控制部1701與上述第一實施例的系統(tǒng)控制部200同樣，可以通過CPU執(zhí)行存儲器上存儲的軟件模塊而實現(xiàn)，也可以由專用的硬件電路實現(xiàn)。信號輸出部1701與上述第一實施例的信號輸出部201同樣,是從系統(tǒng)控制部1700接收指示和數(shù)據(jù)，輸出在影像顯示裝置1601上進行顯示的影像信號的部分。操作指針抽出部1702是根據(jù)上述傳感部1602的輸出結果，將物體檢測點作為操作指針的部分。輸入操作部檢測部1703是根據(jù)上述操作指針的運動，進行對于輸入裝置1600的輸入操作的檢測的部分。此處，輸入操作相當于第一實施例至第四實施例中記載的相對于輸入裝置1600的手的動作，指的是例如手接近或者遠離輸入裝置1600的動作。圖18是說明實施例5的輸入裝置1600的動作的流程圖，說明用戶輸入操作的檢測處理的流程。圖19是表示實施例5的輸入裝置1600的輸入操作空間的概要圖，說明輸入操作空間1900和用戶1603操作時的狀況。輸入操作空間1900是檢測位于傳感部1602的前方的用戶的輸入操作的動作的三維空間。輸入操作空間1900的大小，例如由X軸上的Xl到X2、Y軸上的Yl到Y2、Z軸上的Zl到Z2的各方向上的規(guī)定區(qū)間定義。位于用戶的手的前端的物體檢測點1901是用戶的手距離傳感部1602位置最近的點。圖20是實施例5的輸入裝置1600的距離表，表示輸入操作空間中傳感部1602的輸出結果。表2000表不相對于XY坐標值的各點的Z軸位置。接著，參照圖18至圖20說明第五實施例的輸入裝置1600的操作方法。例如，輸入裝置1600的電源接通時，輸入裝置1600開始檢測輸入操作(步驟51800)。開始檢測輸入操作時，輸入裝置1600生成圖19所示的輸入操作空間1900 (步驟
51801)。以下說明的步驟S1802至步驟S1806中進行的一系列處理，只要沒有結束命令，就
重復循環(huán)進行。首先，檢查是否存在用戶進行的輸入操作的檢測的結束命令(步驟S1802)。如果沒有結束命令，則前進到下一個步驟(步驟S1802 :否)。如果有結束命令，則結束輸入操作的 檢測處理(步驟S1802 :是)。作為給出檢測結束的命令的方法，例如可以通過用戶以規(guī)定的開關等斷開電源、或通過超時處理等進行(步驟S1807)。接著，由傳感部1602進行上述輸入操作空間1900內的物體的距離測定(步驟S1803)。傳感部1602將距離測定的結果輸出為圖20所示的距離表2000。接著，參照上述表2000，檢查輸入操作空間1900內是否存在物體(步驟S1804)。具體而言，參照表2000，檢查是否存在Z軸位置為Zl以上Z2以下的點。如果不存在相應的點，則使處理步驟返回到步驟S1802 (步驟S1804:否)。如果存在相應的點，則前進到下一個步驟(步驟S1804 :是)。接著，輸入裝置1600的操作指針抽出部1702將上述物體檢測點1901設定為操作指針(步驟S1805)。接著，利用步驟S1805中設定的操作指針的位置變化，檢測對輸入裝置1600的輸入操作(步驟S1806)。此處，圖19中用戶移動手時，作為操作指針的物體檢測點1901的位置根據(jù)手的動作變化，所以輸入操作檢測部1703觀察該物體檢測點的運動，檢測輸入操作。此處，根據(jù)上述步驟S1806中檢測到的用戶的操作，與上述第一實施例至第四實施例同樣，使影像顯示裝置1601上的顯示變化。這樣，本實施例的輸入裝置1600根據(jù)物體檢測點的位置變化進行操作的輸入。由此，即使不進行處理負荷高且耗費處理時間的識別手的形狀的處理等，也能夠實現(xiàn)低處理負荷的非接觸的輸入裝置。其中，判定為距離上述物體檢測點1901最近的距離測定的基準點也可以在傳感部1602以外。例如，也能夠根據(jù)影像顯示裝置1601的顯示畫面的中心點等輸入裝置1600和/或傳感部1602的設置場所決定距離測定的基準點。即，即使距離測定的基準點在傳感部1602以外，也能夠得到本實施例的效果，進而能夠進行基于輸入裝置1600和/或傳感部1602的設置場所的適當?shù)木嚯x測定。距離測定的基準點的設定在其他實施例中也是同樣的。實施例6以下，參照圖21A和圖21B說明本發(fā)明的第六實施例。上述第五實施例的輸入裝置1600是將物體檢測點作為操作指針的位置，根據(jù)該操作指針的運動變更影像顯示裝置1601的顯示的輸入裝置。本實施例的輸入裝置1600涉及具有與第五實施例的輸入裝置1600同樣的結構，但抽出操作指針的方法不同的輸入裝置 1600。圖21A和圖21B是說明實施例6的輸入裝置的檢測操作指針的方法的概要圖，為了抽出本實施例的操作指針，表示物體檢測點的Y軸位置上的、相對于X軸位置的Z軸位置。圖21A的線2100參照圖18的流程圖所示的步驟S1802中生成的表2000，是表示物體檢測點1901的Y軸的位置上的、相對于X軸的各位置的Z軸的距離的線。圖21B的線2103是，表示物體檢測點2104例如檢測為用戶1603的頭或身體等大的物體的距離傳感部1602位置最近的點的情況下，該物體檢測點2104的Y軸位置上的、相對于X軸位置的Z軸位置的線。接著，說明本實施例中操作指針的抽出方法(圖18的 步驟S1805)。首先，操作指針抽出部1702將圖21A中的物體檢測點1901作為操作指針的候選。接著，生成線2100上存在的物體檢測點1901的周邊點作為輪廓的二維形狀2101。此處，在本實施例的輸入裝置1600中，如果滿足上述形狀2101的X軸的寬度2102在某個規(guī)定的條件寬度A以內、并且Z軸寬度2012在某個規(guī)定的條件寬度B以上這樣的條件，則將物體檢測點1901作為輸入裝置1600的操作指針，如果不滿足該條件，則不將物體檢測點1901視為操作指針。視為操作指針的物體的形狀和大小因條件寬度A和條件寬度B的大小的決定方法而不同。例如，如圖21A和21B所示，要將用戶的手作為進行操作的物體的情況下，使條件寬度A和條件寬度B的大小與人手的大小相符。因此，對于圖21A，設形狀2101滿足上述條件，點1901視為操作指針。此外，關于圖21B，以點2104的周邊生成的形狀2105的X軸寬度2106比條件寬度A長，不滿足上述條件，所以不將點2104視為操作指針。其中，以X軸的條件寬度和Z軸的條件寬度進行操作指針的判定，但也可以用于Y軸的條件寬度。這樣，本實施例的輸入裝置1600在輸入操作空間1900中，將距離傳感部1602最近的點作為操作指針的候選，根據(jù)以該操作指針的周邊的點生成的形狀的大小、形狀判定是否實際視為操作指針。由此，如果檢測到距離傳感部1602最近的點是存在例如用戶的頭、身體等比手的大小大的物體的點，則不將該點視為操作指針。即，與第五輸入裝置1600相比，本實施例的輸入裝置1600不會將用戶不希望的物體誤作為操作指針，能夠更加正確地進行輸入的檢測。此外，本實施例中說明了直接將物體檢測點1901作為操作指針使用的實施例，但也可以基于物體檢測點1901而將其他點作為操作指針使用。例如，作為操作指針候選的物體檢測點1901的周圍的物體的大小或形狀滿足規(guī)定的大小或形狀的條件時，計算該物體檢測點1901的周圍的物體的中心點的位置，將其作為操作指針，或者在物體檢測點1901的周圍的物體的形狀被判別為人手的形狀時，將手指的前端部分作為操作指針等，可以以其它方法計算操作指針。由此，能夠以物體檢測點1901為提示，考慮手指的伸出方向等而檢測出更加自然的操作指針。該操作指針的設定在其他實施例中也是同樣的。實施例7以下，參照圖22A至圖22C說明本發(fā)明的第七實施例。第五實施例和第六實施例的輸入裝置1600是將一個輸入操作空間中的物體檢測點作為操作指針，根據(jù)該操作指針的運動變更影像顯示裝置1601的顯示的輸入裝置。本實施例的輸入裝置1600涉及生成多個輸入操作空間，根據(jù)各個該輸入操作空間改變操作指針的決定方法，檢測用戶的輸入操作的輸入裝置1600。
圖22A至圖22C是，說明本實施例的檢測多個輸入操作空間中的用戶的輸入操作時的輸入裝置1600和用戶的狀況，以及在各狀況下，為了抽出操作指針，Y軸的位置為距離傳感部1602最近的點的Y軸位置上的、相對于X軸的各位置的Z軸距離的概要圖。在上述步驟S1801中，本實施例的輸入裝置1600生成3個輸入操作空間。第一輸入操作空間2210是以Xl至X2的X軸區(qū)間、Yl至Y2的Y軸區(qū)間、Zl至Z2的Z軸區(qū)間設定的距離傳感部1602最近的輸入操作空間。第二數(shù)據(jù)操作空間2211是以Xl至X2的X軸區(qū)間、Yl至Y2的Y軸區(qū)間、Z2至Z3的Z軸區(qū)間設定的輸入操作空間。第三輸入操作空間2212是以Xl至X2的X軸區(qū)間、Yl至Y2的Y軸區(qū)間、Z3至Z4的Z軸區(qū)間設定的輸入操作空間。即，在Z軸方向上，從距離傳感部1602最近的順序，生成第一輸入操作空間2210、第二輸入操作空間2011和第三輸入操作空間2012。本實施例的輸入裝置1600與第五實施例同樣，在抽出操作指針時，首先觀察以物 體檢測點的周邊的點生成的形狀的大小和形狀，判定是否視為操作指針，根據(jù)物體檢測點存在與哪個輸入操作空間，使上述條件寬度A和條件寬度B為不同的值。例如，在第一操作空間2010中，用于視為操作指針的條件寬度是條件寬度Al和條件寬度BI。由此，如圖22A所示，用戶的手伸出到第一輸入操作空間2110時，在手的前端的點生成的形狀2201的X軸寬度2202在條件寬度Al的長度以內，并且形狀2201的Z軸寬度2203在條件寬度BI的長度以上，所以用戶的手的前端被視為操作指針。此時，輸入裝置1600將手的動作檢測為操作。在第二操作空間2011中，用于視為操作指針的條件寬度是條件寬度A2和條件寬度B2。由此，如圖22B所示，在用戶站在第二輸入操作空間2111的情況下，根據(jù)從物體檢測點的周邊生成的形狀2204的X軸寬度2205在條件寬度A2的長度以內，并且形狀2204的Z軸寬度2206在條件寬度B2的長度以上，所以該物體檢測點被視為操作指針。在此情況下，輸入裝置1600能夠識別用戶在Z2和Z3之間。在第三操作空間2012中，用于視為操作指針的條件寬度是條件寬度A3和條件寬度B3。由此，如圖22C所示，例如多個用戶集合在第三輸入操作空間2111的情況下，根據(jù)從物體檢測點的周邊生成的形狀2207的X軸寬度2208在條件寬度A3的長度以內，并且形狀2207的Z軸寬度2209在條件寬度B3的長度以上，所以該物體檢測點被視為操作指針。在此情況下，輸入裝置1600能夠識別一人以上的用戶在Z3和Z4之間。本實施例的輸入裝置1600根據(jù)操作指針在第一輸入操作空間2010、第二輸入操作空間2011和第三輸入操作空間2012中的哪一個中被檢測，檢測不同的輸入操作。例如，操作指針在第三輸入操作空間2012中被檢測到的情況下，在影像顯示裝置1601上顯示廣告。操作指針在第二輸入操作空間2011中被檢測出的情況下，在影像顯示裝置1601上顯示用于讓用戶進一步靠近的引導圖像。操作指針在第一輸入操作空間2010中被檢測出的情況下，與上述第一實施例至第四實施例同樣地，檢測手的移動并使顯示的畫面變化。這樣，本實施例的輸入裝置1600生成多個輸入操作空間，在各個該輸入操作空間中，以不同的方法檢測用戶的輸入操作。由此，能夠根據(jù)操作指針在哪一個輸入操作空間中被檢測到，對輸入裝置1600分配不同的操作。以上，如第五實施例至第七實施例的說明，根據(jù)本發(fā)明的輸入方法，在用戶伸出手等操作物體時，將該物體的最前端的點視為操作指針。用戶移動該操作物體時，能夠根據(jù)傳感器觀察到的手的前端的點的位置的變化，檢測對于輸入裝置的操作。由此，即使不使用手的形狀和人體模型，也能夠實現(xiàn)低處理負荷的輸 入檢測 方法。
權利要求
1.一種輸入裝置，其特征在于，包括 檢測物體的傳感部； 系統(tǒng)控制部，其基于所述傳感部的檢測結果檢測用戶的操作；和 信號輸出部，其基于所述系統(tǒng)控制部的處理輸出影像信號， 所述系統(tǒng)控制部基于所述傳感部檢測出的物體中距離規(guī)定的基準點最近的物體的運動檢測用戶的操作。
2.如權利要求I所述的輸入裝置，其特征在于 所述系統(tǒng)控制部基于所述傳感部檢測出的物體中在規(guī)定的大小的范圍內、并且距離規(guī)定的基準點最近的物體的運動檢測用戶的操作。
3.如權利要求I所述的輸入裝置，其特征在于 所述系統(tǒng)控制部基于所述傳感部檢測出的物體中在規(guī)定的形狀的范圍內、并且距離規(guī)定的基準點最近的物體的運動檢測用戶的操作。
4.如權利要求2所述的輸入裝置，其特征在于 所述系統(tǒng)控制部將所述傳感部的檢測空間分割為多個空間，并基于檢測出物體的空間變更所述規(guī)定的大小的范圍。
5.如權利要求3所述的輸入裝置，其特征在于 所述系統(tǒng)控制部將所述傳感部的檢測空間分割為多個空間，并基于檢測出物體的空間變更所述規(guī)定的形狀的范圍。
6.一種具有用戶界面的輸入裝置，該用戶界面用于電子設備等裝置的用戶對該裝置給出指示，該輸入裝置的特征在于，包括 位置檢測部，其檢測處于規(guī)定的檢測空間中的用戶身體的規(guī)定部位的位置； 系統(tǒng)控制部，其控制所述輸入裝置的動作，決定是否將所述規(guī)定部位的位置視為操作的基準點； 位置變化檢測部，其在該系統(tǒng)控制部決定了將所述規(guī)定部位的位置視為操作的基準點的情況下，檢測所述規(guī)定部位的位置的變化；和 顯示部，其根據(jù)來自所述系統(tǒng)控制部的指示顯示規(guī)定的圖像， 所述系統(tǒng)控制部基于所述位置變化檢測部中所述位置的變化的檢測結果，變更所述顯示部上顯示的圖像。
7.如權利要求6所述的輸入裝置，其特征在于 所述系統(tǒng)控制部根據(jù)所述位置檢測部檢測出的所述用戶身體的規(guī)定部位與所述輸入裝置的距離，放大或縮小所述顯示部上顯示的圖像。
8.如權利要求6所述的輸入裝置，其特征在于 所述系統(tǒng)控制部在決定是否將所述規(guī)定部位的位置視為操作的基準點時，根據(jù)所述用戶身體的規(guī)定部位的形狀進行決定。
9.一種具有用戶界面的輸入裝置，該用戶界面用于電子設備等裝置的用戶從該裝置周邊的規(guī)定的檢測空間對該裝置給出指示，該輸入裝置的特征在于，包括 檢測物體大小的物體大小檢測部； 系統(tǒng)控制部，其控制所述輸入裝置的動作，決定所述用戶的操作的基準點； 位置變化檢測部，其檢測所述用戶的位置相對于該系統(tǒng)控制部決定的所述基準點的變化；和 顯示部，其根據(jù)來自所述系統(tǒng)控制部的指示顯示規(guī)定的圖像， 所述物體大小檢測部檢測所述檢測空間中已決定的規(guī)定位置中距離所述輸入裝置最近的規(guī)定位置周邊的物體的大小，在該物體的大小大于規(guī)定值的情況下， 所述系統(tǒng)控制部將所述最近的規(guī)定位置決定為操作的基準點，基于所述位置變化檢測部中所述位置的變化的檢測結果，變更所述顯示部上顯示的圖像。
10.如權利要求9所述的輸入裝置，其特征在于 所述系統(tǒng)控制部將所述檢測空間分割為多個空間，并按照分割后的每個檢測空間，對所述物體大小檢測部檢測出的物體的大小設定不同值的所述規(guī)定值。
全文摘要
本發(fā)明提供一種非接觸地執(zhí)行輸入操作的輸入裝置，使用戶能夠順利地輸入想要的操作。該輸入裝置具備檢測操作輸入裝置的用戶的手等操作物體的位置的位置檢測部；根據(jù)所述位置檢測部的檢測結果，檢測操作物體中距離位置檢測部最近的點的位置的變化的位置變化檢測部；和影像顯示部，所述位置變化檢測部檢測規(guī)定范圍內的距離位置檢測部最近的點的位置的變化，所述影像顯示部根據(jù)上述位置變化檢測部的檢測結果進行顯示的變更。
文檔編號G06F3/01GK102955568SQ201210280039
公開日2013年3月6日 申請日期2012年8月8日 優(yōu)先權日2011年8月23日
發(fā)明者B·賽蒂亞萬, 松原孝志, 松本和己, 德永龍也 申請人:日立民用電子株式會社