JP2012047458A - 移動方向検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光センサの特性ばらつきにかかわらず、より精度よく物体の移動方向を検知することが可能な移動方向検知装置を提供する。
【解決手段】移動方向検知装置１は、マトリックス状に配置された４つのボロメータ１１〜１４と、情報処理ユニット２０とを備える。各ボロメータ１１〜１４は、基準抵抗器１１１と直列に接続され、赤外線の強度に応じて抵抗値が変化するボロメータ素子１１２と、センサ信号を微分して微分信号を取得する微分回路１１３とを備える。情報処理ユニット２０は、入力された微分信号のピークを検出するピーク検出部２３と、隣り合う第１ピークＰ１と第２ピークＰ２との時間間隔が所定時間以内の場合に、マトリックスの対角線毎にボロメータ１１〜１４の微分信号の時間的相関値を演算する時間的相関値演算部２４と、時間的相関値の積算値の正負に基づいて、物体の移動方向を判定する移動方向判定部２５とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、物体の移動方向を検知する移動方向検知装置に関する。

下記非特許文献１には、超低解像度画像から被写体の移動方向を検出する技術が開示されている。この技術では、８×８のマトリックス状（格子状）に配置され、光ガイド用のパイプによって入射光角度が限定された６４個のＣｄＳ（硫化カドミウム）素子により、まず、小領域に分割された被写体の像が取得される。そして、小領域に分割された被写体の像に対して、昆虫の視覚情報処理モデルであるＥＭＤ（Ｅｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｏｔｉｏｎ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）が適用され、被写体の移動方向（動作）が検出される。

今川雅人、中村栄治、沢田克敏、「超低解像度動きセンサの開発」、信学技報、社団法人電子情報通信学会、ＰＲＭＵ２００５−２７６（２００６−３）、ｐ．１１５−１２０

上述したＥＭＤは、遅延比較器とも呼ばれ、異なる２点で観察した信号を時間をずらして比較することにより信号の動き方向を検出する仕組みである。すなわち、ＥＭＤでは、信号が時間経過に伴いどれだけ移動したかを信号の自己相関のチェックにより推定する。このように、ＥＭＤの計算は信号の自己相関を求めるものであるため、非特許文献１記載の技術では、各ＣｄＳ素子のオフセットの影響を防ぐために、信号からＤＣ成分を除去している。

具体的には、非特許文献１記載の技術では、ＥＭＤの演算において、６４個のＣｄＳ素子の出力の平均値（フレーム内平均輝度値）をセンサ出力のＤＣ成分とし、各ＣｄＳ素子の出力から当該ＤＣ成分を除去している。そのため、ＣｄＳ素子毎にオフセットや温度ドリフトなどの特性にばらつきがあると、平均値から求められるＤＣ成分が正確な値とならないため、ＥＭＤの演算結果に誤差が生じるおそれがある。

本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、光センサの特性ばらつきにかかわらず、より精度よく物体の移動方向を検知することが可能な移動方向検知装置を提供することを目的とする。

本発明に係る移動方向検知装置は、光の強度に応じたセンサ信号を出力する複数の光センサと、複数の光センサそれぞれから出力されたセンサ信号を微分して微分信号を取得する微分手段と、微分手段により取得された微分信号のピークを検出するピーク検出手段と、ピーク検出手段により検出された隣り合う第１ピークと第２ピークとの時間間隔が所定時間以内の場合に、複数の微分信号のうち、異なる光センサにおける微分信号の時間的相関値を演算する相関値取得手段と、相関値取得手段により求められた時間的相関値に基づいて、物体の移動方向を判定する移動方向判定手段とを備えることを特徴とする。

本発明に係る移動方向検知装置によれば、信号の時間的相関値を求める際に、光センサから出力されたセンサ信号が微分されて得られる微分信号が用いられるため、光センサのオフセットばらつきなど影響を無視することができる。よって、光センサの特性ばらつきにかかわらず、より精度よく物体の移動方向を検知することが可能となる。ところで、微分信号を用いる場合には、例えば、物体が光センサ上にあったとしても、その物体が動いていないときには微分信号がゼロとなる。したがって、例えば、手などをセンサ上まで動かして止めた場合と、センサ上に何もない場合との区別がつかない。この問題に対して、本発明に係る移動方向検知装置によれば、微分信号に２つのピークが現れ、かつ、第１ピークと第２ピークとの時間間隔が予め定められた所定時間内に収まっている場合に、時間的相関値に基づいて移動方向が判定されるため、例えば手などの物体が近づいてから離れるときの移動方向のみを的確に検出することが可能となる。

本発明に係る移動方向検知装置では、上記複数の光センサが、マトリックス状に配列されていることが好ましい。

また、本発明に係る移動方向検知装置では、相関値取得手段が、マトリックス状に配列された光センサのうち、マトリックスの対角線上に位置する異なる光センサについて、微分信号の時間的相関値を演算し、移動方向判定手段が、互いに直交する対角線毎に算出された時間的相関値の正負の組合せに基づいて、物体の移動方向を判定することが好ましい。

このようにすれば、マトリックス状に配列された光センサのうち、行上・列上に位置する光センサを用いて時間的相関値の比から移動方向を判定する場合と比較して、時間的相関値の誤差の影響を受け難く、移動方向の誤判定をより低減することが可能となる。

本発明に係る移動方向検知装置では、相関値取得手段が、第２ピークが検出された後の所定期間、時間的相関値を積算し、移動方向判定手段が、時間的相関値の積算値の正負に基づいて物体の移動方向を判定することが好ましい。

この場合、第２ピークが検出された後、時間的相関値を演算する際の時間遅れを考慮した所定期間に時間的相関値の積算が行われるため、移動方向の誤判定を低減することができる。また、所定期間、時間的相関値が積算されるため、一点の時間的相関値を用いて移動方向を判定する場合と比較して、より誤判定を低減することが可能となる。

なお、本発明に係る移動方向検知装置では、上記光センサとして、ボロメータが好適に用いられる。

本発明によれば、光センサの特性ばらつきにかかわらず、より精度よく物体の移動方向を検知することが可能となる。

実施形態に係る移動方向検知装置の構成を示すブロック図である。 ボロメータ素子の出力波形、微分回路の出力波形、及び各ボロメータの検出信号の和の一例を示す図である。 ＥＭＤの概念図である。 Ｘ・Ｙ座標系での時間的相関値（動きベクトル）の算出方法を説明するための図である。 Ａ・Ｂ座標系での時間的相関値（動きベクトル）の算出方法を説明するための図である。 Ａ・Ｂ座標系での時間的相関値（動きベクトル）の符号と移動方向との関係を示す図である。 実施形態に係る移動方向検知装置による移動方向判定処理の処理手順を示すフローチャートである。 （ａ）は手の移動方向を示し、（ｂ）は各ボロメータの出力波形（Ａ／Ｄ値）を示すグラフであり、（ｃ）は時間的相関値（ＥＭＤ値）を示すグラフである。 （ａ）は手の移動方向を示し、（ｂ）は各ボロメータの出力波形（Ａ／Ｄ値）を示すグラフであり、（ｃ）は時間的相関値（ＥＭＤ値）を示すグラフである。 （ａ）は手の移動方向を示し、（ｂ）は各ボロメータの出力波形（Ａ／Ｄ値）を示すグラフであり、（ｃ）は時間的相関値（ＥＭＤ値）を示すグラフである。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、各図において、同一要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。

まず、図１を用いて、実施形態に係る移動方向検知装置１の構成について説明する。図１は、移動方向検知装置１の構成を示すブロック図である。

移動方向検知装置１は、装置上方を移動する、例えば人の手などの物体の移動方向（動き）を非接触で検知するものである。そのために、移動方向検知装置１は、例えば人の手などから入射される赤外線の変化量に応じた電気信号（検出信号）を出力する微分出力型の４つのボロメータ１１，１２，１３，１４、及び、該４つのボロメータ１１〜１４から出力された検出信号を処理して、手などの物体の移動方向を検知する情報処理ユニット２０を備えている。この情報処理ユニット２０は、マルチプレクサ２１、Ａ／Ｄ変換部２２、ピーク検出部２３、時間的相関値演算部２４、及び移動方向判定部２５を有している。以下、各構成要素について詳細に説明する。

４つのボロメータ１１〜１４は、縦横２個ずつのマトリックス状（格子状）に配列され、赤外線透過窓が設けられた筒状のメタルケース１０内に収められている。なお、以下、マトリックス状に配置された４つのボロメータ１１〜１４をボロメータアレイと呼ぶこともある。各ボロメータ１１〜１４の構成はすべて同一であるので、ここでは、ボロメータ１１を例にして、その構成を説明する。ボロメータ１１は、基準抵抗器１１１、ボロメータ素子１１２、微分回路１１３、及び増幅回路１１４を備えている。

ボロメータ素子１１２は、抵抗変化型の赤外線検出素子であり、外部から赤外線を受けると温度が上昇して抵抗値が変化する。すなわち、例えば手などを近づけたり遠ざけたりした場合、手とボロメータ素子１１２との距離に応じて、入射される赤外線の強度が変化し、抵抗値が変化する。ボロメータ素子１１２は、特許請求の範囲に記載の光センサに相当する。

ボロメータ素子１１２は、基準抵抗器１１１と直列に接続されている。より詳細には、基準抵抗器１１１の一端は、電源ＶＣＣに接続されており、他端が、ボロメータ１１２の一端と接続されている。また、ボロメータ１１２の他端はグランドに接続されている。よって、基準抵抗器１１１とボロメータ素子１１２との接続点には、基準抵抗器１１１の抵抗値とボロメータ素子１１２の抵抗値との比率に応じた電圧値、すなわち、ボロメータ素子１１２の抵抗値の変化に応じた電圧値が現れる（図２上段を参照）。基準抵抗器１１１とボロメータ素子１１２との接続点は、微分回路１１３に接続されており、ボロメータ素子１１２の抵抗値の変化に応じた電圧値（センサ信号）が微分回路１１３に入力される。

微分回路１１３は、ボロメータ素子１１２から出力されるセンサ信号を微分して微分信号を取得するものであり、特許請求の範囲に記載の微分手段に相当する。微分回路１１３としては、例えば、オペアンプ、抵抗器、コンデンサで構成される微分回路や、ＲＣ微分回路などの公知のものを用いることができる。例えば、ボロメータ１１〜１４上で手を移動させた場合、微分回路１１３の出力波形は、図２の中段に示されるように、手が近づいて来るときに正（プラス）方向に立ち上がり、手が離れて行くときに負（マイナス）方向に立ち下がる。また、手がボロメータ１１〜１４上を移動しているとき、すなわちボロメータ１１〜１４に入射される赤外線の強さが略変化しないときには、微分回路１１３の出力波形は、ゼロとなる。微分回路１１３により生成された微分信号は、増幅部１１４に出力される。

増幅部１１４は、例えばオペアンプ等を用いた増幅器により構成され、微分回路１１３から出力された微分信号を増幅する。増幅部１１４で増幅された微分信号（検出信号）は、情報処理ユニット２０に出力される。

情報処理ユニット２０は、ボロメータ１１〜１４と接続されており、上述したように、ボロメータ１１〜１４から入力される検出信号を処理して、例えば人の手などの動きの方向（移動方向）を判断するものである。情報処理ユニット２０は、入力インターフェースとしてのマルチプレクサ２１並びにＡ／Ｄ変換部２２、及び、Ａ／Ｄ変換部２２を介して入力される検出信号に対して演算処理を行うマイクロプロセッサ、該マイクロプロセッサに各処理を実行させるためのプログラムやデータを記憶するＲＯＭ、演算結果などの各種データを一時的に記憶するＲＡＭ、及びデータがバックアップされているバックアップＲＡＭなどにより構成されている。

情報処理ユニット２０では、ＲＯＭに記憶されているプログラムが、マイクロプロセッサによって実行されることにより、ピーク検出部２３、時間的相関値演算部２４、及び移動方向判定部２５の機能が実現される。なお、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどはそれぞれ独立したチップから構成されていてもよいし、これらが１つのチップに収められたマイクロコンピュータ（マイコン）により構成されていてもよい。

マルチプレクサ２１は、４つのボロメータ１１〜１４の中から、Ａ／Ｄ変換を行うボロメータ１１〜１４を選択して切替えるものである。マルチプレクサ１２は、マイクロプロセッサからの制御信号に基づいて、入力するボロメータ１１〜１４を切替える。マルチプレクサ２１により選択されたボロメータ１１〜１４からの検出信号（微分信号）は、Ａ／Ｄ変換部２２に送られる。

Ａ／Ｄ変換部２２は、Ａ／Ｄコンバータにより構成され、マルチプレクサ２１により選択されたボロメータ１１〜１４からの検出信号（微分信号）を所定のサンプリング周期でディジタルデータに変換する。ディジタル変換された検出信号は、ピーク検出部２３に出力される。

ピーク検出部２３は、取り込まれた４つのボロメータ１１〜１４の検出信号の和を求めるとともに、求められた検出信号の和のピークを時系列的に検出する。また、ピーク検出部２３は、検出したピークの時刻を取得する（図２下段参照）。すなわち、ピーク検出部２３は、特許請求の範囲に記載のピーク検出手段として機能する。より具体的には、ピーク検出部２３は、初期化（リセット）された状態から、Ａ／Ｄ変換された値が読み込まれる毎に、読み込まれたＡ／Ｄ値とＲＡＭに保持されている最大値とを比較し、より大きい方の値を新たな最大値として保持（ピークホールド）する。そして、最大値を順次更新して行き、Ａ／Ｄ値が下がり出したときに保持されている最大値をピークとし、当該最大値をピーク値とする。ピーク検出部２３は、このピーク検出処理を検出信号波形に対して行うことにより、極性が異なる２つのピーク、すなわちプラス側のピークとマイナス側のピークを時系列的に取得する。ここで、図２の下段に示されるように、先（時刻ｔ１）に検出された正のピークを第１ピークＰ１とし、次（時刻ｔ２）に検出されたピークを第２ピークＰ２とする。

また、ピーク検出部２３は、第１ピークＰ１の時刻ｔ１と第２ピークＰ２の時刻ｔ２とに加え、第２ピークＰ２のピーク値ｙ２を取得して一時的に記憶する。なお、ピークの時刻として、Ａ／Ｄ変換のサンプリング回数を用いてもよい。すなわち、Ａ／Ｄ変換は一定のサンプリング周期で行われているため、Ａ／Ｄ変換が行われた回数（サンプリング回数）をカウントしておき、ピークが検出された時点のカウンタ値を時刻として取得する。その場合、時刻の単位（１ＬＳＢ）は、１／サンプリング周期秒となる。ピーク検出部２３により検出された第１ピークＰ１の時刻ｔ１、及び第２ピークＰ２の時刻ｔ２とピーク値ｙ２は、時間的相関値演算部２４へ出力される。

時間的相関値演算部２４は、ピーク検出部２３により検出された第１ピークＰ１と第２ピークＰ２との時間間隔（ｔ２−ｔ１）が所定時間（例えば数秒）以内の場合に、ボロメータ１１〜１４の検出信号の時間的相関値を演算する。その際、時間的相関値演算部２４は、マトリックス状に配列されたボロメータ１１〜１４のうち、マトリックスの対角線上に位置する異なるボロメータ１１〜１４の検出信号の時間的相関値を演算する。また、時間的相関値演算部２４は、第２ピークＰ２が検出された後の所定期間、算出された時間的相関値を積算する。ここで、本実施形態では、上記所定期間として、第２ピークＰ２のピーク値をｙ２としたとき、第２ピークＰ２検出後、ボロメータ１１〜１４の検出信号の和が「０．７×ｙ２〜０．６×ｙ２」となる期間を設定した。例えば、第２ピークＰ２のピーク値ｙ２のＡ／Ｄ値が２０００とした場合には、上記所定期間は、検出信号の和のＡ／Ｄ値が１４００〜１２００を取る期間となる。時間的相関値演算部２４は、特許請求の範囲に記載の相関値取得手段として機能する。

時間的相関値（動きベクトル）の計算には、昆虫の複眼で得られた像の動きの方向を検知するモデルであるＥＭＤ（Ｅｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｏｔｉｏｎ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）を用いた。ＥＭＤは、隣接する２つのレセプタの明暗情報を用いて時間的相関値を計算するモデルであり、その概念図を図３に示す。ＥＭＤの計算式は、次式（１）で表される。
Ｄ（ｔ）＝Ａ（ｔ）・Ｂ（ｔ−Δｔ）−Ａ（ｔ−Δｔ）・Ｂ（ｔ） ・・・（１）
図３において、レセプタ上を物体が右から左（図３上部の矢印方向）へ移動したときには、相関値Ｄ（ｔ）は正となり、レセプタ上を物体が左から右へ移動したときには、相関値Ｄ（ｔ）は負となる。これを一次元の動きベクトルとする。

上述した、ＥＭＤを用いて二次元の動きベクトルを求めるには、図４に示されるように、Ｘ軸方向（行方向）に並んだ２組のボロメータ１１，１２、ボロメータ１３，１４の時間的相関値Ｄｘ（ｔ）と、Ｙ軸方向（列方向）に並んだ２組のボロメータ１３，１１、ボロメータ１４，１２の時間的相関値Ｄｙ（ｔ）とを合わせて二次元の動きベクトル（Ｄｘ（ｔ），Ｄｙ（ｔ））とする。

より詳細には、次式（２）に基づいて、Ｘ軸方向（行方向）のボロメータ１１とボロメータ１２との時間的相関値（ＥＭＤ）、及び、ボロメータ１３とボロメータ１４との時間的相関値（ＥＭＤ）を算出し、双方の和をＸ軸方向の時間的相関値Ｄ_Ｘ（ｔ）とする。一方、次式（３）に基づいて、Ｙ軸方向（列方向）のボロメータ１１とボロメータ１３との時間的相関値（ＥＭＤ）、及び、ボロメータ１２とボロメータ１４の時間的相関値（ＥＭＤ）を算出し、双方の和をＹ軸方向の時間的相関値Ｄ_Ｙ（ｔ）とする。

Ｄ_Ｘ（ｔ）＝Ｓ_２（ｔ）・Ｓ_１（ｔ−Δｔ）−Ｓ_２（ｔ−Δｔ）・Ｓ_１（ｔ）
＋Ｓ_４（ｔ）・Ｓ_３（ｔ−Δｔ）−Ｓ_４（ｔ−Δｔ）・Ｓ_３（ｔ） ・・・（２）
Ｄ_Ｙ（ｔ）＝Ｓ_１（ｔ）・Ｓ_３（ｔ−Δｔ）−Ｓ_１（ｔ−Δｔ）・Ｓ_３（ｔ）
＋Ｓ_２（ｔ）・Ｓ_４（ｔ−Δｔ）−Ｓ_２（ｔ−Δｔ）・Ｓ_４（ｔ） ・・・（３）
ただし、Ｓ_１はボロメータ１１の検出信号、Ｓ_２はボロメータ１２の検出信号、Ｓ_３はボロメータ１３の検出信号、Ｓ_４はボロメータ１４の検出信号である。
そして、Ｘ軸方向の時間的相関値Ｄ_Ｘ（ｔ）と、Ｙ軸方向の時間的相関値Ｄ_Ｙ（ｔ）とから動きベクトル（Ｄ_Ｘ（ｔ），Ｄ_Ｙ（ｔ））が取得される。

一方、図５に示されるように、マトリックスの対角線（Ａ軸・Ｂ軸）上に並んだ２組のボロメータ１１，１４、及び、ボロメータ１３，１２を組み合わせて、二次元の動きベクトルを求めることもできる。なお、本実施形態では、この方法を採用した。なお、図５に示されるように、Ａ軸は（ｘ，ｙ）＝（１，−１）の方向、Ｂ軸は（ｘ，ｙ）＝（１，１）の方向とする。

この場合、動きベクトルは、ボロメータ１１とボロメータ１４とのＥＭＤの計算値をＡ軸方向の時間的相関値Ｄ_Ａ（ｔ）とし、ボロメータ１２とボロメータ１３とのＥＭＤの計算値をＢ軸方向の時間的相関値Ｄ_Ｂ（ｔ）とし、（Ｄ_Ａ（ｔ），Ｄ_Ｂ（ｔ））で定められる。具体的には、Ａ軸方向の時間的相関値Ｄ_Ａ（ｔ）は、次式（４）に基づいて算出され、Ｂ軸方向の時間的相関値Ｄ_Ｂ（ｔ）は、次式（５）に基づいて算出される。
Ｄ_Ａ（ｔ）＝Ｓ_４（ｔ）・Ｓ_１（ｔ−Δｔ）−Ｓ_４（ｔ−Δｔ）・Ｓ_１（ｔ） ・・・（４）
Ｄ_Ｂ（ｔ）＝Ｓ_２（ｔ）・Ｓ_３（ｔ−Δｔ）−Ｓ_２（ｔ−Δｔ）・Ｓ_３（ｔ） ・・・（５）

時間的相関値演算部２４は、算出した時間的相関値Ｄ_Ａ（ｔ），Ｄ_Ｂ（ｔ）を、上述した所定期間の間、積算する。そして、積算された時間的相関値Ｄ_Ａ（ｔ），Ｄ_Ｂ（ｔ）は、移動方向判定部２５に出力される。

移動方向判定部２５は、時間的相関値演算部２４により求められた、マトリックスの対角線（Ａ軸・Ｂ軸）毎に算出された時間的相関値Ｄ_Ａ（ｔ），Ｄ_Ｂ（ｔ）の積算値の正負に基づいて、例えば人の手などの物体の移動方向を判定する。すなわち、移動方向判定部２５は、特許請求の範囲に記載の移動方向判定手段として機能する。ここで、Ａ・Ｂ座標系での時間的相関値の正負と移動方向との関係を図６に示す。なお、図６中の一点鎖線の円は、４つのボロメータ１１〜１４それぞれの検出範囲を示す。また、図６中では、（Ｄ_Ａ（ｔ），Ｄ_Ｂ（ｔ））を（Ａ，Ｂ）と簡略化して表示した。

移動方向判定部２５では、Ａ軸・Ｂ軸の時間的相関値Ｄ_Ａ（ｔ），Ｄ_Ｂ（ｔ）の積算値の正負に基づいて４方向の判定を行う。すなわち、移動方向判定部２５では、図６に示されるように、（Ａ，Ｂ）＝（＋，＋）のとき右方向、（Ａ，Ｂ）＝（−，＋）のとき上方向、（Ａ，Ｂ）＝（−，−）のとき左方向、（Ａ，Ｂ）＝（＋，−）のとき下方向に物体が移動したと判定する。なお、移動方向判定部２５により判定された移動方向を示す情報は、動きの有無を示す情報と併せて、外部の電子機器などへ出力される。

次に、図７を参照しつつ、移動方向検知装置１の動作について説明する。図７は、移動方向検知装置１による移動方向判定処理の処理手順を示すフローチャートである。なお、本処理は、情報処理ユニット２０において、所定の周期で繰り返し実行される。

ステップＳ１００では、４つのボロメータ１１〜１４の検出信号の和について、第１ピークＰ１が既に検出済みであるか否かについての判断が行われる。ここで、第１ピークＰ１が検出済みである場合には、ステップＳ１０６に処理が移行する。一方、第１ピークＰ１がまだ検出されていないときには、ステップＳ１０２に処理が移行する。

ステップＳ１０２では、４つのボロメータ１１〜１４の検出信号の和について、第１ピークＰ１が検出されたか否かについての判断が行われる。ここで、第１ピークＰ１が検出された場合には、ステップＳ１０４において、第１ピークＰ１が検出されてから所定時間（例えば５秒）経過したか否かを判定するためのタイマが起動された後、ステップＳ１０６に処理が移行する。一方、第１ピークＰ１が検出されていないときには、一旦、本処理から抜ける。

ステップＳ１０６では、第１ピークＰ１が検出されてから所定時間経過したか否かを判定するためのタイマがタイムアウトしたか否か、すなわち、第１ピークＰ１が検出されてから所定時間経過したか否かについての判断が行われる。ここで、タイマがタイムアウトしていない場合には、ステップＳ１０８に処理が移行する。一方、タイマがタイムアウトしたときには、一旦、本処理から抜ける。

ステップＳ１０８では、第２ピークＰ２が検出されたか否かについての判断が行われる。ここで、第２ピークＰ２が検出された場合には、ステップＳ１１０に処理が移行する。一方、第２ピークＰ２が検出されていないときには、一旦、本処理から抜ける。

ステップＳ１１０では、第２ピークＰ２検出後の所定期間の間、Ａ軸方向の時間的相関値Ｄ_Ａ（ｔ）と、Ｂ軸方向の時間的相関値Ｄ_Ｂ（ｔ）とが演算されるとともに、算出された時間的相関値Ｄ_Ａ（ｔ），Ｄ_Ｂ（ｔ）が積算される。なお、Ａ軸方向の時間的相関値Ｄ_Ａ（ｔ）、及びＢ軸方向の時間的相関値Ｄ_Ｂ（ｔ）の求め方は上述した通りであるので、ここでは詳細な説明を省略する。

続いて、ステップＳ１１２では、ステップＳ１１０において求められた、Ａ軸方向の時間的相関値Ｄ_Ａ（ｔ）、及びＢ軸方向の時間的相関値Ｄ_Ｂ（ｔ）それぞれの正負に基づいて、物体の移動方向が判定される。なお、移動方向の判定方向は上述した通りであるので、ここでは詳細な説明を省略する。その後、本処理から一旦抜ける。

ここで、図８〜１０を参照しつつ、移動方向検知装置１による、人の手の移動方向の検知結果を示す。まず、図８を参照しつつ、ボロメータアレイ上で、手を右から左へ動かした場合の検知結果について説明する。図８（ａ）は、手の移動方向、すなわち、手が右から左へ動かされたことを示している。図８（ｂ）は、４つのボロメータ１１〜１４の出力波形（検出信号の変化）を示すグラフである。グラフの横軸は時刻、縦軸は検出信号のＡ／Ｄ値である。図８（ｂ）に示されるように、所定時間内に第１ピークＰ１及び第２ピークＰ２が検出されている。

図８（ｃ）はＡ軸及びＢ軸方向の時間的相関値（ＥＭＤ値）Ｄ_Ａ（ｔ），Ｄ_Ｂ（ｔ）の変化を示すグラフである。グラフの横軸は時刻、縦軸は時間的相関値（ＥＭＤ値）である。なお、移動方向を判定する際には、上述したように、第２ピークＰ２検出後、ボロメータ１１〜１４の検出信号の和が「０．７×ｙ２〜０．６×ｙ２」となる期間、時間的相関値Ｄ_Ａ（ｔ），Ｄ_Ｂ（ｔ）を積算した。図８（ｃ）に示されるように、第２ピークＰ２検出後の所定期間の時間的相関値Ｄ_Ａ（ｔ），Ｄ_Ｂ（ｔ）は、（Ａ，Ｂ）＝（−，−）となっており、左方向に移動したと判定される（図６参照）。よって、移動方向検知装置１による移動方向の判定結果と、実際の手の動きとが一致することが確認された。

次に、図９を参照しつつ、ボロメータアレイに対して、手を下から近づけ右に離した場合の検知結果について説明する。図９（ａ）は、手の移動方向、すなわち、手が下から近づき右方向に離れたことを示している。図９（ｂ）は、４つのボロメータ１１〜１４の出力波形（検出信号の変化）を示すグラフである。グラフの横軸は時刻、縦軸は検出信号のＡ／Ｄ値である。図９（ｂ）に示されるように、所定時間内に第１ピークＰ１及び第２ピークＰ２が検出されている。

図９（ｃ）はＡ軸及びＢ軸方向の時間的相関値（ＥＭＤ値）Ｄ_Ａ（ｔ），Ｄ_Ｂ（ｔ）の変化を示すグラフである。グラフの横軸は時刻、縦軸は時間的相関値（ＥＭＤ値）である。なお、移動方向を判定する際には、上述したように、第２ピークＰ２検出後、ボロメータ１１〜１４の検出信号の和が「０．７×ｙ２〜０．６×ｙ２」となる期間、時間的相関値Ｄ_Ａ（ｔ），Ｄ_Ｂ（ｔ）を積算した。図９（ｃ）に示されるように、第２ピークＰ２検出後の所定期間の時間的相関値Ｄ_Ａ（ｔ），Ｄ_Ｂ（ｔ）は、（Ａ，Ｂ）＝（＋，＋）となっており、右方向に移動したと判定される（図６参照）。よって、移動方向検知装置１による移動方向の判定結果と、実際の手の動きとが一致することが確認された。

続いて、図１０を参照しつつ、ボロメータアレイに対して、手を右から近づけ下に離した場合の検知結果について説明する。図１０（ａ）は、手の移動方向、すなわち、手が右から近づき下方向に離れたことを示している。図１０（ｂ）は、４つのボロメータ１１〜１４の出力波形（検出信号の変化）を示すグラフである。グラフの横軸は時刻、縦軸は検出信号のＡ／Ｄ値である。図１０（ｂ）に示されるように、所定時間内に第１ピークＰ１及び第２ピークＰ２が検出されている。

図１０（ｃ）はＡ軸及びＢ軸方向の時間的相関値（ＥＭＤ値）Ｄ_Ａ（ｔ），Ｄ_Ｂ（ｔ）の変化を示すグラフである。グラフの横軸は時刻、縦軸は時間的相関値（ＥＭＤ値）である。なお、移動方向を判定する際には、上述したように、第２ピークＰ２検出後、ボロメータ１１〜１４の検出信号の和が「０．７×ｙ２〜０．６×ｙ２」となる期間、時間的相関値Ｄ_Ａ（ｔ），Ｄ_Ｂ（ｔ）を積算した。図１０（ｃ）に示されるように、第２ピークＰ２検出後の所定期間の時間的相関値Ｄ_Ａ（ｔ），Ｄ_Ｂ（ｔ）は、（Ａ，Ｂ）＝（＋，−）となっており、下方向に移動したと判定される（図６参照）。よって、移動方向検知装置１による移動方向の判定結果と、実際の手の動きとが一致することが確認された。

本実施形態によれば、信号の時間的相関値Ｄ_Ａ（ｔ），Ｄ_Ｂ（ｔ）を求める際に、ボロメータ素子１１２から出力されたセンサ信号が微分されて得られる微分信号が用いられるため、ボロメータ素子１１２（ボロメータ１１〜１４）のオフセットばらつきなど影響を無視することができる。よって、ボロメータ素子１１２（ボロメータ１１〜１４）の特性ばらつきにかかわらず、より精度よく物体の移動方向を検知することが可能となる。

ところで、微分信号を用いる場合には、例えば、物体がボロメータ１１〜１４上にあったとしても、その物体が動いていないときには微分信号がゼロとなる。したがって、例えば、手などをボロメータ１１〜１４上まで動かして止めた場合と、ボロメータ１１〜１４上に何もない場合との区別がつかない。この問題に対して、本実施形態によれば、微分信号に２つのピークが現れ、かつ、第１ピークＰ１と第２ピークＰ２との時間間隔（ｔ２−ｔ１）が予め定められた所定時間（数秒程度）内に収まっている場合に、時間的相関値Ｄ_Ａ（ｔ），Ｄ_Ｂ（ｔ）に基づいて移動方向が判定されるため、例えば手などの物体が近づいてから離れるときの移動方向のみを的確に検出することが可能となる。

また、本実施形態によれば、マトリックス状に配列されたボロメータ１１〜１４のうち、マトリックスの対角線（Ａ軸・Ｂ軸）上に位置するボロメータ１１〜１４毎に算出された時間的相関値Ｄ_Ａ（ｔ），Ｄ_Ｂ（ｔ）の正負に基づいて、物体の移動方向が判定される。そのため、マトリックス状に配列されたボロメータ１１〜１４のうち、行上・列上（Ｘ軸上・Ｙ軸上）に位置するボロメータ１１〜１４を用いて時間的相関値Ｄ_Ｘ（ｔ）、Ｄ_Ｙ（ｔ）の比から移動方向を判定する場合と比較して、時間的相関値Ｄ_Ａ（ｔ），Ｄ_Ｂ（ｔ）の誤差の影響を受け難く、移動方向の誤判定をより低減することが可能となる。

本実施形態によれば、第２ピークＰ２が検出された後の所定期間、時間的相関値Ｄ_Ａ（ｔ），Ｄ_Ｂ（ｔ）が積算され、その積算値の正負に基づいて物体の移動方向が判定される。この場合、第２ピークＰ２が検出された後、時間的相関値Ｄ_Ａ（ｔ），Ｄ_Ｂ（ｔ）を演算する際の時間遅れを考慮した所定期間に時間的相関値Ｄ_Ａ（ｔ），Ｄ_Ｂ（ｔ）の積算が行われるため、移動方向の誤判定を低減することができる。また、所定期間、時間的相関値Ｄ_Ａ（ｔ），Ｄ_Ｂ（ｔ）が積算されるため、一点の時間的相関値Ｄ_Ａ（ｔ），Ｄ_Ｂ（ｔ）を用いて移動方向を判定する場合と比較して、より誤判定を低減することが可能となる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、４つのボロメータ１１〜１４を２行２列のマトリックス状に配置したが、ボロメータの数は４つには限られない。また、ボロメータの配置は２行２列に限られることなく、ｍ行ｎ列のマトリックス状であってもよい。さらに、複数のボロメータの配置は、マトリックス状に限られることなく、例えば千鳥状に配置されていてもよい。

また、上記実施形態では、光センサとして赤外線を感知するボロメータ素子１１２を用いたが、光センサはボロメータ素子１１２には限られない。例えば、光センサとして、ＣｄＳ素子などを用いることもできる。また、上記実施形態では、ボロメータ１１〜１４の出力を微分回路１１３により微分したが、微分信号出力型の光センサを用いてもよい。その場合、当該光センサが、特許請求の範囲に記載の光センサ及び微分手段に相当する。さらに、ハードウェアとしての微分回路１１３に代えて、Ａ／Ｄ変換後にソフト的に微分処理を行う構成としてもよい。

上記実施形態では、Ａ軸・Ｂ軸の時間的相関値Ｄ_Ａ（ｔ），Ｄ_Ｂ（ｔ）の正負に基づいて、４方向の移動方向を検知したが、動きベクトル（Ｄ_Ａ（ｔ），Ｄ_Ｂ（ｔ））に基づいて、物体の移動角度を検知する構成としてもよい。

また、上述した、時間的相関値Ｄ_Ａ（ｔ），Ｄ_Ｂ（ｔ）を積算する所定期間は、上記実施形態に限られることなく、例えば、検知精度や処理負荷等を考慮して任意に設定することができる。

１ 移動方向検知装置
１０ メタルケース
１１，１２，１３，１４ ボロメータ
１１１ 基準抵抗器
１１２ ボロメータ素子
１１３ 微分回路
１１４ 増幅回路
２０ 情報処理ユニット
２１ マルチプレクサ
２２ Ａ／Ｄ変換部
２３ ピーク検出部
２４ 時間的相関値演算部
２５ 移動方向判定部

Claims (5)

1. 光の強度に応じたセンサ信号を出力する複数の光センサと、
   前記複数の光センサそれぞれから出力された前記センサ信号を微分して微分信号を取得する微分手段と、
   前記微分手段により取得された前記微分信号のピークを検出するピーク検出手段と、
   前記ピーク検出手段により検出された隣り合う第１ピークと第２ピークとの時間間隔が所定時間以内の場合に、前記複数の微分信号のうち、異なる光センサにおける微分信号の時間的相関値を演算する相関値取得手段と、
   前記相関値取得手段により求められた前記時間的相関値に基づいて、物体の移動方向を判定する移動方向判定手段と、を備えることを特徴とする移動方向検知装置。
2. 前記複数の光センサは、マトリックス状に配列されていることを特徴とする請求項１に記載の移動方向検知装置。
3. 前記相関値取得手段は、前記マトリックス状に配列された光センサのうち、マトリックスの対角線上に位置する異なる光センサについて、微分信号の時間的相関値を演算し、
   前記移動方向判定手段は、互いに直交する前記対角線毎に算出された時間的相関値の正負の組合せに基づいて、物体の移動方向を判定することを特徴とする請求項２に記載の移動方向検知装置。
4. 前記相関値取得手段は、前記第２ピークが検出された後の所定期間、前記時間的相関値を積算し、
   前記移動方向判定手段は、前記時間的相関値の積算値の正負に基づいて物体の移動方向を判定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の移動方向検知装置。
5. 前記光センサは、ボロメータであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の移動方向検知装置。
   

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