JP5305410B2 - pointing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ポインティングデバイスに関する。 The present invention relates to a pointing device.
コンピュータなどの各種デジタル機器の座標入力装置、いわゆる、ポインティングデバイスのうち、動作不良の原因になる可動部分がなく非接触入力が可能なポインティングデバイスがある。このようなポインティングデバイスの一例として、赤外線センサを用いたものがある(特許文献1)。 Among coordinate input devices for various digital devices such as computers, so-called pointing devices, there are pointing devices that do not have a movable part that causes malfunction and can perform non-contact input. One example of such a pointing device is one using an infrared sensor (Patent Document 1).
上述の赤外線センサを用いたポインティングデバイスでは、常に遠赤外線を検出しているので、ユーザがカーソル(ポインタ)を動かす方向を入力するために、赤外線センサの検出範囲に人の手や指などを移動させると、人の手や指などから放射される遠赤外線を検出して、ユーザの意図したポインタの移動を入力する前に、ユーザの意図しないポインタの移動が生じてしまう。また、ユーザが意図したポインタの移動方向を入力した後、赤外線センサの検出範囲から人の手や指などを移動させる際にも、人の手や指から放射される遠赤外線を赤外線センサが検出することにより、ユーザの意図しないポインタの移動が生じてしまう。上述のポインティングデバイスでは、これらの誤検出を発生させずに、ユーザが意図したポインタの移動のみを入力することが難しいという問題がある。 Since the pointing device using the infrared sensor described above always detects far infrared rays, a user's hand or finger is moved to the detection range of the infrared sensor in order to input the direction in which the user moves the cursor (pointer). Then, far infrared rays radiated from human hands or fingers are detected, and the pointer movement unintended by the user occurs before the movement of the pointer intended by the user is input. In addition, the infrared sensor detects far-infrared rays emitted from a person's hand or finger when the user moves the hand or finger from the detection range of the infrared sensor after inputting the intended pointer movement direction. As a result, the movement of the pointer unintended by the user occurs. The above pointing device has a problem that it is difficult to input only the movement of the pointer intended by the user without causing these erroneous detections.
本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、誤検出を防止して、移動方向の検出精度を向上させたポインティングデバイスを提供することにある。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a pointing device that prevents erroneous detection and improves detection accuracy in the moving direction.
(1)上記問題を解決するために、本発明は、対象物体との距離に応じて信号を出力する複数の第1のセンサを有するセンサ部を備え、該センサ部が出力する信号を前記対象物体の位置を示す位置信号として出力する位置検出部と、前記対象物体との距離に応じて信号を出力する第2のセンサを有し、該第2のセンサが出力する信号と、定められた閾値電圧とを比較して前記対象物体が近接しているか否かを検出する近接検出部と、前記位置検出部が出力する位置信号の変化から移動方向及び移動量を検出し、前記近接検出部が前記対象物体の近接を検出した場合、検出した前記移動方向及び前記移動量を出力する信号処理回路とを具備することを特徴とするポインティングデバイスである。
これによって、近接検出部を設ける構成により、対象物体の移動を検出する範囲を限定したので、対象物体の移動方向の検出及び移動量の誤検出を防ぐことができる。
(1) In order to solve the above problem, the present invention includes a sensor unit having a plurality of first sensors that output signals according to a distance from a target object, and the signal output from the sensor unit is the target A position detection unit that outputs a position signal indicating the position of the object, and a second sensor that outputs a signal according to a distance from the target object, and a signal output by the second sensor A proximity detector that detects whether or not the target object is close by comparing with a threshold voltage, and detects a moving direction and a moving amount from a change in a position signal output by the position detector, and the proximity detector Comprises a signal processing circuit that outputs the detected moving direction and the moving amount when the proximity of the target object is detected.
Accordingly, since the range in which the movement of the target object is detected is limited by the configuration in which the proximity detection unit is provided, the detection of the movement direction of the target object and the erroneous detection of the movement amount can be prevented.
(2)また、本発明は、上記記載の発明において、前記近接検出部が前記対象物体の近接を検出するとき、前記位置検出部が出力する位置信号の電圧は、単調増加、あるいは、単調減少することを特徴とする。
これにより、対象物体の位置を一意に検出することができる。
(2) Further, in the present invention described above, when the proximity detection unit detects the proximity of the target object, the voltage of the position signal output from the position detection unit is monotonously increased or monotonously decreased. It is characterized by doing.
Thereby, the position of the target object can be uniquely detected.
(3)また、本発明は、上記記載の発明において、前記複数の第1のセンサは、1列に並べて配置され、前記第2のセンサは、少なくとも2つの前記第1のセンサの間に配置されることを特徴とする。
これにより、対象物体の移動を検出する1方向に偏ることなく検出することができる。
(3) Further, according to the present invention, in the invention described above, the plurality of first sensors are arranged in a line, and the second sensor is arranged between at least two of the first sensors. It is characterized by being.
Thereby, it can detect without biasing to one direction which detects the movement of a target object.
(4)また、本発明は、上記記載の発明において、前記複数の第1のセンサは、第1の方向の列と、該第1の方向の列に交差する第2の方向の列とそれぞれに配置され、前記第2のセンサは、前記第1の方向の列と前記第2の方向の列とが交差する点に配置され、前記位置検出部は、前記第1の方向と前記第2の方向とそれぞれに対して前記位置信号を出力することを特徴とする。
これにより、平面上の移動方向の検出及び移動量の検出を行うことができる。
(4) Further, according to the present invention, in the invention described above, each of the plurality of first sensors includes a first direction column and a second direction column intersecting the first direction column. The second sensor is disposed at a point where the first direction column and the second direction column intersect, and the position detection unit includes the first direction and the second direction. The position signal is output with respect to each of the directions.
Thereby, the detection of the movement direction on a plane and the detection of the movement amount can be performed.
(5)また、本発明は、上記記載の発明において、前記信号処理回路が、前記位置検出部の出力する信号と、前記第2のセンサが出力する信号とに基づいて、前記第1のセンサが配置されている方向に対する垂直方向における移動方向及び移動量を検出することを特徴とする。
これにより、近接検出部の第2のセンサから出力される信号の変化により、第1のセンサが配置されている方向に対する垂直方向における移動方向及び移動量を検出することができる。
(5) Further, according to the present invention, in the above-described invention, the signal processing circuit is configured to output the first sensor based on a signal output from the position detection unit and a signal output from the second sensor. It is characterized in that a movement direction and a movement amount in a direction perpendicular to the direction in which the is arranged are detected.
Thereby, the movement direction and the movement amount in the direction perpendicular to the direction in which the first sensor is arranged can be detected by the change in the signal output from the second sensor of the proximity detection unit.
(6)また、本発明は、上記記載の発明において、前記信号処理回路が、前記位置検出部の出力する信号の絶対値を算出して前記第2のセンサの出力する信号と加算による信号の合成を行う位置信号合成部と、前記位置信号合成部により合成された信号のレベルに基づいて前記第1のセンサが配置されている方向に対して垂直方向における移動方向及び移動量を検出する位置判定部とを備えることを特徴とする。
これにより、位置検出部の出力する信号と、第2のセンサの出力する信号とを合成した信号に基づいて移動方向の検出をすることで、移動方向を検出の精度を向上させることができる。
(6) Further, according to the present invention, in the above-described invention, the signal processing circuit calculates an absolute value of a signal output from the position detection unit and adds a signal output from the second sensor and a signal by addition. A position signal synthesizing unit that performs synthesis, and a position that detects a movement direction and a movement amount in a direction perpendicular to the direction in which the first sensor is arranged based on the level of the signal synthesized by the position signal synthesis unit And a determination unit.
Thereby, the detection accuracy of the movement direction can be improved by detecting the movement direction based on the signal obtained by synthesizing the signal output from the position detection unit and the signal output from the second sensor.
(7)また、本発明は、上記記載の発明において、前記第2のセンサの検出範囲と、該検出範囲付近との温度を計測する温度センサを備え、前記温度センサが計測した温度に応じて、前記閾値電圧を設定することを特徴とする。
これにより、温度変化によるセンサが出力する信号の変化を補正して、出力誤検出を防ぐことができる。
(7) Further, in the above-described invention, the present invention includes a temperature sensor that measures temperatures between the detection range of the second sensor and the vicinity of the detection range, and according to the temperature measured by the temperature sensor. The threshold voltage is set.
Thereby, the change in the signal output from the sensor due to the temperature change can be corrected to prevent erroneous output detection.
(8)また、本発明は、上記記載の発明において、前記第1のセンサ及び前記第2のセンサは、いずれか一方、あるいは、両方が前記対象物体から放射される遠赤外線を検出した量に応じた信号を出力することを特徴とする。
これにより、人体又は人体の一部などの遠赤外線を放射する対象物体の移動を検出することができる。
(8) In the present invention described above, in the above-described invention, either one or both of the first sensor and the second sensor may detect an amount of far infrared rays emitted from the target object. A corresponding signal is output.
Thereby, the movement of the target object which radiates | emits far infrared rays, such as a human body or a part of human body, can be detected.
(9)また、本発明は、上記記載の発明において、前記センサ部は、前記複数の第1のセンサとして、逆方向に直列接続された2つのサーモパイルを有することを特徴とする。
これにより、対象物体から放射される遠赤外線を検出したサーモパイルの起電力により対象物体の位置を検出することができる。
(9) Moreover, the present invention is characterized in that, in the above-described invention, the sensor section includes two thermopiles connected in series in opposite directions as the plurality of first sensors.
Thereby, the position of the target object can be detected by the electromotive force of the thermopile that detects the far infrared ray radiated from the target object.
(10)また、本発明は、上記記載の発明において、前記センサ部は、前記複数の第1のセンサとして、2つの基準電位点間に直列接続された2つのボロメータを有し、前記2つのボロメータ間の接続点の電位を出力とすることを特徴とする。
これにより、対象物体から放射される遠赤外線を検出したボロメータの抵抗値の変化により対象物体の位置を検出することができる。
(10) Further, in the present invention described above, the sensor unit includes, as the plurality of first sensors, two bolometers connected in series between two reference potential points, The potential of the connection point between the bolometers is output.
Thereby, the position of the target object can be detected by a change in the resistance value of the bolometer that detects the far infrared rays emitted from the target object.
この発明によれば、誤検出を防止して、移動方向の検出精度を向上させることができる。 According to the present invention, it is possible to prevent erroneous detection and improve the detection accuracy of the moving direction.
<第1実施形態>
以下、本発明の第1実施形態におけるポインティングデバイスを図面を参照して説明する。図1は、第1実施形態におけるポインティングデバイス100の構成を示す概略ブロック図である。ポインティングデバイス100は、ユーザが手又は指などの人体の一部をかざして、かざした手又は指などを動かすと、手又は指などから放射される遠赤外線を検出することにより、その移動方向及び移動量を判定し、判定した移動方向及び移動量をコンピュータなどの各種デジタル機器に出力して、マウスやトラックボールなどと同様に、カーソルを動かす装置である。
<First Embodiment>
Hereinafter, a pointing device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic block diagram showing the configuration of the
ポインティングデバイス100は、位置検出部10と、近接検出部12と、信号処理回路4とを具備している。
位置検出部10は、センサ部11と増幅回路2aとを備える。センサ部11は、手又は指などの人体の一部(以下、対象物体という)から放射される遠赤外線を検出した量に応じた信号を増幅回路2aに出力する。増幅回路2aは、センサ部11が出力する信号を増幅し、増幅した信号Vout1を信号処理回路4に出力する。センサ部11は、赤外線センサ1aと赤外線センサ1bとを有する。
The
The
赤外線センサ1a、1bは、例えば、サーモパイルであり、検出した遠赤外線の量が増加すると発生する起電力が高くなる。すなわち、対象物体が放出する遠赤外線が一定であれば、対象物体との距離に応じて、赤外線センサ1a、1bの起電力が変化する。また、赤外線センサ1a、1bは、発生する起電力の極性が逆になるように互いの負極が接続(逆方向に直列接続)され、それぞれの正極が増幅回路2aに接続されている。すなわち、センサ部11が遠赤外線を検出すると、増幅回路2aに接続された2つの正極の間に電位差が生じる構成となっている。
The
近接検出部12は、赤外線センサ1cと、増幅回路2cと、コンパレータ回路3とを備える。赤外線センサ1cは、赤外線センサ1a、1bと同様に、対象物体から放射される遠赤外線を検出した量に応じた信号を増幅回路2cに出力する。増幅回路2cは、赤外線センサ1cが出力した信号を増幅し、増幅した信号Vout2をコンパレータ回路3に出力する。コンパレータ回路3は、増幅回路2cが出力した信号Vout2の電圧が予め定められた閾値電圧Vthより大きいか否かを判定し、信号Vout2の電圧が閾値電圧Vthより大きい場合、対象物体が近接していると判定して、H(High)レベルの信号Vout3を信号処理回路4に出力し、信号Vout2の電圧が閾値電圧Vth以下の場合、対象物体が近接していないと判定して、L(Low)レベルの信号Vout3を信号処理回路4に出力する。
The
信号処理回路4は、コンパレータ回路3が出力する信号Vout3がHレベルの場合、位置検出部10から入力される対象物体の位置を示す信号Vout1の変化に応じて、対象物体の移動方向の検出及び移動量の算出を行い、検出した移動方向及び算出した移動量を接続された外部の装置(不図示)に出力する。また、信号処理回路4は、信号Vout3がLレベルの場合、対象物体の移動方向の検出及び移動量の算出を行わず、外部の装置に移動方向及び移動量の出力も行わない。
ここで、赤外線センサ1cは、赤外線センサ1bの位置と赤外線センサ1aの位置との間に配置される。すなわち、赤外線センサ1b、赤外線センサ1c、赤外線センサ1aの順に並べて配置される。このように配置することにより、赤外線センサ1a、1bのそれぞれが遠赤外線を検出する領域と、赤外線センサ1cが遠赤外線を検出する領域とを同じように重ねることができ、移動方向の検出を1方向に偏ることなく、安定して行うことができる。
When the signal Vout3 output from the
Here, the
図2は、本実施形態における対象物体の位置と、ポインティングデバイス100における信号との対応関係の一例を示す波形図である。図2において、横軸方向は1次元方向の位置を示し、縦軸方向は、それぞれの信号のレベルを示すと共に、赤外線センサ1a〜1cとの関係も示している。また、図2において、左右方向(X軸方向)には、赤外線センサ1b、赤外線センサ1c、赤外線センサ1aの順に配置され、それぞれの位置が位置P2〜P4で示されている。対象物体が、赤外線センサ1a〜1cが配置されている方向に沿って、位置P1から位置P5を通過して(A方向)移動する場合、信号Vout1〜Vout3は、次のように変化する。なお、対象物体が放射する遠赤外線の量は、一定として説明する。
FIG. 2 is a waveform diagram showing an example of the correspondence relationship between the position of the target object and the signal in the
(信号Vout1について)
対象物体が位置P1に達すると、赤外線センサ1bが対象物体から放射される遠赤外線を検知し始めて、信号Vout1の電圧が上昇する。
対象物体の位置が位置P1から位置P2の間のとき、赤外線センサ1bが検出する遠赤外線の増加に伴い、信号Vout1の電圧が上昇する。
対象物体が位置P2に達すると、赤外線センサ1bと対象物体とが正対し、赤外線センサ1bが対象物体の放射する遠赤外線を最も多く検出するので、信号Vout1の電圧は、最大となる。
(Signal Vout1)
When the target object reaches the position P1, the
When the position of the target object is between the position P1 and the position P2, the voltage of the signal Vout1 increases as the far infrared ray detected by the
When the target object reaches the position P2, the
対象物体の位置が位置P2から位置P4の間のとき、赤外線センサ1bと対象物体との距離が遠くなるので、赤外線センサ1bが発生する起電力は徐々に低くなる。一方、赤外線センサ1aと対象物体との距離が近づくので、赤外線センサ1aが発生する起電力は徐々に高くなる。赤外線センサ1a、1bは、極性が逆に接続されているので、対象物体が赤外線センサ1aに近づくのに伴って、信号Vout1の電圧は徐々に低くなる。
When the position of the target object is between the position P2 and the position P4, since the distance between the
対象物体が位置P4に達すると、赤外線センサ1aと対象物体とが正対し、赤外線センサ1aが対象物体の放射する遠赤外線を最も多く検出するので、赤外線センサ1aの起電力が最も高くなり、信号Vout1の電圧は、最小となる。
対象物体が位置P5に達すると、赤外線センサ1aが対象物体から放射される遠赤外線を検出しなくなり、信号Vout1の電圧は0Vとなる。
When the target object reaches the position P4, the
When the target object reaches the position P5, the
(信号Vout2について)
対象物体の位置が位置P1から位置P3の間のとき、赤外線センサ1cは、対象物体が放出する遠赤外線を検出し始めて、対象物体が赤外線センサ1aに近づくにつれ、信号Vout2の電圧は高くなる。
対象物体が位置P3に達すると、赤外線センサ1cと対象物体とが正対し、赤外線センサ1cの起電力が最も高くなり、信号Vout2の電圧は、最大となる。
対象物体の位置が位置P3から位置P4の間のとき、赤外線センサ1cと対象物体との距離が遠くなるにつれ、信号Vout2の電圧は低くなり、対象物体の位置が赤外線センサ1cの検出範囲外になると、信号Vout2の電圧は、0Vとなる。
(Signal Vout2)
When the position of the target object is between position P1 and position P3, the
When the target object reaches the position P3, the
When the position of the target object is between position P3 and position P4, as the distance between the
(信号Vout3について)
対象物体が位置P2に達すると、信号Vout2が閾値電圧Vthより大きくなるので、信号Vout3は、Hレベルとなる。
対象物体が位置P4に達すると、信号Vout2が閾値電圧Vth以下となるので、信号Vout3は、Lレベルとなる。
ここで、信号Vout3がHレベルとなる区間は、位置検出有効範囲であり、信号処理回路4が、対象物体の移動方向の判定と、対象物体の移動量の算出を行う区間である。
(Regarding signal Vout3)
When the target object reaches the position P2, the signal Vout2 becomes larger than the threshold voltage Vth, so that the signal Vout3 becomes H level.
When the target object reaches the position P4, the signal Vout2 becomes equal to or lower than the threshold voltage Vth, so that the signal Vout3 becomes L level.
Here, a section in which the signal Vout3 is at the H level is a position detection effective range, and the
ここで、閾値電圧Vthは、信号Vout1の電圧の変化が単調減少する区間において、信号Vout3がHレベルとなるように設定する。信号Vout1の電圧が単調減少する範囲では、信号Vout1の電圧により対象物体の位置を一意に検出することができる。また、図2においては、信号Vout1の電圧の最大値と最小値とを含む区間、位置P2から位置P4に対応して閾値が設定されているが、信号Vout1の電圧が単調減少する区間であれば、位置P2から位置P4までの区間に含まれる区間において信号Vout3がHレベルとなるように閾値電圧Vthを設定してもよい。
また、本実施形態では、信号Vout1の電圧が単調減少するセンサ部11の構成であるが、赤外線センサ1a、1bの互いの正極側を接続するなどして、信号Vout1の電圧が単調増加する構成としてもよい。
Here, the threshold voltage Vth is set such that the signal Vout3 is at the H level in a section where the change in the voltage of the signal Vout1 monotonously decreases. In the range where the voltage of the signal Vout1 monotonously decreases, the position of the target object can be uniquely detected by the voltage of the signal Vout1. In FIG. 2, a threshold is set corresponding to a position including the maximum value and the minimum value of the voltage of the signal Vout1, corresponding to the position P2 to the position P4. However, it may be a section where the voltage of the signal Vout1 decreases monotonously. For example, the threshold voltage Vth may be set so that the signal Vout3 becomes H level in a section included in the section from the position P2 to the position P4.
Further, in the present embodiment, the configuration of the
上述のように、信号Vout1〜Vout3が、対象物体の位置に応じて変化するので、信号処理回路4は、信号Vout3がHレベルのとき、信号Vout1の変化量が負であればA方向に移動している判定し、逆に、信号Vout1の変化量が正であればB方向に移動していると判定し、信号Vout1の変化量から移動量を算出する。また、信号処理回路4は、判定した移動方向と、算出した移動量とを出力端子を介して接続された外部の装置に出力する。
As described above, since the signals Vout1 to Vout3 change according to the position of the target object, the
ポインティングデバイス100は、近接検出部12が出力する信号Vout3がHレベルのとき(対象物体が位置検出有効範囲にあるとき)のみ、信号処理回路4が移動方向の判定、及び、移動量の算出を行う構成である。言い換えると、ポインティングデバイス100は、閾値電圧Vthが設定されることにより、位置検出有効範囲を決定して、位置検出有効範囲でのみ、対象物体の移動方向の判定、及び、移動量の算出を行う。
In the
これにより、ユーザがポインタを動かそうとして、対象物体である手や指などをポインティングデバイス100に近づけて、赤外線センサ1a、1bが対象物体を検出しただけでは信号処理回路4は、移動方向の判定及び移動量の算出を行わず、対象物体が位置検出有効範囲にあるときにのみ、信号処理回路4は、移動方向の判定及び移動量の算出を行う。その結果、ポインティングデバイス100は、ユーザが手や指などを位置検出区間に移動させた後に、移動方向及び移動量の入力を行うことにより、ユーザの意図しない移動方向及び移動量の検出、すなわち、誤検出を防ぐことができる。
As a result, the
また、対象物体が位置検出有効範囲にある場合のみ、信号処理回路4は、移動方向の検出及び移動量の算出を行うので、対象物体が位置検出有効範囲にない場合は、電源の供給を停止するなどすることで省電力化を図ることができる。また、対象物体が位置検出有効範囲にない場合、赤外線センサ1a、1b及び増幅回路2aへの電源の供給を停止して、更に省電力化を図ることも可能である。これにより、ポインティングデバイス100に電源を供給するバッテリの小型化もでき、ポインティングデバイス100を有する入力装置の小型化が可能になる。
Further, only when the target object is in the position detection effective range, the
図3は、本実施形態におけるポインティングデバイス100が接続された外部の装置、例えば、コンピュータの画面上におけるポインタの動きを示す模式図である。ポインティングデバイス100が、赤外線センサ1b、1c、1aの順に並べられたX軸に沿って、対象物体の移動方向及び移動量を検出して、検出した移動方向及び移動量を示す情報を接続された外部の装置に出力する。接続された外部の装置は、ポインティングデバイス100が出力した移動方向及び移動量により、ポインタを画面上で移動させる。
FIG. 3 is a schematic diagram showing the movement of a pointer on an external apparatus, for example, a computer screen, to which the
このように、ポインティングデバイス100を外部の装置、例えば、コンピュータなどの各種デジタル機器に接続して用いることにより、非接触の入力装置として用いることができる。これにより、可動部を有しない入力装置を提供することができ、可動部が存在することにより生じていた動作不良や、コストの増加、入力装置の小型化への制約を解消することが可能となる。ポインティングデバイス100を使用することで、低コスト、及び、低消費電力の小型化された入力装置を実現することができる。
As described above, the
なお、図1に示すセンサ部11は、例として、サーモパイルを用いた構成を示したが、検出する遠赤外線の量に応じて抵抗値が変化するボロメータを用いてもよい。
図4は、本実施形態におけるセンサ部11にボロメータを用いる場合の構成例を示す概略図である。図4に図示するように、正の電位Vrefを供給する基準電位点と、負の電位−Vrefを供給する基準電位点との間に赤外線センサ1a、1bである2つのボロメータを直列接続し、2つのボロメータの接続点の電位を増幅回路2a(図1)への出力とする。この構成により、ボロメータにより構成されたセンサ部11は、サーモパイルを用いた場合と同様の波形の信号を出力することができる。
図4では、正の電位Vrefと負の電位−Vrefとを供給する2つの基準電位点を用いたが、2つのボロメータ11a、11bの抵抗値の変化に応じて、出力電位が変化するような2つの基準電位点を用いればよい。
In addition, although the
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a configuration example when a bolometer is used for the
In FIG. 4, two reference potential points for supplying the positive potential Vref and the negative potential -Vref are used. However, the output potential changes according to the change in the resistance value of the two
<第2実施形態>
次に、図5は、第2実施形態におけるポインティングデバイス200の構成を示す概略ブロック図である。図5に示すように、ポインティングデバイス200は、位置検出部10、近接検出部13、及び、信号処理回路4を具備している。また、ポインティングデバイス200は、図1の第1実施形態のポインティングデバイス100と比べ、近接検出部13の構成が異なる点を除いて、同じ構成であり、相当する箇所には同じ符号(1a〜1c、2a、2c、4、10、11)を付してその説明を省略する。
Second Embodiment
Next, FIG. 5 is a schematic block diagram showing the configuration of the
近接検出部13は、赤外線センサ1c、増幅回路2c、コンパレータ回路5、温度センサ6、及び、閾値生成回路7を備える。温度センサ6は、赤外線センサ1cの検出範囲及びその検出範囲の近傍の温度を測定し、測定した温度を示す温度情報を閾値生成回路7に出力する。閾値生成回路7は、温度センサ6の出力する温度情報より、閾値電圧Vthを算出し、算出した閾値電圧Vthをコンパレータ回路5に出力する。コンパレータ回路5は、閾値生成回路7が出力した閾値電圧Vthと、増幅回路2cが出力する信号Vout2の大小を比較して、信号Vout2が閾値電圧Vthより大きい場合、Hレベルの信号Vout3を信号処理回路4に出力し、一方、信号Vout2が閾値電圧Vth以下の場合、Lレベルの信号Vout3を信号処理回路4に出力する。
The
ここで、閾値生成回路7が算出する閾値電圧Vthは、赤外線センサ1cの検出範囲及びその検出範囲近傍の温度が外乱などにより上昇して、赤外線センサ1cの出力する電圧が上昇する温度ドリフトに応じた電圧を算出する。温度ドリフトが発生すると、位置検出有効範囲が広くなるので、温度ドリフトの度合に応じて閾値電圧Vthを高くすることにより、位置検出有効範囲を一定にするように閾値電圧Vthを算出する。例えば、信号Vout1の最大値と最小値とに対応する対象物体の位置が、位置検出有効範囲となるように閾値電圧Vthを算出して設定する。
また、外乱としては、ユーザの手や指など以外から放射される遠赤外線や、室内においては暖房器具や照明装置などにより、又、室外においては太陽光などにより温められた物体からの輻射などにより発生する遠赤外線などである。
Here, the threshold voltage Vth calculated by the
Disturbances include far-infrared rays radiated from other than the user's hands and fingers, indoors due to heating appliances and lighting devices, etc., and radiation from objects heated by sunlight etc. outdoors. The far infrared rays that are generated.
上述の構成により、ポインティングデバイス200は、赤外線センサ1cの検出範囲及びその検出範囲近傍の外乱による温度変化を検出し、検出した温度変化に応じて、位置検出有効範囲を設定する閾値電圧Vthを算出して設定することにより、外乱による温度ドリフトが生じても、対象物体の移動方向及び移動量の検出を精度よく行うことができる。
なお、本実施形態では、温度ドリフトによる補正を閾値電圧Vthに対してのみ行う構成としたが、増幅回路2aの出力信号Vout1に対して行ってもよい。
With the above-described configuration, the
In the present embodiment, correction by temperature drift is performed only for the threshold voltage Vth, but it may be performed for the output signal Vout1 of the
<第3実施形態>
次に、図6は、第3実施形態におけるポインティングデバイス300の構成を示す概略ブロック図である。図6に示すように、ポインティングデバイス300は、位置検出部10a、10b、近接検出部12、及び、信号処理回路8を具備している。ポインティングデバイス300は、2つの位置検出部10a、10bを設けることにより、2つの軸、例えば、直交する垂直方向と水平方向とに沿った移動方向の検出及び移動量の算出を行う。
<Third Embodiment>
Next, FIG. 6 is a schematic block diagram showing the configuration of the
また、ポインティングデバイス300は、図1の第1実施形態のポインティングデバイス100と比べ、2つの位置検出部10a、10bを具備する点を除いて、同じ構成であり、相当する箇所には、同じ符号(1a〜1c、2a、2b、3、12)を付して、その説明を省略する。なお、位置検出部10aは、新たに設けた位置検出部10bと区別するために符号を10から10aに変更したものであり、その構成は、第1実施形態における位置検出部10と同じであるので、その説明も省略する。なお、移動検出部10aと近接検出部12とは、それぞれ信号を信号処理回路8に出力する。
The
位置検出部10bは、位置検出部10aと同様に、2つの赤外線センサ1d、1eと、増幅回路2bとを備える。赤外線センサ1d、1eは、発生する起電力の極性が逆になるように互いの負極が接続され、それぞれの正極が増幅回路2bに接続され、発生した起電力を増幅回路2bにより増幅し、増幅した信号を信号Vout4として信号処理回路8に出力する。また、位置検出部10bが出力する信号Vout4は、図2に示した信号Vout1と同じ特性を有し、信号Vout1と同様に、位置検出有効範囲において信号Vout4の電圧は、対象物体の位置に応じて単調増加、あるいは、単調減少する。
The
信号処理回路8は、コンパレータ回路3が出力する信号Vout3がHレベルの場合、位置検出部10aから入力される対象物体の位置を示す信号Vout1の変化に応じて、対象物体の移動方向の検出及び移動量の算出を行い、位置検出部10bから入力される対象物体の位置を示す信号Vout4の変化に応じて、対象物体の移動方向の検出及び移動量の算出を行う。また、信号処理回路8は、検出した移動方向及び算出した移動量それぞれを接続された外部の装置(不図示)に出力する。また、信号処理回路8は、信号Vout3がLレベルの場合、第1実施形態の信号処理回路4と同様に、対象物体の移動方向の検出及び移動量の算出を行わず、外部の装置に移動方向及び移動量の出力も行わない。
When the signal Vout3 output from the
図7は、本実施形態における赤外線センサ1a〜1eの配置、及び、移動方向の対応関係を示す模式図である。図7(a)に示すように、赤外線センサ1a〜1eは、X軸方向に沿って、赤外線センサ1b、1c、1aの順に配置され、Y軸方向に沿って、赤外線センサ1d、1c、1eの順に配置される。この構成により、信号処理回路8は、信号Vout1からX軸に沿ったA方向又はB方向の検出と移動量の算出とを行い、信号Vout4からY軸に沿ったC方向又はD方向の検出と移動量の算出とを行う。
FIG. 7 is a schematic diagram showing the correspondence between the arrangement of the
また、図7(b)は、ポインティングデバイス300が接続された外部の装置、例えば、コンピュータの画面上におけるポインタの動きを示す模式図である。ポインティングデバイス300が、赤外線センサ1b、1c、1aの順に並べられたX軸に沿って、対象物体の移動方向及び移動量を検出し、赤外線センサ1d、1c、1eの順に並べられたY軸に沿って、対象物体の移動方向及び移動量を検出して、検出した移動方向及び移動量を示す情報を接続された外部の装置に出力する。接続された外部の装置は、ポインティングデバイス300が出力した移動方向及び移動量により、ポインタを画面上で移動させる。
FIG. 7B is a schematic diagram showing the movement of the pointer on the screen of an external device, for example, a computer, to which the
このように、赤外線センサ1a〜1eにより、2つ軸に対して対象物体の移動方向の検出及び移動量の算出を行うポインティングデバイス300を用いることにより、外部の装置、例えば、コンピュータなどの各種デジタル機器の画面上においてポインタを自由に動かすことが可能となる。
In this way, by using the
なお、図7(a)において、赤外線センサ1a〜1eを十字状に配置したが、平面における対象物体の異なる2つの方向の移動を検出できれば、赤外線センサ1a〜1eをX字状に配置してもよく、赤外線センサ1cは、2つの方向が交わる点に配置される。
In FIG. 7A, the
<第4実施形態>
図8は、第4実施形態におけるポインティングデバイス200Aの構成を示す概略ブロック図である。
同図に示すように、ポインティングデバイス200Aは、位置検出部10と、近接検出部13と、信号処理回路4Aとを具備している。位置検出部10及び近接検出部13は、第2実施形態の位置検出部10及び近接検出部13と同じ構成であり、相当する箇所には、同じ符号(1a〜1c、2a、2c、5、6、7、10、13)を付してその説明を省略する。
なお、赤外線センサ1a、1b、1cは、第1実施形態と同様に、位置検出部10の赤外線センサ1a、1bが、近接検出部13の赤外線センサ1cを挟むように、並んで配置されている。以下、赤外線センサ1a〜1cが並んで配置された方向をX軸方向という。
<Fourth embodiment>
FIG. 8 is a schematic block diagram showing the configuration of the
As shown in the figure, the
As in the first embodiment, the
信号処理回路4Aには、位置検出部10から出力される信号Vout1と、近接検出部13の増幅回路2cから出力される信号Vout2と、近接検出部13のコンパレータ回路5から出力される信号Vout3とが入力される。また、信号処理回路4は、位置信号合成部41と、位置判定部42とを備えている。
位置信号合成部41は、位置検出部10から入力される信号Vout1の絶対値を算出し、予め定められた係数αにより算出した絶対値を増幅する。そして位置信号合成部41は、増幅回路2cから入力される信号Vout2と、係数αで増幅した信号を加算により合成し信号Vzを生成する。
The signal processing circuit 4A includes a signal Vout1 output from the
The position
位置判定部42は、位置検出部10から入力される信号Vout1と、位置信号合成部41が生成する信号Vzとに基づいて対象物の移動方向の検出及び移動量の算出を行い、検出した移動方向及び算出した移動量を示す情報を出力する。具体的には、位置判定部42は、第1実施形態の信号処理回路4と同様に、信号Vout1により赤外線センサ1a〜1cの配置された方向における、移動方向の検出及び移動量の算出を行う。また、位置判定部42は、位置信号合成部41が生成した信号Vzの増減により、対象物が赤外線センサ1a〜1cに対して近づく方向又は遠ざかる方向のいずれかの方向に移動しているかの検出、及びその方向における移動量を算出する。すなわち、位置判定部42は、赤外線センサ1a〜1cを並べて配置された方向の法線方向(以下、Z軸方向という)における、移動方向の検出及び移動量の算出を行う。
The
また、位置判定部42は、コンパレータ回路5から入力される信号Vout3に応じて前述の対象物の移動方向の検出、及び移動量の算出を行うか否かを選択する。具体的には、位置判定部42は、コンパレータ回路3から入力される信号Vout3がHレベルの場合、上述の移動方向の検出及び移動量の算出を行う。また、位置判定部42は、検出した移動方向及び算出した移動量を出力端子を介して接続された外部の装置に出力し、信号Vout3がLレベルの場合、上述の移動方向の検出及び移動量の算出を行わず、接続された外部の装置に対しての出力も行わない。
Further, the
以下、図9、10を用いて、位置信号合成部41において行われる信号を合成する処理と、位置判定部42が行うZ方向における移動方向及び移動量の算出について説明する。
Hereinafter, the process of combining signals performed in the position
図9は、本実施形態の位置信号合成部41が行う信号の合成する処理を示す図である。同図において、横軸は対象物の位置を示し、縦軸はそれぞれの信号のレベルを示している。また、同図は、赤外線センサ1a〜1cの横軸(X軸)方向における配置の関係も示している。赤外線センサ1aは位置P4に対応し、赤外線センサ1bは位置P2に対応し、赤外線センサ1cは位置P3に対応する。
なお、同図が示す波形は、対象物が、赤外線センサ1a〜1cが順に配置された方向に平行なX軸方向において位置P1から位置P5に向かって、あるいは、位置P5から位置P1に向かって移動した場合の波形を示している。
FIG. 9 is a diagram illustrating a signal combining process performed by the position
The waveform shown in the figure is that the object is from the position P1 to the position P5 or from the position P5 to the position P1 in the X-axis direction parallel to the direction in which the
図9(a)は、位置信号合成部41が入力される信号Vout1から算出する信号Vout1の絶対値を示す波形図である。ここで、波形S1〜S3は、それぞれ対象物の赤外線センサ1a〜1cまでの距離が異なる場合の波形を示している。波形S1は、波形S1〜S3のうち、対象物が赤外線センサ1a〜1cに最も近い場合の波形を示している。波形S3は、波形S1〜S3のうち、対象物が赤外線センサ1a〜1cに最も遠い場合の波形を示している。波形S2は、対象物が、波形S1に対応する位置と波形S3に対応する位置との間に位置している場合の波形を示している。すなわち、波形S1〜S3は、赤外線センサ1a〜1cが並んで配置されている方向に対するZ軸方向の距離が異なる場合の波形を示している。
FIG. 9A is a waveform diagram showing the absolute value of the signal Vout1 calculated from the signal Vout1 input to the position
図9(b)は、増幅回路2cから対象物の位置に応じて出力される信号Vout2の波形図である。波形S4〜S6それぞれは、図9(a)における波形S1〜S3それぞれに対応している。波形S4は、対象物が波形S1を得たときと同じ移動をした場合に得られる波形である。波形S5は、対象物が波形S2を得たときと同じ移動をした場合に得られる波形である。波形S6は、対象物が波形S3を得たときと同じ移動をした場合に得られる波形である。
FIG. 9B is a waveform diagram of the signal Vout2 output according to the position of the object from the
図9(c)は、位置信号合成部41から出力される信号Vzの波形を示す図である。波形S7は、波形S1に係数aを乗じて波形S4と加算することにより得られた波形である。波形S8は、波形S2に係数αを乗じて波形S5と加算することにより得られた波形である。波形S9は、波形S3に係数αを乗じて波形S6と加算することにより得られた波形である。ここでは、係数αが、例えば「0.25」である場合を示している。
FIG. 9C is a diagram illustrating the waveform of the signal Vz output from the position
図9(c)に示すように、位置信号合成部41が生成する信号Vzは、係数αを予め適宜選択することにより、X軸方向における対象物の移動に関わらずレベルがほとんど変化しないフラット区間を位置P2と位置P4との間に設けることができる。このフラット区間においては、対象物がZ軸方向に移動すると信号Vzのレベルが変化する。そして、位置判定部42は、位置信号合成部41から出力される信号Vzのレベルの変化を検出して対象物のZ軸上における移動方向及びその移動量を検出する。
As shown in FIG. 9C, the signal Vz generated by the position
具体的には、位置判定部42は、信号Vzのレベルが高くなる変化が生じた場合、対象物が赤外線センサ1a〜1cに近づいていることを検出し、信号Vzのレベルの変化量に基づいてZ軸方向の移動量を算出する。また、位置判定部42は、信号Vzのレベルが小さくなる変化が生じた場合、対象物が赤外線センサ1a〜1cから遠ざかっていることを検出し、信号Vzのレベルの変化量に基づいてZ軸方向の移動量を算出する。なお、移動量の算出には、信号Vzの変化に対応する移動量が予め記憶されたテーブルを位置判定部42に設け、信号Vzの変化量に対応した移動量を当該テーブルから読み出すことにより移動量を算出するようにしてもよい。
Specifically, the
図9(d)は、係数αを図9(c)より大きい値にした場合の位置信号合成部41から出力される信号Vzの波形を示す図である。波形S10は、波形S1に係数αを乗じて波形S4と加算することにより得られた波形である。波形S11は、波形S2に係数αを乗じて波形S5と加算することにより得られた波形である。波形S12は、波形S3に係数αを乗じて波形S6と加算することにより得られた波形である。ここでは、係数αが、例えば「1.0」である場合を示している。
図示するように、係数αを大きくすることで、波形S10〜S12それぞれの間隔を大きくすることができる。すなわち、対象物のZ軸方向の移動により生じる信号Vzの変化量を大きくすることができ、対象物のZ軸方向の移動の検出の感度を高めることができる。
FIG. 9D is a diagram illustrating a waveform of the signal Vz output from the position
As shown in the figure, the interval between the waveforms S10 to S12 can be increased by increasing the coefficient α. That is, the amount of change in the signal Vz caused by the movement of the object in the Z-axis direction can be increased, and the detection sensitivity of the movement of the object in the Z-axis direction can be increased.
なお、係数αを大きくすると位置P3において信号Vzのレベルの極小点が生じてフラット区間が形成されず、対象物のZ軸方向の移動であるか、対象物のX軸方向の移動であるかの区別が困難になる場合がある。
この場合、例えば、赤外線センサ1a〜1cが配置されているX軸から対象物までの距離ごとに信号Vzの最大値と、位置P3における極小値との差を予め算出しておき、この差をZ軸方向に移動が生じたか否かを判定する閾値とする。そして、位置判定部42は、信号Vzの信号の単位時間における変化量がこの閾値を超えた場合に対象物がZ軸方向に移動したと判定する。これにより、対象物のX軸方向の移動と、対象物のZ軸方向の移動との判定を誤らずに行える。
If the coefficient α is increased, a minimum point of the level of the signal Vz is generated at the position P3, and a flat section is not formed. Whether the object moves in the Z-axis direction or the object moves in the X-axis direction. May be difficult to distinguish.
In this case, for example, the difference between the maximum value of the signal Vz and the minimum value at the position P3 is calculated in advance for each distance from the X axis where the
図10は、第4実施形態のポインティングデバイス200Aの特徴を第1〜第3実施形態のポインティングデバイスとの対比により示す図である。
図10(a)は、対象物を人間の指とし、赤外線センサ1a〜1cと指との距離が異なる3つの位置Pz1、Pz2、Pz3を示す図である。位置Pz1、位置Pz2、位置Pz3の順に赤外線センサ1a〜1cまでの距離がZ軸方向に近くなっている。以下、位置Pz2からX軸方向に対して指を平行に移動させた初期位置P0から指を動かした場合を例にして説明を行う。
FIG. 10 is a diagram showing characteristics of the
FIG. 10A is a diagram illustrating three positions Pz1, Pz2, and Pz3 in which the object is a human finger and the distances between the
図10(b)は、図10(a)に示した位置Pz1〜Pz3それぞれからX軸方向に対して平行に指を移動させた際の信号Vout1及び信号Vout2それぞれの波形を示している。横軸は指の位置を示し、縦軸はそれぞれの信号のレベルを示している。波形V11及び波形V21は、位置Pz1からX軸方向に対して平行に指を動かした場合の波形である。また、波形V12及び波形V22は、位置Pz2からX軸方向に対して平行に指を動かした場合の波形である。また、波形V13及び波形V23は、位置Pz3から指をX軸方向に対して平行に指を動かした場合の波形である。 FIG. 10B shows waveforms of the signal Vout1 and the signal Vout2 when the finger is moved in parallel to the X-axis direction from each of the positions Pz1 to Pz3 shown in FIG. The horizontal axis indicates the position of the finger, and the vertical axis indicates the level of each signal. The waveform V11 and the waveform V21 are waveforms when the finger is moved in parallel to the X-axis direction from the position Pz1. Waveform V12 and waveform V22 are waveforms when the finger is moved in parallel to the X-axis direction from position Pz2. Waveform V13 and waveform V23 are waveforms when the finger is moved in parallel to the X-axis direction from position Pz3.
初期位置P0からX軸方向に対して平行に指を図10(a)において右方向、すなわち、赤外線センサ1aに近づく方向に動かす動作aを行った場合、図示するように信号Vout1のレベルは、波形V12上において減少し、信号Vout2のレベルは、波形V22上において増加する。
次に、初期位置P0からZ軸方向に対して平行に赤外線センサ1a〜1cから遠ざかる方向に指を動かした場合、図示するように、信号Vout1のレベルは、波形V11に向かって小さくなり、信号Vout2のレベルは、波形V21に向かって小さくなる。
When the operation a is performed in which the finger is moved in the right direction in FIG. 10A from the initial position P0 in the right direction, that is, in the direction approaching the
Next, when the finger is moved in the direction away from the
第1〜第3実施形態のポインティングデバイスは、信号Vout1と信号Vout2との減少を検出することにより動作bによるZ軸方向の移動を検出することができる。しかし、動作aに対しては、Z軸方向の移動であるのか、X軸方向の移動であるのかを判定することができず、Z軸方向の移動の検出を誤りなく行うことが困難である。すなわち、指がX軸方向に移動したことによりVout2が増加したのか、指が赤外線センサ1a〜1cに近づくZ軸方向に移動したことによりVout2が増加したのかを判別することができない。
一方、本実施形態のポインティングデバイス200Aは、位置信号合成部41により生成される信号Vzの変化に基づいてZ軸方向の指の移動を検出することができる。
The pointing devices of the first to third embodiments can detect the movement in the Z-axis direction due to the operation b by detecting the decrease in the signal Vout1 and the signal Vout2. However, for the operation a, it cannot be determined whether the movement is in the Z-axis direction or the X-axis direction, and it is difficult to detect the movement in the Z-axis direction without error. . That is, it cannot be determined whether Vout2 has increased due to the finger moving in the X-axis direction or whether Vout2 has increased due to the finger moving in the Z-axis direction approaching the
On the other hand, the
上述のように、本実施形態のポインティングデバイス200Aは、位置検出部10から出力される信号Vout1と、近接検出部13から出力される信号Vout2とから信号Vzを生成し、生成した信号Vzの変化に基づいてZ軸方向の対象物の移動を判定するようにした。これにより、第1〜第3実施形態のポインティングデバイスでは、判定が困難であるZ軸方向の対象物の移動を検出することができる。
As described above, the
なお、対象物の移動以外の原因による信号Vzの変化、例えば外乱により生じるノイズなどによる誤検出を防ぐために、閾値を予め定め、信号Vzの単位時間あたりの変化量がこの閾値を超えた場合に対象物がZ軸方向に移動したと判定するようにしてもよい。
また、係数αは、ポインティングデバイス200Aにより操作するアプリケーションに応じた実測に基づいて、位置P2と位置P3との間に信号Vzのレベルがフラットになる区間を有するように予め設定するようにしてもよい。また、係数αは、赤外線センサ1a〜1cの特性に応じて、ポインティングデバイス200Aの対象物の移動に対する判定の感度などに基づいて予め設定するようにしてもよい。
In order to prevent erroneous detection due to a change in the signal Vz due to a cause other than the movement of the object, for example, noise caused by a disturbance, a threshold value is set in advance, and the amount of change per unit time of the signal Vz exceeds this threshold value. It may be determined that the object has moved in the Z-axis direction.
Further, the coefficient α may be set in advance so as to have a section in which the level of the signal Vz is flat between the position P2 and the position P3 based on actual measurement according to an application operated by the
<第5実施形態>
図11は、第5実施形態におけるポインティングデバイス300Aの構成を示す概略ブロック図である。
同図に示すように、ポインティングデバイス300Aは、位置検出部10a、10b、近接検出部12、及び、信号処理回路8Aを具備している。ポインティングデバイス300Aは、2つの位置検出部10a、10bを設けることにより、2つの軸、例えば、直交する垂直方向と水平方向とに沿った移動方向の検出及び移動量の算出を行う。
本実施形態のポインティングデバイス300Aは、第3実施形態のポインティングデバイス300と比べ、信号処理回路8Aが異なる点を除いて、同じ構成であり相当する箇所には同じ符号(1a〜1c、2a〜2c、3、10a、10b、12)を付して、その説明を省略する。
<Fifth Embodiment>
FIG. 11 is a schematic block diagram showing the configuration of the
As shown in the figure, the
The
なお、赤外線センサ1a〜1eは、第3実施形態と同様に、赤外線センサ1a、1bが、赤外線センサ1cを挟むように並んで配置される。また、赤外線センサ1d、1eが、赤外線センサ1cを挟むように、赤外線センサ1a、1c、1bの並びと直交するように並んで配置されている。以下、赤外線センサ1a、1c、1bが並んで配置された方向をX軸方向といい、赤外線センサ1d、1c、1eが並んで配置された方向をY軸方向という。また、このX軸方向及びY軸方向に直交する方向をZ軸方向という。
The
信号処理回路8Aには、位置検出部10aから出力される信号Vout1と、位置検出部10bから出力される信号Vout4と、近接検出部12の増幅回路2cから出力される信号Vout2と、近接検出部12のコンパレータ回路3から出力される信号Vout3とが入力される。また、信号処理回路8Aは、位置信号合成部41a、41bと、位置判定部43とを備えている。
位置信号合成部41aと位置信号合成部41bとは、第4実施形態の位置信号合成部41と同じ構成を有している。位置信号合成部41aは、信号Vout1と信号Vout2とを合成して信号Vz1を生成する。位置信号合成部41bは、信号Vout4と信号Vout2とを合成して信号Vz2を生成する。ここで、信号Vz1は、赤外線センサ1a、1b、1cの出力する信号に基づいて生成される信号である。また、信号Vz2は、赤外線センサ1d、1e、1cの出力する信号に基づいて生成される信号である。
The signal processing circuit 8A includes a signal Vout1 output from the
The
位置判定部43は、第3実施形態の信号処理回路8と同様に、位置検出部10aから入力される信号Vout1から対象物のX軸上における移動方向の検出及び移動量の算出を行い、位置検出部10bから入力される信号Vout2から対象物のY軸上における移動方向の検出及び移動量の算出を行う。また、位置判定部43は、位置信号合成部41aが生成する信号Vz1と、位置信号合成部41bが生成する信号Vz2とに基づいて、第4実施形態の位置判定部42と同様に、Z軸上における移動方向の検出及び移動量の算出を行う。また、位置判定部43は、コンパレータ回路3から入力される信号Vout3がHレベルの場合、上述の移動方向の検出及び移動量の算出を行い、検出した移動方向及び算出した移動量を出力端子を介して接続された外部の装置に出力する。一方、信号Vout3がLレベルの場合、位置判定部43は、上述の移動方向の検出及び移動量の算出を行わず、接続された外部の装置に対しての出力も行わない。
Similarly to the
なお、信号Vz1に基づいて検出したZ軸上の移動方向と、信号Vz2に基づいて検出したZ軸上の移動方向とが異なる場合、予め定めた選択方向に基づいて移動方向及び移動量の検出を行う。具体的には、信号Vz1及び信号Vz2から検出した移動方向が一致する場合に対象物がZ軸方向に移動したと判定する。また、信号Vz1から算出された移動量と、信号Vz2から算出された移動量とが異なる場合、それらの平均値をZ軸方向の移動量とするようにしてもよい。 When the movement direction on the Z axis detected based on the signal Vz1 is different from the movement direction on the Z axis detected based on the signal Vz2, the detection of the movement direction and the movement amount is performed based on a predetermined selection direction. I do. Specifically, it is determined that the object has moved in the Z-axis direction when the movement directions detected from the signal Vz1 and the signal Vz2 match. Further, when the movement amount calculated from the signal Vz1 is different from the movement amount calculated from the signal Vz2, the average value thereof may be used as the movement amount in the Z-axis direction.
上述の構成により、ポインティングデバイス300Aは、赤外線センサ1a、1c、1bが配置された対象物のX軸方向における移動方向の検出及び移動量の算出と、赤外線センサ1d、1c、1eが配置された対象物のY軸方向における移動方向の検出及び移動量の算出と、X軸方向及びY軸方向に直交するZ軸方向における移動方向の検出及び移動量の算出とを精度よく行うことができる。
なお、本実施形態のポインティングデバイス300Aにおいて、第2実施形態の近接検出部13のように、温度センサ6及び閾値生成回路7を設けて外乱による温度ドリフトの影響を低減させるようにしてもよい。
With the above-described configuration, the
Note that, in the
図12は、本実施形態における赤外線センサ1a〜1eの配置、及び、移動方向の対応関係、及び使用例を示す模式図である。図12(a)に示すように、赤外線センサ1b、1c、1aの順に並べて配置されている方向をX軸方向とし、赤外線センサ1e、1c、1dの順に並べて配置されている方向をY軸方向とし、X軸方向及びY軸方向に直交する方向をZ軸方向としている。
図12(b)は、ポインティングデバイス300Aが接続された外部の装置、例えば、コンピュータの画面上におけるポインタの動きを示す模式図である。コンピュータは、ポインティングデバイス300Aから出力されるX軸及びY軸における移動方向及び移動量に基づいて、ポインタを画面上のA〜D方向に移動させることができる。また、コンピュータは、ポインティングデバイス300Aから出力されるZ軸上の移動方向及び移動量に基づいて、クリック及びダブルクリックの操作を検出することができる。そして、ポインティングデバイス300Aは、指などの対象物の動きを検出してその情報をコンピュータに出力することにより、マウスなどの入力装置と同様に、ポインタを移動させて画面上に表示されているアイコンを選択するなどの操作を行うことができる。
FIG. 12 is a schematic diagram illustrating the arrangement of the
FIG. 12B is a schematic diagram showing the movement of the pointer on the screen of an external device, for example, a computer, to which the
なお、第1、3、5実施形態において、近接検出部12は、赤外線センサ1cを備える構成としたが、対象物体の近接を検出できる非接触静電容量センサを替わりに用いて構成してもよい。また、第1実施形態から第5実施形態において、センサ部11は、赤外線センサ1a、1bを備える構成としたが、替わりに対象物体との距離に応じた信号を出力する素子、例えば、非接触静電容量センサなどを用いて構成してもよい。
In the first, third, and fifth embodiments, the
非接触型のセンサを用いた移動方向の検出及び移動量の算出を行う装置に適用することができる。 The present invention can be applied to an apparatus that detects a moving direction and calculates a moving amount using a non-contact type sensor.
1a、1b、1c、1d、1e…赤外線センサ
2a、2b、2c…増幅回路
3、5…コンパレータ回路
4、4A、8、8A…信号処理回路
6…温度センサ、7…閾値生成回路
41、41a、41b…位置信号合成部
42、43…位置判定部
100、200、300、200A、300A…ポインティングデバイス
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記対象物体との距離に応じて信号を出力する第2のセンサを有し、該第2のセンサが出力する信号と、定められた閾値電圧とを比較して前記対象物体が近接しているか否かを検出する近接検出部と、
前記位置検出部が出力する位置信号の変化から移動方向及び移動量を検出し、前記近接検出部が前記対象物体の近接を検出した場合、検出した前記移動方向及び前記移動量を出力する信号処理回路と
を具備することを特徴とするポインティングデバイス。 A position detector that includes a sensor unit having a plurality of first sensors that output signals according to the distance to the target object, and that outputs a signal output by the sensor unit as a position signal indicating the position of the target object;
Whether the target object is close by comparing a signal output from the second sensor with a predetermined threshold voltage, and having a second sensor that outputs a signal according to the distance to the target object A proximity detector for detecting whether or not,
Signal processing for detecting the moving direction and the moving amount from the change of the position signal output by the position detecting unit, and outputting the detected moving direction and the moving amount when the proximity detecting unit detects the proximity of the target object A pointing device comprising: a circuit.
ことを特徴とする請求項1に記載のポインティングデバイス。 The pointing device according to claim 1, wherein when the proximity detection unit detects the proximity of the target object, the voltage of the position signal output from the position detection unit monotonously increases or monotonously decreases.
前記第2のセンサは、少なくとも2つの前記第1のセンサの間に配置される
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のポインティングデバイス。 The plurality of first sensors are arranged in a line,
The pointing device according to claim 1, wherein the second sensor is disposed between at least two of the first sensors.
前記第2のセンサは、前記第1の方向の列と前記第2の方向の列とが交差する点に配置され、
前記位置検出部は、前記第1の方向と前記第2の方向とそれぞれに対して前記位置信号を出力する
ことを特徴とする請求項1又は請求項2記載のポインティングデバイス。 The plurality of first sensors are respectively arranged in a first direction column and a second direction column intersecting the first direction column,
The second sensor is disposed at a point where the first direction column and the second direction column intersect,
The pointing device according to claim 1, wherein the position detection unit outputs the position signal in each of the first direction and the second direction.
ことを特徴とする請求項3又は請求項4に記載のポインティングデバイス。 Based on the signal output from the position detector by the signal processing circuit and the signal output from the second sensor, the moving direction and moving amount in the direction perpendicular to the direction in which the first sensor is disposed The pointing device according to claim 3 or 4, wherein the pointing device is detected.
前記位置検出部の出力する信号の絶対値を算出して前記第2のセンサの出力する信号と加算による信号の合成を行う位置信号合成部と、
前記位置信号合成部により合成された信号のレベルに基づいて前記第1のセンサが配置されている方向に対して垂直方向における移動方向及び移動量を検出する位置判定部と
を備える
ことを特徴とする請求項5に記載のポインティングデバイス。 The signal processing circuit is
A position signal combining unit that calculates an absolute value of a signal output from the position detection unit and combines the signal output from the second sensor and a signal by addition;
A position determination unit that detects a movement direction and a movement amount in a direction perpendicular to a direction in which the first sensor is arranged based on a level of the signal synthesized by the position signal synthesis unit. The pointing device according to claim 5.
前記温度センサが計測した温度に応じて、前記閾値電圧を設定する
ことを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のポインティングデバイス。 A temperature sensor for measuring the temperature of the detection range of the second sensor and the vicinity of the detection range;
The pointing device according to any one of claims 1 to 6, wherein the threshold voltage is set according to a temperature measured by the temperature sensor.
ことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載のポインティングデバイス。 The first sensor or the second sensor outputs a signal corresponding to the amount of detected far-infrared rays radiated from the target object, either or both. The pointing device according to claim 7.
前記複数の第1のセンサとして、逆方向に直列接続された2つのサーモパイルを有する
ことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載のポインティングデバイス。 The sensor unit is
The pointing device according to any one of claims 1 to 7, wherein the plurality of first sensors includes two thermopiles connected in series in opposite directions.
前記複数の第1のセンサとして、2つの基準電位点間に直列接続された2つのボロメータを有し、
前記2つのボロメータ間の接続点の電位を出力とする
ことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載のポインティングデバイス。 The sensor unit is
As the plurality of first sensors, two bolometers connected in series between two reference potential points,
The pointing device according to any one of claims 1 to 7, wherein a potential at a connection point between the two bolometers is used as an output.
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