(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
照射光が対象物に反射することによる反射光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、
前記位置検出用情報に基づいて、処理を行う処理部と、
を含み、
前記処理部は、
前記対象物の、対象面からのＺ座標範囲が、前記対象面から近い第１のＺ座標範囲であると検出された場合であり前記対象物のＺ軸方向での移動速度情報により表される移動速度が所与の閾値より大きい場合に、前記対象物のＸ座標情報及びＹ座標情報を用いてコマンド決定及びコマンド実行の少なくとも一方のコマンド処理を行い、
前記対象物の、前記対象面からの前記Ｚ座標範囲が、前記第１のＺ座標範囲に比べて遠い第２のＺ座標範囲であると検出された場合には、前記対象物のＸ座標情報及びＹ座標情報を用いてホバリング操作のための処理であるホバリング処理を行うことを特徴とする光学式検出システム。
【請求項２】
請求項１において、
前記処理部は、
前記対象物の前記対象面からの前記Ｚ座標範囲が、前記第２のＺ座標範囲であると検出されてから、前記対象物の前記対象面からの前記Ｚ座標範囲が、前記第１のＺ座標範囲であると検出されるまでの時間が、所与の閾値よりも小さい場合に、前記第１のＺ座標範囲であると検出されたときの前記対象物のＸ座標情報及びＹ座標情報を用いて、前記コマンド処理を行うことを特徴とする光学式検出システム。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記照射光を照射する照射部と、
第１の受光ユニットと第２の受光ユニットを有する受光部と、
を含み、
前記照射部は、
前記対象物が検出されるエリアである検出エリアに対して、前記照射光を照射し、
前記第１の受光ユニットは、
前記検出エリアのうちの第１の検出エリアにおいて、前記照射光が前記対象物により反射されることによる第１の反射光を受光し、
前記第２の受光ユニットは、
前記検出エリアのうちの第２の検出エリアにおいて、前記照射光が前記対象物により反射されることによる第２の反射光を受光し、
前記検出部は、
前記第１の反射光の受光結果である第１の位置検出用情報に基づいて前記第１の検出エリアにおける前記対象物のＸ座標情報及びＹ座標情報を取得し、
前記第２の反射光の受光結果である第２の位置検出用情報に基づいて前記第２の検出エリアにおける前記対象物のＸ座標情報及びＹ座標情報を取得することを特徴とする光学式検出システム。
【請求項４】
請求項３において、
前記第１の受光ユニットは前記第２の受光ユニットに比べて前記対象面からＺ方向において近くの位置に配置され、
前記処理部は、
前記検出部による前記第１の受光ユニットからの受光結果によるＸ座標情報及びＹ座標情報に基づいてコマンド処理を行い、
前記検出部による前記第２の受光ユニットからの受光結果によるＸ座標情報及びＹ座標情報に基づいてホバリング処理を行うことを特徴とする光学式検出システム。
【請求項５】
請求項３又は４において、
前記処理部は、
前記第２の受光ユニットの受光が検出された場合に前記ホバリング処理を行い、その後に前記第２の受光ユニット及び前記第１の受光ユニットの両方の受光が検出された場合に前記コマンド処理を行うことを特徴とする光学式検出システム。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかにおいて、
前記処理部は、
前記対象物のＸ座標情報及びＹ座標情報を用いて、描画コマンドの決定及び実行の少なくとも一方の処理を、前記コマンド処理として行うことを特徴とする光学式検出システム。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかにおいて、
前記処理部は、
前記対象物のＸ座標情報及びＹ座標情報を用いて、前記対象物の位置に対応する画面上位置にカーソルを移動させる処理を、前記ホバリング処理として行うことを特徴とする光学式検出システム。
【請求項８】
請求項１乃至６のいずれかにおいて、
前記処理部は、
前記対象物のＸ座標情報及びＹ座標情報を用いて、前記対象物の位置に対応する画面上位置にあるアイコンを選択する処理を、前記ホバリング処理として行うことを特徴とする光学式検出システム。
【請求項９】
照射光が対象物に反射することによる反射光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、
前記位置検出用情報に基づいて、処理を行う処理部と、
第１の受光ユニットと第２の受光ユニットを有する受光部と、
を含み、
前記第１の受光ユニットは前記第２の受光ユニットに比べて対象面からＺ方向において近くの位置に配置され、
前記処理部は、
前記対象物のＺ軸方向での移動速度情報により表される移動速度が所与の閾値より大きい場合に、前記検出部による前記第１の受光ユニットからの受光結果によるＸ座標情報及びＹ座標情報に基づいてコマンド処理を行い、
前記検出部による前記第２の受光ユニットからの受光結果によるＸ座標情報及びＹ座標情報に基づいてホバリング処理を行うことを特徴とする光学式検出システム。
【請求項１０】
照射光が対象物に反射することによる反射光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、
前記位置検出用情報に基づいて、処理を行う処理部として、
コンピューターを機能させ、
前記処理部は、
前記対象物の、対象面からのＺ座標範囲が、前記対象面から近い第１のＺ座標範囲であると検出された場合であり前記対象物のＺ軸方向での移動速度情報により表される移動速度が所与の閾値より大きい場合に、前記対象物のＸ座標情報及びＹ座標情報を用いてコマンド決定及びコマンド実行の少なくとも一方のコマンド処理を行い、
前記対象物の、前記対象面からの前記Ｚ座標範囲が、前記第１のＺ座標範囲に比べて遠い第２のＺ座標範囲であると検出された場合には、前記対象物のＸ座標情報及びＹ座標情報を用いてホバリング操作のための処理であるホバリング処理を行うことを特徴とするプログラム。
【請求項１１】
照射光が対象物に反射することによる反射光の、受光部で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、
前記位置検出用情報に基づいて、処理を行う処理部として、
コンピューターを機能させ、
前記受光部は第１の受光ユニットと第２の受光ユニットを有し、前記第１の受光ユニットは前記第２の受光ユニットに比べて対象面からＺ方向において近くの位置に配置され、
前記処理部は、
前記対象物のＺ軸方向での移動速度情報により表される移動速度が所与の閾値より大きい場合に、前記検出部による前記第１の受光ユニットからの受光結果によるＸ座標情報及びＹ座標情報に基づいてコマンド処理を行い、
前記検出部による前記第２の受光ユニットからの受光結果によるＸ座標情報及びＹ座標情報に基づいてホバリング処理を行うことを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学式検出システム及びプログラム等に関する。
【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】
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、上述の抵抗膜方式や静電容量方式のタッチパネルを用いて位置検出を実現することは難しい。
【０００４】
投写型表示装置用の位置検出装置の従来技術としては、例えば特許文献１、２に開示される技術が知られている。しかし、これらの位置検出装置では、システムで位置を検出してポインターを浮遊させることは容易にできるが、浮遊機能と、ポイントを確定させる確定機能（決定動作）を切り替えることが困難であった。
【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】
浮遊機能と確定機能（決定動作）との切り替えが困難である場合には、例えば文字入力を行うケースでは、文字入力を開始するポイントが判別できず（つまり、文字を書き始められない）、また、文字入力の終了が判別できない（つまり、全ての文字が一筆書きになってしまう）。
【０００７】
本発明の幾つかの態様によれば、対象物の位置情報を検出し、対象物のＺ座標情報に応じて、コマンド処理とホバリング処理とを切り替えることが可能な光学式検出システム及びプログラム等を提供できる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、照射光が対象物に反射することによる反射光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、前記位置検出用情報に基づいて、処理を行う処理部と、を含み、前記処理部は、前記対象物の、対象面からのＺ座標範囲が、前記対象面から近い第１のＺ座標範囲であると検出された場合には、前記対象物のＸ座標情報及びＹ座標情報を用いてコマンド決定及びコマンド実行の少なくとも一方のコマンド処理を行い、前記対象物の、前記対象面からの前記Ｚ座標範囲が、前記第１のＺ座標範囲に比べて遠い第２のＺ座標範囲であると検出された場合には、前記対象物のＸ座標情報及びＹ座標情報を用いてホバリング操作のための処理であるホバリング処理を行う光学式検出システムに関係する。
【０００９】
本発明の一態様では、光学式検出システムは、対象物のＺ座標範囲が、第１のＺ座標範囲であると検出された場合にはコマンド処理を行い、第２のＺ座標範囲であると検出された場合にはホバリング処理を行うことができる。よって、Ｚ座標範囲に基づいて、コマンド処理とホバリング処理とを適切に切り替えること等が可能となる。
【００１０】
また、本発明の一態様では、前記処理部は、前記対象物のＺ軸方向での移動速度情報により表される移動速度が所与の閾値より大きい場合に、前記対象物のＸ座標情報及びＹ座標情報を用いて、前記コマンド処理を行ってもよい。
【００１１】
これにより、Ｚ軸方向での移動速度が大きい場合に、コマンド処理を行うことが可能になる。
【００１２】
また、本発明の一態様では、前記処理部は、前記対象物の前記対象面からの前記Ｚ座標範囲が、前記第２のＺ座標範囲であると検出されてから、前記対象物の前記対象面からの前記Ｚ座標範囲が、前記第１のＺ座標範囲であると検出されるまでの時間が、所与の閾値よりも小さい場合に、前記第１のＺ座標範囲であると検出されたときの前記対象物のＸ座標情報及びＹ座標情報を用いて、前記コマンド処理を行ってもよい。
【００１３】
これにより、第２のＺ座標範囲に対象物が検出されてから、第１のＺ座標範囲に対象物が検出されるまでの時間が所与の閾値よりも小さい場合に、移動速度が大きいと判断し、コマンド処理を行うことが可能になる。
【００１４】
また、本発明の一態様では、前記照射光を照射する照射部と、第１の受光ユニットと第２の受光ユニットを有する受光部と、を含み、前記照射部は、前記対象物が検出されるエリアである検出エリアに対して、前記照射光を照射し、前記第１の受光ユニットは、前記検出エリアのうちの第１の検出エリアにおいて、前記照射光が前記対象物により反射されることによる第１の反射光を受光し、前記第２の受光ユニットは、前記検出エリアのうちの第２の検出エリアにおいて、前記照射光が前記対象物により反射されることによる第２の反射光を受光し、前記検出部は、前記第１の反射光の受光結果である第１の位置検出用情報に基づいて前記第１の検出エリアにおける前記対象物のＸ座標情報及びＹ座標情報を取得し、前記第２の反射光の受光結果である第２の位置検出用情報に基づいて前記第２の検出エリアにおける前記対象物のＸ座標情報及びＹ座標情報を取得してもよい。
【００１５】
これにより、光学式検出システムは照射部と受光部とを含み、受光部の第１の受光ユニットにより、第１の検出エリアにおける対象物の位置情報を検出するとともに、受光部の第２の受光ユニットにより、第２の検出エリアにおける対象物の位置情報を検出すること等ができる。
【００１６】
また、本発明の一態様では、前記第１の受光ユニットは前記第２の受光ユニットに比べて前記対象面からＺ方向において近くの位置に配置され、前記処理部は、前記検出部による前記第１の受光ユニットからの受光結果によるＸ座標情報及びＹ座標情報に基づいてコマンド処理を行い、前記検出部による前記第２の受光ユニットからの受光結果によるＸ座標情報及びＹ座標情報に基づいてホバリング処理を行ってもよい。
【００１７】
これにより、第１の受光ユニットにより、第１のＺ座標範囲の対象物を検出し、第２の受光ユニットにより、第２のＺ座標範囲の対象物を検出することが可能になる。
【００１８】
また、本発明の一態様では、前記処理部は、前記第２の受光ユニットの受光が検出された場合に前記ホバリング処理を行い、その後に前記第２の受光ユニット及び前記第１の受光ユニットの両方の受光が検出された場合に前記コマンド処理を行ってもよい。
【００１９】
これにより、第２の受光ユニットの受光から、第１の受光ユニット及び第２の受光ユニットの両方の受光への移行に対応させて、ホバリング処理からコマンド処理への切り替えが可能になる。
【００２０】
また、本発明の一態様では、前記処理部は、前記対象物のＸ座標情報及びＹ座標情報を用いて、描画コマンドの決定及び実行の少なくとも一方の処理を、前記コマンド処理として行ってもよい。
【００２１】
これにより、光学式検出システムは、コマンド処理として描画コマンドの決定及び実行の少なくとも一方の処理を行うことが可能になる。
【００２２】
また、本発明の一態様では、前記処理部は、前記対象物のＸ座標情報及びＹ座標情報を用いて、前記対象物の位置に対応する画面上位置にカーソルを移動させる処理を、前記ホバリング処理として行ってもよい。
【００２３】
これにより、光学式検出システムは、ホバリング処理として、カーソルの移動処理を行うことが可能になる。
【００２４】
また、本発明の一態様では、前記処理部は、前記対象物のＸ座標情報及びＹ座標情報を用いて、前記対象物の位置に対応する画面上位置にあるアイコンを選択する処理を、前記ホバリング処理として行ってもよい。
【００２５】
これにより、光学式検出システムは、ホバリング処理として、アイコンの選択処理を行うことが可能になる。
【００２６】
また、本発明の他の態様は、照射光が対象物に反射することによる反射光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、前記位置検出用情報に基づいて、処理を行う処理部と、第１の受光ユニットと第２の受光ユニットを有する受光部と、を含み、前記第１の受光ユニットは前記第２の受光ユニットに比べて前記対象面からＺ方向におおいて近くの位置に配置され、前記処理部は、前記検出部による前記第１の受光ユニットからの受光結果によるＸ座標情報及びＹ座標情報に基づいてコマンド処理を行い、前記検出部による前記第２の受光ユニットからの受光結果によるＸ座標情報及びＹ座標情報に基づいてホバリング処理を行う光学式検出システムに関係する。
【００２７】
本発明の他の態様では、受光部は２つの受光ユニットを有し、処理部は、第１の受光ユニットの受光結果に基づいてコマンド処理を行い、第２の受光ユニットの受光結果に基づいてホバリング処理を行うことが可能になる。
【００２８】
また、本発明の他の態様は、照射光が対象物に反射することによる反射光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、前記位置検出用情報に基づいて、処理を行う処理部として、コンピューターを機能させ、前記処理部は、前記対象物の、対象面からのＺ座標範囲が、前記対象面から近い第１のＺ座標範囲であると検出された場合には、前記対象物のＸ座標情報及びＹ座標情報を用いてコマンド決定及びコマンド実行の少なくとも一方のコマンド処理を行い、前記対象物の、前記対象面からの前記Ｚ座標範囲が、前記第１のＺ座標範囲に比べて遠い第２のＺ座標範囲であると検出された場合には、前記対象物のＸ座標情報及びＹ座標情報を用いてホバリング操作のための処理であるホバリング処理を行うプログラムに関係する。
【００２９】
また、本発明の他の態様は、照射光が対象物に反射することによる反射光の、受光部で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、前記位置検出用情報に基づいて、処理を行う処理部として、コンピューターを機能させ、前記受光部は第１の受光ユニットと第２の受光ユニットを有し、前記第１の受光ユニットは前記第２の受光ユニットに比べて前記対象面からＺ方向において近くの位置に配置され、前記処理部は、前記検出部による前記第１の受光ユニットからの受光結果によるＸ座標情報及びＹ座標情報に基づいてコマンド処理を行い、前記検出部による前記第２の受光ユニットからの受光結果によるＸ座標情報及びＹ座標情報に基づいてホバリング処理を行うプログラムに関係する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１（Ａ）、図１（Ｂ）は本実施形態の光学式検出システムの構成例。
【図２】受光部の構成例。
【図３】受光部の他の構成例。
【図４】図４（Ａ）、図４（Ｂ）は受光ユニットの構成例。
【図５】照射部の構成例。
【図６】コマンド処理とホバリング処理を切り替える際の対象物の移動を説明する図。
【図７】受光結果の組み合わせと、行う処理の関係を説明する図。
【図８】第１のＺ座標範囲と第２のＺ座標範囲の設定の例。
【図９】図９（Ａ）はカーソルの移動処理を説明する図、図９（Ｂ）はアイコンの選択処理を説明する図。
【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】照射部の他の構成例。
【図１３】Ｚ座標を検出するための光学式検出装置の他の構成例。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
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。
【００３２】
１．光学式検出システムの構成例
図１（Ａ）に、光学式検出装置１００等により実現される本実施形態の光学式検出システムの基本的な構成例を示す。図１（Ａ）の光学式検出装置１００は、検出部２００、処理部３００、照射部ＥＵ及び受光部ＲＵを含む。図１（Ｂ）は、本実施形態の光学式検出システムによるＺ座標情報の検出を説明する図である。なお、本実施形態の光学式検出システムは図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。
【００３３】
なお、光学式検出システムは、上述したように検出部２００や処理部３００を含む光学式検出装置１００として実現される形態には限定されない。情報処理装置（例えばＰＣ等）により、検出部２００や処理部３００の機能が実現され、照射部ＥＵ及び受光部ＲＵと、上記情報処理装置とが連動して動作することにより、光学式検出システムが実現されてもよい。
【００３４】
検出部２００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の座標情報を検出する。具体的には、例えば図１（Ｂ）に示すように、検出部２００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平面に沿ったエリアである場合に、少なくともＺ方向での座標情報であるＺ座標情報を検出する。検出部２００は、検出エリアＲＤＥＴに存在する対象物ＯＢのＸ座標情報及びＹ座標情報をさらに検出してもよい。なお、検出部２００による座標情報の検出手法については、後述する。
【００３５】
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。
【００３６】
処理部３００は、検出部２００が検出した座標情報に基づいて種々の処理を行う。特に、対象物ＯＢのＺ座標情報に基づいて、コマンド処理（確定機能）とホバリング処理（浮遊機能）とを切り替える処理を行う。ここで、コマンド処理とホバリング処理との切り替えとは、後述する図８に示すように、対象物ＯＢのＺ座標情報が第１のＺ座標範囲にあると検出されたときにはコマンド処理を行うとともに、対象物ＯＢのＺ座標情報が第２のＺ座標範囲にあると検出されたときにはホバリング処理を行うことを意味する。詳細については後述する。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
図２に、本実施形態の受光部ＲＵの具体的な構成例を示す。図２の構成例では、受光部ＲＵは２個の受光ユニットＰＤ１、ＰＤ２を含み、受光ユニットＰＤ１、ＰＤ２はＺ方向において高さが異なる位置に配置される。２つの受光ユニットＰＤ１、ＰＤ２は、入射光が入射する角度（Ｙ−Ｚ平面上の角度）を制限するためのスリット等（入射光制限部）が設けられ、それぞれ検出エリアＲＤＥＴ１、ＲＤＥＴ２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、ＲＤＥＴ２に存在する対象物ＯＢからの反射光ＬＲは受光しない。検出部２００は、複数の受光ユニットＰＤ１、ＰＤ２の各々の受光結果に基づいて、Ｚ座標情報を検出する。なお、照射部ＥＵは、２つの検出エリアＲＤＥＴ１、ＲＤＥＴ２に対して照射光ＬＴを出射する。また各検出エリアＲＤＥＴ１、ＲＤＥＴ２は、Ｘ−Ｙ平面に沿ったエリアである。
【００４０】
このようにすることで、対象物ＯＢが２つの検出エリアＲＤＥＴ１、ＲＤＥＴ２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ＯＢのＺ座標情報を検出することができる。そして上述したように、Ｚ座標情報に基づいて、コマンド処理とホバリング処理との切り替えを行う。
【００４１】
なお、図２の構成例は２つの受光ユニットで構成されるが、３つ以上の受光ユニットを含む構成としてもよい。また後述するように、照射部ＥＵが照射光ＬＴを出射し、各受光ユニットＰＤ１、ＰＤ２が対象物ＯＢからの反射光ＬＲを受光することで、対象物ＯＢのＸ座標情報及びＹ座標情報を検出することができる。
【００４２】
図３に、本実施形態の受光部ＲＵの変形例を示す。図３の変形例では、照射部ＥＵは２つの照射ユニットＥＤ１、ＥＤ２を含む。照射ユニットＥＤ１、ＥＤ２は、それぞれ対応する検出エリアＲＤＥＴ１、ＲＤＥＴ２に対して照射光ＬＴを出射する。例えば、対象物ＯＢが検出エリアＲＤＥＴ１に存在する場合には、照射ユニットＥＤ１からの照射光が対象物ＯＢにより反射されて、その反射光が受光ユニットＰＤ１で受光される。
【００４３】
このようにすることで、対象物ＯＢが２つの検出エリアＲＤＥＴ１、ＲＤＥＴ２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ＯＢのＺ座標情報を検出し、コマンド処理とホバリング処理との切り替えを行うことが可能になる。また、１つの検出エリアに対して１つの照射ユニットを設けることで、Ｚ座標情報の検出精度を高くすることができる。
【００４４】
図４（Ａ）、図４（Ｂ）に、スリットＳＬＴ（入射光制限部）を有する受光ユニットＰＤ１、ＰＤ２の構成例を示す。図４（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、ＰＤ２は、スリットＳＬＴのスリット幅で規定される所定の角度で入射する入射光を受光することができる。
【００４５】
図４（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。
【００４６】
図５に、本実施形態の照射部ＥＵの詳細な構成例を示す。図５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５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。
【００４７】
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。
【００４８】
光源部ＬＳ１は、図５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。
【００４９】
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５ではライトガイドＬＧは円弧形状になっている。なお図５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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
２．コマンド処理とホバリング処理の切り替え手法
次に処理部３００における、コマンド処理とホバリング処理の切り替え手法について説明する。前項で上述した光学式検出システムにおいては、対象物の位置検出用情報（具体的には例えば、次項で後述する制御電流の情報等）を検出することが可能である。そのため、位置検出用情報に基づいて、対象物の位置情報を例えば（Ｘ，Ｙ）の２次元座標等として取得することができる。しかし、特定のアプリケーションを実行しようとしたときには、コマンド処理とホバリング処理を適切に切り替える必要が生じる。
【００５６】
例えば、文字入力アプリケーションにおいては、コマンド処理とは描画コマンド（実際にオブジェクトでなぞった位置に対応した画面上位置に文字を描画する）に対応し、ホバリング処理はカーソルの移動処理（文字は描画せずに描画対象位置に対応する画面上位置にカーソルの移動のみを行う）に対応する。この２つの処理の切り替えを適切に行えないと、文字の描画を行えない。
【００５７】
常時描画コマンドが実行されてしまっては、一筆書きで文字を書き続けることになってしまい、文字と文字の間、もしくは、文字の中の隙間等を表現できない。また、常時ホバリング処理（カーソルの移動処理）のみが行われても、現在の描画対象位置を把握できるだけで文字の描画は一切できない。
【００５８】
また、コマンド処理もホバリング処理も行われない状態（入力がない状態）を用いて、文字と文字の間を表現することも考えられるが（つまりコマンド処理と無入力状態を切り替える）、この場合にはホバリング処理が行われないため、現在の描画対象位置を認識できないという問題が生じる。本実施形態にかかる光学式検出システムでは、タッチパネルと異なり対象面に触れる必要がないため、ユーザーの意図する描画位置と実際の描画対象位置とに微妙な差異が生じるおそれがある。これは、例えばユーザーの感覚の個人差等に起因する。よって、ホバリング処理を行い、描画対象位置を表示することは本実施形態において非常に有用であり、コマンド処理とホバリング処理の切り替えを行う必要性が高いと言える。
【００５９】
また、例えば、画面上のアイコンを選択・実行するアプリケーション（例えばファイラー等）においては、コマンド処理とはアイコンの実行コマンドに対応し、ホバリング処理はアイコンの選択処理に対応する。ユーザーの意図するアイコンを適切に選択・実行するためには、やはりこの２つの処理の切り替えは必須となる。
【００６０】
しかし、単純に対象物の２次元座標を取得しただけでは、コマンド処理とホバリング処理の切り替えは困難であった。そこで本出願人は、適切な手法で対象物の３次元座標を取得し、対象物のＺ座標情報に応じて、コマンド処理とホバリング処理とを切り替える手法を提案する。
【００６１】
具体的には例えば、図２で上述したように、Ｚ軸方向に複数（ここでは２つ）の受光ユニットを設け、第１の受光ユニットＰＤ１と第２の受光ユニットＰＤ２の受光結果に基づいてＺ軸方向の位置を検出する。以下、複数の受光結果の組み合わせに基づいて処理を切り替える手法について第１の実施形態で説明し、受光結果の組み合わせに加えて対象物の移動情報を用いる手法について第２の実施形態で説明する。
【００６２】
２．１  第１の実施形態
まず、複数の受光結果の組み合わせに基づいて処理を切り替える手法について図６を用いて説明する。
【００６３】
光学式検出システムにおける通常の利用形態では、決定動作を開始しようとしたときには、図６に矢印でしめしたように、Ａ１→Ａ２→Ａ３の方向に対象物（図６の例ではユーザーの指）を移動させると考えられる。つまり、対象物が対象面に近いほど、決定動作の意志は強いことが想定される。これは、対象面に対して文字を描画しようとしたときの指（或いはペン等）の動きからも自然に理解されることである。
【００６４】
よって、受光ユニット１と受光ユニット２の受光結果の組み合わせに対する、コマンド処理及びホバリング処理の対応は図７に示したようにすることが自然である。図７に示したように、受光ユニット１も受光ユニット２も受光しない場合（図６のＡ１）は、光学式検出システム自体が対象物を検出していない状態であるため、処理は行われない。
【００６５】
また、受光ユニット１は受光せず、受光ユニット２のみが受光している場合（図６のＡ２）には、位置情報は検出されるが、決定動作の途中の状態であると想定されるため、ホバリング処理を行う。そして、受光ユニット１と受光ユニット２の両方が受光している場合（図６のＡ３）には、決定動作が確実に行われていると判断し、コマンド処理を行う。
【００６６】
また、受光ユニット２は受光せず、受光ユニット１のみが受光している場合は、検出システムの構成上考えにくいケースではあるが、対象面に近い位置に対象物があるため、コマンド処理を行うようにする。ただし、これに限定されるものではない。
【００６７】
このようにすることで、コマンド処理とホバリング処理とを適切かつ自然に切り替えることが可能になる。
【００６８】
以上の本実施形態では、光学式検出システムは、図１に示したように、照射光が対象物に反射することによる反射光の受光結果に基づいて、対象物の位置検出用情報を検出する検出部２００と、位置検出用情報に基づいて処理を行う処理部３００とを含む。そして、処理部３００は、対象物の対象面からのＺ座標範囲が第１のＺ座標範囲であると検出された場合には、対象物のＸ座標情報とＹ座標情報を用いてコマンド処理を行い。また、対象物のＺ座標範囲が第２のＺ座標範囲であると検出された場合には、対象物のＸ座標情報とＹ座標情報を用いてホバリング処理を行う。
【００６９】
ここで、Ｘ，Ｙ，Ｚの各座標の基準となるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は例えば図１のように設定される。対象面２０はＸＹ平面に含まれ、ＸＹ平面に垂直、つまり対象面に垂直な方向をＺ軸とする。
【００７０】
また、第１のＺ座標範囲と第２のＺ座標範囲は、例えば図８のように設定される。第１のＺ座標範囲は、第２のＺ座標範囲に比べて、Ｚ軸方向において対象面に近い範囲である。上記条件が満たされれば、各Ｚ座標範囲の設定は自由である。例えば、図８の例では第１のＺ座標範囲と第２のＺ座標範囲とが隣接するものとしているが、これに限定されるものではない。例えば、各Ｚ座標範囲の間に第３のＺ座標範囲を設け、緩衝領域に用いてもよい。また、第１のＺ座標範囲と対象面との間には隙間がないものとしたが、これに限定されない。
【００７１】
また、ここでは、コマンド処理とは、コマンド決定及びコマンド実行の少なくとも一方の処理のことである。あるコマンドの内容に対応する処理が行われると言うことは、当該コマンドの決定の後に当該コマンドの実行が行われることに相当する。本実施形態においては、コマンドの決定のみが行われ、実行は時間的間隔があいた後に行われるようなケースにおいても、コマンド処理が行われたものとする。ただし、これに限定されず、コマンド実行が行われたことを持ってコマンド処理としてもかまわない。
【００７２】
これにより、本実施形態にかかる光学式検出システム（もしくは光学式検出システムを含む光学式検出装置）において、対象物のＺ座標情報を用いて、コマンド処理（確定機能）とホバリング処理（浮遊機能）とを切り替えることが可能になる。よって、上述したような描画処理やアイコンの選択・実行処理等をスムーズに行うことが可能となり、ユーザーにとって使いやすいインターフェースを実現することができる。
【００７３】
また、光学式検出システムは、図２に示したように、照射光を照射する照射部ＥＵと、第１の受光ユニットと第２の受光ユニットを有する受光部ＲＵとを含む。照射部ＥＵは、対象物が検出されるエリアである検出エリアに対して照射光を照射する。そして、図２に示したように、第１の受光ユニットＰＤ１は、第１の検出エリアＲＤＥＴ１において、照射光が対象物により反射されることによる第１の反射光を受光し、第２の受光ユニットＰＤ２は、第２の検出エリアＲＤＥＴ２において、照射光が対象物により反射されることによる第２の反射光を受光する。検出部２００は、第１の反射光の受光結果である第１の位置検出用情報に基づいて、第１の検出エリアＲＤＥＴ１における、対象物のＸ座標情報とＹ座標情報を取得する。同様に、検出部２００は、第２の反射光の受光結果である第２の位置検出用情報に基づいて、第２の検出エリアＲＤＥＴ２における、対象物のＸ座標情報とＹ座標情報を取得する。
【００７４】
これにより、図８に示したような第１のＺ座標範囲及び第２のＺ座標範囲の設定を、図２に示したように、複数（ここでは２つ）の受光ユニットをＺ軸方向に並べることにより実現することができる。第１の受光ユニットＰＤ１が受光した場合は、対象物は第１の受光ユニットＰＤ１に対応するＺ座標範囲にあると判断し、第２の受光ユニットＰＤ２が受光した場合は、対象物は第２の受光ユニットＰＤ２に対応するＺ座標範囲にあると判断することができる。
【００７５】
なお、本実施形態においては、複数の受光ユニットを設けることで、対象物のＺ座標（Ｚ座標範囲）を検出するものとしたがこれに限定されるものではない。対象物のＺ座標範囲を検出できる手法であればその他の手法でもよく、例えば図１３を用いて後述するように、受光ユニットは１つでもよく、複数の照射ユニットを設けることでＺ座標を検出する手法を用いてもよい。
【００７６】
また、図２に示したように、第１の受光ユニットＰＤ１は第２の受光ユニットＰＤ２に比べてＺ軸方向で対象面に近く設けられてもよい。この場合、処理部３００は、第１の受光ユニットＰＤ１の受光結果によるＸ座標情報及びＹ座標情報に基づいてコマンド処理を行い、第２の受光ユニットＰＤ２の受光結果によるＸ座標情報及びＹ座標情報に基づいてホバリング処理を行う。
【００７７】
これにより、図２に示したように、第１のＺ座標範囲を第１の受光ユニットＰＤ１により実現し、第２のＺ座標範囲を第２の受光ユニットＰＤ２により実現することが可能となる。そして、より対象面に近い受光ユニット１による受光に基づいてコマンド処理を行い、対象面から遠い受光ユニット２による受光に基づいてホバリング処理を行うことができるため、ユーザーの感覚において自然な動作でコマンド処理とホバリング処理とを切り替えることが可能となる。
【００７８】
また、処理部３００は、第２の受光ユニットＰＤ２の受光が検出されたらホバリング処理を行い、その後に、第２の受光ユニットＰＤ２と第１の受光ユニットＰＤ１の両方の受光が確認されたらコマンド処理を行ってもよい。
【００７９】
これにより、ユーザーにとって自然な動作で、ホバリング処理からコマンド処理への移行が可能となる。図６の実線矢印で示したように、決定動作を行う際には、対象面から離れた位置から、対象面に近づく方向へ指等の対象物を移動させることが想定される。そのため、第２の受光ユニットＰＤ２の受光により、まず、ホバリング処理を行い、その後、第１の受光ユニットＰＤ１と第２の受光ユニットＰＤ２の両方が受光により、コマンド処理を行えばよい。なお、図６のＡ３が第１の受光ユニットＰＤ１および第２の受光ユニットＰＤ２の両方に受光されているように、構成上の制約から、第１の受光ユニットＰＤ１のみが受光し、第２の受光ユニットＰＤ２が受光しないケースは想定しづらいため、このようなケースにおける処理は任意とする。
【００８０】
また、処理部３００は、対象物のＸ座標情報及びＹ座標情報を用いて、コマンド処理として、描画コマンドの決定及び実行の少なくとも一方のコマンド処理を行ってもよい。
【００８１】
これにより、上述してきたように、文字や図形の描画処理を本実施形態にかかる光学式検出システムにより実行することが可能となる。具体的には例えば、電子黒板等の装置において実行されることが想定される。
【００８２】
また、処理部３００は、ホバリング処理として、対象物のＸ座標情報及びＹ座標情報を用いて、図９（Ａ）のようにカーソルの移動処理を行ってもよいし、図９（Ｂ）のようにアイコンの選択処理を行ってもよい。なお、カーソルの移動位置や選択されるアイコンの位置は、対象物の位置に対応する画像上位置とすればよい。
【００８３】
これにより、ホバリング処理として、カーソルの移動処理を行うことが可能となる。よって例えば、文字や図形の描画処理において、現在の描画対象位置をユーザーに対して明示することができる。また、アイコンの選択処理を行うことも可能となる。よって例えば、ファイラー等のアプリケーションを利用する際に、画面上のアイコンを選択する（実行はまだ行わない状態にする）ことができる。
【００８４】
また、本実施形態は、検出部２００と、処理部３００と、受光部ＲＵと、を含む光学式検出システムにも関係する。検出部２００は、照射光が対象物に反射することによる反射光の受光結果に基づいて、対象物の位置検出用情報を検出する。処理部３００は、位置検出用情報に基づいて処理を行う。受光部ＲＵは第１の受光ユニットと第２の受光ユニットとを有し、第１の受光ユニットは第２の受光ユニットに比べ、対象面に対してＺ方向で近い。そして、処理部３００は、第１の受光ユニットからの受光結果によるＸ座標情報及びＹ座標情報に基づいてコマンド処理を行い、第２の受光ユニットからの受光結果によるＸ座標情報及びＹ座標情報に基づいてホバリング処理を行う。
【００８５】
これにより、Ｚ座標及びＺ座標範囲等にかかわらず、Ｚ軸方向に設けられた複数（ここでは２つ）の受光ユニットの受光結果に基づいて、コマンド処理とホバリング処理を切り替えることが可能となる。
【００８６】
また、本実施形態は、検出部２００と、処理部３００としてコンピューターを機能させるプログラムに関係する。処理部３００は、対象物の対象面からのＺ座標範囲が第１のＺ座標範囲であると検出された場合には、対象物のＸ座標情報とＹ座標情報を用いてコマンド処理を行い。また、対象物のＺ座標範囲が第２のＺ座標範囲であると検出された場合には、対象物のＸ座標情報とＹ座標情報を用いてホバリング処理を行う。
【００８７】
また、本実施形態は、検出部２００と、処理部３００としてコンピューターを機能させるプログラムに関係する。検出部２００は、照射光が対象物に反射することによる反射光の、受光部ＲＵでの受光結果に基づいて、対象物の位置検出用情報を検出する。処理部３００は、位置検出用情報に基づいて処理を行う。受光部ＲＵは第１の受光ユニットと第２の受光ユニットとを有し、第１の受光ユニットは第２の受光ユニットに比べ、対象面に対してＺ方向で近い。そして、処理部３００は、第１の受光ユニットからの受光結果によるＸ座標情報及びＹ座標情報に基づいてコマンド処理を行い、第２の受光ユニットからの受光結果によるＸ座標情報及びＹ座標情報に基づいてホバリング処理を行う。
【００８８】
これにより、本実施形態は、ハードウェア的に実現されるケースにとどまらず、光学式検出システムに搭載されるソフトウェア（プログラム）として処理を行うものにも適用することが可能となる。そして、上記プログラムは、情報記憶媒体に記録される。ここで、情報記録媒体としては、ＤＶＤやＣＤ等の光ディスク、光磁気ディスク、ハードディスク（ＨＤＤ）、不揮発性メモリーやＲＡＭ等のメモリーなど、光学式検出システムによって読み取り可能な種々の記録媒体を想定できる。
【００８９】
２．２  第２の実施形態
次に、受光ユニットの受光結果に加えて、対象物の移動情報に基づいて処理を切り替える手法について説明する。
【００９０】
本実施形態においても、図６に示したように、決定動作の開始時における対象物の移動は第１の実施形態と同様に考える。
【００９１】
本実施形態においては、受光ユニット１と受光ユニット２の両方が受光した場合で、かつ、受光ユニット２が受光してから受光ユニット１が受光するまでの時間が所与の閾値より小さいとき、つまり、Ｚ軸方向における移動速度が所与の閾値よりも大きい場合に、コマンド処理を実行する。これは、図６におけるＡ２からＡ３への移動速度が大きい場合に相当する。
【００９２】
本実施形態では、主に文字描画アプリケーションを対象として想定している。つまり、文字描画においては、一連の文章を書く際には、コマンド処理（通常の文字描画で言えば紙にペン先を当てている状態）とホバリング処理（紙からペンを浮かせている状態）との間はある程度高速で遷移することが想定される。そのため、コマンド処理を行うにあたって、ホバリング処理を開始してから一定時間内にコマンド処理の条件を満たした（受光ユニット１及び受光ユニット２の両方の受光ユニットが受光した）場合に限り、コマンド処理を行うものとする。
【００９３】
また、システムの構成上考えにくいケースではあるが、受光ユニット１のみが受光してから一定時間内に受光ユニット２が受光した（かつ受光ユニット１も受光し続けている）場合にも、コマンド処理が行われるものとする。ただし、これに限定されるものではない。
【００９４】
以上の本実施形態では、処理部３００は、対象物のＺ軸方向での移動速度情報により表される移動速度が、所与の閾値より大きい場合には、対象物のＸ座標情報及びＹ座標情報を用いてコマンド処理を行う。具体的には、対象物が第２のＺ座標範囲にあると検出されてから、第１のＺ座標範囲にあると検出されるまでの時間が、所与の閾値よりも小さい場合に、第１のＺ座標範囲であると検出されたときのＸ座標情報及びＹ座標情報を用いてコマンド処理を行ってもよい。
【００９５】
これにより、対象物の移動速度が大きいとき、つまり、第２のＺ座標範囲から第１のＺ座標範囲への移動に要した時間が短いときに、コマンド処理を実行することが可能になる。そのため、アプリケーション（上述したように特に文字描画アプリケーション）実行時には自然な操作を行うことでコマンド処理に移行可能であるとともに、移行条件を厳しくすることで、不必要にコマンド処理を行わないようにすることができる。よって、コマンド処理による誤動作等を防止することが可能となる。
【００９６】
３．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システムを含む光学式検出装置１００による座標情報検出の手法を説明する図である。
【００９７】
図１０（Ａ）のＥ１は、図５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。
【００９８】
また図１０（Ａ）のＥ２は、図５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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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から上式（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。
【０１１２】
次に本実施形態の光学式検出システム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。
【０１１３】
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５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５に示すような照射光強度分布ＬＩＤ２が形成される。
【０１１４】
このように検出部２００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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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２００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。
【０１２１】
具体的には検出部２００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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
この場合、Ｚ座標の検出手法は前項で示したように、Ｚ軸方向に複数の受光ユニットを設ければよいが、これに限定されるものではない。例えば、図５の構成の照射ユニットを、図１３のＢ１〜Ｂ５のように設けることで実現してもよい。
【０１２４】
図１３のＢ１及びＢ２は、上述したように対象物のＸ座標及びＹ座標（もしくは角度θ）を求めるためのものである。そして、Ｂ１及びＢ２と直交するような向きに設けられたＢ３〜Ｂ５により、Ｚ座標を検出する。Ｂ３〜Ｂ５はＸＹ平面に直交する平面内（図１３の例ではＹＺ平面）における対象物の２次元座標（もしくは角度）を検出することができるため、対象物のＺ座標を特定することが可能である。
【０１２５】
ここで、Ｚ座標を検出するにあたって照射ユニットを３つ設ける例を説明したが、照射ユニットの数はこれに限定されるものではない。２つ以下であってもよいし、４つ以上であってもよい。ただし、照射ユニットからの照射光は、ある程度の広がりを持つものの、平面的に照射される。つまり図１３の例で言うとＢ３〜Ｂ５の照射ユニットの照射光はＸ軸方向において、狭い範囲にしか照射されない。よって、１つの照射ユニットでＺ座標を検出可能なＸ軸方向の範囲は、狭い範囲に限定されてしまうため、広範な領域においてＺ座標の検出を行うためには、図１３の例のように複数の照射ユニットを設けることが望ましい。
【０１２６】
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、表示装置及び電子機器の構成、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】
【０１２７】
２０  対象面、１００  光学式検出装置、２００  検出部、３００  処理部、
ＥＵ  照射部、ＬＥ  照射方向設定部、ＬＦ  ルーバーフィルム、
ＬＧ  ライトガイド、ＬＩＤ１、ＬＩＤ２  照射光強度分布、ＬＳ１、ＬＳ２  光源部、
ＯＢ  対象物、ＰＤ、ＰＤ１、ＰＤ２  受光ユニット、ＰＳ  プリズムシート、
ＲＤＥＴ、ＲＤＥＴ１、ＲＤＥＴ２  検出エリア、ＲＳ  反射シート、ＲＵ  受光部、
ＳＬＴ  スリット
【図１】
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【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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