JP2014512031A5

JP2014512031A5 -

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Publication number: JP2014512031A5
Application number: JP2013558023A
Authority: JP
Filing date: 2012-02-24
Publication date: 2015-12-10
Anticipated expiration: 2032-02-24

Description

ユーザの手または指など、カメラの視野内に配置された物体の空間における位置を検出することが可能な３次元奥行き（すなわち、タイム・オブ・フライト（ｔｉｍｅ−ｏｆ−ｆｌｉｇｈｔ）または構造化光）カメラシステムが導入されている。ところが、観測視野が円錐形であり、ディスプレイ画面が矩形であることから、不検出領域が形成され、ディスプレイ画面の全範囲を取り込むためには複数のカメラを利用することが必要となる。これによって、インタラクティブ・ディスプレイには、複雑さおよびコストを増大させるハードウェア要件および計算要件が追加される。あるいは、カメラがディスプレイ画面から遠く離れていれば、一つのカメラでディスプレイ画面の全範囲をカバーすることができる。しかし、この場合、カメラの位置検出能力および精度が大幅に低下する。

３次元奥行きカメラの視野の上面図および側面図である。ディスプレイの正面図であり、単一の３次元奥行きカメラの視野および不検出領域を示している。ディスプレイの正面図であり、本発明の第１の実施形態による単一の３次元奥行きカメラの視野を示している。ディスプレイの正面図であり、本発明の第２の実施形態による単一の３次元奥行きカメラを示している。ディスプレイの正面図であり、本発明の第３の実施形態による単一の３次元奥行きカメラの視野を示している。ディスプレイの正面図であり、本発明の第４の実施形態による単一の３次元奥行きカメラの視野を示している。ディスプレイの正面図であり、本発明の第５の実施形態による単一の３次元奥行きカメラの視野を示している。ディスプレイの側面図であり、本発明の第６の実施形態による単一の３次元奥行きカメラの視野を示している。ディスプレイの側面図であり、本発明の第７の実施形態による単一の３次元奥行きカメラの視野を示している。ディスプレイの側面図であり、本発明の第８の実施形態による複数の検出奥行きを有する視野を示している。本発明による方法の簡略ブロック図である。

図２は、ディスプレイ２０２の正面図で示すさらなる実施形態であり、３次元奥行きカメラといった単一の光学センサ１００の視野および不検出領域を示している。センサはプロセッサ２０６に接続されており、それは、別個のデバイスとするか、またはカメラ自体の中に組み込むことができる。プロセッサは、センサからの画像情報を処理して、センサの視野内の物体の位置を特定するように動作する。プロセッサ２０６（または別個のプロセッサ）は、ディスプレイ２０２をタッチレス駆動インタフェースにより駆動するためのオペレーティングシステムを含んでおり、これによって、ジェスチャおよび他のユーザ入力を認識し、様々なパッシブ画像もしくはビデオ、または所望のインタラクティブ機能に応じたインタラクティブ画像もしくはビデオを表示する。プロセッサ（複数の場合もある）は、限定するものではないが、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、マイクロコントローラ、コンピュータ、ドライバ、メモリデバイス、特定用途向け集積回路、および／または論理回路などの基本的構成要素を備えることができる。このようなデバイスは、一般に、高級設計言語もしくは記述を用いて、コンピュータ命令を用いて、メッセージング／シグナリング・フロー図を用いて、および／または論理フロー図を用いて表現されたアルゴリズムおよび／またはプロトコルを実現するように構成されている。この場合、アルゴリズムまたは論理フローが与えられると、当業者であれば、その所与の論理を実行するユーザ装置を実現するために利用することができる数多くの設計および開発技法を承知している。よって、プロセッサとは、周知の装置であって、本明細書の説明に従って本発明の種々の実施形態を実施するように構成されたものを意味している。

ディスプレイ２０２は、該ディスプレイの表面範囲の境界によって画定される表示面領域２０４を有している。センサ１００は、ディスプレイ表面の上方を向いている。センサは、ディスプレイに対してちょうど平行に向けることもできるが、センサの視野が広がる円錐または角錐（または他の）形状であることを考えると、ディスプレイ上方の空間をより良くカバーするためには、センサは、ディスプレイ表面から斜め上方に向けることが好ましい。本例で示す視野は表示領域２０４の角まで広がっているが、視野は図示のものよりも広くすることができることは認識されなければならない。ただし、詳細は後述するが、それをより狭くすることは望ましくない。（美的および物理的制約により左右される）多くのシステム構成において、センサは、上記のようにディスプレイに近接していることが必要とされる。そのような場合、単一の３次元奥行きカメラの限られた視野と最小分解距離とによって不検出領域が形成され、それらには、カメラの視野の外側の空間（すなわち、不検出領域２および３）と、さらにカメラの出口円錐付近の空間（すなわち、不検出領域１）を含み得る。従って、視野の外側に配置された（ここでは、不検出領域２に示す）物体１１０は、通常は検出することができない。

物体は、センサの光軸にちょうど沿って配置されることがあり得る。この場合、反射が物体自体によって遮られる可能性がある。この問題を回避するためには、図４に示すように反射面３００が二つの平坦なピース４００を含み、その二つの平坦なピースの面が互いに対して傾斜していることが有効となり得る。これによると、位置検出精度を僅かに犠牲にして、シャドーイングまたは不明瞭化（ｏｂｓｃｕｒａｔｉｏｎ）を解消するために、各物体の２通りの反射４０２、４０３を利用するので、物体自体が遮ることで生じる狭い不検出領域でさえ排除される。

図５を参照して、センサ１００の光軸は反射面３００に対して垂直である必要はなく、あるいはセンサが反射面のちょうど反対側に配置されている必要はない。図示のような構成でも、通常は不検出領域になり得る物体１１０が同じく良好に検出される。この構成は、効果的に、より大型のディスプレイにでも、反射ミラーを用いて単一のセンサからの不検出領域なく適合させることができる。これは、このシステム構成によって、センサがディスプレイ自体に近接して収容されるか、またはそのケース内に組み込まれることが決定づけられる場合に、好ましい実施形態である。

図６は、表示領域から離れた位置にセンサ１００を配置することによって、ある一つの不検出領域を排除するように用いることができる本発明の一実施形態を示している。この場合、カメラの出口円錐付近の不検出領域が排除される。