JP2007072669A - 光学式操作装置 - Google Patents

Abstract

【課題】押下入力操作を簡単に認識できる光学式操作装置を提供する。
【解決手段】透明かつ弾性的な操作シート１２５にはストライプパターン、ハニカムパターン、格子パターンなどの所定の幾何学的なパターンが印刷されている。変形位置認識部２０ｂは、指Ｆの押下による操作シート１２５の変形位置を、バッファメモリ１３５−２に記憶されたパターンデータに基づいて認識する。操作認識部２０ｃは、変形位置認識部２０ｂの認識した操作シート１２５の変形位置に対応した押下入力操作を認識する。
【選択図】 図６

Description

本発明は光学式の操作装置に関する。

従来、ユーザの指に光を照射し、その指紋形状の動作量を認識することで移動入力操作を受け付ける装置が考案されている。例えば特許文献１によると、指プレートの外面に当てられた指先の指紋などの模様を撮像素子で撮像する。指先を指プレートに当てながら移動させると、撮像素子で撮像される画像が変化し、その変化方向・変化量に応じた距離だけ表示画面に表示されるポインタを移動させる。
特開２００２−６２９８４号公報

ところで、指紋の形状は複雑であり、また個々人によって異なるため、この形状の変化によって押下操作を認識するのは非常に複雑な処理を要する。このため、操作の誤認識やデータ処理時間の点で問題がある。本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、押下入力操作を簡単に認識できる光学式操作装置を提供することを目的とする。

上述の課題を解決するため、本発明に係る光学式操作装置は、所定の幾何学的パターンが表面に形成されておりかつ操作体の押圧に対して弾性的に変形する操作シートと、操作シートへ発光する発光部と、発光部からの光が操作シートに反射した反射光を受光して幾何学的パターンの形状を示した電気信号を出力する受光部と、受光部の出力した電気信号をデジタルデータに変換して出力するデータ変換部と、データ変換部の出力したデータに基づいて幾何学的パターンの形状の変化を検出する変形検出部と、変形検出部の検出した幾何学的パターンの形状の変化に応じた入力操作を認識する操作認識部と、を備える。

この発明によると、指やペンなどの操作体によって弾性的な操作シートに押圧を加え、操作シートを変形させると、操作シートの幾何学的パターンの形状変化が検出されることで入力操作が認識される。このため、指紋の形状の変化を検出するなどの複雑な処理を経なくても、押下入力操作を簡単に認識でき、入力操作の誤認識防止や操作認識処理時間の短縮化につながる。なお、クリック感を付与する各種構造を操作シートに付加してもよい。例えば、操作シートを外方に向けて皿状に突出するよう形成しておくとよい。

さらに、操作シートは所定の幾何学的パターンの形成された部分を除いて光透過性を有しており、操作認識部は変形位置検出部が幾何学的パターンの形状の変化を検出しない場合、データ変換部の出力したデータに基づいて反射光の受光量を認識し、反射光の受光量に従って操作体までの距離を認識し、操作体までの距離に応じた入力操作を認識する。

このため、ユーザは、操作体の距離を変化させるだけで動作量の入力が可能となる。また、従来のように、平面的な動作量の入力手段（ボタン、レバーなど）を設ける必要がなく、操作装置の省スペース化に役立つ。

この発明によると、指やペンなどの操作体によって弾性的な操作シートに押圧を加え、操作シートを変形させると、操作シートの幾何学的パターンの形状変化が検出されることで入力操作が認識される。このため、指紋の形状の変化を検出するなどの複雑な処理を経なくても、押下入力操作を簡単に認識でき、入力操作の誤認識防止や処理時間の短縮化につながる。

以下、添付した図面を参照し本発明の好ましい実施の形態を説明する。

図１は、本発明の好ましい実施形態に係るデジタルカメラ（以下カメラと略す）１００の正面図である。

カメラ１００の正面に配備されたレンズ鏡胴６０には、ズームレンズ１０１ａ及びフォーカスレンズ１０１ｂを含む撮影レンズ１０１が内蔵されており、ズームレンズ１０１ａを光軸方向に移動させることで焦点距離調節が行なわれるとともに、フォーカスレンズ１０１ｂを光軸方向に移動させることによりピント調節が行なわれる。

レンズ鏡筒６０は、カメラボディ１８０に沈胴した状態から、予め設定された最短焦点距離位置であるワイド端と最長焦点距離位置であるテレ端との間で進退することで、カメラボディ１８０から繰り出し、また収納される。この図では、レンズ鏡胴６０がカメラボディ１８０に沈胴した状態が示されている。

またカメラ１００には、非撮影時には撮影レンズ１０１の前面を覆って撮像レンズ１０１と外界とを遮ることで撮像レンズ１０１を保護する状態をつくり出すとともに、撮像時には撮像レンズを外界に露出するレンズカバー６１が設けられている。

レンズカバー６１は開閉自在な機構で構成されており、開放状態で撮影レンズ１０１の前面を覆い、閉鎖状態で撮影レンズ１０１の前面を外界に露出する。レンズカバー６１は電源スイッチ１２１のオン／オフに連動して開放／閉鎖される。この図ではレンズカバー６１は開放状態となっている。

カメラ１００の上面には、中央部分にレリーズスイッチ１０４の配備されたモードダイヤル１２３と電源スイッチ１２１とが配備されており、正面には、ストロボ１０５ａ、ＡＦ補助光ランプ１０５ｂ、セルフタイマランプ１０５ｃ等が配備されている。

図２はカメラ１００の背面図である。カメラ１００の背面には、画像表示ＬＣＤ１０２、光学式操作機器１２４が配備されている。光学式操作機器１２４は、表面積の広い親指によって押下されることで弾性的に変形する操作シート１２５を備える。操作シート１２５はＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）等の透明かつ弾性のある樹脂フィルムからなる。操作シート１２５にクリック感を付与するため、皿ばね的な弾性変形特性で変形する材料で構成されてもよい。操作シート１２５にはストライプパターン、ハニカムパターン、格子パターンなどの所定の幾何学的なパターンが印刷されている。幾何学的なパターンは銅線の埋設や刻溝などで形成してもよい。

光学式操作機器１２４は、右手親指によって良好に押圧を加えることができるように、カメラ背面右上に配備されている。光学式操作機器１２４は、光の発光／受光によってユーザの指の動きを検出する。光学式操作機器１２４は、従来のカメラに配備されるズームスイッチ、切替レバー、十字キー、情報位置指定キー等の操作系の役割を果たす。

図３はカメラ１００のブロック図である。カメラ１００にはユーザがこのカメラ１００を使用するときに種々の操作を行なうための操作部１２０が設けられている。この操作部１２０には、カメラ１００を作動させるための電源投入用の電源スイッチ１２１、オート撮影やマニュアル撮影等を選択するためのモードダイヤル１２３、光学式操作機器１２４が備えられている。

また、カメラ１００には、撮影画像や再生画像等を表示するための画像表示ＬＣＤ１０２と、操作の手助けを行なうための操作ＬＣＤ表示１０３が備えられている。

このカメラ１００にはレリーズスイッチ１０４が配備されている。このレリーズスイッチ１０４によって撮影の開始指示がメインＣＰＵ２０へと伝えられる。このカメラ１００では光学式操作機器１２４によって撮影と再生との切り替えが自在になっていて、撮影を行なうときには光学式操作機器１２４によって撮影モードに切り替えられ、再生を行なうときには光学式操作機器１２４によって再生モードに切り替えられる。また、カメラ１００には、閃光を発光する閃光発光管１０５ａを有する閃光発光装置が配備されている。

また、カメラ１００には、撮影レンズ１０１と、絞り１３１と、それら撮影レンズ１０１および絞り１３１を経由して結像された被写体像をアナログの画像信号に変換する撮像素子であるＣＣＤセンサ１３２（以下ＣＣＤ１３２と略記する）とが備えられている。ＣＣＤ１３２は、詳細には、そのＣＣＤ１３２に照射された被写体光により発生した電荷を可変の電荷蓄積時間（露光期間）の間蓄積することにより画像信号を生成するものである。ＣＣＤ１３２からは、ＣＧ部１３６から出力される垂直同期信号ＶＤに同期したタイミングでフレーム毎の画像信号が順次出力される。

撮像素子にＣＣＤ１３２を用いた場合には、色偽信号やモアレ縞等の発生を防止するために、入射光内の不要な高周波成分を除去する光学的ローパスフィルタ１３２ａが配設されている。また、入射光内の赤外線を吸収若しくは反射して、長波長域で感度が高いＣＣＤセンサ１３２固有の感度特性を補正する赤外カットフィルタ１３２ｂが配設されている。光学的ローパスフィルタ１３２ａ及び赤外カットフィルタ１３２ｂの具体的な配設の態様は特に限定されない。

また、カメラ１００には、ＣＣＤセンサ１３２からのアナログ画像信号が表わす被写体像のホワイトバランスを合わせるとともにその被写体像の階調特性における直線の傾き（γ）を調整し、さらにアナログ画像信号を増幅する増幅率可変の増幅器を含む白バランス・γ処理部１３３が備えられている。

さらに、カメラ１００には、白バランス・γ処理部１３３からのアナログ信号をデジタルのＲ，Ｇ，Ｂ画像データにＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ部１３４と、そのＡ／Ｄ部１３４からのＲ，Ｇ，Ｂ画像データを格納するバッファメモリ１３５が備えられている。

本実施形態では、Ａ／Ｄ部１３４は、８ビットの量子化分解能を有し、白バランス・γ処理部１３３から出力されるアナログＲ，Ｇ，Ｂ撮像信号をレベル０〜２５５のＲ，Ｇ，Ｂデジタル画像データに変換して出力する。ただし、この量子化分解能はあくまで一例であって本発明に必須の値ではない。

また、カメラ１００には、ＣＧ（クロックジェネレータ）部１３６と、測光・測距用ＣＰＵ１３７と、充電・発光制御部１３８と、通信制御部１３９と、ＹＣ処理部１４０と、電源電池６８とが備えられている。

ＣＧ部１３６は、ＣＣＤセンサ１３２を駆動するための垂直同期信号ＶＤ，高速掃き出しパルスＰを含む駆動信号、白バランス・γ処理部１３３，Ａ／Ｄ部１３４を制御する制御信号、および通信制御部１３９を制御する制御信号を出力する。また、このＣＧ部１３６には、測光・測距用ＣＰＵ１３７からの制御信号が入力される。

測光・測距用ＣＰＵ１３７は、ズーム用モータ１１０、フォーカス用モータ１１１、絞り調整を行う絞り用モータ１１２を制御してズームレンズ１０１ａ、フォーカスレンズ１０１ｂ、絞り１３１をそれぞれ駆動することにより測距を行ない、ＣＧ部１３６および充電・発光制御部１３８を制御する。ズーム用モータ１１０、フォーカス用モータ１１１、絞り用モータ１１２の駆動は、モータドライバ６２によって制御され、モータドライバ６２の制御コマンドは、測光・測距用ＣＰＵ１３７あるいはメインＣＰＵ２０から送られる。

測光・測距用ＣＰＵ１３７は、レリーズスイッチ１０４が半押し（Ｓ１オン）されると、ＣＣＤ１３２によって周期的（１／30秒から１／60秒ごと）に得られる画像データに基づいて被写体の明るさの測光（ＥＶ値の算出）を行う。

即ち、ＡＥ演算部１５１は、Ａ／Ｄ変換部１３４から出力されたＲ、Ｇ、Ｂの画像信号を積算し、その積算値を測光・測距用ＣＰＵ１３７に提供する。測光・測距用ＣＰＵ１３７は、ＡＥ演算部１５１から入力する積算値に基づいて被写体の平均的な明るさ（被写体輝度）を検出し、撮影に適した露出値（ＥＶ値）を算出する。

そして、測光・測距用ＣＰＵ１３７は、得られたＥＶ値に基づいて絞り１３１の絞り値（Ｆ値）及びＣＣＤ１３２の電子シャッタ（シャッタスピード）を含む露出値を所定のプログラム線図にしたがって決定する（ＡＥ動作）。

レリーズスイッチ１０４が全押し（Ｓ２オン）されると、測光・測距用ＣＰＵ１３７は、その決定した絞り値に基づいて絞り１３１を駆動し、絞り１３１の開口径を制御するとともに、決定したシャッタスピードに基づき、ＣＧ１３６を介してＣＣＤ１３２での電荷蓄積時間を制御する。

ＡＥ動作は、絞り優先ＡＥ，シャッタ速度優先ＡＥ，プログラムＡＥなどがあるが、いずれにおいても、被写体輝度を測定し、この被写体輝度の測光値に基づいて決められた露出値、すなわち絞り値とシャッタスピードとの組み合わせで撮影を行うことにより、適正な露光量で撮像されるように制御しており、面倒な露出決定の手間を省くことができる。

ＡＦ検出部１５０は、測光・測距ＣＰＵ１３７により選定された検出範囲に対応する画像データをＡ／Ｄ変換部１３４から抽出する。焦点位置を検出する方法は、合焦位置で画像データの高周波成分が最大振幅になるという特徴を利用して行う。ＡＦ検出部１５０は、抽出された画像データの高周波成分を１フィールド期間積分することにより、振幅値を算出する。ＡＦ検出部１５０は、測光・測距ＣＰＵ１３７がフォーカス用モータ１１０を駆動制御してフォーカスレンズ１０１ａを可動範囲内、即ち無限遠側の端点（ＩＮＦ点）から至近側の端点（ＮＥＡＲ点）の間で移動させている間に順次振幅値の計算を実行し、最大振幅を検出した時に検出値を測光・測距ＣＰＵ１３７に送信する。

測光・測距ＣＰＵ１３７は、この検出値を取得して対応する合焦位置に、フォーカスレンズ１０１ｂを移動させるようにフォーカス用モータ１１１に指令を出す。フォーカス用モータ１１１は、測光・測距ＣＰＵ１３７の指令に応じてフォーカスレンズ１０１ｂを合焦位置に移動させる（ＡＦ動作）。

測光・測距用ＣＰＵ１３７は、メインＣＰＵ２０とのＣＰＵ間通信によってレリーズスイッチ１０４と接続されており、ユーザによりレリーズスイッチ１０４が半押しされた時に、この合焦位置の検出が行われる。また、測光・測距用ＣＰＵ１３７には、ズーム用モータ１１１が接続されており、メインＣＰＵ２０が、ズームスイッチ１２７によってユーザからのＴＥＬＥ方向又はＷＩＤＥ方向へのズームの指令を取得した場合に、ズーム用モータ１１０を駆動させることにより、ズームレンズ１０１ａをＷＩＤＥ端とＴＥＬＥ端との間で移動させる。

充電・発光制御部１３８は，閃光発光管１０５ａを発光させるために電源電池６８からの電力の供給を受けて図示しない閃光発光用のコンデンサを充電したり、その閃光発光管１０５ａの発光を制御する。

充電・発光制御部１３８は，電源電池６８の充電開始、レリーズスイッチ１０４の半押し・全押し操作信号等の各種の信号や、発光量、発光タイミングを示す信号をメインＣＰＵ２０や測光・測距ＣＰＵ１３７から取り込んだことに応じ、セルフタイマランプ１０５ｃやＡＦ補助光１０５ｂへの電流供給制御を行い、所望の発光量が所望のタイミングで得られるように制御する。

具体的には、メインＣＰＵ２０あるいは測光・測距ＣＰＵ１３７から充電・発光制御部１３８へハイ（Ｈ）レベルの信号が入力されると、セルフタイマランプ１０５ｃは通電状態となり点灯する。一方、充電・発光制御部１３８へロー（Ｌ）レベルの信号が入力されると、セルフタイマランプ１０５ｃは非通電状態となり消灯する。

メインＣＰＵ２０あるいは測光・測距ＣＰＵ１３７は、Ｈ・Ｌレベル信号の出力時間の比率（デューティ比）を変化させて設定することでセルフタイマランプ１０５ｃの輝度（明るさ）を変化させる。

なお、セルフタイマランプ１０５ｃはＬＥＤで構成してもよく、ＡＦ補助光ランプ１０５ｂを構成するＬＥＤと共通にしてもよい。

メインＣＰＵ２０には、セルフタイマ回路８３が接続されている。メインＣＰＵ２０は、セルフ撮影モードが設定されている場合、レリーズスイッチ１０４の全押し信号に基づいて計時を行なう。この計時中に、メインＣＰＵ２０は測光・測距ＣＰＵ１３７を介し、残り時間に合わせて点滅速度をだんだんと早めながら、セルフタイマランプ１０５ｃを点滅させる。セルフタイマ回路８３は、計時完了後に計時完了信号をメインＣＰＵ２０に入力する。メインＣＰＵ２０は、計時完了信号に基づいて、ＣＣＤ１３２にシャッタ動作を実施させる。

通信制御部１３９には、通信ポート１０７が備えられており、この通信制御部１３９は、カメラ１００により撮影された被写体の画像信号をＵＳＢ端子が備えられたパーソナルコンピュータ等の外部装置に出力し、およびこのような外部装置からカメラ１００に画像信号を入力することにより、その外部装置との間のデータ通信を担うものである。また、このカメラ１００は、ロール状の写真フィルムに写真撮影を行なう通常のカメラが有するＩＳＯ感度１００，２００，４００，１６００等に切り替える機能を模擬した機能を有し、ＩＳＯ感度４００以上に切り替えられた場合、白バランス・γ処理部１３３の増幅器の増幅率が所定の増幅率を越えた高増幅率に設定された高感度モードとなる。通信制御部１３９は、高感度モードでの撮影中は、外部装置との通信を停止する。

また、カメラ１００には、圧縮・伸長＆ＩＤ抽出部１４３と、Ｉ／Ｆ部１４４が備えられている。圧縮・伸長＆ＩＤ抽出部１４３は、バッファメモリ１３５に格納された画像データを、バスライン１４２を介して読み出して圧縮し、Ｉ／Ｆ部１４４を経由してメモリカード２００に格納する。また、圧縮・伸長＆ＩＤ抽出部１４３は、メモリカード２００に格納された画像データの読み出しにあたり、メモリカード２００固有の識別番号（ＩＤ）を抽出し、そのメモリカード２００に格納された画像データを読み出して伸長し、バッファメモリ１３５に格納する。

バッファメモリ１３５に格納されたＹ／Ｃ信号は、圧縮・伸長＆ＩＤ抽出部１４３によって所定のフォーマットに従って圧縮された後、Ｉ／Ｆ１４４を介してメモリカード２００のようなリムーバブルメディアないしハードディスク（ＨＤＤ）７５のような内蔵型大容量記憶媒体に所定の形式（例えばExif（Exchangeable Image File Format）ファイル）で記録される。ハードディスク（ＨＤＤ）７５へのデータ記録またはハードディスク（ＨＤＤ）７５からのデータの読込みは、メインＣＰＵ２０の指令に応じてハードディスクコントローラ７４によって制御される。

また、カメラ１００には、メインＣＰＵ２０と、ＥＥＰＲＯＭ１４６と、ＹＣ／ＲＧＢ変換部１４７と、表示用のドライバ１４８とが備えられている。メインＣＰＵ２０は、このカメラ１００全体の制御を行なう。ＥＥＰＲＯＭ１４６には、このカメラ１００固有の固体データやプログラム等が格納されている。ＹＣ／ＲＧＢ変換部１４７は、ＹＣ処理部１４０で生成されたカラー映像信号ＹＣを３色のＲＧＢ信号に変換して表示用のドライバ１４８を経由して画像表示ＬＣＤ１０２に出力する。

ＣＰＵ２０は、ドライバ１４８に内蔵されたＯＳＤ信号発生回路１４８ａに対し、シャッタ速度や絞り値、撮影可能枚数、撮影日時、警告メッセージ、グラフィカルユーザインターフェイス（ＧＵＩ）等の文字及び記号情報を表示するための信号を発生させるコマンドを送る。ＯＳＤ信号発生回路１４８ａはこのコマンドに従って映像情報を出力する。ＯＳＤ信号発生回路１４８ａから出力される信号は、必要に応じてＹＣ／ＲＧＢ変換部１４７からの画像信号に混合されて、液晶パネル７１に供給される。これにより、スルー画像や再生画像に文字等が合成された合成画像が表示される。

また、カメラ１００は、ＡＣ電源から電力を得るためのＡＣアダプタ４８と電源電池６８とが着脱可能な構成となっている。電源電池６８は充電可能な二次電池、例えばニカド電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池で構成される。電源電池６８は使い切り型の一次電池、例えばリチウム電池、アルカリ電池で構成してもよい。電源電池６８は図示しない電池収納室に装填することにより、カメラ１００の各回路と電気的に接続される。

ＡＣアダプタ４８がカメラ１００に装填されＡＣ電源からＡＣアダプタ４８を介してカメラ１００に電力が供給される場合には、電源電池６８が電池収納室に装填されている場合であっても、優先的に当該ＡＣアダプタ４８から出力された電力がカメラ１００の各部に駆動用の電力として供給される。また、ＡＣアダプタ４８が装填されておらず、かつ電源電池６８が電池収納室に装填されている場合には、当該電源電池６８から出力された電力がカメラ１００の各部に駆動用の電力として供給される。

なお、図示しないが、カメラ１００には、電池収納室内に収納される電源電池６８とは別にバックアップ電池が設けられている。内蔵バックアップ電池には例えば専用の二次電池が用いられ、電源電池６８によって充電される。バックアップ電池は、電源電池６８の交換や取り外し等、電源電池６８が電池収納室に装填されていない場合、カメラ１００の基本機能に給電する。

即ち、電源電池６８又はＡＣアダプタ４８からの電源供給が停止すると、バックアップ電池がスイッチング回路（図示せず）によってＲＴＣ１５等に接続され、これらの回路に給電する。これにより、バックアップ電池２９が寿命に達しない限り、ＲＴＣ１５等の基本機能には、電源供給が間断なく継続する。

ＲＴＣ（Real Time Clock）１５は計時専用のチップであり、電源電池６８やＡＣアダプタ４８からの給電がオフされていてもバックアップ電池から電源供給を受けて継続的に動作する。

画像表示ＬＣＤ１０２には透過型又は半透過型の液晶パネル７１を背面側から照明するバックライト７０が配設されており、省電力モードの場合には、メインＣＰＵ２０によりそのバックライト７０の明るさ（輝度）がバックライトドライバ７２を介して制御され、バックライト７０の消費電力が低減されるようになっている。また、省電力モードは、光学式操作機器１２４を操作して画像表示ＬＣＤ１０２にメニュー画面を表示させ、そのメニュー画面で所定の操作を行うことによってオン／オフを設定することができるようになっている。

図４は本発明に係る光学式操作機器１２４周辺の要部構成を示す。光学式操作機器１２４は、光を発光するＬＥＤならびに電源電池６８からＬＥＤへの供給電流量の制御、ＬＥＤのオンオフのタイミング制御、ＬＥＤの発光量の制御を行うＬＥＤドライバで構成された発光部１２４−１、発光部１２４−１の発光した光が操作シート１２５で反射した反射光を受光する受光部１２４−２を備えている。本実施形態において、受光部１２４−２は操作シート１２５のパターンを被写体として撮影するＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子で構成される。以下、受光部１２４−２の被写体は操作シート１２５のストライプパターンであるものとして説明するが、指の指紋など幾何学的な特徴を有するその他の物体を被写体としてもよい。

受光部１２４−２は、ＣＧ１３６から周期的に発生されるパルスの発生タイミングごと（例えば１／６０秒ごと）に反射光を撮像信号に光電変換して白バランス・γ処理部１３３−２に出力する。白バランス・γ処理部１３３−２は撮像信号にホワイトバランス・γ調整を施してＡ／Ｄ変換部１３４−２に出力する。Ａ／Ｄ変換部１３４−２は、白バランス・γ処理部１３３−２からの撮像信号をデジタル画像データに変換してバッファメモリ１３５−２とＡＦ検出部１５０−２に出力する。Ａ／Ｄ変換部１３４−２から出力された画像データをパターンデータと呼ぶ。パターンデータは、受光部１２４−２から撮像信号が出力されるごとに、バッファメモリ１３５−２の２つの領域に交互に記憶される。これにより、撮影時刻の異なる２つのパターンデータが同時に記憶され、撮像信号が出力されるごとに古い時刻の画像データが新しいものに書き換えられる。なお、３つ以上のパターンデータを同時に記憶してもよい。

ＡＦ検出部１５０−２は、パターンデータを１画面の所定の分割エリア毎にかつ同じ色成分毎に積算平均し、さらにフレームごとに、全エリアのＲ，Ｇ，Ｂの色ごとの積算平均値Ｉｒ，Ｉｇ，Ｉｂを算出する。この積算平均値Ｉｒ，Ｉｇ，Ｉｂは受光量データとしてＲＡＭ１４９に記憶される。ＲＡＭ１４９の受光量データは、受光部１２４−２から撮像信号が出力されるごとに、ＲＡＭ１４９の２つの領域に交互に記憶される。これにより、算出時刻の異なる２つの受光量データが同時に記憶され、撮像信号が出力されるごとに古い時刻の受光量データが新しいものに書き換えられる。なお、３つ以上の受光量データを同時に記憶してもよい。

ＣＰＵ２０の実行するプログラムモジュールは、発光部１２４−１の発光量や発光開始・終了タイミングを制御する発光制御部２０ａ、指Ｆの押下による操作シート１２５の変形位置を、バッファメモリ１３５−２のパターンデータに基づいて認識する変形位置認識部２０ｂ、変形位置に応じた入力操作を認識する操作認識部２０ｃ、指Ｆの押下位置が静止している時間をパターンデータとＲＴＣ１５から出力される現在時刻データとに基づいて計算する計時部２０ｄ、は、指Ｆの押下位置に応じた動作制御を行う動作制御部２０ｅを含む。発光制御部２０ａ、変形位置認識部２０ｂ、操作認識部２０ｃ、計時部２０ｄ、動作制御部２０ｅは、ＥＥＰＲＯＭ１４６に記憶されている。

図５はパターンデータのイメージを示す。図５（ａ）に示すように、操作シート１２５に押圧力が加えられていない状態では、変形していないストライプパターンが撮影され、この形状がパターンデータとして変形位置認識部２０ｂに出力される。一方、図５（ｂ）に示すように、操作シート１２５に押圧力が加えられると、弾性的に変形することでパターンが変形し、変形したパターンが撮影され、この形状がパターンデータに変形位置認識部２０ｂに出力される。

計時部２０ｄは、操作シート１２５の変形が開始したと判断すると、直ちに計時を開始し、操作シート１２５の変形が終了したと判断すると、計時を停止し、それまでの経過時間を指Ｆの押下時間として確定する。

発光制御部２０ａは、ＲＡＭ１４９の２つの受光量データを比較することで外光の入射量の増減を判断する。外光の入射量が減少していると判断すれば、発光制御部２０ａは指Ｆが操作シート１２５上に存在していると判断して発光を開始するよう発光部１２４−１に指令する。一方、外光の入射量が増加したと判断すれば、発光制御部２０ａは指Ｆが操作シート１２５上に存在しないと判断して発光を停止するよう発光部１２４−１に指令する。これにより、指Ｆが操作シート１２５に存在しないときの発光による無駄な電力消費を抑えることができる。

操作認識部２０ｃは、変形位置認識部２０ｂの認識した操作シート１２５の変形位置に対応した押下入力操作を認識する。具体的には、図６に示すように、変形位置認識部２０ｂの認識した、上、下、左、右、右上、左上、左下、右下、中央の９つのうちいずれか１つの変形位置に対応して、上、下、左、右、右上、左上、左下、右下、中央を押下で指定する操作を認識する。

以下、図６のフローチャートを参照し、本発明に係る光学式入力操作認識動作の流れを説明する。

Ｓ１では、デジタルカメラ１００の電源スイッチ１２１がオンされると、発光制御部２０ａは、発光部１２４−１に発光を開始する指令を送る。発光部１２４−１は、この指令を受け取ると、ＬＥＤなどの発光手段を所定の発光量、所定の発光タイミングで発光させる。ただし、指Ｆが操作シート１２５上に存在しないと判断された場合は発光しないのは上述の通りである。

Ｓ２では、受光部１２４−２から撮像信号が出力されるごとに、バッファメモリ１３５−２にパターンデータが順次記憶される。

Ｓ３では、指Ｆによって操作シート１２５を押下させる。変形位置認識部２０ｂは、バッファメモリ１３５−２の２つのパターンデータを比較し、パターンデータが変化したか否かを判断することで操作シート１２５が押下されたか否かを判断する。操作シート１２５が押下されたと判断した場合はＳ４に移行し、操作シート１２５が押下されていないと判断した場合はＳ７に移行する。

Ｓ４では、変形位置認識部２０ｂは、バッファメモリ１３５−２のパターンの形状変化に応じて指Ｆの押下位置を認識する。具体的には、格子パターンパターンが拡大されている位置（図５（ｂ）の領域Ｐ）を押下位置と認識する。

Ｓ５では、操作認識部２０ｃは、押下位置に応じた入力操作を認識する。

Ｓ６では、動作制御部２０ｅは、操作認識部２０ｃの認識した入力操作に応じた動作制御を行う。例えば、上、下、左、右を指定する入力操作が認識されれば、動作制御部２０ｅは、従来の十字キーの上、下、右、左ボタンが押下されたときと同様の制御、例えば、グラフィカルユーザインターフェースのカーソルの上下左右方向への移動表示を行う指令をＯＳＤ信号発生回路１４８ａに送る。あるいは、中央を指定する入力操作が認識されれば、動作制御部２０ｅは、従来の情報位置指定キーが押下されたときと同様の制御、例えば、カーソル位置に存在するメニューの選択の確定や特定の動作モードへの移行を行う。

Ｓ７以降では、指Ｆからの反射光の光量に応じて指Ｆまでの距離を認識し、その距離に応じた動作を行う。Ｓ７では、計時部２０ｄは、所定時間Ｔ０（例えば０．２秒間）の経過を計時する。動作制御部２０ｅは、計時部２０ｄが所定時間Ｔ０を計時する間、受光量の変化があったか否かを判断する。

Ｓ８では、距離認識部２０ｂは、バッファメモリ１３５−２に記憶されたパターンデータに基づいて受光量を確定するとともに、ＥＥＰＲＯＭ１４６に記憶さている受光量−距離曲線を参照し、受光量データに対応する指Ｆの距離Ｌ（Ｌ０〜Ｌ６のいずれか）を認識する。なお、受光量は、操作シート１２５のパターンによって生じる明暗の影響を排除するため、１つのパターンデータにおける明るさの平均値とすることが好ましいが、ＡＥ演算部１５１によって算出してもよい。

図８を参照すると、受光量−距離曲線は、受光量と距離の関係を規定した曲線である。この受光量−距離曲線は、Ｌ０〜Ｌ６までの７つの離散的な距離と、受光量データによって識別される反射光の受光量との関係を規定する。

Ｓ７では、計時部２０ｄは、所定時間Ｔ０（例えば０．２秒間）の経過を計時する。動作制御部２０ｅは、所定時間Ｔ０が経過する間、受光量の変化量がほぼ０（所定の閾値未満）であるか否かを判断する。所定時間Ｔ０が経過する間、受光量の変化量がほぼ０の場合はＳ８に移行し、それ以外の場合はＳ１に戻る。

Ｓ８では、操作認識部２０ｃは、バッファメモリ１３５−２に記憶された新しい方の受光量データとＥＥＰＲＯＭ１４６に記憶さている受光量−距離曲線を参照し、受光量データに対応する指Ｆの距離Ｌ（Ｌ０〜Ｌ６のいずれか）を認識する。

図８は、操作認識部２０ｃが受光量から距離を認識するために参照する、受光量と距離の関係を規定した曲線（受光量−距離曲線）の一例を示す。この受光量−距離曲線は、Ｌ０〜Ｌ６までの７つの離散的な距離と、受光量データによって識別される反射光の受光量との関係を規定する。

Ｓ９では、距離認識部２０ｂは、さらに、所定時間Ｔ０が経過する間、受光量の変化量がほぼ０（所定の閾値未満）であるか否かを判断する。所定時間Ｔ０が経過する間、受光量の変化量がほぼ０の場合はＳ１０に移行し、それ以外の場合はＳ１に戻る。

Ｓ１０では、操作認識部２０ｃは、動作量の入力があったと認識する。これに応じ、動作制御部２０ｅは、指Ｆの距離に応じた制御を行う。例えば、動作制御部２０ｅは、指Ｆの距離に比例した繰出量でレンズ鏡胴６０を移動する指令をモータドライバ６２に出力する。

以上説明した通り、本実施形態に係るデジタルカメラ１００では、ユーザの指Ｆによって所望の位置に操作シート１２５に押圧を加えることで入力操作を行える。また、操作シート１２５に押圧を加えない場合は、操作シート１２５から指Ｆまでの距離を変えることでデジタルカメラ１００の動作量を入力することができる。

＜第２実施形態＞
第１実施形態において、所定の幾何学的パターンを印刷した操作シート１２５として、所定の幾何学的パターンの形成された弾性的なマスクを用いてもよい。

例えば図９に示すように、弾性的な格子状のマスク１２５ａ（シリコン、ウレタンなどで作成可能）が貼付された弾性的な透明フィルム１２５ｂで操作シート１２５を形成し、マスク１２５ａに形成されたパターンに対応して発光部１２４−１及び受光部１２４−２をアレイ状に並列配列した基板１１を操作シート１２５に積層する。

かつ、図１０に示すように、各発光部１２４−１から各格子を反射面として発光する。各格子に対応した受光部１２４−２による受光ができる。各格子までの距離が近くなれば、各格子からの反射光の光量が増加すると考えられるから、変形位置認識部２０ｃは、各格子に対応する受光部１２４−２の受光量から各格子の距離の遠近を認識することで、変形している格子の位置を認識できる。

デジタルカメラの正面図 デジタルカメラの背面図 デジタルカメラのブロック構成図 光学式操作機器周辺の要部構成図 パターンデータのイメージ図 変形位置認識部の認識する、上、下、左、右、右上、左上、左下、右下、中央の９つの変形位置を示す図 光学式入力操作認識動作の流れを示すフローチャート 受光量−距離曲線の一例を示す図 第２実施形態に係る操作シートの斜視図 操作シートの格子パターンに対応した発光および受光の一例を示した図操作時間と入力操作の関係を例示する図

符号の説明

２０ａ：発光制御部、２０ｂ：変形位置認識部、２０ｃ：操作認識部、２０ｄ：計時部、２０ｅ：動作制御部、１２４−１：発光部、１２４−２：受光部

Claims (2)

1. 所定の幾何学的パターンが表面に形成されておりかつ操作体の押圧に対して弾性的に変形する操作シートと、
   前記操作シートへ発光する発光部と、
   前記発光部からの光が前記操作シートに反射した反射光を受光して前記幾何学的パターンの形状を示した電気信号を出力する受光部と、
   前記受光部の出力した電気信号をデジタルデータに変換して出力するデータ変換部と、
   前記データ変換部の出力したデータに基づいて前記幾何学的パターンの形状の変化を検出する変形検出部と、
   前記変形検出部の検出した前記幾何学的パターンの形状の変化に応じた入力操作を認識する操作認識部と、
   を備える光学式操作装置。
2. 前記操作シートは前記所定の幾何学的パターンの形成された部分を除いて光透過性を有しており、
   前記操作認識部は前記変形位置検出部が前記幾何学的パターンの形状の変化を検出しない場合、前記データに基づいて前記反射光の受光量を認識し、前記反射光の受光量に従って前記操作体までの距離を認識し、前記操作体までの距離に応じた入力操作を認識する請求項１に記載の光学式操作装置。

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