(57)【要約】【課題】簡素な構造で対象物の動きを検出可能とする光学式検出装置を提供する。【解決手段】光を用いて対象物の検出を行う光学式検出装置において、狭角光を出射する第１発光部１２１と、広角光を出射する第２発光部１２２と、対象物から反射した狭角光、および広角光を受けて、光起電力効果によって光電流を発生させる受光部１２３と、予め定めた所定の時間内で、受光部１２３において狭角光によって発生する光電流に基づいて得られる第１発光部１２１と対象物との距離Ｌが、予め定めた第１範囲内にあり、且つ、受光部１２３において広角光によって発生する光電流に基づいて得られる対象物の動静に関連する特性値が、予め定めた第２範囲内にあるときに、対象物に動きがあることを検出する検出部１４０とを設ける。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を用いて対象物の検出を行う光学式検出装置であって、
照射角度が所定角度より小さく設定されて、前記対象物に対して部分的に当たるようにした狭角光を出射する第１発光部（１２１）と、
前記照射角度が前記所定角度より大きく設定されて、前記対象物の全体にわたって当たるようにした広角光を出射する第２発光部（１２２）と、
抵抗層を形成する受光面（１２３１）を有し、前記対象物から反射した前記狭角光、および前記広角光を受けて、光起電力効果によって光電流を発生させる受光部（１２３）と、
予め定めた所定の時間内で、前記受光部（１２３）において前記狭角光によって発生する前記光電流に基づいて得られる前記第１発光部（１２１）と前記対象物との距離（Ｌ）が、予め定めた第１範囲内にあり、且つ、前記受光部（１２３）において前記広角光によって発生する前記光電流に基づいて得られる前記対象物の動静に関連する特性値が、予め定めた第２範囲内にあるときに、前記対象物に動きがあることを検出する検出部（１４０）とを備えることを特徴とする光学式検出装置。
【請求項２】
前記特性値は、前記対象物の見かけの重心の位置を示す特性値、前記対象物の見かけの重心の位置の変化を示す特性値、前記受光部（１２３）における受光量の変化を示す特性値、および前記対象物の移動速度を示す特性値の少なくとも１つであることを特徴とする請求項１に記載の光学式検出装置。
【請求項３】
前記狭角光の光強度、および前記広角光の光強度は、それぞれ、時間経過と共に繰り返し変化されるようになっており、
前記検出部（１４０）は、前記光強度が相対的に高い場合の前記光電流と、前記光強度が相対的に低い場合の前記光電流とを比較した比較値に基づいて、前記距離（Ｌ）、および前記特性値を得ることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光学式検出装置。
【請求項４】
前記広角光は、前記対象物に対して、２次元に拡がりを持つように出射されるようになっており、
前記受光部（１２３）は、前記対象物から反射した前記広角光を２次元方向に受けて、前記光電流を発生させることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の光学式検出装置。
【請求項５】
前記第１発光部（１２１）は、複数の光源（１２１１、１２１２、１２１３）から形成され、複数の前記光源（１２１１、１２１２、１２１３）のうち、いずれか１つが点灯されることで、前記狭角光を出射するようになっており、
前記第２発光部（１２２）は、複数の前記光源（１２１１、１２１２、１２１３）が兼用されることで構成されており、複数の前記光源（１２１１、１２１２、１２１３）の全てが点灯されることで、前記広角光を出射することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の光学式検出装置。
【請求項６】
前記受光部（１２３）は、前記対象物から反射した前記狭角光、および前記広角光を前記受光面（１２３１）に結像させる受光レンズ（１２３ａ）を有しており、
更に、前記受光レンズ（１２３ａ）は、前記狭角光に対応した狭角用レンズ（１２３ａ１）と、前記広角光に対応した広角用レンズ（１２３ａ２）とから構成されていることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の光学式検出装置。
【請求項７】
光を用いて対象物の検出を行う光学式検出装置であって、
照射角度が所定角度より小さく設定されて、前記対象物に対して部分的に当たるようにした狭角光を出射する光源（１２１１、１２１２、１２１３）を複数有し、複数の前記光源（１２１１、１２１２、１２１３）から前記狭角光を順番に出射する発光部（１２１）と、
抵抗層を形成する受光面（１２３１）を有し、前記対象物から反射した前記狭角光を受けて、光起電力効果によって光電流を発生させる受光部（１２３）と、
予め定めた所定の時間内で、前記受光部（１２３）において順番に出射された前記狭角光によって発生する前記光電流に基づいて得られる前記発光部（１２１）と前記対象物との距離（Ｌ）が、予め定めた第１範囲内にあり、且つ、前記受光部（１２３）において順番に出射された前記狭角光によって発生する前記光電流に基づいて得られる前記対象物の動静に関連する特性値が、予め定めた第２範囲内にあるときに、前記対象物に動きがあることを検出する検出部（１４０）とを備えることを特徴とする光学式検出装置。
【請求項８】
前記特性値は、前記対象物の見かけの重心の位置を示す特性値、前記対象物の見かけの重心の位置の変化を示す特性値、前記受光部（１２３）における受光量の変化を示す特性値、および前記対象物の移動速度を示す特性値の少なくとも１つであることを特徴とする請求項７に記載の光学式検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、簡素な受光素子を用いて対象物の動きを検出可能とする光学式検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の光学式検出装置として、例えば、特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１の光学式検出装置（測距モジュール）は、第１発光素子、第２発光素子、および受光素子を備えている。各発光素子にはＬＥＤが用いられており、第１発光素子は被測定物に対してスポット光を投光し、第２発光素子は、被測定物に対して拡散光を投光するようになっている。また、受光素子としては、半導体位置検出素子（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ＝ＰＳＤ）が使用されている。
【０００３】
特許文献１の光学式検出装置では、遠方にある被測定物に対して、第１発光素子（スポット光）および受光素子を用いた三角測量方式により、被測定物までの距離が検出されるようになっている。また、至近距離にある被測定物に対して、第２発光素子（拡散光）および受光素子を用いた反射光量方式により、至近距離における被測定物の存否が検出されるようになっている。
【０００４】
また、特許文献２に記載された光学式検出装置は、ＬＥＤを用いた発光素子と、エリアセンサ（あるいはラインセンサ）を用いた受光素子と、受光素子からの信号を処理する信号処理部とを備えている。特許文献２の光学式検出装置では、発光素子から任意の距離だけ離れた測定対象物（例えば人の手）に当たった光束が反射して、受光素子に光スポット（光スポット像）として照射される。そして、測定対象物に動きがあると、光スポットの形状（強度分布）が変化する。この光スポットの形状変化を信号処理部で把握することで、測定対象物の位置座標を検出するようになっている。そして、測定対象物を例えば人の手として、光学式検出装置によって手の位置を検出することで、所定の機器（テレビ、エアコン、キッチン等）に対する非接触の操作を可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−６３９７３号公報
【特許文献２】特許第５１１６７５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１では、受光素子（半導体位置検出素子）によって、遠方にある被測定物までの距離の検出、および至近距離にある被測定物の存否の検出を可能とするものに過ぎない。
【０００７】
また、上記特許文献２では、受光素子としてエリアセンサあるいはラインセンサが用いられ、また受光した光スポットの形状変化を信号処理部で把握することで、測定対象物の位置座標を検出するようにしているので、高度な制御（信号処理）を必要としている。
【０００８】
本発明の目的は、上記問題に鑑み、簡素な構造で対象物の動きを検出可能とする光学式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】
【０００９】
本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。
【００１０】
第１の発明では、光を用いて対象物の検出を行う光学式検出装置であって、
照射角度が所定角度より小さく設定されて、対象物に対して部分的に当たるようにした狭角光を出射する第１発光部（１２１）と、
照射角度が所定角度より大きく設定されて、対象物の全体にわたって当たるようにした広角光を出射する第２発光部（１２２）と、
抵抗層から成る受光面（１２３１）を有し、対象物から反射した狭角光、および広角光を受けて、光起電力効果によって光電流を発生させる受光部（１２３）と、
予め定めた所定の時間内で、受光部（１２３）において狭角光によって発生する光電流に基づいて得られる第１発光部（１２１）と対象物との距離（Ｌ）が、予め定めた第１範囲内にあり、且つ、受光部（１２３）において広角光によって発生する光電流に基づいて得られる対象物の動静に関連する特性値が、予め定めた第２範囲内にあるときに、対象物に動きがあることを検出する検出部（１４０）とを備えることを特徴としている。
【００１１】
この発明によれば、受光部（１２３）は、抵抗層から成る受光面（１２３１）を有し、光起電力効果によって光電流を発生させるものとなっており、簡素な構造を成している。また、検出部（１４０）は、狭角光、および広角光によって発生される光電流を用いて、第１発光部（１２１）と対象物との距離（Ｌ）、および対象物の動静に関連する特性値を検出することが可能となっている。そして、検出部（１４０）は、所定の時間内において、第１発光部（１２１）と対象物との距離（Ｌ）が第１範囲内にあるという条件、および、対象物の動静に関連する特性値が第２範囲内にあるという条件の両者をもって、対象物に動きがあることを検出する。よって、簡素な構造で、対象物の動きを検出することが可能となる。
【００１２】
また、第２の発明では、光を用いて対象物の検出を行う光学式検出装置であって、
照射角度が所定角度より小さく設定されて、対象物に対して部分的に当たるようにした狭角光を出射する光源（１２１１、１２１２、１２１３）を複数有し、複数の光源（１２１１、１２１２、１２１３）から狭角光を順番に出射する発光部（１２１）と、
抵抗層から成る受光面（１２３１）を有し、対象物から反射した狭角光を受けて、光起電力効果によって光電流を発生させる受光部（１２３）と、
予め定めた所定の時間内で、受光部（１２３）において順番に出射された狭角光によって発生する光電流に基づいて得られる発光部（１２１）と対象物との距離（Ｌ）が、予め定めた第１範囲内にあり、且つ、受光部（１２３）において順番に出射された狭角光によって発生する光電流に基づいて得られる対象物の動静に関連する特性値が、予め定めた第２範囲内にあるときに、対象物に動きがあることを検出する検出部（１４０）とを備えることを特徴としている。
【００１３】
この発明によれば、第１の発明と同様に、受光部（１２３）は、抵抗層から成る受光面（１２３１）を有し、光起電力効果によって光電流を発生させるものとなっており、簡素な構造を成している。また、検出部（１４０）は、狭角光によって発生される光電流を用いて、第１発光部（１２１）と対象物との距離（Ｌ）、および対象物の動静に関連する特性値を検出することが可能となっている。そして、検出部（１４０）は、所定の時間内において、第１発光部（１２１）と対象物との距離（Ｌ）が第１範囲内にあるという条件、および、対象物の動静に関連する特性値が第２範囲内にあるという条件の両者をもって、対象物に動きがあることを検出する。よって、簡素な構造で、対象物の動きを検出することが可能となる。
【００１４】
尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】操作パネルを示す正面図である。
【図２】第１実施形態における光学式検出装置を示す構成図である。
【図３】手までの距離、および手の動きを検出するための領域を示す説明図である。
【図４】第１発光部、第２発光部の駆動状態に対する、手の動きの算出およびジェスチャ判定のタイミングを示すタイムチャートである。
【図５】マイコンが行う手の動き把握のための制御内容を示すフローチャートである。
【図６】第２実施形態における光学式検出装置を示す構成図である。
【図７】第３実施形態における広角光、および受光部を示す説明図である。
【図８】第４実施形態における光学式検出装置を示す構成図である。
【図９】第５実施形態における受光レンズの視野角を示す説明図（側面図）である。
【図１０】第５実施形態における受光レンズを示す、（ａ）は側面図、（ｂ）は図９におけるＸｂ方向からの矢視図（上面図）である。
【図１１】第６実施形態における光学式検出装置を示す構成図である。
【図１２】マイコンが行う手の動き把握のための制御内容を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
【００１７】
（第１実施形態）
第１実施形態の光学式検出装置１００Ａについて図１〜図５を用いて説明する。本実施形態の光学式検出装置１００は、例えば、対象物としてのユーザ（運転者等）の手の動きを判定して、車両の意匠プレート５に装着される車両空調装置用の操作パネル（以下、操作パネル）１０における表示部１７の表示内容を切替えるための装置となっている。意匠プレート５は、例えば、車両のインストルメントパネルのユーザと対向する面で、車両左右方向の中央となる部位、あるいは、センターコンソールからインストルメントパネルに接続される部位等となっている。尚、光学式検出装置１００Ａを以下、検出装置１００Ａと呼ぶことにする。
【００１８】
操作パネル１０は、図１に示すように、空調装置における各種作動条件を運転者が設定するための各種スイッチ１１〜１６と、その作動状態をユーザに表示する表示部１７とを備えている。
【００１９】
各種スイッチ１１〜１６は、例えば、空調の風量を設定するための風量設定スイッチ１１、空調の温度を設定するための温度設定スイッチ１２、吹出しモードを設定するための吹出しモード設定スイッチ１３、車室内の内気にて空調を行う内気モードに設定するための内気モード設定スイッチ１４、フロントウインドウの曇りを除去するためのフロントデフロスタスイッチ１５、およびリアウインドウの曇りを除去するためのリアデフロスタスイッチ１６等である。
【００２０】
また、表示部１７は、例えば、液晶ディスプレイによって形成されており、上記の各種スイッチ１１〜１６の操作に基づく空調装置の作動状態に加えて、衝突回避システムにおける作動状態、あるいはカーナビシステムにおける作動状態（現在位置表示、目的地案内情報表示）等の表示を切替え可能としている。図１は、空調装置における作動状態を表示している。尚、空調装置の作動状態表示においては、表示部１７は、現在時刻表示、および外気温度等の表示も可能としている。
【００２１】
検出装置１００Ａは、意匠プレート５のユーザとは反対側（インストルメントパネルの内部）に設けられて、意匠プレート５の領域内で、例えば、ユーザの手の届きやすい位置に配置されている。検出装置１００Ａは、図２に示すように、ＬＥＤ駆動回路１１０、発光受光部１２０、増幅器１３１、１３２、マイコン１４０等を備えている。
【００２２】
ＬＥＤ駆動回路１１０は、検出装置１００Ａの作動中において、後述する第１発光部１２１、および第２発光部１２２の駆動状態を切替える回路となっている。具体的には、ＬＥＤ駆動回路１１０は、第１発光部１２１と第２発光部１２２の点灯状態を、交互に所定時間（例えば１〜１０ｍｓ程度）ずつ、切替えるようになっている。
【００２３】
発光受光部１２０は、操作パネル１０に対向するようにかざされるユーザの手に対して光を出射すると共に、ユーザの手に当たって反射する光を受けるものである。発光受光部１２０は、第１発光部１２１、第２発光部１２２、および受光部１２３等を備えている。
【００２４】
第１発光部１２１は、光の出射側に設けられた投光レンズ１２１ａによって、照射角度が所定角度より小さく設定されて、ユーザの手に対し部分的に当たるようにした狭角光（スポット光）を出射する発光部となっている。第１発光部１２１は、例えば、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）によって構成されている。第１発光部１２１の点灯状態は、ＬＥＤ駆動回路１１０によって制御されるようになっている。
【００２５】
第２発光部１２２は、光の出射側に設けられた投光レンズ１２２ａによって、照射角度が所定角度より大きく設定されて、ユーザの手の全体にわたって直線状に当たるようにした広角光を出射する発光部となっている。第２発光部１２２は、第１発光部１２１に隣接するように配置されている。第２発光部１２２は、第１発光部１２１と同様に、例えば、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）によって構成されている。第２発光部１２２の点灯状態は、ＬＥＤ駆動回路１１０によって制御されるようになっている。
【００２６】
受光部１２３は、ユーザの手から反射した各光（狭角光、広角光）を、受光レンズ１２３ａを通して、受ける部材となっており、例えば、位置検出素子（ＰＳＤ＝Ｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）が使用されている。受光レンズ１２３ａは、ユーザの手から反射した狭角光、および広角光を受光面１２３１に結像させるものである。
【００２７】
受光部１２３は、細長の形状を呈しており、高抵抗半導体基板の片面または両面に均一な抵抗層が形成され、抵抗層の長手方向の両端に信号取出し用の一対の出力電極ｘ１、ｘ２が設けられて形成されている。光を受ける面は、受光面１２３１となっている。受光面１２３１は、抵抗層を形成しており、光起電力効果により光電流を生成するようになっている。
【００２８】
具体的には、出力電極ｘ１から出力電極ｘ２に向かう方向の座標をｘ軸座標と想定したときに、受光面１２３１に第１発光部１２１からの狭角光が入射されると、入射位置ｘには受光量に比例した電荷が発生するようになっている。この電荷は、光電流として抵抗層に到達し、入射位置ｘから出力電極ｘ１、ｘ２までの距離に逆比例して分割され、各出力電極ｘ１、ｘ２より出力電流Ｉ１、Ｉ２が取り出されるようになっている。出力電流Ｉ１、Ｉ２は、本発明の光電流に対応する。
【００２９】
また、受光面１２３１に第２発光部１２２からの広角光が入射されると、受光面１２３１のｘ軸方向（手の移動する方向）に受光量の分布（光の強さの分布）が得られるようになっている。受光面１２３１における受光量は、
（数１）
全出力電流Ｉ＝出力電流Ｉ１＋出力電流Ｉ２
に比例するようになっている。
【００３０】
尚、受光量の見かけの重心位置は、以下の数式２のように、入射位置ｘと全出力電流Ｉとの積をｄｘで積分した値を、全出力電流Ｉをｄｘで積分した値で除したものとして得られるようになっている。
【数２】
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【００３１】
増幅器１３１は、受光部１２３の出力電極ｘ１から出力される出力電流Ｉ１を増幅させて、マイコン１４０に出力するものである。また、増幅器１３２は、受光部１２３の出力電極ｘ２から出力される出力電流Ｉ２を増幅させて、マイコン１４０に出力するものである。
【００３２】
マイコン１４０は、第１発光部１２１の狭角光、あるいは第２発光部１２２の広角光によって、受光部１２３に発生する出力電流Ｉ１、Ｉ２を基に、第１発光部１２１とユーザの手との距離Ｌ、およびユーザの手の動静を算出して、手の動きが有るか否かを検出する検出部となっている（詳細後述）。
【００３３】
次に、上記の構成に基づく検出装置１００Ａの作動について、図３〜図５を加えて説明する。
【００３４】
ユーザは、操作パネル１０における表示部１７の表示内容を変更したい場合に、発光受光部１２０と対向する位置（領域）で、且つ、所定の距離（例えば数十ｃｍ程度）離れた位置で、手の平によるジェスチャを行うものとなっている。ジェスチャは、例えば、図３に示すように、操作パネル１０の面に沿う方向に手の平を往復移動させるものとなっている。
【００３５】
マイコン１４０が実行する制御内容として、まず、マイコン１４０は、ＬＥＤ駆動回路１１０に対して、第１発光部１２１、および第２発光部１２２を点灯させるための指示を行う。これに基づき、ＬＥＤ駆動回路１１０は、第１発光部１２１、および第２発光部１２２を点灯させる。ここでは、２つの発光部１２１、１２２に対して、受光部１２３の設定が１つである。よって、両発光部１２１、１２２からの光をそれぞれ確実に把握するために、ＬＥＤ駆動回路１１０は、図４に示すように、予め定められた所定時間（例えば、１〜１０ｍｓ程度）ずつ、第１発光部１２１、および第２発光部１２２を交互に点灯させるようになっている。第１発光部１２１による点灯は、手までの距離Ｌの測定のための点灯であり、第２発光部１２２による点灯は、手の位置（動き）測定のための点灯である。
【００３６】
第１発光部１２１が点灯されると、第１発光部１２１からは投光レンズ１２１ａを介して狭角光が出射される。第１発光部１２１に対向する位置にユーザの手があると、狭角光は、ユーザの手に部分的（スポット的）に当たり、受光部１２３に向けて反射する。
【００３７】
反射した狭角光が受光部１２３に至ると、狭角光の受光量および入射位置ｘに応じて、出力電極ｘ１、ｘ２に出力電流Ｉ１、Ｉ２が発生される。出力電流Ｉ１、Ｉ２はそれぞれ、増幅器１３１、１３２で増幅されて、マイコン１４０に入力される。
【００３８】
マイコン１４０は、出力電流Ｉ１、Ｉ２から、入射位置ｘを算出する。そして、投光レンズ１２１ａと受光レンズ１２３ａとのレンズ間距離と、受光レンズ１２３ａと受光面１２３１との距離と、受光面１２３１における受光レンズ１２３ａの光軸位置から入射位置ｘまでの距離とから、三角測量方式に基づいて、投光レンズ１２１ａからユーザの手までの距離Ｌを算出する。
【００３９】
次に、第２発光部１２２が点灯されると、第２発光部１２２からは投光レンズ１２２ａを介して広角光が出射される。第２発光部１２２に対向する位置にユーザの手があると、広角光は、ユーザの手に全体的に当たり、受光部１２３に向けて反射する。
【００４０】
反射した広角光が受光部１２３に至ると、広角光の受光量および入射位置ｘに応じて、出力電極ｘ１、ｘ２に出力電流Ｉ１、Ｉ２が発生される。出力電流Ｉ１、Ｉ２はそれぞれ、増幅器１３１、１３２で増幅されて、マイコン１４０に入力される。
【００４１】
マイコン１４０は、出力電流Ｉ１、Ｉ２から、全出力電流Ｉ（＝Ｉ１＋Ｉ２）を算出する。更に、上記で説明した数式２より、マイコン１４０は、受光量の見かけの重心位置を算出する。また、マイコン１４０は、時間経過と共に、重心位置の算出を繰り返すことで、ユーザの手の動きに応じた重心位置の変化を把握する。更には、マイコン１４０は、全出力電流Ｉから、相関する受光量を算出する。マイコン１４０は、この受光量についても、時間経過と共に、繰り返し算出することで、受光量の変化を把握する。また、マイコン１４０は、上記の重心位置の変化より、手の移動速度を把握する。上記の重心位置、重心位置の変化、受光量の変化、および手の移動速度は、本発明における対象物の動静に関連する特性値に対応する。
【００４２】
そして、マイコン１４０は、図５に示すフローチャートに基づいて、ジェスチャの判定および表示部１７に対する表示変更の出力を行う。即ち、マイコン１４０は、まず、ステップＳ１００において、Ａ条件を満たすか否かを判定する。Ａ条件とは、予め定めた所定の時間内で、狭角光によって算出された距離Ｌが、予め定めた第１範囲内にあるか、というもの（条件）である。Ａ条件を満たすということは、実質的に、ユーザはジェスチャを行うために発光受光部１２０の前に、意図的に手の平をかざしているということを意味する。
【００４３】
ステップＳ１００で否定判定すると最初に戻り、肯定判定すると、ステップＳ１１０に進む。
【００４４】
ステップＳ１１０では、マイコン１４０は、Ｂ条件を満たすか否かを判定する。Ｂ条件とは、予め定めた所定の時間内で、広角光によって算出された手の動静の特性値が、予め定めた第２範囲内にあるか、とうもの（条件）である。動静の特性値としては、上記で説明した重心位置、重心位置の変化、受光量の変化、および手の移動速度を対象として、そのうちの少なくとも１つを用いることができる。ここでは、重心位置、重心位置の変化、受光量の変化の３つを使用している。
【００４５】
重心位置が、所定の範囲内にあるということは、発光受光部１２０に対してユーザの手がかざされていることを意味する。また、重心位置の変化が所定の範囲内にあるということは、ユーザの手はある程度の範囲で動かされており、所定のジェスチャを行っていることを意味する。また、受光量の変化が所定の範囲内にあるということは、同様に、ユーザの手はある程度の範囲で動かされており、所定のジェスチャと行っていることを意味する。
【００４６】
ステップＳ１１０で否定判定をすると最初に戻り、肯定判定すると、ステップＳ１２０に進む。ステップＳ１２０に進むということは、ステップＳ１００におけるＡ条件と、ステップＳ１１０におけるＢ条件の両者を満たす場合の処理に進むということである。
【００４７】
ステップＳ１２０では、マイコン１４０は、位置測定に基づくユーザの手の動きがある、つまりジェスチャがあると算出する。そして、マイコン１４０は、ステップＳ１３０で、ジェスチャありの判定に基づく、結果の出力、つまり、表示部１７に対する表示内容変更の指示を出す。
【００４８】
以上のように、本実施形態においては、受光部１２３は、抵抗層から成る受光面１２３１を有し、光起電力効果によって光電流を発生させるもの（位置検出素子ＰＳＤ）となっており、簡素な構造を成している。また、マイコン（検出部）１４０は、狭角光、および広角光によって発生される出力電流Ｉ１、Ｉ２を用いて、第１発光部１２１とユーザの手との距離Ｌ、および手の動静に関連する特性値を検出することが可能となっている。そして、マイコン１４０は、所定の時間内において、第１発光部１２１とユーザの手との距離Ｌが第１範囲内にあるという条件、および、手の動静に関連する特性値が第２範囲内にあるという条件の両者をもって、手に動きがあることを検出する。よって、簡素な構造で、手の動きを検出することが可能となる。そして、手の動き有りの検出結果をもって、表示部１７に対する表示内容の変更指示の出力を行うことが可能となる。
【００４９】
（第２実施形態）
第２実施形態の検出装置１００Ｂを図６に示す。第２実施形態は、上記第１実施形態に対して、各発光部１２１、１２２から射出される光の光強度に変化を持たせて、外乱光による影響を抑制するようにしたものである。
【００５０】
ここで、外乱光とは、各発光部１２１、１２２によって射出される光とは異なる光であり、実際には、車室内の照明光や、外部の太陽光等がある。よって、受光部１２３は、ユーザの手の位置（距離Ｌ）、動き（動静）に応じて、各発光部１２１、１２２からの光（狭角光、広角光）を受けるものの、この光には、照明光や太陽光が混ざったものとなっている可能性がある。つまり、第１発光部１２１を点灯させたとき、外乱光を含む狭角光が受光部１２３に至る可能性がある。同様に、第２発光部１２２を点灯させたとき、外乱光を含む広角光が受光部１２３に至る可能性がある。また、各発光部１２１、１２２を消灯させている場合であっても、受光部１２３には、外乱光が入射する可能性がある。本実施形態は、このような状況を想定したものである。
【００５１】
図６に示すように、マイコン１４０は、乱数発生器１４１、発光強度設定器１４２、ＡＤ変換器１４３、掛算器１４４、１４５、包絡線検波器１４６、１４７、および強度比算出器１４８等を備えている。
【００５２】
乱数発生器１４１は、各発光部１２１、１２２の点灯時における光強度を変化させるための光強度指令を、ＬＥＤ駆動回路１１０に出力するものとなっている。よって、ＬＥＤ駆動回路１１０は、各発光部１２１、１２２を点灯させる際に光強度指令に基づいて光強度を変化させる。光強度指令は、一定間隔でオン（強）／オフ（弱）を繰り返す指令、あるいは、時間当たりの発光デューティが同一となるように調整された乱数に基づく指令等とすることができる。
【００５３】
発光強度設定器１４２は、上記の光強度指令に基づいて各発光部１２１、１２２の光強度が変化される際に、所定光強度よりも高い場合（相対的に高い場合）の光強度に対して＋１の演算係数を設定するものとなっている。また、発光強度設定器１４２は、所定光強度よりも低い場合（相対的に低い場合）の光強度に対して−１の演算係数を設定するものとなっている。例えば、光強度指令がオン（強）／オフ（弱）を繰り返す場合であると、オンのときに演算係数は＋１と設定され、オフの場合に演算係数は−１と設定される。
【００５４】
ＡＤ変換器１４３は、受光部１２３から出力される出力電流Ｉ１、Ｉ２に対して、アナログ信号からデジタル信号に変換するものとなっている。ＡＤ変換器１４３は、デジタル化した出力電流信号を掛算器１４４、１４５に出力する。
【００５５】
掛算器１４４、１４５は、ＡＤ変換器１４３から出力される出力電流信号に対して、発光強度設定器１４２にて、設定された演算係数を乗じた信号にするものとなっている。例えば、乱数発生器１４１による光強度指令がオン（強）のときに、掛算器１４４、１４５は、ＡＤ変換器１４３から得られた出力電流信号に＋１の演算係数を乗ずる。つまり、光強度指令がオンのときであると、出力電流信号には、狭角光あるいは広角光に外乱光が含まれている可能性があり、このような場合であると、出力電流信号が＋に設定される。
【００５６】
また、乱数発生器１４１による光強度指令がオフ（弱）のときに、掛算器１４４、１４５は、ＡＤ変換器１４３から得られた出力電流信号に−１の演算係数を乗ずる。つまり、光強度指令がオフのときであると、出力電流信号には、外乱光のみが含まれたものとなっている可能性があり、このような場合であると、出力電流信号が−に設定される。
【００５７】
包絡線検波器１４６、１４７は、掛算器１４４、１４５から出力されるプラスの出力電流信号と、マイナスの出力電流信号とを比較した比較信号（比較値）を算出するものとなっている。包絡線検波器１４６、１４７は、時間経過と共に、比較信号の算出を繰り返す。具体的には、包絡線検波器１４６、１４７は、光強度指令がオンのときの出力電流信号（プラス）と、光強度指令がオフのときの出力電流信号（マイナス）との和を求めることで比較信号を得る。これは、掛算器１４４、１４５によって演算係数（＋１あるいは−１）が付加される前の出力電流信号において、光強度指令がオン（強）のときの出力電流信号と、光強度指令がオフ（弱）のときの出力電流信号との差を求めることと、実質的に等しい。尚、比較信号を得るにあたっては、上記のように和を求めるものに対して、比を求めるものとしてもよい。
【００５８】
強度比算出器１４８は、包絡線検波器１４６、１４７から出力される比較信号を用いて、上記の第１実施形態で説明した、ユーザの手までの距離Ｌ、および手の動きに関連する特性値（重心位置、重心位置の変化、受光量の変化）を算出する。
【００５９】
以上のように、本実施形態では、乱数発生器１４１によって各発光部１２１、１２２における光強度が変化されるようになっている。そして、この変化する光強度に対応して得られる出力電流信号に、発光強度設定器１４２、および掛算器１４４、１４５によってプラス、あるいはマイナスの演算係数が掛けられる。更に、包絡線検波器１４６、１４７によって、プラスおよびマイナスの出力電流信号を比較した比較信号（ここでは和）が算出されるようになっている。このように、比較信号が算出されることで、出力電流信号における外乱光の分がほぼ相殺される形となる。そして、算出された比較信号を用いて、強度比算出器１４８は、距離Ｌ、および手の動きに関連する特性値を算出するようにしているので、外乱光の影響をなくすことができ、信頼性の高い手の動きの判定が可能となる。
【００６０】
（第３実施形態）
第３実施形態の検出装置１００Ｃを図７（ｂ）に示す。第３実施形態は、第２発光部１２２による広角光が、ユーザの手に向けて２次元（平面状）に拡がりを持つようにしたものである。これに併せて、受光部１２３Ｃは、ユーザの手から反射した広角光を２次元方向に受けて、光電流を発生させるタイプの位置検出素子としている。尚、図７（ａ）は、上記第１実施形態で説明した、ユーザの手に向けて直線状に拡がりを持つ広角光を示している。
【００６１】
受光部１２３Ｃは、受光面１２３１において、一つの軸方向（ｘ軸方向）の両端部と、この１つの軸方向に直交する軸方向（ｙ軸方向）の両端部とのそれぞれに、出力電極が設けられたものとなっている。
【００６２】
これにより、広角光によるユーザの手の動きを検出する際に、上記第１実施形態に対して、より広い範囲での手の動きの検出が可能となる。
【００６３】
（第４実施形態）
第４実施形態の検出装置１００Ｄを図８に示す。第４実施形態は、上記第１実施形態に対して、発光部を複数の光源から形成されるようにしたものである。
【００６４】
複数の光源は、例えば、３つの光源であり、光源１２１１、１２１２、１２１３となっている。光源１２１１、１２１２、１２１３は同一仕様の光源が用いられている。各光源１２１１、１２１２、１２１３には、それぞれ、同一仕様の投光レンズ１２１ａが設けられている。そして、各光源１２１１、１２１２、１２１３に対して、それぞれ独立した３つの駆動回路１１１、１１２、１１３が設けられている。３つの駆動回路１１１、１１２、１１３は、ＬＥＤ駆動回路１１０を形成している。
【００６５】
３つの光源１２１１、１２１２、１２１３のうち、いずれか１つの光源、例えば光源１２１２が点灯されることで、狭角光が射出されるようになっている。この場合、光源１２１２は、第１発光部を形成する。
【００６６】
また、３つの光源１２１１、１２１２、１２１３の全てが点灯されることで、広角光が射出されるようになっている。この場合、光源１２１１、１２１２、１２１３は、第２発光部を形成する。
【００６７】
このように、本実施形態では、第１発光部、および第２発光部は、複数の光源１２１１、１２１２、１２１３が互いに兼用されることで形成されている。よって、本実施形態では、第１実施形態で説明した広角光専用の第２発光部１２２を不要とすることができる。本実施形態では、第１発光部、および第２発光部を形成するにあたって、同一の光源１２１１、１２１２、１２１３、および対となる同一の投光レンズ１２１ａを準備して、同一部品を組合せることで、検出装置１００Ｄを形成することができる。
【００６８】
（第５実施形態）
第５実施形態の検出装置１００Ｅを図９、図１０に示す。第５実施形態は、上記第１実施形態に対して、受光部１２３における受光レンズ１２３ａを変更したものである。
【００６９】
受光レンズ１２３ａは、狭角光に対応した視野角を有する狭角用レンズ１２３ａ１と、広角光に対応した視野角を有する広角用レンズ１２３ａ２とから形成されている。つまり、受光レンズ１２３ａは、狭角光用および広角光用として、専用のレンズをそれぞれ有している。
【００７０】
狭角用レンズ１２３ａ１により、狭角照射の分解能を上げることができるので、距離検出の精度を向上することができる。また、広角用レンズ１２３ａ２によって、広角照射の受光できる角度を広くすることができるので、ユーザの手の動きをより広い範囲で検出することができる。
【００７１】
（第６実施形態）
第６実施形態の検出装置１００Ｆを図１１、図１２に示す。第６実施形態は、上記第１実施形態に対して、発光部１２１を複数の光源から形成されるようにしたものである。
【００７２】
複数の光源は、例えば、３つの光源であり、光源１２１１、１２１２、１２１３となっている。光源１２１１、１２１２、１２１３は同一仕様の光源が用いられている。各光源１２１１、１２１２、１２１３には、それぞれ、同一仕様の投光レンズ１２１ａが設けられている。そして、各光源１２１１、１２１２、１２１３は、ＬＥＤ駆動回路１１０によって、順番に、且つ繰り返し点灯制御され、所定時間ごとに順番に、且つ繰り返し、狭角光を出射するようになっている。
【００７３】
次に、本実施形態の作動について、図１２に示すフローチャートを加えて説明する。尚、図１２に示すフローチャートは、上記第１実施形態で説明した図５のフローチャートに対して、ステップＳ５１〜Ｓ５５を追加し、ステップＳ１１０をステップＳ１１１に変更したものである。
【００７４】
マイコン１４０は、ＬＥＤ駆動回路１１０に対して、所定時間ずつ順番に光源１２１１、１２１２、１２１３を点灯させるための指示を行う。そして、ステップＳ５１で、マイコン１４０は、光源１２１１が点灯されたとき、光源１２１１の狭角光によって、ユーザの手までの距離Ｌを算出する。同様に、ステップＳ５２で、マイコン１４０は、光源１２１２が点灯されたとき、光源１２１２の狭角光によって、ユーザの手までの距離Ｌを算出する。同様に、ステップＳ５３で、マイコン１４０は、光源１２１３が点灯されたとき、光源１２１３の狭角光によって、ユーザの手までの距離Ｌを算出する。
【００７５】
次に、ステップＳ５４で、マイコン１４０は、上記ステップＳ５１〜Ｓ５３における距離Ｌの算出結果が、信頼性が高い算出結果となるようにする。具体的には、得られた距離Ｌに対して、受光部１２３に反射する反射光の受光量で重み付けをし、重み付けによる距離Ｌの加重平均値を算出することで信頼性を上げる。
【００７６】
次に、ステップＳ５５で、マイコン１４０は、距離Ｌを繰り返し算出する際の時刻と、入射位置ｘとに基づいて、ユーザの手が動く際の移動速度を算出する。つまり、マイコン１４０は、距離Ｌを繰り返し算出する際の時刻の差（時間）と、それぞれ得られた入射位置ｘの差とから、移動速度を算出する。この移動速度は、本発明の対象物の動静に関連する特性値に対応する。
【００７７】
次に、ステップＳ１００で、マイコン１４０は、Ａ条件を満たすか否かを判定する。Ａ条件は、上記第１実施形態と同一で、予め定めた所定の時間内で、光源１２１１、１２１２、１２１３の狭角光によって算出された距離Ｌが、予め定めた第１範囲内にあるか、というもの（条件）である。Ａ条件を満たすということは、実質的に、ユーザはジェスチャを行うために発光受光部１２０の前に、意図的に手の平をかざしているということを意味する。
【００７８】
ステップＳ１００で否定判定すると最初に戻り、肯定判定すると、ステップＳ１１１に進む。
【００７９】
ステップＳ１１１では、マイコン１４０は、Ｂ１条件を満たすか否かを判定する。Ｂ１条件とは、予め定めた所定の時間内で、ステップＳ５５における移動速度が、予め定めた第２範囲内にあるか、とうもの（条件）である。移動速度が、Ｂ１条件を満たすということは、ユーザの手はある程度の範囲で動かされており、所定のジェスチャを行っていることを意味する。
【００８０】
ステップＳ１１１で否定判定をすると最初に戻り、肯定判定すると、ステップＳ１２０に進む。ステップＳ１２０に進むということは、ステップＳ１００におけるＡ条件と、ステップＳ１１１におけるＢ１条件の両者を満たす場合の処理に進むということである。
【００８１】
ステップＳ１２０では、マイコン１４０は、位置測定に基づくユーザの手の動きがある、つまりジェスチャがあると算出する。そして、マイコン１４０は、ステップＳ１３０で、ジェスチャありの判定に基づく、結果の出力、つまり、表示部１７に対する表示内容変更の指示を出す。
【００８２】
以上のように、本実施形態においては、複数の光源１２１１、１２１２、１２１３を発光部として、各光源１２１１、１２１２、１２１３から順番に狭角光を出射することで、上記第１実施形態と同様に、ユーザの手までの距離Ｌ、および手の動き（動静に関する特性値）を検出することができる。そして、Ａ条件、およびＢ１条件での判定に基づき、手に動きがあることを検出することができる。
【００８３】
尚、本実施形態では、手の動静を把握する特性値として、ステップＳ５５において、移動速度を用いたものとしたが、その他、上記第１実施形態と同様に、見かけの重心位置、見かけの重心位置の変化、および光量の変化を用いるようにしてもよい。
【００８４】
（その他の実施形態）
上記各実施形態では、手の動き（ジェスチャ）を検出して、表示部１７の表示内容を変更するものとしたが、これに代えて、空調装置、衝突回避システム、あるいはカーナビシステムの作動条件等を変更するものに適用してもよい。
【符号の説明】
【００８５】
１００Ａ〜１００Ｆ  光学式検出装置
１２１  第１発光部
１２１１〜１２１３  光源
１２２  第２発光部
１２３  受光部
１２３１  受光面
１２３ａ  受光レンズ
１２３ａ１  狭角用レンズ
１２３ａ２  広角用レンズ
１４０  マイコン（検出部）
【図１】
2016080632.tif 000004
【図２】
2016080632.tif 000005
【図３】
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【図４】
2016080632.tif 000007
【図５】
2016080632.tif 000008
【図６】
2016080632.tif 000009
【図７】
2016080632.tif 000010
【図８】
2016080632.tif 000011
【図９】
2016080632.tif 000012
【図１０】
2016080632.tif 000013
【図１１】
2016080632.tif 000014
【図１２】
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