(57)【要約】【課題】  正方格子状に配置された４つの受光素子を用いて、正方格子を構成する４辺のいずれかの辺に沿った第１の方向と、正方格子を構成する４辺のいずれの辺にも沿っていない第２の方向とを、高い精度で区別して検出することができる方向検出装置を提供する。【解決手段】  信号処理部２は、受光素子１１ａ〜１１ｄから入力された各検知信号の信号検出タイミングを、時間の早い順に第１，第２，第３，第４の検出タイミングとして、第４の検出タイミングから第１の検出タイミングを引いた第１の差分時間に対する、第３の検出タイミングから第２の検出タイミングを引いた第２の差分時間の比を、アルゴリズム毎に算出する。この算出結果のうち最大のものを選択し、この最大の算出結果が第１の閾値未満である場合、手Ｈの移動方向が第１の方向であると判定し、この最大の算出結果が第１の閾値以上である場合、手Ｈの移動方向が第２の方向であると判定する。【選択図】図１
2013217656.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検知体が放射する赤外線を受光する４つの焦電型の受光素子を正方格子状に配置して、前記４つの受光素子の各々が受光した赤外線に応じた４つの検知信号を出力する赤外線検出部と、
前記赤外線検出部から前記４つの検知信号を入力され、前記検知信号が所定状態になる信号検出タイミングに基づいて、前記被検知体の移動方向が、前記正方格子を構成する４辺のいずれかの辺に沿った第１の方向、または前記正方格子を構成する４辺のいずれの辺にも沿っていない第２の方向であることを判定して、前記被検知体の移動方向を検出する移動方向検出処理を行う信号処理部とを備え、
前記信号処理部は、
前記検知信号の前記信号検出タイミングを特定する複数のアルゴリズムを有し、
前記赤外線検出部から入力された前記４つの検知信号の各信号検出タイミングを前記アルゴリズム毎に特定し、
前記アルゴリズム毎に特定した４つの前記信号検出タイミングを、時間の早い順に第１の検出タイミング、第２の検出タイミング、第３の検出タイミング、第４の検出タイミングとして、前記第４の検出タイミングから前記第１の検出タイミングを引いた第１の差分時間に対する、前記第３の検出タイミングから前記第２の検出タイミングを引いた第２の差分時間の比を、前記アルゴリズム毎に算出し、
前記アルゴリズム毎に算出した前記第１の差分時間に対する前記第２の差分時間の比のうち、最大のものを選択し、
前記選択した前記第１の差分時間に対する前記第２の差分時間の比が第１の閾値以上である場合、前記被検知体の移動方向が前記第１の方向であると判定し、
前記選択した前記第１の差分時間に対する前記第２の差分時間の比が第１の閾値未満である場合、前記被検知体の移動方向が前記第２の方向であると判定する
ことを特徴とする方向検出装置。
【請求項２】
前記信号処理部は、前記検知信号の振幅がピーク値となるタイミングを前記信号検出タイミングとして特定する第１のアルゴリズムと、前記検知信号の振幅が増大した後、０に達するタイミングを前記信号検出タイミングとして特定する第２のアルゴリズムと、前記検知信号の振幅が、０およびピーク値以外の値に達するタイミングを前記信号検出タイミングとして特定する第３のアルゴリズムとのうち、いずれか２つ以上を前記アルゴリズムとして有することを特徴とする請求項１記載の方向検出装置。
【請求項３】
前記信号処理部は、
前記被検知体の動きが、前記４つの受光素子の各検知領域を含む総検知領域を停止することなく横切る第１の動作、または前記総検知領域に進入して前記総検知領域に停止した後、前記総検知領域から離れる第２の動作であることを、前記検知信号に基づいて判定する動作検出処理を行い、
前記被検知体の動きが前記第１の動作であると判定した後に、前記移動方向検出処理を行う
ことを特徴とする請求項１または２記載の方向検出装置。
【請求項４】
前記検知信号の振幅は、前記被検知体が前記検知領域に進入した場合、正のピーク値を発生し、前記検知領域に進入した前記被検知体が前記検知領域から離れた場合、負のピーク値を発生し、
前記信号処理部は、
前記４つの検知信号の平均をとった平均検知信号を生成し、
前記平均検知信号の発生タイミングから、前記平均検知信号の振幅が負の所定状態になるまでの第１の時間が、所定時間以下である場合、前記被検知体の動きが前記第１の動作であると判定し、前記第１の時間が、前記所定時間より長い場合、前記被検知体の動きが前記第２の動作であると判定する
ことによって前記動作検出処理を行う
ことを特徴とする請求項３記載の方向検出装置。
【請求項５】
前記検知信号の振幅は、前記被検知体が前記検知領域に進入した場合、正のピーク値を発生し、前記検知領域に進入した前記被検知体が前記検知領域から離れた場合、負のピーク値を発生し、
前記信号処理部は、
前記４つの検知信号の平均をとった平均検知信号を生成し、
前記平均検知信号の発生タイミングから、前記平均検知信号の振幅が負の所定状態になるまでの時間を第１の時間とし、
前記平均検知信号の発生タイミングから、前記平均検知信号の振幅が正のピーク値となるまでの時間を第２の時間とし、
前記第２の時間に対する前記第１の時間の比が、所定値以下である場合、前記被検知体の動きが前記第１の動作であると判定し、
前記第２の時間に対する前記第１の時間の比が、前記所定値より大きい場合、前記被検知体の動きが前記第２の動作であると判定する
ことによって前記動作検出処理を行う
ことを特徴とする請求項３記載の方向検出装置。
【請求項６】
前記第１の時間は、前記平均検知信号の発生タイミングから、前記平均検知信号の振幅が所定の負値に達するまでの時間であることを特徴とする請求項４または５記載の方向検出装置。
【請求項７】
前記所定の負値は、前記平均検知信号の振幅の負のピーク値であることを特徴とする請求項６記載の方向検出装置。
【請求項８】
前記検知信号の振幅は、前記被検知体が前記検知領域に進入した場合、正のピーク値を発生し、前記検知領域に進入した前記被検知体が前記検知領域から離れた場合、負のピーク値を発生し、
前記信号処理部は、
前記４つの検知信号の平均をとった平均検知信号を生成し、
前記平均検知信号が正のピーク値を発生した後、ゼロクロス時点における前記平均検知信号の傾きが、所定の傾きより大きい第１の所定範囲である場合、前記被検知体の動きが前記第１の動作であると判定し、
前記平均検知信号が正のピーク値を発生した後、ゼロクロス時点における前記平均検知信号の傾きが、所定の傾き以下の第２の所定範囲である場合、前記被検知体の動きが前記第２の動作であると判定する
ことによって前記動作検出処理を行う
ことを特徴とする請求項３記載の方向検出装置。
【請求項９】
前記検知信号の振幅は、前記被検知体が前記検知領域に進入した場合、正のピーク値を発生し、前記検知領域に進入した前記被検知体が前記検知領域から離れた場合、負のピーク値を発生し、
前記信号処理部は、
前記４つの検知信号の平均をとった平均検知信号を生成し、
前記平均検知信号の発生タイミングから所定時間が経過するまでに、前記平均検知信号が負のピーク値を発生し、且つ当該負のピーク値の絶対値が所定値より大きい場合、前記被検知体の動きが前記第１の動作であると判定し、
前記平均検知信号の発生タイミングから所定時間が経過するまでに、前記平均検知信号が負のピーク値を発生しない場合、前記被検知体の動きが前記第２の動作であると判定する
ことによって前記動作検出処理を行う
ことを特徴とする請求項３記載の方向検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検知体の移動方向を検出する方向検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、正方格子状に配置した４つの受光素子の各検知信号に基づいて、人体等の被検知体の移動方向を検出する方向検出装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この方向検出装置は、上下方向に配置された２つの受光素子が出力する各検知信号の出力パターンの遷移に基づいて、被検知体の進行方向が上下どちらの方向かを判定する。また、左右方向に配置された２つの受光素子が出力する各検知信号の出力パターンの遷移に基づいて、被検知体の進行方向が左右どちらの方向かを判定する。そして、方向検出装置は、上下方向、左右方向の両判定結果に基づいて、被検知体の上下、左右の移動だけでなく、被検知体の斜めの移動も検出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２１４９２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の方向検出装置は、被検知体の上下、左右方向の移動と、被検知体の斜め方向の移動とを、区別して検出している。しかしながら、被検知体の上下、左右方向の移動と、被検知体の斜め方向の移動とを、さらに高い精度で区別して検出することが求められている。
【０００６】
本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、正方格子状に配置された４つの受光素子を用いて、正方格子を構成する４辺のいずれかの辺に沿った第１の方向と、正方格子を構成する４辺のいずれの辺にも沿っていない第２の方向とを、高い精度で区別して検出することができる方向検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の方向検出装置は、被検知体が放射する赤外線を受光する４つの焦電型の受光素子を正方格子状に配置して、前記４つの受光素子の各々が受光した赤外線に応じた４つの検知信号を出力する赤外線検出部と、前記赤外線検出部から前記４つの検知信号を入力され、前記検知信号が所定状態になる信号検出タイミングに基づいて、前記被検知体の移動方向が、前記正方格子を構成する４辺のいずれかの辺に沿った第１の方向、または前記正方格子を構成する４辺のいずれの辺にも沿っていない第２の方向であることを判定して、前記被検知体の移動方向を検出する移動方向検出処理を行う信号処理部とを備え、前記信号処理部は、前記検知信号の前記信号検出タイミングを特定する複数のアルゴリズムを有し、前記赤外線検出部から入力された前記４つの検知信号の各信号検出タイミングを前記アルゴリズム毎に特定し、前記アルゴリズム毎に特定した４つの前記信号検出タイミングを、時間の早い順に第１の検出タイミング、第２の検出タイミング、第３の検出タイミング、第４の検出タイミングとして、前記第４の検出タイミングから前記第１の検出タイミングを引いた第１の差分時間に対する、前記第３の検出タイミングから前記第２の検出タイミングを引いた第２の差分時間の比を、前記アルゴリズム毎に算出し、前記アルゴリズム毎に算出した前記第１の差分時間に対する前記第２の差分時間の比のうち、最大のものを選択し、前記選択した前記第１の差分時間に対する前記第２の差分時間の比が第１の閾値以上である場合、前記被検知体の移動方向が前記第１の方向であると判定し、前記選択した前記第１の差分時間に対する前記第２の差分時間の比が第１の閾値未満である場合、前記被検知体の移動方向が前記第２の方向であると判定することを特徴とする。
【０００８】
この発明において、前記信号処理部は、前記検知信号の振幅がピーク値となるタイミングを前記信号検出タイミングとして特定する第１のアルゴリズムと、前記検知信号の振幅が増大した後、０に達するタイミングを前記信号検出タイミングとして特定する第２のアルゴリズムと、前記検知信号の振幅が、０およびピーク値以外の値に達するタイミングを前記信号検出タイミングとして特定する第３のアルゴリズムとのうち、いずれか２つ以上を前記アルゴリズムとして有することが好ましい。
【０００９】
この発明において、前記信号処理部は、前記被検知体の動きが、前記４つの受光素子の各検知領域を含む総検知領域を停止することなく横切る第１の動作、または前記総検知領域に進入して前記総検知領域に停止した後、前記総検知領域から離れる第２の動作であることを、前記検知信号に基づいて判定する動作検出処理を行い、前記被検知体の動きが前記第１の動作であると判定した後に、前記移動方向検出処理を行うことが好ましい。
【００１０】
この発明において、前記検知信号の振幅は、前記被検知体が前記検知領域に進入した場合、正のピーク値を発生し、前記検知領域に進入した前記被検知体が前記検知領域から離れた場合、負のピーク値を発生し、前記信号処理部は、前記４つの検知信号の平均をとった平均検知信号を生成し、前記平均検知信号の発生タイミングから、前記平均検知信号の振幅が負の所定状態になるまでの第１の時間が、所定時間以下である場合、前記被検知体の動きが前記第１の動作であると判定し、前記第１の時間が、前記所定時間より長い場合、前記被検知体の動きが前記第２の動作であると判定することによって前記動作検出処理を行うことが好ましい。
【００１１】
この発明において、前記検知信号の振幅は、前記被検知体が前記検知領域に進入した場合、正のピーク値を発生し、前記検知領域に進入した前記被検知体が前記検知領域から離れた場合、負のピーク値を発生し、前記信号処理部は、前記４つの検知信号の平均をとった平均検知信号を生成し、前記平均検知信号の発生タイミングから、前記平均検知信号の振幅が負の所定状態になるまでの時間を第１の時間とし、前記平均検知信号の発生タイミングから、前記平均検知信号の振幅が正のピーク値となるまでの時間を第２の時間とし、前記第２の時間に対する前記第１の時間の比が、所定値以下である場合、前記被検知体の動きが前記第１の動作であると判定し、前記第２の時間に対する前記第１の時間の比が、前記所定値より大きい場合、前記被検知体の動きが前記第２の動作であると判定することによって前記動作検出処理を行うことが好ましい。
【００１２】
この発明において、前記第１の時間は、前記平均検知信号の発生タイミングから、前記平均検知信号の振幅が所定の負値に達するまでの時間であることが好ましい。
【００１３】
この発明において、前記所定の負値は、前記平均検知信号の振幅の負のピーク値であることが好ましい。
【００１４】
この発明において、前記検知信号の振幅は、前記被検知体が前記検知領域に進入した場合、正のピーク値を発生し、前記検知領域に進入した前記被検知体が前記検知領域から離れた場合、負のピーク値を発生し、前記信号処理部は、前記４つの検知信号の平均をとった平均検知信号を生成し、前記平均検知信号が正のピーク値を発生した後、ゼロクロス時点における前記平均検知信号の傾きが、所定の傾きより大きい第１の所定範囲である場合、前記被検知体の動きが前記第１の動作であると判定し、前記平均検知信号が正のピーク値を発生した後、ゼロクロス時点における前記平均検知信号の傾きが、所定の傾き以下の第２の所定範囲である場合、前記被検知体の動きが前記第２の動作であると判定することによって前記動作検出処理を行うことが好ましい。
【００１５】
この発明において、前記検知信号の振幅は、前記被検知体が前記検知領域に進入した場合、正のピーク値を発生し、前記検知領域に進入した前記被検知体が前記検知領域から離れた場合、負のピーク値を発生し、前記信号処理部は、前記４つの検知信号の平均をとった平均検知信号を生成し、前記平均検知信号の発生タイミングから所定時間が経過するまでに、前記平均検知信号が負のピーク値を発生し、且つ当該負のピーク値の絶対値が所定値より大きい場合、前記被検知体の動きが前記第１の動作であると判定し、前記平均検知信号の発生タイミングから所定時間が経過するまでに、前記平均検知信号が負のピーク値を発生しない場合、前記被検知体の動きが前記第２の動作であると判定することによって前記動作検出処理を行うことが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように、本発明では、正方格子状に配置された４つの受光素子を用いて、正方格子を構成する４辺のいずれかの辺に沿った第１の方向と、正方格子を構成する４辺のいずれの辺にも沿っていない第２の方向とを、高い精度で区別して検出することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施形態１の方向検出装置の構成を示すブロック図である。
【図２】同上の受光素子の配置を示す平面図である。
【図３】同上の受光素子の各検知領域を示す平面図である。
【図４】同上の検知信号を示す波形図である。
【図５】同上の第１のアルゴリズムを用いた移動方向検出処理を示す波形図である。
【図６】同上の第２のアルゴリズムを用いた移動方向検出処理を示す波形図である。
【図７】同上の第３のアルゴリズムを用いた移動方向検出処理を示す波形図である。
【図８】同上の第１のアルゴリズムを用いた別の移動方向検出処理を示す波形図である。
【図９】同上の移動方向の検出領域を示す平面図である。
【図１０】実施形態２の動作検出処理を示す波形図である。
【図１１】同上の受光素子の配置を示す平面図である。
【図１２】実施形態３の動作検出処理を示す波形図である。
【図１３】実施形態４の動作検出処理を示す波形図である。
【図１４】実施形態５の動作検出処理を示す波形図である。
【図１５】（ａ）（ｂ）実施形態６の動作検出処理を示す波形図である。
【図１６】実施形態７の動作検出処理を示す波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
（実施形態１）
図１に示す本実施形態の方向検出装置は、赤外線検出部１と、信号処理部２とを備える。
【００２０】
赤外線検出部１は、４つの焦電型の受光素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄと、受光素子１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄのそれぞれに接続した信号変換部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄとを備える。
【００２１】
４つの受光素子１１ａ〜１１ｄは、図２に示すように、２×２の正方格子状に配置される。受光素子１１ａ，１１ｂの配列方向および受光素子１１ｃ，１１ｄの配列方向と、受光素子１１ａ，１１ｃの配列方向および受光素子１１ｂ，１１ｄの配列方向とは、互いに直交する。以降、受光素子１１ａ，１１ｃの配列方向および受光素子１１ｂ，１１ｄの配列方向を左右方向と称し、受光素子１１ａ，１１ｂの配列方向および受光素子１１ｃ，１１ｄの配列方向を上下方向と称する。なお、この左右方向および上下方向は、本発明の第１の方向であり、４つの受光素子１１ａ〜１１ｄが構成する正方格子の格子方向となる。
【００２２】
受光素子１１ａ〜１１ｄは、それぞれの検知エリアを移動する人の手Ｈ（被検知体）が放射する赤外線を受光する。受光素子１１ａ〜１１ｄは、焦電効果によって赤外線を検知し、入光した赤外線量の変化に応じた電流を出力する。
【００２３】
信号変換部１２ａ〜１２ｄは、受光素子１１ａ〜１１ｄの各出力電流を電圧信号に変換し、各電圧信号を増幅した検知信号Ｓａ〜Ｓｄを、信号処理部２へそれぞれ出力する。
【００２４】
信号処理部２は、所定時間内に入力された４つの検知信号Ｓａ〜Ｓｄの信号検出タイミングに基づいて、手Ｈの移動方向を検出する。信号処理部２が手Ｈの移動方向を検出する処理を移動方向検出処理と称す。
【００２５】
そして、方向検出装置が、信号処理部２による移動方向検出処理の検出結果を図示しないコンピュータ等の外部機器に出力することによって、手Ｈの移動方向を用いた外部機器の操作を実現できる。
【００２６】
次に、この信号処理部２による移動方向検出処理について、説明する。
【００２７】
まず、４つの受光素子１１ａ〜１１ｄの各検知領域Ｚａ〜Ｚｄ（図３参照）に、手Ｈが進入した場合、検知信号（Ｓａ〜Ｓｄ）は、図４に示すように正のピーク値Ｐ１を発生する。また、各検知領域Ｚａ〜Ｚｄに進入した手Ｈが各検知領域Ｚａ〜Ｚｄから離れた場合、検知信号（Ｓａ〜Ｓｄ）は、図４に示すように負のピーク値Ｐ２を発生する。
【００２８】
そして、信号処理部２は、信号変換部１２ａ〜１２ｄが出力する検知信号Ｓａ〜Ｓｄの各信号検出タイミングを、第１〜第３のアルゴリズムを用いて、アルゴリズム毎に特定する。図５〜図７は、手Ｈが、検知領域Ｚａ〜Ｚｄを含む総検知領域Ｚ０内（図３参照）を下から上へ移動した場合に発生する検知信号Ｓａ〜Ｓｄを例示しており、これらの図５〜図７を用いて、各アルゴリズムを用いた信号検出タイミングの特定処理を説明する。
【００２９】
第１のアルゴリズムは、検知信号の振幅が正のピーク値となるタイミングを信号検出タイミングとして特定する。信号処理部２は、この第１のアルゴリズムを用いて、検知信号Ｓａ〜Ｓｄの各振幅が正のピーク値となるタイミングを、信号検出タイミングＴａ１〜Ｔｄ１として特定する（図５参照）。図５では、発生時間の早い順に、信号検出タイミングＴｂ１（＝第１の検出タイミングＴ１）、信号検出タイミングＴｄ１（＝第２の検出タイミングＴ２）、信号検出タイミングＴｃ１（＝第３の検出タイミングＴ３）、信号検出タイミングＴａ１（＝第４の検出タイミングＴ４）となる。なお、第１のアルゴリズムにおける第１〜第４の検出タイミングＴ１〜Ｔ４は、信号検出タイミングＴａ１〜Ｔｄ１の各々を、発生時間の早い順に割り当てている。
【００３０】
第２のアルゴリズムは、検知信号の振幅が正のピーク値にまで増大した後、０に達するタイミング（ゼロクロスタイミング）を信号検出タイミングとして特定する。信号処理部２は、この第２のアルゴリズムを用いて、検知信号Ｓａ〜Ｓｄの各振幅のゼロクロスタイミングを、信号検出タイミングＴａ２〜Ｔｄ２として特定する（図６参照）。図６では、発生時間の早い順に、信号検出タイミングＴｄ２（＝第１の検出タイミングＴ１）、信号検出タイミングＴｃ２（＝第２の検出タイミングＴ２）、信号検出タイミングＴｂ２（＝第３の検出タイミングＴ３）、信号検出タイミングＴａ２（＝第４の検出タイミングＴ４）となる。なお、第２のアルゴリズムにおける第１〜第４の検出タイミングＴ１〜Ｔ４は、信号検出タイミングＴａ２〜Ｔｄ２の各々を、発生時間の早い順に割り当てている。
【００３１】
第３のアルゴリズムは、検知信号の振幅が、所定値（但し、０およびピーク値以外の値）に達するタイミングを信号検出タイミングとして特定する。信号処理部２は、この第３のアルゴリズムを用いて、検知信号Ｓａ〜Ｓｄの各振幅が正の所定値Ｋ１に達するタイミングを、信号検出タイミングＴａ３〜Ｔｄ３として特定する（図７参照）。図７では、発生時間の早い順に、信号検出タイミングＴｂ３（＝第１の検出タイミングＴ１）、信号検出タイミングＴｄ３（＝第２の検出タイミングＴ２）、信号検出タイミングＴｃ３（＝第３の検出タイミングＴ３）、信号検出タイミングＴａ３（＝第４の検出タイミングＴ４）となる。なお、第３のアルゴリズムにおける第１〜第４の検出タイミングＴ１〜Ｔ４は、信号検出タイミングＴａ３〜Ｔｄ３の各々を、発生時間の早い順に割り当てている。
【００３２】
次に、信号処理部２は、第４の検出タイミングＴ４から第１の検出タイミングＴ１を引いた第１の差分時間に対する、第３の検出タイミングＴ３から第２の検出タイミングＴ２を引いた第２の差分時間の比Ｙを、アルゴリズム毎に［数１］のように算出する。
【００３３】
【数１】
2013217656.tif 000003
すなわち、信号処理部２は、第１のアルゴリズムによって特定した信号検出タイミングＴａ１〜Ｔｄ１を用いて、図５における第１の差分時間に対する第２の差分時間の比Ｙ１を、［数２］のように導出する。
【００３４】
【数２】
2013217656.tif 000004
次に、信号処理部２は、第２のアルゴリズムによって特定した信号検出タイミングＴａ２〜Ｔｄ２を用いて、図６における第１の差分時間に対する第２の差分時間の比Ｙ２を、［数３］のように導出する。
【００３５】
【数３】
2013217656.tif 000005
次に、信号処理部２は、第３のアルゴリズムによって特定した信号検出タイミングＴａ３〜Ｔｄ３を用いて、図７における第１の差分時間に対する第２の差分時間の比Ｙ３を、［数４］のように導出する。
【００３６】
【数４】
2013217656.tif 000006
そして、信号処理部２は、アルゴリズム毎に［数２］〜［数４］のように求めた比Ｙ１〜Ｙ３のうち、最大のものを選択する。ここでは、第３のアルゴリズムを用いて導出された比Ｙ３が最大であり、信号処理部２は、比Ｙ３を選択する。
【００３７】
次に、信号処理部２は、比Ｙ３が、予め決められた閾値０．５（第１の閾値）以上であるか否かを判断する。信号処理部２は、比Ｙ３が閾値０．５以上である場合、手Ｈは、総検知領域Ｚ０内を左右方向または上下方向（第１の方向）に移動したと判定する。また、信号処理部２は、比Ｙ３が閾値０．５未満である場合、手Ｈは、総検知領域Ｚ０内を斜め方向（左右方向または上下方向のいずれにも沿っていない方向）（第２の方向）に移動したと判定する。
【００３８】
例えば、手Ｈが総検知領域Ｚ０内を下から上へ移動した場合、検知信号Ｓｂ，Ｓｄが略同時に発生した後、検知信号Ｓａ，Ｓｃが略同時に発生する。したがって、第１の差分時間に対する第２の差分時間の比Ｙは、略１になる。なお、手Ｈが総検知領域Ｚ０内を上から下へ移動した場合、手Ｈが総検知領域Ｚ０内を左から右へ移動した場合、手Ｈが総検知領域Ｚ０内を右から左へ移動した場合も、第１の差分時間に対する第２の差分時間の比Ｙは、略１になる。
【００３９】
一方、手Ｈが総検知領域Ｚ０内を斜め方向に移動した場合、第１の差分時間に対する第２の差分時間の比Ｙは、略０になる。
【００４０】
例えば、手Ｈが総検知領域Ｚ０内を右下から左上に向かって斜めに移動した場合、図８に示すように、最初に検知信号Ｓｄが発生し、次に検知信号Ｓｂ，Ｓｃが略同時に発生した後、検知信号Ｓａが発生する。図８では、第１のアルゴリズムによって、検知信号Ｓａ〜Ｓｄの各振幅が正のピーク値となる信号検出タイミングＴａ１１〜Ｔｄ１１が特定されている。そして、図８では、発生時間の早い順に、信号検出タイミングＴｄ１１（＝第１の検出タイミングＴ１）、信号検出タイミングＴｂ１１（＝第２の検出タイミングＴ２）、信号検出タイミングＴｃ１１（＝第３の検出タイミングＴ３）、信号検出タイミングＴａ１１（＝第４の検出タイミングＴ４）となる。
【００４１】
この図８の第１の差分時間に対する第２の差分時間の比Ｙ１１は、［数５］のように導出され、この比Ｙ１１は略０になる。
【００４２】
【数５】
2013217656.tif 000007
なお、手Ｈが総検知領域Ｚ０内を左上から右下に向かって斜めに移動した場合、手Ｈが総検知領域Ｚ０内を右上から左下に向かって斜めに移動した場合、手Ｈが総検知領域Ｚ０内を左下から右上に向かって斜めに移動した場合も、第１の差分時間に対する第２の差分時間の比Ｙは、略０になる。
【００４３】
上記のように、手Ｈが、総検知領域Ｚ０内を左右方向または上下方向（第１の方向）に移動した場合、比Ｙは略１になる。一方、手Ｈが、総検知領域Ｚ０内を斜め方向（左右方向または上下方向のいずれにも沿っていない斜め方向）（第２の方向）に移動した場合、比Ｙは略０になる。そして、信号処理部２は、比Ｙ３が閾値０．５以上であるか否かを判断することによって、総検知領域Ｚ０内における手Ｈの移動方向が格子方向（左右方向または上下方向）であるか、斜め方向であるかを判定できる。
【００４４】
そして、信号処理部２は、手Ｈの移動方向が格子方向（左右方向または上下方向）である場合のみ、４つの信号検出タイミングの発生順序に基づいて、手Ｈの移動方向が、左→右、右→左、上→下、下→上のいずれであるかを検出する。例えば、図７の場合、信号検出タイミングＴｂ３，Ｔｄ３，Ｔｃ３，Ｔａ３の順序で発生しており、信号処理部２は、手Ｈの移動方向が下→上であると判定する。
【００４５】
而して、信号処理部２は、手Ｈの移動方向が格子方向（左右方向または上下方向）である場合のみ、さらに詳細な移動方向を検出しており、図９に示す上下左右の所定領域（ハッチング部分）のみが、移動方向の検出領域となる。
【００４６】
このように、本方向検出装置は、第１〜第３のアルゴリズムを用いて、比Ｙが最も大きいアルゴリズムの信号検出タイミングが、他のアルゴリズムに比べて確度が高いと判断する。そして、本方向検出装置は、確度が最も高いアルゴリズムによる信号検出タイミングを用いて、総検知領域Ｚ０内における手Ｈの移動方向が格子方向（左右方向または上下方向）であるか、斜め方向であるかを判定できる。したがって、正方格子状に配置された４つの受光素子１１ａ〜１１ｄを用いて、格子方向（左右方向または上下方向）と、斜め方向とを、高い精度で区別して検出することができる。
【００４７】
図５〜図７に示す第１〜第３のアルゴリズムを用いた本実施形態では、確度が最も高いアルゴリズムとして、図７に示す第３のアルゴリズムを用いて、手Ｈの移動方向が下→上であると検出した。一方、確度が低い図６に示す第２のアルゴリズムを用いた場合、信号検出タイミングＴｄ２，Ｔｃ２，Ｔｂ２，Ｔａ２の順に発生しており、手Ｈの移動方向は、右→左であると誤って検出される。しかしながら、本方向検出装置は、比Ｙが最も大きく、確度が最も高いと考えられる第３のアルゴリズムを用いて、正確な移動方向を検出しており、誤検出を防止できる。
【００４８】
また、信号処理部２は、上述の第１〜第３のアルゴリズムのうち、少なくとも２つのアルゴリズムを用いればよく、さらには他のアルゴリズムを用いてもよい。
【００４９】
また、方向検出装置が移動方向を検出する被検知体は、人の手Ｈに限定されず、人体の他の部位であってもよく、さらには人体以外であってもよい。
【００５０】
（実施形態２）
本実施形態の方向検出装置は、実施形態１の移動方向検出処理の前に、手Ｈの動きを検出する動作検出処理を行う。信号処理部２は、４つの検知信号Ｓａ〜Ｓｄを入力され、検知信号Ｓａ〜Ｓｄの信号検出タイミングに基づいて、手Ｈの動きを検出する。なお、実施形態１と同様の構成には、同一の符号を付して説明は省略する。
【００５１】
動作検出処理によって検出される手Ｈの動きとは、手Ｈが総検知領域Ｚ０を停止することなく横切る第１の動作（選択動作）と、手Ｈが総検知領域Ｚ０に進入して総検知領域Ｚ０に停止した後、総検知領域０から離れる第２の動作（エンター動作）の２つである。
【００５２】
ユーザは、総検知領域Ｚ０を停止することなく横切る手Ｈの移動方向によって、外部機器の操作内容を選択する。このとき、信号処理部２は、動作検出処理によって手Ｈによる第１の動作を検出した場合、さらに移動方向検出処理によって手Ｈの移動方向を検出し、手Ｈの移動方向に対応する操作信号を外部機器へ送信する。
【００５３】
次に、ユーザは、総検知領域Ｚ０に手Ｈを停止させる動作を行うことによって、直前に行った第１の動作によって選択した操作内容を確定させる。このとき、信号処理部２は、動作検出処理によって手Ｈによる第２の動作を検出した場合、操作内容を確定させる確定信号を外部機器へ送信する。外部機器は、確定信号を受信した時点で、操作信号による選択内容を実行する。
【００５４】
以下、信号処理部２による動作検出処理について、図１０を用いて説明する。
【００５５】
信号処理部２は、所定時間内に入力された４つの検知信号Ｓａ〜Ｓｄの信号検出タイミングに基づいて、手Ｈの動きを検出する動作検出処理を行う。
【００５６】
まず、信号処理部２は、４つの検知信号Ｓａ〜Ｓｄの平均をとった平均検知信号Ｓ１を生成する。平均検知信号Ｓ１の波形は、４つの検知信号Ｓａ〜Ｓｄの発生タイミングを時間軸上で略一致させた状態で、検知信号Ｓａ〜Ｓｄの各振幅の平均値をとった波形となる。
【００５７】
信号処理部２は、平均検知信号Ｓ１の振幅が正の所定値Ｋ１１に達するタイミングを、平均検知信号Ｓ１の発生タイミングＴｓとする。そして、信号処理部２は、平均検知信号Ｓ１の発生タイミングＴｓから、平均検知信号Ｓ１の振幅が負の所定値Ｋ１２に達するまでの判定時間Ｗ１（第１の時間）が、予め決められた所定時間Ｗｘ１以下である場合、手Ｈの動きが第１の動作であると判定する。また、信号処理部２は、判定時間Ｗ１が所定時間Ｗｘ１より長い場合、手Ｈの動きが第２の動作であると判定する。なお、負の所定値Ｋ１２は、任意の負値を設定すればよい。
【００５８】
図１０において、手Ｈが第１の動作を行った場合に生成された平均検知信号Ｓ１１と、手Ｈが第２の動作を行った場合に生成された平均検知信号Ｓ１２とを示す。
【００５９】
手Ｈが第１の動作を行った場合に生成された平均検知信号Ｓ１１は、発生タイミングＴｓから正のピーク値を発生するまでの時間間隔が短く、正のピーク値から負のピーク値を発生するまでの時間間隔も短い。したがって、平均検知信号Ｓ１１において、判定時間Ｗ１１は、所定時間Ｗｘ１以下になる。
【００６０】
一方、手Ｈが第２の動作を行った場合に生成された平均検知信号Ｓ１２は、発生タイミングＴｓから正のピーク値を発生するまでの時間間隔が短いものの、正のピーク値から負のピーク値を発生するまでの時間間隔は長くなる。したがって、平均検知信号Ｓ１２において、判定時間Ｗ１２は、所定時間Ｗｘ１より長くなる。
【００６１】
上記のように、本実施形態では、手Ｈが総検知領域Ｚ０を停止することなく横切る第１の動作（選択動作）と、手Ｈが総検知領域Ｚ０に進入して総検知領域Ｚ０に停止した後、総検知領域０から離れる第２の動作（エンター動作）とを判別できる。したがって、ユーザの動きによる選択動作とエンター動作とを用いた外部機器の操作を行うことが可能になる。
【００６２】
なお、受光素子１１ａ〜１１ｄの各検知領域Ｚａ〜Ｚｄの各中心間の上下、左右の間隔ｄ（図１１参照）を５〜３０ｃｍとした場合、所定時間Ｗｘ１は、例えば０．３〜０．５ｓｅｃに設定される。
【００６３】
（実施形態３）
本実施形態の方向検出装置は、実施形態２における動作検出処理の別形態を説明する。なお、実施形態２と同様の構成には、同一の符号を付して説明は省略する。
【００６４】
以下、信号処理部２による動作検出処理について、図１２を用いて説明する。
【００６５】
信号処理部２は、平均検知信号Ｓ１の発生タイミングＴｓから、平均検知信号Ｓ１の振幅が負のピーク値に達するまでの判定時間Ｗ２（第１の時間）が、予め決められた所定時間Ｗｘ２以下である場合、手Ｈの動きが第１の動作であると判定する。また、信号処理部２は、判定時間Ｗ２が所定時間Ｗｘ２より長い場合、手Ｈの動きが第２の動作であると判定する。
【００６６】
図１２において、手Ｈが第１の動作を行った場合に生成された平均検知信号Ｓ１１と、手Ｈが第２の動作を行った場合に生成された平均検知信号Ｓ１２とを示す。
【００６７】
手Ｈが第１の動作を行った場合に生成された平均検知信号Ｓ１１は、発生タイミングＴｓから正のピーク値を発生するまでの時間間隔が短く、正のピーク値から負のピーク値を発生するまでの時間間隔も短い。したがって、平均検知信号Ｓ１１において、判定時間Ｗ２１は、所定時間Ｗｘ２以下になる。
【００６８】
一方、手Ｈが第２の動作を行った場合に生成された平均検知信号Ｓ１２は、発生タイミングＴｓから正のピーク値を発生するまでの時間間隔が短いものの、正のピーク値から負のピーク値を発生するまでの時間間隔は長くなる。したがって、平均検知信号Ｓ１２において、判定時間Ｗ２２は、所定時間Ｗｘ２より長くなる。
【００６９】
上記のように、本実施形態では、手Ｈが総検知領域Ｚ０を停止することなく横切る第１の動作（選択動作）と、手Ｈが総検知領域Ｚ０に進入して総検知領域Ｚ０に停止した後、総検知領域０から離れる第２の動作（エンター動作）とを判別できる。したがって、ユーザの動きによる選択動作とエンター動作とを用いた外部機器の操作を行うことが可能になる。
【００７０】
なお、受光素子１１ａ〜１１ｄの各検知領域Ｚａ〜Ｚｄの各中心間の上下、左右の間隔ｄ（図１１参照）を５〜３０ｃｍとした場合、所定時間Ｗｘ２は、例えば０．３〜０．５ｓｅｃに設定される。
【００７１】
（実施形態４）
本実施形態の方向検出装置は、実施形態２，３における動作検出処理の別形態を説明する。なお、実施形態２，３と同様の構成には、同一の符号を付して説明は省略する。
【００７２】
以下、信号処理部２による動作検出処理について、図１３を用いて説明する。
【００７３】
信号処理部２は、平均検知信号Ｓ１の発生タイミングＴｓから、平均検知信号Ｓ１の振幅が負の所定値Ｋ１２に達するまでの時間を、第１の判定時間Ｗ１（第１の時間）とする。
【００７４】
さらに、信号処理部２は、平均検知信号Ｓ１の発生タイミングＴｓから、平均検知信号Ｓ１の振幅が正のピーク値となるまでの時間を第２の判定時間Ｗ３（第２の時間）とする。
【００７５】
そして、信号処理部２は、第２の判定時間Ｗ３に対する第１の判定時間Ｗ１の比［Ｗ１／Ｗ３］が、予め決められた所定値Ｘ１以下である場合、手Ｈの動きが第１の動作であると判定する。
【００７６】
また、信号処理部２は、第２の判定時間Ｗ３に対する第１の判定時間Ｗ１の比［Ｗ１／Ｗ３］が、所定値Ｘ１より大きい場合、手Ｈの動きが第２の動作であると判定する。
【００７７】
図１３において、手Ｈが第１の動作を行った場合に生成された平均検知信号Ｓ１１と、手Ｈが第２の動作を行った場合に生成された平均検知信号Ｓ１２とを示す。
【００７８】
手Ｈが第１の動作を行った場合に生成された平均検知信号Ｓ１１は、発生タイミングＴｓから正のピーク値を発生するまでの時間間隔が短く、正のピーク値から負のピーク値を発生するまでの時間間隔も短い。したがって、平均検知信号Ｓ１１において、第２の判定時間Ｗ３１に対する第１の判定時間Ｗ１１の比［Ｗ１１／Ｗ３１］は、所定値Ｘ１以下になる。
【００７９】
一方、手Ｈが第２の動作を行った場合に生成された平均検知信号Ｓ１２は、発生タイミングＴｓから正のピーク値を発生するまでの時間間隔が短いものの、正のピーク値から負のピーク値を発生するまでの時間間隔は長くなる。したがって、平均検知信号Ｓ１２において、第２の判定時間Ｗ３２に対する第１の判定時間Ｗ１２の比［Ｗ１２／Ｗ３２］は、所定値Ｘ１より大きくなる。
【００８０】
上記のように、本実施形態では、手Ｈが総検知領域Ｚ０を停止することなく横切る第１の動作（選択動作）と、手Ｈが総検知領域Ｚ０に進入して総検知領域Ｚ０に停止した後、総検知領域０から離れる第２の動作（エンター動作）とを判別できる。したがって、ユーザの動きによる選択動作とエンター動作とを用いた外部機器の操作を行うことが可能になる。
【００８１】
なお、受光素子１１ａ〜１１ｄの各検知領域Ｚａ〜Ｚｄの各中心間の上下、左右の間隔ｄ（図１１参照）を５〜３０ｃｍとした場合、例えば、所定値Ｘ１は、例えば３〜５に設定される。
【００８２】
（実施形態５）
本実施形態の方向検出装置は、実施形態２〜４における動作検出処理の別形態を説明する。なお、実施形態２〜４と同様の構成には、同一の符号を付して説明は省略する。
【００８３】
以下、信号処理部２による動作検出処理について、図１４を用いて説明する。
【００８４】
信号処理部２は、平均検知信号Ｓ１の発生タイミングＴｓから、平均検知信号Ｓ１の振幅が負のピーク値に達するまでの時間を、第１の判定時間Ｗ２（第１の時間）とする。
【００８５】
さらに、信号処理部２は、平均検知信号Ｓ１の発生タイミングＴｓから、平均検知信号Ｓ１の振幅が正のピーク値となるまでの時間を第２の判定時間Ｗ３（第２の時間）とする。
【００８６】
そして、信号処理部２は、第２の判定時間Ｗ３に対する第１の判定時間Ｗ２の比［Ｗ２／Ｗ３］が、予め決められた所定値Ｘ２以下である場合、手Ｈの動きが第１の動作であると判定する。
【００８７】
また、信号処理部２は、第２の判定時間Ｗ３に対する第１の判定時間Ｗ２の比［Ｗ２／Ｗ３］が、所定値Ｘ２より大きい場合、手Ｈの動きが第２の動作であると判定する。
【００８８】
図１４において、手Ｈが第１の動作を行った場合に生成された平均検知信号Ｓ１１と、手Ｈが第２の動作を行った場合に生成された平均検知信号Ｓ１２とを示す。
【００８９】
手Ｈが第１の動作を行った場合に生成された平均検知信号Ｓ１１は、発生タイミングＴｓから正のピーク値を発生するまでの時間間隔が短く、正のピーク値から負のピーク値を発生するまでの時間間隔も短い。したがって、平均検知信号Ｓ１１において、第２の判定時間Ｗ３１に対する第１の判定時間Ｗ２１の比［Ｗ２１／Ｗ３１］は、所定値Ｘ２以下になる。
【００９０】
一方、手Ｈが第２の動作を行った場合に生成された平均検知信号Ｓ１２は、発生タイミングＴｓから正のピーク値を発生するまでの時間間隔が短いものの、正のピーク値から負のピーク値を発生するまでの時間間隔は長くなる。したがって、平均検知信号Ｓ１２において、第２の判定時間Ｗ３２に対する第１の判定時間Ｗ２２の比［Ｗ２２／Ｗ３２］は、所定値Ｘ２より大きくなる。
【００９１】
上記のように、本実施形態では、手Ｈが総検知領域Ｚ０を停止することなく横切る第１の動作（選択動作）と、手Ｈが総検知領域Ｚ０に進入して総検知領域Ｚ０に停止した後、総検知領域０から離れる第２の動作（エンター動作）とを判別できる。したがって、ユーザの動きによる選択動作とエンター動作とを用いた外部機器の操作を行うことが可能になる。
【００９２】
なお、受光素子１１ａ〜１１ｄの各検知領域Ｚａ〜Ｚｄの各中心間の上下、左右の間隔ｄ（図１１参照）を５〜３０ｃｍとした場合、例えば、所定値Ｘ２は、例えば３〜５に設定される。
【００９３】
（実施形態６）
本実施形態の方向検出装置は、実施形態２における動作検出処理の別形態を説明する。なお、実施形態２と同様の構成には、同一の符号を付して説明は省略する。
【００９４】
以下、信号処理部２による動作検出処理について、図１５（ａ）（ｂ）を用いて説明する。
【００９５】
信号処理部２は、平均検知信号Ｓ１が正のピーク値を発生した後、ゼロクロス時点における平均検知信号Ｓ１の傾きθが、所定の傾きθｘより大きい第１の所定範囲Ｒ１に収まる場合、手Ｈの動きが第１の動作であると判定する。
【００９６】
さらに、信号処理部２は、平均検知信号Ｓ１が正のピーク値を発生した後、ゼロクロス時点における平均検知信号Ｓ１の傾きθが、所定の傾きθｘ以下の第２の所定範囲Ｒ２に収まる場合、手Ｈの動きが第２の動作であると判定する。
【００９７】
なお、ゼロクロス時点における平均検知信号Ｓ１の傾きが、所定範囲Ｒ１，Ｒ２の両範囲外である場合、信号処理部２は、動作検出無しと判定する。
【００９８】
手Ｈが第１の動作を行った場合に生成された平均検知信号Ｓ１は、手Ｈが総検知領域Ｚ０を横切る速度が速いので、傾きが大きくなる。したがって、ゼロクロス時点における平均検知信号Ｓ１の傾きθは、第１の所定範囲Ｒ１内に収まる。
【００９９】
一方、手Ｈが第２の動作を行った場合に生成された平均検知信号Ｓ１は、手Ｈが総検知領域Ｚ０を横切る速度が第１の動作に比べて遅いので、傾きが小さくなる。したがって、ゼロクロス時点における平均検知信号Ｓ１の傾きθは、第２の所定範囲Ｒ２内に収まる。
【０１００】
上記のように、本実施形態では、手Ｈが総検知領域Ｚ０を停止することなく横切る第１の動作（選択動作）と、手Ｈが総検知領域Ｚ０に進入して総検知領域Ｚ０に停止した後、総検知領域０から離れる第２の動作（エンター動作）とを判別できる。したがって、ユーザの動きによる選択動作とエンター動作とを用いた外部機器の操作を行うことが可能になる。
【０１０１】
（実施形態７）
本実施形態の方向検出装置は、実施形態２における動作検出処理の別形態を説明する。なお、実施形態２と同様の構成には、同一の符号を付して説明は省略する。
【０１０２】
以下、信号処理部２による動作検出処理について、図１６を用いて説明する。
【０１０３】
信号処理部２は、平均検知信号Ｓ１の発生タイミングＴｓから所定時間Ｗ４が経過するまでに、平均検知信号Ｓ１が負のピーク値を発生し、且つ当該負のピーク値の絶対値が所定値Ｋ２１より大きい場合、手Ｈの動きが第１の動作であると判定する。
【０１０４】
さらに、信号処理部２は、平均検知信号Ｓ１の発生タイミングＴｓから所定時間Ｗ４が経過するまでに、平均検知信号Ｓ１が負のピーク値を発生しない場合、手Ｈの動きが第２の動作であると判定する。
【０１０５】
図１６において、手Ｈが第１の動作を行った場合に生成された平均検知信号Ｓ１１と、手Ｈが第２の動作を行った場合に生成された平均検知信号Ｓ１２とを示す。
【０１０６】
手Ｈが第１の動作を行った場合に生成された平均検知信号Ｓ１１は、発生タイミングＴｓから正のピーク値を発生するまでの時間間隔が短く、正のピーク値から負のピーク値を発生するまでの時間間隔も短い。さらに、手Ｈが総検知領域Ｚ０を横切る速度が速い。したがって、平均検知信号Ｓ１１は、発生タイミングＴｓから所定時間Ｗ４が経過するまでに負のピーク値を発生し、且つ当該負のピーク値の絶対値が所定値Ｋ２１より大きくなる。
【０１０７】
一方、手Ｈが第２の動作を行った場合に生成された平均検知信号Ｓ１２は、発生タイミングＴｓから正のピーク値を発生するまでの時間間隔が短いものの、正のピーク値から負のピーク値を発生するまでの時間間隔は長くなる。さらに、手Ｈが総検知領域Ｚ０を横切る速度が、第１の動作に比べて遅い。したがって、平均検知信号Ｓ１２は、発生タイミングＴｓから所定時間Ｗ４が経過した後に負のピーク値を発生する。
【０１０８】
上記のように、本実施形態では、手Ｈが総検知領域Ｚ０を停止することなく横切る第１の動作（選択動作）と、手Ｈが総検知領域Ｚ０に進入して総検知領域Ｚ０に停止した後、総検知領域０から離れる第２の動作（エンター動作）とを判別できる。したがって、ユーザの動きによる選択動作とエンター動作とを用いた外部機器の操作を行うことが可能になる。
【０１０９】
また、図１６の平均検知信号Ｓ１３のように、発生タイミングＴｓから所定時間Ｗ４が経過するまでに負のピーク値を発生するが、当該負のピーク値の絶対値が所定値Ｋ２１より小さい場合、信号処理部２は、動作検出無しと判定する。
【０１１０】
また、上記実施形態１〜７では、焦電型の受光素子を２×２の正方格子状に配置しているが、焦電型の受光素子をｎ×ｎ（ｎ＞３）の正方格子状に配置してもよい。この場合、正方格子の四隅に位置する４つの受光素子の各検知信号に対して、上記実施形態１〜７のいずれかと同様の信号処理を施せばよい。
【符号の説明】
【０１１１】
１  赤外線検出部
１１ａ〜１１ｄ  受光素子
１２ａ〜１２ｄ  信号変換部
２  信号処理部
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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