JP5554689B2 - 位置および動作判定方法および入力装置 - Google Patents

Description

本発明は、被検出体から発せられた赤外線を受光した赤外線検出部から出力される赤外線検出信号に基づいて被検出体の位置および動作を判定する位置および動作判定方法、および、被検出体から発せられた赤外線を受光して赤外線検出信号を出力する赤外線検出部を有する入力装置に関する。

従来、被検出体から発せられた赤外線を受光した赤外線検出部から出力される赤外線検出信号に基づいて被検出体の位置および動作を判定する位置および動作判定方法、および赤外線検出部を有する入力装置が知られている。このような位置および動作判定方法、および入力装置としては、赤外線検出信号に基づいて算出される被検出体の位置座標の軌跡と、予め記憶された軌跡情報とが一致するか否かによって被検出体の動作を判定するものが挙げられる（例えば特許文献１参照）。特許文献１に開示されている方法は、以下の通りである。赤外線検出部は多角形の各頂点に配置された量子型赤外線センサを有し、それぞれの赤外線センサは被検出体から発せられた赤外線を受光する。予め想定された被検出体、たとえば人の指などから発せられた赤外線の強度が、被検出体と赤外線センサとの距離に対して測定されている。受光した赤外線の強度と、予め測定した赤外線の強度とを比較し、赤外線センサと被検出体との距離を算出する。それぞれの赤外線センサに関して算出した距離を用いて、幾何学的算出手段によって被検出体の位置を判定する。被検出体の動作は、被検出体から発せられた赤外線を検出した時刻と判定した位置とから判定する。

特開２００７−０８０２１４号公報

従来の、被検出体の位置座標の軌跡に基づいて被検出体の位置および動作を判定する方法によれば、被検出体の動作を判定することは可能であるが、例えば被検出体以外の熱源から発せられた赤外線によって出力された赤外線検出信号によって算出された位置座標の軌跡によって特定の動作がなされたと誤判定され得る。

また、被検出体の位置座標の軌跡と、予め記憶された軌跡情報とが一致したと判定する閾値の設定が狭くなるほど、被検出体が予め記憶された軌跡情報と似た動きをしているにもかかわらず一致判定が得られない確率が高くなり、逆に閾値の設定が広くなるほど、被検出体以外の物体から発せられた赤外線等によって誤判定する可能性が高くなる。

すなわち、本発明は、被検出体の位置を検出するとともに、被検出体の動作を従来技術と比較し、より精度よく判定することが可能な動作判定方法および入力装置を提供することを課題とする。

本発明者らは上記課題を解決するために鋭意検討した結果、被検出体から発せられた赤外線を受光した赤外線検出部から出力される赤外線検出信号に基づいて、被検出体の位置および動作を判定する位置および動作判定方法であって、赤外線検出部は視野角制限体を有する少なくとも２個の赤外線センサ部を有し、２個の赤外線センサ部からそれぞれ得られる赤外線の強度の差または比をあらわす被検出体の位置信号と、赤外線の強度の各々の差または比を時間の関数とし、時間で微分することにより得た信号と、に基づいて被検出体の動作を判定することを特徴とする動作判定方法、および、被検出体から発せられた赤外線を受光し、赤外線検出信号を出力する赤外線検出部を有する入力装置であって、前記赤外線検出部は、視野角制限体を有する少なくとも２個の赤外線センサ部を有し、２個の赤外線センサ部からそれぞれ得られる赤外線の強度の差または比を表す、被検出体の位置信号を出力する手段と、前記被検出体の赤外線の強度の各々の差または比を時間の関数とし、時間で微分した値を表す信号を出力する手段と、前記被検出体の位置信号と、前記被検出体の赤外線の強度の各々の差または比を時間の関数とし、時間で微分した値を表す信号とに基づいて被検出体の動作を判定する手段と、を備える入力装置により上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。

本発明の動作判定方法および入力装置によれば、被検出体の位置を検出するとともに、被検出体の動作を従来技術と比較し、より精度よく判定することが可能となる。

本発明の第１の実施形態にかかる入力装置の構成図である。 （ａ）は第１の実施形態にかかる第１の動作判定方法における、被検出体４００の動きを示す模式図、（ｂ）は第１の実施形態にかかる第１の動作判定方法を説明する、位置信号（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓｉｇｎａｌ）と、赤外線の強度を時間の関数として時間で微分した値（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｓｉｇｎａｌ）とを、経過時間に対して示したグラフである。 （ａ）は第１の実施形態にかかる第１の動作判定方法における、被検出体４００の動きを示す模式図、（ｂ）は第１の実施形態にかかる第１の動作判定方法を説明する、位置信号（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓｉｇｎａｌ）と、赤外線の強度を時間の関数として時間で微分した値（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｓｉｇｎａｌ）とを、経過時間に対して示したグラフである。 （ａ）は第１の実施形態にかかる第１の動作判定方法における、被検出体４００の動きを示す模式図、（ｂ）は第１の実施形態にかかる第１の動作判定方法を説明する、位置信号（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓｉｇｎａｌ）と、赤外線の強度を時間の関数として時間で微分した値（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｓｉｇｎａｌ）とを、経過時間に対して示したグラフである。 （ａ）は第１の実施形態にかかる第１の動作判定方法における、被検出体４００の動きを示す模式図、（ｂ）は第１の実施形態にかかる第１の動作判定方法を説明する、位置信号（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓｉｇｎａｌ）と、赤外線の強度を時間の関数として時間で微分した値（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｓｉｇｎａｌ）とを、経過時間に対して示したグラフである。 （ａ）は第１の実施形態にかかる第１の動作判定方法における、被検出体４００の動きを示す模式図、（ｂ）は第１の実施形態にかかる第１の動作判定方法を説明する、位置信号（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓｉｇｎａｌ）と、赤外線の強度を時間の関数として時間で微分した値（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｓｉｇｎａｌ）とを、経過時間に対して示したグラフである。 （ａ）は第１の実施形態にかかる第１の動作判定方法における、被検出体４００の動きを示す模式図、（ｂ）は第１の実施形態にかかる第１の動作判定方法を説明する、位置信号（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓｉｇｎａｌ）と、赤外線の強度を時間の関数として時間で微分した値（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｓｉｇｎａｌ）とを、経過時間に対して示したグラフである。 本発明の第２の実施形態にかかる入力装置の構成図である。 本発明の第３の実施形態にかかる入力装置の構成図である。 被検出体が赤外線検出部の視野外から視野内に入った後に折り返すことなく視野外に出て行く動作を行った場合に得られる位置信号（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓｉｇｎａｌ）と、赤外線の強度を時間の関数として時間で微分して得られる値（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｓｉｇｎａｌ）とを、経過時間に対して示したグラフである。 被検出体が赤外線検出部の視野外から視野内に入った後に折り返して視野外に出て行く動作を行った場合に得られる位置信号（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓｉｇｎａｌ）と、赤外線の強度を時間の関数として時間で微分して得られる値（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｓｉｇｎａｌ）とを、経過時間に対して示したグラフである。

［第１の実施形態の入力装置］
図１は、本発明の第１の実施形態にかかる入力装置の構成図である。図１に示す第１の実施形態の入力装置３００は、被検出体４００から発せられた赤外線４１０を受光し、判定した被検出体４００の動作を示す信号Ｓ４０を出力する、赤外線検出部１００を有する。赤外線検出部１００は、視野角制限体１２０と、受光した赤外線の強度を示す赤外線検出信号Ｓ１０およびＳ１１を出力する２個の赤外線センサ部１１０および１１１とを有している。さらに、入力装置３００は、赤外線検出信号Ｓ１０およびＳ１１を受信し、２個の赤外線センサ部１１０と１１１それぞれから得られる赤外線の強度の差もしくは比を表す、被検出体の位置信号Ｓ２０を出力する手段２１０と、位置信号Ｓ２０を受信し、赤外線の強度の差もしくは比を時間の関数として時間で微分した値を表す信号Ｓ３０を出力する手段２２０と、位置信号Ｓ２０と、信号Ｓ３０とを受信して被検出体の動作を判定し、判定した動作を示す信号Ｓ４０を出力する手段２３０と、を備える。図１では、視野角制限体１２０と、２個の赤外線センサ部１１０および１１１とは断面外略図として示されている。

視野角制限体１２０は、赤外線センサ部１１０，１１１それぞれの視野角θを決める部材である。視野とは、ここでは赤外線センサ部それぞれが被検出体を検出できる領域であって、図１においては、破線によって挟まれる領域を指し、視野角は破線によって挟まれる角度を指す。図１に示すように、視野角制限体の形状は、たとえば円筒状、かつ視野角制限体の上部の赤外線の入光口の面積が小さい形状などであり、円筒の軸方向の長さ、赤外線の入光口の面積などにより視野角θが決定される。被検出体が、たとえば手のひら程度以上の大きさを有するなど、被検出体の大きさが赤外線センサ部の大きさと比較して十分大きい場合、または赤外線センサ部１１０と１１１との間の距離が赤外線センサ部と被検出体との間の距離と比較して十分小さい場合、またはこれらの組み合わせによっては、赤外線センサ部１１０，１１１の視野θは同一の視野角θ’とみなすことも出来る。

被検出体４００としては、赤外線を発するものであれば特に制限されないが、入力装置３００をヒューマンインターフェースとしての入力装置として用いる場合は、人体であれば人体の部位は特に制限されず、人体の部位の中でも手のひら、指、足、頭などが好適に用いられる。

赤外線４１０としては、如何なる波長帯の赤外線であってもよいが、被検出体４００が有し得る温度範囲に対応した波長帯の赤外線であることが好ましい。

赤外線センサ部１１０、１１１は、被検出体から発せられた赤外線に応じた赤外線検出信号Ｓ１０、Ｓ１１を出力するものであれば特に制限されず、フォトダイオードやフォトコンダクタなど、光電変換によって信号を出力する「量子型センサ」や、サーモパイルや焦電型センサなど、赤外線吸収による温度変化を電気信号に変換する「熱型センサ」を用いることができる。

また、図１に示す本実施形態の入力装置３００は、２個の赤外線センサ部のそれぞれから得られる赤外線の強度の差もしくは比に基づいて、２個の赤外線センサ部を結んだ直線方向と平行な方向における被検出体の動作を判定するが、例えば赤外線検出部が３個以上の赤外線センサ部を有し、２個の赤外線センサ部からなる一組の赤外線センサ部からの赤外線検出信号に基づいて得られた位置信号を２個の赤外線センサ部を結んだ直線方向と平行な第１の軸方向の被検出体の位置信号とし、他の２個の赤外線センサ部からなる他組の赤外線センサ部からの赤外線検出信号に基づいて得られた位置信号を他の２個の赤外線センサ部を結んだ直線方向と平行な第２の軸方向の被検出体の位置信号とし、第１および第２の軸方向の被検出体の位置信号と、位置信号により得られた赤外線の強度を時間の関数とし時間で微分した信号とに基づいて被検出体の動作を判定することを特徴とする動作判定方法として応用することも可能である。例えば、４個の赤外線センサ部を被検出体から見てひし形状に配置し、ひし形の対角に位置する２個の赤外線センサ部からなる２組の赤外線センサ部を用いて、２組の赤外線センサ部のそれぞれの２個の赤外線センサ部を結んだ直線方向と平行にＸ軸（例えば左右方向）及びＹ軸（例えば上下方向）とし、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に対する被検出体４００の位置信号をそれぞれ出力するものが挙げられる。４個の赤外線センサ部を用いることによれば、例えば円動作、十字動作、Ｌ字動作などを的確に、かつ、高精度に判定することが可能となる。また４個の赤外線センサ部をひし形状に配置し、２個の赤外線センサ部からなる全ての組（すなわち６組）を用いることで、より複雑な動作を的確に、かつ、高精度に判定することが可能となる。

赤外線検出部１００は、用途や目的に応じて、特定の波長領域の赤外線のみが赤外線センサ部１１０，１１１に入射可能となる窓材を有していても良い。

［第１の実施形態の位置および動作判定方法］
次に、図１に示した第１の実施形態の入力装置を用いて、被検出体の位置および動作を判定する本発明の第１の実施形態の位置および動作判定方法について説明をする。

本発明の第１の実施形態の位置および動作判定方法は、被検出体から発せられた赤外線を受光した赤外線検出部１００から出力される赤外線検出信号Ｓ１０、Ｓ１１に基づいて、被検出体の位置および動作を判定する位置および動作判定方法である。赤外線検出部１００は、視野角制限体１２０と少なくとも２個の赤外線センサ部とを有し、２個の赤外線センサ部１１０，１１１それぞれから得られる赤外線の強度の差もしくは比を表す被検出体の位置信号から被検出体の位置を、位置信号と、赤外線の強度を時間の関数とし時間で微分した信号と、に基づいて被検出体の動作とを判定することを特徴とする位置および動作判定方法である。

本位置および動作判定方法は、従来の被検出体の位置信号のみに基づいて被検出体の動作を判定する方法と比較すると、被検出体の動作をより的確に、かつ、高精度に判定することが可能である。

なお、２個の赤外線センサ部のいずれの視野内にも被検出体が存在しない場合、２個の赤外線センサ部のそれぞれが受信する赤外線の強度の差はゼロとなり、各々の比は１：１となる。これは、２個の赤外線センサ部のそれぞれの視野の共通の領域内に被検出体の全体が存在する場合、または被検出体の中心が視野の共通の領域の中心に存在する場合と同様の位置信号を出力する。被検出体が視野内にない状態でも、被検出体の中心が視野の共通の領域内の中心にあるかのような信号を出力することにより、被検出体が視野内に入ったときに、以下に説明する特徴的なパルスを発生することができる。

［第１の実施形態における第１の位置および動作判定方法］
本動作判定方法は、第１の実施形態の位置および動作判定方法であって、特に、位置信号と赤外線の強度を時間の関数とし時間で微分した信号とに基づいて、被検出体の視野外と視野内との間の移動動作を判定することを特徴とする位置および動作判定方法である。すなわち、位置信号に基づいて被検出体の位置を算術計算し、計算結果に基づいて被検出体の動作を判定するのではなく、位置信号と微分信号の特徴的な形状に基づいて、被検出体の特定の動作を判定するものである。

本方法によると、位置信号を得るための入力装置を簡略化し、動作判定を行う時間を短くすることが可能となる。本方法は、たとえば、携帯電話やスマートフォン上に２個の赤外線センサ部を配置し、赤外線センサ部の視野内に手のひらや指をかざすなど、被検出体と赤外線センサ部との間の距離が短く、したがって被検出体の位置の判定を精密に行うことが困難な場合や、背景に太陽光の散乱や他の熱源があるために被検出体以外の赤外線が入射し、位置の軌跡パターンだけでは動作を判定しづらい場合などに有効である。

本動作判定方法は、被検出体４００が赤外線検出部１００の視野外から視野内に移動したときに得られる第１の位置信号と、第１の位置信号から得られた赤外線の強度の差もしくは比を時間の関数として時間で微分した値を微分して得られる第１のパルス信号、および／または、検出対象が赤外線検出部の視野内から視野外に移動したときに得られる第２の位置信号と、第２の位置信号から得られた赤外線の強度の差もしくは比を時間の関数として時間で微分した値を微分して得られる第２のパルス信号、に基づいて被検出体の動作を判定する動作判定方法である。

本動作判定方法は、被検出体４００が赤外線検出部１００の視野外から視野内に移動したときに得られる第１の位置信号や検出対象が赤外線検出部の視野内から視野外に移動したときに得られる第２の位置信号をから得られた赤外線の強度の差もしくは比を時間の関数として時間で微分するとパルス状の信号が得られることを利用するものである。

被検出体４００が赤外線検出部１００の視野外から視野内に移動したときに得られる第１の位置信号や検出対象が赤外線検出部の視野内から視野外に移動したときに得られる第２の位置信号から得られた赤外線の強度の差もしくは比を時間の関数として時間で微分して得られるパルス状の信号は、赤外線センサ部１１０、１１１の応答速度と、赤外線検出部から得られる赤外線検出信号を処理する信号処理手段（被検出体の位置信号Ｓ２０を出力する手段２１０や被検出体の位置信号Ｓ２０から得られた赤外線の強度の差もしくは比を時間の関数として時間で微分した値から得られる信号Ｓ３０を出力する手段２２０など）の時定数によって決まる固有のパルス形状になるため、ノイズに影響されることなく被検出体の動作を的確に、かつ、高精度に判定することが可能となる。

［第１の実施形態における第２の位置および動作判定方法］
本動作判定方法は、第１の実施形態における第１の位置および動作判定方法で用いた第１の位置信号および第１のパルス信号並びに第２の位置信号および第２のパルス信号に加えて、第１と第２の位置信号の間に出力される第３の位置信号と、第３の信号から得られた赤外線の強度の差もしくは比を時間の関数として時間で微分して得られる信号に基づいて被検出体の動作を判定する動作判定方法である。

第１と第２の位置信号の間に出力される第３の位置信号と、第３の信号から得られた赤外線の強度の差もしくは比を時間の関数として時間で微分して得られる信号を更に用いることにより、第１と第２の位置信号がノイズであるか否かの判定率が向上し、それにより動作の判定率を向上するという効果を奏する。

以下に、第１の実施形態の入力装置を用いた場合の動作判定方法の具体例を、図２〜図７を参照しながら被検出体の様々な動作に対して述べる。

［第１の実施形態の位置および動作判定方法の第１の具体例］
図２（ａ）（ｂ）に、本発明の第１の実施形態における動作判定方法の第１の具体例をしめす。図２（ａ）は、第１の実施形態の入力装置を用い被検出体４００が赤外線検出部１００の図の左側の視野外から視野内に移動していることを示す模式図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）で示される場合の動作判定方法を説明する、位置信号（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓｉｇｎａｌ）と、赤外線の強度を時間の関数として時間で微分して得られる値（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｓｉｇｎａｌ）とを、経過時間に対して示したグラフである。

図３（ａ）（ｂ）、図４（ａ）（ｂ）、図５（ａ）（ｂ）はそれぞれ、図２（ａ）（ｂ）の、被検出体が赤外線検出部の視野内から図の右側の視野外に移動している場合、被検出体が赤外線検出部の図の左側の視野外から視野内に移動している場合、被検出体が赤外線検出部の視野内から図の左側の視野外に移動している場合を示す図である。

本動作判定方法は、第１の実施形態における第１の位置および動作判定方法において、図２、４に示すように、第１の位置信号と第１のパルス信号を検出した後に、所定期間内に第２のパルス信号を検出しなかったときは、被検出体が赤外線検出部の視野外から視野内に移動したと判定することを特徴とする動作判定方法である。

［第１の実施形態の位置および動作判定方法の第２の具体例］
また、本動作判定方法は、第１の実施形態における第１の位置および動作判定方法において、図３，５に示すように、第２の位置信号と第２のパルス信号を検出した後に、所定期間内に第１のパルス信号を検出しなかったときは、被検出体が赤外線検出部の視野内から視野外に移動したと判定することを特徴とする動作判定方法である。

第１の実施形態の位置および動作判定方法の第１、２の具体例は、例えば携帯電話やスマートフォンのディスプレイの左右の辺近傍それぞれに１個ずつの赤外線センサ部を配置したときに、被検出体としての手のひらを、ディスプレイの上方の空間の右端または左端で微小に移動させ、被検出体が赤外線検出部の視野内から視野外、または視野外から視野内へ移動したときの動作がこれに対応し、これを従来のマウスカーソル操作のクリック動作に代わる動作として用いることが可能である。また、第１の実施形態の位置および動作判定方法の第１、２の具体例はそれぞれ独立した動作として判断しても良いし、例えば第１の実施形態の位置および動作判定方法の第１と２の具体例とを組み合わせて種々の動作の判定に用いることも可能である。

従来技術の様に位置信号のみに基づいた場合は、図２と図５の動作、及び図３と図４の動作の区別が付きづらく、被検出体以外の熱源から発せられた赤外線などによるノイズにより誤判定も生じ得る。本実施形態の様に位置信号と位置信号の微分信号の両方に基づいて判定することにより、ノイズに影響されることなく被検出体の動作を従来技術より精度よく判定することが可能となる。

また第１、第２のパルス信号を検出した時刻が、第３の位置信号を検出した時刻よりの前であるか、後であるか、また図のグラフにおけるRightと、Left方向のどちらの方向に出力されるのかに注目することによって、第３の位置信号がノイズの影響を受け、第３の位置信号を検出した時刻における被検出体の位置を判定することが困難であったとしても、被検出体の動作を判定する精度を向上させることが出来る。

［第１の実施形態の位置および動作判定方法の第３の具体例］
図６（ａ）（ｂ）に、本発明の第１の実施形態における動作判定方法の第３の具体例をしめす。図６（ａ）は、第１の実施形態の入力装置を用い被検出体４００が赤外線検出部１００の図の左側の視野外から視野内、続いて図の右側の視野外に移動していることを示す模式図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）で示される場合の動作判定方法を説明する、位置信号（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓｉｇｎａｌ）と、赤外線の強度を時間の関数として時間で微分して得られる値（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｓｉｇｎａｌ）とを、経過時間に対して示したグラフである。

本動作判定方法は、図６に示すように、第１の位置信号と、第２の位置信号が異なる位置信号であって、第１の位置信号と第１のパルス信号を検出した後に、所定期間内に第２の位置信号と第２のパルス信号を検出したときは、被検出体が赤外線検出部の視野外から視野内に入った後に折り返すことなく視野外に出て行く動作を行ったことを判定することを特徴とする動作判定方法である。

被検出体が赤外線検出部の視野外から視野内に入った後に折り返すことなく視野外に出て行く動作とは、被検出体がセンサの視野を一方方向に移動する動作である。例えば携帯電話やスマートフォンのディスプレイの左右の辺近傍に２個の赤外線センサ部を配置したときに、被検出体としての手のひらディスプレイの上方の空間の右から左（または左から右）に移動させたときの動作がこれに対応するが、この限りではない。

［第１の実施形態の位置および動作判定方法の第４の具体例］
図７（ａ）（ｂ）に、本発明の第１の実施形態における動作判定方法の第４の具体例をしめす。図７（ａ）は、第１の実施形態の入力装置を用い被検出体４００が赤外線検出部１００の図の左側の視野外から視野内、続いて図の左側の視野外に移動していることを示す模式図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）で示される場合の動作判定方法を説明する、位置信号（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓｉｇｎａｌ）と、赤外線の強度を時間の関数として時間で微分して得られる値（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｓｉｇｎａｌ）とを、経過時間に対して示したグラフである。

本動作判定方法は、図７に示すように、第１の位置信号と、第２の位置信号が同じ位置信号であって、第１の第１の位置信号と第１のパルス信号を検出した後に、所定期間内に第２の位置信号と第２のパルス信号を検出したときは、被検出体が赤外線検出部の視野外から視野内に入った後に折り返して視野に出て行く動作を行ったことを判定することを特徴とする動作判定方法である。

被検出体が赤外線検出部の視野外から視野内に入った後に折り返して視野に出て行く動作とは、例えば携帯電話やスマートフォンのディスプレイの左右の辺近傍に２個の赤外線センサ部を配置したときに、手のひらをディスプレイの上方の空間を右から中央（または左から中央）に移動させた後に、折り返してもとの位置に戻る動作に対応するが、この限りではない。

［第２の実施形態の入力装置］
図８は、本発明の第２の実施形態にかかる入力装置の構成図である。本発明の第２の実施形態の入力装置は、図８に示すように、所定期間内に被検出体の位置信号から得られた赤外線の強度の差もしくは比を時間の関数として時間で微分して得られた信号Ｓ２０に所定の振幅以上および所定のパルス幅以下のパルス信号が検出されないときは、赤外線センサ部１１０、１１１の各々から得られる赤外線検出信号Ｓ１０、Ｓ１１を等しい値に補正する補正手段２４０を有するものである。

例えば補正手段２４０は、図２に示すように所定期間内に動作判定信号S４０が検出されないときは、視野内に被検出体が無いと判定し、被検出体の位置信号を出力する手段２１０に補正信号Ｓ５０を出力し、赤外線センサ部１１０、１１１の各々から得られる赤外線検出信号Ｓ１０、Ｓ１１を等しい値に補正することで、被検出体が少なくとも２個の赤外線センサ部の重心部に存在することと同等の位置信号Ｓ２０を出力する。この補正手段を有することにより、経時的に変化するバックグラウンドの赤外線が与える影響を低減させると共に、後述のパルス信号を効果的に出力させることが可能になり、被検出体の動作を的確に、かつ、高精度に判定することが可能となる。

［第３の実施形態の入力装置］
図９は、本発明の第３の実施形態にかかる入力装置の構成図である。本発明の第３の実施形態の入力装置は、図９に示すように、被検出体４００から発せられた赤外線４１０を受光し、赤外線検出信号を出力する赤外線検出部１００を有する入力装置であって、赤外線検出部１００は、視野角制限体１２０を有する少なくとも２個の赤外線センサ部を有し、２個の赤外線センサ部１１０，１１１から得られる赤外線検出信号Ｓ１０，Ｓ１１の各々の差分に基づいた被検出体の位置信号Ｓ２０から得られた赤外線の強度の差もしくは比を時間の関数として時間で微分して得られた信号Ｓ３０に基づいて、特定動作判定機能を有する被検出体の動作を判定する手段２３１を有する。

特定動作判定機能を有する被検出体の動作を判定する手段２３１が、信号Ｓ３０が所定期間内に上下上または下上下形状のパルス信号となったときは、被検出体が赤外線検出部の視野外から視野内に入った後に折り返すことなく視野外に出て行く特定動作を行ったことを判定する機能、および／または、所定期間内に上下下上または下上上下形状のパルス信号となったときは、被検出体が赤外線検出部の視野外から視野内に入った後に折り返して視野外に出て行く特定動作を行ったことを判定する特定動作判定機能を有する入力装置である。

［第８の実施形態の動作判定方法］
図１０に、被検出体が赤外線検出部の視野外から視野内に入った後に折り返すことなく視野外に出て行く動作を行った場合に得られる位置信号（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓｉｇｎａｌ）と、赤外線の強度を時間の関数として時間で微分して得られる値（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｓｉｇｎａｌ）とを、経過時間に対して示す。

本発明の第８の実施形態の動作判定方法は、図１０に示すように、被検出体から発せられた赤外線を受光した赤外線検出部から出力される赤外線検出信号に基づいて、被検出体の動作を判定する動作判定方法であって、赤外線検出部は、視野角制限体を有する少なくとも２個の赤外線センサ部を有し、２個の赤外線センサ部から得られる赤外線検出信号の各々の差分もしくは各々の比に基づいて得られる被検出体の位置信号から得られた赤外線の強度の差もしくは比を時間の関数として時間で微分して得られた信号が、所定期間内に上下上または下上下形状のパルス信号となったときは、被検出体が赤外線検出部の視野外から視野内に入った後に折り返すことなく視野外に出て行く動作を行ったことを判定することを特徴とする動作判定方法である。

図６に示した本発明の第１の実施形態の位置および動作判定方法の第３の具体例において、被検出体の速度が十分に速ければ、図１０に示したように第１のパルス信号と第２のパルス信号の間の信号もパルス状の信号に見えるため、全体として上下上または下上下形状の特異的なパルス信号群が所定期間内に検知され、位置信号を微分した信号に基づいて被検出体が赤外線検出部の視野外から視野内に入った後に折り返すことなく視野外に出て行く動作を行ったことを的確に、かつ、高精度に判定することが可能となる。また、位置信号から得られた赤外線の強度の差もしくは比を時間の関数として時間で微分して得られた信号と位置信号を組み合わせて判定する必要がなくなるため、回路構成を簡易なものにすることも可能になる。

［第９の実施形態の動作判定方法］
図１１に、被検出体が赤外線検出部の視野外から視野内に入った後に折り返して視野外に出て行く動作を行った場合に得られる位置信号（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓｉｇｎａｌ）と、赤外線の強度を時間の関数として時間で微分して得られる値（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｓｉｇｎａｌ）とを、経過時間に対して示す。

本発明の第９の実施形態の動作判定方法は、図１１に示すように、被検出体から発せられた赤外線を受光した赤外線検出部から出力される赤外線検出信号に基づいて、被検出体の動作を判定する動作判定方法であって、赤外線検出部は、視野角制限体を有する少なくとも２個の赤外線センサ部を有し、２個の赤外線センサ部から得られる赤外線検出信号の各々の差分もしくは各々の比に基づいて得られる被検出体の位置信号を微分した信号が、所定期間内に上下上下または下上下上形状のパルス信号となったときは、被検出体が赤外線検出部の視野外から視野内に入った後に折り返して視野外に出て行く動作を行ったことを判定することを特徴とする動作判定方法である。

図７に示した本発明の第１の実施形態の位置および動作判定方法の第４の具体例において、被検出体の速度が十分に速ければ、図１１に示したように第１のパルス信号と第２のパルス信号の間の信号も２つのパルス状の信号に見えるため、全体として上下上下または下上下上形状の特異的なパルス信号群が所定期間内に検知され、位置信号を微分した信号に基づいて被検出体が赤外線検出部の視野外から視野内に入った後に折り返すことなく視野外に出て行く動作を行ったことを的確に、かつ、高精度に判定することが可能となる。また、位置信号から得られた赤外線の強度の差もしくは比を時間の関数として時間で微分して得られた信号と位置信号を組み合わせて判定する必要がなくなるため、回路構成を簡易なものにすることも可能になる。

１００ 赤外線検出部
１１０、１１１ 赤外線センサ部
１２０ 視野角制限体
２１０ 被検出体の位置信号を出力する手段
２２０ 被検出体の位置信号を微分した信号を出力する手段
２３０ 被検出体の動作を判定する手段
２３１ 特定動作判定機能を有する被検出体の動作を判定する手段
２４０ 赤外線検出信号を等しい値に補正する手段
３００ 入力装置
４００ 被検出体
４１０ 赤外線
Ｓ１０、Ｓ１１ 赤外線検出信号
Ｓ２０ 被検出体の位置信号
Ｓ３０ 被検出体の位置信号の微分信号
Ｓ４０ 判定動作信号
Ｓ５０ 補正信号

Claims (11)

1. 被検出体から発せられた赤外線を受光した赤外線検出部から出力される赤外線検出信号に基づいて、前記被検出体の位置および動作を判定する位置および動作判定方法であって、
   前記赤外線検出部は、視野角制限体を有する少なくとも２個の赤外線センサ部を有し、
   前記２個の赤外線センサ部は、各視野角制限体により互いに一部重複する視野を有し、
   前記被検出体が前記赤外線検出部の視野外から視野内に移動したときに前記２個の赤外線センサ部それぞれから得られる赤外線の強度の差または比を表す被検出体の第１の位置信号と、該第１の位置信号を微分して得られる第１のパルス信号、および、前記被検出体が前記赤外線検出部の視野内から視野外に移動したときに前記２個の赤外線センサ部それぞれから得られる赤外線の強度の差または比を表す被検出体の第２の位置信号と、該第２の位置信号を微分して得られる第２のパルス信号に基づき、
   前記第１の位置信号と前記第１のパルス信号を検出した後に、前記第２のパルス信号を検出しなかったときは、前記被検出体が前記赤外線検出部の視野外から視野内に移動したと判定することを特徴とする位置および動作判定方法。
2. 被検出体から発せられた赤外線を受光した赤外線検出部から出力される赤外線検出信号に基づいて、前記被検出体の位置および動作を判定する位置および動作判定方法であって、
   前記赤外線検出部は、視野角制限体を有する少なくとも２個の赤外線センサ部を有し、
   前記２個の赤外線センサ部は、各視野角制限体により互いに一部重複する視野を有し、
   前記被検出体が前記赤外線検出部の視野外から視野内に移動したときに前記２個の赤外線センサ部それぞれから得られる赤外線の強度の差または比を表す被検出体の第１の位置信号と、該第１の位置信号を微分して得られる第１のパルス信号、および、前記被検出体が前記赤外線検出部の視野内から視野外に移動したときに前記２個の赤外線センサ部それぞれから得られる赤外線の強度の差または比を表す被検出体の第２の位置信号と、該第２の位置信号を微分して得られる第２のパルス信号に基づき、
   前記第２の位置信号と前記第２のパルス信号を検出した後に、前記第１のパルス信号を検出しなかったときは、前記被検出体が前記赤外線検出部の視野内から視野外に移動したと判定することを特徴とする位置および動作判定方法。
3. 被検出体から発せられた赤外線を受光した赤外線検出部から出力される赤外線検出信号に基づいて、前記被検出体の位置および動作を判定する位置および動作判定方法であって、
   前記赤外線検出部は、視野角制限体を有する少なくとも２個の赤外線センサ部を有し、
   前記２個の赤外線センサ部は、各視野角制限体により互いに一部重複する視野を有し、
   前記被検出体が前記赤外線検出部の視野外から視野内に移動したときに前記２個の赤外線センサ部それぞれから得られる赤外線の強度の差または比を表す被検出体の第１の位置信号と、該第１の位置信号を微分して得られる第１のパルス信号、および、前記被検出体が前記赤外線検出部の視野内から視野外に移動したときに前記２個の赤外線センサ部それぞれから得られる赤外線の強度の差または比を表す被検出体の第２の位置信号と、該第２の位置信号を微分して得られる第２のパルス信号に基づき、
   前記第１の位置信号と、前記第２の位置信号が異なる位置信号であって、
   前記第１の位置信号と前記第１のパルス信号を検出した後に、前記第２の位置信号と前記第２のパルス信号を検出したときは、前記被検出体が前記赤外線検出部の視野外から視野内に入った後に折り返すことなく視野外に出て行く動作を行ったことを判定することを特徴とする位置および動作判定方法。
4. 被検出体から発せられた赤外線を受光した赤外線検出部から出力される赤外線検出信号に基づいて、前記被検出体の位置および動作を判定する位置および動作判定方法であって、
   前記赤外線検出部は、視野角制限体を有する少なくとも２個の赤外線センサ部を有し、
   前記２個の赤外線センサ部は、各視野角制限体により互いに一部重複する視野を有し、
   前記被検出体が前記赤外線検出部の視野外から視野内に移動したときに前記２個の赤外線センサ部それぞれから得られる赤外線の強度の差または比を表す被検出体の第１の位置信号と、該第１の位置信号を微分して得られる第１のパルス信号、および、前記被検出体が前記赤外線検出部の視野内から視野外に移動したときに前記２個の赤外線センサ部それぞれから得られる赤外線の強度の差または比を表す被検出体の第２の位置信号と、該第２の位置信号を微分して得られる第２のパルス信号に基づき、
   前記第１の位置信号と、前記第２の位置信号が同じ位置信号であって、
   前記第１の位置信号と前記第１のパルス信号を検出した後に、前記第２の位置信号と前記第２のパルス信号を検出したときは、前記被検出体が前記赤外線検出部の視野外から視野内に入った後に折り返して視野に出て行く動作を行ったことを判定することを特徴とする位置および動作判定方法。
5. 被検出体から発せられた赤外線を受光した赤外線検出部から出力される赤外線検出信号に基づいて、前記被検出体の位置および動作を判定する位置および動作判定方法であって、
   前記赤外線検出部は、視野角制限体を有する少なくとも２個の赤外線センサ部を有し、
   前記２個の赤外線センサ部は、各視野角制限体により互いに一部重複する視野を有し、
   前記被検出体が前記赤外線検出部の視野外から視野内に移動したときに前記２個の赤外線センサ部それぞれから得られる赤外線の強度の差または比を表す被検出体の第１の位置信号と、該第１の位置信号を微分して得られる第１のパルス信号、および、前記被検出体が前記赤外線検出部の視野内から視野外に移動したときに前記２個の赤外線センサ部それぞれから得られる赤外線の強度の差または比を表す被検出体の第２の位置信号と、該第２の位置信号を微分して得られる第２のパルス信号に基づき、
   前記第１のパルス信号もしくは前記第２のパルス信号が検出されないときは前記赤外線センサ部の各々から得られる前記赤外線検出信号を等しい値に補正することを特徴とする位置および動作判定方法。
6. 前記被検出体が生体であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の位置および動作判定方法。
7. 前記生体がヒトの手であることを特徴とする請求項６に記載の位置および動作判定方法。
8. 被検出体から発せられた赤外線を受光した赤外線検出部から出力される赤外線検出信号に基づいて、前記被検出体の動作を判定する位置および動作判定方法であって、
   前記赤外線検出部は、視野角制限体を有する少なくとも２個の赤外線センサ部を有し、
   前記２個の赤外線センサ部は、各視野角制限体により互いに一部重複する視野を有し、
   前記２個の赤外線センサ部からそれぞれ得られる赤外線の強度の差もしくは比を時間の関数とし、時間で微分した信号が、上下上または下上下形状のパルス信号となったときは、前記被検出体が前記赤外線検出部の視野外から視野内に入った後に折り返すことなく視野外に出て行く動作を行ったことを判定することを特徴とする位置および動作判定方法。
9. 被検出体から発せられた赤外線を受光した赤外線検出部から出力される赤外線検出信号に基づいて、前記被検出体の動作を判定する位置および動作判定方法であって、
   前記赤外線検出部は、視野角制限体を有する少なくとも２個の赤外線センサ部を有し、
   前記２個の赤外線センサ部は、各視野角制限体により互いに一部重複する視野を有し、
   前記２個の赤外線センサ部からそれぞれ得られる赤外線の強度の差もしくは比を時間の関数とし、時間で微分した信号が、上下下上または下上上下形状のパルス信号となったときは、前記被検出体が前記赤外線検出部の視野外から視野内に入った後に折り返して視野外に出て行く動作を行ったことを判定することを特徴とする位置および動作判定方法。
10. 被検出体から発せられた赤外線を受光し、赤外線検出信号を出力する赤外線検出部を有する入力装置であって、
    前記赤外線検出部は、視野角制限体を有する少なくとも２個の赤外線センサ部を有し、
    前記２個の赤外線センサ部は、各視野角制限体により互いに一部重複する視野を有し、
    前記２個の赤外線センサ部からそれぞれ得られる赤外線の強度の差または比を時間の関数とし、時間で微分した値を表す信号に基づいて、特定動作判定機能を有する被検出体の動作を判定する手段を有し、
    前記特定動作判定機能を有する被検出体の動作を判定する手段が、前記赤外線の強度の差または比を時間の関数とし、時間で微分した信号が上下上または下上下形状のパルス信号となったときは、前記被検出体が前記赤外線検出部の視野外から視野内に入った後に折り返すことなく視野外に出て行く特定動作を行ったことを判定する機能、および／または、上下下上または下上上下形状のパルス信号となったときは、前記被検出体が前記赤外線検出部の視野外から視野内に入った後に折り返して視野外に出て行く特定動作を行ったことを判定する特定動作判定機能を有することを特徴とする入力装置。
11. 前記赤外線の強度の差または比を時間の関数とし、前記時間で微分した信号に所定の振幅以上および所定のパルス幅以下のパルス信号が検出されないときは、前記赤外線センサ部の各々から得られる前記赤外線検出信号を等しい値に補正する補正手段を有することを特徴とする請求項１０に記載の入力装置。

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