JP2016021227A

JP2016021227A - 検出装置及び入力装置

Info

Publication number: JP2016021227A
Application number: JP2015120911A
Authority: JP
Inventors: 慎太郎泉川; Shintaro Izumikawa
Original assignee: Funai Electric Co Ltd
Current assignee: Funai Electric Co Ltd
Priority date: 2014-06-20
Filing date: 2015-06-16
Publication date: 2016-02-04
Also published as: US20150370361A1; EP2957993A1

Abstract

【課題】被検出体を検出するための光が長時間眼に入らないよう安全性の向上が図られた検出装置を提供する。【解決手段】検出装置１０は赤外ＬＤ３１を含むとともに被検出体を検出するための所定領域である空中画像Ｐに対して赤外ＬＤ３１の赤外線レーザ光を照射する照射部２０と、空中画像Ｐで反射した赤外線レーザ光の反射光Ｒ２を受光する受光部１１と、受光部１１が受光した反射光Ｒ２に対する所定基準に基づき照射部２０の動作を制御する主制御部１２と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は検出装置、及びこれを備える入力装置に関する。

従来、非接触式の操作パネルや３次元型の入力装置などにおいて、空間上の手指などの指示体（被検出体）を検出するための検出装置が提案されている。このような検出装置に係る従来技術が例えば特許文献１に開示されている。

特許文献１に記載された従来の検出装置は撮像素子や赤外線センサを用いて操作パネル上の空中で指示された手指などの被検出体を検出している。これにより、非接触で操作パネルの入力操作を行うことができ、入力操作による装置の汚染等を防止している。

特開２０１０−１２１５８号公報

しかしながら、上記従来の検出装置に用いられた撮像素子は応答性が悪く、操作パネルに接触する可能性がある。赤外線センサは複数の発光部及び受光部を必要とし、さらにそれらを並べるためのフレームを必要とし、センサやフレームに手指等が接触する可能性がある。

一方、これら応答性や設置上の問題への対策として、赤外線レーザを利用することが考えられる。しかしながら、赤外線レーザを利用する場合、赤外線は眼に入っても安全なレベルであるものの、レーザ光が長時間眼に入らないような安全対策が必要になる。

本発明は、上記の点に鑑みなされたものであり、被検出体を検出するための光が長時間眼に入らないよう安全性の向上が図られた検出装置、及びこれを備えた入力装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明の検出装置は、第１光源を含むとともに所定領域に対して第１光源の光を照射する照射部と、前記所定領域で反射した光を受光する受光部と、前記受光部が受光した光に対する所定基準に基づき前記照射部の動作を制御する制御部と、を備える。

例えば、本発明の検出装置は、発光する第１光源と、被検出体を検出するための空中の所定の検出領域に対して第１光源の光を照射する照射部と、前記検出領域に進入した被検出体で反射した第１光源の光を受光する受光部と、第１光源及び前記照射部の動作を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記受光部の、連続して受光する第１光源の光の受光時間が予め定めた所定時間を超えた場合に前記照射部による光の照射を制限する。

この構成によれば、検出装置は、連続して受光する第１光源の光の受光時間が予め定めた所定時間以下である場合、手指などのような比較的小さい指示体を被検出体として検出する。なおここで、前記所定時間としては、例えば手指や指示棒などの指示体と比較して大きい握りこぶし程度の大きさの物体を検知するに要する時間が設定される。そして、検出装置は、受光時間が所定時間を超えた場合、比較的大きい物体、すなわち例えばユーザの頭部が検出領域に進入したことを検出して例えば光の照射を停止させるといった照射部による光の照射の制限を行う。したがって、ユーザの頭部が検出領域に進入した場合、検出装置は迅速に光の照射を停止する。その結果、第１光源の光が長時間眼に入ることが抑制される。

また、上記構成の検出装置において、前記照射部は第１光源の光を用いて前記所定領域に対して光走査を行い、前記制御部は前記照射部による複数本分の光走査において前記受光部が受光した光に対する所定基準を満たした場合に前記照射部の動作を制御する。

例えば、前記照射部が第１光源の光を用いて前記検出領域に対して光走査を行い、前記制御部が、前記照射部による複数本分の光走査において前記受光部の前記受光時間が前記所定時間を超えた場合に前記照射部による光の照射を制限する。

この構成によれば、検出装置の検出精度が向上する。したがって、誤検知が抑制され、ユーザの頭部が検出領域に進入したことがより正確に検出される。

また、上記構成の検出装置において、前記制御部は前記所定領域より狭い範囲で前記照射部に光を照射させる。

そして、上記構成の検出装置において、前記制御部は前記受光部が受光した光に対する所定基準を満たした場合に前記照射部の動作の制御を解除する。

例えば、前記制御部が、前記照射部による光の照射を制限する際に通常の前記検出領域より狭い範囲で前記照射部に光を照射させ、前記受光部の前記受光時間が前記所定時間以下になった場合に前記照射部による通常の光の照射を再開させる。

この構成によれば、検出装置はユーザの頭部が検出領域に進入したことを検出して例えば光の照射を停止するといった照射部による光の照射の制限を行った後、その頭部が検出領域から退避することを待って、照射部による通常の光の照射を再開する。したがって、安全性が高められるとともに、迅速に通常の検出動作が再開される。

また、上記構成の検出装置において、前記受光部に入射するよう前記所定領域に向けて光を照射する第２光源を備え、前記制御部は前記照射部の動作を制御する場合に第２光源を点灯し、前記受光部が受光した第１光源の光の受光量に差異が生じた場合に前記照射部の動作の制御を解除して第２光源を消灯する。

そして、上記構成の検出装置において、第２光源は前記照明部の外側であって、第１光源と異なる位置に配置される。

また、上記構成の検出装置において、第２光源を前記検出領域を挟んで前記受光部と対向させて配置した。

これらの構成によれば、検出装置は照射部による通常の光の照射を再開するために、別光源である第２光源を利用して例えばユーザの頭部が検出領域から退避することを検出する。したがって、より一層迅速に通常の検出動作が再開される。

また、上記構成の検出装置において、前記照射部の動作の制御には前記照射部が照射する光量を減少させることを含む。

また、上記構成の検出装置において、前記照射部の動作の制御には前記照射部による光の照射を停止させることを含む。

また、上記構成の検出装置において、前記照射部の動作の制御には前記照射部が照射する光量を減少させた後に前記照射部による光の照射を停止させることを含む。

また、上記構成の検出装置において、前記受光部が受光した光に対する所定基準には前記受光部の受光時間を含む。

また、上記構成の検出装置において、前記受光部が受光した光に対する所定基準には積算した前記受光部の受光量を含む。

また、上記構成の検出装置において、前記所定領域で反射した光が複数ある場合に、前記制御部は前記受光部が受光する複数の光のうち所定基準を満たした光に基づき前記照射部の動作を制御する。

また、上記構成の検出装置において、前記所定領域で反射した光を受光する第１受光部と、前記所定領域以外の領域で反射した光を受光する第２受光部と、を備える。

また、本発明は、上記の検出装置を入力装置に搭載した。

この構成によれば、入力装置において、第１光源の光が長時間眼に入ることが抑制される。さらに、第１光源の光を入力操作のためにも用いることができるので、光源を効率よく利用することが可能である。

本発明の構成によれば、被検出体を検出するための光が長時間眼に入らないよう安全性の向上が図られた検出装置、及びこれを備えた入力装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態の入力装置の概略構成図である。本発明の第１実施形態の検出装置による検出動作の説明図である。本発明の第１実施形態の検出装置による検出信号を示すグラフである。本発明の第１実施形態の検出装置による検出動作を示すフローチャートである。本発明の第１実施形態の検出装置による検出動作の説明図にして、異常検知状態を示すものである。本発明の第１実施形態の検出装置による検出信号を示すグラフにして、異常検知状態を示すものである。本発明の第２実施形態の検出装置による検出動作を示すフローチャートである。本発明の第３実施形態の検出装置による検出動作を示すフローチャートである。本発明の第４実施形態の入力装置の概略構成図である。本発明の第４実施形態の検出装置による検出動作を示すフローチャートである。本発明の第４実施形態の検出装置による検出動作の説明図である。本発明の第４実施形態の検出装置による検出信号を示すグラフである。本発明の第５実施形態の入力装置の概略構成図である。本発明の第５実施形態の検出装置による検出動作の説明図である。本発明の第５実施形態の検出装置による検出信号を示すグラフである。本発明の第６実施形態の検出装置のレーザ光量及び検出信号を示すグラフである。本発明の第７実施形態の検出装置による検出信号を示すグラフにして、異常検知状態を示すものである。本発明の第８実施形態の検出装置による検出信号を示すグラフにして、異常検知状態を示すものである。本発明の第９実施形態の検出装置による検出動作の説明図である。本発明の第１０実施形態の入力装置の概略構成図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。

＜第１実施形態＞
最初に、本発明の第１実施形態の検出装置及び入力装置について、図１〜図３を用いて説明する。図１は入力装置の概略構成図である。図２及び図３は入力装置の検出装置による検出動作の説明図及び検出信号を示すグラフである。

入力装置１は、図１に示すように映像表示部２、空中投影パネル３及び検出装置１０を備える。入力装置１は３次元型の入力装置であって、空中のある所定領域に操作パネルを含む空中画像Ｐを投影する。さらに、入力装置１はその操作パネルに対して指示された手指などの被検出体を検出して入力操作を受け付ける。

映像表示部２は入力操作を受け付けるアプリケーションに応じて、空中に表示させる操作パネルを含む空中画像Ｐの元となる画像を表示する。空中画像Ｐの元となる画像は後述する主制御部１２、或いは不図示の映像処理部で生成される。空中投影パネル３は映像表示部２が表示する画像を空中の所定領域に向けて投影して空中画像Ｐを生成する。なお、図１の白抜き矢印は空中画像Ｐの投影経路を示す。

検出装置１０は照射部２０、受光部１１及び主制御部１２を備える。検出装置１０は検出領域である空中画像Ｐの操作パネルに対して指示された手指などの指示体を被検出体として検出する。

照射部２０は発光部３０、光学部４０及び走査部５０を備える。発光部３０は第１光源である赤外線レーザダイオード（以下赤外ＬＤと称する）３１、ＬＤドライバ３２及びＬＤ制御部３３を備える。光学部４０は光学系４１、光学系駆動部４２及び光学系制御部４３を備える。走査部５０は走査ミラー５１、ミラードライバ５２及びミラー制御部５３を備える。

赤外ＬＤ３１は赤外線レーザ光を放つ発光素子である。この発光素子は「日本工業規格Ｃ６８０２：２０１４レーザ製品の安全基準」に記載された例えばクラス１Ｍレーザ製品の条件を満たすものであり、そのレーザ光の波長域は３０２．５ｎｍ〜４０００ｎｍである。クラス１Ｍレーザ製品の人の眼への影響に係る時間基準は１００秒とされている。このように、赤外ＬＤ３１が放つ赤外線レーザ光は人の眼に入っても安全なレベルの光であるが、長時間眼に入ることは好ましくなく、万が一眼に入った場合でも１００秒未満が望ましい。なお、赤外ＬＤ３１を構成する発光素子はクラス１Ｍレーザ製品に限定されるわけではなく、他の規格の発光素子を用いても良い。

ＬＤドライバ３２は赤外ＬＤ３１の発光のＯＮ／ＯＦＦや出力等に関する駆動制御を行うことができる。ＬＤ制御部３３は赤外ＬＤ３１の光制御信号を生成し、ＬＤドライバ３２に出力する。

光学系４１は、例えばコリメートレンズなどといった光学部材を含む。光学系駆動部４２は、例えばコリメートレンズを光軸方向に移動させて空中画像Ｐに至る赤外線レーザ光の収束及び発散の度合い、照射位置などを調節することができる。光学系制御部４３は光学系４１の動作を制御するための駆動制御信号を生成し、光学系駆動部４２に出力する。

走査ミラー５１は赤外線レーザ光の反射方向を２軸方向に変化させることができる。走査ミラー５１が赤外線レーザ光の反射方向を変化させることにより、照射部２０から検出領域である空中画像Ｐに向けて走査レーザ光Ｒ１が照射される。

ミラードライバ５２は走査ミラー５１を制御する駆動制御部である。ミラードライバ５２はミラー制御部５３からの水平同期信号及び垂直同期信号に応じて走査ミラー５１を駆動し、走査ミラー５１によるレーザ光の反射方向を水平方向及び垂直方向に偏向させる。

ミラー制御部５３は走査ミラー５１の方向を制御するための制御信号を生成し、ミラードライバ５２に出力する。ミラー制御部５３は空中画像Ｐに対応して定められた走査領域、走査線数、フレームレートに応じて走査ミラー５１の駆動波形を生成し、走査ミラー５１の走査位置を示す同期信号を出力する。

受光部１１は入力装置１が設置された環境の自然光と、照射部２０から空中画像Ｐに向けて出射された走査レーザ光Ｒ１の反射光Ｒ２とを受光する。なお、ここで述べる「自然光」には、太陽光や月光などといった自然に由来する光に加えて、入力装置１が発する光以外のその環境に存在する人工光（例えば室内照明の光）を含む。そして、受光部１１は入射した光を電気信号に光電変換して出力する。受光部１１が出力した電気信号は主制御部１２に送られる。

なお、照射部２０及び受光部１１は、照射部２０から出射される走査レーザ光Ｒ１が直接受光部１１に入射しない位置関係で配置される。

主制御部１２は不図示の記憶部等に格納されたプログラムや制御情報などを用いて、検出装置１の各構成要素を制御する。主制御部１２はＬＤ制御部３３、光学系制御部４３及びミラー制御部５３各々に対して制御信号を出力する。

図２は入力装置１の通常の動作状態を示す。ユーザはその手指Ｆを空中画像Ｐの操作パネルに差し出して入力操作を行う。照射部２０から空中画像Ｐに向けて出射された走査レーザ光Ｒ１は手指Ｆに当たり、反射する。受光部１１は入力装置１が設置された環境の自然光と、走査レーザ光Ｒ１の反射光Ｒ２とを受光する。

図３は併記した光走査の水平同期信号に対する受光部１１の通常の検出信号を示す。空中画像Ｐの垂直方向に関して手指Ｆの箇所に対応する光走査の水平同期信号に対して、受光部１１の検出信号はそのほぼ中央部に突出したピークを示している。受光部１１の検出信号のＬ０は自然光に由来する成分であり、Ｌ２は手指Ｆを含む被検出体で反射した反射光Ｒ２に由来する成分である。

入力装置１は検出装置１０による被検出体の検出に関して、受光部１１の受光量に対する閾値Ｔｈを不図示の記憶部等に予め記憶している。主制御部１２は受光部１１の受光量がこの閾値Ｔｈを超えると、手指Ｆなどの被検出体が検出領域である空中画像Ｐに差し出されたことを識別する。また、主制御部１２は手指Ｆなどの被検出体の存在に基づく受光部１１の検出信号のピークの水平方向の位置を、その検出タイミングを光走査の水平同期信号に対応付けて識別する。

このようにして、入力装置１はユーザが手指Ｆなどで空中画像Ｐの操作パネルに対して入力操作を行ったことと、その手指Ｆなどによる指示位置と、を識別する。

続いて、検出装置１０による被検出体の検出動作について、図４に示すフローに沿って図５及び図６を用いて説明する。図４は検出装置１０による検出動作を示すフローチャートである。図５及び図６は検出装置１０による検出動作の説明図及び検出信号を示すグラフにして、異常検知状態を示すものである。

入力装置１による入力操作の受け付けが開始されると（図４のスタート）、検出装置１０による被検出体の検出動作が開始される（ステップ＃１０１）。そして、主制御部１２は被検出体の検出に際し、受光部１１の受光量が閾値Ｔｈを超え、その光の受光時間が予め定めた所定時間ｔ０（図６参照）を超えるか否かを判別する（ステップ＃１０２）。

通常、入力操作に際し、ユーザが手指Ｆやその他の指示棒等を利用した場合の受光部１１により連続して受光する走査レーザ光Ｒ１の反射光Ｒ２の受光時間は比較的短い。したがって、主制御部１２は手指Ｆや指示棒などの指示体と比較して大きい握りこぶし程度の大きさの物体を検知するに要する時間を所定時間ｔ０として設定して被検出体を識別する。なお、所定時間ｔ０は不図示の記憶部等に予め記憶され、適宜変更することができる。また、赤外線レーザ光が例えばクラス１Ｍレーザ光である場合、眼に入る虞があることを考慮して、所定時間ｔ０は１００秒未満とすることが好ましい。

したがって、手指Ｆや指示棒などの指示体を利用した場合、受光時間が所定時間ｔ０を超過することはなく（ステップ＃１０２のＮｏ）、ステップ＃１０１に戻って通常の検出動作が継続される。

一方、例えば図５に示すようにユーザの頭部Ｈが検出領域である空中画像Ｐに進入した場合、図６に示すように受光部１１の、受光量が閾値Ｔｈを超えて連続して受光する反射光Ｒ２の受光時間は握りこぶし程度を想定した所定時間ｔ０を超過する可能性が高い。これにより、受光時間が所定時間ｔ０を超過した場合（ステップ＃１０２のＹｅｓ）、主制御部１２は照射部２０に赤外線レーザ光の照射を停止させるという光の照射の制限を行う（ステップ＃１０３）。そして、検出装置１０による被検出体の検出動作が終了される（図４のエンド）。

なお、検出装置１０が光の照射を停止するときに、音声や映像によって空中画像Ｐに頭部Ｈが進入したユーザに対して警告を発するようにしても良い。

上記のように、本発明の実施形態の検出装置１０は第１光源である赤外ＬＤ３１を含むとともに所定領域（空中画像Ｐ）に対して赤外ＬＤ３１の赤外線レーザ光を照射する照射部２０と、所定領域（空中画像Ｐ）で反射した赤外線レーザ光の反射光Ｒ２を受光する受光部１１と、受光部１１が受光した反射光Ｒ２に対する所定基準に基づき照射部２０の動作を制御する主制御部１２と、を備える。

例えば、検出装置１０は発光する赤外ＬＤ３１と、被検出体を検出するための空中の所定の検出領域である空中画像Ｐに対して赤外ＬＤ３１の赤外線レーザ光を照射する照射部２０と、空中画像Ｐに進入した被検出体で反射した赤外線レーザ光の反射光Ｒ２を受光する受光部１１と、赤外ＬＤ３１及び照射部２０の動作を制御する主制御部１２と、を備える。そして、主制御部１２は、受光部１１の、連続して受光する赤外ＬＤ３１の赤外線レーザ光の受光時間が予め定めた所定時間ｔ０を超えた場合に照射部２０に赤外線レーザ光の照射を停止させるという光の照射の制限を行う。

この構成によれば、検出装置１０は、連続して受光する赤外ＬＤ３１の赤外線レーザ光の受光時間が予め定めた所定時間ｔ０以下である場合、手指Ｆなどのような比較的小さい指示体を被検出体として検出する。そして、検出装置１０は、受光時間が所定時間ｔ０を超えた場合、比較的大きい物体、すなわち例えばユーザの頭部Ｈが空中画像Ｐに進入したことを検出して照射部２０に赤外線レーザ光の照射を停止させる。したがって、ユーザの頭部Ｈが検出領域である空中画像Ｐに進入した場合、検出装置１０は迅速に赤外線レーザ光の照射を停止することができる。その結果、赤外線レーザ光が長時間眼に入ることを抑制することが可能である。

また、検出装置１０において、主制御部１２による照射部２０の動作の制御には、照射部２０による光の照射を停止させることを含む。この構成によれば、赤外線レーザ光が長時間ユーザの眼に入ることを抑制する作用を向上させることができる。

また、検出装置１０において、受光部１１が受光した赤外線レーザ光の反射光Ｒ２に対する所定基準には受光部１１の反射光Ｒ２の受光時間（所定時間ｔ０）を含む。この構成によれば、受光部１１による反射光Ｒ２の受光時間に基づいてユーザの頭部Ｈが空中画像Ｐに進入したことを検出することができ、迅速に赤外線レーザ光の照射を停止することが可能である。

また、上記構成の検出装置１０を入力装置１に搭載することにより、入力装置１において赤外ＬＤ３１の赤外線レーザ光が長時間眼に入ることを抑制することができる。さらに、赤外ＬＤ３１の赤外線レーザ光を入力操作のためにも用いることができるので、光源を効率良く利用することが可能である。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態の検出装置について、図７を用いてその構成を説明する。図７は検出装置による検出動作を示すフローチャートである。なお、この実施形態の基本的な構成は先に説明した第１実施形態と同じであるので、第１実施形態と共通する構成要素には前と同じ符号を付してその説明を省略するものとする。

第２実施形態の検出装置１０は、図７に示すように受光部１１による赤外線レーザ光の受光時間が所定時間ｔ０を超過した場合（ステップ＃２０２のＹｅｓ）、主制御部１２は予め０（ゼロ）に設定された光走査カウンタを１加算する（ステップ＃２０３）。

続いて、主制御部１２は光走査カウンタが予め定めた所定値を超過したか否かを判別する（ステップ＃２０４）。この光走査カウンタに係る所定値は走査部５０による複数本分の水平方向の光走査の走査線数が予め設定され、不図示の記憶部等に記憶される。

そして、光走査カウンタが所定値を超過していない場合（ステップ＃２０４のＮｏ）、検出動作処理はステップ＃２０２に戻る。続くステップ＃２０２において受光部１１による受光時間が所定時間ｔ０を超過しない場合（ステップ＃２０２のＮｏ）、検出動作処理がステップ＃２０１に戻るとともに、これまで計数した光走査カウンタが０（ゼロ）にリセットされる。

すなわち、ここでは複数本分の走査線の領域において受光部１１による赤外線レーザ光の受光時間が所定時間ｔ０を超過していないので、ユーザの頭部Ｈが空中画像Ｐに進入していないと判断される。

一方、連続して受光する受光部１１の受光時間が所定時間ｔ０を超過し、加算された光走査カウンタが所定値を超過した場合（ステップ＃２０４のＹｅｓ）、主制御部１２は照射部２０に赤外線レーザ光の照射を停止させる（ステップ＃２０５）。そして、検出装置１０による被検出体の検出動作が終了される（図７のエンド）。

上記のように、検出装置１０において、照射部２０は赤外ＬＤ３１の赤外線レーザ光を用いて所定領域（空中画像Ｐ）に対して光走査を行い、主制御部１２は照射部２０による複数本分の光走査において受光部１１が受光した赤外線レーザ光の反射光に対する所定基準を満たした場合に照射部２０の動作を制御する。

例えば、主制御部１２は照射部２０の走査部５０による複数本分の光走査において受光部１１の受光時間が所定時間ｔ０を超えた場合に照射部２０に赤外線レーザ光の照射を停止させる。この構成によれば、検出装置１０の検出精度を向上させることができる。したがって、誤検知を抑制することができ、ユーザの頭部Ｈが検出領域である空中画像Ｐに進入したことをより正確に検出することが可能になる。

なお、光走査の数フレーム（画面）分にわたって受光部１１による赤外線レーザ光の受光時間が所定時間ｔ０を超えた場合に赤外線レーザ光の照射を停止させるようにしても良い。また、光走査のフレームごとに時系列で受光部１１の受光時間を監視し、受光部１１の受光時間が徐々に所定時間ｔ０に近づく場合に、早めに赤外線レーザ光の照射を停止させるようにしても良い。

＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態の検出装置について、図８を用いてその構成を説明する。図８は検出装置による検出動作を示すフローチャートである。なお、この実施形態の基本的な構成は先に説明した第１実施形態と同じであるので、第１実施形態と共通する構成要素には前と同じ符号を付してその説明を省略するものとする。このことに関して、赤外線レーザ光の照射を停止する過程については第１及び第２実施形態と同様であるので、ここではその説明を省略する。

第３実施形態の検出装置１０は、例えばユーザの頭部Ｈが空中画像Ｐに進入したことを検出して照射部２０による赤外線レーザ光の照射を停止させた後の、通常の検出動作に復帰する構成に独特の特徴がある。

照射部２０による赤外線レーザ光の照射が停止されると（図８のスタート）、主制御部１２は通常の検出領域より狭い範囲で照射部２０に赤外線レーザ光を照射させる（ステップ＃３０１）。このとき、主制御部１２は走査部５０を制御して、例えばユーザの頭部Ｈを検出した領域に対応する複数本分の走査線の領域において赤外線レーザ光で走査させる。また、フレーム（画面）単位や点状に赤外線レーザ光を照射させても良い。

なお、赤外線レーザ光を照射させる範囲についての通常の検出領域より狭い範囲としては、例えばユーザの眼に影響が及ばないように通常の検出領域のうち上側領域への赤外線レーザ光の照射を停止させ、下側領域のみ赤外線レーザ光を照射させるといったことを含む。また逆に、通常の検出領域のうち上側領域のみ赤外線レーザ光を照射させ、下側領域への赤外線レーザ光の照射を停止させるようにしても良い。

続いて、主制御部１２は受光部１１による赤外線レーザ光の受光時間が所定時間ｔ０を超過したか否かを判別する（ステップ＃３０２）。ユーザの頭部Ｈが空中画像Ｐに存在し続けると、受光部１１による赤外線レーザ光の受光時間は図６に示す状態から変化しない。したがって、受光時間が所定時間ｔ０を超過した場合（ステップ＃３０２のＹｅｓ）、ステップ＃３０１に戻って、主制御部１２は再度赤外線レーザ光を照射させる。このとき、待機時間を設けて、再度赤外線レーザ光を照射させるようにしても良い。

一方、ユーザの頭部Ｈが空中画像Ｐから退避すると、受光部１１は赤外線レーザ光を受光しなくなる。すなわち、受光部１１による赤外線レーザ光の受光時間が所定時間ｔ０を超過していない場合（ステップ＃３０２のＮｏ）、主制御部１２は照射部２０による通常の赤外線レーザ光の照射を開始させる（ステップ＃３０３）。

そして、例えばユーザの頭部Ｈが空中画像Ｐに進入して赤外線レーザ光の照射を停止した後の、通常の検出動作への復帰に係る動作が終了される（図８のエンド）。

上記のように、主制御部１２は照射部２０による赤外線レーザ光の照射を停止させた後、通常の検出領域より狭い範囲で照射部２０に赤外線レーザ光を照射させ、受光部１１の連続して受光する赤外線レーザ光の受光時間が所定時間ｔ０以下になった場合に照射部２０に赤外線レーザ光の照射の停止を解除させて、通常の赤外線レーザ光の照射を再開させる。この構成によれば、検出装置１０はユーザの頭部Ｈが所定の検出領域である空中画像Ｐから退避することを待って、照射部２０による通常の赤外線レーザ光の照射を再開する。したがって、安全性を高めることができるとともに、迅速に通常の検出動作を再開することが可能である。

なお、第１、第２及び第３実施形態では、受光部１１の、連続して受光する赤外ＬＤ３１の赤外線レーザ光の受光時間が予め定めた所定時間ｔ０を超えた場合の照射部２０による赤外線レーザ光の照射の制限について、赤外線レーザ光の照射を停止させることとして説明した。しかしながら、第３実施形態の変形例としては、受光部１１の、連続して受光する赤外ＬＤ３１の赤外線レーザ光の受光時間が予め定めた所定時間ｔ０を超えた後、照射部２０による赤外線レーザ光の照射を一時的に停止させることなく、直接通常の検出領域より狭い範囲で照射部２０に赤外線レーザ光を照射させるように制御しても良い。

＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態の検出装置及び入力装置について、図９〜図１２を用いてその構成を説明する。図９は入力装置の概略構成図であり、図１０は検出装置による検出動作を示すフローチャートである。図１１及び図１２は検出装置による検出動作の説明図及び検出信号を示すグラフであって、異常検知状態を示すものである。なお、この実施形態の基本的な構成は先に説明した第１実施形態と同じであるので、第１実施形態と共通する構成要素には前と同じ符号を付してその説明を省略するものとする。

第４実施形態の検出装置１０は、図９に示すように第２光源であるＬＥＤ光源１３を備える。この光源はＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）に限定されるわけではなく、他の種類の光源であっても良い。また、この光源は赤外光や可視光など、いずれの光を出射するものであっても構わない。ＬＥＤ光源１３はＬＥＤ制御部１４を介して主制御部１２が出力する制御信号に基づき発光のＯＮ／ＯＦＦや出力等に関する駆動制御がなされる。

なお、第２光源であるＬＥＤ光源１３は照明部２０の外側であって、第１光源である赤外ＬＤ３１と異なる位置に配置される。

ＬＥＤ光源１３は検出領域である空中画像Ｐに向けてＬＥＤ光Ｒ３を照射する。ＬＥＤ光源１３は受光部１１に対してＬＥＤ光Ｒ３が直接受光部１１に入射しない位置関係であって、空中画像Ｐに進入した被検出体に当たって反射したＬＥＤ光Ｒ３の反射光Ｒ４（図１１参照）が受光部１１に入射するよう配置される。ＬＥＤ光源１３は、例えばユーザの頭部Ｈが空中画像Ｐに進入したことを検出して照射部２０による赤外線レーザ光の照射を停止させた後の、通常の検出動作に復帰する際に使用される。

続いて、検出装置１０による被検出体の検出動作について、図１０に示すフローに沿って図１１及び図１２を用いて説明する。

なおここで、検出装置１０はＬＥＤ光源１３を点灯させて、ユーザの頭部Ｈのような比較的大きな被検出体が空中画像Ｐに存在していないとき、すなわち被検出体の未検出時の受光部１１の受光量（図１２参照）を不図示の記憶部等に予め記憶させている。例えば、図１１に示すようにユーザの頭部Ｈが空中画像Ｐに進入すると、頭部Ｈに当たって反射したＬＥＤ光Ｒ３の反射光Ｒ４を受光部１１が受光する。すなわち、ユーザの頭部Ｈを検出すると、図１２に示すように受光部１１の受光量が増加する。

そして、照射部２０による赤外線レーザ光の照射が停止されると（図１０のスタート）、主制御部１２はＬＥＤ光源１３を点灯させる（ステップ＃４０１）。ユーザの頭部Ｈを検出したことにより赤外線レーザ光の照射が停止されているので、ステップ＃４０１でＬＥＤ光源１３を点灯させると、受光部１１の受光量は図１２に示す増加した状態になる。

続いて、主制御部１２は受光部１１の受光量に差異が生じたか否かを判別する（ステップ＃４０２）。ユーザの頭部Ｈが空中画像Ｐに存在し続けると、受光部１１の受光量は図１２に示す増加した状態から変化しない。したがって、受光部１１の受光量に差異が生じていない場合（ステップ＃４０２のＮｏ）、主制御部１２はＬＥＤ光源１３を点灯させ続けた状態で受光部１１の受光量に差異が生じるかどうか監視を続ける。

一方、ユーザの頭部Ｈが空中画像Ｐから退避すると、受光部１１の受光量は図１２に示す頭部Ｈ等の被検出体の未検出時の状態に変化する。したがって、受光部１１の受光量に差異が生じた場合（ステップ＃４０２のＹｅｓ）、主制御部１２は照射部２０による通常の赤外線レーザ光の照射を開始させる（ステップ＃４０３）。さらに、主制御部１２はＬＥＤ光源１３を消灯させる（ステップ＃４０４）。

そして、例えばユーザの頭部Ｈが空中画像Ｐに進入して赤外線レーザ光の照射を停止した後の、通常の検出動作への復帰に係る動作が終了される（図１０のエンド）。

上記のように、検出装置１０は反射光Ｒ４が受光部１１に入射するよう検出領域である空中画像Ｐに向けてＬＥＤ光Ｒ３を照射するＬＥＤ光源１３を備える。そして、主制御部１２は照射部２０の動作を制御する場合、すなわち照射部２０による赤外線レーザ光の照射を停止した後、ＬＥＤ光源１３を点灯し、受光部１１が受光したＬＥＤ光Ｒ３の反射光Ｒ４の受光量に差異が生じた場合に照射部２０の動作の制御を解除して、すなわち照射部２０による通常の赤外線レーザ光の照射を再開してＬＥＤ光源１３を消灯する。そして、第２光源であるＬＥＤ光源１３を照明部２０の外側であって、第１光源である赤外ＬＤ３１と異なる位置に配置している。

これらの構成によれば、検出装置１０は照射部２０による赤外線レーザ光の照射を再開するために、別光源であるＬＥＤ光源１３を利用して例えばユーザの頭部Ｈが所定の検出領域である空中画像Ｐから退避することを検出することができる。したがって、より一層迅速に通常の検出動作を再開することが可能である。

＜第５実施形態＞
次に、本発明の第５実施形態の検出装置及び入力装置について、図１３〜図１５を用いてその構成を説明する。図１３は入力装置の概略構成図である。図１４及び図１５は検出装置による検出動作の説明図及び検出信号を示すグラフであって、異常検知状態を示すものである。なお、この実施形態の基本的な構成は先に説明した第１及び第４実施形態と同じであるので、それらの実施形態と共通する構成要素には前と同じ符号を付してその説明を省略するものとする。

第５実施形態の検出装置１０は、図１３に示すように第２光源であるＬＥＤ光源１５を備える。ＬＥＤ光源１５は検出領域である空中画像Ｐに向けてＬＥＤ光Ｒ５を照射する。ＬＥＤ光源１５は空中画像Ｐを挟んで受光部１１と対向するよう配置される。これにより、空中画像Ｐに遮蔽物がない場合、ＬＥＤ光源１５が照射するＬＥＤ光Ｒ５が直接受光部１１に入射する。ＬＥＤ光源１５は、例えばユーザの頭部Ｈが空中画像Ｐに進入したことを検出して照射部２０による赤外線レーザ光の照射を停止させた後の、通常の検出動作に復帰する際に使用される。

検出装置１０はＬＥＤ光源１５を点灯させて、ユーザの頭部Ｈのような比較的大きな被検出体が空中画像Ｐに存在していないとき、すなわち被検出体の未検出時の受光部１１の受光量（図１５参照）を不図示の記憶部等に予め記憶させている。例えば、図１４に示すようにユーザの頭部Ｈが空中画像Ｐに進入すると、受光部１１が受光するＬＥＤ光Ｒ５が頭部Ｈによって遮蔽される。すなわち、ユーザの頭部Ｈを検出すると、図１５に示すように受光部１１の受光量が減少する。

一方、ユーザの頭部Ｈが空中画像Ｐから退避すると、受光部１１の受光量は図１５に示す頭部Ｈ等の被検出体の未検出時の状態に変化する。したがって、受光部１１の受光量に差異が生じた場合、主制御部１２は照射部２０による通常の赤外線レーザ光の照射を開始させる。さらに、主制御部１２はＬＥＤ光源１５を消灯させる。

上記のように、検出装置１０はＬＥＤ光源１５を、所定の検出領域である空中画像Ｐを挟んで受光部１１と対向させて配置している。この構成によれば、検出装置１０は照射部２０による通常の赤外線レーザ光の照射を再開するために、別光源であるＬＥＤ光源１５を利用して例えばユーザの頭部Ｈが検出領域である空中画像Ｐから退避することを検出することができる。したがって、より一層迅速に通常の検出動作を再開することが可能である。

なお、第４及び第５実施形態において第２光源であるＬＥＤ光源１３、１５に可視光を照射する光源を用いると、空中画像Ｐに頭部Ｈが進入したユーザに対してＬＥＤ光源１３、１５の光によって警告を発することができる。

＜第６実施形態＞
次に、本発明の第６実施形態の検出装置について、図１６を用いてその構成を説明する。図１６は検出装置のレーザ光量及び検出信号を示すグラフである。なお、この実施形態の基本的な構成は先に説明した第１実施形態と同じであるので、第１実施形態と共通する構成要素には前と同じ符号を付してその説明を省略するものとする。

第６実施形態の検出装置１０は、例えばユーザの頭部Ｈが所定領域である空中画像Ｐに進入し（図５参照）、図１６に示すように受光部１１の、受光量が閾値Ｔｈを超えて連続して受光する反射光Ｒ２の受光時間が所定時間ｔ０を超過した場合、主制御部１２は照射部２０に赤外ＬＤ３１が照射するレーザ光量を減少させるという制御を行う。

すなわち、入力装置１による入力操作の検出のために赤外ＬＤ３１が照射するレーザ光量の割合が１．０であるとすると、閾値Ｔｈを超えた反射光Ｒ２の受光時間が所定時間ｔ０を超過した場合に、主制御部１２は赤外ＬＤ３１のレーザ光量の割合を例えば半減させて０．５とする。さらにその後、閾値Ｔｈを超えた反射光Ｒ２の受光時間が所定時間ｔ１を経過した場合、主制御部１２は照射部２０に赤外線レーザ光の照射を停止させる（レーザ光量の割合＝０）という制御を行う。

赤外ＬＤ３１のレーザ光量の割合を半減させて０．５とした後、所定時間ｔ１を経過するまでに受光部１１の受光量が閾値Ｔｈよりも減少した場合、主制御部１２は赤外ＬＤ３１が照射するレーザ光量を半減させるという制御を解除して、元のレーザ光量に戻す制御を行う。

上記のように、検出装置１０において、主制御部１２による照射部２０の動作の制御には、照射部２０が照射する光量を減少させることを含む。さらに、主制御部１２による照射部２０の動作の制御には、照射部２０が照射する光量を減少させた後に照射部２０による光の照射を停止させることを含む。これらの構成によれば、例えば閾値Ｔｈを超えた反射光Ｒ２の受光時間が所定時間ｔ０を超過した後、直ちにユーザの頭部Ｈが空中画像Ｐから退避した場合に、検出装置１０の通常の稼働状態に迅速に戻すことが可能である。そして、ユーザの眼への影響を緩和しながら、赤外ＬＤ３１のオンオフ時の過負荷を低減することができる。

なお、赤外ＬＤ３１が照射するレーザ光量の割合を１．０から０．５、０と２段階に減少させることとしたが、減少させるステップは２段階に限定されるわけではなく、３段階以上のステップで減少させても良い。また、レーザ光量の割合を減少させるタイミングを計るための所定時間ｔ１は所定時間ｔ０と異なる期間であっても良いし、同じ期間であっても良い。

＜第７実施形態＞
次に、本発明の第７実施形態の検出装置について、図１７を用いてその構成を説明する。図１７は検出装置による検出信号を示すグラフにして、異常検知状態を示すものである。なお、この実施形態の基本的な構成は先に説明した第１実施形態と同じであるので、第１実施形態と共通する構成要素には前と同じ符号を付してその説明を省略するものとする。

第７実施形態の検出装置１０は被検出体の検出に際し、主制御部１２が受光部１１の検出信号に関して、適宜自然光Ｌ０を超過する受光量を積算する演算を行う。そして、主制御部１２は、図１７に示すように受光部１１の受光量が閾値Ｔｈを超えた場合に、その後の積算受光量ＬＥ１が予め定めた所定量を超えるか否かを判別する。

主制御部１２は手指Ｆや指示棒などの指示体と比較して大きい握りこぶし程度の大きさの物体を検知するのに対応した積算受光量ＬＥ１の所定量に基づいて被検出体を識別する。なお、この積算受光量ＬＥ１の所定量は不図示の記憶部等に予め記憶され、適宜変更することができる。

そして、例えばユーザの頭部Ｈが検出領域である空中画像Ｐに進入し（図５参照）、受光部１１の、受光量が閾値Ｔｈを超えて連続して受光する反射光Ｒ２の積算受光量ＬＥ１が所定量を超過した場合、主制御部１２は照射部２０に赤外ＬＤ３１による赤外線レーザ光の照射を停止させる、或いは赤外ＬＤ３１が照射するレーザ光量を減少させるという制御を行う。

上記のように、検出装置１０において、受光部１１が受光した赤外線レーザ光の反射光Ｒ２に対する所定基準には積算した受光部１１の受光量である積算受光量ＬＥ１を含む。この構成によれば、受光部１１の積算受光量ＬＥ１に基づいてユーザの頭部Ｈが空中画像Ｐに進入したことを検出することができ、迅速に赤外線レーザ光の照射を停止することが可能である。

＜第８実施形態＞
次に、本発明の第８実施形態の検出装置について、図１８を用いてその構成を説明する。図１８は検出装置による検出信号を示すグラフにして、異常検知状態を示すものである。なお、この実施形態の基本的な構成は先に説明した第１実施形態と同じであるので、第１実施形態と共通する構成要素には前と同じ符号を付してその説明を省略するものとする。

第８実施形態の検出装置１０は所定領域（空中画像Ｐ）で反射した反射光Ｒ２が複数ある場合に、主制御部１２が、受光部１１が受光する複数の反射光Ｒ２のうち所定基準を満たした反射光Ｒ２に基づき照射部２０の動作を制御する。

例えば、空中画像Ｐで反射して受光部１１が受光する反射光Ｒ２が２つある場合、図１８に示す状態となる。図１８の上側の検出信号は手指Ｆのものであり、下側の検出信号は頭部Ｈのものである。この場合、主制御部１２は受光部１１の、受光量が閾値Ｔｈを超えて連続して受光する２つの反射光Ｒ２の受光時間ｔ３、ｔ４のうち、より長い時間検出されている被検出体である頭部Ｈに基づいて照射部２０に赤外ＬＤ３１による赤外線レーザ光の照射を停止させる、或いは赤外ＬＤ３１が照射するレーザ光量を減少させるという制御を行う。

上記のように、所定領域である空中画像Ｐで反射した赤外線レーザ光の反射光Ｒ２が複数ある場合に、主制御部１２は受光部１１が受光する複数の反射光Ｒ２のうち所定基準を満たした反射光Ｒ２、すなわち受光時間（ｔ４）が比較的長い反射光Ｒ２に基づき照射部２０の動作を制御する。この構成によれば、空中画像Ｐで反射した反射光Ｒ２が複数ある場合であっても、ユーザの頭部Ｈが空中画像Ｐに進入したときにはそれを検出することができる。したがって、検出装置１０は迅速に赤外線レーザ光の照射を停止する、或いはレーザ光量を減少することができる。その結果、赤外線レーザ光が長時間眼に入ることを抑制することが可能である。

なお、受光部１１が受光した光に対する所定基準としては、第７実施形態のように受光部１１の積算受光量を用いても良い。

＜第９実施形態＞
次に、本発明の第９実施形態の検出装置について、図１９を用いてその構成を説明する。図１９は検出装置による検出動作の説明図である。なお、この実施形態の基本的な構成は先に説明した第１及び第４実施形態と同じであるので、これらの実施形態と共通する構成要素には前と同じ符号を付してその説明を省略するものとする。

第９実施形態の検出装置１０は、図１９に示すように第２光源であるＬＥＤ光源１６を備える。ＬＥＤ光源１６は第４実施形態の第２光源であるＬＥＤ光源１３や第５実施形態の第２光源であるＬＥＤ光源１５とは異なる位置に配置され、さらに図１９に示す位置とは異なる位置に配置されていても良い。

ＬＥＤ光源１６は所定の検出領域である空中画像Ｐに向けてＬＥＤ光Ｒ６を照射する。そして、ＬＥＤ光源１６のＬＥＤ光Ｒ６は空中画像Ｐのうち一部の領域Ｐ２に対してのみ照射される。空中画像Ｐに進入した被検出体（例えば頭部Ｈ）に対して、領域Ｐ２で被検出体に当たって反射したＬＥＤ光Ｒ６の反射光Ｒ７が受光部１１に入射する。

この構成によれば、第２光源であるＬＥＤ光源１６を様々な箇所に配置することができ、所定領域である空中画像Ｐに進入した被検出体の検出精度を向上させることが可能である。さらに、ユーザの眼に影響が及ばないように、例えば領域Ｐ２を空中画像Ｐの下側領域に設定することが可能である。

＜第１０実施形態＞
次に、本発明の第１０実施形態の検出装置及び入力装置について、図２０を用いてその構成を説明する。図２０は入力装置の概略構成図である。なお、この実施形態の基本的な構成は先に説明した第１実施形態と同じであるので、第１実施形態と共通する構成要素には前と同じ符号を付してその説明を省略するものとする。

第１０実施形態の検出装置１０は、図２０に示すように第１受光部１７及び第２受光部１８を備える。第１受光部１７は入力装置１が設置された環境の自然光と、照射部２０から空中画像Ｐに向けて出射された走査レーザ光Ｒ１の空中画像Ｐにおける反射光Ｒ２とを受光する。第２受光部１８は入力装置１が設置された環境の自然光と、照射部２０から空中画像Ｐに向けて出射された走査レーザ光Ｒ１の領域Ｑにおける反射光Ｒ８とを受光する。領域Ｑは所定領域である空中画像Ｐ以外の領域として設定される。

第１受光部１７及び第２受光部１８は入射した光を電気信号に光電変換して出力する。第１受光部１７及び第２受光部１８が出力した電気信号は主制御部１２に送られる。

上記のように、検出装置１０は所定領域である空中画像Ｐで反射した赤外線レーザ光の反射光Ｒ２を受光する第１受光部１７と、空中画像Ｐ以外の領域である領域Ｑで反射した赤外線レーザ光の反射光Ｒ８を受光する第２受光部１８とを備える。この構成によれば、空中画像Ｐ以外の領域に被検出体が進入した場合、すなわち空中画像Ｐ以外の領域である領域Ｑに頭部Ｈが進入した場合にこれを検出することができる。したがって、被検出体を検出するための光が長時間ユーザの眼に入らないようにする安全性をより一層向上させることが可能である。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。

例えば、検出装置１０を適用することができる対象が入力装置１のような形態の装置に限定されるわけではなく、検出装置１０は他の形態の入力装置等にも適用することが可能である。

本発明は検出装置、及びこれを備える入力装置において利用可能である。

１入力装置
１０検出装置
１１受光部
１２主制御部（制御部）
１３、１５、１６ＬＥＤ光源（第２光源）
１７第１受光部
１８第２受光部
２０照射部
３０発光部
３１赤外線レーザダイオード（第１光源）
４０光学部
５０走査部
Ｐ空中画像（所定領域）

Claims

第１光源を含むとともに所定領域に対して第１光源の光を照射する照射部と、
前記所定領域で反射した光を受光する受光部と、
前記受光部が受光した光に対する所定基準に基づき前記照射部の動作を制御する制御部と、
を備える検出装置。
前記照射部は第１光源の光を用いて前記所定領域に対して光走査を行い、
前記制御部は前記照射部による複数本分の光走査において前記受光部が受光した光に対する所定基準を満たした場合に前記照射部の動作を制御する請求項１に記載の検出装置。
前記制御部は前記受光部が受光した光に対する所定基準を満たした場合に前記照射部の動作の制御を解除する請求項１または請求項２に記載の検出装置。
前記受光部に入射するよう前記所定領域に向けて光を照射する第２光源を備え、
前記制御部は前記照射部の動作を制御する場合に第２光源を点灯し、前記受光部が受光した第１光源の光の受光量に差異が生じた場合に前記照射部の動作の制御を解除して第２光源を消灯する請求項１または請求項２に記載の検出装置。
第２光源は前記照明部の外側であって、第１光源と異なる位置に配置される請求項４に記載の検出装置。
第２光源を前記所定領域を挟んで前記受光部と対向させて配置した請求項４または請求項５に記載の検出装置。
前記照射部の動作の制御には前記照射部が照射する光量を減少させることを含む請求項１〜請求項６のいずれかに記載の検出装置。
前記照射部の動作の制御には前記照射部による光の照射を停止させることを含む請求項１〜請求項６のいずれかに記載の検出装置。
前記照射部の動作の制御には前記照射部が照射する光量を減少させた後に前記照射部による光の照射を停止させることを含む請求項１〜請求項６のいずれかに記載の検出装置。
前記受光部が受光した光に対する所定基準には前記受光部の受光時間を含む請求項１〜請求項９のいずれかに記載の検出装置。
前記受光部が受光した光に対する所定基準には積算した前記受光部の受光量を含む請求項１〜請求項９のいずれかに記載の検出装置。
前記所定領域で反射した光が複数ある場合に、前記制御部は前記受光部が受光する複数の光のうち所定基準を満たした光に基づき前記照射部の動作を制御する請求項１〜請求項１１のいずれかに記載の検出装置。
前記制御部は前記所定領域より狭い範囲で前記照射部に光を照射させる請求項１〜請求項１２のいずれかに記載の検出装置。
前記所定領域で反射した光を受光する第１受光部と、
前記所定領域以外の領域で反射した光を受光する第２受光部と、
を備える請求項１〜請求項１３のいずれかに記載の検出装置。
発光する第１光源と、
被検出体を検出するための空中の所定の検出領域に対して第１光源の光を照射する照射部と、
前記検出領域に進入した被検出体で反射した第１光源の光を受光する受光部と、
第１光源及び前記照射部の動作を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記受光部の、連続して受光する第１光源の光の受光時間が予め定めた所定時間を超えた場合に前記照射部による光の照射を制限する検出装置。
請求項１〜請求項１５のいずれかに記載の検出装置を備える入力装置。