名城大学 理工学部 情報工学科 理工学研究科 情報工学専攻 柳田研究室
Meijo logo
Top | メンバー | 研究 | 行事 | リンク | 研究室内部専用
[English | Japanese]

KHAKI: 掌全体を使った光学式多機能入力装置

コンピュータで作業をしていて,頻繁にキーボードとマウスを持ち替えるのを面倒に感じたことはありませんか?

スマートフォンを操作しながら歩いているのを,危ないと思ったことはありませんか?

我々は,世の中に定着し既に普及している情報機器の入力インタフェースに対して,このような素朴な疑問を持ちました. 現在普及しているコンピュータの入力インタフェースは,文字情報入力用のキーボードと,マウス等のポインティングデバイスがそれぞれ専用に用意されています.一般的なGUI環境での操作には,場所や方向の指示と,文字などの記号情報の入力を併用するため,別々のデバイスではこれらの間を行ったり来たりする必要がありました.

一方,現在主に携帯デバイスで普及が加速しているタッチインタフェースは,キーボードのキーもGUI画面上で仮想化し,両者の機能を統合したものと解釈することもできます.しかし,現在のタッチインタフェースは,物理的キー・ボタン操作には存在した触覚手がかりが失われるため,画面を見て触る位置を確認しながらでないと,操作は困難です.このため,歩きながらの操作は画面の注視が必要で危険であるとともに,視覚障害者にとってタッチインタフェースの普及は改悪とも言えます.

我々は,こうした問題に対して,掌全体の情報を使って上記のような問題に対処する入力インタフェースを考案しました.従来のキーボードやマウスの代替としての使い方は,以下のような感じです.

  1. ポインタの移動:なでる
  2. キー入力:手を置いて指関節を浮かし,表面を指先で打つ

手を置く面はどのような形状でも構いませんが,使いやすいのは平面よりも半球状だと考えました.こうした発想に基づき,構築したのが右の写真のようなデバイスで,KHAKIと名付けました.名前は,半球状の形状が亀の甲みたいで,担当者が昔飼っていたミドリガメを想像したことに由来します.

KHAKIの特長は,以下の点です.

  • ポインティング動作をしているときに手全体を動かすことなくキー操作に移行,およびその逆の移行が可能.
  • 手を置いた位置がホームポジションにすることができるので,キー入力の際手元を確認する必要がない.

手と掌全体を使いますので,指先を使えば次のようなことも可能です.

  1. 力入力:各指先の力の入れ方により,3Dマウスのような3軸方向の力入力が可能.

構造と原理

KHAKIの構造を右図に示します.KHAKIは,半透明(すりガラス状)のドームの内側からカメラで手指を観察するという,非常にシンプルな構造です.内側から手指を観察するため,照明を備えています.拡散板は,照明をドーム全体に行き渡らせるために使用します.


内側から照明を当て,手をドームの上に置いて内側からカメラで観察した様子が,右の写真です.ドーム表面に密着している部分が,そうでない部分と比べて白くなっていることがわかります.また,密着している部分の輪郭がシャープなのに対し,浮いている部分の輪郭はぼやけています.この手指画像から,画像処理により各種パラメータを抽出していきます.


今後の展望

モード判別精度,位置精度,外乱耐性などの向上,指先力入力の実装などを行い,改良を続けていきます.また,小型化など,デスクトップスケール以外の実装を検討していきます.

関連発表

  • 加藤 匠, 高森 裕也, 芹澤 隆史, 柳田 康幸: ドーム型統合入力デバイスKHAKIにおけるGUI操作の改良, 日本バーチャルリアリティ学会第18回大会論文集, pp. 438-441 (2013.9)
  • Yoshihiro Iwama, Takafumi Serizawa, and Yasuyuki Yanagida: Implementation of a Front-end Software Module for Hemispherical Optical Input Device KHAKI, Proceedings of the 2013 International Workshop on Advanced Image Technology (IWAIT), pp. 994-999 (2013.1)
  • 岩間芳宏, 芹澤隆史, 柳田康幸:光学式ドーム型入力装置KHAKIにおける外乱耐性の向上, 電子情報通信学会技術研究報告, Vol. 112, No. 221, pp. 27-31 (MVE2013-31) (2012.9)
  • 芹澤隆史,岩間芳宏,柳田康幸:掌情報解析による光学式統合入力インタフェース:キャラクタ入力モードのユーザビリティの拡張,インタラクション2012論文集, pp. 671-676 (2012.3)
  • 岩間芳宏, 芹澤隆史, 笠井正, 柳田康幸:ドーム型入力装置KHAKIにおけるフロントエンドの実装,日本バーチャルリアリティ学会第16回大会講演論文集,pp. 678-681, 発表番号33D-2/T8 (2011.9)
  • 芹澤隆史, 笠井 正, 柳田康幸:KHAKI:ドーム型掌・指先入力デバイスの開発 : 指先識別・圧力検出アルゴリズム, 日本バーチャルリアリティ学会第15回大会論文集, CD-ROM, 発表番号2A2-3, pp. 294-297 (2010.9)
  • Takumi Ohshima, Takafumi Serizawa, and Yasuyuki Yanagida: KHAKI: A Hemispherical, Multi-function Input Device for 3D Operation, Proceedings of IEEE Symposium on 3D User Interfaces 2010, pp. 141-142 (2010.3) (Poster)
  • 大島工, 芹澤 隆史, 柳田 康幸:KHAKI:ドーム型掌・指先入力デバイスの設計開発に関する検討, 日本バーチャルリアリティ学会第14回大会論文集, CD-ROM, 発表番号1B3-3 (2009.9)