(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
照射光を出射する照射部と、
前記照射光が対象物により反射することによる反射光を受光する受光部と、
前記受光部の受光結果に基づいて、前記対象物の位置検出用情報を検出する検出部と、
表示部を有する情報処理装置の前記表示部に、少なくとも前記照射部と前記受光部とを着脱自在に取り付けるための取り付け部と、
前記情報処理装置との間で情報を通信するためのインターフェース部とを含み、
前記受光部は、複数の受光ユニットを有し、
前記複数の受光ユニットは、前記表示部の表示面に交差する方向に沿って配置されることを特徴とする光学式検出装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記複数の受光ユニットは、前記表示面に交差する方向での高さが異なる位置に配置されることを特徴とする光学式検出装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記複数の受光ユニットは、前記表示面がＸ−Ｙ平面に沿った面である場合に、前記表示面に交差する方向での高さが異なり、かつ、異なるＸ座標位置に配置されることを特徴とする光学式検出装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、
前記複数の受光ユニットは、前記表示面に交差する方向の入射光を制限する入射光制限部を有し、
前記表示面からの距離が短いほど、前記入射光の制限の度合いが強く設定されることを特徴とする光学式位置検出装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかにおいて、
前記インターフェース部は、前記位置検出用情報を前記情報処理装置に送信することを特徴とする光学式検出装置。
【請求項６】
請求項５において、
前記インターフェース部は、位置検出のキャリブレーション処理のためのキャリブレーション用情報を前記情報処理装置に送信することを特徴とする光学式検出装置。
【請求項７】
請求項６において、
前記キャリブレーション用情報は、キャリブレーション用プログラムであることを特徴とする光学式検出装置。
【請求項８】
請求項７において、
前記情報処理装置は、前記キャリブレーション用プログラムに基づいて、前記表示部にキャリブレーション用画面を表示し、
前記検出部は、前記キャリブレーション用画面が表示された後に、キャリブレーション用座標位置に対応する前記位置検出用情報を検出し、
前記インターフェース部は、前記キャリブレーション用座標位置に対応する前記位置検出用情報を前記情報処理装置に送信し、
前記情報処理装置は、受信した前記位置検出用情報に基づいて、前記キャリブレーション処理を行うことを特徴とする光学式検出装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかにおいて、
前記インターフェース部を介して前記情報処理装置から供給される電源に基づいて、動作することを特徴とする光学式検出装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかにおいて、
前記インターフェース部は、ＵＳＢインターフェースであることを特徴とする光学式検出装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれかにおいて、
前記照射部は、
光源光を出射する光源部と、
前記光源部からの前記光源光を曲線状の導光経路に沿って導光する曲線形状のライトガイドと、
前記ライトガイドの外周側から出射される前記光源光を受け、曲線形状の前記ライトガイドの内周側から外周側へと向かう方向に前記照射光の照射方向を設定する照射方向設定部とを含むことを特徴とする光学式検出装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれかに記載の光学式検出装置と、
前記情報処理装置とを含むことを特徴とする情報処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学式検出装置及び情報処理システム等に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話、パーソナルコンピューター、カーナビゲーション装置、券売機、銀行の端末などの電子機器では、近年、表示部の前面にタッチパネルが配置された位置検出機能付きの表示装置が用いられる。この表示装置によれば、ユーザーは、表示部に表示された画像を参照しながら、表示画像のアイコン等をポインティングしたり、情報を入力することが可能になる。このようなタッチパネルによる位置検出方式としては、例えば抵抗膜方式や静電容量方式などが知られている。
【０００３】
しかしこのようなタッチパネルは、電子機器の表示部に始めから装着されたものであり、タッチパネルが装着されていないノート型パーソナルコンピューターなどでは、後付けでタッチパネル機能を付加することが難しく、指先のタッチによる操作指示を実現することが難しい。またタッチパネルでは、指先等を画面に接触させるために、画面が汚れたり、傷ついたり、さらに液晶の画素破壊などが生じるおそれがある。
【０００４】
一方、投写型表示装置（プロジェクター）やデジタルサイネージ用の表示装置では、携帯電話やパーソナルコンピューターの表示装置に比べて、その表示エリアが広い。従って、これらの表示装置においても、上述の抵抗膜方式や静電容量方式によるタッチパネル機能を後付けで実現することは難しい。なお、投写型表示装置の場合には、特許文献１、２がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−３４５０８５号公報
【特許文献２】特開２００１−１４２６４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の幾つかの態様によれば、表示部に後付けで取り付けることにより、位置検出機能を付加することができる光学式検出装置及び情報処理システム等を提供できる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、照射光を出射する照射部と、前記照射光が対象物により反射することによる反射光を受光する受光部と、前記受光部の受光結果に基づいて、前記対象物の位置検出用情報を検出する検出部と、表示部を有する情報処理装置の前記表示部に、光学的検出装置を着脱自在に取り付けるための取り付け部と、前記情報処理装置との間で情報を通信するためのインターフェース部とを含む光学式検出装置に関係する。
【０００８】
本発明の一態様によれば、情報処理装置の表示部に光学的検出装置を着脱自在に取り付けることができるから、位置検出機能を持たない表示部に後付けで装着して、位置検出機能を付加することができる。またインターフェース部を介して、光学式検出装置と情報処理装置との間で情報を通信することができるから、対象物の位置検出用情報を情報処理装置に送信することができる。その結果、位置検出用情報と情報処理装置に対する指示とを対応付けることができるから、ユーザーは指先などを動かすことにより、例えばホバリング操作や確定操作などの操作指示を情報処理装置に与えることなどが可能になる。
【０００９】
また本発明の一態様では、前記インターフェース部は、前記位置検出用情報を前記情報処理装置に送信してもよい。
【００１０】
このようにすれば、情報処理装置は、インターフェース部を介して、位置検出用情報を受け取ることができるから、位置検出用情報に基づいて必要な処理を行うことができる。
【００１１】
また本発明の一態様では、前記インターフェース部は、位置検出のキャリブレーション処理のためのキャリブレーション用情報を前記情報処理装置に送信してもよい。
【００１２】
このようにすれば、情報処理装置は、受信したキャリブレーション用情報に基づいてキャリブレーション処理を行うことができる。その結果、検出エリア等の広さに応じてキャリブレーション処理を行うことができるから、表示部の表示サイズ等が変化しても所望の検出精度を確保することなどが可能になる。
【００１３】
また本発明の一態様では、前記キャリブレーション用情報は、キャリブレーション用プログラムであってもよい。
【００１４】
このようにすれば、情報処理装置は、受信したキャリブレーション用プログラムをインストールし実行することで、キャリブレーション処理を行うことができる。
【００１５】
また本発明の一態様では、前記情報処理装置は、前記キャリブレーション用プログラムに基づいて、前記表示部にキャリブレーション用画面を表示し、前記検出部は、前記キャリブレーション用画面が表示された後に、キャリブレーション用座標位置に対応する前記位置検出用情報を検出し、前記インターフェース部は、前記キャリブレーション用座標位置に対応する前記位置検出用情報を前記情報処理装置に送信し、前記情報処理装置は、受信した前記位置検出用情報に基づいて、前記キャリブレーション処理を行ってもよい。
【００１６】
このようにすれば、表示部に表示されたキャリブレーション用画面に従って、ユーザーがキャリブレーション用座標位置を例えば指、ペン、ポインティングデバイスなどでポインティングし、それを光学式検出装置が検出し、検出結果である位置検出用情報とキャリブレーション用座標位置とが対応するように、情報処理装置がキャリブレーション処理を実行することができる。
【００１７】
また本発明の一態様では、前記インターフェース部を介して前記情報処理装置から供給される電源に基づいて、動作してもよい。
【００１８】
このようにすれば、情報処理装置のインターフェース部に接続することで、動作に必要な電源を確保することができる。その結果、光学式検出装置のための専用の電源が不要になる。
【００１９】
また本発明の一態様では、前記インターフェース部は、ＵＳＢインターフェースであってもよい。
【００２０】
このようにすれば、ＵＳＢインターフェースを介して、光学式検出装置の動作に必要な電源を供給することができる。またＵＳＢインターフェースを介して、情報処理装置と光学式検出装置との間で情報の通信を行うことができる。
【００２１】
また本発明の一態様では、前記受光部は、複数の受光ユニットを有し、前記複数の受光ユニットは、前記表示部の表示面に交差する方向に沿って配置されてもよい。
【００２２】
このようにすれば、受光ユニットはそれぞれ異なる検出エリアからの反射光を受光することができる。こうすることで、対象物がどの検出エリアに存在するかを検出することができる。
【００２３】
また本発明の一態様では、前記複数の受光ユニットは、前記表示面に交差する方向での高さが異なる位置に配置されてもよい。
【００２４】
このようにすれば、受光ユニットは、表示面に交差する方向での高さが異なる検出エリアからの反射光をそれぞれ受光することができる。その結果、表示面に交差する方向についての位置検出用情報を検出することが可能になる。
【００２５】
また本発明の一態様では、前記複数の受光ユニットは、前記表示面がＸ−Ｙ平面に沿った面である場合に、前記表示面に交差する方向での高さが異なり、かつ、異なるＸ座標位置に配置されてもよい。
【００２６】
このようにすれば、受光ユニットは、表示面に交差する方向での高さが異なる検出エリアからの反射光をそれぞれ受光することができる。さらに受光ユニットは、それぞれ異なるＸ座標位置に配置されてもよいから、情報処理装置の表示部に取り付ける際の取り付け位置を同一にする必要がなくなる。
【００２７】
また本発明の一態様では、前記複数の受光ユニットは、前記表示面に交差する方向の入射光を制限する入射光制限部を有し、前記表示面からの距離が短いほど、前記入射光の制限の度合いが強く設定されてもよい。
【００２８】
このようにすれば、表示面からの距離が短いほど検出エリアを狭く設定し、表示面からの距離が長いほど検出エリアを広く設定することができる。その結果、表示面に近い検出エリアでは、検出精度を高くし、表示面から遠い検出エリアでは、検出精度を落とすことができるから、用途に合った効率の良い検出などが可能になる。
【００２９】
また本発明の一態様では、前記照射部は、光源光を出射する光源部と、前記光源部からの前記光源光を曲線状の導光経路に沿って導光する曲線形状のライトガイドと、前記ライトガイドの外周側から出射される前記光源光を受け、曲線形状の前記ライトガイドの内周側から外周側へと向かう方向に前記照射光の照射方向を設定する照射方向設定部とを含んでもよい。
【００３０】
このようにすれば、ライトガイドの一端側の強度が高く、他端側の強度が弱くなる照射光強度分布を形成することができる。その結果、環境光などの外乱光の影響を抑えることができるから、より精度の高い対象物の検出が可能になる。
【００３１】
本発明の他の態様は、上記いずれかに記載の光学式検出装置と、前記情報処理装置とを含む情報処理システムに関係する。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１（Ａ）、図１（Ｂ）は、光学式検出装置の基本的な構成例。
【図２】キャリブレーション処理のフローチャートの一例。
【図３】図３（Ａ）〜図３（Ｃ）は、キャリブレーション用画面の例。
【図４】キャリブレーション処理のフローチャートの一例。
【図５】図５（Ａ）、図５（Ｂ）は、Ｚ１、Ｚ２に関するキャリブレーション処理を説明する図。
【図６】受光部の第１の構成例。
【図７】受光部の第２の構成例。
【図８】図８（Ａ）、図８（Ｂ）は、受光ユニットの構成例。
【図９】照射部の詳細な構成例。
【図１０】図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）は、座標情報検出の手法を説明する図。
【図１１】図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）は、発光制御信号の信号波形例。
【図１２】照射部の変形例
【図１３】図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）は、情報処理システムの構成例。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお以下に説明する本実施形態は特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。
【００３４】
１．光学式検出装置
図１（Ａ）、図１（Ｂ）に、本実施形態の光学式検出装置及び情報処理システムの基本的な構成例を示す。本実施形態の光学式検出装置１００は、検出部１１０、インターフェース部１２０、照射部ＥＵ、受光部ＲＵ及び取り付け部ＭＴＵを含む。また、本実施形態の情報処理システムは、光学式検出装置１００及び情報処理装置２００を含む。なお、本実施形態の光学式検出装置１００及び情報処理システムは図１（Ａ）、図１（Ｂ）の構成に限定されず、その構成要素の一部を省略したり、他の構成要素に置き換えたり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。
【００３５】
検出部１１０は、照射光ＬＴが対象物ＯＢにより反射することによる反射光ＬＲの受光結果に基づいて、対象物ＯＢの位置検出用情報ＩＤＥＴを検出する。具体的には、例えば図１（Ｂ）に示すように、検出部１１０は、対象物ＯＢが検出されるエリアである検出エリアＲＤＥＴがＸ−Ｙ平面に沿った対象面に対して設定される場合に、検出エリアＲＤＥＴに存在する対象物ＯＢのＸ座標位置及びＹ座標位置に関する位置検出用情報ＩＤＥＴを検出する。また位置検出用情報ＩＤＥＴは、対象物ＯＢのＺ座標位置に関する位置検出用情報をさらに含んでもよい。なお、位置検出用情報ＩＤＥＴを検出する手法については、後述する。
【００３６】
ここでＸ−Ｙ平面とは、例えば表示部２２０によって規定される対象面（表示面）に沿った平面である。対象面とは、検出エリアＲＤＥＴの設定対象となる面であって、例えば情報処理装置のディスプレイの表示面、或いは投射型表示装置の投影面、或いはデジタルサイネージにおけるディスプレイ面などである。
【００３７】
検出エリアＲＤＥＴとは、対象物ＯＢが検出されるエリア（領域）であって、具体的には、例えば照射光ＬＴが対象物ＯＢに反射されることによる反射光ＬＲを、受光部ＲＵが受光して、対象物ＯＢを検出することができるエリアである。より具体的には、受光部ＲＵが反射光ＬＲを受光して対象物ＯＢを検出することが可能であって、かつ、その検出精度について、許容できる範囲の精度が確保できるエリアである。
【００３８】
インターフェース部１２０は、情報処理装置２００との間で情報を通信する。具体的には、インターフェース部１２０は、例えばＵＳＢインターフェースであって、位置検出用情報ＩＤＥＴを情報処理装置２００に送信し、また位置検出のキャリブレーション処理のためのキャリブレーション用情報ＩＣＲＢを情報処理装置２００に送信する。より具体的には、このキャリブレーション用情報ＩＣＲＢはキャリブレーション用プログラムであって、このキャリブレーション用プログラムにより、キャリブレーション処理が実行される。
【００３９】
キャリブレーション処理とは、光学式検出装置１００が検出した位置検出用情報ＩＤＥＴに基づいて、情報処理装置２００が、検出エリアＲＤＥＴ内において対象物ＯＢが存在する座標位置を正しく算出するための処理である。具体的には、例えば表示部２２０に表示されたキャリブレーション用画面に従って、ユーザーが指定されたキャリブレーション用座標位置を対象物（指先、ペン先等）でポインティングし、それを光学式検出装置１００が検出し、検出結果である位置検出用情報ＩＤＥＴとキャリブレーション用座標位置とが対応するように、情報処理装置２００がキャリブレーション処理を実行する。こうすることで、検出エリアのサイズ等が変化しても、所望の検出精度を確保することができる。なお、キャリブレーション用座標位置は、検出エリアＲＤＥＴ内に複数個設けることができる。
【００４０】
キャリブレーション処理が実行される期間では、キャリブレーション用プログラムに基づいて、情報処理装置２００が表示部２２０にキャリブレーション用画面を表示し、その後に検出部１１０がキャリブレーション用座標位置に対応する位置検出用情報ＩＤＥＴを検出し、インターフェース部１２０がキャリブレーション用座標位置に対応する位置検出用情報ＩＤＥＴを情報処理装置２００に送信する。そして情報処理装置２００は、受信した位置検出用情報ＩＤＥＴに基づいて、キャリブレーション処理を行う。
【００４１】
またインターフェース部１２０を介して、情報処理装置２００から光学式検出装置１００に電源が供給される。具体的には、例えば第１の電源電圧ＶＤＤ及び第２の電源電圧ＶＳＳが供給され、光学式検出装置１００はこれらの電源電圧に基づいて動作する。例えばＵＳＢインターフェースの場合では、第１の電源電圧ＶＤＤとして、ＶＢＵＳ端子から５Ｖの電源電圧が供給され、第２の電源電圧ＶＳＳとしてＧＮＤ端子（０Ｖ）が用いられる。
【００４２】
照射部ＥＵは、検出エリアＲＤＥＴに対して照射光ＬＴを出射する。後述するように、照射部ＥＵは、ＬＥＤ（発光ダイオード）等の発光素子から成る光源部を含み、光源部が発光することで、例えば赤外光（可視光領域に近い近赤外線）を出射する。
【００４３】
受光部ＲＵは、照射光ＬＴが対象物ＯＢにより反射することによる反射光ＬＲを受光する。受光部ＲＵは、複数の受光ユニットＰＤを含んでもよい。受光ユニットＰＤは、例えばフォトダイオードやフォトトランジスターなどを用いることができる。
【００４４】
取り付け部ＭＴＵは、情報処理装置２００の表示部２２０に、光学的検出装置１００を着脱自在に取り付けるためのものである。この取り付け部ＭＴＵは、例えばクリップで表示部２２０の端を挟むようにしたり、ネジ等で表示部２２０の端に固定するようにしてもよい。また、取り付け位置は、図１（Ａ）に示すように表示部２２０の上端に限定されるものではなく、例えば下端、左端又は右端に取り付けてもよいし、或いはコーナーに取り付けてもよい。取り付け部ＭＴＵにより、本実施形態の光学式検出装置１００を後付けで表示部（ディスプレイなど）に取り付けることができるから、表示部に手を加えることなしにタッチパネルのような位置検出機能を持たせることができる。
【００４５】
情報処理装置２００は、例えばノート型などのパーソナルコンピューター（ＰＣ）であって、制御部２１０、表示部２２０、インターフェース部２３０及び記憶部２４０を含む。制御部２１０は、例えばＣＰＵなどであって、実行されるプログラムに基づいて、データ処理、通信処理、表示処理等を制御する。表示部２２０は、例えば液晶パネル等のディスプレイであって、制御部２１０の制御に基づいて画像を表示する。インターフェース部２３０は、例えばＵＳＢインターフェースであって、光学式検出装置１００との間の通信を行い、また光学式検出装置１００に電源を供給する。記憶部２４０は、プログラム及びデータなどを記憶する。
【００４６】
情報処理装置２００は、例えば画像投影装置に接続され、スクリーンに画像が表示されるＰＣであってもよいし、ホワイトボードに書かれる手書き文字等を認識する情報処理装置などであってもよい。
【００４７】
本実施形態の光学式検出装置によれば、検出装置を後付けでディスプレイに取り付けることができるから、液晶パネル等のディスプレイに手を加えることなしにタッチパネルのような位置検出機能を付加することができる。さらにキャリブレーション処理により、必要な検出精度を確保することができるから、サイズの異なる様々なディスプレイに対して１つの光学式検出装置で対応することが可能になる。例えばノート型ＰＣのディスプレイのように表示エリアが小さい場合であっても、画像投影装置のスクリーンのように表示エリアが大きい場合であっても、それぞれのサイズに合わせて光学式検出装置を用意する必要がなく、同一の光学式検出装置で対応することが可能になる。
【００４８】
またタッチパネルでは、指先等を画面に接触させるために、画面が汚れたり、傷ついたり、さらに液晶の画素破壊などが生じるおそれがある。また不特定多数のユーザーが使用するタッチパネルでは、直接接触することで衛生上の問題が生じるおそれもある。本実施形態の光学式検出装置によれば、タッチパネルのように指先等を画面に接触させなくても操作指示を与えることができるから、このような問題が生じるおそれが低減される。
【００４９】
図２は、Ｘ座標位置検出及びＹ座標位置検出のキャリブレーション処理のフローチャートの一例である。
【００５０】
最初に、光学式検出装置１００を、取り付け部ＭＴＵにより表示部２２０に取り付け、ＵＳＢケーブルにより情報処理装置２００（ＰＣ）と光学式検出装置１００とを接続する。そしてＵＳＢを介して、ＰＣ２００から光学式検出装置１００に対して電源が供給される（ステップＳ１）。
【００５１】
次に、ＵＳＢを介して、光学式検出装置１００からＰＣ２００に対してキャリブレーション用プログラムが送信される（ステップＳ２）。そしてＰＣ２００において、キャリブレーション用プログラムがインストールされる（ステップＳ３）。この時ディスプレイには、例えば図３（Ａ）に示すメッセージが表示される。なお、キャリブレーション用プログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の光ディスク、ハードディスク、ＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性記憶装置などの記憶媒体に格納される。
【００５２】
ＰＣ２００においてキャリブレーション用プログラムが実行されると、キャリブレーション開始選択画面（例えば図３（Ｂ）に示す画面）がディスプレイ２２０に表示される（ステップＳ４）。そしてユーザーがキャリブレーション処理の開始を選択した場合は（ステップＳ５：ＹＥＳ）、ＰＣ２００がキャリブレーション用画面の画像をディスプレイ２２０に表示する（ステップＳ６）。またユーザーがキャリブレーション処理の開始を選択しない場合は（ステップＳ５：ＮＯ）、選択待ちの状態を継続する。
【００５３】
ステップＳ６で表示されるキャリブレーション用画面は、例えば図３（Ｃ）に示す画面であって、９個のキャリブレーション用座標位置（ポイント）Ｐ１〜Ｐ９が画面上に表示される。ユーザーがカーソルのあるポイント（図３（Ｃ）ではＰ１）を指先又はペン先等で指示（ポインティング）することにより、キャリブレーション用座標位置を入力することができる。
【００５４】
続いて、ユーザーが指先などで指示した位置を光学式検出装置１００が検出する（ステップＳ７）。検出されたＸ座標位置及びＹ座標位置に関する位置検出用情報は、ＵＳＢを介して、ＰＣ２００に送信される（ステップＳ８）。そしてＰＣ２００は、受信した位置検出用情報に基づいて、ユーザーにより指示された位置を判断してキャリブレーション処理を実行する（ステップＳ９）。
【００５５】
ユーザーが指示するポイント（キャリブレーション用座標位置）が複数ある場合には、ステップＳ１０の判断によりステップＳ７に戻って、カーソルで示された次のポイント（例えば図３（Ｃ）のＰ２）をユーザーが指示することで、指示されたポイントの位置検出用情報が検出される。
【００５６】
全てのキャリブレーション用座標位置（ポイント）について位置検出用情報の検出が完了した場合は、ステップＳ１０の判断を経て、Ｚ座標位置に関するキャリブレーション処理に進むことができる（図４のＡ１）。
【００５７】
なお、図３（Ｃ）に示すキャリブレーション用画面では、９個のキャリブレーション用座標位置が設けられているが、これより少なくてもよいし、或いはこれより多くてもよい。
【００５８】
本実施形態の光学式検出装置１００では、後述する受光部ＲＵの構成例（図６、図７）によれば、対象物ＯＢのＸ座標位置及びＹ座標位置だけではなく、Ｚ座標位置に関する位置検出用情報を検出することができる。そしてさらに対象物ＯＢのＺ座標位置に関する位置検出用情報と情報処理装置２００に対する操作指示情報とを対応付けることができる。その結果、対象物（指先、ペン先など）のＺ座標位置が所定の範囲内にある場合に、ユーザーがその対象物を操作することで、情報処理装置２００に対して、所定の操作指示を与えることが可能になる。
【００５９】
具体的には、例えば対象物のＺ座標位置がＺ１より大きく、Ｚ２（Ｚ１＜Ｚ２）以下である場合に、その指先等による操作指示はホバリング操作として認識される。このホバリング操作により、例えば表示部２２０（ディスプレイ）に表示されるカーソル等を移動させることができる。また例えば対象物のＺ座標位置がＺ１以下である場合に、その指先等による操作指示は確定操作として認識される。この確定操作により、例えば画面上のボタンを指定して所定のコマンドを実行させたり、手書き文字の入力や、画面のスクロールなどを行うことができる。
【００６０】
本実施形態の情報処理システムでは、キャリブレーション用プログラムにより、Ｚ座標位置と操作指示情報との対応付けのキャリブレーション処理を行うことができる。このキャリブレーション処理は、具体的には、対象物（指先など）による操作指示が、ホバリング操作であるか、確定操作であるかを判断するためのＺ座標のしきい値（例えば上記のＺ１、Ｚ２）を較正するための処理である。
【００６１】
このようにすることで、ユーザーは指先などを動かすことにより、ホバリング操作や確定操作などの指示を情報処理装置２００に与えることができる。さらにホバリング操作であるか、確定操作であるかを判断するためのＺ座標のしきい値（例えばＺ１、Ｚ２）を較正するためのキャリブレーション処理を行うことができるから、ユーザーは自分が操作しやすいようにＺ座標のしきい値を設定することができる。
【００６２】
図４は、Ｚ座標位置検出のキャリブレーション処理のフローチャートの一例である。始めにＺ座標位置に関するキャリブレーション開始選択画面がディスプレイ２２０に表示される（ステップＳ１１）。そしてユーザーがキャリブレーション処理の開始を選択した場合は（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、ＰＣ２００が第１の停止指示をディスプレイ２２０に表示する（ステップＳ１３）。またユーザーがキャリブレーション処理の開始を選択しない場合は（ステップＳ１２：ＮＯ）、選択待ちの状態を継続する。
【００６３】
ステップＳ１３の第１の停止指示は、Ｚ座標位置Ｚ１に関するキャリブレーション処理のために、ユーザーが対象物（指先、ペンなど）を所望のＺ座標位置に停止することを指示するものである。具体的には、例えば図５（Ａ）に示すように、「Ｚ１の位置に指を停止して下さい。」などの指示がディスプレイ２２０に表示される。
【００６４】
続いて、ユーザーが指先などで指示した位置を光学式検出装置１００が検出し（ステップＳ１４）、検出されたＺ座標位置に関する位置検出用情報は、ＵＳＢを介して、ＰＣ２００に送信される（ステップＳ１５）。そしてＰＣ２００は、受信した位置検出用情報に基づいて、ユーザーにより指示された位置を判断してＺ１に関するキャリブレーション処理を実行する（ステップＳ１６）。例えば図５（Ａ）に示すように、指先のＺ座標位置が検出されて、Ｚ１に関するキャリブレーション処理が行われる。
【００６５】
次に、ＰＣ２００は第２の停止指示をディスプレイ２２０に表示する（ステップＳ１７）。第２の停止指示は、Ｚ座標位置Ｚ２に関するキャリブレーション処理のために、ユーザーが対象物（指先、ペンなど）を所望のＺ座標位置に停止することを指示するものである。具体的には、例えば図５（Ｂ）に示すように、「Ｚ２の位置に指を停止して下さい。」などの指示がディスプレイ２２０に表示される。
【００６６】
続いて、ユーザーが指先などで指示した位置を光学式検出装置１００が検出し（ステップＳ１８）、検出されたＺ座標位置に関する位置検出用情報は、ＵＳＢを介して、ＰＣ２００に送信される（ステップＳ１９）。そしてＰＣ２００は、受信した位置検出用情報に基づいて、ユーザーにより指示された位置を判断してＺ２に関するキャリブレーション処理を実行する（ステップＳ２０）。例えば図５（Ｂ）に示すように、指先のＺ座標位置が検出されて、Ｚ２に関するキャリブレーション処理が行われる。
【００６７】
図６に、本実施形態の受光部ＲＵの第１の構成例を示す。図６に示す第１の構成例では、受光部ＲＵは３個の受光ユニットＰＤ１〜ＰＤ３（広義には複数の受光ユニット）を含み、受光ユニットＰＤ１〜ＰＤ３は表示部２２０の表示面に交差する方向に沿って配置される。具体的には、３つの受光ユニットＰＤ１〜ＰＤ３は、表示面に交差する方向での高さ（表示面からの距離）が異なる位置に配置される。或いは、表示面がＸ−Ｙ平面に沿った面である場合に、表示面に交差する方向での高さが異なり、かつ、異なるＸ座標位置に配置される。
【００６８】
受光ユニットＰＤ１〜ＰＤ３は、表示面に交差する方向の入射光を制限する入射光制限部を有する。具体的には、受光ユニットＰＤ１〜ＰＤ３は、入射光が入射する角度（例えばＺ方向の角度）を制限するためのスリット等を含み、それぞれ検出エリアＲＤＥＴ１〜ＲＤＥＴ３に存在する対象物ＯＢからの反射光ＬＲを受光する。例えば、受光ユニットＰＤ１は検出エリアＲＤＥＴ１に存在する対象物ＯＢからの反射光ＬＲを受光するが、他の検出エリアＲＤＥＴ２、ＲＤＥＴ３に存在する対象物ＯＢからの反射光ＬＲは受光しない。照射部ＥＵは、３つの検出エリアＲＤＥＴ１〜ＲＤＥＴ３に対して照射光ＬＴを出射する。なお、各検出エリアＲＤＥＴ１〜ＲＤＥＴ３は、Ｘ−Ｙ平面に沿った対象面（表示面）に対して設定されるエリアである。
【００６９】
このようにすることで、対象物ＯＢが３つの検出エリアＲＤＥＴ１〜ＲＤＥＴ３のうちのどの検出エリアに存在するかを検出することができるから、対象物のＺ座標に関する位置検出用情報を検出することができる。そして上述したように、Ｚ座標に関する位置検出用情報と操作指示情報とを対応付けるためのキャリブレーション処理を行うことができる。
【００７０】
なお、図６の構成例は３つの受光ユニットで構成されるが、４つ以上の受光ユニットを含む構成としてもよい。
【００７１】
図７に、本実施形態の受光部ＲＵの第２の構成例を示す。図７に示す第２の構成例では、受光部ＲＵは３個の受光ユニットＰＤ１〜ＰＤ３（広義には複数の受光ユニット）を含み、表示部２２０の表示面に交差する方向に沿って配置される。受光ユニットＰＤ１〜ＰＤ３は、Ｘ−Ｙ平面（表示面）に交差する方向の入射光を制限する入射光制限部を有し、表示面からの距離が短いほど、入射光の制限の度合いが強く設定される。具体的には、例えば図７に示すように、ＰＤ１に入射する入射光は最も強く制限され、ＰＤ３に入射する入射光は最も弱く制限される。その結果、表示面からの距離が長いほど、検出エリアはＺ方向に広く設定される。例えば図７に示すように、最も表示面に近い検出エリアＲＤＥＴ１はＺ方向の幅が最も狭く、最も表示面から遠い検出エリアＲＤＥＴ３はＺ方向の幅が最も広い。
【００７２】
このようにすることで、例えば確定操作のように表示面に近い検出エリアで操作が行われる場合には、検出精度を高くし、一方ホバリング操作のように表示面から遠い検出エリアで操作が行われる場合には、検出精度を落とすことができる。その結果、効率の良い位置検出、操作指示などが可能になる。
【００７３】
図８（Ａ）、図８（Ｂ）に、スリットＳＬＴ（広義には入射光制限部ＬＭＴ）を有する受光ユニットＰＤ１〜ＰＤ３の構成例を示す。図８（Ａ）に示すように、受光素子ＰＨＤの前面にスリットＳＬＴを設けて、入射する入射光を制限する。スリットＳＬＴはＸ−Ｙ平面に沿って設けられ、入射光が入射するＺ方向の角度を制限することができる。すなわち受光ユニットＰＤ１〜ＰＤ３は、スリットＳＬＴのスリット幅で規定される所定の角度の範囲で入射する入射光を受光することができる。
【００７４】
図８（Ｂ）は、スリットＳＬＴを有する受光ユニットの上から見た平面図である。例えばアルミニウム等の筐体（ケース）内に配線基板ＰＷＢが設けられ、この配線基板ＰＷＢ上に受光素子ＰＨＤが実装される。
【００７５】
図９に、本実施形態の照射部ＥＵの詳細な構成例を示す。図９の構成例の照射部ＥＵは、光源部ＬＳ１、ＬＳ２と、ライトガイドＬＧと、照射方向設定部ＬＥを含む。また反射シートＲＳを含む。そして照射方向設定部ＬＥは光学シートＰＳ及びルーバーフィルムＬＦを含む。なお、本実施形態の照射部ＥＵは、図９の構成に限定されず、その構成要素の一部を省略したり、他の構成要素に置き換えたり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。
【００７６】
光源部ＬＳ１、ＬＳ２は、光源光を出射するものであり、ＬＥＤ（発光ダイオード）等の発光素子を有する。この光源部ＬＳ１、ＬＳ２は例えば赤外光（可視光領域に近い近赤外線）の光源光を放出する。即ち、光源部ＬＳ１、ＬＳ２が発光する光源光は、ユーザーの指やタッチペン等の対象物により効率的に反射される波長帯域の光や、外乱光となる環境光にあまり含まれない波長帯域の光であることが望ましい。具体的には、人体の表面での反射率が高い波長帯域の光である８５０ｎｍ付近の波長の赤外光や、環境光にあまり含まれない波長帯域の光である９５０ｎｍ付近の赤外光などである。
【００７７】
光源部ＬＳ１は、図９のＦ１に示すようライトガイドＬＧの一端側に設けられる。また第２の光源部ＬＳ２は、Ｆ２に示すようにライトガイドＬＧの他端側に設けられる。そして光源部ＬＳ１が、ライトガイドＬＧの一端側（Ｆ１）の光入射面に対して光源光を出射することで、照射光ＬＴ１を出射し、第１の照射光強度分布ＬＩＤ１を対象物の検出エリアに形成（設定）する。一方、光源部ＬＳ２が、ライトガイドＬＧの他端側（Ｆ２）の光入射面に対して第２の光源光を出射することで、第２の照射光ＬＴ２を出射し、第１の照射光強度分布ＬＩＤ１とは強度分布が異なる第２の照射光強度分布ＬＩＤ２を検出エリアに形成する。このように照射部ＥＵは、検出エリアＲＤＥＴでの位置に応じて強度分布が異なる照射光を出射することができる。
【００７８】
ライトガイドＬＧ（導光部材）は、光源部ＬＳ１、ＬＳ２が発光した光源光を導光するものである。例えばライトガイドＬＧは、光源部ＬＳ１、ＬＳ２からの光源光を曲線状の導光経路に沿って導光し、その形状は曲線形状になっている。具体的には図９ではライガイドＬＧは円弧形状になっている。なお図９ではライトガイドＬＧはその中心角が１８０度の円弧形状になっているが、中心角が１８０度よりも小さい円弧形状であってもよい。ライトガイドＬＧは、例えばアクリル樹脂やポリカーボネートなどの透明な樹脂部材等により形成される。
【００７９】
ライトガイドＬＧの外周側及び内周側の少なくとも一方には、ライトガイドＬＧからの光源光の出光効率を調整するための加工が施されている。加工手法としては、例えば反射ドットを印刷するシルク印刷方式や、スタンパーやインジェクションで凹凸を付ける成型方式や、溝加工方式などの種々の手法を採用できる。
【００８０】
プリズムシートＰＳとルーバーフィルムＬＦにより実現される照射方向設定部ＬＥは、ライトガイドＬＧの外周側に設けられ、ライトガイドＬＧの外周側（外周面）から出射される光源光を受ける。そして曲線形状（円弧形状）のライトガイドＬＧの内周側から外周側へと向かう方向に照射方向が設定された照射光ＬＴ１、ＬＴ２を出射する。即ち、ライトガイドＬＧの外周側から出射される光源光の方向を、ライトガイドＬＧの例えば法線方向（半径方向）に沿った照射方向に設定（規制）する。これにより、ライトガイドＬＧの内周側から外周側に向かう方向に、照射光ＬＴ１、ＬＴ２が放射状に出射されるようになる。
【００８１】
このような照射光ＬＴ１、ＬＴ２の照射方向の設定は、照射方向設定部ＬＥのプリズムシートＰＳやルーバーフィルムＬＦなどにより実現される。例えばプリズムシートＰＳは、ライトガイドＬＧの外周側から低視角で出射される光源光の方向を、法線方向側に立ち上げて、出光特性のピークが法線方向になるように設定する。またルーバーフィルムＬＦは、法線方向以外の方向の光（低視角光）を遮光（カット）する。
【００８２】
このように本実施形態の照射部ＥＵによれば、ライトガイドＬＧの両端に光源部ＬＳ１、ＬＳ２を設け、これらの光源部ＬＳ１、ＬＳ２を交互に点灯させることで、２つの照射光強度分布を形成することができる。すなわちライトガイドＬＧの一端側の強度が高くなる照射光強度分布ＬＩＤ１と、ライトガイドＬＧの他端側の強度が高くなる照射光強度分布ＬＩＤ２を交互に形成することができる。
【００８３】
このような照射光強度分布ＬＩＤ１、ＬＩＤ２を形成し、これらの強度分布の照射光による対象物の反射光を受光することで、環境光などの外乱光の影響を最小限に抑えた、より精度の高い対象物の検出が可能になる。即ち、外乱光に含まれる赤外成分を相殺することが可能になり、この赤外成分が対象物の検出に及ぼす悪影響を最小限に抑えることが可能になる。
【００８４】
２．座標情報検出の手法
図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）は、本実施形態の光学式検出装置１００による座標情報検出の手法を説明する図である。
【００８５】
図１０（Ａ）のＥ１は、図９の照射光強度分布ＬＩＤ１において、照射光ＬＴ１の照射方向の角度と、その角度での照射光ＬＴ１の強度との関係を示す図である。図１０（Ａ）のＥ１では、照射方向が図１０（Ｂ）のＤＤ１の方向（左方向）である場合に強度が最も高くなる。一方、ＤＤ３の方向（右方向）である場合に強度が最も低くなり、ＤＤ２の方向ではその中間の強度になる。具体的には方向ＤＤ１から方向ＤＤ３への角度変化に対して照射光の強度は単調減少しており、例えばリニア（直線的）に変化している。なお図１０（Ｂ）では、ライトガイドＬＧの円弧形状の中心位置が、照射部ＥＵの配置位置ＰＥになっている。
【００８６】
また図１０（Ａ）のＥ２は、図９の照射光強度分布ＬＩＤ２において、照射光ＬＴ２の照射方向の角度と、その角度での照射光ＬＴ２の強度との関係を示す図である。図１０（Ａ）のＥ２では、照射方向が図１０（Ｂ）のＤＤ３の方向である場合に強度が最も高くなる。一方、ＤＤ１の方向である場合に強度が最も低くなり、ＤＤ２の方向ではその中間の強度になる。具体的には方向ＤＤ３から方向ＤＤ１への角度変化に対して照射光の強度は単調減少しており、例えばリニアに変化している。なお図１０（Ａ）では照射方向の角度と強度の関係はリニアな関係になっているが、本実施形態はこれに限定されず、例えば双曲線の関係等であってもよい。
【００８７】
そして図１０（Ｂ）に示すように、角度θの方向ＤＤＢに対象物ＯＢが存在したとする。すると、光源部ＬＳ１が発光することで照射光強度分布ＬＩＤ１を形成した場合（Ｅ１の場合）には、図１０（Ａ）に示すように、ＤＤＢ（角度θ）の方向に存在する対象物ＯＢの位置での強度はＩＮＴａになる。一方、光源部ＬＳ２が発光することで照射光強度分布ＬＩＤ２を形成した場合（Ｅ２の場合）には、ＤＤＢの方向に存在する対象物ＯＢの位置での強度はＩＮＴｂになる。
【００８８】
従って、これらの強度ＩＮＴａ、ＩＮＴｂの関係を求めることで、対象物ＯＢの位置する方向ＤＤＢ（角度θ）を特定できる。そして例えば後述する図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）の手法により光学式検出装置の配置位置ＰＥからの対象物ＯＢの距離を求めれば、求められた距離と方向ＤＤＢとに基づいて対象物ＯＢの位置を特定できる。或いは、後述する図１２に示すように、照射部ＥＵとして２個の照射ユニットＥＵ１、ＥＵ２を設け、ＥＵ１、ＥＵ２の各照射ユニットに対する対象物ＯＢの方向ＤＤＢ１（θ１）、ＤＤＢ２（θ２）を求めれば、これらの方向ＤＤＢ１、ＤＤＢ２と照射ユニットＥＵ１、ＥＵ２間の距離ＤＳとにより、対象物ＯＢの位置を特定できる。
【００８９】
このような強度ＩＮＴａ、ＩＮＴｂの関係を求めるために、本実施形態では、受光部ＲＵが、照射光強度分布ＬＩＤ１を形成した際の対象物ＯＢの反射光（第１の反射光）を受光する。この時の反射光の検出受光量をＧａとした場合に、このＧａが強度ＩＮＴａに対応するようになる。また受光部ＲＵが、照射光強度分布ＬＩＤ２を形成した際の対象物ＯＢの反射光（第２の反射光）を受光する。この時の反射光の検出受光量をＧｂとした場合に、このＧｂが強度ＩＮＴｂに対応するようになる。従って、検出受光量ＧａとＧｂの関係が求まれば、強度ＩＮＴａ、ＩＮＴｂの関係が求まり、対象物ＯＢの位置する方向ＤＤＢを求めることができる。
【００９０】
例えば光源部ＬＳ１の制御量（例えば電流量）、変換係数、放出光量を、各々、Ｉａ、ｋ、Ｅａとする。また光源部ＬＳ２の制御量（電流量）、変換係数、放出光量を、各々、Ｉｂ、ｋ、Ｅｂとする。すると下式（１）、（２）が成立する。
【００９１】
Ｅａ＝ｋ・Ｉａ      （１）
Ｅｂ＝ｋ・Ｉｂ      （２）
また光源部ＬＳ１からの光源光（第１の光源光）の減衰係数をｆａとし、この光源光に対応する反射光（第１の反射光）の検出受光量をＧａとする。また光源部ＬＳ２からの光源光（第２の光源光）の減衰係数をｆｂとし、この光源光に対応する反射光（第２の反射光）の検出受光量をＧｂとする。すると下式（３）、（４）が成立する。
【００９２】
Ｇａ＝ｆａ・Ｅａ＝ｆａ・ｋ・Ｉａ          （３）
Ｇｂ＝ｆｂ・Ｅｂ＝ｆｂ・ｋ・Ｉｂ          （４）
従って、検出受光量Ｇａ、Ｇｂの比は下式（５）のように表せる。
【００９３】
Ｇａ／Ｇｂ＝（ｆａ／ｆｂ）・（Ｉａ／Ｉｂ）  （５）
ここでＧａ／Ｇｂは、受光部ＲＵでの受光結果から特定することができ、Ｉａ／Ｉｂは、照射部ＥＵの制御量から特定することができる。そして図１０（Ａ）の強度ＩＮＴａ、ＩＮＴｂと減衰係数ｆａ、ｆｂとは一意の関係にある。例えば減衰係数ｆａ、ｆｂが小さな値となり、減衰量が大きい場合は、強度ＩＮＴａ、ＩＮＴｂが小さいことを意味する。一方、減衰係数ｆａ、ｆｂが大きな値となり、減衰量が小さい場合は、強度ＩＮＴａ、ＩＮＴｂが大きいことを意味する。従って、上式（５）から減衰率の比ｆａ／ｆｂを求めることで、対象物の方向、位置等を求めることが可能になる。
【００９４】
より具体的には、一方の制御量ＩａをＩｍに固定し、検出受光量の比Ｇａ／Ｇｂが１になるように、他方の制御量Ｉｂを制御する。例えば光源部ＬＳ１、ＬＳ２を逆相で交互に点灯させる制御を行い、検出受光量の波形を解析し、検出波形が観測されなくなるように（Ｇａ／Ｇｂ＝１になるように）、他方の制御量Ｉｂを制御する。そして、この時の他方の制御量Ｉｂ＝Ｉｍ・（ｆａ／ｆｂ）から、減衰係数の比ｆａ／ｆｂを求めて、対象物の方向、位置等を求める。
【００９５】
また下式（６）、（７）のように、Ｇａ／Ｇｂ＝１になると共に制御量ＩａとＩｂの和が一定になるように制御してもよい。
【００９６】
Ｇａ／Ｇｂ＝１        （６）
Ｉｍ＝Ｉａ＋Ｉｂ      （７）
上式（６）、（７）を上式（５）に代入すると下式（８）が成立する。
【００９７】
Ｇａ／Ｇｂ＝１＝（ｆａ／ｆｂ）・（Ｉａ／Ｉｂ）
＝（ｆａ／ｆｂ）・{（Ｉｍ−Ｉｂ）／Ｉｂ}    （８）
上式（８）より、Ｉｂは下式（９）のように表される。
【００９８】
Ｉｂ＝{ｆａ／（ｆａ＋ｆｂ）}・Ｉｍ    （９）
ここでα＝ｆａ／（ｆａ＋ｆｂ）とおくと、上式（９）は下式（１０）のように表され、減衰係数の比ｆａ／ｆｂは、αを用いて下式（１１）のように表される。
【００９９】
Ｉｂ＝α・Ｉｍ                （１０）
ｆａ／ｆｂ＝α／（１−α）    （１１）
従って、Ｇａ／Ｇｂ＝１になると共にＩａとＩｂの和が一定値Ｉｍになるように制御すれば、そのときのＩｂ、Ｉｍから下式（１０）によりαを求め、求められたαを上式（１１）に代入することで、減衰係数の比ｆａ／ｆｂを求めることができる。これにより、対象物の方向、位置等を求めることが可能になる。そしてＧａ／Ｇｂ＝１になると共にＩａとＩｂの和が一定になるように制御することで、外乱光の影響等を相殺することが可能になり、検出精度の向上を図れる。
【０１００】
次に本実施形態の光学式検出装置を用いて対象物の座標情報を検出する手法の一例について説明する。図１１（Ａ）は、光源部ＬＳ１、ＬＳ２の発光制御についての信号波形例である。信号ＳＬＳ１は、光源部ＬＳ１の発光制御信号であり、信号ＳＬＳ２は、光源部ＬＳ２の発光制御信号であり、これらの信号ＳＬＳ１、ＳＬＳ２は逆相の信号になっている。また信号ＳＲＣは受光信号である。
【０１０１】
例えば光源部ＬＳ１は、信号ＳＬＳ１がＨレベルの場合に点灯（発光）し、Ｌレベルの場合に消灯する。また光源部ＬＳ２は、信号ＳＬＳ２がＨレベルの場合に点灯（発光）し、Ｌレベルの場合に消灯する。従って図１１（Ａ）の第１の期間Ｔ１では、光源部ＬＳ１と光源部ＬＳ２が交互に点灯するようになる。即ち光源部ＬＳ１が点灯している期間では、光源部ＬＳ２は消灯する。これにより図９に示すような照射光強度分布ＬＩＤ１が形成される。一方、光源部ＬＳ２が点灯している期間では、光源部ＬＳ１は消灯する。これにより図９に示すような照射光強度分布ＬＩＤ２が形成される。
【０１０２】
このように検出部１１０は、第１の期間Ｔ１において、光源部ＬＳ１と光源部ＬＳ２を交互に発光（点灯）させる制御を行う。そしてこの第１の期間Ｔ１において、光学式検出装置（照射部）から見た対象物の位置する方向が検出される。具体的には、例えば上述した式（６）、（７）のようにＧａ／Ｇｂ＝１になると共に制御量ＩａとＩｂの和が一定になるような発光制御を、第１の期間Ｔ１において行う。そして図１０（Ｂ）に示すように対象物ＯＢの位置する方向ＤＤＢを求める。例えば上式（１０）、（１１）から減衰係数の比ｆａ／ｆｂを求め、図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）で説明した手法により対象物ＯＢの位置する方向ＤＤＢを求める。
【０１０３】
そして第１の期間Ｔ１に続く第２の期間Ｔ２では、受光部ＲＵでの受光結果に基づいて対象物ＯＢまでの距離（方向ＤＤＢに沿った方向での距離）を検出する。そして、検出された距離と、対象物ＯＢの方向ＤＤＢとに基づいて、対象物の位置を検出する。即ち図１０（Ｂ）において、光学式検出装置の配置位置ＰＥから対象物ＯＢまでの距離と、対象物ＯＢの位置する方向ＤＤＢを求めれば、対象物ＯＢのＸ、Ｙ座標位置を特定できる。このように、光源の点灯タイミングと受光タイミングの時間のずれから距離を求め、これと角度結果を併せることで、対象物ＯＢの位置を特定できる。
【０１０４】
具体的には図１１（Ａ）では、発光制御信号ＳＬＳ１、ＳＬＳ２による光源部ＬＳ１、ＬＳ２の発光タイミングから、受光信号ＳＲＣがアクティブになるタイミング（反射光を受光したタイミング）までの時間Δｔを検出する。即ち、光源部ＬＳ１、ＬＳ２からの光が対象物ＯＢに反射されて受光部ＲＵで受光されるまでの時間Δｔを検出する。この時間Δｔを検出することで、光の速度は既知であるため、対象物ＯＢまでの距離を検出できる。即ち、光の到達時間のずれ幅（時間）を測定し、光の速度から距離を求める。
【０１０５】
なお、光の速度はかなり速いため、電気信号だけでは単純な差分を求めて時間Δｔを検出することが難しいという問題もある。このような問題を解決するためには、図１１（Ｂ）に示すように発光制御信号の変調を行うことが望ましい。ここで図１１（Ｂ）は、制御信号ＳＬＳ１、ＳＬＳ２の振幅により光の強度（電流量）を模式的に表している模式的な信号波形例である。
【０１０６】
具体的には図１１（Ｂ）では、例えば公知の連続波変調のＴＯＦ（Time Of Flight）方式で距離を検出する。この連続波変調ＴＯＦ方式では、一定周期の連続波で強度変調した連続光を用いる。そして、強度変調された光を照射すると共に、反射光を、変調周期よりも短い時間間隔で複数回受光することで、反射光の波形を復調し、照射光と反射光との位相差を求めることで、距離を検出する。なお図１１（Ｂ）において制御信号ＳＬＳ１、ＳＬＳ２のいずれか一方に対応する光のみを強度変調してもよい。また図１１（Ｂ）のようなクロック波形ではなく、連続的な三角波やＳｉｎ波で変調した波形であってもよい。また、連続変調した光としてパルス光を用いるパルス変調のＴＯＦ方式で、距離を検出してもよい。距離検出手法の詳細については例えば特開２００９−８５３７号公報などに開示されている。
【０１０７】
図１２に、本実施形態の照射部ＥＵの変形例を示す。図１２では、照射部ＥＵとして第１、第２の照射ユニットＥＵ１、ＥＵ２が設けられる。これらの第１、第２の照射ユニットＥＵ１、ＥＵ２は、対象物ＯＢの検出エリアＲＤＥＴの面に沿った方向において所与の距離ＤＳだけ離れて配置される。即ち図１（Ａ）、図１（Ｂ）のＸ軸方向に沿って距離ＤＳだけ離れて配置される。
【０１０８】
第１の照射ユニットＥＵ１は、照射方向に応じて強度が異なる第１の照射光を放射状に出射する。第２の照射ユニットＥＵ２は、照射方向に応じて強度が異なる第２の照射光を放射状に出射する。受光部ＲＵは、第１の照射ユニットＥＵ１からの第１の照射光が対象物ＯＢに反射されることによる第１の反射光と、第２の照射ユニットＥＵ２からの第２の照射光が対象物ＯＢに反射されることによる第２の反射光を受光する。そして検出部１１０は、受光部ＲＵでの受光結果に基づいて、対象物ＯＢの位置ＰＯＢを検出する。
【０１０９】
具体的には検出部１１０は、第１の反射光の受光結果に基づいて、第１の照射ユニットＥＵ１に対する対象物ＯＢの方向を第１の方向ＤＤＢ１（角度θ１）として検出する。また第２の反射光の受光結果に基づいて、第２の照射ユニットＥＵ２に対する対象物ＯＢの方向を第２の方向ＤＤＢ２（角度θ２）として検出する。そして検出された第１の方向ＤＤＢ１（θ１）及び第２の方向ＤＤＢ２（θ２）と、第１、第２の照射ユニットＥＵ１、ＥＵ２の間の距離ＤＳとに基づいて、対象物ＯＢの位置ＰＯＢを求める。
【０１１０】
図１２の変形例によれば、図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）のように光学式検出装置と対象物ＯＢとの距離を求めなくても、対象物ＯＢの位置ＰＯＢを検出できるようになる。
【０１１１】
３．情報処理システム
図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）に、本実施形態の情報処理システムの構成例を示す。図１３（Ａ）の構成例では、光学式検出装置１００がパーソナルコンピューター（広義には情報処理装置）２００のディスプレイ（広義には表示部）２２０に取り付けられている。そしてＵＳＢケーブルＵＳＢＣを介して、光学式検出装置１００とパーソナルコンピューター２００とが電気的に接続される。
【０１１２】
ＵＳＢインターフェース（広義にはインターフェース部）を介してパーソナルコンピューター（ＰＣ）２００から光学式検出装置１００へ電源が供給される。またＵＳＢインターフェースを介して、位置検出用情報が光学式検出装置１００からＰＣ２００に送信される。またキャリブレーション処理のためのキャリブレーション用プログラムが光学式検出装置１００からＰＣ２００に送信される。このキャリブレーション用プログラムがＰＣ２００にインストールされ、キャリブレーション処理が実行される。
【０１１３】
図１３（Ｂ）の構成例では、光学式検出装置１００がスクリーン（広義には表示部）２０に取り付けられている。スクリーン２０には、ＰＣ２００に接続された画像投影装置１０により、画像が表示される。そしてＵＳＢケーブルＵＳＢＣを介して、光学式検出装置１００とＰＣ２００とが電気的に接続される。上記と同様に、ＵＳＢインターフェースを介して、電源が供給され、また位置検出用情報及びキャリブレーション用プログラムが送信される。このように画像投影装置のスクリーン等に、本実施形態の光学式検出装置を後付けすることができるから、スクリーンのような広い表示エリアに対しても、指先やペンなどで操作指示を与えることが可能になる。
【０１１４】
以上説明したように、本実施形態の光学式検出装置は、取り付け部により、後付けでディスプレイに取り付けることができるから、ディスプレイに手を加えることなしにタッチパネルのような位置検出機能を付加することができる。こうすることで、ユーザーは指先などを動かすことにより、ホバリング操作や確定操作などの指示を情報処理装置に与えることができる。さらにタッチパネルのように指先等を画面に接触させなくても操作指示を与えることができるから、画面が汚れることや画面を傷つけることなどを防止できる。
【０１１５】
またスクリーンのように表示エリアが広い場合であっても、ノートＰＣのディスプレイのように表示エリアが狭い場合であっても、キャリブレーション処理により必要な位置検出精度を確保することができるから、１つの光学式検出装置で対応することが可能になる。
【０１１６】
さらにホバリング操作であるか、確定操作であるかを判断するためのＺ座標位置のしきい値（例えばＺ１、Ｚ２）を較正するためのキャリブレーション処理を行うことができるから、ユーザーは自分が操作しやすいようにＺ座標位置のしきい値を設定することができる。
【０１１７】
なお、以上のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項及び効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義又は同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また光学式検出装置及び情報処理システムの構成、動作も本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。
【符号の説明】
【０１１８】
ＥＵ  照射部、ＲＵ  受光部、ＬＴ  照射光、ＬＲ  反射光、
ＰＤ１〜ＰＤ３  受光ユニット、ＰＨＤ  受光素子、
ＲＤＥＴ、ＲＤＥＴ１〜ＲＤＥＴ３  検出エリア、ＭＴＵ  取り付け部、
ＳＬＴ  スリット、ＬＧ、ＬＧ１、ＬＧ２  ライトガイド、ＬＳ１、ＬＳ２  光源部、
ＲＳ  反射シート、ＰＳ  プリズムシート、ＬＦ  ルーバーフィルム、
ＬＥ  照射方向設定部、ＬＩＤ１  第１の照射光強度分布、
ＬＩＤ２  第２の照射光強度分布、
１０  画像投影装置、２０  スクリーン、１００  光学式検出装置、
１１０  検出部、１２０  インターフェース部、
２００  情報処理装置、２１０  制御部、２２０  表示部、
２３０  インターフェース部、２４０  記憶部
【図１】
0005655450.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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