JP2003271941A - ３次元物体識別装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 発光手段で射出された光が受光手段に直接入
射することを防止して高い識別能力を確保することの可
能な３次元物体識別装置を得る。 【解決手段】 収容部材２６の枠２８には、発光ダイオ
ード３４及びフォトダイオード３６が取り付けられてお
り、発光ダイオード３４が射出した識別光の、手１８に
よる反射光をフォトダイオード３６で受光して、手１８
の３次元形状を把握し識別する。発光ダイオード３４と
フォトダイオード３６との間には、収容部材２６の遮光
壁３０が存在しているので、識別光がフォトダイオード
３６に直接的に入射することが防止され、識別能力が高
くなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、３次元物体識別装
置に関し、さらに詳しくは、識別対象物に光（識別光）
を射出し、識別対象物による反射光を受光することで識
別対象物を識別する３次元物体識別装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】識別対象物である３次元物体に対して光
を射出し、識別対象物での反射光を受光して、識別対象
物の形状等を識別する３次元物体識別装置としては、例
えば、特開２０００−１４６５３８号公報に記載された
ものがある。

【０００３】この３次元物体識別装置では、一例として
図１０に示すように、マウス本体３０２の上部に複数の
発光ダイオード３０４とフォトダイオード３０６が埋め
込まれたマウスが使用されている。すなわち、発光ダイ
オード３０４から射出された光が、マウスを操作する操
作者の手で反射され、その反射光をフォトダイオード３
０６で受光して、手の形状等を識別するようになってい
る。

【０００４】しかしながら、マウス本体３０２の表面に
単に発光ダイオード３０４及びフォトダイオード３０６
を取り付けた構成では、発光ダイオード３０４で照射さ
れた光が識別対象物で反射することなく、直接フォトダ
イオード３０６に入射することがあり、識別能力が低下
するおそれがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事実を
考慮し、発光手段で射出された光が受光手段に直接入射
することを防止して高い識別能力を確保することの可能
な３次元物体識別装置を得ることを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明で
は、識別対象物に向けて、識別に必要な識別光を射出す
る発光手段と、前記識別光が前記識別対象物で反射され
て生じた反射光を受光して検出信号を生成する受光手段
と、前記識別光が発光手段から直接的に前記受光手段に
入射することを防止する直接入射防止手段と、を有する
ことを特徴とする。

【０００７】この３次元物体識別装置では、発光手段か
ら射出された光（識別光）が識別対象物で反射され、こ
の反射光を受光手段が受光して検出信号を生成すること
で、識別対象物の３次元形状等を識別することができ
る。

【０００８】そして、この３次元物体識別装置は、直接
入射防止手段を有しており、発光手段から射出された識
別光が直接的に受光手段に入射することが防止されてい
る。したがって、受光手段は、正確に識別対象物の３次
元形状等を識別することができ、高い識別能力を確保で
きる。

【０００９】請求項２に記載の発明では、請求項１に記
載の発明において、前記直接入射防止手段が、前記発光
手段と前記受光手段との間に設けられ、これらの間の直
接的な光の経路を遮る遮光部材、を含んで構成されてい
ることを特徴とする。

【００１０】遮光部材は、発光手段と受光手段との間の
直接的な光の経路を遮るので、受光手段で射出された識
別光が受光手段に直接入射することを確実に防止でき
る。また、発光手段と受光手段との間に遮光部材を設け
るだけなので、低コストで直接入射手段を構成できる。

【００１１】請求項３に記載の発明では、請求項２に記
載の発明において、前記遮光部材が、前記発光手段又は
前記受光手段の一方を収容可能な複数の枠を備えた格子
状の収容部材、であることを特徴とする。

【００１２】この収容部材の枠のそれぞれには、発光手
段又は受光手段のいずれかが配置される。枠は、発光手
段及び受光手段の周囲を取り囲み、発光手段と受光手段
との間の直接的な光の経路を遮るので、受光手段で射出
された識別光が受光手段に直接入射することを確実に防
止できる。

【００１３】請求項４に記載の発明では、請求項１〜請
求項３のいずれかに記載の発明において、前記識別光を
前記識別対象物に向けて導き、又は前記反射光を前記識
別対象物から前記受光手段に向けて導く導光手段、を有
することを特徴とする、したがって、この導光手段によ
り、識別光を発光手段から識別対象物へと効率的に導
き、又は、反射光を識別対象物から受光手段へと効率的
に導くことが可能になる。

【００１４】請求項５に記載の発明では、請求項４に記
載の発明において、前記導光手段が、前記発光手段又は
前記受光手段と前記識別対象物との間に配置され、内部
反射によって光を導く内部反射部材、であることを特徴
とする。

【００１５】このように、発光手段又は受光手段と識別
対象物との間に内部反射部材を配置するだけの簡単な構
造で、導光手段を構成できる。

【００１６】請求項６に記載の発明では、請求項５に記
載の発明において、前記内部反射部材が、一端と他端と
の間で光を透過可能とされ、一端が前記発光手段又は前
記受光手段に接触し、他端が前記識別対象物と対向する
ように配置された導光部材、を含んで構成されているこ
とを特徴とする。

【００１７】導光部材の一端は発光手段または受光手段
に接触しているので、発光手段又は受光手段と導光部材
の間での光の漏れを防止でき、効率的に識別光又は反射
光を透過させることができる。また、導光部材の他端は
識別対象物と対向しているので、識別光を識別対象物に
効率的に照射し、又は識別対象物からの反射光を効率的
に導光部材に導くことができる。

【００１８】請求項７に記載の発明では、請求項６に記
載の発明において、前記遮光部材の一部が、前記導光部
材の側面に沿って配置されていることを特徴とする。

【００１９】したがって、導光部材の側面からの光の漏
れを防止することができる。

【００２０】請求項８に記載の発明では、請求項１〜請
求項７のいずれかに記載の発明において、前記発光手
段、前記受光手段、前記直接入射防止手段、前記導光手
段の少なくとも一部の汚損を防止してこれらを保護する
保護手段、を有することを特徴とする。

【００２１】保護手段によって、発光手段、受光手段、
直接入射防止手段、導光手段の少なくとも一部の汚損が
防止されるので、高い識別能力を維持できる。

【００２２】なお、ここでいう「汚損」には、発光手
段、受光手段、直接入射防止手段及び導光手段に対し異
物（外部の埃、塵や人間の皮脂など）が付着すること
と、発光手段、受光手段、直接入射防止手段及び導光手
段に対し外力が作用することでこれらが破損されてしま
うこと、の双方を含む。

【００２３】請求項９に記載の発明では、請求項８に記
載の発明において、前記保護手段が、前記発光手段、前
記受光手段、前記直接入射防止手段及び前記導光手段と
前記識別対象物との間に配置され、少なくとも前記識別
光及び前記反射光を透過させる光透過部材、とされてい
ることを特徴とする。

【００２４】保護手段である光透過部材は、発光手段、
受光手段、直接入射防止手段及び導光手段と識別対象物
との間に配置されているので、識別対象物の一部（例え
ば人間の皮脂）が発光手段、受光手段、直接入射防止手
段及び導光手段に付着することを確実に防止できる。し
かも、光透過部材は、少なくとも識別光及び反射光を透
過させるので、識別能力が低下することはない。

【００２５】請求項１０に記載の発明では、請求項９に
記載の発明において、前記光透過部材が、前記識別光及
び前記反射光の波長に対してのみ他の波長よりも相対的
に高い光透過率とされていることを特徴とする。

【００２６】このため、識別光及び反射光の波長以外の
波長を有する光は光透過部材を透過しづらくなるので、
識別対象物の側から反射光以外の光が受光手段に達する
ことを防止でき、識別能力が高くなる。また、識別対象
物の側からは、発光手段、受光手段、直接入射防止手段
及び導光手段が見えづらくなるので、外観を向上させる
ことも可能になる。

【００２７】請求項１１に記載の発明では、請求項９又
は請求項１０に記載の発明において、前記光透過部材
に、前記識別光及び前記反射光の表面反射を防止する反
射防止コーティングが施されていることを特徴とする。

【００２８】これにより、識別光及び反射光をより多く
光透過部材に透過させることができるので、高い識別能
力を維持できる。

【００２９】請求項１２に記載の発明では、請求項１〜
請求項１１のいずれかに記載の発明において、前記発光
手段、前記受光手段及び前記直接入射防止手段が一体的
に集積されてモジュールが構成されていることを特徴と
する。

【００３０】このように、発光手段、受光手段及び直接
入射防止手段によりモジュールを構成して一体的に集積
することで、取り扱いが容易になり、例えば、この３次
元物体識別装置を他の部材や装置に組込む場合の作業性
が向上する。

【００３１】なお、モジュールを構成する際に一体的に
構成する構成要素としては、発光手段、受光手段及び直
接入射防止手段に限られず、さらに導光手段や保護手段
を含めて一体的に集積し、モジュールを構成してもよ
い。

【００３２】請求項１３に記載の発明では、請求項１２
に記載の発明において、前記遮光手段が、前記モジュー
ルの機械的強度を維持するためのフレーム機能を備えて
いることを特徴とする。

【００３３】この遮光手段のフレーム機能により、モジ
ュールの機械的強度が維持され、その破損が防止され
る。しかも、あらたな部材を設けることなくモジュール
の機械的強度を維持しているので、部品テンスが増大せ
ず、コスト高を招くこともない。

【００３４】

【発明の実施の形態】図１には、本発明の第１実施形態
の３次元物体識別装置２２が適用されたマウス１２が示
されている。また、図２には３次元物体識別装置２２の
モジュール２４が、図３にはこのマウス１２の断面図
が、それぞれ示されている。このマウス１２では、本発
明の３次元物体識別装置２２を組み込むことにより、マ
ウス利用者の個人識別を行うことを目的としている。し
たがって、第１実施形態での識別対象物としては、マウ
ス利用者の手（図３等の手１８を参照）を想定し、図面
においても適宜図示している。

【００３５】図１から分かるように、マウス１２には、
その外殻１４の上部に開口部１６が設けられており、こ
の開口部１６に、後述する透明カバー４０が取り付けら
れている。

【００３６】マウス１２内には、開口部１６の下方に位
置するようにして、３次元物体識別装置２２のモジュー
ル２４が配設されている。

【００３７】このモジュール２４は、図２に詳細に示す
ように、マウス１２を上方から見たときに、３×３の枠
２８（桝目状の収容部）が構成される格子状の収容部材
２６と、収容部材２６の下方において収容部材２６に一
体的に固着された取付基板３２と、を有している。取付
基板３２には、枠２８のうち、４隅の枠２８Ａのそれぞ
れの中央に位置するように、且つ、発光面が上方を向く
ように発光ダイオード３４が取り付けられている。さら
に、取付基板３２には、枠２８Ａの間の枠２８Ｂのそれ
ぞれの中央に位置するように、且つ受光面が上を向くよ
うにフォトダイオード３６が取り付けられている。した
がって、発光ダイオード３４から上方にある手１８（識
別対象物）に向かって射出された光（識別光）が、透明
カバー４０を透過して手１８で反射される。この反射光
が、再度透明カバー４０を透過し、フォトダイオード３
６に入射する。フォトダイオード３６では、反射光を受
光することで検出信号を生成する。このときの、反射光
の強度パターンにより、識別対象物の３次元形状を把握
する。

【００３８】収容部材２６は、たとえばカーボンなどの
遮光材を混練したプラスチックから形成されており、少
なくとも識別光及び反射光に関しては、実質的にまった
く透過させない程度の低い光透過率（一例として、１％
以下）を有している。したがって、それぞれの枠２８を
構成する遮光壁３０を透過して発光ダイオード３４の光
がフォトダイオード３６に直接的に入射することはな
く、収容部材２６（より具体的には、それぞれの遮光壁
３０）は、本発明における遮光部材として作用してい
る。

【００３９】それぞれの枠２８内には、導光部材３８が
配置されている。導光部材３８は、一定値以上の光透過
率を有する材料によって略円錐台状に形成されており、
大径底面３８Ｌが上方を向くように配置されている。し
たがって、図３から分かるように、大径底面３８Ｌは、
マウス１２を握る手１８と対向している、また、小径底
面３８Ｓは、発光ダイオード３４またはフォトダイオー
ド３６に接触している。さらに、導光部材３８の側面３
８Ｆには、導光部材３８内で光が反射するように、内部
反射処理が施されている。このため、発光ダイオード３
４で射出された識別光は、導光部材３８の小径底面３８
Ｓから導光部材３８内を透過し、側面３８Ｆによって導
光部材３８の内部で反射されることで、導光部材３８の
外部への光の漏れが防止され、識別光は効率的に上方に
導かれる。そして、大径底面３８Ｌから導光部材３８か
ら射出され、手１８に照射される。

【００４０】また、手１８からの反射光は、導光部材３
８の大径底面３８Ｌから導光部材３８内を透過し、側面
３８Ｆで内部反射されて、効率的に下方に導かれる。そ
して、小径底面３８Ｓからフォトダイオード３６へと入
射する。

【００４１】なお、導光部材３８は、枠２８内でその姿
勢を維持できるようにされていることが好ましい。姿勢
維持のためには、たとえば接着剤等によって収容部材２
６や取付基板３２に固定してもよい。あるいは、導光部
材３８の大径底面３８Ｌの径を、枠２８の内法の長さよ
りもわずかに長くし、枠２８を弾性的に押し広げるよう
にして配置すれば、枠２８から作用する弾性力で導光部
材３８を保持し、一定の姿勢に維持できる。

【００４２】マウス１２の開口部１６は、透明カバー４
０によって閉塞されており、マウス１２内に、外部から
異物（塵や埃、あるいは手１８の皮脂など）は入らない
ようになっている。さらに、透明カバー４０に外力が作
用した場合には、この外力を吸収することで、マウス１
２内の部材（発光ダイオード３４、フォトダイオード３
６、導光部材３８、収容部材２６及び信号処理基板４２
など）の破損を防止している。

【００４３】また、透明カバー４０は、少なくとも、発
光ダイオード３４からの識別光及び手１８からの反射光
を透過して、手１８の識別に影響が出ない程度の光透過
率を有している。したがって、透明カバー４０によって
識別光又は反射光が遮られて識別対象物の識別が困難若
しくは不可能になることはない。

【００４４】なお、透明カバー４０は、マウス１２の外
部の光が不用意にフォトダイオード３６に入射すること
を防止するために、発光ダイオード３４からの光の波長
（実質的に、識別光を反射光とは同一の波長である）に
対する透過率が、これ以外の波長に対する透過率よりも
高くされていることが好ましい。たとえば、発光ダイオ
ード３４として、波長８００ｍｍから１０００ｍｍ程度
の光（赤外線）を射出するものを使用している場合に
は、この波長域の光に対する光透過率が、他の波長の光
に対する光透過率よりも高い材料を使用する。このよう
な材料の具体例としては、可視光を吸収する色素をアク
リル板に混入したものなどを挙げることができる。

【００４５】また、透明カバー４０には、その下面４０
Ｂで識別光が反射されてフォトダイオード３６に入射し
てしまうことを防止するために、このような反射が生じ
ないようにする表面コーティングを施すことが好まし
い。同様に、その上面４０Ｔで、手１８からの反射光が
反射されてマウス１２内に達しなくなることを防止すべ
く、上面４０Ｔにも同様の表面コーティングを施すこと
が好ましい。表面コーティングの例としては、二酸化ケ
イ素あるいは二酸化ジルコニウムを真空蒸着法などによ
りコーティングすることを挙げることができる。

【００４６】モジュール２４の下方には、信号処理基板
４２が配置され、図示しないコードによって、取付基板
３２と電気的に接続されている。フォトダイオード３６
で生成された検出信号が信号処理基板４２によって処理
され、ワイヤー４４を介してマウスの外部に出力され
る。

【００４７】次に、本実施形態の３次元物体識別装置２
２の作用を説明する。

【００４８】識別対象物である手１８の３次元形状を識
別する場合、まず、発光ダイオード３４が、識別に必要
な光（識別光）を射出する。

【００４９】識別光は、導光部材３８によって効率的に
導かれて、さらに透明カバー４０を透過して手１８に照
射され、反射される。この反射光は、再度透明カバー４
０を透過し、導光部材３８でフォトダイオード３６に効
率的導かれる。反射光を受光したフォトダイオード３６
は検出信号を生成する。検出信号は信号処理基板４２に
よって処理され、ワイヤー４４を介してマウスの外部に
出力される。

【００５０】このとき、透明カバー４０によって、反射
光以外の波長を有する光は、反射光よりもマウス１２内
に入射しずらくなっている。フォトダイオード３６で
は、マウス１２の外部からの光の影響を少なくして（好
ましくは影響を受けなくして）反射光を検出できる。

【００５１】また、透明カバー４０によって、マウス１
２の外部から内部への異物の侵入が防止され、発光ダイ
オード３４、フォトダイオード３６、導光部材３８、収
容部材２６、信号処理基板４２等に異物が付着しない。
このため、高精度で手１８を識別することができる。さ
らに、透明カバー４０が外力を吸収するので、発光ダイ
オード３４、フォトダイオード３６、導光部材３８、収
容部材２６及び信号処理基板４２などの破損が防止され
る。

【００５２】加えて、発光ダイオード３４とフォトダイ
オード３６との間には、収容部材２６の遮光壁３０が存
在しているので、識別光がフォトダイオード３６に直接
的に入射することが防止される。本発明の３次元物体識
別装置は、上記説明からも分かるように、発光ダイオー
ド３４により照射した光が手１８によって反射されて生
じた反射光の強度パターンによって識別対象物である手
１８の３次元形状を把握し識別する装置であるため、識
別能力を向上させるためには、フォトダイオード３６で
受光される光は、測定対象物からの反射光のみであるこ
とが好ましい。本実施形態では、発光ダイオード３４か
らフォトダイオード３６への直接的な光の入射が遮光壁
３０によって防止されるので、識別能力が高くなり、高
精度で識別できる。

【００５３】図４には、本発明の第２実施形態の３次元
物体識別装置６２が適用されたマウス５２が断面図にて
示されている。以下、第１実施形態と同一の構成要素、
部材等については、同一符号を付して、その詳細な説明
を省略する。

【００５４】この３次元物体識別装置６２では、信号処
理基板６４がマウス５２の底部５２Ｂに取り付けられる
と共に、この信号処理基板６４に、発光ダイオード３４
及びフォトダイオード３６が取り付けられている。実質
的に、信号処理基板６４は第１実施形態の取付基板３２
の作用を兼ねているため、第２実施形態の３次元物体識
別装置６２では、第１実施形態の３次元物体識別装置２
２と比較して部品点数が少なくなっている。

【００５５】なお、第２実施形態では、収容部材６６を
上方から見たときの形状は、第１実施形態の収容部材２
６と同様に、３×３の枠２８が構成された格子状とされ
ているが、発光ダイオード３４及びフォトダイオード３
６が底部５２Ｂの近傍に位置していることに対応して、
収容部材６６、すなわち、遮光壁６９が高くされてい
る。

【００５６】また、第２実施形態では、識別光及び反射
光に対し一定値以上の光透過率を有する材料で構成され
た円柱状の導光部材６８が、発光ダイオード３４又はフ
ォトダイオード３６に対応して配置されている。マウス
５２の外殻５４には、第１実施形態の開口部１６に代え
て、導光部材６８のそれそれに対応した貫通孔５６が形
成されており、導光部材６８が貫通孔５６を貫通し、そ
の上面６８Ｔが外殻１４の表面と面一になっている。ま
た、導光部材６８の下面６８Ｂは、発光ダイオード３４
又はフォトダイオード３６に接触している。導光部材６
８の側面６８Ｆには、導光部材６８内で光が反射するよ
うに、第１実施形態の導光部材３８と同様の内部反射処
理が施されている。

【００５７】なお、貫通孔５６の内周面は導光部材６８
の外周面に密着しており、貫通孔５６は、導光部材６８
によって閉塞されている。このため、発光ダイオード３
４、フォトダイオード３６及び収容部材６６への異物の
付着等が、導光部材６８によって防止されている。

【００５８】このような構成とされた第２実施形態の３
次元物体識別装置６２では、発光ダイオード３４によっ
て射出された識別光が導光部材６８によって効率的に導
かれて手１８に照射され、反射される。反射光は、再度
導光部材３８でフォトダイオード３６に効率的に導か
れ、フォトダイオード３６が検出信号を生成する。検出
信号は信号処理基板４２によって処理され、ワイヤー４
４を介してマウスの外部に出力される。第１実施形態の
３次元物体識別装置２２と同様、発光ダイオード３４と
フォトダイオード３６との間には、収容部材２６の遮光
壁３０が存在しているので、識別光がフォトダイオード
３６に直接的に入射することが防止される。

【００５９】しかも、第２実施形態の３次元物体識別装
置６２では、発光ダイオード３４、フォトダイオード３
６及び収容部材６６への異物の付着等が、導光部材６８
によって防止されている。実質的に、導光部材６８が、
保護手段（第１実施形態の透明カバー４０）の作用を兼
ねているため、部品点数が少なくなる。

【００６０】なお、導光部材６８の材料は、このような
作用を奏するものであれば特に限定されす、例えば、第
１実施形態の導光部材３８と同様の材料であってもよ
い。また、第１実施形態の透明カバー４０と同様に、発
光ダイオード３４の光の波長に対する透過率を、これ以
外の波長に対する透過率よりも高い材料で構成すると、
マウス５２の外部の光が不用意にフォトダイオード３６
に入射することを防止でき、好ましい。

【００６１】図５には、本発明の第３実施形態の３次元
物体識別装置７２が適用されたマウス７０が断面図にて
示されている。第３実施形態の３次元物体識別装置７２
は、第２実施形態の３次元物体識別装置６２と略同一の
構成とされているが、導光部材６８の側面６８Ｆの周囲
に、遮光材７４が配設されている。このため、導光部材
６８の側面６８Ｆからの光の漏れがより確実に防止され
ており、識別光を手１８に、又は反射光をフォトダイオ
ード３６へとさらに効率的に導くことができるようにな
っている。

【００６２】また、識別光が発光ダイオード３４からフ
ォトダイオード３６へと直接的に入射することも、遮光
材７４によって、より確実に防止される。したがって、
第３実施形態の３次元物体識別装置７２では、図５から
分かるように、収容部材７６の高さ、すなわち遮光壁７
８の高さを、第２実施形態と比較して低くすることがで
きる。

【００６３】なお、遮光材７４としては、遮光性を有す
る材料を含有する塗布材を導光部材６８の周囲に塗布し
たものや、遮光性を有するシートを導光部材６８の周囲
に巻きつけたものなどを採用することができる。

【００６４】このように、第１〜第３の各実施形態にお
いて、収容部材（遮光壁）の高さは取付基板３２や信号
処理基板６４の位置、貫通孔５６の位置、あるいは、こ
れら以外のマウス１２、５２、７０内の各種部材・部品
等との関係によって決めることができる。要するに、発
光ダイオード３４からフォトダイオード３６へと直接的
に光が入射してしまうこと、換言すれば、識別対象物に
よって反射されることなく入射してしまうことを防止で
きれば、その高さは特に限定されない。たとえば第３実
施形態の３次元物体識別装置７２において、遮光材７４
によって、発光ダイオード３４からフォトダイオード３
６への直接的な光の入射が確実に防止される場合には、
遮光壁７８を省略してもよい（この場合、遮光材７４が
本発明における直接入射防止手段となる）。

【００６５】図６には、本発明の第４実施形態の３次元
物体識別装置８２のモジュール８４が示されている。ま
た、図７には、この３次元物体識別装置８２が適用され
たマウス８０が断面図にて示されている。第１実施形態
において、第１実施形態と同一の構成要素、部材等につ
いては同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。

【００６６】第４実施形態では、マウス８０の外殻１４
及び透明カバー４０は、第１実施形態と同一構成とされ
ている。また、取付基板３２と、この取付基板３２に取
り付けられた発光ダイオード３４及びフォトダイオード
３６の構成も、第１実施形態と同様の構成とされてい
る。

【００６７】第４実施形態の収容部材８６は、第１実施
形態の収容部材２６と同様の材料によって構成されてお
り、扁平な直方体のブロック状に形成されると共に、発
光ダイオード３４又はフォトダイオード３６に対応した
位置に、収容部材８６を厚み方向（上下方向）に貫通す
る貫通孔８６Ｈが形成されている。したがって、第４実
施形態の収容部材８６は、モジュール８４の機械的強度
を維持するためのフレーム機能を兼ね備えており、第１
実施形態の収容部材２６と比較して、モジュール８４の
機械的強度が高くなっている。

【００６８】貫通孔８６Ｈのそれぞれには、円柱状の導
光部材８８が埋め込まれており、貫通孔８６Ｈの内周面
と導光部材８８の外周面とが隙間無く密着している。ま
た、導光部材８８の上面８８Ｔは手１８と対向し、下面
８８Ｂは発光ダイオード３４又はフォトダイオード３６
と接触している。

【００６９】取付基板３２の下方には、信号処理基板４
２が固着されて一体化されている。したがって、第４実
施形態では、取付基板３２、収容部材８６、発光ダイオ
ード３４、フォトダイオード３６、導光部材８８及び信
号処理基板４２がすべて一体化されて、モジュール８４
が構成されており、モジュール８４全体として、小型化
することが可能になっている。

【００７０】また、第４実施形態では、上記したよう
に、第１実施形態と比較して収容部材８６の機械的強度
が高くなっているので、モジュール８４としての機械的
強度も高くなっている。

【００７１】このような構成とされた第４実施形態の３
次元物体識別装置８２においても、第１実施形態の３次
元物体識別装置２２と同様、発光ダイオード３４によっ
て射出された識別光が導光部材６８によって効率的に導
かれ、透明カバー４０を透過して手１８に照射され、反
射される。反射光は、再度透明カバー４０を透過した
後、導光部材３８でフォトダイオード３６に効率的導か
れ、フォトダイオード３６が検出信号を生成する。検出
信号は信号処理基板４２によって処理され、ワイヤー４
４を介してマウスの外部に出力される。

【００７２】また、第４実施形態の３次元物体識別装置
８２では、発光ダイオード３４とフォトダイオード３６
との間には、収容部材８６が（より厳密には、貫通孔８
６Ｈが形成されていない部分）が遮光部材として存在し
ているので、識別光がフォトダイオード３６に直接的に
入射することが防止される。

【００７３】なお、上記各実施形態では、導光部材とし
て、円錐台状のもの（第１実施形態の導光部材３８及び
第４実施形態の導光部材８８）及び円柱状のもの（第２
実施形態及び第３実施形態の導光部材６８）を示した
が、導光部材としては、識別光を発光ダイオード３４
（発光手段）から手１８（識別対象物）へと効率的に導
くと共に、手１８（識別対象物）からフォトダイオード
３６（受光手段）へと効率的に導くことが可能であれ
ば、これらの形状に限定されず、例えば、角錐台状にも
のであってもよい。

【００７４】導光部材を構成する材料も、上記した作用
を奏するものであれば特に限定されないが、光の透過性
が高く、且つ軽量のものが好ましく、具体的には、アク
リル樹脂を挙げることができる。また、第２実施形態及
び第３実施形態の導光部材６８は、本発明での導光手段
と保護手段の作用を兼ねているため、透明カバー４０と
同様に、発光ダイオード３４からの光の波長に対する透
過率が、これ以外の波長に対する透過率よりも高くされ
ていることが好ましい。

【００７５】また、導光部材を構成する材料によって
は、側面部分での屈折率なとに起因して、特に内部反射
処理を施さなくても、光は内部で反射し、効率的に導か
れる。内部反射処理を施す必要がなくなるので、低コス
トで導光部材を構成することができる。

【００７６】上記した各導光部材は、いずれも中実状
（中身が詰まっている）であるが、これに代えて、以下
の第５実施形態に示すように、筒状とされていてもよ
い。

【００７７】図８には、本発明の第５実施形態の３次元
物体識別装置９２が適用されたマウス９０が断面図にて
示されている。この３次元物体識別装置９２では、第１
実施形態の３次元物体識別装置２２と比較して、導光部
材９４のみが異なっており、これ以外は同一の構成とさ
れている。すなわち、第５実施形態の導光部材９４は、
円錐台の筒状に形成されており、その内周面に、識別光
及び反射光を一定値以上の反射率で反射する内面反射処
理が施されている。

【００７８】したがって、この第５実施形態において
も、導光部材９４は、識別光を発光ダイオード３４から
手１８へと効率的に導くと共に、手１８からフォトダイ
オード３６へと効率的に導くことができる。

【００７９】なお、第２実施形態の３次元物体識別装置
６２や第３実施形態の３次元物体識別装置７２におい
て、導光部材６８に代えて、円筒状の導光部材（内周面
には、第５実施形態と同様の内面反射処理が施されてい
る）を用いてもよい。このような内面反射処理として
は、例えば、アルミニウムなどの金属を真空蒸着法など
により蒸着する金属光沢処理や、導光部材よりも屈折率
の低い樹脂を塗布する処理などを挙げることができる。

【００８０】加えて、第１実施形態の収容部材２６の枠
２８の内面や、第４実施形態の収容部材８６の貫通孔８
６Ｈの内周面に、上記した内面反射処理を施してもよ
い。この内面反射処理のみで、識別光及び反射光をそれ
ぞれ効率的に手１８（識別対象物）やフォトダイオード
３６（受光手段）へ導くことが可能であれば、これらが
本発明の導光手段としての作用を兼ねていることになる
ので、それぞれ、導光部材３８、導光部材８８を省略し
てもよい。

【００８１】本発明の導光手段に求められる内部反射率
（若しくは内面反射率）としては、効率的に識別光及び
反射光を導くことができれば特に限定されなるものでは
ないが、例えば９０％以上とすることが好ましい。

【００８２】また、上記説明では、本発明の発光手段と
して、発光ダイオード３４を例に挙げたが、これ以外に
も、たとえば半導体レーザーダイオードやエレクトリッ
クルミネッセンス素子などを用いることもできる。また
本発明の受光手段として、上記したフォトダイオード３
６の他に、フォトトランジスタやＣＣＤ素子などを用い
ることができる。これら発光手段及び受光手段の数につ
いても、限定するものではなく、求められる識別対象物
の形状や、これに対応して求められる識別能力、及び製
作コストなどを考慮して適宜適切な個数を選定すること
ができる。

【００８３】また、本発明の３次元物体識別装置を適用
する装置としても、上記したマウスに限定されない。す
なわち、人が握るもの、あるいは、少なくとも体の一部
を接触させたり近づけたりして操作するものに、好まし
く適用することができる。例えば、家庭電化製品のリモ
コン、ドアノブ、ゲーム機のコントローラ、自動車のハ
ンドル、自転車のハンドル、オートバイのハンドル、電
話の受話器および食器類などに貼付けあるいは埋め込ん
で、それらを握る人間の手あるいは指、さらに手全体を
物体として識別することで、これら機器・器具を利用し
ている人物の個人の識別・認証に利用することができ
る。

【００８４】図９には、本発明の第１実施形態の３次元
物体識別装置２２を、携帯電話１０２の裏面に配設し、
携帯電話１０２を握る指の形を３次元識別物体として識
別して利用者個人の識別・認証をおこなう適用例であ
る。携帯電話１０２の利用者は、通常の携帯電話の操作
を行っている時に、本発明の３次元物体識別装置２２に
より個人の識別・認証がなされるため、例えば電子商取
引、銀行口座取引など個人の識別・認証が必要な操作で
あれば、従来のパスワード方式に加えて指の形という生
体情報を用いた個人の識別・認証、いわゆるバイオメト
リックス認証が操作性よくなされることになる。なお、
図９では、本発明の第１実施形態の３次元物体識別装置
２２が適用された例を挙げているが、いずれの実施形態
の３次元物体識別装置であってもよい。

【００８５】

【発明の効果】本発明は上記の構成としたので、発光手
段で射出された光が受光手段に直接入射することを防止
して高い識別能力を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施形態の３次元物体識別装置
が適用されたマウスを示す一部破断斜視図である。

【図２】 本発明の第１実施形態の３次元物体識別装置
のモジュールを示す斜視図である。

【図３】 本発明の第１実施形態の３次元物体識別装置
が適用されたマウスを、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に相当
する断面にて示す断面図である。

【図４】 本発明の第２実施形態の３次元物体識別装置
が適用されたマウスを、図３と同一位置での断面にて示
す断面図である。

【図５】 本発明の第３実施形態の３次元物体識別装置
が適用されたマウスを、図３と同一位置での断面にて示
す断面図である。

【図６】 本発明の第４実施形態の３次元物体識別装置
のモジュールを示す斜視図である。

【図７】 本発明の第４実施形態の３次元物体識別装置
が適用されたマウスを、図３と同一位置での断面にて示
す断面図である。

【図８】 本発明の第５実施形態の３次元物体識別装置
が適用されたマウスを、図３と同一位置での断面にて示
す断面図である。

【図９】 本発明の第１実施形態の３次元物体識別装置
が適用された携帯電話を示す正面図である。

【図１０】 従来の３次元物体識別装置が適用されたマ
ウスを示す正面図である。

【符号の説明】

１２ マウス １８ 手（測定対象物） ２２ ３次元物体識別装置 ２４ モジュール ２６ 収容部材 ３０ 遮光壁（遮光部材、直接入射防止手段） ３４ 発光ダイオード（発光手段） ３６ フォトダイオード（受光手段） ３８ 導光部材（内部反射歩合、導光手段） ４０ 透明カバー（光透過部材、保護手段） ５２ マウス ６２ ３次元物体識別装置 ６６ 収容部材 ６８ 導光部材（内部反射部材、導光部材） ６９ 遮光壁（遮光部材、直接入射防止手段） ７０ マウス ７２ ３次元物体識別装置 ７４ 遮光材（遮光部材、直接入射防止手段） ７６ 収容部材 ７８ 遮光壁（遮光部材、直接入射防止手段） ８０ マウス ８２ ３次元物体識別装置 ８４ モジュール ８６ 収容部材 ８８ 導光部材（内部反射部材、導光手段） ９０ マウス ９２ ３次元物体識別装置 ９４ 導光部材（導光手段） １０２ 携帯電話

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清水 正 神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーン テクなかい 富士ゼロックス株式会社内 Ｆターム(参考） 2F065 AA53 BB05 CC16 FF44 GG07 GG15 JJ01 JJ05 JJ26 LL01 UU01 UU02 5B047 AA23 AB02 BA02 BB01 BC04 BC12 BC14 BC20 5B087 AA02 BB12

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 識別対象物に向けて、識別に必要な識別
   光を射出する発光手段と、 前記識別光が前記識別対象物で反射されて生じた反射光
   を受光して検出信号を生成する受光手段と、 前記識別光が発光手段から直接的に前記受光手段に入射
   することを防止する直接入射防止手段と、 を有することを特徴とする３次元物体識別装置。
2. 【請求項２】 前記直接入射防止手段が、前記発光手段
   と前記受光手段との間に設けられ、これらの間の直接的
   な光の経路を遮る遮光部材、 を含んで構成されていることを特徴とする請求項１に記
   載の３次元物体識別装置。
3. 【請求項３】 前記遮光部材が、前記発光手段又は前記
   受光手段の一方を収容可能な複数の枠を備えた格子状の
   収容部材、 であることを特徴とする請求項２に記載の３次元物体識
   別装置。
4. 【請求項４】 前記識別光を前記識別対象物に向けて導
   き、又は前記反射光を前記識別対象物から前記受光手段
   に向けて導く導光手段、 を有することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれ
   かに記載の３次元物体識別装置。
5. 【請求項５】 前記導光手段が、前記発光手段又は前記
   受光手段と前記識別対象物との間に配置され、内部反射
   によって光を導く内部反射部材、 であることを特徴とする請求項４に記載の３次元物体識
   別装置。
6. 【請求項６】 前記内部反射部材が、一端と他端との間
   で光を透過可能とされ、一端が前記発光手段又は前記受
   光手段に接触し、他端が前記識別対象物と対向するよう
   に配置された導光部材、 を含んで構成されていることを特徴とする請求項５に記
   載の３次元物体識別装置。
7. 【請求項７】 前記遮光部材の一部が、前記導光部材の
   側面に沿って配置されていることを特徴とする請求項６
   に記載の３次元物体識別装置。
8. 【請求項８】 前記発光手段、前記受光手段、前記直接
   入射防止手段、前記導光手段の少なくとも一部の汚損を
   防止してこれらを保護する保護手段、 を有することを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれ
   かに記載の３次元物体識別装置。
9. 【請求項９】 前記保護手段が、前記発光手段、前記受
   光手段、前記直接入射防止手段及び前記導光手段と前記
   識別対象物との間に配置され、少なくとも前記識別光及
   び前記反射光を透過させる光透過部材、 とされていることを特徴とする請求項８に記載の３次元
   物体識別装置。
10. 【請求項１０】 前記光透過部材が、前記識別光及び前
    記反射光の波長に対してのみ他の波長よりも相対的に高
    い光透過率とされていることを特徴とする請求項９に記
    載の３次元物体識別装置。
11. 【請求項１１】 前記光透過部材に、前記識別光及び前
    記反射光の表面反射を防止する反射防止コーティングが
    施されていることを特徴とする請求項９又は請求項１０
    に記載の３次元物体識別装置。
12. 【請求項１２】 前記発光手段、前記受光手段及び前記
    直接入射防止手段が一体的に集積されてモジュールが構
    成されていることを特徴とする請求項１〜請求項１１の
    いずれかに記載の３次元物体識別装置。
13. 【請求項１３】 前記遮光手段が、前記モジュールの機
    械的強度を維持するためのフレーム機能を備えているこ
    とを特徴とする請求項１２に記載の３次元物体識別装
    置。