(57)【要約】【課題】送信器が発光した際、受光するセンサの回転角を検出することが可能なセンサユニット、光位置検出機器及び光位置検出システムを提供する。【解決手段】照射された光２０の光強度を検出する複数の第１の光センサ１０が配置されたセンサ部と、検出された光強度及び光強度を検出した第１の光センサ１０の位置を用いて、光２０の回転角を計算する計算部１１と、を備え、センサ部において、複数の第１の光センサ１０は円形状に配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
照射された光の光強度を検出する複数の第１の光センサが配置されたセンサ部と、
前記検出された光強度及び前記光強度を検出した２以上の前記第１の光センサの位置を用いて、前記光の回転角を計算する計算部と、を備え、
前記センサ部において、前記複数の第１の光センサは、前記光の進行方向と直交する面において円形状に配置されている、
センサユニット。
【請求項２】
前記センサユニットは、さらに、
前記センサ部の中心に、光の光強度を検出する、前記複数の第１の光センサと異なる第２の光センサを備える、
請求項１に記載のセンサユニット。
【請求項３】
前記複数の第１の光センサは、前記光の幅よりも狭い間隔で配置されている、
請求項１に記載のセンサユニット。
【請求項４】
前記光は、前記面において直線状である、
請求項１に記載のセンサユニット。
【請求項５】
前記光は、前記面において十字状である、
請求項１に記載のセンサユニット。
【請求項６】
前記光は、前記面における前記光が照射された部分の中心の光強度が最も強い、
請求項１に記載のセンサユニット。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載されたセンサユニットと、
前記光の回転角により制御される装置と、を備える、
光位置検出機器。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか１項に記載されたセンサユニットと、
前記光の回転角により制御される装置と、
前記光を出力する送信器と、を備える、
光位置検出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光センサを用いたセンサユニット、光位置検出機器及び光位置検出システムに関し、特に、電子機器を遠隔で制御するセンサユニット、光位置検出機器及び光位置検出システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタル放送の普及と共に、視聴者が求める情報が細分化され、その細分化された情報を個々に要求し、その要求に対する情報を提供する環境が整備されてきている。また、双方向通信の進展と共に、画面上の映像の一部を選択し、その選択された映像に関連する詳細な情報を提供する要求も高まりつつある。そこで、従来、特許文献１のようなテレビジョン用のリモートコントローラ（リモコン）等を備えるセンサユニットが考案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１７６８１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記従来の技術においては、テレビジョン専用であり、他の機器の操作は想定していない。他の機器をテレビジョンと同一のリモコンで制御できれば、リモコンの操作者は一つのリモコンで多くの機器を操作できることになり、非常に便利である。このセンサを他の機器に取り付けた場合、回転角での機器制御も可能となる。しかしながら、センサが四角い形状に配置されている場合、角に配置されたセンサに光が照射された場合、光検出の精度が悪くなるという課題があった。
【０００５】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、現在、広く普及している様々な機器において、送信器が光を出力した際、受光するセンサの回転角を検出することが可能なセンサユニット、光位置検出機器及び光位置検出システム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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係るセンサユニットは、照射された光の光強度を検出する複数の第１の光センサが配置されたセンサ部と、前記検出された光強度及び前記光強度を検出した２以上の前記第１の光センサの位置を用いて、前記光の回転角を計算する計算部と、を備え、前記センサ部において、前記複数の第１の光センサは、前記光の進行方向と直交する面において円形状に配置されている。
【０００７】
この構成によれば、各光センサで検出された光（スリット拡散光）の光強度を測定し、計算部によって、スリット拡散光を照射された光センサの位置（照射位置）を検出し、回転角を計算する。
【０００８】
そして、光センサを円形状に配置することによって、配置されたすべての光センサは円形状の中心からの角度に対して同一条件で光が照射されることとなるため、光センサを四角状に配置した場合に比べて、精度良く拡散光の検出が行えることになる。
【０００９】
また、本発明の一態様に係る光位置検出機器は、上記した特徴を有するセンサユニットと、前記光の回転角により制御される装置と、を備える。
【００１０】
この構成によれば、精度良く検出された拡散光の回転角によって、当該装置の機能が制御できる。
【００１１】
また、本発明の一態様に係る光位置検出システムは、上記した特徴を有するセンサユニットと、前記光の回転角により制御される装置と、前記光を出力する送信器と、を備える。
【００１２】
この構成によれば、精度良く検出された回転角によって、当該装置の機能が制御できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係るセンサユニット、光位置検出機器及び光位置検出システムによれば、送信器が発光した際、受光するセンサの回転角を検出することが可能なセンサユニット、光位置検出機器、光位置検出システムを提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施の形態１に係るセンサユニットの構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示したセンサユニットのセンサ部の構成を示す概略図であり、（Ａ）はセンサ部全体の構成を示す概略図、（Ｂ）はセンサ部の一部を拡大した図である。
【図３】図１に示したセンサユニットのセンサ部の構成を示す概略図であり、（Ａ）は光の回転角が０°、（Ｂ）は光の回転角が３０°の場合である。
【図４】図１に示したセンサユニットのセンサ部の構成を示す概略図であり、（Ａ）は光の回転角が０°、（Ｂ）は光の回転角が３０°の場合である。
【図５】実施の形態２に係るセンサユニットのセンサ部の構成を示す概略図である。
【図６】実施の形態２に係るセンサユニットのセンサ部の構成を示す概略図である。
【図７】センサユニットを用いたエアコンディショナの概略図である。
【図８】従来のセンサユニットの構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明に係るセンサユニットの一態様は、照射された光の光強度を検出する複数の第１の光センサが配置されたセンサ部と、前記検出された光強度及び前記光強度を検出した２以上の前記第１の光センサの位置を用いて、前記光の回転角を計算する計算部と、を備え、前記センサ部において、前記複数の第１の光センサは、前記光の進行方向と直交する面において円形状に配置されている。
【００１６】
この構成によれば、第１の光センサを円形状に配置することによって、すべての第１の光センサが中心からの角度に対して同一条件で光（スリット拡散光）が照射されることになる。したがって、第１の光センサを四角に配置した場合の角に比べて、精度良く光の検出を行うことが可能となる。
【００１７】
また、前記センサユニットは、さらに、前記センサ部の中心に、光の光強度を検出する、前記複数の第１の光センサと異なる第２の光センサを備えてもよい。
【００１８】
この構成によれば、センサ部の円形状の中心部に配置された第２の光センサに光の交差部が当たっていることを確認した後、第１の光センサで検出された光の回転角を計算することができ、より精度良く光の回転角を求めることができる。
【００１９】
また、前記複数の第１の光センサは、前記光の幅よりも狭い間隔で配置されていてもよい。
【００２０】
この構成によれば、複数の第１の光センサのいずれかに光が照射されるので、光の光強度を精度良く検出することができる。
【００２１】
また、前記光は、前記面において直線状であってもよい。
【００２２】
この構成によれば、センサ部に照射された光は、少なくとも２つの第１の光センサにより検出されるので、２つの第１の光センサを結んだ直線の角度から、光の回転角を求めることができる。
【００２３】
また、前記光は、前記面において十字状であってもよい。
【００２４】
この構成によれば、センサ部に照射された光は、少なくとも４つの第１の光センサにより検出されるので、光の回転角をより精度良く求めることができる。
【００２５】
また、前記光は、前記面における前記光が照射された部分の中心の光強度が最も強くてもよい。
【００２６】
この構成によれば、第１の光センサで検出される光の強度から、光の位置を検出することができるので、光の回転角をより精度良く求めることができる。
【００２７】
また、本発明に係る光位置検出機器の一態様は、上記した特徴を有するセンサユニットと、前記光の回転角により制御される装置と、を備える。
【００２８】
この構成によれば、第１の光センサを円形状に配置することによって、すべての第１の光センサは中心からの角度に対して同一条件で光（スリット拡散光）が照射されることになる。したがって、光位置検出機器において、精度良く拡散光の検出を行うことが可能となる。
【００２９】
また、本発明に係る光位置検出システムの一態様は、上記した特徴を有するセンサユニットと、前記光の回転角により制御される装置と、前記光を出力する送信器と、を備える。
【００３０】
この構成によれば、第１の光センサを円形状に配置することによって、すべての第１の光センサが中心からの角度に対して同一条件で光（スリット拡散光）が照射されることになる。したがって、光位置検出システムにおいて、精度良く光の検出を行うことが可能となる。
【００３１】
（本発明の基礎となった知見）
はじめに、本発明の基礎となった知見について説明する。
【００３２】
図８は、従来のセンサユニットの構成を示すブロック図である。従来のセンサユニットは、例えば、テレビの画面の外枠に配置された光センサに対し、リモコン等による操作光を照射する場合等に用いられることが知られている。
【００３３】
図８に示すように、従来のセンサユニット２００は、複数の光センサ２１０を有するセンサ部と、各光センサ２１０が接続された計算部２１１とで構成されている。
【００３４】
センサユニット２００のセンサ部においては、複数の光センサ２１０は、矩形状に配置されている。センサ部には、例えば、照射された光の形状が十字状である十字光が照射される。光センサ２１０が矩形状に配置されている場合、各光センサ２１０に照射される十字光は均一ではなく、矩形状の角に配置される光の強度の検出精度が悪くなる。したがって、光センサ２１０の配置される位置によって、検出される光の強度に差が生じるという課題があった。
【００３５】
そこで、本発明の一態様に係るセンサユニットは、照射された光の光強度を検出する複数の第１の光センサが配置されたセンサ部と、前記検出された光強度及び前記光強度を検出した２以上の前記第１の光センサの位置を用いて、前記光の回転角を計算する計算部と、を備え、前記センサ部において、前記複数の第１の光センサは、前記光の進行方向と直交する面において円形状に配置されている。
【００３６】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の説明は、いずれも本実施の形態の一具体例を示すものである。したがって、以下で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成として説明される。
【００３７】
（実施の形態１）
はじめに、本発明の実施の形態１について説明する。
【００３８】
図１は、本発明の実施の形態１に係るセンサユニットのブロック図である。
【００３９】
同図に示すように、センサユニット１は、複数の光センサ１０が配置されたセンサ部と、計算部１１と、光センサ１０で検出され光の光強度を計算部１１に伝達する信号配線とで構成されている。なお、光センサ１０は、本発明における第１の光センサに相当する。
【００４０】
光センサ１０は、照射された光、例えば、スリットを介して拡散する拡散光を検出する光センサであり、光の進行方向と直交する面において円形状に配置されている。各光センサ１０は、光センサ１０が配置された面において円形状に配置されている。また、各光センサ１０は、円形状の中心からの角度が等間隔になるように配置されている。例えば、図１に示すセンサ部は、１６個の光センサ１０が２２．５°の角度で等間隔に配置されている。なお、光センサ１０の数は１６個に限らず、例えば、１２８個であってもよいし、２５６個であってもよい。また、円形状には、真円及び楕円の形状が含まれる。
【００４１】
なお、ここでいう拡散光とは、例えば、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）から出力される光を、所定の幅を有するスリットを通すか、または入射光を拡散させる形状を有するレンズを通すことで、所定の形状に拡散させた光である。また、拡散光は、ＬＥＤから出力される光（可視光）に限らず、赤外線やレーザであってもよいし、電波や音波であってもよい。
【００４２】
また、複数の光センサ１０の間隔は、前記拡散光の幅よりも狭い間隔で配置されている。
【００４３】
また、各光センサ１０には、信号配線が設けられ、各光センサ１０で検出された光強度は計算部１１に伝達される。
【００４４】
計算部１１は、各光センサ１０で検出された拡散光の光強度から、照射された拡散光の回転角を計算する。すなわち、どの光センサ１０に拡散光が強く当たっているか光の強度を検出し、その強度を補間して光強度の一番強い点を計算する。これにより、拡散光が照射された点（センサ位置）が特定できる。拡散光が光の進行方向と直交する面において直線状の場合、光の進行方向と直交する面において円形状に配置された光センサ１０のうち少なくとも２点で拡散光が検出できれば、この２点を結んだ直線から拡散光の位置が特定できる。また、所定の２点を結んだ直線を基準とすることにより、その基準からの拡散光の回転角を求めることができる。
【００４５】
このように光の進行方向と直交する面において円形状に配置された光センサ１０と従来の矩形状に配置された光センサとの違いを、図２の（Ａ）及び（Ｂ）を用いて説明する。
【００４６】
図２は、図１に示したセンサユニット１のセンサ部の構成を示す概略図であり、（Ａ）はセンサ部全体の構成を示す概略図、（Ｂ）はセンサ部の一部を拡大した図である。
【００４７】
拡散光の回転角を精度良く求めるためには、円形状の中心から放射線状に伸びた線上に光センサを配置することが好ましい。図２の（Ａ）に示すように、光センサ１０が光の進行方向と直交する面において円形状に配置される場合は、全ての光センサ１０が円形状の中心位置から同一の条件で配置されることになる。しかし、図２の（Ｂ）に示すように、光センサ１０が光の進行方向と直交する面において矩形状に配置される場合は、矩形状の角において、矩形状の中心位置からの光センサ１０の配置位置がまばらになり、拡散光の検出精度が悪くなる。拡散光の検出精度を向上するには光センサ１０の数を増加するしかなく、計算部１１の規模も大きくなり、製造コストが高くなる。
【００４８】
図２の（Ａ）に示すように、光センサ１０が円形状に配置されることにより、全ての光センサ１０が光の進行方向と直交する面における円形状の中心位置から同一の条件で配置されるため、このような問題は解消される。
【００４９】
ここで、拡散光の回転角を求める一例を、図３の（Ａ）及び（Ｂ）を用いて説明する。図３は、図１に示したセンサユニット１のセンサ部の構成を示す概略図であり、（Ａ）は光の回転角が０°、（Ｂ）は光の回転角が３０°の場合である。
【００５０】
図３の（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、光センサ１０が２２．５°に１個、すなわち、１６個配置されている場合を考える。なお、図３の（Ａ）及び（Ｂ）において、１６個の光センサ１０は、それぞれ光センサｓ１〜ｓ１６と称して説明する。
【００５１】
はじめに、拡散光がセンサ部の円形状の中心を通る場合の、拡散光の回転角の検出について説明する。
【００５２】
図３の（Ａ）に示すように、センサ部に対し垂直に直線状の拡散光が当たっている場合、光センサｓ１と光センサｓ９において拡散光が検出され、その他の光センサにおいては拡散光の強度はほぼ０で検出される。この場合を、拡散光の回転角０°（垂直を基準）とする。
【００５３】
拡散光の回転角０°の位置から拡散光を３０°時計周りに回した場合、拡散光は、図３の（Ｂ）に示すように、光センサｓ２と光センサｓ３の間に照射される。この場合、光センサｓ２における拡散光の強度と光センサｓ３における拡散光の強度比は、（４５°−３０°）：（３０°−２２．５°）になる。実際には、光センサで検出された拡散光の強度比から、回転した場所が求まることになる。
【００５４】
円形状のセンサ部の中心に対して光センサｓ２及び光センサｓ３の逆側に配置された光センサｓ１０及び光センサｓ１１における拡散光の強度比の関係も同様である。したがって、光センサｓ２と光センサｓ１０を結んだ直線と、光センサｓ３と光センサｓ１１を結んだ直線との角度から、拡散光の回転角を求めることができる。
【００５５】
次に、拡散光がセンサ部の円形状の中心を通らない場合の、拡散光の回転角の検出について説明する。図４は、図１に示したセンサユニット１のセンサ部の構成を示す概略図であり、（Ａ）は光の回転角が０°、（Ｂ）は光の回転角が３０°の場合である。
【００５６】
図４の（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、拡散光の直線が、センサ部の円形状の中心を通らない場合も同様である。
【００５７】
光センサｓ１〜ｓ１６の位置関係はあらかじめわかっているので、図４の（Ａ）に示すように、光センサｓ２と光センサｓ８で検出される拡散光の強度から、この場合の回転角は０°と求まる。拡散光がここから時計周りに３０°回転した場合は、図４の（Ｂ）に示すように、光センサｓ３と光センサｓ４で検出される拡散光の強度比と、光センサｓ８と光センサｓ９で検出される拡散光の強度比から回転角が求まる。
【００５８】
拡散光の回転角が時間とともにどう変化するかを検出すれば、拡散光を照射する機器（送信器）がユーザにより時計周りに動かされたか、反時計周りに動かされたかも検出することができる。
【００５９】
従来のテレビジョンのリモコンで使用されている拡散光は、光の進行方向と直交する面において十字状の形状をした十字光である。この場合、センサ部において十字光は４つの点（光センサ）で検出されることになる。したがって、直角に交差する拡散光の直線２本の位置により、拡散光が直線の場合よりもさらに正確に拡散光（十字光）の回転角を求めることができる（ただし、検出できる回転角は０°から９０°の範囲内である）。
【００６０】
以上、本実施の形態に係るセンサユニット１によると、拡散光が検出された光センサの位置から、拡散光の回転角を求めることができる。したがって、拡散光を照射する機器（送信器）がユーザにより回転された角度を求めることができるので、当該回転角により拡散光が照射された機器を制御することができる。
【００６１】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について説明する。
【００６２】
図５及び図６は、本実施の形態に係るセンサユニット１のセンサ部の構成を示す概略図である。
【００６３】
センサユニット１は、図６に示すように、円形状のセンサ部の中心に、さらに光センサ３０を配置することも可能である。なお、光センサ３０は、本発明における第２の光センサに相当する。
【００６４】
図６に示すように拡散光が十字光４０の場合、十字光４０の中心が円形状に配置されたセンサ部１０の近くに来ると、十字光の光強度を光センサ１０により４点で検出することが困難となる。そこで、センサ部の円形状の中心にも光センサ３０を配置すれば、十字光４０の交差部がセンサ部の円形状の中心の光センサ３０に当たっているかどうかを検出することが可能となる。したがって、円形状のセンサ部の中心部に配置された光センサ３０に十字光４０の交差部が当たっていることを確認した後、十字光４０の回転角を計算することができ、より精度高く拡散光（十字光４０）の回転角を求めることができる。
【００６５】
なお、拡散光は、十字光でなくても、強度分布を有していてもよい。例えば、拡散光が照射された面において、当該面におけるセンサ部の中心の光強度が最も強い構成であってもよい。この構成であっても、上記した十字光４０と同様に、拡散光の回転角を計算することができる。
【００６６】
（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３について説明する。
【００６７】
本実施の形態では、上記した実施の形態１及び２に係るセンサユニットを使用した光位置検出機器について説明する。上記した実施の形態によると、センサユニット１を光位置検出機器に用いれば、精度良く検出した回転角を用いて、光位置検出機器の制御をすることが可能となる。
【００６８】
例えば、光位置検出機器として、エアコンディショナ１００に上記したセンサユニット１を取り付けることができる。図７は、センサユニット１を用いたエアコンディショナ１００の概略図である。
【００６９】
図７に示すように、センサユニット１をエアコンディショナ１００に取り付けた場合、エアコンディショナ１００の温度調整をセンサユニット１の拡散光の回転角に割り当てれば、回転角で温度を調整することが出来る。すなわち、例えば、拡散光の送信器として他の機器にも使用することができる汎用のリモコンを使用し、当該リモコンから出射される拡散光の回転角を検出することにより、エアコンディショナ１００の温度を調整することができる構成としてもよい。
【００７０】
このように、本実施の形態に係る光位置検出機器によれば、操作者はダイヤルを回すように感覚的に、エアコンディショナ１００等の装置の操作を行うことができる。
【００７１】
また、図７に示すように、センサユニット１を備えたエアコンディショナ１００と、拡散光の送信器であるリモコン装置１２０とで、光位置検出システムを構成してもよい。
【００７２】
当該光位置検出システムでは、エアコンディショナ１００には、専用のリモコン装置１２０が備えられている。この構成によれば、リモコン装置１２０の操作者は、ダイヤルを回すように感覚的に、エアコンディショナ１００等の装置の操作を行うことができる。
【００７３】
なお、上記した光位置検出機器は、エアコンディショナ１００に限らずその他の装置であってもよい。例えば、光位置検出機器は、照明装置、扇風機であってもよい。この場合、光位置検出機器が照明であれば照度、扇風機であれば風量などを操作することが考えられる。したがって、上記したセンサユニット１は、さまざまな応用が可能である。
【００７４】
以上、本実施の形態に係る光位置検出機器、および、光位置検出システムによると、センサユニットのセンサ部に照射された拡散光の回転角を検出することにより、装置の操作を行うことができる。これにより、操作者はダイヤルを回すように感覚的に、装置の操作を行うことができる。
【００７５】
なお、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形を行ってもよい。
【００７６】
例えば、上記したセンサユニットにおいて、光センサは光の進行方向と直交する面において円形状に配置されるが、円形状は真円であってもよいし楕円形であってもよい。
【００７７】
また、上記した拡散光は、例えば、ＬＥＤから出力される光を、所定の幅を有するスリットを通すか、または入射光を拡散させる形状を有するレンズを通すことで、所定の形状に拡散させた光であってもよいし、可視光に限らず、赤外線やレーザであってもよい。また、電波や音波であってもよい。
【００７８】
また、本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明は、リモートコントローラで制御するさまざまな機器において有用であり、精度良く回転角を検出することによって、回転角での機器制御を可能とする。
【符号の説明】
【００８０】
１、２００      センサユニット
１０、２１０    光センサ（第１の光センサ）
１１、２１１    計算部
２０    拡散光
３０    光センサ（第２の光センサ）
４０    十字光
１００    エアコンディショナ（光位置検出機器）
１２０    リモコン装置（送信器）
【図１】
2014174732.tif 000003
【図２】
2014174732.tif 000004
【図３】
2014174732.tif 000005
【図４】
2014174732.tif 000006
【図５】
2014174732.tif 000007
【図６】
2014174732.tif 000008
【図７】
2014174732.tif 000009
【図８】
2014174732.tif 000010