(57)【要約】【課題】最小限の構成で多様な操作を検出することが可能な操作検出装置を提供することを目的とする。【解決手段】赤外光を出力する単一の赤外線ＬＥＤ１２と、赤外線ＬＥＤ１２から出力され操作検出対象物によって反射された反射光を受光する単一の赤外線センサ１４と、赤外線ＬＥＤ１２及び赤外線センサ１４の操作検出対象物側に設けられ、各々透過率が異なる複数の領域を有する前面パネル１８と、赤外線センサ１４の受光結果に基づいて、複数の領域への操作を検出すコントローラ２０と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を出力する単一の光源と、
前記光源から出力され操作検出対象物によって反射された反射光を受光する単一の受光部と、
前記光源及び前記受光部の前記操作検出対象物側に設けられ、各々透過率が異なる複数の領域を有する操作パネルと、
前記受光部の受光結果に基づいて、前記複数の領域への操作を検出する検出部と、
を備えた操作検出装置。
【請求項２】
前記検出部は、前記受光部の受光結果に基づいて、前記操作パネルにおける前記操作検出対象物の位置、前記操作パネルにおける前記操作検出対象物の移動方向、及び前記操作パネルにおける前記操作検出対象物の移動軌跡の少なくとも１つを前記複数の領域への操作として検出する請求項１に記載の操作検出装置。
【請求項３】
前記操作パネルは、前記複数の領域のそれぞれの境界部分に遮光部を有する請求項１又は請求項２に記載の操作検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操作者の指等の操作検出対象物を検出することで操作を検出する操作検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の操作検出装置としては、例えば、複数の発光素子と複数の受光素子とをマトリクス状に配置して操作位置を検出する光学式の操作検出装置が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、マトリクス状に複数の発光素子及び受光素子を配置して、遮光の有無を検出することにより、表示画面に対する指等のタッチの有無やそのタッチ位置等の表示画面へのタッチ操作を検出する。そして、実装基板の辺に沿った部分において、複数の発光素子を、当該辺の延びる方向と直交する方向にずらしてその辺の延びる方向に沿ってオーバーラップさせた状態で実装することで、素子間の距離を短くして分解能を小さくすることを可能にしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−０３０００３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、操作を検出するために複数の発光素子及び複数の受光素子が必要となり、最小限の構成とする上で改善の余地がある。
【０００６】
本発明は、上記事実を考慮して成されたもので、最小限の構成で多様な操作を検出することが可能な操作検出装置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】
【０００７】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、光を出力する単一の光源と、前記光源から出力され操作検出対象物によって反射された反射光を受光する単一の受光部と、前記光源及び前記受光部の前記操作検出対象物側に設けられ、各々透過率が異なる複数の領域を有する操作パネルと、前記受光部の受光結果に基づいて、前記複数の領域への操作を検出する検出部と、を備えている。
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、光源は光を出力し、受光部では、光源から出力されて、操作検出対象物によって反射された反射光が受光される。
【０００９】
また、光源及び受光部の操作検出対象物側には、操作パネルが設けられており、操作パネルは、各々透過率が異なる複数の領域を有する。
【００１０】
そして、検出部では、受光部の受光結果に基づいて、複数の領域への操作が検出される。すなわち、操作パネルの複数の領域は各々透過率が異なるので、光源から出力されて操作パネルを介して操作検出対象物で反射されて受光部で受光される反射光は、操作検出対象物が位置する領域毎に異なるので、受光強度から操作検出対象物の位置を検出できる。これにより、単一の光源と受光部により、複数の領域の数分の操作を検出することができるので、最小限の構成で多様な操作を検出することが可能操作検出装置を得ることができる。
【００１１】
なお、検出部は、請求項２に記載の発明のように、受光部の受光結果に基づいて、操作パネルにおける操作検出対象物の位置、操作パネルにおける操作検出対象物の移動方向、及び操作パネルにおける操作検出対象物の移動軌跡の少なくとも１つを複数の領域への操作として検出してもよい。すなわち、操作パネルにおける複数の領域が各々異なる透過率であるので、受光部の受光強度から複数の領域のうちの操作検出対象物の位置、移動方向、及び移動軌跡の各々の検出が可能となり、さらに多様な操作を検出することが可能となる。
【００１２】
また、操作パネルは、請求項３に記載の発明のように、複数の領域のそれぞれの境界部分に遮光部を有してもよい。これにより、操作検出対象物の移動や軌跡を検出する際の誤検知が防止可能となる。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように本発明によれば、最小限の構成で多様な操作を検出することが可能な操作検出装置を提供することができる、という効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態に係る操作検出装置の概略構成を示す図である。
【図２】（Ａ）は前面パネルを説明するための図であり、（Ｂ）は前面パネルの領域毎のセンサ検出値の一例を示す図である。
【図３】（Ａ）は前面パネルの領域Ｄ、領域Ｅ、領域Ｆの順に指を移動する例を説明するための図であり、（Ｂ）は（Ａ）の場合の赤外線センサの検出値の変化を示す図である。
【図４】（Ａ）は前面パネルの領域Ｅ、領域Ｆ、領域Ｈ、領域Ｄ、領域Ａの順に指を移動した場合の赤外線センサの検出値の変化を示す図であり、（Ｂ）は（Ａ）の場合の指の移動軌跡を示す図である。
【図５】（Ａ）は前面パネルの各領域の境界部分に遮光部を設けた例を示す図であり、（Ｂ）は（Ａ）の矢印に沿って指を移動させた場合の赤外線センサの検出値の一例を示す図である。
【図６】（Ａ）は参考形態のジェスチャ検出装置の概略構成を示す図であり、（Ｂ）は参考形態のジェスチャ検出装置において、赤外線ＬＥＤから出力され手で反射された反射光が赤外線センサに入力する様子を示す図である。
【図７】（Ａ）参考形態において左から右へのジェスチャ操作とその検出波形を示す図であり、（Ｂ）は参考形態において右から左へのジェスチャ操作とその検出波形を示す図であり、（Ｃ）は参考形態において上から下へのジェスチャ操作とその検出波形を示す図であり、（Ｄ）は参考形態において下から上へのジェスチャ操作とその検出波形を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施形態の一例を詳細に説明するが、本実施形態に係る操作検出装置を説明する前に、参考形態のジェスチャ検出装置を説明する。図６（Ａ）は、参考形態のジェスチャ検出装置の概略構成を示す図である。
【００１６】
参考形態のジェスチャ検出装置は、各々赤外光を出力する第１赤外線ＬＥＤ３２Ａ及び第２赤外線ＬＥＤ３２Ｂの一対の赤外線ＬＥＤ３２を備えている。
【００１７】
また、一対の赤外線ＬＥＤ３２の間には、赤外光を検出する赤外線センサ３４が設けられている。参考形態では、図６（Ａ）に示すように、赤外線ＬＥＤ３２Ａ、３２Ｂと赤外線センサ３４とが交互に一列に配列されている。
【００１８】
一対の赤外線ＬＥＤ３２及び赤外線センサ３４は、コントローラ３０に接続されており、コントローラ３０によって一対の赤外線ＬＥＤ３２の駆動が制御され、赤外線センサ３４の検出結果がコントローラ３０に入力される。
【００１９】
コントローラ３０は、赤外線センサ３４が一対の赤外線ＬＥＤ３２のそれぞれから出力された赤外光を受光したときに、何れの赤外線ＬＥＤ３２から出力された光かを区別可能なように一対の赤外線ＬＥＤ３２を駆動するようになっている。コントローラ３０は、例えば、第１赤外線ＬＥＤ３２Ａと第２赤外線ＬＥＤ３２Ｂをそれぞれパルス駆動すると共に、駆動パルスの位相を反転して駆動するようにしてもよいし、各駆動周波数を異なる周波数で駆動するようにしてもよい。
【００２０】
参考形態のジェスチャ検出装置は、図６（Ｂ）に示すように、一対の赤外線ＬＥＤ３２から出力された赤外光がジェスチャ操作を行う手に反射して赤外線センサ３４に反射光が入射される。コントローラ３０は、赤外線センサ３４に入射された赤外光に基づいてジェスチャ操作を検出する。
【００２１】
しかしながら、参考形態のジェスチャ検出装置では、左右方向（図６（Ａ）の一対の赤外線ＬＥＤ３２と赤外線センサ３４の配列方向）のジェスチャ操作については左右何れの方向へのジェスチャ操作（手の移動）であるかを区別して検出することができるが、上下方向（一対の赤外線ＬＥＤ３２と赤外線センサ３４の配列方向と直交する方向）のジェスチャ操作については、一対の赤外線ＬＥＤ３２の各検出波形が一致してしまうので、上下何れの方向へのジェスチャ操作であるかを区別して検出することができない。
【００２２】
詳細には、図７（Ａ）、（Ｂ）に示すように、図７の左右方向のジェスチャ操作（手の移動）は、各赤外線ＬＥＤ３２から出力された光が赤外線センサ３４で受光するタイミングが異なると共に、それぞれの赤外線ＬＥＤ３２を区別可能なように駆動されるので、異なるタイミングの波形として検出することができるため、右から左の方向からのジェスチャ操作と、左から右へのジェスチャ操作を区別して検出することができる。
【００２３】
一方、図７（Ｃ）、（Ｄ）に示すように、図７の上下方向のジェスチャ操作（手の移動）は、各赤外線ＬＥＤ３２から出力された光が赤外線センサ３４で受光するタイミングが重なり、且つ波形の形状も同じであるため、上から下へのジェスチャ操作なのか、下から上へのジェスチャ操作なのかを区別して検出することができない。
【００２４】
このように、参考形態では、一対の赤外線ＬＥＤ３２と、赤外線センサ３４を用いて、1軸のジェスチャ操作（2種類の操作）しか検出できない。
【００２５】
これに対して、本実施形態は、参考形態に対して赤外線ＬＥＤの数を減らして、最小限の構成で、参考形態よりも多様な操作を検出可能にしたものである。
【００２６】
以下、図面を参照して本発明の実施形態の一例を詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る操作検出装置の構成を示す図である。
【００２７】
本実施形態に係る操作検出装置１０は、図１に示すように、それぞれ単一の光源としての赤外線ＬＥＤ１２及び受光部としての赤外線センサ１４を備えている。
【００２８】
赤外線ＬＥＤ１２及び赤外線センサ１４は、それぞれ基板１６上に配置され、赤外線ＬＥＤ１２は、赤外光を出力し、赤外線センサ１４は、赤外光を検出する。本実施形態では、赤外線ＬＥＤ１２から赤外光が出力されて操作者の指等の操作検出対象物によって反射された反射光が赤外線センサ１４に入力される。なお、以下では、操作者の指を操作検出対象物の一例として説明するが、これに限るものではなく、例えば、ペン状のものを操作検出対象物としてもよい。
【００２９】
赤外線ＬＥＤ１２及び赤外線センサ１４が設けられた基板１６の操作側となる図１の上側には、操作パネルとしての前面パネル１８が設けられている。すなわち、前面パネル１８は、指等で操作する領域とされている。なお、前面パネル１８に対する操作は、接触でも非接触でもよい。
【００３０】
前面パネル１８は、図２（Ａ）に示すように、複数の領域に分割され、各分割領域毎に赤外光の透過率が異なる透過率に設定されている。例えば、領域毎に異なる透過率のフィルムを前面パネル１８に貼り付けることで領域毎に赤外光の透過率を変更可能である。図２（Ａ）では、領域Ａが４０％、領域Ｂが６０％、領域Ｃが５０％、領域Ｄが６０％、領域Ｅが１００％、領域Ｆが９０％、領域Ｇが３０％、領域Ｈが７０％、領域Ｉが２０％の透過率とされている。すなわち、前面パネル１８の各領域に指を操作した場合に、赤外線ＬＥＤ１２から出力され、指で反射されて赤外線センサ１４に入力される赤外光の強度が、図２（Ｂ）に示すように、領域毎に異なる強度（センサ検出値）で検出される。領域毎に異なるセンサ出力値となるので、赤外線センサ１４の検出結果から前面パネル１８における操作された領域を特定することが可能とされている。
【００３１】
赤外線ＬＥＤ１２及び赤外線センサ１４は、検出部としてのコントローラ２０に接続されており、コントローラ２０によって赤外線ＬＥＤ１２の駆動が制御され、赤外線センサ１４の検出結果がコントローラ２０に入力される。
【００３２】
コントローラ２０は、赤外線センサ１４によって検出された赤外線の検出値と、領域毎に予め定めた閾値とを比較し、操作されている領域が領域Ａ〜領域Ｉのどの領域であるかを特定することにより、前面パネル１８の複数の領域への操作を検出する。例えば、各領域の透過率に対応する閾値範囲を予め定め、赤外線センサ１４によって検出された値がどの閾値範囲に該当するかを特定することで、操作された領域を特定することができる。なお、コントローラ２０は、ノイズ除去フィルタ処理等を行うことで外光ノイズを除去する処理を行うようにしてもよい。
【００３３】
続いて、上述のように構成された本実施形態に係る操作検出装置１０の作用について説明する。
【００３４】
前面パネル１８の領域へ指を移動すると、赤外線ＬＥＤ１２から出力された赤外光が前面パネル１８を介して操作者の指で反射して赤外線センサ１４に入力される。
【００３５】
このとき赤外線センサ１４に入力された赤外光は、指に対応する前面パネル１８の領域の透過率に応じた検出値が検出されるので、コントローラ２０が、赤外線センサ１４の検出値から指に対応する領域を特定する。すなわち、コントローラ２０では、赤外線センサ１４の検出値が、図２（Ｂ）に示すように、何れの領域に対応するかを特定することで、前面パネル１８における操作された位置（領域Ａ〜Ｉの何れかの領域）を検出することができる。
【００３６】
これにより、単一の赤外線ＬＥＤ１２と単一の赤外線センサ１４により、前面パネル１８の領域の分割数に応じた数の多様な操作を検出することができる。
【００３７】
また、前面パネル１８の分割する領域を細かくしてそれぞれ異なる透過率に設定することで、検出分解能をさらに向上させることも可能である。
【００３８】
また、コントローラ２０は、赤外線センサ１４の検出値の変化を監視することで、前面パネル１８における指の移動も検出することができる。
【００３９】
例えば、図３（Ａ）の矢印で示すように、前面パネル１８の領域Ｄ、領域Ｅ、領域Ｆの順に指を移動させると、赤外線センサ１４の検出値は、図３（Ｂ）に示すように、赤外線センサ１４の検出値が変化する。すなわち、領域Ｄの透過率に対応する検出値、領域Ｅの透過率に対応する検出値、領域Ｆの透過率に対応する検出値が赤外線センサ１４によって検出される。従って、コントローラ２０が赤外線センサ１４の検出値の変化から方向を含めて指の移動を検出することができる。
【００４０】
指の移動の検出は、一方向への移動のように直線的な移動に限るものではなく、指の移動軌跡を検出することもできる。例えば、前面パネル１８上で指を移動した時の赤外線センサ１４の検出値が図４（Ａ）のような変化をしたとする。この場合、赤外線センサ１４の検出値は、領域Ｅの透過率に対応する値となり、続いて、領域Ｆ、領域Ｈ、領域Ｄ、領域Ａのそれぞれの透過率に対応する値に順次変化するので、コントローラ２０が検出値の変化から指の移動軌跡を検出することもできる。
【００４１】
このように、前面パネル１８における指の位置、前面パネル１８における指の移動、及び前面パネル１８における指の移動軌跡を検出できるので、全てを検出可能な形態としてもよいが、位置、移動、及び移動軌跡の少なくとも１つを検出する形態としてもよい。
【００４２】
ところで、上記の実施形態では、前面パネル１８の複数の領域のそれぞれの領域が操作検出対象物の指に対して狭い場合、指の移動や軌跡を検出する際に、赤外線センサ１４の検出値が領域判定の閾値となる時間が短くなってしまう。この場合、例えば、図４（Ａ）の領域Ｅ、領域Ｆ、領域Ｈの順のように、検出値が下がる方向（または上がる方向）の領域への移動が続くと、途中の領域Ｆを検出できず、領域Ｅから領域Ｈに移動したと誤判定してしまうことがあり得る。
【００４３】
そこで、図５（Ａ）に示すように、前面パネル１８は、複数の領域の各境界部分に赤外光を遮光する遮光部１８Ａを設けてもよい。これにより、例えば、図５（Ａ）の矢印で示すように、領域Ｅ、領域Ｆ、領域Ｈの順に指を移動した場合、赤外線センサ１４の検出値は、図５（Ｂ）に示すようになる。すなわち、操作する領域が変わる毎に遮光部１８Ａにより遮光されて検出値が下がるので、指の移動先の領域の検出が容易となり、誤検出を防止できる。
【００４４】
また、上記の実施形態では、赤外線ＬＥＤ１２を光源として用いる例を説明したが、赤外光以外に可視光を出力するＬＥＤを光源として用いるようにしてもよい。
【００４５】
さらに、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００４６】
１０    操作検出装置
１２    赤外線ＬＥＤ
１４    赤外線センサ
１８    前面パネル
１８Ａ    遮光部
２０    コントローラ
【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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